提出一种光学传感器领域中的用于校准例如表征和校准光学传感器芯片的装置。为了以高精确度解决传感器数据的复杂性，光学传感器例如光学传感器不作为已校准的单元提供。而是，传感器响应数据可以在限定的或标准化的环境中例如在生产线上被记录并具有高精度。此高标准传感器响应数据能够在每个装置的基础上获得，并因此用明确的芯片标识号(芯片ID)标记。利用专用的校准算法补偿传感器数据，该算法能够量身定制以适合光学传感器或光学传感器芯片。为了检索传感器响应数据和校准算法，例如，两者都能够借助芯片ID而可用。两者都能够借助芯片ID而可用。两者都能够借助芯片ID而可用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表征光学传感器芯片的方法、校准光学传感器芯片的方法、操作光学传感器装置的方法、光学传感器装置和校准系统
[0001]本专利技术涉及表征和校准光学传感器芯片的方法、操作光学传感器装置的方法、光学传感器装置和校准系统。
技术介绍
[0002]光学传感器越来越多地用于如智能电话和移动装置、智能家居和建筑物、工业自动化、医疗技术和连接的车辆等各种
同时，传感器数据变得更加复杂，并预期满足对高精度的要求。继而，应用校准程序以便获得符合标准化输出的校准的传感器数据。但是，传感器数据的精度在很大程度上取决于校准，例如校准数据的质量、参数化、建模等。通常需要应用特定的参数和方法。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是提供一种表征光学传感器芯片的方法、一种校准光学传感器芯片的方法、一种操作光学传感器装置的方法、一种光学传感器装置以及一种校准系统，其允许对装置和应用进行特定的校准，以及传感器数据的改进的精度。
[0004]这些目的是通过独立权利要求的主题来实现的。在从属权利要求中对进一步的改进和实施例进行说明。
[0005]应当理解，除非明确地描述为替代，否则下文中关于任何一个实施例所描述的任何特征可以单独使用，或者与下文中所描述的其他特征结合使用，并且还可以与实施例中任何其他实施例中的一个或更多个特征结合使用，或者与实施例的任何其他的任何组合结合使用。此外，在不脱离如所附权利要求中限定的表征光学传感器芯片的方法、校准光学传感器芯片的方法、操作光学传感器装置的方法、光学传感器装置和校准系统的范围的情况下，也可以采用以下未描述的等同物和修改。
[0006]以下涉及光学传感器领域中的改进概念，例如表征和校准光学传感器芯片。为了高精度地解决传感器数据的复杂性，光学传感器(例如光学传感器)不是作为已校准的单元提供的。相反，传感器响应数据可以在限定的或标准化的环境中(例如在生产线上)被记录，并且具有高精度。这种高标准的传感器响应数据能够在每个装置的基础上获得，因此用明确的芯片标识号(芯片ID)标记。传感器数据补充有专用的校准算法，该算法能够被定制以适合光学传感器或光学传感器芯片。例如，为了检索传感器响应数据和校准算法，两者都能够借助芯片ID来被使用。
[0007]在至少一个实施例中，一种表征光学传感器芯片的方法包括以下步骤。首先，用明确的芯片标识号(即芯片ID)标记光学传感器芯片。例如，光学传感器芯片在生产线上制造，并且在该过程期间以及在所述生产线上被标记芯片ID。在一些实施例中，光学传感器芯片可以包括板载存储器以保存芯片ID。在光学传感器芯片被集成到光学装置中时，或者甚至在嵌入光学传感器芯片的光学传感器装置的操作期间，在客户的生产现场，可以经由专用
端子或传感器接口来访问板载存储器，以便例如借助于光学传感器装置来读出芯片ID。在其他实施例中，芯片ID可以被印制在光学传感器芯片的封装上，或者当光学传感器芯片被运送到客户时作为文档或数据来提供。
[0008]作为另一步骤，光学传感器芯片被表征为测量作为波长的函数和作为工作温度的函数的传感器响应数据。例如，生产线可以配备有专用的校准设施，该校准设施提供用于表征光学传感器芯片的标准化的且可再现的环境。表征光学传感器芯片可以涉及以高分辨率并且针对多个波长或连续的波长范围来测量传感器响应数据。通常，传感器响应数据会随温度变化而变化。因此，针对至少一个限定温度或温度范围，测量传感器响应数据。传感器响应数据的温度依赖性能够在工作温度的限定范围内被记录，或者基于传感器响应数据对温度依赖性的数学模型来模拟。
[0009]在另一步骤中，传感器响应数据与芯片ID一起作为数据库条目保存在数据库中。有几种保存传感器响应数据的可能性，所述可能性也可能涉及不同的位置。例如，能够将包括芯片ID和以芯片ID标记的传感器响应数据的数据库作为硬拷贝(例如，作为诸如记忆棒的存储器单元)提供给客户。但是，可以通过诸如互联网或云服务的网络来提供数据库。例如，传感器响应数据被保存在与生产现场相关联的服务器上，并且能够作为云解决方案从客户或由客户通过芯片ID直接分配进行访问。
[0010]最后，提供与芯片ID相关联的校准算法。例如，校准算法作为与单独的光学传感器芯片相关联的软件或固件经由其芯片ID被提供给客户。这能够通过用于保存和访问传感器响应数据的相同技术手段来完成。但是，也能够借助白皮书提供校准算法，该白皮书描述了用于补偿和校准传感器数据的方法。此外，提供校准算法也能够完全地留给客户，客户可以使用由生产商提供的校准算法并调整算法以适合其特定需求。或者客户自行提出适合其需求和应用的校准算法。在这种意义上，校准算法由生产商和/或客户提供。
[0011]使用上面提出的传感器响应数据和芯片ID来表征光学传感器芯片允许使用已经在受控实验室环境中记录的高精度的数据。生产现场可以提供必要的设施以获取这种数据，所述设施包括受控的标准化的环境，例如标准光源、单色仪、限定的温度、洁净室等。此外，由于能够单独地为每个光学传感器芯片记录传感器响应数据，所以能够考虑在生产期间引起的或由于材料特性引起的过程变化，从而进一步提高校准的传感器数据的精度。对于能够针对给定的光学传感器芯片或光学传感器装置定制的例如包括即将到来的应用领域的校准算法同样如此。此外，校准算法能够在生产后被更新或调整，例如通过在客户端处进行固件升级。
[0012]在至少一个实施例中，光学传感器芯片包括一个或更多个光学检测器元件，在下文中以“通道”表示。存在不同种类的光学传感器芯片，其仅可以配置为检测电磁辐射，例如包括红外线、可见光或紫外光的光学辐射。传感器响应数据可以将每个通道的灵敏度表征为波长的函数。在这种意义上，传感器响应数据包括光谱信息。
[0013]测量传感器响应数据还涉及在参考温度Tref下记录传感器灵敏度矩阵。传感器灵敏度矩阵分别指示作为波长的函数的给定通道的传感器灵敏度。在传感器具有多于单个通道的情况下，传感器灵敏度矩阵的元素分别指示作为波长的函数的每个通道的传感器灵敏度。
