CN114902168A - 感测系统 - Google Patents

感测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114902168A
CN114902168A CN202080089746.8A CN202080089746A CN114902168A CN 114902168 A CN114902168 A CN 114902168A CN 202080089746 A CN202080089746 A CN 202080089746A CN 114902168 A CN114902168 A CN 114902168A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensing system
detector
electronic component
emitter
electromagnetic radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080089746.8A
Other languages
English (en)
Inventor
M.科谢尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams International AG
Original Assignee
Ams International AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ams International AG filed Critical Ams International AG
Publication of CN114902168A publication Critical patent/CN114902168A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/487—Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection
    • G01S7/4876—Extracting wanted echo signals, e.g. pulse detection by removing unwanted signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4813—Housing arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1684—Constructional details or arrangements related to integrated I/O peripherals not covered by groups G06F1/1635 - G06F1/1675
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
    • H01L31/16—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
    • H01L31/167—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by potential barriers
    • H01L31/173—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by potential barriers formed in, or on, a common substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/941—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated using an optical detector

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

一种感测系统，该感测系统包括被配置为发射电磁辐射的发射器、被配置为检测电磁辐射的检测器以及被配置为与感测系统的电路相互作用的电子组件。电子组件至少部分地位于发射器和检测器之间。电子组件减少从发射器传播到检测器的电磁辐射的量。电子组件有利地减少了否则将直接从发射器传播到检测器而不离开感测系统的电磁辐射的不期望的检测，从而降低了测量噪声并改进了感测系统的准确度。感测系统可以形成飞行时间感测系统或接近度感测系统的一部分。感测系统可以形成诸如移动电话的电子设备的一部分。

Description

感测系统
技术领域
本公开涉及适用于电子设备的感测系统，具体地但不排他地涉及适用于移动电话的飞行时间感测系统或接近度感测系统。
背景技术
