TWI731795B - 紅外線感測模組與額溫量測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種紅外線感測模組與額溫量測裝置。紅外線感測模組包括導光結構與紅外線感測元件。導光結構內部形成環形中空區域，環形中空區域貫通導光結構，並且分別在導光結構的相反兩側開設出第一開孔與第二開孔。第一開孔的孔徑大於第二開孔的孔徑。環形中空區域包括消光區及反射區。消光區具有多個鋸齒部。各個鋸齒部是由第一開孔向第二開孔延伸。多個鋸齒部相互平行排列。反射區形成在第二開孔與消光區之間。紅外線感測元件設置在第二開孔。額溫量測裝置包括殼體、電路板、紅外線感測模組以及操作開關。紅外線感測模組設置在殼體內部。

Description

紅外線感測模組與額溫量測裝置

本發明涉及一種紅外線感測模組與額溫量測裝置，特別是涉及一種具有導光結構的紅外線感測模組與額溫量測裝置。

首先，現有技術中，使用紅外線額溫計量測人體體溫時，通常需要將額溫計靠近額頭中心1至3公分處(甚至更靠近)以避免量測到額頭中心以外的紅外線能量才能夠準確測得人體的體溫，這是因為紅外線額溫計所採用的紅外線感測元件一般量測視角大於120度。因此，當紅外線額溫計與人體距離太遠時，除了人體額頭中心散發出的紅外線會進到額溫計中，額頭中心以外的較低或較高的紅外線能量也可能進到額溫計而被紅外線感測元件接收，造成額溫計所測得的溫度值失真。

此外，當紅外線額溫計與人體額頭距離太遠時，即使人體額頭中心散發出的紅外線進到額溫計內部，也有可能因為距離過長而散失掉部分能量，造成最後紅外線感測元件接收到紅外線並且轉換而成的訊號過於微弱，無法與雜訊產生明顯區隔，同樣使得額溫計所測得的溫度值失真。

故，如何通過光學結構設計的改良，讓額溫計量測視角變小距離變長並過濾掉不必要的外界光線，同時又能夠聚焦放大或至少維持紅外線感測元件所接收到的紅外線的能量，來克服上述的缺陷，已成為該領域所欲 解決的重要課題之一。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種紅外線感測模組，其包括導光結構與紅外線感測元件。導光結構內部形成環形中空區域，環形中空區域貫通導光結構，並且分別在導光結構的相反兩側開設出第一開孔與第二開孔。第一開孔的孔徑大於第二開孔的孔徑。環形中空區域包括消光區及反射區。消光區具有多個鋸齒部。各鋸齒部是由第一開孔向第二開孔延伸。反射區為形成在第二開孔與消光區之間。紅外線感測元件設置在第二開孔。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種額溫量測裝置，其包括殼體、電路板、紅外線感測模組以及操作開關。殼體具有開口。電路板設置在殼體內部。紅外線感測模組設置在殼體內部，紅外線感測模組電性連接電路板，且紅外線感測模組的第一開孔設置在開口。操作開關設置在殼體，操作開關電性連接電路板，並且操作開關通過電路板電性連接紅外線感測模組。紅外線感測模組包括導光結構與紅外線感測元件。導光結構內部形成環形中空區域，環形中空區域貫通導光結構，並且分別在導光結構的相反兩側開設出第一開孔與第二開孔。第一開孔的孔徑大於第二開孔的孔徑。環形中空區域包括消光區及反射區。消光區具有多個鋸齒部。各鋸齒部是由第一開孔向第二開孔延伸。反射區形成在第二開孔與消光區之間。紅外線感測元件設置在第二開孔。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的紅外線感測模組與額溫量測裝置，其能通過“紅外線感測模組包括導光結構與紅外線感測元件”、“導光結構內部形成環形中空區域，環形中空區域貫通導光 結構，並且分別在導光結構的相反兩側開設出第一開孔與第二開孔”、“第一開孔的孔徑大於第二開孔的孔徑”、“環形中空區域包括消光區及反射區”、“消光區具有多個鋸齒部，各鋸齒部是由第一開孔向第二開孔延伸，並且相互平行排列”、“反射區形成在第二開孔與消光區之間”、“紅外線感測元件設置在第二開孔”、“額溫量測裝置包括殼體、電路板、紅外線感測模組以及操作開關”、“殼體具有開口，紅外線感測模組的第一開孔設置在開口”、“電路板與紅外線感測模組設置在殼體內部”以及“操作開關設置在殼體，操作開關電性連接電路板，並且操作開關通過電路板電性連接紅外線感測模組”的技術方案，在較遠量測距離下能過濾掉不必要的外界光線，且同時放大或至少維持紅外線感測元件所接收到的紅外線的能量，提升所測得的人體溫度的準確性。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

Z:額溫量測裝置

M:紅外線感測模組

1:導光結構

10:環形中空區域

101:第一開孔

102:第二開孔

103:消光區

104:反射區

1041:拋物面

1042:等腰梯形線

105:鋸齒部

11:第一導光結構

111:第三開孔

12:第二導光結構

121:第四開孔

13:連接件

14:固定件

2:紅外線感測元件

3:殼體

30:開口

31:把手

4:電路板

5:操作開關

6:顯示面板

L1:消光區的長度

L2:反射區的長度

B:額頭中心以外光線

圖1為本發明第一實施例的紅外線感測模組的立體剖面示意圖。

圖2為本發明第一實施例的紅外線感測模組的導光結構的立體示意圖。

圖3為本發明第一實施例的紅外線感測模組的導光結構的另一立體示意圖。

圖4為本發明第一實施例的紅外線感測模組的導光結構的剖面示意圖。

圖5為本發明第二實施例的紅外線感測模組的導光結構的立體示意圖。

圖6為本發明第二實施例的紅外線感測模組的導光結構的另一立體示意圖。

圖7為本發明第二實施例的紅外線感測模組的導光結構的剖面示意圖。

圖8為本發明的額溫量測裝置的立體示意圖。

圖9為本發明的額溫量測裝置的另一立體示意圖。

圖10為本發明的額溫量測裝置的立體剖面示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“紅外線感測模組與額溫量測裝置”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件，但這些元件不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[第一實施例]

參閱圖1至圖4所示，本發明第一實施例提供一種紅外線感測模組，其包括：導光結構1及紅外線感測元件2。導光結構1內部形成一環形中空區域10。環形中空區域10貫通導光結構1，並且分別在導光結構1的相反兩側開設出第一開孔101與第二開孔102。需說明的是，第一開孔101的孔徑大於第二開孔102的孔徑。

接著，具體說明導光結構1。參閱圖1及圖4所示，環形中空區域10包括消光區103及反射區104。消光區103的長度L1為反射區104的長度L2的1倍至3倍，且消光區103的內徑大於或等於反射區104的內徑。消光區103具有多個鋸齒部105，更確切來說，消光區103具有多個峰谷相連的鋸齒部105。各個鋸齒部105是由第一開孔101向第二開孔102延伸。更進一步來說，各鋸齒部105的齒尖是由第一開孔101向第二開孔102延伸，也就是沿著環形中空區域10的軸心方向延伸。鋸齒部105的表面為粗糙面，且鋸齒部105的表面可塗覆一層黑色消光漆。反射區104形成在第二開孔102與消光區103之間。反射區104的表面為拋物鏡面，且反射區104的表面鍍有一層高紅外線反射率的金屬如鎳或金，使反射區104的表面更加能反射聚焦紅外線。

紅外線感測元件2可設置在第二開孔102。紅外線感測元件2能夠接收人體額頭中心所散發出的紅外線，再轉換成可用溫度單位顯示的訊號。因此，當人體額頭中心所散發出的紅外線由第一開孔101進入紅外線感測模組M時，會依序通過消光區103及反射區104，最後再由紅外線感測元件2接收。

然而，由於紅外線感測模組不是直接接觸人體額頭，因此不可避免的會有額頭中心以外光線B(包含紅外線)同樣由第一開孔101進到 紅外線感測模組內。詳細言之，因紅外線感測模組對準人體額頭中心量測，因此，對於人體額頭中心所散發出的紅外線以及額頭中心以外光線B兩種不同光源來說，人體額頭中心所散發出的紅外線由第一開孔101進到紅外線感測模組的角度較小，而額頭中心以外光線B由第一開孔101進到紅外線感測模組的角度則較大，如圖1所示。

繼續參閱圖1所示，人體額頭中心所散發出的紅外線(圖未示出)進到導光結構1內的環形中空區域10。由於人體額頭中心所散發出的紅外線其入射角較小，因此不會接觸到消光區103，而是接觸到反射區104，並且受到反射區104的表面反射(一次反射或多次反射)聚焦進到紅外線感測元件2。承上所述，由於反射區104為光滑鏡面或是鍍亮鎳的光滑表面，人體額頭中心所散發出的紅外線進入到反射區104的表面反射時其能量不會損耗。因此，紅外線感測元件2能夠接收到完整的人體額頭中心所散發出的紅外線並且將其轉換為強度夠強的訊號，不會因為訊號過於微弱而被雜訊覆蓋。

另一方面，額頭中心以外光線B是以大角度進到導光結構1內的環形中空區域10，因此會先接觸到消光區103的鋸齒部105。承上所述，由於鋸齒部105本身結構是沿著環形中空區域10的軸心方線延伸，加上鋸齒部105的表面為粗糙面或塗覆一層黑色消光漆，因此外界光線B接觸到鋸齒部105時會在多個鋸齒部105的表面之間不斷反射。在多個鋸齒部105的表面之間不斷反射的外界光線B其能量會不斷損耗而逸散掉，不會被紅外線感測元件2接收。進一步來說，由於消光區103的長度L1為反射區104的長度L2的1倍至3倍，能夠確保額頭中心以外光線B在消光區103的反射路徑長度夠長，增加額頭中心以外光線B被損耗的機率。

在本實施例中，消光區103的內徑由第一開孔101向內(朝反射區104的方向)逐漸縮窄。換言之，多個鋸齒部105的齒尖線是組成一錐形結構。另外，在本實施例中，反射區104的表面輪廓為拋物面而紅外線感測元件位於拋物面焦點，讓人體所散發出的紅外線能夠通過反射區104的表面反射進一步集中而被紅外線感測元件2接收，使轉換出的溫度訊號的訊號強度進一步提升。換言之，相較於現有技術，本發明所提供的導光結構1能在較遠的量測距離下消減額頭中心以外的紅外線能量並聚焦增大額頭中心紅外線能量的功效。

[第二實施例]

參閱圖5至圖7所示，圖5至圖7為本發明的導光結構的另外一實施例。本實施例中的消光區103與反射區104的表面特性以及消光區103與反射區104的用途皆與第一實施例相同，在此不再加以贅述。本實施例與第一實施例最大的不同在於，多個鋸齒部105的齒尖線是組成一圓柱形結構，且反射區104的表面輪廓為等腰梯形線。

此外，在本實施例中，導光結構1包括相互接合的第一導光結構11與第二導光結構12，消光區103設置在第一導光結構11的內部，第一開孔開設在第一導光結構11，反射區設置在第二導光結構12的內部，第二開孔開設在第二導光結構12。第一導光結構11包括第三開孔111，第二導光結構12包括第四開孔121，第一導光結構11通過第三開孔111與第二導光結構12的第四開孔121相接合，且第三開孔111的孔徑大於或等於第四開孔121的孔徑。

換言之，第一實施例中的導光結構1為一體成形的元件，而在第二實施例中，導光結構1為由第一導光結構11與第二導光結構12相互接合的組合元件。

值得一提的是，儘管第一實施例中的反射區104的表面輪廓為拋物面，而第二實施例中的反射區104的表面輪廓為等腰梯形線，但本發明不限於此。在其他實施例中，反射區104的表面輪廓亦可為橢圓面。

參閱圖1、圖8至圖10所示，本發明提供一種額溫量測裝置Z，其包括：殼體3、電路板4、操作開關5、顯示面板6以及本發明的紅外線感測模組M。紅外線感測模組M設置在殼體3內部。紅外線感測模組M電性連接電路板4。紅外線感測模組M包括導光結構1以及紅外線感測元件2。

紅外線感測元件2電性連接電路板4。導光結構1具有一連接件13，連接件13設置在導光結構1的外表面。本發明導光結構1先通過連接件13連接至固定件14上，再通過固定件14固定在電路板4上。需說明的是，連接件13的型態及其連接方式亦能有其他實施型態，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本發明。

導光結構1內部形成環形中空區域10，環形中空區域10貫通導光結構1，並且分別在導光結構1的相反兩側開設出第一開孔101與第二開孔102。第一開孔101的孔徑大於第二開孔102的孔徑。環形中空區域10包括消光區103及反射區104。消光區103具有多個鋸齒部105，更確切來說，消光區103具有多個峰谷相連的鋸齒部105。各個鋸齒部105是由第一開孔101向第二開孔102延伸。反射區104形成在第二開孔102與消光區103之間，紅外線感測元件2設置在第二開孔102。

當紅外線感測模組M設置在殼體3內部時，第一開孔101會設置在開口30。換言之，第一開孔101與開口30會重疊設置，讓人體額頭中心所散發出的紅外線或額頭中心以外光線B可由開口30(或第一開孔101)進到紅外線感測模組M內部而被紅外線感測元件2接收。

操作開關5設置在殼體3，且操作開關5電性連接電路板4。操 作開關5通過電路板4電性連接紅外線感測模組M。顯示面板6設置在殼體3，且顯示面板6電性連接電路板4。使用者通過操作開關5啟動及控制紅外線感測模組M進行紅外線溫度量測，而所量測到的溫度值則顯示在顯示面板6，供使用者查看。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的紅外線感測模組M與額溫量測裝置Z，其能通過“紅外線感測模組M包括導光結構1與紅外線感測元件2”、“導光結構1內部形成環形中空區域10，環形中空區域10貫通導光結構1，並且分別在導光結構1的相反兩側開設出第一開孔101與第二開孔102”、“第一開孔101的孔徑大於第二開孔102的孔徑”、“環形中空區域10包括消光區103及反射區104”、“消光區103具有多個鋸齒部105，各鋸齒部105是由第一開孔101向第二開孔102延伸，並且相互平行排列”、“反射區104形成在第二開孔102與消光區103之間”、“紅外線感測元件2設置在第二開孔102”、“額溫量測裝置Z包括殼體3、電路板4、紅外線感測模組M以及操作開關5”、“殼體3具有開口30，紅外線感測模組M的第一開孔101設置在開口30”、“電路板4與紅外線感測模組M設置在殼體3內部”以及“操作開關5設置在殼體3，操作開關5電性連接電路板4，並且操作開關5通過電路板4電性連接紅外線感測模組M”的技術方案，以過濾掉不必要的外界光線，且同時放大或至少維持紅外線感測元件所接收到的紅外線的能量，提升所測得的人體溫度的準確性。

更進一步來說，由於外界光線B是以大角度進入本發明的紅外線感測模組M，而人體額頭中心散發出的紅外線相對較小的角度進入本發明的紅外線感測模組M。因此，本發明利用導光結構1中的消光區103來過濾掉 大角度的外界光線B，提升所測量到的溫度的準確程度。除此之外，本發明利用導光結構1中的利用反射區104來反射人體額頭中心散發出的紅外線，以放大或至少維持人體額頭中心散發出的紅外線的能量，使得人體額頭中心散發出的紅外線被紅外線感測元件2接收時不會散失過多能量，造成所轉換出溫度訊號過於微弱。換言之，相較於現有技術，本發明所提供的導光結構1能在較遠的量測距離下消減額頭中心以外的紅外線能量並聚焦增大額頭中心紅外線能量的功效。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