[0014]此外，针对至少一个通道记录第一组温度系数。温度系数指示作为波长和工作温
度的函数的至少一个通道的传感器灵敏度。仅能够仅针对单个通道记录第一组温度系数。然后，如果期望其余通道具有相同或相似的温度依赖性，则能够将这些系数应用于其余通道。但是，第一组温度系数可以替代地针对所有或部分通道被记录。
[0015]该表征能够应用于不同种类的光学传感器芯片。在环境光传感器、色彩传感器、手势传感器、接近传感器、飞行时间传感器等中实现一个或更多个通道。通常，光学传感器芯片与包括传感器封装件、滤光器、光学堆叠等的另外的部件互补。能够通过记录传感器灵敏度矩阵及其温度依赖性来固有地考虑这些部件。
[0016]在至少一个实施例中，光学芯片还包括一个或更多个光学发射器元件，在下文中称为“发射器”。存在不同种类的光学传感器芯片，所述光学传感器芯片不仅可以配置为检测电磁辐射，而且还具有片上发射器。例如，这些发射器包括发光二极管本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种表征光学传感器芯片的方法，包括以下步骤：
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用明确的芯片标识号即芯片ID来标记所述光学传感器芯片，
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通过测量作为波长和工作温度的函数的传感器响应数据来表征所述光学传感器芯片，
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将所述传感器响应数据与所述芯片ID一起作为数据库条目保存在数据库中，以及
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提供与所述芯片ID相关联的校准算法。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学传感器芯片包括一个或更多个光学检测器元件、通道，并且其中，测量所述传感器响应数据包括：
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在参考温度Tref下记录传感器灵敏度矩阵，所述传感器灵敏度矩阵分别指示作为波长的函数的给定通道的传感器灵敏度，以及
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记录针对至少一个通道的第一组温度系数，所述第一组温度系数指示针对所述至少一个通道的作为波长和工作温度的函数的传感器灵敏度。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述光学传感器芯片还包括一个或更多个光学发射器元件、发射器，并且其中，测量所述传感器响应数据还包括：
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在所述参考温度Tref下记录光谱辐照度函数，所述光谱辐照度函数分别指示作为波长的函数的给定发射器的发射特性，并且
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记录针对至少一个发射器的第二组温度系数，所述第二组温度系数指示针对所述至少一个发射器的作为波长和工作温度的函数的发射特性。4.根据权利要求3所述的方法，其中，测量所述传感器响应数据还包括记录所述一个或更多个发射器的功率分布函数，
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指示位于参考位置的参考目标处的相对功率分布，或
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指示作为多个参考位置的函数的在参考目标处的相对功率分布。5.一种校准光学传感器芯片的方法，其中，所述光学传感器芯片被集成到光学传感器装置中，所述方法包括以下步骤：
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提供明确的芯片标识号，即芯片ID，以标识所述光学传感器芯片，
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使用所述芯片ID来检索传感器响应数据，其中，所述传感器响应数据与芯片ID一起作为数据库条目保存在数据库中，并且其中，所述传感器响应数据是波长和工作温度的函数，
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提供与所述芯片ID相关联的校准算法，
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测量所述光学传感器装置的工作温度，
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在所测得的工作温度下测量所述光学传感器芯片的传感器输出，以及
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使用所检索到的传感器响应数据、所述校准算法和工作温度来校准所述传感器输出。6.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：
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根据所述校准算法，根据所检索到的传感器响应数据针对测量条件x和工作温度计算系统检测矩阵，
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根据所述系统检测矩阵确定校准矩阵，以及
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使用所述校准矩阵来校准所述传感器输出。7.根据权利要求6所述的方法，其中，使用已知光学特性的参考目标来确定线性系数，使得通过所述系统检测矩阵和校准矩阵的线性组合来确定所校准的传感器输出。8.根据权利要求5至7之一所述的方法，其中，重复地测量所述工作温度，并且针...
【专利技术属性】
技术研发人员：甘特，
申请(专利权)人：AMS传感器德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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