TW202101051A - 光學隔離裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種裝置，其包括：一光學發射器(104)，其安裝至一基板(202)；一透明發射器外殼部分(204)，其圍封該光學發射器；一感測器(106)，其用於偵測光，該感測器安裝至該基板；一透明感測器外殼部分(206)，其圍封該感測器；其中該透明發射器外殼部分及該透明感測器外殼部分在該基板上藉由一氣隙水平分離。

Description

光學隔離裝置
本發明係關於提供一光學發射器與一光感測器之間之光學隔離。
行動電話及其他可攜式運算器件通常包含感測器以判定何時一物體在器件附近。例如，許多行動電話使用紅外線近接感測器來判定何時一使用者手持電話靠近其頭部以進行一電話呼叫，使得可停用螢幕以節省電力並停用觸控螢幕。
近接感測器模組例如使用一發射器使光從一附近物體反彈，並使用一感測器偵測反射光。行動電話之近接感測器是非常小的模組，且發射器通常放置成相當靠近感測器。若發射器信號未被衰減或未與感測器光學隔離，則由發射器產生的光可能使感測器喪失其功能(blind)。
圖1中展示一已知近接感測器模組102。近接感測器模組102包括經配置以發射光之一光學發射器104。近接感測器模組102額外地包括用於偵測從一物體100反射之光之一感測器106。近接感測器模組102包括一不透明光學屏障108，光學屏障108定位於光學發射器104與光學感測器106之間以將光學發射器104與感測器106光學隔離。
發明人已確定，藉由在一光學發射器與一感測器之間添加一不透明光學屏障來將該光學發射器與該感測器光學隔離的已知方法使製程變複雜，且需要額外材料以生產器件。
根據本發明之一個態樣，提供一種裝置(例如，呈一光學感測器模組之形式)，該裝置包括：一光學發射器，其安裝至一基板；一透明發射器外殼部分，其圍封該光學發射器；一感測器，其用於偵測光，該感測器安裝至該基板；一透明感測器外殼部分，其圍封該感測器；其中該透明發射器外殼部分及該透明感測器外殼部分在該基板上藉由一氣隙水平分離。
藉由避免需要在光學發射器與感測器之間之一不透明光學屏障，簡化製程且減少生產光學感測器模組所需之材料量，同時確保將光學發射器與光學感測器光學隔離。
在一些實施方案中，透明發射器外殼部分包括鄰近該氣隙之一側壁，該側壁垂直於該基板延伸，且透明感測器外殼部分包括鄰近該氣隙之一側壁，該側壁垂直於該基板延伸。
發明人已確定，藉由將一斜坡引入至鄰近該氣隙之透明發射器外殼及/或透明感測器外殼之相對側壁，可減小透明發射器外殼與透明感測器外殼之間之水平分離距離。此有利地實現減小光學感測器模組之大小。
即，透明發射器外殼部分可包括鄰近該氣隙之一傾斜側壁。額外地或替代地，透明感測器外殼部分可包括鄰近該氣隙之一傾斜側壁。
為了最佳化光學隔離並簡化製程。透明發射器外殼部分之傾斜側壁可相對於一垂直軸線成45度或更小、較佳為30度或更小、更佳為15度或更小、且更佳為10度或更小之一角度。透明感測器外殼部分之傾斜側壁可相對於一垂直軸線成45度或更小、較佳為30度或更小之一角度。
在一些實施方案中，透明發射器外殼部分之傾斜側壁具有耦合至基板之一邊緣。在其他實施方案中，透明發射器外殼部分之傾斜側壁具有耦合至透明感測器外殼部分之一邊緣。在其他實施方案中，透明發射器外殼部分之傾斜側壁具有耦合至一透明的中間外殼部分之一邊緣，該中間外殼部分連結透明發射器外殼部分及透明感測器外殼部分。
有利地使透明發射器外殼及透明感測器外殼之間之水平分離距離儘可能小，使得最小化光學感測器模組之大小。然而，發明人已確定，若透明發射器外殼與透明感測器外殼之間之水平分離距離減小過多，則由光學發射器發射之光可能離開透明發射器外殼部分且命中透明感測器外殼部分，從而引起其反射回至透明感測器外殼部分中且入射於感測器上。
為了解決此問題，發明人已確定，將倒角添加至在氣隙之一個或兩個側上之側壁可改良光學隔離，使得可維持透明發射器外殼與透明感測器外殼之間之較小水平分離距離。
