光学传感器组件的制作方法

光学传感器组件
1.本技术是申请号为201910689603.x、申请日为2019年7月29日、名称为“光学传感器组件”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明有关一种光学传感器，更特别有关一种光学传感器组件。


背景技术：

3.光学传感器，例如用于侦测红外光或可见光的传感器，在例如移动电话和平板电脑的各种电子装置中已经有很广泛的应用。光学传感器是脆弱的电子零件，应该受到保护，以免因为水、灰尘或碰撞等原因而受到周围环境的干扰或损害。


技术实现要素：

4.本发明是关于一种光学传感器组件，包括用于容置和覆盖光学传感器的前盖，藉此保护所述光学传感器免于周围环境的各种损害，且所述前盖包括光学元件以汇聚入射光。
5.本发明是关于一种光学传感器组件，包括用于容置和覆盖光学传感器的前盖，藉此保护所述光学传感器免于周围环境的各种损害，且所述前盖包括光学元件。所述光学元件相对于所述前盖的平面框具有倾斜角。
6.本发明是关于一种光学传感器组件，包括用于容置和覆盖光学传感器的前盖，藉此保护所述光学传感器免于周围环境的各种损害，且所述前盖包括光学元件。所述光学元件平行于所述光学传感器的感应平面。所述光学元件用于将入射光引导至所述光学传感器。
7.本发明提供一种光学传感器组件，包括电路板、光学传感器、以及前盖。所述光学传感器设置于所述电路板上。所述前盖固定于所述电路板且覆盖所述光学传感器，并具有两端部朝相反方向延伸而出。所述前盖包括光学元件介于所述两端部之间，所述光学元件用于将具有预定波长的入射光汇聚在所述光学传感器上。
8.为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先述明。
附图说明
9.图1至图4是本发明一种实施例的光学传感器组件的示意图；
10.图5至图7是本发明另一种实施例的光学传感器组件的示意图。
11.附图标记说明
12.100、200
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光学传感器组件
13.110、210
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电路板
14.120、220
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光学传感器
15.130、240
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连接器
16.140、230
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前盖
17.141
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对准栓
18.142
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对准孔
19.143
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螺丝孔
20.145、231
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光学元件
21.147、260
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收容腔
22.151、281
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前表面
23.152、282
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后表面
24.153、283
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外表面
25.154、284
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内表面
26.232
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锁定钩
27.233
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曲面板
28.234
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平面框
29.245
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连接器的一端
30.250
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背盖
31.255、276、277
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开口
32.261
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第一腔室
33.262
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第二腔室
34.270
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墙壁结构
35.271
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内环壁
36.272
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外环壁
37.273
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立脊壁
38.274
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凹处
39.275
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边缘
40.285
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感应平面
具体实施方式
41.本发明提供一种光学传感器组件，包括光学传感器与前盖。所述前盖用于容置和覆盖光学传感器，以保护所述光学传感器免于周围环境的各种损害。所述前盖包括光学元件以将入射光引导或汇聚至所述光学传感器。
42.图1至图4是本发明一种实施例的光学传感器组件100的示意图。光学传感器组件100包括电路板110(例如印制电路板或软性电路板)、光学传感器120、连接器130、以及前盖140。图1为电路板110、光学传感器120、以及连接器130的侧视图。图2为前盖140的后视图。图3为固定于电路板110的前盖140的前视图。图4为电路板110的前视图，此时前盖140尚未安装。连接器130固定于电路板110的后表面152。前盖140固定于电路板110的前表面151。
43.光学传感器120设置于电路板110上，且和电路板110电性连接。连接器130设置于所述电路板110上。连接器130用于传送电子信号至光学传感器120，连接器130还用于传送来自光学传感器120的电子信号。连接器130还用于在光学传感器120和采用光学传感器组
件100的外部电子装置之间传送电子信号。前盖140固定于电路板110且覆盖光学传感器120。前盖140包括光学元件145。光学元件145用于允许具有预定波长的入射光通过，并且将具有所述预定波长的入射光汇聚在光学传感器120上。光学元件145为凸透镜或菲涅耳透镜(fresnel lens)。
44.在一个实施例中，光学元件145的外表面153为平面。所述的凸透镜或菲涅耳透镜设置于光学元件145的内表面154。
45.在另一实施例中，光学元件145是一个透明层，用于将入射光引导至光学传感器120，而不汇聚或发散所述入射光。
46.虽然图3绘示的光学元件145的外表面153平行于电路板110的前表面151，本发明并不以此为限。光学元件145的外表面153的倾斜方向是由入射光的入射方向决定，光学元件145的外表面153优选垂直于入射光的入射方向。
47.在一个实施例中，前盖140(包括光学元件145)使用聚乙烯或聚丙烯制成。整个前盖140，包括光学元件145，使用注射成型和一体成型的方式制作。但本发明并不以此为限，在另一实施例中，光学元件145是和前盖140分别制造，然后冲压嵌入前盖140。
48.在另一实施例中，光学元件145包括聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、硅薄膜、锗薄膜、以及类金刚石碳膜其中至少一者。
49.在一个实施例中，光学传感器120为用于侦测热源温度的远红外光热传感器。所述入射光的所述预定波长处于8微米(micrometer)至12微米的范围。光学元件145允许所述入射光以20％至80％的透光率通过光学元件145。
50.在另一实施例中，光学传感器120为环境光传感器(ambient light sensor)。所述入射光的所述预定波长处于390纳米(nanometer)至700纳米的范围。
51.光学传感器120藉由侦测穿透光学元件145的入射光产生电子信号。连接器130将所述电子信号传送至一个电子装置的处理器，以进行预定的控制功能。
52.前盖140还包括至少一个对准栓141(例如图2所示的两个对准栓141)。电路板110包括至少一个对准孔142(例如图3所示的两个对准孔142)。所述至少一个对准孔142用于收容所述至少一个对准栓141。所述至少一个对准栓141和前盖140一体成型。前盖140还包括至少一个螺丝孔143，所述至少一个螺丝孔143用于收容至少一个螺丝，所述至少一个螺丝用于将前盖140固定于电路板110。
53.在图2至图4所示的实施例中，前盖140包括两个对准栓141和两个螺丝孔143，且电路板110包括两个对准孔142。在另一实施例中，前盖140可包括更多或更少的对准栓141和更多或更少的螺丝孔143，且电路板110可包括更多或更少的对准孔142。
54.前盖140还包括收容腔147。收容腔147用于容置固定于电路板110上的光学传感器120。前盖140藉由防水防尘的粘合剂固定于所述电路板110。因此电路板110、所述粘合剂和收容腔147周围的前盖140构成一个密闭空间，以容置并保护光学传感器120，隔绝周围环境中的各种危害，例如水、灰尘、电性损伤和机械损伤。在前盖140藉由粘合剂固定于所述电路板110的情况下，可以省略所述的至少一个螺丝孔143。
55.虽然图2与图3所示的前盖140在两端之间具有弯曲的边缘，本发明并不以此为限。在另一实施例中，前盖140可具有其他形状，例如矩形或菱形。前盖140的形状可根据采用光学传感器组件100的电子装置为了容置光学传感器组件100而设置的开口的形状而决定。
56.图5至图7是本发明另一种实施例的光学传感器组件200的示意图。光学传感器组件200包括电路板210(例如印制电路板或软性电路板)、光学传感器220、连接器240、前盖230、以及背盖250。图5为电路板210、光学传感器220、连接器240、前盖230、以及背盖250的侧视图。图6为电路板210、连接器240、前盖230、以及背盖250的后视图。图7为前盖230的前视图。
57.在一实施例中，当电路板210与前盖230之间有足够的固定或密封，足以防止水和灰尘接触光学传感器220时，可以省略背盖250。
58.光学传感器220固定于电路板210的前表面281，且光学传感器220电性连接电路板210。前盖230包括收容腔260，收容腔260至少用于容置光学传感器220。在一实施例中，收容腔260用于容置电路板210和光学传感器220。前盖230还包括光学元件231。光学元件231用于允许具有预定波长的入射光通过，并且将具有所述预定波长的入射光汇聚在光学传感器220上。光学元件231为凸透镜或菲涅耳透镜。
59.在一个实施例中，光学元件231的外表面283为平面。所述的凸透镜或菲涅耳透镜设置于光学元件231的内表面284。
60.在另一实施例中，光学元件231是一个透明层，用于将入射光引导至光学传感器220，而不汇聚或发散所述入射光。
61.在一个实施例中，光学传感器220为用于侦测热源温度的远红外光热传感器。所述入射光的所述预定波长处于8微米至12微米的范围。光学元件231允许所述入射光以20％至80％的透光率通过光学元件231。
62.在另一实施例中，光学传感器220为环境光传感器。所述入射光的所述预定波长处于390纳米至700纳米的范围。
63.前盖230还包括曲面板233、围绕并连接曲面板233的平面框234、以及设置于曲面板233上的墙壁结构270。在另一实施例中，墙壁结构270连接平面框234。收容腔260设置于墙壁结构270中，且由墙壁结构270构成。光学元件231是曲面板233的一部分。在一个实施例中，曲面板233在光学元件231所在的区域具有平面，在其余区域则具有曲面。
64.光学传感器220和光学元件231的位置互相对应。光学元件231平行于光学传感器220的感应平面285。在一个实施例中，整个曲面板233对于具有所述预定波长的入射光是透明的。在另一个实施例中，曲面板233仅在光学元件231所在的区域对于具有所述预定波长的入射光是透明的，在其余区域对于具有所述预定波长的入射光则是不透明或半透明的。
65.在一个实施例中，光学元件231和光学传感器220均不平行于平面框234，且均不垂直于平面框234，如图5所示。平面框234与光学元件231之间的角度差是根据光学传感器组件200的需求而决定。
66.在另一实施例中，光学元件231和光学传感器220均平行于平面框234。光学元件231是曲面板233其中一部分。电路板210固定于墙壁结构270。曲面板233和墙壁结构270的形状经过特别设计，例如曲面板233和外环壁272的倾斜角度经过特别设计，使光学元件231、光学传感器220、以及电路板210均互相平行。若曲面板233和外环壁272的倾斜角度改变，光学元件231和光学传感器220的光线接收角度也随之改变。
67.墙壁结构270包括内环壁271和外环壁272，内环壁271围绕光学元件231，外环壁272围绕内环壁271。内环壁271和外环壁272在前盖230的不同边缘具有不同高度。例如，请
参照图6，内环壁271和外环壁272在前盖230的上边缘的高度较低，且在前盖230的下边缘的高度较高，藉此使得光学传感器220和平面框234之间具有角度差。
68.内环壁271的一端连接曲面板233，内环壁271的另一端设置开口276。外环壁272的一端连接曲面板233，外环壁272的另一端设置开口277。电路板210的面积介于内环壁271的开口276的面积和外环壁272的开口277的面积之间。也就是说，电路板210的面积大于内环壁271的开口276的面积，且电路板210的面积小于外环壁272的开口277的面积，因此电路板210能容置于外环壁272之内。
69.收容腔260包括第一腔室261和第二腔室262。第一腔室261用于容置光学传感器220，第二腔室262用于容置电路板210。第一腔室261设置于内环壁271中，第二腔室262设置于外环壁272中。
70.为了提高机构强度，墙壁结构270还包括多个立脊壁273。所述多个立脊壁273连接内环壁271、外环壁272、以及曲面板233。每一个立脊壁273在连接内环壁271和外环壁272的边缘275设置一个凹处274。第二腔室262由所述多个立脊壁273的所述凹处274构成。
71.在一个实施例中，立脊壁237不设置凹处274，因此不存在第二腔室262。在此实施例中，电路板210固定于内环壁271和所述多个立脊壁273以密封第一腔室261。
72.在一个实施例中，墙壁结构270不包括立脊壁273。在此实施例中，第二腔室262由外环壁272的开口277构成。
73.在一个实施例中，墙壁结构270不包括内环壁271，电路板210固定于所述多个立脊壁273。
74.在另一个实施例中，墙壁结构270不包括外环壁272。
75.在另一个实施例中，墙壁结构270不包括内环壁271和外环壁272，电路板210固定于所述多个立脊壁273。
76.请参照图6，内环壁271、外环壁272和立脊壁273之间有多处空间。但本发明不以此为限。在另一实施例中，立脊壁273填满了内环壁271和外环壁272之间的所有空间，使得墙壁结构270成为围绕光学元件231和第一腔室261的环形厚壁。
77.在一个实施例中，前盖230(包括光学元件231)使用聚乙烯或聚丙烯制成。整个前盖230，包括光学元件231和墙壁结构270，使用注射成型和一体成型的方式制作。但本发明并不以此为限，在另一实施例中，光学元件231是和前盖230分别制造，并使用不同材料制造，然后组合光学元件231和前盖230。
78.在另一实施例中，光学元件231包括聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、硅薄膜、锗薄膜、以及类金刚石碳膜其中至少一者。
79.连接器240固定于电路板210的后表面282，且连接器240和电路板210电性连接。连接器240用于传送电子信号至光学传感器220，连接器240还用于传送来自光学传感器220的电子信号。连接器240还用于在光学传感器220和采用光学传感器组件200的外部电子装置之间传送电子信号。背盖250固定于外环壁272，例如使用防水防尘的粘合剂固定于外环壁272。背盖250用于密封外环壁272的开口277。背盖250设置一个开口255，开口255用于露出连接器240的一端245。
80.光学传感器220藉由侦测穿透光学元件231的入射光产生电子信号。连接器240将所述电子信号传送至一个电子装置的处理器，以进行预定的控制功能。
81.在一个实施例中，电路板210固定于内环壁271和立脊壁273，例如使用防水防尘的粘合剂固定于内环壁271和立脊壁273。藉此，电路板210、内环壁271、曲面板233、以及光学元件231构成一个密闭空间，以容置并保护光学传感器220，以隔绝周围环境中的各种危害，例如水、灰尘、电性损伤和机械损伤。外环壁272和背盖250为光学传感器220提供额外保护，以隔绝周围环境中的各种危害。
82.在一个实施例中，光学传感器组件200应用于一个电子装置。前盖230还包括至少一个锁定钩232。锁定钩232用于将光学传感器组件200固定于所述电子装置的其余部分。在图5至图7的实施例中，前盖230包括两个锁定钩232。在另一实施例中，前盖230可包括更多或更少数量的锁定钩232。
83.在另一实施例中，光学传感器组件200藉由其他方式(例如螺丝或粘合剂)固定于所述电子装置。前盖230不包括锁定钩232。
84.图6与图7所示的前盖230为矩形，但这仅是范例，本发明不以此为限。在其他实施例中，前盖230可改为其它形状，例如圆形或椭圆形。前盖230的形状可根据采用光学传感器组件200的电子装置用于容置光学传感器组件200的开口形状而决定。
85.本发明不限定连接器130和连接器240的种类。只要连接器130和连接器240能连接采用光学传感器组件100或光学传感器组件200的电子装置的连接器即可。
86.虽然本发明已通过前述实例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中具有通常知识技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。