具有内部通道区段的接近传感器装置制造方法
【专利摘要】本文揭示一种接近传感器装置，其可检测外部物体在极为接近处的存在。所述接近传感器装置可包括发射器、检测器、分隔壁及内部通道区。在一个实施例中，所述内部通道区可经配置以当所述外部物体出现在极为接近处时，将来自所述发射器的光引导到所述检测器。在其它实施例中，揭示具有类似内部通道区的接近传感器组合件、光学结构及电子装置。
【专利说明】具有内部通道区段的接近传感器装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及接近传感器装置。
【背景技术】
[0002]接近传感器装置通常用于电子设备以响应于接近传感器装置检测到附近有某物而打开或关闭耗电电路。在此类应用中使用接近传感器装置可能特别有效率，因为它们可以在不需要进行物理接触的情况下用于检测接近。目前，接近传感器装置广泛用于移动电话中。在此些应用中，当用户将他们的移动电话放置成接近他们的耳朵时，接近传感器装置经配置以关闭液晶显示器(本文中以后称作“LCD”)以延长电池寿命。对于具有带有电容式传感器的LCD的智能电话，接近传感器装置可经配置以切断所述电容式传感器以阻挡由于皮肤及LCD面板的接触导致的无意识的输入。
[0003]在一些应用中，例如移动电话，所述接近传感器装置还可被要求用来检测位于极为接近所述接近传感器装置的物体的存在。这可能是个问题，因为周知常规接近传感器装置易受在极为接近处的盲点问题影响。对于此类应用，可能难以使用常规接近传感器装置检测紧密放置的外部物体。
[0004]接近传感器装置可形成为各个单一集成装置或可从预制造组件组装而成。举例来说，接近传感器装置可从封装发光装置及封装检测器组装而成。发射器及检测器可直接组装到电子装置的印刷电路板(本文中以后称作PCB)上。对于此类接近传感器组合件，光学结构可被要求提供接近感测所需要的光学功能性。举例来说，所述光学结构可经配置以引导光到特定方向而不是所有方向。
【发明内容】
[0005]在一个实施例中，一种用于检测外部物体的存在的接近传感器装置包括:发射器，其经配置以发出辐射；检测器，其经配置以检测从所述发射器发出的且从所述外部物体反射的所述辐射；及主体。所述主体包括:顶端；底端；及分隔壁，其位于所述发射器与所述检测器之间，所述分隔壁经配置以阻挡从所述发射器发出的所述辐射直接被所述检测器接收；其中所述主体具有第一高度尺寸，所述第一高度尺寸从所述底端延伸到所述顶端；其中所述主体具有平行于所述第一高度尺寸的第二高度尺寸，所述第二高度尺寸沿着所述分隔壁延伸；其中所述接近传感器装置的所述第二高度尺寸比所述第一高度尺寸短以界定内部通道区段；且其中所述内部通道区段邻近于所述分隔壁位于所述顶端，且经配置以当所述外部物体极为接近时朝向所述检测器传输所述经反射的辐射。
[0006]在另一实施例中，一种用于检测外部物体在外表面上的存在的接近传感器组合件包括:衬底，其具有实质上水平的平面；光学结构，其安置在所述衬底上；所述光学结构的顶端，其与所述外表面耦合；所述光学结构的第一垂直高度尺寸，其从所述衬底延伸到所述光学结构的所述顶端；第一及第二孔口，其通过所述光学结构而延伸；发射器，其安置在所述第一孔口内用于发出辐射；及检测器，其安置在所述第二孔口内，用于感测通过所述发射器发出的且通过所述外部物体反射的所述辐射；其中所述光学结构的接近所述第一及第二孔口的部分具有比所述第一垂直高度尺寸更短的第二垂直高度尺寸，且在其中在所述光学结构与所述外表面之间界定内部通道区段；其中所述内部通道区段经配置以当所述外部物体极为接近时将所述辐射从所述第一孔口传输到所述第二孔口。
[0007]在又一实施中，一种具有检测外部物体的存在的功能性的电子装置包括:衬底；发射器，其安置在所述衬底上用于发出光；检测器，其安置在所述衬底上用于当光从所述外部物体反射时接收所述光；罩壳；光学结构，其在所述衬底与所述罩壳之间延伸；分隔壁，其通过所述光学结构界定以光学隔离所述检测器与所述发射器，使得来自所述发射器的光被阻挡而无法直接到达所述检测器；所述分隔壁的顶部部分，其远离所述罩壳；及内部通道区段，其位于所述分隔壁与所述罩壳之间，用于当所述外部物体极为接近时引导经反射的光到所述检测器。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]在图中说明当做实例而不是当做限制的说明性实施例。贯穿说明书及图式，类似参考数字可(但不必须)用于识别类似元件。图式用于说明目的以帮助理解，但可能没有按实际比例绘制。
[0009]图1A说明接近传感器装置的截面图；
