光学传感器模组、测距系统和电子设备的制作方法

本申请涉及传感器技术领域，特别是涉及一种光学传感器模组、测距系统和电子设备。

背景技术：

在三维测距的光学传感器模组中，通常采用飞行时间(timeofflight,tof)技术进行测距。三维测距系统可以包括发射端和接收端。其中，发射端可以发射经过调制的连续波或脉冲信号；发射信号在传播过程中遇到目标物体被反射之后，产生的反射信号可以被接收端接收。接收端通过计算发射信号和反射信号之间的相位差，可以获得发射信号和反射信号之间的时间间隔，进一步根据时间间隔计算目标物体的深度信息。

在实际应用中，光学传感器模组中还可以包括玻璃盖板，对发射端和接收端进行遮挡。发射端所发射的激光信号在玻璃盖板内部经过多次反射后会进入到接收端中，导致接收端接收到了杂波激光，影响测距精度。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种光学传感器模组、测距系统和电子设备。

一种光学传感器模组，上述光学传感器模组包括发射端、接收端以及开设有至少两个沟槽的盖板；

其中，盖板包括发射端对应的第一透射区域和接收端对应的第二透射区域；沟槽包括围设在第一透射区域四周的第一沟槽和围设在第二透射区域四周的第二沟槽，以改变光学传感器模组的激光信号的传播路径。

在其中一个实施例中，上述沟槽为通过多个弧形沟槽围设形成的环形沟槽；相邻两个弧形沟槽之间具有间隙。

在其中一个实施例中，第一透射区域的四周套设多个第一沟槽，第一沟槽的数量由发射端发射的激光信号的最大入射角度，以及第一透射区域和第二投射区域之间的距离确定

在其中一个实施例中，沟槽的宽度大于或等于0.01毫米，且小于或等于0.1mm毫米。

在其中一个实施例中，沟槽的深度小于盖板的厚度的三分之一。

在其中一个实施例中，第一透射区域外侧增设透射膜层，第二透射区域外侧增设透射膜层，盖板在第一透射区域与第二透射区域之间的区域外侧增设反射膜层。

在其中一个实施例中，上述反射膜层对光学传感器模组所发射激光的透过率小于0.5％。

在其中一个实施例中，上述透射膜层对光学传感器模组所发射激光的透过率大于95％。

在其中一个实施例中，上述反射膜层和透射膜层均由多个子膜层叠加形成；反射膜层中相邻两个子膜层之间的界面与透射膜层中相邻两个子膜层之间的界面不在同一平面上。

在其中一个实施例中，上述光学传感器模组具有光路隔离区，光路隔离区位于盖板下方、且位于发射端和接收端之间，光路隔离区设置有金属隔档。

在其中一个实施例中，上述盖板可拆卸的第一盖板和第二盖板，第一盖板布设于发射端的上方，第二盖板布设于接收端的上方；第一盖板和第二盖板分别设置于金属隔档的两侧。

一种测距系统，上述测距系统包括上述实施例中的光学传感器模组。

一种电子设备，上述电子设备包括上述实施例中的测距系统。

上述光学传感器模组、测距系统和电子设备，包括发射端、接收端以及开设有至少两个沟槽的盖板；其中，盖板包括发射端对应的第一透射区域和接收端对应的第二透射区域；沟槽包括围设在第一透射区域四周的第一沟槽和围设在第二透射区域四周的第二沟槽，以改变光学传感器模组的激光信号的传播路径。由于光学传感器模组中沟槽包括第一沟槽和第二沟槽，第一沟槽围设在第一透射区域的四周，且第二沟槽围设在第二透射区域的四周，使得发射端发射的激光信号进入第一沟槽之后可以改变传播路径，从而避免了激光信号在盖板中多次反射进入接收端；进一步地，由于第二透射区域的四周也围设第二沟槽，可以进一步改变泄露到第二透射区域中的激光信号的传播方向，减少接收端接收到的杂波信号，使得光学传感器模组获得的检测数据更准确。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中光学传感器模组的应用环境图；

