CN105629213B - 多传感器接近度感测 - Google Patents

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Abstract

本申请案涉及多传感器接近度感测。一种设备(110)包含用于产生穿过光学传输媒体(130)到物体(140/142)的光源光的光源(120)。接收器(150)包含与所述光源(120)一起定位于衬底(160)上的近区光传感器(170)及远区光传感器(180)。所述近区光传感器(170)定位于所述衬底(160)上以响应于所述所产生光源光而接收来自所述物体(140/142)及所述光学传输媒体(130)的经反射光源光。所述远区光传感器(180)定位于所述衬底(160)上以响应于所述光源光而接收来自所述物体(140/142)的所述经反射光源光且接收来自所述光学传输媒体(130)的与所述近区光传感器(170)相比经减少量的所述经反射光源光。

Description

多传感器接近度感测
技术领域
本发明涉及一种采用多个光学传感器的接近度传感器。
背景技术
接近度传感器用于检测出现于传感器的给定距离内的物体的存在或不存在。在一个实例中，接近度传感器可检测物体(例如用户的脸)何时处于蜂窝式电话的接近度内。如果确定用户检测，那么电话上的接口输入可在人正在谈话时停用，使得与用户的脸的接触不会在谈话时无意地选择输入。接近度传感器可利用各种电磁性质来检测物体，例如光、声学、电感或电容。利用光的接近度传感器通常采用发光二极管(LED)，所述LED朝向物体发射光，所述光被反射且接着由单个光检测器接收以检测所述物体的存在。在一些应用中，所述光必须经传送且经反射穿过保护性光学透明覆盖物，例如(举例来说)穿过蜂窝式电话的玻璃盖。
发明内容
本发明涉及一种采用多个接收传感器的接近度传感器。
在一个实例中，一种设备包含用于产生穿过光学传输媒体到物体的光源光的光源。接收器包含与所述光源一起定位于衬底上的近区光传感器及远区光传感器。所述近区光传感器定位于所述衬底上以响应于所述所产生光源光而接收来自所述物体及所述光学传输媒体的经反射光源光。所述远区光传感器定位于所述衬底上以响应于所述光源光而接收来自所述物体的所述经反射光源光且接收来自所述光学传输媒体的与所述近区光传感器相比经减少量的所述经反射光源光。
在另一实例中，一种设备包含用于产生穿过光学传输媒体到物体的光源光的光源。接收器包含多个光检测器，所述多个光检测器中的至少一者经配置为近区光传感器且所述多个光检测器中的至少一者经配置为远区光传感器。所述多个光检测器与所述光源一起定位于衬底上，其中所述近区光传感器定位于所述衬底上以接收来自所述物体及所述光学传输媒体的经反射光源光。所述远区光传感器定位于所述衬底上以接收来自所述物体的所述经反射光源光且接收从所述光学传输媒体的表面反射的经减少量的所述经反射光源光。透镜定位于所述多个光检测器上方以将从所述光学传输媒体及所述物体接收的所述光源光聚焦到所述多个光检测器上。光检测器选择器开关装置选择性地激活对应于所述近区光传感器及所述远区光传感器的所述多个光检测器的子组，使得所述光检测器的子组定位于所述透镜下方以接收所述经聚焦光源光。
在又一实例中，一种系统包含用于产生穿过光学传输媒体到物体的光源光的光源。接收器包含与所述光源一起定位于衬底上的近区光传感器及远区光传感器。所述近区光传感器定位于所述衬底上以接收来自所述物体及所述光学传输媒体的经反射光源光且响应于所述所接收光源光而提供近传感器输出信号。所述远区光传感器定位于所述衬底上以接收来自所述物体的所述经反射光源光且接收从所述光学传输媒体的表面反射的经减少量的所述经反射光源光且响应于所述所接收光源光而提供远传感器输出信号。处理器电路通过将所述近传感器输出信号与预定近区阈值相比且将远传感器输出信号与预定远区阈值相比来检测所述物体的存在。如果超过所述近区阈值或所述远区阈值中的至少一者，那么检测到所述物体的所述存在。
附图说明
图1图解说明采用多个光学传感器的系统的实例。
图2图解说明具有远区传感器、近区传感器及光源的接近度传感器设备的实例。
图3图解说明其中采用衬底上的传感器间隔来减少从光学传输媒体接收的经反射光的接近度传感器设备的实例。
图4图解说明其中采用具有挡板的外壳来减少从光学传输媒体接收的经反射光的接近度传感器设备的实例。
图5图解说明其中采用透镜来准直传感器处的经反射光且限制传感器的视场以减少从光学传输媒体接收的经反射光的接近度传感器设备的实例。
图6图解说明其中采用用于设备的近区传感器及远区传感器两者的透镜来接收经反射光的接近度传感器设备的实例。