[0010]图1B说明图1A中展示的接近传感器装置的等距视图；
[0011]图1C说明沿图1B中展示的线3— 3截取的接近传感器装置的截面图；
[0012]图1D说明图1A中展示的接近传感器装置如何与外部罩壳及外部物体相互作用；
[0013]图1E说明接近传感器装置如何经配置以检测外部物体；
[0014]图1F说明接近传感器装置如何经配置以检测位于极为接近处的外部物体；
[0015]图2(a)到2(c)说明展示具有不同高度尺寸比率的三个不同的接近传感器装置的检测器输出的曲线图；
[0016]图3A说明具有有窄部分及宽部分的内部通道区段的接近传感器装置的等距视图；
[0017]图3B说明沿着线4-4截取的图3A中展示的接近传感器装置的截面图；
[0018]图3C说明图3A中展示的接近传感器装置如何经配置以通过使用间隙的宽部分而检测靠近的外部物体；
[0019]图4A说明接近传感器组合件的分解等距视图；
[0020]图4B说明图4A中展示的接近传感器组合件的等距视图；
[0021]图4C说明沿着线5— 5截取的图4A中展示的接近传感器的部分截面图；
[0022]图4D说明沿着线6— 6截取的图4A中展示的接近传感器的截面图；
[0023]图5A说明具有多个反射表面的替代接近传感器组合件的分解等距视图；
[0024]图5B说明图5A中展示的接近传感器组合件的截面图；
[0025]图5C说明当外部物体出现在极为接近处时第一反射表面如何经配置以引导光；
[0026]图说明当外部物体出现在极为接近处时第二反射表面如何经配置以引导光；
[0027]图5E说明当接近传感器装置被压缩时第一反射表面如何引导光；
[0028]图5F说明当接近传感器装置被压缩时第二反射表面如何引导光；及[0029]图6说明移动电子装置的框图。
【具体实施方式】
[0030]图1A到IF说明接近传感器装置100的实施例。接近传感器装置100可为如图1A到IF中所示的光学封装。接近传感器装置100包括主体110、检测器130及发射器135。主体110可进一步包含至少一个侧壁112及一分隔壁114。至少一个侧壁112及分隔壁114可界定第一孔口 162及第二孔口 164，如图1A中所示。检测器130可为光电二极管裸片、光电晶体管裸片或能够检测辐射的任何其它装置。检测器130可包括集成放大电路或任何其它用于处理由检测器130接收的信号的电路。
[0031]发射器135可经配置以发出光或辐射，所述光或辐射可包含可见及非可见光两者及任何其它电磁福射。发射器135可为发出可见光的基于半导体的发光二极管(本文中称为“LED”)，或者其它能够发出不可见的电磁辐射(例如但不限于紫外光或红外光或其它波长的任何其它辐射)的光源。术语“光”可狭隘地仅理解为特定类型的电磁波，但在本说明书中，当讨论特定类型的光或辐射时，除非另有明确表示，应考虑到电磁波的所有可能变化。举例来说，当考虑术语“光”时，尽管字面上的光意思是对人眼可见的辐射，但应包含紫外线、红外线及其它不可见辐射。
[0032]分隔壁114可为邻接第一孔口 162及第二孔口 164的具有一些光学属性(例如能够反射光)的光学结构。如随后将在本文中更详细地论述，主体Iio的分隔壁114经配置以在发射器135与检测器130之间阻挡直线光传输。发射器135及检测器130可通过主体110的分隔壁114而光分离，使得检测器130可经布置以接收及检测当外部物体199布置在距接近传感器装置100上的参考点的预定距离之间时，经由来自外部物体199的反射通过发射器135发出的光。
[0033]接近传感器装置100可任选地包括光耦合到发射器135的第一光学组件152及耦合到检测器130的第二光学组件154。第一光学组件152及第二光学组件154可由实质上透明的玻璃、环氧树脂或硅树脂制成。第一光学组件152及第二光学组件154可能并不直接与发射器135及/或检测器130接触。
[0034]在图1A中展示的实施例中，第一光学组件152及第二光学组件154可由分别包封发射器135及检测器130的包封材料制成。所述包封材料可为硅树脂、环氧树脂或其它材料，其可适于当所述包封材料在制作工艺的早期期间处于液态形式时包封发射器135及检测器130。第一光学组件152及第二光学组件154可包括经配置以聚焦或准直光的光学透镜。在另一实施例中，第一光学组件152及第二光学组件154可为在没有透镜功能性的情况下用于发射光的光学透明材料。
[0035]主体110可指的是结构或底座，其可提供对于其它组件(例如发射器135及检测器130)的结构支持。在图1A中展示的实施例中，主体110可由塑料、陶瓷或由首先处在液态形式的但接着在制作工艺的结束之际固化为固态形式的包封料制成的任何其它材料模制而成。在另一实施例中，主体110可为平坦衬底(例如PCB或其它材料)。
[0036]在图1A到IF中展示的实施例中，主体110包括与主体110 —体形成的至少一个侧壁112及所述分隔壁114。第一孔口 162可经配置以容纳发射器135及第一光学组件152，而第二孔口 164可经配置以容纳检测器130及第二光学组件154。如图1A中所示，第一孔口 162及第二孔口 164可界定经配置以引导光的杯状。
[0037]如图1A中所示，主体110可具有:底端112a，用于啮合位于接近传感器装置100下方的外表面；及顶端112b，用于啮合位于接近传感器装置100上方的另一外表面。顶端112b及底端112a可位于至少一个侧壁112处。或者，顶端112b及底端112a可位于分隔壁114处。接近传感器装置100可具有从主体110的底端112a延伸到顶端112b的第一高度尺寸HTl。第一高度尺寸HTl可任选地表示图1A中所示的接近传感器装置100的最高高度尺寸。
[0038]如图1B中展示，主体110可包括耦合到顶端用以啮合位于接近传感器装置100上方的外表面的顶部表面116。图1B说明接近传感器装置100的等距视图，但未展示第一光学组件152及第二光学组件154。如图1B中所不,分隔壁114可具有顶部表面115。在一个实施例中顶部表面115可为反射性的。
[0039]图1C说明沿着图1B中展示的线3— 3截取的接近传感器装置100的截面图。如在图1A及图1C中可见，接近传感器装置100可具有沿着分隔壁114从底端112a延伸到分隔壁114的顶部表面115的平行于第一高度尺寸HTl的第二高度尺寸HT2，如图1C中所示。第二高度尺寸HT2可比第一高度尺寸HTl短，以界定位于分隔壁114的顶部表面115上方的内部通道区段180。内部通道区段180可具有高度尺寸GP1。内部通道区段180的高度尺寸GPl及第二高度尺寸HT2的总和实质上可等于第一高度尺寸HTl。
[0040]图1D说明当接近传感器装置100用于移动装置中时，接近传感器装置100的截面图。如图1D中所示，主体110的顶端112b可啮合罩壳190的底部表面，而主体110的底端112a可啮合衬底192的上表面。罩壳190及衬底192两者可为移动装置的部分而不是接近传感器装置100的部分。因为接近传感器装置100啮合罩壳190及衬底192两者，接近传感器的第一高度尺寸HTl可对移动装置190、192的制造变化有影响。在一个实施例中，主体110可制作为可压缩的以吸收任何此变化及对移动装置190、192的部件的组装增加容限。
[0041]如图1D中展示，内部通道区段180可位于罩壳190与分隔壁114的顶部表面115之间。内部通道区段180可被遮住，让任何外部物体199无法看到，因为罩壳190覆盖内部通道区段180且可使内部通道区段180无法被外部物体199靠近。接近传感器装置100通常经配置以检测处于距位于邻近于接近传感器装置100的参考点的预定距离DSTl处的外部物体199的存在。举例来说，预定距离DSTl可从罩壳190上的点测量，如图1D中所示。任选地，所选的参考点可为分隔壁114的顶部表面115上的一个点。如果参考点选择在主体Iio的一个点上,那么可能需要考虑罩壳190的厚度。
[0042]图1E说明接近传感器装置100如何经配置以检测外部物体199的存在。尽管手指被用来作为说明为外部物体199，但是外部物体199可为任何物体，举例来说(但不限于)生物、非生物或人类的身体部位等。在更需要检测人类身体部位的一些应用中，发射器135可经配置以发出红外光，且检测器130可经配置以最优检测具有在650nm到880nm之间的波长的光。
[0043]如图1E中展示，由发射器135发出的光可不直接到达检测器130，除非外部物体199将光反射回到检测器130。这通过图1E中的光线109说明。分隔壁114没有啮合罩壳190。尽管内部通道区段180经配置以在第一孔口 162与第二孔口 164之间引导光，但从发射器135发出的光将不会直接到达检测器130。通常，分隔壁114经配置以引导光离开，使得光从检测器130反射离开，如通过光线108说明。内部通道区段180的高度尺寸GPl足够小且第二高度HT2足够高，使得从发射器135发出的光被阻挡而无法直接到达检测器130。
