为红外抑制而具有颜色传感器和透明传感器的光感测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了为红外抑制而具有颜色传感器和透明传感器的光感测装置。一种光感测装置具有阻挡光路中的可见光的第一滤光器。该光感测装置还具有第一颜色传感器和一透明传感器，用于检测在第一滤光器之后光路中的光。光强度计算器基于（ａ）第一颜色传感器的输出信号与（ｂ）透明传感器的输出信号之间的差异，来计算光路中可见光的强度的度量。也描述和要求了其他实施例。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的一实施例涉及具有集成的环境光传感器(ambient lightsensonALS)的 便携式电子装置。也描述了其他实施例。
技术介绍
诸如多功能智能电话、数字媒体播放器以及专用数字相机和导航装置之类的便携 式电子装置具有可在各种照明环境下使用的显示屏幕。这种装置中集成有一种能够(实时 地)提供对装置外的紧邻环境中的可见光的当前水平的指示的功能。这被称为环境光传感 器功能(或ALS)。ALS可用于诸如自动管理显示屏幕的亮度以获得更好的易辨认性或者节 省电池能量(取决于当前环境光水平)之类的应用。最近，先进的消费级ALS集成电路(IC)装置已经被开发出来，这些装置具有内置 的固态光传感器以及相关联的模拟和数字电路，实时地提供对入射在IC装置上的环境可 见光的相当精确的测量。这些IC装置在很大程度上是根据互补金属氧化物半导体(CMOS) 制作过程技术来制造的。许多典型CMOS光传感器结构(例如，CMOS光敏二极管)的响应是由红外(IR)成 分而不是可见光成分主导的。这在一些人工照明环境中产生了问题。例如，与被荧光灯照 明时相比，基于CMOS的ALS装置在被白炽灯照明时将有可能指示其周围环境“更明亮”。这 是因为白炽灯照明与例如荧光灯照明相比具有相当高的IR成分，而传感器无法区分IR主 导的照明条件和可见光主导的照明条件。为了帮助减轻此问题，IR阻挡滤光器(IR削减滤 光器)可被放置在传感器前，从而减小传感器的输出对IR成分的灵敏度。当然，在实践中，IR削减滤光器并非理想的，因为仍然有可观量的IR成分将会通 过滤光器并被传感器检测到。虽然相对较小，但这样的IR渗漏在以下情形中对于ALS来说 仍可能太大了。考虑便携式电子装置的透光外盖具有相对平滑或均一的正面而其中没有任 何实体开口的情况。ALS芯片位于外盖之下，以感测装置外的环境光水平。在一些情况下， 希望也使得该正面从外面看起来是暗的(例如，出于美观原因)。为了实现这一点，一层IR 透射墨水可被施加到该外盖的背面，这使得外盖正面是均一的暗色(例如，黑色)。然而，IR 墨水层只允许很少量的可见光成分通过并到达下方的传感器(例如，透射率不大于5% )。 这减损了在传感器的输出信号中区分IR与可见光的能力(尽管利用IR削减滤光器实现了 IR成分的减少)。
技术实现思路
本专利技术的一实施例是一种可在便携式电子装置中执行环境光传感器(ALS)的功 能的光感测装置。该装置的元件包括阻挡光路中的可见光的第一滤光器以及在第一滤光器 之后检测光路中的光的一组传感器。这些传感器至少包括第一颜色传感器和透明传感器。 该装置还包括计算光路中可见光的强度的度量的光强度计算器。该计算基于第一颜色传感 器的输出信号与透明传感器的输出信号之间的差异。换言之，环境光水平的度量是基于至少一个颜色通道与透明通道的差来计算的。这样，光路中的IR成分被有利地抵消(当取得 颜色传感器和透明传感器的输出信号之间的差异时)。在另一实施例中，对(表示环境光水平的)光强度的计算不仅使用一个颜色通道 与透明通道之间的差异，还使用另一差异量，即另一颜色通道与透明通道之间的差异。这种 技术可以用在第一和第二颜色传感器分别是例如红色和蓝色传感器时，红色和蓝色传感器 可很容易地作为传统的RGB光传感器的一部分而得到。在这种情形下，强度计算器将分别 表示青色和黄色值的至少两个透明-颜色差转换成绿色值。后者随后可用于计算作为光强 度的直接度量的勒克斯值。以上总结并不包括对本专利技术的所有方面的无遗漏的列举。