在图1A和图1B中示出了已知的感测系统100的示例。已知的感测系统100包括被配置为发射电磁辐射的发射器110和被配置为检测电磁辐射的检测器120。发射器110位于第一晶粒130上，并且检测器120位于第二晶粒140上。第一晶粒130和第二晶粒140位于基板160上。基板160可以形成电子设备(未示出)的印刷电路板(未示出)的一部分。基板160包括用于将基板160电连接到其他电路(例如，感测系统100和/或电子设备的一个或多个处理器)的电触点170。晶粒130、140包括用于将晶粒130、140电连接到基板160和其他电路(例如，电子设备的处理器)的电触点150。已知的感测系统100包括位于发射器110和检测器120之间的屏蔽件180。屏蔽件180仅用于阻挡至少一些电磁辐射从发射器110直接传播到检测器120，以减少检测器信号中的噪声。已知的感测系统100还包括第一壳体182和第二壳体184，第一壳体182和第二壳体184对发射器110和检测器120的操作波长(例如，电磁辐射的可见和/或红外波长)基本上透明。第一壳体182被配置为保护检测器120，并且包括用于捕获入射电磁辐射并将入射电磁辐射聚焦到检测器120上的透镜186。第二壳体184被配置为保护发射器110。已知的感测系统100还包括帽190，帽190包括第一孔192和第二孔194，第一孔192被配置为将电磁辐射传输到检测器120，第二孔194被配置为允许由发射器110发射的电磁辐射离开感测系统100。屏蔽件180通常由塑料制成，并且在第一壳体182和第二壳体184以及帽190安装在屏蔽件180上之前胶合到感测系统100。
本公开的目的是提供一种感测系统，其解决与已知感测系统相关联的一个或多个问题，或者至少提供有用的替代方案。
发明内容
总体上，本发明涉及一种感测系统，其包括发射器、检测器和被配置为与感测系统的电路相互作用的电子组件。电子组件至少部分地位于发射器和检测器之间。电子组件阻挡(例如，吸收和/或重定向)一定量的电磁辐射，否则该电磁辐射将直接从发射器传播到检测器而不离开感测系统。电子组件有利地不仅执行其与感测系统的电路相互作用的标准功能，而且还阻挡至少一些电磁辐射从发射器直接行进到检测器。这消除了对已知感测系统的屏蔽件的需要，这有利地实现了更紧凑的感测系统。根据本发明的感测系统包括比已知的感测系统少至少一个的组件，从而简化了感测系统的制造并降低了感测系统的制造成本。电子组件的尺寸、形状和/或位置可以被设计成至少部分地阻挡从发射器到检测器的视线。电子组件可以包括对由发射器发射并由检测器检测的电磁辐射的波长基本上不透明(例如，阻挡约90％或更多的入射辐射)的材料。
根据本公开的一个方面，提供了一种感测系统，其包括被配置为发射电磁辐射的发射器和被配置为检测电磁辐射的检测器。该感测系统还包括电子组件，电子组件被配置为与感测系统的电路相互作用。电子组件至少部分地位于发射器和检测器之间。电子组件减少从发射器传播到检测器的电磁辐射的量。
已知的感测系统包括位于发射器和检测器之间的屏蔽件。屏蔽件的唯一目的是减少从发射器直接传播到检测器的电磁辐射的检测。屏蔽件通过阻挡(例如，重定向和/或吸收)入射在电子组件上的辐射中的至少一些来实现这一点。已知的感测系统还包括仅用于其电子功能的电子组件。通过将电子组件至少部分地定位在发射器和检测器之间，电子组件不仅执行其与感测系统的电路相互作用的标准功能，而且还减少了从发射器传播到检测器而不离开感测系统的电磁辐射的检测。这消除了对屏蔽件的需要，这有利地实现了比已知的感测系统更紧凑的感测系统。感测系统包括比已知的感测系统少至少一个的组件，从而简化了感测系统的制造并降低了感测系统的制造成本。
电子组件可以减少从发射器直接传播到检测器的电磁辐射的量。电子组件可以被配置为至少部分地阻挡发射器与检测器之间的视线。减少从发射器直接传播到检测器而不离开感测系统的电磁辐射的检测有利地改进了使用感测系统执行的测量的准确度。这是因为直接从发射器传播到检测器的辐射(即，不离开感测系统并与待感测的对象相互作用)对测量噪声有贡献。检测器适于检测离开发射器、经由光学孔离开感测系统、与一个或多个外部对象相互作用(例如，从一个或多个外部对象反射)并返回到检测器以进行检测的电磁辐射。
感测系统可以是飞行时间感测系统和/或接近度感测系统。
发射器可以是适合于结合到诸如移动电话的电子设备中的任何种类的电磁辐射源。发射器可以是二极管或激光器，诸如垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。
检测器可以是适合于结合到诸如移动电话的电子设备中的任何形式的光电检测器。检测器可以是光电二极管，诸如单光子雪崩二极管(SPAD)。
电子组件可以是无源的(例如电容器、电感器、电阻器、变压器、换能器等)、有源的(例如晶体管、二极管、电源、静电放电设备等)和/或机电的(例如开关、压电设备、熔断器、连接器等)。
电子组件可以包括电容器，该电容器被配置为至少部分地稳定电路的电压和/或减小作用在电路上的场的影响。
在已知的感测系统中，诸如电容器的电子组件通常不在与感测系统的电路相同的晶粒或基板上。本发明的感测系统的电容器有利地提供至少两个功能：减少从发射器直接传播到检测器的电磁辐射的量，以及至少部分地稳定电路的电压和/或减小作用在电路上的场的影响。场可以是电场。场可以是磁场。场可以是电磁场。场可以是外部场，即在感测系统外部生成的场。场可以是内部场，例如由通过电路的电流产生的磁场。
电子组件可以包括被配置为充当电路的滤波器的电感器。
电子组件可以包括被配置为充当电路的上拉电阻器或下拉电阻器的电阻器。
电子组件可以包括被配置为充当电路的RC滤波器的电阻器和电容器。
电子组件可以包括被配置为减小作用在电路上的场的影响的二极管。
感测系统可以包括被配置为容纳感测系统的电路的晶粒。电子组件可以位于晶粒上。
晶粒可以包括用作集成电路的CMOS组件。晶粒可以位于印刷电路板的基板上。电容器越靠近其被配置为与之相互作用的电路，电子组件和电路之间的电阻越小，并且电子组件的性能越好。
电路可以包括感测系统的集成电路。晶粒可以容纳集成电路。
发射器和检测器可以位于晶粒上。
感测系统可以包括被配置为在晶粒和感测系统的印刷电路板之间提供电连接的基板。发射器可以位于基板上。检测器可以位于晶粒上。发射器可以位于晶粒上。检测器可以位于基板上。
