光學傳感器和利用光學傳感器的方法
【專利摘要】提供了一種光學傳感器和一種利用光學傳感器的方法。所述光學傳感器包括光電二極管和布置在光電二極管上的光學濾波器。光電二極管和光學濾波器可以彼此分開。光學濾波器包括紅外阻擋濾波器和至少一個可見光濾波器，光學傳感器通過光電二極管測量在可見光波段中的特定波長波段的光量，其中，特定可見光濾波器布置在光電二極管上。因此，光學傳感器具有簡化的結構并且可以用作環(huán)境照度傳感器、近距離傳感器和顏色傳感器。
【專利說明】光學傳感器和利用光學傳感器的方法
[0001] 本申請要求于2013年9月27日在韓國知識產權局提交的第10-2013-0115007號 韓國專利申請的權益，出于所有目的，該韓國專利申請的全部公開內容通過引用包含于此。

【技術領域】
[0002] 下面的描述涉及一種照度和近距離傳感器。下面的描述還涉及一種光學傳感器， 所述光學傳感器利用紅外阻擋濾波器和可見光濾波器來測量特定波長的照度和物體的距 離。

【背景技術】
[0003] 光學傳感器是一種通過響應于光源來操作的裝置。用于光學傳感器的光源對應于 所有的產生被光學傳感器所接收的光（包括紅外光和可見光）的光源。當來自光源的光從 光源入射在光學傳感器的表面上時，光學傳感器可以吸收入射光能量以將吸收的光量轉化 為電信號。
[0004] 例如，這樣的光學傳感器可以在諸如便攜裝置（例如，智能手機）中被用作近距離 傳感器或環(huán)境照度傳感器。
[0005] 在一個示例中，集成的近距離傳感器和光學傳感器包括發(fā)射器、濾波器和傳感器。 在本示例中，所述傳感器包括檢測環(huán)境光亮度的亮度檢測傳感器和通過利用紅外通過濾波 器響應于紅外線的紅外檢測傳感器。
[0006] 紅外線檢測傳感器檢測從發(fā)射器發(fā)射的將在位于由發(fā)射器發(fā)射的光的路徑中的 物體上反射的光的紅外線，以測量這樣的物體是否存在以及相應的物體的距離。紅外線檢 測傳感器還測量環(huán)境紅外線。
[0007] 亮度檢測傳感器檢測可見光和紅外線兩者。因此，光學傳感器在由亮度檢測傳感 器檢測的值和由紅外檢測傳感器檢測的值之間需要諸如減法運算或者差集運算的運算，以 僅檢測和考慮可見光。
[0008] 在另一示例中，涉及一種利用紅外（IR)截止濾波器的光學傳感器，所述光學傳感 器包括三個傳感器：紅外阻擋濾波器、僅使特定波長的光通過或僅阻擋特定波長的光的光 學濾波器。
[0009] 在本示例中，為測量可見光的特定波長波段的光度，第一傳感器可以包括光學濾 波器和紅外阻擋濾波器以阻擋可見光和紅外線。第二傳感器可以包括在第二傳感器的頂部 上的紅外阻擋濾波器以阻擋光的紅外線并單獨測量可見光的光度。第三傳感器可以不包括 任何濾波器以測量可見光和紅外線的總光度。
[0010] 然而，包括在第一傳感器和第二傳感器中的紅外阻擋濾波器將兩種材料（例如， TiO2和SiO2)交替地沉積為沉積層，通過真空薄膜沉積技術使得沉積層的折射率彼此不同。 然而，由于利用更多數量的紅外阻擋濾波器，致使這樣的技術導致了制造成本增加的情況。


【發(fā)明內容】

[0011] 提供本
【發(fā)明內容】
，用于以簡化的形式介紹構思的選擇，下面在【具體實施方式】中進 一步描述構思的選擇。本
【發(fā)明內容】
不意圖確定所要求保護的主題的關鍵特征或者必要特 征，也不意圖用來幫助確定所要求保護的主題的范圍。
[0012] 本示例提供了一種測量特定波長波段的照度以執(zhí)行顏色平衡的光學傳感器技術。
[0013] 本示例提供了一種簡化了光學傳感器結構以降低光學傳感器的制造成本的光學 傳感器技術。
[0014] 本示例還提供了一種提高用于測量照度和物體的距離的性能的光學傳感器技術。
[0015] 在一個總的方面中，一種光學傳感器包括光電二極管和布置在至少一個光電二極 管上的光學濾波器，其中，光學濾波器包括紅外阻擋濾波器和至少一個可見光濾波器，其 中，光學傳感器被構造為通過光電二極管來測量在可見光波段中的特定波長波段的光量， 其中，特定可見光濾波器布置在光電二極管上。
[0016] 光電二極管可以彼此分開并且光學濾波器可以彼此分開。
[0017] 所述至少一個可見光濾波器可以包括：紅外通過濾波器，被構造為阻擋可見光并 使紅外線通過；顏色濾波器，被構造為使可見光波段中的特定波長波段通過。
