TW201342584A - 光電模組及包含該模組之裝置 - Google Patents

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Abstract

光電模組(1)包括包含用於偵測光的偵測構件(D)之偵測通道(30)及包含用於發出一般可由偵測構件偵測的光的發光構件(E)之發光通道(20)。其中，用於從發光通道發射的光之輻射分佈特徵是非旋轉對稱的；及/或，用於入射至偵測通道上的光之偵測通道中的偵測之靈敏度分佈特徵是非旋轉對稱的；及/或，用於從發光通道的光發射的中央或主發光方向及用於入射至偵測通道上的光的偵測之中央或主偵測方向相對齊而未彼此平行；及/或，複數通道中至少第一通道包括下述至少之一：e1)各具有光軸(A2,A2’；A3,A3’)之至少二被動光學組件(52,52’；53,53’)，其中，這些組件配置成這些光軸不重合；e2)具有光軸之至少一被動光學組件(52,52’；53,53’)，其中，此組件相對於分別包括在第一通道中的偵測構件(D)及發光構件(E)配置成此光軸與包括在第一通道中的偵測或發光構件分別的偵測及發光的中央軸(c2；c3)不重合；e3)至少一被動光學組件(52,52’；53,53’)構成非旋轉對稱光束形成元件或其一部份；e4)至少一被動光學組件(52,52’；53,53’)配置成完成分別進入及離開第一通道的光之主方向(m2；m3)或中央方向(c2；c3)相對於分別離開及進入第一通道中未設置至少一被動光學組件之第一通道的此方向成一角度。

Description

光電模組及包含該模組之裝置
本發明係關於光電領域，特別關於微型光電組件。更特別地，其關於光電模組以及包括這些模組之設備及電子裝置，特別地，其中，這些模組包括光偵測器及發光器，更特別地，其中，這些模組包括或是近接偵測器。本發明關於根據申請專利範圍的開頭子句之設備。
名詞界定
「主動光學組件」：感光或發光組件。舉例而言，光二極體、影像感測器、發光二極體(LED)、有機發光二極體(OLED)、雷射晶片。主動光學組件在封裝中以裸晶粒存在，亦即，作為被封裝的組件。
「被動光學組件」：以折射及/或繞射及/或(內部及/或外部)反射而使光改向的光學組件，例如透鏡、稜鏡、鏡、或光學系統，其中，光學系統是可能也包括例如孔徑闌、影像幕、固持器等機械組件的這些光學組件的總稱。
「光電模組」：包括至少一主動及至少一被動光學組件的組件。
「晶圓」：實質上碟狀、或板狀或類似形狀的項目，其在一方向(z方向或垂直方向)上的延伸相對於其在其它二方向(x及y方向或橫向)上的延伸是小的。通常，在(非空白)晶圓上，眾多類似結構或是項目配置或設於其中，典型上在長方形柵上。晶圓具有很多開口或洞，以 及，晶圓在其側面區的主要部份中，甚至是沒有材料的。晶圓具有任何側形形狀，其中，圓形及長方形是很常見的。雖然在很多內容中，可知晶圓是主要由半導體材料製成，但是，在本專利申請案中，這顯然不是限定。因此，晶圓可以主要由半導體材料、聚合物材料、包括金屬及聚合物或聚合物及玻璃材料之複合材料製成的晶圓。特別地，例如熱或紫外光(UV)可固化聚合物等可硬化材料是配合本發明之有用的晶圓材料。
「側面」：參照「晶圓」
「垂直」：參照「晶圓」
「光」：最一般的是電磁輻射：更特別的是電磁光譜之紅外線、可見光或紫外光部份的電磁輻射。在本專利申請案中，電磁頻譜的紅外線部份的電磁輻射是特別引起興趣的。
在例如現代的智慧型電話等今日的手持電子裝置中，廣泛使用近接感測器，以用於例如關閉裝置之LCD顯示幕的背景照明，或是用於使電容式元件無效，不然允許裝置的觸控顯示幕操作。這些近接感測器典型上位於接近裝置的耳機，且藉由偵測近接的物體反射的紅外(IR)光，而辨識接近顯示幕之使用者的臉頰或耳朵的外觀。在偵測到此反射的IR光時，啟始所需的動作。IR光通常由包括在近接感測器中的IED發射。
必須與分開的發光器相結合之商業上可取得的近接感測器可為例如美國德州Silicon Laboratories Inc.(www.silabs.com)的紅外光感測器Sil141、美國德州Texas Advanced Optoelectronic solutions Inc.的設有近接感測之光對數位轉換器TSL2771(www.taosinc.com)、以及美國加州的Capella Microsystems Inc.的設有環境光感測器及中斷之I2C近接感測器CM3623(www.capellamicro.com)。
包括IR LED及二個光二極體的商業上可取得的近接感測器可為例如OSRAM Opto Semiconductor(www.osram-os.com)的SFH 7773，請參見其2011年8月23日Application Note(可於www.osram-os.com取得)。
從美國US 2009/159900 A1，可知近接感測器，其包括IR傳輸晶粒及IR接收器晶粒以及各配置於這些晶粒之一上方的二透鏡。
從美國US 2010/0327164 A1，可知近接感測器，在其製造期間，使用轉移模製技術以包覆成型發光器晶粒及光偵測器晶粒，以在這些晶粒上形成透鏡。
問題是取得安全的近接偵測，特別是當必須確保節省能源的操作時。再者，某些近接感測器對於某些應用是太大的。
本發明的一目的是提供特別小的光電模組，特別是對應的近接感測器。此外，將提供包括至少一此光電模組的 電子電路、包括至少一此光電模組的電光配置以及包括至少一此光電模組的裝置。
本發明的另一目的是提供特別的節省能源的光電模組，特別是對應的近接感測器。
本發明的另一目的是提供具有安全操作的光電模組，特別是對應的近接感測器。
本發明的另一目的是產生特別安全偵測近接的方式。
本發明的另一目的是提供有效率地量產光電模組的方式。
本發明的另一目的是當光電模組安裝在電光配置中及/或在裝置中時能夠降低要達成的測試工作。
本發明的另一目的是提供具有特別高靈敏度的光電模組。
其它目的出現於下述說明及實施例中。
這些目的中至少之一是由根據本案專利申請範圍之設備及方法至少部份地取得的。
在光電模組的領域中的重點，特別是在近接感測器的情形中，是避免串擾。串擾阻礙模組的安全操作。串擾發生於偵測到在不希望的路徑上行進的發射光時。舉例而言，假使光電模組位於反射或部份反射的物件之下，特別是在例如透明板等透明但不是無反射的例如包括光電模組的裝置的遮蓋玻璃等物件之下時，由於僅有通過該物件的光應被偵測，所以，雖然包括該反射的此路徑是不希望的路徑，但仍以反射光被偵測到的方式在該物件處發生反射。
已證明在光電模組中的光束成形的特定方式能補償或減輕或至少有助於補償或減輕串擾問題。
此處所使用的光束成形一詞不僅包括發射光成形之一般意思(這稱為發射光成形)，也包括偵測光束成形之意。後者意指要被偵測的光的成形，或者也可以說是偵測靈敏度的成形。完全類比於指定例如「方向輻射特徵」給發光配置以說明發光配置發射的光強度的角度分佈，可以將「方向靈敏度特徵」指定給光偵測配置，說明入射於從不同方向入射於光偵測配置及由光偵測配置偵測到的光的光靈敏度的角度分佈。類比於發光方向(用於從發光配置的光發射)，可以界定偵測方向(用於光偵測配置的光偵測)，後者意指被偵測到的光照射至光偵測配置的方向。以相反的光路徑或是時間相反的觀點思考，有助於瞭解所述概念。
注意，光束成形通常包括重新導引光束的光，這是被動光學組件所作的。通常，被重新導引的光接著仍然包括在光束中。至少當從特定觀點觀視本發明時，僅從光束移除光未構成光束成形(且不是被動光學組件作的)，亦即，光束成形未包括單純的漸暈情形，亦即，例如使用孔徑以僅將光從光束移除。考慮例如透鏡、稜鏡或其它被動光學組件，被動光學組件具有(至少增加的)其它效應。
在本發明的第一態樣中，從發射的光及/或光偵測特性的特性的觀點，考量本發明。
在本發明的第二態樣中，從光電模組的組件的特性( 意指一或更多組件及/或它們的相互配置)的觀點，考量本發明。
以本發明的廣義觀點來概論這二態樣，由於它們緊密地相互關連，所以這是有意義的。組件被選擇成及/或配置成取得所需的發射光的及/或光偵測的特性，反之，藉由據此選擇及/或配置光電模組的組件，取得發射光及/或光偵測的所需特性。
廣義而言，光電模組包括：- 偵測通道，包括用於偵測光的偵測構件；及- 發光通道，包括用於發射一般可由該偵測構件偵測的光之發光構件；其中，本發明的第一及/或第二態樣的一或更多情形適用。
在本發明的第一態樣中，區分不同的情形。這些情形之一或更多可被同時地提供。
在稱為情形A)之第一態樣的第一情形中，特點A)應用於：A)用於從該發光通道的光發射之輻射分佈特徵是非旋轉對稱的。
「輻射分佈特徵」特徵在於發射光的強度分佈，更特別的是說明發射光的強度的空間相依性之功能。
在特定觀點中，發射光特徵係與其角度強度分佈有關。在該情形中，參考情形A’)，特點A)由特點A’)取代：A’)用於從該發光通道的光發射之方向輻射特徵是非旋轉 對稱的。
「方向輻射特徵」特徵在於角度光強度分佈，更特別關於說明發射光的強度的角度相依性之功能。
選擇適當的輻射分佈特徵(或是，更具體而言，方向輻射特徵)，可以取得光電模組增進的或是特別較安全的操作。更特別地，可以最小化或抑制從發光通道至偵測通道的串擾。確切而言，如何設計或選取非旋轉對稱特徵取決於光電模組安裝於其中的特定周圍。此外，特點A)或A’)的提供能夠作出特別小設計的光電模組，並保持相同或取得甚至更佳的性能。由於能夠將發光通道及偵測通道配置成彼此更接近，特別可取得較小的設計，並維持光電模組的安全操作。
在稱為情形B)之第一態樣的第二情形中，特點B)應用於：B)用於入射於該偵測通道的光在該偵測通道中的偵測之靈敏度分佈特徵是非旋轉對稱的。
導因於前所述的光發射與光偵測之間的邏輯對稱性，能類似於發光通道般，處理偵測通道，請參照上述發光偵測類比概念。因此：「靈敏度分佈特徵」特徵在於用於光偵測的靈敏度分佈，更特別的是說明用於光偵測的靈敏度的空間相依性之功能。
在特定觀點中，靈敏度特徵係與其角度分佈有關(亦即，與被偵測的光的角度分佈有關)。在該情形中，參考 情形B’)，特點B)由特點B’)取代：B’)用於入射於該偵測通道的光在該偵測通道中的偵測之方向靈敏度特徵是非旋轉對稱的。
「方向靈敏度特徵」特徵在於角度光靈敏度分佈，更特別的是說明用於光偵測的靈敏度的角度相依性之功能。
由於在發光通道與偵測通道之間的類比性，所以，為了避免重複，關於特點B)、B’)可取得的效果，請參考上述A)、A’)。
在稱為情形C)之第一態樣的第三情形中，特點C)適用：C)用於來自該發光通道的光發射之中央發光方向以及用於入射至該偵測通道的光之偵測的中央偵測方向相對齊而不彼此平行。
除非另外明確說明，否則，「平行」一詞包含有時稱為「反平行」。
在「中央發光方向」下，我們瞭解是導因於方向發光特徵的加權平均之平均方向。
在「中央偵測方向」下，我們瞭解是導因於方向靈敏度特徵的加權平均之平均方向。
假設這些方向不是彼此平行，可以取得光電模組的增進的或是特別是特別安全的操作。更特別地，能最小化或抑制從發光通道至偵測通道的串擾。確切而言，這些方向應如何彼此相對地對齊典型上視光電模組安裝於其中的特定周圍而定。此外，提供特點C)能夠作出更小的光電模 組設計，並保持相同或甚至更佳的性能。由於能夠將發光通道及偵測通道配置成彼此較接近，而特別取得較小的設計，並維持光電模組的操作狀態。
在典型的情形中，有利的是提供當分別從發光通道的輸出(其中，光從光電模組發射)開始的箭頭及在偵測通道的輸入(其中，光進入光電模組以在偵測通道中被偵測)開始的箭頭觀視時，中央發光方向及中央偵測方向是發散的，亦即，它們相互的距離隨著離光電模組的距離增加而增加。以此方式，可取得小的、安全操作的光電模組。特別地，可說這些箭頭實質上在共同平面中並發散。
在稱為情形D)之第一態樣的第四情形中，特點D)適用：D)用於來自該發光通道的光發射之主發光方向以及用於入射至該偵測通道的光之偵測的主偵測方向相對齊而不彼此平行。
(如上所述般，「平行」一詞包含有時稱為「反平行」。)
在「主發光方向」下，我們瞭解是發射最大光強度的方向。
在「中央偵測方向」下，我們瞭解是偵測靈敏度最大的(入射光的)方向。
假設這些「主方向」不是彼此平行，能造成與上述「中央方向」的功效大致上相同的功效。為了避免重複，因而對特點D)可取得的效果，請參考上述情形C)。
在本發明的第二態樣中，區別不同的情形。可以同時地提供這些情形中之一或更多。藉由在發光通道及偵測通道中至少一之一中設置具有中斷對稱的光學配置、更特別的「被離心的光學配置」或是「離心光學配置」或是設有「部份偏移的光學組件」或是設有至少一「離心光學組件」的光學配置，可以嘗試至少近似地具有第二態樣的特徵。表示第二態樣之更具體及精確的方式，定義於下述情形e1)至e4)。
在所有這些情形中，說明一或更多被動光學組件。在大部份的情形中，這些是繞射或折射組件，但也可以是反射組件。典型地，將設置一或更多透鏡元件(繞射或折射)，以具體實施這些被動光學組件，但是，也能設置例如一或更多稜鏡等其它被動光學組件。注意，例如孔徑所執行般地單獨排除一部份光的機械元件本身並未構成被動光學組件。
一般而言，在第二態樣中所稱的該一或更多被動光學組件配置成分別離開該偵測構件及該發光構件。
在第二態樣的第一情形中，該偵測通道及該發光通道中至少第一個包括：e1)至少二個均具有光軸的被動光學組件，其中，該至少二被動光學組件配置成該至少二光軸不會重合。
此處，二被動光學組件彼此「偏移」或「離心」。情形e1)的特定配置允許產生，及，同時消除分別用於發射的及受偵測的光的特定光學路徑。依此方式，可以取得光 電模組的增進的、特別是安全的操作。更特別地，能最小化或抑制從發光通道至偵測通道的串擾。確切而言，這些光軸如何最佳地對齊典型上取決於光電模組安裝於其中的特定週圍。典型地，這些光學軸彼此相距且對齊成彼此平行的。
此外，提供情形e1)能夠作出更小的光電模組設計，並保持相同或更佳的性能。由於能夠將發光通道與偵測通道配置成彼此更接近，所以特別地取得較小的設計，並維持光電模組的安全操作。
在第二態樣的第二情形中，該偵測通道及該發光通道中至少第一個包括：e2)至少一個具有光軸的被動光學組件，其中，該至少一被動光學組件相對於包括在該第一通道中分別的該偵測構件及該發光構件而配置成該光軸不會與包括在該第一通道中的該偵測構件及該發光構件分別的偵測及發光的中央軸重合。此處，在情形e2)中，光偵測(在偵測構件中)及發光(在發光構件中)分別相對於被動光學組件是「離心的」。可取得的效果大致上同於上述情形e1)。因此，對於可取得的情形e2)的效果，可參考上述情形e1)的效果。在「發光的中央軸」之下，以加權平均的觀點而言，我們瞭解其是一線，延著此線發射光的強度最大，舉例而言，假使發光構件具有長方形均勻發光光學主動表面，則其發光的中央軸是與長方形垂直且通過長方向的中間之線。 在「偵測的中央軸」之下，類比地及考慮上述發光偵測類比概念，以加權平均的觀點而言，我們瞭解其是光靈敏度最大的線，舉例而言，假使偵測構件具有長方形均勻靈敏的光學主動表面，則其偵測的中央軸是垂直於長方形且通過長方形的中間的線。在第二態樣的第三情形中，該偵測通道及該發光通道中至少第一個包括：e3)至少一被動光學組件構成非旋轉對稱光束形成元件或是非旋轉對稱形成元件的一部份，特別是非旋轉對稱透鏡或是非旋轉對稱透鏡的一部份。
此處，由於可為例如非球形透鏡或透鏡元件等透鏡或透鏡元件之非旋轉對稱光束形成元件，所以，各別的(第一)通道包括「被離心的光學配置」。可完成效果大致與上述情形e1)相同。因此，可取得的情形e3)的效果，請參考上述情形e1)的效果。在第二態樣的第四情形中，該偵測通道及該發光通道中至少第一個包括：e4)至少一被動光學組件，配置成使得分別進入及離開該第一通道的光之主方向或是中央方向分別相對於分別進入及離開無該至少一被動光學組件存在於該第一通道中之該第一通道的光之主方向及中央方向成一角度。
此處，例如稜鏡等被動光學組件完成各別(第一)通道中光學配置的對稱中斷。特別地，可以選取該主或中央方向成角度之方式以產生如上述情形C)中所述般之發散 的中央發光方向及中央偵測方向及/或如上述情形D)中所述般之發散的主發光方向及主偵測方向。可取得的效果大致於與上述情形e1)中相同。因此，對於可取得的情形e3)的效果，請參考上述情形e1)的效果。在一或二通道中設置至少一透鏡元件，由於這能夠非常有效率地使用分別從發光通道發射的光及進入偵測通道的光，所以，能在本發明的第一及第二態樣中有助於光電模組的安全操作及/或光電模組的低耗能。而且，假使在有助於各別通道中的光學配置之「離心」或是對稱中斷的情形e1)至e3)中之一或更多中或是也可能是e4)中所述的被動光學組件中之一或更多具體實施為透鏡或透鏡元件，則這有助於設計特別小的光電模組之可能性。於下將說明不同的更具體實施例。除非另外說明或是邏輯上不可能的，則不論上述情形A)至D)以及e1)至e4)中任一或更多情形指派給本發明的第一及/或第二態樣，這些都可以應用至情形A)至D)以及e1)至e4)中任一或更多情形。
在一實施例中，該一般可偵測的光是在光譜的紅外光部份中的光。
在可以先前所述的實施例相結合的一實施例中，該發光構件包括或是特別的是發光二極體(LED)。替代地或增加地，其包括雷射。發光構件是經過封裝的組件，或是，替代地，未封裝的組件，其中，後者的設置允許取得特別小的光電模組設計。類似於封裝的LED等封裝的光源通 常包括「滴狀物」，亦即，至少遮蓋光源的主動光學表面之透明材料(至少對發射光是透明的)的近似滴狀部。此「滴狀部」可以存在或不存在於發光構件上。在封裝的發光構件中，包括或不包括例如反射檔板等反射器。
在可以與上述實施例中一或更多實施例相結合的一實施例中，至少有下述之一：- 該發光通道的中央發光方向或是主發光方向投射至包括發光通道的輸出及偵測通道的輸入之線會造成指向離開偵測通道的輸入之向量；- 該偵測通道的中央發光方向或是主發光方向投射至包括發光通道的輸出及偵測通道的輸入之線會造成指向離開偵測通道的輸出之向量。
特別地，滿足二者。
假使此中央及/或主方向的對齊能夠取得光電模組之增進的及特別是特別安全的操作。更特別地，能最小化或是抑制從發光通道至偵測通道的串擾。確切而言，這些方向應如何彼此相對地對齊典型上視光電模組安裝於其中的特定周圍而定。此外，所述的方向對齊能夠作出更小的光電模組設計，並保持相同或甚至更佳的性能。由於能夠將發光通道及偵測通道配置成彼此較接近，而特別取得較小的設計，並維持光電模組的操作狀態。
在可以與上述實施例中一或更多實施例相結合的一實施例中，該光電模組是近接感測器。在一近接感測器中，所述之本發明的態樣及所述的情形特別有用。
在可以與上述實施例中之一或更多結合的一實施例中，該光電模組包括：- 殼，該偵測構件及該發光構件配置在殼中。
依此方式，光電模組的組件之間的距離及相互對齊被良好地界定且是很精確的，以致於在光電模組之內的光徑以及在光電模組之外的部份光路徑也被特別良好地界定且是精確的。這能可觀地簡化光電模組的處理以及便於光電模組安裝及組裝至另一裝置或安裝及組裝於另一裝置中，以及，在實施光電模組之後，導致顯著降低的測試需求。
在參考最後說明的實施例之一實施例中，發光及偵測通道設於分別的隔間中，分別的隔間係設在該殼中。這能降低通道之間的串擾及能夠作出特別小的光電模組設計。
在參考最後說明的二實施例之一或二實施例的一實施例中，該殼的形狀界定第一平面，以及至少下述之一：- 來自該發光通道的光發射之輻射強度分佈；以及- 入射於該光電模組上的光之該偵測構件偵測的輻射靈敏度分佈；是相對於該第一平面的任何表面法線不對稱的且特別是二者都適用。第一平面典型上是包括發光通道的輸出及偵測通道的輸入之平面。
輻射強度分佈與輻射分佈特徵相關之處在於後者是前者代表的現象之數學或功能說明。
輻射靈敏度分佈與靈敏度分佈特徵相關之處在於後者 是前者代表的現象之數學或功能說明。
這有助於能夠提供特別小的光電模組設計及/或特別安全操作的光電模組。
在參考最後說明的實施例之一實施例中，與第二平面分別離去及進入的光有關之該輻射強度分佈及輻射靈敏度分佈的該部份是相對於該第一平面的任何表面法線不對稱的，其中，該第二平面垂直於該第一平面以及含有連接該發光通道的輸出與該偵測通道的輸入之線。
這有助於能夠提供特別小的光電模組設計及/或特別安全操作的光電模組。
在與上述實施例中之一或更多相結合的一實施例中，該光電模組的組成構造成及配置成情形A)、B)、C)、D)中至少之一適用，特別是其中，該組成包括至少一被動光學組件。這是完成情形A)、B)、C)、D)中之一或更多之精緻方式。
在與上述實施例中之一或更多相結合的一實施例中，情形e1)至e4)中至少之一適用以致於情形A)至E)中至少之一適用。
在可以與上述實施例中之一或更多相結合的一實施例中，該情形A)及B)適用。這有助於能夠提供特別小的光電模組設計及/或特別安全操作的光電模組。
在可以與上述實施例中之一或更多相結合的一實施例中，在各發光通道及偵測通道中，情形e1)至e4)中至少一適用。這有助於能夠提供特別小的光電模組設計及/或 特別安全操作的光電模組。
在可以與上述實施例中之一或更多相結合的一實施例中，該發光通道及該偵測通道中之一包括、特別是該發光通道及該偵測通道都包括至少一被動光學組件，該至少一被動光學組件與情形e1)至e4)中之一或更多中所述的被動光學組件相同或不同，特別是其中，該至少一被動光學組件是透鏡元件。
在可以與上述實施例中之一或更多相結合的一實施例中，該發光通道及該偵測通道中至少之一包括至少一側被切割的至少一透鏡元件。事實上，此「切割透鏡」態樣構成本發明的另一態樣(第三態樣)，但是不一定必須與本發明的第一及/或第二態樣相結合。這能夠實現特別小的光電模組設計，並保持相同或甚至取得更加較佳的性能。由於能夠將發光通道及偵測通道配置成彼此更接近而特別取得較小的設計，並維持光電模組的安全操作。
在參考上述實施例的一實施例中，該側是面對各別其它通道的側邊。這允許具有發光通道及偵測通道彼此特別接近。
在參考最後說明的二實施例中之一或二實施例有關的一實施例中，該切割線位於平行於該透鏡元件的光軸之平面中。
在與上述實施例中之一或更多相結合的一實施例中，光電模組包括基底，該偵測構件及該發光構件安裝於該基底上，特別是其中，該基底是印刷電路板。這便於有效率 地(特別是晶圓級的)製造光電模組。基底(或印刷電路板)提供光電模組的一或更多(典型上至少二，更確切地至少四)電接點給外部。
在與上述實施例中之一或更多相結合的一實施例中，光電模組包括包含至少一被動光學組件的光件構件，特別是其中，在情形e2)或情形e3)或情形e4)中，至少一被動光學組件是各別情形中所述的至少一被動光學組件，以及，其中，在情形e1)的情形中，該光件構件包括情形e1)中所述的至少二被動光學組件。
光件構件的設置便於光電模組的有效率製造(特別是晶圓級)。
在參考上述實施例的一實施例中，該光件構件包括包含在光電模組中的所有被動光學組件。這能大幅地簡化光電模組的製造以及能夠取得優良的對齊精確度。
在參考最後二實施例的一或二實施例之一實施例中，該光電模組又包括間隔器構件。在提供上述基底的情形中，此間隔器構件配置在該基底與該光件構件之間。
間隔器構件的設置便於光電模組的有效率製造(特別是晶圓級)。
此間隔器構件用於在該光件構件與該基底之間設置良好界定的距離。依此方式，在一或二通道中，能確定各別通道中至少一被動光學組件分別與偵測構件及發光構件之間良好界定的垂直距離。
在參考最後三實施例的一或更多實施例之一實施例中 ，該光電模組又包括檔板構件，檔板構件鄰接於該光件構件及形成該光電模組的殼之一部份。此檔板構件(特別其垂直面)說明上述中進一步說明的第一平面。例如當將光電模組組裝至或是組合於裝置中時，此檔板構件用於附著光電模組至物件。檔案構件可作為光電模組之發光及偵測光件的參考。換言之，由於檔板構件，例如藉由將在檔板構件的光電模組附著至物件或裝置，光電模組的組裝能夠簡化且能以特別高精確度完成。當物件及裝置分別具有(在附著區中)足夠良好界定及精確的幾何形狀時，能夠容易地取得高精確的光學配置或裝置。取得可再現的高精度光學配置或裝置，使得各別測試的需求並非必要。
在可以與上述實施例中之一或更多相結合的一實施例中，該偵測通道及該發光通道是實體上分離的，特別是其中，該實體分離是構造成由該發光構件發射且餘留在該光電模組之內的一般可由該偵測構件偵測的光無法進入偵測通道且由該偵測構件偵測。這有助於光電模組的安全操作以及能夠作出特別小的光電模組。
特別地，提供包括至少一間隔器、光件構件、檔板構件及基底之光電模組(請參考上述)，以及，其中，所有這些有助於構成該實體分離，例如提供上述進一步說明的分別隔間。
在可以與上述實施例中之一或更多相結合的一實施例中，光電模組包括例如積體電路等控制單元，特別地其中，提供此控制單元，以取決於該偵測構件產生的偵測訊號 而輸出控制訊號及/或控制該發光構件。此光電模組特別有效及容易使用。
在可以與上述實施例中之一或更多相結合的一實施例中，光電模組包括另一偵測構件。舉例而言，複數個偵測構件對不同的(重疊的或未重疊的)光譜範圍是靈敏的，舉例而言，複數個偵測構件中之一用於偵測週圍光(週圍光偵測)，而其它偵測構件用於紅外光感測，作為近接感測器。這使得光電模組是多功能的及/或允許從光電模組提供更顯著的輸出。
在可以與上述實施例中之一或更多相結合的一實施例中，光電模組包括另一發光構件。舉例而言，發光構件發射具有不同的(重疊的或未重疊的)光譜範圍。這使得光電模組為多功能的及/或允許從光電模組提供更顯著的輸出。
本發明也包括根據本發明之包含至少一光電模組的電子電路。
在一實施例中，電子電路包括印刷電路板，該至少一光電模組安裝於該印刷電路板上。
在參考上述實施例的一實施例中，電子電路包括操作上連接至該至少一光電模組的控制單元，舉例而言，用於控制操作上連接至該電子電路的顯示照明及/或用於控制操作上連接至該電子電路的觸控螢幕等輸入單元及/或用於致動/啟始或致動/不致動例如涉及語音辨識的聲音使用者輸入等使用者輸入通道。該控制單元增加地或替代地用 於偵測及區別使用者作出的姿勢，其中，在此情形中，通常是使用例如陣列等多個近接感測器。
本發明也包括包含根據本發明的至少一光電模組或是根據本發明的電子電路的電光配置，以及，又包括物件，該至少一光電模組附著在該物件的附著區中，其中，至少在該附著區的一部份中，該物件對於大致上可由該偵測構件偵測的光是透明的。
在電光配置的一實施例中，至少在該附著區中，該物件是大致上板狀的。這便於製造具有可預測的操作之良好界定的電光配置。特別地，該物件是大致上板狀的。
在可以與上述實施例相結合的電光配置的一實施例中，該偵測通道及該發光通道以及該物件構造成及配置成從該發光通道發射及在該物件中受到單次內反射的光僅在不會到達該偵測構件的光學上主動表面之路徑上傳播。
其中，提供情形A)至D)及/或情形e1)至e4)中之一或更多，以完成此點。而且，這能夠取得可預測的、安全的光電模組操作，其中，光電模組甚至是特別小的。藉此能避免或是至少大幅地降低串擾。
「光學上主動表面」是偵測構件的光靈敏區，或是，在發光構件的情形中為發光構件的發光區。換言之，光學上主動表面代表光被發射及光必須抵達以便可被偵測之各別構件表面部份。
在可以與上述實施例中之一或更多相結合的電光配置的一實施例中，該物件具有第一側及與其大致上相對立的 第二側，該光電模組附著至該第一側。其中，特別地，在第二側之該物件的表面構造成在該物件之內傳播的一般可由該偵測構件偵測的光至少部份地由該表面內反射。該內反射通常包括或實質上是鏡反射。
這說明本發明找到應用、以及假使未實施本發明時串擾阻礙安全操作之典型情形。
在可以與上述實施例中之一或更多相結合的電光配置的一實施例中，該物件是透明板，特別是透明玻璃板或是透明聚合物板。
本發明也包括包含根據本發明的至少一光電模組、或是根據本發明之電子電路、或是根據本發明的電光配置之裝置。此裝置典型上是電子及/或電光裝置。
在裝置的一實施例中，裝置是手持裝置，特別是手持通訊裝置，更特別的是智慧型電話。其也可為例如手持音樂播放裝置。
在這些裝置中，光電模組及特別是近接感測器通常被有用地應用。
在可以與最後實施例相結合的一實施例中，裝置是拍攝裝置，特別是相機或攝影機。在這些裝置中，光電模組及特別是近接感測器通常被有用地應用。
在可以與最後二實施例中之一或二實施例相結合的一實施例中，裝置包括根據本發明的電光配置，其中，該物件是該裝置的殼的至少一部份。特別地，物件是該裝置的遮蓋玻璃。
已於上說明的本發明的第三態樣至少在特定視圖中呈現於光電模組中，光電模組包括：第一光學通道；第二光學通道；其中，該第一及第二光學通道中至少之一包括光學結構，至少下述之一或更多應用於該光學結構：該光學結構構成非旋轉對稱光束形成元件或是非旋轉對稱形成元件的一部份，特別是其中，該光學結構是構成非旋轉對稱光束形成元件或是非旋轉對稱形成元件的一部份之被動光學組件；該光學結構構成非旋轉對稱透鏡或是非旋轉對稱透鏡的一部份，特別是其中，該光學結構是構成非旋轉對稱透鏡或是非旋轉對稱透鏡的一部份之被動光學組件；該光學結構構成具有非圓形孔徑的被動光學組件，特別是具有非圓形透鏡孔徑的透鏡元件或透鏡；該光學結構構成具有形成截形圓狀的孔徑之被動光學組件，特別是形成截形圓狀的透鏡或透鏡元件；該光學結構構成具有孔徑的被動光學組件，特別是形成圓的一部份由直線取代的形狀之透鏡或透鏡元件，該孔徑形成圓的一部份由直線取代的形狀；該光學結構構成截形透鏡或透鏡元件，特別是其中，該透鏡或透鏡元件沿著直線截形；該光學結構是切割的光學結構，特別是切割的透鏡或透鏡元件； 該光學結構是至少一側被切割的透鏡或透鏡元件；該光學結構構成透鏡或透鏡元件，該透鏡或該透鏡元件具有非圓形邊緣、特別是包括圓形邊緣部份的邊緣、以及非圓形邊緣部份，更具體而言，其中，該非圓形邊緣部份形成直線形狀。
在參考前述實施例的一實施例中，分別地，- 該截形圓的截形側邊面對分別的其它通道；- 該孔徑的該直線面對分別的其它通道；- 該截形透鏡或透鏡元件的截形部份面對分別的其它通道；- 該切割部光學結構的切割部面對分別的其它通道；- 該透鏡或透鏡元件被切割之該至少一側面對各別的其它通道；以及- 該非圓形邊緣面對各別的其它通道。這允許發光通道及複數個通道彼此特別地接近。
從上述清楚可知，本發明允許提供具有優良性能的微型光電模組。所述光電模組的典型尺寸數量上(側面的)在一側向上達到最多8 mm，特別是最多5 mm，更特別的是最多4 mm，在與其垂直的側向上，最多5 mm、特別最多4 mm，更特別地最多3 mm。與其垂直地，亦即，垂直地，光電模組典型上最多延伸2.5 mm，更特別地最多1.6 mm。光電模組良好地適合晶圓等級的量產。與光電模組的晶圓級製造以及它們的設計及組成之有關的各式各樣的細節及實施例未在本專利申請案中說明，但是說明於 2011年7月19日申請之申請號61/509,346的美國早期專利申請案。因此，申請號61/509,346的美國早期專利申請案一併列入本專利申請案作為參考。而且，可用於製造光電模組之晶圓的典型尺寸揭示於該申請案中。
本發明的進一步實施例及優點呈現於專利申請範圍的附屬項及圖式中。
圖1顯示光電模組1的、包括該光電模組1之電子電路70的、包括該光電模組1及物件18之電光配置40的及包括該光電模組1以及該電子電路70和該電光配置40的裝置10的剖面說明。
裝置10是電子裝置，特別是手持裝置，例如手持音樂播放裝置、可攜式計算裝置、照相裝置、行動通訊裝置、或其它。
裝置10包括殼15，以及，如圖1所示，能夠提供光電模組1直接附著至殼15，更特別的是附著至由物件18形成之殼15的部份。物件18至少是部份透明的且大致板狀的，至少在光電模組1附著的區域上。物件1可為例如裝置10的遮蓋玻璃。
電光配置40包括或甚至是實際上由該光電模組1及該物件18構成。如同下述將說明般，在光電模組1與物件18之間的互動特別重要。
該電子電路70包括光電模組1及印刷電路板9，光 電模組1及例如電子組件81等其它組件安裝在印刷電路板9上。
將光電模組1假設為近接感測器以作說明，但是，光電模組1也可以是不同的光電模組，例如環境光感測器或其它。
光電模組1包括發光通道20及偵測通道30。發光通道20包括發光構件E，用於發射例如紅外光等光。偵測通道30包括用於偵測例如紅外光等光之偵測構件。由發光構件E發射的光的至少(光譜)部份通常可由偵測構件D偵測，亦即，假使其到達偵測構件D，則可由偵測構件D偵測。發光構件E可為例如LED或雷射等發光器，偵測構件D可為例如光二極體。
為了作為近接感測器，例如臉頰、頭髮、耳等人體的一部份之表面60對光電模組1的近接可藉由偵測自發光通道20發射的光而可偵測到(參照圖1中向上指的中空箭頭)，以及，由偵測構件D偵測接著進入偵測通道30(參考圖1中向下指的中空箭頭)之表面60(通常具有幾乎是朗伯(Lambertian)反射的光)。典型地，發光構件E發射光脈衝。在偵測通道30中起源於發光通道20但未離開光電模組1的光之偵測通常要避免，以取得光電模組1的高靈敏度及適當和安全的操作。
為了避免進入偵測通道30及未離開電光配置40的光由偵測構件D偵測，設置具有中斷對稱性的光學配置、或是「被離心光學配置」或是「離心光學配置」、或是設 有「部份偏移的光學組件」之光學配置或是類似配置，也請參照上述「發明內容」一節中本發明的「第二態樣」。在不同的觀點中，藉由確保適當地選取發光通道20及偵測通道30中分別發射及/或偵測的光之特徵，達成此點，也請參照上述「發明內容」一節中本發明的「第一態樣」。
光電模組1包括殼11，在殼11中，例如藉由形成二分別的隔室以形成該通道20及30。殼11設計成阻礙照射於光電模組1的側邊上或是底部上之光進入光電模組1中。而且，舉例而言，在底部上(如圖1中所示)，藉由附著的銲材球7，設置光電模組1的電接點以與印刷電路板9形成電接觸。
設置通常由非透明的材料或是適當塗著材料形成的隔離構件19，其阻礙來自發光通道20的光直接傳播至偵測通道30，其中，如同從下述說明中清楚可見般，隔離構件19由不同的組成構成(也請參照圖6、7、10、11)。
發光通道20包括適當地選取及/或適當地相對於發光構件E而配置之發光光件25，其中，發光光件25包括或甚至是如圖1中所示的被動光學組件L2，例如組合透鏡等透鏡構件。取代被動光學組件L2的透鏡元件的所有光軸A2、A2’與發光構件E的中心發光軸AE重合之一般設定，如圖1中所示般，這些軸中之一或更多不重合。
在圖1的實例中，偵測通道30對應地設計，包括適當地選取及/或相對於偵測構件D配置的偵測光件35，其 中，如圖1中所示，偵測光件35包括或甚至是被動光學組件L3，被動光學組件L3可為例如組合透鏡等透鏡構件。取代被動光學組件L3的透鏡元件的所有光軸A3、A3’與偵測構件D的中心偵測軸AD重合之一般設定，一或更多軸並未重合如圖1中所示般，通道20及30中的光學設定可以相互鏡對稱。
僅在通道20及30之一中的軸上提供此不重合性，在原理上即已足夠，但是，通常假使在二通道20及30中提供此不重合性，則能更佳地確保安全操作。當然，可以提供但不一定要提供如圖1中所示的鏡對稱設定。
如圖1中所示，由發光構件E發射的光大部份容易進入偵測通道30而不離開電光配置40，參照地，發光構件E開始的粗虛線在物件18的上表面內反射，然後結束於隔離構件19上。假使選擇(發光光件25及發光構件E的)一般完全中心及旋轉對稱設定，則在該上表面的反射之後光能夠進入偵測通道30並因而被偵測，因而在通道20與30之間構成不希望的串擾。類似地，參考偵測側，參考在偵測構件D結束的粗虛線，同時在物件18的上表面受到反射，當儘可能地接近發光通道20而源起時幾乎不能由偵測構件D偵測到的光，將必須從事實上無光源起之隔離構件19上的位置源起。假定光的三折反射(例如在物件18之內三折內反射)造成強度損失，使得餘留光太弱而不會對光電模組1造成問題。
於下，將參考圖6至11，說明實現例如可設置於圖1 的實施例中的光件25、35及被動光學組件L2、L3之方式。
因此，由於一或二通道20及30的特別設計，可以成功地避免它們之間經由物件18中的內反射之串擾。其中，值得注意的是，光電模組1的側面尺寸(x；y)相當小(注意，通道20及30設置成遠離也降低串擾但增加光電模組1的側面尺寸)，以及，由於設置透鏡或透鏡元件而有效率使用光(從發光通道E發射的光及照射於偵測通道30上受偵測的光)，所以，能達到高靈敏度。
在圖1中所示的實施例中，實現特別的特點結合，提供特別有用的優點結合。此特點結合包括：- 發光及偵測通道具有至少實質上鏡對稱設計，更特別地如此- 相對於對應於主動光學組件的配置(偵測構件及發光構件；更特別地參考各別主動光學組件的光學主動表面的對齊)，以及- 相對於被動光學組件(例如，透鏡元件)的配置及設計，以及- 可能也相對於殼或殼組件的配置；以及在各通道中：- 設置二光學結構，更特別的是二凸透鏡元件，它們的光軸至少實質上垂直對齊的；其中- 更遠離包括於各別通道中的各別的主動光學組件(偵測構件、發光構件)之各別光學結構與通道中各別主動光 學組件(偵測構件、發光構件)至少實質上正軸的，更精確而言，該光學結構的各別光軸至少實質上與垂直於各別光學主動表面且為其中心的軸重合；以及- 該光學結構的切割面實質上面向各別的其它通道；- 包括於各別通道中的其它各別光學結構(較接近各別主動的光學組件)(偵測構件、發光構件)與前述重合軸離軸，更特別地，本光學結構的光軸相對於前述重合軸是偏離其它通道。
圖2及圖3是光電模組1、電光配置40的及電光配置40中光的剖面說明。更精確而言，於其中顯示在物件18的上表面反射之後照射於光電模組1上的光如何行進及未被偵測構件D偵測。
在圖2中，左方反射箭頭表示類似於已配合圖1所述般。右方反射箭頭表示光在物件18中內反射之後進入偵測通道30但未進入偵測光件35且因而將不會到達偵測構件D之可能性。
在圖3中，顯示光在物件18中內反射之後進入偵測通道D及偵測光件35但仍然不會到達偵測構件D的情形。
圖4及5是光電模組1及分佈特徵的剖面說明。在圖4中，在二通道20及30中，分佈特徵未旋轉對稱於垂直方向(z)；在圖5中，顯示發光通道20的非旋轉對稱輻射分佈特徵；偵測通道(未顯示於圖5中)具有類似於不同的光學設定。在圖4及5中，分別顯示分別在各別通道 20和30上方之方向輻射特徵及方向靈敏度特徵。在圖4的情形中，這些特徵是旋轉對稱的，但未相對於垂直軸。因此，如軸m3及c3一般，主要發光軸m2與中央發光軸c2重合。如同圖4的上部份及下部份中所見般，發光通道20的軸c2、m2從偵測通道30的軸c3、m3發散；如同粗點虛線所示般，相對於圍繞垂直軸對稱之情形，發射光及偵測靈敏度的幾乎外邊界分別向外傾斜(離開各別的其它通道)。這可造就對串擾的抑制。
在圖5中，即使主發光方向m2與垂直(z)重合，輻射分佈特徵仍未旋轉地對稱。而且，這有助於串擾抑制。主要發光方向m2也被選擇成不會與z軸重合。
在圖4及5中，顯示發光通道20的輸出21及偵測通道30的輸入31的接近位置。
圖6顯示光電模組1的及電子電路70的以及裝置10的剖面視圖。一般而言，關於圖6至9及它們的說明，參考上述併入參考的2011年7月19之美國臨時申請61/509,346。於其中，圖6至9大部份地對應於圖1至4，但是，調整成在一或二通道20、30中顯示中斷對稱、或是「被離心光學配置」或「離心光學配置」、或是設有「部份偏移的光學組件」之光學配置、或類似者，而導致上述特定光分佈。因此，關於製造的細節、以及上述以外之構成能從該美國臨時申請案61/509,346中取得。僅有一些點將在本申請案的下述中被明確說明。
在圖6中，在發光通道中，發光構件E的的中央軸發 光AE平行地偏移至被動光學組件L2的重合光軸A2、A2’，以及，在偵測通道中，偵測構件D的中央軸偵測AD平行地偏移至被動光學組件L3的重合光軸A3、A3’。
被動光學組件L2和L3分別是包括光學結構52和52’、以及53和53’的組合光學結構；更具體而言，L2及L3分別是包括透鏡元件52和52’、以及53和53’的組合透鏡。(在該美國臨時申請案61/509,346中，光學結構及透鏡元件分別僅以代號5標示。)
下述光電模組1的組成有助於光電模組1的殼11：基底P、分離構件S(也稱為間隔器)、光學構件O及檔板構件B。它們都是大致上板狀及通常也大致上長方形的。這也清楚見於顯示圖6的模組的組成之各種剖面視圖之圖7中；代號s1至s5表示圖6中取得的視圖，圖6中的中空箭頭表示視圖的方向。下述光電模組1的組件有助於也稱為光電模組1的隔離構件19之構件：分離構件S(也稱為間隔器)、光學構件O及檔板構件B。
圖8顯示用於形成用以製造眾多圖6的模組之晶圓堆疊的晶圓BW(檔板晶圓)、OW(光件晶圓)、SW(間隔器晶圓)、及PW(基底晶圓)的剖面視圖。檔板晶圓BW具有透明區3，例如，開口；間隔器晶圓SW具有開口4；光件晶圓OW包括透明元件6及阻隔部(或是非透明部)b，其中，分別包括透明元件6之被動光學組件L2和L3設在光件晶圓OW的透明部t中。
圖9顯示用於製造多個圖6的模組之晶圓堆疊1的剖 面視圖。
當然，一般能夠選擇製造光電模組1的其它方式，也能夠選擇設計光電模組1的其它方式。
類似於圖6所示般，圖10及11顯示光電模組1及電子電路70的以及裝置10的剖面視圖。但是，此處顯示設置適當的光及靈敏度分佈之其它方式。相對於光電模組的其它特性及其製造力，這些實施例大致上同於圖6至9中之一。
在圖10中，參照各別軸A2、A2’、A3、A3’、AE、AD，在二通道中，分別相對於發光構件E及偵測構件D，一光學結構或透鏡元件(分別為52和53’)是中心，而另一光學結構或透鏡元件(分別為52’和53)相對其為離心的。此外，光學結構或透鏡元件52’和53被切割。它們在一側的側面延伸上縮減；在圖10中，延著y-z平面切割。這節省空間及能夠移動發光通道及偵測通道而彼此更接近，以及縮減光電模組1的側面延伸，因而能夠使光電模組1的整體設計更小。
光學結構的偏移位置分別造成適當強度及靈敏度分佈特徵存在，當光電模組1與例如圖1至3中所示的物件18等物件一起使用時，造成串擾的抑制。光學結構為透鏡時，能夠特別有效率地使用發光構件E發射的光及偵測構件D的靈敏度。切割允許使用假使未被切割時會因尺寸理由而無法被容納之光學結構，以及，有助於抑制延著經由物體的反射而能夠串擾的路徑行進的光(請參照例如 圖1至3)。因此，即使各別通道的光學結構中心化(未偏移)，特別是它們各別的光軸不重合時，切割也仍是有利的(特別藉由抑制串擾)。
在圖11中，在發光通道20中，光學結構52具體實施為稜鏡元件。此稜鏡元件促使中央及主發光方向包括朝向離開偵測通道30的分量。依此方式，經由物件的反射之串擾(請參照圖1至3)是可抑制的。在偵測通道30中，光學結構53是非旋轉對稱透鏡，例如非球形透鏡。此透鏡造成偵測通道之非旋轉對稱的靈敏度分佈，例如，設有具有朝向離開發光通道之分量的主要及中央偵測方向之偵測通道。
能夠結合以所示之外的方式完成圖6、10、11中所示的本發明的第一及第二態樣的各種方式(請參見「發明內容」一節)。僅為了簡明起見，在圖10及11中，在通道20及30中以結合形式顯示這些不同的方式。提供例如圖1及6中所示之相對於發光及偵測通道對稱的設計，在某些情形中是有利的。也根據圖10及圖11所示之發光及偵測通道中任一通道而提供對稱設計。而且，在圖10及圖11中，又能夠在較低位置中配置上光學結構(52,53)，反之，在較高位置中配置下光學結構(52’,53’)。而且，也能夠提供結構上不同於圖式中所示的結構之被動光學組件L2、L3，舉例而言，被動光學組件不是組合元件及/或具有表示平行於x-y平面的平面之上或下側。當然，也能夠在一或二通道中提供通道中(至少)三軸不重合，及/或 在通道中設置至少二條不重合的以及非旋轉對稱被動光學組件(例如稜鏡，請參照圖11中的代號52，或是非旋轉對稱透鏡，請參照圖11中的代號53)。
考慮典型上思及的光電模組1的小尺寸在橫向上不大於數毫米且在垂直方向上不大於幾毫米，軸偏移(於側向，在所示實施例中沿著x軸)，例如透鏡元件相對於另一透鏡元件的光軸或是分別相對於發光及偵測的中央軸之軸偏移在數量上通常小於200μm，更恰當地是小於100μm及更特別的是小於60μm且通常大於5μm，更特別的是大於10μm。
圖12顯示光電模組1的透視圖，其構造成及/或製造成大致上類似於配合圖1、6、10及11所述。從圖12清楚可見設置切割透鏡或切割透鏡元件的有效性。而且，從圖12清楚可見D形透明區3設置在檔板構件B中的有效性。檔板構件B的曝露平坦表面(在透明區3中具有開口)良好地用於光電模組1對物件之良好界定附著，例如對圖1至3中所示的物件18之附著。
圖13顯示光電模組1的組成剖面視圖，亦即，其上設有發光構件E及偵測構件D的基底P、以及增加地設有控制單元8之基底P的剖面視圖。控制單元8具體實施為例如積體電路。控制單元8在操作上連接至發光構件E及偵測構件D，以及用於控制發光構件E和從偵測構件D接收訊號。特別地，控制單元8控制來自發光構件E的光發射以及從偵測構件D接收偵測訊號。控制單元8也 配置成用於視偵測構件D輸出的偵測訊號而輸出控制訊號。
圖14顯示二視圖的光學構件O：頂部上的剖面視圖；下方上視圖。此光學構件O可為例如可用於圖12中所示的光電模組1中的光學構件，其中，能夠在構件O的二側上設置被動光學組件，取代如所示地僅設於一側上。二被動光學組件L2、L3(更具體而言，透鏡元件L2、L3)存在於透明部份t上。它們都是延著直線切割或截形之切割透鏡或是截形透鏡。這些線、及對應邊緣5e和邊緣表面5s面對各別的其它通道並因而也彼此面對。
透鏡(或是透鏡元件)L2及L3都具有圓的一部份由直線取代的形狀之透鏡孔徑。這造成(側邊平面)至少近似文字「D」的形狀。這些典型上球形的透鏡之光學軸因而彼此非常接近。
如同從上述清楚可見般，有各種不同方式實施根據本發明的第一(光分佈相關)及/或第二(組件相關)態樣。藉由主動及被動光學組件的一或更多實施及/或配置，實現某些有利的光分佈及/或靈敏度。而且，其某些組件及/或配置允許實現特定有利的光及/或靈敏度分佈。已展示如何施加有利的光束成形(用於光發射及光偵測)。在附近的(部份的)反射表面之反射保持免於建立從發光通道至偵測通道的串擾。藉由提供適當設計的殼給形成用於通道的分開組件給隔離構件及/或殼，取得進一步的串擾最小化。
由於發射的光被瞄準，及/或從大立體角聚集用於偵測的光，所以，在一或二通道中設置一或更多透鏡元件(繞射或折射)有助於高靈敏度及安全操作以及低耗電。
在一光電模組中設置發光構件及偵測構件有助於大幅簡化分別在電光配置及裝置中子光電模組的整合，以及，設置類似於檔板構件提供的整合的機械闌也有助於此。這些設置中的各設置及特別是機械闌以及發光和偵測構件的整合也有助於取得分別在電光配置中及裝置中光電模組的高精確對齊。假使光電模組要附著的裝置及/或物件具有充份高的精度或是足夠良好的界定，以及，據此設計光電模組，則光電模組容易高精確地整合。這在工業生產生使得個別測試可以是不必要的。根據說明書能假定附著在裝置中的各光電模組將良好作用。
取得具有充份靈敏度及充份串擾抑制之安全操作要求光電模組的組成之高對準精度，但是，藉由使用如同所示之晶圓等級的製造方法，能達到此高對齊精準度。
1‧‧‧光電模組
7‧‧‧銲材球
8‧‧‧控制單元
9‧‧‧印刷電路板
10‧‧‧裝置
11‧‧‧殼
15‧‧‧殼
18‧‧‧物件
19‧‧‧隔離構件
20‧‧‧發光通道
21‧‧‧輸出
25‧‧‧發光構件
30‧‧‧偵測通道
31‧‧‧輸入
35‧‧‧偵測構件
40‧‧‧電光配置
52‧‧‧光學結構
53‧‧‧光學結構
60‧‧‧表面
70‧‧‧電子電路
81‧‧‧電子組件
B‧‧‧檔板構件
D‧‧‧偵測構件
E‧‧‧發光構件
L2‧‧‧被動光學組件
L3‧‧‧被動光學組件
O‧‧‧光學構件
P‧‧‧基底
S‧‧‧分離構件
BW‧‧‧檔板晶圓
OW‧‧‧光件晶圓
PW‧‧‧基底晶圓
SW‧‧‧間隔器晶圓
於上，以舉例方式及包含的圖式，更詳細地說明本發明。圖式顯示：圖1是光電模組的、電子電路的、電光配置的及包括光電模組的裝置的剖面說明圖；圖2是光電模組的、電光配置的及光的剖面說明圖； 圖3是光電模組的、電光配置的及光的剖面說明圖；圖4是光電模組的及分佈特徵的剖面說明圖；圖5是光電模組的及分佈特徵的剖面說明圖；圖6是光電模組的及電子電路的以及裝置的剖面說明圖；圖7是圖6的模組的組成的剖面視圖；圖8是用於形成用以製造眾多圖6的模組之晶圓堆疊的晶圓之剖面視圖；圖9是用於製造眾多圖6的模組之晶圓堆疊的剖面視圖；圖10是光電模組的及電子電路的以及裝置的剖面視圖；圖11是光電模組的及電子電路的以及裝置的剖面視圖；圖12是光電模組的透視圖；圖13是光電模組的組成的剖面視圖；圖14顯示二觀視中光學構件。
所述實施例僅為舉例說明且不應侷限本發明。
1‧‧‧光電模組
7‧‧‧銲材球
9‧‧‧印刷電路板
10‧‧‧裝置
11‧‧‧殼
15‧‧‧殼
18‧‧‧物件
19‧‧‧隔離構件
20‧‧‧發光通道
25‧‧‧發光構件
30‧‧‧偵測通道
35‧‧‧偵測構件
40‧‧‧電光配置
70‧‧‧電子電路
81‧‧‧電子組件
D‧‧‧偵測構件
E‧‧‧發光構件
L2、L3‧‧‧被動光學組件
A2、A2’、A3、A3’‧‧‧光軸
AD‧‧‧中心偵測軸
AE‧‧‧中央軸發光

Claims (33)

  1. 一種光電模組，包括：偵測通道，包括用於偵測光的偵測構件；發光通道，包括用於發射一般可由該偵測構件偵測的光之發光構件；其中，下述至少之一：A)用於來自該發光通道的光發射之輻射分佈特徵是非旋轉對稱的；B)用於偵測入射於該偵測通道上的光的該偵測通道中之靈敏度分佈特徵是非旋轉對稱的；C)用於來自該發光通道的光發射之中央發光方向以及用於偵測入射於該偵測通道上的光之中央偵測方向被對準為彼此不平行；D)用於來自該發光通道的光發射之主發射方向以及用於偵測入射於該偵測通道上的光之主偵測方向被對準為彼此不平行；E)該偵測通道及該發光通道中至少之第一通道包括下述至少之一：e1)至少二被動光學組件，均具有光軸，其中，該至少二被動光學組件配置成該至少二光軸不重合；e2)至少一具有光軸的被動光學組件，其中，該至少一被動光學組件分別相對於包括在該第一通道中的該偵測構件及該發光組件而配置，以致於該光軸不會與分 別包括在該第一通道中的該偵測構件的偵測中央軸及該發光構件的發光中央軸分別重合，e3)至少一被動光學組件構成非旋轉對稱光束形成元件或是非旋轉對稱形成元件的一部份，特別是非旋轉對稱透鏡或是非旋轉對稱透鏡的一部份；e4)至少一被動光學組件，配置成使得分別進入及離開該第一通道的光之主方向或是中央方向分別相對於分別進入及離開無該至少一被動光學組件存在於該第一通道中的該第一通道的光之主方向及中央方向成一角度。
