TW202321771A - 用於控制線性掃描定序系統中之物鏡的加熱以改善解析度之設備及方法 - Google Patents

Abstract

揭示用於控制一線性掃描定序系統中之一物鏡的加熱以改善解析度之設備及方法。根據一第一實施方案，一設備包括或包含：一光束源，其用於提供輸入輻射；及一光束成形群組，其包括或包括經定位以從該光束源接收該輸入輻射之一或多個光學元件，並對該輸入輻射執行光束成形以形成一成形光束。該設備進一步包括或包含一物鏡，該物鏡經定位以接收該成形光束並將該成形光束變換成一探測光束，並經組態以將該探測光束提供至該物鏡之一焦平面以用於光學地探測一樣本。該光束成形群組經組態以隨時間調整該成形光束之一或多個性質，以大致均勻地加熱該成形光束之一入射區域上方之該物鏡。

Description

用於控制線性掃描定序系統中之物鏡的加熱以改善解析度之設備及方法

無 相關申請案之交互參照

本申請案主張於2021年11月10日申請之美國臨時專利申請案第63/277,992號及於2021年11月23日申請之美國臨時專利申請案第63/282,555號之權益及優先權，其內容各以全文引用方式併入本文中並用於所有目的。

線性掃描定序系統可使用雷射線照明以偵測及定序生物標本。雷射線照明可實質呈線的形狀或係實質線形照明。高功率雷射線照明使使用時間延遲整合(time delay integration, TDI)感測器的高通量掃描能偵測從流通槽發射的螢光。用於與此一光學定序系統一起使用的光學成像器包括光束成形群組，該光束成形群組具有經組態及配置以形成線形照明光束的一或多個光學元件、及物鏡，其經組態及配置以將該線形照明光束聚焦在流通槽以致使螢光從該流通槽發射。

可克服先前技術之優點，且如本揭露稍後描述的利益可通過提供用於控制線性掃描定序系統中之物鏡的加熱以改善解析度的設備及方法而達成。下文描述設備及方法的各種實施方案，並且以任何組合（假設這些組合並非不一致）之該等設備及方法（包括及排除下文列舉的該等額外實施方案）可克服這些缺點並達成本文所述之該等益處。

根據一第一實施方案，一種設備包括或包含一光束源、一光束成形群組、及一物鏡。該光束源用於提供輸入輻射，且該光束成形群組包括或包含經定位以接收來自該光束源的該輸入輻射的一或多個光學元件，及在該輸入輻射上執行光束成形以形成一成形光束。該物鏡經定位以接收該成形光束並將該成形光束轉換成一探測光束。該物鏡進一步經組態以將該探測光束提供至該物鏡的一焦平面以用於光學地探測一樣本。該光束成形群組經組態以隨時間調整該成形光束之一或多個性質，以大致均勻地加熱該成形光束之一入射區域上方之該物鏡。

根據一第二實施方案，一種用於基於一物鏡上的加熱而控制熱透鏡或熱吸收的設備包括或包含：一光束源以提供輸入輻射；一光束成形群組，其具有或包含：一或多個光學元件，其經組態以接收來自該光束源的該輸入輻射，且進一步經組態以將該輸入輻射成形為一實質線形光束，該實質線形光束沿著該實質線形光束的一長軸實質均勻，且其中該實質線形光束具有或包含垂直於該長軸的一短軸、及一調節器，其經組態以在沿著該實質線形光束之該短軸的一方向上加寬該第一光束；及一物鏡，其經組態及定位以將該成形光束轉換成聚焦至該物鏡的一焦平面的一探測光束，其中該物鏡經散焦使得該焦平面比經光學探測之一樣本更遠離該物鏡，其中該調節器經組態以加寬該第一光束以大致均勻地照明該物鏡。

根據一第三實施方案，一種設備包括或包含一光束源、一多模式光纖、及一光束成形群組。該光束源經組態以提供輸入輻射。該多模式光纖經組態以接收來自該光束源的該輸入輻射，並從該多模式光纖的一輸出輸出輻射，該輸出係在該多模式光纖的一輸出平面。該光束成形群組具有或包含一或多個光學元件，該一或多個光學元件經組態以(i)接收來自該多模式光纖的該輸出輻射、(ii)投射該多模式光纖之該輸出平面之一影像、及(iii)在一個方向上擴展該影像。該物鏡經組態以接收來自該光束成形群組的該影像，且進一步經組態以將該影像投射至該物鏡的一焦平面。

根據一第四實施方案，一種控制一物鏡之加熱的方法包括或包含：藉由一光束源將輸入輻射提供至一光束成形群組，該光束成形群組包括或包含一或多個光學元件；藉由該光束成形群組執行該輸入輻射的光束成形，並形成一成形光束；及藉由一物鏡聚焦該成形光束以形成一探測光束，該探測光束聚焦在該物鏡的一焦平面以用於光學地探測一樣本。該光束成形群組隨時間調整該成形光束的一或多個性質，以大致均勻地加熱該物鏡。

根據一第五實施方案，一種控制一物鏡之加熱的方法包括或包含：藉由一光束源將輸入輻射提供至一光束成形群組，該光束成形群組包括或包含一或多個光學元件；藉由該光束成形群組將該輸入輻射成形為一實質線形光束，該一實質線形光束沿著該實質線形光束的一長軸實質均勻，且其中該實質線形光束具有或包含垂直於該長軸的一短軸；藉由該光束成形群組中的一調節器在沿著該實質線形光束之該短軸的一方向上加寬該第實質線形光束以形成一成形光束；及藉由一物鏡將該成形光束轉換成一探測光束，該探測光束經聚焦至該物鏡的一焦平面。該物鏡經散焦使得該焦平面比經光學探測之一樣本更遠離該物鏡，且該調節器經組態以加寬該實質線形光束以大致均勻地照明該物鏡。

進一步根據該第一實施方案、該第二實施方案、該第三實施方案、該第四實施方案、及/或第五實施方案，一種設備及/或方法可進一步包括或包含下列的任何一或多者：

在一實施方案中，該一或多個光學元件經組態以將該第一成形光束形成為一實質線形光束，且該光束成形群組進一步包括或包含一調節器，該調節器進一步經組態以隨時間改變該實質線形光束的一光束偏移，使得在不同時間使該實質線形光束在該物鏡之不同各別位置入射於該物鏡上。

在另一實施方案中，該調節器經組態以隨時間改變該光束偏移，使得該探測光束以不同光束偏移在該物鏡的該焦平面或附近係一實質不變的線形光束

在另一實施方案中，該調節器係一選擇性可傾斜材料玻璃片、一鏡、一楔形鏡、或一稜鏡中之至少一者。

在另一實施方案中，該光束成形群組進一步經組態用於該調節器以使該光束偏移週期性地循環通過複數個光束偏移。

在另一實施方案中，該調節器可組態以跨該物鏡之一橫軸來回移動該實質線形光束。

在另一實施方案中，該調節器經組態以使該實質線形光束繞該物鏡之一光學軸旋轉。

在另一實施方案中，該光束偏移可在一或二個方向上。

在另一實施方案中，該光束成形群組經組態以：在一第一時期期間在該輸入輻射上執行光束成形以將一實質線形光束形成為該成形光束；在該第一時期期間將該實質線形光束提供至該物鏡；在該入射輻射上執行光束成形，以在不同的一第二時期期間將一寬光束形成為該成形光束；及在該第二時期期間將該寬光束提供至該物鏡以預熱該物鏡。

