运动感测方法及使用该方法的运动感测装置的制作方法

专利名称：运动感测方法及使用该方法的运动感测装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种运动感测方法及装置，特别是关于一种以光影像传感器上的明或暗区域的图形或面积变化，量测质量块或薄膜的移动或振动的运动感测方法及装置。
背景技术：
微机电系统的部份应用如用于侦测物体平移加速度的加速计(accelerometer)、 用于感测物体转动角速度的陀螺仪(gyroscope)、或用于感测声音讯号的麦克风 (microphone)等，是利用该微机电系统中的质量块或薄膜的移动或振动，以电讯号的方式 呈现，反应其所感测到的物理量。由于对物体在各类物理量上感测需求目增，且对于量测装 置微小化的要求下，使微机电逐渐地运用在相关物理量量测领域上，其中常见的针对微机 电系统中质量块或薄膜的移动或振动的感测方式计有电容式、压电式及光学式。电容式感测装置是利用质量块(或薄膜)位移(或振动)时造成电容板 (capacitive plates)间电容变化，量测出使质量块(或薄膜)位移(或振动)的物理量。 然而，电容式感测装置在高加速度冲击之下，质量块(或薄膜)很有可能会与电容板碰触而 黏着一起，使微机电系统失效。此外，利用电容来量测物理量，容易因线路上的寄生电容而 影响到所量测物理量的精确度。压电式感测装置则是利用材料在受到外力或压力时，产生电压变化或者电阻变化 的特性来量测物理量。压电式感测装置的主要缺点在于压电材料的电阻会随着温度的变 化而改变，因此压电式感测装置很难维持高灵敏度。此外，量取压电式的讯号时，需要藉助 高电阻，而高电阻易增加噪声。此外，目前主要的光学式感测装置是设计以干涉光强度变化来反应物理量。虽然 利用干涉光来量测物理量可获得较为准确的加速度值，可是使光产生干涉的光学设计复 杂，且组装需要良好的校准，使得组装不易。有鉴于前述种种现有质量块或薄膜运动感测装置的缺失，因此，有必要设计一种 简单、容易组装且具有高量测可靠度的运动感测装置。

发明内容
针对前述种种问题，本发明提供一种运动感测装置，其感测一光影像传感器上明 或暗区域的位移、形状或大小的变化，以计算出运动感测装置中的可动件移动、转动、振动、 变形等物理量。本发明的运动感测装置具有简单、容易组装且具有高量测可靠度等的优点。为了达到上述的目的，本发明是一种运动感测方法，其包含下列步骤提供一光感测组件于一可动件的一侧边，其中该可动件位于一微机电组件内，且 该可动件的运动反应该微机电组件的受力；提供一光源于该可动件、相对于该光感测组件的另一侧边，该光源产生一照射光， 照射该可动件，其中该可动件遮挡部分的该照射光，使该照射光局部照射该光感测组件；自该光感测组件撷取复数个明暗影像；以及
分析各该明暗影像中明暗区域的变化，以决定该可动件的运动。本发明中，其中该可动件是一质量块或一薄膜，而该质量块或该薄膜具有一开孔， 其中该照射光透过该开孔局部照射该光感测组件。本发明中，其中该可动件是一质量块，而该部分的该照射光为该质量块的一侧边 所遮挡。本发明中，其中该可动件是一不透光的弹性组件，该弹性组件是用于支持一质量 块的弹性运动，而该部分的该照射光为该弹性组件所遮挡。本发明中，其中分析各该明暗影像中明暗区域的变化的该步骤包含分析各该明暗 影像中一明暗边界的位置变化。本发明中，其中分析各该明暗影像中明暗区域的变化的该步骤包含分析各该明暗 影像中该明暗区域的面积变化或形状变化。本发明还公开了一种运动感测装置，包含一光感测组件，是用于获取一明暗影像；一光源，是用于产生投向该光感测组件的一照射光；以及一质量块，弹性地悬置于该光感测组件与该光源间的该照射光的光路径上，该质 量块具有一透光部，其中该照射光透过该透光部局部照射该光感测组件，以产生该明暗影 像。本发明中，其中该质量块是一非透光材料，而该透光部是一开孔。本发明中，其中该开孔的形状是圆形、三角形、四边形、多边形或十字形状。本发明中，其中该开孔为圆形，而该开孔的内径介于20至30微米。本发明中，其中该开孔为方形，而该开孔各边的长度介于20至30微米。本发明中，其中该质量块是一透光材料，而该质量块另包含一不透光层与一形成 于该不透光层上的开孔，而该透光部是该开孔。本发明中，其中该不透光层是一不透光金属膜。本发明中，其中该开孔的形状是圆形、三角形、四边形、多边形或十字形状。本发明中，其中该光源是发光二极管或雷射二极管。本发明中，其中该光源更包含一屏蔽，该屏蔽上具一开孔，其中该照射光自该开孔 射出。