KR101618881B1

KR101618881B1 - 환경광 제거 기능을 갖는 근접 센서

Info

Publication number: KR101618881B1
Application number: KR1020100064408A
Authority: KR
Inventors: 린 시지안
Original assignee: 인터실 아메리카스 엘엘씨
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2016-05-09
Anticipated expiration: 2030-07-05
Also published as: KR20110004305A; CN101944897A; US8222591B2; DE102010017737B4; US20110006188A1; DE102010017737A1; CN101944897B

Abstract

본 발명의 일실시예에 따르면, 근접센서는 드라이버, 포토다이오드(PD), 아날로그-디지털-아날로그(ADA) 피드백을 갖는 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 및 컨트롤러를 포함한다. 드라이버는 광소스를 선택적으로 구동한다. 포토다이어브(PD)는 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 포토다이오드 전류 신호(Idiode)를 제공한다. PD에 의해 검출된 광은 PD에 근접한 물체에 반사된 광소스에 의해 송신된 광 및/또는 환경광을 포함할 수 있다. 컨트롤러는 ADA피드백을 갖는 ADC와 드라이버를 제어한다. ADA피드백을 갖는 ADC의 디지털 출력은 PD에 의해 검출된 환경광 대부분을 제거하는 PD에 근접한 물체를 나타낸다.

Description

환경광 제거 기능을 갖는 근접 센서{PROXIMITY SENSORS WITH IMPROVED AMBIENT LIGHT REJECTION}

본 발명은 근접센서 및 그와 관련된 방법 그리고, 시스템에 대한 것이다.

본 특허출원은 2개의 미국출원을 기초출원으로 우선권을 수반한 조약우선권 주장출원이다. 2010년 3월 2일자로 출원된 발명의 명치, 개선된 환경광 제거를 갖는 근접센서(미국특허출원 12/716,220)와 2009년 7월 7일자로 출원된 발명의 명칭 개선된 환경광 제거를 갖는 근접센서(미국특허출원 61/223,597)를 기초출원으로 한다.

적외선(IR) 근접 센서는 휴대폰(cell-phone)과 휴대전자기기에서 현재 많이 사용된다. 예를 들어, 센서는 휴대가능 전자기기를 위한 터치-스크린 인터페이스를 제어하기위해 사용된다. 사람의 손가락 같은 물체가 접근할 때, 센서는 물체를 감지한다. 물체가 감지될 때, 터치-스크린 인터페이스 또는 그와 같은 기기는 디스플레이 백라이트, 가상 스크롤 휠을 디스플레이하거나, 네비게이션 패드 또는 가상 키패드 등을 인식 또는 불인식(enable and disable)과 같은 작동을 수행한다.

전현적인 아날로그-출력 IR 근접 센서는 적외선(IR) 광 방출 다이오드(LED) 를 포함하는 이산요소, IR LED를 온 오프하는 스위치 및 IR 포토다이오드(PD)를 포함한다. 보통 작동 중에 스위치는 IR LED에 전류를 전달한다. IR LED로부터 방출된 IR광(또는 IR 광 중 적어도 일부분)은 PD에 의해 받아지고, 어떠한 것이 존재할 때, 물체에 의해 반사되어 질 것이다. PD는 환경광 뿐 아니라 반사광을 포토다이오드와 평행하게 연결된 저항을 통해 전류로 변환된다. 아날로그 출력은 저항을 가로지르는 전압이다. 포토다이오드에 의해 전송된 반사된 IR광의 휘도는 약 1/(4*X^2)의비율로 감소되어 진다. 여기서 X는 물체와 PD 사이의 거리이다. 그러나, 언급한 바와 같이, PD에 의해 받아진 전체 IR 광은 환경광을 포함한다. 그것은 태양광, 할로겐 광, 백열광, 형광 등을 포함한다. 도 1A는 광의 이러한 다른 타입의 스펙트럼을 도시한 것이다.

센서의 신호-대-노이즈 비율을 개선하기 위해, 전형적인 아날로그-출력 근접 센서으 PD는 상대적으로 큰 센서영역을 갖도록 제작하고, IR LED의 방출된 파장에서 피크(peak)값을 갖는 좁은(narrow) 밴드-패스 필터를 구비한 특별 패키지 갖도록 제작하게 된다. 도 1b는 IR PD와 같은 전형적인 스팩트럼을 도시한 것이다. 또한, 신호-대-노이스 비율을 개선하기 위해, 상대적으로 높은 전류가 더욱 강건한 IR 광 신호를 방출하기 위해 IR LED 구동에 사용되어 진다. 큰 사이즈 센서 영역, 특별 패키지 및 높은 전류의 사용은 전형적으로 IR 근접 센서를 휴대폰, 기타 다른 휴대기기에서 불안정하게 한다.

근접센서는 환경광을 포함하는 사용자 환경에서 작동되기 때문에, 이러한 센서들은 아마도 강한 환경광의 존재하에서 약한(weak) 신호들(저(low) 파워 작동을 위해 및/또는 더 장거리 검출을 위해)을 검출할 수 있어야한다. 그러나, 이러한 센서들에서 환경광에 의해 발생된 포토 전류는 주로 센서들을 제압(overwhelm)한다. 결과적으로 센서들은 강한 환경광의 영향으로 트리거(trigger)가 없거나 실패하기 쉬워진다.

도 1c 및 도 1d는 트랜스임피던스 증폭기를 사용하여 환경광을 제거하기 위한 종래기술을 도시한 것이다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 하이-패스 저항-정전용량(RC) 네트워크는 저 주파수 요소를 막는(blocking) 동안, 신호의 고 주파수 요소들을 패스시키기 위해, 전치증폭기(preamplifier, 102)의 입력에 제공되어 진다. 그러나, 이러한 방법은 2가지의 주요 단점을 갖는다. 첫번째, 매우 큰 저항(R)과 매우 튼 커패시터(C)가 낮은 컷오프 주파수를 달성하기 위해 필요하다. 그것은 파지티브 요소들이 매우 큰 칩 영역을 차지하고, 비여진-연결(parasitic-coupled) 노이즈에 민감하다. 두번째, 저항을 가로지르는 전압은 평균 포토 전류와 함께 변화한다. 그것은 전치증폭기의 공통-입력이 환경광 레벨에 직접적인 영향을 받게되는 원인이 된다. 도 1d는 종래기술의 또 다른 실시예로서, RC 네트워크가 트랜스임피던스 증폭기 주위에 액티브 피드백 루프로 대체되어 있음을 알 수 있다. 이러한 구성에서 환경광 제거는 포토 전류신호의 피크값에 기초하여 아날로그 레벨 검출을 사용함으로써 달성된다. 그러나, 이러한 방법은 평균 전류가 일정한 것을 가정하고 있고, 리셋 매커니즘이 필요하고, 매우 낮은 작업 스피드를 갖게 되는 문제가 존재한다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 모놀리식 저-비용 및 저-파워 근접센서를 제공하게 된다.

