CN217424567U - 红外检测装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请的红外检测装置及电子设备，包括具有传输腔体的壳体，传输腔体包括第一开口；第一透镜，设于第一开口且与壳体连接；红外传感器，设于所述传输腔体的一端并与第一开口相对设置，红外传感器包括第二透镜和红外传感元件，第一透镜包括第一聚光透镜。通过第一透镜先将待测目标发射的红外线聚焦在第二透镜上，经过聚焦的红外线经过第二透镜传输至位于红外传感器内部的红外传感元件上，位于红外传感器上的第二透镜无需承担主要的聚焦作用，减小了第二透镜的厚度，降低了第二透镜的加工难度，同时，利用第一透镜进行红外光聚焦，第二透镜无需将较为发散的红外线直接传输至感应区面积较小的红外传感元件上，降低了第一透镜和第二透镜的装配难度。

Description

红外检测装置及电子设备

技术领域

本申请涉及红外传感器技术领域，尤其涉及一种红外检测装置及电子设备。

背景技术

红外传感器受限于体积，内部难以安装复杂的光学结构，现有技术中的电子设备为了增加红外线的信号强度以及减少环境光的干扰，一般在电子设备上设置一个位于红外传感器外部的抛物面汇聚器，抛物面汇聚器体积较大，无法部署在可穿戴设备上，不利于电子设备的小型化。

对于无法设置抛物面汇聚器的可穿戴设备以及其他小型的电子设备，一般会在红外传感器上集成光学透镜，用于聚焦红外线及过滤环境光，要实现良好的红外线聚焦和环境光过滤效果，会导致集成在红外传感器上的光学透镜厚度较大，加工难度大。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种红外检测装置及电子设备，以解决现有技术中在红外传感器上集成的光学透镜厚度较大，加工难度大的技术问题。

本申请的技术方案如下，提供一种红外检测装置，包括：

具有传输腔体的壳体，所述传输腔体包括第一开口；

第一透镜，所述第一透镜设于所述第一开口且与所述壳体连接；

以及，红外传感器，所述红外传感器设于所述传输腔体的一端并与所述第一开口相对设置，其中，所述红外传感器包括第二透镜和红外传感元件，所述第二透镜设于所述红外传感器靠近所述第一透镜的一侧；

其中，所述第一透镜包括第一聚光透镜。

可选地，所述第一透镜和第二透镜中的至少一个还包括红外滤光层。

可选地，所述第一聚光透镜包括凸透镜。

可选地，所述第一聚光透镜包括菲涅尔透镜结构。

可选地，所述第一透镜还包括用于承载所述菲涅尔透镜结构的透镜基体，所述透镜基体包括入射面以及与所述入射面相对设置的出射面，所述菲涅尔透镜结构设于所述入射面和所述出射面中的至少一个面。

可选地，所述菲涅尔透镜结构包括从所述第一透镜的中心向所述第一透镜的边缘依次排列的多个透镜体，每个所述透镜体包括与所述透镜基体垂直的第一连接面，以及分别连接所述第一连接面和所述透镜基体的第二连接面。

