CN109387502B - 测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于检测光强度为微弱的光的测量装置。其包括对光(L)进行受光并产生信号的受光元件(21)、传递所述信号的电布线(28)、由覆盖所述受光元件(21)的导电性构件来形成的框体(24)、包括具有导电性的导电部(12)并透过光(L)的光学窗(11)、形成在连接受光元件(21)和放大器(22)的所述电布线(28a)周围的布线包围部件(23)，并且，导电部(12)和框体(24)与布线包围构件(23)电连接。

Description

测量装置

技术领域

本发明涉及测量装置。

背景技术

采用化学发光或生物化学发光来进行化学物质的测定，因为其能够测定很低的浓度以及进行特异的测定等理由，所以在各种领域得到了利用。

一般来说，这种化学发光的光强度较小，所以非常需能用于检测从发光物质产生的微弱的光的测量装置。

【专利文献1】(日本)特开平05-133892号公报

【专利文献2】(日本)特开2004-012411号公报

【专利文献3】(日本)特许第3559998号公报

【专利文献4】(日本)特开2001-24483号公报

发明内容

本发明的目的是，鉴于这种以往的情况，提供一种用于检测光强度为微弱的光的测量装置。

为了解决上述课题，本发明的技术方案提供一种测量装置，其特征在于包括：受光元件，其对光进行受光并产生信号；电布线28，其传递所述信号；框体，其由覆盖所述受光元件的导电性构件来形成；光学窗，其包括具有导电性的导电部并透过所述光，和布线包围构件，其形成在传递所述信号的所述电布线的周围，所述导电部和所述框体与所述布线包围构件电连接。

根据本发明的测量装置，能够容易地检测光强度为微弱的光。

附图说明

图1所示是本发明实施方式所涉及的测量装置的全体构成的一个例示图。

图2所示是是模拟现有技术中共模噪声发生的图。

图3(a)、(b)是图1所示保护环的构成示意图。

图4是图1所示测量装置的构成的第1变形例示图。

图5是图1所示测量装置的构成的第2变形例示图。

图6是图1所示导电部的构成的一个例示图。

图7是图1所示测量装置的构成的第3变形例示图。

图8是图1所示测量装置的构成的第4变形例示图。

图9是图4所示测量装置的构成的变形例示图。

图10是图5所示测量装置的构成的变形例示图。

图11是图6所示测量装置的构成的变形例示图。

图12是图7所示测量装置的构成的变形例示图。

图13是图8所示测量装置的构成的变形例示图。

图14是图8所示测量装置的构成的变形例示图。

具体实施方式

作为本发明的实施方式的一个示例，图1显示了本发明的测量装置200的概要构成。

测量装置200具有接收微弱的检测光L而产生信号的受光元件21和至少覆盖受光元件21的导电性部件形成的箱体24。

测量装置200具有形成在框体24的一部分里并透过检测光L的光学窗11，以及形成在光学窗11上并具有导电性的导电部12。

测量装置200具有通过受光元件21和电布线28来连接的外部连接器30a，以及形成在作为信号线的布线28a周围而成为布线包围部件的保护环23。

另外，测量装置200通过电缆31与放大部201相连。

受光元件21是以接收到检测光L为条件来输出作为电信号的输出信号Sg的元件，可以自由选择光电二极管、光电晶体管、光电IC等各种元件。

框体24是至少覆盖受光元件21而形成的导电性的金属部件。

该框体24在本实施方式中是金属制造的箱体，但只要是具有导电性的部件，则不特别限于金属。

光学窗11是使得检测光L透过而形成在框体24的开口部里的玻璃或树脂等的窗口。在光学窗11的表面进行有ITO膜的蒸镀处理。也就是说，在光学窗11表面具有作为实施了导电处理的部分的导电部12。

另外，框体24和导电部12通过电连接而成为相同电位。

导电部12是在光学窗11的表面上蒸镀的ITO膜，在具有导电性的同时，对于检测光L的波长段具有较高的透过性。即，可以透过检测光L。

根据该构成，在不妨碍微弱的检测光L的情况下，通过与框体24的电连接，测量装置200就被相同电位的电接地所覆盖，因而能够降低外部影响导致的噪声。另外，如果是相同电位，则不需要特别的接地。

像这样进行蒸镀等导电处理时，就可以削减零件数量。

另外，即使光学窗11是透镜形状那样的特殊形状，只要经过导电处理就不容易产生变形等问题，因此适合。

另外，在本实施方式中，虽然是通过ITO膜的蒸镀处理来形成"导电处理"，但不限于该构成，例如，也可以通过FTO、ATO、GZO等的透明导电膜的蒸镀处理。

另外，该导电部12也可以采用与光学窗11表面接触地配置的阿基里斯制造的ST-PTE或东丽制造的CNT透明导电膜等的薄膜部件来代替导电膜。

这样，在将透明的导电薄膜作为导电部12来使用时，可以削减对光学窗11进行导电处理的工时，从而能够更简易地用导电性部件来覆盖作为开口部的光学窗11。

在本实施方式中，布线28是在配置有受光元件21的底板27上形成的电布线。

外部连接器30a是和将受光元件21的输出信号Sg传递给放大部201的电缆31的连接部。例如，在本实施例中采用的是三同轴连接器。

在本实施方式中，测量装置200通过外部连接器30a与电缆31连接，但不限于该构成。例如，也可以是与测量装置200的底板27直接连接的构成。

放大部201包括有外部连接器30b、通过电布线29与外部连接器30b连接并对从测量装置200输出的电信号Sg进行放大的放大器22、至少覆盖放大器22并由导电性部件形成的框体24b，以及形成在作为信号线的布线29a周围而成为布线包围部件的保护环23b。外部连接器30b是与将从测量装置200输出的电信号Sg向放大部201传递的电缆31的连接部。例如，在本实施例中采用的是三同轴连接器。

在本实施方式中，放大部201通过外部连接器30a与电缆31连接，但不限于该构成。例如，也可以是与放大部201的底板27b直接连接的构成。

在本实施方式中，布线29是在配置有放大器22的底板27上形成的电布线。

放大器22在本实施方式中是运算放大器，当输入有受光元件21的输出信号Sg时，就根据I/V变换电阻7来放大输出信号Sg。

在本实施方式中，放大器22例如可以设计为将输出信号SG放大到109倍左右。

框体24b是至少覆盖放大器22而形成的导电性的金属部件。该框体24b在本实施方式中是金属制造的箱体，但只要是具有导电性的部件，则不特别限于金属。

电缆31是能够获得与通过保护环来包围信号的同等效果的电缆，例如，在本实施方式中使用的是三同轴电缆。

保护环23是由形成在布线28周围的导电部件构成的包围层，至少包围布线28中连接受光元件21和外部连接器30a之间的布线28a。也就是说，在本实施方式中，保护环23具有作为布线包围部件的功能。

关于保护环23b也是同样的，其对连接外部连接器30b和放大器22之间的配线29b进行包围。

这里所说的"包围"是指被配置为减少从作为信号线的布线28a对周围的电流泄漏。具体来说，显示的是在形成有这种噪声作用最大的底板27的布线28的平面上的包围。

保护环23可以是与布线28相同材质的导线，通过与框体24和导电部12的电连接而成为相同电位。

这里所说的"电连接"，例如，可以借助于图1中▽所示成为基准电位的接地来连接。

下面，对通过这种保护环23来降低噪音的结构进行说明。

以往，对于微弱的电流信号公知的例如是通过外部的静电感应而对信号进行重叠等的多个噪声源。

为了抑制来自于外部的这种干扰，作为现有技术公知的方法是像屏蔽线那样地，通过对信号线的周围进行接地(earth)来由静电屏蔽对静电感应引起的噪音进行抑制。

但是，如图2所示，在仅将框体24'连接到接地上的现有技术中，对于因为周围环境导致的感应作用或电磁波等而在与外部连接的布线1、2、8、9里产生的共模噪声电流4是不能完全防止的。

这时，共模噪声电流4会因为受光元件21'和作为静电屏蔽的框体24'之间的寄生电容C(图2的寄生电容5)和空气的电阻R(图2的阻抗6)的存在，如图中虚线所示地，会产生从接地开始共通地流经底板上的布线而从相反侧返回接地的回路。

由于通过这样的接地的电流环路会以卷入布线28'、29'的形式来产生，信号线相对于接地的电位就会变动，相对于作为输出信号的电压，就作为噪声电压来被变换和放大了。

通常，受光元件21'和框体24'之间的寄生电容或布线28'、29'和接地线的寄生电容是微小的，但在本实施方式那样的高阻抗电路中，即使是微小的寄生电容，因为阻抗也相对降低，所以就存在着共模噪声电流4容易流动的问题。

另外，在此所说的共模噪声电流4的动作只不过是噪声发生机制的一个例子，其他地方也存在着产生噪声的路径。

为了降低这样的共模噪声，重要的是使得作为信号线的布线28a不成为共模噪声电流4的流动通道地来制作电路。

也就是说，通过至少使得布线28a被保护环23包围，在防止向底板27的表面周围的电流泄漏的同时，通过将保护环23和框体24或导电部12电连接，和框体24的电位相同，就能够进一步降低寄生电容。

此时，由于共模噪声电流通过阻抗最低的路径，因此底板27的表面就最容易泄漏。于是，在本实施方式中，如图3所示，采用的构成是保护环23对布线28a在底板27表面所处的周围进行包围。