센서(200)의 장점은 디지털 출력에 포토다이오즈 전류(Idiode)의 직접적인 변환을 제공할 수 있다. 그러므로, 이하에서 설명되는 바와 같이, 높은 해상도와 낮은 오프셋을 갖고 실행되는 상대적으로 작은 전류 신호가 가능해 진다.

M-비트 ADA 피드백 후프를 갖는 N-비트 ADC는 환경광을 제거하기 위해 사용되어 지고, 근접 센싱의 감도와 동적 범위를 증가시키기 위해 사용된다. ADA 피드백 사용의 장점은 더 높은 스피드와 더 빠른 작동, 더 작은 실리콘 사이즈 및 더 낮은 노이즈를 포함하는 아날로그 피드백 루프를 사용하게 되는 것이다.

본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 근접센서는 드라이버, 포토다이오트(PD), 아날로그-디지털-아날로그 피드백을 갖는 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 및 컨트롤러를 포함한다. 드라이버는 광소스를 선택적으로 구동하기 위래 적용된다. 포토다이오드(PD)는 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 포토다이오드 전류 신호(Idiode)를 제공한다. PD에 의해 검출된 광은 PD에 근접한 물체에 반사된 광소스에 의해 송신된 광 및/또는 환경광을 포함할 수 있다. 컨트롤러는 ADA피드백을 갖는 ADC와 드라이버를 제어한다. ADA피드백을 갖는 ADC의 디지털 출력은 PD에 의해 검출된 환경광 대부분을 제거된 PD에 근접한 물체를 나타낸다.

일실시예에 따르면, ADA피드백을 갖는 ADC는 M-비트 ADC, M-비트 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 및 N-비트 ADC를 포함한다. M-비트 ADC는 제 1 아날로그 신호(광소스가 광을 송신하기 위해 구동되지 않을 때, 제 1 기간(예를 들어, t1) 동안, PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는)를 받고, 제 1 아날로그 신호를 M-비트 데이터(광을 송신하기 위해 광소스가 구동되지 않을 때, 제1 기간 동안, PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는)로 변환시킨다. M-비트 DAC는 M-비트 ADC(광을 송신하기 위해 광소스가 구동되지 않을 때, 제1 기간 동안, PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는)에 의해 제공된 M-비트 데이터를 받고, M-비트 데이터를 제 2 아날로그 신호 예를 들어, 도 4 및 도 5의 Idac(광을 송신하기 위해 광소스가 구동되지 않을 때, 제1 기간 동안, PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는)로 변환시킨다. N-비트 ADC는 그것으로부터 가감(subtracted)된 M-비트 DAC에 의해 제공된 제 2 아날로그 신호를 갖는 제 3 아날로그 신호(추가기간, 예를 들어, t2, t3 및 t4 동안, PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는)를 받는다. N-비트 ADC는 또한, 제 3 아날로그 신호를 N-비트 데이터로 변환하기 위해 구성된다. 그것은 ADA 피드백을 갖는 ADC의 디지털 출력이다. 번 발명의 일실시예에 따르면, 추가기간(예를 들면, t2, t3 및 t4)의 일정부분(예를 들면, t2) 동안, 광소스는 광을 송신하기 위해 구동되고, 추가기간(예를 들어, t2, t3 및 t4)의 나머지 일정부분(예를 들어, t3 및 t4)동안, 광을 송신하기 위해 광소스가 구동되지 않는다. 게다가, 광을 송신하기 위해 광이 구동되는 추가기간(예를 들면, t2, t3 및 t4)의 일정부분(예를 들면, t2)은 광을 송신하기 위해 광소스가 구동되지 않는 추가기간(예를 들면, t2, t3 및 t4)의 나머지 일정부분(예를 들면, t3, t4)보다 짧다.

본 발명의 일실시예에 따르면, N-비트 ADC는 업-다운 커운터를 포함한다. 그것은 카운트 값을 제공하기 위해, 광을 송신하기 위해 광소스가 구동되는 적어도 일정부분(예를 들어, t2)에서, 추가기간(예를 들어, t2, t3 및 t4)의 소정부분(예를 들어, t2, t3) 동안에 카운트 업하게 되고, 추가 기간(예를 들어, t2, t3 및 t4)의 나머지 부분에서 카운트 다운한다. 일실시예에 따르면, 추가 기간(예를 들어, t2, t3 및 t4)의 끝부분에 카운트 값은 PD에 의해 검출된 환경광 대부분을 제거한 PD에서 근접한 물체를 나타내는 N-비트 데이터이다.

일실시예에 따르면, M<N이다. 다른 실시예에 따르면, M=N, 추가적인 실시예에서는 M<N일 수 있다.

본 발명의 일실시예는, 근접센서를 포함하는 시스템을 제시하고 있다. 이러한 시스템은 또한, 서브시스템, 또는 ADA피드백을 갖는 ADC의 디지털 출력을 받고, ADA피드백을 갖는 ADC의 디지털 출력에 기반하여 서브시스템을 이네이블 또는 디세이블(enabling or disabling)하는 프로세서 또는 비교기를 포함할 수 있다. 이러한 서브시스템은 예를 들어, 터치스크린, 디스플레이, 백라이트, 가상 스크롤 휠, 가상 키패드 또는 네비게이션 패드 등이 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, PD에 상대적으로 근접한 물체를 검출하기 위해 사용되는 방법을 제시하고 있다. 더 일반적으로 광소스와 포토다이오드(PD)의 사용방법을 제시한다. 이러한 방법은 먼저, 선택적을 광소스를 구동한다. 이러한 방법은 또한, 제 1 아날로그 신호(광을 송신하기 위해 광소스가 구동되지 않을 때, 제1 기간 동안, PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는)를 제공하는 단계와 제 1 아날로그 신호를 M-비트 데이터(광을 송신하기 위해 광소스가 구동되지 않을 때, 제1 기간 동안, PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는)로 변환하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 또한, M-비트 데이터를 제 2 아날로그 신호(광을 송신하기 위해 광소스가 구동되지 않을 때, 제1 기간 동안, PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는)로 변환하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 또한, 제 3 아날로그 신호(그것으로 부터 가감된 M-비트 DAC에 의해 제공된 제 2 아날로그 신호를 갖는, 추가 기간(예를 들면, t2, t3 및 t4) 동안 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는)를 제공하는 단계를 포함한다. 게다가, 이러한 방법은 제 3 아날로그 신호를 PD에 의해 검출된 환경광 대부분을 제거하는 PD에 근접한 물체를 나타내는 N-비트 데이터로 변환하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일실시예에서, 추가 기간(예를 들어, 2, t3, t4)의 일정부분(예를 들어, t2) 동안, 공소스는 광을 송신하기 위해 구동되고, 추가기간의 나머지 부분(예를 들어, t3, t4) 동안은 광을 송신하기 위해 광소스가 구동되지 않는다. 이러한 방법은 또한, N-비트 데이터에 기반하여 서브시스템을 이네이블 또는 디세이블하는 단계를 포함한다.

따라서, 상기 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의하면, 모놀리식 저-비용 및 저-파워 근접센서를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 근접센서의 장점은 디지털 출력에 포토다이오즈 전류(Idiode)의 직접적인 변환을 제공할 수 있다. 그러므로, 이하에서 설명되는 바와 같이, 높은 해상도와 낮은 오프셋을 갖고 실행되는 상대적으로 작은 전류 신호가 가능해 진다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.

도 1a는 서로 다른 타입의 광들의 스펙트럼,
도 1b는 적외선(IR) 포토다이오드의 표준 스펙트럼 반응
도 1c 및 도 1d는 환경광을 제거하기 위해 시도된 포토 검출기를 사용한 종래 회로,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라, 모놀리식 저-비용 및 저-파워 IR 근접센서,
도 3은 도 2의 근접센서에서 사용되어 질 수 있는 스펙트럼 필터없이, 포토다이오드(PD)의 표준 스펙트럼 반응,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라, 환경광 제거를 개선하기 위해 도 2의 근접센서에 사용되어 질 수 있는 아날로그-디지털-아날로그(ADA) 피드백을 갖는 아날로그-디지털 컨버터(ADC),
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라, 도 4의 ADA피드백을 갖는 ADC를 사용하여 실행되는 도 2의 근접센서의 작동방법에 대한 흐름도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라, 도 4의 ADA 피드백을 갖는 ADC 내에서 N-비트와 M-비트 ADC의 실행방법에 대한 흐름도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른, 시스템의 하이 레벨 블록도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 방법의 하이 레벨 흐름도를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모놀리식 저-비용 및 저-파워 근접센서(200)를 도시한 것이다. 그것은 CMOS-통합 포토다이오드(202), 아날로그-디지털 컨버터(ADC, 204), IR LED 드라이버(206) 및 타이밍 컨트롤러(208)를 구비한 모놀리식 칩을 포함한다. IR LED 드라이버(206)은 타이밍 컨트롤러(208)에 의해 제어되어 지고, 선택적으로 외부 IR LED(210)를 구동한다. 타이밍 컨트롤러(208)은 ADC(204)에 클락 신호를 제공할 수 있다. ADC(204)는 업/다운 카운터를 포함한다. 타이밍 컨트롤러(208)는 또한, 커운터가 카운트 업을 해야할 때와 카운터가 카운트 다운을 해야할 때를 지시하는 이진(binary) 업/다운 제어신호를 제공한다. 게다가, 타이밍 컨트롤러(208)는 ADC(204)의 요소들에 제어신호를 제공한다. 센서(200)의 장점은 디지털 출력에 포토다이오즈 전류(Idiode)의 직접적인 변환을 제공할 수 있다. 그러므로, 이하에서 설명되는 바와 같이, 높은 해상도와 낮은 오프셋을 갖고 실행되는 상대적으로 작은 전류 신호가 가능해 진다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 포토다이오드(PD, 202)는 도 3에 도시된 표준(exemplary) 스펙트럼 반응에서와 같이, 어떠한 스펙트럼 필터없이 레귤러 PN 접합 다이오드이다.

IR LED(210)과 PD(202)는 IR 광 없이 직접적으로 IR LED(210)에서 PD(202)까지 서로 정렬되어 진다. 그러나, 오히려 PD(202)는 단지 센서(200)에 근접한 물체(201)에 반사되어진 IR LED(210)로부터 직접적으로 광을 검출해야만 한다. 설명한 바와 같이, 환경광은 백그라운드 광으로 언급될 수 있다. 즉, 이미 셋팅된 내부 또는 외부에 존재하는 광은 IR LED (210)에 의해 제공된 광에 기인하지 않는다. 환경광은 IR 파장을 포함하는 넓은 파장범위에서 복사광(radiation)을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, IR LED 드라이버(206)가 꺼져있을 때,(즉, 도 2에 도시된 스위치(S0)이 열림) 그리고, 외부 IR LED(201)가 꺼져있을 때(즉, 어떠한 IR 광도 제공되지 않음), ADC(204)에 입력은 환경광의 휘도를 나타낸다(예를 들어, 비례하여). IR LED 그라이버(206)가 켜져 있을 때(즉, 스위치(S0)이 닫혀 있을 때), 그리고, 외부 IR LED(210)가 켜져 있을 때(즉, IR 광을 제공), ADC(204)에 입력은 PD(202)에 의해 검출되고 반사되어진 IR LED(210)로부터 받아진 IR 광과 환경광 모두의 휘도를 나타내게 된다(예를 들어, 비례하여). 물체가 센서(200)에 근접하지 않았을 때, 대체적으로 IR LED(201)에 의해 제공된 IR 광은 PD 쪽으로 다시 반사되지 않아야하고, 그러므로 이러한 상황동안, ADC(204)에 입력은 다시 환경광의 휘도를 나타낼 것이다(예를 들어, 비례하여).

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 피드백을 갖는 ADC(404)를 도시한 것이다. 그것은 도 2에서 도시된 ADC(204)를 실행하기 위해 사용되어 질 수 있다. ADC(404)는 N-비트 ADC(414)를 포함하는 N-비트 전방(foeward) 경로를 포함한다. ADC(404)는 또한, 다이렉트 포토다이오드 전류 프로세싱을 통해 환경광을 제거하기 위해 사용되어지는 M-비트 피드백 루프를 포함한다. 피드백 루프는 또한, M-비트 ADC(424)와 M-비트 디지털-아날로그 변환기(DAC, 430)를 포함한다. 피드백 루프는 또한, 아날로그-디지털-아날로그(ADA) 변환을 포함하기 때문에, ADA 피드백 루프로서 언급되어 질 수 있다. 전방 경로의 N-비트 ADC(414)의 출력은 ADC(404)의 N-비트 출력을 제공한다. 그것은 도 2에서 ADC(204)의 N-비트 출력이 될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 M<N이다(예를 들어, M=7 그리고, N=8). 그러나, 본 발명에서 M=N 또는 M<N 일 수 있다. M-비트 ADA 피드백 후프를 갖는 N-비트 ADC는 환경광을 제거하기 위해 사용되어 지고, 근접 센싱의 감도와 동적 범위를 증가시키기 위해 사용된다. ADA 피드백 사용의 장점은 더 높은 스피드와 더 빠른 작동, 더 작은 실리콘 사이즈 및 더 낮은 노이즈를 포함하는 아날로그 피드백 루프를 사용하게 되는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, M-비트 ADC(424)와 M-비트 DAC(430)은 M-비트 ADC(424)와 M-비트 DAC(430)에서 얻어진 에러를 제거, 감소하기 위한 동일 풀-스케일 기준 전류(same full-scale reference current)를 갖게 된다. M-비트 ADC(424)는 도 6에 도시된 예와 같이 충전 발랜스 ADC(charge balanced ADC)를 사용하여 실행될 수 있다. 그러나, 이것으로 제한되는 것은 아니다.

M-비트 DAC(430)가 실행되어 질 수 있다. 예를 들어, 회로 사이즈를 유지하기 위해 M-비트 이진 전류 소스(binary weighted current sources)를 사용할 수 있으나, 이것에 제한되지는 않는다.N-비트 ADC(414)는 또한 도 6에 도시된 예에서와 같이 충전 발랜스 ADC를 사용하여 실행되어 질 수 있으나, M-비트 ADC(424)와는 다른 풀-스케일 기준 전류를 갖는다. 그러나, 그것에 제한되지는 않는다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 그것은 각각의 ADC는 카운터(예를 들어, 업/다운 카운터(678, 도 6)를 포함할 수 있다. 즉, 카운터의 출력은 ADC의 출력이 된다. 이것은 이하에서 설명될 도 6에 의해 더 잘 설명되어 질 것이다.

도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따라 근접 검출을 위한 신호 처리의 시간 그래프를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 도 5a 내지 도 5c의 그래프를 설명할 때, 도 2 및 도 4 내에 요소들을 설명할 수 있다.

도 5a는 레이저 드라이버(206)의 타이밍뿐 아니라, M-비트 ADA 피드백 루프(404, 그것은 ADC(204)를 실행하기 위해 사용된다)를 갖는 N-비트 ADC의 N-비트 ADC(414)와 M-비트 DAC(420), M-비트 ADC(424)의 타이밍을 도시한 것이다. 도 5b는 PD(202)에 의해 제공된 포토다이오드 전류(Idiode)의 타이밍을 도시한 것이다. 도 5c는 M-비트 ADC에 의해 M-비트로 변환되고, N-비트 ADC(414)에 의해 N-비트로 변환된 전류(Iadc)의 타이밍을 도시한 것이다. 도 4 및 도 5a 내지 도 5c는, 비트 DAC(430)가 꺼져 있을때(Iadc=Idiode), 그리고, M-비트 DAC(43)가 켜져 있을 때(Iadc=Idiode-Idac)를 도시 한 것이다.

기간(t1) 동안(M-비트 ADC(424)가 켜져있고, M-비트 DAC(430)은 꺼져있고, N-비트 ADC(414)는 꺼져있고, LED 드라이버(206)가 LED(210)를 구동시키지 않을 때), PD(202)는 환경광에 반응한 포토다이오드 전류(Idiode)를 제공하고, M-비트 ADC(424)는 Idiode를 M-비트 코드로 변환시킨다. 결과적으로, 전류(도 4에 도시된 Iacd)는 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 기간(t1) 동안에 Idiode와 동일하다. M-비트 ADC(424)가 켜져 있는 동안, 그것은 디지털 데이터 내에 그것의 입력에서 받아진 아날로그 포토전류로 변환된다. 디지털 데이터는 변환시간(예를 들어, 도 6에 도시된 래치(620)에 의한)의 끝에서 래치되어 지고, M-비트 ADC(424)의 출력에서 제공되어 진다(M-비트 ADC(424)가 온(on)에서 오프(off)로 변환된 후에). 동일한 시간에서, M-비트 ADC(424)는 켜지고, 그것의 변환이 수행된다:M-비트 DAC(430)이꺼지고, 그것의 출력은 0이 되고;N-비트 ADC(414)가 꺼지고, 변황이 실행되지 않고, 그것의 출력은 0이다.

기간(t2, t3 및 t4) 동안(M-비트 ADC(424)가 꺼지고, M-비트 DAC(430)이 켜져있는 동안), M-비트 DAC(430)는 그것의 디지털 입력에서 M-비트 코드에 기초하고, 기간(t1)의 끈에서 M-비트 ADC(424)에 의한 M-비트 코드출력을 받고, M-비트 DAC(430)은 기간(t1) 동안 검출된 환경광을 나타내는 아날로그 전류(Idac)를 출력한다.

기간(t2) 동안, LED 드라이버(206)는 LED(210)을 구동한다. 그것은 Idiode에 기인한다. Idiode는 PD(202)에 의해 검출되고, 물체(201)에 반사된 IR LED(21)로부터의 IR 광과 PD(202)에 의해 검출된 환경광 모두를 나타낸다. 또한, 기간(t2) 동안, N-비트 ADC(414)가 겨지고, 카운팅 업(counting up)한다.

기간(t3) 동안, 비록 LED 드라이버(206)가 LED(210)를더이상 구동하지 않더라도, N-비트 ADC(414)는 여전히 켜져있고, 여전히 카운트업하게 된다. 이러한 이점은 이하에서 자세히 설명하도록 한다.

기간(t4) 동안(그것은 기간(t2)와 기간(t3)을 gkqclsrjs 만큼 길다), LED 드라이버(206)은 LED(210)를 구동하지 않고, 그것은 Idiode가 단지 PD(202)에 의해 검출된 환경광 만을 나타내기 때문이다. 또한, 기간(t4) 동안, N-비트 ADC(414)는 켜져있고, 카운딩 다운(counting down)한다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 기간 (t2, t3 및 t4) 동안, Iadc=Idiode-Idac이다. 이것은 N-비트 ADC(414)가 M-비트 DAC(430)이 켜져있는 동안, 2개의 타임 슬랏 동안 신호(Iadc = Idiode-Idac) 처를 가능하게 한다. 하나의 타임 슬랏 동안 N-비트 ADC(414)는 LED(210)가 그 타임슬랏의 적어도 일부분에서 켜져있는 동안 카운트 업하고, 다른 타임슬랏 동안, N-비트 ADC(414)는 LED(210)가 꺼져있는 동안, 카운트(변환) 다운한다. 일실시예에 따르면, LED는 기간의 단지 일정 부분동안(예를 들어, 그 시간의 반정도)만 켜져 있다. 그 기간에서 N-비트 ADC는 LED 드라이버 타이밍의 포텐셜 지연을 보상하기 위해, N-비트 ADC(414)가 카운트 업하는 동안, 단지 PD(202)가 물체에 반사된 LED 광을 검출하도록 보장하기 위해 카운트 업한다. 다른 방식으로 설명하자면, 본 발명의 일실시예에서는, N-비트 ADC(414)가 기간(즉, t2과 t3 모두에서)동안 카운트 업한다. 그것은 포토 검출기(202)가 물체(201)에 반사된 LED 광을 검출하기 위한 전체 시간을 N-비트 ADC(414)가 카운트 업하도록 보장하기 위해, LED(210)가 켜져있는 시간(즉, 단지 t3 기간)보다 길다.

N-비트 ADC(414)는 카운팅 업, 다운을 완료한 후에, N-비트 데이터를 출력한다. 그것은 물체에 반사된 LED 광의 결과로서 포토다이오드 전류(Idiode) 요소를 나타낸다. 그리고, 환경광에 의해 발생된 포토다이오드 전류와 M-비트 DAC(424)로부터의 출력전류 상이의 차이점에 독립적이다. 즉, ADA 피드백 루프로부터의 잔류(residue))이다. ADA 피드백 루프의 완료와 N-비트 ADC(414)의 업/다운 카운팅을 포함하는 근접 검출 스피드는 환경광을 제거하기 위한 종래의 트랜스임피던스 증폭기 기술을 사용하였을 때 가능한 근접 검출 스피드보다 빠르다. 예를 들어, 종래의 트랜스임피던스 증폭기 기술은 도 1c 및 도 1d에 도시되어 있다.

요약하자면, ADA 피드백 루프는 근접 센싱의 신호 동적 범위를 상당히 증가시킨다. 특별한 LED 타이밍을 갖는 N-비트 ADC(414)의 카운팅 업, 다운 방식은 ADA 피드백 루프로부터의 잔류 영향을 감소시킴으로써 근접 센싱의 감도를 증가시킨다.

도 6은 충전 발랜스 ADCs로서 실행될 수 있는, 도 4의 ADA피드백(404)를 갖는 ADC 내에서, 시간흐름에 따른 N-비트 ADC(414)와 M-비트 ADC(424)의 방법을 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, ADC 각각은 적분기(integrator, 612), 비교기(614), D 플립-플랍(dff), 카운터(618) 및 래치(620)를 포함한다. N-비트 ADC(414)를위해, 카운터(618)은 업/다운 카운터이어야 한다. 다라서, 카운터는 공제(subtraction) 기능을 할 수 있다. M-비트 ADC(424)를 위해, 카운터는 하나의 방향(예를 들면, 업)에서 카운트가 필요하다.

N-비트 ADC(414)에 의해 실행되는 N 비트를 갖는 아날로그-디지털 컨버젼 각각을 위해, 2^N 클락 기간이 필요하다. 각 컨버젼 기간 동안, dff(616)로부터 1초수가(the number of 1s) 카운트 되고, Tclock*Iref의 전하(charge)가 적분기(612)에 전달된다. 여기서, Tclock은 클락기간이다. Irefn은 N-비트ADC(414)와 관련된 기준 전류이다.

[수학식 1]

Iadc * Tclock * 2^N = Trefn * Tclock * DataN

여기서, Iadc은 ADC의 입력에서의 전류이고, DataN은 래치(latch)620)에 의해 래치되어짐으로써, 아날로그-디지털 컨버젼 기간의 끝에서의 카운터의 출력이다. 수학식 1의 좌측은 입력 전류에 의한 적분기로 부터 제거된 전체 전하를 나타낸다. 그리고, 오른쪽은 기준 전류에 의해 적분기에 전달되는 전체 전하를 나타낸다. 수학식 1로부터, N-비트 ADC(414)의 디지털 출력(데이터N)은 이하와 같이 표현된다.

[수학식 2]

데이터N = (Iadc1/Irefn)*2^N - (Iadc2/Irefn)*2^N

= [(Iadc1-Iadc2)/Irefn]*2^N

수학식 2에서, Iadc1은 N-비트 ADC(414)가 켜저있고, 카운팅 업하는 동안, N-비트 ADC(414)의 입력에서의 평균 전류이고, Iadc2는 N-비트 ADC(414)가 켜져있고, 카운팅 다운하는 동안, N-비트 ADC(414)의 입력에서의 평균 전류이다.

유사하게, M-비트 ADC(424)에 의해 실행되는 M비트를 갖는 각 데이터(즉, 아날로그-디지털) 컨버젼을 위해, 2^M 클락 기간이 필요하다. 각 컨버젼 기간동안, dff(616)으로부터 1초수가 카운트 된다. 그리고, Tclock*Irefm의 전하가 적분기(612)에 전달된다. 여기에서 Tclock은 클락 기간이고, Irefmdns M-비트 ADC(424)와 관련된 기준 전류이다.

[수학식 3]

Iadc * Tclock * 2^M = Irefm * Tclock *DataM

수학식 3으로부터, M-비트 ADC(424)의 디지털 출력(DataM) 수학식 4로 표현된다.

[수학식 4]

DataM = (Iadc/Irefm)*2^M

수학식 4는 Iadc는 M-비트 ADC(424)가 켜지고, 카운팅 업하는 동안 M-비트 ADC(424)의 입력에서 평균 전류이다.

본 발명의 일실시예에서, N-비트 ADC(414)와 M-비트 ADC(424)의 다양한 부분이 회로의 사이즈를 감소시키기 위해 공유되어 질 수 있다. 따라서, 칩사이즈가 된다. 예를 들어, 적분기(612), 비교기(614) 및 dff(616)그리고, 카운터(618) 또는 적어도 일부분이 공유되어 질 수 있다. 타이밍 제어 회로 또한, 공유될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 근접 센서는 휴대폰, 휴대기기 등에 포함되는 다양한 시스템에 적용될 수 있다. 도 7의 시스템(700)에 도시된 바와 같이, 근접센서(200)는 서브시스템(706, 예를 들어, 터치-스크링, 디스플레이, 백라이트, 가상 스크롤 휠, 가상 키패드, 네비게이션 등)이 디세이블 또는 이네이블(disable or enable) 한지를 제어하기 위해 사용된다. 예를 들어, 근접 센서는 사람의 손가락과 같은 물체가 접근할 때를 검출하고, 서브시스템(706)에 이네이블(또는 디세이블) 검출에 기반한다. 더 특별하게, 근접센서(200)의 출력이 비교기 또는 프로세서(704)에 제공된다. 예를 들어, 그것은 이네이블한(enabled) 서브시스템(706)이 존재하는 범위 내에 물체가 있는 지는 결정하기 위해, 임계치(threshold)와 근접센서의 출력을 비교할 수 있다. 다중 임계치(multiple threshold)(예를 들어 저장된 디지털 값들)가 사용될 수 있고, 검출된 물체의 근접성에 기반하여 발생되는 하나 이상의 반응이 사용될 수 있다. 예를 들어, 첫번째 반응은 물체가 첫번째 근접 범위 내에 있다면 발생될 수 있고, 물체가 두번째 근접 범위 내에 있다면 두번째 반응이 발생될 수 있다. 표준 반응(exemplary)은 다양한 시스템 및/또는 서브시스템 작동의 시작단계를 포함할 수 있다.

광소스는 LED뿐 아니라 그와 동일한 기능을 하는 다양한 구성 또한, 본 발명의 권리범위에 속한다. 예를 들어, 레이저 다이오드는 LED에 대신하여 광을 제공하는데 사용될 수 있다. 또한, 백열등이 LED에 대신하여 사용될 수 있다. 광소스는 이러한 예들에 제한되지 않고, 다양한 구성을 취할 수 있다. 광소스(예를 들면, LED(21))는 IR 광을 제공하는 것으로서 설명될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 제어된 광 소스는 광의 또 다른 파장 즉, 다양한 스펙트럼(예를 들어, 블루, 그린 또는 레드 광)의 광을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예는 또한, 도 4의 ADA피드백을 갖는 ADC를 지시하고 있고, 그것은 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명되었다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 방법의 하이레벨 흐름도를 도시한 것이다. 도 8의 802 단계에서와 같이, 광소스(예를 들면, 도 2에 210)는 선택적으로 구동되어 진다. 804 및 806 단계에서와 같이, 첫번째 아날로그 신호(광 소스가 광을 전송하기 위해 구동되지 않을 때, 제 1 기간 동안 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는)가 제공되고, M-비트 데이터(광소스가 광을 전송하기 위해 구동되지 않을 때, 제 1 기간 동안, PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는)로 변환된다. 808 단계에서와 같이, M-비트 데이터는 두번째 아날로그 신호, 예를 들면 도 5 및 도 6(광소스가 광을 전송하기 위해 구동되지 않을 때, 제 1 기간 동안, PD에 의해 검출된 광의 휘도를 다시 나타내는)에 Idac로 변환된다. 다시 말해, 804, 806, 808 단계는 아날로그 신호(Idac)를 발생하기 위해 사용되는 아날로그-디지털-아날로그 변환이 있다. 아날로그 신호(Idac)는 기간(t1) 동안의 Idiode와 동일하고, 동적인 (dynamic)범위를 증가하고, 근접센싱의 감도를 증가시키기 위해 사용된다. 810 단계에서와 같이, 제 3 아날로그 신호(예를 들면 도 6 및 도 6의 Iadc)가 제공된다(그것으로부터 공제된, (예를 들어, Iadc = Idiode - Idac) M-비트 DAC에 의해 제공된 제 2 아날로그 신호를 갖는 , 추가 기간 예를 들어, 도 5에서, t2, t3 및 t4 동안, PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 3 아날로그 신호). 812 단계에서와 같이, 제 3 아날로그 신호는 N-비트 데이터로 변환된다(PD에 의해 검출된 환경관 대부분이 제거된 PD에 근접한 물체를 나타내는). 본 발명의 일실시예에 따르면, 추가 기간(예를 들어, 도 5의 t2, t3 및 t4)의 일정 부분(예를 들어, 도 5에서 t2) 동안, 광소스는 광을 송신하기 위해 구동되지 않는다. 이러한 방법은 814 단계에서와 같이, N-비트 데이터에 기반하여 서브시스템을 이네이블 또는 디세이블하는(enable or disable) 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예는 매우 훌륭하게 환경광을 제거하는 동안, 그것은 반사 및/또는 흡수 광필터가 PD(202)를 커버하는 것이 가능하다. 그것은 PD에 도달하는 적외선 환경광을 감소시키게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

Claims

광소스를 선택적으로 구동하도록 적응된 드라이버;
PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 포토다이오드 전류 신호(Idiode)를 생성하도록 적응된 포토다이오드(PD), 상기 PD에 의해 검출된 광은 환경광 및 상기 PD에 근접한 물체에서 반사된 광소스에 의해 송신된 광 중 적어도 하나를 포함할 수 있고;
아날로그-디지털-아날로그(ADA) 피드백을 갖는 아날로그-디지털-컨버터(ADC); 및
상기 드라이버 및 상기 ADA 피드백을 갖는 ADC를 제어하도록 적응된 컨트롤러;를 포함하고,
상기 ADA 피드백을 갖는 ADC의 디지털 출력은 상기 PD에 의해 검출된 상기 환경광의 적어도 대부분이 제거된 상기 PD에 대한 물체의 근접성을 나타내고;
상기 컨트롤러 및 상기 ADA 피드백을 갖는 ADC는
(a) 상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 시간의 제 1 기간 동안, 상기 PD에 의해 검출된 환경광의 휘도를 나타내는 데이터의 M-비트를 생성하고;
(b) 상기 광소스의 적어도 일부가 광을 송신하도록 구동되는, 시간의 또 다른 기간 동안,
(b.1) 상기 M-비트의 데이터를 상기 시간의 제 1 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 환경광의 휘도를 나타내는 제 1 아날로그 신호로 변환하고;
(b.2) 상기 시간의 또 다른 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 2 아날로그 신호를 수신하고;
(b.3) 상기 PD에 의해 검출된 상기 환경광의 적어도 대부분이 제거된 상기 PD에 대한 물체의 근접성을 나타내는 제 3 아날로그 신호를 생성하도록 상기 제 2 아날로그 신호로부터 상기 제 1 아날로그 신호를 감산하며; 그리고
(b.4) 상기 제 3 아날로그 신호를 상기 ADA 피드백을 갖는 ADC의 상기 디지털 출력인 N-비트의 데이터로 변환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 근접 센서.
광소스를 선택적으로 구동하도록 적응된 드라이버;
PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 포토다이오드 전류 신호(Idiode)를 생성하도록 적응된 포토다이오드(PD), 상기 PD에 의해 검출된 상기 광은 환경광 및 상기 PD에 근접한 물체로부터 반사된 상기 광소스에 의해 송신된 광 중 적어도 하나를 포함할 수 있고;
아날로그-디지털-아날로그(ADA) 피드백을 갖는 아날로그-디지털 컨버터(ADC); 및
상기 드라이버 및 상기 ADA 피드백을 갖는 ADC를 제어하도록 적응된 컨트롤러;를 포함하고,
상기 ADA 피드백을 갖는 ADC의 디지털 출력은 상기 PD에 의해 검출된 상기 환경광의 적어도 대부분이 제거된 상기 PD에 대한 물체의 근접성을 나타내고;
상기 ADA 피드백을 갖는 ADC는:
상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 시간의 제 1 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 1 아날로그 신호를 수신하고, 그리고
상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 상기 시간의 제 1 기간 동안 상기 제 1 아날로그 신호를 상기 PD에 의해 검출된 상기 광의 휘도를 나타내는 M-비트의 데이터로 변환하도록
적응된 M-비트 ADC;
상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 상기 시간의 제 1 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는, 상기 M-비트 ADC에 의해 생성된, 상기 M-비트의 데이터를 수신하고; 그리고
상기 광소스가 광을 송신하지 않는 상기 시간의 제 1 기간 동안 상기 M-비트의 데이터를 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 2 아날로그 신호로 변환하도록
적응된 M-비트 디지털-아날로그 컨버터(DAC); 및
상기 M-비트 DAC에 의해 생성된 상기 제 2 아날로그 신호가 제외된 시간의 또 다른 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 3 아날로그 신호를 수신하고, 그리고
상기 제 3 아날로그 신호를 상기 ADA 피드백을 갖는 ADC의 상기 디지털 출력인 N-비트의 데이터로 변환하도록
적응된 N-비트 ADC;를 포함하고,
상기 시간의 또 다른 기간의 일부 동안 상기 광소스는 광을 송신하도록 구동되고, 그리고 시간의 상기 또 다른 기간의 또 다른 부분 동안 상기 광소스는 광을 송신하도록 구동되지 않는 것을 특징으로 하는 근접 센서.
제 2항에 있어서,
상기 광소스가 광을 송신하기 위해 구동되는 동안의 상기 시간의 또 다른 기간의 부분은 상기 광소스가 광을 송신하기 위해 구동되지 않는 동안의 상기 시간의 또 다른 기간의 또 다른 부분보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 근접 센서.
제 3항에 있어서,
상기 N-비트 ADC는 상기 광 소스의 적어도 일부가 광을 송신하도록 구동되는 시간의 또 다른 기간의 부분 동안 카운트 업하고, 그리고 상기 시간의 또 다른 기간의 나머지 동안 카운트 다운해서, 그로써 카운트 값을 생성하는 업-다운 카운터를 포함하고, 상기 시간의 또 다른 기간의 끝에서 상기 카운트 값은 상기 PD에 의해 검출된 환경광의 적어도 대부분이 제거된 상기 PD에 대한 물체의 근접성을 나타내는 상기 N-비트의 데이터인 것을 특징으로 하는 근접 센서.
제 2항에 있어서,
M<N인 것을 특징으로 하는 근접 센서.
제 2항에 있어서,
M≥N인 것을 특징으로 하는 근접 센서.
광소스를 선택적으로 구동하도록 적응된 드라이버;
포토다이오드(PD);
상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 시간의 제 1 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 1 아날로그 신호를 수신하고, 그리고
상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 상기 시간의 제 1 기간 동안 상기 제 1 아날로그 신호를 상기 PD에 의해 검출된 상기 광의 휘도를 나타내는 M-비트의 데이터로 변환하도록
적응된 M-비트 ADC;
상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 상기 시간의 제 1 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 상기 광의 휘도를 나타내는, 상기 M-비트 ADC에 의해 생성된, 상기 M-비트의 데이터를 수신하고; 그리고
상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 상기 시간의 제 1 기간 동안 상기 M-비트의 데이터를 상기 PD에 의해 검출된 상기 광의 휘도를 나타내는 제 2 아날로그 신호로 변환하도록
적응된 M-비트 디지털-아날로그 컨버터(DAC); 및
상기 M-비트 DAC에 의해 생성된 상기 제 2 아날로그 신호가 제외된 시간의 또 다른 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 3 아날로그 신호를 수신하고, 그리고
상기 제 3 아날로그 신호를 상기 PD에 의해 검출된 환경광의 적어도 대부분이 제거된 상기 PD에 대한 물체의 근접성을 나타내는 N-비트의 데이터로 변환하도록
적응된 N-비트 ADC; 및
M-비트 ADC, 상기 M-비트 DAC 및 상기 N-비트 ADC를 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 시간의 또 다른 기간의 일부 동안 상기 광소스는 광을 송신하도록 구동되고, 그리고 상기 시간의 또 다른 기간의 또 다른 부분 동안 상기 광소스는 광을 송신하도록 구동되지 않는 것을 특징으로 하는 근접 센서.
제 7항에 있어서,
상기 컨트롤러는 또한 상기 드라이버를 제어하는 것을 특징으로 하는 근접 센서.
제 7항에 있어서,
상기 광소스가 광을 송신하기 위해 구동되는 동안의 상기 시간의 또 다른 기간의 부분은 상기 광소스가 광을 송신하기 위해 구동되지 않는 상기 시간의 또 다른 기간의 또 다른 부분보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 근접 센서.
제 9항에 있어서,
상기 N-비트 ADC는 광소스의 적어도 일부가 광을 송신하기 위해 구동되는 시간의 또 다른 기간의 부분 동안 카운트 업하고, 그리고 상기 시간의 또 다른 기간의 나머지 동안 카운트 다운해서, 그로써 카운트 값을 생성하는 업-다운 카운터를 포함하고, 상기 시간의 또 다른 기간의 끝에서 상기 카운트 값은 상기 PD에 의해 검출된 환경광의 적어도 대부분이 제거된 상기 PD에 대한 물체의 근접성을 나타내는 상기 N-비트의 데이터인 것을 특징으로 하는 근접 센서.
제 7항에 있어서,
M<N인 것을 특징으로 하는 근접 센서.
제 7항에 있어서,
M≥N인 것을 특징으로 하는 근접 센서.
광소스와 포토다이오드(PD)의 사용방법에 있어서,
(a)상기 광소스를 선택적으로 구동하는 단계;
(b)상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 시간의 제 1 기간 동안, 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 1 아날로그 신호를 생성하는 단계;
(c)상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 상기 시간의 제 1 기간 동안, 상기 제 1 아날로그 신호를 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 M-비트의 데이터로 변환하는 단계;
(d)상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 상기 시간의 제 1 기간 동안, 상기 M-비트의 데이터를 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 2 아날로그 신호로 변환하는 단계;
(e)M-비트 DAC에 의해 생성된 상기 제 2 아날로그 신호가 제외된 시간의 또 다른 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 3 아날로그 신호를 생성하는 단계; 및
(f)상기 제 3 아날로그 신호를 상기 PD에 의해 검출된 환경광의 적어도 대부분이 제거된 상기 PD에 대한 물체의 근접성을 나타내는 N-비트의 데이터로 변환하는 단계;를 포함하고,
상기 시간의 또 다른 기간의 일부 동안 상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되고, 그리고 상기 시간의 또 다른 기간의 또 다른 부분 동안 상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 것을 특징으로 하는 광소스와 포토다이오드(PD)의 사용방법.
제 13항에 있어서,
상기 (f) 단계에서 생성된 상기 N-비트 데이터에 기초한 서브시스템의 작동을 가능하게 하고, 가능하지 않게 하고 또는 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광소스와 포토다이오드(PD)의 사용방법.
제 13항에 있어서,
M<N인 것을 특징으로 하는 광소스와 포토다이오드(PD)의 사용방법.
제 13항에 있어서,
M≥N인 것을 특징으로 하는 광소스와 포토다이오드(PD)의 사용방법.
광소스를 선택적으로 구동하도록 적응된 드라이버;
PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 포토다이오드 전류 신호를 생성하도록 적응된 포토다이오드(PD), 상기 PD에 의해 검출된 광은 환경광 및 상기 PD에 근접한 물체에서 반사된 상기 광소스에 의해 송신된 광 중 적어도 하나를 포함할 수 있고;
아날로그-디지털-아날로그(ADA) 피드백을 갖는 아날로그-디지털 컨버터(ADC), 상기 ADA 피드백을 갖는 ADC의 디지털 출력은 상기 PD에 의해 검출된 상기 환경광의 적어도 대부분이 제거된 상기 PD에 대한 물체의 근접성을 나타내고;
상기 드라이버 및 상기 ADA 피드백을 갖는 ADC를 제어하도록 적응된 컨트롤러;
서브시스템; 및
상기 ADA 피드백을 갖는 ADC의 디지털 출력을 수신하고 그리고 상기 ADA 피드백을 갖는 ADC의 상기 디지털 출력에 기반해서 상기 서브시스템을 가능하게 하거나 가능하지 않게 하는 비교기 또는 프로세서;를 포함하고,
상기 컨트롤러 및 상기 ADA 피드백을 갖는 ADC는
(a) 상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 시간의 제 1 기간 동안, 상기 PD에 의해 검출된 환경광의 휘도를 나타내는 M-비트의 데이터를 생성하고;
(b) 상기 광소스의 적어도 일부가 광을 송신하도록 구동된, 시간의 또 다른 기간 동안,
(b.1) 상기 M-비트의 데이터를 상기 시간의 제 1 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 상기 환경광의 휘도를 나타내는 제 1 아날로그 신호로 변환하고;
(b.2) 상기 시간의 또 다른 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 2 아날로그 신호를 수신하며;
(b.3) 상기 PD에 의해 검출된 상기 환경광의 적어도 대부분이 제거된 상기 PD에 대한 물체의 근접성을 나타내는 제 3 아날로그 신호를 생성하도록 상기 제 2 아날로그 신호로부터 상기 제 1 아날로그 신호를 감산하고; 그리고
(b.4) 상기 제 3 아날로그 신호를 상기 ADA 피드백을 갖는 ADC의 상기 디지털 출력인 N-비트의 데이터로 변환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 17항에 있어서,
상기 서브시스템은:
터치-스크린,
디스플레이,
백라이트,
가상 스크롤 휠,
가상 키패드, 및
네비게이션 패드로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 시스템.
광소스를 선택적으로 구동하는 드라이버;
PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 포토다이오드 전류 신호를 생성하도록 적응된 포토다이오드(PD), 상기 PD에 의해 검출된 광은 환경광 및 상기 PD에 근접한 물체에서 반사된 상기 광소스에 의해 송신된 광 중 적어도 하나를 포함할 수 있고;
상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 시간의 제 1 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 1 아날로그 신호를 수신하며, 그리고
상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 상기 시간의 제 1 기간 동안 상기 제 1 아날로그 신호를 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 M-비트의 데이터로 변환하도록
적응된 M-비트 아날로그-디지털 컨버터(ADC);
상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않은 상기 시간의 제 1 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는, 상기 M-비트 ADC에 의해 생성된, 상기 M-비트의 데이터를 수신하고, 그리고
상기 M-비트의 데이터를 상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 상기 시간의 제 1 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 2 아날로그 신호를 변환하도록
적응된 M-비트 디지털-아날로그 컨버터(DAC); 및
상기 M-비트 DAC에 의해 생성된 상기 제 2 아날로그 신호가 제외된 시간의 또 다른 기간 동안 상기 PD에 의해 검출된 광의 휘도를 나타내는 제 3 아날로그 신호를 수신하고, 그리고
상기 제 3 아날로그 신호를 상기 PD에 의해 검출된 상기 환경광의 적어도 대부분이 제거된 상기 PD에 대한 물체의 접근성을 나타내는 N-비트의 데이터로 변환하도록
적응된 N-비트 ADC;
상기 시간의 또 다른 기간의 일부 동안 상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되고, 그리고 상기 시간의 또 다른 기간의 또 다른 부분 동안 상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않으며,
서브시스템; 및
상기 N-비트 ADC로부터 N-비트의 데이터를 수신하고 그리고 상기 N-비트 ADC로부터 수신된 상기 N-비트의 데이터에 기반해서 상기 서브시스템을 가능하게 하거나 가능하지 않게 할 수 있는 비교기 또는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 19항에 있어서,
상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되는 상기 시간의 또 다른 기간의 부분은 상기 광소스가 광을 송신하도록 구동되지 않는 상기 시간의 또 다른 기간의 또 다른 부분보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 시스템.
제 20항에 있어서,
상기 N-비트 ADC는 상기 광소스의 적어도 일부가 광을 송신하기 위해 구동되는 상기 시간의 또 다른 기간의 부분 동안 카운트 업하고, 그리고 상기 시간의 또 다른 기간의 나머지 동안 카운트 다운하고, 그로써 카운트 값을 생성하는 업-다운 카운터를 포함하고, 상기 시간의 또 다른 기간의 단부에서 상기 카운트 값은 상기 PD에 의해 검출된 환경광의 적어도 대부분이 제거된 상기 PD에 대한 물체의 근접성을 나타내는 상기 N-비트의 데이터인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1항에 있어서,
N-비트 ADC와 M-비트 ADC의 적어도 일부 요소는 서로 공유되는 것을 특징으로 하는 근접 센서.
제 1항에 있어서,
상기 시간의 또 다른 기간의 일부 동안 상기 광소스는 광을 송신하도록 구동되고; 그리고
상기 시간의 또 다른 기간의 또 다른 부분 동안 상기 광소스는 광을 송신하도록 구동되지 않는 것을 특징으로 하는 근접 센서.
제 19항에 있어서,
상기 드라이버, 상기 M-비트 ADC, 상기 M-비트 DAC 및 상기 N-비트 ADC를 제어하도록 적응된 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 19항에 있어서,
상기 M-비트 ADC, 상기 M-비트 DAC 및 상기 N-비트 ADC는 아날로그-디지털-아날로그(ADA) 피드백을 갖는 아날로그-디지털 컨버터(ADC)의 부분이고; 그리고
상기 N-비트 ADC에 의해 생성된 상기 N-비트의 데이터는 상기 ADA 피드백을 갖는 ADC의 디지털 출력인 것을 특징으로 하는 시스템.