电子组件越靠近电路(例如，容纳发射器和/或检测器的晶粒和/或基板)，电子组件和电路之间的电阻就越小。减小电阻有利地改进了电子组件的性能。例如，如果电子组件包括电容器，则可以通过将电容器定位在与电路相同的晶粒和/或基板上来改进电容器稳定电路的电压和/或减小作用在电路上的场的影响的能力。
感测系统可以包括设置在电子组件和感测系统之间的填充物。
填充物可以包括油墨。填充物可以包括被配置为将电子组件固定到感测系统的胶。填充物可以对由发射器发射并由检测器检测的辐射波长基本上不透明。填充物可以有利地进一步减少从发射器直接传播到检测器的电磁辐射的量。
感测系统可以包括被配置为接收电子组件的电极。填充物可以包括被配置为将电子组件附接到电极的导电粘合剂。
感测系统可以包括被配置为接收电子组件的两个电极。电子组件可以包括被配置为连接到感测系统的电极的两个电极。
感测系统可以包括电触点和导电连接器，导电连接器被配置为将电子组件连接到电触点。填充物可以包括被配置为将电子组件附接到感测系统的非导电粘合剂。该感测系统可以有利地比其他感测系统制造成本更低。
感测系统可以是飞行时间感测系统。感测系统可以是接近度感测系统。
电子设备可以包括该感测系统。电子设备可以是移动电子设备，诸如移动电话或平板计算机。电子设备可以是工业电子设备，例如自动化制造系统或机器人系统，例如汽车制造业中使用的那些。电子设备可以形成用于使房屋或建筑物自动化的自动化系统的一部分。
发射和检测电磁辐射的方法可以包括使用该感测系统。
根据本公开的第二方面，提供了一种制造感测系统的方法，包括提供被配置为发射电磁辐射的发射器，提供被配置为检测电磁辐射的检测器，提供被配置为与感测系统的电路相互作用的电子组件，以及将电子组件至少部分地定位在发射器和检测器之间。电子组件减少从发射器传播到检测器的电磁辐射的量。
最后，这里公开的本感测系统利用一种新颖的方法，至少在于被配置为与感测系统的电路相互作用的电子组件至少部分地位于发射器和检测器之间。电子组件减少从发射器传播到检测器的电磁辐射的量。
附图说明
现在将仅通过示例并参考附图来描述本公开的一些实施例，附图中：
图1A和图1B示意性地描绘了已知感测系统的横截面侧视图和分解图；
图2示意性地描绘了从包括电子组件的已知印刷电路板的一部分的上方观察的视图；
图3A和图3B示意性地描绘了根据本发明的实施例的感测系统的从上方观察的视图和从侧面观察的横截面视图；
图4A和图4B示意性地描绘了根据本发明的实施例的替代感测系统的从上方观察的视图和从侧面观察的横截面视图；以及，
图5示出了根据本发明的实施例的制造感测系统的方法。
具体实施方式
一般而言，本公开提供了一种适用于电子设备内的感测系统。感测系统包括被配置为发射电磁辐射的发射器和被配置为检测电磁辐射的检测器。感测系统还包括被配置为与感测系统的电路相互作用的电子组件。电子组件至少部分地位于发射器和检测器之间。电子组件防止至少一些辐射从发射器直接传播到检测器而不离开感测系统。电子组件可至少部分地阻挡发射器与检测器之间的视线。电子组件可以完全阻挡发射器和检测器之间的视线。
在附图中给出了解决方案的一些示例。
图3A示意性地描绘了根据本发明的实施例的从感测系统300上方观察的视图。图3B示意性地描绘了从图3A的感测系统300的侧面观察的横截面视图。感测系统300包括发射器310和检测器320。发射器310被配置为发射电磁辐射。发射器310可以是适合于结合到电子设备中的任何种类的电磁辐射源，例如二极管或激光器，诸如垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。检测器320被配置为检测电磁辐射。检测器320可以被配置为在由发射器310发射的电磁辐射已经离开感测系统300、与外部对象相互作用(例如，从外部对象反射)并传播回检测器320之后检测该电磁辐射。检测器320可以是任何形式的光电检测器，例如光电二极管，诸如单光子雪崩二极管(SPAD)。感测系统300可以是飞行时间感测系统或接近度感测系统。感测系统300可以适合于结合到诸如例如移动电话或平板计算机的电子设备中。
飞行时间感测系统可以涉及发射器310发射电磁辐射，并且该电磁辐射中的至少一些在传播回检测器320以进行检测之前与一个或多个外部对象相互作用(例如，从一个或多个外部对象反射)。可以测量发射器310发射辐射与检测器320检测辐射之间的时间量，并且可以使用已知的光速来确定电子设备与一个或多个外部对象之间的距离。飞行时间感测系统可以用于相对高准确度的测量。例如，如果飞行时间感测系统被结合到包括相机的移动电话中，则飞行时间感测系统可以用于确定相机与外部对象之间的距离，以便调整相机的焦点来实现对象的改进图像。飞行时间感测系统的替代用途包括在汽车工业、机器人、制造和自动化过程中的用途。在飞行时间感测系统的情况下，感测系统300还可以包括位于发射器310附近的第二检测器(未示出)。第二检测器可以被配置为提供用于飞行时间感测系统的背景电磁辐射的参考检测值。
感测系统300可以替代地是接近度感测系统，其中发射器310发射电磁辐射，电磁辐射中的至少一些电磁辐射离开感测系统300并且在入射到检测器320上以进行检测之前与一个或多个外部对象相互作用(例如，从一个或多个外部对象反射)。可以将由发射器310发射的辐射量与由检测器320检测到的辐射量进行比较，以便确定电子设备与一个或多个外部对象之间的距离。接近度感测系统可以用于相对低准确度的测量。例如，如果接近度感测系统被并入到包括触摸屏的移动电话中，则接近度感测系统可以用于确定电话是否已经被放置在用户的耳朵附近，以便改变触摸屏上的输入显示来避免电话呼叫期间不想要的输入命令。
感测系统300还包括被配置为与感测系统的电路相互作用的电子组件330。电子组件330可以包括无源元件(例如，电容器、电感器、电阻器、变压器、换能器等)、有源元件(例如，晶体管、二极管、电源、静电放电设备等)和/或机电元件(例如，开关、压电设备、熔断器、连接器等)。例如，电子组件330可以包括被配置为至少部分地稳定电路的电压的电容器。在感测系统操作期间，可能发生电路两端的电压的非预期变化。电压的非预期变化的示例源包括来自电源的不希望的功率变化、电路内的纹波电压、感测系统的电流消耗的变化和/或感测系统形成其一部分的电子设备的电流消耗的变化，和/或由于电路内的非零电阻和/或电感引起的电路两端的电压的变化。电容器通常可以充当局部电压源和/或吸收器(sink)，使得电流的变化至少部分地被电容器抵消。替代地和/或附加地，电容器可以被配置为减小作用在电路上的场(例如，外部和/或内部电磁干扰)的影响。也就是说，电容器可以被配置为改进感测系统300与其电磁环境的电磁兼容性。例如，外部磁场可能通过在电路内产生不想要的电流而负面地影响感测系统300的操作。可替代地或另外地，在操作期间，感测系统300的电路可以生成内部磁场，该内部磁场可以在电路中产生不想要的电流。电容器可以用于至少部分地抵消作用在电路上的不想要的电流。
作为另一示例，电子组件330可以包括电感器。电感器可以例如被配置为用作感测系统300的电路的滤波器。例如，电感器可以被配置为滤除交流电流的频率范围，以防止某些频率作用于电路的某些部分。
作为另一示例，电子组件330可以包括电阻器。电阻器可以例如被配置为用作感测系统300的电路的上拉电阻器或下拉电阻器。也就是说，电阻器可以被配置为在电路的输入和/或输出处提供明确定义的电压。
作为另一示例，电子组件可以包括电阻器和电容器，其被配置为充当用于感测系统300的电路的滤波器网络(即，RC滤波器)。
作为另一示例，电子组件330可以包括二极管。二极管可以例如被配置为减小作用在电路上的场(例如，外部和/或内部电磁干扰)的影响。也就是说，二极管可以被配置为改进感测系统300与其电磁环境的电磁兼容性。二极管可以用于至少部分地抵消作用在电路上的不想要的电流的影响。
再次参考图1A、图1B，已知的感测系统100包括位于发射器110和检测器120之间的屏蔽件180。屏蔽件180的唯一目的是至少部分地阻挡电磁辐射从发射器110直接传播到检测器120。
图2示意性地描绘了从包括电容器230的已知印刷电路板200的一部分的上方观察的视图。印刷电路板200可以与图1A和图1B所示的已知感测系统共享相同的晶粒240和/或相同的基板(未示出)。印刷电路板200包括具有多个信号输入和输出220的集成电路210。第一和第二电压源连接260、265、接地连接270和导电路径250允许向集成电路210提供电能和信号。电容器230设置在印刷电路板200上，在感测系统(图2中未示出)的外部并远离感测系统。电容器230具有与集成电路210相互作用的唯一功能(例如，以稳定集成电路210的电压)。电容器230可以与集成电路210分开由制造公差(例如，用于制造印刷电路板200的拾放工具的准确度)确定的距离(例如，约300μm)。
再次参考图3A和图3B，通过将电子组件330至少部分地定位在发射器310和检测器320之间，电子组件330不仅执行其与感测系统300的电路相互作用的标准功能，而且还减少从发射器310直接传播到检测器320的电磁辐射的量。这消除了对已知感测系统的屏蔽件的需要，这有利地实现了与已知感测系统100相比更紧凑的感测系统300。根据本发明的感测系统300包括比已知的感测系统100少至少一个的组件，从而简化了感测系统300的制造并降低了感测系统300的制造成本。电子组件330可以被配置为至少部分地阻挡发射器310和检测器320之间的视线。减少从发射器310直接传播到检测器320的辐射的量通过从检测器信号中去除不想要的噪声来有利地改进感测系统300的准确度。
电子组件330可以包括对由发射器310发射并由检测器320检测的波长的辐射基本上不透明的一种或多种材料。例如，发射器310和检测器320可以被配置为分别发射和检测可见和/或红外波长的电磁辐射。例如，发射器310和检测器320可以被配置为分别发射和检测具有在约800nm至约1000nm的范围内的波长的辐射。在一些实施例中，发射器310和检测器320可以优选地发射和检测不可见波长的辐射，使得由感测系统300使用的辐射对于肉眼是不可检测的。
电子组件330的尺寸、形状和位置被设计成至少部分地阻挡否则将直接从发射器310传播到检测器320的辐射。电子组件330的尺寸、形状和位置可以设计成基本上阻挡发射器310和检测器320之间的整个视线或照射场。因此，电子组件330的尺寸、形状和位置可以至少部分地取决于感测系统300的几何形状。例如，可以基于发射器310的尺寸、形状和位置；检测器320的尺寸、形状和位置；和/或发射器310和检测器320之间的、发射的辐射可以传播穿过的空间来选择电子组件330的尺寸、形状和位置。应当理解，感测系统300的各种组件的尺寸和几何形状可以在不同的用例之间变化很大。通常，电子组件330的尺寸、形状和位置被设计成至少部分地阻挡从发射器310到检测器320的辐射路径。电子组件330可以是具有标准尺寸的标准电子组件。例如，电子组件可以是具有约1.0mm的长度和约0.5mm的宽度的0402英制电容器，或具有约0.6mm的长度和约0.3mm的宽度的0201英制电容器。
辐射离开发射器320的角度范围和/或辐射可以进入检测器320的角度范围也可以至少部分地确定电子组件330的尺寸、形状和位置。通常，电子组件330的高度可以大于发射器310的高度。
优选地，选择电子组件330的尺寸、形状和位置，使得电子组件330防止由发射器310发射的不离开感测系统300的电磁辐射到达检测器310。感测系统300通常被配置为使得由发射器310发射的辐射的测量部分离开感测系统300，与外部环境相互作用(例如，从对象反射)，并且返回到感测系统300以由检测器320检测。电子组件330不阻止辐射的测量部分到达检测器320。
感测系统300可包括诸如图1A和图1B中所示的帽190的帽。帽的一部分可成形为邻接电子组件330的上表面，从而基本上防止辐射从发射器310直接传播到检测器320。感测系统300还可以包括第一壳体和第二壳体(未示出)，诸如图1A和图1B中所示的第一壳体182和第二壳体184。
在图3A和图3B的示例中，电子组件330、发射器310和检测器320位于单个晶粒340上。晶粒340被配置为容纳感测系统300的电路(例如，集成电路)。晶粒340可包括互补金属氧化物半导体(CMOS)电路。晶粒340可位于印刷电路板(未示出)的基板(未示出)上。电子组件330在位置上越靠近感测系统300的电路(例如，晶粒340)，则电子组件330与感测系统300的电路之间的电阻就越低。这可以改进电子组件330的性能。通过将电子组件330定位在与感测系统300的电路相同的晶粒340和/或基板(未示出)上，与已知的感测系统相比，所述组件之间的导电路径的长度减小。与已知的感测系统相比，这减小了与导电路径相关联的电阻，与已知的感测系统相比，这有利地改进了电子组件330的性能。
可能优选的是保持相对薄(例如，小于约2mm)的晶粒340，因为晶粒可能是感测系统300的制造起来相对昂贵的组件。因此，将较大的电子组件330(例如，电容器)至少部分地定位在发射器310和检测器320之间可能是有利的，因为较小的电子组件(例如，二极管)可以并入晶粒340中，而不必增加晶粒340的厚度以容纳较小的组件。
晶粒340包括用于将感测系统300电连接到其他电子器件(例如，结合了感测系统300的电子设备的处理器(未示出))的电触点350。感测系统300包括被配置为接收发射器310的发射器电极315。发射极电极315位于晶粒340上。感测系统300还包括被配置为接收电子组件330的两个电极332、334。电极332、334位于晶粒340上。与使用诸如引线接合的导电连接器相比，电极332、334可以增加电子组件330和感测系统300之间的接触表面积。与将电子组件330电连接到感测系统300的其他方式相比，这可以有利地改进电子组件330和感测系统300之间的电连接。电极332、334可以例如包括金板。电子组件330本身可以包括用于接触感测系统300的电极332、334的两个电极(未示出)。感测系统300可替代地包括两个电触点和与电子组件330间隔开的两个导电连接器(诸如图4A和图4B中所示的电子组件触点432、434以及第一和第二导电连接器436、438)，该导电连接器将电子组件330连接到该电触点。
填充物338可以设置在电子组件330和感测系统300之间。填充物338可以被配置为进一步减少电磁辐射直接从发射器310传播到检测器320而不离开感测系统300。填充物338可以包括被配置为将电子组件330固定到感测系统300的油墨和/或胶。在图3A和图3B的示例中，填充物338包括电子组件330与电极332、334之间的导电粘合剂。导电粘合剂有利地提供多种功能，诸如将电子组件330附接到感测系统300，在电子组件330和电极332、334之间提供导电路径，以及进一步减少否则将直接从发射器310传播到检测器320而不离开感测系统300的电磁辐射的检测。
图4A和图4B示意性地描绘了根据本发明的实施例的替代感测系统400的从上方观察的视图和从侧面观察的横截面视图。图4A和图4B的感测系统400与图3A和图3B的感测系统300共享许多共同特征。感测系统400包括发射器410和检测器420。发射器410被配置为发射电磁辐射。发射器410可以是任何种类的电磁辐射源，例如二极管或激光器，诸如垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。检测器420被配置为检测电磁辐射。检测器420可以被配置为在由发射器410发射的电磁辐射已经与将由感测系统400感测的对象相互作用(例如，从其反射)之后检测该电磁辐射。检测器420可以是任何形式的光电检测器，例如光电二极管，诸如单光子雪崩二极管(SPAD)。感测系统400适合于形成诸如移动电话或平板计算机的电子设备的一部分。感测系统400可以是如上所述的飞行时间感测系统或接近度感测系统。
感测系统400包括被配置为与感测系统400的电路相互作用的电子组件430。电子组件430可以是如上所述的无源、有源和/或机电元件。例如，电子组件430可以包括电容器，该电容器被配置为至少部分地稳定电路的电压和/或减小作用在感测系统400的电路上的场(例如，外部电磁干扰)的影响。
电子组件430至少部分地位于发射器410和检测器420之间。通过将电子组件430至少部分地定位在发射器410和检测器420之间，电子组件430不仅执行其与感测系统400的电路相互作用的标准功能，而且还减少了否则将直接从发射器410传播到检测器420的电磁辐射的检测。与已知的感测系统相比，这有利地实现了更紧凑、简化且相对便宜的感测系统400。电子组件430可以被配置为至少部分地阻挡发射器410和检测器420之间的视线。电子组件430被配置为完全阻挡发射器410与检测器420之间的视线。
如上所述，图4A和图4B的感测系统400的电子组件430可以由不同的材料形成，以便使电子组件430对由发射器410发射并由检测器410检测的波长的辐射基本上不透明。
如上所述，电子组件430的尺寸、形状和/或位置可以至少部分地取决于发射器410的尺寸、形状和位置，检测器420的尺寸、形状和位置，以及辐射可以传播穿过的发射器410和检测器420之间的空间。选择电子组件430的尺寸、形状和/或位置，使得从发射器410直接传播到检测器420的电磁辐射的量减少。也就是说，电子组件430用于吸收和/或重定向否则将从发射器410直接传播到检测器420的电磁辐射。
