具体实施方式

图1示出了光电子模块100的示例，其包括光发射通道和光检测通道。光发射器106和光接收器108可以安装在例如印刷电路板(printed circuit board，PCB)或其他基板上。光发射器106可操作以发射特定波长或波长范围的光。在一些实施方式中，光发射器106被实现为一个或多个激光二极管或垂直腔面发射激光器(vertical cavity surfaceemitting laser，VCSEL)。

在一些情况下，内壁115在该模块的两个腔室(即，光发射腔室(通道)和光检测腔室(通道))之间提供光学隔离。光学构件可以包括用于每个通道的一个或多个相应的无源光学元件(例如透镜)。来自发射器106的光被引导出模块100，并且如果其被物体150反射回该模块的检测通道，则其可以被光接收器108感测到。

光接收器108可以包括例如光电检测器(photodetector)(例如，光电二极管或空间分布的光敏元件(例如，像素)的阵列)，并且还可以包括逻辑和其他电子器件来读取和处理来自光电检测器的信号。像素和其他电路可以例如在集成半导体芯片中实现。

发射器106和光接收器108可以电连接到PCB，例如，通过导电垫(pad)或引线接合(wire bond)进行电连接。PCB又可以电连接到主机设备(例如，智能电话)内的其他组件。本公开中引用的智能电话和其他便携式计算设备的设计可以包括一个或多个处理器、一个或多个存储器(例如RAM)、存储设备(例如，磁盘或闪存)、用户接口(其可以包括例如键盘、TFTLCD或OLED显示屏、触摸或其他手势传感器、相机或其他光学传感器、罗盘传感器、3D磁力计、三轴加速度计、三轴陀螺仪、一个或多个麦克风等，以及用于提供图形用户界面的软件指令)、这些元件之间的互连(例如，总线)、以及用于与其他设备进行通信的接口(可以是无线的，例如GSM、3G、4G、CDMA、WiFi、WiMax、Zigbee或蓝牙；和/或有线的，例如通过以太网局域网、T-1互联网连接等)。

传感器的控制和处理电路(例如，电子控制电路)140可以实现为例如一个或多个半导体芯片中的一个或多个集成电路，其具有适当的数字逻辑和/或其他硬件组件(例如，读出寄存器；放大器；模数转换器；时钟驱动器；时序逻辑；信号处理电路；和/或微处理器)。控制和处理电路140以及相关联的存储器142可以与光接收器108驻留在相同的半导体芯片中，或者驻留在一个或多个其他半导体芯片中。在一些情况下，控制和处理电路140可以在模块100的外部；例如，控制和处理电路可以集成到其中设置有模块100的主机设备的处理器中。

在一些情况下，集成有模块100的主机设备(例如，智能电话或其他便携式计算设备)包括透射盖(例如，盖玻片)132，模块100设置在该透射盖132下方。盖玻片132可以从其两个表面产生光反射，并且在一些情况下，反射光可以撞击光接收器108，从而产生背景信号(即，盖玻片串扰)，其可以恶化光学传感器的信号。此外，污迹(即，模糊或涂抹的标记，例如指纹或污物或其他污染物)可能出现在盖玻片132上。污迹可以散射该发射器光，从而产生额外的背景信号(污迹串扰)。此外，污迹串扰可以随着时间而变化，例如，随着污物的量及其分布的变化而变化。

本公开的发明人认识到，在一些情况下，当来自发射器106的光被盖玻片的抛光表面反射或被薄污迹层散射时，其偏振基本上被保持；而当发射器光照射到某些目标，诸如皮肤或其他体散射目标(即，发射器光所穿透的目标)上时，其偏振被扰乱(scramble)成非偏振光。因此，通过将第一偏振的光朝向目标引导通过盖玻片、并且在模块中选择性地检测与第一偏振正交的第二偏振的光，可以消除或至少减少由从盖玻片或从盖玻片上的污迹反射的光引起的串扰效应。

图2中示出了一个示例，其包括设置在发射器106上的第一偏振器202，以便与来自发射器106的光的路径相交。第一偏振器202可操作为滤光器，其允许特定偏振的光波通过，而阻挡其他偏振的光波。因此，第一偏振器202可以将由发射器106发射的并且具有未定义或混合偏振的光束206过滤成具有定义明确(well-defined)的偏振的光束208。在一些实施方式中，第一偏振器202是线性偏振器，但在一些情况下它可以是圆偏振器。

第二偏振器204可以被称为偏振分析器，其可操作以阻挡除了具有与通过第一偏振器202的光正交的偏振的光之外的所有光。图3示出了作为线性偏振器实现的偏振器202、204的示例，并且示出了第一和第二偏振器202、204的偏振方向(orientation)彼此正交。如果偏振器202、204被实现为圆偏振器，那么一个偏振器可以具有右手方向，而另一个偏振器可以具有左手方向。

在操作中，由发射器106产生的非偏振光206被偏振成具有第一偏振方向的光208。大部分光208穿过盖玻片132，并且这些光208中一些可以被物体150反射回模块100。在许多情况下，物体150将入射光208扰乱成非偏振反射光210。如图2所示，一些反射光210朝向光接收器108穿过盖玻片132。偏振分析器204选择性地仅允许偏振方向与光208的偏振方向正交的光212通过，以供光接收器108检测。检测到的信号可以用于接近感测或其他目的。

入射到盖玻片132上的一些偏振光208可能被盖玻片表面之一反射(或者被盖玻片表面上的薄污迹层散射)。这种反射(或散射)光214、216基本上保持了光208的偏振。因此，反射(或散射)光214、216的大部分或全部将不会穿过偏振分析器204，并且因此不会被光接收器108检测到。以这种方式，可以消除或至少强烈减少由从盖玻片132反射的光或由盖玻片上的污迹散射的光所引起的串扰效应。

优选地，从该模块发射出的光的偏振被对准(align)，使得被产生用于透射出模块100的光束208相对于盖玻片132是p偏振的。使用p偏振光可以比使用s偏振光更好地透射盖玻片。此外，在布鲁斯特(Brewster)角，没有p偏振光从盖玻片表面反射。因此，通过使用p偏振光，可以进一步减少被盖玻片132反射回接收器108的光量。

在一些情况下，偏振器202、204中的每一个被实现为光栅。对于圆偏振器，四分之一波片可以放置在线性偏振器之后，使得线性偏振器的透射轴位于四分之一波片的快轴和慢轴之间的一半(即45°)。

在一些情况下，光学偏振器可以分别集成为光发射器和光接收器的一部分，而不是与发射器和接收器分离的元件。如图4所示，模块200包括偏振光发射器306和偏振敏感接收器308。在这种情况下，发射器306产生的光309的偏振方向与接收器308检测到的光的偏振方向正交。

在操作中，由发射器306产生的大部分偏振光309穿过盖玻片132，并且这些光309中的一些可以被物体150反射回模块300。在许多情况下，物体150将入射光309扰乱成非偏振反射光310。如图3所示，一些反射光310朝向光接收器308穿过盖玻片132，其中光接收器308选择性地仅检测具有与光309的偏振方向正交的偏振方向的光。检测到的信号可以用于接近感测或其他目的。

入射到盖玻片132上的一些偏振光309可能被盖玻片表面之一反射(或者被盖玻片表面上的薄污迹层散射)。这种反射(或散射)光314、316基本上保持了光208的偏振。因此，反射(或散射)光314、316的大部分或全部将不会被光接收器308检测到。以这种方式，可以消除或至少减少由从盖玻片132反射的光或由盖玻片上的污迹散射的光所引起的串扰效应。

例如，各种VCSEL结构可以用来产生线性偏振光。因此，在一些情况下，VCSEL结构包括非对称孔径(aperture)。例如，VCSEL结构可以具有椭圆形截面增益部分，使得VCSEL设备以椭圆形光束操作。椭圆形结构导致施加到VCSEL晶体结构的非对称热应力和电应力，这导致折射率非对称。这种光学非对称导致VCSEL以与该折射率非对称对准的线性偏振发激光。

在其他实施方式中，可操作以产生线性偏振光的VCSEL结构包括一个或多个反射光栅。在一些情况下，这些结构可以产生基本对称的圆形输出光束(即，具有圆形或基本圆形横截面的光束)。VCSEL可以是顶部发射或底部发射的。在一些实施方式中，反射光栅在功能上与分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector，DBR)相结合。在其他情况下，即使没有相关的DBR，也可以有利地使用反射光栅。

在其他实施方式中，可操作以产生线性偏振光的VCSEL结构包括亚波长反射光栅。

此外，在一些情况下，代替于仅提供单个VCSEL作为发射器106、306，可以提供VCSEL阵列作为发射器。

在一些实施方式中，光发射器或光接收器其中之一具有与其相关联的单独的偏振器，而光发射器或光接收器中的另一个具有集成的光学偏振器。图5示出了一个示例，其中光发射器406被实现为产生偏振光的VCSEL，而偏振分析器404被设置在光接收器408的前面。在操作中，由发射器406产生的大部分偏振光409穿过盖玻片132，并且这些光409中的一些可以被物体150反射回模块400。在许多情况下，物体150将入射光409扰乱成非偏振反射光410。如图5所示，一些反射光410朝向光接收器408穿过盖玻片132。偏振分析器404选择性地仅允许偏振方向与光409的偏振方向正交的光412通过，以供光接收器408检测。检测到的信号可以用于接近感测或其他目的。

入射到盖玻片132上的一些偏振光409可以被盖玻片表面之一反射(或者被盖玻片表面上的薄污迹层散射)。这种反射(或散射)光414基本上保持了光409的偏振。因此，反射(或散射)光414的大部分或全部将不会被光接收器408检测到。以这种方式，可以消除或至少减少由从盖玻片132反射的光或由盖玻片上的薄污迹层散射的光所引起的串扰效应。

在前述示例中，该模块被配置成使得光接收器选择性地仅检测偏振方向与被产生用于透射出该模块的光的偏振方向正交的光。在一些情况下，接收器分别检测光的两种偏振可以是有利的(即，偏振方向与被产生用于透射出模块的光的偏振方向正交的光、以及偏振方向与被产生用于透射出模块的光的偏振方向平行的光)。例如，这可以通过以下来实现：提供具有交叉偏振器的两个光检测器、并且针对两个正交偏振中的每一个在相应传感器栅(gate)上产生电流信号。虽然平行偏振的光可能包含从盖玻片反射的光，但是它对于位于更远距离处的物体仍然可以是有用的。

在一些应用中，盖玻片可以影响偏振，例如，通过改变光的偏振状态(例如，从线性状态到圆状态)的方式。在这种情况下，系统可以配置为补偿这种变化。例如，发射器的偏振轴可以被对准，使得通过盖玻片的光透射最大化(例如，在偏振器的情况下平行于透射轴)。在一些情况下，可以选择发射器的偏振状态，使得来自盖玻片和目标物体的反射可以最佳地被区分。例如，如果盖玻片担当四分之一波片，并且接收器采用线性偏振器，则发射器可以被配置为发射圆偏振光，使得来自盖玻片的反射垂直于接收器的线性偏振器而被偏振，并且因此被偏振器吸收。

本公开中描述的技术可以帮助改善光学接近感测。一般来说，接近传感器在没有任何物理接触的情况下检测附近物体的存在。接近传感器发射一束电磁辐射(例如红外光)并寻找检测到的返回信号的变化。例如，在诸如智能电话的移动设备的上下文中，可以使用接近感测，使得当目标在标称(nominal)范围内时，该设备从低功率或睡眠模式中恢复。一旦该设备已从睡眠模式中唤醒，如果接近传感器的目标在一长段时间内静止，传感器将忽略它，并且该设备最终将复原到睡眠模式。因此例如在电话呼叫期间，当移动设备被握在用户的耳边时，接近传感器可以在检测和忽略意外的触摸屏敲击中发挥作用。在一些情况下，本公开中描述的模块可以提供改进的性能。

本公开中描述的技术也可以用于其他类型的光学感测，例如，用于识别空中手势和悬停操作。此外，该技术可以用于其他类型的光学传感器，例如光谱传感器、光学距离传感器和成像传感器。

已经描述了许多实施方式。然而，在不脱离本发明的精神的情况下，可以进行各种修改。例如，结合不同实施例描述的特征可以组合成单个实施方式。因此，其他实施方式也在权利要求的范围内。