CN103066087B - 图像传感器模组和手持式电子装置 - Google Patents

Abstract

一种图像传感器模组和手持式电子装置。所述图像传感器模组包括线路基板；包括感光单元的图像传感器；光学透镜，位于图像传感器上方且其光学中心与感光单元的感光中心在同一轴线；发光模块，位于图像传感器周围的线路基板上，包括红外发光二极管；带通滤波片，位于光学透镜上方或者位于光学透镜与图像传感器之间，用于使红外光和环境光中的可见光透射进入光学透镜；感光单元检测可见光和红外光，将获取的光信号转为电信号后发送给线路基板。所述手持式电子装置包括图像传感器模组和显示屏，显示屏包括背光源，线路基板根据与可见光对应的电信号调节背光源的亮度，并根据红外光对应的电信号控制关闭背光源。本发明可减小器件体积，降低生产成本。

Description

图像传感器模组和手持式电子装置

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种图像传感器模组和手持式电子装置。

背景技术

随着智能手机和平板电脑等手持式电子装置的发展，用于拍照或摄像的图像传感器已成为上述电子装置的基本配置，且触摸式操作逐渐取代按键式操作。以触摸式手机为例，由于用户通话时，脸部靠近手机触摸屏时会对手机造成误触发，因此，通常会在手机上安装包括红外发射装置和红外接收装置的红外（Infrared，IR）接近传感器，当红外接近传感器检测到光线遮挡后，手机认为脸部靠近了触摸屏，从而关闭触摸屏以防止由于脸部贴近而产生的误操作，并可以在通话过程中节省电量。

更多有关红外接近传感器的技术请参考公布号为CN102265252A的中国专利申请文件。

此外，现有技术中还会在电子装置中设置环境光检测传感器，以检测环境光的亮度，并以此为依据，自动调节电子装置显示屏的亮度，从而可以更加适应人眼的观测，并可以节省电量。

但是，现有技术中手持式电子装置都是采用三合一光感测模组来实现环境光检测和接近检测的功能。参考图1所示，现有技术中手持式电子装置一般包括：

显示屏10；

图像传感器模组20，包括：光学透镜、图像传感器和第一线路基板，所述第一线路基板与显示屏10电连接；

三合一光感测模组30，包括：环境光检测传感器、红外接近传感器、LED发光指示灯和第二线路基板，所述第二线路基板与显示屏10电连接。

由于上述两个模组都是独立的器件，分别包括线路基板，从而既增加了电子装置结构设计的难度，又占用了较大的体积，不利于电子器件的集成化和电子设备的小型化，最终增加了生产成本。

此外，现有技术中还可以将三合一光感测模组30替换为一个二合一光感测模组，与三合一光感测模组30相比，所述二合一光感测模组不包括红外发射装置（如：红外发光二极管），因此需要额外增加一个红外发射装置，从而会进一步增加器件的体积，增加生产成本。因此，如何在同时具备接近传感器和环境光检测传感器功能的前提下，减小器件的体积且降低生产成本就成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种图像传感器模组和手持式电子装置，其结构设计简单，占用体积小，且生产成本较低。

为解决上述问题，本发明提供了一种图像传感器模组，包括：

线路基板；

位于所述线路基板上且与所述线路基板电连接的图像传感器，所述图像传感器包括感光单元；

光学透镜，位于所述图像传感器上方，且光学透镜的光学中心与所述感光单元的感光中心在同一轴线上；

发光模块，位于所述图像传感器周围的线路基板上，包括红外发光二极管，用于发射红外光；

带通滤波片，位于所述光学透镜上方或者位于所述光学透镜与所述图像传感器之间，用于使所述红外光和环境光中的可见光透射进入所述光学透镜；

所述感光单元用于检测所述可见光和所述红外光，将获取的光信号转换为电信号后发送给线路基板。

可选地，所述红外光的波长范围包括：780nm~2500nm。

可选地，所述红外光的波长为850nm或910nm或940nm。

可选地，所述发光模块还包括可见光发光二极管，用于发射可见光。

可选地，所述图像传感器为CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器或CCD（电荷耦合器件）图像传感器。

可选地，所述红外发光二极管的发光波长包括：λ1-Δλ1~λ1+Δλ1，所述带通滤波片的带通波长包括：λ2-Δλ2~λ2+Δλ2，且0≤|λ2-λ1|≤Δλ1+Δλ2。

可选地，所述红外发光二极管发射的红外光通过所述带通滤波片的透光率范围包括：2%~98%。

可选地，所述红外发光二极管与所述带通滤波片之间的距离范围包括：0.05cm~3cm。

为解决上述问题，本发明还提供了一种手持式电子装置，包括上述的图像传感器模组和显示屏，所述显示屏包括背光源，所述背光源连接所述线路基板，所述线路基板根据与所述可见光对应的电信号调节所述背光源的亮度，并根据所述红外光对应的电信号控制关闭所述背光源。

可选地，当所述红外光的强度小于或等于预设阈值时，所述线路基板控制关闭所述背光源。

可选地，所述手持式电子装置为手机或平板计算机。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

1）本发明在图像传感器模组中增加用于发射红外光的红外发光二极管，且光学透镜和带通滤波片使所述红外光和可见光同时透射进入图像传感器中的感光单元，所述感光单元可以检测所述可见光和所述红外光，并将光信号转换为对应的电信号后由一个线路基板进行两种信号处理，从而省略了三合一光感测模组，同时将红外接近传感器和环境光检测传感器的功能集成在图像传感器模组中，实现了功能和设计上的高度集成，且简化了结构设计难度，增加了电子产品的可靠性，又减小了器件的占用体积，最终降低了生产成本。

2）可选方案中，图像传感器模组中还可以包括用于发射可见光的发光二极管，从而图像传感器模组同时集成了三合一光感测模组的全部功能，进一步提高了器件功能和设计的集成度，增加了产品的可靠性。

附图说明

图1是现有技术中手持式电子装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一中手持式电子装置的结构示意图；

图3是本发明实施例二中手持式电子装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，现有技术中手持式电子装置在实现拍照摄像等功能的前提下，为了避免误操作和实现节能目的，都是同时采用图像传感器模组和三合一光感测模组，从而需要两个线路基板，结构设计比较复杂，且使得制作的电子装置的体积比较大，最终导致生产成本的上升。

针对上述问题，本发明提供了一种图像传感器模组和手持式电子装置，通过额外设置红外发光二极管以及增加带通滤波器、感光单元和线路基板的功能，将三合一光感测模组的主要功能集成在图像传感器模组中，从而至少节省了一个线路基板、一个红外接收装置和一个环境光检测传感器，且减少了一次模组封装工艺，简化了结构设计，大大节省了器件所占体积，为手持式电子装置的进一步集成和小型化提供了基础，最终降低了生产成本，提高了电子产品的可靠性。

下面结合附图进行详细说明。

实施例一

参考图2所述，本实施例提供了一种手持式电子装置，包括图像传感器模组100和显示屏200，其中：所述图像传感器100包括：

线路基板110；

位于所述线路基板110上且与所述线路基板110电连接的图像传感器120，所述图像传感器120包括感光单元121；

光学透镜130，位于所述图像传感器120上方，且光学透镜130的光学中心与所述感光单元121的感光中心在同一轴线上；

发光模块150，位于所述图像传感器120周围的线路基板110上，包括红外发光二极管151，用于发射红外光；

带通滤波片140，位于所述光学透镜130上方，用于使所述红外光和环境光中的可见光透射进入所述光学透镜130；

所述感光单元121用于检测所述可见光和所述红外光，将获取的光信号转换为电信号后发送给线路基板110。

所述显示屏200包括背光源210，所述背光源210连接所述线路基板110，所述线路基板110根据与所述可见光对应的电信号调节所述背光源210的亮度，并根据所述红外光对应的电信号控制关闭所述背光源210。

本实施例在图像传感器120周围的发光模块150中增加红外发光二极管151，所述红外发光二极管151发射红外光，当将手持式电子装置接近人脸时，人脸便作为反射面，使所述红外光反射进入带通滤波片140，而带通滤波片140同时允许环境光中的可见光和所述红外光透射进入其下方的光学透镜130，经光学透镜130进行光线聚敛后，进而由图像传感器120中的感光单元121检测所述可见光和所述红外光，并将获取的两种光信号分别转换为对应的电信号后发送给线路基板110，线路基板110一方面通过分析所述红外光的电信号可以判断得出手持式电子装置与人脸的距离，进而判断是否需要关闭背光源210，从而实现了红外接近传感器的功能；线路基板110另一方面通过分析所述可见光的电信号可以判断得出环境光的亮度，进而判断是否需要调节背光源210的亮度，从而实现了环境光检测传感器的功能。

