TW201610456A - 用於具有多視野的光學近接偵測的系統和方法 - Google Patents

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Abstract

一種光學近接偵測器包括複數個光偵測器及一贏者全取(WTA)電路。該等PD中之每一者具有一相應視野(FOV)且產生指示入射於該PD上且由該PD偵測之光的一相應類比電流偵測信號。在一具體實例中，該WTA電路包括一比較器及一多工器(MUX)。該比較器比較由該等PD產生之該等類比電流偵測信號且取決於此比較而產生一選擇信號。該MUX接收由該等PD產生之該等類比電流偵測信號且取決於由該比較器產生之該選擇信號而輸出該等類比電流偵測信號中之一者。由該等PD共用之電路系統產生對應於由該MUX輸出之該等類比電流偵測信號中之該一者的一數位偵測信號。此設計可用以減小光學近接偵測器之功率消耗、大小及成本。

Description

用於具有多視野的光學近接偵測的系統和方法
本發明之具體實例通常係關於光學近接偵測器、包括光學近接偵測器之系統及相關方法。
優先權主張
本申請案主張下列申請案之優先權：2014年6月11日申請之美國臨時專利申請案第62/010,947號，及2014年10月22日申請之美國非臨時專利申請案第14/521,308號。
光學近接偵測器常包括於諸如消費型產品及/或其他類型之產品的系統中，以偵測障礙物或其他物件在一或多個視野(FOV)內之存在，使得該等系統可對此等偵測有回應。舉例而言，自主機器人可使用光學近接偵測器來偵測障礙物在機器人之路線中的時間，使得機器人可繞過障礙物移動。對於另一實例，車輛可包括一光學近接偵測器以通知駕駛員該駕駛員正駕駛得靠近另一車輛之時間，或當該車輛正後退時一物件在該車輛後之時間。對於再一實例，光學近接偵測器可用以幫助控制無人駕駛車輛。此等僅為幾個實例，該等實例並不意謂涵蓋全部。
需要減少由光學近接偵測器消耗之功率及減小光學近接偵 測器之大小且降低光學近接偵測器之成本，尤其當光學近接偵測器用於電池供電及/或大小相對小之行動裝置中時。
本文中所描述的本發明之具體實例係有關於光學近接偵測器、用於供其使用之方法，及包括光學近接偵測器之系統。根據一具體實例，一種光學近接偵測器包括複數個光偵測器(PD)及一贏者全取(WTA)電路。該等PD中之每一者具有一相應視野(FOV)且產生指示入射於該PD上且由該PD偵測之光的一相應類比電流偵測信號。在一具體實例中，該WTA電路包括一比較器及一多工器(MUX)。該比較器比較由該等PD產生之該等類比電流偵測信號且取決於此比較而產生一選擇信號。該MUX接收由該等PD產生之該等類比電流偵測信號且取決於由該比較器產生之該選擇信號而輸出該等類比電流偵測信號中之一者。由該等PD共用之電路系統產生對應於由該MUX輸出之該等類比電流偵測信號中之該一者的一數位偵測信號。此設計可用以減小光學近接偵測器之功率消耗、大小及成本。
102、202、302‧‧‧光學近接偵測器
104、1041、1042、104n‧‧‧光源
106、1061、1062、106n‧‧‧驅動器
108‧‧‧時序控制器
1141、1142‧‧‧光偵測器(PD)
116、1161、1162‧‧‧跨阻抗放大器(TIA)
118、1181、1182‧‧‧可程式化增益放大器(PGA)
120、1201、1202‧‧‧類比/數位轉換器(ADC)
222、322‧‧‧多工器(MUX)
324‧‧‧比較器
326‧‧‧電流振幅贏者全取(WTA)電路
328‧‧‧虛線
4321、4322‧‧‧低阻抗輸入電路
434‧‧‧電流振幅比較器
436‧‧‧鎖存器
502、504、506、508、510‧‧‧方法步驟
602‧‧‧系統
608‧‧‧控制器
610‧‧‧子系統
I1‧‧‧電流源
S1‧‧‧開關
圖1為一例示性光學近接偵測器之高階方塊圖。
圖2為一例示性光學近接偵測器之高階方塊圖，該光學近接偵測器包括使一單一放大器及類比/數位轉換器(ADC)能夠由多個光偵測器(PD)共用之一多工器。
圖3為根據本發明之一具體實例的光學近接偵測器之高階方塊圖。
圖4說明根據本發明之一具體實例的在圖3中介紹之比較器之一實施。
圖5為用以描述根據本發明之各種具體實例之方法的高階流程圖。
圖6說明根據本發明之一具體實例之一例示性系統。
圖7根據一具體實例說明用於可用以控制光學近接感測器之光源、比較器及ADC之例示性信號之例示性時序圖。
在以下詳細描述中，參看隨附圖式，該等隨附圖式形成以下詳細描述之一部分，且其中，特定說明性具體實例係借助於說明而展示。應理解，可利用其他具體實例且可作出機械及電改變。因此，不應將以下詳細描述視為限制意義。在接下來之描述中，貫穿其中，類似數字或參考指定符將用以指類似部分或元件。此外，參考數字之第一數位識別參考數字首次出現所在之圖式。
圖1展示例示性光學近接偵測器102，其可用以偵測物件之存在、估計物件之近接及/或偵測物件之運動。光學近接偵測器102包括一發射器部分，其包括光源104、驅動器106及時序控制器108。另外，光學近接偵測器102包括一偵測器部分，其展示為包括兩個光學偵測通道。第一光學偵測通道包括光偵測器(PD)1141，且第二光學偵測通道包括PD 1142。在此具體實例中，第一光學偵測通道亦包括跨阻抗放大器(TIA)1161、可程式化增益放大器(PGA)1181及類比/數位轉換器(ADC)1201。類似地，第二光學偵測通道亦包括TIA 1162、PGA 1182及ADC 1202。雖然僅兩個光學偵測通道展示於圖1中，但兩個以上光學偵測通道亦係可能的。換言之，可存在n個單獨光學偵測通道，其中n2。每一PD 1141、1142具有其自身視野(FOV)，視野可能或可不與另一PD之FOV重疊。更一般而言，在存 在n個單獨PD之情況下，存在n個單獨FOV，取決於實施(例如，取決於PD之間的相對位置及距離、每一PD之FOV)，視野中之每一者可能或可不重疊一或多個其他FOV。
PD 1141、1142可個別地被稱作PD 114，且可共同地被稱作該等PD 114。TIA 1161、1162可個別地被稱作TIA 116，且可共同地被稱作該等TIA 116。PGA 1181、1182可個別地被稱作PGA 118，且可共同地被稱作該等PGA 118。類似地，ADC 1201、1202可個別地被稱作ADC 120，且可共同地被稱作該等ADC 116。
驅動器106受時序控制器108或某一其他控制器所輸出之傳輸(TX)信號控制以選擇性驅動光源104。驅動器106通常展示為包括電流源I1及開關S1，該開關基於由時序控制器108輸出之傳輸(TX)信號而選擇性地閉合。當開關S1閉合時，將由電流源I1產生之電流提供至光源104之陽極，藉此選擇性地使光被發射。替代地，TX信號可選擇性地使電流渡過光源104，例如藉由將開關S1及電流源I1耦接於光源104之陰極與低壓軌道(例如，接地)之間，藉此使光被發射。在此替代性組態中，電流源可被稱作電流槽。
光源104可為(例如)一或多個發光二極體(light emitting diode；LED)或雷射二極體，但不限於此。取決於實施及應用，不同光偵測通道可具有其自身光源104，或不同光偵測通道可共用同一光源104。雖然紅外線(IR)光源常用於光學近接偵測器中，但因為人眼不能偵測IR光，所以光源104可替代地產生其他波長之光。每一PD 114可為(例如)一或多個光電二極體，但不限於此。在包括多個光源104(例如，每一光偵測通 道有一個光源)之具體實例中，每一光源可包括受時序控制器108所輸出之傳輸(TX)信號控制的其自身驅動器106。
每一PD 114產生指示入射於PD 114上且由其偵測之光的強度及相位之電流偵測信號。每一TIA 116將由TIA所連接至之PD 114產生的電流偵測信號轉換至電壓偵測信號。每一PGA 118(或更一般而言，放大器)放大由TIA 116輸出之電壓偵測信號，隨後將其提供至ADC 120。ADC 120數位化電壓偵測信號，且更一般而言，產生可用以偵測PD 114之FOV內的物件之存在、近接及/或運動的數位輸出信號(例如，N位元信號)。
光學近接偵測器(諸如，圖1中所展示之光學近接偵測器)經常包括於諸如消費型產品及/或其他類型之產品的系統中，以偵測障礙物或其他物件在一或多個FOV內之存在，使得該等系統可回應此等偵測。舉例而言，自主機器人可使用光學近接偵測器偵測障礙物在機器人之路線中的時間，使得機器人可繞過障礙物移動。對於另一實例，車輛可包括一光學近接偵測器以通知駕駛員正駕駛得過於靠近另一車輛之時間，或當該車輛正後退時一物件在該車輛後之時間。對於再一實例，光學近接偵測器可用以幫助控制無人駕駛車輛。此等僅為幾個實例，該等實例並不意謂涵蓋全部。
需要減少由光學近接偵測器消耗之功率及減小光學近接偵測器之大小且降低光學近接偵測器之成本，尤其當光學近接偵測器用於電池供電及/或大小相對小之行動裝置中時。本文中所描述的本發明之具體實例可用以達成光學近接偵測器之前述合乎需要的特徵中之一或多者。
圖2說明例示性光學近接偵測器202，其包括使單一PGA 118 及單一ADC 120能夠由多個PD 114共用之多工器222。然而，若存在將入射於PD 1141上之光的強度及/或相位與入射於PD 1142上之光的強度及/或相位比較之需求，則光學近接偵測器202具有幾個劣勢。舉例而言，需要保存ADC 120之第一數位輸出(在MUX 222輸出其自TIA 1161接收之信號所在的第一時間段期間產生)，以便將該第一數位輸出與ADC 120之第二數位輸出(在MUX 222輸出其自TIA 1162接收之信號所在的第二時間段期間產生)比較。換言之，需要依序地執行類比/數位轉換，如此使執行放緩，且有必要儲存ADC 120之一或多個輸出以允許ADC 120之不同輸出的比較。另外，在多個PD 114之FOV內的物件之位置可自第一時間段改變至第二時間段，從而潛在地降低前述比較之結果的準確性及有用性。
圖3說明根據本發明之一具體實例的光學近接偵測器302，其亦可被稱作光學近接感測器302。光源104、驅動器106及時序控制器108以相同於上文參看圖1所論述之方式操作，且因此不需要再次描述。如上所提到，不同光偵測通道中之每一者可具有其自身光源104，或不同光偵測通道可共用同一光源104。PD 1141產生第一電流偵測信號，該第一電流偵測信號指示由光源104發射的反射離開一物件(在FOV1內)且入射於PD 1141上且由PD 1141偵測之光的強度及相位。同時，PD 1142產生第二電流偵測信號，該第二電流偵測信號指示反射離開一物件(在FOV2內)且入射於PD 1142上且由PD 1142偵測之光的強度及相位。在光源104發射IR光之情況下，較佳地，光學偵測通道中之每一者主要地回應於偵測到之IR光，且更一般而言，拒絕環境光。為了拒絕環境光，可將一光學IR斥拒濾波器置放於每一PD 114上。可替代地或另外使用其他已知以及未來開發的用於拒絕環境光 之技術。不論使用何環境光拒絕技術，在光源104發射IR光之情況下，由PD 1141產生之第一電流偵測信號較佳地主要指示由光源104發射的反射離開一物件(在FOV1內)且入射於PD 1141上且由PD 1141偵測之IR光的強度及相位。類似地，由PD 1142產生之第二電流偵測信號較佳地主要指示由光源104(或另一光源)發射的反射離開一物件(在FOV2內)且入射於PD 1142上且由PD 1142偵測之IR光的強度及相位。
比較器324比較第一電流信號與第二電流信號，且基於該比較，選擇第一電流信號及第二電流信號中之哪一者由多工器(MUX)322輸出。換言之，比較器324產生用以控制MUX 322之選擇信號。將MUX 322之輸出提供至TIA 116，TIA 116將電流信號(由MUX 322輸出)轉換至電壓信號。PGA 118放大由TIA 116輸出之電壓信號，且ADC 120將經放大之電壓信號(由PGA 118輸出)轉換至數位信號。在此具體實例中，單一TIA 116、單一PGA 118及單一ADC 120由多個PD 114共用，而無上文參看圖2所論述之劣勢。舉例而言，不需要依序執行類比/數位轉換。另外，不需要儲存ADC 120之一或多個輸出以允許ADC 120之不同輸出的比較。TIA 116、PGA 118及ADC 120為產生對應於由MUX輸出之類比電流偵測信號中之一者的數位偵測信號之電路系統之一實例。此電路系統有利地由多個光學通道共用。由多個通道共用的替代性電路系統之使用亦係可能的且在具體實例之範圍內。
