专利名称：光谱信息测量方法、颜色传感器和虚拟切片装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光谱信息测量方法、颜色传感器和虚拟切片装置。要求2010年9月27日提交的日本专利申请No. 2010-215905的权益，该专利申请的内容通过引用的方式合并于此。
背景技术：
在本申请中将在下文中引用或识别的所有专利、专利申请、专利公开、科学文章等将在此通过引用的方式整体并入，以便更充分地描述本发明所属技术领域的状态。日本未审专利申请、第一公开No. 2007-336157中公开了一种以高灵敏级别进行读取、同时去除切换噪声的读取电路，作为用来获取关于试样的光谱信息的颜色传感器的读取电路的例子。现在将参照图8描述传统公知的固态成像装置的结构。图8是示出了传统公知的固态成像装置的结构的示意图。在图中所示的例子中，固态成像装置100由积分电路单元Bi、CDS (相关双采样)电路单元B2、和S/H(采样保持)电路单元B3形成。在积分电路单元Bl中，用来接收光并生成光电流的光电二极管10的阳极连接到运算放大器50的非反相输入端，而该光电二极管10的阴极连接到运算放大器50的反相输入端。运算放大器50的非反相输入端连接到基准电压源20。此外，用来积累光电流的积分电容器40和用来控制积分时间的切换装置30在运算放大器50的反相输入端和输出端之间并联地连接。在⑶S电路单元B2中，电容元件60的一端连接到形成像素单元Bl的部分的运算放大器50的输出端，而电容元件60的另一端连接到运算放大器90的反相输入端。运算放大器90的非反相输入端连接到基准电压源70。电容元件80的一端连接到运算放大器90 的反相输入端，而电容元件80的另一端连接到切换装置120的一端和切换装置140的一端。切换装置120的另一端连接到基准电压源130，而切换装置140的另一端连接到运算放大器90的输出端。切换装置110的一端连接到电容元件80的一端，并且连接到在运算放大器90的反相输入端和电容元件60之间的连接点，而切换装置110的另一端连接到运算放大器90的输出端。在S/H电路单元B3中，切换元件150的一端连接到形成⑶S电路单元B2的部分的运算放大器90的输出端，而切换元件150的另一端连接到运算放大器170的非反相输入端。采样保持电容元件160的一端连接到运算放大器170的非反相输入端，而电容元件160 的另一端接地。信号输出端180将运算放大器170的反相输入端和输出端连接在一起，并连接到运算放大器170的输出端。现在将参照图9所示的时序图描述固态成像装置的操作。图9是示出了传统公知的固态成像装置100的操作时序的时序图。在该时序图上，各个切换装置在图上的高电平间隔中处于导通状态，而在图上的低电平间隔中处于非导通状态。ΦΙ 表示切换装置30的切换控制时序，Φ RC表示切换装置110和120的切换控制时序，Φ T表示切换装置140的切换控制时序，Φ SH表示切换装置150的切换控制时序。电压Vl表示运算放大器50的输出端的电压，而电压V2表示运算放大器90的输出端的电压，并且电压Vout表示信号输出端 180的电压。时间轴方向上形成有四个时段，即Tl至T4。时段Tl是复位时段，ΦΙ 、ΦRC和Φ SH设置为高态，而ΦT设置为低态。在时段 Tl中，电压Vl变为基准电压源20的电压Vr 1，电压V2变为基准电压源70的电压Vr2，电压 Vout等于⑶S电路单元B2的输出端的电压Vr2。在时段T2中，CjiRC和Φ SH设置为高态，而CjiR和ΦΤ设置为低态。由光电二极管10生成的光电流积累在电容元件40中。此时，如果从ΦRC初次被设置为高态的点开始经过的时间被视作TINTGW，则像素单元Bl的输出端的电压Vl由以下公式(1)表示。Vl = Vrl+(IpdX TINTGW)/CO . . . (1)此处，电容元件40的电容值是C0，由光电二极管10生成的光电流量是Ipd，基准电压源20的电压是Vrl。但是，实际上，由切换装置30的切换操作造成的时钟馈通叠加在像素单元Bl的输出端的电压Vl上。结果，电压Vl按照公式(2)所示的方式而变化。Vl = Vrl+ (IpdX TINTGW) /C0+Vn . . . (2)此处，由时钟馈通单元造成的电压变化表示为Vn。在时段T3中，ΦΤ和Φ SH设置为高态，而ΦΙ 和ΦRC设置为低态。此时，像素单元Bl的输出端的电压Vl由以下公式(3)表示。Vl = Vrl+(IpdXTINTG) /CO+Vn ... (3)此处，从φ R禾Π φ RC初次设置为低态的点开始经过的时间被视作TINT。