[發明專利]暴露于有用光和環境光的光學傳感器的環境光補償的裝置

有效

• 申請號: 201210242217.4
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102879015B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 沃爾夫勒姆·布德;沃爾夫岡·比塞爾
• 申請（專利權）人: 艾爾默斯半導體股份公司
• 主分類號: G01D3/028
• 分類號: G01D3/028
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 周濤;許偉群

相關申請的交叉引用

本發明要求于2011年7月13日提交的第11173802.7號的歐洲專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合于此。

技術領域

本發明涉及一種在暴露于有用光和環境光的光學傳感器中用于環境光補償的裝置。

背景技術

由于光學傳感器使用的是調制或脈沖有用光，所以此應用的核心功能之一在于實現針對環境光(假設為連續的光)的最優補償。對于傳感器的行方式布置和平面布置而言，由于有限的表面所致，補償電路的合理實施成為了一個特別的挑戰。

根據圖1示出的原理，迄今已經使用的很多已知方法是有效的。

光電二極管的由信號光部分I_sig和環境光部分I_gl所構成的電流被放大，并通過適當的濾波器和補償電路而被供應給電源(或電阻)，使得僅信號光(I_sig)保留下來，而環境光(I_gl)被抑制。因而，環境光也可以包括交變分量(例如來自熒光燈)，這些分量也將被適當的濾波器消除。

以上構思受到如下缺點的影響：環境光補償在信號放大器的下游(downstream)執行，使得信號放大器和環境光補償不能再彼此獨立地定尺寸。通過下面描述的本發明的方法，可以消除這種缺點。

發明內容

與以上描述相對應，本發明提出了一種用在暴露于脈沖有用光和分別調制的有用光以及環境光的光學傳感器中的用于環境光補償的裝置，其中，所述裝置包括：

-至少一個第一光電二極管，

-至少一個第二光電二極管，

-所述至少一個第一光電二極管適于被暴露于與所述至少一個第二個光電二極管基本上相同的有用光和環境光，以及

-具有輸入和輸出的電流鏡電路，所述至少一個第一光電二極管被連接到電流鏡電路的輸入并將光電流饋送入所述輸入，所述至少一個第二光電二極管連接到電流鏡電路的輸出并由電流鏡電路饋送電流。

-電流鏡電路包括連接在電流鏡電路的輸入與輸出之間的低通濾波器，以及

-電流鏡電路的輸出提供輸出信號，所述輸出信號表示補償了環境光的有用信號。

根據本發明設置的是，通過至少兩個光電二極管的使用來表示由光學傳感器捕獲的“圖片”的每個像素。由此，有益地保證了第一光電二極管和第二光電二極管同時暴露于相同的有用光和相同的環境光。借助于連接在所述兩個光電二極管之間以及分別連接在第一光電二極管和第二光電二極管的兩個組之間的電流鏡電路，第一光電二極管的光電流被鏡像并且此鏡像電流被提供給第二光電二極管。在這個過程中，環境光在電流鏡電路中被抑制并且分別衰減，這借助于低通濾波器來實現。低通濾波器將允許第一光電二極管的表示有用光的信號以衰減的狀態通過，而將良好并且充分地抑制第一光電二極管的來源于環境光的信號。因此，在輸出端，衰減的鏡像電流信號將與第二光電二極管的電流信號結合，尤其是以相減的方式，使得最終第二光電二極管的表示有用光的電流信號將被留下來。這個信號部分然后將在例如信號放大器中被放大，并根據各個應用被進一步處理。

根據本發明的一個有益實施例，設置的是，積分器在電流鏡電路的輸出的下游連接在所述輸出與所述至少一個第二光電二極管之間，這個積分器在工作中提供表示補償了環境光的有用信號的輸出信號。

適合的是，所述積分器提供一個開關，所述開關在第一光電二極管和第二光電二極管執行有用光捕獲之前打開，并在有用光捕獲之后又關閉。

根據本發明的另一個有益實施例，設置的是，電流鏡電路的低通濾波器連接在第一晶體管的位于電流鏡電路的輸入處的柵極端子與第二晶體管的位于電流鏡電路的輸出處的柵極端子之間。

進一步適合的是，第一晶體管的可控導電路徑與所述至少一個第一光電二極管串聯連接，并且第二晶體管的可控導電路徑與所述至少一個第二光電二極管串聯連接。

根據本發明的另一個有益實施例，設置的是，第一組分別并聯連接的第一光電二極管以及第二組同樣也分別并聯連接的第二光電二極管，并且第一光電二極管和第二光電二極管被布置成交替地彼此相鄰。

根據本發明的另一個有益實施例，設置的是，第一光電二極管的數目與第二光電二極管的數目具有可預設比，并且電流鏡電路根據這個比來產生其輸入處的電流相對于其輸出處的電流的補償比。

附圖說明

在以下的描述中結合附圖更詳細地闡述本發明完整且能夠實施的公開內容，包括本發明的最佳實施方式，使得本領域技術人員能夠實施本發明，在附圖中：

圖1是表示用于光電傳感器中的環境光補償的已知方法的電路圖；