CN105737976A - 照度传感器模块 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种照度传感器模块。照度传感器模块包括:透镜,具有屈光力;漫射体,被配置为使入射穿过透镜的光散射;照度传感器,被配置为接收穿过漫射体的光;视场光阑,位于光通过透镜聚焦的点处,其中,透镜、漫射体和照度传感器沿着自光源的方向被依次设置。

Description

照度传感器模块
本申请要求于2014年12月29日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0192421号韩国专利申请的优先权的权益,所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种照度传感器模块。
背景技术
近来,诸如移动通信装置的便携式终端由于方便、易于携带等原因而已经得到广泛使用,并已经能提供各种功能,诸如,文本消息发送和接收的功能、图像捕捉功能、音乐播放功能、数字广播服务功能、电子邮件功能、即时通讯功能等。
具体来讲,近来,包括照度传感器的便携式终端越来越得到广泛使用,其中,照度传感器用于根据外界亮度来调节便携式终端的显示单元的亮度。
也就是说,当周围环境亮时(当外界照度高时),便携式终端的显示单元的亮度可增大以提高分辨率,当周围环境暗时(当外界照度低时),便携式终端的显示单元的亮度可被设置为相对低。
如上所述,照度传感器用于测量周围环境的照度。然而,在入射到照度传感器的光不均匀的情况下,可能难以准确地测量照度水平。
此外,根据近来使便携式终端小型化的趋势,需要减小照度传感器的尺寸。
发明内容
提供本发明内容用于以简化形式介绍在以下具体实施方式中进一步描述的发明构思的选择。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要技术特征,也不意在用于帮助决定所要求保护的主题的范围。
根据一个总的方面,一种照度传感器模块包括:透镜,具有屈光力;漫射体,被构造为使入射穿过透镜的光散射;照度传感器,被构造为接收穿过漫射体的光;视场光阑,位于光通过透镜聚焦的点,其中,透镜、漫射体和照度传感器沿着自光源的方向依次设置。
透镜可具有正屈光力。
照度传感器模块还可包括孔径光阑,孔径光阑被构造为调节从透镜前方入射的光量。
透镜的至少一个表面可以是非球面的。
透镜可由塑料构成。
可满足表达式FOV>30,其中,FOV是透镜的视场角。
可满足表达式0.5mm<X<2.0mm,其中,X是漫射体和照度传感器之间的距离。
可满足表达式FSD>0.5895,其中,FSD是视场光阑的直径。
视场光阑可紧密依附于漫射体。
视场光阑可与漫射体分开。
当穿过漫射体的光被收集到照度传感器中时,光可具有均匀的强度分布。
根据另一个总的方面,一种照度传感器模块包括:透镜,具有屈光力;漫射体,被构造为使入射穿过透镜的光散射;照度传感器,被构造为接收穿过漫射体的光;孔径光阑,位于透镜的前方,并被构造为调节从透镜前方的入射的光量;视场光阑,位于光通过透镜聚焦的点,其中,透镜、漫射体和照度传感器沿着自光源的方向依次设置,并且其中,满足表达式ASD/EFL≥0.45,其中,ASD是孔径光阑的直径,EFL是透镜的总焦距。
透镜的第一表面和第二表面可以是非球面的,透镜可由塑料构成。
可满足表达式FOV>30,其中,FOV是透镜的视场角。
可满足表达式0.5mm<X<2.0mm,其中,X是漫射体和照度传感器之间的距离。
可满足表达式FSD>0.5895,其中,FSD是视场光阑的直径。
透镜的视场角可约为32度,ASD可约为0.6308mm。
从透镜的光源方表面至光通过透镜聚焦的点的距离可以是1.4mm。
根据下面的具体实施方式、附图和权利要求,其它特征和方面将变得显而易见。
附图说明
图1是根据示例的照度传感器模块的示图。
图2是示出在照度传感器模块中的视场光阑的位置变化的示图。
图3是示出包括在照度传感器模块中的透镜的示例特性的表。
图4是示出照度传感器模块的示例特性的表。
