CN113099082A - 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，所述至少两个传感器单元包括激光发射单元和光学传感器单元；其中，所述激光发射单元具有发光区域，所述发光区域射出的光线能够传导至外界，所述光学传感器单元具有感光区域，所述感光区域能够接收外界射入的光线。这样可以降低传感器组件所需的安装空间。

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，传感器的应用也越来越广泛，不同的工作场景，使用不同的传感器，以满足用户的需求。然而，随着用户需求的提高，手机等电子设备上设置的传感器种类也越来越多，传感器占用的安装空间也越来越大，进而影响其他功能器件的安装空间。

可见，现有的电子设备上的各类传感器存在空间占用大的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种传感器组件及电子设备，能够解决现有的电子设备上的各类传感器存在空间占用大的问题。

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，所述至少两个传感器单元包括激光发射单元和光学传感器单元；

其中，所述激光发射单元具有发光区域，所述发光区域射出的光线能够传导至外界，所述光学传感器单元具有感光区域，所述感光区域能够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激光发射单元和光学传感器单元，并使激光发射单元的发光区域发射的光线能够传导至外界，以及使光学传感器单元的感光区域能够接收外界射入的光线，以使传感器组件能够实现激光发射单元对应的光学功能和光学传感器单元对应的光学功能，即使传感器组件能够实现至少两种光学器件的光学功能，有效的提高了传感器组件的光学性能；而且通过将不同类型的传感器集成在一起，还可以降低传感器组件所需的安装空间。

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。

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依次层叠设置，至少两个传感器单元包括激光发射单元20和光学传感器单元30；

其中，激光发射单元20具有发光区域21，发光区域21射出的光线能够传导至外界，光学传感器单元30具有感光区域31，感光区域31能够接收外界射入的光线。

本实施方式中，通过在基板10上层叠设置激光发射单元20和光学传感器单元30，并使激光发射单元20的发光区域21发射的光线能够传导至外界，以及使光学传感器单元30的感光区域31能够接收外界射入的光线，以使传感器组件能够实现激光发射单元20对应的光学功能和光学传感器单元对应的光学功能，即使传感器组件能够实现至少两种光学器件的光学功能，有效的提高了传感器组件的光学性能；而且通过将不同类型的传感器集成在一起，还可以降低传感器组件所需的安装空间。

由于激光发射单元20发射的光线为激光，具有良好的方向性，在距离检测、红外感应等方面有着广泛的应用。而且，光学传感器单元30的感光区域31还可以接收激光发射单元20发射后返回的光线，通过接收激光发射单元20发射后返回光线，相较于接收自然光，可以有效提升光学传感器单元30的光学检测功能。比如，当光学传感器单元30为红外检测单元时，通过接收激光光线，可以有效提升检测的准确性。

其中，为了避免从发光区域21射出的光线与射向感光区域31的光线发生干扰，可以将激光发射单元20上的发光区域21与光学传感器30上的感光区域错位设置。

比如，可以将发光区域21在基板10上的正投影区域与感光区域31在基板10上的正投影区域的重合度设置为零，即将发光区域21和感光区域31在空间上完全错位设置，避免从发光区域21射出的光线与射向感光区域31的光线发生干扰，并提高感光区域31对外界射入的光线的接收性能。

其中，为提高光学传感器单元30的光学性能，可以在光学传感器单元30上设置多个感光区域31，且多个感光区域31可以在光学传感器单元30上阵列设置。

相应的，为提高激光发射单元20的光学特性，也可以在激光发射单元20上设置多个发光区域21，且多个发光区域21也可以在激光发射单元20上阵列设置。

一实施例中，为避免激光发射单元20发射的光线对光学传感器单元30造成干扰，可以将激光发射单元20设置在光学传感器单元的外侧。

其中，光学传感器单元20可以是APS(有源像素，Activepixel Schematic)传感器单元、CCD(电荷耦合器件，Charge-coupled Device)传感器单元、动态视觉传感器单元、仿生视觉传感器单元等中的任一项。

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紫外线波段。

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紫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紫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中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40，透镜40对应感光区域31设置。

本实施方式中，透镜40可以对射向感光区域31的光线起到聚光作用，以提高射向感光区域31的光线的强度，并提高光学传感器单元30的光线检测性能。

其中，目标传感器单元可以是激光发射单元20或者光学传感器单元30中的任一项，也可以其他类型的传感器单元，比如红外传感器单元等。

如图1所示，目标传感器单元为光学传感器单元30。

可选的，透镜40与目标传感器单元之间还设有滤波结构50。

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

其中，当至少两个传感器单元中还包括其他类型的光学传感器单元的时候，还可以对其他类型的光学传感器单元设置滤波结构，进而实现不同的滤波结构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结构，射向对应的感光区域。

比如，对应红外传感器单元设置的滤波结构，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，当激光发射单元20位于目标传感器单元和基板10之间时，至少一个第一传感器单元中每一传感器单元对应发光区域21均设有透光区域，以供将发光区域21射出的光线射出至外界，至少一个第一传感器单元为至少两个传感器单元中的位于激光发射单元20的远离基板10的一侧的传感器单元。这样通过设置对应发光区域21的透光区域，以便发光区域21射出的光线可以通过透光区域射出至外界。

相应的，当光学传感器单元30位于目标传感器单元和基板10之间时，至少一个第二传感器单元中每一传感器单元对应感光区域31均设有透光区域，以供将外界的光线射向感光区域31，至少一个第二传感器单元为至少两个传感器单元中的位于光学传感器单元30的远离基板10的一侧的传感器单元。这样通过设置对应感光区域31的透光区域，以便将外界的光线射向感光区域31。

可选的，激光发射单元20包括第一晶圆基体22，发光区域21可以设置在第一晶圆基体22上；光学传感器单元30包括第二晶圆基体32，感光区域31可以设置在第二晶圆基体32上。

其中，当需要在激光发射单元20上设置透光区域时，可以对第一晶圆基体22需要设置透光区域的位置进行打磨处理，以使第一晶圆基体22上形成可供光线透过的透光区域；相应的，当需要在光学传感器单元30上设置透光区域时，可以对第二晶圆基体32需要设置透光区域的位置进行打磨处理，以使第二晶圆基体32上形成可供光线透过的透光区域。

其中，激光发射单元20可以是至少两个传感器单元中距离基板10最远的传感器单元，且发光区域21位于激光发射单元的远离基板10的一侧，避免其他传感器单元对发光区域21射出的光线产生遮挡或者干扰。

其中，光学传感器单元30的感光区域31可以设置在光学传感器30的远离基板10的一侧，以缩短射向感光区域31的光线的传导路径；激光发射单元20的发光区域21也可以设置在激光发射单元20的远离基板10的一侧，以缩短从发光区域21射向外界的光线的传导路径；达到提升传感器组件的综合性能的目的。

可选的，至少两个传感器单元还包括力敏传感器单元、磁敏传感器单元、温度传感器单元、声敏传感器单元中的至少一项。

本实施方式中，通过在传感器组件中堆叠设置力敏传感器单元、磁敏传感器单元、温度传感器单元、声敏传感器单元中的至少一项，可以进一步提升传感器组件的集成度和综合性能。

其中，力敏传感器单元的设置，可以使传感器组件具备压力检测功能；慈敏传感器单元的设置，可以使传感器组件具备磁通量检测功能；温度传感器单元的设置，可以使传感器组件具备温度检测功能；声敏传感器单元的设置，可以使传感器组件具备声音检测功能。

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。

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 (10)

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，所述至少两个传感器单元包括激光发射单元和光学传感器单元；

其中，所述激光发射单元具有发光区域，所述发光区域射出的光线能够传导至外界，所述光学传感器单元具有感光区域，所述感光区域能够接收外界射入的光线。

2.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述发光区域在所述基板上的正投影区域与所述感光区域在所述基板上的正投影区域的重合度为零。

3.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，所述透镜对应所述感光区域设置。

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

5.根据权利要求3所述的传感器组件，其特征在于，所述激光发射单元位于所述目标传感器单元和所述基板之间，至少一个第一传感器单元中的每一传感器单元对应所述发光区域均设有透光区域，以供将所述发光区域射出的光线射出至外界，所述至少一个第一传感器单元为所述至少两个传感器单元中的位于所述激光发射单元的远离所述基板的一侧的传感器单元。

6.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述激光发射单元为所述至少两个传感器单元中的距离所述基板最远的传感器单元，且所述发光区域位于所述激光发射单元的远离所述基板的一侧。

7.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还包括力敏传感器单元、磁敏传感器单元、温度传感器单元、声敏传感器单元中的至少一项。

8.根据权利要求1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。

9.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述光学传感器单元接收的外界射入的光线包括所述激光发射单元发射后返回的光线。

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

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