CN103314281A - 辐射传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种辐射传感器，该辐射传感器包括第一像素和第二像素以及定位于第一像素之上的辐射吸收滤波器。吸收滤波器和第一像素的组合谱响应具有第一像素通带和第一像素阻带。辐射传感器还包括定位于第一像素和第二像素之上的干涉滤波器。干涉滤波器具有基本上在第一像素通带内的第一干涉滤波器通带和基本上在第一像素阻带内的第二干涉滤波器通带。

Description

辐射传感器

技术领域

本公开内容涉及辐射传感器、组合的接近度和环境光传感器、移动通信设备、检测环境辐射的方法、确定物体与辐射传感器的接近度的方法和制造辐射传感器的方法。

背景技术

环境光传感器通常包括用于提供环境光级度指示的相对少量(从单个像素上至例如10x10像素阵列)的暴露的感光像素(例如与相机模块图像传感器比较)。仅需少量像素，因为环境光传感器不必能够捕获锐利图像。在许多应用中、包括在移动通信设备(诸如移动电话和PDA)、膝上型计算机、平板式计算机、web相机等上使用它们。

接近度传感器通常包括辐射源和对应检测器，检测器同样包括相对少量暴露的感光像素。通过以下操作实现接近度感测：从辐射源发射光；捕获物体向检测器反射回的光；并且处理反射光以确定物体与传感器的接近度。也在许多应用中、包括在移动通信设备和车辆停放传感器上使用接近度传感器。

环境光和接近度传感器通常形成于具有单独传感器窗的单独芯片上。因此，当在单个设备中一起使用它们二者时，单独环境光和接近度传感器具有单独覆盖区并且需要设备壳中的单独传感器窗。

发明内容

本公开内容的第一方面提供一种辐射传感器，该辐射传感器包括：第一像素和第二像素；辐射吸收滤波器，定位于第一像素之上，吸收滤波器和第一像素的组合谱响应具有第一像素通带和第一像素阻带；以及干涉滤波器，定位于第一像素和第二像素二者之上，干涉滤波器具有基本上在第一像素通带内的第一干涉滤波器通带和基本上在第一像素阻带内的第二干涉滤波器通带。

通常，第一像素通带的至少一部分在红外线谱区域中，而第一像素阻带的至少一部分在可见光谱区域中。

由于干涉滤波器和辐射吸收滤波器二者定位于第一像素之上，所以第一像素仅在第一干涉滤波器通带内检测辐射。在仅干涉滤波器定位于第二像素之上时，第二像素在第一干涉滤波器通带和第二干涉滤波器通带内检测辐射。如果从第二像素产生的信号减去第一像素产生的信号，则获得与在第二干涉滤波器通带内检测的辐射成比例的信号。

优选地，第一干涉滤波器通带具有比第一像素通带的半高全宽带宽更少的半高全宽带宽和/或第二干涉滤波器通带具有比第一像素阻带的半高全宽带宽更少的半高全宽带宽。

附加地或者备选地，第一干涉滤波器通带可以具有比第一像素通带的10dB带宽更少的半高全宽带宽和/或第二干涉滤波器通带可以具有比第一像素阻带的10dB带宽更少的半高全宽带宽。10dB带宽是通带的波长下限与上限之差，定义下限和上限为通带的峰传输率被减少10dB的波长。

在一个实施例中，辐射吸收滤波器是配置为传输具有在预定阈值以上的波长的辐射的高通滤波器。

通过使第一干涉滤波器通带的FWHM带宽少于第一像素通带的带宽，对应地使第一像素的谱响应变窄。类似地，通过附加地或者备选地使第二干涉滤波器通带的FWHM带宽少于辐射吸收滤波器阻带的带宽，也对应地使第二像素的谱响应变窄。这有助于防止第一像素和第二像素在(在第一像素通带、第一像素阻带或者二者内)存在高环境光级度时饱和。

优选地，第一像素和第二像素形成于共同衬底上。更优选地，第一像素和第二像素是相同像素阵列的部分。在一个实施例中，第一像素与第二像素相邻。

优选地，干涉滤波器包括基本上在第一像素阻带内的多个第二干涉滤波器通带。这增加第二像素对存在具有在第一像素阻带中的波长的辐射的灵敏度(与在第一像素阻带内具有单个通带比较)而无需增加个别干涉滤波器通带的谱宽度。

在一个实施例中，在共同传感器窗之下提供第一像素和第二像素，该共同传感器窗可以例如形成于传感器装入其中的壳中。

在一个实施例中，吸收滤波器包括有机抗蚀剂。

辐射吸收滤波器可以形成于第一像素的感测表面上。

在一个优选实施例中，第一像素阻带基本上阻止对人类可见的辐射。例如第一像素阻带可以包括在513nm与608nm之间的波长。

优选地，第一像素通带传输红外线辐射。在一个实施例中，第一像素通带包括超过700nm的波长。更优选地，第一像素通带包括800nm以上的波长。

优选地，干涉滤波器包括一对相对的平面反射器。可以形成干涉滤波器作为传感器外壳的一部分。备选地，干涉滤波器可以与第一像素和第二像素一体形成。在这一情况下，干涉滤波器可以例如包括多个电介质层。在一个实施例中，间隔物定位于电介质层中的两个电介质层之间。优选地，间隔物由具有比电介质层更低的折射率的材料形成。

在一个实施例中，干涉滤波器定位于辐射吸收滤波器与第一像素之间。备选地，辐射吸收滤波器定位于干涉滤波器与第一像素之间。

在一个实施例中，第一像素和第二像素包括单光子雪崩检测器。然而第一像素和第二像素可以备选地包括任何其它合适的检测器，诸如硅二极管。

优选地，干涉滤波器包括法布里-珀罗(Fabry-Perot)标准具滤波器。然而可以使用任何其它合适的光学薄膜干涉滤波器。在一个实施例中，可以在干涉滤波器中实现多个通带，并且可以通过向不同像素提供具有不同波长通带的辐射吸收滤波器来提取多频带信息。

优选地，辐射传感器还包括用于向第一像素和第二像素上聚焦在透镜上入射的辐射的透镜。透镜可以与干涉滤波器单独形成。然而透镜可以备选地与干涉滤波器一体形成。

在一个优选实施例中，辐射传感器还包括用于从第二像素信号减去第一像素信号的控制器。

在一个实施例中，在与辐射传感器相同的封装中或者在单独封装中提供辐射源。在这一情况下，辐射传感器可以例如用作组合的接近度和环境光传感器。

优选地，第一干涉滤波器通带具有比源的发射谱的半高全宽(FWHM)带宽更少的FWHM带宽。例如第一干涉滤波器通带可以具有在源的发射谱的FWHM的0.5与1.2倍之间的FWHM带宽。在一个实施例中，源具有近似40nm的FWHM带宽。

在一个实施例中，干涉滤波器通带中的一个或者两个干涉滤波器通带具有少于50nm的半高全宽带宽。

优选地，辐射传感器还包括用于激活和去激活辐射源的控制器。这可以是与用来从第二像素信号减去第一像素信号的控制器相同的控制器。备选地，它可以是不同控制器。辐射源优选地是红外线电磁辐射源并且可以例如但是并非仅为发光二极管(LED)或者半导体激光二极管。

本公开内容的第二方面提供一种组合的接近度和环境光传感器，该传感器包括：辐射源；第一像素和第二像素；辐射吸收滤波器，定位于第一像素之上，吸收滤波器和第一像素的组合谱响应具有第一像素通带和第一像素阻带；以及干涉滤波器，定位于第一像素和第二像素二者之上，干涉滤波器具有基本上在第一像素通带内的第一干涉滤波器通带和基本上在第一像素阻带内的第二干涉滤波器通带。

优选地，第一像素和第二像素形成于共同衬底上。通过将接近度和环境光传感器组合到相同芯片上，减少组合覆盖区。这对于在其中小型化是关键设计驱动因素的移动通信设备中的使用而言特别有利。此外，在设备壳中仅需形成一个传感器窗。

在一个实施例中，第一像素用于接近度感测。附加地或者备选地，第二像素可以用于环境光感测。附加地或者备选地，第一像素可以与第二像素组合使用以用于环境光感测。

本公开内容的第三方面包括一种移动通信设备，该移动通信设备包括根据本公开内容的第一方面的辐射传感器或者本公开内容的第二方面的组合的接近度和环境光传感器。优选地，第一像素和第二像素装配于设备壳内。在这一情况下，优选地在形成于设备壳内的共同传感器窗之下形成第一像素和第二像素。

本公开内容的第四方面包括一种检测环境辐射的方法，该方法包括：

a.用辐射吸收滤波器与干涉滤波器的组合对环境辐射滤波并且在第一像素处检测经滤波的环境辐射；

b.用干涉滤波器对环境辐射滤波并且在第二像素处检测经滤波的环境辐射；

c.从第一像素读取第一信号；

d.从第二像素读取第二信号；并且

e.从第二信号减去第一信号。

通常，辐射吸收滤波器和第一像素的组合谱响应包括第一像素通带和第一像素阻带，并且干涉滤波器具有基本上在第一像素通带内的第一干涉滤波器通带和基本上在吸收滤波器阻带内的第二干涉滤波器通带。

在一个实施例中，根据本公开内容的第四方面的方法还包括在步骤a至e之前去激活辐射源。

本公开内容的第五方面提供一种确定物体与辐射传感器的接近度的方法，该方法包括：

a.激活辐射源；

b.从辐射源朝着物体传输辐射；

c.用辐射吸收滤波器与干涉滤波器的组合对物体反射的传输的辐射的一部分滤波；

d.在像素处检测经滤波的辐射；并且

e.处理像素生成的信号以计算物体与传感器的接近度。

本公开内容的第六方面提供一种辐射传感器，该辐射传感器包括：第一像素和第二像素；辐射吸收滤波器，定位于第一像素之上，吸收滤波器和第一像素的组合谱响应具有第一像素通带和第一像素阻带；以及干涉滤波器，定位于第一像素和第二像素之上，干涉滤波器的谱响应具有针对以第一入射角在干涉滤波器上入射的辐射而基本上在第一像素通带内并且针对以比第一入射角更大的第二入射角在干涉滤波器上入射的辐射而基本上在第一像素阻带内的干涉滤波器通带。

通常，第一像素通带的至少一部分在红外线谱区域中，而第一像素阻带的至少一部分在可见光谱区域中。

优选地，第一像素和第二像素形成于共同衬底上。更优选地，第一像素和第二像素是相同像素阵列的部分。在一个实施例中，第一像素与第二像素相邻。在一个实施例中，可以例如在传感器装入其中的壳中形成的共同传感器窗之下提供第一像素和第二像素。

通常，干涉滤波器通带具有比第一像素通带的半高全宽带宽更少的半高全宽带宽和/或干涉滤波器通带具有比第一像素阻带的半高全宽带宽更少的半高全宽带宽。

附加地或者备选地，干涉滤波器通带具有比第一像素通带的10dB带宽更少的半高全宽带宽和/或干涉滤波器通带具有比第一像素阻带的10dB带宽更少的半高全宽带宽。

10dB带宽是通带的波长下限与上限之差，定义下限和上限为通带的峰传输率被减少10dB的波长。

在一个实施例中，辐射吸收滤波器是配置为传输具有在预定阈值以上的波长的辐射的高通滤波器。

入射角度是在干涉滤波器的表面上入射的辐射射线与该表面的法线之间的角度。通常，第一入射角和第二入射角少于90°。

第一像素可以检测以第一入射角度在干涉滤波器上入射的辐射，并且第一像素可以未检测以第二入射角在干涉滤波器上入射的辐射的大部分(所述部分被辐射吸收滤波器阻止)。干涉滤波器与辐射吸收滤波器的组合因此向第一像素提供有限视野。

通常未在第二像素之上提供辐射吸收滤波器。因此，第二像素仍然可以检测以第二入射角在干涉滤波器上入射的辐射的大部分。因此，可以向第二像素提供比第一像素更宽的视野。

由于可以向像素阵列的像素有选择地涂敷辐射吸收滤波器(例如通过光刻)，因此可以提供第一像素和第二像素作为相同像素阵列的部分。在一个实施例中，第一像素和第二像素可以是像素阵列的相邻像素。

优选地，辐射传感器还包括基本上定位于第一像素和第二像素之上的透镜。在一个实施例中，透镜是菲涅耳(Fresnel)透镜。

在一个实施例中，多个小透镜或者衍射光学元件定位于第一像素和第二像素之上。

可以在透镜、小透镜或者衍射光学元件与像素之间提供干涉滤波器。更优选地，透镜、小透镜或者衍射光学元件定位于干涉滤波器与像素之间。

通常提供透镜、小透镜或者衍射光学元件以向第一像素和第二像素上聚焦光。

优选地，干涉滤波器包括一对相对的平面反射器。在这一情况下，通常地，干涉滤波器通带可以针对以第一入射角在干涉滤波器的平面反射器之一的外表面上入射的辐射而基本上在第一像素通带内并且针对以第二入射角在所述平面反射器的所述外表面上入射的辐射而基本上在第一像素阻带内。

通常，相对的平面反射器中的一个或者两个平面反射器仅部分反射。

在一个实施例中，在衬底上提供干涉滤波器。在这一情况下，干涉滤波器可以由向衬底涂敷的涂层形成。

优选地，干涉滤波器包括法布里-珀罗(Fabry-Perot)标准具滤波器。然而可以使用任何其它合适的光学薄膜干涉滤波器。在一个实施例中，可以在干涉滤波器中实现多个通带，并且可以通过向不同像素提供具有不同波长通带的辐射吸收滤波器来提取多频带信息。

通常，辐射吸收滤波器包括向第一像素的感测表面涂敷的有机抗蚀剂。

在一个实施例中，第一像素阻带基本上包括在513nm与608nm之间的(优选所有)波长。然而，所述阻带可以包括在350nm与700nm之间的所有波长。

附加地，第一像素通带可以包括超过700nm的波长。

在一个优选实施例中，干涉滤波器包括第二干涉滤波器通带，干涉滤波器被配置为使得第二干涉滤波器通带针对以第一入射角在干涉滤波器上入射的辐射而基本上在第一像素阻带内。

本公开内容的第七方面提供一种组合的接近度和环境光传感器，该传感器包括：第一像素和第二像素；辐射吸收滤波器，定位于第一像素之上，吸收滤波器和第一像素的组合谱响应具有第一像素通带和第一像素阻带；以及干涉滤波器，定位于第一像素和第二像素之上，干涉滤波器的谱响应具有针对以第一入射角在干涉滤波器上入射的辐射而基本上在第一像素通带内并且针对以比第一入射角更大的第二入射角在干涉滤波器上入射的辐射而基本上在第一像素阻带内的干涉滤波器通带。

在一个实施例中，根据本公开内容的第七方面的组合的接近度和环境光传感器还包括辐射源。辐射源可以例如是、但是并非仅是(优选调制)发光二极管或者(优选调制)半导体激光二极管。在一个实施例中，辐射源装配于与第一像素和第二像素单独的封装或者单独的封装隔间中以提供在源与像素之间的光学隔离。

在本公开内容的第七方面的一个优选实施例中，单独或者作为传感器的一部分提供具有发射谱的辐射源，发射谱具有与干涉滤波器通带的半高全宽线宽匹配或者比干涉滤波器通带的半高全宽线宽更大的半高全宽线宽。

在一个实施例中，第一像素用于接近度感测。附加地或者备选地，第二像素用于环境光感测。附加地或者备选地，第一像素可以与第二像素组合使用以用于环境光感测。

本公开内容的第八方面提供一种制造辐射传感器的方法，该方法包括：

a.提供第一像素和第二像素；

b.在第一像素之上定位辐射吸收滤波器；并且

c.在第一像素和第二像素之上定位干涉滤波器。

优选地，吸收滤波器和第一像素的组合谱响应具有第一像素通带和第一像素阻带，并且其中干涉滤波器具有针对以第一入射角在干涉滤波器上入射的辐射而基本上在第一像素通带内并且针对以比第一入射角更大的第二入射角在干涉滤波器上入射的辐射而基本上在第一像素阻带内的干涉滤波器通带。

通常，辐射吸收滤波器在步骤b期间通过光刻而沉积于第一像素的感测表面上。

在一个实施例中，干涉滤波器在步骤c期间与第一像素和第二像素一体形成。在这一情况下，干涉滤波器可以例如包括多个电介质层。在一个实施例中，间隔物定位于电介质层中的两个电介质层之间。优选地，间隔物由具有比电介质层更低的折射率的材料形成。在一个备选实施例中，通过向在第一像素和第二像素之上装配的衬底涂敷涂层来形成干涉滤波器。

优选地，根据公开内容的第八方面的方法还包括：

d.提供多个第一像素和第二像素；

e.在第一像素中的每个像素之上定位辐射吸收滤波器；并且

f.在第一像素和第二像素之上定位干涉滤波器。

通常，在步骤a和/或步骤d期间提供第一像素和第二像素作为像素阵列的一部分。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例描述本公开内容的实施例，在附图中：

图1a和图1b是组合的接近度和环境光传感器的截面图；

图2示出两个干涉滤波器的谱响应；

图3示出示例性辐射源发射谱；

图4示出辐射吸收滤波器的谱响应；

图5示出图2的干涉滤波器和图4的辐射吸收滤波器之一的组合谱响应；

图6是硅光电二极管的量子效率比对波长的图；

图7示出图6的硅光电二极管和图4的辐射吸收滤波器的组合谱响应；

图8示出图4、图6和图7的响应；

图9是图示可见环境光感测方法的时序图；

图10是移动通信设备的示意图；

图11是图示相移提取方法的波形图；

图12用关联波形图图示基于SPAD的接近度传感器的可能实现方式；

图13是基于SPAD的接近度传感器的框图；

图14和15是包括与传感器像素一体形成的干涉滤波器的两个备选传感器的示意截面图；

图16是与图1的辐射传感器相似的辐射传感器的示意截面，该辐射传感器具有在玻璃衬底的上表面上装配的半球形透镜；

图17是与图16的辐射传感器相似的辐射传感器的示意截面，其中半球形透镜与玻璃衬底一体形成；

图18是与图16的辐射传感器相似的辐射传感器的示意截面，其中半球形透镜附着到玻璃衬底的下表面；

图19是与图18的辐射传感器相似的辐射传感器的示意截面，其中菲涅耳透镜取代半球形透镜附着到玻璃衬底的下表面；

图20是与图19的辐射传感器相似的辐射传感器的近视示意图，该辐射传感器包括附着到玻璃衬底的下表面的三个小透镜；

图21是将图20的传感器的干涉滤波器和辐射吸收滤波器的谱响应与辐射源的输出谱一起示出的曲线图；

图22示出具有图21中所示响应的干涉滤波器和辐射滤波器的组合谱响应；

图23针对在干涉滤波器的上表面上具有0°和40°入射角的辐射示出图21和图22的干涉滤波器的谱响应；

图24针对辐射吸收滤波器将图23的响应与图21中所示响应一起示出；并且

图25针对在干涉滤波器的上表面上具有0°和40°入射角的辐射射线示出干涉滤波器和辐射吸收滤波器的组合谱响应。

具体实施方式

引言

希望向用于其中需要两个功能的应用(诸如移动通信设备中)的单个芯片上组合接近度传感器和环境光传感器以便减少传感器的组合覆盖区。然而接近度感测和环境光感测受制于有竞争的要求。例如(如下文说明的那样)，环境光传感器最优地仅检测可见光，而接近度检测器最优地仅检测与(通常红外线)辐射源的发射谱匹配的辐射。向单个传感器芯片上集成环境光传感器和接近度检测器的组合功能将需要相同像素阵列的不同像素以表现所需不同谱响应。然而没有适合于沉积到单个像素上以如环境光感测功能所需要的那样传输可见辐射并且拒绝红外线辐射的已知材料。

由于开发这样的材料的成本对于这一应用将过高，所以需要一种使用现有材料以允许向单个芯片上集成接近度和环境光感测功能的备选滤波方案。发明人已经设计如下文说明的这样的方案。

此外，如下文也将更具体说明的那样，环境光传感器需要宽视野，而接近度传感器需要窄视野。因此也需要一种满足针对组合的接近度和环境光传感器的这些要求的方法。

组合的接近度和环境光传感器

图1a是组合的接近度和环境光传感器1的示意截面图，该传感器1包括在传感器外壳的不透明基部4上装配的传感器衬底2。外壳还包括在基部4与干涉滤波器9之间竖直延伸的不透明侧壁6、8，该干涉滤波器9装配于不透明壁6、8上面并且在不透明壁6、8之间水平延伸。第一像素和第二像素10、11形成于衬底2的上表面12上，使得它们的感测表面面向干涉滤波器9的下表面13。基本上透明玻璃衬底14形成于干涉滤波器9的上表面15上。玻璃衬底14可以充当用于向第一像素和第二像素10、11上聚焦入射光的透镜。

像素10、11优选地是单光子雪崩检测器(SPAD)。SPAD基于超出其击穿区域偏置的p-n结器件。高反向偏置电压生成充分量值的电场使得向器件的耗尽层中引入的单个电荷载流子可能经由碰撞电离引起自持续雪崩。主动或者被动猝熄雪崩以允许器件被“重置”以检测更多光子。可以借助撞击高场区域的单个入射光子来光电地生成发启电荷载流子。正是这一特征产生名词“单光子雪崩二极管”。这一单光子检测操作模式常称为‘盖革(Geiger)模式’。

然而将理解可以使用能够将入射光转换成电信号的任何其它合适的检测器，诸如在光传导模式中配置的硅光电二极管。

如图1b中最清楚地所示，高通(IR通行)辐射吸收滤波器16定位于第一像素10的感测表面之上(并且可选地形成于该感测表面上)。辐射吸收滤波器16通常是分层滤波器，每层包括在有机抗蚀剂材料中携带的色素。通过提供更多层，滤波器响应的边缘在锐度上增加。可以使用标准半导体制造工艺(诸如光刻)在第一像素10上沉积和图案化辐射吸收滤波器16。传感器1具有分别用于第一像素和第二像素10、11的单独的读出电路装置18、19。调制辐射源17也装配于不透明基部4上。

虽然在图1a中示意地示出为装配于与像素10、11相同的传感器外壳内，但是将理解可以可选地在传感器外壳的单独隔间(与图1a中所示隔间相邻)中提供源17，以防止辐射从源17向传感器封装内的像素10、11上的内部传播(即未先从封装外部的目标弹开)。

