CN101589477A - 环境光传感器的散射光补偿 - Google Patents

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CN101589477A CNA2008800029407A CN200880002940A CN101589477A CN 101589477 A CN101589477 A CN 101589477A CN A2008800029407 A CNA2008800029407 A CN A2008800029407A CN 200880002940 A CN200880002940 A CN 200880002940A CN 101589477 A CN101589477 A CN 101589477A
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Abstract

本发明提供一种补偿具有检测光电传感器(7)和参考光电传感器(20)的光传感器中的散射光的方法，参考光电传感器(7)用于补偿投射在检测光电传感器(20)上的散射光。该方法包括至少部分地利用参考光电传感器(20)来确定施加到检测光电传感器(7)上的偏置电压。基于该方法，提供一种包括背光源和用于确定环境光等级的光传感器的显示装置，其中利用用于根据确定的环境光等级来控制背光源强度的装置，基本消除来自背光源的散射光的影响。

Description

环境光传感器的散射光补偿
技术领域
本发明涉及光传感器装置中的散射光补偿。本发明特别地但非专门地涉及集成到有源矩阵液晶显示器(AMLCD)中的光电传感器装置。例如，本发明发现在AMLCD显示基板上集成环境光传感器(ALS)的特定应用。
背景技术
附图的图2示出了典型的AMLCD的简化横截面。背光源是用于照亮显示器的光源。通过使用由薄膜晶体管(TFT)制成的电路来控制从背光源101通过显示器到观看者102的光的传送。TFT被装配在玻璃基板(称之为TFT玻璃103)上，并且被操作以改变通过液晶(LC)104层的电场。这将进而改变LC材料的光学属性，并由此实现从背光源101通过显示器到观看者102的光的选择性传送。
在很多利用显示器的产品(例如，移动电话、个人数字助理(PDA))中，发现根据环境照明条件来控制背光源的光输出是有用的。例如，在低环境光照的条件下，希望降低显示器背光源的亮度，从而也降低显示器的亮度。这不仅保持了显示器输出图像的最优质量，还使得背光源所消耗的功率最低。
为了根据环境光照条件来改变背光源的强度，有必要具有用于感应环境光等级的某种装置。用于该目的的环境光传感器可以与TFT玻璃基板分开。然而，将ALS集成到TFT玻璃基板上(“单块集成”)常常是有一些好处的，例如，在减少包含该显示器的产品的尺寸、重量以及制造成本方面。
在附图的图1中示出了典型的实用环境光传感器系统，其包含以下元件：
(a)能够将入射光转换为电流的(多个)光电检测元件。该光电检测元件的实例是光电二极管2。
(b)用于控制(多个)光电检测元件并检测光生电流的偏压电路3。
(c)用于提供表示测量的环境光等级的输出信号(模拟或数字)的输出电路4。
(d)基于测量的环境光等级，通过例如控制背光源6的强度来调节显示操作的装置5。
附图的图3示出了光电二极管，其为具有阳极8和阴极9的两端器件。
对于具有单块集成的环境光传感器的AMLCD，所使用的基本光电检测器件必须与在制造显示基板时使用的TFT处理相兼容。与标准TFT处理兼容的已知的光电检测器件是横向薄膜多晶硅P-I-N二极管，如附图的图4所示。该器件由半导体材料(该情况下为多晶硅)的p型区和半导体材料的n型区组成，该p型区形成器件的阳极8，并且该n型区形成器件的阴极9。n型区与p型区之间是本质为半导体材料(硅)或稍掺杂半导体材料(硅)的区域7。这样，形成了器件的光敏部分，其能够将入射光转换为电流。
为了操作该光电二极管，必须在两个光电二极管终端之间，即阳极8和阴极9之间施加电位差。附图的图5中示出了光电二极管的典型的电流-电压(IV)特性，包括器件在黑暗中的情况12，并且包括器件被某光等级A照亮的情况13。在这里，施加的光电二极管偏压是阳极与阴极之间的电位差。
以y轴为表示光电流绝对值的对数刻度来重新画出IV特性往往是方便的。
附图的图6中示出了光电二极管IV特性，包括器件在黑暗中的情况12、器件被某光等级A照亮的情况13、以及器件被光等级B照亮的情况14，其中光等级B超过光等级A
从图6可以看出，对于任何给定的操作偏压，照射器件将改变流经该器件的电流。对于给定偏置电压下的器件的操作，在器件处于黑暗中的情况下生成的电流可称为器件的“漏电流”(或“暗电流”)。在器件被照射的情况下生成的电流可称为“亮电流”。该“亮电流”由漏电流和响应于入射光而产生的那部分电流(此后者的部分称为“光电流”)的和构成。
通常将光电二极管电流为0时的偏压称为光电二极管开路电压，并且对于光等级A表示为VOC(A)38，对于光等级B表示为VOC(B)39。开路电压是光等级和温度的函数，其随着光等级的增加而增加，并且随着温度的增加而降低。在入射光等级为0的特殊情况下，开路电压被称为内建电压Vbi 37。在薄膜光电二极管的很多实施方式中，内建电压等于或几乎等于0伏。由于二极管电流的光生分量的符号总为负，因此总是VOC＞Vbi。
以多晶硅TFT处理制造的光电二极管通常具有较低的灵敏度，这有两个主要原因：
1.光电流通常很小，其一般为薄膜半导体材料的厚度所限制。
2.漏电流通常很大，这一般是由半导体材料中缺陷态的高密度导致的。
在很多应用中，光电二极管的灵敏度限制是由光电流和漏电流的相对贡献来确定的。如果光电流小于漏电流，那么将难以检测。另外，漏电流通常在很大程度上依赖于温度，其随着温度的增加而增加。因此，传感元件为薄膜多晶硅光电二极管的环境光传感器，很可能表现出较差的灵敏度，尤其是在较高的操作温度下。
光电二极管不是用于将入射光转换为电流的唯一可能的光传感器装置。一种可选的已知可能是光电晶体管，其漏源电流为入射光等级的函数。光电晶体管可以在使栅极连接于漏极、源极、一些其它外部偏压电源的情况下，或者在使栅极浮动的情况下进行操作。
另一种可能的光敏器件是光敏电阻(电阻为入射光等级的函数的器件)，而且还存在各种其它可能。
为了使诸如薄膜光电二极管的光电检测元件的灵敏度最大，有利的情况是：对光电检测元件进行偏压，使得光电流对漏电流的比值最大，即，以器件的内建电压进行偏压。
附图的图7示出了一种已知的电路实施方式，其用于以0伏对光传感器件进行偏压，并测量生成的电流。该电路包含以下元件：
·暴露于环境光的光电二极管7
·标准结构的运算放大器51
·积分电容器CINT 52
·开关S153
·标准结构的模数转换器(ADC)81。
该电路的操作如下：
·在积分周期开始之前，闭合开关S153。这样将横跨积分电容器CINT 52的电位重置为0伏。
·在积分周期开始时断开开关S153。
·操作运算放大器51使得(在理想情况下)反相输入端和非反相输入端之间的电位差为0。因此，在运算放大器51的非反相输入端处产生0伏的电位。
·由于光电二极管7的阴极为0伏，横跨光电二极管7两端产生0伏的电位差。
·在积分周期的期间，检测光电二极管根据入射到其上的环境光的强度生成电流IP。然后，将该电流积分到积分电容器CINT上。
·然后，对积分周期的开始与结束之间的运算放大器51的输出端处的电压变化进行采样。该电压变化等于IP/CINT乘以积分时间。
·然后，ADC 81将比较器(comparator)的输出端处的电压等级转换为数字输出。该数字输出则表示测量的环境光等级。
用于以0伏对光传感器装置进行偏压并测量所生成电流的已知电路实施方式的另一实例是跨阻抗放大器，如附图的图8所示。该电路包含以下元件：
·暴露于环境光的光电二极管7
·标准结构的运算放大器51
·反馈电阻器RF 130
·标准结构的模数转换器(ADC)81。
该电路的操作如下：
·操作运算放大器51进行使得(在理想情况下)反相输入端与非反相输入端之间的电位差为0。因此，在运算放大器51的非反相输入端处产生0伏的电位。
·由于光电二极管7的阴极为0伏，横跨光电二极管7两端产生0伏的电位差。
·检测光电二极管根据入射到其上的环境光的强度生成电流IP。
·由于没有电流可以流入运算放大器的反相输入端，电流IP经过反馈电阻器RF 130。因此，在运算放大器51的输出端处生成电位-IP RF。
·然后，ADC 81对运算放大器51的输出端处的电压进行采样和测量。
用于以0伏对光电传感器装置进行偏压并测量所生成电流的电路实施方式的另一实例是前馈技术，在“Circuit Techniques for Reducingthe effects of Op-amp Imperfections：Autozeroing，correlated DoublingSampling and Chopper Stabilisation(用于减少运算放大器缺陷的效果的电路技术：自动调零、相关的双重取样和断路器稳定)”，Christian C.Enz和Gabor C.Temes，Proceedings of the IEEE，vol.84，No.11.November1996.pp 1584-1614中描述了该前馈技术，并且在附图的图9中示出。该电路包含以下元件：
·暴露于环境光的光电二极管7
·标准结构的运算放大器51
·标准结构的第二指零放大器131
·单刀双掷(SPDT)开关S2135
·单刀双掷开关S3134
·电容器C1132
·电容器C2133
·积分电容器CINT52
·开关S153
·标准结构的模数转换器(ADC)81。
该电路的操作如下：
·在操作的第一阶段中，如图9所示，开关S3被设定在较高位置，并且开关S2被设置在较低位置。在这些条件下，指零放大器131自动调零，并且横跨电容器C1132两端生成指零放大器131的失调电压。
·在操作的第二阶段中，开关S3被设定在较低位置，并且开关S2被设置在较高位置。然后，在指零放大器131对其自身的失调电压进行调零的同时，对运算放大器51的失调电压进行采样并将其保持在电容器C2上。
·然后，闭合开关S1，使得以与对图7的标准积分器配置所描述的完全相同的方式对光电流IP进行积分。
使用前馈技术的一个优点是：低失调指零放大器131可以被用来传感运算放大器51的任何失调电压，并且生成校正电压，该校正电压随后被施加到运算放大器51的非反相输入端上以消去运算放大器51自身的失调电压。
图9中的示出前馈技术与图7的积分器配置相结合。对于本领域技术人员来说显而易见的是，前馈技术可以同样容易地与图8中示出的TIA配置相结合。
用于以0伏对光传感器装置进行偏压并测量所生成电流的电路实施方式的另一实例，是附图的图10中示出的电路。
该电路包含以下元件：
·暴露于环境光的光电二极管7
·标准结构的运算放大器51
·标准结构的第二运算放大器151
·积分电容器CINT 52
·开关S153
·标准结构的模数转换器(ADC)81。
第二运算放大器151被配置为具有单位增益，因而对第一运算放大器51的反相端与地之间的连接进行缓冲。然后，该电路的操作与已对图7的标准积分电路描述的操作完全相同。
