TOF光学感测模块制造技术

一种TOF光学感测模块，至少包含：一基板；一帽盖，具有一本体以及与本体连接的一接收窗、一发射窗及一挡板结构，其中本体与基板共同定义出一腔体；以及一收发单元，位于腔体中，发出测量光，并且通过接收窗接收感测光，其中挡板结构位于发射窗与接收窗之间，以配合收发单元将腔体分割成分别位于接收窗与发射窗下方且局部互通的一接收腔体与一发射腔体，用于降低位于发射腔体中的收发单元的一发光单元造成的杂散光对位于接收腔体中的收发单元的一光感测区的干扰。一光感测区的干扰。一光感测区的干扰。

【技术实现步骤摘要】
TOF光学感测模块


[0001]本技术是有关于一种飞行时间(Time Of Flight,TOF)光学感测模块，且特别是有关于一种降低腔内杂散光干扰的TOF光学感测模块。

技术介绍

[0002]现今的智能电话、平板电脑或其他手持装置搭配有光学模块，来达成手势检测、三维(3D)成像或接近检测或者相机对焦等功能。操作时，TOF感测器向场景中发射近红外光，利用光的飞行时间信息，测量场景中物体的距离。TOF感测器的优点是深度信息计算量小，抗干扰性强，测量范围远，因此已经渐渐受到青睐。
[0003]TOF感测器的核心组件包含：光源，特别是红外线垂直共振腔面射雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)；光感测器，特别是单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)；和时间至数字转换器(Time to Digital Converter,TDC)。SPAD是一种具有单光子探测能力的光电探测雪崩二极管，只要有微弱的光信号就能产生电流。TOF感测器中的VCSEL向场景发射脉冲波，SPAD接收从目标物体反射回来的脉冲波，TDC记录发射脉冲和接收脉冲之间的时间间隔，利用飞行时间计算待测物体的深度信息。
[0004]图1显示一种传统的TOF光学感测模块300的示意图。如图1所示，TOF光学感测模块300包含一帽盖(cap)310、一发光单元320、一感测器芯片330及一基板350。基板350例如是印刷电路板，包括一个或多个绝缘层和导电层(未显示)。基板350上通过粘胶材料设置发光单元320及感测器芯片330。发光单元320及感测器芯片330电连接至基板350。感测器芯片330上形成有至少一参考像素331及至少一感测像素341。光学感测模块300还包含用于发送、接收和处理电信号的控制处理电路，例如是集成电路，用来控制发光单元320的光线发射、参考像素331的光线接收、感测像素341的光线接收以及参考像素331与感测像素341接收光线后所产生的电信号的处理。帽盖310具有一发射窗314及一接收窗312，并且设置于基板350的上方，以将基板350上的发光单元320及感测器芯片330容置于帽盖310的一腔室315中。发光单元320发出测量光L1通过发射窗314到达物体(未显示)，感测像素341通过接收窗312接收物体反射之感测光L3。测量光L1被帽盖310反射后产生参考光L2朝参考像素331行进，故参考光L2也称为腔内反射的光线。可以理解的，有一部分的参考光L2会继续在腔室315内反射而被感测像素341接收，进而干扰了感测像素341的感测结果。因此，如何降低噪声干扰，实为本案所欲解决的问题。

技术实现思路

[0005]因此，本技术的一个目的是提供一种降低腔内杂散光干扰的TOF光学感测模块，通过适当地设计腔内的挡板结构，可以有降低腔内杂散光对感测像素的干扰，让距离感测结果更加稳定及准确。
[0006]为达上述目的，本技术提供一种TOF光学感测模块，至少包含：一基板；一帽
盖，具有一本体以及与本体连接的一接收窗、一发射窗及一挡板结构，其中本体与基板共同定义出一腔体；以及一收发单元，位于腔体中，发出测量光，并且通过接收窗接收感测光，其中挡板结构位于发射窗与接收窗之间，以配合收发单元将腔体分割成分别位于接收窗与发射窗下方且局部互通的一接收腔体与一发射腔体，用于降低位于发射腔体中的收发单元的一发光单元造成的杂散光对位于接收腔体中的收发单元的一光感测区的干扰。
[0007]通过上述的TOF光学感测模块，利用局部互通的接收腔体与发射腔体，可以让工艺控制变得容易、简化制造流程、提升结构的稳定度以及降低接收腔体与发射腔体之间的环境条件差异以提升光学感测的稳定度。
[0008]为让本技术的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
[0009]图1显示一种传统的TOF光学感测模块的示意图。
[0010]图2A与图2B显示依据本技术较佳实施例的TOF光学感测模块的两个例子的示意图。
[0011]图3显示图2B的TOF光学感测模块的局部剖面示意图。
[0012]图4至图6显示图3的TOF光学感测模块的数个变化例的局部剖面示意图。
[0013]图7A至图8C显示图2B的TOF光学感测模块的数个变化例的示意图。
[0014]图9显示图7C的TOF光学感测模块的变化例的示意图。
[0015]图10A至图10C显示图3的TOF光学感测模块的数个变化例的局部剖面示意图。
[0016]附图标号：
[0017]A1:第一光轴
[0018]A2:第二光轴
[0019]F:目标物
[0020]G1:参考端角度导光结构
[0021]G2:感测端角度导光结构
[0022]L1:测量光
[0023]L2:参考光
[0024]L3:感测光
[0025]10:帽盖
[0026]10A:不透光区
[0027]11:腔体
[0028]11A:发射腔体
[0029]11B:接收腔体
[0030]12:接收窗
[0031]13:挡板结构
[0032]14:发射窗
[0033]15:周缘
[0034]16:本体
[0035]17:内表面
[0036]18:外表面
[0037]20:发光单元
[0038]30:光参考区
[0039]31:参考像素
[0040]31C:中心线
[0041]32:第一遮光层
[0042]32W:导光结构
[0043]33:第一参考光孔
[0044]34:第二遮光层
[0045]35:第二参考光孔
[0046]36:第三遮光层
[0047]38:透明介质层组
[0048]38a,38b,38c:透明介质层
[0049]39:参考微透镜
[0050]40:光感测区
[0051]41:感测像素
[0052]43:第一感测光孔
[0053]44:感测芯片
[0054]44A:像素基板
[0055]44B:导光结构
[0056]44C:凹槽
[0057]44D:侧壁
[0058]45:第二感测光孔
[0059]46:第二挡板结构
[0060]47:纵向阻光结构
[0061]49:感测微透镜
[0062]50:基板
[0063]90:收发单元
[0064]100:TOF光学感测模块
[0065]300:TOF光学感测模块
[0066]310:帽盖
[0067]312:接收窗
[0068]314:发射窗
[0069]3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TOF光学感测模块，其特征在于，至少包含：一基板；一帽盖，至少包含一本体以及与所述本体连接的一接收窗、一发射窗及一挡板结构，其中所述本体与所述基板共同定义出一腔体；以及一收发单元，位于所述腔体中，发出测量光，并且通过所述接收窗接收感测光，其中所述挡板结构位于所述发射窗与所述接收窗之间，以配合所述收发单元将所述腔体分割成分别位于所述接收窗与发射窗下方且局部互通的一接收腔体与一发射腔体，用于降低位于所述发射腔体中的所述收发单元的一发光单元造成的杂散光对位于所述接收腔体中的所述收发单元的一光感测区的干扰。2.根据权利要求1所述的TOF光学感测模块，其特征在于：所述发光单元设置于所述发射窗的下方，并发出所述测量光，所述测量光的一部分通过所述发射窗照射在位于所述帽盖的上方的一目标物并从所述目标物反射输出所述感测光，而所述测量光的另一部分在所述帽盖内反射而产生参考光；以及所述光感测区设置于所述接收窗的下方，用于通过所述接收窗接收所述感测光以产生一感测电信号，其中所述挡板结构限制所述参考光从所述发射腔体进入所述接收腔体中，以避免所述光感测区依据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周正三，范成至，
申请(专利权)人：神盾股份有限公司，
类型：新型
国别省市：