圖像傳感器模組和手持式電子裝置的製作方法

2023-09-20 14:46:35 1

專利名稱：圖像傳感器模組和手持式電子裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及集成電路技術領域，尤其涉及一種圖像傳感器模組和手持式電子裝置。
背景技術：
隨著智慧型手機和平板電腦等手持式電子裝置的發展，用於拍照或攝像的圖像傳感器已成為上述電子裝置的基本配置，且觸摸式操作逐漸取代按鍵式操作。以觸摸式手機為例，由於用戶通話時，臉部靠近手機觸控螢幕時會對手機造成誤觸發，因此，通常會在手機上安裝包括紅外發射裝置和紅外接收裝置的紅外(Infrared，IR)接近傳感器，當紅外接近傳感器檢測到光線遮擋後，手機認為臉部靠近了觸控螢幕，從而關閉觸控螢幕以防止由於臉部貼近而產生的誤操作，並可以在通話過程中節省電量。更多有關紅外接近傳感器的技術請參考公布號為CN102265252A的中國專利申請文件。此外，現有技術中還會在電子裝置中設置環境光檢測傳感器，以檢測環境光的亮度，並以此為依據，自動調節電子裝置顯示屏的亮度，從而可以更加適應人眼的觀測，並可以節省電量。但是，現有技術中手持式電子裝置都是採用三合一光感測模組來實現環境光檢測和接近檢測的功能。參考圖1所示，現有技術中手持式電子裝置一般包括

顯示屏10 ；圖像傳感器模組20，包括光學透鏡、圖像傳感器和第一線路基板，所述第一線路基板與顯示屏10電連接；三合一光感測模組30，包括環境光檢測傳感器、紅外接近傳感器、LED發光指示燈和第二線路基板，所述第二線路基板與顯示屏10電連接。由於上述兩個模組都是獨立的器件，分別包括線路基板，從而既增加了電子裝置結構設計的難度，又佔用了較大的體積，不利於電子器件的集成化和電子設備的小型化，最終增加了生產成本。此外，現有技術中還可以將三合一光感測模組30替換為一個二合一光感測模組，與三合一光感測模組30相比，所述二合一光感測模組不包括紅外發射裝置(如紅外發光二極體)，因此需要額外增加一個紅外發射裝置，從而會進一步增加器件的體積，增加生產成本。因此，如何在同時具備接近傳感器和環境光檢測傳感器功能的前提下，減小器件的體積且降低生產成本就成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。

發明內容
本發明解決的問題是提供一種圖像傳感器模組和手持式電子裝置，其結構設計簡單，佔用體積小，且生產成本較低。為解決上述問題，本發明提供了一種圖像傳感器模組，包括
線路基板；位於所述線路基板上且與所述線路基板電連接的圖像傳感器，所述圖像傳感器包括感光單元；光學透鏡，位於所述圖像傳感器上方，且光學透鏡的光學中心與所述感光單元的感光中心在同一軸線上；發光模塊，位於所述圖像傳感器周圍的線路基板上，包括紅外發光二極體，用於發射紅外光；帶通濾波片，位於所述光學透鏡上方或者位於所述光學透鏡與所述圖像傳感器之間，用於使所述紅外光和環境光中的可見光透射進入所述光學透鏡；所述感光單元用於檢測所述可見光和所述紅外光，將獲取的光信號轉換為電信號後發送給線路基板。可選地，所述紅外光的波長範圍包括780nnT2500nm。可選地，所述紅外光的波長為850nm或910nm或940nm。 可選地，所述發光模塊還包括可見光發光二極體，用於發射可見光。可選地，所述圖像傳感器為CMOS (互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器或CXD (電荷耦合器件)圖像傳感器。

可選地，所述紅外發光二極體的發光波長包括λ 1-Λ λ f λ 1+Λ λ I，所述帶通濾波片的帶通波長包括λ2_Δλ2 λ 2+Δλ 2,且OS λ 2- λ I ^ Δλ1+Δλ2。可選地，所述紅外發光二極體發射的紅外光通過所述帶通濾波片的透光率範圍包括:2% 98%。可選地，所述紅外發光二極體與所述帶通濾波片之間的距離範圍包括
O.05cm^3cmo為解決上述問題，本發明還提供了一種手持式電子裝置，包括上述的圖像傳感器模組和顯示屏，所述顯示屏包括背光源，所述背光源連接所述線路基板，所述線路基板根據與所述可見光對應的電信號調節所述背光源的亮度，並根據所述紅外光對應的電信號控制關閉所述背光源。可選地，當所述紅外光的強度小於或等於預設閾值時，所述線路基板控制關閉所述背光源。可選地，所述手持式電子裝置為手機或平板計算機。與現有技術相比，本發明技術方案具有以下優點I)本發明在圖像傳感器模組中增加用於發射紅外光的紅外發光二極體，且光學透鏡和帶通濾波片使所述紅外光和可見光同時透射進入圖像傳感器中的感光單元，所述感光單元可以檢測所述可見光和所述紅外光，並將光信號轉換為對應的電信號後由一個線路基板進行兩種信號處理，從而省略了三合一光感測模組，同時將紅外接近傳感器和環境光檢測傳感器的功能集成在圖像傳感器模組中，實現了功能和設計上的高度集成，且簡化了結構設計難度，增加了電子產品的可靠性，又減小了器件的佔用體積，最終降低了生產成本。2)可選方案中，圖像傳感器模組中還可以包括用於發射可見光的發光二極體，從而圖像傳感器模組同時集成了三合一光感測模組的全部功能，進一步提高了器件功能和設計的集成度，增加了產品的可靠性。


圖1是現有技術中手持式電子裝置的結構示意圖；圖2是本發明實施例一中手持式電子裝置的結構示意圖；圖3是本發明實施例二中手持式電子裝置的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是本發明還可以採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。正如背景技術部分所述，現有技術中手持式電子裝置在實現拍照攝像等功能的前提下，為了避免誤操作和實現節能目的，都是同時採用圖像傳感器模組和三合一光感測模組，從而需要兩個線路基板，結構設計比較複雜，且使得製作的電子裝置的體積比較大，最終導致生產成本的上升。針對上述問題，本發明提供了一種圖像傳感器模組和手持式電子裝置，通過額外設置紅外發光二極體以及增加帶通濾波器、感光單元和線路基板的功能，將三合一光感測模組的主要功能集成在圖像傳感器模組中，從而至少節省了一個線路基板、一個紅外接收裝置和一個環境光檢測傳感器，且減 少了一次模組封裝工藝，簡化了結構設計，大大節省了器件所佔體積，為手持式電子裝置的進一步集成和小型化提供了基礎，最終降低了生產成本，提高了電子產品的可靠性。下面結合附圖進行詳細說明。實施例一參考圖2所述，本實施例提供了一種手持式電子裝置，包括圖像傳感器模組100和顯示屏200，其中所述圖像傳感器100包括線路基板110 ；位於所述線路基板110上且與所述線路基板110電連接的圖像傳感器120，所述圖像傳感器120包括感光單元121 ;光學透鏡130,位於所述圖像傳感器120上方,且光學透鏡130的光學中心與所述感光單元121的感光中心在同一軸線上；發光模塊150，位於所述圖像傳感器120周圍的線路基板110上，包括紅外發光二極體151,用於發射紅外光；帶通濾波片140，位於所述光學透鏡130上方，用於使所述紅外光和環境光中的可見光透射進入所述光學透鏡130 ；所述感光單元121用於檢測所述可見光和所述紅外光，將獲取的光信號轉換為電信號後發送給線路基板110。所述顯示屏200包括背光源210，所述背光源210連接所述線路基板110，所述線路基板110根據與所述可見光對應的電信號調節所述背光源210的亮度，並根據所述紅外光對應的電信號控制關閉所述背光源210。本實施例在圖像傳感器120周圍的發光模塊150中增加紅外發光二極體151，所述紅外發光二極體151發射紅外光，當將手持式電子裝置接近人臉時，人臉便作為反射面，使所述紅外光反射進入帶通濾波片140，而帶通濾波片140同時允許環境光中的可見光和所述紅外光透射進入其下方的光學透鏡130，經光學透鏡130進行光線聚斂後，進而由圖像傳感器120中的感光單元121檢測所述可見光和所述紅外光，並將獲取的兩種光信號分別轉換為對應的電信號後發送給線路基板110，線路基板110 —方面通過分析所述紅外光的電信號可以判斷得出手持式電子裝置與人臉的距離，進而判斷是否需要關閉背光源210，從而實現了紅外接近傳感器的功能；線路基板110另一方面通過分析所述可見光的電信號可以判斷得出環境光的亮度，進而判斷是否需要調節背光源210的亮度，從而實現了環境光檢測傳感器的功能。由於結構上僅增加了紅外發光二極體151，因此結構設計比較簡單，而紅外發光二極體151的體積相比於三合一光感測模組的體積幾乎可以忽略不計，從而節省了很多體積，且降低了生產成本。具體地，所述手持式電子裝置可以為手機或平板計算機，也可以是其它可以放在臉部進行通信的手持式電子裝置，其都在本發明保護範圍之內。