具有光学识别传感器的电子设备的制作方法

具有光学识别传感器的电子设备
1.本技术要求2021年9月8日提交的美国专利申请第17/469,673号的优先权，该美国专利申请据此全文以引用方式并入本文。
技术领域
2.本公开整体涉及电子设备，并且更具体地讲，涉及具有传感器的电子设备。


背景技术：

3.电子设备通常包括具有传感器的部件。例如，耳机、蜂窝电话、腕表和其他便携式设备有时具有基于光的部件。
4.用户可以决定将这些电子设备与一个或多个物品配对。在一个场景中，可移除带可以附接到腕表。在另一个场景中，可移除壳体可以附接到蜂窝电话。设计在此类物品附接到电子设备时能够适当地对其类型进行识别的基于光的传感器，这可能是具有挑战性的。


技术实现要素：

5.电子设备可以附接到外部物品或与其配对。外部物品可以设置有无源识别标签，诸如具有颜色块线性阵列的颜色编码标签。电子设备可以具有外壳、该外壳中的显示器和用于感测外部物品内的颜色编码标签以确定针对该物品的唯一标识符的光学识别传感器。
6.根据一些实施方案，光学识别传感器可以包括：光源，该光源被配置为发射照射外部物品的光；光电探测器阵列，该光电探测器阵列被配置为接收从外部物品反射回来穿过外壳的一部分的光；以及视场限制滤光器，该视场限制滤光器(filter)被配置为：当光电探测器接收从外部对象反射回来穿过该视场限制滤光器的光时，建立针对光电探测器阵列中的每个光电探测器的视场。视场限制滤光器可以是具有多个通孔的不透明层。通孔中的每个通孔可以具有直径和大于该直径的高度。视场限制滤光器的视场可以具有小于10
°
的视场角。光学识别传感器可以包括存在传感器，该存在传感器被配置为在外部物品附接到电子设备时进行检测。当外部对象附接到电子设备时，光学识别传感器和外部对象可以间隔小于5毫米的距离。光源可以包括：第一发射器，该第一发射器被配置为发射在第一波长范围内的光；第二发射器，该第二发射器被配置为发射在不同于该第一波长范围的第二波长范围内的光；以及第三发射器，该第三发射器被配置为发射在不同于该第一波长范围和该第二波长范围的第三波长范围内的光。光学识别传感器还可包括设置在第一发射器、第二发射器和第三发射器上方的光漫射层。
7.根据一些实施方案，光学识别传感器可以包括：光源，该光源被配置为发射穿过外壳的一部分用于照射外部物品中颜色编码标签的光；视场限制滤光器；以及光电探测器线性阵列，该光电探测器线性阵列被配置为：接收从外部物品中的颜色编码标签反射回来穿过外壳的一部分和穿过视场限制滤光器的光。光源可以包括不同波长的多个发射器。电子设备可以包括控制电路，该控制电路被配置为依次激活发射器以使用光电探测器获取对应图像。光学识别传感器还可以包括在发射器上方的光散射层。控制电路还可以被配置为：组
合图像以检测颜色块中的每个颜色块的边缘、识别针对颜色块中的每个颜色块的位置、确定针对颜色块中的每个颜色块的主要颜色以及基于颜色块中的每个颜色块的主要颜色输出针对外部物品的唯一标识符。
8.根据一些实施方案，光学识别传感器可以是无透镜光学识别组件，该无透镜光学识别组件具有：光源，该光源被配置为发射照射与电子设备配对的外部物品的光；具有开口的角滤光器；以及光电探测器阵列，该光电探测器阵列被配置为接收从外部物品反射回来穿过角滤光器的开口而不穿过透镜的光。光源可以包括多个发射器，该多个发射器被依次激活以使用光电探测器阵列获取对应图像。无透镜光学识别组件还可以包括在发射器上方的漫射光导管。
附图说明
9.图1是根据一些实施方案的例示性电子设备和可移除地附接到该电子设备的外部物品的示意图。
10.图2为根据一些实施方案的例示性腕表和可移除带的侧视图。
11.图3是根据一些实施方案的例示性电子设备和可移除壳体的侧视图。
12.图4是根据一些实施方案的例示性电子设备的横截面侧视图，该电子设备具有被配置为识别具有颜色编码标签的外部物品的光学识别传感器。
13.图5为根据一些实施方案的例示性光学识别传感器的分解透视图。
14.图6是示出根据一些实施方案的例示性光学识别传感器的横截面侧视图，该光学识别传感器具有被配置为照射外部物品中的颜色编码标签的光源。