感测系统400可以包括帽(图4A和图4B中未示出)，诸如图1A和1B中所示的帽190。帽的一部分可以成形为邻接电子组件430并且基本上防止辐射从发射器410直接传播到检测器420。感测系统400还可以包括第一和第二壳体(未示出)，例如图1A和图1B中所示的第一和第二壳体182、184。
在图4A和图4B的示例中，电子组件430和检测器420位于单个晶粒440上，发射器410和晶粒440位于单个基板460上。使电子组件430、发射器410和检测器420在同一基板上保持电子组件430靠近感测系统400的电路。这有利地减小了电子组件430与感测系统400的电路之间的电阻，从而改进了电子组件430的性能。例如，如果电子组件430包括电容器，则可以改进电容器在稳定电压和/或减小作用在感测系统400的电路上的场(例如外部或内部电磁干扰)的影响方面的性能。
在图4A和图4B的示例中，感测系统400包括与晶粒440上的电子组件430间隔开的第一和第二电子组件触点432、434以及将电子组件430连接到电子组件触点432、434的第一和第二导电连接器436、438。感测系统400可以替代地包括两个电极(诸如图3A和图3B中所示的电极332、334)，其被配置为接收电子组件430，从而消除对第一和第二导电连接器436、438的需要。
感测系统400可以包括设置在电子组件430和感测系统400之间的填充物(未示出)，以进一步防止电磁辐射从发射器410直接传播到检测器420。在图4A和图4B的示例中，填充物包括电子组件430和感测系统400之间的非导电粘合剂。
晶粒440包括用于将感测系统400电连接到基板460的电触点470的电触点450。基板460可以包括例如在基板460的底部上的另外的电触点(未示出)，以将感测系统400连接到其他电子器件，诸如集成电路，例如电子设备的处理器(未示出)。基板460包括被配置为接收发射器410的发射器电极415。
图5示出了根据本发明的实施例的制造感测系统的方法。该方法的第一步骤S1包括提供发射器以发射电磁辐射。该方法的第二步骤S2包括提供检测器以检测电磁辐射。该方法的第三步骤S3包括提供电子组件以与传感器的电路相互作用。该方法的第四步骤S4包括将电子组件至少部分地定位在发射器与检测器之间，以减少由发射器发射的电磁辐射被检测器检测到的量。
该方法还可以包括提供晶粒、提供基板以及将晶粒附接到基板。晶粒可以包括发射器。基板可以包括发射器。可以例如使用引线接合来提供晶粒和基板之间的电连接，并且可以在晶粒上提供检测器和电子组件。可以提供用于检测器和发射器的第一壳体和第二壳体，并且可以定位帽以邻接电子组件。帽可以胶合到感测系统以将壳体保持在适当位置。
本公开的实施例可以在许多不同的应用中采用，包括电子设备中的飞行时间或接近度传感器，例如，在消费品(例如，移动电话和平板计算机)、住房和建筑物自动化系统、制造系统和产品线、机器人、汽车和其他行业中。
附图标记列表
100–已知的感测系统
110–发射器
120–检测器
130–第一晶粒
140–第二晶粒
150–电触点(晶粒)
160–基板
170–电触点(基板)
180–屏蔽件
182–第一壳体
184–第二壳体
186–透镜
190–帽
192–第一孔
194–第二孔
200–已知的印刷电路板
210–集成电路
220–输入/输出
230–电容器
240–晶粒
250–导电路径
260–第一电压源连接
265–第二电压源连接
270–接地连接
300–感测系统
310–发射器
315–发射极电极
320–检测器
330–电子组件
332–第一电极
334–第二电极
338–填充物
340–晶粒
350–电触点
400–感测系统
410–发射器
415–发射电极
420–检测器
430–电子组件
432–第一电子组件触点
434–第二电子组件触点
436–第一导电连接器
438–第二导电连接器
440–晶粒
450–电触点(晶粒)
460–基板
470–电触点(基板)
S1-S4–第一、第二、第三和第四方法步骤
本领域技术人员将理解，在前述说明书和所附权利要求中，诸如“上方”、“沿着”、“侧面”等的位置术语是参考诸如附图中所示的概念性图示而做出的。使用这些术语是为了便于参考，但不旨在具有限制性质。因此，这些术语应被理解为是指当处于如附图中所示的取向时的对象。
尽管已经根据如上所述的优选实施例描述了本公开，但是应当理解，这些实施例仅是说明性的，并且权利要求不限于那些实施例。本领域技术人员将能够鉴于本公开进行修改和替代，这些修改和替代被认为落入所附权利要求的范围内。本说明书中公开或示出的每个特征可以结合在任何实施例中，无论是单独地还是以与本文公开或示出的任何其他特征的任何适当组合。

Claims (18)

1.一种感测系统，包括：
发射器，其被配置为发射电磁辐射；
检测器，其被配置为检测电磁辐射；以及
电子组件，其被配置为与所述感测系统的电路相互作用，其中所述电子组件至少部分地位于所述发射器与所述检测器之间，并且其中所述电子组件减少从所述发射器传播到所述检测器的电磁辐射的量。
2.根据权利要求1所述的感测系统，其中所述电子组件包括电容器，所述电容器被配置为至少部分地稳定所述电路的电压和/或减小作用在所述电路上的场的影响。
3.根据权利要求1所述的感测系统，其中所述电子组件包括被配置为充当所述电路的滤波器的电感器。
4.根据权利要求1所述的感测系统，其中所述电子组件包括被配置为充当所述电路的上拉电阻器或下拉电阻器的电阻器。
5.根据权利要求1所述的感测系统，其中所述电子组件包括被配置为充当所述电路的RC滤波器的电阻器和电容器。
6.根据权利要求1所述的感测系统，其中所述电子组件包括被配置为减小作用在所述电路上的场的影响的二极管。
7.根据权利要求1所述的感测系统，包括被配置为容纳所述感测系统的所述电路的晶粒，其中所述电子组件位于所述晶粒上。
8.根据权利要求7所述的感测系统，其中所述发射器和所述检测器位于所述晶粒上。
9.根据权利要求7所述的感测系统，包括被配置为在所述晶粒和所述感测系统的印刷电路板之间提供电连接的基板，其中所述发射器位于所述基板上，并且所述检测器位于所述晶粒上。
10.根据权利要求1所述的感测系统，包括设置在所述电子组件和所述感测系统之间的填充物。
11.根据权利要求10所述的感测系统，包括被配置为接收所述电子组件的电极，其中所述填充物包括被配置为将所述电子组件附接到所述电极的导电粘合剂。
12.根据权利要求10所述的感测系统，包括电触点和导电连接器，所述导电连接器被配置为将所述电子组件连接到所述电触点，其中所述填充物包括被配置为将所述电子组件附接到所述感测系统的非导电粘合剂。
13.根据权利要求1所述的感测系统，其中所述感测系统是飞行时间感测系统。
14.根据权利要求1所述的感测系统，其中所述感测系统是接近度感测系统。
15.一种电子设备，包括根据权利要求1所述的感测系统。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其中所述电子设备是移动电话。
17.一种发射和检测电磁辐射的方法，包括使用根据权利要求1所述的感测系统。
18.一种制造感测系统的方法，包括：
提供被配置为发射电磁辐射的发射器；
提供被配置为检测电磁辐射的检测器；
提供被配置为与所述感测系统的电路相互作用的电子组件；以及
将所述电子组件至少部分地定位在所述发射器与所述检测器之间，其中所述电子组件减少从所述发射器传播到所述检测器的电磁辐射的量。
CN202080089746.8A 2019-12-26 2020-12-16 感测系统 Pending CN114902168A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962953657P 2019-12-26 2019-12-26
US62/953,657 2019-12-26
PCT/EP2020/086493 WO2021130083A1 (en) 2019-12-26 2020-12-16 A sensing system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114902168A true CN114902168A (zh) 2022-08-12

Family

ID=74104090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080089746.8A Pending CN114902168A (zh) 2019-12-26 2020-12-16 感测系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230019676A1 (zh)
EP (1) EP4081885A1 (zh)
JP (1) JP7431979B2 (zh)
CN (1) CN114902168A (zh)
WO (1) WO2021130083A1 (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130109360A1 (en) * 2011-11-01 2013-05-02 Jingle World Co., Ltd. Method for reducing effect of electromagnetic radiation on a user of a mobile phone
CN104600065A (zh) * 2013-10-18 2015-05-06 马克西姆综合产品公司 封装中的晶圆级透镜
US20160050746A1 (en) * 2013-04-11 2016-02-18 Flatfrog Laboratories Ab Printed Circuit Assembly And A Touch Sensitive System Comprising The Assembly
CN110088617A (zh) * 2016-12-20 2019-08-02 硕腾服务有限责任公司 用于蛋识别系统的光控组件和相关联方法
CN110352104A (zh) * 2017-01-03 2019-10-18 通用电气公司 用于基于构建材料的局部热导率来制造部件的系统及方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008298485A (ja) * 2007-05-29 2008-12-11 Yamatake Corp 光電センサ
JP5261320B2 (ja) * 2009-08-21 2013-08-14 シャープ株式会社 光学式測距センサ、および、それを搭載した電子機器
GB2485990A (en) * 2010-11-30 2012-06-06 St Microelectronics Res & Dev An optical user-input device using SPADs
GB2486000A (en) * 2010-11-30 2012-06-06 St Microelectronics Res & Dev Optical proximity detectors with arrangements for reducing internal light propagation from emitter to detector
