具体实施方式

如图1所示，诸如便携式计算设备(例如，智能手机、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑或可穿戴设备)的主机设备10包括可以直接设置在前玻璃20下方的OLED型或其他显示屏12，前玻璃20可以包括多个反射层。传感器14和22直接设置在显示屏12的一部分的下方，并且可操作以感测环境光以及来自显示器和主机设备10附近的对象的反射。传感器14和22可以包括一个或多个光电二极管或其他光感测元件，每个光电二极管或光感测元件对相应的波长或波长范围(应该尽可能彼此相似)敏感。

光发射器24也直接设置在显示屏12的一部分的下方，并且可操作以发射特定波长或波长范围的光(例如，可见光、红外光或其他合适类型的光)。尽管本公开涉及光发射器和用于接收光信号的传感器，但是也可以使用其他类型的电磁信号。在一些实施方式中，发射器可以是声信号发射器(例如，能够发射超声波信号)，并且传感器可以被设计以检测那些信号。在一些实施方式中，光发射器是垂直腔表面发射激光器(“VCSEL”)。传感器22比传感器14更靠近光发射器24。因此，当设备10附近不存在对象时，由于来自显示屏12的反射而导致的信号的比率有利于传感器22(更靠近光发射器的传感器)。如本公开中所提到的，设备附近的对象指的是在发射的光信号(例如，来自光发射器)的路径内的对象。如本公开中所提到的，不在设备附近的对象指的是不在发射的光信号(例如，来自光发射器)的、使得对象将来自发射器的信号反射到传感器上的路径内的对象。

电子控制单元(ECU)16被配置为向光发射器24发送命令。命令可以包括发射一个或多个脉冲或其他合适的发射的命令。ECU 16还被配置为接收、处理和分析来自传感器14和22的信号。ECU 16可以是例如传感器中枢(sensor hub)的处理器，或便携式计算设备10中的一些其他处理器。ECU16也可以耦合到存储器18。存储器18可以是随机存取存储器、只读存储器和其他合适的存储器中的任何一种。在一些实施方式中，ECU 16可以是为执行有关图2的动作专门设计的硬连线逻辑。

在一些实施方式中，上述组件用于确定对象是否在电子设备附近。图2是示出确定对象在电子设备(例如，电子设备10)附近并基于该确定采取动作的示例的框图。在202，ECU使用光发射器(例如，光发射器24)引起发射。为了引起发射，ECU可以向光发射器发送命令。光发射器接收命令并启动光发射。

在204，ECU从第一传感器接收对应于由第一传感器检测到的发射的第一反射的第一信号，并且从第二传感器接收对应于由第二传感器检测到的发射的第二反射的第二信号。当ECU使光发射器开始发射时，ECU记录在第一传感器和第二传感器两者中接收的信号。当电子设备附近存在对象时(例如，在60毫米的距离处)，传感器(例如，传感器14和传感器22)检测表示来自显示组件和对象这两者的反射的信号。信号在传感器中被处理，并且处理后的数据被传送到ECU(例如，ECU 16)。

在206，ECU计算第一信号和第二信号之间的比率。如果电子设备(例如，电子设备10)附近存在对象，因为来自对象的反射强于来自显示组件的反射，所以由两个传感器(例如，传感器14和传感器22)中的每一个接收的信号在强度上大致相等。因此，在这种情况下，第一信号和第二信号指示来自对象的反射与来自显示屏的层的反射的组合。

然而，如果电子设备附近不存在对象，由于每个传感器距光发射器的距离不同，更靠近光发射器的传感器(例如，传感器22)接收的信号(其表示来自显示组件的反射)比更远离光发射器的传感器(例如，传感器14)接收的信号更强。因此，信号强度的比率有利于更靠近光发射器的传感器。在一些实施方式中，最远的传感器和光发射器之间的距离是最近的传感器和光发射器之间的距离的两倍。在这些和其他实施方式中，二维分散比率(dispersion ratio)大约为2，这导致信号之间的比率大约为4。

图3示出了当电子设备附近存在对象时由两个传感器(例如，传感器1(304)和传感器2(306))检测到的信号。传感器封装302包括第一传感器304和第二传感器306。此外，传感器封装302包括光发射器308。第一传感器304比第二传感器306更靠近光发射器308。图3示出了在显示器312附近的对象310。图3示出了从对象310到传感器304和传感器306的反射。来自显示器312的组件的反射在该图中未示出。与对象310反射的信号的强度相比，这些信号并不占优势。因此，比率向值1移动。