因此，在藉此透明發射器外殼部分包括鄰近該氣隙之一傾斜側壁之實施方案中，透明發射器外殼部分可包括鄰近該氣隙之一進一步傾斜側壁，該進一步傾斜側壁從透明發射器外殼部分之該傾斜側壁延伸至透明發射器外殼部分之一上表面。透明發射器外殼部分之該進一步傾斜側壁可相對於垂直軸線成一角度，該角度大於透明發射器外殼部分之該傾斜側壁相對於垂直軸線之角度。特定言之，透明發射器外殼部分之該進一步傾斜側壁可相對於垂直軸線成在30度至60度之一範圍內的角度。
此外，在藉此透明感測器外殼部分包括鄰近該氣隙之一傾斜側壁之實施方案中，透明感測器外殼部分可包括鄰近該氣隙之一進一步傾斜側壁，該進一步傾斜側壁從透明感測器外殼部分之該傾斜側壁延伸至透明感測器外殼部分之一上表面。透明感測器外殼部分之該進一步傾斜側壁可相對於垂直軸線成一角度，該角度大於透明感測器外殼部分之該傾斜側壁相對於垂直軸線之角度。特定言之，透明感測器外殼部分之該進一步傾斜側壁可相對於垂直軸線成在30度至60度之一範圍內的角度。
在一些實施方案中，光學發射器與感測器之間之一水平分離距離在1.5 mm至3 mm之一範圍內，較佳在2 mm至3 mm之一範圍內。
光學發射器可為一雷射二極體，例如，一垂直腔面射型雷射。感測器可為一光電二極體。
根據本發明之另一態樣，提供一種包括本文中所描述之裝置之行動運算器件。
此等及其他態樣將從下文中所描述之實施例顯而易見。本發明之範圍並不意欲受此[發明內容]限制，亦不限於必然解決所指出之任何或所有缺點之實施方案。
一般而言，本發明消除對用於一光學發射器與一感測器之間之光學隔離之一不透明機械屏障的需要。
附圖中給出解決方案之一些實例。
本文中所描述之實施例係關於一種裝置，該裝置包括安裝至一基板202之一光學發射器104。一透明發射器外殼部分204圍封光學發射器104。光學發射器104發射光(例如，紅外光)。光學發射器104可為一雷射二極體，例如，一垂直腔面射型雷射(VCSEL)。將瞭解，光學發射器104可為任何發光組件，且不限於本文中所提及之實例。裝置亦包括用於偵測光之一光感測器106。一透明感測器外殼部分206圍封感測器106。感測器106可為例如一光電二極體。將瞭解，感測器106可為任何光敏組件，且不限於本文所提及之實例。在實施例中，透明發射器外殼部分204及透明感測器外殼部分206在基板202上藉由一氣隙水平分離。
透明發射器外殼部分204在基板202上方具有一高度he 。透明感測器外殼部分206在基板202上方具有一高度hs 。在實施方案中，透明發射器外殼部分204之高度he 可與透明感測器外殼部分206之高度hs 相同。在其他實施方案中，透明發射器外殼部分204之高度he 不同於透明感測器外殼部分206之高度hs 。
在實施例中，透明發射器外殼部分204及透明感測器外殼部分206經設計且經定位以使從光學發射器104發射之光線轉向遠離感測器106，以減少光學串擾。
首先參考圖2，其示意性地描繪呈一光學感測器模組之形式之一裝置200。
如圖2中所示，在裝置200中，透明發射器外殼部分204包括鄰近氣隙之一側壁208，側壁208垂直於基板202延伸，且透明感測器外殼部分206包括鄰近氣隙之一側壁210，側壁210垂直於基板202延伸。
未在氣隙中提供不透明屏障以光學隔離從光學發射器104發射之入射於感測器106上的光。為光學隔離從光學發射器104發射之入射於感測器106上的光，透明發射器外殼部分204與透明感測器外殼部分206之間之水平分離距離D需要足夠大。在實施例中，水平分離距離D係在以下兩者之間量測：(i)透明發射器外殼部分204之一邊緣，在該邊緣處，鄰近氣隙之透明發射器外殼部分204之一壁從透明發射器外殼部分204之上表面向下延伸朝向基板202；及(ii)透明感測器外殼部分206之一邊緣，在該邊緣處，鄰近氣隙之透明感測器外殼部分206之一壁從透明感測器外殼部分206之上表面向下延伸朝向基板202。
在圖2中所示之裝置200中，透明發射器外殼部分之垂直側壁208具有耦合至基板202之一邊緣，且透明感測器外殼部分之垂直側壁210亦具有耦合至基板202之一邊緣。在此等實施方案中，光學發射器104及感測器106容置於其等各自之透明外殼中。
在其他實施方案中(圖中未展示)，透明發射器外殼部分之垂直側壁208具有耦合至一透明中間外殼部分之一下邊緣(最靠近基板)，且透明感測器外殼部分之垂直側壁210具有耦合至透明中間外殼部分之一下邊緣(最靠近基板)。即，透明中間外殼部分連結透明發射器外殼部分204及透明感測器外殼部分206。在此等實施方案中，光學發射器104及感測器106容置於一單個透明外殼中。
裝置200之優點在於提供光學發射器104與感測器106之間之光學隔離，且簡化裝置200之製造。
發明人已確定，藉由將一斜坡引入至鄰近氣隙之透明發射器外殼部分及/或透明感測器外殼部分之相對側壁上，可減小水平分離距離D。此有利地實現減小光學感測器模組之大小。
圖2中所示之透明發射器外殼部分204與透明感測器外殼部分206之間的水平分離距離D可在例如0.3 mm至2 mm之範圍內。
圖3a示意性地描繪一裝置300，藉此透明發射器外殼部分204包括鄰近氣隙之一傾斜側壁302，且透明感測器外殼部分206包括鄰近氣隙之一傾斜側壁304。
在藉此透明發射器外殼部分204包括鄰近氣隙之一傾斜側壁302之實施方案中，透明發射器外殼部分204之傾斜側壁302相對於一垂直軸線成45度或更小之一角度θe ，較佳為30度或更小，更佳為15度或更小，且更佳為10度或更小。
在藉此透明感測器外殼部分206包括鄰近氣隙之一傾斜側壁304之實施方案中，透明感測器外殼部分206之傾斜側壁304相對於一垂直軸線成45度或更小一角度θs ，較佳為30度或更小。
未在氣隙中提供不透明屏障以光學隔離從光學發射器104發射之入射於感測器106上的光。發現由感測器106偵測之光學串擾依據光學發射器104與感測器106之間之水平分離距離以及角度θe 及θs 而變化。光學發射器104與感測器106之間之水平分離距離較佳在1.5 mm至3 mm之一範圍內，較佳在2 mm至3 mm之一範圍內。
圖3b繪示光學發射器104與感測器106之間之例示性距離，且展示1.79 mm之一間距S1、2.00 mm之一間距S2、2.21 mm之一間距S3、2.41 mm之一間距S4及2.62 mm之一間距S5。例如，使用光學發射器104與感測器106之間之2.62 mm的間距S5，裝置300可具備相對於一垂直軸線成10°之一角度θe 的一傾斜側壁302，及相對於一垂直軸線成30°之一角度θs 的一傾斜側壁304，以提供最小化串擾(最佳化光學隔離)與易於製造性之間之一最佳折衷。將瞭解，此等例示性角度值可結合光學發射器104與感測器106之間之不同間距使用。圖3b繪示具有1.8 mm × 1.8 mm之一佔據面積之一感測器106之使用，但將瞭解，此僅為一實例。
在圖3a中所示之裝置300中，透明發射器外殼部分204之傾斜側壁302具有耦合至基板202之一邊緣，且透明感測器外殼部分206之傾斜側壁304亦具有耦合至基板202之一邊緣。在此等實施方案中，光學發射器104及感測器106容置於其等各自之透明外殼中。
在其他實施方式中(如圖3c中所示)，透明發射器外殼部分204之傾斜側壁302具有耦合至一透明中間外殼部分306之一下邊緣(最靠近基板)，且透明感測器外殼206之傾斜側壁304亦具有耦合至透明中間外殼部分306之一下邊緣(最靠近基板)。即，透明中間外殼部分306連結透明發射器外殼部分204及透明感測器外殼部分206。在此等實施方案中，光學發射器104及感測器106容置於一單個透明外殼中。
圖3a中所示之透明發射器外殼部分204與透明感測器外殼部分206之間的水平分離距離D可例如在0.3 mm至2 mm之範圍內。
為了使透明發射器外殼部分204與透明感測器外殼部分206之間的水平分離距離儘可能小(使得可最小化光學感測器模組之大小)，可將倒角添加至在氣隙一個或兩個側上之側壁，以防止由光學發射器發射之光離開透明發射器外殼部分204且命中透明感測器外殼部分206，從而引起其反射回至透明感測器外殼部分中且入射於感測器106上。
圖4a示意性地描繪一裝置400，藉此透明發射器外殼部分204包括鄰近氣隙之一傾斜側壁302，傾斜側壁302相對於一垂直軸線成一角度θe 。透明發射器外殼部分204進一步包括鄰近氣隙之一進一步傾斜側壁402，進一步傾斜側壁402從透明發射器外殼部分之傾斜側壁302延伸至透明發射器外殼部分204之一上表面，進一步傾斜側壁402相對於一垂直軸線成一角度θ’e 。較佳地，角度θ’e 大於角度θe 。雖然圖4a展示從一傾斜側壁延伸之進一步傾斜側壁402，但在其他實施方案中，側壁302可垂直於基板202。相對於垂直軸線之角度θ’e 可在30度至60度之一範圍內。例如，角度θ’e 可為45°，然而，大於或小於45°之角度可用於角度θ’e 。
如圖4a中所示，透明發射器外殼部分204之倒角具有垂直高度h’e。垂直高度h’e係在以下兩者之間量測：(i)耦合至傾斜側壁302之進一步傾斜側壁402之一下邊緣；及(ii)耦合至透明發射器外殼部分204之上表面之進一步傾斜側壁402之一上邊緣。
在圖4a中，透明感測器外殼部分206包括鄰近氣隙之一傾斜側壁304，傾斜側壁304相對於一垂直軸線成一角度θs 。透明感測器外殼部分206進一步包括鄰近氣隙之一進一步傾斜側壁404，進一步傾斜側壁404從透明感測器外殼部分206之傾斜側壁304延伸至透明感測器外殼部分206之一上表面。進一步傾斜側壁404相對於一垂直軸線成一角度θ’s 。較佳地，角度θ’s 大於角度θs 。雖然圖4a展示從一傾斜側壁延伸之進一步傾斜側壁404，但在其他實施方案中，側壁304可垂直於基板202。相對於垂直軸線之角度θ’s 可在30度至60度之一範圍內。例如，角度θ’s 可為45°，然而，大於或小於45°之角度可用於角度θ’s 。在一些實施方案中，角度θ’e 及θ’s 係相同的，但是其等可為不同的。
如圖4a中所示，透明感測器外殼部分206之倒角具有一垂直高度h’s。垂直高度h’s係在以下兩者之間量測：(i)耦合至傾斜側壁304之進一步傾斜側壁404之一下邊緣；及(ii)耦合至透明感測器外殼部分206之上表面之進一步傾斜側壁404之一上邊緣。
裝置400可具備相對於一垂直軸線成10°之一角度θe 的一傾斜側壁302，及相對於一垂直軸線成30°之一角度θs 的一傾斜側壁304，其中θ’e 及θ’s 係45°，以提供最小化串擾(最佳化光學隔離)與便於製造性之間之一最佳折衷。
藉由比較實例，在測試期間發現，在運用發射1W之光之光學發射器104的情況下，具備相對於一垂直軸線成10°之一角度θe 的一傾斜側壁302，及相對於一垂直軸線成30°之一角度θs 的一傾斜側壁304之裝置300的感測器106 (沒有倒角)經歷入射於感測器106上之光之13.967 nW的串擾。相比之下，在相同測試條件下，具備相對於一垂直軸線成10°之一角度θe 的一傾斜側壁302，及相對於一垂直軸線成30°之一角度θs 的一傾斜側壁304，其中θ’e 及θ’s 係45°，且其中h’e及h’s係0.10 mm之裝置400的感測器106經歷入射於感測器106上之光之6.326 nW的串擾。具備相對於一垂直軸線成10°之一角度θe 的一傾斜側壁302，及相對於一垂直軸線成30°之一角度 θs 的一傾斜側壁304，其中θ’e 及θ’s 係45°，且其中h’e及h’s係0.15 mm之裝置400之感測器106經歷入射於感測器106上之光之4.720 nW的串擾。因此，將倒角添加至氣隙之側壁可改良光學隔離。此外，可控制倒角之高度以改良光學隔離。
將瞭解，上文提及之倒角高度h’e及h’s之值可結合除上文實例中所提及之傾斜角之外的其他傾斜角使用。