本发明中，其更包含一第一芯片与一第二芯片，该质量块形成于该第一芯片；该光 感测组件形成于该第二芯片，其中该第一芯片与该第二芯片是相键合。本发明中，其中该光感测组件是电荷耦合装置影像传感器或互补性氧化金属半导 体影像传感器。本发明中，其更包含一基板、一不透光层、以及一透明外罩；该不透光层具有一开 孔，其中该光感测组件形成于该基板，该不透光层设于该透明外罩的顶面，该光源设于该顶 面且位于该开孔处，而该透明外罩键合于该基板且覆盖该质量块。本发明中，其更包含一基板、一垫片、一不透光层、以及一遮盖；该不透光层形成于 该遮盖上且具有一开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该垫片周设于该质量块，该光源 设于该遮盖且位于该开孔处，而该遮盖键合于该垫片。本发明中，其更包含一基板及一不透光外罩；该不透光外罩具有一开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该光源设于该不透光外罩的顶面且位于该开孔处，而该不透光外 罩键合于该基板且覆盖该质量块。本发明还公开了一种运动感测装置，包含一光感测组件，是用于获取一明暗影像；一光源，是用于产生投向该光感测组件的一照射光；以及一不透光的质量块，具有一侧边，该质量块弹性地悬置于该光感测组件与该光源 间且该侧边置于该照射光的光路径上，使该照射光局部照射该光感测组件，以形成该明暗影像。本发明中，其中该侧边是直线侧边或弯曲侧边。
本发明中，其中该光源是发光二极管或雷射二极管。本发明中，其中该光源更包含一屏蔽，该屏蔽上具一开孔，其中该照射光自该开孔 射出。本发明中，其更包含一第一芯片与一第二芯片，该质量块形成于该第一芯片；该光 感测组件形成于该第二芯片，其中该第一芯片与该第二芯片是相键合。本发明中，其中该光感测组件是电荷耦合装置影像传感器或互补性氧化金属半导 体影像传感器。本发明中，其更包含一基板、一不透光层、以及一透明外罩；该不透光层具有一开 孔，其中该光感测组件形成于该基板，该不透光层设于该透明外罩的顶面，该光源设于该顶 面且位于该开孔处，而该透明外罩键合于该基板且覆盖该质量块。本发明中，其更包含一基板、一垫片、一不透光层、以及一遮盖；该不透光层形成于 该遮盖上且具有一开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该垫片周设于该质量块，该光源 设于该遮盖且位于该开孔处，而该遮盖键合于该垫片。本发明中，其更包含一基板及一不透光外罩，该不透光外罩具有一开孔，其中该光 感测组件形成于该基板，该光源设于该不透光外罩的顶面且位于该开孔处，而该不透光外 罩键合于该基板且覆盖该质量块。本发明还公开了一种运动感测装置，包含一光感测组件，是用于获取一明暗影像；一光源，是用于产生投向该光感测组件的一照射光；以及一质量块，悬置于该光感测组件与该光源之间；以及复数个弹性组件，用于支持该质量块，其中该复数个弹性组件的一是不透光且置 于该照射光的光路径上，使该感测组件上形成该明暗影像。本发明中，其中该光源是发光二极管或雷射二极管。本发明中，其中该光源更包含一屏蔽，该屏蔽上具一开孔，其中该照射光自该开孔 射出。本发明中，其更包含一第一芯片与一第二芯片，该质量块形成于该第一芯片；该光 感测组件形成于该第二芯片，其中该第一芯片与该第二芯片是相键合。本发明中，其中该光感测组件是电荷耦合装置影像传感器或互补性氧化金属半导 体影像传感器。本发明中，其更包含一基板、一不透光层、以及一透明外罩，该不透光层具有一开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该不透光层设于该透明外罩的顶面，该光源设于该顶 面且位于该开孔处，而该透明外罩键合于该基板且覆盖该质量块。本发明中，其更包含一基板、一垫片、一不透光层、以及一遮盖，该不透光层形成于 该遮盖上且具有一开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该垫片周设于该质量块，该光源 设于该遮盖且位于该开孔处，而该遮盖键合于该垫片。本发明中，其更包含一基板及一不透光外罩，该不透光外罩具有一开孔，其中该光 感测组件形成于该基板，该光源设于该不透光外罩的顶面且位于该开孔处，而该不透光外 罩键合于该基板且覆盖该质量块。