[发明专利]辐射传感器

说明书

技术领域

本发明涉及辐射传感器、组合的邻近和环境光传感器以及包括这种辐射传感器或者组合的邻近和环境光传感器的移动通信设备。

背景技术

环境光传感器典型地(例如，与照相机模块图像传感器相比)包括相对少量(例如，10×10阵列)的曝光敏感像素，以用于提供环境光水平的指示。由于环境光传感器不必能够捕获清晰的图像，所以仅需要少量的像素。环境光传感器在许多应用中使用，这些应用包括移动通信设备(诸如移动电话和PDA)、膝上式电脑、台式电脑、网络照相机等。

邻近传感器典型地包括辐射源和对应的检测器，该检测器也包括相对少量的曝光敏感像素。邻近感测通过以下实现：从辐射源发射光；捕获由物体反射回到检测器的光；以及处理所反射的光以确定物体的邻近。邻近传感器也在许多应用中使用，这些应用包括移动通信设备和车辆停放传感器。

环境光传感器和邻近传感器典型地形成在具有单独的传感器窗口的单独的芯片上。因此，当它们两者在单个设备中一起使用时，单独的环境光传感器和邻近传感器具有单独的占用面积，并且要求在设备外壳中的单独的传感器窗口。

发明内容

本公开的第一方面提供了一种辐射传感器，包括：一个或者多个第一像素和一个或者多个第二像素；设置在第一像素和第二像素之上并且具有第一视场的第一光学元件；以及设置在一个或者多个第二像素之上并且具有第二视场的第二光学元件，该第二光学元件定位在第一光学元件与一个或者多个第二像素之间，其中第一视场基本上比第二视场窄，并且基本上位于第二视场内。

典型地，第一光学元件定位在第二光学元件的视场内。

优选地，第一像素和第二像素形成在共同的衬底上。更优选地，第一像素和第二像素为同一像素阵列的部分。在一个实施例中，一个或者多个第一像素与一个或者多个第二像素邻近。这些特征最小化了辐射传感器的占用面积。这例如在空间有限的移动通信设备的设计中是有利的。

一个或者多个第一像素的视场基本上由所述第一像素元件决定，而第二像素的视场(或者组合的所有第二像素的视场)基本上由所述第二光学元件决定。因此，第一像素和第二像素可以用于要求不同视场的不同功能。例如但是并非排它的，根据本公开的第一方面的辐射传感器与辐射源(辐射源可以设置在与第一像素和第二像素相同的封装中，或者设置在单独的封装或单独的封装隔间中)组合时可以用作组合的辐射和邻近传感器。

典型地，第一光学元件和/或第二光学元件包括一个透镜、多个透镜或者折射性光学元件。

优选地，第一光学元件与第二光学元件之间的最短距离基本上等于第一光学元件的焦距。在该情况中，一个或者多个第二像素对第一光学元件的出射光瞳进行成像。这样，一个或者多个第二像素对第一视场内的入射在传感器上的光进行成像，就像基本上省略了第一光学元件一样。即，最小化了第一光学元件对由一个或者多个第二像素检测到的光水平的影响。

附加地或者备选地，第二光学元件与一个或者多个第二像素中的一个之间的最短距离小于第一光学元件与所述第二像素之间的最短距离。

在一个优选的实施例中，一个或者多个第二像素包括感测表面，并且第二光学元件形成在一个或者多个第二像素的感测表面上。

典型地，辐射吸收滤波器设置在第二光学元件与一个或者多个第二像素之间。这最小化了由第二像素检测到的带内环境辐射，从而最小化了散粒噪声。

典型地，第二光学元件包括回流的(reflowed)光阻剂。这是有利的，因为第二光学元件的制造可以被集成到现有的像素制造工艺中。

在一个实施例中，第二光学元件具有露出的凸面。第二光学元件可以包括一个或者多个露出的凸面，以用于将辐射汇聚到一个或者多个第二像素中的相应一个上。

在一个优选的实施例中，第二视场具有基本上在25°到45°之间的半角。

典型地，第二光学元件包括显微透镜。

优选地，该传感器包括多个第一像素。

附加地或者备选地，该传感器包括多个第二像素。在该情况中，第二光学元件可以包括多个透镜状元件。每个透镜状元件可以被设置在相应的第二像素之上。优选地，每个相应的透镜状元件的主光轴相对于每个相应的第二像素的主光轴偏移。典型地，透镜状元件是显微透镜。优选地，第一透镜状元件的视场与第二透镜状元件的视场交叠。

第一光学元件典型地具有露出的凸面。

在一个优选实施例中，第一光学元件安装在第一像素和第二像素之上。在该情况中，第一光学元件典型地安装在基本上透明的底座上。