TWI785062B - 光電子裝置及用於操作其之方法 - Google Patents

光電子裝置及用於操作其之方法 Download PDF

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TWI785062B TW107120866A TW107120866A TWI785062B TW I785062 B TWI785062 B TW I785062B TW 107120866 A TW107120866 A TW 107120866A TW 107120866 A TW107120866 A TW 107120866A TW I785062 B TWI785062 B TW I785062B
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Abstract

本發明係關於光電子裝置，其等特徵為一不對稱場重疊且可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性。在一些例項中，該等光電子裝置包含複數個發光總成及一光敏總成。在一些例項中，該等光電子裝置包含複數個光敏總成及一發光總成。在各種實施方案中，經由各種視場軸、視場角、照明場軸、照明場角及/或節距組態獲得一不對稱場重疊。

Description

光電子裝置及用於操作其之方法
光電子接近感測器通常經組態以量測緊密接近之物件(例如，一手指、手或耳朵)之距離。光電子接近感測器藉由將光引導至一物件上且收集自物件反射之光而操作。通常所收集光之強度與物件與光電子接近感測器之間之距離相關(例如，成比例)。然而，物件展現一系列表面反射率。舉例而言，在其中物件係一手指、手或耳朵之例項中，物件之表面反射率可大大地取決於皮膚色素沉著。相應地，需要可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性之光電子接近感測器。
本發明描述可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性之光電子裝置及用於操作其之方法。本發明中描述之該等光電子裝置特徵為一不對稱場重疊。該不對稱場重疊允許獨立於物件表面反射率之接近性量測。
在一個態樣中，舉例而言，一種可操作以量測接近性之光電子裝置包含一第一發光總成、一第二發光總成及一光敏總成。該第一發光總成可操作以發射光至在一第一照明場內接近該光電子裝置之一位置處 之一物件上。該第一照明場特徵為一第一照明場角及第一照明場軸。該第二發光總成可操作以發射光至接近該光電子裝置且在一第二照明場內之該位置處之該物件上。該第二照明場特徵為一第二照明場角及一第二照明場軸。
該光敏總成可操作以在一視場內收集光。該視場特徵為一視場角及視場軸。該光敏總成可操作以將由該第一發光總成發射之自該物件反射之光轉換為一第一信號。再者，該光敏總成可操作以將由該第二發光總成發射之自該物件反射之光轉換為一第二信號。該光敏總成經安置為距該第一發光總成達一第一節距，且該光敏總成經安置為距該第二發光總成達一第二節距。
在一些例項中，該第一發光總成、該第二發光總成及/或該光敏總成包含一光學總成。該光學總成可包含一抗反射塗層。
在一些例項中，該第一發光總成及該第二發光總成包含一發光組件。該發光組件可包含一發光二極體及/或一雷射二極體。
在一些例項中，該光敏總成包含一光敏組件。該光敏組件可包含一光電二極體、電荷耦合裝置及/或一互補金屬氧化物半導體。
在一些例項中，該第一節距實質上不等於該第二節距，且該第一照明場角實質上不等於該第二照明場角。舉例而言，該第二節距介於該第一節距之長度之兩倍與十倍之間，且該第一照明場角介於該第二照明場角之角度之兩倍與十倍之間。
在一些例項中，該不對稱場重疊係藉由包含除以下項之一者之外之多達全部組態之任何組態獲得：
Figure 107120866-A0305-02-0005-1
該第一節距實質上等於該第二節距
Figure 107120866-A0305-02-0006-2
該第一照明場角實質上等於該第二照明角
Figure 107120866-A0305-02-0006-3
該第一照明場軸實質上平行於該第二照明場軸
Figure 107120866-A0305-02-0006-4
該視場角實質上等於該第一照明場角
Figure 107120866-A0305-02-0006-5
該視場角實質上等於該第二照明場角
Figure 107120866-A0305-02-0006-6
該視場軸實質上平行於該第一照明場軸
Figure 107120866-A0305-02-0006-7
該視場軸實質上平行於該第二照明場軸。
在一些例項中，該光電子裝置可包含一處理器，且可包含一非暫時性電腦可讀媒體，該非暫時性電腦可讀媒體包括儲存於其上之指令，該等指令當在該處理器上執行時執行包含以下項之操作：
Figure 107120866-A0305-02-0006-8
在該第一照明場內自該第一發光總成發射光且將光發射至在接近該光電子裝置且在該第一照明場內之該位置處之該物件上
Figure 107120866-A0305-02-0006-9
使用該光敏總成收集由該第一發光總成發射且自該物件反射之光
Figure 107120866-A0305-02-0006-10
將由該第一發光總成發射、自該物件反射且由該光敏總成收集之該光轉換為該第一信號
Figure 107120866-A0305-02-0006-11
在該第二照明場內自該第二發光總成發射光且將光發射至在接近該光電子裝置且在該第二照明場內之該位置處之該物件上
Figure 107120866-A0305-02-0006-12
使用該光敏總成收集由該第二發光總成發射且自該物件反射之光
Figure 107120866-A0305-02-0006-13
將由該第二發光總成發射、自該物件反射且由該光敏總成收集之該光轉換為該第二信號
Figure 107120866-A0305-02-0006-14
藉由憑藉該第二信號正規化該第一信號而判定一信號比率
Figure 107120866-A0305-02-0006-15
自該非暫時性電腦可讀媒體重新叫用一臨限信號比率，該臨限信號比率與有關該光電子裝置之一臨限接近性值相關聯
Figure 107120866-A0305-02-0006-16
比較該臨限信號比率與該信號比率
Figure 107120866-A0305-02-0007-17
針對等於或大於該臨限信號比率之信號比率，使該臨限接近性值與接近該光電子裝置之該物件之該位置相關聯。
在另一態樣中，舉例而言，一種用於操作光電子裝置之方法包含：
Figure 107120866-A0305-02-0007-18
在一第一照明場內自一第一發光總成發射光且將光發射至在接近該光電子裝置且在該第一照明場內之一位置處之一物件上
Figure 107120866-A0305-02-0007-19
使用一光敏總成收集由該第一發光總成發射且自該物件反射之光
Figure 107120866-A0305-02-0007-20
將由該第一發光總成發射、自該物件反射且由該光敏總成收集之該光轉換為一第一信號
Figure 107120866-A0305-02-0007-21
在一第二照明場內自一第二發光總成發射光且將光發射至在接近該光電子裝置且在一第二照明場內之該位置處之該物件上
Figure 107120866-A0305-02-0007-22
使用該光敏總成收集由該第二發光總成發射且自該物件反射之光
Figure 107120866-A0305-02-0007-23
將由該第二發光總成發射、自該物件反射且由該光敏總成收集之該光轉換為一第二信號
Figure 107120866-A0305-02-0007-24
藉由憑藉該第二信號正規化該第一信號而判定一信號比率
Figure 107120866-A0305-02-0007-25
自一非暫時性電腦可讀媒體重新叫用一臨限信號比率，該臨限信號比率與有關該光電子裝置之一臨限接近性值相關聯
Figure 107120866-A0305-02-0007-26
比較該臨限信號比率與該信號比率
Figure 107120866-A0305-02-0007-27
針對等於或大於該臨限信號比率之信號比率，使該臨限接近性值與接近該光電子裝置之該物件之該位置相關聯。
在另一態樣中，舉例而言，一種可操作以量測接近性之光電子裝置包含一發光總成、一第一光敏總成及一第二光敏總成。該發光總成可操作以發射光至在一照明場內接近該光電子裝置之一位置處之一物件 上。該照明場特徵為一照明場角及一照明軸。
該第一光敏總成可操作以在一第一視場內收集光。該第一視場特徵為一第一視場角及第一視場軸。該第一光敏總成可操作以將由該發光總成發射之自該物件反射之光轉換為一第一信號。
該第二光敏總成可操作以在一第二視場內收集光。該第二視場特徵為一第二視場角及第二視場軸。該第二光敏總成可操作以將由該發光總成發射之自該物件反射之光轉換為一第二信號。再者，該第一光敏總成經安置為距該發光總成達一第一節距，且該第二光敏總成經安置為距該發光總成達一第二節距。
在一些例項中，該發光總成、該第一光敏總成及/或該第二光敏總成包含一光學總成。該光學總成可包含一抗反射塗層。
在一些例項中，該發光總成包含一發光組件。該發光組件可包含一發光二極體及/或一雷射二極體。
在一些例項中，該第一光敏總成及該第二光敏總成各包含一光敏組件。該光敏組件可包含一光電二極體、一電荷耦合裝置及/或一互補金屬氧化物半導體。
在一些例項中，該第一節距實質上不等於該第二節距，且該第一視場角實質上不等於該第二視場角。舉例而言，該第二節距介於該第一節距之長度之兩倍與十倍之間，且該第一視場角介於該第二視場角之角度之兩倍與十倍之間。
在一些例項中，該不對稱場重疊係藉由包含除以下項之一者之外之多達全部組態之任何組態獲得：
Figure 107120866-A0305-02-0008-28
該第一節距實質上等於該第二節距
Figure 107120866-A0305-02-0009-30
該第一視場角實質上等於該第二視場角
Figure 107120866-A0305-02-0009-31
該第一視場軸實質上平行於該第二視場軸
Figure 107120866-A0305-02-0009-32
該照明場角實質上等於該第一視場角
Figure 107120866-A0305-02-0009-33
該照明場角實質上等於該第二視場角
Figure 107120866-A0305-02-0009-34
該照明場軸實質上平行於該第一視場軸
Figure 107120866-A0305-02-0009-35
該照明場軸實質上平行於該第二視場軸。
在一些例項中，該光電子裝置可包含一處理器，且可包含一非暫時性電腦可讀媒體，該非暫時性電腦可讀媒體包括儲存於其上之指令，該等指令當在該處理器上執行時執行包含以下項之操作：
Figure 107120866-A0305-02-0009-36
在該照明場內自該發光總成發射光且將光發射至在接近該光電子裝置且在該照明場內之該位置處之該物件上
Figure 107120866-A0305-02-0009-37
使用該第一光敏總成收集由該發光總成發射且自該物件反射之光
Figure 107120866-A0305-02-0009-38
將由該發光總成發射、自該物件反射且由該第一光敏總成收集之該光轉換為該第一信號
Figure 107120866-A0305-02-0009-39
使用該第二光敏總成收集由該發光總成發射且自該物件反射之光
Figure 107120866-A0305-02-0009-40
將由該發光總成發射、自該物件反射且由該第二光敏總成收集之該光轉換為該第二信號
Figure 107120866-A0305-02-0009-41
藉由憑藉該第二信號正規化該第一信號而判定一信號比率
Figure 107120866-A0305-02-0009-42
自該非暫時性電腦可讀媒體重新叫用一臨限信號比率，該臨限信號比率與有關該光電子裝置之一臨限接近性值相關聯
Figure 107120866-A0305-02-0009-43
比較該臨限信號比率與該信號比率
Figure 107120866-A0305-02-0009-44
針對等於或大於該臨限信號比率之信號比率，使該臨限接近性值與接近該光電子裝置之該物件之該位置相關聯。
在另一態樣中，舉例而言，一種用於操作光電子裝置之方法包含：
Figure 107120866-A0305-02-0010-45
在一照明場內自一發光總成發射光且將光發射至在接近該光電子裝置且在該照明場內之一位置處之一物件上
Figure 107120866-A0305-02-0010-46
使用一第一光敏總成收集由該發光總成發射且自該物件反射之光
Figure 107120866-A0305-02-0010-47
將由該發光總成發射、自該物件反射且由該第一光敏總成收集之該光轉換為一第一信號
Figure 107120866-A0305-02-0010-48
使用一第二光敏總成收集由該發光總成發射且自該物件反射之光
Figure 107120866-A0305-02-0010-49
將由該發光總成發射、自該物件反射且由該第二光敏總成收集之該光轉換為一第二信號
Figure 107120866-A0305-02-0010-50
藉由憑藉該第二信號正規化該第一信號而判定一信號比率
Figure 107120866-A0305-02-0010-51
自一非暫時性電腦可讀媒體重新叫用一臨限信號比率，該臨限信號比率與有關該光電子裝置之一臨限接近性值相關聯
Figure 107120866-A0305-02-0010-52
比較該臨限信號比率與該信號比率
Figure 107120866-A0305-02-0010-53
針對等於或大於該臨限信號比率之信號比率，使該臨限接近性值與接近該光電子裝置之該物件之該位置相關聯。
在一些例項中，該方法進一步包含啟動一輔助功能之操作，該輔助功能實施於該光電子裝置併入其中之一主機裝置上。
在一些例項中，該輔助功能包含啟動併入該主機裝置中之一顯示螢幕。
在一些例項中，該輔助功能包含調節併入該主機裝置中之一組件之功率。
在一些例項中，隨著時間收集接近該光電子裝置之該物件 之該位置且將該位置作為三維資料儲存於該非暫時性電腦可讀媒體中。
在一些例項中，該三維資料包含該物件之速度及/或加速度資料。
自以下詳細描述、隨附圖式及發明申請專利範圍將明白其他態樣、特徵、及優點。
100A:光電子裝置
100B:光電子裝置
102:第一發光總成
104:第二發光總成
106:光敏總成
108:光
109:光
110:物件
111:第一位置
112:第一照明場
113:第二位置
114:第一照明場軸
116:光
117:光
118:第二照明場
120:第二照明場軸
122:視場
124:視場軸
126:第一區域
127:第一區域
128:區域
129:區域
130:第一節距
132:第二節距
134:光學總成
136:光學總成
138:光學總成
140:第一發光組件
142:第二發光組件
144:光敏組件
146:處理器
202:步驟
204:步驟
206:步驟
208:步驟
210:步驟
212:步驟
214:步驟
216:步驟
218:步驟
219:步驟
300A:光電子裝置
300B:光電子裝置
302:第一光敏總成
304:第二光敏總成
306:發光總成
308:光
310:物件
311:第一位置
312:照明場
313:第二位置
314:照明場軸
316:第一視場
318:第一視場軸
320:光
322:第一區域
323:第一區域
324:第二視場
326:第二視場軸
328:光
330:第二區域
331:第二區域
332:第一節距
334:第二節距
336:光學總成
338:光學總成
340:光學總成
342:發光組件
344:第一光敏組件
346:第二光敏組件
348:處理器
402:步驟
404:步驟
406:步驟
408:步驟
410:步驟
412:步驟
414:步驟
416:步驟
418:步驟
α:第一照明場角/照明場角
β:第二照明場角/第一視場角
γ:視場角/第二視場角
圖1A描繪特徵為一不對稱場重疊之一例示性光電子裝置，該例示性裝置包含複數個發光總成及一光敏總成。
圖1B描繪特徵為一不對稱場重疊之另一例示性光電子裝置，該例示性裝置包含複數個發光總成及一光敏總成。
圖2描繪用於操作特徵為一不對稱場重疊之一光電子裝置之一例示性方法。
圖3A描繪特徵為一不對稱場重疊之一例示性光電子裝置，該例示性裝置包含一發光總成及複數個光敏總成。
圖3B描繪特徵為一不對稱場重疊之另一例示性光電子裝置，該例示性裝置包含一發光總成及複數個光敏總成。
圖4描繪用於操作特徵為一不對稱場重疊之一光電子裝置之另一例示性方法。
圖1A描繪可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性之一例示性光電子裝置100A。光電子裝置100A包含一第一發光總成102、一第二發光總成104及一光敏總成106。第一發光總成102可操作以發射光108至在一第一照明場112內接近光電子裝置100A之一位置(諸如分別為第 一位置111及第二位置113)處之一物件110上。第一照明場112特徵為一第一照明場角α及第一照明場軸114。
第二發光總成104可操作以發射光116至在一第二照明場118內接近光電子裝置100A之一位置(諸如分別為第一位置111及第二位置113)處之物件110上。第二照明場118特徵為一第二照明場角β及一第二照明場軸120。
光敏總成106可操作以在一視場122內收集光。視場122特徵為一視場角γ及視場軸124。當物件110定位於第一位置111處時，光109自來自由第一照明場112與視場122之重疊劃界之一第一區域126(依二維呈現)之物件110反射。同樣地，當物件110定位於第一位置111處時，光117自在由第二照明場118與視場122之重疊劃界之一區域128(依二維呈現)中之物件110反射。
類似地，當物件110定位於第二位置113處時，光109自來自由第一照明場112與視場122之重疊劃界之另一第一區域127(依二維呈現)之物件110反射。同樣地，當物件110定位於第二位置113處時，光117自在由第二照明場118與視場122之重疊劃界之另一區域129(依二維呈現)中之物件110反射。
光敏總成106可操作以將由第一發光總成102發射且自第一位置111處之物件110反射之光109轉換為一第一信號。同樣地，光敏總成106進一步可操作以將由第二發光總成104發射且自第一位置111處之物件110反射之光117轉換為一第二信號。
再者，光敏總成106經安置為距第一發光總成102達一第一節距130，且光敏總成106經安置為距第二發光總成104達一第二節距 132。
第一發光總成102、第二發光總成104及光敏總成106各分別包含光學總成134、136及138，如圖1A中描繪。各光學總成可包含一折射或繞射光學元件、一微透鏡陣列、一光學濾光器或其他光學元件。在其他例項中，第一發光總成102、第二發光總成104及光敏總成106不使用光學總成134、136及138實施。替代地，第一發光總成102、第二發光總成104及光敏總成106之任一者可分別使用一光學總成134、136及138實施。在一些例項中，舉例而言，發光總成102、104可不使用光學總成134、136實施，但光敏總成106可使用一光學總成138實施。在一些例項中，任何或全部光學總成134、136、138可包含一抗反射塗層。
第一發光總成102及第二發光總成104分別包含第一發光組件140及第二發光組件142，諸如發光二極體、雷射二極體、上述項目之一組合或上述項目之一陣列。第一發光組件140及第二發光組件142不需要相同。舉例而言，在一些例項中，第一發光組件140可係一發光二極體，且第二發光組件142可係一雷射二極體。第一發光組件140與光學總成134一起可係可操作以自第一發光總成102發射一第一特定波長之光108(例如，紅外光或紅光)。同樣地，第二發光組件142與光學總成136一起可係可操作以自第二發光總成104發射一第二特定波長之光116(例如，紅外光或紅光)。
光敏總成106可包含對第一特定波長及第二特性波長或波長之範圍(例如，紅外光或紅光)敏感之一光敏組件144，諸如一光電二極體、一電荷耦合裝置、一互補金屬氧化物半導體、上述項目之一組合或上述項目之一陣列。光敏組件144與光學總成138一起可係可操作以收集自 物件110反射之光109及光117。
本發明中描述之光電子裝置特徵為一不對稱場重疊。不對稱場重疊允許如使用例示性光電子裝置100A繪示之獨立於物件表面反射率之接近性量測。當(例如)以下情況時由光電子裝置100A獲得一不對稱場重疊：1.)第一節距130及第二節距132實質上相等；2.)第一照明場軸114、第二照明場軸120及視場軸124全部實質上平行；3.)第一照明場角α及視場角γ實質上相等；及4.)第二照明場角β實質上不等於第一照明場角α或視場角γ。
在一些例項中，第一照明場角α介於第二照明場角β之角度之兩倍與十倍之間。舉例而言，第一照明場角α可係60度且第二照明場角β可係10度。
在一些例項中，第一照明場軸114及第二照明場軸120實質上平行，但視場軸124實質上不平行。舉例而言，視場軸124可相對於第一照明場軸114或第二照明場軸120傾斜達1度與45度之間或更多。類似地，第一照明場軸114及第二照明場軸120可相對於彼此傾斜達1度與45度之間或更多。
上述組態導致當物件110定位於第一位置111處時，第一區域126及第二區域128不相等。類似地，當物件110定位於第二位置113處時，另一第一區域127及另一第二區域129不相等。
由於光敏總成106可操作以將自第一區域126及第二區域128發出之光分別轉換為第一信號及第二信號，故各信號之量值將不同， 此係因為各信號與自各區域反射之光之量子標稱上相關。因此，兩個信號之比率大大地取決於不對稱場重疊，且由於在此實例中物件110展現跨其表面之不變反射率，故該比率在很大程度上獨立於物件表面反射率。
圖1A繪示第一信號與第二信號之比率與物件110之位置之間之關係。針對第一位置111之第一區域126與第二區域128之比率與另一第一區域127與另一第二區域129之比率不同，但是(如上文描述)相對於物件表面反射率不變。相應地，第一信號與第二信號之比率可用於獨立於物件表面反射率判定物件110之位置。
光電子裝置100A可包含一處理器146及非暫時性電腦可讀媒體。可藉由使複數個信號比率與複數個對應位置相關聯而校準光電子裝置。校準之結果可儲存於非暫時性電腦可讀媒體內含有之一標準查找表中且可在光電子裝置100A之使用期間被採用。
為了使用一單一光敏總成106收集第一信號及第二信號，可在不同的各自時間例項轉換第一信號及第二信號。舉例而言，第一發光總成102可在一第一例項發射光108，其中自物件110反射之光109可轉換為第一信號，且接著第二發光總成104可在一第二例項發射光116，其中自物件110反射之光117可接著轉換為第二信號。
圖1B描繪可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性之另一例示性光電子裝置100B，其中光電子裝置100B中之全部組件(包含組件數目)等效於圖1A中描繪之組件，具有以下兩個例外：節距130及132實質上不相等；且第一照明場角α及第二照明場角β實質上相等。在一些例項中，第二節距可介於第一節距之長度之兩倍與六倍之間。舉例而言，第一節距可係1mm且第二節距可係2mm。因此，如圖1A中描述般產生一不對 稱場重疊，其中第一信號與第二信號之比率可用於獨立於物件表面反射率判定物件110之位置。
經組態以獲得一不對稱重疊且可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性之光電子裝置之其他實施方案在本發明之範疇內。一不對稱場重疊可藉由包含除以下項之一者之外之多達全部組態之任何組態獲得：
Figure 107120866-A0305-02-0016-54
第一節距實質上等於第二節距
Figure 107120866-A0305-02-0016-55
第一視場角實質上等於第二視場角
Figure 107120866-A0305-02-0016-56
第一視場軸實質上平行於第二視場軸
Figure 107120866-A0305-02-0016-57
照明場角實質上等於第一視場角
Figure 107120866-A0305-02-0016-58
照明場角實質上等於第二視場角
Figure 107120866-A0305-02-0016-59
照明場軸實質上平行於第一視場軸
Figure 107120866-A0305-02-0016-60
照明場軸實質上平行於第二視場軸
在一些實施方案中，第一照明場角α及第二照明場角β實質上不相等，且第一節距及第二節距實質上不相等。舉例而言，第一照明場角α介於第二照明場角β之角度之兩倍與十倍之間，第二節距可介於第一節距之長度之兩倍與六倍之間。在一些例項中，第一照明場角α可係60度，第二照明場角β可係10度，第一節距可係1mm，且第二節距可係2mm。
圖2描繪用於操作特徵為一不對稱場重疊之一光電子裝置(諸如圖1A及圖1B中描繪之光電子裝置)之一例示性方法。在202處，在一第一照明場112內自第一發光總成102發射光108且將光108發射至在接近光電子裝置且在第一照明場112內之一位置111處之一物件110上。
在204處，使用一光敏總成106收集由第一發光總成102發 射且自物件110反射之光109。在206處，將由第一發光總成102發射、自物件110反射且由光敏總成106收集之光轉換為一第一信號。在208處，在第二照明場118內自第二發光總成104發射光116且將光116發射至在接近光電子裝置且在第二照明場118內之位置處之物件110上。在210處，使用光敏總成106收集由第二發光總成104發射且自物件110反射之光117。在212處，將由第二發光總成104發射、自物件110反射且由光敏總成106收集之光117轉換為一第二信號。
在214處，藉由憑藉第二信號正規化第一信號而判定一信號比率。在216處，自一非暫時性電腦可讀媒體重新叫用一信號比率查找表。信號比率查找表包含與複數個各自接近性值相關聯之複數個校準信號比率。在218處，比較信號比率與包含於信號比率查找表中之複數個校準信號比率。在219處，使信號比率與複數個各自接近性值之至少一者相關聯。
圖3A描繪可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性之一例示性光電子裝置300A。光電子裝置300A包含一第一光敏總成302、一第二光敏總成304及一發光總成306。發光總成306可操作以發射光308至在一照明場312內接近光電子裝置300A之一位置(諸如分別為第一位置311及第二位置313)處之一物件310上。照明場312特徵為一照明場角α及照明場軸314。
第一光敏總成302可操作以在一第一視場316內收集光。第一視場316特徵為一第一視場角β及第一視場軸318。當物件310定位於第一位置311處時，光320自來自由照明場312與第一視場316之重疊劃界之一第一區域322(依二維呈現)之物件310反射。同樣地，第二光敏總成304 可操作以在一第二視場324內收集光。第二視場324特徵為一第二視場角γ及一第二視場軸326。當物件310定位於第一位置311處時，光328自來自由照明場312與第二視場324之重疊劃界之一第二區域330(依二維呈現)之物件310反射。
類似地，當物件310定位於第二位置313處時，光320自來自由照明場312與第一視場316之重疊劃界之另一第一區域323(依二維呈現)之物件310反射。同樣地，當物件310定位於第二位置313處時，光328自來自由照明場312與第二視場324之重疊劃界之一第二區域331(依二維呈現)之物件310反射。
第一光敏總成302可操作以將由發光總成306發射且自第一位置311處之物件310反射之光320轉換為一第一信號。同樣地，第二光敏總成304可操作以將由發光總成302發射且自第一位置311處之物件310反射之光328轉換為一第二信號。
再者，第一光敏總成302經安置為距發光總成306達一第一節距332，且第二光敏總成304經安置為距發光總成306達一第二節距334。
發光總成306、第一光敏總成302及第二光敏總成304各分別包含光學總成336、338及340，如圖3A中描繪。各光學總成可包含一折射或繞射光學元件、一微透鏡陣列、一光學濾光器或其他光學元件。在其他例項中，發光總成306、第一光敏總成302及第二光敏總成304不使用光學總成336、338及340實施。替代地，發光總成306、第一光敏總成302及第二光敏總成304之任一者可分別使用一光學總成336、338及340實施。在一些例項中，舉例而言，發光總成306可不使用一光學總成336實施， 但光敏總成302、304可使用光學總成338、340實施。在一些例項中，任何或全部光學總成336、338、340可包含一抗反射塗層。
發光總成306包含一發光組件342，諸如發光二極體、雷射二極體、上述項目之一組合或上述項目之一陣列。發光組件342與光學總成340一起可係可操作以自發光總成306發射一特定波長之光308(例如，紅外光或紅光)。
第一光敏總成302及第二光敏總成304分別包含對特定波長或波長之範圍(例如，紅外光或紅光)敏感之第一光敏組件344及第二光敏組件346，諸如光電二極體、電荷耦合裝置、互補金屬氧化物半導體、上述項目之組合或上述項目之陣列。第一光敏組件344及第二光敏組件346不需要相同。舉例而言，在一些例項中，第一光敏組件344可係一光電二極體，且第二光敏組件346可係一電荷耦合裝置。第一光敏組件344與光學總成336一起可係可操作以收集自物件310反射之光320。同樣地，第二光敏組件346與光學總成338一起可係可操作以收集光328。
如上文描述，本發明中描述之光電子裝置特徵為一不對稱場重疊。不對稱場重疊允許如使用例示性光電子裝置300A進一步繪示之獨立於物件表面反射率之接近性量測。當(例如)以下情況時由光電子裝置300A獲得一不對稱場重疊：1.)第一節距332及第二節距334實質上相等；2.)第一視場軸軸318、第二視場軸326及照明場軸314全部實質上平行；3.)第一視場角β及照明場角α實質上相等；及4.)第二視場角γ實質上不等於第一視場角β或照明場角α。
在一些例項中，第一視場角β介於第二視場角γ之角度之兩倍與十倍之間。舉例而言，第一視場角β可係60度且第二視場角γ可係10度。
在一些例項中，第一視場軸318及第二視場軸326實質上平行，但照明場軸314實質上不平行。舉例而言，照明場軸314可相對於第一視場軸318或第二視場軸326傾斜達1度與45度之間或更多。類似地，第一視場軸318及第二視場軸326可相對於彼此傾斜達1度與45度之間或更多。
上述組態導致當物件310定位於第一位置311處時，第一區域322及第二區域330不相等。類似地，當物件310定位於第二位置313處時，另一第一區域323及另一第二區域331不相等。
由於第一光敏總成302可操作以將自第一區域322發出之光320轉換為第一信號，且第二光敏總成304可操作以將自第二區域330發出之光328轉換為第二信號，故各信號之量值將不同，此係因為各信號與自各區域反射之光之量子標稱上相關。因此，兩個信號之比率大大地取決於不對稱場重疊，且由於在此實例中物件310展現跨其表面之不變反射率，故該比率在很大程度上獨立於物件表面反射率。
圖3A繪示第一信號與第二信號之比率與物件310之位置之間之關係。針對第一位置311之第一區域322與第二區域330之比率與另一第一區域323與另一第二區域331之比率不同，但(如上文描述)相對於物件表面反射率不變。相應地，第一信號與第二信號之比率可用於獨立於物件表面反射率判定物件310之位置。
光電子裝置300A可包含一處理器348及非暫時性電腦可讀 媒體。可藉由使複數個信號比率與複數個對應位置相關聯而校準光電子裝置300A。校準之結果可儲存於非暫時性電腦可讀媒體內含有之一標準查找表中且可在光電子裝置300A之使用期間被採用。
圖3B描繪可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性之另一例示性光電子裝置300B。圖3B描繪可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性之另一例示性光電子裝置300B，其中光電子裝置300B中之全部組件(包含組件數目)等效於圖3A中描繪之組件，具有以下兩個例外：節距332及334實質上不相等；且第二視場角γ及照明場角α實質上相等。在一些例項中，第二節距可介於第一節距之長度之兩倍與六倍之間。舉例而言，第一節距可係1mm且第二節距可係2mm。因此，如圖3A中描述般產生一不對稱場重疊，其中第一信號與第二信號之比率可用於獨立於物件表面反射率判定物件310之位置。
經組態以獲得一不對稱重疊且可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性之光電子裝置之其他實施方案在本發明之範疇內。一不對稱場重疊可藉由包含除以下項之一者之外之多達全部組態之任何組態獲得：
Figure 107120866-A0305-02-0021-61
第一節距實質上等於第二節距
Figure 107120866-A0305-02-0021-62
第一視場角實質上等於第二視場角
Figure 107120866-A0305-02-0021-63
第一視場軸實質上平行於第二視場軸
Figure 107120866-A0305-02-0021-65
照明場角實質上等於第一視場角
Figure 107120866-A0305-02-0021-64
照明場角實質上等於第二視場角
Figure 107120866-A0305-02-0021-66
照明場軸實質上平行於第一視場軸
Figure 107120866-A0305-02-0021-67
照明場軸實質上平行於第二視場軸。
在一些實施方案中，第一視場角β及第二視場角γ實質上不相等，且第一節距及第二節距實質上不相等。舉例而言，第一視場角β介於第二視場角γ之角度之兩倍與十倍之間，第二節距可介於第一節距之長度之兩倍與六倍之間。在一些例項中，第一視場角β可係60度，第二視場角γ可係10度，第一節距可係1mm，且第二節距可係2mm。
圖4描繪用於操作特徵為一不對稱場重疊之一光電子裝置(諸如圖3A及圖3B中描繪之例示性光電子裝置)之另一例示性方法。在402處，在一照明場內自一發光總成發射光且將光發射至在接近光電子裝置且在照明場內之一位置處之一物件上。
在404處，使用一第一光敏總成收集由發光總成發射且自物件反射之光。在406處，將由發光總成發射、自物件反射且由第一光敏總成收集之光轉換為一第一信號。
在408處，使用一第二光敏總成收集由發光總成發射且自物件反射之光。在410處，將由發光總成發射、自物件反射且由第二光敏總成收集之光轉換為一第二信號。
在412處，藉由憑藉第二信號正規化第一信號而判定一信號比率。在414處，自一非暫時性電腦可讀媒體重新叫用一信號比率查找表。信號比率查找表包含與複數個各自接近性值相關聯之複數個校準信號比率。在416處，比較信號比率與包含於信號比率查找表中之複數個校準信號比率。在418處，使信號比率與複數個各自接近性值之至少一者相關聯。
在一些例項中，方法可包含啟動一輔助功能，該輔助功能實施於光電子裝置併入其中之一主機裝置(例如，智慧型電話、平板電腦 或膝上型電腦)上。
在一些例項中，輔助功能包含啟動併入主機裝置中之一顯示螢幕。舉例而言，在其中光電子裝置併入一智慧型電話中之例項中，一使用者可藉由將一手指定位成緊密接近或接觸光電子裝置而啟動顯示螢幕。