由于结构上仅增加了红外发光二极管151，因此结构设计比较简单，而红外发光二极管151的体积相比于三合一光感测模组的体积几乎可以忽略不计，从而节省了很多体积，且降低了生产成本。

具体地，所述手持式电子装置可以为手机或平板计算机，也可以是其它可以放在脸部进行通信的手持式电子装置，其都在本发明保护范围之内。

优选地，所述发光模块150还可以包括一个或多个可见光发光二极管（图中未示出），用于发射可见光，如：红光、绿光、黄光。蓝光等可见光中的一种或多种，从而可以起到指示灯的作用。需要说明的是，所述可见光发光二极管发射的可见光也会依次经带通滤波片140和光学透镜130被感光单元121探测到。

所述红外发光二极管151的波长范围可以包括：780nm~2500nm，优选地，所述红外发光二极管151对应的波长是单频波长，如：850nm、910nm或940nm。实际中，所述红外发光二极管151的发光波长多是以λ1为中心波长的波长段，如：λ1-Δλ1~λ1+Δλ1。

当红外发光二极管151发射的红外光为发散光时，因此只有部分方向的红外光能够到达带通滤波片140的表面。

所述带通滤波片140的带通波长包括可见光波段以及与所述红外发光二极管151对应的红外光波段。其中，所述带通滤波片140对应的红外光的波段可以宽于、等于或窄于所述红外发光二极管151的波段。具体地，所述带通滤波片140与红外光相对应的带通波长包括：λ2-Δλ2~λ2+Δλ2，且0≤|λ2-λ1|≤Δλ1+Δλ2。

为了保证感光单元121能够探测到有效的红外光，本实施例中所述红外发光二极管151发射的红外光通过所述带通滤波片140的透光率范围包括：2%~98%，如：2%、15%、45%、70%或98%等。

需要说明的是，所述环境光中的红外光也可能通过所述带通滤波片140，但是由于其强度可以通过红外线的通过率来控制，最终可以使其强度控制在很小的范围内，因此可以忽略不计。

本实施例中发光模组150可以设置在图像传感器120周围的任一方向上，由于红外发光二极管151发射的红外光强度有限，为了保证感光单元121检测到的红外光的强度不会太小，将红外发光二极管151和带通滤波片140投影到同一水平面上时，所述红外发光二极管151与所述带通滤波片140之间的距离范围可以包括：0.05cm~3cm，如：0.05cm、0.5cm、1.2cm、2cm或3cm等。

所述带通滤波片140中与可见光波段相对应的部分与现有技术相同，在此不再赘述。

所述光学透镜130用于将光线聚敛，使感光单元121获取更多的光信号，其具体结构对于本领域技术人员是熟知的，在此不再赘述。

为使经过光学透镜130后的光线较好地被图像传感器120的感光单元121接收，有效的将光信号转换为电信号，每一光学透镜120的光学中心与对应的所述感光单元121的感光中心在同一轴线上。

所述图像传感器120既可以是CMOS图像传感器，也可以是CCD图像传感器，其不限制本发明的保护范围。

本实施例中所述图像传感器120不仅用于图像检测，而且还用于检测所述红外光和环境光中的可见光。具体地，在图像传感器120的像素区域可以设置一个或多个感光单元121。当感光单元121为多个时，所述感光单元121可以呈阵列式排布，以提高接收效率。所述感光单元121在探测到所述可见光和所述红外光之后，会将获取的光信号转换为对应的电信号并发送给线路基板110，由线路基板110进行后续的信号处理。

所述显示屏200是触摸式显示屏，其既可以是LCD显示屏，也可以是LED显示屏。

所述显示屏200中的背光源210可以是侧光式，也可以是直下式。

需要说明的是，在本发明的其它实施例中，所述显示屏200也可以是普通的非触摸式显示屏，此时当用户使用手持式电子装置进行通信时，通过及时关闭背光源，能够起到节省电能的作用。