本专利技术应当认为包括了 可根据以上总结的各种方面以及在以下的“具体实施方式”中公开以及在随本申请提交的 权利要求中具体指出的各种方面的所有适当组合实现的所有系统和方法。这种组合具有以 上总结中没有具体记载的特定优点。附图说明在附图中以示例方式而非限制方式图示了本专利技术的实施例，附图中相似的标号指 示类似的元件。应当注意，在本公开中提及本专利技术的“一实施例”或“一个实施例”不一定 指的是同一实施例，它们意指至少一个。图1是根据本专利技术一实施例的环境光传感器的框图。图2是根据本专利技术另一实施例的环境光传感器的框图。图3示出了便携式电子装置中的前盖的ALS部分的示例性实现方式。图4是便携式电子装置中的示例性的一组计算功能块的框图。具体实施例方式现在参考附图说明本专利技术的若干实施例。每当在实施例中描述的部件的形状、相 对位置和其他方面未被清楚限定时，本专利技术的范围就不仅限于所示出的部件，这些部件只 是意图用于例示目的。另外，虽然阐述了许多细节，但是应当理解，没有这些细节也可以实 现本专利技术的一些实施例。在其他情况下，没有详细示出公知的电路、结构和技术，以避免妨 碍对本说明书的理解。参考图1，根据本专利技术一实施例的环境光传感器(ALS)的框图被示出。入射光(将 要被感测以便确定其中的可见光成分)沿着通过第一滤光器104(其阻挡可见光成分)的 光路，然后到达下方的一组光传感器106、108、110。第一滤光器104用于使位于其下方的传 感器电子装置基本上不可见，否则肉眼就可从滤光器104上方看见这些传感器电子装置。 这可以起到美观的功能，例如，如果在滤光器104上方希望有均一或平滑且暗的外观的话。 这可以通过将滤光器104构造为基板的一部分来实现，该基板上有一层IR透射墨水，该层 IR透射墨水也阻挡可见光。当然，虽然滤光器104被宣称为阻挡可见光，但在实际意义上它并不会“完全地” 阻挡所有可见光。例如，在一种实现方式中，滤光器104在可见光谱中具有大约2%-5% 的透射率，而在IR光谱中具有高于90%的透射率。如果对可见光成分的透射率比该值高 得多，则滤光器104可能不会给出从上方来看足够暗的外观(允许下方的传感器电子装置在一定程度上可见)。另一方面，如果对可见光成分的透射率太低(例如，远低于2%)，则 到达光传感器106-110的可见光的量可能不足。滤光器104的透射率应当基于光传感器 106-110对可见光成分的灵敏度相对于它们对IR成分(其也存在于入射光中)的灵敏度来 选择。颜色光传感器106、108的输出提供了这样的信号该信号指示出所感测到的特定 的可见颜色而非其他颜色的光的强度。从另一角度来看，颜色光传感器是被调谐来检测特 定的可见颜色的光感测装置。与之不同，透明(clear)传感器110输出这样的信号该信号 指示出所感测到的若干种可见颜色的光的强度。具体地，透明传感器可以输出这样的信号 该信号给出所感测到的整个可见光谱上的光的强度。光传感器106-110可以是对可见光有足够灵敏度的固态CMOS传感器或者其他适 当传感器。这些传感器包括在CMOS制作过程或其他适当的半导体或集成电路制作过程中 构建的光敏二极管或光敏晶体管。虽然图1所示的实施例具有额外的颜色传感器108，但 只要至少一个颜色传感器106和至少一个透明传感器110。在一种实现方式中，颜色传感 器106、108中的每一个具有不同的滤色器元件，该元件覆盖着相应的光电检测器元件。换 言之，颜色传感器106、108中的每一个被调谐来感测一种不同颜色的可见光。与颜色传感 器106、108不同，透明传感器110输出的信号指示出所感测到的较宽范围的不同可见颜色 而不只是单个颜色本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光感测装置，包括：第一滤光器，阻挡光路中的可见光；第一颜色传感器和一透明传感器，检测在所述第一滤光器之后所述光路中的光；以及光强度计算器，基于（ａ）所述第一颜色传感器的输出信号与（ｂ）所述透明传感器的输出信号之间的差异，来计算所述光路中可见光的强度的度量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：青玉约翰泰姆，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]