[0018] 顏色濾波器可以包括紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器，顏色濾波器被構造 為使與紅色、綠色和藍色相對應的單色光各自地通過，紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波 器可以設置在彼此的上面以形成紅外通過濾波器。
[0019] 光電二極管可以包括：第一光電二極管，被構造為測量紅外線的光量，其中，紅外 通過濾波器布置在第一光電二極管上；第二光電二極管，被構造為測量白色光的光量，其 中，紅外阻擋濾波器布置在第二光電二極管上；第三光電二極管，被構造為測量可見光波段 的特定波長波段和紅外線的光量，其中，顏色濾波器布置在第三光電二極管上，其中，光學 傳感器對通過第一光電二極管和第三光電二極管測量的測量值執(zhí)行差集運算以測量特定 波長波段的照度。
[0020] 光電二極管可以包括：第一光電二極管，被構造為測量可見光的特定波長波段和 紅外線的光量，其中，顏色濾波器布置在第一光電二極管上；第二光電二極管，被構造為測 量白色光的光量，其中，紅外阻擋濾波器布置在第二光電二極管上；第三光電二極管，其中， 光學濾波器沒有布置在第三光電二極管上，其中，光學傳感器在通過第二光電二極管測量 的第二測量值和通過第三光電二極管測量的第三測量值之間執(zhí)行第一差集運算以測量距 離并在第一差集運算的結果和通過第一光電二極管測量的第一測量值之間執(zhí)行第二差集 運算以測量特定波長的照度。
[0021] 在另一個總的方面中，一種光學傳感器包括：第一光電二極管，被構造為測量白色 光的光量，其中，紅外阻擋濾波器布置在第一光電二極管上；第二光電二極管，其中，光學傳 感器基于通過第一光電二極管和第二光電二極管測量的測量值來測量環(huán)境照度和物體的 距離。
[0022] 在第二光電二極管上可以不設置光學濾波器。
[0023] 使紅外線通過的紅外通過濾波器可以布置在第二光電二極管上，第二光電二極管 可以測量紅外線的光量。
[0024] 在另一個總的方面中，一種光學傳感器包括：第一光電二極管，被構造為測量包括 紅外線的光量的第一測量值，其中，第一可見光濾波器布置在第一光電二極管上；第二光電 二極管，被構造為測量包括第二光電二極管的暗電流的第二測量值，其中，第二可見光濾波 器和紅外阻擋濾波器布置在第二光電二極管上，其中，光學傳感器在第一測量值和第二測 量值之間執(zhí)行差集運算以測量物體的調節(jié)距離。
[0025] 第一可見光濾波器和第二可見光濾波器可以是使光的紅外波段通過的紅外通過 濾波器。
[0026] 光學傳感器還可以包括：第三光電二極管，被構造為測量包括可見光的特定波長 的光量的第三測量值，其中，顏色濾波器布置在第三光電二極管上并使光的可見光波段的 特定波長波段通過，其中，光學傳感器在第三測量值和第一測量值之間執(zhí)行差集運算以進 一步測量特定波長的調節(jié)照度。
[0027] 光學傳感器還可以包括沒有布置有光學濾波器的第四光電二極管，其中，光學傳 感器在通過第四光電二極管測量的第四測量值和第一測量值之間執(zhí)行差集運算以測量調 節(jié)的環(huán)境照度。
[0028] 光學傳感器還可以包括：第三光電二極管，其中，第三光電二極管上沒有布置光學 傳感器，其中，光學傳感器在第一測量值和通過第三光電二極管測量的第三測量值之間執(zhí) 行差集運算以進一步測量調節(jié)的環(huán)境照度。
[0029] 第一可見光濾波器和第二可見光濾波器可以是使光源的可見光波段的特定波長 波段通過的顏色濾波器。
[0030] 光學傳感器還可以包括：第三光電二極管，其中，第三光電二極管上沒有設置光學 濾波器，其中，光學傳感器基于第二測量值測量特定波長的照度并基于第一測量值、第二測 量值和通過第三光電二極管測量的第三測量值測量環(huán)境照度。
[0031] 光學傳感器還可以包括：第三光電二極管，其上沒有布置光學濾波器，其中，第一 可見光濾波器相當于使紅外波段通過的紅外通過濾波器，第二可見光濾波器相當于使可見 光波段的特定波長波段通過的顏色濾波器。
[0032] 在另一個總的方面中，一種利用光學傳感器的方法包括：測量通過布置有紅外通 過濾波器的第一光電二極管接收的紅外線中的光量；測量通過布置有紅外阻擋濾波器的第 二光電二極管接收的可見光的量；基于測量的紅外線和測量的可見光測量環(huán)境照度和物體 的位置。
[0033] 所述方法還可以包括：當布置有顏色濾波器時，測量通過第三光電二極管接收的 可見光的特定波長的單色光的量；利用單色光的量執(zhí)行顏色平衡。
[0034] 光學傳感器還可以包括：測量通過其上沒有設置光學濾波器的第三光電二極管接 收的光的量；利用通過第三光電二極管接收的光的量來校正暗電流。
[0035] 示例提供了在下面進一步討論的某些特征。例如，一些示例通過使可見光波段的 特定波長波段通過的顏色濾波器來測量特定波長波段的照度以執(zhí)行顏色平衡。此外，一些 示例僅在一個光電二極管上布置紅外阻擋濾波器以簡化光學傳感器結構并降低光學傳感 器的制造成本。另外，本發(fā)明的一些示例基于可見光濾波器和紅外阻擋濾波器來測量光電 二極管的暗電流以準確地測量照度和物體的距離。這里，暗電流是指當沒有光子進入裝置 時流過光電二極管的相對小的電流。
[0036] 通過下面的【具體實施方式】、附圖以及權利要求，其它特征和方面將是清楚的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 圖1是示出根據一個示例的光學傳感器的示意圖。
[0038] 圖2是示出根據另一個示例的光學傳感器的示意圖。
[0039] 圖3是示出補償光電二極管的暗電流的光學傳感器的示意圖。
[0040] 圖4是示出用于測量光學傳感器正在測量的物體的距離和照度的方法的框圖。
[0041] 在整個附圖和【具體實施方式】中，除非另有描述或者規(guī)定，否則相同的附圖標記將 被理解為表示相同的元件、特征和結構。附圖可以不按比例繪制，并且為了清晰性、說明性 和方便性，可以夸大附圖中的元件的相對尺寸、比例和描述。

【具體實施方式】
[0042] 提供下面的【具體實施方式】來幫助讀者獲得對這里描述的方法、設備和/或系統(tǒng)的 全面理解。然而，這里描述的系統(tǒng)、設備和/或方法的各種改變、變形和等同物對于本領域 普通技術人員將是清楚的。描述的連續(xù)的工藝步驟和/或操作是示例；然而，除非步驟和 /或操作必須以特定的順序發(fā)生，否則順序和/或操作不限于這里所闡述的，并且可以如本 領域所知地改變。此外，為了提高清晰性和簡潔性，可以省略本領域普通技術人員所公知的 功能和結構的描述。
[0043] 這里所描述的特征可以以不同的方式來實施，且將不被解釋為限制于這里所描述 的示例。相反，提供這里描述的示例，使得本公開將是徹底的和完整的，并且將把本公開的 全部范圍傳達給本領域普通技術人員。
[0044] 在本公開中描述的術語可以被理解如下。
[0045] 當諸如"第一"和"第二"等的術語被用來描述不同的組件時，這樣的組件不意圖 被理解為限制于上述術語。上述術語僅用來將一個組件與另一個相區(qū)分。例如，在沒有背 離本示例的范圍的情況下，第一組件可能被稱作第二組件，且同樣地第二組件可能被稱作 第一組件。
[0046] 當元件被稱為被"連接到"另一個元件時，這包括元件被直接地連接到其它元件的 示例以及也存在中間元件的示例。相反，當元件被明確地稱為"直接地連接到"另一個元件 時，不意圖存在中間元件。另外，除非明確地描述為相反，否則詞語"包括"及諸如"包含"或 "含有"的相關變型意圖暗指包含陳述的元件但不排除任何其它元件。同時，除非明確地描 述為相反，否則諸如"在…之間"和"直接在…之間"或者"鄰近于…"和"直接鄰近于……" 的描述組件之間的關系的其它表述同樣被解釋為它們被用來指示沒有進一步限制的示例 的組件之間的關系。
[0047] 除非上下文另外清楚地表明，否則在本公開中的單數形式也意圖包括復數形式。 諸如"包括"或者"具有"等的相似術語意圖指示在本說明書中公開的特征、數量、計算方法、 動作、組件、部件或者它們的組合的存在，而不意圖排除在其它示例中添加或存在一個或者 更多個其它特征、數量、計算方法、動作、組件、部件或者它們的組合的可能性。
[0048] 在描述本發(fā)明的元件時，可以使用諸如第一、第二、A、B、（a)、（b)等的術語。這樣 的術語僅被用于將對應的元件與其它元件相區(qū)分，且用來更好地表達元件之間的關系。因 此，即使當這樣的術語被使用時，對應的元件也不被所述術語限于它們的本質、順序或優(yōu)先 級別。
[0049] 在本申請中使用的術語僅用于描述具體示例，而不意圖限制本示例。除非另有定 義，否則這里使用的所有術語（包括技術術語或者科學術語）被假定具有與具有本示例所 屬的【技術領域】的公知常識的技術人員所通常理解的含義相同的含義。因此，如那些在通用 字典中定義的術語一樣的術語被進一步解釋為具有與相關的【技術領域】中的前后關聯(lián)的含 義相同的含義。因此，除非在本申請中明確地定義為這樣，否則術語不將被解釋為具有理想 的或者過度正式的含義。
[0050] 當提及"差集運算"時，它表示將它應用到的運算對象之差。因此，如果對A和B執(zhí) 行"差集運算"，則這意味著，從A中減去B的結果是執(zhí)行"差集運算"的內涵意義。
[0051] 在一個示例中，光學傳感器包括彼此分開的光電二極管和布置在光電二極管上且 彼此分開的光學濾波器。這里，光學濾波器包括紅外阻擋濾波器和至少一個可見光濾波器。 光學傳感器通過光電二極管來測量在可見光波段中的特定波長波段的光量，其中，特定可 見光濾波器被布置在光電二極管上。
[0052] 圖1是示出根據一個示例的光學傳感器的示意圖。
[0053] 參照圖1，光學傳感器100包括三個光電二極管110和光學濾波器120。
[0054] 首先，進一步描述光電二極管和光學濾波器。
[0055] 光電二極管將光能轉換為電能。在一個示例中，光電二極管包括在PN結部分中 的光學檢測功能且利用光電效應，在光電效應中，當光到達二極管中時，產生電子電荷和空 穴電荷并且電流流動。PN結是在p型半導體材料和n型半導體材料之間的邊界或者界面。 P型半導體材料和n型半導體材料均包括已被摻雜以包括改變它們的導電性質的雜質的半 導體。在這里，光電效應表明了一種通過光電效應在光電二極管的PN結部分上產生電壓的 現(xiàn)象。光電效應是當光照射在金屬上時許多金屬釋放電子的物理現(xiàn)象。因為PN結部分已 被摻雜以具有導電性質，因此當光入射到PN結上時，摻雜導致PN結釋放電子電荷和空穴電 荷。
[0056] 在一個示例中，光電二極管110可以分別相當于PIN二極管或者雪崩光電二極管 (APD二極管）。PIN二極管與本征半導體層安裝在PN結部分的中間中的二極管相對應。在 二極管的一端處，具有重摻雜的P型半導體結，在二極管的另一端處，具有重摻雜的n型半 導體結。在這樣的示例中，可能重摻雜，使得所述結遵守歐姆定律。本征半導體具有載流子 的數量小和電阻大的特性。
[0057] 在另一個示例中，APD二極管是同樣利用光電效應以將光轉化為電的高度敏感的 半導體電子器件。Aro二極管是通過雪崩倍增來提供內置的第一階段增益的光檢測器。雪崩 倍增是一種當自由電子加速其它電子（依次加速其它電子）時發(fā)生連鎖反應的電子雪崩。 從功能性的角度來看，APD二極管是類似于光電倍增管的半導體。在圖1的示例中，光電二 極管110分別根據布置在傳感器的頂部上的多個光學濾波器來測量特定組分的光的光量。
[0058] 在此，光可以從位于外部的光源（諸如太陽光）產生，或者從在光學傳感器100中 的光源發(fā)出并且被外部物體反射。
[0059] 光學濾波器包括阻擋紅外線波段的紅外阻擋濾波器和阻擋至少一部分可見光或 者使至少一部分可見光通過的可見光濾波器。在特定的示例中，紅外阻擋濾波器相當于 阻擋光的紅外部分的濾波器。因此，在示例中，紅外阻擋濾波器通常阻擋與780nm波長至 3000nm波長相對應的光。然而，在其它示例中，紅外阻擋濾波器阻擋其它（相似波長）的紅 外線。例如，紅外光包括近紅外、中紅外和遠紅外，紅外阻擋濾波器被設計為僅濾除這些類 型的紅外光的子集。
[0060] 可見光濾波器阻擋光的所有可見光波段或者僅使光的特定波長波段通過。例如， 這樣的特定波長波段是單色光，其中，如果光被限制為特定波長，則其全部為一種顏色。在 此，常被簡單地稱為光的可見光是對人眼可見的電磁輻射，并且是涉及人類感知的信息?？?見光通常被定義為具有在380nm到780nm的范圍內的波長。在單色光的情況下，可見光一 般被認為是紅色光、綠色光或者藍色光。例如，紅色光通常被定義為具有在610nm至700nm 的范圍內的波長，綠色光通常被定義為具有在500nm至570nm的范圍內的波長，藍色光通常 被定義為具有在450nm至500nm的范圍內的波長。然而，對于用作單色光的其它顏色的光 來說，其它范圍的波長可以用作光的潛在備選。
[0061] 在一個示例中，可見光濾波器包括紅外通過濾波器以及對于可見光的顏色濾波 器。在此，紅外通過濾波器阻擋光的可見光波段并使光的紅外線波段通過，顏色濾波器僅使 可見光波段的特定波長波段通過。
