CN114910925A - 距离传感器组件、距离检测方法、终端设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种距离传感器组件、距离检测方法、终端设备及非临时性计算机可读存储介质，距离传感器组件位于终端设备的屏幕下方，所述距离传感器组件包括：多个光发射器，用于发射探测光线；多个光接收器，用于接收所述探测光线经遮挡物反射的反射光线；控制组件，用于控制所述光发射器发射所述探测光线，并用于根据全部或部分所述光接收器接收的所述反射光线，确定与所述遮挡物之间的距离。本公开设置多个光发射器和个光接收器，使重叠区域增大，多个光接收器将接收到的反射光线能量叠加，增大接收能量。在不增加能量密度的情况下，提高接收能量与距离的信噪比，能检测到离终端设备更远的距离，提高距离传感器测距的准确性和数据的稳定性。

Description

距离传感器组件、距离检测方法、终端设备及存储介质

技术领域

本公开涉及传感器技术领域，尤其涉及一种距离传感器组件、距离检测方法、终端设备及非临时性计算机可读存储介质。

背景技术

全面屏终端设备已经成为必然趋势，终端设备若要提升屏幕的屏占比，则需要进一步扩大终端设备的屏幕，势必要将影响屏幕进一步扩大的P-sensor(Proximity-sensor，以下称：距离传感器)，从屏幕的上方转移到屏幕的下方，从而实现屏下距离传感器，然而，当设置在终端设备屏幕下方的距离传感器发出探测光线时，会导致探测光线的透过率较低，信噪比较差；此外，距离传感器发出的探测光线会在终端设备屏幕中激发产生亮点，影响终端设备屏幕的显示效果。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种距离传感器组件、距离检测方法、终端设备及非临时性计算机可读存储介质。本公开能够提高接收能量和信噪比，避免产生亮斑。所述技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种距离传感器组件，设置于终端设备的屏幕下方，所述距离传感器组件包括：多个光发射器，用于发射探测光线；多个光接收器，用于接收所述探测光线经遮挡物反射的反射光线；控制组件，用于控制所述光发射器发射所述探测光线，并用于根据全部或部分所述光接收器接收的所述反射光线，确定与所述遮挡物之间的距离。

在一个实施例中，每个所述光发射器的发射功率小于或等于功率阈值，其中，所述功率阈值基于所述屏幕亮斑的激发功率确定。

在一个实施例中，所述多个光发射器发射的探测光线在所述屏幕形成发射面积，所述多个光接收器的接收光线的视场角投影至所述屏幕形成接收面积，其中，所述接收面积完全或部分覆盖所述发射面积。

在一个实施例中，所述控制组件包括：控制单元，用于发出驱动信号和接收信号；发射控制电路，与所述控制单元通信连接，包括发射驱动器，所述发射驱动器响应于所述驱动信号并驱动所述光发射器；接收控制电路，与所述控制单元通信连接，包括多路调制器，所述多路调制器响应于接收信号并接收全部或部分所述光接收器接收所述反射光线相应输出的电流信号。

在一个实施例中，所述接收控制电路还包括：主动前端，与所述多路调制器的输出端连接，用于将所述电流信号转换为模拟信号；模数转换器，与所述主动前端的输出端连接，用于将所述模拟信号转换为数字信号。

在一个实施例中，所述控制单元包括中央处理器和传感器-特殊应用集成电路。

在一个实施例中，所述光发射器发出探测光线的波长为850nm至1300nm。

在一个实施例中，所述光发射器为垂直腔面发射激光器或红外发光二极管，所述光接收器为光电二极管或单光子雪崩二极管。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种距离检测方法，应用于如第一方面中所述的距离传感器组件，包括：获取一个或多个检测信号，其中，所述检测信号基于所述光接收器接收到所述反射光线形成；基于获取的所述检测信号，确定与所述遮挡物之间的距离。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种终端设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行一种如第二方面所述的距离检测方法。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由终端设备的处理器执行时，使得移动设备能够执行一种如第二方面所述的距离检测方法。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：距离传感器组件放置于终端设备的屏幕下方，增大了终端设备的屏占比，通过设置多个光发射器和光接收器，可以增大发射区域和接收区域，使重叠区域增大，多颗光接收器将接收到的反射光线的能量叠加，增大了接收能量。在不增加能量密度的情况下，增大发射区域和接收区域，并增大发射区域和接收区域之间的重叠区域，使接收能量提高，不仅提高了接收能量与距离的信噪比，还能够检测到离终端设备更远的距离，提高了距离传感器测距的准确性和数据的稳定性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的距离传感器的结构和工作原理示意图。

图2是根据一示例性实施例示出距离和接收能量曲线图。

图3是多个光发射器和多个光接收器在屏幕上的视场角投影示意图。

图4是光发射器的探测光线、光接收器的接收光线与OLED屏幕的剖视图。

图5是根据一示例性实施例示出的多发多收电路结构示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的距离检测方法的流程图。

图7是根据一示例性实施例示出的详细距离检测方法的流程图。

图8是根据一示例性实施例示出的根据数字信号对距离进行检测在数字域的流程图。

图9是根据一示例性实施例示出的根据数字信号对距离进行检测在模拟域的流程图。

图10根据一示例性实施例示出的一种装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

终端设备上通常都配备有距离传感器组件，用于探测终端设备的屏幕与前方遮挡物之间的距离。距离传感器组件中包括光发射器21和光接收器22，光发射器21可以不断向外发射红外光，当有遮挡物遮挡住其所发射的红外光时，会有部分甚至全部的红外光反射至光接收器22。由此，可以根据遮挡物反射的红外光的能量信号检测用户的移动信息。距离传感器可以将光强度转换为数字信号，处理器根据数字信号检测屏幕与遮挡物之间的距离。以下将具体描述距离传感器的工作原理。

如图1所示，图1为P-sensor的结构及工作原理示意图，如图所示，距离传感器20位于终端设备的触摸屏10(TP，Touch Panel)下方，光发射器21(TX)和光接收器22(RX)具有各自的圆锥形可视角度，也可以称为视场角度，光发射器21的圆锥形可视角度可以定义为发射区域a；光接收器22的圆锥形可视角度可以定义为接收区域b。发射区域a和接收区域b在空间形成交点，交点可以在触摸屏10下方、中间或上方，而发射区域a和接收区域b重叠的区域定义为重叠区域c(也可以称为交叠区域)；因此，当发射区域a和接收区域b的交点在触摸屏10下方时，探测光线的传播路径为x；当发射区域a和接收区域b的交点在触摸屏10中间时，探测光线的传播路径为y；当发射区域a和接收区域b的交点在触摸屏10上方时，探测光线的传播路径为z。此外，发射区域a和接收区域b在触摸屏10上表面的投影的边缘与触摸屏10上表面的隐藏孔的直径L1可以相同。

光发射器21发射的探测光线(也可以称为：发射光线或红外光线)首先到达触摸屏10的下表面，触摸屏10由透明导电材料制成，部分探测光线可反射到光接收器22形成底噪，部分探测光线可穿透触摸屏10的下表面在触摸屏10内形成折射，然后到达触摸屏10的上表面，进入触摸屏10内的探测光线部分被反射，部分又穿透触摸屏10的上表面发生折射。即使触摸屏10上表面没有遮挡物存在，由于探测光线在触摸屏10下表面的反射会被光接收器22接收到，使得光接收器22也可以读取一定的光强度值，从而形成底噪，而距离传感器20的数据采集又存在饱和的可能性，如果底噪过大或者已经饱和将使距离传感器20的性能受到影响，甚至失去作用。因此在光发射器21和光接收器22之间设置灰色的挡墙23，第一，可以提高发射区域a和接收区域b的交点，增加距离传感器20的稳定性，增加探测距离；第二，还可以降低探测光线因触摸屏10下表面的过反射而直接被光接收器22接收而形成的较大底噪(也可以称为：绕射值)。

发射区域a和接收区域b交叠的重叠区域c，当遮挡物在重叠区域c时，探测光线被遮挡物遮挡反射后被光接收器22接收到才形成有用信号(也可以称为：反射信号)，被光接收器22接收到的反射信号的能量随遮挡物与触摸屏10上表面之间的距离d成反比，如图2所示，遮挡物与触摸屏10上表面的距离d和接收能量E曲线图，横坐标为遮挡物与触摸屏10上表面的距离d，纵坐标为接收能量E。此外，发射区域a和接收区域b之间的交点在触摸屏10下表面以下可以很好的解决黑头发问题，但是随着而来的是油污问题严重；如果发射区域a和接收区域b之间的交点在触摸屏10上表面以上，油污问题能够很好的解决，但是黑头发问题严重，因此折中设计的是将发射区域a和接收区域b之间的交点设置在触摸屏10下表面。

假设将发射区域a和接收区域b之间的交点设置在触摸屏10下表面，在一定距离范围内，在距离传感器20接收反射信号链路一定的增益和积分时间范围内，其反射信号经过光接收器22(PD)阵列，运放，ADC(Analog Digital Converter，模数转换器)采样得到的ADC数值能够达到饱和，8bit(比特)的ADC数值的最大值是255，当遮挡物在重叠区域c逐渐远离触摸屏10上表面时，光接收器22接收到的反射光线形成的反射信号的能量逐渐减小，在相关技术中，距离传感器20能够检测到的最大距离在10cm左右，产生最佳的信噪比R的距离范围在0-5cm。相关技术中，通过设置3cm和5cm的能量阈值(也可以称为：距离阈值或门限值)，当遮挡物遮挡时反射的光强数值被光接收器22接收到，ADC采集后并处理器比较，大于3cm且小于5cm时表示接近并控制息屏，大于5cm时表示远离并亮屏。

全面屏逐渐成为终端设备设计的趋势，全面屏即要求手机的正面全部都是屏幕，因此，需要将位于屏幕(触摸屏10为屏幕的一种)正面的距离传感器20、前置摄像头以及麦克风等隐藏在屏幕的下方，从而尽可能增大终端设备的屏占比。然而当距离传感器20设置在屏幕下方时，对导致发出的探测光线透过率太低，导致信噪比R差。此外，距离传感器20发出的探测光线会在终端设备屏幕中激发产生亮点，影响终端设备屏幕的显示效果。

因此，本公开实施例提供一种距离传感器组件，设置于终端设备的屏幕下方，距离传感器组件包括：多个光发射器21，用于发射探测光线；多个光接收器22，用于接收探测光线经遮挡物反射的反射光线；控制组件24，用于控制光发射器21发射探测光线，并用于根据全部或部分光接收器22接收的反射光线，确定与遮挡物之间的距离。

距离传感器组件用于测量终端设备自身与遮挡物之间的距离。其中，终端设备可以是智能手机、平板电脑、电子书阅读器、游戏机及可穿戴设备等电子设备。终端设备的正面具有屏幕，屏幕可以是触摸屏10、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)又称为有机电激光显示屏、有机发光半导体屏，以下简称OLED屏。距离传感器组件位于屏幕的下方，因此屏幕由透光导电材料制成，可以使距离传感器20发射的探测光线穿透。距离传感器组件包括多个光发射器21和多个光接收器22，可选地，光发射器21为VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)，光接收器22为PD。在其它实施例中，光发射器21还可以为LED，光接收器22可以为SPAD(Single PhotonAvalanche Diode，单光子雪崩二极管)。

光发射器21用于发射探测光线，光接收器22用于接收探测光线经遮挡物反射的反射光线，是指光发射器21不断向外发射探测光线，当有遮挡物遮挡住其发射的探测光线时，会有部分甚至全部的探测光线经遮挡物反射形成反射光线，反射光线由光接收器22接收。光接收器22通信连接控制组件24，控制组件24根据反射光线的能量信号检测终端设备自身与遮挡物之间的距离。其中，探测光线可以是光发射器21不断向外发射的红外光线或激光，光发射器21的红外二极管以脉冲的形式发射红外光线。

相关技术中，已有光发射器21可以发出波长大于1300nm的波段中某一波长的探测光线，探测光线波长高，频率降低，从而探测光线中光子能量低，解决了探测光线在终端设备屏幕中激发产生亮斑的问题。但是由于波长长，频率降低，光子能量低，且光发射器21和光接收器22的设置数量少，致使单个光发射器21的发射区域a和单个光接收器22的接收区域b小，而单个光发射器21的发射功率(也可以用光照强度表示)又太小，能量密度低，导致不仅重叠区域c小且反射光线的能量低，最终导致信噪比R差，影响距离传感器20的距离检测性能。因此为解决单个光发射器21和单个光接收器22存在的上述问题，在本实施例中，距离传感器组件可以设置多个光发射器21和多个光接收器22，一方面，通过设置多个光发射器21和多个光接收器22，可以增大发射区域a和接收区域b，使重叠区域c增大，多颗光接收器22将接收到的反射光线的能量叠加，增大了接收能量E。此外，降低探测光线的波长，提高探测光线的频率，虽然探测光线中光子能量提高，但减弱光发射器21的发射功率，降低探测光线的空间能量密度，如此，在不增加空间能量密度的情况下，增大发射区域a和接收区域b，增大重叠区域c，使接收能量E提高，不仅提高了接收能量E与距离d的信噪比R，还能够检测到离终端设备更远的距离，提高了距离传感器20的测距的准确性和数据的稳定性，接收能量E提高，在d增加一定的范围内，可以数据稳定性和测距的准确性并举。具体地，距离d不变的情况下，提高了接收能量E，从而提高了信噪比R，进而增加了测距的准确性；由于接收能量E提高，所以距离d增大时也能实现相同的信噪比R，从而提高测量数据的稳定性。另一方面，降低光发射器21的发射功率，从而降低了探测光线的空间能量密度，从而降低探测光线在某一波段对屏幕亮斑的激发亮度。

在本公开实施例中，可以通过调节电流来调节光发射器21的发射功率。可选地，电流调节通过PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)来调节。其中，PWM是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换等多个领域中。

本实施例中的控制组件24与多个光发射器21和多个光接收器22通信连接，一方面可以对光发射器21发射探测光线进行控制，如控制光发射器21的发射电流(发射电流的大小决定发射功率或光照强度的大小)，控制探测光线的波长(发射电压决定探测光线的波长)、周期、频率及占空比等，控制光发射器21的发射数量；另一方面可以控制光接收器22的接入数量，主要是通过控制光电流的接入数量控制光接收器22的接入数量。控制组件24通过控制光发射器21的发射数量和光接收器22的接入数量可以根据终端设备的设计需要进行任意匹配，此外，光发射器21与光接收器22之间的距离，也可以根据终端设备的设计要求进行任意设置，从而使距离传感器组件可适应不同终端设备对不同检测距离的要求。根据全部或部分光接收器22接收的反射光线，控制组件24确定与遮挡物之间的距离，具体是指控制光接收器22接收到反射光线后，生成光信号，控制光接收器22将光信号转换为电流信号，对电流信号执行处理转换，得到数字信号，根据得到的数字信号对距离进行检测。可选地，距离阈值为3cm和5cm，距离大于5cm时，控制屏幕亮屏，距离大于3cm时，控制住屏幕息屏。

还需要说明的是，不同的光接收器22与光发射器21的交点不同，因此可以检测遮挡物不同的贴近距离，或者是即使检测遮挡物的同一距离也能够实现接收能量E的相加，多个光接收器22和多个光发射器21的一节特殊应用集成电路通过印刷电路板(Printedcircuit boards，PCB)连接在一起，整个印刷电路板又通过柔性印刷电路板(FlexiblePrinted Circuit，FPC)与终端设备中的主电路板(控制组件24设置在主电路板上)实现通信。

在一个实施例中，每个光发射器21的发射功率小于或等于功率阈值，其中，功率阈值基于屏幕亮斑的激发功率确定。

具体地，功率阈值是指能够激发屏幕亮斑的最小功率，发射功率小于功率阈值，使得探测光线穿透屏幕的过程中，探测光线的发射功率不会激发OLED屏幕中的像素单元而产生亮斑，或发射功率等于功率阈值，探测光线的激发强度很低，仅使得像素单元产生微弱的、肉眼不可见的光，从而避免屏幕白斑(也可称为：屏幕亮斑或屏幕亮点)或屏幕灰斑的产生。其中，功率阈值可以根据屏幕的参数确定，也可以通过光照实验确定。

由前述内容可知，可通过控制光发射器21的发射电流控制发射功率(即光照强度)，对于实现正常距离传感器20的3cm息屏和5cm亮屏的能量阈值门限，则对于光发射器21和光接收器22在具体的光路设计情况下，其接收能量E的数值固定，接收能量E是空间单位光照强度I对于面积的积分E＝∫_sIds，而为避免发射功率激发屏幕亮斑，可以降低多颗光发射器21的光照强度I(即发射功率)，从而降低空间单位光照强度I，另外，为保证接收能量E不减少，可以增加多颗光接收器22，增加光发射器21和光接收器22的数量，可以增加光发射器21和光接收器22在屏幕或空间的重叠面积。由此可知，虽然光照强度I降低，但是通过提高重叠面积，这样接收能量E仍然保持不变甚至可能增大，接收能量E增加，相比于探测光线由于OLED屏幕而形成的底噪n，由公式R＝E/n(其中，R为信噪比，E为接收能量，n为底噪)，可知接收能量E的增加反而能够提高信噪比R。由此可知，通过增加光发射器21和光接收器22的数量，增加发射面积和接收面积，降低光发射器21的发射功率(光照强度I)，不仅可以提高信噪比R，还可以在保证探测光线的空间能量密度不变的情况下，降低探测光线在某一波段对屏幕亮斑的激发亮度。

在一个实施例中，多个光发射器21发射的探测光线在屏幕形成发射面积，多个光接收器22的接收光线的视场角投影在屏幕形成接收面积，其中，接收面完全或部分积覆盖发射面积。

如图3所示，图3为多个光发射器21和多个光接收器22在触摸屏10上的视场角投影示意图，其中，多个光发射器21发射的探测光线在触摸屏10形成发射面积a1，是指单个光发射器21作为点状发射光源，发射的探测光线以光发射器21为顶点呈倒圆锥状，探测光线具有视场角，视场角为探测光线能到达观察点时的最大入射角，当探测光线到达触摸屏10时，探测光线穿过触摸屏10发生返射和折射后，最终在终端设备的触摸屏10上形成单个光发射器21的发射面积a1，而当距离传感器组件设置多个光发射器21时，每个光发射器21在触摸屏10上的发射面积a1相叠加形成覆盖触摸屏10的总的发射面积a1，可选地，发射面积a1可以定义为位于触摸屏10的上表面，也可以定位为触摸屏10的下表面。在本实施例中，发射面积a1位于触摸屏10的上表面，更利于观察；同理，多个光接收器22的接收光线的视场角投影在触摸屏10形成接收面积b1，是指单个光接收器22作为点状接收光源，接收的接收光线(即反射光线)也呈倒圆锥状，接收光线也具有视场角，接收光线的视场角是光接收器22所能接收到探测光线的最大角度，单个光接收器22在终端设备触摸屏10的上表面所形成的覆盖面积，为单个光接收器22的接收面积b1，当距离传感器组件设置多个光接收器22时，多个光接收器22的接收面积叠加形成总的接收面积b1。

此外，接收面积b1覆盖发射面积a1，具体地，多个光接收器22在屏幕上表面形成的总的接收面积b1大于或等于多个光发射器21在屏幕上表面形成的总的发射面积a1，如图4所示，图4为光发射器21的探测光线、光接收器22的接收光线与OLED屏幕的剖视图；由图4可知，光接收器22的视场角大于光发射器21的视场角，而视场角的大小决定了光接收器22或光发射器21的接收光线或发射光线的范围或角度，在本实施例中，由于已定义发射面积a1和接收面积b1位于屏幕的上表面，因此，多个光发射器21在屏幕上表面形成的发射面积a1位于多个光接收器22在屏幕上表面形成的接收面积b1之内。接收面积b1覆盖发射面积a1，可以是接收面积b1等于发射面积a1并覆盖发射面积a1，也可以是接收面积b1大于发射面积a1并覆盖发射面积a1，在本实施例中，接收面积b1大于并覆盖发射面积a1，发射面积a1与接收面积b1交叠形成重叠面积，即重叠面积是发射面积a1与接收面积b1的交集，由图4可知，重叠面积全部包含发射面积a1，因此可以使光发射器21发射的探测光线全部位于重叠面积的范围之内，当光发射器21发射探测光线，有遮挡物接近终端设备时，可以使探测光线反射后形成的反射收光线全部落入光接收器22所形成的接收面积b1内，从而避免光发射器21发射的部分探测光线在被遮挡物遮挡反射时，无法形成可被光接收器22接收的反射光线，最大可能的利用探测光线。

在一个实施例中，控制组件24包括：控制单元、发射控制电路和接收控制电路。其中，控制单元用于产生驱动信号和接收信号。控制单元，控制单元分别与发射控制电路和接收控制电路通信连接。发射控制电路包括发射驱动器，发射驱动器响应于控制单元产生的驱动信号，从而用于驱动光发射器21。接收控制电路包括多路调制器，多路调制器响应于控制单元产生的接收信号，用于控制接收全部或部分光接收器22接收反射光线相应输出的电流信号。

控制组件24是用于控制多个光发射器21和多个光接收器22的发射、接收以及数量配置的器件，控制组件24包括控制单元、发射控制电路和接收控制电路，其中，发射控制电路用于控制光发射器21，接收控制电路用于控制光接收器22，而控制单元分别与发射控制电路和接收控制电路通信连通。即控制单元又可以分别通过发射控制电路控制光发射器21，通过接收控制电路控制光接收器22。

具体地，由前述内容可知，控制组件24(在图5中未显示附图标记)，用于控制光发射器21发射探测光线，如图5所示，图5为多发多收电路结构示意图，由图5可知，控制组件24包括发射控制电路，通过发射控制电路控制光发射器21发射探测光线，发射控制电路包括发射驱动器241(TX-Driver)，发射驱动器241可以控制单个光发射器21的发射电流，而发射电流的大小决定光发射器21的发射功率或光照强度的大小；还可以控制光发射器21发射的发射电压，而发射电压的大小决定发射器发射的探测光线的波长；还可以控制光发射器21发射的探测光线的周期、频率及占空比等。同理，控制组件24用于控制光接收器22接收反射光线，因此，控制组件24还包括接收控制电路，通过接收控制电路控制光接收器22接收反射光线，接收控制电路包括Mux(multiplexer，多路调制器242或多路开关)，光接收器22的一端接地，另一端连接多路调制器242，多路调制器242用于接收控制接收全部或部分光接收器22接收反射光线相应输出的电流信号，是指多路调制器242可以接收电流信号，且可以控制接收的电流信号的数量，具体地，光接收器22连接电源Power，光接收器22在接收到反射光线时，光接收器22会将反射光线的光信号转换为电流信号，而当距离传感器组件中设有多个光接收器22时，多路调制器242的输入端与距离传感器20中的每一个光接收器22电通信连接，多路调制器242可以选择接收全部或部分光接收器22的电流信号，从而控制光接收器22的接入数量，多路调制器242将接收的部分或全部光接收器22的电流信号在多路调制器242的输出端输出并实现合并，从而实现电流相加，增加了接收电流的大小；光接收器22的将接收面积b1上接收的反射光线(光信号)转化为电流信号，由上述内容可知，接收能量E与重叠面积相关，假设光发射器21的数量不变，多路调制器242接入的光接收器22越多，重叠面积越大，接收的反射光线越多，光信号转换为电流信号就越大，因此接收能量E就越大，从而提高了接收能量E与距离d的信噪比R，还能够检测到更远的距离，从而提高屏下距离传感器20检测的准确性和灵敏度。

控制单元包括CPU 244(Central Processing Unit，中央处理器)和Sensor-ASIC245(传感器-特殊应用集成电路)，CPU 244作为系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元；Sensor-ASIC 245是应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感器元件以及布线互相连接在一起，制作在一小块半导体晶体或介质基片。CPU 244和Sensor-ASIC 245控制光发射器21的发射数量以及光接收器22的接入数量，还可以控制光发射器21的发射数量和光接收器22的接入数量。

综上所述，控制组件24中的控制单元分别控制发射控制电路中的发射驱动器241以及接收控制电路中的多路调制器242，可以根据终端设备的设计需求任意匹配光发射器21的发射数量和光接收器22的接入数量，光发射器21和光接收器22在数量上的匹配更加灵活自由，从而满足不同终端设备对不同检测距离的要求。

在一个实施例中，接收控制电路还包括：主动前端243，与多路调制器242的输出端连接，用于将电流信号转换为模拟信号；模数转换器，与主动前端243的输出端连接，用于将模拟信号转换为数字信号。

主动前端243(Active Front End，AFE)，主动前端243也可以称为模拟前端，可以对接收到的电流信号进行处理，如信号放大，频率变换、调制、解调、邻频处理、电平调整与控制和混合等等。主动前端243与多路调制器242的输出端连接，由于多路调制器242将接收的部分或全部光接收器22的电流信号在多路调制器242的输出端输出并实现合并，从而实现电流相加，增加了接收电流的大小；由此可知，主动前端243的输入端输入的是电流信号，主动前端243将电流信号转换为模拟信号，并由主动前端243的输出端输出，而主动前端243的输出端与模数转换器(图中未显示)的输入端连接。模数转换器(Analog DigitalConverter，ADC)，是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件，通过模数转换器可以将模拟信号转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。模数转换器的输入端在接收到主动前端243传输的模拟信号后，将模拟信号转换为数字信号。模数转换器的输出端与控制单元连接，从而将数字信号传输给控制单元，由控制单元的CPU 244对数字信号进行处理，从而确定终端设备自身与遮挡物之间的距离，根据距离执行息屏或亮屏。

需要说明的是，光接收器22的输出端也可以直接连接主动前端243的输入端，即光接收器22将生产的光信号转换为电流信号后，电传输给主动前端243，由主动前端243将电流信号转换为模拟信号后传输给模数转换器，最终模数转换器将模拟信号转换为数字信号，最终多个光接收器22接收的反射光线所接收的能量最终在模数转换器的输出端(也可以称为数字端)输出并实现相加，然而由于一个主动前端243只能接收一个光接收器22，而设置多个光接收器22时，则需要多个主动前端243，如此主动前端243的数量的增加，不仅成本高，且占用终端设备的太多空间，因此在多个光接收器22和主动前端243之间设置多路调制器242，将多个光接收器22输出的电流信号在多路调制器242上进行汇总合并，将合并相加后的电流信号统一输送到主动前端243的输入端，从而减少了主动前端243的数量，降低成本和占用空间。

在一个实施例中，光发射器21发出探测光线的波长为850nm至1300nm。

光发射器21可以发出某一范围波段的探测光线，光接收器22可以选择接收某一波长的反射光线，例如，光发射器21可以发出波长为850nm至1300nm的探测光线，则光接收器22可以选择接收波长为940nm的反射光线。可选地，探测光线的波长为850nm，940nm和1300nm。在本实施例中，光发射器21发出的探测光线的波长为940nm。由上述内容可知，发射电压的大小决定探测光线的波长，而发射电压的大小由发射驱动器241控制。

波长为940nm，频率要比波长大于1300nm的探测光线的频率大，探测光线中光子能量比波长大于1300nm的探测光线要大，但CPU 244和Sensor-ASIC 245控制发射驱动器241控制光发射器21的发射电流，从而减弱光发射器21的发射功率，从而降低探测光线在波长为940nm时对屏幕亮斑的激发亮度。

在一个实施例中，光发射器21为垂直腔面发射激光器或红外发光二极管，光接收器22为光电二极管(PD)或单光子雪崩二极管(SPAD)。

垂直腔面发射激光器，Vertical Cavity Surface Emitting Laser，英文缩写VCSEL。红外发光二极管，英文缩写LED。光电二极管，英文缩写PD；单光子雪崩二极管，Single Phton Avalanche Diode，英文缩写SPAD。

综上所述，距离传感器组件放置于终端设备的屏幕下方，增大了终端设备的屏占比。通过设置多个光发射器21和多个光接收器22，可以增大发射区域a和接收区域b，且使发射区域a和接收区域b的重叠区域c增大，重叠区域c增大可使多颗光接收器22将接收到的反射光线的能量叠加，增大了接收能量E。不仅提高了接收能量E与距离d的信噪比R，还能够检测到离终端设备更远的距离。此外，在d增加一定的范围内，可以数据稳定性和测距的准确性并举。具体地，距离d不变的情况下，提高了接收能量E，从而提高了信噪比R，进而增加了测距的准确性；由于接收能量E提高，所以距离d增大时也能实现相同的信噪比R，从而提高测量数据的稳定性。提高了距离传感器测距的准确性和数据的稳定性。

