CN102466519B - 光感测装置的输出信号校正方法及光感测装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种光感测装置的输出信号校正方法，实现于一个光感测装置，该光感测装置包括至少一个光感测器、至少一个参考光感测器，及一个处理单元，该光感测器对应已知的一种理想光谱响应，该方法利用该处理单元配合该光感测器及该参考光感测器来执行；其特征在于该方法包含下列步骤：(A)接收该光感测器的一个输出信号；(B)接收该参考光感测器的一个参考输出信号；(C)根据该输出信号及该参考输出信号，以校正该光感测器的该输出信号，并得到对应该光感测器的一个已校正输出信号，该已校正输出信号的光谱响应实质上符合该理想光谱响应；及(D)输出该已校正输出信号。一种可校正输出信号的光感测装置也在此被揭露。

Description

光感测装置的输出信号校正方法及光感测装置

技术领域

本发明涉及一种光感测装置，特别是涉及一种光感测装置的输出信号校正方法及可校正输出信号的光感测装置。 

背景技术

现有的光感测器，一般是以镀膜(coating)或者加上滤光片的方式来滤除不希望光感测器接收到的光线。举例来说，对于一个红光感测器而言，我们会以镀膜或者加上滤光片的方式，以期除了红色光谱以外的光线都能够被滤除，让该红光感测器只吸收红色光谱的光线，使得该红光感测器的输出信号的光谱响应(spectral response)趋近于理想的红色光谱响应。 

然而，大部分的滤光材质并无法达到预期的滤光效果，像是，能够滤除可见光中的蓝、绿色光谱的光线的滤光材质，往往对于非可见光的红外线的滤除效果并不好；所以，多半要以重复镀膜或增加滤光片的方式，以求达到预期的滤光效果。而不论是重复镀膜或增加滤光片的方式，均会造成光感测器的工艺复杂度及成本的增加，或者良率的降低。 

由此可见，上述现有的光感测器在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的光感测装置的输出信号校正方法及光感测装置，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。 

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的光感测器存在的缺陷，而提供一种新型结构的光感测装置的输出信号校正方法及光感测装置，所要解决的技术问题是使其提供一种光感测装置的输出信号校正方法，非常适于实用。 

本发明的另一目的在于，提供一种新型结构的光感测装置的输出信号校正方法及光感测装置，所要解决的技术问题是使其提供一种可校正输出 信号的光感测装置，从而更加适于实用。 

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种光感测装置的输出信号校正方法，实现于一个光感测装置，该光感测装置包括至少一个光感测器、至少一个参考光感测器，及一个处理单元，该光感测器对应已知的一种理想光谱响应，该方法利用该处理单元配合该光感测器及该参考光感测器来执行；其中该方法包含下列步骤：(A)接收该光感测器的一个输出信号；(B)接收该参考光感测器的一个参考输出信号；(C)根据该输出信号及该参考输出信号，以校正该光感测器的该输出信号，并得到对应该光感测器的一个已校正输出信号，该已校正输出信号的光谱响应实质上符合该理想光谱响应；及(D)输出该已校正输出信号。 

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 

前述的光感测装置的输出信号校正方法，其中所述的该步骤(C)包括下列子步骤：(c-1)根据该输出信号及该参考输出信号，得到至少一个参考校正信号；及(c-2)根据该输出信号及该参考校正信号，以得到对应该光感测器的该已校正输出信号。 

前述的光感测装置的输出信号校正方法，其中所述的该步骤(c-1)是根据该输出信号及该参考输出信号，并利用预先建立的一个第一参数组，以得到该参考校正信号。 

前述的光感测装置的输出信号校正方法，其中所述的该步骤(c-1)是利用下列算式，得到该参考校正信号： 

$C\_R_k=\underset{i=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}(a_{\mathrm{ki}}\×S_i)+\underset{j=1}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}(b_{\mathrm{kj}}\×R_j),$

C_R_k代表第k个参考校正信号，且k≥1，S_i代表第i个光感测器的输出信号，p代表该光感测器的数量，且p≥1，R_j代表第j个参考光感测器的参考输出信号，q代表该参考光感测器的数量，且q≥1，该第一参数组包括a_ki及b_kj。 

前述的光感测装置的输出信号校正方法，其中所述的该步骤(c-2)是根据该输出信号及该参考校正信号，并利用预先建立的一个第二参数组，以得到对应该光感测器的该已校正输出信号。 

前述的光感测装置的输出信号校正方法，其中所述的该步骤(c-2)是利用下列算式，以得到该已校正输出信号： 

$C\_S_i=c_i\×S_i+\underset{k=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}(d_{\mathrm{ik}}\×C\_R_k),$

C_S_i代表对应第i个光感测器的已校正输出信号，且i≥1，S_i代表第i个光感测器的输出信号，C_R_k代表第k个参考校正信号，r代表该参考校正信号的数量，且r≥1，该第二参数组包括c_i及d_ik。 

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种光感测装置；其中包含：至少一个光感测器，用以感测光线以产生一输出信号，该光感测器对应已知的一理想光谱响应；至少一个参考光感测器，邻近于该光感测器，该参考光感测器用以感测光线以产生一个参考输出信号；及一个处理单元，电连接于该光感测器及该参考光感测器，该处理单元根据该输出信号及该参考输出信号，来校正该光感测器的该输出信号，以得到对应该光感测器的一个已校正输出信号并输出该已校正输出信号，该已校正输出信号的光谱响应实质上符合该理想光谱响应。 

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 

前述的光感测装置，其中所述的该处理单元先根据该输出信号及该参考输出信号，得到至少一个参考校正信号，再根据该输出信号及该参考校正信号，以得到对应该光感测器的该已校正输出信号。 

前述的光感测装置，其中所述的该处理单元根据该输出信号及该参考输出信号，并利用预先建立的一个第一参数组，以得到该参考校正信号。 

前述的光感测装置，其中所述的该处理单元是利用下列算式，得到该参考校正信号： 

$C\_R_k=\underset{i=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}(a_{\mathrm{ki}}\×S_i)+\underset{j=1}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}(b_{\mathrm{kj}}\×R_j),$

C_R_k代表第k个参考校正信号，且k≥1，S_i代表第i个光感测器的输出信号，p代表该光感测器的数量，且p≥1，R_j代表第j个参考光感测器的参考输出信号，q代表该参考光感测器的数量，且q≥1，该第一参数组包括a_ki及b_kj。 

前述的光感测装置，其中所述的该处理单元根据该输出信号及该参考校正信号，并利用预先建立的一个第二参数组，以得到对应该光感测器的该已校正输出信号。 

前述的光感测装置，其中所述的该处理单元是利用下列算式，以得到该已校正输出信号： 

$C\_S_i=c_i\×S_i+\underset{k=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}(d_{\mathrm{ik}}\×C\_R_k),$

C_S_i代表对应第i个光感测器的已校正输出信号，且i≥1，S_i代表第i个光感测器的输出信号，C_R_k代表第k个参考校正信号，r代表该参考校正信 号的数量，且r≥1，该第二参数组包括c_i及d_ik。 

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下：光感测装置的输出信号校正方法，实现于一个光感测装置，该光感测装置包括至少一个光感测器、至少一个参考光感测器，及一个处理单元，该光感测器对应已知的一种理想光谱响应，该方法利用该处理单元配合该光感测器及该参考光感测器来执行；该方法包含下列步骤：(A)接收该光感测器的一个输出信号；(B)接收该参考光感测器的一个参考(reference)输出信号；(C)根据该输出信号及该参考输出信号，以校正该光感测器的该输出信号，并得到对应该光感测器的一个已校正(corrected)输出信号，该已校正输出信号的光谱响应实质上(substantially)符合该理想光谱响应；及(D)输出该已校正输出信号。 

本发明光感测装置包含：至少一个光感测器、至少一个参考光感测器，及一个处理单元。该光感测器用以感测光线以产生一输出信号，该光感测器对应已知的一理想光谱响应；该参考光感测器邻近于该光感测器，该参考光感测器用以感测光线以产生一个参考输出信号；该处理单元电连接于该光感测器及该参考光感测器，该处理单元根据该输出信号及该参考输出信号，来校正该光感测器的该输出信号，以得到对应该光感测器的一个已校正输出信号并输出该已校正输出信号，该已校正输出信号的光谱响应实质上符合该理想光谱响应。 

