專利名稱：多路復(fù)用光探測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多路復(fù)用光探測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在表面等離子體共振(SPR)檢測(cè)和其他光學(xué)測(cè)量應(yīng)用中探測(cè)光信號(hào)。在SPR檢測(cè)中，通過在對(duì)光束波長進(jìn)行掃描時(shí)探測(cè)光束的強(qiáng)度，建立與一束或多束接收到的光束相關(guān)的強(qiáng)度分布。然后，強(qiáng)度分布可以被用來探測(cè)并測(cè)量折射率的位移，折射率的位移可以指示在SPR傳感器試樣中是否出現(xiàn)生物分析物或生物分子相互作用。
在SPR檢測(cè)中所使用的某些類型的光學(xué)系統(tǒng)中，可以測(cè)量出的折射率位移的分辨率隨著對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行探測(cè)的速率的增加而增加。當(dāng)對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行探測(cè)的速率相對(duì)于對(duì)掃描光束波長的速率而言較高時(shí)，在這些系統(tǒng)中可以獲得高測(cè)量分辨率。
可以使用以視頻幀頻(例如60赫茲)獲取圖像的攝像機(jī)來探測(cè)光束強(qiáng)度。不過，當(dāng)高速掃描光速波長時(shí)，對(duì)于SPR檢測(cè)來說，攝像機(jī)的幀頻就太低了，以至于無法獲得足夠的測(cè)量分辨率。因?yàn)閳D像獲取涉及在攝像機(jī)內(nèi)對(duì)來自大量光傳感器的探測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，所以難以增加圖像獲取速率，使其遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過視頻幀頻。一些類型的攝像機(jī)通過減少用來獲取圖像的光傳感器的數(shù)量，來提供更高的幀頻。這些攝像機(jī)一般將圖像窗口限制為光傳感器的單個(gè)矩形排列，從而限制了攝像機(jī)適應(yīng)該攝像機(jī)所接收到的光束的空間排列的能力。因此，為了在SPR檢測(cè)和其他光學(xué)測(cè)量應(yīng)用中達(dá)到足夠的測(cè)量分辨率，需要以與當(dāng)前可用攝像機(jī)的幀頻相比足夠高的速率來探測(cè)光束的強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多路復(fù)用光探測(cè)器包括耦合至多路復(fù)用器的一組光傳感器。多路復(fù)用器將光傳感器的子集映射至由該多路復(fù)用器提供的至少一個(gè)多路復(fù)用輸出。光傳感器的子集可以根據(jù)提供給多路復(fù)用器的地址來配置。通過處理出現(xiàn)在多路復(fù)用輸出處的多路復(fù)用信號(hào)，可以探測(cè)出照亮多路復(fù)用光探測(cè)器的光束的強(qiáng)度分布。


圖1A-1B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多路復(fù)用光探測(cè)器的立體圖，其中光束入射在一組光傳感器上。
圖2A-2B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例適于包含在多路復(fù)用光探測(cè)器中的可選的光傳感器組。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多路復(fù)用光探測(cè)器的框圖。
圖4A-4B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的與多路復(fù)用光探測(cè)器相關(guān)的示例性的多路復(fù)用信號(hào)和解復(fù)用信號(hào)。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例由多路復(fù)用光探測(cè)器截取的光束的強(qiáng)度分布。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例適于在多路復(fù)用光探測(cè)器中使用的預(yù)選方法的流程圖。