根據一具體實例，比較器324將第一電流信號(由PD 1141產生)之振幅與第二電流信號(由PD 1142產生)之振幅比較以識別哪一振幅較大，且控制MUX 322以使具有最大振幅之電流信號由MUX 322輸出。 因此，比較器324及MUX 322可共同地被稱作電流振幅贏者全取(WTA)電路326。將第一電流信號(由PD 1141產生)之振幅與第二電流信號(由PD 1142產生)之振幅比較以識別哪一振幅較大的比較器324之一例示性實施展示於圖4中且在下文參看圖4來描述。在此具體實例中，若在FOV中之僅一者內存在一物件，則具有最大振幅之電流信號對應於PD在其FOV內具有該物件。若在FOV中之一個以上者內存在一物件，則具有最大振幅之電流信號對應於PD在其FOV內具有最接近物件。
根據另一具體實例，比較器324將相關聯於第一電流信號(由PD 1141產生)之相位與相關聯於第二電流信號(由PD 1142產生)之相位比較。舉例而言，相關聯於第一電流信號(由PD 1141產生)之相位可為第一電流信號與TX信號(其可提供至比較器，如由虛線328指示)或某一其他參考信號之間的相位差。類似地，相關聯於第二電流信號(由PD 1142產生)之相位可為第二電流信號與TX信號或另一參考信號之間的相位差。在此具體實例中，比較器324將相關聯於第一電流信號(由PD 1141產生)之相位差與相關聯於第二電流信號(由PD 1142產生)之相位差比較，以識別相對於TX信號或某一其他參考信號之最小相位差。在此具體實例中，若在FOV中之僅一者內存在一物件，則具有最小相位差之電流信號對應於PD在其FOV內具有該物件。若在FOV中之一個以上者內存在一物件，則具有最小相位差之電流信號對應於PD在其FOV內具有最接近物件。因此，在此具體實例中，比較器324及322可共同地被稱作相位差贏者全取(WTA)電路326。
現將參看圖4描述將第一電流信號(由PD 1141產生)之振 幅與第二電流信號(由PD 1142產生)之振幅比較以識別哪一振幅較大的比較器324之一例示性實施。參看圖4，電晶體M1至M4及電流源I1經組態為第一低阻抗輸入電路4321。電晶體M11至M14及電流源I2經組態為第二低阻抗輸入電路4321。電晶體M5至M8及M15至M17經組態為電流振幅比較器434，其中電流振幅比較器434之輸入端為電晶體M7及M8之閘極。電流源I1及I2經匹配且用以對提供至電流振幅比較器434之輸入端的電流加偏壓(且更具體言之，使其增加)。偏壓電壓vb1、vb2、vb3及vb4用以對各種電晶體加偏壓。同時斷開及閉合之開關S1及S2用以選擇性地將分別由PD 1141及PD 1142產生之第一電流信號及第二電流信號提供至比較器324(且更具體言之，提供至低阻抗輸入電路432)。取決於第一電流信號及第二電流信號中之哪一者較大，電晶體M15接通及斷開。當第一電流信號(由PD 1141產生)大於第二電流信號(由PD 1142產生)時，則接通電晶體M15，且至鎖存器436之輸入高。當第二電流信號(由PD 1142產生)大於第一電流信號(由PD 1141產生)時，則斷開電晶體M15，且至鎖存器436之輸入低。鎖存器436鎖存用以控制MUX 322之低或高邏輯狀態。換言之，鎖存器儲存選擇信號。當第一電流信號(由PD 1141產生)大於第二電流信號(由PD 1142產生)時，高邏輯狀態由鎖存器436鎖存，此使MUX 322輸出第一電流信號(由PD 1141產生)。當第二電流信號(由PD 1142產生)大於第一電流信號(由PD 1141產生)時，低邏輯狀態由鎖存器436鎖存，此使MUX 322輸出第二電流信號(由PD 1142產生)。
參看圖3及圖4所描述的具體實例之優勢在於，其需要比圖1及圖2中所展示之具體實例少的類比電路系統。另外，參看圖3及圖4所 描述之具體實例消耗比圖1及圖2中所展示之具體實例少的功率。另外，參看圖3及圖4所描述之具體實例比圖2中所展示之具體實例快。
雖然圖3中僅展示兩個光學偵測通道，但兩個以上光學偵測通道亦係可能的。換言之，可存在n個單獨的光學偵測通道，其中n2，其中每一通道包括其自身的PD 114。每一PD 114具有其自身的視野(FOV)，視野可以或可不與另一PD之FOV重疊。在存在兩個以上PD且因此存在兩個以上FOV之情況下，比較器324經組態以將兩個以上信號相互比較，且MUX 322具有兩個以上輸入端。
圖4中之電流振幅比較器434係將複數個類比電流偵測信號之振幅相互比較且取決於該等類比電流偵測信號中之哪一者具有最大振幅而產生選擇信號的比較器之一實例。如上文所解釋，在一替代具體實例中，比較器可為取決於兩個或兩個以上類比電流偵測信號中之哪一者具有相對於傳輸信號或某一其他參考信號之最低相位差而產生選擇信號的相位比較器。
參看圖3及圖4，根據一具體實例，可(例如)使用設定-重設(SR)正反器或D正反器來實施比較器324之鎖存器436，但不限於此。若使用SR正反器來實施鎖存器426，則SR正反器可使用傳輸(TX)信號來重設，且可使用TX信號之經延遲型式來設定，使得在TX信號使光源104發射光之脈衝或叢發後，正反器將按預定時間間隔來設定。此可(例如)藉由將TX信號提供至SR正反器之重設(R)輸入端及藉由使用延遲電路將TX信號之經延遲型式提供至SR正反器之設定(S)輸入端來達成。根據一具體實例，在SR正反器經設定後，按預定時間間隔，可觸發ADC 120 以執行轉換。此可(例如)藉由使用再一延遲電路將TX信號之再一經延遲型式提供至ADC 120之轉換觸發輸入端來達成。替代使用前述延遲電路來產生設定信號及重設信號，控制器(例如，圖3中之108或以下所論述的圖6中之608)可產生設定信號及重設信號且將該等信號直接提供至鎖存器436。更一般而言，控制器(例如，108或608)可產生用以控制比較器324及ADC 120之時序信號。圖7說明用於可用以控制光源104、比較器324及ADC 120之例示性信號之例示性時序圖。
本發明之具體實例亦係有關於以下參看圖5所描述之方法，其中此等方法可(例如)使用上文參看圖3所描述之具體實例且潛在地亦使用參看圖4及圖6所描述之具體實例來執行。更具體言之，某些具體實例係關於用於產生指示複數個PD中之哪一PD在該PD之FOV內具有最接近該PD之物件的數位輸出之方法。現將參看圖5之高階流程圖來描述此方法之細節。
參看圖5，步驟502涉及選擇性地驅動一或多個光源以發射光。步驟504涉及在各自具有相應視野(FOV)的複數個光偵測器(PD)中之每一者處產生指示由一或多個光源發射的反射離開該PD之FOV內的一物件且入射於該PD上且由該PD偵測之光的相應類比電流偵測信號。步驟506涉及比較由複數個PD產生之複數個類比電流偵測信號以藉此判定哪一PD在該PD之FOV內具有最接近該PD之一物件。根據某些具體實例，藉由比較由複數個PD產生的類比電流偵測信號之振幅以判定哪一類比電流偵測信號具有最大振幅來執行步驟506。替代地，可藉由判定類比電流偵測信號中之哪一者具有相對於用以在步驟502選擇性地驅動光源之傳輸信 號或相對於某一其他參考信號的最低相位差來執行步驟506。可自圖1至圖4之以上描述來瞭解此等方法之額外細節。
仍參看圖5，步驟508涉及產生對應於由在FOV內具有最接近物件之PD產生之類比電流偵測信號的數位輸出。若該等PD中之僅一者在其FOV內具有一物價，則步驟508處所產生之數位輸出將指示哪一PD在其FOV內具有物件。若該等PD中之一個以上者在其FOV內具有物件，則步驟508處所產生之數位輸出將指示該等PD中之哪一者(該PD在其FOV內具有物件)具有最接近該PD之物件。仍參看圖5，步驟510涉及取決於508處所產生之數位輸出而選擇複數個不同可能回應或動作中之一者。步驟510處的選擇複數個不同可能回應或動作中之一者亦可取決於步驟506處之比較之結果，使得回應或動作之選擇亦基於哪一FOV包括一物件或最接近物件。另外，或替代地，步驟510可涉及取決於步驟508處所產生之數位輸出而選擇性地啟用或停用子系統。步驟510處的選擇性地啟用或停用子系統亦可取決於步驟506處之比較之結果，使得選擇性啟用或停用亦基於哪一FOV包括一物件或最接近物件。
對於一實例，上述方法可由自主機器人之控制器使用以偵測一物件在機器人之路徑中的時間，使得機器人可受控制以繞過該物件移動，在此實例中，該物件亦可被稱作障礙物。機器人可具有圍繞機器人之周邊間隔開的兩個或兩個以上PD，其中該等PD中之每一者具有其自身視野(FOV)。可將該等PD與一或多個光源組合地使用以判定一物件在FOV中之一者內的時間。或者，若該等PD中之一個以上者在其FOV內具有一物件，則該方法可用以判定該等PD中之哪一者(該PD在其FOV內具有一 物件)具有最接近該PD之物件。此資訊可用以輔助控制機器人繞過物件巡覽而不與物件碰撞。對於一更具體的實例，在機器人正於一特定方向上行進時，該方法可用以判定在機器人正行進之路徑內存在一物件，但在機器人之左邊不存在物件，此將使機器人能夠受控制而左轉以避免與在其路徑中之物件碰撞。對於另一實例，以上方法可由包括按鍵或按鈕(其中之每一者具有其自身PD)之系統或裝置使用以判定哪一按鍵或按鈕正被使用者選擇，且可基於哪一按鍵或按鈕經判定以已被選擇來啟動適當回應。此等僅為幾個實例，該等實例並不意欲涵蓋全部。
圖6說明根據本發明之一具體實例的例示性系統602。系統602展示為包括複數個光源1041、1042、…、104n，但可替代地包括單一光源104。系統602亦展示為包括複數個驅動器1061、1062、…、106n，但可替代地包括單一驅動器106。該系統亦展示為包括複數個光偵測器(PD)1141、1142、…、114n，每一者具有相應視野(FOV)且每一者產生指示入射於PD 114上且由PD 114偵測之光的相應類比電流偵測信號。複數個PD 104可少得僅為兩個PD。贏者全取(WTA)電路326接收由複數個PD 114產生之複數個類比電流偵測信號，且輸出該等類比電流偵測信號中的對應於PD在其FOV內具有最接近物件之一者。此意謂若在該等FOV中之僅一者內存在物件，則由WTA電路326輸出之類比電流偵測信號對應於僅該PD在其FOV內具有物件；且若在該等FOV中之一個以上者內存在物件，則由WTA電路326輸出之類比電流偵測信號對應於PD在其FOV內具有最接近物件。一個物件可在一個以上FOV內及/或不同物件可在不同FOV內。
仍參看圖6，系統602亦展示為包括跨阻抗放大器(TIA) 116，其將由WTA電路326輸出的類比電流偵測信號中之一者轉換至類比電壓偵測信號。在此實例中為可程式化增益放大器(PGA)之放大器118放大類比電壓偵測信號以產生經放大之類比電壓偵測信號。類比/數位轉換器(ADC)120將經放大之類比電壓偵測信號轉換至數位偵測信號。將數位偵測信號提供至控制器608。該控制器亦展示為接收由比較器324(或更一般而言，由WTA電路326)產生之選擇信號。如上文所解釋，選擇信號指示哪一PD 114在其FOV內具有最接近物件。
在圖6中所展示之具體實例中，WTA電路326包括比較器324，該比較器比較由複數個PD 104產生之複數個類比電流偵測信號且取決於此比較而產生選擇信號。WTA電路326亦包括多工器(MUX)322，該多工器接收由複數個PD 104產生之複數個類比電流偵測信號且取決於由比較器324產生之選擇信號而輸出該等類比電流偵測信號中之一者。如上文所論述，比較器324可將該複數個類比電流偵測信號之振幅相互比較且取決於該等類比電流偵測信號中之哪一者具有最大振幅而產生選擇信號。替代地，亦如上文所解釋，比較器324可取決於該等類比電流偵測信號中之哪一者具有相對於用以控制光源104之選擇性驅動之傳輸(TX)信號或相對於某一其他參考信號的最低相位差而產生選擇信號。比較器324比較振幅及相位差兩者以基於振幅及相位差兩者來產生其選擇信號亦係可能的。
該系統亦展示為包括子系統610。子系統610可由控制器608取決於由ADC 120輸出之數位偵測信號而選擇性地啟用或停用。另外，或替代地，控制器608可取決於由ADC 120輸出之數位偵測信號而選擇複數個不同可能回應或動作中之一者。如上文所提到，控制器608亦可接收由 比較器324(或更一般而言，由WTA電路326)產生之選擇信號，使得控制器608知曉哪一PD 114及FOV與由ADC 120輸出之數位偵測信號相關聯。基於此資訊，控制器608可(例如)判定如何操縱機器人、判定發出何警告訊息、判定打開何燈或類似者。
根據一具體實例，若由ADC 120輸出之數位信號低於一指定臨限值，則可假定：PD 114正拾取光學雜訊，且在PD 114中之任一者之FOV內確實不存在物件。控制器608可(例如)將ADC 120之輸出與一臨限值比較以判定ADC 120之數位輸出是否實際上指示一物件在該等FOV中之一者內。如一般熟習此項技術者將理解，其他實施亦係可能的。
本文中所描述之具體實例可實施為特殊應用積體電路。替代地，本文中所描述之具體實例可使用離散組件來實施。其他變化亦係可能的且在具體實例之範圍內。實施為處理器、微控制器單元或狀態機(但不限於此)之控制器可用以控制本文中所描述之光學近接偵測器。
雖然上文已描述本發明之各種具體實例，但應理解，該等具體實例已藉由實例且非限制地提出。熟習相關技術者將顯而易見，在不脫離本發明之精神及範圍之情況下，可進行形式及細節之各種改變。
本發明之廣度及範圍不應由上述例示性具體實例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效內容來界定。
106‧‧‧驅動器
108‧‧‧時序控制器
1141、1142‧‧‧光偵測器
116‧‧‧跨阻抗放大器
118‧‧‧可程式化增益放大器
120‧‧‧類比/數位轉換器
302‧‧‧光學近接偵測器
322‧‧‧多工器
324‧‧‧比較器
326‧‧‧電流振幅贏者全取電路
328‧‧‧虛線

Claims (20)

  1. 一種光學近接偵測器，其包含：複數個光偵測器(PD)，每一者具有一相應視野(FOV)，且每一者產生用以指示入射於該PD上且由該PD偵測到之光的一相應類比電流偵測信號；一比較器，其比較由該複數個PD產生之該複數個類比電流偵測信號，且取決於該比較而產生一選擇信號；一多工器(MUX)，其接收由該複數個PD產生之該複數個類比電流偵測信號，且取決於由該比較器產生之該選擇信號而輸出該類比電流偵測信號中之一者；及電路系統，其產生對應於由該MUX輸出之該類比電流偵測信號中之該一者的一數位偵測信號。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學近接偵測器，其中：當該複數個PD中之僅一PD在其FOV內具有一物件時，由該電路系統輸出之該數位偵測信號對應於該PD在其FOV內具有該物件；且當該複數個PD中之一個以上PD在其FOV內具有一物件時，由該電路系統輸出之該數位偵測信號對應於該PD在其FOV內具有相對於該PD之一最接近物件。
  3. 如申請專利範圍第1項之光學近接偵測器，其中產生對應於由該MUX輸出之該類比電流偵測信號中之該一者的一數位偵測信號的該電路系統包含：一跨阻抗放大器(TIA)，其將由該MUX輸出之該類比電流偵測信號中 之該一者轉換至一類比電壓偵測信號；一放大器，其放大該類比電壓偵測信號以產生一經放大類比電壓偵測信號；及一類比/數位轉換器(ADC)，其將該經放大類比電壓偵測信號轉換至對應於由該MUX輸出之該類比電流偵測信號中之該一者的該數位偵測信號。
  4. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項之光學近接偵測器，其中該比較器將該複數個類比電流偵測信號之振幅相互比較，且取決於該類比電流偵測信號中之哪一者具有一最大振幅而產生該選擇信號。
  5. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項之光學近接偵測器，其中該比較器取決於該類比電流偵測信號中之哪一者具有相對於一參考信號之一最低相位差而產生該選擇信號。
  6. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項之光學近接偵測器，其進一步包含：一或多個光源；及一驅動器，其取決於一傳輸信號而選擇性地驅動該一或多個光源以發射光；其中該複數個PD中之每一PD偵測由該一或多個光源中之至少一者發射的光，該光已反射離開該PD之該FOV內的若存在之一物件，且取決於此偵測而產生該類比電流偵測信號。
  7. 如申請專利範圍第6項之光學近接偵測器，其進一步包含一控制器，該控制器產生被提供至該驅動器及該比較器之一傳輸信號。
  8. 一種方法，其包含：(a)在各自具有一相應視野(FOV)之複數個光偵測器(PD)中之每一者處產生用以指示由一或多個光源發射的光的一相應類比電流偵測信號，該光反射離開該PD之該FOV內的若存在之一物件且入射於該PD上並由該PD偵測到；(b)比較由該複數個PD產生之該複數個類比電流偵測信號以藉此判定哪一PD在其FOV內具有最接近該PD之一物件；及(c)產生對應於由該PD產生之該類比電流偵測信號的一數位輸出，該PD在其FOV內具有最接近該PD之一物件。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中：步驟(b)包括比較由該複數個PD產生之該類比電流偵測信號之振幅，以判定哪一類比電流偵測信號具有一最大振幅。
  10. 如申請專利範圍第8項之方法，其中：步驟(b)包括判定該類比電流偵測信號中之哪一者具有相對於一參考信號之一最低相位差。
  11. 如申請專利範圍第8項、第9項或第10項之方法，其進一步包含，在步驟(a)之前，選擇性地驅動一或多個光源以發射光。
  12. 如申請專利範圍第8項、第9項或第10項之方法，其進一步包含，在步驟(c)之後，取決於步驟(c)處所產生之該數位輸出而選擇複數個不同可能回應或動作中之一者。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該選擇複數個不同可能回應或動作中之一者亦取決於步驟(b)處之該比較之結果。
  14. 如申請專利範圍第8項、第9項或第10項之方法，其進一步包含，在步驟(c)之後，取決於步驟(c)處所產生之該數位輸出而選擇性地啟用或停用一子系統。
  15. 一種系統，其包含：一或多個光源，其經選擇性地驅動以發射光；複數個光偵測器(PD)，每一者具有一相應視野(FOV)且每一者產生用以指示由該一或多個光源中之至少一者發射的光的一相應類比電流偵測信號，該光已反射離開該PD之該FOV內的若存在之一物件且入射於該PD上並由該PD偵測到；一贏者全取(WTA)電路，其接收由該複數個PD產生之該複數個類比電流偵測信號，且輸出該類比電流偵測信號中的對應於該PD在其FOV內具有一最接近物件之一者；及電路系統，其產生對應於由該WTA電路輸出之該類比電流偵測信號中之該一者的一數位偵測信號。
  16. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該WTA電路包含：一比較器，其比較由該複數個PD產生之該複數個類比電流偵測信號，且取決於該比較而產生一選擇信號；及一多工器(MUX)，其接收由該複數個PD產生之該複數個類比電流偵測信號，且取決於由該比較器產生之該選擇信號而輸出該類比電流偵測信號中之一者；其中由該MUX輸出之該類比電流偵測信號中之該一者係由該WTA電路輸出之該類比電流偵測信號中之該一者。
  17. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該比較器將該複數個類比電流偵測信號之振幅相互比較，且取決於該類比電流偵測信號中之哪一者具有一最大振幅而產生該選擇信號。
  18. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該比較器取決於該類比電流偵測信號中之哪一者具有相對於一參考信號之一最低相位差而產生該選擇信號。
  19. 如申請專利範圍第16項、第17項或第18項之系統，其進一步包含：一控制器，其取決於該數位偵測信號及由該比較器產生之該選擇信號，而選擇性地啟用或停用一子系統或選擇複數個不同可能回應或動作中之一者。
  20. 如申請專利範圍第15項之系統，其進一步包含：一控制器，其取決於該數位偵測信號而選擇性地啟用或停用一子系統或選擇複數個不同可能回應或動作中之一者。
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