CN113866907A - 透显示器接近感测的降低串扰灵敏度的自校准光收发系统 - Google Patents

透显示器接近感测的降低串扰灵敏度的自校准光收发系统 Download PDF

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Abstract

本公开涉及用于透显示器接近感测的降低串扰灵敏度的自校准光收发系统。一种光学感测系统包括发射器侧和接收器侧，并且被配置为定位在电子设备的显示器下方。发射器侧包括光发射器、温度传感器和光电二极管。接收器侧包括光电二极管和温度传感器。该光学感测系统包括专用集成电路，该专用集成电路利用温度传感器、光电二极管和诸如高通滤波器等一个或多个信号滤波器来执行光学感测系统的多个现场校准，从而提高其准确度和精度。

Description

透显示器接近感测的降低串扰灵敏度的自校准光收发系统
本专利申请要求2020年06月30日提交的美国专利申请号16/917,891的优先权，该专利申请据此全文以引用方式并入本文。
技术领域
本文所描述的实施方案涉及用于便携式电子设备的接近感测系统，并且具体地涉及用于通过电子设备显示器进行对象接近感测的光学收发器系统，该光学收发器系统实时地自校准以减轻串扰和信号漂移干扰效应。
背景技术
电子设备可包括红外接近传感器。通常，接近传感器是反射式红外传感器，该反射式红外传感器发射红外光信号并且监测该光的反射以确定对象(诸如用户)是否处于电子设备的阈值距离内。在许多常规构造中，接近传感器所发射的一些光被电子设备本身的部分(例如，覆盖玻璃、外壳层等)反射，从而对信号造成干扰，这通常被称为“串扰”。此外，当用户抓握设备和/或将其从一个地方运输到另一个地方时，接近传感器内的温度可迅速改变数十度，从而对信号造成干扰，这通常被称为“信号漂移”。信号漂移和/或串扰还可由常规接近传感器在操作时的自加热或自冷却引起。
信号漂移和串扰大幅降低了常规接近传感器的准确度和精度两者，通常导致利用此类传感器的电子设备表现出诸如以下的行为：在意外的时间启用或禁用电容式触摸屏；在意外的时间使显示器变暗或变亮；在意外的时间增大或减小扬声器音量；等等。
发明内容
本文所描述的实施方案采取电子设备的形式，该电子设备至少包括用于检测电子设备外部的对象的接近度的光学收发器系统。该光学收发器系统包括光发射器。该光发射器被配置为朝向对象发射光以照亮该对象。该光学收发器系统还包括第一光传感器和第二光传感器，该第二光传感器与第一光传感器和光发射器光学隔离。该第一光传感器被配置为接收从光发射器发射的光，并且该第二光传感器被配置为接收从对象反射的光。此外，光学收发器系统包括第一温度传感器和第二温度传感器，该第一温度传感器热耦合到光发射器，该第二温度传感器热耦合到第二光传感器。
该光学收发器系统还包括处理器，该处理器被配置为在许多实施方案中实时地对光学收发器系统的各种元件的输入和/或输出应用多个校准。具体地，在许多实施方案中，该处理器被配置为：(1)通过基于来自第一光传感器的输出调节来自光发射器的功率输出来应用第一现场校准；(2)通过基于第一温度传感器或第二温度传感器的至少一个传感器输出调节第二光传感器的功率输出来应用第二现场校准；以及(3)通过用高通滤波器过滤第二光传感器的输出来应用光学收发器系统的第三现场校准。
包括光学收发器系统的电子设备的相关实施方案和附加实施方案包括限定内部腔体的外壳。此外，此类实施方案包括位于外壳的内部腔体内的显示器。在这些示例中，光学收发器系统可定位在内部腔体内与显示器相邻。例如，光学收发器系统可定位在包围显示器的有效显示区域的边框区域内，可定位在显示器的有效显示区域下方，可定位在支撑显示器的侧壁或外壳部分内或沿着该侧壁或外壳部分定位，等等。
例如，在一些实施方案中，该显示器限定有效显示区域，并且光学收发器系统定位在有效显示区域下方。在这些示例中，光发射器被配置为发射通过显示器的有效显示区域的光，并且第二光传感器被配置为接收从对象反射的已经穿过该有效显示区域的光。这些示例性实施方案通常被称为“透过显示器”实施方案。
相关实施方案和附加实施方案可包括这样的配置，其中，光学收发器系统包括模块壳体，该模块壳体限定第一圆筒和第二圆筒，该第一圆筒包围光发射器和第一光传感器，该第二圆筒包围第二光传感器并且与第一圆筒光学隔离。该模块壳体可由光学透明材料形成，或者更具体地由对由光发射器发射的光带透明的材料形成。在一些情况下，该处理器还可设置在模块壳体内和/或耦接到模块壳体。
在许多实施方案中，第一圆筒包围第一温度传感器，并且第二圆筒包围第二温度传感器。这样，第一温度传感器热耦合到光发射器和第一光传感器，并且第二温度传感器热耦合到第二光传感器。在一些实施方案中，可使用热散体材料来将光发射器热耦合到第二光传感器，使得光学收发器系统的两个元件在基本上相同的温度下工作，但并非所有实施方案都需要如此。
在一些示例中，第一圆筒可由第一透镜封盖，并且第二圆筒可由第二透镜封盖。在其他实施方案中，可使用滤波元件或其他光学元件，诸如红外截止滤光器、滤色器、偏振滤光器等。一些实施方案实现有源透镜元件(例如，可移动透镜)，而其他实施方案实现无源透镜元件。透镜可采用任何合适的形状或配置；在许多实施方案中，菲涅耳透镜可因其紧凑尺寸而被选择。在一些实施方案中，给模块壳体的第一圆筒和/或第二圆筒进行封盖的透镜可被取向、倾斜或以其他方式被配置为沿着特定方向或焦点引导入射光(例如，有源透镜和/或无源透镜可用于波束形成)。在一些示例中，可使用微透镜或其他微光学器件的阵列。
相关实施方案和附加实施方案可至少包括数模转换器和模数转换器，该数模转换器被配置为将第一数字值转换成驱动光发射器的第一模拟信号(例如，电流信号)，该模数转换器被配置为将从第二光传感器输出的第二模拟信号转换成第二数字值。在这些示例中，第一现场校准包括对第一数字值的第一数字调节，第二现场校准包括对第二数字值的第二数字调节，并且第三现场校准包括对第二数字值的第三数字调节。在更宽泛的非限制性表述中，在某些实施方案中，由处理器执行的现场校准可为数字现场校准。并非所有实施方案都需要这种构造；在其他示例中，如本文所述的现场校准可为模拟域校准。在一些情况下，现场校准可访问一个或多个查找表以获得用于偏置、调节或以其他方式修改数字域值的数字值。在许多实施方案中，查找表可存储在存储器中。例如，某些相关实施方案和附加实施方案可包括这样的配置，其中，光学收发器系统包括专用集成电路，该专用集成电路包括(1)处理器和(2)能够操作地耦接到该处理器的存储器，并且第一查找表、第二查找表和第三查找表存储在该专用集成电路的存储器中。在其他构造中，如本文所述，与校准光学收发器系统相关联的计算工作可全部或部分地由专用集成电路执行、由两个或更多个专用集成电路(例如，每个现场校准操作专门的专用集成电路)执行和/或通过与包含光学收发器系统的电子设备的处理器配合执行(例如，专用集成电路可提供通用输入/输出，并且电子设备的处理器或协处理器可提供计算资源以确定一个或多个现场校准)。
本文所描述的其他实施方案采取光学接近传感器系统的形式，该光学接近传感器系统用于确定对象与便携式电子设备的外表面的接近度。该光学接近传感器系统包括壳体，该壳体限定发射器侧圆筒和接收器侧圆筒。该发射器侧圆筒包围发射器模块，并且接收器侧圆筒包围接收器模块。
这些实施方案的发射器模块包括数模转换器，该数模转换器被配置为接收第一数字值以及输出与第一数字值成比例的电流。该发射器模块还包括发光元件(例如，VCSEL、激光二极管、发光二极管等)，该发光元件被配置为接收电流以及作为响应将光从发射器侧圆筒发射出。在其他情况下，可使用发光元件阵列。
该发射器侧圆筒还包括光检测器模块(其可包括单个光检测器或光检测器阵列)，该光检测器模块被配置为接收从发光元件发射的光以及作为响应输出用于偏置第一数字值的第二数字值(和/或数字值序列)以控制来自该发光元件的功率输出、来自该发光元件的波长输出或来自该发光元件的带宽输出。
在其他情况下，可不需要单独的光检测器模块。例如，发射器侧圆筒可包括一个或多个发光元件，该一个或多个发光元件被配置用于自混频操作。在其他情况下，腔内光电二极管可用于接收来自一个或多个发光元件的光输出。
发射器侧圆筒还包括温度传感器，该温度传感器热耦合到发光元件并且被配置为输出用于偏置第一数字值的温度值(和/或温度值序列)以控制来自该发光元件的功率输出、来自该发光元件的波长输出或来自该发光元件的带宽输出。在又其他实施方案中，发光元件的温度可来源于发光元件的光学属性(例如，由光检测器检测到的属性)。
在这些实施方案中，接收器模块(位于接收器侧圆筒内)被配置为接收从对象反射的光以及作为响应输出对应于对象与外表面的接近度的第三数字值。在更一般和非限制性表述中，接收器模块被配置为接收从对象反射的光(该光已由发射器模块的光发射器发射)以及输出对应于所接收的光的量级的数字值；对象距电子设备越近，来自接收器模块的电功率输出就可越高。
相关实施方案和附加实施方案可包括这样的配置，其中，接收器模块包括模拟前端和模数转换器。该模拟前端可包括光传感器，该光传感器被配置为接收从对象反射的光。该模数转换器可能够操作地耦接到光传感器并且被配置为输出第三数字值，并且第二温度传感器热耦合到光传感器并且被配置为输出用于偏置该第三数字值的第二温度值。相关实施方案和附加实施方案可包括这样的配置，其中，接收器模块包括应用于第三数字值的高通频率滤波器。
本文所描述的实施方案采取操作用于便携式电子设备的光学接近传感器系统的方法的形式，该方法操作诸如：用由数字驱动电流值限定的电流驱动发光元件；对热耦合到发光元件的第一温度传感器采样以获得第一温度值；基于该第一温度值偏置该数字驱动电流值；对光学耦合到发光元件的第一光传感器采样以获得第一光值；基于该第一光值偏置数字驱动电流值；对与发光元件光学隔离的第二光传感器采样以获得第二光值；对热耦合到第二光传感器的第二温度传感器采样以获得第二温度值；基于第二温度值偏置第二光值；以及提供所偏置的第二光值作为输出。
相关实施方案和附加实施方案还可包括诸如以下的操作：用第一温度值查询第一查找表以获得第一热校准值；基于第一热校准值偏置数字驱动电流值；用第一光值查询第二查找表以获得第一光校准值；基于第一光校准值偏置数字驱动电流值；用第二光值查询第三查找表以获得第二光校准值；以下一者或两者：(1)基于第二光校准值偏置数字驱动电流值，或(2)基于第二光校准值偏置第二光值；用第二温度值查询第三查找表以获得第二热校准值；以及基于第二光校准值偏置第二光值。
附图说明
现在将参考在附图示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述并非旨在将本公开限制于一个所包括的实施方案。相反，本文提供的该公开旨在涵盖可被包括在所述实施方案的实质和范围内并由所附权利要求限定的替代形式、修改形式和等同形式。
图1描绘了包含光学感测系统以检测对象的接近度的电子设备，诸如本文所述。
图2描绘了图1的光学感测系统的沿线A-A截取的剖视图。
图3描绘了诸如本文所述的光学感测系统的另一剖视图。
图4描绘了诸如本文所述的光学感测系统的系统图。
图5为描绘了诸如本文所述的操作光学感测系统的方法的示例性操作的流程图。
图6为描绘了诸如本文所述的操作光学感测系统的另一方法的示例性操作的流程图。
图7为描绘了诸如本文所述的操作光学感测系统的另一方法的示例性操作的流程图。
图8为描绘了诸如本文所述的操作光学感测系统的另一方法的示例性操作的流程图。
图9为描绘了诸如本文所述的操作光学感测系统的另一方法的示例性操作的流程图。
在不同附图中使用相同或相似的附图标记来指示相似、相关或者相同的项目。
附图中的交叉影线或阴影的用途通常被提供以阐明相邻元件之间的边界并还有利于附图的易读性。因此，存在或不存在无交叉影线或阴影均不表示或指示对特定材料、材料属性、元件比例、元件尺寸、类似图示元件的共同性或在附图中所示的任何元件的任何其他特性、性质、或属性的任何偏好或要求。
某些附图包括一个或多个示例性路径的矢量、射线、迹线和/或其他视觉表示，该一个或多个示例性路径可包括通过一种或多种介质的反射、折射、衍射等，该一个或多个示例性路径可由一个或多个光子、小波或其他传播电磁能采取或者可被呈现为表示一个或多个光子、小波或其他传播电磁能，该一个或多个光子、小波或其他传播电磁能源自附图所示的或在一些情况下从附图中省略的一个或多个光源或由一个或多个光源生成。应当理解，提供这些光或更一般而言电磁能(不论其光谱如何(例如，紫外光、可见光、红外光等))的简化视觉表示仅仅是为了促进理解本文所述的各种实施方案，并且因此可以不必按比例或以角度精度或准确度呈现或示出，并且因此，并不旨在表明除了本文描述或引用的其他实施方案之外，所示实施方案以任何特定所示的角度、取向、偏振、颜色或方向接收、发射、反射、折射、聚焦和/或衍射光的任何偏好或要求。
此外，应当理解，各个特征部和元件(以及其集合和分组)的比例和尺寸(相对的或绝对的)以及其间呈现的界限、间距和位置关系在附图中被提供，以仅用于促进对本文所述的各个实施方案的理解，并因此可不必要地被呈现或示出以进行缩放并且并非旨在指示对所示的实施方案的任何偏好或要求，以排除结合其所述的实施方案。
具体实施方式
本文所描述的实施方案涉及设置在电子设备的显示器下方的光学感测系统。该光学感测系统被配置为在现场自校准(本文称为“现场校准”)以减轻干扰效应，诸如信号漂移、其他信号漂移和串扰。具体地，执行多个同时或相继的实时校准操作以显著地提高光学感测系统的准确度和精度两者。
在许多示例中，光学成像系统被配置为用作移动或便携式电子设备的接近传感器，但这仅仅是一个示例。应当理解，任何合适的光学感测或成像系统均可利用本文所描述的技术和架构来接收和/发射光。示例包括但不限于：测光计；光色传感器；接近传感器；点阵投射器；测距仪；红外图像捕获系统；紫外图像捕获系统；直接飞行时间深度传感器；间接飞行时间深度传感器；等等。
例如，一些实施方案涉及电子设备，该电子设备包括显示器，诸如微尺度发光二极管显示器(“微型LED”)或有机发光二极管显示器(“OLED”)。这些示例性电子设备还可包括光学感测系统，该光学感测系统被配置为用作反射光学传感器，该反射光学传感器照亮视场并且监测该视场内的发射光的反射以推断光学反射对象(诸如电子设备的用户)存在于该视场内。
在典型的实施方案中，光学感测系统被配置为在红外波长带中操作，并且定位在电子设备的显示器的有效显示区域的后表面上或耦接到该后表面并且/或者集成在电子设备的显示器的有效显示区域内。更具体地，如本文所用，短语显示器的有效显示区域的“后表面”是指显示器的与显示器从其发射光的表面(该表面在本文中称为显示器的“前表面”)相对的表面。
这样，并且由于该构造，光学感测系统可照亮显示器附近的对象，诸如用户。如本领域的技术人员可理解的，靠近显示器的对象会反射由光学感测系统发射的光中的一些光。对象反射光的一部分被引导回显示器并且可由定位在显示器后面的光学感测系统捕获。所接收的光可被量化和/数字化，并且然后被电子设备消耗以执行或通知一些任务。电子设备可利用从光学感测系统接收到的信息来执行任何合适的任务或操作或者任务或操作组。示例包括但不限于：响应于从光学感测系统接收到对象与电子设备的距离比阈值距离更近的信息而禁用或减小电子设备的显示器的亮度；响应于从光学感测系统接收到对象与电子设备的距离比阈值距离更远的信息而启用或增加电子设备的显示器的亮度；响应于从光学感测系统接收到对象在电子设备附近(例如，距离满足阈值或在阈值范围内)的信息而启用或禁用电子设备的触摸或力输入系统；等等。
这样，更一般而言和广义地，本文所描述的实施方案有利于电子设备的显示器的前表面附近的对象的透过显示器检测(和/或成像)。
在许多实施方案中，光学感测系统包括模块壳体，该模块壳体被分成两个部分，这两个部分在本文中称为发射器侧和接收器侧。发射器侧和接收器侧各自由相应的一个圆筒限定，该圆筒在一端处限定相应的成像孔。在发射器侧圆筒(或更简单地称为发射器圆筒)内，设置有发光元件。在一个示例中，发光元件是垂直腔面发射激光器(“VCSEL”)或其阵列。在其他示例中，可使用发光二极管、边缘发射激光器、水平腔面发射激光器、共振腔发光二极管、超发光二极管(superluminous diode)等(或它们的阵列)。发光元件被配置为接收电流(例如，来自数模转换器)以及作为响应发射特定波长、特定带宽和/或特定功率(例如，亮度)的光。
接收器侧圆筒包围光传感器，也称为“光敏元件”。光传感器的示例是光电二极管，该光电二极管被配置为生成与照亮光电二极管的光的强度或集成辐射通量成比例的电流。在其他情况下，可使用其他光敏元件。
接收器圆筒和发射器圆筒彼此光学隔离，使得当用电流驱动发光元件时，从该元件发射的光通过发射器侧成像孔离开模块壳体并且不直接照亮接收器圆筒的光传感器。
如上所述，在典型构造中，光学感测系统的模块壳体耦接到显示器的后表面，定位在该显示器的有效显示区域下方。由于该构造，因此从光学感测系统的发射器侧上的发光元件发射的光可穿过有效显示区域的像素间区域以离开电子设备并且照亮电子设备外部的一个或多个对象。如果存在对象(诸如用户)，则由发光元件发射的光中的至少一部分光将被反射并且将穿过显示器的像素间区域以进入接收器侧的成像孔来照亮光敏元件。这样，来自光敏元件的电流输出可用于推断对象是否在电子设备附近；电流越高，对象靠近电子设备的可能性就越大。
然而，如上所述，可发生信号和串扰干扰。具体地，当包含诸如本文所述的光学感测系统的便携式电子设备的用户将该设备握持在用户手中时，环境温度和/或用户的体热(除了便携式电子设备和/或光学感测系统的自加热或自冷却之外)可加热或冷却电子设备并且因此加热或冷却光学感测系统。该温度变化可影响发光元件或光敏元件的一个或多个操作特性。例如，发光元件在由相同的驱动电流激励或驱动时可发射略微不同波长或发散的光。在其他情况下，从发光元件发射的光的亮度或强度可增加或减小。由发光元件输出的光的这种变化可在光敏元件处被接收并且可被解释为由对象引起的变化。更具体地，电子设备可解释用户已移动远离或更接近电子设备。在一些情况下，由光敏元件接收的光变化可导致电子设备错误地确定用户不再存在。
换言之，由于一个或多个干扰源和/或一个或多个串扰干扰源，从光学感测系统的接收侧输出的信号可随时间推移而漂移。例如，热变化可机械地改变电子设备或光学感测系统的一个或多个元件的一个或多个物理属性和/或电气属性。例如，随着温度升高，光发射穿过的材料层的尺寸可发生物理变化，继而改变其光学属性。该光学属性的变化继而可改变从这些材料层反射的串扰的一个或多个特性。在其他情况下，热效应或变化可机械地改变发光元件和/或光接收元件的一个或多个属性。在一些情况下，这些变化可彼此成比例、相同或独立。在仍其他示例中，热效应或其他机械变化或效应(例如，电子设备在使用时的磨损或设置)可改变一个或多个电气属性，继而改变从发光元件发射的光的特性。例如，能够通信地耦接到光学感测系统的电路的电导率可在不同的热环境中表现出不同的阻抗(例如，电路的电阻和/或电抗可依赖于温度)。这些效应中的每个效应可随时间推移加重而影响光学感测系统的性能。例如，对于将光学感测系统用作接近传感器的配置，信号漂移和/或串扰效应可导致假阳性“非靠近”事件的数量增加和/或假阳性“靠近”事件的数量增加。
