DE102008016167A1 - Farbsensor mit Infrarotkorrektur - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Lichtsensor offenbart, der ein erstes Ausgabesignal erzeugt, das eine Intensität von Licht anzeigt, das aus einer vorgegebenen Richtung in einem ersten Wellenlängenband empfangen wird. Der Lichtsensor enthält ein Substrat, das einen ersten und einen zweiten Fotodetektor, eine erste Filterschicht und eine Steuereinheit aufweist. Die Fotodetektoren reagieren auf Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums sowie auf Licht in dem ersten Wellenlängenband und erzeugen ein erstes und ein zweites Fotodetektorsignal. Die erste Filterschicht lässt Licht in dem ersten Wellenlängenband und Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums durch und sperrt Licht in einem Bereich des sichtbaren Spektrums außerhalb des ersten Wellenlängenbandes, ohne Licht zu verändern, das durch den ersten Fotodetektor empfangen wird. Die Steuereinheit verarbeitet das erste und das zweite Fotodetektorsignal zu dem ersten Ausgabesignal, das um den infraroten Anteil in dem eingegebenen Licht korrigiert ist.

Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Kostengünstige Fotodetektoren, welche die Intensität von Licht in einer Anzahl von Wellenlängenbändern messen, werden in einer Anzahl von Vorrichtungen benötigt. Zum Beispiel verwenden Lichtquellen, die mit roten, blauen und grünen LEDs arbeiten, um Licht zu erzeugen, das als eine bestimmte Farbe wahrgenommen wird, oft Fotodetektoren in einer Servoschleife, welche die Ausgabe der LEDs auf vorgegebenen Pegeln hält, um das Altern zu kompensieren. Die Fotodetektoren werden dafür verwendet, die Ausgabe jeder LED zu messen, indem sie das Licht messen, das durch die LEDs in jedem von drei Spektralbändern erzeugt wird. Eine Steuereinheit verändert den durchschnittlichen Strom zu jeder LED dergestalt, dass die gemessenen Ausgaben auf Sollwerten gehalten werden, die durch die wahrgenommene Farbe von zu erzeugendem Licht bestimmt werden.
  • Jeder Fotodetektor besteht in der Regel aus einer Fotodiode, die mit einem Pigmentfilter bedeckt ist, welches das Ansprechen der Fotodiode auf Licht in einem entsprechenden Wellenlängenband einschränkt. Das Signal von der Fotodiode wird durch das einfallende Licht, die Bandpassfilter-Charakteristik des Pigments und verschiedene Hintergrundsignale bestimmt, die unabhängig von dem Intensitätswert des Lichts, das die Fotodiode erreicht, vorhanden sind. Die Licht-unabhängigen Signale werden oft als der "Dunkelstrom" bezeichnet. Die durch den Dunkelstrom erzeugten Fehler können beseitigt werden, indem man den Ausgang der Fotodiode misst, wenn kein Licht vorhanden ist, und dann den gemessenen Signalwert von den Signalen subtrahiert, die durch die Fotodiode in Gegenwart von Licht erzeugt werden. Zum Beispiel kann eine zusätzliche Fotodiode, die mit einer lichtundurchlässigen Schicht überzogen ist, die alles Licht blockiert, in den Fotodetektor integriert werden. Das Signal von dieser Fotodiode wird dann von dem Signal subtrahiert, das durch die Fotodioden erzeugt wird, die mit den verschiedenen Pigmentfiltern überzogen sind.
  • Leider haben die Pigmentfilter, die zur Verwendung in preiswerten Fotodetektoren zur Verfügung stehen, außer den Bändern in dem gewünschten sichtbaren Bereich des Spektrums signifikante Durchlassbänder im infraroten Bereich des optischen Spektrums. In vielen Fällen enthalten die interessierenden Lichtquellen auch Licht im infraroten Bereich des Spektrums. Darum kann das Signal, das durch eine Fotodiode erzeugt wird, die mit einem dieser Pigmentfilter arbeitet, ein unerwünschtes infrarotes Hintergrundsignal enthalten, wenn die Lichtquelle einen signifikanten Betrag an infrarotem Licht enthält. Das infrarote Licht wird entweder durch die Lichtquelle, die gesteuert wird, oder durch Hintergrundumgebungslichtquellen, die Licht in den Eingang des Lichtsensors eintragen, erzeugt.