将理解可以使用任何合适的辐射源，诸如调制LED或者快速切换半导体激光二极管。

衬底2的一部分分离图1中所示像素10、11。然而将理解这并非必需并且像素10、11可以例如备选地是像素阵列中的相邻像素。也将理解在像素阵列中可以提供多个第一像素和第二像素10、11，高通(IR通行)辐射吸收滤波器16定位于第一像素中的每个像素之上而未定位于第二像素11中的每个像素之上。在这一情况下，干涉滤波器9定位于像素阵列中的第一像素和第二像素10、11中的基本上所有像素之上。

图2是传输率比对波形的图，该图图示在这一示例中为Fabry-Perot标准具滤波器的一对备选干涉滤波器9的谱响应21、22。

包括两个相对的平行平面镜的无损Fabry-Perot标准具滤波器的传输率特性由以下方程给出：

传输率＝1/[1+F.sin²(δ/2)]  (1)

其中：

F＝(4.R)/(1-R)²  (2)

并且：

δ＝(2π/λ₀).2.n.h.cos(θ)  (3)

其中：R是具有折射率n的材料的、以距离h分离的两个平面镜的反射率

λ₀是在镜上(在标准具内)的入射角为θ的入射光的参考(设计)波长(在真空中)。

可以通过设置标准具宽度h以向δ/2π给予整数值来选择标准具的干涉波长(即干涉滤波器的设计通带)。此外，通过为δ/2π选择适当整数值，可以(至少在有限程度上)选择邻近干涉极大值(即干涉滤波器的通带)的波长。例如，如果δ/2π＝1，则设计通带的邻近极大值(通带)出现于λ₀/2。类似地，如果δ/2π＝2，则设计通带的邻近极大值(通带)出现于2λ₀/3。

取850nm的参考波长(λ₀)，图2中所示第一谱响应21包括居中于近似850nm的一阶通带和居中于近似425nm的又一通带。第二谱响应22具有居中于近似850nm的二阶通带以及居中于近似567nm和425nm的更多通带。在每种情况下，干涉滤波器谱响应包括在通带之间延伸的对应系列阻带23。在下文描述的实施例中，将运用具有第二谱响应22的干涉滤波器9。然而将理解可以备选地运用具有第一谱响应21(或者任何其它合适的响应，诸如图21中所示响应)的干涉滤波器。

也将假设辐射源17具有居中于850nm的发射谱。在图3中图示这一点。然而将理解可以使用任何合适的辐射发射波长(并且可以如适当的那样重新设计干涉滤波器9，使得辐射源的发射谱与标准具通带之一匹配——下文将进一步说明这一点)。

图4是传输率比对波长的图，该图图示高通(IR通行)辐射吸收滤波器16的包括(近似)在800nm以上的通带和在约780nm以下的阻带的谱响应26。在阻带与通带之间的区域中有传输率的逐渐增加。辐射吸收滤波器16的通带和阻带的波长通常依赖于滤波器材料的分子谐振频率。然而将理解可以运用任何其它合适的备选辐射吸收滤波器机制。

将理解在干涉滤波器9或者辐射吸收滤波器16中，在“通带”中的传输率未必为100％并且在“阻带”中的传输率未必为0％(尽管理想地是这种情况)。实际上，在通带中的传输率大于在阻带中的传输率。通常，在通带中的传输率比在阻带中的传输率至少大五倍。在图2中所示干涉滤波器的谱响应的情况下，在通带中的传输率接近100％，而在阻带中的传输率接近0％。然而在图4中所示辐射吸收滤波器的谱响应的情况下，在通带中的传输率近似为80％-95％，而在阻带中的传输率近似为10％(即在通带中的传输率为在阻带中的传输率的近似8-9.5倍)。

图5示出干涉滤波器9(具有在图5中所示第二谱响应22)和辐射吸收滤波器16(具有同样在图5中所示谱响应26)的组合谱响应30。

图6示出用于硅光电二极管的量子效率比对波长的图31。硅光电二极管对具有在(近似)范围350nm至1000nm内的波长的电磁辐射灵敏。图6中所示峰量子效率近似为85％。然而注意图6中所示图是最佳可能情况并且过程步骤将通常使响应略微退化，从而减少它的峰量子效率并且使曲线朝着谱的更长波长端倾斜更多。将理解可以针对基于SPAD的像素提供与图6中所示的图相似的图，其中最大量子效率通常略微更低并且带宽也通常略微更窄。然而将假设像素10、11具有与图6中所示量子效率曲线对应的量子效率曲线。

图7示出辐射吸收滤波器16和像素10的组合谱响应32(在这一情况下为量子效率比对波长的曲线)。组合响应32的峰量子效率减少至近似80％。此外，辐射吸收滤波器16对组合响应的通带施加下限(近似在750nm与800nm之间)，而像素10的量子效率曲线对组合响应的通带施加上限(近似1000nm)。在图8中示出所有三个响应(像素10的量子效率曲线、辐射吸收滤波器谱响应26和组合响应32)。

居中于850nm的干涉滤波器通带基本上在辐射吸收滤波器16和像素10的组合谱响应32的通带内。同样，居中于425nm和567nm的干涉滤波器通带基本上在辐射吸收滤波器16和像素10的组合谱响应32的阻带内。干涉滤波器通带具有分别比组合响应32的阻带和通带的半高全宽(FWHM)带宽更少(即更窄)的FWHM带宽。因此，像素10、辐射吸收滤波器16和干涉滤波器9的组合响应基本上由与干涉滤波器9的红外线通带(在这一示例性实施例中居中于850nm)对应的单个通带构成。这是第一像素10‘看见’的响应，因为干涉滤波器9和辐射吸收滤波器16二者定位于第一像素10之上。也就是说，第一像素10仅检测具有在红外线干涉滤波器通带(在这一示例性实施例中居中于850nm)内的波长的辐射并且基本上阻止所有其它波长的辐射。

由于仅干涉滤波器9定位于第二像素11之上，所以第二像素‘看见’干涉滤波器9和量子效率曲线31的组合谱响应。也就是说，第二像素仅检测具有在干涉滤波器通带(在这一示例性实施例中居中于425nm、567nm和850nm)之一内的波长的辐射并且基本上阻止所有其它波长的辐射。

如下文将描述的那样，传感器1具有接近度感测模式(在接近度感测时段39期间)和环境光感测模式(在出现于相近接近度感测时段39之间的环境光感测时段40期间)。在接近度感测模式中激活辐射源17，并且在环境光感测模式中去激活辐射源17。通过在环境光感测时段40期间去激活源17，最小化环境光感测读数的不确定性，这是因为传感器1仅检测环境光。

环境光感测

如上文描述的那样，第一像素和第二像素10、11的谱响应在红外线谱区域中基本上相同。因此(在环境光感测时段40期间)，通过从第二像素11产生的电信号(从读出电路装置19获得)减去第一像素10产生的电信号(从读出电路装置18获得)，从第二像素信号基本上删除(在每种情况下在850nm处的红外线通带内检测的)环境光的红外线成分。所得信号与在(在425nm和567nm的)两个可见通带内在第二像素11处检测的辐射成比例。也就是说，所得信号提供可见环境光级度的指示。

在图9中图示这一点，该图是具有五行信号的时序图。示出辐射源信号包络的第一(顶)行指示环境光感测时段40(其中去激活辐射源)和接近度感测时段39(其中去激活辐射源)。第二行示出读出电路装置18和19的组合读出状态，其中‘1’指示‘读取’并且‘0’指示‘未读取’。图9的第三行示出在环境光观测时段期间来自第二像素11的输出信号，而图9的第四行示出在环境光感测时段期间来自第一像素10的输出信号。图9的第五(底)行示出通过从第二像素11的输出信号减去第一像素10的输出信号而获得的结果信号。如上文说明的那样，这一结果信号与环境光的可见成分成比例。

提供两个可见通带使环境光传感器1能够检测如果仅存在可见的单个通带则可能未检测的低级度可见环境光。然而将理解可以备选地运用具有多于两个可见通带(例如见下图21)或者仅一个可见通带的干涉滤波器。

图10示出移动通信设备41，该移动通信设备41包括：上文描述的组合的接近度和环境光传感器1；显示器42；以及控制器43。所有这些特征装入设备壳44内。在设备41的壳44内在单个共同传感器窗45之下形成传感器1的第一像素和第二像素10、11。控制器43在接近度感测时段39期间激活辐射源并且在环境光感测时段40期间去激活辐射源。

可见环境光的极端(很暗或者很亮)级度可能影响用户对显示器42的亮度的感知。在环境光感测时段40期间，向设备控制器43输入第一像素和第二像素(响应于检测的环境光而)产生的电信号，该设备控制器43从第二像素信号减去第一像素信号。结果信号向控制器43提供检测的环境光的可见成分的指示(如上文说明的那样)。设备控制器43响应于该指示来控制显示器42的亮度(例如通过增加或者减少亮度)以优化显示器42向用户的感知亮度(可见度)。

将理解环境光的仅可见成分影响显示器的感知亮度(也就是说，红外线环境光未影响感知亮度)。因此，通过从红外线环境光隔离检测的环境光的可见成分，向设备提供更准确反馈数据。也就是说，设备可以对环境光的可见成分中的可变级度做出响应(例如通过增加或者减少显示器的亮度)而红外线光未使反馈信号失真。

接近度感测

再次参照图10的示例，传感器1可以用来检测物体与移动通信设备41的接近度。这通过以下操作来完成：激活辐射源以发射辐射；在传感器1的第一像素10处检测物体反射的辐射的部分；并且用控制器43处理反射的辐射以例如通过使用直接飞行时间测量来计算物体与移动通信设备41的接近度。将理解可以使用任何其它合适的备选接近度检测机制，诸如相移提取方法(见下文)。如果发现物体充分接近移动通信设备，则假设用户在发出呼叫并且控制器43可以完全关断显示器42和/或去激活设备的一个或者多个用户控件以防止用户意外地命令设备执行任务。

如上文所示，用于使接近度传感器基于直接飞行时间测量的备选是相移提取方法。这一方案有利于接近度检测应用中的SPAD并且很好地适合于如下系统，这些系统实施广义范围方程的计算(见下文)。它也通常对背景环境光条件有鲁棒性并且可以适于允许改变调制波形(即正弦曲线或者方形)。

重要的是理解范围方程(range equation)推导，因为它指示SPAD易于应用于相位提取接近度检测。

从光速和飞行时间(TOF)确定距离如下：

s＝ct    (4)

其中s是距离，c是光速，并且t是时间

对于接近度感测系统，距离由于有发送和接收路径的事实而加倍。这样，在测距系统中测量的距离s由下式给出：

s＝1/2ct    (5)

由于光子TOF所致的时移分量(＝‘t’)依赖于波形的调制频率和相移量值(与从辐射源发射的辐射比较)。

t＝返回波形的％迁移

并且如果t_{mod_period}＝1/f_mod：

单位为弧度。然后通过将上述方程代入回到起始方程中，表达‘范围方程’为：

在这一方程中的关键分量是φ，它是返回波形的％迁移的未知分量。下节讨论如何可以确定这一分量。

由于c、f和π的值都是常数，所以范围结果简单地随着φ(接收的光波形相对于传输的光波形的％迁移)而缩放。图11示范如何可以针对运用方波调制辐射源的系统确定φ。传输和接收的波形相互迁移φ。通过分别测量到达仓(bin)1和2中的“a”和“b”的光子，可以确定φ的值如下：

$\frac{\mathrm{\φ}}{2\mathrm{\π}}=\frac{b_{\mathrm{count}}}{{(a+b)}_{\mathrm{count}}}---\left(9\right)$

在这一类型的系统中，存在由辐射源调制频率设置的范围限制，该范围限制称为无歧义范围。从比这一范围更远离的目标接收的光子可能通过错误地出现于用于后续测量的合法仓中来引入混叠误差。在调制过程实现范围确定时，希望最大化调制波形的边缘数目以便尽可能快地积累用于平均目的的数据。然而高调制频率可能降低无歧义范围并且引入辐射源的驱动器电路装置中的更多技术复杂性。因此，可以交错或者间歇地使用两个或者更多不同调制频率，以便经由适当数据处理减少或者取消混叠的光子的影响。

图12用关联波形图图示基于SPAD的接近度传感器(作为组合的接近度和环境光传感器1的一部分)的可能实现方式。图12示出连接到复用器202的SPAD 200(充当第一像素10)。来自复用器的输出穿过计数器1和2(204)。在200大体地示出的SPAD为包括光电二极管210、p型MOSFET 212和NOT门214的标准类型。

以这样的方式示出时序波形以便代表相对光子到达量值。可见已经添加额外阶段以实现计算背景环境光级度偏移‘c’。由于定位于第一像素10之上的辐射吸收滤波器16和干涉滤波器9的组合，c的值将仅代表吸收滤波器通带的环境成分。可以通过去激活辐射源并且测量在第一像素10的光子通量来确定元素‘c’。然后在接收的光相移的φ的计算中适应‘c’的这一测量。确定并且向暂时存储器存储库或者I2C寄存器中写入用于a、b、c的计算结果。

注意SPAD产生的散射噪声与它生成的电子数目成比例。因此，第一像素10在接近度感测期间检测的带内环境光信号越大，散射噪声就越大。因此优选的是限制第一像素10的视野(见下文)以最小化在接近度感测期间检测的带内环境辐射数量。这减少为了平均掉噪声而必需的检测时间并且因此提高环境光感测功能的性能。

计算相移φ的计算如下：

$\mathrm{\φ}=\frac{a_{\mathrm{count}}-c}{{(a+b)}_{\mathrm{count}}-2c}---\left(10\right)$

调制频率的预定选择由为范围传感器的应用而选择一个或者多个合适的频率的专用逻辑或者主机系统执行。图12的接近度传感器依赖于可以向景物传输的光量、系统功耗和目标反射率。

在图13中示出用于传感器1的接近度感测功能的所需元件的框图(其中像素10、11是SPAD)。接近度传感器300在块302中包括SPAD功能及其猝熄。猝熄可以如图所示为无源或者为任何其它合适的类型。用于SPAD的偏置电压可以由电荷泵或者任何其它合适的设备304提供。传感器也包括辐射源(诸如LED或者半导体激光器)和用于向辐射源施加所需调制的关联驱动器306。

传感器可以包括用于确定范围的距离计算逻辑模块。备选地，这可以可选地作为控制器43的一部分而位于移动通信设备41中。传感器1也包括复用器和计数器308以及存储装置310(诸如I2C模块)。传感器也可以包括用于钟控和后续定时信号生成目的的锁相环(PLL)。

SPAD及其读出电路的功耗依赖于入射光子到达速率。可以通过使用功率节省模式(诸如以目标运动失真为代价而以例如～10Hz的速率的脉冲通/断操作)来减少接近度感测功能的平均功耗。

传感器可以实施于1mm²裸片尺寸上，并且I2C模块也可以实施于适当裸片上。最优地，像素具有约30°的视野(见下文‘视野’一节)。

应当注意，术语“光学”、“照射”和“光”旨在于覆盖在谱中的其它波长范围而不限于可见光谱。

如图3中所示，辐射源发射谱居中于与干涉滤波器通带相同的波长(在这一具体实施例中为850nm)。通过比较图3与图2，可见源的发射谱与干涉滤波器响应22的红外线通带重叠。为了保证第一像素10检测的(相对少量)反射辐射信号在存在高环境光级度时克服带内环境光(即具有在干涉滤波器9的红外线通带内的波长的环境光)，优选的是红外线干涉滤波器通带与辐射源的发射谱匹配或者更窄。更优选地，红外线干涉滤波器通带仅传输波长在辐射源发射谱的峰周围的辐射。例如干涉滤波器的红外线通带可以少于辐射源发射谱的半高全宽(FWHM)带宽(线宽)。