一种运动感测装置，包含一光感测组件，是用于获得一明暗影像；一光源，是用于产生投向该光感测组件的一照射光；以及一不透光的薄膜，设于该光感测组件与该光源之间，其是建构以随一压力变化而 产生变形，该薄膜具有一第一开孔，该第一开孔位于该照射光的光路径上，其中该照射光透 过该第一开孔局部照射该光感测组件，以形成一光照区，且该光照区的面积会随该薄膜的 变形而变化。本发明中，其中该薄膜的材料是氮化硅。本发明中，其中该光源是发光二极管或雷射二极管。本发明中，其中该光感测组件是电荷耦合装置影像传感器或互补性氧化金属半导 体影像传感器。本发明中，其更包含一基板、一不透光层、以及一透明外罩；该不透光层具有一第 二开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该不透光层设于该透明外罩的顶面，该光源设于 该顶面且位于该第二开孔处，而该透明外罩键合于该基板且覆盖该薄膜。本发明中，其更包含一基板、一垫片、一不透光层、以及一遮盖；该不透光层形成于 该遮盖上且具有一第二开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该垫片周设于该薄膜，该光 源设于该遮盖且位于该第二开孔处，而该遮盖键合于该垫片。本发明中，其更包含一基板及一不透光外罩；该不透光外罩具有一第二开孔，其中 该光感测组件形成于该基板，该光源设于该不透光外罩的顶面且位于该第二开孔处，而该 不透光外罩键合于该基板且覆盖该薄膜。本发明具有的有益效果本发明公开的运动感测装置是利用一可动件(包含质量块与薄膜)产生的明暗影像，分析该明暗影像中的光照区或暗区的形状或面积变化，分析 出可动件的移动、转动、振动、变形量等物理量，本发明揭示的运动感测装置可运用于加速 计、陀螺仪、麦克风等。


图1显示本发明一实施例的运动感测装置的侧向剖面示意图；图2显示本发明另一实施例的运动感测装置的侧向剖面示意图；图3显示本发明第一实施例的质量块的上视示意图；图4显示本发明第二实施例的质量块的上视示意图；图5显示本发明第三实施例的质量块的上视示意图6显示本发明另一实施例的运动感测装置的侧向剖面示意图；图7显示本发明又一实施例的运动感测装置的侧向剖面示意图；图8显示本发明再一实施例的运动感测装置的侧向剖面示意图；图9显示本发明一实施例的运动感测装置的结构示意图；图10显示本发明另一实施例的运动感测装置的结构示意图；及图11显示本发明又一实施例的运动感测装置的结构示意图；及图12显示本发明一实施例的运动感测方法的流程示意图。图号简单说明40 100、100'运动感测装置41 102光感测组件42 104、104'、104a、104b、104c、104d 质量块43 106 光源44 108 基板45 110、110a、110b、IlOc 弹性组件46 112、112a、112b、112c、112d 透光部47 114 非透光部48 116 壳体49 118 屏蔽50 120 开孔51 122 不透光层52 124 开孔53 126 光照区54 128 暗区55 200运动感测装置56 202 侧边57 210,220 芯片58 300、400、500、600、700 运动感测装置59 402 薄膜60 404 开孑 L61 406 光照区62 408 支持件63 502 透明外罩64 504 不透光层65 506 开？L66 508 顶面67 602 垫片68 604 遮盖69 606 不透光层
70 608 开孔
71610 顶面72702不透光外罩73704 开孔74S802-S805 流程步骤
具体实施例方式为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下图1显示本发明一实施例的运动感测装置100的侧向剖面示意图。本发明一实施 例揭示的运动感测装置100是一微机电组件，其包含一光感测组件102、一质量块104、以及 一光源106。光感测组件102形成于一基板108上，其是用于感测一照射光。光源106设置 于光感测组件102上方并朝向光感测组件102，而使其产生的照射光可投向该光感测组件 102。质量块104是一微机电组件内的一可动件，其可反应该微机电组件的受力而运动，质 量块104弹性地悬置于光感测组件102与光源106间，位于光源106的照射光的光路径上。 质量块104的四周可设有复数个弹性组件110，复数个弹性组件110耦合于质量块104，复 数个弹性组件110是用于支持质量块104，并允许质量块104能够上下、左右及前后地移动 或转动。另，质量块104具有透光部112及非透光部114。由于质量块104是设置在光源 106与光感测组件102间的光路径上，使自光源106发出的照射光，部分可穿越透光部112 而局部照射光感测组件102，以形成一光照区126，而部分的光感测组件102因照射光为非 透光部114所遮挡，成为暗区128，藉此可在光感测组件102上形成一明暗影像。当质量块 104因受力而移动、转动或振动时，光照区126或暗区128也会随着移动、转动或振动产生面 积或形状的变化。在运动的当时，自光感测组件102撷取出数个明暗影像，然后藉由影像分 析技术分析明暗影像中明暗区域的面积变化或形状变化，配合各影像间撷取时的时间差， 即可计算出质量块104的各种运动物理量，例如移动速度、移动加速度、转动速度、转动加 速度、振动等。从图1的揭示可得知，本发明的运动感测装置100构造简单、可靠，且因为利 用光量测运动上的各种物理量，所以感应灵敏，再者，量测讯号不使用电容或电阻，因此不 受电路中电容效应或电阻阻值改变的影响。在本实施例中，质量块104为一非透光的材料所制成且其面积大于光源106照射 于质量块104上的光照范围，透光部112为质量块104上的开孔，因此当照射光照射在质量 块104时，仅有部分照射光可穿过该开孔而局部照射光感测组件102，使该光感测组件102 上形成约略呈现该开孔形状的光斑。由于透光部112为非透光部114所包围，所以透光部 112形成的光斑为暗区所围绕。在一实施例中，开孔大小可为10至100微米，较佳地，开孔 大小可介于20至30微米。特而言之，基板108的材料可为硅晶圆，而光感测组件102可为在硅晶圆上以现有 的半导体技术制作的电荷耦合装置影像传感器(charged-couple device image sensor) 或互补性氧化金属半导体影像传感器(complementary metal oxide semiconductor imagesensor)。质量块104与用于支持质量块104的弹性组件110则可以利用微机电制程 于一硅晶圆上制作，而开孔(透光部112)可利用既有的微机电贯穿孔技术，例如硅晶圆深 孔蚀刻制程(de印reactive ion etching process)为之。制作完成的质量块104以弹性组件110耦合至外部壳体116，以获得支持。参照图1所示，光感测组件102可形成于一芯片210上，而质量块104可形成于另 一芯片220上，当两者完成制作后，芯片210与芯片220再以晶圆键合制程键合。本实施例 中，芯片220另包含壳体116，而芯片210与芯片220的键合是将壳体116以晶圆键合制程 键合于光感测组件102的周边处。该晶圆键合制程可利用热键合、阳极键合、黏着键合或共 晶键合等。光感测组件102部份与质量块104的壳体116间可夹设1至数层的间隔层，以 调整光感测组件102与质量块104间的距离，以提供质量块104运动的所需，或者将光感测 组件102形成于一凹槽中，利用该凹槽提供质量块104所需的运动空间。一般而言，光感测 组件102与质量块104之间距可为50微米至200微米之间，然不限于此，其亦可以依照需 求而设。质量块104的厚度可为300微米，然不限于此，其亦可以依照需求而设。另，光源106可为以半导体制程制作于晶圆上的发光二极管(light emitting diode)或雷射二极管(laser diode)，完成制作的光源106亦可以将其键合于壳体116。光 源106与壳体116间亦可设置1至多个间隔层，使质量块104有足够的运动空间，或者光源 106形成于一凹槽中，利用该凹槽提供质量块104运动空间。图2显示本发明另一实施例的运动感测装置100'的侧向剖面示意图。本发明另 一实施例揭示的运动感测装置100'包含一光感测组件102、一质量块104'以及一光源 106。光感测组件102形成于一基板108上，其是用于感测一照射光。光源106设置于光 感测组件102上方并朝向光感测组件102，而使其产生的照射光得投向该光感测组件102。 质量块104'是一微机电组件内的一可动件，其可反应该微机电组件的受力而运动，质量块 104'弹性地悬置于光感测组件102与光源106间，位于光源106的照射光的光路径上。质 量块104'的四周可设有复数个弹性组件110，复数个弹性组件110将质量块104'耦合于 壳体116上，复数个弹性组件110是用于支持质量块104'，并允许质量块104'能够上下、 左右、前后地移动或转动。本实施例中，质量块104 ‘可为一透光材质所制作，例如玻璃或石 英等，不透光层122形成于质量块104'上，不透光层122上具有一开孔124，不透光层122 仅允许光源106的部分照射光通过开孔124，局部照射光感测组件102，以形成明暗影像。不 透光层122可包含具反射能力的金属层，例如铬膜。此外，光源106可另包含一屏蔽118，其是设于光源106的出光处，屏蔽118可设有 开孔120，其可允许光源106的光通过，屏蔽118的利用可限制光源106的发光范围。屏蔽 118可以为光吸收材料或光反射材料所制作。图3显示本发明第一实施例的质量块104a的上视示意图。复数个弹性组件IlOa 平衡地将质量块104a耦接于壳体116上，使质量块104a可弹性地反应受力而运动。质量 块104a可具四边形状，但不限于此，各弹性组件IlOa可为迂回蜿蜒状，耦接于质量块104a 上相对应的侧边缘。形成于质量块104a上的透光部112a或开孔的形状亦可为四边形，但 不限于此。在一实施例中，四边形的质量块104a的侧边大小可介于400至500微米。图4显示本发明第二实施例的质量块104b的上视示意图。复数个弹性组件IlOb 平衡地将质量块104b耦接于壳体116上，使质量块104b可弹性地反应受力而运动。质量 块104b可具四边形状，但不限于此，各弹性组件IlOb自质量块104b上相对应的一侧边、靠 近一角落处往侧向延伸一小段距离，然后转向90度角后继续延伸并连接至壳体116。质量 块104b上可具有复数个透光部112b和112c，其中透光部112b的形状可为三角形，而透光部112c的形状可为十字形。透光部112b和112c不限于本实施例所示，其可亦包含多边形等。图5显示本发明第三实施例的质量块104c的上视示意图。复数个弹性组件IlOc 平衡地将质量块104c耦接于壳体116上，使质量块104c可弹性地反应受力而运动。质量 块104c的形状可为圆形，各弹性组件IlOc自质量块104的侧边以"之"字形状弯曲延伸 至壳体116。质量块104c上可形成一透光部112d，其中透光部112d的形状可为圆形。在 一实施例中，圆形的透光部112d的内径界于20至30微米。图6显示本发明另一实施例的运动感测装置200的侧向剖面示意图。运动感测装 置200包含一光感测组件102、一不透光的质量块104d以及一光源106。光感测组件102 形成于一基板108上，其是用于感测一照射光。光源106设置于光感测组件102上方并朝 向光感测组件102，而使其产生的照射光得投向该光感测组件102。质量块104d具有一侧 边202，质量块104d弹性地悬置于光感测组件102与光源106间且其侧边202位于光源106 的照射光的光路径上，使得光源106的部分照射光被遮蔽，而另一部份的照射光可局部照 射光感测组件102，以形成明暗影像，其中在该明暗影像中包含一明暗边界，当相对于照射 光的光路径偏置的质量块104d运动时，该明暗边界也会随之移动，而在明暗边界移动时， 从光感测组件102撷取出复数个影像，藉由分析复数个影像上的该边界移动状态，即可算 出质量块104d的运动物理量。在一实施例中，质量块104d的一例边202可为直线侧边，而 另一实施例中，质量块104d的一例边202可为弯曲侧边。图7显示本发明又一实施例的运动感测装置300的侧向剖面示意图。运动感测装 置300包含一光感测组件102、一质量块104d以及一光源106。光感测组件102形成于一基 板108上，其是用于感测一照射光。光源106设置于光感测组件102上方并朝向光感测组 件102，而使其产生的照射光得投向该光感测组件102。质量块104d的四周可设有复数个 弹性组件110，复数个弹性组件110耦合于质量块104d上，其中该复数个弹性组件110的一 不透光的弹性组件110置放于光源106照射于光感测组件102上的照射光的光路径上。在 一实施例中，当光源106光照时，受光照的弹性组件110的影子投射于光感测组件102上， 分析撷取影像中，一影子边缘的移动或者影子形状变化等可获得质量块104d的移动、转动 或振动等的物理量的值。一实施例中，复数个弹性组件110是以不透光的硅晶圆制作，而另 一实施例中，复数个弹性组件110为可透光的材质制作，而其一者可涂有不透光的材料。图8显示本发明再一实施例的运动感测装置400的侧向剖面示意图。运动感测装 置400包含一光感测组件102、一光源106、以及一不透光的薄膜402。光感测组件102可用 于获取一明暗影像。光源106产生投向光感测组件102的一照射光。薄膜402是一可动件， 其为一支持件408将支持于光感测组件102与光源106之间，薄膜402具有一开孔404，开 孔404设于光源106的光照路径上，使光源106的照射光，部分被薄膜402所遮挡，而部分 透过开孔404局部照射光感测组件102，形成一光照区406。由于照射光在光感测组件102 上仅造成局部照射，因此光感测组件102上形成一明暗影像。薄膜402建构以随压力变化 而变形，当压力变化迅速时，薄膜402可随的产生振动。当薄膜402在振动或变形时，改变 薄膜402与光源106的距离，使光照区406的面积随的而改变。当光照区406的面积变化 时，利用光感测组件102撷取出复数个明暗影像，透过分析明暗影像上的光照区406的面积 变化，即可决定出压力变化的趋势。本发明的运动感测装置400具有构造简单，其可应用于麦克风，但不限于此。在一实施例中，薄膜402的材料可为氮化硅，但不限于此。图9显示本发明一实施例的运动感测装置500的结构示意图。运动感测装置500包含设于基板108的光感测组件102、弹性耦接于壳体116的质量块104、一透明外罩502 及一光源106。透明外罩502包含一不透光层504，其是设于透明外罩502的一顶面508，不 透光层504上具有一开孔506，光源106设于不透光层504上、位于开孔506处，使其发光可 局限于一范围之内。一实施例中，基板108为一硅基板，质量块104与壳体116则亦制作于 一硅晶圆上，透明外罩502的材质为玻璃，质量块104与壳体116与透明外罩502键合于基 板108上，且透明外罩502将质量块104、壳体116与光感测组件102覆盖于其中。此实施 例不仅应用于质量块104，而亦可亦用于图8实施例的薄膜402。图10显示本发明另一实施例的运动感测装置600的结构示意图。运动感测装置 600包含设于基板108的光感测组件102、弹性耦接于壳体116的质量块104、一垫片602、一 遮盖604、以及一光源106。壳体116键合于基板108上，并使质量块104位于光感测组件 102上方。垫片602周设于壳体116，垫片602可在基板108上形成或以黏贴的方式设置。 遮盖604键合于垫片602，将质量块104和光感测组件102覆盖。遮盖604可在垫片602形 成后，利用晶圆级封装(chip scale package)方法键合。遮盖604的材料可为玻璃，其另 包含一不透光层606，不透光层606可设于遮盖604的顶面610且可具有一开孔608。光源 106设于不透光层606上、位于开孔608处，使其发光可局限于一范围之内。此实施例不仅 应用于质量块104，而亦可亦用于图8实施例的薄膜402。图11显示本发明又一实施例的运动感测装置700的结构示意图。运动感测装置 700包含设于基板108的光感测组件102、弹性耦接于壳体116的质量块104、一不透光外 罩702及一光源106。不透光外罩702是以硅晶圆制成，其具有一开孔704，光源106设于 不透光外罩702的顶面且位于开孔704处，使其发光可局限于一范围之内。一实施例中，基 板108为一硅基板，质量块104与壳体116则亦制作于一硅晶圆上，质量块104与壳体116 与不透光外罩702键合于基板108上，且不透光外罩702将质量块104、壳体116与光感测 组件102覆盖于其中。此实施例不仅应用于质量块104，而亦可亦用于图8实施例的薄膜 402。图12显示本发明一实施例的运动感测方法的流程示意图。本发明揭示的运动感 测方法包含下列步骤在步骤S802中，提供一光感测组件于一可动件的一侧边，其中该可 动件位于一微机电组件内，且该可动件的运动反应该微机电组件的受力。该可动件可包 含质量块、薄膜或用于弹性的持质量块的弹性组件，而可动件的运动包含移动、转动、振动 等。在步骤S803中，提供一光源于与该可动件的该侧边相对的另一侧边，该光源产生一照 射光，照射该可动件，其中该可动件遮挡部分的该照射光，使该照射光局部照射该光感测组 件。在步骤S804中，自该光感测组件撷取复数个明暗影像。在步骤S805中，分析各该明暗 影像中明暗区域的变化，以决定该可动件的运动。本发明揭示的运动感测装置是利用一可动件(包含质量块与薄膜)产生的明暗影 像，分析该明暗影像中的光照区或暗区的形状或面积变化，分析出可动件的移动、转动、振 动、变形量等物理量，本发明揭示的运动感测装置可运用于加速计、陀螺仪、麦克风等。综上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡 依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内.
