光学传感器装置和制造光学传感器装置的方法制造方法及图纸

一种用于飞行时间的光学传感器装置，该装置包括由光学隔板(B)隔开并且由盖装置(CA)覆盖的第一和第二腔(C1、C2)。光学发射器(E)布置在第一腔(C1)中，测量和参考光电检测器布置在第二腔(C2)中。盖装置(CA)包括板(CP)和布置在该板(CP)的内部主表面(SI)上的材料层(LY)。层(LY)包括不透明涂层(OC)，其具有在第一腔(C1)上方的第一和第二孔(A1、A2)，具有在第二腔(C2)上方的第三和第四孔(A3，A4)。测量光电检测器(PM)被配置为检测通过第四孔(A4)进入第二腔(C2)的光。第二和第三孔(A2、A3)建立了从发射器(E)到参考光电检测器(PR)的光的参考路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学传感器装置和制造光学传感器装置的方法本专利技术涉及一种光学传感器装置，特别是用于飞行时间测量的光学传感器装置，以及一种用于制造这种光学传感器装置的方法。用于飞行时间，即TOF测量的光学传感器可以用在例如距离测量系统中。这种距离测量系统的应用可以包括例如，相机自动对焦辅助系统、用于车辆的停车辅助系统以及用于自动驾驶车辆的控制或监测系统。对于在包括传感器或测距仪的设备与物体之间的距离的基于TOF的测量，测量两个事件之间的持续时间。这两个事件可以对应于当信号离开传感器的时间以及当从物体反射之后再次接收该信号的时间。例如，这两个事件之间的持续时间与期望的距离成正比。因此，距离测量的精度与时间测量的精度成正比。因此，本专利技术的目的是提供一种用于飞行时间测量的光学传感器装置的改进概念，其具有更高的精度。该目的通过独立权利要求的主题实现。进一步的实施方式是从属权利要求的主题。改进的概念基于在光学传感器外壳的第一腔中提供光学发射器并且在外壳的第二腔中提供测量光电检测器以及参考光电检测器的想法。腔通过光学隔板而被光学隔开。此外，腔由具有不透明涂层的半透明盖板覆盖，该不透明涂层具有两个外孔，用于发射器的光发射以及相应地由测量光电检测器检测从物体反射的光。以这种方式，可以确定TOF测量的停止时间。不透明涂层的两个内部孔使得由发射器发射的光的参考路径能够经由盖板到达参考光电检测器。以这种方式，可以确定TOF测量的开始时间。根据改进的概念，提供了一种用于TOF测量的光学传感器装置。该传感器装置包括外壳，该外壳具有由光学隔板隔开的第一和第二腔，并且具有覆盖第一和第二腔的盖装置。该外壳可以例如包括，盖装置和包括光学隔板的壳体。传感器装置还包括光发射器、测量光电检测器和参考光电检测器。发射器布置在第一腔中，而测量光电检测器和参考光电检测器都布置在第二腔中。盖装置包括半透明或透明的板或盖板以及布置在板的内部主表面上的一个或更多个材料层。一个或更多个材料层包括不透明的涂层，特别是光学不透明的涂层，该涂层具有位于第一腔上方的第一和第二孔，以及位于第二腔上方的第三和第四孔。发射器被配置和布置，特别地，发射器和第一孔相互布置，以通过第一孔发射光，特别是发射到传感器装置的外部。测量光电检测器被配置和布置，特别地，测量光电检测器和第四孔相互布置，以检测通过第四孔进入第二腔的光，特别是从传感器装置的外部进入的光。第二和第三孔建立了从发射器到参考光电检测器的光的参考路径。这里，如果没有另外说明的话，“光”是指可见光、红外辐射和紫外辐射。表述“不透明”是指至少对于具有在光学发射器的发射波长范围内的波长的光的不透明。“不透明”还可以包括对红外辐射的不透明。“不透明”还可以包括对可见光和/或紫外线辐射的不透明。如果没有另外说明的话，半透明或透明的板分别至少对于具有在发射波长范围内的波长的光是半透明或透明的。根据传感器装置的一些实施方式，发射波长范围对应于红外辐射。根据传感器装置的一些实施方式，第二和第三孔位于第一和第四孔之间。这意味着例如，第一孔和第四孔之间的距离大于第二孔和第四孔之间的距离并且大于第三孔和第四孔之间的距离。其中，所述距离可以特别地对应于第一和第四孔之间的连接线的方向上的距离，例如在第一和第四孔的中心之间。特别地，在第一孔和第二孔之间的距离可以对应于第一孔与第二孔在第一和第四孔之间的连接线上的投影之间的距离。类似地，对于第一孔和第三孔之间的距离也是如此。根据传感器装置的一些实施方式，第二孔位于第一孔和光学隔板之间。第三孔位于第四孔和光学隔板之间。该光学隔板位于第二和第三孔之间。根据传感器装置的一些实施方式，光学隔板具有分别面向第一和第二腔的两个平行的主表面。例如，光学隔板的主表面垂直于盖板的主表面。根据传感器装置的一些实施方式，第一和第二孔都位于发射器的发射体积或发射锥体内。其中，发射体积或锥体包括理论上可以被发射器照射的空间中的所有点，特别是对于传感器装置内的固定发射器位置和方向。根据传感器装置的一些实施方式，第一、第二、第三和第四孔由不透明涂层中的相应开口限定。根据传感器装置的一些实施方式，第一和第二孔彼此分隔，特别是通过不透明涂层分隔。然后，第一和第二孔例如由不透明涂层中隔开的开口限定。在可替代的实施方式中，第一和第二孔彼此连接。特别地，第一和第二孔由不透明涂层中的共同开口形成。在这样的实施方式中，第一和第二孔可以表示为公共孔区域的孔部分。根据传感器装置的一些实施方式，第二和第三孔通过不透明涂层彼此隔开。然后，第二和第三孔例如由不透明涂层中隔开的开口限定。在可替代的实施方式中，第二和第三孔彼此连接。特别地，第二和第三孔由不透明涂层中的共同开口形成。在这样的实施方式中，第二和第三孔可以表示为公共孔区域的孔部分。通常，特别是在第二孔和第三孔彼此连接的实施方式中，光学隔板布置在第二孔和第三孔之间，并且因此有效地使第二孔和第三孔彼此隔开。因此，光不能够通过第三孔直接从第一腔进入盖板。根据传感器装置的一些实施方式，不透明涂层包括包含第一孔的孔区域。该孔区域由不透明涂层中的单个开口限定。第二孔可以包含在孔区域中。否则，第二孔可以与孔区域隔开。第三孔可以包含在孔区域中，特别是如果第二孔包含在孔区域中。否则，第三孔可以与孔区域隔开。例如，在操作中，光学发射器可以发射光。发射的光的一部分可以经由第二孔进入盖板并经由第三孔进入第二腔，并且因此可以作为参考光束撞击参考光电检测器。可以根据参考光电检测器对参考光束的检测来确定TOF测量的开始时间。发射光的另一部分，特别是主要部分，可以通过第一孔离开传感器装置，至少部分地被外部物体反射，并且经由第四孔进入第二腔以作为测量光束来撞击测量光电检测器。可以根据测量光电检测器对测量光束的检测来确定TOF测量的停止时间。由于第一腔中的发射器和第二腔中的两个光电检测器的布置，可以避免从发射器到光电检测器，特别是到测量光电检测器的不期望的光学串扰，并且可以避免腔之间的光泄漏。这可以导致确定的开始和/或停止时间的精度提高，以及因此TOF的精度提高。孔由不透明涂层中的开口限定。因此，可以精确地控制孔的尺寸和位置，例如通过盖板上的光刻结构化工艺。此外，以这种方式可以实现更小的特征尺寸。特别地，与使用用于限定孔的模制工艺的方法相比，这些优点可以使改进的概念更好。因此，根据改进的概念可以以特别精确的方式来控制参考和测量光束强度、位置和/或方向。这可以进一步减少发射器和测量光电检测器之间的不期望的光学串扰，并且从而提高测量的精度。根据传感器装置的一些实施方式，测量光电检测器和参考光电检测器被集成在单个检测器管芯上，特别是半导体管芯。例如，测量光电检测器和参考光电检测器集成在第一半导体管芯上并且发射器实施在第二半导体管芯上。在一些实施方式中，光学隔板位于在第一和第二半导体管芯之间。因此，分隔第一和第二腔的光学隔板不会穿过第一或第二半导体中的一个，并且因此可能不会在不平坦的表面上延伸。因此，可以进一步减少在第一和第二腔之间的光泄露，从而导致确定开始和停止时间的精度提高。根据一些实施方式，内部主表面对应于板的朝向第一腔和第二腔的主表面。根据一些实施方式，不透明涂层是一个或更多个材料层中的最内层。