TWI616739B - 具有溫度感測的可攜式裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種手持式裝置，其具有一外殼與被設置在該外殼內的一處理器，該手持式裝置包含一相機以及具有可調整視場的一溫度感測元件。該相機被配置成用以產生一物體的影像並且用以允許使用者在該物體的一部分處為該影像鑲裝相框，以便判斷該有相框部分的溫度。該溫度感測元件包含複數個溫度感測器，以及該處理器被配置成用以選擇該複數個感測器中的多個感測器，用以產生小於或等於該影像中的該相框的該溫度感測元件的視場(FOV)。該等經選定的感測器會被啟動，用以產生對應於該FOV中的該物體的溫度的訊號，以及該處理器被配置成以該些感測器訊號為基礎來判斷被感測的溫度。
Description
本揭示內容大體上關於可攜式裝置，例如，可攜式電話或平板電腦，且更明確地說，關於併入無觸控溫度感測的可攜式裝置。
本申請案為2013年3月15日提申的共同待審美國臨時申請案第61/789,661號的新型專利提申並且主張其優先權，本文以引用的方式將其揭示內容完整地明確併入。
諸如蜂巢式電話的可攜式電子裝置普遍存在於許多社群中。可攜式電子裝置的普及性升高至少部分歸因於該些裝置的費用越來越低。於許多情況中，例如，智慧型電話與平板電腦，該些裝置的普及性還可進一步歸因於該些裝置越來越高的功能。舉例來說，電話經常包含相機、GPS接收器、慣性感測器、以及和通訊系統的關係極小的某些應用。
許多該些功能雖然僅可提供娛樂價值；但是，某些功能卻更為實用。舉例來說，當結合網路瀏覽器應用而併入一GPS接收器時可讓個人幾乎立刻取得感興趣位置的方向。
在行動裝置中雖然已提供各式各樣的應用與功能；不過，仍
希望有額外的能力。舉例來說，行動裝置能夠用於取得天氣資訊，其包含使用者所在區域的近即時雷達資訊。因此，使用者便能夠判斷一鋒面正在接近、判斷即將下雨、以及判斷溫度將下降至冰點以下。使用者附近的實際溫度亦能夠被取得。然而，即使有所有該些資訊，使用者仍無法確定看來濕滑的路面究竟僅係潮濕或者被所謂的「黑冰(black ice)」覆蓋，因為當空氣溫度在冰點以上時，路面可能在冰點以下。
本領域需要一種能夠用來幾乎隨時隨地判斷物體之溫度的系統。
本揭示內容討論手持式裝置，例如，蜂巢式電話、智慧型電話、或是平板電腦，其具有一外殼與一被設置在該外殼內的處理器，以及一相機與一具有可調整視場的溫度感測元件。該相機被配置成用以產生一物體的影像並且用以允許使用者在該物體的一部分處為該影像鑲裝相框，以便判斷該有相框部分的溫度。該溫度感測元件包含複數個溫度感測器，以及該處理器被配置成用以選擇該複數個感測器中的多個感測器，用以產生小於或等於該影像中的該相框的該溫度感測元件的視場(Field Of View，FOV)。該等經選定的感測器會被啟動，用以產生對應於該FOV中的該物體的溫度的訊號，以及該處理器被配置成以該些感測器訊號為基礎來判斷被感測的溫度。該裝置可以包含一可感測的輸出，例如，該FOV裡面的該物體的區域的溫度數值的視覺顯示。
範例1.一種手持式裝置，其具有一外殼與被設置在該外殼內的一處理器，以及包括：一埠，其被定義在該外殼中；具有一視場(FOV)的
一溫度感測元件，其被設置在該埠之中並且可操作用以響應於該FOV內的一物體的溫度而產生一或更多個訊號；一可感測的輸出；以及由該處理器來執行的軟體，其可操作用以將來自該溫度感測元件的該些一或更多個訊號轉換成該可感測的輸出上表示被感測溫度的訊號。
範例2.根據範例1的手持式裝置，其中，該溫度感測元件包含複數個感測器，它們被配置成用以感測長波長紅外線輻射(LWIR)。
範例3.根據範例2的手持式裝置，其中，該複數個感測器為輻射熱測定器感測器，其被配置成用以響應於該物體的溫度而提供一電訊號。
範例4.根據範例3的手持式裝置，其中，每一個輻射熱測定器感測器皆包含：一基板；一反射表面，其被設置在該基板上；以及一金屬層，其係由一金屬所形成，其被配置成用以響應於溫度變化而改變電阻，被支撐在該基板上的該金屬層會偏離該反射表面，用以接收從該反射表面處被反射的LWIR。
範例5.根據範例4的手持式裝置，其中，該金屬層偏離高度為該LWIR的波長的1/4。
範例6.根據範例2的手持式裝置，其中，該溫度感測元件進一步包含被定義在該埠處的一孔徑，而且該複數個感測器偏離該孔徑被支撐在該裝置上，其中，該複數個感測器被排列成以該複數個感測器中的多個選定感測器的操作為基礎經由該孔徑來定義一可選擇的視場(FOV)。
範例7.根據範例6的手持式裝置，其中，該軟體被調適成用以選擇該複數個感測器中的多個感測器，以便為該溫度感測元件提供一選
定的FOV。
範例8.根據範例7的手持式裝置，其中，該手持式裝置進一步包含：相鄰於該溫度感測元件的一相機，用以產生由該複數個溫度感測器中所有溫度感測器所定義的FOV中的一物體的影像；該軟體係由該處理器來執行用以操作該影像，以便定義圍繞溫度要被感測的該物體的一部分的一相框；以及該軟體會進一步由該軟體來執行用以選擇該複數個溫度感測器中的多個溫度感測器，以便產生一小於或等於該相框的FOV。
範例9.根據範例1的手持式裝置，其中，該可感測的輸出係一顯示器螢幕，而且由該軟體所執行的軟體會產生一溫度指示符用以顯示在該顯示器螢幕上。
範例10.根據範例1的手持式裝置，其中，該裝置係一蜂巢式電話、智慧型電話或是平板電腦。
範例11.一種利用手持式裝置感測物體的溫度的方法，其包括：將該手持式裝置中的相機瞄準該物體；利用該相機產生該物體的一區域的影像；為該物體中所希望區域鑲裝相框，以便取得溫度並且產生一對應於該有相框區域的相框；選擇小於或等於該相框的該手持式裝置中的一溫度感測元件的視場；啟動該溫度感測元件，用以感測該視場中的溫度；以及經由該手持式裝置提供一可感測的輸出，表示該視場中的被感測的溫度。
範例12.根據範例11的方法，其中：該溫度感測元件包含複數個溫度感測器；該選擇視場的步驟包含以少於所有該複數個感測器的方式選擇該複數個感測器中的多個感測器，用以定義該視場；以及該啟動溫
度感測元件的步驟包含僅啟動該複數個感測器中的該些被選擇的感測器。
100‧‧‧可攜式裝置
102‧‧‧外殼
104‧‧‧上外殼部
106‧‧‧下外殼部
108‧‧‧內顯示器
110‧‧‧外顯示器
112‧‧‧熱感測器埠
114‧‧‧相機埠
116‧‧‧照明埠
118‧‧‧鍵盤
120‧‧‧麥克風埠
122‧‧‧資料埠
124‧‧‧充電埠
130‧‧‧控制電路
132‧‧‧處理器
134‧‧‧記憶體
136‧‧‧內部電源
140‧‧‧熱感測器組裝件
142‧‧‧電荷耦合裝置(CCD)
144‧‧‧照明光
150‧‧‧基板
152‧‧‧陣列
1541‧‧‧熱感測器
1542‧‧‧熱感測器
1543‧‧‧熱感測器
1544‧‧‧熱感測器
1545‧‧‧熱感測器
156‧‧‧腔室
158‧‧‧蓋體
160‧‧‧密封墊
162‧‧‧金屬膜
164‧‧‧外表面
166‧‧‧孔徑
170‧‧‧程式指令
180‧‧‧金屬層
182‧‧‧金屬支柱
184‧‧‧面鏡
190‧‧‧流程圖或製程
192‧‧‧步驟方塊
194‧‧‧步驟方塊
196‧‧‧步驟方塊
198‧‧‧步驟方塊
199‧‧‧遮蔽相框
200‧‧‧步驟方塊
202‧‧‧步驟方塊
204‧‧‧步驟方塊
206‧‧‧步驟方塊
208‧‧‧步驟方塊
209‧‧‧溫度讀數
圖1所示的係可以併入本文中所述之溫度感測特點的可攜式裝置的透視圖。
圖2所示的係圖1中所示的可攜式裝置的電子器件的方塊圖。
圖3所示的係根據本揭示內容的熱感測器組裝件的側面剖視圖。
圖4所示的係圖3中所示之熱感測器組裝件的一感測器元件的放大側視圖。
圖5所示的係以輻射波長為含數的頻譜響應與透射率的關係圖。
圖6所示的係根據其中一種製造方法所產生的圖4的熱感測器組裝件的SEM照片與略圖。
圖7所示的係根據本揭示內容之特點的熱感測器組裝件的特點圖表與效能屬性。
圖8所示的係為實施本文中所述的溫度感測功能而由圖1至2中所繪裝置的處理器所執行的軟體的流程圖。
圖9所示的係使用本文中所述的熱感測特點來感測一杯咖啡的溫度的圖像代表圖。
圖10所示的係在本文中所揭示的熱感測特點的操作中的步驟的功能方塊圖。
圖11所示的係用於可攜式裝置的替代較大型熱感測器。
為達促進理解本文中所述實施例之原理的目的，現在將參考圖式以及下面書面說明書中的說明。此些參考並沒有限制主要內容之範疇的任何用意。本專利案還涵蓋熟習本文件相關技術的人士通常可進行之已解釋實施例的任何變更與修正以及已述實施例之原理的進一步應用。
參考圖1，圖所繪的係一可攜式裝置，大體上以100來表示，其可以為圖中所示的蜂巢式電話。於此實施例中，該可攜式裝置100具有一外殼102，其包含一上外殼部104以及一下外殼部106。一內顯示器108位於該上外殼部104的內側，以及一外顯示器110位於該上外殼部104的外側。該下外殼部106包含一鍵盤118、一麥克風埠120、一資料埠122、以及一充電埠124。該上外殼部104的外側進一步包含一相機埠114與一照明埠116，它們在操作上被定位成讓使用者能夠將該些埠指向一物體或景象。於本揭示內容的其中一項觀點中，一熱感測器埠112也會被併入在該上外殼部104中並且可以被定位相鄰於該些相機埠與照明埠，俾使得使用者能夠將該熱感測器埠112指向一物體。
應該瞭解的係，圖1的可攜式裝置僅為能夠施行本文中所述之熱感測特點的可攜式裝置的示範例。可攜式裝置100可以有其它配置，例如，「智慧型」電話的配置；或者，可以有可攜式平板電腦、PDA、或是類似裝置的形式。該特殊可攜式裝置上的顯示器104、108可被修正，而且該裝置可以省略電話100的特定元件，例如，鍵盤、麥克風、資料埠、…等。在本文中所述的可攜式裝置的特定實施例中，該裝置保留一顯示器、該相機埠、以及該熱感測器埠。
在圖2中描繪用於裝置100的控制電路130，其位於外殼102
裡面。控制電路130包含一處理器132以及一記憶體134，該處理器會與該裝置的器件進行通訊；該控制電路130還包含一內部電源136。程式指令170被儲存在該記憶體中並且由該處理器來執行，用以達到該裝置之各種功能的目的。處理器132進一步可操作被連接至一熱感測器組裝件140、一電荷耦合裝置(Charge Coupling Device，CCD)142、以及一照明光144，它們的實體位置分別相鄰於熱感測器埠112、相機埠114、以及照明埠116及/或分別被設置在熱感測器埠112、相機埠114、以及照明埠116裡面。該些程式指令170包含命令，當被處理器132執行時，該些命令會讓可攜式裝置100取得用於判斷熱感測器組裝件140的一視場裡面的一物體的溫度的資料，並且用以處理該資料以便產生可讓使用者察覺的輸出，例如，產生於顯示器108、110上。該可察覺的顯示可以有其它形式，例如，針對特定的被感測溫度發出一指示光；或是，可聽見的訊號，例如，溫度的警報聲或是非語言表示聲。
如圖3中進一步詳細顯示，熱感測器組裝件140的其中一實施例包含一基板150以及一由多個熱感測器1541-5所組成的陣列152。於某些實施例中，陣列152可以為單一像素，或者，可以包含多於或少於圖中所示的五個感測器。又，圖中所示的感測器1541-5雖然在一直線上；不過，亦可以提供一二維的感測器陣列，其具有多列的感測器1541-5。陣列152位在一部分由蓋體158所定義的腔室156內，該蓋體158可利用一密封的密封墊160被黏接至基板150。該蓋體可以有矽晶圓的形式。一薄金屬膜162可以被沉積在蓋體158的外表面164上，用以定義一孔徑166，該孔徑係被用來決定該感測器組裝件的視場。
根據本揭示內容的其中一項觀點，該些熱感測器1541-5各係一能夠偵測長波長紅外線輻射(Long Wavelength Infrared Radiation，LWIR)的感測器。於一特定的實施例中，該些感測器為輻射熱測定器，其通常被配置成用以如圖4的細部圖式中所示。輻射熱測定器感測器154i包含一薄膜電阻式金屬層180，其具有響應於溫度變化的電阻特性並且具有足夠的熱吸收特性。金屬層180具有奈米等級的厚度並且藉由原子層沉積(Atomic Layer Deposition，ALD)被有效地塗敷至一非晶性基板。舉例來說，該金屬層可以為被塗敷至一非晶矽基板的5nm厚的鉑層。亦可以使用具有適當電阻-溫度特徵以及熱吸收特徵的其它金屬，例如，氧化釩。
如圖4中所示，ALD金屬層180藉由金屬支柱(metal anchor)182被支撐在一鑲嵌基板(例如，基板150)上。該些支柱的大小被設計成用以支撐該金屬層於一面鏡184上。該金屬層被支撐在約為被感測波長的四分之一(也就是，λ/4)的高度處，其中，波長λ在紅外線範圍中。LWIR輻射落在8至14μm的波長範圍內，頻譜響應與透射率的視尖峰(apparent peak)在約10μm處，如圖5的關係圖中所反映。因此，於其中一特定的實施例中，金屬層180被支撐在該面鏡上等於10μm波長的四分之一的高度處，或者，2.5μm處。面鏡184會提高金屬層180的熱能量或IR輻射的吸收作用。
一用於本感測器組裝件之具有合宜輻射熱測定器結構的掃描電子顯微鏡影像顯示在圖6中。於此範例中，一鋁質反射器/面鏡被濺鍍在一熱氧化的矽晶圓上，厚度約100nm。一3μm的犧牲光阻層或是其它合宜的犧牲層會被提供用以支撐一藉由ALD所沉積的5nm厚的鉑層。該輻射
熱測定器(也就是，感測器154i)陣列的面積為5x5個像素或是在每個像素為30x30μm2的範圍中。使用鉑作為金屬層180可提供良好的溫度係數電阻以及低電雜訊。使用ALD允許進行可控制的奈米厚度保形沉積。如果需要的話，可以加入硬化元件，用以達到該奈米金屬膜的結構性控制的目的。圖7的圖表列出如上面所述般生產的輻射熱測定器感測器能夠達成的所希望的效能參數。
參考圖8，圖中所描繪的係一種流程圖或一種製程，大體上以190來表示，其提出一種藉由執行根據本原理的程式指令170取得用來判斷熱感測器組裝件140的一視場內的一物體的溫度的資料的示範性方式。首先，攜載該可攜式裝置100的使用者會以合宜的方式將該可攜式裝置100置於溫度偵測模式中(方塊192)，例如，藉由鍵盤輸入或是按押啟動按鈕。於被配置成僅用於溫度偵測的實施例中，該裝置可以僅需要被供能。於諸如可攜式裝置100的實施例中，某些實施例中的顯示器108可以被配置成用以顯示一選單，使用者可使用該選單來啟動溫度偵測模式。
一旦可攜式裝置100被置於溫度偵測模式中，處理器132可以啟動或供能給CCD相機142，進入已供能的情況中(方塊194)。CCD 142會響應而開始以任何可接受的方式偵測外來能量，例如，光能，並且產生一表示該被感測能量的訊號。處理器132會接收該被產生的訊號並且控制一顯示器108、110，用以描繪CCD 142所看見(或是所感測到)的景象(方塊196)。
利用該已描繪的影像作為指引，使用者會在該CCD所產生的相片內為所希望的景象/物體鑲裝相框(方塊198)。於某些實施例中，為物
體鑲裝相框係藉由推進拉遠(zooming)該顯示器來達成，俾使得該物體會填滿顯示器108、110。於其它實施例中，一疊置在該被觀看景象上方的遮蔽相框會被操縱用以為該物體鑲裝相框。圖9中描繪一範例，其中，使用者正在觀看裝置100(在此圖中其係一「智慧型」電話)的顯示器108上的一杯熱咖啡(物體O)。軟體170可操作用以產生一對應於物體O上之區域R的遮蔽相框199。當使用者相對於該物體來移動裝置100時，遮蔽相框199也會移動。當該物體被鑲裝相框時，舉例來說，該處理器會利用內顯示器來選擇為觀看該被鑲裝相框的區域所需要的由陣列152中的熱感測器1541-5所組成的一子集。藉由改變有作用感測器或像素(也就是，每一者皆為分離的像素)的數量，熱感測器組裝件140的視場(FOV)會被調整而相稱於該顯示器中該物體的鑲裝相框作用(方塊200)。更明確地說，由該裝置的處理器所執行的軟體會被調適成用以選擇為提供近似等於圍繞該相機所拍攝之物體之相框的FOV所需要的該些感測器中的多個感測器。較佳的係，該FOV不會超過該物體相框，俾使得不相關的溫度訊號不會影響該物體之所希望部分的被偵測溫度。
舉例來說，每一個感測器1541-5都有一影像長度Lbi，俾使得陣列152(圖3)的總基底長度或有作用的基底長度(Lb)能夠藉由選擇啟動少於全部的感測器而改變。如圖3中所繪，孔徑166位在和該些熱感測器1541-5相隔一距離(h)處並且具有被定義為「A」的開口維度(直徑)。倘若僅選擇熱感測器1543的話，那麼，所產生的FOV會被定義為具有短有作用基底長度(Lb1)的角度θ1。藉由選擇額外的熱感測器154x，舉例來說，由包含熱感測器1541-5的熱感測器所組成的子集，該FOV會擴大為具有對應較長有作用基底
長度(Lb2)的角度θ2。
FOV(忽略繞射)近似為tab(A/2)=(Lb/2+A/2)/h。於其中一實施例中，「h」為約200至500微米，「A」為約50至100微米，以及「Lb」可在約15微米與1000微米之間進行調整。結果，「θ」的數值介於1與150度之間，相依於前述的定義數值。對50微米的孔徑維度A、300微米的h、以及20與200微米之間的Lb來說，θ可在13與45度的角度之間進行調整。所以，陣列152的感測區能夠被調整，以便在給定的距離處有較小或較大的偵測區。該些感測器較佳的係，但是並非必要，被選擇為對稱於孔徑166，以便提供一相對於該孔徑為對稱的FOV。由該處理器所執行的軟體可以被配置成用以選擇感測器，以便提供小於或等於由該相機及相關聯的軟體指令以該物體O為基準所產生的相框之維度的FOV。依此方式，該些溫度感測器僅感測該物體之所希望區域中的溫度。由此些感測器所產生的溫度資料因而不會受到該所希望相框外面的該物體的溫度污染。舉例來說，在圖9中所繪的範例中，使用者希望判斷杯子內的液體的溫度。因此，使用者會建立一限制於該液體的相框，如該圖中所繪。倘若該些感測器的FOV很大而足以包含該杯子本身的話，那麼，該杯子的必然較冷溫度將導致該裝置將該液體的溫度登錄為低於真實溫度。
一旦該物體被鑲裝相框而且熱感測器1541-5子集被選擇之後，熱資料獲取(方塊202)便會被啟動，不論是自動或是由操作者按押鍵盤118中的一按鍵。處理器132會響應而控制該感測器陣列152，用以從該些選定熱感測器1541-5的每一者中產生一個別訊號(方塊204)。
處理器132接著會以該些被產生的訊號為基礎來判斷該物
體的溫度(方塊206)並且控制一顯示器108、110以描繪和該經判定的溫度相關聯的溫度資料(方塊208)。於某些實施例中，平均溫度資料會被顯示在該顯示器上。該溫度數值可以藉由對來自每一個該些感測器的數值進行簡單的算術平均而取得，必要時，可以套用適當的轉換，用以將該感測器訊號數值轉換成溫度數值。亦可以套用其它方式或演算法將每一個感測器所產生的訊號轉換成表示物體O之真實溫度的數值。
因此，如圖9中所繪，一溫度讀數209可以和該相機CCD所產生的物體O的照片同時被顯示在顯示器108上。該溫度讀數對應於遮蔽相框199內的該物體的溫度。能夠明白的係，當使用者移動裝置100而使得被感測的區域R也隨之移動時，該溫度讀數會依照新的被感測區域的真實溫度而改變。因此，於圖9中正在被檢視的咖啡杯的情況中，可以預期，移動「智慧型」電話使得區域R靠近杯緣會顯示溫度從在杯子中間所感測到的溫度處發生改變。
本發明討論的執行熱感測軟體170的處理器132係在大部分手持式裝置中所發現之類型的高速微處理器，因此，當使用者移動該裝置用以聚焦在一物體O內不同區域R上時，圖8的流程圖中所示的步驟能夠非常快速且互動地進行。能夠明白的係，裝置100因而可作為一具有廣泛潛在用途的互動式溫度掃描器，例如，用以偵測一熱飲料的溫度，如圖9的範例，俾使得使用者不會燙傷他/她的嘴巴；偵測建築物中可能表示火災的熱源；或是，尋找裝置中可能表示潛在裝置失效的熱點。自動車技術人員、航空技術人員、或是HVAC技術人員可以使用裝置100與溫度感測特點來偵測排氣溫度，用以幫助診斷問題。手持式熱感測器功能亦可被用來
判斷兒童或病患的溫度，用以幫助診斷醫療情況。
圖8的流程圖中所述的溫度感測事件的方塊代表圖提供在圖10中。裝置100指向一發出LWIR輻射的物體O，例如，圖中所繪的咖啡杯。溫度感測器組裝件140會吸收輻射，其會提高該些選定感測器的金屬層180的溫度，其接著會在該感測器組裝件中產生高電阻。該裝置的處理器132會感測此電阻變化，例如，藉由跨越該感測器組裝件的電壓變化。一整合的ASIC可以調整接收自感測器組裝件180的訊號S。處理器132(且尤其是該處理器所執行的軟體170)會估算該電壓變化，用以判斷該物體的溫度Tobj。此判斷可以數種方式來進行，例如，藉由使用儲存在記憶體134中以電壓變化或電壓大小為函數的溫度查找表；或是藉由軟體所具現的演算法，其會將感測器訊號的數值(例如，電壓大小)轉換成溫度數值。
在不同的實施例中，該熱感測器組裝件中的感測器陣列可以有各種形式。如圖3中所示，該些感測器可以位在一線性陣列中。於其它實施例中，該些感測器可以在矩形、圓形、或是橢圓形的陣列中，其會對孔徑166進行適當的修正。
本文中所述的溫度感測特點允許在廣泛的應用範圍中使用該可攜式裝置。於一簡單的範例中，該可攜式電話100可以被用來感測飲料的溫度，用以確保其可安全的飲用。該溫度感測特點亦可被用來判斷嬰兒或病患的體溫、判斷人的四肢的局部溫度作為血液循環的表示符、或者甚至判斷人的臉部溫度用以評估情緒的狀態。裝置100可被用來偵測建築物中的熱點(例如，由消防員或是其它個人)，用以判斷在封閉的門的後面是否有火。因為熱感測器組裝件140利用LWIR輻射來操作，所以，該裝置並
不需要用到可見光，這意謂著該裝置能夠均等地使用在黑暗或光亮中。此屬性可以開放使用在賭博的方法中，例如，配合互動式賭博裝置或是配合主動式賭博，例如，paintball。將該溫度感測特點施行在一可攜式裝置中會依照使用者的想像而開放可能的應用。
在上面所述的實施例中，該溫度感測器組裝件140很小並且容易納入一習知的可攜式電話或「智慧型」電話的封裝內。於其它實施例中，一較大型的感測器可被併入至該裝置之中，例如，圖11中所示的裝置。圖中所示的裝置比較大型，且於某些情況中，具有大於本文中所述之輻射熱測定器感測器的偵測範圍。本發明預期，相同或雷同的軟體170可被施行用以利用圖11中所示的任何裝置來感測一物體的溫度。本發明預期，該較大型感測器可以有較大的範圍，非常類似熱感測雙筒望遠鏡或照相機。
本揭示內容討論一種整合於一可攜式裝置(例如，手持式無線電話)之中的可攜式溫度感測系統，其中，一被支撐在該裝置外殼內的熱感測器組裝件包含一輻射熱測定器類型的熱感測器陣列，其被調適成用以偵測從一物體處所發出的LWIR輻射。該裝置內的一處理器與記憶體會估算來自該感測器組裝件的訊號，用以判斷該物體的溫度並且提供一輸出給裝置使用者。由該處理器所執行的軟體讓使用者以正在被偵測的物體為基礎來調整該感測器組裝件的視場。
如上面的討論，該溫度感測系統可以被整合至一既有的手持式裝置之中，例如，圖中所示實施例中所示的可攜式電話，或者，可以被整合至該溫度感測功能專屬的裝置之中。該裝置為可攜式且較佳的係為手持式，俾使得該使用者能夠精確地將該裝置指向要被感測的物體。
於圖中所示的實施例中，來自溫度感測器154i的訊號係由被該裝置100的處理器或微處理器所執行的軟體常式來估算。或者，來自該些溫度感測器的訊號可以由類比電路系統來處理，該類比電路系統被配置成用以將來自該些感測器的電壓或電流訊號轉換成可操作用以產生一表示該溫度的可感測訊號的電壓或電流。於一範例中，該類比電路系統可被配置成用以在該些感測器訊號超過表示很危險的極高溫度的預設數值時產生一警示訊號。
100‧‧‧可攜式裝置
102‧‧‧外殼
104‧‧‧上外殼部
106‧‧‧下外殼部
108‧‧‧內顯示器
110‧‧‧外顯示器
112‧‧‧熱感測器埠
114‧‧‧相機埠
116‧‧‧照明埠
118‧‧‧鍵盤
120‧‧‧麥克風埠
122‧‧‧資料埠
124‧‧‧充電埠
Claims (8)
- 一種手持式裝置，其具有一外殼與被設置在該外殼內的一處理器，以及包括：一埠，其被定義在該外殼中；具有一視場(FOV)的一溫度感測元件，其被設置在該埠之中並且可操作用以響應於該視場內的一物體的溫度而產生一或更多個訊號；一可感測的輸出；以及由該處理器來執行的軟體，其可操作用以將來自該溫度感測元件的該一或更多個訊號轉換成該可感測的輸出上表示被感測溫度的訊號，其中該溫度感測元件包括複數個感測器，且該複數個感測器是輻射熱測定器感測器，其配置成偵測長波長紅外線輻射(LWIR)且響應於該物體的溫度而提供一電訊號，以及每個輻射熱測定器感測器包括：一基板；一反射表面，其被設置在該基板上；以及一金屬層，其係由一金屬所形成，其被配置成用以響應於溫度變化而改變電阻，被支撐在該基板上的該金屬層會偏離該反射表面，用以接收從該反射表面處被反射的長波長紅外線輻射。
- 根據申請專利範圍第1項的手持式裝置，其中，該金屬層偏離高度為該長波長紅外線輻射的波長的1/4。
- 根據申請專利範圍第1項的手持式裝置，其中，該可感測的輸出係一顯示器螢幕，而且由該處理器所執行的軟體會產生一溫度指示符用以顯示在該顯示器螢幕上。
- 一種手持式裝置，其具有一外殼與被設置在該外殼內的一處理器，以及包括：一埠，其被定義在該外殼中；具有一視場(FOV)的一溫度感測元件，其被設置在該埠之中並且可操作用以響應於該視場內的一物體的溫度而產生一或更多個訊號；一可感測的輸出；以及由該處理器來執行的軟體，其可操作用以將來自該溫度感測元件的該一或更多個訊號轉換成該可感測的輸出上表示被感測溫度的訊號，其中，該溫度感測元件進一步包含被定義在該埠處的一孔徑，而且複數個感測器偏離該孔徑被支撐在該裝置上，以及其中，該複數個感測器被排列成以該複數個感測器中的多個選定感測器的操作為基礎經由該孔徑來定義一可選擇的視場(FOV)。
- 根據申請專利範圍第4項的手持式裝置，其中，該溫度感測元件包含複數個感測器，它們被配置成用以感測長波長紅外線輻射(LWIR)。
- 根據申請專利範圍第4項的手持式裝置，其中，該軟體被調適成用以選擇該複數個感測器中的多個感測器，以便為該溫度感測元件提供一選定的視場。
- 根據申請專利範圍第6項的手持式裝置，其中，該手持式裝置進一步包含：相鄰於該溫度感測元件的一相機，用以產生由該複數個溫度感測器中所有溫度感測器所定義的視場中的一物體的影像；該軟體係由該處理器來執行用以操作該影像，以便定義圍繞溫度要被 感測的該物體的一部分的一相框；以及該軟體會進一步由該軟體來執行用以選擇該複數個溫度感測器中的多個溫度感測器，以便產生一小於或等於該相框的視場。
- 一種手持式裝置，其具有一外殼與被設置在該外殼內的一處理器，以及包括：一埠，其被定義在該外殼中；具有一視場(FOV)的一溫度感測元件，其被設置在該埠之中並且可操作用以響應於該視場內的一物體的溫度而產生一或更多個訊號；一可感測的輸出；以及由該處理器來執行的軟體，其可操作用以將來自該溫度感測元件的該一或更多個訊號轉換成該可感測的輸出上表示被感測溫度的訊號，其中，該裝置係一蜂巢式電話、智慧型電話或是平板電腦。
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|---|---|---|---|---|
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| KR102517839B1 (ko) * | 2015-09-25 | 2023-04-05 | 삼성전자주식회사 | 온도를 기반으로 하는 출력 방법 및 이를 지원하는 전자 장치 |
| CN105816158A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-08-03 | 乐视控股（北京）有限公司 | 一种体温检测系统及方法 |
| TW201928769A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-16 | 宇博先進電子工業有限公司 | 標示物體溫度的方法 |
| CN110013230A (zh) * | 2018-01-08 | 2019-07-16 | 曹亮 | 一种采用多个红外传感器的测温装置及方法 |
| CN110243864A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-09-17 | 广东电网有限责任公司 | 一种电力设备过热故障检测手机 |
| CN110807265A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-18 | 重庆科技学院 | 一种基于大气扰动的封闭火区燃烧爆炸危险性判断方法 |
| GB202005213D0 (en) | 2020-04-08 | 2020-05-20 | Bevan Heba | Remote temperature measurement system |
| TWI792214B (zh) * | 2021-03-10 | 2023-02-11 | 群光電子股份有限公司 | 溫度感測模組與電子裝置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001081879A2 (en) * | 2000-04-25 | 2001-11-01 | Raytheon Company | Microbolometer and manufacturing method |
| WO2006060746A2 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Infrared Solutions, Inc. | Visible light and ir combined image camera with a laser pointer |
| DE102010005042B3 (de) * | 2010-01-20 | 2011-07-07 | Testo AG, 79853 | IR-Temperaturmesseinrichtung und Verfahren zur Bestimmung der tatsächlichen Lage eines Messflecks einer IR-Temperaturmesseinrichtung |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6686843B2 (en) * | 2000-07-24 | 2004-02-03 | Atico International Usa, Inc. | Method and apparatus for determining the temperature of an infant |
| US7145143B2 (en) * | 2002-03-18 | 2006-12-05 | Honeywell International Inc. | Tunable sensor |
| KR20050000269A (ko) | 2003-06-23 | 2005-01-03 | 박상진 | 온도 센서 내장 휴대 전화기 및 그것의 방법 |
| IL158245A0 (en) * | 2003-10-02 | 2004-08-31 | Opgal Ltd | A flir camera having fov vs. sensitivity control |
| JP2005159856A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Nikon Corp | デジタルカメラ |
| KR20060031041A (ko) | 2004-10-07 | 2006-04-12 | 엘지전자 주식회사 | 체온 측정기능을 갖는 이동통신 단말기 |
| KR20060062126A (ko) | 2004-12-03 | 2006-06-12 | 주식회사 크라또 | 온도 감지 장치 및 이를 이용한 이동통신단말기 |
| US7902820B2 (en) | 2005-05-03 | 2011-03-08 | Imec | Method and apparatus for detecting spatially varying and time-dependent magnetic fields |
| US9442019B2 (en) * | 2008-12-26 | 2016-09-13 | Fluke Corporation | Infrared imaging probe |
| US8766808B2 (en) * | 2010-03-09 | 2014-07-01 | Flir Systems, Inc. | Imager with multiple sensor arrays |
| DE102010013142B4 (de) * | 2010-03-27 | 2013-10-17 | Testo Ag | Verfahren zur IR-strahlungsbasierten Temperaturmessung und IR-strahlungsbasierte Temperaturmesseinrichtung |
| JP5964543B2 (ja) * | 2010-06-15 | 2016-08-03 | 日本電気株式会社 | ボロメータ型テラヘルツ波検出器 |
| WO2012067282A1 (ko) * | 2010-11-17 | 2012-05-24 | (주)이지템 | 체온을 포함하는 휴대용 열화상 온도측정 장치 및 방법 |
| US20120320189A1 (en) * | 2011-06-20 | 2012-12-20 | Fluke Corporation | Thermal imager that analyzes temperature measurement calculation accuracy |
| CN103946867A (zh) * | 2011-07-13 | 2014-07-23 | 西奥尼克斯公司 | 生物计量成像装置和相关方法 |
| US9000371B2 (en) * | 2011-08-26 | 2015-04-07 | Custom Scene Technology, Inc. | Camera, computer program and method for measuring thermal radiation and thermal rates of change |
| US8275413B1 (en) | 2011-09-17 | 2012-09-25 | Fraden Corp. | Wireless communication device with integrated electromagnetic radiation sensors |
| US20130204570A1 (en) * | 2012-02-06 | 2013-08-08 | Tzila Mendelson | Cellular telephone and camera thermometers |
-
2014
- 2014-03-06 US US14/199,480 patent/US9557222B2/en active Active
- 2014-03-07 WO PCT/US2014/021697 patent/WO2014149976A1/en active Application Filing
- 2014-03-07 EP EP14769253.7A patent/EP2974046B1/en active Active
- 2014-03-12 TW TW103108631A patent/TWI616739B/zh active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001081879A2 (en) * | 2000-04-25 | 2001-11-01 | Raytheon Company | Microbolometer and manufacturing method |
| WO2006060746A2 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Infrared Solutions, Inc. | Visible light and ir combined image camera with a laser pointer |
| DE102010005042B3 (de) * | 2010-01-20 | 2011-07-07 | Testo AG, 79853 | IR-Temperaturmesseinrichtung und Verfahren zur Bestimmung der tatsächlichen Lage eines Messflecks einer IR-Temperaturmesseinrichtung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9557222B2 (en) | 2017-01-31 |
| EP2974046A1 (en) | 2016-01-20 |
| WO2014149976A1 (en) | 2014-09-25 |
| US20140314120A1 (en) | 2014-10-23 |
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| TW201447541A (zh) | 2014-12-16 |
| EP2974046A4 (en) | 2016-11-16 |
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