在一實施方案中，該第一時期對應於光學掃描一樣本的一時期，且該第二時期對應於當一樣本的光學掃描未執行時的一時期

在一實施方案中，該光束源係一雷射、一雷射二極體、一二極體泵固態雷射、或一同調光源中之至少一者。

中一實施方案中，該一或多個光學元件包括或包含具有或包含一鮑威爾軸(Powell axis)的一鮑威爾透鏡，且該調節器沿著一非鮑威爾軸擴展該第一光束，該非鮑威爾軸垂直於該鮑威爾軸。

在另一實施方案中，該調節器包括或包含一圓柱形透鏡、一圓柱形望遠鏡、一激發圓柱形望遠鏡、一散焦透鏡、一稜鏡陣列、或一漫射器中之至少一者。

在另一實施方案中，該光束源係一雷射、一雷射二極體、一二極體泵固態雷射、或一同調光源中之至少一者。

在一實施方案中，該一或多個光學元件包括或包含一圓柱形微透鏡陣列或一繞射光學元件中之至少一者。

在另一實施方案中，該光束源係一雷射、一雷射二極體、一二極體泵固態雷射、或一同調光源中之至少一者。

根據一實施方案，該成形光束包括或包含一實質線形光束，且其中該方法進一步包含或包含：藉由包括或包含在該光束成形群組中的一調節器隨時間改變該實質線形光束的一光束偏移，使得在不同時間該實質線形光束在該物鏡之不同各別位置入射於該物鏡上。

根據另一實施方案，該調節器經組態以隨時間改變該光束偏移，使得該探測光束以不同光束偏移在該物鏡的該焦平面或附近係一實質不變的線形光束。

根據另一實施方案，該調節器包括或包含一選擇性可傾斜材料玻璃片、一鏡、一楔形鏡、或一稜鏡中之至少一者。

根據另一實施方案，該方法進一步包括或包含由該光束成形群組藉由控制該調節器通過複數個光束偏移週期性地循環該光束偏移而週期性地循環來改變該光束偏移。

根據另一實施方案，該調節器可組態以跨該物鏡之一橫軸來回移動該實質線形光束。

根據另一實施方案，該調節器可組態以在該物鏡之一光學軸周圍旋轉該實質線形光束。

根據另一實施方案，該光束偏移可在一或二個方向上。

根據另一實施方案，該方法進一步包括或包含：在一第一時期期間藉由該光束成形群組在該輸入輻射上執行光束成形以將一實質線形光束形成為該成形光束；在該第一時期期間將該實質線形光束提供至該物鏡；藉由該光束成形群組在該入射輻射上執行光束成形，以在不同的一第二時期期間將一寬光束形成為該成形光束；及在該第二時期期間將該寬光束提供至該物鏡以預熱該物鏡。

根據另一實施方案，該第一時期對應於光學掃描一樣本的一時期，且其中該第二時期對應於當一樣本的光學掃描未執行時的一時期。

根據另一實施方案，該光束源係一雷射、一雷射二極體、一二極體泵固態雷射、或一同調光源中之至少一者。

根據另一實施方案，該一或多個光學元件包括或包含具有或包含一鮑威爾軸的一鮑威爾透鏡，且加寬該實質線形光束包括或包含藉由該調節器沿著一非鮑威爾軸擴展該實質線形光束，該非鮑威爾軸垂直於該鮑威爾軸。

根據另一實施方案，該調節器包括或包含一圓柱形透鏡、一圓柱形望遠鏡、一激發圓柱形望遠鏡、一散焦透鏡、一稜鏡陣列、或一漫射器中之至少一者。

根據另一實施方案，該光束源係一雷射、一雷射二極體、一二極體泵固態雷射、或一同調光源中之至少一者。

根據一第六實施方案，一種用於控制一物鏡之加熱的方法包括或包含：藉由一光束源將輸入輻射提供至一多模式光纖；藉由該多模式光纖導引該輸入輻射，並從該多模式光纖之一輸出輸出該輸入輻射，該輸出係在一輸出平面處；藉由一光束成形群組在一影像之一方向上擴展該多模式光纖之該輸出平面之一影像；藉由該光束成形群組投射該多模式光纖之該輸出平面之該影像在一物鏡上；及藉由該物鏡將該影像從該光束成形群組投射至該物鏡的一焦平面。

根據一實施方案，該一或多個光學元件包括或包含一圓柱形微透鏡陣列或一繞射光學元件中之至少一者。

根據另一實施方案，該光束源係一雷射、一雷射二極體、一二極體泵固態雷射、或一同調光源中之至少一者。

應理解，下文更詳細論述之前述概念及額外概念的所有組合（假設此類概念並非互相矛盾）係預期作為本文所揭示的專利標的之部分，及/或可經組合以達成特定態樣的特定益處。具體而言，本揭露之結尾處出現的主張的標的之全部組合皆被設想為本文所揭示之標的之部分。

雖然以下描述揭示方法、設備、及/或製造物品之實施方案的詳細描述，應瞭解該所有權權利的法律範圍係藉由在此專利結尾提出的申請專利範圍的字詞所定義。因此，以下詳細敘述係僅解讀為實例，且不描述每個可能的實施方案，因為描述每個可能的實施方案若非不可能，就是不實際。可使用現有技術或本專利申請日期後開發的技術來實施多種替代實施方案。設想得到，此類替代實施方案仍落入申請專利範圍之範疇內。

將線形照明光束使用在線性掃描定序系統中的流通槽或另一基材上的樣本一般需要使線形光束穿過定序系統之光學成像器的物鏡。當使用高功率照明時，光學元件可吸收輻射，致使以吸收為基礎的加熱，且可進一步致使光學元件的熱透鏡。例如，在線性掃描定序系統的操作期間由具有3%、5%、10%、或更大之吸收率之材料形成的光學元件吸收致使光學元件局部加熱的輻射，其可導致散光熱透鏡、各向異性機械膨脹、高階非線性光學作用、或其他失真及非所欲效應。額外地，照明的（多個）波長可進一步加劇光學元件的局部加熱。光學元件之區域中的局部加熱可在聚焦能力上致使跨光學元件（諸如物鏡）的梯度，且致使在線形光束中導致散光的不均勻熱膨脹及折射率變化、線性掃描影像上的影像品質退化、及/或任何其他退化。光學元件的區域可包括透鏡的中心線、中心高斯區域等。在一些情況下，導因於局部加熱的光學退化可不易於使用進一步光學元件校正。額外地，加入進一步光學元件增加系統成本、光學對準及維護的複雜性、且增加系統的所需空間/實際面積及重量。

本揭露之至少一個態樣係關於一種用於與可用以對一或多個所關注樣本實行分析之系統使用的設備，特別是光學成像器。該樣本可包括已線性化以形成單股DNA (sstDNA)的一或多個DNA叢集，諸如一DNA叢集。在各種實例中，設備經設計藉由以不需要使實質線形光束穿過物鏡的方式在樣本產生大致或實質線形照明圖案以降低、管理、及/或控制系統之光學成像器設備之物鏡的散光熱透鏡或以其他方式控制物鏡之以吸收為基礎的加熱。藉由預防及/或降低物鏡的非均勻加熱，可增加包括本文揭示之實例光學成像器設備之一者的定序掃描器的成像解析度。

與圖式結合於下文描述若干個非限制性實例光學成像器設備。在一些實例中，通過物鏡傳輸的光束可使用光束偏移、重成形、或其他方法隨時間改變以更均勻地加熱物鏡。穿過物鏡的光束可沿著非鮑威爾軸擴大，諸如沿著鮑威爾透鏡的較小場角軸或非扇形軸，從而更均勻地照明物鏡。在一些實例中，物鏡可接著使照明光束散焦以獲得樣本的大致或實質線形照明。在一些實例中，光束可在樣本未暴露於照明時的預熱時期期間擴大，且接著在取樣時期期間收窄成用於樣本之照明的線形光束。雖然在本文中將實例描述成控制物鏡的加熱，本技術可用以控制光學成像器設備的其他光學元件的加熱。

