专利名称：用于飞行时间(tof)收发机的自动校正技术的制作方法
用于飞行时间(TOF)收发机的自动校正技术相关申请的交叉参考本申请主张2010年I月27日提交的美国临时专利申请案序号第61/298，895号的优先权，该案标题为“用于具有整合式环境光感测器的基于反射的长程接近与运动检测器的架构(ARCHITECTURE FOR A REFLECTION BASED LONG RANGE PROXIMITY AND MOTIONDETECTOR HAVING AN INTEGRATED AMBIENT LIGHT SENSOR) ”，本文以引用的方式将其完整并入。进一步，本申请还和下面的美国专利申请有关2010年12月28日提交的共同待审的美国专利申请案序号第12/979,726号(法律档案编号为SE-2773/INTEP105USA)，该案标题为“藉由飞行时间(TOF)测量的IQ域的微分的距离感测(DISTANCE SENSING BY IQDOMAIN DIFFERENTIATION OF TIME OF FLIGHT(TOF)MEASUREMENTS) ” ；2011 年 I 月 25 日提交的共同待审的美国专利申请案序号第13/013，146号(法律档案编号为SE-287 4-AN/INTEP105USB)，该案标题为“用于飞行时间(TOF)光电二极管前端的直流校正电路/DIRECTCURRENT(DC)CORRECTION CIRCUIT FOR A TIME OF FLIGHT(TOF)PHOTODIODE FRONT END”；2011年I月25日提交的共同待审的美国专利申请案序号第13/013，199号(法律档案编号为SE-2785-AN/INTEP105USC)，该案标题为“具有改良的电源供应抑制比的光电二极管前端(PHOTODIODE FRONT END WITH IMPROVED POWER SUPPLY REJECTION RATIO (PSRR)) ” ；2011年I月25日提交的共同待审的美国专利申请案序号第13/013,640号(法律档案编号为SE-2877-AN/INTEP105USE)，该案标题为“用于姿势识别的串链接近感测器(SERIAL-CHAINING PROXIMITY SENSORS FOR GESTURE RECOGNITION) ”;以及 2011 年 I 月 25日提交的共同待审的美国专利申请案序号第13/013，676号(法律档案编号为SE-2878-AN/INTEP105USF)，该案标题为“具有主要元件分析的姿势识别(GESTURE RECOGNITION WITHPRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS)”。本文以引用的方式将前面申请案中的每一案完整并入。附图简述图I示出用于自动校正长程接近检测器的示范性系统。图2示出根据本发明的一观点，用于精确接近及/或运动感测的示范性系统。图3示出运用用于飞行时间(TOF)收发机的自动零点校正技术的示范性电路图，其感测发光二极管(LED)处的电压。图4示出运用用于飞行时间(TOF)收发机的自动零点校正技术的示范性电路图，其感测发光二极管(LED)处的电流。图5示出在TOF检测器中帮助进行自动零点校正的范例系统。图6示出能够在距离测量期间自动分辨由TOF系统所产生的误差的示范性方法步骤。图7示出根据本说明书的一观点，用于精确测量物体与感测器之间的距离的示范性方法步骤。图8示出本发明的架构的示范性功能方块图。详细描述
一种新兴的单片器件可让电子产品感测它们的环境。它们包含各式各样的器件，例如，加速度计、单片陀螺仪、光感测器以及成像器。明确地说，光感测器是最简单且最便宜的一种，这使得它们可并入许多消费性产品之中，举例来说，夜灯(nightlight)、照相机、蜂窝电话、膝上型电脑等。一般来说，光感测器能够被运用在和接近感测有关的各式各样应用之中，例如，但是并不受限于此检测使用者的存在及/或检测使用者至该产品的距离，以达控制电力、显示、或是其它介面选项的目的。红外线(IR)接近检测器运用IR光来检测该IR感测器的感测区内的物体。再者，IR光会由一 IR发光二极管(Lighting Emitting Diode, LED)发射器发出，其会在周围区域之中的物体处反射偏离而且该反射会被检测器感测到。