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TWI546054B - 具有複合感測功能的穿戴式裝置 - Google Patents

具有複合感測功能的穿戴式裝置 Download PDF

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Publication number
TWI546054B
TWI546054B TW104108897A TW104108897A TWI546054B TW I546054 B TWI546054 B TW I546054B TW 104108897 A TW104108897 A TW 104108897A TW 104108897 A TW104108897 A TW 104108897A TW I546054 B TWI546054 B TW I546054B
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TW
Taiwan
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sensing
module
light
composite
infrared temperature
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Application number
TW104108897A
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English (en)
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TW201634005A (zh
Inventor
孫志銘
蔡明翰
Original Assignee
原相科技股份有限公司
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Publication date
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Description

具有複合感測功能的穿戴式裝置
本發明係有關一種穿戴式裝置，特別是指一種整合紅外線溫度感測器的具有複合感測功能的穿戴式裝置。
先前技術美國專利公開案第20110265706號揭露了穿戴式裝置可用以感測外在環境溫度或是一物體的表面溫度。亦有先前技術揭露了穿戴式裝置可用以感測血壓或是心跳。與本案相關之專利可參閱美國專利案第8140143號及第5430692號。
然而，這些先前技術皆只有單一的感測功能，無法使單一的穿戴式裝置具有複合感測的功能。意即，先前技術並無針對同時把心跳感測、溫度感測、血壓計及量測電路同時整合。這些先前技術無法同時感測，例如: 心跳與體溫。
有鑑於此，本發明即針對上述先前技術之不足，提出一種整合紅外線溫度感測器的具有複合感測功能的穿戴式裝置。
就其中一觀點言，本發明提供了一種具有複合感測功能的穿戴式裝置，包含:一穿戴組件，可供穿戴於一使用者的一身體部位上，該穿戴組件具有至少一透光口；至少一個複合感測晶片模組，設置於該穿戴組件內，用以執行影像感測與紅外線溫度感測之功能，該複合感測晶片模組包含一影像感測模組，用以經由該至少一透光口而以影像感測方式感測一待測物之物理或生理特徵；以及一紅外線溫度感測模組，用以經由該至少一透光口而以紅外線溫度感測方式感測溫度。
在一種較佳的實施型態中，該影像感測模組用以進行心跳感測。
在一種較佳的實施型態中，該複合感測晶片模組更包含一基板、一上蓋、以及至少一分隔部，該上蓋與該至少一分隔部位於該基板上方以形成至少兩腔室，以分別容納該影像感測模組和該紅外線溫度感測模組，且該至少兩腔室具有透光區，在該透光區和該穿戴組件的透光口之間可容許光線傳遞。
在一種較佳的實施型態中，該影像感測模組包含一光源與一影像感測器，且該上蓋與該至少一分隔部位於該基板上方以形成至少三腔室，以分別容納該光源、該影像感測器和該紅外線溫度感測模組，且該至少三腔室具有透光區，在該透光區和該穿戴組件的透光口之間可容許光線傳遞。
在一種較佳的實施型態中，該影像感測模組包含一光源與一影像感測器，且該影像感測器與該紅外線溫度感測模組整合為單一模組。
在一種較佳的實施型態中，該複合感測晶片模組更包含一基板、一上蓋、以及至少一分隔部，該上蓋與該至少一分隔部位於該基板上方以形成至少兩腔室，以分別容納該光源和該單一模組，且該至少兩腔室具有透光區，在該透光區和該穿戴組件的透光口之間可容許光線傳遞。
如在一種較佳的實施型態中，該光源、該影像感測器和該紅外線溫度感測模組皆不以填充材料覆蓋。
在一種較佳的實施型態中，該光源和該影像感測器各以一對應的填充材料覆蓋或至少部份包覆，而該紅外線溫度感測模組則不以填充材料覆蓋。
在一種較佳的實施型態中，該光源、該影像感測器和該紅外線溫度感測模組各以一對應的填充材料覆蓋或至少部份包覆。
在一種較佳的實施型態中，該紅外線溫度感測模組對應的透光區以一濾光材料全部或部份封閉。
在一種較佳的實施型態中，該紅外線溫度感測模組上方連接有一保護上蓋層，且在該保護上蓋層與該紅外線溫度感測模組之間不填入填充材料。
在一種較佳的實施型態中，在該紅外線溫度感測模組和對應的透光區之間設有防護環，圍繞該紅外線溫度感測模組和該對應的透光區之間的側方。
在一種較佳的實施型態中，該複合感測晶片模組更包含有一微機電元件，提供以下作用之一：汗水感測器、UV光感測器、氣體感測器、加速度計、陀螺儀、高度計、或計步器。
在一種較佳的實施型態中，該透光口設置於該穿戴組件之上表面、下表面或側表面。
在一種較佳的實施型態中，該穿戴組件之上表面和下表面皆具有透光口，且該複合感測晶片模組除包含前述紅外線溫度感測模組外另包含一個直接接觸式溫度感測器，用以分別經由該上表面和下表面兩透光口而感測溫度。
在一種較佳的實施型態中，該複合感測晶片模組包含一溫度接觸點，位於該下表面，用以直接接觸該待測物；該溫度接觸點與該直接接觸式溫度感測器耦接。
在一種較佳的實施型態中，該穿戴組件之上表面和下表面皆具有透光口，且該複合感測晶片模組以該紅外線溫度感測模組分別經由該上表面和下表面兩透光口而感測溫度。
在一種較佳的實施型態中，該複合感測晶片模組包含一溫度接觸點，位於該下表面，用以直接接觸該待測物；該溫度接觸點經由一訊號傳遞結構而與該紅外線溫度感測模組耦接。
在一種較佳的實施型態中，該紅外線溫度感測模組包含一紅外線探測端、一溫度感測開關與一熱電堆電路，當該溫度感測開關藉由該紅外線探測端接收到一高於某臨界值的溫度訊號，即致能該熱電堆電路而執行一即時溫度量測功能；又當該熱電堆電路未受致能時，則處於省電待命狀態。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各裝置以及各元件之間之功能作用關係，至於形狀、厚度與寬度則並未依照比例繪製。
請參考第1A-1C圖與第2A-2C圖。第1A-1C圖為示意圖，顯示本發明之具有複合感測功能的穿戴式裝置晶片模組的數個實施例。第2A-2C圖為側視圖，顯示本發明之複合感測晶片模組設置於穿戴組件中的數個實施例。如第2A圖所示，一具有複合感測功能的穿戴式裝置100包含有一穿戴組件33以及被整合於穿戴組件33之中的一複合感測晶片模組20。
穿戴組件可供穿戴於一使用者的一身體部位上。在一實施例中，穿戴組件33例如但不限於為一手錶(包含錶身與錶帶)。於其他實施例中，穿戴組件33可以為其他任意穿戴式的產品、或單純是用以穿戴的皮帶或金屬鍊等。
穿戴組件33在其外部具有至少一個透光口21，對應於複合感測晶片模組20的一或多個透光區 (所謂「對應於」係指通過透光口21的光線可以傳遞到複合感測晶片模組20的一或多個透光區，至於透光口21與複合感測晶片模組20的一或多個透光區之間可以有距離)。第2A圖為根據第1C圖的側視圖。如第1C圖與第2A圖所示，透光口21位於穿戴組件33的一上表面331。如此一來，當有一待測物15 (例如但不限於一手指或一手腕)靠近穿戴組件33之上表面331的透光口21，複合感測晶片模組20可以是採用「非接觸式」的方式感測手指或手腕溫度，當然，使用者亦可直接將手指、手腕或是其他預待測的部位直接接觸於透光口21上 (關於複合感測晶片模組20感測溫度所需的元件的結構特徵及細節容後詳述)。在本實施例中，除了感測溫度之外，複合感測晶片模組20尚可具有感測心跳、血壓及/或血氧等多項物理或生理功能監測 (關於複合感測晶片模組20感測其他多項生理功能所需的元件的結構特徵及細節容後詳述)。
具體來說，由於複合感測晶片模組20是設置於穿戴組件33之上表面331的透光口21之下方，因此，穿戴有複合感測功能的穿戴式裝置100的使用者可透過將手腕往額頭靠近以對額溫進行量測，或者是可將欲量測之部位靠近透光口21處，以進行溫度量測。值得一提的是，採用此架構除了可替自己量測額溫之外，亦可直接替其他週圍的人員進行額溫量測，而無須脫掉該穿戴組件33給其他人員穿戴。
在本發明中，穿戴組件33的透光口21除了可以位於穿戴組件33的上表面331之外，透光口21還可以位於穿戴組件33的下表面332 (如第1A圖及第2C圖所示)及/或側面333 (如第1B圖所示)。根據應用的需要，穿戴組件33可以具有不只一個透光口21。複合感測晶片模組20的數目與位置可以對應地根據透光口21的數目與位置來設置。
第2C圖為根據第1A圖的側視圖。如第1A圖與第2C圖所示，透光口21位於穿戴組件33的一下表面332。如此一來，當使用者戴上穿戴組件33 (例如但不限於為一手錶)於其手腕時，此時，穿戴組件33之下表面332的透光口21將直接面向待測物15 (例如但不限於為手腕的皮膚)。此時，複合感測晶片模組20便可以「接觸式」的方式感測手腕的皮膚溫度。在本實施例中，具有複合感測功能的穿戴式裝置100能夠進行運動強度分析、體溫記錄、皮膚溫度監控(日曬) 、溫度異常提醒及身體能量消耗等多項生理功能監測 (關於複合感測晶片模組20感測溫度的特徵及細節容後詳述)。
另外，使用者若是以「接觸式」的方式進行溫度量測或是其他生理資訊量測時，位於穿戴組件33上的透光口21可以是採用開孔的實施態樣。當然，使用者若是以「非接觸式」的方式進行溫度量測或是其他生理資訊量測時，則位於穿戴組件33上的透光口21可以是採用開孔或是以透光材料製成的窗口的實施態樣。
在一實施例中，複合感測晶片模組20的數目不限於為一個，而可以為多個。舉例來說，如第2B圖所示，具有複合感測功能的穿戴式裝置100可以包含有一穿戴組件33以及被整合於穿戴組件33之中的兩個複合感測晶片模組20。穿戴組件33的一上表面331上設有一個透光口21，對應於其中的一個複合感測晶片模組20，穿戴組件33的一下表面332上設有另一個透光口21，對應於另外一個複合感測晶片模組20。如此一來，在第2B圖所示的實施例中，具有複合感測功能的穿戴式裝置100可以於單一的穿戴組件33中整合「非接觸式溫度感測」(藉由上表面331的透光口21)與「接觸式感測」(藉由下表面332的透光口21)。
於其他實施例中，複合感測晶片模組20的數目不限於如第2B圖所示的兩個，而可以為多個。也就是說，透光口21位於穿戴組件33的位置可以為穿戴組件33的上表面331、下表面332及/或側面333三者之間任意的組合，如圖1A至圖1C之任意組合。
請參考第3圖並對照第5A圖，顯示本發明之複合感測晶片模組的一實施例。第3圖顯示本發明之複合感測晶片模組20的頂視圖。第5A圖顯示本發明之複合感測晶片模組20的剖面圖。複合感測晶片模組20至少包含以影像感測方式測量待測物特徵之晶片或模組(不論是晶片或模組，以下皆稱「影像感測模組」)、以及以紅外線感測方式測量待測物溫度之晶片或模組(不論是晶片或模組，以下皆稱「紅外線溫度感測模組」)。以影像感測方式測量待測物之物理或生理特徵，例如但不限於可感測人體之心跳、血氧濃度、血壓、呼吸率等；以紅外線感測方式測量待測物溫度，例如但不限於可感測人體之體溫等。或者，於其他實施例中，以紅外線感測方式測量待測物之熱影像。除此之外，複合感測晶片模組20還可以包括其他功能的晶片或模組，例如但不限於汗水感測、UV光感測、氣體感測、加速度計、陀螺儀、高度計、計步器等。本實施例之「影像感測模組」係指根據影像前後變化來產生資訊的感測模組(例如但不限於根據影像前後變化來感測心跳頻率、血氧濃度、血壓、呼吸率)，而本實施例之「紅外線溫度感測模組」係指根據紅外線訊息來感測溫度的感測模組(例如但不限於感測體溫)。
在一實施例中，影像感測模組包含一光源與一影像感測器，且為使影像辨識效果較佳，宜將光源與影像感測器隔離，使光源所發出的光線僅能藉由待測物的反射而不會直接照射到影像感測器。在此情況下，可將光源及影像感測器分別設置在兩個腔室之內。至於複合感測晶片模組20中的其他晶片或模組，則可設置在另外的腔室之內。如果訊號不會彼此干擾的話，某些晶片或模組也可以共用腔室。也就是說，根據本發明，複合感測晶片模組20中至少包含影像感測模組、以及紅外線溫度感測模組，而腔室的數目可以視需要來決定，且腔室彼此間可以完全隔離或部分隔離。
第5A圖為一實施例中複合感測晶片模組20的剖面圖。如第5A圖所示，在本實施例中，複合感測晶片模組包括一基板28，且在基板28上藉由分隔部27a、27b及27c形成了一第一腔室A、一第二腔室B、一第三腔室C及一第四腔室D，並由上蓋 26A覆蓋腔室的上方與周圍。
請繼續參考第3圖並對照第5A圖，本實施例的複合感測晶片模組20包含一紅外線溫度感測模組22以及一影像感測模組ISM。影像感測模組ISM可包含光源24與影像感測器23，其中光源24例如但不限於為一發光二極體元件，影像感測器23例如但不限於為一心跳感測器。發光二極體元件用以提供一光線(例如但不限於可見光)，經待測物(例如人體)反射後，傳遞至心跳感測器，以感測心跳。同樣的方式也可以感測血氧濃度、血壓、呼吸率等。具體來說，若欲偵測心跳，則光源24可採用綠光光源，而影像感測器23在接收被待測物反射之光線後可分析反射光線的資訊，以獲得心跳資訊。當然，為了可量測不同的生理資訊，光源與影像感測器的選擇需要互相搭配，上述僅為舉例說明，但不限於此。
除了紅外線溫度感測模組22、影像感測器23、光源24外，複合感測晶片模組20中還可以包括其他功能的晶片或模組，例如微機電元件25。其中，微機電元件25例如但不限於可為汗水感測器、UV光感測器、氣體感測器、加速度計、陀螺儀、高度計或計步器等。紅外線溫度感測模組22、影像感測器23、光源24、微機電元件25分別設置在上述第一~第四腔室A~D之中，需說明的是，其位置不限於圖示的安排方式，而可以任意安排其位置。如果需要設置兩個以上的微機電元件25，則可增加腔室的數目；又，如果某些模組之間可以不隔離，則也可減少腔室的數目(例如參閱第9C圖的實施例，將於後述)。此外，微機電元件25若為加速度計、UV光感測器、陀螺儀、高度計或計步器之類的感測器，則其對應的上方並無須有開孔；相對地，若微機電元件25若為汗水感測器或氣體感測器之類的感測器，則相對便需要有開孔，圖5A~圖5D僅是繪示說明，但不限於此。
本發明的特點之一是：將心跳感測及溫度感測整合，藉此構成本發明之具有複合感測功能的穿戴式裝置100，如此可提供使用者更大的便利、並使體積縮小而有效降低成本。
在一實施例中，紅外線溫度感測模組22可為一熱電堆(Thermopile)溫度感測模組，其中此熱電堆溫度感測模組可採用CMOS製程來製作。舉例來說，熱電堆溫度感測模組可使用P型材料與N型材料的串聯結構，透過溫度差的變化產生電壓變化，以此方式感應溫度。具體的實施態樣可參考第4圖，紅外線溫度感測模組22可具有一紅外線探測端225、一溫度感測開關223與一熱電堆電路224。當溫度感測開關223藉由紅外線探測端225接收到一高於某臨界值的溫度訊號 (無論是如第1A圖所示的「接觸式」或是如第1C圖所示的「非接觸式」)，溫度感測開關223即致能熱電堆電路224而執行一即時溫度量測功能。當熱電堆電路224未受致能時則處於省電待命狀態，以節省能耗。
在一實施例中，紅外線溫度感測模組22例如但不限於可以使用「非接觸式」的方式來偵測溫度。在此情況下，當使用者戴上穿戴組件33 (例如但不限於為一手錶)時，可以使用「非接觸式」的方式來偵測溫度 (如第1C圖所示)、並且還可以同時量測該使用者的心跳。詳細來說，使用熱電堆(Thermopile)架構的紅外線溫度感測模組22其所偵測的波長範圍通常為遠紅外光線，意即是藉由偵測待測物所散發出的遠紅外線便可獲知其相對溫度。換言之，紅外線溫度感測模組22若與影像感測器23所偵測的波長範圍不相同時，則二者並不一定需要被分隔開。
在另一實施例中，紅外線溫度感測模組22例如但不限於可以使用「接觸式」的方式來偵測溫度。在此情況下，當使用者戴上穿戴組件33 (例如但不限於為一手錶)於其手腕時，亦可使用「接觸式」的方式來偵測手腕的皮膚溫度 (如第1A圖所示)、並且還可以同時量測該使用者的心跳。
請繼續參考第5A圖。複合感測晶片模組20具有一第一透光區21a、一第二透光區21b、一第三透光區21c以及一第四透光區21d。第一透光區21a對應於第一腔室A中的紅外線溫度感測模組22。第二透光區21b對應於第二腔室B中的影像感測器23。第三透光區21c對應於第三腔室C中的光源24。第四透光區21d對應於第四腔室D中的微機電元件25。紅外線溫度感測模組22藉由導線221及222與對應的外部電路連接。影像感測器23藉由導線231及232與對應的外部電路連接。光源24藉由導線241及242與對應的外部電路連接。微機電元件25藉由導線251及252與對應的外部電路連接。第一透光區21a至第四透光區21d與透光口21(參閱第2A~2C圖)之間，可容許光線傳遞。
在一實施例中，在第5A圖所示的複合感測晶片模組20中，第一腔室A、第二腔室B及第三腔室C在封裝階段可以不加入任何的填充材料。第四腔室D在半導體製程微機電技術的封裝階段亦可以不加入任何的填充材料。
值得注意的是，在另一實施例中，第四腔室D可不具有第四透光區21d，此時上蓋 26A可為一透明材料。簡言之，需要提供光路的腔室就需要透光，而透光的方式可為透光區或使用透明材料作為上蓋；例如，光源或影像感測器、紅外線溫度感測器等所在的腔室就需要透光。另一方面，不需要提供光路的腔室就不需要透光；例如，加速度計等所在的腔室就不需要透光，也就不需要透光區或使用透明材料作為上蓋。本發明中的各腔室，可依照上述原則來設計。
為了圖面清楚，以下的第5B-5C圖中，將不標示出第一腔室A、第二腔室B、第三腔室C及第四腔室D、上蓋 26A以及分隔部27a、27b及27c。請同時將第5B-5C圖與第5A圖的各腔室做對照。
請參考第5B圖。第5B圖顯示本發明之複合感測晶片模組的另一實施例。本實施例之複合感測晶片模組30與前述實施例之複合感測晶片模組20採用相似之結構，二者不同之處在於：在本實施例之複合感測晶片模組30中，第二腔室B及第三腔室C在封裝階段可以加入一填充材料29以覆蓋或至少部份包覆位於腔室內的晶片或模組，而前述實施例之複合感測晶片模組20則不在腔室中填入任何填充材料。此填充材料29例如但不限於可以為一可防水密封之材料、一透明材質、或是任何填充材料。第四腔室D在封裝階段亦可以加入一填充材料。此填充材料29例如但不限於可以為可防水密封之材料、一透明材質或一透明材質額外添加黑色素遮光、或是任何填充材料。其中，在一實施例中，第二腔室B及第三腔室C及第四腔室D內的填充材料29可以為相同的材料 (如第5B圖所示)。在另一實施例中，第二腔室B及第三腔室C及第四腔室D內的填充材料29可以為不同的材料。填充材料29的作用例如但不限於可以是濾光及/或防止髒汙進入腔室。
在本實施例中，較佳地，第一腔室A的第一透光區21a可使用一濾光材料32來全部或部份封閉。其中，濾光材料32可以過濾除了紅外線以外的訊號，藉以使紅外線溫度感測模組22能更準確接收紅外線的溫度訊號，以提高紅外線溫度感測模組22的靈敏度。在一實施例中，濾光材料32例如但不限於可以為一透明材質額外添加黑色素。又，如前所述，第四腔室D可不具有第四透光區21d，此時上蓋 26A可為一透明材料，或是，如腔室內的元件不需要光線，則腔室亦可整體不透光。
請參考第5C圖並對照第6C圖。第5C圖顯示本發明之複合感測晶片模組的又一實施例。第6C圖係根據第5C圖所繪示之一圖面較簡化的示意圖；為了圖面清楚，在第6C圖中，僅繪示出紅外線溫度感測模組22。
本實施例之複合感測晶片模組40與前述實施例之複合感測晶片模組30採用相似之結構，二者不同之處在於：
第一、在本實施例之複合感測晶片模組40中，第一腔室A在封裝階段可以加入一保護材料41。在一實施例中，保護材料41例如但不限於可以為聚乙烯（Polyethylene, 簡稱PE）、聚丙烯(Polypropylene/ Polypropene, 簡稱 PP)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate, 簡稱PET)或其他紅外光可穿透材料。
第二、第一腔室A內尚具有一保護上蓋層42，位於紅外線溫度感測模組22之上方。保護上蓋層42僅容許從待測物 (例如第1A圖所示的手指15)而來的紅外線的溫度訊號穿越。在一實施例中，保護上蓋層42例如但不限於可以為聚乙烯（Polyethylene, 簡稱PE）、聚丙烯(Polypropylene/ Polypropene, 簡稱 PP)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate, 簡稱PET)。保護材料41和保護上蓋層42的作用例如但不限於可以是濾光及/或防止髒汙進入紅外線溫度感測模組22。在保護上蓋層42和紅外線溫度感測模組22之間可以不填入填充材料。值得注意的是，在另一實施例中，第四腔室D可不具有第四透光區21d，此時上蓋 26A可為一透明材料，或是，如腔室內的元件不需要光線，則腔室亦可整體不透光。
請參考第6A圖。第6A圖顯示本發明之複合感測晶片模組的又一實施例。為了圖面清楚，在第6A圖中，僅繪示出紅外線溫度感測模組22。請同時將第5C圖及第6A圖做對照。
本實施例之複合感測晶片模組40a與前述實施例之複合感測晶片模組40採用相似之結構，二者不同之處在於：第一、第一透光區21a直接被保護材料41所密封。第二、複合感測晶片模組40a之第一腔室A並不具有一保護上蓋層42。與前述實施例相似，保護材料41的作用例如但不限於可以是濾光及/或防止髒汙進入紅外線溫度感測模組22。
請參考第6B圖。第6B圖顯示本發明之複合感測晶片模組的又一實施例。為了圖面清楚，在第6B圖中，僅繪示出紅外線溫度感測模組22。請同時將第5C圖及第6B圖做對照。
本實施例之複合感測晶片模組40b與前述實施例之複合感測晶片模組40採用相似之結構，二者不同之處在於：第一、第一腔室A在封裝階段並沒有加入保護材料41。第二、僅藉由設置保護上蓋層42來保護紅外線溫度感測模組22。與前述實施例相似，保護上蓋層42的作用例如但不限於可以是濾光及/或防止髒汙進入紅外線溫度感測模組22。
請參考第6D圖。第6D圖顯示本發明之複合感測晶片模組的又一實施例。為了圖面清楚，在第6D圖中，僅繪示出紅外線溫度感測模組22。請同時將第5C圖及第6D圖做對照。
本實施例之複合感測晶片模組40d前述實施例之複合感測晶片模組40採用相似之結構，二者不同之處在於：第一、第一腔室A在封裝階段並沒有加入保護材料41。第二、沒有設置保護上蓋層42，取而代之的是，在第一腔室A中，於第一透光區21a的周圍、與紅外線溫度感測模組22之間設置有防護環45。防護環45阻擋髒污自第一透光區21a和紅外線溫度感測模組22之間的側方進入第一腔室A之內。防護環的材料45例如但不限於可以為任何材料，只要此材料能將第一透光區21a和紅外線溫度感測模組22之間的側方的空間完整密封即可。
請參考第7A圖。第7A圖顯示本發明之複合感測晶片模組的又一實施例。在第7A圖所示的實施例中，本發明可以整合如「接觸式」與「非接觸式」的溫度感測方式於單一複合感測晶片模組50。
為了圖面清楚，在第7A圖中，僅繪示出紅外線溫度感測模組22，並省略繪示其他部分。
在本實施例中，複合感測晶片模組50進一步具有一直接接觸式溫度感測器52及一溫度接觸點54。在本實施例中，當一使用者戴上穿戴組件33 (例如但不限於為一手錶)於其手腕時，此時，穿戴組件33之溫度接觸點54將是直接面向待測物16 (例如但不限於為手腕的皮膚)。如此一來，在本實施例中，複合感測晶片模組50可以藉由直接接觸式溫度感測器52「接觸式」地偵測手腕的皮膚溫度。其中，溫度接觸點54用以直接接觸待測物16(例如但不限於為手腕的皮膚);直接接觸式溫度感測器52用以根據溫度接觸點54所傳遞的訊號來判斷溫度。其中溫度接觸點54與透光口21(參閱第2A~2C圖)位於複合感測晶片模組50的不同側。複合感測晶片模組50可以經由透光口21(與透光區21a)使用「非接觸式」的方式來感測額頭溫度。
意即：在本實施例中，使用者可以使用「接觸式」的方式來感測手腕的皮膚溫度，例如用來追蹤自身的體溫變化，且也可使用「非接觸式」的方式來感測溫度 ，例如用來感測他人溫度、其他物件，藉此使本發明之具有複合感測功能的穿戴式裝置100可提供使用者更大的便利性。
除此之外，本實施例之複合感測晶片模組50亦具有前述實施例之複合感測晶片模組20、30、40所提及之優點及特徵，在此便不再贅述。
請參考第7B圖。第7B圖顯示本發明之複合感測晶片模組的又一實施例。為了圖面清楚，在第7B圖中，僅繪示出紅外線溫度感測模組22。
本實施例之複合感測晶片模組60與前述實施例之複合感測晶片模組50採用相似之結構，二者不同之處在於：皮膚溫度接觸點54經由訊號傳遞結構53而與紅外線溫度感測模組22耦接。如此一來，僅使用單一紅外線溫度感測模組22，便可以進行溫度感測與判讀。
除此之外，本實施例之複合感測晶片模組60亦具有前述實施例之複合感測晶片模組20、30、40、50所提及之優點及特徵，在此便不再贅述。
請參考第8圖並對照第9A圖。第8圖顯示本發明之複合感測晶片模組之又一實施例的頂視圖。第9A圖顯示本發明之複合感測晶片模組的又一實施例。
本實施例之複合感測晶片模組70與前述實施例之複合感測晶片模組30採用相似之結構，二者不同之處在於：第5B圖所示之影像感測器23與紅外線溫度感測模組22在本實施例中係被整合成單一的影像與紅外線溫度複合模組72 (如第8圖之頂視圖所示)，使體積縮小並有效降低成本。對應地，影像與紅外線溫度複合模組72藉由導線231及222與對應的外部電路連接。
除此之外，本實施例之複合感測晶片模組70亦具有前述實施例之複合感測晶片模組30所提及之優點及特徵，在此便不再贅述。
請參考第9B圖。第9B圖顯示本發明之複合感測晶片模組的又一實施例。本實施例之複合感測晶片模組80與前述實施例之複合感測晶片模組40採用相似之結構，二者不同之處在於：第5C圖所示之影像感測器23與紅外線溫度感測模組22在本實施例中係被整合成單一的影像與紅外線溫度複合模組82(如第8圖之頂視圖所示)，使體積縮小並有效降低成本。
除此之外，本實施例之複合感測晶片模組80亦具有前述實施例之複合感測晶片模組40所提及之優點及特徵，在此便不再贅述。
請參考第9C圖。第9C圖顯示本發明之複合感測晶片模組的又一實施例。本實施例之複合感測晶片模組90與前述實施例之複合感測晶片模組80採用相似之結構，二者不同之處在於：相較於第9B圖所示之影像與紅外線溫度複合模組82利用一分隔部27c來分隔第一腔室A和第二腔室B，本實施例之複合感測晶片模組90的第一腔室A和第二腔室B合併為單一腔室，因此也不具有分隔部27c。在第9C圖所示的實施例中，影像與紅外線溫度複合模組82所在的腔室，可在封裝時填入前述的填充材料29。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化。凡此種種，皆可根據本發明的教示類推而得，因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。此外，本發明的任一實施型態不必須達成所有的目的或優點，因此，請求專利範圍任一項也不應以此為限。
〔本發明〕
100‧‧‧具有複合感測功能的穿戴式裝置
15‧‧‧待測物
16‧‧‧待測物
20、30、40‧‧‧複合感測晶片模組
21‧‧‧透光口
21a‧‧‧第一透光區
21b‧‧‧第二透光區
21c‧‧‧第三透光區
21d‧‧‧第四透光區
22‧‧‧紅外線溫度感測器
221~222‧‧‧導線
223‧‧‧溫度感測開關
224‧‧‧熱電堆電路
225‧‧‧紅外線探測端
23‧‧‧影像感測器
231~232‧‧‧導線
24‧‧‧光源
241~242‧‧‧導線
25‧‧‧微機電元件
251~252‧‧‧導線
26A‧‧‧上蓋
27a~27c‧‧‧分隔部
28‧‧‧基板
29‧‧‧填充材料
32‧‧‧濾光材料
33‧‧‧穿戴組件
331‧‧‧上表面
332‧‧‧下表面
333‧‧‧側面
40a、40b、40d‧‧‧複合感測晶片模組
41‧‧‧保護材料
42‧‧‧保護上蓋層
45‧‧‧防護環
50、60、70‧‧‧複合感測晶片模組
52‧‧‧直接接觸式溫度感測器
53‧‧‧訊號傳遞結構
54‧‧‧溫度接觸點
72‧‧‧影像與紅外線溫度複合模組
80、90‧‧‧複合感測晶片模組
82‧‧‧影像與紅外線溫度複合模組
A‧‧‧第一腔室
B‧‧‧第二腔室
C‧‧‧第三腔室
D‧‧‧第四腔室
ISM‧‧‧影像感測模組
第1A-1C圖為示意圖，顯示本發明之複合感測晶片模組位於穿戴組件的數個實施例。 第2A-2C圖為側視圖，顯示本發明之複合感測晶片模組位於穿戴組件的數個實施例。 第3圖顯示本發明之複合感測晶片模組之一實施例的頂視圖。 第4圖顯示本發明執行即時量測功能的功能方塊圖。 第5A-5C圖顯示本發明之複合感測晶片模組的數個實施例。 第6A-6D圖顯示本發明之複合感測晶片模組的另外數個實施例。 第7A-7B圖顯示本發明之複合感測晶片模組的又數個實施例。 第8圖顯示本發明之複合感測晶片模組之另一實施例的頂視圖。 第9A-9C圖顯示本發明之複合感測晶片模組的再數個實施例。
20‧‧‧複合感測晶片模組
21a‧‧‧第一透光區
21b‧‧‧第二透光區
21c‧‧‧第三透光區
21d‧‧‧第四透光區
22‧‧‧紅外線溫度感測器
221~222‧‧‧導線
223‧‧‧溫度感測開關
23‧‧‧心跳感測器
231~232‧‧‧導線
24‧‧‧發光二極體元件
241~242‧‧‧導線
25‧‧‧微機電元件
251~252‧‧‧導線
26A‧‧‧覆蓋晶圓
26B‧‧‧元件晶圓
27a~27c‧‧‧分隔部
28‧‧‧基板
77‧‧‧微電子電路元件區
78‧‧‧微機電元件區
A‧‧‧第一腔室
B‧‧‧第二腔室
C‧‧‧第三腔室
D‧‧‧第四腔室

Claims (20)

  1. 一種具有複合感測功能的穿戴式裝置，包含：一穿戴組件，可供穿戴於一使用者的一身體部位上，該穿戴組件具有至少二個透光口，其中之一透光口設置於該穿戴組件之一上表面，另一該透光口設置於該穿戴組件之一下表面；至少二個複合感測晶片模組，設置於該穿戴組件內，分別對應於前述透光口，用以執行影像感測與紅外線溫度感測之功能，各複合感測晶片模組包含：一影像感測模組，用以經由該對應的透光口而以影像感測方式感測一待測物之物理或生理特徵；以及一紅外線溫度感測模組，用以經由該對應的透光口而以紅外線溫度感測方式感測溫度；其中，對應於該上表面的該透光口的該複合感測晶片模組執行非接觸式溫度感測，對應於該下表面的該透光口的該複合感測晶片模組執行接觸式感測，藉此，該具有複合感測功能的穿戴式裝置於單一的該穿戴組件中整合於該穿戴組件之該上表面的該透光口所執行之非接觸式溫度感測與於該穿戴組件之該下表面的該透光口所執行之接觸式感測。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該影像感測模組用以偵測心跳、血氧濃度、血壓或呼吸率。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中各複合感測晶片模組更包含一基板、一上蓋以及至少一分隔部，該上蓋與該至少一分隔部位於該基板上方以形成至少兩腔室，以分別容納該影像感測模組和該紅外線溫度感測模組，且該至少兩腔室具有透光區，在該透光區和該穿戴組件的透光口之間可容許光線傳遞。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該影像感測模組包含一光源與一影像感測器，且該上蓋與該至少一分隔部位於該 基板上方以形成至少三腔室，以分別容納該光源、該影像感測器和該紅外線溫度感測模組，且該至少三腔室具有透光區，在該透光區和該穿戴組件的透光口之間可容許光線傳遞。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該影像感測模組包含一光源與一影像感測器，且該影像感測器與該紅外線溫度感測模組整合為單一模組。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該複合感測晶片模組更包含一基板、一上蓋以及至少一分隔部，該上蓋與該至少一分隔部位於該基板上方以形成至少兩腔室，以分別容納該光源和該單一模組，且該至少兩腔室具有透光區，在該透光區和該穿戴組件的透光口之間可容許光線傳遞。
  7. 如申請專利範圍第4、5或6項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該光源、該影像感測器和該紅外線溫度感測模組皆不以填充材料覆蓋。
  8. 如申請專利範圍第4、5或6項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該光源和該影像感測器各以一對應的填充材料覆蓋或至少部份包覆，而該紅外線溫度感測模組則不以填充材料覆蓋。
  9. 如申請專利範圍第4、5或6項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該光源、該影像感測器和該紅外線溫度感測模組各以一對應的填充材料覆蓋或至少部份包覆。
  10. 如申請專利範圍第3、4或6項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該紅外線溫度感測模組對應的透光區以一濾光材料全部或部份封閉。
  11. 如申請專利範圍第3、4或6項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該紅外線溫度感測模組上方連接有一保護上蓋層，且在該保護上蓋層與該紅外線溫度感測模組之間不填入填充材料。
  12. 一種具有複合感測功能的穿戴式裝置，包含： 一穿戴組件，可供穿戴於一使用者的一身體部位上，該穿戴組件具有至少一透光口；至少一個複合感測晶片模組，設置於該穿戴組件內，用以執行影像感測與紅外線溫度感測之功能，該複合感測晶片模組包含：一影像感測模組，用以經由該至少一透光口而以影像感測方式感測一待測物之物理或生理特徵；以及一紅外線溫度感測模組，用以經由該至少一透光口而以紅外線溫度感測方式感測溫度；其中該複合感測晶片模組更包含一基板、一上蓋以及至少一分隔部，該上蓋與該至少一分隔部位於該基板上方以形成至少兩腔室，以分別容納該影像感測模組和該紅外線溫度感測模組，且該至少兩腔室具有透光區，在該透光區和該穿戴組件的透光口之間可容許光線傳遞；其中在該紅外線溫度感測模組和對應的透光區之間設有防護環，圍繞該紅外線溫度感測模組和該對應的透光區之間的側方。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該影像感測模組包含一光源與一影像感測器，且該上蓋與該至少一分隔部位於該基板上方以形成至少三腔室，以分別容納該光源、該影像感測器和該紅外線溫度感測模組，且該至少三腔室具有透光區，在該透光區和該穿戴組件的透光口之間可容許光線傳遞。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該影像感測模組包含一光源與一影像感測器，且該影像感測器與該紅外線溫度感測模組整合為單一模組。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該複合感測晶片模組更包含一基板、一上蓋以及至少一分隔部，該上蓋與該至少一分隔部位於該基板上方以形成至少兩腔室，以分別容納該光源和該單一模 組，且該至少兩腔室具有透光區，在該透光區和該穿戴組件的透光口之間可容許光線傳遞。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中各複合感測晶片模組更包含有一微機電元件，提供以下作用之一：汗水感測器、UV光感測器、氣體感測器、加速度計、陀螺儀、高度計或計步器。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該穿戴組件更包含有一透光口，其設置於該穿戴組件之側表面。
  18. 一種具有複合感測功能的穿戴式裝置，包含：一穿戴組件，可供穿戴於一使用者的一身體部位上，該穿戴組件具有至少一透光口；至少一個複合感測晶片模組，設置於該穿戴組件內，用以執行影像感測與紅外線溫度感測之功能，該複合感測晶片模組包含：一影像感測模組，用以經由該至少一透光口而以影像感測方式感測一待測物之物理或生理特徵；以及一紅外線溫度感測模組，用以經由該至少一透光口而以紅外線溫度感測方式感測溫度，其中該穿戴組件之上表面和下表面皆具有透光口，且該複合感測晶片模組除包含前述紅外線溫度感測模組外另包含一個直接接觸式溫度感測器，用以分別經由該上表面和下表面兩透光口而感測溫度，其中該複合感測晶片模組包含一溫度接觸點，位於該下表面，用以直接接觸該待測物；該溫度接觸點與該直接接觸式溫度感測器耦接，藉此，位於該下表面的該溫度接觸點與位於該上表面的透光口彼此位於該複合感測晶片模組的不同側；其中，該複合感測晶片模組分別經由該上表面的該透光口和該溫度接觸點分別執行非接觸式溫度感測和接觸式感測，藉此，該具有複合感測功 能的穿戴式裝置於單一的該穿戴組件中整合非接觸式溫度感測與接觸式感測。
  19. 一種具有複合感測功能的穿戴式裝置，包含：一穿戴組件，可供穿戴於一使用者的一身體部位上，該穿戴組件具有至少一透光口；至少一個複合感測晶片模組，設置於該穿戴組件內，用以執行影像感測與紅外線溫度感測之功能，該複合感測晶片模組包含：一影像感測模組，用以經由該至少一透光口而以影像感測方式感測一待測物之物理或生理特徵；以及一紅外線溫度感測模組，用以經由該至少一透光口而以紅外線溫度感測方式感測溫度，其中該穿戴組件之上表面和下表面皆具有透光口，且該複合感測晶片模組以該紅外線溫度感測模組分別經由該上表面和下表面兩透光口而感測溫度，其中該複合感測晶片模組包含一溫度接觸點，位於該下表面，用以直接接觸該待測物；該溫度接觸點經由一訊號傳遞結構而與該紅外線溫度感測模組耦接；其中，該複合感測晶片模組分別經由該上表面的該透光口和該溫度接觸點分別執行非接觸式溫度感測和接觸式感測，藉此，該具有複合感測功能的穿戴式裝置於單一的該穿戴組件中整合非接觸式溫度感測與接觸式感測。
  20. 如申請專利範圍第1、12、18或19項所述之具有複合感測功能的穿戴式裝置，其中該紅外線溫度感測模組包含一紅外線探測端、一溫度感測開關與一熱電堆電路，當該溫度感測開關藉由該紅外線探測端接收到一高於某臨界值的溫度訊號，即致能該熱電堆電路而執行一即時溫度量測功能；又當該熱電堆電路未受致能時，則處於省電待命狀態。
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