CN108021225B - 近物感测装置及具有近物感测功能的光学感测电路 - Google Patents

近物感测装置及具有近物感测功能的光学感测电路 Download PDF

Info

Publication number
CN108021225B
CN108021225B CN201610964129.3A CN201610964129A CN108021225B CN 108021225 B CN108021225 B CN 108021225B CN 201610964129 A CN201610964129 A CN 201610964129A CN 108021225 B CN108021225 B CN 108021225B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
coupled
transistor
switching unit
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610964129.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108021225A (zh
Inventor
李盛城
林文胜
蓝世豪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lite On Semiconductor Corp
Dyna Image Corp
Original Assignee
Dyna Image Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dyna Image Corp filed Critical Dyna Image Corp
Priority to CN201610964129.3A priority Critical patent/CN108021225B/zh
Priority to US15/482,805 priority patent/US10330822B2/en
Publication of CN108021225A publication Critical patent/CN108021225A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108021225B publication Critical patent/CN108021225B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/12Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/28Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication
    • G01D5/30Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication the beams of light being detected by photocells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4204Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors with determination of ambient light
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/72Mobile telephones; Cordless telephones, i.e. devices for establishing wireless links to base stations without route selection
    • H04M1/724User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones
    • H04M1/72403User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for local support of applications that increase the functionality

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

一种近物感测装置及具有近物感测功能的光学感测电路,以一驱动模块、一发光元件、一光接收模块、一转换模块、一判断模块、一同步序向模块、一类比前端模块、以及一类比‑数位转换器组成具有自我校正功能的新颖近物感测装置。其中,该转换模块至少包括:一信号放大晶体管、一电流镜、N组叠接晶体管对、以及一电流‑电压转换电阻。于近物感测装置开始进行自我校正之前,先利用该转换模块将该光接收模块的一感测信号初始地配置成一电压信号。接着,再通过判断模块、同步序向模块以及数位‑类比转换器的相互配合完成自我校正。