可选地，所述菲涅尔透镜结构设于所述出射面，所述第一透镜还包括设于所述入射面的红外滤光层。

可选地，所述第二透镜包括第二聚光透镜。

可选地，所述第二聚光透镜包括凸透镜。

可选地，所述第一透镜与所述第二透镜相对设置，所述第二透镜与所述红外传感元件相对设置。

可选地，所述传输腔体还包括与所述第一开口相对设置的第二开口，所述红外传感器设于所述第二开口且与所述壳体连接。

可选地，所述壳体包括主体部、贯穿所述主体部的贯通腔、设于所述贯通腔内壁且围设成所述传输腔体的凸台部。

可选地，所述第一透镜分别与所述贯通腔位于所述第一开口一侧的内壁以及所述凸台部连接，所述红外传感器分别与所述贯通腔位于所述第二开口一侧的内壁以及所述凸台部连接。

可选地，所述第一透镜和所述壳体之间设有防水层。

可选地，所述壳体还包括与所述第一开口相对设置并与所述传输腔体连通的容纳腔，所述红外传感器设于所述容纳腔内。

本申请的另一技术方案如下：提供一种电子设备，包括上述的红外检测装置。

本申请的红外检测装置及电子设备，包括具有传输腔体的壳体，所述传输腔体包括第一开口；第一透镜，所述第一透镜设于所述第一开口且与所述壳体连接；以及，红外传感器，所述红外传感器设于所述传输腔体的一端并与所述第一开口相对设置，其中，所述红外传感器包括第二透镜和红外传感元件，所述第二透镜设于所述红外传感器靠近所述第一透镜的一侧；其中，所述第一透镜包括第一聚光透镜；通过上述方式，第一透镜先将待测目标发射的红外线聚焦在第二透镜上，经过聚焦的红外线经过第二透镜传输至位于红外传感器内部的红外传感元件上，位于红外传感器上的第二透镜无需承担主要的聚焦作用，减小了第二透镜的厚度，降低了第二透镜的加工难度，同时，利用第一透镜进行红外光聚焦，第二透镜无需将较为发散的红外线直接传输至感应区面积较小的红外传感元件上，降低了第一透镜和第二透镜的装配难度。

附图说明

图1为本申请一实施例的红外检测装置的结构示意图；

图2为本申请一实施例的另一红外检测装置的结构示意图；

图3为图2所示红外检测装置中第一透镜的A向视图；

图4为图2所示红外检测装置中红外传感器的结构示意图；

图5为图2所示红外检测装置中壳体的结构示意图；

图6为本申请一实施例的另一红外检测装置的结构示意图；

图7为本申请另一实施例的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本申请作进一步说明。

在下文中，将参考附图来更好地理解本申请的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地，重点在于清楚地说明本申请的部件。此外，在附图中的若干视图中，相同的附图标记指示相对应零件。

本申请实施例提供一种红外检测装置，请参阅图1所示，该红外检测装置100包括具有传输腔体11的壳体10、设于壳体10的第一透镜20、设于壳体10的红外传感器30，其中，传输腔体11包括第一开口11a，第一透镜20设于传输腔体11的第一开口11a且第一透镜20与壳体10连接，红外传感器30设于传输腔体11的一端，并且，红外传感器30与第一开口11a相对设置，红外传感器30包括第二透镜32以及红外传感元件33，第二透镜32设于红外传感器30靠近第一透镜20的一侧。

本实施例的红外检测装置，通过设于红外传感器外的第一透镜承担主要的红外线聚焦作用，位于红外线传感器内的第二透镜无需承担主要的红外线聚焦作用，减小了第二透镜的厚度，降低了第二透镜的加工难度；同时，利用第一透镜进行红外光聚焦，第二透镜无需将较为发散的红外线直接传输至感应区面积较小的红外传感元件上，降低了第一透镜和第二透镜的装配难度。

在一个可选的实施方式中，请继续参阅图1所示，传输腔体11贯穿壳体10设置，传输腔体11包括相对设置的第一开口11a和第二开口11b，第一透镜20设于传输腔体11的第一开口11a且第一透镜20与壳体10连接，红外传感器30设于传输腔体11的第二开口11b且红外传感器30与壳体10连接。在本实施例中，第一透镜20包括第一聚光透镜，待测目标发射的红外线从该红外检测装置100外部射向第一透镜20到达传输腔体11，第一透镜20将红外线聚焦至第二透镜32，红外线经过第二透镜32传输至红外传感元件33。本实施方式将传输腔体11设置为贯通腔，红外传感器30有部分设于壳体10外，有利于红外检测装置的小型化。

作为另一个可选的实施方式，请参阅图6所示，该壳体10还包括与第一开口11a相对设置并与传输腔体11连通的容纳腔11c，该红外传感器30设于该容纳腔11c内。本实施方式中，红外传感器30设于壳体10内部，有利于提高红外检测装置的防水性能。