在又其他示例中，由发光元件从显示器的各层(本文称为“显示叠层”)发射的光的反射引起的串扰可进一步干扰光学感测系统和/或电子设备的操作。
为了解释这些问题，如本文所述，光学感测系统自校准以减轻信号漂移和串扰两者的影响。
具体地，如相对于本文所描述的其他实施方案所述，光学感测系统包括两个(或更多个)温度传感器。第一温度传感器设置在发射器圆筒内并且热耦合到发光元件。第二温度传感器设置在接收器圆筒内并且热耦合到光敏元件。第一温度传感器和第二温度传感器中的每一者可用于热校准发光元件和光敏元件中的每一者，使得发光元件和光敏元件中的每一者的操作特性(例如，光如何发射和接收/采样)基本上不受温度约束。具体地，第一温度传感器可用于修改施加到发光元件的电流，使得温度对从发光元件发射的光的强度、波长、亮度或带宽没有显著影响。类似地，第二温度传感器可用于修改从光敏元件输出的电流，使得温度对光敏元件将照亮它的光的强度、波长、亮度或带宽转换成电流的方式没有显著影响。发光元件和光敏元件的实时操作的这些现场校准可配合以基本上消除光学感测系统的温度依赖性。在更一般的表述中，光学感测系统的温度变化可能对其性能影响很小，甚至没有影响。
此外，在许多实施方案中，发射器圆筒还包围另一感光元件。与本文所描述的其他实施方案一样，该光敏元件可为光电二极管。在这些示例中，由于发射器圆筒内的发光元件和光电二极管非常接近，因此光电二极管和发光元件光学耦合。在一些示例中，可包括直接光学耦合，诸如波导，但并非所有实施方案都需要如此。
由于该构造，因此来自发射器圆筒内的光电二极管的输出可用于反馈环路中以立即和实时地校准来自发光元件的光学输出。具体地，来自光电二极管的输出可用于递增或递减施加到发光元件的电流，以便微调来自发光元件的光输出以确保该光是预期的。这样，光电二极管用于执行对发光元件的光学输出的另一现场校准。
在其他示例中，第一温度传感器(或附加温度传感器)可另外热耦合到光电二极管。在这些实施方案中，从第一温度传感器采样的温度可用于校准光电二极管的输出以更准确地校准发光元件。
在又其他实施方案中，可执行附加现场校准操作(本文也简称为“校准操作”)。例如，接收器侧光敏元件的输出可穿过高通滤波器，使得串扰干扰随时间推移的变化(其主要具有低频内容；缓慢变化)可被自动过滤。例如，在一些实施方案中，将接收器中的光敏元件的电流输出耦合到地面的输出电容器可提供高通滤波器功能。
在其他实施方案中，在制造时，查找表或其他数据库可以按设备或按系统的基础来填充。该表可被存储为按设备校准，除了前述和随后的现场校准之外，该按设备校准可进一步用于调节特定光学感测系统的发光元件和/或光电二极管的输出。
这些前述示例并非穷举可由和/或用如本文所述的光学感测系统执行的现场校准的类型和种类。
以下参考图1至图9讨论这些前述实施方案和其他实施方案。然而，本领域的技术人员将容易理解，本文关于这些附图所给出的详细描述仅是为了解释，而不应被解释为限制性。
图1描绘了电子设备100，该电子设备包括外壳102，该外壳包围多个层的叠层(称为“显示叠层”)，该叠层配合以限定数字显示器，该数字显示器被配置为呈现视觉内容以向电子设备100的用户传达信息、请求来自该用户的触摸或力输入并且/或者向该用户提供娱乐。
该显示叠层可包括诸如以下的不以特定顺序的层或元件：触摸输入层；力输入层；触觉输出层；薄膜晶体管层；阳极层；阴极层；有机层；包围层；反射器层；加强层；注入层；传输层；偏光器层；抗反射层；液晶层；背光层；一个或多个粘合剂层；可压缩层；墨水层；掩膜层；等等。
为简单描述起见，以下实施方案参考利用有机发光二极管显示技术植入的显示叠层并且除其他层以外该显示叠层可包括：反射背衬层；薄膜晶体管层；包围层；和发光层。然而，应当理解，这仅仅是一个例示性示例实施方式，并且其他显示器和显示叠层可利用其他显示技术或它们的组合来实现。可与诸如本文所述的显示器叠层和/或显示器一起使用的另一种显示技术的示例是微型发光二极管显示器。
显示叠层通常还包括输入传感器(诸如力输入传感器和/或触摸输入传感器)，以检测用户与由电子设备100的显示器的显示叠层限定的有效显示区域104物理交互的一个或多个特性。
有效显示区域104的特征通常在于能够单独地控制、物理地隔开且能够寻址的像素或子像素的布置，这些像素或子像素以一种或多种像素密度并且以一个或多个像素或子像素分布图案进行分布。在更一般的表述中，有效显示区域104的特征通常在于与相邻或其他邻近发光区域物理地隔开的、能够单独寻址的分立发光区域或区的布置。
在许多实施方案中，限定有效显示区域104的发光区域设置在或形成在可为柔性或刚性的透明衬底上。可形成诸如本文所述的透明衬底的示例性材料可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或玻璃。在其他情况下，可使用部分不透明的衬底；在此类实施方案中，衬底的处于限定在其上的像素之间的至少一部分可为部分或完全光学透明的。
此外，可由可设置在显示叠层上方或下方或者在其他情况下可与显示叠层集成在一起的电子设备100的输入传感器检测的示例性输入特性可包括但不限于：触摸位置；力输入位置；触摸手势路径、长度、持续时间和/或形状；力手势路径、长度、持续时间和/或形状；力输入的量级；多个同时的力输入；多个同时的触摸输入；等等。
由于这些构造，因此可促进电子设备100的用户通过用其手指物理地触摸有效显示区域104的任意或特定区域上方的输入表面和/或向该输入表面施加力来与显示器的有效显示区域104中所示的内容进行交互。
在这些实施方案中，与本文所描述的其他实施方案一样，显示叠层另外被配置为有利于透过显示器接近感测。具体地，显示叠层还包括相对于显示叠层的后表面定位的光学感测系统106和/或耦接到该光学感测系统。由于该构造，因此光学感测系统106可由电子设备100操作以确定对象是否靠近电子设备100的有效显示区域104。
更具体地，在一个示例中，显示叠层限定光学感测孔或分立且分开的光学感测孔阵列(未示出)，这些孔穿过背衬层或限定显示叠层的后表面的其他不透明层，从而允许光在两个或更多个有机发光二极管子像素或像素(本文称为“像素间”区域)之间从前表面到后表面(反之亦然)行进通过显示叠层。
在一些情况下，光学感测孔呈矩形形状并且设置在有效显示区域104的下部区域上，但这可能不是必需的。
在其他情况下，光学感测孔呈圆形或椭圆形形状，并且设置在有效显示区域104的中心区域中。在一些实施方案中，可完全省略背衬层；光学感测孔可采用与有效显示区域104相同的大小和形状。
在一些实施方案中，具有不同形状的多个光学感测孔由不透明且吸光的背衬层或附加光学/机械结构隔开和支撑。
在这些实施方案中，光学感测系统106至少部分地定位在光学感测孔下方，以便收集和量化被引导通过显示叠层的像素间区域的光，该光在与由显示叠层发射的光的行进方向基本上相反的方向上行进通过显示叠层。
更具体地，光学感测系统106被配置为发射和捕获入射到显示器的前表面的光，该光穿过显示叠层的像素间区域。
在一些实施方案中，光学感测系统106可被配置为与显示器一起操作，使得显示器发射光以便照亮与显示器的前表面(或覆盖显示器的前表面的外保护层)接触的对象。在这些示例中，从显示器的一个或多个发光区域(例如，像素)发射的光可从对象的表面反射，并且然后可行进通过显示叠层，通过光学感测孔，并且可由光学感测系统106的至少一个光敏区或区域(例如，光电二极管)收集/吸收。
具体地，如相对于本文所描述的其他实施方案所述，光学感测系统106可被配置为发射通过光学感测孔的光以及接收来自光学感测孔的光。由光学感测系统106发射和接收的光108可用于检测对象110的存在和/或接近度和/或距离，该对象可为电子设备100的用户。
图1中描绘的这些前述实施方案以及其各种另选方案和其变型通常出于解释的目的并且为了促进理解诸如本文所述的系统的各种配置和构造而呈现。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，本文所呈现的具体细节中的一些细节可为实践特定的所述实施方案或其等同物所不需要的。
因此，应当理解，对特定实施方案的上述和下述描述出于例示和描述的特定目的而被呈现。这些描述并非旨在穷举或将本公开限制于本文所述的精确形式。相反，对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。
一般而言并且广义地，图2至图3描绘了诸如本文所述的光学感测系统的示例性剖视图。具体地，图2描绘了沿图1的线A-A截取的剖视图。在这些示例中，光学感测系统包括发射器侧(也称为“发射器模块”)和接收器侧(也称为“接收器模块”)以限定反射传感器。与本文所描述的其他实施方案一样，发射器侧包括设置在本文称为发射器圆筒的圆筒内的发光元件，并且接收器侧包括设置在本文称为接收器圆筒的第二圆筒内的光敏元件。
由于单独的圆筒单独地包围发射器侧和接收器侧，因此发射器侧与接收器侧光学隔离。由于该构造，因此当发光元件接收电流并且发射光时，该光离开发射器侧圆筒，照亮发光元件的视场。如果对象(诸如用户)进入发光元件的视场，则由发光元件发射的光中的至少一部分光将朝向光学感测系统反射回来。该反射光中的一部分反射光可进入接收器侧圆筒以照亮光敏元件，该光敏元件继而可生成与所接收的光的一个或多个属性成比例的电流或电压。具体地，所接收的光的量级(例如，亮度、振幅、光度等)可与从光敏元件输出的模拟信号成比例地相关。通过利用从光敏元件输出的信号，包含光学感测系统的电子设备可确定或推断对象处于该设备的阈值距离内。如上所述，本文所描述的以这种方式利用的传感器可被称为接近传感器。如上所述，接近传感器可由电子设备用于多种合适的目的，包括启用或禁用触敏显示器。
然而，在这些实施方案中，包括串扰和信号漂移两者在内的多个干扰源可影响接近传感器的性能，并且更一般而言影响电子设备的基于接近传感器的输出的或由接近传感器的输出通知的操作或功能。
例如，在一些实施方案中，发光元件可为垂直腔面发射激光器(“VCSEL”)，并且光敏元件可为光电二极管。如本领域的技术人员可理解的，这些半导体器件中的每个半导体器件均可对温度变化敏感。更具体地，每个器件的性能可根据温度而改变。
例如，在给定相同输入电流的情况下，VCSEL在第一温度下可发射与相同VCSEL在略微不同的温度下相比波长略微不同和/或功率略微不同的光。类似地，如果由相同的光照亮的两个相同的光电二极管处于不同的温度，则这些光电二极管可输出不同的电流或电压。鉴于这些示例，本领域的技术人员可理解，接近传感器可对信号漂移敏感；随着温度变化，发射器侧和接收器侧两者的性能都可变化。有问题的是，如本领域的技术人员可理解的，信号漂移效应可导致利用接近传感器的输出的电子设备在不存在真实对象时错误地推断存在对象或者相反地在存在真实对象时错误地推断不存在对象。
作为一个示例，包含接近传感器的蜂窝电话可被配置为当蜂窝电话的用户将蜂窝电话贴近用户的耳朵时利用接近传感器的输出来禁用电容式触摸屏。蜂窝电话提供该功能以防止对电容式触摸屏的非预期输入。然而，如上所述，当用户将蜂窝电话贴近用户的耳朵时，蜂窝电话以及因此接近传感器可被用户的身体加热(或冷却)。在其他情况下，环境温度会由于从口袋或袋中移出蜂窝电话并且在寒冷环境中使用蜂窝电话而改变。在仍其他示例中，蜂窝电话可能会从第一温度环境被运输到与第一环境在很大程度上不同的第二温度环境(例如，从寒冷天气移动到室内、移动到室外温暖天气等)。在相对较短的时间段内可发生几度的变化，这继而可影响接近传感器的性能。换言之，用户的身体可导致接近传感器的VCSEL或光电二极管中的任一者或两者改变温度，从而潜在地导致光电二极管的输出同样改变，这继而可触发蜂窝电话意外地启用电容式触摸屏。本领域的技术人员应理解，由用户的身体引起的信号漂移可影响接近传感器的性能和/或基于接近传感器的输出进行的任何推断或确定。
在其他示例中，如上所述，串扰干扰可进一步导致常规接近传感器的性能变差。例如，如相对于图1所述，如本文所述的光学感测系统在许多实施方案中被设置在电子设备的显示器的有效显示区域下方。在该构造中，光学感测系统的发射器发射穿过显示器的光，并且继而，光学感测系统的接收器接收在从电子设备附近的对象的外表面反射之后自身已穿过显示器的光。同样如上所述，由发射器发射的光可从电子设备的一个或多个层、表面或其他介质反射。示例包括但不限于：显示叠层层；外保护层；抗反射涂层；外壳表面；等等。当使用设备时，这些表面中的一个或多个表面可能会被损坏(例如，刮伤、弄脏、翘曲、破裂等)，这继而可改变一个或多个串扰特性。
在其他情况下，制造故障或现场使用可降低光学感测系统的发射器侧和接收器侧之间的光学隔离的有效性。在这些示例中的每个示例中，由发射器发射的光中的一部分光由接收器接收，而不会从电子设备外部的对象反射。如上所述，这种干扰被称为串扰。有问题的是，如本领域的技术人员可理解的，如果不快速且准确地校准，则串扰效应可导致利用接近传感器的输出的电子设备在不存在真实对象时错误地推断存在对象或者相反地在存在真实对象时错误地推断不存在对象。
在仍其他示例中，信号漂移效应(例如，由于温度引起的)可加重串扰效应。换言之，某些串扰效应可在一定程度上依赖于温度。例如，电子设备的各个层(例如，显示层、外壳层、抗反射涂层、疏油涂层等；本文统称为“串扰介质”)可响应于温度变化而在尺寸上改变，这继而可改变从其反射的由接收器接收的串扰光的量。在其他情况下，在给定特定温度的情况下，发射侧的光发射器可偏移从其发射的光带。由光发射器发射的“偏移的”光带可按不同方式由各种串扰介质反射和/或吸收。简而言之，应当理解，在许多示例中，信号漂移效应和串扰效应可能不是独立的干扰，并且在一些情况下可能彼此影响和/或加剧。换言之，某些实施方案(诸如发光元件对温度变化特别敏感的实施方案、光学感测系统上方的层特别具有反射性和/或光电二极管对由于温度变化引起的机械变化特别敏感的实施方案)的热漂移和高串扰的复合效应可配合以大幅影响光学感测系统的性能。
为了解释这些问题，本文所述的和图2至图3所示的实施方案包括若干独立(任选地，实时)校准，以减少和/或消除信号漂移和串扰的协同效应和独立效应。由于这些所述和所示的结构和操作方法，如本文所述的光学感测系统可在定位在电子设备的显示器的有效显示区域下方时准确且精确地操作，从而降低电子设备的制造复杂性并且通过减小围绕显示器的边框区域来改善该电子设备的壳体或外壳的美学外观。
具体地，为了解释信号漂移效应，本文所述的实施方案包括两个单独且专用的热传感器，也称为温度传感器。具体地，第一温度传感器设置在发射器圆筒内，并且第二温度传感器设置在接收器圆筒内。这样，第一温度传感器热耦合到发射器圆筒内的发光元件，并且第二温度传感器热耦合到接收器圆筒内的光敏元件。由于该构造，因此可校准对发光元件的输入(例如，电流)以调控发光元件的光输出，从而减轻温度对发光元件的影响。类似地，可校准光敏元件的输出以调控光敏元件的电流或电压输出，从而减轻温度对光敏元件的影响。
更具体地，在一个实施方案中，由用户操作的电子设备包括如本文所述的光学感测系统。该光学感测系统的发射器侧包括与VCSEL(或其他光源)相邻设置的第一温度传感器，该VCSEL用于发射特定亮度、特定带宽或特定波长的光。这些元件中的每个元件设置在发射器圆筒内，该发射器圆筒包括开口端(其任选地用透镜或诸如滤光器等其他光学元件封盖)，由VCSEL发射的光可穿过该开口端。此外，光学感测系统的接收器侧包括包围光电二极管和第二温度传感器的接收器圆筒。在该构造中，发射器圆筒和接收器圆筒可耦接在一起以限定用于光学感测系统的模块外壳。与本文所述的其他实施方案一样，模块外壳可设置在电子设备显示器(诸如有机发光二极管显示器)的有效显示区域下方。由于该构造，因此当用电流激励或驱动VCSEL时，VCSEL发射穿过有效显示区域(例如，在有机发光二极管显示器的像素之间)并且离开电子设备的光以照亮发射器圆筒的视场。当电子设备的用户处于发射器圆筒的视场内时，由VCSEL发射的至少一些光朝向光学感测系统并且具体地是光学感测系统的接收器圆筒反射回来。与本文所述的其他实施方案一样，该反射光穿过有效显示区域(例如，像素间区域)并且进入接收器圆筒以照亮光电二极管。
在该示例中，当用户握持电子设备时，用户的体热(或电子设备的热梯度改变温度的另一原因)可改变电子设备的温度并且因此改变光学感测系统的温度。在其他情况下，电子设备和/或光学感测系统的操作可导致光学感测系统的自加热或自冷却。如上所述，VCSEL和/或光电二极管的一个或多个性能特性和/或操作属性可随着这些部件的温度变化而变化。然而，在该构造中，第一温度传感器和第二温度传感器中的每一者都可用于解释这些变化。
具体地，第一温度传感器可用于调节对VCSEL的电流输入，使得当VCSEL的温度变化时，施加到其上的电流也可变化以调控以下一者或多者：来自VCSEL的功率输出(例如，发射光的亮度)；从VCSEL发射的光的波长；来自VCSEL的带宽输出；等等。由于该构造，因此第一温度传感器可用于确保来自VCSEL的输出不会根据温度而改变(或仅最低限度地改变)。此外，第一温度传感器和/或第二温度传感器可用于校准发射器侧内的光电二极管。
在更具体的构造中，第一温度传感器可按固定间隔和/或可变间隔和/或按需进行采样，并且可获得温度值。更具体地，如果第一温度传感器测量温度并且输出对应于所测量的温度的电压，则电压可被量化和/或以其他方式数字化并且与对应于所测量的温度的数字值相关联。在另一示例中，如果第一温度测量温度作为电阻的函数，则本文所述的实施方案可包括电阻测量电路(诸如惠斯通电桥或分压器)以将可变电阻转换成电压，该电压继而可被数字化并且与表示所测量的温度的数字值相关联。本领域的技术人员将容易理解，如本文所述的光学感测系统可利用许多温度感测技术和技巧；为了简化描述，以下实施方案参考温度传感器，该温度传感器提供输出作为对应于所测量的温度的数字值。然而，应当理解，这仅仅是一个示例，并且在某些具体实施中可存在许多中间值和/或向模拟值和/或从模拟值向数字值的转换。
继续前述示例，在一个实施方案中，VCSEL可由数字值所限定的电流驱动，该电流继而可基于由第一温度传感器测量的温度来偏置和/或修改。例如，在一个实施方案中，从电子设备的处理器接收到的(或从光学感测系统或电子设备的存储器检索的)数字值可由数模转换器转换成模拟电流。从数模转换器输出的模拟电流电平可被供应给VCSEL以驱动VCSEL并且使VCSEL发射光。在此类实施方案中，来自第一温度传感器的数字输出可用于修改用于限定施加到VCSEL的电流的电平的数字电流值。换言之，在一些实施方案中，可在数字域中执行利用来自第一温度传感器的输出的校准操作。
可将来自第一温度传感器的输出用于通过修改施加到其上的电流/功率/电压来偏置、改变或以其他方式修改VCSEL的光输出的特性的方式可因实施方案而不同。在一个示例中，可使用查找表。具体地，存储在存储器中的查找表可存储键合到温度值的数字电流值。在该示例中，与电子设备或与光学感测系统相关联的处理器可用从第一温度传感器采样的数字温度值查询查找表以获得数字电流值，该数字电流值继而可用于驱动VCSEL。在其他情况下，查找表可存储可用于递增或递减数字电流值的偏置值。这些前述示例不是穷举性的；本领域的技术人员应当理解，如本文所述的从热耦合到VCSEL的温度传感器采样的数字值可以多种合适的方式进行利用，以改变对VCSEL的电流(或电压或功率)输入。
以类似的方式，第二温度传感器可用于调节光电二极管的输出，使得当光电二极管的温度变化时，其输出在给定相同的照亮功率和光谱(包括波长和带宽两者)的情况下保持相同。由于该构造，并且如上所述，因此可利用第二温度传感器以确保来自光电二极管的输出不会根据温度而改变(或仅最低限度地改变)。
由于该构造，因此第二温度传感器可按固定间隔、可变间隔和/或按需进行采样，并且可从其获得温度值。在这些示例中，光电二极管的模拟输出(例如，电流、电压、功率等)可用模数转换器来数字化并且由数字值限定，该数字值继而可基于由第二温度传感器测量的温度来偏置和/或修改。
与上文提及的VCSEL和第一温度传感器一样，可将来自第二温度传感器的输出用于偏置、改变或以其他方式修改光电二极管的输出的方式可因实施方案而不同。在一个示例中，与前述示例一样，可使用查找表。具体地，存储在存储器中的查找表可存储键合到温度值的数字功率值、电压值或电流值。在该示例中，与电子设备或与光学感测系统相关联的处理器可用从第二温度传感器采样的数字温度值查询查找表以获得偏置值，该偏置值继而可用于修改(例如，递增、递减、偏置、缩放、过滤等)来自光电二极管的原始输出。这些前述示例不是穷举性的；本领域的技术人员应当理解，如本文所述的从热耦合到光电二极管的温度传感器采样的数字值可以多种合适的方式进行利用，以改变来自光电二极管的电流(或电压或功率)输出的模拟量度。
这样，第一温度传感器可用于热校准VCSEL的操作，从而减小来自发射器侧的信号漂移的影响，并且第二温度传感器可用于热校准光电二极管的操作，从而减小来自接收器侧的信号漂移的影响。在仍其他实施方案中，第一温度传感器和第二温度传感器也可用于校准其他系统；第一温度传感器可用于校准光电二极管的输出，并且第二温度传感器可用于校准对VCSEL的输入。更具体地，在这些示例中，查找表可告知应该如何基于VCSEL的温度来偏置来自光电二极管的输出，反之亦然。因此，在这些示例和实施方案中，可执行四次同时的实时校准以调节对VCSEL和/或光电二极管的输入和来自VCSEL和/或光电二极管的输出。
在仍其他示例中，可另外执行串扰校准。在许多实施方案中，当电子设备处于已知状态(诸如空闲状态)时，可执行串扰校准操作。在一个示例中，电子设备内(或在某些实施方案中，光学感测系统自身内)的传感器可用于确定电子设备何时被放置在表面上或者否则何时未由用户主动使用/操纵。在其他情况下，当没有接近目标(例如，任何对象)处于光学感测系统的视场内时，可执行校准操作。
本领域的技术人员可容易理解，可使用其他传感器和/或感测系统来确定电子设备的空闲状态，包括但不限于：功率消耗传感器；陀螺仪；磁力仪；电容式触摸屏；力输入传感器；光学成像系统(例如，二维或三维相机)等。在其他情况下，可基于软件状态进行串扰校准。例如，如果蜂窝电话软件应用程序不活动，则电子设备可执行串扰校准操作。
在确定电子设备空闲或否则未由用户使用时，可执行串扰校准操作。在此类示例中，可驱动VCSEL并且可对光电二极管采样以确定光学感测系统的发射器侧和接收器侧之间的串扰。该校准值可为标量值，该标量值可在稍后的时间从光电二极管的输出中减去。此类操作在本文中可称为“串扰基线化”操作或“串扰校准”操作。在许多情况下，可按定期或计划的基础进行串扰基线化。
在一些情况下，串扰校准可依赖于波长、带宽和/或温度。例如，在一些实施方案中，VCSEL可被配置为同时地(例如，经由VCSEL阵列)或依次(例如，经由发送到VCSEL的不同电流信号)输出多个光频率。在此类示例中，不同光频率可与不同串扰特性相关联；某些频率可与其他频率不同的方式从电子设备的串扰介质反射和/或可由其衰减或波束成形。在这些实施方案中，光学感测系统可利用查找表以便校准波长特定和/或温度特定的串扰。
这些前述示例并非穷举可由诸如本文所述的光学感测系统执行和/或对该光学感测系统执行的各种校准操作。例如，在许多实施方案中，发射器侧圆筒还可包围第二光电二极管，该第二光电二极管用于提供来自VCSEL或更一般而言来自光学感测系统的模块壳体的发射器侧内的发光元件的光输出的实时校准，如本文所述。在这些示例中，来自发光元件的光输出以及其一个或多个特性(例如，功率、波长、带宽)可在反馈环路中实时校准。换言之，除了任何和所有前述校准操作之外，第二光电二极管也可用于调控和/或归一化来自发光元件的光输出。在其他构造中，附加光电二极管可设置在接收器圆筒内并且可具体地被配置用于串扰校准。
鉴于上述情况，应当理解，一般而言并且广义地，如本文所述的光学感测系统包括模块外壳，该模块外壳自身限定两个光学隔离的圆筒。光学感测系统的发射器模块或发射器侧包括包围发光元件的发射器圆筒，该发光元件可为VCSEL或VCSEL阵列。发射器圆筒还可包围温度传感器和光电二极管(或其阵列)，该温度传感器和光电二极管可各自用于应用发光元件的实时和/或按需热和光学校准。温度传感器热耦合到发光元件，并且光电二极管光学耦合到发光元件。类似地，光学感测系统的接收器模块或接收器侧包括接收器圆筒，该接收器圆筒包围光传感器或光敏元件(诸如光电二极管)和另一温度传感器。就像第一温度传感器热耦合到发光元件一样，第二温度传感器热耦合光传感器。在许多实施方案中，模块外壳还包括专用集成电路(“ASIC”)，该专用集成电路又包括处理器和存储器。处理器可在操作上耦接到光学感测系统的发射器侧和接收器侧的每个元件，并且可被配置为执行、协调和/或以其他方式促进光学感测系统的一个或多个操作。存储器可用于存储诸如上文所述的一个或多个查找表。如本文所述的光学感测系统的发光元件和光敏元件可被配置为在任何合适的光带(包括可见光、红外光、紫外光等)内操作。在一些示例中，可在不同模式的不同光带之间切换光学感测系统。例如，在第一模式下，可使用红外感测，而在第二模式下，可使用可见光。
由于所描述的这些构造(诸如图2至图3所示)，因此光学感测系统可自校准以大幅降低信号漂移和串扰的影响。可由ASIC或其处理器执行的示例性实时校准操作包括：发光元件的热校准；光传感器的热校准；发光元件的光学校准；光传感器或发光元件中的一者或两者的串扰校准；等等。在许多示例中，为了简单起见，ASIC(或其处理器)可被配置为在数字域内执行这些校准操作中的每个校准操作。由于这些校准操作，因此光学感测系统的准确度和精度显著地提高，从而使得光学感测系统能够被定位在电子设备的显示器后面以用作接近传感器，该接近传感器被配置为检测对象是否处于传感器的视场内，以及如果是，则推断对象处于电子设备的显示器附近。本领域的技术人员可容易理解，光学感测系统可使用阈值化来输出关于对象是否足够接近被认为靠近的电子设备的二元确定。在其他情况下，光学感测系统可输出将光学感测系统与对象隔开的距离的数字表示，但并非所有实施方案都需要如此。
例如，在一个实施方案中，如本文所述的光学感测系统的ASIC被指导以确定对象是否处于电子设备附近。作为响应，ASIC(或其处理器)可访问存储器以确定对应于要由发射器侧发射的光的目标波长、带宽和/或亮度的数字值。然后，ASIC可访问查找表或执行计算以确定驱动发射器侧的发光元件所需的对应电流或功率值，使得发光元件发射所需光。然后，该数字电流值可被供应给数模转换器，该数模转换器继而可驱动发光元件。此外，ASIC可从热耦合到发光元件的发射器侧温度传感器对数字温度值采样。然后，数字温度值可用于查询另一查找表，以确定是否应基于温度使数字电流值偏置。在驱动发光元件时，ASIC可对光学耦合到发光元件的发射器侧光电二极管采样，以确定是否应使数字电流值递增、递减、偏置或以其他方式改变，以实际实现要由发射器侧发射的光的所需目标波长、带宽和/或亮度。此外，ASIC可对接收器侧中的光传感器采样，以确定对应于由该光传感器接收的光的数字输出值。ASIC可基于热耦合到光传感器的温度传感器的样本来校准(例如，在数字域中)光传感器的输出。ASIC可从数字输出值中减去串扰基线和/或可执行附加过滤操作(诸如高通滤波)。然后，ASIC可比较光传感器的(任选地经过滤的)输出，以确定对象是否处于光学感测系统的视场内。在许多实施方案中，光学感测系统可被配置为向包含光学感测系统的电子设备提供数字二进制输出。
前述示例不是穷举性的；本领域的技术人员可容易理解，可同时地或相继地执行多个校准操作以提高如本文所述的系统的准确度和精度。在一些情况下，可在不同情况下选择不同组可能的校准操作。例如，如果温度超过高阈值或降至低于低温度阈值，则可禁用或不使用热校准操作。类似地，在一些情况下，并非所有实施方案都需要串扰校准。
进一步地，应当理解，如本文所述的系统可不排他地用光的一个目标波长、带宽或亮度/振幅来操作。更具体地，在许多实施方案中，来自发光元件的光输出可被调制为特定波长或根据特定图案。类似地，来自接收器侧光传感器的输出可被解调。在一些情况下，可选择不同的光特性；对于某些对象，可优选不同的光带宽。
进一步地，应当理解，显示器后接近感测的示例性用例仅仅是如本文所述的系统的一个示例性用途。其他实施方案或具体实施可以其他方式进行配置并且用于其他目的。示例包括但不限于：生物特征成像；光学成像；测距；光通信；等等。为了简化描述，以下实施方案参考示例性用例，其中光学感测系统被用作定位在电子设备的显示器后面的接近传感器并且包括专门的ASIC。
下面将参考图2至图3来呈现这些示例以及其他示例。具体地，图2描绘了图1的光学感测系统的沿线A-A截取的剖视图。
具体地，图2示出了包括外壳的电子设备200，该外壳限定用于包围和支撑显示器202的内部体积。在外壳的内部体积内在显示器202的后面的是光学感测系统204。光学感测系统204可用于检测对象206(其是电子设备200的用户)的接近度。例如，如果电子设备200是便携式电子设备(诸如蜂窝电话)，则光学感测系统204可被用作接近传感器，该接近传感器确定蜂窝电话何时和/或是否应禁用电容式触摸屏(例如，当蜂窝电话的用户将蜂窝电话放在用户的头部/耳朵附近时)。
与本文所述的其他实施方案一样，光学感测系统204可被配置为发射通过显示器202的光210。光210离开电子设备200的外壳以照亮垂直于显示器202的外表面和/或从该外表面延伸出去的视场。当对象206进入视场时，光210的至少一部分从对象206的外表面反射。反射光212朝向显示器202的外表面重新定向。反射光212中的至少一部分反射光可穿过显示器202并且可照亮光学感测系统204。光学感测系统204可利用该照亮来确定对象206是否靠近电子设备200的外表面或处于该外表面的至少阈值距离内。
光学感测系统204被包围在模块外壳214内，该模块外壳包围和支撑其内部部件中的至少一部分部件。与本文所述的其他实施方案一样，模块外壳214限定发射器侧和接收器侧。具体地，模块外壳214限定一组圆筒216，该组圆筒包括发射器圆筒和接收器圆筒，该发射器圆筒和该接收器圆筒彼此光学隔离以使其间的串扰最小化。
模块外壳214还包围和支撑ASIC，该ASIC包括至少处理器218和存储器220。在其他情况下，处理器218和存储器220可形成在单独的管芯上和/或在单独的集成电路封装内。处理器218可为通用处理器，该通用处理器被配置为访问存储器220以获得可执行指令、计算机代码和/或其他数字资产，处理器218可利用这些数字资产来例示应用程序、固件或其他软件过程或示例。在其他情况下，处理器218可为专门配置的处理器，该专门配置的处理器被配置为接收数字输入以及提供数字和/或模拟输出。因此，如本文所述，术语“处理器”是指在物理上和/或在结构上被配置为例示一个或多个类别或对象的任何软件和/或硬件实现的数据处理设备或电路，该一个或多个类别或对象被专门配置为执行数据的特定转变，包括被表示为可被存储在存储器(诸如存储器220)内和可从该存储器访问的程序中所包括的代码和/或指令的操作。该术语意在涵盖单个处理器或处理单元、多个处理器、多个处理单元、模拟或数字电路、或其他适当配置的计算元件或元件组合。
无论配置如何，处理器218都可在操作上和/或能够通信地耦接到存储器220和/或电子设备200或光学感测系统204的其他电子部件。例如，处理器218可能够操作地耦接到发射器模块222和接收器模块224。由于这些构造，因此处理器218可用于执行发射器模块222或接收器模块224的一个或多个现场校准操作，诸如本文所述。此类校准可包括但不限于：发射器模块222的发光元件的热校准；接收器模块224的光敏元件或光传感器的热校准；接收器模块224的输出的串扰校准；发射器模块222的光学校准；等等。
如上所述，ASIC的存储器220可用于存储可由处理器218利用的资产。在其他情况下，存储器220可用于存储一个或多个查找表，该一个或多个查找表可用于校准(例如，现场校准)光学感测系统204，诸如本文所述。在某些其他实施方案中，光学感测系统204还可包括一个或多个透镜，诸如发射器侧透镜226和接收器侧透镜228。
由于所描绘的构造，因此光学感测系统204可由处理器218实时校准，使得发射器模块222所发射的光210可穿过显示器202(并且，具体地，在显示器202的像素层230的像素间区域之间)，从对象206反射，再次穿过显示器202和像素层230，并且进入接收器模块224。
图3描绘了诸如本文所述的光学感测系统的另一剖视图。图3呈现了图2所示的示例性系统图的更详细视图。具体地，图3描绘了电子设备300，与本文所述的其他实施方案一样，该电子设备包括限定内部体积的外壳。在由外壳限定的内部体积内设置有显示器302，该显示器至少部分地由显示叠层中的功能层和结构层的叠层或分层来限定。显示器302的显示叠层限定外表面302a和内表面302b。显示器302的有效显示区域由像素布置限定，该像素布置又被限定在像素层302c中。像素层302c在该层的像素或子像素之间是至少部分地光学透明的，使得从光学感测系统304发射的光可穿过有效显示区域并且通过外表面302a离开电子设备300以照亮对象306。
具体地，与本文所述的其他实施方案一样，光学感测系统304包括发射器侧308和接收器侧310。发射器侧308和接收器侧310可形成到刚性衬底312上。刚性衬底312可用作支撑件和/或平台以耦接到模块外壳314，该模块外壳将发射器侧308与接收器侧310光学分离或隔离。
发射器侧310包括发光元件316。发光元件316可为任何合适的发光元件，但在许多实施方案中，发光元件316被实现为VCSEL并且被配置为发射红外光。在其他实施方案中，发光元件316是半导体光源，诸如但不限于：竖直外腔面发射激光器；发光二极管；有机发光二极管；共振腔发光二极管；微尺度发光二极管；超发光发光二极管；宽条形激光二极管；二极管泵浦激光器；模式锁定二极管激光器；红外频带激光器；紫外频带激光器；等等。发光元件316可被实现为单个元件或分立元件的阵列。为了简化描述，以下实施方案参考包括至少一个VCSEL光源(下文称为“激光器”或“激光二极管”)的源设备，该VCSEL光源发射包括传统不可见波长带(例如，红外光)的光谱范围内的光。进一步地，尽管并非所有实施方案都需要如此，但参考以下许多实施方案所描述的示例性VCSEL光源被假定为如由美国国家标准协会(American National Standards Association)定义的1类激光器。
发光元件316被配置为发射通过显示器302的特定波长、带宽或功率的光以照亮从外表面302a延伸出去的视场。当视场被对象306中断时，该发射光中的至少一部分光从对象306反射并且通过再次穿过显示器302而返回到光学感测系统304。具体地，所反射的发射光。可照亮接收器侧310内的光传感器318
光传感器318可为任何合适的光敏元件或结构。为了简化描述，以下实施方案参考半导体光电二极管(下文称为“光电二极管”)。该示例性光电二极管的光敏区域对由发光元件316发射的光谱范围内的光作出响应。与发光元件316一样，接收器侧310的光传感器318可被实现为单个元件或元件阵列。
光传感器318和发光元件316两者能够操作地耦接到ASIC 320。ASIC320可被配置为用电流、调制电流或任何其他合适的电流控制的、功率控制的或电压控制的信号来驱动发光元件316。在许多示例中，ASIC 320被配置为用电流信号驱动发光元件316，该电流信号被配置为使得发光元件316朝向对象316发射调制的红外光。此外，ASIC 320可被配置为从光传感器318接收电流、电压或功率信号。
与本文所述的其他实施方案一样，发射器侧308和接收器侧310可各自包括多个传感器，该多个传感器用于发光元件316和光传感器318的校准。具体地，接收器侧310包括温度传感器322，该温度传感器热耦合到光传感器318并且能够操作地耦接到ASIC 320。在这些构造中，ASIC 320可利用温度传感器322的数字输出来访问存储在ASIC 320的存储器中的查找表，以调节光传感器318的数字输出。这样，ASIC 320可利用温度传感器322的输出来现场校准光传感器318的输出，以减轻信号漂移的影响。
类似地，发射器侧308也可包括温度传感器324，该温度传感器热耦合到发光元件316并且在操作上或能够操作地耦接到ASIC 320。与本文所述的其他实施方案一样，ASIC320可利用从温度传感器324采样的温度值来调节对发光元件316的功率/电流/电压输入，以减轻信号漂移的影响。
在许多实施方案中，光学感测系统304还包括发射器侧308内的光电二极管326。如上所述，光电二极管326可由ASIC 320用来校准发光元件316的操作。在其他实施方案中，校准光电二极管也可被包括在接收器侧310中并且可定位在接收器侧圆筒内、在模块外壳外部或在其他地方。
如上所述，图3中描绘的构造仅仅是有利于减轻信号漂移并且有利于补偿串扰噪声的一个示例性构造。然而，应当理解，所描绘的示例性构造仅仅是一个示例，并且其他实施方案可以其他方式进行构造。例如，在一些实施方案中，可利用光学元件来以任何特别优选的方式聚焦或漫射发射光或过滤发射光。例如，在图3中描绘了模块外壳314，其中光学元件314a和314b与模块外壳314一起形成。在其他情况下，也可包括滤光器，诸如可见光截止滤光器328a、328b。
图2至图3中描绘的这些前述实施方案以及其各种另选方案和其变型通常出于解释的目的并且为了促进理解诸如本文所述的系统的各种配置和构造而呈现。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，本文所呈现的具体细节中的一些细节可为实践特定的所述实施方案或其等同物所不需要的。
因此，应当理解，对特定实施方案的上述和下述描述出于例示和描述的特定目的而被呈现。这些描述并非旨在穷举或将本公开限制于本文所述的精确形式。相反，对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。
例如，图4描绘了诸如本文所述的光学感测系统的简化系统图。光学感测系统400被配置为通过任意串扰介质404检测对象402的存在和/或距该对象的距离。串扰介质的示例为电子设备的显示叠层(参见例如图2至图3)。在其他示例中，可存在其他串扰介质。
光学感测系统400包括发射器侧406和接收器侧408。发射器侧406包括被示出为光发射器410的发光元件。光发射器410从数模转换器412接收模拟功率或电流信号。这样，由数模转换器412接收的数字电流值被转换成模拟电流，该模拟电流继而使得光发射器410发射光(诸如调制的红外光)。
类似地，光学感测系统400包括接收器侧408，该接收器侧包括光电二极管414。光电二极管414被配置为接收从光发射器410发射的光。由光发射器410发射的光中的一些光可穿过串扰介质404并且被光电二极管414接收，而由光发射器410发射的其他光则可穿过串扰介质404并且从对象402反射。从光电二极管414输出的电流、电压和/或功率信号可作为输入由接收器侧408的模数转换器416接收。
光学感测系统400还包括发射器侧406中的温度传感器418和接收器侧408中的温度传感器420。在许多实施方案中，发射器侧406还包括光学耦合到光发射器410的光电二极管422。温度传感器418热耦合到光电二极管422或光发射器410中的任一者或两者。温度传感器420热耦合到光电二极管414。
光电二极管422、温度传感器420和温度传感器418中的每一者向串扰/信号漂移补偿器424提供输出(和/或可由该串扰/信号漂移补偿器采样)，该串扰/信号漂移补偿器被配置为访问存储器426。存储器426存储一个或多个查找表，串扰/信号漂移补偿器424可使用该一个或多个查找表来实时执行光学感测系统400的一个或多个现场校准。
例如，串扰/信号漂移补偿器424可对温度传感器418的温度采样，并且作为响应，访问存储器426中的查找表，该查找表将光发射器410的温度与施加到光发射器410的电流相关联。基于查找表的输出，串扰/信号漂移补偿器424可调节作为输入供应给数模转换器412的数字值，以便改变施加到光发射器410的电流以调控来自光发射器410的波长输出、带宽输出和/或亮度输出。这样，串扰/信号漂移补偿器424补偿光发射器410的信号漂移。
此外，串扰/信号漂移补偿器424可对温度传感器420的温度采样，并且作为响应，访问存储器426中的查找表，该查找表将光电二极管414的温度与从光电二极管414接收的电流相关联。基于查找表的输出，串扰/信号漂移补偿器424可调节从模数转换器416接收到的数字值，以便改变施加到(例如，作为偏置)光电二极管414的电流和/或从该光电二极管接收到的电流以调控来自光电二极管414的输出。这样，串扰/信号漂移补偿器424补偿光电二极管414的信号漂移。串扰/信号漂移补偿器424可包括实时滤波器(例如，比例积分微分控制器)，该实时滤波器被配置为关联噪声(例如，串扰和/或信号漂移)的一个或多个历史特性、当前特性和/或预测特性，以便调节光发射器410的输出。
此外，串扰/信号漂移补偿器424可对光电二极管422的输出采样，并且作为响应，访问存储器426中的查找表，该查找表将由光发射器410发射的光的一个或多个特性与施加到光发射器410的电流相关联。基于查找表的输出，串扰/信号漂移补偿器424可调节作为输入供应给数模转换器412的数字值，以便改变施加到光发射器410的电流以调控来自光发射器410的波长输出、带宽输出和/或亮度输出。这样，串扰/信号漂移补偿器424调控光发射器410的实时输出。在一些情况下，串扰/信号漂移补偿器424还可使用温度传感器418来补偿光电二极管422的一个或多个操作。
串扰/信号漂移补偿器424还可向光学感测系统400的输出提供过滤和/或其他校准或补偿，诸如通过将低通滤波器应用于模数转换器416的输出来提供。
反馈控制滤波器(例如，实时滤波器)和串扰减轻滤波器(例如，低通滤波器)的一个或多个参数可被设计、校准和实时调节以满足最佳感测性能，例如，以偏置远离零平均值、以快速地或较慢地作出响应等，以便减少接近检测故障。
图4中描绘的这些前述实施方案以及其各种另选方案和其变型通常出于解释的目的并且为了促进理解诸如本文所述的系统的各种配置和构造而呈现。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，本文所呈现的具体细节中的一些细节可为实践特定的所述实施方案或其等同物所不需要的。
因此，应当理解，对特定实施方案的上述和下述描述出于例示和描述的特定目的而被呈现。这些描述并非旨在穷举或将本公开限制于本文所述的精确形式。相反，对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。
图5为描绘了诸如本文所述的操作光学感测系统的方法的示例性操作的流程图。方法500可由任何合适的硬件或软件执行，但在许多实施方案中，可全部或部分地由ASIC执行，诸如本文所述。
方法500包括操作502，在该操作中，由数模转换器的输出来驱动发射器侧光发射器。接下来，在操作504处，可对发射器侧光电二极管(或光电二极管阵列)采样。方法500前进到操作506，在该操作处，由从发射器侧光电二极管接收到的信号的样本来确定由发射器侧光发射器发射的光的一种或多种功率、波长、光学、频率或光束属性。方法500前进到操作508，在该操作处，确定预期值与在操作506处采样的值之间的差值。例如，如果亮度的预期值超过亮度的测量/采样值(无论是以数字方式比较还是在模拟域中比较)，则确定这些值之间的差值。最后，在操作510处，可利用在操作508处确定的差值来调节驱动光发射器的数模控制器的一个或多个输出。然后，方法500可返回到操作502并且继续进行。在该实施方案中，执行了光发射器的输出的光学校准操作。
图6为描绘了诸如本文所述的操作光学感测系统的另一方法的示例性操作的流程图。方法600包括操作602，在该操作中，由数模转换器的输出来驱动发射器侧光发射器。接下来，在操作604处，对热耦合到光发射器的发射器侧温度传感器采样。方法600前进到操作606，在该操作处，访问查找表以基于所采样的温度来确定发射器漂移。方法600前进到操作608，在该操作处，可利用从查找表查询获得的值来调节驱动光发射器的数模控制器的一个或多个输出。然后，方法600可返回到操作602并且继续进行。在该实施方案中，通过利用来自发射器侧温度传感器的输出来执行了信号漂移校准操作。
图7为描绘了诸如本文所述的操作光学感测系统的另一方法的示例性操作的流程图。方法700包括操作702，在该操作中，由数模转换器的输出来驱动发射器侧光发射器。接下来，在操作704处，对接收器侧温度传感器采样。方法700前进到操作706，在该操作处，访问查找表以基于所采样的温度来确定发射器漂移。方法700前进到操作708，在该操作处，可利用从查找表查询获得的值来调节驱动光发射器的数模控制器的一个或多个输出。然后，方法700可返回到操作702并且继续进行。在该实施方案中，通过利用来自接收器侧温度传感器的输出来执行了信号漂移校准操作。在许多情况下，发射器侧温度传感器可与接收器侧温度传感器同时和/或以相同的速率进行采样。
图8为描绘了诸如本文所述的操作光学感测系统的另一方法的示例性操作的流程图。方法800包括操作802，在该操作处，接收来自光学感测系统的接收器侧的输出。接下来，在操作804处，应用高通滤波器。高通滤波器的边界和/或中心频率可因实施方案而不同。方法800前进到操作806，在该操作处，将光学感测系统的接收器侧的经过滤的输出作为输入提供给下游系统，诸如电子设备处理器。
图9为描绘了诸如本文所述的操作光学感测系统的另一方法的示例性操作的流程图。方法900包括操作902，在该操作处，光学感测系统和/或包含光学感测系统的电子设备可确定或以其他方式预期已发生串扰状况。换言之，光学感测系统(和/或电子设备)的感测输出或确定能确定有可能发生串扰变化或在其他情况下可能已经发生串扰变化。例如，温度变化可发信号通知一个或多个串扰特性有可能改变和/或已经改变。在其他情况下，电子设备的移动(例如，经由加速度计、磁力计、陀螺仪、惯性测量单元等检测到的移动)可指示或以其他方式发信号通知一个或多个串扰特性有可能改变和/或已经改变。在又其他情况下，与光学感测系统相邻或接近光学感测系统的触摸屏或触摸屏位置最近可能已被用户触摸，从而导致可能存在污迹或其他油或碎片并且可能引起串扰变化的可能性。
接下来，在操作904处，光学感测系统可开始串扰校准操作，诸如上文所述。串扰校准操作可涉及操作光学感测系统的发射器侧或接收器侧的传感器或感测系统。例如，可(同时)对一个或多个温度传感器采样，可对一个或多个光学传感器采样，等等。来自这些各种传感器采样操作的输出可用于确定基线串扰量值，继而可在使用光学感测系统时从接收器侧所接收的任何信号中减去该基线串扰量级。该校准操作可在环路中继续进行，从而以一定间隔重新触发，不断地更新，或者可响应于不同触发或刺激而重复。
接下来，在操作906处，可确定是否应操作光学感测系统以检测传感器的视场内是否存在对象。如果不应激活传感器，则方法900可返回到操作904，或者另选地，方法900可终止。
在其他情况下，可确定应操作光学感测系统以检测传感器的视场内是否存在对象。在这种情况下，方法900前进到操作908，在该操作处，可从由光学感测系统的接收侧获得的一个或多个值中减去在操作904处确定的一个或多个值。这样，并且由于该构造，因此可有效地从接收侧输出信号中消除串扰效应。
在一些情况下，任选地，方法900可前进到操作910，在该操作处，可用在操作904处确定的基线值来更新一个或多个校准数据库、查找表或其他存储器。
可以理解的是，尽管上面公开了许多实施方案，但相对于本文所述的方法和技术所提供的操作和步骤旨在为示例性的并且因此不是穷举的。可以进一步理解的是，针对特定的实施方案可以要求或者期望另选的步骤顺序或者更少或附加的操作。
如本文所用，在用术语“和”或“或”分开项目中任何项目的一系列项目之后的短语“中的至少一者”是将列表作为整体进行修饰，而不是修饰列表中的每个成员。短语“中的至少一者”不要求选择所列出的每个项目中的至少一个；相反，该短语允许包括项目中任何项目中的最少一者和/或项目的任何组合中的最少一者和/或项目中每个项目中的最少一者的含义。举例来说，短语“A、B和C中的至少一者”或“A、B或C中的至少一者”各自是指仅A、仅B或仅C；A、B和C的任意组合；和/或A、B和C中的每一者中的一者或多者。类似地，可以理解，针对本文提供的结合列表或分离列表而呈现的元素的顺序不应被解释为将本公开仅限于所提供的顺序。
如本文所用，术语“邻接”是指两个元件共用公共边界或以其他方式彼此接触，而术语“相邻”是指两个元件彼此接近并且可(或可不)彼此接触。因此，邻接的元件也是相邻的，但反过来却不一定成立。彼此“耦接”的两个元件可永久性地或可移除地物理地彼此耦接并且/或者在操作上或功能上彼此耦接。
尽管根据各种示例性实施方案和实现方式描述了上述公开，但应当理解，一个或多个单独实施方案中描述的各种特征、方面和功能不限于将它们应用于它们被描述的具体实施方案中，而是相反地它们可单独地或者以各种组合应用于本公开的一些实施方案中的一个或多个，而不论此类实施方案是否被描述以及此类特征是否作为所述实施方案的一部分被呈现。因此，本公开的广度和范围不应受任何上述示例性实施方案的限制，但相反地受本文所提供的权利要求书的限定。例如，任何固定式或便携式电子设备可包括诸如本文所述的光学感测系统。示例性电子设备包括但不限于：移动电话设备；平板设备；膝上型电脑设备；台式计算机；计算附件；外围输入设备；家用或商用联网设备；航空、航海、水下或陆地车辆控制设备或联网设备；移动娱乐设备；增强现实设备；虚拟现实设备；工业控制设备；数字钱包设备；家用或商用安全设备；可穿戴设备；健康或医疗设备；植入式设备；嵌入衣物的设备；时尚配饰设备；家用或工业电器；媒体设备；等等。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：
光学收发器系统，所述光学收发器系统用于检测所述电子设备外部的对象的接近度，所述光学收发器系统包括：
光发射器，所述光发射器被配置为朝向所述对象发射光；
第一光传感器，所述第一光传感器被配置为接收从所述光发射器发射的光；
第二光传感器，所述第二光传感器与所述第一光传感器和所述光发射器光学隔离并且被配置为接收从所述光发射器发射并从所述对象反射的光；
第一温度传感器，所述第一温度传感器热耦合到所述光发射器；
第二温度传感器，所述第二温度传感器热耦合到所述第二光传感器；和
处理器，所述处理器被配置为：
通过基于来自所述第一光传感器的输出调节来自所述光发射器的功率输出来应用第一现场校准；
通过基于所述第一温度传感器或所述第二温度传感器的至少一个传感器输出调节所述第二光传感器的功率输出来应用第二现场校准；以及
通过用高通滤波器过滤所述第二光传感器的输出来应用所述光学收发器系统的第三现场校准。
2.根据权利要求1所述的电子设备，包括：
外壳，所述外壳限定内部腔体；和
显示器，所述显示器位于所述内部腔体内；其中
所述光学收发器系统定位在所述内部腔体内与所述显示器相邻。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中：
所述显示器限定有效显示区域；
所述光学收发器系统被定位在所述有效显示区域下方；并且
所述光发射器被配置为发射光通过所述有效显示区域。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光学收发器系统包括：
模块壳体，所述模块壳体限定：
第一圆筒，所述第一圆筒包围所述光发射器和所述第一光传感器；和
第二圆筒，所述第二圆筒包围所述第二光传感器并且与所述第一圆筒光学隔离。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述处理器至少部分地由所述模块壳体包围。
6.根据权利要求4所述的电子设备，其中：
所述第一圆筒包围所述第一温度传感器；并且
所述第二圆筒包围所述第二温度传感器。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中：
所述第一圆筒由第一透镜封盖；并且
所述第二圆筒由第二透镜封盖。
8.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
数模转换器，所述数模转换器被配置为将第一数字值转换成驱动所述光发射器的第一模拟信号；和
模数转换器，所述模数转换器被配置为将从所述第二光传感器输出的第二模拟信号转换成第二数字值。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中：
所述第一现场校准包括对所述第一数字值的第一数字调节；
所述第二现场校准包括对所述第二数字值的第二数字调节；并且
所述第三现场校准包括对所述第二数字值的第三数字调节。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述处理器被配置为：
访问第一查找表以确定所述第一数字调节；
访问第二查找表以确定所述第二数字调节；以及
访问第三查找表以确定所述第三数字调节。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中：
所述光学收发器系统包括专用集成电路，所述专用集成电路包括：
所述处理器；和
存储器，所述存储器能够操作地耦接到所述处理器；并且
所述第一查找表、所述第二查找表和所述第三查找表被存储在所述专用集成电路的所述存储器中。
12.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述处理器被配置为：
通过基于来自所述第一光传感器的功率输出调节来自所述光发射器的实时功率输出来应用所述第一现场校准；以及
通过基于所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的传感器输出调节所述第二光传感器的实时功率输出来应用所述第二现场校准。
13.根据权利要求1所述的电子设备，其中：
所述光发射器包括激光器；
所述第一光传感器包括第一光电二极管；并且
所述第二光传感器包括第二光电二极管。
14.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述处理器被配置为通过基于由所述第一光传感器检测到的光的波长调节来自所述光发射器的功率输出来应用所述第一现场校准。
15.一种用于确定对象与便携式电子设备的外表面的接近度的光学接近传感器系统，所述光学接近传感器系统包括：
壳体，所述壳体限定发射器侧圆筒和接收器侧圆筒；
发射器模块，所述发射器模块位于所述发射器侧圆筒内并且被配置为接收第一数字值，所述发射器模块包括：
数模转换器，所述数模转换器被配置为接收所述第一数字值以及输出与所述第一数字值成比例的电流；
发光元件，所述发光元件被配置为接收所述电流以及作为响应从所述发射器侧圆筒发射出光；
光检测器模块，所述光检测器模块被配置为接收从所述发光元件发射的光以及作为响应输出用于偏置所述第一数字值的第二数字值以控制：
来自所述发光元件的功率输出；
来自所述发光元件的波长输出；或者
来自所述发光元件的带宽输出；和
温度传感器，所述温度传感器热耦合到所述发光元件并且被配置为输出用于偏置所述第一数字值的温度值以控制：
来自所述发光元件的功率输出；
来自所述发光元件的波长输出；或者
来自所述发光元件的带宽输出；和
接收器模块，所述接收器模块位于所述接收器侧圆筒内并且被配置为接收从所述对象反射的光以及作为响应输出对应于所述对象与所述外表面的接近度的第三数字值。
16.根据权利要求15所述的光学接近传感器系统，其中：
所述温度传感器为第一温度传感器；
所述温度值为第一温度值；并且
所述接收器模块包括：
光传感器，所述光传感器被配置为接收从所述对象反射的光；
模数转换器，所述模数转换器能够操作地耦接到所述光传感器并且被配置为输出所述第三数字值；和
第二温度传感器，所述第二温度传感器热耦合到所述光传感器并且被配置为输出用于偏置所述第三数字值的第二温度值。
17.根据权利要求15所述的光学接近传感器系统，其中所述接收器模块包括应用于所述第三数字值的高通滤波器。
18.根据权利要求15所述的光学接近传感器系统，其中所述温度值用于由选自查找表的量偏置所述第一数字值。
19.一种操作用于便携式电子设备的光学接近传感器系统的方法，所述方法包括：
利用由数字驱动电流值限定的电流来驱动发光元件；
对热耦合到所述发光元件的第一温度传感器采样以获得第一温度值；
基于所述第一温度值偏置所述数字驱动电流值；
对光学耦合到所述发光元件的第一光传感器采样以获得第一光值；
基于所述第一光值偏置所述数字驱动电流值；
对与所述发光元件光学隔离的第二光传感器采样以获得第二光值；
对热耦合到所述第二光传感器的第二温度传感器采样以获得第二温度值；
基于所述第二温度值偏置所述第二光值；以及
提供所偏置的第二光值作为输出。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
利用所述第一温度值查询第一查找表以获得第一热校准值；
基于所述第一热校准值偏置所述数字驱动电流值；
利用所述第一光值查询第二查找表以获得第一光校准值；
基于所述第一光校准值偏置所述数字驱动电流值；
利用所述第二光值查询第三查找表以获得第二光校准值；
以下一者或两者：
基于所述第二光校准值偏置所述数字驱动电流值；或者
基于所述第二光校准值偏置所述第二光值；
利用所述第二温度值查询第三查找表以获得第二热校准值；以及
基于所述第二光校准值偏置所述第二光值。
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