TWI685670B

TWI685670B - 具有雙發射器的近接感應模組

Info

Publication number: TWI685670B
Application number: TW107115443A
Authority: TW
Inventors: 聖義蔡; 廣力宋; 重志陳
Original assignee: 新加坡商光寶科技新加坡私人有限公司
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2020-02-21
Also published as: TW201947254A

Abstract

本發明公開一種具有雙發射器的近接感應模組，其包括一電路基板、一封裝殼體、一發射器組件以及一感測組件。發射器組件包括一第一發射器以及一第二發射器，第一發射器與第二發射器設置於電路基板上。感測組件包括一感測器，感測器設置於電路基板上。發射器組件與感測組件通過封裝殼體而彼此隔離，且第一發射器以及第二發射器的其中一個較另外一個靠近感測組件。藉此，本發明具有較大的近接感應範圍、提高對於低反射率的物質的感應能力，並減小誤判機率。

Description

具有雙發射器的近接感應模組

本發明涉及一種近接感應模組，特別是涉及一種具有雙發射器的近接感應模組。

現有的行動裝置多在顯示屏幕內設有近接感應器，以偵測使用者的臉、耳或頭髮，並在偵測到近距離物品時使顯示屏幕暫時關閉，一方面達到省電的功效，一方面也防止通話時使用者的臉、耳誤觸螢幕，影響到進行中的通話。

基於外觀因素，行動裝置上為近接感應器所設的開孔需要越做越小，以符合市場需求。然而，若縮小近接感應器的開孔，將犧牲近接感應器內部發射器信號的傳輸效率，且信號未成功傳出而遭行動裝置反射並導致串擾效應的現象也會增加。

此外，現有的行動裝置多使用表面具有塗層的玻璃面板作為顯示屏幕，其中塗層可按需求選用不同的顏色塗層或功能塗層。然而，具有塗層的玻璃面板較一般不具塗層的玻璃面板或是不透光的面板具有更高的透光率以及反射率，因此造成更強烈的串擾效應，而串擾效應將使近接感應器測得的信噪比降低，無法有效感應近接物體。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種具有雙發射器的近接感測器，其中發射器組件與感測器組件設置在封裝結構裡彼此隔離，且其中之一發射器較另一發射器接近感測器，以使具有雙發射器的近接感測器在高串擾效應的環境下仍能夠感測近距離物品。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種具有雙發射器的近接感應模組，其包括：一電路基板、一封裝殼體、一發射器組件以及一感測組件。所述封裝殼體設置於所述電路基板上，所述封裝殼體包括一第一封裝結構、一第二封裝結構、一第一分隔結構、一第二分隔結構、由所述第一封裝結構與所述第一分隔結構相互配合所定義出的一第一容置空間、由所述第一分隔結構與所述第二分隔結構共同形成一第二容置空間以及由所述第二分隔結構與所述第二封裝結構相互配合所定義出的一第三容置空間。所述發射器組件包括一第一發射器以及一第二發射器，所述第一發射器與所述第二發射器設置於所述電路基板上且分別位於所述第一容置空間與所述第二容置空間內。所述感測組件位於所述第三容置空間內且設置於所述電路基板上，所述感測組件包括一感測器、一電性連接於述感測器的第一驅動器以及一電性連接於所述感測器的第二驅動器，其中，所述第一驅動器通過所述電路基板以電性連接於所述第一發射器，所述第二驅動器通過所述電路基板以電性連接於所述第二發射器。所述第一驅動器用以驅動所述第一發射器發出一第一信號，所述第一信號被一遠距離待測物所反射而形成一第一反射信號，所述第二驅動器用以驅動所述第二發射器發出一第二信號，所述第二信號經一近距離待測物所反射而形成一第二反射信號，所述感測器用以接收所述第一反射信號並接收所述第二反射信號。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種具有雙發射器的近接感應模組，其包括一電路基板、一封裝殼體、一發射器組件以及一感測組件。所述封裝殼體包括一第一封裝結構、一第二封裝結構、一分隔結構、由所述第一封裝結構與所述分隔結構相互配合所定義出的一第一容置空間、由所述分隔結構與所述第二封裝結構相互配合所定義出的一第二容置空間。所述發射器組件包括一第一發射器以及一第二發射器，所述第一發射器與所述第二發射器設置於所述電路基板上且分別位於所述第一容置空間與所述第二容置空間內，其中，所述第一發射器比所述第二發射器接近所述分隔結構。所述感測組件位於所述第二容置空間內且設置於所述電路基板上，所述感測組件包括一感測器、一電性連接於述感測器的第一驅動器以及一電性連接於所述感測器的第二驅動器，其中，所述第一驅動器通過所述電路基板以電性連接於所述第一發射器，所述第二驅動器通過所述電路基板以電性連接於所述第二發射器。所述第一驅動器用以驅動所述第一發射器發出一第一信號，所述第一信號被一遠距離待測物所反射而形成一第一反射信號，所述第二驅動器用以驅動所述第二發射器發出一第二信號，所述第二信號經一近距離待測物所反射而形成一第二反射信號，所述感測器用以接收所述第一反射信號並接收所述第二反射信號。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外再一技術方案是，提供一種具有雙發射器的近接感應模組，其包括一電路基板、一封裝殼體、一發射器組件以及一感測組件。所述發射器組件包括一第一發射器以及一第二發射器，所述第一發射器與所述第二發射器設置於所述電路基板上。所述感測組件包括一感測器，所述感測器設置於所述電路基板上。所述發射器組件與所述感測組件通過所述封裝殼體而彼此隔離，且所述第一發射器以及所述第二發射器的其中一個較另外一個靠近所述感測組件。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的具有雙感測器的近接感應模組，其能通過“所述發射器組件與所述感測組件通過所述封裝殼體而彼此隔離”以及“所述第一發射器以及所述第二發射器的其中一個較另外一個靠近所述感測器”的技術方案，以使所述第一信號被一遠距離待測物所反射而形成一第一反射信號，所述第二信號經一近距離待測物所反射而形成一第二反射信號，且所述感測器用以接收所述第一反射信號與所述第二反射信號。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所提供的附圖僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