贯穿附图和具体实施方式,相同的参考标号表示相同的元件。附图可不必成比例,为了清楚、说明和方便,可放大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供下面的详细描述,以帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而,在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同形式对本领域的普通技术人员将是明显的。在此描述的操作的顺序仅是示例且不限于在此阐述的这些示例,除了必须按照特定顺序发生的操作之外,可如对本领域普通技术人员而言明显的那样进行改变。此外,可省略对本领域普通技术人员而言公知的功能和结构的描述,以增强清楚性和简洁性。
在此描述的特征可以按照不同的形式实施,不应该被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说,已提供在此描述的示例,使得本公开将是充分且完整的,并将本公开的全部范围传达给本领域的普通技术人员。
在以下描述中,透镜的第一表面指的是相对靠近光源的表面(或光源方表面),透镜的第二表面指的是相对靠近照度传感器的表面(或传感器方表面)
此外,下面要描述的EFL、X、SD、TTL、孔径光阑的直径、视场光阑的直径、漫射体(diffuser)的厚度、照度传感器的厚度和印刷电路板的厚度以毫米(mm)来表示,视场角(FOV)以度来表示。
图1是根据示例的照度传感器模块100的示图,图2是示出在照度传感器模块100中的视场光阑FS的位置变化的示图。此外,图3是示出被包括在照度传感器模块100中的透镜L的示例特性的表,图4是示出照度传感器模块100的示例特性的表。
参照图1和图2,照度传感器模块100包括:孔径光阑AS、透镜L、视场光阑FS、漫射体10、照度传感器20和印刷电路板30。
此外,尽管未示出,但是可设置外壳,孔径光阑AS、透镜L、视场光阑FS、漫射体10、照度传感器20和印刷电路板30可从其光源方依次固定在外壳中。
透镜L的两个表面可凸出。例如,透镜L的第一(光源方)表面和第二(传感器方)表面可凸出。因此,透镜L可具有正屈光力。然而,透镜L的形状不局限于具有凸出的第一侧和第二侧,而是可以是这样的形状:透镜L的中央部分的厚度比透镜L的边缘部分的厚度更厚,使得透镜L具有正屈光力。
透镜L的第一表面和第二表面中的至少一个可以是非球面的,以大幅降低球面像差的影响。
此外,透镜L可由塑料制成,以使透镜L的制造成本可减少并且透镜L的生产率可提高。
孔径光阑AS位于透镜L的前方。孔径光阑AS调节入射到照度传感器模块100的光量。
参照图4,在示例中,从孔径光阑AS至透镜的光源方表面的距离SD可以是0.3mm。
照度传感器模块100的Fno.可以例如等于或小于大约2.2。Fno.表示孔径比的倒数,孔径比指的是“透镜的有效孔径和焦距之间的比”。随着Fno.减小,入射到照度传感器模块100的光量增多。
由于在照度传感器模块100中,孔径光阑AS位于透镜L的前方,因此透镜L的有效孔径可通过孔径光阑AS的直径来确定。照度传感器模块100可满足条件表达式1。
[条件表达式1]
ASD/EFL≥0.45
在条件表达式1中,ASD是孔径光阑AS的直径,EFL是透镜L的总焦距。也就是说,在照度传感器模块100中,孔径比可由ASD/EFL表示,并且,由于孔径比(ASD/EFL)等于或大于0.45,因此Fno.(即,孔径比(ASD/EFL)的倒数)可等于或大于2.2。
照度传感器20响应于光的输入来检测光并输出电信号(例如,电压信号)。也就是说,照度传感器20通过入射到照度传感器模块100的光来测量周围环境的照度,照度传感器20被安装在印刷电路板30上以构成传感器封装件。
参照图4,根据示例,照度传感器20的厚度可为大约0.6mm,印刷电路板30的厚度可为大约0.4mm。因此,传感器封装件的总厚度可为大约1.0mm。
照度传感器20也可用于近距感测。例如,照度传感器模块100可另外包括用于近距感测的发光部(未示出)。
在此,将描述照度传感器20的输出(例如,电压)。在外界光(自然光)入射到照度传感器20的情况下,可根据光的强度而持续输出电信号,在从发光部发出的光入射到所述照度传感器的情况下,可以按照预定时间段打开/关闭电信号的方式来输出电信号。也就是说,在用户或任何对象接近照度传感器模块100的情况下,发光部的光被接近照度传感器模块100的用户或任何对象反射,从而入射到照度传感器模块100。在这种情况下,外界光(自然光)被用户或对象阻挡,使得入射到照度传感器模块100的外界光的量变得相对少。