为了使对入射环境光的灵敏度最大，图7-10的电路的实际实施方式通常要求横跨光电二极管两端的偏压高度精确地维持在0。实际上，由于电路元件不是理想的，图7的电路的精确实施可能难以实现。尤其是在要求将电路元件集成到TFT基板上的情况。如附图的图11所示，我们的共同未决的英国专利申请第0619581.2号描述了一种方法，用于通过以串联方式连续连接多个光电二极管元件来降低精确偏压要求。
除了获得光电流对漏电流的足够高的比值以外，很多应用中的其它实际困难是要求补偿光测量电路以抵消不需要的(“散射”)光的影响。例如，在集成到AMLCD中的ALS中，除了正被检测的环境光以外，光传感器元件同样也经受散射光。该散射光可以来自于(例如)显示器背光源，并且设法进入光电二极管，例如通过玻璃基板内的或来自光电二极管周围的反射结构(诸如金属层)的单次或多次反射。当光传感器被集成到即使是精心设计的显示器中时，需要特别注意散射光的影响，因为很难将散射光最小化到可以与最低可检测环境光等级相比的等级，或者最小化到低于最低可检测环境光等级的等级。
在这样的系统中，任何补偿散射光影响的尝试都必须是动态的，即，所使用的补偿方法必须能够进行调节。这是因为通常散射光的量将取决于背光源的设定亮度，该背光源响应于环境光照条件而对其自身进行控制。
现在将描述用于校正光电传感器输出以处理漏电流和散射光的问题的多个补偿方案。
以下现有技术描述了一些发明，利用它们控制横跨光电二极管两端的偏压，使得作为光电传感器的器件的灵敏度最大。
EP1128170A1描述了一种方法，利用该方法测量通过光电二极管的电流并将其与参考值进行比较。然后，根据测量的电流是否高于或低于该预定的参考值来调节光电二极管偏压电路。可以在相对宽的范围内调节光电二极管偏压以克服入射光等级的较大变化。因此，在较低的入射光等级下，通过选择适当的参考值，光电二极管可以在其最灵敏的区域内操作，对于较高的入射光等级，可以改变偏压以避免输出信号的饱和。
US20050205759A1描述了通信系统中的光接收器，并且描述了如何通过反馈回路和数字域中的信号处理可以动态地控制光电传感器偏置电压，以便使选择的检测性能参数值最优化。
US20030122533A1描述了一种基于生成的电流的测量来控制施加在光电二极管两端的偏压的电路。在该情况下，所描述的偏压电路满足在大范围内改变施加的偏压的要求。所采用的用于确定要设定的偏压的方法类似于EP1128170A1和US20050205759A1，基于光电二极管电流的检测和反馈机制的使用。
US20060119424A1描述了在运算放大器的输入端处利用单个光电二极管传感器的失调补偿方案。通过执行光电二极管测试以及随后在可变电阻器和电流源中进行切换以改变光电二极管的偏压条件来补偿系统的失调电压。
以上的现有技术EP1128170A1、US20050205759A1、US20030122533A1、US20060119424A1都只使用了单个光电传感元件，根据测量条件来调节该光电传感元件的操作偏压。这些方案的缺点在于它们的实际电路实施方式的复杂性、以及它们为了执行补偿所需要的处理功率量。特别地，由于需要被单块集成的电路元件的数目和性能要求，这意味着这些方案将不是非常适合于集成到AMLCD中。另一个缺点是：这些方案可能很不适合于在对于补偿的要求会经常改变(例如，由于环境光等级和/或温度的改变)的环境中操作。
用于补偿散射照射的影响的一种不同的通用技术是，将第二光传感器元件结合到AMLCD中。AMLCD从而包含两个光传感元件，例如可以是两个光电二极管。采用该技术，图4所示的、称为“检测光电二极管”的第一光电二极管被暴露于入射环境光。我们将附图的图12所示的第二光电二极管称为“参考光电二极管”。通过某装置，例如用阻光层21，将参考光电二极管的光敏区与入射环境光隔离。
实际上，该阻光层可以由在AMLCD制造处理中使用的任何一个或多个不透明层构成。例如，它可以是用于制造显示器电子设备的金属层，或者可以是不透明树脂层，诸如一般在显示器制造中使用的黑矩阵(BM)层。其还可以由任何不透明材料构成，该不透明材料与显示基板分开，并且被设置在显示基板与入射环境光之间。
附图的图13中示出了在AMLCD处理中制造的检测和参考光电二极管的示例性结构。我们的共同未决的英国专利申请第0702346.8号描述了一种方法，其用于在AMLCD处理中制造在电学和光学上非常匹配的检测和参考光电二极管。
检测光电二极管根据三个贡献分量来生成总电流：
(i)由于环境光的检测而生成的光电流
(ii)由于散射光的检测而生成的光电流
(iii)漏电流。
另一方面，参考光电二极管与环境光隔离，因此生成的电流只由分量(ii)和(iii)引起。
例如在EP1394859A2中，使用两个光电二极管传感器元件来补偿散射光和暗信号的影响是众所周知的，其中一个光电二极管作为检测传感器元件，而另一个作为参考传感器元件。
对于使用双光电二极管技术的成功补偿的一般要求是：检测和参考光电二极管在电学和光学上非常匹配。为了在电学上非常匹配，对于给定的偏置电压、工作温度和入射光等级，两个光电二极管必须具有标称(nominally)上相同的IV特性。为了在光学上非常匹配，检测和参考光电二极管应当经受标称上相同等级的散射光。
如果检测和参考光电二极管被设计为在电学上和光学上非常匹配，它们的输出的差值可用于确定环境光等级，从而补偿散射照射的影响。另外，由于在检测和参考装置中漏电流标称上相同，并因而在执行减法时抵消，该补偿方案可用于补偿漏电流的影响(以及其随温度的变化)。
下面的现有技术涉及结合检测和参考光电二极管的输出以计算环境光等级的方法。
日本专利申请JP2005-132938描述了一种方案，利用该方案在电压域中使来自各检测和参考光电二极管的输出电流相减，如附图的图14所示。术语“在电压领域中相减”表示各检测和参考光电传感器所生成的输出电流首先被转换为模拟电压信号，然后这些电压相减。
测量电路通过将参考光电二极管20的输出电流积分到第一电容器101上并且将检测光电二极管7的输出积分到第二积分电容器102上来操作。那么，这些电容器两端产生的偏压是比较器81的输入端处的偏压。因此，两个电容器两端产生的电压彼此相减，使得输出的电压信号与它们之间的差值成比例。结果是，电路测量取决于入射到检测和参考光电二极管上的光等级之间的差值的电压。
图16A中以图形的方式举例说明电流域中的减法，图16A显示了以参考和检测光电二极管(前者只接收散射光，而后者接收散射光和环境光)所施加的光电二极管偏压对光电二极管电流绝对值(对数刻度)做出的代表性曲线。在说明性的实例中，将0V的偏置电压施加于两个光电二极管，使得从检测光电二极管得到电流读数I1，并且从参考光电二极管得到电流读数I2。这两个电流I1-I2之间的差值表示环境光单独的贡献。
利用该方法，当由散射光等级生成的电流变得相当于或大于由装置正尝试检测的环境光等级生成的光电流时，精确地执行减法运算变得困难。另外，在由环境光等级生成的电流相当于或小于由泄漏和散射光分量的组合引起的电流的情况下，精确的减法要求检测和参考光电二极管在电学上和光学上都高度精确地匹配。这是因为在相减的结果中将体现出漏电流的任何差别、或者由于两个器件不匹配而导致的散射光所产生的电流的任何差别。
US2006180747描述了相似的减法方法，其具有附加提出的改进：在减法之前，来自检测和参考光电二极管的测量输出首先被转换为电压，然后被转换为数字信号。该方案存在如上所述的相同缺点。
WO02103938描述了在差分跨阻抗放大器的输入端处使用检测和参考光电二极管的失调补偿方案。该方案本质上是电压减法方法，并且因此存在和前述其它减法方案相同的缺点。
如附图的图15所示，US5117099描述了一种方案，利用该方案，来自检测和参考光电二极管的电流在电流域中相减。这是通过将检测和参考光电二极管设置成回路来实现的，其中检测光电二极管的阳极连接于参考光电二极管的阴极24，并且检测光电二极管的阴极连接于参考光电二极管的阳极25。
US6903362B2也描述了一种用于在电流域中相减的方案，利用该方案，检测和参考光电二极管的阴极连接在一起，并且它们的阳极与差分电流放大器的终端连接。因此，输出是两个光电二极管所生成的电流之间的差值。
“LTPS Ambient Light Sensor with Temperature Compensation(具有温度补偿的LTPS环境光感应器)”S.Koide，S.Fujita，T.Ito，S.Fujikawa，T.Matsumoto，Proceedings of 13th International Display Workshop Volume2(Dec 2006)(p689-690)描述了一种集成在AMLCD上的环境光传感器。在这里，用暴露于环境光的检测光电二极管和与环境光隔离的参考光电二极管来实施检测和参考光电二极管。如附图的图16B所示，以三端配置的形式来设置光电二极管，其中参考光电二极管的阳极与检测光电二极管的阴极连接在一起以形成一个端，检测光电二极管的阳极形成第二个端，并且参考光电二极管的阴极形成第三个端。因此，来自这两个光电二极管的输出在电流域中相减。
US5117099、US6903362B2和WO 02103938中所描述的系统与在日本专利申请JP2005-132938和US2006180747中所描述的系统相比较，前者的优点在于：在电流域中执行减法可能比在I-V转换之后执行减法更精确。然而，这些电流减法方法还是存在日本专利申请JP2005-132938中提到的固有缺点，特别是当环境光等级小于散射光等级或漏电流时，精确地执行必要的减法变得很困难。
光电二极管连接成环路的US6903362B2的系统也存在如下缺点：光电二极管两端所维持的偏压需要被十分精确地保持在0伏。该电压与0伏的任何偏离将导致光电二极管之一被略微地正向偏压，而另一个被略微地反向偏压，从而使得来自两个光电二极管的暗电流将不再正好相互消除。
希望解决至少一些在上文中确定的与现有技术相关的技术问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种补偿具有检测光电传感器和参考光电传感器的光传感器中的散射光的方法，该参考光电传感器用于补偿投射在检测光电传感器上的散射光，并且该方法包括：至少部分地利用参考光电传感器来确定施加到检测光电传感器上的偏置电压。
该方法可以包括：根据被施加了检测光电传感器偏置电压的检测光电传感器所生成的电流来确定要由传感器传感的光等级。
该方法可以包括：根据投射在参考光电传感器上的散射光的量来确定检测光电传感器偏置电压。
该方法可以包括：利用参考光电传感器，将检测光电传感器偏压至其基本上最灵敏的工作区域中。
该方法可以包括：利用参考光电传感器对检测光电传感器进行偏压，以便有助于使要传感的光等级非零时生成的电流与要传感的光等级为零时生成的电流的比值最大化。
该方法可以包括：从与参考光电传感器有关的参考电压中导出检测光电传感器偏置电压。
参考电压可以是在参考光电传感器两端产生的基本开路电压。
参考电压可以是：需要被施加到参考光电传感器上，使得基本为零的电流流经该参考光电传感器的偏置电压。
该方法可以包括向参考电压施加失调电压。