特别地，不透明涂层是一个或更多个层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于飞行时间测量的光学传感器装置，所述传感器装置包括‑外壳，其具有由光学隔板(B)隔开的第一和第二腔(C1、C2)，并且具有覆盖所述第一和第二腔(C1、C2)的盖装置(CA)；‑均布置在所述第二腔(C2)中的测量光电检测器(PM)和参考光电检测器(PR)，以及布置在所述第一腔(C1)中的光发射器(E)；其中‑所述盖装置(CA)包括半透明或透明的板(CP)和布置在所述板(CP)的内部主表面(SI)上的一个或更多个材料层(LY)；‑所述一个或更多个层(LY)包括不透明涂层(OC)，所述不透明涂层(OC)具有位于所述第一腔(C1)上方的第一和第二孔(A1、A2)，并且具有位于所述第二腔(C2)上方的第三和第四孔(A3、A4)；‑所述发射器(E)被布置和配置成通过所述第一孔(A1)发射光，并且所述测量光电检测器(PM)被布置和配置成检测通过所述第四孔(A4)进入所述第二腔(C2)的光；并且‑所述第二和第三孔(A2、A3)建立了从所述发射器(E)到所述参考光电检测器(PR)的光的参考路径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.07 EP 16173353.01.一种用于飞行时间测量的光学传感器装置，所述传感器装置包括-外壳，其具有由光学隔板(B)隔开的第一和第二腔(C1、C2)，并且具有覆盖所述第一和第二腔(C1、C2)的盖装置(CA)；-均布置在所述第二腔(C2)中的测量光电检测器(PM)和参考光电检测器(PR)，以及布置在所述第一腔(C1)中的光发射器(E)；其中-所述盖装置(CA)包括半透明或透明的板(CP)和布置在所述板(CP)的内部主表面(SI)上的一个或更多个材料层(LY)；-所述一个或更多个层(LY)包括不透明涂层(OC)，所述不透明涂层(OC)具有位于所述第一腔(C1)上方的第一和第二孔(A1、A2)，并且具有位于所述第二腔(C2)上方的第三和第四孔(A3、A4)；-所述发射器(E)被布置和配置成通过所述第一孔(A1)发射光，并且所述测量光电检测器(PM)被布置和配置成检测通过所述第四孔(A4)进入所述第二腔(C2)的光；并且-所述第二和第三孔(A2、A3)建立了从所述发射器(E)到所述参考光电检测器(PR)的光的参考路径。2.根据权利要求1所述的光学传感器装置，其中，调整所述发射器(E)、所述参考光电检测器(PR)、所述第二孔(A2)和第三孔(A3)的相互布置使得由所述发射器(E)发射的光的部分：-通过所述第二孔(A2)进入所述板(CP)；-在所述板(CP)的外部主表面(SO)处被至少部分地反射；-通过所述第三孔(C3)进入所述第二腔(C2)；以及-撞击所述参考光电检测器(PR)。3.根据权利要求1或2所述的光学传感器装置，其中，-所述盖装置(CA)还包括布置在所述板(CP)的外部主表面(SO)上的镜层(ML)；并且-所述镜层(ML)覆盖所述外部主表面(SO)的位于所述第二和第三孔(A2、A3)之间的至少一部分。4.根据权利要求3所述的光学传感器装置，其中，所述镜层(ML)还覆盖所述外部主表面(SO)的位于所述第二和/或第三孔(A2、A3)正上方的部分。5.根据权利要求1至4之一所述的光学传感器装置，其中，-所述盖装置(CA)还包括布置在所述板(CP)的外部主表面(SO)上的抗反射涂层(AR)；并且-所述抗反射涂层(AR)覆盖所述外部主表面(SO)的位于所述第一和/或第四孔(A1、A4)正上方的至少一部分。6.根据权利要求1至5之一所述的光学传感器装置，其中，-所述一个或更多个材料层(LY)还包括滤光层(F)，所述滤光层(F)覆盖所述内部主表面(SI)上的对应于所述第四孔(A4)的至少一部分；并且-所述滤光层(F)被配置成使具有位于所述发射器(E)的发射波长范围内的波长的光通过。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德·埃齐梅尔，赖纳·米尼克斯霍弗，格奥尔格·勒雷尔，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT