光学检测装置的制作方法

1.本发明涉及一种检测装置，特别是一种光学检测装置。


背景技术：

2.随着科技的进步，医疗检测技术也从侵入式(invasive)检测进步到非侵入式(non-invasive)检测。
3.在进行检测的过程中，某些检测装置是利用光学原理检测人体，所以光学检测装置的便利性便成为使用者购买产品的考虑重点之一。若光学检测装置太大，则不利使用者携带或配戴。此外，厂商也希望带给使用者有别以往的使用经验，脱离现有光学检测装置的结构窠臼，进而吸引消费者的购买欲望。
4.因此，如何提供一种光学检测装置，能够小型化并提供创新概念，进而提升使用便利性及产品竞争力，已成为重要课题之一。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的一目的在于提出一种可解决上述问题的光学检测装置。光学检测装置包括基板、光源、光感测器以及导光结构。基板具有上表面。光源设置于上表面，且光源用于朝向上方的待测物发射检测光线。光感测器设置于上表面。导光结构设置于上表面且至少部分位于光源上方，导光结构具有中心轴线垂直于上表面，光源及光感测器分别设置于中心轴线的相对两侧，其中导光结构用以偏折检测光线从中心轴线的光源的一侧到光感测器的一侧，使得检测光线被待测物反射后朝向光感测器。
6.在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构具有导光凸起部，导光凸起部具有入光面倾斜于中心轴线，入光面用以接收检测光线。
7.在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构具有导光凸起部及下槽部，下槽部容置光源及导光凸起部，导光凸起部位于光源的斜上方，且导光凸起部具有一入光面倾斜于中心轴线，入光面用以接收检测光线。
8.在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构为杯状，导光结构覆盖并容置光源，且光感测器设置于导光结构外。
9.在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构的截面具有m形轮廓。
10.在本发明的一个或多个实施方式中，光感测器及光源为多个，多个光感测器分别对应多个光源而设置于中心轴线的相反侧。
11.在本发明的一个或多个实施方式中，光感测器及光源为多个，多个光源设置于多个光感测器之间。
12.在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构具有小于或等于100um的高度。
13.在本发明的一个或多个实施方式中，光源包括蓝光光源、绿光光源、红光光源或红外光光源。
14.在本发明的一个或多个实施方式中，光源为次毫米发光二极管光源或微发光二极
管光源。
15.综上所述，本发明提供一种光学检测装置，光学检测装置具有特殊的导光结构，导光结构用以偏折检测光线从导光结构的中心轴线的的一侧到另一侧。就由这个特殊的导光结构设计，光源及光感测器被放置在中心轴线的两侧，借此除了能提升光学检测装置的感测精准度外，由于感测光线的行径路径被适当的调整，因此也有助于让光学检测装置的体积变小，以便于使用者携带和使用。
16.以上所述仅是用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。
附图说明
17.为达成上述的优点和特征，将参考实施方式对上述简要描述的原理进行更具体的阐释，而具体实施方式被展现在附图中。这些附图仅例示性地描述本发明，因此不限制发明的范围。通过附图，将清楚解释本发明的原理，且附加的特征和细节将被完整描述，其中：
18.图1绘示为本发明一个或多个实施方式光学检测装置的示意图；
19.图2至图6分别根据本发明不同实施方式绘示图1中光学检测装置的剖面图；
20.图7至图10分别根据本发明不同实施方式绘示图1中光学检测装置的上视图。
21.【符号说明】
22.100:光学检测装置
23.110:基板
24.111:上表面
25.120:光源
26.120a:第一光源
27.120b:第二光源
28.130:光感测器
29.130a:第一光感测器
30.130b:第二光感测器
31.140,140a,140b,140c,140d,140e:导光结构
32.141a,141b,141c,141d,141e:导光凸起部
33.143a,143b,143c,143d,143e:侧壁
34.145a,145b,145c,145d,145e:下槽部
35.200:待测物
36.b1,b2,b3,b4,b5:边缘
37.t1,t2,t3,t4,t5:端部
38.m,o:柱部
39.n:凸弧部
40.p:锥部
41.s1,s2,s3,s4,s5:入光面
42.x1,y2:平坦表面
43.x2,y1:弧形表面
44.a:剖面线
45.b:蓝光光源
46.c:中心轴线
47.c1:第一线段
48.c2:第二线段
49.c3:第三线段
50.c4:第四线段
51.d:线段
52.g:绿光光源
53.l:检测光线
54.u:壳体
55.r:红光光源
56.w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7:宽度
57.h1,h2,h3,h4,h5:高度
具体实施方式
58.以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。除此之外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。
59.请参考图1，图1绘示为本发明一个或多个实施方式中光学检测装置100的示意图，光学检测装置100包括基板110、光源120、光感测器130以及导光结构140。具体而言，光源120会产生光线，而光线会经由导光结构140偏折并被投射至待测物200上，以便于光感测器130接收被待测物200反射的光线。此外，光学检测装置100还包括壳体u，其中壳体u用于容置并保护、光源120、光感测器130以及导光结构140，且壳体u可以包括透明材料，但本发明并不以此为限。
60.具体而言，基板110可以是透明基板或不透明基板，基板110例如为刚性基板、可挠性载基板、或玻璃载基板、蓝宝石基板、硅基板、印刷电路板、金属基板、陶瓷基板，但本发明并不以此为限。此外，光源120可以包括蓝光光源、绿光光源、红光光源或红外光光源，且光源120可以包括发光二极管(light-emitting diode,led)光源，例如为有机发光二极管(organic light-emitting diode,oled)光源，次毫米发光二极管(mini led)光源或微发光二极管(micro led)光源，但本发明并不以此为限。在本发明的一些实施方式中，光感测器130是根据光源120所产生光线的频率所对应设置。当光源120包括红光光源和/或红外光光源时，光感测器130可包括红光感测器和/或红外光感测器，以检测人体的血氧浓度。另外，当光源120为绿光光源时，光感测器130可包括对应的绿光感测器，以检测人体的脉搏。具体而言，光感测器130可以包括光电二极管(pin junction detector)、光电倍增管(photomultiplier,pmt)、电荷藕合感光元件(charge coupled device,ccd)或互补性氧化金属半导感光元件(complementary metal-oxide semiconductor,cmos)，但本发明并不以此为限。具体而言，导光结构140可以包括透明的玻璃材料或高分子材料，但不限于此。
61.请参考图2，图2根据图1的剖面线a绘示光学检测装置100的剖面图。在本发明的一个或多个实施方式中，光学检测装置100包括基板110、光源120、光感测器130以及导光结构140a。基板110具有上表面111。光源120设置于上表面111之上，且光源120用于朝向上方的待测物200(例如是人体的皮肤)发射检测光线l。光感测器130设置于上表面111之上。导光结构140a设置于上表面111之上且部分位于光源120上方，导光结构140a的中心具有中心轴线c垂直于上表面111，且导光结构140a是以中心轴线c为基准而呈现对称(例如是线对称或中心对称)，光源120及光感测器130分别设置于中心轴线c的相对两侧，其中导光结构140a用以偏折检测光线l从中心轴线c的光源120的一侧到光感测器130的一侧，使得检测光线l被待测物200反射后朝向光感测器130投射，但本发明并不以此为限。
62.在本发明的一个或多个实施方式中，光学检测装置100包括第一光源120a、第二光源120b、第一光感测器130a以及第二光感测器130b。第一光源120a及第一光感测器130a位于中心轴线c的相反两侧，亦即中心轴线c位在第一光源120a及第一光感测器130a之间，第一光源120a产生的检测光线l会被偏折至待测物200的表面，接着待测物200将检测光线l反射并集中至第一光感测器130a，因此第一光感测器130a具有优越的收光效果，进而提升光学检测装置100的检测精准度。甚至，偏折检测光线l的行进路径，有助于光学检测装置100的小型化及薄型化。
63.类似地，第二光源120b及第二光感测器130b位于中心轴线c的相反两侧，亦即中心轴线c位在第二光源120b及第二光感测器130b之间。第二光源120b所产生的检测光线l会被偏折至待测物200的表面，接着待测物200将检测光线l反射并集中至第二光感测器130b，因此第二光感测器130b具有优越的收光效果。
64.在某些实施方式中，一条直线路径(例如图1剖面线a)可以通过第一光源120a、第二光源120b、第一光感测器130a以及第二光感测器130b，借此第一光源120a、第二光源120b、第一光感测器130a以及第二光感测器130b的排列方式所需占据的空间小，因而有助于光学检测装置100的小型化，但本发明并不以此为限。
65.在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构140a具有导光凸起部141a，导光凸起部141a具有倾斜于中心轴线c的入光面s1，导光凸起部141a定义于端部t1及边缘b1之间，且端部t1及边缘b1所连成的直线倾斜于中心轴线c。入光面s1用以接收检测光线l，因此检测光线l从入光面s1进入导光凸起部141a，导光结构140a进而偏折检测光线l。具体而言，导光凸起部141a是锥形(例如是圆锥形、三角锥形、四角锥形或其他多边形的锥状形)，导光凸起部141a的宽度w1朝向基板110渐减，且入光面s1可以是平坦或有弧度的，但本发明并不以此为限。
66.在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构140a具有导光凸起部141a、侧壁143a及下槽部145a，其中侧壁143a环绕导光凸起部141a及光源120以形成下槽部145a。换句话说，导光凸起部141a及侧壁143a共同形成并定义下槽部145a。此外，下槽部145a容置光源120及导光凸起部141a，导光凸起部141a位于光源120的斜上方，以便于导光凸起部141a的入光面s1接收检测光线l。本发明并不以此为限。由图2可知，导光凸起部141a及侧壁143a共同形成m形轮廓，因此导光结构140a的截面具有m形轮廓的特征。在本发明的一些实施方式中，导光结构140a为杯状，光源120被容置于导光结构140a内，而光感测器130则被设置于导光结构140a之外。此外，导光结构140a具有小于或等于100um的高度h1，以便于降低光学检
测装置100的体积并有效率地调整检测光线l的行径路径。更佳的，导光结构140a的高度h1小于或等于75um。
67.请参考图3，图3根据图1的剖面线a绘示光学检测装置100的剖面图。图3与图2大致上相同，其主要差异在于图3中光学检测装置100的导光结构140b与导光结构140a有异，因此其他元件相似的细节在此不再重复赘述。在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构140b具有导光凸起部141b，导光凸起部141b具有倾斜于中心轴线c的入光面s2，导光凸起部141b定义于端部t2及边缘b2之间，且端部t2及边缘b2所连成的直线倾斜于中心轴线c。入光面s2用于接收检测光线l，使得检测光线l从入光面s2进入导光凸起部141b，导光结构140b进而偏折检测光线l。具体而言，导光凸起部141b是锥形，导光凸起部141b的宽度w2朝向基板110渐减，且入光面s2是向内凹的弧面，但本发明并不以此为限。
68.在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构140b具有导光凸起部141b、侧壁143b及下槽部145b，其中侧壁143b环绕导光凸起部141b及光源120以形成下槽部145b。换句话说，导光凸起部141b及侧壁143b共同形成并定义下槽部145b。由图3可知，导光凸起部141b及侧壁143b共同形成m形轮廓，因此导光结构140b的截面具有m形轮廓的特征。在本发明的一些实施方式中，导光结构140b为杯状，光源120被容置于导光结构140b内，而光感测器130则被设置于导光结构140b之外。此外，导光结构140b具有小于或等于100um的高度h2，以便于降低光学检测装置100的体积并有效率地调整检测光线l的行径路径。更佳的，导光结构140b的高度h2小于或等于75um。
69.请参考图4，图4根据图1的剖面线a绘示光学检测装置100的剖面图。图4与图2大致上相同，其主要差异在于图4中光学检测装置100的导光结构140c与导光结构140a有异，因此其他元件相似的细节在此不再重复赘述。在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构140c具有导光凸起部141c，导光凸起部141c具有倾斜于中心轴线c的入光面s3，导光凸起部141c定义于端部t3及边缘b3之间，且端部t3及边缘b3所连成的直线倾斜于中心轴线c。入光面s3用于接收检测光线l，使得检测光线l从入光面s3进入导光凸起部141c，导光结构140c进而偏折检测光线l。具体而言，导光凸起部141c是凸弧形，导光凸起部141c的宽度w3朝向基板110渐减，且入光面s3是向外凸的弧面，但本发明并不以此为限。
70.在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构140c具有导光凸起部141c、侧壁143c及下槽部145c，其中侧壁143c环绕导光凸起部141c及光源120以形成下槽部145c。换句话说，导光凸起部141c及侧壁143c共同形成并定义下槽部145c。由图4可知，导光凸起部141c及侧壁143c共同形成m形轮廓，因此导光结构140c的截面具有m形轮廓的特征。在本发明的一些实施方式中，导光结构140c为杯状，光源120被容置于导光结构140c之内，而光感测器130则被设置于导光结构140c之外。此外，导光结构140c具有小于或等于100um的高度h3，以便于降低光学检测装置100的体积并有效率地调整检测光线l的行径路径。更佳的，导光结构140c的高度h3小于或等于75um。
71.请参考图5，图5根据图1的剖面线a绘示光学检测装置100的剖面图。图5与图2大致上相同，其主要差异在于图5中光学检测装置100的导光结构140d与导光结构140a有异，因此其他元件相似的细节在此不再重复赘述。在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构140d具有导光凸起部141d，导光凸起部141d具有倾斜于中心轴线c的入光面s4，例如导光凸起部141d定义于端部t4及边缘b4之间，且端部t4及边缘b4所连成的直线倾斜于中心轴线c。
入光面s4用于接收检测光线l，使得检测光线l从入光面s4进入导光凸起部141d，导光结构140d进而偏折检测光线l。具体而言，导光凸起部141d包括柱部m及凸弧部n，柱部m可以是三角柱、四角柱、五角柱、六角柱、八角柱或圆柱，其中柱部m连接凸弧部n并位在凸弧部n的上方，柱部m具有平坦表面x1，凸弧部n具有弧形表面y1，平坦表面x1及弧形表面y1共同形成入光面s4。此外，入光面s4具有曲率反转点，曲率反转点位于平坦表面x1及弧形表面y1的连接处。除此之外，柱部m的宽度w4及凸弧部n的宽度w5朝向基板110渐减，且柱部m的宽度w4大于或等于凸弧部n的宽度w5，但本发明并不以此为限。
72.在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构140d具有导光凸起部141d、侧壁143d及下槽部145d，其中侧壁143d环绕导光凸起部141d及光源120以形成下槽部145d。换句话说，导光凸起部141d及侧壁143d共同形成并定义下槽部145d。由图5可知，导光凸起部141d及侧壁143d共同形成m形轮廓，导光结构140d的截面具有m形轮廓的特征。在本发明的一些实施方式中，导光结构140d为杯状，光源120被容置于导光结构140d之内，而光感测器130则被设置于导光结构140d之外。此外，导光结构140d具有小于或等于100um的高度h4，以便于降低光学检测装置100的体积并有效率地调整检测光线l的行径路径。更佳的，导光结构140d的高度h4小于或等于75um。
73.请参考图6，图6根据图1的剖面线a绘示光学检测装置100的剖面图。图6与图2大致上相同，其主要差异在于图6中光学检测装置100的导光结构140e与导光结构140a有异，因此其他元件相似的细节在此不再重复赘述。在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构140e具有导光凸起部141e，导光凸起部141e具有倾斜于中心轴线c的入光面s5，例如导光凸起部141e定义于端部t5及边缘b5之间，且端部t5及边缘b5所连成的直线倾斜于中心轴线c。入光面s5用于接收检测光线l，使得检测光线l从入光面s5进入导光凸起部141e，导光结构140e进而偏折检测光线l。
74.具体而言，导光凸起部141e包括柱部o及锥部p，柱部o可以是三角柱、四角柱、五角柱、六角柱、八角柱或圆柱，锥部p可以是对应的三角锥、四角锥、五角锥、六角锥、八角锥或圆锥，其中柱部o连接锥部p并位在锥部p的上方，柱部o具有外凸的弧形表面x2，锥部p具有平坦表面y2，弧形表面x2及平坦表面y2共同形成入光面s5。此外，入光面s5具有曲率反转点，曲率反转点位于弧形表面x2及平坦表面y2的连接处。除此之外，柱部o的宽度w6及锥部p的宽度w7朝向基板110渐减，且柱部o的宽度w6大于或等于锥部p的宽度w7，但本发明并不以此为限。
75.在本发明的一个或多个实施方式中，导光结构140e具有导光凸起部141e、侧壁143e及下槽部145e，其中侧壁143e环绕导光凸起部141e及光源120以形成下槽部145e。换句话说，导光凸起部141e及侧壁143e共同形成并定义下槽部145e。由图6可知，导光凸起部141e及侧壁143e共同形成m形轮廓，导光结构140e的截面具有m形轮廓的特征。在本发明的一些实施方式中，导光结构140e为杯状，光源120被容置于导光结构140e之内，而光感测器130则被设置于导光结构140e之外。此外，导光结构140e具有小于或等于100um的高度h5，以便于降低光学检测装置100的体积并有效率地调整检测光线l的行径路径。更佳的，导光结构140d的高度h5小于或等于75um。
76.请参考图7，图7根据图1的线段d绘制光学检测装置100的上视图。在本发明的一个或多个实施方式中，光学检测装置100包括多个光源120(例如为四个光源120)及多个光感
测器130(例如为四个光感测器130)，其中多个光源120环绕中心轴线c，且多个光感测器130环绕中心轴线c及这些光源120，因此多个光源120设置于多个光感测器130之间。换言之，中心轴线c不会通过任何的光源120。具体而言，多个光感测器130分别对应多个光源120而设置于中心轴线c的相反侧，且多个光源120及多个光感测器130皆以中心轴线c为基准呈中心对称排列。也就是说，四个光源120及四个光感测器130的位置是以中心轴线c为基准呈现中心对称，并非指光源120及光感测器130的形状必须对称。在本发明的另一些实施方式中，第一线段c1与第二线段c2相夹任意的角度而没有相互垂直，且光源120和光感测器130并没有呈现中心对称排列，但本发明并不以此为限。
77.图7绘示相互垂直的第一线段c1及第二线段c2，其中第一线段c1及第二线段c2都垂直于中心轴线c。在本发明的一个或多个实施方式中，四个光源120环绕中心轴线c，四个光感测器130环绕四个光源120及中心轴线c，第一线段c1通过两个光源120及两个光感测器130，而第二线段c2通过另外两个光源120及另外两个光感测器130，因此有助于降低光学检测装置100的体积并且能抑制四个光源120相互干扰，进而提升光学检测装置100的检测精准度。
78.具体而言，第一线段c1通过第一光源120a、第二光源120b、第一光感测器130a及第二光感测器130b，其中第一光源120a及第二光源120b位于第一光感测器130a及第二光感测器130b之间，且第一光源120a及第二光源120b位在导光结构140之内，而第一光感测器130a及第二光感测器130b位在导光结构140之外，但本发明并不以此为限。在一些实施方式中，第二线段c2的状况与第一线段c1相似，故在此不再重复赘述。
79.请同时参考图7及图8，图7及图8所示的光学检测装置100大致上相同，主要差异在于图8进一步揭露光源120包括蓝光光源b、绿光光源g及红光光源r。在本发明的一些实施方式中，光源120还包括红外光光源，但本发明并不以此为限。在图8中，多个光源120环绕中心轴线c，且多个光感测器130环绕中心轴线c及这些光源120，因此多个光源120设置于多个光感测器130之间，但本发明并不以此为限。因此，光源120可根据不同需求产生不同波段的蓝光、绿光、红光或红外光。由于图7与图8基本上类似，在此不赘述重复的内容。
80.请参考图9，图9与图7近似，其主要差异在于图9所示的光学检测装置100具有光学检测装置100包括六个光源120及六个光感测器130，其中六个光源120环绕中心轴线c，且六个光感测器130环绕中心轴线c及六个光源120。换言之，中心轴线c不会通过任何的光源120。此外，六个光源120位在导光结构140之内，而六个光感测器130位在导光结构140之外，但本发明并不以此为限。
81.此外，图9相较于图7绘示第三线段c3，其中第三线段c3垂直于中心轴线c并且同时与第一线段c1及第二线段c2交叉并相夹约45度角，但本发明并不以此为限。在本发明的一些实施方式中，第一线段c1、第二线段c2以及第三线段c3中的每一者通过两个光源120及两个光感测器130。具体而言，六个光源120及六个光感测器130以第三线段c3为基准呈现对称排列。也就是说，六个光源120及六个光感测器130的位置是相对于第三线段c3呈现线对称，而不是指光源120及光感测器130的形状必须对称。借此，有助于降低光学检测装置100的体积并且能抑制光源120之间相互干扰，进而提升光学检测装置100的检测精准度。在本发明的另一些实施方式中，第三线段c3与第一线段c1或第二线段c2相夹任一角度，且光源120和光感测器130并没有呈现线对称排列，但本发明并不以此为限。
82.请参考图10，图10与图9近似，其主要差异在于图10所示的光学检测装置100具有光学检测装置100包括八个光源120及八个光感测器130，其中八个光源120环绕中心轴线c，且八个光感测器130环绕中心轴线c及八个光源120。换言之，中心轴线c不会通过任何的光源120。此外，八个光源120位在导光结构140之内，而八个光感测器130位在导光结构140之外，但本发明并不以此为限。
83.此外，图10相较于图9绘示有第四线段c4，其中第四线段c4垂直于中心轴线c并且与第三线段c3垂直。在本发明的一些实施方式中，第一线段c1、第二线段c2、第三线段c3及第四线段c4中的每一者通过两个光源120及两个光感测器130。此外，八个光源120及八个光感测器130以中心轴线c为基准呈中心对称排列，借此有助于降低光学检测装置100的体积并且能抑制光源120之间相互干扰，进而提升光学检测装置100的检测精准度。在本发明的另一些实施方式中，第三线段c3并没有与第四线段c4垂直，且光源120和光感测器130并没有呈现中心对称排列，但本发明并不以此为限。
84.综上所述，本发明提供一种光学检测装置，光学检测装置具有特殊的导光结构，导光结构用以偏折检测光线从导光结构的中心轴线的一侧到另一侧。就由这个特殊的导光结构设计，光源及光感测器被放置在中心轴线的两侧，借此除了能提升光学检测装置的感测精准度外，由于感测光线的行径路径被适当的调整，因此也有助于让光学检测装置的体积变小，以便于使用者携带和使用。
85.由以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并不用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。