用于非接触式感测物质的基准开关架构制造技术

本公开涉及用于非接触式感测物质的基准开关架构。本发明专利技术涉及用于在采样界面处测量样本(620)中的物质的浓度和类型的系统(600)和方法。所述系统(600)包括光源(602)、一个或多个光学器件(606,610,612)、一个或多个调制器(634,636)、基准(608)、检测器(630)以及控制器(640)。所公开的所述系统和所述方法能够通过在不同的测量光路之间共享一个或多个部件来考虑源自所述光源、一个或多个光学器件和所述检测器的漂移。另外，通过在所述光源与所述样本或基准之间放置一个或多个调制器，所述系统能够区分不同类型的漂移并且消除因杂散光导致的错误测量。此外，通过将检测器像素和微光学器件映射到所述样本中的位置和深度，所述系统能够沿着所述样本内的各种位置和深度检测所述物质。

【技术实现步骤摘要】
用于非接触式感测物质的基准开关架构本申请是国际申请日为2016年8月29日、申请号为201680049893.6、专利技术名称为“用于非接触式感测物质的基准开关架构”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本专利申请要求于2015年9月1日提交的美国临时专利申请序列号62/213,004的优先权，其专利申请据此全文以引用方式并入本文。
本专利申请整体涉及基准开关架构，该基准开关架构能够检测采样界面处样本中的一种或多种物质，并且更具体地，能够重建样本中的一个或多个光路。
技术介绍
吸收光谱学是一种分析技术，可用于确定采样界面处样本中物质的浓度和类型。用于吸收光谱学的常规系统和方法可包括在样本处发光。当光透射穿过样本时，一部分光能可在一个或多个波长下被吸收。这种吸收可导致样本出射光的特性发生变化。可将样本出射光的特性与基准的出射光的特性进行比较，并且可根据比较结果确定样本中物质的浓度和类型。尽管通过比较可以确定样本中物质的浓度和类型，但在早期(而不是大量(例如数十个或数百个)采样点被测量之后)，由于无法区分和补偿杂散光以及波动、漂移和变化，测量和确定结果可能是错误的。此外，一些常规系统和方法可能不能够测量样本内多个位置处的浓度。能够测量多个位置处的浓度的那些系统和方法可能需要复杂的部件或检测方案来关联样本内位置的深度或样本出射光的路径长度。
技术实现思路
本公开涉及用于在样本中的物质浓度低或SNR低(例如，SNR<10-4或10-5)时测量样本中该物质浓度的系统和方法。所公开的系统和方法能够通过在用于测量样本光学特性的光路和用于测量基准光学特性的光路之间共享一个或多个分量，将来源于系统中的光源、一个或多个光学器件以及检测器的波动、漂移和/或变化纳入考虑。此外，系统能够区分不同类型的漂移，并且能够消除由杂散光导致的错误测量，其中在光源与样本或基准之间放置有一个或多个调制器。此外，通过将检测器阵列中的检测器像素和微光学器件单元中的微光学器件映射到样本中的位置和深度，系统能够沿着样本内的各种位置和深度检测物质。附图说明图1示出了根据本公开的示例的包括多个检测器的示例性系统，该示例性系统用于测量样本中物质的浓度。图2示出了根据本公开的示例的示例性过程流，该示例性过程流使用包括多个检测器的系统来测量样本中物质的浓度和类型。图3示出了根据本公开的示例的包括共享检测器的示例性系统，该示例性系统用于测量样本中物质的浓度和类型。图4示出了根据本公开的示例的示例性过程流，该示例性过程流使用包括共享检测器的系统来测量样本中物质的浓度和类型。图5示出了根据本公开的示例的用于确定物质浓度和类型的吸光度测量结果的示例性图。图6示出了根据本公开的示例的示例性系统，该示例性系统包括位于光源和样本之间的调制器，用于测量样本中物质的浓度和类型。图7示出了根据本公开的示例的示例性过程流，该示例性过程流使用包括位于光源和样本之间的调制器的系统来测量样本中物质的浓度和类型。图8示出了根据本公开的示例的示例性系统，该示例性系统包括位于光源和样本之间的调制器，用于测量样本中物质的浓度和类型。图9示出了根据本公开的示例的示例性过程流，该示例性过程流使用包括位于光源和样本之间的调制器的系统来测量样本中物质的浓度和类型。图10A至图10C示出了根据本公开的示例的用于确定物质浓度和类型的吸光度测量的示例性图。图11示出了根据本公开的示例的校准程序期间的示例性过程流。