用于接近度檢測(cè)的光學(xué)傳感器裝置的制造方法
【專利摘要】光學(xué)傳感器裝置包括放置在發(fā)光器件(LE)和光電探測(cè)器(PD)之間的光屏障(B)。在本文中，發(fā)光器件(LE)和光電探測(cè)器(PD)布置在第一平面上并且被蓋子(C)覆蓋。光電探測(cè)器(PD)具有有源區(qū)(AZ)。光屏障(B)具有沿第一主軸(x)的長度L，第一主軸(x)平行于連接發(fā)光器件(LE)和光電探測(cè)器(PD)的中心的線。在本文中，長度(L)大于有源區(qū)(AZ)的尺寸。設(shè)計(jì)光屏障(B)以阻擋由發(fā)光器件(LE)發(fā)射的光，否則發(fā)光器件(LE)發(fā)射的光將被蓋子(C)通過鏡面反射的方式反射并且將到達(dá)光電探測(cè)器(PD)。設(shè)計(jì)光屏障(B)以使由發(fā)光器件(LE)發(fā)射并且在蓋子(C)的外表面上或上方散射的光穿過。
【專利說明】用于接近度檢測(cè)的光學(xué)傳感器裝置
[0001 ]本發(fā)明涉及用于接近度檢測(cè)的光學(xué)傳感器裝置。
[0002]光學(xué)接近度傳感器被廣泛用在電子設(shè)備如移動(dòng)電話或智能電話中用于檢測(cè)至人類頭部的接近度。這些傳感器經(jīng)常使用發(fā)光二極管特別是紅外發(fā)光二極管、以及光電探測(cè)器如光電二極管。當(dāng)接近目標(biāo)例如人類頭部靠近傳感器時(shí)，傳感器檢測(cè)由接近目標(biāo)例如人類頭部反射的光的量。接近度檢測(cè)可以用來觸發(fā)電子設(shè)備中的響應(yīng)，如關(guān)閉手機(jī)屏幕以節(jié)約電池電量。
[0003]因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，光學(xué)接近度傳感器被定位在例如設(shè)備蓋子的后面，所以出現(xiàn)的一個(gè)問題是光學(xué)串?dāng)_。這意味著光電探測(cè)器檢測(cè)直接來自發(fā)光二極管或來自例如設(shè)備蓋子的反射的光輸入。減少光學(xué)串?dāng)_的通常方法是設(shè)計(jì)光學(xué)裝置使得臨界點(diǎn)位于設(shè)備蓋子表面的外界。臨界點(diǎn)表征了距光學(xué)傳感器的距離，低于該距離，不可能進(jìn)行接近度檢測(cè)。通常，臨界點(diǎn)分布在空間中，并且不是無窮小的點(diǎn)。因此，這是可以發(fā)生的即存在僅僅位于設(shè)備的玻璃蓋子的外界、不可能進(jìn)行接近度檢測(cè)的區(qū)域。這意味著在該區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)物體不能被傳感器裝置可靠地檢測(cè)到。
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種針對(duì)用于接近度檢測(cè)的光學(xué)傳感器裝置的改進(jìn)的構(gòu)思以實(shí)現(xiàn)對(duì)靠近蓋子的物體的改進(jìn)的檢測(cè)，同時(shí)避免光學(xué)串?dāng)_。
[0005]該目的由獨(dú)立權(quán)利要求的主題來實(shí)現(xiàn)。另一些實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。
[0006]根據(jù)改進(jìn)構(gòu)思的光學(xué)傳感器裝置包括放置在發(fā)光器件和光電探測(cè)器之間的光屏障。發(fā)光器件和光電探測(cè)器布置在第一平面上并且被蓋子覆蓋。
[0007]光電探測(cè)器具有有源區(qū)。例如，有源區(qū)是光電探測(cè)器的對(duì)入射光敏感的區(qū)域，優(yōu)選地，是光電探測(cè)器頂部表面的部分。有源區(qū)可以例如是光電探測(cè)器頂部的圓形或矩形表面。用與連接發(fā)光器件和光電探測(cè)器的中心的線平行的方向表示第一主軸。光屏障具有沿第一主軸的尺度，其等于或大于(優(yōu)先地，大于)光電探測(cè)器的有源區(qū)的尺寸。
[0008]設(shè)計(jì)光屏障以阻擋由發(fā)光器件發(fā)射的光，否則發(fā)光器件發(fā)射的光將被蓋子通過鏡面反射的方式反射并且將通過這種方式到達(dá)光電探測(cè)器。優(yōu)選地，設(shè)計(jì)光屏障還阻擋由發(fā)光器件發(fā)射的并且否則將直接到達(dá)光電探測(cè)器的光。進(jìn)一步設(shè)計(jì)光屏障使由發(fā)光器件發(fā)射并且在蓋子的外表面上或上方散射的光穿過。
[0009]使得被蓋子反射的光線和在蓋子的外表面上或上方被散射的光線能夠分離的光屏障的設(shè)計(jì)是基于這樣的事實(shí):這兩種類型的光線本質(zhì)上屬于不同的路徑。擊中蓋子并且最終可以導(dǎo)致光學(xué)串?dāng)_的光線被蓋子通過鏡面反射的方式反射。后者被規(guī)定這樣的條件:反射光線必須位于由入射光線和在蓋子上入射點(diǎn)處的法線限定的入射平面內(nèi)，并且反射角等于相應(yīng)的入射角。另一方面，如果光被在蓋子的外表面上或上方的目標(biāo)散射，則反射光線不必位于入射平面內(nèi)，并且還可以具有任意的反射角。由于可以基于發(fā)光器件和光電探測(cè)器的位置和幾何結(jié)構(gòu)來確定鏡面反射的可能路徑，因此可以設(shè)計(jì)光屏障來阻擋包括來自蓋子的鏡面反射的光路，以及使包括在外表面上或上方的散射的光路穿過。
[0010]在此處以及在下文中，“光”一般表示電磁輻射。在優(yōu)先的實(shí)施例中，可以利用紅外輻射。通常蓋子可以屬于電子器件，光學(xué)傳感器裝置設(shè)置在其中。蓋子可以例如由透明材料制成，透明意指對(duì)由發(fā)光器件發(fā)射的光來說是基本上可穿透的。例如蓋子可以由玻璃或塑料材料制成。
[0011]在光學(xué)傳感器裝置的一些實(shí)施例中，有源區(qū)的尺寸由有源區(qū)的寬度來確定。據(jù)此，定義有源區(qū)的寬度為有源區(qū)在第一平面內(nèi)并且垂直于第一主軸的方向上的尺度。因此，在這樣的實(shí)施例中，光屏障沿第一主軸的尺度大于有源區(qū)關(guān)于垂直第一主軸的方向的寬度。在優(yōu)先的實(shí)施例中，光屏障的寬度(優(yōu)選地，光屏障沿垂直于第一主軸的方向的尺度)也大于有源區(qū)的寬度。在優(yōu)先的實(shí)施例中，光屏障的長度大于它的寬度。
[0012]在一些實(shí)施例中，設(shè)計(jì)光屏障使得形成細(xì)長的開口，在蓋子的外表面上或上方被散射的光可以通過細(xì)長的開口在光屏障周圍穿過。通過這樣的方式，這樣的光可以被接近目標(biāo)散射并且之后可以到達(dá)光電探測(cè)器。特別地，細(xì)長的開口可以由在光屏障和孔徑元件之間的間距形成。
[0013]在另外的實(shí)施例中，發(fā)光器件發(fā)射光進(jìn)入指定的體(發(fā)射體)。在這樣的實(shí)施例中，設(shè)計(jì)光屏障與發(fā)射體相交以便阻擋由發(fā)光器件發(fā)射的光，否則由發(fā)光器件發(fā)射的光將直接地或通過蓋子的鏡面反射的方式到達(dá)光電探測(cè)器。發(fā)射體的一些部分可以對(duì)應(yīng)于被蓋子鏡面反射的光線。類似地，發(fā)射體的一些部分可以對(duì)應(yīng)于光線不經(jīng)過鏡面反射的光路?？梢栽O(shè)計(jì)光屏障例如不與發(fā)射體的這樣的部分相交?？梢栽O(shè)計(jì)光屏障例如與發(fā)射體的這樣的部分相交。在優(yōu)選的實(shí)施例中，發(fā)光器件將光大部分發(fā)射進(jìn)入發(fā)射體，優(yōu)選地僅進(jìn)入發(fā)射體。例如發(fā)射體可以具有發(fā)射錐的形狀。
[0014]在光學(xué)傳感器裝置的一些實(shí)施例中，光屏障包括三維柱狀體。光屏障可以被機(jī)械地連接至蓋子或可以不被機(jī)械地連接至蓋子。在不同的實(shí)施例中，發(fā)光器件、光電探測(cè)器和光屏障布置在第一平面上，同時(shí)光屏障沿垂直于第一平面的方向延伸。柱狀體可以例如由光吸收材料制成。柱狀體的一種可能的形狀是例如立方體。另外的可能是例如具有一個(gè)或更多個(gè)傾斜側(cè)面的立方體，或者例如截棱錐。柱狀體的設(shè)計(jì)的其他可能是例如具有例如卵形的、橢圓形的或像露天運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的基面的棱柱或圓柱。對(duì)于發(fā)光器件和光電探測(cè)器的給定的布置和幾何結(jié)構(gòu)，可以例如使用光線追蹤模擬來找到柱狀體的形狀的最佳方案。
[0015]在根據(jù)光學(xué)傳感器裝置的改進(jìn)構(gòu)思的另外的實(shí)施例中，光屏障包括基本上二維的孔徑裝置。在這樣的實(shí)施例中，光屏障在平行于第一平面的孔徑平面中延伸?？讖窖b置包括對(duì)由發(fā)光器件發(fā)射的光來說可穿透的區(qū)域以及對(duì)于由發(fā)光器件發(fā)射的光來說不透明的其他區(qū)域。不透明的區(qū)域可以例如與這樣的光線的光路相交:否則將被蓋子的表面反射并且然后可能到達(dá)光電探測(cè)器。優(yōu)選地，孔徑裝置的不透明區(qū)域吸收擊中它的大部分光。
[0016]在一些包括基本上二維的孔徑裝置的實(shí)施例中，孔徑平面位于第一平面和蓋子之間。在這樣的實(shí)施例中，光屏障可以例如被設(shè)計(jì)成傳感器裝置的模塊屏蔽(module shield)的部分。模塊屏蔽是具有這樣的區(qū)域的接近度傳感器的封裝的一種形式:由發(fā)光器件發(fā)射的光可以通過這樣的區(qū)域離開或者進(jìn)入光學(xué)傳感器裝置。模塊屏蔽可以例如由具有或者不具有涂層的金屬或塑料制成。根據(jù)光學(xué)傳感器裝置的改進(jìn)的構(gòu)思，設(shè)計(jì)模塊屏蔽中開口區(qū)域的形式使得光線可以離開模塊屏蔽、被接近目標(biāo)散射并且再次進(jìn)入傳感器裝置，同時(shí)在裝置的蓋子處將被鏡面反射的光線被模塊屏蔽的不透明區(qū)域阻擋。優(yōu)選地并且特別地，這通過在孔徑裝置邊緣上的細(xì)長的開口來實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)的散射光線可以通過細(xì)長的開口進(jìn)入并且離開傳感器裝置，特別地，朝向傳感器裝置的頂部進(jìn)入并且離開傳感器裝置。特別地，細(xì)長的開口可以由在光屏障和模塊屏蔽的剩余部分之間的透明區(qū)域形成。
[0017]在光屏障包括基本上二維的孔徑裝置的其他實(shí)施例中，孔徑裝置包括一層不透明材料，特別地，不透明材料是墨。這樣的不透明材料沉積在蓋子的內(nèi)表面和/或外表面上。在這樣的實(shí)施例中，孔徑裝置的用來阻擋光的區(qū)域被不透明材料覆蓋，而孔徑裝置的用來穿過光的區(qū)域不覆蓋不透明材料。
[0018]上文以及下文中，術(shù)語“基本上二維的”說明了這樣的事實(shí):構(gòu)建在第三方向上具有精確零延伸的嚴(yán)格二維的孔徑裝置是不可能的。例如，即使是在蓋子上的一層墨在第三方向上也具有一定的延伸。如果孔徑裝置被稱為“二維的”孔徑裝置，則在上述意義上，這必須理解為“基本上二維的”。
[0019]在光學(xué)傳感器裝置的一些實(shí)施例中，發(fā)光器件包括例如發(fā)光二極管或激光器。特別地，設(shè)計(jì)例如包括紅外發(fā)光二極管或紅外激光器的發(fā)光器件來發(fā)射紅外光。
[0020]在數(shù)個(gè)實(shí)施例中，光電探測(cè)器包括光敏二極管、電荷耦合元件CCD或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS部件。選擇光電二極管、CCD或CMOS部件的靈敏度范圍使得由發(fā)光器件發(fā)射的光的光譜的至少一部分可以被光電探測(cè)器檢測(cè)到。在優(yōu)先的實(shí)施例中，光電探測(cè)器對(duì)紅外輻射例如近紅外范圍中的輻射靈敏。
[0021]在光學(xué)傳感器裝置的一些實(shí)施例中，發(fā)光器件和/或光電探測(cè)器包括透鏡。包括透鏡的發(fā)光器件例如發(fā)光二極管可能特別適合應(yīng)用在光學(xué)傳感器裝置中，因?yàn)橥哥R可以例如使得能夠更精確地限定發(fā)光器件的發(fā)射體(特別地，發(fā)射錐)。相應(yīng)地，安裝在光電探測(cè)器中的透鏡使得能夠更精確地限定光電探測(cè)器的探測(cè)體(特別地，探測(cè)錐)。因此，當(dāng)定義光學(xué)傳感器裝置的臨界點(diǎn)時(shí)，包括透鏡的發(fā)光器件和/或光電探測(cè)器可以例如提高精確度。
[0022]在一些實(shí)施例中，光學(xué)傳感器裝置(特別地，發(fā)光器件和/或光電探測(cè)器)被安裝在印刷電路板PCB上。在光屏障包括三維柱狀體的實(shí)施例中，光屏障也可以例如被安裝在相同的PCB上?？紤]到光學(xué)傳感器裝置的裝配以及電連接的建立，這樣的實(shí)施例可能是有利的。
[0023]在數(shù)個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)傳感器裝置還包括發(fā)光器件和光電探測(cè)器。
[0024]在下文中，參考附圖通過示例性實(shí)施例的方式詳細(xì)解釋了本發(fā)明。
[0025]在附圖中:
[0026]圖1示出了用于接近度檢測(cè)的光學(xué)傳感器裝置的示例性實(shí)施例的頂視圖；
[0027]圖2示出了用于接近度檢測(cè)的光學(xué)傳感器裝置的示例性實(shí)施例的側(cè)視圖；
[0028]圖3示出了具有包括三維柱狀體的光屏障的光學(xué)傳感器裝置的示例性實(shí)施例；
[0029]圖4示出了具有包括基本上二維的孔徑裝置的光屏障B的光學(xué)傳感器裝置的示例性實(shí)施例；以及
[0030]圖5示出了具有包括基本上二維的孔徑裝置的光屏障B的光學(xué)傳感器裝置的另一示例性實(shí)施例。
[0031]圖1示出了根據(jù)改進(jìn)的構(gòu)思的用于接近度檢測(cè)的示例性光學(xué)傳感器裝置的頂視圖。傳感器裝置包括發(fā)光器件LE(優(yōu)選地，紅外發(fā)光二極管)以及光電探測(cè)器ro(例如電荷耦合元件CCD、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS部件或優(yōu)選地光電二極管)。這些傳感器部件安裝在印刷電路板PCB(PB)頂部，并且電連接至印刷電路板PCB(PB)。PCB(PB)定義了第一平面。第一主軸X指向從光電探測(cè)器PD至發(fā)光器件LE的方向。第二主軸y和第三主軸z垂直于第一主軸X，使得形成右手坐標(biāo)系。在本文中，坐標(biāo)系的實(shí)際選擇僅僅出于方便的目的而與技術(shù)無關(guān)，特別地，可以選擇不同的坐標(biāo)系。另外，光電探測(cè)器ro具有有源區(qū)AZ。有源區(qū)AZ是光電探測(cè)器ro的對(duì)入射光敏感的區(qū)域，特別地，位于光電探測(cè)器ro頂部。
[0032]光屏障B放置在光電探測(cè)器H)和發(fā)光器件LE之間。光屏障B包括沿第一主軸X、第二主軸y和第三主軸z延伸的三維的主體。在本文中，“三維的”意指不僅在例如由第一主軸X和第二主軸y形成的平面內(nèi)延伸，還沿第三方向(特別地，沿第三主軸z)有相當(dāng)大的延伸。例如，光屏障B沿第三主軸z的延伸可以等于或優(yōu)先地大于發(fā)光器件LE和/或光電探測(cè)器PD沿第三主軸z的延伸。光學(xué)傳感器裝置被蓋子C覆蓋，蓋子C在該附圖中未示出(參見附圖2)。優(yōu)選地，蓋子C對(duì)由發(fā)光器件LE發(fā)射的光來說是透明的(優(yōu)先地，對(duì)紅外光來說是透明的)，并且例如由玻璃或塑料制成。
[0033]光屏障B、發(fā)光器件LE和光電探測(cè)器的物理尺寸相對(duì)彼此來說不是任意選擇的。事實(shí)上，光屏障的幾何結(jié)構(gòu)受其他部件以及它們的相對(duì)位置限制。選擇實(shí)際尺寸的方針是實(shí)現(xiàn)對(duì)接近物體(例如，具有低反射率的接近物體)的可靠檢測(cè)，并且同時(shí)減少光學(xué)串?dāng)_。另夕卜，在優(yōu)選的實(shí)施例中，光屏障B具有沿第一主軸X的尺度L，其大于有源區(qū)AZ的尺寸(優(yōu)選地，大于有源區(qū)AZ的寬度)。
[0034]蓋子C(參見附圖2)的內(nèi)表面IS或外表面OS的鏡面反射可以引起光學(xué)傳感器裝置中的光學(xué)串?dāng)_。鏡面反射是類鏡(mirror-like)反射，其中反射角等于入射角(經(jīng)典反射定律或Snell反射定律)。另一方面，接近物體和來自工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的黑色卡片組成了漫反射鏡，其在所有方向上散射光。針對(duì)這些觀察結(jié)果，光屏障B沿第二主軸y的尺度被制成很窄，事實(shí)上，窄到足以阻擋從發(fā)光器件LE至光電探測(cè)器H)的經(jīng)由內(nèi)表面IS和外表面OS的鏡面反射路徑。特別地，光屏障B的尺度被制成足夠窄以阻擋蓋子C(未示出)的內(nèi)表面IS或外表面OS反射的所有鏡面反射光線LI。
[0035]另外，光屏障B部分地阻擋發(fā)光器件LE的發(fā)射體(例如發(fā)射錐)。在某種意義上，光電探測(cè)器ro看不見來自發(fā)光器件LE的經(jīng)由直接光路或鏡面反射光路的光。然而，光屏障B僅僅(在沿第二主軸y的尺度上)窄到光線仍可以通過間接或漫散射光線在光屏障B的周圍穿過。在蓋子C的外表面OS上反射的光線仍可以到達(dá)光電探測(cè)器H)并且產(chǎn)生接近度檢測(cè)信號(hào)。
[0036]在操作中，發(fā)光器件LE朝向蓋子C發(fā)射或閃射光L1、L2的光線。如果接近物體(例如人類頭部)被放置在傳感器裝置的前面(即蓋子C的外表面OS的上方)，則光可以從物體被反射回蓋子C。如果光到達(dá)或者部分地到達(dá)光電探測(cè)器ro，則可以通過產(chǎn)生特征接近信號(hào)來指示接近情況。
[0037]如上所示，由于光屏障B沿第二主軸y的尺度窄，光屏障即且擋從發(fā)光二極管LE朝向光電探測(cè)器ro的直接或間接的光學(xué)反射路徑。然而，如果光被散射回到外表面os上或上方，則光線可以通過來自散射目標(biāo)τ(在附圖中用圓點(diǎn)指出)的散射的方式到達(dá)光電探測(cè)器PD。這使得能夠?qū)Ψ胖迷谏w子c的外表面OS上或外表面OS近距離處的物體進(jìn)行檢測(cè)。如果使用較寬的光屏障，例如還可以阻擋間接散射光并且不滿足上面所述的幾何限制的光屏障，則這樣的物體最終將不能被檢測(cè)到。
[0038]圖2示出了根據(jù)改進(jìn)的構(gòu)思的光學(xué)傳感器裝置的示例性實(shí)施例的側(cè)視圖。附圖示出了布置在由第一主軸X和第二主軸y限定的第一平面的傳感器部件。光屏障B被放置在PCB(PB)上，以通過直接發(fā)射或通過蓋子C的內(nèi)表面IS或外表面OS的反射減少發(fā)光器件LE和光電探測(cè)器ro之間的串?dāng)_。光屏障B沿第三主軸Z具有一定的尺度，其受設(shè)計(jì)考慮的限制。沿第三主軸Z的尺度的實(shí)際選擇是在減少串?dāng)_和檢測(cè)性能之間做平衡。因此，光屏障B可以與蓋子C連接或可以不與蓋子C連接。這可能是明智的:保持沿第三主軸z的尺度足夠小以保留屏障B和蓋子C之間的剩余間隙。如果對(duì)蓋子C進(jìn)行了某種暴力行為，則這可以防止傳感器裝置的損壞。另外，示出了被附接至蓋子C的外表面OS的測(cè)試目標(biāo)BC。
[0039]可以采用不同類型的發(fā)光器件LE。圖2中示出了紅外發(fā)光二極管，其頂部安裝有透鏡L。例如，透鏡L可以用來聚焦由發(fā)光器件LE發(fā)射的光，例如進(jìn)入緊湊的發(fā)射錐，使得串?dāng)_和發(fā)散變低以便大部分光線可以用來接近度檢測(cè)。