現在將詳細地參考非限制性實例，其等的一些繪示於附圖中。 使用光束偏心控制加熱

圖1繪示根據經揭示實例之可係定序系統（諸如圖12的系統1200）之部分的實例光學成像器設備100。設備100通常經組態成將探測照明105的大致或實質線形圖案形成在流通槽或另一基材上的樣本110上。如本文中所使用，「流通槽(flow cell)」可包括一裝置，該裝置具有延伸於一反應結構上方的一蓋以在其等之間形成與該反應結構之複數個反應位點連通的一流道，且可包括偵測裝置，該偵測裝置偵測出發生在該等反應位點或接近該等反應位點的指定反應。在經揭示實例中，探測照明105的成形圖案係大致或實質線形圖案。暴露於探測照明105致使樣本110發射螢光，且所發射的螢光照明或輻射可藉由具有一或多個偵測器、感測器、或攝影機之任何數目及/或類型的掃描器115偵測、感測、及/或成像。

光學成像器設備100包括沿著光學軸A設置的實例光束成形群組120，其中成形群組120經配置及組態以接收由光束源130產生的輸入光束125。輸入光束125在本文中可稱為輸入輻射。光束成形群組120進一步改變輸入光束以形成具有期望空間輪廓的期望成形光束135。光束源130可使用任何數目及/或（多個）類型的雷射、雷射二極體、二極體泵固態雷射、同調光源、發光二極體、黑體輻射源、光學放大器、濾波器、及/或放大器級實施。然而，光束源130可以不同方式實施。

在一些實例中，光束源130可發射在可見光之藍光區域中的光。在其他實例中，光束源139可發射在紫外光譜或另一光譜中的光以用於從經探測樣本激發螢光。進一步地，如所屬技術領域中具有通常知識者將認知的，雖然在本文中常描述為光束，光或光束在本文中可額外稱為輻射或照明。例如，在描述光的不同空間模式時，以光束的用語可更方便地討論光，或在取決於討論的上下文描述熱負載或吸收時，描述為輻射。雖然在本文中描述為單一光束及單一光束源130，應瞭解多個光束源可以脈衝交錯方式個別地提供多個光束或將多個光束同時提供至本文描述之系統及設備的元件。

準直器（為說明的清楚起見而未圖示）可沿著光束源130與光束成形群組120之間的光學軸A設置以依需要或依期望準直輸入光束125。例如，一或多個準直器、透鏡、或望遠鏡可用以隨著光束在光束成形元件之間、在光學成像器設備100的元件之間傳播而管理光束的尺寸，或用以將光束聚焦在焦（遠場）平面。

光束成形群組120包括任何數目及/或（多個）類型的光學組件或元件，諸如聚焦表面、透鏡、反射表面、或鏡、繞射元件、濾波器、偏振器、波板、孔隙、空間光調變器、及微透鏡陣列。光束成形群組120之光學組件或元件的一或多者可沿著光學軸A設置，並經組態以成形輸入光束125以在具有樣本110的遠場下進行所欲之成形光束135的形成、產生等，以允許用於樣本110之光學探測。光束成形群組120可包括鮑威爾透鏡140、光束成形透鏡、及/或繞射或散射組件。在遠場的實質線形光束輪廓105與一或多個線掃描感測器115的輪廓重合，允許探測流通槽應用中的樣本。

物鏡145沿著光學軸A設置且物鏡145聚焦成形光束135，使得探測照明105朝向樣本110傳播且聚焦在該樣本上。在一些實例中，物鏡145具有物鏡瞳孔（為說明的清楚起見而未圖示）且物鏡經設置成接收成形光束135，使得物鏡瞳孔未過滿。亦即，成形光束135未由物鏡瞳孔或與物鏡145關聯的任何其他孔隙修剪。

物鏡145將成形光束135轉換成探測照明105，其中探測照明105在物鏡145的焦平面具有實質線形光束輪廓。物鏡105的焦平面可在樣本110或樣本110的區域、在樣本110上游沿著光學軸A的區域中、或在樣本110下游沿著光學軸A的區域中，諸如在樣本110與掃描器115之間。探測照明105在本文中可在某些上下文中進一步稱為探測光束。

光學成像器設備100，或更一般而言，包括光學成像器設備100的掃描系統的控制器150係用以控制及/或組態光束成形群組120以執行光束成形及管理及/或控制物鏡145的加熱。

光束成形群組120包括一或多個實例調節器（其之一者以參考數字155指定），該一或多個調節器可經控制及/或定位以調節成形光束135的一或多個特性以控制、管理、均勻化、及/或分配成形光束135及加熱物鏡145。調節器155可位於光束成形群組120中的任何數目的位置，但在一些實施方案中，跟隨著鮑威爾透鏡140的下游沿著光學軸A設置。調節器155可在光學成像器設備100正在操作以用於線性掃描成像的同時調節成形光束135，且在一些實施方案中，調節器155可在受擷取的線性掃描影像中間調節成形光束135。例如，調節器155可在掃描器115未擷取或成像來自樣本110之螢光時的時期期間調節成形光束135。

調節器155隨時間選擇性地改變成形光束135的圖案，諸如藉由光束偏移，同時維持探測照明105在樣本110及/或在物鏡145的焦平面的一致實質線性圖案。在一些實例中，成形光束135係實質線形的，且調節器155隨時間以不同量及/或方向使成形光束135偏心，使得成形光束135入射於物鏡145上的不同位置。由於調節器155在使成形光束135偏心而無需調節成形光束135以其入射於物鏡145上的角度，探測照明105在樣本110的圖案將保持其之期望線形圖案及尺寸，並繼續入射於樣本110上的相同位置。成形光束135可在物鏡145上的一或二個方向上偏移，諸如沿著水平軸及垂直軸。

在一些實例中，調節器155可藉由控制器150及/或關聯器材選擇性地定位、傾斜、及/或控制以跨物鏡145來回掃掠成形光束135或以設定模式或順序使光束偏移循環通過複數個光束偏移。調節器155可包括選擇性可傾斜材料玻璃片、鏡、一維楔形鏡、稜鏡、分散元件、偏振器、及/或波板的一或多者。調節器155可包括可通過光學折射在水平及/或垂直方向上提供光束位移的可耕透明板。在實例中，控制器150及/或關聯器材可致使調節器155旋轉以使線形光束135繞物鏡145之中心軸或光學軸（亦即，Z軸）以軌道行進(orbit)，諸如圍繞圖1之光學軸A。調節器155可包括經組態為里斯利棱鏡對(Risley prism pair) 的二個稜鏡，以用於圍繞物鏡145平移成形光束135。里斯利棱鏡對之稜鏡的一或多者可旋轉或平移以在水平或垂直方向上提供光束偏移，或可使成形光束135的位置圍繞物鏡145旋轉。

圖2顯示由於調節器155隨時間使光束135偏心而可藉由光學成像器設備100提供為提供至樣本110之探測照明105之照明200的實例圖案。照明200的圖案係具有可沿著鮑威爾透鏡之鮑威爾軸之長軸P的照明200的實質線形圖案，在實例中，與光束135藉由調節器155的任何偏心無關。實質線形圖案進一步具有垂直於長軸P的短軸S。如圖2所繪示之照明200的實質線形圖案具有在強度沿著短軸S快速地減少的同時沿著長軸P橫跨的峰強度，導致沿著長軸的實質均勻強度。

圖3顯示在物鏡145上的三個不同位置隨時間與提供至物鏡145之成形光束135整合之物鏡145的照明300的實例圖案。物鏡145可具有圓形孔隙或透鏡，且因此，為簡單及清楚起見，物鏡145在圖3中以圓形表示。調節器155在中心位置302 _C及二個偏心位置（左側位置302 _L-及右側位置302 _R）將實質線性成形光束135提供至物鏡。實例照明300包括分別對應於在第一時間中心定於中心位置302 _C、在第二時間在第一方向上偏心至右側位置302 _R、及在第三時間在第二方向上偏心至左側位置302 _L之光束135的三個不同的線形圖案305、306、及307。所得照明300如圖所示地實質上比藉由在單一位置將成形光束135提供至物鏡145所會致使的（例如，如圖2所示）更均勻。照明圖案300可導致明顯地更均勻的照明，且因此，物鏡145的加熱更均勻，尤其係當物鏡145導因於照明的吸收而緩慢地加熱（例如，超過數秒）時。雖然描繪成沿著照明300的短軸S移動，但調節器可在不同時間針對將輻射提供至物鏡145的不同部分而在沿著長軸P的垂直方向上、或沿著對角方向、或在另一方向上移位光束偏移。 根據一實例使用非鮑威爾軸光束加寬控制加熱

圖4繪示根據經揭示實例之可係定序系統（諸如圖12的系統1200）之部分的另一實例光學成像器設備400。例如，設備400通常經組態以將探測照明105的實質線形圖案提供至流通槽上的樣本110。在經揭示實例中，探測照明105的成形圖案係實質線形圖案。探測照明105暴露於樣本110且致使樣本110發射螢光，且（多個）掃描器115偵測、感測、及/或成像來自樣本110的輻射性放射。

與圖1之元件實質相同及/或功能上類似之圖4的元件在圖1及圖4中使用相同的參考數字指定。為使揭露緊湊起見，此等元件的描述將不在此處重複。感興趣的讀者取而代之地參考結合圖1於上文提供之此等元件的描述。輻射及光束可通過自由空間、光纖、另一波導、或藉由能夠傳輸光學輻射的另一機制額外地提供在圖1與圖4的元件之間。

圖4的光束成形群組120包括一或多個實例加寬器（其之一者以參考數字405指定），該一或多個加寬器可經組態、調適、控制、及/或定位以調節成形光束135的一或多個特性以控制、管理、及/或均勻化物鏡145的照明，且因此控制該物鏡的加熱。加寬器405可位於光束成形群組120中的任何數目的位置，但在一些實施方案中，加寬器405在鮑威爾透鏡140的下游沿著光學軸A設置。

加寬器405沿著非鮑威爾軸（諸如圖2的短軸S）加寬成形光束135。光束135的加寬增加照明場的面積，從而降低提供至物鏡145的整體照度（諸如每面積的流明）及通量（諸如每面積的能量）。光束135的加寬增加物鏡145上之藉由光束135之照明的佔用區域，並致使物鏡145的更均勻輻照及/或加熱。更可校正的光學像差可由於更均勻或成球形、較不強烈、在梯度或微分上更漸進而達成。實例所得照明圖案500顯示在圖5中。實例加寬器405包括經定位及組態以沿著其之非鮑威爾軸（諸如非實質線性軸）加寬成形光束135的圓柱形透鏡、圓柱形望遠鏡、激發圓柱形望遠鏡、散焦透鏡、稜鏡陣列、漫射器、雙折射元件、空間光調變器、微透鏡陣列、及/或繞射元件。在一些實例中，使用激發圓柱形望遠鏡控制非鮑威爾軸上的光束腰寬。此方法允許控制在物鏡145之Z空間內的成像點及非成像點的峰光束強度，諸如在圖1所示之傳播方向上沿著光學軸A。此方法又可用以控制成形光束135在物鏡145內部之點的入射佔用區域。如本文所使用的，用語「佔用區域(footprint)」係用以指各種輻射場、或照明形狀角度，諸如實質線性或矩形場的水平及垂直角度、場的圓形半徑、或與高斯或其他成形光束或場關聯的幾何參數及值。進一步地，佔用區域亦指示場的能量分佈，且因此，指示物鏡145的輻射吸收及熱分布。

藉由加寬器405加寬成形光束135的圖案增加沿著非掃描軸（平行於非鮑威爾軸））入射於樣本110上之探測照明105的線形圖案的寬度。物鏡145可經散焦以藉由沿著Z軸移動物鏡145以將圖案105聚焦在超出樣本110之表面的焦平面605上而補償探測照明105之寬度上的增加，如圖6A及圖6B所繪示的。物鏡145的Z軸係沿著成形光束135的傳播軸，其在實例中係沿著圖1及圖4的光學軸A。圖6A顯示當物鏡145經散焦時，在係實質線性或係鮑威爾軸之X軸上的實例照明圖案610。圖6B顯示當物鏡145經散焦時，在係鮑威爾軸之Y軸上的實例照明圖案615。物鏡145可經散焦使得在Y軸上的光線620在樣本110交叉，如圖6B所示。圖6A及圖6B繪示物鏡145的散焦導致照明在樣本110上的實質線形圖案，同時具有入射於物鏡145上的加寬光束135（例如，如圖5及圖6B所示）。 根據另一實例使用非鮑威爾軸光束加寬控制加熱

圖7繪示根據經揭示實例之可係定序系統（諸如圖12的系統1200）之部分的又另一實例光學成像器設備700。設備700通常經組態成將探測照明105的大致線形圖案形成在流通槽或其他基材上的樣本110上。在經揭示實例中，探測照明105的成形圖案係大致線形圖案。由探測照明105的成形圖案所致使之藉由樣本110的螢光發射可由（多個）掃描器115偵測、感測、及/或成像。

與圖1之元件實質相同及/或功能上類似之圖7的元件在圖1及圖7中使用相同的參考數字指定。為使揭露緊湊起見，此等元件的描述將不在此處重複。感興趣的讀者取而代之地參考結合圖1於上文提供之此等元件的描述。

圖7的光束成形群組120包括多模式光纖705、準直器708、及擴展器710，其可經組態、調適、控制、及/或定位以調節成形光束135的一或多個特性，以在空間上更廣泛地或均勻地將成形光束135提供至物鏡145，導致物鏡145的更均勻加熱。更可校正的光學像差可由於更呈球形、較少的相對偏差、及/或更均勻而達成。多模式光纖705可取而代之地係光管、多模式波導、或另一輻射導引材料及/或結構。

將輸入光束125輸入至光纖705，且準直器708經設置以接收來自多模式光纖705之輸出的光並使該光準直及提供至光束成形群組120。準直器708可係旋轉對稱準直器，或在實例中，準直器708可係沿著不同維度不同地準直光束的變形準直器。

變形準直器可使用在本文描述之實例系統的任何者中以進一步形成實質線形圖案，或用於執行用於控制物鏡145之加熱的其他光束成形。光束成形群組120及物鏡145經設置在一位置且經組態以將光纖705之輸出端的解除放大影像投射至樣本110上並定位在輸出平面。多模式光纖705允許多個空間傳播模式用在光纖中導引輻射。一般多模式光纖因此提供與單模式光纖相比具有較寬場角的整體較大光場。多模式光纖進一步允許通由光纖導引更寬的波長頻帶。實例擴展器710包括圓柱形微透鏡陣列、繞射光學元件、望遠鏡、及圓柱形望遠鏡。擴展器710經組態及定位以在非掃描軸（諸如非鮑威爾軸）上加寬光束135的寬度，且物鏡145接著將影像投射至樣本110上。光束源130可經選擇以提供較寬的輸入光束125以預防或控制輸入光束125的非對稱性，且因此，控制成形光束135的非對稱性。

