确定入射辐射的频谱发射特性制造技术

本公开描述有助于将特定波长分配给测量的光电流的光学辐射传感器和检测技术。所述技术可用来确定辐射源的频谱发射特性。在一个方面中，一种确定入射辐射的频谱发射特性的方法包括：使用具有第一光敏区域和第二光敏区域的光检测器感测所述入射辐射中的至少一些，所述第一光敏区域和所述第二光敏区域的光学响应度特性彼此不同。所述方法还包括：基于来自所述第一区域的光电流与来自所述第二区域的光电流的比来识别所述入射辐射的波长。

Spectral emission characteristics of incident radiation are determined

The present disclosure describes optical radiation sensors and detection techniques that assist in assigning a particular wavelength to a measured photocurrent. The technique can be used to determine the spectral emission characteristics of a radiation source. In one aspect, a method of determining the spectrum including the incident radiation emission characteristics: the use of a first photosensitive region and the second region of the light photosensitive detector senses the incident radiation in at least some of the first optical photosensitive region and the second region of the photosensitive response characteristics are different from each other. The method further includes identifying a wavelength of the incident radiation based on the photocurrent from the first region and a ratio of photocurrent to the photocurrent from the second region.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定入射辐射的频谱发射特性
本公开涉及测量光学辐射的特性。背景各种制造过程及其他过程涉及测量并采集光学辐射源的光学辐射数据，具体为频谱发射特性。所述制造过程或其他过程可以是如下的过程：光学辐射用作执行所述过程的一部分或者光学辐射由所述过程生成。在一些情况(诸如成像应用)中，可能希望测量并确定环境光的频谱发射特性。虽然各种技术是可用的，但是一些已知的技术仅对所述过程的区域提供全局或平均测量。例如，可提供光电二极管的阵列来测量各种波长的入射光。然而，光电二极管的响应大体取决于入射辐射的强度以及辐射的波长。因此，可能无法将特定光电流值分配给唯一波长。例如，如果检测到环境光，那么可能无法使光电流的特定值与光谱的特定部分的特定波长相关。另外，一些光源具有多个发射峰。例如，钠蒸气灯在589nm附近生成两个发射峰。然而，那些峰在典型的红色(R)滤波器、蓝色(B)滤波器和绿色(G)滤波器之外。因此，仅被配置有这些滤波器的传感器将不能检测到钠蒸气线。概述本公开描述有助于将特定波长分配给测量的光电流的光学辐射传感器和检测技术。所述技术可用来确定辐射源的频谱发射特性。例如，在一个方面中，一种确定入射辐射的频谱发射特性的方法包括：使用具有第一光敏区域和第二光敏区域的光检测器感测入射辐射中的至少一些，所述第一光敏区域和所述第二光敏区域的光学响应度特性彼此不同。所述方法还包括：基于来自所述第一区域的光电流与来自所述第二区域的光电流的比来识别入射辐射的波长。一些实现方式包括以下特征中的一个或多个。