專(zhuān)利名稱(chēng)：為紅外抑制而具有顏色傳感器和透明傳感器的光感測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一實(shí)施例涉及具有集成的環(huán)境光傳感器(ambient lightsensonALS)的 便攜式電子裝置。也描述了其他實(shí)施例。
背景技術(shù)：
諸如多功能智能電話、數(shù)字媒體播放器以及專(zhuān)用數(shù)字相機(jī)和導(dǎo)航裝置之類(lèi)的便攜 式電子裝置具有可在各種照明環(huán)境下使用的顯示屏幕。這種裝置中集成有一種能夠(實(shí)時(shí) 地)提供對(duì)裝置外的緊鄰環(huán)境中的可見(jiàn)光的當(dāng)前水平的指示的功能。這被稱(chēng)為環(huán)境光傳感 器功能(或ALS)。ALS可用于諸如自動(dòng)管理顯示屏幕的亮度以獲得更好的易辨認(rèn)性或者節(jié) 省電池能量(取決于當(dāng)前環(huán)境光水平)之類(lèi)的應(yīng)用。最近，先進(jìn)的消費(fèi)級(jí)ALS集成電路(IC)裝置已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，這些裝置具有內(nèi)置 的固態(tài)光傳感器以及相關(guān)聯(lián)的模擬和數(shù)字電路，實(shí)時(shí)地提供對(duì)入射在IC裝置上的環(huán)境可 見(jiàn)光的相當(dāng)精確的測(cè)量。這些IC裝置在很大程度上是根據(jù)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS) 制作過(guò)程技術(shù)來(lái)制造的。許多典型CMOS光傳感器結(jié)構(gòu)(例如，CMOS光敏二極管)的響應(yīng)是由紅外(IR)成 分而不是可見(jiàn)光成分主導(dǎo)的。這在一些人工照明環(huán)境中產(chǎn)生了問(wèn)題。例如，與被熒光燈照 明時(shí)相比，基于CMOS的ALS裝置在被白熾燈照明時(shí)將有可能指示其周?chē)h(huán)境“更明亮”。這 是因?yàn)榘谉霟粽彰髋c例如熒光燈照明相比具有相當(dāng)高的IR成分，而傳感器無(wú)法區(qū)分IR主 導(dǎo)的照明條件和可見(jiàn)光主導(dǎo)的照明條件。為了幫助減輕此問(wèn)題，IR阻擋濾光器(IR削減濾 光器)可被放置在傳感器前，從而減小傳感器的輸出對(duì)IR成分的靈敏度。當(dāng)然，在實(shí)踐中，IR削減濾光器并非理想的，因?yàn)槿匀挥锌捎^量的IR成分將會(huì)通 過(guò)濾光器并被傳感器檢測(cè)到。雖然相對(duì)較小，但這樣的IR滲漏在以下情形中對(duì)于ALS來(lái)說(shuō) 仍可能太大了。考慮便攜式電子裝置的透光外蓋具有相對(duì)平滑或均一的正面而其中沒(méi)有任 何實(shí)體開(kāi)口的情況。ALS芯片位于外蓋之下，以感測(cè)裝置外的環(huán)境光水平。在一些情況下， 希望也使得該正面從外面看起來(lái)是暗的(例如，出于美觀原因)。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，一層IR 透射墨水可被施加到該外蓋的背面，這使得外蓋正面是均一的暗色(例如，黑色)。然而，IR 墨水層只允許很少量的可見(jiàn)光成分通過(guò)并到達(dá)下方的傳感器(例如，透射率不大于5% )。 這減損了在傳感器的輸出信號(hào)中區(qū)分IR與可見(jiàn)光的能力(盡管利用IR削減濾光器實(shí)現(xiàn)了 IR成分的減少)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一實(shí)施例是一種可在便攜式電子裝置中執(zhí)行環(huán)境光傳感器(ALS)的功 能的光感測(cè)裝置。該裝置的元件包括阻擋光路中的可見(jiàn)光的第一濾光器以及在第一濾光器 之后檢測(cè)光路中的光的一組傳感器。這些傳感器至少包括第一顏色傳感器和透明傳感器。 該裝置還包括計(jì)算光路中可見(jiàn)光的強(qiáng)度的度量的光強(qiáng)度計(jì)算器。該計(jì)算基于第一顏色傳感 器的輸出信號(hào)與透明傳感器的輸出信號(hào)之間的差異。換言之，環(huán)境光水平的度量是基于至少一個(gè)顏色通道與透明通道的差來(lái)計(jì)算的。這樣，光路中的IR成分被有利地抵消(當(dāng)取得 顏色傳感器和透明傳感器的輸出信號(hào)之間的差異時(shí))。在另一實(shí)施例中，對(duì)(表示環(huán)境光水平的)光強(qiáng)度的計(jì)算不僅使用一個(gè)顏色通道 與透明通道之間的差異，還使用另一差異量，即另一顏色通道與透明通道之間的差異。這種 技術(shù)可以用在第一和第二顏色傳感器分別是例如紅色和藍(lán)色傳感器時(shí)，紅色和藍(lán)色傳感器 可很容易地作為傳統(tǒng)的RGB光傳感器的一部分而得到。在這種情形下，強(qiáng)度計(jì)算器將分別 表示青色和黃色值的至少兩個(gè)透明-顏色差轉(zhuǎn)換成綠色值。后者隨后可用于計(jì)算作為光強(qiáng) 度的直接度量的勒克斯值。以上總結(jié)并不包括對(duì)本發(fā)明的所有方面的無(wú)遺漏的列舉。本發(fā)明應(yīng)當(dāng)認(rèn)為包括了 可根據(jù)以上總結(jié)的各種方面以及在以下的“具體實(shí)施方式