JP6405554B2 (ja) * 2013-07-05 2018-10-17 アクトライト エス．エー．Ａｃｔｌｉｇｈｔ Ｓ．Ａ． 近接センサシステム及びその操作方法
US9992477B2 (en) * 2015-09-24 2018-06-05 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
US9985071B2 (en) * 2016-04-15 2018-05-29 Qualcomm Incorporated Active area selection for LIDAR receivers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130109360A1 (en) * 2011-11-01 2013-05-02 Jingle World Co., Ltd. Method for reducing effect of electromagnetic radiation on a user of a mobile phone
US20160050746A1 (en) * 2013-04-11 2016-02-18 Flatfrog Laboratories Ab Printed Circuit Assembly And A Touch Sensitive System Comprising The Assembly
CN104600065A (zh) * 2013-10-18 2015-05-06 马克西姆综合产品公司 封装中的晶圆级透镜
CN110088617A (zh) * 2016-12-20 2019-08-02 硕腾服务有限责任公司 用于蛋识别系统的光控组件和相关联方法
CN110352104A (zh) * 2017-01-03 2019-10-18 通用电气公司 用于基于构建材料的局部热导率来制造部件的系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023508687A (ja) 2023-03-03
WO2021130083A1 (en) 2021-07-01
EP4081885A1 (en) 2022-11-02
US20230019676A1 (en) 2023-01-19
JP7431979B2 (ja) 2024-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8866064B2 (en) Multi-directional proximity sensor
CN109642950B (zh) 用于飞行时间测量的光学传感器模块和用于制造光学传感器模块的方法
CN111919432B (zh) 用于测量深度信息的相机和包括相机的光学设备
US7199350B2 (en) Optical input device with a light source die mounted on a detecting die and manufacture method thereof
US11781902B2 (en) Reducing optical cross-talk in optical sensor modules
US20210384703A1 (en) Light emitting module including enhanced eye-safety feature
JP2006516779A (ja) 光電入力装置、このような装置の製造方法、及びこのような装置の助けを借りて物体の動きを測定する方法
KR101476994B1 (ko) 광학 근조도 센서 및 그 제조방법
US10004140B2 (en) Three-dimensional circuit substrate and sensor module using three-dimensional circuit substrate
US10060789B2 (en) Electronic device with high electrostatic protection
JP7431979B2 (ja) センシングシステム
JPH06109464A (ja) 測距装置およびこの測距装置を有するカメラ
JP2001068692A (ja) 受光ユニット
US5258800A (en) Distance measuring device and camera having same
CN110291767B (zh) 传感器组合
KR20200131380A (ko) 커넥터 일체형 반사형 센서 및 그 제조 방법
CN219959007U (zh) 光学感测装置
US11366332B2 (en) Mini-interconnect capacitor
CN115685146A (zh) 直接飞行时间感测模组
KR20210115766A (ko) 카메라 모듈
WO2022255942A1 (en) Semiconductor sensor device and method for manufacturing a semiconductor sensor device
TWM648161U (zh) 光學感測裝置
CN115508847A (zh) 飞时测距传感器与其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination