用于电子设备的光学部件的制作方法

1.所述实施方案整体涉及光学部件。更具体地，本实施方案涉及用于电 子设备的光纤部件。


背景技术：

2.随着便携式电子设备继续包括越来越多的特征部，将那些特征部集成 到单个设备中变得越来越复杂。例如，某些特征部可能需要从电子设备发 射光并且检测来自周围环境的光。然而，电子设备的减小的尺寸可意味着 用于检测光和用于发射光的部件可能彼此紧密地接近，从而增加光发射部 件和光检测部件之间的干扰或不期望串扰的可能性。因此，期望提供可提 供期望的光学隔离水平而不会不期望地增加设备尺寸的部件。


技术实现要素：

3.根据本公开的一些方面，一种电子设备可包括：外壳，该外壳限定孔 口并且至少部分地限定该电子设备的内部体积；电磁辐射发射器，该电磁 辐射发射器设置在该内部体积中；电磁辐射检测器，该电磁辐射检测器设 置在该内部体积中；和光学部件，该光学部件设置在该孔口中并且至少部 分地限定该电子设备的外表面，该光学部件包括第一区域，该第一区域包 含具有第一折射率的第一材料，该第一区域与该电磁辐射发射器对准；第 二区域，该第二区域包含该第一材料，该第二区域与该电磁辐射检测器对 准；和主体(bulk)区域，该主体区域至少部分地围绕该第一区域的周边和 该第二区域的周边，该主体区域包含具有低于该第一折射率的第二折射率 的第二材料。
4.在一些示例中，该主体区域围绕该第一区域的整个周边，该电磁辐射 发射器是发射第一波长范围的光的第一电磁辐射发射器，并且该电子设备 还包括第二电磁辐射发射器，该第二电磁辐射发射器发射不同于该第一波 长范围的光的第二波长范围的光，该第二电磁辐射发射器与该第一区域对 准。该第一区域包含围绕该第一材料的一部分的周边的第三材料，该第三 材料具有低于该第一折射率的第三折射率。该第一区域包括该第一材料的 部分的阵列、该第一材料的这些部分中的每个部分的周边被该第三材料围 绕。该光学部件包括抗反射涂层。该第一材料被以化学方式强化。该第二 折射率比该第一折射率低至少0.2。该电磁辐射发射器和该电磁辐射检测器 设置在安装部件上，并且该安装部件附接到该光学部件。
5.根据一些方面，一种用于电子设备的光学部件可包括：第一区域，该 第一区域包含具有第一折射率的第一材料，该第一区域的周边被具有低于 该第一折射率的第二折射率的第二材料围绕，并且该第二材料的周边被第 三材料围绕；第二区域，该第二区域包含该第一材料，该第二区域与该第 一区域间隔开，该第二区域的周边被该第二材料围绕，并且该第二材料的 周边被该第三材料围绕；和主体区域，该主体区域至少部分地围绕该第一 区域的该周边和该第二区域的该周边，该第一区域和该第二区域基本上延 伸该主体部分的整个厚度。
6.在一些示例中，该主体区域包括该第二材料。该第二区域和该主体区 域熔合在一起。该第一区域和该第二区域具有不同的周边面积。该第一材 料、该第二材料和该第三材料包括玻璃。该第三材料包括外部吸收玻璃 (extra-mutal absorption glass)。
7.根据一些方面，一种用于电子设备的光学部件可包括：第一区域，该 第一区域包含具有第一折射率的第一材料的部分的阵列，该第一材料的这 些部分中的每个部分的周边被具有低于该第一折射率的第二折射率的第二 材料围绕，并且该阵列的该周边被第三材料围绕；第二区域，该第二区域 包含该第一材料，该第二区域的周边被该第二材料和该第三材料围绕，该 第二区域与该第一区域间隔开；和主体区域，该主体区域至少部分地围绕 该第一区域的该周边和该第二区域的该周边。
8.在一些示例中，该第二区域包括该第一材料的部分的第二阵列，该第 一材料的这些部分中的每个部分的周边被该第二材料围绕。该第一材料包 括蓝宝石，并且该第二材料包括玻璃。该第三材料包括外部吸收玻璃。该 光学部件还可包括设置在该第一材料的这些部分之间的吸光材料。该第二 折射率比该第一折射率低至少0.25。
附图说明
9.通过以下结合附图的详细描述，将容易理解本公开，其中类似的附图 标号指代类似的结构元件，并且其中：
10.图1示出了电子设备的透视图。
11.图2示出了图1的电子设备的后分解图。
12.图3示出了电子设备的光学部件的透视图。
13.图4示出了电子设备的前透视前视图。
14.图5示出了图5的电子设备的后透视图。
15.图6示出了图5的电子设备的分解透视图。
16.图7a示出了光学部件的剖视图。
17.图7b示出了分离到孔口的发射光的百分数与孔口的折射率的关系的曲 线图。
18.图7c示出了光学部件的剖视图。
19.图7d示出了由孔口收集的光的百分数与光源距孔口距离的关系的曲 线图。
20.图8a示出了光学部件的一部分的示意性顶视图和剖视图。
21.图8b示出了光学部件的一部分的示意性顶视图和剖视图。
22.图8c示出了光学部件的一部分的示意性顶视图和剖视图。
23.图8d示出了光学部件的一部分的示意性顶视图和剖视图。
24.图9a示出了光纤的一部分的剖视图。
25.图9b示出了光纤的阵列的剖视图。
26.图9c示出了光纤面板的剖视图。
27.图10a示出了光纤面板的剖视图。
28.图10b示出了光纤面板的剖视图。
29.图11a示出了光纤面板的顶视图。
30.图11b示出了光纤面板的顶视图。
31.图11c示出了光纤面板的顶视图。
32.图12示出了光学部件的顶视图。
33.图13a示出了光学部件的顶视图。
34.图13b示出了光学部件、光发射器和光检测器的顶视图。
35.图13c示出了图13b的光学部件、光发射器和光检测器的剖视图。
36.图14a示出了光学部件、光发射器和光检测器的剖视图。
37.图14b示出了图14a的光学部件、光发射器和光检测器的一部分的横 截面。
38.图15a示出了光学部件、光发射器和光检测器的剖视图。
39.图15b示出了图15a的光学部件、光发射器和光检测器的一部分的横 截面。
40.图16a示出了光学部件的顶视图。
41.图16b示出了光学部件、光发射器和光检测器的顶视图。
42.图16c示出了图16b的光学部件、光发射器和光检测器的剖视图。
43.图17a示出了光学部件、光发射器和光检测器的剖视图。
44.图17b示出了光学部件、光发射器和光检测器的剖视图。
45.图17c示出了光学部件、光发射器和光检测器的剖视图。
46.图17d示出了光学部件、光发射器和光检测器的剖视图。
47.图18a示出了用于形成光学部件的方法的工艺流程图。
48.图18b示出了用于形成光学部件的方法的工艺流程图。
具体实施方式
49.现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下 描述不旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，以下描述旨在涵 盖可包括在所述实施方案的精神和范围内的并且由所附权利要求所限定的 替代、修改和等同物。
50.在一些示例中，本文描述的电子设备可具有可包括光学部件的外壳或 壳体。一个或多个电磁辐射发射器和检测器可设置在设备的内部体积中并 且可与光学部件对准。光学部件可包括具有第一折射率的第一材料的多个 芯区域，其中这些区域中的每个区域的周边被包覆区域围绕，该包覆区域 包含具有低于第一折射率的第二折射率的第二材料。光学部件还可包括附 加的材料区域，并且可以是熔合的或基本上一体式或整体式主体。芯区域 的折射率和包覆区域的折射率之间的差异可为透射穿过部件的各个芯区域 的电磁辐射提供期望的光学隔离量。
51.电子设备越来越多地包括可基于电子设备外部的周围环境检测或以其 他方式接收信息的部件。例如，智能电话通常包括可见光检测器诸如相机， 该可见光检测器可接收来自周围环境的光然后将该光处理成显示给用户的 图像。除了用于检测周围环境的特性诸如光量的部件之外，电子设备还越 来越多地包括可将信号或信息传输或发射到周围环境中的部件。返回到包 括呈相机形式的可见光检测器的智能电话的示例，此类设备还可包括呈发 光二极管闪光部件形式的光发射器。此类发射部件可与检测器一起工作以 增加从周围环境检测到的信息量。例如，如果电子设备处于不包括足够在 相机的光检测器上产生显著信号的可见光的环境中，则可触发闪光部件以 发射光来照亮周围环境并且允许检测器接收适于产生图像的信息。
52.在单个电子设备中封装发射器和检测器两者，尤其是可在相同波长范 围的电磁
辐射或光下操作的发射器和检测器，有时可导致生成假信号。在 相机的示例中，期望相机仅检测来自周围环境中的期望位置的光，从而生 成信号。然而，如果设备还包括呈闪光灯形式的发射器，则在相机未与闪 光灯光学隔离的情形下同时使用发射器和相机可导致假信号。即，如果闪 光灯发射行进通过完全在设备内部的路径到达检测器的光，则入射到检测 器上的光将不会完全来自周围环境，因此将不会准确地描绘该环境。该状 况也称为漏光或串扰。因此，可能期望发射能够由检测器检测到的电磁辐 射的发射器与这些检测器内部光学隔离。
53.除了相机和闪光灯系统之外，其他电子设备系统可包括电磁辐射发射 器和检测器。例如，一种电子设备可包括视觉系统，该视觉系统被设计成 帮助提供对一个或多个物体的识别。在一些情况下，视觉系统被设计成提 供电子设备的用户的面部的面部识别。视觉系统可以包括被设计成捕获图 像诸如二维图像的相机模块。视觉系统还可以包括被设计成朝向物体发射 数个光线的发光模块。光线可以将点图案投射到物体上。此外，发光模块 可以发射不可见光频谱的光，诸如红外光(或ir光)。视觉系统还可以包 括附加相机模块，该相机模块被设计成接收从物体反射的光线中的至少一 些，并且因此接收在光线被物体反射之后的点图案。附加相机模块可以包 括滤光器，该滤光器被设计成滤除不在从发光模块发射的光的频谱内的光。 作为示例，滤光器可以包括被设计成阻挡ir光频率范围之外的光的ir滤 光器。附加相机模块可以向电子设备中的处理器提供点图案(或者点图案 的二维图像)。
54.在相同或类似的光波长范围内操作的其他示例性发射器和检测器系统 可包括生物特征检测系统。这些系统可包括可发射光并且将光投射到用户 身体上的部件，由此发射光可至少部分地从用户身体朝设备的检测器反射 回来。由于发射光的特性是已知的并且由发射器控制，因此发射到身体上 的光的特性与从身体反射并由检测器接收的光的特性之间的差异可用于确 定用户身体的多个生物特征或生物学特性，诸如用户的脉搏、心脏活动和/ 或其他类似的生物特征特性。
55.包括发射器和检测器的这些和其他组件或系统可包括设备内部的不透 明结构元件，该不透明结构元件可用于将发射器部件与检测器部件包封并 光学隔离。这些结构元件可采用壁或室的形式，这些壁或室可在侧向上光 学隔离部件。然而，由于其性质，发射器和检测器必须具有向周围环境发 射光或从周围环境接收光的路径。因此，透明覆盖物诸如透镜或玻璃通常 用于覆盖发射器和检测器，并且提供通往周围环境的窗口。
56.此外，可能期望这些系统的发射器和检测器例如彼此相对靠近或相邻 地设置以增加系统的准确度或灵敏度。因此，单个透镜或透明覆盖件可用 于为发射器和检测器两者提供通往周围环境的一条或多条光路径。即使当 发射器和检测器在外壳内诸如通过不透明结构元件光学隔离时，也可存在 穿过透镜或覆盖件的发射器和检测器之间的漏光路径。例如，在系统通过 单个灯或覆盖件向周围环境发射和从周围环境接收光的情况下，来自发射 器的一些光可在共享透镜或覆盖件内被内反射到达检测器，而并未首先与 周围环境进行交互。如上所述，这可导致串扰或虚假信号，并且可不利地 影响设备的性能。
57.因此，如本文所述的光学部件可包括具有不同折射率的一个或多个部 分或区域，并且可用作系统的发射器和检测器的透镜或覆盖件，这另外提 供了期望的光学隔离水平而不会提供任何不期望的光路径，从而减少或消 除发射器和检测器之间的任何漏光或串
扰，同时将这些部件进一步光学隔 离。此外，这些光学部件的一体式和紧凑性质还可消除对传统的光学隔离 部件的需要，并且可允许设备内的体积增加以容纳附加的部件，并且可有 利于设备尺寸减小。
58.下文参考图1至图16b讨论这些实施方案和其他实施方案。然而，本 领域的技术人员将容易地理解，本文相对于这些附图所给出的详细描述仅 出于说明性目的，而不应被理解为是限制性的。
59.图1示出了电子设备100的示例。图1中所示的电子设备为手表，诸 如智能手表。图1的智能手表100仅为可与本文所公开的部件和方法一起 使用的设备的一个代表性的示例。电子设备100可对应于任何形式的可穿 戴电子设备、便携式媒体播放器、媒体存储设备、便携式数字助理 (“pda”)、平板电脑、计算机、移动通信设备、gps单元、遥控设备 和其他类似电子设备。电子设备100可被称为电子设备或消费设备。下文 参考图2提供了手表100的更多细节。
60.现在参考图2，电子设备100可包括外壳101和附接到外壳101的覆盖 件103。外壳101可基本上限定设备100的外表面的至少一部分，并且可包 括基座和侧壁诸如侧壁120。覆盖件103可包括玻璃、陶瓷、塑料或任何其 他基本上透明的材料、部件或组件。覆盖件103可覆盖或以其他方式盖住 显示器、相机、触敏表面诸如触摸屏或设备100的任何部件。覆盖件103 可限定设备100的前外表面。
61.后覆盖件110还可附接到外壳101或可形成该外壳的部分，例如，与 覆盖件103相对。后覆盖件110可包括陶瓷、塑料、金属或它们的组合。 在一些示例中，后覆盖件110可包括光学部件111，该光学部件也称为至少 部分电磁透明部件111。电磁透明部件111可包括对任何期望波长的电磁辐 射诸如可见光、红外光、无线电波或它们的组合透明的一个或多个部分， 以及设置在电磁透明部分之间的一个或多个不透明部分。在一些示例中， 光学部件111的透明部分可设置在一个或多个电磁辐射发射器和/或检测器 上方，而不透明部分可抑制或防止由发射器发射的电磁辐射沿不期望的路 径泄漏至检测器。外壳101、覆盖件103以及后覆盖件110一起可基本上限 定设备100的内部体积和外表面。
62.设备100还可包括内部部件，诸如触觉引擎、电池和系统级封装 (sip)，该系统级封装包括一个或多个集成电路，诸如处理器、传感器和 存储器。sip还可包括封装件。设备100还可包括一个或多个电磁辐射发射 器和检测器，诸如发光二极管、相机、光学检测器、红外检测器以及其他 检测器和/或发射器。这些发射器和检测器可与设备的一个或多个系统相关 联，诸如相机系统、视觉系统和/或生物识别系统。内部部件(诸如一个或 多个发射器和检测器)可设置于至少部分地由外壳101限定的内部体积内， 并且可经由以下特征部附连到外壳101：内部表面、附接特征部、螺纹连接 器、螺柱、柱形件或形成到外壳101和/或覆盖件103或后覆盖件110中、 由该外壳和/或覆盖件或后覆盖件限定或以其他方式为该外壳和/或覆盖件或 后覆盖件的一部分的其他特征部。在一些示例中，附接特征部可例如通过 机加工相对易于在外壳101的内表面上形成。
63.外壳101可为基本上连续或一体式部件，并且可包括一个或多个开口 112以接收电子设备100的部件诸如按钮114，并且/或者提供对电子设备 100的内部部分的访问。在一些示例中，设备100可包括输入部件，诸如一 个或多个按钮114和/或表冠115。
64.电子设备100还可包括表带102或被设计用于将设备100附接到用户 或以其他方
式提供可穿戴功能的任何其他部件。在一些示例中，表带102 可为可舒适地允许设备100保持在用户的身体上的期望位置处的柔性材料。 此外，外壳101可在其中包括可为带102提供附接位置的一个或多个接收 特征部113。在一些示例中，表带102可通过任何期望的技术保留在外壳 101上。例如，带102可包括被设置在外壳101内的磁体吸引的磁体，或者 可包括将带102机械地保持抵靠接收特征部113内的外壳101的保持部件， 或它们的组合。下面参考图3提供示例性光学部件111的更多细节。
65.图3示出了电子设备的光学部件211的透视图。光学部件211可类似 于相对于图2所述的光学部件111，并且可包括其特征中的一些或全部特征。 如在图3中可见，部件211可包括具有第一折射率的第一区域222、第二区 域224和第三区域226。在一些示例中，并且如图所示，第二区域224可围 绕第一区域222，而第三区域226可围绕第一区域222和第二区域224两者。 然而，应当理解，光学部件211可包括如本文所述的任何布置、几何形状 或配置的任何数量的区域。图3示出了区域222、224、226的仅一个特定 示例性布置。
66.继续参考图3，第四区域232可设置在第一区域222和第二区域224之 间，并且第五区域234可设置在第二区域232和第三区域234之间。第四 区域232和第五区域234可具有与区域222、224、226的第一折射率不同 的第二折射率。在该示例中，第四区域232和第五区域234可完全围绕相 应的相邻区域222、224的周边，尽管在一些其他示例中，一个或多个区域 可不完全围绕任何其他区域。在一些示例中，区域222、224、226的表面 和区域232、234的表面可彼此水平、齐平或成直线，并且可共同限定部件 211的表面，并且可至少部分地限定电子设备诸如设备100的外表面。术语
ꢀ“
齐平”是指在表面处或在通常同一平面内大致平坦或水平。“齐平”表 面可包括两个或更多个邻接表面。在一些示例中，齐平表面可具有小于10 微米、小于5微米、小于1微米、小于0.75微米、小于0.5微米、小于0.25 微米、或小于0.1微米或更小的平均表面粗糙度(ra)。在一些示例中，区 域232、234可延伸部件211的整个厚度或高度“h”。在一些示例中，区 域232、234的不同折射率可防止电磁辐射(诸如可见光或红外光)从一个 区域透射到另一个区域。
67.第一区域222、第二区域224和第三区域226以及第四区域232和第五 区域234可形成于或可包含在任何期望电磁辐射范围内具有期望透射率或 不透明度水平的基本上任何材料。例如，区域222、224、226可形成于或 可包含对可见光谱中的电磁辐射、红外光、紫外光、无线电波或任何其他 期望波长范围的光透明的材料。此外，区域222、224、226、232、234不 需要对一个或多个期望波长范围的光完全透明。例如，对于某些应用，区 域222、224、226、232、234中的任一个区域可以是90％透明的、80％透 明的、70％透明的、50％透明的、25％透明的或甚至更低。
68.在一些示例中，区域222、224、226、232、234中的任一个区域可包 含或形成于对期望波长范围的光基本上不透明的任何材料，诸如陶瓷或聚 合物材料。在一些示例中，一个或多个区域222、224、226、232、234可 形成于或可包含任何期望的材料，诸如陶瓷或聚合物材料。在一些示例中， 区域222、224、226、232、234中的任一个区域可包含与一个或多个其他 区域222、224、226、232、234相同或类似的材料。在一些示例中，区域 222、224、226、232、234中的任一个区域可形成于与其他区域222、224、 226、232、234中的一者或多者相同或类似的材料，并且还可包含可阻挡或 吸收期望波长范围内的光的染料、添加剂或颜料。
69.在一些示例中，一个或多个区域222、224、226、232、234可形成于 或可包含任何期
望的材料，诸如陶瓷、玻璃陶瓷、聚合物材料或它们的组 合。在一些示例中，区域222、224、226、232、234中的任一个区域可包 含陶瓷材料，诸如玻璃、玻璃陶瓷、蓝宝石、氧化锆、尖晶石和/或对期望 波长范围的光透明的其他陶瓷材料。在一些示例中，区域222、224、226、 232、234中的任一个区域可形成于聚合物材料，诸如聚碳酸酯、丙烯酸类、 聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或对期望波长范围的光透明的其他聚 合物材料。在一些示例中，一个或多个区域222、224、226、232、234可 包含陶瓷材料，并且一个或多个其他区域222、224、226、232、234可包 含聚合物材料。下文参考图4至图6描述光学部件的各种示例。
70.图4示出了电子设备300的示例的透视图。图4所示的电子设备300 是移动无线通信设备，诸如智能电话。图4的智能电话仅仅是可以与本文 所公开的系统和方法结合使用的设备的一个代表性示例。电子设备300可 对应于任何形式的可穿戴电子设备、便携式媒体播放器、媒体存储设备、 便携式数字助理(“pda”)、平板电脑、计算机、移动通信设备、gps 单元、遥控设备或任何其他电子设备。电子设备300可被称为电子设备或 消费设备。
71.电子设备300可具有外壳，该外壳包括限定电子设备300的外周边和 外表面的一部分的框架或带302。带302或其部分可接合到如本文所述的设 备的一个或多个其他部件。在一些示例中，带302可包括几个侧壁部件， 诸如第一侧壁部件304、第二侧壁部件306、第三侧壁部件308(与第一侧 壁部件304相对)和第四侧壁部件(图4中未示出)。侧壁部件可例如在 多个位置处接合到设备的一个或多个其他部件，如本文所述。
72.在一些情况下，侧壁部件中的一些形成天线组件(图4中未示出)的 一部分。因此，一种或多种非金属材料可将带302的侧壁部件彼此隔开， 以便电隔离侧壁部件。作为非限制性示例，前述材料可包括一种或多种电 惰性材料或电绝缘材料，诸如塑料和/或树脂。此外，如本文所述，一个或 多个侧壁部件可电连接到电子设备的内部部件，诸如本文所述的支撑板。 在一些示例中，这些电连接可通过将侧壁部件接合到内部部件来实现，例 如作为天线组件的一部分。
73.电子设备300还可包括由保护覆盖件318覆盖的显示器组件316(以虚 线示出)。显示器组件316可包括(下文讨论的)多个层，其中每个层提 供独特的功能。显示器组件316可以由边框或框架部分地覆盖，该边框或 框架沿着保护覆盖件318的外边缘延伸，并且部分地覆盖显示器组件316 的外边缘。边框可以被定位成隐藏或遮蔽显示器组件316的层和柔性电路 连接器之间的任何电连接和机械连接。另外，边框可包括均匀的厚度。例 如，该边框可包括通常不在x和y维度上改变的厚度。
74.保护覆盖件318可由透明材料诸如玻璃、塑料、蓝宝石等形成。就这 一点而言，保护覆盖件318可以称为透明覆盖件、透明保护覆盖件或覆盖 玻璃(尽管保护覆盖件318有时不包括玻璃材料)。此外，在一些示例中， 保护覆盖件318可包括本文所述的光学部件的特征中的一些或全部特征。 在一些示例中，保护覆盖件318可包括例如与视觉系统相关联的覆盖发射 器和/或检测器的一个或多个区域，并且还可包括至少部分地围绕覆盖区域 并且具有不同折射率的一个或多个主体区域，如本文所述。
75.电子设备300还可包括被设计成接收线缆组件的连接器的端口326。 端口326允许电子设备300传送(发送和接收)数据，并且还允许电子设 备300接收电能，以为电池组件充电。因此，端口326可包括电耦接到连 接器的终端。
76.电子设备300可包括被设计成有利于将命令传输至电子设备300的几 个控制输入
端。例如，电子设备300可包括第一控制输入端342和第二控 制输入端344。作为非限制性示例，前述控制输入端可用于调整在显示器组 件316上呈现的视觉信息或由音频模块输出的声能的量。控件可包括被设 计成生成由处理器接收的命令或信号的开关或按钮中的一者。控制输入端 可至少部分地延伸穿过在侧壁部件中的开口。例如，第二侧壁部件306可 包括开口346，该开口接收第一控制输入端342。下面参考图5提供了关于 电子设备的特征部和结构的更多细节。
77.图5示出了图4的电子设备的后透视图。可以看出，设备300还可包 括后覆盖件或后保护层340，其可与带302和保护覆盖件318配合以进一步 限定设备300的内部体积和外表面。后覆盖件340可由任何期望的材料形 成，诸如金属、塑料、陶瓷或复合材料。在一些示例中，后覆盖件340可 由与保护覆盖件318相同或类似的材料形成。在一些示例中，后覆盖件340 可为导电透明材料，诸如氧化铟钛或导电二氧化硅。在一些示例中，后覆 盖件340可限定可接收光学部件311的孔口或开孔，如本文进一步所述。 另外，在一些示例中，后覆盖件340本身可包括本文所述的光学部件的特 征中的一些或全部特征。例如，后覆盖件340可包括具有第一折射率的一 个或多个区域和具有不同的第二折射率的一个或多个其他区域。
78.图6示出了电子设备300的分解透视图。设备300的包括带302的外 壳可包括用于接收或耦接到设备300的其他部件的一个或多个特征部。例 如，带302可包括任何数量的特征部，诸如孔口、腔体、凹部和其他配合 特征部，以接收和/或附接到设备300的一个或多个部件。
79.设备300可包括内部部件，诸如系统级封装(sip)，包括一个或多个 集成电路，诸如处理器、传感器和存储器。设备300还可包括容纳在设备 300的内部体积中的电池。设备300还可包括一个或多个传感器，诸如光学 传感器或其他传感器，该一个或多个传感器可感测或以其他方式检测关于 设备300的内部体积之外环境的信息，如本文进一步所述。设备300中还 可包括附加部件，诸如触觉引擎。电子设备300还可包括如本文所述的显 示器组件316。在一些示例中，显示器组件316可由带302接收，和/或通 过一个或多个附接特征部附接到带302。在一些示例中，这些内部部件中的 一个或多个可安装到电路板320。电子设备300还可包括支撑板330，(也 称为背板或底座)，该支撑板可向电子设备300提供结构支撑。支撑板330 可包括刚性材料，诸如一种或多种金属。
80.此类部件可被设置在至少部分地由带302限定的内部体积内，并且可 经由形成到带302中、由该带限定或以其他方式成为该带的一部分的内表 面、附接特征部、螺纹连接器、螺柱、柱形件和/或其他固定特征部附连到 带302。例如，附接特征部322可形成在带302中。在一些示例中，附接特 征部322可通过减成工艺诸如机加工来形成。
81.后覆盖件340也可例如经由一个或多个附接特征部322或通过任何其 他期望的技术例如通过粘合剂附接到带302。后覆盖件340可限定至少一个 孔口342，其可覆盖在设备300的一个或多个内部部件诸如一个或多个电磁 辐射发射器和/或检测器上或与其对准。此类发射器和检测器可被包括作为 视觉系统、相机系统、生物识别系统或其他系统的一部分，如本文所述。 光学部件311可设置在孔口342中，或者可由一个或多个其他部件设置或 保持，使得光学部件311可设置在孔口342上方或封堵该孔口。如本文所 述，光学部件311可包括具有不同折射率的至少两个区域。
82.任何数量或种类的电子设备部件可包括光学部件，如本文所述。用于 形成此类光学部件的过程可包括将这些区域接合、粘结、共成形或熔合在 一起的任何组合，如本文所述。光学部件可包括由具有不同折射率的区域 限定的齐平外表面。下面参考图7a至图10b描述如本文所述的光学部件的 各种示例和用于形成如本文所述的光学部件的过程。
83.图7a示出了光学部件410的一部分的剖视图。在一些示例中，光学部 件410可基本上类似于本文所述的光学部件中的任一者，并且可包括其特 征中的一些或全部特征。在该特定示例中，光学部件410包括至少部分地 由第二材料430的区域围绕的第一材料420的区域。在一些示例中，第一 材料420可具有第一折射率，并且第二材料430可具有低于第一折射率的 第二折射率。在一些示例中，第二材料可围绕第一材料420的区域的周边。 如本文进一步所述，第一材料和/或第二材料可基本上包括对期望波长范围 的电磁辐射(诸如可见光)至少部分透明的任何材料。此外，第二材料430 可熔合或直接附接到第一材料420。也就是说，在一些示例中，第一材料 420和第二材料430之间可能没有粘合剂或中间材料。在一些示例中，第一 材料420可热粘结或熔合到第二材料430。
84.在光学部件410中相对低折射率材料430围绕相对高折射率材料420 的这种布置可确保进入材料420的光可透射穿过材料420的整个区域，而 不会不期望地在材料420和材料430之间的界面处离开材料420。也就是说， 相对低折射率材料430意味着进入材料420的高百分比的光由于材料420、 430之间的折射率的错配而在材料420内完全内反射。在一些示例中，材料 420的区域可被认为是如本文进一步描述的光纤材料。在一些示例中，材料 420的区域可被称为孔口，即使区域实际上可能不限定物理孔口或开口。
85.图7b示出了分离到第一材料420的区域(也称为孔口)的发射光的百 分数与材料420的折射率的关系的曲线图。在该特定示例中，材料430可 包括陶瓷材料，诸如高强度玻璃，并且可具有约1.52的折射率。可以看出， 与材料430相比，材料420的折射率越高，分离到第一材料420的区域的 光的百分比越大。通过测量离开第一材料420的区域正上方的区域的光量 并将该值与定位在第一材料420的区域正下方的源的总光输出进行比较来 获得本曲线图。因此，分离到第一材料420的区域的光的百分数越高意味 着能够从第一材料420的区域逃逸而在包括光学部件410的设备中造成不 期望的干扰或串扰的光越少。下面参考图7c和图7d讨论本文所述的光学 部件的更多细节。
86.图7c示出了光学部件510的一部分的剖视图，该光学部件可基本上类 似于本文所述的光学部件中的任一者，并且可包括其特征中的一些或全部 特征。在一些示例中，光学部件510可包括具有第一折射率的第一材料520 的区域和围绕第一区域的周边的第二材料530的区域。第二材料530可具 有小于第一折射率的折射率。另外，第三材料532可至少部分地围绕第一 区域520和/或第二区域530的周边。在一些示例中，第三材料532可为吸 光材料。也就是说，第三材料532可吸收一个或多个期望波长范围的光。 在一些示例中，第三材料532可包括与第一材料520或第二材料530相同 或类似的材料，但也可包括染料、颜料或可吸收光的另一种材料。在一些 示例中，第三材料532可包括外部吸收(ema)玻璃。
87.图7c所示的光学部件510的配置，包括吸光材料532的区域，可用于 进一步阻挡可能从第一材料520的区域逃逸的相对少量的光中的任何光， 从而减少包括光学部件510的设备中的不期望的干扰或串扰。在一些示例 中，并且如本文进一步所述，材料520、530、532的区域的周边可至少部 分地被主体材料534围绕。主体材料可与材料520、530、532中的任
何材 料相同、类似或不同。在一些示例中，材料520、530、532和534中的所 有材料都可熔合在一起以形成基本上连续的、一体式或整体式光学部件510。
88.图7d示出了对于光学部件510的两个不同示例，随着光源从吸光材料 532和主体材料534之间的界面朝向材料520和材料530的区域之间的界面 移动，由材料520的区域收集的光的百分数的曲线图。在两个示例中，材 料530都具有1.52的折射率。在一个示例中，材料520具有1.72的折射率 (差值为0.2)，而在另一个示例中，材料520具有1.82的折射率(差值为 0.3)。测量在光学部件下方在材料520处收集的光的百分数。可以看出， 光学部件510的区域的配置防止所有或基本上所有光离开材料520的区域， 直到光源非常接近或经过材料520和530之间的界面。因此，除非光入射 到材料520的外表面上，否则光学部件510可有效地用于将定位在材料520 下方的检测器与光隔离。此外，如可以看出的，材料520的折射率越高， 实现的隔离越有效。现在将参考图8a至图8d描述光学部件的材料的各个 区域的布置的更多细节。
89.图8a示出了光学部件610的一部分的示意性顶视图和横截面侧视图。 光学部件610可基本上类似于本文所述的光学部件中的任一者，并且可包 括其特征中的一些或全部特征。图8a所示的部分可表示光学部件610中的 一些或全部。在一些示例中，光学部件610可包括芯区域620，该芯区域可 包含具有相对高折射率的材料，诸如光纤材料，例如二氧化硅。在一些示 例中，芯620的材料可包括具有高折射率的石英和/或玻璃。在一些示例中， 芯材料620可具有在约1.4和约1.6之间的折射率。
90.在一些示例中，高折射率芯620的周边可被吸光材料622围绕，诸如 陶瓷吸光材料，例如，ema玻璃。光纤材料620和吸光材料622的周边可 被包含材料630的主体区域围绕，该材料可具有低于芯620的折射率。在 一些示例中，主体材料630可包括陶瓷材料。在一些示例中，主体材料630 可包括氧化锆。在一些示例中，材料630可包括玻璃，诸如铝硅酸盐或硼 硅酸盐玻璃。在一些示例中，芯620和主体区域630的折射率之间的差值 可在0和0.7之间，例如，约0.2、0.25或0.3。在一些示例中，在区域620 的整个面积或深度上，材料620的折射率可能不是恒定的。也就是说，在 一些示例中，区域620的折射率可在区域中的一个位置处具有第一值，并 且在不同的第二位置处具有不同的第二值。在一些示例中，区域620的折 射率可在第一位置和第二位置之间沿梯度改变。例如，区域620可在区域 620的中心处具有第一折射率，并且在区域620的边缘处具有不同的第二折 射率，并且芯和边缘之间的折射率的变化限定梯度。在一些示例中，可通 过掺杂区域620的材料和/或通过在区域620上执行一种或多种化学处理和/ 或离子交换过程来按需调整折射率的变化。在一些示例中，区域的边缘处 的折射率可低于中心处，并且可被选择为匹配或更接近地匹配区域630的 折射率。在一些示例中，区域620中的折射率的梯度可被选择或设计为便 于按需将光弯曲到区域620之中、之外或之内。
91.另外，区域620的材料特性中的任何材料特性，包括硬度、粘结到区 域630的能力、cte、不透明度以及任何其他一种或多种特性，可限定跨 区域的梯度。在一些示例中，区域620可通过基于热扩散的过程和/或通过 将区域620的至少一部分与具有不同组成的另一材料共挤出来进行掺杂， 以形成限定特性梯度的区域620。在一些示例中，区域620的掺杂的外部部 分可具有与区域620的中心或内部部分相比不同的值或一种或多种材料特 性的不同水平。在一些示例中，掺杂的外部(即，与区域630相邻的部分) 可比区域620的中心更
软并且具有更低的玻璃化转变温度(tg)以便在区 域620、630之间提供更强、更耐用和/或更容易形成的热粘结。
92.在一些示例中，材料622可不是吸光性的，并且可替代地是反光材料。 例如，区域622可包含反光材料，诸如金属或区域620的金属涂层。在一 些示例中，该反光材料可用于进一步限制任何光行进穿过区域620，并且可 防止光进入区域630。另外，区域622的材料可包括着色材料，包括基本上 任何期望颜色和不透明度水平。在一些示例中，可出于美学目的来选择颜 色和不透明度水平。在一些示例中，可按需、出于美学目的和/或为了提供 一个或多个光波长相对于一个或多个其他波长的增大的透射率而选择任何 区域620、622、630的颜色和/或不透明度。
