TW201931319A - 用於偵測緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置以及方法 - Google Patents

用於偵測緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置以及方法 Download PDF

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Abstract

一種用於光學偵測煙霧之裝置及其實施方式。揭露用於偵測存在於小型且持久之煙霧偵測器中煙霧的裝置與方法。具體地，本發明示出如何於煙霧偵測器周圍構建非常緊密之外殼，同時將來自外殼結構的反射保持於極低值，同時滿足快速反應煙霧以及防止環境光的所有其他周邊需求。此可於抗灰塵負面影響之裝置中可靠達成極小量之煙霧微粒光散射測量值。尤其是，揭露了幾何光學元件，例如帽體與光學偏轉元件。

Description

緊密型光學煙霧偵測器系統及其裝置
本文係關於煙霧偵測，更具體而言，本文描述與緊密且堅固之偵測器內之對煙霧之光學識別相關之裝置與技術。
煙霧偵測器係為一種感測煙霧之裝置，一般作為火災之指示器。商業安全裝置向火警控制面板發出訊號，作為火警系統之一部分，而家用煙霧偵測器，亦稱為煙霧警報器，一般自偵測器本身發出區域可聽見或視覺警報。
煙霧偵測器安裝於塑料外殼中，一般形狀像直徑約150毫米（6英寸）與厚度25毫米（1英寸）之圓盤，但形狀與尺寸各不相同。可藉由光學（光電）或物理過程（電離）偵測煙霧，偵測器可利用上述方法之一者或兩者。敏感之警報可用於偵測並藉以遏止於禁止吸煙之區域吸煙。大型商業、工業與住宅建築中的煙霧偵測器通常由中央火警系統供電，而該系統由具有備用電池之建築電源供電。
家用煙霧偵測器範圍從由電池供電之個別裝置至具有備用電池之互連且由市電供電的數個裝置；利用該等互連之裝置，若任何裝置偵測到煙霧，即使家用電源斷電皆會觸發警報。光學煙霧偵測器尺寸往往較大。因此，90％家用煙霧偵測器採用電離技術。
電離煙霧警報器一般對火焰型火災較敏感，而光電煙霧警報器一般對長時間悶燒之火災（稱為「悶燒型火災」）較有反應。對於各類型的煙霧警報器，其提供之優點對於某些火災情況下之生命安全可能為至關重要。無論白天或黑夜，家庭致命火災皆包括大量悶燒型火災與大量火焰型火災。人們無法預測家中可能發生的火災類型或何時會發生火災。任何可接受之煙霧警報技術，必須對兩種類型之火災皆可受用，以便於白天或夜晚之任何時候且無論使用者睡著或清醒時皆提供火災早期警報。
電離煙霧之偵測器利用放射性同位素以電離空氣，一般係鋂-241；偵測到由煙霧引起之差異並產生警報。煙霧偵測器具有二個電離腔室，其一對空氣開放，另一者為不允許粒子進入之參考室。放射源將α粒子發射至二腔室中，使某些空氣分子電離。
腔室中之電極對之間存在電位差（電壓）； 離子上之電荷允許電流流動。二腔室中之電流應相同，因為它們受到氣壓、溫度及來源老化之同等影響。若任何煙霧微粒進入開放腔室，某些離子將附著於微粒上而無法用於攜帶該腔室中之電流。電子電路偵測到開放腔室與密閉腔室間已形成電流差異，並發出警報聲。
光電或光學煙霧偵測器包含紅外線、可見光或紫外光（一般為白熾燈泡或發光二極體）、透鏡與光電接收器（一般為光電二極體）。於點式型態偵測器中，所有該等元件皆設置於腔室內，於其中可能含有來自附近火焰之煙霧的空氣流動。於例如中庭與禮堂等大型開放區域，利用光束或投射光束煙霧偵測器代替裝置內的腔室：壁掛式裝置發射紅外或紫外光束，由一單獨之裝置接收與處理，或藉由反射器反射回接收器。
於某些類型中，特別為光束類型者，由光源發射之光穿過經檢測之空氣並到達光感測器。所接收光之強度將由於煙霧、空氣中灰塵或其他物質吸收而降低；電路偵測光強度，並於其可能因為煙霧而低於一指定的閾值時產生警報。於其他類型中，一般為腔室類型，光線非經指向感測器，其於缺少微粒之情況下不會被照射。若腔室內之空氣含有微粒（煙霧或灰塵），則光線將散射，其中某些光將到達感測器，因此觸發警報。
如上所述，電離偵測器對火災之火焰階段比光學偵測器更敏感，而光學偵測器於早期悶燒階段對火災較敏感。消防安全專家與國家消防局建議安裝所謂的組合警報器，該等警報器可偵測熱能與煙霧，或同時利用電離與光電過程。可於單一設備中包括兩種技術之組合警報器，其中某些甚至包括一氧化碳偵測能力。
不幸地，光學煙霧偵測器之尺寸與/或占地面積使其等不適用於絕大多數家庭以及大部分商業用途。本發明人已識別出該等缺點並了解需要更緊密、堅固之光學煙霧偵測器系統。亦即一種光學煙霧探偵測器，其體積夠小，可普遍使用，同時又足夠堅固，可長時間保持敏銳狀態。
該概述旨在提供本專利申請主題之概述。其目的非提供對本發明之排他性或詳盡之解釋。透過將該等系統與本申請的其餘部分中參考附圖所闡述的本發明的一些方面進行比較，傳統和傳統方法的進一步限制和缺點對於本領域技術人員將得顯而易見。
一種用於光學偵測煙霧之裝置及其實施方式。揭露用於偵測存在於小型且持久之煙霧偵測器中煙霧的裝置與方法。具體地，本發明示出如何於煙霧偵測器周圍構建非常緊密之外殼，同時將來自外殼結構的反射保持於極低值，同時滿足快速反應煙霧以及防止環境光的所有其他周邊需求。此允許非常小的煙霧微粒的光散射測量於抗灰塵負面影響之裝置中係為可靠。尤其是揭露了幾何光學元件，例如帽體與光學偏轉元件。
根據一層面，本發明為一種利用本文所述之光學分析技術識別煙霧之裝置。具體地，該裝置設置於光學煙霧偵測器中並於其中執行識別。
根據該裝置之另一層面，光穿透過空氣，其經煙霧微粒散射。
根據另一層面，散射光入射於一或多個偵測器上，各偵測器相對於作為光傳送來源之光源以不同距離設置。
根據另一層面，經偵測之光的比率用於確定煙霧之存在。
根據又一層面，該裝置係利用邏輯，該邏輯於執行時進行接收光資訊與進行煙霧判定之步驟。
根據本發明另一層面，該裝置進一步包含實質上經設置於與該第一光源正交處之一帽體。
根據本發明另一層面，該帽體至少部分之形狀實質上類似於圓錐截面。
根據本發明另一層面，圓錐截面之帽體至少部分為拋物線。
根據本發明另一層面，圓錐截面之帽體至少部分為橢圓。
根據本發明另一層面，該裝置進一步包含一第一發光二極體，其具有以第一波長λ1 為中心之一光譜強度。
根據本發明另一層面，該裝置進一步包含一光學偏轉元件陣列，其實質上圍繞帽體外徑經設置成圓形。
根據本發明另一層面，該裝置進一步包含一抗反射塗層，其經設置於帽體與光學偏轉元件陣列之至少一者。
根據本發明另一層面，該塗層係以第一波長λ1 為中心。
根據本發明另一層面，該裝置進一步包含一基板，其中帽體經機械性連結該基板。
根據本發明另一層面，該光學偏轉元件陣列實質上為翼型。
根據另一層面，本發明包含與至少一光電偵測器電性連通之類比前端。
根據本發明又另一層面，利用一或多個光源，各光源具有以不同頻率為中心之波長。
根據本發明又另一層面，各波長有助於判定煙霧之存在。
根據本發明又另一層面，多個衰減性元件圍繞偵測器腔體之中心。
根據本發明又另一層面，多個衰減性元件基本上經配置為圓柱體。
根據本發明又另一層面，多個衰減性元件基本上經配置為類似於散熱鰭片之翼狀特徵。
根據本發明又另一層面，多個衰減性元件基本上經實質配置為具有接近家用灰塵之折射率。
根據本發明又另一層面，多個衰減性元件亦具有衰減之複數阻抗的虛部。此不僅用於減輕反射（阻抗匹配），且減輕了從環境光線吸收將提供煙霧偵測器偽陽性值之功率（衰減介質）。
根據本發明又另一層面，緊密型煙霧偵測器可由單一類比前端（AFE）構成。
根據本發明又另一層面，緊密型煙霧偵測器與單一類比前端（AFE）可由基板上之多個晶粒製造。
根據本發明又另一層面，緊密型煙霧偵測器可利用一或多個濾光器。
根據本發明又另一層面，緊密型煙霧偵測器可利用一或多個濾光器。具體地，濾光器可包括吸收濾光器與/或干涉或分光濾鏡。
附圖示出示例性煙霧偵測器電路與配置。該等電路之變化，例如改變電路位置、增加或從電路中移除某些元件，皆涵蓋於本發明範圍內。所示煙霧偵測器、配置及相配之裝置旨在與詳細描述中之支持點互補。
本文係關於煙霧偵測，更具體而言，本文描述與緊密且堅固之偵測器內光學識別煙霧相關之裝置與技術。
以下描述和附圖詳細闡述了本文之某些說明性實施例，其指示可執行本文之各種原理的若干示例性方式。然而，說明性示例並非窮舉本文之許多可能實施例。於適用之附圖之前述過程中闡述了本文之其他目的、優點及新穎特徵。
火災可能以各種方式發生。兩種最常見的火災形式為緩慢之悶燒型火災與快速之火焰型火災。悶燒型火災是一種緩慢、低溫、無焰之燃燒形式。該等火災緩慢發展並產生大量煙霧，該等煙霧易於經光學煙霧偵測器探測。通常藉由例如香煙或電性短路之類之弱熱源於軟墊家具上引發悶燒型火災。
快速火焰型火災發展迅速，通常會產生黑煙與有毒煙霧，並且幾乎無時間逃生。於悶燒（通常600℃）期間釋放之特徵溫度與熱能與快速火焰型火災（通常1500℃）中之特徵溫度與熱量相比之下較低。快速火焰型火災之傳播速度通常比悶燒型火災快十倍。然而，悶燒型火災會釋放出大量有毒氣體，如一氧化碳。該等氣體極易燃，隨後可於氣相中點燃，從而引發轉變為火焰燃燒。
傳統上已經提出並實施用於藉由煙霧微粒偵測散射光以偵測煙霧的煙霧偵測器。此煙霧偵測器係如下偵測火災。煙霧偵測器具有用於儲存光發射器與光偵測器的暗室。從光發射器發射之光經流入暗室之煙霧微粒散射後，從而產生散射光。光偵測器可接收散射光。
與電離型煙霧警報器相比，光學型煙霧警報器具有若干系統性和操作性缺點。近年來，已提出了包括用於抑制雜訊光（從光發射器發射的光，經由暗室的內壁反射後所產生的光）到達光偵測器之光阱的煙霧偵測器。
通常存在兩種類型之雜訊光，一者係由從光發射器所發射之光受到附近表面引起之非期望反射，另一者係洩漏至煙霧室中之其他環境光。該二種光皆須避免，因為光偵測器無法確定光係由反射或散射或由周圍環境所引起。當採用該煙霧偵測器時，必須設計光學與電氣系統以避免雜訊光之誤觸。本文之發明者已認知到如何於減小尺寸、成本以及增加美感同時於改進此二者。
然而，於此種煙霧偵測器中，光阱經設置於光發射器與光偵測器前方。因此，從光發射器發射之光在平行於包括光發射器之光軸以及光偵測器之光軸的虛擬平面的方向上受到反射。因此，由於雜訊光容易入射至光偵測區域，因此仍極可能發生假警報。
某些煙霧偵測器採用迷宮式結構以阻止光進入暗室。由於從光發射器發射之光經構成迷宮結構之壁構件的邊緣部分反射，因此產生無法經光阱充分衰減之光量的不規則雜訊光。因此，雜訊光可能進入光偵測區域而引起假警報。
此外，於該等類型之煙霧偵測器中，必須設置複數個光阱，並且必須於暗室內之迷宮結構內部設置一光阱。因此，任一情況皆需大空間以設置光阱，導致煙霧偵測器之小型化面臨困難。而且某些煙霧偵測器除了光阱外亦包括例如透鏡之類的另一元件，因此可能增加製造煙霧偵測器之成本。此外，光阱與/或透鏡可能抑制煙霧流入暗室。
除了更大的佔據面積外，相對於電離警報，光學偵測設備於其作用過程中面臨驗證之問題。利用紅外線發射器LED與電離型煙霧警報器的光學煙霧警報器兩者係用於偵測兩種類型之火災，並且依賴流過其等之環境空氣流。於某些裝置中（如於至少一前述實施例中），係利用風扇以促進空氣流過其等。然而，灰塵與微粒物質將聚集並污染其等之某些裝置元件。此等表面於各方向上變得更具反射性，使得落於此等表面上之任何光線可能以類似煙霧之方式經散射至光偵測器中。
再者，於某些情況下，光學偵測系統優於電離型系統。例如，光學系統可較佳地偵測悶燒型火災。此外，電離警報之缺點在於，由於其等於其感測器中含有放射性同位素，因此受制於與其製造及處置相關之規定。該等法規取決於各國，但可能給製造商帶來相當大之負擔。
光學煙霧偵測器往往是大而昂貴之裝置，並且會因汙染而老化，因而產生偽陽值。本文之發明者已認知到需要更堅固之光學煙霧偵測器，其尺寸與普遍存在的家用電離單元的大小有關，並且對灰塵其他微粒污染之威脅相對不敏感。此外，腔室內的光學表面本身對此具有重要性。
圖1示出根據本文提供之某些實施例的示例性光學煙霧偵測器邊界面之側視圖。煙霧偵測器帽體100包含下邊界110、圓形側壁130、上邊界120、軸心160及幾何表面140150。
須注意，圖1描繪煙霧偵測器帽體100之側視圖，其以俯視角度觀之係呈圓形。因此，嚴格說來，幾何表面140、150係為相同表面。然而，以闡明光子165、175為目的，其等係經不同標記。此稍後將於本文中更詳細地討論。
於一或多個實施例中，煙霧偵測器帽體100用於反射與/或吸收光，使得煙霧偵測器室中之光極大程度地從微粒（例如煙霧等）散射，並返回到煙霧偵測器系統中。此也稍後將於本文中更詳細地討論。下邊界110可表示為印刷電路板（PCB）或晶圓晶粒。出於討論目的，來自一或多個發光裝置之光從該表面方向發射。
圓形側壁130包含實質上呈圓柱形之邊界，該邊界使環境光留置於外或防止存在於腔室中之光將不會經重新導向回至下邊界110。同樣，此假設將於後描述。上邊界120表示煙霧偵測器帽體100之頂部。假設煙霧偵測器帽體於徑向方向上未實質改變，則軸心160係用於表示其中心。
操作上，於某些實施例中，光線（光子165、175）從發光裝置發射，其向上傳播通過煙霧偵測器室。光線入射於煙霧微粒（未示出）上，因此受散射。經散射光線向下朝著下邊界表面向一或多個光偵測器傳播。除散射光外，光偵測器亦接收來自背景之標稱光線。
於至少一實施例中，幾何表面150、140用於將從下邊界110發射之光反射遠離下邊界110。即，未被微粒物質散射之光應減輕以使訊噪比（SnR）達最大值。例如，於本實施例中，幾何表面150、140具有拋物線（嚴格來說為一3-d拋物面）形狀。如此，根據拋物線焦點，由下邊界110所發射之光將大部分係以實質上正交之方向進行反射。
例如，光線/光子165係入射於幾何形狀150上。因其入射於幾何形狀150上之方向與角度，光線光子165經反射遠離下邊界110，以光線/光子170來表示之。同樣地，光線/光子175係入射於幾何形狀140上。因其入射於幾何形狀140上之方向與角度，光線光子175經反射遠離下邊界110，以光線/光子180來表示之。
預定閾值、背景減法與其他操作參數稍後將於本文中更詳細地討論，本領域技術人員將理解該等參數。
圖2描繪根據本發明之一或多個實施例之示例性光學煙霧偵測器200操作範例俯視圖。光學煙霧偵測器200包含發光二極體（LED）230、光學腔室210、偵測器蓋220、殼體模280、光電二極體/轉換器250及光學偏轉鰭片290。
於至少一實施例中，LED 260係為現成綠色（495nm至570nm）發光二極體。然而，任何適當、緊密型光產生裝置皆涵蓋於本文範圍內，無論為干涉型、白熾型甚至為熱黑體輻射皆同。