例如，在一些情况下，由光检测器感测的入射辐射在被光检测器感测到之前穿过光学滤波器。在一些情况下，光检测器的第一区域和第二区域布置为堆叠的光电二极管。所述方法可包括：使用多个光检测器感测入射辐射中的至少一些，所述多个光检测器中的每一个具有相应的第一光敏区域和第二光敏区域，其中所述第一区域的光学响应度特性不同于所述第二区域的光学响应度特性，并且其中每个光检测器被配置来感测光谱的不同相应部分。所述方法还可包括：识别入射辐射的一个或多个波长，其中基于来自光敏区域中的第一个的光电流与来自与所述第一区域相同光检测器中的第二光敏区域的光电流的比来识别每个波长。在一些实现方式中，由每个特定光检测器感测的入射辐射在被所述特定光检测器感测到之前穿过相应的光学滤波器，其中每个光学滤波器让与其他光学滤波光器中的至少一些不同的相应的波长或波长带通过。在一些情况下，所述方法可包括：将光电流的比与存储在查找表中的值进行比较，并且将与查找表中的最接近的匹配值相关联的波长分配给入射辐射。所述方法可包括：基于对入射辐射的波长的识别来控制主机装置的部件。在另一个方面中，一种用于确定入射辐射的频谱发射特性的系统包括光检测器，所述光检测器包括第一光敏区域和第二光敏区域，所述第一光敏区域和所述第二光敏区域的光学响应度特性彼此不同。所述系统还包括处理电路，所述处理电路联接到光检测器并且被配置来从第一光敏区域和第二光敏区域接收相应的光电流，计算来自第一光敏区域和第二光敏区域的光电流的比，并且基于光电流的比将波长分配给入射光。在一些实现方式中，所述系统包括以下特征中的一个或多个。例如，光检测器可包括堆叠的光电二极管结构。所述系统可包括光学滤波器，所述光学滤波器限制入射在光检测器的光敏区域上光的波长。所述光学滤波器仅可允许单一波长或窄波长带穿过。在一些情况下，所述系统包括多个光检测器，所述多个光检测器中的每一个包括相应的第一光敏区域和第二光敏区域，其中所述第一光敏区域的光学响应度特性不同于所述第二光敏区域的光学响应度特性。每个光检测器可具有相应的光学滤波器，所述光学滤波器允许光检测器感测不同于其他光检测器的波长或窄波长带。所述处理电路可被配置来识别入射辐射的一个或多个波长，其中基于来自光敏区域中的第一个的光电流与来自与第一光敏区域相同光检测器的第二光敏区域的光电流的比来识别每个波长。在另一方面中，一种用于确定入射光的频谱发射特性的系统包括光敏元件的阵列，所述光敏元件的阵列至少部分地由堆叠的第一光敏区域和第二光敏区域构成，所述堆叠的第一光敏区域和第二光敏区域的光学响应度特性彼此不同。光学滤波器设置在光敏元件的所述阵列上，其中所述光学滤波器被配置来仅允许光谱的相应较窄部分通过，到达光敏元件中的不同的光敏元件，使得光敏元件中的不同的光敏元件或光敏元件的子组可操作来感测不同于光敏元件中的其他光敏元件或光敏元件的子组的光谱的一部分中的光。处理电路联接到光敏元件并且被配置来从每个光敏元件的第一光敏区域和第二光敏区域接收相应的光电流，计算来自光敏元件中的至少一些的第一光敏区域和第二光敏区域的光电流的相应的比，并且基于所计算的比将相应的波长分配给入射光。在所述系统的一些实现方式中，光学滤波器形成光学滤波器的连续或半连续光谱。在一些情况下，光学滤波器共同地基本上允许光谱的整个可见部分在2nm-4nm范围内的分辨率下由光敏元件的阵列感测。光敏元件的阵列例如可以是CMOS传感器。本公开可用于涉及测量光学辐射的频谱发射特性的广泛范围的应用。其他方面、特征以及优点将根据以下详细描述、附图以及权利要求书而容易地理解。附图简述图1示出用于检测单色入射光的布置。图2是光学响应度曲线的实例。图3是示出确定入射光波长的方法的流程图。图4是光学响应度曲线的另一个实例。图5示出用于检测非单色入射光的一种布置。图6A、图6B和图6C是光学响应度曲线的另外的实例。图7示出用于检测非单色光的另一种布置。图8是用于检测宽带或全光谱入射光的布置的实例。图9是用于检测入射光并确定入射光波长的系统的方框图。详细描述如图1所示，光学辐射20入射在光检测器22上，所述光检测器22中的每一个具有多个频谱灵敏度。具体地说，每个光检测器22可例如作为堆叠的半导体(例如，硅)光电二极管22A、22B来实现。堆叠的光电二极管结构具有多个(例如，两个)接点，所述多个接点的光学响应度(即，频谱特性)彼此不同。在这个实施例中，假设入射光20基本上是单色的(例如，具有单一波长或中心峰波长周围的非常窄的光谱)。如图1所示，包括一个或多个光束成形元件(诸如透镜)的宽视场(FOV)或其他光学系统24可将入射辐射20聚焦到光检测器22上。在一些情况下，光学滤波器26设置在每个光检测器22上。例如，光学滤波器26可以是透明的，以便仅允许可见光穿过，以用于由光检测器22检测。可将来自光检测器22的输出28A、28B提供给被配置来处理光电流并基于所述光电流将对应的波长分配给入射光20的处理电路。图2示出两个曲线A1、A2的实例，所述两个曲线A1、A2中的每一个表示光电二极管22A、22B中的一个相对于波长的光学响应度。在所示出的实例中，曲线A1表示光检测器22中的一个的特定接点22A的光学响应度，并且曲线A2表示相同光检测器22中的另一个接点22B的光学响应度。光学响应度(也称为光响应度)大体是入射光波长的函数。从所示出的实例显而易见，两个曲线A1和A2彼此不同。因此，假设入射光的波长约为600nm，接点22A的响应度(使用曲线A1)将被检测为IA1,1，而接点22B的响应度(使用曲线A2)将被检测为IA2,1。处理电路可操作来计算光电流的比(即，光学响应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定入射辐射的频谱发射特性的方法，所述方法包括：使用具有第一光敏区域和第二光敏区域的光检测器感测所述入射辐射中的至少一些，所述第一光敏区域和所述第二光敏区域的光学响应度特性彼此不同；以及基于来自所述第一区域的光电流与来自所述第二区域的光电流的比来识别所述入射辐射的波长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.11 US 62/049,0711.一种确定入射辐射的频谱发射特性的方法，所述方法包括：使用具有第一光敏区域和第二光敏区域的光检测器感测所述入射辐射中的至少一些，所述第一光敏区域和所述第二光敏区域的光学响应度特性彼此不同；以及基于来自所述第一区域的光电流与来自所述第二区域的光电流的比来识别所述入射辐射的波长。2.如权利要求1所述的方法，其中由所述光检测器感测的入射辐射在被所述光检测器感测到之前穿过光学滤波器。3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述光检测器的所述第一区域和所述第二区域布置为堆叠的光电二极管。4.如权利要求1所述的方法，其包括：使用多个光检测器感测所述入射辐射中的至少一些，所述多个光检测器中的每一个具有相应的第一光敏区域和第二光敏区域，其中所述第一区域的光学响应度特性不同于所述第二区域的光学响应度特性，并且其中每个光检测器被配置来感测所述光谱的不同相应部分；以及识别所述入射辐射的一个或多个波长，其中基于来自所述光敏区域中的第一个的光电流与来自与所述第一区域相同光检测器中的所述第二光敏区域的光电流的比来识别每个波长。5.如权利要求4所述的方法，其中由每个特定光检测器感测的入射辐射在被所述特定光检测器感测到之前穿过相应的光学滤波器，其中每个光学滤波器让与所述其他光学滤波光器中的至少一些不同的相应的波长或波长带通过。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其包括：将光电流的所述比与存储在查找表中的值进行比较；以及将与所述查找表中的最接近的匹配值相关联的波长分配给所述入射辐射。7.如权利要求1所述的方法，其还包括：基于对所述入射辐射的所述波长的识别来控制主机装置的部件。8.一种用于确定入射辐射的频谱发射特性的系统，所述系统包括：光检测器，所述光检测器包括第一光敏区域和第二光敏区域，所述第一光敏区域和所述第二光敏区域的光学响应度特性彼此不同；以及处理电路，所述处理电路联接到所述光检测器并且被配置来从所述第一光敏区域和所述第二光敏区域接收相应的光电流，计算来自所述第一光敏区域和所述第二光敏区域的所述光电流的比，并且基于所述光电流的所述比将波长分配给所述入射光。9.如权利要求8所述的系统，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·伦琴，珍妮斯·盖格，马库斯·罗西，
申请(专利权)人：赫普塔冈微光有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG