手机批量光学传感器的在线校准方案

刘练　王青君

摘 要：为了进一步完善智能手机，人们开发出了新一代的光学传感器，它能够采集、判断外界的光强，从而自动调节手机的LCD亮度，这一功能的开发不仅能使用户使用起来更加舒服，还能降低功耗，延长电池的使用时间。然而，由于触摸屏玻璃的批量性透光率不一致，因此可能会导致在同一个环境中，同一型号的两台手机的LCD亮度不同。

关键词：光学传感器；透光率；智能手机；LCD

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）10-0124-02

科技的发展给人们的工作和生活带来了很多便利，手机对人们来说更是到了不可缺少的地步。随着技术的进步，手机已经不仅仅是通信工具，而是拥有各项强大功能的必备品。时代的发展，使人们对手机的要求不断提高，手机变得更加智能化和人性化。在这样的背景下，各种应用于手机的传感器应运而生。

光学传感器，是目前智能手机的标配，它能够通过测试外部光强来调节手机自身的亮度，使用户有一个好的视觉环境，同时也能增强手机电池的使用时间。但是，由于触摸屏的透光率一致性问题，可能会导致光学传感器采集的数据不一致，造成两台同样的手机放在同一个环境下，其LCD的亮度可能不同。

1 光学传感器在实验室的测试方案

手机光学传感器的采样值和光强之间的关系用一元函数来表示：

Y=aX+b. （1）

公式（1）中：Y——采样光强值；

X——光强；

a，b——调整补偿值。

现有光学传感器的调整补偿值一般都是在实验室利用小规模（比如100台）的统计样本来确定，然后将得到的补偿值作为默认参数写入手机软件中，最后将软件下载到生产线上的每一台手机里面。

由于手机本身设计的因素（例如触摸屏透光率）和生产线上的干扰（例如日光灯、工人的影子），默认的补偿参数a，b并非对每一台手机都是完全有效的。

将写入默认参数的20台手机拿到实验室，选取三种光强，得到了每台手机光学传感器读取的数据，详细数据如图1所示。

从图1中可以看出，20台手机的测试值非常分散。

2 光学传感器的在线校准测试方案

我们可以在手机生产线上，人为地创造一个固定光强的环境，然后对每一台手机的光学传感器做在线校准，并将校准后的补偿值分别写入每一台手机。该设计采用的校准方法是将光学传感器补偿值的设定放到常规的生产测试中去，以涵盖每一台出厂的手机，从而最大化地确保同款手机之间光学传感器的一致性。

2.1 在线校准的条件

2.1.1 封闭的环境

为了让光学传感器的校准更加精准，我们需要在生产线上设置一个封闭的环境。在这个环境中，要排除生产线上其他的人为干扰，例如工厂照明设备、工人的影子等。可以在夹具上设计出一个屏蔽盖，当盖子放下的时候，能够将手机上的光学传感器覆盖在内部，从而形成一个小型的封闭环境。

2.1.2 固定的光源

为了对光学传感器的校准，还必须选取稳定的光源。在点光源和面光源中，为了保证整个封闭环境光强的一致性，需要选取面光源来对光学传感器进行校准。

2.1.3 漫反射条件

为了保证光源的一致性，我们需要使用毛玻璃来保证漫反射。将一块LCD屏和一块毛玻璃叠加在一起，然后将其放置在屏蔽盖内部，从而为光学传感器提供标准的面光源。

2.2 在线校准及其测试流程

在线光学校准系统如图2所示。

从图2中可以看到，在线光学校准系统主要由以下几个部分组成：①电源和型号。keithley2306，双通道输出，可编程电源，提供手机供电和LCD面光源供电。②PC安装测试程序。可控制电源输入和手机参数的读写。③夹具。用于固定手机，并为光学校准提供一个封闭的环境。

LCD工作的电压为3.5～5.5 V。对于不同的电压，光强是不同的。将一部去掉触摸屏后的手机作为标准机，从理论上来说，这部手机测得的光强是光学传感器读取的真实值，例如：3.5 V——3 000 candela（光强的单位），4.5 V——4 000 candela，5.5 V——5 000 candela。

