[发明专利]具有暗电流校正的光电探测器

说明书

技术领域

本发明涉及具有暗电流校正的光电探测器。

背景技术

在许多设备中需要用于测量许多波长频带中的光的强度的廉价光电探测器。例如，利用红色、蓝色和绿色LED来生成被感知为特定颜色的光的光源通常利用将LED的输出维持在预定水平的伺服回路(servo loop)中的光电探测器来补偿老化。这些光电探测器被用于测量各个LED的输出。控制器对各个LED的平均电流进行调整，以使测得的输出维持在由将要生成的光的感知颜色所确定的目标值。

在一种通用型光电探测器中，光电探测器利用被覆盖以颜料滤波器(pigment filter)的光电二极管，所述颜料滤波器限制各个光电二极管对相应波长频带中的光作出的响应。来自各个光电二极管的信号被处理，以提供表示各个LED的输出的信号。来自各个光电二极管的信号由入射光、颜料的带通滤波特性和独立于到达光电二极管的光的强度水平而存在的各种背景信号确定。独立于光的信号通常被称为“暗电流”。由暗电流产生的误差在许多应用中是相当大的；因此，已经开发了针对暗电流进行校正的方案。此外，去除由暗电流产生的对最终信号的影响改善了光电探测器的动态范围，并且因此，光电探测器可用于在更大的光强度范围上对LED进行控制。

在一种暗电流校正方案中，通过在不存在光时测量光电二极管的输出，并且然后在存在光时从由光电二极管产生的信号中减去测得的信号值来去除由暗电流产生的误差。在这样的配置中，光电二极管在结构上是相同的，而仅仅在覆盖各个光电二极管的颜料滤波器的类型上不同。在该光电探测器中还包括另外的光电二极管，该光电二极管被阻挡所有光的不透光层覆盖。来自此光电二极管的信号然后被从覆盖有各种颜料滤波器的光电二极管产生的信号中减去。然而，由于该方案需要另外的掩蔽步骤来提供覆盖另外的光电二极管的不透光层，因此该方案大大增加了光电探测器的成本。

发明内容

本发明包括具有第一、第二和第三光电二极管的衬底以及第一和第二颜料滤波器层。第一、第二和第三光电二极管分别产生第一、第二和第三光电二极管输出信号，每个光电二极管输出信号表示入射到相应光电二极管上的光强度以及独立于所述光强度的暗电流。第一颜料滤波器层覆盖第一光电二极管但不覆盖第二光电二极管，并且其对于第一波长频带中的光是透光的，而对于第二波长频带中的光是不透光的。第二颜料滤波器层覆盖第二光电二极管但不覆盖第一光电二极管。第二颜料滤波器层对于第二波长频带中的光是透光的，而对于第一波长频带中的光是不透光的。包括第一和第二颜料滤波器层的层覆盖第三光电二极管。输出电路将第一和第三光电二极管输出信号结合来提供第一校正输出信号，并且将第二和第三光电二极管输出信号结合来提供第二校正输出信号。在本发明的一个方面中，第一、第二和第三光电二极管具有相同的暗电流。

附图说明

图1是利用了颜料滤波器的现有技术光电探测器的截面图。

图2是根据本发明的一个实施例的光电探测器的截面图。

图3是根据本发明的另一实施例的光电二极管的示意图。

图4是根据本发明的又一实施例的光电二极管的示意图。

具体实施方式

参考图1可以更容易地理解本发明用来提供其优点的方式，图1是利用了颜料滤波器的现有技术光电探测器的截面图。光电探测器20通常是从在其上制备有4个光电二极管的管芯(die)21构建的。光电二极管22-24分别用于测量由颜料滤波器25-27确定的三个波长频带中的光的强度。

光电二极管28被不透光层29覆盖并用于测量暗电流。通过需要许多掩蔽和沉积步骤的光刻步骤来应用颜料滤波器。应用层29需要类似的光刻步骤。

现在参考图2，该图是根据本发明的一个实施例的光电探测器的截面图。在光电探测器30中，覆盖暗电流探测器28的不透光层被替换为颜料滤波器的堆叠(stack)31，这些颜料滤波器与滤波器25-27利用相同的颜料。来自光电二极管28的信号提供先前利用不透光层29测得的暗电流。因此，通过从各个其它光电二极管中所产生的信号中减去来自光电二极管28的信号，可以针对暗电流对光电二极管信号进行校正。

现在参考图3，该图是根据本发明的另一实施例的光电二极管的示意图。光电二极管40利用图2中示出的芯片来产生3个经过校正的光电二极管信号47-49。经过校正的信号是通过利用减法电路42-44从各个光电二极管22-24的输出中减去光电二极管28的输出而产生的。