本公开涉及用于增加基于光学传感器的测量系统的动态范围的方法和装置。
背景技术：
1、许多测量系统利用光学传感器来测量各种现象。一些此类系统可受益于以高动态范围进行的测量以捕获具有跨越多个数量级的强度的信号。
2、一些实例系统包含基于发射光进行测量的分析系统和程序，例如电化学发光分析、化学发光分析、发光分析(例如萤光)和其它发光分析。因此，需要提供用于跨越多个数量级更准确地测量发射光的系统和方法。
技术实现思路
1、本文件中所公开的发明描述用以通过使用两个或更多个光学传感器并行测量发射光信号来扩展光检测系统的动态范围的成像和非成像方法。
2、在一实施例中，使用光学装置(例如光束分裂装置立方体，或板或薄膜光束分裂装置)将光信号(例如，发射光信号或所产生光信号)分裂到两个路径中。光束分裂装置朝向将用于动态范围的低端下的高敏感度测量的检测器引导光的大部分。朝向将用于测量更高光水平的检测器引导光的剩余部分。当产生低强度信号时，将来自其的少量光的大部分引导到针对高敏感度测量而设置的检测器，从而准许动态范围的低端下的测量。当产生高强度信号时，将大量光的小部分引导到针对低敏感度测量而设置的检测器，从而准许动态范围的高端下的测量。
3、在一实施例中，提供一种用于基于电化学程序进行分析的设备。所述设备包含：第一检测器，其经配置以捕获与所述电化学程序相关联的数据；第二检测器，其经配置以捕获与所述电化学程序相关联的数据；及光束分裂装置，其经配置以将来自所述电化学程序的发射光分裂成引导于所述第一检测器处的第一光束和引导于所述第二检测器处的第二光束。
4、在一实施例中，所述设备进一步包括壳体和板电连接器。
5、在一实施例中，所述设备进一步包括经配置以经由所述板电连接器起始所述电化学程序的电压源或电流源。
6、在一实施例中，所述光束分裂装置经配置以透射所述第一光束和反射所述第二光束，且所述光束分裂装置经配置有至少90％、至少95％或至少99％的透射百分比。
7、在一实施例中，所述光束分裂装置经配置以透射所述第一光束和反射所述第二光束，且所述光束分裂装置经配置有至少90％、至少95％或至少99％的反射百分比。
8、在一实施例中，所述一个或多个检测器包含光检测器。
9、在一实施例中，所述光检测器包含ccd、cmos装置、科学cmos装置、emccd装置、sipm装置、apd和光二极管中的至少一者。
10、在一实施例中，第一检测器和第二检测器属于相同装置类型，所述第一检测器经配置有第一组设定以降低读取噪声且增加低光敏感度，且所述第二检测器经配置有等同于所述第一组设定的第二组设定。
11、在一实施例中，所述第一组设定包含组合多个光检测器像素的像素合并(binning)设定。
12、在一实施例中，所述第一检测器和所述第二检测器的组合动态范围比所述第一检测器和所述第二检测器的个别动态范围大10×、至少20×或至少100×的至少一量级。
13、在一实施例中，所述第一检测器和所述第二检测器属于相同装置类型，所述第一检测器经配置有第一组设定以降低读取噪声且增加低光敏感度，且所述第二检测器经配置有第二组设定以增加高端动态范围。
14、在一实施例中，所述第二设定包含比所述第一组设定更精细的像素合并设定以捕获更高光水平。
15、在一实施例中，所述第一检测器为敏感度高于所述第二检测器的装置。
16、在一实施例中，所述第一检测器为第一ccd或cmos装置，且所述第二检测器为第二ccd或cmos装置。
17、在一实施例中，所述第一检测器为sipm装置且所述第二检测器为成像装置。
18、在一实施例中，所述第一检测器占据单一传感器的第一部分且所述第二检测器占据所述单一传感器的第二部分。
19、在一实施例中，所述单一传感器为成像传感器。
20、在一实施例中，经配置以经由板电连接器起始所述电化学程序的电压源或电流源经配置以依次起始个别电化学程序以使光学串扰最小化。
21、在一实施例中，所述光束分裂装置包含光纤分裂器、光束分裂装置立方体、板光束分裂装置和薄膜光束分裂装置中的至少一者。
22、在一实施例中，所述光束分裂装置包含光纤分裂器，所述设备进一步包括：集光光学件，其经配置以接收所述发射光；光纤连接器，其经配置以与所述集光光学件介接；第一光纤准直器，其经配置以将所述第一光束引导于所述第一检测器处；及第二光纤准直器，其经配置以将所述第二光束引导于所述第二检测器处。
23、在一实施例中，所述光纤分裂器经配置以将所述发射光分裂成所述第一光束和所述第二光束。
24、在一实施例中，所述集光光学件包含grin透镜、光纤锥体、离散透镜、透镜组合或球面镜中的至少一者。
25、在一实施例中，所述光束分裂装置包含具有分裂比的2×2光纤耦合器-分裂器，所述设备进一步包括：参考光源，其中所述2×2光纤耦合器-分裂器经配置以选择性地将来自所述参考光源的参考光或来自所述电化学程序的所述发射光引导到所述第一检测器和所述第二检测器。
26、在一实施例中，所述分裂比选自99:1比和90:1比。
27、在一实施例中，所述参考光源经配置以用于选择性激活。
28、在一实施例中，参考光源包含于所述设备中且所述光束分裂装置经配置以将从所述参考光源发射的参考光分裂成引导于所述第一检测器处的第一参考光束和引导于所述第二检测器处的第二参考光束。
29、在一实施例中，所述参考光源经配置以用于选择性激活。
30、在一实施例中，所述第一检测器和所述第二检测器中的至少一者包含传感器阵列。