另外，不仅限于所述构成，例如，也可以将布线28a当作屏蔽线的信号线，对于作为高度方向的底板27的深度方向也形成为包围。

另外，由于框体24和光学窗11的导电部12以及保护环23是电连接的，即使由于外部的感应而产生共模噪声电流，也能够通过流向保护环23一侧来完成环路，并减小噪声对布线28a的影响。

这样，通过将形成在布线28a周围的保护环23与接地连接，即使产生共模噪声电流，也能够抑制对布线28a的信号的影响。

通过该构成，就能够高精度地检测光强度为微弱的光。

更进一步地，框体24中作为开口部的光学窗11具有导电部12，并且通过导电部12和框体24以及保护环23的电连接，框体24整体对于外部干扰也能起到静电屏蔽的效果，所以就能够更有效地降低噪音，高精度地检测光强度为微弱的光。

关于以上的保护环23，还可以考虑其他各种各样的变形例。

首先，作为第1变形例是如图4所示地，也可以使用直流电压源26来使得保护环23、框体24、导电部12以及接地具有偏移。

通过该构成，包括受光元件21的测量系统整体相对于框体24以及接地就保持在稳定电压里了。由于框体24和保护环23之间的空气的电阻和阻抗远大于作为电路来连接的部分的电阻，所以共模噪声电流就不会流过，噪声电压不易产生，就能够进行高精度的测量。

另外，还具有可以通过单电源来驱动放大器22的电源的优点。

另外，作为第2变形例，如图5所示，保护环23和框体24以及导电部12也可以通过直流电压源26来连接。

另外，在本变形例中，虽然是将放大器22的正侧和保护环23的电位以从接地偏移(offset)的方式来配置直流电压源26的，但不限于该构成。

根据该构成，由于保护环23相对于框体24以及接地被保持在一定的电压里，所以共模噪声电流就不会在保护环23中流动，就不易产生噪声电压，能够进行高精度的测量了。

此时，由于保护环23的电位和导电部12的电位以及框体24的电位之间的空气的阻力，就有可能产生直流的噪声电流。然而，这些电阻和阻抗远大于作为电路来连接的部分的电阻，所以共模噪声电流就不会流过，噪声电压不易产生，就能够进行高精度的测量。

另外，如上所述，或者如图6所示，导电部12也可以是被配置为与光学窗11的表面抵接的透明导电薄膜14。

根据该构成，在能够减少光学窗11制造时的工序的同时，还轻松地可望框体24和光学窗11的导电部12产生的静电屏蔽效果。

另外，作为第3变形例，如图7所示，放大部201也可以是具有缓冲电路25的构成。

由于缓冲电路25的输入侧与作为信号线的布线29b连接，输出侧与保护环23b连接，所以就不会对受光元件21的信号产生影响，有助于提高受光元件21的响应速度和增大输出的动态范围。

作为第4变形例，如图8、9、10、11、12、13、14等各自所示，也可以采用将测量装置200和放大部201一体地组装的构成。

在这样的构成中，不需要外部连接器30a、30b和电缆31，能够近距离地配置受光元件21和放大器22。因此，就更容易降低噪声。

以上，虽然对本发明的最佳实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述特定的实施方式，只要在上述的说明中没有特别限定，在权力范围所记载的本发明的思想范围内可以进行各种变形和变更。

本发明实施方式中记载的效果仅仅是列举有本发明产生的最佳效果，本发明的效果并不局限于本发明的实施方式中所记载的。

Claims (7)

1.一种测量装置，其特征在于包括：

底板(27)

形成在底板(27)上的受光元件，其对光进行受光并产生信号；

框体，其由覆盖形成在底板(27)上的所述受光元件的导电性构件来形成；

光学窗，其包括具有导电性的导电部并透过所述光；

形成在底板(27)上的电布线，其向放大器(22)传递所述信号，和

保护环(23)，其形成在底板(27)上的所述电布线的周围，

所述导电部和所述框体与所述保护环电连接，

所述测量装置被配置以使用直流电压源来使得所述保护环(23)、所述框体、所述导电部以及接地具有偏移。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于包括：

放大器，其通过所述电布线和所述受光元件连接，并对所述受光元件的输出信号进行放大。

3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于：

所述导电部和所述框体及所述保护环的电位都相同。

4.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于：

所述导电部是在所述光学窗里进行了导电处理的部分。

5.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于：

所述导电部是与所述光学窗抵接配置的导电膜。

6.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于：

所述导电部和所述框体及所述保护环都是接地的。

7.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于：

所述框体及所述导电部都接地，并在所述保护环和所述接地之间保持稳定的电压。

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