TW202242444A - 距離感測裝置 - Google Patents

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Abstract

一種距離感測裝置，包括參考感測區域、主感測區域、激發光源以及吸光區域。激發光源用以發出激發光束，其中參考感測區域設置在激發光源與主感測區域之間。吸光區域設置在參考感測區域與主感測區域之間。激發光束的一部份朝參考感測區域行進，而吸光區域吸收激發光束的該部份。

Description

距離感測裝置
本發明是有關於一種感測裝置，且特別是有關於一種距離感測裝置。
一般來說，飛時測距感測器利用發出光束，並藉由光束分別到達參考感測區與主感測區之間的時間差來計算出感測器與目標物之間的距離。但為了避免主感測區所接收到的訊號是來自被參考感測區所反射的光而不是被目標物所反射的光，以往的飛時測距感測器需透過檔牆機構（Isolator）和塗膠（Adhesive），將兩感測區完全隔離。然而，此方式需高精度的黏膠技術，因此使感測器的製造良率不佳。
本發明提供一種距離感測裝置，其利用簡單的方式來吸收被參考感測區反射的光。
本發明的一實施例提供一種距離感測裝置，其包括參考感測區域、主感測區域、激發光源以及吸光區域。激發光源用以發出激發光束，其中參考感測區域設置在激發光源與主感測區域之間。吸光區域設置在參考感測區域與主感測區域之間。激發光束的一部份朝參考感測區域行進，而吸光區域吸收激發光束的該部份。
本發明的一實施例提供一種距離感測裝置，用以感測與目標之間的距離，其包括參考感測區域、主感測區域、吸光區域以及激發光源。吸光區域設置在參考感測區域與主感測區域之間。激發光源用以發出激發光束，其中參考感測區域設置在激發光源與吸光區域之間。激發光束包括第一光束以及第二光束。第一光束朝參考感測區域傳遞。第一光束的一部分被參考感測區域接收，且第一光束的另一部分繼續傳遞再被吸光區域吸收。第二光束朝目標傳遞，被目標反射後再被主感測區域接收。
基於上述，在本發明的一實施例中，距離感測裝置在參考感測區域與主感測區域之間設有吸光區域。因此，距離感測裝置簡單地藉由設置吸光區域來阻絕從參考感測區域反射的漏光，使距離感測裝置的良率較高且成本降低。
圖1A是根據本發明的第一實施例的距離感測裝置的俯視示意圖。圖1B是圖1A的剖面示意圖。請參考圖1A與圖1B，本發明的一實施例提供一種距離感測裝置10，其包括參考感測區域100、主感測區域200、激發光源400以及吸光區域300。激發光源400用以發出激發光束B，其中參考感測區域100設置在激發光源400與主感測區域200之間，參考感測區域100設置在激發光源400與吸光區域300之間，且吸光區域300設置在參考感測區域100與主感測區域200之間。激發光束B的一部份朝參考感測區域100行進且未被參考感測區域100接收而繼續行進。激發光束B的該部分的傳遞範圍與吸光區域300部份重疊，使吸光區域300吸收激發光束B的該部份。
詳細來說，本實施例的激發光源400可為雷射二極體（Laser Diode, LC）、垂直共振腔面射型雷射（Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL）、垂直外腔表面發射雷射（Vertical-External-Cavity Surface-Emitting-Laser, VECSEL）或其他合適的光源。
在本實施例中，距離感測裝置10更包括基板20以及上蓋30。上蓋30的材質例如是塑膠，但本發明不以此為限。基板20具有第一表面20S1及背對第一表面20S1的第二表面20S2，其中激發光源400設置在基板20旁，且參考感測區域100及主感測區域200設置在基板20的第一表面20S1上。上蓋30設置在基板20的第一表面20S1的一側。
在本實施例中，上蓋30具有開口O1與O2，且開口O1、O2朝向基板20的正投影分別與激發光源400、主感測區域200部份重疊。此外，距離感測裝置10更包括蓋玻璃40、50。蓋玻璃40、50分別設置在開口O1、O2處，且設置在上蓋30朝向基板20的表面上。蓋玻璃40、50在朝向基板20的表面上設有光學鍍膜。蓋玻璃40上的光學鍍膜用以過濾波長不同於激發光束B的光，使上述激發光束B的該部份被反射而朝參考感測區域100行進，並使激發光束B的另一部份通過而朝開口O1離開。再者，蓋玻璃50上的光學鍍膜用以過濾波長不同於激發光束B的光。
在本實施例中，激發光束B包括第一光束B1以及第二光束B2。第一光束B1（被蓋玻璃40反射）朝參考感測區域100傳遞。第一光束B1的一部分被參考感測區域接收，且第一光束B1的另一部分繼續傳遞再被吸光區域300吸收。第二光束B2（穿過蓋玻璃40）朝目標T傳遞，被目標T反射後再（穿過蓋玻璃50）被主感測區域200接收。也就是說，前述第一光束B1的另一部分為上述激發光束B的該部份，且第二光束B2為上述激發光束B的另一部份。
在本實施例中，吸光區域300可為高吸收材料鍍膜。吸光區域300設置在基板20的第一表面20S1上。而且，上述激發光束B的該部分（即上述第一光束B1的該另一部分）經上蓋30反射後被吸光區域300吸收。
