(57)【要約】本発明は、パッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法に関し、本発明によるパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法は、所定の特性値を有する標準光源から放出される光に対する光センサーアレイの統計的特性を分析して代表値を抽出し、前記抽出された代表値に応じた前記測定値の第１補正値を算出する段階と；適用光源から放出される光又は前記適用光源に対する蛍光反応により放出される光に対して、第１補正値に応じて補正された前記光センサーアレイの測定値に対する第２補正値を算出する段階と；を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の特性値を有する標準光源から放出される光に対する光センサーアレイの統計的特性を分析して代表値を抽出し、前記抽出された代表値に応じた前記測定値の第１補正値を算出する段階と；
適用光源から放出される光又は前記適用光源に対する蛍光反応により放出される光に対して、第１補正値に応じて補正された前記光センサーアレイの測定値に対する第２補正値を算出する段階と；を含むパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法。
【請求項２】
前記パッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法は、
前記標準光源から放出される光に対しあらかじめ決定された中間層が積層された光センサーアレイの同一行又は列の測定値の統計的特性を分析して代表値を抽出し、前記抽出された代表値に応じた前記測定値の第３補正値を算出する段階を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法。
【請求項３】
前記パッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法は、
前記適用光源から放出される光又は前記適用光源に対する蛍光反応により放出される光に対する第３補正値に応じて補正された前記中間層が積層された光センサーアレイの測定値に対する第４補正値を算出する段階を更に含むことを特徴とする、請求項２に記載のパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法。
【請求項４】
前記第１又は第３補正値を抽出する段階は、
前記標準光源の波長変更に応じた前記光センサーアレイの収集特性値を前記代表値を基準として平坦化する平坦化補正値を抽出する段階と；
前記標準光源の強度変更に応じた前記光センサーアレイの収集特性値を前記代表値を基準として線形化する線形化補正値を抽出する段階と；を含むことを特徴とする、請求項３に記載のパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法。
【請求項５】
前記測定値は、前記光源から放出される光強度又は波長によって前記光センサーアレイで収集される値であることを特徴とする、請求項１に記載のパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法。
【請求項６】
前記測定値は、前記光源から放出される光強度及び波長を固定して複数のＮ回収集された値間の差又は基準オフセット値と収集された値との間の差であって、
前記代表値は、前記測定値の差の統計的特性によって抽出されるノイズパターンを考慮して抽出されることを特徴とする、請求項５に記載のパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法。
【請求項７】
前記光センサーアレイの特性評価を用いた補正方法は、
前記標準光源に対する単一フォトダイオードの感応度測定値の入力を受け、
前記感応度測定値の統計的特性と前記光センサーアレイの統計的特性とを比較して、代表値を抽出することを特徴とする、請求項１に記載のパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法。
【請求項８】
前記第２補正値を算出する段階は、
前記補正された光センサーアレイの所定の代表ピクセル又は補正されたフォトダイオードを利用して適用光源の時間又は温度の変化に応じたＭ回の測定値の統計的特性を分析して、第２−１の補正値を算出する段階と；
前記補正された光センサーアレイ全体を利用して適用光源の光強度測定値の空間的不均一度を補正する第２−２の補正値を算出する段階と；を含むことを特徴とする、請求項１に記載のパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法。
【請求項９】
所定の特性値を有する標準光源に対する光センサーアレイの収集特性値の入力を受けて前記収集特性値の第１補正値を抽出する段階と；
適用環境の光源に対する前記光センサーアレイの収集特性値の入力を受けて前記適用環境の光源の特性値の第２補正値を抽出する段階と；
前記第１補正値及び前記第２補正値を利用して前記光センサーアレイの適用環境に対する補正値を算出する段階と；を含む光センサーアレイの特性評価を用いた補正方法。
【請求項１０】
前記第１補正値を抽出する段階は、
前記標準光源の波長変更に応じた前記光センサーアレイの収集特性値を平坦化する平坦化補正値を抽出する段階と；
前記標準光源の強度変更に応じた前記光センサーアレイの収集特性値を線形化する線形化補正値を抽出する段階と；を含むことを特徴とする、請求項９に記載の光センサーアレイの特性評価を用いた補正方法。
【請求項１１】
前記第２補正値を抽出する段階は、
前記適用環境の光源の適用波長の前記光センサーアレイの収集特性値を平坦化する平坦化補正値を抽出する段階と；
前記適用環境の光源の適用強度帯域の前記光センサーアレイの収集特性値を線形化する線形化補正値を抽出する段階と；を含むことを特徴とする、請求項９に記載の光センサーアレイの特性評価を用いた補正方法。
【請求項１２】
前記第２補正値を抽出する段階は、前記標準光源の光量を目標光量として、前記目標光量に応じて決定された前記適用環境の光センサーアレイの露出時間又は利得に応じた収集特性値の入力を受けることを特徴とする、請求項９に記載の光センサーアレイの特性評価を用いた補正方法。
【請求項１３】
適用環境の光源に対して光センサーアレイに収集される収集特性値の入力を受ける段階と；
前記適用環境の光源に対して被反応体により反応して前記光センサーアレイに収集される反応特性値の入力を受ける段階と；を含み、
前記光センサーアレイは、所定の特性値を有する標準光源に対する光センサーアレイの収集特性値の入力を受けて前記収集特性値の第１補正値、及び適用環境の光源に対する前記光センサーアレイの収集特性値の入力を受けて前記適用環境の光源の特性値の第２補正値を利用して補正された特性値を収集することを特徴とする光センサーアレイを用いた診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサーアレイの特性評価を用いたパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサー（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ  Ｉｍａｇｅ  ｓｅｎｓｏｒ）の最も大きな活用分野は、スマートフォンとデジタルカメラ市場であった。これらカメラモジュールの構造は、外部光学レンズ部、ＩＲフィルター部、イメージセンサーで構成されている。伝統的なＣＭＯＳ、ＣＣＤイメージセンサー内部のカラーフィルター層は、各ピクセルごとにＲ、Ｇ、Ｂフィルターが一定のパターンをもって配置され、人間の視覚特性に基づいてＧが５０％、ＲとＢがそれぞれ２５％になるように交差して配置され、これをベイヤーパターン（Ｂａｙｅｒ  ｐａｔｔｅｒｎ）と呼ぶ。このように実際のイメージセンサーの各ピクセルは、Ｒ、Ｇ、Ｂのうちいずれか一つの色のみを感知できるが、私たちが見るカメラ映像では、各ピクセルごとにＲ、Ｇ、Ｂの全体色を示す。これが可能な理由は、ソフトウェア的に各ピクセルごとに周辺セルの色値を補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）して色を構成するからである。このようなイメージの特性評価及び補正方法は、ＩＳＯ評価方法標準及びイメージシグナルプロセッシングなどの多様なアルゴリズムが開発されている。
【０００３】