作为一个可选的实施方式，第二透镜32包括第二聚光透镜。本实施方式的红外检测装置通过第一透镜和第二透镜的双透镜结构，让第一透镜和第二透镜可以分别对红外线进行聚焦，降低了第二透镜的聚焦难度，从而减小了第二透镜的厚度，同时，第一透镜及第二透镜均无需将较为发散的红外线直接聚焦至感应区面积较小的红外传感元件上，降低了第一透镜和第二透镜的装配难度。在本实施方式中，红外传感元件33靠近第二透镜32的一侧设有红外感应区，该红外感应区可以利用热电动势效应(塞贝克效应)吸收入射至红外感应区的红外线，并产生和输出电信号。第一透镜20先将待测目标发射的红外线聚焦至第二透镜32上，第二透镜32将已经过聚焦的红外线进一步聚焦至红外感应区上，通过设置两个可聚焦的透镜，无需红外传感器30中的第二透镜32直接将待测目标发射的较为发散的红外线聚到红外传感元件30的红外感应区，降低了第二透镜32的聚焦难度，也减小了第二透镜32的厚度。同时，第一透镜20及第二透镜32均无需将较为发散的红外线直接聚焦至面积较小的红外感应区上，也降低了第一透镜20和第二透镜32的装配难度。

在一些实施例中，为使待测目标发出的红外能量顺利被红外传感元件32接收到，第一透镜20和第二透镜32相对设置，第二透镜32和红外传感元件33相对设置，其中，第二透镜32和红外传感元件33相对设置可以是指第二透镜32与红外传感元件33的红外感应面相对，如此，待测目标发出的红外能量就可以依次通过设于第一开口11a的第一透镜20、与第一透镜20相对设置的第二透镜32，最后被与第二透镜32相对的红外传感元件33的红外感应面接收到。

在一些实施例中，第一透镜20和第二透镜32中的至少一个包括红外滤光层，该红外滤光层可以将非红外线进行过滤，使红外线透射至红外感应面，红外传感元件33吸收入射至红外感应面的红外光，并产生和输出电信号，通过红外滤光层可以排除非红外光的影响，提升温度测量的准确性。其中，红外滤光层可以为红外滤光透镜，也可以为涂覆在聚焦透镜的上表面或下表面的红外线透射滤光涂层，还可以为镀设于聚光透镜的上表面或下表面的红外透射滤光膜。

作为一个可选的实施方式，可以在第一透镜20中设置红外滤光层，也可以在第二透镜32中设置红外滤光层。

作为另一种可选的实施方式，为了更好的排除非红外光的对测量结果的影响，还可以同时在第一透镜20和第二透镜32中设置红外滤光层。

在一些实施例中，第一透镜20的第一聚焦透镜可以包括凸透镜，以将待测目标发出的红外线聚焦至第二透镜32。

在一些实施例中，为增加红外传感元件33接到的红外线，即增加进光量，第一透镜20的第一聚焦透镜还可以包括菲涅尔透镜结构21。请参阅图2所示，该菲涅尔透镜结构21可以使待测目标发出的红外光尽可能多的入射到红外检测装置100中，并将待测目标出射的红外线进行聚焦，使相对较为发散的红外线汇聚至第二透镜32所在的区域。进一步地，该第一透镜20还包括用于承载该菲涅尔透镜结构21的透镜基体22，该透镜基体22包括入射面22a以及与该入射面22a相对设置的出射面22b，入射面22a靠近待测目标，出射面22b背向待测目标，该菲涅尔透镜结构21可以设于入射面22a和出射面22b中的至少一面，其中，该菲涅尔透镜结构21可以设于出射面22b，该菲涅尔透镜结构21还可以同时设于入射面22a和出射面22b。

下面以该菲涅尔透镜结构21设于出射面22b为例进行详细说明，请参阅图2和图3所示，该菲涅尔透镜结构21包括从该第一透镜20的中心向该第一透镜20的边缘依次排列的多个透镜体21a，每个透镜体21a包括与该透镜基体22垂直的第一连接面211以及分别连接该第一连接面211和透镜基体22的第二连接面212，该第二连接面212为对应透镜体21a的工作面，该第二连接面212将红外线进行折射以使红外线聚焦。

在以上实施例的基础上，在第一透镜20上设置红外滤光层时，该红外滤光层可以设于第一透镜20中入射面22a上，该红外滤光层(图未示)用于将非红外线进行过滤，例如，该红外滤光层(图未示)可以用于过滤环境光，环境光包括可见光。该红外滤光层的具体实现方式参见上述。