在失调电压被施加到参考电压上的情况下，可以认为失调电压包括在从其导出检测光电传感器偏置电压的参考电压中。
该方法可以包括：将检测光电传感器偏置电压设置为与参考电压基本相同。
该方法可以包括：利用运算放大器从参考电压中导出检测光电传感器偏置电压。
检测光电传感器和参考电压可以被可操作地连接到运算放大器的各输入端，其中运算放大器被设置为倾向于使各输入端处的电压相等，从而倾向于使施加到检测光电传感器上的偏置电压等于参考电压。
运算放大器可以是第一运算放大器，并且该方法可以包括：利用与第一运算放大器成前馈配置的第二运算放大器来传感和校正第一运算放大器的失调电压。
运算放大器可以是第一运算放大器，并且该方法可以包括：利用第二运算放大器将参考电压缓冲到第一运算放大器上。
运算放大器可以是第一运算放大器，并且该方法可以包括：使用可操作地连接在参考光电传感器与地之间的第二运算放大器。
运算放大器可以是第一运算放大器，并且该方法可以包括：使用可操作地连接在参考光电传感器与检测光电传感器之间的第二运算放大器。
该方法可以包括：存储参考电压，并且根据被施加了参考光电传感器偏置电压的参考光电传感器所生成的电流来确定要由传感器传感的光等级，利用与用于从参考电压中导出检测光电传感器偏置电压的电路基本相同的电路，从存储的参考电压中导出参考光电传感器偏置电压。
该方法可以包括：根据检测和参考光电传感器电流的相减运算来确定要由传感器传感的光等级。
该方法可以包括：将电流转换为各自的数字值，并且在数字域中执行相减运算。
该方法可以包括利用电容器来存储参考电压。
参考光电传感器可以是第一参考光电传感器，光传感器具有也用于补偿投射在检测光电传感器上的散射光的第二参考光电传感器。
该方法可以包括：从参考电压中导出施加到第二参考光电传感器上的偏置电压。
该方法可以包括：根据第二参考光电传感器所生成的电流来确定要由传感器传感的光等级。
该方法可以包括：根据第二参考光电传感器电流与检测光电传感器电流之间的和值或差值来确定要由传感器传感的光等级。
可以在将各电流转换到数字之后在数字域中产生和值或差值。
第二参考光电传感器和检测光电传感器可以可操作地并行连接。
光电传感器可以各自包括至少一个光敏元件。
至少一个光电传感器可以包括多个光敏元件。
至少两个光电传感器可以各自包括多个光敏元件。
在第一光电传感器的内部元件节点与第二光电传感器的内部元件节点之间可提供至少一个交叉连接。
第一光电传感器可以是检测光电传感器，并且第二光电传感器可以是参考光电传感器。
第一光电传感器可以是检测光电传感器，并且第二光电传感器可以是第二参考光电传感器。
第一光电传感器可以是第一参考光电传感器，并且第二光电传感器可以是第二参考光电传感器。
可以以串联的方式连接光敏元件。
光敏元件或各光敏元件可以包括光电二极管。
光敏元件或各光敏元件可以包括横向光电二极管。
光敏元件或各光敏元件可以包括光电晶体管。
光敏元件或各光敏元件可以包括薄膜光敏元件。
光敏元件或各光敏元件可以包括硅薄膜光敏元件。
参考光电传感器的物理尺寸可以不同于检测光电传感器的相应的物理尺寸。
物理尺寸可以是宽度。
参考光电传感器宽度可以小于检测光电传感器宽度。
参考和检测光电传感器可以标称上适应于彼此相同。
根据本发明的第二方面，提供一种操作具有检测光电传感器和参考光电传感器的光传感器的方法，其包括：通过至少部分地使用参考光电传感器来确定施加到检测光电传感器上的偏置电压，利用根据本发明第一方面的方法来补偿投射在检测光电传感器上的散射光。
在参考光电传感器被设置为基本只接收散射光的情况下，检测光电传感器可以被设置为接收要由传感器传感的光和散射光。
根据本发明的第三方面，提供一种测量光等级的方法，其包括：利用根据本发明第一或第二方面的方法来提供对基本上消除了散射光影响的光等级的测量。
要传感的光可以包括环境光。
根据本发明的第四方面，提供一种操作显示装置的方法，其包括：利用根据本发明第一、第二或第三方面的方法来确定环境光等级，并且根据确定的环境光等级来控制显示装置的属性。
属性可以包括显示装置的亮度。亮度可以由显示装置的背光源的强度或者构成显示装置(诸如在有机发光二极管或OLED中)的显示面板的发射显示元件的亮度来产生。
散射光可以来自背光源或发射显示元件，视情况而定。
属能可以包括显示装置的伽玛值。
根据本发明的第五方面，提供一种包括检测光电传感器和参考光电传感器的光传感器，该参考光电传感器用于补偿投射在检测光电传感器上的散射光，并且该传感器适应于至少部分地利用参考光电传感器来确定施加到检测光电传感器上的偏置电压。
根据本发明的第六方面，提供一种显示装置，其包括：背光源和根据本发明第五方面的用于确定环境光等级的光传感器、以及用于根据确定的环境光等级来控制背光源强度的装置。
散射光可以来自于背光源。
显示装置可以包括在其上设置有显示电路的显示基板，并且光传感器可以被设置在该显示基板上。
在本发明的上述各方面中，词语“电压”可以改写为“电流”，反之亦然。
因此，根据本发明的第七方面，提供一种补偿具有检测光电传感器和参考光电传感器的光传感器中的散射光的方法，该参考光电传感器用于补偿投射在检测光电传感器上的散射光，并且该方法包括：至少部分地利用参考光电传感器来确定施加到检测光电传感器上的偏压量。偏压量可以是模拟偏压量。该量可以是电压，或者可以是电流。与上述第二到第六方面描述的优选特征相对应的特征也可以应用于第七方面，并且与上述第二到第六方面描述的其它方面相对应的方面也可以应用于第七方面。
本发明的实施方式涉及将检测和参考光电二极管的输出相结合，以便在补偿散射光影响的同时测量入射的环境光等级的方法。
如在背景技术部分中已描述的，实施本发明的补偿方法使用至少两个光检测器元件(或两组光检测器元件)：参考光电传感器和检测光电传感器，它们通常为光电二极管，但不限于此。
实施本发明的补偿方法如下进行操作：横跨参考光电二极管的两端生成的开路电压被用来对检测光电二极管进行偏压。然后测量检测光电二极管生成的电流。该电流表示入射到检测光电二极管上的环境光等级；已经补偿了散射光的影响。
因为电路操作温度和散射光等级都随着背光源强度的变化而改变，VOC(A)可在操作时变化，因此用于测量VOC(A)以及将该偏压施加到检测光电二极管上的电路优选为动态的。
在图17A中以图形的方式举例说明了根据本发明实施方式的电流域中的减法，图17A示出了以参考和检测光电二极管(前者基本只接收散射光，而后者接收散射光和环境光)所施加的光电二极管偏压对光电二极管电流绝对值(对数刻度上)做出的代表性关系曲线。根据本发明的实施方式可以看出，基于参考光电二极管的操作，为参考和检测光电二极管选择偏置电压。这与图16A中说明的现有技术实例形成对比，在该现有技术实例中，0V的偏置电压被施加到两个光电二极管上，要求计算两个电流I1与I2之间的差值以提取环境光单独的贡献。通过本发明的实施方式，有效地设置了诸多因素以使得图16A的I2为0，从而不再需要差值计算：电流I1自身表示环境光单独的贡献。在从参考光电二极管导出偏置电压时已经提取出了散射光的贡献，使曲线图更接近图17B中说明的情况，其中完全没有散射光贡献。
图17C是本发明的实施方式如何操作的示意图。实施本发明的方法有效地包括两步：(1)测量隔离的(参考)光电二极管中电流为0时的偏压；以及(2)将该偏压“复制”或施加到检测光电二极管上(并且随后测量通过检测光电二极管的电流)。
实施本发明的散射光补偿方法的一个优点是：它避免了必须从检测光电二极管中测得的电流减去在(主)参考光电二极管中测得的电流的要求。
该优点特别适于在以下情况中操作：环境光等级相对于散射光等级较小；将两个很相似的电流相减的操作可能导致最终结果中的明显误差，尤其是当两个光电二极管不相匹配时。
本发明实施方式的第二个优点与第一个优点密切相关，该优点是：检测传感器元件被偏压至其最灵敏的工作区域中，即，使在环境光等级非零时生成的电流与在环境光等级为零时的电流的比值最大。因此，检测和参考光电二极管的漏电流中的任何失配的影响都不如例如在一些反向偏置电压下操作的光电二极管的情况(例如现有技术的日本专利申请JP2005-132938)明显。由于参考光电二极管的开路电压随着温度相应地变化，该补偿方法还自动地补偿漏电流的温度相关性。
本发明实施方式的第三个优点是：不同于基于减法的参考方法，由于参考光电二极管不生成电流，参考光电二极管没有必要具有和检测光电二极管相同的宽度。因此，一些实施方式中的参考光电二极管可以被构造成具有比检测光电二极管宽度w2小很多的宽度w1，即w2＞＞w1。使w2＞＞w1的优点在于：与其它参考方案相比，减少了环境光传感器系统所需要的面积。
附图说明
现在将通过实施例来参考附图，其中：
图1，如上文所述，示出现有技术：具有集成的环境光传感器的AMLCD；
图2，亦如上文所述，示出现有技术：典型AMLCD的横截面；
图3，亦如上文所述，示出现有技术：光电二极管；
图4，亦如上文所述，示出现有技术：薄膜PIN光电二极管的结构；
图5，亦如上文所述，示出现有技术：光电二极管的典型IV特性；
图6，亦如上文所述，示出现有技术：光电二极管的典型IV特性，其中在对数刻度上以电流绝对值作图；
图7，亦如上文所述，示出现有技术：用于以0伏对光电二极管进行偏压并且测量电流的典型电路实施方式：积分器电路；
图8，亦如上文所述，示出现有技术：用于以0伏对光电二极管进行偏压并且测量电流的典型电路实施方式：跨阻抗放大器电路；
图9，亦如上文所述，示出现有技术：用于以0伏对光电二极管进行偏压并且测量电流的典型电路实施方式：具有前馈的积分器电路；
图10，亦如上文所述，示出现有技术：用于以0伏对光电二极管进行偏压并且测量电流的典型电路实施方式：具有单位增益缓冲器的积分器电路；
图11，亦如上文所述，示出现有技术：以串联方式连接的多个光电二极管；
图12，亦如上文所述，示出现有技术：具有阻光层的光电二极管；
图13，亦如上文所述，示出现有技术：AMLCD处理中的检测和参考光电二极管；
图14，亦如上文所述，示出现有技术：通过两个测量信号相减而加入散射光补偿的光传感器；
图15，亦如上文所述，示出现有技术：具有由电流域中的减法实现的散射光补偿的光传感器；
图16A，亦如上文所述，示出现有技术：电流域中的减法的图形说明；
图16B，亦如上文所述，示出现有技术：具有由电流域中的减法实现的散射光补偿的光传感器；
图17A、17B和17C，亦如上文所述，用于解释本发明实施方式的一般概念；
图18A示出第一实施例的可能的电路实施方式；
图18B示出第二实施例的可能的电路实施方式；
图19示出第三实施例的可能的电路实施方式；
图20示出第四实施例的可能的电路实施方式；
图21示出第五实施例的可能的电路实施方式；
图22示出第六实施例的可能的电路实施方式；
图23示出第七实施例的可能的电路实施方式；
图24示出第八实施例的可能的电路实施方式；
图25示出第九实施例的可能的电路实施方式；
图26示出第十实施例的可能的电路实施方式；
图27示出第十一实施例的可能的电路实施方式；
图28示出第十二实施例的可能的电路实施方式；
图29示出第十三实施例的可能的电路实施方式；
图30示出第十四实施例的可能的电路实施方式；
图31示出第十五实施例的可能的电路实施方式；
图32示出第十六实施例的可能的电路实施方式；
图33示出第十七实施例的可能的电路实施方式；
图34示出第十八实施例的可能的电路实施方式；
图35示出第十九实施例的可能的电路实施方式；
图36示出第二十实施例的可能的电路实施方式；
图37示出第二十一实施例的可能的电路实施方式；
图38示出第二十二实施例的可能的电路实施方式；
图39示出第二十六实施例的可能的电路实施方式；
图40示出第二十七实施例的可能的电路实施方式；
具体实施方式
第一实施例由光传感器电路构成，该光传感器电路包括以下元件：
·暴露于环境光的检测光电传感器元件；
·与环境光隔离的参考光电传感器元件；
·与检测和参考光电传感器元件连接的测量电路。
检测和参考光电二极管可以被设计为标称上相同，并且在电学和光学上都非常匹配。
如图12所示使用阻光层，使得检测光电二极管暴露于环境光和散射光，而参考光电二极管只暴露于环境光。
光传感器电路的操作如下：
(i)测量电路测量需要施加在参考光电传感器元件的两端之间以使得基本为零的电流流经参考光电传感器元件的偏压。那么，测量电路为了实现该目的而需要施加的偏压基本等于参考光电传感器元件的开路偏压VOC(A)。
(ii)然后，测量电路将相同的开路偏压VOC(A)施加到检测光电传感器元件的两端。
(iii)然后，在于检测光电传感器元件的两端施加VOC(A)的同时，测量电路测量流经该检测光电传感器元件的电流IP。表示IP的测量输出被标记为OP。
那么，测量的输出OP表示环境光等级。
图18A中示出用于实施该实施例的电路的实例。该电路包含以下元件：
·暴露于环境光的“检测”光电二极管7
·与环境光隔离的“参考”光电二极管20
·标准结构的运算放大器51
·积分电容器CINT 52
·开关S153
·标准结构的ADC 81。
检测光电二极管7的阳极与连接于地的参考光电二极管20的阳极连接。参考光电二极管20的阴极与运算放大器51的非反相输入端连接。检测光电二极管7的阴极与运算放大器51的反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端与输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端与输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。
该电路的操作如下：
·在积分周期开始之前，闭合开关S153。这将积分电容器CINT 52两端的电位重置为0伏。
·在积分周期开始时，开关S153断开。
·将参考光电二极管20连接在零电位与运算放大器51的非反相端之间。由于(理想情况下)运算放大器51在其输入端具有零输入电流，在参考光电二极管20的两端生成等于该参考光电二极管20的负开路电压的偏压。该开路电压VOC(A)取决于入射到参考光电二极管20上的散射光的量。
·操作运算放大器51，使得(理想情况下)反相与非反相输入端之间的电位差为零。因此，在运算放大器51的非反相输入端处产生负VOC(A)的电位。
·由于检测光电二极管7的阴极在0伏电压下，在检测光电二极管7的两端产生VOC(A)的电位差。
·在积分周期的期间，检测光电二极管根据入射到其上的环境光的强度生成电流IP。然后，如现有技术中所描述的，对该电流进行积分和测量。那么，ADC 81的输出端处的数字输出OP就表示环境光等级。
对于本领域技术人员来说明显的是，存在图18A的示意性电路的多种可能的替代实施方式。
由于只需要向如现有技术所述的标准积分器电路添加单个附加电路元件(参考光电二极管)，第一实施例除了前面述及的那些优点以外，一个优点是其简单性。
第二实施例由光传感器构成，该光传感器包括以下元件：
·暴露于环境光的检测光电传感器元件
·与环境光隔离的参考光电传感器元件
·与检测和参考光电传感器元件连接的测量电路
·用于将两个数字信号存储并相减的减法电路。
该实施例的光传感器电路的操作如下：
(i)测量电路测量需要施加在参考光电传感器元件的两端之间以使得基本为零的电流流经参考光电传感器元件的偏压。那么，参考传感器电路为了实现该目的而需要施加的偏压基本等于参考光电传感器元件的开路偏压VOC(A)。
(ii)测量电路测量在这些偏压条件下流经参考光电传感器两端之间的电流ID。表示ID的测量输出为OD。
(iii)然后，测量电路施加通过参考光电传感器元件测得的相同的开路偏压VOC(A)，并将其施加到检测光电传感器元件的两端。
(iv)然后，在于检测光电传感器元件的两端施加VOC(A)的同时，测量电路测量流经检测传感器元件的电流IP。表示IP的测量输出为OP。
(v)然后，减法电路测量两个输出之间的差值OT＝OP-OD。
那么，测量的输出OT表示环境光等级。
图18B中示出用于实施该操作的电路的实例。该电路包含以下元件：
·暴露于环境光的“检测”光电二极管7
·与环境光隔离的“参考”光电二极管20
·标准结构的运算放大器51
·积分电容器CINT 52
·开关S153
·开关S232
·开关S350
·存储电容器CH 59
·开关S440
·开关S547
·标准结构的模数转换器81(ADC)电路
·用于将两个数字信号存储并相减的标准结构的数字减法电路83。
检测光电二极管7的阳极与连接于地的参考光电二极管20的阳极连接。参考光电二极管20的阴极与开关S232的第一端连接。开关S232的第二端与运算放大器51的非反相输入端连接。存储电容器59连接在运算放大器51的非反相输入端和地之间。开关S440连接在运算放大器51的非反相输入端和地之间。检测光电二极管7的阴极与开关S547的第一端连接。开关S547的第二端与运算放大器51的反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。开关S350连接在参考光电二极管20的阴极和运算放大器51的反相输入端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。数字减法电路83与ADC 81的输出端连接。
该电路的操作有七个阶段：(i)第一重置阶段、(ii)VOC(A)确定阶段、(iii)第一积分阶段、(iv)第一读数阶段、(v)第二重置阶段、(vi)第二积分阶段、以及(vii)第二读数阶段。详细操作如下：
·在重置阶段期间，开关S153和S440闭合，并且开关S232、S350和S547断开。这将积分电容器CINT两端的电位以及存储电容器CH两端的电位重置为0伏。
·当VOC(A)确定阶段开始时，开关S440断开并且开关S232闭合。由于(理想情况下)没有电流可以流入运算放大器51的非反相输入端，在存储电容器CH 59的两端产生电压VOC(A)，该电压等于参考光电二极管20的开路电压。该开路电压VOC(A)取决于入射到参考光电二极管20上的散射光的量。
·当VOC(A)确定阶段结束时，开关S232断开。
·当第一积分周期开始时，开关S153断开并且开关S350闭合。
·由于运算放大器51的非反相端处的偏压为负VOC(A)，运算放大器51将运行以在其非反相输入端处维持仍等于负VOC(A)的偏压。因此，将在参考光电二极管20的两端之间维持等于VOC(A)的偏压。
·在第一积分周期期间，参考光电二极管20生成电流ID(其实际上可能不为零)。然后，如已经述及的，将该电流积分到积分电容器CINT 52上并在第一测量阶段期间测量。在ADC 81的输出端处生成的标记为OD的数字信号，被存储在数字减法电路83中。
·现在开始第二重置阶段。在第二重置阶段期间，开关S153闭合，并且开关S232、S350、S440和S547断开。这将积分电容器CINT52两端的电位重置为0伏。
·当第二积分周期开始时，开关S153断开，并且开关S547闭合。
·由于运算放大器51的非反相端处的偏压为负VOC(A)，运算放大器51将运行以在非反相输入端处维持仍等于负VOC(A)的偏压。因此，将在检测光电二极管7的两端之间维持等于VOC(A)的偏压。
·在第二积分周期期间，检测光电二极管7生成电流IP。然后，如已经述及的，将该电流积分到积分电容器CINT52上并在第二测量阶段期间测量。在ADC 81的输出端处生成的标记为OP的数字信号，被存储在数字减法电路83中。
·然后数字减法电路83使两个数字信号OP与OD相减。那么，所得的数字信号OT表示环境光等级。
对于本领域技术人员来说明显的是，存在图18B的示意性电路的多种可能的替代实施方式。
第二实施例的一个优点是其促进了计算信号的第二级校正(校正例如施加在检测光电二极管两端的电位中的任何错误，该错误是由于例如运算放大器中的反相与非反相输入端之间的电压失调导致的)。通过当在两个光电二极管两端施加标称上等于VOC(A)的偏压时，还将在检测光电二极管中生成的寄生电流减去在参考光电二极管中生成的寄生电流，其实现该优点。
本发明的第三实施例由光传感器电路构成，该光传感器电路包括以下元件：
·暴露于环境光的检测光电传感器元件
·与环境光隔离的第一参考光电传感器元件
·与环境光隔离的第二参考光电传感器元件
·与检测和参考光电传感器元件连接的测量电路。
该实施例的光传感器电路的操作如下：
(i)测量电路测量需要施加在第一参考光电传感器元件的两端之间以使得基本为零的电流流经第一参考光电传感器元件的偏压。那么，测量电路为了实现该目的而需要施加的偏压基本等于第一参考光电传感器元件的开路偏压VOC(A)。
(ii)然后，测量电路在第二参考光电传感器元件的两端施加负的开路偏压VOC(A)。
(iii)测量电路测量在这些偏压条件下流经第二参考光电传感器元件的两端之间的电流ID。
(iv)然后，测量电路在检测光电传感器元件的两端施加与在第一参考光电传感器元件两端测得的开路偏压相同的开路偏压VOC(A)。
(v)然后，在向检测光电传感器元件的两端施加VOC(A)的同时，测量电路测量流经检测传感器元件的电流IP。
(vi)然后，测量电路测量电流IT＝IP+ID。表示IT的测量输出为OT。
那么，测量的输出OT表示环境光等级。
在图19中示出用于实施该操作的电路的实例。该电路包含以下元件：
·暴露于环境光的检测光电二极管7
·与环境光隔离的第一参考光电二极管72
·与环境光隔离的第二参考光电二极管73
·标准结构的运算放大器51
·积分电容器CINT 52
·开关S153
·标准结构的模数转换器81(ADC)电路
检测光电二极管7的阳极与第一参考光电二极管20的阳极连接，并且与连接于地的第二参考光电二极管73的阴极连接。第一参考光电二极管73的阴极与运算放大器51的反相输入端连接。检测光电二极管7的阴极与连接到运算放大器51的反相输入端上的第二参考光电二极管73的阳极连接。开关S153连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。
该电路的操作有三个阶段：(i)重置阶段、(ii)积分阶段、以及(iii)读数阶段。详细操作如下：
·在重置阶段期间，开关S153闭合。这将积分电容器CINT两端的电位重置为0伏。
·在积分周期开始时，开关S153断开。
·由于运算放大器51的非反相端处的偏压为负VOC(A)，运算放大器51将运行以在非反相输入端处维持仍等于VOC(A)的偏压。因此，将在检测光电二极管7的两端之间维持等于VOC(A)的偏压。将在第二参考光电二极管73的两端之间维持等于负VOC(A)的偏压。
·在积分周期期间，检测光电二极管将生成电流IP，并且第二参考光电二极管生成电流ID。然后，如已经述及的，将这些电流之和IT＝IP+ID积分到积分电容器CINT 52上，并且在读数阶段期间测量。那么，在ADC 81的输出端处生成的标记为OT的数字信号表示环境光等级。
对于本领域技术人员来说明显的是，存在图19的示意性电路的多种可能的替代实施方式。
第三实施例的一个优点是：其促进了如在第二实施例中所述的第二级校正，同时在电路中又只需要一个开关。
第四实施例由光传感器电路构成，该光传感器电路包括以下元件：
·暴露于环境光的检测光电传感器元件
·与环境光隔离的参考光电传感器元件
·与环境光隔离的第二参考光电传感器元件
·与检测和参考光电传感器元件连接的测量电路
·用于将两个数字信号存储并相减的减法电路。
该实施例的光传感器电路的操作如下：
(i)测量电路测量需要施加在第一参考光电传感器元件的两端之间以使得基本为零的电流流经第一参考光电传感器元件的偏压。那么，测量电路为了实现该目的而需要施加的偏压基本等于第一参考光电传感器元件的开路偏压VOC(A)。
(ii)然后，测量电路在第二参考光电传感器元件的两端之间施加偏压VOC(A)，并测量在这些偏压条件下流经第二参考光电传感器元件两端之间的电流ID。表示ID的测量输出为OD。
(iii)然后，测量电路在检测光电传感器元件的两端施加与通过第一参考光电传感器元件72测得的开路偏压相同的开路偏压VOC(A)。
(iv)然后，在向检测光电传感器元件的两端施加VOC(A)的同时，测量电路测量流经该检测传感器元件的电流IP。表示IP的测量输出为OP。
(v)然后，减法电路48测量两个输出的差值OT＝OP-OD。
那么，测量的输出OT表示环境光等级。
图20中示出电路的实例。该电路包含以下元件：
·暴露于环境光的检测光电二极管7
·与环境光隔离的第一参考光电二极管72
·与环境光隔离的第二参考光电二极管73
·标准结构的运算放大器51
·积分电容器CINT 52
·开关S153
·开关S350
·开关S557
·标准结构的模数转换器81(ADC)电路
·标准结构的数字减法电路83。
检测光电二极管7的阳极与第一参考光电二极管72的阳极连接，并且与连接于地的第二参考光电二极管73的阳极连接。第一参考光电二极管72的阴极与运算放大器5的反相输入端连接。检测光电二极管7的阴极与开关S3的第一端连接。第二参考光电二极管73的阳极与开关S5的第一端连接。开关S3的第二端与连接到运算放大器51的反相输入端上的开关S5的第二端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。数字减法电路82与ADC 81的输出端连接。
该电路的操作有六个阶段：(i)第一重置阶段、(ii)第一积分阶段、(iii)第一读数阶段、(iv)第二重置阶段、(v)第二积分阶段、以及(vi)第二读数阶段。详细操作如下：
·在第一重置阶段期间，开关S153闭合并且开关S3和S5断开。这将积分电容器CINT 52两端的电位重置为0伏。
·当第一积分阶段开始时，开关S153断开并且开关S547闭合。
·由于运算放大器51的非反相端处的偏压为负VOC(A)，运算放大器51将运行以在非反相输入端处维持仍等于负VOC(A)的偏压。因此，将在第二参考光电二极管73的两端之间维持等于VOC(A)的偏压。
·在第一积分周期期间，第二参考光电二极管73将生成电流ID，然后，如已经述及的，将该电流ID积分到积分电容器CINT52上，并且在第一读数阶段期间测量。在ADC 81的输出端处生成的标记为OD的数字信号被存储在数字减法电路83中。
·然后，第二重置周期开始，开关S3和S5断开并且开关S1闭合。这将积分电容器CINT两端的电位重置为0伏。
·当第二积分周期开始时，开关S153断开并且开关S350闭合。
·由于运算放大器51的非反相端处的偏压为负VOC(A)，运算放大器将运行以在非反相输入端处维持仍等于负VOC(A)的偏压。因此，将在检测光电二极管7的两端之间维持等于VOC(A)的偏压。
·在第二积分周期期间，检测光电二极管7将生成电流IP，然后，如已经述及的，将该电流IP积分到积分电容器CINT52上，并且在第二读数阶段期间测量。在ADC 81的输出端处生成的标记为OP的数字信号被存储在数字减法电路83中。
·然后，数字减法电路83使两个数字信号OP和OD相减。那么，所得的数字信号OT表示环境光等级。
对于本领域技术人员来说明显的是，存在图20的示意性电路的多种可能的替代实施方式。
第四实施例的一个优点是：其促进了如在第二实施例中所述的第二级校正，同时不要求像第二实施例那样多的额外的开关，并且同时也不要求第二参考光电二极管具有与其两端的光电二极管偏压幅度相同而符号相反的偏压(如在第三实施例中的情况)。
图21中示出第五实施例。除了用串联方式设置的三个光电二极管来代替检测光电二极管并且用串联方式设置的三个参考光电二极管来代替参考光电二极管以外，该实施例和第一实施例一样。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与连接于地的第一参考光电二极管113的阳极连接。第二检测光电二极管117的阳极与第一检测光电二极管118的阴极连接。第三检测光电二极管116的阳极与第二检测光电二极管117的阴极连接。第三检测光电二极管116的阴极与运算放大器51的反相输入端连接。第二参考光电二极管112的阳极与第一参考光电二极管113的阴极连接。第三参考光电二极管111的阳极与第二参考光电二极管112的阴极连接。第三参考光电二极管111的阴极与运算放大器51的非反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。
图21的电路的操作则与已对第一实施例描述的操作完全一样。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
图22中示出了第六实施例。除了在检测和参考光电二极管的端之间进行了附加连接以外，该实施例与第五实施例相同。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与连接于地的第一参考光电二极管113的阳极连接。第二检测光电二极管117的阳极与第一检测光电二极管118的阴极、第一参考光电二极管113的阴极、以及第二参考光电二极管112的阳极连接。第三检测光电二极管116的阳极与第二检测光电二极管117的阴极、第二参考光电二极管112的阴极、以及第三参考光电二极管111的阳极连接。第三检测光电二极管116的阴极与运算放大器51的反相输入端连接。第三参考光电二极管111的阴极与运算放大器51的非反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。
图22的电路的操作则与已对第一实施例描述的操作完全一样。优点在于：该实施例中的光电二极管之间的附加连接可以在光电二极管元件不完全匹配的情况下促成更好的性能。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
图23中示出第七实施例。除了用串联方式设置的三个光电二极管来代替检测光电二极管并且用串联方式设置的三个参考光电二极管来代替参考光电二极管以外，该实施例与第二实施例完全一样。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与连接于地的第一参考光电二极管113的阳极连接。第二检测光电二极管117的阳极与第一检测光电二极管118的阴极连接。第三检测光电二极管116的阳极与第二检测光电二极管117的阴极连接。第二参考光电二极管112的阳极与第一参考光电二极管113的阴极连接。第三参考光电二极管111的阳极与第二参考光电二极管112的阴极连接。第三参考光电二极管111的阴极与开关S232的第一端连接。开关S232的第二端与运算放大器51的非反相输入端连接。存储电容器59连接在运算放大器51的非反相输入端和地之间。开关S440连接在运算放大器51的非反相输入端和地之间。第三检测光电二极管116的阴极与开关S547的第一端连接。开关S547的第二端与运算放大器51的反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。开关S350连接在参考光电二极管20的阴极和运算放大器51的反相输入端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。数字减法电路83与ADC 81的输出端连接。
图23的电路的操作则与已对第一实施例描述的操作完全一样。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
图24中示出第八实施例。除了在检测和参考光电二极管的端之间进行了附加连接以外，该实施例与第七实施例相同。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与连接于地的第一参考光电二极管113的阳极连接。第二检测光电二极管117的阳极与第一检测光电二极管118的阴极、第一参考光电二极管113的阴极、以及第二参考光电二极管112的阳极连接。第三检测光电二极管116的阳极与第二检测光电二极管117的阴极、第二参考光电二极管112的阴极、以及第三参考光电二极管111的阳极连接。第三参考光电二极管111的阴极与开关S232的第一端连接。开关S232的第二端与运算放大器51的非反相输入端连接。存储电容器59连接在运算放大器51的非反相输入端和地之间。开关S440连接在运算放大器51的非反相输入端和地之间。第三检测光电二极管116的阴极与开关S547的第一端连接。开关S547的第二端与运算放大器51的反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。开关S350连接在参考光电二极管20的阴极和运算放大器51的反相输入端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。数字减法电路83与ADC 81的输出端连接。
图24的电路的操作则与已对第二实施例描述的操作完全一样。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
图25中示出第九实施例。除了用串联方式设置的三个光电二极管来代替检测光电二极管、用串联方式设置的三个参考光电二极管来代替第一参考光电二极管、并且用串联方式设置的三个参考光电二极管来代替第二参考光电二极管以外，该实施例与第三实施例一样。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与连接于地的第一参考光电二极管113的阳极连接。第二检测光电二极管117的阳极与第一检测光电二极管118的阴极连接。第三检测光电二极管116的阳极与第二检测光电二极管117的阴极连接。第二参考光电二极管112的阳极与第一参考光电二极管113的阴极连接。第三参考光电二极管111的阳极与第二参考光电二极管112的阴极连接。
第六参考光电二极管123的阴极连接于地。第六参考光电二极管123的阳极与第五参考光电二极管122的阴极连接。第五参考光电二极管122的阳极与第四参考光电二极管121的阴极连接。
第三参考光电二极管111的阴极与运算放大器51的非反相输入端连接。第三检测光电二极管116的阴极与连接到运算放大器51的反相输入端上的第四参考光电二极管121的阳极连接。开关S153连接在运算放大器的反相输入端与输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端与输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。
图25的电路的操作则与已对第三实施例描述的操作完全一样。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
图26中示出第十实施例。除了在检测和参考光电二极管的端之间进行了附加连接以外，该实施例与第九实施例相同。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与第一参考光电二极管113的阳极连接，后者与连接于地的第六参考光电二极管123的阴极连接。第二检测光电二极管117的阳极与第一检测光电二极管118的阴极连接，后者与连接到第五参考光电二极管122的阴极上的第六参考光电二极管123的阳极连接。第三检测光电二极管116的阳极与第二检测光电二极管117的阴极连接，后者与连接到第四参考光电二极管121的阴极上的第五参考光电二极管122的阳极连接。第二参考光电二极管112的阳极与第一参考光电二极管113的阴极连接。第三参考光电二极管111的阳极与第二参考光电二极管112的阴极连接。
第三参考光电二极管111的阴极与运算放大器51的非反相输入端连接。第三检测光电二极管116的阴极与连接到运算放大器51的反相输入端上的第四参考光电二极管121的阳极连接。开关S153连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。
图26的电路的操作则与已对第三实施例描述的操作完全一样。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
图27中示出第十一实施例。除了在检测和参考光电二极管的端之间进行了附加连接以外，该实施例与第九实施例相同。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与第一参考光电二极管113的阳极连接，后者与连接于地的第六参考光电二极管123的阴极连接。第二检测光电二极管117的阳极与第一检测光电二极管118的阴极连接，后者与连接到第一参考光电二极管113的阴极上的第二参考光电二极管112的阳极连接。第三检测光电二极管116的阳极与第二检测光电二极管117的阴极连接，后者与连接到第二参考光电二极管112的阴极上的第三参考光电二极管111的阳极连接。第六参考光电二极管123的阳极与第五参考光电二极管122的阴极连接。第四参考光电二极管121的阳极与第五参考光电二极管122的阴极连接。
第三参考光电二极管111的阴极与运算放大器51的非反相输入端连接。第三检测光电二极管116的阴极与连接到运算放大器51的反相输入端上的第四参考光电二极管121的阳极连接。开关S153连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。
图27的电路的操作则与已对第三实施例描述的操作完全一样。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
图28中示出第十二实施例。除了在检测和参考光电二极管的端之间进行了附加连接以外，该实施例与第九实施例相同。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与第一参考光电二极管113的阳极连接，后者与连接于地的第六参考光电二极管123的阴极连接。
第二检测光电二极管117的阳极与第一检测光电二极管118的阴极连接。第三检测光电二极管116的阳极与第二检测光电二极管117的阴极连接。
第一参考光电二极管113的阴极与第二参考光电二极管112的阳极连接，后者与连接到第五参考光电二极管122的阴极上的第六参考光电二极管123的阳极连接。第二参考光电二极管112的阴极与第三参考光电二极管111的阳极连接，后者与连接到第四参考光电二极管121的阴极上的第五参考光电二极管122的阳极连接。
第三参考光电二极管111的阴极与运算放大器51的反相输入端连接。第三检测光电二极管116的阴极与第四参考光电二极管121的阳极连接，后者与运算放大器51的反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。
图28的电路的操作则与已对第三实施例描述的操作完全一样。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
图29中示出第十三实施例。除了在检测和参考光电二极管的端之间进行了附加连接以外，该实施例与第九实施例相同。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与第一参考光电二极管113的阳极连接，后者与连接于地的第六参考光电二极管123的阴极连接。
第一参考光电二极管113的阴极与第一检测光电二极管118的阴极连接，第一检测光电二极管118的阴极与第二参考光电二极管的阳极连接，第二参考光电二极管的阳极与第六参考光电二极管123的阳极连接，第六参考光电二极管123的阳极与第五参考光电二极管122的阴极连接。第二参考光电二极管112的阴极与第三参考光电二极管111的阳极连接，第三参考光电二极管111的阳极与第二检测光电二极管117的阴极连接，第二检测光电二极管117的阴极与第三检测光电二极管116的阳极连接，第三检测光电二极管116的阳极与第五参考光电二极管122的阳极连接，第五参考光电二极管122的阳极与第四参考光电二极管121的阴极连接。
第三参考光电二极管111的阴极与运算放大器51的反相输入端连接。第三检测光电二极管116的阴极与连接到运算放大器51的反相输入端上的第四参考光电二极管121的阳极连接。开关S153连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。
图29的电路的操作则与已对第三实施例描述的操作完全一样。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
图30中示出第十四实施例。除了用串联方式设置的三个光电二极管来代替检测光电二极管、用串联方式设置的三个参考光电二极管来代替第一参考光电二极管、以及用串联方式设置的三个参考光电二极管来代替第二参考光电二极管以外，该实施例与第四实施例一样。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与第一参考光电二极管113的阳极连接，后者与连接于地的第四参考光电二极管123的阳极连接。第二检测光电二极管117的阳极与第一检测光电二极管118的阴极连接。第三检测光电二极管116的阳极与第二检测光电二极管117的阴极连接。第二参考光电二极管112的阳极与第一参考光电二极管113的阴极连接。第三参考光电二极管111的阳极与第二参考光电二极管112的阴极连接。
第五参考光电二极管122的阳极与第四参考光电二极管123的阴极连接。第六参考光电二极管123的阳极与第五参考光电二极管122的阴极连接。
第三检测光电二极管116的阴极与开关S3的第一端连接。第六参考光电二极管的阴极与开关S5的第一端连接。开关S5的第二端与连接到运算放大器5的反相输入端上的开关S3的第二端连接。第三参考光电二极管111的阴极与运算放大器51的非反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。数字减法电路82与ADC 81的输出端连接。
图30的电路的操作则与已对第四实施例描述的操作完全一样。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
图31中示出第十五实施例。除了在检测和参考光电二极管的端之间进行了附加连接以外，该实施例与第十四实施例相同。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与第一参考光电二极管113的阳极连接，后者与连接于地的第四参考光电二极管123的阳极连接。第二检测光电二极管117的阳极与第一检测光电二极管118的阴极连接，后者与连接到第五参考光电二极管122的阳极上的第四参考光电二极管123的阴极连接。第三检测光电二极管116的阳极与第二检测光电二极管117的阴极连接，后者与连接到第六参考光电二极管121的阳极上的第五参考光电二极管122的阴极连接。第二参考光电二极管112的阳极与第一参考光电二极管113的阴极连接。第三参考光电二极管111的阳极与第二参考光电二极管112的阴极连接。
第三检测光电二极管116的阴极与开关S3的第一端连接。第六参考光电二极管的阴极与开关S5的第一端连接。开关S5的第二端与连接到运算放大器5的反相输入端上的开关S3的第二端连接。第三参考光电二极管111的阴极与运算放大器51的非反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。数字减法电路82与ADC 81的输出端连接。
图31的电路的操作则与已对第四实施例描述的操作完全一样。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
图32中示出第十六实施例。除了在检测和参考光电二极管的端之间进行了附加连接以外，该实施例和第十四实施例相同。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与第一参考光电二极管113的阳极连接，后者与连接于地的第四参考光电二极管123的阳极连接。第二检测光电二极管117的阳极与第一检测光电二极管118的阴极连接，后者与连接到第二参考光电二极管112的阳极上的第一参考光电二极管113的阴极连接。第三检测光电二极管116的阳极与第二检测光电二极管117的阴极连接，后者与连接到第三参考光电二极管111的阳极上的第二参考光电二极管112的阴极连接。第五参考光电二极管122的阳极与第四参考光电二极管123的阴极连接。第六参考光电二极管121的阳极与第二参考光电二极管122的阴极连接。
第三检测光电二极管116的阴极与开关S3的第一端连接。第六参考光电二极管的阴极与开关S5的第一端连接。开关S5的第二端与连接到运算放大器5的反相输入端上的开关S3的第二端连接。第三参考光电二极管111的阴极与运算放大器51的非反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。数字减法电路82与ADC 81的输出端连接。