在一些例項中，輔助功能包含調節併入主機裝置中之一組件之功率。舉例而言，一使用者可藉由將一手指定位於相對於光電子裝置之不同位置處而變動一顯示螢幕之功率。在另一實例中，一使用者可藉由將一手指定位於相對於光電子裝置之不同位置處而變動一光源之功率。
在一些例項中，隨著時間收集接近光電子裝置之物件之位置且將該位置作為三維資料儲存於非暫時性電腦可讀媒體中。舉例而言，詳述依據時間而變化之物件之位置之資料可用於解譯手勢。舉例而言，一使用者可將一手指或手推至緊密接近光電子裝置。因此，三維資料可包含物件之速度及/或加速度資料。
可對前述實施方案進行各種修改。上文在不同實施方案中描述之特徵可在相同實施方案中組合。因此，其他實施方案在發明申請專利範圍之範疇內。舉例而言，一些實施方案可包含複數個發光總成及複數個光敏總成。
100A:光電子裝置
102:第一發光總成
104:第二發光總成
106:光敏總成
108:光
109:光
110:物件
111:第一位置
112:第一照明場
113:第二位置
114:第一照明場軸線
116:光
117:光
118:第二照明場
120:第二照明場軸線
122:視場
124:視場軸線
126:第一區域
127:另一第一區域
128:第二區域
129:另一第二區域
130:第一間距
132:第二間距
134:光學總成
136:光學總成
138:光學總成
140:第一發光組件
142:第二發光組件
144:光敏組件
146:處理器
α:第一照明場角/照明場角
β:第二照明場角/第一視場角
γ:視場角/第二視場角

Claims (31)

  1. 一種光電子裝置，其特徵為一不對稱場重疊且可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性，該裝置包括：一第一發光總成，其可操作以發射光至在一第一照明場內接近該光電子裝置之一位置處之一物件上，該第一照明場特徵為一第一照明場角及第一照明場軸；一第二發光總成，其可操作以發射光至接近該光電子裝置且在一第二照明場內之該位置處之該物件上，該第二照明場特徵為一第二照明場角及一第二照明場軸；及一光敏總成，其可操作以在一視場內收集光，該視場特徵為一視場角及視場軸；該光敏總成可操作以將由該第一發光總成發射之自一第一區域自該物件反射之光轉換為一第一信號，且該光敏總成可操作以將由該第二發光總成發射之自一第二區域自該物件反射之光轉換為一第二信號；該光敏總成經安置為距該第一發光總成達一第一節距，且該光敏總成經安置為距該第二發光總成達一第二節距以至於該第一區域及該第二區域是不相等的。
  2. 如請求項1之光電子裝置，其中該第一發光總成、該第二發光總成及/或該光敏總成包含一光學總成。
  3. 如請求項2之光電子裝置，其中該光學總成包含一抗反射塗層。
  4. 如請求項1之光電子裝置，其中該第一發光總成及該第二發光總成包含一發光組件。
  5. 如請求項4之光電子裝置，其中該發光組件包含一發光二極體及/或一雷射二極體。
  6. 如請求項1之光電子裝置，其中該光敏總成包含一光敏組件。
  7. 如請求項6之光電子裝置，其中該光敏組件包含一光電二極體、電荷耦合裝置及/或一互補金屬氧化物半導體。
  8. 如請求項1之光電子裝置，其中該第一節距實質上不等於該第二節距，且該第一照明場角實質上不等於該第二照明場角。
  9. 如請求項1之光電子裝置，其中該不對稱場重疊由包含除以下項之一者之外之多達全部組態之任何組態獲得：該第一節距實質上等於該第二節距；該第一照明場角實質上等於該第二照明角；該第一照明場軸實質上平行於該第二照明場軸；該視場角實質上等於該第一照明場角；該視場角實質上等於該第二照明場角；該視場軸實質上平行於該第一照明場軸；及 該視場軸實質上平行於該第二照明場軸。
  10. 如請求項8之光電子裝置，其中該第二節距介於該第一節距之長度之兩倍與十倍之間，且該第一照明場角介於該第二照明場角之角度之兩倍與十倍之間。
  11. 如請求項8或請求項9之光電子裝置，其進一步包括一處理器，該處理器通信地耦合至該光敏總成。
  12. 如請求項11之光電子裝置，該裝置進一步包括一非暫時性電腦可讀媒體，該非暫時性電腦可讀媒體包括儲存於其上之指令，該等指令當在該處理器上執行時執行包含以下項之操作在該第一照明場內自該第一發光總成發射光且將光發射至在接近該光電子裝置且在該第一照明場內之該位置處之該物件上；使用該光敏總成在該視場內收集由該第一發光總成發射且自該物件反射之光；將由該第一發光總成發射、自該物件反射且由該光敏總成收集之該光轉換為該第一信號；在該第二照明場內自該第二發光總成發射光且將光發射至在接近該光電子裝置且在該第二照明場內之該位置處之該物件上；使用該光敏總成在該視場內收集由該第二發光總成發射且自該物件反射之光；將由該第二發光總成發射、自該物件反射且由該光敏總成收集之該 光轉換為該第二信號；藉由憑藉該第二信號正規化該第一信號而判定一信號比率；自一非暫時性電腦可讀媒體重新叫用一信號比率查找表，該信號比率查找表包含與複數個各自接近性值相關聯之複數個校準信號比率；比較該信號比率與包含於該信號比率查找表中之該複數個校準信號比率；及使該信號比率與該複數個各自接近性值之至少一者相關聯。
  13. 一種用於操作一光電子裝置之方法，該光電子裝置特徵為一不對稱場重疊且可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性，該方法包括：在一第一照明場內自一第一發光總成發射光且將光發射至在接近該光電子裝置且在該第一照明場內之一位置處之一物件上；使用一光敏總成收集由該第一發光總成發射且自一第一區域自該物件反射之光；將由該第一發光總成發射、自該第一區域自該物件反射且由該光敏總成收集之該光轉換為一第一信號；在一第二照明場內自一第二發光總成發射光且將光發射至在接近該光電子裝置且在一第二照明場內之該位置處之該物件上；使用該光敏總成收集由該第二發光總成發射且自一第二區域自該物件反射之光；將由該第二發光總成發射、自該第二區域自該物件反射且由該光敏總成收集之該光轉換為一第二信號；藉由憑藉該第二信號正規化該第一信號而判定一信號比率； 自一非暫時性電腦可讀媒體重新叫用一信號比率查找表，該信號比率查找表包含與複數個各自接近性值相關聯之複數個校準信號比率；比較該信號比率與包含於該信號比率查找表中之該複數個校準信號比率；及使該信號比率與該複數個各自接近性值之至少一者相關聯，其中該第一發光總成，該光敏總成，及該第二發光總成經組態以至於該第一區域及該第二區域是不相等的。
  14. 一種光電子裝置，其特徵為一不對稱場重疊且可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性，該裝置包括：一發光總成，其可操作以發射光至在一照明場內接近該光電子裝置之一位置處之一物件上，該照明場特徵為一照明場角及一照明軸；一第一光敏總成，其可操作以在一第一視場內收集光，該第一視場特徵為一第一視場角及第一視場軸；該第一光敏總成可操作以將由該發光總成發射之自一第一區域自該物件反射之光轉換為一第一信號；一第二光敏總成，其可操作以在一第二視場內收集光，該第二視場特徵為一第二視場角及第二視場軸；且該第二光敏總成可操作以將由該發光總成發射之自一第二區域自該物件反射之光轉換為一第二信號；且該第一光敏總成經安置為距該發光總成達一第一節距，且該第二光敏總成經安置為距該發光總成達一第二節距以至於該第一區域及該第二區域是不相等的。
  15. 如請求項14之光電子裝置，其中該發光總成、該第一光敏總成及/或該第二光敏總成包含一光學總成。
  16. 如請求項15之光電子裝置，其中該光學總成包含一抗反射塗層。
  17. 如請求項14之光電子裝置，其中該發光總成包含一發光組件。
  18. 如請求項17之光電子裝置，其中該發光組件包含一發光二極體及/或一雷射二極體。
  19. 如請求項14之光電子裝置，其中該第一光敏總成及該第二光敏總成包含光敏組件。
  20. 如請求項19之光電子裝置，其中該光敏組件包含一光電二極體、一電荷耦合裝置及/或一互補金屬氧化物半導體。
  21. 如請求項14之光電子裝置，其中該第一節距實質上不等於該第二節距，且該第一視場角實質上不等於該第二視場角。
  22. 如請求項14之光電子裝置，其中該不對稱場重疊由包含除以下項之一者之外之多達全部組態之任何組態獲得：該第一節距實質上等於該第二節距； 該第一視場角實質上等於該第二視場角；該第一視場軸實質上平行於該第二視場軸；該照明場角實質上等於該第一視場角；該照明場角實質上等於該第二視場角；該照明場軸實質上平行於該第一視場軸；及該照明場軸實質上平行於該第二視場軸。
  23. 如請求項21之光電子裝置，其中該第二節距介於該第一節距之長度之兩倍與十倍之間，且該第一視場角介於該第二視場角之角度之兩倍與十倍之間。
  24. 如請求項21或請求項22之光電子裝置，其進一步包括一處理器，該處理器通信地耦合至該第一光敏總成及該第二光敏總成。
  25. 如請求項24之光電子裝置，該裝置進一步包括一非暫時性電腦可讀媒體，該非暫時性電腦可讀媒體包括儲存於其上之指令，該等指令當在該處理器上執行時執行包含以下項之操作：在該照明場內自該發光總成發射光且將光發射至在接近該光電子裝置且在該照明場內之該位置處之該物件上；使用該第一光敏總成收集由該發光總成發射且自該第一區域自該物件反射之光；將由該發光總成發射、自該第一區域自該物件反射且由該第一光敏總成收集之該光轉換為該第一信號； 使用該第二光敏總成收集由該發光總成發射且自該第二區域自該物件反射之光；將由該發光總成發射、自該第二區域自該物件反射且由該第二光敏總成收集之該光轉換為該第二信號；藉由憑藉該第二信號正規化該第一信號而判定一信號比率；自一非暫時性電腦可讀媒體重新叫用一信號比率查找表，該信號比率查找表包含與複數個各自接近性值相關聯之複數個校準信號比率；比較該信號比率與包含於該信號比率查找表中之該複數個校準信號比率；及使該信號比率與該複數個各自接近性值之至少一者相關聯，其中該發光總成，該第一光敏總成，及該第二光敏總成經組態以至於該第一區域及該第二區域是不相等的。
  26. 一種用於操作一光電子裝置之方法，該光電子裝置特徵為一不對稱場重疊且可操作以獨立於物件表面反射率量測接近性，該方法包括：在一照明場內自一發光總成發射光且將光發射至在接近該光電子裝置且在該照明場內之一位置處之一物件上；使用一第一光敏總成收集由該發光總成發射且自一第一區域自該物件反射之光；將由該發光總成發射、自該第一區域自該物件反射且由該第一光敏總成收集之該光轉換為一第一信號；使用一第二光敏總成收集由該發光總成發射且自一第二區域自該物件反射之光； 將由該發光總成發射、自該第二區域自該物件反射且由該第二光敏總成收集之該光轉換為一第二信號；藉由憑藉該第二信號正規化該第一信號而判定一信號比率；自一非暫時性電腦可讀媒體重新叫用一信號比率查找表，該信號比率查找表包含與複數個各自接近性值相關聯之複數個校準信號比率；比較該信號比率與包含於該信號比率查找表中之該複數個校準信號比率；及使該信號比率與該複數個各自接近性值之至少一者相關聯，其中該發光總成，該第一光敏總成，及該第二光敏總成經組態以至於該第一區域及該第二區域是不相等的。
  27. 如請求項26之方法，其進一步包括啟動一輔助功能，該輔助功能實施於該光電子裝置併入其中之一主機裝置上。
  28. 如請求項27之方法，其中該輔助功能包含啟動併入該主機裝置中之一顯示螢幕。
  29. 如請求項27之方法，其中該輔助功能包含調節併入該主機裝置中之一組件之功率。
  30. 如請求項27之方法，其中隨著時間收集接近該光電子裝置之該物件之該位置且將該位置作為三維資料儲存於該非暫時性電腦可讀媒體中。
  31. 如請求項30之方法，其中該三維資料包含該物件之速度及/或加速度資料。
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