”中公開(kāi)以及在隨本申請(qǐng)?zhí)峤坏?權(quán)利要求中具體指出的各種方面的所有適當(dāng)組合實(shí)現(xiàn)的所有系統(tǒng)和方法。這種組合具有以 上總結(jié)中沒(méi)有具體記載的特定優(yōu)點(diǎn)。


在附圖中以示例方式而非限制方式圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中相似的標(biāo)號(hào)指 示類(lèi)似的元件。應(yīng)當(dāng)注意，在本公開(kāi)中提及本發(fā)明的“一實(shí)施例”或“一個(gè)實(shí)施例”不一定 指的是同一實(shí)施例，它們意指至少一個(gè)。圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的環(huán)境光傳感器的框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的環(huán)境光傳感器的框圖。圖3示出了便攜式電子裝置中的前蓋的ALS部分的示例性實(shí)現(xiàn)方式。圖4是便攜式電子裝置中的示例性的一組計(jì)算功能塊的框圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考

本發(fā)明的若干實(shí)施例。每當(dāng)在實(shí)施例中描述的部件的形狀、相 對(duì)位置和其他方面未被清楚限定時(shí)，本發(fā)明的范圍就不僅限于所示出的部件，這些部件只 是意圖用于例示目的。另外，雖然闡述了許多細(xì)節(jié)，但是應(yīng)當(dāng)理解，沒(méi)有這些細(xì)節(jié)也可以實(shí) 現(xiàn)本發(fā)明的一些實(shí)施例。在其他情況下，沒(méi)有詳細(xì)示出公知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以避免妨 礙對(duì)本說(shuō)明書(shū)的理解。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的環(huán)境光傳感器(ALS)的框圖被示出。入射光(將 要被感測(cè)以便確定其中的可見(jiàn)光成分)沿著通過(guò)第一濾光器104(其阻擋可見(jiàn)光成分)的 光路，然后到達(dá)下方的一組光傳感器106、108、110。第一濾光器104用于使位于其下方的傳 感器電子裝置基本上不可見(jiàn)，否則肉眼就可從濾光器104上方看見(jiàn)這些傳感器電子裝置。 這可以起到美觀的功能，例如，如果在濾光器104上方希望有均一或平滑且暗的外觀的話。 這可以通過(guò)將濾光器104構(gòu)造為基板的一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)，該基板上有一層IR透射墨水，該層 IR透射墨水也阻擋可見(jiàn)光。當(dāng)然，雖然濾光器104被宣稱(chēng)為阻擋可見(jiàn)光，但在實(shí)際意義上它并不會(huì)“完全地” 阻擋所有可見(jiàn)光。例如，在一種實(shí)現(xiàn)方式中，濾光器104在可見(jiàn)光譜中具有大約2%-5% 的透射率，而在IR光譜中具有高于90%的透射率。如果對(duì)可見(jiàn)光成分的透射率比該值高 得多，則濾光器104可能不會(huì)給出從上方來(lái)看足夠暗的外觀(允許下方的傳感器電子裝置在一定程度上可見(jiàn))。另一方面，如果對(duì)可見(jiàn)光成分的透射率太低(例如，遠(yuǎn)低于2%)，則 到達(dá)光傳感器106-110的可見(jiàn)光的量可能不足。濾光器104的透射率應(yīng)當(dāng)基于光傳感器 106-110對(duì)可見(jiàn)光成分的靈敏度相對(duì)于它們對(duì)IR成分(其也存在于入射光中)的靈敏度來(lái) 選擇。顏色光傳感器106、108的輸出提供了這樣的信號(hào)該信號(hào)指示出所感測(cè)到的特定 的可見(jiàn)顏色而非其他顏色的光的強(qiáng)度。從另一角度來(lái)看，顏色光傳感器是被調(diào)諧來(lái)檢測(cè)特 定的可見(jiàn)顏色的光感測(cè)裝置。與之不同，透明(clear)傳感器110輸出這樣的信號(hào)該信號(hào) 指示出所感測(cè)到的若干種可見(jiàn)顏色的光的強(qiáng)度。具體地，透明傳感器可以輸出這樣的信號(hào) 該信號(hào)給出所感測(cè)到的整個(gè)可見(jiàn)光譜上的光的強(qiáng)度。光傳感器106-110可以是對(duì)可見(jiàn)光有足夠靈敏度的固態(tài)CMOS傳感器或者其他適 當(dāng)傳感器。這些傳感器包括在CMOS制作過(guò)程或其他適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體或集成電路制作過(guò)程中 構(gòu)建的光敏二極管或光敏晶體管。雖然圖1所示的實(shí)施例具有額外的顏色傳感器108，但 只要至少一個(gè)顏色傳感器106和至少一個(gè)透明傳感器110。在一種實(shí)現(xiàn)方式中，顏色傳感 器106、108中的每一個(gè)具有不同的濾色器元件，該元件覆蓋著相應(yīng)的光電檢測(cè)器元件。換 言之，顏色傳感器106、108中的每一個(gè)被調(diào)諧來(lái)感測(cè)一種不同顏色的可見(jiàn)光。與顏色傳感 器106、108不同，透明傳感器110輸出的信號(hào)指示出所感測(cè)到的較寬范圍的不同可見(jiàn)顏色 而不只是單個(gè)顏色的光的強(qiáng)度。此外，顏色傳感器106、108的光電檢測(cè)器元件與透明傳感器110的光電檢測(cè)器元 件電氣上匹配。換言之，如果顏色傳感器106是紅色傳感器，則在入射光僅包含紅色成分的 情況下，顏色傳感器106的輸出信號(hào)將與來(lái)自透明傳感器110的輸出信號(hào)會(huì)非常接近。類(lèi)似 地，如果顏色傳感器108是藍(lán)色傳感器并且入射光僅包含藍(lán)色成分，則來(lái)自顏色傳感器108 和透明傳感器110的輸出信號(hào)將非常接近。此外，傳感器106-110中每一個(gè)的IR響應(yīng)也應(yīng) 當(dāng)是電氣上匹配的(這使得在以下式子中能夠更精確地抵消IR成分)。光電檢測(cè)器元件的 電氣匹配可利用不同的制作技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如將光電檢測(cè)元件盡可能地定位得彼此接近， 利用相同的制造過(guò)程操作將它們構(gòu)建在同一基板中，以及將它們?cè)O(shè)計(jì)為具有相同的物理尺 寸和電路拓?fù)?。圖1中的環(huán)境光傳感器還包括光強(qiáng)度計(jì)算器112，其計(jì)算傳感器106-110所在的光 路中的可見(jiàn)光的強(qiáng)度的度量。對(duì)于圖1的實(shí)施例，該計(jì)算基于至少兩個(gè)差，即透明傳感器的 輸出信號(hào)與第一顏色傳感器106的輸出信號(hào)之間的差異，以及透明傳感器的輸出與第二顏 色傳感器108的輸出之間的差異。這以數(shù)學(xué)形式被描述為以下關(guān)系強(qiáng)度oc(透明-kl*Cl)與(透明-k2*C2)[式 1]其中Ic1和k2是比例或失配常數(shù)，應(yīng)當(dāng)在校準(zhǔn)過(guò)程期間選擇這些常數(shù)以使得上式 中的括號(hào)中的每一項(xiàng)導(dǎo)致對(duì)光路中IR成分的影響有足夠好的抵消。例如，常數(shù)&和1^2可 幫助去除顏色傳感器106、108與透明傳感器110之間就其各自對(duì)入射光(在濾光器104之 后)中的相同IR成分的響應(yīng)而言的失配的影響。如下文進(jìn)一步說(shuō)明的，光強(qiáng)度計(jì)算器112的實(shí)現(xiàn)可以采取例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器的形 式，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器將來(lái)自傳感器106-110的各個(gè)模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，之后是執(zhí) 行上述數(shù)學(xué)式的硬連線邏輯電路或經(jīng)編程的處理器。這使得ALS可以實(shí)時(shí)計(jì)算便攜式電子 裝置(其中集成有圖1所示的元件)外的環(huán)境光水平的強(qiáng)度的度量。所得到的環(huán)境光強(qiáng)度的度量隨后可被在便攜式電子裝置中運(yùn)行的各種應(yīng)用所使用，所述應(yīng)用例如包括出于易辨 認(rèn)性和電池能量節(jié)省的目的而控制顯示屏幕的亮度。如上所述，光強(qiáng)度計(jì)算也可以是基于單個(gè)透明-顏色之差。例如，通過(guò)取得以下差 異，可以將單個(gè)品紅顏色傳感器106與透明傳感器110 —起使用強(qiáng)度oc透明-k*品紅[式2]其中k與之前一樣是比例或失配常數(shù)?，F(xiàn)在參考圖2，本發(fā)明另一實(shí)施例的框圖被示出。在此實(shí)施例中，ALS具有RGB光 傳感器，該RGB光傳感器由四個(gè)光電檢測(cè)器構(gòu)成，其中三個(gè)光電檢測(cè)器分別構(gòu)成紅色傳感 器106、綠色傳感器107和藍(lán)色傳感器108，它們與透明傳感器110電氣匹配。此外，在傳感 器106-110之前的共同濾光器(是光路中的所有傳感器106-110共用的)現(xiàn)在不僅包括阻 擋可見(jiàn)光的第一濾光器104，還包括阻擋IR成分的第二濾光器105。例如，第二濾光器105 可以是使可見(jiàn)光成分通過(guò)但抑制或阻擋IR的IR削減濾光器，例如，其IR透射率小于5%， 而其可見(jiàn)光透射率大于95%。添加第二濾光器105來(lái)阻擋IR成分可以幫助提高ALS相對(duì) 于可見(jiàn)光成分的整體靈敏度。可見(jiàn)光強(qiáng)度的度量仍由光強(qiáng)度計(jì)算器112計(jì)算，這次是根據(jù) 以下數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)計(jì)算的
透明_k一紅色=青色 透明-k2*藍(lán)色=黃色 透明-k3*綠色=品紅
=>
綠色'=青色+黃色 紅色'=品紅+黃色 藍(lán)色'=品紅+青色 其中在青色、黃色和品紅的值中，顏色傳感器的IR響應(yīng)的影響已經(jīng)由于這些差而 R'、G'、B'到勒克斯(lux)值的轉(zhuǎn)換可以根據(jù)已知的技術(shù)，例如以下式子 Lux= (k4* 紅色')+ (k5* 綠色')+ (k6* 藍(lán)色')[式 3b] 其中k4、k5和k6同樣是比例或失配常數(shù)，它們可被選擇來(lái)進(jìn)行加權(quán)或按比例縮放 (scale)以在可見(jiàn)光的給定光譜形狀內(nèi)進(jìn)行擬合。在另一實(shí)施例中，可見(jiàn)光強(qiáng)度的度量的計(jì)算可以開(kāi)始于色輪上的相反色，利用青 色、品紅和黃色顏色傳感器(而不是RGB傳感器)。該實(shí)施例可使用以下式子[式 4]
被抵消透明-Ii1*青色=紅色
透明-k2*品紅=:綠色
透明-k3*黃色=藍(lán)色然后利用以上的式3b轉(zhuǎn)換成勒克斯。上述ALS的各種實(shí)施例可被結(jié)合或集成到如圖3所示的便攜式電子裝置200中。 構(gòu)成裝置200的電子計(jì)算功能塊在下面進(jìn)一步描述的圖4中以示例形式示出。從圖3開(kāi) 始，裝置200可以是任何便攜式計(jì)算裝置，例如桌面型個(gè)人計(jì)算機(jī)、膝上型筆記本個(gè)人計(jì)算 機(jī)、智能電話、蜂窩電話、便攜式導(dǎo)航裝置或者數(shù)字靜態(tài)或視頻相機(jī)。裝置200具有在裝置 200例如被放在桌上時(shí)或者為了其正常使用而被定位時(shí)暴露出來(lái)或者可見(jiàn)的正面。這與裝 置200的后蓋或背面不同，后蓋或背面通常不會(huì)暴露給用戶(hù)。還應(yīng)當(dāng)注意，雖然便攜式裝置 在圖3中示出，但是圖3所示的前蓋的ALS區(qū)域也可實(shí)現(xiàn)在諸如桌面型個(gè)人計(jì)算機(jī)之類(lèi)的 非便攜式電子裝置中(例如，在桌面型個(gè)人計(jì)算機(jī)的正面上與顯示面板相鄰處)。
裝置200具有外殼，該外殼中集成有所述前蓋，該前蓋具有在用戶(hù)交互區(qū)域旁邊 的ALS部分。在此示例中，前蓋的ALS區(qū)域接近裝置200的頂部，并且包含穿過(guò)外蓋的實(shí)體 開(kāi)口，該開(kāi)口可用作接收器(聽(tīng)筒揚(yáng)聲器)的聲音開(kāi)口。光和接近傳感器芯片310被示為 位于前蓋的下方或下面，被安裝在印刷線路板上并且包含了圖2的光傳感器106-110以及 接近傳感器。與之不同，在用戶(hù)交互區(qū)域下方，存在與顯示面板314重疊的觸摸傳感器面板 312，使得這一對(duì)充當(dāng)可見(jiàn)光透射結(jié)構(gòu)層302下面的觸摸敏感屏。作為示例，結(jié)構(gòu)層302可 包括玻璃面板或由另外的可見(jiàn)光透射材料構(gòu)成的面板(以允許用戶(hù)看到由下面的顯示面 板314產(chǎn)生的較寬范圍顏色的可見(jiàn)光)，所述面板也足夠強(qiáng)韌以提供對(duì)前蓋的結(jié)構(gòu)支持。前蓋的ALS部分包含第一濾光器，該第一濾光器阻止裝置200外的可見(jiàn)光但不阻 止紅外光進(jìn)入殼體中的光路。在圖3的示例中，第一濾光器包括結(jié)構(gòu)層302(例如，玻璃基 板)的一部分，其上涂覆有也阻擋可見(jiàn)光的紅外光透射墨水(IR墨水303)。雖然不是必需 的，但在圖3的實(shí)施例中，還存在阻擋紅外光而不阻擋可見(jiàn)光的第二濾光器。這可以以與IR 墨水303 —起被夾到結(jié)構(gòu)層302的IR削減濾光器304的形式實(shí)現(xiàn)。包含顏色和透明傳感 器106-110的光和接近傳感器芯片310如圖所示位于第一和第二濾光器下方，以便檢測(cè)光 路中這些濾光器之后的光。IR削減濾光器304中具有凹口，以便使由接近傳感器發(fā)送和接 收的IR成分通過(guò)(在執(zhí)行其接近檢測(cè)功能時(shí))。雖然沒(méi)有示出，但裝置200還包含通過(guò)印刷線路板耦合到光傳感器芯片310的處 理器，其中該處理器還被耦合以控制顯示面板314(其位于前蓋的用戶(hù)交互區(qū)域中)的亮 度。顯示面板的亮度是基于計(jì)算出的裝置200外的環(huán)境可見(jiàn)光的強(qiáng)度的度量、基于(a)光 傳感器芯片310中的至少一個(gè)顏色傳感器的輸出信號(hào)與(b)透明傳感器的輸出信號(hào)之間的 差異來(lái)控制的。或者，光傳感器芯片310可包括圖2所示的全部四個(gè)光傳感器106-110，并 且處理器將執(zhí)行以上在式3或式4中描述的光強(qiáng)度計(jì)算器112的功能，以得出環(huán)境光強(qiáng)度 水平的適當(dāng)度量?，F(xiàn)在參考圖4，便攜式電子裝置200中的示例性的一組計(jì)算功能塊的框圖被示出。 這些內(nèi)部電路組件在很大程度上將被集成在裝置200的殼體內(nèi)。