CN201845786U - 感测装置及其影像感测模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种影像感测模块，装设于一感测装置内，用以侦测物件的反射光线。影像感测模块包含载体、光感测元件、及封装体，光感测元件设置于基板上，载体设置于感测装置内的基板上，而光感测元件装设于载体内，且光感测元件通过多个锡球与基板电性连接。封装体装设于载体上，且封装体具有一反射转向元件，位于光感测元件及物件之间，用以反射物件的反射光线转向至光感测元件的接收方向，光感测元件在接收此一反射光线后而得以产生对应的感测信号。

Description

感测装置及其影像感测模块 

技术领域

本实用新型涉及一种影像感测模块，特别是一种装设于感测装置内的影像感测模块。 

背景技术

多媒体娱乐市场在近年发展迅速，许多游戏主机通过五光十色的声光效果将玩家带入了游戏的背景故事，进而融入漫画或电影之中，让人充分得到娱乐的效果。各家软硬件厂商不断地推出更新更好的游戏软件及游戏主机，以抢占庞大的市场商机，而有了更新颖更特别的软件与硬件，作为主要游戏操控界面的游戏摇杆当然必须随着不断地发展与改进，以满足使用者在操控时的快感。 

以游戏摇杆(joystick)或是游戏控制器(controller)为例，这类专门用于游戏操控的周边配备，可让操作者在进行游戏时享受逼真且流畅的操控感。近年来，更发展出以光学感测方式实现无线操控的游戏控制器，使用者可通过游戏控制器的相对位移而产生相对应的控制信号，进而控制游戏画面中的光标或是界面的操控设定。 

常用无线游戏控制器内部设有光学感测模块(optical sensor module)，用以侦测自游戏控制器外部射入的光线所形成的成像，进而产生相对应的控制信号。为了使光学感测模块能顺利的接收外部的反射光线，常用无线游戏控制器的光学感测模块以侧向装设方式横放于电路板上，使光学感测模块的光线接收方向直接朝向光线的射入方向，也就是说，光学感测模块的接收方向对应于游戏控制器的壳体的开口位置。 

而为了达到光学感测模块以横放90度于电路板上的摆放型态，光学感测模块必须装设于一电性插座(socket)中，通过电性插座的横放设置，方可令光学感测模块的接收方向与光线的反射方向相互平行；或者是，光学感测模块通过金手指(gold finger)的设计而得以采用横放90度的方式电性设置于电路板上，使得光学感测模块的接收方向与光线的反射方向相互平行。

公知的组装做法是先将电性插座/金手指电性设置于电路板上，以确保电性导通关系后，接着再将光学感测模块装设至电性插座/金手指。常用光学感测模块的组装步骤相当繁复，且由于光学感测模块的体积微小，在组装光学感测模块的过程中必须相当小心，避免光学感测模块与电性插座/金手指之间因施力不当而造成损坏的问题产生。 

再者，常用的光学感测模块需要借助电性插座或是金手指的结构设计方可顺利接收外部的反射光线，但却也造成光学感测模块的结构组成复杂，微型化困难，并且工艺工序亦相对地增加，导致生产效能无法获得提升，亦无法降低其制造成本。 

实用新型内容

鉴于以上的问题，本实用新型提供一种感测装置及其影像感测模块，借以改良常用无线控制装置的光学感测模块以横向方式设置于电路板上，以及因常用光学感测模块的元件组装过程必须分开组装，无法模块化，其所导致的常用光学感测模块的结构组成及制造工序过于复杂的问题。 

本实用新型所公开的影像感测模块，电性设置于基板上，用以侦测物件的反射光线。影像感测模块包括有载体、光感测元件、及封装体，其中载体内部具有一容置空间，且载体设置于基板上，而光感测元件设置于载体内部，光感测元件通过多个锡球与基板电性连接，且光感测元件具有一接收方向。封装体装设于载体上，且封装体具有一反射转向元件，设置于物件与光感测元件之间。反射转向元件反射物件的反射光线，并将反射光线转向至光感测元件的接收方向，使得光感测元件接收此一反射光线并产生对应的感测信号。 

本实用新型所公开的影像感测模块更包括有一滤光片，设置于该物件与该反射转向元件之间。 

本实用新型所公开的感测装置包括有一壳体、一基板、及一影像感测模块，壳体内部具有一容置空间，且壳体具有一透孔，基板设置于壳体内。影像感测模块电性设置于基板上，用以侦测物件的反射光线，影像感测模块包括有载体、光感测元件、及封装体，其中载体设置于基板上，且载体内部具有一容置空间，光感测元件设置于载体内部，光感测元件通过多个锡球与基板电性连接，且光 感测元件具有一接收方向。封装体装设于载体上，且封装体具有一反射转向元件，设置于物件与光感测元件之间。物件的反射光线穿过透孔而进入壳体内，反射转向元件反射此一反射光线，并将反射光线转向至光感测元件的接收方向，使得光感测元件接收此一反射光线并产生对应的感测信号。 

本实用新型所公开的感测装置更包括有一滤光片，设置于该透孔中，且该滤光片位于该物件与该反射转向元件之间。 

本实用新型的功效在于，影像感测模块的载体、光感测元件、及封装体可先组装成一模块构造之后，再电性设置于感测装置内，因而得以大幅简化其工艺，达到降低制造成本以及提升组装性的目的。 

并且，物件的反射光线通过封装体上的反射转向元件而改变其折射路径与光感测元件的接收方向相符，使得影像感测模块不须通过插座(socket)或是金手指(gold finger)方式旋转90度设置于基板上。 

以上关于本实用新型内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本实用新型的原理，并且提供本实用新型的专利申请范围更进一步的解释。 

附图说明

图1A为本实用新型的影像感测模块的示意图； 

图1B为本实用新型的影像感测模块电性设置于基板上的示意图； 

图2为本实用新型第一实施例的感测装置的剖面示意图； 

图3为本实用新型第二实施例的感测装置的剖面示意图；以及 

图4为本实用新型第三实施例的感测装置的剖面示意图。 

其中，附图标记 

100   感测装置        110   壳体 

111   透孔            120   基板 

130   影像感测模块    131   载体 

1311  开口            1312  嵌槽 

132   光感测元件      133   封装体 

1331  反射转向元件    1332  反射膜 

1333  嵌块            1334  透光孔 

134 锡球    140  透镜 

150 滤光片  200  物件 

D1  接收方向 

具体实施方式

根据本实用新型所公开的影像感测模块，应用于一感测装置，此感测装置包括但不局限于手机、摇杆控制装置、游戏手把...等周边感测控制装置。以下本实用新型的详细说明中，将以游戏手把作为本实用新型的最佳实施例。然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用以限制本实用新型。 

图1A及图1B为本实用新型的影像感测模块的示意图，如图所示，本实用新型所公开的影像感测模块130电性设置于基板120上，用以侦测一物件200的反射光线，其包括有一载体131、一光感测元件132、及一封装体133。 

载体131设置于基板120的一表面上，且载体131内部具有一容置空间，且载体131的上表面开设有一开口1311，以供光感测元件132自开1311进入而装设于载体131内部。光感测元件132通过多个锡球134而与基板120电性连接。另外，光感测元件132具有一接收反射光线的接收方向D1，其与物件200概略呈相互平行的关系。 

请继续参阅图1A及图1B，封装体133装设在载体131上，并且覆盖住载体131的开口1311，使得载体131与封装体133构成一体成型结构。封装体133上具有一反射转向元件1331，位于光感测元件132与物件200之间，且反射转向元件1331对应于光感测元件132的接收方向D1，例如反射转向元件1331位于接收方向D1上，但并不以此实施态样为限。反射转向元件1331的作用在于将物件200的反射光线转向并且反射至光感测元件132的接收方向D1上，而光感测元件132接收及感测此一反射光线，并产生相对应的感测信号。 

值得注意的是，本实施例的封装体133与反射转向元件1331为一体成型结构，然而本领域技术人员，亦可通过黏合、焊接、夹持等适合的结合方式将封装体133与反射转向元件1331构成一体构造，并不以本实用新型所公开的实施例为限。并且，反射转向元件1331可为反射镜(mirror)或是反射棱镜(prism)，然而本领域技术人员，亦可采用不同型态的导光手段，并不以本实用 新型所公开的实施例为限。 

如图1A及图1B所示，封装体133更开设有一透光孔1334，对应于光感测元件132，且透光孔1334位在接收方向D1上。当反射转向元件1331将物件200的反射光线转向并且反射至光感测元件132的接收方向D1上，此一反射光线即自透光孔1334而进入光感测元件132内部。 

其中，本实用新型所公开的基板120可为电路板，因此光感测元件132电性设置于基板120，但本领域技术人员，亦可以外接方式将光感测元件132电性连接至外部元件，并不以此为限。而影像感测模块130的侦测与计算的方式，包括但不局限于影像侦测式或是光学折射变化侦测式，但此部分并非本专利的标的故不赘叙。本实用新型所公开的光感测元件132可为电荷耦合元件(Charged Coupled Device，CCD)或互补性金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide semiconductor，CMOS)，但并不以此为限。 

另外，载体131的材质可为液晶聚合物(liquid crystal polyester，LCP)或是聚邻苯二甲酰胺(Polyphthalamide，PPA)等耐高温的高分子材料，而封装体133的材质亦可为液晶聚合物(liquid crystal polyester，LCP)或是聚邻苯二甲酰胺(Polyphthalamide，PPA)等耐高温的高分子材料，但并不以此为限。 

如图1A及图1B所示，载体131位于开口1311位置处设有内凹的嵌槽1312，而封装体133凸设有对应于嵌槽1312的嵌块1333。当封装体133覆盖于载体131的开口1311上时，封装体133的嵌块1333即卡合于载体131的嵌槽1312内，令封装体133固设于载体131上而不致松脱。但，本领域技术人员，亦可采用点胶粘合或是任何适用方式将封装体133结合于载体131上，并不以本实施例为限。 

此外，本实用新型的影像感测模块130更包括有一透镜140，设置于光感测元件132上方，并且透镜140对应于光感测元件132的接收方向D1上。其中，透镜140可为平板式透光板、单凹透镜、双凹透镜、单凸透镜、双凸透镜等型态，但并不以此为限。 

详细而言，如图2所示的本实用新型第一实施例的感测装置的剖面示意图，第一实施例的感测装置100包括有一壳体110、一基板120、以及上述的影像感测模块130。其中，壳体110概略为长矩形结构，但其型态并不以此为限，壳体110内部具有容置空间，以供基板120与影像感测模块130放置于其 中，且壳体110的一侧面上开设有一透孔111。 

请继续参阅图2，本实用新型第一实施例的影像感测模块130侦测一物件200的反射光线，其包括有一载体131、一光感测元件132、及一封装体133。载体131设置于基板120的一表面上，且载体131内部具有一容置空间，且载体131的上表面开设有一开口1311，以供光感测元件132自开口1311进入而装设于载体131内部。光感测元件132通过多个锡球134而与基板120电性连接。详细而言，锡球134贯穿过载体131而与外界的基板120电性连接(如图1B所示)，其中锡球134可通过导电锡球、表面粘着技术(surface mount mountingtechnology，SMT)、或是镀通孔(plated through hole，PTH)技术而与基板120之间构成电性连接关系。光感测元件132具有一接收反射光线的接收方向D1，其与物件200概略呈相互平行的关系。 

封装体133装设于载体131上，并且覆盖住载体131的开口1311，使得载体131与封装体133构成一体成型结构。封装体133上具有一反射转向元件1331，位于光感测元件132与物件200之间，且反射转向元件1331对应于光感测元件132的接收方向D1，例如反射转向元件1331位于接收方向D1上，但并不以此实施方案为限。 

详细而言，光感测元件132以垂直于基板120的关系设置于其上，因此光感测元件132的接收方向D1亦与基板120之间呈相互垂直的关系。而接收方向D1与物件200呈相互平行的关系，因此物件200与基板120之间亦呈相互垂直的关系。 

值得注意的是，本实施例的封装体133与反射转向元件1331为一体成型结构，然而本领域技术人员，亦可通过粘合、焊接、夹持等适合的结合方式将封装体133与反射转向元件1331构成一体构造，并不以本实用新型所公开的实施例为限。 

如图2所示，封装体133更开设有一透光孔1334，对应于光感测元件132，且透光孔1334位在接收方向D1上。当反射转向元件1331将物件200的反射光线转向并且反射至光感测元件132的接收方向D1上，此一反射光线即自透光孔1334而进入光感测元件132内部。 

其中，本实用新型所公开的基板120可为电路板，因此光感测元件132电性设置于基板120，但本领域技术人员，亦可以外接方式将光感测元件132 电性连接至外部元件，并不以此为限。而影像感测模块130的侦测与计算的方式，包括但不局限于影像侦测式或是光学折射变化侦测式，但此部分并非本专利的标的故不赘叙。本实用新型所公开的光感测元件132可为电荷耦合元件(Charged Coupled Device，CCD)或互补性金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide semiconductor，CMOS)，但并不以此为限。 

另外，载体131的材质可为液晶聚合物(liquid crystal polyester，LCP)或是聚邻苯二甲酰胺(Polyphthalamide，PPA)等耐高温的高分子材料，而封装体133的材质亦可为液晶聚合物(liquid crystal polyester，LCP)或是聚邻苯二甲酰胺(Polyphthalamide，PPA)等耐高温的高分子材料，但并不以此为限。 

如图2所示，载体131位于开口1311位置处设有内凹的嵌槽1312，而封装体133凸设有对应于嵌槽1312的嵌块1333。当封装体133覆盖于载体131的开口1311上时，封装体133的嵌块1333即卡合于载体131的嵌槽1312内，令封装体133固设于载体131上而不致松脱。但本领域技术人员，亦可采用点胶粘合或是任何适用方式将封装体133结合于载体131上，并不以本实施例为限。 

此外，本实施例的影像感测模块130更包括有一透镜140，设置于光感测元件132上方，并且透镜140对应于光感测元件132的接收方向D1上。其中，透镜140可为平板式透光板、单凹透镜、双凹透镜、单凸透镜、双凸透镜等型态，但并不以此为限。 

如图2所示，物件200的反射光线穿过壳体110的透孔111至封装体133上的反射转向元件1331，而反射转向元件1331将物件200的反射光线转向并且反射至光感测元件132的接收方向D1上，透镜140将反射光线予以成像并由光感测元件132接收及感测，并产生相对应的感测信号。本实用新型所公开的光感测元件132可为电荷耦合元件(Charged Coupled Device，CCD)或互补性金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide semiconductor，CMOS)，但并不以此为限。 

其中，反射转向元件1331可为反射镜(mirror)或是反射棱镜(prism)，然而本领域技术人员，亦可采用不同型态的导光手段，并不以本实用新型所公开的实施例为限。并且，本实用新型的反射转向元件1331的表面上更可选择性的镀覆(coating)一反射膜1332，借以增加反射转向元件1331的反射率(如图4所 示的第三实施例的剖面示意图)，而此一反射膜1332的材质可为例如铝(Al)、银(Ag)等金属材料，但并不以此为限。 

请参阅图3的剖面示意图，如图所示，本实用新型第二实施例的感测装置100的结构组成与第一实施例的感测装置100的结构相似，但第二实施例的感测装置100除了包括有壳体110、基板120、载体131、光感测元件132、封装体133、反射转向元件1331、及透镜140之外，更包括有一滤光片150(colorfilter)。滤光片150装设于壳体110的透孔111中，因此滤光片150位于物件200的反射光线的传递路径上，进而限定进入壳体110内的反射光线为具有特定波长的光线。 

本实用新型的影像感测模块可适用于手机、摇杆控制装置、游戏手把等以影像感测方式作为控制界面的感测装置，仅须于上述的各类型感测装置内部装设有本实用新型的影像感测模块，即可令各类型的感测装置达到以影像感测并控制的目的。 

以手机为例，在手机内部装载本实用新型的影像感测模块，可使得手机具备感测外界影像的能力，令手机可通过感测影像的方式而以非触碰方式执行多种预设程式及功能；以摇杆控制装置为例，在摇杆控制装置内部装载本实用新型的影像感测模块，可使得摇杆控制装置具备感测外界影像的能力，令摇杆控制装置可通过感测影像的方式而控制光标的位移动作。 

上述仅是针对手机或是摇杆控制装置做简单的应用说明，并非是将本实用新型的感测装置及其影像感测模块的应用范围限定于此，本实用新型的影像感测模块更可扩大应用于各类以影像感测方式达到控制目的的感测装置内。 

本实用新型的感测装置内的影像感测模块可事先进行组装成模块化结构，大幅简化了整体制造步骤，进而达到降低制造成本以及提升组装性的目的，同时提高组装生产效能。 

再者，本实用新型的感测装置通过影像感测模块的反射转向元件而得以将物件的反射光线进行转向并折射至光感测元件的接收方向，使得物件的反射光线的行进路径与光感测元件的接收方向相符，因此不需要通过插座或是金手指的结合方式侧向装设于基板上。 

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型做出各种相应的改 变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。 

Claims (20)

1.一种影像感测模块，其特征在于，电性设置于一基板上，用以侦测一物件的一反射光线，该影像感测模块包括有：

一载体，内部具有一容置空间，该载体设置于该基板上；

一光感测元件，装设于该载体内部，该光感测元件通过多个锡球与该基板电性连接，且该光感测元件具有一接收方向；以及

一封装体，装设于该载体上，该封装体具有一反射转向元件，位于该光感测元件与该物件之间，该反射转向元件反射该反射光线转向至该接收方向，令该光感测元件接收该反射光线并产生一对应的感测信号。

2.根据权利要求1所述的影像感测模块，其特征在于，该载体更具有一开口，该光感测元件自该开口装设至该载体内，该封装体覆盖住该开口。

3.根据权利要求1所述的影像感测模块，其特征在于，更包括有一透镜，设置于该光感测元件上，且该透镜对应于该光感测元件的该接收方向。

4.根据权利要求1所述的影像感测模块，其特征在于，更包括有一滤光片，设置于该物件与该反射转向元件之间。

5.根据权利要求1所述的影像感测模块，其特征在于，该反射转向元件的一表面上更具有一反射膜。

6.根据权利要求1所述的影像感测模块，其特征在于，该载体更具有一嵌槽，该封装体具有对应该嵌槽的一嵌块，该嵌块卡合于该嵌槽内，令该封装体固设于该载体上。

7.根据权利要求1所述的影像感测模块，其特征在于，该封装体更具有一透光孔，对应于该光感测元件。

8.根据权利要求1所述的影像感测模块，其特征在于，该封装体与该反射转向元件为一体成型结构。

9.根据权利要求1所述的影像感测模块，其特征在于，该反射转向元件为一反射镜。

10.根据权利要求1所述的影像感测模块，其特征在于，该反射转向元件为一反射棱镜。

11.一种感测装置，其特征在于，包括有：

一壳体，内部具有一容置空间，该壳体具有一透孔；

一基板，设置于该壳体内；以及

一影像感测模块，电性设置于该基板上，用以侦测一物件的一反射光线，该影像感测模块包含：

一载体，内部具有一容置空间，该载体设置于该基板上；

一光感测元件，装设于该载体内部，该光感测元件通过多个锡球与该基板电性连接，且该光感测元件具有一接收方向；以及

一封装体，装设于该载体上，该封装体具有一反射转向元件，位于该光感测元件与该物件之间；

其中，该物件的该反射光线穿过该透孔而进入该壳体内，该反射转向元件反射该反射光线转向至该接收方向，该光感测元件接收该反射光线并产生一对应的感测信号。

12.根据权利要求11所述的感测装置，其特征在于，该载体更具有一开口，该光感测元件自该开口装设至该载体内，该封装体系覆盖住该开口。

13.根据权利要求11所述的感测装置，其特征在于，该影像感测模块更包括有一透镜，设置于该光感测元件上，且该透镜对应于该光感测元件的该接收方向。

14.根据权利要求11所述的感测装置，其特征在于，更包括有一滤光片，设置于该透孔中，且该滤光片位于该物件与该反射转向元件之间。

15.根据权利要求11所述的感测装置，其特征在于，该反射转向元件的一表面上更具有一反射膜。

16.根据权利要求11所述的感测装置，其特征在于，该载体更具有一嵌槽，该封装体具有对应该嵌槽的一嵌块，该嵌块卡合于该嵌槽内，令该封装体固设于该载体上。

17.根据权利要求11所述的感测装置，其特征在于，该封装体更具有一透光孔，对应于该光感测元件。

18.根据权利要求11所述的感测装置，其特征在于，该封装体与该反射转向元件为一体成型结构。

19.根据权利要求11所述的感测装置，其特征在于，该反射转向元件为一反射镜。

20.根据权利要求11所述的感测装置，其特征在于，该反射转向元件为一反射棱镜。

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