P‧‧‧行動裝置

M‧‧‧面板

Z‧‧‧近接感應模組

1‧‧‧電路基板

2‧‧‧封裝殼體

21‧‧‧第一封裝結構

22‧‧‧第二封裝結構

23‧‧‧分隔結構

231‧‧‧第一分隔結構

232‧‧‧第二分隔結構

S1‧‧‧第一容置空間

S2‧‧‧第二容置空間

S3‧‧‧第三容置空間

3‧‧‧發射器組件

31‧‧‧第一發射器

L1‧‧‧第一信號

θ1、θ2‧‧‧第一信號發射範圍

R1‧‧‧第一反射信號

32‧‧‧第二發射器

L2‧‧‧第二信號

φ1、φ2‧‧‧第二信號發射範圍

R2‧‧‧第二反射信號

4‧‧‧感測組件

41‧‧‧感測器

42‧‧‧第一驅動器

43‧‧‧第二驅動器

d1、d2、d3‧‧‧距離

5‧‧‧光遮蔽件

6‧‧‧側光隔離件

7‧‧‧第一透鏡

8‧‧‧第二透鏡

9‧‧‧光路徑修正元件

圖1為使用本發明第一實施例的具有雙發射器的近接感應模組的行動裝置的剖面示意圖；圖2為使用本發明第二實施例的具有雙發射器的近接感應模組的行動裝置的剖面示意圖；以及圖3為本發明第二實施例的具有雙發射器的近接感應模組運作時的信噪比示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“具有雙發射器的近接感應模組”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

[第一實施例]

請參閱圖1，圖1顯示使用本發明第一實施例的具有雙感測器的近接感應模組Z的行動裝置P的剖面示意圖，其中，近接感應模組Z設置於行動裝置P的面板M內側，且近接感應模組Z包括：一電路基板1、一封裝殼體2、一發射器組件3以及一感測組件4。在本實施例中，使用本發明的近接感應模組Z的行動裝置P的面板M為一具有表面塗層的玻璃面板，然而本發明不限於此。

