CN110927694A - 光电传感器及测距装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光电传感器及测距装置。本申请中，光电传感器包括：电路转接板、发射芯片、感光芯片以及透镜；发射芯片与感光芯片设置在电路转接板上；透镜位于发射芯片与感光芯片的上方；透镜上设置有第一反射面与第二反射面；第一反射面位于发射芯片侧，第二反射面位于感光芯片侧；第一反射面相对于发射芯片倾斜设置，第二反射面相对于感光芯片倾斜设置；第一反射面用于将从发射芯片入射的光信号反射至第二反射面，第二反射面用于将从第一反射面入射的光信号反射至感光芯片。本申请实施例提供的技术方案，可以使光电传感器实现零距离校准，进而使得光电传感器可以实现自动标定。

Description

光电传感器及测距装置

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，特别涉及一种光电传感器及测距装置。

背景技术

相关技术中，光电传感器包括电路转接板、位于电路转接板上的发光芯片与感光芯片、分别位于发光芯片与感光芯片上透明胶层以及包覆于透明胶层之外的遮光层，其中，发光芯片与感光芯片还设有遮光墙。这种结构的光电传感器无法实现零距离校准，因此，无法实现自动标定。

发明内容

本申请实施例提供一种光电传感器及测距装置，可以使光电传感器实现零距离校准，进而使得光电传感器可以实现自动标定。

本申请部分实施例提供了一种光电传感器，包括：电路转接板、发射芯片、感光芯片以及透镜；

所述发射芯片与所述感光芯片设置在所述电路转接板上；

所述透镜位于所述发射芯片与所述感光芯片的上方；所述透镜上设置有第一反射面与第二反射面；所述第一反射面位于所述发射芯片侧，所述第二反射面位于所述感光芯片侧；所述第一反射面相对于所述发射芯片倾斜设置，所述第二反射面相对于所述感光芯片倾斜设置；所述第一反射面用于将从所述发射芯片入射的光信号反射至所述第二反射面，所述第二反射面用于将从所述第一反射面入射的光信号反射至所述感光芯片。

在一个实施例中，光电传感器还包括遮光体；

所述遮光体位于所述电路转接板上，并与所述电路转接板形成容纳所述发射芯片、所述感光芯片以及所述透镜的容纳空间；

所述遮光体上设有第一透光孔与第二透光孔；所述第一透光孔与所述发射芯片相对，所述第二透光孔与所述感光芯片相对。

在一个实施例中，所述透镜以注塑成型的方式形成在所述发射芯片与所述感光芯片上。

在一个实施例中，所述透镜的材料包括有机透明材料，所述遮光体的材料包括有机遮光材料。

在一个实施例中，所述第一反射面的材料包括有机反光材料；

所述第二反射面的材料包括有机反光材料。

在一个实施例中，所述透镜分别与所述发射芯片、所述感光芯片之间存在间隙。

在一个实施例中，所述透镜与所述遮光体分别为预制件，且所述透镜组装于所述遮光体上。

在一个实施例中，所述透镜的材料包括透明玻璃。

在一个实施例中，所述遮光体为遮光罩。

本申请部分实施例还提供了一种测距装置，包括上述的光电传感器。

本申请实施例所达到的主要技术效果是：由于透镜位于发射芯片与感光芯片的上方，透镜上设置有第一反射面与第二反射面，第一反射面位于发射芯片侧，第二反射面位于感光芯片侧，第一反射面相对于发射芯片倾斜设置，第二反射面相对于所述感光芯片倾斜设置，这样，可以将从发射芯片入射至第一反射面的光信号反射至第二反射面，并经第二反射面反射至感光芯片。因此，在不存在外界物体将发射芯片发射的光信号反射至感光芯片时，感光芯片也可以接收到发射芯片发射的光信号，从而使得根据发射芯片发射的光信号以及感光芯片接收的光信号可以得到一个位置数据，以作为起始位置的数据，即，可以使光电传感器实现零距离校准，进而使得光电传感器可以实现自动标定。

附图说明

图1是根据相关技术示出的一种光电传感器的结构示意图；

图2是本申请一示例性实施例示出的一种光电传感器的剖面图；

图3是本申请一示例性实施例示出的光电传感器的一种光路图；

图4是本申请另一示例性实施例示出的一种光电传感器的剖面图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施方式中所描述的实施例并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面结合附图，对本申请的一些实施例作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

相关技术中，如图1所示，测距装置中的光电传感器包括电路转接板11、发射芯片12、感光芯片13、第一透明胶层14、第二透明胶层15以及遮光胶层16。其中，遮光胶层16上设有第一透光孔17与第二透光孔18。发射芯片12与感光芯片13之间设有遮光墙19。然而，上述光电传感器无法实现零距离校准，因此，无法实现自动标定。