93.在一些示例中，材料622可不是吸光材料，并且可按需包括任何一种 或多种材料。例如，材料622可为金属材料、陶瓷材料、玻璃材料和/或它 们的组合。在一些示例中，材料622可被选择为具有介于区域620和630 的材料特性的值之间的一种或多种材料特性。也就是说，在区域620可具 有相对高的热膨胀系数(cte)并且区域630可具有相对低的cte的情况 下，材料622可被选择为具有介于区域620和630的cte之间的cte。以 此方式，材料622可减小部件610整体经历的应力。
94.在一些示例中，图8b示出了光学部件710的一部分的示意性顶视图和 横截面侧视图。光学部件710可基本上类似于本文所述的光学部件中的任 一者，并且可包括其特征中的一些或全部特征。图8b所示的部分可表示光 学部件710中的一些或全部。在一些示例中，光学部件710可包括芯区域 720，该芯区域可包含具有相对高折射率的材料，诸如光纤材料，例如二氧 化硅。在一些示例中，芯材料720可具有在约1.4和约1.6之间的折射率。 然而，在一些示例中，芯区域720可具有基本上任何期望的折射率。在一 些示例中，高折射率芯720的周边可被吸光材料722围绕，诸如陶瓷吸光 材料，例如，ema玻璃。光纤材料720和吸光材料722的周边可被包含材 料730的主体区域围绕。在一些示例中，该主体区域可包含与芯区域720 相同的材料。
95.图8c示出了光学部件810的一部分的示意性顶视图和横截面侧视图。 光学部件810可基本上类似于本文所述的光学部件中的任一者，并且可包 括其特征中的一些或全部特征。图8c所示的部分可表示光学部件810中的 一些或全部。光学部件810可包括芯区域820，该芯区域包含对一个或多个 期望波长范围的光透明的材料。例如，芯区域820可包含聚合物或陶瓷材 料。在一些示例中，芯区域820可包括玻璃，诸如铝硅酸盐或硼硅酸盐玻 璃。芯区域820的周边可被第二材料822的区域围绕，该第二材料诸如光 纤材料，例如二氧化硅。在一些示例中，第二材料822可具有低于芯材料 820的折射率。例如，第二材料822的折射率可比芯材料820的折射率低约 0.01至约0.8。
96.在一些示例中，芯820和第二材料822的周边可被吸光材料824围绕， 诸如陶瓷吸光材料，例如，ema玻璃。材料820、822、824的周边可被包 含材料830的主体区域围绕。在一些示例中，材料830可与材料820基本 上类似或相同。因此，材料830可包含对一个或多个期望波长范围的光透 明的材料。例如，主体区域830可包含聚合物或陶瓷材料。
97.在一些示例中，如相对于区域622所述，材料824可包含反光材料， 诸如金属或金属涂层。另外，在一些示例中，在部件810形成于拉伸或熔 合工艺的情况下，如本文进一步所述，金属材料824可具有接近或低于拉 伸或熔合工艺的操作温度的熔点，同时仍然维持
其期望的形状、位置和反 射特性。在一些示例中，与其他区域820、822、830中的一个或多个区域 相比，材料824可为玻璃和/或陶瓷材料，其可具有相对低的玻璃化转变温 度(tg)或软化温度。在一些示例中，这种相对低tg的材料824可允许以 比材料824不存在的情况更低的温度来执行拉伸或熔合工艺，并且可进一 步用于在层822和830之间提供比原本可能实现的更强的粘结。
98.实际上，在一些示例中，相对低tg的材料可设置在部件810的任何两 个区域820、822、824、830或本文所述的任何部件的任何区域之间。
99.图8d示出了光学部件910的一部分的示意性顶视图和横截面侧视图。 光学部件910可基本上类似于本文所述的光学部件中的任一者，并且可包 括其特征中的一些或全部特征。图8d所示的部分可表示光学部件910中的 一些或全部。在一些示例中，光学部件910可包括芯区域920，该芯区域可 包含具有相对高折射率的材料，例如高于约1.4、高于约1.5、高于约1.7或 高于约1.8或甚至更高。在一些示例中，芯区域920的材料可包括聚合物或 陶瓷材料，诸如玻璃。
100.芯区域920的周边可被包含材料930的主体区域围绕，该材料可具有 低于芯920的折射率。在一些示例中，主体材料930可包括陶瓷材料。在 一些示例中，主体材料930可包括具有低于芯920的玻璃材料的折射率的 玻璃。在一些示例中，材料930可包括玻璃，诸如铝硅酸盐或硼硅酸盐玻 璃。在一些示例中，芯920和主体区域930的折射率之间的差值可在0和 0.7之间，例如，约0.2、0.25或0.3。
101.相对于图8a至图8d的任何示例所述的材料的各个区域可通过任何期 望的过程彼此粘结或熔合。在一些示例中，诸如其中光学部件610、710、 810、910的多个区域包含陶瓷材料诸如玻璃和/或蓝宝石的示例中，这些区 域可如本文所述彼此熔合。另外，本文所述的任何其他光学部件可包括具 有图8a至图8d中任一者所示的配置的第一部分和具有如图8a至图8d中 任一者所示的相同或不同配置的一个或多个其他部分。
102.在部件610、710、810、910的任何区域可包含陶瓷材料的一些示例中， 该材料可为玻璃陶瓷材料，该玻璃陶瓷材料可被加热和晶化，或陶瓷化为 期望的结晶水平和/或不透明度水平。在一些示例中，材料最初可为玻璃材 料并且可被处理以形成具有一个或多个期望特性的玻璃陶瓷材料。在一些 示例中，可处理玻璃陶瓷材料直到其不透明或具有期望的不透明度水平。 在一些示例中，这种处理可在部件包括材料形成之前、期间和/或之后进行。 在一些示例中，部件610、710、810、910的任何区域因此可包含玻璃陶瓷 材料，该玻璃陶瓷材料可包含一个或多个非晶相和一个或多个晶相和/或多 晶相。在一些示例中，可按需选择玻璃陶瓷材料的结晶程度，例如通过控 制起始材料和/或使材料晶化的工艺条件。在一些示例中，部件610、710、 810、910中的任一者的玻璃陶瓷区域可具有介于约10％和约95％之间或介 于约30％和约90％之间的结晶度。
103.在一些示例中，部件610、710、810、910的任何区域可包括一种或多 种类型的玻璃，诸如硅铝酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、含锂玻璃、含锂和钠 玻璃、含锂和铝和硅玻璃、含硫玻璃、硫属化物玻璃或任何其他期望类型 的玻璃。在一些示例中，部件610、710、810、910的任何区域可包含一种 或多种类型的陶瓷材料，包括二氧化硅、蓝宝石、熔合石英、金刚石和/或 氧化锆。
104.在一些示例中，部件610、710、810、910的任何区域可包含可对光波 长的光不透
明，但是可对一个或多个波长的红外光包括短波长红外光、中 波长红外光和/或长波长红外光至少部分透明的材料。
105.在一些示例中，光学部件610、710、810、910的材料可具有在光学部 件610、710、810、910的其他材料的期望量内的热膨胀系数(cte)。通 过调整光学部件610、710、810、910的各种材料的cte之间的任何差值， 可减少光学部件610、710、810、910在处理、制造和/或使用期间的热应力 的累积。在一些示例中，光学部件610、710、810、910的一种材料可与光 学部件610、710、810、910的任何其他材料(包括相邻材料)在约10
×
10-6
m/(m k)、约5
×
10-6
m/(m k)、约3
×
10-6
m/(m k)或约1
×
10-6
m/(m k)内或更小 差值内。在一些示例中，可按需调整任何部分材料的cte，例如，通过掺 杂材料的一个或多个部分来调整。在一些示例中，可选择、掺杂或调整材 料的相邻部分，诸如区域920和930，以具有相同或相似的cte。然而， 在一些示例中，可选择任何两个部分或区域的材料以有意地提供cte的错 配。在一些示例中，此类错配可能是期望的，因为它可产生压缩应力，这 可以得到更强或更耐用的部件。例如，可选择区域920、930的材料，使得 材料之间的cte错配可使区域920受到压缩。
106.在一些示例中，部件610、710、810、910的任何区域(无论其由玻璃、 蓝宝石、金属、陶瓷或任何其他材料制成)，可使用胶水或一种或多种其 他粘合剂粘附在一起。在至少一个示例中，与一个或多个相邻或粘附区域 610、710、810、910相比，此类粘合材料可为低折射率材料，使得透射穿 过区域610、710、810、910的光内反射离开该区域和粘合剂层之间的边界， 以引导光透射穿过区域610、710、810、910。粘合材料和胶水还可用于粘 附本文其他地方描述并在其他图中示出的光学部件的多个区域或部分。
107.在一些示例中，相对于图8a至图8d所述的光学部件610、710、810、 910的芯区域620、720、820、920可呈现基本上任何形状并且可具有基本 上任何期望的周边面积和/或厚度。此外，光学部件610、710、810、910中 的任一者可包括具有不同尺寸和/或形状的芯区域。例如，芯区域620、720、 820、920可为基本上圆形的或圆柱形的，并且可具有约0.01mm至约10mm、 约0.1mm至约5mm、约0.5mm至约3mm或约1mm至约3mm的直径。另 外，包括多个芯区域620、720、820、920的光学部件的相邻芯区域之间可 具有小于约5mm、小于约3mm、小于约1mm、小于约0.5mm或甚至小于 约0.25mm或更小的间隔距离。下面参考图9a至图10b描述关于电子设备 的光学部件的形成和结构的更多细节。
108.图9a示出了光纤1010的一部分的剖视图。尽管被称为光纤，但是部 分1010可呈现基本上任何期望的形状或尺寸，并且可包括本文所述的光学 部件中的一些或全部。在一些示例中，光纤1010可包括第一区域或芯区域 1020，以及第二区域、包覆区域或周边区域1030，该第一区域包含具有第 一折射率的第一材料，该第二区域可围绕芯区域1020的周边并且可包含具 有低于第一折射率的第二折射率的第二材料。如相对于图8a至图8d所述， 芯材料1020的折射率和包覆材料1030的折射率之间的差值可在0和0.7之 间，例如，约0.2、0.25或0.3。
109.芯区域1020可包含透得过一个或多个期望波长范围的光诸如可见光和 /或红外光的基本上任何材料，并且具有期望的折射率。例如，芯材料1020 可包含透明聚合物或陶瓷材料。在一些示例中，芯区域可包含蓝宝石、熔 合石英、金刚石、二氧化硅和/或玻璃材料，诸如硅铝酸盐玻璃或硼硅玻璃。 在一些示例中，包覆区域1030的材料可包含任何期望的材料，包括陶瓷和/ 或聚合物材料。在一些示例中，包覆材料1030能够透得过一个或多个
期望 波长范围的光诸如可见光和/或红外光，并且可具有低于芯材料1020的折射 率的期望折射率。然而，在一些示例中，包覆材料1030可吸收或阻挡一个 或多个期望波长范围的光。
110.在一些示例中，诸如在芯材料1020和包覆材料1030包含陶瓷材料 (包括玻璃)的情况下，光纤1010可通过熔合拉伸工艺来形成。也就是说， 芯材料1020和包覆材料1030可被加热到期望的温度，并且可被一起穿过 孔口拉伸以形成光纤1010。因此，在一些示例中，即使当芯材料1020和包 覆材料1030是不同材料时，芯材料1020也可熔合到包覆材料1030，使得 光纤1010是一体式或整体式主体。也就是说，芯材料1020和包覆材料 1030可彼此离子和/或共价键合。
111.在一些示例中，芯材料1020可包含一种化学强化的玻璃。在一些示例 中，芯材料1020可以是一种可通过一个或多个化学过程(诸如一个或多个 离子交换过程)来强化的玻璃。在一些示例中，芯材料1020可包含已经受 或可经受一个或多个化学强化过程的铝硅酸盐玻璃。在一些示例中，化学 强化过程可包括涉及钾、钠和/或锂的交换的一个或多个离子交换过程。如 本文进一步所述，在一些示例中，芯材料1020可在被拉伸成光纤1010之 前、在被拉伸成光纤1010之后并且/或者在光纤1010已结合到光学部件中 之后被以化学方式强化。
112.在一些示例中，包覆材料1030可以是一种可通过一个或多个化学过程 (诸如一个或多个离子交换过程)来强化的玻璃。在一些示例中，芯材料 1020和包覆材料1030两者都可通过一个或多个化学过程(诸如一个或多个 离子交换过程)来强化。在一些示例中，芯材料1020和包覆材料1030可 以是化学强化的，但是化学强化的速率不同、深度不同和/或量不同。例如， 一个或多个离子交换过程可将离子交换到芯材料1020中与在包覆材料1030 中的深度相比更深的深度。然而，在一些示例中，一个或多个离子交换过 程可将离子交换到包覆材料1030中与在芯材料1020中的深度相比更深的 深度。如本文进一步所述，在一些示例中，芯材料1020和/或包覆材料 1030可在被拉伸成光纤1010之前、在被拉伸成光纤1010之后并且/或者在 光纤1010已结合到光学部件中之后被以化学方式强化。
113.在一些示例中，芯材料1020或包覆材料1030中的一者可包含含锂和 钠的玻璃，而芯材料1020或包覆材料1030中的另一者可包含含锂的玻璃。 在一些示例中，含锂和钠的玻璃可经受钾离子交换过程和钠离子交换过程， 而含锂的玻璃可只经受钠离子交换过程。可根据需要使两种材料经受相同 或不同的钠离子交换过程。
114.在一些示例中，可根据需要使芯材料1020或包覆材料1030中的一者 或两者经受多个离子交换过程。在一些示例中，芯材料1020或包覆材料 1030中的一者或两者可经受第一离子交换过程和第二离子交换过程，该第 一离子交换过程可具有相对深的穿透深度，该第二离子交换过程可具有较 浅的穿透深度，但可具有高交换离子浓度。以这种方式，芯材料1020或包 覆材料1030中的一者或两者可具有逐步离子交换分布。
115.图9b示出了已形成为束或晶锭(boule)1000的光纤1010的阵列的剖 视图。在一些示例中，多个光纤1010(诸如相对于图9a所述的那些)可 彼此相邻地定位，诸如以堆叠阵列定位，并且光纤1010可经受熔合拉伸工 艺。也就是说，光纤1010可被加热并穿过孔口或开口拉伸，以将光纤1010 彼此熔合。在一些示例中，光纤1010可彼此离子和/或共价键合。在一些示 例中，熔合拉伸工艺可根据需要重复多次，以形成具有期望数量的光纤 1010的晶
锭1000。也就是说，光纤1010的第一阵列可被拉伸成晶锭1000， 并且多个晶锭1000可彼此相邻定位并且经受熔合拉伸工艺以形成较大的晶 锭1000。在一些示例中，晶锭1000可在经受熔合拉伸工艺之后在模具中加 热。在一些示例中，晶锭1000可除此之外或另选地在模具中经受高压或压 力。在一些示例中，熔合拉伸工艺可将光纤1010或晶锭1000的直径或尺 寸减小期望的量，使得最终形成的晶锭1000具有材料1020、1030区域， 这些区域具有期望的直径或宽度。
116.尽管晶锭1000被示出为包括多个芯材料1020和包覆材料1030区域， 但在一些示例中，包括晶锭1000的光纤1010可包括任何数量的附加涂层 或材料区域。例如，导电和/或导热材料可设置在晶锭1000的任何芯1020 区域和包覆1030区域之间。在一些示例中，芯区域1020和/或包覆区域 1030中的一者或多者可包含导电和/或导热材料本身，而不是本文所述的光 学材料。在一些示例中，芯区域1020和/或包覆区域1030中的任一者的材 料可具有本文所述的任何光学特性，并且也可是导电的和/或导热的。
117.在一些示例中，导电和/或导热材料可包含可承受熔合拉伸工艺及其相 关联的温度的任何导电和/或导热材料。也就是说，导电和/或导热材料可以 是在暴露于高达约250℃、高达约350℃、高达约450℃或甚至更高的温度 之后可保持期望水平的导电率和/或导热率的任何导电和/或导热材料。在一 些示例中，导电和/或导热材料可包括任何期望的金属或陶瓷材料。例如， 导电和/或导热材料可包含高温金属合金。在一些示例中，导电和/或导热材 料可包含导电和/或导热陶瓷材料。导电和/或导热材料可在一个或多个任何 期望的位置处定位在晶锭1000中，以及可由该晶锭形成的光学部件1011 中，以提供从部件1011的一个表面到部件1011的相对表面的导电和/或导 热通路。这种导电和/或导热材料可用于光学部件中，以实现两个相对表面 之间的电连通和/或热连通，并且可例如使光学部件1011能够除此之外或另 选地用作电引线或电极，并且/或者用于热感测。在一些示例中，包括一个 或多个导电和/或导热材料区域的光学部件1011可用作电触点，以对包括部 件1011的电子设备进行充电，或者作为设备的一个或多个传感器的触点。
118.如相对于图9c进一步描述的，在形成晶锭1000之后，可从晶锭1000 移除晶锭1000的具有期望尺寸的部分1011以形成光学部件或面板1011。 在一些示例中，可从单个晶锭1000移除形成光学部件或面板1011的具有 期望尺寸的多个部分。面板1011可通过一个或多个任何期望的过程(诸如 机械加工、切割和/或激光切割)来移除。在一些示例中，面板1011可被移 除并且/或者经受进一步的减材处理，使得该面板可具有基本上任何周边形 状。在一些示例中，可从同一晶锭1000移除具有不同尺寸和/或取向的多个 面板1011。例如，可移除面板1011，使得某些光纤1010相对于面板1011 的周边处于期望的位置。
119.图9c示出了面板1011的剖视图，也称为光学部件1011或光纤面板 1011。可看出，芯区域1020可延伸面板1011的整个厚度，以便将入射在 芯区域1020的一个表面上的光透射到相对表面。在一些示例中，面板1011 可用于选择性地将光从面板1011的一个表面透射到面板1011的相对表面。 此外，尽管面板1011被示出为限定平坦表面，但在一些示例中，面板1011 可限定一个或多个凹表面、一个或多个凸表面和/或一个或多个不规则或非 平面表面。
120.图10a示出了面板1111的剖视图，该面板可基本上类似于本文所述的 光学部件(诸如相对于图9c所述的面板1011)，并且包括这些光学部件 的特征中的一些或全部。面板
1111可通过一个或多个熔合拉伸工艺形成， 并且可包括芯区域1120的阵列，这些芯区域包含具有第一折射率的材料， 其中芯区域1120中的每个芯区域的周边被包覆区域1130围绕，该包覆区 域可包含具有低于第一折射率的第二折射率的材料。图10a所示的面板 1111已在形成之后经受一个或多个过程，并且可包括第一表面涂层1140， 该第一表面涂层形成在由芯区域1120和包覆区域1130限定的第一表面上。 面板1111还可包括第二表面涂层1142，该第二表面涂层形成在由芯区域 1120和包覆区域1130限定的第二表面上，该第二表面与第一表面相对。在 一些示例中，面板1111可在单个表面上或其一部分上，或者在两个或更多 个表面上或其部分上包括表面涂层。
121.在一些示例中，涂层1140、1142中的一者或两者可包括抗反射涂层。 也就是说，涂层1140、1142中的一者或两者可帮助防止穿过面板1111的 光的反向散射，并且可防止或减少从面板1111发射的光重新进入面板1111。 在一些示例中，抗反射涂层可包含任何期望的透明材料，诸如一种或多种 聚合物材料和/或陶瓷材料。在一些示例中，涂层1140、1142中的一者或两 者可具有折射率，使得从芯区域1120发射的任何光不能内反射穿过涂层 1140、1142而重新进入面板1111。也就是说，在一些示例中，涂层1140、 1142中的一者或两者可具有足够低的折射率，使得离开面板1111的基本上 全部光锥将逸出面板1111并且将不进行完全内反射。这可进一步减少或防 止面板1111的相邻芯区域1120之间的串扰。
122.在一些示例中，可选择涂层1140、1142中的一者或两者的折射率和任 何其他光学特性，使得当与面板1111的一个或多个表面相邻的环境具有不 同于空气的折射率时，涂层1140、1142防止或减少全内反射的发生。也就 是说，可选择涂层1140、1142中的一者或两者，使得当面板1111浸没在 水或另一个介质中时，涂层1140、1142防止或减少全内反射的发生。
123.在一些示例中，涂层1140、1142中的一者或两者可包括装饰涂层。以 这种方式，装饰、颜色或设计可涂覆在面板的一个表面上诸如在涂层1142 的位置处，并且可能够从面板1111的另一个相对表面容易地看到，而面板 1111本身可防止涂层1142被刮擦或以其他方式损坏或因环境暴露而劣化。 在一些示例中，涂层1140、1142中的一者或两者可包括镜像涂层或部分镜 像涂层。在一些示例中，涂层1140、1142中的一者或两者可包括抗刮擦涂 层。也就是说，涂层1140、1142中的一者或两者可具有高于芯区域1120 或包覆区域1130中的任一者或两者的硬度。
124.图10b示出了可根据本文所述的过程(诸如一个或多个熔合拉伸工艺) 形成的面板1211的剖视图。尽管相对于图9a至图9c所述的熔合拉伸工艺 保持光纤的平行取向，但是在一些示例中，可控制熔合拉伸工艺，使得可 优先拉伸晶锭或光纤阵列的一部分，并且光纤可相对于彼此成角度。可从 晶锭的一部分移除面板1211，该部分包括相对于彼此或面板1211的外表面 成期望角度或取向的光纤。在一些示例中，光纤相对于彼此或面板1211的 外表面所成的角度可高达约1度、约5度、约10度、约15度或约30度或 更大。
125.另选地或除此之外，如图10b所示，在一些示例中，这种成角度的拉 伸工艺可产生面板1211的区域1220、1230，这些区域可沿着面板1211的 厚度在周边区域中扩展或缩小。在一些示例中，芯区域1220和/或包覆区域 1230中的任一者可具有期望量的直径扩展或收缩。在一些示例中，这种扩 展或收缩可用于扩大或缩小设置在面板1211的一侧上的任何装饰或设计的 外观。
126.任何数量或种类的电子设备部件可包括光学部件，如本文所述。用于 形成此类光学部件的过程可包括将这些区域接合、粘结、共成形或熔合在 一起的任何组合，如本文所述。光学部件可包括由具有不同折射率的区域 限定的齐平外表面。下面参考图11a至图12描述如本文所述的光学部件的 各种示例和用于形成如本文所述的光学部件的过程。
127.图11a示出了光学部件或面板1310的顶视图，该光学部件或面板可基 本上类似于本文所述的光学部件，并且可包括这些光学部件的特征中的一 些或全部。在一些示例中，面板1310可包括光纤阵列，并且可通过一个或 多个熔合拉伸工艺形成，如本文所述。因此，面板1310可包括具有第一折 射率的第一材料或芯1320的部分或区域的阵列，并且第一材料1320的部 分中的每个部分的周边可被第二材料或包覆材料1330围绕，该第二材料或 包覆材料具有低于第一折射率的第二折射率。
128.面板1310的芯材料1320和包覆材料1330的布置可用作光学像素，从 而允许光透射穿过芯材料1320的部分，同时也与透射穿过芯材料1320的 相邻部分的光隔离。在一些示例中，并且如本文所述，面板1310和芯材料 1320的部分可定位在一个或多个发射器和/或检测器上方以提供光学隔离。 此外，在一些示例中，任何期望光纤的芯区域可包含吸光材料1312而不是 芯材料1320。吸光材料1312可以是本文所述的任何吸光材料。可选择吸光 材料1312的位置以阻挡光在面板1310上的期望位置处的透射。吸光材料 1312的这些区域可用于进一步增强对透射穿过面板1310的光的隔离，用于 阻挡传感器或发射器的区域，并且/或者用于任何其他期望的目的。
129.图11b示出了另一个面板1410的示例，该面板可基本上类似于本文所 述的光学部件，并且可包括这些光学部件的特征中的一些或全部。在一些 示例中，面板1410可包括光纤阵列，并且可通过一个或多个熔合拉伸工艺 形成，如本文所述。因此，面板1410可包括具有第一折射率的第一材料或 芯1420的部分或区域的阵列，并且第一材料1420的部分中的每个部分的 周边可被第二材料或包覆材料1430围绕，该第二材料或包覆材料具有低于 第一折射率的第二折射率。
130.在一些示例中，面板1410可包括散布或设置在相邻光纤之间的吸光材 料1432的部分或区域。也就是说，面板1410可包括邻近相邻光纤的包覆 材料1430设置的吸光材料1432的区域。在一些示例中，这种吸光材料 1432可定位在相邻光纤或包覆部分1430之间的任何数量的位置处。与吸光 材料1312一样，吸光材料1432可用于进一步增强芯部分1420之间的光学 隔离，或者提供任何其他期望的功能或目的。在一些示例中，部件1410中 的任何部件1420、1430、1432或本文所述的任何部件的任何区域或部分的 组成可根据需要在定位上有所变化。例如，第一材料1420的靠近部件1410 的中心的一部分可具有第一浓度的掺杂剂、元素或成分，而第一材料1420 的更靠近部件1410的边缘的一部分可具有第二不同浓度的掺杂剂、元素或 成分。在一些示例中，掺杂剂、元素或成分可根据需要包括一个或多个元 素(诸如锂)，包括通过化学过程、离子交换过程和/或热过程添加的材料。 另外，材料(诸如材料1432)的一些部分可基于其热和/或结构特性(包括 材料的强度和/或cte)来选择。在一些示例中，可选择包含材料1432的 部分，以便在部件1410中实现期望的应力分布并且/或者局部强化部件 1410的一个或多个区域。
131.图11c示出了另一个面板1510的示例，该面板可基本上类似于本文所 述的光学部件，并且可包括这些光学部件的特征中的一些或全部。在一些 示例中，面板1510可包括光
纤阵列，并且可通过一个或多个熔合拉伸工艺 形成，如本文所述。因此，面板1510可包括具有第一折射率的第一材料或 芯1520的部分或区域的阵列，并且第一材料1520的部分中的每个部分的 周边可被第二材料或包覆材料1530围绕，该第二材料或包覆材料具有低于 第一折射率的第二折射率。尽管吸光材料1312代替了面板1310的任何期 望芯区域1320，但在一些示例中，面板1510的任何数量的期望包覆部分 1530可包含吸光材料1532。
132.在一些示例中，吸光材料1532可围绕邻近彼此设置的多个芯区域 1520的周边，以形成与面板1510的其他部分相比可具有增强的隔离的区域 1540。在一些示例中，面板1510可包括任何数量和尺寸的这些区域，包括 所示的区域，诸如区域1542。除了增强光学隔离之外，吸光材料1540可用 于帮助面板1510在包括面板1510的电子设备的组装或校准期间对准。例 如，光学检测系统可例如在区域1540中识别和定位吸光材料1542，并且可 将其用作定位面板1510的导向装置，使得该区域相对于电子设备的其他部 件位于期望的位置，例如，在传感器或发射器上方。另外，图11a至图 11c所述的任何特征可以任何组合和配置包括在本文所述的任何光学部件 中。下文参考图12提供了另外的配置。
133.图12示出了电子设备的光学部件1611的顶视图。在一些示例中，光 学部件1611可基本上类似于本文所述的光学部件，并且可包括这些光学部 件的特征中的一些或全部。光学部件1611可包括多个第一或芯区域1620， 该多个第一或芯区域包括具有第一折射率的第一材料。芯区域1620中的一 个或多个芯区域的周边可被包覆第二或包覆区域1622围绕，该第二或包覆 区域包括具有低于第一折射率的第二折射率的第二材料，如本文所述。包 覆区域1622中的一个或多个包覆区域的周边也可被包含吸光材料1624(诸 如ema玻璃)的吸光区域围绕，如本文所述。芯区域1620、包覆区域 1622和吸光区域1624可被认为是光学部件1611的单个部分或区域1642。
134.在一些示例中，光学部件1611可包括以任何期望配置(例如彼此间隔 开)布置的多个这些区域1640。除此之外，光学部件可包括具有第一组尺 寸的第一区域1642和与第一区域1642间隔开的第二区域1640，第二区域 1640具有第二不同组尺寸，诸如不同的周边区域或形状。在一些示例中， 主体区域1630可围绕区域1640、1642的周边，以将区域维持为期望的彼 此所成的空间关系。在一些示例中，主体区域1630可包含任何期望的材料， 包含区域1620、1622、1624的材料以及任何其他材料。在一些示例中，光 学部件1611的区域或材料中的一些或全部可熔合在一起，使得光学部件 1611是一体式或整体式主体。在一些示例中，光学部件1611可通过一个或 多个熔合拉伸工艺形成，如本文所述。
135.在一些示例中，光学部件的芯区域1620可具有约0.01mm至约10mm、 约0.1mm至约5mm、约0.5mm至约3mm或约1mm至约3mm的宽度或主 要尺寸。除此之外，包括多个芯区域1640、1642的光学部件1611的相邻 的这些区域之间可具有小于约5mm、小于约3mm、小于约1mm、小于约 0.5mm或甚至小于约0.25mm或更小的间隔距离。在一些示例中，包覆区域 1622和/或吸光区1624的厚度可以是约0.01mm至约5mm、约0.1mm至约 3mm或约0.2mm至约1mm，例如约0.5mm。
136.类似于以上文参考图8a至图8d所示的示例详述的描述，在图12的 示例中，无论芯区域1640、1642(包括部件1611的区域1620、包覆区域 1622、吸光区域/材料1624和主体区域1630)是由玻璃、蓝宝石、金属、 陶瓷还是任何其他材料制成，这些芯区域中的任一者都可在一些示例中使 用胶水或一种或多种其他粘合剂粘附在一起。在至少一个示例中，这种
粘 合材料可以是相对于一个或多个相邻或粘附区域和材料1620、1622、1624、 1630而言的低折射率材料，使得透射穿过芯区域1620的光内反射离开该区 域和粘合剂层之间的边界，以引导光透射穿过芯区域1620。粘合材料和胶 水还可用于粘附本文其他地方描述并在其他图中示出的光学部件的多个区 域或部分。
137.在至少一个示例中，光吸收区域1624可包含胶水或其他粘合材料。在 这种示例中，粘合材料的折射率通过包覆区域1622与芯区域1620间隔开， 使得粘合材料可能不会有助于芯区域1620的内反射。另选地或除此之外， 在至少一个示例中，包覆区域1622可包括具有约等于芯区域1620的折射 率的折射率的低折射率胶水。相对于图12所示的示例所述的粘合材料和胶 水的这种布置也可包括在本文其他地方所述并在其他图中所示的一个或多 个其他光学部件中。
138.如相对于图13a至图15b所述，区域1640、1642中的每个区域可根 据需要与光发射器、光检测器、传感器或电子设备的任何其他部件对准。 此外，区域1640、1642中的每个区域的尺寸可被设定成对应于光发射器、 光检测器、传感器或电子设备的任何其他部件的尺寸和/或形状。下文参考 图13a至图13c提供了用于光学部件的附加配置。
139.图13a示出了电子设备的光学部件1711的顶视图。光学部件1711可 基本上类似于本文所述的光学部件(诸如光学部件1611)中的任一者，并 且可包括这些光学部件中的任一者的特征中的一些或全部。在一些示例中， 光学部件1711可包括多个第一或芯区域1720、1722、1724，该多个第一或 芯区域包括具有第一折射率的第一材料。在一些示例中，若干个芯区域 1720、1722可具有第一直径或主要尺寸，并且若干其他芯区域1724可具有 第二较大直径或主要尺寸。芯区域1720、1722、1724中的每一者可彼此间 隔开，并且芯区域中的每个芯区域的周边可至少部分地被主体区域1730围 绕，该主体区域包含具有低于第一折射率的第二折射率的第二材料，如本 文所述。尽管光学部件1711和区域1720、1722、1724被示出为具有圆形 周边形状，但是光学部件1711和区域1720、1722、1724可具有基本上任 何期望的周边形状。
140.光学部件1711可包括在如本文所述的电子设备诸如智能手表中。在一 些示例中，光学部件可基本上类似于相对于图2所述的光学部件111。也就 是说，光学部件1711可固定或附连在由电子设备的外壳限定的孔口中，该 外壳至少部分地限定内部体积。光学部件1711可至少部分地限定外壳和/或 设备的外表面。光学部件1711可定位成使得区域1720、1722、1724中的 一个或多个区域与设置在内部体积中的一个或多个部件对准。
141.图13b示出了光学部件1711的顶视图，该光学部件被定位在若干部件 上方或在若干部件上方对准，这些若干部件诸如可设置在包括光学部件的 电子设备的内部体积中的光发射器和光检测器。在一些示例中，电子设备 可包括电磁辐射或光发射器1760、1762、1764。在这种示例中，两个电磁 辐射发射器1760、1762可设置在光学部件1711的单个芯区域下方，或者 与该单个芯区域对准，而单个电磁辐射发射器1764可与光学部件1711的 第二芯区域对准。在一些示例中，电磁辐射发射器可包括可发射一个或多 个期望波长的电磁辐射或光的led。例如，电磁辐射发射器1760可发射红 光，电磁辐射发射器1762可发射红外光，并且电磁辐射发射器1764可发 射绿光。通过将两个不同的led 1760、1762放置在芯区域下方，在光离开 光学部件时可以使芯区域内来自每个led 1760、1762的这些波长的光的全 内反射均匀化，从而移除对另外的漫射部件的需要并减小光学部件1711的 厚度。
142.电子设备还可包括一个或多个电磁辐射检测器1770，该电磁辐射检测 器设置在内部体积中并且与电磁辐射发射器1760、1762、1764间隔开。在 一些示例中，电磁辐射检测器1770可检测任何期望波长范围的光，诸如可 见光、红光、绿光和/或红外光。电磁辐射检测器1770可具有比电磁辐射发 射器1760、1762、1764更大的功能区域，并且因此可设置在芯区域1724 的较大部分的下方。电磁辐射检测器1770和电磁辐射发射器1760、1762、 1764可固定到或设置在安装部件1750上，如将相对于图13c进一步描述的。
143.图13c示出了图13b所示的电子设备的部分的剖视图，该部分包括安 装在其上的光学部件1711、安装部件1750和电磁辐射发射器1760、1762、1764。可看出，安装部件可包括基本上平面的部分，该部分可具有安装在 其上的电磁辐射发射器1760、1762、1764，其中一个或多个突出部围绕电 磁辐射发射器1760、1762、1764以限定包括电磁辐射发射器1760、1762、 1764的腔。例如在突出部处的安装部件1750可直接附接或固定到光学部件 1711，如图所示。安装部件1750可通过任何方法(诸如粘合剂或胶水)固 定到光学部件1711。通过将安装部件1750直接附接到光学部件1711，可 减小包括光学部件1711和安装部件1750的组件的厚度，从而使更小的设 备和/或设备的内部体积内的附加可用空间成为可能。
144.如本文所述，光学部件1711可使从电磁辐射发射器1760、1762、 1764发射的以及来自穿过设置在电磁辐射检测器1770上方的芯区域1724 进入光学部件的电磁辐射的电磁辐射的光学隔离成为可能，而不需要可能 地大型或复杂的物理隔离部件。因此，光学部件1711可使部件(诸如电磁 辐射检测器1770)的较大功能区域，以及/或者包括更多电磁辐射发射器 1760、1762、1764和/或检测器1770成为可能，因为这些部件能够通过光 学部件1711的比在包括物理隔离特征的类似光学部件中可实现的区域更大 的区域发射或接收光。相对于图14a至图14b和图15a至图15b描述了光 学部件及其集成到电子设备中的更多细节。
145.图14a示出了本文所述的电子设备的一部分的剖视图，该部分包括安 装在其上的光学部件1811、安装部件1850和电磁辐射发射器1860、1862、 1864。可看出，安装部件可包括基本上平面的部分，该部分可具有安装在 其上的电磁辐射发射器1860、1862、1864，其中一个或多个突出部围绕电 磁辐射发射器1860、1862、1864以限定包括电磁辐射发射器1860、1862、 1864的腔。例如在突出部处的安装部件1850可直接附接或固定到光学部件 1811，如图所示。安装部件1850可通过任何方法(诸如粘合剂或胶水)固 定到光学部件1811。通过将安装部件1850直接附接到光学部件1811，可 减小包括光学部件1811和安装部件1850的组件的厚度，从而使更小的设 备和/或设备的内部体积内的附加可用空间成为可能。
146.如本文所述，光学部件1811可使从电磁辐射发射器1860、1862、 1864发射的以及来自穿过设置在电磁辐射检测器1870上方的芯区域1824 进入光学部件的电磁辐射的电磁辐射的光学隔离成为可能，而不需要可能 地大型或复杂的物理隔离部件。因此，光学部件1811可使部件(诸如电磁 辐射检测器1870)的较大功能区域，以及/或者包括更多电磁辐射发射器 1860、1862、1864和/或检测器1870成为可能，因为这些部件能够通过光 学部件1811的比在包括物理隔离特征的类似光学部件中可实现的区域更大 的区域发射或接收光。
147.另外，光学部件1811可包括具有第一折射率的芯区域1820、1821和 围绕这些芯区
域的包覆区域1822、1823。如本文所述，包覆区域可具有第 二不同折射率，诸如较低折射率。在一些示例中，芯区域1820和其相关联 的包覆区域1822中的一者或多者可具有弯曲、弯折或非线性的形状，如图 所示。也就是说，限定光学部件1811的外表面的芯区域1820的部分可与 限定光学部件1811的内表面的芯区域1820的部分横向偏移。以这种方式， 从发射器1860、1862发射的光在从光学部件1811离开时可被引导到期望 位置。相对于图14b描述了关于非线性芯区域的更多细节。
148.图14b示出了图14a的光学部件1811、光发射器1860、1862和光检 测器1864的一部分的剖视图。在一些示例中，可能期望光学部件1811的 发射光的面积(芯区域1820)和收集光的面积(芯区域1821)之间的距离 d2尽可能大。在一些使用情况下，这可允许通过包括发射器1860、1862 和检测器1864的传感器系统对更大面积的衬底1802进行采样。例如，衬 底1802可为用户的皮肤，并且发射器1860、1862和检测器1864可用于测 量用户的生物计量信息。在一些此类用例中，可能需要尽可能大的皮肤区 域，以便减少噪声并提供可靠的生物计量信息。
149.然而，也可能期望使包括发射器1860、1862和检测器1864的电子设 备的尺寸最小化，并且使发射器1860、1862和检测器1864尽可能紧密封 装在一起，以便为其他部件提供空间或提供较小的设备外壳。也就是说， 可能期望使发射器1860、1862和检测器1864之间的距离d1最小化。因此， 优化这两个变量的一种方式是具有光学部件1811，该光学部件包括弯曲或 非线性芯区域1820，该芯区域可将由发射器1860、1862发射的光横向远离 检测器1864引导以便增加距离d2，同时维持相对小的间隔距离d1。在一 些示例中，非线性芯区域1820可包括一个、两个或三个或更多个弯曲部或 弯曲区域。在一些示例中，这些弯曲区域可具有至多约0.1mm、0.5mm或 甚至1mm或更大的弯曲半径。此外，与芯区域1820相关联的包覆区域 1822也可具有类似或相同的架构。在一些示例中，弯曲角度可为至多15度、 至多30度或至多45度。包括非线性芯区域1820的光学部件1811可通过本 文所述的过程中的任一种包括拉伸和熔合来形成，和/或通过在非线性芯区 域1820周围模制主体材料1830并熔合或以其他方式连接区域1830、1822、 1820来形成。
150.图15a示出了如本文所述的电子设备的一部分的剖视图，所述电子设 备的该部分包括安装在其上的光学部件1911、安装部件1950和电磁辐射发 射器1960、1962、1964。可看出，安装部件可包括基本上平面的部分，该 部分可具有安装在其上的电磁辐射发射器1960、1962、1964，其中一个或 多个突出部围绕电磁辐射发射器1960、1962、1964以限定包括电磁辐射发 射器1960、1962、1964的腔。例如在突出部处的安装部件1950可直接附 接或固定到光学部件1911，如图所示。安装部件1950可通过任何方法(诸 如粘合剂或胶水)固定到光学部件1911。通过将安装部件1950直接附接到 光学部件1911，可减小包括光学部件1911和安装部件1950的组件的厚度， 从而使更小的设备和/或设备的内部体积内的附加可用空间成为可能。
151.图15b示出了图15a的光学部件1911、光发射器1960、1962和光检 测器1964的一部分的剖视图。如相对于图14b所述，在一些用例中，可能 期望传感器系统包括光发射器1960、1962和光检测器1964以对衬底1902 的尽可能大的面积进行采样。例如，当衬底1902是用户时，可能期望对用 户的皮肤的大面积进行采样，以便使用包括光发射器1960、1962和光检测 器1964的传感器系统来收集生物计量信息。尽管图14a和图14b的光学部 件1811
通过增加间隔距离d2来实现此目的，但是在一些示例中，光学部 件1911可为从发射器1960、1962发射并离开芯区域1920的光提供更大的 面积或光斑尺寸。也就是说，从光学部件1911发射的光的光斑的半径r2 可大于由发射器1860、1862生成的光的间距或半径r1。在一些示例中， 这种增加的光斑尺寸可利用成角度或渐扩的芯区域1920来实现，其可包括 非平行的、成角度的或渐扩的侧壁，如图所示。在一些示例中，侧壁可相 对于芯区域的内和/或外表面成角度为至多约15度、至多约30度或甚至至 多约45度。光学部件1911可包括其他芯区域1921，其可不是成角度或渐 扩的，或者可按需渐扩成不同的角度。在一些示例中，包括渐扩芯区域 1920的光学部件1911可通过本文所述的过程中的任一种包括拉伸和熔合来 形成，通过在渐扩芯区域1920周围模制主体材料1830并且将这些区域熔 合或以其他方式连接来形成，和/或通过将渐扩芯区域1920胶合或粘结到由 主体区域1930限定的空间中来形成。相对于图16a至图16c描述光学部件 的更多细节。
152.图16a示出了电子设备的光学部件2011的顶视图。光学部件2011可 基本上类似于本文所述的光学部件(诸如光学部件1611、1711)中的任一 者，并且可包括这些光学部件中的任一者的特征中的一些或全部。在一些 示例中，光学部件2011可包括多个第一或芯区域2020、2022、2024，该多 个第一或芯区域包括具有第一折射率的第一材料。在一些示例中，这些芯 区域2020、2022、2024可具有不同的直径或主要尺寸。芯区域2020、2022、 2024中的每一者可彼此间隔开，并且芯区域2020、2022、2024中的每个芯 区域的周边可至少部分地被主体区域2030围绕，该主体区域包含具有低于 第一折射率的第二折射率的第二材料，如本文所述。尽管光学部件2011和 区域2020、2022、2024被示出为具有圆形周边形状，但是光学部件2011 和区域2020、2022、2024可具有基本上任何期望的周边形状。
153.光学部件2011可包括在如本文所述的电子设备诸如智能手表中。在一 些示例中，光学部件可基本上类似于相对于图2所述的光学部件111。也就 是说，光学部件2011可固定或附连在由电子设备的外壳限定的孔口中，该 外壳至少部分地限定内部体积。光学部件2011可至少部分地限定外壳和/或 设备的外表面。光学部件2011可定位成使得区域2020、2022、2024中的 一个或多个区域与设置在内部体积中的一个或多个部件对准。
154.图16b示出了光学部件2011的顶视图，该光学部件被定位在若干部件 上方或在若干部件上方对准，这些若干部件诸如可设置在包括光学部件的 电子设备的内部体积中的光发射器和光检测器。在一些示例中，电子设备 可包括电磁辐射或光发射器2060、2062、2064。在该示例中，两个电磁辐 射发射器2060、2064可设置在光学部件2011的单个芯区域下方，或者与 该单个芯区域对准，而多个其他电磁辐射发射器，例如五个电磁辐射发射 器包括一个电磁辐射发射器2060和四个电磁辐射发射器2062，可与光学部 件2011的第二芯区域对准。在一些示例中，电磁辐射发射器可包括可发射 一个或多个期望波长的电磁辐射或光的led。例如，电磁辐射发射器2060 可发射红外光，电磁辐射发射器2062可发射绿光，并且电磁辐射发射器 2064可发射红光。通过将两个不同的led 2060、2064或2060、2062放置 在芯区域下方，在光离开光学部件时可以使来自每个led 2060、2062的这 些波长的光在芯区域内的总内反射均匀化，从而移除对另外的漫射部件的 需要并减小光学部件2011的厚度。
155.电子设备还可包括一个或多个电磁辐射检测器2070，该电磁辐射检测 器设置在内部体积中并且与电磁辐射发射器2060、2062、2064间隔开。在 一些示例中，电磁辐射检测
器2070可检测任何期望波长范围的光，诸如可 见光、红光、绿光和/或红外光。电磁辐射检测器2070和电磁辐射发射器 2060、2062、2064可固定到或设置在安装部件2050上，如将相对于图16c 进一步所述。
156.图16c示出了图16b所示的电子设备的部分的剖视图，该部分包括安 装在其上的光学部件2011、安装部件2050和电磁辐射发射器2060、2062、 2064。可看出，安装部件可包括基本上平面的部分，该部分可具有安装在 其上的电磁辐射发射器2060、2062、2064，其中一个或多个突出部至少部 分地围绕电磁辐射发射器2060、2062、2064以限定包括电磁辐射发射器 2060、2062、2064的腔。例如在突出部处的安装部件2050可直接附接或固 定到光学部件2011，如图所示。安装部件2050可通过任何期望的方法(诸 如通过粘合剂或胶水)固定到光学部件2011。
157.在一些示例中，部件或涂层2040可设置在芯区域2020、2022、2024 中的一个或多个芯区域的表面上。在一些示例中，部件2040可设置在芯区 域2020、2022、2024的内表面上。因此，从电磁辐射发射器2060、2062、 2064发射的光可在进入芯区域2020、2022、2024之前穿过部件2040。因 此，在一些示例中，部件2040可用作从电磁辐射发射器2060、2062、2064 发射的光的漫射器。例如，部件2040可使得从电磁辐射发射器2060和 2064发射的光混合或组合达到期望的程度。在一些示例中，部件2040可包 括漫射器或透镜，包括菲涅耳透镜或微透镜阵列。在一些示例中，部件 2040可包括陶瓷和/或聚合物涂层。相对于图17a至图17d描述关于光学 部件和从电磁辐射发射器发射的信号或辐射的混合的更多细节。
158.图17a示出了如本文所述的电子设备的一部分的剖视图，该电子设备 的该部分包括光学部件2112、安装部件2150、电磁辐射发射器2160、2162 和电磁辐射检测器2170。在该示例中，光学部件2112包括区域2111，该 区域包括具有第一折射率的第一材料的芯部分阵列，其中第一材料的芯部 分中的每个芯部分的周边被包覆区域围绕，该包覆区域包含具有低于第一 折射率的第二折射率的第二材料。在一些示例中，这些阵列区域2111中的 每个区域的周边可被第三材料2122围绕，例如吸光材料，诸如ema玻璃。 与本文所述的其他光学部件一样，区域2111和/或吸光材料2122的周边可 至少部分地被主体区域2130围绕。主体区域2130可包括任何期望的材料， 包括区域2111或2122的材料。
159.在一些示例中，漫射部件2140(诸如菲涅耳透镜或微透镜阵列)可设 置在区域2111的与电磁辐射发射器2160、2162相对的内表面上。如本文 所述，区域2111的光纤阵列构造可在从电磁辐射发射器2160、2162中的 每一者发射的辐射或光之间提供光学隔离。从区域2111发射的这些光信号 的强度由图17a中所示的曲线2161、2163表示，其中曲线图2161对应于 由电磁辐射发射器2160发射的光并且曲线图2163对应于由电磁辐射发射 器2162发射的光。可以看出，当光行进穿过部件2140(这里由区域2165 表示)时可发生信号的部分混合或重叠，但是信号2161、2163的峰在它们 从光学部件2112发射时保持相对分离。
160.在一些示例中，可通过控制部件2140的光学特性来控制这些信号的混 合或重叠量，以便实现期望的信号重叠水平。在一些示例中，由电磁辐射 发射器2160、2162发射的光可包括不同的波长，并且基于每个电磁辐射发 射器2160、2162和任何相关联的电磁辐射检测器2170的预期功能，可具 有不同的路径长度要求。因此，在一些示例中，信号2161、2163之间的分 离量可以是期望的。此外，由区域2111提供的分离或隔离可允许电磁辐射 发射器2160、2162与给定期望的信号分离量的情况下原本将允许的位置相 比定位成彼此更靠
近。例如，电磁辐射发射器2160、2162可相对于彼此定 位在2mm内、1mm内或者甚至在0.5mm内。
161.图17b示出了如本文所述的电子设备的一部分的剖视图，该电子设备 的该部分包括光学部件2211、安装部件2250、电磁辐射发射器2260、2262 和电磁辐射检测器2270。在该示例中，光学部件2211包括芯区域2220， 该芯区域包含具有第一折射率的第一材料，其中芯区域2220中的每个芯区 域的周边被包覆区域2222围绕，该包覆区域包含具有较低的第二折射率的 第二材料和吸光材料2224。如本文所述，芯区域2220、包覆区域2222和/ 或吸光区域2224的周边可被主体材料2230围绕。
162.在该示例中，从电磁辐射发射器2260、2262发射的辐射或光信号的强 度分别用曲线图2261、2263表示。可以看出，单个芯区域2220可提供比 图17a中描述的示例更高程度的信号混合或重叠2265。部件2240还可任 选地定位在芯区域2220的表面上，以进一步增加或减少期望的混合或重叠 量。然而，在一些示例中，可在没有部件2240的情况下实现期望的混合量， 并且消除部件2240可得以增加设备中节省的空间。
163.图17c示出了如本文所述的电子设备的一部分的剖视图，该电子设备 的该部分包括光学部件2311、安装部件2350、电磁辐射发射器2360、2362 和电磁辐射检测器2370。在该示例中，光学部件2311包括芯区域2320， 该芯区域包含具有第一折射率的第一材料。如本文所述，芯区域2320的周 边可被主体材料2330围绕。在该特定示例中，主体材料2330可包括具有 第一折射率的第一材料的芯部分阵列，其中第一材料的芯部分中的每个芯 部分的周边被包覆区域围绕，该包覆区域包含具有低于第一折射率的第二 折射率的第二材料。
164.图17d示出了如本文所述的电子设备的一部分的剖视图，该电子设备 的该部分包括光学部件2411、安装部件2450、电磁辐射发射器2460、2462 和电磁辐射检测器2470。在该示例中，光学部件2411包括芯区域2420， 该芯区域包含具有第一折射率的第一材料。如本文所述，芯区域2420的周 边可被主体材料2430围绕。在该特定示例中，主体材料2430可包含具有 小于第一折射率的第二折射率的材料。在一些示例中，主体材料2430还可 包含其中的吸光颜料。例如，主体材料2430可包括吸光材料，诸如本文所 述的吸光材料中的任一种，包括外部吸收玻璃或陶瓷材料。
165.任何数量或种类的电子设备部件可包括光学部件，如本文所述。用于 形成此类光学部件的过程可包括将这些区域接合、粘结、共成形或熔合在 一起的任何组合，如本文所述。光学部件可包括由具有不同折射率的区域 限定的齐平外表面。下面参考图18a至图18b描述如本文所述的光学部件 的各种示例和用于形成如本文所述的光学部件的过程。
166.图18a示出了用于形成光学部件的方法2300的工艺流程图，如本文所 述。方法2300可包括：在框2310处将具有第一折射率的第一材料与具有 第二折射率的第二材料熔合以形成晶锭，在框2320处移除晶锭的具有期望 尺寸的一部分以形成面板，以及在框2330处任选地对面板执行一个或多个 过程。
167.在框2310处，具有第一折射率的第一材料与具有第二折射率的第二材 料熔合以形成晶锭。在一些示例中，如本文所述，第二折射率可低于第一 折射率。在一些示例中，可按需通过任何期望的过程来熔合材料，包括熔 合拉伸工艺、浇铸过程、烧结过程、压制过程和/或任何其他一个或多个过 程。在一些示例中，第一材料和第二材料的折射率之间的差值可介于0和 0.7之间，例如，约0.2、0.25或0.3。第一材料可包括本文所述的材料中的 任
一种，例如相对于图8a至图9c描述的芯材料中的任一种。类似地，第 二材料可包括本文所述的材料中的任一种，例如相对于图8a至图9c描述 的包覆材料中的任一种。在一些示例中，如相对于图9b所述，在执行框 2320的动作之前，框2310可执行任意次数。
168.在框2320处，移除晶锭的具有期望尺寸的一部分以形成面板。在一些 示例中，可从单个晶锭移除具有期望尺寸的多个部分。可按需通过一个或 多个过程来移除面板，诸如机械加工、切割和/或激光切割。在一些示例中， 面板可被移除并且/或者经受进一步的减材处理，使得该面板可具有基本上 任何期望的周边形状。在一些示例中，可从同一晶锭移除具有不同尺寸和/ 或取向的多个面板。例如，可移除面板，使得第一材料和/或第二材料的某 些区域相对于面板的周边处于期望的位置。
169.在框2330处，可任选地对面板执行一个或多个附加过程。在一些示例 中，此类过程可包括在面板的一个或多个表面上形成一个或多个涂层。例 如，如相对于图10a所述，一个或多个抗反射涂层、抗刮擦涂层或任何其 他期望的涂层。在一些示例中，此类过程可包括化学强化第一材料和/或第 二材料的一个或多个区域。也就是说，面板可经受一个或多个化学过程， 诸如一个或多个离子交换过程。在一些示例中，面板可经受一个或多个热 过程，诸如一个或多个退火过程。
170.在一些示例中，面板可经受陶瓷化过程。也就是说，面板的玻璃材料 可经受可至少部分地晶化材料的过程。因此，在一些示例中，面板可包含 可为成核玻璃的玻璃材料。在一些示例中，对面板执行的过程中的一个或 多个过程可按需改变面板的任何部分的折射率。另外，尽管描述为发生在 形成的面板上，但是框2330处的一个或多个过程可在过程2300期间在任 何时间进行，包括在本文描述的任何框或步骤之前、期间和/或之后。在一 些示例中，框2330可包括在面板的一个或多个期望部分上沉积一种或多种 离子交换介质。在一些示例中，期望的离子交换介质可通过丝网印刷过程 或任何其他期望的沉积过程来沉积。在一些示例中，框2330的离子交换过 程可包括固态和/或液态离子交换过程。下面相对于图18b描述用于形成光 学部件的过程的更多细节。
171.图18b示出了用于形成光学部件的方法2400的工艺流程图，如本文所 述。过程2400可包括：在框2410处将具有第一折射率的第一材料与具有 第二折射率的第二材料熔合以形成光纤，在框2420处将两个或更多个光纤 熔合在一起以形成光纤阵列，在框2430处移除光纤阵列的具有期望尺寸的 一部分以形成面板，以及在框2440处任选地对面板执行一个或多个过程。
172.在框2410处，具有第一折射率的第一材料与具有第二折射率的第二材 料熔合以形成光纤。在一些示例中，材料可通过任何期望的过程熔合，包 括熔合拉伸工艺。在一些示例中，如本文所述，第二折射率可低于第一折 射率。在一些示例中，第一材料和第二材料的折射率之间的差值可介于0 和0.7之间，例如，约0.2、0.25或0.3。第一材料可包括本文所述的材料中 的任一种，例如相对于图8a至图9c描述的芯材料中的任一种。类似地， 第二材料可包括本文所述的材料中的任一种，例如相对于图8a至图9c描 述的包覆材料中的任一种。在一些示例中，框2410可重复任意次数并且可 形成任意数量的光纤。
173.在框2420处，可将在框2410处形成的两个或更多个光纤熔合以形成 如相对于图9b所述的光纤阵列。在一些示例中，光纤可通过任何期望的过 程熔合，包括熔合拉伸工艺。在一些示例中，如相对于图9b所述，在执行 任何其他框的动作之前，框2410可执行任意次
对某些健康数据的收集或获取可能受联邦和/或州法律的管辖，诸如健康保 险流通和责任法案(hipaa)；而其他国家的健康数据可能受到其他法规和政 策的约束并应相应处理。因此，在每个国家应为不同的个人数据类型保持 不同的隐私实践。
180.不管前述情况如何，本公开还设想用户选择性地阻止使用或访问个人 信息数据的示例。即本公开预期可提供硬件元件和/或软件元件，以防止或 阻止对此类个人信息数据的访问。例如，就广告递送服务而言，本发明技 术可被配置为在注册服务期间或之后任何时候允许用户选择“选择加入
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183.如本文所用，术语外部、外面、内部、里面、顶部和底部仅用于参考 目的。部件的外部部分或外面部分可形成部件的外表面的一部分，但可不 一定形成部件的外面表面的整个外部。类似地，部件的内部部分或里面部 分可形成或限定部件的内部部分或里面部分，但也可形成或限定部件的外 部表面或外面表面的一部分。在部件的一些取向中，部件的顶部部分可位 于部件底部部分的上方，但也可根据部件的取向与底部部分成一直线、在 其下方或与底部部分成其他空间关系。
184.本文参考某些具体实施方案和示例描述了各种发明。然而，本领域技 术人员将认识到，在不脱离本文所公开的本发明的范围和实质的情况下， 可以进行多种变型，因为在以下权利要求中阐述的那些发明旨在覆盖本发 明所公开的所有变型形式和修改形式，而不脱离本发明的实质。在说明书 和权利要求中使用的术语“包括”和“具有”应具有与术语“包含”相同 的含义。
185.为了说明的目的，前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的彻 底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体 细节，以便实践所述实施方案。因此，出于例示和描述的目的，呈现了对 本文所述的具体实施方案的前述描述。它们并非旨在是穷举性的或将实施 方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员
而言将显而易 见的是，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可行的。