TWI570393B - 具光指示器的溫度感測裝置、系統以及訊號處理方法 - Google Patents

Description

具光指示器的溫度感測裝置、系統以及訊號處理方法

本發明關於溫度感測裝置、系統以及相關訊號處理方法，特別是一種具光指示器的溫度感測裝置，以及採用此裝置的相關系統與取得溫度訊號的處理方法。

紅外線是電磁頻譜中一段不可見光的波段輻射，根據一切物體自身都會具有紅外線輻射的特性，感測相關波段的感測器因此被開發出來，特別是針對會發熱的物體，如人體，紅外線感測器可以接收自物體輻射的紅外線波段的訊號，相關感測元件包括一種焦電元件(Pyroelectric Sensor，PIR)、熱電堆(Thermopile)，以及一種電阻式熱敏元件(Bolometer)。感測元件將根據與所處室溫間的溫度差異而產生電荷變化，於是產生電壓變化，可以根據電壓變化得到溫度的資訊。

習知技術已經利用紅外線感測器作為溫度感測的重要方式，且由於紅外線感測器相關電路可以微小化，因此發展出各樣家用或是隨身的溫度感測裝置。

同時，由於可攜式電子裝置的發展，習知技術已經具有搭配可攜式電子裝置內應用軟體的小型溫度感測裝置，應用軟體用以控制溫度感測裝置的運作，應用軟體也提供各種操作裝置使用的 使用者介面。然而，在取得溫度資訊的同時，常見的非接觸式溫度感測裝置並不容易得知是否準確取得相關區域的溫度資訊。

為了能夠準確得知溫度感測裝置可以取得欲感測區域的溫度資訊，本揭露書揭示一種具光指示器的溫度感測裝置，以及採用此裝置的相關系統與取得溫度訊號的處理方法。

根據實施例，作為擴充元件的溫度感測裝置設有一具光指示器，溫度感測裝置內設有一溫度感測單元，係可以非接觸的方式感測某對象的溫度值，而光指示單元係於溫度感測單元感測對象的溫度時，同時朝向此對象之量測部位發出一指示光，使得感測溫度的同時，照亮量測部位，讓執行量測的人可以知道是否開始量測溫度、位置是否正確等指示訊息。

溫度感測裝置設有驅動其他電路單元的微控制單元，電性連接前述溫度感測單元與光指示單元，能夠驅動溫度感測單元進行溫度感測時，同時驅動光指示單元發出指示光。

在一實施例中，溫度感測裝置可作為行動裝置的擴充元件，可以其耳機麥克風介面插接行動裝置上的耳機麥克風插座，耳機麥克風介面成為電力以及訊號傳輸的介面。

採用前述具光指示器的溫度感測裝置的相關溫度感測系統包括前述具光指示器的溫度感測裝置，系統較佳使用一行動裝置，設有用以插接溫度感測裝置的耳機麥克風插座，執行啟動溫度感測裝置進行溫度感測以及照射一指示光，包括接收溫度感測裝置產生的溫度訊號，以及顯示溫度值的功能。

在一實施例中，行動裝置設有一相機模組，可以在感測溫度的同時，取得被量測對象的影像，系統將儲存連同對象的影像與相關溫度值，以供日後查詢。

利用前述系統所產生的訊號處理方法即包括先驅動溫度感測 裝置的溫度感測單元進行感測一對象之溫度值，並驅動光指示單元發出指示光照射此對象之一量測部位，接著接收溫度感測裝置產生之溫度訊號，並轉換為顯示用的溫度值。或可包括同時驅動相機模組拍攝對象之全部或部分影像。

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

10‧‧‧行動裝置

101‧‧‧溫度感測裝置

104‧‧‧擴充介面

102‧‧‧人臉照片

106‧‧‧顯示屏幕

105‧‧‧光指示範圍

103‧‧‧溫度欄位

12‧‧‧人體

15‧‧‧量測部位

21‧‧‧光指示器

22‧‧‧溫度感測器

20‧‧‧相機模組

301‧‧‧個對準區域

302‧‧‧溫度欄位

40‧‧‧溫度感測裝置

401‧‧‧微控制單元

402‧‧‧電源管理單元

403‧‧‧溫度感測單元

404‧‧‧光指示單元

405‧‧‧訊號處理單元

406‧‧‧電力介面

步驟S501~S513‧‧‧訊號處理流程

圖1顯示揭露書所載具光指示器的溫度感測裝置的相關系統之實施例示意圖之一；圖2顯示揭露書所載具光指示器的溫度感測裝置的相關系統之實施例示意圖之二；圖3顯示揭露書所載具光指示器的溫度感測裝置的相關系統之實施例示意圖之三；圖4顯示揭露書所載具光指示器的溫度感測裝置的電路方塊之實施例圖；圖5顯示採用具光指示器的溫度感測裝置的相關訊號方法流程之實施例。

本揭露書提出一種具光指示器的溫度感測裝置、系統以及訊號處理方法，實施例之一可參閱圖1所示之實施狀態圖，其中顯示有一行動裝置10，插接一溫度感測裝置101，兩者之間電性連接，可以擴充介面104傳輸訊號，亦可由行動裝置10透過擴充介面104對溫度感測裝置101供電。

在此實施例示意圖中，擴充介面104如行動裝置10上的耳機麥克風插座，亦不排除其他裝置對外的介面，如萬用序列匯流排(USB)、裝置其他專屬電氣介面等。若以耳機麥克風插座為例，溫度感測裝置101則對應設有耳機麥克風介面，兩者插接後，可以固定於行動裝置10上，並傳輸數據訊號或電力訊號。

溫度感測裝置101較佳為以非接觸式感測方式取得在一距離範圍內的對象的表面溫度，如以被動或主動方式感測由對象發出的紅外線訊號，如此例為感測人體12的額部溫度，溫度感測裝置101在此揭露書實施例中更發出一個指示光，射向人體12上的量測部位15。指示光可為特定光源產生，比如發光二極體(LED)或雷射(Laser)，如此例在量測部位15顯示出一個光圈，以此指示所量測範圍。之後可以將溫度值顯示在行動裝置10上的顯示屏幕106上，如此例溫度欄位103上顯示為36度。

更者，在另一實施方式中，行動裝置10在驅動溫度感測裝置101執行感測溫度時，可以同時驅動裝置上的相機模組，以拍攝量測對象的影像。如此例顯示在行動裝置10的顯示屏幕106上的畫面，包括被量測對象的人臉照片102，以及溫度欄位103上的溫度值，因為是取得量測溫度同時的畫面，人臉照片102也可能取得以可見光產生的光指示範圍105。

可繼續參閱圖2所示具光指示器的溫度感測裝置的相關系統之實施例示意圖，此例同樣顯示連接有溫度感測裝置101的行動裝置10，在意圖中顯示行動裝置10朝向被量測對象的裝置示意圖，實施例並非用來限制溫度感測裝置101與行動裝置10的連接關係。

溫度感測裝置101結構上可設有兩個容置空間，或是一個容置空間的兩個部位，設有一發射出指示光線的光指示器21，以及用以感測溫度的溫度感測器22，光指示器21之實施例可為以發光二極體發射出可見光，或是以雷射光模組發出可見雷射光等的實 施方式。溫度感測器22則較佳用非接觸式的溫度感測技術，如紅外線感測器，可以根據一定距離範圍內的溫度資訊(量測對象的紅外線輻射特性)計算得到溫度值。透過溫度感測裝置101所取得溫度可以約略為相關照射範圍的溫度平均值，讓使用者可以透過指示光清楚得知被量測範圍。

此例更顯示在行動裝置10設有一相機模組20的對外窗，可以在溫度感測裝置101運作的同時被驅動拍攝，比如取得量測對象當下的影像。

圖3所顯示的實施例示意圖則顯示行動裝置10在使用者側的示意圖，行動裝置10上同樣設有溫度感測裝置101，執行溫度感測的同時，顯示屏幕106可同時顯示被量測對象的影像，並可進而拍攝畫面。此例顯示顯示屏幕106可以軟體程式(如行動裝置的APP)啟動顯示畫面，畫出一個對準區域301，形狀不拘，對準區域301係用以輔助使用者在量測某對象時對準之用。比如量測時，被量測對象(如人臉之全部或部分)應該落於對準區域301內，否則可能無法準確量測特定位置的溫度。顯示屏幕106下方同樣可以溫度欄位302顯示溫度值。

以上於顯示屏幕106顯示的畫面可以執行於行動裝置10內的軟體程式產生，包括提供使用者介面驅動溫度感測裝置101執行溫度量測、選擇性發出指示光，或可進一步驅動相機模組執行拍攝，另有儲存影像與溫度值等步驟。此例更可在量測溫度時產生一對準區域301，或是其他對準的線條或各種指示方式，輔助調整量測部位。

因此，根據以上溫度感測裝置101賦予行動裝置10的擴充功能的實施方式，顯然設於溫度感測裝置101中的光指示單元在其中溫度感測單元感測對象的溫度時，可以同時朝向此對象之量測部位發出一指示光，使得感測溫度的同時，照亮量測部位，讓執行量測的人可以知道是否開始量測溫度、位置是否正確等指示訊 息。並且，行動裝置10可在量測時以動態或靜態方式拍攝被量測的對象，可儲存相關影像與溫度值，提供日後調閱與查詢之用，可以讓使用者輕易得知被量測對象是誰，以及量測當下的情況。

值得一提的是，溫度感測裝置101與行動裝置10的連動關係可以多種方式實現，包括無線通訊的方式。若採用無線通訊的連線方式，溫度感測裝置101應設有對應的無線通訊模組(天線、相關電路)，經與行動裝置10配對連線後，同樣可以傳遞控制訊號以及溫度值等訊息。

若兩者連線方式係透過行動裝置上的有線介面，如USB或特殊規格的介面，則溫度感測裝置101應設有對應的連接介面。另有連線方式如採用一般行動裝置10上的耳機麥克風插座，於是溫度感測裝置101應設有對應的耳機麥克風介面。

此類耳機麥克風介面為了傳遞訊號與電力，具有一四極接頭，四極接頭包括兩個輸入埠、一個輸出埠，以及一個接地埠。其中輸出埠可以是耳機麥克風介面的麥克風接點，接地埠可以是耳機麥克風介面的接地接點，兩個輸入埠可分別是耳機麥克風介面的左耳機接點及右耳機接點。當前述溫度感測裝置101與行動裝置10的連接關係採用此四級接頭，相關的輸出埠將用以傳遞數據訊號，並配合接地埠傳送電力訊號。

相關前述具光指示器的溫度感測裝置的電路方塊可參考圖4顯示之實施例圖。

此實施例顯示有一溫度感測裝置40，其中主要電路包括有微控制單元401以及電性連接此微控制單元401的電路單元，主要元件如用有感測外界溫度的溫度感測單元403，較佳為以一非接觸的方式感測某對象的溫度值；另為一光指示單元404，係於溫度感測單元401感測某對象的溫度時，同時朝向此對象之一量測部位發出一指示光。

也就是在溫度感測裝置40中，設有對外的窗口，其中提供溫 度感測單元403之對外窗口，也於同一側設有提供光指示單元404之對外窗口，可同時參考圖2所示之實施例，使得感測溫度的同時能朝向對象發出指示光。光源實施例為一種近紅外線發光二極體(LED)，此光源(近紅外線LED)波長在0.75~1um，好處是人眼看不見，卻可透過手機之相機攝像頭能看到清楚，適合本發明之應用。前述微控制單元401電性連接溫度感測單元403與光指示單元404，微控制單元401接受自行動裝置10產生的訊號以驅動溫度感測單元403進行溫度感測，並能驅動光指示單元404發出指示光。

除以上溫度感測裝置40之主要元件外，溫度感測裝置40可以從連接的行動裝置10取電，或是裝置40本身設有內建電池，其中設有一電源管理單元402，電源管理單元402即透過一電力介面406連接一供應電力的裝置，如此例連接的行動裝置10；並電性連接微控制單元401，用以對裝置40中電路供電。

溫度感測裝置40另可設有訊號處理單元405，用以轉換溫度感測單元403所感測的溫度值為一數位訊號。當裝置40透過溫度感測單元403取得外部溫度資訊時，以紅外線感測器將溫度變化轉為電荷變化為例，此時產生一電壓訊號，可經訊號處理單元405進行類比數位轉換，形成經由電力介面406傳送到行動裝置10的數位訊號，電力介面406可為一耳機麥克風介面。最後透過軟體處理，形成顯示出來的溫度值。

溫度感測裝置40與行動裝置10形成一溫度感測系統，其中行動裝置10即設有可插接溫度感測裝置40的連接介面，可以耳機麥克風插座為例，用以供應溫度感測裝置40的電力以及傳輸訊號。

行動裝置10內設有可以處理溫度感測裝置40產生的溫度資訊的軟體程式，由行動裝置10之處理器執行相關指令，包括用以執行啟動溫度感測裝置40以進行溫度感測以及照射一指示光等指 令，更包括接收溫度感測裝置40產生之溫度訊號，以及顯示溫度值等步驟的指令。

行動裝置10若包括一相機模組(圖未示，可見圖3實施例)，則可於溫度感測裝置40執行溫度量測時取得所量測溫度的對象之全部或部分影像，之後可以行動裝置10之顯示屏幕顯示影像。所謂全部影像可以包括被量測物的全貌，如人臉，或特定物件的影像；部分影像則可能因為攝影鏡頭的限制而僅能取得部分影像，或是根據使用者自己決定的拍攝範圍而取得部分影像。經溫度感測裝置40取得溫度資訊，以及以相機模組拍攝的影像，都可儲存至行動裝置所設之記憶體中，存檔內容可以提供日後查詢。

圖5接著顯示採用具光指示器的溫度感測裝置的相關訊號方法流程之實施例。

開始如步驟S501，使用者可以透過操作行動裝置上的軟體程式啟動溫度感測裝置，包括驅動溫度感測裝置內光指示單元發出一指示光照射量測對象之一量測部位(步驟S503)，以及可同時驅動溫度感測裝置中的溫度感測單元開始對量測對象進行溫度感測(步驟S505)，以取得溫度訊號(步驟S507)。

之後，可經溫度感測裝置內訊號處理，將相關的溫度資訊轉換為數位訊號，經連接介面傳送到行動裝置，行動裝置內軟體程式將藉此取得量測對象之溫度值(步驟S509)。

前述執行於行動裝置內的軟體程式，驅動插接行動裝置的溫度感測裝置時，同時進行感測溫度與發出指示光，相關溫度訊號經軟體程式處理後，可以進行儲存(步驟S511)，亦可轉換溫度訊號為一顯示用的溫度值，若同時驅動照相模組執行拍照(步驟S513)，取得量測對象的全部或部分影像，溫度訊號可以隨同影像一起儲存。

是以，本揭露書所揭示發明為一種具光指示器的溫度感測裝置，特別是設計為行動裝置上的擴充元件，於是可以透過行動裝 置內的軟體程式驅動溫度感測的功能，包括驅動產生指示光、感測溫度，並可配合拍照，最後儲存於行動裝置內記憶體中。藉此，不僅溫度感測裝置可以在量測溫度時利用光線判斷量測位置是否正確，更可利用拍照的功能取得量測溫度時的影像。

惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示內容所為之等效結構變化，均同理包含於本發明之範圍內，合予陳明。

10‧‧‧行動裝置

101‧‧‧溫度感測裝置

104‧‧‧擴充介面

102‧‧‧人臉照片

106‧‧‧顯示屏幕

105‧‧‧光指示範圍

103‧‧‧溫度欄位

12‧‧‧人體

15‧‧‧量測部位

Claims (10)

1. 一種具光指示器的溫度感測裝置，包括：一溫度感測單元，係以一非接觸的方式感測一對象的溫度值；一光指示單元，以一近紅外線發光二極體為光源，係於該溫度感測單元感測該對象的溫度時，同時朝向該對象之一量測部位發出一指示光；以及一微控制單元，電性連接該溫度感測單元與該光指示單元，用以驅動該溫度感測單元進行溫度感測，以及驅動該光指示單元發出該指示光；其中，該溫度感測裝置插接於一行動裝置，於該溫度感測單元感測該對象的溫度時，該行動裝置驅動一相機模組用以取得該對象之全部或部分影像。
2. 如請求項1所述的具光指示器的溫度感測裝置，其中該具光指示器的溫度感測裝置設有一電源管理單元，電性連接該微控制單元，該電源管理單元透過一電力介面連接一供應電力的裝置。
3. 如請求項2所述的具光指示器的溫度感測裝置，其中該電力介面為一耳機麥克風介面。
4. 如請求項3所述的具光指示器的溫度感測裝置，其中該供應電力的裝置為一行動裝置，透過該行動裝置上的耳機麥克風插座連接該耳機麥克風介面，以供應電力以及傳輸訊號。
5. 一種溫度感測系統，包括：一具光指示器的溫度感測裝置，其中包括：一溫度感測單元，係以一非接觸的方式感測一對象的溫度值；一光指示單元，係於該溫度感測單元感測該對象的溫度時，同時朝向該對象之一量測部位發出一指示 光；一微控制單元，電性連接該溫度感測單元與該光指示單元，用以驅動該溫度感測單元進行溫度感測，以及驅動該光指示單元發出該指示光；以及一行動裝置，以一連線連接該具光指示器的溫度感測裝置；具有一處理器及一相機模組，於該溫度感測單元感測該對象的溫度時，該行動裝置驅動該相機模組以取得該對象之全部或部分影像，該處理器用以執行啟動該溫度感測裝置進行溫度感測以及照射一指示光、接收該溫度感測裝置產生之溫度訊號，以及顯示溫度值的步驟。
6. 如請求項5所述的溫度感測系統，其中該行動裝置設有用以插接該溫度感測裝置之一耳機麥克風插座，用以供應該溫度感測裝置的電力以及傳輸訊號。
7. 如請求項5所述的溫度感測系統，其中該行動裝置設有一顯示屏幕，用以顯示該對象之影像。
8. 如請求項7所述的溫度感測系統，其中該行動裝置設有一記憶體，用以儲存該對象之影像，以及所感測該對象的溫度值。
9. 一種應用於如請求項5所述溫度感測系統之訊號處理方法，包括：驅動插接於一行動裝置的一溫度感測裝置之一溫度感測單元感測一對象之溫度值，並以一光指示單元發出一指示光照射該對象之一量測部位；接收該溫度感測裝置產生之溫度訊號；轉換該溫度訊號為一顯示用的溫度值；以及於該溫度感測單元感測該對象的溫度時，以該行動裝置驅動一相機模組拍攝該對象之全部或部分影像。
10. 如請求項9所述的訊號處理方法，其中係以執行於該行動裝置內的軟體程式驅動該溫度感測裝置，以進行感測溫度與發出該指示光，並儲存所接收之該溫度訊號。