颜色传感器装置和用于颜色传感器校准的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及颜色传感器装置和颜色传感器校准的方法。颜色传感器装置包括颜色传感器(1)，其被布置成生成至少第一通道信号(CH1)，第一通道信号指示入射在颜色传感器(1)上光的颜色。处理单元(2)被连接至颜色传感器(1)且被布置成通过处理至少第一通道信号(CH1)来生成颜色信号的元组(R，G，B)。存储器(3)被连接至处理单元(2)，而控制单元(4)被连接至处理单元(2)和存储器(3)。此外，控制单元(4)被布置成接收校准数据(M)且被布置成借助存储器(3)存储校准数据(M)，其使颜色信号的元组(R，G，B)与经校准的颜色信号的元组(X，Y，Z)关联。接口(5)被连接至处理单元(2)且包括接口端子(51)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及颜色传感器装置和用于颜色传感器校准的方法。针对LED市场的颜色感测是新兴技术，所以各公司正在考虑将解决方案纳入其投资组合。相反，LED市场是拥有各种制造商的相当成熟的市场，所述制造商包括LED模块制造商、LED引擎制造商、灯具制造商、智能手机制造商、平板电视制造商和笔记本电脑制造商等。这些制造商遵循由多个组织针对LED部件制造商和灯具制造商等所建立的性能标准，所述组织包括ANSI/ANSLG、CIE、IES和NEMA。许多客户表示：希望拥有可以支持高精确度(例如0.001至0.002的Δu′v′)的颜色传感器，所述Δu′v′表示非常严格的装置对装置容差。鉴于将例如每μwcm-2的RGB计数变换到CIEXYZ三刺激颜色空间的复杂性，不可能通过其本身处理所期望的精确度来减小该变化。通常，为了提高检测精确度，必须使装置的所有可能的变化最小化。装置对装置精确度在色温方面被期望为Duv或Δu′v′。最终，市场要求颜色传感器与具有非常高的可重复性的CIE标准颜色匹配函数相对应。通常，采用包括常见工艺和非专用滤光器材料的标准工艺制造，以保持装置成本低廉。遗憾的是，例如，颜色滤光器频谱曲线与CIE标准的标准颜色匹配函数不匹配。另外，颜色滤光器受其吸收系数、滤光器厚度和浓度的影响。红外(IR)沉积通常还具有影响RGB颜色响应的“涟漪效应”，该涟漪效应具有峰和谷。此外，还存在影响装置对装置性能的其它与硅相关的效应，例如温度系数，必须解决这些效应，以使得在跨装置的整个工作温度的Δu′v′分辨率最小化。本专利技术的目的是提供用于解决上述问题并且降低颜色传感器装置对装置变化的颜色传感器装置以及颜色传感器校准的方法。当前，通常由测试装置和分级装置通过晶片或者封装后微调或其它方式来使装置对装置容差最小化。还采用温度补偿技术来提高装置精确度。颜色空间变换几乎总是在装置外执行。作为结果，如果测试环境没有由第三方严格控制，那么针对被广泛接受的(或定制的)颜色空间变换，装置对装置容差可以部分至部分地变化。不存在当前的解决方案能够直接向第三方颜色变换提供非常精确的装置对装置容差。由独立权利要求的主题解决这个问题。根据从属权利要求来得到进一步的扩展和实施方式。颜色传感器装置包括：颜色传感器；连接至颜色传感器的处理单元；连接至处理单元的存储器；以及连接至处理单元和存储器的控制单元。最后，接口被连接至处理单元并且包括接口端子。颜色传感器被布置成生成至少第一通道信号，所述第一通道信号指示入射在颜色传感器上的光的颜色。处理单元接收至少第一通道信号并且对该信号进行处理，以生成颜色信号的元组。控制单元被布置成经由接口来接收校准数据，该校准数据使颜色信号的元组与经校准的颜色信号的元组相关联。此外，控制单元还被布置成借助于存储器来存储所述校准数据。术语“校准数据”构成数学意义上的关系或函数。经校准的颜色信号的元组是颜色空间的元素。通常，颜色空间与颜色模型相关，颜色模型是描述可以将颜色表示为元组(通常为颜色分量的三个值或四个值，例如RGB和CMYK)的方式的抽象数学模型。例如，第一通道信号可以被用于评估单个定义颜色的亮度。那么，颜色信号的元组包括仅单个分量。可以通过至少第一通道信号和第二通道信号来表示双色空间。相应地，颜色信号的元组包括两个分量。可以通过第一通道信号、第二通道信号和第三通道信号来定义三个颜色的颜色空间。当需要定义相应的多色空间时，还可以添加另外的通道信号。在对以下项不加限制的情况下使用术语校准数据，例如，1)在表示中的系数的数目，2)内部地或外部地用于如线性变换矩阵的算法的类型，3)颜色空间变换的实施方式，4)所采用的颜色匹配函数的类型，5)装置输出的数目(例如，对于RGB颜色传感器是三个)，或者6)在颜色传感器装置上执行算法还是在颜色传感器装置外执行算法。处理单元可以是模拟的也可以是数字的。优选地，由处理单元进行的处理涉及在某个时间段内对至少第一通道信号求积分，以增加信号强度。例如，每个时间段计数的数目是对信号强度或亮度的便利测量。在多于一个通道信号并且尽管借助于处理单元进行处理的情况下，通道信号可以被设置为分离的颜色分量，即颜色信号的元组包括若干单个颜色分量，如红色分量、绿色分量和蓝色分量。颜色传感器装置允许非常精确的装置对装置容差，所述装置对装置容差可以直接被实现用于第三方颜色变换。颜色变换诸如CIEXYZ三刺激值通常是颜色传感器装置所期望的输入。利用本专利技术，可以使用标准工艺制造技术(例如，在不使用定制滤光器的情况下)来通过以下来实现非常高的装置对装置容差以及精确的XYZ三刺激(或一些其它颜色变换坐标)片上输出：根据算法诸如CIEXYZ三刺激矩阵变换来生成系数，然后将所述系数存储在非易失性存储器中，以使得所述系数始终跟踪所述装置。存储器保存个体数据的这种方式正是特殊颜色传感器装置的特点。可以通过任何装置中的其它外部部件或者通过颜色传感器装置的专用单元来读取存储器，并且存储器可以提供数据，以执行颜色变换。颜色传感器装置提供了用户要求的在色温方面更好且更精确的Duv和Δu′v′输出。在多样的LED市场中，为了使颜色传感器被大批量采用，高精确度是至关重要的。本专利技术提供了更完备的颜色感测解决方案，而非仅向部件提供μW/cm2的相对辐射度输出。在颜色传感器装置的实施方式中，颜色传感器包括感光元件阵列。该阵列可以包括彼此之间互相连接的各个感光元件。但是感光元件阵列还可以包括具有像素的光敏区域的CCD或CMOS感光元件。在颜色传感器装置的另一个实施方式中，颜色传感器包括第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管和第四光电二极管。第一光电二极管被布置成生成第一通道信号，第二光电二极管被布置成生成第二通道信号，第三光电二极管被布置成生成第三通道信号，以及第四光电二极管被布置成生成第四通道信号。处理单元被布置成通过处理第一通道信号、第二通道信号、第三通道信号和第四通道信号来生成颜色信号的元组。在颜色传感器装置的另一个实施方式中，颜色传感器由红外阻挡滤光器所覆盖。第一光电二极管、第二光电二极管和第三光电二极管分别由第一滤光器、第二滤光器和第三滤光器所覆盖。在颜色传感器装置的另一个实施方式中，处理单元包括连接至颜色传感器的多通道积分模数转换器。数据寄存器被连接至多通道积分模数转换器。多通道积分模数转换器被布置成用于接收至少第一通道信号。同样地，数据寄存器被布置成用于存储至少第一积分通道信号和第二积分通道信号。在颜色传感器装置的另一个实施方式中，多通道积分模数转换器还被布置成用于接收第三通道信号和第四通道信号。数据寄存器被布置成用于存储第三通道信号和第四通道信号。在颜色传感器装置的另一个实施方式中，处理单元包括连接至存储器的运算单元。运算单元被布置成从存储器中读取校准数据，并且根据校准数据将颜色传感器信号的元组变换成经校准的颜色传感器信号的元组。以此方式，实现颜色信号的片上校正并且颜色传感器装置输出经校准的颜色信号的元组。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颜色传感器装置，包括：‑颜色传感器(1)，其被实现在芯片上且被布置成生成至少第一通道信号(CH1)，所述第一通道信号(CH1)指示入射在所述颜色传感器(1)上的光的颜色，‑处理单元(2)，其被实现在所述芯片上且被连接至所述颜色传感器(1)，并且所述处理单元(2)被布置成通过处理至少所述第一通道信号(CH1)来生成颜色信号的元组(R，G，B)，‑存储器(3)，其被实现在所述芯片上且被连接至所述处理单元(2)，‑控制单元(4)，其被实现在所述芯片上且被连接至所述处理单元(2)和所述存储器(3)，并且所述控制单元(4)被布置成接收使所述颜色信号的元组(R，G，B)与经校准的颜色信号的元组(X，Y，Z)相关联的校准数据(M)，并且所述控制单元(4)被布置成借助于所述存储器(3)来存储所述校准数据(M)，以及‑接口(5)，其被连接至处理单元(2)且包括接口端子(51)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.16 EP 13188936.2;2013.10.04 US 61/886,9271.一种颜色传感器装置，包括：
-颜色传感器(1)，其被实现在芯片上且被布置成生成至少第一通道
信号(CH1)，所述第一通道信号(CH1)指示入射在所述颜色传感器(1)
上的光的颜色，
-处理单元(2)，其被实现在所述芯片上且被连接至所述颜色传感器
(1)，并且所述处理单元(2)被布置成通过处理至少所述第一通道信号
(CH1)来生成颜色信号的元组(R，G，B)，
-存储器(3)，其被实现在所述芯片上且被连接至所述处理单元(2)，
-控制单元(4)，其被实现在所述芯片上且被连接至所述处理单元(2)
和所述存储器(3)，并且所述控制单元(4)被布置成接收使所述颜色信
号的元组(R，G，B)与经校准的颜色信号的元组(X，Y，Z)相关联
的校准数据(M)，并且所述控制单元(4)被布置成借助于所述存储器(3)
来存储所述校准数据(M)，以及
-接口(5)，其被连接至处理单元(2)且包括接口端子(51)。
2.根据权利要求1所述的颜色传感器装置，其中，所述颜色传感器
(1)包括感光元件阵列。
3.根据权利要求1或2所述的颜色传感器装置，其中，所述颜色传
感器(1)包括：
-第一光电二极管(11)，其被布置成生成所述第一通道信号(CH1)，
-第二光电二极管(12)，其被布置成生成第二通道信号(CH2)，
-第三光电二极管(13)，其被布置成生成第三通道信号(CH3)，
-第四光电二极管(14)，其被布置成生成第四通道信号(CH4)，并
且
-所述处理单元(2)被布置成通过处理所述第一通道信号(CH1)、
所述第二通道信号(CH2)、所述第三通道信号(CH3)和所述第四通道
信号(CH4)来生成所述颜色信号的元组(R，G，B)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的颜色传感器装置，其中，
-所述颜色传感器(1)由红外阻挡滤光器所覆盖，并且
-所述第一光电二极管(11)、所述第二光电二极管(12)和所述第
三光电二极管(13)分别由第一滤光器(16)、第二滤光器(17)和第三
滤光器(18)所覆盖。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的颜色传感器装置，其中，所
述处理单元(2)包括：
-多通道积分模数转换器(21)，其连接至所述颜色传感器(1)，以
用于接收至少所述第一通道信号(CH1)，以及
-数据寄存器(22)，其连接至所述多通道积分模数转换器(21)，以
用于存储至少第一积分通道信号(CH1′)。
6.根据权利要求5所述的颜色传感器装置，其中，
-所述多通道积分模数转换器(21)进一步被布置成用于接收所述第
二通道信号(CH2)、所述第三通道信号(CH3)和所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：格伦·李，
申请(专利权)人：ams有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT