具有环境光传感器的电子设备的制作方法

本发明整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有光学组件诸如环境光传感器的电子设备。

背景技术：

电子设备诸如膝上型计算机、蜂窝电话和其他设备有时具有光学组件。例如，电子设备可具有环境光传感器、光学接近传感器、图像传感器和光源。

想要在电子设备中包括多个光学组件可带来挑战。将光学组件结合到空间非常宝贵的电子设备中可为困难的。在操作期间，还存在不同光学组件相互干扰的可能性。

技术实现要素：

电子设备可具有安装在外壳中的显示器。显示器可具有带有用于形成图像的像素阵列的有效区域，并且可具有沿着有效区域的一个或多个边缘的无效区域。光学组件窗口可形成在电子设备的无效区域和其他部分中。光学组件诸如发光二极管、图像传感器、光学接近传感器和环境光传感器可与光学组件窗口对准。

环境光传感器可具有带有光电探测器的光检测器集成电路。为了向环境光传感器提供色彩感测能力，光电探测器可各自设置有被配置为通过不同波长范围的相应的滤色器。

漫射器可用于对入射环境光线进行漫射。红外光阻挡滤光器层可用于阻挡红外光，诸如电子设备中的红外发光二极管发射的红外光和其他杂散红外光。

光导可用于将环境光线路由到光检测器集成电路。光导可插置在光漫射器和红外阻挡滤光器之间。

环境光传感器的操作可与红外发光元件诸如用于为红外图像传感器提供红外光照明的红外发光二极管协调。

附图说明

图1是根据实施方案的具有光学组件的示例性电子设备的示意图。

图2是根据实施方案的具有显示器的示例性电子设备的透视图，该显示器具有与光学组件重叠的光学组件窗口。

图3是根据实施方案的具有光学组件诸如光源、图像传感器和环境光传感器的示例性电子设备的横截面侧视图。

图4是根据实施方案的示例性漫射器的横截面侧视图。

图5是根据实施方案的示例性薄膜干涉滤光器的横截面侧视图。

图6是根据实施方案的示例性环境光传感器的横截面侧视图。

图7是示出了根据实施方案的针对示例性有机环境光传感器滤色器的光透射可如何作为波长的函数而变化的曲线图。

图8是示出根据实施方案的针对薄膜红外光阻挡滤光器的光透射可如何作为波长的函数而变化的曲线图。

图9是根据实施方案的具有带有光导的环境光传感器的示例性电子设备的横截面侧视图。

图10是根据实施方案的具有光导的示例性环境光传感器的横截面侧视图。

图11是根据实施方案的具有与由薄膜干涉滤光器形成的滤色器重叠的光电探测器的示例性环境光传感器集成电路的横截面侧视图。

图12是曲线图，其中根据实施方案针对示例性滤色器诸如具有不同通带的薄膜干涉滤光器的光透射已被绘制为波长的函数。

图13是根据实施方案的包括具有圆形轮廓的一组光电探测器的示例性环境光传感器集成电路的顶视图。

图14是根据实施方案的包括具有矩形轮廓的一组光电探测器的示例性环境光传感器的顶视图。

图15是根据实施方案的用于电子设备的示例性电路的电路图。

图16、图17和图18是示出根据实施方案的示例性信号的时序图，该示例性信号在使用图15中所示类型的电路来协调环境光传感器和包含红外发光二极管的组件的使用中涉及。

图19和图20是示出根据实施方案的在环境光传感器数据收集操作期间可如何对标记信号进行断言的时序图。

具体实施方式

可设置有光学组件诸如图1中所示的环境光传感器的类型的示例性电子设备。电子设备10可为计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的其他设备，或其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统诸如其中具有显示器的电子设备被安装在信息亭或汽车中的系统、实现这些设备的功能中的两种或更多种功能的设备、或其他电子设备。

如图1所示，电子设备10可具有控制电路16。控制电路16可包括用于支持设备10的操作的存储和处理电路。该存储和处理电路可包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)，等等。控制电路16中的处理电路可用于控制设备10的操作。该处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频芯片、专用集成电路等。

设备10可具有输入输出电路诸如输入输出设备12。输入输出设备12可包括收集用户输入的用户输入设备和向用户提供输出的输出组件。设备12还可包括接收设备10的数据并且从设备10向外部设备提供数据的通信电路。设备12还可包括从环境收集信息的传感器。

输入输出设备12可包括一个或多个显示器，诸如显示器14。显示器14可以是包括用于采集来自用户的触摸输入的触摸传感器的触摸屏显示器，或者显示器14可对触摸不敏感。显示器14的触摸传感器可基于电容性触摸传感器电极阵列、声学触摸传感器结构、电阻性触摸部件、基于力的触摸传感器结构、基于光的触摸传感器、或其他合适的触摸传感器布置。显示器14可为液晶显示器、发光二极管显示器(例如，有机发光二极管显示器)、电泳显示器或其他显示器。

输入输出设备12可包括光学组件18。光学组件18可包括发光二极管和其他光源。例如，光学组件18可包括一个或多个可见发光二极管，诸如发光二极管20。发光二极管20可提供恒定照明(例如，以实现设备10的闪光功能)和/或可发射用于可见光相机诸如可见光图像传感器26的闪光照明的脉冲。光学组件18还可包括红外光源(例如，激光器、灯、发光二极管等)，诸如红外发光二极管22。红外发光二极管22可提供红外波长诸如940nm、800-1100nm范围内波长下的恒定照明和/或脉冲照明。例如，红外发光二极管22可为红外相机诸如红外图像传感器28提供恒定照明。例如，红外图像传感器28可被配置为捕获来自用户的眼睛的虹膜扫描信息和/或可用于捕获用于在控制电路16上实现的面部识别过程的图像。

光学组件18还可包括光学接近检测器24和环境光传感器30。

光学接近检测器24可包括红外光源诸如红外发光二极管和相应的光检测器诸如红外光电探测器以用于检测被来自发光二极管的红外光照明的外部物体何时位于设备10附近。

环境光传感器30可为测量环境光的强度的单色环境光传感器，或者可为通过利用多个光电探测器进行光测量来测量环境光颜色和强度的彩色环境光传感器，每个光电探测器设置有相应的滤色器(例如，通过红光、蓝光、黄光、绿光或其他颜色的光的相应带通滤光器)，并且每个光电探测器因此对不同波长带中的环境光作出响应。

除了光学组件18之外，输入输出设备12可包括按钮、操纵杆、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、扬声器、音调发生器、振动器、相机、发光二极管及其他状态指示器、非光学传感器(例如，温度传感器、麦克风、电容式触摸传感器、力传感器、气体传感器、压力传感器、监测设备取向和运动的传感器，诸如由加速度计、罗盘和/或陀螺仪形成的惯性测量单元)、数据端口等。用户可通过输入输出设备12提供命令来控制设备10的操作，并且可使用输入输出设备12的输出资源从设备10接收状态信息和其他输出。

设备10可具有外壳。外壳可形成膝上型计算机壳体、用于手表的壳体、蜂窝电话壳体、平板电脑壳体或其他合适的设备壳体。图2示出了示例性电子设备的一部分的透视图。在图2的实施例中，设备10包括显示器诸如安装在外壳32中的显示器14。有时可被称为壳体的外壳32可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料或这些材料中的任意两种或更多种的组合形成。外壳32可使用一体式构造形成，在该一体式构造中，外壳32的一部分或全部被加工或模制成单一结构，或可使用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一个或多个结构等)形成。外壳32可具有任何合适的形状。在图2的实施例中，外壳32具有矩形轮廓(从上方观察时的占有面积)并且具有四个周边边缘(例如，相对的上边缘和下边缘以及相对的左边缘和右边缘)。侧壁可沿着外壳32的周边延伸。

可使用显示器覆盖层诸如透明玻璃层、透明塑料、蓝宝石或其他透明层(例如，形成设备10的正面的一部分或全部或者安装在设备10的其他部分中的透明平面构件)来保护显示器14。可在显示器覆盖层中形成开口。例如，可在显示器覆盖层中形成开口以容纳按钮、扬声器端口诸如扬声器端口34或其他组件。开口可形成在外壳32中以形成通信端口(例如，音频插孔端口、数字数据端口等)，以形成用于按钮的开口等。在一些构造中，外壳32可具有由平面玻璃构件或其他透明层(例如，形成在与包括显示器覆盖层的设备10的正面相对的设备10的背面上的平面构件)形成的后外壳壁。

显示器14可在有效区域aa中具有像素阵列38(例如，液晶显示器像素、有机发光二极管像素、电泳显示器像素等)。有效区域aa的像素38可为设备10的用户显示图像。有效区域aa可为矩形的，可沿其一个或多个边缘具有凹口，可为圆形的，可为椭圆形的，可为具有圆角的矩形，和/或可具有其他合适的形状。

显示器14的无效部分诸如无效边界区域ia可沿有效区域aa的一个或多个边缘形成。无效边界区域ia可与电路、信号线和不发光以形成图像的其他结构重叠。为了从设备10的用户的视角隐藏边界区域ia中的无效电路和其他组件，显示器14的最外层(例如，显示器覆盖层或其他显示层)的下侧可涂覆有不透明掩蔽材料，诸如黑色墨水层(例如，包含黑色染料和/或黑色颜料的聚合物，其他颜色的不透明材料等)和/或其他层(例如，金属、电介质、半导体等)。诸如这些等不透明掩蔽材料也可形成在由玻璃、陶瓷、聚合物、结晶透明材料诸如蓝宝石或其他透明材料形成的平坦后外壳壁的内表面上。

在图2的实施例中，扬声器端口34由细长开口(例如，条形开口)形成，该细长开口沿平行于外壳32的上部周边边缘的维度延伸。扬声器可安装在设备外壳32内，与扬声器端口34的开口对准。在设备10的操作期间，扬声器端口34用作设备10的用户的耳机扬声器端口(例如，用户可在电话呼叫期间将开口34放置在用户的耳朵附近)。

光学组件18(例如，可见数字图像传感器、红外数字图像传感器、基于光的接近传感器、环境光传感器、提供恒定照明和/或脉冲照明的可见发光二极管和/或红外发光二极管等)可安装在一个或多个光学组件窗口诸如光学组件窗口40和光学组件窗口42下方。在图2的实施例中，窗口40具有圆形轮廓(例如，当从上方观察时为圆形的占有面积)，并且窗口42具有细长的条形开口(例如，当从上方观察时为细长的条形占有面积)。窗口42安装在沿着设备10的上部周边边缘的侧壁和扬声器端口34之间，并且平行于外壳32的上部周边边缘延伸。如果需要，窗口诸如光学窗口40和光学窗口42可具有除圆形和矩形之外的形状。图2的实施例仅为例示性的。

光学组件窗口诸如窗口40和窗口42可形成在显示器14的无效区域ia中(例如，显示器覆盖层中的无效边界区域，诸如沿着外壳32的上部周边边缘延伸的无效显示区域)，或者可形成在设备10的其他部分中，诸如由涂覆有不透明掩蔽材料的透明构件形成的后外壳壁的部分、金属外壳壁的部分、聚合物壁结构等。如图2中的实施例所示，窗口40和窗口42邻近外壳32的上部周边边缘形成，位于显示器14的显示器覆盖层中的扬声器端口开口34和沿外壳32的上部边缘的侧壁之间。在一些构型中，不透明掩蔽层形成在无效区域ia中的显示器覆盖层的下侧上，并且光学窗口40和光学窗口42由不透明掩蔽层内的开口形成。为了帮助光学窗口40和光学窗口42在视觉上与不透明掩蔽层混合，深色墨水层、金属层、由电介质层叠堆形成的薄膜干涉滤光器和/或其他结构可与窗口40和窗口42重叠。

在一些操作模式中，设备10可发射可能干扰环境光传感器操作的红外光。例如，考虑其中设备10的控制电路16正在使用红外图像传感器28来捕获眼睛扫描信息和/或面部图像(例如，用户的面部的图像用于执行面部识别操作以认证设备10的用户)的场景。如图3所示，为了确保用户的眼睛和/或面部被充分照明，设备10可使用红外光源22(例如，红外发光二极管、红外激光器等)来产生红外光48。光48可照明设备10附近的外部物体，例如外部物体44(例如，用户的脸部和/或眼睛)。可使用红外数字图像传感器28接收来自外部物体44的经反射的红外光50并对其成像，以产生面部和/或眼睛的红外图像。

在经反射的红外光50被成像时，从物体44反射的杂散红外光诸如杂散红外光52可存在于环境光传感器30处。为了确保杂散红外光52不干扰利用环境光传感器30进行的环境光测量，环境光传感器30可具有红外光阻挡滤光器，诸如滤光器60。滤光器60可由对可见光透明并且阻挡红外光的材料诸如蓝色玻璃(例如，蓝色硼硅酸盐玻璃或其他红外光阻挡玻璃)形成和/或由被配置为在使可见光通过的同时阻挡红外光(例如，与杂散光52相关联的波长下的红外光，以及如果需要，附加的红外波长)的电介质层的叠堆形成的薄膜干涉滤光器形成。

环境光54可存在于设备10的周围，并且可包括从光源诸如光源46(例如，太阳、灯等)发出的光。在一些情况下，环境光54可为定向的(例如，由于光源46的性质，来自光源46的光线54可对准特定方向)。为了确保环境光检测器30的响应甚至在相对于光源46和环境光54的不同取向的范围内，可将光漫射器诸如漫射器62结合到环境光传感器30中。环境光传感器30可具有一个或多个光电探测器(例如，光电二极管)以及在光检测器集成电路58上实现的相关联的放大器和数字化电路。漫射器62可与可见光透射及红外光阻挡滤光器层60和集成电路58重叠。

漫射器62可由聚合物、玻璃或其他合适的材料形成。漫射器62可由一个或多个漫射器层形成，诸如图4的示例性漫射器62l。如果需要，每个漫射器层62l可具有基底诸如基底64。基底64可由透明玻璃、透明聚合物或其他合适的基底材料形成。漫射器涂层诸如下部涂层66和上部涂层66'可形成在基底64的两侧上、仅形成在基底64的上侧上(参见例如涂层66')或者仅形成在基底64的下侧上(参见例如涂层66)。涂层66和涂层66'可包括聚合物(例如，透明粘合剂诸如透明聚合物树脂)诸如聚合物70，并且可包括嵌入在聚合物70中的光散射颗粒68。光散射颗粒68可为氧化钛颗粒或折射率大于(或小于)聚合物70的折射率的其他颗粒。如果需要，可将光散射颗粒68结合到基底64中。由具有嵌入的光散射颗粒的聚合物形成的光散射涂层也可形成在显示器覆盖层、光导结构、滤光器层和/或设备10中的其他透明材料上。如果需要，光散射特征结构诸如凸部或凹部也可包括在形成漫射器62的一个或多个材料层中。在一个示例性构型的情况下，漫射器62可包括一对漫射器层62l(例如，第一漫射器62和第二漫射器62，其堆叠在光检测器集成电路58(图3)上方)。一般来讲，任何合适数量的漫射器层62l可包括在漫射器62中(例如，一个，至少两个，至少三个等)。

可见光透射及红外光阻挡滤光器60(有时称为红外光阻挡滤光器、红外阻挡滤光器等)可由一个或多个层诸如图5的红外光阻挡层60l形成。如图5所示，层60l可包括基底诸如基底76。基底76可为在可见波长下透明的聚合物或玻璃层。基底76可在红外波长下是透明的，或者可阻挡红外光。被配置为透射可见光并阻挡红外光的薄膜干涉滤光器72可形成在基底76的上表面和/或下表面上。滤光器72可各自包括具有交替的较高折射率值和较低折射率值的薄膜电介质层74诸如无机电介质层的电介质叠堆。层74可例如由无机电介质材料形成，诸如氧化硅、氮化硅、氧化铌、氧化钽、氧化钛、氧化铝等，和/或可由有机电介质材料形成。在每个电介质叠堆中可存在任何合适数量的层74(例如，至少5个，至少10个，至少30个，至少40个，20-90个，小于100个等)。

一般来讲，传感器30可包括一个或多个红外阻挡滤光器，诸如滤光器60，并且每个滤光器60可包括一个或多个红外阻挡层60l。每个层60l可包括薄膜层74的一个或多个电介质叠堆72。如果需要，薄膜红外光阻挡滤光器可由形成在显示器覆盖层、光导层、透镜、漫射器、集成电路和/或环境光传感器30中的其他结构上的电介质叠堆实现，环境光通过所述环境光传感器30中的其他结构。

图6示出了设备10中的彩色环境光传感器的示例性构造。在图6的实施例中，彩色环境光传感器30形成为与显示器14中的光学组件窗口40(有时称为环境光传感器窗口)对准。显示器14具有在显示器14的有效区域(aa)中与显示器覆盖层78重叠的像素阵列(图6中未示出)。在无效区域ia中，显示器覆盖层78的下侧的部分可涂覆有一层不透明掩蔽材料80(例如，黑色墨水等)，以阻挡内部组件从设备10的外部可见。窗口40可由不透明掩蔽材料80中的开口形成。在窗口40中，可存在薄的黑色墨水层82或对可见光至少部分透明(例如，具有至少1％，至少2％，至少5％，1-10％，小于30％等的透光率的层)的其他材料以帮助在视觉上将窗口40的外观与显示器覆盖层78的周围部分的视觉外观进行匹配(例如，匹配不透明掩蔽材料80的外观)，同时仍然允许环境光传感器30测量环境光。