因此,在用户或任何对象接近照度传感器模块100的情况下,发光部的光可比外界光(自然光)更强。因此,照度传感器模块100可通过确认照度传感器模块100的输出形式来用于近距感测。
由于透镜L具有屈光力,因此在穿过透镜L的光被照度传感器20直接收集的情况下,光可能难以被均匀收集到照度传感器20中。因此,照度传感器模块100包括漫射体10。漫射体10位于透镜L和照度传感器20之间,并在光被收集到照度传感器20中之前,使入射穿过透镜L的光散射。因此,入射到照度传感器20的光可通过漫射体10而具有均匀的强度分布。
然而,在漫射体10和照度传感器20之间的距离过短的情况下,入射到照度传感器20的光的强度分布可能不均匀,在漫射体10和照度传感器20之间的距离过长的情况下,可减小入射到照度传感器20的光的能量强度。因此,需要设置漫射体10和照度传感器20之间的距离。相应地,照度传感器模块100可满足条件表达式2。
[条件表达式2]
0.5<X<2.0
在条件表达式2中,X是漫射体10和照度传感器20之间的距离。
在漫射体10和照度传感器20之间的距离X在条件表达式2的范围之外的情况下,入射到照度传感器20的光可能难以具有均匀的强度分布,或者,即使入射到照度传感器20的光具有均匀的强度分布,入射到照度传感器20的光的能量强度也可能会减小,使得照度传感器20的光接收效率可能不太良好。
此外,在漫射体10和照度传感器20之间的距离X为2.0mm或大于2.0mm的情况下,照度传感器模块100的高度(即,从孔径光阑AS至印刷电路板30的距离)整体增大。
然而,在照度传感器模块100中,漫射体10和照度传感器20之间的距离X可被调节以满足条件表达式2,从而允许入射到照度传感器20的光具有均匀的强度分布并同时适当地保持入射到照度传感器20的光的强度。此外,漫射体10和照度传感器20之间的距离X可被调节以满足条件表达式2,从而照度传感器模块100可以形成为细长的。
视场光阑FS位于光通过透镜L聚焦的点处。因此,只有在预定视场角内的光通过视场光阑FS被收集到照度传感器20中。照度传感器模块100可满足条件表达式3。
[条件表达式3]
FOV>30
在条件表达式3中,FOV是照度传感器模块100的视场角,视场角(FOV)以度来表示。
此外,照度传感器模块100可满足条件表达式4。
[条件表达式4]
FSD>0.5895
在条件表达式4中,FSD是视场光阑FS的直径。
参照图3,在示例中,透镜L的视场角(FOV)可以是32度。此外,在使得透镜L的视场角(FOV)为32度的情况下,视场光阑FS的直径(FSD)可以是0.6308mm。可选地,FOV可以大约为32度,FSD可以大约为0.6308mm。然而,透镜L的视场角(FOV)和视场光阑FS的直径不限于这些值,但是可在条件表达式3和4的范围内确定。
参照图4,在示例中,从透镜L的光源方表面至光通过透镜L聚焦的点的距离(TTL)可以是1.4mm。可选地,TTL可大约为1.4mm。因此,视场光阑FS可位于距离透镜L的光源方表面1.4mm的位置处。由于具有超过预定视场角的视场角的光被视场光阑FS阻挡,因此,视场光阑FS的直径可以是0.6308mm,使得透镜L的视场角(FOV)可被设置为32度。
因此,在照度传感器模块100中,由于只有视场角为32度内的光可被收集到照度传感器20中,因此,可防止由于不必要的环境光而产生感测误差。此外,只有视场角为32度内的光可通过视场光阑FS穿过漫射体10,被收集到照度传感器20中的光可通过漫射体10而具有均匀的强度分布。
由于视场光阑FS位于光通过透镜L聚焦的点处,因此,视场光阑FS可紧密依附于漫射体10,或者可根据透镜L的焦距而与漫射体10分开。
在图4中示出在视场光阑FS紧密依附于漫射体10的情况下的照度传感器模块100的示例特性。从孔径光阑AS至透镜L的光源方表面的距离(SD)可以是0.3mm,从透镜L的光源方表面至光通过透镜L聚焦的点的距离(TTL)可以是1.4mm。此外,漫射体10的厚度可以是0.125mm,漫射体10和照度传感器20之间的距离X可以是1.975mm。此外,照度传感器20的厚度可以是0.6mm,安装有照度传感器20的印刷电路板30的厚度可以是0.4mm。
