用于具有多視野的光學近接偵測的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于光學近接偵測器、包括光學近接偵測器的系統(tǒng)及相關(guān)方法
[0002]優(yōu)先權(quán)主張
[0003]本申請案主張下列申請案的優(yōu)先權(quán):
[0004]2014年6月11日申請的美國臨時專利申請案第62/010，947號，及
[0005]2014年10月22日申請的美國非臨時專利申請案第14/521，308號。
【背景技術(shù)】
[0006]光學近接偵測器常包括于諸如消費型產(chǎn)品及/或其他類型的產(chǎn)品的系統(tǒng)中，以偵測障礙物或其他對象在一或多個視野(F0V)內(nèi)的存在，使得該等系統(tǒng)可對此等偵測有響應。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的路線中的時間，使得機器人可繞過障礙物移動。對于另一實例，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的時間，或當該車輛正后退時一對象在該車輛后的時間。對于再一實例，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，該等實例并不意謂涵蓋全部。
[0007]需要減少由光學近接偵測器消耗的功率及減小光學近接偵測器的大小且降低光學近接偵測器的成本，尤其當光學近接偵測器用于電池供電及/或大小相對小的行動裝置中時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本文中所描述的本發(fā)明的具體實例是有關(guān)于光學近接偵測器、用于供其使用的方法，及包括光學近接偵測器的系統(tǒng)。根據(jù)一具體實例，一種光學近接偵測器包括多個光偵測器(PD)及一贏者全取(WTA)電路。該等ro中的每一個具有一相應視野(F0V)且產(chǎn)生指示入射于該ro上且由該ro偵測的光的一相應模擬電流偵測信號。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ro產(chǎn)生的該等模擬電流偵測信號且取決于此比較而產(chǎn)生一選擇信號。該MUX接收由該等ro產(chǎn)生的該等模擬電流偵測信號且取決于由該比較器產(chǎn)生的該選擇信號而輸出該等模擬電流偵測信號中的一個。由該等ro共享的電路系統(tǒng)產(chǎn)生對應于由該mux輸出的該等模擬電流偵測信號中的該一個的一數(shù)字偵測信號。此設(shè)計可用以減小光學近接偵測器的功率消耗、大小及成本。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明一例示性光學近接偵測器的高階方塊圖。
[0010]圖2為本發(fā)明一例示性光學近接偵測器的高階方塊圖，該光學近接偵測器包括使一單一放大器及模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)能夠由多個光偵測器(PD)共享的一多工器。
[0011]圖3為根據(jù)本發(fā)明的一具體實例的光學近接偵測器的高階方塊圖。
[0012]圖4說明根據(jù)本發(fā)明的一具體實例的在圖3中介紹的比較器的一實施。
[0013]圖5為用以描述根據(jù)本發(fā)明的各種具體實例的方法的高階流程圖。
[0014]圖6說明根據(jù)本發(fā)明的一具體實例的一例示性系統(tǒng)。
[0015]圖7根據(jù)一具體實例說明用于可用以控制光學近接傳感器的光源、比較器及ADC的例示性信號的例示性時序圖。
[0016]附圖標記說明:
[0017]102,202,302:光學近接偵測器，104、104!、1042、104n:光源，106、106 !、1062、106n:驅(qū)動器，108時序控制器，114^114:*偵測器(PD)，116、116 ^ 1162:跨阻抗放大器(TIA)，118、118^118^可編程增益放大器(PGA)，120、120模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)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，432^432“?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(tǒng)，608控制器，610子系統(tǒng)，L電流源，Si開關(guān)。
【具體實施方式】
[0018]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的一部分，且其中，特定說明性具體實例是借助于說明而展示。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。在接下來的描述中，貫穿其中，類似數(shù)字或參考指定符將用以指類似部分或組件。此外，參考數(shù)字的第一數(shù)字識別參考數(shù)字首次出現(xiàn)所在的圖式。
[0019]如圖1所示，例示性光學近接偵測器102，其可用以偵測對象的存在、估計對象的近接及/或偵測對象的運動。光學近接偵測器102包括一發(fā)射器部分，其包括光源104、驅(qū)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信道。第一光學偵測信道包括光偵測器(PDUll，且第二光學偵測信道包括PD 1142。在此具體實例中，第一光學偵測信道也包括跨阻抗放大器(TIAUie1、可編程增益放大器(PGA) 118i及模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 120 10類似地，第二光學偵測信道也包括TIA1162、PGA 1182&ADC 120 2。雖然僅兩個光學偵測信道展示于圖1中，但兩個以上光學偵測信道也是可能的。換言之，可存在η個單獨光學偵測信道，其中η彡2。每一 Η) 114n1142具有其自身視野(F0V)，視野可能或可不與另一的F0V重迭。更一般而言，在存在η個單獨ro的情況下，存在η個單獨F0V，取決于實施(例如，取決于ro之間的相對位置及距離、每一 ro的F0V)，視野中的每一個可能或可不重迭一或多個其他F0V。
[0020]PD 111、1142可個別地被稱作PD 114，且可共同地被稱作該等PD 114。TIA 116!、1162可個別地被稱作TIA 116，且可共同地被稱作該等TIA 116。PGA 118 ^ 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 12(^、1202可個別地被稱作ADC 120，且可共同地被稱作該等ADC 116。
[0021]驅(qū)動器106受時序控制器108或某一其他控制器所輸出的傳輸(TX)信號控制以選擇性驅(qū)動光源104。驅(qū)動器106通常展示為包括電流源^及開關(guān)S i，該開關(guān)基于由時序控制器108輸出的傳輸(TX)信號而選擇性地閉合。當開關(guān)Si閉合時，將由電流源I i產(chǎn)生的電流提供至光源104的陽極，由此選擇性地使光被發(fā)射。替代地，TX信號可選擇性地使電流渡過光源104，例如通過將開關(guān)電流源I i耦接于光源104的陰極與低壓軌道(例如，接地)之間，由此使光被發(fā)射。在此替代性組態(tài)中，電流源可被稱作電流槽。
[0022]光源104可為(例如)一或多個發(fā)光二極管(light emitting d1de ；LED)或雷射二極管，但不限于此。取決于實施及應用，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享同一光源104。雖然紅外線(IR)光源常用于光學近接偵測器中，但因為人眼不能偵測IR光，所以光源104可替代地產(chǎn)生其他波長的光。每一 114可為(例如)一或多個光電二極管，但不限于此。在包括多個光源104(例如，每一光偵測通道有一個光源)的具體實例中，每一光源可包括受時序控制器108所輸出的傳輸(TX)信號控制的其自身驅(qū)動器106。
[0023]每一PD 114產(chǎn)生指示入射于114上且由其偵測的光的強度及相位的電流偵測信號。每一 TIA 116將由TIA所連接至的114產(chǎn)生的電流偵測信號轉(zhuǎn)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輸出的電壓偵測信號，隨后將其提供至ADC 120。ADC 120數(shù)字化電壓偵測信號，且更一般而言，產(chǎn)生可用以偵測114的F0V內(nèi)的對象的存在、近接及/或運動的數(shù)字輸出信號(例如，N位信號)。
[0024]光學近接偵測器(諸如，如圖1所示的光學近接偵測器)經(jīng)常包括于諸如消費型產(chǎn)品及/或其他類型的產(chǎn)品的系統(tǒng)中，以偵測障礙物或其他對象在一或多個F0V內(nèi)的存在，使得該等系統(tǒng)可響應此等偵測。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的路線中的時間，使得機器人可繞過障礙物移動。對于另一實例，車輛可包括一光學近接偵測器以通知駕駛員正駕駛得過于靠近另一車輛的時間，或當該車輛正后退時一對象在該車輛后的時間。對于再一實例，光學近接偵測器可用以幫助控制無人駕駛車輛。此等僅