在图3中所示示例性辐射源发射谱中，辐射源17具有近似50nm的(FWHM)带宽，并且干涉滤波器通带具有近似15nm的FWHM带宽(线宽)。这保证第一像素10检测反射的辐射中的尽可能多的辐射并且最小化第一像素10检测的带内环境光量。也就是说，最大化信噪比。这有助于最小化辐射源的所需功耗。

干涉滤波器9防止第一像素和第二像素10、11二者在高级度环境光之下变得饱和。如上文提到的那样，像素10、11的光电检测器(例如硅光电二极管或者SPAD)通常分别在波长范围350nm至1000nm内灵敏。因此，在不存在干涉滤波器9时，第一像素10将检测它对其灵敏的在辐射吸收滤波器的通带(即在示例实施例中在800nm以上)内的任何波长(即～800nm至1000nm)的环境光。此外，第二像素11将能够检测跨越它对其灵敏的所有波长(350nm至1000nm)的环境光。然而干涉滤波器9的可见通带具有比像素10和辐射吸收滤波器16的组合响应的阻带的FWHM带宽更少的FWHM带宽，而干涉滤波器的红外线通带具有比像素10和辐射吸收滤波器16的组合响应的FWHM带宽更少的FWHM带宽。因此，干涉滤波器9使多数辐射波长(即在干涉滤波器通带以外)被阻止，这防止像素10、11变得饱和。在高可见环境光级度或者高红外线环境光级度(或者二者)可能出现时，这提高传感器的环境光感测和接近度感测功能二者的可靠性。

备选干涉滤波器设计

图14是与上文描述的传感器1相似的备选传感器50的示意截面图。将向相同特征给予相同标号。在这一情况下，干涉滤波器52与传感器50一体形成，并且从传感器外壳省略干涉滤波器9。干涉滤波器52由夹在两个部分反射电介质堆叠干涉镜56、58之间的间隔物54形成。间隔物54由具有比干涉镜(可以由多个氧化硅层形成)更高的折射率的材料(诸如氮化硅)形成。干涉滤波器52同前形成于第一像素和第二像素10、11上方。然而辐射吸收滤波器16(同样仅定位于第一像素10之上)在这一情况下形成于干涉滤波器的上表面60上。也就是说，干涉滤波器52形成于辐射吸收滤波器16与第一像素10之间(与图1的传感器对照，其中辐射吸收滤波器定位于干涉滤波器9与第一像素10之间)。传感器50以与上文描述的传感器1基本上相同的方式工作。

注意在图14的实施例中，像素10、11形成于CMOS芯片上，并且虚线59代表芯片的金属电极。

图15是与上文描述的传感器50相似的另一备选传感器70的示意截面图。将向相同特征给予相同标号。在这一情况下，干涉滤波器72同样与传感器芯片一体形成。然而干涉滤波器72由一对相对的半透明镜74、76形成。气隙78可以留在镜74、76之间。备选地，气隙78可以由优选为氧化硅或者氮化硅的电介质层形成。

同样，在图15的实施例中，像素10、11形成于CMOS芯片上，并且虚线79代表芯片的金属电极。

光学装置

图16示出上文描述的传感器。半球形透镜92附着到玻璃衬底14的上表面90(或者形成于上表面90上)。有助于向像素10、11上聚焦入射光的透镜92可以与玻璃衬底14一体形成。备选地，透镜92可以被单独形成并且随后例如用透明粘合剂附着到衬底14。透镜92具有与传感器外壳相背的暴露的外部凸表面。在图16至19的实施例中，像素10、11是像素阵列中的相邻像素(与按照图1的实施例由衬底2的一部分分离截然相反)。

图17示出在备选传感器外壳中的上文描述的传感器1。备选传感器外壳与图1中所示外壳相似，并且将向相同特征给予相同标号。在这一情况下，半球形透镜100与备选玻璃衬底102一体形成。同样，透镜100具有与传感器外壳相背的暴露的外部凸表面。在这一情况下，通过向玻璃衬底102的下表面涂敷光学薄膜滤波器涂层来形成干涉滤波器104。

图18输出另一备选传感器外壳配置。在这一情况下，干涉滤波器9形成于玻璃衬底14的上表面15上。此外，半球形透镜110在干涉滤波器9与像素10、11之间粘附到玻璃衬底14的下表面13(或者与下表面13一体形成)。半球形透镜110具有与像素10、11的感测表面相向的凸外表面。

图19示出又一备选传感器外壳配置。在这一情况下，干涉滤波器9同样形成于玻璃衬底的上表面15上。此外，菲涅耳透镜120在干涉滤波器9与像素10、11之间粘附到衬底14的下表面13。菲涅耳透镜包括在内透镜化脊状物124、128之间提供的中心透镜化元件126，而这些内透镜化脊状物124、128在外透镜化脊状物122与130之间提供。透镜化元件126和透镜化脊状物122、124、128、130与像素10、11的感测表面相向。

由于传感器1未旨在于“创建图像”、而是代之以用来保证检测尽可能多的光子，所以可以通过注模来制成透镜92、100、110、120。

不同视野

在组合的接近度和环境光传感器的所有上述实施例中，第二像素11需要宽视野，这是因为有必要在照射半球的至少大部分内检测可能对设备43的显示器42的平坦表面有影响的环境光级度。反言之，第一像素10优选地具有窄视野以最小化它捕获(以最小化散射噪声)的带内环境辐射(即在第一像素之上提供的辐射吸收滤波器与干涉滤波器的组合所传输的辐射)。对于接近度感测，由于通常在所需接近度感测范围内的窄视野(通常为0.01mm至0.5m量级)内指引从辐射源发射(以及从检测其接近度的物体反射回)的辐射，所以可以检测充分数量的反射辐射以克服带内环境辐射级度而无需平均掉环境辐射级度持续太久。这也有助于最小化辐射源的功耗。

第一像素和第二像素10、11可以如下文描述的那样具有不同视野。

图20是与图19中所示传感器相似的传感器的近视示意图。将向相同特征给予相同标号。辐射吸收滤波器138形成于第一像素10的感测表面上，并且在衬底14的上表面15上提供干涉滤波器139，干涉滤波器定位于第一像素和第二像素10、11之上。此外，具有设置于两个相邻外透镜化元件144、146之间的中心透镜化元件142的透镜140附着到衬底14的与像素10、11的感测表面相向的下表面13(或者与下表面13一体形成)。在这一情况下，透镜化元件142-146是小透镜而不是菲涅耳透镜化元件/脊状物。

透镜化元件142-146被布置用于增加像素10、11(如下文描述的那样具体为第二像素11)的视野。每个透镜化元件142-146具有基本上相同F数F_#。图20中所示角度α和β与透镜化元件的F数具有以下关系：

$\tan \mathrm{\α}=\frac{1}{F_{\#}}---\left(11\right)$

$\tan \mathrm{\β}=\frac{1}{2F_{\#}}---\left(12\right)$

从上文提供的方程(1)、(2)和(3)，可见标准具滤波器的传输率依赖于光在平面镜上的入射角。也就是说，标准具滤波器的谱响应根据光在滤波器的反射表面上的入射角而改变。