Description

近物感测装置及具有近物感测功能的光学感测电路
技术领域
本发明涉及电子电路的技术领域,特别是一种近物感测装置以及一种具有近物感测功能的光学感测电路。
背景技术
随着智能手机的高度发展,手机已经不再是一个简单的通信工具;尤其,在扩增实境(Augmented Reality,AR)与虚拟实境(Virtual Reality,VR)技术被广泛地应用至智能手机后,智能手机俨然成为人们日常生活所不可或缺的电子产品。
智能手机内部配置有几种基本感测器,包括:环境光感测器(ambient lightsensor)、距离感测器(proximity sensor)、重力感测器(G-sensor)、加速度感测器(accelerometer Sensor)、磁(场)感测器(magnetism sensor)、陀螺仪(gyroscope)、全球定位系统(Global Positioning System,GPS)。除了上述基本感测器以外,高阶的智能手机可能还会搭载血氧感测器、心率感测器、指纹感测器等用以感测使用者的个人信息的感测器。
请参阅图1,为显示苹果的智能手机的上视图。并且,请继续参阅图2,为显示环境光感测器与距离感测器的封装结构的侧面剖视图。如图1与图2所示,环境光感测器与距离感测器通常整合为一个光学感测模块2’,且光学感测模块2’于电路组成上包括:一电路基板21’、一发光元件22’、一光接收元件23’、以及一控制与处理单元(未图示);其中,该电路基板21’设置于智能手机1’的主电路板10’上,且该处理单元、该发光元件22’与该光接收元件23’皆容置于开设有一出光窗24’与一收光窗25’的一容置体26’中。
图1中特别标示出智能手机1’的听筒11’位置。值得说明的是,于听筒11’附近开设有一出光孔12’与一收光孔13’。于所述光学感测模块2’的运作上,该光接收元件23’通过收光孔13’感测外部一环境光152’的强度,使得控制与处理单元可根据环境光152’的强度变化进而通知相关控制电路对应地调整智能手机1’的触控荧幕的背光强度。另一方面,控制与处理单元也可以驱动该发光元件22’通过该出光孔12’发出一检测光31’至外部一物体3’,再借由该光接收元件23’接收由该物体反射而出的一物体反射光32’;之后,后端处理单元便可根据该光接收元件23’所输出电流信号的强弱变化,经数学运算后得知该物体3’与智能手机1’的听筒11’的距离远近。同时参阅图1与图2可以得知,图2所显示的物体3’指的就是使用者的耳朵;并且,当使用者将智能手机1’的听筒11’贴近耳朵的时候,所述控制与处理单元便会通知后端其它控制电路对应地关闭智能手机1’的触控荧幕,避免使用者的脸部误触智能手机1’的触控荧幕。
然而,于发光元件22’发出检测光31’至该物体3’时,一盖板15’也会同时反射一反射光151’至该光接收元件23’。根据封装方式的不同,所述盖板15’可能是光学感测模块2’的压克力盖板,也可能是智能手机1’顶部的玻璃板。重要的是,所述反射光151’会成为串扰噪音(crosstalk noise),并伴随着该物体反射光32’同时被光接收元件23’所接收,导致控制与处理单元无法正确地计算出物体3’与智能手机1’的正确距离。另一方面,由于光接收元件23’也会同时通过收光孔13’感测环境光152’的强度,可想而知,环境光152’也会伴随着物体反射光32’而同时被光接收元件23’所接收,也因此成为控制与处理单元无法正确地计算出物体3’与智能手机1’的正确距离的另外一个因素。
经由上述,可以得知的是,为了令智能手机1’能够在使用者的耳朵贴近听筒11’的当下便自动地关闭手机荧幕,智能手机1’所搭载的光学感测模块2’必须能够有效地排除或消除该反射光151’与该环境光152’所造成的串扰噪音。基于这个理由,本发明提供一种近物感测装置以及一种具有近物感测功能的光学感测电路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种近物感测装置及具有近物感测功能的光学感测电路,以不同于现有的应用于智能手机内部光学感测模块通常不具有自我校正的功能。
为了实现上述目的,本发明提供了一种近物感测装置,以一驱动模块、一发光元件、一第一光接收模块、一转换模块、一判断模块、一同步序向模块、一类比前端模块、以及一类比-数位转换器组成具有自我校正功能的新颖近物感测装置。其中,该转换模块至少包括:一信号放大晶体管、一电流镜、N组叠接晶体管对、以及一电流-电压转换电阻。于近物感测装置开始进行自我校正前,先利用该转换模块将该第一光接收模块的一感测信号初始地配置成一电压信号。接着,再通过判断模块、同步序向模块以及数位-类比转换器的相互配合完成自我校正。
本发明首先提供一实施例,关于所述近物感测装置;其中,该近物感测装置包括:
一控制电路;
一驱动模块,耦接该控制电路;
一发光元件,耦接至该驱动模块,并受到该驱动模块的控制而发出一检测光至外部一物体;
一第一光接收模块,用以接收自该物体反射而出的一物体反射光以及一环境光;
一转换模块,耦接该第一光接收模块,并包括:
一信号放大晶体管,其中,该信号放大晶体管的栅极耦接一控制信号;
