CN104251832B - 用于设备的外部件和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于设备的外部件，所述外部件能够作为壳体部分和/或固定部分来固定在所述设备上，其中，在所述外部件上如此构造第一反射面和第二反射面，使得由光学和/或声学的源发射出的至少一个信号能够直接或间接地偏转到光学和/或声学的探测器的至少一个探测器面上，其中，射束路径构造为所述外部件中的空穴或贯通缺口、或者构造为所述外部件的边界面的凹部，所述射束路径具有至少一个开口，通过所述开口能够使至少一种物质转移进入到所述射束路径中，并且借助于所述射束路径的第一端部上的第一反射面能够使所述至少一个信号朝着构造在所述射束路径的第二端部上的第二反射面偏转到所述射束路径中。

Description

用于设备的外部件和设备

技术领域

本发明涉及一种用于设备的外部件。此外，本发明涉及一种设备。

背景技术

在DE 10 2004 044 145 B3中说明了一种用于测定光度的气体传感器的反射模块。该反射模块构造为以红外线源和红外探测器来装备的底部件的覆盖部，其中，测量气体能够扩散进入到借助于反射模块来覆盖的测量体积中。在反射模块上如此构造至少两个反射的内表面，使得由红外线源发射出的红外线能够沿着吸收路段转向到红外探测器上。借助于红外线沿着吸收路段的吸收的研究理应能够求得该测量气体的浓度。

发明内容

本发明提供一种具有权利要求1所述特征的用于设备的外部件和一种具有权利要求9所述特征的设备。

本发明能够实现将用于证明、研究和/或测量至少一种物质的传感器集成到设备(尤其可移动设备)中，而不必为此增大该设备的体积和/或结构空间需求。尤其地，在本发明实现的情况下省去了在设备上的附加的测量体积(在该附加的测量体积的内部探测/研究至少一种物质)的构造。换言之，传统上需要的测量体积能够集成到设备的外部件中，而不必为此增大该外部件的尺寸。由此，在该设备上传统未利用的体积能够用于探测/或研究至少一种物质。

通过本发明能够实现用于探测至少一种待证明和/或待研究的物质的、至少几毫米(尤其几厘米)的测量路段，而不必增大具有用于探测/研究至少一种物质的集成式传感器的设备的体积和/或结构空间需求。由此，尤其能够使移动设备扩展一种这样的传感器，而(基本)不改变该设备的外观。此外换言之，由于轻、细长、便利和/或相对较小地构造该设备来确保了该设备简单的可运输性/可携带性和该设备有吸引力的设计。通过本发明的集成也可以(几乎不)限制用于制造该设备的材料的量。

在有利的实施方式中，能够作为壳体部分固定在所述设备上的外部件成形为完全由至少一种透光材料制成的玻璃罩。由此，所述外部件例如能够构造为下述设备的玻璃罩：智能手机、平板电脑、表、移动电话、显示器、家用设备、娱乐设备、报警设备、测量设备、分析设备或者医疗技术设备。所述外部件也能够用作尤其电动眼镜的眼镜玻璃。由此，能够使用传统上在很多设备中未利用的体积，用于探测/研究至少一种物质。

在另一有利的实施方式中，能够作为固定部分固定在所述设备上的外部件可以是眼镜架、眼镜腿或者腕带。以这种方式也能够轻易实施传感器的集成，用于证明/研究至少一种物质。

优选地，借助于所述第二反射面能够使在第一反射面上反射的至少一个光学和/或声学的信号如此偏转，使得所述至少一个光学和/或声学的信号能够在经过所述射束路径一次之后借助于所述第二反射面或者在经过所述射束路径两次之后借助于所述第一反射面偏转到所述光学和/或声学的探测器的至少一个探测器面上。能够容易实现这两个实施方式。

在另一有利的改进方案中，所述射束路径至少部分地以多孔和/或半透的材料填充。同样地，至少一个开口能够由至少一个多孔和/或半透的膜片覆盖。在这两种情况下能够可靠地确保了：优选至少一种待探测的物质扩散进入到射束路径中，而可靠地防止了污染颗粒进入到至少一个射束路径中。

在另一有利的改进方案中，所述射束路径包括光学和/或声学的波导。所述光学和/或声学的波导优选至少部分地以敏感的接触层来覆盖。由此，能够由于至少一种物质与敏感的接触层接触而改变所述光学和/或声学的波导的光学特性。这也确保了至少一种待探测的物质的可靠的可证明性和/或准确且无错误的浓度测量。

此外，所述射束路径构造为所述外部件的内表面中的凹部，所述射束路径具有至少一个在所述内表面上的开口。所述外部件的这种构型确保了良好地保护射束路径免受污染。

在另一有利的实施方式中，射束路径的侧壁以反射材料涂层。在与合适的反射器的组合中，通过附加的反射来延长测量路段。

在具有这种外部件的设备中也确保了上面实施的优点。

优选地，所述设备包括分析处理装置，所述分析处理装置设计用于，在考虑由所述光学和/或声学的探测器提供的至少一个传感器信号关于射到所述光学和/或声学的探测器的至少一个探测器面上的至少一个光学和/或声学的信号的强度和/或谱分布方面的情况下确定了关于至少一种物质的存在、几率、物理特性和/或化学特性的至少一个信息。由此，所述设备能够轻易装备有适用于证明、研究和/或测量至少一种物质的传感器件。

此外，所述分析处理装置附加地设计用于，在考虑至少一个确定的信息的情况下确定由所述光学和/或声学的源发射出的至少一个光学和/或声学的信号的额定频率分布和/或额定强度并且相应地控制所述光学和/或声学的源。在下面还更准确地探讨所述额定频率分布的特别有利且有启发的确定。

在另一有利的实施方式中，所述分析处理装置附加地设计用于，在附加地考虑光栅的输出信号的情况下确定所述至少一个信息。由此，例如能够可靠地识别由于在所述射束路径中存在异物的原因而使射到至少一个探测器面上的至少一个光学和/或声学的信号的强度的突然下降。所述至少一个光学和/或声学的信号(例如红外线、声学信号)能够通过调制来同样被考虑用于探测异物。如果所述信号完全不到达探测器上，这能够认为该测量路段截止/堵塞。由此，不需要附加的光栅。

在一改进方案中，所述结构附加地使用于颗粒测量。通过所述设备的摆动可能会将颗粒输入至所述射束路径的开口。由此，垂直于射束路径径的探测器也会被考虑用于借助于散射进行光颗粒测量。

所述光学和/或声学的源和所述光学和/或声学的探测器可以布置在所述设备的共同的薄板上。由此，与外部件共同作用的部件也能够节省位置地安装在设备中。

附图说明

下面借助附图解释本发明的其他特征和优点。附图示出：

图1a和1b外部件的第一实施方式的示意性横截面图和示意性俯视图；和

图2外部件的第二实施方式的示意性横截面图。

具体实施方式

图1a和1b示出了外部件的第一实施方式的示意性横截面图和示意性俯视图。

在图1a和图1b中示意性示出的外部件10能够布置在(部分示出的)设备12上。在此，外部件10能够作为设备12的壳体的壳体部分和/或作为用于将设备12固定在体上和/或对象上的固定部分来使用。外部件10如此构造，使得该外部件能够固定在设备12的至少一个其它部件14、例如薄板14(电路板、芯片)上。尤其地，外部件10能够借助于螺纹连接、夹子连接和/或粘接连接来固定在设备12的所述至少一个其它部件14上。对此指出，外部件10的可构造性不局限于外部件10在设备12的所述至少一个其它部件14上的确定的固定类型。

在图1a和1b中条形或者盘形地示出了外部件10。外部件10在其固定在所述至少一个其它部件14上之后具有能够限定为外表面16的边界面，该边界面指离所述至少一个其它部件14。外部件的朝所述至少一个其它部件14定向的其它边界面能够限定为内表面18。然而指出的是，外部件10在图1a和1b中示出的结构可以仅仅为示例性地表示。外部件10例如也能够带形或者螺旋形地构造。