图12示出了根据本公开的示例的示例性系统的示例性框图，该示例性系统能够重建源自样本内不同位置的多个光路并且能够解析所述多个光路的不同路径长度。图13示出了根据本公开的示例的示例性系统的横截面图，该示例性系统能够测量样本中的不同位置并且能够解析与样本中的不同位置相关联的不同光路。图14A至图14B示出了根据本公开的示例的示例性系统的横截面图，所述示例性系统被配置用于使用共享光学器件来确定位于样本中的物质的浓度和类型。图15示出了根据本公开的示例的示例性系统的横截面图，该示例性系统被配置用于确定位于样本中的物质的浓度和类型，并且被配置为减少或消除样本-系统界面处的光反射或散射。图16A示出了根据本公开的示例的示例性系统的横截面图，该示例性系统被配置用于确定位于样本中的物质的浓度和类型。图16B示出了根据本公开的示例的示例性偏振敏感系统的横截面视图。图17示出了根据本公开的示例的示例性系统的横截面图，该示例性系统被配置用于确定样本中物质的浓度和类型。图18至图19示出了根据本公开的示例的示例性系统表面的顶视图，所述示例性系统被配置用于确定位于样本中的物质的浓度和类型。具体实施方式在以下对示例的描述中将引用附图，在附图中以例示的方式示出了可被实践的特定示例。应当理解，在不脱离各种示例的范围的情况下，可使用其他示例并且可作出结构性变更。在该部分描述了根据本公开的方法与装置的代表性应用。提供这些示例仅是为了添加上下文并有助于理解所述示例。因此，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在没有具体细节中的一些或全部的情况下实践所述示例。其他应用也是可能的，使得以下示例不应被视为是限制性的。将参照如附图所示的示例来详细描述各种技术和过程流步骤。在以下描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对其中描述或提到的一个或多个方面和/或特征的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是，本文描述或提到的一个或多个方面和/或特征可在不具有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，未对众所周知的过程步骤和/或结构进行详细描述，以免使本文描述或提到的一些方面和/或特征难以理解。此外，尽管可以按顺序描述过程步骤或方法步骤，但是这类过程和方法也可被配置为以任何合适的顺序工作。换句话说，本公开中可能描述的任何步骤序列或次序本身并不表示要求以该顺序执行这些步骤。此外，尽管被描述或暗示为非同时发生(例如，因为在其他步骤之后描述一个步骤)，但可以同时执行一些步骤。此外，在附图中描绘过程例示并不意味着所示出的过程不包括其其他变化和修改，并不意味着示出的过程或其任何步骤对于一个或多个示例是必需的，也不意味着所示出的过程是优选的。本公开涉及用于测量采样界面处样本中物质的浓度和类型的系统和方法。在一些示例中，样本中的浓度可以较低，或者SNR可以较低(例如，SNR<10-4或10-5)。系统可包括光源、光学器件、一个或多个调制器、基准、检测器和控制器(或逻辑部件)。所公开的系统和方法能够通过在用于测量样本光学特性的光路和用于测量基准光学特性的光路之间共享一个或多个分量，将来源于光源、一个或多个光学器件以及检测器的波动、漂移和/或变化纳入考虑。此外，系统能够区分不同类型的漂移，并且能够消除由杂散光导致的错误测量，其中在光源与样本或基准之间放置有一个或多个调制器。此外，通过将检测器阵列中的检测器像素和微光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于进行测量的系统，包括：/n光源，被配置成向样本输出光；/n第一输出区域，位于所述系统的界面处并且被配置成接收来自所述样本内的第一位置的第一光；/n第二输出区域，位于所述系统的界面处并且被配置成接收来自所述样本内的第二位置的第二光；/n检测器；以及/n光学器件单元，包括：/n第一光学器件，被配置成接收来自所述第一输出区域的第一光并且将来自所述第一输出区域的第一光引导到所述检测器；以及/n第二光学器件，被配置成接收来自所述第二输出区域的第二光并且将来自所述第二输出区域的第二光引导到所述检测器。/n

