本技术涉及电子,尤其涉及一种tof传感模组及电子设备。
背景技术:
1、通常,电子设备的正面会内置有接近光传感器,通过接近光传感器实现物体是否接近电子设备进行检测,能够实现通话时灭屏,避免误操作。电子设备中还设置有飞行时间(time of flight,tof)传感器,tof传感器被广泛地应用于三维(3dimensions,3d)成像技术中。tof传感器的工作原理是向物体连续发射红外光,当红外光被物体反射回传感器后,传感器可以根据发射和接收的时间差计算出传感器与物体之间的距离,能够实现3d人脸解锁等功能。
2、然而,接近光传感器和tof传感器在电子设备中独立设置,占据电子设备内部较多的空间。
技术实现思路
1、本技术提供了一种tof传感模组及电子设备,可以有效地节省传统的接近光传感器中的光源,减少使用的器件,节省电子设备的内部空间,降低设计复杂度。
2、第一方面,提供了一种tof传感模组,该tof传感模组包括光源,用于向目标物体发射第一红外光和第二红外光;驱动控制单元,与所述光源的控制端连接,用于在所述电子设备使用tof功能的情况下,驱动所述光源向所述目标物体发射所述第一红外光;所述光源的控制端还连接接近光的接收传感器,所述接收传感器用于在所述电子设备使用接近光功能时,驱动所述光源向所述目标物体发射所述第二红外光。
3、其中,第一红外光为满足tof功能所需的红外光,例如tof传感模组中的光源可以是led或激光管(例如激光二极管或vcsel),通过光源发射高频调制后的脉冲光,频率可以达到1000mhz左右、波长800nm-1000nm附近的红外光,且tof所需的红外光还具有高峰值功率。
4、其中,上述第二红外光为满足接近光功能所需的红外光,例如通过光源中的vscel发射近红外光谱波段的红外光,例如波长为780nm、850nm、940nm的红外光脉冲。
5、其中,tof功能包括但不限于3d人脸解锁功能、背景虚化功能、hdr图像采集功能等。上述接近光功能包括但不限于通话自动熄灭屏幕功能、口袋模式自动锁屏防误触功能等。
6、上述第一红外光到达目标物体后被反射的红外光,可以被tof传感模组的接收端模组接收,并通过获取目标物体不同位置反射的红外光的飞行往返时间,得出电子设备与目标物体不同位置之间的距离,从而可以产生深度信息,生成对应的图像信息,辅助手机实现如3d人脸解锁,景深判断等tof功能。
7、上述第二红外光达到目标物体被反射的红外光,可以被接近光的接收传感器接收,并通过计算得出手机与目标物体的距离,从而来确定电子设备附近是否有物体靠近,以实现通话时灭屏等接近光功能。
8、以上可以看出,本技术实施例提供的tof传感模组,通过复用tof传感模组中的光源,利用tof传感模组中的光源分别为tof功能和接近光功能提供红外光,无需改变原有的tof sensor的接收端模组的内部结构和原有的p sensor的内部结构,就能够实现tof功能和接近光功能,并且能够节省原来的接近光传感器中的光源器件,降低了设计的复杂度,有利于简化器件的结构,节省了硬件成本和电子设备的空间,且易于实现。
9、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述驱动控制单元包括第一控制端口,所述接收传感器包括第二控制端口。
10、所述光源的控制端分别与所述第一控制端口和所述第二控制端口连接;在所述电子设备使用tof功能的情况下,所述第一控制端口输出第一驱动信号,以驱动所述光源发射所述第一红外光,所述第二控制端口处于高阻状态;在所述电子设备使用接近光功能的情况下,所述第一控制端口处于高阻状态,所述第二控制端口输出第二驱动信号,以驱动所述光源发射所述第二红外光。
11、通过控制第一控制端口和第二控制端口的输出状态,在使用tof功能时,通过光源为tof功能提供红外光,并使第二控制端口处于高阻状态,即第二控制端口不输出第二驱动信号,在使用接近光功能时,通过光源为接近光功能提供红外光,并使第一控制端口处于高阻状态,即第一控制端口不输出第一驱动信号,从而有效地实现对光源的分时复用。
12、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述光源包括激光器,所述激光器的阴极为所述光源的控制端,所述激光器的阳极与供电电源连接。
13、通过激光器能够高效地实现红外光的发射和控制。
14、上述激光器包括但不限于为垂直腔面发射激光器(vertical cavitysurfaceemitting laser,vcsel),上述vcsel的阴极分别与上述驱动控制单元的第一控制端口和上述接收传感器的第二控制端口电连接。
15、上述激光器还可以是边缘发射激光器(edge emitting laser,eel)等其他类型的激光器。
16、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述驱动控制单元包括驱动芯片(driveric);所述驱动芯片与所述电子设备的处理器连接,用于根据所述处理器输出的第一控制信号输出第一驱动信号;
17、所述处理器还连接所述接收传感器,所述接收传感器还用于根据所述处理器输出的第二控制信号输出第二驱动信号。
18、通过driver ic输出第一驱动信号以驱动激光器发出调制后的光信号,例如发出高调制频率和高峰值功率的第一红外光。
19、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述tof传感模组还包括接收端模组,所述接收端模组用于对目标物体反射第一红外光的数据进行接收和分析,得到所述目标物体多个位置的距离信息;
20、所述接收传感器还用于对目标物体反射第二红外光的数据进行接收和分析,得到目标物体与电子设备的距离信息。
21、上述接收端模组可以包括tof sensor。上述tof sensor可以实现对目标物体反射第一红外光的数据进行分析,进而得到目标物体多个位置的距离信息,或者得到目标物体的图像信息,并且,tof sensor还可以将得到的图像信息回传至处理器,由处理器根据目标物体的图像信息来执行3d人脸解锁等控制。
22、上述p sensor可以实现对目标物体反射第二红外光的数据进行分析,进而得到目标物体与手机的距离信息,并将得到的目标物体与手机的距离信息回传至处理器,由处理器对目标物体是否接近电子设备进行判断并基于判断结果执行控制电子设备相应的动作。
23、即通过tof传感模组可以获取到距离信息,并基于得到的距离信息进行判断并根据判断结果控制电子设备执行相应的操作。
24、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述光源包括第一发光区域和第二发光区域;所述第一发光区域的阳极与所述第二发光区域的阳极共接,并连接供电电源;所述第一发光区域的阴极与所述驱动控制单元连接,所述第二发光区域的阴极与所述接收传感器连接。
25、由于p sensor与diver ic共用激光器的阴极,因此在光源10a发射第一红外光时,p sensor连接激光器的线路增加了tof传感模组的等效电容,这可能会导致激光器发射的激光的上升时间(rise time,tr)和下降时间(fall time,tf)增加,从而引起电路的lc震荡,影响红外光的发射和接收效果。
26、将第一发光区域和第二发光区域的阳极共同连接在一起,并连接同一个供电电源,阴极分开连接,即第一发光区域的阴极连接tof传感模组的驱动控制单元的控制端口,第二发光区域的阴极连接接近光的接收传感器的控制端口,使得tof传感模组能够通过驱动控制单元控制第一发光区域发射第一红外光,能够通过p sensor控制第二发光区域发射第二红外光。
27、由于不同的发光区域用于不同功能的提供红外光,因此本实施例提供的tof传感模组可以同时实现tof功能和接近光功能。即处理器可以控制的驱动控制单元10b的第一控制端口ld out输出第一驱动信号的同时,控制上述接收传感器1022的第二控制端口p out输出第二驱动信号,以使第一发光区域10a1发射第一红外光的同时,第二发光区域10a2发射第二红外光。且避免增加了tof系统的等效电容,提升了tof性能。
28、在第一方面的一种可能的实现方式中,所述光源包括vscel阵列;所述vscel阵列中的vscel划分为所述第一发光区域对应的vscel和所述第二发光区域对应的vscel。
29、在第一方面的一种实现方式中,所述第一发光区域对应的vscel的数量大于所述第二发光区域对应的vscel的数量。
30、由于tof功能所需的红外光的光线数量大于接近光功能所需的红外光的光线数量,因此对于vscel阵列的第一发光区域和第二发光区域进行划分时,可以设置第一发光区域对应的vscel的数量大于所述第二发光区域对应的vscel的数量,以保证第一红外光和第二红外光能够满足要求。
31、需要说明的是,光源还可以设置有开窗区域,通过上述开窗区域发射激光,每一开窗区域下设置一个vscel。
32、第二方面,本技术实施例提供一种电子设备,包括如第一方面任意一项所述的tof传感模组,接近光的接收传感器,所述接收传感器与所述tof传感模组的光源连接;以及处理器,所述处理器分别与所述tof传感模组的驱动控制单元和所述接收传感器连接,用于在所述电子设备使用tof功能时,控制所述驱动控制单元驱动所述光源发射第一红外光,在所述电子设备使用接近光光源时,控制所述接收传感器驱动所述光源发射第二红外光。
33、上述处理器可以包括但不限于电子设备的片上控制系统(system on chip,soc)、ap(application processor)、sensor hub等处理器。
34、以上述处理器为sensor hub为例,通过sensor hub控制driver ic的第一控制端口的输出状态和p sensor的第二控制端口的输出状态。具体地,在电子设备使用tof功能时,sensor hub控制driver ic的控制端口输出能够驱动vcsel发射第一红外光的第一驱动信号(具体可以是脉冲调制信号或连续脉冲信号等),并控制p sensor的第二控制端口处于高阻状态,不输出第二驱动信号;在电子设备使用接近光功能时,sensor hub控制p sensor的第二控制端口输出能够驱动vcsel发射第二红外光的第二驱动信号,并控制driver ic的第一控制端口处于高阻状态,不输出第一驱动信号。
35、上述处理器能够根据电子设备使用的功能输出对应的控制信号来驱动光源为不同功能提供红外光,能够减少节省原来的接近光传感器中的光源器件,降低了设计的复杂度,有利于简化器件的结构,节省了硬件成本和电子设备的空间,且易于实现。
36、在第二方面的一种可能的实现方式中,所述光源包括第一发光区域和第二发光区域,所述处理器用于在所述电子设备使用tof功能时,输出控制信号至所述驱动控制单元,以使所述驱动控制单元驱动所述第一发光区域发射所述第一红外光;在所述电子设备使用接近光功能时,输出控制信号至所述接收传感器,以使所述接收传感器驱动所述第二发光区域发射所述第二红外光。
37、当电子设备需要使用tof功能时,处理器就可以通过驱动控制单元10b的第一控制端口输出第一驱动信号,以驱动第一发光区域中的vscel发射第一红外光,在需要使用接近光功能时,处理器可以控制接近光的接收传感器的第二控制端口输出第二驱动信号,以驱动第二发光区域中的vscel发射第二红外光。
38、tof功能和接近光功能可以同时工作,且避免增加了tof系统的等效电容,提升了tof性能。
1.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:
2.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括供电电源,
3.根据权利要求1或2所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括接收端模组,
4.根据权利要求1-3任一项所述的电子设备,其特征在于,
5.根据权利要求4所述的电子设备,其特征在于,
6.根据权利要求5所述的电子设备,其特征在于,
7.根据权利要求1-6任一项所述的电子设备,其特征在于,
8.根据权利要求1-7任一项所述的电子设备,其特征在于,
9.根据权利要求8所述的电子设备,其特征在于,
10.根据权利要求8或9所述的电子设备,其特征在于,
11.根据权利要求1-10任一项所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括处理器,