圖8A顯示由圖7之使用多模式光纖705、擴展器710、及作為準直器708之旋轉對稱準直器之光學成像器設備700產生之物鏡145的照明800的實例圖案。繪示於圖8A中的實例使用作為光束源130的雷射二極體、作為光纖705的200×200 µm多模式光纖、沿著掃描軸擴展光束的光束成形群組120、及作為沿著非掃描軸擴展光束以形成成形光束135之擴展器710的圓柱形微透鏡陣列。照明800的所得圖案一般沿著一個軸（諸如所示的垂直軸）伸長，以在物鏡135提供照明的較寬佔用區域，同時將更緊密聚焦的探測照明105維持在或接近樣本110。

圖8B及圖8C顯示由圖7之使用多模式光纖705、擴展器710、及作為準直器708之旋轉對稱準直器之光學成像器設備700產生之物鏡145的照明820及840的實例圖案。繪示於圖8B及圖8C中的實例使用作為光束源130的雷射二極體、作為光纖705的100×100 µm多模式光纖、沿著掃描軸擴展光束的光束成形群組120、及使用為沿著非掃描軸擴展光束以形成成形光束135之擴展器710的圓柱形微透鏡陣列。圖8B的照明820以在光束成形群組120與物鏡145之間的50 mm的間距距離入射於物鏡145上。圖8B的照明820藉由光束成形群組120之光學元件的任何者而不展示照明820的裁剪。圖8C的照明840以在光束成形群組120與物鏡145之間的約75 mm的間距距離入射於物鏡上。照明840的矩形特徵（諸如較少彎曲的光束輪廓邊緣）指示裁剪，該裁剪對於圖的實例係導因於物鏡145的瞳孔過滿。因此，圖8B及圖8C的各別照明820及840將實質均勻照明提供至物鏡，在使用及不使用光束剪裁的狀況下允許物鏡的加熱更均勻分布。

圖8D顯示由圖7之使用多模式光纖705、擴展器710、及作為準直器708之變形準直器之光學成像器設備700產生之在物鏡145的照明860的實例圖案。變形準直器使光束準直以在垂直方向上具有較小輪廓（如所繪示的）及在水平方向上具有較寬的準直光束輪廓，以將光纖705之輸出的影像縮小至在樣本的48 µm視場，在本實例中，該視場係照明佔用區域在樣本110的期望視場。繪示於圖8D中的實例使用作為光束源130的雷射二極體、作為光纖705的150×150 µm多模式光纖、沿著掃描軸擴展光束的光束成形群組120、及作為沿著非掃描軸擴展光束以形成成形光束135之擴展器710的圓柱形微透鏡陣列。準直器708在垂直方向上的較短焦距導致比圖8B及圖8C的實例更小的總體光束。照明860的所得圖案一般沿著一個軸伸長，以在物鏡135提供照明的較寬佔用區域，同時將更緊密聚焦的探測照明105維持在或接近樣本110。具體而言，變形準直器在水平方向上維持焦距的同時允許在垂直方向上的較小光束，其有益於將多模式光纖705之輸出的影像縮小至較小照明佔用區域視場，諸如將150 mm多模式光纖的影像縮小至48 µm視場。 使用預熱控制加熱

圖9繪示根據經揭示實例之可係定序系統（諸如圖12的系統1200）之部分的又另一實例光學成像器設備900。設備900通常經組態成將探測照明105的實質線形圖案形成在流通槽及/或另一基材上的樣本110上。在經揭示實例中，探測照明105的成形圖案係實質線形圖案。（多個）掃描器115可偵測、感測、及/或成像由探測照明105之成形圖案所致使之由樣本110發射的螢光。

與圖1之元件實質相同及/或功能上類似之圖9的元件在圖1及圖9中使用相同的參考數字指定。為使揭露緊湊起見，此等元件的描述將不在此處重複。感興趣的讀者取而代之地參考結合圖1於上文提供之此等元件的描述。

控制器150及/或關聯器材組態、調適、控制、及/或定位光束成形群組120及其中的元件以調節成形光束135的一或多個特性以預熱物鏡145。光束成形群組120可經組態以在不同時間選擇性地將實質線形圖案輸出為成形光束135或將寬圖案輸出為成形光束135。實例寬圖案通常係圓形或矩形，並經定尺寸以照明物鏡145的大部分瞳孔。寬圖案可因此用以大致且均勻地照明整個物鏡145或物鏡的實質部分，且致使物鏡145的更均勻加熱。更可校正的光學像差可由於更呈球形、更均勻、較少強度等而達成。如上文描述的，實質線形圖案135可在線性掃描樣本110時使用。

寬圖案探測照明135可藉由，例如，控制光束成形群組120以繞過光學路徑、從光學路徑移除、及/或改變一或多個光束成形光學元件（諸如鮑威爾透鏡140）的組態而輸出及/或產生。寬圖案探測照明可進一步藉由繞過光學路徑、從光學路徑移除、或以其他方式操縱上文描述之實例的任何者而產生以用於加寬線形圖案。遮罩905（諸如光學路徑翻轉）可在寬圖案135經產生時使用以阻擋寬圖案135之通常對應於線形圖案的中心部分。遮罩905可進一步由空間光調變器或其他可調諧遮罩或濾波器元件施加。

圖10繪示包括阻擋來自遮罩1000之中心區域的輻射的實心中心部分1005的實例遮罩1000。中心部分1005空間地對應於物鏡145的中心部分，其中當遮罩作用時，遮罩1000的中心部分1005經組態以阻擋輻射到達物鏡145的中心部分。成形輻射135的選擇性擴大與擴大成形輻射135之中心部分的選擇性阻擋的組合允許將輻射提供至物鏡145且加熱該物鏡以在光學成像器設備900的操作期間達成更均勻的熱分布。在寬圖案與實質線形圖案的產生之間交替可進一步導致物鏡145之平均上大致均勻的照明，且因此，物鏡145的大致均勻加熱。寬圖案可用以在成像樣本110之前預熱物鏡145的外部分，其中物鏡145的內部分隨後在線性掃描樣本110的同時藉由線形圖案加熱。 控制加熱的方法

圖11係可由設備（尤其係光學成像器設備，諸如實例光學成像器設備100、400、700、及900）實施以分析一或多個關注樣本之實例程序1100的流程圖。該樣本可包括已線性化以形成單股DNA (sstDNA)的一或多個DNA叢集，諸如一DNA叢集。

設備接收輸入光束（例如，實例輸入光束125）（方塊1105）。針對第一時期選擇成形光束（例如，成形光束135）的一或多個性質（方塊1110）。實例性質包括用於實例光學成像器設備100的光束偏心偏移量。實例性質包括產生用於光學成像器設備900的線形光束或寬光束。光束成形群組（例如，光束成形群組120）經組態以基於至少經選擇性質而產生、形成、及/或輸出成形光束（方塊1115）。

在方塊1120，成形光束經轉換成在物鏡（例如，物鏡145）之焦平面（例如，在樣本110）的實質線形取樣光束（例如，實例探測照明105）。設備使用實質線形取樣光束光學探測樣本（方塊1125）。

方塊1110及1115可重複以組態不同成形光束（例如，具有不同光束偏移）的產生。因此，方塊1110及1115可週期性地及/或不定期地重複以繞物鏡145移動線形圖案化探測照明135，以更均勻地照明物鏡145，並因此更均勻地加熱該物鏡。光束偏移可在緩慢週期的基礎上改變及/或變化，諸如每秒或每二秒，或可波束位置的更高頻率顫動變化。光束偏移可在一或二個方向上，或在沿著多個軸的各種方向上變化。

方塊1110及1115可在第一時間實行以產生寬光束135，該寬光束產生至將執行線性掃描的第二時間為止。在線性掃描之前，方塊1110及1115可接著重複以在方塊1120開始之前組態線形光束135的產生。 實例系統

圖12繪示根據本揭露之教示之系統1200之實施方案的示意圖。系統1200可用以在一或多個關注樣本上執行分析。該樣本可包括一或多個已線性化之DNA叢集以形成單股DNA (single stranded DNA, sstDNA)。在所示實施方案中，系統1200接收試劑匣1202，且部分地包括驅動總成1204及控制器1206。系統1200亦包括成像系統1212、及廢料貯器1214。在其他實施方案中，可使用試劑匣1202包括廢料貯器1214。成像系統1212包括本文所揭示之圖1、圖4、圖7、及圖9的光學成像器設備100、400、700、900的任何一或多者。控制器1206電性地及/或通訊地耦接至驅動總成1204及成像系統1212，且致使驅動總成1204及/或成像系統1212實行如本文所揭示的各種功能。

試劑匣1202承載可載入至流通槽1220的通道中的關注樣本。驅動總成1204與試劑匣1202介接以使與樣本交互作用的一或多種試劑（例如，A、T、G、C核苷酸）流動通過流通槽1220。

在一實施方案中，可逆式終止子附接至試劑以允許單核苷酸併入至生長中的DNA股上。在一些此類實施方案中，核苷酸中之一或多者具有在激發時發射顏色的獨特螢光標記。顏色（或其不存在）用以偵測對應之核苷酸。在所示實施方案中，成像系統1212激發可識別標記（例如，螢光標記）的一或多者，且其後獲得可識別標記的影像資料。該等標記可藉由入射光及/或雷射來激發，且影像資料可包括回應於激發而由各別標記發射的一或多種顏色。影像資料（例如，偵測資料）可由系統1200分析。成像系統1212可係包括物鏡的螢光光譜儀及/或固態成像裝置。固態成像裝置可包括電荷耦合裝置(charge coupled device, CCD)及/或互補式金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)。

在獲得影像資料之後，驅動總成1204與試劑匣1202介接，以使另一反應組分（例如，試劑）流動通過試劑匣1202，其後由廢料貯器1214接收及/或以其他方式由試劑匣1202排放。反應組分實行使螢光標記及可逆式終止子從sstDNA化學劈分的沖洗操作。然後，sstDNA準備好用於另一循環。

現在參考驅動總成1204，在所示實施方案中，驅動總成124包括泵驅動總成1222、閥驅動總成1224、及致動器總成192。泵驅動總成1222與泵1226介接，以將流體泵送通過試劑匣1202及/或流通槽1220，且閥驅動總成1224與閥1228介接，以控制閥1228的位置。閥1228與閥驅動總成1224之間的交互作用選擇性地致動閥1228，以控制流體通過試劑匣1202之流體線1230的流動。流體線1230的一或多者流體地耦接一或多個試劑貯器1232及流通槽1220。閥1228的一或多者可藉由閥歧管、旋轉閥、夾管閥、平閥、電磁閥、簧片閥、止回閥、壓電閥等實施。

參考控制器1206，在所示實施方案中，控制器1206包括使用者介面1234、通訊介面1236、一或多個處理器1238、及記憶體1240，其儲存可由一或多個處理器1238執行的指令，以執行包括所揭示之實施方案的各種功能。使用者介面1234、通訊介面1236、及記憶體1240電性地及/或通訊地耦接至一或多個處理器1238。

在一實施方案中，使用者介面1234接收來自使用者的輸入，並提供與系統1200的操作及/或正在進行之分析關聯的資訊給使用者。使用者介面1234可包括觸控螢幕、顯示器、鍵盤、（多個）揚聲器、滑鼠、軌跡球、及/或語音辨識系統。觸控螢幕及/或顯示器可顯示一圖形使用者介面(GUI)。

在一實施方案中，通訊介面1236經由（多個）網路促成系統1200與（多個）遠端系統（例如，電腦）之間的通訊。（多個）網路可包括內部網路、區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、內部網路等。提供至遠端系統之通訊的一些可與由系統1200產生或以其他方式獲得的分析結果、成像資料等關聯。提供至系統1200之通訊的一些可與待由系統1200執行的流體分析操作、患者病歷、及/或（多個）規程關聯。

一或多個處理器1238及/或系統1200可包括（多個）基於處理器之系統或（多個）基於微處理器之系統的一或多個。在一些實施方案中，一或多個處理器1238及/或系統1200包括（多個）精簡指令集電腦(RISC)、（多個）特定應用積體電路(ASIC)、（多個）現場可程式化閘陣列(FPGA)、（多個）現場可程式化邏輯裝置(FPLD)、（多個）邏輯電路、及/或執行包括本文所描述者的各種功能的另一邏輯型裝置。

記憶體1240可包括硬碟機、快閃記憶體、唯讀記憶體(ROM)、可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM)、電性可抹除可程式化唯讀記憶體(EEROM)、隨機存取記憶體(RAM)、非揮發性RAM (NVRAM)記憶體、光碟(CD)、數位多功能光碟(DVD)、快取記憶體、及/或任何其他儲存裝置或儲存碟，資訊於其中儲存達任何持續時間（例如，永久地、暫時地、達延長的時間期間、用於緩衝、用於快取）的一或多者。 額外考量事項

提供前文之描述以促成所屬技術領域中具有通常知識者能夠實施本文所述之各種組態。雖然該標的技術已參照各種圖式及組態特別描述，但應理解，這些係僅用於說明之目的，且不應作為限制標的技術範圍。

如本文中所使用，以單數所敘述及以字詞「一(a)」或「一(an)」所開始之元件或步驟應理解為不排除複數個該元件或步驟，除非明確說明此排除。此外，對於「一個實施方案」的引用非意欲解讀為排除亦併入所述特徵的額外實施方案之存在。此外，除非有明確相反陳述，否則「包含」、「包括」、或「具有」具有特定性質的元件或複數個元件的實施方案可包括額外元件，不論額外元件是否具有該性質。此外，用語「包含(comprising)」、「包括(including)」、或類似用語在本文中可互換使用。

此說明書通篇所用的用語「實質上(substantially)」、「大約(approximately)」及「約(about)」用於描述及考慮小的變動，諸如由於處理中的變化。例如，其等可係指小於或等於±5%，諸如小於或等於±2%，諸如小於或等於±1%，諸如小於或等於±0.5%，諸如小於或等於±0.2%，諸如小於或等於±0.1%，諸如小於或等於±0.05%。

可有許多其他方式來實施標的技術。本文所述之各種功能及元件可與所示者不同地分割，而不脫離本標的技術之範疇。對於所屬技術領域中具有通常知識者可輕易明白這些實施方案的各種修改，且本文所定義的通用原理可應用於其他實施方案。因此，可由所屬技術領域中具有通常知識者對本標的技術進行許多改變及修改，而不脫離本標的技術的範疇。例如，可採用不同數目的給定模組或單元，可採用不同類型的給定模組或單元，可新增給定模組或單元，或可省略給定模組或單元。

底線及/或斜體標題及子標題僅為了方便而使用，並不限制本標的技術，並且不會被稱為與本標的技術的說明之解釋有關連。所屬技術領域中具有通常知識者已知或之後已知的本揭露中所描述之各種實施方案之元件的所有結構及功能均等物係以引用方式明確併入本文中，且意欲由本標的技術涵蓋。此外，本文中揭示的任何事項並不意欲專用於公眾，無論該揭露是否在上述說明中明確敘述。

應理解，下文更詳細論述的前述概念及額外概念的全部組合（假設此類概念並未相互不一致）被設想為本文所揭示之標的之部分。具體而言，本揭露之結尾處出現的主張的標的之全部組合皆被設想為本文所揭示之標的之部分。

100:光學成像器設備；設備 105:探測照明；實質線形光束輪廓；圖案 110:樣本 115:掃描器；線掃描感測器 120:光束成形群組；成形群組 125:輸入光束 130:光束源 135:成形光束；寬圖案；成形輻射；擴大成形輻射；線形光束；光束；實質線形圖案；寬圖案探測照明；線形圖案化探測照明 140:鮑威爾透鏡 145:物鏡 150:控制器 155:調節器 192:致動器總成 200:照明 300:照明；照明圖案 302 _C:中心位置 302 _L:左側位置 302 _R:右側位置 305:線形圖案 306:線形圖案 307:線形圖案 400:設備 405:加寬器 500:照明圖案 605:焦平面 610:照明圖案 615:照明圖案 620:光線 700:光學成像器設備；設備 705:多模式光纖；光纖 708:準直器 710:擴展器 800:照明 820:照明 840:照明 860:照明 900:光學成像器設備；設備 905:遮罩 1000:遮罩 1005:實心中心部分；中心部分 1100:程序 1105:方塊 1110:方塊 1115:方塊 1120:方塊 1125:方塊 1200:系統 1202:試劑匣 1204:驅動總成 1206:控制器 1212:成像系統 1214:廢料貯器 1220:流通槽 1222:泵驅動總成 1224:閥驅動總成 1226:泵 1228:閥 1230:流體線 1232:試劑貯器 1234:使用者介面 1236:通訊介面 1238:處理器 1240:記憶體 A:光學軸 P:長軸 S:短軸

相似參考數字在個別視圖各處皆指相同或功能上相似之元件的隨附圖式連同下文的實施方式併入且形成本揭露的一部分，且用以進一步說明包括所主張發明之概念的實例，並解釋該等實例的各種原理及優點。此外，圖式僅顯示與瞭解本揭露之實例相關的該等特定細節，以不使本揭露為對受益於本文之描述之所屬技術領域中具有通常知識者將係顯而易見的細節所混淆。 ［圖1］繪示根據本揭露之教示且具有經組態以控制物鏡之加熱的光束成形群組的實例光學成像器設備的示意圖。 ［圖2］顯示根據本揭露之教示之由圖1之光學成像器設備產生之樣本的照明的實例圖案。 ［圖3］顯示根據本揭露之教示之由圖1之光學成像器設備隨時間產生之物鏡的照明的實例圖案。 ［圖4］繪示根據本揭露之教示且具有經組態以控制物鏡之加熱的光束成形群組的另一實例光學成像器設備的示意圖。 ［圖5］顯示根據本揭露之教示之由圖4之光學成像器設備產生之物鏡的照明的實例圖案。 ［圖6A］繪示根據本揭露之教示之由圖4之光學成像器設備產生之在X軸上的實例照明圖案。 ［圖6B］顯示根據本揭露之教示之由圖4之光學成像器設備產生之在Y軸上的實例照明圖案。 ［圖7］繪示根據本揭露之教示且具有經組態以控制物鏡之加熱的光束成形群組的又另一實例光學成像器設備的示意圖。 ［圖8A］顯示由圖7之使用多模式光纖、擴展器、及作為準直器之旋轉對稱準直器之光學成像器設備產生之物鏡的照明的實例圖案。 ［圖8B］顯示由圖7之使用多模式光纖、擴展器、及作為準直器之旋轉對稱準直器之光學成像器設備產生之物鏡的照明的實例圖案。 ［圖8C］顯示由圖7之使用多模式光纖、擴展器、及作為準直器之旋轉對稱準直器之光學成像器設備產生之物鏡的照明的另一實例圖案。 ［圖8D］顯示由圖7之使用多模式光纖、擴展器、及作為準直器之變形準直器之光學成像器設備產生之在物鏡的照明的實例圖案。 ［圖9］繪示根據本揭露之教示且具有經組態以控制物鏡之加熱的光束成形群組的仍另一實例光學成像器設備的示意圖。 ［圖10］繪示用於圖9之光學成像器設備的實例遮罩。 ［圖11］係代表可執行以實施本文所揭示之實例之操作的實例程序的流程圖。 ［圖12］繪示本揭露之教示可實施於其中之系統的實例實施方案的示意圖。

設備及方法組分已藉由圖式中的習知符號適當地表示，該等圖式僅顯示與瞭解本發明之實施例相關的該等特定細節，以不使本揭露為對受益於本文之描述之所屬技術領域中具有通常知識者將係顯而易見的細節所混淆。

1100:程序

1105:方塊

1110:方塊

1115:方塊

1120:方塊

1125:方塊

Claims (36)

1. 一種設備，其包含： 一光束源，其用於提供輸入輻射； 一光束成形群組，其包含經定位以從該光束源接收該輸入輻射之一或多個光學元件，並對該輸入輻射執行光束成形以形成一成形光束；及 一物鏡，其經定位以接收該成形光束並將該成形光束變換成一探測光束，該物鏡進一步經組態以將該探測光束提供至用於光學地探測一樣本之該物鏡之一焦平面， 其中該光束成形群組經組態以隨時間調整該成形光束之一或多個性質，以大致均勻地加熱該成形光束之一入射區域上方之該物鏡。
2. 如請求項1之設備，其中該一或多個光學元件經組態以在該物鏡之該焦平面處或附近形成一實質線形光束，且其中該光束成形群組進一步包括經組態以隨時間改變該成形光束之一光束偏移之一調節器，使得在不同時間使該成形光束在該物鏡之不同各別位置處入射於該物鏡上。
3. 如請求項2之設備，其中該調節器經組態以隨時間改變該光束偏移，使得該探測光束以不同光束偏移在該物鏡之該焦平面處或附近係一實質不變的線形光束。
4. 如請求項2至3中任一項之設備，其中該調節器係一選擇性可傾斜材料玻璃片、一鏡、一楔形鏡、或一稜鏡中之至少一者。
5. 如請求項2至4中任一項之設備，其中該光束成形群組進一步經組態用於該調節器在複數個光束偏移中週期性地循環該光束偏移。
6. 如請求項2至5中任一項之設備，其中該調節器可組態以跨該物鏡之一橫軸來回移動該成形光束。
7. 如請求項2至6中任一項之設備，其中該調節器可組態以使該成形光束繞該物鏡之一光學軸以軌道行進(orbit)。
8. 如請求項2至7中任一項之設備，其中該光束偏移可在一或兩個方向。
9. 如前述請求項中任一項之設備，其中該光束成形群組經組態以： 對該輸入輻射執行光束成形，以於一第一時期期間在該物鏡之該焦平面處或附近形成一實質線形光束作為該成形光束； 於該第一時期期間提供該成形光束至該物鏡； 對該輸入輻射執行光束成形，以於不同的一第二時期期間形成一寬光束作為該成形光束；及 於該第二時期期間提供該成形光束至該物鏡以預熱該物鏡。
10. 如請求項9之設備，其中該第一時期對應於一樣本之光學掃描的一時期，且其中該第二時期對應於當一樣本之光學掃描未執行之一時期。
11. 如前述請求項中任一項之設備，其中該光束源係一雷射、一雷射二極體、一二極體泵浦固態雷射、或一同調光源中之至少一者。
12. 一種設備，其包含： 一光束源，其用於提供輸入輻射； 一光束成形群組，其具有： 一或多個光學元件，其經組態以從該光束源接收該輸入輻射，並進一步經組態以將該輸入輻射成形成一第一光束，該第一光束具有一長軸、及垂直於該長軸之一短軸，及 一調節器，其經組態以在沿著該第一光束之該短軸的一方向上加寬該第一光束，以產生一成形光束；及 一物鏡，其經組態及定位以將該成形光束變換成聚焦至該物鏡之一焦平面之一探測光束，其中該物鏡經散焦使得該焦平面比經光學探測之一樣本更遠離該物鏡， 其中該調節器經組態以加寬該第一光束以大致均勻地照明該物鏡，且其中該探測光束係在該物鏡之該焦平面處或附近之一實質線形光束。
13. 如請求項12之設備，其中該一或多個光學元件包括具有一鮑威爾軸之一鮑威爾透鏡，且該調節器沿著一非鮑威爾軸擴展該第一光束，該非鮑威爾軸垂直於該鮑威爾軸。
14. 如請求項12至13中任一項之設備，其中該調節器包括一圓柱形透鏡、一圓柱形望遠鏡、一激發圓柱形望遠鏡、一散焦透鏡、一稜鏡陣列、或一漫射器中之至少一者。
15. 如請求項12至14中任一項之設備，其中該光束源係一雷射、一雷射二極體、一二極體泵浦固態雷射、或一同調光源中之至少一者。
16. 一種設備，其包含： 一光束源，其經組態以提供輸入輻射； 一多模式光纖，其經組態以從該光束源接收該輸入輻射，並從該多模式光纖之一輸出輸出輻射，該輸出係在該多模式光纖之一輸出平面處； 一光束成形群組，其具有一或多個光學元件，該一或多個光學元件經組態以(i)從該多模式光纖接收該輸出輻射，(ii)投射該多模式光纖之該輸出平面之一影像，及(iii)在一方向上擴展該影像；及 一物鏡，其經組態以從該光束成形群組接收該影像，並進一步經組態以將該影像投射至該物鏡之一焦平面。
17. 如請求項16之設備，其中該一或多個光學元件包括一圓柱形微透鏡陣列或一繞射光學元件中之至少一者。
18. 如請求項16至17中任一項之設備，其中該光束源係一雷射、一雷射二極體、一二極體泵浦固態雷射、或一同調光源中之至少一者。
19. 一種光學地探測一樣本之方法，該方法包含： 藉由一光束源提供輸入輻射至一光束成形群組，該光束成形群組包括一或多個光學元件； 藉由該光束成形群組執行該輸入輻射之光束成形，並形成一成形光束；及 藉由一物鏡聚焦該成形光束以形成一探測光束，該探測光束聚焦於該物鏡之一焦平面處，以用於光學地探測一樣本， 其中該光束成形群組隨時間調整該成形光束之一或多個性質，以大致均勻地加熱該物鏡。
20. 如請求項19之方法，其中該探測光束包含在該物鏡之該焦平面處或附近之一實質線形光束，且其中該方法進一步包括： 藉由包括在該光束成形群組中之一調節器隨時間改變該成形光束之一光束偏移，使得在不同時間該成形光束在該物鏡之不同各別位置處入射於該物鏡上。
21. 如請求項20之方法，其中該調節器經組態以隨時間改變該光束偏移，使得該探測光束以不同光束偏移在該物鏡之該焦平面處或附近係一實質不變的線形光束。
22. 如請求項20至21中任一項之方法，其中該調節器係一選擇性可傾斜材料玻璃片、一鏡、一楔形鏡、或一稜鏡中之至少一者。
23. 如請求項20至22中任一項之方法，其中該方法進一步包含由該光束成形群組藉由控制該調節器通過複數個光束偏移週期性地循環該光束偏移而週期性地循環來改變該光束偏移。
24. 如請求項20至23中任一項之方法，其中該調節器可組態以跨該物鏡之一橫軸來回移動該成形光束。
25. 如請求項20至24中任一項之方法，其中該調節器可組態以使該成形光束繞該物鏡之一光學軸以軌道行進。
26. 如請求項20至25中任一項之方法，其中該光束偏移可在一或兩個方向。
27. 如請求項19至26中任一項之方法，其中該方法進一步包含： 藉由該光束成形群組對該輸入輻射執行光束成形，以於一第一時期期間在該物鏡之該焦平面處或附近形成一實質線形光束； 於該第一時期期間提供該成形光束至該物鏡； 藉由該光束成形群組對該輸入輻射執行光束成形，以於不同的一第二時期期間在該物鏡之該焦平面處或附近形成一寬光束；及 於該第二時期期間提供該成形光束至該物鏡以預熱該物鏡。
28. 如請求項27方法，其中該第一時期對應於一樣本之光學掃描的一時期，且其中該第二時期對應於當一樣本之光學掃描未執行之一時期。
29. 如請求項19至28中任一項之方法，其中該光束源係一雷射、一雷射二極體、一二極體泵浦固態雷射、或一同調光源中之至少一者。
30. 一種方法，其包含： 藉由一光束源提供輸入輻射至一光束成形群組，該光束成形群組包括一或多個光學元件； 藉由該光束成形群組將該輸入輻射成形成一第一光束，該第一光束具有一長軸、及垂直於該長軸之一短軸； 藉由該光束成形群組中之一調節器在沿著該短軸的一方向上加寬該第一光束以形成一成形光束；及 藉由一物鏡將該成形光束變換成一探測光束，該探測光束經聚焦至該物鏡之一焦平面，其中該物鏡經散焦使得該焦平面比經光學探測之一樣本更遠離該物鏡， 其中該調節器經組態以加寬該成形光束以大致均勻地照明該物鏡，且其中該探測光束係在該物鏡之該焦平面處或附近之一實質線形光束。
31. 如請求項30之方法，其中該一或多個光學元件包括一鮑威爾透鏡，該鮑威爾透鏡具有一鮑威爾軸，且其中加寬該成形光束包含藉由該調節器沿著一非鮑威爾軸擴展該成形光束，該非鮑威爾軸垂直於該鮑威爾軸。
32. 如請求項30或31中任一項之方法，其中該調節器包括一圓柱形透鏡、一圓柱形望遠鏡、一激發圓柱形望遠鏡、一散焦透鏡、一稜鏡陣列、或一漫射器中之至少一者。
33. 如請求項30至32中任一項之方法，其中該光束源係一雷射、一雷射二極體、一二極體泵浦固態雷射、或一同調光源中之至少一者。
34. 一種方法，其包含： 藉由一光束源提供輸入輻射至一多模式光纖； 藉由該多模式光纖導引該輸入輻射，並從該多模式光纖之一輸出輸出該輸入輻射，該輸出係在一輸出平面處； 藉由一光束成形群組在一影像之一方向上擴展該多模式光纖之該輸出平面之一影像； 藉由該光束成形群組投射該多模式光纖之該輸出平面之該影像在一物鏡上；及 藉由該物鏡從該光束成形群組投射該影像至該物鏡之一焦平面。
35. 如請求項34之方法，其中該一或多個光學元件包括一圓柱形微透鏡陣列或一繞射光學元件中之至少一者。
36. 如請求項34至35中任一項之方法，其中該光束源係一雷射、一雷射二極體、一二極體泵浦固態雷射、或一同調光源中之至少一者。

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