再者，该检测器亦可以是二极管(举例来说，PIN 二极管)、及/或会将IR光转换成电信号的任何其它类型的设备。被感测到的信号经过分析，用以判断是否有物体存在于该感测区之中。一般来说，飞行时间(TimeOf Flight, T0F)系统发射IR光脉冲并且检测该脉冲是否返回该PIN 二极管。再者，倘若有物体存在于该感测区里面的话，该IR光脉冲便会从该物体处被反射回来，而且基于收到该被反射脉冲的时间延迟计算出该物体的距离。然而，额外的时间及/或相位延迟却会因 该TOF系统中的各种元件(例如，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)、LED驱动器、感测器前端等)而被加入。此时间及/或相位延迟可能会在距离测量中产生明显的误差。因此，为补偿该些误差，常规系统可能会藉由将已知物体放置在和该感测器相隔已知距离处来进行手动校正。然而，实施此手动校正是既繁琐且耗时的过程并且可能会导致消费者的不满。此外，传统的系统亦没有将封装寄生效应及/或电路板寄生效应纳入考量。本文中所揭示的系统与方法为用于接近及/或运动检测的主动式长程距离感测器提供一种自动校正技术。一般来说，“接近检测”可能会被定义为测量从该感测器至物体的“距离”，而“运动检测”则可能会被定义为测量该感测器前端的“存在性”。再者，所揭示的距离感测器的范围可能为I厘米至30米。在一个方面中，信号以高频调制，举例来说，IMHz至50MHz，并且由LED (举例来说，红外线(InfraRed，IR) LED)所发出。本文中所揭示的自动校正系统运用该LED处的电压或电流作为感测变量并且在校正期间补偿信号路径中的误差，其包含但是并不受限于封装寄生效应以及电路板寄生效应。可以明白，虽然本文参照IR光波长来说明本发明的说明书；不过，本文中所揭示的系统与方法亦能够运用大部分的任何波长。举例来说，本发明的系统及/或方法步骤可以运用在声波接近检测应用及/或超音波范围寻找应用。进一步，虽然本说明书解释与说明光/光学感测器(举例来说，光电二极管)；不过，可以明白，其亦涵盖会将物理输入转换成电信号的大部分任何电路元件。参考附图来描述主题，在全部附图中使用相同的附图标记来指示同样的元素。在下面的描述中，出于说明目的阐述了众多具体细节以便提供对本发明的全面理解。然而，显而易见的是，本主题可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，公知的结构和设备以框图形式示出以便于描述本发明。当然，本领域的技术人员将会认识到，可以对这种配置进行许多修改而不会脱离所要求保护的主题的范围或精神。另外，词语“示范”在本文中用于表示用作示例、实例、或例示的意思。在此被描述为“示范”的任何方面或设计并不一定要被解释为相比其他方面或设计更优选或有利。相反，使用词语“示范”旨在表示具体方式方面的概念。如本申请中所使用的，术语“或”意指包括性“或”而非互斥性“或”。即，除非另有指定或从上下文可以清楚，否则“X使用A或B”意指任何自然的包括性排列。即，如果X使用A ;X使用B ;或X使用A和B两者，则在任何以上情况下，都满足“X使用A或B”。另外，本申请中和所附权利要求书中所使用的冠词“一”和“一个”一般应被解释为是指“一个或多个”，除非另有指定或从上下文可以清楚指的是单数形式。。此外，本文中所使用的“耦合”一词表示直接或间接的电或机械耦合。进一步，除非文中在“感测区(sense area)”、“视场(vision field) ”、“光学场(optical field)”等用词以及雷同的术语之间有特别区分；否则，该等用词以及雷同的术语可以在本申请案中交互运用。参考
图1，图中示出根据本发明揭示内容的一方面，用于自动校正长程接近检测器的范例系统100。一般来说，系统100能够被运用在大部分的任何光感测应用之中。举例来说，膝上型电脑或个人电脑可能会在检测到使用者进入房间时开机(举例来说，从休眠、待机等状态中开机)及/或在检测到该使用者已经离开房间时关机(举例来说，休眠、睡眠、关闭等)。于另一范例中，蜂窝电话或个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)可能会在检测到该电话/PDA被握持在使用者的耳朵处时关掉显示器(以便节省电池寿命)。再者，该感测器输出亦能够被各种系统运用，例如，但是并不受限于省电系统(举例来说，修正显示亮度或小键盘背光，以便节省电池寿命)、安全系统(举例来说，在使用者离开时 锁住工作站或是关掉屏幕)、媒体系统(举例来说，藉由改变音乐/媒体模式来提供互动感受)等。