图2为一种光学传感器模组的杂波信号的串扰路径示意图；

图3为另一种光学传感器模组的杂波信号的串扰路径示意图；

图4为另一种光学传感器模组的杂波信号的串扰路径示意图；

图5为一个实施例中光学传感器模组的结构框图；

图6为另一个实施例中光学传感器模组的沟槽示意图；

图7为另一个实施例中光学传感器模组的传播路径示意图；

图8为另一个实施例中光学传感器模组的结构框图；

图9为另一个实施例中光学传感器模组的结构框图；

图10为一个实施例中光学传感器模组的传播路径示意图；

图11为另一个实施例中光学传感器模组的结构框图；

图12为另一个实施例中光学传感器模组的膜层示意图；

图13为另一个实施例中光学传感器模组的结构框图；

图14为另一个实施例中光学传感器模组的结构框图；

图15为另一个实施例中电子设备的结构框图。

附图标记：

10、盖板；101、沟槽；1011、第一沟槽；1012、第二沟槽；

102、第一透射区域；103、第二透射区域；

20、发射端；30、接收端；1013、弧形沟槽；

40、透射膜层；50、反射膜层；401、透射膜层的子膜层；

501、反射膜层的子膜层；60、金属隔档；

11、第一盖板；12、第二盖板。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一透射区域称为第二透射区域，且类似地，可以将第二透射区域称为第一透射区域。第一透射区域和第二透射区域两者都是盖板中的一个区域，但其不是同一区域。

图1为一个实施例中光学传感器模组的应用环境示意图。如图1所示，该应用环境包括光学传感器模组100和目标对象200。上述光学传感器模组100可以应用于成像系统或者测距系统中。上述光学传感器模组100可以采用飞行时间技术(timeofflight，简称tof)技术，发射端可以将发射信号发射至目标对象；发射信号在传播过程中遇到目标物体被反射之后，形成接收信号被接收端接收。接收端可以根据发射信号和接收信号，获得发射信号和反射信号之间的时间差，进一步根据时间差计算目标对象的深度信息。根据传感器获取信号的方式不同，tof可以分为直接飞行时间(direct-timeofflight,简称d-tof)和间接飞行时间(indirect-timeofflight，简称i-tof)。其中，d-tof光学传感器模组可以直接获取发射信号和接收信号之间的时间差，i-tof光学传感器模组可以获取发射信号和接收信号之间的相位差。根据调制方法的不同，上述i-tof光学传感器模组中的发射端可以发射脉冲信号，也可以发射连续波信号。

当光学传感器模组的发射信号直接通过光学传感器模组内部或者盖板之间的间隙等杂光路径进入接收端后，就会导致接收端解析接收信号时收到杂波信号，影响测距精度。其中，杂波信号的串扰路径可以包括如下几种类型：发射信号在盖板内多次反射进入接收端，形成杂波信号，如图2所示；发射信号通过发射端和接收端之间隔离材料的间隙进入接收端，如图3所示；发射信号通过盖板反射后，通过发射端和接收端之间的隔离材料的间隙进入接收端，如图4所示。

图5为一个实施例中光学传感器模组的结构示意图。一种光学传感器模组，光学传感器模组包括发射端、接收端以及开设有至少两个沟槽101的盖板10；其中，盖板10包括光学传感器模组的发射端20对应的第一透射区域102和光学传感器模组的接收端30对应的第二透射区域103；沟槽101包括围设在第一透射区域102四周的第一沟槽1011和围设在第二透射区域103四周的第二沟槽1012，以改变光学传感器模组的激光信号的传播路径。

其中，上述发射端20可以发射连续波信号，也可以发射脉冲信号；上述发射端20所发射的脉冲信号的占空比可以是固定占空比，也可以是可调占空比；上述占空比可以是40％，也可以是10％，对于占空比的具体数值在此不做限定。上述接收端30接收到的信号中，可以包括目标对象返回的反射信号，还可以包括通过杂波串扰光路进入的杂波信号。接收端30可以直接计算发射的激光信号与反射信号之间的时间差，获得目标对象的深度信息；也可以通过计算发射的激光信号与反射信号之间的相位差，获得目标对象的深度信息，在此不做限定。

