CN113037982B - 传感器组件及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种传感器组件及电子设备，该传感器组件包括：基板，以及设置于所述基板的第一侧的至少两个传感器单元，所述至少两个传感器单元中的传感器单元依次层叠设置，且所述至少两个传感器单元包括第一光学传感器单元和第二光学传感器单元；其中，所述第一光学传感器单元具有第一感光区域，所述第二光学传感器单元具有第二感光区域，且所述第一感光区域和所述第二感光区域均能接收外界射入的光线。这样可以提高传感器组件的光学检测性能，并改善传感器组件的综合性能。

Description

传感器组件及电子设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种传感器组件及电子设备。

背景技术

随着技术的发展进步，视觉类传感器的应用越来越广泛，比如家用娱乐电子设备领域，又比如工业控制领域。然而，随着视觉类传感器的应用场景越来越复杂多样，单一感知模式的视觉类传感器，经常会由于图像质量较差、图像动态范围小等问题，导致其越来越难满足多样的场景需求。

可见，现有的视觉类传感器存在综合性能差的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种传感器组件及电子设备，能够解决现有技术中，视觉类传感器存在综合性能差的问题。

为解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种传感器组件，包括：基板，以及设置于所述基板的第一侧的至少两个传感器单元，所述至少两个传感器单元中的传感器单元依次层叠设置，且所述至少两个传感器单元包括第一光学传感器单元和第二光学传感器单元；

其中，所述第一光学传感器单元具有第一感光区域，所述第二光学传感器单元具有第二感光区域，且所述第一感光区域和所述第二感光区域均能接收外界射入的光线。

第二方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括上述传感器组件。

在本申请实施例中，通过在基板上层叠设置第一光学传感器单元和第二光学传感器单元，并使第一光学传感器单元的第一感光区域以及第二光学传感器单元的第二感光区域均能够接收外界射入的光线，以使传感器组件能够实现第一光学传感器单元对应的光学功能和第二光学传感器单元30对应的光学功能，即使传感器组件能够实现至少两种光学传感器单元的功能，进而提高了传感器组件的光学检测性能，并改善了传感器组件的综合性能。

附图说明

图1是本申请实施例提供的传感器组件的结构图之一；

图2是本申请实施例提供的传感器组件的结构图之二。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

如图1和图2所示，本申请实施例提供一种传感器组件，包括：基板10，以及设置于基板10的第一侧的至少两个传感器单元，至少两个传感器单元中的传感器单元依次层叠设置，且至少两个传感器单元包括第一光学传感器单元20和第二光学传感器单元30；

其中，第一光学传感器单元20具有第一感光区域21，第二光学传感器单元30具有第二感光区域31，且第一感光区域21和第二感光区域31均能接受外界射入的光线。

本实施方式中，通过在基板10上层叠设置第一光学传感器单元20和第二光学传感器单元30，并使第一光学传感器单元20的第一感光区域21以及第二光学传感器单元30的第二感光区域31均能够接收外界射入的光线，以使传感器组件能够实现第一光学传感器单元20对应的光学功能和第二光学传感器单元30对应的光学功能，即使传感器组件能够实现至少两种光学传感器单元的功能，进而提高了传感器组件的光学检测性能，并改善了传感器组件的综合性能。

其中，为了使第一感光区域21和第二感光区域31均能接受外界射入的光线，可以将第一光学传感器单元20上的第一感光区域21与第二光学传感器单元30上的第二感光区域31错位设置。

具体的，可以将第一感光区域21在基板10上的正投影区域与第二感光区域31在基板10上的正投影区域的重合度设置为零，即将第一感光区域21和第二感光区域31在空间上完全错位设置，以提高第一感光区域21和第二感光区域31对外界射入的光线的接收性能。

其中，第二光学传感器单元30位于第一光学传感器单元20和基板10之间，则外界的光线可以透过任意两个第一感光区域21之间的间隙，并传输至对应的第二感光区域31，以使第一光学传感器单元20和第二光学传感器单元30均能实现对应的光学功能；相应的，第一光学传感器单元20位于第二光学传感器单元30和基板10之间，则外界的光线可以透过任意两个第二感光区域31之间的间隙，并传输至对应的第一感光区域31，以使第一光学传感器单元20和第二光学传感器单元30均能实现对应的光学功能。

另外，为提高第一光学传感器单元20对应的光学感应性能，可以在第一光学传感器单元20上设置多个第一感光区域21；同理，为提高第二光学传感器30对应的光线感应性能，可以在第二光学传感器单元30上设置多个第二感光区域31。即可以通过增加感光区域的数量和覆盖区域，提高光学传感器单元对应的光学感应性能。

其中，多个第一感光区域21可以在第一光学传感器单元20上阵列设置，多个第二感光单元31可以在第二光学传感器单元30上阵列设置。

其中，第一光学传感器单元20和第二光学传感器单元30中的其中一个可以是APS(有源像素，Activepixel Schematic)传感器单元，另一个为其他光学传感器单元。

相应的，第一光学传感器单元20和第二光学传感器单元30中的其中一个可以是CCD(电荷耦合器件，Charge-coupled Device)传感器单元，另一个为其他光学传感器单元。

具体的，第一光学传感器单元20和第二光学传感器单元30的组合可以是APS传感器单元与动态视觉传感器单元、仿生视觉传感器单元等中的任一项的组合；相应的，第一光学传感器单元20和第二光学传感器单元30的组合可以是CCD传感器单元与动态视觉传感器单元、仿生视觉传感器单元等中的任一项的组合。

其中，仿生视觉传感器单元包括第一传感器电路和第二传感器电路；第一传感器电路，用于提取目标光信号中第一设定波段的光信号，并输出表征第一设定波段的光信号的光强变化量的电流信号；第二传感电路，用于提取目标光信号中第二设定波段的光信号，并输出表征第二设定波段的光信号的光强的电压信号；其中，第一设定波段和的第二设定波段中至少一种包括红外线波段。

本实施方式中的仿生视觉传感器单元不但能够同时采集高质量的色彩光强信号与高速的灰度变化量信号，还能够感知目标光信号中红外线的色彩光强信息和/或光强变化信息，可以有效提高仿生视觉传感器单元的应用场景，进而可以提高本申请提供的传感器组件的应用场景，提升了传感器组件的综合性能。

另外，本实施方式中的仿生视觉传感器单元的红外线波段还可以是红外线波段，即仿生视觉传感器单元还可以是红外仿生视觉传感器单元，以进一步提高仿生视觉传感器单元的应用场景。

需要说明的是，在传感器组件包括三个或者更多光学传感器单元的情况下，任意两个光学传感器单元的感光区域均可以错位设置，以使每一个光学传感器单元的感光区域均能够接收外界的光线，并实现对应的光学传感器单元的功能。

而且，通过将多个不同类型的光学传感器单元集成在一起，以使不同的光学传感器单元可以接收不同波长的光线，并使传感器组件可以实现不同的光学功能，比如，APS传感器单元具备的色彩还原度高、图像质量高等功能，CCD传感器单元具备的速度快、动态范围高等功能，红外传感器单元具备的红外检测功能。通过这样设计，可以使传感器组件集成有多种模态数据检测功能，并提高了传感器组件的综合性能。

可选的，至少两个传感器单元包括目标传感器单元，目标传感器单元为至少两个传感器单元中距离基板10最远的传感器单元；

目标传感器单元的远离基板10的一侧设有透镜层40，透镜层40包括第一透镜41和/第二透镜42，第一透镜41对应第一感光区域21设置；第二透镜42对应第二感光区域31设置。

本实施方式中，透镜层40起到聚光作用，以提高入射至对应的感光区域的光线的强度，提高对应的传感器单元的检测能力。

其中，第一透镜41用于对入射至对应的第一感光区域21的光线起到聚焦作用，以提高第一光学传感器单元20的检测能力；相应的，第二透镜42用于对入射至对应的第二感光区域31的光线起到聚焦作用，以提高第二光学传感器单元30的检测能力。

其中，目标传感器单元可以第一光学传感器单元20或者第二光学传感器单元30中的一个，也可以是其他类型的传感器单元，比如红外传感器单元等。

如图1和图2所示，目标传感器单元为第一光学传感器单元20。

可选的，目标传感器单元与透镜层40之间设有滤波结构50。

本实施方式中，通过设置滤波结构50，以对不同的传感器单元进行滤波处理，从而降低其他波长的光线对对应的传感器单元的检测结果造成干扰影响。

其中，滤波结构50包括对应第一感光区域21的第一滤波单元(未图示)，以及对应第二感光区域31的第二滤波单元(未图示)，不同的滤波单元可以对不同的波长的光线进行滤波处理，以使目标光线可以透过滤波单元。

比如，对应红外传感器单元设置的滤波单元，其可以去除光谱中除红外光线之外的光线，以便对应的红外传感器单元可以更好的接收红外光线，提高红外传感器单元的检测能力。

其中，第一感光区域21可以位于第一光学传感器单元20的朝向基板10的一侧，第二感光区域31可以位于第二光学传感器单元30的远离基板10的一侧，即第一光学传感器单元20上的第一感光区域21与第二光学传感器单元30的第二感光区域31可以相对设置。

可以理解的是，第一感光区域21可以位于第一光学传感器单元20的远离基板10的一侧，第二感光区域31可以位于第二光学传感器单元30的朝向基板10的一侧，即第一光学传感器单元20上的第一感光区域21与第二光学传感器单元30的第二感光区域31可以相背设置。

另外，第一感光区域21可以位于第一光学传感器单元20的远离基板10的一侧，第二感光区域31可以位于第二光学传感器单元30的远离基板10的一侧，即第一光学传感器单元20上的第一感光区域21与第二光学传感器单元30的第二感光区域31均远离基板10设置，以便第一感光区域21和第二感光区域31能更好的接收外界射入的光线。

可选的，第一光学传感器单元20包括第一晶圆基体22，第一感光区域21呈阵列形式分布在第一晶圆基体22上；第二光学传感器单元30包括第二晶圆基体32，第二感光区域31呈阵列形式分布在第二晶圆基体32上。

其中，当第二光学传感器单元30位于第一光学传感器单元20和基板10之间时，可以对第一晶圆基体22上的对应第二感光区域31的部分进行打磨处理，以使第一晶圆基体22上的对应第二感光区域31的部分具有良好的透光特性，以便光线可以透过第一晶圆基体22并射向第二感光区域31，以使第光学二传感器单元30可通过第二感光区域31接收外界射入的光线，实现第光学二传感器单元30的检测功能。

相应的，当第一光学传感器单元20位于第二光学传感器单元30和基板10之间时，可以对第二晶圆基体32上的对应第一感光区域21的部分进行打磨处理，以使第二晶圆基体32上的对应第一感光区域21的部分具有良好的透光特性，以便光线可以透过第二晶圆基体32并射向第一感光区域21，以使第一光学传感器单元20可通过第一感光区域21接收外界射入的光线，实现第一光学传感器单元20的检测功能。

可选的，还包括存储结构(未图示)，至少两个传感器单元中每一传感器单元均通过硅互连结构(未图示)与存储结构电气连接。

本实施方式中，硅互连结构为采用全硅技术形成的硅结构，并具有功耗低、传输速度快的特点，可以有效提高各传感器单元与存储结构之间的数据交互速度，进而提高传感器组件的数据处理能力，并使传感器组件具有感知处理一体化的能力。

而且，存储结构与基板10之间也可以通过硅互连结构进行电气连接，以提高存储结构与基板10之间的数据交互速度。

另外，硅互连结构还可以通过TSV(硅通孔，Through Silicon Via)技术形成得到；TSV技术是通过将铜、钨、多晶硅等导电物质填充在对应的通孔内，从而在该通孔处上形成具有垂直电气互连功能的硅互连结构。

其中，存储结构包括静态随机存取存储器、阻变式存储器、动态随机存储器等。

可选的，第一光学传感器单元20和第二光学传感器单元30可以是相邻设置的两个传感器单元，且第一光学传感器单元20还可以是距离基板10最远的传感器单元。

需要说明的是，第一光学传感器单元20和第二光学传感器单元30在传感器组件的层叠结构中的位置分布包括但不限于上述方式；且至少两个传感器单元还可以包括其他类型的光学传感器组件，在此不再一一赘述。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括上述传感器组件。

需要说明的是，上述传感器组件实施例的实现方式同样适应于该电子设备的实施例中，并能达到相同的技术效果，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (9)

1.一种传感器组件，其特征在于，包括：基板，以及设置于所述基板的第一侧的至少两个传感器单元，所述至少两个传感器单元中的传感器单元依次层叠设置，且所述至少两个传感器单元包括第一光学传感器单元和第二光学传感器单元；

其中，所述第一光学传感器单元具有第一感光区域，所述第二光学传感器单元具有第二感光区域，且所述第一感光区域和所述第二感光区域均能接收外界射入的光线；

所述第一感光区域在所述基板上的正投影区域与所述第二感光区域在所述基板上的正投影区域的重合度为零。

2.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述至少两个传感器单元包括目标传感器单元，所述目标传感器单元为所述至少两个传感器单元中距离所述基板最远的传感器单元；

所述目标传感器单元的远离所述基板的一侧设有透镜层，所述透镜层包括第一透镜和/或第二透镜，所述第一透镜对应所述第一感光区域设置，所述第二透镜对应所述第二感光区域设置。

3.根据权利要求2所述的传感器组件，其特征在于，所述透镜层与所述目标传感器单元之间设有滤波结构。

4.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述第一感光区域设于所述第一光学传感器单元的朝向所述基板的一侧，所述第二感光区域设于所述第二光学传感器单元的远离所述基板的一侧；

或者，

所述第一感光区域设于所述第一光学传感器单元的远离所述基板的一侧，所述第二感光区域设于所述第二光学传感器单元的朝向所述基板的一侧。

5.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述第一感光区域设于所述第一光学传感器单元的远离所述基板的一侧，所述第二感光区域设于所述第二光学传感器单元的远离所述基板的一侧。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器组件，其特征在于，还包括存储结构，所述至少两个传感器单元中的每一传感器单元均通过硅互连结构与所述存储结构电气连接。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器组件，其特征在于，所述第一光学传感器单元和所述第二光学传感器单元中的其中一个为有源像素传感APS传感器单元；

或者，

所述第一光学传感器单元和所述第二光学传感器单元中的其中一个为电荷耦合器件CCD传感器单元。

8.根据权利要求7所述的传感器组件，其特征在于，所述至少两个传感器单元还包括仿生视觉传感器单元，所述仿生视觉传感器单元包括第一传感器电路和第二传感器电路；

所述第一传感器电路，用于提取目标光信号中第一设定波段的光信号，并输出表征所述第一设定波段的光信号的光强变化量的电流信号；

第二传感电路，用于提取目标光信号中第二设定波段的光信号，并输出表征所述第二设定波段的光信号的光强的电压信号；

其中，所述第一设定波段和所述的第二设定波段中至少一种包括红外线波段。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的传感器组件。

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