具體地，這個(gè)版本的裝置 200是智能電話，該智能電話具有若干個(gè)內(nèi)置的電-聲換能器，這些換能器包括麥克風(fēng)216、 接收器或聽(tīng)筒揚(yáng)聲器220以及免提揚(yáng)聲器(loudspeaker或speakerphone) 218。麥克風(fēng) 216可提供輸出模擬或數(shù)字音頻信號(hào)，而聽(tīng)筒和免提揚(yáng)聲器220、218將接收輸入模擬音頻 信號(hào)?？傮w上，它們可被稱(chēng)為聲換能器信號(hào)。音頻編碼-解碼器(codec) 214是給麥克風(fēng)的 輸出和揚(yáng)聲器的輸入提供的接口，其方式是通過(guò)例如提供對(duì)任何模擬聲換能器信號(hào)的調(diào)節(jié) 以及對(duì)音頻信號(hào)的任何所需A/D和D/A轉(zhuǎn)換所需要的所有模擬信號(hào)調(diào)節(jié)電路和模擬放大 器。編碼-解碼器214可以是單獨(dú)的集成電路(IC)封裝。在一個(gè)示例中，編碼-解碼器214在兩個(gè)模式中操作，并且它可以經(jīng)由控制信號(hào)或 者經(jīng)由由應(yīng)用處理器150通過(guò)低開(kāi)銷(xiāo)組件總線提供的編程(programming)而被配置成任一 種模式。在一種模式(被稱(chēng)為媒體播放器模式)中，裝置200作為數(shù)字媒體播放器(例如， 重放存儲(chǔ)在裝置200中的音樂(lè)文件的MP3播放器)操作。在該模式中，編碼-解碼器214 對(duì)聲換能器信號(hào)應(yīng)用模擬到數(shù)字和數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換，以生成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字化的麥 克風(fēng)信號(hào)被提供到應(yīng)用處理器，而來(lái)自應(yīng)用處理器的數(shù)字音頻信號(hào)被轉(zhuǎn)換成模擬形式并被 應(yīng)用到任一揚(yáng)聲器220、218以供重放。
在另一種模式(被稱(chēng)為“呼叫模式”)中，裝置200作為移動(dòng)電話裝置操作(例如， 使其用戶(hù)可以與另一遠(yuǎn)程用戶(hù)在蜂窩電話呼叫期間進(jìn)行實(shí)時(shí)音頻會(huì)話)。在該模式中，編 碼_解碼器214可充當(dāng)沒(méi)有數(shù)字轉(zhuǎn)換的模擬直通，使得聲換能器的信號(hào)都是模擬的并且在 基帶處理器52與聲換能器之間被簡(jiǎn)單地通過(guò)(有可能進(jìn)行一些模擬放大或緩沖)?；鶐幚砥?2具有用于經(jīng)由天線62接收來(lái)自蜂窩網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)和向蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)送 信號(hào)的接口?；鶐幚砥骺梢允菃为?dú)IC封裝，具有用于從天線62接收下行鏈路信號(hào)的輸 入端口和用于向天線62發(fā)送上行鏈路信號(hào)的輸出端口。這些信號(hào)可以在例如26MHz左右 的頻帶中，但或者也可以在其他被認(rèn)為是中頻的頻帶中(在基帶與天線輸出處的RF之間)。 上行鏈路信號(hào)可以準(zhǔn)備好被向上變頻為蜂窩網(wǎng)絡(luò)RF信號(hào)，例如針對(duì)蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)基站的 遠(yuǎn)距離無(wú)線通信信號(hào)，例如在3G或通用移動(dòng)電信系統(tǒng)(UMTS)頻帶(例如，850MHz、900MHz、 18MHz和19MHz頻帶)中。類(lèi)似地，輸入到基帶處理器52的下行鏈路信號(hào)可能已被從這樣 的RF頻帶向下變頻到中頻，例如26MHz頻帶。來(lái)自基帶處理器52的上行鏈路信號(hào)可能被向上變頻器(該變頻器是蜂窩網(wǎng)絡(luò)RF 電路54的一部分)進(jìn)行向上變頻。蜂窩網(wǎng)絡(luò)RF電路54可以是單獨(dú)的RF收發(fā)器IC封裝 的一部分。對(duì)于下行鏈路一側(cè)，蜂窩網(wǎng)絡(luò)RF電路54包含RF向下變頻器，其將來(lái)自天線62 的輻射頻帶的下行鏈路信號(hào)轉(zhuǎn)化成適合于輸入到基帶處理器52的較低頻率?；鶐幚砥?52的輸入或輸出端口處的信號(hào)從而可以是高于基帶但低于RF頻率的中頻信號(hào)；或者，RF向 上變頻和向下變頻可以是直接的，即直接來(lái)自和去到基帶，而不經(jīng)過(guò)中頻?；鶐幚砥?2可執(zhí)行已知的蜂窩基帶處理任務(wù)，其中包括蜂窩協(xié)議信令、編碼和 解碼以及與外部RF收發(fā)器電路之間的信令。它們與外部RF電路54中的RF處理一起可以 被稱(chēng)為裝置200的無(wú)線電部分?？筛鶕?jù)已被編碼并存儲(chǔ)在相關(guān)聯(lián)的非易失性存儲(chǔ)器154中 的軟件來(lái)對(duì)基帶處理器52編程。根據(jù)被安裝到裝置200中以與訂戶(hù)身份模塊(SIM)連接 器258相連接的SIM卡，可以向裝置200的近端用戶(hù)授予對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的接入許可。裝置200和蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以在將被應(yīng)用到來(lái)自麥克風(fēng)216的原始數(shù)字音頻信號(hào)(上 行鏈路信號(hào))(該信號(hào)將被裝置200發(fā)送)的特定語(yǔ)音編碼方案方面達(dá)成一致。類(lèi)似地，對(duì) 于應(yīng)當(dāng)被應(yīng)用到下行鏈路信號(hào)的特定語(yǔ)音解碼方案，需要達(dá)成一致?？梢圆捎萌魏芜m合于 某些無(wú)線通信協(xié)議的已知語(yǔ)音編碼和解碼方案。基帶處理器52的語(yǔ)音編碼和解碼部分也 可被認(rèn)為是裝置200的無(wú)線電部分的一部分。裝置200還可具有另外的無(wú)線通信能力，以例如實(shí)現(xiàn)全球定位系統(tǒng)(GPS)服務(wù)、藍(lán) 牙鏈路以及去往無(wú)線局域網(wǎng)的TCP/IP鏈路。為此，藍(lán)牙收發(fā)器160與為裝置200提供額外 的無(wú)線通信信道的無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)收發(fā)器164被包括在一起。這兩個(gè)信道可以共享另 外的集成天線63，以進(jìn)行近距離無(wú)線通信(例如根據(jù)藍(lán)牙協(xié)議和/或WLAN協(xié)議)。RF雙工 器188具有被耦合到天線63的一對(duì)RF端口。這些端口之一用于GPS服務(wù)，而GPS接收器 IC 156使用該GPS服務(wù)來(lái)獲得允許裝置200向其用戶(hù)定位其自身的GPS數(shù)據(jù)。雙工器188 的另一 RF端口被耦合到RF前端172，該RF前端172將藍(lán)牙和WLAN RF信號(hào)合并?？梢酝ㄟ^(guò)將應(yīng)用處理器150編程為通過(guò)單獨(dú)的組件總線而與基帶處理器52、藍(lán)牙 收發(fā)器160以及無(wú)線收發(fā)器164通信，來(lái)管理蜂窩網(wǎng)絡(luò)、GPS、藍(lán)牙和WLAN服務(wù)。雖然沒(méi)有 示出，但也可以有把基帶處理器52連接到藍(lán)牙收發(fā)器160和無(wú)線收發(fā)器164的單獨(dú)組件 總線，以使得后兩個(gè)收發(fā)器可以利用基帶處理器52中可用的音頻處理引擎，以例如進(jìn)行無(wú)線IP語(yǔ)音呼叫(利用無(wú)線收發(fā)器164)以及允許近端用戶(hù)通過(guò)無(wú)線耳機(jī)(利用藍(lán)牙收發(fā)器 160)來(lái)進(jìn)行呼叫。移動(dòng)裝置200的所謂的功率渴求型組件可包括基帶處理器52、應(yīng)用處理器150、觸 摸屏幕252以及作為RF電路54的一部分的發(fā)送RF功率放大器。這些組件被耦合以被功率 管理單元248監(jiān)視。功率管理單元248可監(jiān)視裝置200的各個(gè)組件的功率消耗并且可以根 據(jù)需要向這些組件中的一個(gè)或多個(gè)通知功率管理命令以便節(jié)省電池能量并控制電池溫度。移動(dòng)裝置200的其他較低級(jí)別硬件和功能包括開(kāi)/關(guān)或重置按鈕250、用于指示傳 入呼叫的振鈴信號(hào)的振動(dòng)器274、音頻振鈴器、實(shí)體菜單按鈕以及音量增/減按鈕(總稱(chēng)為 電路元件272，它們可耦合到處理器150的輸出管腳，如圖所示)。移動(dòng)裝置200還可具有 塢接(dock)連接器230，其與處理器150的USB端口通信，以允許裝置200例如使用戶(hù)的某 些文件與存儲(chǔ)在同一用戶(hù)的桌面型或筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)中的相應(yīng)文件同步。塢接連接器 230還可用于與電源適配器或其他電源連接以對(duì)電池充電(經(jīng)由電池連接器108)。在另一實(shí)施例中，移動(dòng)裝置200可具有耦合到處理器250的數(shù)字相機(jī)電路和光學(xué) 裝置264，使得移動(dòng)裝置可用作數(shù)字靜態(tài)或視頻相機(jī)。如上所述，裝置200可具有前蓋，該前蓋具有覆蓋觸摸傳感器面板312和顯示面板 314的用戶(hù)交互區(qū)域，其中覆蓋觸摸傳感器面板312和顯示面板314這一對(duì)被組合以形成觸 摸屏幕252。此外，返回參考圖3，該前蓋具有ALS部分，該ALS部分與光傳感器芯片310和 相關(guān)聯(lián)的光強(qiáng)度計(jì)算器112(參見(jiàn)圖1或圖2) —起可被認(rèn)為執(zhí)行裝置200中的ALS功能。 裝置200還可包括單獨(dú)的接近傳感器芯片254，該芯片例如包括IR發(fā)送器和接收器(未示 出)，該IR發(fā)送器和接收器位于前蓋中與實(shí)體開(kāi)口(作為聽(tīng)筒揚(yáng)聲器的聲音開(kāi)口)接近的 或其周?chē)膮^(qū)域(參見(jiàn)圖3)。接近傳感器254可被設(shè)計(jì)為通過(guò)前蓋向外發(fā)送IR能量以及 通過(guò)前蓋接收被散射或反射回的IR能量，這將表明例如裝置200的前蓋的頂部被定位得非 常接近用戶(hù)的耳部(例如，像在電話呼叫期間將會(huì)發(fā)生的那樣)。ALS光傳感器芯片310和 接近傳感器芯片254的數(shù)字輸入和輸出信號(hào)被應(yīng)用處理器150根據(jù)需要用來(lái)提供如下所述 的裝置200中可能運(yùn)行的各種應(yīng)用所使用的ALS和接近傳感器功能。在已描述了移動(dòng)裝置200的較低級(jí)別組件后，簡(jiǎn)要論述裝置的較高級(jí)別軟件功能 將是適當(dāng)?shù)?。如上所述，裝置200可具有執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器262中的引導(dǎo)代碼和操作系統(tǒng) (OS)的應(yīng)用處理器150。在操作系統(tǒng)上運(yùn)行的是若干個(gè)應(yīng)用程序或模塊，這些應(yīng)用程序或 模塊在被處理器150執(zhí)行時(shí)在高級(jí)別上管理以下示例性功能發(fā)出或接收呼叫(電話模 塊)；取回并顯示電子郵件消息(郵件模塊)；瀏覽web (瀏覽器模塊)；以及數(shù)字媒體重放 (iPod 播放器模塊)。處理器150還可執(zhí)行其他的應(yīng)用和窗口小部件(widget)，包括時(shí) 鐘功能、SMS或文本消息傳遞服務(wù)應(yīng)用、天氣窗口小部件、日歷應(yīng)用、街道地圖導(dǎo)航應(yīng)用以及 音樂(lè)下載服務(wù)應(yīng)用(iTimes 服務(wù))。如上所述，ALS的一種實(shí)施例可具有機(jī)器可讀介質(zhì)，其中存儲(chǔ)或編碼著將裝置的處 理器編程為對(duì)數(shù)字化的顏色傳感器和透明傳感器值執(zhí)行上述操作中的一些的指令。在其 他實(shí)施例中，該ALS功能模塊的操作中的一些可以通過(guò)包含硬連線邏輯電路的專(zhuān)用硬件組 件來(lái)執(zhí)行。這些操作也可改由編程的數(shù)據(jù)處理組件和固定的硬件電路組件的任何組合來(lái)執(zhí) 行。機(jī)器可讀介質(zhì)可包括用于以機(jī)器(例如計(jì)算機(jī))可讀的形式存儲(chǔ)或傳送信息的任何機(jī) 制，例如緊湊盤(pán)只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM)以及可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)。 雖然已經(jīng)描述并在附圖中示出了某些實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解這種實(shí)施例只是例示 而不是限制了寬廣的發(fā)明，本發(fā)明并不限于所示出和描述的特定構(gòu)造和布置，因?yàn)楸绢I(lǐng)域 的普通技術(shù)人員可以想到各種其他修改。例如，圖3所示的堆疊結(jié)構(gòu)的替換布置形式(針 對(duì)前蓋的ALS區(qū)域)可以是在施加IR墨水層303之前將IR削減濾光器304施加到結(jié)構(gòu)層 302上。說(shuō)明書(shū)因此應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是例示性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
一種光感測(cè)裝置，包括第一濾光器，阻擋光路中的可見(jiàn)光；第一顏色傳感器和一透明傳感器，檢測(cè)在所述第一濾光器之后所述光路中的光；以及光強(qiáng)度計(jì)算器，基于(a)所述第一顏色傳感器的輸出信號(hào)與(b)所述透明傳感器的輸出信號(hào)之間的差異，來(lái)計(jì)算所述光路中可見(jiàn)光的強(qiáng)度的度量。
2.如權(quán)利要求1所述的光感測(cè)裝置，其中所述第一濾光器包括 基板，在該基板上涂覆有也阻擋可見(jiàn)光的紅外光透射墨水。
3.如權(quán)利要求1所述的光感測(cè)裝置，還包括第二顏色傳感器，其中，所述光強(qiáng)度計(jì)算器還基于(a)所述第二顏色傳感器的輸出信 號(hào)與(b)所述透明傳感器的輸出信號(hào)之間的差異，計(jì)算光的強(qiáng)度的所述度量。
4.如權(quán)利要求3所述的光感測(cè)裝置，其中，所述第一顏色傳感器和第二顏色傳感器分 別是紅色傳感器和藍(lán)色傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的光感測(cè)裝置，其中，為了計(jì)算光的強(qiáng)度的度量，所述強(qiáng)度計(jì)算器 將表示青色和黃色值的所述兩個(gè)輸出信號(hào)差異轉(zhuǎn)換成綠色值。
6.如權(quán)利要求3所述的光感測(cè)裝置，其中，所述第一顏色傳感器和第二顏色傳感器中 的每一個(gè)包括一不同的覆蓋相應(yīng)的光電檢測(cè)器元件的濾色器元件，并且其中，所述第一顏色傳感器和第二顏色傳感器的相應(yīng)的光電檢測(cè)器元件和所述透明傳感器 的光電檢測(cè)器元件是電氣上匹配的。
7.如權(quán)利要求3所述的光感測(cè)裝置，還包括第三顏色傳感器，在所述第一阻擋濾光器之后檢測(cè)所述光路中的光，并且其中， 所述光強(qiáng)度計(jì)算器還基于(a)所述第三顏色傳感器的輸出信號(hào)與(b)所述透明傳感器 的輸出信號(hào)之間的差異，來(lái)計(jì)算光的強(qiáng)度的所述度量。
8.如權(quán)利要求7所述的光感測(cè)裝置，其中，所述第一顏色傳感器、第二顏色傳感器和第 三顏色傳感器分別是紅色傳感器、藍(lán)色傳感器和綠色傳感器。
9.如權(quán)利要求8所述的光感測(cè)裝置，其中，為計(jì)算光的強(qiáng)度的度量，所述強(qiáng)度計(jì)算器將 代表青色、品紅和黃色值的所述三個(gè)輸出信號(hào)差異轉(zhuǎn)換成紅色、綠色和藍(lán)色值。
10.如權(quán)利要求9所述的光感測(cè)裝置，其中所述光強(qiáng)度計(jì)算器基于所述紅色、綠色和藍(lán) 色值來(lái)以勒克斯的形式計(jì)算光的強(qiáng)度的度量。
11.一種電子裝置，包括 殼體，其中集成有具有透光結(jié)構(gòu)層的前蓋，該透光結(jié)構(gòu)層具有用戶(hù)交互顯示屏幕部分和環(huán)境光傳感器部 分，該環(huán)境光傳感器部分包含第一濾光器，該第一濾光器阻止所述裝置外的可見(jiàn)光而不阻 止紅外光進(jìn)入所述殼體中的光路，處理器，被耦合以基于所計(jì)算出的所述裝置外的環(huán)境光的強(qiáng)度的度量來(lái)控制所述顯示 屏幕部分的亮度，以及第一顏色傳感器和透明傳感器，檢測(cè)在所述第一濾光器之后所述光路中的光， 其中，所述處理器基于(a)所述第一顏色傳感器的輸出信號(hào)與(b)所述透明傳感器的 輸出信號(hào)之間的差異，來(lái)計(jì)算所述環(huán)境光強(qiáng)度的度量。
12.如權(quán)利要求11所述的電子裝置，其中，所述殼體中還集成有第二濾光器，該第二濾光器阻擋所述光路中的紅外光而不阻擋可見(jiàn)光，其中，所述第一顏色傳感器、所述第二顏色 傳感器和所述透明傳感器檢測(cè)所述第一顏色濾光器和第二顏色濾光器之后所述光路中的光。
13.如權(quán)利要求11所述的電子裝置，其中，所述差異基于對(duì)(a)所述第一顏色傳感器的 輸出信號(hào)和(b)所述透明傳感器的輸出信號(hào)中的一者或兩者進(jìn)行的按比例縮放。
14.如權(quán)利要求11所述的電子裝置，其中，所述第一濾光器包括玻璃基板，在該玻璃基 板上涂覆有也阻擋可見(jiàn)光的紅外光透射墨水。
15.如權(quán)利要求11所述的電子裝置，還包括檢測(cè)所述第一濾光器之后所述光路中的光 的第二顏色傳感器，其中，所述處理器還基于(a)所述第二顏色傳感器的輸出信號(hào)與(b)所 述透明傳感器的輸出信號(hào)之間的差異來(lái)計(jì)算光的強(qiáng)度的所述度量。
16.如權(quán)利要求15所述的電子裝置，其中，所述第一顏色傳感器和第二顏色傳感器分 別是紅色傳感器和藍(lán)色傳感器。
17.如權(quán)利要求16所述的電子裝置，其中，為了計(jì)算光的強(qiáng)度的度量，所述處理器將表 示青色和黃色值的所述兩個(gè)輸出信號(hào)差異轉(zhuǎn)換成綠色值。
18.如權(quán)利要求15所述的電子裝置，其中，所述第一顏色傳感器和第二顏色傳感器中 的每一個(gè)包括一不同的覆蓋相應(yīng)的光電檢測(cè)器元件的濾色器元件，并且其中，所述第一顏色傳感器和第二顏色傳感器的相應(yīng)的光電檢測(cè)器元件和所述透明傳感器 的光電檢測(cè)器元件是電氣上匹配的。
19.一種光感測(cè)裝置，包括阻擋裝置，用于阻擋光路中的可見(jiàn)光；第一裝置，用于產(chǎn)生指示出所感測(cè)到的在所述阻擋裝置之后的光中的單個(gè)可見(jiàn)顏色的 光的強(qiáng)度的信號(hào)；第二裝置，用于產(chǎn)生指示出所感測(cè)到的在所述阻擋裝置之后的光中的多個(gè)可見(jiàn)顏色的 光的強(qiáng)度的信號(hào)，所述多個(gè)可見(jiàn)顏色包含了所述單個(gè)可見(jiàn)顏色；以及用于基于(a)來(lái)自第一產(chǎn)生裝置的信號(hào)與(b)來(lái)自第二產(chǎn)生裝置的信號(hào)之間的差異來(lái) 計(jì)算所述光路中可見(jiàn)光的強(qiáng)度的度量的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了為紅外抑制而具有顏色傳感器和透明傳感器的光感測(cè)裝置。一種光感測(cè)裝置具有阻擋光路中的可見(jiàn)光的第一濾光器。該光感測(cè)裝置還具有第一顏色傳感器和一透明傳感器，用于檢測(cè)在第一濾光器之后光路中的光。光強(qiáng)度計(jì)算器基于(a)第一顏色傳感器的輸出信號(hào)與(b)透明傳感器的輸出信號(hào)之間的差異，來(lái)計(jì)算光路中可見(jiàn)光的強(qiáng)度的度量。也描述和要求了其他實(shí)施例。
文檔編號(hào)G01J1/16GK101881657SQ201010172628
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者青·玉·約翰·泰姆 申請(qǐng)人:蘋(píng)果公司