31、在一实施例中，所述设备进一步包含经配置以准许选定波长的光通过的一个或多个滤光器。
32、在一实施例中，提供一种用于基于发光程序进行分析的设备。所述设备包含：第一检测器，其经配置以捕获与所述发射光相关联的数据；第二检测器，其经配置以捕获与所述发射光相关联的数据；及光束分裂装置，其经配置以将所述发射光分裂成引导于所述第一检测器处的第一光束和引导于所述第二检测器处的第二光束。
33、在一实施例中，所述发射光是从基于发光的分析发射的。
34、在一实施例中，所述发射光是从基于化学发光的分析发射的。
35、在一实施例中，所述发射光是从基于电化学发光的分析发射的。
36、在一个实施例中，所述发射光是从基于萤光的分析发射的。
1.一种用于基于电化学程序进行分析的设备，其包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括壳体和板电连接器。
3.根据权利要求2所述的设备，其进一步包括经配置以经由所述板电连接器起始所述电化学程序的电压源或电流源。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述光束分裂装置经配置以透射所述第一光束和反射所述第二光束，且
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述光束分裂装置经配置以透射所述第一光束和反射所述第二光束，且
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个检测器包含光检测器。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述光检测器包含ccd、cmos装置、科学cmos装置、emccd装置、sipm装置、apd、光二极管和2层晶体管像素堆迭的cmos中的至少一者。
8.根据权利要求4所述的设备，其中
9.根据权利要求6所述的设备，其中所述第一组设定包含组合多个光检测器像素的像素合并设定。
10.根据权利要求4所述的设备，其中所述第一检测器和所述第二检测器的组合动态范围比所述第一检测器和所述第二检测器的个别动态范围大10×、至少20×或至少100×的至少一量级。
11.根据权利要求4所述的设备，其中
12.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二设定包含比所述第一组设定更精细的像素合并设定以捕获更高光水平。
13.根据权利要求4所述的设备，其中所述第一检测器为敏感度高于所述第二检测器的装置。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述第一检测器为第一ccd或cmos装置，且所述第二检测器为第二ccd或cmos装置。
15.根据权利要求13所述的设备，其中所述第一检测器为sipm装置且所述第二检测器为成像装置。
16.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一检测器占据单一传感器的第一部分且所述第二检测器占据所述单一传感器的第二部分。
17.根据权利要求15所述的设备，其中所述单一传感器为成像传感器。
18.根据权利要求1所述的设备，其中经配置以经由板电连接器起始所述电化学程序的电压源或电流源经配置以依次起始个别电化学程序以使光学串扰最小化。
19.根据权利要求1所述的设备，其中所述光束分裂装置包含光纤分裂器、光束分裂装置立方体、板光束分裂装置和薄膜光束分裂装置中的至少一者。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述光束分裂装置包含光纤分裂器，所述设备进一步包括：
21.根据权利要求20所述的设备，其中所述光纤分裂器经配置以将所述发射光分裂成所述第一光束和所述第二光束。
22.根据权利要求20所述的设备，其中所述集光光学件包含grin透镜、光纤锥体、离散透镜、透镜组合或球面镜中的至少一者。
23.根据权利要求1所述的设备，其中所述光束分裂装置包含具有分裂比的2×2光纤耦合器-分裂器，所述设备进一步包括：
24.根据权利要求23所述的设备，其中所述分裂比选自99:1比和90:1比。
25.根据权利要求23所述的设备，其中所述参考光源经配置以用于选择性激活。
26.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括参考光源，其中
27.根据权利要求26所述的设备，其中所述参考光源经配置以用于选择性激活。
28.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一检测器和所述第二检测器中的至少一者包含传感器阵列。
29.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括经配置以准许选定波长的光通过的一个或多个滤光器。
30.一种用于基于发光程序进行分析的设备，其包括：
31.根据权利要求30所述的设备，其中所述发射光是从基于发光的分析发射的。
32.根据权利要求30所述的设备，其中所述发射光是从基于化学发光的分析发射的。
33.根据权利要求30所述的设备，其中所述发射光是从基于电化学发光的分析发射的。
34.根据权利要求31所述的设备，其中所述发射光是从基于萤光的分析发射的。