圖4a中所示之透明發射器外殼部分204與透明感測器外殼部分206之間的水平分離距離D可在例如0.3 mm至2 mm之範圍內。
透明發射器外殼部分204之長度d1可小於1 mm。例如，d1可為0.6 mm。
圖4b提供圖4a中所示之裝置400之一透視圖。如從圖4a及圖4b可見，未在氣隙中提供不透明屏障以光學隔離從光學發射器104發射之入射於感測器106上的光。
在圖4a及圖4b中所示之裝置400中，透明發射器外殼部分204之側壁302具有耦合至基板202之一邊緣，且透明感測器外殼部分206之側壁304亦具有耦合至基板202之一邊緣。在此等實施方案中，光學發射器104及感測器106容置於其等各自之透明外殼中。耦合至基板202之透明發射器外殼部分204的邊緣與耦合至基板202之透明感測器外殼部分204的邊緣之間之長度d2可小於1 mm。例如，d2可為0.5 mm。
在其他實施方案中(如圖4c中所示)，透明發射器外殼部分204之側壁302具有耦合至一透明中間外殼部分406之一下邊緣(最靠近基板)，且透明感測器外殼部分206之側壁304亦具有耦合至透明中間外殼部分406之一下邊緣(最靠近基板)。即，透明中間外殼部分406連結透明發射器外殼部分204及透明感測器外殼部分206。在此等實施方案中，光學發射器104及感測器106容置於一單個透明外殼中。
圖5a示意性地描繪圖4a至圖4c中所示之裝置400之一變體，藉此僅透明感測器外殼部分206之傾斜側壁304具備一倒角(透明發射器外殼部分204之傾斜側壁302不具備倒角)。如圖5a中所示，鄰近氣隙之透明發射器外殼部分204之傾斜側壁302之一下邊緣(最靠近基板)耦合至鄰近氣隙之透明感測器外殼部分206之傾斜側壁304之一下邊緣(最靠近基板)。因此，在此配置中，光學發射器104及感測器106容置於一單個透明外殼中。
圖5b示意性地描繪圖4a至圖4c中所示之裝置400之一變體，其中僅透明發射器外殼部分204之傾斜側壁302具備一倒角(透明感測器外殼部分206之傾斜側壁304不具備倒角)。如圖5b中所示，鄰近氣隙之透明發射器外殼部分204之傾斜側壁302之一下邊緣(最靠近基板)耦合至鄰近氣隙之透明感測器外殼部分206之傾斜側壁304之一下邊緣(最靠近基板)。因此，在此配置中，光學發射器104及感測器106容置於一單個透明外殼中。
如從圖5a及圖5b可見，未在氣隙中提供不透明屏障以光學隔離從光學發射器104發射之入射於感測器106上的光。
本文中所描述之實施方案避免將不透明屏障添加至模組的額外成本。藉由調整間隙之寬度和間隙壁角，可最佳化發射器與偵測器(感測器106)之間之光學隔離。
本技術可在例如行動電話中應用(例如，近接感測)以及涉及彼此緊密靠近之一發光組件及一光敏組件之其他應用中使用。
圖6繪示包括根據本文中所描述之實施例之任一者之一裝置600的一運算器件602。例如，裝置600可對應於裝置200、300或400。圖6中所示之運算器件602係具有一顯示器604之一行動電話，但是將瞭解，可將根據本發明之實施例之一裝置併入至其他類型的運算器件(無論是否為行動式)中。例如，運算器件602可為一可穿戴器件。如圖6中所示，在運算器件602係一行動電話602之實例中，裝置600經定位使得感測器106能夠判定何時一使用者手持行動電話靠近其頭部以進行一電話呼叫，使得可停用螢幕以節省電力並停用觸控螢幕。即，由光學發射器104發射之光藉由一孔隙離開行動電話602，且從在行動電話602之環境中的一物體(例如，一使用者之頭部)反射之光行進通過相同(或不同)孔隙以入射於光感測器106上。
在上述任何實施方案中，雖然側壁已被描述並展示為平坦的，但將瞭解，亦可使用彎曲側壁。
熟習此項技術者將理解，在前述描述及隨附發明申請專利範圍中，諸如「上方」、「沿著」，「側面」等之位置術語係參考諸如隨附圖式中所示之概念性繪示。此等術語係為了便於參考而使用，但並不意欲具有限制性質。因此，當處於隨附圖式中所示之一定向時，此等術語應被理解為指代一物體。
儘管已依據如上文所闡述之較佳實例描述本發明，然應理解，此等實施例僅為闡釋性的，且發明申請專利範圍不限於該等實施例。鑑於本發明，熟習此項技術者將能夠作出修改及替代，該等修改及替代被認為落在隨附發明申請專利範圍之範疇內。本說明書中所揭示或繪示之各特徵可單獨地或與本文中所揭示或繪示之任何其他特徵以任何適當組合併入於任何實施例中。
100:物體 102:近接感測器模組 104:光學發射器 106:感測器 108:不透明光學屏障 200:裝置 202:基板 204:透明發射器外殼部分 206:透明感測器外殼部分 208:透明發射器外殼部分之垂直側壁 210:透明感測器外殼部分之垂直側壁 300:裝置 302:透明發射器外殼部分之傾斜側壁 304:透明感測器外殼部分之傾斜側壁 306:透明中間外殼部分 400:裝置 402:透明發射器外殼部分之進一步傾斜側壁 404:透明感測器外殼部分之進一步傾斜側壁 406:透明中間外殼部分 600:裝置 602:運算器件/行動電話 604:顯示器 D:水平分離距離 d1:長度 d2:長度 he:高度 hs:高度 h’e:垂直高度 h’s:垂直高度 θe:角度 θs:角度 θ’e:角度 θ’s:角度 S1:間距 S2:間距 S3:間距 S4:間距 S5:間距
現將僅藉由實例並參考隨附圖式來描述本發明之一些實施例，其中： 圖1以橫截面示意性地描繪一已知近接感測器模組，該近接感測器模組具備一機械不透明光學屏障以將近接感測器模組內的一發射器與一感測器隔離； 圖2示意性地描繪一裝置，該裝置具有包括鄰近一氣隙且垂直於一基板延伸之一側壁之一透明發射器外殼部分，及包括鄰近氣隙且垂直於基板延伸之一側壁之一透明感測器外殼部分； 圖3a示意性地描繪一裝置，該裝置具有包括鄰近一氣隙之一傾斜側壁之一透明發射器外殼部分，及包括鄰近氣隙之一傾斜側壁之一透明感測器外殼部分； 圖3b繪示發射器至感測器間距； 圖3c示意性描繪圖3a中所示之裝置之一變體，其具有連結透明發射器外殼部分及透明感測器外殼部分之一透明中間外殼部分； 圖4a及圖4b示意性地描繪一裝置，藉此透明發射器外殼部分之傾斜側壁及透明感測器外殼部分之傾斜側壁兩者具備一倒角； 圖4c示意性地描繪圖4a及圖4b中所示之裝置之一變體，其具有連結透明發射器外殼部分及透明感測器外殼部分之一透明中間外殼部分； 圖5a示意性地描繪一裝置，藉此透明發射器外殼部分之傾斜側壁部具備一倒角，且透明感測器外殼部分之傾斜側壁具備一倒角； 圖5b示意性地描繪一裝置，藉此透明發射器外殼部分之傾斜側壁具備一倒角，且透明感測器外殼部分之傾斜側壁不具備一倒角；及 圖6繪示包括本文中所描述之裝置之一運算器件。
104:光學發射器
106:感測器
204:透明發射器外殼部分
206:透明感測器外殼部分
400:裝置

Claims (20)

  1. 一種裝置，其包括： 一光學發射器(104)，其安裝至一基板(202)； 一透明發射器外殼部分(204)，其圍封該光學發射器； 一感測器(106)，其用於偵測光，該感測器安裝至該基板； 一透明感測器外殼部分(206)，其圍封該感測器； 其中該透明發射器外殼部分及該透明感測器外殼部分在該基板上藉由一氣隙水平分離。
  2. 如請求項1之裝置，其中該透明發射器外殼部分包括鄰近該氣隙之一傾斜側壁(302)。
  3. 如請求項2之裝置，其中該透明發射器外殼部分之該傾斜側壁相對於一垂直軸線成45度或更小、較佳為30度或更小、更佳為15度或更小、且更佳為10度或更小之一角度。
  4. 如請求項2之裝置，其中該透明發射器外殼部分之該傾斜側壁具有耦合至該基板之一邊緣。
  5. 如請求項2之裝置，其中該透明發射器外殼部分之該傾斜側壁具有耦合至該透明感測器外殼部分之一邊緣。
  6. 如請求項2之裝置，其中該透明發射器外殼部分之該傾斜側壁具有耦合至一透明中間外殼部分之一邊緣，該透明中間外殼部分連結該透明發射器外殼部分及該透明感測器外殼部分。
  7. 如請求項3之裝置，其中該透明發射器外殼部分包括鄰近該氣隙之一進一步傾斜側壁(402)，該進一步傾斜側壁(402)從該透明發射器外殼部分之該傾斜側壁延伸至該透明發射器外殼部分之一上表面。
  8. 如請求項7之裝置，其中該透明發射器外殼部分之該進一步傾斜側壁相對於該垂直軸線成一角度，該角度大於該透明發射器外殼部分之該傾斜側壁相對於該垂直軸線之該角度。
  9. 如請求項7之裝置，其中該透明發射器外殼部分之該進一步傾斜側壁相對於該垂直軸線成在30度至60度之一範圍內的一角度。
  10. 如請求項1之裝置，其中該透明感測器外殼部分包括鄰近該氣隙之一傾斜側壁(304)。
  11. 如請求項10之裝置，其中該透明感測器外殼部分之該傾斜側壁相對於一垂直軸線成45度及更小、較佳為30度或更小之一角度。
  12. 如請求項10或11之裝置，其中該透明感測器外殼部分包括鄰近該氣隙之一進一步傾斜側壁(404)，該進一步傾斜側壁(404)從該透明感測器外殼部分之該傾斜側壁延伸至該透明感測器外殼部分之一上表面。
  13. 如請求項12之裝置，其中該透明感測器外殼部分之該進一步傾斜側壁相對於該垂直軸線成一角度，該角度大於該透明感測器外殼部分之該傾斜側壁相對於該垂直軸線之該角度。
  14. 如請求項12之裝置，其中該透明感測器外殼部分之該進一步傾斜側壁相對於該垂直軸線成在30度至60度之一範圍內的一角度。
  15. 如請求項1之裝置，其中該光學發射器與該感測器之間之一水平分離距離在1.5 mm至3 mm之一範圍內，較佳在2 mm至3 mm之一範圍內。
  16. 如請求項1之裝置，其中該透明發射器外殼部分包括鄰近該氣隙之一側壁(208)，該側壁(208)垂直於該基板延伸，且該透明感測器外殼部分包括鄰近該氣隙之一側壁(210)，該側壁(210)垂直於該基板延伸。
  17. 如請求項1之裝置，其中未在該氣隙中提供不透明屏障以光學隔離從該光學發射器發射之入射於該感測器上的光。
  18. 如請求項1之裝置，其中該光學發射器係一雷射二極體。
  19. 如請求項1之裝置，其中該感測器係一光電二極體。
  20. 一種行動運算器件(602)，其包括如請求項1之裝置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005023947B4 (de) * 2005-05-20 2007-04-05 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils mit optisch transparenter Abdeckung
US7495583B2 (en) * 2006-04-14 2009-02-24 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Flat-top reflection-based optical encoders
US7795576B2 (en) * 2008-12-23 2010-09-14 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Single dome lens reflective optical encoder
GB2486000A (en) * 2010-11-30 2012-06-06 St Microelectronics Res & Dev Optical proximity detectors with arrangements for reducing internal light propagation from emitter to detector

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