打開手機(jī)或平板的“屏幕亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)”功能后，當(dāng)環(huán)境光變暗或變亮?xí)r，電子設(shè)備的屏幕亮度也會(huì)相應(yīng)的變暗或變亮。要實(shí)現(xiàn)這種功能，環(huán)境光傳感器在其中起到了核心作用。

01 原理介紹

環(huán)境光傳感器(Ambient Light Sensor，縮寫為ALS，以下簡(jiǎn)稱為光感)，是一種模擬人眼對(duì)可見光響應(yīng)機(jī)制的光學(xué)器件。光感主要對(duì)400~700nm范圍內(nèi)的可見光有感應(yīng)，能夠匹配人眼的需求，當(dāng)環(huán)境光出現(xiàn)變化時(shí)，光感可以實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前光照強(qiáng)度，處理器從而動(dòng)態(tài)調(diào)整顯示器亮度，使人眼始終保持最舒適的狀態(tài)。

目前各家光感的的原理和構(gòu)成基本一致，主要包括光學(xué)濾波模塊、光電二極管、放大電路、ADC電路和數(shù)字處理模塊。光學(xué)濾波模塊主要通過鏡片油墨等方式盡量濾除掉紅外光，只保留可見光的進(jìn)入。光電二極管則是將可見光強(qiáng)度信息轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電流/電壓信號(hào)并送入后級(jí)電路處理，最終輸出數(shù)字信號(hào)給SOC。

02 主要參數(shù)

在對(duì)光感進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們需要關(guān)注光感器件的一些重點(diǎn)參數(shù)。通常情況下，需要重點(diǎn)關(guān)注的參數(shù)有：FOV、分辨率、動(dòng)態(tài)范圍、角度響應(yīng)、線性度，以及對(duì)不同色溫光源的響應(yīng)精度（在第3部分測(cè)試內(nèi)容中介紹）。如下圖則是某一光感器件光學(xué)參數(shù)列表。

1）FOV

FOV（Field of View），即視場(chǎng)角。為了確保器件能夠有效檢測(cè)到光線，環(huán)境光必須在處在一定的入射角之內(nèi)，整機(jī)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)組件需要參考光感的FOV來設(shè)計(jì)鏡片和開孔等，避免應(yīng)外部遮擋而影響檢測(cè)范圍。

2）分辨率

主要用來表征光感器件的靈敏度特性，為了在暗光環(huán)境下，光感仍能保持較好的檢測(cè)靈敏度，通常需要光感的分辨率<0.5lux，一般的光感器件都能滿足這個(gè)需求。

3）動(dòng)態(tài)范圍

在晴朗的室外環(huán)境下，光照強(qiáng)度通常達(dá)到10萬lux，而夜晚的光線照度則小于1lux。為了在這兩種極端光線情況下能準(zhǔn)確調(diào)節(jié)顯示屏的亮度，需要光感能正常檢測(cè)對(duì)應(yīng)的環(huán)境光照度。光感能檢測(cè)的環(huán)境光照度最大和最小值即為光感檢測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍。

4）角度響應(yīng)

這是指光感對(duì)于不同角度的入射光的響應(yīng)程度，其結(jié)果以類似如下的曲線來表示。通常要求整機(jī)情況下，45°測(cè)試照度值至少為0°時(shí)的一半。

5）線性度

隨著環(huán)境光強(qiáng)度的變化，光感通過其光電轉(zhuǎn)換器，會(huì)輸出相應(yīng)幅度的電信號(hào)。線性度則是用來衡量輸入環(huán)境光強(qiáng)度和對(duì)應(yīng)的電信號(hào)線性關(guān)系的參數(shù)，線性度越好，才能月準(zhǔn)確地測(cè)得環(huán)境光強(qiáng)度。

03 測(cè)試內(nèi)容

1）產(chǎn)線校準(zhǔn)+測(cè)試

因?yàn)閟ensor、整機(jī)結(jié)構(gòu)部件、透光部分部件的差異，每臺(tái)整機(jī)出廠前都需要對(duì)光感進(jìn)行校準(zhǔn)，以達(dá)到在均勻光照環(huán)境中，光感檢測(cè)到的數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)照度計(jì)讀出的數(shù)據(jù)盡量一致的目的。

校準(zhǔn)的時(shí)候，通常需要準(zhǔn)備一個(gè)功率可調(diào)的光源燈箱（比如U30）和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)照度計(jì)，然后按照如下步驟進(jìn)行校準(zhǔn)：

A、在某一位置上，先用標(biāo)準(zhǔn)照度計(jì)將光源照度調(diào)整至某一固定值，目前光感廠商推薦400lux。

B、在照度計(jì)相同位置上，待校準(zhǔn)設(shè)備獲取此時(shí)的照度數(shù)據(jù)，記為X。

C、軟件將 K=標(biāo)準(zhǔn)照度數(shù)據(jù) / X 的比值保存到相應(yīng)節(jié)點(diǎn)中，即為光感的校準(zhǔn)系數(shù)。

D、實(shí)際檢測(cè)時(shí)，光感最終反饋給上層的照度數(shù)據(jù)為：Y=K*光感的Raw Data（光感原始數(shù)據(jù)）。

按照上述步驟完成光感的校準(zhǔn)之后，還需要對(duì)光感進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。設(shè)置燈箱達(dá)到某一照度，比如1000lux，此時(shí)光感反饋到上層的最終數(shù)據(jù)誤差必須達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)（根據(jù)各家廠商規(guī)范，通常需要滿足10%~20%的誤差要求）。

2）不同光源的測(cè)試

為了保證設(shè)備在不同光源下，能都具有較好的感光效果，因此需要對(duì)我們?nèi)粘Ｉ钪锌赡芘龅降母鞣N環(huán)境光進(jìn)行測(cè)試，比如太陽光、冷暖光燈等。通常需要測(cè)試的光源類型如下：

當(dāng)然，依據(jù)各家的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，還有其他的參數(shù)需要測(cè)試，比如色溫和照度半角測(cè)試等，比較簡(jiǎn)單，這里就不詳述了。

審核編輯：劉清