特表 2023-551021 検出器およびモバイル端末

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-06

(54)【発明の名称】検出器およびモバイル端末

(51)【国際特許分類】

   G01J 5/0806 20220101AFI20231129BHJP

   G01J 5/70 20220101ALI20231129BHJP

   G01J 5/10 20060101ALI20231129BHJP

   G01J 5/0831 20220101ALI20231129BHJP

【ＦＩ】

G01J5/0806

G01J5/70 A

G01J5/10 C

G01J5/0831

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023532531

(86)(22)【出願日】2021-09-23

(85)【翻訳文提出日】2023-07-07

(86)【国際出願番号】 CN2021119831

(87)【国際公開番号】W WO2022111009

(87)【国際公開日】2022-06-02

(31)【優先権主張番号】202011379887.1

(32)【優先日】2020-11-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】503433420

【氏名又は名称】華為技術有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＷＥＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｕａｗｅｉ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｂａｎｔｉａｎ， Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８１２９， Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100132481

【弁理士】

【氏名又は名称】赤澤 克豪

(74)【代理人】

【識別番号】100115635

【弁理士】

【氏名又は名称】窪田 郁大

(72)【発明者】

【氏名】代 郁峰

(72)【発明者】

【氏名】汪 立

(72)【発明者】

【氏名】▲呉▼ 家杰

【テーマコード（参考）】

2G066

【Ｆターム（参考）】

2G066AC13

2G066BA22

2G066BA31

2G066BB01

2G066BB11

2G066CA01

2G066CA14

2G066CA15

(57)【要約】

検出器（１００）およびモバイル端末が提供される。検出器（１００）は、温度検出を実装するように構成される。検出器（１００）は、主に光路上に配置されるレンズ（１０）、コリメータ穴（２０）、および赤外線センサ（３０）を含む。レンズ（１０）は、周辺光を収束するように構成されて、周辺光は、標的エリア光および別のエリア光を含む。コリメータ穴（２０）は、スクリーニングによって標的エリア光を取得し、および別のエリア光を遮断するために使用される。具体的には、コリメータ穴（２０）は、入射周辺光をスクリーニングするために使用され、および標的エリア光だけが赤外線センサ（３０）に照射されることが可能である。赤外線センサ（３０）は、標的エリア光を受けて、別のエリア光を遮断するように構成される。レンズ（１０）の収束機能が比較的長い距離で検出器（１００）が体温を検出することを可能にし、および標的エリアは、設けられたコリメータ穴（２０）を通じて選択される。これは、検出精度を改善する。さらに、コリメータ穴（２０）は、光をスクリーニングするための構造として使用される。これは、検出器（１００）の体積を低減することができ、検出器（１００）の小型化を容易にする。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光路上に配置されるレンズ、コリメータ穴、および赤外線センサを備える検出器であって、
前記レンズは、周辺光を収束するように構成され、および前記周辺光は、標的エリア光および別のエリア光を備え、
前記コリメータ穴は、スクリーニングによって前記標的エリア光を取得して、前記別のエリア光を遮断するために使用され、および
前記赤外線センサは、前記標的エリア光内の赤外光を受信して、前記赤外光に基づいて温度を検出するように構成される、検出器。

【請求項2】

前記コリメータ穴の直径対エアリーディスクの直径の比は、０．５以上３以下である請求項１に記載の検出器。

【請求項3】

較正センサおよびコントローラをさらに備え、
前記較正センサは、前記検出器の内部温度を検出するように構成され、および
前記コントローラは、前記較正センサによって検出された前記検出器温度に基づいて、前記赤外線センサによって検出された前記赤外光温度を較正するように構成される請求項１または２に記載の検出器。

【請求項4】

複数の赤外線センサがあり、レンズの数量は、赤外線センサの数量と同じであり、および前記レンズは、前記赤外線センサと１対１対応にある請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検出器。

【請求項5】

光を隔離するための第１の光遮断層が、２つの隣接するレンズ間ごとに配置される請求項４に記載の検出器。

【請求項6】

複数の赤外線センサがあり、１つのレンズがあり、および複数のコリメータ穴があり、前記コリメータ穴は、前記赤外線センサと１対１対応にあり、および前記コリメータ穴の中心軸と、対応する前記赤外線センサの中心軸との間の相対距離は、対応する前記赤外線センサの前記中心軸と前記レンズの中心軸との間の距離が増大するにつれて増大する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検出器。

【請求項7】

基板およびパッケージカバーをさらに備え、前記パッケージカバーおよび前記基板は、密封された様式で接続されて、赤外線検出器を収容するための空間を囲む請求項１乃至６のいずれか一項に記載の検出器。

【請求項8】

第２の光遮断層が前記パッケージカバー上に配置され、および前記コリメータ穴は、前記第２の光遮断層内に設けられる請求項７に記載の検出器。

【請求項9】

前記レンズは、前記パッケージカバー上に配置された突起構造物である請求項７または８に記載の検出器。

【請求項10】

熱を外部環境から隔離するように構成されたハウジングをさらに備え、前記コリメータ穴および前記赤外線センサは、前記ハウジング内に位置する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の検出器。

【請求項11】

回路板と、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の、前記回路板上に配置された前記検出器とを備えるモバイル端末であって、前記回路板は、前記検出器の赤外線センサに電気的に接続される、モバイル端末。

【請求項12】

前記検出器がコントローラを備えるとき、前記コントローラは、前記回路板に電気的に接続される請求項１１に記載のモバイル端末。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、撮像技術の分野に関し、および詳細には、検出器およびモバイル端末に関する。

【背景技術】

【0002】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年１１月３０日に中国国家知識産権局に出願された「ＤＥＴＥＣＴＯＲ ＡＮＤ ＭＯＢＩＬＥ ＴＥＲＭＩＮＡＬ」という名称の中国特許出願第２０２０１１３７９８８７．１号に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

【0003】

赤外線撮像技術は、最も早い時期では、ミサイル誘導およびナイトビジョン調査など軍事目的で使用された。近年では、赤外線撮像技術は、徐々に民間分野へと発展させられている。たとえば、赤外線センサが非接触体温測定のための額温度計に使用されている。任意の物体は、絶対零度でない場合、電磁波を放射する。より高い温度は、より短い波長を示す。温度が３０００Ｋより高いとき、電磁波の波長は可視光波長範囲内にあり、および人の目で見える。

【0004】

体温は、３５℃から３７℃（３００Ｋケルビン）に及ぶ。放射される電磁波の波長は、８μｍから１２μｍに及び、これは遠赤外線範囲内にある。したがって、赤外線センサを使用して体温を測定することは、そのセンサを使用して８μｍから１２μｍの赤外線波長範囲を検出することを意味する。

【0005】

現在、広く使用されている赤外線温度計は、額温度計、サーマルイメージャなどである。額温度計は、サーモパイルセンサを使用して、通常、２ｃｍの短い距離で温度を測定する。レンズはなく、およびコストは低い。サーマルイメージャは、写真を撮影するために使用されるカメラと同様である。それは、精密な光学レンズを備え、および明瞭な赤外線写真を撮影することができる。別のタイプの赤外線温度計は、セキュリティチェックゲートシステムである。セキュリティチェックゲートシステムの温度測定方法は、サーマルイメージャのものと同様である。通常、２つのカメラを備えられ、１つは可視光下で写真を撮影するためのものであって、他方は赤外光下で写真を撮影するためのものである。可視光および赤外光下で撮影された２枚の写真は、後でＡＩアルゴリズムに従って組み合わされ、および他の機能を使用して処理される。しかし、従来の技術では、額温度計の検出距離は比較的短く、およびサーマルイメージャの構造は比較的複雑である。その結果、額温度計もサーマルイメージャも薄い端末デバイスに一体化されることができない。

【発明の概要】

【0006】

本出願は、長距離赤外線温度測定を実装し、検出器の小型化を改善するために、検出器およびモバイル端末を提供する。

【0007】

第１の態様によれば、検出器が提供される。検出器は、温度検出を実装するように構成される。検出器は、主にレンズ、コリメータ穴、および赤外線センサを含む。レンズ、コリメータ穴、および赤外線センサは、光路上に配置される。光は、レンズおよびコリメータ穴を通過して、次いで赤外線センサに照射され得る。レンズは、周辺光を収束するように構成され、および周辺光は、標的エリア光および別のエリア光を含む。周辺光は、被検出エリア内にあるかどうかにかかわらず、レンズを通って検出器内に入射し得る。コリメータ穴は、スクリーニングによって標的エリア光を取得し、および別のエリア光を遮断するために使用される。具体的には、コリメータ穴は、入射周辺光をスクリーニングするために使用され、および標的エリア光だけが赤外線センサに照射されることが可能である。赤外線センサは、標的エリア光を受けて、別のエリア光を遮断するように構成される。前述の技術的解決策では、レンズの収束機能が比較的長い距離で検出器が体温を検出することを可能にし、および標的エリアは、設けられたコリメータ穴を通じて選択される。これは、検出精度を改善する。さらに、コリメータ穴は、光をスクリーニングするための構造として使用される。これは、検出器の体積を低減することができ、検出器の小型化を容易にする。

【0008】

特定の実装解決策では、コリメータ穴の直径対エアリーディスクの直径の比は、０．５以上３以下である。これは、赤外光をスクリーニングする効果を確実にし、および検出効果を改善する。

【0009】

特定の実装解決策では、コリメータ穴とレンズとの間の距離は、レンズの焦点距離より大きくても、それに等しくても、それ未満でもよい。このようにして、異なる距離が検出要件に基づいて設定されることを必要とする。

【0010】

特定の実装解決策では、検出器は、較正センサおよびコントローラをさらに含む。較正センサは、検出器の内部温度を検出するように構成される。コントローラは、較正センサによって検出された検出器温度に基づいて、赤外線センサによって検出された赤外光温度を較正するように構成される。これは、検出器の検出効果を改善する。

【0011】

赤外線センサおよびレンズが配置されるとき、赤外線センサおよびレンズは、異なる方式で互いに対応し得る。たとえば、任意選択の解決策では、複数の赤外線センサがあって、複数のレンズがある。レンズの数量は、赤外線センサのものと同じであり、およびレンズは、赤外線センサと１対１対応にある。代替として、複数の赤外線センサがあって、１つのレンズがある。複数のコリメータ穴があり、およびコリメータ穴は、赤外線センサと１対１対応にある。

【0012】

任意選択の解決策では、複数のレンズがあるとき、光を隔離するための第１の光遮断層が複数のレンズ間に配置される。光のクロストークが、第１の光遮断層を使用することによって回避される。これは、各レンズを通過する光が干渉を受けないことを確実にする。

【0013】

任意選択の解決策では、１つのレンズがあるとき、コリメータ穴の中心軸と、対応する赤外線センサの中心軸との間の相対距離は、対応する赤外線センサの中心軸とレンズの中心軸との間の距離が増大するにつれて増大する。これは、光をコリメータ穴に照射する効果を改善する。

【0014】

任意選択の解決策では、基板およびパッケージカバーがさらに含まれる。パッケージカバーおよび基板は、密封された様式で接続されて、赤外線検出器を収容するための空間を囲む。基板およびパッケージカバーは、コリメータ穴およびレンズを支承するための支承部として使用される。

【0015】

任意選択の解決策では、第２の光遮断層がパッケージカバー上に配置され、およびコリメータ穴は、第２の光遮断層内に設けられる。

【0016】

任意選択の解決策では、レンズは、パッケージカバー上に配置された突起構造物である。これは、検出器の構造を単純化する。

【0017】

任意選択の解決策では、レンズは独立して配置され、およびレンズは、モバイル端末のブラケットまたはハウジングを使用することによって支持されてもよい。

【0018】

任意選択の解決策では、検出器は、熱を外部環境から隔離するように構成されたハウジングをさらに含む。コリメータ穴および赤外線センサは、ハウジング内に位置する。これは、検出効果をさらに改善する。

【0019】

第２の態様によれば、モバイル端末が提供される。モバイル端末は、回路板と、前述のいずれか１つによる、回路板上に配置された検出器とを含む。回路板は、検出器の赤外線センサに電気的に接続される。前述の技術的解決策では、レンズの収束機能が比較的長い距離で検出器が体温を検出することを可能にし、および周辺の迷光は、設けられたコリメータ穴を通じて除去される。これは、検出精度を改善する。さらに、コリメータ穴は、光をスクリーニングするための構造として使用される。これは、検出器の体積を低減することができ、検出器の小型化を容易にする。

【0020】

任意選択の解決策では、検出器がコントローラを含むとき、コントローラは、回路板に電気的に接続される。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】検出器の適用シナリオの概略図である。

【図2】本出願の一実施形態による検出器の構造のブロック図である。

【図3】本出願の一実施形態による検出器の構造の概略図である。

【図4】本出願の一実施形態による検出器の適用シナリオの概略図である。

【図5】本出願の一実施形態によるモバイル端末の構造の概略図である。

【図6】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図7】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図8】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図9】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図10】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図11】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図12】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図13】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下は、添付の図面を参照して、本出願の実施形態についてさらに記載している。

【0023】

本出願の実施形態において使用される検出器の理解を容易にするために、最初に検出器の適用シナリオが記載される。本出願の実施形態において提供される検出器は、体温検出の分野に適用される。図１は、体温テストシナリオである。検出器１００は、被検出者の額に面して、人体の額温度を検出することによって体温を検出する。従来の技術では、額温度計は通常、体温を検出するように構成される。しかし、額温度計の検出距離はわずか１ｃｍから３ｃｍで比較的短く、および額温度計のサイズは比較的大きい。したがって、本出願の一実施形態は、検出距離を増大するための検出器１００を提供する。このようにして、額温度は、２０ｃｍから２ｍの距離で、またはさらに長い距離で測定されることが可能である。これは、小型化を実装する。以下は、検出器について、特定の添付の図面および実施形態を参照して詳細に記載する。

【0024】

図２は、本出願の一実施形態による検出器の構造のブロック図である。検出器は、レンズ１０、コリメータ穴２０、および赤外線センサ３０を含む。レンズ１０、コリメータ穴２０、および赤外線センサ３０は、光路上に配置される。コリメータ穴２０は、中央に位置する。レンズ１０および赤外線センサ３０は、コリメータ穴２０の両側に位置する。光は、レンズ１０およびコリメータ穴２０を通過し、次いで赤外線センサ３０に照射され得る。赤外線センサ３０は、レンズ１０およびコリメータ穴２０を通過する光における受信された赤外光の光信号を電気信号に変換し、電気信号に基づいて、受信された赤外光の温度を決定し得る。被検出者の体温は、赤外光の検出された温度に基づいて決定される。

【0025】

レンズ１０は、周辺光を収束して、検出器の外側の光を検出器内に収束するように構成される。レンズ１０は、光が収束されることができることを条件に、異なるタイプのレンズを使用してもよい。たとえば、レンズ１０は、両凸レンズ、単凸レンズ、三角プリズム、および多面プリズムなど、異なるタイプのレンズであってもよい。

【0026】

レンズ１０は、光をスクリーニングしない。レンズ１０を通過する周辺光は、標的エリア光および別のエリア光を含む。標的エリア光は、検出のために被検出者が位置するエリアを意味する。図１に示されている適用シナリオを参照されたい。検出器が被検出者の額を検出するとき、被検出者の額エリアが標的エリアであり、および額から放たれる光が標的エリア光である。別のエリア光は、標的エリア以外のエリア内の光を意味する。たとえば、検出中、第１の被検出者と第２の被検出者とがいる。第１の被検出者が検出されるとき、第１の被検出者の標的エリアによって送られる光が標的エリア光であり、および第２の被検出者によって放たれる赤外光は、別のエリア光である。同様に、第２の被検出者が検出されるとき、第１の被検出者によって放たれる赤外光は、別のエリア光である。

【0027】

検出精度を確保するために、検出中、別のエリア光は、赤外線センサ３０に照射されるべきでない。したがって、異なるエリア内の光がコリメータ穴２０を通じて選択されることが可能であるように、コリメータ穴２０が光路上に設けられる。図２に示されている構造から、コリメータ穴２０およびレンズ１０は、望遠鏡に似た構造を形成し、およびレンズ１０の直径は、コリメータ穴２０のものよりはるかに大きいことが理解されることができる。したがって、標的エリア光および別のエリア光がコリメータ穴２０に照射されるとき、標的エリア光だけがコリメータ穴２０を通過することができ、および別のエリア光は、コリメータ穴２０を通過することができない。

【0028】

任意選択の解決策として、コリメータ穴２０がスクリーニングによって標的エリア光を取得するために使用されるとき、コリメータ穴２０の直径対エアリーディスクの直径の比は、０．５以上３以下である。エアリーディスクは、点光源が制限された回折を通じて撮像されるとき回折により焦点に形成される光点である。光点の中心は明るい丸い点であり、弱い明暗が交互する同心の環状帯のグループによって囲まれる。第１の暗環によって境界を画された中心の明るい点がエアリーディスクと呼ばれる。

【0029】

たとえば、コリメータ穴２０の直径対エアリーディスクの直径の比は、０．５、１、２、２．５、３などである。前述の構造を使用するとき、コリメータ穴２０は、標的エリア光が通過することを可能にし、および別のエリア光を遮断し得る。

【0030】

赤外線センサ３０は、標的エリア光内の赤外光を受けて、赤外光に基づいて温度を検出するように構成される。赤外線センサ３０がコリメータ穴２０を通過する標的エリア光を受信するとき、標的エリア光は、赤外光および周辺の迷光を含む。しかし、検出中には、赤外光だけが検出されることを必要とする。したがって、赤外線センサ３０は、検出器として使用される。赤外線センサ３０は、赤外光だけを受信することができ、および他の周辺の迷光を受信しない。これは、周辺の迷光の干渉を回避することができる。赤外光が赤外線センサ３０に照射されるとき、光信号は、赤外線センサ３０によって電気信号に変換され得、および被検出者の温度は、この電気信号を検出することによって決定され得る。

【0031】

図３は、本出願の一実施形態による検出器の構造の概略図である。検出器のレンズ１０は、モバイル端末のハウジングまたはブラケット上に配置され得る。図３は、レンズ１０がモバイル端末のハウジング２００上に配置される一例を示す。周辺光は、レンズ１０を通ってハウジング２００内に入射し得る。

【0032】

検出器は、基板４０およびパッケージカバー５０を含む。赤外線センサ３０の支承構造物として、基板４０が赤外線センサ３０を支承するように構成される。回路層が基板４０上に配置され、および赤外線センサ３０は、基板４０の回路層に電気的に接続されることを理解されたい。

【0033】

基板４０は、赤外線センサ３０を収容するために使用される第１の溝４１を備える。赤外線センサ３０は、第１の溝４１内に配置され、および第１の溝４１内に延びるカンチレバービーム４２を使用することによって基板４０に取り付けられる。これは、赤外線センサ３０と別の構造物との間の接触を可能な限り低減し、および別の構造物の温度によって赤外線センサ３０に対して引き起こされる干渉を回避する。

【0034】

パッケージカバー５０は、基板４０を覆い、およびパッケージカバー５０は、１つの第２の溝５１を有する。第２の溝５１は、第１の溝４１に対応し、およびそれらは共に、赤外線センサ３０を収容するための空間を囲む。このようにして、赤外線センサ３０は、基板４０およびパッケージカバー５０に接触しない。さらに、パッケージカバー５０および基板４０は、密封された様式で接続される。密封している間、第１の溝４１および第２の溝５１によって囲まれた空間は、真空パッケージングを形成するために真空化される。これは、赤外線センサ３０に対する第１の溝４１および第２の溝５１内の気体の対流熱放散の干渉をさらに低減する。レンズ１０を通過する光が赤外線センサ３０に照射され得ることを確実にするために、パッケージカバー５０は、赤外光が通過することを可能にする材料を使用してもよいことを理解されたい。たとえば、この材料は、ケイ素、ゲルマニウム、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、カルコゲナイドガラスなどであってもよい。ケイ素材料が一例として使用される。ケイ素それ自体は、８μｍから１０μｍの波長で赤外光範囲内における比較的良好な透過率を有する。

【0035】

任意選択の解決策として、反射防止コーティングがパッケージカバーの表面に追加されてもよい。これは、パッケージカバーの透過率を改善し、および通過する光の波長を８μｍから１２μｍ以上に延ばす。

【0036】

パッケージカバー５０は、第１の表面を有する。第１の表面は、パッケージカバー５０の表面であり、および基板４０とは反対側の表面である。光は、第１の表面からパッケージカバー５０内に入射する。第２の光遮断層７０が第１の表面上に配置される。第２の光遮断層７０は、第１の光透過穴７１を備える。第１の光透過穴７１は、光路上に位置する。レンズ１０を通過する光は、第１の光透過穴７１を通ってパッケージカバー５０内に入射し得、および光路の外側の光は、第２の光遮断層７０によって遮断され得る。このようにして、第２の光遮断層７０は、赤外線センサ３０に照射される何らかの周辺の迷光を低減して、赤外線センサ３０に対する干渉を低減し得る。第２の光遮断層７０は、アルミニウム、ニッケル、チタン、金、もしくは銅など金属材料製であってもよく、またはナノカーボンブラックなど吸光材料でコーティングすることによって作製されてもよい。第１の光透過穴７１の直径は、レンズ１０の直径より大きくても、それに等しくても、それ未満でもよい。これは、本明細書において特に限定されない。任意選択の解決策として、第１の光透過穴７１の直径は、レンズ１０の直径よりわずかに小さい。

【0037】

第１の光遮断層８０は、パッケージカバー５０の第２の溝５１の側壁に配置される。コリメータ穴２０は、第１の光遮断層８０内に設けられる。パッケージカバー５０内の光は、コリメータ穴２０を通過し、および赤外線センサ３０に照射され得る。標的エリア光は、コリメータ穴２０を通じて選択される。別のエリア光は、第１の光遮断層８０によって吸収または反射される。たとえば、第１の光遮断層８０は、アルミニウム、ニッケル、チタン、金、もしくは銅など金属材料製であってもよく、またはナノカーボンブラックなど吸光材料でコーティングすることによって作製されてもよい。

【0038】

コリメータ穴２０の直径対エアリーディスクの直径の比は、０．５以上３以下である。たとえば、コリメータ穴２０の直径対エアリーディスクの直径の比は、０．５、１、２、２．５、３などである。前述の構造を使用するとき、コリメータ穴２０は、標的エリア光が通過することを可能にし、および別のエリア光を遮断し得る。

【0039】

任意選択の解決策として、検出器は、熱を外部環境から隔離するように構成されたハウジング６０をさらに含む。図３に示されているように、基板４０およびパッケージカバー５０はどちらも、ハウジング６０内に位置する。さらに、コリメータ穴２０および赤外線センサ３０がハウジング６０内に位置する。外部熱は、ハウジング６０を使用することによって隔離され得て、赤外線センサ３０の検出結果に対する外部熱の悪影響を低減する。たとえば、ハウジング６０は、樹脂、プラスチック、または比較的低い熱伝導率を有する別の一般的な材料製であってもよい。任意選択の解決策として、ハウジング６０の内側壁は、断熱層でコーティングされてもよく、またはハウジング６０は、断熱材料製である。これは、断熱効果をさらに改善する。

【0040】

図４は、本出願の一実施形態による検出器の適用シナリオの概略図である。使用中、レンズ１０は、被検出者に面する。レンズ１０を通過した後、被検出者によって放たれる赤外光は、コリメータ穴２０を通って検出のために赤外線センサ３０に進入し得る。コリメータ穴２０は何らかの進入光の量を低減するが、空間サンプリングサイズの低減は、グラフおよび像の解像度を改善し得る。さらに、コリメータ穴２０は、検出器がより長い距離を検出することを可能にし得る。

【0041】

図５は、本出願の一実施形態によるモバイル端末の構造の概略図である。検出器は、モバイル端末のハウジング２００内に配置され、たとえばハウジング２００内のブラケット２０１または回路板など構成要素を支承することができる構造物に取り付けられる。図５から、ハウジング２００がレンズ１０を支持し、およびコリメータ穴２０および赤外線センサ３０がハウジング内に位置することが理解されることができる。このようにして、検出器は、モバイル電話またはタブレットコンピュータなど、比較的小さいサイズを有するモバイル端末に一体化され得る。

【0042】

図６は、図３に示されている検出器に基づく変形構造である。図６におけるいくつかの参照符号については、図３における同じ参照符号を参照されたい。詳細は、本明細書において再度記載されていない。レンズ１０は、パッケージカバー４０に一体化され得る。図６に示されているように、パッケージカバー４０のものであって第１の光透過穴７１内で露出される部分は、パッケージカバー４０に面する外部の弧状突起構造物を形成する。この弧状突起構造物は、検出器のレンズ１０として使用され、その結果、検出器全体の構造がよりコンパクトである。

【0043】

レンズ１０およびコリメータ穴２０が特に設けられるとき、レンズ１０からコリメータ穴２０への距離ｄは、レンズ１０の焦点距離ｆにほぼ等しくなり得る。距離ｄは、異なる設計目的に基づいて調整され得る。たとえば、コリメータ穴２０とレンズ１０との間の距離ｄは、レンズ１０の焦点距離ｆより大きくても、それに等しくても、それ未満でもよい。以下は、特定の添付の図面を参照して、異なる提供方式について記載する。添付の図面に示されている直線矢印は、検出器の受光可能な範囲の縁部における光を表すことを理解されたい。

【0044】

図７は、ｄ＝ｆのときの概略図である。ｄ＝ｆのとき、真っ直ぐな光が受信され得て、最も遠い検出距離を得る。しかし、検出器の検出範囲は、比較的狭い。

【0045】

図８は、ｄ＜ｆのときの概略図である。ｄ＜ｆのとき、赤外線センサは、より多くの赤外光を受信し得て、検出器の検出率を改善する。配置中、実際の要件に基づいて、検出器の特定の視野が設計され得る。

【0046】

図９は、ｄ＞ｆのときの概略図である。ｄ＞ｆのとき、赤外線センサは、特定の検出距離範囲内で検出器の解像度を改善することができる。

【0047】

図１０は、図９に示されている検出器に基づく別の変形構造である。図１０におけるいくつかの参照符号については、図９における同じ参照符号を参照されたい。詳細は、本明細書において再度記載されていない。検出器は、複数の赤外線センサを含み、および複数の対応するレンズおよびコリメータ穴がある。また、複数のレンズがあり、およびこれらの複数のレンズは、複数の赤外線センサと１対１対応にある。図１０は、第１の赤外線センサ３１および第２の赤外線センサを示すにすぎない。光路上では、第１のレンズ１１、第１のコリメータ穴２１、および第１の赤外線センサ３１が互いに対応して、第２のレンズ１２、第２のコリメータ穴２２、および第２の赤外線センサ３２が互いに対応する。

【0048】

任意選択の解決策として、複数のレンズがあるとき、光を隔離するための第２の光遮断層７０が複数のレンズ間に配置される。第２の光遮断層７０は、パッケージカバー５０の第１の表面上に配置される。光がレンズに照射されるとき、第２の光遮断層７０を使用することによって、光のクロストークが回避される。これは、レンズのそれぞれを通過する光が干渉を受けないことを確実にする。

【0049】

図１０に示されている第１のレンズ１１および第２のレンズ１２に対応する検出エリアは、図９に示されている赤外線センサの検出エリアと同じであることを理解されたい。

【0050】

本出願のこの実施形態で提供されている赤外線センサの数量は、図１０に示されているように２つに限定されない。代替として３つ、４つの赤外線センサなどがあってもよい。複数の赤外線センサが使用されるとき、それらの複数の赤外線センサは、アレイで配置されてもよく、および対応するコリメータ穴およびレンズもまた、アレイで配置される。さらに、図１０に示されている複数の赤外線センサを配置する方式もまた、図３に示されている構造に適用され得る。レンズが独立した構造を使用するとき、複数のレンズ、赤外線センサ、およびコリメータ穴を配置する方式もまた使用され得る。

【0051】

図１１は、図１０に示されている変形構造である。図１１におけるいくつかの参照符号については、図１０における同じ参照符号を参照されたい。図１１に示されている構造では、第１の赤外線センサ３１および第２の赤外線センサ３２が１つの第３のレンズ１４を共有する。第３のレンズ１４を通過する光の一部は、第１のコリメータ穴２１を通って第１の赤外線センサ３１に入射し、および光の一部は、第２のコリメータ穴２２を通って第２の赤外線センサ３２に入射する。

【0052】

図１１を参照されたい。第１の赤外線センサ３１および第２の赤外線センサ３２は、第３のレンズ１４の中心軸Ｌ１の両側に別々に配置される。第１のコリメータ穴２１の中心軸Ｈ１と第１の赤外線センサ３１の中心軸Ｇ１との間の間隔は、ｄ１である。第２のコリメータ穴２２の中心軸Ｈ２と第２の赤外線センサ３２の中心軸Ｇ２との間の間隔は、ｄ２である。ｄ１とｄ２との間の距離は、第１の赤外線センサ３１によって受け入れられることができるレンズＣＲＡに関係する。第１のコリメータ穴２１および第２のコリメータ穴２２は、第１の赤外線センサ３１および第２の赤外線センサ３２によって受け入れられることができる対応するレンズＣＲＡに基づいて設けられ得る。ＣＲＡ（Ｃｈｉｅｆ Ｒａｙ Ａｎｇｌｅ、主光線角度）は、レンズから赤外線センサの側への、赤外線センサ上で合焦させることができる光の最大角度を意味する。

【0053】

赤外線センサと対応するコリメータ穴との間の対応を容易に理解するために、図１２に示されている複数の赤外線センサを使用する検出器の構造を参照されたい。

【0054】

図１２におけるいくつかの参照符号については、図１０における同じ参照符号を参照されたい。図１２に示されている構造では、複数の赤外線センサがあり、およびこれらの複数の赤外線センサは、アレイで配置される。図１２は、アレイにおいて赤外線センサの１つの列を配置する方式の一例を示す。赤外線センサの１つの列は、第１の赤外線センサ３３、第２の赤外線センサ３４、第３の赤外線センサ３５、第４の赤外線センサ３６、および第５の赤外線センサ３７を含む。第１の赤外線センサ３３から第５の赤外線センサ３７は、１つのレンズ１０を共有する。

【0055】

複数の前述の赤外線センサに対応する複数のコリメータ穴が、対応するセンサのＣＲＡの要件に基づいてレンズ１０に対してオフセットで設けられる。コリメータ穴と対応する赤外線センサとの間の対応を容易に記載するために、以下は、レンズ１０の中心軸、赤外線センサの中心軸、およびコリメータ穴の中心軸を導入する。赤外線センサおよび対応するコリメータ穴は、以下の条件を満たす。すなわち、コリメータ穴の中心軸と対応する赤外線センサの中心軸との間の相対距離は、対応する赤外線センサの中心軸とレンズの中心軸との間の距離が増大するにつれて増大する。

【0056】

図１２を参照されたい。第１の赤外線センサ３３の中心軸Ｇ１は、レンズ１０の中心軸Ｌ１と重なり合う。第２の赤外線センサ３４と第３の赤外線センサ３５との対、および第４の赤外線センサ３６と第５の赤外線センサ３７との対は、第１の赤外線センサ３３の両側に対称に配置される。

【0057】

第１のコリメータ穴２３の中心軸Ｈ１は、第１の赤外線センサ３３の中心軸Ｇ１およびレンズ１０の中心軸Ｌ１と重なり合う。第２のコリメータ穴２４の中心軸Ｈ２と第２のレンズ１０の中心軸Ｇ２との間の間隔はｄ１であり、および第３のコリメータ穴２５の中心軸Ｈ３と第３の赤外線センサ３５の中心軸Ｇ３との間の間隔はｄ２である。それに対応して、第４のコリメータ穴２６の中心軸Ｈ４と第４の赤外線センサ３６の中心軸Ｇ４との間の間隔はｄ１であり、および第５のコリメータ穴２７の中心軸Ｈ５と第５の赤外線センサ３７の中心軸Ｇ５との間の間隔はｄ２である。ｄ１およびｄ２は、センサに対応するＣＲＡが変化するにつれて、赤外線センサに対する対応するコリメータ穴の位置も変化することを確実にするために、以下の条件、すなわちｄ２＞ｄ１を満たすことを必要とする。このようにして、レンズ１０を通過する光は、赤外線センサに照射されることが可能である。

【0058】

図１３は、図９に示されている検出器に基づく変形構造である。図１３におけるいくつかの参照符号については、図３における同じ参照符号を参照されたい。赤外線センサ３０に加えて、検出器は、較正センサ９０をさらに含む。較正センサ９０は、検出器の内部温度を検出するように構成される。配置中、較正センサ９０および赤外線センサ３０は、同じように配置される。カンチレバービームを使用することによって、基板４０が較正センサ９０に取り付けられ、および基板４０とパッケージカバー５０はどちらも、較正センサ９０を回避する溝を備える。さらに、較正センサ９０の検出感度を確保するために、較正センサ９０に対して真空パッケージングも実施される。検出中、較正センサ９０は、検出器内の温度を検出し、および較正センサ９０の温度をより正確に検出し得る。図１３から、較正センサ９０および赤外線センサ３０は、同じ環境内にあることがわかる。したがって、較正センサ９０によって検出された温度は、赤外線センサ３０の温度とも考えられ得る。

【0059】

検出器は、１つのコントローラをさらに含む。コントローラは、較正センサ９０によって検出された検出器温度に基づいて、赤外線センサ３０によって検出された赤外光温度を較正するように構成される。たとえば、赤外線センサ３０によって検出された温度がＴ１、および較正センサ９０によって検出された温度がＴ２である場合、コントローラは、２つの検出された温度に基づいて、較正された温度Ｔ０＝Ｔ１－Ｔ２を取得し得る。このようにして、検出器は、より正確な較正温度を取得し得る。

【0060】

本出願の一実施形態は、モバイル端末をさらに提供する。モバイル端末は、回路板と、前述のいずれか１つによる、回路板上に配置された検出器とを含む。回路板は、検出器の赤外線センサに電気的に接続される。さらに、検出器がコントローラを含むとき、コントローラもまた、回路板に電気的に接続される。前述の技術的解決策では、レンズの収束機能が比較的長い距離で検出器が体温を検出することを可能にし、および周辺の迷光は、設けられたコリメータ穴を通じて除去される。これは、検出精度を改善する。さらに、コリメータ穴は、光をスクリーニングするための構造として使用される。これは、検出器の体積を低減することができ、検出器の小型化を容易にする。

【0061】

任意選択の解決策では、モバイル端末は、ハウジングをさらに含む。ハウジングは、光透過穴を備える。検出器のレンズは、光透過穴内に埋め込まれてもよい。検出器のレンズは、ハウジングによって支持される。これは、モバイル端末内の検出器によって占有されるサイズをさらに低減する。

【0062】

任意選択の解決策として、本出願のこの実施形態において提供される検出器は、さらにモバイル端末の前方カメラまたは後方カメラと共に動作し得る。温度測定は、体温を測定するために前方カメラまたは後方カメラを用いて、自分撮りするとき、または後方カメラでポートレート写真を撮るとき実施され得る。

【0063】

任意選択の解決策として、検出器は、さらにモバイル端末のＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、人工知能）顔認識と共に動作し得る。ユーザがＡＩ顔認識を通じてモバイル端末をロック解除するとき、モバイル端末は、個人の健康および体温についてユーザの監視データを自動的に記録してもよい。

【0064】

本出願のこの実施形態において提供される検出器は、さらに、モバイル端末に一体化されて、モバイル電話の距離センサと共に動作し得る。体温検出中、被検出者の距離情報が距離センサを使用することによって検出され、被検出者の温度情報が検出器を使用することによって検出され、および温度測定データが、収集された深さ情報に基づいて較正される。

【0065】

さらに、検出器は、レンズのないＣＩＳ撮像システムを実装するために、可視光像／ビデオ撮影のＣＩＳ（密着イメージセンサ、スキャナ）設計のためにさらに使用されてもよい。

【0066】

当業者は本出願の精神および範囲から逸脱することなく様々な修正および変更を本出願になすことができることは明らかに。本出願は、本出願のこれらの修正および変更を、それらが以下の特許請求の範囲によって規定される保護の範囲およびそれらの均等な技術内に入ることを条件に包含することが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-07

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光路上に配置されるレンズ、コリメータ穴、および赤外線センサを備える検出器であって、
前記レンズは、周辺光を収束するように構成され、および前記周辺光は、標的エリア光および別のエリア光を備え、
前記コリメータ穴は、スクリーニングによって前記標的エリア光を取得して、前記別のエリア光を遮断するために使用され、および
前記赤外線センサは、前記標的エリア光内の赤外光を受信して、前記赤外光に基づいて温度を検出するように構成される、検出器。

【請求項2】

前記コリメータ穴の直径対エアリーディスクの直径の比は、０．５以上３以下である請求項１に記載の検出器。

【請求項3】

較正センサおよびコントローラをさらに備え、
前記較正センサは、前記検出器の内部温度を検出するように構成され、および
前記コントローラは、前記較正センサによって検出された前記内部温度に基づいて、前記赤外線センサによって検出された前記温度を較正するように構成される請求項１または２に記載の検出器。

【請求項4】

複数の赤外線センサがあり、レンズの数量は、赤外線センサの数量と同じであり、および前記レンズは、前記赤外線センサと１対１対応にある請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検出器。

【請求項5】

光を隔離するための第１の光遮断層が、２つの隣接するレンズ間ごとに配置される請求項４に記載の検出器。

【請求項6】

複数の赤外線センサがあり、１つのレンズがあり、および複数のコリメータ穴があり、前記コリメータ穴は、前記赤外線センサと１対１対応にあり、および前記コリメータ穴の中心軸と、対応する前記赤外線センサの中心軸との間の相対距離は、対応する前記赤外線センサの前記中心軸と前記レンズの中心軸との間の距離が増大するにつれて増大する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検出器。

【請求項7】

基板およびパッケージカバーをさらに備え、前記パッケージカバーおよび前記基板は、密封された様式で接続されて、赤外線検出器を収容するための空間を囲む請求項１乃至６のいずれか一項に記載の検出器。

【請求項8】

第２の光遮断層が前記パッケージカバー上に配置され、および前記コリメータ穴は、前記第２の光遮断層内に設けられる請求項７に記載の検出器。

【請求項9】

前記レンズは、前記パッケージカバー上に配置された突起構造物である請求項７または８に記載の検出器。

【請求項10】

熱を外部環境から隔離するように構成されたハウジングをさらに備え、前記コリメータ穴および前記赤外線センサは、前記ハウジング内に位置する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の検出器。

【請求項11】

回路板と、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の、前記回路板上に配置された前記検出器とを備えるモバイル端末であって、前記回路板は、前記検出器の赤外線センサに電気的に接続される、モバイル端末。

【請求項12】

前記検出器がコントローラを備えるとき、前記コントローラは、前記回路板に電気的に接続される請求項１１に記載のモバイル端末。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、撮像技術の分野に関し、および詳細には、検出器およびモバイル端末に関する。

【背景技術】

【0002】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年１１月３０日に中国国家知識産権局に出願された「ＤＥＴＥＣＴＯＲ ＡＮＤ ＭＯＢＩＬＥ ＴＥＲＭＩＮＡＬ」という名称の中国特許出願第２０２０１１３７９８８７．１号に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

【0003】

赤外線撮像技術は、最も早い時期では、ミサイル誘導およびナイトビジョン調査など軍事目的で使用された。近年では、赤外線撮像技術は、徐々に民間分野へと発展させられている。たとえば、赤外線センサが非接触体温測定のための額温度計に使用されている。任意の物体は、絶対零度でない場合、電磁波を放射する。より高い温度は、より短い波長を示す。温度が３０００Ｋより高いとき、電磁波の波長は可視光波長範囲内にあり、および人の目で見える。

【0004】

体温は、３５℃から３７℃（３００Ｋ（ケルビン））に及ぶ。放射される電磁波の波長は、８μｍから１２μｍに及び、これは遠赤外線範囲内にある。したがって、赤外線センサを使用して体温を測定することは、そのセンサを使用して８μｍから１２μｍの赤外線波長範囲を検出することを意味する。

【0005】

現在、広く使用されている赤外線温度計は、額温度計、サーマルイメージャなどである。額温度計は、サーモパイルセンサを使用して、通常、２ｃｍの短い距離で温度を測定する。レンズはなく、およびコストは低い。サーマルイメージャは、写真を撮影するために使用されるカメラと同様である。それは、精密な光学レンズを備え、および明瞭な赤外線写真を撮影することができる。別のタイプの赤外線温度計は、セキュリティチェックゲートシステムである。セキュリティチェックゲートシステムの温度測定方法は、サーマルイメージャのものと同様である。通常、２つのカメラを備えられ、１つは可視光下で写真を撮影するためのものであって、他方は赤外光下で写真を撮影するためのものである。可視光および赤外光下で撮影された２枚の写真は、後でＡＩアルゴリズムに従って組み合わされ、および他の機能を使用して処理される。しかし、従来の技術では、額温度計の検出距離は比較的短く、およびサーマルイメージャの構造は比較的複雑である。その結果、額温度計もサーマルイメージャも薄い端末デバイスに一体化されることができない。

【発明の概要】

【0006】

本出願は、長距離赤外線温度測定を実装し、検出器の小型化を改善するために、検出器およびモバイル端末を提供する。

【0007】

第１の態様によれば、検出器が提供される。検出器は、温度検出を実装するように構成される。検出器は、主にレンズ、コリメータ穴、および赤外線センサを含む。レンズ、コリメータ穴、および赤外線センサは、光路上に配置される。光は、レンズおよびコリメータ穴を通過して、次いで赤外線センサに照射され得る。レンズは、周辺光を収束するように構成され、および周辺光は、標的エリア光および別のエリア光を含む。周辺光は、被検出エリア内にあるかどうかにかかわらず、レンズを通って検出器内に入射し得る。コリメータ穴は、スクリーニングによって標的エリア光を取得し、および別のエリア光を遮断するために使用される。具体的には、コリメータ穴は、入射周辺光をスクリーニングするために使用され、および標的エリア光だけが赤外線センサに照射されることが可能である。赤外線センサは、標的エリア光を受けて、別のエリア光を遮断するように構成される。前述の技術的解決策では、レンズの収束機能が比較的長い距離で検出器が体温を検出することを可能にし、および標的エリアは、設けられたコリメータ穴を通じて選択される。これは、検出精度を改善する。さらに、コリメータ穴は、光をスクリーニングするための構造として使用される。これは、検出器の体積を低減することができ、検出器の小型化を容易にする。

【0008】

特定の実装解決策では、コリメータ穴の直径対エアリーディスクの直径の比は、０．５以上３以下である。これは、赤外光をスクリーニングする効果を確実にし、および検出効果を改善する。

【0009】

特定の実装解決策では、コリメータ穴とレンズとの間の距離は、レンズの焦点距離より大きくても、それに等しくても、それ未満でもよい。このようにして、異なる距離が検出要件に基づいて設定されることを必要とする。

【0010】

特定の実装解決策では、検出器は、較正センサおよびコントローラをさらに含む。較正センサは、検出器の内部温度を検出するように構成される。コントローラは、較正センサによって検出された検出器温度に基づいて、赤外線センサによって検出された赤外光温度を較正するように構成される。これは、検出器の検出効果を改善する。

【0011】

赤外線センサおよびレンズが配置されるとき、赤外線センサおよびレンズは、異なる方式で互いに対応し得る。たとえば、任意選択の解決策では、複数の赤外線センサがあって、複数のレンズがある。レンズの数量は、赤外線センサのものと同じであり、およびレンズは、赤外線センサと１対１対応にある。代替として、複数の赤外線センサがあって、１つのレンズがある。複数のコリメータ穴があり、およびコリメータ穴は、赤外線センサと１対１対応にある。

【0012】

任意選択の解決策では、複数のレンズがあるとき、光を隔離するための第１の光遮断層が複数のレンズ間に配置される。光のクロストークが、第１の光遮断層を使用することによって回避される。これは、各レンズを通過する光が干渉を受けないことを確実にする。

【0013】

任意選択の解決策では、１つのレンズがあるとき、コリメータ穴の中心軸と、対応する赤外線センサの中心軸との間の相対距離は、対応する赤外線センサの中心軸とレンズの中心軸との間の距離が増大するにつれて増大する。これは、光をコリメータ穴に照射する効果を改善する。

【0014】

任意選択の解決策では、基板およびパッケージカバーがさらに含まれる。パッケージカバーおよび基板は、密封された様式で接続されて、赤外線検出器を収容するための空間を囲む。基板およびパッケージカバーは、コリメータ穴およびレンズを支承するための支承部として使用される。

【0015】

任意選択の解決策では、第２の光遮断層がパッケージカバー上に配置され、およびコリメータ穴は、第２の光遮断層内に設けられる。

【0016】

任意選択の解決策では、レンズは、パッケージカバー上に配置された突起構造物である。これは、検出器の構造を単純化する。

【0017】

任意選択の解決策では、レンズは独立して配置され、およびレンズは、モバイル端末のブラケットまたはハウジングを使用することによって支持されてもよい。

【0018】

任意選択の解決策では、検出器は、熱を外部環境から隔離するように構成されたハウジングをさらに含む。コリメータ穴および赤外線センサは、ハウジング内に位置する。これは、検出効果をさらに改善する。

【0019】

第２の態様によれば、モバイル端末が提供される。モバイル端末は、回路板と、前述のいずれか１つによる、回路板上に配置された検出器とを含む。回路板は、検出器の赤外線センサに電気的に接続される。前述の技術的解決策では、レンズの収束機能が比較的長い距離で検出器が体温を検出することを可能にし、および周辺の迷光は、設けられたコリメータ穴を通じて除去される。これは、検出精度を改善する。さらに、コリメータ穴は、光をスクリーニングするための構造として使用される。これは、検出器の体積を低減することができ、検出器の小型化を容易にする。

【0020】

任意選択の解決策では、検出器がコントローラを含むとき、コントローラは、回路板に電気的に接続される。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】検出器の適用シナリオの概略図である。

【図2】本出願の一実施形態による検出器の構造のブロック図である。

【図3】本出願の一実施形態による検出器の構造の概略図である。

【図4】本出願の一実施形態による検出器の適用シナリオの概略図である。

【図5】本出願の一実施形態によるモバイル端末の構造の概略図である。

【図6】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図7】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図8】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図9】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図10】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図11】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図12】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【図13】本出願の一実施形態による別の検出器の構造の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下は、添付の図面を参照して、本出願の実施形態についてさらに記載している。

【0023】

本出願の実施形態において使用される検出器の理解を容易にするために、最初に検出器の適用シナリオが記載される。本出願の実施形態において提供される検出器は、体温検出の分野に適用される。図１は、体温テストシナリオである。検出器１００は、被検出者の額に面して、人体の額温度を検出することによって体温を検出する。従来の技術では、額温度計は通常、体温を検出するように構成される。しかし、額温度計の検出距離はわずか１ｃｍから３ｃｍで比較的短く、および額温度計のサイズは比較的大きい。したがって、本出願の一実施形態は、検出距離を増大するための検出器１００を提供する。このようにして、額温度は、２０ｃｍから２ｍの距離で、またはさらに長い距離で測定されることが可能である。これは、小型化を実装する。以下は、検出器について、特定の添付の図面および実施形態を参照して詳細に記載する。

【0024】

図２は、本出願の一実施形態による検出器の構造のブロック図である。検出器は、レンズ１０、コリメータ穴２０、および赤外線センサ３０を含む。レンズ１０、コリメータ穴２０、および赤外線センサ３０は、光路上に配置される。コリメータ穴２０は、中央に位置する。レンズ１０および赤外線センサ３０は、コリメータ穴２０の両側に位置する。光は、レンズ１０およびコリメータ穴２０を通過し、次いで赤外線センサ３０に照射され得る。赤外線センサ３０は、レンズ１０およびコリメータ穴２０を通過する光における受信された赤外光の光信号を電気信号に変換し、電気信号に基づいて、受信された赤外光の温度を決定し得る。被検出者の体温は、赤外光の検出された温度に基づいて決定される。

【0025】

レンズ１０は、周辺光を収束して、検出器の外側の光を検出器内に収束するように構成される。レンズ１０は、光が収束されることができることを条件に、異なるタイプのレンズを使用してもよい。たとえば、レンズ１０は、両凸レンズ、単凸レンズ、三角プリズム、および多面プリズムなど、異なるタイプのレンズであってもよい。

【0026】

レンズ１０は、光をスクリーニングしない。レンズ１０を通過する周辺光は、標的エリア光および別のエリア光を含む。標的エリア光は、検出のために被検出者が位置するエリアにおける光を意味する。図１に示されている適用シナリオを参照されたい。検出器が被検出者の額を検出するとき、被検出者の額エリアが標的エリアであり、および額から放たれる光が標的エリア光である。別のエリア光は、標的エリア以外のエリア内の光を意味する。たとえば、検出中、第１の被検出者と第２の被検出者とがいる。第１の被検出者が検出されるとき、第１の被検出者の標的エリアによって送られる光が標的エリア光であり、および第２の被検出者によって放たれる赤外光は、別のエリア光である。同様に、第２の被検出者が検出されるとき、第１の被検出者によって放たれる赤外光は、別のエリア光である。

【0027】

検出精度を確保するために、検出中、別のエリア光は、赤外線センサ３０に照射されるべきでない。したがって、異なるエリア内の光がコリメータ穴２０を通じて選択されることが可能であるように、コリメータ穴２０が光路上に設けられる。図２に示されている構造から、コリメータ穴２０およびレンズ１０は、望遠鏡に似た構造を形成し、およびレンズ１０の直径は、コリメータ穴２０のものよりはるかに大きいことが理解されることができる。したがって、標的エリア光および別のエリア光がコリメータ穴２０に照射されるとき、標的エリア光だけがコリメータ穴２０を通過することができ、および別のエリア光は、コリメータ穴２０を通過することができない。

【0028】

任意選択の解決策として、コリメータ穴２０がスクリーニングによって標的エリア光を取得するために使用されるとき、コリメータ穴２０の直径対エアリーディスクの直径の比は、０．５以上３以下である。エアリーディスクは、点光源が制限された回折を通じて撮像されるとき回折により焦点に形成される光点である。光点の中心は明るい丸い点であり、弱い明暗が交互する同心の環状帯のグループによって囲まれる。第１の暗環によって境界を画された中心の明るい点がエアリーディスクと呼ばれる。

【0029】

たとえば、コリメータ穴２０の直径対エアリーディスクの直径の比は、０．５、１、２、２．５、３などである。前述の構造を使用するとき、コリメータ穴２０は、標的エリア光が通過することを可能にし、および別のエリア光を遮断し得る。

【0030】

赤外線センサ３０は、標的エリア光内の赤外光を受けて、赤外光に基づいて温度を検出するように構成される。赤外線センサ３０がコリメータ穴２０を通過する標的エリア光を受信するとき、標的エリア光は、赤外光および周辺の迷光を含む。しかし、検出中には、赤外光だけが検出されることを必要とする。したがって、赤外線センサ３０は、検出器として使用される。赤外線センサ３０は、赤外光だけを受信することができ、および他の周辺の迷光を受信しない。これは、周辺の迷光の干渉を回避することができる。赤外光が赤外線センサ３０に照射されるとき、光信号は、赤外線センサ３０によって電気信号に変換され得、および被検出者の温度は、この電気信号を検出することによって決定され得る。

【0031】

図３は、本出願の一実施形態による検出器の構造の概略図である。検出器のレンズ１０は、モバイル端末のハウジングまたはブラケット上に配置され得る。図３は、レンズ１０がモバイル端末のハウジング２００上に配置される一例を示す。周辺光は、レンズ１０を通ってハウジング２００内に入射し得る。

【0032】

検出器は、基板４０およびパッケージカバー５０を含む。赤外線センサ３０の支承構造物として、基板４０が赤外線センサ３０を支承するように構成される。回路層が基板４０上に配置され、および赤外線センサ３０は、基板４０の回路層に電気的に接続されることを理解されたい。

【0033】

基板４０は、赤外線センサ３０を収容するために使用される第１の溝４１を備える。赤外線センサ３０は、第１の溝４１内に配置され、および第１の溝４１内に延びるカンチレバービーム４２を使用することによって基板４０に取り付けられる。これは、赤外線センサ３０と別の構造物との間の接触を可能な限り低減し、および別の構造物の温度によって赤外線センサ３０に対して引き起こされる干渉を回避する。

【0034】

パッケージカバー５０は、基板４０を覆い、およびパッケージカバー５０は、１つの第２の溝５１を有する。第２の溝５１は、第１の溝４１に対応し、およびそれらは共に、赤外線センサ３０を収容するための空間を囲む。このようにして、赤外線センサ３０は、基板４０およびパッケージカバー５０に接触しない。さらに、パッケージカバー５０および基板４０は、密封された様式で接続される。密封している間、第１の溝４１および第２の溝５１によって囲まれた空間は、真空パッケージングを形成するために真空化される。これは、赤外線センサ３０に対する第１の溝４１および第２の溝５１内の気体の対流熱放散の干渉をさらに低減する。レンズ１０を通過する光が赤外線センサ３０に照射され得ることを確実にするために、パッケージカバー５０は、赤外光が通過することを可能にする材料を使用してもよいことを理解されたい。たとえば、この材料は、ケイ素、ゲルマニウム、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、カルコゲナイドガラスなどであってもよい。ケイ素材料が一例として使用される。ケイ素それ自体は、８μｍから１０μｍの波長で赤外光範囲内における比較的良好な透過率を有する。

【0035】

任意選択の解決策として、反射防止コーティングがパッケージカバーの表面に追加されてもよい。これは、パッケージカバーの透過率を改善し、および通過する光の波長を８μｍから１２μｍ以上に延ばす。

【0036】

パッケージカバー５０は、第１の表面を有する。第１の表面は、パッケージカバー５０の表面であり、および基板４０とは反対側の表面である。光は、第１の表面からパッケージカバー５０内に入射する。第２の光遮断層７０が第１の表面上に配置される。第２の光遮断層７０は、第１の光透過穴７１を備える。第１の光透過穴７１は、光路上に位置する。レンズ１０を通過する光は、第１の光透過穴７１を通ってパッケージカバー５０内に入射し得、および光路の外側の光は、第２の光遮断層７０によって遮断され得る。このようにして、第２の光遮断層７０は、赤外線センサ３０に照射される何らかの周辺の迷光を低減して、赤外線センサ３０に対する干渉を低減し得る。第２の光遮断層７０は、アルミニウム、ニッケル、チタン、金、もしくは銅など金属材料製であってもよく、またはナノカーボンブラックなど吸光材料でコーティングすることによって作製されてもよい。第１の光透過穴７１の直径は、レンズ１０の直径より大きくても、それに等しくても、それ未満でもよい。これは、本明細書において特に限定されない。任意選択の解決策として、第１の光透過穴７１の直径は、レンズ１０の直径よりわずかに小さい。

【0037】

第１の光遮断層８０は、パッケージカバー５０の第２の溝５１の側壁に配置される。コリメータ穴２０は、第１の光遮断層８０内に設けられる。パッケージカバー５０内の光は、コリメータ穴２０を通過し、および赤外線センサ３０に照射され得る。標的エリア光は、コリメータ穴２０を通じて選択される。別のエリア光は、第１の光遮断層８０によって吸収または反射される。たとえば、第１の光遮断層８０は、アルミニウム、ニッケル、チタン、金、もしくは銅など金属材料製であってもよく、またはナノカーボンブラックなど吸光材料でコーティングすることによって作製されてもよい。

【0038】

コリメータ穴２０の直径対エアリーディスクの直径の比は、０．５以上３以下である。たとえば、コリメータ穴２０の直径対エアリーディスクの直径の比は、０．５、１、２、２．５、３などである。前述の構造を使用するとき、コリメータ穴２０は、標的エリア光が通過することを可能にし、および別のエリア光を遮断し得る。

【0039】

任意選択の解決策として、検出器は、熱を外部環境から隔離するように構成されたハウジング６０をさらに含む。図３に示されているように、基板４０およびパッケージカバー５０はどちらも、ハウジング６０内に位置する。さらに、コリメータ穴２０および赤外線センサ３０がハウジング６０内に位置する。外部熱は、ハウジング６０を使用することによって隔離され得て、赤外線センサ３０の検出結果に対する外部熱の悪影響を低減する。たとえば、ハウジング６０は、樹脂、プラスチック、または比較的低い熱伝導率を有する別の一般的な材料製であってもよい。任意選択の解決策として、ハウジング６０の内側壁は、断熱層でコーティングされてもよく、またはハウジング６０は、断熱材料製である。これは、断熱効果をさらに改善する。

【0040】

図４は、本出願の一実施形態による検出器の適用シナリオの概略図である。使用中、レンズ１０は、被検出者に面する。レンズ１０を通過した後、被検出者によって放たれる赤外光は、コリメータ穴２０を通って検出のために赤外線センサ３０に進入し得る。コリメータ穴２０は何らかの進入光の量を低減するが、空間サンプリングサイズの低減は、グラフおよび像の解像度を改善し得る。さらに、コリメータ穴２０は、検出器がより長い距離を検出することを可能にし得る。

【0041】

図５は、本出願の一実施形態によるモバイル端末の構造の概略図である。検出器は、モバイル端末のハウジング２００内に配置され、たとえばハウジング２００内のブラケット２０１または回路板など構成要素を支承することができる構造物に取り付けられる。図５から、ハウジング２００がレンズ１０を支持し、およびコリメータ穴２０および赤外線センサ３０がハウジング内に位置することが理解されることができる。このようにして、検出器は、モバイル電話またはタブレットコンピュータなど、比較的小さいサイズを有するモバイル端末に一体化され得る。

【0042】

図６は、図３に示されている検出器に基づく変形構造である。図６におけるいくつかの参照符号については、図３における同じ参照符号を参照されたい。詳細は、本明細書において再度記載されていない。レンズ１０は、パッケージカバー５０に一体化され得る。図６に示されているように、パッケージカバー５０のものであって第１の光透過穴７１内で露出される部分は、パッケージカバー５０に面する外部の弧状突起構造物を形成する。この弧状突起構造物は、検出器のレンズ１０として使用され、その結果、検出器全体の構造がよりコンパクトである。

【0043】

レンズ１０およびコリメータ穴２０が特に設けられるとき、レンズ１０からコリメータ穴２０への距離ｄは、レンズ１０の焦点距離ｆにほぼ等しくなり得る。距離ｄは、異なる設計目的に基づいて調整され得る。たとえば、コリメータ穴２０とレンズ１０との間の距離ｄは、レンズ１０の焦点距離ｆより大きくても、それに等しくても、それ未満でもよい。以下は、特定の添付の図面を参照して、異なる提供方式について記載する。添付の図面に示されている直線矢印は、検出器の受光可能な範囲の縁部における光を表すことを理解されたい。

【0044】

図７は、ｄ＝ｆのときの概略図である。ｄ＝ｆのとき、真っ直ぐな光が受信され得て、最も遠い検出距離を得る。しかし、検出器の検出範囲は、比較的狭い。

【0045】

図８は、ｄ＜ｆのときの概略図である。ｄ＜ｆのとき、赤外線センサは、より多くの赤外光を受信し得て、検出器の検出率を改善する。配置中、実際の要件に基づいて、検出器の特定の視野が設計され得る。

【0046】

図９は、ｄ＞ｆのときの概略図である。ｄ＞ｆのとき、赤外線センサは、特定の検出距離範囲内で検出器の解像度を改善することができる。

【0047】

図１０は、図９に示されている検出器に基づく別の変形構造である。図１０におけるいくつかの参照符号については、図９における同じ参照符号を参照されたい。詳細は、本明細書において再度記載されていない。検出器は、複数の赤外線センサを含み、および複数の対応するレンズおよびコリメータ穴がある。また、複数のレンズがあり、およびこれらの複数のレンズは、複数の赤外線センサと１対１対応にある。図１０は、第１の赤外線センサ３１および第２の赤外線センサ３２を示すにすぎない。光路上では、第１のレンズ１１、第１のコリメータ穴２１、および第１の赤外線センサ３１が互いに対応して、第２のレンズ１２、第２のコリメータ穴２２、および第２の赤外線センサ３２が互いに対応する。

【0048】

任意選択の解決策として、複数のレンズがあるとき、光を隔離するための第２の光遮断層７０が複数のレンズ間に配置される。第２の光遮断層７０は、パッケージカバー５０の第１の表面上に配置される。光がレンズに照射されるとき、第２の光遮断層７０を使用することによって、光のクロストークが回避される。これは、レンズのそれぞれを通過する光が干渉を受けないことを確実にする。

【0049】

図１０に示されている第１のレンズ１１および第２のレンズ１２に対応する検出エリアは、図９に示されている赤外線センサの検出エリアと同じであることを理解されたい。

【0050】

本出願のこの実施形態で提供されている赤外線センサの数量は、図１０に示されているように２つに限定されない。代替として３つ、４つの赤外線センサなどがあってもよい。複数の赤外線センサが使用されるとき、それらの複数の赤外線センサは、アレイで配置されてもよく、および対応するコリメータ穴およびレンズもまた、アレイで配置される。さらに、図１０に示されている複数の赤外線センサを配置する方式もまた、図３に示されている構造に適用され得る。レンズが独立した構造を使用するとき、複数のレンズ、赤外線センサ、およびコリメータ穴を配置する方式もまた使用され得る。

【0051】

図１１は、図１０に示されている変形構造である。図１１におけるいくつかの参照符号については、図１０における同じ参照符号を参照されたい。図１１に示されている構造では、第１の赤外線センサ３１および第２の赤外線センサ３２が１つの第３のレンズ１４を共有する。第３のレンズ１４を通過する光の一部は、第１のコリメータ穴２１を通って第１の赤外線センサ３１に入射し、および光の一部は、第２のコリメータ穴２２を通って第２の赤外線センサ３２に入射する。

【0052】

図１１を参照されたい。第１の赤外線センサ３１および第２の赤外線センサ３２は、第３のレンズ１４の中心軸Ｌ１の両側に別々に配置される。第１のコリメータ穴２１の中心軸Ｈ１と第１の赤外線センサ３１の中心軸Ｇ１との間の間隔は、ｄ１である。第２のコリメータ穴２２の中心軸Ｈ２と第２の赤外線センサ３２の中心軸Ｇ２との間の間隔は、ｄ２である。ｄ１とｄ２との間の距離は、第１の赤外線センサ３１によって受け入れられることができるレンズＣＲＡに関係する。第１のコリメータ穴２１および第２のコリメータ穴２２は、第１の赤外線センサ３１および第２の赤外線センサ３２によって受け入れられることができる対応するレンズＣＲＡに基づいて設けられ得る。ＣＲＡ（Ｃｈｉｅｆ Ｒａｙ Ａｎｇｌｅ、主光線角度）は、レンズから赤外線センサの側への、赤外線センサ上で合焦させることができる光の最大角度を意味する。

【0053】

赤外線センサと対応するコリメータ穴との間の対応を容易に理解するために、図１２に示されている複数の赤外線センサを使用する検出器の構造を参照されたい。

【0054】

図１２におけるいくつかの参照符号については、図１０における同じ参照符号を参照されたい。図１２に示されている構造では、複数の赤外線センサがあり、およびこれらの複数の赤外線センサは、アレイで配置される。図１２は、アレイにおいて赤外線センサの１つの列を配置する方式の一例を示す。赤外線センサの１つの列は、第１の赤外線センサ３３、第２の赤外線センサ３４、第３の赤外線センサ３５、第４の赤外線センサ３６、および第５の赤外線センサ３７を含む。第１の赤外線センサ３３から第５の赤外線センサ３７は、１つのレンズ１０を共有する。

【0055】

複数の前述の赤外線センサに対応する複数のコリメータ穴が、対応するセンサのＣＲＡの要件に基づいてレンズ１０に対してオフセットで設けられる。コリメータ穴と対応する赤外線センサとの間の対応を容易に記載するために、以下は、レンズ１０の中心軸、赤外線センサの中心軸、およびコリメータ穴の中心軸を導入する。赤外線センサおよび対応するコリメータ穴は、以下の条件を満たす。すなわち、コリメータ穴の中心軸と対応する赤外線センサの中心軸との間の相対距離は、対応する赤外線センサの中心軸とレンズの中心軸との間の距離が増大するにつれて増大する。

【0056】

図１２を参照されたい。第１の赤外線センサ３３の中心軸Ｇ１は、レンズ１０の中心軸Ｌ１と重なり合う。第２の赤外線センサ３４と第３の赤外線センサ３５との対、および第４の赤外線センサ３６と第５の赤外線センサ３７との対は、第１の赤外線センサ３３の両側に対称に配置される。

【0057】

第１のコリメータ穴２３の中心軸Ｈ１は、第１の赤外線センサ３３の中心軸Ｇ１およびレンズ１０の中心軸Ｌ１と重なり合う。第２のコリメータ穴２４の中心軸Ｈ２とレンズ１０の中心軸Ｇ２との間の間隔はｄ１であり、および第３のコリメータ穴２５の中心軸Ｈ３と第３の赤外線センサ３５の中心軸Ｇ３との間の間隔はｄ２である。それに対応して、第４のコリメータ穴２６の中心軸Ｈ４と第４の赤外線センサ３６の中心軸Ｇ４との間の間隔はｄ１であり、および第５のコリメータ穴２７の中心軸Ｈ５と第５の赤外線センサ３７の中心軸Ｇ５との間の間隔はｄ２である。ｄ１およびｄ２は、センサに対応するＣＲＡが変化するにつれて、赤外線センサに対する対応するコリメータ穴の位置も変化することを確実にするために、以下の条件、すなわちｄ２＞ｄ１を満たすことを必要とする。このようにして、レンズ１０を通過する光は、赤外線センサに照射されることが可能である。

【0058】

図１３は、図９に示されている検出器に基づく変形構造である。図１３におけるいくつかの参照符号については、図３における同じ参照符号を参照されたい。赤外線センサ３０に加えて、検出器は、較正センサ９０をさらに含む。較正センサ９０は、検出器の内部温度を検出するように構成される。配置中、較正センサ９０および赤外線センサ３０は、同じように配置される。カンチレバービームを使用することによって、基板４０が較正センサ９０に取り付けられ、および基板４０とパッケージカバー５０はどちらも、較正センサ９０を回避する溝を備える。さらに、較正センサ９０の検出感度を確保するために、較正センサ９０に対して真空パッケージングも実施される。検出中、較正センサ９０は、検出器内の温度を検出し、および較正センサ９０の温度をより正確に検出し得る。図１３から、較正センサ９０および赤外線センサ３０は、同じ環境内にあることがわかる。したがって、較正センサ９０によって検出された温度は、赤外線センサ３０の温度とも考えられ得る。

【0059】

検出器は、１つのコントローラをさらに含む。コントローラは、較正センサ９０によって検出された検出器温度に基づいて、赤外線センサ３０によって検出された赤外光温度を較正するように構成される。たとえば、赤外線センサ３０によって検出された温度がＴ１、および較正センサ９０によって検出された温度がＴ２である場合、コントローラは、２つの検出された温度に基づいて、較正された温度Ｔ０＝Ｔ１－Ｔ２を取得し得る。このようにして、検出器は、より正確な較正温度を取得し得る。

【0060】

本出願の一実施形態は、モバイル端末をさらに提供する。モバイル端末は、回路板と、前述のいずれか１つによる、回路板上に配置された検出器とを含む。回路板は、検出器の赤外線センサに電気的に接続される。さらに、検出器がコントローラを含むとき、コントローラもまた、回路板に電気的に接続される。前述の技術的解決策では、レンズの収束機能が比較的長い距離で検出器が体温を検出することを可能にし、および周辺の迷光は、設けられたコリメータ穴を通じて除去される。これは、検出精度を改善する。さらに、コリメータ穴は、光をスクリーニングするための構造として使用される。これは、検出器の体積を低減することができ、検出器の小型化を容易にする。

【0061】

任意選択の解決策では、モバイル端末は、ハウジングをさらに含む。ハウジングは、光透過穴を備える。検出器のレンズは、光透過穴内に埋め込まれてもよい。検出器のレンズは、ハウジングによって支持される。これは、モバイル端末内の検出器によって占有されるサイズをさらに低減する。

【0062】

任意選択の解決策として、本出願のこの実施形態において提供される検出器は、さらにモバイル端末の前方カメラまたは後方カメラと共に動作し得る。温度測定は、体温を測定するために前方カメラまたは後方カメラを用いて、自分撮りするとき、または後方カメラでポートレート写真を撮るとき実施され得る。

【0063】

任意選択の解決策として、検出器は、さらにモバイル端末のＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、人工知能）顔認識と共に動作し得る。ユーザがＡＩ顔認識を通じてモバイル端末をロック解除するとき、モバイル端末は、個人の健康および体温についてユーザの監視データを自動的に記録してもよい。

【0064】

本出願のこの実施形態において提供される検出器は、さらに、モバイル端末に一体化されて、モバイル電話の距離センサと共に動作し得る。体温検出中、被検出者の距離情報が距離センサを使用することによって検出され、被検出者の温度情報が検出器を使用することによって検出され、および温度測定データが、収集された温度情報に基づいて較正される。

【0065】

さらに、検出器は、レンズのないＣＩＳ撮像システムを実装するために、可視光像／ビデオ撮影のＣＩＳ（密着イメージセンサ、スキャナ）設計のためにさらに使用されてもよい。

【0066】

当業者は本出願の精神および範囲から逸脱することなく様々な修正および変更を本出願になすことができることは明らかである。本出願は、本出願のこれらの修正および変更を、それらが以下の特許請求の範囲によって規定される保護の範囲およびそれらの均等な技術内に入ることを条件に包含することが意図されている。

【国際調査報告】