[0040]光電探測(cè)器PD與發(fā)光器件LE匹配，在某種意義上，光電探測(cè)器PD需要能夠檢測(cè)由發(fā)光器件LE發(fā)射的光的類型。在優(yōu)先的實(shí)施例中，發(fā)射是在近紅外范圍中，并且可以使用常規(guī)探測(cè)器，因?yàn)榇蟛糠殖Ｒ?guī)探測(cè)器在紅光和紅外范圍中是靈敏的。然而，為了進(jìn)一步改進(jìn)檢測(cè)，可以使用對(duì)紅外光具有更高靈敏度的探測(cè)器。可替選地，發(fā)射和檢測(cè)可以使用其他波長的光。僅僅是出于設(shè)計(jì)的原因而可以選擇紅外光，因?yàn)檫@種電磁輻射對(duì)肉眼是不可見的，并且相對(duì)容易實(shí)施。然而，一般原理也適用于其他波長的光，例如紫外光或可見光。
[0041]測(cè)試目標(biāo)BC可以是例如能夠反射的黑色卡片(優(yōu)選地，反射率為5%的黑色卡片)，其靠著蓋子C放置以模擬例如黑色頭發(fā)。這樣的黑色卡片測(cè)試目標(biāo)和相應(yīng)的測(cè)試條件已經(jīng)被工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。如果在標(biāo)準(zhǔn)化的條件下傳感器裝置產(chǎn)生接近信號(hào)，則傳感器裝置通過黑色卡片測(cè)試。測(cè)試涉及被限制低反射率的卡片，其模擬深色物體并且被定位在蓋子C的頂部、零距離處。
[0042]圖3以透視圖的方式示出了具有包括三維柱狀體的光屏障B的光學(xué)傳感器裝置的示例性實(shí)施例。在所示實(shí)施例中，孔徑元件A被安裝在距離第一平面的某距離處，分別在光電探測(cè)器H)和發(fā)光器件LE上方某距離處?？讖皆嗀具有像露天運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的開口。因此，在孔徑元件A和光屏障B之間形成細(xì)長的開口，由發(fā)光器件LE發(fā)射的光可以通過細(xì)長的開口離開傳感器裝置或者光可以從蓋子C上方進(jìn)入傳感器裝置，并且例如到達(dá)光電探測(cè)器H)。在本文中，光屏障B具有立方體的形狀并且被安裝在第一平面上，其具有沿第一主軸X、第二主軸y和第三主軸z的尺度。
[0043]另外，第一傾斜部件Fl和第二傾斜部件F2安裝在孔徑元件A的頂部上，并且將孔徑元件A機(jī)械地連接至光屏障B。第一傾斜部件Fl和第二傾斜部件F2意在例如在生產(chǎn)期間增加裝置的機(jī)械穩(wěn)定性，而不意在光學(xué)效果。特別地，其他實(shí)施例可以不包括這樣的部件。
[0044]在另外的實(shí)施例中(未示出)，柱狀體可以例如是具有例如橢圓形的、像露天運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的或卵形的底部的棱柱、截棱錐或圓柱的形狀。
[0045]圖4示出了具有包括基本上二維的孔徑裝置的光屏障B的光學(xué)傳感器裝置的示例性實(shí)施例。此處還示出了具有像露天運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的開口的孔徑元件A。陰影區(qū)域?qū)τ砂l(fā)光器件LE發(fā)射的光是不透明的。形成細(xì)長的開口的白色區(qū)域?qū)τ砂l(fā)光器件LE發(fā)射的光是透明的。為了更好的觀察，示出了發(fā)光器件LE和光電探測(cè)器H)的位置。光屏障B被放置在像露天運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的開口的中間，其在本實(shí)施例中具有矩形的形狀。
[0046]另外，光屏障B通過第一連接件Ml和第二連接件M2連接至孔徑元件A。第一連接件Ml和第二連接件M2不意在具有顯著的光學(xué)效果，而是導(dǎo)致提高的機(jī)械穩(wěn)定性。如圖4所示的孔徑裝置可以例如被實(shí)施為安裝在第一平面(特別地，在發(fā)光器件LE和光電探測(cè)器PD的上方)和蓋子C之間的模塊屏蔽。模塊屏蔽可以例如由具有涂層或不具有涂層的金屬或塑料制成。為了進(jìn)一步減少光學(xué)串?dāng)_，由陰影區(qū)域表示的光學(xué)不透明材料，優(yōu)先地具有低反射率。
[0047]圖5示出了具有包括基本上二維的孔徑裝置的光屏障B的光學(xué)傳感器裝置的另一示例性實(shí)施例。此處孔徑裝置也包括具有像露天運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的開口的孔徑元件A。陰影區(qū)域?qū)τ砂l(fā)光器件LE發(fā)射的光是不透明的。形成細(xì)長的開口的白色區(qū)域?qū)τ砂l(fā)光器件LE發(fā)射的光是透明的。為了更好的觀察，示出了發(fā)光器件LE和光電探測(cè)器PD的位置。光屏障B被放置在像露天運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的開口的中間，并且具有矩形的形狀。矩形代表了針對(duì)屏障B的最直接的設(shè)計(jì)之一，然而，實(shí)際設(shè)計(jì)并不限于此處所示的這一個(gè)。實(shí)際形狀可以例如從光線追蹤模擬獲得。
[0048]在所示的實(shí)施例中，孔徑裝置基本上被一層不透明材料例如墨覆蓋。不透明材料可以被印在、或者以可替選的方式沉積在蓋子C的外表面OS或優(yōu)選地內(nèi)表面IS上。代表孔徑元件A和光屏障B的不透明材料優(yōu)選地具有低反射率以進(jìn)一步避免光學(xué)串?dāng)_。適合的材料可以例如包括黑色油漆、墨、染料或塑料或金屬板。設(shè)計(jì)光屏障B(此處例如在像露天運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的開口中間的矩形區(qū)域)以阻擋由發(fā)光器件LE發(fā)射的這樣的光線:將在例如蓋子C的內(nèi)表面IS或外表面OS上被鏡面反射，并且將到達(dá)光電探測(cè)器H)。
[0049]關(guān)于圖3至圖5中描述的光學(xué)傳感器中的孔徑元件A的開口的形狀不限制于像露天運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的形狀。在其他實(shí)施例中，孔徑元件A具有例如多邊形的、矩形的、D形的、卵形的、圓形的、橢圓形的或由線段和/或弧段限定的另外的形狀。因此，在孔徑裝置中形成的細(xì)長的開口也具有各種相應(yīng)的形狀。
[0050]附圖標(biāo)記列表
[0051 ] LE發(fā)光器件
[0052]PD光電探測(cè)器
[0053]PB印刷電路板，PCB
[0054]x，y，z 主軸
[0055]AZ光電探測(cè)器的有源區(qū)
[0056]B光屏障
[0057]C蓋子
[0058]IS蓋子的內(nèi)表面
[0059]OS蓋子的外表面
[0060]L1，L2 光線
[0061]T散射目標(biāo)
[0062]L透鏡
[0063]BC測(cè)試目標(biāo)
[0064]A孔徑元件
[0065]F1，F(xiàn)2 傾斜部件
[0066]Ml，M2 連接件
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光學(xué)傳感器裝置，包括放置在發(fā)光器件(LE)和光電探測(cè)器(PD)之間的光屏障(B)，其中 -所述發(fā)光器件(LE)和所述光電探測(cè)器(PD)布置在第一平面上，并且被蓋子(C)覆蓋； -所述光電探測(cè)器(PD)具有有源區(qū)(AZ); -所述光屏障(B)具有沿第一主軸(X)的尺度(L)，所述第一主軸(X)平行于連接所述發(fā)光器件(LE)和所述光電探測(cè)器(PD)的中心的線，所述尺度(L)大于所述有源區(qū)(AZ)的尺寸；-所述有源區(qū)(AZ)的尺寸由所述有源區(qū)(AZ)的寬度確定，所述有源區(qū)(AZ)的寬度是所述有源區(qū)(AZ)在所述第一平面內(nèi)并且與所述第一主軸(X)垂直的方向上的尺度； -設(shè)計(jì)所述光屏障(B)以阻擋由所述發(fā)光器件(LE)發(fā)射的光，否則所述發(fā)光器件(LE)發(fā)射的光將被所述蓋子(C)通過鏡面反射的方式反射并且將到達(dá)所述光電探測(cè)器(PD); -設(shè)計(jì)所述光屏障(B)以使由所述發(fā)光器件(LE)發(fā)射并且在所述蓋子(C)的外表面(OS)上或上方散射的光穿過;并且 -布置所述光屏障(B)使得由所述發(fā)光器件(LE)發(fā)射并且在所述蓋子(C)的外表面(OS)上或上方散射的光能夠在所述光屏障(B)周圍穿過，特別地通過細(xì)長的開口穿過。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器裝置，其中所述細(xì)長的開口由所述光屏障B和孔徑元件(A)之間的間距形成。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中的一項(xiàng)所述的光學(xué)傳感器裝置，其中 -所述發(fā)光器件(LE)發(fā)射光進(jìn)入指定的發(fā)射體(EV);并且 -設(shè)計(jì)所述光屏障(B)與所述發(fā)射體(EV)相交，以便阻擋由所述發(fā)光器件(LE)發(fā)射的光，否則由所述發(fā)光器件(LE)發(fā)射的光將直接或者通過所述蓋子(C)的鏡面反射的方式到達(dá)所述光電探測(cè)器(PD)。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的光學(xué)傳感器裝置，其中所述光屏障(B)包括三維柱狀體。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)傳感器裝置，其中 -所述光屏障(B)布置在所述第一平面上;并且 -所述光屏障(B)沿垂直于所述第一平面的方向延伸。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的光學(xué)傳感器裝置，其中 -所述光屏障(B)包括二維孔徑裝置； -所述光屏障(B)在平行于所述第一平面的孔徑平面延伸。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)傳感器裝置，其中所述孔徑平面位于所述第一平面和所述蓋子(C)之間。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)傳感器裝置，其中所述孔徑裝置包括一層不透明材料，特別地，所述不透明材料是墨。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)傳感器裝置，其中所述不透明材料沉積在所述蓋子(C)的內(nèi)表面(IS)或外表面(OS)上。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的一項(xiàng)所述的光學(xué)傳感器裝置，其中所述發(fā)光器件(LE)包括發(fā)光二極管或激光器，特別地，紅外發(fā)光二極管或紅外激光器。11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的一項(xiàng)所述的光學(xué)傳感器裝置，其中所述光電探測(cè)器(PD)包括光電二極管、電荷耦合元件CCD、或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS部件。12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的一項(xiàng)所述的光學(xué)傳感器裝置，其中所述發(fā)光器件(LE)和/或所述光電探測(cè)器包括透鏡(L)。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中的一項(xiàng)所述的光學(xué)傳感器裝置，其中所述發(fā)光器件(LE)和/或所述光電探測(cè)器被安裝在印刷電路板PCB(PB)上。14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中的一項(xiàng)所述的光學(xué)傳感器裝置，還包括所述發(fā)光器件(LE)和/或所述光電探測(cè)器(PD)。
【文檔編號(hào)】H03K17/94GK106063130SQ201580009137
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年2月13日
【發(fā)明人】王宇, 大衛(wèi)·梅爾, 格雷格·斯托爾茨, 克里·格洛弗, 湯姆·鄧恩
【申請(qǐng)人】ams有限公司