一电流镜,由一第一晶体管与一第二晶体管所组成,配置作为该信号放大晶体管的一主动负载;其中,该第一晶体管的栅极耦接至与该第二晶体管的栅极,且该第一晶体管的源极该第二晶体管的源极接耦接至一晶体管偏压;并且,该第一晶体管的漏极耦接至与该第一晶体管的栅极,且该第二晶体管的漏极耦接至该信号放大晶体管的源极;
N组叠接晶体管对(Cascode MOS pair),其中每一组叠接晶体管对由一上方晶体管与一下方晶体管所组成,且所述上方晶体管的栅极与源极分别耦接至该第二晶体管的栅极与该晶体管偏压;并且,所述下方晶体管的源极、栅极与漏极分别耦接至上方晶体管的漏极、该信号放大晶体管的栅极、与该信号放大晶体管的漏极;及
一电流-电压转换电阻,耦接至该信号放大晶体管的漏极与该下方晶体管的漏极的一共接点;
一判断模块,耦接该共接点;
一同步序向模块,耦接该控制电路与该判断模块;
一类比前端模块(analog front end,AFE),同时耦接该第一光接收模块、该判断模块、与该同步序向模块;其中,根据该控制电路的控制,该类比前端模块输出一类比信号;以及
一类比-数位转换器,耦接至该类比前端模块,并耦接该控制电路。
为了更好地实现上述目的,本发明还提供了一种具有近物感测功能的光学感测电路,该光学感测电路除了具备基本的光线感测功能外,还同时具备近物感测功能。
并且,本发明接着提供另一实施例,关于所述具有近物感测功能的光学感测电路;其中,该具有近物感测功能的光学感测电路应用于具有一显示器的一电子装置中,并包括:
一控制电路;
一驱动模块,耦接至该控制电路;
一发光元件,耦接至该驱动模块,并受到该驱动模块的控制而发出一检测光至外部一物体;
一第一光接收模块,用以接收自该物体反射而出的一物体反射光以及一环境光;
一第二光接收模块,用以接收该环境光;
一转换模块,耦接该第一光接收模块,并包括:
一信号放大晶体管,其中,该信号放大晶体管的栅极耦接一控制信号;
一电流镜,由一第一晶体管与一第二晶体管所组成,配置作为该信号放大晶体管的一主动负载;其中,该第一晶体管的栅极耦接至与该第二晶体管的栅极,且该第一晶体管的源极该第二晶体管的源极接耦接至一晶体管偏压;并且,该第一晶体管的漏极耦接至与该第一晶体管的栅极,且该第二晶体管的漏极耦接至该信号放大晶体管的源极;
多组叠接晶体管对(Cascode MOS pair),其中每一组叠接晶体管对由一上方晶体管与一下方晶体管所组成,且所述上方晶体管的栅极与源极分别耦接至该第二晶体管的栅极与该晶体管偏压;并且,所述下方晶体管的源极、栅极与漏极分别耦接至上方晶体管的漏极、该信号放大晶体管的栅极、与该信号放大晶体管的漏极;及
一电流-电压转换电阻,耦接至该信号放大晶体管的漏极与该下方晶体管的漏极的一共接点;
一判断模块,耦接该共接点;
一同步序向模块,耦接该电子装置的该控制电路与该判断模块,;
一类比前端模块(analog front end,AFE),同时耦接该第一光接收模块、该判断模块、该第二光接收模块、与该同步序向模块;其中,根据该电子装置的该控制电路的控制,该类比前端模块输出一类比信号;以及
一类比-数位转换器,耦接至该类比前端模块,并输出一数位信号至该控制电路;并且,该第二光接收模块、该类比前端模块、该类比-数位转换器、与该控制电路相互配合以实现一光线感测功能。
本发明的技术效果在于:
不同于现有的应用于智能手机内部光学感测模块通常不具有自我校正的功能,本发明的近物感测装置利用该转换模块将该第一光接收模块的一感测信号初始地配置成一电压信号。接着,再通过判断模块、同步序向模块以及数位-类比转换器的相互配合完成自我校正。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为显示苹果的智能手机的上视图;
图2为环境光感测器与距离感测器的封装结构的侧面剖视图;
图3为本发明的一种近物感测装置的电路配置图;
图4A为于正常操作模式下运作的电路模块(单元);
图4B为于校正模式下运作的电路模块(单元);
图5为转换模块与判断模块的内部电路配置图;
图6为数据信号的时序图;
图7为本发明的一种具有近物感测功能的光学感测电路的电路配置图。
其中,附图标记
本发明
1 近物感测装置
3 物体
4 盖板
11 驱动模块
12 发光元件
13 第一光接收模块
14 转换模块
15 判断模块
16 同步序向模块
17 类比前端模块
18 类比-数位转换器
121 检测光
31 物体反射光
32 环境光
SW1 第一切换单元
SW2 第二切换单元
SW3 第三切换单元
SW4 第4切换单元
172 数位-类比转换器
171 类比前端单元
2 控制电路
41 反射光
Qamp 信号放大晶体管
RV 电流-电压转换电阻
Q1 第一晶体管
Q2 第二晶体管
QU 上方晶体管
QL 下方晶体管
151 比较器
152 D型正反器
CLK 系统时脉信号
VCT_LED 第二信号
VDAC 第八信号
13a 第二光接收模块
1a 具有近物感测功能的光学感测电路
现有技术
2’ 光学感测模块
21’ 电路基板
22’ 发光元件
23’ 光接收元件
1’ 智能手机
10’ 主电路板
24’ 出光窗
25’ 收光窗
26’ 容置体
11’ 听筒
12’ 出光孔
13’ 收光孔
152’ 环境光
22’ 发光元件
31’ 检测光
23’ 光接收元件
32’ 物体反射光
15’ 盖板
151’ 反射光
3’ 物体
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述:
近物感测装置的示范性实施例
请参阅图3,显示本发明的一种近物感测装置的电路配置图。本发明的近物感测装置1应用于例如智能手机的一电子装置中,用以感测使用者的耳朵是否贴近智能手机的听筒位置,以通知智能手机内部的主要控制电路予以关闭手机荧幕。当然,所述电子装置不以智能手机为限,其也可以是平板电脑或其它需要具有近物感测功能的电子装置。因此,在本发明的实施例中,物体3可以当成是使用者的耳朵,但不以此为限。另一方面,图3中所显示的盖板4指的是近物感测装置1的电子产品的封装结构中的压克力盖板;然而,根据封装结构的不同,所述盖板4也可以是智能手机顶部的玻璃板。
如图3所示,本发明的近物感测装置1的主要电路模块(单元)包括:一控制电路2、一驱动模块11、一发光元件12、一第一光接收模块13、一转换模块14、一判断模块15、一同步序向模块16、一类比前端模块(analog front end,AFE)17、以及一类比-数位转换器18。其中,该驱动模块11耦接至例如一个微控制器的该控制电路2。并且,所述发光元件12可以是发光二极管(light emitting diode,LED)、有机发光二极管(Organic light emittingdiode,OLED)、或其他微型的发光元件,受到该驱动模块11的控制而发出一检测光121(例如红外光)至外部一物体3。
于本发明的近物感测装置1操作在一正常操作模式下时,第一光接收模块13可接收自该物体3反射而出的一物体反射光31以及一环境光32(例如阳光),进而输出一第一信号。此时,耦接于第一光接收模块13与转换模块14之间的一第一切换单元SW1是被切换至开路状态,同时,耦接于第一光接收模块13与类比前端模块17之间的一第二切换单元SW2是被切换至短路状态。简单的说,于正常操作模式下,类比前端模块17正常工作而转换模块14是不工作的。
请继续地参阅图3,并请同时参阅图4A,显示于正常操作模式下运作的电路模块(单元)。于开始说明该近物感测装置1中于正常操作模式下运作的电路模块(单元)前,必须先通过下表(1)简化个别电路模块(单元)的输入与输出,以避免多组输入/输出信号的复杂定义导致对于本案技术特征理解上的不明了或误解。举例而言,当第4切换单元SW4切换至短路状态时,数位-类比转换器172所输出的类比信号传送至判断模块15;并且,当第三切换单元SW3切换至短路状态时,数位-类比转换器172所输出的类比信号传送至类比前端单元171。然而,这两个输出信号的实质内容可能相同也可能不同,是以在这种情况下很难借由名称定义来区分这两个输出信号。因此,表(1)特别简化个别电路模块(单元)的输入与输出,借由信号的输入与输出路径来做区别,避免定义复杂的信号名称,造成理解上的阻碍。
表(1)
Figure BDA0001145247510000091
比较图3与图4A可以得知,控制电路2可借由将第一切换单元SW1与第4切换单元SW4切换至开路状态并同时第二切换单元SW2与第三切换单元SW3切换至短路状态的方式,令所述近物感测装置1操作于一正常操作模式。于正常操作模式下,配置于该类比前端模块17内部的一类比前端单元171通过该第二切换单元SW2而耦接于该第一光接收模块13,进以接收第一光接收模块13所送出的第一信号。同时,控制电路2通过同步序向模块16送出第4信号至配置于该类比前端模块17内部的一数位-类比转换器172,且该数位-类比转换器172接着送出第8信号至该类比前端单元171。并且,根据第4信号完成对于第一信号的相关信号处理后,类比前端单元171送出第6信号至类比-数位转换器18,且该类比-数位转换器18接着输出一第7信号至控制电路2。
如熟悉近物感测电路开发设计与制造的电子工程师所熟知的,近物感测装置1的噪点来源包括:自盖板4反射而出的反射光41(又被称为串扰噪点)、环境光32、以及发光元件12本身的漏电流。值得说明的是,漏电流与环境光32可以在该发光元件12不发光的时候测得。因此,为了准确辨识环境光32与漏电流所造成的噪点,控制电路2便会借由将第一切换单元SW1与第4切换单元SW4切换至短路状态并同时第二切换单元SW2与第三切换单元SW3切换至开路状态的方式;接着,控制电路2便会令所述近物感测装置1操作于一校正模式。
请继续地参阅图3,并请同时参阅图4B,显示于校正模式下运作的电路模块(单元)。于校正模式下,第一光接收模块13接收环境光32后即送出第一信号至该转换模块14。未开始执行校正程序前,转换模块14会直接地根据第一信号而输出一第二信号至判断模块15。另一方面,类比前端模块17内部的数位-类比转换器172接收同步序向模块16所输出的信号(例如表(1)所整理的第4信号);接着,通过第4切换单元SW4,数位-类比转换器172输出一类比信号(例如表(1)所列的第6信号)至判断模块15。此时,根据所接收的第二信号与第8信号,判断模块15即通过同步序向模块16输出一判断结果至该控制电路2。