借由上述技术方案，本发明光感测装置的输出信号校正方法及光感测装置至少具有下列优点及有益效果： 

借由该参考光感测器的参考输出信号，可校正该光感测器的输出信号以得到已校正输出信号，且使得该已校正输出信号的光谱响应实质上符合该理想光谱响应。 

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。 

附图说明

图1是说明本发明光感测装置的一第一较佳实施例的一方框图； 

图2是说明本发明光感测装置的输出信号校正方法所包含的步骤的一流程图； 

图3是说明本发明光感测装置的一第二较佳实施例的一方框图。 

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的光感测装置的输出信号校正方法及光感测装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。 

参阅图1，本发明光感测装置1的一第一较佳实施例包含一光感测器11、邻近于该光感测器11的一参考光感测器12、电连接于该光感测器11及该参考光感测器12的一处理单元13，及电连接于该处理单元13的一存储单元14。在本第一较佳实施例中，该光感测器11对应已知的一种理想光谱响应；该参考光感测器12对应已知的一种参考光谱响应，且该参考光谱响应异于该理想光谱响应；该处理单元13的实施结构可以为软件、韧件、硬件，或其等的组合；该存储单元14可为各种非挥发性存储器(non-volatilememory)，例如，可消除写入只读存储器(Era sable Programmable Read-Only Memory，EPROM)。 

该光感测器11用以感测光线以产生一输出信号；该参考光感测器12用以感测光线以产生一参考输出信号；值得一提的是，该光感测器11与该参考光感测器12彼此邻近，两者可视为感测到相同的光线。该处理单元13根据该输出信号及该参考输出信号，来校正该光感测器11的该输出信号，以得到对应该光感测器11的一个已校正输出信号并输出该已校正输出信号，该已校正输出信号的光谱响应实质上符合该理想光谱响应。 

参阅图1、图2，以下配合本发明光感测装置1的输出信号校正方法，进一步说明其处理单元13所执行的步骤。 

如步骤21所示，该处理单元13接收该光感测器11的输出信号。 

如步骤22所示，该处理单元13接收该参考光感测器12的参考输出信号。 

如步骤23所示，该处理单元13根据该输出信号及该参考输出信号，得到一参考校正信号。在本第一较佳实施例中，该处理单元13是根据该输出信号及该参考输出信号，并利用预先建立的一个第一参数组，以得到该参考校正信号，其算式如以下式(1)所示： 

$C\_R_k=\underset{i=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}(a_{\mathrm{ki}}\×S_i)+\underset{j=1}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}(b_{\mathrm{kj}}\×R_j)---\left(1\right)$

C_R_k代表第k个参考校正信号，且k≥1，S_i代表第i个光感测器11的输出信号，p代表该光感测器11的数量，且p≥1，R_j代表第j个参考光感测器 12的参考输出信号，q代表该参考光感测器12的数量，且q≥1，该第一参数组包括a_ki及b_kj。在本第一较佳实施例中，k＝p＝q＝1，不过，k、p，及q的数值会视不同的产品及应用而定，并不限于本第一较佳实施例所揭露。 

如步骤24所示，该处理单元13根据该输出信号及该参考校正信号，得到该已校正输出信号。在本第一较佳实施例中，该处理单元13是根据该输出信号及该参考校正信号，并利用预先建立的一第二参数组，以得到该已校正输出信号，其算式如以下式(2)所示： 

$C\_S_i=c_i\×S_i+\underset{k=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}(d_{\mathrm{ik}}\×C\_R_k)---\left(2\right)$

C_S_i代表对应第i个光感测器11的已校正输出信号，且i≥1，r代表该参考校正信号的数量，且r≥1，该第二参数组包括c_i及d_ik。在本第一较佳实施例中，r＝1，不过，r的数值会视不同的产品及应用而定，并不限于本第一较佳实施例所揭露。 

在步骤23-24中所使用的该第一参数组及该第二参数组是预先建立并储存于该存储单元14，其建立方式描述如下。 

在已决定的生产条件(例如，工艺条件、产品材质)下，对于在此生产条件下的该光感测器11及该参考光感测器12进行反复的实验与测试，以得到该第一参数组及该第二参数组，并将该第一参数组及该第二参数组储存于该存储单元14。 

举例来说，假设该光感测器11为一红色光感测器，其对应的该理想光谱响应为红色光谱响应；然而，实际生产出来的该红色光感测器在不额外增加滤光片或不重复镀膜的情况下，其输出信号会因为受到非可见光(例如，红外线、紫外线)或是干扰能量(例如，漏电流(leakage current)、串音杂信(cross-talk))的影响，造成该红色光感测器的输出信号的频谱响应实质上与该红色光谱响应有所差距；所以，必须借由反复的实验与测试，以调整该第一参数组及该第二参数组，使得该红色光感测器利用该第一参数组及该第二参数组校正后的已校正输出信号，其光谱响应能够逼近该红色光谱响应。 

如步骤25所示，该处理单元13输出该已校正输出信号，经过步骤23-24的处理后，所输出的该已校正输出信号的光谱响应实质上符合该理想光谱响应；也就是说，本发明光感测装置1最后输出的该已校正输出信号，其效果会近似于该光感测器11以额外增加滤光片或重复镀膜的方式滤除不期望的非可见光后的输出效果，甚至是滤除干扰能量后的输出效果。 

值得一提的是，在本第一较佳实施例中，虽然，步骤23-24是利用该 第一参数组及该第二参数组，以式(1)-式(2)来计算并求得该已校正输出信号；但是，步骤23-24也可以替换成：利用反复的实验与测试所预先建立的至少一个对应表(mapping table)，配合该光感测器11的输出信号及该参考光感测器12的参考输出信号进行查表处理，以得到该已校正输出信号，并不限于本第一较佳实施例所揭露。 

参阅图3，本发明光感测装置3的一第二较佳实施例包含三个光感测器31-33(分别为一第一光感测器31、一第二光感测器32，及一第三光感测器33)、相邻于该等光感测器31-33的一参考光感测器34、电连接于该等光感测器31-33及该参考光感测器34的一处理单元35，及电连接于该处理单元35的一存储单元36。 

在本第二较佳实施例中，该第一光感测器31对应已知的一种第一理想光谱响应；该第二光感测器32对应已知的一种第二理想光谱响应；该第三光感测器33对应已知的一种第三理想光谱响应；该参考光感测器34对应已知的一种参考光谱响应，且该参考光谱响应异于该第一理想光谱响应、该第二理想光谱响应，及该第三理想光谱响应。 

该第一光感测器31用以感测光线以产生一第一输出信号；该第二光感测器32用以感测光线以产生一第二输出信号；该第三光感测器33用以感测光线以产生一第三输出信号；该参考光感测器34用以感测光线以产生一参考输出信号；值得一提的是，该第一光感测器31、该第二光感测器32、该第三光感测器33，及该参考光感测器34相邻近，四者可视为感测到相同的光线。该处理单元35根据该第一输出信号、该第二输出信号、该第三输出信号，及该参考输出信号，并利用预先储存于该存储单元36内的一第一参数组及一第二参数组，来校正该第一光感测器31、该第二光感测器32、该第三光感测器33各别的该第一输出信号、该第二输出信号，及该第三输出信号，以得到对应该第一光感测器31的一第一已校正输出信号、对应该第二光感测器32的一第二已校正输出信号，及对应该第三光感测器33的一第三已校正输出信号，并输出该第一已校正输出信号、该第二已校正输出信号，及该第三已校正输出信号；该第一已校正输出信号的光谱响应实质上符合该第一理想光谱响应，该第二已校正输出信号的光谱响应实质上符合该第二理想光谱响应，该第三已校正输出信号的光谱响应实质上符合该第三理想光谱响应。 

举例来说，假设该光感测装置3为一彩色光感测装置，该第一光感测器31为一红色光感测器，该第二光感测器32为一绿色光感测器，该第三光感测器33为一蓝色光感测器；该第一理想光谱响应为红色光谱响应，该 第二理想光谱响应为绿色光谱响应，该第三理想光谱响应为蓝色光谱响应；则该光感测装置3输出的该第一已校正输出信号的光谱响应实质上符合该红色光谱响应，该第二已校正输出信号的光谱响应实质上符合该绿色光谱响应，该第三已校正输出信号的光谱响应实质上符合该蓝色光谱响应。 

参阅图2、图3，在本第二较佳实施例中，该光感测装置3的该处理单元35所执行的步骤类似于该第一较佳实施例中所述的步骤21-25，所以不再叙述。 

归纳上述，借由该参考输出信号，配合预先建立的该第一参数组及该第二参数组，可校正本发明光感测装置1、光感测装置3的输出信号，使得上述光感测装置1、光感测装置3在不需「额外增加滤光片或重复镀膜」的情况下，其输出效果可达到滤除不期望的非可见光后的输出效果，甚至是滤除干扰能量后的输出效果，的确可以达成本发明的目的。 

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (4)

1.一种光感测装置的输出信号校正方法，实现于一个光感测装置，该光感测装置包括至少一个光感测器、至少一个参考光感测器，及一个处理单元，该光感测器对应已知的一种理想光谱响应，该方法利用该处理单元配合该光感测器及该参考光感测器来执行；其特征在于该方法包含下列步骤：

(a)接收该光感测器的一个输出信号；

(b)接收该参考光感测器的一个参考输出信号；

(c)根据该输出信号及该参考输出信号，以校正该光感测器的该输出信号，并得到对应该光感测器的一个已校正输出信号，该已校正输出信号的光谱响应实质上符合该理想光谱响应，该步骤(c)包括下列子步骤：

(c-1)根据该输出信号及该参考输出信号，得到至少一个参考校正信号；及

(c-2)根据该输出信号及该参考校正信号，并利用预先建立的一个参数组，以得到对应该光感测器的该已校正输出信号，其算式如下所示：

$C\_S_i=c_i\×S_i+\underset{k=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}(d_{\mathrm{ik}}\×C\_R_k),$

C_S_i代表对应第i个光感测器的已校正输出信号，且i≥1，S_i代表第i个光感测器的输出信号，C_R_k代表第k个参考校正信号，r代表该参考校正信号的数量，且r≥1，该参数组包括c_i及d_ik；及

(d)输出该已校正输出信号。

2.如权利要求1所述的光感测装置的输出信号校正方法，其特征在于：该步骤(c-1)是根据该输出信号及该参考输出信号，并利用预先建立的另一个参数组，以得到该参考校正信号，其算式如下所示：

$C\_R_k=\underset{i=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}(a_{\mathrm{ki}}\×S_i)+\underset{j=1}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}(b_{\mathrm{kj}}\×R_j),$

C_R_k代表第k个参考校正信号，且k≥1，S_i代表第i个光感测器的输出信号，p代表该光感测器的数量，且p≥1，R_j代表第j个参考光感测器的参考输出信号，q代表该参考光感测器的数量，且q≥1，该另一个参数组包括a_ki及b_kj。

3.一种光感测装置；其特征在于其包含：

至少一个光感测器，用以感测光线以产生一输出信号，该光感测器对应已知的一理想光谱响应；

至少一个参考光感测器，邻近于该光感测器，该参考光感测器用以感测光线以产生一个参考输出信号；及

一个处理单元，电连接于该光感测器及该参考光感测器，该处理单元根据该输出信号及该参考输出信号，得到至少一个参考校正信号，再根据该输出信号及该参考校正信号，并利用预先建立的一个参数组，来校正该光感测器的该输出信号，以得到对应该光感测器的一个已校正输出信号并输出该已校正输出信号，该已校正输出信号的光谱响应实质上符合该理想光谱响应，该已校正输出信号算式如下所示：

$C\_S_i=c_i\×S_i+\underset{k=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}(d_{\mathrm{ik}}\×C\_R_k),$

C_S_i代表对应第i个光感测器的已校正输出信号，且i≥1，S_i代表第i个光感测器的输出信号，C_R_k代表第k个参考校正信号，r代表该参考校正信号的数量，且r≥1，该参数组包括c_i及d_ik。

4.如权利要求3所述的光感测装置，其特征在于：该处理单元根据该输出信号及该参考输出信号，并利用预先建立的另一个参数组，以得到该参考校正信号，其算式如下所示：

$C\_R_k=\underset{i=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}(a_{\mathrm{ki}}\×S_i)+\underset{j=1}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}(b_{\mathrm{kj}}\×R_j),$

C_R_k代表第k个参考校正信号，且k≥1，S_i代表第i个光感测器的输出信号，p代表该光感测器的数量，且p≥1，R_j代表第j个参考光感测器的参考输出信号，q代表该参考光感测器的数量，且q≥1，该另一个参数组包括a_ki及b_kj。

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