優選地，所述發光模塊150還可以包括一個或多個可見光發光二極體(圖中未示出)，用於發射可見光，如紅光、綠光、黃光。藍光等可見光中的一種或多種，從而可以起到指示燈的作用。需要說明的是，所述可見 光發光二極體發射的可見光也會依次經帶通濾波片140和光學透鏡130被感光單元121探測到。所述紅外發光二極體151的波長範圍可以包括780nnT2500nm，優選地，所述紅外發光二極體151對應的波長是單頻波長，如850nm、910nm或940nm。實際中，所述紅外發光二極體151的發光波長多是以λ I為中心波長的波長段，如λ 1-Λ λ f λ 1+Λ λ I。當紅外發光二極體151發射的紅外光為發散光時，因此只有部分方向的紅外光能夠到達帶通濾波片140的表面。所述帶通濾波片140的帶通波長包括可見光波段以及與所述紅外發光二極體151對應的紅外光波段。其中，所述帶通濾波片140對應的紅外光的波段可以寬於、等於或窄於所述紅外發光二極體151的波段。具體地，所述帶通濾波片140與紅外光相對應的帶通波長包括入 2-Λ λ 2 λ 2+Λ λ 2，且 O < λ 2-λ I 彡 Λ λ 1+Λ λ 2。為了保證感光單元121能夠探測到有效的紅外光，本實施例中所述紅外發光二極體151發射的紅外光通過所述帶通濾波片140的透光率範圍包括2°/Γ98%，如2%、15%、45%、70% 或 98% 等。需要說明的是，所述環境光中的紅外光也可能通過所述帶通濾波片140，但是由於其強度可以通過紅外線的通過率來控制，最終可以使其強度控制在很小的範圍內，因此可以忽略不計。本實施例中發光模組150可以設置在圖像傳感器120周圍的任一方向上，由於紅外發光二極體151發射的紅外光強度有限，為了保證感光單元121檢測到的紅外光的強度不會太小，將紅外發光二極體151和帶通濾波片140投影到同一水平面上時，所述紅外發光二極體151與所述帶通濾波片140之間的距離範圍可以包括0. 05cnT3Cm，如0. 05cm、O. 5cm、1. 2cm、2cm 或 3cm 等。所述帶通濾波片140中與可見光波段相對應的部分與現有技術相同，在此不再贅述。所述光學透鏡130用於將光線聚斂，使感光單元121獲取更多的光信號，其具體結構對於本領域技術人員是熟知的，在此不再贅述。為使經過光學透鏡130後的光線較好地被圖像傳感器120的感光單元121接收，有效的將光信號轉換為電信號，每一光學透鏡120的光學中心與對應的所述感光單元121的感光中心在同一軸線上。所述圖像傳感器120既可以是CMOS圖像傳感器，也可以是CXD圖像傳感器，其不限制本發明的保護範圍。本實施例中所述圖像傳感器120不僅用於圖像檢測，而且還用於檢測所述紅外光和環境光中的可見光。具體地，在圖像傳感器120的像素區域可以設置一個或多個感光單元121。當感光單元121為多個時，所述感光單元121可以呈陣列式排布，以提高接收效率。所述感光單元121在探測到所述可見光和所述紅外光之後，會將獲取的光信號轉換為對應的電信號並發送給線路基板110，由線路基板110進行後續的信號處理。所述顯示屏200是觸摸式顯示屏，其既可以是IXD顯示屏，也可以是LED顯示屏。所述顯示屏200中的背光源210可以是側光式，也可以是直下式。需要說明的是，在本發明的其它實施例中，所述顯示屏200也可以是普通的非觸摸式顯示屏，此時當用戶使 用手持式電子裝置進行通信時，通過及時關閉背光源，能夠起到節省電能的作用。所述線路基板110可以是柔性線路板(FPC)，其接收感光單元121發送的電信號。一方面，所述線路基板110根據與所述紅外光相對應的電信號，獲取感光單元121接收到的所述紅外光的強度，當所述紅外光的強度小於或等於預設閾值時，判斷得知用戶正在進行通話，所述線路基板Iio控制關閉所述背光源210，以避免誤操作，且可以節省電能，從而實現紅外接近傳感器的功能。另一方面，所述線路基板110根據與所述可見光相對應的電信號，獲取感光單元121接收的所述可見光的強度，當所述可見光的強度小於或等於設定的下限值時，判斷得知環境光太弱，線路基板110會自動提高背光源210的亮度，以更加利於人眼的觀測，能夠保護人眼；當所述可見光的強度大於或等於設定的上限值時，判斷得知環境光較強，線路基板110會自動降低背光源210的亮度，以進一步節省電能。所述預設閾值、設定的下限值和設定的上限值可以為固定值，也可以由用戶隨時進行修改。本實施例在不改變手持式電子裝置功能的前提下，減少了電子器件的數量，節省了空間，降低了結構設計的難度，也簡化了製造的工藝步驟，最終降低了生產成本。實施例二參考圖3所示，本實施例提供了一種手持式電子裝置，其與圖2相比，所述帶通濾波片140位於圖像傳感器120上，光學透鏡130位於帶通濾波片140上，其餘均與實施例一相同。本實施例中首先對進入光學透鏡130表面的所有光都進行聚斂，然後再採用帶通濾波片140對紅外發光二極體151發射的紅外光以及環境光中的可見光之外的光進行過濾去除，但是最終感光單元121探測到的光信號與實施例一中相同。本實施例同樣省略了三合一光感測模組，同時將紅外接近傳感器和環境光檢測傳感器的功能集成在圖像傳感器模組中，實現了功能和設計上的高度集成，且簡化了結構設計難度，增加了電子 產品的可靠性，又減小了器件的佔用體積，最終降低了生產成本。雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而並非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1.一種圖像傳感器模組，其特徵在於，包括 線路基板； 位於所述線路基板上且與所述線路基板電連接的圖像傳感器，所述圖像傳感器包括感光單元； 光學透鏡，位於所述圖像傳感器上方，且光學透鏡的光學中心與所述感光單元的感光中心在同一軸線上； 發光模塊，位於所述圖像傳感器周圍的線路基板上，包括紅外發光二極體，用於發射紅外光； 帶通濾波片，位於所述光學透鏡上方或者位於所述光學透鏡與所述圖像傳感器之間，用於使所述紅外光和環境光中的可見光透射進入所述光學透鏡； 所述感光單元用於檢測所述可見光和所述紅外光，將獲取的光信號轉換為電信號後發送給線路基板。
2.如權利要求1所述的圖像傳感器模組，其特徵在於，所述紅外光的波長範圍包括ΥβΟηπΓ^δΟΟηηι。
3.如權利要求2所述的圖像傳感器模組，其特徵在於，所述紅外光的波長為850nm或91Onm 或 940nm。
4.如權利要求1所述的圖像傳感器模組，其特徵在於，所述發光模塊還包括可見光發光二極體，用於發射可見光。
5.如權利要求1所述的圖像傳感器模組，其特徵在於，所述圖像傳感器為CMOS圖像傳感器或CXD圖像傳感器。
6.如權利要求1所述的圖像傳感器模組，其特徵在於，所述紅外發光二極體的發光波長包括λ1_Δλ1 λ 1+Δ λ I,所述帶通濾波片的帶通波長包括λ 2_Δ λ 2 λ2+Δλ2,且 λ 2_ λ I ^ Δλ1+Δλ2。
7.如權利要求1或6所述的圖像傳感器模組，其特徵在於，所述紅外發光二極體發射的紅外光通過所述帶通濾波片的透光率範圍包括29Γ98%。
8.如權利要求1所述的圖像傳感器模組，其特徵在於，所述紅外發光二極體與所述帶通濾波片之間的距離範圍包括0. 05cnT3cm。
9.一種手持式電子裝置，其特徵在於，包括如權利要求1至7中任一項所述的圖像傳感器模組和顯示屏，所述顯示屏包括背光源，所述背光源連接所述線路基板，所述線路基板根據與所述可見光對應的電信號調節所述背光源的亮度，並根據所述紅外光對應的電信號控制關閉所述背光源。
10.如權利要求9所述的手持式電子裝置，其特徵在於，當所述紅外光的強度小於或等於預設閾值時，所述線路基板控制關閉所述背光源。
11.如權利要求9所述的手持式電子裝置，其特徵在於，所述手持式電子裝置為手機或平板計算機。
全文摘要
一種圖像傳感器模組和手持式電子裝置。所述圖像傳感器模組包括線路基板；包括感光單元的圖像傳感器；光學透鏡，位於圖像傳感器上方且其光學中心與感光單元的感光中心在同一軸線；發光模塊，位於圖像傳感器周圍的線路基板上，包括紅外發光二極體；帶通濾波片，位於光學透鏡上方或者位於光學透鏡與圖像傳感器之間，用於使紅外光和環境光中的可見光透射進入光學透鏡；感光單元檢測可見光和紅外光，將獲取的光信號轉為電信號後發送給線路基板。所述手持式電子裝置包括圖像傳感器模組和顯示屏，顯示屏包括背光源，線路基板根據與可見光對應的電信號調節背光源的亮度，並根據紅外光對應的電信號控制關閉背光源。本發明可減小器件體積，降低生產成本。
文檔編號H04N5/335GK103066087SQ201210560309
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者楊慎傑, 李翔 申請人:格科微電子(上海)有限公司