因此,如图4所示,在照度传感器模块100中,从孔径光阑AS至印刷电路板30的总长度可以是4.8mm。也就是说,具有预定视场角的光可被均匀地收集到照度传感器20中,照度传感器模块100可以是细长的。
如上所述,到达照度传感器20的光可具有均匀的强度分布。此外,照度传感器模块100的总高度可以减小。
虽然本公开包括了特定的示例,但是对于本领域的普通技术人员将明显的是,在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下,可在这些示例中做出形式和细节上的各种改变。这里所描述的示例将仅仅出于描述性的含义,而并非为了限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被理解为适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序来执行所描述的技术,和/或如果按照不同的方式组合、和/或通过其他的组件或他们的等同物替换或增添所描述的系统中的组件、构造、装置或电路,则可获得合适的结果。因此,本公开的范围并非由具体实施方式限定的,而是由权利要求及其等同物进行限定,并且在权利要求及其等同物的范围之内的全部变换将被理解为包含于本公开中。

Claims (18)

1.一种照度传感器模块,包括:
透镜,具有屈光力;
漫射体,被构造为使入射穿过透镜的光散射;
照度传感器,被构造为接收穿过漫射体的光;
视场光阑,位于光通过透镜聚焦的点处,
其中,透镜、漫射体和照度传感器沿着自光源的方向依次设置。
2.如权利要求1所述的照度传感器模块,其中,透镜具有正屈光力。
3.如权利要求1所述的照度传感器模块,还包括:孔径光阑,被构造为调节从透镜的前方入射的光量。
4.如权利要求1所述的照度传感器模块,透镜的至少一个表面是非球面的。
5.如权利要求1所述的照度传感器模块,其中,透镜由塑料构成。
6.如权利要求1所述的照度传感器模块,其中,满足表达式FOV>30,其中,FOV是透镜的视场角。
7.如权利要求1所述的照度传感器模块,其中,满足表达式0.5mm<X<2.0mm,其中,X是漫射体和照度传感器之间的距离。
8.如权利要求1所述的照度传感器模块,其中,满足表达式FSD>0.5895,其中,FSD是视场光阑的直径。
9.如权利要求1所述的照度传感器模块,其中,视场光阑紧密依附于漫射体。
10.如权利要求1所述的照度传感器模块,其中,视场光阑与漫射体分开。
11.如权利要求1所述的照度传感器模块,其中,当穿过漫射体的光被收集到照度传感器中时,光具有均匀的强度分布。
12.一种照度传感器模块,包括:
透镜,具有屈光力;
漫射体,被构造为使入射穿过透镜的光散射;
照度传感器,被构造为接收穿过漫射体的光;
孔径光阑,位于透镜的前方,并被构造为调节从透镜前方入射的光量;
视场光阑,位于光通过透镜聚焦的点处,
其中,透镜、漫射体和照度传感器沿着自光源的方向依次设置,
其中,满足表达式ASD/EFL≥0.45,其中,ASD是孔径光阑的直径,EFL是透镜的总焦距。
13.如权利要求12所述的照度传感器模块,其中,透镜的第一表面和第二表面是非球面的,透镜由塑料构成。
14.如权利要求12所述的照度传感器模块,其中,满足表达式FOV>30,其中,FOV是透镜的视场角。
15.如权利要求12所述的照度传感器模块,其中,满足表达式0.5mm<X<2.0mm,其中,X是漫射体和照度传感器之间的距离。
16.如权利要求12所述的照度传感器模块,其中,满足表达式FSD>0.5895,其中,FSD是视场光阑的直径。
17.如权利要求12所述的照度传感器模块,其中,透镜的视场角约为32度,ASD约为0.6308mm。
18.如权利要求17所述的照度传感器模块,其中,从透镜的光源方表面至光通过透镜聚焦的点的距离是1.4mm。
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CN109932056A (zh) * 2019-03-20 2019-06-25 深圳市康康网络技术有限公司 照度测量方法、用户设备、检测系统及存储介质

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