在本實施例中，上述激發光束B的該部分的傳遞範圍與主感測區域200之間的距離大於等於吸光區域300與主感測區域200之間的距離。吸光區域300的吸光面積與參考感測區域100的收光面積成反比。而且，吸光區域300在方向D上的邊長的長度（正比於圖1A的長度L）與吸光區域300的吸光率成反比，其中方向D由參考感測區域100朝主感測區域200定義。
在本實施例中，吸光區域300齊平於參考感測區域100與主感測區域200。基板20還包括電性連接於參考感測區域100與主感測區域200的感測晶片70。感測晶片70可為互補金屬氧化物半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）、電荷耦合元件（charge coupled device, CCD）等光偵測器（photodetector），但本發明不以此為限。其中，參考感測區域100與主感測區域200可為感測晶片70中的兩個不同的感測區域。在另一實施例中，參考感測區域100與主感測區域200可分別為兩個不同的感測晶片。
在本實施例中，距離感測裝置10更包括控制器60。在一實施例中，控制器60例如是包括中央處理單元（central processing unit, CPU）、微處理器（microprocessor）、數位訊號處理器（digital signal processor, DSP）、可程式化控制器、可程式化邏輯裝置（programmable logic device, PLD）或其他類似裝置或這些裝置的組合，本發明並不加以限制。此外，在一實施例中，控制器60的各功能可被實作為多個程式碼。這些程式碼會被儲存在一個記憶單元中，由控制器60來執行這些程式碼。或者，在一實施例中，控制器60的各功能可被實作為一或多個電路。本發明並不限制用軟體或硬體的方式來實作控制器60的各功能。
在本實施例中，控制器60電性連接至參考感測區域100與主感測區域200。控制器60根據來自參考感測區域100與主感測區域200的訊號分別取得t 0與t 1，並計算出距離，其中距離為(t 0-t 1)×c/2，t 0為第一光束B1的該部分被參考感測區域100接收的時間，且t 1為第二光束B2被主感測區域200接收的時間。
基於上述，在本發明的一實施例中，距離感測裝置10的吸光區域300設置在參考感測區域100與主感測區域200之間。激發光束B的一部份未被參考感測區域100接收而繼續行進，且其傳遞範圍與吸光區域300部份重疊，使吸光區域300吸收激發光束B的該部份。或者，激發光束B中的第一光束B1的另一部分朝參考感測區域100傳遞，但第一光束B1的該另一部分繼續傳遞再被吸光區域300吸收。也就是說，距離感測裝置10簡單地藉由設置吸光區域300來阻絕從參考感測區域100往主感測區域200的漏光。因此，距離感測裝置10的良率較高且成本降低。
圖2是根據本發明的第二實施例的距離感測裝置的剖面示意圖。請參考圖2，距離感測裝置10A與圖1的距離感測裝置10大致相同，其主要差異在於：吸光區域300A設置在上蓋30朝向基板20的表面上。在本實施例中，上述激發光束B的該部分（即上述第一光束B1的該另一部分）經基板20反射後被吸光區域300A吸收。而距離感測裝置10A的優點相似於距離感測裝置10的優點，在此不再贅述。
圖3是根據本發明的第三實施例的距離感測裝置的剖面示意圖。請參考圖3，距離感測裝置10B與圖1的距離感測裝置10大致相同，其主要差異如下。在本實施例中，上蓋30包括遮擋結構32。遮擋結構32未接觸於基板20。其中，吸光區域300B設置在遮擋結構32朝向基板20的表面上，且上述激發光束B的該部分（即上述第一光束B1的該另一部分）經基板20反射後被吸光區域300B吸收。而距離感測裝置10B的優點相似於距離感測裝置10的優點，在此不再贅述。
綜上所述，在本發明的一實施例中，距離感測裝置的吸光區域設置在參考感測區域與主感測區域之間，且從參考感測區域反射的漏光的傳遞範圍與吸光區域部份重疊，而使漏光被吸光區域接收。因此，吸光區域簡單地阻絕了漏光，使距離感測裝置的良率較高且成本降低。
10、10A、10B:距離感測裝置 20:基板 20S1:第一表面 20S2:第二表面 30:上蓋 32:遮擋結構 40、50:蓋玻璃 60:控制器 70:感測晶片 100:參考感測區域 200:主感測區域 200N、300N:法向量 200S:收光表面 300、300A、300B:吸光區域 300S:吸光表面 400:激發光源 B:激發光束 B1:第一光束 B2:第二光束 D:方向 L:長度 O1、O2:開口 T:目標
圖1A是根據本發明的第一實施例的距離感測裝置的俯視示意圖。 圖1B是圖1A的剖面示意圖。 圖2是根據本發明的第二實施例的距離感測裝置的剖面示意圖。 圖3是根據本發明的第三實施例的距離感測裝置的剖面示意圖。
10:距離感測裝置
20:基板
20S1:第一表面
20S2:第二表面
30:上蓋
40、50:蓋玻璃
70:感測晶片
200:主感測區域
200N、300N:法向量
200S:收光表面
300:吸光區域
300S:吸光表面
400:激發光源
B:激發光束
B1:第一光束
B2:第二光束
O1、O2:開口
T:目標