彩色环境光传感器30可包括支撑结构，诸如支撑结构86(有时称为传感器壁、传感器主体结构、传感器外壳结构等)。透明粘合剂诸如压敏粘合剂层84可用于将支撑结构86耦接到与光学组件窗口40对准的显示器覆盖层78的下侧。支撑结构86可形成围绕光漫射器62、红外光阻挡滤光器60和光检测器集成电路58的壁。从上方透过层78观察，支撑结构86可围绕光学窗口40的周边延伸。支撑结构86可由阻挡可见光和红外光的不透明材料形成，例如黑色塑料和/或其他不透明材料。支撑结构86可用于形成传感器30的单件式外壳或多件式外壳。在图6的实施例中，支撑结构86具有容纳组件诸如光漫射器62和红外光阻挡滤光器60的上部部分，并且具有容纳光检测器集成电路58的下部部分。可使用压敏粘合剂112或其他合适的附接机构来连接上部部分和下部部分。

图6的漫射器62具有上部漫射器层62l和下部漫射器层62l。在上部漫射器层中，基底64(图4)可涂覆有上部漫射器涂层66'，并且可不具有任何下部漫射器涂层。在下部漫射器层中，基底64可涂覆有下部漫射器涂层66，并且可省略涂层66'。气隙88可将漫射器层62l彼此隔开并且将漫射器层62l与环境光传感器30中的相邻层隔开(例如，以增强可用于光混合的空间量)。

红外光阻挡滤光器60可由上部红外光阻挡层60l和下部红外光阻挡层60l形成。每个层可包括基底和在基底的一侧或两侧上的薄膜滤光器电介质叠堆，其被配置为在使可见光通过的同时阻挡红外光。

压敏粘合剂环90可将层62l和60l彼此隔开。压敏粘合剂环116可用于将印刷电路94耦接到支撑结构86。

光检测器集成电路58可由硅管芯或其他半导体管芯形成。引线键合100可用于将集成电路58上的引线键合焊盘耦接到印刷电路94上的引线键合焊盘。焊点98可用于将由柔性印刷电路96中的金属迹线112形成的信号路径耦接到印刷电路94中的信号路径114(例如，由印刷电路94中的耦接到引线键合100的金属线形成的信号路径)。这样，光检测器集成电路58的电路耦接到柔性印刷电路96中的信号路径(例如，使得这些信号路径可将信号路由到控制电路16和路由来自控制电路16的信号)。如果需要，图6的光检测器集成电路58可设置有硅通孔，以在不使用键合引线的情况下将集成电路58中的电路电耦接到印刷电路94。

光检测器集成电路58可包括多个光电探测器102(例如，光电二极管)。每个光电探测器102可与相应的滤色器108重叠。每个滤色器可由彩色墨水或选择性地通过所需范围的波长到相关联的重叠的光电探测器102的其他材料(例如，有机滤色器材料，诸如含有染料和/或颜料的聚合物)形成。例如，红色通过滤色器可与第一光电检测器102重叠以在环境光传感器30中形成红光感测通道，蓝色通过滤色器可与第二光电检测器102重叠以在环境光传感器30中形成蓝光感测通道等。可使用由电介质层的叠堆(例如，交替的较高折射率和较低折射率的薄膜无机层)形成的薄膜干涉滤光器诸如滤光器104来阻挡杂散红外光。例如，滤光器104可具有结合图5的电介质叠堆72所述的类型的构造。滤光器104可由任何合适数量的电介质层100(例如，至少5个，至少10个，至少20个，20-80个，小于100个等)形成。层100可形成在光检测器集成电路58的上表面上，与每个光电探测器102重叠并插置在滤色器108和光电探测器102之间。密封剂92(例如，透明聚合物诸如环氧树脂)可用于保护形成集成电路58的硅集成电路管芯免受环境污染。

图7的光透射曲线120和122表示滤色器108的示例性光透射特征(带通特征)。例如，曲线120可与蓝色滤色器相关联并且可覆盖蓝色波长范围，而曲线122可与绿色滤色器相关联并且可覆盖绿色波长(作为实施例)。如图7所示，由有机材料形成的基于染料和/或颜料的滤色器(例如，用染料和/或颜料着色的聚合物)在红外波长下可为透明的。为了确保通过滤色器108的杂散红外光不到达光电探测器102，可见光透射及红外光阻挡层(滤光器)104可具有图8的曲线124所示类型的阻挡红外光的光透射特征。构造也可用于环境光传感器30，在该构造中，图6的彩色环境光传感器30中的每个通道的滤色器由薄膜干涉滤光器形成，该薄膜干涉滤光器被配置为用作与该通道相关联的波长范围的带通滤波器。

如果需要，环境光传感器可包括光导。光导可帮助将入射环境光经过电子部件诸如扬声器而路由到光检测器集成电路58。例如，考虑图9中所示的布置方式。图9是图2的设备10的上部边缘部分的横截面侧视图。如图9所示，显示器覆盖层78可与显示器14的位于有效区域aa中的像素阵列38重叠。在无效区域ia中，扬声器126可安装成与显示器覆盖层78中的扬声器端口34对准。扬声器126可相对较宽，并且扬声器126与外壳32的相邻侧壁之间的空间量(例如，图2中的外壳32的最顶部周边边缘)可相应地相对较小。这限制了可用于在显示器覆盖层78附近容纳彩色环境光传感器30的侧向空间的量。

彩色环境光传感器30可具有下部部分诸如部分30l，其相对较宽以容纳光检测器集成电路58，并且可具有较窄的上部部分诸如部分30t，其包含光导并且因此可容纳在位于扬声器126与外壳32的侧壁32w之间的狭窄空间中。部分30t中的光导插置在扬声器126和沿着外壳32的上部周边边缘的外壳侧壁32sw之间。为了在扬声器端口34和外壳32的外壳侧壁32sw之间可用的有限空间中帮助将入射环境光54提供给光检测器集成电路58中的光电探测器，环境光传感器部分30t的光导可被配置为将入射光54从光学组件窗口34经过扬声器126引导到光检测器集成电路58上的光电探测器。

图10是具有图9中所示类型的光导的示例性彩色环境光传感器的横截面侧视图。如图10所示，彩色环境光传感器30可包括支撑结构86(有时称为环境光传感器外壳结构、外壳、主体等)。支撑结构86可由不透明材料诸如黑色聚合物形成。传感器30的部分30t中的支撑结构86的上部部分可使用压敏粘合剂130耦接到传感器30的部分30l中的支撑结构86的下部部分。

光导132(有时可称为光管、波导或光导结构)可具有芯诸如芯134和围绕芯134的包覆层诸如包覆层136。芯134可具有比包覆层136更高的折射率，以促进光导132内的环境光54的全内反射和引导。例如，芯134可具有1.5-2.0的折射率，并且包覆层136可具有1.1-1.5的折射率(作为实施例)。芯134和包覆层136可由玻璃、聚合物、蓝宝石或其他透明结晶材料或其他透明材料形成。例如，芯134可由玻璃形成，并且包覆层136可由折射率比芯134的玻璃的折射率低的聚合物形成。如果需要，也可使用其中省略包覆层136并且其中芯134被气隙包围的构造以确保根据全内反射的原理在芯134内引导光。在存在包覆层136的布置中，可防止可能以其他方式接触芯134的外表面的灰尘和其他污染物接触芯134。这可提高光导132的可靠性。包覆层136的存在还可有助于支撑结构86内的光导132，并且因此可有助于增强光导132在跌落事件期间承受损坏的能力。

漫射器62可对入射环境光54进行漫射，并且可位于光导132的上表面和显示器覆盖层78的下表面之间(图9)。在穿过光导132传播之后，环境光54可通过可见光透射及红外光阻挡滤光器60。滤光器60可安装在下部部分30l中的支撑结构86的凹陷部分中，并且可使用压敏粘合剂90环耦接到支撑结构86。压敏粘合剂90环还可将漫射器层62l彼此隔开并且将其与光导132隔开以形成气隙88。滤光器60可具有基底诸如图5的基底76(例如，红外光阻挡玻璃层，诸如蓝色硼硅酸盐玻璃层或防止红外光通过的其他玻璃层)，并且可在玻璃层上具有上部电介质叠堆和下部电介质叠堆72，其由具有交替的较高折射率值和较低折射率值的薄膜无机电介质层或其他电介质层74形成。叠堆72形成薄膜干涉滤光器，该薄膜干涉滤光器在阻挡红外光的同时使可见光通过。因为滤光器60靠近光检测器集成电路58定位(例如，因为滤光器60位于光导132和集成电路58之间)，所以进入支撑结构86内部的杂散红外光(例如，在粘合剂130附近的位置)将被阻挡并防止其到达光检测器集成电路58。如果需要，红外滤光器诸如滤光器60可放置在彩色环境光传感器30中的其他位置，诸如在漫射器62和光导132之间。

可在集成电路58中的相应光电探测器102上形成滤色器108(例如，具有不同波长范围的通带的带通滤波器)，以为环境光传感器30提供彩色光敏感度。密封剂92(例如，一层或多层透明聚合物，诸如环氧树脂等)可用于覆盖集成电路58。可使用引线键合100、印刷电路94中的迹线114、焊点98和柔性印刷电路96中的迹线112以在控制电路16和集成电路58之间路由信号。如果需要，图10的光检测器集成电路58可设置有硅通孔，以在不使用引线键合的情况下将集成电路58中的电路电耦接到印刷电路94。

如图11所示，图10的滤色器108可为薄膜干涉滤光器。例如，图10的彩色环境光传感器30的每个滤色器108可具有5-100个电介质层170的叠堆(例如，无机电介质层诸如氧化硅、氧化铌、氧化铝、氧化钽、氧化钛、氮化硅等和/或有机电介质层)，其具有交替的折射率值以形成集成电路58中的各个光电探测器102的所需带通滤色器。图11中所示类型的示例性滤色器108的透射率与波长特性由图12中的曲线172和174示出。如图12所示，用于形成滤波器108的薄膜干涉滤光器结构可被配置为阻挡红外光。

用于图6的集成电路58的光电探测器102的示例性圆形光电探测器布局在图13中示出。图10的集成电路58的光电二极管102的示例性细长矩形布局在图14中示出。如果需要，可以使用其他构造。在图13和图14中所示类型的布置中，用于不同颜色通道的光电探测器可分布在整个传感器30中，并且如果需要，冗余光电探测器(例如，测量相同颜色的环境光的光电探测器)可包括在环境光传感器30中。例如，图13和/或图14的光电探测器102可包括用于3-10个不同颜色通道(包括可选的透明颜色通道)的光电探测器，并且每个颜色通道可具有1-5个不同的单独光电探测器102，以用于收集该颜色通道的环境光颜色读数。集成电路58中的电路(例如，开关电路、放大器电路、模数转换电路、用于支持与设备10中其他地方的控制电路通信的通信电路等)可与光电探测器102一起结合到集成电路58中，或者如果需要，用于光电探测器102的这种支持电路的一部分或全部可形成在与集成电路58隔开的一个或多个集成电路中。

来自环境光传感器30的环境光传感器测量可用于控制设备10的操作。例如，控制电路16可响应于测量的环境光强度的变化来调整显示器14上显示的图像的强度。例如，如果当用户将设备10移动到明亮的户外环境时，控制电路16可增加显示器14的亮度以克服眩光。还可基于环境光传感器测量来进行颜色变化(例如，白点调整)。例如，如果环境光颜色测量指示环境照明已经变暖色(例如，当用户在室内移动设备10时)，显示器14的白点可由控制电路16调整，使得显示器14显示相应的较暖色内容。

如果需要，可协调环境光传感器测量的收集和使用光源诸如红外发光二极管22的外部物体的照明。在一个示例性布置方式中，每当发光二极管22发射光脉冲时，可暂时停止环境光传感器测量。在另一个示例性布置方式中，每当在环境光传感器测量的收集期间激活发光二极管22时可设置标记(例如，使得可能被来自二极管22的光的噪声污染的这些测量可被丢弃)。在另一个实施方案中，可使用光传感器(例如，红外光传感器)检测来自相邻电子设备的潜在光污染。如果检测到来自附近设备的光，则可丢弃环境光传感器测量。

图15是根据实施方案的可用于协调环境光感测电路和发光电路的操作的设备10的示例性电路的电路图。如图15所示，环境光传感器30可由光电探测器诸如光电二极管形成。光电探测器(环境光传感器)30的输出可被提供给整合模数转换器190。在操作期间，整合模数转换器190可整合与环境光传感器30的光电探测器相关联的光电二极管电流，并且可将相应的数字环境光传感器测量数据提供给控制电路16。环境光传感器30收集环境光数据的时间段可由控制电路16控制。例如，控制电路16可将控制信号(有时称为hold信号)提供给开关电路诸如开关192和开关194。当保持信号被断言时，开关192闭合并将节点n短接到地，从而将光电二极管电流从环境光传感器30的光电二极管分流到地。同时，对保持信号的断言打开开关194，使得节点n从连接到整合模数转换器190的输入断开。当hold信号被解除断言时，开关192打开并且开关194闭合，使得整合模数转换器190可收集环境光数据。

控制电路16还可控制电路196的操作，诸如红外发光二极管22和红外图像传感器28(例如，使用使能信号)。例如，控制电路16可指引发光二极管22发射光脉冲，同时指引图像传感器28捕获图像帧(例如，包含面部信息或其他用户生物信息的图像帧)。在一些构造中，控制电路16可收集来自诸如红外光传感器198(例如，诸如光电二极管的红外光电探测器)的光测量。

在一个示例性布置中，每当红外发光二极管22用于发射红外照明脉冲时，控制电路16使用开关192和开关194暂时停止环境光传感器信号的整合。这有助于防止在用环境光传感器30进行的可见环境光测量中的红外感应噪声。例如，考虑图16和图17的场景。在该布置方式中，控制电路16使用环境光传感器30来测量从时间t0延伸到时间t5的时间段内的环境光。该时间段的持续时间(例如，t5-t0)可为例如100-700ms，至少25ms，至少40ms，至少75ms，至少150ms，至少300ms，小于150毫秒，小于500毫秒，小于700毫秒，小于900毫秒，或其他合适的时间段。

控制电路16可在环境光传感器数据采集期间利用红外图像传感器28捕获图像。例如，用户可将设备10从睡眠状态唤醒以使用设备10。在唤醒设备10之后(例如，在诸如时间t0的时间处)，控制电路16可开始用电路196捕获图像数据(例如，以允许用户作为设备10的授权用户进行生物识别认证)，同时开始利用环境光传感器30收集环境光传感器测量(例如，使得当设备10退出睡眠模式时，可基于环境光传感器数据调整显示器14的屏幕亮度)。因为由发光二极管22产生的红外照明具有在用环境光传感器30收集的信号测量中产生噪声的可能性，所以控制电路16可使电路196和环境光传感器30的操作同步。具体地讲，每当控制电路16指引发光二极管22输出红外光(用于照明由图像传感器28成像的外部物体)时，控制电路16也可指引环境光传感器30暂时停止环境光传感器数据的收集(整合)。

如图18所示，可在一组或多组脉冲200中提供发光二极管22的红外光输出(ir)。每组脉冲200可包括一个或多个光脉冲(例如，至少1个，至少2个，至少4个，至少8个，至少15个，至少20个，少于100个，少于25个，少于10个等)。脉冲可各自具有3ms、至少1ms、小于5ms的持续时间，或其他合适的持续时间。在每个脉冲(或多个脉冲)期间，可由图像传感器28获取对应的图像帧。脉冲光的使用可允许发光二极管22产生比使用连续照明时可能的更高的峰值光输出，从而在利用红外图像传感器28的图像捕获操作期间降低信噪比。脉冲光还可帮助减少热负荷并增强电池寿命。由发光二极管22产生的光强度可相对较高，因此控制电路16可在每次发光二极管22产生输出时暂停环境光传感器数据收集(例如，通过整合模数转换器190进行整合)，如图16和图17中的脉冲的互补形状所示。

为了确保在发光二极管22发射任何红外光之前已成功暂停环境光传感器整合操作，控制电路16可在打开发光二极管22之前对hold信号进行断言。如图18所示，例如，可在时间ta处对hold进行断言。在短暂的延迟(例如，约5微秒的延迟)之后，开关192将闭合，开关194将打开，并且转换器190将暂停整合(例如，在时间tb处)。然后，发光二极管22可在时间tc处产生输出，而没有对环境光传感器产生干扰的风险。类似地，在环境光传感器整合恢复(时间tf)之前，可关闭发光二极管22(时间te)。在信号hold的释放和环境光感测的恢复之间可能存在短暂的延迟(开关192打开，开关194关闭，以及转换器190整合)。因此，如果需要，保持信号hold可在发光二极管22打开以在时间te处产生红外输出ir的稍微之前一点的时间td处被去断言，条件是环境光传感器30在比时间te晚的时间tf处变为有效(暂停停止)。

如果需要，在来自发光二极管22的光发射期间，控制电路16可使用环境光传感器30而不暂停环境光传感器30。在环境光传感器30的操作期间激活红外发光二极管22的情况下(例如，在控制电路16使用发光二极管22和图像传感器28捕获图像，同时环境光传感器30正提供由整合模数转换器190整合的输出的情况下)，控制电路16可指示环境光传感器读数被来自二极管22的发射光的潜在污染已经发生(例如，通过设置标记)。然后，控制电路16可丢弃可能被来自二极管22的光污染的环境光传感器读数，或者可对位进行断言以指示环境光传感器数据可能被红外光污染。图19示出了如何通过在周期210(由图19中als开启的周期所示)上对环境光传感器光电二极管电流进行整合来收集环境光数据。图20示出了在环境光传感器整合时段期间(例如，在时间tflag)如何对标记(flag)进行断言以指示在使用环境光传感器30收集环境光传感器测量期间发光二极管22已经发射红外光。响应于确定在环境光传感器整合时段(例如，图19的时段210)期间已经对flag进行断言，控制电路可丢弃来自传感器30的可能污染的环境光传感器数据并且可收集新的环境光传感器测量。

避免红外光潜在污染的另一种方法涉及使用诸如传感器198的红外光传感器来确定何时发射红外光。例如，传感器198可由控制电路16使用，以监测来自外部发光电路的红外光脉冲的存在。例如，传感器198可检测到除了设备10之外的设备中的电路196(例如，提供由相应的红外光传感器28成像的外部物体的照明的红外发光二极管22)已经发射红外光。这些潜在污染的红外光脉冲可从附近的电子设备(例如，除设备10之外的一个或多个电子设备)诸如由其他用户操作的设备发射。当使用传感器198在设备10附近检测到红外光脉冲或其他可能污染的红外光时，诸如图20的信号flag之类的标记可被断言。然后可丢弃在与被断言的标记重叠的一段时间内整合的环境光传感器数据。

根据实施方案，提供一种被配置为向电子设备中的控制电路提供环境光测量的环境光传感器，其包括光检测器集成电路、被配置为将环境光引导至光检测器集成电路的光导，以及红外阻挡滤光器，环境光通过所述红外阻挡滤光器。

根据另一个实施方案，环境光传感器包括光漫射器，光导插置在光漫射器和红外阻挡滤光器之间。

根据另一个实施方案，光导包括芯和围绕芯的包覆层，芯具有第一折射率，并且包覆层具有小于第一折射率的第二折射率。

根据另一个实施方案，包覆层包含聚合物，环境光传感器包括围绕光检测器集成电路和光导的不透明支撑结构。

根据另一个实施方案，光检测器集成电路包括多个光电探测器。

根据另一个实施方案，环境光传感器包括多个滤色器，每个滤色器使不同的相应范围的可见光波长通过，以到达多个光电探测器中的相应一者。

根据另一个实施方案，光漫射器包括多个光漫射器层，每个光漫射器层具有基底和基底上的具有嵌入的光散射颗粒的聚合物涂层。

根据另一个实施方案，多个光漫射器层包括由气隙隔开的第一光漫射器层和第二光漫射器层。

根据另一个实施方案，红外阻挡滤光器包括交替折射率值的薄膜电介质层的至少一个叠堆。

根据另一个实施方案，红外阻挡滤光器包括玻璃基底，在玻璃基底上形成薄膜电介质层。

根据另一个实施方案，玻璃基底包括红外光阻挡玻璃。

根据另一个实施方案，每个滤色器包括薄膜无机电介质层的叠堆，所述薄膜无机电介质层的叠堆被配置为在阻挡红外光的同时使相应范围的可见光波长通过。

根据实施方案，提供一种电子设备，所述电子设备包括像素阵列、与像素重叠的显示器覆盖层、显示器覆盖层的一部分中的光学组件窗口以及与光学组件窗口对准的彩色环境光传感器，环境光通过所述显示器覆盖层的所述一部分，彩色环境光传感器包括不透明支撑结构、耦接到环境光通过的不透明支撑结构的光漫射器、至少部分地被不透明支撑结构围绕的光检测器集成电路以及红外光阻挡滤光器，光检测器集成电路具有多个光电探测器，每个光电探测器与被配置成与使不同相应带的可见光波长通过的滤色器重叠，红外光阻挡滤光器耦接到支撑结构并且位于光漫射器和光检测器集成电路之间。

根据另一个实施方案，每个滤色器包括有机材料，并且彩色环境光传感器包括在滤色器和光检测器集成电路之间的具有薄膜无机电介质层的红外光阻挡薄膜干涉滤光器。

根据另一个实施方案，光漫射器包括多个光漫射器层，每个光漫射器层包括涂覆有包含无机电介质的光散射颗粒的聚合物的基底层。

根据另一个实施方案，红外光阻挡滤光器包括多个红外光阻挡层，每个红外光阻挡层包括基底和薄膜干涉滤光器，薄膜干涉滤光器由基底上具有交替折射率的电介质层的叠堆形成。

根据另一个实施方案，电子设备包括红外发光二极管和红外传感器，红外发光二极管被配置为发射被红外光阻挡滤光器阻挡的红外光，并且红外传感器被配置为捕获由发射的红外光照明的图像。

根据另一个实施方案，电子设备包括控制电路，所述控制电路被配置为响应于利用彩色环境光传感器测量的彩色环境光传感器信息来调整在像素阵列上显示的图像的白点。

根据实施方案，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：具有显示器覆盖层的显示器、显示器覆盖层中的环境光传感器窗口以及环境光传感器，环境光传感器被配置为通过环境光传感器窗口接收环境光，环境光传感器包括光检测器集成电路和可见光透射及红外光阻挡薄膜干涉滤光器，光检测器集成电路具有多个光电探测器，每个光电探测器与被配置成使不同相应带的可见光波长通过的滤色器重叠，可见光透射及红外光阻挡薄膜干涉滤光器插置在滤色器和环境光传感器窗口之间。

根据另一个实施方案，电子设备包括：红外发光二极管和红外传感器，红外发光二极管被配置为发射被可见光透射及红外光阻挡薄膜干涉滤光器阻挡的红外光，并且红外传感器被配置为捕获被发射的红外光照明的图像。

根据实施方案，提供了一种电子设备，所述电子设备包括环境光传感器光电探测器、被配置为整合来自环境光传感器光电探测器的输出的整合模数转换器、红外发光二极管以及被配置为在所述红外发光二极管接通时暂停所述输出的整合的控制电路。

根据另一个实施方案，电子设备包括耦接到环境光传感器光电探测器的开关电路，控制电路被配置为在使用红外发光二极管发射红外光时调节开关电路。

根据另一个实施方案，开关电路包括耦接在节点和整合模数转换器的输入之间的第一开关，以及耦接在节点和地之间的第二开关。

根据另一个实施方案，环境光传感器光电探测器具有耦接到地的第一端子和耦接到节点的第二端子。

根据另一个实施方案，开关电路被配置为在第一模式下和第二模式下操作，其中在第一模式中第一开关闭合以将环境光传感器光电探测器的输出耦接到整合模数转换器的输入以允许整合模数转换器整合来自环境光传感器光电探测器的输出并且第二开关打开以将节点与地隔离，其中在第二模式中第一开关打开以将环境光传感器光电探测器的输出从整合模数转换器的输入断开并且第二开关闭合以将节点短接到地。

根据另一个实施方案，所述电子设备包括红外图像传感器，所述红外图像传感器被配置为在所述开关电路在第二模式中操作时捕获由所述红外发光二极管发射的红外光照明的外部物体的图像。

根据实施方案，提供了一种电子设备，所述电子设备包括环境光传感器、红外发光二极管和控制电路，所述环境光传感器被配置为在整合期间收集环境光传感器测量，所述控制电路被配置为响应于确定红外发光二极管在整合期间已经发射红外光而丢弃环境光传感器测量。

根据另一个实施方案，电子设备包括红外图像传感器，该红外图像传感器被配置为捕获由红外发光二极管发射的红外光照明的外部物体的图像。

根据另一个实施方案，环境光传感器包括光检测器集成电路，该光检测器集成电路具有多个光电探测器，每个光电探测器与被配置成使不同相应带的可见光波长通过的滤色器重叠。

根据实施方案，本发明提供了一种电子设备，所述电子设备包括环境光传感器、红外光传感器和控制电路，所述环境光传感器被配置为在整合期间收集环境光传感器测量，所述控制电路被配置为响应于确定在整合期间红外光传感器已经感测到红外光而丢弃环境光传感器测量。

根据另一个实施方案，环境光传感器包括光检测器集成电路，该光检测器集成电路具有多个光电探测器，每个光电探测器与被配置成使不同相应带的可见光波长通过的滤色器重叠。

根据另一个实施方案，电子设备包括显示器，控制电路被配置为基于环境光传感器测量来调整显示器上显示的图像的白点。

根据实施方案，提供一种电子设备，所述电子设备包括矩形外壳、电子部件、光学组件窗口、光电探测器以及光导，所述矩形外壳具有四个周边边缘，所述周边边缘包括上部周边边缘，所述光导插置在所述电子部件和所述矩形外壳的侧壁之间并且被配置为将来自光学组件窗口的环境光经过电子部件引导到光电探测器。

根据另一个实施方案，电子设备包括像素阵列和与像素重叠的显示器覆盖层，光学组件窗口形成在显示器覆盖层的一部分中。

根据另一个实施方案，光学组件窗口具有平行于上部周边边缘延伸并且位于电子部件和矩形外壳的侧壁之间的细长的形状。

根据另一个实施方案，电子部件包括与形成在显示器覆盖层中的扬声器端口对准的扬声器，并且扬声器端口具有平行于光学组件窗口延伸的细长形状。

根据另一个实施方案，电子设备包括光检测器集成电路，光电探测器形成在该光检测器集成电路上。

根据另一个实施方案，光电探测器是多个光电探测器中的一者，每个光电探测器被配置为测量不同颜色的环境光。

根据另一个实施方案，电子设备包括具有不同的相应通带的薄膜干涉滤光器，每个薄膜干涉滤光器与多个光电检测器中的相应一者重叠。

根据另一个实施方案，电子设备包括围绕光导的不透明支撑结构，光导包括有具有第一折射率的芯和具有第二折射率的包覆层，第二折射率低于第一折射率。

根据另一个实施方案，电子设备包括插置在光学组件窗口和光电探测器之间的光漫射器。

根据另一个实施方案，电子设备包括邻近上部周边边缘安装的红外数字图像传感器，以及红外发光二极管，该红外发光二极管被配置成为利用红外数字图像传感器捕获的红外图像提供照明。

根据另一个实施方案，光电探测器是多个光电探测器中的一者，每个光电探测器被配置为测量不同颜色的环境光，并且多个光电探测器中的每一者与具有不同的相应可见光通带的相应薄膜干涉滤光器重叠。

根据另一个实施方案，薄膜干涉滤光器被配置为阻挡红外光。

根据另一个实施方案，电子设备包括插置在光导和光电探测器之间的红外光阻挡滤光器。

前述内容仅为示例性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可单独实施或可以任意组合实施。