  • In einigen Systemen des Standes der Technik ist ein Infrarot-Sperrfilter über den verschiedenen Pigmentfiltern angeordnet, um das unerwünschte Infrarotsignal zu sperren. Doch das zusätzliche Filter verteuert den Lichtsensor. Außerdem sind die Infrarotfilter im sichtbaren Bereich des Spektrums weniger als 100 Prozent transparent, weshalb das zusätzliche Filter über den Pigmentfiltern einen Teil des interessierenden Lichts dämpft und somit die Empfindlichkeit des Lichtsensors verringert.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung weist einen Lichtsensor auf, der ein erstes Ausgangssignal erzeugt, das eine Intensität von Licht anzeigt, das aus einer vorgegebenen Richtung in einem ersten Wellenlängenband empfangen wird. Der Lichtsensor weist ein Substrat, eine erste Filterschicht und eine Steuereinheit auf. Das Substrat hat einen ersten und einen zweiten Fotodetektor, die Licht aus der vorgegebenen Richtung empfangen. Der erste und der zweite Fotodetektor reagieren auf Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums sowie auf Licht im ersten Wellenlängenband und erzeugen ein erstes und ein zweites Fotodetektorsignal, die indikativ für eine Intensität von Licht sind, das durch den ersten und den zweiten Fotodetektor empfangen wird. Die erste Filterschicht lässt Licht im ersten Wellenlängenband und Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums durch, wobei die erste Filterschicht das Licht auffängt, bevor dieses Licht den zweiten Fotodetektor erreicht. Die erste Filterschicht sperrt Licht in einem Bereich des sichtbaren Spektrums außerhalb des ersten Wellenlängenbandes, verändert aber kein Licht, das durch den ersten Fotodetektor empfangen wird. Die Steuereinheit verarbeitet das erste und das zweite Fotodetektorsignal zu einem ersten Ausgabesignal, wobei das erste Ausgabesignal weniger von Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums abhängig ist als das zweite Fotodetektorsignal.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung könnte der Sensor auch einen dritten Fotodetektor aufweisen, der ein drittes Fotodetektorsignal erzeugt, und eine Lichtsperrschicht, die verhindert, dass Licht in den dritten Fotodetektor eindringt. Die Steuereinheit könnte auch den dritten Fotodetektor beim Erzeugen des ersten Ausgabesignals verwenden, um den Dunkelstrom zu kompensieren, bzw. um das Ausgabesignal um den Dunkelstrom zu korrigieren.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung könnten zusätzliche Filterschichten und entsprechende Fotodetektoren integriert werden, um Messungen der Lichtintensität in anderen Spektralbändern vorzunehmen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Fotodetektors des Standes der Technik, der Pigmentfilter benutzt.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Lichtsensors gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Die Art und Weise, in der die vorliegende Erfindung ihre Vorteile realisiert, lässt sich anhand von 1 besser verstehen, die eine Querschnittsansicht eines Fotodetektors des Standes der Technik darstellt, der Pigmentfilter benutzt. Der Fotodetektor 20 ist in der Regel aus einem Chip 21, auf dem 4 Fotodioden ausgebildet sind, ausgebildet. Die Fotodioden 22–24 dienen dem Messen der Intensität von Licht in drei Wellenlängenbändern, die jeweils durch die Pigmentfilter 25–27 bestimmt werden. Die Fotodiode 28 ist mit einer lichtundurchlässigen Schicht 29 überzogen, die jegliches Licht daran hindert, zu der Fotodiode 28 zu gelangen, und wird zum Messen des Dunkelstroms verwendet. Die Pigmentfilter werden mittels fotolithografischer Schritte aufgebracht, die eine Reihe von Maskierungs- und Abscheidungsschritten erfordern. Ein ähnlicher fotolithografischer Schritt wird zum Aufbringen der Schicht 29 benötigt. Wie oben angesprochen, verhindern die Pigmentfilter nicht, dass infrarotes Licht zu den Fotodioden gelangt. Im Prinzip kann eine zusätzliche Filterschicht 35 über den Fotodioden 22–24 angeordnet werden, die verhindert, dass infrarotes Licht zu den Fotodioden gelangt. Jedoch verteuert die Herstellung eines solchen Filters den Lichtsensor erheblich. Des Weiteren verringert jede zusätzliche Filterschicht die Menge an Licht, das die Fotodioden erreicht, und verringert somit die Empfindlichkeit des Fotodetektors.
