光学接近传感器制造技术

光学接近传感器

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学接近传感器


[0001]本公开内容涉及光学接近传感器
。
具体地，本公开内容涉及包括光电二极管
、
光源和测量电路的光学接近传感器，测量电路用于确定光源关闭时感测到的光与光源开启时感测到的光之间的差
。
本公开内容还涉及包括光学接近传感器的移动通信设备
。

技术介绍

[0002]光学接近传感器用于电子设备以确定对象相对于电子设备的接近度
。
该对象可以是使用该电子设备的操作者的身体的一部分，并且该电子设备可以是诸如智能手机的移动通信设备
。
在工业应用中，光学接近传感器可以用于确定穿过区域的对象的接近事件
。
接近传感器可以基于光强度测量，其中光源照射目标空间，使得反射光是离传感器最近的对象的距离的函数
。
可以执行至少两个测量来确定当光源例如
LED
或
VCSEL
开启和光源关闭时接收到的光
。
差代表反射光，反射光是对象接近度的函数
。
开启测量和关闭测量的相减去除了系统环境光
。
在传统的光学接近传感器中，光源开启的第一测量和光源关闭的第二测量具有相等的持续时间
。
[0003]在当前的智能手机中，光学接近传感器和光源可以放置在智能手机显示器的背面，智能手机显示器可以基于
OLED(
有机发光二极管
)
技术
。
在这种情况下，在不影响显示失真的情况下，光源可以开启多久是有限制的
。
在用于接近的光源和
OLED
显示器刷新信号中也可能涉及一些同步
。
[0004]接近传感器中使用的电子设备生成影响计算准确性的噪声
。
测量信号中的噪声的主要来源可能是在开启测量阶段和关闭测量阶段期间接收光的光电二极管的散粒噪声
。
在高环境光条件下，散粒噪声变得至关重要，这可能涉及环境光在
100klux
或更大的范围内的情况
。
[0005]光学接近传感器需要提高光学接近传感器的
SNR(
信噪比
)。
为了降低由光电二极管生成的散粒噪声的影响，需要在高环境光条件下提高光学接近传感器的
SNR。
光学接近传感器应该适用于在传感器放置在显示屏背面的背面
OLED
条件下的智能手机应用
。
[0006]本公开内容的目的是提供具有改进的
SNR
的光学接近传感器
。
[0007]本公开内容的另一目的是提供在高环境光条件下具有改进的
SNR
的光学接近传感器
。
[0008]本公开内容的又一目的是提供在背面
OLED
的情况下在高环境光条件下具有改进的
SNR
的光学接近传感器
。
[0009]本公开内容的又一目的是提供具有提高的精度的光学接近传感器的移动通信设备
。

技术实现思路

[0010]上述目标中的一个或更多个通过具有本权利要求1的特征的光学接近传感器来实现
。
[0011]根据实施方式的光学接近传感器包括接收光学光的光电二极管
。
传感器包括光源，该光源被配置成在光源的开启阶段期间发光
。
光源可以是
LED(
发光二极管
)
或
VCSEL(
垂直腔面发射激光器
)
或者可以通过集成电路技术形成的另一光源
。
光学接近传感器包括耦接至光电二极管的测量电路，使得测量电路评估通过光电二极管接收到的光
。
测量电路能够操作并被配置成测量在光源关闭的第一阶段中由光电二极管接收到的光，使得仅环境光由光电二极管接收并且由测量电路评估
。
测量电路还能够操作并被配置成测量在光源开启的第二阶段中由光电二极管接收到的光，使得环境光加上由光源发射并被对象反射的光由光电二极管接收并评估
。
测量电路确定在第一阶段和第二阶段中测量的光之间的差
。
光测量相互减去，使得反射光被分离，并且作为指示对象的接近事件的量度
。
也可以在第一阶段使光源开启，在第二阶段使光源关闭，并且在电子电路中适当地减去光测量以估计反射光
。
第二阶段可以在第一阶段之后执行，或者第一阶段可以在第二阶段之后执行
。
[0012]根据实施方式，光源关闭的第一阶段比光源开启的第二阶段长，使得第一阶段期间的测量比第二阶段期间的测量长
。
在关闭阶段接收和评估更多的光，使得与电路中生成的噪声特别是光电二极管的散粒噪声相比，接收到更多的信号能量
。
光源开启的第二阶段期间的测量时间受到在
OLED
在背面的情况下由光源生成的可接受失真的限制
。
实际上，第一阶段可以是第二阶段的整数倍，第一阶段可以是第二阶段的两倍或四倍或八倍，或者甚至更高的整数倍
。
[0013]应用比第二阶段更长的第一阶段可以通过第一实施方式和可选的第二实施方式来实现
。
根据第一实施方式，光源关闭以测量环境光的第一阶段包括第一子阶段和第二子阶段的连续执行，其中在第一子阶段和第二子阶段中的每一个期间测量光
。
[0014]测量电路包括耦接至光电二极管的积分器
、
耦接至积分器下游的求和保持电路以及设置在积分器与求和保持电路之间的用于对积分器输出电压信号进行采样的电容器装置
。
[0015]电容器装置包括至少第一电容器和第二电容器，其中所述电容器中的一个选择性地在作为关闭阶段的第一阶段的至少第一子阶段和第二子阶段期间在操作时连接在积分器的输出端与求和保持电路的输入端之间
。
在作为光源的开启阶段的第二阶段期间，第一和第二电容器的并联连接在操作时连接在积分器的输出端与求和保持电路的输入端之间
。
因此，在第一阶段期间，电容器中的仅一个电容器操作，在第二阶段期间，两个电容器以平均电荷被转移至求和保持电路的并联连接操作
。
[0016]由于第一阶段比第二阶段长，并且包括第一子阶段和第二子阶段，第一电容器在第一子阶段期间操作，而第二电容器在第二子阶段期间操作
。
这样的子阶段可以扩展至高于两个子阶段，其中更多的电容器作为并联阵列连接在求和保持输入端，其中每个电容器存储一个子阶段的积分电压
。
[0017]第一电容器和第二电容器在第一子阶段
、
第二子阶段和第二阶段期间的操作通过设置在电容器板中的一个与积分器的输出端之间以及电容器板中的另一个与求和保持电路的输入端之间的开关来实现
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种光学接近传感器
(100)
，包括：
‑
光电二极管
(205)
；
‑
光源
(110)
，所述光源
(110)
被配置成发射光；
‑
耦接至所述光电二极管
(205)
的测量电路
(120)
，所述测量电路被配置成测量在所述光源关闭的第一阶段
(301
，
304
；
311
，
……
，
314
，
317
，
……
，
320)
中以及在所述光源开启的第二阶段
(302
，
303
；
315
，
316)
中由所述光电二极管接收到的光，并且被配置成确定在所述第一阶段和所述第二阶段中所测量的光之间的差，其中，所述第一阶段比所述第二阶段长
。2.
根据权利要求1所述的光学接近传感器，其中，所述第一阶段包括连续执行的至少第一子阶段
(311)
和第二子阶段
(312)。3.
根据权利要求2所述的光学接近传感器，其中，所述测量电路包括耦接至所述光电二极管
(205)
的积分器
(210)、
耦接至所述积分器
(210)
下游的求和保持电路
(250)
以及设置在所述积分器与所述求和保持电路之间的电容器装置
(230)
，其中，所述电容器装置
(230)
包括至少第一电容器和第二电容器
(231
，
232
，
233
，
234)
，其中，在所述第一阶段期间，所述第一电容器和所述第二电容器中的选择性的一个在操作时连接在所述积分器
(210)
的输出端
(213)
与所述求和保持电路
(250)
的输入端
(253)
之间，并且在所述第二阶段期间，所述第一电容器和所述第二电容器
(231
，
232
，
233
，
234)
的并联连接在操作时连接在所述积分器
(210)
的输出端
(213)
与所述求和保持电路
(250)
的输入端
(253)
之间
。4.
根据权利要求3所述的光学接近传感器，其中，在所述第一子阶段
(311)
期间，所述第一电容器
(CS1)
在操作时连接在所述积分器的输出端与所述求和保持电路的输入端之间，并且在所述第二子阶段
(312)
期间，所述第二电容器
(CS2)
在操作时连接在所述积分器的输出端与所述求和保持电路的输入端之间
。5.
根据权利要求3或4所述的光学接近传感器，其中，所述电容器装置
(230)
还包括：
‑
第一开关
(241)
，所述第一开关
(241)
连接在所述积分器的输出端
(213)
与所述第一电容器
(231)
之间；
‑
第二开关
(242)
，所述第二开关
(242)
连接在所述求和保持电路的输入端
(253)
与所述第一电容器
(231)
之间；
‑
第三开关
(243)
，所述第三开关
(243)
连接在所述积分器的输出端
(213)
与所述第二电容器
(232)
之间；以及
‑
第四开关
(244)
，所述第四开关
(244)
连接在所述求和保持电路的输入端
(253)
与所述第二电容器
(232)
之间
。6.
根据权利要求5所述的光学接近传感器，其中，所述电容器装置
(230)
被配置成：
‑
将所述第一开关和所述第二开关
(241
，
242)
设置为在所述第一子阶段
(311)
期间导通，以及在所述第二子阶段
(312)
期间不导通；
‑
将所述第三开关和所述第四开关
(243
，
244)
设置为在第一子阶段
(311)
期间不导通，以及在第二子阶段
(312)
期间导通
。7.
根据权利要求5或6所述的光学接近传感器，其中，所述电容器装置
(230)
被配置成在所述第一阶段
(311
，
312)
期间使所述第一开关和所述第二开关
(241
，
242)
与所述第三开关和所述第四开关
(243
，

【专利技术属性】
技术研发人员：克里希纳，
申请(专利权)人：ams，
类型：发明
国别省市：