[0062] 例如，當可見光濾波器阻擋包括在380nm至780nm的范圍內的波長的所有可見光 時，可見光濾波器僅使紅外線通過。因此，在穿過的光僅為紅外光時，可見光濾波器起到紅 外通過濾波器或者不可見光濾波器的作用。另一方面，當可見光濾波器使對應于特定顏色 (諸如紅色、綠色或者藍色）的單色光通過時，可見光濾波器相當于波段通過濾波器。例如， 可見光濾波器是紅色通過濾波器、綠色通過濾波器或者藍色通過濾波器。因為可見光濾波 器僅允許一種顏色通過，因此在下文中可見光濾波器被稱為顏色濾波器。顏色濾波器通過 特定波長波段的可見光或者諸如紅外線的另一組分。
[0063]在一個示例中，可見光濾波器具有其中包括至少一個顏色濾波器的結構。當設置 不同種的顏色濾波器時，可見光濾波器相當于紅外通過濾波器。例如，設置紅色濾波器和藍 色濾波器以形成紅外通過濾波器。紅色濾波器僅允許紅色光和紅外光通過，藍色濾波器僅 允許藍色光和紅外光通過。因此，穿過紅色濾波器和藍色濾波器的光僅為紅外光。
[0064]在下文中，將由通過的所有可見光波段產生的光稱為白色光，并且根據通過的單 色光的顏色，將由通過的可見光波段的特定單色光產生的光稱為紅色光、綠色光或者藍色 光。
[0065] 光學傳感器100通過利用多個光學濾波器布置在其上或者沒有布置在其上的光 電二極管110來測量可見波段的可見光或特定波長波段（就單色光而言）的光量。在一個 示例中，光學傳感器100測量特定物體的距離和環(huán)境照度。在另一示例中，光學傳感器100 基于測量的光量或者執(zhí)行顏色平衡或者執(zhí)行白平衡。在此，顏色平衡電調節(jié)光的色溫以使 白色呈現(xiàn)為大致的白色。光源的色溫是輻射光的與光源的色調相當的色調的理想黑體輻射 體的溫度。例如，當相機對物體進行拍照時，圖像可以在白熾燈下是紅色，在熒光燈下是綠 色。在這種情況下，光學傳感器100可以基于合適的算法對穿過傳感器的光執(zhí)行色彩平衡 以校正與光源相關的溫度。
[0066] 當光學傳感器100利用紅外線的光量以測量特定物體的距離時，光學傳感器100 被用作近距離傳感器。當光學傳感器100利用白色光的光量以測量環(huán)境照度時，光學傳感 器100被用作環(huán)境照度傳感器。另外，當光學傳感器100利用單色光的光量時，光學傳感器 100被用作顏色傳感器，也被稱為執(zhí)行顏色平衡或白平衡的RGB傳感器。
[0067] 參照圖1的（a)處，紅外阻擋濾波器布置在第二光電二極管PD2的頂部上，可見光 濾波器布置在第一光電二極管PDi和第三光電二極管ro3的頂部上。在本示例中，布置在 第一光電二極管PDl上的第一可見光濾波器相當于紅外通過濾波器，布置在第三光電二極 管PD3上的第二可見光濾波器相當于顏色濾波器。另一方面，在另一個示例中，第一可見光 濾波器相當于顏色濾波器，第三可見光濾波器相當于紅外通過濾波器。
[0068] 在本示例中，第二光電二極管PD2在阻擋紅外線的光量后測量光。也就是說，第二 光電二極管PD2測量光中的白色光或者可見光的光量。因此，光學傳感器100基于這樣的 通過第二光電二極管測量的第二測量值來測量環(huán)境照度。
[0069] 第一光電二極管PDl測量與紅外線有關的光量，光學傳感器100基于測量的紅外 線的光量來測量特定物體的距離。
[0070] 如上所述，光學傳感器100包括諸如LED光源的特定光源。光學傳感器100通過 特定光源向外發(fā)射光以接收發(fā)射的光的被反射的紅外線，從而測量特定物體的距離。
[0071] 光學傳感器100通過第三光電二極管PD3將特定波長（即，單色光）和紅外線相 結合的光量測量為第三測量值。光學傳感器在第三測量值和通過第一光電二極管PDl測量 的第一測量值之間執(zhí)行差集運算以通過去除紅外光來僅測量對于特定波長波段的光量。
[0072] 例如，當布置在第三光電二極管PD3上的顏色濾波器相當于紅色濾波器時，第三 測量值包括紅色光和紅外線，光學傳感器1〇〇通過在第一測量值和第三測量值之間執(zhí)行差 集運算來測量紅色光分量的光量。
[0073] 因此，光學傳感器100可能被用做環(huán)境照度傳感器、近距離傳感器和/或顏色傳感 器。例如，顏色傳感器通過對與合適的顏色相對應的特定波長的照度測量來執(zhí)行顏色平衡。
[0074] 參照圖1的（b)處，第三光電二極管PD3不包括可見光濾波器。在這種情況下，光 學傳感器100通過在第一測量值和第三測量值之間的合適運算來用作環(huán)境照度傳感器、近 距離傳感器和顏色傳感器。
[0075] 在圖1中的（b)處，布置在第一光電二極管PDl上的可見光濾波器相當于顏色濾 波器。第一光電二極管PDl測量通過顏色濾波器的特定波長（即，單色光和紅外線）的光 量。第二光電二極管PD2測量白色光的光量。光學濾波器沒有布置在第三光電二極管TO3 上，從而第三光電二極管PD3測量白色光和紅外線相結合的光量。
[0076] 如圖1中的（b)處所示，光學傳感器100基于通過第二光電二極管PD2測量的第 二測量值來測量環(huán)境照度。
[0077] 光學傳感器100在通過第二光電二極管PD2測量的第二測量值和通過第三光電二 極管PD3測量的第三測量值之間執(zhí)行第一差集運算。在示例中，計算方法為：紅外線值=第 三測量值一第二測量值，以產生關于用來測量物體距離的紅外線的信息。此外，光學傳感器 100可以在第一差集運算的結果和通過第一光電二極管測量的第一測量值之間執(zhí)行第二差 集運算以測量特定波長的照度。在示例中，這種計算方法為：照度值=第一測量值一紅外線 值。
[0078] 因此，光學傳感器100可能被用做環(huán)境照度傳感器、近距離傳感器和/或顏色傳感 器。另外，紅外阻擋濾波器僅布置在一個光電二極管上，從而簡化了光學傳感器100的結構 并且降低了光學傳感器100的制造成本。
[0079] 在另一不例中，光學傳感器100包括第一光電二極管PDl和第二光電二極管H32。 第一光電二極管PDl布置紅外阻擋濾波器以測量白色光的光量，第二光電二極管PD2沒有 布置光學濾波器。在這樣的不例中，光學傳感器100基于通過第一光電二極管和第二光電 二極管測量的測量值來測量環(huán)境照度和物體的距離。
[0080] 圖2是示出根據另一示例的光學傳感器的示意圖。
[0081] 參照圖2,在（a)處，光學傳感器200包括兩個光電二極管。
[0082] 在圖2中的（a)處，紅外阻擋濾波器布置在第一光電二極管PDl上，第二光電二極 管PD2不具有布置在其上的光學濾波器。
[0083] 在這樣的示例中，光學傳感器200通過第一光電二極管PDl測量白色光的光量以 作為第一測量值，并基于第一測量值測量環(huán)境照度。此外，光學傳感器200通過第二光學傳 感器測量白色光和紅外線的光量以作為第二測量值，并利用在第一測量值和第二測量值之 間的差集運算來計算紅外線的光量。例如，紅外值=第二測量值一第一測量值。因此，圖2 的在（a)處的光學傳感器200僅檢測光中的紅外線以測量物體的距離。
[0084] 參照圖2的（b)處，與圖2的（a)處相比較，第二光電二極管PD2還包括布置在其 頂部上的可見光濾波器。如圖2的（b)處所設置的，布置在第二光電二極管TO2的頂部上 的可見光濾波器相當于紅外通過濾波器或者顏色濾波器。為了測量紅外線，第二光電二極 管PD2相當于紅外通過濾波器。
[0085] 光學傳感器200通過第二光電二極管PD2測量紅外線的光量以作為第二測量值， 并基于第二測量值來測量物體的距離。因此，光學傳感器200基于上述信息測量環(huán)境照度 和物體的距離，而不需要具體的運算過程。
[0086] 圖3是示出補償光電二極管的暗電流的光學傳感器的示意圖。
[0087] 參照圖3的（a)處，光學傳感器300包括兩個光電二極管。
[0088] 第一可見光濾波器布置在第一光電二極管PDl上。紅外阻擋濾波器和可見光濾波 器被設置為均被布置在第二光電二極管PD2上。在此，設置在第二光電二極管PD2上的紅 外阻擋濾波器和可見光濾波器的設置順序包括如下兩種順序：紅外阻擋濾波器位于可見光 濾波器的頂部上；可見光濾波器位于紅外阻擋濾波器的頂部上。
[0089] 根據可見光濾波器過濾的可見光的類型，可見光濾波器為紅外通過濾波器或者波 段通過濾波器。在示例中，為了補償光電二極管的暗電流，可見光濾波器相當于紅外通過濾 波器。在這樣的示例中，暗電流對應于在如下狀態(tài)中流動的電流，所述狀態(tài)為由于光電二極 管的熱效應和絕緣故障而沒有產生入射光。
[0090] 在一個示例中，第一可見光濾波器和第二可見光濾波器相當于使入射光中的紅外 線波段通過的紅外通過濾波器。在這樣的示例中，光學傳感器300測量包括穿過第一光電 二極管的紅外線的光量的第一測量值。在本示例中，如上所討論的，第一測量值包括暗電 流。
[0091] 在本示例中，光學傳感器300測量包括通過第二光電二極管的暗電流的第二測量 值。光學傳感器300相對于第一測量值對第二測量值執(zhí)行補償運算。例如，補償運算是通 過如下計算方法獲得的差集運算：紅外線光值=第一測量值一第二測量值。這樣的補償運 算用于計算僅紅外線的光量。通過執(zhí)行這樣的計算方法，基于僅對紅外線測量的光量來精 確地測量物體的位置成為可能。例如，所述計算方法確定物體的調節(jié)距離。
[0092] 參照圖3的（b)處，光學傳感器300還包括第三光電二極管，其中，可見光濾波器 布置在第三光電二極管上。在此，布置在第三光電二極管上的可見光濾波器相當于紅外通 過濾波器或者顏色濾波器，從而可見光濾波器是紅外通過濾波器或者波段通過濾波器。為 了測量特定波長（即，單色光）的光通量，可見光濾波器是顏色濾波器。
[0093] 與圖3的（a)處相比較，光學傳感器300通過第三光電二極管測量包括特定波長 和紅外線的光量的第三測量值。如在圖3中的（a)處所描述的，在本示例中的第三測量值 包括暗電流。
[0094] 在本示例中，光學傳感器300執(zhí)行從第三測量值中去除第一測量值的差集運算。 通過執(zhí)行這樣的運算，在本示例中，光學傳感器300去除包括暗電流的紅外線，以僅對特定 波長（即，單色光）測量光量，并起到顏色傳感器的作用。
[0095]參照圖3的（c)處，光學傳感器300還包括沒有布置光學濾波器的第四光電二極 管TO4。與圖3的（b)處相比，在圖3中的（c)處的光學傳感器300通過第四光電二極管 PD4測量可見光和紅外線的光量，以作為第四測量值。在此，第四測量值也包括如上所述的 暗電流。
[0096] 因此，在圖3中的（c)處，光學傳感器300執(zhí)行從第四測量值去除第一測量值的差 集運算以測量去除了暗電流的白色光的光通量。這樣的測量產生了經調節(jié)的環(huán)境照度并允 許光學傳感器300用作環(huán)境照度傳感器。在圖3中的（c)處，光學傳感器300也包括如上 所討論的近距離傳感器的功能和顏色傳感器的功能。
[0097] 參照圖3的⑷處，光學傳感器300包括三個光電二極管roi、PD2和TO3。第一 光電二極管PDl包括布置在其頂部上的第一可見光濾波器，第二光電二極管PD2包括設置 有紅外阻擋濾波器和第一可見光濾波器的濾波器，第三光電二極管PD3不包括濾波器。
[0098] 這里，布置在第一光電二極管PDl和第二光電二極管PD2上的可見光濾波器分別 相當于紅外通過濾波器或者顏色濾波器，從而可見光濾波器是紅外通過濾波器或者波段通 過濾波器。光學傳感器300根據可見光濾波器的類型來指示出不同的測量值，并根據所述 不同的測量值來執(zhí)行不同的功能。表1表明了在各個使用實例中闡明了由傳感器所產生的 信息的各種情況。
[0099]表1
[0100]

【權利要求】
1. 一種光學傳感器，所述光學傳感器包括： 光電二極管；以及 光學濾波器，被布置在至少一個光電二極管上， 其中，光學濾波器包括紅外阻擋濾波器和至少一個可見光濾波器， 其中，光學傳感器被構造為通過光電二極管測量在可見光波段中的特定波長波段的光 量，其中，特定可見光濾波器布置在光電二極管上。
2. 如權利要求1所述的光學傳感器，其中，光電二極管彼此分開并且光學濾波器彼此 分開。
3. 如權利要求1所述的光學傳感器，其中，所述至少一個可見光濾波器包括： 紅外通過濾波器，被構造為阻擋可見光并使紅外線通過；以及 顏色濾波器，被構造為使可見光波段中的特定波長波段通過。
4. 如權利要求3所述的光學傳感器，其中，顏色濾波器包括被構造為使與紅色、綠色和 藍色相對應的單色光分別通過的紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器，紅色濾波器、綠色 濾波器和藍色濾波器設置在彼此的上面以形成紅外通過濾波器。
5. 如權利要求3所述的光學傳感器，其中，光電二極管包括： 第一光電二極管，被構造為測量紅外線的光量，其中，紅外通過濾波器布置在第一光電 二極管上； 第二光電二極管，被構造為測量白色光的光量，其中，紅外阻擋濾波器布置在第二光電 二極管上；以及 第三光電二極管，被構造為測量可見光波段的特定波長波段和紅外線的光量，其中，顏 色濾波器布置在第三光電二極管上， 其中，光學傳感器對通過第一光電二極管和第三光電二極管測量的測量值執(zhí)行差集運 算以測量特定波長波段的照度。
6. 如權利要求3所述的光學傳感器，其中，光電二極管包括： 第一光電二極管，被構造為測量可見光的特定波長波段和紅外線的光量，其中，顏色濾 波器布置在第一光電二極管上； 第二光電二極管，被構造為測量白色光的光量，其中，紅外阻擋濾波器布置在第二光電 二極管上；以及 第三光電二極管，其中，光學濾波器沒有布置在第三光電二極管上， 其中，光學傳感器在通過第二光電二極管測量的第二測量值和通過第三光電二極管測 量的第三測量值之間執(zhí)行第一差集運算以測量距離并且在第一差集運算的結果和通過第 一光電二極管測量的第一測量值之間執(zhí)行第二差集運算以測量特定波長的照度。
7. -種光學傳感器，所述光學傳感器包括： 第一光電二極管，被構造為測量白色光的光量，其中，紅外阻擋濾波器布置在第一光電 二極管上；以及 第二光電二極管， 其中，光學傳感器基于通過第一光電二極管和第二光電二極管測量的測量值來測量環(huán) 境照度和物體的距離。
8. 如權利要求7所述的光學傳感器，其中，在第二光電二極管上沒有布置光學濾波器。
9. 如權利要求7所述的光學傳感器，其中，使紅外線通過的紅外通過濾波器布置在第 二光電二極管上，第二光電二極管測量紅外線的光量。
10. -種光學傳感器，所述光學傳感器包括： 第一光電二極管，被構造為測量包括紅外線的光量的第一測量值，其中，第一可見光濾 波器布置在第一光電二極管上；以及 第二光電二極管，被構造為測量包括第二光電二極管的暗電流的第二測量值，其中，第 二可見光濾波器和紅外阻擋濾波器布置在第二光電二極管上， 其中，光學傳感器在第一測量值和第二測量值之間執(zhí)行差集運算以測量物體的調節(jié)距 離。
11. 如權利要求10所述的光學傳感器，其中，第一可見光濾波器和第二可見光濾波器 是使光的紅外波段通過的紅外通過濾波器。
12. 如權利要求11所述的光學傳感器，所述光學傳感器還包括： 第三光電二極管，被構造為測量包括可見光的特定波長的光量的第三測量值，其中，顏 色濾波器布置在第三光電二極管上并使光的可見光波段的特定波長波段通過， 其中，光學傳感器在第三測量值和第一測量值之間執(zhí)行差集運算以進一步測量特定波 長的調節(jié)照度。
13. 如權利要求12所述的光學傳感器，所述光學傳感器還包括： 第四光電二極管，在第四光電二極管處沒有布置光學濾波器， 其中，光學傳感器在通過第四光電二極管測量的第四測量值和第一測量值之間執(zhí)行差 集運算以測量調節(jié)的環(huán)境照度。
14. 如權利要求11所述的光學傳感器，所述光學傳感器還包括： 第三光電二極管，其中，在第三光電二極管上沒有布置有光學傳感器； 其中，光學傳感器在第一測量值和通過第三光電二極管測量的第三測量值之間執(zhí)行差 集運算以進一步測量調節(jié)的環(huán)境照度。
15. 如權利要求10所述的光學傳感器，其中，第一可見光濾波器和第二可見光濾波器 是使光源的可見光波段的特定波長波段通過的顏色濾波器。
16. 如權利要求15所述的光學傳感器，所述光學傳感器還包括： 第三光電二極管，其中，在第三光電二極管上沒有布置有光學濾波器， 其中，光學傳感器基于第二測量值測量特定波長的照度并基于第一測量值、第二測量 值和通過第三光電二極管測量的第三測量值測量環(huán)境照度。
17. 如權利要求10所述的光學傳感器，所述光學傳感器還包括： 第三光電二極管，其上沒有布置有光學濾波器； 其中，第一可見光濾波器相當于使紅外波段通過的紅外通過濾波器，第二可見光濾波 器相當于使可見光波段的特定波長波段通過的顏色濾波器。
18. -種利用光學傳感器的方法，所述方法包括： 測量通過布置有紅外通過濾波器的第一光電二極管接收的紅外線中的光量； 測量通過布置有紅外阻擋濾波器的第二光電二極管接收的可見光的量；以及 基于測量的紅外線和測量的可見光來測量環(huán)境照度和物體的位置。
19. 如權利要求18所述的方法，所述方法還包括： 當布置有顏色濾波器時，測量通過第三光電二極管接收的可見光的特定波長的單色光 的量；以及 利用單色光的量執(zhí)行顏色平衡。
20.如權利要求18所述的方法，所述方法還包括： 測量通過其上沒有布置有光學濾波器的第三光電二極管接收的光的量；以及 利用通過第三光電二極管接收的光的量來校正暗電流。
【文檔編號】H01L31/107GK104515593SQ201410510186
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權日:2013年9月27日
【發(fā)明者】李龍燮, 林大湖 申請人:美格納半導體有限公司