上述盖板10可以为一体式的盖板，同时遮挡发射端20和接收端30；或者，上述盖板10还可以是分体盖板，分别通过不同的盖板遮挡发射端20和接收端30；另外，上述盖板10中还可以嵌入其它材料，例如在发射端20和接收端30之间嵌入吸光材料等，对于盖板10的类型在此不做限定。上述盖板10可以是玻璃盖板，还可以是高分子透明材料盖板，在此不做限定。

上述盖板10可以包括第一透射区域102和第二透射区域103；其中，上述第一透射区域102为发射端20对应的区域，用于透射发射端20产生的激光信号，使得发射端20所发射的信号可以通过第一透射区域102发射至目标对象。上述第二透射区域103为接收端30对应的区域，用于将目标对象返回的反射信号透射至接收端30。

沟槽101分别围设在第一透射区域102和第二透射区域103的四周。沟槽101包括围设在第一透射区域102四周的第一沟槽1011和围设在第二透射区域103四周的第二沟槽1012。上述第一沟槽1011的形状可以与第二沟槽1012相同，也可以不同；上述第一沟槽1011的数量可以与第二沟槽1012的数量相同，也可以不同。

上述沟槽101可以位于盖板10的上表面，也可以位于盖板10的下表面，在此不做限定。上述沟槽101的形状可以随第一透射区域102和第二透射区域103的形状进行调整，例如，当第一透射区域102和第二透射区域103为圆型区域，上述沟槽101可以是围设在第一透射区域102和第二透射区域103四周的环形沟槽；上述第一透射区域102和第二透射区域103为方形区域时，上述沟槽101可以为方形沟槽，在此不做限定。上述沟槽101的截面形状可以是多种形状，可选地，上述沟槽101的截面形状为三角形、方形或半圆形中的其中一种。如图6所示，为沟槽101的截面形状为三角形的示意图。由于上述沟槽101的形状可以随第一透射区域102和第二透射区域103的形状进行调整，使得沟槽101可以在合适位置对进入沟槽101的信号的传播路径进行调整，提升了沟槽101对杂波信号的抑制效果。

上述第一沟槽1011和第二沟槽1012可以是封闭沟槽；例如，上述第一沟槽1011和第二沟槽1012均为完整的环形沟槽；另外，上述沟槽101也可以是具有间隙的开放式沟槽，在此不做限定。

上述沟槽101，可以用于改变进入沟槽101的激光信号的传播路径，使得激光信号的传播路径可以偏离接收端30。如图7所示，当发射端20发射的激光信号发射至第一沟槽1010的表面时，会在盖板10与空气之间的界面上发生折射，调整发射信号的传播路径，减少经过盖板10多次反射后进入接收端30的杂波信号。进一步地，当少量杂波信号通过第一透射区域102的第一沟槽1011依然在盖板10中传播的情况下，上述杂波信号在经过第二透射区域103周围的第二沟槽1012时，调整传播路径，使得杂波信号偏离接收端30。

上述沟槽101可以采用热熔方式在盖板10上形成沟槽，也可以采用刻蚀方式在盖板10上刻蚀沟槽，对于上述沟槽101的加工方式在此不做限定。

上述光学传感器模组、测距系统和电子设备，包括发射端、接收端以及开设有至少两个沟槽101的盖板10；其中，盖板10包括光学传感器模组的发射端20对应的第一透射区域102和光学传感器模组的接收端30对应的第二透射区域103；沟槽101包括围设在第一透射区域102四周的第一沟槽1011和围设在第二透射区域103四周的第二沟槽1012，以改变光学传感器模组的激光信号的传播路径。由于光学传感器模组中沟槽101包括第一沟槽1011和第二沟槽1012，第一沟槽1011围设在第一透射区域102的四周，且第二沟槽1012围设在第二透射区域103的四周，使得发射端20发射的激光信号进入第一沟槽1011之后可以改变传播路径，从而避免了激光信号在盖板10中多次反射进入接收端30；进一步地，由于第二透射区域103的四周也围设第二沟槽1012，可以进一步改变泄露到第二透射区域103中的激光信号的传播方向，减少接收端30接收到的杂波信号，使得光学传感器模组获得的检测数据更准确。

在一个实施例中，在上述实施例的基础上，如图8所示，上述沟槽101为通过多个弧形沟槽1013围设形成的环形沟槽；相邻两个弧形沟槽1013之间具有间隙。通过多个弧形沟槽1013围设形成环形沟槽，可以有效避免盖板10开槽导致的结构强度降低，提升了光学传感器模组的可靠性。上述弧形沟槽1013的长度可以相同，也可以不同；上述弧形沟槽1013之间的间隙可以相同，也可以不同。

在一个实施例中，如图9所示，第一透射区域102的四周可以套设多个第一沟槽1011；上述第二投射区域103的四周也可以套设多个第二沟槽1012。通过将多个沟槽进行套设，可以更有效地抑制杂波信号。需要说明的是，第一透射区域102四周套设的第一沟槽1011的数量，与第二透射区域103四周布套设的第二沟槽1012的数量可以相同，也可以不同。

在一种实现方式中，上述第一透射区域102四周套设的第一沟槽1011的数量可以由发射端20发射的激光信号的最大入射角度，以及第一透射区域102和第二透射区域103之间的距离确定。其中，上述最大入射角度为发射信号与盖板10之间的夹角的最大值。为了使得第一沟槽1011可以调整最大入射角度对应的激光信号的传播路径，上述第一沟槽1011的倾斜角度可以随最大入射角度进行调整，使得上述第一沟槽1011的倾斜角度应小于上述最大入射角度。

需要说明的是，为了保证盖板10的强度，需要对沟槽101的深度进行控制。上述沟槽101的深度可以是开设沟槽101的盖板的表面，距离沟槽底部的距离，例如，上述沟槽101的深度可以在0.05毫米至0.2毫米之间。可选地，上述沟槽101的深度可以小于盖板10厚度的三分之一。当第一沟槽1011的倾斜角度调整之后，第一沟槽1011的宽度也可以随之变化。在第一透射区域102与第二透射区域103之间的距离一定的情况下，第一沟槽1011的宽度越宽，可以设置的第一沟槽1011的数量越小；第一沟槽1011的宽度越小，可以设置的第一沟槽1011的数量越多。其中，上述第一沟槽1011的宽度可以是第一沟槽1011的切面上，垂直于沟槽的刻蚀方向上同一沟槽的两条切口之间的距离。可选地，上述第一沟槽1011的宽度可以大于或等于0.01毫米，且小于或等于0.1mm毫米，例如第一沟槽1011的宽度可以是0.05毫米，也可以是0.08毫米；不同的沟槽的宽度可以相同，也可以不同。

以图10中的三角形沟槽101为例进行说明，假设发射端2010发射的激光信号的角度范围为80度，也就是说最大入射角度a可以是40度。假设发射端20与接收端30之间的距离m，盖板厚度为d，沟槽101的高度为d。入射角度为40度的发射信号进入沟槽101之后，沟槽101的倾斜角度θ可以小于上述最大入射角度a，进而可以根据公式θ＝arctan(d/l)计算单个沟槽101的宽度l。考虑第一透射区域102与第二透射区域103之间的距离限制，沟槽101的数量应小于m/l。可选地，上述第一透射区域102四周套设的沟槽101的数量可以小于或等于10。

上述光学传感器模组，通过在第一透射区域102和第二透射区域103四周套设多个沟槽101，可以更有效地对信号的传播路径进行调整，避免进入盖板10的激光信号在盖板10内多次反射，进一步提升了检测数据的准确度。