基于相同的发明构思，本公开实施例还提供一种距离检测方法30，应用于前述的距离传感器组件，如图6所示，图6为距离检测方法的流程图，包括：步骤S31，获取一个或多个检测信号，其中，检测信号基于光接收器22接收到反射光线形成；步骤S32，基于获取的检测信号，确定与遮挡物之间的距离。

距离传感器组件获取一个或多个检测信号，其中，检测信号的获取包括：距离传感器组件中的光发射器21发射探测光线，探测光线经遮挡物遮挡后反射形成反射光线，光接收器22接收反射光线，生成光信号，光接收器22将光信号转换成电流信号，主动前端243将电流信号转换成模拟信号，模数转换器将模拟信号转换为数字信号，此数字信号最终形成检测信号。当光接收器22设置数量为一个时，则获取一个检测信号；当光接收器22设置数量为多个时，则获取多个检测信号；由此可知，检测信号(即最终获取的数字信号)是基于光接收器22接收到反射信号形成。基于获取的检测信号，确定与遮挡物之间的距离。

通过前述实施例的距离传感器组件，设置多个光发射器和多个光接收器，将单个光接收器得到的检测信号进行叠加，即相当于多颗光接收器将接收到的反射光线的能量叠加，增大了接收能量。在不增加能量密度的情况下，使接收能量提高，不仅提高了接收能量与距离的信噪比R，还能够检测到离终端设备更远的距离，提高了距离传感器测距的准确性和数据的稳定性。

其中，距离传感器组件中的控制组件24除包括上述提到的发射驱动器241、多路调制器242、主动前端243及模数转换器，还包括噪声寄存器、模数转换寄存器、门限寄存器、积分时间寄存器和放大增益寄存器。距离传感器组件还可以更新上述寄存器中的数值。距离传感器组件还包括时钟电路。

下面将通过具体的步骤并利用上述电子器件以及流程图，阐述距离传感器组件的距离检测方法，如图7所示，图7为详细的距离检测方法的流程图，方法如下：

步骤S1：控制单元通过发射控制电路中的发射驱动器241，控制光发射器21发射探测光线并控制光发射器21的发射数量；其中，探测光线为波长940nm波段的探测光线。

步骤S2：控制单元通过接收控制电路中的多路调制器242，控制光接收器22接收反射光线并控制光接收器22的接入数量；其中，光接收器22接收的波长为940nm波段的反射光线。

步骤S3：控制接入的光接收器22在接收到光发射器21发出的经反射的反射光线后，生成光信号。

步骤S4：控制多个光接收器22将光信号转换为多个电流信号。

步骤S5：控制多路调制器242将多个电流信号相加得到汇总的第一电流信号；由于第一电流信号较小，无法被模数转换器所采集到，因此，需要对第一电流信号进行一定的处理；具体地，主动前端243经过滤波器，通过电阻将第一电流信号转换为电压信号，可选地，滤波器可以是电阻和电容组成的滤波器。

步骤S6：控制主动前端243对第一电流信号进行运放和滤波处理，得到处理后的模拟信号；具体地，将接收到电压信号经过运放进行放大，放大之后的电压信号还需要经过滤波器，滤掉经运放后被放大的噪声信号(即底噪)，从而提高信噪比R；可选地，可将电压信号经过两级运放，从而达到能够被模数转换器所采集的量级。

步骤S7：控制模数转换器将处理后的模拟信号转换为数字信号。

步骤S8：根据数字信号对距离进行检测。具体地，对接收到的数字信号进行算法处理，并发送到终端设备的中央处理器中。算法处理包括减去底噪，减去底噪可以在数字域执行，也可以在模拟域执行。

当在数字域执行时，如图8所示，图8为根据数字信号对距离进行检测在数字域的流程图，方法包括以下步骤：

步骤S811：获取模数转换寄存器中的数值和噪声寄存器中的数值。

步骤S812：采用模数转换寄存器中的数值减去噪声寄存器中的数值，得到第一差值信号。

步骤S813：根据第一差值信号对距离进行检测。具体地，中央处理器根据第一差值信号与门限寄存器中存储的门限值(也称为距离阈值或阈值门限)进行比较，从而对距离进行检测判断。门限值包括3cm和5cm，大于3cm且小于5cm时表示接近，大于5cm时表示远离。

当在模拟域执行时，如图9所示，图9为根据数字信号对距离进行检测在模拟域的流程图，方法包括以下步骤：

步骤S821：通过数模转换器(Digital Analog Converter，DAC)将数字信号转为第二电流信号。其中，数模转换器是指将离散的数字信号转换为连续变化的模拟信号的器件。将转换成的第二电流信号反馈到光接收器22和主动前端243之间。具体地，反馈到多路调制器242和主动前端243之间。

步骤S822：将第一电流信号减去第二电流信号，得到第二差值信号。

步骤S823：根据第二差值信号对距离进行检测。中央处理器根据第二差值信号与门限寄存器中存储的门限值(也称为距离阈值或阈值门限)进行比较，从而对距离进行检测判断。门限值包括3cm和5cm，大于3cm且小于5cm时表示接近，大于5cm时表示远离。

在进行距离检测后，可以将检测结果上报给终端设备的中央处理器中，处理器根据检测结果控制终端设备进行相应的操作。大于3cm且小于5cm时表示接近并执行息屏，表示终端设备的上方存在遮挡物，执行息屏的操作以防止误触。大于5cm时表示远离并亮屏，表示终端设备的上方不存在遮挡物，执行亮屏使屏幕可以被使用者操作或查看。

基于相同的发明构思，本公开实施例还提供一种终端设备，包括：处理器；于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为执行一种如前述的距离检测方法。

基于相同的发明构思，本公开实施例还提供一种非临时性计算机可读存储介质，当存储介质中的指令由终端设备的处理器执行时，使得移动设备能够执行一种如前述的距离检测方法。关于上述实施例中的终端设备，其中各个模块以及非临时性计算机可读存储介质，执行操作的具体方式已经在有关距离传感器组件以及距离检测方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图10是根据一示例性实施例示出的一种用于距离检测方法的装置800的框图。例如，装置800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。

参照图10，装置800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电力组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)接口812，传感器组件814，以及通信组件816。

处理组件802通常控制装置800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。

存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在装置800的操作。这些数据的示例包括用于在装置800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电力组件806为装置800的各种组件提供电力。电力组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置800生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件808包括在所述装置800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏10，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当装置800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当装置800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为装置800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到装置800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为装置800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测装置800或装置800一个组件的位置改变，用户与装置800接触的存在或不存在，装置800方位或加速/减速和装置800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件816被配置为便于装置800和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，装置800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器804，上述指令可由装置800的处理器820执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一电流信号也可以被称为第二电流信号，类似地，第二电流信号也可以被称为第一电流信号。

进一步可以理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

进一步可以理解的是，除非有特殊说明，“连接”包括两者之间不存在其他构件的直接连接，也包括两者之间存在其他元件的间接连接。

进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种距离传感器组件，其特征在于，设置于终端设备的屏幕下方，所述距离传感器组件包括：

多个光发射器，用于发射探测光线；

多个光接收器，用于接收所述探测光线经遮挡物反射的反射光线；

控制组件，用于控制所述光发射器发射所述探测光线，并用于根据全部或部分所述光接收器接收的所述反射光线，确定与所述遮挡物之间的距离。

2.根据权利要求1所述的距离传感器组件，其特征在于，每个所述光发射器的发射功率小于或等于功率阈值，其中，所述功率阈值基于所述屏幕亮斑的激发功率确定。

3.根据权利要求1所述的距离传感器组件，其特征在于，所述多个光发射器发射的探测光线在所述屏幕形成发射面积，所述多个光接收器的接收光线的视场角投影至所述屏幕形成接收面积，其中，所述接收面积完全或部分覆盖所述发射面积。

4.根据权利要求1所述的距离传感器组件，其特征在于，所述控制组件包括：

控制单元，用于发出驱动信号和接收信号；

发射控制电路，与所述控制单元通信连接，包括发射驱动器，所述发射驱动器响应于所述驱动信号并驱动所述光发射器；

接收控制电路，与所述控制单元通信连接，包括多路调制器，所述多路调制器响应于接收信号并接收全部或部分所述光接收器接收所述反射光线相应输出的电流信号。

5.根据权利要求4所述的距离传感器组件，其特征在于，所述接收控制电路还包括：

主动前端，与所述多路调制器的输出端连接，用于将所述电流信号转换为模拟信号；

模数转换器，与所述主动前端的输出端连接，用于将所述模拟信号转换为数字信号。

6.根据权利要求4所述的距离传感器组件，其特征在于，所述控制单元包括中央处理器和传感器-特殊应用集成电路。

7.根据权利要求1所述的距离传感器组件，其特征在于，所述光发射器发出探测光线的波长为850nm至1300nm。

8.一种距离检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7中任一项所述的距离传感器组件，包括：

获取一个或多个检测信号，其中，所述检测信号基于所述光接收器接收到所述反射光线形成；

基于获取的所述检测信号，确定与所述遮挡物之间的距离。

9.一种终端设备，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行一种如权利要求8所述的距离检测方法。

10.一种非临时性计算机可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由终端设备的处理器执行时，使得移动设备能够执行一种如权利要求8所述的距离检测方法。

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