图4示出了当电子设备附近不存在对象时由两个传感器接收的信号。图示400示出了显示器410的组件将光发射器信号402朝向传感器406反射。因为电子设备附近不存在对象，图示400没有示出由传感器406接收的附加信号。图示420示出了来自光发射器424的信号422朝向传感器426反射。与图示400一样，因为电子设备附近不存在对象，图示420没有示出由传感器426接收的附加信号。由传感器406接收的信号的强度高于由传感器426接收的信号的强度，因此，两个信号强度的比率有利于更靠近光发射器的传感器(例如，传感器406)。

在208，ECU将该比率与对象存在阈值进行比较。在一些实施方式中，对象存在阈值存储在电子设备上并由ECU取得以进行比较。阈值可以是接近1的数字，并具有一定的变化幅度以说明环境条件。在一些实施方式中，ECU通过执行一个或多个测试来确定对象存在阈值。当存在对象时，ECU使用光发射器引起发射。例如，ECU可以从用户接收指示电子设备附近存在对象的输入并引起发射。

ECU从第一传感器接收对应于由第一传感器检测到的发射的反射的信号，并且从第二传感器接收对应于由第二传感器检测到的发射的反射的信号。基于接收的信号，ECU计算两个信号之间的比率，并基于该第二比率确定对象存在阈值。在一些实施方式中，ECU将该比率存储为存在阈值。在一些实施方式中，ECU将阈值设定为低于该比率，以允许环境中的一些变化。在一些实施方式中，阈值是固定的数字。

在210，ECU基于该比较来确定存在对象。如果计算出的比率满足阈值，则ECU(例如，ECU 16)确定电子设备(例如，电子设备10)附近存在对象。在212，ECU基于确定存在对象来执行动作。如果电子设备是智能手机，ECU可以关闭设备的显示屏。在一些实施方式中，ECU禁用触摸面板，使得不会意外启动命令。在一些实施方式中，ECU在确定存在对象时，在电子设备上产生通知以执行动作。基于该通知，电子设备可以执行动作(例如，关闭显示屏和/或禁用显示屏上的触摸输入)。

在一些实施方式中，当确定电子设备附近是否存在对象时，ECU考虑环境光。例如，如果光发射器使用某个频率或频率范围(例如，在红外光谱、可见光谱或其他合适的频率下)，相同频率和/或频率范围的环境光可以被传感器检测到，并且被误认为是表示来自设备附近的对象的反射的信号。在一些实施方式中，ECU确定可以影响传感器的环境光的量。例如，在计算比率之前，ECU可以使第一传感器和第二传感器执行环境光测量。为了执行环境光测量(例如，对于适当的频率)，ECU测量在没有发射的情况下由传感器检测到的光量。测量可以在一段时间内进行，并针对发射的定时进行调整。例如，如果发射是某个持续时间的VCSEL脉冲，则ECU针对该持续时间测量环境光的传感器检测。在一些实施方式中，ECU执行多次测量以确定由传感器检测到的环境光的量，并针对适当的持续时间对该确定的量进行平均。

ECU从第一信号和第二信号中减去表示环境光测量中的相应环境光测量的数据。例如，当传感器检测到作为来自光发射器信号的反射的结果而产生的信号时，在某些情况下，结合来自主机设备附近的对象的反射，这些信号可以是能量水平的形式。ECU从检测到的能量水平中减去由ECU在发射之前测量的由环境光贡献的能量。

在一些实施方式中，ECU在比率计算中执行以下动作。ECU针对第一信号计算在第一传感器中接收的第一光量，并且针对第二信号计算在第二传感器中接收的第二光量。例如，两个传感器都可以被配置(例如，通过使用滤波器)为感测特定频率范围内的光。光发射器也可以被配置为发射相同频率范围的光。传感器具有滤光器是有益的，该滤光器在从发射器发送的波长处提供最高的灵敏度。可以使用各种频率范围，包括可见光光谱、红外光光谱或其他合适的频率范围。

因为环境光会干扰系统的操作，所以ECU从第一光量和第二光量中减去指示环境光的信号。取决于环境，环境光通常包括各种频率范围内的光。例如，如果电子设备在室外(例如，在阳光下)，来自太阳的光能可以对检测到的量有所贡献。在另一个示例中，如果电子设备在存在各种人造光源的室内，则来自这些光源的光能可以对检测到的光量有所贡献。然后，ECU计算减去了环境光分量的第一光量和第二光量之间的能量比率。

在一些实施方式中，ECU确定电子设备附近何时不再存在对象。为了实现这一点，ECU在原始发射之后，使用光发射器引起另一发射。ECU从第一传感器和第二传感器接收对应于该特定发射的反射的信号，并计算这些接收信号之间的比率。如果电子设备附近不再存在对象，则接收到的信号将具有向靠近光发射器的传感器倾斜的比率。因此，该比率将不会像在电子设备附近存在对象的情况下那样接近1。ECU将该比率与对象不存在阈值(例如，指示不存在对象的比率)进行比较，并基于该比较确定不再存在对象。

该比率可以存储在电子设备上并被取得以进行比较。为了导出该比率，ECU可以在电子设备附近没有对象时再次执行一个或多个测试。在一些实施方式中，当主机设备附近不存在对象时，ECU向用户呈现提示以执行测试。ECU可以多次执行测试，以确定不存在阈值。基于确定不再存在对象，ECU执行另一动作。例如，当ECU确定不再存在对象时，ECU可以打开显示屏和/或启用电子设备上的触摸面板。当确定不再存在对象时，ECU可以向电子设备产生通知以执行动作。因此，这两个信号指示不存在对象时来自显示屏的反射层的反射。在一些实施方式中，不存在阈值是固定的数字。

在一些实施方式中，ECU使光发射器周期性地产生发射，例如，当没有检测到对象时，每100毫秒产生一次发射，当检测到对象时，每50毫秒产生一次发射。在这种情况下，比率计算和阈值比较发生在每次发射之后。当ECU确定对象现在在电子设备附近时，ECU可以将发射速率改变到更小的周期(例如，从100毫秒到50毫秒)。每次发射后，ECU都会持续计算该比率，并将该比率与对象不存在阈值进行比较。如果ECU确定已经满足对象不存在阈值，则ECU执行另一动作(例如，打开显示屏和/或启用电子设备的触摸面板)。在一些实施方式中，ECU可以将发射速率改变为不太频繁(例如，从50毫秒到100毫秒)。因此，在这些情况下，发射可以包括多个光发射器脉冲，并且来自多个光发射器脉冲的反射可以被聚合。

在一些实施方式中，比率计算和动作确定由比较器模块执行。比较器模块可以包括一个或多个电路(例如，包括各种门)。在一些实施方式中，比较器模块包括软件组件和硬件组件(例如，控制电路)，并且可以被包括在ECU(例如，ECU 16)中。图5示出了比较器模块500的示例。比较器模块500从更靠近光发射器的传感器接收信号数据504，从更远离光发射器的传感器接收信号数据502。在一些实施方式中，接收的数据502和数据504已经被调整以去除检测到的环境光。数据502和数据504在比率除法器506中被接收，在比率除法器506中计算数据504和数据502之间的比率。将计算出的比率与比率开启极限(ratio on limit)508进行比较，以确定是否在电子设备附近检测到对象。比较器模块将该比率与比率关闭极限(ratio off limit)510进行比较，以确定在电子设备附近是否不再检测到对象。

在一些实施方式中，当对象非常靠近(例如，大约5毫米)电子设备时，比率计算通过比较来自传感器的能量检测来补充。图6包括曲线图600，其示出了来自第一传感器和第二传感器的数据值的比率如何随着电子设备和对象之间的距离的变化而变化。曲线602表示代表更靠近光发射器的传感器检测到的能量的数据，而曲线604表示代表更远离光发射器的传感器检测到的能量的数据。在大约7毫米的距离之后，该曲线显示了靠近传感器数据和远离传感器数据之间不断上升的比率，这在曲线602和604上几乎看不到。因此，曲线606显示了比率值相对于对象距离的恒定增加。然而，当对象非常靠近(例如，小于5毫米)电子设备时，该曲线显示该比率可能不是对象存在于电子设备附近的可靠指示符。在这种情况下，ECU可以使用直接反射读数来确定电子设备附近是否有对象。一种场景下这可能是有用的，即当用户将电子设备从侧面而不是从某个距离处拿到用户的耳朵上时。因此，一旦检测到对象，它就在距电子设备非常近的距离处。

图5的比较器也可以用在这个场景中。因此，在一些实施方式中，传感器2数据502被发送到动态求和(running sum)模块512，该模块512连续地对所接收数据的限定数量的最新样本进行求和。传感器1数据504被发送到动态求和模块514，该模块514连续地对所接收数据的限定数量的最新样本进行求和。在一些实施方式中，动态求和模块512和动态求和模块514可以使用滤波器(例如，加法滤波器、平均滤波器或其他合适的滤波器)来修改数据，以便为阈值比较做准备。

将来自动态求和模块514的动态求和数据(其包括来自更靠近光发射器的传感器的数据)与靠近开启极限(close on limit)516(例如，对象存在阈值)进行比较，以确定表示由更靠近的传感器检测到的来自对象的反射的信号是否如此之强以至于对象非常接近(例如，5毫米)电子设备。如果靠近开启极限516满足动态求和514，则将来自动态求和模块512的动态求和数据与远离开启极限(far on limit)526进行比较，以确定表示由更远离光发射器的传感器检测到的来自对象的反射的信号是否如此之强以至于对象非常接近(例如，5毫米)电子设备。在一些实施方式中，是否满足两个阈值的判定被提供给“与”门532，以确定对象是否在电子设备附近。如果基于传感器数据，两个传感器都指示对象非常接近电子设备，“与”门532返回真值结果。在一些实施方式中，代替“与”门532，可以向比较器模块添加“或”门。在这种情况下，如果一个或两个传感器都指示对象在电子设备附近，则该门返回真值结果。“与”门532的结果，或者在一些实施方式中“或”门的结果，与比率阈值比较门的结果一起被提供给“或”门528，以最终确定电子设备附近是否有对象。

比较器模块使用类似的方法来确定对象是否不再在电子设备附近。将来自动态求和模块514的动态求和数据与靠近关闭极限(close off limit)518进行比较，以基于更靠近光发射器的传感器检测到的信号来确定对象是否不再非常接近电子设备。将来自动态求和模块512的动态求和数据与远离关闭极限(far off limit)520进行比较，以基于更远离光发射器的传感器检测到的信号来确定对象是否不再非常接近电子设备。两个比较的结果被提供给“与”门522。如果来自两个传感器的数据都指示对象不再非常接近电子设备，则“与”门522提供真值结果。否则，“与”门522提供假值结果。在一些实施方式中，“与”门522被“或”门代替。如果一个或两个传感器都(基于传感器数据)指示对象不再在电子设备附近，则“或”门提供真值结果。该门的结果被提供给门524，在门524处最终确定对象是否不再在电子设备附近。也就是说，如果比率确定或者门524的结果为真，则比较器模块确定对象不再在电子设备附近。

在一些实施方式中，比较器模块包括持续模块530。持续模块530确定来自门528和/或门524计算结果是否指示状态的改变。例如，对象在设备附近的指示是否是与最后指示不同的指示。如果指示没有不同，则持续模块530不启动输出。然而，如果指示对于限定数量的连续样本不同，则持续模块530启动输出。

本公开中引用的智能手机和其他主机计算设备的设计可以包括一个或多个处理器、一个或多个存储器(例如RAM)、贮存器(例如磁盘或闪存)、用户接口(其可以包括例如键盘、TFT LCD或OLED显示屏、触摸或其他手势传感器、照相机或其他光学传感器、罗盘传感器、3D磁力计、3轴加速度计、3轴陀螺仪、一个或多个麦克风等，连同用于提供图形用户界面的软件指令)、这些元件之间的互连(例如总线)以及用于与其他设备通信的接口(其可以是无线的(例如GSM、3G、4G、CDMA、WiFi、WiMax、Zigbee或蓝牙)和/或有线的(例如通过以太网局域网、T-1互联网连接等))。

本公开中描述的主题和功能操作的各个方面可以在数字电子电路中实现，或者在软件、固件或硬件中实现，包括本说明书中公开的结构及其结构等同物，或者在它们中的一个或多个的组合中实现。电子控制单元包括数字控制电路，该数字控制电路被配置为执行检测设备附近的对象所需的动作，并基于该检测执行动作。在一些实施方式中，ECU包括软件、固件或其他硬件中的一个或多个，以促进本公开的动作。此外，本公开中描述的主题的各方面可以实现为一个或多个计算机程序产品，即编码在计算机可读介质上的计算机程序指令的一个或多个模块，用于由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作。计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、存储设备、影响机器可读传播信号的物质组合，或者它们中的一个或多个的组合。除了硬件之外，该装置可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件的代码。

虽然本说明书包含许多细节，但是这些细节不应该被解释为对本发明的范围或可能要求保护的内容的限制，而是对特定于本发明特定实施例的特征的描述。本说明书中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独实现或者以任何合适的子组合实现。此外，尽管特征可以在上文中被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初被如此要求保护，但是在一些情况下，要求保护的组合中的一个或多个特征可以从该组合中删除，并且要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变型。

类似地，虽然在附图中以特定顺序描述了操作，但是这不应该被理解为要求以所示的特定顺序或先后顺序执行这些操作，或者要求执行所有示出的操作，以获得期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。

已经描述了许多实施例。然而，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。例如，上面描述的一些步骤可以是顺序无关的，因此可以以不同于所描述的顺序来执行。

其他实施方式在以下权利要求的范围内。