FR3120273A1 - Capteur de lumière - Google Patents

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Abstract

Capteur de lumière La présente description concerne un capteur de lumière (300) comprenant :un dispositif optique (302) comprenant une première face (308) configurée pour recevoir de la lumière et une deuxième face (310), le dispositif (302) étant configuré, lorsque la première face (308) reçoit de la lumière (304) à une première longueur d'onde comprise entre 1100 nm et 1600 nm, pour convertir la lumière (304) reçue en de la lumière (306) à une deuxième longueur d'onde comprise entre 600 nm et 1000 nm, et pour émettre la lumière (306) à la deuxième longueur d'onde par la deuxième face (310) ; et au moins un pixel (312) muni d'une zone de photoconversion en silicium disposée en vis-à-vis de la deuxième face (310) du dispositif optique (302). Figure pour l'abrégé : Fig. 3

Description

Capteur de lumière
La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques, et, plus particulièrement les capteurs de lumière tels que les capteurs de proximité.
De nombreux systèmes électroniques connus comprennent un écran d'affichage et des capteurs de lumière, notamment un capteur de proximité. C'est par exemple le cas des téléphones portables, aussi appelés téléphones intelligents ("smartphone" en anglais).
Dans ces systèmes électroniques connus, le capteur de lumière est disposé du côté de l'écran qui n'est pas configuré pour émettre de la lumière vers un utilisateur. Dit autrement, le capteur de lumière est disposé du côté de l'écran qui n'est pas configuré pour afficher une image à destination de l'utilisateur. Le capteur est alors disposé directement sous une encoche traversant l'écran ou directement sous l'écran lorsque l'écran est dépourvu d'une telle encoche.
Les capteurs de lumière connus, par exemple les capteurs de proximité connus, des systèmes électroniques décrits ci-dessus présentent divers inconvénients.
Il existe un besoin de pallier tout ou partie des inconvénients des capteurs de lumière connus, par exemple des capteurs de proximité connus, lorsque ces capteurs sont configurés pour être disposés sous un écran d'affichage dépourvu d'encoche en vis-à-vis du capteur.
Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des capteurs de lumière connus, par exemple des capteurs de proximité connus.
Un mode de réalisation prévoit un capteur de lumière comprenant :
un dispositif optique comprenant une première face configurée pour recevoir de la lumière et une deuxième face opposée à la première face, le dispositif étant configuré, lorsque la première face reçoit de la lumière à une première longueur d'onde comprise entre 1100 nm et 1600 nm, pour convertir la lumière reçue en de la lumière à une deuxième longueur d'onde comprise entre 600 nm et 1000 nm, et pour émettre la lumière à la deuxième longueur d'onde par la deuxième face ; et
au moins un pixel muni d'une zone de photoconversion en silicium disposée en vis-à-vis de la deuxième face du dispositif optique.
Selon un mode de réalisation, le capteur comprend en outre une source laser configurée pour émettre de la lumière à la première longueur d'onde.
Selon un mode de réalisation, la source laser est configurée pour émettre la lumière dans une direction orthogonale aux plans des première et deuxième faces du dispositif optique.
Selon un mode de réalisation, le capteur comprend une première puce de circuits intégrés comprenant ledit au moins un pixel.
Selon un mode de réalisation, le capteur comprend en outre un boitier de protection dans lequel sont disposées la première puce et la source laser, le boitier comprenant une première ouverture en regard dudit au moins un pixel, une deuxième ouverture en regard de la source laser, et au moins une cloison configurée pour isoler optiquement la première puce et la source laser l'une de l'autre.
Selon un mode de réalisation, le capteur comprend une deuxième puce de circuits intégrés comprenant des pixels supplémentaires, et un boitier de protection dans lequel sont disposées les première et deuxième puces et la source laser, le boitier comprenant une première ouverture en regard dudit au moins un pixel, une deuxième ouverture en regard de la source laser, une troisième ouverture en regard des pixels supplémentaires, le boitier comprenant en outre des cloisons configurées pour isoler optiquement les puces et la source laser les unes des autres.
Selon un mode de réalisation, le dispositif optique fait partie de la première puce.
Selon un mode de réalisation, le dispositif optique est disposé dans la première ouverture.
Selon un mode de réalisation, le dispositif optique comprend des nanoparticules configurées pour émettre de la lumière à la deuxième longueur d'onde lorsqu'elles reçoivent de la lumière à la première longueur d'onde.
Un mode de réalisation prévoit un système électronique comprenant un capteur tel que décrit et un écran d'affichage, l'écran d'affichage comprenant une première face et une deuxième face parallèles entre elles, la première face de l'écran étant configurée pour émettre de la lumière vers un utilisateur et la deuxième face de l'écran étant en vis-à-vis de la première face du dispositif optique du capteur, l'écran étant, de préférence, un écran à diodes électroluminescentes organiques, OLED.
Selon un mode de réalisation, le système est un téléphone intelligent.
Un mode de réalisation prévoit un procédé comprenant :
- recevoir, sur une première face d'un dispositif optique d'un capteur, de la lumière à une première longueur d'onde comprise entre 1100 nm et 1600 nm ;
- convertir, avec le dispositif optique, la lumière à la première longueur d'onde en de la lumière à une deuxième longueur d'onde comprise entre 600 nm et 1000 nm et émettre la lumière à la deuxième longueur d'onde par une deuxième face du dispositif optique opposée à la première face ; et
- recevoir, par au moins un pixel du capteur comprenant une zone de photoconversion en silicium disposée en vis-à-vis de la deuxième face, la lumière à la deuxième longueur d'onde.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre l'émission, par une source laser du capteur, de la lumière à la première longueur d'onde.
Selon un mode de réalisation, le capteur appartient à un système électronique et est disposé sous un écran d'affichage du système électronique, la lumière émise par la source laser traversant l'écran avant d'être réfléchie, et la lumière réfléchie traversant l'écran avant d'atteindre la première face du dispositif optique.
Selon un mode de réalisation, le capteur est un capteur tel que décrit.
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la représente, de manière très schématique, un exemple de système électronique du type auquel s'appliquent les modes de réalisation décrits ;
la représente une vue en coupe du système électronique de la ;
la représente une vue en coupe schématique d'un système électronique comprenant un capteur de lumière selon un mode de réalisation ;
la représente une vue en coupe schématique d'un système électronique comprenant un capteur de lumière selon un autre mode de réalisation ;
la est un organigramme illustrant un mode de mise en œuvre d'un procédé de capture de lumière ; et
la représente une vue en coupe schématique d'une variante de réalisation du système de la .
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés.
Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures.
Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
La est une vue de dessus d'un exemple de système électronique 1 du type auquel s'appliquent les modes de réalisation décrits, la étant une vue en coupe prise dans un plan AA de la . Dans l'exemple des figures 1 et 2, le système 1 est un téléphone intelligent.
Le téléphone 1 comprend un écran d'affichage 100, par exemple à diodes électroluminescentes organiques ("Organic Light-Emitting Diode" en anglais), OLED, bien que la présente description s'applique également à un écran à cristaux liquides ("Liquid Cristal Display" en anglais), LCD. De préférence, l'écran 100 est un écran tactile.
L'écran 100 est dépourvu d'encoche traversant l'écran 100, contrairement à de nombreux écrans connus qui comprennent une encoche pour laisser de la lumière depuis et vers un capteur de lumière disposé sous l'écran. Ainsi, comme cela est illustré par les figures 1 et 2, l'écran 100 peut occuper quasiment toute la face principale 102 du téléphone, c’est-à-dire la face qui est tournée vers un utilisateur.
Comme cela est représenté en et est usuel dans les téléphones portables connus, le téléphone 1 comprend un boîtier 104 monté solidaire de l'écran 100. Le boîtier 104 et l'écran 100 forment un logement 106 à l'intérieur duquel sont disposés la plupart des composants électroniques du téléphone 1.
Le téléphone 1 comprend un capteur de lumière 108 (en pointillé en ). Le capteur 108 est disposé sous l'écran 100. Dit autrement, l'écran 100 comprend une première face du côté de la face 102 du téléphone, c’est-à-dire une première face configurée pour émettre de la lumière vers un utilisateur ou pour afficher une image visible par l'utilisateur, et une deuxième face parallèle et opposée à la première face, le capteur 108 étant disposé du côté de la deuxième face, en vis-à-vis de celle-ci.
Le capteur 108 comprend au moins un pixel 110 muni d'une zone de photoconversion en silicium (non détaillée sur les figures). La zone de photoconversion est configurée pour convertir la lumière reçue en charges (paires électron-trou). En , le capteur 108 ne comprend qu'un seul pixel 110 (en pointillé en ). Le pixel 110 fait partie d'une première puce 112 de circuits intégrés. La puce 112 est montée sur un support 114.