在一个实施例中，在上述实施例的基础上，如图11所示，第一透射区域102外侧增设透射膜层40，第二透射区域103外侧增设透射膜层40，盖板10在第一透射区域102与所述第二透射区域103之间的区域外侧增设反射膜层50。在第一透射区域102和第二透射区域103之间增设反射膜层50之后，反射膜层50可以提高盖板对发射信号的反射率，降低该区域对发射信号的透过率；可选地，反射膜层50对发射端20所发射激光信号的透过率小于0.5％。当激光信号进入该区域时，可以在反射膜层50的作用下将发射信号反射至其他位置，减少了透射进入盖板10的杂波信号，进而减少了在盖板10内进行多次反射后进入接收端30的杂波信号。其中，上述反射膜层50可以是单层膜，也可以是多层膜构成的反射膜系，在此不做限定。

在上述光学传感器模组的基础上，上述第一透射区域102和第二透射区域103增设透射膜层40；透射膜层40对发射端20所发射激光信号的透过率大于95％。例如，上述透射膜层40可以是超窄带通高透过率膜系。

另外，上述盖板10的外侧还可以增设防指纹串扰膜系，避免用户使用时指纹导致的盖板10透过率发生变化。上述盖板10的外侧还可以采用黑色或者灰色的膜层，满足光学传感器模组的外观要求。

上述反射膜层50和透射膜层40可以由多个子膜层叠加形成；反射膜层50中相邻两个子膜层之间的界面与所述增透膜中相邻两个子膜层之间的界面不在同一平面上。如图12所示，虚线部分用于区分反射膜层以及透射膜层对应的区域，图12中透射膜层的子膜层401与反射膜层的子膜层501叠层错开。通过将各个子膜层的叠层错开，可以减少由第一透射区域102进入反射膜层50所在区域的杂波信号。

上述光学传感器模组，通过涂覆膜层对第一透射区域102、第二透射区域103以及第一透射区域102与第二透射区域103之间的过渡区域的透过率进行调整，最大化减少盖板10内传播的杂波信号。

在一个实施例中，在上述实施例的基础上，如图13所示，光学传感器模组具有光路隔离区，光路隔离区位于盖板10下方、且位于发射端20和接收端30之间，光路隔离区设置有金属隔档60。

上述光学传感器模组，通过金属隔档60对发射端20和接收端30进行隔离，可以减少发射端20和接收端30之间隔离材料带来的间隙，避免激光信号通过上述间隙进入接收端30。

在一个实施例中，在上述实施例的基础上，如图14所示，盖板10可拆卸的第一盖板11和第二盖板12，第一盖板11布设于发射端20的上方，第二盖板12布设于接收端30的上方；第一盖板11和第二盖板12分别设置于金属隔档60的两侧。

上述光学传感器模组，将盖板10分成第一盖板11和第二盖板12，用第一盖板11对发射端20进行遮挡，用第二盖板12对接收端30进行遮挡；可以从结构上避免发射端20的信号通过盖板10内部的多次反射进入接收端30，以及避免接收端30的信号通过盖板10内部的多次反射进入发射端20，进一步减少杂波信号。

在一个实施例中，提供一种测距系统，上述测距系统包括上述实施例所示的光学传感器模组。

本实施例提供的测距系统，其实现原理和技术效果与上述光学传感器模组类似，在此不做赘述。

在一个实施例中，提供一种电子设备，如图15所示，上述电子设备包括上述实施例所示的测距系统。上述电子设备还可以包括通过系统总线连接的处理器和存储器。其中，该处理器用于提供计算和控制能力，支撑整个电子设备的运行。存储器可包括非易失性存储介质及内存储器。非易失性存储介质存储有操作系统、数据库和计算机程序。内存储器为非易失性存储介质中的操作系统计算机程序提供高速缓存的运行环境。该电子设备可以是手机、平板电脑、pda(personaldigitalassistant，个人数字助理)、pos(pointofsales，销售终端)、车载电脑、穿戴式设备等任意设备。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。