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光传感器在手持设备中摆放位置的几点考虑

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作者:TamaraSchmitz 时间:2013-08-28 来源:电子产品世界 收藏

光线监测角度

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/164399.htm

  环境或接近传感器的性能之一是其光线监测角度,如图1和图2所示。请注意当传感器放在主电路板上时光感离面板玻璃下方较远时光线监测角度是如何减小的。该距离越大,光线监测角度的减小就越多。

  在环境光感测情形中,环境光是通过非常有限的透光孔照射到传感器上的。(系统设计中另一个可选方案是增加一个导光柱,但这会增加成本,因此通常不会被采用。)在接近感测情形中,只需要在有限的角度感应到物体的靠近。所以应用的不同所希望的监测角度设计是不一样的。

  对于移动电话应用,需要检测的目标物通常是人的耳朵或脸颊,以表明使用者正在将电话靠近其头部。在此具体情况下,较小的光线监测角度也完全可以满足需要。但是,如果接近传感器是用于感测手势或者与手或手指的互动功能,则光线监测的角度就必须显著扩大。

  目前尚没有这类应用中关于光线监测角度的国际标准,所以每个智能手机生产商都有各自的规范。通常,可接受的光线监测角度多为大约距中心±30度,亦即总共60度。

内部反射干扰

  光线监测角度不只是受传感器从FPCB转移到PCB的惟一的影响。由于增加空气间隙而导致的光路距离的增加还会造成内反射干扰的增加。距离越大,内反射光量就越大。目前市面上的许多传感器不能应对大量的内反射。内反射干扰会减小接近检测的距离甚至导致完全饱和。

的ISL29038包括偏移调整功能,允许制造商利用该偏移调整功能对内反射干扰进行补偿和恢复到完整检测范围。另外它还包括IR补偿功能,允许制造商根据具体玻璃响应来调整环境响应。

  可通过在IR和传感器之间增加一个隔断来改进上述传感器系统的设计。这个隔断的材料应当采用能完全阻止红外能量的。有些设计中隔断的选择还要匹配面板玻璃与电路板之间的距离。虽然这给结构设计带来了方便,但会产生盲区。盲区是一种有害情形,这时目标物可能已非常靠近传感器但不能被检测到。

  IR有一个可传播其能量的区域,传感器有一个可接受信号的三维区域。这些区域通过图中开口向上的角表示。通过将上述隔断的高度降低至允许这两个相交在面板玻璃处即可消除盲区。当然,有些制造商并不愿意承受增加隔断带来的附加成本。

其他考虑

  需要考虑的另一种情况是3合1系统,亦即IR与传感器封装在一起的单芯片方案。具有偏移调整功能的3合1解决方案是ISL29147。在这种情形中仍然推荐要加隔断,但结构设计有很大的不同。对于3合1系统,很难直接在芯片上加一隔断来消除IR LED对传感器的串扰。

  因此常见做法是使用称为有两个孔的硅胶套的结构。硅胶套可在零件上恰当地滑动,确保内置的隔断正确对准,并在手机(或其他设备)意外掉落时不会因震动而导致偏移。同样,硅胶套也有成本,即使有主流传感器生产商如提供示范设计,一些制造商也会犹豫是否要添加硅胶套。

  一些设计(如平板电脑和便捷式电脑)只使用环境光传感器(ALS),以便通过低屏幕亮度来省电。ALS零件只接收光。由于其系统没有发射元件,所以传感器从柔性电路板转移到主电路板会影响光线监测角度,但不会增加串扰。

  同样,通常也使用周边围起来的隔断来避免来自意想不到的反射光(或者摄像头模块的反射光)进入零件。ALS是便携式电脑设计的一部分,ISL29023已在Windows 8参考设计中,Window 8已集成了ISL29023的驱动软件。

  在实践中,高性能的手机仍然使用柔性电路板来使传感器元件贴近面板玻璃,以提供最佳性能。由于手机要同时考虑质量与价格,所以消除柔性电路板的需要就变得更加强烈。

  传感器和IR LED可能并非柔性电路板上的唯一元件。它们通常与摄像头模块或音频元件分享电路板空间。如果去除柔性电路板,则需要将这些元件重新排列和放置到主电路板上。

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