在图20中所示实施例中，反射表面由干涉滤波器139的上表面和下表面150、152提供。在光在干涉滤波器139的上表面150上入射(在随后在上与下表面150、152之间被反射之前)时，干涉滤波器139的谱响应依赖于辐射在上表面150上的入射角。

图21针对以0°入射角在干涉滤波器139的上表面150上入射的辐射示出干涉滤波器139的谱响应154。也示出辐射源(在这一情况下为LED)的谱响应155和辐射吸收滤波器138的谱响应156。干涉滤波器139具有居中于850nm的钟形红外线通带和在400nm与600nm之间延伸的多个重叠的可见通带。LED输出谱也是钟形并且居中于850nm。LED输出谱具有为干涉滤波器143的红外线通带的FWHM线宽的近似两倍的FWHM线宽。辐射吸收滤波器138的谱响应156与上文讨论的辐射吸收滤波器16的响应26相似。将理解像素10、11具有图6中所示量子效率曲线并且第一像素10和辐射吸收滤波器138的组合谱响应对应于图7和8中所示组合谱响应。

图22针对以0°入射角在干涉滤波器139的上表面150上入射的光而示出如第一像素10‘看见’的干涉滤波器139和辐射吸收滤波器138的组合响应160(分别与这些滤波器154和156的个别响应一起)。组合响应60具有红外线通带(居中于850nm)，该红外线通带具有近似0.85(或者85％)的峰传输率。注意在这一情况下未示出像素10的量子效率响应的影响。

图23分别针对以0°和40°入射角在上表面150上入射的光示出干涉滤波器139的谱响应154、162。在入射角从0°增加至40°时，红外线通带的中心波长从850nm减少至近似780nm，而重叠可见通带占据的波带移向在近似340nm与540nm之间的谱区域。

图24将图23中所示两个响应160、162与辐射吸收滤波器138的响应156一起示出。在入射角朝着并且超出40°增加时，干涉滤波器139的红外线通带从通带移入辐射吸收滤波器138的阻带中(并且因此从第一像素10和吸收滤波器138的组合响应的通带移向阻带)。在图25中更清楚地图示这一点，该图分别针对入射角为0°和40的光示出辐射吸收滤波器138和干涉滤波器139的组合响应160、164。在40°入射角，干涉滤波器的红外线通带未完全在阻带内。然而它基本上在阻带内。更具体而言，用于在40°入射的光的组合响应164与用于0°响应160的0.85(或者85％)比较具有近似0.2(或者20％)的峰传输率。

第一像素10的谱响应由两个滤波器138、139的组合(以及由像素检测器的量子效率响应)确定。因此，在光在上表面150上的入射角迫近40°并且超出时，第一像素10的谱响应中的仅通带的传输率从0.85减少至0.2(并且在入射角增加超出40°时更低)。这有效地向第一像素提供如下视野，该视野近似限于中心透镜142给予的视野。如上文说明的那样，这最小化了第一像素检测的环境辐射，这有助于最小化辐射源的功耗。

第二像素11仅由干涉滤波器139(而无辐射吸收滤波器138)覆盖。因此，虽然第二像素的谱响应的通带的谱位置也将依赖于进入干涉滤波器139的上表面150的光的入射角，但是总传输率水平将保持基本上不变。

为了如上文描述的那样计算第二像素信号的可见环境光成分，可以缩放第一像素10在环境光感测时段40期间测量的带内红外线成分以考虑像素10、11具有不同视野(并且因此检测不同数量的环境辐射)这样的事实。

将理解上述波长值仅用于示例目的。

也将理解可以运用其它备选透镜化配置。例如如图1中所示，可以未提供附加透镜。备选地，如图14至17中所示，可以在透镜与像素之间提供干涉滤波器。

然而最优选配置是让多个小透镜定位于干涉滤波器与像素10、11之间，因为这在辐射在标准具上的入射角超过特定值时提供谱响应中的最锐利截止。

因此将理解上述原理同等地应用于图1中和图14-19中所示实施例。

尽管具体描述已经阐述本公开内容的一些实施例，但是所附权利要求覆盖根据各种修改和改进可以与描述的实施例不同的本公开内容的其它实施例。

Claims (65)

1.一种辐射传感器，包括：第一像素和第二像素；辐射吸收滤波器，定位于所述第一像素之上，所述吸收滤波器和所述第一像素的组合谱响应具有第一像素通带和第一像素阻带；以及干涉滤波器，定位于所述第一像素和所述第二像素二者之上，所述干涉滤波器具有基本上在所述第一像素通带内的第一干涉滤波器通带和基本上在所述第一像素阻带内的第二干涉滤波器通带。

2.根据权利要求1所述的辐射传感器，其中所述第一干涉滤波器通带具有比所述第一像素通带的半高全宽带宽更少的半高全宽带宽和/或所述第二干涉滤波器通带具有比所述第一像素阻带的半高全宽带宽更少的半高全宽带宽。

3.根据权利要求1所述的辐射传感器，其中所述第一干涉滤波器通带具有比所述第一像素通带的10dB带宽更少的半高全宽带宽和/或所述第二干涉滤波器通带具有比所述第一像素阻带的10dB带宽更少的半高全宽带宽。

4.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述第一像素和所述第二像素形成于共同衬底上。

5.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述第一像素和所述第二像素是共同像素阵列的部分。

6.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述第一像素与所述第二像素相邻。

7.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述第一像素和所述第二像素形成于共同传感器窗之下。

8.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述干涉滤波器包括基本上在所述第一像素阻带内的多个第二通带。

9.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述吸收滤波器包括有机抗蚀剂。

10.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述辐射吸收滤波器形成于所述第一像素的感测表面上。

11.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述第一像素阻带包括在513nm与608nm之间的波长。

12.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述第一像素通带包括超过700nm的波长。

13.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述干涉滤波器与所述第一像素和所述第二像素一体形成。

14.根据权利要求13所述的辐射传感器，其中所述干涉滤波器包括多个电介质层。

15.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述干涉滤波器定位于所述辐射吸收滤波器与所述第一像素之间。

16.根据权利要求1至14中的任一权利要求所述的辐射传感器，其中所述辐射吸收滤波器定位于所述干涉滤波器与所述第一像素之间。

17.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述干涉滤波器通带中的一个或者两个干涉滤波器通带具有少于50nm的半高全宽带宽。

18.根据权利要求17所述的辐射传感器，其中两个干涉滤波器通带具有少于50nm的半高全宽带宽。

19.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述第一像素和所述第二像素包括单光子雪崩检测器。

20.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，其中所述干涉滤波器是法布里-珀罗标准具滤波器。

21.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，还包括透镜，用于向所述第一像素和所述第二像素上聚焦在所述透镜上入射的辐射。

22.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，还包括用于从第二像素信号减去第一像素信号的控制器。

23.根据任一前述权利要求所述的辐射传感器，还包括辐射源。

24.根据权利要求23所述的辐射传感器，还包括用于激活和去激活所述辐射源的控制器。

25.根据权利要求23或者24所述的辐射传感器，其中所述辐射源是发光二极管或者半导体激光二极管。

26.根据权利要求23至25中的任一权利要求所述的辐射传感器，其中所述第一干涉滤波器通带具有比所述辐射源的发射谱的半高全宽带宽更少的半高全宽带宽。

27.一种组合的接近度和环境光传感器，包括：辐射源；第一像素和第二像素；辐射吸收滤波器，定位于所述第一像素之上，所述吸收滤波器和所述第一像素的组合谱响应具有第一像素通带和第一像素阻带；以及干涉滤波器，定位于所述第一像素和所述第二像素二者之上，所述干涉滤波器具有基本上在所述第一像素通带内的第一干涉滤波器通带和基本上在所述第一像素阻带内的第二干涉滤波器通带。

28.根据权利要求27所述的组合的接近度和环境光传感器，其中所述第一像素用于接近度感测。

29.根据权利要求27或者28所述的组合的接近度和环境光传感器，其中所述第二像素用于环境光感测。

30.根据权利要求29所述的组合的接近度和环境光传感器，其中所述第一像素与所述第二像素组合用于环境光感测。

31.一种移动通信设备，包括根据权利要求1至26中的任一权利要求所述的辐射传感器或者根据权利要求27至30中的任一权利要求所述的组合的接近度和环境光传感器。

32.一种检测环境辐射的方法，包括：

a.用辐射吸收滤波器与干涉滤波器的组合对环境辐射滤波并且在第一像素处检测经滤波的环境辐射；

b.用所述干涉滤波器对环境辐射滤波并且在第二像素处检测经滤波的环境辐射；

c.从所述第一像素读取第一信号；

d.从所述第二像素读取第二信号；并且

e.从所述第二信号减去所述第一信号。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述辐射吸收滤波器和所述第一像素的组合谱响应包括第一像素通带和第一像素阻带，并且所述干涉滤波器具有基本上在所述第一像素通带内的第一干涉滤波器通带和基本上在所述吸收滤波器阻带内的第二干涉滤波器通带。

34.根据权利要求32或者33所述的方法，还包括在步骤a至e之前去激活辐射源。

35.一种辐射传感器，包括：第一像素和第二像素；辐射吸收滤波器，定位于所述第一像素之上，所述吸收滤波器和所述第一像素的组合谱响应具有第一像素通带和第一像素阻带；以及干涉滤波器，定位于所述第一像素和所述第二像素之上，所述干涉滤波器的谱响应具有针对以第一入射角在所述干涉滤波器上入射的辐射而基本上在所述第一像素通带内并且针对以比所述第一入射角更大的第二入射角在所述干涉滤波器上入射的辐射而基本上在所述第一像素阻带内的干涉滤波器通带。

36.根据权利要求35所述的辐射传感器，其中所述干涉滤波器通带具有比所述第一像素通带的半高全宽带宽更少的半高全宽带宽和/或所述干涉滤波器通带具有比所述第一像素阻带的半高全宽带宽更少的半高全宽带宽。

37.根据权利要求35所述的辐射传感器，其中所述干涉滤波器通带具有比所述第一像素通带的10dB带宽更少的半高全宽带宽和/或所述干涉滤波器通带具有比所述第一像素阻带的10dB带宽更少的半高全宽带宽。

38.根据权利要求35至37中的任一权利要求所述的辐射传感器，其中所述辐射吸收滤波器是配置为传输具有在预定阈值以上的波长的辐射的高通滤波器。

39.根据权利要求35至38中的任一权利要求所述的辐射传感器，其中所述第一入射角和所述第二入射角少于90°。

40.根据权利要求35至39中的任一权利要求所述的辐射传感器，还包括基本上定位于所述第一像素和所述第二像素之上的透镜。

41.根据权利要求40所述的辐射传感器，其中所述透镜是菲涅耳透镜。

42.根据权利要求35至41中的任一权利要求所述的辐射传感器，还包括定位于所述第一像素和所述第二像素之上的多个小透镜或者衍射光学元件。

43.根据权利要求40至42中的任一权利要求所述的辐射传感器，其中所述透镜、小透镜或者衍射光学元件定位于所述干涉滤波器与所述像素之间。

44.根据权利要求35至43中的任一权利要求所述的辐射传感器，其中所述干涉滤波器包括成对的相对的平面反射器。

45.根据权利要求44所述的辐射传感器，其中所述反射器中的一个或者两个反射器仅部分反射。

46.根据权利要求35至45中的任一权利要求所述的辐射传感器，其中在衬底上提供所述干涉滤波器。

47.根据权利要求46所述的辐射传感器，其中所述干涉滤波器由向所述衬底涂敷的涂层形成。

48.根据权利要求35至47中的任一权利要求所述的辐射传感器，其中所述辐射吸收滤波器包括向所述第一像素的感测表面涂敷的有机抗蚀剂。

49.根据权利要求35至48中的任一权利要求所述的辐射传感器，其中所述第一像素阻带基本上包括在513nm与608nm之间的波长。

50.根据权利要求35至49中的任一权利要求所述的辐射传感器，其中所述第一像素通带包括超过700nm的波长。

51.根据权利要求35至50中的任一权利要求所述的辐射传感器，其中所述干涉滤波器包括第二干涉滤波器通带，所述干涉滤波器被配置为使得所述第二干涉滤波器通带针对以所述第一入射角在所述干涉滤波器上入射的辐射而基本上在所述第一像素阻带内。

52.一种组合的接近度和环境光传感器，包括：第一像素和第二像素；辐射吸收滤波器，定位于所述第一像素之上，所述吸收滤波器和所述第一像素的组合谱响应具有第一像素通带和第一像素阻带；以及干涉滤波器，定位于所述第一像素和所述第二像素之上，所述干涉滤波器的谱响应具有针对以第一入射角在所述干涉滤波器上入射的辐射而基本上在所述第一像素通带内并且针对以比所述第一入射角更大的第二入射角在所述干涉滤波器上入射的辐射而基本上在所述第一像素阻带内的干涉滤波器通带。

53.根据权利要求52所述的组合的接近度和环境光传感器，还包括辐射源。

54.根据权利要求53所述的组合的接近度和环境光传感器，其中所述辐射源是发光二极管或者半导体激光二极管。

55.根据权利要求53或者54所述的组合的接近度和环境光传感器，其中所述辐射源具有发射谱，所述发射谱具有比所述干涉滤波器通带的半高全宽带宽更大的半高全宽带宽。

56.根据权利要求52至55中的任一权利要求所述的组合的接近度和环境光传感器，其中所述第一像素用于接近度感测。

57.根据权利要求52至56中的任一权利要求所述的组合的接近度和环境光传感器，其中所述第二像素用于环境光感测。

58.根据权利要求57所述的组合的接近度和环境光传感器，其中所述第一像素与所述第二像素组合用于环境光感测。

59.一种制造辐射传感器的方法，包括：

a.提供第一像素和第二像素；

b.在所述第一像素之上定位辐射吸收滤波器；并且

c.在所述第一像素和所述第二像素之上定位干涉滤波器。

60.根据权利要求59所述的方法，其中所述吸收滤波器和所述第一像素的组合谱响应具有第一像素通带和第一像素阻带，并且其中所述干涉滤波器具有针对以第一入射角在所述干涉滤波器上入射的辐射而基本上在所述第一像素通带内并且针对以比所述第一入射角更大的第二入射角在所述干涉滤波器上入射的辐射而基本上在所述第一像素阻带内的干涉滤波器通带。

61.根据权利要求59或者60所述的方法，其中所述辐射吸收滤波器在步骤b期间通过光刻而沉积于所述第一像素的感测表面上。

62.根据权利要求59至61中的任一权利要求所述的方法，其中所述干涉滤波器在步骤c期间与所述第一像素和所述第二像素一体形成。

63.根据权利要求59至61中的任一权利要求所述的方法，其中通过向装配于所述第一像素和所述第二像素上方的衬底涂敷涂层来形成所述干涉滤波器。

64.根据权利要求59至63中的任一权利要求所述的方法，还包括：

d.提供多个第一像素和第二像素；

e.在所述第一像素中的每个第一像素之上定位辐射吸收滤波器；并且

f.在所述第一像素和所述第二像素之上定位干涉滤波器。

65.根据权利要求59至64中的任一权利要求所述的方法，其中在步骤a和/或步骤d期间提供所述第一像素和所述第二像素作为像素阵列的部分。

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