[发明专利]经过红外校正的颜色传感器

说明书

技术领域

本发明涉及经过红外校正的颜色传感器。

背景技术

在许多设备中需要测量许多波长带中的光的强度的便宜光电检测器。例如，利用红色、蓝色和绿色LED来生成被感测为特定颜色的光的光源经常在伺服回路中利用光电检测器来补偿老化，所述伺服回路将LED的输出保持为预定级别。光电检测器用于通过测量三个光谱带的每一个中由LED生成的光来测量每个LED的输出。控制器改变流至每个LED的平均电流，以使得测得的输出被保持在由将要生成的光的被感测颜色所确定的目标值。

每个光电检测器通常由覆盖以颜料滤波器(pigment filter)的光电二极管组成，所述颜料滤波器限制光电二极管对相应波长带中的光的响应。来自光电二极管的信号由入射光、颜料的带通滤波特性和各种与到达光电二极管的光的强度级别无关的背景信号来确定。与光无关的信号经常被称为“暗电流”。通过在不存在光时测量光电二极管的输出然后将测得的信号值从光电二极管在存在光的情况下生成的信号中减去，可以去除由暗电流生成的误差。例如，由阻挡所有光的不透明层覆盖的额外光电二极管可以包括在光电检测器中。来自该光电二极管的信号然后被从覆盖以各种颜料滤波器的光电二极管所生成的信号中减去。

不幸的是，可用于便宜的光电检测器的颜料滤波器在光谱的红外部分中具有显著的透射带，并且在光谱的可见光区域中具有透射带。在许多情况下，感兴趣的光源也包括光谱的红外区域中的光；因此，如果光源包括大量的红外光，则由利用这些颜料滤波器之一的光电二极管生成的信号可能包括不希望的红外背景信号。红外光或者是由受控制的光源生成，或者是由将光引入光传感器输入端的背景环境光源生成。

在一些现有技术系统中，在各种颜料滤波器上提供红外阻挡滤波器以阻挡不希望的红外光。但是，额外的滤波器增加了光传感器的成本。另外，红外滤波器在光谱的可见光区域中的透明度小于100％，因此，在颜料滤波器上增加的滤波器削弱了感兴趣的一部分光并且因此降低了光传感器的灵敏度。

发明内容

本发明包括一种光传感器，其生成第一输出信号，该第一输出信号指示从预定方向接收的第一波长带中的光的强度。所述光传感器包括衬底、第一滤波层和控制器。衬底具有从预定方向接收光的第一和第二光电检测器。第一和第二光电检测器对光谱的红外部分中的光以及第一波长带中的光敏感，并且生成第一和第二光电检测器信号，第一和第二光电检测器信号指示第一和第二光电检测器中的每一者接收的光的强度。第一滤波层透射第一波长带中的光和光谱的红外部分中的光，第一滤波层在光到达第二光电检测器之前截取所述光。第一滤波层阻挡第一波长带之外的部分可见光谱中的光，但不改变第一光电检测器接收的光。控制器处理第一和第二光电检测器信号以产生第一输出信号，第一输出信号与第二光电检测器信号相比，对光谱的红外部分中的光依赖更小。

在本发明的另一个方面中，传感器还可以包括生成第三光电检测器信号的第三光电检测器和防止光进入第三光电检测器的光阻挡层。控制器还可以在生成第一输出信号过程中利用第三光电检测器来校正暗电流。

在本发明的另一个方面中，可以包含额外的滤波层和相应的光电检测器以提供对其他光谱带中的光强度的测量。

附图说明

图1是利用颜料滤波器的现有技术光电检测器的剖视图。

图2是根据本发明的光传感器的一个实施例的剖视图。

具体实施方式

参照图1，可以更容易地理解本发明提供其优点的方式，图1是利用颜料滤波器的现有技术光电检测器的剖视图。光电检测器20通常由管芯21构成，管芯21上制造有4个光电二极管。光电二极管22-24用于测量分别由颜料滤波器25-27确定的三个波长带中的光的强度。光电二极管28由阻挡所有光到达光电二极管28的不透明层29覆盖，并且用于测量暗电流。颜料滤波器是通过需要若干个掩蔽和沉积步骤的光刻步骤而施加的。施加层29需要类似的光刻步骤。如上所述，颜料滤波器并不阻挡红外光到达光电二极管。原理上，可以在光电二极管22-24上提供额外的滤波层35，其阻挡红外光到达光电二极管。但是，这种滤波器的制造大大增加了光传感器的成本。此外，每个额外的滤波层减少了到达光电二极管的光量并且因此降低了光电检测器的灵敏度。

本发明通过包括额外的光电二极管而克服了这些问题，该额外的光电二极管测量包括红外分量在内的所有入射光。额外的光电二极管不干扰其他光电二极管的操作，也不需要额外的制造步骤。来自光电二极管的信号然后被组合以提供这样的信号：所述信号测量被针对暗电流和入射光中存在的红外辐射而进行过校正的各个期望波长带中的强度。