CN219959007U - 光学感测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光学感测装置，包括基板、壳体、光感测芯片、发光组件，以及透镜组件。壳体设置于基板上，壳体与基板间形成有容置腔。壳体具有孔洞。光感测芯片设置于基板上与容置腔内。发光组件，设置于基板上与容置腔内。透镜组件设置于光感测芯片的上方。壳体的上表面具有凹槽，孔洞位于凹槽的底壁并与光感测芯片的感光区域正对设置。透镜组件设置于凹槽之内，以使由物体反射的反射光穿过孔洞与透镜组件而汇聚于光感测芯片的感光区域。

Description

光学感测装置

技术领域

本实用新型涉及一种感测装置，且特别是有关于一种光学感测装置。

背景技术

随着科技发展，各式传感器可带来许多应用。像是，光学感测装置可广泛应用于许多消费电子装置之内，而为用户带来各式应用，例如距离测量、近接感测或手势感测等等。光学感测装置一般包括发光组件与光学传感器。发光组件发射的光线打在外部物体上，而光学传感器用以感测由外部物体所反射的反射光。基此，外部物体的距离信息可根据反射光信息来而估测出来。像是，TOF传感器向场景中发射近红外光，利用光的飞行时间信息，测量场景中物体的距离。TOF传感器的优点是深度信息计算量小，抗干扰性强，测量范围远，因此已经渐渐受到青睐。

图1绘示一种传统的光学感测装置的示意图。如图1所示，光学感测装置10包括基板110、壳体120、安装于基板110上的发光组件140、安装于基板110上的光感测芯片130、安装于发光组件140上方的透镜组件160，以及安装于光感测芯片130上方的透镜组件150。此外，壳体120设置于基板110的上方，以将基板110上的发光组件140及光感测芯片130容置于壳体120与基板110所形成的容置空间中。壳体120的顶壁具有间隔设置的孔洞，透镜组件150与透镜组件160对应设置于这些孔洞的下方。发光组件140的发射光将穿过透镜组件160与对应孔洞。由外部物体所反射的反射光会穿过透镜组件150与对应孔洞而汇聚于光感测芯片130的感光区域。须特别说明的是，透镜组件150与透镜组件160一般位于壳体120的容置空间内且固定于壳体120顶壁的下表面上。然而，光学感测装置的封装厚度会受限于透镜组件150或透镜组件160的焦距特性，需要与光感测芯片130或发光组件140维持一定的距离，因而导致光学感测装置的封装厚度难以再缩小。随着电子产品往轻薄短小的趋势发展，对于内部空间有限的电子产品来说，若能减少光学感测装置的封装尺寸是产品设计上所乐见的。

实用新型内容

本实用新型提供一种光学感测装置，其包括基板、壳体、光感测芯片、发光组件，以及透镜组件。壳体设置于基板上，壳体与基板间形成有容置腔。壳体具有孔洞。光感测芯片设置于基板上与容置腔内。发光组件，设置于基板上与容置腔内。透镜组件设置于光感测芯片的上方。壳体的上表面具有凹槽，孔洞位于凹槽的底壁并与光感测芯片的感光区域正对设置，且透镜组件设置于凹槽之内，以使由物体反射的反射光穿过孔洞与透镜组件而汇聚于光感测芯片的感光区域。

在本实用新型的实施例中，上述的凹槽的深度大于等于透镜组件的厚度。

在本实用新型的实施例中，上述的光学感测装置更包括另一透镜组件。壳体具有另一孔洞。壳体的上表面具有另一凹槽，另一孔洞位于另一凹槽的底壁并与发光组件正对设置。另一透镜组件设置于所述凹槽之内，以使发光组件的发射光穿过另一孔洞与另一透镜组件。

在本实用新型的实施例中，上述的壳体包括形成凹槽的支撑部。此支撑部承载透镜组件并围绕孔洞。

在本实用新型的实施例中，上述的光学感测装置更包括滤光组件。此滤光组件设置于支撑部的下表面，并位于透镜组件与光感测芯片之间。

在本实用新型的实施例中，上述的支撑部向靠近光感测芯片的方向延伸而形成阻隔结构，此阻隔结构将容置腔分隔为第一容置腔与第二容置腔。发光组件位于第一容置腔，光感测芯片的感光区域位于第二容置腔。

在本实用新型的实施例中，上述的光学感测装置更包括滤光组件。此滤光组件设置于凹槽内、容置腔内或孔洞内。

在本实用新型的实施例中，上述的透镜组件经由黏胶而固定设置于壳体的凹槽内。

在本实用新型的实施例中，上述的凹槽的形状相同于孔洞的形状。

在本实用新型的实施例中，上述的凹槽的形状相异于孔洞的形状。

在本实用新型的实施例中，上述的凹槽具有一开口，开口的口径大于孔洞的孔径。

基于上述，于本新型创作的实施例中，透过将透镜组件设置于壳体上表面的凹槽内，可在受到透镜组件的焦距之限制的情况下，更进一步薄化光学感测装置的封装厚度。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1绘示一种传统的光学感测装置的示意图；

图2是依照本新型创作一实施例的光学感测装置的剖面示意图；

图3是依照本新型创作一实施例的壳体的立体示意图；

图4是依照本新型创作一实施例的光学感测装置的剖面示意图；

图5是依照本新型创作一实施例的光学感测装置的剖面示意图；

图6是依照本新型创作一实施例的光学感测装置的剖面示意图。

附图标记说明

100:光学感测装置；

110,210:基板；

120,220:壳体；

130,230:光感测芯片；

231:感光区域；

140,240:发光组件；

150,160:透镜组件；

250,260:透镜组件；

C1:容置腔；

221,222:凹槽；

h1,h2:孔洞；

223,224:支撑部；

280,270:滤光组件；

225:阻隔结构。

具体实施方式

图2是依照本新型创作一实施例的光学感测装置的示意图。图3是依照本新型创作一实施例的壳体的立体示意图。请参照图2与图3，光学感测装置包括基板210、壳体220、光感测芯片230、发光组件240，以及透镜组件250。于一实施例中，光学感测装置可为TOF传感器。于一实施例中，基板210可为铜箔基板、陶瓷基板、树脂基板或印刷电路板，但不限于此。于一些实施例中，透镜组件250可包括透镜、光圈、其他光学组件或其组合。

壳体220固定设置于基板210上，且壳体220与基板210之间形成有容置腔C1。壳体220的材质为不透光材质，例如是不透光的环氧树脂、丙烯酸酯树脂或聚氯酯。于一些实施例中，壳体220可采用粘接或卡合连接而安装于基板210的上表面上。壳体220可先成型再固定到基板210上。例如，壳体220可以模压(Molding)的方式来产生。壳体220面向基板210的顶壁具有孔洞h1。壳体220的上表面具有凹槽221，孔洞h1位于凹槽221的底壁。凹槽221具有开口，凹槽221的开口的口径大于孔洞h1的孔径。

光感测芯片230和发光组件240设置于基板210上。于一些实施例中，光感测芯片230和发光组件240可以透过打线接合制作的导线连接到基板210。或者，于其他实施例中，光感测芯片230和发光组件240可以透过其他方式连接到基板210，本新型创作对此不限制。

光感测芯片230设置于基板210上且设置于容置腔C1内。发光组件240设置于基板210上且设置于容置腔C1内。发光组件240用来产生发射光，而光感测芯片230用来接收发射光的反射光，以根据发射光和反射光来进行距离估算。于不同实施例中，光感测芯片230可根据反射光的强度或反射时间信息来进行距离估算。

发光组件240所产生的发射光可例如是红外光或其他具有特定波长的光线，本新型创作对此不限制。发光组件240可以是例如发光二极管(LED)、红外线LED、有机LED(OLED)、红外线雷射，或其他种类的光源。于一实施例中，发光组件240可为红外线垂直共振腔面射雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)芯片。

于一些实施例中，光感测芯片230可为特定应用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)，通过集成电路制程制作且可包含感光区域231和运算电路。光感测芯片230具有由感光组件构成的感光区域231。或者，于另一些实施例中，由感光组件构成的感光区域231与运算电路可由不同芯片来实现。像是，光感测芯片230可包含由感光组件构成的感光区域231，并连接至包括运算电路的另一运算芯片。

透镜组件250设置于光感测芯片230的上方。孔洞h1与光感测芯片230的感光区域231正对设置，且透镜组件250设置于凹槽221之内，以使由物体反射的反射光穿过孔洞h1与透镜组件250而汇聚于光感测芯片230的感光区域231。如图2所示，壳体220包括形成凹槽221的支撑部223。此支撑部223承载透镜组件250并围绕孔洞h1。凹槽221的深度D1大于等于透镜组件250的厚度，以确保透镜组件250不会高于壳体220的顶壁的上表面而容易毁损。于一些实施例中，支撑部223可包括围绕孔洞h1的环形结构，如图3所示。或者，于一些实施例中，支撑部223可包括围绕孔洞h1且间隔设置的多个凸柱支撑结构，这些凸柱支撑结构可用以承载透镜组件250。

此外，于图2的实施例中，光学感测装置200更包括另一透镜组件260。透镜组件260可包括透镜、光圈、其他光学组件或其组合。壳体220面向基板210的顶壁具有另一孔洞h2。孔洞h1、h2间隔设置于壳体220的顶壁上。壳体220的上表面具有另一凹槽222，另一孔洞h2位于另一凹槽222的底壁并与发光组件240正对设置。另一透镜组件260设置于另一凹槽222之内，以使发光组件240的发射光穿过另一孔洞h2与另一透镜组件260。凹槽222具有开口，凹槽222的开口的口径大于另一孔洞h2的孔径。如图2所示，壳体220包括形成凹槽222的支撑部224。此支撑部224承载透镜组件260并围绕孔洞h2。相似的，凹槽222的深度大于等于透镜组件260的厚度，以确保透镜组件260不会高于壳体220的顶壁的上表面而容易毁损。于一些实施例中，支撑部224可包括围绕孔洞h2的环形结构，如图3所示。或者，于一些实施例中，支撑部224可包括围绕孔洞h2且间隔设置的多个凸柱支撑结构，这些凸柱支撑结构可用以承载透镜组件260。

如图2与图3所示，壳体220的上表面形成有两个凹槽221、222。孔洞h1、h2分别设置于凹槽221、222的底壁。须注意的是，透镜组件250与透镜组件260分别设置于凹槽221、222之内，而未设置于容置腔C1之内。于一实施例中，透镜组件250与透镜组件260可透过黏胶而固定于凹槽221、222之内。或者，于其他实施例中，透镜组件250与透镜组件260可透过其他方式而固定于凹槽221、222之内。透镜组件250中的透镜与透镜组件260中的透镜可为高透光的环氧树脂或玻璃，但可不限于此。

基此，为了让反射光理想地汇聚于感光区域231，透镜组件250与感光区域231之间的距离会受到透镜组件250的焦距的限制，但是本实施例可透过将透镜组件250设置于壳体220向下凹陷的凹槽221之中而更进一步缩小光学感测装置200的封装厚度。

举例来说，若图1中透镜组件150的焦距特性与图2中透镜组件250的焦距特性相似，相较于将透镜组件150贴附于壳体150的下表面，本实施例的光学感测装置的厚度可小于传统光学感测装置10的厚度。

此外，于图3的范例中，凹槽222的形状相同于孔洞h2的形状，其皆为方形。凹槽221的形状相异于孔洞h1的形状，其中凹槽221为方形且孔洞h1为圆形。然而，于不同实施例中，凹槽221、222与孔洞h1、h2的形状可视实际需求而设置。像是，于其他实施例中，凹槽221的形状可设计为相同于孔洞h1的形状。

图4是依照本新型创作一实施例的光学感测装置的剖面示意图。如图4所示，于本实施例中，光学感测装置更可包括滤光组件280、270。滤光组件280与270可实现滤除外部环境杂光对光学感测装置内部影响的作用。滤光组件280与270可分别设置于支撑部223与224的下表面。滤光组件280位于透镜组件250与光感测芯片230之间。滤光组件270位于透镜组件260与发光组件240之间。滤光组件280与270可透过黏胶而设置支撑部223与224的下表面。于此，滤光组件280与270是分别设置于孔洞h1与h2的下方。然而，于其他实施例中，滤光组件280与270可分别安装于孔洞h1与h2内而连接孔洞h1与h2的孔壁。

图5是依照本新型创作一实施例的光学感测装置的剖面示意图。如图5所示，于本实施例中，光学感测装置更可包括滤光组件280、270。滤光组件280与270可实现滤除外部环境杂光对光学感测装置内部影响的作用。滤光组件280可设置于凹槽221内并位于透镜组件250的上方。滤光组件270可设置于凹槽222内并位于透镜组件270的上方。于一些实施例中，滤光组件280与透镜组件250可组合成一个组合件，再将该组合件安装于壳体220的凹槽221内。相似的，滤光组件270与透镜组件260可组合成一个组合件，再将该组合件安装于壳体220的凹槽222内。于其他实施例中，滤光组件280与270可分别设置于孔洞h1与h2内。

图6是依照本新型创作一实施例的光学感测装置的剖面示意图。如图6所示，于本实施例中，形成凹槽221的支撑部223向靠近光感测芯片230的方向延伸而形成阻隔结构225。阻隔结构225将容置腔C1分隔为第一容置腔C11与第二容置腔C12。发光组件240位于第一容置腔C11内，光感测芯片230的感光区域231位于第二容置腔C12内。于一实施例中，阻隔结构225可抵接光感测芯片230。或者，于一实施例中，阻隔结构225可抵接设置于光感测芯片230上的其他挡墙件。阻隔结构225可避免第一容置腔C11与第二容置腔C12之内的光线互向干扰，以提升光感测装置的感测准确度。

值得注意的是，上述所有实施例，都可以适当的交互组合、替换或修改，以提供各式各样的组合效果。上述的光学感测装置可应用于各种电子设备，电子设备可以是移动电话、平板计算机、相机及/或可穿戴电子装置。

综上所述，于本新型创作的实施例中，透过将透镜组件设置于壳体上表面的凹槽内，可在受到透镜组件的焦距之限制的情况下，更进一步薄化光学感测装置的封装厚度。基此，可更利于将光学感测装置应用于内部空间有限的电子设备中。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种光学感测装置，其特征在于，包括：

基板；

壳体，设置于所述基板上，所述壳体与所述基板间形成有容置腔，所述壳体具有孔洞；

光感测芯片，设置于所述基板上与所述容置腔内；

发光组件，设置于所述基板上与所述容置腔内；以及

透镜组件，设置于所述光感测芯片的上方，

其中，所述壳体的上表面具有凹槽，所述孔洞位于所述凹槽的底壁并与所述光感测芯片的感光区域正对设置，且所述透镜组件设置于所述凹槽之内，以使由物体反射的反射光穿过所述孔洞与所述透镜组件而汇聚于所述光感测芯片的所述感光区域。

2.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，所述凹槽的深度大于等于所述透镜组件的厚度。

3.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，更包括另一透镜组件，其中所述壳体具有另一孔洞，所述壳体的上表面具有另一凹槽，所述另一孔洞位于所述另一凹槽的底壁并与所述发光组件正对设置，所述另一透镜组件设置于所述另一凹槽之内，以使所述发光组件的发射光穿过所述另一孔洞与所述另一透镜组件。

4.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，所述壳体包括形成所述凹槽的支撑部，所述支撑部承载所述透镜组件并围绕所述孔洞。

5.根据权利要求4所述的光学感测装置，其特征在于，更包括滤光组件，设置于所述支撑部的下表面，并位于所述透镜组件与所述光感测芯片之间。

6.根据权利要求4所述的光学感测装置，其特征在于，所述支撑部向靠近所述光感测芯片的方向延伸而形成阻隔结构，所述阻隔结构将所述容置腔分隔为第一容置腔与第二容置腔，所述发光组件位于所述第一容置腔，所述光感测芯片的感光区域位于所述第二容置腔。

7.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，更包括滤光组件，设置于所述凹槽内、所述容置腔内或所述孔洞内。

8.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，所述透镜组件经由黏胶而固定设置于所述壳体的所述凹槽内。

9.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，所述凹槽的形状相同于所述孔洞的形状。

10.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，所述凹槽的形状相异于所述孔洞的形状。

11.根据权利要求1所述的光学感测装置，其特征在于，所述凹槽具有开口，所述开口的口径大于所述孔洞的孔径。