专利名称：光学传感器组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学传感器组件，该光学传感器组件4企测从发 光二极管(LED)入射的光线的移动，使得移动电子设备的按键功 能可以在非4妻触方式下实施。
背景技术：
通常，包括移动电话在内的小型移动电子设备的字符输入是通 过按压或触摸^t盘实现的。
使用这种键盘的输入方法主要用在小型移动电子设备中，其原 因在于其它输入方法中所使用的传感器组件的厚度受到限制。而 且，当使用具有相对较大厚度的传感器组件时，在减小包括移动电 话在内的小型电子设备的尺寸方面存在困难。
在其中一个其它输入方法中，诸如凄t字或字符外反或计算才几窗口 的图形用户界面(GUI)环境显示在LCD屏幕上。然后，光标移动 以丰lr入H字或字符，或者以点击图标，乂人而实现菜单输入。
在这种方法中，当手指(物体)在光学传感器组件上移动以便 在屏幕上移动光标时，就输入特定的数字或图标。因此，手指(物 体)在光学传感器组件上移动，以便点击特定的数字、字符、或图 标。当手指(物体)离开时，就执行所选数字、字符、或图标的输 入或取消。
这种光学传感器组件应用于向计算机传递输入信号的光学鼠 标。在应用于光学鼠标的光学传感器组件中，物体表面朝下。因此， 来自光源的光向下照射。而且，透4竟位于光学图^f象传感器的下部， 4吏得屏幕上的光标随着光学鼠标的移动而移动。
为了将这种光学传感器组件应用于诸如移动电话的小型电子 设备，手指(物体)应该从物体表面的上方移动使得其移动可以被 才全测到。因此，光学传感器组件的表面应该朝上，并且透4竟应该位 于图像传感器表面上。
但是，在这种结构中，定位有物体的物体表面、透4竟系统以及 图像传感器应该与光轴的方向竖直对齐。因此，由于透镜焦距的限 制，光学传感器组件的高度不可避免地增加。所以，难以将光学传 感器组件应用于诸如尺寸逐渐减小的移动电话的小型电子设备。
为了解决这个问题，韩国专利公开出版物第2006-34735号公开 了一种传统的光学传感器组件(题为"Ultra-slim Optical Joystick using Micro Array Lens Structure")。
图1是传统光学传感器组件的横截面视图。该传统光学传感器 组件包括防护玻璃罩ll、光源(LED) 12、光波导器(照明系统) 13、平凸透镜14、图像传感器17、印刷电路板(PCB) 18、以及镜 筒19。 在该传统光学传感器组件中，当将手指(物体)19》丈置在防护 玻璃罩11的表面上时，照射到防护玻璃罩11上的光线被该物体反 射以便可以主要由平凸透镜14集中。然后，光线次要由微透镜阵 列15集中，使得图像形成在图像区16的像素中。
在该传统光学传感器组件中，用于固定透4竟14的#:筒(未示 出)和用于固定镜筒的壳体是分开使用的。而且，用于调整从上部 入射的光量的保持件在壳体内的透镜14的上部中是必需的。因此， 减小组件的高度受到限制。而且，难以将该光学传感器组件应用于 诸如尺寸逐渐减小的移动电话等的小型电子设备。
发明内容
本发明的优点在于提供了一种光学传感器组件，该光学传感器 组件一企测乂人LED入射的光线的移动，z使得移动电子"i殳备的4妄4建功 能可以在非冲妄触方式下实施。
本发明总发明构思的其它方面和优点部分将在随后的描述中 部分地阐述，并且部分将/人描述中显而易见，或者可以通过总发明 构思的实践而获知。
根据本发明的一方面， 一种光学传感器组件包括印刷电路板 (PCB)，具有衬垫，该衬垫在其中央部分形成有穿孔部；透镜，设 置在衬垫的顶表面上，以〗更可以盖住穿孔部； 一个或多个光源，i殳 置在透镜周围；图像传感器，紧密地附着于衬垫的底表面；以及壳 体，安装成环绕图像传感器的外周，该壳体具有的高度与图像传感 器的高度相同，并且壳体具有的尺寸与衬垫的尺寸相同。
优选地，PCB是柔性印刷电路板(FPCB ),该FPCB在其一端 设置有衬垫，而在其另一端设置有基板连接部，该基板连接部在其 上安装有连4妄件。而且，该FPCB为单面或双面FPCB。
优选地，光源包括垂直向上发射红外光的红外线发光二极管 (LED )。
优选地，在该红外线LED中，依靠外部环境穿过透4竟入射的 光线进入图像传感器，光线的强度由单独设置在图像传感器内部或 外部的光量检测部来检测，并且通过设置于基板中的电路来调整电 压，/人而调整红外线LED的照明强度。
优选地，透4竟由晶片状态下制成的+〉弛透4竟(sag lens)制成。 而且，该光学传感器组件被制成为具有0.7-2.0 mm的高度。
本发明总发明构思的这些和/或其它方面和优点乂人以下结合附 图对实施例的描述中将变得更显而易见且更容易理解，附图中
图1是传统光学传感器组件的横截面^L图2是^t艮据本发明的光学传感器组件的分解透^L图3是根据本发明的光学传感器组件的组装后的透视图4是根据本发明的光学传感器组件的平面图5是根据本发明的光学传感器组件的侧视图；以及
透镜的制造方法的框图。
具体实施例方式
下面将详细描述本发明总发明构思的实施例，本发明的实例在 附图中示出，附图中相同的参考标号始终表示相同的元件。下面为 了解释本发明的总发明构思，将参照附图描述这些实施例。
以下，将参照附图详细描述根据本发明的光学传感器组件。
图2是根据本发明的光学传感器组件的分解透视图。图3是根 据本发明的光学传感器组件的组装后的透视图。图4是根据本发明 的光学传感器组件的平面图。图5是才艮据本发明的光学传感器组件 的侧一见图。
如图中所示，根据本发明的光学传感器组件100包括PCB 110、 设置在PCB 110的衬垫111上的透镜120、设置在透镜120周围的 多个光源130、以及具有图像传感器140的壳体150,该图像传感 器紧密地附着于^H"垫111的底表面。
PCB 110由单面或双面柔性印刷电路板(FPCB)制成，在该柔 性印刷电路板中，衬垫111和基板连接部113分别形成为从柔性材 料制成的基板112的两侧延伸。
在PCB 110中，插座型连4妄器114安装在基4反连4妻部113上， 使得PCB 110连接于外部装置。可替换地，基板连接部113包括滑 动型侧部连接器。而且，PCB 110的衬垫111具有形成于其中的电 路图案，使得包括设置于衬垫111之上和之下的器件的组件可以电连接。
而且，以薄膜形式延伸的衬垫111具有设置于其上的透4竟120 和光源130，光源130朝向物体发射光线，该物体的移动是4寺4企测的。
透镜120紧密地附着于衬垫111的顶表面，使得形成于衬垫111 中央的穿孔部llla被透镜120盖住。至少一个或多个光源130设置 在透镜120附近(包括透4竟120的各个侧部)。
在这种情况下，透镜120在晶片状态下制造。优选地，透镜120 由焦距极短的松驰透镜形成。而且，透镜120通过模制工艺制造。 将在下面详细描述透镜的制造方法。
而且，设置在透镜120周围的光源130包括垂直向上发射红外 光的红外线发光二极管(LED)。
此夕卜，通过下面的过程来调整包括红外线LED的光源130的 照明强度。首先，穿过透镜120入射的光线进入图^f象传感器140, 并且检测光的强度。然后，当通过置于基板110中的电路调整电压 时，调整照明强度。
在这种情况下，在图傳_传感器140的内部或外部"i殳置有单独的 光量检测单元(未示出)，以便检测穿过透镜120入射的光量。
壳体150连接于其上面设置有透镜120的衬垫111，以便可以 固定并保护紧密地附着于衬垫111底表面的图像传感器140。
也就是i兌，以图l象传感器140的光4妻收部141 一皮暴露于衬垫111 的穿孔部llla的方式，安装图像传感器140。在这种情况下，光接 收部141面对透4竟120，而衬垫111介于二者之间。而且，图4象传 感器140被插入到形成于壳体150中央部分的通孔150a中，以便 可以更可靠i也固定于坤于垫111的底表面。
壳体150形成为具有的尺寸与衬垫111的尺寸相同，且具有的 高度与图像传感器140的高度相同。因此，根据衬垫lll的尺寸，
可以使组件的尺寸最小化。
在以这种方式构造的光学传感器组件100中，当图像传感器 140和透镜120通过利用PCB 110的倒装芯片结合方法紧密地附着 时，图像传感器140紧密地附着于PCB 110的衬垫111的底表面， 同时，焦距极短的松驰透镜120被设置在衬垫111上。因此，可以 制造超小型光学传感器组件100。
也就是说，由于图像传感器140与透镜120之间的焦距^皮最小 化并且透4竟120直4妄i殳置在4于垫111的顶表面上，所以用于固定透 镜120所需的单独的镜筒结构不再是必需的。因此，尽管要考虑堆 叠在一起的图像传感器140、基板IIO、以及红外线LED的整体高 度，但可以制造高度在0.7-2.0 mm范围内的超小型光学传感器组件 100。
在该光学传感器组件100中，安装在村垫111顶表面上的至少 一个或多个红外线LED 130垂直向上照射光。由于乂人红外线LED 130照射的光而产生的手指(物体)等的影子被图像传感器140检 测到。于是，通过物体位置的检测来实施按键功能。
乂人红外线LED 130照射的光而产生的物体影子穿过透4竟120净皮 垂直照射到图〗象传感器140上。通过利用穿过透4竟120的短焦3巨而 由图像传感器140的光接收部141集中的光线，图^f象传感器140实 时地计算物体的移动距离和方向。于是，物体的位置被检测到。
同时，下面进4亍附着于衬垫111的透4竟120的制造方法。
透4竟的制造方法的冲匡图。
首先，将聚合物注入到其中形成有多个凹槽的模具中，然后通 过紫外线固化该聚合物，以便可以形成透镜阵列。然后，将基板粘 合到该透镜阵列的后表面。
进一步，将模具与透镜阵列分离，并将透镜阵列切成多个单元 松驰透镜120。
当将聚合物注入到模具中时，在聚合物的表面暴露于空气的状 态下通过紫外线固化该聚合物。当重复进行该过程时，就形成了透 镜阵列。
而且，当将基板与透镜阵列的后表面形成一体时，使用透明基 板。当穿过透明基板照射紫外线时，聚合物被固化，从而透镜阵列 ^皮一体地附着于基才反。
在+〉驰透镜120中，由于聚合物收缩造成的变形不会发生在透 镜表面上，而是发生在透4竟的暴露表面上。因此，对于透镜表面失 真形状的补偿不是必需的。因而，可以制造具有高质量且具有才及短 焦3巨的透4fe。
才艮据本发明的光学传感器组件，多个红外线LED安装在紧密 附着于PCB顶表面的透镜周围，并且被壳体环绕的图像传感器紧密 地附着于衬垫的底表面。因此，可以制造置于小尺寸电子设备(诸 如移动电话)中的超小型光学传感器组件。而且，增加了晶片状态 下制造的透镜的位置选择的自由度。
尽管已经示出并描述了本发明总发明构思的几个实施例，但本 领域技术人员可以理解，在不背离总发明构思的原则和精神的前提 下，可以对这些实施例进行变化，总发明构思的范围由所附权利要 求及其等同物限定。
权利要求
1.一种光学传感器组件，包括印刷电路板(PCB)，具有衬垫，所述衬垫在其中央部分形成有穿孔部；透镜，设置在所述衬垫的顶表面上，以便可以盖住所述穿孔部；一个或多个光源，设置在所述透镜周围；图像传感器，紧密地附着于所述衬垫的底表面；以及壳体，安装成环绕所述图像传感器的外围，所述壳体具有的高度与所述图像传感器的高度相同，并且所述壳体具有的尺寸与所述衬垫的尺寸相同。
2. 4艮据^又利要求1所述的光学传感器组件，其中，所述PCB是 柔性印刷电路板(FPCB ),所述FPCB在其一端设置有所述衬 垫，而在其另一端"i殳置有基板连"l妄部，所述基才反连4妄部在其上 安装有连接件。
3. 根据权利要求2所述的光学传感器组件，其中，所述FPCB为 单面或双面FPCB。
4. 根据权利要求1所述的光学传感器组件，其中，所述光源包括 垂直向上发射红外光的红外线发光二极管(LED)。
5. 根据权利要求4所述的光学传感器组件，其中，在所述红外线 LED中，根据外部环境穿过所述透镜入射的光线进入所述图 像传感器，所述光线的强度由单独设置在所述图像传感器内部 或外部的光量检测部来^r测，并且通过置于所述基板中的电路 来调整电压，从而调整所述红外线LED的照明强度。
6. 根据权利要求1所述的光学传感器组件，其中，所述透镜由晶 片状态下制造的水>弛透4竟形成。
7. 根据权利要求1所述的光学传感器组件，其中，所述光学传感 器组件一皮形成为具有0.7至2.0 mm的高度。
全文摘要
本发明提供了一种光学传感器组件，包括具有衬垫的印刷电路板(PCB)，该衬垫在其中央部分形成有穿孔部；透镜，设置在衬垫的顶表面上，以便可以盖住穿孔部；一个或多个光源，设置在透镜周围；图像传感器，紧密地附着于衬垫的底表面；以及壳体，安装成环绕图像传感器的外周，该壳体具有的高度与图像传感器的高度相同，并且壳体具有的尺寸与衬垫的尺寸相同。
文档编号G06F3/042GK101183288SQ20071018711
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月14日 优先权日2006年11月15日
发明者金好兼 申请人:三星电机株式会社