手機批量光學傳感器的在線校準方案

劉練　王青君

摘 要：為了進一步完善智能手機，人們開發出了新一代的光學傳感器，它能夠采集、判斷外界的光強，從而自動調節手機的LCD亮度，這一功能的開發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，因此可能會導致在同一個環境中，同一型號的兩臺手機的LCD亮度不同。

關鍵詞：光學傳感器；透光率；智能手機；LCD

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

科技的發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。隨著技術的進步，手機已經不僅僅是通信工具，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，各種應用于手機的傳感器應運而生。

光學傳感器，是目前智能手機的標配，它能夠通過測試外部光強來調節手機自身的亮度，使用戶有一個好的視覺環境，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，可能會導致光學傳感器采集的數據不一致，造成兩臺同樣的手機放在同一個環境下，其LCD的亮度可能不同。

1 光學傳感器在實驗室的測試方案

手機光學傳感器的采樣值和光強之間的關系用一元函數來表示：

Y=aX+b. （1）

公式（1）中：Y——采樣光強值；

X——光強；

a，b——調整補償值。

現有光學傳感器的調整補償值一般都是在實驗室利用小規模（比如100臺）的統計樣本來確定，然后將得到的補償值作為默認參數寫入手機軟件中，最后將軟件下載到生產線上的每一臺手機里面。

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

將寫入默認參數的20臺手機拿到實驗室，選取三種光強，得到了每臺手機光學傳感器讀取的數據，詳細數據如圖1所示。

從圖1中可以看出，20臺手機的測試值非常分散。

2 光學傳感器的在線校準測試方案

我們可以在手機生產線上，人為地創造一個固定光強的環境，然后對每一臺手機的光學傳感器做在線校準，并將校準后的補償值分別寫入每一臺手機。該設計采用的校準方法是將光學傳感器補償值的設定放到常規的生產測試中去，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傳感器的一致性。

2.1 在線校準的條件

2.1.1 封閉的環境

為了讓光學傳感器的校準更加精準，我們需要在生產線上設置一個封閉的環境。在這個環境中，要排除生產線上其他的人為干擾，例如工廠照明設備、工人的影子等。可以在夾具上設計出一個屏蔽蓋，當蓋子放下的時候，能夠將手機上的光學傳感器覆蓋在內部，從而形成一個小型的封閉環境。

2.1.2 固定的光源

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

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部，從而為光學傳感器提供標準的面光源。

2.2 在線校準及其測試流程

在線光學校準系統如圖2所示。

從圖2中可以看到，在線光學校準系統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的讀寫。③夾具。用于固定手機，并為光學校準提供一個封閉的環境。

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準機，從理論上來說，這部手機測得的光強是光學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。

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

3 校準后的手機光強

選取生產線上做過光學傳感器校準后的20臺手機，在實驗室同樣的光源條件下，讀取手機的光強，詳細數據如圖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 結束語

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

參考文獻

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

〔編輯：王霞〕

摘 要：為了進一步完善智能手機，人們開發出了新一代的光學傳感器，它能夠采集、判斷外界的光強，從而自動調節手機的LCD亮度，這一功能的開發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，因此可能會導致在同一個環境中，同一型號的兩臺手機的LCD亮度不同。

關鍵詞：光學傳感器；透光率；智能手機；LCD

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

科技的發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。隨著技術的進步，手機已經不僅僅是通信工具，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，各種應用于手機的傳感器應運而生。

光學傳感器，是目前智能手機的標配，它能夠通過測試外部光強來調節手機自身的亮度，使用戶有一個好的視覺環境，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，可能會導致光學傳感器采集的數據不一致，造成兩臺同樣的手機放在同一個環境下，其LCD的亮度可能不同。

1 光學傳感器在實驗室的測試方案

手機光學傳感器的采樣值和光強之間的關系用一元函數來表示：

Y=aX+b. （1）

公式（1）中：Y——采樣光強值；

X——光強；

a，b——調整補償值。

現有光學傳感器的調整補償值一般都是在實驗室利用小規模（比如100臺）的統計樣本來確定，然后將得到的補償值作為默認參數寫入手機軟件中，最后將軟件下載到生產線上的每一臺手機里面。

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

將寫入默認參數的20臺手機拿到實驗室，選取三種光強，得到了每臺手機光學傳感器讀取的數據，詳細數據如圖1所示。

從圖1中可以看出，20臺手機的測試值非常分散。

2 光學傳感器的在線校準測試方案

我們可以在手機生產線上，人為地創造一個固定光強的環境，然后對每一臺手機的光學傳感器做在線校準，并將校準后的補償值分別寫入每一臺手機。該設計采用的校準方法是將光學傳感器補償值的設定放到常規的生產測試中去，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傳感器的一致性。

2.1 在線校準的條件

2.1.1 封閉的環境

為了讓光學傳感器的校準更加精準，我們需要在生產線上設置一個封閉的環境。在這個環境中，要排除生產線上其他的人為干擾，例如工廠照明設備、工人的影子等。可以在夾具上設計出一個屏蔽蓋，當蓋子放下的時候，能夠將手機上的光學傳感器覆蓋在內部，從而形成一個小型的封閉環境。

2.1.2 固定的光源

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

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部，從而為光學傳感器提供標準的面光源。

2.2 在線校準及其測試流程

在線光學校準系統如圖2所示。

從圖2中可以看到，在線光學校準系統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的讀寫。③夾具。用于固定手機，并為光學校準提供一個封閉的環境。

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準機，從理論上來說，這部手機測得的光強是光學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。

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

3 校準后的手機光強

選取生產線上做過光學傳感器校準后的20臺手機，在實驗室同樣的光源條件下，讀取手機的光強，詳細數據如圖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 結束語

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

參考文獻

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

〔編輯：王霞〕

摘 要：為了進一步完善智能手機，人們開發出了新一代的光學傳感器，它能夠采集、判斷外界的光強，從而自動調節手機的LCD亮度，這一功能的開發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，因此可能會導致在同一個環境中，同一型號的兩臺手機的LCD亮度不同。

關鍵詞：光學傳感器；透光率；智能手機；LCD

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

科技的發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。隨著技術的進步，手機已經不僅僅是通信工具，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，各種應用于手機的傳感器應運而生。

光學傳感器，是目前智能手機的標配，它能夠通過測試外部光強來調節手機自身的亮度，使用戶有一個好的視覺環境，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，可能會導致光學傳感器采集的數據不一致，造成兩臺同樣的手機放在同一個環境下，其LCD的亮度可能不同。

1 光學傳感器在實驗室的測試方案

手機光學傳感器的采樣值和光強之間的關系用一元函數來表示：

Y=aX+b. （1）

公式（1）中：Y——采樣光強值；

X——光強；

a，b——調整補償值。

現有光學傳感器的調整補償值一般都是在實驗室利用小規模（比如100臺）的統計樣本來確定，然后將得到的補償值作為默認參數寫入手機軟件中，最后將軟件下載到生產線上的每一臺手機里面。

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

將寫入默認參數的20臺手機拿到實驗室，選取三種光強，得到了每臺手機光學傳感器讀取的數據，詳細數據如圖1所示。

從圖1中可以看出，20臺手機的測試值非常分散。

2 光學傳感器的在線校準測試方案

我們可以在手機生產線上，人為地創造一個固定光強的環境，然后對每一臺手機的光學傳感器做在線校準，并將校準后的補償值分別寫入每一臺手機。該設計采用的校準方法是將光學傳感器補償值的設定放到常規的生產測試中去，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傳感器的一致性。

2.1 在線校準的條件

2.1.1 封閉的環境

為了讓光學傳感器的校準更加精準，我們需要在生產線上設置一個封閉的環境。在這個環境中，要排除生產線上其他的人為干擾，例如工廠照明設備、工人的影子等。可以在夾具上設計出一個屏蔽蓋，當蓋子放下的時候，能夠將手機上的光學傳感器覆蓋在內部，從而形成一個小型的封閉環境。

2.1.2 固定的光源

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

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部，從而為光學傳感器提供標準的面光源。

2.2 在線校準及其測試流程

在線光學校準系統如圖2所示。

從圖2中可以看到，在線光學校準系統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的讀寫。③夾具。用于固定手機，并為光學校準提供一個封閉的環境。

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準機，從理論上來說，這部手機測得的光強是光學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。

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

3 校準后的手機光強

選取生產線上做過光學傳感器校準后的20臺手機，在實驗室同樣的光源條件下，讀取手機的光強，詳細數據如圖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 結束語

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

參考文獻

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

〔編輯：王霞〕