光距传感装置及电子设备

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种光距传感装置及电子设备。

背景技术

光感器和距离传感器可以集成为光距传感器。其中，光感器可以根据外界环境的亮度，调整移动终端的屏幕亮度；距离传感器通过红外线或其他方式检测遮挡物与屏幕之间的距离，以便于用户操控移动终端。

为了提高检测的准确性，光距传感器需要检测更广角度的光线，即最终进入光距传感器的感光面的光线具有大角度范围。图1为相关技术中一种增大光距传感器的检测角度范围的结构示意图。如图1所示，环境光透过移动终端的盖板110和红外线油墨131入射至光距传感器121的感光面1211；其中，由靠近盖板边缘的部位，斜向入射至感光面1211的大角度光线200，由于倾斜角度过大，无法进入光距传感器121的感光面1211；因此，通过将光距传感器121向盖板110的方向移动，采用支撑结构对光距传感器121进行固定，并通过电连接线将光距传感器121电连接至移动终端的主板，以减小光距传感器121与盖板110之间的距离，使大角度光线200能够照射至感光面1211上。

但是，由于需要增加电连接线和支撑结构，光距传感器的安装结构复杂，增大了移动终端的空间布局难度，且成本较高。

发明内容

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供一种光距传感装置及电子设备，光距传感装置满足光距传感器接收光线的大角度范围需求，能够提升光距传感装置的性能，且结构简单，不占用电子设备的额外空间，成本较小。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供一种光距传感装置，应用在电子设备中，包括盖板和光距传感器组件，盖板包括相对的入光侧和出光侧，光距传感器组件设置在盖板的出光侧；

其中，盖板的出光侧的表面设有弧形槽，光距传感器组件的感光面朝向弧形槽，弧形槽用于将入射至其槽壁的光线传输至感光面。

如上所述的光距传感装置，可选的，弧形槽的槽壁的横截面形状为劣弧。

如上所述的光距传感装置，可选的，弧形槽的槽壁的横截面的圆心位于感光面上。

如上所述的光距传感装置，可选的，在盖板的厚度方向上，弧形槽与感光面正对设置。

如上所述的光距传感装置，可选的，弧形槽在感光面所在的平面上的投影，完全覆盖感光面。

如上所述的光距传感装置，可选的，该装置还包括滤光膜层，滤光膜层设于弧形槽内，且滤光膜层覆盖弧形槽的槽壁。

如上所述的光距传感装置，可选的，滤光膜层的表面与盖板的表面平齐；或者，滤光膜层的表面超出盖板的表面。

如上所述的光距传感装置，可选的，滤光膜层为红外线油墨层。

如上所述的光距传感装置，可选的，光距传感器组件包括光距传感器和电路板，光距传感器集成在电路板上，感光面位于光距传感器上。

另一方面，本发明提供一种电子设备，包括如上任一项所述的光距传感装置。

本发明提供的光距传感装置及电子设备，光距传感装置应用在电子设备中，电子设备的盖板的相对两侧表面分别为入光侧和出光侧，光距传感器组件设置在盖板的出光侧；环境光从盖板的入光侧射入，穿过盖板后照射到光距传感器组件的感光面上。通过在盖板的出光侧的表面开设弧形槽，弧形槽与光距传感器组件对应，光线穿过盖板照射至弧形槽的槽壁，通过弧形槽的槽壁对光线的汇聚作用，改变大角度入射光的光路，使大角度的入射光能够照射至光距传感器组件的感光面上，增大光距传感器组件检测的入射光的角度范围，提升光距传感装置的性能；并且，通过在盖板上开设弧形槽来增大光距传感器组件的检测角度范围，结构简单，不增加额外的占用空间，且成本小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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以简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例。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为相关技术中一种增大光距传感器的检测角度范围的结构示意图；

图2为相关技术中另一种增大光距传感器的检测角度范围的结构示意图；

图3为相关技术中第三种增大光距传感器的检测角度范围的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的光距传感装置的一种加工状态示意图；

图5为本发明实施例一提供的光距传感装置的一种结构图；

图6为本发明实施例一提供的光距传感装置的另一种结构图。

附图标记说明：

100-光距传感装置；200-大角度光线；

110-盖板；120-光距传感器组件；130-滤光膜层；140-匀光油墨；150-导光柱；

111-入光侧；112-出光侧；113-弧形槽；121-光距传感器；122-电路板；131-红外线油墨；

1211-感光面。

具体实施方式

为了增大光距传感器的检测角度范围，如图1所示，通过将光距传感器121向盖板110方向移动，缩小光距传感器121与盖板110之间的间距，使大角度入射光能够照射至光距传感器121的感光面1211上。

通常情况下，光距传感器121设置在电子设备内的主板上。如图1中所示，光距传感器121向盖板110移动后，其无法直接固定在主板上，因此，需要在光距传感器121和主板之间设置支撑结构，将光距传感器121支撑在主板上，支撑结构同时可以将光距传感器121电连接在主板上，或者，另外设置连接线路电连接光距传感器121和主板；也可以通过支撑结构将光距传感器121固定在电子设备内的其他部位，通过连接线路实现光距传感器121与主板的电连接。

然而，由于需要另外设置支撑结构和连接线路，光距传感器121的安装结构比较复杂，且占用空间较多，增大了电子设备的内部空间布局难度，并且，增大了安装光距传感器121的成本。

需要说明的是，大角度入射光是指斜向入射至光距传感器121的感光面1211，且与感光面1211的轴线之间的夹角较大的光线。以入射至感光面1211的光线与感光面1211的轴线的夹角范围为0°-40°为例，大角度入射光可以是指与感光面1211的轴线的夹角在35°-40°之间的光线，以下不再赘述。

图2为相关技术中另一种增大光距传感器的检测角度范围的结构示意图。如图2所示，相关技术中，还可以通过在红外线油墨131上再印刷一层匀光油墨140，匀光油墨140可以分散光线，使光线进行漫反射，改变光线的传播方向，使入射的大角度入射光改变光路，进入光距传感器121的感光面1211。

图3为相关技术中第三种增大光距传感器的检测角度范围的结构示意图。如图3所示，相关技术中，还可以在红外线油墨131和光距传感器121之间设置导光柱150，导光柱150可以分散光线，通过导光柱150改变光线的传播方向，且光线在导光柱150内主要沿导光柱150的轴向竖直朝向光距传感器121传播，这样，通过导光柱150可以使大角度入射光改变光路，进入光距传感器121的感光面1211。

通过匀光油墨140或导光柱150改变大角度入射光的传播路径，虽然可以不用改变光距传感器121与盖板110之间的间距，无需额外设置光距传感器121的支撑结构及电连接结构；但是，由于增加了匀光油墨140和导光柱150，会增加安装光距传感器121的成本，且导光柱150增大了光距传感器121的安装空间。

有鉴于此，本发明实施例提供一种光距传感装置及电子设备，光距传感装置在不增加结构件、不增加成本的情况下，通过在盖板上开设弧形槽，通过弧形槽的微透镜效果，改变大角度入射光的光路，增大光距传感器121的检测角度范围。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图4为本发明实施例一提供的光距传感装置的一种加工状态示意图；图5为本发明实施例一提供的光距传感装置的一种结构图；图6为本发明实施例一提供的光距传感装置的另一种结构图。

如图4所示，本实施例提供一种光距传感装置100，该光距传感装置100应用于电子设备中，示例性的，电子设备可以为手机、平板电脑或智能穿戴设备等配备有光距传感装置的电子设备。

光距传感装置100包括盖板110和光距传感器组件120。盖板110可以为电子设备中的盖板110，以手机为例，盖板110可以为盖设在屏幕上的玻璃盖板，盖板110背离屏幕的一侧表面(即盖板110朝向用户的一侧表面)为其入光侧111，盖板110朝向屏幕一侧的表面(即盖板110朝向电子设备内部的一侧表面)为其出光侧112；光距传感器组件120位于电子设备内部，光距传感器组件120设置在盖板110的出光侧112。

电子设备外界的环境光从盖板110的入光侧111入射至电子设备内，其中，环境光穿过盖板110后由盖板110的出光侧112射出，并照射至光距传感器组件120的感光面1211。光距传感器组件120根据照射至其感光面1211的光线，检测环境光的亮度和障碍物与电子设备之间的距离，电子设备根据光距传感器组件120的检测结果，调节屏幕的亮暗情况。

具体的，电子设备可根据光距传感器组件120检测到的环境光亮度，调节屏幕的亮度；例如，若光距传感器组件120检测到的环境光亮度较高，则调亮屏幕；若光距传感器组件120检测到的环境光亮度较低，则调暗屏幕。另外，在光距传感器组件120检测到障碍物(例如人脸)离电子设备的屏幕很近时，例如人脸接近贴在屏幕上时，电子设备控制屏幕熄灭，以免用户在进行通话等操作时，误触屏幕上的虚拟按键，以免影响通话和手机的正常运行。

在实际应用中，存在光源位于屏幕的斜上方或侧方的情况，此时，光源发出的光线以大角度光线200的方式照射向光距传感器组件120；或者，障碍物(例如人脸)从屏幕的斜上方靠近屏幕时，从障碍物的表面返回的光线，也以大角度光线200的方式照射向光距传感器组件120。另外，以障碍物为人脸为例，由于人脸的表面为曲面，从人脸的表面返回的光线，以不同的角度向光距传感器组件120照射，其中必然存在大角度光线200。

为了提高光距传感器组件120检测的准确性，提高光距传感器组件120检测环境光亮度及障碍物与屏幕之间的距离的准确性，需增大光距传感器组件120的检测角度范围，使大角度光线200能够照射至光距传感器组件120的感光面1211上。

对此，如图4所示，本实施例中，盖板110的出光侧112的表面设置有弧形槽113，弧形槽113的位置大致与光距传感器组件120的位置相对应，光距传感器组件120的感光面1211朝向弧形槽113。

弧形槽113朝向盖板110的入光侧111凹陷，弧形槽113的槽壁为弧面，该弧面朝向盖板110的入光侧111凸起。从盖板110的入光侧111进入盖板110的环境光，穿过盖板110后到达弧形槽113的槽壁，通过弧形槽113的槽壁的微透镜效果，改变光线的传播路径，使光线汇聚向弧形槽113的槽口的中心区域照射；由于光距传感器组件120的感光面1211与弧形槽113的槽口对应，汇聚后的光线可集中照射至光距传感器组件120的感光面1211。

如图4所示，对于环境光中的大角度光线200，大角度光线200经过弧形槽113的槽壁后，大角度光线200的传播路径改变，从盖板110射出的光线与感光面1211的轴向之间的夹角变小，大角度光线200转变为小角度光线，可确保入射的大角度光线200能够进入光距传感器组件120的感光面1211。

通过在盖板110上设置弧形槽113来改变光线的传播路径，使大角度光线200能够进入光距传感器组件120的感光面1211，可增大光距传感器组件120的检测角度范围，提高光距传感器组件120的检测准确度。另外，无需调整光距传感器组件120与盖板110之间的距离，也无需额外增加结构件，光距传感装置100简单，不影响电子设备内的空间布局，且可节省光距传感装置100的成本。

示例性的，可以通过数控铣床(Computer Numerical Control，简称CNC)在盖板110的表面上加工该弧形槽113。

具体的，如图4所示，光距传感器组件120可以包括光距传感器121和电路板122，该电路板122可以为电子设备内的主板，即，光距传感器121集成在电子设备的主板上。示例性的，电路板122上设有焊盘，光距传感器121的一侧表面焊接在电路板122上，光距传感器121的另一侧表面为感光面1211，感光面1211朝向盖板110。

光距传感器121检测障碍物与屏幕之间的距离时，一般是通过电子设备向外发射特定波段的光线，该特定波段的光线照射至障碍物，再由障碍物反射至光距传感器121的感光面1211；通过检测障碍物反射的特定波段光线的能量，或者，检测特定波段光线由发射至返回感光面1211的时间，确定障碍物与屏幕之间的距离。

对此，如图5和图6所示，光距传感装置100还可以包括滤光膜层130，滤光膜层130设于弧形槽113内。环境光穿过盖板110照射至弧形槽113的槽壁后，穿过滤光膜层130照射至光距传感器121的感光面1211。

滤光膜层130主要用于透过特定波段的光线，而滤除其它波段的光线。通过滤光膜层130的滤光作用，使环境光中特定波段的光线主要透过滤光膜层130，进入光距传感器121的感光面1211，以使光距传感器121检测由障碍物反射的光线能量。

另外，电子设备内可以设置发射器，该发射器用于向外发射特定波段的光线。发射器可以位于盖板110的出光侧112，且发射器靠近光距传感器121设置，例如，发射器和光距传感器121均集成在电子设备内的主板上。

发射器发出的特定波段的光线透过滤光膜层130向外照射，特定波段的光线照射至障碍物后，由障碍物返回至电子设备，返回的特定波段的光线透过滤光膜层130，照射至光距传感器121的感光面1211上。

具体的，如图5所示，作为一种实施方式，滤光膜层130可以覆盖弧形槽113的槽壁，例如，通过移印技术，在弧形槽113的槽壁印刷一薄层滤光膜层130，这样，照射至弧形槽113的槽壁的入射光线，需要透过滤光膜层130向光距传感器121的感光面1211照射。

其中，滤光膜层130可以完全覆盖弧形槽113的槽壁，使得由弧形槽113的槽壁的各部位射出的光线均经过滤光膜层130的滤光作用，确保由障碍物反射的特定波段的光线，都能进入光距传感器121的感光面1211。

另外，由于滤光膜层130不影响光线的传输路径，在滤光膜层130能够有效滤除特定波段之外的光线的基础上，本实施例对滤光膜层130的厚度不进行具体限定。示例性的，如图6所示，可以通过常规印刷技术，在弧形槽113内填满滤光膜层130，即，滤光膜层130的表面可以与盖板110的表面平齐，或者，滤光膜层130的表面可以超出盖板110的表面。

以手机为例，盖板110朝向手机内部的一侧表面通常还设置有遮光层，盖板110的至少部分区域涂覆有遮光层，通过遮光层遮挡手机内部的结构。本实施例中，由于盖板110的弧形槽113内覆盖有滤光膜层130，滤光膜层130在起到滤光作用的同时，也可以遮挡内部结构，例如，遮挡光距传感器121。因而，盖板110上对应弧形槽113的部位可以不另外设置遮光层。

在实际应用中，通常通过红外光检测障碍物与电子设备的屏幕之间的距离。电子设备内设置的发射器通常为红外发射器，红外发射器发射的红外光照射至障碍物表面，障碍物将红外光反射回光距传感器121的感光面1211，通过光距传感器121检测反射的红外能量，判断障碍物与屏幕之间的距离。

因此，滤光膜层130可以为红外线油墨层，红外线油墨层印刷在弧形槽113内。红外发射器发射的红外光透过红外线油墨层向外照射，红外光照射至障碍物后，由障碍物反射回电子设备内，反射回的红外光透过红外线油墨层，照射至光距传感器121的感光面1211。

需要说明的是，滤光膜层130虽然能够过滤除特定波段的光线之外的其他光线，但不能完全滤除其他光线，因而，光距传感器121的感光面1211仍然能够接收到少量的环境光。以滤光膜层130为红外线油墨层为例，红外线油墨层例如能滤除98％的除红外光以外的其他光线，但由于光距传感器121仍能够接收到2％的自然光，且光距传感器121的检测灵敏度高，所以，可以精确判断环境光亮度。

继续参照图4，弧形槽113的槽壁将入射的环境光进行汇聚，汇聚后的光线需要照射至光距传感器121的感光面1211，因此，弧形槽113的槽壁的横截面形状可以为劣弧，这样，可确保经弧形槽113汇聚后的光线的汇集点位于弧形槽113以外，保证光距传感器121的感光面1211上能够接收到汇聚后的光线的光斑。

例如，经弧形槽113汇聚后的光线的汇集点位于盖板110的出光侧112和光距传感器121的感光面1211之间，或者，经弧形槽113汇聚后的光线的汇集点位于光距传感器121的另一侧。

在一种具体实施方式中，弧形槽113的槽壁的横截面的圆心，即弧面的横截面圆弧的圆心，位于光距传感器121的感光面1211上。这样，经弧形槽113汇聚后的光线的汇集点位于光距传感器121的感光面1211上，可保证大角度光线200能够照射至光距传感器121的感光面1211，光距传感器121的感光面1211能够接收到的光线的角度范围大，可提升光距传感器121的检测准确性。

以光距传感器121的感光面1211贴设在盖板110出光侧112的表面为例，弧形槽113的槽壁的横截面形状可以为半圆形，如此，弧形槽113的槽壁的横截面的圆心位于盖板110出光侧112的表面上。

继续参照图4所示，本实施例中，在一些实施例中，在盖板110的厚度方向上，弧形槽113可以与光距传感器121的感光面1211正对设置，即，弧形槽113的中心在光距传感器121的感光面1211上的投影，与感光面1211的中心重合。这样，从弧形槽113的周向边缘的各部位射出的光线，均可照射至光距传感器121的感光面1211；并且，光距传感器121的感光面1211上形成的光斑的中心位于感光面1211的中心。

