JP2015509184A - 光電子モジュールおよびそれを備える装置 - Google Patents
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Abstract
Description
「能動光学コンポーネント」:光を感知するまたは光を放射するコンポーネント。たとえば、フォトダイオード、画像センサ、LED、OLED、レーザチップ。能動光学コンポーネントはむき出しのダイとして、またはパッケージ内、すなわちパッケージ化されたコンポーネントとして、存在し得る。
「縦」:「ウェハ」参照。
近代的スマートフォンといった現代の携帯エレクトロニックデバイスでは、装置のLCDスクリーンの背景照明を切るために、または不活性化されなければ装置のタッチスクリーンが動作可能となる容量性素子を不活性化するために、近接センサが広く用いられている。このような近接センサは典型的には装置のイヤフォン近くにあり、近くにあるものから反射された赤外線(IR)光を検出することにより、画面近くにいるユーザの頬または耳の外観を認識することができる。このような反射されたIR光を検出すると、所望の動作を始めることができる。IR光は近接センサに含まれ得るLEDによって一般に放射される。
本発明の目的は、特に小さい光電子モジュール、特定的には対応する近接センサを提供することである。さらに、少なくともこのような光電子モジュールを1つ含む電子回路、少なくともこのような光電子モジュールを1つ含む電気光学配置、および少なくともこのような光電子モジュールを1つ含む装置が提供される。
本発明の別の目的は、光電子モジュールを効率的に大量生産する方法を提供することである。
さらなる目的は、以下の説明および実施の形態から明らかとなる。
−光を検出するための検出部材を含む検出チャネル;および
−前記検出部材によって一般に検出可能である光を放射するための放射部材を含む放射チャネル。
本発明の第1の局面において、異なるケースが区別され得る。これらのうちの1つ以上を同時に提供することができる。
A)前記放射チャネルからの光の放射の放射分布特性は非回転対称である。
A′)前記放射チャネルからの光の放射の方向性放射特性は、非回転対称である。
B)前記検出チャネルに入射される光について、前記検出チャネルで検出するための感度分布特性は、非回転対称である。
「感度分布特性」は、光を検出するための感度の分布を特徴付ける。より特定的には、光を検出するための感度の空間的依存性を記載する関数である。
B′)前記検出チャネルに入射される光について、前記検出チャネルで検出するための方向性感度特性は、非回転対称である。
C)前記放射チャネルからの光の放射のための中央放射方向と、前記検出チャネルに入射される光の検出のための中央検出方向とは互いに平行に配列されない。
D)前記放射チャネルからの光の放射の主要放射方向と前記検出チャネルに入射される光の検出のための主要検出方向とは、互いに平行に配列されない。
「主要放射方向」とは、最大強度の光が出力される方向であると理解される。
これら「主要方向」が互いに平行でないことは、上記の「中央方向」で記載した同じ効果を概してもたらし得る。繰り返しを避けるために、特徴D)によって得られる効果については、上記のケースC)参照。
e1)各々が光軸を有する少なくとも2つの受動光学コンポーネントであって、前記少なくとも2つの受動光学コンポーネントは前記少なくとも2つの光軸が一致しないよう配置されている。
e2)光軸を有する少なくとも1つの受動光学コンポーネントであって、前記少なくとも1つの受動光学コンポーネントは、前記第1のチャネルに含まれる前記検出部材および前記放射部材のそれぞれに対して配置され、前記光軸は、前記第1のチャネルに含まれる前記検出部材および前記放射部材のそれぞれの検出および放射の中心軸と一致しない。
e3)非回転対称ビーム形成エレメントまたは非回転対称形成エレメントの一部をなす、少なくとも1つの受動光学エレメント、特定的には非回転対称レンズまたは非回転対称レンズの一部。
e4)少なくとも1つの受動光学コンポーネントであって、前記第1のチャネルにそれぞれ入出力される光の主要方向または中央方向は、前記少なくとも1つの受動光学コンポーネントがない前記第1のチャネルにそれぞれ入出力される光の主要方向または中央方向それぞれに対して角度付けられるよう配置されている。
一実施の形態において、前記一般に検出可能な光は、スペクトルの赤外線部分の光である。
−放射チャネルの出力および検出チャネルの入力を含む線上への、前記放射チャネルの中央放射方向または主要放射方向の投影は、検出チャネルの入力から離れる方向に向くベクトルをもたらす:
−放射チャネルの出力および検出チャネルの入力を含む線上への、前記検出チャネルの中央検出方向または主要検出方向の投影は、放射チャネルの出力から離れた方向に向くベクトルをもたらす。
このような中央および/または主要方向の配列により、改良された、特に、より特定的に安全な動作の光電子モジュールを可能にする。より特定的には、放射チャネルから検出チャネルへのクロストークを最小化または抑制することができる。正確にこれらの方向が互いにどのように配列されるかについては、光電子モジュールが設置される特定の環境に典型的に依存する。さらに、上記の方向の配列は、光電子モジュールのより小さい設計を可能にしながら、同じ性能を保持するまたはより優れた性能さえも達成できる。より小さい設計は、放射チャネルおよび検出チャネルが互いにより近く配置できることによって特に得られるが、光電子モジュールの安全な動作も維持できる。
−前記検出部材および前記放射部材が配置されるハウジングを含む。
−前記放射チャネルからの光の放射のための放射強度分布、および
−前記光電子モジュールに入射される光が前記検出部材によって検出されるための放射感度分布
のうちの少なくとも一方は、前記第1の面の任意の面法線に対して非対称であり、特定的には上記の両方が適用される。この第1の面は典型的には放射チャネルの出力および検出チャネルの入力が含まれる面である。
−第1の光学チャネル;
−第2の光学チャネル;
を含み、前記第1および第2の光学チャネルの少なくとも一方は、光学構造体を含み、以下の1つ以上が適用される:
−前記光学構造体は、非回転対称ビーム形成素子または非回転対称形成素子の一部をなし、特定的には前記光学構造体は、非回転対称ビーム形成素子または非回転対称形成素子の一部をなす受動光学コンポーネントであり;
−前記光学構造体は、非回転対称レンズまたは非回転対称レンズの一部をなし、特定的には前記光学構造体は非回転対称レンズまたは非回転対称レンズの一部をなす受動光学コンポーネントであり;
−前記光学構造体は、非円形アパーチャを有する受動光学コンポーネントをなし、特定的には非円形レンズアパーチャを有するレンズまたはレンズ素子であり;
−前記光学構造体は、切取られた円の形状を規定するアパーチャを有する受動光学コンポーネントをなし、特定的には切取られた円の形状を規定するレンズまたはレンズ素子であり;
−前記光学構造体は、一部が直線によって置換えられている円の形状を規定するアパーチャを有する受動光学コンポーネントをなし、特定的には一部が直線によって置換えられている円の形状を規定するレンズまたはレンズ素子であり;
−前記光学構造体は、切取られたレンズまたはレンズ素子をなし、特定的には前記レンズまたはレンズ素子は、直線に沿って切取られ;
−前記光学構造体は切断された光学構造体であり、特定的には切断されたレンズまたはレンズ素子であり;
−前記光学構造体は、少なくとも一方側が切断されたレンズまたはレンズ素子であり;
−前記光学構造体は、非円形のエッジ、特定的には円形のエッジ部と、さらに非円形のエッジ部とを有する、非円形のエッジを含むレンズまたはレンズ素子をなし、より具体的には、前記非円形のエッジ部は直線を規定する。
−前記切取られた円の切取られた側は、それぞれの他方のチャネルに面し;
−前記アパーチャの前記直線は当該それぞれの他方のチャネルに面し;
−前記切取られたレンズまたはレンズ素子の切取られた部分は当該それぞれの他方のチャネルに面し;
−前記切断された光学構造体の切断された部分は、当該それぞれの他方のチャネルに面し;
−前記レンズまたはレンズ素子が切取られた前記少なくとも一方側は当該それぞれの他方のチャネルに面し;および
−前記非円形のエッジは、当該それぞれの他方のチャネルに面する。
図面の簡単な説明
以下において、本発明は実施例および添付される図面により、より詳細に説明される。図面は以下のとおりである。
発明の詳細な説明
図1は光電子モジュール1、前記光電子モジュール1を含む電子回路70、前記光電子モジュール1および物体18を含む電気光学配置40、ならびに前記光電子モジュール1、前記電子回路70、および前記電気光学配置40を含む装置10の概略断面図である。
−放射チャネルおよび検出チャネルは少なくとも実質的に鏡対称の設計を有し、より特定的には
−対応する能動光学コンポーネントの配置(検出部材および放射部材;より特定的には該当する能動光学コンポーネントの光学能動面の配置を指す)について、
−受動光学コンポーネント(たとえばレンズ素子)の配置および設計について、および
−場合により、ハウジングまたはハウジングコンポーネントの配置について、であり、さらに
各チャネルにおいて:
−2つの光学構造体、より特定的には2つの凸レンズ素子が設けられ、その光軸は少なくとも実質的に縦に配列され、ここでは
−それぞれのチャネルに含まれるそれぞれの能動光学コンポーネント(検出部材;放射部材)から離れているそれぞれの光学構造体は、チャネル内のそれぞれの能動光学コンポーネントと少なくとも実質的に軸上であり、より正確には、前記光学構造体のそれぞれの光軸は、それぞれの光学能動面の中央を通りかつ垂直である軸と少なくとも実質的に一致し;および
−前記光学構造体の切断された面は、それぞれの他方のチャネルに実質的に面し;
−それぞれのチャネルに含まれる他方のそれぞれの光学構造体(それぞれの能動光学コンポーネントにより近い)(検出部材;放射部材)は、上記の一致する軸に対して軸外であり、より特定的には、この光学構造体の光軸は、上記の一致する軸に対して、他方のチャネルから離れてずれている。
Claims (33)
- 光電子モジュールであって、
−光を検出するための検出部材を含む検出チャネルと、
−前記検出部材によって一般に検出可能な光を放射するための放射部材を含む放射チャネルとを備え、
以下のA)からE)のうちの少なくとも1つが適用され、
A)前記放射チャネルからの光の放射の放射分布特性は非回転対称である、
B)前記検出チャネルに入射される光について、前記検出チャネルで検出するための感度分布特性は、非回転対称である、
C)前記放射チャネルからの光の放射のための中央放射方向と、前記検出チャネルに入射される光の検出のための中央検出方向とは、互いに平行に配列されない、
D)前記放射チャネルからの光の放射のための主要放射方向と前記検出チャネルに入射される光の検出のための主要検出方向とは、互いに平行に配列されない、
E)前記検出チャネルおよび前記放射チャネルの少なくとも第1の一方は、
e1)各々が光軸を有する少なくとも2つの受動光学コンポーネントを含み、前記少なくとも2つの受動光学コンポーネントは前記少なくとも2つの光軸が一致しないよう配置されており、
e2)光軸を有する少なくとも1つの受動光学コンポーネントを含み、前記少なくとも1つの受動光学コンポーネントは、前記第1のチャネルに含まれる前記検出部材および前記放射部材のそれぞれに対して配置され、前記光軸は、前記第1のチャネルに含まれる前記検出部材および前記放射部材のそれぞれの検出および放射の中心軸と一致せず、 e3)非回転対称ビーム形成エレメントまたは非回転対称形成エレメントの一部をなす少なくとも1つの受動光学エレメント、特定的には非回転対称レンズまたは非回転対称レンズの一部を含み、
e4)少なくとも1つの受動光学コンポーネントを含み、前記第1のチャネルにそれぞれ入出力される光の主要方向または中央方向は、前記少なくとも1つの受動光学コンポーネントがない前記第1のチャネルにそれぞれ入出力される光の主要方向および中央方向それぞれに対して角度付けられるよう配置されている、のうち少なくとも1つを含む、光電子モジュール。 - 前記光電子モジュールは近接センサである、請求項1に記載の光電子モジュール。
- 前記光電子モジュールは、
−前記検出部材および前記放射部材が配置されるハウジングを含む、請求項1または2に記載の光電子モジュール。 - 前記ハウジングの形状は第1の面を規定し、
−前記放射チャネルからの光の放射のための放射強度分布、および
−前記光電子モジュールに入射される光が前記検出部材によって検出されるための放射感度分布、
のうちの少なくとも一方は、前記第1の面の任意の面法線に対して非対称である、請求項3に記載の光電子モジュール。 - 前記光電子モジュールの構成要素は、ケースA)、B)、C)、およびD)の少なくとも1つが適用されるよう、構成および配置される、請求項1から4のいずれか1項に記載の光電子モジュール。
- A)およびB)が適用される、請求項1から5のいずれか1項に記載の光電子モジュール。
- 前記放射チャネルおよび前記検出チャネルの各々において、ケースe1)からe4)のうちの少なくとも1つが適用される、請求項1から6のいずれか1項に記載の光電子モジュール。
- 前記検出チャネルおよび前記放射チャネルの一方、特定的には前記検出チャネルおよび前記放射チャネルの両方は、少なくとも1つの受動光学コンポーネントを含み、前記少なくとも1つの受動光学コンポーネントは、ケースE)に記載した受動光学コンポーネントと同一または異なり、特定的には前記少なくとも1つの受動光学コンポーネントはレンズ素子である、請求項1から7のいずれか1項に記載の光電子モジュール。
- 前記検出チャネルおよび前記放射チャネルの少なくとも一方は、少なくとも一方側が切断された少なくとも1つのレンズ素子を含み、特定的には前記側はそれぞれの他方チャネルに面する、請求項1から8のいずれか1項に記載の光電子モジュール。
- 前記検出部材および前記放射部材が取付けられる基板を備え、特定的には前記基板は印刷回路基板である、請求項1から9のいずれか1項に記載の光電子モジュール。
- 少なくとも1つの受動光学コンポーネントを含む光学部材を備え、特定的には前記光電子モジュールはさらにスペーサ部材を備える、請求項1から10のいずれか1項に記載の光電子モジュール。
- 前記光学部材の隣に配置され、かつ前記光電子モジュールのハウジングの一部を形成するバッフル部材をさらに備える、請求項11に記載の光電子モジュール。
- 前記検出チャネルおよび前記放射チャネルは物理的に分離され、特定的には前記物理的分離は、前記放射部材によって放射され前記検出部材によって一般に検出可能でありかつ前記光電子モジュール内に留まる光が、検出チャネルに入って前記検出部材によって検出されないよう構成されている、請求項1から12のいずれか1項に記載の光電子モジュール。
- 光電子モジュールであって、
−第1の光学チャネルと、
−第2の光学チャネルとを備え、
前記第1の光学チャネルおよび前記第2の光学チャネルの少なくとも一方は光学構造体を含み、前記光学構造体として:
−前記光学構造体は、非回転対称ビーム形成素子または非回転対称形成素子の一部をなし、特定的には前記光学構造体は、非回転対称ビーム形成素子または非回転対称形成素子の一部をなす受動光学コンポーネントであり;
−前記光学構造体は、非回転対称レンズまたは非回転対称レンズの一部をなし、特定的には前記光学構造体は非回転対称レンズまたは非回転対称レンズの一部をなす受動光学コンポーネントであり;
−前記光学構造体は、非円形アパーチャを有する受動光学コンポーネントをなし、特定的には非円形レンズアパーチャを有するレンズまたはレンズ素子であり;
−前記光学構造体は、切取られた円の形状を規定するアパーチャを有する受動光学コンポーネントをなし、特定的には切取られた円の形状を規定するレンズまたはレンズ素子であり;
−前記光学構造体は、一部が直線によって置換えられている円の形状を規定するアパーチャを有する受動光学コンポーネントをなし、特定的には一部が直線によって置換えられている円の形状を規定するレンズまたはレンズ素子であり;
−前記光学構造体は、切取られたレンズまたはレンズ素子をなし、特定的には前記レンズまたはレンズ素子は、直線に沿って切取られ;
−前記光学構造体は切断された光学構造体であり、特定的には切断されたレンズまたはレンズ素子であり;
−前記光学構造体は、少なくとも一方側が切断されたレンズまたはレンズ素子であり;
−前記光学構造体は、非円形のエッジを含むレンズまたはレンズ素子、特定的には円形のエッジ部と、さらに非円形のエッジ部とを有するエッジを含むレンズまたはレンズ素子をなし、より具体的には、前記非円形のエッジ部は直線を規定する、のうちの少なくとも1つが適用される、光電子モジュール。 - −前記第1の光学チャネルは、光を検出するための検出部材を含む検出チャネルであり、
−前記第2の光学チャネルは、前記検出部材によって一般に検出可能な光を放射する放射部材を含む放射チャネルである、請求項14に記載の光電子モジュール。 - 前記光学構造体は球面レンズである、請求項14または15に記載の光電子モジュール。