Le capteur 108 comprend en outre une source laser 116 configurée pour émettre de la lumière 117 à une longueur d'onde supérieure aux longueurs d'onde du spectre visible mais appartenant au spectre d'absorption du silicium de la zone de photoconversion du pixel 110. Dit autrement, la lumière 117 a une longueur d'onde comprise dans la plage de longueurs d'onde allant de 800 nm à 1000 nm.
La source laser 116 est montée sur le même support 114 que la puce 112. Le support 114 est configuré pour coupler électriquement la puce 112 et la source laser 116 l'une à l'autre. Le support 114 est par exemple une carte de circuit imprimée ("Printed Circuit Board" en anglais), PCB.
Le capteur 108 comprend en outre un boitier 118. La puce 112, la source laser 116 et le support 114 sont disposés dans le boitier 118.
Le boitier 118 comprend une cloison 120, disposée entre la puce 112 et la source laser 116, configurée pour isoler optiquement la puce 112 et la source laser 116 l'une de l'autre, c’est-à-dire pour empêcher que de la lumière émise par la source laser 116 atteigne directement la puce 112 et son pixel 110.
Le boitier 118 comprend une ouverture 122 en vis-à-vis de la source laser 116. L'ouverture 122 est configurée pour que la lumière 117 émise par la source laser 116 passe à travers l'ouverture 122 avant d'atteindre, puis traverser, l'écran 100.
Le boitier 118 comprend en outre une ouverture 124 en vis-à-vis de la puce 112, c’est-à-dire en vis-à-vis du pixel 110. L'ouverture 124 est configurée pour que la lumière 126 traversant l'écran depuis sa première face (en haut en ) jusqu'à sa deuxième face (en bas en ) puisse atteindre le pixel 110 en passant à travers l'ouverture 124. Dit autrement, l'ouverture 124 est configurée pour que la lumière 126, traversant l'écran 100 dans le sens opposé à celui dans lequel la lumière émise 117 traverse l'écran 100, puisse atteindre le pixel 110 en passant à travers l'ouverture 124.
Ainsi, en fonctionnement, la source laser 116 émet de la lumière 117 qui traverse l'écran 100, et de la lumière 126 est reçue par le pixel 110. La lumière 126 correspond à la lumière ambiante et à la lumière 117 qui, après avoir traversée l'écran 100, a été réfléchie en direction du téléphone 1 par une surface disposée au-delà de l'écran 100. A titre d'exemple, en mesurant, grâce au capteur 108, le temps mis par la lumière pour faire le chemin entre la source 116 et cette surface, et le chemin entre cette surface et le pixel 110, il est possible de déterminer la distance entre le capteur 1 et cette surface.
Toutefois, les écrans 100 connus absorbent la lumière ayant une longueur d'onde comprise entre 800 et 1000 nm, notamment car ils comprennent du silicium. A titre d'exemple, lorsque l'écran 100 est un écran OLED, il comprend par exemple des transistors sur couches minces ("Thin Films Transistor" en anglais), TFT. Ces transistors TFT, tout comme les diodes électroluminescentes organiques de l'écran 100, comprennent du silicium qui absorbe la lumière 117 et la lumière 126. Il en résulte que des phénomènes non désirables peuvent se produire. Par exemple, lorsque l'écran 100 est traversé par la lumière 117, l'absorption de la lumière 117 par le silicium de l'écran 100 peut entraîner l'activation d'un ou plusieurs pixels qui se mettent alors à émettre de lumière blanche, ce qui se traduit par l'apparition d'un ou plusieurs points blancs ("white spots" en anglais) dans l'image affichée par l'écran 100.
Il est ici proposé un capteur de lumière comprenant, en amont d'un pixel muni d'une zone de photoconversion en silicium, un dispositif optique configuré pour convertir de la lumière qu'il reçoit à une longueur d'onde comprise entre 1100 nm et 1600 nm en de la lumière à une longueur d'onde comprise entre 600 nm et 1000 nm, la lumière convertie par le dispositif optique étant ensuite reçue par le pixel. Plus particulièrement, le dispositif optique est disposé entre un écran d'affichage du type de l'écran 100 décrit précédemment, et le pixel.
Du fait que la lumière reçue par le pixel a une longueur d'onde comprise entre 600 nm et 1000 nm, la zone de photoconversion en silicium permet la conversion de la lumière qu'elle reçoit en charges.
