手機批量光學(xué)傳感器的在線校準(zhǔn)方案

劉練　王青君

摘 要：為了進一步完善智能手機，人們開發(fā)出了新一代的光學(xué)傳感器，它能夠采集、判斷外界的光強，從而自動調(diào)節(jié)手機的LCD亮度，這一功能的開發(fā)不僅能使用戶使用起來更加舒服，還能降低功耗，延長電池的使用時間。然而，由于觸摸屏玻璃的批量性透光率不一致，因此可能會導(dǎo)致在同一個環(huán)境中，同一型號的兩臺手機的LCD亮度不同。

關(guān)鍵詞：光學(xué)傳感器；透光率；智能手機；LCD

中圖分類號：TP212 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0124-02

科技的發(fā)展給人們的工作和生活帶來了很多便利，手機對人們來說更是到了不可缺少的地步。隨著技術(shù)的進步，手機已經(jīng)不僅僅是通信工具，而是擁有各項強大功能的必備品。時代的發(fā)展，使人們對手機的要求不斷提高，手機變得更加智能化和人性化。在這樣的背景下，各種應(yīng)用于手機的傳感器應(yīng)運而生。

光學(xué)傳感器，是目前智能手機的標(biāo)配，它能夠通過測試外部光強來調(diào)節(jié)手機自身的亮度，使用戶有一個好的視覺環(huán)境，同時也能增強手機電池的使用時間。但是，由于觸摸屏的透光率一致性問題，可能會導(dǎo)致光學(xué)傳感器采集的數(shù)據(jù)不一致，造成兩臺同樣的手機放在同一個環(huán)境下，其LCD的亮度可能不同。

1 光學(xué)傳感器在實驗室的測試方案

手機光學(xué)傳感器的采樣值和光強之間的關(guān)系用一元函數(shù)來表示：

Y=aX+b. （1）

公式（1）中：Y——采樣光強值；

X——光強；

a，b——調(diào)整補償值。

現(xiàn)有光學(xué)傳感器的調(diào)整補償值一般都是在實驗室利用小規(guī)模（比如100臺）的統(tǒng)計樣本來確定，然后將得到的補償值作為默認(rèn)參數(shù)寫入手機軟件中，最后將軟件下載到生產(chǎn)線上的每一臺手機里面。

由于手機本身設(shè)計的因素（例如觸摸屏透光率）和生產(chǎn)線上的干擾（例如日光燈、工人的影子），默認(rèn)的補償參數(shù)a，b并非對每一臺手機都是完全有效的。

將寫入默認(rèn)參數(shù)的20臺手機拿到實驗室，選取三種光強，得到了每臺手機光學(xué)傳感器讀取的數(shù)據(jù)，詳細數(shù)據(jù)如圖1所示。

從圖1中可以看出，20臺手機的測試值非常分散。

2 光學(xué)傳感器的在線校準(zhǔn)測試方案

我們可以在手機生產(chǎn)線上，人為地創(chuàng)造一個固定光強的環(huán)境，然后對每一臺手機的光學(xué)傳感器做在線校準(zhǔn)，并將校準(zhǔn)后的補償值分別寫入每一臺手機。該設(shè)計采用的校準(zhǔn)方法是將光學(xué)傳感器補償值的設(shè)定放到常規(guī)的生產(chǎn)測試中去，以涵蓋每一臺出廠的手機，從而最大化地確保同款手機之間光學(xué)傳感器的一致性。

2.1 在線校準(zhǔn)的條件

2.1.1 封閉的環(huán)境

為了讓光學(xué)傳感器的校準(zhǔn)更加精準(zhǔn)，我們需要在生產(chǎn)線上設(shè)置一個封閉的環(huán)境。在這個環(huán)境中，要排除生產(chǎn)線上其他的人為干擾，例如工廠照明設(shè)備、工人的影子等?？梢栽趭A具上設(shè)計出一個屏蔽蓋，當(dāng)蓋子放下的時候，能夠?qū)⑹謾C上的光學(xué)傳感器覆蓋在內(nèi)部，從而形成一個小型的封閉環(huán)境。

2.1.2 固定的光源

為了對光學(xué)傳感器的校準(zhǔn)，還必須選取穩(wěn)定的光源。在點光源和面光源中，為了保證整個封閉環(huán)境光強的一致性，需要選取面光源來對光學(xué)傳感器進行校準(zhǔn)。

2.1.3 漫反射條件

為了保證光源的一致性，我們需要使用毛玻璃來保證漫反射。將一塊LCD屏和一塊毛玻璃疊加在一起，然后將其放置在屏蔽蓋內(nèi)部，從而為光學(xué)傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)的面光源。

2.2 在線校準(zhǔn)及其測試流程

在線光學(xué)校準(zhǔn)系統(tǒng)如圖2所示。

從圖2中可以看到，在線光學(xué)校準(zhǔn)系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：①電源和型號。keithley2306，雙通道輸出，可編程電源，提供手機供電和LCD面光源供電。②PC安裝測試程序。可控制電源輸入和手機參數(shù)的讀寫。③夾具。用于固定手機，并為光學(xué)校準(zhǔn)提供一個封閉的環(huán)境。

LCD工作的電壓為3.5～5.5 V。對于不同的電壓，光強是不同的。將一部去掉觸摸屏后的手機作為標(biāo)準(zhǔn)機，從理論上來說，這部手機測得的光強是光學(xué)傳感器讀取的真實值，例如：3.5 V——3 000 candela（光強的單位），4.5 V——4 000 candela，5.5 V——5 000 candela。

將標(biāo)準(zhǔn)機測得的數(shù)據(jù)輸入測試程序，然后把生產(chǎn)線上待測的手機放在夾具上，開始真正的校準(zhǔn)測試流程。具體流程為：①程序設(shè)置LCD的電壓為3.5 V，對應(yīng)光強為X1.發(fā)送指令給手機，要求讀取采樣值Y1，Y1=aX1+b.②程序設(shè)置LCD電壓為5.5 V，對應(yīng)光強為X2.發(fā)送指令給手機，要求讀取采樣值Y2，Y2=aX2+b.③通過兩組一元函數(shù)，程序算出該臺手機的a，b值，然后寫入手機中。④程序設(shè)置LCD的電壓為4.5 V，對應(yīng)光強為X3.發(fā)送指令給手機，要求讀取采樣值Y3，Y3=aX3+b.⑤根據(jù)程序判斷得到的Y3值是否符合光強的要求，例如3 995 candela

3 校準(zhǔn)后的手機光強

選取生產(chǎn)線上做過光學(xué)傳感器校準(zhǔn)后的20臺手機，在實驗室同樣的光源條件下，讀取手機的光強，詳細數(shù)據(jù)如圖3所示。從圖3中可以看出，20臺手機之間測試值的差別變小了。

4 結(jié)束語

上文闡述了手機光學(xué)傳感器的原理和在實際生產(chǎn)過程中可能碰到的問題，并證明了在線校準(zhǔn)這一方式能夠有效地消除因手機物料原因和產(chǎn)線中的因素帶來的影響，提高手機光學(xué)傳感器的一致性。

參考文獻

[1]科瑞特·森科韋.化學(xué)傳感器·傳感器技術(shù)（第9冊）： 光學(xué)傳感器[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2013.

〔編輯：王霞〕

摘 要：為了進一步完善智能手機，人們開發(fā)出了新一代的光學(xué)傳感器，它能夠采集、判斷外界的光強，從而自動調(diào)節(jié)手機的LCD亮度，這一功能的開發(fā)不僅能使用戶使用起來更加舒服，還能降低功耗，延長電池的使用時間。然而，由于觸摸屏玻璃的批量性透光率不一致，因此可能會導(dǎo)致在同一個環(huán)境中，同一型號的兩臺手機的LCD亮度不同。

關(guān)鍵詞：光學(xué)傳感器；透光率；智能手機；LCD

中圖分類號：TP212 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0124-02

科技的發(fā)展給人們的工作和生活帶來了很多便利，手機對人們來說更是到了不可缺少的地步。隨著技術(shù)的進步，手機已經(jīng)不僅僅是通信工具，而是擁有各項強大功能的必備品。時代的發(fā)展，使人們對手機的要求不斷提高，手機變得更加智能化和人性化。在這樣的背景下，各種應(yīng)用于手機的傳感器應(yīng)運而生。

光學(xué)傳感器，是目前智能手機的標(biāo)配，它能夠通過測試外部光強來調(diào)節(jié)手機自身的亮度，使用戶有一個好的視覺環(huán)境，同時也能增強手機電池的使用時間。但是，由于觸摸屏的透光率一致性問題，可能會導(dǎo)致光學(xué)傳感器采集的數(shù)據(jù)不一致，造成兩臺同樣的手機放在同一個環(huán)境下，其LCD的亮度可能不同。

1 光學(xué)傳感器在實驗室的測試方案

手機光學(xué)傳感器的采樣值和光強之間的關(guān)系用一元函數(shù)來表示：

Y=aX+b. （1）

公式（1）中：Y——采樣光強值；

X——光強；

a，b——調(diào)整補償值。

現(xiàn)有光學(xué)傳感器的調(diào)整補償值一般都是在實驗室利用小規(guī)模（比如100臺）的統(tǒng)計樣本來確定，然后將得到的補償值作為默認(rèn)參數(shù)寫入手機軟件中，最后將軟件下載到生產(chǎn)線上的每一臺手機里面。

由于手機本身設(shè)計的因素（例如觸摸屏透光率）和生產(chǎn)線上的干擾（例如日光燈、工人的影子），默認(rèn)的補償參數(shù)a，b并非對每一臺手機都是完全有效的。

將寫入默認(rèn)參數(shù)的20臺手機拿到實驗室，選取三種光強，得到了每臺手機光學(xué)傳感器讀取的數(shù)據(jù)，詳細數(shù)據(jù)如圖1所示。

從圖1中可以看出，20臺手機的測試值非常分散。

2 光學(xué)傳感器的在線校準(zhǔn)測試方案

我們可以在手機生產(chǎn)線上，人為地創(chuàng)造一個固定光強的環(huán)境，然后對每一臺手機的光學(xué)傳感器做在線校準(zhǔn)，并將校準(zhǔn)后的補償值分別寫入每一臺手機。該設(shè)計采用的校準(zhǔn)方法是將光學(xué)傳感器補償值的設(shè)定放到常規(guī)的生產(chǎn)測試中去，以涵蓋每一臺出廠的手機，從而最大化地確保同款手機之間光學(xué)傳感器的一致性。

2.1 在線校準(zhǔn)的條件

2.1.1 封閉的環(huán)境

為了讓光學(xué)傳感器的校準(zhǔn)更加精準(zhǔn)，我們需要在生產(chǎn)線上設(shè)置一個封閉的環(huán)境。在這個環(huán)境中，要排除生產(chǎn)線上其他的人為干擾，例如工廠照明設(shè)備、工人的影子等?？梢栽趭A具上設(shè)計出一個屏蔽蓋，當(dāng)蓋子放下的時候，能夠?qū)⑹謾C上的光學(xué)傳感器覆蓋在內(nèi)部，從而形成一個小型的封閉環(huán)境。

2.1.2 固定的光源

為了對光學(xué)傳感器的校準(zhǔn)，還必須選取穩(wěn)定的光源。在點光源和面光源中，為了保證整個封閉環(huán)境光強的一致性，需要選取面光源來對光學(xué)傳感器進行校準(zhǔn)。

2.1.3 漫反射條件

為了保證光源的一致性，我們需要使用毛玻璃來保證漫反射。將一塊LCD屏和一塊毛玻璃疊加在一起，然后將其放置在屏蔽蓋內(nèi)部，從而為光學(xué)傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)的面光源。

2.2 在線校準(zhǔn)及其測試流程

在線光學(xué)校準(zhǔn)系統(tǒng)如圖2所示。

從圖2中可以看到，在線光學(xué)校準(zhǔn)系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：①電源和型號。keithley2306，雙通道輸出，可編程電源，提供手機供電和LCD面光源供電。②PC安裝測試程序?？煽刂齐娫摧斎牒褪謾C參數(shù)的讀寫。③夾具。用于固定手機，并為光學(xué)校準(zhǔn)提供一個封閉的環(huán)境。

LCD工作的電壓為3.5～5.5 V。對于不同的電壓，光強是不同的。將一部去掉觸摸屏后的手機作為標(biāo)準(zhǔn)機，從理論上來說，這部手機測得的光強是光學(xué)傳感器讀取的真實值，例如：3.5 V——3 000 candela（光強的單位），4.5 V——4 000 candela，5.5 V——5 000 candela。

