TWI623778B - Reflective optical large receiving angle ultraviolet index device - Google Patents

Abstract

一種反射式光學大接收角紫外線指數裝置，係包括一紫外線指數偵測器，其包括一受光面，並在中央具有一孔洞作為光瞳；一光學板材，係接合至該紫外線指數偵測器之受光面側以整合為一光學三維晶片（3D IC）模組，該光學板材對應該受光面之表面為反射面，相對於該反射面之另一表面為鍍膜面，光經過該孔洞進入該光學板材，經該反射面返回再進入該紫外線指數偵測器聚光，以偵測出一紫外線指數數據。本發明反射式光學大接收角紫外線指數裝置，可使用在智慧型手機電荷耦合元件（CCD）或互補式金氧半導體（CMOS）前之光學模組，且該光學模組之製作可以與紫外線指數偵測器之製程整合成為光學三維晶片模組；藉此，本發明可以縮小光學模組體積，成為光學三維晶片模組，整合在智慧型手機主機板，可降低組裝成本，提供大角度，均勻接收量之紫外線指數數據。

Description

反射式光學大接收角紫外線指數裝置

本發明係有關於一種反射式光學大接收角紫外線指數裝置，尤指涉及一種可以縮小光學模組體積，成為光學三維晶片模組，特別係指整合在智慧型手機主機板，可降低組裝成本，提供大角度，均勻接收量之紫外線指數數據者。

隨著醫學上對紫外線危害皮膚之報告日益增多之影響下，人們對於此看不見之皮膚殺手已提高警覺，而且在大氣層中可隔離陽光中紫外線之臭氧層逐漸被破壞之同時，人們曝曬於紫外線下之機會便隨之大增 ；因此，如何偵測太陽光中之紫外線劑量十分重要，特別是進行日光浴並希望避免超過安全劑量之人。但是，一般人僅能由每日氣象預報中得知紫外線指數之預報，然以氣象局之預報資料，通常都是以一大範圍區域之概算值，很難精準檢知每一個人所在位置確實之紫外線指數，尤以同緯度或地區，極易因為地表之高低及周遭環境設施之差異而有很大之落差，以氣象單位固定地點之檢知推算，容易有極多差異，若再配合實際時間、日照角度之差異，此粗略的總劑量預測數值顯不符實際需要，容僅具參考價值，一般人如何能在最短之時間，取得相關且正確之在地周遭之紫外線指數，其實一直很令一般人感到不便及困擾，尤其對於正處於戶外之人們而言，並未能有一方便使用且能針對單一個體提供太陽光之紫外線偵測值之紫外線指數偵測工具可供參考，而如何改善此一缺失，其實以手機幾乎人手一機之普遍性，已然成為現代人出外隨身攜帶之重要物品。因此，將各種3C產品之功能整合在手機中，已為現在與將來之共同發展趨勢；現階段對於手機之設計，因應市場需求，除了以商務功能與娛樂功能進行研發與整合外，更兼具安全保護及衛生保健之功能，例如：心跳偵測功能、紫外線偵測功能、遙控功能等等，上述個別功能均係透過光源配合光學模組來達成。 承上述，隨著手機之使用者使用需求，光學模組面臨須具備更多功能之市場需求，若欲將具有其他功能之元件加入光學模組時，如何以現今之單功能光學模組達到將元件整合至光學模組之製造需求，實為設計製造者之一大挑戰。例如若要在現有單功能光學模組、如紅外線式接近偵測器中加入新的偵測器、如氣體偵測器、壓力偵測器或紫外線偵測器等，最直接之方法，就是在原有的接近偵測器旁併接另一偵測器，惟此一來即面臨兩個問題：其一，此舉將直接增加整個光學模組之尺寸，如此並不利於應用此類光學模組之手機其輕薄短小之組裝布局；其二，整體光學模組之模封製造問題，因為各偵測器晶片所具有之操作物理特性而可能需要使用不同之封裝材料來封裝保護該偵測器晶片。因此除了增加額外之壓模步驟外，還需要另外訂製壓模所需之模具，也相對地提高製造成本與複雜度。 鑑於環境中紫外線即時性檢測之技術中，目前智慧型手機使用全折射式光學模組，因其體積大，導致在製作與組裝上極為不易。而Samsung亦曾推出一款可偵測紫外線之智慧型手機，惟其光學接收角度小且不平整，導致其各角度接收亮度不均勻，光學效率低。故，ㄧ般習用者係無法符合使用者於實際使用時有效縮小光學模組體積、降低組裝成本、提供大角度、均勻接收量之紫外線指數數據之所需。

本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種可使用在智慧型手機電荷耦合元件（Charge Couple Device, CCD）或互補式金氧半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS）前之光學模組，且該光學模組之製作可以與紫外線指數偵測器之製程整合成為光學三維晶片模組之反射式光學大接收角紫外線指數裝置。 本發明之次要目的係在於，提供一種可以縮小光學模組體積，成為光學三維晶片模組，整合在智慧型手機主機板，可降低組裝成本，提供大角度，均勻接收量之紫外線指數數據之反射式光學大接收角紫外線指數裝置。 為達以上之目的，本發明係一種反射式光學大接收角紫外線指數裝置 ，係可使用在智慧型手機上，其包括：一紫外線指數偵測器，其包括一受光面，並在中央具有一貫穿之孔洞作為光瞳；一光學板材，係接合至該紫外線指數偵測器之受光面側以整合為一光學三維晶片（3D IC）模組，該光學板材對應該受光面之表面為反射面，相對於該反射面之另一表面為鍍膜面，光經過該孔洞進入該光學板材，經該反射面返回再進入該紫外線指數偵測器聚光，以偵測出一紫外線指數數據。 於本發明上述實施例中，該反射面係由平面、球面、非球面、或半導體製程之二元光學面所構成。 於本發明上述實施例中，該光學三維晶片模組係可整合在該智慧型手機之主機板上。 於本發明上述實施例中，係可應用在該智慧型手機之紫外線接收模組。 於本發明上述實施例中，該紫外線指數偵測器之孔洞直徑係為150μm±20%。 於本發明上述實施例中，該紫外線指數偵測器之厚度係為100μm±20%。 於本發明上述實施例中，該光學板材係為鹼鹵晶體（LIF）或玻璃材。 於本發明上述實施例中，該光學板材之曲率係為750μm±20%。 於本發明上述實施例中，該光學板材之厚度係為500μm±20%。 於本發明上述實施例中，其整體尺寸係為1500μm±20%。 於本發明上述實施例中，該光學三維晶片模組更包括一數位邏輯單元 ，其被配置在一電子組件上且耦合到該光學板材之鍍膜面。 於本發明上述實施例中，該數位邏輯單元係選自由一數位信號處理器（Digital Signal Processing, DSP）、及一微機電系統（Micro Electro Mechanical Systems, MEMS）裝置組成之群。 於本發明上述實施例中，該電子組件係為封裝基板或印刷電路板。

請參閱『第１圖～第３圖』所示，係分別為本發明反射式光學大接收 角紫外線指數裝置之結構示意圖、本發明反射式光學大接收角紫外線指數裝置之相對照度圖、及本發明反射式光學大接收角紫外線指數裝置之衍射調製傳遞函數解析圖。如圖所示：本發明係一種反射式光學大接收角紫外線指數裝置，係可使用在智慧型手機上，其包括一紫外線指數偵測器１１、及一光學板材１２所構成。 上述所提之紫外線指數偵測器１１之厚度係為100μm±20%，其包括一受光面１１１，並在中央具有一貫穿之孔洞１１２作為光瞳，且該孔洞之直徑係為150μm±20%。 該光學板材１２係為鹼鹵晶體（LIF）或玻璃材，其厚度係為500μm±20%並具有一750μm±20%之曲率，該光學板材１２係接合至該紫外線指數偵測器１１之受光面１１１側以整合為一光學三維晶片（3D IC）模組１，該光學板材１２對應該受光面１１１之表面為反射面１２１，相對於該反射面１２１之另一表面為鍍膜面１２２，該反射面１２１係由平面、球面、非球面、或半導體製程之二元光學面所構成。 上述光學三維晶片模組１更包括一數位邏輯單元１３，其被配置在一電子組件上（圖中未示）且耦合到該光學板材１２之鍍膜面１２２。其中該數位邏輯單元係選自由一數位信號處理器（Digital Signal Processing, DSP）、及一微機電系統（Micro Electro Mechanical Systems, MEMS）裝置組成之群；該電子組件係為封裝基板或印刷電路板。如是，藉由上述揭露之結構構成一全新之反射式光學大接收角紫外線指數裝置，其整體尺寸係為1500μm±20%。 於一實施例中，上述光學三維晶片模組１係可整合在智慧型手機之主機板上，使該反射式光學大接收角紫外線指數裝置可應用在該智慧型手機之紫外線接收模組。當運用時，光經過光瞳(即孔洞112)進入光學板材12，經反射面121返回再進入紫外線指數偵測器11聚光，以偵測出一紫外線指數數據。

本實施例之反射式光學大接收角紫外線指數裝置之光學性能也可達到要求，可從第2、3圖看出。第2圖為本裝置之相對照度(relative illumination)圖，第3圖為本裝置之衍射調製傳遞函數(diffraction MTF)圖。由第2圖可看出，每一角度接收之光亮度值，習知技術接收亮度之角度較小，是小角度且不平整，導致各角度接收亮度是不均勻的，而本發明所提反射式光學大接收角紫外線指數裝置各角度接收亮度平整而且均勻，足證光學效率高。由第3圖可看出，本發明所提反射式光學大接收角紫外線指數裝置其MTF值很高，代表解析度高。綜上所述，本發明係一種反射式光學大接收角紫外線指數裝置，可有效改善習用之種種缺點，可使用在智慧型手機電荷耦合元件(Charge Couple Device,CCD)或互補式金氧半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)前之光學模組，且該光學模組之製作可以與紫外線指數偵測器之製程整合成為光學三維晶片模組；藉此，本發明可以縮小光學模組體積，成為光學三維晶片模組，整合在智慧型手機主機板，可降低組裝成本，提供大角度，均勻接收量之紫外線指數數據，進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

１‧‧‧光學三維晶片模組

１１‧‧‧紫外線指數偵測器

１１１‧‧‧受光面

１１２‧‧‧孔洞

１２‧‧‧光學板材

１２１‧‧‧反射面

１２２‧‧‧鍍膜面

１３‧‧‧數位邏輯單元

第１圖，係本發明反射式光學大接收角紫外線指數裝置之結構示意 圖。 第２圖，係本發明反射式光學大接收角紫外線指數裝置之相對照度圖。 第３圖，係本發明反射式光學大接收角紫外線指數裝置之衍射調製 傳遞函數解析圖。

Claims (13)

1. 一種反射式光學大接收角紫外線指數裝置，係可使用在智慧 型手機上，其包括： 一紫外線指數偵測器，其包括一受光面，並在中央具有一貫穿之孔洞作為光瞳； 一光學板材，係接合至該紫外線指數偵測器之受光面側以整合為一光學三維晶片（3D IC）模組，該光學板材對應該受光面之表面為反射面，相對於該反射面之另一表面為鍍膜面，光經過該孔洞進入該光學板材，經該反射面返回再進入該紫外線指數偵測器聚光，以偵測出一紫外線指數數據。
2. 依申請專利範圍第１項所述之反射式光學大接收角紫外線指數裝 置，其中，該反射面係由平面、球面、非球面、或半導體製程之二元光學面所構成。
3. 依申請專利範圍第１項所述之反射式光學大接收角紫外線指數裝 置，其中，該光學三維晶片模組係可整合在該智慧型手機之主機板上。
4. 依申請專利範圍第１項所述之反射式光學大接收角紫外線指數裝 置，可應用在該智慧型手機之紫外線接收模組。
5. 依申請專利範圍第１項所述之反射式光學大接收角紫外線指數裝 置，其中，該紫外線指數偵測器之孔洞直徑係為150μm±20%。
6. 依申請專利範圍第１項所述之反射式光學大接收角紫外線指數裝 置，其中，該紫外線指數偵測器之厚度係為100μm±20%。
7. 依申請專利範圍第１項所述之反射式光學大接收角紫外線指數裝 置，其中，該光學板材係為鹼鹵晶體（LIF）或玻璃材。
8. 依申請專利範圍第１項所述之反射式光學大接收角紫外線指數裝 置，其中，該光學板材之曲率係為750μm±20%。
9. 依申請專利範圍第１項所述之反射式光學大接收角紫外線指數裝 置，其中，該光學板材之厚度係為500μm±20%。
10. 依申請專利範圍第１項所述之反射式光學大接收角紫外線指數 裝置，其整體尺寸係為1500μm±20%。
11. 依申請專利範圍第１項所述之反射式光學大接收角紫外線指數 裝置，其中，該光學三維晶片模組更包括一數位邏輯單元，其被配置在一電子組件上且耦合到該光學板材之鍍膜面。
12. 依申請專利範圍第１１項所述之反射式光學大接收角紫外線指 數裝置，其中，該數位邏輯單元係選自由一數位信號處理器（Digital Signal Processing, DSP）、及一微機電系統（Micro Electro Mechanical Systems, MEMS）裝置組成之群。
13. 依申請專利範圍第１１項所述之反射式光學大接收角紫外線指 數裝置，其中，該電子組件係為封裝基板或印刷電路板。