图7图解说明采用远区传感器及透镜来通过光学传输媒体接收来自物体的经反射光且采用接收来自物体及传输媒体的经反射光的近区传感器的接近度传感器设备。
图8A及8B图解说明可调整传感器阵列的实例，所述可调整传感器阵列可与接近度传感器设备一起被采用以将多个传感器选择性地定位于准直透镜的所要视场内。
具体实施方式
本发明涉及采用多个接收传感器的接近度传感器。接近度传感器可经提供为使用光来检测物体的接近度的设备。接近度传感器包含(举例来说)用于产生穿过光学传输媒体(例如，玻璃、塑料)到待检测物体的光的光源，例如发光二极管(LED)。如本文中所使用，光学传输媒体可指代对至少由接近度传感器的光源传输的光为光学透明的任何结晶或非晶媒体。针对蜂窝式电话的实例，光学传输媒体可包含覆盖液晶显示器的数字化器前玻璃。接近度传感器中的接收器包含多个传感器，所述多个传感器定位于衬底上以将从物体接收的经反射光与由传输媒体反射的光区别开。
接收器可包含近区光传感器及远区光传感器，所述近区光传感器及远区光传感器与光源一起定位于衬底上且经配置以检测在由接近度传感器的光源发射的波长(例如，波长光谱)中的光。近区光传感器可定位于衬底上以接收来自物体及传输媒体的经反射光。近区光传感器可使其输出经校准(例如，高于从传输媒体反射的光的等级)以检测在接收器的预定距离内的物体的存在。远区光传感器可定位于衬底上以接收来自物体的经反射光且接收来自传输媒体的与近区传感器相比经减少量的经反射光。远区光传感器可经定位及/或经配置使得实质上所有来自传输媒体的经反射光并不响应于来自光源的光而由远区传感器接收。如本文中所使用，术语实质上作为修饰语指出既定效应为阻止从传输媒体内部反射的光的接收，但可接收一些微量(例如，约5％或更少)的经反射光。远区光传感器可在距接收器比由近区传感器检测更远的距离处检测物体的存在。通过分析来自近区光传感器及远区光传感器两者的输出，可检测在距接近度传感器的变化距离处的物体同时免除采用限制性机械阻挡层来减轻可由从传输媒体接收的反射导致的盲点的需要。
图1图解说明采用多个接收传感器来检测变化距离处的物体的系统100的实例。接近度传感器110可经提供为用于使用光作为激发源来检测物体的存在的设备。接近度传感器110包含(举例来说)用于产生穿过光学传输媒体130(例如，玻璃、塑料、透明/半透明膜)到待检测物体的光的光源120，例如发光二极管(LED)。待检测物体在处于接近于接近度传感器110的距离处时经展示为近物体140且在经展示于较远距离处时，所述物体经展示为远物体142。在一些实例中，光源120可为经配置以发射以不可见波长(例如在红外(IR)光谱、紫外(UV)光谱或类似物中)的光的光源。在其它实例中，光源120可发射可见光谱中的波长。
接近度传感器110中的接收器150包含多个传感器，所述多个传感器定位于衬底160上以响应于由光源120发射的光而将从近物体140及远物体142接收的经反射光与由光学传输媒体130(也被称为传输媒体)反射的光区别开。如本文中所使用，术语衬底可包含半导体衬底、充当衬底的印刷电路板(PCB)或集成电路衬底与PCB衬底的组合。接收器150可包含与光源120一起定位于衬底160上的近区光传感器170及远区光传感器180。近区光传感器170可定位于衬底160上以接收来自近物体140及传输媒体130的经反射光然而远区光传感器180定位于衬底上以接收来自远物体142的经反射光。每一传感器170及180均包含一或多个光学检测器，所述一或多个光学检测器响应于检测由光源120发射的波长中的光(例如，从传输媒体及/或外部物体反射)而提供对应的检测器输出信号。
处理器电路190可以操作方式耦合到衬底160以处理来自近区光传感器170及远区光传感器180的输出信号。以实例方式，处理器电路190可包含模拟数字转换器(A/D)(未展示)以将来自传感器170及180的输出数字化。处理器电路190还可包含处理器(未展示)及存储器(未展示)以处理来自A/D的输出。处理器电路190可将来自传感器170及180的输出与预定阈值相比以确定物体140存在于到传输媒体130的外部表面的预定距离内。举例来说，处理器电路190可基于传感器170及180中的一者或两者具有高于预定阈值的其输出而确定物体140/142在预定距离内。所述阈值可响应于用户输入而为固定的或可调整的。如本文中所使用，术语“电路”可包含执行电路功能的有源及/或无源元件的集合，例如(举例来说)接近度传感器110或处理器电路190。术语电路还可包含其中(举例来说)所有电路元件均制作于共同衬底上的集成电路。
可由处理器电路190校准来自近区光传感器170的输出信号以提供允许接收高于从传输媒体130反射的光的等级的光的操作范围以便实现检测更接近于接收器150的近物体140的存在。举例来说，如果无物体140存在，那么从传输媒体130反射的光可(举例来说)由处理器电路190存储为基线数字值。从近区光传感器170检测的光(来自近物体140且高于基线值)可接着被视为对近物体140的检测，其中高于基线的值指示物体与接收器的相对接近。因此，近区传感器170的预定阈值可在处理电路190中经设定为高于基线值，使得可通过超过基线确定量来检测物体存在于距接收器(或传输媒体130的外表面)的预定距离内。
远区光传感器180可定位于衬底160上以接收来自传输媒体130的比由近区光传感器接收经减少量的经反射光。借助于在衬底160上的空间定位(例如，远区传感器在衬底上距光源比近区传感器定位地更远)，实质上没有来自传输媒体130的经反射光由远区光传感器180接收。即，远区光传感器180经定位及/或经配置以响应于从光源120发射的经反射光(也被称为经反射光源光)而接收实质上仅从远物体142反射的光。因此，远区光传感器180可检测在距接收器150比由近区光传感器170检测更远的距离处的远物体的存在。处理器电路190可将远区光传感器180的输出与针对远区传感器设定的预定阈值相比。通过分析来自近区光传感器170及远区光传感器180两者的输出，可相对于针对每一传感器设定的预定阈值检测在变化距离处的物体140/142，同时免除采用限制性机械阻挡层来减轻可由从传输媒体130接收的反射导致的盲点的需要。
如本文中关于图2所揭示，近区光传感器170及远区光传感器180中的每一者可包含一或多个光检测器，所述一或多个光检测器检测从光源120提供的预定波长中的光，例如来自物体140/142及/或传输媒体130的经反射光。在于传感器170或180中采用多个光检测器的情况下，可针对相应光检测器设定及分析不同阈值。举例来说，每一光检测器可经实施为根据所接收的光(在光源(例如一或多个发光二极管)的波长中)的照射产生电流的光电二极管。在一些实例中，远区光传感器180可经配置有光检测器，所述光检测器具有比近区传感器170更高的灵敏度以检测更大距离处的物体。在其它实例中，近区光传感器170及远区光传感器180中的光检测器的灵敏度级可经配置为实质上相同。在一个实例中，远区光传感器180可定位于衬底160上，使得响应于从光源120发射的光实质上没有来自传输媒体130的经反射光被接收。举例来说，从光源120提供的入射于传输媒体130的近端内部表面上的光的反射角不足以使来自所述表面的经反射光到达在衬底160上与光源120间隔更远的远区传感器180。
在另一实例中，可通过利用聚焦透镜及/或传感器的外壳中的针孔孔隙来减少远区光传感器180处的来自传输媒体130的经反射光以限制从传输媒体130的表面(例如，内部或外部表面)反射的光到达远区光传感器180。本文中关于图3到6揭示远区传感器的数个实例性实施例。
作为又一实例，可通过比较在相应的近区传感器170及远区传感器180的光检测器之间的所接收光检测器信号值来确定物体140/142的距离。举例来说，可在阵列中的每一检测器接收来自物体140/142的稍微不同角度的经反射光的情况下采用光检测器阵列，其中可利用分析来自阵列中的不同检测器的输出(例如，A/D值)来确定物体140/142距接收器150的距离。
通过在系统100中利用多个接收传感器，可减轻与常规单光检测器系统相关联的各种复杂性。举例来说，常规的单光检测器系统具有在接收经反射光时必须考虑的特定复杂性。举例来说，在从LED产生通过玻璃的光时，来自玻璃的反射也可由单光检测器拾取，所述反射可与从物体检测的信号混淆。在待检测的物体与光检测器之间的特定距离处，在无法确定是检测到物体还是仅仅检测到来自玻璃的反射处可发生盲点。关于此问题的一个常规解决方案为在接近度检测器中采用光机械阻挡层来导引来自LED的LED发射图案及光检测器的接收视场两者来减轻盲点。此些阻挡层添加接近度传感器的费用且在制造期间需要亚毫米定位，此对传感器添加进一步费用。
图2图解说明具有远区传感器210、近区传感器220及光源230的接近度传感器设备200的实例，远区传感器210、近区传感器220及光源230共同安装到衬底240以检测变化距离处的物体。如所展示，光源230可包含一或多个发光二极管(LED)250来产生光。举例来说，采用单个LED(或其它类型光源，例如灯泡)作为光源230来产生光。如上文所注释，举例来说，光源230可产生预定波长光谱中(例如可见光谱或不可见光谱中)的光。
近区光传感器220及远区光传感器210中的每一者可分别包含一或多个光检测器260及270以响应于来自光源230的光而检测从物体及/或从传输媒体反射的光，如上文所描述。如果在传感器260或270中采用多个光检测器，那么可针对相应光检测器中的每一者设定并分析不同阈值。在一些实例中，远区光传感器210可经配置有光检测器270，光检测器270具有比近区传感器220的灵敏度更高的灵敏度以检测例如对应于在距传输媒体的外表面的更大距离处的物体的低级照明。在其它实例中，近区光传感器220及远区光传感器210中的光检测器260及270的灵敏度级可经配置为实质上相同。如果光源230处于可见光谱中，那么光检测器260及270将经选择用于在可见光谱中操作。如果(举例来说)光源230产生红外或UV光谱中的光，那么光检测器260及270将经选择分别用于在红外或UV光谱中操作。
图3图解说明接近度传感器设备300的实例，其中采用衬底310上的传感器间隔来减少从光学传输媒体(例如光学透明的玻璃或晶体薄片)接收的经反射光的量。在此实例中，远区光传感器320沿着衬底310在距光源330的更远距离处间隔。如所展示，近区光传感器340在衬底310上比远区光传感器320更接近于光源而间隔。通过使远区光传感器320与光源330在衬底310上间隔开充分距离，可从传输媒体(图1中的媒体130)的表面接收的内部经反射光与在近区光传感器处接收的内部经反射光相比可实质上减少。如先前所注释，近区光传感器340可接收来自传输媒体的经反射光且可使其输出经校准(例如，校准到与远区光传感器相比的更低相对灵敏度)，使得在高于从传输媒体的内邻近表面反射的光的基线量的聚合阈值(例如，来自传输媒体及物体的光形成的聚合值)处确定物体检测。由于远区光传感器320响应于来自光源的光接收更低量的照射，因此远区光传感器可比近区光传感器340具有更高灵敏度。另外或替代性地，远区光传感器320可在其处于更大距离时利用例如透镜的装置来聚焦来自物体的光线以促进其光感测功能。因此，可利用近区传感器340与远区传感器320的组合来检测在到设备300变化距离处的物体。
图4图解说明接近度传感器设备400的实例，其中采用具有挡板(例如，针孔孔隙)的外壳410来减少由远区光传感器420响应于从光学传输媒体的邻近(内部)表面反射来自光源440的光而接收的经反射光的量。在此实例中，除了远区光传感器420及近区光传感器430在衬底450上相对于光源440的间隔外，还可在外壳410中采用例如针孔孔隙的挡板(或阻挡结构)来进一步减少可由远区光传感器420接收的来自从传输媒体接收的经反射光的经反射光的量(除传感器间隔外)。
图5图解说明接近度传感器设备500的另一实例。设备500包含透镜，所述透镜经采用以接收传感器处的光且将所接收光引导到一或多个光学检测器。在此实例中，在衬底540上，远区光传感器510定位地邻近近区光传感器520，近区光传感器520定位地邻近光源530。远区光传感器510可采用透镜550来接收预定义视场内的光同时减轻远区光传感器510处的来自传输媒体的经反射光。即，如上文所提及，透镜可限制传感器的视场以减少从传输媒体接收的经反射光的量。还可采用透镜550来增加可在其处由远区光传感器510感测的物体的距离。另外，在一些实例中，可利用透镜560来朝向待检测的物体穿过光学传输媒体而引导来自光源530的光(作为经准直光束)，如本文中所描述。举例来说，准直光束有助于使从传输媒体反射到远区传感器的光的量最小化。尽管未展示，但也可采用透镜来接收针对近区光传感器520的经反射光。
图6图解说明接近度传感器设备600的实例，其中采用透镜610来接收针对与光源650一起定位于衬底640上的近区光传感器620及远区光传感器630两者的光。尽管在此实例中未展示，但透镜610可经延伸以覆盖光源650。在另一实例中，可在光源650上方采用单独透镜(未展示)来聚焦来自光源的所产生光。在一些实例中，可采用光检测器选择器开关(例如，参见图8)来选择性地操作透镜610下方的近区光传感器630及/或远区光传感器620中的一或多个光检测器(或图5中的透镜550下方的传感器510)。在一个实例中，传感器620及630可经配置为连续传感器阵列。可采用此类选择性控制来针对可存在于透镜610与相应传感器之间的机械公差做出调整。也可采用此类选择来选择采用多个光检测器中的哪一个或哪些作为近区光传感器且选择哪些作为远区光传感器(举例来说在图6的实例中)。
图7图解说明接近度传感器设备700，接近度传感器设备700采用远区光传感器710及透镜720来响应于由光源760提供的光而接收包含穿过传输媒体740(例如，玻璃或塑料)的来自物体730的经反射光的光。设备700采用近区光传感器750，近区光传感器750响应于由光源760提供的光而接收包含来自物体730及传输媒体740的经反射光的光。光源760可为与传感器710及750一起定位于衬底770上的LED光源760。如所展示，可利用透镜780来朝向物体730引导来自LED光源760的光。
通过利用系统方法且采用多个传感器710及750以及适合的光学结构720及780，从传输媒体740及从物体730反射的光学信号可空间分离且由传感器710及750区别开以在不使用在感测设备外部的机械阻挡层的情况下实现所期望的传感器性能。在此实例中，LED光源760上方的透镜780及远区传感器710上方的透镜720准直LED光束及传感器710的视场两者。此实质上阻止从传输媒体740的表面(内或外)反射的任何光进入视场且由远区光传感器710检测。因此，系统可响应于由光源760产生的光来感测遥远的物体(其将具有小的经反射信号)，而不受来自传输媒体740的大量内部反射的阻碍。
如果如在常规系统中仅采用单个传感器，那么在物体处于较接近距离时可发生盲区。为检测盲区内的物体，采用近区光传感器750。因此，近区光传感器750用于感测在更接近于传输媒体740的外表面时对物体730的检测，因此来自物体的经反射光学信号将为强烈的。近区传感器750还将接收来自传输媒体的额外经反射光，但基于校准程序(例如，如上文关于图1所描述)仍可检测物体730，这是因为将在校准中考虑来自传输媒体的信号。然而，当来自物体730的信号与来自传输媒体740的信号相比为小的时，此校准程序可劣化。因此，通过测量远区传感器710及近区传感器750两者，可完全检测传输媒体740后面的物体730而无影响对物体的适合检测的盲区。
图8A及8B图解说明可调整传感器阵列的实例，所述可调整传感器阵列可与接近度传感器设备一起被采用以将多个传感器选择性地定位于准直透镜(例如，或限制视场的其它结构)的所要视场内。在图8A中，传感器设备800包含接收来自透镜830的光的光检测器阵列810且展示光检测器选择器开关装置820。在此实例中，由于制造或其它公差(例如，环境状况)，透镜830一般来说定位到阵列810的左侧。为定位透镜830下方的阵列中的光检测器的所要子组，可激活开关装置820中的选择器开关来选择所要子组。在此实例中，可选择840处的开关2及3来提供集中于透镜830下方的光检测器。如果LED与阵列810一起定位于衬底上(例如，定位到阵列的右侧)，那么最左侧选定检测器可经配置为远区传感器且最右侧选定检测器经选定为近区传感器。在其它实例中，阵列810的多个检测器可经选定用于本文中所描述的远区传感器及/或近区传感器。
检测器阵列810及开关装置820可与包含用于产生穿过传输媒体到物体的光的光源的设备(例如本文中关于图1到7所揭示)一起被包含。检测器阵列810可经配置为包含多个光检测器的接收器。所述多个光检测器中的至少一者经配置为近区光传感器且所述多个光检测器中的至少一者经配置为远区光传感器(如由开关装置820进行选择)，其中所述多个光检测器与光源一起定位于衬底上。近区光传感器定位于衬底上以接收来自物体及传输媒体的经反射光，并且远区光传感器定位于衬底上以接收来自物体的经反射光且接收来自传输媒体的经减少量的经反射光。透镜830定位于所述多个选定光检测器上方以将从传输媒体及物体接收的光聚焦到所述多个光检测器上。光检测器选择器开关装置820选择所述多个光检测器子组，使得所述子组定位于透镜830下方。
在图8B的实例中，传感器设备包含定位到阵列870的右侧的透镜860。在此实例中，为促进对准，可选择右侧的开关(从800处所描绘的开关中)来激活用于提供本文中所描述的近区传感器及远区传感器的光检测器的所要子组。
已在上文描述的内容为实例。当然不可能描述组件或方法的每一可设想组合，但所属领域的技术人员将认识到许多进一步组合及排列为可能的。因此，本说明打算包含归属于包含所附权利要求书的本申请案的范围内的所有此些更改、修改及变化。如本文中所使用，术语“包含(includes)”意味着包含但不限于，术语“包含(including)”意味着包含但不限于。术语“基于”意味着至少部分地基于。另外，在本发明或权利要求书列举“一(a、an)”、“第一”或“另一”元件或其等效形式的情况下，应将其解释为包含一个或一个以上此类元件，既不需要也不排除两个或两个以上此类元件。

Claims (20)

1.一种用于接收经反射光源光的设备，其包括：
光源，其用于产生穿过光学传输媒体的光源光；及
接收器，其包括与所述光源一起定位于衬底上的近区光传感器及远区光传感器，其中所述近区光传感器定位于所述衬底上以响应于所产生的所述光源光而接收来自所述光学传输媒体的经反射光源光，且所述远区光传感器定位于所述衬底上以响应于所述光源光而接收来自所述光学传输媒体的经反射光源光，其中，与由所述近区光传感器所接收的所述经反射光源光相比，由所述远区光传感器所接收的所述经反射光源光具有较少量。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述近区光传感器及所述远区光传感器中的每一者进一步包括多个光检测器以接收由所述光源产生的所述经反射光源光。
3.根据权利要求2所述的设备，其进一步包括在所述光检测器中的至少一者与所述光学传输媒体之间的接收器透镜以接收所述经反射光源光且减轻对来自所述光学传输媒体的经反射光源光的接收。
4.根据权利要求3所述的设备，其进一步包括光源透镜以引导由所述光源产生的所述光源光穿过所述光学传输媒体。
5.根据权利要求3所述的设备，其进一步包括选择器开关装置以激活所述光检测器中的至少一者的选定组来接收来自所述接收器透镜的经准直光。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述远区光传感器进一步包括外壳，所述外壳包含孔隙以减少从所述光学传输媒体的内表面反射的由所述远区光传感器接收的所述经反射光源光的量。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述光源为产生可见光谱、红外光谱或紫外光谱中的光的发光二极管LED。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述光学传输媒体包括驻存于物体与所述接收器之间的光学透明玻璃覆盖物。
9.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括处理器电路，所述处理器电路从所述近区光传感器及所述远区光传感器中的每一者接收信号，其中所述处理器电路将所接收的所述信号中的每一者与针对所接收的所述信号中的每一者而设定的相应预定阈值相比来检测物体的存在。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述处理器电路根据从所述光学传输媒体的表面接收的所述经反射光源光而设定针对所述近区光传感器的校准阈值，使得从所述光学传输媒体的所述表面接收的聚合经反射光源光高于所述校准阈值且用来检测所述物体的所述存在。
11.根据权利要求9所述的设备，其中所述处理器电路分析来自所述近区光传感器及所述远区光传感器中的每一者的所述所接收信号以确定所述物体与所述接收器之间的距离。
12.一种用于接收经反射光源光的设备，其包括：
光源，其用于产生穿过光学传输媒体的光源光；
接收器，其包括多个光检测器，所述多个光检测器中的至少一者经配置为近区光传感器且所述多个光检测器中的至少一者经配置为远区光传感器，所述多个光检测器与所述光源一起定位于衬底上，其中所述近区光传感器定位于所述衬底上以接收来自所述光学传输媒体的经反射光源光，且所述远区光传感器定位于所述衬底上以接收从所述光学传输媒体的表面反射的经反射光源光，其中，与由所述近区光传感器所接收的所述经反射光源光相比，由所述远区光传感器所接收的所述经反射光源光具有较少量；
透镜，其定位于所述多个光检测器上方以将从所述光学传输媒体接收的所述光源光聚焦到所述多个光检测器上；及
光检测器选择器开关装置，其用于选择性地激活对应于所述近区光传感器及所述远区光传感器的所述多个光检测器的子组，使得光检测器的所述子组定位于所述透镜下方以接收经聚焦的所述光源光。
13.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括光源透镜以朝向物体引导由所述光源产生的所述光源光。
14.根据权利要求12所述的设备，其中所述远区光传感器进一步包括外壳，所述外壳包含孔隙以减少来自所述光学传输媒体的由所述远区光传感器接收的经反射光源光的量。
15.根据权利要求12所述的设备，其中所述光源为发光二极管LED，所述LED产生具有在可见光谱、红外光谱或紫外光谱中的波长的所述光源光，所述光检测器中的每一者经配置以检测具有所述波长的所述经反射光源光。
16.根据权利要求12所述的设备，其中所述光学传输媒体包括驻存于物体与所述接收器之间的光学透明玻璃或塑料材料的薄片。
17.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括处理器电路，所述处理器电路从所述近区光传感器及所述远区光传感器中的每一者接收电信号，其中所述处理器电路将所接收的所述电信号中的每一者与针对所接收的所述电信号而设定的预定阈值相比来检测物体的存在。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述处理器电路根据从所述光学传输媒体的表面接收的所述经反射光源光而设定针对所述近区光传感器的校准阈值，使得从所述光学传输媒体的所述表面接收的聚合经反射光源光高于所述校准阈值且用来检测所述物体的所述存在。
19.一种用于接收经反射光源光的系统，其包括：
光源，其用于产生穿过光学传输媒体的光源光；
接收器，其包括与所述光源一起定位于衬底上的近区光传感器及远区光传感器，其中所述近区光传感器定位于所述衬底上以接收来自所述光学传输媒体的经反射光源光且响应于所接收的所述光源光而提供近传感器输出信号，并且所述远区光传感器定位于所述衬底上以接收从所述光学传输媒体的表面反射的经反射光源光且响应于所接收的所述光源光而提供远传感器输出信号，其中，与由所述近区光传感器所接收的所述经反射光源光相比，由所述远区光传感器所接收的所述经反射光源光具有较少量；及
处理器电路，其用于将所述近传感器输出信号与预定近区阈值相比、将所述远传感器输出信号与预定远区阈值相比，且确定是否超过所述近区阈值或所述远区阈值中的至少一者。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述近区光传感器及所述远区光传感器中的每一者进一步包括经布置以接收由所述光源产生的所述经反射光源光的多个光检测器，
所述系统进一步包括：
接收器透镜，其介于所述光检测器与所述光学传输媒体之间以接收所述经反射光源光且将所述所接收光提供到所述多个光检测器中的至少一些光检测器；及
选择器开关装置，其选择性地激活驻存在所述透镜下方以接收经聚焦光源光的对应于所述近区光传感器及所述远区光传感器的所述多个光检测器的子组。
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105679753B (zh) * 2014-11-20 2018-05-08 日月光半导体制造股份有限公司 光学模块、其制造方法及电子装置
JP6607709B2 (ja) * 2015-06-08 2019-11-20 ローム株式会社 近接センサ
WO2017020196A1 (zh) * 2015-07-31 2017-02-09 深圳市大疆创新科技有限公司 探测装置、探测系统、探测方法，以及可移动设备
DE102016107211A1 (de) * 2016-04-19 2017-10-19 Voith Patent Gmbh Vorrichtung zur daten- und/oder signalübertragung
CN106385511B (zh) * 2016-10-26 2022-04-22 Oppo广东移动通信有限公司 传感器模组、面板组件及移动终端
CN106453723B (zh) * 2016-12-06 2022-10-21 Oppo广东移动通信有限公司 传感器组件及终端
CN106774653B (zh) * 2016-12-06 2020-06-02 Oppo广东移动通信有限公司 一种终端
CN107064948B (zh) * 2016-12-06 2023-09-05 Oppo广东移动通信有限公司 传感器模组及移动终端
CN106850982B (zh) * 2017-01-20 2019-08-06 Oppo广东移动通信有限公司 显示屏状态控制方法及装置
CN106873879B (zh) 2017-01-25 2019-10-29 维沃移动通信有限公司 一种电子设备以及熄屏处理方法、装置
CN106850101B (zh) * 2017-02-14 2019-09-13 Oppo广东移动通信有限公司 显示屏状态控制方法及装置
US20180375513A1 (en) * 2017-05-03 2018-12-27 Sensortek Technology Corp. Proximity Sensor and Proximity Sensing Module
EP3425426B1 (en) * 2017-07-06 2022-11-02 ams AG Optical proximity sensing circuit and method for optical proximity sensing
CN110098180B (zh) * 2018-01-31 2023-10-20 光宝新加坡有限公司 晶圆级感应模块及其制造方法
CN112074759A (zh) * 2018-04-28 2020-12-11 深圳市大疆创新科技有限公司 具有多个发射器和多个接收器的光探测和测距传感器以及相关联的系统和方法
CN110456365B (zh) * 2018-05-07 2023-05-16 光宝新加坡有限公司 具有双感测器的近接感应模块
TWI663415B (zh) * 2018-05-07 2019-06-21 新加坡商光寶科技新加坡私人有限公司 具有雙感測器的近接感應模組
CN110456367A (zh) * 2018-05-07 2019-11-15 光宝新加坡有限公司 具有双发射器的近接感应模块
WO2020017177A1 (ja) * 2018-07-18 2020-01-23 株式会社村田製作所 触覚及び近接センサ、並びにセンサアレイ
US11073615B2 (en) * 2018-08-20 2021-07-27 Lite-On Singapore Pte. Ltd. Proximity sensor module with two sensors
JP7118825B2 (ja) 2018-09-11 2022-08-16 ローム株式会社 近接センサ
US11740071B2 (en) 2018-12-21 2023-08-29 Apple Inc. Optical interferometry proximity sensor with temperature variation compensation
US11156456B2 (en) 2019-05-21 2021-10-26 Apple Inc. Optical proximity sensor integrated into a camera module for an electronic device
US11473898B2 (en) 2019-05-24 2022-10-18 Apple Inc. Wearable voice-induced vibration or silent gesture sensor
EP3757615A1 (en) * 2019-06-28 2020-12-30 Infineon Technologies AG Method for determining distance information of an object using a time of flight system and time of flight system
CN111812739B (zh) * 2020-06-08 2023-02-24 深圳怡化电脑股份有限公司 反射式光电传感设备和检验物品是否取走的方法
US11874110B2 (en) 2020-09-25 2024-01-16 Apple Inc. Self-mixing interferometry device configured for non-reciprocal sensing
US11629948B2 (en) 2021-02-04 2023-04-18 Apple Inc. Optical interferometry proximity sensor with optical path extender

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7957762B2 (en) 2007-01-07 2011-06-07 Apple Inc. Using ambient light sensor to augment proximity sensor output
FR2938255B1 (fr) * 2008-11-13 2011-04-01 Essilor Int Procede de traitement au moyen d'un film adhesif d'une lentille optique comportant un revetement antisalissure en vue de son debordage
EP2189813B1 (de) * 2008-11-20 2011-12-28 Cedes AG Sensorvorrichtung mit einem Distanzsensor
US9465442B2 (en) * 2013-02-05 2016-10-11 Apple Inc. Optical proximity sensor system having reduced sensitivity to distinct near-field optical effects

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