De plus, comme le dispositif optique est configuré, lorsqu'il reçoit de la lumière à une longueur d'onde comprise entre 1100 nm et 1600 nm, pour convertir la lumière reçue en de la lumière à une longueur d'onde comprise entre 600 nm et 1000 nm, cela permet l'utilisation d'une source laser émettant de la lumière à une longueur d'onde comprise entre 1100 nm et 1600 nm. Or, lorsque de la lumière à cette longueur d'onde traverse un écran du type de l'écran 100 décrit précédemment, elle n'est pas absorbée par l'écran, et, plus particulièrement, elle n'est pas absorbée par le silicium de l'écran, ce qui permet d'éviter les phénomènes non désirables liés à l'absorption de la lumière par le silicium de l'écran.
En outre, une source laser configurée pour émettre de la lumière à une longueur d'onde comprise entre 1100 nm et 1600 nm présente l'avantage qu'elle est plus simple et moins couteuse à mettre en œuvre qu'une source laser émettant de la lumière à des longueurs d'onde supérieures à 1600 nm, notamment car elle peut être mise en œuvre à partir d'un substrat en silicium.
La représente une vue en coupe schématique d'un système électronique 3 comprenant un mode de réalisation d'un capteur de lumière tel que proposé ci-dessus. Le système électronique 3, dans cet exemple un téléphone intelligent, comprend de nombreux éléments en commun avec le système électronique 1 de la , et seules les différences entre ces deux systèmes ou dispositifs électroniques sont ici mises en exergue. En particulier, le système 3 diffère du système 1 en ce qu'il comprend un capteur de lumière 300 au lieu du capteur 108.
Le capteur de lumière 300 comprend un dispositif optique 302 configuré pour convertir de la lumière reçue 304 à une première longueur d'onde comprise entre 1100 nm et 1600 nm en de la lumière émise 306 à une deuxième longueur d'onde comprise entre 600 nm et 1000 nm. Par exemple, le dispositif 302 comprend deux faces 308 et 310 parallèles, et est configuré, lorsqu'il reçoit de la lumière 304 sur sa face 308, pour la convertir en lumière 306 émise par sa face 310. La mise en œuvre du dispositif 302 est à la portée de la personne du métier.
Selon un mode de réalisation, le dispositif 302 comprend des nanoparticules configurées pour émettre de la lumière 306 lorsqu'elle reçoivent de la lumière 308. Le choix de ces nanoparticules en fonction de la valeur de la première longueur d'onde et de la valeur de la deuxième longueur d'onde est à la portée de la personne du métier.
Le capteur 300 comprend au moins un pixel 312, par exemple une pluralité de pixels 312 bien qu'un seul pixel 312 soit représenté en (en pointillé en ). Chaque pixel 312 comprend une zone de photoconversion en silicium, par exemple une photodiode, une photodiode pincée ("pinned photodiode" en anglais) ou une diode à avalanche à photon unique ("Single Photon Avalanche Diode" en anglais), SPAD. La zone de photoconversion de chaque pixel 312 est disposée en vis-à-vis du dispositif optique 302. Dit autrement, chaque zone de photoconversion comprend une face configurée pour recevoir de la lumière, cette face étant parallèle et faisant face à la face 310 du dispositif 302.
Selon un mode de réalisation, le ou les pixels 312 font partie d'une première puce 314 de circuits intégrés. La puce 314 est, par exemple, montée sur un support 316.
Selon un mode de réalisation, le capteur 300 comprend en outre une source laser 318 configurée pour émettre de la lumière 320 à la première longueur d'onde comprise dans la plage allant de 1100 nm à 1600 nm. La source laser 318 est configurée pour émettre la lumière 320 en direction d'une scène, par exemple lorsque le capteur 300 est utilisé pour évaluer une distance entre cette scène et le capteur. A titre d'exemple, le capteur 300 est utilisé comme capteur de proximité pour détecter si un élément de la scène, par exemple la tête d'un utilisateur, est disposé à une distance du téléphone inférieure à un seuil. Par exemple, la source laser 318 est configurée pour émettre la lumière 320 dans une direction orthogonale aux plans des faces 310 et 308 du dispositif optique 302. Dit autrement, la source laser 318 est configurée pour émettre de la lumière en direction de l'écran 100, et plus particulièrement en direction de la face de l'écran 100 qui n'affiche pas d'image.
A titre d'exemple, la source laser 318 comprend au moins une diode laser à cavité verticale émettant par la surface ("Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser" en anglais), VCSEL.
De préférence, la source laser 318 est montée sur le même support 316 que la puce 314. Le support 316 est configuré pour coupler électriquement la puce 314 et la source laser 318 l'une à l'autre. Le support 316 est par exemple une carte de circuit imprimée ("Printed Circuit Board" en anglais), PCB, ou un interposeur en silicium, ou encore un PCB flexible ("Flex PCB" en anglais).
De préférence, le capteur 300 comprend en outre un boitier 322 de protection. La puce 314, la source laser 318 et le support 316 sont alors disposés dans le boitier 322.
Le boitier 322 comprend une cloison 324 disposée entre la puce 314 et la source laser 318, la cloison 324 étant configurée pour isoler optiquement la puce 314 et la source laser 318 l'une de l'autre. Dans cet exemple, le boitier 322 comprend un fond (en bas en ), bien que, dans d'autres exemples non illustrés, le fond du boitier 322 soit au moins en partie mis en œuvre par le support 316.
Le boitier 322 comprend une ouverture 326 en vis-à-vis de la source laser 318. L'ouverture 326 est configurée pour que la lumière 320 émise par la source laser 318 passe à travers l'ouverture 326 avant d'atteindre, puis traverser, l'écran 100.
Le boitier 322 comprend en outre une ouverture 328 en vis-à-vis de la puce 314, c’est-à-dire en vis-à-vis du ou des pixels 312. L'ouverture 328 est configurée pour que la lumière 304 traversant l'écran 100 depuis sa première face (en haut en ) jusqu'à sa deuxième face (en bas en ) puisse atteindre le ou les pixels 312 en passant à travers l'ouverture 328 et le dispositif optique 302.
Selon le mode de réalisation illustré par la , le dispositif optique 302 est disposé dans l'ouverture 328. Par exemple, le dispositif 302 est monté solidaire du boitier 322, dans l'ouverture 328.
Le capteur 300, et, en particulier, son ou ses pixels 312, sont disposés sous l'écran 100, c’est-à-dire en vis-à-vis de l'écran 100 du côté de la face de l'écran qui est opposée à la face configurée pour afficher une image. En particulier, la face 308 du dispositif optique 302 est en vis-à-vis de la face de l'écran qui est opposée à la face de l'écran configurée pour afficher une image.
Dans le téléphone 3, le fonctionnement du capteur 300 est le suivant. La source laser 318 émet la lumière 320 à la première longueur d'onde en direction de l'écran 100. La lumière 320 traverse l'écran 100 puis se propage au-delà de l'écran 100, en dehors du téléphone 3. Si la lumière 320 rencontre un objet ou une surface, de la lumière 304 a la première longueur d'onde est alors réfléchie en direction de l'écran 100 par cette surface ou cet objet. Après avoir traversée l'écran 100, la lumière 304 atteint le dispositif optique 302, où elle est convertie en lumière 306 à la deuxième longueur d'onde. Cette lumière 306, émise par la face 310 du dispositif 302 en direction du ou des pixels 312, est alors reçue par le ou les pixels 312 du capteur 300 où elle est convertie en paires électron-trou dans les zones de photoconversion en silicium des pixels 312. Ainsi, la lumière 320 et 304 qui traverse l'écran 100 lorsque le capteur 300 est en fonctionnement est à la première longueur d'onde, et ne perturbe donc pas le fonctionnement de l'écran 100. En particulier, cette lumière 320 et 304 n'est pas absorbée par le silicium de l'écran 100.
Dans le système 3, en plus de la lumière 304, l'écran 100 reçoit de la lumière ambiante, par exemple de la lumière ayant des longueurs d'onde comprises dans le visible, ou, dit autrement, comprises dans la plage de longueurs d'onde allant de 350 nm à 700 nm. Cette lumière ambiante peut traverser l'écran 100, puis traverser le dispositif 302. Cette lumière ambiante peut donc atteindre le ou les pixels 312, ce qui n'est pas souhaitable. Ainsi, bien que cela ne soit pas représenté en , le capteur 300 peut comprend un filtre optique configuré pour bloquer la lumière visible ou ambiante mais laisser passer la lumière à la première longueur d'onde. Ce filtre est par exemple disposé sur la face 308 du dispositif optique 302.
De préférence, la première longueur d'onde est comprise dans la plage allant de 1300 nm à 1380 nm. En effet, la lumière ambiante solaire ne comprend pas de longueur d'onde dans cette plage. De cette façon, lorsque le système 3 est utilisé dans un environnement où la lumière ambiante est de la lumière solaire, la lumière 304 à la première longueur d'onde ne correspond qu'à la partie de la lumière 320 qui a été réfléchie en direction du système 3.
La représente une vue en coupe schématique d'un système électronique 3' comprenant un capteur de lumière 300' selon un autre mode de réalisation.
Le système 3' comprend de nombreux éléments en commun avec le système 3, et seules les différences entre ces deux systèmes 3 et 3' sont ici mises en exergue.
Plus particulièrement, le capteur 300' diffère du capteur 300 uniquement par la disposition du dispositif optique 302 dans le capteur. En effet, en , plutôt que d'être disposé dans l'ouverture 328 du boitier 322, le dispositif 302 fait partie de la puce 314 comprenant le ou les pixels 312. Par exemple, lorsque le ou les pixels 312 sont mis en œuvre dans et sur un substrat en silicium, le dispositif 302 peut reposer sur ce substrat en silicium.
Bien que la lumière 306 ne soit pas représentée en , le dispositif 302 de la est identique à celui de la et comprend la face 308 recevant la lumière 304, et la face 310 fournissant la lumière 306 aux pixels 312.
La position du dispositif 302 dans le capteur 300 n'est pas limitée aux deux modes de réalisation décrits en relation avec les figures 3 et 4, et la personne du métier est en mesure de disposer ce dispositif 302 différemment de ce qui a été décrit, dès lors que la lumière 304 ayant traversée l'écran 100 atteint le dispositif 302 où elle y est convertie en lumière 306 ( ) avant d'atteindre les pixels 312.
La est un organigramme illustrant un mode de mise en œuvre d'un procédé de capture de lumière, par exemple mis en œuvre par le capteur 300 ou 300'.
A une étape 500 (bloc "λ1"), de la lumière 304 (figures 3 et 4) à la première longueur d'onde est reçue par le dispositif optique 302, par exemple sur la face 308 du dispositif 302.
A une étape suivante 502 (bloc "λ1 -> λ2"), la lumière 304 à la première longueur d'onde est convertie en lumière 306 ( ) à la deuxième longueur d'onde par le dispositif optique 302. La lumière convertie 306 est ensuite émise par le dispositif 302, c’est-à-dire qu'elle sort du dispositif 302, en direction du ou des pixels 312. Par exemple, la lumière 306 est émise par la face 310 ( ) du dispositif 302.
A une étape suivante 504 (bloc " λ2"), la lumière 306 à la deuxième longueur d'onde est reçue par le ou les pixels 312 comprenant chacun une zone de photoconversion en silicium disposée en vis-à-vis du dispositif 302, par exemple en vis-à-vis de la face 310 ( ) du dispositif 302.
Bien que cela ne soit pas illustré en , selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape d'émission de la lumière 320 à la première longueur d'onde par la source laser 318, cette étape étant, de préférence, mise en œuvre en parallèle de l'étape 500. En outre, lors de l'étape d'émission de la lumière 320, la lumière 320 traverse l'écran 100, et, lors de l'étape 500, la lumière 304 reçu par le dispositif 302 l'est après que cette lumière ait traversé l'écran 100, dans un sens opposé à celui dans lequel la lumière 320 traverse l'écran 100.
En outre bien que cela ne soit pas illustré en , selon un mode de réalisation où le capteur est un capteur de proximité, le procédé comprend, après l'étape 504, une étape consistant à déterminer, à partir de la lecture du ou des pixels 312, si la quantité de lumière 306 reçue par les pixels 312 est supérieure à un seuil. Si la quantité de lumière 306 reçue est supérieure au seuil, cela signifie qu'une partie importante de la lumière 320 émise a été réfléchie en direction de l'écran par une surface disposée en dehors du système 3 ou 3', et donc que cette surface est disposée à une distance de l'écran inférieure une distance déterminée par le seuil. A l'inverse, si la quantité de lumière 306 reçue est inférieure au seuil, cela signifie qu'une partie faible ou nulle de la lumière 320 émise a été réfléchie en direction de l'écran par une surface disposée en dehors du système 3 ou 3', et donc que cette surface est disposée à une distance de l'écran supérieure à la distance déterminée par le seuil. A titre d'exemple, lorsque le téléphone 3 ou 3' détecte, grâce au capteur 300 ou 300', que l'oreille d'un utilisateur est disposée à proximité de l'écran 100, le téléphone 3 ou 3' peut alors commander une désactivation de la fonction tactile de l'écran 100 et/ou une mise en veille de l'écran 100.