本申请实施例提供一种光电传感器及测距装置，可以使光电传感器实现零距离校准，进而使得光电传感器可以实现自动标定。

请参阅图2，本申请的一示例性实施例提供一种光电传感器，包括：电路转接板11、发射芯片12、感光芯片13以及透镜21。

如图2所示，所述发射芯片12与所述感光芯片13设置在所述电路转接板11上。

所述透镜21位于所述发射芯片11与所述感光芯片13的上方。所述透镜21包括出光部211与入光部212。所述出光部211与所述发射芯片11相对，所述入光部212与所述感光芯片13相对。所述出光部211与所述入光部212分别向上凸起。需要说明的是，“向上”为从电路转接板11指向发射芯片12的方向。

所述透镜21上设置有第一反射面22与第二反射面23。所述第一反射面22位于所述发射芯片12侧，所述第二反射面23位于所述感光芯片13侧。所述第一反射面22相对于所述发射芯片12倾斜设置，所述第二反射面23相对于所述感光芯片13倾斜设置；所述第一反射面22用于将从所述发射芯片12入射的光信号反射至所述第二反射面23，所述第二反射面23用于将从所述第一反射面22入射的光信号反射至所述感光芯片13。

如图3所示，发射芯片11发射的光信号中的部分光信号O1可入射至第一反射面22，第一反射面22可以将光信号O1反射至第二反射面23，第二反射面23可将从所述第一反射面22入射的光信号O1反射至所述感光芯片13。这样，在不存在外界物体将发射芯片12发射的光信号反射至感光芯片13时，感光芯片13也可以接收到发射芯片12发射的光信号，从而使得光电传感器根据发射芯片发射的光信号携带的信息以及感光芯片接收的光信号携带的信息可以得到一个位置数据，以作为起始位置的数据，实现零距离校准，进而使得光电传感器可以实现自动标定。

当然，如图3所示，当存在需要测距的外界物体时，该外界物体可以将发射芯片11发射的光信号中的另一部分光信号O2反射至感光芯片13。光电传感器可以根据发射芯片发射的光信号O2携带的信息以及感光芯片接收的光信号O2携带的信息可以得到外界物体的位置数据。具体地，当对外界物体进行定位时，感光芯片13可同时接收上述的光信号O1与光信号O2，光电传感器可以根据预设算法从接收的光信号中去除光信号O1，以根据光信号O2获得外界物体的位置数据。

如图3所示，在发射芯片11发射的光信号中的另一部分光信号O2从出光部211出射时，由于出光部211相当于凸透镜，能够对光信号O2进行汇聚。在光信号O2被外界物体反射至入光部212时，由于入光部212也相当于凸透镜，能够对光信号O2进行汇聚。这样，可以避免从光电传感器出射的光信号发散导致的光信号的利用率低，以及避免感光芯片接收的光信号较弱导致获得的位置数据不准确的问题。

本发明实施例中，由于透镜位于发射芯片与感光芯片的上方，透镜上设置有第一反射面与第二反射面，第一反射面位于发射芯片侧，第二反射面位于感光芯片侧，第一反射面相对于发射芯片倾斜设置，第二反射面相对于所述感光芯片倾斜设置，这样，可以将从发射芯片入射至第一反射面的光信号反射至第二反射面，并经第二反射面反射至感光芯片。因此，在不存在外界物体将发射芯片发射的光信号反射至感光芯片时，感光芯片也可以接收到发射芯片发射的光信号，从而使得根据发射芯片发射的光信号以及感光芯片接收的光信号可以得到一个位置数据，以作为起始位置的数据，即，可以使光电传感器实现零距离校准，进而使得光电传感器可以实现自动标定。

需要说明的是，第一反射面22相对于竖直位置的倾斜角度、第二反射面23相对于竖直位置的倾斜角度可以根据发射芯片12、感光芯片13的位置进行设置。电路转接板21可以是PCB(印刷电路板)、引线框架或者其他载体。发射芯片12与感光芯片13可以是分离的芯片，二者之间可存在一定的距离。发射芯片12与感光芯片13可通过固晶、焊线封装、TSV(“穿过硅片通道)工艺设置于电路转接板11上。

在一个实施例中，发射芯片12可以是VCSEL(Vertical Cavity Surface EmittingLaser，垂直腔面发射激光器)芯片。由于VCSEL芯片的发射角度小，所以光电传感器内部的用于检测零距离的光信号不会饱和，即用于检测零距离的光信号不会引起感光芯片13的输出寄存器的读数满值。

在一个实施例中，如图2所示，光电传感器还包括遮光体24。所述遮光体24位于所述电路转接板11上，并与所述电路转接板11形成容纳所述发射芯片12、所述感光芯片13以及所述透镜21的容纳空间。所述遮光体24上设有第一透光孔17与第二透光孔18。所述第一透光孔17与所述发射芯片12相对，所述第二透光孔18与所述感光芯片13相对。

在一个实施例中，遮光体24用于禁止光电传感器工作用的光信号通过，同时，不允许其他波段中干扰所述工作用的光信号的光通过，可以允许其他波段中不干扰所述工作用的光信号的光通过。例如，当光电传感器工作时采用780nm～1000nm波段的红外光时，遮光体24禁止波长为780nm～1000nm的红外光通过，同时，可以允许可见光通过，也可以禁止可见光通过。需要说明的是，本申请实施例中所列举的数字对本申请不作限制。

在一个实施例中，遮光体24的材料例如可以是黑色遮光材料。当光电传感器工作时采用红外光时，遮光体24的材料可以采用红外遮光(IR block)材料。

在一个实施例中，第一透光孔17与第二透光孔18可以是通孔，也可以是具备透光功能的透光层。该透光层可以允许光电传感器工作用的光信号通过。第一透光孔17与第二透光孔18的截面形状可以是圆形，但不限于圆形。

在一个实施例中，如图2所示，所述透镜21可以以注塑成型的方式形成在所述发射芯片12与所述感光芯片13上。遮光体24也可以以注塑成型的方式形成在透镜21上。透镜21的材料可包括有机透明材料，所述遮光体24的材料可包括有机遮光材料。所述第一反射面22的材料可包括有机反光材料，所述第二反射面的材料可包括有机反光材料。第一反射面22与第二反射面可以通过在透镜21上涂覆有机反光材料的方式制备，也可以通过在透镜21上通过注塑的方式制备有机反光层的方式制备。

在另一个实施例中，如图4所示，所述透镜21分别与所述发射芯片12、所述感光芯片13之间存在间隙。在本实施例中，所述透镜21与所述遮光体24分别为预先制备的预制件，且所述透镜21可组装于所述遮光体24上。在一个实施例中，透镜21的材料可包括透明玻璃，例如，透镜21可以为预成型的光学玻璃镜片。遮光体24可为预先制备的遮光罩。光学玻璃镜片可先固定于遮光罩上，然后，可将组装有光学玻璃镜片的遮光罩罩在固定有发射芯片12与感光芯片13的上电路转接板上。遮光罩可用LCP(Liquid Crystal Polymer，液晶聚合物)、陶瓷、金属等材料制作。这样，可以大大提高封装生产的效率，节约成本。

本申请的一示例性实施例还提供了一种测距装置，包括上述任意一个实施例所述的光电传感器。

在一个实施例中，上述的测距装置可以为智能手机、平板电脑、个人数字助理等电子设备。

在本实施例中，由于透镜位于发射芯片与感光芯片的上方，透镜上设置有第一反射面与第二反射面，第一反射面位于发射芯片侧，第二反射面位于感光芯片侧，第一反射面相对于发射芯片倾斜设置，第二反射面相对于所述感光芯片倾斜设置，这样，可以将从发射芯片入射至第一反射面的光信号反射至第二反射面，并经第二反射面反射至感光芯片。因此，在不存在外界物体将发射芯片发射的光信号反射至感光芯片时，感光芯片也可以接收到发射芯片发射的光信号，从而使得根据发射芯片发射的光信号以及感光芯片接收的光信号可以得到一个位置数据，以作为起始位置的数据，即，可以使测距装置实现零距离校准，进而使得测距装置可以实现自动标定。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种光电传感器，其特征在于，包括：电路转接板、发射芯片、感光芯片以及透镜；

所述发射芯片与所述感光芯片设置在所述电路转接板上；

所述透镜位于所述发射芯片与所述感光芯片的上方；所述透镜上设置有第一反射面与第二反射面；所述第一反射面位于所述发射芯片侧，所述第二反射面位于所述感光芯片侧；所述第一反射面相对于所述发射芯片倾斜设置，所述第二反射面相对于所述感光芯片倾斜设置；所述第一反射面用于将从所述发射芯片入射的光信号反射至所述第二反射面，所述第二反射面用于将从所述第一反射面入射的光信号反射至所述感光芯片。

2.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，还包括遮光体；

所述遮光体位于所述电路转接板上，并与所述电路转接板形成容纳所述发射芯片、所述感光芯片以及所述透镜的容纳空间；

所述遮光体上设有第一透光孔与第二透光孔；所述第一透光孔与所述发射芯片相对，所述第二透光孔与所述感光芯片相对。

3.根据权利要求2所述的光电传感器，其特征在于，所述透镜以注塑成型的方式形成在所述发射芯片与所述感光芯片上。

4.根据权利要求3所述的光电传感器，其特征在于，所述透镜的材料包括有机透明材料，所述遮光体的材料包括有机遮光材料。

5.根据权利要求4所述的光电传感器，其特征在于，所述第一反射面的材料包括有机反光材料；

所述第二反射面的材料包括有机反光材料。

6.根据权利要求2所述的光电传感器，其特征在于，所述透镜分别与所述发射芯片、所述感光芯片之间存在间隙。

7.根据权利要求6所述的光电传感器，其特征在于，所述透镜与所述遮光体分别为预制件，且所述透镜组装于所述遮光体上。

8.根据权利要求7所述的光电传感器，其特征在于，所述透镜的材料包括透明玻璃。

9.根据权利要求7所述的光电传感器，其特征在于，所述遮光体为遮光罩。

10.一种测距装置，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的光电传感器。

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