于又一范例中，系统100能够被运用在自动化工业之中，举例来说，中央显示器中的触摸屏幕、安全系统、车内蓝芽系统、及/或驱动器检测系统。进一步，系统100还能够被运用在无接触式开关之中(举例来说，卫生设备、无接触式照明设施、产品配送系统)。此夕卜，自动存提款机(Automated Teller Machine，ATM)、贩卖机、打印机、拷贝机、扫描机等皆可能包含系统100。在一实施例中，根据本发明说明书的一方面，系统100有助于在TOF收发机中校正距离感测。一般来说，发射器(举例来说，发光二极管(Light Emitting Diode,LED))以及感测器(举例来说，光电二极管)会被运用在TOF接近/运动检测之中，其中，由发射器所发出的信号会在视场中的(多个)物体处反射偏离并且会被该感测器接收到。再者，和在该感测器处被接收到的信号有关的相位或时间延迟会经过分析，用以确认该(等)物体的接近及/或运动。在一个方面中，系统100会帮助进行该TOF收发机的校正，使得能够降低被引入信号路径之中的误差。再者，系统100还包含驱动器感测元件104、衰减元件106以及感测器前端108。该驱动器感测元件104运用该LED(102)处的电压或电流作为感测变量。举例来说，集成电路(Integrated Circuit, IC)晶片(显示在图5中)(其容纳着该LED驱动器及/或LED)可能包含一(或多个)额外的“感测”引脚。再者，该驱动器感测元件104、衰减元件106、以及感测器前端108可位于该IC的外面。在此范例中，该驱动器感测元件104可包含外部电阻器，其被连接至该(等)感测引脚，用以测量该LED处的电压或电流。这会让封装寄生效应与电路板寄生效应都被并入该校正之中。在另一范例中，该驱动器感测元件104、衰减元件106、以及感测器前端108可被并入于该IC本身里面。该驱动器的被感测到的信号接着会被衰减元件106衰减,该衰减元件106会降低该驱动器的被感测到的信号的振幅或功率，而不会改变它的相位信息。举例来说，衰减元件106可为被动装置，其包括(多个)简单的分压网路。该衰减元件可能是V/I衰减器，其会输入电压并且输出经衰减的电流；或者，可能是I/Ι衰减器，其会输入电流并且输出经衰减的电流。该经衰减的信号接着会经由切换器(下文会针对系统300与400来详细显示)被提供至该感测器前端108。该感测器前端108能够以该经衰减的信号为基础来确认并且补偿信号路径之中的相位误差，其包含，但是并不受限于模拟前端、数字信号处理(DigitalSignal Processing，DSP)、LED驱动器、电路板寄生效应与封装寄生效应。于其中一范例中，该感测器前端108可能包含(多个)放大器、(多个)滤波器、解调器、大部分的任何模拟及/或数字信号处理电路及/或符合由该感测器所产生的信号能够让后级使用的规格的大部分任何电路。可以明白，可以运用多个IC或设备来实现系统100。参考图2，图中示出根据本发明的一方面，用于精确接近及/或运动感测的范例系统200。一般来说，系统200运用IR LED 202以及IR感测器204 (举例来说，PIN光电二极管)。举例来说，该系统200可运用经高频(举例来说，5MHz)调制的LED 202以及经调谐的PIN检测器204，用以优化检测范围。再者，LED驱动器206可被用来供应经调节的功率给LED 202。于其中一方面中，该LED驱动器206会提供经调频的信号(举例来说，IMHz至50MHz)作为该IR LED202的输入。一般来说，在同步检测中(举例来说，藉由该感测器·前端108)可运用同步于该LED驱动器206的本地振荡器(图中并未显示)。举例来说，该IR LED 202有匹配该接近感测器频谱的典型尖峰波长；具有较高辐射强度的狭窄视角，其能够帮助聚集非常适合于接近感测的能量。可以明白，大部分的任何IR LED(或阵列)皆能够以下面各项系数为基础来运用，例如，但是并不受限于视角、机械性高度、覆盖范围、辐射强度、电流消耗量等。进一步，该IR LED202能够发射经调制的IR信号208给物体210 ；而IR感测器204则能够接收该被发射信号的一部分212，其从物体210的表面处被反射回来。该物体210可能是大部分任何的感兴趣实体，例如，但是并不受限于人体、自动化元件、装置、物品、动物等。一般来说，反射212的量会相依于该物体210的尺寸、该物体210的颜色以及该物体210和IR感测器204的相隔距离。举例来说，白色的衬衫所产生的反射可能会高于黑色的衬衫。除了来自物体210的反射212之外，该感测器204还可能会接收各种其它信号214,例如,但是并不受限于电气串扰、光学串扰及/或环境反向散射(environmentalbackscatter) 0该些信号中的每一者皆代表对该感兴趣物体的检测所造成的干扰。该些干扰之中的电气串扰与光学串扰在该装置的寿命期间可能会近似于恒定，并且能够在该应用的制造或开发阶段处被校正。环境反向散射214则可能接收自该感测器204的光学范围中的各种来源，并且可能包含该物体210的检测并不感兴趣的大部分任何信号。举例来说，桌子表面、长沙发、电视显示器、汽水罐等物体并非实用的目标物，但是却会被检测到而成为在感测器204处所收到的信号的重要组成。于其中一实施例中，感测器前端108能够处理来自感测器204的信号以便忽略该等环境反向散射信号并且隔离来自物体210的该等信号212，以便确认该物体210和该感测器204相隔的接近。根据一方面，系统200运用飞行时间(TOF)测量，其依赖于光的有限速度。该有限速度会在电磁波的发射及其从一物体处的反射之间造成延迟，该延迟会和该物体的距离成正比。在系统200中，可能会以经调制(举例来说，在5MHz处)的IR LED信号的相位延迟来测量该距离。再者，在该感测器前端108处被接收到的信号的相位延迟还包含由该信号路径中的各种元件所产生的相位延迟所造成的相位误差。为将该些误差纳入考量，可以运用校正元件216。在校正期间，该感测器204与该感测器前端108之间的输入会被中断连接而且来自该衰减元件106的输出会被提供至该感测器前端108。再者，该驱动器感测元件104会感测该LED处的电压或电流。该驱动器的被感测到的信号的经衰减版本会被提供至该感测器前端108，其中，该信号路径的相位延迟会被测量，使得其能够在后面的测量中被移除。在校正之后，该感测器204与该感测器前端108之间的连接便会恢复，而该衰减元件106与该感测器前端108之间的连接则会被中断。一般来说，该校正可以在大部分的任何时间处实施，例如，但是并不受限于在准备/初始化期间实施、在正常操作期间实施、在开机期间实施、周期性实施、自动实施、或是在使用者要求时实施。除此之外，或者，该校正可能会在产品测试期间实施。可以明白，系统200的机械性设计可能包含不同的元件选择、不同的元件摆放方式、不同的维度、不同的玻璃盖板特征、不同的LED选择、感测器204与LED 202之间不同的隔离技术等，以达最佳的接近感测效果。进一步，可以明白，该LED驱动器206、该驱动器感测元件104、该衰减元件106、以及感测器前端108可能包含大部分的任何(多个)电路，它们可能包含具有任何合宜数值的元件与电路要件，以便施行本发明的实施例。又，在系 统200之中可以运用各种IR频带(举例来说，近IR频带、中波IR频带、以及长波IR频带)。每一个频带皆可能会有独特的LED与感测器。通常，某些可见光检测器系统会工作在近IR频带之中并且可能包含被整合在该系统IC之中的检测器。此外，还可以明白，系统200并不受限于运用IR光，而且LED/感测器/检测器亦能够运用具有大部分任何波长的信号。图3示出根据本发明一方面的范例电路图300，其藉由感测LED处的电压来为TOF收发机提供自动零相位校正。一般来说，TOF收发机能够藉由发射光信号并且确认从一物体处被反射的光信号的相位延迟来帮助进行接近/运动检测。为精确地计算相位延迟，该收发机可能会运用电路300。再者，被加入于信号路径之中的相位延迟则会被检测与校正，以便精确且正确地确认零相位。可以明白，LED 202、感测器204、LED驱动器206、以及前端108可能包含针对系统100与200详细说明的功能。根据一方面，节点Vs处的电压会被感测并且被提供至衰减器302。于其中一范例中，衰减器302可能是大部分的任何V/I衰减器，其包含减弱或衰减该已感测电压的大部分任何被动式装置。该衰减器302可能会提供一固定及/或可调整的衰减额并且还会在该前端108与该LED驱动器206之间提供隔离作用。进一步，电路300包含校正桥304，其能够在正常操作模式与校正模式之间进行切换/双态触变。在正常操作模式期间，O1为高位准且该前端108会接收来自该光电二极管204的信号。再者，该前端108还会计算相位延迟，用以确认该感测范围中的物体的距离/存在。在校正模式期间，O1为低位准且来自该衰减器302的信号会被提供至该前端108。可以明白，大部分的任何电路皆可被用来提供该已感测电流的经衰减的版本给该前端108。于其中一范例中，在校正模式期间，该LED驱动器的输出可能会下降/降低且节点Vs处的电压可能会直接被提供至该前端108 (举例来说，而不运用衰减器)。明确地说，该信号为该LED电压的经过衰减的版本，其表示该信号路径之中的相位误差。一般来说，该等相位误差可由下面所造成，其包含，但是并不受限于模拟前端、DSP、LED驱动器、电路板寄生效应、封装寄生效应等。于其中一方面中，该前端108会运用来自该衰减器302的信号来测量该系统的相位延迟，其会在后面的测量中被移除。举例来说，当O1为高位准且信号接收自该感测器204时，该前端108会藉由补偿该系统的相位延迟(举例来说，在校正模式期间便已确定)来精确地计算该被接收信号的相位延迟。于其中一范例中，该校正桥304可能会有一可修整的相位延迟，其在制造期间可能会实质上被设为零。一般来说，该校正桥304可以由简单的要件来建构，例如，但是并不受限于两个单向SPST(单刀单掷)切换器或是一个双向SroT(单刀双掷)切换器(图中并未显示)，它们在单位寿命中并不会有明显的漂移。再者，该校正桥304还可以充当用于移除主要信号路径里面比较敏感的(多个)放大器、(多个)滤波器、(多个)调制器及/或(多个)解调器之漂移的有效构件。于其中一实施例中，该校正桥304会周期性地被切换、在预设时间处被切换、在开机时被切换、或是在需要时被切换。据此，便可以双态触变O1的数值并且可以选择适当的操作模式。参考图4，图中示出根据本发明所揭示的说明书的一方面，用于自动相位延迟校正的范例电路400。可以明白，LED 202、感测器204、LED驱动器206、前端108以及校正桥304可能包含针对系统100、200以及300详细说明的功能。于此范例电路之中，跨越电阻器RS}1 306的电流会被感测并且被提供至I/Ι衰减器402。可以明白，本发明并不受限于感测电阻器Rsm306处的电压或跨越电阻器Rsm306的电流并且可以从该信号路径(如虚线所 示)中的任意点处来感测该电压及/或电流。于其中一观点中，该衰减器402会在校正模式期间(当O1为低位准时)降低该被感测信号的功率及/或振幅并且将其提供至前端108。如上面所述，可以明白，该LED驱动器输出可能会在校正期间被降低而流经Rm 306的电流则可能会直接被提供至该前端108。再者，在校正模式期间，该前端108能够确认由该系统所造成的相位延迟，该相位延迟会在距离计算中产生误差。此外，该相位延迟还可能会在正常模式期间被用来精确地确认距离。现在参考图5，图中示出在TOF检测器中帮助进行自动相位校正的范例系统500。于其中一观点中，系统500可能包含一 IC晶片502，举例来说，其包含该LED驱动器。该IC502可能包括一或多个感测引脚，它们会提供输入给信号衰减器504。图中所示的感测器前端108虽然在IC 502的外面；不过，可以明白，该感测器前端108亦可能会被并入在IC 502里面。于其中一范例中，电阻器Rsm306可能会于外部被连接在该LED处并且提供信号(举例来说，电流或电压)给该衰减器504。该校正桥304基于操作模式(举例来说，校正模式或正常操作模式)提供适当的输入给该感测器前端108。于其中一范例中，在校正模式期间，该校正桥304会提供该已衰减的驱动器的被感测到的信号给该感测器前端108。或者，在正常操作模式期间，来自该感测器204的信号会被提供至该感测器前端108。因为该电阻器Rsm 306、该衰减器504、及/或该校正桥304位于IC 502的外部，所以，可以在校正期间将电路板寄生效应及/或封装寄生效应纳入考量。于一替代实施例中，该电阻器Rs13m306、该衰减器504、及/或该校正桥304可能会驻存在IC 502的里面(图中并未显示)。图6至7示出根据本文所揭示的主要内容的方法步骤及/或流程图。为简化解释起见，该等方法步骤会被描述与说明成一连串的动作。应该了解与明白，本发明并不受限于图中所示的动作及/或动作的顺序，举例来说，多个动作可以各种顺序来进行及/或同时进行，并且亦可能还有本文中未提出与说明的其它动作。又，可能并不需要用到所有已示的动作来施行根据本文所揭示的主要内容的方法步骤。此外，熟习本技术的人士便会了解且明白，该等方法步骤亦可以透过状态图以一连串相互关联的状态来表示或是以多个事件来表示。除此之外，还应该进一步明白，在下文中以及整份说明书中所揭示的该等方法步骤皆能够被储存在制品中，用以帮助将此等方法步骤运送及传输至电脑。本文中所使用的制品一词希望涵盖可从任何电脑可读装置或电脑可读储存/通信媒体处取得的电脑程序。图6示出能够在距离测量期间自动分辨由TOF系统所产生的误差的范例方法步骤600。一般来说，方法步骤600可以被使用在各种应用之中的TOF系统运用，例如，但是并不受限于消费性电子装置(举例来说，蜂窝电话、膝上型电脑、媒体播放器、游戏系统、夜视系统、电视、拷贝机、打印机、相机等)、机械式系统(举例来说，门/窗机构)、工业自动化系统、机器人、医疗系统等。在602处，举例来说，被输入LED的信号可能会在高频处(举例来说，IMHz至50MHz)被调制。举例来说，大部分的任何调制技术皆可以被用来进行调制。在604处，该经过调制的信号可能会被该LED (举例来说，IR LED)射出。一般来说，该LED的范围能够依据应用来选择(举例来说，I至2米)。根据一方面，在606处，该LED处的信号(举例来说，电压或电流)可能会被感测。在608处，该被感测的信号可能会被衰减。进一步言之，在610处，可部分基于该衰减信号来确认由该系统所产生的相位延迟。此相位延迟可能包含由该 信号路径之中的各种要件所产生的相位误差以及电路板寄生效应及/或封装寄生效应，并且可以适当地进行校正。一般来说，该系统相位延迟会在“正常操作”期间被用来精确地测量距离并且补偿被引入该信号路径之中的相位延迟。于其中一范例中，方法步骤600可以在大部分的任何时间处起始，例如，但是并不受限于在指定的时间处起始、周期性地起始及/或动态地起始。现在参考图7，图中示出根据本说明书的一方面，用于精确测量物体与感测器之间的距离的范例方法步骤700。方法步骤700会运用TOF原理以发射器与接收器之间的已调制信号的时间或相位延迟为基础来确认距离。再者，该延迟会和该已调制信号所前进的距离成正比。然而，可能会因各种要件(例如，但是并不受限于电路、电路板寄生效应/封装寄生效应等)而在该延迟之中产生误差。于其中一方面中，此误差会藉由感测发射器处的信号而被自动测量并且在校正模式期间被校正。在702处，用于驱动发射器(举例来说，IR LED)的信号可能会在高频处(举例来说，IMHz至50MHz)被调制。举例来说，大部分的任何调频技术皆可以被用来进行调制。在704处，该经过调制的信号可能会被该IR LED射出。该已射出的IR信号会在该光学范围里面的各种物体(移动中及/或静止)处反射偏离而且该被反射的信号会在一 IR感测器处被接收。再者，该IR感测器会产生电信号，用以表示入射在该感测器之上的光的数量。在706处，该信号会部分以该已射出信号从一物体处的反射为基础从该感测器处被接收。进一步言之，在708处，会确定该已接收信号的相位延迟。此外，在710处，举例来说，会藉由修正该已接收信号的相位延迟来将在校正模式期间被自动确定的该信号路径之中的相位延迟误差纳入考量。于其中一范例中，可能会从该已接收信号的相位延迟中扣除该相位延迟误差。在712处，会以该相位延迟数据为基础来精确地确认该物体接近及/或运动。为提供本说明书的各项方面的额外背景，图8显示本发明的架构800的示范性功能方块图。于其中一方面中，该等在本文中所揭示的系统(举例来说，100至500)可以运用在图8中所示的以长程反射为基础的接近与运动检测器之中。该架构800包含LED 202及相关联的驱动器电路系统206 ;以及频率调制器808，其会调制被输入至该LED的信号；光电二极管感测器204 ;模拟前端与信号处理802 ;数据转换电路804 ;数字控制与信号处理806 ;接口电路系统以及结果显示器(未简化起见，图中并未显示)。根据本发明的一方面，该架构800可能包含转感放大器(Trans-InductanceAmplifier, TIA)810(及 / 或转感电阻器(Trans-Inductance Resistor, TIR)及 / 或其它光电二极管装置)，其会放大来自该感测器204的信号。再者，于正常操作模式期间，该TIA810的输出会被连接至该校正桥304，接着，该校正桥304则会将该TIA 810的输出连接至模拟前端(Frond End, FE) 8020该前端802的输出会受到多级的电压增益的作用，以便最大化该输出信号的SNR。于其中一范例中，该电压增益会以接收自该前端802的信号(其可能系由可测量的干扰(例如，反向散射以及来自该LED的串扰)以及要被测量的所希信号两者所组成)的大小为基础被适应性地设定。该等干扰会在校正模式期间从测量中被动态校正，以便改良灵敏度。根据一观点，该衰减器504会在该校正模式期间提供在该LED 202处被感测到的信号的经衰减版本，其接着会由该校正桥304被提供至该模拟前端802。再者，该控制信号则会在操作模式之间切换该校正桥。
该架构800还包含具有低通滤波器(Low Pass Filter,LPF)的解调器(未简化起见，图中并未显示)；模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)804 ;用于控制接口的通用串行总线(Universal Serial Bus, USB)处理器；以及数字信号处理器(DSP) 806，其可能包含包括数个�？榈牡缒钥杀喑搪呒爸�(Computer Programmable Logic Device,CPLD)。再者，该DSP 806还会处理该数字信号，用以测量该感测器302的感测范围内的物体的接近、物体的运动、物体存在及/或环境光。本发明的架构800能够被使用在许多应用之中，其包含电脑、自动车、工业、电视显示器、以及其它应用。举例来说，该架构800可以用来检测使用者已经进入房间并且自动让处于休眠模式之中的膝上型电脑苏醒并进入作用模式之中，使得使用者能够使用它。于另一范例中，本发明的架构800能够被用来以环境发光条件为基础自动且适应性地调整液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)的强度。根据本发明的一方面，该架构800能够在高达I至2米的范围处实施运动感测与接近感测。根据本发明的另一观点，本发明的架构800能够使用少于二十毫瓦(mW)的功率来实施它的操作。上面已述内容包含本发明的各种范例。当然，为达说明本文所主张的主要内容的目的，虽然不可能说明每一种可思及的元件或方法步骤的各种组合；不过，本领域的技术人员便可以明了，本发明还可能有许多进一步的组合与排列。据此，本文所主张的主要内容希望涵盖落在随附申请专利范围的精神与范畴里面的所有此等改变、修正、以及变化。明确地说且针对上面所述的元件、装置、电路、系统、以及类似物所实施的各项功能，除非特别提及，否则，即使结构方面并未等效于本文所揭示的实施本文中所示的本文所主张的主要内容的示范性观点的结构，不过，用来说明此等元件的各种用词(包含“构件”的引用)皆会希望对应于实施该等所述元件的指定功能的任何元件(举例来说，在功能方面等效)。就此方面来说，还要理解的是，本发明包含系统以及电脑可读媒体，该电脑可读媒体具有用于实施本文所主张的主要内容的各种方法的动作及/或事件的电脑可执行指令。本文已经针对数个元件之间的相互作用说明过前面提及的系统/电路/模组。可以明白的是，此等系统/电路/模组以及元件可能包含该些元件或是指定的子元件、该等指定元件或子元件的一部分、及/或额外的元件，而且会根据前述的各种排列与组合。子元件亦可被施行成以通信方式被耦接至其它元件的元件，而非被并入在父元件里面(阶层式)。除此之外，还应该注意，一或多个元件可以被组合成单一元件以提供集合功能；或者，可以被分为数个分离的子元件，而且任何一或多个中间层(例如，管理层)可能会被提供用于以通信方式耦接至此等子元件，以便提供整合功能。本文所述的任何元件可能还会与本文中未明确说明但是本领域的技术人员便普遍知悉的一或多个其它元件相互作用。此外，本文虽然仅可能针对数种施行方式中的其中一种来揭示本发明的一特殊特点；不过，必要时，在任何给定或特殊的应用中，此特点仍可结合该等其它施行方式中的一或多个其它特点，而且相当有利。又，在某种程度上，本文的详细说明或申请专利范围中会使用到“包含”、“具有”、“含有”等词语、它们的变化词语、以及其它雷同用词，和开放式过渡用词“包括”雷同，该些词语皆希望为包容式，其并没有排除任何额外或其它要件。·
权利要求
1.一种设备，其包括 发光二极管(LED)驱动器电路，用以产生电信号； LED，其基于所述电信号发光； 驱动器感测元件，其感测所述电信号； 衰减元件，用以衰减感测到的驱动器信号；以及 测量元件，用以测量已衰减信号的相位。