- 前記光学構造体は屈折レンズまたはレンズ素子であり、特定的には凸レンズまたはレンズ素子である、請求項14から16のいずれか1項に記載の光電子モジュール。
- 前記光学構造体は平凸レンズまたはレンズ素子である、請求項14から17のいずれか1項に記載の光電子モジュール。
- 前記第1および第2のチャネルの各々は光学構造体を含む、請求項14から18のいずれか1項に記載の光電子モジュール。
- −前記第1および第2のチャネルにおけるそれぞれの切取られた円の切取られた側は、互いに面し;
−前記第1および第2のチャネルにおける前記アパーチャのそれぞれの直線は互いに面し;
−前記第1および第2のチャネルにおけるそれぞれの切取られた部分は互いに面し;
−前記第1および第2のチャネルにおけるそれぞれの切断された部分は、互いに面し;
−前記第1および第2のチャネルにおける前記レンズまたはレンズ素子が切取られたそれぞれの側は互いに面し;および
−前記第1および第2のチャネルにおけるそれぞれの非円形のエッジは、互いに面する、請求項19に記載の光電子モジュール。 - 光電子モジュールであって、
−光を検出するための検出部材を含む検出チャネルと、
−前記検出部材によって一般に検出可能な光を放射するための放射部材を含む放射チャネルとを備え、
前記検出チャネルおよび前記放射チャネルの少なくとも第1の一方は、非回転対称ビーム形成エレメントまたは非回転対称形成エレメントの一部をなす、少なくとも1つの受動光学コンポーネントを含む、光電子モジュール。 - 光電子モジュールであって、
−光を検出するための検出部材を含む検出チャネルと、
−前記検出部材によって一般に検出可能な光を放射するための放射部材を含む放射チャネルとを備え、
前記検出チャネルおよび前記放射チャネルの少なくとも第1の一方は、少なくとも一方側が切断される少なくとも1つのレンズ素子を含む、光電子モジュール。 - 請求項1から22のいずれか1項に従う少なくとも1つの光電子モジュールを備える、電子回路。
- 前記少なくとも1つの光電子モジュールが取付けられる印刷回路基板を備える、請求項23に記載の電子回路。
- 電気光学配置であって、請求項1もしくは2に記載の少なくとも1つの光電子モジュール、または請求項23もしくは24に記載の電子回路を備え、さらに前記少なくとも1つの光電子モジュールが取付けられる物体を備え、前記取付は前記物体の取付領域で行なわれ、前記取付領域の少なくとも一部において、前記物体は前記検出部材によって一般に検出可能な光を透過する、電気光学配置。
- 少なくとも前記取付領域において、前記物体は概して板状である、請求項15に記載の電気光学配置。
- 前記検出チャネル、前記放射チャネル、および前記物体は、前記放射チャネルから放射されかつ前記物体内で単一内部反射される光が、前記検出部材の光学能動面に達しない経路上にのみ伝搬されるよう、構成および配置される、請求項25または26に記載の電気光学配置。
- 前記物体は第1の側および概して反対側に第2の側を有し、前記光電子モジュールは前記第1の側に取付けられ、特定的には前記第2の側での前記物体の表面は、前記検出部材によって一般に検出可能であり前記物体内で伝搬される光が、少なくとも部分的に、前記表面によって内部反射されるよう、構成される、請求項25から27のいずれか1項に記載の電気光学配置。
- 前記物体は透明板であり、特定的には透明なガラス板または透明なポリマー板である、請求項25から28のいずれか1項に記載の電気光学配置。
- 装置であって、請求項1から22のいずれか1項に記載の少なくとも1つの光電子モジュール、または請求項23もしくは24に記載の電子回路、または請求項25から29のいずれか1項に記載の電気光学配置を備える、装置。
- 前記装置は携帯装置、特定的には携帯通信装置、より特定的にはスマートフォンである、請求項30に記載の装置。
- 前記装置は撮像装置、特定的にはフォトカメラまたはビデオカメラである、請求項30または31に記載の装置。
- 請求項16から19のいずれか1項に従う電気光学配置を備え、前記物体は前記装置のハウジングの少なくとも一部であり、特定的には前記装置のカバーガラスである、請求項30から32のいずれか1項に記載の装置。
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