  • Die vorliegende Erfindung überwindet diese Probleme durch Hinzufügen einer zusätzlichen Fotodiode, die sämtliches einfallendes Licht einschließlich der Infrarotkomponente misst. Die zusätzliche Fotodiode behindert nicht die Funktion der übrigen Fotodioden oder erfordert keine zusätzlichen Fertigungsschritte. Die Signale von den Fotodioden werden dann zu Signalen kombiniert, welche die Intensität in jedem der gewünschten Wellenlängenbänder messen, die sowohl um den Dunkelstrom als auch um die Infrarotstrahlung, die in dem einfallenden Licht vorhanden waren, korrigiert sind.
  • Wenden wir uns nun 2 zu, die eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Lichtsensors gemäß der vorliegenden Erfindung ist. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Fotodiode 31, die das gesamte Licht misst, das den Lichtsensor erreicht, auf dem Substrat 36 enthalten. Für die Zwecke dieser Besprechung wird angenommen, dass die Pigmentschicht 25 ein Bandpassfilter ist, das Licht im roten Bereich des Spektrums durchlässt, dass die Pigmentschicht 26 ein Bandpassfilter ist, das Licht im grünen Bereich des Spektrums durchlässt, und dass die Pigmentschicht 27 ein Bandpassfilter ist, das Licht im blauen Bereich des Spektrums durchlässt. Wie oben angesprochen, ist jede dieser Pigmentschichten für Licht im infraroten Bereich des Spektrums durchlässig. Wenn wir die Signale von den Fotodioden 22–24, 28 und 31 mit I22, I23, I24, I28 bzw. I31 bezeichnen, dann gilt: I23 = fr × Irot + Id + f26 × Ir (1) I24 = fg × Igrün + Id + f27 × Ir (2) I22 = fb × Iblau + Id + f25 × Ir (3) I31 = Irot + Igrün + Iblau + Id + Ir (4) I28 = Id (5)
  • Hierbei sind fr, fg und fb die Anteile des Lichts im roten, grünen bzw. blauen Wellenlängenband, die jeweils durch die Filter 25–27 durchgelassen werden. Die Koeffizienten f25 bis f27 sind die Anteile des infraroten Lichts in dem Eingangslicht, das durch die jeweiligen Filter 25–27 durchgelassen wird. Und Irot, Igrün, Iblau und Ir sind die Intensitäten des Eingangslichts im roten, grünen, blauen und infraroten Bereich des Spektrums. Id schließlich ist der Dunkelstrom. Für die Zwecke dieses Beispiels wird angenommen, dass alle Fotodioden in Größe und Aufbau im Wesentlichen identisch sind und dass daher der Dunkelstrom für alle Fotodioden im Wesentlichen der gleiche ist. Für die Zwecke der vorliegenden Besprechung gilt, dass zwei Fotodioden im Wesentlichen den gleichen Aufbau und den gleichen Dunkelstrom haben, wenn die Unterschiede zwischen den einzelnen Fotodioden innerhalb der statistischen Variation liegen, die bei Fotodioden festgestellt wird, die mittels derselben Prozesse und desselben Maskensatzes auf einer herkömmlichen integrierten Schaltkreisfertigungsstrecke hergestellt wurden.