图32的电路的操作则与已对第四实施例描述的操作完全一样。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
图33中示出第十七实施例。除了在检测和参考光电二极管的端之间进行了附加连接以外，该实施例和第十四实施例相同。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与第一参考光电二极管113的阳极连接，后者与连接于地的第四参考光电二极管123的阳极连接。第二参考光电二极管122的阳极与第一参考光电二极管123的阴极连接，后者与连接到第五参考光电二极管122的阳极上的第四参考光电二极管123的阴极连接。第三参考光电二极管111的阳极与第二参考光电二极管112的阴极连接，后者与连接到第六参考光电二极管121的阳极上的第五参考光电二极管122的阴极连接。第二检测光电二极管117的阳极与第一检测光电二极管118的阴极连接。第三检测光电二极管1116的阳极与第二检测光电二极管127的阴极连接。
第三检测光电二极管116的阴极与开关S3的第一端连接。第六参考光电二极管的阴极与开关S5的第一端连接。开关S5的第二端与连接到运算放大器5的反相输入端上的开关S3的第二端连接。第三参考光电二极管111的阴极与运算放大器51的非反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。数字减法电路82与ADC 81的输出端连接。
图33的电路的操作则与已对第四实施例描述的操作完全一样。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
图34中示出第十八实施例。除了在检测和参考光电二极管的端之间进行了附加连接以外，该实施例与第十四实施例相同。该电路如下所述连接：
第一检测光电二极管118的阳极与第一参考光电二极管113的阳极连接，后者与连接于地的第四参考光电二极管123的阳极连接。第二参考光电二极管112的阳极与第一参考光电二极管113的阴极连接，第一参考光电二极管113的阴极与第四参考光电二极管123的阴极连接，第四参考光电二极管123的阴极与第五参考光电二极管122的阳极连接，第五参考光电二极管122的阳极与第二检测光电二极管117的阳极连接，第二检测光电二极管117的阳极与第一检测光电二极管118的阴极连接。第三参考光电二极管111的阳极与第二参考光电二极管112的阴极连接，第二参考光电二极管112的阴极与第五参考光电二极管122的阴极连接，第五参考光电二极管122的阴极与第六参考光电二极管121的阳极连接，第六参考光电二极管121的阳极与第三检测光电二极管116的阳极连接，第三检测光电二极管116的阳极与第二检测光电二极管117的阴极连接。
第三检测光电二极管116的阴极与开关S3的第一端连接。第六参考光电二极管的阴极与开关S5的第一端连接。开关S5的第二端与连接到运算放大器5的反相输入端上的开关S3的第二端连接。第三参考光电二极管111的阴极与运算放大器51的非反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。数字减法电路82与ADC 81的输出端连接。
图34的电路的操作则与已对第四实施例描述的操作完全一样。
对本领域技术人员来说很明显的是，可能存在关于该实施例的多种改变，包括串联的2或2以上的任何数目的检测光电二极管和串联的相同数目的参考光电二极管的情况。
第五到第十八实施例的一个优点是：通过使用以串联方式连接的多个光电二极管，对电路的精确偏压的要求如前所述减弱了。
图35中示出电路的第十九实施例。
该电路包含以下元件：
·暴露于环境光的检测光电二极管7
·与环境光隔离的第一参考光电二极管72
·标准结构的运算放大器51
·第二运算放大器131
·第一STDP开关S2135
·第二STDP开关S3134
·积分电容器CINT 52
·开关S153
·电容器C1132
·电容器C2133
·标准结构的模数转换器81(ADC)电路。
该电路如下所述连接：
检测光电二极管7的阳极与连接于地的参考光电二极管20的阳极连接。检测光电二极管7的阴极与运算放大器51的反相输入端连接。参考光电二极管20的阴极与第二运算放大器131的非反相输入端连接。电容器C1132连接在第二运算放大器131的反相输入端和地之间。电容器C2133连接在地和第一运算放大器51的反相输入端之间。连接开关S2135，使其第一掷(pole)将第二运算放大器131的非反相输入端与相同的运算放大器131的反相输入端连接，并且使其第二掷将第二运算放大器131的反相输入端与第一运算放大器51的反相输入端连接。连接开关S3134，使其第一掷将第二运算放大器131的输出端与第一运算放大器51的非反相输入端连接，并且使其第二掷将第二运算放大器131的输出端与第二运算放大器的反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。数字减法电路82与ADC 81的输出端连接。
该电路的操作如下：
·在操作的第一阶段，开关S3被设定在较高位置，并且开关S2被设定在较低位置，如图35所示。在这些条件下，第二运算放大器131被自动调零，并且在电容器C1132的两端生成电位，该电位等于第二运算放大器131的失调电压加上参考光电二极管20的开路电压VOC(A)。
·在操作的第二阶段，开关S3被设定在较低位置，并且开关S2被设定在较高位置。然后，在指零放大器131对其自身失调进行调零的同时，运算放大器51的失调加上负开路电压VOC(A)的被采样，并被保持在电容器C2上。
·然后，开关S1闭合，使得以与第一实施例描述的方式完全相同的方式对光电流IP进行积分。那么，ADC 81的输出端处的数字输出OP表示环境光等级。
使用前馈技术的优点是：低失调指零放大器131可以用来传感运算放大器51的任何失调电压并生成校正电压，该校正电压随后被施加到运算放大器51的非反相输入端上以消除其自身的失调。
图36中示出第二十实施例。
该电路包含以下元件：
·暴露于环境光的检测光电二极管7
·与环境光隔离的第一参考光电二极管72
·标准结构的运算放大器51
·第二运算放大器151
·积分电容器CINT 52
·开关S153
·标准结构的模数转换器81(ADC)电路。
该电路如下所述连接：
检测光电二极管7的阳极与连接于地的参考光电二极管20的阳极连接。检测光电二极管7的阴极与运算放大器51的反相输入端连接。参考光电二极管20的阴极与第二运算放大器151的非反相输入端连接。第二运算放大器151的反相输入端与连接到第一运算放大器51的非反相输入端上的第二运算放大器151的输出端连接。
开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。数字减法电路82与ADC 81的输出端连接。
第二运算放大器151被配置为单位增益缓冲器，其将开路电压VOC(A)缓冲到第一运算放大器51的非反相输入端上，第一运算放大器51被配置为积分器。电路的操作则与已对第一实施例描述的操作一样。
图37中示出第二十一实施例。
该电路包含以下元件：
·暴露于环境光的检测光电二极管7
·与环境光隔离的第一参考光电二极管20
·标准结构的运算放大器51
·第二运算放大器151
·积分电容器CINT 52
·开关S153
·标准结构的模数转换器81(ADC)电路。
该电路如下所述连接：
检测光电二极管7的阳极连接于地。检测光电二极管7的阴极与运算放大器51的反相输入端连接。第二运算放大器151的非反相输入端连接于地。第二运算放大器151的反相输入端和输出端连接在一起。参考光电二极管20的阳极与第二运算放大器151的输出端连接。参考光电二极管20的阴极与第二运算放大器151的非反相输入端连接。开关S153连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。积分电容器52连接在运算放大器51的反相输入端和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。数字减法电路82与ADC 81的输出端连接。
第二运算放大器151被配置为单位增益缓冲器。连接参考光电二极管20，使得在第一运算放大器的非反相端处生成参考光电二极管20的负开路电压VOC(A)。该电路的操作则与对第一实施例描述的操作一样。
图38中示出第二十二实施例。
该电路包含以下元件：
·暴露于环境光的检测光电二极管7
·与环境光隔离的参考光电二极管20
·标准结构的运算放大器51
·电阻器RF 130
·标准结构的模数转换器81(ADC)电路。
该电路如下所述连接：
检测光电二极管7的阳极与连接于地的参考光电二极管20的阳极连接。参考光电二极管20的阴极与运算放大器51的非反相输入端连接。检测光电二极管7的阴极与运算放大器51的反相输入端连接。电阻器RF连接在运算放大器51的反相输入和输出端之间。ADC 81与运算放大器51的输出端连接。
连接该电路，使得如已描述的，在检测光电二极管7的两端生成偏压VOC(A)。然后，如在现有技术中所述，电路用作跨阻抗放大器，其中运算放大器51的输出端处的电压取决于检测光电二极管7所生成光电流IP。
对于本领域技术人员来说明显的是，存在多种可能的方式来结合实施例2-18的实施方式和实施例19-22的实施方式。
第二十三实施例与第一、第二、第十九、第二十、第二十一以及第二十二实施例一样，其中参考光电二极管具有与检测光电二极管不同的宽度，但是在其它方面，检测和参考光电二极管可以在电学和光学上非常匹配。第二十三实施例的一个优点是：由于不要求参考光电二极管提供任何电流，可以使参考光电二极管比检测光电二极管小很多。
第二十四实施例与第五、第六、第七以及第八实施例一样，其中全部的参考光电二极管具有与检测光电二极管不同的宽度，但是在其它方面，于电学和光学上非常匹配。
第二十五实施例与第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五、第十六、第十七以及第十八实施例一样，其中第一、第二和第三参考光电二极管都具有与第一、第二和第三检测光电二极管不同的宽度，但是在其它方面，第一、第二和第三参考光电二极管与第一、第二和第三检测光电二极管在电学和光学上非常匹配。
图39中示出第二十六实施例。除了在参考光电二极管20的阴极和运算放大器51的非反相输入端之间连接有直流偏压源902以外，该实施例与第一实施例一样。除了施加在检测光电二极管7两端的偏置电压从VOC(A)偏置了直流偏压源的选择值VDC以外，该电路的操作与第一实施例所述的操作一样。该实施例的一个优点是：可以选择VDC的值来补偿运算放大器51的任何(非理想的)失调电压。对于本领域技术人员来说明显的是，在非反相输入端处包括直流偏压源的方法还可以与实施例2-25中的任何一个实施例结合。
图40中示出第二十七实施例。该电路包含以下元件：
·暴露于环境光的检测光电二极管7
·与环境光隔离的参考光电二极管20
·标准结构的运算放大器51
·标准结构的模数转换器81(ADC)电路。
该电路如下所述连接：
检测光电二极管7的阳极与连接到运算放大器51的反相端上的参考光电二极管20的阴极连接。参考光电二极管20的阳极连接于地。运算放大器51的非反相输入端连接于地。检测光电二极管7的阴极与运算放大器51的输出端连接。运算放大器51的输出端与ADC 81的输入端连接。
该电路的操作在某种程度上不同于前面的实施例。运算放大器51操作以维持其反相输入端处的偏压等于非反相输入端处的偏压，非反相输入端处的偏压等于0伏。因此，在检测光电二极管的两端维持0伏的电位。
通过首先考虑参考光电二极管在黑暗中时的情况，可以最容易地理解该电路的基本操作。在这些条件下，经过参考光电二极管的电流为零。由于在理想情况下，没有电流可以流经运算放大器51，在其产生等于其开路VOC的偏压。该偏压表示(尽管在该情况下不成比例)入射到其上的光等级。
在散射光等级不为零的情况下，电流ID流经参考光电二极管20。由于没有电流流经运算放大器，相同的电流一定也流经检测光电二极管。因此，在运算放大器的输出端产生根据ID的值从检测光电二极管的开路电压的电位减少的电位。因此，该输出电压表示(尽管不成比例)入射到检测和参考光电二极管上的光等级之差。然后，可以如已述及的，用ADC 81测量该输出电压。
因此，在第二十七实施例中，参考光电二极管被用来确定施加到检测光电二极管上的偏置电流。这与前面的实施例形成对比，在前面的实施例中，参考光电二极管被用来确定施加到检测光电二极管上的偏置电压。在前面的实施例中，控制参考光电二极管中的电流，测量产生的电压并将其用作施加到检测光电二极管上的偏置电压的基础；进而测量来自检测二极管的电流并将其用作输出信号的基础。相反地，对于第二十七实施例，控制参考光电二极管中的电压，测量产生的电流并将其用作施加到检测光电二极管上的偏置电流的基础；进而测量来自检测二极管的电压并将其用作输出信号的基础。实际上，第二十七实施例基于与前面的实施例相同的构思，“电流”和“电压”基本上可相互交换，从而利用图17C所示的类似方法将电流从参考光电二极管“复制”到检测光电二极管。
第二十八实施例与前面的任何实施例一样，其中用其它的光电传感器元件，例如光电晶体管，来代替检测和参考光电二极管。
对于技术人员来说很明显的是，除了以上明确描述的那些组合以外，其它的组合也是可能的。

Claims (56)

1.一种补偿具有检测光电传感器和参考光电传感器的光传感器中的散射光的方法，所述参考光电传感器用于补偿投射在所述检测光电传感器上的散射光，并且所述方法包括：至少部分地利用所述参考光电传感器来确定施加到所述检测光电传感器上的偏置电压。
2.如权利要求1所述的方法，包括：根据被施加了检测光电传感器偏置电压的所述检测光电传感器所生成的电流，确定由所述传感器传感的光等级。
3.如权利要求1或2所述的方法，包括：根据投射在所述参考光电传感器上的散射光的量，确定所述检测光电传感器偏置电压。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，包括：利用所述参考光电传感器，将所述检测光电传感器偏压到其基本上最灵敏的工作区域中。
5.如任何在前权利要求所述的方法，包括：利用所述参考光电传感器对所述检测光电传感器进行偏压，以便促进要传感的光等级非零时所生成的电流与要传感的光等级为零时所生成的电流的比值最大化。
6.如任何在前权利要求所述的方法，包括：从与所述参考光电传感器有关的参考电压中导出所述检测光电传感器偏置电压。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述参考电压是在所述参考光电传感器两端产生的基本开路电压。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中所述参考电压是需要被施加到所述参考光电传感器上，使得基本为零的电流流经所述参考光电传感器的偏置电压。
9.如权利要求6、7或8所述的方法，包括：向所述参考电压施加失调电压。
10.如权利要求6到9中任何一项所述的方法，包括：将所述检测光电传感器偏置电压设置为与所述参考电压基本相同。
11.如权利要求6到10中任何一项所述的方法，包括：利用运算放大器从所述参考电压中导出所述检测光电传感器偏置电压。
12.如权利要求11所述的方法，当从属于权利要求10时，其中所述检测光电传感器和参考电压被可操作地连接到所述运算放大器的各输入端，所述运算放大器被设置为促进使各输入端处的电压相等，从而促进使施加到所述检测光电传感器上的偏置电压等于所述参考电压。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中所述运算放大器是第一运算放大器，并且所述方法包括：利用与所述第一运算放大器成前馈配置的第二运算放大器，传感和校正所述第一运算放大器的失调电压。
14.如权利要求11或12所述的方法，其中所述运算放大器是第一运算放大器，并且所述方法包括：利用第二运算放大器将所述参考电压缓冲到所述第一运算放大器上。
15.如权利要求11或12所述的方法，其中所述运算放大器是第一运算放大器，并且所述方法包括：使用可操作地连接在所述参考光电传感器与地之间的第二运算放大器。
16.如权利要求11或12所述的方法，其中所述运算放大器是第一运算放大器，并且所述方法包括：使用可操作地连接在所述参考光电传感器与所述检测光电传感器之间的第二运算放大器。
17.如权利要求6到13中任何一项所述的方法，包括：存储所述参考电压，并且根据被施加了参考光电传感器偏置电压的所述参考光电传感器所生成的电流，确定由所述传感器传感的光等级，利用与用于从所述参考电压中导出所述检测光电传感器偏置电压的电路基本相同的电路，从存储的参考电压中导出所述参考光电传感器偏置电压。
18.如权利要求17所述的方法，当从属于权利要求2时，包括：根据检测和参考光电传感器电流的相减运算，确定由所述传感器传感的光等级。
19.如权利要求18所述的方法，包括：将所述电流转换为各自的数字值，并且在数字域中执行所述减法运算。
20.如权利要求17、18或19所述的方法，包括：利用电容器存储所述参考电压。
21.如任何在前权利要求所述的方法，其中所述参考光电传感器是第一参考光电传感器，所述光传感器具有也用于补偿投射在所述检测光电传感器上的散射光的第二参考光电传感器。
22.如权利要求21所述的方法，当从属于权利要求6时，包括：从所述参考电压中导出施加到所述第二参考光电传感器上的偏置电压。
23.如权利要求21或22所述的方法，包括：根据所述第二参考光电传感器所生成的电流，确定由所述传感器传感的光等级。
24.如权利要求23所述的方法，当从属于权利要求2时，包括：根据所述第二参考光电传感器电流与所述检测光电传感器电流之间的和值或差值，确定由所述传感器传感的光等级。
25.如权利要求24所述的方法，其中在将各电流转换到数字之后，在数字域中产生和值或差值。
26.如权利要求21到25中任何一项所述的方法，其中所述第二参考光电传感器和检测光电传感器可操作地并行连接。
27.如任何在前权利要求所述的方法，其中所述光电传感器各自包括至少一个光敏元件。
28.如任何在前权利要求所述的方法，其中至少一个光电传感器包括多个光敏元件。
29.如权利要求28所述的方法，其中至少两个光电传感器各自包括多个光敏元件。
30.如权利要求29所述的方法，其中在第一光电传感器的内部元件节点与第二光电传感器的内部元件节点之间设置至少一个交叉连接。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述第一光电传感器是所述检测光电传感器，而所述第二光电传感器是所述参考光电传感器。
32.如权利要求30所述的方法，当从属于权利要求21时，其中所述第一光电传感器是所述检测光电传感器，而所述第二光电传感器是所述第二参考光电传感器。
33.如权利要求30所述的方法，当从属于权利要求21时，其中所述第一光电传感器是所述第一参考光电传感器，并且所述第二光电传感器是所述第二参考光电传感器。
34.如权利要求28到33中任何一项所述的方法，其中所述光敏元件以串联的方式连接。
35.如权利要求27到34中任何一项所述的方法，其中所述光敏元件或各光敏元件包括光电二极管。
36.如权利要求35所述的方法，其中所述光敏元件或各光敏元件包括横向光电二极管。
37.如权利要求27到36中任何一项所述的方法，其中所述光敏元件或各光敏元件包括光电晶体管。
38.如权利要求27到37中任何一项所述的方法，其中所述光敏元件或各光敏元件包括薄膜光敏元件。
39.如权利要求38所述的方法，其中所述光敏元件或各光敏元件包括硅薄膜光敏元件。
40.如任何在前权利要求所述的方法，其中所述参考光电传感器的物理尺寸不同于所述检测光电传感器的相应物理尺寸。
41.如权利要求40所述的方法，其中所述物理尺寸是宽度。
42.如权利要求41所述的方法，其中所述参考光电传感器的宽度小于所述检测光电传感器的宽度。
43.如权利要求1到39中任何一项所述的方法，其中所述参考和检测光电传感器标称上适于彼此相同。
44.一种操作具有检测光电传感器和参考光电传感器的光传感器的方法，包括：通过至少部分地使用所述参考光电传感器来确定施加到所述检测光电传感器上的偏置电压，利用如任何在前权利要求所述的方法来补偿投射在所述检测光电传感器上的散射光。
45.如任何在前权利要求所述的方法，其中所述检测光电传感器被设置为接收要由所述传感器传感的光并接收散射光，并且所述参考光电传感器被设置为基本只接收散射光。
46.一种测量光等级的方法，包括：利用如任何在前权利要求所述的方法来提供基本消除了散射光影响的光等级的测量。
47.如任何在前权利要求所述的方法，其中要传感的光包括环境光。
48.一种操作显示装置的方法，包括：利用如任何在前权利要求所述的方法来确定环境光等级，并且根据确定的环境光等级来控制所述显示装置的性能。
49.如权利要求48所述的方法，其中所述性能包括所述显示装置的亮度，例如，所述显示装置的背光源的强度或者构成所述显示装置的显示面板的发射显示元件的亮度。
50.如权利要求49所述的方法，其中所述散射光来自所述背光源或发射显示元件，视情况而定。
51.如权利要求48、49或50所述的方法，其中所述性能包括所述显示装置的伽玛值。
52.一种光传感器，包括检测光电传感器和参考光电传感器，所述参考光电传感器用于补偿投射在所述检测光电传感器上的散射光，并且所述传感器适于至少部分地利用所述参考光电传感器来确定施加到所述检测光电传感器上的偏置电压。
53.一种显示装置，包括背光源和如权利要求52所述的用于确定环境光等级的光传感器、以及用于根据确定的环境光等级来控制所述背光源的强度的装置。
54.如权利要求53所述的显示装置，其中所述散射光来自所述背光源。
55.如权利要求53或54所述的显示装置，包括在其上设置有显示电路的显示基板，并且其中所述光传感器设置在所述显示基板上。
56.如任何在前权利要求所述的方法、传感器或装置，其中词语“电压”改写为“电流”，反之亦然。
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