外部件10具有射束路径20，该射束路径构造为外部件10的边界面中(例如外表面16中)的凹部。构造为凹部的射束路径20例如具有底面22，该底面处于这样的体积中：该体积在第一侧上由包括外表面16的第一平面限界并且在(对置的)第二侧上由包括内表面18的第二平面限界。底面22尤其能够平行于至少一个面16和18。

射束路径20具有至少一个开口24，通过该开口能够将至少一个(待确定和/或待研究的)物质转移到射束路径20中。在图1a和1b中的实施方式中，至少一个开口24在外表面16上。然而对此可替代地，射束路径20也能够构造为内表面18中的凹部。在这种情况下，射束路径20具有构造在内表面18上的开口24。

替代于构造为凹部的射束路径20，外部件10也能够具有构造为空穴的射束路径20。在这种情况下，对于射束路径20来说，除了底面20之外还构造有从该底面背离指向的顶面，其中，底面22和顶面24最多被至少一个开口24穿透。底面22和顶面尤其能够由气密材料构成。在这种情况下，射束路径20在外部件10中的位置也通常能够如此限定，使得射束路径20处于由具有面16和18的平面限界的体积中。

外部件10同样能够具有射束路径20，该射束路径构造为贯通缺口(从外表面16到内表面18)。在这种情况下，底面22能够通过所述至少一个其它部件14来实现。

在射束路径20构造为外部件10的外表面16中的凹部、构造为贯通缺口、或者构造为具有至外表面16的开口24的空穴的情况下，射束路径的简单清洗是可能的。与此相对地，能够容易防止射束路径20被污染，其方式是，射束路径20构造为内表面18中的凹部和/或仅在内表面18上构造具有至少一个开口24。

构造为凹部、构造为贯通缺口、或者构造为空穴的射束路径20构造在具有第一反射面26的第一端部上和具有第二反射面28的第二端部上。借助于第一反射面26能够使由(具有固定的外部件10的)设备12的光学和/或声学的源30发射出的至少一个光学和/或声学的信号31朝着第二反射面28偏转到射束路径20中。借助于第二反射面28能够使在第一反射面26上反射的至少一个光学和/或声学的信号31如此偏转，使得该光学和/或声学的信号31能够直接或者间接地偏转到(具有固定的外部件10的)设备12的光学和/或声学的探测器32的至少一个(未示出的)探测器面上。在图1a和1b的实施方式中，光学和/或声学的信号31已经在经过射束路径20一次之后借助于第二反射面28能够偏转到所述光学和/或声学的探测器32的至少一个探测器面上。可选择的方式是，也还能够利用至少一个其它反射部件用于将在第二反射面28上反射的至少一个光学和/或声学的信号31朝着该光学和/或声学的探测器32偏转。下面还探讨对此特别有利的改进方案。

由此，借助于射束路径20的有利的构型，在目前通常未利用的构件中实现了呈空穴、贯通缺口或者凹部形式的测量路段，用于依据物质的吸收和/或排放来探测/研究至少一种物质。因为设备12上的壳体部分和/或固定部分经常相对较大地构造，因此能够容易实现所述测量路段的足够的长度，而不必为此增大设备12的体积和/或结构空间需求。由于所述测量路段的能够容易实现的足够的长度的原因，能够可靠地探测和/或研究至少一种物质，其中，确保了准确的测量结果和小的错误几率。由此，外部件10有利地将用于探测和/或研究至少一种物质的传感器集成到设备12中、尤其集成到移动设备12中。

能够作为壳体部分固定在设备12上的外部件10例如能够成形为(完全)由至少一种透光材料制成的玻璃罩。因为玻璃罩通常相对大地构造，因此在这种情况下除了使用便利的设计之外也能够轻易实现用于可靠地探测和/或研究至少一种物质的、足够长的射束路径20。尤其地，外部件10可以是智能手机、平板电脑、钟表(例如手表)、移动电话、显示器、娱乐设备、家用设备、报警设备、测量设备、分析设备或者医疗技术设备的玻璃罩。同样地，玻璃罩10也可以是(尤其电动眼镜的)眼镜玻璃。

但是，外部件10也能够由透光材料形成。外部件10例如也能够是盖、例如蓄电池盖。

能够作为固定部分固定在设备12上的外部件10例如能够是眼镜架、眼镜腿或腕带。设备12优选构造为移动设备。设备12例如能够是智能手机、平板电脑、钟表(特别手表)、眼镜(优选具有集成的电子器件)、移动电话、显示器、娱乐设备(例如电视机或电动游戏机)、家用设备、报警设备(例如火灾报警器或者煤气报警器)、测量设备、分析设备(特别是燃料分析设备)或者医疗技术设备(例如用于研究体液的分析设备、呼吸气体分析设备或芯片实验室分析设备)。但是，设备12的可构造性不限于在这里列举的实例。

外部件10的体(该体至少部分地包围构造在该体中的射束路径20)能够由至少一种刚性材料形成。然而作为对此替代的是，外部件10的体也能够弹性地构造、例如构造为弹性带。在这两种情况下，射束路径20能够在实施用于制造所述外部件10的注塑方法期间已经构造在该射束路径中。

射束路径20能够沿着平行于所述面16和18中的至少一个延伸的中间纵轴线延伸。在图1a和1b中的实施方式中，第一反射面26和第二反射面28分别以10°至80°之间、尤其25°至65°之间、优选35°至55°之间的倾斜角度相对于中间纵轴线定向。特别的是，第一反射面26和第二反射面28分别能够以45°的倾斜角度相对于中间纵轴线定向。下面还探讨第一反射面26和第二反射面28的另一有利的构型。

另一有利的实施方式设置了具有两个相互正交的倾斜角度的反射器。尤其地，能够使由此产生的反射面成圆形，从而确保了在测量路段20的反射侧壁上的反射，并且由此延长了有效的测量路段。

附加地，设备12能够包括分析处理装置34，该分析处理装置设计用于，在考虑由所述光学和/或声学的探测器32提供的至少一个传感器信号36关于射到该光学和/或声学的探测器32的至少一个探测器面上的至少一个光学和/或声学的信号31的强度和/或谱分布方面的情况下确定关于至少一种物质的存在、至少一种物质的几率(浓度)、至少一种物质的物理特性和/或至少一种物质的化学特性的至少一个信息。借助于至少一种物质与至少一个声学和/或光学的信号31的交互作用，能够可靠地证明所述至少一种物质和/或研究所述至少一种物质的出现几率、所述至少一种物质的至少一个物理特性和/或所述至少一种物质的至少一个化学特性。可选择地，在确定至少一个信息的情况下也能够考虑至少一个提供的比较信号关于由所述光学和/或声学的源30发射出的所述至少一个光学和/或声学的信号31的强度和/或谱分布方面。

所述至少一种待探测和/或研究的物质例如能够是至少一种气体(尤其二氧化碳、一氧化碳、臭氧和/或可燃气体)、至少一种液体(例如燃料)和/或至少一种溶解于液体中(特别在体液中)的物质。所述至少一种物质可以是气态的、液态的、固态的和/或颗粒状。所述至少一种物质例如能够理解为至少一种尤其在射束路径20中待探测的分子和/或高分子。同样，所述至少一种物质也能够理解为处于射束路径20内部的介质。

所述至少一种物质例如能够扩散或者渗透到射束路径20中。所述至少一种物质尤其能够从外部件10的周围环境渗透到射束路径20中(在没有附加的激励的情况下)。但是，所述至少一个开口24也能够如此构造，使得所述至少一种物质能够容易由人员来置入到射束路径20中。

能够提高所述至少一种物质的探测/证明的特性，其方式是，射束路径20至少部分地以多孔和/或半透的材料来填充和/或通过以下方式：所述至少一个开口24以至少一个多孔和/或半透的膜片来覆盖。以这种方式能够尤其保证，优选仅仅所述至少一种待探测/待证明的物质到达射束路径20中，而能够禁止异物(例如湿气)进入到射束路径20中。此外，能够以这种方式防止射束路径20被污染。至少一种填入到射束路径20中的多孔和/或半透的材料特别是能够具有对于至少一种待探测的物质的特别的亲和性。此外，射束路径20也能够具有至少一个(部分)涂层，该涂层给所述至少一种物质带来特别的亲和性。

能够附加地防止由于处于射束路径20之中或者之上的异物的原因而妨碍证明或者测量，其方式是，分析处理装置34设计用于在附加地考虑光栅的输出信号的情况下确定至少一个信息。例如能够如此识别，使得仅仅由于异物(例如指尖和/或清洁布)进入到射束路径中的原因而出现所述射到光学和/或声学的探测器32上的至少一个光学和/或声学的信号31的小的强度。

在有利的实施方式中，分析处理装置34附加地设计用于，在考虑至少一个确定的信息的情况下确定由光学和/或声学的源30发射出的至少一个光学和/或声学的信号31的额定频率分布和/或额定强度并且相应地控制所述光学和/或声学的源30。例如能够在证明所述至少一种物质之后有针对性地提高所述至少一个光学和/或声学的信号31的强度。以这种方式能够在所述一种物质不存在的情况下节省用于测量所述至少一种物质的浓度所需要的能量。此外，能够有针对性地改变所述至少一个光学和/或声学的信号31的频率分布。

在另一有利的实施方式中，能够由控制的光学和/或声学的源30发射出可见光，作为所述至少一个光学和/或声学的信号31，该可见光的颜色作为用于至少一种已证明的物质和/或用于至少一种已探测的物质的浓度的指示器来使用。例如能够借助于绿光来显示确定的良好的室内空气，而在不好的室内空气确定之后借助于控制的源30发射出红光。

光学和/或声学的源30和光学和/或声学的探测器32能够布置在设备12的共同的薄板14中、尤其共同集成地布置在设备12的芯片/壳体中。由此，所述光学和/或声学的源30和所述光学和/或声学的探测器32不必直接布置在外部件10上。此外，所述光学和/或声学的源30和/或所述光学和/或声学的探测器也能够分别包括多个可相互分开布置的构件。因为用于探测所述至少一种物质的测量路段不处于薄板14之上/之内，因此在薄板14(电路板)构型时确保了高的设计自由。在这种情况下，也省去了用于部件30和32在优选位置中的相对彼此布置的校准耗费。

分析处理装置34尤其能够集成到设备12的电子器件中。由此，能够构造具有有利功能性的设备12，用于研究、证明和/或测量所述至少一种物质，而不必在设备12上布置附加的电构件。

图2示出了外部件的第二实施方式的示意性横截面图。

在图2的实施方式中，所述光学和/或声学的源和所述光学和/或声学的探测器集成到单个构件40中。借助于第二反射面28使在第一反射面26上反射的至少一个光学和/或声学的信号31如此偏转，使得所述光学和/或声学的信号31能够在经过射束路径20两次之后借助于第一反射面26偏转到构件40的至少一个探测器面上。由此，用于探测、测量和/或研究所述至少一种待证明和/或待测量的物质的测量路段能够在没有延长所述射束路径20的情况下加倍。因此，在图2中示出的实施方式中，特别适用于到相对较小的外部件10中的集成。

优选地，在这种外部件10中，第二反射面28以90°相对于底面22/中间纵轴线倾斜地定向。第一反射面26例如能够以45°相对于底面22/中间纵轴线倾斜地定向。此外，关于外部件10和设备12的构造方面参阅上面的实施方案。

在有利的改进方案中，反射面26和28也能够可调节/可伸展地构造。为此，例如能够将反射涂层施加到压阻层上。

在另一有利的实施方式中，射束路径20也能够包括光学和/或声学的波导，其中，所述光学和/或声学的波导至少部分地由敏感的接触层覆盖。该敏感的接触层例如可以是气敏层。此外，一旦所述敏感的接触层特定地结合了所述至少一种吸收不好的物质，也能够证明该至少一种吸收不好的物质。

Claims (14)

1.一种用于设备(12)的外部件(10)，所述外部件能够作为壳体部分和/或固定部分固定在所述设备(12)的至少一个其它部件(14)上；

其中，在所述外部件(10)上如此构造第一反射面(26)和第二反射面(28)，使得借助于所述第一反射面(26)能够使由具有固定的所述外部件(10)的设备(12)的光学和/或声学的源(30)发射出的至少一个光学和/或声学的信号(31)偏转到所述第二反射面(28)上，并且借助于所述第二反射面(28)能够使在所述第一反射面(26)上反射的所述至少一个光学和/或声学的信号(31)如此偏转，使得所述至少一个光学和/或声学的信号(31)能够直接或者间接地偏转到具有固定的所述外部件(10)的设备(12)的光学和/或声学的探测器(32)的至少一个探测器面上；

其特征在于，

一射束路径(20)构造为所述外部件(10)的外表面(16)中的凹部，所述射束路径具有至少一个开口(24)，通过所述开口能够使至少一种物质转移到所述射束路径(20)中，

其中，所述第一反射面(26)如此构造在所述射束路径(20)的第一端部上，使得借助于所述第一反射面(26)能够使由所述光学和/或声学的源(30)发射出的至少一个光学和/或声学的信号(31)朝着构造在所述射束路径(20)的第二端部上的第二反射面(28)偏转到所述射束路径(20)中。

2.根据权利要求1所述的外部件(10)，其中，能够作为壳体部分固定在所述设备(12)上的外部件(10)成形为完全由至少一种透光材料制成的玻璃罩。

3.根据权利要求1所述的外部件(10)，其中，能够作为固定部分固定在所述设备(12)上的外部件(10)是眼镜架、眼镜腿或者腕带。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的外部件(10)，其中，借助于所述第二反射面(28)能够使在所述第一反射面(26)上反射的至少一个光学和/或声学的信号(31)如此偏转，使得所述至少一个光学和/或声学的信号(31)能够在经过所述射束路径(20)一次之后借助于所述第二反射面(28)、或者在经过所述射束路径(20)两次之后借助于所述第一反射面(26)偏转到所述光学和/或声学的探测器(32)的至少一个探测器面上。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的外部件(10)，其中，所述射束路径(20)至少部分地以多孔的材料填充。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的外部件(10)，其中，所述至少一个开口(24)由至少一个多孔的膜片覆盖。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的外部件(10)，其中，所述射束路径(20)包括光学和/或声学的波导，所述波导至少部分地以敏感的接触层覆盖。

8.根据权利要求5所述的外部件(10)，其中，所述多孔的材料是半透的。

9.根据权利要求6所述的外部件(10)，其中，所述至少一个多孔的膜片是半透的膜片。

10.一种具有根据权利要求1至9中任一项所述的外部件(10)的设备(12)。

11.根据权利要求10所述的设备(12)，其中，所述设备(12)包括分析处理装置(34)，所述分析处理装置设计用于，在考虑由所述光学和/或声学的探测器(32)提供的关于射到所述光学和/或声学的探测器(32)的至少一个探测器面上的所述至少一个光学和/或声学的信号(31)的强度和/或谱分布方面的至少一个传感器信号(36)的情况下确定关于至少一种物质的存在、浓度、物理特性和/或化学特性方面的至少一个信息。

12.根据权利要求11所述的设备(12)，其中，所述分析处理装置(34)附加地设计用于，在考虑已确定的所述至少一个信息的情况下确定由所述光学和/或声学的源(30)发射出的至少一个光学和/或声学的信号(31)的额定频率分布和/或额定强度并且相应地控制所述光学和/或声学的源(30)。

13.根据权利要求11或12所述的设备(12)，其中，所述分析处理装置(34)附加地设计用于，在附加地考虑一光栅的输出信号的情况下确定所述至少一个信息。

14.根据权利要求10至12中任一项所述的设备(12)，其中，所述光学和/或声学的源(30)和所述光学和/或声学的探测器(32)布置在所述设备(12)的一个公共的板上。