  • Die verschiedenen Koeffizienten, die den Anteil des Lichts darstellen, das durch jedes Filter hindurchgelassen wird, können für jeden Lichtsensor gemessen werden. Zum Beispiel könnten die durch jede Fotodiode erzeugten Signale gemessen werden, wenn die Fotodioden monochromatischen Lichtquellen von verschiedenen Wellenlängen ausgesetzt werden. Darum kann das oben gezeigte Gleichungssystem für Irot, Igrün und Iblau durch die Steuereinheit 37 so gelöst werden, dass die korrigierte Ausgabe, d. h. Irot usw., erhalten wird.
  • In einer Ausführungsform werden die Pigmentfilterschichten 25–27 aus Materialien hergestellt, die für Infrarotstrahlung im Wesentlichen durchlässig sind. Das heißt, f25 = f26 = f27 = 1. Es ist zu beachten, dass man in diesem Fall Id + Ir durch I' ersetzen kann und dass das System aus 5 Gleichungen auf ein System aus 4 Gleichungen reduziert werden kann, und zwar: I23 = fr × Irot + I' (6) I24 = fg × Igrün + I' (7) I22 = fb × Iblau + I' (8) I31 = Irot + Igrün + Iblau + I' (9)
  • Da die interessierenden Quantitäten Irot, Igrün und Iblau sind, braucht die Steuereinheit nur dieses einfachere Gleichungssystem zu lösen. Infolge dessen wird die den Dunkelstrom messende Fotodiode 28 nicht mehr benötigt. Folglich benötigt diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht mehr Fotodioden als der herkömmliche Lichtsensor. Des Weiteren benötigt diese Ausführungsform nicht die lichtundurchlässige Schicht, die zu der den Dunkelstrom messenden Fotodiode gehört, wodurch die Anzahl der Herstellungsschritte deutlich verringert wird.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung basieren auf einer zusätzlichen Näherung, die nun ausführlicher besprochen wird. Allgemein kann die Ausgabe der k-ten Fotodiode in folgender Form geschrieben werden: Ik = ∫Tk(x)R(x)I(x)dx (10)wobei k = rot, blau oder grün ist, Tk(x) die Transmission der k-ten Filterschicht als eine Funktion der Wellenlänge x ist, R(x) das Signal ist, das durch die k-te Fotodiode als eine Funktion der Wellenlänge erzeugt wird, wenn sie mit Licht einer Einheitsintensität beleuchtet wird, und I(x) die Intensität des Eingangslichts als eine Funktion der Wellenlänge ist. Die Integration erfolgt über das gesamte optische Spektrum oder wenigstens den Bereich, in dem alle Funktionen Tk(x), R(x) und I(x) ungleich null sind. Diese Gleichung kann in folgender Form umgeschrieben werden:
    Figure 00070001
  • Durch Vergleichen von Gleichung (11) mit den Gleichungen (1)–(5) ist zu erkennen, dass die Gleichungen (1)–(3) annehmen, dass
    Figure 00070002
    und zwar unabhängig von der Form der Intensitätsfunktion I(x) und der Form der Filterfunktionen Tk(x). Diese Annahme wird nicht für alle Lichtquellen und Pigmentfilter exakt erfüllt. Jedoch basiert die vorliegende Erfindung auf der Beobachtung, dass es hinreichend korrekt ist, eine ungefähre Korrektur um jegliches Infrarotlicht zuzulassen, das in dem eingegebenen Signal vorhanden ist, ohne ein zusätzliches Infrarotfilter zu benötigen.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen verwenden drei Farbpigmentfilter, die Bandpassfilter im roten, grünen und blauen Bereich des sichtbaren Spektrums bilden. Solche Pigmentfarbfilter sind dem Fachmann bekannt und werden darum hier nicht ausführlich besprochen. Für die Zwecke der vorliegenden Besprechung genügt der Hinweis, dass solche Filter in integrierten Schaltkreisen für Kameras verwendet werden. Es könnten jedoch auch Ausführungsformen hergestellt werden, die Filter in anderen Spektralbereichen verwenden, ohne dass von den Lehren der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
  • Des Weiteren kann die Anzahl der Bandpassfilter von den oben besprochenen drei abweichen. Zum Beispiel werden Farbfiltersysteme, die auf vier Farben basieren, in einer Anzahl von Anwendungen verwendet, um eine erweiterte Skala für die Wiedergabe von Farben zu erhalten. Solche Systeme erfordern oft Lichtsensoren, die auch die Intensität der Vier-Komponent-Lichtquellen beobachten. Gleichermaßen könnte die Anzahl von Bandpassfiltern und entsprechenden Fotodioden auch weniger als 3 sein. Lichtquellen mit einer einzigen Fotodiode, die ein Rückkopplungssystem zum Kompensieren von Alterungseffekten verwenden, sind dem Fachmann ebenfalls bekannt und erfordern einen Lichtsensor, der die Intensität dieser Lichtquelle in Umgebungen beobachtet, die infrarotes Hintergrundlicht haben.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden Fotodioden als Fotodetektor. Jedoch könnten auch andere Formen von Fotodetektoren wie zum Beispiel Fototransistoren verwendet werden.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden Fotodetektoren, die im Wesentlichen zueinander identisch sind. Es könnten jedoch auch Ausführungsformen hergestellt werden, bei denen sich die Fotodetektoren erheblich voneinander unterscheiden, sofern die Beziehung zwischen dem Licht, das durch den Fotodetektor empfangen wird, und dem Ausgangssignal, das durch den Fotodetektor erzeugt wird, bekannt ist. Zum Beispiel könnte der Fotodetektor, der zum Messen des gesamten Lichts, das durch den Lichtsensor empfangen wird, verwendet wird, eine andere Größe haben als die anderen Fotodetektoren. In diesem Fall müssten die in den Gleichungen (1)–(9) gezeigten Vorgaben so geändert werden, dass der veränderte Aufbau berücksichtigt wird.
  • Dem Fachmann fallen anhand der vorangegangenen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verschiedene Modifikationen der vorliegenden Erfindung ein. Dementsprechend darf die vorliegende Erfindung allein durch den Geltungsbereich der folgenden Ansprüche beschränkt werden.

Claims (20)

  1. Lichtsensor, der ein erstes Ausgabesignal erzeugt, das eine Intensität von Licht anzeigt, das aus einer vorgegebenen Richtung in einem ersten Wellenlängenband empfangen wird, wobei der Lichtsensor aufweist: ein Substrat, das einen ersten und einen zweiten Fotodetektor aufweist, die Licht aus der vorgegebenen Richtung empfangen, wobei der erste und der zweite Fotodetektor auf Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums sowie auf Licht in dem ersten Wellenlängenband sensitiv sind, wobei der erste und der zweite Fotodetektor ein erstes und ein zweites Fotodetektorsignal erzeugen, die eine Intensität von Licht anzeigen, das mittels des ersten bzw. mittels des zweiten Fotodetektors empfangen wird; eine erste Filterschicht, die Licht in dem ersten Wellenlängenband und Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums durchlässt, wobei die erste Filterschicht Licht aus der vorgegebenen Richtung auffängt, bevor das Licht den zweiten Fotodetektor erreicht, und Licht in einem Bereich des sichtbaren Spektrums außerhalb des ersten Wellenlängenbandes sperrt, wobei die erste Filterschicht Licht nicht verändert, das durch den ersten Fotodetektorempfangen wird; und eine Steuereinheit, die das erste und das zweite Fotodetektorsignal zu dem ersten Ausgangssignal verarbeitet, wobei das erste Ausgangssignal weniger von Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums abhängt als das zweite Fotodetektorsignal.
  2. Lichtsensor nach Anspruch 1, der des Weiteren einen dritten Fotodetektor, der ein drittes Fotodetektorsignal erzeugt, und eine Lichtsperrschicht aufweist, die verhindert, dass Licht in den dritten Fotodetektor gelangt, wobei die Steuereinheit den dritten Fotodetektor beim Erzeugen des ersten Ausgabesignals verwendet.
  3. Lichtsensor nach Anspruch 1 oder 2, der des Weiteren einen vierten Fotodetektor, der ein viertes Fotodetektorsignal erzeugt, und eine zweite Filterschicht aufweist, die Licht in einem zweiten Wellenlängenband durchlässt, das von dem ersten Wellenlängenband verschieden ist, wobei die zweite Filterschicht Licht aus der vorgegebenen Richtung auffängt, bevor das Licht den vierten Fotodetektor erreicht, und Licht in einem Bereich des sichtbaren Spektrums außerhalb des zweiten Wellenlängenbandes sperrt, wobei die zweite Filterschicht Licht nicht verändert, das durch den ersten Fotodetektor empfangen wird, und wobei die Steuereinheit ein zweites Ausgabesignal erzeugt, das weniger von Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums abhängt als das vierte Fotodetektorsignal.
  4. Lichtsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Fotodetektoren Dunkelströme erzeugen, die im Wesentlichen die gleiche Größenordnung haben.
  5. Lichtsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fotodetektoren im Wesentlichen identisch zueinander sind.
  6. Lichtsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Fotodetektoren Fotodioden aufweisen.
  7. Lichtsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Fotodetektoren Fototransistoren aufweisen.
  8. Verfahren zum Erzeugen einer ersten Schätzung einer Intensität von Licht, das aus einer vorgegebenen Richtung in einem ersten Wellenlängenband empfangen wird, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Substrats, das einen ersten und einen zweiten Fotodetektor aufweist, die Licht aus der vorgegebenen Richtung empfangen, wobei der erste und der zweite Fotodetektor auf Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums sowie auf Licht in dem ersten Wellenlängenband sensitiv sind, wobei der erste und der zweite Fotodetektor ein erstes und ein zweites Fotodetektorsignal erzeugen, die eine Intensität von Licht anzeigen, das durch den ersten bzw. durch den zweiten Fotodetektor empfangen wird; Anordnen einer ersten Filterschicht, die Licht in dem ersten Wellenlängenband und Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums durchlässt, wobei die erste Filterschicht Licht aus der vorgegebenen Richtung auffängt, bevor das Licht den zweiten Fotodetektor erreicht, und Licht in einem Bereich des sichtbaren Spektrums außerhalb des ersten Wellenlängenbandes sperrt, wobei die erste Filterschicht Licht nicht verändert, das durch den ersten Fotodetektorempfangen wird; und Verarbeiten des ersten und des zweiten Fotodetektorsignals zu der ersten Schätzung, wobei die erste Schätzung weniger von Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums abhängt als das zweite Fotodetektorsignal.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das des Weiteren aufweist: Bereitstellen eines dritten Fotodetektors, der ein drittes Fotodetektorsignal erzeugt, und einer Lichtsperrschicht, die verhindert, dass Licht in den dritten Fotodetektor gelangt; und Verwenden des dritten Fotodetektorsignals beim Erzeugen der ersten Schätzung.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, das des Weiteren aufweist: Bereitstellen eines vierten Fotodetektors, der ein viertes Fotodetektorsignal erzeugt, und einer zweiten Filterschicht, die Licht in einem zweiten Wellenlängenband durchlässt, das von dem ersten Wellenlängenband verschieden ist, wobei die zweite Filterschicht Licht aus der vorgegebenen Richtung auffängt, bevor das Licht den vierten Fotodetektor erreicht, und Licht in einem Bereich des sichtbaren Spektrums außerhalb des zweiten Wellenlängenbandes sperrt, wobei die zweite Filterschicht Licht nicht verändert, das durch den ersten Fotodetektor empfangen wird; und Erzeugen einer zweiten Schätzung einer Lichtintensität in einem zweiten Wellenlängenband, wobei die zweite Schätzung weniger von Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums abhängt als das vierte Fotodetektorsignal.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Fotodetektoren Dunkelströme erzeugen, die im Wesentlichen die gleiche Größenordnung haben.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Fotodetektoren im Wesentlichen identisch zueinander sind.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Fotodetektoren Fotodioden aufweisen.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Fotodioden im Wesentlichen die gleiche Größe haben.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Fotodetektoren Fototransistoren aufweisen.