在该时段中，切换装置140和150处于导通状态，而切换装置110和120处于非导通状态，并且CDS电路单元B2的输出端的电压V2临时变为基准电压源130的电压Vr3。其后，因为运算放大器90以及电容元件60和80构成电荷放大电路，所以CDS电路单元B2的输出端的电压V2能够由公式⑷表示。V2 = Vr3-(C1/C2) X (IpdX TINTG)/CO . . . (4)此处，电容元件60的电容值被视作Cl，而电容元件80的电容值被视作C2。在该时段期间，切换装置150处于导通状态，运算放大器170形成电压跟随电路。 此外，信号输出端180的电压Vout具有与CDS电路单元B2的输出端的电压V2相同的电压。 因此，信号输出端180的电压Vout由以下公式(5)表示。Vout = Vr3-(C1/C2) X (IpdX TINTG)/CO · · · (5)作为在该时段期间操作的结果，由切换装置30的切换操作造成的时钟馈通电压 Vn能够被去除。在时段T4中，ΦΙ 和ΦRC设置为高态，而ΦΤ和Φ SH设置为低态。切换装置150 处于非导通状态，并且由公式(5)表示的电压保持在信号输出端180。能够利用CDS电路单元B2的电容元件的电容比放大信号，然后对其进行读取。能够通过CDS电路单元B2的相关双读取来去除由连接到像素单元Bl的电容元件40的切换装置30的切换操作造成的任何复位噪声。传统公知的固态成像装置能够用作颜色传感器。图10是示出了已应用传统公知的固态成像装置的颜色传感器的结构的示意图。在附图所示的颜色传感器200中，对应于传统公知固态成像装置100的积分电路单元Bl的电路表示为积分电路单元B10，而对应于传统公知固态成像装置100的CDS积分电路单元B2的电路表示为积分电路单元B20。注意的是，没有任何对应于传统公知S/D电路单元B3的电路的描述。在附图所示的例子中，颜色传感器200包括积分电路单元B10-1至B10-6、增益电路B20-1至B20-6、积分时间计算单元38-1至38_6、增益计算单元39_1至39_6、和驱动控制电路310。积分电路单元B10-1至B10-6包括通过将物体的光谱信息分成各个波长透过波段来检测关于物体的光谱信息的像素31-1至31-6、基准电压端32-1至32_6、切换元件 33-1至33-6、电容元件34-1至34_6、和运算放大器35_1至35_6。由基准电压端32_1至 32-6、切换元件33-1至33-6、电容元件；34_1至；34_6、和运算放大器35_1至35_6形成的部分称为读取电路30-1至30-6。在附图中示出了其中设置在积分电路单元B10-1至10-6中的像素31_1至31_6 检测六种颜色(即紫、蓝、绿、黄、红和橙)的例子。具体地，设置在积分电路单元B10-1中的像素31-1是检测紫光的像素。设置在积分电路单元B10-2中的像素31-2是检测蓝光的像素。设置在积分电路单元B10-3中的像素31-3是检测绿光的像素。设置在积分电路单元B10-4中的像素31-4是检测黄光的像素。设置在积分电路单元B10-5中的像素31-5是检测红光的像素。设置在积分电路单元B10-6中的像素31-6是检测橙光的像素。在颜色传感器200中，来自物体的光照射到像素31-1至31_6上。颜色传感器200 还使用施加到基准电压端32-1至32-6的基准电压作为基准来控制切换元件33-1至33_6 中的积分时间，并将来自物体的光积分为与电容元件；34-1至34-6中的光电流相对应的电压变化。然后将结果输出至运算放大器35-1至35-6的输出端。颜色传感器200利用增益电路36-1至36_6放大来自运算放大器35_1至35_6的输出端的输出变化，然后读取它们。利用从驱动控制电路310发送的信息由积分时间计算单元38-1至38-6来计算积分电路单元B10-1至B10-6的每个的积分时间。利用从驱动控制电路310发送的信息由增益计算单元39-1至39-6来计算各个增益电路36_1至36_6的增益。作为此的结果，从输出端37-1至37-6输出针对由积分时间计算单元38-1至38_6 设置的积分时间和由增益计算单元39-1至39-6设置的增益的输出信号。现在将描述多波段颜色传感器的光谱特性。图11是示出了通过在光传感器的光接收元件(即光电二极管或像素)的前表面上涂布彩色滤光器、以便检测关于试样的光谱信息而形成的多波段颜色传感器的光谱特性的图表。该图表显示了表示已涂布在检测紫光的颜色传感器的前表面上的彩色滤光器的透光率的曲线2001、表示已涂布在检测蓝光的颜色传感器的前表面上的彩色滤光器的透光率的曲线2002、表示已涂布在检测绿光的颜色传感器的前表面上的彩色滤光器的透光率的曲线2003、表示已涂布在检测黄光的颜色传感器的前表面上的彩色滤光器的透光率的曲线2004、和表示已涂布在检测红光的颜色传感器的前表面上的彩色滤光器的透光率的曲线2005。按照这种方式，通过每个彩色滤光器投射的光的波长根据所检测光的颜色而不同。图12A和12B是示出了已应用了传统公知的固态成像装置的颜色传感器200的操作时序的时序图。图12A是当颜色传感器200正常获取光谱信息时所获得的时序图。图 12B是当固定量或更多的光照射到颜色传感器200上时所获得的时序图。如果少于固定量的光照射到颜色传感器200上，则按照与利用图9所示的示出了传统公知的固态成像装置100的操作时序的时序图描述的相同的方式，如图12A所示，颜色
6传感器200能够正常获取光谱信息。但是，当固定量或更多的光照射到具有诸如图11所示的那些光谱特性的传感器中的特定像素上时，则如图12B所示，Vl在时段T2中变得饱和。此时，因为在时段T3中不存在电压变化，所以最终输出电压V2变为零并表示错误值。在这种情况下不能确定是由于存在少量照射波长分量而使基准电压以零电压变化输出、还是由于固定量或更多的光照射而在时段T2中达到饱和时输出基准电压。图13是示出了当固定量或更多的光照射到颜色传感器200上时、来自增益电路 36-1至36-6的输出降低到零时光量和输出之间的关系的图表。在图表中的横轴表示光量， 而纵轴表示来自增益电路36-1至36-6的输出。如附图所示，当照射到颜色传感器200的特定像素上的波长分量的光量是固定量或更多的光时，增益电路36-1至36-6的输出达不到图表中由虚线所示的饱和电平输出，并且如实线所示，不存在饱和输出，并且照射光量降低到零。由于此，颜色传感器200获取错误的光谱信息，并且不能获取精确的光谱信息。

发明内容
本发明提供了一种能够更精确地获取关于物体的光谱信息的光谱信息测量方法、 颜色传感器和虚拟切片装置。—种光谱信息测量方法可以包括以下步骤控制基准像素在规定测量时间内积累电荷，所述基准像素基于从试样照射的光的量积累电荷；控制多个测量像素在所述规定测量时间内积累电荷，所述多个测量像素基于从所述试样照射并具有规定波长的光的量积累电荷；基于在所述规定测量时间内在所述基准像素中积累的电荷的变化量生成并输出基准信号；基于在所述规定测量时间内在所述多个测量像素中的每个测量像素中积累的电荷的变化量生成并输出多个测量信号；确定所述多个测量信号中的任意一个或更多个测量信号是否大于所述基准信号，并确定大于所述基准信号的测量信号包括饱和输出。该光谱信息测量方法还可以包括以下步骤如果所述基准信号和所述多个测量信号都小于规定值，则确定所述多个测量信号中的每一个测量信号是最小值输出。所述规定值可以是零。该光谱信息测量方法还可以包括以下步骤如果确定所述多个测量信号中包含所述饱和输出，则丢弃所述基准信号和所述多个测量信号，并降低所述基准像素和所述多个测量像素的灵敏度。该光谱信息测量方法还可以包括以下步骤如果确定所述多个测量信号中包含所述最小值输出，则丢弃所述基准信号和所述多个测量信号，并提高所述基准像素和所述多个测量像素的灵敏度。一种颜色传感器可以包括基准像素，其基于从试样照射的光的量积累电荷；多个测量像素，其基于从所述试样照射并具有规定波长的光的量积累电荷；驱动控制电路，其控制所述基准像素和所述多个测量像素在规定测量时间内积累电荷；基准信号生成电路， 其基于在所述规定测量时间内在所述基准像素中积累的电荷的变化量生成并输出基准信号；多个测量信号生成电路，其基于在所述规定测量时间内在所述多个测量像素中积累的电荷的变化量生成并输出多个测量信号；以及饱和确定单元，其确定由所述多个测量信号生成电路输出的所述多个测量信号中的一个或更多个测量信号是否大于由所述基准信号生成电路输出的所述基准信号，并确定大于所述基准信号的测量信号包括饱和输出。一种虚拟切片装置可以包括颜色传感器，其包括基准像素，其基于从试样照射的光的量积累电荷；多个测量像素，其基于从所述试样照射并具有规定波长的光的量积累电荷；驱动控制电路，其控制所述基准像素和所述多个测量像素在规定测量时间内积累电荷；基准信号生成电路，其基于在所述规定测量时间内在所述基准像素中积累的电荷的变化量生成并输出基准信号；多个测量信号生成电路，其基于在所述规定测量时间内在所述多个测量像素中积累的电荷的变化量生成并输出多个测量信号；以及饱和确定单元，其确定由所述多个测量信号生成电路输出的所述多个测量信号中的一个或更多个测量信号是否大于由所述基准信号生成电路输出的所述基准信号，并确定大于所述基准信号的测量信号包括饱和输出；图像传感器，其基于从所述试样照射的光形成所述试样的图像；以及图像处理单元，其基于由所述颜色传感器生成的所述多个测量信号执行由所述图像传感器形成的所述试样的图像的图像处理。根据本发明，执行控制使得电荷在预定测量时间内积累在基准像素上，基准像素根据从试样照射在其上的照射光的量积累电荷。还执行控制使得电荷在预定测量时间内积累在多个测量像素上，多个测量像素根据从试样照射在其上的照射光中包括的特定波长的照射光的量积累电荷。然后根据在基准像素中积累的电荷在预定测量时间内的变化量生成基准信号并输出。还根据在多个测量像素中积累的电荷在预定测量时间内的变化量生成多个测量信号并输出。如果多个测量信号的一个或更多个大于基准信号，则确定该测量信号中包括饱和输出。因为作为此的结果能够确定测量信号中是否包括饱和输出，所以能够更精确地获取关于物体的光谱信息。


根据以下结合附图对某些优选实施方式的描述，本发明的以上特征和优点将更加明显，在附图中图1是示出了根据本发明的第一优选实施方式的颜色传感器的结构的示意图；图2是示出了根据本发明的第一优选实施方式的设置在颜色传感器中的像素布局的示意图；图3是示出了根据本发明的第一优选实施方式的像素的光谱特性的图表；图4是示出了根据本发明的第一优选实施方式的积分电路单元输出电压值、以及积分电路单元的输出电压值的变化的图表；图5是示出了根据本发明的第一优选实施方式的饱和确定单元的饱和确定处理的处理步骤的流程图；图6是示出了根据本发明的第二优选实施方式的饱和确定单元的饱和确定处理的处理步骤的流程图；图7是示出了根据本发明的第五优选实施方式的虚拟切片装置的结构的框图；图8是示出了根据相关技术的固态成像装置的结构的示意图；图9是示出了根据相关技术的固态成像装置的操作时序的时序图；图10是示出了根据相关技术的已应用了固态成像装置的颜色传感器的结构的示意图11是示出了根据相关技术的多波段颜色传感器的光谱特性的图表；图12A和12B是示出了根据相关技术的已应用了固态成像装置的颜色传感器的操作时序的时序图；和图13是示出了根据相关技术的当固定量或更多的光照射到颜色传感器上时、当来自增益电路的输出降低到零时光量和输出之间的关系的图表。
具体实施例方式现在将参照示出的实施方式在此描述本发明。本领域技术人员将意识到，利用本发明的教示能够实现许多另选实施方式，并且本发明不限于为解释目的而示出的实施方式。第一优选实施方式现在将参照附图描述本发明的第一优选实施方式。图1是示出了根据本发明的第一优选实施方式的颜色传感器1的结构的示意图。在附图所示的例子中，颜色传感器1包括积分电路单元11-1至11-6、增益电路12-1至12-6、积分时间计算单元13_1至13_6、增益计算单元14-1至14-6、驱动控制电路15、饱和确定单元16、和输出端17_1至17_6。积分电路单元11-1至11-5包括通过将关于物体的光谱信息分成各个波长透过波段来检测关于物体的光谱信息的像素111-1至111-5(即，测量像素)、基准电压端112-1至 112-5、切换元件113-1至113-5、电容元件114-1至114-5、和运算放大器115-1至115-5。积分电路单元11-6包括检测来自物体的光的像素111-6(即，基准像素)、基准电压端112-6、 切换元件113-6、电容元件114-6、和运算放大器115-6。注意的是，由基准电压端112-1至 112-6、切换元件113-1至113-6、电容元件114-1至114-6、和运算放大器115-1至115-6 形成的部分称为读取电路110-1至110-6。设置在积分电路单元11-1中的像素111-1是其上已涂布有透过紫光的滤光器的像素，使得其检测紫光。设置在积分电路单元11-2中的像素111-2是其上已涂布有透过蓝光的滤光器的像素，使得其检测蓝光。设置在积分电路单元11-3中的像素111-3是其上已涂布有透过绿光的滤光器的像素，使得其检测绿光。设置在积分电路单元11-4中的像素 111-4是其上已涂布有透过黄光的滤光器的像素，使得其检测黄光。设置在积分电路单元 11-5中的像素111-5是其上已涂布有透过红光的滤光器的像素，使得其检测红光。设置在积分电路单元11-6中的像素111-6是其上没有涂布滤光器的像素，使得其检测所有光。颜色传感器1使来自物体(S卩，试样)的光照射到像素111-1至111-6上。它还使用施加到基准电压端112-1至112-6的基准电压作为基准来控制切换元件113-1至113-6 中的积分时间(即，预定测量时间)，并将来自物体的光积分为与电容元件114-1至114-6 中的光电流相对应的电压变化。然后它将结果输出至运算放大器115-1至115-6的输出端。 这些输出是与照射到像素111-1至111-5上的光量相对应的电压变化。颜色传感器1利用增益电路12-1至12-5( S卩，测量信号生成电路)放大来自运算放大器115-1至115-5的输出变化、同时从其去除切换噪声，然后读取这些输出变化。颜色传感器1利用增益电路12-6(即，基准信号生成电路)放大来自运算放大器115-6的输出变化、同时从其去除切换噪声，然后读取该输出变化。积分时间计算单元13-1至13-6利用从驱动控制电路15发送的信息计算积分电路单元11-1至11-6中的每个的积分时间。增益计算单元14-1至14-6利用从驱动控制电路15发送的信息计算各个增益电路12-1至12-6的增益。作为此的结果，与由积分时间计算单元13-1至13-6设置的积分时间和由增益计算单元14-1至14-6设置的增益相对应的输出信号从输出端17-1至17-6输出。增益电路12-1至12-6的输出端连接到饱和确定单元16，并且来自增益电路12_1 至12-6的输出信号输入到饱和确定单元16。基于从增益电路12-1至12-5输入的输出信号(即，测量信号)和从增益电路12-6输入的输出信号(即，基准信号)，饱和确定单元16 执行饱和确定处理，来确定积分电路单元11-1至11-6是否处于饱和状态。饱和状态是其中照射到颜色传感器1上的波长分量的光量等于或大于固定光量、并且已超过积分电路单元11-1至11-6能够检测的光量、以及来自积分电路单元11-1至11-6的输出电压值饱和的状态。此时将来自积分电路单元11-1至11-6的输出电压值视为饱和输出。以下描述该饱和确定处理的处理步骤。驱动控制电路15控制设置在颜色传感器1中的每个单元。通过采用该结构，颜色传感器1能够基于来自增益电路12-1至12-5的输出信号获取关于物体的光谱信息。图2是示出了根据本发明的第一优选实施方式的设置在颜色传感器1中的像素 111-1至111-6的布局的示意图。在附图所示的例子中，其上未涂布滤光器、使得能够检测所有光的像素111-6放置在上部左侧。其上涂布有透过紫光的滤光器、使得能够检测紫光的像素111-1放置在上部右侧。其上涂布有透过蓝光的滤光器、使得能够检测蓝光的像素 111-2放置在上部中心中。其上涂布有透过绿光的滤光器、使得能够检测绿光的像素111-3 放置在下部中心中。其上涂布有透过黄光的滤光器、使得能够检测黄光的像素111-4放置在下部右侧。其上涂布有透过红光的滤光器、使得能够检测红光的像素111-5放置在下部左侧。像素111-1至111-6的布局不限于附图所示的布局，其它期望的布局也可以使用。现在将描述像素111-1至111-6的光谱特性。图3是示出了根据本发明的第一优选实施方式的像素111-1至111-6的光谱特性的图表。该图表显示表示已涂布在检测紫光的像素111-1上的彩色滤光器的透光率的曲线1001、表示已涂布在检测蓝光的像素111-2 上的彩色滤光器的透光率的曲线1002、表示已涂布在检测绿光的像素111-3上的彩色滤光器的透光率的曲线1003、表示已涂布在检测黄光的像素111-4上的彩色滤光器的透光率的曲线1004、表示已涂布在检测红光的像素111-5上的彩色滤光器的透光率的曲线1005、表示当没有在像素上涂布滤光器时的透光率的曲线1006。按照这种方式，透过每个彩色滤光器的光的波长是不同的。在整个波长波段上，没有涂布滤光器时的透光率都比涂布滤光器时的透光率高。因为此，与来自其上涂布有滤光器的像素111-1至111-5的输出相比，来自其上没有涂布滤光器的像素111-6的输出显示出最高输出变化，而与照射光的波长无关。在第一优选实施方式中，描述了当积分电路单元11-1至11-6之一的输出电压值已饱和时积分电路单元11-1至11-6的输出电压值。图4是示出了在时段T2和T3期间积分电路单元11-1至11-6的输出电压值、以及在时段T3期间积分电路单元11-1至11-6的输出电压值的变化的图表。时段T2和T3是与图9所示的时段T2和T3相同的时段。在时段T3期间积分电路单元11-1至11-6的输出电压值的变化对应于增益电路12-1至12_6 的输出电压值。图4(1)是示出具有检测所有颜色的光的像素111-6的积分电路单元11-6的输出电压值的图表。图4( 是示出具有检测红光的像素111-5的积分电路单元11-5的输出电压值的图表。图4C3)是示出具有检测蓝光的像素111-2的积分电路单元11-2的输出电压值的图表。图4(4)是示出具有检测紫光的像素111-1的积分电路单元11-1的输出电压值的图表。图4 是示出具有检测绿光的像素111-3的积分电路单元11-3的输出电压值的图表。图4(6)是示出具有检测黄光的像素111-4的积分电路单元11-4的输出电压值的图表。如在相关技术的描述中所述的，当固定量或更多的光照射到特定像素111-1至 111-5上时，因为积分电路单元11-1至11-6的输出电压值在时段T2期间达到饱和电平，所以在时段T3期间的输出变化是零。因为此，增益电路12-1至12-6的输出电压值是零。注意的是，术语零包括接近零的值。在附图所示的例子中，图4(1)所示的来自具有检测所有颜色的光的像素111-6的积分电路单元11-6的输出变化和图4 所示的来自具有检测绿光的像素111-3的积分电路单元11-3的输出变化均为零，而其它输出变化不是零。在这种情况下，读取具有检测所有颜色的光的像素111-6的积分电路单元11-6的输出变化的增益电路12-6的输出电压具有为零的值。此外，读取具有检测绿光的像素111-3的积分电路单元11-3的输出变化的增益电路12-3的输出电压具有为零的值。读取具有其它像素111-1、111_2、111-4和111-5 的积分电路单元11-1、11-2、11-4和11-5的输出变化的增益电路12-1、12-2、12-4和12-5 的输出电压值不是零。即，增益电路12-1、12-2、12-4和12_5的输出电压值大于增益电路 12-6的输出电压值。但是，如图3所示，没有涂布滤光器时的透光率在整个波长波段上高于涂布彩色滤光器时的透光率。因为此，在未出现饱和的情况下，相比于读取具有其上已涂布滤光器的像素111-1至111-5的积分电路单元11-1至11-5的输出变化的增益电路12_1至12_5的输出电压值，读取具有其上没有涂布滤光器的像素111-6的积分电路单元11-6的输出变化的增益电路12-6的输出电压值表示最高的输出变化，而与照射光的波长无关。作为此的结果，在图4所示的例子中，因为积分电路单元11-1、11-2、11_4和11_5 的输出电压值的变化(即增益电路12-1、12-2、12-4和12_5的输出电压值)在时段T3期间不是零，所以应该理解光被照射到颜色传感器1上。因此，在图4所示的例子中，因为来自积分电路单元11-6的输出电压值在时段T2期间达不到饱和电平，所以在时段T3期间来自积分电路单元11-6的输出的变化是零，并且应该理解来自增益电路12-6的输出电压值是零。即，可以理解，错误结果(即，照射到积分电路单元11-6上的光量是零)被输出。按照相同方式，因为在时段T3期间增益电路12-3的输出是零，所以可以理解，存在在时段T2 期间来自积分电路单元11-3的输出电压值已饱和的可能性。接下来，现在将描述第一优选实施方式的饱和确定单元16的饱和确定处理的处理步骤。图5是示出了根据本发明的第一优选实施方式的饱和确定单元16的饱和确定处理的处理步骤的流程图。在步骤SlOl中，饱和确定单元16获取来自增益电路12-1至12_5的输出电压值， 并获取来自增益电路12-6的输出电压值，增益电路12-1至12-5读取来自具有其上已涂布滤光器的像素111-1至111-5的积分电路单元11-1至11-5的输出变化，增益电路12_6读取来自具有检测所有颜色的光并且其上未涂布滤光器的像素111-6的积分电路单元11-6的输出变化。之后，饱和确定单元16移动到步骤S102的处理。在步骤S102中，饱和确定单元16将在步骤SlOl中获取的增益电路12_1至12_5 的输出电压值与来自增益电路12-6的输出电压值进行比较。之后，饱和确定单元16移动到步骤S103的处理。在步骤S103中，如果基于步骤S102中的比较结果，来自增益电路12_1至12_5的任一输出电压值大于来自增益电路12-6的输出电压值，则饱和确定单元16确定其中包含饱和输出并且已达到饱和状态。之后，饱和确定处理结束。但是，如果饱和确定单元16在饱和确定处理中确定未达到饱和状态，则它确定此时获取的光谱信息是无效的。如上所述，根据本发明的第一优选实施方式，饱和确定单元16将来自读取来自具有其上已涂布滤光器的像素111-1至111-5的积分电路单元11-1至11-5的输出变化的增益电路12-1至12-5的输出电压值、与来自读取来自具有其上未涂布滤光器的像素111-6 的积分电路单元11-6的输出变化的增益电路12-6的输出电压值进行比较。如果来自增益电路12-1至12-5的任一输出电压值大于来自增益电路12-6的输出电压值，则饱和确定单元16确定已达到饱和状态。但是，如果饱和确定单元16在饱和确定处理中确定没有达到饱和状态，则它确定此时获取的光谱信息是无效的。作为此过程的结果，颜色传感器1能够精确地获取光谱信息。第二优选实施方式现在将描述本发明的第二优选实施方式。第二优选实施方式和第一优选实施方式之间的区别点在于，在第二优选实施方式的饱和处理中，当来自读取来自具有其上已涂布滤光器的像素111-1至111-5的积分电路单元11-1至11-5的输出变化的增益电路12_1至 12-5的输出电压值是零时，则作出关于该输出电压值是否是正确的输出电压值的确定。注意的是，第二优选实施方式的颜色传感器1的结构与第一优选实施方式的颜色传感器1的结构相同。现在将描述第二优选实施方式的饱和确定单元16的饱和确定处理的处理步骤。 图6是示出了根据本发明的第二优选实施方式的饱和确定单元16的饱和确定处理的处理步骤的流程图。步骤S201至S202的处理与第一优选实施方式的步骤SlOl至S102的处理相同。在步骤203中，基于步骤S202的比较结果，饱和确定单元16确定来自读取来自具有其上已涂布滤光器的像素111-1至111-5的积分电路单元11-1至11-5的输出变化的增益电路12-1至12-5的输出电压值、以及来自读取具有其上未涂布滤光器的像素111-6的积分电路单元11-6的输出变化的增益电路12-6的输出电压值是否全部是零。如果饱和确定单元16确定来自增益电路12-1至12-5的输出电压值和来自增益电路12-6的输出电压值全部是零，则它移动到步骤S204的处理，而在其他情况下移动到步骤S205的处理。在步骤S204中，饱和确定单元16确定来自增益电路12_1至12_5的输出电压值和来自增益电路12-6的输出电压值全部是零(即，为最小值输出)。即，饱和确定单元16 确定来自增益电路12-1至12-5的输出电压值和来自增益电路12-6的输出电压值是正确的值。之后，处理结束。步骤S205的处理与第一优选实施方式的步骤S103的处理相同。如上所述，根据本发明的第二优选实施方式，当来自读取具有其上未涂布滤光器的像素111-6的积分电路单元11-6的输出变化的增益电路12-6的输出电压是为零的值时，能够正确地确定输出电压值因为照射到颜色传感器1上的光量太大并造成出现饱和而为零、还是输出电压值因为照射到颜色传感器1上的光量太小而为零。因此，能够更精确地获取光谱信息。第三优选实施方式现在将描述本发明的第三优选实施方式。第三优选实施方式和第一优选实施方式之间的区别点在于，在第三优选实施方式中，当饱和确定单元16已在饱和确定处理中确定已达到饱和状态时，驱动控制电路15降低积分电路单元11-1至11-6中的每个的光敏性 (photosensitivity)，使得终止饱和状态，并再次获取光谱信息。用来降低各个积分电路单元11-1至11-6的光敏性的方法可以是例如其中驱动控制电路15控制由增益计算单元 14-1至14-6计算的增益值使得这些值较小的一种方法。如上所述，根据本发明的第三优选实施方式，当饱和确定单元16已在饱和确定处理中确定已达到饱和状态时，驱动控制电路15降低积分电路单元11-1至11-6中的每个的光敏性，使得终止饱和状态，并再次获取光谱信息。因此，颜色传感器1能够更精确地获取光谱信息。第四优选实施方式现在将描述本发明的第四优选实施方式。第四优选实施方式和第二优选实施方式之间的区别点在于，在第四优选实施方式中，当饱和确定单元16已在饱和确定处理中确定电压输出值因为少量的光照射到颜色传感器1上而为零时，驱动控制电路15提高积分电路单元11-1至11-6中的每个的光敏性，并再次获取光谱信息。用来提高各个积分电路单元 11-1至11-6的光敏性的方法可以是例如其中驱动控制电路15控制由增益计算单元14-1 至14-6计算的增益值使得这些值较大的一种方法。如上所述，根据本发明的第四优选实施方式，当饱和确定单元16已在饱和确定处理中确定电压输出值因为少量的光照射到颜色传感器1上而为零时，驱动控制电路15提高积分电路单元11-1至11-6中的每个的光敏性，并再次获取光谱信息。因此，颜色传感器1 能够更精确地获取光谱信息。第五优选实施方式现在将描述本发明的第五优选实施方式。图7是示出了根据本发明的第五优选实施方式的虚拟切片装置的结构的框图。在附图所示的例子中，虚拟切片装置500包括颜色传感器1、物镜81、半反射镜(half-mirror) 82、RGB图像传感器83、和图像处理单元84。颜色传感器1与第一至第四优选实施方式中所述的任一个颜色传感器1相同，并能够更精确地获取关于样本的光谱信息。物镜81汇聚照射到样本上的光。半反射镜82在颜色传感器1的方向和RGB图像传感器83的方向上分割来自物镜81的光。RGB图像传感器83基于经由物镜81和半反射镜82成像的物体的像生成图像。图像处理单元84基于由颜色传感器1获取的样本的光谱信息对由RGB图像传感器83获取的图像执行诸如校正等的图像处理。如上所述，根据本发明的第五优选实施方式，颜色传感器1能够更精确地获取关于物体的光谱信息。结果，图像处理单元84能够对由RGB图像传感器83获取的图像执行诸如校正等的图像处理。
以上参照附图详细地描述了本发明的第一至第五优选实施方式，但是，其特定结构不限于这些优选实施方式，可以考虑各种其它设计，只要它们不脱离本发明的精神或范围即可。例如，在上述例子中，颜色传感器1包括用作其上已涂布滤光器的像素的五个像素111-1至111-5，但是，本发明不限于此，颜色传感器也能够简单地设置有其上涂布了滤光器的多个像素。虽然以上描述并示出了本发明的优选实施方式，但是应该理解，这些是本发明的例示而不应被视为限制。在不脱离本发明的范围的情况下，能够做出增加、省略、替换、和其它修改。因此，本发明不被视为由在前描述限制，而仅仅由权利要求书的范围限制。
权利要求
1.一种光谱信息测量方法，该光谱信息测量方法包括以下步骤控制基准像素在规定测量时间内积累电荷，所述基准像素基于从试样照射的光的量积累电荷；控制多个测量像素在所述规定测量时间内积累电荷，所述多个测量像素基于从所述试样照射并具有规定波长的光的量积累电荷；基于在所述规定测量时间内在所述基准像素中积累的电荷的变化量生成并输出基准信号；基于在所述规定测量时间内在所述多个测量像素中的每个测量像素中积累的电荷的变化量生成并输出多个测量信号；确定所述多个测量信号中的任意一个或更多个测量信号是否大于所述基准信号，并确定大于所述基准信号的测量信号包括饱和输出。
2.根据权利要求1所述的光谱信息测量方法，该光谱信息测量方法还包括以下步骤 如果所述基准信号和所述多个测量信号都小于规定值，则确定所述多个测量信号中的每一个测量信号是最小值输出。
3.根据权利要求2所述的光谱信息测量方法，其中所述规定值是零。
4.根据权利要求1所述的光谱信息测量方法，该光谱信息测量方法还包括以下步骤 如果确定所述多个测量信号中包括所述饱和输出，则丢弃所述基准信号和所述多个测量信号，并降低所述基准像素和所述多个测量像素的灵敏度。
5.根据权利要求2所述的光谱信息测量方法，该光谱信息测量方法还包括以下步骤 如果确定所述多个测量信号中包含所述最小值输出，则丢弃所述基准信号和所述多个测量信号，并提高所述基准像素和所述多个测量像素的灵敏度。
6.一种颜色传感器，该颜色传感器包括 基准像素，其基于从试样照射的光的量积累电荷；多个测量像素，其基于从所述试样照射并具有规定波长的光的量积累电荷； 驱动控制电路，其控制所述基准像素和所述多个测量像素在规定测量时间内积累电荷；基准信号生成电路，其基于在所述规定测量时间内在所述基准像素中积累的电荷的变化量生成并输出基准信号；多个测量信号生成电路，其基于在所述规定测量时间内在所述多个测量像素中积累的电荷的变化量生成并输出多个测量信号；以及饱和确定单元，其确定由所述多个测量信号生成电路输出的所述多个测量信号中的一个或更多个测量信号是否大于由所述基准信号生成电路输出的所述基准信号，并确定大于所述基准信号的测量信号包括饱和输出。
7.—种虚拟切片装置，该虚拟切片装置包括 颜色传感器，其包括基准像素，其基于从试样照射的光的量积累电荷；多个测量像素，其基于从所述试样照射并具有规定波长的光的量积累电荷； 驱动控制电路，其控制所述基准像素和所述多个测量像素在规定测量时间内积累电荷；基准信号生成电路，其基于在所述规定测量时间内在所述基准像素中积累的电荷的变化量生成并输出基准信号；多个测量信号生成电路，其基于在所述规定测量时间内在所述多个测量像素中积累的电荷的变化量生成并输出多个测量信号；以及饱和确定单元，其确定由所述多个测量信号生成电路输出的所述多个测量信号中的一个或更多个测量信号是否大于由所述基准信号生成电路输出的所述基准信号，并确定大于所述基准信号的测量信号包括饱和输出；图像传感器，其基于从所述试样照射的光形成所述试样的图像；以及图像处理单元，其基于由所述颜色传感器生成的所述多个测量信号执行由所述图像传感器形成的所述试样的图像的图像处理。
全文摘要
本发明提供了一种光谱信息测量方法、颜色传感器和虚拟切片装置。光谱信息测量方法可以包括步骤控制基准像素基于从试样照射的光的量积累电荷；控制多个测量像素基于从所述试样照射并具有规定波长的光的量积累电荷；基于在规定测量时间内在所述基准像素中积累的电荷的变化量生成并输出基准信号；基于在所述规定测量时间内在所述多个测量像素中的每个测量像素中积累的电荷的变化量生成并输出多个测量信号；确定所述多个测量信号中的任意一个或更多个测量信号是否大于所述基准信号，并确定大于所述基准信号的测量信号包括饱和输出。
文档编号G01J3/28GK102445272SQ201110284118
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月22日 优先权日2010年9月27日
发明者福永康弘 申请人:奥林巴斯株式会社