CN101944897A - 具有改进的环境光滤除的近程传感器 - Google Patents

具有改进的环境光滤除的近程传感器 Download PDF

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Abstract

根据一个实施例，近程传感器包括驱动器、光电二极管(PD)、带有模拟-到-数字-到-模拟(ADA)反馈的模数转换器(ADC)以及控制器。把驱动器适配成选择性地驱动光源。把光电二极管(PD)适配成产生表示光电二极管检测到的光的强度的光电二极管电流信号(Idiode)，其中光电二极管检测到的光可以包括环境光和/或从接近光电二极管的物体反射的由光源发射的光。把控制器适配成控制驱动器和带有ADA反馈的模数转换器。带有ADA反馈的模数转换器的数字输出表示在滤除光电二极管检测到的至少一大部分环境光的情况下物体到光电二极管的接近程度。

Description

具有改进的环境光滤除的近程传感器
优先权要求
本申请要求下列美国专利申请的优先权：
·2010年3月2日提交的、题为“PROXIMITY SENSOR WITH IMPROVED AMBIENT LIGHT REJECTION”的美国专利申请12/716,220(代理案卷号：ELAN-01236US1)；
·2009年7月7日提交的、题为“PROXIMITY SENSORS WITH IMPROVED AMBIENT LIGHT REJECTION”的美国专利申请61/223,597(代理案卷号：ELAN-01236US0)。
技术领域
本发明的一些实施例涉及近程传感器以及相关的方法和系统。
背景技术
红外(IR)近程传感器在手机和手持设备应用中正变得流行起来。例如，可以使用传感器来控制便携式电子设备的触摸屏界面。当诸如人的手指之类的物体正在接近时，传感器检测到该物体。当检测到物体时，触摸屏界面等可以执行动作，诸如启动或禁止显示器背光、显示“虚拟滚轮”、导航垫或虚拟键盘等。
传统的模拟输出红外近程传感器一般包括分立元件，包括红外(IR)发光二极管(LED)、使红外发光二极管导通和截止的开关、以及红外(IR)光电二极管(PD)。在正常工作期间，开关向红外发光二极管传送电流。当存在任何物体时，物体会反射从红外发光二极管发射的红外光(或至少一部分红外光)，并且由红外光电二极管接收。红外光电二极管将反射光和环境光转换成电流，该电流流向与光电二极管并联的电阻。电阻上的电压就是模拟输出。光电二极管接收到的反射的红外光的强度以约1/(4*X^2)的速率降低，其中X是物体和光电二极管之间的距离。然而，如刚才所提及的，光电二极管接收到的总红外光还包括环境红外光，这可以来自太阳光、卤素灯、白炽灯、荧光灯等。图1A示出这些不同类型光的光谱。
为了提高传感器的信噪比，传统模拟输出近程传感器的光电二极管一般制造成具有相当大的传感器面积和特殊的封装，具有峰值在红外发光二极管发射波长处的窄带通滤波器。图1B中示出了这种红外光电二极管的典型的光谱响应，此外，为了提高信噪比，一般使用相当大的电流来驱动红外发光二极管以便发射较强的红外光信号。大尺寸传感器面积、特殊封装以及大电流的使用使得如此的传统红外近程传感器用于手机和其它手持设备应用是不适合的，或至少不是最优的。
由于近程传感器意味着在包括环境光的用户环境中工作，即使存在很强的环境光，这种传感器也最好能够检测弱信号(对于较低功率工作和/或较长距离检测)。然而，在这种传感器中环境光所产生的光电流通常过分地控制了传感器。这导致由于强环境光干扰而不应该触发时容易错误地触发这些传感器，或应该触发时却没有触发这些传感器。
试图滤除环境光的一些传统技术使用跨阻抗放大器，如参考图1C和1D所描述的。在图1C中1，在前置放大器102的输入处提供高通电阻-电容(RC)网络，以通过信号的高频分量同时阻挡低频分量。然而，这个解决方案有两个缺点。第一，为了获得低的截止频率，需要极大的电阻器(R)和极大的电容器(C)，这是不希望有的情况，因为如此的无源元件占据了极大的芯片面积，并且对于寄生耦合噪声是敏感的。第二，电阻器(R)上的电压随平均光电流变化，这导致环境光水平直接影响了前置放大器的共同输入(因此直接影响了总性能)。在图1D所示的替代配置中，围绕跨阻抗放大器的有源反馈回路代替了RC网络。在该配置中，通过使用基于光电流信号峰值的模拟电平检测来获得环境光滤除。然而，这个技术假设平均电流是不变的，从而需要复位机构，并且以极低速度工作。
发明内容
根据一个实施例，近程传感器包括驱动器、光电二极管、带有模-到-数-到-模反馈的模数转换器(ADC)以及控制器。适配驱动器使之选择性地驱动光源。适配光电二极管(PD)使之产生表示光电二极管检测到的光的强度的光电二极管电流信号(Idiode)，其中光电二极管检测到的光可以包括环境光和/或光源发射的光(从接近光电二极管的物体反射的光)。适配控制器使之控制驱动器和带有ADA(模拟-到-数字-到-模拟)反馈的模数转换器。带有ADA反馈的模数转换器的数字输出表示在滤除光电二极管检测到的至少一大部分环境光的情况下物体到光电二极管的接近程度。
根据一个实施例，带有ADA反馈的模数转换器包括M-位模数转换器、M-位数模转换器(DAC)以及N-位模数转换器。适配M-位模数转换器使之接收第一模拟信号(表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间(例如，t1)检测到的光的强度)，并且把第一模拟信号转换成M-位数据(表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度)。适配M-位数模转换器使之接收通过M-位模数转换器产生的M-位数据(表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度)，并且把M-位数据转换成第二模拟信号，例如，图4和5中的Idac(表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度)。适配N-位模数转换器使之接收第三模拟信号(表示光电二极管在另一个时间周期期间，例如，t2、t3和t4，检测到的光的强度)，其中从中减去通过M-位数模转换器产生的第二模拟信号。还配置N-位模数转换器使之把第三模拟信号转换成N-位数据，该数据是带有ADA反馈的模数转换器的数字输出。根据一个实施例，在又一个时间周期(例如，t2、t3和t4)的一部分(例如，t2)期间驱动光源发光，并且在又一个时间周期(例如，t2、t3和t4)的另一部分(例如，t3和t4)期间不驱动光源发光。此外，根据一个实施例，驱动光源发光的又一个时间周期(例如，t2、t3和t4)的一部分(例如，t2)比不驱动光源发光的又一个时间周期(例如，t2、t3和t4)的另一部分(例如，t3和t4)要短。
根据一个实施例，N-位模数转换器包括加-减计数器，它在又一个时间周期(例如，t2、t3和t4)的一部分(例如，t2和t3)中驱动光源发光的至少一部分(例如，t2)期间进行加法计数，并且在又一个时间周期(例如，t2、t3和t4)的其余部分(例如，t4)期间进行减法计数，从而产生计数值。根据该实施例，在又一个时间周期(例如，t2、t3和t4)结束处的计数值是N-位数据，该N-位数据表示在滤除光电二极管检测到的至少一大部分环境光的情况下物体到光电二极管的接近程度。
根据一个实施例，M＜N。根据另一个实施例，M＝N。在再一个实施例中，M＞N。
本发明的一些实施例还针对一些系统，所述系统包括近程传感器，诸如上面概述的那一种。如此的系统还可以包括能够启动和禁止的子系统以及接收带有ADA反馈的模数转换器的数字输出和基于带有ADA反馈的模数转换器的数字输出启动或禁止子系统的比较器或处理器。例如，如此的子系统可以是触摸屏、显示器、背光源、虚拟滚轮、虚拟键盘或导航垫，但是不局限于这些。
本发明的一些实施例还针对可用于检测物体相对于光电二极管的接近程度的一些方法，或更一般地，与光源和光电二极管(PD)一起使用的一些方法。如此的方法可以包括选择性地驱动光源。如此的方法还可以包括产生第一模拟信号(表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度)，以及把第一模拟信号转换成M-位数据(表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度)。该方法还可以包括把M-位数据转换成第二模拟信号(表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度)。该方法可以进一步包括产生第三模拟信号(表示光电二极管在又一个时间周期期间，例如，t2、t3和t4，检测到的光的强度，其中从中减去通过M-位数模转换器产生的第二模拟信号)。此外，该方法可以包括把第三模拟信号转换成N-位数据，该N-位数据表示在滤除光电二极管检测到的至少一大部分环境光的情况下物体到光电二极管的接近程度。根据一个实施例，在又一个时间周期(例如，t2、t3和t4)的一部分(例如，t2)期间驱动光源发光，以及在又一个时间周期的另一部分(例如，t3和t4)期间不驱动光源发光。该方法还可以包括根据N-位数据启动或禁止子系统。
从下面阐明的详细说明、附图和权利要求书，本发明再有的和另外的实施例以及各个实施例的特征、方面和优点会变得显而易见。
附图说明
图1A示出不同类型光的光谱。
图1B示出红外(IR)光电二极管的示例性光谱响应。
图1C和1D示出已经与光检测器一起使用以试图滤除环境光的一些传统电路。
图2示出根据本发明一个实施例的单片低成本和低功率红外近程传感器。
图3示出可以在图2的近程传感器中使用的、没有任何光谱滤波器的光电二极管(PD)的示例性光谱响应。
图4示出根据本发明一个实施例的、可以在图2的近程传感器中使用以提高环境光滤除的、带有模拟-到-数字-到-模拟(ADA)反馈的模数转换器(ADC)。
图5示出根据本发明一个实施例的用于解释图2的近程传感器的工作的定时图，所述近程传感器是使用图4的带有ADA反馈的模数转换器来实现的。
图6示出如何在图4的带有ADA反馈的模数转换器中实现N-位和M-位模数转换器，以及相应的可能定时图。
图7是根据本发明一个实施例的系统的高级方框图。
图8足根据本发明一个实施例的方法的流程图。
具体实施方式
图2示出根据本发明一个实施例的包括单片芯片的单片低成本和低功率近程传感器200，所述单片芯片包括CMOS集成光电二极管202、模数转换器(ADC)204、红外发光二极管驱动器(IR LED)206以及定时控制器208。受到定时控制器208控制的红外发光二极管驱动器206有选择地驱动外部红外发光二极管210。定时控制器208可以向ADC 204提供时钟信号。在ADC 204包括加-减计数器时，定时控制器208还可以提供规定计数器何时进行加法计数和何时进行减法计数的二进制加-减控制信号。此外，定时控制208可以向ADC204的部件提供其它定时控制信号，如可以从下面图4和5的讨论中得以理解。传感器200的优点在于它能够使光电二极管电流(Idiode)直接转换成数字输出，从而以小偏差和高分辨率来处理相当小的电流信号，如可以从下面的讨论中得以理解。
根据一个实施例，光电二极管(PD)202是没有任何光谱滤波器的正规的PN结二极管，在图3中示出其示例性的光谱响应。
较佳地，相对于IR LED 210和PD 202彼此来安排IR LED 210和PD 202，以致红外光不能从IR LED 210直接传播到PD 202，而是，PD 202较佳地只检测来自IR LED 210的、已经从传感器200近处的物体201反射的光。如这里所使用的术语，环境光是指背景光，即，并非由IR LED 210产生的光引起的、已经存在于室内或室外的光。这种环境光包括在包括红外波长的宽波长范围上的辐射。
仍参考图2，当IR LED驱动器206断电(即，图2中的开关S0开路)时，外部IR LED 210因此而截止(即，不产生任何红外光)，到ADC 204的输入表示(例如，正比于)环境光的强度。当使红外发光二极管驱动器206(即开关S0闭合)通电时，外部IR LED 210导通(即，产生红外光)，到ADC 204的输入表示(例如，正比于)环境光和接收到的红外光(来自IR LED 210的、已经向PD 202反射和通过PD 202检测的)两者的强度。当物体不与传感器200接近时，实质上没有IR LED 210产生的红外光会向PD反射，因此，在该情况下，到ADC 204的输入再次表示(例如，正比于)环境光的强度。
图4示出根据本发明一个实施例的带有反馈的ADC 404，可以用于实现图2所示的ADC 204。ADC 404包括包含N-位ADC 414的N-位正向通路。ADC404还包括用于经由直接光电二极管电流处理来滤除环境光的M-位反馈回路。反馈回路包括M-位ADC 424和M-位数模转换器(DAC)430。还可以把反馈回路称为ADA反馈回路，因为它包括模拟-到-数字-到-模拟(ADA)转换。因此，可以把ADC 404称为带有ADA反馈的模数转换器。正向通路的N-位ADC414的输出提供ADC 404的N-位输出，这可以是图2中ADC 204的N-位输出。根据本发明的一个实施例，M＜N(例如，M＝7和N＝8)。然而，M＝N或M＞N也在本发明的范围内。从这里的说明可以理解，使用带有M-位ADA反馈回路的N-位模数转换器来滤除环境光和增加近程感测的动态范围和灵敏度。使用ADA反馈回路比使用模拟反馈回路的一些优越之处包括较高的速度/较快的操作，较小的硅尺寸以及较低的噪声。
根据一个实施例，M-位ADC 424和M-位DAC 430具有相同的满标度基准电流以减少以及较佳地除去M-位ADC 424和M-位DAC 430中增益误差的影响。可以使用电荷平衡模数转换器来实现M-位ADC 424，图6中示出其一个例子，但是不局限于此。例如，可以使用M-位二进制加权电流源来实现M-位DAC 430以便节约电路尺寸，但是不局限于此。也可以使用电荷平衡模数转换器来实现N-位ADC 414，图6中示出其一个例子，但是用了与M-位ADC 424的不同的满标度基准电流，但是不局限于此。在下面的讨论中，将假设每个模数转换器包括一个计数器(例如，图6中的加-减计数器618)，其中计数器的输出是模数转换器的输出。这可以较佳地从下面图6的讨论中理解。
可以统称为图5的图5(a)、(b)和(c)示出根据本发明一个实施例的近程检测中的信号处理的定时图。当说明图5(a)、(b)和(c)的定时图时，参考图2和4中的部件。
图5(a)示出M-位ADC 424、M-位DAC 420和带有M-位ADA反馈回路的N-位模数转换器404的N-位ADC 414(可以用来实现ADC 204)的定时，以及激光驱动器206的定时。图5(b)示出PD 202产生的光电二极管电流Idiode的定时。图5(c)示出通过N-位ADC 414转换成N-位和通过M-位模数转换器转换成M-位的电流Iadc的定时。从图4和图5(a)、(b)和(c)可以理解，当M-位DAC 430断电时，Iadc＝Idiode，而当M-位DAC 430通电时，Iadc＝Idiode-Idac。
在时间周期t1期间(当M-位ADC 424通电、M-位DAC 430断电、N-位ADC 414断电以及LED驱动器206不驱动LED 210时)，PD 202响应于环境光而产生光电二极管电流Idiode，而M-位ADC 424把Idiode转换成M-位代码。结果，在时间周期t1期间，使电流Iadc(图4中)实质上与Idiode相同，如可以从图5(a)、(b)和(c)中理解。当M-位ADC 424通电时，它把在其输入处接收到的模拟光电流转换成数字数据，在转换时间结束时锁存该数字数据(例如，通过图6中的锁存器620)，并且在M-位ADC 424的输出处提供该数字数据(甚至在M-位ADC 424从通电变化到断电之后)。同时，M-位ADC424通电，并且执行转换：M-位DAC 430断电，它的输出是零；并且N-位ADC414断电，不执行转换，它的输出是零。
在时间周期t2、t3和t4期间(在此期间M-位ADC 424断电，而M-位DAC430通电)，M-位DAC 430在其数字输入处接收由M-位ADC 424在时间周期t1结束时输出的M-位代码，并且M-位DAC 430基于M-位代码输出模拟电流Idac，模拟电流Idac表示在时间周期t1期间检测到的环境光。
在时间周期t2期间，LED驱动器206正在驱动LED 210，这导致Idiode表示通过PD 202检测到的环境光和红外光两者，所述红外光是来自IR LED210，经过物体201反射和通过PD 202检测到的。同样，在时间周期t2期间，N-位ADC 414通电，并且进行加法计数。
在时间周期t3期间，虽然LED驱动器206不再驱动LED 210，但是N-位ADC 414仍通电，并且仍进行加法计数。下面解释这种情况的益处。
在时间周期t4期间(最好像时间周期t2加上时间周期t3那么长)，LED驱动器206不驱动LED 210，这导致Idiode只表示通过PD 202检测到的环境光。同样，在时间周期t4期间，N-位ADC 414通电，并且进行减法计数。
如可在图5(C)中看到的那样，在时间周期t2、t3和t4期间，Iadc＝Idiode-Idac。这使N-位ADC 414在M-位DAC 430通电的两个时隙期间处理信号Iadc＝Idiode-Idac。在一个时隙期间，N-位ADC 414进行加法计数(转换)，同时LED 210至少在一部分时隙中导通；在另一个时隙期间，N-位ADC414进行减法计数(转换)，同时LED 210截止。根据一个实施例，发光二极管只在N-位ADC进行加法计数的一部分时间(例如，一半时间)内导通，以补偿LED驱动器定时的可能延迟，从而保证在N-位ADC 414进行加法计数的同时PD 202只检测从物体反射的LED光。另一种说法，根据一个实施例，N-位ADC 414在比LED 210导通(即，只有时间周期t3)的时间量长的一个时间量内(即，时间周期t2和t3)进行加法计数，以确保N-位ADC 414在光电检测器202检测到从物体201反射的LED光的整个时间中进行加法计数。
在完成加法计数和减法计数之后，N-位ADC 414输出N-位数据，该数据表示(例如，直接正比于)从物体反射的LED光产生的光电二极管电流Idiode分量，并且与通过环境光产生的光电二极管电流和从M-位ADC 424输出的电流之间的差(即，ADA反馈回路的残余)无关。包括ADA反馈回路和N-位ADC 414的加-减计数的完成的近程检测速度比使用传统跨阻抗放大器技术来滤除环境光可能的近程检测速度要快得多。上面参考图1C和1D讨论了这种传统跨阻抗放大器技术的例子。
总结起来说，ADA反馈回路大大地增加了近程感测的动态范围。通过减小来自ADA反馈回路的残余的影响，具有特定LED定时的N-位ADC 414的加法计数和减法计数方案大大地增加了近程感测的灵敏度。
图6示出如何在图4的带有ADA反馈的模数转换器404中实现N-位ADC414和M-位ADC 424作为电荷平衡模数转换器，以及相应的示例性定时图。如图6所示，每个模数转换器可以包括积分器612、比较器614、D触发器(dff)616、计数器618以及锁存器620。对于N-位ADC 414来说，计数器618最好应该是加-减计数器，以致可以使用计数器来执行减法功能。对于M-位ADC 424来说，计数器只需要在一个方向上计数，例如，加法计数。
对于通过N-位ADC 414执行的每个N-位的模数转换，需要2^N个时钟周期。在每个转换时间期间，对来自dff 616的1的数量进行计数，并且对于每个相应的1，把Tclock*Iref的电荷传送到积分器612。这里，Tclock是时钟周期，而Irefn是与N-位ADC 414相关联的基准电流。根据电荷守恒：
Iadc*Tclock*2^N＝Irefn*Tclock*DataN    (公式1A)
这里Iadc是模数转换器输入处的电流，DataN是模数转换时间结束时通过锁存器620锁存的计数器输出。公式的左边表示通过输入电流从积分器除去的总电荷，而右边表示通过基准电流传送到积分器的总电荷。可以从公式1A表达N-位ADC 414的数字输出(DataN)如下：
DataN＝(Iadc1/Irefn)*2^N-(Iadc2/Irefn)*2^N
     ＝[(Iadc1-Iadc2)/Irefn]*2^N    (公式1B)
在公式1B中，Iadc1是当N-位ADC 414通电并且进行加法计数时的N-位ADC 414的输入处的平均电流，而Iadc2是当N-位ADC 414通电并且进行减法计数时的N-位ADC 414的输入处的平均电流。
相似地，对于通过M-位ADC 424执行的M-位的每个数据(例如，模到数)转换，需要2^M个时钟周期。在每个转换成时间期间，对来自dff 616的1的数量进行计数，并且对于每个相应的1，把Tclock*Irefm的电荷传送到积分器612。这里，Tclock是时钟周期，而Irefm是与M-位ADC 424相关联的基准电流。根据电荷守恒：
Iadc*Tclock*2^M＝Irefm*Tclock*DataM    (公式1C)
可以从公式1C表达M-位ADC 424的数字输出(DataM)如下：
DataM＝(Iadc/Irefm)*2^M             (公式1D)
在公式1D中，Iadc是当M-位ADC 424通电并且进行加法计数时的M-位ADC 424的输入处的平均电流。
根据本发明的一个实施例，可以共享N-位ADC 414和M-位ADC 424的各个部分以减小电路的尺寸，因此而减小了芯片的尺寸。例如，可以共享积分器612、比较器614以及dff 616以及计数器618或它们的至少一些部分。还可以共享定时控制电路。
可以在各种系统中使用本发明实施例的近程传感器，这些系统包括，但是不局限于，手机和手持设备。参考图7的系统700，例如，可以使用近程传感器200来控制是否启动或禁止子系统706(例如，触摸屏、显示器、背光源、虚拟滚轮、虚拟键盘、导航垫等)。例如，近程传感器可以检测何时诸如人的手指之类的物体正在接近，并且基于检测来启动(或禁止)子系统706。更具体地，可以把近程传感器200的输出提供给比较器或处理器704，例如，比较器或处理器可以对近程传感器与一个门限值进行比较以确定物体是否在应该启动(或根据需要禁止)子系统706的范围内。可以使用多个门限值(例如，存储的数字值)，并且可以基于所检测到的物体的接近程度而发生一个以上的响应。例如，如果物体处于第一接近范围内，则可以发生第一响应，而如果物体处于第二接近范围内，则可以发生第二响应。示例性的响应可以包括启动各种系统和/或子系统工作。
使用另外的光源(即除了LED以外的光源)也落在本发明的范围内。例如，可以使用激光二极管代替LED来产生光。另一方面，可以使用白炽灯来代替LED。这些只是几个例子，并非意味着限制。在上述实施例中，描述光源(例如，LED 210)为产生红外光。在另外的实施例中，受控制的光源可以产生另外波长的光，诸如，但是不局限于，可见光谱中的光(例如，蓝、绿或红光)。
本发明的实施例还针对图4中带有ADA反馈的模数转换器，参考图5(a)-(c)对此进行说明。
图8是根据本发明一个实施例的方法的高级流程图。参考图8，如在步骤802处所表示，选择性地驱动光源，例如，图2中的210。如在步骤804和806处所示，产生第一模拟信号(表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度)，并且把其转换成M-位数据(也表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度)。在所示的步骤808处，把M-位数据转换成第二模拟信号，例如，图5和6中的Idac(再次表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度)。换言之，在步骤804、806和808处，存在用于产生模拟信号Idac的模-到-数-到-模转换，模拟信号Idac实质上与时间周期t1期间的Idiode相同，并且用于增加近程感测的动态范围和灵敏度。如在步骤810处所表示，产生第三模拟信号，例如图5和6中的Iadc(其中第三模拟信号表示光电二极管在又一个时间周期(例如，图5中的t2、t3和t4)期间检测到的光的强度，其中从中减去M-位数模转换器产生的第二模拟信号，例如，Iadc＝Idiode-Idac)。如步骤812处所示，把第三模拟信号转换成N-位数据(表示在滤除光电二极管检测到的至少一大部分环境光的情况下物体到光电二极管的接近程度)。根据一个实施例，在又一个时间周期(例如，图5中t2、t3和t4)的一部分(例如，图5中的t2)期间，驱动光源发光，而在又一个时间周期(例如，图5中t2、t3和t4)的另一部分(例如，图5中的t3和t4)期间，不驱动光源发光。该方法还包括根据N-位数据来启动或禁止子系统，如步骤814处所示。
在使用本发明的一些实施例获得极优良的环境光滤除的同时，还有可能，反射和/或吸收滤光器可以覆盖PD 202，这会减少曾经到达光电二极管的红外环境光的量。
在上面已经描述了本发明各个实施例的同时，应该理解，已经作为例子来表示了这些实施例，而并非限制。熟悉相关领域的技术人员会明白，可以作出形式上和细节上的各种改变而不偏离本发明的精神和范围。
任何上述示例性实施例不应该限制本发明的宽度和范围，而只应该根据下面的权利要求书和它们的等效物来限定本发明的宽度和范围。

Claims (22)

1.一种近程传感器，包括：
驱动器，适配成选择性地驱动光源；
光电二极管(PD)，适配成产生用于表示光电二极管所检测到的光的强度的光电二极管电流信号(Idiode)，其中光电二极管所检测到的光可以包括环境光和/或由光源发射的、从接近光电二极管的物体反射的光；
带有模拟-到-数字-到-模拟(ADA)反馈的模数转换器(ADC)；以及
控制器，适配成控制所述驱动器和带有ADA反馈的模数转换器；
其中带有ADA反馈的模数转换器的数字输出表示在滤除光电二极管检测到的至少一大部分环境光的情况下物体到光电二极管的接近程度。
2.如权利要求1所述的近程传感器，其特征在于，带有ADA反馈的模数转换器包括：
M-位模数转换器，适配成：
接收第一模拟信号，所述第一模拟信号表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；以及
把第一模拟信号转换成M-位数据，所述M-位数据表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；
M-位数模转换器(DAC)，适配成：
接收由M-位模数转换器产生的M-位数据，所述M-位数据表示光电二极管在不驱动所述光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；以及
把M-位数据转换成第二模拟信号，所述第二模拟信号表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；以及
N-位模数转换器，适配成：
接收第三模拟信号，所述第三模拟信号表示光电二极管在另一个时间周期期间检测到的光的强度，其中从中减去由M-位数模转换器产生的第二模拟信号；以及
把第三模拟信号转换成N-位数据，所述N-位数据是带有ADA反馈的模数转换器的数字输出；
其中在所述另一个时间周期的一部分期间驱动光源发光，并且在所述另一个时间周期的另一部分期间不驱动光源发光。
3.如权利要求2所述的近程传感器，其特征在于，驱动光源发光的所述另一个时间周期的一部分比不驱动光源发光的所述另一个时间周期的另一部分要短。
4.如权利要求3所述的近程传感器，其特征在于，所述N-位模数转换器包括加-减计数器，所述加-减计数器在所述另一个时间周期的一部分中驱动光源发光的至少一部分期间进行加法计数，并且在所述另一个时间周期的其余部分期间进行减法计数，从而产生计数值，其中在所述另一个时间周期结束处的计数值是N-位数据，所述N-位数据表示在滤除光电二极管检测到的至少一大部分环境光的情况下物体到光电二极管的接近程度。
5.如权利要求2所述的近程传感器，其特征在于，M＜N。
6.如权利要求2所述的近程传感器，其特征在于，M≥N。
7.一种近程传感器，包括：
驱动器，适配成选择性地驱动光源；
光电二极管(PD)；
M-位模数转换器，适配成：
接收第一模拟信号，所述第一模拟信号表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；以及
把所述第一模拟信号转换成M-位数据，所述M-位数据表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；
M-位数模转换器(DAC)，适配成：
接收M-位模数转换器产生的M-位数据，所述M-位数据表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；以及
把M-位数据转换成第二模拟信号，所述第二模拟信号表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；以及
N-位模数转换器，适配成：
接收第三模拟信号，所述第三模拟信号表示光电二极管在另一个时间周期期间检测到的光的强度，其中从中减去由M-位数模转换器产生的第二模拟信号；以及
把第三模拟信号转换成N-位数据，所述N-位数据表示在滤除光电二极管检测到的至少一大部分环境光的情况下物体到光电二极管的接近程度；以及
控制器，所述控制器控制M-位模数转换器、M-位数模转换器以及N-位模数转换器；
其中在所述另一个时间周期的一部分期间驱动光源发光，并且在所述另一个时间周期的另一部分期间不驱动光源发光。
8.如权利要求7所述的近程传感器，其特征在于，所述控制器还控制所述驱动器。
9.如权利要求7所述的近程传感器，其特征在于，驱动光源发光的所述另一个时间周期的一部分比不驱动光源发光的所述另一个时间周期的另一部分要短。
10.如权利要求9所述的近程传感器，其特征在于，所述N-位模数转换器包括加-减计数器，所述加-减计数器在所述另一个时间周期的一部分中驱动光源发光的至少一部分期间进行加法计数，并且在所述另一个时间周期的其余部分期间进行减法计数，从而产生计数值，其中在所述另一个时间周期的结束处的计数值是N-位数据，所述N-位数据表示在滤除光电二极管检测到的至少一大部分环境光的情况下物体到光电二极管的接近程度。
11.如权利要求7所述的近程传感器，其特征在于，M＜N。
12.如权利要求7所述的近程传感器，其特征在于，M≥N。
13.一种与光源和光电二极管(PD)一起使用的方法，包括：
(a)选择性地驱动光源；
(b)产生第一模拟信号，所述第一模拟信号表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；
(c)把第一模拟信号转换成M-位数据，所述M-位数据表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；
(d)把M-位数据转换成第二模拟信号，所述第二模拟信号表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；
(e)产生第三模拟信号，所述第三模拟信号表示光电二极管在另一个时间周期期间检测到的光的强度，其中从中减去由M-位数模转换器产生的第二模拟信号；以及
(f)把第三模拟信号转换成N-位数据，所述N-位数据表示在滤除光电二极管检测到的至少一大部分环境光的情况下物体到光电二极管的接近程度；
其中在所述另一个时间周期的一部分期间驱动光源发光，以及在所述另一个时间周期的另一部分期间不驱动光源发光。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：
(e)根据步骤(f)处产生的N-位数据启动、禁止或调节子系统的操作。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，M＜N。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，M≥N。
17.一种系统，包括：
驱动器，适配成选择性地驱动光源；
光电二极管(PD)，适配成产生用于表示光电二极管检测到的光的强度的光电二极管电流信号，其中光电二极管检测到的光可以包括环境光和/或由光源发射的、从接近光电二极管的物体反射的光；
带有模拟-到-数字-到-模拟(ADA)反馈的模数转换器(ADC)，其中带有ADA反馈的模数转换器的数字输出表示在滤除光电二极管检测到的至少一大部分环境光的情况下物体到光电二极管的接近程度；
控制器，适配成控制所述驱动器和带有ADA反馈的模数转换器；
能够被启动或禁止的子系统；以及
比较器或处理器，用于接收带有ADA反馈的模数转换器的数字输出并且根据带有ADA反馈的模数转换器的数字输出来启动或禁止所述子系统。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，从包括下列各项的组中选择所述子系统：
触摸屏；
显示器；
背光源；
虚拟滚轮；
虚拟键盘；以及
导航垫。
19.如权利要求17所述的系统，其特征在于，带有ADA反馈的模数转换器包括：
M-位模数转换器，适配成：
接收第一模拟信号，所述第一模拟信号表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；以及
把所述第一模拟信号转换成M-位数据，所述M-位数据表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；
M-位数模转换器(DAC)，适配成：
接收M-位模数转换器产生的M-位数据，所述M-位数据表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；以及
把M-位数据转换成第二模拟信号，所述第二模拟信号表示光电二极管在不驱动光源发光的第一时间周期期间检测到的光的强度；以及
N-位模数转换器，适配成：
接收第三模拟信号，所述第三模拟信号表示光电二极管在另一个时间周期期间检测到的光的强度，其中从中减去由M-位数模转换器产生的第二模拟信号；以及
把第三模拟信号转换成N-位数据，所述N-位数据是带有ADA反馈的模数转换器数字输出；
其中在所述另一个时间周期的一部分期间驱动光源发光，并且在所述另一个时间周期的另一部分期间不驱动光源发光。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，驱动光源发光的所述另一个时间周期的一部分比不驱动光源发光的所述另一个时间周期的另一部分要短。
21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述N-位模数转换器包括加-减计数器，所述加-减计数器在所述另一个时间周期的一部分中驱动光源发光的至少一部分期间进行加法计数，并且在所述另一个时间周期的其余部分期间进行减法计数，从而产生计数值，其中在所述另一个时间周期的结束处的计数值是N-位数据，所述N-位数据表示在滤除光电二极管检测到的至少一大部分环境光的情况下物体到光电二极管的接近程度。
22.如权利要求1所述的近程传感器，其特征在于，N-位模数转换器和M-位模数转换器两者共享至少一些部件。
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