15.图7是示出根据一些实施方案的例示性光学识别传感器的横截面侧视图，该光学识别传感器具有被配置为使用光漫射器照射外部物品中的颜色编码标签的光源。
16.图8是示出根据一些实施方案的例示性光学识别传感器的更多细节的横截面侧视图。
17.图9是示出根据一些实施方案的视场限制滤光器如何建立针对下面的光电探测器的视场的横截面侧视图。
18.图10是根据一些实施方案的例示性视场限制滤光器的顶部(平面)图。
19.图11是根据一些实施方案的用于操作电子设备中的光学识别传感器以识别外部物品的例示性步骤的流程图。
具体实施方式
20.电子设备可以设置有基于光的部件。基于光的部件可以包括例如基于光的(光学)传感器。光学传感器可以具有带有单独可寻址的发光元件的光源，并且可以具有光电探测器阵列，该光电探测器用于感测从已经与电子设备配对的外部物品反射回来的光源的光。光学传感器是具有窄视场滤光器的无透镜传感器，该窄视场滤光器用于在光电探测器阵列上创建外部物品中的颜色编码标签的1:1比例图像。与基于典型的相机(透镜)的传感器不同，以这种方式配置的光学传感器可以用于在更短的距离处准确地读取外部物品中的颜色编码标签，并且可以以更低的成本制造得更薄。
21.图1示出了具有显示器的例示性电子设备的示意图。设备10可以是蜂窝电话、平板
电脑、膝上型计算机、腕表设备或其他可穿戴设备、电视机、独立式计算机显示器或其他监视器、具有嵌入式计算机(例如台式计算机)的计算机显示器、嵌入在车辆、多媒体终端或其他嵌入式电子设备中的系统、媒体播放器或其他电子装备。其中设备10是腕表、蜂窝电话或其他便携式电子设备的配置有时可以在本文中作为示例来描述。这是例示性的。一般来讲，设备10可为具有显示器的任何合适的电子设备。
22.设备10可包括控制电路20。控制电路20可包括用于支持设备10的操作的存储和处理电路。该存储和处理电路可包括存储设备，诸如非易失性存储器(例如，闪存存储器或被配置为形成固态驱动器的其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等。控制电路20中的处理电路可用于采集来自传感器和其他输入设备的输入，并且可用于控制输出设备。处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器和其他无线通信电路、电源管理单元、音频芯片、专用集成电路等。在操作期间，控制电路20可使用显示器和其他输出设备为用户提供视觉输出和其他输出。
23.为了支持设备10和外部装备之间的通信，控制电路20可使用通信电路22进行通信。电路22可包括天线、射频收发器电路(无线收发器电路)以及其他无线通信电路和/或有线通信电路。有时可被称为控制电路和/或控制和通信电路的电路22可以支持设备10与外部设备之间经由无线链路的双向无线通信(例如，电路22可包括射频收发器电路，诸如被配置为支持经由无线局域网链路的通信的无线局域网收发器电路、被配置为支持经由近场通信链路的通信的近场通信收发器电路、被配置为支持经由蜂窝电话链路的通信的蜂窝电话收发器电路，或者被配置为支持经由任何其他适当的有线或无线通信链路的通信的收发器电路)。例如，可以经由链路、链路、工作于10ghz和400ghz之间频率的无线链路、60ghz链路或其他毫米波链路、蜂窝电话链路或者其他无线通信链路支持无线通信。设备10(如果需要)可包括用于传输和/或接收有线和/或无线电力的电源电路，并且可包括电池或其他能量存储设备。例如，设备10可包括线圈和整流器以接收提供给设备10中的电路的无线电力。
24.设备10可包括诸如设备24的输入-输出设备。输入-输出设备24可用于采集用户输入、用于采集关于用户周围环境的信息和/或向用户提供输出。设备24可包括一个或多个显示器，诸如显示器14。显示器14可以是有机发光二极管显示器、液晶显示器、电泳显示器、电润湿显示器、等离子体显示器、微机电系统显示器、具有由晶体半导体发光二极管裸片(有时称为微led)形成的像素阵列的显示器以及/或者其他显示器。其中显示器14为有机发光二极管显示器或微led显示器的配置有时在本文中作为示例来描述。