所述线路基板110可以是柔性线路板（FPC），其接收感光单元121发送的电信号。

一方面，所述线路基板110根据与所述红外光相对应的电信号，获取感光单元121接收到的所述红外光的强度，当所述红外光的强度小于或等于预设阈值时，判断得知用户正在进行通话，所述线路基板110控制关闭所述背光源210，以避免误操作，且可以节省电能，从而实现红外接近传感器的功能。

另一方面，所述线路基板110根据与所述可见光相对应的电信号，获取感光单元121接收的所述可见光的强度，当所述可见光的强度小于或等于设定的下限值时，判断得知环境光太弱，线路基板110会自动提高背光源210的亮度，以更加利于人眼的观测，能够保护人眼；当所述可见光的强度大于或等于设定的上限值时，判断得知环境光较强，线路基板110会自动降低背光源210的亮度，以进一步节省电能。

所述预设阈值、设定的下限值和设定的上限值可以为固定值，也可以由用户随时进行修改。

本实施例在不改变手持式电子装置功能的前提下，减少了电子器件的数量，节省了空间，降低了结构设计的难度，也简化了制造的工艺步骤，最终降低了生产成本。

实施例二

参考图3所示，本实施例提供了一种手持式电子装置，其与图2相比，所述带通滤波片140位于图像传感器120上，光学透镜130位于带通滤波片140上，其余均与实施例一相同。

本实施例中首先对进入光学透镜130表面的所有光都进行聚敛，然后再采用带通滤波片140对红外发光二极管151发射的红外光以及环境光中的可见光之外的光进行过滤去除，但是最终感光单元121探测到的光信号与实施例一中相同。

本实施例同样省略了三合一光感测模组，同时将红外接近传感器和环境光检测传感器的功能集成在图像传感器模组中，实现了功能和设计上的高度集成，且简化了结构设计难度，增加了电子产品的可靠性，又减小了器件的占用体积，最终降低了生产成本。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种图像传感器模组，其特征在于，包括：

线路基板；

位于所述线路基板上且与所述线路基板电连接的用于图像检测的图像传感器，所述图像传感器包括感光单元；

光学透镜，位于所述图像传感器上方，且光学透镜的光学中心与所述感光单元的感光中心在同一轴线上；

发光模块，位于所述图像传感器周围的线路基板上，包括红外发光二极管，用于发射红外光；

带通滤波片，位于所述光学透镜上方或者位于所述光学透镜与所述图像传感器之间，用于使所述红外光和环境光中的可见光透射进入所述光学透镜；

所述感光单元用于检测所述可见光和所述红外光，将获取的所述可见光和所述红外光转换为与可见光对应的电信号和与所述红外光对应的电信号后发送给线路基板。

2.如权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，所述红外光的波长范围包括：780nm～2500nm。

3.如权利要求2所述的图像传感器模组，其特征在于，所述红外光的波长为850nm或910nm或940nm。

4.如权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，所述发光模块还包括可见光发光二极管，用于发射可见光。

5.如权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，所述图像传感器为CMOS图像传感器或CCD图像传感器。

6.如权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，所述红外发光二极管的发光波长包括：λ1-Δλ1～λ1+Δλ1，所述带通滤波片的带通波长包括：λ2-Δλ2～λ2+Δλ2，且0≤|λ2-λ1|≤Δλ1+Δλ2。

7.如权利要求1或6所述的图像传感器模组，其特征在于，所述红外发光二极管发射的红外光通过所述带通滤波片的透光率范围包括：2％～98％。

8.如权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，所述红外发光二极管与所述带通滤波片之间的距离范围包括：0.05cm～3cm。

9.一种手持式电子装置，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的图像传感器模组和显示屏，所述显示屏包括背光源，所述背光源连接所述线路基板，所述线路基板根据与所述可见光对应的电信号调节所述背光源的亮度，并根据所述红外光对应的电信号控制关闭所述背光源。

10.如权利要求9所述的手持式电子装置，其特征在于，当所述红外光的强度小于或等于预设阈值时，所述线路基板控制关闭所述背光源。

11.如权利要求9所述的手持式电子装置，其特征在于，所述手持式电子装置为手机或平板计算机。