光傳感器在手持設(shè)備中擺放位置的幾點(diǎn)考慮

　　光線監(jiān)測(cè)角度

　　環(huán)境光傳感器或接近傳感器的性能之一是其光線監(jiān)測(cè)角度，如圖1和圖2所示。請(qǐng)注意當(dāng)傳感器放在主電路板上時(shí)光感離面板玻璃下方較遠(yuǎn)時(shí)光線監(jiān)測(cè)角度是如何減小的。該距離越大，光線監(jiān)測(cè)角度的減小就越多。

　　在環(huán)境光感測(cè)情形中，環(huán)境光是通過非常有限的透光孔照射到傳感器上的。(系統(tǒng)設(shè)計(jì)中另一個(gè)可選方案是增加一個(gè)導(dǎo)光柱，但這會(huì)增加成本，因此通常不會(huì)被采用。)在接近感測(cè)情形中，只需要在有限的角度感應(yīng)到物體的靠近。所以應(yīng)用的不同所希望的監(jiān)測(cè)角度設(shè)計(jì)是不一樣的。

　　對(duì)于移動(dòng)電話應(yīng)用，需要檢測(cè)的目標(biāo)物通常是人的耳朵或臉頰，以表明使用者正在將電話靠近其頭部。在此具體情況下，較小的光線監(jiān)測(cè)角度也完全可以滿足需要。但是，如果接近傳感器是用于感測(cè)手勢(shì)或者與手或手指的互動(dòng)功能，則光線監(jiān)測(cè)的角度就必須顯著擴(kuò)大。

　　目前尚沒有這類應(yīng)用中關(guān)于光線監(jiān)測(cè)角度的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，所以每個(gè)智能手機(jī)生產(chǎn)商都有各自的規(guī)范。通常，可接受的光線監(jiān)測(cè)角度多為大約距中心±30度，亦即總共60度。

　　內(nèi)部反射干擾

　　光線監(jiān)測(cè)角度不只是受傳感器從FPCB轉(zhuǎn)移到PCB的惟一的影響。由于增加空氣間隙而導(dǎo)致的光路距離的增加還會(huì)造成內(nèi)反射干擾的增加。距離越大，內(nèi)反射光量就越大。目前市面上的許多傳感器不能應(yīng)對(duì)大量的內(nèi)反射。內(nèi)反射干擾會(huì)減小接近檢測(cè)的距離甚至導(dǎo)致光傳感器完全飽和。

　　Intersil的ISL29038包括偏移調(diào)整功能，允許制造商利用該偏移調(diào)整功能對(duì)內(nèi)反射干擾進(jìn)行補(bǔ)償和恢復(fù)到完整檢測(cè)范圍。另外它還包括IR補(bǔ)償功能，允許制造商根據(jù)具體玻璃響應(yīng)來調(diào)整環(huán)境光傳感器響應(yīng)。

　　可通過在IR LED和傳感器之間增加一個(gè)隔斷來改進(jìn)上述傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這個(gè)隔斷的材料應(yīng)當(dāng)采用能完全阻止紅外能量的。有些設(shè)計(jì)中隔斷的選擇還要匹配面板玻璃與電路板之間的距離。雖然這給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了方便，但會(huì)產(chǎn)生盲區(qū)。盲區(qū)是一種有害情形，這時(shí)目標(biāo)物可能已非常靠近傳感器但不能被檢測(cè)到。

　　IR LED有一個(gè)可傳播其能量的區(qū)域，傳感器有一個(gè)可接受信號(hào)的三維區(qū)域。這些區(qū)域通過圖中開口向上的角表示。通過將上述隔斷的高度降低至允許這兩個(gè)相交在面板玻璃處即可消除盲區(qū)。當(dāng)然，有些制造商并不愿意承受增加隔斷帶來的附加成本。

　　其他考慮

　　需要考慮的另一種情況是3合1系統(tǒng)，亦即IR LED與傳感器封裝在一起的單芯片方案。具有偏移調(diào)整功能的3合1解決方案是ISL29147。在這種情形中仍然推薦要加隔斷，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大的不同。對(duì)于3合1系統(tǒng)，很難直接在芯片上加一隔斷來消除IR LED對(duì)傳感器的串?dāng)_。

　　因此常見做法是使用稱為有兩個(gè)孔的硅膠套的結(jié)構(gòu)。硅膠套可在零件上恰當(dāng)?shù)鼗瑒?dòng)，確保內(nèi)置的隔斷正確對(duì)準(zhǔn)，并在手機(jī)(或其他設(shè)備)意外掉落時(shí)不會(huì)因震動(dòng)而導(dǎo)致位置偏移。同樣，硅膠套也有成本，即使有主流傳感器生產(chǎn)商如Intersil提供示范設(shè)計(jì)，一些制造商也會(huì)猶豫是否要添加硅膠套。

　　一些設(shè)計(jì)(如平板電腦和便捷式電腦)只使用環(huán)境光傳感器(ALS)，以便通過低屏幕亮度來省電。ALS零件只接收光。由于其系統(tǒng)沒有發(fā)射元件，所以傳感器從柔性電路板轉(zhuǎn)移到主電路板會(huì)影響光線監(jiān)測(cè)角度，但不會(huì)增加串?dāng)_。

　　同樣，通常也使用周邊圍起來的隔斷來避免來自意想不到的反射光(或者攝像頭模塊的反射光)進(jìn)入零件。ALS是便攜式電腦設(shè)計(jì)的一部分，ISL29023已在Windows 8參考設(shè)計(jì)中，Window 8已集成了ISL29023的驅(qū)動(dòng)軟件。

　　在實(shí)踐中，高性能的手機(jī)仍然使用柔性電路板來使傳感器元件貼近面板玻璃，以提供最佳性能。由于手機(jī)要同時(shí)考慮質(zhì)量與價(jià)格，所以消除柔性電路板的需要就變得更加強(qiáng)烈。

　　傳感器和IR LED可能并非柔性電路板上的唯一元件。它們通常與攝像頭模塊或音頻元件分享電路板空間。如果去除柔性電路板，則需要將這些元件重新排列和放置到主電路板上。