[发明专利]光检测装置和光检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用光电二极管来检测从样本中发出的光的光检测装置和光检测方法。

背景技术

在医疗、科学研究等领域中，经常要对从样本中发出的光进行检测。例如，通过用激发光照射样本来测量在样本中产生的荧光或磷光，可以检测样本包含产生该光的物质。

对于光的检测，通常使用光电二极管。光电二极管能够将光量作为电流输出。然而，在需要高准确度测量的情况下，噪声是成问题的。增加光电二极管的光接收时间段（曝光时间段）会使信噪比（SNR）更大，但是存在测量时间段增加的问题。特别是在通过长时间曝光来检测弱光的情况下（例如，在荧光测量中），这是显著的。

考虑到这些，日本专利申请公开第2009-128648号（在下文中称为专利文献1）描述了显微镜观测系统。该显微镜观测系统在测量之前能够测量图像传感器在光屏蔽状态的噪声电平，从而基于噪声电平来调整曝光时间段。通过该显微镜测量系统，可以通过设置曝光时间段使得噪声在一定的范围内来减少对测量结果的影响。

发明内容

因为曝光时间段变得更长，SNR变得更大。然而SNR增加的速率逐渐减少。因此，通过将一定的噪声电平作为参考，存在测量时间段可能变得过长的担忧。因此在如专利文献1中所描述的技术中，难以优化曝光时间段使得SNR具有必要且足必要的值（可允许的最小值）。

考虑到以上提及的情形，希望提供能够优化曝光时间段的光检测装置和光检测方法。

根据本发明的实施方式，提供了包括图像传感器、信号获得单元、曝光时间段确定单元和曝光控制器的光检测装置。

信号获得单元被配置为获得为图像传感器在第一曝光时间段中的暗电流的第一暗电流，以及为图像传感器在第二曝光时间段中的暗电流的第二暗电流。

曝光时间段确定单元被配置为基于第一暗电流和第二暗电流来确定图像传感器的最佳曝光时间段。

曝光控制器被配置为控制图像传感器曝光最佳曝光时间段。

通过本构造，信号获得单元在不同的曝光时间段中获得两个暗电流，并由此可以获得关于曝光时间段的暗电流的波动。因此，基于该波动可以获得关于曝光时间段的信噪比（SNR）波动。此外，曝光时间段确定单元通过比较关于曝光时间段的SNR与预先设置的必要SNR来确定最佳曝光时间段，并且曝光控制器控制图像传感器以在最佳曝光时间段进行曝光。因此，图像传感器可以在最佳曝光时间段进行曝光。

信号获得单元可以被配置为还获得作为接收参考光的图像传感器的输出的测量电流。

曝光时间段确定单元可以被配置为除基于第一暗电流和第二暗电流以外还基于测量电流来确定最佳曝光时间段。

通过本构造，当确定关于曝光时间段的SNR的波动时，曝光时间段确定单元能够使用实际测出的测量电流来更准确地确定关于曝光时间段的SNR的波动。

曝光控制器可以被配置为当最佳曝光时间段超过阈值时，确定图像传感器的寿命终止。

由于老化，图像传感器的噪声电平增加，因此考虑到使用时期需要被替换。根据本发明实施方式的光检测装置基于关于曝光时间段的SNR的波动来确定最佳曝光时间段，因此当最佳曝光段时间过长时，光检测装置能够确定图像传感器的寿命终止。

曝光时间段确定单元可以被配置为基于第一暗电流和第二暗电流来计算图像传感器的读出噪声，并且使用该读出噪声来确定最佳曝光时间段。

图像传感器具有在读出时产生的读出噪声。通过在多个曝光时间段中获得暗电流，根据本发明实施方式的光检测装置能够确定读出噪声并且使用读出噪声来确定最佳曝光时间段。

根据本发明另一实施方式，提供了包括激发光源、图像传感器、信号获得单元、曝光时间段确定单元和曝光控制器的光检测装置。

激发光源被配置为用激发光照射测量对象。

由于激发光而从测量对象中发出的荧光和磷光之一入射至图像传感器中。

信号获得单元被配置为获得为图像传感器在第一曝光时间段中的暗电流的第一暗电流，以及为图像传感器在第二曝光时间段中的暗电流的第二暗电流。

曝光时间段确定单元被配置为基于第一暗电流和第二暗电流来确定图像传感器的最佳曝光时间段。

曝光控制器被配置为控制图像传感器在最佳曝光时间段进行曝光。

还根据本发明另一实施方式，提供了一种光检测方法。在光检测方法中，通过信号获得单元来获得为图像传感器在第一曝光时间段中的暗电流的第一暗电流，以及为图像传感器在第二曝光时间段中的暗电流的第二暗电流。

图像传感器的最佳曝光时间段由曝光时间段确定单元基于第一暗电流和第二暗电流来确定。