权利要求
一种运动感测方法，其特征在于，其包含下列步骤提供一光感测组件于一可动件的一侧边，其中该可动件位于一微机电组件内，且该可动件的运动反应该微机电组件的受力；提供一光源于该可动件、相对于该光感测组件的另一侧边，该光源产生一照射光，照射该可动件，其中该可动件遮挡部分的该照射光，使该照射光局部照射该光感测组件；自该光感测组件撷取复数个明暗影像；以及分析各该明暗影像中明暗区域的变化，以决定该可动件的运动。
2.如权利要求1所述的运动感测方法，其特征在于，其中该可动件是一质量块或一薄 膜，而该质量块或该薄膜具有一开孔，其中该照射光透过该开孔局部照射该光感测组件。
3.如权利要求1所述的运动感测方法，其特征在于，其中该可动件是一质量块，而该部 分的该照射光为该质量块的一侧边所遮挡。
4.如权利要求1所述的运动感测方法，其特征在于，其中该可动件是一不透光的弹性 组件，该弹性组件是用于支持一质量块的弹性运动，而该部分的该照射光为该弹性组件所 遮挡。
5.如权利要求3或4所述的运动感测方法，其特征在于，其中分析各该明暗影像中明暗 区域的变化的该步骤包含分析各该明暗影像中一明暗边界的位置变化。
6.如权利要求1至4任一项所述的运动感测方法，其特征在于，其中分析各该明暗影像 中明暗区域的变化的该步骤包含分析各该明暗影像中该明暗区域的面积变化或形状变化。
7.—种运动感测装置，其特征在于，包含一光感测组件，是用于获取一明暗影像；一光源，是用于产生投向该光感测组件的一照射光；以及一质量块，弹性地悬置于该光感测组件与该光源间的该照射光的光路径上，该质量块 具有一透光部，其中该照射光透过该透光部局部照射该光感测组件，以产生该明暗影像。
8.如权利要求7所述的运动感测装置，其特征在于，其中该质量块是一非透光材料，而 该透光部是一开孔。
9.如权利要求8所述的运动感测装置，其特征在于，其中该开孔的形状是圆形、三角 形、四边形、多边形或十字形状。
10.如权利要求9所述的运动感测装置，其特征在于，其中该开孔为圆形，而该开孔的 内径介于20至30微米。
11.如权利要求8所述的运动感测装置，其特征在于，其中该开孔为方形，而该开孔各 边的长度介于20至30微米。
12.如权利要求7所述的运动感测装置，其特征在于，其中该质量块是一透光材料，而 该质量块另包含一不透光层与一形成于该不透光层上的开孔，而该透光部是该开孔。
13.如权利要求12所述的运动感测装置，其特征在于，其中该不透光层是一不透光金 属膜。
14.如权利要求12所述的运动感测装置，其特征在于，其中该开孔的形状是圆形、三角 形、四边形、多边形或十字形状。
15.如权利要求7所述的运动感测装置，其特征在于，其中该光源是发光二极管或雷射二极管。
16.如权利要求7所述的运动感测装置，其特征在于，其中该光源更包含一屏蔽，该屏 蔽上具一开孔，其中该照射光自该开孔射出。
17.如权利要求7所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一第一芯片与一第二芯 片，该质量块形成于该第一芯片；该光感测组件形成于该第二芯片，其中该第一芯片与该第 二芯片是相键合。
18.如权利要求7所述的运动感测装置，其特征在于，其中该光感测组件是电荷耦合装 置影像传感器或互补性氧化金属半导体影像传感器。
19.如权利要求7所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一基板、一不透光层、以 及一透明外罩；该不透光层具有一开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该不透光层设于 该透明外罩的顶面，该光源设于该顶面且位于该开孔处，而该透明外罩键合于该基板且覆 盖该质量块。
20.如权利要求7所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一基板、一垫片、一不 透光层、以及一遮盖；该不透光层形成于该遮盖上且具有一开孔，其中该光感测组件形成于 该基板，该垫片周设于该质量块，该光源设于该遮盖且位于该开孔处，而该遮盖键合于该垫 片。
21.如权利要求7所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一基板及一不透光外 罩；该不透光外罩具有一开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该光源设于该不透光外罩 的顶面且位于该开孔处，而该不透光外罩键合于该基板且覆盖该质量块。
22.—种运动感测装置，其特征在于，包含一光感测组件，是用于获取一明暗影像；一光源，是用于产生投向该光感测组件的一照射光；以及一不透光的质量块，具有一侧边，该质量块弹性地悬置于该光感测组件与该光源间且 该侧边置于该照射光的光路径上，使该照射光局部照射该光感测组件，以形成该明暗影像。
23.如权利要求22所述的运动感测装置，其特征在于，其中该侧边是直线侧边或弯曲 侧边。
24.如权利要求22所述的运动感测装置，其特征在于，其中该光源是发光二极管或雷射二极管。
25.如权利要求22所述的运动感测装置，其特征在于，其中该光源更包含一屏蔽，该屏 蔽上具一开孔，其中该照射光自该开孔射出。
26.如权利要求22所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一第一芯片与一第二 芯片，该质量块形成于该第一芯片；该光感测组件形成于该第二芯片，其中该第一芯片与该 第二芯片是相键合。
27.如权利要求22所述的运动感测装置，其特征在于，其中该光感测组件是电荷耦合 装置影像传感器或互补性氧化金属半导体影像传感器。
28.如权利要求22所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一基板、一不透光层、 以及一透明外罩；该不透光层具有一开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该不透光层设 于该透明外罩的顶面，该光源设于该顶面且位于该开孔处，而该透明外罩键合于该基板且 覆盖该质量块。
29.如权利要求22所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一基板、一垫片、一不透光层、以及一遮盖；该不透光层形成于该遮盖上且具有一开孔，其中该光感测组件形成于 该基板，该垫片周设于该质量块，该光源设于该遮盖且位于该开孔处，而该遮盖键合于该垫 片。
30.如权利要求22所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一基板及一不透光外 罩，该不透光外罩具有一开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该光源设于该不透光外罩 的顶面且位于该开孔处，而该不透光外罩键合于该基板且覆盖该质量块。
31.一种运动感测装置，其特征在于，包含一光感测组件，是用于获取一明暗影像；一光源，是用于产生投向该光感测组件的一照射光；以及一质量块，悬置于该光感测组件与该光源之间；以及复数个弹性组件，用于支持该质量块，其中该复数个弹性组件的一是不透光且置于该 照射光的光路径上，使该感测组件上形成该明暗影像。
32.如权利要求31所述的运动感测装置，其特征在于，其中该光源是发光二极管或雷射二极管。
33.如权利要求31所述的运动感测装置，其特征在于，其中该光源更包含一屏蔽，该屏 蔽上具一开孔，其中该照射光自该开孔射出。
34.如权利要求31所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一第一芯片与一第二 芯片，该质量块形成于该第一芯片；该光感测组件形成于该第二芯片，其中该第一芯片与该 第二芯片是相键合。
35.如权利要求31所述的运动感测装置，其特征在于，其中该光感测组件是电荷耦合 装置影像传感器或互补性氧化金属半导体影像传感器。
36.如权利要求31所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一基板、一不透光层、 以及一透明外罩；该不透光层具有一开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该不透光层设 于该透明外罩的顶面，该光源设于该顶面且位于该开孔处，而该透明外罩键合于该基板且 覆盖该质量块。
37.如权利要求31所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一基板、一垫片、一不 透光层、以及一遮盖，该不透光层形成于该遮盖上且具有一开孔，其中该光感测组件形成于 该基板，该垫片周设于该质量块，该光源设于该遮盖且位于该开孔处，而该遮盖键合于该垫 片。
38.如权利要求31所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一基板及一不透光外 罩，该不透光外罩具有一开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该光源设于该不透光外罩 的顶面且位于该开孔处，而该不透光外罩键合于该基板且覆盖该质量块。
39.一种运动感测装置，其特征在于，包含一光感测组件，是用于获得一明暗影像；一光源，是用于产生投向该光感测组件的一照射光；以及一不透光的薄膜，设于该光感测组件与该光源之间，其是建构以随一压力变化而产生 变形，该薄膜具有一第一开孔，该第一开孔位于该照射光的光路径上，其中该照射光透过该 第一开孔局部照射该光感测组件，以形成一光照区，且该光照区的面积会随该薄膜的变形 而变化。
40.如权利要求39所述的运动感测装置，其特征在于，其中该薄膜的材料是氮化硅。
41.如权利要求39所述的运动感测装置，其特征在于，其中该光源是发光二极管或雷射二极管。
42.如权利要求39所述的运动感测装置，其特征在于，其中该光感测组件是电荷耦合 装置影像传感器或互补性氧化金属半导体影像传感器。
43.如权利要求39所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一基板、一不透光层、 以及一透明外罩；该不透光层具有一第二开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该不透光 层设于该透明外罩的顶面，该光源设于该顶面且位于该第二开孔处，而该透明外罩键合于 该基板且覆盖该薄膜。
44.如权利要求39所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一基板、一垫片、一不 透光层、以及一遮盖；该不透光层形成于该遮盖上且具有一第二开孔，其中该光感测组件形 成于该基板，该垫片周设于该薄膜，该光源设于该遮盖且位于该第二开孔处，而该遮盖键合 于该垫片。
45.如权利要求39所述的运动感测装置，其特征在于，其更包含一基板及一不透光外 罩；该不透光外罩具有一第二开孔，其中该光感测组件形成于该基板，该光源设于该不透光 外罩的顶面且位于该第二开孔处，而该不透光外罩键合于该基板且覆盖该薄膜。
全文摘要
本发明是有关于一种运动感测方法，其包含下列步骤提供一光感测组件于一可动件的一例边，其中该可动件位于一微机电组件内，且该可动件的运动反应该微机电组件的受力；提供一光源于该可动件、相对于该光感测组件的另一侧边，该光源产生一照射光，照射该可动件，其中该可动件遮挡部分的该照射光，使该照射光局部照射该光感测组件；自该光感测组件撷取复数个明暗影像；以及分析各该明暗影像中明暗区域的变化，以决定该可动件的运动。
文档编号G01P3/68GK101825645SQ20101014962
公开日2010年9月8日 申请日期2010年4月7日 优先权日2010年4月7日
发明者翁焕翔 申请人:矽创电子股份有限公司