光学近接侦测器制造技术

本发明专利技术中描述光学近接侦测器、供其使用的方法，及包括一光学近接侦测器的系统。此等光学近接侦测器包括一模拟前端及一数字后端。在某些具体实例中，该数字后端包括一动态增益及相位偏移校正器、一串扰校正器、一相位及量值计算器及一静态相位偏移校正器。该动态增益及相位偏移校正器校正归因于温度和/或操作电压位准的改变的该模拟前端的增益及相位偏移的动态变化。该串扰校正器校正与该模拟前端相关联的电和/或光学串扰。该相位及量值计算器取决于自该模拟前端接收的数字同相及正交相位信号的经校正的版本计算相位值及量值。该静态相位偏移校正器校正该光学近接侦测器的一静态相位偏移。

【技术实现步骤摘要】
光学近接侦测器优先权主张本申请案主张下列申请案的优先权：2014年9月24日申请的美国非临时专利申请案第14/495,688号；2014年8月27日申请的美国临时专利申请案第62/042,661号；2014年2月14日申请的美国临时专利申请案第61/940,112号，及2013年11月27日申请的美国临时专利申请案第61/909,743号。
本专利技术的具体实例大体是关于光学近接侦测器、包括光学近接侦测器是系统及有关方法。
技术介绍
光学近接侦测器(其也可被称作光学近接传感器或光学近接侦测传感器)典型地包括或使用光源及邻近感旋光性光侦测器。此光学近接侦测器可用以基于自对象反射且由光侦测器侦测的源自光源的光侦测对象的存在、估计对象的近接(例如，至对象之距离)和/或侦测对象的运动。在此等侦测器具体用以侦测至对象的距离的情况下，其也可被称作光学距离侦测器或光学距离传感器。在此等侦测器依赖于飞行时间(TOF)原理侦测至对象的距离的情况下，其也可被称作光学TOF传感器、光学TOF近接传感器、光学TOF近接侦测器或类似的。随着电池操作式手持型装置(诸如，移动电话)的出现，此等侦测器/传感器的价值已变得更重要。举例而言，来自移动电话电池的相当大的量的能量用以驱动显示器，且在当将移动电话或其他装置拿至用户的耳边时(在使用者的耳边处，无论如何，其不能被检视)关断显示器或背光中存在价值。光学近接侦测器已用于此及许多其他应用。对于其他实例，在其中可有利地通过光学近接侦测器侦测对象的存在上有许多其他应用。此等范围自感测机械上已打开保护盖、纸已经正确地定位于打印机中或操作者的手有危险地在操作机器附近的时间。也可将光学近接侦测器用作简单触碰或近触碰启动式开关，且可将其实施于如键盘或具有经密封但允许来自光源的光穿过且反过来由侦测器感测的塑料外壳的装置的应用中。
技术实现思路
本专利技术描述的本专利技术的具体实例是有关光学近接侦测器、供其使用的方法，及包括一光学近接侦测器的系统。此等光学近接侦测器包括一模拟前端及一数字后端。根据某些具体实例，数字后端包括一动态增益及相位偏移校正器、一串扰校正器、一相位及量值计算器及一静态相位偏移校正器。该动态增益及相位偏移校正器校正归因于温度和/或操作电压位准的改变的模拟前端的增益及相位偏移的动态变化。该串扰校正器校正与模拟前端相关联的电和/或光学串扰。该相位及量值计算器取决于自模拟前端接收的数字同相及正交相位信号的经校正的版本计算相位值及量值。该静态相位偏移校正器校正光学近接侦测器的静态相位偏移。具体的，本专利技术实施例提供一种光学近接侦测器，其包含：一驱动器，其产生具有一载波频率的用于驱动一光源的一驱动信号，以借此使该光源发射具有该载波频率的光；一光侦测器，其产生一光侦测信号，用以指示由该光源发射的该光中反射离开一对象且入射于该光侦测器上的一部分的一量值及一相位；一模拟前端，其包括：放大电路，其接收该光侦测信号且输出一经振幅调整的光侦测信号；一或多个模拟/数字转换器(ADC)，其用以：接收该经振幅调整的光侦测信号，或自该经振幅调整的光侦测信号产生的同相及正交相位信号，且输出一数字光侦测信号或数字同相及正交相位信号；及一数字后端，其包括一动态增益及相位偏移校正器，该动态增益及相位偏移校正器在该光学近接侦测器的一操作模式期间用以：自该模拟前端接收该数字光侦测信号且自该数字光侦测信号产生数字同相及正交相位信号，或自该模拟前端接收该数字同相及正交相位信号，校正由该模拟前端的一部分引起的增益及相位偏移的动态变化，及输出经动态增益及相位偏移校正的数字同相及正交相位信号。具体的，其进一步包含：一校准参考信号产生器，其产生一校准参考信号，该校准参考信号具有与由该驱动器产生的该驱动信号相同的一相位且具有在该模拟前端的一动态范围内的一量值；其中在该光学近接侦测器的一校准模式期间：将由该校准参考信号产生器产生的该校准参考信号提供至该模拟前端；且该数字后端用以：判定对应于该数字同相及正交相位信号的一IQ向量的一实际量值及一实际相位；判定该IQ向量的该实际量值与该IQ向量的一预期量值之间的一差，以便判定一零相增益偏移；判定该IQ向量的该实际相位与该IQ向量的一预期相位之间的一差，以便判定一零相相位偏移；及基于该零相增益偏移及该零相相位偏移，判定用于由该动态增益及相位偏移校正器在该光学近接侦测器的该操作模式期间使用的一转移函数。其中：该模拟前端的该部分包括该放大电路，针对该部分，该动态增益及相位偏移校正器是校正增益及相位偏移的动态变化；该模拟前端的该放大电路包括一固定增益放大器，及位在该固定增益放大器下游的一或多个可变增益放大器；且由该放大电路引起的增益及相位偏移的该动态变化是归因于与该放大电路相关联的温度或操作电压中至少一个的动态变化。其中该动态增益及相位偏移校正器也校正该光源或该光侦测器中至少一个的增益及相位偏移的动态变化。其中：该模拟前端的该部分具有一转移函数，针对该部分，该动态增益及相位偏移校正器是校正增益及相位偏移的动态变化，该转移函数包括对应于该模拟前端的该部分的一标称回应的一标称部分及对应于该模拟前端的该部分的一动态增益偏移及一动态相位偏移的一动态部分；且该动态增益及相位偏移校正器具有实质上等于该模拟前端的该部分的该转移函数中该动态部分的一反转的一转移函数。其中该数字后端也包括：一串扰校正器，其用以：自该动态增益及相位偏移校正器接收该经动态增益及相位偏移校正的数字同相及正交相位信号，校正电串扰及光学串扰中的至少一个，及输出经串扰校正的数字同相及正交相位信号。其中该数字后端也包括：一相位及量值计算器，其取决于该经串扰校正的数字同相及正交相位信号以判定一相位值及一量值。其中该数字后端也包括：一静态相位偏移校正器，其用以：接收由该相位及量值计算器判定的该相位值，校正与该模拟前端相关联的一静态相位偏移，及输出用以指示该光学近接侦测器与一对象之间的一距离的一经校正的相位值，由该驱动器驱动的一光源发射的光反射离开该对象且入射于该光侦测器上。其中该静态相位偏移校正器也校正与该光源或该光侦测器中至少一个相关联的一静态偏移。其中该数字后端也包括一增益调整控制器，其产生一增益调整信号，以调整该模拟前端的该放大电路中的一或多个可变增益放大器的一增益。本专利技术实施例还提供一种用于由包括一模拟前端及一数字后端的一光学近接侦测器使用的方法，该方法包含：(a)产生具有一载波频率的一驱动信号；(b)通过该驱动信号驱动一光源，以借此使该光源发射具有该载波频率的光；(c)产生一模拟光侦测信号，用以指示由该光源发射的该光中反射离开一对象且入射于一光侦测器上的一部分的一量值及一相位；(d)使用该模拟前端的放大电路放大该模拟光侦测信号，以借此产生一经振幅调整的模拟光侦测信号；(e)取决于该经振幅调整的模拟光侦测信号以产生数字同相及正交相位信号；及(f)校正由该模拟前端的一部分引起的增益及相位偏移的动态变化，以借此产生经动态增益及相位偏移校正的数字同相及正交相位信号。其中步骤(a)至(f)是在该光学近接侦测器的一操作模式期间执行，且在该光学近接侦测器的一校准模式期间进一步包含：产生具有与用于驱动该光源的该驱动信号相同的一相位的一校准参考信号；将该校准参考信号提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学近接侦测器，其包含：一驱动器，其产生具有一载波频率的用于驱动一光源的一驱动信号，以借此使该光源发射具有该载波频率的光；一光侦测器，其产生一光侦测信号，用以指示由该光源发射的该光中反射离开一对象且入射于该光侦测器上的一部分的一量值及一相位；一模拟前端，其包括：放大电路，其接收该光侦测信号且输出一经振幅调整的光侦测信号；一或多个模拟/数字转换器(ADC)，其用以：接收该经振幅调整的光侦测信号，或自该经振幅调整的光侦测信号产生的同相及正交相位信号，且输出一数字光侦测信号或数字同相及正交相位信号；及一数字后端，其包括一动态增益及相位偏移校正器，该动态增益及相位偏移校正器在该光学近接侦测器的一操作模式期间用以：自该模拟前端接收该数字光侦测信号且自该数字光侦测信号产生数字同相及正交相位信号，或自该模拟前端接收该数字同相及正交相位信号，校正由该模拟前端的一部分引起的增益及相位偏移的动态变化，及输出经动态增益及相位偏移校正的数字同相及正交相位信号。

【技术特征摘要】
2013.11.27 US 61/909,743;2014.02.14 US 61/940,112;1.一种光学近接侦测器，其包含：一驱动器，其产生具有一载波频率的用于驱动一光源的一驱动信号，以借此使该光源发射具有该载波频率的光；一光侦测器，其产生一光侦测信号，用以指示由该光源发射的光中反射离开一对象且入射于该光侦测器上的一部分的一量值及一相位；一模拟前端，其包括：放大电路，其接收该光侦测信号且输出一经振幅调整的光侦测信号；一或多个模拟/数字转换器(ADC)，其用以：接收该经振幅调整的光侦测信号，或自该经振幅调整的光侦测信号产生的同相及正交相位信号，且输出一数字光侦测信号或数字同相及正交相位信号；及一数字后端，其包括一动态增益及相位偏移校正器，该动态增益及相位偏移校正器在该光学近接侦测器的一操作模式期间用以：自该模拟前端接收该数字光侦测信号且自该数字光侦测信号产生数字同相及正交相位信号，或自该模拟前端接收该数字同相及正交相位信号，校正由该模拟前端的一部分引起的增益及相位偏移的动态变化，及输出经动态增益及相位偏移校正的数字同相及正交相位信号。2.如权利要求1所述的光学近接侦测器，其进一步包含：一校准参考信号产生器，其产生一校准参考信号，该校准参考信号具有与由该驱动器产生的该驱动信号相同的一相位且具有在该模拟前端的一动态范围内的一量值；其中在该光学近接侦测器的一校准模式期间：将由该校准参考信号产生器产生的该校准参考信号提供至该模拟前端；且该数字后端用以：判定对应于该数字同相及正交相位信号的一IQ向量的一实际量值及一实际相位；判定该IQ向量的该实际量值与该IQ向量的一预期量值之间的一差，以便判定一零相增益偏移；判定该IQ向量的该实际相位与该IQ向量的一预期相位之间的一差，以便判定一零相相位偏移；及基于该零相增益偏移及该零相相位偏移，判定用于由该动态增益及相位偏移校正器在该光学近接侦测器的该操作模式期间使用的一转移函数。3.如权利要求1所述的光学近接侦测器，其中：该动态增益及相位偏移校正器在校正增益及相位偏移的动态变化时所针对的该模拟前端的部分包括该放大电路；该模拟前端的该放大电路包括一固定增益放大器，及位在该固定增益放大器下游的一或多个可变增益放大器；且由该放大电路引起的增益及相位偏移的该动态变化是归因于与该放大电路相关联的温度或操作电压中至少一个的动态变化。4.如权利要求3所述的光学近接侦测器，其中该动态增益及相位偏移校正器进一步校正该光源或该光侦测器中至少一个的增益及相位偏移的动态变化。5.如权利要求1所述的光学近接侦测器，其中：该动态增益及相位偏移校正器在校正增益及相位偏移的动态变化时所针对的该模拟前端的部分具有一转移函数，该转移函数包括对应于前述该模拟前端的部分的一标称回应的一标称部分及对应于前述该模拟前端的部分的一动态增益偏移及一动态相位偏移的一动态部分；且该动态增益及相位偏移校正器具有实质上等于前述该模拟前端的部分的该转移函数中该动态部分的一反转的一转移函数。6.如权利要求1所述的光学近接侦测器，其中该数字后端进一步包括：一串扰校正器，其用以：自该动态增益及相位偏移校正器接收该经动态增益及相位偏移校正的数字同相及正交相位信号，校正电串扰或光学串扰中的至少一个，及输出经串扰校正的数字同相及正交相位信号。7.如权利要求6所述的光学近接侦测器，其中该数字后端进一步包括：一相位及量值计算器，其取决于该经串扰校正的数字同相及正交相位信号以判定一相位值及一量值。8.如权利要求7所述光学近接侦测器，其中该数字后端进一步包括：一静态相位偏移校正器，其用以：接收由该相位及量值计算器判定的该相位值，校正与该模拟前端相关联的一静态相位偏移，及输出用以指示该光学近接侦测器与一对象之间的一距离的一经校正的相位值，由该驱动器驱动的一光源发射的光反射离开该对象且入射于该光侦测器上。9.如权利要求8所述的光学近接侦测器，其中该静态相位偏移校正器进一步校正与该光源或该光侦测器中至少一个相关联的一静态偏移。10.如权利要求1所述的光学近接侦测器，其中该数字后端进一步包括一增益调整控制器，其产生一增益调整信号，以调整该模拟前端的该放大电路中的一或多个可变增益放大器的一增益。11.一种用于由包括一模拟前端及一数字后端的一光学近接侦测器使用的方法，该方法包含：(a)产生具有一载波频率的一驱动信号；(b)通过该驱动信号驱动一光源，以借此使该光源发射具有该载波频率的光；(c)产生一模拟光侦测信号，用以指示由该光源发射的光中反射离开一对象且入射于一光侦测器上的一部分的一量值及一相位；(d)使用该模拟前端的放大电路放大该模拟光侦测信号，以借此产生一经振幅调整的模拟光侦测信号；(e)取决于该经振幅调整的模拟光侦测信号以产生数字同相及正交相位信号；及(f)校正由该模拟前端的一部分引起的增益及相位偏移...

【专利技术属性】
技术研发人员：井樽·博美，菲利普·V·枸登，大卫·W·瑞特，普拉迪普·巴得瓦，史蒂芬·赫伯斯特，
申请(专利权)人：英特希尔美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US