La représente une vue en coupe schématique d'une variante de réalisation du système de la .
Dans cette variante, le capteur 300 comprend, en plus de la puce 314 comprenant le ou les pixels 312, une puce 600 de circuits intégrés. La puce 600 comprend des pixels 602 supplémentaires. En , un seul pixel 602 est représenté, en pointillés, afin de ne pas surcharger cette figure. De préférence, la puce 600 est montée sur le même support 316 que la puce 314 et la source laser 318. Le support 316 est par exemple configuré pour coupler électriquement la puce 314, la puce 600 et la source laser 318 les unes avec les autres. A titre d'exemple, chaque pixel 602 comprend, comme chaque pixel 312, une zone de photoconversion en silicium.
De manière similaire à ce qui a été décrit en relation avec les figures 3 et 4, les puces 314 et 600 et la source laser 318 sont disposées à l'intérieur du boîtier 322. Comme précédemment, le boitier 322 comprend l'ouverture 326 en vis-à-vis de la source laser 318 et l'ouverture 328 en vis-à-vis du ou des pixels 312, donc de la puce 314. Le boitier 322 comprend en outre une ouverture 606 en regard des pixels supplémentaires 602, c’est-à-dire en vis-à-vis de la puce 600. L'ouverture 606 est configurée pour que de la lumière ambiante 608 provenant de l'extérieur du système 3 et traversant l'écran 100 puisse être reçue par les pixels 602 en passant à travers l'ouverture 606.
De manière similaire à ce qui a été décrit en relation avec les figures 3 et 4, le boitier 322 comprend des cloisons 324 disposées entre la puce 314, la puce 600 et la source laser 318. Ces cloisons 324 sont configurées pour isoler optiquement les puces 314 et 600 et la source laser 318 les unes des autres.
Selon un mode de réalisation, les pixels 602 font partie d'une matrice d'un capteur de lumière ambiante ("Ambient Light Sensor" en anglais), ALS. Dans un tel mode de réalisation, le capteur de lumière 300 comprend les pixels 602 appartenant au capteur de lumière ambiante, et le ou les pixels 312 appartenant, par exemple, à un capteur de proximité.
La variante de réalisation décrite en relation avec la s'applique au capteur 3' décrit en relation avec la .
Un avantage des modes de réalisation et variantes décrits ci-dessus est que le capteur 300 ou 300' peut correspondre à un composant monolithique. Par exemple, le capteur 300 ou 300' est fourni à un fabriquant du système 3 ou 3' sous la forme d'une seule pièce dont la forme et les dimensions correspondent à celles du boitier 322. A titre d'exemple, des connexions électriques (non illustrées dans les figures) entre le support 316 et des plots de connexions (non illustrés dans les figures) disposés à l'extérieur du boitier 322 permettent alors au fabriquant du système 3 ou 3' de coupler électriquement les circuits du capteur 300 ou 300' aux autres circuits électroniques du système 3 ou 3'.
Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier. En particulier, les systèmes électroniques 3 et 3' ne se limitent pas à un téléphone intelligent. Par exemple, le système électronique 3 ou 3' peut correspondre à dispositif de contrôle d'accès ayant un écran tactile 100 et un capteur de proximité 300 ou 300' disposé sous l'écran 100. Le capteur de proximité 300 ou 300' est, par exemple, utilisé pour détecter quand une surface s'approche à proximité de l'écran 100, par exemple, pour sortir l'écran d'un mode de veille lorsque le doigt d'un utilisateur s'approche de l'écran 100. Plus généralement, le système électronique 3 ou 3' peut être n'importe quel dispositif électronique comprenant un capteur de lumière disposé sous un écran 100, par exemple un capteur de distance ou un capteur de proximité disposé sous l'écran 100.
Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. En particulier, la mise en œuvre du dispositif 302, par exemple avec des nanoparticules telles que décrites ci-dessus, est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.

