台湾专利TW201320597A 具有偏移補償的光學鄰近感測器

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专利摘要:
一種光學鄰近感測器包括驅動器、光檢測器和偏移信號產生器。驅動器選擇性地驅動光源。光檢測器產生指示由光檢測器檢測的光強度的類比檢測信號。所檢測的光包括由光源發射並被在光學感測器的感測區域內的物體反射的光、干擾光和環境光。干擾光包括由光源發射且被光檢測器檢測的、但不是被在光學感測器的感測區域內的物體反射的光。偏移信號產生器適於選擇性地產生類比偏移信號，該類比偏移信號與由光電檢測器產生的類比檢測信號相組合，以產生類比補償檢測信號。類比偏移信號補償包括在由光電檢測器檢測的光中的干擾光的至少一部分。
公开号:TW201320597A
申请号:TW101102998
申请日:2012-01-31
公开日:2013-05-16
发明作者:Kenneth C Dyer；Xijian Lin
申请人:Intersil Americas LLC；
IPC主号:G01J1-00

专利说明:
具有偏移補償的光學鄰近感測器
本發明的實施例通常涉及補償干擾光和/或去除環境光的光學鄰近感測器(optical proximity sensors)。優先權和相關申請
本申請要求以下申請的優先權：2012年1月27日提交的標題為“OPTICAL PROXIMITY SENSORS WITH OFFSET COMPENSATION(具有偏移補償的光學鄰近感測器)”的美國非臨時專利申請No.13/360,168；以及2011年11月11日提交的標題為“OPTICAL PROXIMITY SENSORS WITH OFFSET COMPENSATION(具有偏移補償的光學鄰近感測器)”的美國臨時專利申請NO.61/558,989。
本申請涉及共同轉讓的2010年3月2日提交的標題為“PROXIMITY SENSOR WITH IMPROVED AMBIENT LIGHT REJCTION(改進的去除環境光的鄰近感測器)”美國專利申請No.12/716,220。
光學感測器，例如光學鄰近感測器，典型地包括光源和鄰近的光敏光檢測器。基於從光源發出的、被物體反射並被光檢測器檢測到的光的量，這種光學感測器可用於檢測物體的存在性、估計物體的鄰近度和/或檢測物體的移動。隨著電池供電式手持裝置的出現，例如移動電話，這些感測器的價值越來越重要。例如，來自移動電話電池的適當能量用於驅動顯示器，當移動電話或其它裝置靠近用戶的耳朵(總之，當其不能被觀察到時)時，關閉顯示器或背光是有價值的。光學鄰近感測器就是用於此，及許多其它的應用。
對於其它實例，存在許多其它的應用，其中採用光學鄰近感測器能够檢測物體的存在，從而帶來了改進。這包括，感測機器上的保護蓋何時被打開、紙張何時被正確地放置在打印機中、或操作者的手何時靠近運轉的機器而處於危險中。光學鄰近感測器還可用作簡單觸摸或鄰近觸摸(near-touch)激活式開關，也可在例如鍵盤、或在具有密封的但允許來自光源的光通過並在返回時被檢測的塑料外殼的裝置之類的應用中實施。
並非朝著目標物體傳輸、而是直接從光源向檢測器傳輸的從光源到檢測器的光，降低了整個裝置感測距離的能力。這種光基本上在包裝內的邊側傳播，被認為是雜訊或“漏光”，其不包含信息。為了减少、優選地阻止漏光，典型地使用不透明的光屏障以隔離光源和光檢測器。然而，光屏障增加了光學感測器的複雜度、成本和尺寸。另外，光屏障通常是有瑕疵的，從而導致了在光屏障下方、上方和/或透過光屏障的漏光。
光學感測器通常與為玻璃、塑料或某種其它保護性透光材料的蓋板一起使用(例如，放置在蓋板後和/或被蓋板覆蓋)。舉例來說，蓋板可以是覆蓋移動電話、便携式音樂播放器或個人數據助理(PDA)的屏幕的玻璃，或是覆蓋膝上型計算機、上網本或平板計算機的屏幕的塑料。當在光學感測器上放置這種蓋板時，光學感測器通常對鏡面反射敏感。相似地，鏡面反射降低了整個裝置感測鄰近度的能力，這是由於鏡面反射基本上是不包含信息的雜訊。
鑒於以上情况，需要使直接從光源向光檢測器傳輸的光最小化，同時，使鏡面反射和/或其它內部反射光最小化。實現這些目標的傳統嘗試典型地涉及修改光學感測器的機械/結構設計。
在以下的詳細描述中，參考了構成說明書的一部分的附圖，這些附圖圖解地示出了具體的說明性實施例。可以理解，可採用其它實施例，以及可進行機械和電氣的改變。因此，以下的詳細描述內容並不旨在進行任何限制。在以下的描述中，從始至終，相似的標號或元件符號將用來指代相似的部分和元件。此外，元件符號的第一位標識了該元件符號首次出現的附圖。
圖1示出示例性光學感測器102，其可以是用於檢測物體的存在性、估算物體的鄰近度和/或檢測物體的移動的鄰近感測器。光學感測器102包括光檢測器114(也稱為光電檢測器)，驅動器106，時序控制器108，和類比至數位轉換器(ADC)116。驅動器106被時序控制器108輸出的發射(TX)信號控制，以選擇性地驅動光源104。光檢測器114產生類比信號(例如電流)，其指示入射在光檢測器114上的光的强度。ADC將光檢測器114產生的類比信號(例如電流)轉換成可用來檢測物體122的存在性、鄰近度和/或移動的數位信號(例如N-位元信號)。光源104可為例如一個或多個發光二極管(LED)或激光二極管，但不限於此。由於人眼不能察覺IR光線，光學鄰近感測器多採用紅外(IR)光源，但可選地光源也可產生其它波長的光。光檢測器可為例如一個或多個光電二極管(PD)，但不限於此。
驅動器106通常被示為包括電流源I₁、和基於時序控制器108輸出的發射(TX)信號被選擇性地閉合的開關S₁。當開關S1閉合，電流源I₁產生的電流被提供至光源104的正極，從而選擇性地發射光。可選地，TX信號可選擇性地使電流被抽出以通過光源104，例如通過在光源104的陰極和低電壓軌(例如接地)之間耦合開關S₁和電流源I₁，從而發射光。通過區塊122表示的感測器102檢測在光學感測器感測區域內的物體及其鄰近度、存在性和/或移動。感測區域是指光學感測器能够檢測物體的區域或範圍。物體可在感測區域外，例如，如果物體離光學感測器很遠；或如果即使物體靠近光學感測器，但其相對於感測器放置使得光源發射的光不被反射回光檢測器。
不透明的光屏障110被示出位於光源104和光檢測器114之間，以隔離光源和光檢測器。然而，如前所述，光屏障通常是有瑕疵的，從而導致了在光屏障下方、上方和/或透過光屏障的漏光。蓋板124保護和/或掩蓋光源104和光檢測器114，可以是光學感測器102的一部分或是位於光學感測器102之外(例如，鄰近)。這種蓋板124，如前所述，可能導致鏡面反射和/或其它內部反射。內部反射也可能來自包含在光學感測器102的其它物理部分。為了說明目的，蓋板124不被視為處於光學感測器感測區域內的物體，這是由於，光學感測器優選地在如同蓋板124不存在的情况下運行。
參考附圖1，線條132表示光源104發射的、被物體122反射並入射在光電檢測器114上的光。這種感興趣的反射光導致光電檢測器114產生信號(例如電流)，信號可被表示為K1^＊TX，其中K1表示被物體122反射並入射在光檢測器114上的光量，TX是為0或1的二進制值。
在附圖1中，通常並不感興趣(至少對檢測物體122的鄰近度、存在性和/或移動而言)的光由虛線134表示，並且可由鏡面反射和/或其它內部反射和/或在光屏障下方、上方和/或透過光屏障的漏光產生。這種通常不感興趣(至少對檢測物體122的鄰近度、存在性和/或移動而言)的光通常被稱為干擾光並導致光電檢測器114產生信號(例如，電流)，信號可被表示為K2^＊TX，其中K2表示入射在光檢測器114上的干擾光的量，TX是為0或1的二進制值。這種干擾光降低了光學感測器102的動態範圍，降低了光學感測器的檢測範圍。本文所使用的術語干擾光不包括可能來自陽光、鹵素燈、白熾燈、螢光燈等的環境光。
從上述討論中可以理解到，光檢測器114(例如光電二極管)產生檢測信號(例如I_diode)，其可被表示為I_diode=K1^＊TX+K2^＊TX(此時，忽略環境光)。正如上文所解釋的，對於檢測物體122的鄰近度、存在性和/或移動來說，K1^＊TX表示感興趣的光，而K2^＊TX表示干擾光。換言之，由光檢測器產生的檢測信號(例如I_diode)包括感興趣的光以及干擾光。檢測信號(例如I_diode)還可能包括環境光，其同樣也是不感興趣的(至少對檢測物體122的鄰近度、存在性和/或移動而言)。存在多種不同的技術可减少和優選地最小化環境光的影響，其中的一些會在本文中描述。然而，下文最初的討論並不會聚焦在環境光上。
正如所解釋的，由光檢測器114(例如，光電二極管)產生的檢測信號(例如I_diode)可被表示為I_diode=K1^＊TX+K2^＊TX。根據本發明的具體實施例，類比偏移信號(例如，偏移電流)，可被表示為Koff^＊TX，與檢測信號組合以產生類比補償檢測信號(例如I_comp)，也可稱為類比偏移補償檢測信號。這種偏移信號可用於補償干擾光，以增加光學感測器的動態範圍和檢測範圍。更特別地，通過採用偏移信號，I_comp=I_diode-Koff^＊TX=K1^＊TX+K2^＊TX-Koff^＊TX。如果Koff=K2，則I_comp=K1^＊TX，干擾光的效果基本上被消除(例如，被抵消)。換言之，如果Koff=K2，則K2^＊TX-Koff^＊TX=0。更通常地，Koff被選擇為K2^＊TX-Koff^＊TX=Y，Y是可被指定的可選(例如，可編程的)值。其中，Y可被指定為等於零，Y為除了零以外的值也在本發明的範圍內，例如，所需的固定偏移值。換言之，可執行部分干擾光偏移抵消來實現所需固定偏移，而不是基本上或全部執行干擾光偏移抵消。
圖2A示出根據本發明實施例的光學感測器202a。光學感測器202a包括光檢測器114(同樣稱為光電檢測器)，驅動器206，時序控制器208，和類比至數位轉換器(ADC)216。驅動器206被時序控制器108輸出的發射(TX)信號控制，以選擇性地驅動光源104。光檢測器114產生類比信號(例如電流)，其表示入射在光檢測器114上的光的强度。ADC轉換器216將光檢測器114產生的類比信號(例如電流)轉換成可用來檢測物體122的存在性、鄰近度和/或移動的數位信號(例如N-位元信號)。
驅動器206通常被示為包括電流源I₁，和基於時序控制器208輸出的發射(TX)信號選擇性地閉合的開關S₁。當開關S₁閉合時，電流源I₁產生的電流被提供至光源104的正極，從而選擇性地發射光。可選地，TX信號可選擇性地使電流抽出以通過光源104，例如通過在光源104的陰極和低電壓軌(例如接地)之間耦合開關S₁和電流源I₁，從而發射光。
光學檢測器202a還包括電流源I2以選擇性地提供偏移電流Koff，從而I_comp=K1^＊TX+K2^＊TX-Koff^＊TX。在圖2A中，偏移電流與光檢測器114和ADC 216的輸入之間的信號路徑內與檢測信號相組合。這對增加ADC 216的動態範圍產生影響，增加了光學感測器202a的檢測範圍。在參考附圖2A-2D描述的本發明實施例中，光屏障110是可選的，因此以虛線示出，這是由於本發明的實施例可用於消除對任何光屏障的需要。在該實施例以及下文所描述的其它實施例中，在驅動器206驅動光源104以發射光的同時，TX信號選擇性地使DAC 242(或262)產生偏移信號。其優點將在下文中描述。
圖2B示出根據本發明實施例的光學感測器202b，其包括用於將存儲的數位值轉換成偏移信號(例如Koff^＊TX)的數位至類比轉換器(DAC)242。這種數位值可以存儲在暫存器、隨機存取記憶體(RAM)，或一些其它存儲裝置中，共同由區塊244來表示。所存儲的值可按照需要被編程和重編程，例如，使用諸如但不限於I2C總線之類的總線、或使用其它的數位介面。圖2B中還示出可選的延遲區塊210，其可用於有意地調節(例如，偏斜)提供至驅動光源104的驅動器206的TX信號和驅動產生偏移信號(例如Koff^＊TX)的DAC 242的TX信號之間的時序。延遲區塊210可用於優化性能，例如，在光源104在響應於驅動器206被啟用而發射光之前需要時間的情况下。在本發明的其它實施例中可增加相似的延遲區塊210，包括圖2A、2C和2D示出的實施例。
圖2C示出根據本發明實施例的光學感測器202c，包括控制廻圈以動態地設置提供至DAC 242的數位值，從而當光學感測器202c的感測區域內沒有物體時，ADC 216的輸出匹配區塊260中存儲的偏移目標值。控制廻圈被示為包括ADC 216、數位求和器256(這種情况下作為减法器)、乘法器258、數位濾波器254和DAC 242。數位濾波器254可為積分器或累加器，但不限於此。區塊260可為例如暫存器、隨機存取記憶體(RAM)，或一些其它存儲裝置。
根據本發明的具體實施例，ADC 216被實現為具有類比至數位至類比(ADA)反饋的ADC，如下文中參考圖4和5所描述的，用來去除環境光。正如上文所解釋的，基於從時序控制器208接收的TX信號，驅動器206選擇性地驅動光源104以發射光。因此存在光源104不發射光(因此也沒有源自光源的反射光入射在光檢測器114上)的時段，但環境光仍入射在光檢測器114上。在這種實施例中，以及其它實施例中，ADC 216在光源104被驅動以發射光的時段期間以及在光源104未被驅動發射光的時段期間執行部分類比至數位轉換。這使得ADC 216能用來去除環境光，這能從下文圖4和5的討論中理解到。然而，由於ADC 216在光源104未被驅動發射光的時段期間執行部分類比至數位轉換，為能够精確補償干擾光，產生類比偏移信號應當與驅動光源104以發射光同步(即，從而在光源發射光的同時產生類比偏移信號)。為了實現這種同步，TX信號用於控制驅動206以選擇性地驅動光源104，以及控制類比偏移信號(Koff^＊TX)的產生，如圖2A-2D所示。舉例來說，在圖2A的實施例中，TX信號控制開關S1和S2，從而僅在光源104發射光時產生類比偏移信號。在圖2B-2D中，TX信號控制開關S1，並被提供以致能DAC 242和262的針脚，從而僅在光源104發射光時產生類比偏移信號。
在圖2A-2D中，當TX信號閉合開關S1時，驅動器206選擇性地驅動光源。更通常地，驅動器206被認為具有接收TX信號的致能針脚，從而TX信號可作為致能信號(如其在圖2B-2D對DAC 242和262中所做的)。
參考圖2C，根據本發明，數位求和器256、數位濾波器254和乘法器258可在包括DAC 242和ADC 216的晶片外部，並可在晶片的製造或製造後測試中用來選擇數位值存儲在區塊244中(圖2B中)。可選地，這些部件可實現在與DAC 242、ADC 216和時序控制器208相同的晶片或晶片組中，存儲在區塊244(圖2B中)中的數位值可選擇性地時常更新以補償在蓋板124上聚集的裝飾(makeup)、油脂、刮痕等。舉例來說，假定光學感測器是在更大系統中使用的子系統的一部分，存儲在區塊244(圖2B中)中的值可周期性地自動更新、或根據需求更新，只要在光學感測器的感測區域內沒有物體122。本文描述的光學感測器之一可與執行環境光檢測的另一光學感測器一起包括在用於鄰近檢測的系統(例如，移動電話)中。根據實施例，如果光學鄰近感測器未檢測其檢測區域內的物體，同時光學環境光感測器檢測到超過預定臨界值的環境光，系統可確定此時為合適的時段，在該時段內用來產生偏移信號的值(例如，存儲在圖2B中區塊244中的值)可被自動更新。其它變型也是可能的，並在本發明的範圍內。
時序控制器208也可向ADC 216提供TX信號，從而ADC 216與光源104同步。舉例來說，如果ADC 216包括向上/向下計數器，時序控制器208還可提供二進制向上/向下控制信號，其可指定什麽時候計數器向上計數，什麽時候計數器向下計數。此外，時序控制器208還可向ADC 216的部件提供其它時序控制信號。
在上述參考圖2A-2C所描述的實施例中，通過組合類比電流信號執行干擾光偏移補償。在那些實施例中，ADC 216接收電流輸入，DAC 242產生電流輸出。在替換實施例中，可通過組合類比電壓信號來執行干擾光偏移補償。舉例來說，參考圖2D，跨阻抗放大器(TIA)264將光檢測器114產生的電流檢測信號轉換成電壓檢測信號。另外，在圖2D中，DAC 262的輸出為電壓信號，可表示為Voff^＊TX。求和放大器266將DAC 262輸出的電壓信號與電壓檢測信號(Vdiode)組合，在此情况下求和放大器266確定其兩個輸入信號之差，從而產生電壓補償檢測信號(Vcomp)。在輸入端接收電壓信號的ADC 276將電壓補償檢測信號(Vcomp)轉換成數位信號。使用產生表示入射到光檢測器上的光量的電壓(替代電流)的光檢測器，也在本發明的範圍內，這樣可以消除對TIA 264的需要。
在上述參考圖2A-2D所描述的實施例中，在類比域中執行干擾光偏移補償，即通過組合類比信號。這導致補償檢測信號(Icomp或Vcomp)被提供至ADC(216或276)的輸入端。
可選地，在數位域中執行干擾光偏移補償是可能的，即在ADC將類比檢測信號(Idiode或Vdiode)轉換成數位檢測信號之後。換言之，通過組合數位信號來執行干擾光偏移補償，即通過從數位檢測信號中减去數位偏移補償信號。這種替換的實例在圖2E中示出。在數位域中執行干擾光偏移補償可用於補償至少一些干擾光，這種實施例需要更高分辨率、及增加的動態範圍的ADC，這將增加光學感測器的成本和功率需求，還可能增加光學感測器的物理尺寸。舉例來說，假定存在產生具有8位元分辨率的補償檢測信號的需要/需求，即256個不同的碼或“計數”。同樣，假定干擾光可高達4倍地大於ADC全範圍，這等效於ADC的兩個全位元分辨率。更特別地，假定干擾光導致192個偏移計數，使系統僅能解析64個不同的計數(即，256-192=64)。這降低了2位元系統分辨率。因此，如果在數位域中執行干擾光偏移補償(即在ADC 216或276的類比至數位轉換之後)，ADC 216(或276)將需要另外的2位元分辨率(即，需要10位元ADC 216或276)以實現所需的8位元系統分辨率。然而，增加ADC的尺寸並不是所期望的，因為這通常會增加ADC的成本和功率需求，並通常會增加ADC的物理尺寸。另外，ADC的分辨率越高，通常執行類比至數位轉換所花時間越長(典型地，增加一位元將使得電荷平衡ADC的轉換時間翻倍)。因此，在數位域中執行干擾光偏移補償(例如圖2E所示)被認為次於在類比域中執行干擾光偏移補償，如在上文中參考圖2A-2D所描述的。
在上文描述的實施例、以及將在下文中描述的實施例中，光檢測器114通常被描述為產生類比檢測信號(例如，電流)的光電檢測器，該類比檢測信號表示入射在光檢測器114上的光的强度。然而，值得注意的是，光檢測器還可包括附加的類比信號處理和/或緩衝電路，例如類比前端(AFE)、電流緩衝器和/或濾波器，但不限於此。共同地，這種電路可適於產生表示入射在光檢測器上的光强度的類比檢測信號。還值得注意的是，在ADC 216將類比補償檢測信號(例如，Icomp)轉換成數位信號之前，可以存在處理和/或過濾通過將類比偏移信號(例如，Koff^＊TX)和類比檢測信號(例如，Idiode)相組合所產生的類比補償檢測信號(例如，Icomp)的類比處理和/或過濾電路。不論類比補償檢測信號在被轉換成數位信號之前是否被處理和/或過濾，提供至ADC 216的信號都簡稱為類比補償檢測信號。
圖3A為示出用於圖1的光學感測器102的鄰近度計數相對於距離的示例性曲線圖，該光學感測器不包括根據本發明實施例的偏移補償。鄰近度計數表示ADC 116的輸出。附圖3A中示出的偏移不利地影響(即，减少了)光學感測器的使用範圍。偏移的範圍取決於干擾光的範圍。舉例來說，如果光源和光檢測器之間沒有屏障(例如，110)，偏移最可能是最大的。圖3B是示出用於光學感測器的鄰近度計數相對於距離的示例性曲線圖，該光學感測器包括根據本發明實施例的類比偏移補償(例如，光學感測器202a-202d之一)。在附圖3B中，鄰近度計數表示ADC 216或276的輸出。注意與圖3A相比，圖3B中光學感測器的使用範圍如何獲得了增加，如同檢測距離。如上所述，在某些實施例中，並不是完全去除偏移，如圖3B所示，本發明的實施例可用來將偏移降低至預定量(例如，目標偏移)。
由於鄰近感測器旨在包括環境光的用戶環境中運行，這種感測器優選地即使在有强環境光的情况下仍能檢測弱信號(對於較低功率運行和/或長距離檢測)。然而，在這種感測器中，環境光產生的光電流常常主導感測器。這導致由於强環境光干擾，感測器可能易於被誤觸發、或在應當觸發時不觸發。
用於嘗試去除環境光的一些傳統技術採用預放大放大器(具有設置在放大器輸入端的高通電阻電容(RC)網)，以通過信號的高頻成分，阻擋低頻成分。然而，這種解決方案有兩個主要的缺點。首先，需要很大的電阻器和很大的電容器才能實現低截止頻率，這並不是期望的，因為這些無源部件占用非常大的晶片面積且對寄生耦合噪聲很敏感。其次，跨電阻器的電壓隨平均光電流不斷變化，這導致預放大器的共同輸入(因此整體性能)受環境光水平的直接影響。另一已使用的技術包括繞預放大器的主動反饋迴路。在這種配置中，通過使用基於光電流信號的峰值的類比電平檢測來實現環境光去除。然而，這種技術假定平均電流是恒定的，需要重置機構，且運行速度很低。
根據本發明的具體實施例，為了去除環境光，ADC 216包括類比至數位至類比(ADA)轉換反饋迴路。參考圖4和5描述這種ADC的細節。
參考圖4，示出具有反饋的ADC 416，其可用於實現圖2A-2C中示出的ADC 216。ADC 416包括具有N-位元ADC 414的N-位元前向通路。ADC 416還包括用於通過直接的光電二極管電流處理來去除環境光的M-位元反饋迴路。反饋迴路包括M-位元ADC 424和M-位元DAC 430。反饋迴路可稱為ADA反饋迴路，由於其包括類比至數位至類比(ADA)轉換。因此，ADC 416可稱為具有ADA反饋的ADC。前向通路的N-位元ADC 414的輸出提供了ADC 416的N-位元輸出，可以是圖2A-2C中ADC 216的N-位元輸出。根據本發明的實施例，M<N(例如，M=7，N=8)。然而，M=N，或M>N也在本發明的範圍內。從本說明書中的描述可以理解到，具有M-位元ADA反饋迴路的N-位元ADC用來去除環境光，並增加鄰近感測的動態範圍和敏感度。採用ADA反饋迴路優於採用類比反饋迴路的一些優點包括更高的速度/更快的運行、更小的矽片尺寸以及更低的雜訊。
根據實施例，M-位元ADC 424和M-位元DAC 430具有相同的全範圍參考電流以降低、優選地移除M-位元ADC 424和M-位元DAC 430中增益錯誤的影響。M-位元ADC 424可採用電荷平衡ADC，如附圖6示出的實例，但不限於此。可採用諸如M-位元二進制加權電流源來實現M-位元DAC 430，以節省電路尺寸，但不限於此。也可以使用電荷平衡ADC來實現N-位元ADC 414，其示例在圖6中示出，但可具有與M-位元ADC 424不同的全範圍參考電流，但不限於此。對於下文中的討論，假定每個ADC包括計數器(例如，圖6中的向上/向下計數器618)，計數器的輸出為ADC的輸出。根據下文中圖6的討論可以更好地理解上述內容。
圖5(a)、(b)、(c)和(d)，統稱為圖5，示出信號處理的時序圖，其用於根據本發明實施例採用了具有ADA反饋的ADC的鄰近檢測。解釋附圖5(a)、(b)、(c)和(d)中的時序圖時，同樣參考圖2A-2C和圖4中的部件。
圖5(a)示出具有M-位元ADA反饋迴路416的N-位元ADC(可用來實現ADC 216)的M-位元ADC 424、M-位元DAC 420、和N-位元ADC 414的時序，以及驅動器206的時序。圖5(b)示出未對干擾光進行任何補償的類比檢測電流I_diode的時序。圖5(c)示出包括對干擾光進行補償的類比補償檢測電流I_diode-K_off ^＊TX的時序。圖5(d)示出被N-位元ADC 414轉換成N-位元、和被M-位元ADC 424轉換成M-位元的電流I_adc的時序。根據圖4和5可以理解到，當M-位元DAC 430關閉和干擾光補償關閉時，I_adc=I_diode，當M-位元DAC 430打開和干擾光補償打開時，I_adc=I_diode-K_off ^＊TX-I_dac，其中I_dac是圖4中M-位元DAC 430的輸出，K_off ^＊TX是干擾光補償的量。
在時段t1中(當M-位元ADC 424打開，M-位元DAC 430關閉，N-位元ADC 414關閉，以及驅動器206不驅動光源104時)，光檢測器114響應於環境光產生光電二極管電流I_diode，M-位元ADC 424將I_diode轉換成M-位元碼(這期間，TX=0，因此I_diode-K_off ^＊TX=I_diode)。這導致了電流I_adc(圖4中)與時段t1中的I_diode基本上相同，這可從圖5中理解到。當M-位元ADC 424打開時，其將在輸入端接收的類比光電流轉換成數位數據，數位數據在轉換時間結束時被閉鎖(例如，通過附圖6中的鎖存器620)，並被提供至M-位元ADC 424的輸出端(即使在M-位元ADC 424從打開變至關閉之後)。同時，M-位元ADC 424打開，並執行其轉換：M-位元DAC 430關閉且其輸出為零；N-位元ADC 414關閉，不執行轉換且其輸出為零。
在時段t2、t3和t4中(期間，M-位元ADC 424關閉，M-位元DAC 430打開)，在時段t1結束時M-位元DAC 430在其數位輸入端接收M-位元ADC 424輸出的M-位元碼，且基於該M-位元碼，M-位元DAC 430輸出表示時段t1內檢測的環境光的類比電流I_dac。
參考圖5(a)和5(b)，在時段t2中，驅動器206驅動光源104，這導致I_diode表示光檢測器114檢測的環境光，來自光源104、被物體122反射並被光檢測器114檢測的IR光，以及被光檢測器檢測的干擾光。參考圖5(a)和5(c)，在時段t2中，I_diode-K_off ^＊TX表示光檢測器114檢測的環境光和來自光源104、被物體122反射並被光檢測器114檢測的IR光。同時在時段t2中，N-位元ADC 414打開，並向上計數。
在時段t3中，即使驅動器206不再驅動光源104，N-位元ADC 414仍然打開並向上計數。這樣的優點將在下文中解釋。
在時段t4中(優選地，其長度為時段t2加上時段t3)，驅動器206不再驅動光源104，這導致I_diode-K_off ^＊TX(其中TX=0)僅表示被光檢測器114檢測的環境光。同時在時段t4中，N-位元ADC 414打開，並向下計數。
如圖5(d)所示，在時段t2、t3和t4中，I_adc=I_diode-K_off ^＊TX-I_dac。N-位元ADC 414在M-位元DAC 430打開的兩個時隙內處理信號I_adc=I_diode-K_off ^＊TX-I_dac。在一個時隙中，當光源104在該時隙的至少一部分中打開時，N-位元ADC 414向上計數(轉換)；在另一時隙中，當光源104關閉時，N-位元ADC 414向下計數(轉換)。根據實施例，光源104僅在N-位元ADC向上計數的部分時間(例如，一半時間)被打開(例如，被驅動器206驅動)，以補償光源驅動時序潜在的延遲，因而確保了當N-位元ADC 414向上計數時，光檢測器114僅檢測被物體反射(源自光源)的光。換一種方式描述，根據實施例，N-位元ADC 414向上計數的時間量(即，時段t2和t3)長於光源104打開的時間量(即，僅時段t2)，以確保N-位元ADC 414在光檢測器202檢測物體122反射的(源自光源104)光的整個時間內都在向上計數。
N-位元ADC 414在向上和向下計數完成後輸出N-位元數據，其表示(例如，直接成比例)物體反射(源自光源104)的光所造成的光電二極管電流的I_diode-K_off ^＊TX成分，並獨立於M-位元DAC 424的輸出電流和環境光產生的光電二極管電流之差，即來自ADA反饋迴路的餘值(residue)。鄰近檢測的速度(包括完成ADA反饋迴路和N-位元ADC 414的向上/向下計數)比採用傳統跨阻抗放大器技術以去除環境光時可能的鄰近檢測的速度快得多。
總之，ADA反饋迴路大大地增加了鄰近感測的信號動態範圍。具有特定光源時序的N-位元ADC 414向上和向下計數的方案通過降低ADA反饋迴路的餘值效果大大地增加了鄰近感測的敏感度。
共同轉讓的2010年3月2日由Xijian Lin提交的標題為“PROXIMITY SENSOR WITH IMPROVED AMBIENT LIGHT REJCTION(改進的環境光去除的鄰近感測器)”的美國專利申請No.12/716,220(代理人案號No.ELAN-01236US1)提供了ADC 414和ADA反饋迴路的附加細節，該申請以引用的方式結合於此。
圖6示出在具有圖4的ADA反饋404的ADC中N-位元ADC 414和M-位元ADC 424如何被實現為電荷平衡ADC，以及相應的示例性時序圖。如圖6所示，每個ADC可包括積分器612、比較器614、D觸發器616、計數器618和鎖存器620。對於N-位元ADC 414，計數器618優選地為向上/向下計數器，從而計數器可用於執行减法功能。對於M-位元ADC 424，計數器僅需在一個方向上計數，例如，向上。
對於每個由N-位元ADC 414執行的N位元類比至數位轉換，需要2^N個時脈周期。在每個轉換時間內，來自dff 616的1的數量被計數，對於每個相應的1，Tclock^＊Irefn的電荷被傳送至積分器612。此處，Tclock為時脈周期，Irefn為與N-位元ADC 414相關聯的參考電流。根據電荷轉換：Iadc ^＊ Tclock ^＊ 2^N=Irefn ^＊ Tclock ^＊ DataN (方程式1A)
此處，Iadc是在ADC輸入端的電流，DataN是在類比至數位轉換結束時計數器的輸出，如鎖存器620所閉鎖的。方程式的左側表示通過輸入電流從積分器中移除的總電荷，右側表示通過參考電流向積分器傳送的總電荷。根據方程式1A，N-位元ADC 414的數位輸出(DataN)可被表示為：DataN=(Iabc1/Irefn)^＊2^N-(Iabc2/Irefn)^＊2^N=[(Iabc1-Iabc2)/Irefn]^＊2^N (方程式1B)
在方程式1B中，Iadc1是當N-位元ADC 414打開並向上計數時，N-位元ADC 414輸入端的平均電流，Iabc2是當N-位元ADC 414打開並向下計數時，N-位元ADC 414輸入端的平均電流。
相似地，對於每個由M-位元ADC 424執行的M位元數據轉換(即，類比至數位轉換)，需要2^M個時脈周期。在每個轉換時間內，來自dff 616的1的數量被計數，對於每個相應的1，Tclock^＊Irefm的電荷被傳送至積分器612。此處，Tclock為時脈周期，Irefm為與M-位元ADC 424相關聯的參考電流。根據電荷轉換：Iadc ^＊ Tclock ^＊ 2^M=Irefm ^＊ Tclock ^＊ DataM (方程式1C)
根據方程式1C，M-位元ADC 424的數位輸出(DataM)可表示為：DataM=(Iabc/Irefm)^＊2^N (方程式1D)
在方程式1D中，Iabc是當M-位元ADC 424打開並向上計數時，M-位元ADC 424輸入端的平均電流。
根據實施例，N-位元ADC 414和M-位元ADC 424的多個部分可共享，以减小電路的尺寸，因而也减小晶片尺寸。舉例來說，積分器612、比較器614、dff 616、以及計數器618，或者它們的至少部分，可以共享。時序控制電路也可共享。
除此之外或作為替代，為了去除環境光，可在光檢測器114上放置光學抗IR濾波器。這種抗IR濾波器可結合在蓋板124中或蓋板124上，或可在蓋板124下方和/或下方。用於去除環境光的其它已知的和未來開發的技術可用於圖2A-2D的實施例。
在圖4、5中，ADC 416中的DAC 430產生的電流被標記為Idac。與之相比，圖4、5中以及圖2B和2C中，DAC 242產生的電流被標記為Koff^＊TX。在這些實施例中，Idac用於去除環境光，Koff^＊TX用於補償干擾光。在圖7的實施例中，將在下文中討論，DAC 742產生用於去除環境光且補償干擾光的類比偏移信號。
參考附圖7，根據本發明實施例的光學感測器702包括用於將存儲的數位值轉換成類比偏移信號的DAC 742，該類比偏移信號用於補償干擾光和去除環境光。這種數位值可存儲在暫存器、隨機存取記憶體(RAM)、或某些其它存儲裝置，共同標記為區塊714和716。存儲的數位值可按照需要被編程和重編程，例如，使用諸如但不限於SPI或I2C總線之類的總線，和/或使用數位介面718。參考圖7，包括ADC 216、環境光去除區塊/暫存器714、求和器724和DAC 742的第一迴路用於存儲(在區塊714中)指示環境光的量的數位值，該環境光是當光源104未被驅動器206驅動時由光檢測器114所檢測的。包括ADC 216、干擾偏移區塊/暫存器716、乘法器722、求和器724和DAC 742的第二迴路，用於存儲指示環境光的量的數位值，該環境光是當光源104被驅動器206驅動時由光檢測器114所檢測的。通過使用這兩個迴路，DAC 742輸出的偏移補償信號用於補償干擾光並去除環境光。
本發明實施例的光學感測器可用在多種系統中，包括但不限於，移動電話、平板電腦、個人數據助理、筆記本電腦、上網本、其它手持裝置以及非手持裝置。參考附圖8的系統800，舉例來說，光學感測器(例如202a-202d中之一)可用於控制系統806(例如，觸摸屏、顯示器、背光、虛擬滾動輪、虛擬鍵盤、導航板等)啟用或禁用。舉例來說，光學感測器可檢測一個物體，例如個人手指什麽時候鄰近，並基於檢測使子系統806啟用(或禁用)。更特別地，光學感測器(例如202a-202d中之一)的輸出可被提供至比較器或處理器804，其可比較光學感測器的輸出和一臨界值以確定物體是否在應使子系統806啟用(或禁用，基於需要)的範圍內。可使用多個臨界值(例如，存儲的數值)，並基於檢測的物體的鄰近度可產生多於一種可能的響應。舉例來說，如果物體在第一鄰近範圍內，可產生第一響應，而如果物體在第二鄰近範圍內，產生第二響應。示例的響應可包括打開或停止，或啟用或禁用，各種系統和/或子系統操作。
上文所描述的本發明的實施例，可用於减少或可能地消除干擾光(和環境光)可能對光學感測器產生的不利影響。正如上文所解釋的，干擾光可由鏡面反射和/或其它內部反射和/或在光屏障(例如，110)下方、上方和/或透過光屏障(例如，110)的漏光造成。本發明的實施例可用於補償光屏障(例如，110)中的瑕疵，其中在光屏障的製造時可能產生瑕疵，和/或在包括掉落(dropped)或震動的光學感測器的系統中也可產生瑕疵，因該光學感測器可能損害或移動光屏障。如上所述，本發明的實施例也可用於消除對任何光屏障的需要。本發明的實施例可用於减少由蓋板(例如，124)造成的鏡面反射的不利影響，也應注意，根據本發明實施例的光學感測器還可用於無蓋板的情形。
圖9是用於概括根據本發明多個實施例的方法的高層流程圖。這種方法用於包括光源和光檢測器的光學感測器，該光學感測器可用於檢測在該光學感測器的感測區域中物體的存在性、鄰近度和/或移動。參考圖9，在步驟902中，光源選擇性地被驅動，從而使光源選擇性地發射光。在步驟904中，可產生類比檢測信號，其指示被光檢測器檢測的光强度。如上文所解釋的，被光檢測器檢測的光可包括光源發射的、被在光學感測器的感測區域中的物體反射的光(假定在感測區域中存在物體)。另外，被光檢測器檢測的光可包括干擾光，干擾光包括光源發射的、但不是被在光學感測器的感測區域中的物體反射的光。如上文所解釋的，干擾光可由鏡面反射和/或其它內部反射和/或光屏障下方、上方和/或透過光屏障的漏光造成。如果在光源和光檢測器之間不存在光屏障，干擾光可包括從光源直接傳輸到光檢測器的光。此外，光檢測器檢測的光可包括環境光。在步驟906中，產生類比偏移信號(例如，類比偏移電流)。如上所述，例如，參考附圖2A-2D，類比偏移信號可用於補償包括在光檢測器檢測的光中的干擾光的至少部分(優選地，大部分、幾乎全部、全部)。此外，如上所述，例如，參考圖7，類比偏移信號也可用於去除包括在光檢測器檢測的光中的環境光的至少部分(優選地，大部分、幾乎全部、全部)。在步驟908中，類比偏移信號與類比檢測信號組合以產生類比補償檢測信號(也稱為類比偏移補償檢測信號)。在步驟910中，類比補償檢測信號被轉換成ADC的數位信號。如上所述，例如參考圖4-6，作為類比至數位轉換的部分，例如採用ADA迴路，可去除環境光。本發明實施例的方法也涉及選擇和更新類比偏移信號和/或用於生成類比偏移信號的數位值。
上文描述了本發明的多個實施例，可以理解，它們以實例的形式提出，並非限制。本領域技術人員應該明白，在不背離本發明精神和範圍的情况下，可以作出形式和細節上的多種改變。
本發明的廣度和範圍不受上述任一示例性實施例的限制，僅根據所附申請專利範圍及其等同方案來定義。
102、202a、202b、202c、202d、202e、702‧‧‧光學感測器
104‧‧‧光源
106、206‧‧‧驅動器
108、208‧‧‧時序控制器
110‧‧‧光屏障
114‧‧‧光檢測器，光電檢測器
116、216、276、414、416‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)
122‧‧‧物體
124‧‧‧蓋板
132‧‧‧被物體反射的光
134‧‧‧被蓋板反射的光
210‧‧‧延遲區塊
242、262‧‧‧數位至類比轉換器(DAC)
244、260、714、716‧‧‧數位值記憶體，例如暫存器
254‧‧‧數位濾波器
256、724‧‧‧數位求和器
258、722‧‧‧乘法器
264‧‧‧跨阻抗放大器(TIA)
266‧‧‧求和放大器
424‧‧‧M-位元類比至數位轉換器(ADC)
430‧‧‧M-位元數位至類比轉換器(DAC)
612‧‧‧積分器
614‧‧‧比較器
616‧‧‧D觸發器(dff)
618‧‧‧計數器
620‧‧‧鎖存器
718‧‧‧輸入/輸出(I/O)介面
800‧‧‧系統
804‧‧‧比較器或處理器
806‧‧‧子系統
902-910‧‧‧方法步驟
S1、S2‧‧‧開關
圖1示出示例性光學鄰近感測器。
圖2A-2D示出根據本發明多個實施例的光學鄰近感測器。
圖2E示出光學鄰近感測器的實施例，其實現了附圖2A-2D的實施例的一些益處，但被認為是較次的。
圖3A和3B是示出鄰近度計數相對於距離的示例性曲線圖，其用來示出本發明的實施例如何能够用於改進光學鄰近感測器的使用範圍和檢測距離。
圖4提供根據本發明具體實施例的、在圖2A-2D中示出的類比至數位轉換器(ADC)的附加細節。
圖5示出根據本發明實施例的鄰近檢測的信號處理的時序圖。
圖6示出在具有附圖4的ADA反饋的ADC中如何實現N-位元和M-位元ADC，以及相應的可能的時序圖。
圖7示出根據本發明另一實施例的光學鄰近感測器。
圖8是根據本發明實施例的系統的高層方塊圖。
圖9是用於概括根據本發明多個實施例的方法的高層流程圖。
104‧‧‧光源
110‧‧‧光屏障
114‧‧‧光檢測器，光電檢測器
122‧‧‧物體
124‧‧‧蓋板
132‧‧‧被物體反射的光
134‧‧‧被蓋板反射的光
202b‧‧‧光學感測器
206‧‧‧驅動器
208‧‧‧時序控制器
210‧‧‧延遲區塊
216‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)
242‧‧‧數位至類比轉換器(DAC)
244‧‧‧數位值記憶體，例如暫存器

权利要求:
Claims (20)
[1] 一種光學鄰近感測器，能够用於檢測在所述光學鄰近感測器的感測區域內的物體的存在性、鄰近度和/或移動，包括：驅動器，適於選擇性地驅動光源以發射光；光檢測器，適於產生指示由光檢測器檢測的光强度的類比檢測信號，其中由光檢測器檢測的光包括由光源發射的、被光學感測器的感測區域內的物體反射的光，干擾光，包括由光源發射且被光檢測器檢測的、但不是被光學感測器的感測區域內的物體反射的光，和環境光；以及偏移信號產生器，適於選擇性地產生類比偏移信號，所述類比偏移信號與由光電檢測器產生的類比檢測信號相組合，以產生類比補償檢測信號；其中所述類比偏移信號補償包括在由光檢測器檢測的光中的干擾光的至少部分。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之光學鄰近感測器，進一步包括：類比至數位轉換器(ADC)，適於將類比補償檢測信號轉換成數位補償檢測信號；以及其中，在ADC將類比補償檢測信號轉換成數位補償檢測信號之前，類比偏移信號與類比檢測信號相組合以產生類比補償檢測信號，從而增加ADC的動態範圍。
[3] 如申請專利範圍第2項所述的光學鄰近感測器，進一步包括：時序控制器，配置成產生發射信號，用於將偏移信號產生器的選擇性產生的類比偏移信號與驅動器的選擇性驅動的光源進行同步，從而在光源發射光的同時產生類比偏移信號。
[4] 如申請專利範圍第2項所述的光學鄰近感測器，其中，ADC輸出的數位補償檢測信號指示物體對光檢測器的鄰近度，其中被光檢測器檢測的環境光的至少大部分被去除，以及干擾光的至少大部分被補償。
[5] 如申請專利範圍第4項所述的光學鄰近感測器，其中，偏移信號產生器包括輸出類比偏移信號的數位至類比轉換器(DAC)；以及偏移信號產生器的DAC接收指示干擾光的量的數位信號。
[6] 如申請專利範圍第2項所述的光學鄰近感測器，其中，偏移信號產生器包括輸出類比偏移信號的數位至類比轉換器(DAC)；偏移信號產生器的DAC接收指示干擾光的量和環境光的量的數位信號；以及由偏移信號產生器的DAC輸出的類比偏移信號還去除了包括在由光檢測器檢測的光中的環境光的至少部分。
[7] 如申請專利範圍第4項所述的光學鄰近感測器，其中，ADC是具有類比至數位至類比(ADA)反饋的ADC。
[8] 如申請專利範圍第7項所述的光學鄰近感測器，其中，具有ADA反饋的ADC包括：M-位元ADC，適於：接收第一類比信號，所述第一類比信號指示在光源未被驅動發射光的第一時段，由光檢測器檢測的環境光强度，以及將第一類比信號轉換成M-位元數據，所述M-位元數據指示在光源未被驅動發射光的第一時段，由光檢測器檢測的環境光强度；M-位元數位至類比轉換器(DAC)，適於：接收由M-位元ADC產生的M-位元數據，所述M-位元數據指示在光源未被驅動發射光的第一時段，由光檢測器檢測的環境光强度，以及將M-位元數據轉換成第二類比信號，所述第二類比信號指示在光源未被驅動發射光的第一時段，由光檢測器檢測的環境光强度；以及N-位元ADC，適於：接收第三類比信號，所述第三類比信號指示在另一時段由光檢測器檢測的光强度，其中减去了M-位元DAC產生的第二類比信號，以及將第三類比信號轉換成N-位元數據，所述N-位元數據是具有ADA反饋的ADC輸出的數位偏移補償檢測信號；其中，在所述另一時段的一部分中，光源被驅動以發射光，在所述另一時段的另一部分中，光源未被驅動發射光。
[9] 如申請專利範圍第8項所述的光學鄰近感測器，其中：所述另一時段中光源被驅動以發射光的所述部分短於所述另一時段中光源未被驅動發射光的所述另一部分；以及N-位元ADC包括向上-向下計數器，所述計數器在部分所述另一時段期間向上計數，其中在所述部分所述另一時段的至少一部分中光源被驅動以發射光，且所述計數器在所述另一時段剩餘部分期間向下計數，從而產生計數值，其中在所述另一時段結束時的計數值為N-位元數據，所述N-位元數據指示物體對光檢測器的鄰近度，其中被光檢測器檢測的環境光的至少大部分被去除，以及干擾光的至少大部分被補償。
[10] 如申請專利範圍第1項所述的光學鄰近感測器，其中，在光源和光檢測器之間不存在被配置成光學地隔離光源和光檢測器的不透明屏障。
[11] 一種用於光學鄰近感測器的方法，所述光學鄰近感測器包括光源和光檢測器，所述光檢測器用於檢測在所述光學感測器的感測區域內的物體的存在性、鄰近度和/或移動，所述方法包括：(a)選擇性地驅動光源以使光源選擇性地發射光；(b)產生指示由光檢測器檢測的光强度的類比檢測信號，其中由光檢測器檢測的光可包括由光源發射的、被在光學感測器的感測區域內的物體反射的光，干擾光，包括由光源發射且被光檢測器檢測的、但不是被在光學感測器的感測區域內的物體反射的光，和環境光；(c)產生類比偏移信號；(d)組合類比偏移信號與類比檢測信號，以產生類比補償檢測信號；以及其中所述類比偏移信號補償包括在由光檢測器檢測的光中的干擾光的至少部分。
[12] 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中，步驟(c)包括：(c.1)存儲數位值；以及(c.2)將數位值轉換成類比偏移信號。
[13] 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中，步驟(c)包括：(c.1)存儲用於補償干擾光的第一數位值；(c.2)存儲用於去除環境光的第二數位值；以及(c.3)將第一和第二數位值轉換成類比偏移信號；其中所述類比偏移信號還去除了包括在由光檢測器檢測的光中的干擾光的至少部分。
[14] 如申請專利範圍第11項所述的方法，進一步包括：(e)使用類比至數位轉換器(ADC)將類比補償檢測信號轉換成數位補償檢測信號；其中，在步驟(e)之前，所述類比偏移信號與類比檢測信號相組合以產生類比補償檢測信號，從而增加用於執行步驟(e)的ADC的動態範圍。
[15] 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中，步驟(e)包括：(e.1)產生第一類比信號，所述第一類比信號指示在光源未被驅動發射光的第一時段，由光檢測器檢測的光强度；(e.2)將第一類比信號轉換成M-位元數據，所述M-位元數據指示在光源未被驅動發射光的第一時段，由光檢測器檢測的光强度；(e.3)將M-位元數據轉換成第二類比信號，所述第二類比信號指示在光源未被驅動發射光的第一時段，由光檢測器檢測的光强度；(e.4)產生第三類比信號，所述第三類比信號指示在另一時段由光檢測器檢測的光强度，其中减去了M-位元DAC產生的第二類比信號；以及(e.5)將第三類比信號轉換成N-位元數據，所述N-位元數據是數位偏移補償檢測信號；其中，在所述另一時段的一部分中，光源被驅動以發射光，在所述另一時段的另一部分中，光源未被驅動發射光。
[16] 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中，步驟(c)包括：(c.1)從數位補償檢測信號的值中减去偏移目標值以產生目標偏移數位補償檢測信號；(c.2)數位地過濾目標偏移數位補償檢測信號，以產生經過濾的目標偏移數位補償檢測信號；以及(c.3)使用數位至類比轉換器(DAC)將目標偏移數位補償檢測信號轉換成類比偏移信號。
[17] 一種系統，包括：光學鄰近感測器，用於檢測在所述光學鄰近感測器的感測區域內的物體的存在性、鄰近度和/或移動；子系統，能够被啟用和禁用；以及比較器或處理器，接收光學鄰近感測器的數位輸出，並基於光學鄰近感測器的所述數位輸出啟用和禁用子系統；其中光學鄰近感測器包括驅動器，適於選擇性地驅動光源以發射光；光檢測器，適於產生指示由光檢測器檢測的光强度的類比檢測信號，其中由光檢測器檢測的光包括由光源發射的、被在光學感測器的感測區域內的物體反射的光，干擾光，包括由光源發射且被光檢測器檢測的、但不是被在光學感測器的感測區域內的物體反射的光，和環境光；以及偏移信號產生器，適於選擇性地產生類比偏移信號，所述類比偏移信號與由光電檢測器產生的類比檢測信號相組合，以產生類比補償檢測信號；類比至數位轉換器(ADC)，適於將類比補償檢測信號轉換成數位補償檢測信號；以及其中所述類比偏移信號補償包括在由光檢測器檢測的光中的干擾光的至少部分；其中在ADC將類比補償檢測信號轉換成數位補償檢測信號之前，類比偏移信號與類比檢測信號相組合以產生類比補償檢測信號，從而增加ADC的動態範圍；以及其中數位補償檢測信號包含光學鄰近感測器的數位輸出。
[18] 如申請專利範圍第17項所述的系統，其中，光學鄰近感測器還包括：時序控制器，配置成產生發射信號，用於將偏移信號產生器的選擇性產生的類比偏移信號與驅動器的選擇性驅動的光源進行同步，從而在光源發射光的同時產生類比偏移信號。
[19] 如申請專利範圍第17項所述的系統，其中：光學鄰近感測器的ADC為具有類比至數位至類比(ADA)反饋的ADC；以及具有ADA反饋的ADC的數位輸出指示物體對光檢測器的鄰近度，其中被光檢測器檢測的環境光的至少大部分被去除，以及干擾光的至少大部分被補償。
[20] 如申請專利範圍第17項所述的系統，其中，在光源和光檢測器之間不存在被配置成光學地隔離光源和光檢測器的不透明屏障。

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