继续地参阅图4B,并请同时参阅图5,显示转换模块与判断模块的内部电路配置图。特别地,本发明以一信号放大晶体管Qamp、一电流镜、N组叠接晶体管对(Cascode MOSpair)、N个晶体管启用开关SWQ、与一电流-电压转换电阻RV组成所述转换模块14;其中,如图4B所示,该电流-电压转换电阻RV组为一可变变阻,且该信号放大晶体管Qamp的栅极耦接由控制电路所发出的一控制信号。另一方面,所述电流镜由一第一晶体管Q1与一第二晶体管Q2所组成,配置作为该信号放大晶体管Qamp的一主动负载。如图所示,该第一晶体管Q1的栅极耦接至与该第二晶体管Q2的栅极,且该第一晶体管Q1的源极该第二晶体管Q2的源极接耦接至一晶体管偏压;并且,该第一晶体管Q1的漏极耦接至与该第一晶体管Q1的栅极,且该第二晶体管Q2的漏极耦接至该信号放大晶体管Qamp的源极。
承上述,该N组叠接晶体管对(Cascode MOS pair)内部的每一组叠接晶体管对由一上方晶体管(upper MOS)QU与一下方晶体管(Lower MOs)QL所组成,且所述上方晶体管QU的栅极与源极分别耦接至该第二晶体管Q2的栅极与该晶体管偏压;并且,所述下方晶体管QL的源极、栅极与漏极分别耦接至上方晶体管QU的漏极、该信号放大晶体管Qamp的栅极、与该信号放大晶体管Qamp的漏极。另一方面,该N个晶体管启用开关SWQ中的每一个晶体管启用开关SWQ皆耦接于该晶体管偏压与该上方晶体管QU的源极之间。再者,该电流-电压转换电阻RV耦接至该信号放大晶体管Qamp的漏极与该下方晶体管QL的漏极的一共接点。
此外,本发明又以一比较器151与一D型正反器152组成所述判断模块15;其中,该比较器151的一输入端耦接至该转换模块14内部的该共接点以接收该第二信号,且该比较器151的另一输入端耦接至该类比前端模块17以接收该第5信号。另一方面,该D型正反器152的一信号输入端耦接至该比较器151的输出端,且该D型正反器152的一信号输出端耦接至该同步序向模块16;并且,一系统时脉信号CLK同时输入至该D型正反器152的一时脉信号输入端与该同步序向模块16。
于校正模式下,第一信号会由该信号放大晶体管Qamp与该电流镜所组成的放大电路所放大。值得注意的是,此时的第一信号为反应漏电流与环境光32的一感测信号。接着,转换模块14会先送出第二信号至比较器151。如图4B与图5所示,比较器151会对第二信号(如图中所标示的VCT_LED)与该类比前端模块17内部的数位-类比转换器172所送出的第八信号(如图中所标示的VDAC)进行一比对程序,然后输出一比对结果至D型正反器152,其中,此第八信号即由控制电路2通过同步序向模块16所送出。于本发明中,配置D型正反器152的作用在于暂存比对结果,等待系统时脉信号CLK为0或1时再送出比对结果至同步序向模块16。同时,同步序向模块16为一有限状态机器(finite state machine,FSM),也是对应于系统时脉信号CLK而输出信号。
请参阅图6,显示数据信号的时序图。由图2,可以得知近物感测装置的电路必须封装于开设有一出光窗24’与一收光窗25’的一容置体26’中;可想而知,封装工艺的误差会使得不同近物感测装置1的第二信号(VCT_LED)的准位产生歧异,导致电路的感测精准度无法一致。如图4B、图5与图6所示,本发明的校正程序必须先通过初始化的步骤配置第二信号(VCT_LED)的准位值;其中,第二信号(VCT_LED)的准位值通过选择该N组叠接晶体管对(CascodeMOS pair)的其中一组叠接晶体管对以及调整该电流-电压转换电阻RV的值而被的设定完成。同时,第八信号(VDAC)的准位值于初始化设定的过程中被设定低于第二信号(VCT_LED)的准位值。
完成初始化设定后,接着通过判断模块15、同步序向模块16以及数位-类比转换器172的相互配合,来完成相关的校正程序。开始校正时,数位-类比转换器172会先发出第一笔第八信号(VDAC)至比较器151,例如:发出准位值为0.005V的第八信号(VDAC);此时,若比较器151判断第二信号(VCT_LED)的准位值大于第八信号(VDAC)的准位值时(亦即,VCT_LED>VDAC),则比较器151会输出一高准位至D型正反器152。于此,D型正反器152作为一暂存器(Register),其根据系统时脉信号CLK来记录比较器151的输出。进一步地,同步序向模块16根据D型正反器152的纪录以及系统时脉信号CLK而对应地输出第4信号,进而使得数位-类比转换器172发出具有高准位值的第八信号(VDAC)。简单地说,数位-类比转换器172输出被视为“bit 1”的第八信号,以作为下一笔输入至比较器151的信号。
相反地,当数位-类比转换器172发出的第八信号(VDAC)的准位值大于第二信号(VCT_LED)的准位值(亦即,VDAC>VCT_LED)时,则比较器151会输出一低准位至D型正反器152;进一步地,同步序向模块16根据D型正反器152的纪录以及系统时脉信号CLK而对应地输出第四信号,使得数位-类比转换器172发出具有低准位值的第八信号(VDAC)。简单地说,数位-类比转换器172输出被视为“bit 0”的第八信号,以作为下一笔输入至比较器151的信号。反复地重复上述步骤,直至一组数位码(digital code)的所有位元皆已经完成位元转换程序,即完成相关的校正程序。通常,近物感测电路(Proximity sensing circuit)所输出的数位码包括8个位元,也就是说,比较器151需要完成8次比较程序,才能完成所有位元的位元转换。
具有近物感测功能的光学感测电路的示范性实施例
请参阅图7,显示本发明的一种具有近物感测功能的光学感测电路的电路配置图。如图7所示,本发明的具有近物感测功能的光学感测电路1a于电路模块(单元)的组成上包括:一驱动模块11、一发光元件12、一第一光接收模块13、一第二光接收模块13a、一转换模块14、一判断模块15、一同步序向模块16、一类比前端模块(analog front end,AFE)17、以及一类比-数位转换器18。
所述驱动模块11、发光元件12、第一光接收模块13、转换模块14、判断模块15、同步序向模块16、类比前端模块17、及类比-数位转换器18的配置方式与连接关系已经于图3中揭示,于此便不再做重复的说明。值得注意的是,相比于图3,图7所示的具有近物感测功能的光学感测电路1a进一步包括第二光接收模块13a,且该第二光接收模块13a、该类比前端模块17、该类比-数位转换器18、与该控制电路2相互配合以实现一光线感测功能,应用于智能手机中以管理手机显示器的背光强度。另外,为了提升光线感测功能的精准度,于实务上通常会令该第二光接收模块13a包括一红光接收单元、一绿光接收单元与一蓝光接收单元。
如此,上述已完整且清楚地说明本发明的近物感测装置以及具有近物感测功能的光学感测电路,经由上述,可以得知本发明具有下列的优点:
(1)不同于现有的应用于智能手机内部光学感测模块通常不具有自我校正的功能,本发明特别以一驱动模块11、一发光元件12、一第一光接收模块13、一转换模块14、一判断模块15、一同步序向模块16、一类比前端模块(analog front end,AFE)17、以及一类比-数位转换器18组成具有自我校正功能的新颖近物感测装置1。其中,该转换模块14至少包括:一信号放大晶体管Qamp、一电流镜、N组叠接晶体管对(Cascode MOS pair)、以及一电流-电压转换电阻RV。于近物感测装置1开始进行自我校正前,先利用该转换模块14将该第一光接收模块13的一感测信号初始地配置成一电压信号。接着,再通过判断模块15、同步序向模块16以及数位-类比转换器172的相互配合完成自我校正。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.一种近物感测装置,其特征在于,包括:
一控制电路;
一驱动模块,耦接至该控制电路;
一发光元件,耦接至该驱动模块,并受到该驱动模块的控制而发出一检测光至外部一物体;
一光接收模块,用以接收自该物体反射而出的一物体反射光以及一环境光;
一转换模块,耦接该光接收模块,并包括:
一信号放大晶体管,其中,该信号放大晶体管的栅极耦接一控制信号;
一电流镜,由一第一晶体管与一第二晶体管所组成,配置作为该信号放大晶体管的一主动负载;其中,该第一晶体管的栅极耦接至与该第二晶体管的栅极,且该第一晶体管的源极该第二晶体管的源极接耦接至一晶体管偏压;并且,该第一晶体管的漏极耦接至与该第一晶体管的栅极,且该第二晶体管的漏极耦接至该信号放大晶体管的源极;
多组叠接晶体管对,其中每一组叠接晶体管对由一上方晶体管与一下方晶体管所组成,且所述上方晶体管的栅极与源极分别耦接至该第二晶体管的栅极与该晶体管偏压;并且,所述下方晶体管的源极、栅极与漏极分别耦接至上方晶体管的漏极、该信号放大晶体管的栅极、与该信号放大晶体管的漏极;及
一电流-电压转换电阻,耦接至该信号放大晶体管的漏极与该下方晶体管的漏极的一共接点;
一判断模块,耦接至该共接点;
一同步序向模块,耦接至该控制电路与该判断模块;
一类比前端模块,同时耦接至该同步序向模块与该光接收模块;其中,根据该控制电路的控制,该类比前端模块输出一类比信号至该判断模块;以及
一类比-数位转换器,耦接至该类比前端模块,并输出一数位信号至该控制电路。
2.如权利要求1所述的近物感测装置,其特征在于,还包括:
一第一切换单元,耦接于该光接收模块与该转换模块之间;以及
一第二切换单元,耦接于该光接收模块与该类比前端模块之间。
3.如权利要求1所述的近物感测装置,其特征在于,该发光元件可为一发光二极管或一有机发光二极管,且该控制电路可为一微处理器。
4.如权利要求1所述的近物感测装置,其特征在于,该判断模块包括:
一比较器,其一输入端耦接至该转换模块内部的该共接点,且其另一输入端耦接至该类比前端模块;以及
一D型正反器,其一信号输入端耦接至该比较器的输出端,且其一信号输出端耦接至该同步序向模块;并且,一系统时脉信号同时输入至该D型正反器的一时脉信号输入端与该同步序向模块。
5.如权利要求2所述的近物感测装置,其特征在于,该类比前端模块包括:
一类比前端单元,通过该第二切换单元而耦接于该光接收模块;
一数位-类比转换器,耦接至该同步序向模块;
一第三切换单元,耦接于该数位-类比转换器的输出端与该类比前端单元之间,使得该类比前端单元能够通过该第三切换单元而耦接至该数位-类比转换器;以及
一第四切换单元,耦接于该数位-类比转换器的输出端与该判断模块之间,使得该判断模块能够通过该第四切换单元而耦接至该数位-类比转换器。
6.如权利要求5所述的近物感测装置,其特征在于,在该第一切换单元与该第四切换单元被切换至短路同时该第二切换单元与该第三切换单元被切换至开路的情况下,所述的近物感测装置进入一校正模式。
7.如权利要求5所述的近物感测装置,其特征在于,在该第一切换单元与该第四切换单元被切换至开路同时该第二切换单元与该第三切换单元被切换至短路的情况下,所述的近物感测装置进入一正常操作模式。
8.如权利要求5所述的近物感测装置,其特征在于,该类比前端单元包括两个积分器。
9.一种具有近物感测功能的光学感测电路,应用于具有一显示器的一电子装置中,其特征在于,包括:
一控制电路;
一驱动模块,耦接至该控制电路;
一发光元件,耦接至该驱动模块,并受到该驱动模块的控制而发出一检测光至外部一物体;
一第一光接收模块,用以接收自该物体反射而出的一物体反射光以及一环境光;
一第二光接收模块,用以接收该环境光;
一转换模块,耦接该第一光接收模块,并包括:
一信号放大晶体管,其中,该信号放大晶体管的栅极耦接一控制信号;
一电流镜,由一第一晶体管与一第二晶体管所组成,配置作为该信号放大晶体管的一主动负载;其中,该第一晶体管的栅极耦接至与该第二晶体管的栅极,且该第一晶体管的源极该第二晶体管的源极耦接至一晶体管偏压;并且,该第一晶体管的漏极耦接至与该第一晶体管的栅极,且该第二晶体管的漏极耦接至该信号放大晶体管的源极;
多组叠接晶体管对,其中每一组叠接晶体管对由一上方晶体管与一下方晶体管所组成,且所述上方晶体管的栅极与源极分别耦接至该第二晶体管的栅极与该晶体管偏压;并且,所述下方晶体管的源极、栅极与漏极分别耦接至上方晶体管的漏极、该信号放大晶体管的栅极、与该信号放大晶体管的漏极;及
一电流-电压转换电阻,耦接至该信号放大晶体管的漏极与该下方晶体管的漏极的一共接点;
一判断模块,耦接至该共接点;
一同步序向模块,耦接该控制电路与该判断模块;
一类比前端模块,耦接该同步序向模块,并同时耦接该第一光接收模块;其中,根据该电子装置的该控制电路的控制,该类比前端模块输出一类比信号至该判断模块;
一类比-数位转换器,耦接至该类比前端模块,并输出一数位信号至该控制电路;并且,该第二光接收模块、该类比前端模块、该类比-数位转换器、与该控制电路相互配合以实现一光线感测功能。
10.如权利要求9所述的具有近物感测功能的光学感测电路,其特征在于,还包括:
一第一切换单元,耦接于该第一光接收模块与该转换模块之间;以及
一第二切换单元,耦接于该第一光接收模块与该类比前端模块之间。
11.如权利要求9所述的具有近物感测功能的光学感测电路,其特征在于,该发光元件可为一LED或一OLED,且该控制电路可为一微处理器。
12.如权利要求9所述的具有近物感测功能的光学感测电路,其特征在于,该判断模块包括:
一比较器,其一输入端耦接至该转换模块内部的该共接点,且其另一输入端耦接至该类比前端模块;以及
一D型正反器,其一信号输入端耦接至该比较器的输出端,且其一信号输出端耦接至该同步序向模块;并且,一系统时脉信号同时输入至该D型正反器的一时脉信号输入端与该同步序向模块。
13.如权利要求10所述的具有近物感测功能的光学感测电路,其特征在于,该类比前端模块包括:
一类比前端单元,通过该第二切换单元而耦接于该第一光接收模块,并同时耦接该第二光接收模块;
一数位-类比转换器,耦接至该同步序向模块;
一第三切换单元,耦接于该数位-类比转换器的输出端与该类比前端单元之间,使得该类比前端单元能够通过该第三切换单元而耦接至该数位-类比转换器;以及
一第四切换单元,耦接于该数位-类比转换器的输出端与该判断模块之间,使得该判断模块能够通过该第四切换单元而耦接至该数位-类比转换器。
14.如权利要求13所述的具有近物感测功能的光学感测电路,其特征在于,在该第一切换单元与该第四切换单元被切换至短路同时该第二切换单元与该第三切换单元被切换至开路的情况下,所述的光学感测电路进入一校正模式。
15.如权利要求13所述的具有近物感测功能的光学感测电路,其特征在于,在该第一切换单元与该第四切换单元被切换至开路同时该第二切换单元与该第三切换单元被切换至短路的情况下,所述的光学感测电路进入一正常操作模式。
16.如权利要求13所述的具有近物感测功能的光学感测电路,其特征在于,该类比前端单元包括两个积分器。
17.如权利要求10所述的具有近物感测功能的光学感测电路,其特征在于,该第二光接收模块包括一红光接收单元、一绿光接收单元与一蓝光接收单元。
CN201610964129.3A 2016-10-28 2016-10-28 近物感测装置及具有近物感测功能的光学感测电路 Expired - Fee Related CN108021225B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610964129.3A CN108021225B (zh) 2016-10-28 2016-10-28 近物感测装置及具有近物感测功能的光学感测电路
US15/482,805 US10330822B2 (en) 2016-10-28 2017-04-09 Proximity sensing device and optical sensing circuit having proximity sensing function

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610964129.3A CN108021225B (zh) 2016-10-28 2016-10-28 近物感测装置及具有近物感测功能的光学感测电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108021225A CN108021225A (zh) 2018-05-11
CN108021225B true CN108021225B (zh) 2020-11-24

Family

ID=62022279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610964129.3A Expired - Fee Related CN108021225B (zh) 2016-10-28 2016-10-28 近物感测装置及具有近物感测功能的光学感测电路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10330822B2 (zh)
CN (1) CN108021225B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108021225B (zh) * 2016-10-28 2020-11-24 敦宏科技股份有限公司 近物感测装置及具有近物感测功能的光学感测电路
CN112034468A (zh) * 2019-05-17 2020-12-04 敦宏科技股份有限公司 光学近接感测装置
CN111948725A (zh) * 2019-05-17 2020-11-17 敦宏科技股份有限公司 光学近接感测装置
CN111947689A (zh) * 2019-05-17 2020-11-17 敦宏科技股份有限公司 用于消除光学近接感测装置的环境光和光学串扰的方法
JP7012057B2 (ja) * 2019-11-07 2022-01-27 キヤノンプレシジョン株式会社 反射型センサおよびこれを備える光学式エンコーダ
TWI734649B (zh) * 2020-11-26 2021-07-21 神煜電子股份有限公司 近接感測裝置
US11893959B2 (en) 2021-05-17 2024-02-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device including proximity sensor having a plurality of light receiving elements and method of controlling the same
CN113647958B (zh) * 2021-07-20 2023-08-29 广州大学 一种适用于可穿戴设备的ecg信号检测电路
TWI766774B (zh) * 2021-07-26 2022-06-01 神煜電子股份有限公司 心率血氧監測裝置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103218056A (zh) * 2012-01-18 2013-07-24 原相科技股份有限公司 感光模块以及光源的驱动电流的校正方法
CN103870066A (zh) * 2012-12-17 2014-06-18 义明科技股份有限公司 光学感测装置以及检测光学感测装置周边的对象的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8085164B2 (en) * 2006-12-13 2011-12-27 Blueline Innovations Apparatus and method for monitoring a variety of resource consumption meters
US9831373B2 (en) * 2012-09-11 2017-11-28 Sharp Kabushiki Kaisha Illuminance sensor, proximity sensor, and display device including the sensor
EP2790093B1 (en) * 2013-04-09 2020-06-03 ams AG Method for gesture detection, optical sensor circuit, in particular an optical sensor circuit for gesture detection, and optical sensor arrangement for gesture detection
CN105474035B (zh) * 2013-09-12 2017-08-01 夏普株式会社 光传感器和电子设备
CN108021225B (zh) * 2016-10-28 2020-11-24 敦宏科技股份有限公司 近物感测装置及具有近物感测功能的光学感测电路
CN108021173B (zh) * 2016-11-02 2020-02-28 敦宏科技股份有限公司 具温度补偿功能的震荡器电路
CN108627243B (zh) * 2017-03-17 2020-11-24 敦宏科技股份有限公司 具光二极管漏电流补偿功能的环境光感测电路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103218056A (zh) * 2012-01-18 2013-07-24 原相科技股份有限公司 感光模块以及光源的驱动电流的校正方法
CN103870066A (zh) * 2012-12-17 2014-06-18 义明科技股份有限公司 光学感测装置以及检测光学感测装置周边的对象的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180120475A1 (en) 2018-05-03
US10330822B2 (en) 2019-06-25
CN108021225A (zh) 2018-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108021225B (zh) 近物感测装置及具有近物感测功能的光学感测电路
TWI709729B (zh) 補償周圍光和干擾光的光學感測器及其操作方法
US9158412B2 (en) Display device and electronic device
US11301665B2 (en) Fingerprint and proximity sensing apparatus and sensing process thereof
US20110180709A1 (en) Serial-chaining proximity sensors for gesture recognition
US11082653B2 (en) Image sensor and pixel array which generate a pixel signal based on a plurality of pixels, and operation method of the image sensor
US11010586B2 (en) Method for fingerprint collection and related products
CN109099942A (zh) 一种集成硅基光电探测器的光电模数转换芯片
CN112114323A (zh) 飞时测距装置以及飞时测距方法
US11789133B2 (en) Time-of-flight sensor and method of calibrating errors in the same
TWI641231B (zh) 應用於光感測裝置中的類比數位轉換模組
CN109814751B (zh) 触控显示设备及获得触摸信号的方法
US20080290261A1 (en) Optical Encoder
CN204009070U (zh) 检测终端及移动电子装置
US9029771B2 (en) Semiconductor device and electronic apparatus employing the same
CN114545811A (zh) 接近感测装置
US10261618B2 (en) Touch driving circuit and touch sensitive display panel
CN109417667A (zh) 一种音频控制方法、电路、图形用户界面、电子设备以及存储介质
CN117083804A (zh) 光学接近传感器
JP5535607B2 (ja) 物体検出装置及びその製造方法、並びに電子機器
CN111505730B (zh) 接近传感器和终端设备
CN112034468A (zh) 光学近接感测装置
US20210256236A1 (en) Fingerprint Detecting System and Related Method
KR20210115543A (ko) 영상 인식 센서 모듈 및 이를 포함하는 모바일 단말기
CN115379071A (zh) 视觉传感器及其操作方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20201202

Address after: 8th floor, 233-2 Baoqiao Road, Xindian District, Xinbei City, Taiwan, China

Patentee after: DYNA IMAGE Corp.

Patentee after: LITE-ON SEMICONDUCTOR CORPORATION

Address before: 8th floor, 233-2 Baoqiao Road, Xindian District, Xinbei City, Taiwan, China

Patentee before: DYNA IMAGE Corp.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201124