25.显示器14可具有被配置为向用户显示图像的像素阵列。像素可以形成在由刚性和/或柔性显示面板基底形成的显示面板上。有时可以被称为互连基底的一个或多个附加基底可以包括用于将功率信号和其他信号分配到显示面板的互连件(信号路径)。在例示性配置中，一个或多个显示面板可以安装到柔性互连基底，使得显示面板触点与对应互连基底触点配对，从而将显示面板的互连件电连接到互连基底的互连件。互连基底的柔韧性允许互连基底与弯曲的显示器表面相适应。
26.输入-输出设备24中的传感器16可包括力传感器(例如，应变计、电容式力传感器、电阻式力传感器等)、音频传感器(诸如麦克风)、触摸和/或接近传感器(诸如电容式传感器，例如，集成到显示器14中的二维电容式触摸传感器、与显示器14重叠的二维电容式触摸
传感器和/或形成按钮、触控板或者其他不与显示器相关联的输入设备的触摸传感器)以及其他传感器。如果需要，传感器16可以包括光学传感器(诸如发射和探测光的光学传感器)、超声波传感器、光学触摸传感器、光学接近传感器和/或其他触摸传感器和/或接近传感器、单色和彩色环境光传感器、图像传感器、指纹传感器、温度传感器、用于测量三维无接触姿势(“空中姿势”)的传感器、压力传感器、用于检测位置、取向和/或运动的传感器(例如，加速度计、诸如罗盘传感器的磁性传感器、陀螺仪和/或包含这些传感器中的一些或全部的惯性测量单元)、健康传感器、射频传感器、深度传感器(例如，结构光传感器和/或基于捕获三维图像的立体成像设备的深度传感器)、诸如自混合传感器和收集飞行时间测量结果的光探测及测距(激光雷达)传感器的光学传感器、湿度传感器、潮湿传感器、视线跟踪传感器以及/或者其他传感器。
27.在一些布置中，设备10可使用传感器16和/或其他输入-输出设备来采集用户输入。例如，按钮可用于采集按钮按压输入，与显示器重叠的触摸传感器可用于采集用户触摸屏输入，触摸板可用于采集触摸输入，麦克风可用于采集音频输入，加速度计可用于监测手指何时接触输入表面并且因此可用于采集手指按压输入等。
28.如果需要，电子设备10可以包括附加部件(参见例如输入-输出设备24中的其他设备18)。附加部件可包括触觉输出设备、诸如扬声器的音频输出设备、用于状态指示器的发光二极管、诸如发光二极管的照射外壳和/或显示器结构的部分的光源、其他光学输出设备以及/或者其他用于收集输入和/或提供输出的电路。设备10还可包括电池或其他能量存储设备、用于支持与辅助装备的有线通信以及用于接收有线电力的连接器端口以及其他电路。
29.如图1所示，可以使电子设备10与诸如物品30的外部物品接触或配对。在某些实施方案中，可能期望电子设备10识别已经附接到设备10的物品30的类型。物品30可以包括识别标签，诸如可以使用设备10内的一个或多个传感器16检测的标签30。识别标签30可以是编码标签，诸如颜色编码标签或其他无源识别标签。与常规单色(仅黑色和白色)条形码相比，使用颜色标签30对不同波长下的信息进行编码，并且使得能够使用离散波长照射读取编码信息。以这种方式读取识别标签可以提供改善的遮挡不敏感性(例如，针对当标签30的一部分被灰尘或其他干扰颗粒阻挡时)和改善的损坏不敏感(例如，针对当标签30的一部分已经被刮掉、具有一些制造缺陷或已经以其他方式被损坏时)。
30.在一些实施方案中，电子设备10可以包括光学传感器16，该光学传感器被配置为当已经使外部物品30与设备10靠近时感测颜色编码标签32。在配对状态下，电子设备10的光学传感器16和外部物品30的标签32可以间隔距离d。距离d可以等于1mm、2mm、3mm、0.5mm-3mm、小于0.5mm、小于1mm、小于2mm、小于3mm、小于4mm、小于5mm、1mm-10mm等。光学传感器16必须能够在此类短距离处感测标签30。
31.图2示出了一个合适的实施方案，其中电子设备10是被配置为佩戴在用户的手腕上的腕表。如图2所示，腕表10可以可移除地耦接到带，诸如带(外部物品)30。有时可被称为条带、腕条带、表条带、腕带或表带的带30可以用于将腕表设备10固定到用户的腕部。腕表10可以包括光学传感器16，该光学传感器被配置为当使带30与腕表10靠近时通过感测识别标签32来识别带30。通过感测识别标签32，腕表10可以确定指示腕带类型的唯一标识符、腕带的颜色、腕带的材料等。因此，这种类型的光学传感器16有时被称为光学识别传感器。
32.图3示出了其中电子设备10是蜂窝电话的另一个合适实施方案。如图3所示，蜂窝电话10可以可移除地插入壳体，诸如壳体(外部物品)30。可以具有被配置为收容设备10的凹口r的壳体30可以用于提供保护和/或可以用于对设备10进行充电(例如，在壳体30是电池壳体的场景中)。蜂窝电话10可以包括光学传感器16，该光学传感器被配置为当使壳体30与蜂窝电话10靠近时通过感测识别标签32来识别壳体30。通过感测识别标签32，蜂窝电话10可以确定指示壳体类型的唯一标识符、壳体的颜色、壳体的材料等。因此，这种类型的光学传感器16有时被称为光学识别传感器。
33.其中电子设备10是腕表或蜂窝电话并且其中外部物品30是腕带或壳体的图2和图3的示例仅是例示性的。通常，电子设备10可以是任何便携式电子设备或计算机，并且物品30可以是可以与设备10配对或可移除地附接到该设备的任何外部物品或附件。
34.图4是示出已经使其与电子设备10靠近的物品30的横截面侧视图。如图4所示，物品30具有外壳(外罩)40和设置在外壳40内的识别标签32。识别(id)标签32可以是编码标签，诸如(颜色编码)标签或其他无源识别标记或标志。其中标签32为颜色编码标签的例示性配置在本文中有时作为示例来描述。
35.颜色编码标签32可以包括颜色块阵列，诸如印刷在基底(诸如反射基底或漫射基底)上的块32b。基底可以是聚合物片材(作为示例)。每个颜色块32b可以包括响应于印刷到标签基底上的不同波长油墨的一种或多种颜料。例如，颜料可以是反射可见光谱(例如，约400nm至700nm)中的波长的彩色颜料或反射近红外光谱(例如，约740nm-1100nm)中的波长的红外颜料。
36.在图4的示例中，标签32可以包括颜色块32b的一些组合，诸如红色(r)块、蓝色(b)块、绿色(g)块、红蓝色(rb)块、红绿色(rg)块和/或蓝绿色(bg)块。这六种颜色的每种排列代表唯一颜色标识符代码。具有10个颜色块(如图4所示)的示例性标签32可以编码多达约6000万(即，6^10)个唯一标识符代码。这仅是例示性的。在另一个示例中，标签32具有九个颜色块，每个颜色块可以是六种可能颜色中的一种颜色(例如，r、g、b、rb、rg或bg)，此类标签可以编码多达约1000万(即，6^9)个唯一标识符码。通常，标签32应包括足够数量的具有颜料的颜色块，以编码至少一万个代码、至少一百万个代码、至少一千万个代码等。
37.如果需要，一些颜色块可以是白色块(即，反射所有可见光波长的块)或黑色块(即，不反射可见光波长的块)。代码可以任选地以地址空间为代价而包括错误校正特征，诸如校验和信息、循环冗余校验(crc)信息以及错误校正码(ecc)信息。以这种方式配置的标签32可以以相对较低的成本制造，同时编码对遮挡、划痕和未对准不敏感的高密度代码。在另一个合适的实施方案中，标签32可以包括颜色块32b的一些组合，诸如青色(c)块、品红色(m)块、黄色(y)块、青品红色(cm)块、青黄色(cy)块和/或品红黄色(my)块。
38.颜色编码标签32可以设置在外壳40的一部分后面，诸如保护颜色层42后面。保护覆盖层42可以着黑色或着有其他不透明的颜色，并且可以以其他方式被图案化以从装饰上混淆标签32，因此标签32从用户的视角隐藏。保护覆盖层42可以由玻璃、蓝宝石、聚合物和/或其他透射层形成，该透射层对与印刷在标签32上的颜料相关联的波长足够透明。
39.仍参考图4，设备10可以包括外壳(外罩)12和设置在外壳12内的光学识别传感器16。光学识别传感器16可以被配置为当使物品30与设备10靠近时感测颜色编码标签32。例如，当物品30与设备10配对或附接到该设备时，光学识别传感器16和标签32可以仅间隔小