【技术特征摘要】
20150901 US 62/213,0041.一种用于进行测量的系统，包括：
光源，被配置成向样本输出光；
第一输出区域，位于所述系统的界面处并且被配置成接收来自所述样本内的第一位置的第一光；
第二输出区域，位于所述系统的界面处并且被配置成接收来自所述样本内的第二位置的第二光；
检测器；以及
光学器件单元，包括：
第一光学器件，被配置成接收来自所述第一输出区域的第一光并且将来自所述第一输出区域的第一光引导到所述检测器；以及
第二光学器件，被配置成接收来自所述第二输出区域的第二光并且将来自所述第二输出区域的第二光引导到所述检测器。


2.根据权利要求1所述的系统，还包括基准，其中：
所述光被输出到所述样本和所述基准；以及
所述光学器件单元还包括第三光学器件，所述第三光学器件被配置成：
接收来自所述基准的所述第二光；以及
将所述第二光引导到所述检测器。


3.根据权利要求2所述的系统，其中：
所述检测器包括多个检测器像素；以及
所述第三光学器件被配置成：
将来自所述基准的光进行分离；以及
将所分离的光引导到所述多个检测器像素中的至少两个检测器像素。


4.根据权利要求2所述的系统，其中：
所述第三光学器件是与所述第一光学器件和所述第二光学器件不同类型的光学器件；以及
所述第三光学器件包括负透镜或楔形棱镜中的一个。


5.根据权利要求1所述的系统，还包括位于所述系统的界面处的一个或多个输入区域；其中：
所述光学器件单元包括第四光学器件，所述第四光学器件被配置成：
接收来自所述光源的光；以及
将来自所述光源的光引导到所述一个或多个输入区域。


6.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述检测器包括多个检测器像素，所述多个检测器像素包括第一检测器像素和第二检测器像素；
所述第一光学器件将来自所述第一输出区域的光引导到所述第一检测器像素；以及
所述第二光学器件将来自所述第二输出区域的光引导到所述第二检测器像素。


7.根据权利要求1所述的系统，还包括图案化光圈，所述图案化光圈包括一个或多个不透明区域；其中：
所述一个或多个不透明区域中的至少一个位于所述第一光学器件和所述第二光学器件之间。


8.根据权利要求1所述的系统，还包括第二光学器件单元，所述第二光学器件单元包括：
第五光学器件，接收来自所述第一输出区域的光并将来自所述第一输出区域的光引导到所述检测器；以及
第六光学器件，接收来自所述第二输出区域的光并将来自所述第二输出区域的光引导到所述检测器。


9.根据权利要求1所述的系统，还包括光圈，所述光圈包括：
第一开口，所述第一开口被配置成接收来自所述第一输出区域的光；以及
第二开口，所述第二开口被配置成接收来自所述第二输出区域的光；其中：
所述第一开口选择性地将来自所述第一输出区域的光引导到所述检测器；以及
所述第二开口选择性地将来自所述第二输出区域的光引导到所述检测器。


10.根据权利要求1所述的系统，还包括第二检测器和分束器，其中：
所述分束器将来自所述第一输出区域的光进行分离；以及<...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·M·坎加斯，M·A·阿尔伯雷，D·I·西蒙，M·J·比邵普，J·希伦达尔，R·陈，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US