CN106568746A - 用于样本的检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于样本的检测装置,包括一图像传感器、一导光结构、以及一承载装置。图像传感器包括一传感区域以及环绕于传感区域的一非传感区域。导光结构设置于图像传感器。导光结构包括一中央引导部、一反射层、以及多个第一引导部。中央引导部位于传感区域之上。反射层设置于图像传感器,包括位于非传感区域上的多个通道。第一引导部位于通道之内且连接于中央引导部以及导光结构的一侧面。承载装置设置于导光结构,具有位于传感区域的多个容置槽。每一容置槽用以容纳一样本。

Description

用于样本的检测装置
技术领域
本发明主要关于一种检测装置,尤指一种用于样本的检测装置。
背景技术
目前已发展出多种生物晶片,例如微流体晶片(microfluidic chip)、微阵列晶片(micro-array chip)、或是实验室晶片(lab-on-a-chip),用以检测人类基因组(human genome),因此导致人类基因组定序的研究具有重大的发展。此外,亦可用以分析人体血液以检查是否血液中包含了特定疾病的生物标记,借此检测基因疾病。
图1为现有的生物晶片检测装置A1的示意图。生物晶片检测装置A1用以检测承载于生物晶片A3上的样本A2。生物晶片A3包括多个用以容置样本A2的容置槽A4,且容置槽A4以阵列的方式排列。生物晶片检测装置A1包括一激光光源A10、一滤波器A20、一分光器A30、一透镜A40、一滤波器A50、一透镜A60以及一检测器A70。
激光光源A10朝向分光器A30发射一激发光束L1。滤波器A20位于激光光源A10以及分光器A30之间,且用以针对激发光束L1的一期望的波长范围加以滤波。举例而言,激发光束L1的波长约为300nm至500nm的范围之间。分光器A30反射激发光束L1至样本A2。透镜A40将激发光束L1聚焦于样本A2。
样本A2被激发光束L1所照射后,样本发射通过分光器A30的放射光束L2至滤波器A50。一般而言,放射光束L2为一荧光光束。由于激发光束L1的部分可通过分光器A30至检测器A70,因此滤波器A50亦可用以止挡激发光束L1。
透镜A60用以将放射光束L2聚焦于检测器A70。检测器A70用以分析放射光束L2的波长与强度。然而,由于激发光束L1以及放射光束L2具有相同的光学路径,被检测器A70所检测的放射光束L2会被激发光束L1所扰乱,进而影响了样本A2的检测结果。
此外,现有的生物晶片检测装置A1以点对点的方式检测样本,因此当扫描具有大量样本A2的生物晶片A3时,会非常地耗时。
再者,如图1所示,现有的生物晶片检测装置A1包括大量的光学元件,且需要移动生物晶片检测装置A1以依序检测样本A2的传送装置。因此,生物晶片检测装置A1具有较大的体积以及重量,且生物晶片检测装置A1亦具有昂贵的制作成本。此外,使用者亦难以携带或负荷生物晶片检测装置A1。
Al虽然生物晶片检测装置以满足一般使用上的目的,然而却无法满足所有的方面,因此需要提供一种方案以增进生物晶片检测装置。
发明内容
本发明提供了用于样本的检测装置,其具有较小的体积以及较轻的重量以便于携带。此外,亦降低了检测装置的制作成本,并能减少检测样本的时间。
本发明提供了用于样本的检测装置,包括一图像传感器、一导光结构、以及一承载装置。图像传感器包括一传感区域以及环绕于该传感区域的一非传感区域。导光结构设置于该图像传感器。导光结构包括一中央引导部、一反射层、以及多个第一引导部。
中央引导部位于该传感区域之上。反射层设置于该图像传感器,包括位于该非传感区域上的多个通道。第一引导部位于该通道之内且连接于该中央引导部以及该导光结构的一侧面。承载装置设置于该导光结构,具有多个容置槽,且排列于该传感区域上的一排列阵列。每一该等容置槽用以容纳一样本。
综上所述,由于检测装置整合图像传感器与导光结构,检测装置的体积与重量可大幅减少,且检测装置可具有较便宜的制作成本。通过导光结构,改进了光源的发光效率。此外,承载装置上的样本可同时被图像传感器所检测,因此减少了检测样本所需的时间。
附图说明
图1为现有的生物晶片检测装置的示意图。
图2为于本发明的一些实施例中的检测装置的示意图。
图3为于为本发明的一些实施例的检测装置的俯视图。
图4为于本发明的一些实施例中检测装置的制造方法的流程图。
图5A至5F为于本发明的一些实施例中,检测装置于制造方法的中间阶段的示意图。
图6A以及6B为于本发明的一些实施例中检测装置的制造方法的流程图。
【符号说明】
检测装置 100
图像传感器 1
传感层 11
基材 111
传感单元 112
截波层 12
滤光单元 13
红色滤光单元 13a
黄色滤光单元 13b
微透镜 14
遮蔽部 15
导光结构 2
底层 21
中央引导部 22
底面 221
反射层 23
通道 231
散射块 232
底面 233
倾斜面 234
开孔 235
中央槽 236
第一引导部 24
第一端 241
第二端 242
连接部 243
顶层 25
栅格部 251
第二引导部 252
第一栅部 253
第二栅部 254
传导层 26
光源 3
承载装置 B1
承载本体 B11
容置槽 B12、B12a
样本 B2、B2a
填充槽 G1、G2
高度 H1、H3
激发光束 L1
放射光束 L2
参考平面 P1
侧面 S1
厚度 T1
传感区域 Z1
非传感区域 Z2
具体实施方式
以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子,用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式,仅用来精简的表达本发明,其仅作为例子,而并非用以限制本发明。例如,第一特征在一第二特征上或上方的结构的描述包括了第一和第二特征之间直接接触,或是以另一特征设置于第一和第二特征之间,以致于第一和第二特征并不是直接接触。
此外,本说明书于不同的例子中沿用了相同的元件标号及/或文字。前述的沿用仅为了简化以及明确,并不表示于不同的实施例以及设定之间必定有关联。再者,图式中的形状、尺寸或是厚度可能为了清楚说明的目的而未依照比例绘制或是被简化,仅提供说明之用。
图2为于本发明的一些实施例中的检测装置100的示意图。图3为于为本发明的一些实施例的检测装置100的俯视图。检测装置100包括一图像传感器1、一导光结构2、以及一光源3。导光结构2设置于图像传感器1上,且光源3邻近于导光结构2的侧面S1。一承载装置B1设置于导光结构2上,且用以容纳一样本B2。
光源3设用以发射激发光束L1至导光结构2。于一些实施例中,光源3为激光光源或发光二极管(LED)。激发光束L1的波长约为21nm至210nm的范围之间。换句话说,激发光束L1为蓝光光束或是紫外光光束。
导光结构2用以传导以及引导激发光束L1至样本B2。当样本B2被激发光束L1照射时,样本B2放射上述放射光束L2至图像传感器1。于一些实施例中,放射光束L2为荧光光束。图像传感器1用以感测放射光束L2以及根据照射于图像传感器1的放射光束L2产生检测信号。
图像传感器1可为一互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、一感光耦合元件(CCD)图像传感器、或是一单光子雪崩二极管(single-photonavalanche diode,SPAD)图像传感器。图像传感器1经由半导体制程所制造。
图像传感器1为一板状结构,且包括一传感层11、一截波层12、多个滤光单元13、多个微透镜14、以及一遮蔽部15。传感层11沿一参考平面P1延伸。传感层11用以感测放射光束L2,且根据照射于传感层11的放射光束L2产生检测信号。
传感层11可包括所有下列的元件,但只要能达到传感层11的使用目的,可不需要包括所有下列的元件。传感层11包括一基板111以及多个传感单元112。于一些实施例中,传感层11更包括其他光学层(图未示)。
传感单元112设置于基材111内。传感单元112以阵列的方式排列于参考平面P1上的一感测阵列。于一些实施例中,传感单元112为光二极管。每一传感单元112用以感测放射光束L2且根据照射于其上的放射光束L2产生一检测信号。
于此实施例中,图像传感器1包括一传感区域Z1以及环绕于传感区域Z1的一非传感区域Z2。换句话说,传感区域Z1为图像传感器1的中央区域,且非传感区域Z2为图像传感器1的边缘区域。传感单元112位于传感区域Z1内。于一些实施例中,传感单元112并不位于非传感区域Z2内。于一些实施例中,传感区域Z1约为非传感区域Z2的0.2倍至4倍。
截波层12设置于传感层11以及微透镜14之间。于一些实施例中,截波层12设置于传感层11以及滤光单元13之间。截波层12用以止挡激发光束L1通过至传感层11。