将标准机测得的数据输入测试程序，然后把生产线上待测的手机放在夹具上，开始真正的校准测试流程。具体流程为：①程序设置LCD的电压为3.5 V，对应光强为X1.发送指令给手机，要求读取采样值Y1，Y1=aX1+b.②程序设置LCD电压为5.5 V，对应光强为X2.发送指令给手机，要求读取采样值Y2，Y2=aX2+b.③通过两组一元函数，程序算出该台手机的a，b值，然后写入手机中。④程序设置LCD的电压为4.5 V，对应光强为X3.发送指令给手机，要求读取采样值Y3，Y3=aX3+b.⑤根据程序判断得到的Y3值是否符合光强的要求，例如3 995 candela

3 校准后的手机光强

选取生产线上做过光学传感器校准后的20台手机，在实验室同样的光源条件下，读取手机的光强，详细数据如图3所示。从图3中可以看出，20台手机之间测试值的差别变小了。

4 结束语

上文阐述了手机光学传感器的原理和在实际生产过程中可能碰到的问题，并证明了在线校准这一方式能够有效地消除因手机物料原因和产线中的因素带来的影响，提高手机光学传感器的一致性。

参考文献

[1]科瑞特·森科韦.化学传感器·传感器技术（第9册）： 光学传感器[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2013.

〔编辑：王霞〕

摘 要：为了进一步完善智能手机，人们开发出了新一代的光学传感器，它能够采集、判断外界的光强，从而自动调节手机的LCD亮度，这一功能的开发不仅能使用户使用起来更加舒服，还能降低功耗，延长电池的使用时间。然而，由于触摸屏玻璃的批量性透光率不一致，因此可能会导致在同一个环境中，同一型号的两台手机的LCD亮度不同。

关键词：光学传感器；透光率；智能手机；LCD

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）10-0124-02

科技的发展给人们的工作和生活带来了很多便利，手机对人们来说更是到了不可缺少的地步。随着技术的进步，手机已经不仅仅是通信工具，而是拥有各项强大功能的必备品。时代的发展，使人们对手机的要求不断提高，手机变得更加智能化和人性化。在这样的背景下，各种应用于手机的传感器应运而生。

光学传感器，是目前智能手机的标配，它能够通过测试外部光强来调节手机自身的亮度，使用户有一个好的视觉环境，同时也能增强手机电池的使用时间。但是，由于触摸屏的透光率一致性问题，可能会导致光学传感器采集的数据不一致，造成两台同样的手机放在同一个环境下，其LCD的亮度可能不同。

1 光学传感器在实验室的测试方案

手机光学传感器的采样值和光强之间的关系用一元函数来表示：

Y=aX+b. （1）

公式（1）中：Y——采样光强值；

X——光强；

a，b——调整补偿值。

现有光学传感器的调整补偿值一般都是在实验室利用小规模（比如100台）的统计样本来确定，然后将得到的补偿值作为默认参数写入手机软件中，最后将软件下载到生产线上的每一台手机里面。

由于手机本身设计的因素（例如触摸屏透光率）和生产线上的干扰（例如日光灯、工人的影子），默认的补偿参数a，b并非对每一台手机都是完全有效的。

将写入默认参数的20台手机拿到实验室，选取三种光强，得到了每台手机光学传感器读取的数据，详细数据如图1所示。

从图1中可以看出，20台手机的测试值非常分散。

2 光学传感器的在线校准测试方案

我们可以在手机生产线上，人为地创造一个固定光强的环境，然后对每一台手机的光学传感器做在线校准，并将校准后的补偿值分别写入每一台手机。该设计采用的校准方法是将光学传感器补偿值的设定放到常规的生产测试中去，以涵盖每一台出厂的手机，从而最大化地确保同款手机之间光学传感器的一致性。

2.1 在线校准的条件

2.1.1 封闭的环境

为了让光学传感器的校准更加精准，我们需要在生产线上设置一个封闭的环境。在这个环境中，要排除生产线上其他的人为干扰，例如工厂照明设备、工人的影子等。可以在夹具上设计出一个屏蔽盖，当盖子放下的时候，能够将手机上的光学传感器覆盖在内部，从而形成一个小型的封闭环境。