第一透镜20的制作材料可以采用玻璃材料、树脂材料或硅材料等光学材料，可选地，第一透镜20的制作材料采用红外透过性良好的光学材料。第一透镜20采用菲涅尔透镜结构21进行红外线聚焦，可以降低第一透镜20的厚度，有利于红外检测装置100小型化。

在一些实施例中，第二透镜32的第二聚光透镜包括凸透镜，第一透镜20和第二透镜32分别承担部分对红外线的聚光作用，第一透镜20及第二透镜32均无需将较为发散的红外线直接聚焦至感应区面积较小的红外传感元件上，有利于第一透镜和第二透镜的加工制作及装配。

在一些实施例中，第一透镜20作为外透镜，第二透镜32作为内透镜，设置第一透镜20的聚光透镜的光学孔径比第二透镜32的的聚光透镜的大，则第一透镜20可以承担主要的聚光作用。第二透镜32的制作材料可以采用硅材料或锗材料，由于第二透镜32无需承担主要的聚光作用，可以降低第二透镜32的轴上厚度，更有利于第二透镜32的加工制作。

在一些实施例中，请继续参阅图1和图2所示，红外传感器30包括具有封装腔体30a的外壳31、设于外壳31靠近第一透镜20一侧的第二透镜32以及安装于该封装腔体30a内的红外传感元件33。红外传感元件33包括至少一个热电堆，热电堆设置在红外传感元件33的红外感应区内，该热电堆用于测量经第二透镜32聚焦后进入封装腔体30a内的红外线(即热通量)在红外传感元件内产生的温差。

在一些实施例中，红外传感器30还包括集成电路芯片(图未示)，集成电路芯片与红外传感元件33电连接，用于将红外传感元件33输出的模拟信号进行模数转换后生成数字信号，使红外传感器30可以直接输出数字信号，方便使用。

请参阅图4所示，外壳31包括基板311和第一外壳312，基板311用于安装红外传感元件33，第一外壳312与基板311共同围设形成封装腔体30a，第二透镜32设于第一外壳312上。其中，第一外壳312设有透光孔，透光孔与红外传感元件30的相对设置，第二透镜32设于透光孔，其中，透光孔与红外传感元件30的相对设置是指透光孔与红外传感元件30的红外感应面相对，第二透镜32可以盖设于透光孔，也可以嵌设于透光孔，在此对设置方式不做限制。

在一些实施例中，基板311设置有连接线路，集成电路芯片和红外传元件33分别电连接于基板311。

本实施例中，基板311可以为电路基板，例如，可以为PCB(Printed CircuitBoard，印刷电路板)，基本311材料可以是树脂基板、塑料基板、陶瓷基板或者其他基板。

在一些实施例中，请参阅图5所示，壳体10包括主体部12、贯穿主体部12设置的贯通腔13、设于贯通腔13内壁且围设成传输腔体11的凸台部14。进一步地，该第一透镜20分别与贯通腔13位于该第一开口11a一侧的内壁以及凸台部14连接，该红外传感器30的外壳31分别与所述贯通腔13位于所述第二开口11b一侧的内壁以及凸台部14连接。

在一些实施例中，第一透镜20和壳体10之间设有防水层(图未示)，以增加红外检测装置100的防水性能。其中，该防水层可以为胶水层，作为一种实施方式，在第一透镜20和壳体10连接后，再在第一透镜20和壳体10的连接处涂覆胶水层。作为另一种实施方式，通过胶水直接粘合第一透镜20和壳体10，以形成防水的胶水层。

在一些实施例中，为进一步增加红外检测装置100的防水性能，红外传感器30和壳体10之间也设有防水层(图未示)，具体设置与上述一致，不再赘述。

本申请实施例还提供一种电子设备，请参阅图7所示，该电子设备200包括红外检测装置100，该红外检测装置100具体参见上述红外检测装置100实施例，在此不进行一一赘述。

本实施例的电子设备采用包括双透镜结构的红外检测装置，第一透镜和第二透镜分别对红外线进行聚焦，保证了红外线的信号强度，无需采用抛物面汇聚器，有利于电子设备的小型化。

在一些实施例中，该电子设备200可以为可穿戴设备或者移动终端，例如，可穿戴设备包括但不限于智能手表、智能手环、智能衣物、智能耳机等等。若该可穿戴设备为智能手表，该红外检测装置100用于检测穿戴者手腕皮肤辐射的红外线。又如，该可穿戴设备可以为TWS(True Wireless Stereo，真无线智能)耳机，该红外检测装置100用于检测穿戴者耳部皮肤辐射的红外线。

在一些实施例中，电子设备200也可以是其他一些具有温度测量功能的电子设备，例如平板电脑、笔记本电脑、人体监测仪等等，在此并不具体限定。

在本实施例中，红外检测装置100可以安装于电子设备上，红外检测装置100的壳体10可以作为电子设备200的外壳的一部分，例如，当电子设备200为智能手表时，壳体10可以作为智能手表的后盖的一部分，或者壳体10可以为智能手表的后盖。

电子设备200还可以包括显示面板和主板，显示面板设置于外壳并露出于外壳外，主板设置于外壳内并与集成电路芯片电连接，可以根据集成电路芯片输出的数字信号直接在显示屏上显示温度值。

以上所述的仅是本申请的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本申请的保护范围。

Claims (16)

1.一种红外检测装置，其特征在于，包括：

具有传输腔体的壳体，所述传输腔体包括第一开口；

第一透镜，所述第一透镜设于所述第一开口且与所述壳体连接；

以及，红外传感器，所述红外传感器设于所述传输腔体的一端并与所述第一开口相对设置，其中，所述红外传感器包括第二透镜和红外传感元件，所述第二透镜设于所述红外传感器靠近所述第一透镜的一侧；

其中，所述第一透镜包括第一聚光透镜。

2.根据权利要求1所述的红外检测装置，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜中的至少一个还包括红外滤光层。

3.根据权利要求2所述的红外检测装置，其特征在于，所述第一聚光透镜包括凸透镜。

4.根据权利要求2所述的红外检测装置，其特征在于，所述第一聚光透镜包括菲涅尔透镜结构。

5.根据权利要求4所述的红外检测装置，其特征在于，所述第一透镜还包括用于承载所述菲涅尔透镜结构的透镜基体，所述透镜基体包括入射面以及与所述入射面相对设置的出射面，所述菲涅尔透镜结构设于所述入射面和所述出射面中的至少一个面。

6.根据权利要求5所述的红外检测装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜结构包括从所述第一透镜的中心向所述第一透镜的边缘依次排列的多个透镜体，每个所述透镜体包括与所述透镜基体垂直的第一连接面，以及分别连接所述第一连接面和所述透镜基体的第二连接面。

7.根据权利要求5所述的红外检测装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜结构设于所述出射面，所述第一透镜还包括设于所述入射面的红外滤光层。

8.根据权利要求1至7任一项所述的红外检测装置，其特征在于，所述第二透镜包括第二聚光透镜。

9.根据权利要求8所述的红外检测装置，其特征在于，所述第二聚光透镜包括凸透镜。

10.根据权利要求1至7任一项所述的红外检测装置，其特征在于，所述第一透镜与所述第二透镜相对设置，所述第二透镜与所述红外传感元件相对设置。

11.根据权利要求1至7任一项所述的红外检测装置，其特征在于，所述传输腔体还包括与所述第一开口相对设置的第二开口，所述红外传感器设于所述第二开口且与所述壳体连接。

12.根据权利要求11所述的红外检测装置，其特征在于，所述壳体包括主体部、贯穿所述主体部的贯通腔、设于所述贯通腔内壁且围设成所述传输腔体的凸台部。

13.根据权利要求12所述的红外检测装置，其特征在于，所述第一透镜分别与所述贯通腔位于所述第一开口一侧的内壁以及所述凸台部连接，所述红外传感器分别与所述贯通腔位于所述第二开口一侧的内壁以及所述凸台部连接。

14.根据权利要求13所述的红外检测装置，其特征在于，所述第一透镜和所述壳体之间设有防水层。

15.根据权利要求1至7任一项所述的红外检测装置，其特征在于，所述壳体还包括与所述第一开口相对设置并与所述传输腔体连通的容纳腔，所述红外传感器设于所述容纳腔内。

16.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至15任一项所述的红外检测装置。

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