Claims (19)

  1. 一種距離感測裝置，包括： 一參考感測區域； 一主感測區域； 一激發光源，用以發出一激發光束，其中該參考感測區域設置在該激發光源與該主感測區域之間； 一吸光區域，設置在該參考感測區域與該主感測區域之間， 其中該激發光束的一部份朝該參考感測區域行進，而該吸光區域吸收該激發光束的該部份。
  2. 如請求項1所述的距離感測裝置，其中該激發光束的該部分的傳遞範圍與該主感測區域之間的距離大於等於該吸光區域與該主感測區域之間的距離。
  3. 如請求項1所述的距離感測裝置，更包括： 一基板，具有一第一表面及背對該第一表面的一第二表面，其中該參考感測區域及該主感測區域設置在該基板的該第一表面上；以及 一上蓋，設置在該基板的該第一表面的一側。
  4. 如請求項3所述的距離感測裝置，其中該吸光區域設置在該基板的該第一表面上，且該激發光束的該部分經該上蓋反射後被該吸光區域吸收。
  5. 如請求項4所述的距離感測裝置，其中該吸光區域齊平於該參考感測區域與該主感測區域。
  6. 如請求項3所述的距離感測裝置，其中該吸光區域設置在該上蓋朝向該基板的表面上，且該激發光束的該部分經該基板反射後被該吸光區域吸收。
  7. 如請求項3所述的距離感測裝置，其中該上蓋包括一遮擋結構，該遮擋結構未接觸於該基板。
  8. 如請求項7所述的距離感測裝置，其中該吸光區域設置在該遮擋結構朝向該基板的表面上，且該激發光束的該部分經該基板反射後被該吸光區域吸收。
  9. 如請求項1所述的距離感測裝置，其中該吸光區域在一方向上的邊長的長度與該吸光區域的吸光率成反比，該方向由該參考感測區域朝該主感測區域定義。
  10. 如請求項1所述的距離感測裝置，其中該吸光區域的吸光面積與該參考感測區域的收光面積成反比。
  11. 如請求項1所述的距離感測裝置，其中該吸光區域為高吸收材料鍍膜。
  12. 一種距離感測裝置，用以感測與一目標之間的距離，包括： 一參考感測區域； 一主感測區域； 一吸光區域，設置在該參考感測區域與該主感測區域之間；以及 一激發光源，用以發出一激發光束，其中該參考感測區域設置在該激發光源與該吸光區域之間； 其中該激發光束包括一第一光束以及一第二光束，該第一光束朝該參考感測區域傳遞，該第一光束的一部分被該參考感測區域接收，且該第一光束的另一部分繼續傳遞再被該吸光區域吸收； 該第二光束朝該目標傳遞，被該目標反射後再被該主感測區域接收。
  13. 如請求項12所述的距離感測裝置，更包括一控制器，電性連接至該參考感測區域與該主感測區域，該控制器根據來自該參考感測區域與該主感測區域的訊號分別取得t 0與t 1，並計算出該距離，其中該距離為(t 0-t 1)×c/2，t 0為該第一光束的該部分被該參考感測區域接收的時間，且t 1為該第二光束被該主感測區域接收的時間。
  14. 如請求項12所述的距離感測裝置，更包括： 一基板，具有一第一表面及背對該第一表面的一第二表面，其中該參考感測區域及該主感測區域設置在該基板的該第一表面上；以及 一上蓋，設置在該基板的該第一表面的一側。
  15. 如請求項14所述的距離感測裝置，其中該吸光區域設置在該基板的該第一表面上，且該第一光束的該另一部分經該上蓋反射後被該吸光區域吸收。
  16. 如請求項15所述的距離感測裝置，其中該吸光區域齊平於該參考感測區域與該主感測區域。
  17. 如請求項14所述的距離感測裝置，其中該吸光區域設置在該上蓋朝向該基板的表面上，且該第一光束的該另一部分經該基板反射後被該吸光區域吸收。
  18. 如請求項14所述的距離感測裝置，其中該上蓋包括一遮擋結構，該遮擋結構未接觸於該基板。
  19. 如請求項18所述的距離感測裝置，其中該吸光區域設置在該遮擋結構朝向該基板的表面上，且該第一光束的該另一部分經該基板反射後被該吸光區域吸收。
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