光接近传感器介绍总结汇总

主要内容ALS/PS原理介绍光传感器分类capella（凌耀）简介2in1分离方案和3in1模组方案比较capella推荐结构堆叠建议常见问题分析黑色/白色TP差异问题分析解决黑头发零距离问题现象与分析Q&AALS/PS原理介绍光传感器基础－－光电二极管,光电三极管：在光的照射下，产生微小电流，电流大小随光的强度大小而呈现线性的或非线性的变化。根据光谱特性，光传感器又可以ALS（ambientlightsensor）,UVS（ultravioletsensor),RGB,PS（proximitysensor）等功能检测，其中PS又分为长距离以及短距离接近两种。在手机,平板等消费类领域，主要为环境光ALS以及短距离接近PS光传感器，下面我们重点讨论这两种原理以及应用。ALS/PS原理介绍光谱ALS光谱&PS光谱特性ALS原理介绍ALSALS原理介绍ALS(ambientlightsensor),又称环境光传感器，用来对环境光进行测量，对这种量级的光的测量是由光敏二极管进行的，通过放大，模数转换等处理，将光能量得到量化，通过BB，WLEDdirver控制调节，可使系统调整显示屏亮度。如果所在区域光线较暗，就会减少背光，以节省电力，而且会给用户舒适的体验，反之如果在较亮区域，就会增加显示屏背光亮度。环境光传感器会仿照人眼对光感应的特性来设计，通常会选择和人眼感应最接近的绿光频谱波段作为参照，其中心波段为550nm。PS原理介绍PS原理介绍接近传感器可检测红外线信号。其主要检测的是来自外部的红外线LED的信号。这个LED向上发出红外光，当有物体接近传感器的上方时，进入红外光的发射区域，有些红外线会被反射回传感器。接近传感器中的光敏二极管会接收该反射光。这使系统能够对正在接近的人或物做出反应，典型应用就是在手机打电话过程中，当人脸靠近屏幕时，会自动灭屏，人脸离开时会自动亮起，这样既可以节电又可以防止人脸触碰而产生的误操作。距离传感器通常会采取近红外光谱波段来设计，如780nm，850nm.940nm等。光传感器分类1按功能，可分为ALS,PS,UVS，RGB等2按信号输出类型，可分为模拟输出，数字输出3按器件组合形式，一般可分为ALS，PS2in1模组(PS+IRLED)，2in1分离(ALS+PS)+IRLED，3in1模组(ALS+PS+IRLED)，4in1模组（ALS+PS+IRLED+GRB）等capella（凌耀）简介-1997年成立,专注于光学产品及传感器-公司位置光学部分:U.S(SantaClara,CA)晶圆代工:台积电TSMC封装厂:Lingsen1973年成立,三菱电机技术/Atmel,ST封装厂特点:对于以上ALS,PS，capella品牌是通过COMS工艺，将相应的光敏二极管，放大器以及模数转换等器件集成在芯片中,晶元内部采用Filtron专利以及测试端的O-trim专利，确保输出一致性在+-10％之内并能确保芯片大批量生产。capella（凌耀）简介2in1分离方案和3in1模组方案比较在手机设计中，2in1分离和3in1模组是最常见的2种形式2in1分离方案和3in1模组方案比较13in1体积小，可节约布板面积，摆放也会比较方便。2IN1缺点是布板面积大，不过在面积允许的情况下，研发可根据自身结构情况确定更加合理的中心距以及摆放位置。23in1正常建议是放在FPC上，要求靠近TPlens下表面，省掉中间挡墙设计，间隙正常要求控制在0.5以内。因每台机器的间隙差异性可能会不同，从而导致内部串光存在差异性，所以这种方式对整机结构以及组装的一致性要求更高，也会增加了FPC和ZIF连接器成本。这种设计方式也有可能需要做校准，对2in1形式，因无论什么结构情况都要求必须有挡墙设计，所以如果客户没有明确要求，无需校准，只需要校验功能即可。3挡墙设计防串光方面，2in1和3in1如用rubber，如密封性得到保证，效果没有差异。2in1除了rubber之外，也可以使用成本低的黑色硬质泡棉，因具有弹性，所以即便结构存在差异性，也仍然可以保证整个腔体的密封性，从而可以有效控制串光的变化。2in1分离方案和3in1模组方案比较42in1主板上可以相对放置更深。以capellacm36283+cm36521建议为例，在不加导光柱情况下,PCB到TPlens下表面正常可以到4.5mm,3in1在此情况下性能没有保证5数据输出方面，capella的PS输出值是在0-255之间变化，针对结构的差异,如间隙变化或者是黑色/白色TP等，数据变化没有avago3in1那么大；阀值设置相对简单.6ALS方面，由于3IN1开孔较小，使得ALS方向性很强，即ALS数据会随着方向的变化而改变很大，加大调试ALS的难度。Capella2in1形式芯片cm36283表面本身就是一块玻璃面，可以增大ALS的接收面积,所以ALS的表现会优于常用3IN1形式。capella推荐结构堆叠建议方案1ALS推荐型号：CM3232A3OG22in1分离(ALS+PS)+IRLED推荐型号：CM36283A3OP+CM36521M3OB33in1模组(ALS+PS+IRLED)/PS2in1模组(PS+IRLED)推荐型号：CM36682M3OE/CM36671M3OE备注：cm36682/cm36671HW,MEp2pcm36682/cm36671/cm36283SWp2pCM3232结构堆叠建议CM3232结构堆叠建议DIMA=Tan30*DIMB*2参数：DIMA：开孔尺寸大小DIMB：感光点到TP上表面距离其他补充:1.入射角度越大越好,客户使用的方向性就没有那么强,所以间隙尽可能小，间隙建议不超过2.5mm,如超过建议是加导光柱或架起.2.可见光传感器的周边尽量不要放置其他发光体,如充电灯,信号灯，检查LCD侧边是否有漏光。3.TP透过率基本要求550nm透过率=15%，+-5%一致性,越高越好.4.由于CM36283是一颗接近和可见光二合一的传感器,在手机上的应用主要为了适应接近传感器。但也有部分客户也会只使用ALS功能，只要能符合可见光传感器的使用即可.CM36283＋CM36521结构堆叠建议参数说明：C1：sensorALS/PSPD中心与IRLED发射中心间距H1：PCB至TP玻璃下表面距离（此处TP无ITO层）H2：sensor上表面至TP玻璃下表面距离(sensor高度为1.0mm，H1=H2+1)D1/D2:TPlens开孔直径W1：中间挡墙宽度CM36283＋CM36521结构堆叠建议SensorIRLEDC1H1G11.5mmGlassD1D2H2W1=0.6mmWithoutLightpipeStructurereference，mm为单位C1=3.3-4.2mmH2=0-2.0mD1=D2=2.0-2.2mmW1≥0.6mmH2=2-3.5mmD1=D2=2.2-2.4mmW1≥0.6mmH2＞3.5mmD1=D2=2.4-2.6mmW1≥0.6mmCM36283＋CM36521结构堆叠建议C1=2.4mmH2=0.5-2mmD1=D2=1.5-1.8mmW1=0.6mm特点：用FPC或者小板上抬，可最大程度减小布板面积,替代3in1CM36283＋CM36521结构堆叠建议SensorIRLEDC1H1G11.5mmGlassH2W1=0.6mmD1D2L2L1C1=3.3-4.2mmH2=3.5-4mD1=D2=2.2-2.4mmW1≥0.6mmH2=4-5.0mmD1=D2=2.4-2.6mmW1≥0.6mmWithLightpipeCM36283＋CM36521结构堆叠建议偏心设计说明CM36283ALS/PSPD接收中心位置X轴Y轴CM36283＋CM36521结构堆叠建议CM36283ALS/PS接收中心与本体中心不在同一位置，中心接收点可设于ALSPD与PSPD大致中间位置即可（红色箭头所标注).以芯片中心为原点建立X,Y轴坐标，建议接收中心设于坐标在（0,0.4mm）的位置。以ALS/PSPD中心设计，在接收性能方面会有提升，特别是当PCB距离TP下表面较深的情况下,尤其需要注意。但性能的保证也是需要其他结构设计共同配合才可以完成,如开孔大小,H2,油墨穿透率等。CM362833D偏心截图CM36283+CM36521结构堆叠建议油墨穿透率建议ALS550nm油墨穿透率=15%,+-5%一致性；PS850nm油墨穿透率=75%,+-5%一致性；CM36283+CM36521结构堆叠建议结构注意要点:1.以上结构建议针对电容TP2.如果TP油墨Coating位置有ITO层,对两个器件中间的ITO做切除处理.挡墙必须与Coating层紧密结合.3.挡墙材质使用不透红外的材质.设计处理办法有多种:a中壳衍生到PCB表面,留空间隙使用泡棉填充.中壳与TP紧密粘合,使用黑色双面胶贴,此种方式缺点是如前壳选择白色塑胶透光材质，TP与前壳之间容易串光，需做局部喷黑处理。b.中壳开长方形孔,放置”日”字形状黑色高密度硬质泡棉或者黑色Rubber套.Rubber上部与TP接触处的开孔大于lens开孔直径0.1-0.2mm.此方式最为常用且稳定性高.4.当间隙H2大于3.5mm时,通过将器件放置于FPC上或小板或加导光柱是比较好的解决办法.CM36682结构堆叠建议参数备注：C1：sensorALS/PSPD中心与IRLED发光中心间距H1：PCB至TP玻璃下表面距离H2：sensor上表面至TP玻璃下表面距离(sensor高度为1.1mm,H1=H2+1.1)D1/D2:TPlens开孔直径W1:rubber中间挡墙上表面宽度W2：rubber中间挡墙下表面宽度CM36682结构堆叠建议架起方式CM36682结构堆叠建议结构建议：1当间隙大于0.3mm时候，需要加装rubber,以防内部串光过大2当间隙小于等于0.3mm时，信噪比能满足要求，可不加装rubber,但考虑实际组装中存在公差，为确保内部串光一致性，仍建议加装rubber。2也可通过在FPC底部加泡棉的方式，使CM36682抬高，和TP玻璃下表面做到无间隙，这样既不会因组装公差碰坏，也可保证串光一致性。CM36682结构堆叠建议放主板Structurereference，mm为单位C1=2.6mmH1=H2+1.1H2=0-1mmD1=D2=1.6-2.0mmW1=0.4mm,W2≤1.0mmH2=1-2mmD1=D2=2.0-2.2mmW1=0.4mm,W2≤1.0mmH2=2-3mmD1=D2=2.2-2.4mmW1=0.4mm,W2≤1.0mmCM36682结构堆叠建议Rubber设计建议：1器件放主板，间隙相对会偏大，rubber可建议做成圆锥形开孔，中间挡墙上表面宽度做成0.4mm,下表面宽度小于1.0mm，该设计可进一步增大开孔区域并有利于减少光学死区面积.2当间隙2mm时，建议左边ALS+PS接收上方rubber开孔略大于右边IRLED发射上方rubber开孔，建议大0.3-0.4mm，有利于性能接收，特别是ALS性能,例如发射孔如开2.0mm，接收孔可开到2.3-2.4mm.CM36682结构堆叠建议油墨穿透率建议ALS550nm油墨穿透率=15%,+-5%一致性；PS940nm油墨穿透率=75%,+-5%一致性；说明：经和莱宝，信利以及其他TP厂商确认，油墨穿透率都为截止型，即从800nm波段以上的穿透率数据都是平滑且缓慢变大的（见下图蓝色标记部分）。如TP厂家测试设备的检测波段无法达到940nm,建议仍是按照之前要求850nm来管控油墨一致性即可。CM36682结构堆叠建议油墨穿透率曲线CM36682结构堆叠建议油墨穿透率曲线常见问题分析1.打电话未靠近，直接灭屏原因：说明模组正常工作，但串光值大于软件设定阈值分析：•客户手模组装，导致串光•客户TP未和机壳贴住或者未组装rubber挡墙就做测试，导