將標(biāo)準(zhǔn)機測得的數(shù)據(jù)輸入測試程序，然后把生產(chǎn)線上待測的手機放在夾具上，開始真正的校準(zhǔn)測試流程。具體流程為：①程序設(shè)置LCD的電壓為3.5 V，對應(yīng)光強為X1.發(fā)送指令給手機，要求讀取采樣值Y1，Y1=aX1+b.②程序設(shè)置LCD電壓為5.5 V，對應(yīng)光強為X2.發(fā)送指令給手機，要求讀取采樣值Y2，Y2=aX2+b.③通過兩組一元函數(shù)，程序算出該臺手機的a，b值，然后寫入手機中。④程序設(shè)置LCD的電壓為4.5 V，對應(yīng)光強為X3.發(fā)送指令給手機，要求讀取采樣值Y3，Y3=aX3+b.⑤根據(jù)程序判斷得到的Y3值是否符合光強的要求，例如3 995 candela

3 校準(zhǔn)后的手機光強

選取生產(chǎn)線上做過光學(xué)傳感器校準(zhǔn)后的20臺手機，在實驗室同樣的光源條件下，讀取手機的光強，詳細數(shù)據(jù)如圖3所示。從圖3中可以看出，20臺手機之間測試值的差別變小了。

4 結(jié)束語

上文闡述了手機光學(xué)傳感器的原理和在實際生產(chǎn)過程中可能碰到的問題，并證明了在線校準(zhǔn)這一方式能夠有效地消除因手機物料原因和產(chǎn)線中的因素帶來的影響，提高手機光學(xué)傳感器的一致性。

參考文獻

[1]科瑞特·森科韋.化學(xué)傳感器·傳感器技術(shù)（第9冊）： 光學(xué)傳感器[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2013.

〔編輯：王霞〕

摘 要：為了進一步完善智能手機，人們開發(fā)出了新一代的光學(xué)傳感器，它能夠采集、判斷外界的光強，從而自動調(diào)節(jié)手機的LCD亮度，這一功能的開發(fā)不僅能使用戶使用起來更加舒服，還能降低功耗，延長電池的使用時間。然而，由于觸摸屏玻璃的批量性透光率不一致，因此可能會導(dǎo)致在同一個環(huán)境中，同一型號的兩臺手機的LCD亮度不同。

關(guān)鍵詞：光學(xué)傳感器；透光率；智能手機；LCD

中圖分類號：TP212 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0124-02

科技的發(fā)展給人們的工作和生活帶來了很多便利，手機對人們來說更是到了不可缺少的地步。隨著技術(shù)的進步，手機已經(jīng)不僅僅是通信工具，而是擁有各項強大功能的必備品。時代的發(fā)展，使人們對手機的要求不斷提高，手機變得更加智能化和人性化。在這樣的背景下，各種應(yīng)用于手機的傳感器應(yīng)運而生。

光學(xué)傳感器，是目前智能手機的標(biāo)配，它能夠通過測試外部光強來調(diào)節(jié)手機自身的亮度，使用戶有一個好的視覺環(huán)境，同時也能增強手機電池的使用時間。但是，由于觸摸屏的透光率一致性問題，可能會導(dǎo)致光學(xué)傳感器采集的數(shù)據(jù)不一致，造成兩臺同樣的手機放在同一個環(huán)境下，其LCD的亮度可能不同。

1 光學(xué)傳感器在實驗室的測試方案

手機光學(xué)傳感器的采樣值和光強之間的關(guān)系用一元函數(shù)來表示：

Y=aX+b. （1）

公式（1）中：Y——采樣光強值；

X——光強；

a，b——調(diào)整補償值。

現(xiàn)有光學(xué)傳感器的調(diào)整補償值一般都是在實驗室利用小規(guī)模（比如100臺）的統(tǒng)計樣本來確定，然后將得到的補償值作為默認(rèn)參數(shù)寫入手機軟件中，最后將軟件下載到生產(chǎn)線上的每一臺手機里面。

由于手機本身設(shè)計的因素（例如觸摸屏透光率）和生產(chǎn)線上的干擾（例如日光燈、工人的影子），默認(rèn)的補償參數(shù)a，b并非對每一臺手機都是完全有效的。

將寫入默認(rèn)參數(shù)的20臺手機拿到實驗室，選取三種光強，得到了每臺手機光學(xué)傳感器讀取的數(shù)據(jù)，詳細數(shù)據(jù)如圖1所示。

從圖1中可以看出，20臺手機的測試值非常分散。

2 光學(xué)傳感器的在線校準(zhǔn)測試方案

我們可以在手機生產(chǎn)線上，人為地創(chuàng)造一個固定光強的環(huán)境，然后對每一臺手機的光學(xué)傳感器做在線校準(zhǔn)，并將校準(zhǔn)后的補償值分別寫入每一臺手機。該設(shè)計采用的校準(zhǔn)方法是將光學(xué)傳感器補償值的設(shè)定放到常規(guī)的生產(chǎn)測試中去，以涵蓋每一臺出廠的手機，從而最大化地確保同款手機之間光學(xué)傳感器的一致性。

2.1 在線校準(zhǔn)的條件

2.1.1 封閉的環(huán)境

為了讓光學(xué)傳感器的校準(zhǔn)更加精準(zhǔn)，我們需要在生產(chǎn)線上設(shè)置一個封閉的環(huán)境。在這個環(huán)境中，要排除生產(chǎn)線上其他的人為干擾，例如工廠照明設(shè)備、工人的影子等?？梢栽趭A具上設(shè)計出一個屏蔽蓋，當(dāng)蓋子放下的時候，能夠?qū)⑹謾C上的光學(xué)傳感器覆蓋在內(nèi)部，從而形成一個小型的封閉環(huán)境。

2.1.2 固定的光源

為了對光學(xué)傳感器的校準(zhǔn)，還必須選取穩(wěn)定的光源。在點光源和面光源中，為了保證整個封閉環(huán)境光強的一致性，需要選取面光源來對光學(xué)傳感器進行校準(zhǔn)。

2.1.3 漫反射條件

為了保證光源的一致性，我們需要使用毛玻璃來保證漫反射。將一塊LCD屏和一塊毛玻璃疊加在一起，然后將其放置在屏蔽蓋內(nèi)部，從而為光學(xué)傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)的面光源。

2.2 在線校準(zhǔn)及其測試流程

在線光學(xué)校準(zhǔn)系統(tǒng)如圖2所示。

從圖2中可以看到，在線光學(xué)校準(zhǔn)系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：①電源和型號。keithley2306，雙通道輸出，可編程電源，提供手機供電和LCD面光源供電。②PC安裝測試程序?？煽刂齐娫摧斎牒褪謾C參數(shù)的讀寫。③夾具。用于固定手機，并為光學(xué)校準(zhǔn)提供一個封閉的環(huán)境。

LCD工作的電壓為3.5～5.5 V。對于不同的電壓，光強是不同的。將一部去掉觸摸屏后的手機作為標(biāo)準(zhǔn)機，從理論上來說，這部手機測得的光強是光學(xué)傳感器讀取的真實值，例如：3.5 V——3 000 candela（光強的單位），4.5 V——4 000 candela，5.5 V——5 000 candela。

將標(biāo)準(zhǔn)機測得的數(shù)據(jù)輸入測試程序，然后把生產(chǎn)線上待測的手機放在夾具上，開始真正的校準(zhǔn)測試流程。具體流程為：①程序設(shè)置LCD的電壓為3.5 V，對應(yīng)光強為X1.發(fā)送指令給手機，要求讀取采樣值Y1，Y1=aX1+b.②程序設(shè)置LCD電壓為5.5 V，對應(yīng)光強為X2.發(fā)送指令給手機，要求讀取采樣值Y2，Y2=aX2+b.③通過兩組一元函數(shù)，程序算出該臺手機的a，b值，然后寫入手機中。④程序設(shè)置LCD的電壓為4.5 V，對應(yīng)光強為X3.發(fā)送指令給手機，要求讀取采樣值Y3，Y3=aX3+b.⑤根據(jù)程序判斷得到的Y3值是否符合光強的要求，例如3 995 candela

3 校準(zhǔn)后的手機光強

選取生產(chǎn)線上做過光學(xué)傳感器校準(zhǔn)后的20臺手機，在實驗室同樣的光源條件下，讀取手機的光強，詳細數(shù)據(jù)如圖3所示。從圖3中可以看出，20臺手機之間測試值的差別變小了。

4 結(jié)束語

上文闡述了手機光學(xué)傳感器的原理和在實際生產(chǎn)過程中可能碰到的問題，并證明了在線校準(zhǔn)這一方式能夠有效地消除因手機物料原因和產(chǎn)線中的因素帶來的影響，提高手機光學(xué)傳感器的一致性。

參考文獻

[1]科瑞特·森科韋.化學(xué)傳感器·傳感器技術(shù)（第9冊）： 光學(xué)傳感器[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2013.

〔編輯：王霞〕