[发明专利]TOF光学感测模块

说明书

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及一发射窗，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，且至少包含：一光感测区，设置于接收窗的下方，并且包含一感测端角度导光结构及至少一感测像素，感测端角度导光结构被设计成阻止来自腔体中及发射窗的下方的参考光进入感测像素，但是可以通过接收窗接收感测光进入感测像素而产生一感测电信号。

技术领域

本发明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具有角度导光结构的TOF光学感测模块。

背景技术

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)成像或近接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。

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(VerticalCavity Surface Emitting Laser,VCSEL)；光感测器，特别是单光子雪崩二极管(SinglePhoton 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。

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接收物体反射的感测光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。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种具有角度导光结构的TOF光学感测模块，通过适当地设计腔内的感测端角度导光结构，可以借此将在感测模块的腔体内传导的杂散光干扰降至最低，进而提高感测像素的信噪比，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。

本发明的一个目的是提供一种具有角度导光结构的TOF光学感测模块，利用同一光学感测模块的不同视场来感测位于不同距离之处的不同物体，以获得对应的距离信息。

为达上述目的，本发明提供一种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及一发射窗，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，且至少包含：一光感测区，设置于接收窗的下方，并且包含一感测端角度导光结构及至少一感测像素，感测端角度导光结构系被设计成阻止来自腔体中及发射窗的下方的参考光进入感测像素，但是可以通过接收窗接收感测光进入感测像素而产生一感测电信号。