CN111511068B - 芯片式光电传感器及手势识别装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种芯片式光电传感器，包括：红光LED，红光LED发射红光光信号；多个光电二极管阵列；光电二极管阵列接收部分地红光光信号并将红光光信号转换为模拟电信号；以及电路模块，电路模块对多个光电二极管阵列输出的模拟电信号进行处理；其中，每个光电二极管阵列由第一光电二极管以及第二光电二极管构成，第一光电二极管接收红光光信号，第二光电二极管不接收红光光信号。本公开还提供了一种包括上述芯片式光电传感器的手势识别装置。

Description

芯片式光电传感器及手势识别装置

技术领域

本公开属于光电探测技术领域，本公开尤其涉及一种芯片式光电传感器及包括芯片式光电传感器的手势识别装置。

背景技术

随着5G技术的发展以及计算机技术的不断成熟，人机交互技术逐渐出现在人们的日常生活中，尤其是对手势识别技术的研究逐渐活跃。

例如，在日常生活中，安静的场所需要手势语言，听力障碍人士需要手语交流，甚至普通大众对手语进行人机交流的需求也日益增长，因此手势研究具有极其重要的意义。然而，手势识别面对的是各种生活场景，受到多种外界因素的干扰，如光照，温度，湿度等。

光电传感器因其特殊的工作原理，可以有效排除湿度、温度等干扰，且由于反应速度快，能实现非接触测量，而且精度高、分辨力高、可靠性好，加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点，因此光电传感器成为手势识别技术新的突破口。

然而现有技术中的光电传感器在噪声抑制、信号放大、光信号传输速率等方面存在不足。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种芯片式光电传感器及包括芯片式光电传感器的手势识别装置。

根据本公开的一个方面，提供了一种芯片式光电传感器，包括：红光LED，红光LED发射红光光信号；多个光电二极管阵列；光电二极管阵列接收部分地红光光信号并将红光光信号转换为模拟电信号；以及电路模块，电路模块对多个光电二极管阵列输出的模拟电信号进行处理；其中，每个光电二极管阵列由第一光电二极管以及第二光电二极管构成，第一光电二极管接收红光光信号，第二光电二极管不接收红光光信号。

根据本公开的至少一个实施方式的芯片式光电传感器，电路模块包括：带隙基准电路，带隙基准电路为芯片式光电传感器提供电压基准；光电数据处理电路，光电数据处理电路将光电二极管阵列输出的模拟电信号进行放大处理；模拟数字转换器，模拟数字转换器将光电数据处理电路输出的模拟电信号转换为数字电信号；数据寄存器，数据寄存器对模拟数字转换器输出的数字电信号进行存储；接口电路，通过接口电路，将数据寄存器存储的数字电信号传输给芯片式光电传感器之外的上位机；以及控制寄存器，控制寄存器通过接口电路接收并存储来自芯片式光电传感器之外的上位机的控制信号，控制寄存器与模拟数字转换器、光电数据处理电路和带隙基准电路连接。

根据本公开的至少一个实施方式的芯片式光电传感器，电路模块还包括偏置电路、内部振荡电路、上电复位电路以及LED驱动电路，带隙基准电路与偏置电路连接，偏置电路与内部振荡电路连接，内部振荡电路与上电复位电路连接，上电复位电路与LED驱动电路连接，LED驱动电路驱动红光LED进行发光。

根据本公开的至少一个实施方式的芯片式光电传感器，带隙基准电路包括：第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、四输入运算放大器、双输入运算放大器、第一双极型晶体管、第二双极型晶体管、第三双极型晶体管、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管；第一MOS管的源极、第二MOS管的源极和第三MOS管的漏极连接且均与芯片工作电压VDD连接；第一MOS管的栅极与四输入运算放大器的输出端连接；第二MOS管的栅极与第三MOS管的栅极以及第三MOS管的源极连接；第二MOS管的栅极还与第四MOS管的漏极连接，第四MOS管的栅极与双输入运算放大器的输出端连接；第一MOS管的源极还与第一电阻器的第一端连接，第一电阻器的第二端分别与四输入运算放大器的第一正相输入端以及第二电阻器的第一端连接；第二电阻器的第二端与第一双极型晶体管的集电极连接，第一双极型晶体管的基极与第二双极型晶体管的基极连接；第二双极型晶体管的发射极与第三电阻器的第二端连接，第三电阻器的第一端与第一MOS管的漏极连接；四输入运算放大器的第一反相输入端分别与第二MOS管的漏极以及第三双极型晶体管的发射极连接；第二双极型晶体管的发射极还与四输入运算放大器的第二正相输入端、第二反相输入端以及双输入运算放大器的正相输入端连接；双输入运算放大器的反相输入端分别与第四MOS管的源极以及第四电阻器的第一端连接；第一双极型晶体管的发射极、基极，第二双极型晶体管的集电极、基极，第三双极型晶体管的集电极、基极，以及第四电阻器的第二端均接地。

根据本公开的至少一个实施方式的芯片式光电传感器，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管均为N沟道增强型MOS管；第四MOS管为P沟道增强型MOS管。

根据本公开的至少一个实施方式的芯片式光电传感器，LED驱动电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、双输入运算放大器以及电容器；第一MOS管的源极、第二MOS管的漏极、第三MOS管的漏极以及第四MOS管的源极连接且均与LED驱动电路的供电电压VCC连接；第一MOS管的栅极、漏极，第二MOS管的栅极，以及第三MOS管的栅极连接；第二MOS管的源极与第八MOS管的源极、栅极以及第九MOS管的栅极连接，第八MOS管的栅极与第九MOS管的栅极连接；第四MOS管的栅极与第三MOS管的源极以及第五MOS管的漏极连接；第四MOS管的漏极与第九MOS管的漏极以及第五MOS管的栅极连接；第五MOS管的源极与双输入运算放大器的正向输入端、电容器的第一端以及第七MOS管的源极连接；第七MOS管的栅极与电容器的第二端、双输入运算放大器的输出端以及第六MOS管的栅极连接；双输入运算放大器的反相输入端与第六MOS管的漏极连接；第六MOS管的源极、第七MOS管的漏极、第九MOS管的源极以及第八MOS管的漏极均接地。

根据本公开的至少一个实施方式的芯片式光电传感器，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管和第五MOS管为P沟道增强型MOS管；第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管以及第九MOS管为N沟道增强型MOS管。

根据本公开的至少一个实施方式的芯片式光电传感器，光电二极管阵列的数目为四个、六个或者八个。

根据本公开的至少一个实施方式的芯片式光电传感器，光电数据处理电路包括多个前置放大器，每个前置放大器对多个光电二极管阵列的中的一个光电二极管阵列输出的模拟电信号进行放大；前置放大器包括两个跨阻放大器以及一个双端输入单端输出差分电压放大器；两个跨阻放大器的输入端分别连接第一光电二极管以及第二光电二极管。

根据本公开的至少一个实施方式的芯片式光电传感器，跨阻放大器包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管以及电阻器；第五MOS管的源极、第七MOS管的源极、第二MOS管的漏极和第三MOS管的漏极连接且均与跨阻放大器的供电电压VCC连接；第五MOS管的栅极与第六MOS管的栅极以及第四MOS管的栅极连接；第七MOS管的漏极与第七MOS管的栅极、第二MOS管的栅极以及第六MOS管1026的漏极连接；第二MOS管的源极与第三MOS管的栅极以及第一MOS管的漏极连接；第三MOS管的源极与第四MOS管的漏极连接；第五MOS管的漏极、第六MOS管的源极、第一MOS管的源极以及第四MOS管的源极均接地；第一MOS管的栅极与光电二极管阵列中的一个光电二极管的阴极连接；跨阻放大器的电压输出端经由电阻器与第一MOS管的栅极连接。

根据本公开的至少一个实施方式的芯片式光电传感器，第七MOS管和第二MOS管为N沟道增强型MOS管，第三MOS管、第一MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管为P沟道增强型MOS管。

根据本公开的另一个方面，提供了一种手势识别装置，包括上述任一项的芯片式光电传感器。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的一个实施方式的芯片式光电传感器的结构示意图。

图2是根据本公开的一个实施方式的芯片式光电传感器的带隙基准电路的结构示意图。

图3是根据本公开的一个实施方式的芯片式光电传感器的光电数据处理电路的跨阻放大器的结构示意图。

图4是根据本公开的一个实施方式的芯片式光电传感器的LED驱动电路的结构示意图。

图5是根据本公开的一个实施方式的手势识别装置的结构示意图。

附图标记说明

10 光电传感器

101 光电二极管阵列

102 光电数据处理电路

1020 跨阻放大器

1021 第一MOS管

1022 第二MOS管

1023 第三MOS管

1024 第四MOS管

1025 第五MOS管

1026 第六MOS管

1027 第七MOS管

1028 电阻器

103 模拟数字转换器

104 控制寄存器

105 数据寄存器

106 I²C接口电路

107 中断电路

108 带隙基准电路

1081 四输入运算放大器

1082 双输入运算放大器

1083 第一双极型晶体管

1084 第二双极型晶体管

1085 第三双极型晶体管

1087 第一MOS管

1088 第二MOS管

1089 第三MOS管

10810 第四MOS管

10811 第一电阻器

10812 第二电阻器

10813 第三电阻器

10814 第四电阻器

109 偏置电路

110 内部振荡电路

111 上电复位电路

112 LED驱动电路

1121 第一MOS管

1122 第二MOS管

1123 第三MOS管

1124 第四MOS管

1125 第五MOS管

1126 双输入运算放大器

1127 电容器

1128 第六MOS管

1129 第七MOS管

11210 第八MOS管

11211 第九MOS管

113 红光LED

114 电源端

115 接地端

116 常闭触头

117 变阻器

118 中断引脚模块

119 数据线模块

120 时钟线模块

121 地址输入模块

20 手势识别装置

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

图1是本公开的一个实施方式的芯片式光电传感器的结构示意图。

如图1所示，芯片式光电传感器10包括：红光LED113，红光LED113发射红光光信号；多个光电二极管阵列101；光电二极管阵列101接收部分地红光光信号并将红光光信号转换为模拟电信号；以及电路模块，电路模块对多个光电二极管阵列101输出的模拟电信号进行处理；其中，每个光电二极管阵列101由第一光电二极管以及第二光电二极管构成，第一光电二极管接收红光光信号，第二光电二极管不接收红光光信号。

本实施方式的每个光电二极管阵列101由第一光电二极管以及第二光电二极管构成，能够消除暗电流对光信号的影响。

第一光电二极管采用有效硅基光电二极管(Active PD)，第二光电二极管采用虚拟硅基光电二极管(Dummy PD)，构成光电二极管阵列。

有效硅基光电二极管能够接收光信号。虚拟硅基光电二极管不能接收光信号，其表层的光敏面上覆盖有金属层，其余结构与有效硅基光电二极管完全相同。

由于两个硅基光电二极管的结构相同且位置相近，因此二者产生的暗电流也几乎相同，唯一的区别在于，有效硅基光电二极管能够受到光照，能够产生光生电流，其输出的电流值为光生电流与暗电流之和，而虚拟硅基光电二极管不能受到光线照射，不能产生的光电流，其输出的电流仅为暗电流，把二者的输出的电流进行减法运算即扣除暗电流，得到更加精确的光生电流值。

优选地，光电二极管阵列101采用栅格分布方式，使有效硅基光电二极管和虚拟硅基光电二极管交错分布于同一平面。

根据本公开的一个优选实施方式，如图1所示，芯片式光电传感器10的电路模块包括：带隙基准电路108，带隙基准电路108为芯片式光电传感器提供电压基准；光电数据处理电路102，光电数据处理电路102将光电二极管阵列101输出的模拟电信号进行放大处理；模拟数字转换器103，模拟数字转换器103将光电数据处理电路102输出的模拟电信号转换为数字电信号；数据寄存器105，数据寄存器105对模拟数字转换器103输出的数字电信号进行存储；接口电路106，通过接口电路106，将数据寄存器105存储的数字电信号传输给芯片式光电传感器之外的上位机；以及控制寄存器104，控制寄存器104通过接口电路106接收并存储来自芯片式光电传感器之外的上位机的控制信号，控制寄存器104与模拟数字转换器103、光电数据处理电路102和带隙基准电路108连接。

其中，带隙基准电路108为芯片式光电传感器提供电压基准，产生基准的目的是建立一个与电源和工艺无关，具有确定温度特性的直流电压或电流。

优选地，本公开设计了一种超低温漂结构的带隙基准电路108，为了构建超低温漂的带隙基准，需要进行高阶的温度补偿。图2示出了本公开优选地带隙基准电路结构。

带隙基准电路108包括：第一电阻器10811、第二电阻器10812、第三电阻器10813、第四电阻器10814、四输入运算放大器1081、双输入运算放大器1082、第一双极型晶体管1083、第二双极型晶体管1084、第三双极型晶体管1085、第一MOS管1087、第二MOS管1088、第三MOS管1089和第四MOS管10810；第一MOS管1087的源极、第二MOS管1088的源极和第三MOS管1089的漏极连接且均与芯片工作电压VDD连接；第一MOS管1087的栅极与四输入运算放大器1081的输出端连接；第二MOS管1088的栅极与第三MOS管1089的栅极以及第三MOS管1089的源极连接；第二MOS管1088的栅极还与第四MOS管10810的漏极连接，第四MOS管10810的栅极与双输入运算放大器1082的输出端连接；第一MOS管1087的源极还与第一电阻器10811的第一端连接，第一电阻器10811的第二端分别与四输入运算放大器1081的第一正相输入端以及第二电阻器10812的第一端连接；第二电阻器10812的第二端与第一双极型晶体管1083的集电极连接，第一双极型晶体管1083的基极与第二双极型晶体管1084的基极连接；第二双极型晶体管1084的发射极与第三电阻器10813的第二端连接，第三电阻器10813的第一端与第一MOS管1087的漏极连接；四输入运算放大器1081的第一反相输入端分别与第二MOS管1088的漏极以及第三双极型晶体管1085的发射极连接；第二双极型晶体管1084的发射极还与四输入运算放大器1081的第二正相输入端、第二反相输入端以及双输入运算放大器1082的正相输入端连接；双输入运算放大器1082的反相输入端分别与第四MOS管10810的源极以及第四电阻器10814的第一端连接；第一双极型晶体管1083的发射极、基极，第二双极型晶体管1084的集电极、基极，第三双极型晶体管1085的集电极、基极，以及第四电阻器10814的第二端均接地。

本实施方式的带隙基准电路108，利用运算放大器钳制电位并得到V_BE/第四电阻的电流，并利用电流镜使同等大小的电流流经第三双极型晶体管1085，使第三双极型晶体管1085的V_BE,1085电压和第二双极型晶体管1084的V_BE,1084电压之间生成TlnT项的电压差。

第三双极型晶体管1085的V_BE,1085电压和第二双极型晶体管1084的V_BE,1084电压作为四输入运算放大器1081的一个输入对，第一双极型晶体管1083的V_BE,1083电压和第二双极型晶体管1084的V_BE,1084电压作为四输入运算放大器1081的另一个输入对。

V_BE,1084和V_BE,1085的作用是生成TlnT项电压差，并将TlnT项的电压差引入到输出端Vref，从而修正输出电压Vref的温度系数。

优选地，如图2所示，第一MOS管1087、第二MOS管1088、第三MOS管1089均为N沟道增强型MOS管；第四MOS管10810为P沟道增强型MOS管。

根据本公开一个优选地实施方式，电路模块还包括偏置电路109、内部振荡电路110、上电复位电路111以及LED驱动电路112，带隙基准电路108与偏置电路109连接，偏置电路109与内部振荡电路110连接，内部振荡电路110与上电复位电路111连接，上电复位电路111与LED驱动电路112连接，LED驱动电路112驱动红光LED进行发光。

优选地，如图4所示，LED驱动电路112包括第一MOS管1121、第二MOS管1122、第三MOS管1123、第四MOS管1124、第五MOS管1125、第六MOS管1128、第七MOS管1129、第八MOS管11210、第九MOS管11211、双输入运算放大器1126以及电容器1127；第一MOS管1121的源极、第二MOS管1122的漏极、第三MOS管1123的漏极以及第四MOS管1124的源极连接且均与LED驱动电路112的供电电压VCC连接；第一MOS管1121的栅极、漏极，第二MOS管1122的栅极，以及第三MOS管1123的栅极连接；第二MOS管1122的源极与第八MOS管11210的源极、栅极以及第九MOS管11211的栅极连接，第八MOS管11210的栅极与第九MOS管11211的栅极连接；第四MOS管1124的栅极与第三MOS管1123的源极以及第五MOS管1125的漏极连接；第四MOS管1124的漏极与第九MOS管11211的漏极以及第五MOS管1125的栅极连接；第五MOS管1125的源极与双输入运算放大器1126的正向输入端、电容器1127的第一端以及第七MOS管1129的源极连接；第七MOS管1129的栅极与电容器1127的第二端、双输入运算放大器1126的输出端以及第六MOS管1128的栅极连接；双输入运算放大器1126的反相输入端与第六MOS管1128的漏极连接；第六MOS管1128的源极、第七MOS管1129的漏极、第九MOS管11211的源极以及第八MOS管11210的漏极均接地。

LED驱动电路112包含了数个电流镜像电路。Iref往往只有微安级，经驱动电路112放大后需达到几百毫安的电流，将Iref放大了数千倍。

为了避免沟道长度调制效应使得镜像后的电流产生极大的偏差，设置了放大器1126。

当放大器1126的输出端电压波动时，第七MOS管1129和第六MOS管1128的栅电压随之变化，导致放大器1126两个输入端的电位也发生改变，然而放大器1126本身的虚短性质对两个输入端的电位的变化产生抑制，从而抑制放大器1126的输出变化，保证了第七MOS管1129和第六MOS管1128的栅电压和漏极电压尽量保持一致，使电流的放大倍数更精确的控制，输出电流更加的稳定。

优选地，如图4所示，第一MOS管1121、第二MOS管1122、第三MOS管1123、第四MOS管1124和第五MOS管1125为P沟道增强型MOS管；第六MOS管1128、第七MOS管1129、第八MOS管11210以及第九MOS管11211为N沟道增强型MOS管。

根据本公开优选地实施方式，光电二极管阵列101的数目为四个、六个或者八个。

优选地，光电数据处理电路102包括多个前置放大器，每个前置放大器对多个光电二极管阵列101的中的一个光电二极管阵列输出的模拟电信号进行放大；前置放大器包括两个跨阻放大器1020以及一个双端输入单端输出差分电压放大器；两个跨阻放大器1020的输入端分别连接第一光电二极管以及第二光电二极管。

优选地，如图3所示，本公开的跨阻放大器1020包括第一MOS管1021、第二MOS管1022、第三MOS管1023、第四MOS管1024、第五MOS管1025、第六MOS管1026、第七MOS管1027以及电阻器1028；第五MOS管1025的源极、第七MOS管1027的源极、第二MOS管1022的漏极和第三MOS管1023的漏极连接且均与跨阻放大器1020的供电电压VCC连接；第五MOS管1025的栅极与第六MOS管1026的栅极以及第四MOS管1024的栅极连接；第七MOS管1027的漏极与第七MOS管1027的栅极、第二MOS管1022的栅极以及第六MOS管1026的漏极连接；第二MOS管1022的源极与第三MOS管1023的栅极以及第一MOS管1021的漏极连接；第三MOS管1023的源极与第四MOS管1024的漏极连接；第五MOS管1025的漏极、第六MOS管1026的源极、第一MOS管1021的源极以及第四MOS管1024的源极均接地；第一MOS管1021的栅极与光电二极管阵列101中的一个光电二极管的阴极连接；跨阻放大器1020的电压输出端经由电阻器1028与第一MOS管的栅极连接。

优选地，如图3所示，第七MOS管1027和第二MOS管1022为N沟道增强型MOS管，第三MOS管1023、第一MOS管1021、第四MOS管1024、第五MOS管1025和第六MOS管1026为P沟道增强型MOS管。

图5示出了本公开一个实施方式的手势识别装置20，手势识别装置20包括了芯片式光电传感器10。芯片式光电传感器10包括了四个光电二极管阵列和一个红光发光二极管即红光LED。

当红光发光二极管即红光LED开启后，其向芯片式传感器10的外部发射红光信号，红光信号经被监测实体尤其是手掌和/或手指的反射进入传感器10的接收区即四个光电二极管阵列，接收区中光电二极管阵列将会接收到该反射光信号。

随着被监测实体的移动，反射光线照射到接收区上的位置发生变化，四个光电二极管阵列接收到的红光强度相应地发生变化，即实现了对被检测实体的移动的识别，尤其是手掌和/或手指的移动的识别。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种芯片式光电传感器，其特征在于，包括：

红光LED，所述红光LED发射红光光信号；

多个光电二极管阵列；所述光电二极管阵列接收部分地所述红光光信号并将红光光信号转换为模拟电信号；以及

电路模块，所述电路模块对所述多个光电二极管阵列输出的模拟电信号进行处理；

其中，每个所述光电二极管阵列由第一光电二极管以及第二光电二极管构成，所述第一光电二极管接收所述红光光信号，所述第二光电二极管不接收所述红光光信号；

其中，所述电路模块包括：

带隙基准电路，所述带隙基准电路为所述芯片式光电传感器提供电压基准；

光电数据处理电路，所述光电数据处理电路将光电二极管阵列输出的模拟电信号进行放大处理；

模拟数字转换器，所述模拟数字转换器将所述光电数据处理电路输出的模拟电信号转换为数字电信号；

数据寄存器，所述数据寄存器对所述模拟数字转换器输出的数字电信号进行存储；

接口电路，通过所述接口电路，将所述数据寄存器存储的数字电信号传输给所述芯片式光电传感器之外的上位机；以及

控制寄存器，所述控制寄存器通过所述接口电路接收并存储来自所述芯片式光电传感器之外的上位机的控制信号，所述控制寄存器与模拟数字转换器、光电数据处理电路和带隙基准电路连接；

其中，所述带隙基准电路包括：第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、四输入运算放大器、双输入运算放大器、第一双极型晶体管、第二双极型晶体管、第三双极型晶体管、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管；

所述第一MOS管的源极、第二MOS管的源极和第三MOS管的漏极连接且均与芯片工作电压VDD连接；

所述第一MOS管的栅极与所述四输入运算放大器的输出端连接；

所述第二MOS管的栅极与所述第三MOS管的栅极以及第三MOS管的源极连接；

所述第二MOS管的栅极还与所述第四MOS管的漏极连接，所述第四MOS管的栅极与所述双输入运算放大器的输出端连接；

所述第一MOS管的源极还与第一电阻器的第一端连接，所述第一电阻器的第二端分别与所述四输入运算放大器的第一正相输入端以及第二电阻器的第一端连接；

所述第二电阻器的第二端与所述第一双极型晶体管的集电极连接，所述第一双极型晶体管的基极与所述第二双极型晶体管的基极连接；

所述第二双极型晶体管的发射极与第三电阻器的第二端连接，所述第三电阻器的第一端与所述第一MOS管的漏极连接；

所述四输入运算放大器的第一反相输入端分别与所述第二MOS管的漏极以及第三双极型晶体管的发射极连接；

所述第二双极型晶体管的发射极还与所述四输入运算放大器的第二正相输入端、第二反相输入端以及所述双输入运算放大器的正相输入端连接；

所述双输入运算放大器的反相输入端分别与所述第四MOS管的源极以及第四电阻器的第一端连接；

所述第一双极型晶体管的发射极、基极，所述第二双极型晶体管的集电极、基极，所述第三双极型晶体管的集电极、基极，以及所述第四电阻器的第二端均接地。

2.根据权利要求1所述的芯片式光电传感器，其特征在于，所述电路模块还包括偏置电路、内部振荡电路、上电复位电路以及LED驱动电路，所述带隙基准电路与所述偏置电路连接，所述偏置电路与所述内部振荡电路连接，所述内部振荡电路与所述上电复位电路连接，所述上电复位电路与所述LED驱动电路连接，所述LED驱动电路驱动所述红光LED进行发光。

3.根据权利要求1所述的芯片式光电传感器，其特征在于，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管均为N沟道增强型MOS管；所述第四MOS管为P沟道增强型MOS管。

4.根据权利要求2所述的芯片式光电传感器，其特征在于，所述LED驱动电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、双输入运算放大器以及电容器；

所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的漏极、所述第三MOS管的漏极以及第四MOS管的源极连接且均与LED驱动电路的供电电压VCC连接；

所述第一MOS管的栅极、漏极，所述第二MOS管的栅极，以及所述第三MOS管的栅极连接；

所述第二MOS管的源极与所述第八MOS管的源极、栅极以及第九MOS管的栅极连接，所述第八MOS管的栅极与所述第九MOS管的栅极连接；

所述第四MOS管的栅极与所述第三MOS管的源极以及第五MOS管的漏极连接；

所述第四MOS管的漏极与所述第九MOS管的漏极以及第五MOS管的栅极连接；

所述第五MOS管的源极与所述双输入运算放大器的正向输入端、电容器的第一端以及第七MOS管的源极连接；

所述第七MOS管的栅极与所述电容器的第二端、所述双输入运算放大器的输出端以及所述第六MOS管的栅极连接；

所述双输入运算放大器的反相输入端与所述第六MOS管的漏极连接；

所述第六MOS管的源极、所述第七MOS管的漏极、所述第九MOS管的源极以及所述第八MOS管的漏极均接地。

5.根据权利要求4所述的芯片式光电传感器，其特征在于，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管和第五MOS管为P沟道增强型MOS管；

第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管以及第九MOS管为N沟道增强型MOS管。

6.根据权利要求1所述的芯片式光电传感器，其特征在于，所述光电二极管阵列的数目为四个、六个或者八个。

7.根据权利要求1所述的芯片式光电传感器，其特征在于，所述光电数据处理电路包括多个前置放大器，每个前置放大器对多个光电二极管阵列的中的一个光电二极管阵列输出的模拟电信号进行放大；

所述前置放大器包括两个跨阻放大器以及一个双端输入单端输出差分电压放大器；

两个跨阻放大器的输入端分别连接所述第一光电二极管以及所述第二光电二极管。

8.根据权利要求7所述的芯片式光电传感器，其特征在于，所述跨阻放大器包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管以及电阻器；

所述第五MOS管的源极、第七MOS管的源极、第二MOS管的漏极和第三MOS管的漏极连接且均与跨阻放大器的供电电压VCC连接；

所述第五MOS管的栅极与所述第六MOS管的栅极以及第四MOS管的栅极连接；

所述第七MOS管的漏极与所述第七MOS管的栅极、第二MOS管的栅极以及第六MOS管1026的漏极连接；

所述第二MOS管的源极与所述第三MOS管的栅极以及第一MOS管的漏极连接；

所述第三MOS管的源极与所述第四MOS管的漏极连接；

所述第五MOS管的漏极、所述第六MOS管的源极、所述第一MOS管的源极以及所述第四MOS管的源极均接地；

所述第一MOS管的栅极与光电二极管阵列中的一个光电二极管的阴极连接；

所述跨阻放大器的电压输出端经由所述电阻器与所述第一MOS管的栅极连接。

9.根据权利要求8所述的芯片式光电传感器，其特征在于，所述第七MOS管和所述第二MOS管为N沟道增强型MOS管，所述第三MOS管、第一MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管为P沟道增强型MOS管。

10.一种手势识别装置，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的芯片式光电传感器。

Images