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明替換實(shí)施例的光探測(cè)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1A-1B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多路復(fù)用光探測(cè)器D的立體圖。每個(gè)多路復(fù)用光探測(cè)器D包括耦合至多路復(fù)用器10的一組光傳感器S。多路復(fù)用器10一般是使用BiCMOS半導(dǎo)體工藝和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，盡管多路復(fù)用器10也可選用任何合適的襯底或工藝來實(shí)現(xiàn)。
多路復(fù)用光探測(cè)器D中的一組光傳感器S排列成如圖2A所示的一維陣列或如圖2B所示的二維陣列。在用于圖釋本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)例子中，一組光傳感器S包括16000個(gè)光傳感器的二維陣列，這些傳感器具有大約60微米的物理間距或柵距P。不過，多路復(fù)用光探測(cè)器D可以包括其他數(shù)量或排列的光傳感器。當(dāng)在表面等離子體共振(SPR)檢測(cè)中使用多路復(fù)用光探測(cè)器D時(shí)，從SPR傳感器2偏轉(zhuǎn)的一束或多束光束B照亮多路復(fù)用光探測(cè)器D內(nèi)的某些光傳感器S。被照亮的光傳感器S的子集可以被關(guān)聯(lián)到SPR傳感器2中的試樣T1-TN，然后用于建立針對(duì)試樣T1-TN的強(qiáng)度分布。
圖1A示出了被多路復(fù)用光探測(cè)器D截取的光束B。光束B內(nèi)的特定空間位置(由光傳感器S的子集S1-SN所界定)與SPR傳感器2內(nèi)的特定試樣T1-TN(其被映像到多路復(fù)用探測(cè)器D上)相關(guān)。子集S1-SN探測(cè)在與特定試樣T1-TN相關(guān)的特定空間位置處光束B的強(qiáng)度。通過在對(duì)光束B的波長進(jìn)行掃描時(shí)用光傳感器的子集S1-SN有選擇地探測(cè)光束B的強(qiáng)度，可以使用多路復(fù)用光探測(cè)器D建立針對(duì)試樣T1-TN的強(qiáng)度分布。
圖1B示出了從SPR傳感器2偏轉(zhuǎn)的多束光束B1-BN，這些光束照亮了該組光傳感器S內(nèi)的某些光傳感器。光束B1-BN中的每束光束與光傳感器2內(nèi)的試樣T1-TN中的一個(gè)對(duì)應(yīng)的試樣相關(guān)聯(lián)。由光束B1-BN照亮的光傳感器界定探測(cè)光束B1-BN強(qiáng)度的光傳感器子集S1-SN。通過在對(duì)光束B1-BN的波長進(jìn)行掃描時(shí)用光傳感器S的子集S1-SN有選擇地探測(cè)光束B1-BN的強(qiáng)度，可以使用多路復(fù)用光探測(cè)器D建立針對(duì)試樣T1-TN的強(qiáng)度分布IP1-IPN。
使用多路復(fù)用光探測(cè)器D建立的強(qiáng)度分布IP1-IPN(圖5的示例性曲線圖所示)可以用來標(biāo)識(shí)用于測(cè)量折射率位移的共振波長R1-RN，其中折射率位移指示在SPR傳感器2內(nèi)的試樣T1-TN中是否出現(xiàn)生物分析物或生物分子相互作用。SPR檢測(cè)中使用的光學(xué)系統(tǒng)在各種參考文獻(xiàn)中描述過，包括Surface Plasmon Resonance Biosensor，Jiri Homola，Sinclair S.Yee，David Myszka，(Elsevier Science B.V.，2002)，第7章，207-247頁。為了示例，在SPR檢測(cè)的上下文中描述多路復(fù)用光探測(cè)器D，其中光束B照亮包括在多路復(fù)用光探測(cè)器D中的一組光傳感器S。不過，下面的描述也適用于在圖1B的配置中使用的多路復(fù)用光探測(cè)器D，或者在一束或多束光束照亮一組光傳感器S的其他光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)中使用的多路復(fù)用光探測(cè)器D。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多路復(fù)用光探測(cè)器的框圖。包括在多路復(fù)用光探測(cè)器D中的光傳感器S一般是InGaAs器件、硅光電二極管、電荷耦合器件或CMOS光探測(cè)器。光傳感器S可選地是任何其他適于將光信號(hào)(例如截取的光束B)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)(例如電流I)的轉(zhuǎn)換器。一組光傳感器S中的每個(gè)光傳感器12都具有光學(xué)接收部分14和輸出16。為了清楚起見，只用元件標(biāo)號(hào)標(biāo)出了一個(gè)光傳感器12的光學(xué)接收部分14和輸出16。
輸出16是電極、導(dǎo)電盤、球形焊頭、焊接凸起或其他類型的電觸頭。傳感器輸出16被統(tǒng)一排列成網(wǎng)格、陣列或其他配置，以向具有多個(gè)輸入觸頭的多路復(fù)用器10的輸入部分18提供合適的接口。在一個(gè)實(shí)施例中，輸入觸頭組在輸入部分18中硬連線到一起，以界定光傳感器簇Cx。在多路復(fù)用光探測(cè)器D包括16000個(gè)光傳感器的例子中，硬連線的輸入觸頭組界定了有4個(gè)光傳感器12的簇Cx，以在多路復(fù)用探測(cè)器D的空間分辨率和多路復(fù)用器10的電路系統(tǒng)復(fù)雜度之間提供合適折衷。不過，本發(fā)明的替換實(shí)施例包括這樣的輸入觸頭硬連線組，其界定有一個(gè)或多個(gè)光傳感器12的簇。
多路復(fù)用器10的輸入部分18以并行配置將光傳感器S的簇耦合至多個(gè)放大器A。一般來說，放大器A是互阻放大器(transimpedanceamplifier)，這些放大器將由光傳感器12的簇Cx提供的電流Ix或其他探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的探測(cè)信號(hào)，例如電壓Vx。元件標(biāo)號(hào)的下標(biāo)“x”是整數(shù)變量，用于指代該組光傳感器S中的光傳感器12的簇Cx中的任何特定的一簇、由該簇Cx提供的電路Ix、以及放大器Ax中的任何特定一個(gè)放大器和由該特定的放大器Ax提供的電壓Vx。因此，簇Cx代表光傳感器12的簇中的任何一簇，而放大器Ax代表放大器A中耦合至該簇Cx的那個(gè)放大器。在多路復(fù)用光探測(cè)器D包括16000個(gè)光傳感器并且簇Cx包括4個(gè)光傳感器的例子中，該多路復(fù)用器包括4000個(gè)放大器A。每個(gè)放大器Ax提供的電壓Vx是這樣的探測(cè)信號(hào)，該探測(cè)信號(hào)表示照亮光傳感器12的簇Cx的光束B的強(qiáng)度。
在多路復(fù)用光探測(cè)器D包括4000個(gè)放大器A的例子中，多路復(fù)用器10包括4000個(gè)采樣保持電路SH。采樣保持電路SH由定時(shí)信號(hào)13選通，該定時(shí)信號(hào)13一般由時(shí)鐘20或其他合適的定時(shí)源提供。采樣保持電路SH以并行的配置耦合至對(duì)應(yīng)的模擬保持電路AH。在有4000個(gè)采樣保持電路SH的例子中，多路復(fù)用器10包括4000個(gè)模擬保持電路AH。模擬保持電路AH由定時(shí)信號(hào)13選通，該定時(shí)信號(hào)13被延時(shí)元件22時(shí)來形成延遲定時(shí)信號(hào)17。
模擬保持電路AH耦合至一系列可編程開關(guān)24的輸入。在一個(gè)示例中，這一系列可編程開關(guān)24包括并行布置的第一串模擬多路復(fù)用器M1。第一串中的每個(gè)模擬多路復(fù)用器M1提供八對(duì)一的多路復(fù)用。這一系列可編程開關(guān)24也包括并行布置的第二串模擬多路復(fù)用器M2。第二串中的每個(gè)模擬多路復(fù)用器M2提供八對(duì)一的多路復(fù)用。這一系列可編程開關(guān)24還包括并行布置的第三串模擬多路復(fù)用器M3。第三串中的每個(gè)模擬多路復(fù)用器M3提供八對(duì)一的多路復(fù)用。在多路復(fù)用器10包括4000個(gè)采樣保持電路SH的例子中，第一串模擬多路復(fù)用器M1包括500個(gè)模擬多路復(fù)用器M1，第二串模擬多路復(fù)用器M2包括63個(gè)模擬多路復(fù)用器M2，而第三串模擬多路復(fù)用器M3包括1個(gè)模擬多路復(fù)用器M3。在圖3中示出的多路復(fù)用器10中，這一系列可編程開關(guān)24提供1個(gè)多路復(fù)用輸出26。根據(jù)本發(fā)明的替換實(shí)施例，多路復(fù)用器10包括提供不同于八對(duì)一多路復(fù)用的、其他配置方式的、或者提供一個(gè)或多個(gè)多路復(fù)用輸出26的模擬多路復(fù)用器或其他可編程開關(guān)。
