CN114556062A - 光导体读出电路 - Google Patents

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CN114556062A CN202080071025.4A CN202080071025A CN114556062A CN 114556062 A CN114556062 A CN 114556062A CN 202080071025 A CN202080071025 A CN 202080071025A CN 114556062 A CN114556062 A CN 114556062A
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Abstract

提出了一种装置。装置(110)包括：‑光导体(112)的至少一个阵列(113)，其中，每个光导体(112)被配置用于展现出取决于其光敏区域的照射的电阻，其中，阵列(113)的至少一个光导体(112)被设计为表征光导体(118)；‑至少一个偏置电压源(116)，其中，偏置电压源(116)被配置用于将至少一个交变偏置电压施加到表征光导体(118)或将至少一个直流(DC)偏置电压施加到表征光导体(118)；‑至少一个光导体读出电路(130)，其中，光导体读出电路(130)被配置用于确定表征光导体(118)的响应于偏置电压产生的响应电压，其中，响应电压与表征光导体(112)的阵列(113)的变量成比例，其中，光导体读出电路(130)被配置用于在光导体(112)的阵列(113)的操作期间确定表征光导体(118)的响应电压。

Description

光导体读出电路
技术领域
本发明涉及一种用于光导体的读出的装置、方法和装置的使用。具体地，该装置可用于校准光导体，诸如硫化铅光导体传感器。
背景技术
光谱仪要求传感器来检测电磁光谱中不同波长的电磁吸收。一种方法是使用传感器阵列，其中阵列中的每个像素响应于不同波长的电磁能。阵列中的每个传感器将需要过滤入射辐射以响应于不同的波长。
一类传感器是光导体，其中装置的电阻取决于入射的电磁能。光导体的三个特性对于确定其行为很重要；暗电阻、响应率(responsivity)和检测率(detectivity)。暗电阻、响应率和检测率是光导体尺寸和材料特性以及温度、湿度、污染物和其他因素的函数。
由于这些参数对环境因素的依存性，因此要求定期校准。校准例程通常定期执行。这些例程是耗时的，并且校准之后的传感器特性的变化将导致测量误差。
因此，需要用于表征光导体传感器阵列的可靠、快速且不复杂的方法和装置。
US 5,185,519 A描述了一种铅盐检测器阵列，其中每个检测器的输出电压在信号接地(ground)或放大器输入虚接地之间切换。开关电路与每个检测器通信。希望从其读取信号的检测器切换到放大器输入虚接地。
本发明解决的问题
因此，本发明解决的问题是指定一种至少基本上避免这种类型的已知电路的缺点的装置和方法。特别是，改进的校准(特别是在光导体阵列的实际操作期间)将是期望的。
发明内容
该问题由具有独立专利权利要求的特征的本发明来解决。在从属权利要求和/或在以下说明书和详细的实施例中呈现本发明的可单独地或组合地实现的有利发展。
如本文所使用的，表达“具有”、“包括”和“包含”以及其语法变型以非排他性方式使用。因此，表达“A具有B”以及表达“A包括B”或“A包含B”可以指代除了B之外A包含一个或多个另外的组件和/或构件的事实，以及除了B之外没有其他组件、构件或元件存在于A中的情况。
在本发明的第一方面中，公开了一种装置。所述装置包括：
-光导体的至少一个阵列，其中，每个光导体被配置用于展现出取决于其光敏区域的照射的电阻，其中，所述阵列的至少一个光导体被设计为表征光导体；
-至少一个偏置电压源，其中，所述偏置电压源被配置用于将至少一个交变偏置电压施加到所述表征光导体或将至少一个直流(DC)偏置电压施加到所述表征光导体；
-至少一个光导体读出电路，其中，所述光导体读出电路被配置用于确定所述表征光导体的响应于所述偏置电压而产生的响应电压，其中，所述电压响应与表征光导体的阵列的变量成比例，其中，所述光导体读出电路被配置用于在所述光导体的阵列的操作期间确定所述表征光导体的所述响应电压。
如本文所使用的，术语“光导体”(也表示为光敏电阻)是广义的术语，并且应对其赋予本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以是指但不限于能够展现出特定电阻Rphoto的光敏元件，该特定电阻取决于光导体的光敏区域的照射。具体地，电阻取决于光导体的材料的照射。如将在下文详细概述的，光导体可包括光敏区域，该光敏区域包括“光导材料”。例如，光导体可以应用在光敏检测器电路中。
如本文所使用的术语光导体的“阵列”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以是指但不限于以具有多个像素的矩阵布置的多个光导体。如本文进一步使用的，术语“矩阵”通常是指以预定几何次序的多个元件的布置。矩阵具体地可以是或可以包括具有一个或多个行和一个或多个列的矩形矩阵。行和列具体地可以以矩形方式布置。然而，应当概述，其他布置是可行的，诸如非矩形布置。作为示例，圆形布置也是可行的，其中，元件以关于中心点的同心圆或椭圆布置。例如，矩阵可以是单行像素。其他布置是可行的。矩阵的光导体具体地可以在尺寸、灵敏度和其他光、电和机械特性中的一种或多种中相等。矩阵的所有光导体的光敏区域具体地可以位于共同平面中，使得照射阵列的光束可以在共同平面上产生光斑。阵列可以单片地在同一衬底上制造。阵列的光导体可以设计成相同的，特别是在它们的光敏区域和/或光导材料的尺寸和/或形状方面相同。
如本文所使用的，术语“照射”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以是指但不限于可见光谱范围、紫外光谱范围和红外光谱范围中的一个或多个中的电磁辐射。其中，部分根据标准ISO-21348，术语可见光谱范围通常指380nm至760nm的光谱范围。术语红外(IR)光谱范围通常是指760nm至1000μm的范围内的电磁辐射，其中，760nm至1.4μm的范围通常命名为近红外(NIR)光谱范围，以及15μm至1000μm的范围命名为远红外(FIR)光谱范围。术语“紫外光谱范围”通常是指1nm至380nm的范围内的电磁辐射，优选地在100nm至380nm的范围内。在以下中，术语“照射”也被表示为“光”。优选地，如本发明内使用的照射是可见光，即可见光谱范围内的光，和/或红外光，即红外光谱范围内的光。
如本文所使用的，术语“光导体的光敏区域”通常是指对例如通过入射光束的照射敏感的光导体的区域。例如，光敏区域可以是二维或三维区域，其优选但不一定是连续的，并且可以形成连续区域。光导体可以具有一个或多个这样的光敏区域。如本文所使用的，术语“展现出取决于照射的电阻”通常是指光导体的电阻取决于光敏区域的照射、特别是照射强度而调整和/或改变和/或变化。特别是，响应于照射，电阻被调整和/或改变和/或变化。当光导体被照射时，光导体可能展现出电阻降低。光导体在被照射时可降低其电阻率。具体地，光导体的电阻可以随着增加入射光强度而降低。暗电阻与亮电阻之间的变化是要测量或要读出的量，并且可以表示为光导体的输出电流。如本文所使用的，术语“暗电阻”通常是指光导体在未照亮状态(即，没有照射)下的电阻。如本文进一步使用的，术语“亮电阻”是指光导体在照射下的电阻。对于测量和/或读出，通常已知具有非线性特性的分压器电路。如将在下面更详细地概述的，本发明提出了具有线性行为的电路特征。
光导体可包括至少一种光导材料。由于电阻被定义为电导率的倒数值，可替代地，术语“光阻材料”也可以用于命名相同种类的材料。光敏区域可包括选自包括以下各项的组的至少一种光导材料：硫化铅(PbS)；硒化铅(PbSe)；碲镉汞(HgCdTe)；硫化镉(CdS)；硒化镉(CdSe)；锑化铟(InSb)；砷化铟(InAs)；砷化铟镓(InGaAs)；非本征半导体，掺杂Ge、Si、GaAs的有机半导体。然而，其他材料是可行的。例如，在WO 2016/120392 A1中描述了另外的可能光导材料。例如，光导体可以是可从德国trinamiX GmbH,D-67056 Ludwigshafen am Rhein以商品名HertzstueckTM商购的光导体。
例如，光敏区域可以由至少一个照射源照射。照射源可以例如是或包括环境光源和/或可以是或可以包括人造照射源。举例来说，照射源可包括至少一个红外发射器和/或至少一个可见光发射器和/或至少一个紫外光发射器。举例来说，照射源可包括至少一个发光二极管和/或至少一个激光二极管。特别地，照射源可以包括以下照射源中的一种或多种：激光器，特别是激光二极管，尽管原则上，替代地或附加地，也可以使用其他类型的激光器；发光二极管；白炽灯；霓虹灯；焰源；有机光源，特别是有机发光二极管；结构化光源。替代地或附加地，也可以使用其他照射源。照射源通常可以适于在以下各项中的至少一项中发射光：紫外光谱范围、红外光谱范围。最优选地，至少一个照射源适于发射NIR和IR范围内、优选地800nm和5000nm的范围内、最优选地1000nm和4000nm的范围内的光。
照射源可包括至少一个非连续光源。可替代地，照射源可包括至少一个连续光源。光源可以是具有至少一个辐射波长的任意光源，该至少一个辐射波长具有与光导体的敏感波长的重叠。例如，光源可以被配置用于产生普朗克辐射。例如，光源可包括至少一个发光二极管(LED)和/或至少一个激光源。例如，光源可以被配置用于通过放热反应(例如液体或固体材料或气体的氧化)产生照射。例如，光源可以被配置用于从荧光效应产生照射。照射源可以被配置用于产生至少一个调制光束。可替代地，由照射源产生的光束可以是非调制的和/或可以由另外的光学装置调制。照射源可包括至少一个光学斩波器装置，该光学斩波器装置被配置用于调制来自连续光源的光束。光学斩波器装置可以被配置用于周期性地中断来自连续光源的光束。例如，光学斩波器装置可以是或可以包括至少一个可变频率旋转盘斩波器和/或至少一个固定频率音叉斩波器和/或至少一个光学快门。由于非连续照射，输出电流可以是变化的电流信号，也称为调制电流。与光导体的暗电流相比较，调制电流可以很小。
阵列的每个光导体可以响应于不同波长的电磁能。特别是，光导体可以检测电磁光谱中不同波长的电磁吸收。光导体阵列可以被设计成使得阵列中的每个像素响应于不同波长的电磁能。例如，可以使用至少一个滤波器装置。然而，其他布置是可能的。这可以允许使阵列用于分光计应用。
该装置包括至少一个偏置电压源，该至少一个偏置电压源被配置用于向光导体施加至少一个偏置电压。阵列的光导体可以与偏置电压源电连接。如本文所使用的，术语“偏置电压源”是指被配置用于产生偏置电压的至少一个电压源。偏置电压可以是跨光导体材料施加的电压。
偏置电压源被配置用于将至少一个交变偏置电压Ubias,AC施加到表征光导体。如本文所使用的，术语“交变偏置电压”是指偏置电压是周期性的时间相关偏置电压和/或调制的偏置电压的事实。偏置电压源可以被配置用于改变偏置电压。如本文所使用的，术语“调制”是指以这样的方式改变光导体上的偏置电压的极化，使得通过光导体的电荷载流子的净流量在测量周期上为零。具体地，偏置电压被选择为使得电荷载流子的积分、诸如在测量周期期间流过光导体的总电流，为零。测量周期可以是在相同方向上的偏置电压极化的两个连续转变之间的时间，诸如从上升沿(例如正边缘)到上升沿或从下降沿(例如负边缘)到下降沿。偏置电压可以从±0.001V到±5000V。优选地，偏置电压可以从±0.1V到±500V，并且最优选地，偏置电压可以从±1V到±50V。偏置电压可以在正和负之间切换。由于所施加的偏置电压导致的跨光导材料的电场可以是约50V/mm。
偏置电压源被配置用于将至少一个直流(DC)偏置电压Ubias,DC施加到表征光导体。偏置电压可以是直流(DC)电压。偏置电压Ubias,DC是0.001V≥Ubias,DC≤5000V，优选地1V≥Ubias,DC≤500V，最优选地5V≥Ubias,DC≤50V。
偏置电压可以是调制电压。流过光导体的电压可以是调制的或静态的。偏置电压源可以是诸如RC控制振荡器的振荡电路的一部分。
如本文所使用的，术语“光导体读出电路”是广义的术语并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置用于至少一个光导体和/或多个光导体的读出的电子电路。如本文所使用的，术语“确定响应信号”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于响应信号的读出。如本文所使用的，术语“读出”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于响应信号的测量和/或检测。
如本文所使用的，术语“表征”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于确定光导体阵列的行为。光导体的阵列的行为可以取决于暗电阻和/或响应率R和/或检测率D*。表征光导体的阵列的变量可以选自包括以下各项的组的至少一个变量：暗电阻Rdark；信号噪声N；对已知强度的信号响应S。光导体的响应率可以是光导体的DC电阻的测量结果。它是施加到光导体的DC偏置电压和流过它的DC电流的函数。光导体的响应率可以是入射电磁能的每单位瓦特输出电压的量度。光导体的检测率D*可以是标准化为感兴趣的频率f、照射源的输入功率密度和光导体的光敏区域的光导体的信噪比的量度。如本文所使用的的，术语“表征光导体”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于阵列的用于表征光导体阵列的至少一个光导体。单片集成的高密度光导体阵列可以在单个绝缘衬底上生产。个体光导体之间的暗电阻、电阻率和检测率可以是相似的，并且当环境条件改变时，它们彼此之间的变化比例大致相同。
表征光导体可以覆盖有至少一个不透明掩模。如本文所使用的，术语“不透明掩模”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置为防止光通过的至少一个阻挡元件和/或滤波器元件。不透明掩模可以被配置用于防止光可以传递到被覆盖的光导体的光敏区域。表征光导体可以对窄波长范围敏感，特别是对单个波长敏感。不透明掩模可以配置为滤波器元件，该滤波器元件配置用于防止所述波长的光可以传递到表征光导体。不透明掩模的使用可以允许测量暗电阻。
偏置电压源可以被配置用于将交变偏置电压施加到覆盖有不透明掩模的光导体。光导体读出电路可以被配置用于确定表征光导体的响应于交变偏置电压而产生的响应电压。电压响应可以与表征光导体的暗电阻Rdark成比例。术语响应电压和电压响应在本文中可互换使用。
为了确定暗电阻，光导体读出电路可以设计如下。光导体读出电路可包括至少一个分压器电路。分压器电路可包括与表征光导体串联布置的至少一个参考电阻器Rref。如本文所使用的，也表示为电势分配器的术语“分压器电路”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以是指但不限于被配置用于产生输出电压信号的电子电路，该输出电压信号是分压器电路的输入电压信号的一部分。如本文所使用的，术语“参考电阻器”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以是指但不限于具有已知电阻Rref的电阻器。参考电阻器可以是适于允许确定电压变化的任意电阻器。光导体读出电路可包括至少一个电荷放大器。电荷放大器是可以使用的许多不同可能的读出集成电路(ROIC)之一。跨阻放大器、非反相放大器、具有撇除(skimming)的直接注入电路也可以是ROIC的可能架构。如本文所使用的，术语“电荷放大器”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置为具有高输入阻抗的积分器的电子装置。电荷放大器可以被配置为将电荷转换成电压。高输入阻抗可以防止泄漏损失。电荷放大器可包括运算放大器。电荷放大器可包括反馈路径中的至少一个电容器CF。反馈路径中的电容器可以被配置用于随时间累积电流。光导体读出电路包括至少一个电容器，以下表示为电容器Cb。电容器可以具有从100pF到500nF的容量。电容器Cb可以布置在电荷放大器的输入与分压器电路的输出之间。如本文所使用的，术语“电容器”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置用于收集和/存储电能的至少一个元件，特别是源自分压器电路的输出的电能。如果电容器Cb足够大，暗电阻可由下式确定：
Figure BDA0003586909120000081
其中，vb是交变偏置电压的幅度，Δvo是响应电压，并且τ是电荷放大器的积分时间。取决于交流偏置电压的其他读出电子器件或小电容器Cb可以在暗电阻和响应电压之间具有不同的关系，但在这些情况下也将存在闭合线性解决方案。
可替代地，为了确定暗电阻，光导体读出电路可以设计为至少一个电流撇除电路。其他架构也是可能的。例如，暗电阻可以通过直接测量电流和通过欧姆定律计算电阻来确定。
装置可包括至少一个评估装置。评估装置可以被配置为考虑暗电阻Rdark来确定阵列的每个光导体的暗电阻。
如本文所使用的，术语“评估装置”通常是指被设计为在电压输出处确定和/或产生至少一个电压输出信号的任意装置。作为示例，评估装置可以是或可以包括一个或多个集成电路，诸如一个或多个专用集成电路(ASIC)、和/或一个或多个数据处理装置，诸如一个或多个计算机、优选地一个或多个微型计算机和/或微控制器。可以包括附加组件，诸如一个或多个预处理装置和/或数据采集装置，诸如用于电压信号的接收和/或预处理的一个或多个装置，诸如一个或多个AD转换器和/或一个或多个滤波器。进一步地，评估装置可包括一个或多个数据存储装置。进一步地，如上文所概述的，评估装置可包括一个或多个接口，诸如一个或多个无线接口和/或一个或多个线装接口。评估装置可以特别是包括至少一个数据处理装置，特别是电子数据处理装置，其可以设计为确定至少一个输出电压信号。评估装置也可以被设计为完全或部分地控制至少一个照射源和/或控制至少一个电压源和/或调整至少一个参考电阻器。评估装置还可包括一个或多个附加组件，诸如一个或多个电子硬件组件和/或一个或多个软件组件，诸如一个或多个测量单元和/或一个或多个评估单元和/或一个或多个控制单元。
为了确定信号噪声，表征光导体可以覆盖有至少一个不透明掩模。不透明掩模可以与用于确定暗电阻的不透明掩模相同。偏置电压源可以被配置用于将DC偏置电压施加到覆盖有不透明掩模的光导体。光导体读出电路可以被配置用于确定表征光导体的响应于DC偏置电压产生的响应电压。电压响应与信号噪声成比例。
为了确定对已知强度的信号响应，表征光导体可以覆盖有至少一个波长相关滤波器。用波长相关滤波器掩蔽表征光导体可以允许具有感兴趣频率的信号可以通过。偏置电压源可以被配置用于将DC偏置电压施加到覆盖有波长相关滤波器的光导体。如本文所使用的，术语“波长相关滤波器”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置用于允许特定波长或波长范围的光通过并且用于阻止其他波长的光通过的至少一个光学元件。波长相关滤波器可以允许已知波长和功率密度的光照射光导体的光敏区域。
装置可包括至少一个窄带照射源，该至少一个窄带照射源被配置用于产生具有预定义和/或预定强度P的光。窄带照射源可以用已知强度照射覆盖有波长相关滤波器的光导体。窄带照射源的源波长可以通过覆盖有波长相关滤波器的表征光导体来检测，并且可以在阵列的其他光导体使用的波长之外。其他光导体可以被配置用于在其有用的光谱响应内响应于光。为了使光导体响应于来自特定波长的光，光导体可以覆盖有光谱滤波器以确保到达每个光导体的波长在特定波长处是窄带的。例如，可以在每个光导体的顶部设置波长相关滤波器，以确保NIR是正确频率的窄带。用于表征光导体的波长相关滤波器和不透明掩模可以是用于其他光导体传感器的相同滤波器的一部分。如本文所使用的，术语“窄带照射源”是指被配置用于产生窄波长范围内的光、特别是具有特定波长的光的至少一个照射源。如本文所使用的，术语“源波长”是指由窄带照射源产生的光的波长。光导体读出电路可以被配置用于确定表征光导体的响应于DC偏置电压产生的响应电压，其中，电压响应与对已知强度的信号响应成比例。光导体读出电路可以被配置用于确定表征光导体的响应于由窄带照射源对其光敏区域的照射而产生的响应电压S，所述表征光导体覆盖有波长相关滤波器。当表征光导体被设置为响应于源波长并且当强度P已知时，可以使用光导体读出电路连同光导体阵列的其他像素一起实时确定信号响应，即响应电压S。
评估装置可以被配置用于根据对已知强度的信号响应确定响应率R和/或根据对已知强度的信号响应和根据信号噪声确定检测率D*。评估装置可以被配置用于通过
Figure BDA0003586909120000112
确定响应率R，其中，S是响应电压，P是入射功率密度，以及A是表征光导体的光敏区域的表面积。评估装置可以被配置用于通过
Figure BDA0003586909120000111
确定检测率D*，其中，N是信号噪声，f是照射频率，P是入射功率密度，以及A是表征光导体的光敏区域的表面积。
评估装置可以被配置用于考虑表征光导体的所测量的响应率R来估计阵列的每个光导体的响应率。评估装置可以被配置用于考虑表征光导体的所测量的检测率D*来估计阵列的每个光导体的检测率。如本文所使用的的，术语“估计”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以指但不限于确定阵列的光导体中的每一个的响应率和/或检测率，假设表征光导体的响应率和/或检测率和阵列的其他光导体的响应率和/或检测率之间的预定义和/或预定关系。如果阵列的光导体的特性足够相似，则表征光导体的测量的暗电阻、响应率和检测率的变化可用于估计阵列的剩余部分中的这些参数的变化。通过假设像素对环境因素的已知响应，可以估计阵列中的每个像素的暗电阻、响应率和检测率并避免在环境变化范围内的校准。如上文所概述的，阵列可以在同一衬底上单片地制造，使得每个光导体的行为应成比例地大致相同。这可以允许估计每个像素的响应率和/或检测率。这可以允许更少的校准和更准确的测量。
所确定的暗电阻和/或响应率R和/或检测率D*可以存储在例如评估装置的非易失性存储器中。然后可以使用这些值来确定在其他光导体测量期间照射源的绝对或相对功率密度。
光导体读出电路被配置用于在光导体的阵列的操作期间确定表征光导体的响应电压。如本文所使用的，术语“在光导体的阵列的操作期间确定”是广义的术语，并且应对其赋予对本领域普通技术人员而言普通和惯用的含义，而不限于特殊或定制的含义。该术语具体地可以是指但不限于可以实时获得暗电阻和/或对已知功率密度和噪声的信号响应的测量结果，连同其他光导体测量结果一起。
评估装置可以被配置用于将确定的暗电阻、确定的响应率R或确定的检测率D*中的一个或多个与至少一个预定义和/或预定值进行比较。评估装置可以被配置用于如果比较揭示了差异超过预定义和/或预定容差值，则产生至少一个指示。特别是，评估装置可以被配置用于产生初始校准是否被估计为仍然有效的反馈度量。在评估装置确定该差异大于预定义和/或预定容差值的情况下，初始校准被认为是无效的。在这种情况下，评估装置可以启动新的校准，该新的校准考虑确定的暗电阻和/或确定的响应率R和/或确定的检测率D*。
附加地或替代地，根据用单独的光电检测器测量，其他参数，诸如温度、湿度、在光导体的光谱响应之外的辐射，例如热辐射、放射性、无线电波可以使用单独的检测装置、特别是靠近光导体阵列的检测装置来确定。这些检测装置可用于校准和/或校正目的。
在本发明的另一方面中，提出了一种用于确定表征光导体的至少一个阵列的至少一个变量的方法。在该方法中，使用根据本发明的装置。因此，关于方法的实施例和定义，参考上面对装置的描述或者如下文进一步详细描述的。
该方法包括以下方法步骤，其具体地可以以给定的顺序执行。然而，不同的顺序也是可能的。进一步可能的是，完全或部分同时执行方法步骤中的两个或两个以上。进一步地，方法步骤中的一个或多个或甚至全部可以执行一次，或者可以重复执行，诸如重复一次或多次。进一步地，该方法可包括未列出的附加方法。
该方法包括以下步骤：
i)提供光导体的阵列，其中，每个光导体被配置用于展现出取决于对其光敏区域的照射的电阻，其中，所述阵列的至少一个光导体被设计为表征光导体；
ii)通过使用至少一个偏置电压源将至少一个交变偏置电压施加到所述表征光导体或将至少一个直流(DC)偏置电压施加到所述表征光导体；
iii)确定表征光导体的响应于偏置电压产生的响应电压，其中，所述电压响应与表征光导体的阵列的变量成比例，其中，所述表征光导体的所述响应电压的所述确定在所述光导体的阵列的操作期间执行。
例如，表征光导体的阵列的变量可以是对已知强度的信号响应。阵列的表征光导体可以覆盖有至少一个波长相关滤波器。在步骤ii)中，可以将直流(DC)偏置电压施加到表征光导体。该方法可包括通过使用至少一个窄带照射源照射表征光导体。窄带照射源可以被配置用于产生具有预定义和/或预定强度P的光。所述窄带照射源的源波长可通过所述表征光导体来检测，并且在由所述阵列的其他光导体使用的波长之外。在步骤iii)中，可以确定表征光导体的响应于由窄带照射源对其光敏区域的照射而产生的响应电压。电压响应与信号噪声成比例。该方法可以包括确定响应率。
例如，表征光导体阵列的变量可以是信号噪声N。表征光导体可以覆盖有至少一个不透明掩模。在步骤ii)中，可以将直流(DC)偏置电压施加到表征光导体。在步骤iii)中，可以通过确定表征光导体的响应于DC偏置电压产生的响应电压来确定信号噪声N。该方法可以包括确定检测率。
例如，表征光导体阵列的变量可以是暗电阻Rdark。表征光导体可以覆盖有至少一个不透明掩模。在步骤ii)中，可以将至少一个交变偏置电压施加到表征光导体。可以确定所述表征光导体的响应于交变偏置电压产生的响应电压，其中，响应电压与表征光导体的暗电阻Rdark成比例。
该方法可包括如果比较揭示差异超过预定义和/或预定容差值，则产生至少一个指示，以及否则重复步骤ii)到iii)。
该方法可包括考虑表征光导体的所测量的响应率R来估计阵列的每个光导体的响应率和/或用于考虑表征光导体的所测量的检测率D*来估计阵列的每个光导体的检测率。例如，在单片制造的阵列中，暗电阻可以变化约15％，以及信号和检测率可以变化约30％。表征光导体的测量值的任何变化可能导致阵列中的其他传感器的成比例变化。
在本发明的另一方面中，公开了根据本发明的装置的用途，用于以下目的：光谱仪应用；农用化学品质量控制；药品质量控制；食品质量控制；大气科学和其他工业应用。
概括而言，在本发明的上下文中，以下实施例被认为是特别优选的：
实施例1：一种装置，包括：
-光导体的至少一个阵列，其中，每个光导体被配置用于展现出取决于其光敏区域的照射的电阻，其中，所述阵列的至少一个光导体被设计为表征光导体；
-至少一个偏置电压源，其中，所述偏置电压源被配置用于将至少一个交变偏置电压施加到所述表征光导体或将至少一个直流(DC)偏置电压施加到所述表征光导体；
-至少一个光导体读出电路，其中，所述光导体读出电路被配置用于确定所述表征光导体的响应于所述偏置电压产生的响应电压，其中，所述电压响应与表征所述光导体的阵列的变量成比例，其中，所述光导体读出电路被配置用于在所述光导体的阵列的操作期间确定所述表征光导体的响应电压。
实施例2：根据前一实施例所述的装置，其中，表征所述光导体的阵列的所述变量是选自以下各项的至少一个变量：暗电阻Rdark；信号噪声；对已知强度的信号响应。
实施例3：根据前一实施例所述的装置，其中，所述装置包括至少一个评估装置，其中，所述评估装置被配置用于根据对已知强度的信号响应确定响应率R和/或根据对已知强度的信号响应和根据信号噪声确定检测率D*。
实施例4：根据前述实施例中的任一项所述的装置，其中，所述评估装置被配置用于通过
Figure BDA0003586909120000141
确定所述响应率R，其中，S是响应电压，P是入射功率密度，以及A是所述表征光导体的所述光敏区域的表面积。
实施例5：根据前一实施例所述的装置，其中，所述评估装置被配置用于考虑所述表征光导体的所测量的响应率R来估计所述阵列的每个光导体的响应率。
实施例6：根据前述三个实施例中的任一项所述的装置，其中，所述评估装置被配置用于通过
Figure BDA0003586909120000151
确定所述检测率D*，其中，N是信号噪声，f是照射频率，P是入射功率密度，以及A是所述表征光导体的所述光敏区域的表面积。
实施例7：根据前一实施例所述的装置，其中，所述评估装置被配置用于考虑所述表征光导体的所测量的检测率D*来估计所述阵列的每个光导体的检测率。
实施例8：根据前述实施例中的任一项所述的装置，其中，所述表征光导体覆盖有至少一个不透明掩模，其中，所述光导体读出电路被配置用于确定所述表征光导体的响应于所述交变偏置电压产生的响应电压，其中，所述电压响应与所述表征光导体的所述暗电阻Rdark成比例。
实施例9：根据前一实施例所述的装置，其中，所述光导体读出电路包括至少一个分压器电路，其中，所述分压器电路包括与所述表征光导体串联布置的至少一个参考电阻器Rref，其中，所述光导体读出电路包括至少一个电荷放大器，其中，所述光导体读出电路包括布置在所述电荷放大器的输入与所述分压器电路的输出之间的至少一个电容器Cb，其中，所述暗电阻Rdark可通过
Figure BDA0003586909120000152
确定，其中，vb是所述交变偏置电压的幅度，Δvo是所述响应电压，并且τ是所述电荷放大器的积分时间。
实施例10：根据前一实施例所述的装置，其中，所述光导体读出电路包括至少一个电流撇除电路。
实施例11：根据前述实施例中的任一项所述的装置，其中，所述表征光导体覆盖有至少一个不透明掩模，其中，所述光导体读出电路被配置用于确定所述表征光导体的响应于所述DC偏置电压产生的响应电压，其中，所述电压响应与所述信号噪声成比例。
实施例12：根据前述实施例中的任一项所述的装置，其中，所述表征光导体覆盖有至少一个波长相关滤波器，其中，所述光导体读出电路被配置用于确定所述表征光导体的响应于所述DC偏置电压产生的响应电压，其中，所述电压响应与对已知强度的信号响应成比例。
实施例13：根据前一实施例所述的装置，其中，所述装置包括被配置用于产生具有预定义和/或预定强度P的光的至少一个窄带照射源，其中，所述窄带照射源的源波长可通过覆盖有所述波长相关滤波器的所述表征光导体来检测，并且在由所述阵列的其他光导体使用的波长之外，其中，所述光导体读出电路被配置用于确定覆盖有所述波长相关滤波器的所述表征光导体的响应于由所述窄带照射源对其光敏区域的照射而产生的所述响应电压S。
实施例14：根据前述实施例中的任一项所述的装置，其中，每个光导体响应于不同波长的电磁能。
实施例15：一种用于确定表征光导体的至少一个阵列的至少一个变量的方法，其中，所述方法使用根据前述实施例中的任一项所述的装置并且所述方法包括以下步骤：
i)提供光导体的阵列，其中，每个光导体被配置用于展现出取决于其光敏区域的照射的电阻，其中，所述阵列的至少一个光导体被设计为表征光导体；
ii)通过使用至少一个偏置电压源将至少一个交变偏置电压施加到所述表征光导体或将至少一个直流(DC)偏置电压施加到所述表征光导体；
iii)确定所述表征光导体的响应于所述偏置电压产生的响应电压，其中，所述电压响应与表征所述光导体的阵列的所述变量成比例，其中，所述表征光导体的所述响应电压的所述确定在所述光导体的阵列的操作期间执行。
实施例15：根据前一实施例所述的方法，其中，表征所述光导体的阵列的所述变量是对已知强度的信号响应，其中，所述阵列的所述表征光导体覆盖有至少一个波长相关滤波器，其中，在步骤ii)中，将所述直流(DC)偏置电压施加到所述表征光导体，其中，所述方法包括通过使用至少一个窄带照射源照射所述表征光导体，其中，所述窄带照射源被配置用于产生具有预定义和/或预定强度P的光，其中，所述窄带照射源的源波长可通过所述表征光导体来检测，并且在由所述阵列的其他光导体使用的波长之外，其中，在步骤iii)中，确定所述表征光导体的响应于由所述窄带照射源对其光敏区域的照射而产生的响应电压，其中，所述电压响应与对已知强度的信号响应成比例。
实施例16：根据涉及用于确定表征光导体的至少一个阵列的至少一个变量的方法的前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，表征所述光导体的阵列的所述变量是信号噪声N，其中，所述表征光导体覆盖有至少一个不透明掩模，其中，在步骤ii)中，将所述直流(DC)偏置电压施加到所述表征光导体，其中，在步骤iii)中，通过确定所述表征光导体的响应于所述DC偏置电压产生的响应电压来确定所述信号噪声N。
实施例17：根据涉及用于确定表征光导体的至少一个阵列的至少一个变量的方法的前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，表征所述光导体的阵列的所述变量是暗电阻Rdark，其中，所述表征光导体覆盖有至少一个不透明掩模，其中，在步骤ii)中，将所述至少一个交变偏置电压施加到所述表征光导体，其中，所述表征光导体的响应于所述交变偏置电压产生的响应电压被确定，其中，所述响应电压与所述表征光导体的暗电阻Rdark成比例。
实施例18：根据涉及用于确定表征光导体的至少一个阵列的至少一个变量的方法的前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括：如果所述比较揭示差异超过预定义和/或预定容差值，则产生至少一个指示，以及否则重复步骤ii)到iii)。
实施例19：一种根据涉及装置的前述实施例中的任一项所述的装置的用途，用于以下各项中的一项或多项：光谱仪应用；农用化学品质量控制；药品质量控制；食品质量控制；大气科学和其他工业应用。
附图说明
从以下结合从属权利要求对优选示例性实施例的描述，本发明的其他可选细节和特征将显而易见。在该上下文中，特定特征可以单独或者与特征组合来实现。本发明不限于示例性实施例。在附图中示意性地示出了示例性实施例。各个附图中相同的参考标号指代相同的元件或具有相同功能的元件，或者在其功能方面彼此对应的元件。
具体地，在图中：
图1示出了根据本发明的装置的示例性实施例；以及
图2示出了装置的另外的示例性实施例。
具体实施方式
图1以高度示意性方式示出了的装置110的示例性实施例。装置110包括光导体112的至少一个阵列113，光导体112被配置用于展现出取决于对光导体112的光敏区域的照射的电阻。阵列113可包括以具有多个像素的矩阵布置的多个光导体112。矩阵具体地可以是或可以包括具有一个或多个行和一个或多个列的矩形矩阵。行和列具体地可以以矩形方式布置。然而，应当概述，其他布置是可行的，诸如非矩形布置。作为示例，圆形布置也是可行的，其中，元件以关于中心点的同心圆或椭圆布置。例如，矩阵可以是单行像素。其他布置是可行的。矩阵的光导体112具体地可以在尺寸、灵敏度和其他光、电和机械特性中的一种或多种中相等。矩阵的所有光导体112的光敏区域具体地可以位于共同平面中，使得照射阵列的光束可以在共同平面上产生光斑。阵列113可以在同一衬底上单片地制造。阵列113的光导体112可以设计成相同的，特别是在它们的光敏区域和/或光导材料的尺寸和/或形状方面相同。在以下中，描述了示例性的一个光导体112。
光导体112中的每一个可以是能够展现出特定电阻的光敏元件，该特定电阻取决于对光导体112的光敏区域的照射。具体地，该电阻取决于对光导体112的材料的照射。光导体112可包括包含光导材料的光敏区域。光敏区域可包括选自包括以下各项的组的至少一种光导材料：硫化铅(PbS)；硒化铅(PbSe)；碲镉汞(HgCdTe)；硫化镉(CdS)；硒化镉(CdSe)；锑化铟(InSb)；砷化铟(InAs)；砷化铟镓(InGaAs)；非本征半导体，例如，掺杂Ge、Si、GaAs。然而，其他材料是可行的。例如，在WO 2016/120392 A1中描述了另外的可能光导材料。例如，光导体112可以是可从德国trinamiX GmbH,D-67056 Ludwigshafen am Rhein以商品名HertzstueckTM商购的光导体。例如，光导体112可以应用在光敏检测器电路中。
例如，光敏区域可以由至少一个照射源114照射，参见例如图2。照射源114可以例如是或包括环境光源和/或可以是或可以包括人造照射源。举例来说，照射源114可包括至少一个红外发射器和/或至少一个可见光发射器和/或至少一个紫外光发射器。举例来说，照射源114可包括至少一个发光二极管和/或至少一个激光二极管。照射源114可以特别包括以下照射源中的一种或多种：激光器，特别是激光二极管，尽管原则上，替代地或附加地，也可以使用其他类型的激光器；发光二极管；白炽灯；霓虹灯；焰源；有机光源，特别是有机发光二极管；结构话光源。替代地或附加地，也可以使用其他照射源。照射源114通常可以适于在以下各项中的至少一项中发射光：紫外光谱范围、红外光谱范围。最优选地，至少一个照射源适于发射NIR和IR范围内、优选地在800nm和5000nm的范围内、最优选地在1000nm和4000nm的范围内的光。
照射源114可包括至少一个非连续光源。可替代地，照射源114可包括至少一个连续光源。光源可以是具有至少一个辐射波长的任意光源，该至少一个辐射波长具有与光导体112的敏感波长的重叠。例如，光源可以被配置用于产生普朗克辐射。例如，光源可包括至少一个发光二极管(LED)和/或至少一个激光源。例如，光源可以被配置用于通过放热反应(例如液体或固体材料或气体的氧化)产生照射。例如，光源可以被配置用于从荧光效应产生照射。照射源114可以被配置用于产生至少一个调制光束。可替代地，由照射源产生的光束可以是非调制的和/或可以由另外的光学装置调制。照射源114可包括至少一个光学斩波器装置，该光学斩波器装置被配置用于调制来自连续光源的光束。光学斩波器装置可以被配置用于周期性地中断来自连续光源的光束。例如，光学斩波器装置可以是或可以包括至少一个可变频率旋转盘斩波器和/或至少一个固定频率音叉斩波器和/或至少一个光学快门。由于非连续照射，输出电流可以是变化的电流信号，也称为调制电流。与光导体112的暗电流相比较，调制电流可以很小。
例如，光敏区域可以是二维或三维区域，其优选但不一定是连续的，并且可以形成连续区域。光导体112可以具有一个或多个这样的光敏区域。响应于照射，光导体112的电阻被调整和/或改变和/或变化。当光导体112被照射时，光导体112可能展现出电阻降低。光导体112在被照射时可降低其电阻率。具体地，光导体112的电阻可以随着增加入射光强度而降低。暗电阻与亮电阻之间的变化是要测量或要读出的量。
阵列113的每个光导体112可以响应于不同波长的电磁能。特别是，光导体112可以检测在电磁光谱中不同波长处的电磁吸收。光导体112的阵列113可以设计成使得阵列中的每个像素响应于不同波长的电磁能。这可以允许使阵列113用于分光计应用。
装置110包括至少一个偏置电压源116，该偏置电压源116被配置用于将至少一个偏置电压施加给光导体。在图1中，示例性示出了用于三个光导体112的偏置电压源116。阵列113的光导体112可以与偏置电压源116电连接。偏置电压可以是跨光导体材料施加的电压。
阵列113的至少一个光导体112可以被设计为表征光导体118。在图2中，装置110包括三个表征光导体118。阵列113的至少一个第一表征光导体120覆盖有至少一个波长相关滤波器122。用波长相关滤波器122掩蔽表征光导体118可以允许具有感兴趣频率的信号能够通过。波长相关滤波器122可以允许具有已知波长和功率密度的光照射光导体120的光敏区域。阵列113的至少一个第二表征光导体124覆盖有至少一个不透明掩模126。至少一个第三表征光导体128覆盖有至少一个不透明掩模126。不透明掩模126可以被配置用于防止光可以传递到被覆盖的光导体124、128的光敏区域。表征光导体118可以对窄波长范围敏感，特别是对单个波长敏感。不透明掩模126可以配置为滤波器元件，该滤波器元件配置用于防止所述波长的光可以传递到表征光导体。不透明掩模126的使用可以允许测量暗电阻。
装置110包括至少一个光导体读出电路130。光导体读出电路130被配置用于确定表征光导体118的响应于偏置电压产生的响应电压。电压响应与表征光导体112的阵列113的变量成比例。光导体112的阵列113的行为可能取决于暗电阻和/或响应率R和/或检测率D*。表征光导体112的阵列113的变量可以是选自包括以下各项的组的至少一个变量：暗电阻Rdark；信号噪声N；对已知强度的信号响应S。光导体112的响应率可以是光导体112的DC电阻的测量结果。它是施加到光导体112的DC偏置电压和流过它的DC电流的函数。光导体112的响应率可以是入射电磁能的每单位瓦特输出电压的量度。光导体112的检测率D*可以是标准化为感兴趣的频率f、照射源的输入功率密度和光导体的光敏区域的光导体的信噪比的量度。单片集成的高密度光导体112阵列113可以在单个绝缘衬底上生产。个体光导体112之间的暗电阻、电阻率和检测率可以是相似的，并且当环境条件改变时，它们彼此之间的变化比例大致相同。
为了确定暗电阻，偏置电压源116被配置用于将至少一个交变偏置电压Ubias,AC施加到第三表征光导体128。偏置电压源116可以被配置用于改变偏置电压。具体地，偏置电压被选择为使得电荷载流子的积分，诸如在测量周期期间流过光导体的总电流，为零。测量周期可以是在相同方向上的偏置电压极化的两个连续转变之间的时间，诸如从上升沿(例如正边缘)到上升沿或从下降沿(例如负边缘)到下降沿。偏置电压可以从±0.001V到±5000V。优选地，偏置电压可以从±0.1V到±500V，并且最优选地，偏置电压可以从±1V到±50V。偏置电压可以在正和负之间切换。由于所施加的偏置电压导致的跨光导材料的电场可以是约50V/mm。
为了确定暗电阻，可以设计光导体读出电路130，如图2所示。光导体读出电路130可包括至少一个分压器电路132。分压器电路132可包括与第三表征光导体128串联布置的至少一个参考电阻器Rref 134。参考电阻器134可以具有已知的电阻Rref。参考电阻器134可以是适于允许确定电压变化的任意电阻器。光导体读出电路130可包括至少一个电荷放大器136。电荷放大器136可以被配置为具有高输入阻抗的积分器。电荷放大器136可以被配置为将电荷转换成电压。高输入阻抗可以防止泄漏损失。电荷放大器136可包括运算放大器138。电荷放大器138可包括反馈路径中的至少一个电容器CF。反馈路径中的电容器CF可以被配置用于随时间累积电流。光导体读出电路130包括至少一个电容器，以下表示为电容器Cb。电容器可以具有从100pF到500nF的容量。电容器Cb可以布置在电荷放大器136的输入与分压器电路132的输出之间。如果电容器Cb足够大，暗电阻可由下式确定：
Figure BDA0003586909120000221
其中，vb是交变偏置电压的幅度，Δvo是响应电压，并且τ是电荷放大器136的积分时间。取决于交流偏置电压的其他读出电子器件或小电容器Cb可以在暗电阻和响应电压之间具有不同的关系，但在这些情况下也将存在闭合线性解决方案。
可替代地，为了确定暗电阻，光导体读出电路130可以设计为至少一个电流撇除电路。其他架构也是可能的。例如，暗电阻可以通过直接测量电流和通过欧姆定律计算电阻来确定。
装置110可包括至少一个评估装置140。评估装置140可以被配置用于考虑暗电阻Rdark来确定阵列113的每个光导体112的暗电阻。
为了确定信号噪声，第二表征光导体124可以覆盖有至少一个不透明掩模126。不透明掩模126可以与用于确定暗电阻的不透明掩模相同。偏置电压源116可以被配置用于将DC偏置电压施加到覆盖有不透明掩模的第二表征光导体124。光导体读出电路130可以被配置用于确定表征光导体的响应于DC偏置电压产生的响应电压。电压响应与信号噪声成比例。
为了确定对已知强度的信号响应，第一表征光导体120可以覆盖有至少一个波长相关滤波器122。装置110可包括被配置用于产生具有预定义和/或预定强度P的光的至少一个窄带照射源142。窄带照射源142可以用已知强度照射覆盖有波长相关滤波器122的第一表征光导体120。窄带照射源142的源波长可通过第一表征光导体120来检测，并且可以在由阵列113的其他光导体112使用的波长之外。其他光导体112可以配置用于在其有用的光谱响应内响应于光。为了使光导体响应于来自特定波长的光，光导体可以覆盖有光谱滤波器以确保到达每个光导体的波长在特定波长处是窄带的。例如，可以在每个光导体的顶部设置波长相关滤波器，以确保NIR是正确频率的窄带。用于表征光导体118的波长相关滤波器122和不透明掩模126可以是用于其他光导体120的相同滤波器的一部分。光导体读出电路130可以被配置用于确定第一表征光导体120的响应于DC偏置电压120产生的响应电压，其中，电压响应与对已知强度的信号响应成比例。光导体读出电路130可以被配置用于确定第一表征光导体120的响应于由窄带照射源142对其光敏区域的照射产生的响应电压S。当第一表征光导体120被设置为响应于源波长并且当强度P已知时，可以使用光导体读出电路130连同光导体阵列113的其他像素一起实时确定信号响应，即响应电压S。
评估装置140可以被配置用于根据对已知强度的信号响应确定响应率R和/或根据对已知强度的信号响应和根据信号噪声确定检测率D*。评估装置140可以被配置用于通过
Figure BDA0003586909120000231
确定响应率R，其中，S是响应电压，P是入射功率密度，以及A是第一表征光导体120的光敏区域的表面积。评估装置140可以被配置用于通过
Figure BDA0003586909120000232
确定检测率D*，其中，N是信号噪声，f是照射频率，P是入射功率密度，以及A是第一表征光导体120的光敏区域的表面积。
评估装置140可以被配置用于考虑表征光导体118的所测量的响应率R来估计阵列113的每个光导体112的响应率。评估装置140可以被配置用于考虑表征光导体118的所测量的检测率D*来估计阵列的每个光导体的检测率。如果阵列113的光导体112的特性足够相似，则表征光导体118的测量的暗电阻、响应率和检测率的变化可用于估计阵列的剩余部分中的这些参数的变化。通过假设像素对环境因素的已知响应，可以估计阵列中的每个像素的暗电阻、响应率和检测率并避免在环境变化范围内的校准。阵列113可以在同一衬底上单片地制造，使得每个光导体112的行为应成比例地大致相同。这可以允许估计每个像素的响应率和/或检测率。这可以允许更少的校准和更准确的测量。
所确定的暗电阻和/或响应率R和/或检测率D*可以存储在例如评估装置140的非易失性存储器中。然后可以使用这些值来确定在其他光导体测量期间照射源114的绝对或相对功率密度。
光导体读出电路130被配置用于在光导体112的阵列113的操作期间确定表征光导体118的响应电压。特别是，可以实时获得暗电阻和/或对已知功率密度和噪声的信号响应的测量结果，连同其他光导体测量结果一起。
评估装置140可以被配置用于将确定的暗电阻、确定的响应率R或确定的检测率D*中的一个或多个与至少一个预定义和/或预定值进行比较。评估装置140可以被配置用于如果比较揭示了差异超过预定义和/或预定容差值，则产生至少一个指示。特别是，评估装置140可以被配置用于产生初始校准是否被估计为仍然有效的反馈度量。在评估装置140确定该差异大于预定义和/或预定容差值的情况下，初始校准被认为是无效的。在这种情况下，评估装置140可以启动新的校准，该新的校准考虑确定的暗电阻和/或确定的响应率R和/或确定的检测率D*。
参考标记列表
110 检测器
112 光导体
113 阵列
114 照射源
116 偏置电压源
118 表征光导体
120 第一表征光导体
122 波长相关滤波器
120 第二表征光导体
126 不透明掩模
128 第三表征光导体
130 光导体读出电路
132 分压器电路
134 参考电阻器
136 电荷放大器
138 运算放大器
140 评估装置
142 窄带照射源

Claims (15)

1.一种装置(110)，包括：
-光导体(112)的至少一个阵列(113)，其中，每个光导体(112)被配置用于展现出取决于其光敏区域的照射的电阻，其中，所述阵列(113)的至少一个光导体(112)被设计为表征光导体(118)；
-至少一个偏置电压源(116)，其中，所述偏置电压源(116)被配置用于将至少一个交变偏置电压施加到所述表征光导体(118)或将至少一个直流(DC)偏置电压施加到所述表征光导体(118)；
-至少一个光导体读出电路(130)，其中，所述光导体读出电路(130)被配置用于确定所述表征光导体(118)的响应于所述偏置电压产生的响应电压，其中，所述响应电压与表征所述光导体(112)的阵列(113)的变量成比例，其中，所述光导体读出电路(130)被配置用于在所述光导体(112)的阵列(113)的操作期间确定所述表征光导体(118)的所述响应电压。
2.根据前一权利要求所述的装置(110)，其中，表征所述光导体(112)的阵列(113)的所述变量是选自以下各项的至少一个变量：暗电阻Rdark；信号噪声；对已知强度的信号响应。
3.根据前一权利要求所述的装置(110)，其中，所述装置(110)包括至少一个评估装置(140)，其中，所述评估装置(140)被配置用于根据对已知强度的信号响应确定响应率R和/或根据对已知强度的信号响应和根据信号噪声确定检测率D*。
4.根据前一权利要求所述的装置(110)，其中，所述评估装置(140)被配置用于考虑所述表征光导体(118)的所测量的响应率R来估计所述阵列(113)的每个光导体(112)的响应率，和/或其中，所述评估装置(140)被配置用于考虑所述表征光导体(118)的所测量的检测率D*来估计所述阵列(113)的每个光导体(112)的检测率。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(110)，其中，所述表征光导体(118)覆盖有至少一个不透明掩模(126)，其中，所述光导体读出电路(130)被配置用于确定所述表征光导体(118)的响应于所述交变偏置电压产生的响应电压，其中，所述响应电压与所述表征光导体(118)的暗电阻Rdark成比例。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(110)，其中，所述表征光导体(118)覆盖有至少一个不透明掩模(126)，其中，所述光导体读出电路(130)被配置用于确定所述表征光导体(118)的响应于所述DC偏置电压产生的响应电压，其中，所述响应电压与所述信号噪声成比例。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(110)，其中，所述表征光导体(118)覆盖有至少一个波长相关滤波器(122)，其中，所述光导体读出电路(130)被配置用于确定所述表征光导体(130)的响应于所述DC偏置电压产生的响应电压，其中，所述响应电压与对已知强度的信号响应成比例。
8.根据前一权利要求所述的装置(110)，其中，所述装置(110)包括被配置用于产生具有预定义和/或预定强度P的光的至少一个窄带照射源(142)，其中，所述窄带照射源(142)的源波长能通过覆盖有所述波长相关滤波器(122)的所述表征光导体(118)来检测，并且在由所述阵列(113)的其他光导体(112)使用的波长之外，其中，所述光导体读出电路(130)被配置用于确定覆盖有所述波长相关滤波器(122)的所述表征光导体(118)的响应于由所述窄带照射源(142)对其光敏区域的照射而产生的所述响应电压S。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(110)，其中，每个光导体(112)响应于不同波长的电磁能。
10.一种用于确定表征光导体(112)的至少一个阵列(113)的至少一个变量的方法，其中，所述方法使用根据前述权利要求中的任一项所述的装置并且所述方法包括以下步骤：
i)提供所述光导体(112)的阵列(113)，其中，每个光导体(112)被配置用于展现出取决于其光敏区域的照射的电阻，其中，所述阵列(113)的至少一个光导体(112)被设计为表征光导体(118)；
ii)通过使用至少一个偏置电压源(116)将至少一个交变偏置电压施加到所述表征光导体(118)或将至少一个直流(DC)偏置电压施加到所述表征光导体(118)；
iii)确定所述表征光导体(118)的响应于所述偏置电压产生的响应电压，其中，所述响应电压与表征光导体(112)的阵列(113)的所述变量成比例，其中，所述表征光导体(118)的所述响应电压的所述确定在所述光导体(112)的阵列(113)的操作期间执行。
11.根据前一权利要求所述的方法，其中，表征所述光导体(112)的阵列(113)的所述变量是对已知强度的信号响应，其中，所述阵列(113)的所述表征光导体(118)覆盖有至少一个波长相关滤波器(122)，其中，在步骤ii)中，将所述直流(DC)偏置电压施加到所述表征光导体(118)，其中，所述方法包括通过使用至少一个窄带照射源(142)照射所述表征光导体(118)，其中，所述窄带照射源(142)被配置用于产生具有预定义和/或预定强度P的光，其中，所述窄带照射源(142)的源波长能通过所述表征光导体(118)来检测，并且在由所述阵列(113)的其他光导体(112)使用的波长之外，其中，在步骤iii)中，确定所述表征光导体(118)的响应于由所述窄带照射源(142)对其光敏区域的照射而产生的响应电压，其中，所述响应电压与对已知强度的信号响应成比例。
12.根据涉及用于确定表征光导体(112)的至少一个阵列(113)的至少一个变量的方法的前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，表征所述光导体(112)的阵列(113)的所述变量是信号噪声N，其中，所述表征光导体(118)覆盖有至少一个不透明掩模(126)，其中，在步骤ii)中，将所述直流(DC)偏置电压施加到所述表征光导体(118)，其中，在步骤iii)中，所述信号噪声N通过确定所述表征光导体(118)的响应于所述DC偏置电压产生的所述响应电压来确定。
13.根据涉及用于确定表征光导体(112)的至少一个阵列(113)的至少一个变量的方法的前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，表征所述光导体(112)的阵列(113)的所述变量是暗电阻Rdark，其中，所述表征光导体(118)覆盖有至少一个不透明掩模(126)，其中，在步骤ii)中，将所述至少一个交变偏置电压施加到所述表征光导体(118)，其中，所述表征光导体(118)的响应于所述交变偏置电压产生的响应电压被确定，其中，所述响应电压与所述表征光导体(118)的暗电阻Rdark成比例。
14.根据涉及用于确定表征光导体(112)的至少一个阵列(113)的至少一个变量的方法的前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括如果比较揭示差异超过预定义和/或预定容差值，则产生至少一个指示，以及否则重复步骤ii)到iii)。
15.一种根据涉及装置的前述权利要求中的任一项所述的装置(110)的用途，所述装置(110)包括：
-光导体(112)的至少一个阵列(113)，其中，每个光导体(112)被配置用于展现出取决于其光敏区域的照射的电阻，其中，所述阵列(113)的至少一个光导体(112)被设计为表征光导体(118)；
-至少一个偏置电压源(116)，其中，所述偏置电压源(116)被配置用于将至少一个交变偏置电压施加到所述表征光导体(118)或将至少一个直流(DC)偏置电压施加到所述表征光导体(118)；
-至少一个光导体读出电路(130)，其中，所述光导体读出电路(130)被配置用于确定所述表征光导体(118)的响应于所述偏置电压产生的响应电压，其中，所述响应电压与表征所述光导体(112)的阵列(113)的变量成比例，其中，所述光导体读出电路(130)被配置用于在所述光导体(112)的阵列(113)的操作期间确定所述表征光导体(118)的所述响应电压；
其中，所述装置(110)用于以下各项中的一项或多项：光谱仪应用；农用化学品质量控制；药品质量控制；食品质量控制；大气科学和其他工业应用。
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