滤光单元13设置于传感层11上,且位于传感区域Z1内。于一些实施例中,滤光单元13并不位于非传感区域Z2内。滤光单元13以阵列的方式排列于平行于参考平面P1的一平面上的一滤光阵列。每一滤光单元13位于传感单元112中的一者之上。
每一滤光单元13允许一特定波长的光通过。于一些实施例中,滤光单元13为彩色滤光单元13。举例而言,滤光单元13包括多个红色滤光单元13a以及多个黄色滤光单元13b。红色滤光单元13a以及黄色滤光单元13b以阵列的方式交错排列于一阵列。
红色滤光单元13a允许波长为620nm至750nm(红光)的光线通过红色滤光单元13a下的传感单元112。黄色滤光单元13b允许波长为590nm至620nm(黄光)的光线通过黄色滤光单元13b下的传感单元112。
微透镜14设置于滤光单元13,且以阵列的方式排列于平行于参考平面P1的一平面上的一微透镜阵列。微透镜14位于传感区域Z1内。于一些实施例中,微透镜14并不位于非传感区域Z2内。每一微透镜14位于滤光单元13中的一者上。微透镜14用以将光线(放射光束L2)聚焦于传感单元112。微透镜14亦用以将激发光束L1经由第二引导部252朝向容置槽B12反射。
遮蔽部15设置于非传感区域Z2内,且环绕截波层12、滤光单元13、以及微透镜14。遮蔽部15用以防止激发光束L1直接由光源3照射至滤光单元13以及微透镜14。
于一些实施例中,遮蔽部15厚度T1等于或大于微透镜14的顶部相对于传感层11的高度。遮蔽部15的颜色可为黑色。遮蔽部15的穿透率小于30%。
承载装置B1可为一生物晶片,例如一微流体晶片(microfluidic chip)、一微阵列晶片(micro-array chip)、或是一实验室晶片(lab-on-a-chip)。于此实施例中,承载装置B1为一微阵列晶片。于一些实施例中,承载装置B1可拆卸地设置于导光结构2上。于一些实施例中,承载装置B1固定并整合于导光结构2。
承载装置B1为一板状结构,且平行于参考平面P1延伸。承载装置B1包括一承载本体B11以及形成于承载本体B11的顶面的多个容置槽B12。容置槽B12以阵列的方式排列于平行于参考平面P1的一平面上的一排列阵列。容置槽B12位于传感区域Z1上。于一些实施例中,容置槽B12并不位于非传感区域Z2上。
于一些实施例中,承载装置B1经由半导体制程所制作。承载装置B1整合于导光结构2。于一些实施例中,承载本体B11由透光材质所制成,例如玻璃。每一容置槽B12用以容纳一样本B2。于一些实施例中,样本B2包括血液、生物组织、或是DNA段片(DNA fragmentations)。
导光结构2用以传导及引导激发光束L1经由承载本体B11至样本。导光结构2为一板状结构,平行于图像传感器1、承载装置B1以及参考平面P1。于一些实施例中,导光结构2经由半导体制程制造。导光结构2整合于图像传感器1。
导光结构2包括一底层21、一中央引导部22、一反射层23、一第一引导部24、以及一顶层25。每一底层21、中央引导部22、反射层23、第一引导部24、以及顶层25平行于参考平面P1延伸。
底层21设置于图像传感器1的微透镜14以及遮蔽部15。于一些实施例中,底层21直接连接于微透镜14以及遮蔽部15。底层21位于传感区域Z1以及非传感区域Z2之上。底层21用以反射中央引导部22以及第一引导部24内的激发光束L1。
中央引导部22设置于底层21,且位于传感区域Z1之上。于一些实施例中,中央引导部22并未位于非传感区域Z2之上。中央引导部22用以传导及引导激发光束L1由第一引导部24至样本B2。
反射层23设置于图像传感器1的底层21,且连接并环绕于中央引导部22。反射层23位于非传感区域Z2之上。于一些实施例中,反射层23并不位于传感区域Z1之上。反射层23用以反射激发光束L1至第一引导部24以及中央引导部22。
反射层23包括多个通道231,位于非传感区域Z2之上。通道231由侧面S1延伸至中央引导部22。第一引导部24分别填充以及位于通道231内。第一引导部24连接于中央引导部22以及侧面S1。
如图2及图3所示,第一引导部24为通道状结构。于一些实施例中,反射层23的折射率约为1.01至1.5的范围之间。第一引导部24的折射率约为1.5至3的范围之间。第一引导部24的折射率大于反射层23的折射率。
于一些实施例中,第一引导部24的折射率大于反射层23的折射率。因此,于第一引导部24内传导的激发光束L1可经由反射层23进行全内反射。