進一步而言，封裝殼體2設置於電路基板1上，且封裝殼體2包括一第一封裝結構21、一第二封裝結構22、一第一分隔結構231、一第二分隔結構232、由第一封裝結構21與第一分隔結構231相互配合所定義出的一第一容置空間S1、由第一分隔結構231與第二分隔結構232相互配合所定義出的一第二容置空間S2以及由第二分隔結構232與第二封裝結構22相互配合所定義出的一第三容置空間S3。

如圖1所示，發射器組件3包括一第一發射器31以及一第二發射器32，第一發射器31與第二發射器32設置於電路基板1上且分別位於第一容置空間S1與第二容置空間S2內。進一步地，感測組件4位於第三容置空間S3內且設置於電路基板1上，感測組件4包括一感測器41、一電性連接於感測器41的第一驅動器42以及一電性連接於感測器41的第二驅動器43，其中，第一驅動器42通過電路基板1以電性連接於第一發射器31，第二驅動器43通過電路基板1以電性連接於第二發射器32。

更進一步來說，第一驅動器42用以驅動第一發射器31發出一第一信號L1，所述第一信號L1被一遠距離待測物所反射而形成一第一反射信號R1，所述第二驅動器43用以驅動第二發射器32發出一第二信號L2，所述第二信號L2經一近距離待測物所反射而形成一第二反射信號R2，且感測器41用以接收第一反射信號R1與第二反射信號R2。

明確而言，在本實施例中，近接感應模組Z還包括一光遮蔽件5，光遮蔽件5設置於第一分隔結構232上，用以限制第一發射器31的第一信號發射範圍θ1。此外，第一發射器31與第二發射器32可為不同種類的光發射器，在本實施例中，第一發射器31 為面射型雷射(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)，第二發射器32為紅外線發光二極體。

通過上述結構，第一發射器31較第二發射器32遠離感測器41，且光遮蔽件5阻擋第一發射器31所發出的第一信號L1經面板M反射至感測器41，以使感測器41經由第一驅動器42而驅動第一發射器31發射第一信號L1至遠距離待測物，並接收遠距離待測物所反射的第一反射信號R1，且感應器41經由第二驅動器43而驅動第二發射器32發射第二信號L2至近距離待測物，並接收近距離待測物所反射的第二反射信號R2以及面板反射第二信號L2所產生的串擾信號。藉此，本發明的近接感測器Z中，第一發射器31用以感測遠距離待測物，而第二發射器32用以感測近距離待測物。

進一步來說，通過上述結構，本實施例的第一發射器31可選用面射型雷射，以使第一信號L1具有足夠的能量傳送至遠距離待測物，而第二發射器32選用紅外線發光二極體，因第二發射器32其光線是用以量測近距離待測物，不須發射至遠處，因此使用紅外線發光二極體不僅可節省能量，還可達到量測目的。藉此，本發明的近接感應模組Z具有可自由選用感測器種類的優點。更明確來說，本發明不限於上述，第一發射器31可是發射光子束能量較強的發射器，以使感測器41而到較強的第一反射信號R1，而第二發射器32可是發射光子束能量較弱的發射器，藉以節省電力且不影響近接物體的量測。

更進一步來說，在本實施例中，第一驅動器42以及第二驅動器43分別在不同時間驅動第一發射器31以及第二發射器32，以在，以分別得到遠距離的近階感應資料以及近距離的近接感應資料。明確來說，當第一發射器31在開啟狀態時，第二發射器32在關閉狀態，當第一發射器31在關閉狀態時，第二發射器在開啟狀態，其中第一發射器31與第二發射器32在開啟狀態時發射信號，在關閉狀態時不發射信號。然而，本發明不以上述為限。

如圖1所示，本發明的近接感應模組Z還進一步包括一側光隔離件6，用以防止第一發射器31所發射的第一信號L1自面板M與近接感應模組之間傳輸出去而產生漏光現象。然而，本發明不限於此。更進一步而言，當面板M與近接感應模組Z間隔較小，可不需設置側光隔離件6，而當面板M與近接感應模組Z間隔較大，設置側光隔離件6漏光，還可防止從面板M與近接感應模組Z之間竄入的外部光線，藉此可進一步降低串擾現象。此外，光遮蔽件5及側光隔離件6皆為由一不透光材料製成，且較佳地為一具伸縮性的材料。

如圖1所示，本發明的近接感應模組Z還進一步包括一第一透鏡7以及一第二透鏡8。如圖所示，第一透鏡7位於第一容置空間S1內且設置於電路基板1上，且第一透鏡7覆蓋第一發射器31。第二透鏡8位於第二容置空間S2內且設置於電路基板1上，且第二透鏡8覆蓋第二發射器32。通過第一透鏡7及第二透鏡8的設置，可更佳地控制第一發射器31及第二發射器32的光線發射方向，而減小串擾光線的產生，並得到更佳的近接感應效果。

綜上，第一實施例的近接感應模組Z通過配置兩個發射器，即第一發射器31與第二發射器32，且第二發射器32設置為接近感應器41而第一發射器31設置為遠離感測器41，並利用位在第一發射器31與第二發射器32之間的第一分隔結構231，使感測器41接收到的串擾光線的機會大幅減小。通過上述結構，本發明第一實施例的近接感應模組Z可使第一發射器31用於感測大部分的遠距離待測物，且第二發射器32用於感測大部份近距離待測物，而感測器41接收面板M反射所產生的第一反射信號R1與第二反射信號R2，藉此，可提高近接感應模組Z的感測範圍，減小誤判機率，並具有較小的封裝體積。此外，由於第一發射器31以及第二發射器32之間的分工，第一發射器31以及第二發射器32可根據其功能選擇適合的發射器種類。

[第二實施例]

請參閱圖2，本發明的第二實施例與第一實施例大致相同，相同之處於此不再贅述。第二實施例與第一實施例的其中一不同點在於，第二實施例中，第一發射器31以及第二發射器32為在封裝殼體的同一個容置空間。詳細而言，第二實施例的近接感應模組Z的封裝殼體1包括一第一封裝結構21、一第二封裝結構22、一分隔結構23、由第一封裝結構21與分隔結構23相互配合所定義出的一第一容置空間S1、由分隔結構23與第二封裝結構22相互配合所定義出的一第二容置空間S2。第一發射器31與第二發射器32設置於電路基板1上且位於第一容置空間S1內，且感測組件4設置於電路基板1上且位於第二容置空間S2內。

進一步地，本發明的第二實施例與第一實施例的另外一不同點在於，第一實施例中，第一發射器31比第二發射器32遠離感測組件4，而在本實施例中，第一發射器31比第二發射器32接近感測組件4。

詳細而言，在本實施例中，由於第一發射器31較第二發射32更接近分隔結構23，且分隔結構23與光遮蔽件5共同阻擋了發出自第一發射器31且被面板M反射的光線，因此，感測器41可接收到第二發射器32的串擾光線，而第一發射器31所發出的第一信號L2經反射而成為串擾光線的機率相當小。本實施例通過上述結構，使第一發射器31用以感測較遠的近接物體，第二發射器32用以感測較近的近接物體。

更進一步地，在本實施例中，近接感應模組Z還進一步包括一光路徑修正元件9。如圖2所示，在本實施例中，光路徑修正元件9為一透鏡，其覆蓋第一發射器31與第二發射器32，其中，第一發射器31與第二發射器32分別位於光路徑修正元件9的主軸的兩側。

進一步而言，如圖2所示，第一發射器31的第一信號發射範圍θ2可通過光路徑修正元件9的調整以朝向遠離感測組件4的方向偏移，且第二發射器32的第二信號發射範圍φ2通過光路徑修正元件的調整以朝向接近感測組件4的方向偏移。需要說明的說，本發明不限於上述光路徑修正元件的實現方式，在其他實施例中，光路徑修正元件9也可以是透鏡以外的元件或結構。

通過光路徑修正元件9的設置，第一發射器31的第一信號發射範圍θ2偏離感測組件4而降低感測組件4接收到來自第一發射器31的串擾光線，且第二發射器32的第二信號發射範圍φ2偏向感測組件4而增加感測器41接收到第二發射器32的光線所產生的串擾效應。藉此，第一發射器31用以感測遠距離的近接物體，第二發射器32用以感測近距離的近接物體，且第一發射器31與第二發射器32可相較沒有設置光路徑修正元件9時較佳的分工效果。

更進一步來說，由第一實施例與第二實施例的相異點及其共同可達成的功效可知，本發明不限制第一發射器31與第二發射器32是否在同一個容置空間，只要發射器組件3與感測組件4通過封裝殼體2而彼此隔離，且第一發射器31以及第二發射器32的其中一個較另外一個靠近感測組件4即落入本發明的範圍。

請參閱圖3，其顯示本發明第二實施例的具有雙發射器的近接感應模組Z運作時的信噪比示意圖。如圖所示，由於第一發射器31用以感測遠距離待測物且第二發射器32用以感測近距離待測物，在鄰近面板M距離最近時，第二發射器32較第一發射器31有較高的信噪比，而隨著感測距離增加，第二發射器32的信噪比降低，第一發射器的信噪比增加，在較遠的近接感應範圍內，第一發射器31有更高的信噪比。

進一步地，請配合參考圖3，感測器41可具有一接近閾值以及一遠離閾值。舉例而言，當感測器41的接近閾值分別為4dB，且遠離閾值分別為3dB，而一待測物由遠至近接近面板M，則待測物將在與面板M距離分別為d1以及d2時分別反射第一發射器31以及第二發射器32所射出的第一信號L1及第二信號L2而觸發感測器41的接近閾值，而行動裝置P可根據接近閾值被觸發而判斷有物體相當接近面板M，進而使面板M休眠。而當待測物持續接近面板M，至與面板M距離為d3時，待測物反射第一發射器31的信噪比降至3dB，因此感測器41的遠離閾值被第一發射器31觸發，但由於來自第二發射器32的反射信號此時的信噪比高於3dB，因此行動裝置P不會判斷物品已遠離面板M而重新啟動螢幕。因此，本發明的近接感應模組Z可提升近接感應的感應範圍，提高對於低反射率的物質(例如：頭髮)的感應能力，並降低誤判機率。

綜上，本發明通過將在封裝殼體2內的發射器組件3與感測組件4以一分隔結構23隔離，且第一發射器31以及第二發射器32設置為一個較接近分隔結構23，一個較遠離分隔結構23，以使較接近分隔結構23的第一發射器31的第一信號發射範圍θ1被限制，第一發射器31產生串擾光線的機率較小，第二發射器32產生串擾光線的機率較大，進而使第一發射器31用以感測較遠距離的近接物體，第二發射器32用以感測較近距離的近接物體。藉此，本發明不必分別對發射器組件3以及感測組件4分別進行封裝，近接感應模組Z可有較小的封裝體積、較低成本以及可自由選擇第一發射器31以及第二發射器32種類。此外，通過兩個發射器分別感測近距離以及遠距離的近接物體，本發明的近接感應模組Z可具有較大的近接感應範圍、提高對於低反射率的物質的感應能力，並減小誤判機率。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的具有雙感測器的近接感應模組，其能通過“發射器組件3與感測組件4通過封裝殼體2而彼此隔離”以及“第一發射器31以及第二發射器32的其中一個較另外一個靠近感測組件4”的技術方案，以使第一信號被一遠距離待測物所反射而形成一第一反射信號，第二信號經一近距離待測物所反射而形成一第二反射信號，且感測器用以接收第一反射信號與第二反射信號。

藉此，通過兩個發射器分別感測近距離以及遠距離的近接物體，本發明的近接感應模組Z可具有較大的近接感應範圍、提高對於低反射率的物質的感應能力，並減小誤判機率。此外，本發明不必分別對發射器組件3以及感測組件4分別進行封裝，近接感應模組Z可有較小的封裝體積、較低成本以及可自由選擇第一發射器31以及第二發射器32種類。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及附圖內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。