Claims (15)

  1. Capteur de lumière (300, 300') comprenant :
    un dispositif optique (302) comprenant une première face (308) configurée pour recevoir de la lumière et une deuxième face (310) opposée à la première face (308), le dispositif (302) étant configuré, lorsque la première face (308) reçoit de la lumière (304) à une première longueur d'onde comprise entre 1100 nm et 1600 nm, pour convertir la lumière (304) reçue en de la lumière (306) à une deuxième longueur d'onde comprise entre 600 nm et 1000 nm, et pour émettre la lumière (306) à la deuxième longueur d'onde par la deuxième face (310) ; et
    au moins un pixel (312) muni d'une zone de photoconversion en silicium disposée en vis-à-vis de la deuxième face (310) du dispositif optique (302).
  2. Capteur selon la revendication 1, comprenant en outre une source laser (318) configurée pour émettre de la lumière (320) à la première longueur d'onde.
  3. Capteur selon la revendication 2, dans lequel la source laser (318) est configurée pour émettre la lumière dans une direction orthogonale aux plans des première et deuxième faces (308, 310) du dispositif optique (310).
  4. Capteur selon la revendication 2 ou 3, comprenant une première puce de circuits intégrés (314) comprenant ledit au moins un pixel (312).
  5. Capteur selon la revendication 4, comprenant en outre un boitier de protection (322) dans lequel sont disposées la première puce (314) et la source laser (318), le boitier comprenant une première ouverture (328) en regard dudit au moins un pixel (312), une deuxième ouverture (326) en regard de la source laser (318), et au moins une cloison (324) configurée pour isoler optiquement la première puce (314) et la source laser (318) l'une de l'autre.
  6. Capteur selon la revendication 4, comprenant une deuxième puce de circuits intégrés (600) comprenant des pixels supplémentaires (602), et un boitier de protection (322) dans lequel sont disposées les première et deuxième puces (314, 602) et la source laser (318), le boitier (322) comprenant une première ouverture (328) en regard dudit au moins un pixel (312), une deuxième ouverture (326) en regard de la source laser (318), une troisième ouverture (606) en regard des pixels supplémentaires (602), le boitier comprenant en outre des cloisons (324) configurées pour isoler optiquement les puces (600, 314) et la source laser (318) les unes des autres.
  7. Capteur selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel le dispositif optique (302) fait partie de la première puce (314).
  8. Capteur selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le dispositif optique (302) est disposé dans la première ouverture (328).
  9. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le dispositif optique (302) comprend des nanoparticules configurées pour émettre de la lumière à la deuxième longueur d'onde lorsqu'elles reçoivent de la lumière à la première longueur d'onde.
  10. Système électronique (3, 3') comprenant un capteur (300, 300') selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 et un écran d'affichage (100), l'écran d'affichage comprenant une première face (102) et une deuxième face parallèles entre elles, la première face (102) de l'écran (100) étant configurée pour émettre de la lumière vers un utilisateur et la deuxième face de l'écran étant en vis-à-vis de la première face (308) du dispositif optique (302) du capteur (300, 300'), l'écran (100) étant, de préférence, un écran à diodes électroluminescentes organiques, OLED.
  11. Système selon la revendication 10, dans lequel le système (3, 3') est un téléphone intelligent.
  12. Procédé de capture de lumière comprenant :
    - recevoir (500), sur une première face (308) d'un dispositif optique (302) d'un capteur (300, 300'), de la lumière (304) à une première longueur d'onde comprise entre 1100 nm et 1600 nm ;
    - convertir (502), avec le dispositif optique (302), la lumière (304) à la première longueur d'onde en de la lumière (306) à une deuxième longueur d'onde comprise entre 600 nm et 1000 nm et émettre la lumière (306) à la deuxième longueur d'onde par une deuxième face (310) du dispositif optique (302) opposée à la première face (308) ; et
    - recevoir (504), par au moins un pixel (312) du capteur (300, 300') comprenant une zone de photoconversion en silicium disposée en vis-à-vis de la deuxième face (310), la lumière (306) à la deuxième longueur d'onde.
  13. Procédé selon la revendication 12, comprenant en outre l'émission, par une source laser (318) du capteur (300, 300'), de ladite lumière (320) à la première longueur d'onde.
  14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le capteur (300, 330') appartient à un système électronique (3, 3') et est disposé sous un écran d'affichage (100) du système électronique, la lumière (320) émise par la source laser (318) traversant l'écran (100) avant d'être réfléchie, et la lumière réfléchie traversant l'écran (100) avant d'atteindre la première face (308) du dispositif optique (302).
  15. Procédé selon l'une quelconque des revendication 12 à 14, dans lequel le capteur (300, 300') est un capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
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