于一些实施例中,反射层23更包括多个开孔235,位于通道231之间以及位于反射层23的角落。借此,改善了反射层23对于激发光束L1的反射率。
每一第一引导部24包括连接于侧面S1的一第一端241、连接于中央引导部22的一第二端242、以及连接且位于第一端241及第二端242的一连接部243。
如图3所示,位于侧面S1的第一端241相互连接或是彼此靠近。第一端241由侧面S1至连接部243逐渐变窄。因此,由光源3所射出至导光结构25的侧面S1的大部分激发光束L1可进入第一引导部24。再者,通过第一端241的形状,激发光束L1可被聚集至连接部243。
位于图像传感器1的相同侧的连接部243相互平行。连接部243用以引导以及聚集激发光束L1传导至中央引导部22。反射层23用以通过全内反射来反射第一引导部24内的激发光束L1。
此外,邻近于中央引导部22的第二端242相互连接或是彼此靠近。第二端242由中央引导部22至连接部243逐渐变窄。通过第二端242的形状,第二端242内的激发光束L1均匀地朝向中央引导部22传导。
如图2所示,中央引导部22的底面221相对于图像传感器1的高度H1大于第一引导部24的底面233相度于图像传感器1的高度H3。此外,第一引导部24更包括连接于底面221以及底面223的倾斜面234。
于一些实施例中,反射层23更包括设置于通道231的底面233的多个散射块232。如图2所示,散射块232加强激发光束L1的反射率以及增进激发光束L1进入中央引导部22的传送。
顶层25设置于中央引导部22。顶层25位于传感区域Z1之上。于一些实施例中,顶层25并不位于非传感区域Z2上。顶层25包括一栅格部251以及多个第二引导部252。
栅格部251以及第二引导部252设置于中央引导部22。栅格部251以及第二引导部252排列于平行于参考平面P1的一平面。如图2和图3所示,栅格部251环绕于第二引导部252,且第二引导部252排列于一引导阵列。每一容置槽B12位于第二引导部252中的一者之上。
栅格部251用以反射中央引导部22内的激发光束L1。中央引导部22内的激发光束L1经由第二引导部252传导至样本B2。
中央引导部22、第一引导部24、以及第二引导部252为可透光的。于一些实施例中,底层21的折射率约为1.01至1.5的范围之间。中央引导部22折射率约为1.5至3的范围之间。第二引导部252的折射率约为1.5至3的范围之间。栅格部251的折射率约为1.01至1.5的范围之间。
于一些实施例中,中央引导部22以及引导部252的折射率大于底层21以及栅格部251的折射率。
于一些实施例中,中央引导部22的折射率等于第二引导部252的折射率。中央引导部22以及第二引导部252可为相同的材质且可为一体成型。
于一些实施例中,栅格部251的折射率等于底层21的折射率。栅格部251以及底层21可为相同的材质且可为一体成型。
于一些实施例中,中央引导部22的折射率等于第一引导部24的折射率。中央引导部22以及第一引导部24可为相同的材质且可为一体成型。
于一些实施例中,反射层23的折射率等于栅格部251的折射率。反射层23以及栅格部251可为相同的材质且可为一体成型。
于此实施例中,中央引导部22位于底层21以及顶层25。栅格部251用以经由全内反射反射中央引导部22内的激发光束L1,且底层21用以通过全内反射反射中央引导部22内的部分激发光束L1。因此,激发光束L1可沿中央引导部22传导。
再者,微透镜14包括约为1.4至2.3的折射率。直接传导至微透镜14的激发光束L1或是经由栅格部251反射至微透镜14的激发光束L1通过微透镜14经由第二引导部252反射至容置槽B12。
如图2及图3所示,光源3邻近于第一引导部24的侧面S1,且用以发射激发光束L1经由第一引导部24进入中央引导部22。通过反射层23以及第一引导部24的结构,加强了光源3的发光效率,且第一引导部24内的激发光束L1均匀地传导至中央引导部22。
当激发光束L1于中央引导部22中传导,部分激发光束L1通过全内反射沿着中央引导部22传导。此外,部分激发光束L1传导至微透镜14且被微透镜14反射。因此,被微透镜14所反射的部分激发光束L1可经由第二引导部252以及承载本体B11传导至样本B2。
当样本B2被激发光束L1照射后,样本B2发射放射光束L2。部分的放射光束L2被栅格部251所止挡。部分的放射光束L2依序经由第二引导部252与中央引导部22传导于图像传感器1。当放射光束L2照射于图像传感器1,放射光束L2依序经由微透镜14以及滤光单元13传导至传感层11。
放射光束L2经由微透镜14聚焦。每一滤光单元13允许放射光束L2中的特定范围内的波长通过。每一传感单元112根据照射于其上的放射光束L2产生一检测信号。
举例而言,如图2所示,假使放射光束L2为一红色光束,放射光束L2可通过红色滤光单元13a,但被黄色滤光单元13b所止挡。因此,对应于红色滤光单元13a的传感单元12b产生一检测信号,但对应于黄色滤光单元13b的传感单元12b并不产生一检测信号。由于传感单元112a以及112b对应于样本B2a以及容置槽B12a,因此可检测出样本B2a所产生的放射光束L2的颜色。
由于检测装置100由半导体制程所制作,因此检测装置100具有较小的体积,且具有较轻的重量。于一些实施例中,检测装置100的宽度或长度大约于6.35mm至12.7mm的范围之间,检测装置100的厚度约为3um至4.5um的范围之间。因此,检测装置100可随身携带。此外,检测装置100的制作成本亦可较现有具有大量光学元件的生物晶片检测装置更为便宜。
此外,图像传感器1整合导光结构2,且图像传感器1同时感测多个样本B2产生的放射光束L2。因此,减少了检测装置100检测多个样本B2的时间。
图4为于本发明的一些实施例中检测装置100的制造方法的流程图。图5A至5F为于本发明的一些实施例中,检测装置100于制造方法的中间阶段的示意图。
于步骤S101中,如图5A所示,依序于传感区域Z1上的传感层11上形成截波层12、于截波层12上形成滤光单元13、且于滤光单元13上形成微透镜14。之后,遮蔽部15形成于非传感区域Z2上的传感层11。于一些实施例中,遮蔽部15可为光阻。遮蔽部15的颜色可为黑色。
于步骤S103中,如图5B所示,底层21形成于遮蔽部15以及微透镜14上。于步骤S105中,如图5C所示,反射层23形成于底层21。
于步骤S107中,如图5D所示,通道231形成于非传感区域Z2上的反射层23,且中央槽236形成于传感区域Z1上的反射层23。通道231分别连接于中央槽236。于一些实施例中,通道231以及中央槽236经由蚀刻制程形成。
于步骤S109中,如图5D所示,一引导材料可填充至通道231以及中央槽236中。于一些实施例中,引导材料可为光阻。如图5E所示,位于传感区域Z1上的引导材料形成第一引导部24。位于非传感区域Z2上的引导材料形成中央引导部22。
之后,通过蚀刻第一引导部的顶部形成填充槽G1,且通过蚀刻中央引导部22的顶部形成填充槽G2。
于步骤S111中,如图5F所示,将反射材料填充至填充槽G1、G2中。于一些实施例中,反射材料可为光阻。于填充槽G1的反射材料形成了反射层23的一部分。
填充槽G2内的反射材料形成栅格部251,且中央引导部22的顶部形成第二引导部252。因此,顶层25可经由栅格部251以及第二引导部252形成。于步骤S113中,如图2所示,承载装置B1形成于顶层25上。
通过检测装置100的制作方法,图像传感器1、导光结构2、及/或承载装置B1可经由半导体制程所制作,因此可简化检测装置100的制作,且缩小检测装置100的体积。
图6A以及图6B为于本发明的一些实施例中检测装置100的制造方法的流程图。如图5E以及图6A所示,于步骤S109中,填充槽G2为线性结构,且相互平行。于步骤S111中,反射材料填充至填充槽G2以形成第一栅部253,且中央引导部22的顶部型成为第二栅部254。顶层25由第一栅部253以及第二栅部254所形成。
于一些实施例中,第一栅部253以及第二栅部254交错排列。第一栅部253以及第二栅部254为线性结构且相互平行。
于第一栅部253以及第二栅部254形成后,一传导层26形成于反射层23以及顶层25上。于一些实施例中,传导层26由反射材料所制成。第一栅部253以及传导层26同时形成。
如图6B所示,于步骤S113中,承载装置B1形成于传导层26上,且光源26邻近于传导层26。光源26发射激发光束进入传导层26。
综上所述,由于检测装置整合图像传感器与导光结构,检测装置的体积与重量可大幅减少,且检测装置可具有较便宜的制作成本。通过导光结构,改进了光源的发光效率。此外,承载装置上的样本可同时被图像传感器所检测,因此减少了检测样本所需的时间。
本发明虽以各种实施例揭露如上,然而其仅为范例参考而非用以限定本发明的范围,任何熟习此项技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可做些许的更动与润饰。因此上述实施例并非用以限定本发明的范围,本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种用于样本的检测装置,包括:
一图像传感器,包括一传感区域以及环绕于该传感区域的一非传感区域;
一导光结构,设置于该图像传感器,包括:
一中央引导部,位于该传感区域之上;
一反射层,设置于该图像传感器,包括位于该非传感区域上的多个通道,;以及
多个第一引导部,位于该等通道之内且连接于该中央引导部以及该导光结构的一侧面;以及
一承载装置,设置于该导光结构,具有排列于该传感区域上的一排列阵列的多个容置槽,其中每一该等容置槽用以容纳一样本。
2.如权利要求1所述的用于样本的检测装置,其中该反射层更包括多个散射块,设置于该等通道的底面。
3.如权利要求1所述的用于样本的检测装置,其中该中央引导部的一第一底面相对于该图像传感器的高度大于每一该等第一引导部的第二底面相对于该图像传感器的高度,且每一该等第一引导部更包括连接于该第一底面与该第二底面的一倾斜面。
4.如权利要求1所述的用于样本的检测装置,其中每一该等第一引导部包括连接于该侧面的一第一端、连接于该中央引导部的一第二端、以及位于该第一端以及该第二端的一连接部,其中该第一端由该侧面至该连接部逐渐变窄,该第二端由该中央引导部至该连接部逐渐变窄,且该等连接部相互平行。
5.如权利要求1所述的用于样本的检测装置,其中该反射层更包括多个开孔,位于该等通道之间,且位于该反射层的角落。
6.如权利要求1所述的用于样本的检测装置,其中更包括一光源,邻近于该中央引导部的该侧面,用以发射一激发光束经由该等第一引导部进入该中央引导部,当该等样本被该激发光束照射时,该等样本发射放射光束,且该等放射光束经由该中央引导部传导至该图像传感器。
7.如权利要求6所述的用于样本的检测装置,其中该导光结构更包括多个第二引导部,设置于该中央引导部,且该激发光束经由该等第二引导部传导至该等样本。
8.如权利要求6所述的用于样本的检测装置,其中该导光结构更包括一栅格部,环绕于该等引导部,且设置于该中央引导部,其中该栅格部用以反射该中央引导部中的该激发光束。
9.如权利要求6所述的用于样本的检测装置,其中该导光结构更包括位于该传感区域上的一底层,其中该底层用以反射该中央引导部中的该激发光束。
10.如权利要求6所述的用于样本的检测装置,其中该图像传感器,包括:
一传感层;
多个滤光单元,位于该传感区域内;
多个微透镜,设置于该等滤光单元;以及
一遮蔽部,位于该非传感区域内,环绕于该等滤光单元以及该等微透镜,
其中该导光结构设置于该等微透镜,且该等微透镜用以反射该激发光束至该容置槽,
其中该等放射光束依序经由该等微透镜以及该等滤光单元传导至该传感层。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114674788A (zh) 2016-06-01 2022-06-28 宽腾矽公司 用于检测及分析分子的集成装置
NL2020625B1 (en) * 2017-12-22 2019-07-02 Illumina Inc Two-filter light detection devices and methods of manufacturing same
TWI698638B (zh) 2017-12-28 2020-07-11 美商伊路米納有限公司 具有降低的螢光範圍雜訊的檢測器以及用於降低螢光範圍雜訊的方法
WO2020142902A1 (zh) * 2019-01-08 2020-07-16 京东方科技集团股份有限公司 流体检测面板和流体检测装置
TWI721720B (zh) * 2019-12-19 2021-03-11 由田新技股份有限公司 光源裝置及光學檢測系統

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1455002A (zh) * 2002-04-30 2003-11-12 欧姆龙株式会社 设置有光扫描装置的生物芯片和该生物芯片的读取方法
CN1819286A (zh) * 2005-12-28 2006-08-16 华东师范大学 Led倒装芯片的制作方法
CN101523198A (zh) * 2006-10-05 2009-09-02 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于利用前照射进行检测的方法和系统
CN102713572A (zh) * 2010-06-11 2012-10-03 财团法人工业技术研究院 单分子侦测装置
US20130143206A1 (en) * 2010-02-19 2013-06-06 Pacific Biosciences Of California, Inc. Integrated Analytical System and Method
CN103946690A (zh) * 2011-11-28 2014-07-23 索尼公司 化学传感器、化学传感器模块、化学物检测装置和化学物检测方法
WO2014197097A2 (en) * 2013-03-15 2014-12-11 The Trustees Of Princeton University Plasmonic nanocavity array sensors for analyte detection enhancement and methods for making and using of the same
CN104620113A (zh) * 2012-08-31 2015-05-13 国立大学法人东京大学 检测装置及检测方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19936999C2 (de) * 1999-08-02 2002-03-14 Jena Optronik Gmbh Anordnung zum Erfassen der Fluoreszenzstrahlung von matrixförmigen Probenträgern
DE10051405C2 (de) * 2000-10-17 2002-10-10 Siemens Ag Strahlverfolgung in hoch multimodalen Kanalwellenleitern
EP1506440A4 (en) * 2002-05-17 2005-08-10 Nanoventions Inc OPTICAL WAVEGUIDE
US20050084229A1 (en) * 2003-10-20 2005-04-21 Victor Babbitt Light insertion and dispersion system
WO2008032100A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Oxford Gene Technology Ip Limited Calculating a distance between a focal plane and a surface
US7811810B2 (en) * 2007-10-25 2010-10-12 Industrial Technology Research Institute Bioassay system including optical detection apparatuses, and method for detecting biomolecules
US7816641B2 (en) 2007-12-28 2010-10-19 Candela Microsystems (S) Pte. Ltd. Light guide array for an image sensor
KR101461633B1 (ko) * 2008-12-26 2014-11-13 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그의 제조방법
US8384682B2 (en) * 2009-01-08 2013-02-26 Industrial Technology Research Institute Optical interactive panel and display system with optical interactive panel
US20110018801A1 (en) * 2009-07-27 2011-01-27 Himax Technologies Limited Visual Input/Output Device with Light Shelter
US9482615B2 (en) * 2010-03-15 2016-11-01 Industrial Technology Research Institute Single-molecule detection system and methods
WO2014081449A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-30 Circuit Therapeutics, Inc. System and method for optogenetic therapy
EP2966197A4 (en) 2013-03-08 2017-03-08 Finetex Ene, Inc. Electrospinning apparatus
US20140268864A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Radast Design LLC Modular waveguide light fixture
US9606047B2 (en) * 2013-06-28 2017-03-28 Gothenburg Sensor Devices Ab Waveguide structure
TWI543613B (zh) 2013-07-17 2016-07-21 光寶電子(廣州)有限公司 影像感測模組
US10797188B2 (en) * 2014-05-24 2020-10-06 Hiphoton Co., Ltd Optical semiconductor structure for emitting light through aperture
US9812597B2 (en) * 2014-08-12 2017-11-07 Personal Genomics, Inc. Optical sensor and manufacturing method thereof
TWM493674U (zh) 2014-08-19 2015-01-11 Microtek Int Inc 掃描式光學檢測裝置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1455002A (zh) * 2002-04-30 2003-11-12 欧姆龙株式会社 设置有光扫描装置的生物芯片和该生物芯片的读取方法
CN1819286A (zh) * 2005-12-28 2006-08-16 华东师范大学 Led倒装芯片的制作方法
CN101523198A (zh) * 2006-10-05 2009-09-02 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于利用前照射进行检测的方法和系统
US20130143206A1 (en) * 2010-02-19 2013-06-06 Pacific Biosciences Of California, Inc. Integrated Analytical System and Method
CN102713572A (zh) * 2010-06-11 2012-10-03 财团法人工业技术研究院 单分子侦测装置
CN103946690A (zh) * 2011-11-28 2014-07-23 索尼公司 化学传感器、化学传感器模块、化学物检测装置和化学物检测方法
CN104620113A (zh) * 2012-08-31 2015-05-13 国立大学法人东京大学 检测装置及检测方法
WO2014197097A2 (en) * 2013-03-15 2014-12-11 The Trustees Of Princeton University Plasmonic nanocavity array sensors for analyte detection enhancement and methods for making and using of the same

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