B:額頭中心以外光線

1:導光結構

10:環形中空區域

101:第一開孔

102:第二開孔

103:消光區

104:反射區

105:鋸齒部

13:連接件

2:紅外線感測元件

Claims (16)

1. 一種紅外線感測模組，其包括： 一導光結構，所述導光結構內部形成一環形中空區域，所述環形中空區域貫通所述導光結構，並且分別在所述導光結構的相反兩側開設出一第一開孔與一第二開孔，所述第一開孔的孔徑大於所述第二開孔的孔徑，所述環形中空區域包括一消光區及一反射區，所述消光區具有多個鋸齒部，各所述鋸齒部是由所述第一開孔向所述第二開孔延伸，所述反射區形成在所述第二開孔與所述消光區之間；以及 一紅外線感測元件，設置在所述第二開孔。
2. 如請求項1所述的紅外線感測模組，其中，所述消光區的長度為所述反射區的長度的1倍至3倍，且所述消光區的內徑大於或等於所述反射區的內徑。
3. 如請求項1所述的紅外線感測模組，其中，各所述鋸齒部的表面為粗糙面。
4. 如請求項1所述的紅外線感測模組，其中，各所述鋸齒部的表面塗覆一層黑色消光漆。
5. 如請求項1所述的紅外線感測模組，其中，所述反射區的表面為拋物鏡面。
6. 如請求項1所述的紅外線感測模組，其中，所述反射區的表面鍍有一層鎳。
7. 如請求項1所述的紅外線感測模組，其中，所述反射區的表面輪廓為拋物面、等腰梯形線或橢圓面。
8. 如請求項1所述的紅外線感測模組，其中，所述導光結構包括相互接合的一第一導光結構與一第二導光結構，所述消光區設置在所述第一導光結構的內部，所述第一開孔開設在所述第一導光結構，所述反射區設置在所述第二導光結構的內部，所述第二開孔開設在所述第二導光結構。
9. 如請求項8所述的紅外線感測模組，其中，所述第一導光結構包括一第三開孔，所述第二導光結構包括一第四開孔，所述第一導光結構通過所述第三開孔與所述第二導光結構的所述第四開孔相接合，且所述第三開孔的孔徑大於或等於所述第四開孔的孔徑。
10. 一種額溫量測裝置，其包括： 一殼體，具有一開口； 一電路板，設置在所述殼體內部； 一紅外線感測模組，設置在所述殼體內部，且所述紅外線感測模組電性連接所述電路板，所述紅外線感測模組包括一導光結構以及一紅外線感測元件，所述導光結構內部形成一環形中空區域，所述環形中空區域貫通所述導光結構，並且分別在所述導光結構的相反兩側開設出一第一開孔與一第二開孔，所述第一開孔的孔徑大於所述第二開孔的孔徑，所述環形中空區域包括一消光區及一反射區，所述消光區具有多個鋸齒部，各所述鋸齒部是由所述第一開孔向所述第二開孔延伸，所述反射區形成在所述第二開孔與所述消光區之間，所述紅外線感測元件設置在所述第二開孔，且其中，所述第一開孔設置在所述開口； 一操作開關，設置在所述殼體，所述操作開關電性連接所述電路板，並且所述操作開關通過所述電路板電性連接所述紅外線感測模組；以及 一顯示面板，設置在所述殼體，所述顯示面板電性連接所述電路板。
11. 如請求項10所述的額溫量測裝置，其中，所述消光區的長度為所述反射區的長度的1倍至3倍，且所述消光區的內徑大於或等於所述反射區的內徑。
12. 如請求項10所述的額溫量測裝置，其中，各所述鋸齒部的表面為粗糙面。
13. 如請求項10所述的額溫量測裝置，其中，各所述鋸齒部的表面塗覆一層黑色消光漆。
14. 如請求項10所述的額溫量測裝置，其中，所述反射區的表面為拋物鏡面。
15. 如請求項10所述的額溫量測裝置，其中，所述反射區的表面鍍有一層鎳。
16. 如請求項10所述的額溫量測裝置，其中，所述反射區的表面輪廓為拋物面、等腰梯形線或橢圓面。

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