[0044]在没有通过外部物体199的情况下，从发射器135发出的光的一小部分可通过侧壁112、分隔壁114及罩壳190的内反射而到达检测器130。这被称为串扰，且可认为是对接近传感器装置100的噪声。在一个实施例中，当第二高度尺寸HT2经选择为大于第一高度尺寸HTl的85%时，串扰可降低到微不足道的水平。在另一实施例中，其中第一高度尺寸HTl及第二高度尺寸HT2在主体110的一个或一个以上其它位置测量，获得类似结果。所述串扰的考虑将在图2中更详细地论述。
[0045]图1F说明当外部物体199位于极为接近接近传感器装置100处时光如何被反射。所述极为接近还可被称为盲点，因为许多常规接近传感器在此极为接近处不能够检测外部物体199。所述极为接近可为从罩壳190的任何点垂直测量的大约在0_与0.5_之间的距离。所述极为接近还可包含零距离(所述零距离指示外部物体199触摸到所述罩壳或直接与所述罩壳接触)，或甚至当外部物体199通过罩壳190压缩接近传感器装置100的负距离。在图1A到IE中展示的实施例中，内部通道区段180可通过下一段中论述的以下方法能够检测极为接近处的外部物体199。
[0046]首先，如通过光线107所示，内部通道区段180可提供从外部物体199反射的光到达检测器的空间。在没有内部通道区段180的情况下，所反射的光线107可被阻挡不会到达检测器130。第二，当外部物体199位于极为接近时，夹在外部物体199与分隔壁114的顶部表面115之间的内部通道区段180可起在第一孔口 162与第二孔口 164之间传输光的光通道的作用。这通过光线106说明。光线106可在通过多个随后的反射被传输到检测器130之前首先被外部物体199反射。通常可发生随后的反射(以任何顺序):在侧壁112处、分隔壁114的顶部表面115、在罩壳190处的全内反射及分隔壁114。
[0047]在图2中说明相对于外部物体199的距离DSTl绘制的检测器输出198。图2 (a)到2(c)说明展示具有不同的高度尺寸比例(HT2 / HTl)的三个不同的接近传感器装置100的检测器输出198的曲线图。如所示:在曲线图中图2(a)是按照第一高度尺寸HTl实质上等于第二高度尺寸HT2的装置而绘制；在曲线图中图2b是按照第二高度尺寸HT2与第一高度尺寸HTl的比率为大约90%的装置而绘制；及在曲线图中图2(c)是按照第二高度尺寸HT2与第一高度尺寸HTl的比率为大约80%的装置而绘制。
[0048]选择预定阈值以确定外部物体199的存在。考虑当外部物体199从很远的距离移向具有不同高度尺寸比率(HT2 / HTl)的接近传感器装置100且最终触摸到接近传感器装置100 (具有DSTl=Omm)的情况。如通过所有三个曲线图所说明，当外部物体199位于远离接近传感器装置100处时，检测器输出198可分别在Vsatl、Vsat2及Vsat3处。在所有三个接近传感器装置100上记录的检测器输出198分别随着外部物体199移动得更靠近接近传感器装置100而增加。当外部物体199距接近传感器装置100的距离DSTl小于dl时，全部三个曲线图的检测器输出198大于预定截止阈值，且外部物体199被认为是存在的。
[0049]随着外部物体199移动得更为靠近，检测器输出198增加且饱和在固定值。然而，当外部物体199在极为接近处时(小于d0)，对于曲线图图2(a)的检测器输出198下降。比较起来，对于曲线图图2(b)及图2(c)，检测器输出198可仍然大致固定。在图2(a)的设置中，第一高度尺寸HTl及第二高度尺寸HT2实质上相等。这意味着内部通道区段180具有零高度尺寸GP1。换句话说，不存在内部通道区段180。在没有内部通道区段180的情况下，接近传感器装置100易受盲点问题影响，且当外部物体199位于极为接近或当距离小于d0时不能够检测外部物体199。然而，对于图2(b)及图2(c)中的接近传感器装置，内部通道区段180使接近传感器装置100在距离小于d0在极为靠近处能够检测。
[0050]当外部物体199位于远离接近传感器装置100时，接近传感器装置100的噪声容限NM界定为截止阈值与检测器输出198之间的差值(Vsatl，Vsat2及Vsat3)，如在图2(a)到2(c)中说明。如所示，当第二高度尺寸HT2对第一高度尺寸HTl的比率降低时，噪声容限NM可降低。如之前所说明，当内部通道区段180的高度尺寸GPl增加时，同时发生串扰增加，且因此降低所述噪声容限。
[0051]图3A到3C说明接近传感器装置300的替代实施例。图3A说明接近传感器装置300的等距视图，而图3B说明沿着图3A中展示的线4-4截取的接近传感器装置300的截面图。接近传感器装置300可包括发射器335、检测器330、具有分隔壁314及至少一个侧壁312的主体310。主体310可具有顶部表面316用于啮合外部罩壳(未展示)。分隔壁314可具有凸块319。凸块319可具有顶部平坦表面315。
[0052]在另一实施例中，凸块319的顶部表面315可与主体310的顶部表面316对齐。换句话说，除顶部表面316之外，凸块319的顶部表面315可经配置以啮合外部罩壳(未展不)。在又一实施例中，凸块319的顶部表面315可为用于哨合所述外部罩壳(未展不)的
唯一结构。
[0053]参考图3B，接近传感器装置300可具有从主体310的一端延伸到另一端的第一高度尺寸HT1。第一高度尺寸HTl可表示在垂直方向上接近传感器装置300的最高高度尺寸，如图3B中所示。分隔壁314可具有比第一高度尺寸HTl短的第二高度尺寸HT2，使得内部通道区段380在分隔壁314上方界定。由于凸块319，内部通道区段380可包括一窄部分380a及至少一个宽部分380b。
[0054]图3B中展示的接近传感器装置300的内部通道区段380具有位于中心的一个窄部分380a及夹住窄部分380a的两个宽部分380b。如图3B中所示，分隔壁314可具有平行于第一高度尺寸HTl及第二高度尺寸HT2而测量的第三高度尺寸HT3，如图3B中所示。沿着相交穿过内部通道区段380的宽部分380b的轴而测量的第三高度尺寸HT3可具有相比于第二高度尺寸HT2较短的高度。如将在下一段中进一步详细论述，此布置可具有较低串扰的益处，同时使得能够检测外部物体399。
[0055]内部通道区段380的窄部分380a可位于邻近于分隔壁314的中心部分314a处。发射器335及检测器330可邻近于中心部分314a而安置。结果，分隔壁314的中心部分314a可在光分离发射器335与检测器330方面起更重要的作用。使内部通道区段380的窄部分380a接近分隔壁314的中心部分314a可产生较小串扰。
[0056]因此，内部通道区段380的宽部分380b可位于接近分隔壁314的侧部分314b处，其中较小的高度尺寸HT3具有较不显著的影响。可相应地放置反射表面318以引导光朝向宽部分380b以便引导光通过内部通道区段380的宽部分380b，如图3C中说明。
[0057]图3C说明接近传感器装置300如何经配置以通过使用内部通道区段380的宽部分380b检测位于极为接近处的外部物体399。透明外部罩壳(未展示)可位于接近传感器装置300上方。如通过光线309所说明，当外部物体399出现在极为接近接近传感器装置300处时,从外部物体399反射回来的光可通过反射表面318反射或引导朝向内部通道区段380的宽部分380b，且随后朝向检测器330，直到随后在侧壁312处的反射及罩壳(未展示)的全内反射，如之前所说明。另外，如果外部物体599出现在内部通道区段380的宽部分380b附近时，那么宽部分380b可提供用于引导经反射的光朝向检测器330的空间，如通过光线308所说明。
[0058]在之前呈现的实施例中使用的概念可应用于接近传感器组合件，例如在图4A到4D中说明的实施例中展示的接近传感器组合件400。图4A说明接近传感器组合件400的分解等距视图；图4B说明接近传感器组合件400的等距视图；图4C说明沿着图4B中展示的线5—5截取的接近传感器组合件400的部分截面图；且图4D说明沿着图4B中展示的线6-6截取的接近传感器组合件400的截面图。
[0059]参考图4A到4D，接近传感器组合件400可包括衬底410、光学结构420、检测器430、发射器435及实质上透明层470。衬底410可具有实质上水平的平面，且发射器435及检测器430可安置在衬底410上。一个或一个以上额外半导体裸片438可安置在衬底410上。一个或一个以上额外半导体裸片438可用于除接近感测之外的其它功能性。举例来说，在一个实施例中，一个或一个以上额外半导体裸片438可为用于静电电荷保护的保护二极管。
[0060]光学结构420可安置在衬底410上。如图4A到4B中展示，光学结构420可具有外侧壁423及侧内表面421，以啮合衬底410的侧表面411。光学结构420可为有弹性的或可压缩的。通过如图4B所示使衬底410隐藏在弹性光学结构420中，衬底410以及发射器435及检测器430可被更好地保护，因为弹性光学结构420可吸收外力的影响。
[0061]类似地，光学结构420可包括凸耳部分428，用于结合实质上透明层470，使得实质上透明层470驻存在光学结构420内，如图4B及图4D中所示。接近传感器组合件400可形成电子装置(未展示)的一部分。透明层470可为接近传感器组合件470的一部分，或者，透明层470可形成所述电子装置(未展示)的外部罩壳的一部分。
[0062]参考图4C，光学结构420可包括至少一个侧壁422、一分隔壁424、一第一孔口 462及一第二孔口 464。第一孔口 462及第二孔口 464可通过分隔壁424及所述至少一个侧壁422而界定。分隔壁424可为光学结构420的一部分，其邻接第一孔口 462及第二孔口 464。分隔壁424可具有顶部表面425。内部通道区段480经配置以在分隔壁424上方邻接第一孔口 462及第二孔口 464，如图4C所示。内部通道区段480可具有在侧壁422的一部分上方延伸的部分480c。内部通道区段480可具有高度尺寸GP1。内部通道区段480经配置以当外部物体(未展示)出现在极为接近处时在第一孔口 462及第二孔口 464之间引导光，如在之前所说明。
[0063]第一孔口 462可经配置以容纳发射器435，而第二孔口 464可经配置以容纳检测器430。第一孔口 462及第二孔口 464可经配置以引导光。第一光学组件452及第二光学组件454可分别安置在第一孔口 462及第二孔口 464内。在图4C中展不的实施例中，第一光学组件452及第二光学组件454可为远离发射器435及检测器430而放置的光学透镜。完成组装后，通过移除光学结构420，仍可容易触及发射器435及检测器430，因为发射器435及检测器430未被第一光学结构452及第二光学结构454永久包封。[0064]参考图4C，光学结构420可具有:底部部分422a，用于啮合衬底410 ;及顶部部分422b，用于啮合罩壳470。衬底410可具有顶部表面411及底部表面412。光学结构420的分隔壁424可具有:底端424a，用于啮合衬底410的顶部表面411 ;及顶端424b，其接近透明层470。
[0065]如图4D中展示，光学结构420可进一步包括底部表面427，其实质上与衬底410的底部表面412对齐。类似的，透明层470可具有顶部表面471及底部表面472。光学结构420的顶部表面429可实质上与透明层470的顶部表面471对齐。光学结构420可具有经配置以啮合罩壳472的底部表面472的在凸耳428下方的额外顶部表面426。光学结构420可包括位于侧壁422与外侧壁423之间或分隔壁424与外侧壁423之间的外腔468。图4D中展示的实施例可具有至少两个外腔468。衬底410可经配置以容纳其它电子装置，例如安置在衬底410上但在外腔468内的一个或一个以上半导体裸片438。这样，光学结构420可经配置以提供对于这些电子装置的保护。
[0066]参考图4C及4D，光学结构420可具有多个高度尺寸，最高高度尺寸HT_MX可从光学结构420的底部表面427延伸到顶部表面429。第一高度尺寸HTl从衬底410的顶部表面411延伸到经配置以啮合透明层470的额外顶部表面426。因为发射器435及检测器430安置在衬底410上，在透明层470与发射器435及检测器430之间延伸的距离可固定在实质上接近第一高度尺寸HTl的值处。由于光学结构420可被压缩，因此所述值会有些许变化。在一个实施例中，当光学结构420被压缩时，第一高度尺寸HTl及最高高度尺寸HT_MX可大约在10%之内变化。
[0067]如图4C及4D中展示，为了提供用于内部通道区段480的空间，光学结构420可具有沿着分隔壁424垂直延伸的第二高度尺寸HT2。因为内部通道区段480可包括在侧壁422上方延伸的部分480c，所以侧壁422的部分可具有与垂直测量的HT2类似的高度尺寸。
[0068]图5A到5E说明用于电子装置(未展示)中的接近传感器组合件500的实施例。接近传感器组合件500可包括衬底510、光学结构520、检测器530、发射器535及罩壳570。罩壳570可围住整个电子装置(未展示)而不只是接近传感器组合件500。因此，罩壳570可比图5A中展示的图大。类似地，衬底510可经配置以容纳其它电子组件(未展示)且可比图5A中展示的图大很多。
[0069]光学结构520可包括:底端522a,用于哨合衬底510 ;及顶端522b,用于哨合罩壳570。罩壳570可具有顶部表面571及底部表面572。光学结构520的顶部平坦表面526经配置以接收罩壳570的底部表面572。光学结构520可包括从光学结构520的底端522a延伸到顶端522b的第一孔口 562及第二孔口 564。如图5A到5B中展示，第一孔口 562及第二孔口 564可通过内部通道区段580内部连接。内部通道区段580可位于罩壳570与在分隔壁524上方的额外顶部表面525之间。
[0070]参考图5B，光学结构520可具有垂直延伸的第一高度尺寸HT1。然而，接近第一孔口 562及第二孔口 564的分隔壁524可具有第二高度尺寸HT2以在分隔壁524上方界定内部通道区段580。第一孔口 562及第二孔口 564可包括以不同角度布置的第一反射表面528及第二反射表面529，用于引导从位于极为接近处的外部物体500反射回来的光。
[0071]举例来说，在图5C中展示的实施例中，第一反射表面528可经布置使得从位于极为接近罩壳570的顶部表面574处的外部物体599反射回来的光可经由内部通道区段580被引导朝向检测器530，如通过光线509说明。在图展示的另一实例中，第二反射表面529的一部分可经配置以使引导光朝向放置于极为接近分隔壁524正上方处的外部物体599，使得从外部物体599反射离开的光可通过内部通道区段580引导朝向孔口 562，且最后被检测器530检测。
[0072]另外，第一反射表面528及第二反射表面529可经配置以当光学结构520被压缩时变形且逐渐地引导光朝向内部通道区段580。这在图5E及图5F中展示的光线509a及光线509b的实例中说明。对照图5E、图5F及图5C，当光学结构520未被压缩时，第一反射表面528可经配置以引导光朝向内部通道区段580。然而，当光学结构520被压缩时，除如图5E中所示的第一反射表面528之外，第二反射表面529的一部分可被压缩且逐渐地引导经反射的光朝向内部通道区段580，如图5F中所示。
[0073]图6说明展示电子装置600的框图的实施例。电子装置600具有接近感测功能性，即，能够检测外部物体(未展示)的存在。电子装置600可为移动电话、便携式音乐播放器、便携式计算机、平板电脑、用于汽车中以检测附近物体的汽车控制系统或任何其它类似装置。电子装置600可包括衬底610、检测器630、光学结构620、发射器635及罩壳670。光学结构620可具有在先前实施例中说明的接近传感器装置100、300的光学结构420、520或主体110、310的一些或全部特征。
[0074]举例来说，光学结构620可具有邻接两个孔口 662、664的分隔壁624，所述孔口从光学结构620的一端延伸到光学结构620的另一端。分隔壁624可远离罩壳670以界定内部通道区段680。内部通道区段680位于分隔壁624的顶部表面(未展示)与罩壳670之间，用于当外部物体(未展示)极为接近时引导经反射的光到检测器630。内部通道区段680可包括如图3A到3C中展示的实施例所说明的窄部分(未展示)及宽部分(未展示)。
[0075]光学结构620可为可压缩的且可包括类似于图5中的第一反射表面528及第二反射表面529的多个反射表面(未展示)，其可经配置以当外部物体(未展示)压缩光学结构620时,逐渐地引导经反射的光朝向检测器630。确切地说,对于移动输入装置(例如导航传感器装置)，外部物体(未展示)可当使用时施加压缩罩壳670的力。
[0076]不同的方面、实施例或实施方案可(但不需要)产生一个或一个以上下列优势。举例来说，在图1中展示的实施例中论述的内部通道区段的高度尺寸GPl可具有能够在没有显著增加串扰的情况下检测在极为接近处的外部物体的优势。同样，内部通道区段的窄及大的部分的尺寸可具有类似优势。
[0077]尽管，上文中已中描述及说明本发明的特定实施例，但本发明不应该限于所描述及说明的部件的任何特定形式或布置。举例来说，在不脱离本发明的精神的情况下，上述发射器可为LED裸片或如已知的或随后开发的其它某种将来的光源裸片。如之前说明，术语“光”尽管字面上指的是可见光，但应解释为包括具有不可见波长的辐射。同样，当论述具有光学装置的实施例时，所述实施例适用于例如光学组合件或光学封装的其它组件级别以生产光学装置。类似地，尽管使用某一定向术语，例如“下部”、“上部”、“侧面”及“安置在”，但范围不应限于此些定向。本发明的范围将由权利要求书界定。
【权利要求】
1.一种用于检测外部物体的存在的接近传感器装置，所述接近传感器装置包括: 发射器，其经配置以发出辐射； 检测器，其经配置以检测从所述发射器发出的且从所述外部物体反射的所述辐射；及 主体，所述主体包括: 顶端; 底端；及 分隔壁，其位于所述发射器与所述检测器之间，所述分隔壁经配置以阻挡从所述发射器发出的所述辐射直接被所述检测器接收； 其中所述主体具有第一高度尺寸，所述第一高度尺寸从所述底端延伸到所述顶端；其中所述主体具有平行于所述第一高度尺寸的第二高度尺寸，所述第二高度尺寸沿着所述分隔壁延伸； 其中所述接近传感器装置的所述第二高度尺寸比所述第一高度尺寸短以界定内部通道区段；且 其中所述内部通道区段邻近于所述分隔壁位于所述顶端，且经配置以当所述外部物体极为接近时朝向所述检测器传输所述经反射的辐射。
2.根据权利要求1所述的接近传感器装置，其中所述分隔壁具有顶部反射表面。
3.根据权利要求1所述的接近传感器装置，其中所述分隔壁包括凸块，且所述凸块包括所述主体的所述顶端。
4.根据权利要求3所述的接近传感器装置，其中所述凸块包括顶部平坦表面，所述顶部平坦表面经配置以啮合外表面。
5.根据权利要求1所述的接近传感器装置，其中所述内部通道区段包括窄部分及宽部分。
6.根据权利要求5所述的接近传感器装置，其中所述主体进一步包括至少一个反射表面，所述反射表面经配置以引导所述辐射的从极为接近的所述外部物体反射回来的部分朝向所述内部通道的所述宽部分。
7.根据权利要求1所述的接近传感器装置，其中所述第二高度尺寸大约大于所述第一高度尺寸的85%。
8.根据权利要求1所述的接近传感器装置，其中所述主体是有弹性的且可压缩的。
9.根据权利要求8所述的接近传感器装置，其中所述主体经配置使得当所述外部物体压缩所述接近传感器装置时，通过所述内部通道区段传输的辐射量增加。
10.一种用于检测外部物体在外表面上的存在的接近传感器组合件，其包括: 衬底，其具有实质上水平的平面； 光学结构，其安置在所述衬底上； 所述光学结构的顶端，其与所述外表面耦合； 所述光学结构的第一垂直高度尺寸，其从所述衬底延伸到所述光学结构的所述顶端； 第一及第二孔口，其通过所述光学结构而延伸； 发射器，其安置在所述第一孔口内用于发出辐射； 检测器，其安置在所述第二孔口内，用于感测通过所述发射器发出的且通过所述外部物体反射的所述辐射；其中所述光学结构的接近所述第一及第二孔口的部分具有比所述第一垂直高度尺寸更短的第二垂直高度尺寸，且在其中在所述光学结构与所述外表面之间界定内部通道区段； 其中所述内部通道区段经配置以当所述外部物体极为接近时将所述辐射从所述第一孔口传输到所述第二孔口。
11.根据权利要求10所述的接近传感器组合件，其中所述光学结构包括光耦合到所述发射器及所述检测器的至少一者的至少一个透镜。
12.根据权利要求10所述的接近传感器组合件，其中所述接近传感器组合件进一步包括附接在所述衬底上的额外半导体裸片，且其中所述光学结构包括至少一个外腔，所述外腔经配置以容纳所述额外半导体裸片，使得所述额外半导体裸片隐藏在所述光学结构与所述衬底之间。
13.根据权利要求10所述的接近传感器组合件，其中所述光学结构界定凸耳部分，其用于啮合外部罩壳的界定所述外表面的部分。
14.根据权利要求10所述的接近传感器组合件，其中所述光学结构包括至少侧内表面，用于啮合所述衬底。
15.根据权利要求10所述的接近传感器组合件，其中所述第一孔口包括反射表面。
16.根据权利要求15所述的接近传感器组合件，其中所述反射表面经配置以当所述外部物体极为接近时，引导从所述外部物体反射的辐射朝向所述内部通道区段。
17.一种具有检测外部物体的存在的功能性的电子装置，所述电子装置包括: 衬底； 发射器，其安置在所述衬底上用于发出光； 检测器，其安置在所述衬底上用于当光从所述外部物体反射时接收所述光； 草冗； 光学结构，其在所述衬底与所述罩壳之间延伸； 分隔壁，其通过所述光学结构界定以光学隔离所述检测器与所述发射器，使得来自所述发射器的光被阻挡而无法直接到达所述检测器； 所述分隔壁的顶部部分，其远离所述罩壳；及 内部通道区段，其位于所述分隔壁与所述罩壳之间，用于当所述外部物体极为接近时引导经反射的光到所述检测器。
18.根据权利要求17所述的电子装置，其中所述光学结构经配置以当所述光学结构被压缩时逐渐地引导光朝向所述内部通道区段。
19.根据权利要求17所述的电子装置，其中所述光学结构进一步包括反射表面，所述反射表面经配置以当所述外部物体出现在极为接近处时，通过所述内部通道区段的所述宽部分引导从所述外部物体反射的光朝向所述检测器。
20.根据权利要求17所述的电子装置，其中所述极为接近包括当所述外部物体直接与所述罩壳接触时的零距离。
【文档编号】G01D5/26GK103727965SQ201310454879
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2012年10月16日
【发明者】约翰·林义·龙, 李凯空, 谭维新 申请人:安华高科技通用Ip(新加坡)公司