光学感测装置、环境光传感器和用于提供输出计数的方法制造方法及图纸

在一个实施例中，光学感测装置包括：第一传感器(D1)，其被配置为提供第一传感器信号(I1)；第二传感器(D2)，其被配置为提供第二传感器信号(I2)；积分单元(20)，其包括连接到第一传感器(D1)的第一输入端(21)、连接到第二传感器(D2)的第二输入端(22)、被配置为根据第一传感器信号(I1)提供第一积分信号(V1)的第一输出端(23)以及被配置为根据第二传感器信号(I2)提供第二积分信号(V2)的第二输出端(24)；比较单元(30)，其包括连接到积分单元(20)的第一输出端(23)的第一输入端(31)、连接到积分单元(20)的第二输出端(24)的第二输入端(32)以及被配置为根据第一积分信号(V1)和第二积分信号(V2)提供比较信号(CMP)的输出端(33)；以及控制单元(40)，其包括耦合到比较单元(30)的输出端(33)的第一输入端(41)，其中，控制单元(40)被配置为评估比较信号(CMP)的脉冲，并由此提供指示第一传感器信号(I1)与第二传感器信号(I2)之间的差的输出计数。信号(I2)之间的差的输出计数。信号(I2)之间的差的输出计数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学感测装置、环境光传感器和用于提供输出计数的方法


[0001]本专利技术涉及环境光感测领域。具体地，本申请涉及一种光学感测装置、一种环境光传感器和一种用于提供输出计数的方法。
[0002]本申请要求德国专利申请No.102020132969.5的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]环境光感测(ALS)广泛应用于不同类型的设备(例如智能手机和笔记本电脑)显示，以与人眼基本相同的方式检测亮度。为此，ALS传感器的光谱灵敏度被准备用于再现人眼的明视和/或暗视光度曲线。环境光照度的国际标准单位是勒克斯。ALS传感器提供的信息用于设备，例如，适当地调暗设备的屏幕以匹配环境光条件。
[0004]已经发现，环境光中的红外(IR)分量使ALS传感器的测量结果恶化。在现有技术的实施方式中，这通过提供用于感测IR分量的单独的通道来解决。IR分量随后从有用信号中移除。详细地，用于检测白光的第一光电二极管连接到一个ALS通道，用于检测IR光的第二二极管连接到第二ALS通道。每个光电流分别在运算放大器的反馈电容器上进行积分。每个结果电压通过比较器与参考电压进行比较，该比较器触发连接的计数器。因此，每个通道提供与在所述通道中检测到的光量相等的计数。为了获得IR补偿清除计数，在数字域中从清除计数中减去IR计数。然而，该解决方案消耗相当大的芯片面积和功率。
[0005]因此，目的是提供一种光学感测装置、一种环境光传感器和一种用于提供输出计数的方法，其至少解决了上述现有技术的一些缺陷。
[0006]该目的通过独立权利要求的主题来实现。其他改进方案和实施例在从属权利要求中定义。
[0007]除非另有说明，否则以上提供的术语定义也适用于以下描述。

技术实现思路

[0008]在一个实施例中，光学感测装置包括第一传感器、第二传感器、积分单元、比较单元和控制单元。第一传感器被配置为提供第一传感器信号。第二传感器被配置为提供第二传感器信号。积分单元包括：连接到第一传感器的第一输入端、连接到第二传感器的第二输入端、被配置为根据第一传感器信号提供第一积分信号的第一输出端以及被配置为根据第二传感器信号提供第二积分信号的第二输出端。比较单元包括：连接到积分单元的第一输出端的第一输入端、连接到积分单元的第二输出端的第二输入端以及输出端。比较单元的输出端被配置为根据第一积分信号和第二积分信号提供比较信号。控制单元包括耦合到比较单元的输出端的第一输入端。控制单元被配置为评估比较信号的脉冲，并由此提供指示第一传感器信号与第二传感器信号之间的差的输出计数。
[0009]第一传感器生成第一传感器信号。第二传感器生成第二传感器信号。积分单元对第一信号进行积分并由此提供第一积分信号。积分单元还对第二传感器信号进行积分并由
此提供第二积分信号。比较单元对第一积分信号与第二积分信号进行比较并由此提供比较信号。控制单元评估比较信号的脉冲并由此提供输出计数，其中输出计数指示第一传感器信号与第二传感器信号之间的差或与其成比例。
[0010]所提出的光学光感测装置仅需要一个积分单元和一个比较单元来提供表示第一传感器信号与第二传感器信号之间的差的输出计数。因此，与上述现有技术相比，面积消耗和功耗大大降低。
[0011]在改进方案中，第一传感器包括第一光电二极管，该第一光电二极管被配置为检测第一波长范围内的光。第二传感器包括第二光电二极管，该第二光电二极管被配置为检测至少部分地与第一波长范围重叠的第二波长范围内的光。
[0012]输出计数因此指示第一波长范围与第二波长范围之间的差。
[0013]例如，第一范围跨越电磁辐射的范围，例如电磁辐射的可见范围。特别地，第一光电二极管被配置为检测宽带光(例如明光)或宽带白光。通常，波长的所述第一范围也延伸到近红外或红外光，因为光电二极管也可能在此范围内具有灵敏度。例如，第二光电二极管被配置为检测红外光。
[0014]例如，第一传感器信号表示入射到光学传感器装置上的白光量以及近红外和红外光分量，而第二传感器信号表示入射到光学感测装置上的红外光量。输出计数因此指示入射到光学感测装置上的白光量与红外光量之间的差。输出计数可以被称为IR补偿输出计数或IR校正输出计数。
[0015]在改进方案中，第二积分信号与第一积分信号成反比。
[0016]这意味着第一积分信号的幅度与第二积分信号的幅度基本相同，而第一积分信号的斜率与第二积分信号的斜率成反比。积分单元因此在其第一输出端处和第二输出端处提供第一积分信号与第二积分信号的差，该差是第一传感器信号与第二传感器信号之间的差的函数。
[0017]在改进方案中，积分单元包括差分运算放大器、第一积分电容器和第二积分电容器。差分运算放大器包括：连接到积分单元的第一输入端的第一输入端、连接到积分单元的第二输入端的第二输入端、连接到积分单元的第一输出端的第一输出端以及连接到积分单元的第二输出端的第二输出端。第一积分电容器在第一反馈回路中耦合在差分运算放大器的第一输出端与第一输入端之间。第二积分电容器在第二反馈回路中耦合在差分运算放大器的第二输出端与第二输入端之间。
[0018]在积分单元中采用的运算放大器也可以被称为全差分运算放大器。
[0019]在改进方案中，控制单元还包括：被配置为接收第一时钟信号的第二输入端、被配置为接收第二时钟信号的第三输入端以及被配置为提供第一控制信号的第一输出端。第一控制信号是第一时钟信号和比较信号的函数。
[0020]在改进方案中，控制单元还包括被配置为提供第二控制信号的第二输出端，该第二控制信号与第一控制信号是相反的。
[0021]第二控制信号也可以被称为反相第一控制信号。
[0022]在改进方案中，控制单元还包括延迟单元和逻辑单元。延迟单元被配置为由比较信号根据第一时钟信号提供延迟比较信号。逻辑单元被配置为根据第一时钟信号生成第一内部时钟信号，并且使用第一内部时钟信号和延迟比较信号来提供第一控制信号和第二控
制信号。
[0023]所有信号都由控制单元根据取决于第一时钟信号的同步时钟方案提供。
[0024]在改进方案中，逻辑单元还被配置为根据在由第一时钟信号定义的测量周期期间由比较信号提供的脉冲数来确定输出计数。
[0025]在改进方案中，光学感测装置还包括采样单元，该采样单元包括第一采样电容器、第二采样电容器和开关单元。开关单元被配置为在控制单元的控制下并根据第一时钟信号和第二时钟信号，以两种操作模式之一操作光学感测装置。两种操作模式包括采样模式和传输模式。
[0026]因此，确保了输入共模保持在适合的电平以使第一传感器和第二传感器正确操作。
[0027]在改进方案中，在采样模式期间，第一采样电容器的第一端子和第二采样电容器的第一端子分别经由开关单元连接到第一参考电位端子，第一采样电容器的第二端子经由开关单元连接到第二参考电位端子或第三参考电位端子，并且第二采样电容器的第二端子经由开关单元连接到第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学感测装置，包括第一传感器(D1)，其被配置为提供第一传感器信号(I1)，第二传感器(D2)，其被配置为提供第二传感器信号(I2)，积分单元(20)，其包括连接到所述第一传感器(D1)的第一输入端(21)、连接到所述第二传感器(D2)的第二输入端(22)、被配置为根据所述第一传感器信号(I1)提供第一积分信号(V1)的第一输出端(23)以及被配置为根据所述第二传感器信号(I2)提供第二积分信号(V2)的第二输出端(24)，比较单元(30)，其包括连接到所述积分单元(20)的第一输出端(23)的第一输入端(31)、连接到所述积分单元(20)的第二输出端(24)的第二输入端(32)以及被配置为根据所述第一积分信号(V1)和所述第二积分信号(V2)提供比较信号(CMP)的输出端(33)，以及控制单元(40)，其包括耦合到所述比较单元(30)的输出端(33)的第一输入端(41)，其中，所述控制单元(40)被配置为评估所述比较信号(CMP)的脉冲，并由此提供指示所述第一传感器信号(I1)与所述第二传感器信号(I2)之间的差的输出计数。2.根据权利要求1所述的光学感测装置，其中，所述第一传感器(D1)包括第一光电二极管，所述第一光电二极管被配置为检测第一波长范围内的光，并且其中，所述第二传感器(D2)包括第二光电二极管，所述第二光电二极管被配置为检测至少部分地与所述第一波长范围重叠的第二波长范围内的光。3.根据权利要求1或2所述的光学感测装置，其中，所述第二积分信号(V2)与所述第一积分信号(V1)成反比。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学感测装置，其中，所述积分单元(20)包括差分运算放大器(25)、第一积分电容器(C1)和第二积分电容器(C2)，其中，所述差分运算放大器(25)包括连接到所述积分单元(20)的第一输入端(21)的第一输入端、连接到所述积分单元(20)的第二输入端(22)的第二输入端、连接到所述积分单元(20)的第一输出端(23)的第一输出端以及连接到所述积分单元(20)的第二输出端(24)的第二输出端，其中，所述第一积分电容器(C1)在第一反馈回路中耦合在所述差分运算放大器(25)的第一输出端与第一输入端之间，并且其中，所述第二积分电容器(C2)在第二反馈回路中耦合在所述差分运算放大器(25)的第二输出端与第二输入端之间。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学感测装置，其中，所述控制单元(40)还包括被配置为接收第一时钟信号(P1)的第二输入端(42)、被配置为接收第二时钟信号(P2)的第三输入端(43)以及被配置为提供第一控制信号(P1d_x)的第一输出端(44)，其中，所述第一控制信号(P1d_x)是所述第一时钟信号(P1)和所述比较信号(CMP)的函数。6.根据权利要求5所述的光学感测装置，其中，所述控制单元(40)还包括被配置为提供第二控制信号(P1d_x_VCM)的第二输出
端(45)，所述第二控制信号与所述第一控制信号是相反的。7.根据权利要求5或6所述的光学感测装置，其中，所述控制单元(40)还包括延迟单元(46)和逻辑单元(47)，其中，所述延迟单元(46)被配置为由所述比较信号(CMP)根据所述第一时钟信号(P1)提供延迟比较信号(Q)，并且其中，所述逻辑单元(47)被配置为根据所述第一时钟信号(P1)生成第一内部时钟信号(P1d)，并且使用所述第一内部时钟信号(P1d)和所述延迟比较信号(Q)来提供所述第一控制信号(P1d_x)和所述第二控制信号(P1d_x_VCM)。8.根据权利要求5至7中任一项所述的光学感测装置，其中，所述逻辑单元(47)还被配置为根据在...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉维，
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：