這一系列可編程開關(guān)24提供在該組光傳感器S中的指定物理位置處的光傳感器12的簇Cx和多路復(fù)用輸出26之間的映射，可以根據(jù)由處理器28提供給該系列可編程開關(guān)24的可選地址15來配置該映射。在本發(fā)明的實(shí)施例中(在該實(shí)施例中，該系列可編程開關(guān)24包括第一串模擬多路復(fù)用器M1、第二串模擬多路復(fù)用器M2和第三串模擬多路復(fù)用器M3)，由處理器28提供的每個(gè)地址15包括地址15a，用來選擇第一串模擬多路復(fù)用器M1中的一個(gè)模擬多路復(fù)用器M1的輸入；地址15b，用來選擇第二串模擬多路復(fù)用器M2中這樣的模擬多路復(fù)用器M2的輸入，該模擬多路復(fù)用器M2耦合到第一串中被尋址的模擬多路復(fù)用器M1的輸出；以及地址15c，用來選擇第三串模擬多路復(fù)用器M3中這樣的模擬多路復(fù)用器M3的輸入，該模擬多路復(fù)用器M3耦合到第二串中被尋址的模擬多路復(fù)用器M2的輸出。
由這一系列可編程開關(guān)24提供的映射是從模擬保持電路AH中指定的一個(gè)到多路復(fù)用輸出26的選擇耦合，該指定是根據(jù)由處理器28提供給該系列可編程開關(guān)24的地址15而做出的。例如，向該系列可編程開關(guān)24提供對(duì)應(yīng)于簇Cx的地址，就將存儲(chǔ)在模擬保持電路AHx中的電壓Vx導(dǎo)向多路復(fù)用器10的多路復(fù)用輸出26。選擇到該系列可編程開關(guān)24的對(duì)應(yīng)于簇Cy(未示出)的地址，就將存儲(chǔ)在模擬保持電路AHy(未示出)中的電壓Vy(未示出)導(dǎo)向多路復(fù)用器10的多路復(fù)用輸出26，依此類推。
多路復(fù)用輸出26一般耦合至數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、信號(hào)數(shù)字轉(zhuǎn)換器、或其他類型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。在圖3中示出的本發(fā)明的實(shí)施例中，該系列可編程開關(guān)24提供了一個(gè)多路復(fù)用輸出26，并且示出了耦合至該多路復(fù)用輸出26的一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)化器ADC。在多路復(fù)用器10包括提供多個(gè)多路復(fù)用輸出(未示出)的模擬多路復(fù)用器M1、M2、M3的布置的實(shí)施例中，多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC一般以并行配置耦合至多路復(fù)用輸出，用于數(shù)字化出現(xiàn)在每個(gè)多路復(fù)用輸出處的多路復(fù)用信號(hào)。
多路復(fù)用光探測(cè)器D適于在各種光學(xué)系統(tǒng)中探測(cè)光束B的強(qiáng)度。探測(cè)光強(qiáng)度一般包括將由光傳感器12提供的探測(cè)信號(hào)(例如來自采樣保持電路SH的電壓)轉(zhuǎn)移到模擬保持電路AH中，然后根據(jù)由處理器28提供的地址15，有選擇地將模擬保持電路AH中被指定的那些模擬保持電路AH耦合至多路復(fù)用輸出26。隨時(shí)間的推移在多路復(fù)用輸出26處提供的電壓就形成了多路復(fù)用信號(hào)19。在多路復(fù)用光探測(cè)器D的一般應(yīng)用中，多路復(fù)用信號(hào)19被數(shù)字化，并被進(jìn)一步處理。
可以修整多路復(fù)用光探測(cè)器D的操作以適合于使用了多路復(fù)用光探測(cè)器D的光學(xué)系統(tǒng)。為了示例，在SPR檢測(cè)的上下文中描述多路復(fù)用光探測(cè)器D的操作。在SPR檢測(cè)中，以指定的時(shí)間間隔，在指定的波長范圍內(nèi)對(duì)照亮SPR傳感器10的一束或多束光束的波長進(jìn)行掃描。例如，可以以1.5秒的時(shí)間間隔，在從1500nm到1600nm的波長范圍內(nèi)掃描光束B的波長。在對(duì)光束B的波長進(jìn)行掃描時(shí)，由多路復(fù)用光探測(cè)器D探測(cè)照亮光傳感器的光束B的強(qiáng)度。在此例中，為了達(dá)到100皮米的測(cè)量分辨率，要在100nm的波長范圍內(nèi)獲取沿波長平均分布的一千次測(cè)量。
在一般的測(cè)量獲取中，定時(shí)信號(hào)13以由定時(shí)信號(hào)13的周期界定的1.5ms的時(shí)間間隔來選通采樣保持電路SH。延遲定時(shí)信號(hào)17也以由延遲定時(shí)信號(hào)17的周期界定的1.5ms的時(shí)間間隔來選通模擬保持電路AH。根據(jù)定時(shí)信號(hào)13的每次選通或周期，采樣保持電路SH中的開關(guān)閉合，以對(duì)該采樣保持電路SH內(nèi)的電容充電，同時(shí)模擬保持電路AH中的開關(guān)斷開。一旦完成對(duì)采樣保持電路SH內(nèi)的電容的充電，采樣保持電路SH內(nèi)的開關(guān)就被斷開，而延遲定時(shí)信號(hào)17使模擬保持電路AH內(nèi)的開關(guān)閉合來給模擬保持電路AH內(nèi)的電容充電。一旦完成對(duì)模擬保持電路AH內(nèi)的電容的充電，模擬保持電路AH內(nèi)的開關(guān)被斷開，以隔離采樣保持電路SH和模擬保持電路AH。這種開關(guān)序列提供了采樣保持電路和該系列可編程開關(guān)24之間的隔離，并且使采樣保持電路SH上的電壓轉(zhuǎn)移到模擬保持電路AH上。在定時(shí)信號(hào)13的每個(gè)周期內(nèi)重復(fù)該開關(guān)序列(本例中為每1.5毫秒)。
在定時(shí)信號(hào)的每個(gè)周期內(nèi)，或者本例中每個(gè)1.5ms的時(shí)間間隔中，處理器28向該系列可編程開關(guān)24順序提供預(yù)定的一組地址15。根據(jù)該組地址15，模擬保持電路AH中被指定的那些被順序耦合至多路復(fù)用輸出26。這使得指定的模擬保持電路AH上的電壓可以被有選擇地提供在多路復(fù)用輸出26處。通過改變包含在預(yù)定的一組地址15中的地址，可以指定選擇耦合至多路復(fù)用輸出26的模擬保持電路AH中的不同的模擬電路AH。
在圖4A的示例性曲線圖中，示出了在多路復(fù)用輸出26處提供的多路復(fù)用信號(hào)19。在多路復(fù)用信號(hào)19中，時(shí)間間隔t1、t2...tx內(nèi)的電壓V1、V2...Vx等代表入射到通過地址15選擇耦合至多路復(fù)用輸出26的光傳感器12的對(duì)應(yīng)簇上的光束B的強(qiáng)度。例如，在時(shí)間間隔t1內(nèi)的電壓V1代表入射到第一簇(例如簇C1)的光束的強(qiáng)度，在時(shí)間間隔t2內(nèi)的電壓V2代表入射到第二簇(例如簇C2)的光束的強(qiáng)度，在時(shí)間間隔tx內(nèi)的電壓Vx代表入射到簇Cx的光束的強(qiáng)度，依此類推。多路復(fù)用信號(hào)19中時(shí)間間隔序列t1、t2...tx等也在定時(shí)信號(hào)13的每個(gè)周期(或者此例中的每個(gè)1.5ms)中重復(fù)，盡管每個(gè)時(shí)間間隔t1、t2...tx內(nèi)的電壓V1、V2...Vx一般都隨定時(shí)信號(hào)13的周期變化。
在SPR檢測(cè)中，根據(jù)預(yù)定的一組地址15而選擇耦合至多路復(fù)用輸出26的光傳感器12的簇Cx一般包括占多路復(fù)用光探測(cè)器D中光傳感器S的總數(shù)的很小百分比的光傳感器。這使得能夠?qū)Ρ欢嗦窂?fù)用光探測(cè)器D截取的光束的強(qiáng)度進(jìn)行高速探測(cè)，例如通過增加時(shí)鐘20的頻率。此外，由于光傳感器S的簇C1、C2...Cx根據(jù)提供給多路復(fù)用器10中的該系列可編程開關(guān)24的地址15而被選擇耦合至多路復(fù)用輸出26的選擇耦合，所以在該組光傳感器S中，可以隨意對(duì)光傳感器S的子集S1-SN進(jìn)行排序或排列。這樣，因?yàn)楣鈧鞲衅?2的子集S1-SN可以根據(jù)由處理器28提供的地址而單獨(dú)尋址，所以子集S1-SN可以形成任何空間排列，包括適應(yīng)該組光傳感器S接收到的光束的空間排列，以及子集S1-SN不連續(xù)的空間排列。
取決于包括了多路復(fù)用光探測(cè)器D的光學(xué)系統(tǒng)的類型，耦合至多路復(fù)用輸出26的系統(tǒng)或組件可以進(jìn)一步處理多路復(fù)用信號(hào)19。在一個(gè)例子中，多路復(fù)用信號(hào)19被數(shù)字化，然后被解復(fù)用，以提供解復(fù)用信號(hào)21，如圖4B的示例性曲線圖所示。將多路復(fù)用信號(hào)19數(shù)字化一般包括把電壓V1、V2...Vx等轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓值。解復(fù)用一般包括在定時(shí)信號(hào)13的每個(gè)周期中將對(duì)應(yīng)于每個(gè)時(shí)間間隔的數(shù)字化電壓的電壓值存儲(chǔ)在緩存或其他存儲(chǔ)器30中。存儲(chǔ)器30中的指定存儲(chǔ)器位置包含電壓值，并且對(duì)應(yīng)于多路復(fù)用信號(hào)19內(nèi)的時(shí)間間隔。該時(shí)間間隔又對(duì)應(yīng)于由處理器28所選擇的該組地址15所確定的特定物理位置處的光傳感器12的簇。以對(duì)多路復(fù)用信號(hào)19解復(fù)用的順序從存儲(chǔ)器位置處讀取電壓值，以形成解復(fù)用信號(hào)21。由于電壓值代表探測(cè)到的光強(qiáng)度，并且存儲(chǔ)器位置代表在該組光傳感器S中特定物理位置處的光傳感器，所以解復(fù)用信號(hào)21可用來將由光傳感器12的預(yù)先指定的簇探測(cè)到的光束強(qiáng)度建立為時(shí)間的函數(shù)。當(dāng)在指定的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)光束的波長進(jìn)行掃描時(shí)，由于其是在SPR檢測(cè)中，所以可以將在多路復(fù)用探測(cè)器D中的預(yù)定位置處的光傳感器的簇所探測(cè)到的光束強(qiáng)度建立為波長的函數(shù)。當(dāng)諸如光束在SPR傳感器2上的入射角之類的其他屬性作為時(shí)間的函數(shù)變化，或者在指定的時(shí)間間隔內(nèi)變化時(shí)，可以建立與SPR傳感器2的試樣T1-TN相關(guān)的其他類型的強(qiáng)度分布。
在SPR檢測(cè)中，光傳感器12的多個(gè)簇一般形成為光傳感器S的子集S1-SN，這些子集與SPR傳感器2的試樣T1-TN相關(guān)，如圖1A-1B所示。當(dāng)對(duì)與每個(gè)子集內(nèi)的光傳感器12的簇對(duì)應(yīng)的解復(fù)用信號(hào)21進(jìn)行相加、平均或其他處理后，可以建立針對(duì)每個(gè)試樣T1-TN的強(qiáng)度分布IP1-IPN(如圖5的示例性曲線圖所示)。
以各種方式建立提供給該系列可編程開關(guān)24的預(yù)定的一組地址15。在一個(gè)例子中，根據(jù)圖6的流程圖中示出的預(yù)選方法40建立該組地址15。在預(yù)選方法40中，該組光傳感器S被一束或多束光束照亮，例如從SPR傳感器2偏轉(zhuǎn)的光束B(步驟42)。雖然只有該組光傳感器S中的某些光傳感器12被光束B照亮?xí)r，但來自每個(gè)光傳感器12的探測(cè)信號(hào)都被施加于采樣保持電路SH和模擬保持電路AH。然后，探測(cè)信號(hào)(例如表現(xiàn)為由放大器A提供的電壓)被順序耦合至多路復(fù)用輸出26(步驟44)。這些電壓被模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC數(shù)字化，然后，所得到的電壓值被存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器30中(步驟46)。
然后，基于由光束B照亮所產(chǎn)生的電壓值，界定子集S1-SN(步驟48)。在一個(gè)例子中，通過在計(jì)算機(jī)顯示器或其他輸出設(shè)備(未示出)上顯示存儲(chǔ)器30的內(nèi)容，然后基于在該輸出設(shè)備上觀察到的亮度或其他特征，通過用戶界面(未示出)選擇對(duì)應(yīng)于光傳感器12的簇的物理位置，從而界定該組光傳感器S的子集S1-SN。軟件工具(例如可從美國德州奧斯丁的國家儀器公司獲得的LabView Vision Assistant)適于顯示存儲(chǔ)器30的內(nèi)容，并且適于選擇在該組光傳感器S內(nèi)指定物理位置處的光傳感器12的簇。
在另一種例子中，基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器30中的電壓值的量值，自動(dòng)選擇光傳感器S的子集S1-SN。如果應(yīng)用到SPR傳感器2的光束B的波長被設(shè)為接近試樣T1-TN的共振波長R1-RN(圖5中示出)，則被光束B照亮的光傳感器S的簇提供的探測(cè)信號(hào)具有比未被光束B照亮的光傳感器12的簇提供的探測(cè)信號(hào)大的量值。不與樣本T1-TN相關(guān)的光傳感器12的簇具有比由被光束B照亮的相鄰光傳感器12的簇提供的探測(cè)信號(hào)低的量值。界定光傳感器S的子集S1-SN的該組地址15是基于存儲(chǔ)具有在指定范圍內(nèi)量值的電壓值的存儲(chǔ)器位置確定的。
其他的或替換的標(biāo)準(zhǔn)可以用來建立用于界定光傳感器12的子集S1-SN的該組地址15。例如，界定光傳感器12的子集S1-SN的該組地址15可以被選擇來排除這樣的光傳感器12，這些光傳感器具有規(guī)定范圍外的暗電流、來自其他光傳感器12的過度泄漏、短路的輸出16、或者在該組光傳感器S或多路復(fù)用器10中的其他缺陷。該組地址15也可以被選擇來排除由該組光傳感器S接收到的光束通過的光路所產(chǎn)生的不期望的特性。
圖3所示的框圖指示在多路復(fù)用光探測(cè)器D內(nèi)的各種元件。此框圖的實(shí)現(xiàn)可以包括各種層次的集成。例如，該組光傳感器S和多路復(fù)用器10可以包括集成電路，或者這些元件可以是分離的。類似地，可以用在集成電路上集成的處理器28、存儲(chǔ)器30、時(shí)鐘20、延遲元件22和該系列可編程開關(guān)24中的某些或全部來實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用器10。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的替換實(shí)施例的光探測(cè)方法50的流程圖。在光探測(cè)方法50的步驟52中，一束或多束光束B被該組光傳感器S接收到。通過由處理器28提供的預(yù)定的一組地址15，該組光傳感器S的界定子集S1-SN被選擇耦合至多路復(fù)用光探測(cè)器D的多路復(fù)用輸出26(步驟54)。在可選包括的步驟56中，在多路復(fù)用輸出26處輸出的多路復(fù)用信號(hào)19被進(jìn)一步處理，以建立由該組光傳感器S接收到的一束或多束光束B的強(qiáng)度分布IP1-IPN。
雖然已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明的實(shí)施例，但是很清楚本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到對(duì)這些實(shí)施方式作出各種修改和改變，而不脫離在所附權(quán)利要求中闡明的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種多路復(fù)用光探測(cè)器，包括一組光傳感器；和耦合至所述一組光傳感器的多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器將由所述光傳感器的一個(gè)或多個(gè)子集提供的探測(cè)信號(hào)選擇耦合至至少一個(gè)多路復(fù)用輸出，所述光傳感器的所述一個(gè)或多個(gè)子集可根據(jù)提供給所述多路復(fù)用器的預(yù)定的一組地址來進(jìn)行配置。
2.如權(quán)利要求1所述的多路復(fù)用光探測(cè)器，其中，所述多路復(fù)用器包括一系列可編程開關(guān)，所述一系列可編程開關(guān)提供所述至少一個(gè)多路復(fù)用輸出，并接收所述預(yù)定的一組地址。
3.如權(quán)利要求1所述的多路復(fù)用光探測(cè)器，其中，所述預(yù)定的一組地址是基于用一束或多束光束照亮所述一組光傳感器而建立的。
4.如權(quán)利要求3所述的多路復(fù)用光探測(cè)器，其中，所述一束或多束光束具有對(duì)應(yīng)的波長，在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)，所述對(duì)應(yīng)的波長在預(yù)定波長范圍上被掃描。
5.如權(quán)利要求4所述的多路復(fù)用光探測(cè)器，其中，在所述預(yù)定時(shí)間間隔中，所述預(yù)定的一組地址內(nèi)的地址被多次順序提供給所述多路復(fù)用器。
6.如權(quán)利要求3所述的多路復(fù)用光探測(cè)器，其中，在照亮所述一組光傳感器之前，所述一束或多束光束被從表面等離子體共振傳感器偏轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求4所述的多路復(fù)用光探測(cè)器，其中，在照亮所述一組光傳感器之前，所述一束或多束光束被從表面等離子體共振傳感器偏轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求5所述的多路復(fù)用光探測(cè)器，其中，在照亮所述一組光傳感器之前，所述一束或多束光束被從表面等離子體共振傳感器偏轉(zhuǎn)。
9.一種多路復(fù)用光探測(cè)器，包括一組光傳感器，其中所述組內(nèi)的光傳感器響應(yīng)于一束或多束光束照亮所述一組光傳感器來提供對(duì)應(yīng)的探測(cè)信號(hào)；和耦合至所述一組光傳感器的多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器根據(jù)提供給所述多路復(fù)用器的預(yù)定的一組地址來將所述探測(cè)信號(hào)中的預(yù)定探測(cè)信號(hào)選擇耦合至所述多路復(fù)用器的至少一個(gè)多路復(fù)用輸出。
10.如權(quán)利要求9所述的多路復(fù)用光探測(cè)器，其中，提供給所述多路復(fù)用器的所述預(yù)定的一組地址界定所述一組光傳感器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)光傳感器子集。
11.如權(quán)利要求9所述的多路復(fù)用光探測(cè)器，其中，所述一束或多束光束具有對(duì)應(yīng)的波長，在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)，所述對(duì)應(yīng)的波長在預(yù)定波長范圍上被掃描。
12.如權(quán)利要求11所述的多路復(fù)用光探測(cè)器，其中，在所述預(yù)定時(shí)間間隔中，所述預(yù)定的一組地址內(nèi)的地址被多次順序提供給所述多路復(fù)用器。
13.如權(quán)利要求9所述的多路復(fù)用光探測(cè)器，其中，照亮所述一組光傳感器的所述一束或多束光束被從表面等離子體共振傳感器偏轉(zhuǎn)。
14.如權(quán)利要求12所述的多路復(fù)用光探測(cè)器，其中，照亮所述一組光傳感器的所述一束或多束光束被從表面等離子體共振傳感器偏轉(zhuǎn)。
15.一種光探測(cè)方法，包括用一組光傳感器接收一束或多束光束，所述光傳感器響應(yīng)于所述接收到的一束或多束光束來提供對(duì)應(yīng)的探測(cè)信號(hào)；和根據(jù)提供給所述多路復(fù)用器的一組地址，將所述探測(cè)信號(hào)中的指定的探測(cè)信號(hào)選擇耦合至所述多路復(fù)用器的至少一個(gè)多路復(fù)用輸出。
16.如權(quán)利要求15所述的光探測(cè)方法，其中，提供給所述多路復(fù)用器的所述一組地址界定所述一組光傳感器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)光傳感器子集。
17.如權(quán)利要求15所述的光探測(cè)方法，其中，所述一束或多束光束具有對(duì)應(yīng)的波長，在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)，所述對(duì)應(yīng)的波長在預(yù)定波長范圍上被掃描。
18.如權(quán)利要求17所述的光探測(cè)方法，其中，在所述預(yù)定時(shí)間間隔中，所述預(yù)定的一組地址內(nèi)的地址被多次順序提供給所述多路復(fù)用器。
19.如權(quán)利要求17所述的光探測(cè)方法，其中，照亮所述一組光傳感器的所述一束或多束光束被從表面等離子體共振傳感器偏轉(zhuǎn)。
20.如權(quán)利要求18所述的光探測(cè)方法，其中，照亮所述一組光傳感器的所述一束或多束光束被從表面等離子體共振傳感器偏轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多路復(fù)用光探測(cè)系統(tǒng)。多路復(fù)用光探測(cè)器包括耦合至多路復(fù)用器的一組光傳感器，該多路復(fù)用器將光傳感器的子集映射至由多路復(fù)用器提供的至少一個(gè)多路復(fù)用輸出。光傳感器的子集可根據(jù)提供給多路復(fù)用器的地址來進(jìn)行配置。
文檔編號(hào)H04J3/00GK1727876SQ20051008515
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者格雷戈里·D·范維格瑞恩, 道格拉斯·M·巴內(nèi), 格雷厄姆·M·弗勞爾, 丹尼爾·B·羅伊特曼 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司