2.如权利要求I所述的设备，还包括校正桥，所述校正桥基于目前的操作模式切换所述设备中前端的输入。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述校正桥在正常的操作模式期间将由光学感测器所产生的不同的电信号提供给该前端的该输入。
4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述校正桥在校正操作模式期间将经衰减的信号提供给前端的输入。
5.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述目前的操作模式以下面至少一种方式来切换自动地、动态地、周期性地、或是在预定的时间处。
6.如权利要求I所述的设备，其特征在于，所述驱动器感测元件感测LED处的电压信号。
7.如权利要求I所述的设备，其特征在于，所述驱动器感测元件感测LED处的电流信号。
8.如权利要求I所述的设备，其特征在于，该所述设备的前端运用相位测量来精确地确认感测范围之中的物体的接近或运动中的至少一者。
9.如权利要求I所述的设备，其特征在于，所述驱动器感测元件、所述衰减元件、所述测量元件以及LED驱动器驻留在单个IC里面。
10.如权利要求I所述的设备，其特征在于，该相位测量包含一由下面至少一者所提供的相位误差模拟电路、一数字处理电路、LED驱动器、电路板寄生效应或是封装寄生效应。
11.一种方法，其包括 感测发光二极管(LED)处的电信号； 衰减经感测的驱动器信号；以及 基于经衰减的被感测到的信号来确认相位延迟误差。
12.如权利要求11所述的方法，还包括 产生电信号； 确定和电信号相关联的一相位测量； 使用电信号来产生光； 让该光从物体处反射； 接收反射光中的至少一部分；以及 基于相位测量来确定该反射光的相位延迟。
13.如权利要求12所述的方法，还包括以该相位延迟为基础来检测该物体的位置或存在的至少一者。
14.一种设备,其包括 集成电路(IC)芯片，其具有至少一个感测引脚；是C用于感测用以驱动发光二极管(LED)的电信号； 衰减器，其提供被感测信号的经衰减版本； 切换器，其选择性地将衰减器与感测器前端耦合；以及 感测器前端基于被感测信号的经衰减版本来计算在该电信号所行经的信号路径之中所引进的相位误差。
15.如权利要求14所述的设备，其进一步包括电阻器，所述电阻器外部连接至至少一感测引脚。
16.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述衰减器是V/I(电压至电流)衰减器或是I/I (电流至电流)衰减器。
17.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述切换器在校正模式期间提供信号的经衰减的版本给感测器前端。
18.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述切换器在一正常的操作模式期间提供接收自光学感测器的信号给感测器前端。
19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述感测器前端基于接收自光学感测器的信号计算相位延迟。
20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述感测器前端基于相位误差来自动修正相位延迟，其中经修正的相位延迟用于确认物体的接近或运动的至少一者。
全文摘要
本发明提供一种自动校正用于接近/运动检测的飞行时间(TOF)收发机系统的系统与方法。再者，该系统还包括用于感测发光二极管(LED)处的信号(举例来说，电流或电压)的元件；衰减器；位于感测器处的信号注入器；以及切换电路，其会在正常模式(举例来说，当来自该感测器的信号被输入至该感测器前端时)与校正模式(举例来说，当来自该衰减器的信号被输入至该感测器前端时)的间进行双态触变。于该校正模式期间，该感测器前端会确认该信号路径里面的相位延迟误差(其包含电路板寄生效应及/或封装寄生效应)，并且在正常模式中于接近/运动检测期间将该相位延迟误差纳入考量。
文档编号G01S7/08GK102822691SQ201180015951
公开日2012年12月12日 申请日期2011年1月26日 优先权日2010年1月27日
发明者D·W·瑞特, C·W·克拉多克, P·戈尔登 申请人:英特赛尔美国股份有限公司
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