[发明专利]用于飞行时间测量的光学传感器模块和用于制造光学传感器模块的方法

说明书

用于飞行时间测量的光学传感器模块包括布置在载体(CA)中或载体上(CA)的光发射器(OE)、主检测器(MD)和参考检测器RD。光学传感器模块的不透明外壳具有由光屏障(LB)分隔开的第一腔室(C1)和第二腔室(C2)。外壳具有盖部分(CS)并且布置在载体(CA)上使得光发射器位于第一腔室(C1)内部，主检测器(MD)位于第二腔室(C2)内部并且参考检测器(RD)位于第一腔室(C1)外部。此外，盖部分(CS)的主表面(MS)的位置与载体(CA)相对。光发射器(OE)布置并且配置成通过盖部分(CS)中的第一孔(A1)发射光，并且主检测器(MD)布置和配置成检测通过盖部分(CS)中的第二孔进入第二腔室(C2)的光。参考路径(RP)建立在光学传感器模块内部的光发射器(OE)和参考检测器(RD)之间，并且由盖部分(CS)的主表面和载体(CA)限制。另外，提出了用于制造飞行时间测量的光学传感器模块的方法。

描述

本发明涉及光学传感器模块和用于制造光学传感器模块的方法，特别是用于飞行时间测量的传感器模块。

用于飞行时间(TOF)测量的光学传感器可应用于各种距离测量系统。示例包括相机自动对焦辅助系统，用于车辆的停车辅助系统以及用于自动驾驶车辆的控制或监控系统。TOF传感器通常被实施到包括高度适应的传感器封装的专用传感器模块中。例如，TOF传感器模块通常需要光学参考路径和测量路径，以便准确地检测光发射的时间戳和反射光(例如，激光束)的到达。用于TOF的光学传感器模块通常包括单个的单光子雪崩二极管(SPAD)或SPAD的阵列，作为其主要光学检测器。为了实现高时间测量精度，除了测量SPAD之外，还可以使用参考SPAD或参考SPAD阵列。

主检测器和参考检测器的组合可以支持双差分测量原理。能够测量光源驱动器的电信号和参考检测器之间的时间延迟以及光源驱动器的电信号和主测量检测器之间的延迟。将两个结果相减得到飞行时间值并且易于取消驱动器电路、光源和读出电路的响应时间的系统误差。

TOF传感器中的双差分测量原理通过将参考检测器与主检测器光学分离来支持，以便防止在测量检测器处检测到基于串扰的参考信号。通常希望保持传感器模块紧凑并且减小其形状因数。然而，另一方面，光学传感器模块的设计不应该用紧凑尺寸来换取准确度，准确度还取决于限定的参考路径和不期望的光学串扰的减少。因此，本领域需要解决这些问题的替代包装概念。

本发明的目的是提供用于时间飞行测量的光学传感器模块和用于制造该光学传感器模块的方法，这有助于紧凑的形状因子和改进的精度。

这些目标是通过独立权利要求的主题实现的。进一步的扩展和实施例在从属权利要求中描述。

应当理解，参照任何一个实施例描述的任何特征可以单独使用，或者与下文描述的其他特征结合使用，并且还可以与任何其他实施例的一个或更多个特征、或者实施例的任何其他组合结合使用，除非明确地描述为替代方案。此外，在不偏离如所附权利要求中限定的光学传感器模块和制造光学传感器模块的方法的范围的情况下，也可以采用下面未描述的等同和修改。

在至少一个实施例中，用于时间飞行测量的光学传感器模块包括光发射器、主检测器以及布置在载体中或载体上的参考检测器。

例如，光发射器包括具有可见光、红外光或紫外光谱发射的光源，例如激光器、激光二极管或发光二极管。相应地，主检测器和参考检测器对由光发射器发射的辐射敏感。检测器的示例包括光学二极管、雪崩二极管(诸如单光子雪崩二极管(SPAD))或任何其他类型的CMOS光电传感器。此外，检测器可以布置成线性或二维阵列，例如SPAD阵列。

通常，光发射器、主检测器和参考检测器是集成部件，或集成电路的一部分，并且可以通过额外的电子电路来补充，用于对其进行连接和操作。载体可以是衬底外壳的一部分并且包括相同的材料，或者是例如印刷电路板或衬底。一些光源可以配备有光源驱动器，该光源驱动器能够外部连接，或者集成到集成电路中，作为用于对上文所提到的进行连接和操作的额外电子电路的一部分。