  2. 如申請專利範圍第1項之光電模組，其中，該光電模組是近接感測器。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之光電模組，其中，該光電模組包括殼，該偵測構件及該發光構件配置在該殼中。
  4. 如申請專利範圍第3項之光電模組，其中，該殼的形狀界定第一平面，以及，其中，至少下述之一：用於來自該發光通道的光發射之輻射強度分佈；以及用於由入射於該光電模組上的光的該偵測構件的偵測之輻射靈敏度分佈；是相對於任何垂直於該第一平面的表面為不對稱的。
  5. 根據前述申請專利範圍中任一項之光電模組，其中，該光電模組的組成是結構成及配置成情形A)、B)、C)、D)中之至少之一適用。
  6. 根據前述申請專利範圍中任一項之光電模組，其中 ，該A)及B)適用。
  7. 根據前述申請專利範圍中任一項之光電模組，其中，在該發光通道及偵測通道中的各通道中，情形e1)至e4)中至少之一適用。
  8. 根據前述申請專利範圍中任一項之光電模組，其中，該發光通道及該偵測通道中之一包括，特別是其中，該發光通道及該偵測通道都包括至少一被動光學組件，該至少一被動光學組件與情形E)中所述的被動光學組件相同或不同，特別是其中，該至少一被動光學組件是透鏡組件。
  9. 根據前述申請專利範圍中任一項之光電模組，其中，該偵測及該發光通道中至少之一包括至少一側被切割的至少一透鏡元件，特別是其中該側面向該分別的其它通道。
  10. 根據前述申請專利範圍中任一項之光電模組，包括基底，該偵測構件及該發光構件安裝置在該基底上，特別是其中，該基底是印刷電路板。
  11. 根據前述申請專利範圍中任一項之光電模組，包括光學構件，該光學構件包括至少一被動光學組件，特別是其中，該光電模組又包括間隔器構件。
  12. 根據前述申請專利範圍第11項之光電模組，又包括檔板構件，配置成鄰接該光學構件及形成該光電模組的殼的一部份。
  13. 根據前述申請專利範圍中任一項之光電模組，其 中，該偵測通道及該發光通道是實體上分開的，特別是其中，該實體分開構造成由該發光構件發射且餘留在該光電模組之內的一般可由該偵測構件偵測的光無法進入該偵測通道及由該偵測構件偵測。
  14. 一種光電模組，包括：第一光學通道；第二光學通道；其中，該第一及第二光學通道中至少之一包括光學結構，至少下述之一應用於該光學結構：該光學結構構成非旋轉對稱光束形成元件或是非旋轉對稱形成元件的一部份，特別是其中，該光學結構是構成非旋轉對稱光束形成元件或是非旋轉對稱形成元件的一部份之被動光學組件；該光學結構構成非旋轉對稱透鏡或是非旋轉對稱透鏡的一部份，特別是其中，該光學結構是構成非旋轉對稱透鏡或是非旋轉對稱透鏡的一部份之被動光學組件；該光學結構構成具有非圓形孔徑的被動光學組件，特別是具有非圓形透鏡孔徑的透鏡或透鏡元件；該光學結構構成具有形成截形圓狀的孔徑之被動光學組件，特別是形成截形圓狀的透鏡或透鏡元件；該光學結構構成具有形成圓的一部份由直線取代的形狀的孔徑的被動光學組件，特別是形成圓的一部份由直線取代的形狀之透鏡或透鏡元件；該光學結構構成截形透鏡或透鏡元件，特別是其中， 該透鏡或透鏡元件延著直線截形；該光學結構是切割的光學結構，特別是切割的透鏡或透鏡元件；該光學結構是至少一側被切割的透鏡或透鏡元件；該光學結構構成透鏡或透鏡元件，該透鏡或該透鏡元件具有非圓形邊緣、特別是包括圓形邊緣部份的邊緣、以及非圓形邊緣部份，更具體而言，其中，該非圓形邊緣部份形成直線形狀。
  15. 如申請專利範圍第14項之光電模組，其中，該第一光學通道是包括用於偵測光的偵測構件之偵測通道；該第二光學通道是包括用於發射一般可由該偵測構件偵測的光之發光構件的發光通道。
  16. 如申請專利範圍第14或15項之光電模組，其中，該光學結構是球形透鏡。
  17. 如申請專利範圍第14至16項中任一項之光電模組，其中，該光學結構是折射透鏡或透鏡元件，特別是凸透鏡或透鏡元件。
  18. 如申請專利範圍第14至17項中任一項之光電模組，其中，該光學結構是平面凸透鏡或透鏡元件。
  19. 如申請專利範圍第14至18項中任一項之光電模組，其中，該第一及第二通道中各通道均包括此光學結構。
  20. 如申請專利範圍第19項之光電模組，其中， 在該第一及第二通道中各別截形圓的截形側邊彼此面對；在該第一及第二通道中該孔徑的各別直線彼此面對；在該第一及第二通道中各別截形部份彼此面對；在該第一及第二通道中各別切割部份彼此面對；在該第一及第二通道中該透鏡或透鏡元件被切割的各別側彼此面對；以及在該第一及第二通道中各別非圓形邊緣彼此面對。
  21. 一種光電模組，包括：偵測通道，包括用於偵測光的偵測構件；發光通道，包括用於發射一般可由該偵測構件偵測的光之發光構件；其中，該偵測通道及該發光通道中至少之一第一通道包括至少一被動光學組件，該至少一被動光學組件構成非旋轉對稱光束形成元件或是非旋轉對稱形成元件的一部份。
  22. 一種光電模組，包括：偵測通道，包括用於偵測光的偵測構件；發光通道，包括用於發射一般可由該偵測構件偵測的光之發光構件；其中，該偵測通道及該發光通道中至少之第一通道包括在至少一側邊被切割的至少一透鏡元件。
  23. 一種電子電路，包括至少一根據前述申請專利範圍中任一項之光電模組。
  24. 如申請專利範圍第23項之電子電路，包括印刷電 路板，該至少一光電模組安裝於該印刷電路板上。
  25. 一種電光配置，包括至少一根據申請專利範圍第1至2項中任一項的光電模組或是根據申請專利範圍第23或24項中任一項之電子電路以及包括物件，該至少一光電模組在該物件的附著區中附著至該物件，其中，至少在該附著區的一部份中，該物件對於一般可由該偵測構件偵測的光是透明的。
  26. 如申請專利範圍第15項之電光配置，其中，至少在該附著區中，該物件大致上板狀的。
  27. 如申請專利範圍第25或26項之電光配置，其中，該偵測通道及該發光通道以及該物件構造成及配置成自該發光通道發射以及在該物件中受到單一內反射的光僅在不會到達該偵測構件的光學主動表面之路徑上傳播。
  28. 如申請專利範圍第25至27項中任一項之電光配置，其中，該物件具有第一側及大致上與該第一側相對立的第二側，該光電模組附著至該第一側，特別是其中，在該第二側的該物件的表面構造成使得在該物件之內傳播的一般可由該偵測構件偵測的光至少部份地由該表面內反射。
  29. 如申請專利範圍第25至28項中任一項之電光配置，其中，該物件是透明板，特別是透明玻璃板或是透明聚合物板。
  30. 一種裝置，包括至少一根據申請專利範圍第1至22項中任一項之光電模組或根據申請專利範圍第23或24 項之電子電路或是根據申請專利範圍第25至29項中任一項之電光配置。
  31. 如申請專利範圍第30項之裝置，其中，該裝置是手持裝置，特別是手持通訊裝置、更特別是智慧型手機。
  32. 如申請專利範圍第30或31項之裝置，其中，該裝置是拍攝裝置，特別是相機或攝影機。
  33. 如申請專利範圍第30至32項中任一項之裝置，包括根據申請專利範圍第16至19項中任一項之電光配置，其中，該物件是該裝置的殼的至少一部份，特別是該裝置的遮蓋玻璃。
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