在其他实施例中，在盖板110的厚度方向上，弧形槽113也可以稍微偏离光距传感器121的感光面1211设置，即，弧形槽113的中心在光距传感器121的感光面1211上的投影，与感光面1211的中心不重合。

以弧形槽113相对光距传感器121的感光面1211向一侧偏离为例，穿过盖板110照射至弧形槽113的两侧的大角度光线200，经弧形槽113的槽壁改变传播路径后，均以较小角度照射至光距传感器121的感光面1211，弧形槽113仍能够有效改变大角度光线200的传播路径，增大光距传感器121能够接收的光线角度范围，提升光距传感器121的检测准确性。

另外，由于弧形槽113与光距传感器121的感光面1211之间偏心设置，因而，光距传感器121的感光面1211上形成的光斑的中心也偏离感光面1211的中心。

通常的，光距传感器121的感光面1211上阵列排布由多个光学感应单元，光学感应单元又称为光学感应像素、感光像素或像素单元等，光学感应单元内可以设有光探测器，光距传感器121依靠这些光探测器接收和检测光能量。其中，每个光学感应单元内均应接收到光线，以保证光距传感器121的检测精度。

由于弧形槽113的槽壁对入射光线进行汇聚，以弧形槽113的槽口所在的平面，即盖板110的出光侧112的表面为例，汇聚后的光线在弧形槽113的槽口所在的平面形成的光斑面积，小于弧形槽113的槽口的面积。光距传感器121的感光面1211和盖板110的出光侧112的表面之间通常具有间隙，因此，汇聚后的光线在光距传感器121的感光面1211上形成的光斑面积可能更小。

为了使光距传感器121感光面1211上的每个光学感应单元均可以接收到光线，参照图4所示，本实施例中，弧形槽113在光距传感器121感光面1211所在的平面上的投影，可以完全覆盖感光面1211。根据光距传感器121与盖板110之间的间距，对弧形槽113的槽壁的横截面形状及弧形槽113的开口大小进行具体设计，以使经由弧形槽113的槽壁汇聚后的光线在光距传感器121的感光面1211上的光斑可覆盖每个光学感应单元。

本实施例提供的光距传感装置100，光距传感装置100应用在电子设备中，电子设备的盖板110的相对两侧表面分别为入光侧111和出光侧112，光距传感器组件120设置在盖板110的出光侧112；环境光从盖板110的入光侧111射入，穿过盖板110后照射到光距传感器组件120的感光面1211上。通过在盖板110的出光侧112的表面开设弧形槽113，弧形槽113与光距传感器组件120对应，光线穿过盖板110照射至弧形槽113的槽壁，通过弧形槽113的槽壁对光线的汇聚作用，改变大角度入射光的光路，使大角度的入射光能够照射至光距传感器组件120的感光面1211上，增大光距传感器组件120检测的入射光的角度范围，提升光距传感装置的性能；并且，通过在盖板110上开设弧形槽113来增大光距传感器组件120的检测角度范围，结构简单，不增加额外的占用空间，且成本小。

实施例二

本实施例提供一种电子设备，电子设备可以包括手机、平板电脑或智能穿戴设备等配备有光距传感装置的电子设备。其中，该电子设备包括实施例一中所述的光距传感装置100。

以电子设备为手机为例，结合图4所示，手机包括盖设在屏幕上的盖板110，盖板110包括相对的入光侧111和出光侧112，盖板110的出光侧112设有光距传感器组件120，光距传感器组件120包括光距传感器121和电路板122，电路板122例如为电子设备内的主板。

其中，盖板110出光侧112的表面设置有弧形槽113，弧形槽113与光距传感器121的感光面1211对应。环境光由盖板110的入光侧111照射至弧形槽113的槽壁，经过弧形槽113的槽壁后改变光线传播路径，照射至光距传感器121的感光面1211。

通过弧形槽113的槽壁的微透镜效果，改变大角度光线200的传播光路，使大角度光线200能够照射至光距传感器121的感光面1211，增大光距传感器121能够接收到的光线角度范围，提升光距传感器121的检测准确性。

其中，光距传感装置100的具体结构、功能以及原理，在实施例一中进行了详细描述，此处不再赘述。

可以理解的是，本实施例涉及的上、下、上方、下方、上部、下部、顶、底、顶端、底端、顶端面、底端面等指示方位的词语是基于装置或设备的安装使用状态的位置关系而言。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。