JP2011510264A - スペクトル的に補償された光センサ - Google Patents

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Abstract

光センサは、第１の波長範囲において感光性を有する第１の光検出器（５２）と、第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲において感光性を有する第２の光検出器（６０）と、第１の光検出器のスペクトル応答特性と参照スペクトル応答特性との間の差異について第１の光検出器の出力を補償する、第１の光検出器の出力に対する補正を、第２の光検出器の出力を使って決定するためのプロセッサとを備えている。プロセッサは、補正を第１の光検出器の出力に対して適用するように構成されている。例えば、第１の光検出器（５２）が可視波長の範囲全体にわたって感光性を有し、第２の光検出器（６０）が青色波長範囲において感光性を有していてもよい。この構成によれば、第１の光検出器の出力を、参照スペクトル応答特性に比べて感度が高い青色波長範囲において補正することが可能になる。光センサは、周囲光感知（Ambient Light Sensing； ＡＬＳ）システム、例えば、表示装置のＡＬＳにおいて使用されてもよい。

Description

本発明は、スペクトル的に補償された光センサ、例えば、周囲光センサ（Ambient Light Sensor； ＡＬＳ）システムの光センサに関する。本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示装置（active matrix liquid crystal display； ＡＭＬＣＤ）に集積される光センサに適用可能である。
本発明は、周囲光センサ（ＡＬＳ）の、ＡＭＬＣＤ表示基板上への集積についての、特別な適用を見出している（図１に図示）。
図２は、典型的なＡＭＬＣＤの断面の概略を示している。バックライト１２８は、表示装置の照明として使用される光源である。従来のように、表示装置は、透明の（例えば、ガラスの）基板１０３と１０５との間に設けられた液晶材料の層１０４を備えている。偏光板が、上記液晶層の各面に１つずつ設置されている。バックライト１２８から観察者１０２に至る、表示装置を通り抜ける光の透過は、薄膜トランジスタ（thin film transistor； ＴＦＴ）を含んだ電子回路を使って制御される。ＴＦＴは、ガラス基板（ＴＦＴガラス１０３として知られている。）の上に作られ、液晶（ＬＣ）１０４層を通る電界を変化させるように、動作が制御される。この電界の変化によって、ＬＣセルの光学的性質が変化する。それゆえ、バックライト１２８から観察者１０２に至るまで、表示装置中にて光を選択的に通過させることができるようになる。
カラー画像は、カラーフィルタを使用することによって、ＡＭＬＣＤにて表示可能である。このカラーフィルタは、適切なカラーフィルタ材料１０６を上側ガラス１０５上に堆積させることによって形成される。カラーフィルタ材料をＴＦＴガラス１０３上に堆積させる、別の製造方法も用いることができる。
上記のカラーフィルタ材料は、特定の範囲（フィルタの通過帯域）の波長を有する光だけを透過させるように選択される。典型的なカラー表示装置では、３つのカラーフィルタが使用され、例えば、それぞれ赤色、緑色、および青色（ＲＧＢ）の光を透過させる。したがって、表示装置の画素（またはサブ画素）には、一般的に、赤色フィルタ、緑色フィルタ、または青色フィルタのうちの１つが、その画素（またはサブ画素）上に載置されている。これにより、赤色、緑色、または青色の光のいずれかを透過させる。ＡＭＬＣＤにおいて使用するのに適した典型的なフィルタ特性を、図３に示す。波長の関数としてのフィルタの透過率を、赤３２フィルタ、緑３４フィルタ、および青３６フィルタのそれぞれについて図示する。演色性については、様々な別の方式も可能である。
表示装置を使用する多数の製品（例えば、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant））において、バックライトの光出力を、周囲の照明条件にあわせて制御することが有用であることがわかっている。例えば、周囲の照明条件が悪い場合、表示用バックライトの輝度を低減し、表示装置の輝度も低減することが望ましい。これにより、表示出力画像の最適な品質を維持しつつ、バックライトによる消費電力量を最小化できるようになる。
バックライトの強度を周辺の照明条件にあわせて変化させるためには、周囲光のレベルを感知するための何らかの手段を有していることが必要である。こうした目的に使用される周囲光センサ（ＡＬＳ）は、ＴＦＴガラス基板からは独立していてもよい。しかしながら、ＡＬＳをＴＦＴガラス基板上に集積すること（「モノリシック集積」）には、例えば、表示装置を有する製品のサイズ、重量、および製造コストの低減の際に、いくつかの長所がある。
図１に示すように、実用的な表示装置用周囲光センサシステムは、通常、以下の要素を含んでいる。
（ａ）入力光を電流に変換可能な（単数個または複数個の）光検出素子。このような光検出素子の一例をあげると、フォトダイオード１３５がある。
（ｂ）上記光検出素子を制御し、光によって生成された電流を感知する、周囲光センサ駆動回路１３４。
（ｃ）測定された周囲光のレベルを示す出力信号（アナログまたはデジタル）を供給する、周囲光センサ出力回路部１３６。
（ｄ）例えば、バックライト１２８の輝度を制御することによって、測定された周囲光のレベルに基づいて、表示装置（図１では、一例として、表示画素マトリクス１２０として示す）の動作を調節する手段。
このようなシステムの実施態様の例が、本明細書以外の文献、例えば、英国特許出願第０６１９５８１．２号明細書および第０７０７６６１．５号明細書、ならびに「The System-LCD with Monolithic Ambient-Light Sensor System」, K.Maeda et al., Proceedings of the SID, ２００５年５月、などに詳細に記載されている。
一般的に、上記システムは、広範囲にわたる（白色光）照明環境、例えば、太陽光、蛍光灯による室内照明、ナトリウム照明（例えば、街灯）、または白熱灯による室内照明などのもとで動作するように設計される。これらの光源の多くは、ヒトの眼にはほぼ白色、または白色に近く見えるが、これらの光源のスペクトル特性は、実際には大きく異なっている。一例として、図４に、一般用または実験室用の異なる種類の光源（５５００Ｋ黒体１０（太陽光のスペクトルを近似したもの）、標準Ａ型ハロゲンランプ１２、ＣＳＳ（白色光）ＬＥＤ１４、３種類の添加物を含んだ金属ハロゲン化物ランプ１６、３波長型蛍光灯１８、および高圧ナトリウムランプ２０）の、相対的なスペクトル応答特性を示す。最大出力の形状および波長の両方が、異なる光源間で大幅に変化していることがわかる。
図１のシステムでは、光検出素子は、そこに入射する光を吸収することによって、作動する。このようなセンサにおいて、光子を吸収する通常のメカニズムは、光電効果、つまり、多くの標準的な教科書に詳細に記載されているメカニズムである。このメカニズムで光子が吸収されることによって、半導体物質中に移動キャリア（電子および／またはホール）が作り出される。キャリアの１つの極性、または両方の極性が、デバイスを通るトータルな電流に寄与し得る。ある任意のレベルの照明に応じて生成される電流の大きさを感知することによって、周囲光の入射レベルを測定することができる。
モノリシックに集積された周囲光センサを備えたＡＭＬＣＤの場合、使用される基本的な光検出デバイスは、表示基板の製造に使用されるＴＦＴプロセスと互換性を有していなければならない。標準的ＴＦＴプロセスと互換性を有する、周知の光検出デバイスは、横型の、薄膜、ポリシリコンＰ−Ｉ−Ｎダイオードである。このダイオードの実施態様の例が、英国特許出願第０７０２３４６．８号明細書に記載されている。標準的ＴＦＴプロセスと互換性を有する光検出デバイスは、他にもあり、例えば、フォトトランジスタ、フォト抵抗器などがあげられる。
ある任意の半導体物質（例えば、シリコン）が、そこに入射する光を吸収する能力は、一般的に入射光の波長に左右される。この依存性は、通常、波長の関数として表される、その物質の光学的吸収係数によって定量化される。例えば、バルク結晶シリコンの光学的吸収係数を図５に示す。吸収係数は波長に対してほぼ指数的に変化し、短波長側（つまり青側）では、長波長側（つまり赤側）よりも大幅に高いことがわかる。
通常の光検出デバイスの場合、ある任意の波長の入射光が吸収される程度を決定する要因は、他にもいくつかある。中でも、もっとも重要な要因は、物質のアクティブな（つまり、感光性を有する）領域の厚さ、ならびに前側境界面および後側境界面に配置された非感光性物質の反射性および吸収性である。検出器の入射光検出能力を示すのに便利な尺度は、量子効率（Quantum Efficiency； ＱＥ）である。ＱＥは、検出器によって検出された、任意の波長を有する光の百分率として定義される。また、ＱＥが最大になる波長で１に等しくなるように適宜正規化したＱＥとして、相対的ＱＥを定義することも有用である。図６は、バルクシリコン製光センサデバイス、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）の、典型的なＱＥを示している。通常、このようなデバイス（素子）は、４００ｎｍと１０６０ｎｍとの間の波長で感度を有する。短波長では、半導体物質は入射光を良好に吸収し、感度は一般的に、表面での反射と、デバイス（素子）の非感光部における光の吸収とによって限定される（例えば、デバイスの正確な構造によって、該非感光部は、パッシベーション層、ゲート絶縁体層などになり得る）。長波長では、半導体物質による入射光の吸収はずっと低く、その結果、長波長の光子が物質を検出されることなくそのまま通過してしまうことが多い。その結果、ピーク感度は、デバイスの正確な構造と、使用される反射防止（antireflection； ＡＲ）コーティングの内容とによって変化はするものの、通常、６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲にある。
薄膜シリコン型光検出素子の場合、キーとなる特性は、感光性領域の深さである。この技術の本質は薄膜であるから、該検出素子は、バルク半導体プロセスで加工される光検出素子の場合に比べて、一般的にはるかに小さい。例えば、典型的なＡＭＬＣＤプロセスにおけるシリコン層の厚さは、数十ナノメートルのオーダーである。このことが、スペクトル応答特性に対して大きな影響を与える。図７は、薄膜型光検出器の典型的なスペクトル応答特性を示す。なお、スペクトル応答は、青色側（短波長側）で非常に強いピークを有している。これは、長波長の入射光の大部分が、吸収されずにそのまま半導体を通過できるほど、シリコンのアクティブな深さが充分に小さいからである。その結果、任意の波長の光子が吸収される（そして検出される）確率は、その波長の光学的吸収係数にほぼ比例する。
一般的に、光検出素子の応答が、スペクトル的に眼とよく一致する（適合する）ことが、ＡＬＳシステムにとって望ましい。スペクトル的によく一致する光検出素子とは、光源のスペクトル特性とは関係なく、ヒトの眼が知覚するのと同じ、周囲光の明るさを感知する光検出素子であると定義できる。したがって、測定された明るさを定量化するための測定単位は、一般的に、明順応性を有している（つまり、ヒトの眼の応答にあわせて加重される）べきである。このような明順応性を有する単位の一例が、ルクス（ｌｘ）である。明順応性を有する測定単位の適切な定義および使用についての詳細な説明は、例えば、「Methods of Characterizing Illuminance Meters and Luminance Meters」, CIE technical Report 69-1987, ISBN 3 900 734 04 6. に掲載されている。
定義によれば、ヒトの眼とスペクトル的に完全に一致する（適合する）光検出素子とは、ヒトの眼と同じ相対的量子効率を有する光検出素子である。図８は、ヒトの眼の相対的ＱＥ、つまり、「発光効率関数」としてよく知られた特性を示す。この量は、経験的尺度によって得られなければならず、「Photopic CIE Luminous Efficiency Functions based on Brightness Matching for Monochromatic Point Source 2° and 10° Fields」, CIE Technical Report 75-1988 ISBN 3 900 734 11 9. に掲載の、国際標準として定義されている。発光効率関数をＶ（λ）と表記すると、ある光源の、眼によって知覚される明るさ（単位：ｌｘ）Ｐｅｙｅは、
Figure 2011510264
と書かれる。式中、Ｅは波長から独立した倍率であり、Ｉ（λ）は知覚される光源の相対的スペクトル応答関数である。積分は、眼が感じることのできるすべての波長について行う。同様に、相対的量子効率関数がＱ（λ）と表される光検出素子の場合、測定された明るさは、
Figure 2011510264
で与えられる。
この場合、積分は、検出器が感知することのできるすべての波長について行う。ここで、Ｄは、本質的には検出器の増幅率に対応する、波長から独立した倍率定数である。
光検出器のスペクトルの不一致（不適合）を示す１つの尺度としては、例えば、次式で定義されるパラメータｆ１（単位：％）がある。
Figure 2011510264
スペクトル的に完全に一致する光源の場合は、Ｖ（λ）＝Ｑ（λ）が成立する。したがって、Ｅ＝Ｄとおくことで、ｆ１は、光源のスペクトル特性Ｉ（λ）とは無関係に、つねに０になることが容易にわかる。眼と検出器とがスペクトル的に完全に一致していなければ、定義によって、少なくともいくつかの波長λについて、Ｖ（λ）≠Ｑ（λ）である。倍率定数Ｄの選択は任意であるから、任意の１つの特定の光源（または光源の組み合わせ）について、ｆ１を最小化することはできるが、すべてのＩ（λ）について０にすることはできない。
一般的に、計算で求めたｆ１の値は、典型的なバルクプロセスで製造された検出器の場合よりも、薄膜シリコン型検出器の場合に、大きくなる。スペクトルがヒトの眼に一致することが重要なセンサ応用事例の場合、なんらかのスペクトル補正方法を実施することが、たいてい必要である。例えば、相対的ＱＥが図７に示した値である光検出素子の場合、スペクトル補正を実施しなければ、同一のルクス値を有する２つの光源（つまり、眼と同じ明るさであると知覚されるはずの、２つの光源）の、検出器によって知覚される明るさの差は、光源のスペクトル特性によっては、５倍にもなる。
光センサのスペクトル応答特性を修正する従来の方法は、１つ以上のカラーフィルタを、感光領域上に載置することであった。この非常によく知られた手法が、現代におけるカラー画像センサの大半のベースになっている（例えば、欧州特許出願公開第００４４９４７７Ａ１号明細書、米国特許第４２４９２０３号明細書、米国特許第５２５３０４７号明細書などを参照）。そのカラーフィルタがスペクトル透過特性ｆ（λ）を有しているとすると、検出器の応答は、修正されて、
Figure 2011510264
となる。
周囲光センサ（実質的には１つの画素からなる画像センサである）に対して適用される場合、この手法は、例えば、１つ以上のカラーフィルタをセンサのアクティブ領域上に載置することによって実施される。ＡＭＬＣＤ上に集積されたＡＬＳの場合、１つの可能性として、表示装置のアクティブ領域において使用されているＲＧＢカラーフィルタと同じ、透過性が図３に示したようになるＲＧＢカラーフィルタを、使用することができる。これらのフィルタは、標準的なＡＭＬＣＤの加工プロセスにおいて別の処理ステップを追加しなくても、光検出素子の上に載置することが可能である。この際、１つの可能性として、緑色フィルタを、光検出素子の感光領域全体の上に載置することができる。こうすると、緑色フィルタの透過特性（図３に図示）が図８に示す明順応性の発光効率関数とほぼ同様なので、眼のスペクトル応答特性に対してよりよく一致したスペクトル応答特性が得られる。さらに別の可能性として、緑色フィルタ、青色フィルタ、および赤色フィルタを、それぞれ感光領域の一部の上に載置することもできる。
ただし、この方法に関連する２つの重大な欠点がある。まず、（例えば、パラメータｆ１で定量化することによる）眼に対するスペクトルの一致は、補正を施していないセンサと比較すれば改善されてはいるものの、バルク型光センサデバイスと比較すると、依然として非常に質が悪い。これは、一般的に、センサのＱＥの指数的な性質は、カラーフィルタの比較的広い通過帯域、ならびに短波長における緑フィルタおよび赤色フィルタの、わずかであるとはいえ、重大な漏洩量が組み合わさった結果である。
第２の欠点は、カラーフィルタを使用することによって、（光の大部分が、カラーフィルタによって吸収または反射されるので）センサによって検出され得る入射光の比率が大幅に低減されることである。これは重大な欠点である。なぜなら、一般的に、ＡＬＳに対して要求される、低いレベルの周囲光を測定できる薄膜型光検出器を設計することは、困難であるからである。
米国特許第６７２７５２１号明細書には、光検出器に鉛直積層構造を使った、カラーセンサを製造するための手段が記載されている。異なる光検出器は、積層構造中のその位置によって、異なるスペクトル応答特性を有する。この手法の長所は、例えば、画像センサへの応用において、空間解像度が高められることである。１つの欠点は、この手法によって複雑さが増すことである。したがって、この方法は、半導体物質の薄膜層をわずか一層だけ積層する薄膜プロセスには、全く適していない。
米国特許出願公開第２００６０１７７１２７号明細書には、すべての画素の異なる色出力の統計的分布にしたがって、画像をスペクトル的に補正し、色の忠実度を画素ごとに改善する手段が記載されている。この方法の１つの欠点は、統計的情報を得るために、多数の出力画素のデータが必要なことである。
欧州特許出願公開第１１０７２２２号明細書および欧州特許出願公開第１７０３５６２号明細書は、スペクトルの赤外線（infra-red； ＩＲ）部分における感度の補正に関連している。例えば、欧州特許出願公開第１１０７２２２号明細書は、２つのシリコンフォトダイオードを有し、その一方には日光フィルタが設けられた、光検出器を主な対象としている。フィルタを設けていない方のフォトダイオードは、約４００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長に対して感光性を有する。しかし、日光フィルタを設けた方のフォトダイオードは、約７５０ｎｍ〜１１００ｎｍ（つまり、スペクトルのＩＲ部分）に対してしか感光性を有しない。日光フィルタを設けた方のフォトダイオードの出力は、フィルタを設けていない方のフォトダイオードの出力を、スペクトルのＩＲ部分における感度について補正するのに使用してもよい。しかしながら、欧州特許出願公開第１１０７２２２号明細書は、シリコン製フォトダイオードのスペクトル特性と所望のスペクトル特性との間の差異については言及していない。
英国特許出願公開第２４１９６６５号明細書は、スペクトルの異なる帯域で感光性を有する２つ以上のセンサ、例えば、ＩＲ光に対して感光性を有するセンサと、可視光に対して感光性を有するセンサと、ＵＶ光に対して感光性を有するセンサとを有する光検出器について記載している。センサの出力は、光環境の種類を特定するために、記憶されているデータセットと比較される。
米国特許第６２３９４５号明細書は、複数のセンサ、例えば、広帯域ＩＲセンサと、可視センサと、近域帯ＩＲセンサとを有する火災検出システムに関連している。該広帯域ＩＲセンサは、火災検出のための一次センサとして動作し、それ以外の上記センサは、警報装置を誤って作動させることを防止するために使用される。
本発明の第１の態様は、第１の波長範囲において感光性を有する第１の光検出器と；該第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲において感光性を有する第２の光検出器と；第１の光検出器のスペクトル応答特性と参照スペクトル応答特性との間の差異について第１の光検出器の出力を補償する、該第１の光検出器の出力に対する補正を、該第２の光検出器の出力を使って決定するためのプロセッサとを備え、上記第１の波長範囲が、対象波長範囲にほぼ対応し、上記第２の波長範囲が、該対象波長範囲の一部である、光センサを提供する。
一般的に、光検出器は、範囲が限られたアクティブ領域を有する。本発明では、光検出器が、アクティブ領域（または有効領域）全体にわたって一定のスペクトル特性を有することは必ずしも必要でなく、上記スペクトル特性が、アクティブ領域内の場所によって変化してもかまわない。光検出器が、ある波長範囲において感光性を有すると指定しているからといって、必ずしも、その光検出器が、そのアクティブ領域全体にわたって該波長範囲において感光性を有する必要はない。また、いくつかの実施形態においては、光検出器が、そのアクティブ領域全体の一部だけで、該波長範囲において感光性を有していれば充分である。
上記対象波長範囲が、可視波長の範囲であってもよい。該対象波長範囲が、可視スペクトルにほぼ対応、つまり、約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの波長範囲をカバーしていてもよい。
上記プロセッサが、さらに、上記補正を上記第１の光検出器の出力に対して適用するように構成されていてもよい。こうすることによって、上記第１の光検出器のスペクトル応答特性と上記参照スペクトル応答特性との間の差異について、上記第１の光検出器の出力を補正する。
第２の波長範囲が、例えば、上記第１の波長範囲のサブセットであってもよい。一例をあげると、第２の波長範囲がスペクトルの青色領域の波長範囲であり、第１の波長範囲が可視波長の範囲に対応する。この構成は、検出器が青色波長範囲において他の波長より強い感光性を有する場合に適切である。
上記第１の光検出器の出力は、第１の光検出器によって測定された明るさを示すスカラー量であり、上述の等式（２）に類似の等式で決定される。同様に、第２の光検出器の出力は、第２の光検出器によって測定された明るさを示すスカラー量であり、これも等式（２）に類似の等式で与えられる。上記第２の光検出器の出力を使って決定された補正因子も、スカラー量である。測定された第１の光検出器の出力に補正因子を乗じると、第１の光検出器のスペクトル応答特性と参照スペクトル応答特性（例えば、ヒトの眼の応答特性）との間の差異について補償される。
基本的なコンセプトは、光検出器（例えば、薄膜型光検出器）の出力に対してスペクトルの補正を施して、該出力をある参照光検出器（例えば、ヒトの眼）の出力とスペクトル的によりよく一致させることである。本発明は、画像の色成分を調整する必要性の問題を扱う。この必要性は、上述の従来のＡＬＳとは異なる必要性である。なぜなら、本発明では、入射照明光のスペクトル特性を決定する必要はなく、単に、ヒトの眼によって知覚されるものをより正確に再現できるように、測定された強度を調節するだけでよいからである。
本発明は、ＱＥが波長に対して指数的に（または、ほぼ指数的に）変化するか、あるいは特定の波長でピークを示す、光検出器に特に適していることがわかる。
本発明の光センサは、２つ（または、それ以上）の光検出素子を有し、その出力は別々に測定される。第１の光検出器の上には、カラーフィルタ（例えば、青色フィルタ）が設けられている（第１の光検出器を、「カラー光検出器」と称する）。第２のフォトダイオードの上には、カラーフィルタが設けられておらず、これを「白色光検出器」と称する。各光センサの出力は別々に測定し、それぞれｃｏｌおよびＷと表記する。つぎに、ｃｏｌおよびＷの測定値を組み合わせて、光の強度の測定値に対してスペクトル的に補正を施すために、白色光検出器の出力Ｗに適用する補正を決定する。こうして、白色光検出器の測定された出力Ｗを補正することができ、光の強度の測定値に対してスペクトル的に補正を施したものが得られる。
上記方法を一般化して、ある「白色光検出器」の出力Ｗを、複数の「カラー光検出器」の出力ｃｏｌ１、ｃｏｌ２、．．．ｃｏｌＮと組み合わせることも可能である。ただし、これらのカラー光検出器は、それぞれが異なる波長範囲において感光性を有する。本発明のもっとも一般的な形態では、これらの出力を、ある関数Ψ（Ｗ，ｃｏｌ１，ｃｏｌ２，．．．ｃｏｌＮ）にしたがって組み合わせて、光の強度の測定値に対してスペクトル的に補正を施すために、白色光検出器の出力Ｗに適用する補正を決定する。こうして、白色光検出器の測定された出力Ｗを補正することができ、光の強度の測定値に対してスペクトル的に補正を施したものが得られる。
一実施形態では、２つの光検出素子における出力の差を取って、スペクトル的に補正測定された光の強度Ｘ：
Figure 2011510264
を得る。
ここで、μは、スペクトル補償を最適化するように選んだ所定の定数である。μの値は、例えば、光検出素子の相対的なサイズ、カラーフィルタの透過率、および光検出素子のスペクトル応答によって変化する。（カラー光検出器が２つ以上ある場合でも、類似の式が使用できる。）
上記方法の基本は、以下に記す特定の例を考えることによって、もっとも容易に理解され得る。すなわち、上記方法を、ＱＥが図７のようになり、かつ、短波長側で大きなピークを示す薄膜型光検出器に適用する。
上記光検出器は、赤色光よりも青色光に対して強い感光性を有するので、出力がＷと表記される「白色光検出器」は、一般的に、青色光の（ヒトの眼によって知覚される）輝度に対する寄与を、過大に評価する。
この過大な評価は、青色フィルタを備えた光検出器で測定された応答をμ（定数）倍したものを減じることによって、補正される。つまり、該光検出器の出力をＢと表記すると、
Figure 2011510264
となる。
別の実施形態では、２つの光検出素子の出力の比（Ｎ＝ｃｏｌ／Ｗ）を算出する。測定された光の強度にスペクトル的に補正を施したＦを、つぎに下式のように算出する。なお、ｇ（Ｎ）は、ある所定の関数、例えば、二次関数である。
Figure 2011510264
上記方法の基本もまた、以下に記す、ＱＥが図７のようになる薄膜型光検出器に対する、該方法の適用例を考えることによって、理解できる。
最初に、青色成分の多い光源によって光検出器を照らすことを考える。光検出器は青色光に対して比較的高い感光性を有するので、「白色光検出器」は、一般的に、その光源を、ヒトの眼が知覚するよりも明るいと知覚する。この場合にも、入射照明光の比較的高い割合が、「青色光検出器」によって検出されることになる。つまり、比Ｎ＝Ｂ／Ｗは、比較的大きい。
つぎに、赤色成分の多い光源によって光検出器を照らすことを考える。この場合、光検出器は赤色光に対して比較的低い感光性を有するので、「白色光検出器」は、一般的に、その光源を、ヒトの眼が知覚するほど明るいとは知覚しない。この場合、入射照明光の比較的低い割合が、「青色光検出器」によって検出されることになる。つまり、比Ｎ＝Ｂ／Ｗは比較的小さい。
それゆえ、求めたＮの値（「青色光検出器」の出力および「白色光検出器」の出力の比）と、「白色光検出器」が、入射照明光の明るさを、ヒトの眼による知覚と相対的に過小あるいは過大のどちらに評価するのか、ということとの間には、ある関係が存在する。この関係を、鋭意選択したＮの関数ｇ（Ｎ）に適切にマッピングすることによって、スペクトル補正が実施できるようになる。
この方法を発展させると、量Ｎは、Ｎ＝Ｂ／κＷ（κは倍率定数）によって定義可能である。例えば、「青色光検出器」および「白色光検出器」が互いに異なるサイズであれば、これを適用することができる。
上述した方法には、従来技術に記載したカラーフィルタを使う標準的手法に比較すると、主な長所が３つある。
まず、一般的に記載した方法は、従来技術に記載した、カラーフィルタを備えた１つ以上の光検出器の出力を合計する標準的方法に比較して、スペクトル補正をより精度よく実施することができる。例えば、本発明の第２の実施形態の場合、図７に示すようなＱＥを有する薄膜型検出器を使用し、かつ、二次の当てはめ関数ｇ（Ｎ）の係数を鋭意選択すれば、図４に示された光源のスペクトル不一致係数ｆ１の平均値が、従来技術に記載した標準的手法を使って得られた値の半分未満であることが、計算によって示される。
第２の長所は、カラーフィルタの使用に起因する感度の損失が、標準的手法の場合に比べてはるかに少ないことである。これは、「白色光検出器」では吸収損失が全く発生せず、また、「青色光検出器」では、光検出器の感光性がもっとも高い領域において、使用されたフィルタが透過帯域を有しているからである。
この長所は、スペクトル補正を、すべての光のレベルにおいて精度よく実施する必要がない適用例において、特に明らかである。この場合、「青色光検出器」は「白色光検出器」よりもはるかに小さな面積を有するようにすればよい。スペクトル補正は、高い光のレベルではうまく実施され、一方、低い光のレベルではスペクトル補正をしようとする試みが破棄されて、その出力が単純に「白色光検出器」の出力であるとみなされる。この実施態様では、なんらのスペクトル補正も一切試みない場合に比較すれば、感度の損失がほとんどない。
本発明の第３の長所は、補正アルゴリズムが比較的単純であり、比Ｎの減算または演算、および該比Ｎの単純な関数しか必要としないことである。このような方法は、モジュールのサイズおよび電力消費に対する要求があるので、デジタル処理電力ができるだけ小さいほうが好ましい、ＡＭＬＣＤには非常に適している。
第１の光検出器および第２の光検出器のうちの少なくとも一方が、アクティブ領域内の場所によって変化するスペクトル特性を有していてもよい。
上記第１の光検出器におけるアクティブ領域の少なくとも第１の部分が、上記第１の波長範囲において感光性を有し、上記第１の光検出器におけるアクティブ領域の少なくとも第２の別の部分が、上記第１の波長範囲とは異なる波長範囲において感光性を有していてもよい。
本発明の第２の態様は、第１の波長範囲において感光性を有する第１の光検出器と；該第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲において感光性を有する第２の光検出器と；該第１の波長範囲および該第２の波長範囲とは異なる第３の波長範囲において感光性を有する第３の光検出器と；第１の光検出器のスペクトル応答特性と参照スペクトル応答特性との間の差異について第１の光検出器の出力を補償する、複数の所定の補正を記憶するための記憶手段と；上記記憶された補正のうちの１つを、第２の光検出器における出力の、第１の光検出器における出力に対する比と、第３の光検出器における出力の、第１の光検出器における出力に対する比とを使って選択するためのプロセッサとを備え、上記第１の波長範囲が、対象波長範囲にほぼ対応し、上記第２の波長範囲が、該対象波長範囲の一部であり、上記第３の波長範囲が、該対象波長範囲の別の一部である、光センサを提供する。
上記対象波長範囲が、可視波長の範囲であってもよい。該対象波長範囲が、可視スペクトルにほぼ対応、つまり、約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの波長範囲をカバーしていてもよい。
本発明の好適な実施形態を、以下に、説明的な例によって添付の図面を参照して説明する。
集積周囲光センサを有する、従来のＡＭＬＣＤを示す。 典型的なＡＭＬＣＤの断面を示す。 カラーＡＭＬＣＤにおいて通常使用される赤色フィルタ、緑色フィルタおよび青色フィルタのスペクトル透過率を示す。 一般用および実験室用の複数の光源における相対的スペクトル出力を示す。 結晶シリコンの、吸収係数を波長の関数として示す。 バルクシリコン型光検出器の典型的な相対的量子効率を、波長の関数として示す。 薄膜シリコン型光検出器（従来技術）の典型的な相対的ＱＥを、波長の関数として示す。 ヒトの眼の相対的感度をマッピングするＣＩＥ発光効率曲線を、波長の関数として示す。 本発明の光検出器を有する表示装置を示す。 本発明の第１の実施形態にしたがって、倍率パラメータμを求めるために必要な手順を示す。 本発明の第２の実施形態を示す。 本発明の第１の実施形態の変形例にしたがって、倍率パラメータμ１、μ２、μ３、．．．を求めるために必要な手順を示す。 本発明の第３の実施形態を示す。 本発明のさらに別の実施形態を示す。 第３の実施形態にしたがって、関数ｇ（Ｎ）の係数を求めるために必要な手順を示す。 本発明の第３の実施形態による関数ｇ（Ｎ）の一例を示す。 本発明のさらに別の実施形態を示す。 本発明の第７の実施形態を示す。 本発明の第７の実施形態のカラー光検出素子５０２を示す。 本発明の第８の実施形態を示す。 本発明の第８の実施形態のカラー光検出素子５１２を示す。 本発明の第９の実施形態を示す。
本発明を、表示装置のＡＬＳシステムにおいて使用される光センサを参照して説明する。ただし、本発明の光センサは、この適用例に限定されるものではない。
図９は、本発明の光センサを示す。図９では、光検出器が、ＡＭＬＣＤ表示装置の周囲光センサを構成するが、本発明の光検出器は、表示装置のＡＬＳとしての使用に限定されるものではなく、また、ＡＭＬＣＤ表示装置との使用に限定されるものでもない。通常、図９のＡＭＬＣＤデバイスは、例えば、携帯電話またはＰＤＡなどの製品においてそのままで使用される。
ＡＭＬＣＤは、図９に示すように、以下に列挙する主要要素からなる。すなわち、
・表示画素マトリクス１２０（ここに画像が表示される）、
・表示用ゲートドライバ１２２、
・表示用ソースドライバ１２４、
・表示用コントローラ１２６、
・バックライト１２８、
・バックライトコントローラ１３０、および
・周囲光センサ（ＡＬＳ）である。
上記周囲光センサは、２つの光検出器からなる。本実施形態におけるこの２つの光検出器は、ともに薄膜フォトダイオードである。第１の光検出器５２はカラーフィルタを有しない。また、第２の光検出器６０はカラーフィルタを有する。該カラーフィルタは、本実施形態では青色フィルタであって、第２の光検出器６０における感光領域の、検出すべき光が入射する側に設置されている。
上記周囲光センサは、以下に列挙する要素をさらに備えている。すなわち、
・光検出器５２、６０を駆動し、白色光検出器およびカラー光検出器によって測定された光のレベルＷおよびｃｏｌ１をそれぞれ検出するための周囲光センサ駆動回路１３４（これは、例えば、従来技術に記載した検出回路部を用いて実現してもよい）、
・ＡＬＳ制御回路部１３６、および
・スペクトル補償処理回路部１３８である。
上記スペクトル補償処理回路部１３８は、使用の際には２つの光センサの出力を処理するためのプロセッサとして動作し、スペクトル的に補正された光の強度の測定値を生成する。第１の実施形態では、該処理回路部１３８が、パラメータＸの値、すなわち、量Ｗ−μ×ｃｏｌ１の値を求める（ステップ２０２）。該回路１３８は、このステップを、デジタルプロセッサによって実行される単純なコンピュータプログラムを使って実施してもかまわない。
本実施形態では、スペクトル補償が、図１０に示した以下の方法によって実施される。すなわち、
・各光センサ５２、６０の出力ｃｏｌ１およびＷを別々に測定し、
・Ｘ＝Ｗ−μ×ｃｏｌ１を算出する（ステップ２０２）。
このとき、量Ｘは、スペクトル的に補正された光のレベルを表している。倍率定数μの値は、センサのスペクトル応答特性とカラーフィルタとによって変化する。μの適切な値を算出する方法としては、図１１に示す、以下の方法がある。すなわち、
・量子効率関数Ｑ（λ）を有するセンサ素子と、透過率ｆ（λ）を有するカラーフィルタとの場合について、関数
Figure 2011510264
の値を算出する（ステップ２１２）。
・対象とする波長の範囲にわたってｒ（λ）を積分した値が最小になる、μのスカラー値を決定する（ステップ２１４）。これは、補償を施したセンサ素子の有効ＱＥが上記発光効率関数にもっともよく一致する、μの値を決定することに対応する。
μの適切な値を算出可能な方法がこれ以外にも多数存在することは、当業者にとって明らかなことである。
カラーフィルタの透過特性とパラメータμとを適切に選択することによって、スペクトル的に補正された出力を、ヒトの眼の発光効率関数Ｖ（λ）以外の波長の関数に一致させられることも、当業者にとって明らかなことである。
このスペクトル補償方法の長所は、実現され得るスペクトル補正の品質が高いこと、およびスペクトル補正を実施する必要から生じる検出器感度の損失が比較的低いことである。
図９のＡＭＬＣＤデバイスの動作は、以下に説明するとおりである。
・表示画素マトリクスが作動して、ゲート駆動回路部およびソース駆動回路部によって駆動され、表示用コントローラ回路部によって制御され、通常の方法で画像を表示する。表示装置の光源は、バックライト制御回路部によって駆動および制御される通常白色ＬＥＤのアレイである。
・周囲光センサ（ＡＬＳ）は、フォトダイオードに入射する、スペクトル的に補償された周囲光のレベルを検出し、つぎに、デジタル化された出力をＡＬＳコントローラに周期的な時間間隔で供給する。
・そして、ＡＬＳコントローラは、バックライトコントローラ回路と通信し、該バックライトコントローラ回路は、づきに、ＡＬＳの出力にしたがってバックライトの強度を変調する。その結果、この構成は、表示される画像の明るさを、周辺照明強度にしたがって調節できる。
この構成の長所は、画像の明るさを周辺の照明条件にしたがって制御することによって、様々な周囲光条件のもとでバックライト強度を低減、またはバックライトを完全にオフにすることができるので、ユーザの体感の改善と、システムによる電力消費の全般的削減との両方が簡単になることである。
周囲光センサの出力をスペクトル的に補正して、眼の出力によりよく一致させることの長所の１つは、画像の明るさの制御が、眼によって決定される周囲光のレベルによりよくあわせて実行されることである。このことが、ユーザの体感の改善を簡単にする。
もう１つの重要な長所は、（上述のフォトダイオード、測定回路部、およびＡＤＣを備えた）周囲光センサ回路部をすべて、表示用ＴＦＴ基板上にモノリシックに集積できることである。上述のスペクトル補正方法は、ほんのわずかな処理能力しか必要としないという長所を有する。このことは、ＡＭＬＣＤ製品のサイズ、コスト、および製造の容易さに、大きな恩恵をもたらす。
第１の実施形態のもう１つの実施態様は、ＡＭＬＣＤの表示画素マトリクス１２０がカラーフィルタを備えている場合に適用できて、該ＡＭＬＣＤの１つ以上のカラーフィルタを、第２の光検出器６０のカラーフィルタとして使用する。例えば、上述のように第２の光検出器６０に青色フィルタを設けるかわりに、第２の光検出器６０を、第２の光検出器のアクティブ領域６０に入射する周囲光がＡＭＬＣＤの青色フィルタを必ず通過するように配置することもできる。つまり、ＡＭＬＣＤの青色フィルタが、第２の光検出器のアクティブ領域６０に至る、周囲光の光路内に位置するように配置するのである。こうすることによって、第２の光検出器６０に対して別のカラーフィルタを設ける必要がなくなる。
この実施態様では、第１の光検出器のアクティブ領域５２に入射する周囲光も、ＡＭＬＣＤを通過するように（ただし、ＡＭＬＣＤのどのカラーフィルタも通過しないように）、第１の光検出器５２を配置することが好ましい。こうすることによって、第１の光検出器５２および第２の光検出器６０の両方に入射する光について、例えば、ＡＭＬＣＤの液晶層またはＡＭＬＣＤの基板によって光が吸収されるといった効果が確実に得られる。また、その結果、第１の光検出器５２に入射する光と第２の光検出器６０に入射する光との間のいかなる差異も、第２の光検出器６０に至る光路内の青色フィルタから発生するようなる。
第２の実施形態を図１２に示す。本実施形態および以降の実施形態は、光センサの構造とスペクトル補償処理回路１３８の動作とを除けば、第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と変わらない、表示装置の部材の説明については省略する。
第２の実施形態では、光センサが以下に列挙する要素を備えている。すなわち、
・それぞれに異なるスペクトル特性を有するカラーフィルタを、カラー光検出素子の感光領域の、検出すべき照明光が入射する側に備えた複数のカラー光検出素子６０、６２、．．．８２（例えば、フォトダイオード）、
・白色光検出素子５２（例えば、カラーフィルタを持たないフォトダイオード）、ならびに
・白色光検出素子およびカラー光検出素子によって測定された光のレベル（Ｗおよびｃｏｌ１、ｃｏｌ２、．．．ｃｏｌＮ）を検出するための手段である。
スペクトル補償回路１３８は、以下の要素からなる。すなわち、
・カラー光検出器の出力ｃｏｌ１、ｃｏｌ２、．．．ｃｏｌＮを使って、例えば、量
Figure 2011510264
の値を求めることによって、白色光検出器の出力Ｗを補正するための手段２０６である。この補正を、例えば、デジタル信号処理において動作する単純なコンピュータプログラムによって実施してもかまわない。
上記システムは、以下のように動作する。すなわち、
・各光センサの出力ｃｏｌ１、ｃｏｌ２およびＷを別々に測定し、
・Ｘを算出する。
このとき、量Ｘは、スペクトル的に補正された光のレベルを表している。
倍率パラメータμ１の値を算出する方法としては、図１３に概略的に示す、以下の方法がある。すなわち、
・量子効率関数Ｑ（λ）を有する光検出素子と、透過率ｆ１（λ）、ｆ２（λ）、．．．を有するカラーフィルタとの場合について、関数
Figure 2011510264
の値を算出する（２２０）。
・対象とする波長の範囲にわたってｒ（λ）を積分した値が最小になる、μ１、μ２、．．．のスカラー値を決定する（２２２）。これは、補償を施したセンサ素子の有効ＱＥが上記発光効率関数にもっともよく一致する、μ１の値を決定することに対応する。
本実施形態の長所の１つは、複数のカラー光センサ素子を設けることによってスペクトルに関する情報量が増加したことを利用できるように、補正アルゴリズムを定義できることである。こうすることによって、実施されるスペクトル補正の精度が改善できるようになる。上記方法は、１つ以上の波長で大きなピークを示す光源の検出にも適している。
第３の実施形態を図１４に示す。本実施形態では、光センサが以下に列挙する要素を備えている。すなわち、
・例えば、図３に示す青色フィルタ３６として、カラーフィルタを、感光領域の、検出すべき照明光が入射する側に有するカラー光検出素子６０、
・カラーフィルタを持たない白色光検出素子５２、ならびに
・白色光検出素子およびカラー光検出素子によってそれぞれ測定された光のレベル（Ｗおよびｃｏｌ１）を検出するための手段である。
本実施形態では、スペクトル補償処理回路１３８は、以下の要素からなる。すなわち、
・パラメータＮの値、つまり、比ｃｏｌ１／Ｗを求めるための手段５４、
・例えば、単純なコンピュータプログラムによって、パラメータＮの測定値に対する関数ｇ（Ｎ）の値を算出するための手段５６（ｇは変数Ｎの単純な関数、例えば、多項式である）、および
・（Ｎの測定値に対する）上記ｇ（Ｎ）の値をＷ倍（スペクトル的に補正された周囲光のレベルを表す量）した値を計算するための手段５８である。
上記手段５４、５６、５８はそれぞれ別々の手段として設けられてもよく、あるいは、該手段５４、５６、５８のうちの２つ以上を、１つの構成要素として具現化してもよい。上記システムは、以下のように動作する。すなわち、
・各光センサの出力ｃｏｌ１およびＷを別々に測定し、
・Ｎの値、つまり、ｃｏｌ１とＷとの比を算出し（算出した値は、ＮＤと表記する）、
・決定したＮＤを公知の関数ｇ（Ｎ）に代入してスカラー値ｇ（Ｎｐ）を求めることによって、ｇ（Ｎｐ）の値を求め、
・白色光検出素子の出力にｇ（Ｎｐ）を乗じる。
このとき、上記の結果であるＷｇ（Ｎｐ）は、スペクトル的に補正された光のレベルを表している。
一実施形態では、ｇ（Ｎ）はＮの二次関数、ｇ（Ｎ）＝ｇ１Ｎ２＋ｇ２Ｎ＋ｇ３である。本実施形態において使用した上記二次関数の係数の値を算出する１つの方法としては、図１５に概略的に示す、３つの段階からなる手順を使用した、以下の方法がある。各数学的関数の値は、標準的な周知の数値的手法、または標準的な市販の表計算ソフト（例えば、マイクロソフト社（登録商標）のエクセル）を使った単純なコーディングによって、求められる。
第１段階
ステップ１ ８３において手順を開始し、係数を求める。
ステップ２ ８４において、スペクトル補償を必要とする、光センサの検出対象となる光源を（少なくとも３つ）選択する。使用する光源の個数を、整数ｙで表記する。例えば、図４に示した応答特性を有する光源は、どれも選択可能である。
ステップ３ ８６において、（例えば、従来技術で公表されているデータから）例えば、図４に示した、ｙ個の光源の相対的スペクトル応答を決定する。
ステップ４ ８８において、各光源について、下式で与えられる、カラー光センサおよび白色光センサの相対的応答に対応するパラメータＮの理論値を算出する。
Figure 2011510264
この数式の値を求める際、積分は２つとも、ヒトの眼が感光性を有する波長の範囲、例えば、Ｖ（λ）ゼロではない波長の範囲について実施する。
この操作を各光源について実施すると、ｙ個の光源各々についてＮの値が求められる。
第２段階
ステップ５ 従来技術に関する記載において定義した式（１）、（２）、および（３）を使って、９０において、スペクトル不一致パラメータｆ１の値を比Ｄ／Ｅの関数として、互いに異なるｙ個の光源それぞれについて算出する。
上記のｙ個の異なる値を、ｆ１｛１｝、ｆ１｛２｝、．．．ｆ１｛ｙ｝と表記する。
ステップ６ ９１において、すべての光源について求めたｆ１の平均値がゼロに等しくなる、倍率パラメータＤ／Ｅの比の値を算出する。
この比の値を算出するには、等式
Figure 2011510264
の解となるＤ／Ｅの値を求めなければならない。
この等倍操作は、選択したすべての光源についてのスペクトル不一致パラメータの平均値が、ゼロに等しくなるように、検出器の「利得」を選択することと等価である。
ステップ７ ９２において、先に算出したＤ／Ｅの値を、ｆ１｛１｝、ｆ１｛２｝、．．．ｆ１｛ｙ｝の式に代入し、これらの関数の値を、各光源について１つずつ求める。
ステップ８ ９３において、各光源γ＝Ｐｄｅｔ／Ｐｅｙｅについて、上述の必要な補正因子を算出する。この作業は、すでに算出したｆ１の値を使い、等式（３）を変形すればもっとも単純に実施できる。
第１段階および第２段階から、選択した光源それぞれについて、パラメータＮおよびγの数値を生成した。パラメータＮは、カラーセンサ素子および白色光センサ素子の出力の比に対応する。パラメータγは、選択した光源についての白色光検出素子の測定された出力に適用する必要がある、要求されるスペクトル補正に対応する。
第３段階
ステップ９ ９４において、値が（γ，Ｎ）と表される合計ｙ個のデータ点を有する散布図を生成する。なお、ｘ個のデータはγの値に対応し、ｙ個のデータ点は、各光源について算出されたＮの値に対応する。
ステップ１０ 線形回帰法、またはその他の標準的な曲線当てはめ法を利用して、９５において、最良な当てはめ二次関数
γ＝ｇ（Ｎ）＝ｇ１Ｎ２＋ｇ２Ｎ＋ｇ３
の係数を算出する。
ステップ１１ ９６において、手順を終了し、係数を得る。
これで、補正アルゴリズムで使用される二次関数が、演算によって求められる。
一例としての二次関数
γ＝ｇ（Ｎ）＝ｇ１Ｎ２＋ｇ２Ｎ＋ｇ３
を、図１６に９９として示す。なお、この二次関数は、図７のようなスペクトル応答特性を有する白色光検出素子５２と、図３の３６に示す応答を有する青色フィルタを備えたカラー光検出素子６０について算出されたものである。
量ｇ（Ｎ）を求めるのに、他の当てはめ関数を使用することもできることは、当業者にとって明らかなことである。例えば、線型関係、高次多項式、または指数などの手法がすべて使用可能であり、当てはめ対象である、演算で求められた数値データ点（γ、Ｎ）にしたがって、最良な当てはめ係数が選択される。
当てはめ関数ｇ（Ｎ）がある範囲についてだけ有効であることも、当業者にとって明らかなことである。したがって、関数ｇ（Ｎ）の定義は、数値関数に加えて、有効性の範囲を含む。
本実施形態の長所の１つは、上述の方法を実行してスペクトル補正を行っているので、方法が単純である点にある（ｇ（Ｎ）の係数が一旦定義されると、それ以上関数ｇ（Ｎ）を算出しなくても、白色光検出器の出力を補正できる）（その定義は、ｃｏｌ／Ｗの各測定値に対するｇ（Ｎ）の値が、容易に求められるようにできるように、メモリに記憶、またはハード的にプログラム（hard-programmed）されていてもかまわない）。さらに、同じ理由で、実現されるスペクトル補正の質が高いことと、検出器の感度の損失が比較的低いことも、本実施形態の長所である。
第４の実施形態は、カラー光検出素子６０の幅が白色光検出素子５２の幅と異なることを除けば、第１の実施形態に対応する。カラー光検出素子６０のアクティブ感知領域が、白色光検出素子のアクティブ感知領域におけるサイズのκ倍であれば、同一サイズの白色光検出素子およびカラー光検出素子について算出したパラメータμに、さらに倍数１／κを乗じなければならない。その結果、Ｘ＝Ｗ−μ／κ×ｃｏｌ１が得られる。
同様に、カラー光検出素子６０のアクティブ感知領域が、白色光検出素子のアクティブ感知領域におけるサイズのκ倍であれば、第５の実施形態において、等式（５）の分母にκ倍を追加することによって、関数ｇ（Ｎ）を算出する手順を変更する。なお、この点を除けば、上記手順に変更はない。
第４の実施形態および第５の実施形態の長所は、κを小さな値に設定すれば、スペクトル補正を実施しない場合に比較した感度の損失が、非常に低く抑えられることである。ある状況では、検出器が感光性を有するすべての光のレベルでスペクトル補償を実施する必要はないかもしれない。例えば、異なる５０の照明レベルを含んだ動作範囲で感光性を有する光センサでは、最も高い４０の感度レベルについてスペクトル的に補償する必要しかないということもあり得る。この場合κは低く抑えられる。こうすることによって、カラー光検出器が物理的小さく、また、センサの配置面積の大半が白色光センサ素子によって占められるようになり、感度が最大化される。
第１の実施形態から第５の実施形態は、センサのスペクトル応答特性と所望のスペクトル応答特性（例えば、ヒトの眼のスペクトル応答特性）との間の差異についての補償を主な対象としている。ただし、導入部で触れたように、照明光のスペクトル特性は、照明光の光源によって変化する。この問題については、本発明のさらに別の実施形態で扱う。このさらに別の実施形態の基本的原理は、光源の中には、Ｎ１＝ｃｏｌ１／Ｗ、Ｎ２＝ｃｏｌ２／Ｗなどの比の組み合わせから認識できる、特定のスペクトル「シグネチャ（signatures）」を有するものがあるという事実を利用している。例えば、ナトリウムの街灯は、「黄色」フォトダイオードでは高い出力を示しても、「青色」フォトダイオードでは低い出力しか示さない。基本的に、Ｎ１、Ｎ２などの値を決定することによって、その光源がナトリウム光であることを認識し、これに応じてスペクトル補正を適用することが可能である。
上述のさらに別の実施形態の原理は、Ｎ１、Ｎ２などの値を測定し、これらの値を、ルックアップテーブル（look up table； ＬＵＴ）に記憶されている値と比較することにある。該ルックアップテーブルには、複数の異なる種類の光源に対して予想される値に対応して、Ｎ１、Ｎ２などの数値が記憶してある。Ｎ１、Ｎ２．．．などの測定値が、ＬＵＴに記憶されている数値の１つに近い値であれば、システムはその光源を（例えば）ナトリウム灯であると「認識」し、そして、事前にプログラムされた補正因子ΘをＬＵＴから読み出して適用する。このとき、補正された光のレベルはＷ×Θと簡単に表される。
第６の実施形態を図１７に示す。本実施形態では、光センサが以下に列挙する要素を備えている。すなわち、
・それぞれに異なるスペクトル特性を有するカラーフィルタを、カラー光検出素子の感光領域の、検出すべき照明光が入射する側に備えた複数のカラー光検出素子６０、．．．８２（例えば、フォトダイオード）、
・白色光検出素子５２（例えば、カラーフィルタを持たないフォトダイオード）、ならびに
・白色光検出素子およびカラー光検出素子によって測定された光のレベル（Ｗおよびｃｏｌ１、ｃｏｌ２、．．．ｃｏｌＮ）を検出するための手段である。
図９のスペクトル補償処理回路は、図１７に示す実施形態において以下の部材からなる。すなわち、
・パラメータＮ１（つまり比ｃｏｌ１／Ｗ）の値を求め、各色検出素子、例えば、Ｎ１、Ｎ２、．．．ＮＮを出力するための手段５４、
・複数の異なる種類の光源についてＮ１、Ｎ２、．．．ＮＮを含んだ、スペクトル補正データのルックアップテーブル（ＬＵＴ）を事前に記憶した電子メモリ８０２のアレイ、例えば、ＳＲＡＭ、
・Ｎ１、Ｎ２、．．．ＮＮの測定値を、電子メモリに事前に記憶された、同じパラメータの値と比較し、事前に記憶された値の中で測定値にもっともよく対応する値を１組選択するための手段８０３、
・選択されたＮ１、Ｎ２、．．．ＮＮの組に対応する値Θを、上記電子メモリから読み出すための手段８０４、例えば、単純なコンピュータプログラムを実行するプロセッサ、
・Θ×Ｗに等しい、スペクトル的に補正された周囲光のレベルを表す量を算出するための手段８０５、
・上記手段５４、８０３、８０４、８０５はそれぞれ別々の手段として設けられてもよく、あるいは、そのうちの２つ以上の手段を組み合わせてもよい。
上記システムは以下のように動作する。すなわち、
・各光センサの出力ｃｏｌ１およびＷを別々に測定し、
・ｃｏｌ１とＷとの比、ｃｏｌ２とＷとの比、．．．およびｃｏｌＮとＷとの比を算出し（これらのパラメータをＮ１、Ｎ２、．．．ＮＮと表記する）、
・Ｎ１、Ｎ２、．．．ＮＮの値を、電子メモリ８０２内のルックアップテーブルと比較し、
・同じパラメータの測定値にもっともよく対応する、メモリ内のＮ１、Ｎ２、．．．ＮＮの値の組を選択し（この過程は、例えば、２乗の和が最小、つまり
Figure 2011510264
が最小となる値を見つけることによって実行してもよい）、
・選択されたＮ１、Ｎ２、．．．ＮＮの組に対応する値Θを、電子メモリ８０２から読み出し、
・白色光検出素子の出力にΘを乗じる。
上記メモリアレイは、以下のように事前にプログラムされる。すなわち、
・対象とする光源を複数個選択し、その出力スペクトルを決定し（例えば、図４に示すスペクトルを有する光源）
・第３の実施形態のステップ１〜４に記載の方法を使って、上記光源のそれぞれについてパラメータＮ１を算出し、
・同様にして、各光源のパラメータＮ２、Ｎ３、．．．ＮＮを算出し、
・つぎに、第３の実施形態のステップ５〜８に記載の方法を使って各光源γについて、必要な補正因子を算出し、
・各光源について、Ｎ１、Ｎ２、．．．ＮＮの値と、それに対応する値Θ＝γとを、メモリ内のＬＵＴに入力する。
パラメータＮ１、Ｎ２などを、測定によって決定してもよい。あるいは、特定の光源の場合については、その光源のスペクトルとセンサ応答特性とがわかっているのであれば、理論的に決定してもよい。
本実施形態の１つの長所は、対象とする照明状態について、特定のスペクトルシグネチャの認識に基づいてスペクトル補正を実施することができることである。スペクトルシグネチャは、比Ｎの値を認識することによって決定することができる。
第３の実施形態のスペクトル補償方法と第６の実施形態のスペクトル補償方法とを組み合わせるシステムを作り出すことが可能であることは、当業者にとって明らかなことである。例えば、第３の実施形態の方法をデフォルトとして使用し、特定のスペクトルシグネチャが認識された場合に第６の実施形態の方法を使用する、といった組み合わせが可能である。例えば、光源が、一例をあげるとナトリウム光として認識されると、Θの値が読み出されて、補正が実行される。または、得られたＮ１、Ｎ２などの値が、ＬＵＴに記憶された値のいずれとも十分に合わず、光源がうまく認識されない場合には、別の方法を使ってｇ（Ｎ）を決定してもよい。
本発明の第７の実施形態を、図１８および１９に示す。
第７の実施形態では、光センサが以下に列挙する要素を備えている。
・感光領域の異なる領域上に配置された、異なるスペクトル特性を有する複数のカラーフィルタを、感光領域の、検出すべき照明光が入射する側に備えたカラー光検出素子５０２（例えば、フォトダイオード）。上記複数のカラーフィルタは、それぞれが、感光領域の異なる部分をカバーしていてもよい。このカラー光検出素子５０２の構成例を図１９に示す。感光領域５０４、５０６、および５０８が、それぞれカラーフィルタｃ１、カラーフィルタｃ２、およびカラーフィルタｃ３によってカバーされている。カラーフィルタｃ１、ｃ２、およびｃ３は、互いに同スペクトル特性を有するわけではなく、好ましくはすべてのカラーフィルタが、互いに異なるスペクトル特性を有している。（本実施形態では３つのカラーフィルタｃ１〜ｃ３が設けられているが、本発明はこれに限定されるわけではなく、３つ未満、または３つを超えるカラーフィルタが設けられてもよい。）
・カラーフィルタを持たない白色光検出素子５２（例えば、フォトダイオード）
・白色光検出素子およびカラー光検出素子によって測定された光のレベル（それぞれＷおよびｃｏｌ１）を検出するための手段。
本実施形態では、上記スペクトル補償回路（例えば、図９のスペクトル補償回路１３８）は以下に列挙する要素からなる。すなわち、
・カラー光検出器の出力ｃｏｌ１を使って、例えば、量Ｘ＝Ｗ−μ×ｃｏｌ１の値を求めることによって、白色光検出器の出力Ｗを補正するための手段２０２である。この補正を、例えば、デジタル信号処理において動作する単純なコンピュータプログラムによって実施してもかまわない。
上記システムは以下のように動作する。すなわち、
・各光センサの出力ｃｏｌ１およびＷを別々に測定し、
・Ｘを算出する。
このとき、量Ｘは、スペクトル的に補正された光のレベルを表している。
上記倍率パラメータμの値を算出する方法としては、例えば、先に第１の実施形態で記載した方法がある。
本実施形態では、第１の実施形態の長所と第２の実施形態の長所とを組み合わせる。つまり、処理実行手段２０２に対して求められることは減算を一度実行することだけであるにもかかわらず、複数のカラーフィルタをカラー光検出素子５０２の上に設けて使用すれば、スペクトル補償の質の精度を上げることが容易になる。
本発明の第８の実施形態を、図２０および図２１に示す。
第８の実施形態では、光センサが以下に列挙する要素を備えている。すなわち、
・感光領域の異なる領域上に配置された、異なるスペクトル特性を有する複数のカラーフィルタを、感光領域の、検出すべき照明光が入射する側に備えた第１のカラー光検出素子５０２（例えば、フォトダイオード）。該第１のカラー光検出素子５０２は、図１９に示した光検出素子であってもよく、この場合、異なるカラーフィルタは該素子の感光領域の異なる部分をカバーしていてもよい。
・感光領域の異なる領域上に配置された、異なるスペクトル特性を有する複数のカラーフィルタを、感光領域の、検出すべき照明光が入射する側に備えた第２のカラー光検出素子５１２（例えば、フォトダイオード）。該光検出素子５１２は、カラーフィルタが設けられていない領域を有していてもよい。このカラー光検出素子５１２の構成例を図２１に示す。感光領域５１３、５１４、および５１６が、それぞれカラーフィルタｃ４、ｃ５、およびｃ６によってカバーされている。また、感光領域５１８は、カラーフィルタによってカバーされていない。カラーフィルタｃ４、ｃ５、およびｃ６は、互いに同じスペクトル特性を有するわけではなく、好ましくはすべてのカラーフィルタが、互いに異なるスペクトル特性を有している。（本実施形態では３つのカラーフィルタｃ４〜ｃ６が設けられているが、本発明はこれに限定されるわけではなく、３つ未満、または３つを超えるカラーフィルタが設けられてもよい。）
・第１のカラー光検出素子および第２のカラー光検出素子によって測定された光のレベル（それぞれｃｏｌ１およびｃｏｌ２）を検出するための手段。
本実施形態では、上記スペクトル補償回路（例えば、図９のスペクトル補償回路１３８）は以下に列挙する要素からなる。すなわち、
・第１のカラー光検出器の出力ｃｏｌ１を使って、例えば、量Ｘ＝ｃｏｌ２−μ×ｃｏｌ１の値を求めることによって、第２のカラー光検出器の出力ｃｏｌ２を補正するための手段２０６である。この補正を、例えば、デジタル信号処理において動作する単純なコンピュータプログラムによって実施してもかまわない。
上記システムは以下のように動作する。すなわち、
・各光センサの出力ｃｏｌ１およびｃｏｌ２を別々に測定し、
・Ｘを算出する。
このとき、量Ｘは、スペクトル的に補正された光のレベルを表している。
上記倍率パラメータμの値を算出する方法としては、例えば、先に第１の実施形態で記載した方法がある。
本実施形態は、第７の実施形態の長所を有し、さらに、カラーフィルタｃ４、ｃ５、およびｃ６のスペクトル特性と各カラーフィルタによってカバーされる感光領域の比率とを適切に選択することによって、スペクトル補償の精度が改善されるという別の長所を有する。
本実施形態では、第２のカラー光検出素子５１２は、一般的に先の実施形態の「白」光検出素子に対応する。感光領域５１８が設けられているので、第２のカラー光検出素子５１２はカラーフィルタによってカバーされていない。
本実施形態では、カラーフィルタｃ１．．．ｃ６のスペクトル特性の選択、および光検出器におけるカラーフィルタの相対的な面積の選択は、光検出器のアクティブ領域のスペクトル特性、および利用しやすいフィルタ特性によって、ほぼ決定される。例えば、本実施形態の実施態様としては、例えば、眼がもっとも高い感光性を有する波長の近傍の波長で、上記第２の光検出器の出力ｃｏｌ２が眼の出力によく一致するように、第２の光センサ素子上で無色フィルタ（白）と緑色フィルタとを組み合わせて使用し、また、量ｃｏｌ２−μ×ｃｏｌ１が眼にスペクトル的によく一致するように第１の光センサ素子の出力ｃｏｌ１を微調整するために選択された、第１の光センサ素子上で赤色フィルタと青色フィルタとを組み合わせて使用するものがあげられる。なお、減じられた量μ×ｃｏｌ１は、眼の感光性が光検出素子に比べて比較的低い波長からの寄与を低減する効果を有する。
本発明の第９の実施形態を図２２に示す。
第９の実施形態は、第３の実施形態に記載した白色光検出素子が、第８の実施形態に記載した第２のカラー光検出素子５１２に置き替えられていること、および第３の実施形態に記載したカラー光検出素子が、第８の実施形態に記載した第１のカラー光検出素子５０２に置き替えられていることを除けば、一般的に第３の実施形態と同様である。
本実施形態の動作と、関数ｇの定義方法とは、すでに第３の実施形態で記載したとおりである。
本実施形態は、第３の実施形態の長所を有し、さらに、使用するフィルタの種類と、フィルタがカバーするフォトダイオードの面積の比率とを適切に選択することによって、スペクトル補償の精度が改善されるという別の長所を有する。
上述の実施形態では、上に載せたカラーフィルタ（および、場合によってはアクティブ感知領域のサイズ）を除けば、カラー光検出器は白色光検出器と同一であると仮定した。しかしながら、カラー光検出器が白色光検出器と同一である必要はない。カラー光検出器と白色光検出器とは、同じスペクトル応答特性を有する（カラーフィルタの効果は無視する）が、異なるセンサデバイス構造を有しているという意味において同一でなくてもかまわない。例えば、薄膜フォトダイオードと光ＴＦＴとは同じスペクトル応答特性を有していると言える。
また、原則的に、カラー光検出器と白色光検出器とが異なるスペクトル応答特性を有していても、このことを補正プロセスで考慮すればよい（例えば、本発明は、ポリシリコン製のフォトダイオードを１つと、非結晶シリコン製のフォトダイオードを１つとを使っても実施できるが、この２つのフォトダイオードは、互いに異なるスペクトル応答特性を示す）。
上述の実施形態では、本発明の光センサは、表示装置に組み込まれていた。例えば、光検出器は、表示基板上に設けられていた。しかしながら、本発明は、光検出器のスペクトル応答特性と参照スペクトル応答特性との間の差異について光センサの出力を補正することが所望される、任意の光センサに適用してもよい。
第１の実施形態に記載したように、本発明がカラーフィルタを有する表示装置に組み込まれる任意の実施形態について、該実施形態は、表示装置のカラーフィルタを、上記カラー光検出素子のカラーフィルタとして使用することによって実施されてもよい。例えば、上述の第２の実施形態では、異なるスペクトル特性を有する２つ以上のカラー光検出素子が必要であった。この構成において、１つの光検出素子を、該光検出素子のアクティブ領域に入射する周囲光が必ず、表示装置の第１のカラーフィルタ（例えば、青色フィルタ）を通過するように配置し、また、別の光検出素子を、該光検出素子のアクティブ領域に入射する周囲光が必ず、第１のカラーフィルタとは異なるスペクトル特性を有する、表示装置の第２のカラーフィルタ（例えば、緑色フィルタ）を通過するように配置することによって、光検出素子が第１のカラー光検出素子および第２のカラー光検出素子を構成して、実施してもよい。さらにもう１つカラー光検出素子が所望されるならば、別の光検出素子を、そのアクティブ領域に入射する周囲光が必ず、第１のカラーフィルタおよび第２のカラーフィルタとは異なるスペクトル特性を有する、表示装置の第３のカラーフィルタ（例えば、赤色フィルタ）を通過するように配置することもできる。
原則的に、上述の第８の実施形態および第９の実施形態は、表示装置のカラーフィルタを、上記カラー光検出素子のカラーフィルタとして使用することによっても実施できる。具体的には、光検出素子を、そのアクティブ領域の一部に入射する周囲光が必ず第１のカラーフィルタを通過し、また、該アクティブ領域の別の一部に入射する周囲光が必ず、第１のカラーフィルタとは異なるスペクトル特性を有する、表示装置の第２のカラーフィルタを通過するように（さらに、必要に応じて、該アクティブ領域のさらに別の一部に入射する周囲光が必ず、第１のカラーフィルタおよび第２のカラーフィルタとは異なるスペクトル特性を有する、第３のカラーフィルタを通過するように）配置することによって実施できる。
表示装置のカラーフィルタを、上記カラー光検出素子のカラーフィルタとして使って実施される実施形態は、赤フィルタ、緑フィルタ、および青色フィルタを有する表示装置に限定されるものではなく、シアン色フィルタ、黄色フィルタ、およびマゼンタ色フィルタを有する表示装置に適用することもできる。
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

Claims (30)

  1. 第１の波長範囲において感光性を有する第１の光検出器と、
    第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲において感光性を有する第２の光検出器と、
    第１の光検出器のスペクトル応答特性と参照スペクトル応答特性との間の差異について第１の光検出器の出力を補償する、第１の光検出器の出力に対する補正を、第２の光検出器の出力を使って決定するためのプロセッサとを備え、
    第１の波長範囲が、対象波長範囲にほぼ対応し、
    第２の波長範囲が、該対象波長範囲の一部である、光センサ。
  2. 上記プロセッサが、上記補正を第１の光検出器の出力に対して適用するように構成されている、請求項１に記載の光センサ。
  3. 上記参照スペクトル応答特性が、ヒトの眼のスペクトル応答特性である、請求項１または２に記載の光センサ。
  4. 上記対象波長範囲が、可視波長の範囲である、請求項１、２または３に記載の光センサ。
  5. 第１の波長範囲が、可視スペクトルにほぼ対応する、請求項４に記載の光センサ。
  6. 第２の波長範囲が、可視スペクトルのうちの青色領域である、請求項４または５に記載の光センサ。
  7. 上記プロセッサが、第１の光検出器の出力を、第１の光検出器からの第１の出力強度範囲において補正するように構成されており、かつ第１の光検出器の出力を、第１の出力強度範囲とは異なる、第１の光検出器からの第２の出力強度範囲において補正しないように構成されている、請求項２に記載の、または請求項２に従属する場合の請求項３〜６のいずれか１項に記載の光センサ。
  8. 上記プロセッサが、第１の光検出器の出力と第２の光検出器の出力とを合成するように構成されている、請求項２に記載の、または請求項２に従属する場合の請求項３〜７のいずれか１項に記載の光センサ。
  9. 上記補正が、第１の光検出器における出力から、第２の光検出器における出力の一部を減じることである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光センサ。
  10. 上記プロセッサが、第１の光検出器の出力と第２の光検出器の出力とから、補正を決定するように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光センサ。
  11. 上記補正が、第１の光検出器における出力の、第２の光検出器における出力に対する比の所定の関数を使って決定される、請求項１０に記載の光センサ。
  12. 上記所定の関数が、第１の光検出器における出力の、第２の光検出器における出力に対する比の多項式関数である、請求項１１に記載の光センサ。
  13. 第１の光検出器および第２の光検出器のうちの少なくとも１つが、アクティブ領域内の場所によって変化するスペクトル特性を有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光センサ。
  14. 第１の光検出器におけるアクティブ領域の少なくとも第１の部分が、第１の波長範囲において感光性を有し、
    第１の光検出器におけるアクティブ領域の少なくとも第２の別の部分が、第１の波長範囲とは異なる波長範囲において感光性を有する、請求項１３に記載の光センサ。
  15. 第１の波長範囲および第２の波長範囲とは異なる第３の波長範囲において感光性を有する第３の光検出器をさらに備え、
    上記プロセッサが、第１の光検出器のスペクトル応答特性と上記参照スペクトル応答特性との間の差異について第１の光検出器の出力を補償する、第１の光検出器の出力に対する上記補正を決定するときに、第３の光検出器の出力をさらに使用するように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光センサ。
  16. 上記補正が、第１の光センサにおける出力から、第２の光検出器における出力の一部と第３の光検出器における出力の一部とを減じることである、請求項１５に記載の光センサ。
  17. 上記プロセッサが、上記補正を決定するときに、第１の光検出器におけるアクティブ領域と第２の光検出器におけるアクティブ領域との間の差異を考慮するように構成されている、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光センサ。
  18. 第１の波長範囲において感光性を有する第１の光検出器と、
    第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲において感光性を有する第２の光検出器と、
    第１の波長範囲および第２の波長範囲とは異なる第３の波長範囲において感光性を有する第３の光検出器と、
    第１の光検出器のスペクトル応答特性と参照スペクトル応答特性との間の差異について第１の光検出器の出力を補償する、複数の所定の補正を記憶するための記憶手段と、
    第２の光検出器における出力の、第１の光検出器における出力に対する比と、第３の光検出器における出力の、第１の光検出器における出力に対する比とを使って、記憶された上記補正のうちの１つを選択するためのプロセッサとを備え、
    第１の波長範囲が、対象波長範囲にほぼ対応し、
    第２の波長範囲が、該対象波長範囲の一部であり、
    第３の波長範囲が、該対象波長範囲の別の一部である、光センサ。
  19. 上記所定の補正が、それぞれ異なる種類の光源に対応する、請求項１８に記載の光センサ。
  20. 上記記憶手段が、各所定の補正において、第２の光検出器における出力の、第１の光検出器における出力に対する比の期待値と、第３の光検出器における出力の、第１の光検出器における出力に対する比の期待値とを、さらに記憶する、請求項１８または１９に記載の光センサ。
  21. 上記プロセッサが、第２の光検出器における出力の、第１の光検出器における出力に対する比を、第２の光検出器における出力の、第１の光検出器における出力に対する比の、記憶されている期待値と比較し、かつ第３の光検出器における出力の、第１の光検出器における出力に対する比を、第３の光検出器における出力の、第１の光検出器における出力に対する比の、記憶されている期待値と比較するように構成されている、請求項２０に記載の光センサ。
  22. 請求項１〜２１のいずれか１項に記載の光センサを備えた、周囲光感知システム。
  23. 請求項２２に記載の周囲光感知システムを備えた表示装置。
  24. 上記光検出器が、上記表示装置の基板上に設けられている、請求項２３に記載の表示装置。
  25. 上記表示装置の第１のカラーフィルタが、第２の光検出器のアクティブ領域に至る光路内に設置されている、請求項２３または２４に記載の表示装置。
  26. 上記光センサが、請求項１５、１６および１８〜２１のいずれか１項に記載の光センサであって、
    第１のカラーフィルタとは異なるスペクトル特性を有する、上記表示装置の第２のカラーフィルタが、第３の光検出器のアクティブ領域に至る光路内に設置されている、請求項２５に記載の表示装置。
  27. 第１の波長範囲において感光性を有する第１の光検出器を使って光の強度を測定し、
    第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲において感光性を有する第２の光検出器を使って光の強度を測定し、
    第１の光検出器のスペクトル応答特性と参照スペクトル応答特性との間の差異について第１の光検出器の出力を補償する、第１の光検出器の出力に対する補正を、第２の光検出器の出力を使って決定し、
    第１の波長範囲が、可視波長の範囲にほぼ対応し、
    第２の波長範囲が、該可視波長の範囲の一部である、光の強度を測定する方法。
  28. さらに、決定された上記補正を第１の光検出器の出力に適用することによって、第１の光検出器のスペクトル応答特性と上記参照スペクトル応答特性との間の差異について第１の光検出器の出力を補償する、請求項２７に記載の方法。
  29. 上記参照スペクトル応答特性が、ヒトの眼のスペクトル応答特性である、請求項２７または２８に記載の方法。
  30. 第１の波長範囲において感光性を有する光検出器を使って光の強度を測定するステップと、
    第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲において感光性を有する第２の光検出器を使って光の強度を測定するステップと、
    第１の波長範囲および第２の波長範囲とは異なる第３の波長範囲において感光性を有する第３の光検出器を使って光の強度を測定するステップと、
    第１の光検出器のスペクトル応答特性と参照スペクトル応答特性との間の差異について第１の光検出器の出力を補償する、複数の所定の補正を記憶するステップと、
    第２の光検出器における出力の、第１の光検出器における出力に対する比と、第３の光検出器における出力の、第１の光検出器における出力に対する比とを使って、記憶された上記補正のうちの１つを選択するステップとを備え、
    第１の波長範囲が、対象波長範囲にほぼ対応し、
    第２の波長範囲が、該対象波長範囲の一部であり、
    第３の波長範囲が、該対象波長範囲の別の一部である、方法。
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