  16. Verfahren zum Herstellen eines Lichtsensors, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Substrats, das einen ersten und einen zweiten Fotodetektor aufweist, die Licht aus der vorgegebenen Richtung empfangen, wobei der erste und der zweite Fotodetektor auf Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums sowie auf Licht in dem ersten Wellenlängenband sensitiv sind, wobei der erste und der zweite Fotodetektor ein erstes und ein zweites Fotodetektorsignal erzeugen, die eine Intensität von Licht anzeigen, das durch den ersten bzw. durch den zweiten Fotodetektor empfangen wird; und Abscheiden einer ersten Filterschicht, die Licht in dem ersten Wellenlängenband und Licht im infraroten Bereich des optischen Spektrums durchlässt, wobei die erste Filterschicht Licht aus der vorgegebenen Richtung auffängt, bevor das Licht den zweiten Fotodetektor empfängt, und Licht in einem Bereich des sichtbaren Spektrums außerhalb des ersten Wellenlängenbandes sperrt, wobei die erste Filterschicht Licht nicht verändert, das durch den ersten Fotodetektor empfangen wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Substrat des Weiteren einen dritten Fotodetektor aufweist, der ein drittes Fotodetektorsignal erzeugt, und wobei eine Lichtsperrschicht, die verhindert, dass Licht in den dritten Fotodetektor gelangt, über dem dritten Fotodetektor abgeschieden wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Substrat des Weiteren einen vierten Fotodetektor aufweist, der ein viertes Fotodetektorsignal erzeugt, und wobei eine zweite Filterschicht, die Licht in einem zweiten Wellenlängenband, das von dem ersten Wellenlängenband verschieden ist, durchlässt, über dem vierten Fotodetektor abgeschieden wird, wobei die zweite Filterschicht Licht aus der vorgegebenen Richtung auffängt, bevor das Licht den vierten Fotodetektor erreicht, und Licht in einem Bereich des sichtbaren Spektrums außerhalb des zweiten Wellenlängenbandes sperrt, wobei die zweite Filterschicht Licht nicht verändert, das durch den ersten Fotodetektor empfangen wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Fotodetektoren Dunkelströme erzeugen, die im Wesentlichen die gleiche Größenordnung haben.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Fotodetektoren Fotodioden aufweisen, die im Wesentlichen die gleiche Größe haben.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010003055A1 (de) * 2010-03-19 2011-09-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Sensor und Verfahren zum Herstellen eines Sensors
US9423296B2 (en) 2011-03-29 2016-08-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Unit for determining the type of a dominating light source by means of two photodiodes

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7649220B2 (en) * 2007-03-29 2010-01-19 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Photodetector having dark current correction
US20080317628A1 (en) * 2007-06-19 2008-12-25 Fujifilm Corporation Check sheet
US8492699B2 (en) * 2009-09-22 2013-07-23 Intersil Americas Inc. Photodetectors useful as ambient light sensors having an optical filter rejecting a portion of infrared light
JP5695338B2 (ja) * 2010-04-22 2015-04-01 セイコーインスツル株式会社 照度センサ
US8598672B2 (en) * 2011-01-26 2013-12-03 Maxim Integrated Products, Inc Light sensor having IR cut interference filter with color filter integrated on-chip
US8274051B1 (en) 2011-04-29 2012-09-25 Texas Advanced Optoelectronic Solutions, Inc. Method and device for optoelectronic sensors with IR blocking filter
EP2700920B1 (de) 2012-08-23 2016-06-22 ams AG Lichtsensorsystem und Verfahren zur Verarbeitung von Lichtsensorsignalen
US8779542B2 (en) 2012-11-21 2014-07-15 Intersil Americas LLC Photodetectors useful as ambient light sensors and methods for use in manufacturing the same
US20140374600A1 (en) * 2013-06-19 2014-12-25 Silicon Laboratories Inc. Ultraviolet Sensor
KR102071325B1 (ko) * 2013-09-27 2020-04-02 매그나칩 반도체 유한회사 조도와 물체의 거리를 측정하는 광 센서
KR101438194B1 (ko) * 2014-03-17 2014-11-04 (주)에이앤아이 실시간 영점조절이 가능한 색차계모듈 및 이를 이용한 색상계측기
US9978887B2 (en) 2014-10-28 2018-05-22 Silicon Laboratories Inc. Light detector using an on-die interference filter
EP3043159B1 (de) * 2015-01-08 2019-12-18 ams AG Verfahren zur Verarbeitung von Lichtsensorsignalen und Lichtsensorsystem
US9823131B2 (en) * 2015-06-02 2017-11-21 X-Rite Switzerland GmbH Sample target for improved accuracy of color measurements and color measurements using the same
EP3282234A1 (de) * 2016-08-09 2018-02-14 ams International AG Anordnung mit optischem sensor und verfahren zur optischen messung
WO2018038413A1 (ko) * 2016-08-22 2018-03-01 삼성전자 주식회사 분광기 및 이를 이용한 스펙트럼 측정방법
KR102320479B1 (ko) 2016-08-22 2021-11-03 삼성전자주식회사 분광기 및 이를 이용한 스펙트럼 측정방법
TWI630420B (zh) * 2016-10-14 2018-07-21 國立中央大學 具光衰減裝置的光電元件之校正系統及其校正方法
US10145740B2 (en) * 2017-02-27 2018-12-04 Visera Technologies Company Limited Sensing multiple peak wavelengths using combination of dual-band filters
EP3993398A4 (de) * 2019-06-26 2023-01-25 Sony Interactive Entertainment Inc. System, informationsverarbeitungsvorrichtung, informationsverarbeitungsverfahren und programm
CN115078266A (zh) * 2021-03-11 2022-09-20 上海与光彩芯科技有限公司 光学系统及其设计方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60130274A (ja) * 1983-12-19 1985-07-11 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP2560210B2 (ja) * 1985-03-29 1996-12-04 工業技術院長 受光素子
US6211521B1 (en) * 1998-03-13 2001-04-03 Intel Corporation Infrared pixel sensor and infrared signal correction
TW423252B (en) * 1998-07-30 2001-02-21 Intel Corp Infrared correction system
JP2003029730A (ja) * 2001-07-17 2003-01-31 Canon Inc 画像評価装置
WO2003023340A1 (en) * 2001-09-11 2003-03-20 Lumileds Lighting U.S., Llc Color photosensor
JP2004317132A (ja) * 2003-04-11 2004-11-11 Canon Inc 測色装置及びその測色装置を備えたカラー画像形成装置
US7285768B2 (en) * 2004-03-18 2007-10-23 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte Ltd Color photodetector array
JP4882297B2 (ja) * 2004-12-10 2012-02-22 ソニー株式会社 物理情報取得装置、半導体装置の製造方法
JP5194363B2 (ja) * 2006-01-20 2013-05-08 凸版印刷株式会社 光センサ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010003055A1 (de) * 2010-03-19 2011-09-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Sensor und Verfahren zum Herstellen eines Sensors
DE102010003055B4 (de) 2010-03-19 2021-08-12 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Sensor zur Bestimmung einer Art einer dominierenden Lichtquelle und Messverfahren
US9423296B2 (en) 2011-03-29 2016-08-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Unit for determining the type of a dominating light source by means of two photodiodes

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Publication number Publication date
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