专利名称：多方向接近传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及多方向(multi-directional)接近传感器(proximitysensor)。
背景技术：
接近传感器通常被用来在不进行实体接触的状态下检测物体的存在。典型的接近传感器包括发射光的光源和检测由在传感器的预定接近度内的物体反射的光的光探测器。接近传感器已经被广泛地用在许多装置中，并且也用于许多工业应用。例如，在自动生产组装流水线上，接近传感器被用来检测生产线中的机械组件的位置并且也用来计数由制造工具制造的部件。而在机器人工业中，接近传感器可以被用来监视机器人的位置并且控制机器人的移动。接近传感器也通常被用作为当由传感器检测到物体时打开和关闭电路的电子开关。最近，光学接近传感器已经被广泛地用在便携式电子装置中，诸如便携手持 电话、移动电话和便携计算机。一般来说，接近传感器包括不可见光源和光探测器。当物体进入到传感器的预定距离内时，物体朝向光探测器反射来自光源的光。在检测到所反射的光之后，光探测器随后发送输出信号，从而表示物体的存在。通常，响应与输入信号来执行动作，诸如打开供水、打开门等。因此，传统的接近传感器仅被用来帮助检测在传感器的预定接近度内的物体。尽管具有在没有任何实体接触的状态下检测物体的能力，但传统的接近传感器迄今为止仅被用于沿着与接近传感器的顶表面平行的平面内的水平或垂直方向检测物体。因此，接近传感器在电子装置中的使用迄今为止被局限于仅执行单一平面中的物体检测。在传统设计中，为了向接近传感器装置提供移动检测或X-Y方向运动传感功能，必须给接近传感器一同集成专用的X-Y运动检测装置。因此，这增加了成本并且也增加了装置的整体尺寸，因为需要更多的空间来容纳两个分离的系统。因此，期望提供单个装置或系统，其能够功能性地提供接近传感操作、X-Y方向运动传感操作以及能够提供多方向移动检测。

发明内容
本发明提供了一种具有移动检测的接近传感器，其包括:ASIC芯片；多个光源，其被构造为发射光；光探测器，其被构造为接收光并产生输出信号；衬底，其包括至少一个侧表面；其中，光探测器、多个光源和ASIC芯片被安装到衬底上。


在说明书和附图，类似的附图标记被用来识别类似的要素。图I示出了具有移动检测的接近传感器的框图；图2示出了接近传感器的分解立体图；图3示出了接近传感器封装的截面图；图4示出了用于移动检测的方法的流程图5示出了多方向移动检测接近传感器的分解立体图；以及图6示出了多方向移动检测接近传感器的立体图。
具体实施例方式接近传感器通常对于在不需要实体接触的状态下检测物体的存在非常有用。图I示出了具有移动检测的接近传感器的框图。在下文中更具体地描述了接近传感器100和相应的多方向运动检测功能并且在图I到图6中示出了本发明的各种实施例。然而，应当理解可以在不超出本发明的范围的状态下调整其他实施例。例如，接近传感器可以被调整以提供附加的输入功能，诸如用于操纵光标或滚动条或者提供鼠标按键事件功能的附加功能。在这种情况下，导航引擎(未示出)可以与接近传感器结合，以将由接近传感器产生的移动检测信号转换为导航输入功能。 接近传感器100包括多个光源或LED 102、ASIC (专用集成电路)芯片104和光探测器106。接近传感器100还可以包括连接到LED 102的驱动器108，其被构造为产生具有预定时序的驱动电流。LED 102可以被构造为响应于所施加的具有具体正时的电流或者以某一顺序发射光。LED102可以使任何合适的红外(IR) LED光源，其能够发射期望波长和强度的光。LED 102的选择可以根据应用而改变；并且也根据其在产生向光探测器106上的最佳光反射时提供期望强度的能力而改变。如下文所述，LED 102可以包括LED XULED X2和LED Yl0其他组合也是可能的，诸如Y2。光探测器106能工作以接收光并且进行响应来产生输出信号109。一般来说，光探测器106可以将入射到其上的光或电磁辐射转换为电流。为了简明，在这份说明书中，电磁福射(或输出信号109)可以简称做光和由光探测器106响应于其接收到的光而产生的电流。在操作实施例中，如果存在被放置在接近传感器100附近的物体112，由LED 102发射的光可以被朝向光探测器106反射并且随后使得光探测器106进行响应以产生输出信号109。因此,可以期望输出信号109包括与由LED 102发射的光的序列相对应的信号轮廓。相反，如果不存在物体来反射由LED 102发射的光，由光探测器106接收的入射光(如果有的话)可能是来自其他光源，并且这导致产生不同种类或未知的输出信号轮廓，这可能随后由系统忽略或消除。在一个实施例中，ASIC芯片104可以被连接到光探测器106，被构造为从光探测器106接收输出信号109并且报告检测到物体112移动。ASIC芯片104还可以包括控制逻辑110和比较器114。在一个实施例中，控制逻辑110可以被构造为处理输出信号109以产生运动信号111。比较器114可以被构造为接收运动信号111并且当判断在运动信号111中存在预定轮廓时对移动进行报告。在一个实施例中，预定轮廓可以包括由控制逻辑110产生的、与物体112在接近传感器100上的特定运动相对应的运动信号111的轮廓。在一个实施例中，当物体112在接近传感器100上沿着具体方向移动时，具有具体信号轮廓的运动信号111可以由控制逻辑110产生，来表示该具体移动。例如，当物体112在接近传感器100上方沿着X轴或水平轴移动时，控制逻辑110可以处理由光探测器106产生的输出信号109并且产生与水平移动相对应的独特运动信号轮廓。因此，可以通过将接近传感器100暴露到各种预定物体移动来产生预定的运动信号轮廓的组。该预定的或已知的运动信号111轮廓的组可以包括水平移动输出信号轮廓，其表示物体112在接近传感器100上方沿着X轴的水平移动。垂直移动运动信号111轮廓可以表示物体112沿着Y轴的垂直移动。因此，在由控制逻辑110产生的运动信号111与已知运动信号轮廓组中的一个预定轮廓匹配时，可以立即识别物体运动的相关类型。图2示出了接近传感器200的分解立体图。接近传感器200可以包括三个红外LED 204、206和208 (即，分别为XI、X2和Yl);以及被布置在衬底209上的光探测器210。LED(204-208)和光探测器210可以通过一个或多个焊线211电连接到衬底209。在一个实施例中，LED(204-208)被布置为与三角形形状的接近传感器的三条边相邻，而光探测器210被布置在距LED (204-208)基本相等距离处。接近传感器200可以包括堆叠到光探测器210下方的ASIC芯片(未示出)。在一个实施例中，光探测器210可以包括顶表面213和多个侧表面214。LED (204-208)、ASIC芯片(未示出)和光探测器210可以被布置在衬底209的顶表面213上。LED(204-208)和ASIC芯片(未示出)可以通过一个或多个焊线211连接到衬底209的顶表面213。在一个实施例中，侧表面214还可以包括多个侧触点焊盘215，其被构造为允许接近传感器200与另一个接近传感器(未示出)或第二接近传感器连接。第二接近传 感器可以被构造为检测在与侧表面214基本平行的平面内的物体移动。在一个实施例中，多个侧触点焊盘215中的一个或多个可以被进一步构造为向连接到其上的其他接近传感器(未示出)提供电力。在替换实施例中，每个侧表面214可以被连接到另一个接近传感器。例如，根据应用，接近传感器200的全部四个侧表面都可以包括在每个侧表面214上的多个侧触点焊盘215。每个侧表面214可以被分别进一步连接到一个接近传感器200，以构造为提供多方向移动检测。在一个实施例中，侧触点焊盘215也可以被可操作地构造为允许多个所连接的接近传感器在彼此之间传递检测信号。接近传感器200还可以包括封装LED (204-208) ,ASIC芯片(未示出)和光探测器210的环氧树脂材料217。环氧树脂材料217可以是被构造为对这些组件和焊线提供保护的清澈环氧树脂材料。环氧树脂材料217可以通过任何已知的成形工艺形成为最终形状。环氧树脂材料217还可以包括用于光聚焦的多个透镜218。在一个实施例中，接近传感器200可以包括由布置在环氧树脂材料217上方的成形化合物制成的盖219，以形成封装220。盖219可以分别包括位于每个LED (204-208)上方的多个LED孔221和位于光探测器210上方的光探测器孔222。由LED(204-208)发射的光可以通过LED孔221朝向要被检测的物体(未示出)。在光由与接近传感器200非常接近的对象反射之后，光可以随后穿过光探测器孔222朝向光探测器210，并在光探测器210处被检测。图3示出了接近传感器封装300的截面图。接近传感器封装300包括多个LED302、光探测器304和布置在PCB 308上并通过一个或多个焊线(未示出)与PCB 308电连接的ASIC芯片306。在一个实施例中，光探测器304被堆叠在ASIC芯片306上并且与ASIC芯片306通过隔离物305分离。隔离物305可以被构造为将ASIC芯片306从光探测器304隔离。接近传感器封装300还可以包括透明或清澈的成形化合物310，其用于在PCB308上一同封装LED 302、ASIC芯片306和光探测器304并且保护焊线(未示出)。成形化合物可以由任何合适的成形工艺来实现。例如，清澈的成形化合物310可以由传统的注射成形工艺来成形在LED 302、ASIC芯片306和光探测器304上。清澈的成形化合物310可以是任何合适的成形材料。例如，成形化合物310可以由Nitto Denko制造并具有产品编号NT8506。然而，也可以使用其他的透明化合物，诸如透明环氧树脂。在一个实施例中，清澈的成形化合物310还可以包括被布置在清澈的成形化合物310上的透镜312，其用于将来自LED 302的光朝向物体(未不出)引导并且将由物体(未不出)反射的光朝向光探测器304引导。在替换实施例中，在用光探测器210对接近传感器成形时，也可以在相同的成形工艺下同时形成透镜312。接近传感器封装300也可以包括由通过传统的注射成形工艺或其它已知工艺布置在清澈的成形化合物310上方的成形化合物制成的盖314，以形成接近传感器封装。盖314可以包括在LED 302和光探测器304上的多个孔316。在一个实施例中，光探测器304可以被堆叠在ASIC芯片306上，以减小封装的尺寸，从而制造超紧凑封装。接近传感器封装300的整体厚度可以由盖314形成接近传感器封装300的成形能力(moldability)的厚度限制。例如，接近传感器封装300可以具有在X-Y平面中具有6_X 4_尺寸及I. 5mm的厚度或z高度的矩形封装形状。图4示出了用于移动检测的方法的一个实施例的流程图。在块402处，驱动器以特定时序向LED提供驱动电流并且使得LED发处具有独特特性的光。在块404处，光探测 器接收从物体(如果存在的话)反射的光，并且响应于所接收的光产生输出信号。在块406处，ASIC芯片(或者更具体地，ASIC芯片的控制逻辑)处理由光探测器产生的输出信号，并且随后产生运动信号。在块408处，比较器判断在由控制逻辑产生的运动信号中是否存在预定轮廓的运动信号。预定轮廓是由控制信号产生的与物体在接近传感器上方的特定移动相对应的运动信号的轮廓。在块410处，比较器在判断为在由控制逻辑产生的运动信号中存在预定轮廓时报告物体的移动。因此，当物体沿着具体方向移动到接近传感器上方时，由一个或多个LED产生的光可以被朝向光探测器反射回来。因此，可以预料到所产生的运动信号的轮廓具有与表示物体的具体移动的运动信号轮廓相似的轮廓。图5示出了多方向移动检测接近传感器的分解立体图。在一个实施例中，接近传感器500可以包括第一接近传感器501和第二接近传感器502，它们被可工作地结合并且构造为提供多方向移动检测。在一个实施例中，第一接近传感器501可以包括至少一个侧表面503，侧表面503可以包括被构造为接收第二接近传感器502的多个侧触点焊盘504。在一个实施例中，第二接近传感器502可以被与第一接近传感器501结合，以检测在与第一接近传感器501的侧表面503基本平行的平面中的物体移动，该第一接近传感器501与第二接近传感器502配合。第一接近传感器501可以通过多个触点焊盘504与第二接近传感器可工作地结合。在一个实施例中，这两个接近传感器(501和502)可以被可工作地布置在公共PCB505上。可选地，直接地或间接地，第二接近传感器可以被可工作地连接到接口 PCB506并且也连接到公共PCB 505。在一个实施例中，第一接近传感器501可以被构造为向第二接近传感器502提供电力。可以通过多个侧触点焊盘504直接从第一接近传感器501向第二接近传感器502提供电力。或者，可以通过接口 PCB 506直接地或间接地向这两个接近传感器(501和502)提供电力，接口 PCB 506被构造为将这两个接近传感器可工作地彼此连接。在另一个实施例中，第一接近传感器501和第二接近传感器502还可以被可工作地构造为经由多个侧触点焊盘504直接地相对于彼此传递检测信号。由第二接近传感器502检测的物体检测信号也可以通过第一接近传感器501上的多个接触焊盘504传递到第一接近传感器501来进行处理。
在一个实施例中，第一接近传感器501和第二接近传感器502可以被布置公共PCB505上并与其电连接。公共PCB 505可以是PCB或柔性电路。第一和第二接近传感器都可以在公共PCB 505上彼此电结合并且被构造为通过公共PCB 505彼此通信。这两个接近传感器都可以通过使用芯片表面安装机可操作地安装到公共PCB 505上。芯片表面安装技术已经被广泛地用在许多自动芯片制造组装流水线中并且特别被认识为高效率和低成本的工艺。然而，也可以采用在封装与PCB之间建立电连接的其他方式，诸如引线键连、球栅格阵列或传统的焊接工艺。图6示出了多方向移动检测接近传感器的立体图。接近传感器600可以被构造为提供三维移动检测。在一个实施例中，接近传感器600可以包括第一接近传感器601、第二接近传感器602和第三接近传感器603，它们被可工作地结合并且构造为提供多方向移动检测。直接地或间接地，全部的接近传感器(601-603)都可以被可工作地连接到公共PCB604上。在另一个实施例中，两个附加接近传感器(未示出)可以被连接到第一接近传感器 601的其他两个侧表面(未示出)。例如，除了已有的接近传感器￠02和603)之外，两个额外的接近传感器(未示出)可以被连接到第一接近传感器601的其他两个侧表面。换言之，总共五个接近传感器可以被结合，以提供全方向或三维移动检测。虽然在这里已经描述并图示了本发明的具体实施例，但是本发明不局限于所描述和图示的部分的特定形式或配置。本发明的范围仅由权利要求限定及其等同含义约束和限定。
权利要求
1.一种具有移动检测能力的接近传感器，包括 ASIC芯片； 多个光源，其被构造来发射光； 光探测器，其被构造为接收光并产生输出信号；以及 衬底，其包括至少一个侧表面；其中，所述至少一个侧表面包括多个侧触点焊盘；其中，所述光探测器、所述多个光源和所述ASIC芯片被安装在所述衬底上。
2.根据权利要求I所述的接近传感器，其中，所述接近传感器以可工作的方式构造成与至少一个其他接近传感器连接。
3.根据权利要求2所述的接近传感器，其中，所述至少一个其他接近传感器经由所述衬底的所述至少一个侧表面上的所述侧触点焊盘连接到所述接近传感器。
4.根据权利要求2所述的接近传感器，其中，所述接近传感器被构造来通过多个所述侧触点焊盘向所述至少一个其他接近传感器提供电力。
5.根据权利要求I所述的接近传感器，其中，所述接近传感器和所述至少一个其他接近传感器二者都以可工作的方式构造来通过多个所述侧触点焊盘彼此传递检测信号。
6.根据权利要求I所述的接近传感器，其中，所述ASIC芯片被连接到所述光探测器并且被构造来处理所述输出信号并对移动进行报告。
7.根据权利要求I所述的接近传感器，还包括环氧树脂材料和壳体，所述环氧树脂材料用于封装所述光源、所述ASIC芯片和所述光探测器，所述壳体被构造来覆盖所述环氧树脂材料以形成封装。
8.根据权利要求I所述的接近传感器，其中，所述光探测器和所述ASIC芯片被布置在所述衬底的顶表面上。
9.一种具有多方向移动检测能力的接近传感器，包括 第一接近传感器，其包括至少一个侧表面；以及 第二接近传感器，其连接到所述第一接近传感器并被构造为检测在与所述第一接近传感器的所述至少一个侧表面基本平行的平面上的物体移动。
10.根据权利要求9所述的接近传感器，其中，所述第一接近传感器还包括衬底；其中，所述衬底包括多个侧触点焊盘。
11.根据权利要求10所述的接近传感器，其中，所述第一接近传感器被构造来借助于所述多个侧触点焊盘向所述第二接近传感器提供电力。
12.根据权利要求10所述的接近传感器，其中，所述第一接近传感器和所述第二接近传感器二者都以可工作的方式构造来通过所述多个侧触点焊盘彼此传递检测信号。
13.根据权利要求9所述的接近传感器，其中，所述第一接近传感器和所述第二接近传感器二者都还包括:ASIC芯片；被构造来发射光的多个光源；被构造来接收光并产生输出信号的光探测器。
14.根据权利要求13所述的接近传感器，其中，所述第一接近传感器和所述第二接近传感器二者都还包括用于封装所述光源、所述ASIC芯片和所述光探测器的环氧树脂材料；被构造来覆盖所述环氧树脂材料以形成封装的壳体。
15.—种多方向移动检测接近传感器,包括 PCB ；第一接近传感器，以及 第二接近传感器，其以可工作方式连接到所述第一接近传感器， 其中，所述第一接近传感器和所述第二接近传感器二者都被布置在所述PCB上并且被以可工作方式结合来检测多方向移动。
16.根据权利要求15所述的接近传感器，其中，所述第一接近传感器和所述第二接近传感器被相对于彼此基本成直角地布置在所述PCB上，被构造为检测垂直和水平移动。
17.根据权利要求15所述的接近传感器，其中，所述第一接近传感器还包括多个侧触点焊盘，其中，所述第二接近传感器经由所述多个侧触点焊盘以可工作方式连接到所述第一接近传感器。
18.根据权利要求15所述的接近传感器，其中，所述第一接近传感器和所述第二接近传感器二者都以可工作方式构造来通过所述PCB彼此传递检测信号。
19.根据权利要求15所述的接近传感器，其中，所述第一接近传感器和所述第二接近传感器二者都还包括:ASIC芯片；被构造来发射光的多个光源；被构造来接收光并产生输出信号的光探测器；用于封装所述光源、所述ASIC芯片和所述光探测器的环氧树脂材料；被构造来覆盖所述环氧树脂材料以形成封装的壳体。
20.根据权利要求15所述的接近传感器，其中，所述PCB是柔性PCB。
全文摘要
本发明提供了一种具有移动检测的接近传感器。该接近传感器可以包括ASIC芯片；被构造为以特定顺序发射光的至少三个光源；以及被构造为接收光并产生输出信号的光探测器。多方向接近传感器可以具有包括至少一个侧表面的第一接近传感器以及连接到第一接近传感器的第二接近传感器，该第二接近传感器被构造为检测在与第一接近传感器的至少一个侧表面基本平行的平面上的物体移动。多方向移动检测接近传感器可以包括PCB，其中一个以上的接近传感器可以被布置在PCB上并且可工作地结合以检测多方向移动。
文档编号G01V8/22GK102901992SQ20121022968
公开日2013年1月30日 申请日期2012年6月29日 优先权日2011年7月26日
发明者姚雨峰, 翁启恒, 王思斌 申请人:安华高科技Ecbu Ip(新加坡)私人有限公司