ところが、最近では、センサー技術が発展するに伴い、外部光学レンズ部がない光センサーアレイそれぞれをそれ自体で測定機器に応用する事例が増加している。特にバイオ光反応測定機器、レンズフリー顕微鏡、免疫クロマトグラフィーの光反応測定を利用した体外診断用機器、ＤＮＡ分析用マルチプレキシング機器、ヘルスケア用生体信号測定機器、移植型又はパッチ型医療測定機器などに使用される。しかし、一般的に半導体ファブで生産されたイメージセンサーの特性は、ウェハーのセンサー位置ごとに異なり、同じセンサー内でも各ピクセルごとに特性が異なる。
【０００４】
なお、イメージセンサー自体の感応度（ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｉｔｙ、あるいはｒｅｓｐｏｎｓｅ）が各ピクセルによって異なる程度、すなわち感応均一度（ｓｐａｔｉａｌ  ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ  ｏｆ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を高い正確度で測定する技術は十分でないのが現状である。その理由は、一般的なカメラに使用するイメージセンサーの感応均一度は、レンズまで装着した完成品の段階でイメージ映像を取得してデジタル信号処理の段階で評価するようになっていて、センサー段階での正確な測定は、生産工程における品質管理など極めて制限的な場合にのみ必要であるからである。しかし、イメージセンサー自体を測定機器に使用するバイオチップなどの応用分野においては、センサー段階で各ピクセルの感応度の均一度を測定し、これを補正する段階の重要性と必要性が非常に高い。
【０００５】
特にバイオ光反応測定機器、レンズフリー顕微鏡、免疫クロマトグラフィーの光反応測定を利用した体外診断用機器、ＤＮＡ分析用マルチプレキシング機器、ヘルスケア用生体信号測定機器、移植型又はパッチ型医療測定機器などへの使用が拡大している。
【０００６】
したがって、このような診断機器においては、光センサーアレイの各ピクセルに対する測定正確度に対する信頼性が重要なイシューとなっており、これに適した測定機器のセットアップ及びアレイ特性テスト方法と補正を用いた正確度の向上が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、測定正確度に対する信頼度が重要な分野に適用される光センサーアレイのすべてのピクセルの特性を標準光源の環境及び実際に適用される適用光源の環境下で多様な条件に応じた補正基準を提案して、信頼性の測定値を算出する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、光センサーアレイに積層される中間層による誤差補正値を提示して、更に信頼性の測定値を算出する方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、測定値と補正係数及び主な特性値などをデータ目録化して、このセンサーを活用しようとするユーザが測定結果値の誤差範囲を認知して、重要な判断のエラーを低減し、信頼度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記技術的課題を解決するために、本発明によるパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法は、所定の特性値を有する標準光源から放出される光に対する光センサーアレイの統計的特性を分析して代表値を抽出し、前記抽出された代表値に応じた前記測定値の第１補正値を算出する段階と；適用光源から放出される光又は前記適用光源に対する蛍光反応により放出される光に対して、第１補正値に応じて補正された前記光センサーアレイの測定値に対する第２補正値を算出する段階と；を含む。
【００１１】
前記技術的課題を解決するための本発明による光センサーアレイの特性評価を用いた補正方法は、所定の特性値を有する標準光源に対する光センサーアレイの収集特性値の入力を受けて前記収集特性値の第１補正値を抽出する段階と；適用環境の光源に対する前記光センサーアレイの収集特性値の入力を受けて前記適用環境の光源の特性値の第２補正値を抽出する段階と；前記第１補正値及び前記第２補正値を利用して前記光センサーアレイの適用環境に対する補正値を算出する段階と；を含む。
【００１２】
前記第１補正値を抽出する段階は、前記標準光源の波長の変更に応じた前記光センサーアレイの収集特性値を平坦化する平坦化補正値を抽出する段階と；前記標準光源の強度の変更に応じた前記光センサーアレイの収集特性値を線形化する線形化補正値を抽出する段階と；を含む。
【００１３】
前記第２補正値を抽出する段階は、前記適用環境の光源の適用波長の前記光センサーアレイの収集特性値を平坦化する平坦化補正値を抽出する段階と；前記適用環境の光源の適用強度帯域の前記光センサーアレイの収集特性値を線形化する線形化補正値を抽出する段階と；を含む。
【００１４】
前記第２補正値を抽出する段階は、前記標準光源の光量を目標光量として、前記目標光量に応じて決定された前記適用環境の光センサーアレイの露出時間又は利得に応じた収集特性値の入力を受けることができる。
【００１５】
前記技術的課題を解決するための光センサーアレイを用いた診断方法は、適用環境の光源に対して光センサーアレイに収集される収集特性値の入力を受ける段階と；前記適用環境の光源に対して被反応体により反応して前記光センサーアレイに収集される反応特性値の入力を受ける段階と；を含み、前記光センサーアレイは、所定の特性値を有する標準光源に対する光センサーアレイの収集特性値の入力を受けて前記収集特性値の第１補正値、及び適用環境の光源に対する前記光センサーアレイの収集特性値の入力を受けて前記適用環境の光源の特性値の第２補正値を利用して補正された特性値を収集することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、多様な環境に適用されるパッケージされた光センサーアレイモジュールの測定信頼性を確保するための測定及び補正基準を設けることができ、測定値の信頼範囲を把握することができるため、実際にバイオ／医療分野などに従事するユーザが測定結果値の誤差範囲を認知して判断のエラーを低減し、信頼度を高めることができる。
【００１７】
また、外部レンズモジュールを追加して設置することなく、光センサーを具現することができるため、構成を更に簡素化させることができ、超小型高性能のラボオンチップ又は移植型パッチ形態の診断機器などの産業分野の活性化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正値算出のための測定環境を示す例示図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正値算出のための測定環境を示す例示図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態によって補正される光センサーアレイの中間層の積層を示す例示図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法のチャート図である。
【図５ａ】図５ａは、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法の実行過程の一部を説明するための例示図である。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法の実行過程の一部を説明するための例示図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法の実行過程の一部を説明するための例示図である。
【図７ａ】図７ａは、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法の実行過程の一部を説明するための例示図である。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法の実行過程の一部を説明するための例示図である。
【図７ｃ】図７ｃは、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法の実行過程の一部を説明するための例示図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法の実行過程の一部を説明するための例示図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法の実行過程の一部を説明するための例示図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法の段階別の測定環境を概念的に示す例示図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法の段階別の測定環境を概念的に示す例示図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法の段階別の測定環境を概念的に示す例示図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法の実行過程の一部を説明するための例示図である。
【図１４】図１４は、一般的な光源に対するデジタルカメラの構造を示す例示図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施形態に係る光センサーアレイの構造を示す例示図である。
【図１６】図１６は、本発明の一実施形態に係る外部レンズフリー光センサーアレイの特性評価を用いた補正方法を示すチャート図である。
【図１７】図１７は、図１６によるテスト段階をより詳細に示す詳細チャート図である。
【図１８】図１８は、本発明の一実施形態に係る補正された外部レンズフリー光センサーピクセルアレイの特性評価を用いた診断方法を示すチャート図である。
【図１９】図１９は、本発明の一実施形態に係る第１テスト段階の環境を例示する図である。
【図２０】図２０は、本発明の一実施形態に係る第１テスト段階の環境を例示する図である。
【図２１】図２１は、本発明の一実施形態に係る第２テスト段階の環境を例示する図である。
【図２２】図２２は、本発明の一実施形態に係る第２テスト段階の環境を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の内容は、単に発明の原理を例示する。したがって、当業者は、たとえ本明細書に明確に説明されたり図示されたりしないとしても、発明の原理を具現し、発明の概念と範囲に含まれた多様な装置を発明できる。また、本明細書に列挙されたすべての条件付き用語及び実施形態は、原則的に、発明の概念が理解されるようにするための目的としてのみ明確に意図され、このように特に列挙された実施形態及び状態に限定的でないものと理解すべきである。
【００２０】
前述した目的、特徴及び長所は、添付の図面と関連した下記の詳細な説明を通じて更に明確になり得、それにより、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が発明の技術的思想を容易に実施することができる。
【００２１】
また、発明を説明するに際して、発明と関連した公知技術に対する具体的な説明が発明の要旨を不明にすることがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。以下では、添付の図面を参照して本発明の一実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
まず、パッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法を説明する。まず、図面を参照して本実施形態に係るパッケージされた光センサーアレイモジュールの補正のための測定が実行される測定環境について説明する。
【００２３】
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る補正値算出のための測定環境を示す例示図である。
【００２４】
図１によると、測定環境は、暗室構成１０を通じて外部雑光の進入が阻止された環境であってもよい。したがって、測定するための装置は、ハウジングで密閉され得る。
【００２５】
具体的な測定機器は、図２を参照して説明する。
【００２６】
図２は、図１のＡ領域を拡大した図である。
【００２７】
図２を参照すると、本実施形態においては、光源に垂直となるように光センサーアレイ３０を配設する。本実施形態においては、公認認証機関で検証された空間的均一度を満たす光源を標準光源２０という。例えば、標準光源の空間的均一度は、光センサーアレイの全体面積に対して０．１％以内、時間に応じた均一度０．５％以内になるようにする。また、ピクセル出力値の１コードに該当する光量の１％以内の均質度を維持する場合、標準光源として利用することができる。
【００２８】
本実施形態において、適用光源は、実際に光センサーアレイが適用される環境の光源を意味する。
【００２９】
本実施形態において、適用光源は、光を放出する発光源（ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、化学発光、レーザーなど）、発光源から光エネルギーを受け、これに対する反応として新しい光を放出する蛍光源などを含む。発光又は蛍光の強度を測定したり、光源が中間媒質を透過する程度又は吸収する程度を測定する実施形態を含む。
【００３０】
本実施形態に係る光センサーアレイは、光源から放出された光源の特性値を収集するための構成として外部レンズを含んでいないため、光源とセンサーアレイとの間の距離が特性評価に影響を及ぼすパラメータとして作用し得る。
【００３１】
この際、センサーアレイ自体のマイクロレンズの有無などの幾何学的特性を考慮して距離を算出し、算出された距離に応じた補正値を補正パラメータに設定することができる。更に、光源の光軸又はセンサーアレイとの距離を整列するためのジグ構成４０を含むことができ、光軸と距離が設定されると、補正値算出のためのテストを行う。
【００３２】
例えば、本実施形態において、測定を行うためには、前述した構成を通じて測定値に影響を及ぼすパラメータの初期設定が必要である。
【００３３】
光源２０としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を例に取って説明すると、ＬＥＤの効率は、温度に影響を受けるので、温度均一性を調整するために、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｏｌｅｒ）をＬＥＤが実装される基板に適用して一定の温度が維持されるようにすることができる。
【００３４】
また、ＬＥＤの明るさの均一性を具現するために、ＬＥＤ回路にフィードバック回路として、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ）を具現して、一定の明るさを示すように引き込まれる電力を制御することも可能である。
【００３５】
また、前述した光源の均一性の設定の他に、光源から放出される光の光軸を整列する段階を更に含むことができる。具体的に、本実施形態において、光源の平行光の光軸は、センサー面に垂直となるように整列され得る。光軸が整列されたか否かを判断するための方法の一つとして、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）グレーティングを利用することができる。
【００３６】
例えば、テスト環境内にＭＥＭＳグレーティングを形成し、グレーティングを通じて反射する光の波長を判断して、垂直に入射する光のみを抽出して測定に利用することができる。
【００３７】
また、基準ミラーを利用して前述したＬＥＤから出た光が１つの光軸を通ってセンサーが固定されたステージジグに付着したミラーに入射してから反射し、ステージジグの鏡から反射した光と一つの光源から分離して基準ミラーに反射した光とを比較分析して、前後の移動距離を把握できるマイケルソン干渉計とステージミラーから反射した光が入射する位置を分析するオートコリメーターにより光の変位と角度変化を同時に測定するように構成することもできる。
【００３８】
これにより、入射する光の変位と角度を調節して垂直に入射する光のみを抽出するか、又は、条件に応じた所定の変位と角度範囲内の光のみを抽出して測定に利用することができる。測定された変位や角度は、後述する表１のセンサーと光源間の距離の差に応じた補正値の抽出に利用され得る。ひいては、物理的な空間的平行光を構成するために、ディフューザー又は平行光レンズなどを組み合わせて構成することができる。
【００３９】
本発明の他の実施形態として、適用光源から放出される光が蛍光反応又は透過反応を通じて放出される場合には、光源の均一性のために、光源の波長又は強度を制御する構成を更に含むことができる。
【００４０】
付加的に、ディマー（Ｄｉｍｍｅｒ）回路を構成して、光源の強度を調整することも可能である。
【００４１】
例えば、以上の説明による光源との距離、温度、光軸などの測定値に影響を及ぼすパラメータの初期設定が完了すると、光源の波長を設定し、光源の強度を均一な間隔で増加させながら、すべてのピクセルの出力コード値を特性値に読み込む。
【００４２】
また、図３を参照すると、本実施形態に係る光センサーアレイは、光センサーアレイの上部に複数の中間層３２を更に含むことができる。
【００４３】
本実施形態に係る適用環境において、光センサーアレイは、複数の中間層が上部に接合され、よって、収集される特性値は、中間層を通過して収集されたものであってもよい。
【００４４】
本実施形態において、中間層は、適用光源と光センサーアレイとの間に構成される媒質からなる層だけでなく、反応物質層及び光が通過する物理的空間をすべて含む。
【００４５】
本実施形態に係る補正方法は、このような物理的空間が無視できる範囲内の場合であって、中間層が存在しない環境で光センサーアレイの単一構成である場合と、複数の中間層が形成された場合に対する測定を全部行って、これに応じた補正値を算出する。
【００４６】
以下、図４を参照して、前述した環境で補正値の算出を行う光センサーアレイの補正方法について説明する。
【００４７】
本実施形態に係る光センサーアレイの補正方法は、図４のように行われ得る。
【００４８】
図４を参照すると、本実施形態に係る光センサーアレイの補正方法は、第１補正値算出段階Ｓ１００、第２補正値算出段階Ｓ２００、第３補正値算出段階Ｓ３００及び第４補正値算出段階Ｓ４００を含む。
【００４９】
前記補正段階で、第１及び第２補正値算出段階は、光センサーアレイの上部に中間層が上がる前（パッケージされる前）における光センサーアレイに対する補正段階であり、第３及び第４補正値算出段階は、中間層が上がった後におけるパッケージされた光センサーアレイに対する補正段階に該当する。
【００５０】
本実施形態に係る第１補正値算出段階Ｓ１００は、所定の特性値を有する標準光源から放出される光に対する光センサーアレイの測定値の統計的特性を分析して代表値を抽出し、前記抽出された代表値に応じた前記測定値の第１補正値を算出する。
【００５１】
本実施形態に係る第１補正値算出段階Ｓ１００は、暗室ボックス内で標準光源に対する光センサーアレイの第１補正値を算出する。
【００５２】
本実施形態において行われる測定は、露出時間、アナログ利得、デジタル利得及びフレームレートのうち少なくとも一つを調節して行われ得る。
【００５３】
具体的に、測定される測定値は、前記光源から放出される光の強度又は波長によって前記光センサーアレイで収集される値であってもよい。
【００５４】
本実施形態において、測定値は、前記光源から放出される光の強度及び波長を固定し、複数のＮ回収集された値間の差又は基準オフセット値と収集された値との間の差を利用して決定される値であってもよい。
【００５５】
例えば、図５ａのように決定されたフレームレートによってＮ回の測定を通じて測定値を算出することができる。
【００５６】
また、図５ｂのように、Ｎ回測定された一連の値のうち連続したフレーム内の測定値の差を算出することができる。また、ダークフレームで光源の動作なしに光センサーアレイで測定された値を基準オフセット値とし、これを利用して複数の測定された値間の差を算出でき、このような差を利用して測定値に含まれたノイズ値を算出することができる。
【００５７】
一実施形態においてセンサーアレイの少なくとも一つのピクセル又はすべてのピクセルに対して光強度測定の有効範囲があらかじめ設定され得る。図６ａは、光強度測定の有効範囲を設定する例を示す。光強度測定の有効範囲は、対象ピクセルに対して出力値が線形的に増加する区間内で設定され得る。例えば、対象ピクセルのうちいずれか一つのピクセルに対して出力値の線形変化が現れない区間は、光強度測定の有効範囲から排除され得る。
【００５８】
対象ピクセルは、少なくとも一つのピクセルとしてユーザにより選択されるか、又は、センサーアレイのすべてのピクセルであってもよい。図６ａの場合、対象ピクセルがＡ、Ｂ及びＣピクセルである場合、光強度測定の有効範囲は、「光強度１」から「光強度２」までの区間で特定され得る。
【００５９】
本実施形態において、代表値は、前記測定値の統計的特性によって抽出される値であって、前述したノイズ値を考慮して決定され得る。
【００６０】
具体的に、代表値は、前記光源から放出される光の強度及び波長を固定して、複数のＮ回収集された測定値の中間値（中央値）、平均値、最頻値又はノイズのＲＭＳ（Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）値を考慮して決定される。ここで、Ｎは、１以上の整数である。
【００６１】
図７ａ〜図９を参照すると、本実施形態において、代表値は、ボックスプロットを利用して決定され得る。
【００６２】
図７ａ〜図９は、本実施形態に係る統計的特性を説明するための図であって、まず、図７ａを参照すると、本実施形態において、ボックスプロットは、同じ光強度に対して測定された測定値の統計的特性であって、最大値、最小値、平均値、中間値（中央値）、最頻値の他に、平均にノイズＲＭＳを加算した値を共に表示し、ユーザが容易に代表値を選択するようにすることができる。一般的に平均値及び中間値（中央値）はノイズを含んでいる値であるため、これを分離して表示することが、測定値にどれぐらいのノイズ値が含まれているかを即興的に把握できるようにする。
【００６３】
別途にノイズＲＭＳを表示すると、ボックスプロットから大きく外れることがあり得るので、ユーザが直観的な代表値の選択が困難であるため、最も一般的な表現である平均値にノイズＲＭＳを加算することにして、ユーザは、最大値、最小値にて分布、ノイズの程度などを判断して、代表値を容易に判断することができる。
【００６４】
本実施形態において、平均値にノイズＲＭＳを加算する代わりに、減算する場合、信号が低い領域では、信号がノイズに埋もれる場合があり得るため、加算して表示する。ただし、信号の最小値がある程度以上の場合、減算を通じてノイズＲＭＳを共に表示しても構わない。
【００６５】
本実施形態において、測定は、光センサーアレイ内の同一行に存在するピクセルに対する光の強度又は波長を測定することによって行われ得る。
【００６６】
一実施形態において、各ピクセルの反応値は、ピクセルの出力コード値をそのまま使用せず、多数回（Ｎ回）の測定に応じた統計的分布を示すボックスプロットの最大−最小範囲区間を代表数値で表現し、重複区間に応じた誤差範囲を減らすことができる。代表数値は、該当範囲区間内の出力コード値であってもよい。又は、設定に応じて当該範囲を外れる出力コード値であってもよい。
【００６７】
例えば、図７ｂに示されたように、出力コード値３９〜５１は、代表数値Ｍ１と表現され得る。Ｍ１は、３９〜５１の間の出力コード値であってもよい。又は、設定に応じて３９〜５１の間の範囲を外れる出力コード値であってもよい。出力コード値６１〜７３は、代表数値Ｍ２と表現され得る。他の例として、ピクセルの出力コード値と代表数値は、図７ｃに示されるような対応関係を有することもできる。
【００６８】
図８を参照すると、ボックスプロットと推論される値を通じて平坦化補正のための統計的分布の代表値として「補正の基準値」をどのようなものに決定するのがよいかを判断することができる。例えば、図８による測定値の分布について差異を有する測定値を平坦化するための基準を算出し、これを満たす値を補正の基準値に設定することができる。図８によると、点線で表される基準値に対してピクセルＡの中間値（中央値）が対応するので、ピクセルＡの中間値（中央値）を代表値として補正の基準を設定することができる。
【００６９】
一実施形態において、平坦化補正用基準ピクセルは、全体ピクセルのうちＮ回測定された測定値の分布が最も密集したピクセルに決定され得る。例えば、図７ａを参照して説明すると、全体ピクセルのうち「最大」−「最小」の間隔が最も小さい順に選択されたＸ個のピクセルのうち「Ｑ３」と「Ｑ１」の間隔が最も小さいピクセルを平坦化補正のための基準ピクセルに決定できる。ここで、Ｘは、全体ピクセルの数のうち１％に該当する数であってもよい。したがって、選択された平坦化補正用基準ピクセルの平均値、中間値（中央値）、最頻値のうちいずれか一つの値を平坦化補正の基準値に設定することができる。
【００７０】
平坦化補正用基準値が設定されると、これをもとに他のピクセルの出力値を補正することができる。例えば、センサーアレイの各ピクセルの出力値を平坦化補正用基準値に補正するための変数や関数が各ピクセルごとに生成され得る。
【００７１】
また、本実施形態において、測定は、光強度、波長を変化させることで行われ得る。
【００７２】
図９を参照すると、図９は、光強度によって測定された光センサーアレイのピクセルの出力値をグラフで示した図であり、以上のグラフ及びボックスプロットを通じて測定値の飽和レベル（Ｓａｔｕｒａｔｏｉｎ  Ｌｅｖｅｌ）、暗黒レベル（Ｄａｒｋ  Ｌｅｖｅｌ）、ノイズ、線形性、反応度、測定エラー分布などを推論することができる。
【００７３】
図９を参照すると、ボックスプロットと推論される値を通じて線形性を補正するための統計的分布の代表値として「補正の基準値」をどのようなものに決定するのがよいかを判断することができる。例えば、図９による測定値の分布について線形性を満たす基準線を算出し、これを満たす値を補正の基準値に設定することができる。例えば、平均値、中間値（中央値）、最頻値又は最大／最小の分布を比較して、基準線と比べて外れる幅が大きい値を除くことができる。線形性を満たす中間値（中央値）を代表値に定めることに決定されると、基準となる中間値（中央値）に他の測定値を変換するように補正値を決定する。
【００７４】
このような代表値が決定されると、本実施形態に係る第１補正値算出段階は、決定された代表値を目標として測定値を平坦化、又は線形化する補正値を算出する。
【００７５】
例えば、前述した第１補正値算出段階及び後述する第２〜第４補正値算出段階で算出される値は、代表値を満たすための光センサーアレイの標準光源に対する測定値を補正するための値であって、光源の波長又は強度の条件に応じて各ピクセル別に補正値を有することすができ、このような補正値は、表１のようなルックアップテーブルの形態で保存及び管理され得る。
【００７６】
【表１】
2018518674.tif 000003
【００７７】
（，）は、位置ｉ，ｊのピクセルを意味する。
【００７８】
ＯＥＳは、電気信号出力値（ｏｕｔｐｕｔ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｓｉｇｎａｌ  ｖａｌｕｅ）を意味する。
【００７９】
ＯＥＳｍｅａｓｕｒｅ＿ｚｚ（，）は、位置ｉ，ｊのピクセルで測定された電気信号出力値を意味する。
【００８０】
ＰＣＣ（，）は、位置ｉ，ｊのピクセルの測定値の光センサー平坦化補正値を意味する。
【００８１】
ＬＣＣ（，）は、位置ｉ，ｊのピクセルの測定値の光センサー線形化補正値を意味する。
【００８２】
ＬＳＣＣ（，）は、位置ｉ，ｊのピクセルの測定値の適用光源特性補正値を意味する。
【００８３】
ＬＵＣＣ（，）は、位置ｉ，ｊのピクセルの測定値の適用光源とセンサーピクセルとの間の距離差に起因した空間的不均一の補正値を意味する。
【００８４】
ＲＭＣＣ（，）は、位置ｉ，ｊのピクセルの測定値の中間層媒質特性に起因した補正値を意味する。
【００８５】
ＬＵＲＭＣＣ（，）は、位置ｉ，ｊのピクセルの測定値の適用光源とセンサーピクセルとの間の距離差及び中間媒質の特性差に起因した光経路と透過率不均一の補正値を意味する。
【００８６】
本実施形態に係る第２補正値算出段階Ｓ２００は、適用光源から放出される光又は前記適用光源に対する蛍光反応により放出される光に対して、第１補正値に応じて補正された前記光センサーアレイの測定値に対する第２補正値を算出する。
【００８７】
具体的に第２補正値算出段階Ｓ２００は、第１補正値算出段階Ｓ１００と同一に暗室環境で行われ得る。ただし、光源と関連して標準光源でない適用環境の適用光源に対して行われる。
【００８８】
第２補正値算出段階Ｓ２００のための測定の環境変数として、温度、波長、入射角などを決定し、これに応じた光センサーアレイの測定値を収集する。
【００８９】
具体的な測定は、前述した第１補正値算出段階Ｓ１００と同一に適用光源から放出される光の強度及び波長を固定して、複数のＮ回収集された値間の差又は基準オフセット値と収集された値との間の差を利用して値を決定することで行われ得る。
【００９０】
図５ａのように決定されたフレームレートによってＮ回の測定が行われ、図５ｂのように、Ｎ回測定された一連の値のうち連続したフレーム内の測定値の差を算出する。このような測定値と測定値との差の統計を通じて図７ａのようなボックスプロットを通じて代表値を設定することができる。
【００９１】
次に、前述した図３のように本実施形態に係る光センサーアレイは、上部に反応のための中間層を更に含むことができる。
【００９２】
中間層は、実際光センサーアレイのパッケージングによって積層され得、複数のレイヤーで構成され得る。
【００９３】
したがって、本実施形態に係る補正方法は、追加としての補正値算出段階を行う。
【００９４】
本実施形態において、第３補正値算出段階Ｓ３００は、標準光源から放出される光に対してあらかじめ決定された中間層が積層された光センサーアレイの測定値の統計的特性を分析して代表値を抽出し、前記抽出された代表値に応じた前記測定値の第３補正値を算出する。
【００９５】
例えば、第３補正値算出段階Ｓ３００は、暗室環境及び標準光源に対して光センサーアレイが中間層を含む場合に対する補正値を算出する。
【００９６】
ただし、第３補正値算出段階Ｓ３００で統計的特性に応じた代表値を抽出するに際して、以上の図７ａ〜図９によるボックスプロットを適用するが、中間層との相対的ノイズレベルに対する区分が必要であり、これにより、実際中間層の影響による代表値を抽出することが必要である。
【００９７】
例えば、単に光センサーアレイの測定値に対するボックスプロットのサイズのみを考慮して代表値を設定するのでなく、中間層によって発生するノイズによる測定値の誤差が最も少なく現れるピクセルの測定値を代表値に設定する過程が必要である。
【００９８】
また、この際の前提として、光センサーアレイ自体が有する不確定性の範囲が中間層の不確定性の範囲より大きい場合、中間層でのノイズを判断することが不可能であるため、相互間の不確定性の範囲を判断し、ノイズの判断が可能な範囲内の中間層に対して代表値及び補正値を算出することができる。
【００９９】
次に、第４補正値算出段階Ｓ４００は、適用光源から放出される光又は前記適用光源に対する蛍光反応により放出される光に対する第３補正値に応じて補正された前記中間層が積層された光センサーアレイの測定値に対する第４補正値を算出する。
【０１００】
第４補正値算出段階Ｓ４００は、暗室環境及び適用光源に対して光センサーアレイが中間層を含む場合に対する補正値を算出する。
【０１０１】
具体的な補正値の算出方法は、前述した第２補正値算出段階Ｓ２００と対応するが、この際、光センサーアレイは、第１補正値でなく、第３補正値を適用して測定を行うことができる。
【０１０２】
以上の第１〜第４補正値算出段階で算出される補正値は、前述した表１のようなルックアップテーブルの形態で保存及び管理され得る。
【０１０３】
例えば、本実施形態において、表１は、第１補正値又は第３補正値算出段階と関連して標準光源による光センサーアレイの測定値を補正するための値を示すテーブルであって、追加としての第２補正値のための適用光源による補正値を含む列が追加され得る。
【０１０４】
更に、適用光源の他にも、中間層に関連した補正値として第４補正値が含まれ得る列が追加され得る。この際、列は、中間層に対する特徴であって、反応に影響を及ぼす多様なファクターに細分化されてもよい。
【０１０５】
例えば、中間層に対する大きい分類に対して中間層を構成する多様なレイヤーの種類（例えば、親水性／疎水性／抗体固定化／バンドパス（ｂａｎｄｐａｓｓ）フィルター／ガラス膜など）とこのようなレイヤーの組合せ情報、その他、中間層を構成する化学物のモル濃度などが詳細な分類項目に含まれ得る。
【０１０６】
したがって、光センサーアレイの測定値に影響を及ぼす多様な要素と、これに対する補正値が追加される列に含まれ得る。
【０１０７】
以下、図面を参照して前述した第１〜第４補正値算出段階の具体的な測定環境について説明する。
【０１０８】
以上の説明による第１〜第４補正値の算出のための測定環境は、図１０及び図１１のように表示され得る。
【０１０９】
図１０を参照すると、第１補正値の算出段階Ｓ１００は、暗室環境で標準光源２２に対して行われ（ａ）、第２補正値の算出段階Ｓ２００は、暗室環境で適用光源２４に対して行われる（ｂ）。
【０１１０】
第３補正値の算出段階Ｓ３００は、暗室環境で標準光源２２に対して行われるが、光センサーアレイに中間層３２を積層して測定を行い（ｃ）、第４補正値の算出段階Ｓ４００は、第３補正値の環境で標準光源でない適用光源２４に対して測定を行う（ｄ）。
【０１１１】
以後、第１〜第４補正値を適用して実際の適用環境のパッケージ内で適用光源２４と中間層３２が適用された光センサーアレイの測定を行って診断を行うことができる（ｅ）。
【０１１２】
以上の例では、直接発光する適用光源に対する測定を例示して説明したが、適用光源から放出された光に対する蛍光反応を共に考慮して補正値を算出することも可能である。
【０１１３】
図１１を参照すると、第１補正値の算出段階Ｓ１００は、暗室環境で標準光源２２に対して行われ（ａ）、第２補正値の算出段階Ｓ２００は、暗室環境で適用光源２４及び蛍光反応２６に対して行われる（ｂ）。
【０１１４】
第３補正値の算出段階Ｓ３００は、暗室環境で標準光源２２に対して行われるが、光センサーアレイに中間層３２を積層して測定を行い（ｃ）、第４補正値の算出段階Ｓ４００は、第３補正値の環境で標準光源２２でなく適用光源２４に対して適用光源２４及び蛍光反応２６の測定を行う（ｄ）。
【０１１５】
以後、第１〜第４補正値を適用して実際の適用環境のパッケージ内で適用光源２４と蛍光反応２６に対する中間層３２が適用された光センサーアレイの測定を行って診断を行うことができる（ｅ）。例えば、適用光源２４及び中間層３２が構成された光センサーアレイに対して本実施形態に係る第１補正値〜第４補正値を選択して、これを適用し、実際反応による測定値を算出することも可能である。
【０１１６】
具体的に、本実施形態においては、第１補正値〜第４補正値のうち少なくとも一つの補正値が適用された適用環境の光センサーアレイの反応前の測定値を修正し、これに対する平均値を算出する。これに関する光センサーアレイの各ピクセル（ｘ，ｙ）に対する測定値は、数式１のように表示され得る。
【０１１７】
［数式１］
【数１】
2018518674.tif 000004
【０１１８】
次に、反応が起こる間の光センサーアレイ各ピクセル（ｘ，ｙ）に対する測定値は、数式２のように表示され得る。
【０１１９】
［数式２］
【数２】
2018518674.tif 000005
【０１２０】
この際、反応前の測定値の平均と反応中の測定値の平均の差を利用して最終出力値を算出し、光センサーアレイを用いた診断を行うことができる。
【０１２１】
最終出力値は、数式３のように表示され得る。
【０１２２】
［数式３］
【数３】
2018518674.tif 000006
【０１２３】
追加として、以上の実施形態では、補正の基準になる代表値を光センサーアレイの測定値、例えば、同じ行又は列の測定値を比較して、最も誤差範囲が小さい、ボックスプロットの値の範囲が小さいピクセルの測定値を代表値に設定したが、追加的な補正された単一フォトダイオードを測定環境に設定し、これを共に比較して、代表値を選択することも可能である。
【０１２４】
図１２を参照すると、他の実施形態によると、図１０のような環境で光センサーアレイの側面に別途の補正されたフォトダイオード３３を構成して測定を行う。
【０１２５】
これによると、第１補正値を算出する段階で代表値を決定するに際して、所定の特性値を有する標準光源２２から放出される光に対する補正された単一フォトダイオード３３の感応度測定値の統計的特性と光センサーアレイの全体ピクセルで感応度測定値の統計的特性とを比較して、代表ピクセル及び代表値を算出する段階を更に行うことができる。
【０１２６】
例えば、統計的特性を利用するに際して、光センサーアレイの測定値の統計的特性とフォトダイオード３３の感応度測定値の統計的特性を相互に比較して、ボックスプロットの範囲が最も小さく形成された光センサーアレイのピクセル又は補正された単一フォトダイオード３３の測定値を代表値に設定することができる。
【０１２７】
図１３を参照すると、補正されたフォトダイオード３３のボックスプロット（ｒｅｆ）と、光センサーアレイの各ピクセルのボックスプロットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｇとを比較して、範囲が最も小さく示される値を基準ピクセルに設定し、また、基準ピクセルの平均、中間値（中央値）、最頻値のうち一つを代表値に設定することができる。また、補正されたフォトダイオード３２のボックプロットがむしろ光センサーアレイの任意のピクセルのボックスプロットより大きい統計的分布を有する場合、更に性能がよい補正されたフォトダイオードに交換して、更に行うこともできる。
【０１２８】
また、補正されたフォトダイオード３３でない光センサーアレイの一つのピクセルを基準ピクセルに設定した場合、設定された基準ピクセルに対する測定回数を増加させて、代表値の信頼度を高めることも可能である。
【０１２９】
このようなフォトダイオード３３の測定値は、第１補正値算出段階の他に、第２〜第４補正値算出段階にすべて適用され得、相対的に正確度が光センサーアレイのみを利用するときより高くなり得る。
【０１３０】
また、第２補正値算出段階Ｓ２００は、時間又は温度の変化に応じた影響と空間的不均一度を共に判断して、第２補正値を算出することも可能である。
【０１３１】
例えば、前述した実施形態では、第１補正値が適用されて線形化及び平坦化された光センサーアレイの適用光源２４の測定の誤差を補正するための第２補正値を算出するが、追加として、時間又は温度と空間的不均一度に応じた影響を考慮して、更に正確な第２補正値を算出することも可能である。
【０１３２】
具体的に、第２補正値算出段階Ｓ２００は、代表する単一ピクセルを利用して適用光源２４の強度を連続してＭ回測定した後、適用光源２４に対する時間又は温度の変化に応じた統計的特性を分析して、光出力の不安定性を補正するための第２−１の補正値を算出する段階Ｓ２１０と、第１補正値を適用して補正された前記光センサーアレイ全体を利用して適用光源２４に対する光の強度を測定することによって、適用光源２４から各センサーアレイ間の距離及び入射角の差による空間的不均一度を分析して、第２−２の補正値を算出する段階Ｓ２２０を更に含むことができる。
【０１３３】
前述したパッケージされた光センサーアレイモジュール補正方法は、以下に説明する光センサーアレイの特性評価を用いた補正方法と共に適用され得る。以下、光センサーアレイの特性評価を用いた補正方法を説明する。光センサーアレイの特性評価を用いた補正方法を添付の図面を参照して詳細に説明すると、次の通りである。
【０１３４】
図１４は、従来に用いられる一般的な光センサーの応用例を示す図であり、図１５は、本発明の一実施形態により利用される光センサーを示す図である。
【０１３５】
図１４と図１５を比較すると、一実施形態に係る光センサーは、別途の外部レンズを含んでいない。
【０１３６】
具体的に、図１４は、イメージングレンズを更に含んでいるので、レンズを実装するためのマウント構造とバレル構成を含んでおり、これにより、全体的なセンサーの厚さが厚くなる問題がある。
【０１３７】
これに対し、一実施形態に係る光センサーは、図１５に示されているように、光を照射する光源とテスト試料から来る光を測定するための光センサーだけで構成されるので、相対的に構成が簡素化され得る。
【０１３８】
但し、一実施形態に係る光センサーは、外部レンズがある一般のカメラセンサーとは特性値の測定条件が変わらなければならない。また、一般カメラにおけるイメージは、各ピクセルに割り当てられるレッドフィルター、グリーンフィルター、ブルーフィルターを通過した周辺ピクセル値を補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）して決定するが、本実施形態においては、各ピクセル値自体が該当ピクセルで反応した測定値を意味する。また、各ピクセルの用途が計測器であるため、正確度に対する信頼性が更に重要である。
【０１３９】
また、最終信号値は、光源とセンサーだけでなく、センサーから信号値を読み出すＰＣＢボードなどによって影響を受けるため、既存のウェハーテストと別に、本実施形態のように実際適用ＰＣＢに実装されたフリップチップセンサー状態で全体アレイを色々な条件によって全数テストし、補正することができる。
【０１４０】
具体的に、既存の半導体センサーの上にカメラレンズがマウントされるシステムの場合、レンズによる焦点調節が可能であるが、一実施形態に係る光センサーは、レンズなしにほぼテスト試料と接触する水準で測定されるため、これに対するテスト環境の設定方法及び補正方法が必要である。
【０１４１】
例えば、図１５の平準化された応答結果を得るために、光センサーアレイの表面構造や内部マイクロレンズ及びカラーフィルターなどの構造物による光経路の差などの補正パラメータの設定が必要である。
【０１４２】
以下、図１６を参照して一実施形態に係るレンズフリー光センサーを介して試料から放射される光特性の信頼性を確保するための補正方法、具体的に用いられる光の強度、波長、光軸を含む測定パラメータの設定方法について説明する。
【０１４３】
一実施形態に係る光センサーアレイの特性評価を用いた補正方法（以下、補正方法という）は、第１テスト段階Ｓ１６１０、第２テスト段階Ｓ１６２０、補正段階Ｓ１６３０を含む。
【０１４４】
一実施形態において第１テスト段階Ｓ１６１０は、所定の特性値を有する標準光源に対する光センサーアレイの収集特性値の入力を受けて前記収集特性値の第１補正値を抽出する。
【０１４５】
例えば、標準光源を用いた光センサーアレイの絶対評価のためのものとして、平坦度、線形性（ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）、センサーの感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を含む特性値を測定することができる。
【０１４６】
第１テストのためには、暗室の構成と光源の均一性が要求され得る。
【０１４７】
第１テストの環境は、図１９及び図２０を参照して説明する。
【０１４８】
図１９及び図２０は、一実施形態に係る第１テストの環境を示す例示図である。
【０１４９】
例えば、図１９は、第１テストの暗室構成１９１０を通じて外部雑光の進入を阻止する。したがって、テストするための装置は、ハウジングで密閉され得る。
【０１５０】
具体的なテスト装置は、図２０を参照して説明する。
【０１５１】
図２０は、図１９のＡ領域を拡大した図である。
【０１５２】
図２０を参照すると、一実施形態では、光源１９２０としてタングステンランプ光源にモノクロメーターを通過して所望の波長の光を得た後、積分球に連結する。積分球の出力ポートに垂直となるように光センサーアレイ１９３０を配設する。積分球出力ポート光源の空間的均一度は、光センサーアレイの全体面積に対して０．１％以内、時間に応じた均一度０．５％以内になるようにする。ピクセル出力値の１コードに該当する光量の１％以内均質度を維持することができる。一実施形態では、公認認証機関で検証された性能を満たす光源環境を標準光源１９２０と呼ぶ。
【０１５３】
一実施形態に係るセンサーは、外部レンズを含んでいないので、光源とセンサーとの間の距離が特性評価に影響を及ぼすパラメータとして作用することが可能であり、この際は、センサー自体のマイクロレンズの幾何学的特性を考慮して距離を算出することも可能である。更に、光軸又は距離を整列するためのジグ構成１９４０が含まれ得る。
【０１５４】
以上の説明による第１テストのための初期設定が完了すると、光源の波長を設定し、光源の強度を均一な間隔で増加させながら、すべてのピクセルの出力コード値を読み込む。
【０１５５】
これについては、図１８を参照してより詳細に説明する。
【０１５６】
図１７を参照すると、一実施形態に係る第１テスト段階Ｓ１６１０は、標準光源の波長変更に応じた前記光センサーアレイの収集特性値を平坦化する平坦化補正値を抽出し（Ｓ１６１４）、前記標準光源の強度の変更に応じた前記光センサーアレイの収集特性値を線形化する線形化補正値を抽出する（Ｓ１６１６）。
【０１５７】
まず、平坦化補正値を抽出するために光源の波長を変更しつつ、光センサーの平坦化補正用行列値を求め、これをデータベースに保存して、補正係数ルックアップテーブルを作成することができる。
【０１５８】
一実施形態に係る平坦化について図１５を参照すると、一実施形態に係る光センサーは、図１４のような外部レンズなしに、センサーアレイそれぞれのピクセルに対してマイクロレンズが構成される。
【０１５９】
この際、構成されたマイクロレンズそれぞれの幾何学的曲率が少しずつ異なっていて、光経路の差が発生することになり、一実施形態では、各ピクセル値自体が当該ピクセルで反応した測定値を意味するので、マイクロレンズの曲率又は追加としてのフィルター構成によって変わる光経路による各ピクセル値の誤差を減らすために、基準になるピクセル値に平準化する必要がある。
【０１６０】
したがって、図１５のような応答結果を得るために、一実施形態では、ソフトウェア的に平坦化補正係数演算を用いて測定されるピクセル値を平準化する。
【０１６１】
次に、センサーの半導体ファブ工程時に、ドーピング濃度などの主な特性パラメータの均一度を制御するのに限界があり、フォトダイオードを構成するシリコンの光吸収物理的特性があるため、各ピクセル間の感度偏差が生じ、非線形性を有するようになる。したがって、線形化補正値を抽出するために、光源の強度を変更しつつ、光センサーの線形性補正用行列値を求め、これをデータベースに保存して、補正係数ルックアップテーブルを作成することができる。
【０１６２】
一実施形態において、平坦化補正用行列値と線形化補正用行列値は、数式４を用いて抽出され得る。
【０１６３】
［数式４］
【数４】
2018518674.tif 000007
【０１６４】
ここで、（ｘｉ，ｙｊ）は、ｉ番目の行とｊ番目の列のピクセルの名称であり、ｎは、出力コード値である。例えば、８ビットＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）の場合、ｎは、０から２５５までの値である。
【０１６５】
ＣＯＣｎ（ｘｉ，ｙｊ）は、ｉ番目の行とｊ番目の列にあるピクセルの補正された出力コード値である。
【０１６６】
ＭＯＣｎａｖｇ（ｘｉ，ｙｊ）は、ｉ番目の行とｊ番目の列にあるピクセルの測定された出力コード値である。
【０１６７】
ＰＣＣｎ（ｘｉ，ｙｊ）は、ｉ番目の行とｊ番目の列にあるピクセルの平坦化補正値である。
【０１６８】
ＬＣＣｎ（ｘｉ，ｙｊ）は、ｉ番目の行とｊ番目の列にあるピクセルの線形性補正値である。
【０１６９】
また、特性値として、一実施形態に係る光センサーアレイのダイナミックレンジ、ＳＮＲ値が含まれ得る。
【０１７０】
更に、一実施形態に係る第１テスト段階Ｓ１６１０は、標準光源に対して光センサーアレイの露出時間又は利得を基本値に設定する段階Ｓ１６１２を更に含み、設定された光量に対してテストが行われ得る。
【０１７１】
以後、一実施形態に係る第２テスト段階Ｓ１６２０は、第１テスト段階Ｓ１６１０で設定された標準光源の光量を目標光量にして、前記目標光量に応じて決定された補正基準値を有する光センサーアレイの適用環境の光源に対する収集特性値の入力を受ける。
【０１７２】
例えば、適用環境に対する特性値と標準光源に対する特性値を用いた光センサーアレイに対する補正値の算出のために、それぞれのテストに使用される光源の光量が互いに対応し得るようにする基準を設定することができる。
【０１７３】
この際、光センサーアレイは、露出時間と利得をその設定パラメータとして利用可能であるため、補正値の抽出のための基準として目標光量と現在光センサーアレイが適用された環境においての光量が同一であるか、又はその比率が同一であるようにする露出時間又は利得を設定する。
【０１７４】
一実施形態において、露出時間又は利得は、数式５を満たす値に設定され得る。
【０１７５】
［数式５］
【数５】
2018518674.tif 000008
【０１７６】
この際、Ｌｕｍｉｎｅｎｃｅ＿Ｒａｔｉｏは、目標光量（ＯＣｒｅｆＯＣ）と、適用された環境における光量（ＭＯＣ）の比率を示し、前記適用環境光源の光量を目標光量に調整するための露出時間又は利得調整値又はこれらの組合せによる収集特性値を選択することができ、これを補正基準値（露出時間、利得）に設定して適用する（Ｓ１６２２）。
【０１７７】
次に、一実施形態において第２テスト段階Ｓ１６２０は、適用環境の光源において、補正基準値が設定された光センサーアレイの収集特性値の入力を受けて前記適用環境の光源の特性値の第２補正値を抽出する。
【０１７８】
例えば、第２テスト段階Ｓ１６２０は、適用環境に対する光センサーアレイの特性値を利用するものであって、例えば生体センサーのようなバイオ反応と関連した発光又は蛍光によるセンシング特性値を抽出する。
【０１７９】
一実施形態に係る第２テスト段階Ｓ１６２０も、前述した第１テスト段階Ｓ１６１０と同様に、暗室構成を通じて行われ得る。
【０１８０】
具体的に、第２テスト段階Ｓ１６２０は、第１テスト段階Ｓ１６１０に用いられるセンサーの構造を実際パッケージングされる環境に具現し、これに応じた特性測定を行う。
【０１８１】
図２１を参照すると、一実施形態に係る光センサーアレイは、体内に挿入可能なカプセル型のパッケージで構成され得る。具体的に、図２２を参照すると、実際パッケージングされる環境で光源又は光反応領域２１２０及び光センサーアレイ２１３０を構成して、テストを行う。
【０１８２】
本発明の実施形態として、発光反応が光センサーの表面で起こる場合には、第１テストで補正された値を適用した状態で各ピクセルの反応前の累積平均値を求め、反応時における各ピクセルの累積平均値を求めた後、二つの差の値を最終結果値として出力することができる。
【０１８３】
本発明の他の実施形態として、蛍光反応又は透過反応である場合には、光源の均一性のために光源の波長又は強度を制御する。
【０１８４】
例えば、一実施形態では、光源２１２０としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を例に取って説明すると、ＬＥＤの効率は、温度に影響を受けるため、温度均一性を調整するために、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｏｌｅｒ）をＬＥＤが実装される基板に適用して、一定の温度が維持されるようにすることができる。
【０１８５】
また、ＬＥＤの明るさの均一性を具現するために、ＬＥＤ回路にフィードバック回路として、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ）を具現して、一定の明るさを出すように引き込まれる電力を制御することも可能である。
【０１８６】
具体的に、一実施形態において、光源は、特定波長の単一ＬＥＤを適用するか、又は３原色のＬＥＤ（ＲＥＤ、ＢＬＵＥ、ＧＲＥＥＮ）の組合せで構成され得る。更に、物理的な空間的平行光を構成するために、ディフューザー又は平行光レンズなどを組み合わせて構成することができる。付加的に、ディマー（Ｄｉｍｍｅｒ）回路を構成して、光源の強度を調整することも可能である。
【０１８７】
また、前述した光源の均一性の設定の他に、光源から放出される光の光軸を整列する段階を更に含むことができる。具体的に、一実施形態において、光源の平行光の光軸は、センサーメンと垂直に整列され得る。例えば、図２１を参照すると、整列されたか否かを判断するための方法の一つとして、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）グレーティング２１４０を利用することができる。
【０１８８】
図１７を参照すると、一実施形態に係る第２テスト段階Ｓ１６２０は、パッケージングされた適用環境の光源の補正基準値が設定された（Ｓ１６２２）光センサーアレイの適用波長の収集特性値を平坦化する平坦化補正値を抽出し（Ｓ１６２４）、前記適用環境の光源の適用強度帯域の前記光センサーアレイの収集特性値を線形化する線形化補正値を抽出する（Ｓ１６２６）。
【０１８９】
まず、適用される環境のバイオ反応に使用する光源の波長から光センサーアレイの平坦化補正値を求め、これをデータベースに保存して、補正係数ルックアップテーブルを作成することができる。
【０１９０】
次に、適用される環境の光源の強度を含む強度帯域に対してサンプリングされた一部の段階に対する光センサーの線形性補正値を求め、これをデータベースに保存して、補正係数ルックアップテーブルを作成することができる。
【０１９１】
一実施形態において、平坦化補正値と線形化補正値は、サンプリングされた一部の段階に対して数式４を適用して抽出され得る。
【０１９２】
補正段階Ｓ１６３０は、第１補正値及び前記第２補正値を利用して前記光センサーアレイの適用環境に対する補正値を算出し、これを適用して光センサーアレイを補正する。例えば、光センサーアレイの適用環境に対する補正基準値を設定し、一実施形態において第１テストで求めた平坦化補正値と線形性補正値を第２テストで求めた平坦化補正値と線形性補正値をそれぞれ乗算して補正値を算出し、光センサーアレイ各ピクセルの平坦化補正と線形性補正を実施する。
【０１９３】
更に、図１８を参照すると、補正を用いた最終測定は、補正値が適用された光センサーアレイの反応前に各ピクセルで収集される特性値の累積平均を算出し（Ｓ１６４２）、反応中に各ピクセルで収集される特性値の累積平均を算出し（Ｓ１６４４）、これらの差を結果ピクセル最終値として算出する（Ｓ１６４６）。
【０１９４】
この際、反応前の累積平均ピクセル値は、数式６により抽出され得る。
【０１９５】
例えば、収集されたピクセル値の累積値を収集回数で割って、累積平均を算出する。
【０１９６】
［数式６］
【数６】
2018518674.tif 000009
【０１９７】
ここで、ＭＯＣｂｅｆ＿ｎ（ｘｉ，ｙｊ）は、反応前に（ｉ，ｊ）位置にあるピクセルに対する特性値である出力コード値を意味する。ＭＯＣａｖｇ＿ｎｂｅｆｖ（ｘｉ，ｙｊ）は、反応前に（ｉ，ｊ）位置にあるピクセルに対する特性値である出力コード値の累積平均値を意味する。
【０１９８】
次に、反応中に収集される累積平均ピクセル値は、数式７により抽出され得る。
【０１９９】
［数式７］
【数７】
2018518674.tif 000010
【０２００】
ここで、ＭＯＣｄｕｒ＿ｎ（ｘｉ，ｙｊ）は、反応中に（ｉ，ｊ）位置にあるピクセルに対する特性値である出力コード値を意味する。ＭＯＣａｖｇ＿ｄｕｒ（ｘｉ，ｙｊ）は、反応中に（ｉ，ｊ）位置にあるピクセルに対する特性値である出力コード値の累積平均値を意味する。
【０２０１】
これらの差を通じて算出される結果ピクセル値Ｄ（ｘｉ，ｙｉ）は、数式８で表現され得る。
【０２０２】
［数式８］
【数８】
2018518674.tif 000011
【０２０３】
また、一実施形態において、第２テスト段階Ｓ１６２０は、パッケージング環境の他に、パッケージングされて用いられる環境を具現して、特性値を算出するようにすることも適用可能である。例えば、一実施形態に係るセンサーが体内血糖量の測定のために人体に挿入されるものなのであれば、人体内の環境として人体挿入環境を具現し、これに応じた特性測定を行うものであってもよい。
【０２０４】
次に、測定資料を活用するユーザがデータを読み取るのにエラーの余地がある程度あるかを把握できるように、最小限、次のような内容が含まれるように報告書を作成できる。
【０２０５】
まず、テスト環境スペックに関する報告書は、下記表２のような項目を含むことができる。
【０２０６】
【表２】
2018518674.tif 000012
【０２０７】
光センサーアレイのスペックは、下記表３のような内容を含むことができる。
【０２０８】
【表３】
2018518674.tif 000013
【０２０９】
補正値のルックアップテーブルは、下記表４のような内容を含むことができる。
【０２１０】
【表４】
2018518674.tif 000014
【０２１１】
以上の本発明によると、多様な環境に適用される光センサーアレイの測定信頼性を確保するためのテスト及び補正基準を設けることができ、測定値の信頼範囲を把握することができるため、実際、バイオ／医療などの応用ユーザが最終判定するに際して潜在的判断エラーを減らすことができる。
【０２１２】
また、外部レンズモジュールを追加して設置することなく、光センサーを具現することができるので、構成をより簡素化させることができ、超小型高性能のラボオンチップ又は移植型パッチ形態の診断機器などの産業分野の活性化に寄与する。
【０２１３】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で多様な修正、変更及び置換が可能である。
【０２１４】
したがって、本発明に開示された実施形態及び添付の図面は、本発明の技術思想を限定するためのものでなく、説明するためのものであり、このような実施形態及び添付の図面によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、下記請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれると解釈すべきである。
【図１】
2018518674.tif 000015
【図２】
2018518674.tif 000016
【図３】
2018518674.tif 000017
【図４】
2018518674.tif 000018
【図５ａ】
2018518674.tif 000019
【図５ｂ】
2018518674.tif 000020
【図６】
2018518674.tif 000021
【図７ａ】
2018518674.tif 000022
【図７ｂ】
2018518674.tif 000023
【図７ｃ】
2018518674.tif 000024
【図８】
2018518674.tif 000025
【図９】
2018518674.tif 000026
【図１０】
2018518674.tif 000027
【図１１】
2018518674.tif 000028
【図１２】
2018518674.tif 000029
【図１３】
2018518674.tif 000030
【図１４】
2018518674.tif 000031
【図１５】
2018518674.tif 000032
【図１６】
2018518674.tif 000033
【図１７】
2018518674.tif 000034
【図１８】
2018518674.tif 000035
【図１９】
2018518674.tif 000036
【図２０】
2018518674.tif 000037
【図２１】
2018518674.tif 000038
【図２２】
2018518674.tif 000039
【国際調査報告】
2018518674.tif 000040
2018518674.tif 000041
2018518674.tif 000042
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