2.1.2 固定的光源

为了对光学传感器的校准，还必须选取稳定的光源。在点光源和面光源中，为了保证整个封闭环境光强的一致性，需要选取面光源来对光学传感器进行校准。

2.1.3 漫反射条件

为了保证光源的一致性，我们需要使用毛玻璃来保证漫反射。将一块LCD屏和一块毛玻璃叠加在一起，然后将其放置在屏蔽盖内部，从而为光学传感器提供标准的面光源。

2.2 在线校准及其测试流程

在线光学校准系统如图2所示。

从图2中可以看到，在线光学校准系统主要由以下几个部分组成：①电源和型号。keithley2306，双通道输出，可编程电源，提供手机供电和LCD面光源供电。②PC安装测试程序。可控制电源输入和手机参数的读写。③夹具。用于固定手机，并为光学校准提供一个封闭的环境。

LCD工作的电压为3.5～5.5 V。对于不同的电压，光强是不同的。将一部去掉触摸屏后的手机作为标准机，从理论上来说，这部手机测得的光强是光学传感器读取的真实值，例如：3.5 V——3 000 candela（光强的单位），4.5 V——4 000 candela，5.5 V——5 000 candela。

将标准机测得的数据输入测试程序，然后把生产线上待测的手机放在夹具上，开始真正的校准测试流程。具体流程为：①程序设置LCD的电压为3.5 V，对应光强为X1.发送指令给手机，要求读取采样值Y1，Y1=aX1+b.②程序设置LCD电压为5.5 V，对应光强为X2.发送指令给手机，要求读取采样值Y2，Y2=aX2+b.③通过两组一元函数，程序算出该台手机的a，b值，然后写入手机中。④程序设置LCD的电压为4.5 V，对应光强为X3.发送指令给手机，要求读取采样值Y3，Y3=aX3+b.⑤根据程序判断得到的Y3值是否符合光强的要求，例如3 995 candela

3 校准后的手机光强

选取生产线上做过光学传感器校准后的20台手机，在实验室同样的光源条件下，读取手机的光强，详细数据如图3所示。从图3中可以看出，20台手机之间测试值的差别变小了。

4 结束语

上文阐述了手机光学传感器的原理和在实际生产过程中可能碰到的问题，并证明了在线校准这一方式能够有效地消除因手机物料原因和产线中的因素带来的影响，提高手机光学传感器的一致性。

参考文献

[1]科瑞特·森科韦.化学传感器·传感器技术（第9册）： 光学传感器[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2013.

〔编辑：王霞〕

摘 要：为了进一步完善智能手机，人们开发出了新一代的光学传感器，它能够采集、判断外界的光强，从而自动调节手机的LCD亮度，这一功能的开发不仅能使用户使用起来更加舒服，还能降低功耗，延长电池的使用时间。然而，由于触摸屏玻璃的批量性透光率不一致，因此可能会导致在同一个环境中，同一型号的两台手机的LCD亮度不同。

关键词：光学传感器；透光率；智能手机；LCD

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）10-0124-02

科技的发展给人们的工作和生活带来了很多便利，手机对人们来说更是到了不可缺少的地步。随着技术的进步，手机已经不仅仅是通信工具，而是拥有各项强大功能的必备品。时代的发展，使人们对手机的要求不断提高，手机变得更加智能化和人性化。在这样的背景下，各种应用于手机的传感器应运而生。

光学传感器，是目前智能手机的标配，它能够通过测试外部光强来调节手机自身的亮度，使用户有一个好的视觉环境，同时也能增强手机电池的使用时间。但是，由于触摸屏的透光率一致性问题，可能会导致光学传感器采集的数据不一致，造成两台同样的手机放在同一个环境下，其LCD的亮度可能不同。

1 光学传感器在实验室的测试方案

手机光学传感器的采样值和光强之间的关系用一元函数来表示：

Y=aX+b. （1）

公式（1）中：Y——采样光强值；

X——光强；

a，b——调整补偿值。

现有光学传感器的调整补偿值一般都是在实验室利用小规模（比如100台）的统计样本来确定，然后将得到的补偿值作为默认参数写入手机软件中，最后将软件下载到生产线上的每一台手机里面。

由于手机本身设计的因素（例如触摸屏透光率）和生产线上的干扰（例如日光灯、工人的影子），默认的补偿参数a，b并非对每一台手机都是完全有效的。

将写入默认参数的20台手机拿到实验室，选取三种光强，得到了每台手机光学传感器读取的数据，详细数据如图1所示。

从图1中可以看出，20台手机的测试值非常分散。

2 光学传感器的在线校准测试方案

我们可以在手机生产线上，人为地创造一个固定光强的环境，然后对每一台手机的光学传感器做在线校准，并将校准后的补偿值分别写入每一台手机。该设计采用的校准方法是将光学传感器补偿值的设定放到常规的生产测试中去，以涵盖每一台出厂的手机，从而最大化地确保同款手机之间光学传感器的一致性。

2.1 在线校准的条件

2.1.1 封闭的环境

为了让光学传感器的校准更加精准，我们需要在生产线上设置一个封闭的环境。在这个环境中，要排除生产线上其他的人为干扰，例如工厂照明设备、工人的影子等。可以在夹具上设计出一个屏蔽盖，当盖子放下的时候，能够将手机上的光学传感器覆盖在内部，从而形成一个小型的封闭环境。

2.1.2 固定的光源

为了对光学传感器的校准，还必须选取稳定的光源。在点光源和面光源中，为了保证整个封闭环境光强的一致性，需要选取面光源来对光学传感器进行校准。

2.1.3 漫反射条件

为了保证光源的一致性，我们需要使用毛玻璃来保证漫反射。将一块LCD屏和一块毛玻璃叠加在一起，然后将其放置在屏蔽盖内部，从而为光学传感器提供标准的面光源。

2.2 在线校准及其测试流程

在线光学校准系统如图2所示。

从图2中可以看到，在线光学校准系统主要由以下几个部分组成：①电源和型号。keithley2306，双通道输出，可编程电源，提供手机供电和LCD面光源供电。②PC安装测试程序。可控制电源输入和手机参数的读写。③夹具。用于固定手机，并为光学校准提供一个封闭的环境。

LCD工作的电压为3.5～5.5 V。对于不同的电压，光强是不同的。将一部去掉触摸屏后的手机作为标准机，从理论上来说，这部手机测得的光强是光学传感器读取的真实值，例如：3.5 V——3 000 candela（光强的单位），4.5 V——4 000 candela，5.5 V——5 000 candela。

将标准机测得的数据输入测试程序，然后把生产线上待测的手机放在夹具上，开始真正的校准测试流程。具体流程为：①程序设置LCD的电压为3.5 V，对应光强为X1.发送指令给手机，要求读取采样值Y1，Y1=aX1+b.②程序设置LCD电压为5.5 V，对应光强为X2.发送指令给手机，要求读取采样值Y2，Y2=aX2+b.③通过两组一元函数，程序算出该台手机的a，b值，然后写入手机中。④程序设置LCD的电压为4.5 V，对应光强为X3.发送指令给手机，要求读取采样值Y3，Y3=aX3+b.⑤根据程序判断得到的Y3值是否符合光强的要求，例如3 995 candela

3 校准后的手机光强

选取生产线上做过光学传感器校准后的20台手机，在实验室同样的光源条件下，读取手机的光强，详细数据如图3所示。从图3中可以看出，20台手机之间测试值的差别变小了。

4 结束语

上文阐述了手机光学传感器的原理和在实际生产过程中可能碰到的问题，并证明了在线校准这一方式能够有效地消除因手机物料原因和产线中的因素带来的影响，提高手机光学传感器的一致性。

参考文献

[1]科瑞特·森科韦.化学传感器·传感器技术（第9册）： 光学传感器[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2013.

〔编辑：王霞〕