于1mm、小于2mm、小于3mm、小于4mm、小于5mm、1mm-4mm、1mm-10mm等。光学识别传感器16可以设置在外壳12的一部分后面，诸如孔窗口50后面。孔窗口50可以是着黑色或着有其他不透明的颜色，并且可以以其他方式被图案化以从装饰上混淆任何下面的部件(例如，使得光学识别传感器16从用户的视图隐藏)。窗口层50可以由玻璃、蓝宝石、聚合物和/或其他透射层形成，该透射层对所关注的波长(即，与印刷在颜色标签32上的颜料相关联的波长)至少部分或足够透明。窗口50对于所关注的波长可以具有至少1％、至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、50％-90％或至多99％的透射率。
40.光学识别传感器16可以包括载体层，诸如印刷电路板52、层52上的线性(一维)光电探测器阵列58、视场(fov)限制滤光器(诸如设置在光电探测器阵列58上方的fov限制滤光器60)、附加滤光器层(诸如设置在fov限制滤光器60上方的滤波器层56)以及支撑滤光器56并且将部件58和部件60封闭在传感器16内的壁54。以这种方式组装的传感器16有时被称为光学识别模块或光学识别组件。滤光器层56可以是用作用于光学传感器模块的保护层的玻璃、聚合物或其他透明层。如果需要，滤光器层56可以被配置为选择性地滤除所关注的范围之外的波长。
41.光学识别传感器16可以包括附加部件(在图4的横截面侧视图中未示出)。图5示出了传感器16内的至少一些内部部件的分解透视图。如图5所示，传感器16包括设置在光电探测器阵列58上方的fov限制滤光器60(如上文结合图4所描述)，并且还可以包括光源(诸如光源66)，以及单独的物品存在传感器(诸如传感器68)。光源66不必且不应被fov限制滤光器60覆盖。
42.传感器68可以具有发射短红外或彩色脉冲的发射器以及测量对应量的反射光的相关联的检测器，以在物品30与设备10配对时进行识别。传感器68可以产生0.01hz到数百千赫的频率的脉冲以确定物品30的存在或颜色编码标签32的存在。以这种方式操作的存在传感器68有时可以被称为接近传感器。单独的专用物品存在传感器68的使用仅是例示性的。如果需要，光源66也可以用作必要的发射器，而阵列58可以用作检测器以确定物品30是否已经与设备10配对。这可以帮助消除对光学识别传感器16内的单独接近传感器68的需要。
43.在一个合适的实施方案中，光源66可以包括一个或多个宽带白光发光二极管或激光器(例如，垂直腔面发射激光器或vcsel)。这仅是例示性的。在其他合适的实施方案中，光源66可以包括颜色发光二极管(led)或激光器(例如，vcsel)。其中光学识别传感器16设置有颜色发光元件的例示性设备配置有时在本文中描述为示例。
44.图6示出了一个示例，其中光学识别传感器16包括被配置为发射用于照射颜色标签32的光的多个单独可寻址的颜色led(或激光器)。应基于标签32中的颜色块来选择这些颜色led的波长。在图6的示例中，标签32包括使用绿色、红色和蓝色颜料形成的颜色块。在此类场景中，光源66应包括发射绿光的绿色(g)发射器70-1，发射红光的红色(r)发射器70-2，以及发射蓝光的蓝色(b)发射器70-3。发射器70可以安装在支撑层上，诸如支撑层72。每个发射器70应具有足够宽的发射覆盖以适当地照射标签32中的每个颜色块(如发射覆盖73所示)。如果需要，可以利用一个或多个唯一的调制频率调制每个发射器70的强度，以便改善环境光抑制和/或减少来自其他电磁源的干扰。
45.可以依次(即，一个接一个)激活这些颜色发射器，以使用光电探测器阵列获取三
个对应图像。例如，可以在第一时间段期间接通蓝色发射器70-3以基于来自蓝色发射光的反射来获取第一1d图像，可以在第一时间段之后的第二时间段期间接通绿色发射器70-1，以基于来自绿色发射光的反射获取第二1d图像，并且可以在第二时段之后的第三时段期间接通红色发射器70-2，以基于来自红色发射光的反射获取第三1d图像。设备10内的附加处理电路(例如，图1的控制电路20)可以基于三个依次获取的图像重建颜色标签32的准确图像。
46.其中颜色发射器各自具有宽覆盖角的图6的示例仅是例示性的。图7示出了另一个合适的实施方案，其中光源66设置有光漫射层或光散射层，如光漫射层74。光漫射(或散射)层74可以是漫射光导管(作为示例)。光漫射层74插入在滤光器56与发射器70之间。光漫射层74能够产生宽发射覆盖(如发射覆盖75所示)，而不需要单个发射器70具有宽发射输出。
47.与图6的示例类似，图7的颜色发射器可以被依次激活以使用光电探测器阵列获取三个对应图像。例如，可以在第一时间段期间接通绿色发射器70-1以基于来自绿色发射光的反射来获取第一1d图像，可以在第一时间段之后的第二时间段期间接通蓝色发射器70-3，以基于来自蓝色发射光的反射获取第二1d图像，并且可以在第二时段之后的第三时段期间接通红色发射器70-2，以基于来自红色发射光的反射获取第三1d图像。设备10内的附加处理电路(例如，图1的控制电路20)可以基于三个依次获取的图像重建颜色标签32的准确图像。
48.上文结合图6和图7描述的其中光源66具有不同波长的单独可寻址的颜色发射器的示例仅是例示性的。在其他合适的实施方案中，可以在光电探测器阵列的顶部上添加滤色器，以消除对不同颜色(波长)的发射器的需要。
49.重新参考图4，视场(fov)限制滤光器60可以用于通过选择性地使基本上平行于外壳12的表面法线的光线穿过来建立或限制阵列58内的每个光电探测器的视场(例如，从标签32反射回的发射光线，如由平行或几乎平行于z轴的箭头62所示)。基本上不平行于外壳表面法线的反射光线(诸如光线64)(例如，具有发散角大于1
°
、2
°
、3
°
、5
°
、10
°
、2
°‑
20
°
或其他合适的阈值度的非平行光线)将被视场限制滤光器60阻隔或滤出。
50.图8示出了相对于颜色标签32和光电探测器阵列58(例如，单独光电探测器59的线性阵列)的fov限制滤光器60的更详细视图。如图8所示，当物品30与设备10配对时，标签32内的每个颜色块32b可以与阵列中的多于五个光电探测器59重叠。如果需要，标签32内的每个颜色块32b可以与多于十个光电探测器59重叠。阵列58可以包括1
×
n个光电探测器59的线性阵列，其中n可以是至少20个、至少50个、至少100个、至少200个、数百个或甚至数千个光电探测器59。阵列58中的光电探测器59可以是使用互补金属氧化物半导体(cmos)工艺形成的光电二极管、电荷耦合器件(ccd)或其他类型的半导体光敏元件。
51.光学识别传感器16不必在光电二极管59上方包括任何滤色器或透镜。因此，光电探测器阵列58有时被称为单色传感器阵列。因此，光学识别传感器16有时被称为无透镜传感器。与在二维光电二极管阵列上方形成有滤色器和透镜的常规相机/成像传感器相比，这种类型的无透镜且无滤色器的光学识别传感器表现出减小的高度和占有面积。因此，此类型的光学传感器组件更加紧凑，并且是针对移动设备的高性价比解决方案。
52.视场限制滤光器60设置在光电探测器阵列58上方。fov限制滤光器60可以是具有孔61(通孔、狭槽、百叶板或开口)的阵列的层，该孔允许光行进通过至下面的光电探测器
59。在一个合适的布置中，滤光器60中的孔61的阵列可以比光电探测器阵列更密集(即，每个光电探测器59可以与孔61中的多于一个孔重叠)。在另一个合适的布置中，滤光器60中的孔61的阵列可以比光电探测器阵列的密集程度低(即，每个孔61可以与多于一个光电探测器59重叠)。在又一个合适的布置中，滤光器60中的每个孔61可以对应于阵列中的恰好一个相应的光电探测器59。
53.图9示出了其中fov限制滤光器60的至少一个孔61定位在阵列58中的光电探测器59上方的示例。如图9所示，每个孔61可以具有高度h和直径d，其中高度h大于直径d。例如，孔高度h可以是孔直径d的至少两倍、孔直径d的至少三倍、孔直径d的至少四倍、孔直径d的至少五倍、孔直径d的两倍至十倍、大于孔直径d十倍。
54.具有位于光电探测器59上方的相对较高且窄的孔61使滤光器60能够建立窄视场，如箭头76之间的视场角θ所示。滤光器60可以被配置为将视场角θ限制为小于2
°
、小于3
°
、小于4
°
、小于5
°
、小于2
°‑
10
°
、小于15
°
、小于20
°
等。超过所建立的视场的光线(诸如光线78)将被滤光器60过滤、吸收或以其他方式阻隔。以这种方式配置和操作的滤波器60有时被称为光控制膜、窄视场限制滤光器、角滤光器或视场滤光器。其中一个孔61定位在光电二极管59上方的图9的示例仅是例示性的。可以选择孔61在fov限制滤光器60中的密度以产生针对每个光电探测器59的期望视场。
55.图10是根据一些实施方案的例示性视场限制滤光器60的顶部(平面)图。如图10所示，fov限制滤光器60可以由黑色板、黑色聚合物片材或已经穿孔有孔(通孔)61的其他不透明层(膜)构造。孔61中的每个孔可以是窄圆柱形孔、菱形孔、椭圆孔、椭圆形孔、具有弯曲壁和直壁的细长椭圆孔(如图10所示)，或可以具有其他合适的形状。如果需要，允许平行光线穿过到达下面的光电探测器的这些孔可以使用百叶板或微百叶板来构造。每个孔61可以对应于一个或多个下面的光电探测器。另选地，两个或更多个孔61可以对应于相同的下面的光电探测器。其中滤光器60具有两行孔61的图10的示例仅是例示性的。如果需要，fov限制滤光器60可以仅具有一行孔61或多于两行孔61。
56.在没有fov限制滤光器60的情况下，来自附近颜色标签的漫射反射通常将在光电探测器阵列上形成模糊、不可恢复的图像。然而，在fov限制滤光器60处于适当位置的情况下，可以使用光电探测器阵列获取颜色编码标签的1:1比例图像，以使得能够读取离散颜色块。这允许设备10准确地读取附接物品中的颜色标签并确定针对该物品的唯一标识符。然后，设备10内的控制电路可以在固件或其他数据库中查找查找表中的唯一标识符，以精确地识别已经附接到、配对到或以其他方式耦接到设备10的外部物品的类型。
57.图11是根据一些实施方案的用于操作结合图1至图10所述类型的光学识别传感器16的例示性步骤的流程图。在框80的操作期间，光学识别传感器16可以用于检测外部物品30的存在。例如，传感器16可以使用专用存在传感器(例如，图5的接近传感器68)来确定物品30是否已经附接到设备10。如果没有检测到物品，则传感器16将保持空闲。响应于检测到已经使物品与设备10靠近(例如，当外部物品已经与设备10配对或附接到该设备时)，存在传感器将触发光源66开始照射外部物品中的标签。
58.光源66可以包括不同颜色(波长)的发射器，该发射器可以被依次接通以照射外部物品中的颜色编码标签。在框82的操作期间，光源66中的第一发射器(例如，红色发射器元件)可以被激活，同时光电探测器阵列通过感测从标签反射回的对应光线来获取第一图像。
在框84的操作期间，光源66中的第二发射器(例如，绿色发射器元件)可以被激活，同时光电探测器阵列通过感测从标签反射回的对应光线来获取第二图像。在框86的操作期间，光源66中的第三发射器(例如，蓝色发射器元件)可以被激活，同时光电探测器阵列通过感测从标签反射回的对应光线来获取第三图像。依次激活不同颜色的发射器消除了对在光电探测器阵列上形成滤色器的需要。
59.在框88的操作期间，处理电路(例如，传感器16中的处理电路或设备10的控制电路20)可以用于执行对获取的图像有条件的信号。例如，处理电路可以对获取的图像执行校准、颜色校正、增益校正或其他信号调整。
60.在框90的操作期间，处理电路可以总和(组合)三个图像以检测每个颜色块的边缘(例如，以定位每个颜色块的中心和边界)。在框92的操作期间，处理电路可以从在步骤90期间检测到的边缘识别各个颜色(代码)块位置。然后，在框94的操作期间，处理电路可以确定针对每个颜色块位置的主要颜色(例如，以确定每个代码块的主要颜色是红色、绿色、蓝色、红绿色、红蓝色还是绿蓝色)。如果需要，不具有主要颜色的代码块可以被标记为擦除(例如，可以从针对最终识别符计算的考虑中省略黑色代码块和/或白色代码块)。
61.在框96的操作期间，处理电路可以执行错误校验。为了支持错误校验，代码标签应当以地址空间为代价而包括错误校正特征，诸如校验和信息、循环冗余校验(crc)信息和/或错误校正码(ecc)。如果未发现错误，则处理电路可以输出精确识别外部物品的对应唯一标识符(参见步骤98)。如果已经发现错误，则处理电路可以向用户输出错误消息、校正错误或采取其他合适的动作(参见步骤100)。
62.图11的操作仅仅是例示性的。可修改或省略所描述的操作中的至少一些操作；可并行执行所描述的操作中的一些操作；可在所描述的操作之间添加或插入附加过程；某些操作的顺序可颠倒或改变；可调整所描述的操作的时序，使得它们在略微不同的时间发生，或者所描述的操作可分布在系统中。
63.根据实施方案，提供了电子设备，该电子设备包括外壳、该外壳中的显示器以及光学识别传感器，该光学识别传感器包括：光源，该光源被配置为发射照射外部对象的光；光电探测器阵列，该光电探测器阵列被配置为接收从外部对象反射回来穿过外壳的一部分的光；以及视场限制滤光器，该视场限制滤光器被配置为：当光电探测器接收从外部对象反射回来穿过该视场限制滤光器的光时，建立针对光电探测器阵列中的每个光电探测器的视场。
64.根据另一个实施方案，视场限制滤光器包括具有多个通孔的不透明层。
65.根据另一个实施方案，多个通孔中的每个通孔具有直径和大于该直径的高度。
66.根据另一个实施方案，视场限制滤光器被配置为允许视场内的光穿过到达光电探测器并阻隔视场之外的光。
67.根据另一个实施方案，视场限制滤光器的视场具有小于10
°
的视场角。
68.根据另一个实施方案，光学识别传感器还包括在视场限制滤光器上方的附加滤光器层。
69.根据另一个实施方案，光学识别传感器包括存在传感器，该存在传感器被配置为在外部对象附接到电子设备时进行检测。
70.根据另一个实施方案，当外部对象附接到电子设备时，光学识别传感器和外部对
象间隔小于5毫米的距离。
71.根据另一个实施方案，光源包括：第一发射器，该第一发射器被配置为发射在第一波长范围内的光；第二发射器，该第二发射器被配置为发射在不同于该第一波长范围的第二波长范围内的光；以及第三发射器，该第三发射器被配置为发射在不同于该第一波长范围和该第二波长范围的第三波长范围内的光。
72.根据另一个实施方案，光学识别传感器包括设置在第一发射器、第二发射器和第三发射器上方的光漫射层。
73.根据另一个实施方案，从第一发射器、第二发射器和第三发射器发射的光到达外部对象而不穿过视场限制滤光器。
74.根据另一个实施方案，光电探测器阵列包括缺乏滤色器的光电探测器线性阵列。
75.根据另一个实施方案，光电探测器接收从外部对象反射回穿过视场限制滤光器而不穿过透镜的光。
76.根据实施方案，提供了一种能够与具有颜色编码标签的外部物品操作的电子设备，该电子设备包括外壳、该外壳中的显示器以及光学识别传感器，该光学识别传感器具有：光源，该光源被配置为发射穿过外壳的一部分用于照射外部物品中的颜色编码标签的光；视场限制滤光器；以及光电探测器线性阵列，该光电探测器线性阵列被配置为：接收从外部物品中的颜色编码标签反射回来穿过外壳的一部分和穿过视场限制滤光器的光。
77.根据另一个实施方案，光源包括不同波长的多个发射器，包括被配置为依次激活该多个发射器以使用光电探测器获取对应图像的控制电路。
78.根据另一个实施方案，光学识别传感器包括在多个发射器上方的光散射层。
79.根据另一个实施方案，颜色编码标签包括多个颜色块，并且控制电路还被配置为组合图像以检测颜色块中的每个颜色块的边缘，识别针对每个颜色块的位置，确定针对每个颜色块的主要颜色，并且基于颜色块中的每个颜色块的主要颜色输出针对外部物品的唯一标识符。
80.根据另一个实施方案，视场限制滤光器包括具有多个孔的不透明层，该多个孔建立针对光电探测器线性阵列中的每个光电探测器的视场。
81.根据实施方案，提供了一种电子设备，其包括外壳、该外壳中的显示器和无透镜光学识别组件，该无透镜光学识别组件包括：光源，该光源被配置为发射照射与该电子设备配对的外部物品的光；角滤波器，该角滤光器具有多个开口；以及光电探测器阵列，该光电探测器阵列被配置为接收从外部物品反射回来穿过角滤光器的一部分而不穿过透镜的光。
82.根据另一个实施方案，光源包括多个发射器，该多个发射器被依次激活以使用光电探测器阵列获取对应图像，无透镜光学识别组件包括在多个发射器上方的漫射光导管。
83.前述内容仅为示例性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。
84.附图标号表
85.