於某些實施例中，殼體模290為一基板，其提供用於將偵測器蓋220與光學腔室210附接至其上之結構。一般而言，光學煙霧偵測器的目的為允許來自周圍空氣/環境之煙霧進入，同時拒絕從相同來源散發出之環境光。一般而言，偵測器蓋220與光學腔室210試圖用於這些目的。
即，偵測器蓋220具有用於氣體/煙霧通道之二端口（例如，入口與出口），而光學腔室210實質上圍繞偵測器內部，防止大多數環境光進入。根據本發明之某些實施例，偵測器蓋220與光學腔室210由不透明聚合物與/或衰減性材料製成，其厚度遠大於平均皮膚深度（skin depth）。高導電率（鏡面）或任何其他合適的材料，例如金屬、半金屬、複合材料，皆為本案所涵蓋範圍內。
光偵測器250為光或其他電磁能量的感測器。光偵測器250具有將光子轉換成電流的p-n接面。經吸收之光子在空乏區中形成電子-電洞對，其用於偵測所接收光之強度。於某些實施例中，光偵測器250為光電二極體或光電晶體。然而，任何光偵測方法，例如崩潰、光電倍增管等，皆涵蓋於本文範圍內。
於操作中，光240自LED 260發射。如本領域技術人員可理解，某些光240係自煙霧微粒270散射。散射光260可再散射或導向光偵測器250，因而由光偵測器250所偵測。未經煙霧微粒270散射之光240受阻擋元件所阻擋以防止對光偵測器250之直接照射，或入射到光學偏轉鰭片290且由其再導向。光學偏轉鰭片290通常具有黑色無光飾面，其目的係將光再導入至其他光學偏轉鰭片290。
圖3描繪根據本文提供的某些實施例之形成示例性光學煙霧偵測裝置300元件的俯視圖。於一或多個實施例中，基板310包含類比前端（AFE）、光偵測器及光源，稍後將在本文中更詳細地討論。
於某些實施例中，光隔離結構腔室柱320由可將光吸收至其主體內之材料所製成。此外，該等元件係為光滑並具有鏡面般之飾面，而非無光飾面。本體吸收材料係指可吸收深度＞10之光波長。因此，折射率之實部可維持於極接近於非吸收性材料。
於某些實施例中，光隔離結構腔室柱320包含聚合物或玻璃。大多數塑料和玻璃之折射率接近1.45-1.6。此可從菲涅耳方程產生反射率R~3%，光滑表面以鏡面方式反射光，如下所示：
其中，
且
因此，大部分之光入射經吸收在光隔離結構腔室柱之材料內，即便係受反射之部分，亦甚少受到反向散射。
圖4A示出根據本文提供之某些實施例的關於操作中光學煙霧偵測裝置400之現有技術缺點。鑑於煙霧偵測器預計使用持續10年或更長時間，本文目的係為提供一種堅固、耐用之光學煙霧偵測器。
鑑於整個煙霧偵測器中之恆定空氣通量，通常知識者將理解昏暗積聚的衰弱特性，其將參照圖4A和4B詳細討論。灰塵微粒420吸附至光隔離結構腔室柱410。入射光線430可來自環境光、背景光或來自煙霧偵測器之內部光源。出於說明目的，本描述為清楚起見而簡化。即，我們假設光線430完全傳遞至灰塵微粒420中。
入射光線430經傳遞至灰塵微粒420中成為光線440。當光線440入射至光隔離結構腔室柱410上時，其能量（或向量幅度）根據用於透射與反射之菲涅耳方程式分解。此係由於灰塵與光隔離結構腔室柱410之間之阻抗不匹配。因此，光線450經反射，且光線460經傳遞至光隔離結構腔室柱410中。此外，本文之發明人指出，如果於光隔離結構腔室柱410上利用例如無光澤之粗糙表面，光仍然會受到散射，此亦於圖4A中示出。
圖4B示出根據本文提供之某些實施例，關於操作中的光學煙霧偵測裝置及由示例性光學煙霧偵測器400所包含元件之前述現有技術缺點之克服手段。灰塵微粒420吸附至光隔離結構腔室柱410。入射光線430可來自環境光、背景光或來自煙霧偵測器之內部光源。同樣，出於說明目的，本描述表示為了清楚起見而簡化。即，我們假設光線430完全傳遞至灰塵微粒420中。
入射光線430經透射至灰塵微粒420中成為光線440。當光線440入射於光隔離結構腔室列410上時，其能量（或向量幅度）通常根據用於透射與反射之菲涅耳方程式分解。然而，於本文之一或多個實施例中，光隔離結構腔室柱410之複阻抗（或折射率）的實部與普通灰塵420匹配。因此，光線440幾乎完整傳輸至光隔離結構腔室柱410中。大多數灰塵微粒之折射率落於1.35與1.55之間，而大多數塑料與玻璃之折射率落於1.45至1.55之間。
於一或多個實施例中，光隔離結構腔室柱410之複阻抗虛部經選擇，使該材料之衰減性極高，因而使穿透深度落於數十個波長之量級。若穿透深度較短，則阻抗失配變大，並且基板同樣會開始反射光線440。若吸收深度太大，則需要厚元件以吸收光並因而增加腔室之整體尺寸。此係於圖4B中之衰減光波470中舉例說明。此外，於優選實施例中，本文發明人於光隔離結構腔室柱410表面上呈現光滑鏡面之飾面。
圖5描繪根據本文提供之某些實施例的由示例性光學煙霧偵測裝置500包含之光學偵測晶粒之俯視透視圖。光學煙霧偵測裝置500包含基板590、發光二極體（LED）560與565、LED蓋520、類比前端（AFE）540、光偵測器（PD1）550、光偵測器（PD2）530、光偵測器蓋570，PD接腳-輸出575，AFE接腳-輸出585。
基板590為由矽晶片（SoC）製程所製造出之晶粒，其於本領域中係為已知，然而任何合適之支撐結構皆涵蓋於本文範圍內。例如，基板590可由任何金屬、半金屬、半導體、混合物/化合物或聚合物製成，並須謹慎確保AFE 540不會短路。
光阻擋元件沿著上基板590之周邊延伸。其等之功能為阻擋環境光被光偵測器530、550接收。因此，根據本發明之某些實施例，環境光阻擋元件由不透明聚合物與/或衰減性材料製成，其衰減性材料厚度遠大於平均皮膚深度。高導電率（經反射者）亦涵蓋於本文範圍內。
同樣地，光隔離器橫穿LED 560、565側與裝置之光偵測器530、550側之間的整體跨度，此稍後將於本文中更詳細地解釋。光隔離器之功能為阻止LED 560、565的光由光偵測器530、550直接接收。因此，根據本發明某些實施例，光隔離器由不透明聚合物與/或衰減性材料製成，其厚度遠大於平均皮膚深度。高導電率（鏡面）亦涵蓋於本文範圍內，然而，此非優選實施例，稍後本文將清楚介紹優選實施例。
光偵測器蓋570與LED蓋520分別為光偵測器530、550與LED 560、565之透明聚合物保護殼。於其他實施例中，光偵測器蓋570與LED蓋係為結晶體（玻璃、派熱斯等），但其他合適者皆可使用。
於一或多個實施例中，LED 560、565為現成的紅色與近紅外（450nm-1400nm）發光二極體。然而，任何顏色之任何合適的、緊密的光產生裝置皆涵蓋於本文範圍內。於LED 560、565發射不同波長之某些實施例中，可修改光偵測器（PD1）550與光偵測器（PD2）530以適應其偵測。例如，光偵測器（PD1）550與光偵測器（PD2）530之一半可以不同濾光器覆蓋。
特別是光偵測器（PD1）550與光偵測器（PD2）530可至少部分地以分光濾鏡覆蓋。分光濾鏡、薄膜濾鏡或干涉濾鏡為一種非常精確之濾鏡，其用於選擇性傳遞具有小範圍顏色之光，同時反射其他顏色。相比之下，分光鏡與分光反射鏡傾向於以其等反射之光的顏色為特徵，而非其等通過之顏色。
雖然在本實施例中使用分光濾鏡，但其他光學濾鏡亦涵蓋於本發明的範圍內，例如干涉、吸收、繞射、光柵、法布里-珀羅等。干涉濾鏡係由具有不同折射率之多個薄介電材料層所組成。亦可能有金屬層。於其最廣泛之含義中，干涉濾鏡亦包括可經實現為可調諧干涉濾鏡之標準具。干涉濾鏡由於在薄膜邊界處之入射波與反射波間發生之干涉效應而具有波長選擇性。
於其他實施例中，係實現有多個偵測器，例如，針對波長而至少具有兩個，使得多個偵測器中之各對皆針對特定波長。例如，對於特定λ，各發光二極體至少有二個偵測器（PD1、PD2）。
類比前端540（AFE）為一組類比訊號調節電路，其利用敏感型類比放大器、運算放大器、濾鏡及專用積體電路，根據需要與感測器連接至類比數位轉換器與/或微控制器。
AFE 540透過PD接腳-輸出575與光偵測器530、550電連通。PD接腳-輸出575透過走線與光偵測器530、550電連通。於該實施例中，光偵測器530、550與AFE 540經封裝為具有經焊接之接腳輸出之晶粒。然而，於其他實施例中，其等係經整合於於晶圓等級，透過走線與晶片垂直互連（VIA）或透過矽晶VIA（TSV）進行連通。
於某些實施例中，AFE接腳-輸出585與脈搏血氧計100電連通。於其他實施例中，AFE接腳-輸出585可以與微控制器單元（MCU）、現場可程式化邏輯閘陣列（FPGA）、匯流排或其他電腦平台，例如Arduino或Raspberry Pi等電連通，其所有皆涵蓋於本文範圍內。
圖6描繪根據本文提供之某些實施例，示例性光學煙霧偵測裝置所包含之一光學偵測晶粒600之側視圖。光學偵測晶粒600包括環境光阻擋元件610、光隔離器680、基板690、發光二極體（LED）660、LED蓋620、類比前端（AFE）640、光偵測器（PD1）650、光偵測器（PD2）630與光偵測器蓋670。
於一或多個實施例中，基板690為由本領域已知的矽晶片（SoC）製程製造之晶粒，然而任何合適的支撐結構皆涵蓋於本文範圍內。例如，基板690可由任何金屬、半金屬、半導體、混合物/化合物或聚合物製成，並須謹慎確保AFE 640不會短路。
環境光阻擋元件610沿著上基板690之周邊延伸。其等之功能為阻擋環境光被光偵測器630、650接收。因此根據本發明之某些實施例，環境光阻擋元件610由不透明聚合物與/或衰減性材料製成，其厚度遠大於平均皮膚深度。高導電率（經反射者）亦涵蓋於本文範圍內。
同樣地，光隔離器680橫穿LED 660側與裝置之光偵測器630、650側之間的整體跨度，此稍後將於本文中更詳細地解釋。光隔離器680之功能為阻止LED 660光被光偵測器630、650直接接收。因此，根據本發明某些實施例，光隔離器680由不透明聚合物與/或衰減性材料製成，其厚度遠大於平均皮膚深度。高導電率（經反射者）亦涵蓋於本文範圍內，然而，此非優選實施例，稍後本文將清楚介紹優選實施例。
於一或多個實施例中，LED 660為現成的綠色（495nm至570nm）發光二極體。然而，任何顏色之任何合適的、緊密的光產生裝置皆涵蓋於本文範圍內，不論干涉型、白熾型，甚至是熱黑體輻射等皆同。LED蓋630為LED 260之透明聚合物保護殼。於其他實施例中，LED蓋630係為結晶體（玻璃、派熱克斯等），但任何合適者皆可使用。雖然半透明與/或衰減性材料可於本文範圍內使用，但該等非優選的實施方案，此稍後將於本文中更顯著說明。
光偵測器650、630（分別為PD1、PD2）為光或其他電磁能之感測器。光偵測器630、650具有將光子轉換成電流之p-n接面。該經吸收之光子於空乏區中形成電子-電洞對，用於偵測經接收光的強度。於某些實施例中，光偵測器650、630為光電二極體或光電晶體。然而，任何光偵測方法，例如雪崩式、光電倍增管等，皆涵蓋於本發明的範圍內。
類比前端640（AFE或類比前端控制器AFEC）為一組類比訊號調節電路，其利用敏感型類比放大器，通常為運算放大器、濾鏡、有時為用於感測器、無線電接收器及其他電路之專用積體電路，以提供可配置且有彈性之電子功能區塊，其係將各種感測器連接至天線、類比數位轉換器或於某些情況下連接至微控制器時所需要者。AFE 640與光偵測器650、630及光學煙霧偵測器電連通。
光偵測器蓋670為PD1與PD2之透明聚合物保護殼。於其他實施例中，光偵測器蓋670係為結晶體（玻璃、派熱克斯等），但任何合適者皆可使用。半透明與/或衰減性材料可於本文範圍內使用。
圖7根據本文之某些實施例，以圖形方式示出操作中之示例性光學煙霧偵測裝置700之等距視圖。本文之發明人已建構一最小之煙霧偵測器700，其僅需要圍繞該偵測器之極小腔室以保護其免受昆蟲、環境光及大微粒物質之影響。
迄今為止，於現有技術中，係使用大型殼體防止隨著時間累積之灰塵所導致之光散射。從殼體元件散射之光可防止偵測到阻礙該等感測器系統性能之煙霧微粒的光散射微小變化。因此，殼體或腔室設計至關重要。其亦必須允許來自周圍環境之煙霧容易交換，因此具有相對較大之開口。
本文示出如何於煙霧偵測器周圍建構極緊密之殼體，同時將來自殼體結構的反射保持在非常低的值，同時滿足對煙霧之快速反應以及防止環境光的所有其他周邊需求。此允許煙霧微粒之光散射的極小測量係為可靠。
光學煙霧偵測裝置700包含基座750、晶粒基板710、側殼730，光隔離結構腔室柱720以及上反射表面740。於一或多的實施例中，可由PCB或可承載所有電子元件並提供連接手段之方式所構成之基座750、光隔離結構腔室柱720以及晶粒基板710係如圖2、3、5、6所描述者相符。側殼730可滿足兩目的，即，側殼730可阻擋環境因素之進入，同時引導空氣通過光學煙霧偵測裝置700通道。
上反射表面740之結構類似於側面結構，並利用相同之設計概念。自光發射器入射撞擊於該表面上之光，應從該結構之表面以最小程度向回反射/散射。此係透過利用高度波狀或彎曲之表面來實現，使得沒有任何來自該表面的直接反射受引導而朝向光偵測器元件。光係經反射至腔室中之其他表面。如早先對於圖4b所述，入射於該表面上之光大部分係吸收於材料本體中。約3%之少量經反射後受引導至另一表面，其係可為上反射或任何側表面上，其中並重複該過程。因此，僅極少量之光返回光偵測器。
應注意，上反射表面可為抗反射塗層，以更易吸收於該本體，但實際上可能非為必要。此係因為，光可從許多角度入射至表面，尤其是若頂部反射表面以複雜方式成波紋狀或彎曲的情況下。此外，在表面上堆積灰塵後，表面可能無法如防反射表面一樣。
於操作中，來自光錐760之光線以向上方式受引導。可確實返回偵測器之光線已受不同元件反彈多次，並已經失去大部分能量。光線跡線顯示光線返回偵測器之機率非常低。
光隔離結構腔室柱720、740包含塑料吸收桿。例如，光隔離結構腔室柱720包括丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯等。然而，任何合適材料皆可使用，例如，具有一適當匹配之折射率與複阻抗者。
圖7中所示之設計允許使用者測量從煙霧微粒散射回光偵測器之光，同時光學結構經設計為可將雜訊光降低至極低水平。此外，該等光學結構可設置為彼此極度靠近，並可極度靠近光產生與偵測設備，形成一非常緊密之結構。該結構減少了（1）來自發光器之雜訊光，（2）來自環境之雜訊光，並（3）提供了具有單一模組之緊密測量，如圖5與6所示。
圖8描繪根據本文提供之某些實施例，形成一示例性光學煙霧偵測裝置800之元件另一設計的俯視圖。於一或多個實施例中，根據前述實施例，基材810包含類比前端（AFE）、光偵測器與光源。此外，可利用類似之上反射結構，例如740。
根據某些實施例，光學煙霧偵測裝置800包括入口端口850、出口端口860及電離煙霧偵測器840。端口850、860允許空氣路徑行經光學煙霧偵測裝置800。於替代實施例中，入口端口850與出口端口860包含小型低功率風扇以促進氣體通過。
電離煙霧偵測器840利用放射性同位素電離空氣，其通常係為鋂-241；由煙霧引起之差異受到偵測並產生警報。電離偵測器對火災之火焰階段較光學偵測器更為敏感，而光學偵測器於早期悶燒階段對火焰較為敏感。
煙霧偵測器具有兩個電離室840、880，一者對空氣開放（840），以及另一者為不允許微粒進入之基準室（880）。放射源將α粒子發射至兩腔室中，其等使某些空氣分子電離。腔室中之電極對之間存在一電位差（電壓）； 離子上之電荷允許電流流動。
二腔室中之電流應相同，因為其等同樣受到氣壓、溫度及來源老化之影響。若任何煙霧微粒進入開放腔室，某些離子將附著於該微粒上而無法攜帶在該腔室中之電流。一電子電路偵測到開放腔室與密閉腔室之間形成電流差異，並發出警報聲。
於某些實施例中，光隔離結構腔室偏轉器820由可將光吸收於其本體中之材料製成。此外，該等元件係為光滑並具有鏡面之飾面，而非無光飾面。本體吸收材料係指可吸收深度＞10之光波長。因此，折射率之實部可維持於極接近於非吸收性材料。
於某些實施例中，光隔離結構腔室偏轉器820實質上包含三維稜正交多胞形、正矩形稜鏡、矩形長方體或矩形平行六面體。於一或多個實施例中，光隔離結構腔室偏轉器820於一個表面上實質上係為圓形或可具有刀邊。注意，此亦適用於上反射表面740。光隔離結構腔室偏轉器820之目的係為將反射光引導至另一光隔離結構腔室偏轉器820，此係為本領域通常知識者可理解。因此，大部分入射光經吸收於材料中，即便係受反射之部分，亦甚少受到反向散射。
大多數灰塵微粒具有玻璃之指數，其介於1.4至1.7之間。光學隔離結構室偏轉器820之指數係可匹配，且與附著至折射率差異極大之表面的相同微粒相比，產生之散射較低。來自該等微粒的所有前向散射亦受其等之基板吸收。同樣，此可使來自隨時間積聚之灰塵所引起之背向散射降至極低。
腔室之元件，即，光隔離結構腔室偏轉器820，係經校準以將光從來源反射到腔室之其他元件。因此，光係極快熄滅。於n次反射之後，反射光經降低為Rn ，並且快速受到消除。此有利於極緊密之設計：距離煙霧感測器所在中心算起之半徑小於1厘米，且高度＜1厘米。
圖9A根據本發明提供之某些實施例描繪示例性緊密型煙霧偵測器帽體之側視圖。煙霧偵測器帽體900包含上邊界910與光學偏轉鰭片920。
圖9B根據本發明提供之某些實施例描繪示例性緊密型煙霧偵測器帽體之俯視圖。煙霧偵測器帽體900包含幾何空間940與光學偏轉鰭片920。於一或多個實施例中，幾何空間940可為任何拋物線或橢圓形狀。於其他實施例中，其可為多種變化形或為線形。
圖9C根據本發明提供之某些實施例描繪示例性緊密型煙霧偵測器帽體之等距視圖。煙霧偵測器帽體900包含幾何空間940與光學偏轉鰭片920。
於某些實施例中，光隔離結構腔室光學偏轉鰭片920由可將光吸收至其本體內之材料製成。此外，該等元件係為光滑，並具有鏡面般之飾面度，而非無光飾面。本體吸收材料係為使得指可吸收深度＞ 10之光波長。因此，折射率之實部可維持於極仍非常接近於非吸收性材料。體吸收材料係指可吸收深度＞ 10之光波長。因此，折射率之實部可維持於極接近於非吸收性材料。
於某些實施例中，光隔離結構腔室光學偏轉鰭片920包含聚合物或玻璃。大多數塑料和玻璃之折射率接近1.45-1.6。此可從菲涅耳方程產生反射率R~3%，光滑表面以鏡面方式反射光，如下所示：
其中，
且
因此，大部分光入射經吸收在光隔離結構腔室柱之材料內，即便係受反射之部分，亦甚少受到反向散射。
圖10A根據本發明提供之某些實施例描繪示例性緊密型煙霧偵測器帽體之側視圖。煙霧偵測器帽體1000包含上邊界1010、軸心1060、中心封裝接腳1040與外部封裝接腳1070。中心封裝接腳1040與外部封裝接腳1070具便利性。
圖10B根據本發明提供之某些實施例描繪示例性緊密型煙霧偵測器帽體之俯視圖。煙霧偵測器帽體1000包含幾何空間1040與光學偏轉鰭片1020。於一或多個實施例中，幾何空間1040可為任何拋物線或橢圓形狀。於其他實施例中，其可為多種變化形或為線形。外邊界1030表示結構的實體圓帽體。
圖10C根據本發明提供之某些實施例描繪示例性緊密型煙霧偵測器帽體之等距視圖。煙霧偵測器帽體1000包含結構1080之實體圓帽體1010與光學偏轉鰭片1020。
圖11根據本發明提供之某些實施例描繪示例性緊密型煙霧偵測器邊界面之側視圖。煙霧偵測器蓋1100包含下邊界1110、圓形側壁1130、上邊界120、軸心1160以及幾何表面1140、1150。
應注意，圖11描繪煙霧偵測器蓋1100之側視圖，由俯視方向觀之為圓形形狀。因此，嚴格來說幾何表面1140、1150為相同表面。然而，為闡述光子1165、1175而對其等進行不同標記。
於一或多個實施例中，煙霧偵測器帽體1100能發揮反射與/或吸收光之功能，使煙霧偵測器腔室中之光能大幅自微粒例如煙霧等散射，並返回煙霧偵測器系統中。下邊界1110可代表印刷電路板（PCB）或晶圓晶粒。以論述為目的，來自一或多個發光裝置之光係自此表面方向發射。
圓形側壁1130包含實質上呈圓柱形之邊界，其能阻擋環境光或防止腔室中之光無法再重新導回至下邊界1110。同樣地，後續將對此前提進行描述。上邊界1120代表煙霧偵測器帽體1100之頂部。假設煙霧偵測器帽體於徑向方向上未實質改變，則軸心1160係用以表示其中心。
操作上，於某些實施例中，光線（光子1165、1175）自發光裝置發射，其向上傳播通過煙霧偵測器腔室。光線入射至煙霧微粒（未顯示出）上，並進行散射。散射光線向下傳播回下邊界表面並朝向一或多個光偵測器。除散射光外，光偵測器亦接收來自背景之標稱光線。
幾何表面1150、1140於一或多個實施例中係用以將由下邊界1110所發射之光反射遠離下邊界1110。亦即，應減少未受微粒物質散射之光，以使訊噪比（SnR）達最大值。例如，於本實施例中，幾何表面1150、1140具有拋物線（嚴格來說，為3-d拋物面）形狀。如此，根據拋物線焦點，由下邊界1110所發射之光主要係以實質上正交之方向上進行反射。
舉例而言，光線/光子1165係入射於幾何形狀1150上。因入射於幾何形狀1150上方向與角度，光線/光子1165係反射遠離下邊界1110，以光線/光子1170表示。相似地，光線/光子1175係入射於幾何形狀1140上。因入射於幾何形狀1140上方向與角度，光線/光子1165係反射遠離下邊界1110，以光線/光子117表示。
於至少一實施例中，包括一額外抗反射性塗層1180。抗反射性或抗反射（AR）塗層為一種光學塗層類型，其可應用於鏡頭與其他光學元件之表面，以減少反射發生。於典型成像系統中，因反射所造成之光損失更少而使效率有所提升。此塗層並非專用於頂部帽體，其可如前述應用於抗反射鰭片。
許多塗層係由具有對比折射率之交替層之透明薄膜結構組成。選擇層之厚度以於從界面反射之光束中產生相消干涉，並於相應之透射光束中產生建設性干涉。此使得結構性能隨波長與入射角進行變化，因此顏色效果通常出現於傾斜角度。
於一或多個實施例中，幾何形狀為拋物線之幾何形狀。拋物線為一平面曲線，其係鏡像對稱並且近似U形。其適用於多種表面上不同之數學描述中之任一種，可證明其等可用以定義此完全相同之曲線。更具體地，如於圖11中描繪的本實施例中，以半拋物線為實施手段。即，sqrt（r）繞軸心1160轉動。
拋物線之一描述涉及點（焦點）與線（準線）。焦點未在準線上。 該拋物線為該平面中與準線與焦點等距之點之軌跡。拋物線之另一描述為一圓錐截面，其由右圓形圓錐面與一平面相交所產生，該平面係平行於與該圓錐面相切之另一平面。
於其他實施例中，幾何形狀至少部分為橢圓。橢圓為於平面中圍繞兩焦點之曲線，使到兩焦點之距離總和對於曲線上之各點為固定。因此，此為圓形之概括，其為同一位置具有兩個焦點之特殊類型橢圓。橢圓之形狀（其「延伸」程度）由其偏心率表示，對於橢圓，其可為由0（圓之極限情況）至任意接近但小於1之任何數字。
橢圓為封閉類型之圓錐截面：由圓錐與平面之交點產生之平面曲線（見右圖）。橢圓與其他兩種形式之圓錐截面有許多相似之處：拋物線與雙曲線，兩者皆為開放與無界限。圓柱體橫截面係為橢圓，除非該截面係平行於圓柱體軸線。
然而，任何圓錐形截面皆涵蓋於本發明範圍。
本文產生自LED到偵測器之總衰減量級為10-6 。此為通過模擬與構造設計而實現。
本文之發明人亦利用該概念，該散射特性係可取決於波長。因此，不同波長、λ與/或PD1/PD2比率之分析與/或比較係可取決於波長，並可用於偵測大量微粒物質。
其他手段、系統與設備皆涵蓋於本發明範圍。例如，可利用三個或更多個光偵測器以進一步內插及外插材料之特徵訊號。另外，可利用替代性之LED/光偵測器配置與幾何形狀。
參照光之散射理論，發明人之觀察與模組密切相符，與本領域技術人員已知的該眾所周知的理論一致並可反映該著名理論。因此，隨後之觀察係源自於潛在之物理因素，並因此較若干實施例中列舉之任何特定設備更為通用。
已如此描述本申請技術之若干方面和實施例，應當理解，本領域通常知識者將容易想到各種替代、修改與改進。該等替代、修改與改進旨在落入本申請中描述之精神與技術範圍內。例如，本領域通常知識者將容易想到用於執行功能與/或獲得結果與/或本文所述之至少一優點的各種其他手段與/或結構，以及各該等變化與/或修改經認為落於本文描述之實施方案範圍內。
本領域技術人員將認知到或者能夠使用不超過常規的實驗確定本文所述具體實施方案之許多同等物。因此，應理解，前述實施例僅作為示例呈現，並於所附請求項及其同等物範圍內，本發明實施例可以不同於具體描述之方式實施。此外，若該等特徵、系統、物品、材料、套件與/或方法不互相矛盾，則於此描述之至少二特徵、系統、物品、材料、套件與/或方法之任何組合落於本公開之範圍。
可以以多種方式中之任一種以實現上述實施例。涉及過程或方法之執行的本申請之至少一方面與實施例可利用由一設備（例如、電腦、處理器或其他設備）執行的程序指令以執行或控制過程或方法之執行。
於此方面，各種發明概念可實施為電腦可讀儲存介質（或數個電腦可讀儲存介質）（例如，一電腦記憶體、至少一軟碟、CD、光碟、磁帶、快閃記憶體、現場可程式閘陣列之電路其他半導體裝置，或其他有形電腦儲存介質），其經編碼成當於至少一電腦或其他處理器上執行時，具有至少一程式的電腦可讀儲存介質執行實施至少一上述各實施例之方法。
電腦可讀介質係為可移動式，使得儲存於其上之程式可經加載於至少一不同電腦或其他處理器上，以實現上述之各方面。於某些實施例中，電腦可讀介質可為非暫態介質。
術語「程序」或「軟體」於此以一般含義使用，用以指可用於對電腦或其他處理器進行編碼以實現上述各方面之任何類型的電腦編碼或電腦可執行指令集。此外，應當理解，根據一層面，至少一電腦程式於執行時，執行該申請之方法不須駐留於單一電腦或處理器上，而可以模組化方式於數個不同電腦或處理器之間分佈以實現該申請之各方面。
電腦可執行指令係可為許多形式，例如程式模組，其由至少一電腦或其他設備執行。通常，程式模組包括執行特定任務或實施特定抽像數據類型之例程、程式、對象、組件、數據結構等。通常，程序模組之功能可根據需要於各種實施例中組合或分佈。
而且，數據結構可以任何合適形式儲存於電腦可讀介質中。 為簡化說明，可示出數據結構具有透過數據結構位置相關之字段。這樣的關係同樣可通過為具有位置之字段分配儲存器以實現，其位置於電腦可讀介質中傳達字段之間之關係。然而，可利用任何合適之機制以建立數據結構的字段中之訊息之間的關係，包括透過使用指針、標籤或建立資料元素之間關係之其他機制。
當於軟體中實施時，軟體編碼可於任何合適處理器或處理器集合上執行，無論於單一電腦中提供抑或於數個電腦之間分佈者皆同。
此外，應當理解作為非限制性示例，電腦可實現為數種形式中之任一種，例如工業電腦、桌上型電腦、筆記型電腦或平板電腦。此外，電腦係可嵌入於通常不被視為電腦但具有合適處理能力之設備中，包括一個人數位助理（PDA）、一智慧型手機、一手機、一iPad或任何其他合適的便攜式或固定式電子設備。
此外，電腦可具有至少一輸入與輸出設備。除其他之外，該等設備可用於呈現使用者界面。可用於提供使用者界面的輸出設備之範例，包括用於視覺呈現之輸出與揚聲器或其他用於視聽呈現之聲音生成設備的影印機或顯示螢幕。可用於使用者界面之輸入裝置範例包括鍵盤與指示裝置，例如滑鼠、觸控板與數位化平板電腦。作為另一範例，電腦可透過語音辨識或其他可聽格式接收輸入訊息。
該等電腦可透過至少一網路以任何合適形式互連，包括一區域網或一廣域網路，例如一企業網絡以及智能網絡（IN）或網際網路。該等網絡可根據任何合適技術，並可根據任何合適之協議操作，並可包括無線網路或有線網路。
而且，如所描述，某些方面可實現為一或多個一方法。作為方法之一部分所執行之動作可以任何合適方式排序。因此，實施例係可以不同於所示的順序執行動作，其可包括同時執行某些動作，即便於示例性實施例係以序列動作示出者亦同。
如本文定義和使用之所有定義，係應理解為凌駕於字典定義、透過引用併入之文獻中的定義以及/或經定義術語之普通含義。
除非明確指出相反義，否則本說明書與申請專利範圍中使用的不定冠詞「一」與「一個」應理解為表示「至少一個」。
本說明書與申請專利範圍中使用之片語「與/或」應理解為表示如此連接之元件中的「一個或兩個」，即，於某些情況下聯合存在並於其他情況下分離存在之元素。用「與/或」列出之多個元素應以相同的方式解釋，即，如此結合的元素之「一個或多個」。
除了受「與/或」子句所具體辨識者外，元素係可選擇性存在，無論與具體標識之該等元素相關或不相關者皆同。因此，作為非限制性範例，當與例如「包含」之開放式語言結合使用時，對「A與/或B」之引用可於一實施例中僅指A（可選地包括除B以外之元素）； 於另一實施例中，僅指B（可選地包括除A之外之元素）；於又另一實施例中，指A與B兩者（可選地包括其他元素）等等。
如本說明書與申請專利範圍中所使用，關於至一或多個元素之列表，片語「至少一者」應理解為表示選自任一個或多個元素表中之至少一元素。但未必包括於元素列表中具體列出的各元素中之至少一元素，並且不排除元素列表中元素之任何組合。該定義亦允許除了於片語「至少一者」所指之元素列表內具體辨識之元素外，元素係可選擇性存在，無論與具體辨識之該等元素相關或不相關者皆同。
因此，作為非限制性範例，「A與B中之至少一者」（或相同地，「A或B中之至少一者」，或相同地「A與/或B中之至少一者」）係可指於一實施例中，至少一個於不存在B之情況下（並可選地包括除B以外之元素），可選地包括多於一個A； 於另一實施例中，至少一個於不存在A之情況下（並且任選地包括除A之以外之元素），可選地包括多於一個B； 於又另一實施例中，至少一個，任選地包括多於一個B（與可選地包括其他元素）等。
如本文所用，除非另有說明，否則術語「在......之間」係為包含性。例如，除非另有說明，否則「A與B之間」包括A與B。
此外，於此使用之措辭及術語為出於描述目的，而不應視為限制。本文中「包括」、「包括」或「包括」、「含有」、「涉及」及其變化形式的使用旨在涵蓋其後列出之項目及其同等物以及附加項目。
於申請專利範圍以及上面說明書中，所有過渡片語，例如「包含」、「包括」、「攜帶」、「具有」、「含有」、「涉及」、「持有」、「由...組成」以及類似物。 等等應理解為開放式，即，包括但不限於。只有過渡片語「由...組成」和「基本上由......組成」應分別為封閉或半封閉式過渡片語。
不應認為本發明局限於上述特定實施例。本發明所針對的本領域技術人員將容易明白本發明可應用之各種修改、同等製程以及許多結構。
不應認為本發明局限於上述特定實施例。本發明所針對的本領域技術人員將容易明白本發明可應用之各種修改、同等製程以及許多結構。
1. 一種用於偵測緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置，其實質上使光遠離一煙霧偵測器腔室進行傳播，該裝置包含： 一第一光源； 一第一光偵測器，其實質上設置於靠近該第一光源處； 一非可變邏輯，其用於執行： 從該第一光偵測器接收一第一訊號；以及 至少根據該第一接收訊號確定煙霧的存在；以及 一帽體，其經設置實質上正交該第一光源。
2. 如申請專利範圍第1項所述之該裝置，其中該帽體至少部分實質上形似於一圓錐截面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之該裝置，其中該帽體至少部分之圓錐截面為一拋物線。
4.如申請專利範圍第2項所述之該裝置，其中該帽體至少部分之圓錐截面為一橢圓。
5. 如申請專利範圍第1項所述之該裝置進一步包含一第一發光二極體，其具有以一第一波長λ1 為中心之一光譜強度。
6. 如申請專利範圍第5項所述之該裝置進一步包含一光學反射元件之陣列，其經設置實質圍繞該帽體之外徑成一圓形。
7. 如申請專利範圍第6項所述之該裝置，其中該光學反射元件之陣列實質上為翼狀。
8. 如申請專利範圍第6項所述之該裝置更包含一反射塗層，其經設置於該帽體與該光學反射元件陣列中之至少一者上。
9. 如申請專利範圍第6項所述之該裝置，其中該塗層以該第一波長λ1 為中心。
10. 如申請專利範圍第1項所述之該裝置，進一步包含一基板，於其中該帽體機械性連結該基板。
11. 一種用於偵測緊密覆蓋區偵測器內煙霧之方法，其實質上使光遠離一煙霧偵測器腔室進行傳播，該裝置包含： 自一第一光源提供光； 偵測設置於該第一光源附近之一第一光偵測器上之光； 從該第一光偵測器接收一第一訊號； 至少根據該第一接收訊號確定煙霧之存在，該訊號至少部分根據散射微粒物質；以及 利用一帽體反射光，該帽體將光幾何反射遠離該第一光偵測器。
12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該帽體至少部分實質上形似於一圓錐截面。
13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該帽體至少部分之圓錐截面為一拋物線。
14. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該帽體至少部分之圓錐截面為一橢圓。
15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第一光源為一第一發光二極體，其具有以一第一波長λ1 為中心之一光譜強度。
16. 如申請專利範圍第15項所述之方法進一步包含設置一光學反射元件陣列，其實質上圍繞該帽體之外徑成一圓形。
17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該光學反射元件之陣列實質上為翼狀。
18. 如申請專利範圍第16項所述之方法，進一步包含將一抗反射塗層沉積於該帽體與該光學反射元件陣列中之至少一者上。
19. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該塗層係以該第一波長λ1 為中心。
20. 如申請專利範圍第11項所述之方法，進一步包含將該帽體機械性連結於一基板。
21. 一種用於偵測緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置，其實質上使光遠離一煙霧偵測器腔室進行傳播，該裝置包括： 用於自一第一光源提供光之手段； 用於偵測設置於該第一光源附近之一第一光偵測器上光之手段； 用於接收來自該第一光偵測器之一第一訊號之手段； 至少根據散射顆粒物質的該第一接收訊號以確定煙霧存在之手段；以及 用於利用一帽體反射光之手段，該帽體將光幾何上反射遠離該第一光偵測器。光係利用帽體將光幾何反射遠離該第一光電偵測器。 申請專利範圍為：
100‧‧‧煙霧偵測器帽體
110‧‧‧光學光管
120‧‧‧光學感測管
130‧‧‧發光裝置
140‧‧‧光線
150‧‧‧光偵測器
160‧‧‧散射光線
170‧‧‧煙霧微粒
200‧‧‧光學煙霧偵測器
210‧‧‧光學腔室
220‧‧‧偵測器蓋
230‧‧‧發光二極體（LED）
240‧‧‧光
250‧‧‧光偵測器
260‧‧‧散射光
270‧‧‧煙霧微粒
280‧‧‧殼體模
290‧‧‧光學偏轉鰭片
300‧‧‧光學煙霧偵測裝置
310‧‧‧基板
320‧‧‧光隔離結構腔室柱
400‧‧‧光學煙霧偵測裝置
410‧‧‧光隔離結構腔室柱
420‧‧‧灰塵微粒
430‧‧‧光線
440‧‧‧光線
450‧‧‧光線
460‧‧‧光線
470‧‧‧衰減光波
500‧‧‧光學煙霧偵測裝置
520‧‧‧LED蓋
530‧‧‧光偵測器（PD2）
540‧‧‧類比前端（AFE）
550‧‧‧光偵測器（PD1）
560‧‧‧發光二極體
565‧‧‧發光二極體
570‧‧‧光偵測器蓋
575‧‧‧PD接腳-輸出
585‧‧‧AFE接腳-輸出
600‧‧‧光學偵測晶粒
610‧‧‧環境光阻擋元件
620‧‧‧LED蓋
630‧‧‧光偵測器
640‧‧‧類比前端
650‧‧‧光偵測器
670‧‧‧光偵測器蓋
680‧‧‧光隔離器
690‧‧‧基板
700‧‧‧光學煙霧偵測器
710‧‧‧晶粒基板
720‧‧‧光隔離結構腔室柱
730‧‧‧側殼
740‧‧‧上反射表面
750‧‧‧基座
760‧‧‧光錐
800‧‧‧光學煙霧偵測器
820‧‧‧光隔離結構腔室偏轉器
840‧‧‧電離煙霧偵測器
850‧‧‧入口端口
860‧‧‧出口端口
870‧‧‧電離室
880‧‧‧電離室
900‧‧‧煙霧偵測器帽體
920‧‧‧光學偏轉鰭片
940‧‧‧幾何空間
1000‧‧‧煙霧偵測器帽體
1010‧‧‧上邊界
1020‧‧‧光學偏轉鰭片
1030‧‧‧外邊界
1040‧‧‧中心封裝接腳
1060‧‧‧軸心
1070‧‧‧外部封裝接腳
1080‧‧‧結構
1100‧‧‧煙霧偵測器帽體
1110‧‧‧下邊界
120‧‧‧上邊界
1130‧‧‧圓形側壁
1140‧‧‧幾何表面
1150‧‧‧幾何表面
1160‧‧‧軸心
1165‧‧‧光子
1170‧‧‧光子
1175‧‧‧光子
1180‧‧‧抗反射性塗層
為了更全面地理解本發明之本質與優點，參考以下優選實施例的詳細描述並結合附圖，其中： 圖1係根據本發明提供之某些實施例，示出一示例性光學煙霧偵測器邊界面之側視圖； 圖2係根據本發明提供之一或多個實施例，描繪示出操作之示例性光學煙霧偵測器之俯視圖； 圖3係根據本發明提供之某些實施例，描繪形成示例性光學煙霧偵測裝置元件之俯視圖； 圖4A係根據本發明提供之某些實施例，展示於操作中光學煙霧偵測裝置中現有技術之缺點； 圖4B係根據本發明提供之某些實施例，示出關於操作中之光學煙霧偵測裝置及由一示例性光學煙霧偵測器所包含元件之現有技術的上述缺點之克服手段； 圖5係根據本發明提供之某些實施例，描繪由示例性光學煙霧偵測裝置包含之光學偵測晶粒之俯視透視圖； 圖6係根據本發明提供之某些實施例，描繪由示例性光學煙霧偵測裝置所包含之光學偵測晶粒之側視圖； 圖7係根據本發明提供之某些實施例，以圖形方式示出操作中示例性光學煙霧偵測裝置於操作中之等距視圖； 圖8係根據本發明提供之某些實施例，描繪形成示例性光學煙霧偵測裝置元件之俯視圖； 圖9A係根據本發明提供之某些實施例，描繪一示例性緊密型煙霧偵測器帽體之側視圖； 圖9B係根據本發明提供之某些實施例，描繪一示例性緊密型煙霧偵測器帽體之俯視圖； 圖9C係根據本發明提供之某些實施例，描繪一示例性緊密型煙霧偵測器帽體之等距視圖； 圖10A係根據本發明提供之某些實施例，描繪一示例性緊密型煙霧偵測器帽體之側視圖； 圖10B係根據本發明提供之某些實施例，描繪一示例性緊密型煙霧偵測器帽體之俯視圖； 圖10C係根據本發明提供之某些實施例，描繪一示例性緊密型煙霧偵測器帽體之等距視圖； 圖11係根據本發明提供之某些實施例，示出一示例性光學煙霧偵測器邊界面之側視圖。

Claims (22)

  1. 一種用於偵測一緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置，其減輕灰塵之有害影響，藉此增加壽命和功效，該裝置包含： 一第一光源； 一第一光偵測器實質上設置於靠近該第一光源處； 一非可變邏輯，其用於執行： 　　從該第一光偵測器接收一第一訊號；以及 　　至少根據接收之該第一訊號確定煙霧的存在；以及 複數個衰減性光學元件，其折射率於1.4至1.7之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置，其中該第一光源包含一第一發光二極體（LED），其具有以一第一波長λ1 為中心之一光譜強度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置，進一步包含一第二發光二極體，其具有以一第二波長λ2 為中心之一光譜強度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置，進一步包含一第二光偵測器，其具有以該第二波長λ2 為中心之一光譜強度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置，進一步包含實質上不透明之一屏障於該光源與該第一光偵測器之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置，進一步包含一基板。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置，進一步包含經設置於該基板上之一類比前端。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置，其中該第一光偵測器與一第二光偵測器經設置於該類比前端上。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置，其中該第一光源經設置於基板上。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之裝置，其中經接收之該第一訊號係根據散射並與存在該裝置中之微粒物質量相關。
  11. 一種用於偵測一緊密覆蓋區偵測器內煙霧之方法，其減輕灰塵之有害影響，藉此增加壽命與功效，該方法包含： 自一第一光源提供光； 偵測設置於該第一光源附近之一第一光偵測器上的光； 自該第一光偵測器接收一第一訊號； 至少根據接收之該第一訊號確定煙霧之存在，該第一訊號至少部分根據散射微粒物質；以及 利用折射率於1.4至1.7之間之複數個衰減性光學元件以吸收環境光。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之方法，其中該第一光源包含一第一發光二極體（LED），其具有以一第一波長λ1 為中心之一光譜強度。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之方法，進一步包含於一第二光源上提供光。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之方法，其中該第二光源包含一第二發光二極體（LED），其具有以一第一波長λ2 為中心之一光譜強度。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之方法，進一步包含從該第二光偵測器接收一第二訊號，該第二光偵測器具有以該第二波長λ2 為中心之一光譜強度。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之方法，進一步包含藉由該光源與該第一光偵測器之間之一不透明屏障以形成該第一光源之一屏蔽直接照明。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之方法，進一步包含提供一基板。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之方法，進一步包含將一類比前端 (AFE)設置於該基板上。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之用於偵測該緊密覆蓋區偵測器內煙霧之方法，進一步包含將該第一光偵測器與一 第二光偵測器設置於該類比前端。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第一光源經設置於該基板上。
  21. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中經接收之該第一訊號係根據散射並且與存在裝置中之微粒物質量相關。
  22. 一種用於偵測一緊密覆蓋區偵測器內煙霧之方法，其減輕灰塵之有害影響，藉此增加壽命與功效，該方法包含： 用於自第一光源提供光之手段； 用於偵測設置於該第一光源附近之一第一光偵測器上光之手段； 用於接收來自該第一光偵測器之一第一訊號之手段； 至少根據接收之該第一訊號確定煙霧存在之手段，該的一訊號至少部分根據散射微粒物質；以及 利用折射率於1.4至1.7之間之複數個衰減性光學元件以吸收環境光； 用於利用一帽體反射光之手段，該帽體將光幾何反射遠離該第一光偵測器；光係利用將光幾何上反射遠離該第一光電偵測器之一帽體。
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