CN114324197A - 多信道数组式光学感测装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种多信道数组式光学感测装置及其制造方法，该装置包含有一封装壳体，且该封装壳体的一侧配置有至少一电性接点。该封装壳体内主要包含一印刷电路板、一光接收单元以及一滤光数组。该滤光数组用以接收一外部入射光，并将其转换为一具有非连续型波长的多信道光讯号。该光接收单元与该印刷电路板电性连接，并接收该多信道光讯号。该印刷电路板则将该多信道光讯号透过该至少一电性接点进行对外传输。通过简单的设计，可使本发明的多信道数组式光学感测装置成为一种较低成本、容易延伸应用且容易实现的光学组件，并适用于各种待测物的光谱分析。
Description
技术领域
本发明揭示一种光学感测仪，尤指一种具有低成本且容易延伸应用的多信道数组式光学感测装置及其制造方法。
背景技术
由于每种元素都有其独有的光谱，因此可根据光谱来鉴别物质和确定其化学组成的方法，即称作光谱分析。近年来由于电子、生化、医学、光电等各领域蓬勃发展，因此使用光谱仪来分析材料的各种光物理、光化学现象的需求日遽增加。
光谱仪的主要的功用是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，可测量物体表面反射的光线、穿透物体的穿透光和物体的吸收光。传统的光谱仪虽然可以达到光学分析的功能，但其主要由稜镜或绕射光栅等要件所组成，因此成本高且体积大，难以堪称实用。
为了降低光学分析的成本，目前市面上已有微型的光谱仪问世，是利用半导体的微机电(MEMS)制程来实现光学结构微缩化的目标。虽然其体积与成本大幅降低，但要应用于一般居家检测，仍有成本上的市场进入障碍。
无论是传统的光谱仪或是半导体的微机电(MEMS)光谱仪，皆为连续型的全光谱(UV-VIS)规格，因此制造成本相对昂贵，不易切入居家生活应用。
市面上另发展出透过在硅晶圆上直接制作光二极管数组，并搭配滤光片数组形成非连续型的传感器，虽然在大量制造下可以降低生产的成本，而硅晶圆的制作成本相当高昂，在没有达到一定产量之前，其制造成本并没有明显降低。因此，如何满足提高光学灵敏度、减少光学组件使用数与降低开发生产成本的需求，以便扩大至一般居家检测，实是目前光学检测领域亟待解决的重要课题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种多信道数组式光学感测装置及其制造方法，以克服现有问题且满足前述需求，达到低成本且容易延伸应用光学检测的目的及功效者。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多信道数组式光学感测装置，包含：一封装壳体，且该封装壳体的一侧配置有至少一电性接点；一滤光数组，配置于该封装壳体内，该滤光数组用以接收一外部入射光，并将其转换为一具有非连续型波长的多信道光讯号；一光接收单元，包覆于该封装壳体内部，并配置于该滤光数组下方，用以接收该多信道光讯号；以及一印刷电路板，包覆于该封装壳体内部，并电性耦接于该光接收单元与该至少一电性接点之间，用以将该多信道光讯号透过该至少一电性接点进行对外传输。
如上所述的多信道数组式光学感测装置，其中该滤光数组为一矩阵式玻璃滤光单元，其上配置有多个不同波长的滤光片。
如上所述的多信道数组式光学感测装置，其中该滤光数组由多个不同波长的滤光片所组成。
如上所述的多信道数组式光学感测装置，其中该光接收单元为一光二极管数组。
如上所述的多信道数组式光学感测装置，还包含一配置于该滤光数组与该光接收单元之间的反射遮光层，用以限制该多信道光讯号的杂散光分布。
如上所述的多信道数组式光学感测装置，还包含一配置于该滤光数组上方的透明保护层。
本发明的另一实施例，即再提供一种多信道数组式光学感测装置的制造方法，该方法包含：提供一封装壳体，并于该封装壳体的一侧配置至少一电性接点；于该封装壳体内配置一滤光数组，该滤光数组用以接收一外部入射光，并将其转换为一具有非连续型波长的多信道光讯号；于该滤光数组下方配置一光接收单元，用以接收该多信道光讯号；以及于该光接收单元与该至少一电性接点之间电性耦接一印刷电路板，用以将该多信道光讯号透过该至少一电性接点进行对外传输。
如上所述的多信道数组式光学感测装置的制造方法，其中该滤光数组为一矩阵式玻璃滤光单元，其上配置有多个不同波长的滤光片。
如上所述的多信道数组式光学感测装置的制造方法，其中该滤光数组由多个不同波长的滤光片所组成。
如上所述的多信道数组式光学感测装置的制造方法，其中该光接收单元为一光二极管数组。
如上所述的多信道数组式光学感测装置的制造方法，还包含提供一配置于该滤光数组与该光接收单元之间的反射遮光层的步骤，用以限制该多信道光讯号的杂散光分布。
如上所述的多信道数组式光学感测装置的制造方法，还包含提供一配置于该滤光数组上方的透明保护层的步骤。
附图说明
图1为本发明的多信道数组式光学感测装置的第一实施例的侧面剖视图；
图2为本发明的滤光数组的一实施例的俯视图；
图3为血液吸收的光谱图；
图4为本发明的多信道数组式光学感测装置的第二实施例的侧面剖视图；
图5为本发明的多信道数组式光学感测装置的第三实施例的侧面剖视图；
图6为本发明的多信道数组式光学感测装置的第四实施例的侧面剖视图。
图中主要符号说明：
10：多信道数组式光学感测装置
11：封装壳体
12：滤光数组
121～12n：滤光片
13：光接收单元
14：印刷电路板
15：电性接点
16：反射遮光层
20：多信道数组式光学感测装置
21：封装壳体
22：滤光数组
23：光接收单元
24：印刷电路板
25：电性接点
26：反射遮光层
27：透明保护层
具体实施方式
本发明全文所述方向性或其近似用语，例如「前」、「后」、「左」、「右」、「上(顶)」、「下(底)」、「内」、「外」、「侧面」等，主要参考附加图式的方向，各方向性或其近似用语仅用以辅助说明及理解本发明的各实施例，非用以限制本发明。
图1为本发明的多信道数组式光学感测装置的第一实施例的侧面剖视图，如图1所示：本发明的多信道数组式光学感测装置10包含有一封装壳体11，且该封装壳体11的一侧(侧面或底面)配置有至少一个电性接点(焊接点)15，用以与外部电子装置(图未示)结合。顾名思义，该封装壳体11例如为一硬壳体或其他具保护功能的封闭结构体等，可保护其内部的电子组件不会沾染到灰尘或脏污，当受到外力撞击时，也可避免其内部的电子组件直接受到撞击而损坏。
该封装壳体11内主要包含一印刷电路板14、一光接收单元13以及一滤光数组12。该滤光数组12为矩阵式玻璃滤光单元，用以接收外部入射光。图2为本发明的滤光数组的一实施例的俯视图，如图2所示，该滤光数组12上配置有多个不同波长的滤光片121～12n。配置滤光片121～12n的目的就是让具有特定波长的光通过，并遮断其他不属于特定波长的光。因此当外部入射光打在滤光片121～12n上时，就只有特定波长的光得以通过滤光片121～12n，视同转换为具有非连续型波长的多信道光讯号。可以依照所需求的波长，设计出多个不同波长的滤光片架构，即可产生多个波长的分光效果，这些分出来的光，即为非连续性的光谱，用以实现非连续性光谱分析。
该光接收单元13为光二极管数组，与该印刷电路板14电性连接，不同实施例中亦可固定于该印刷电路板14上，并接收具有非连续型波长的多信道光讯号。多信道光讯号由该光接收单元13被传输至该印刷电路板14，该印刷电路板14则将多信道光讯号透过至少一个电性接点15进行对外传输。
图3为血液吸收的光谱图，如图3所示：针对人体的血液吸收光谱来说，人的血液除了在415nm左右有个明显的吸收峰值之外，在500-600nm之间，特别是541/577nm，会出现一个类似M字形图案的吸收特征，用户得以通过这样的特征，透过光束照射待检测水溶液，并利用本发明的多信道数组式光学感测装置10接收穿透待检测水溶液的光并将其分光，以辨识出待检测水溶液中有没有血液的讯号。若光谱中有出现类似M字形图案的吸收特征，则代表有血液，反之则无。检测方式是可以针对要检测的目标生物特征而调整。例如，我们的目标是检测血液，则可特别针对500-600nm之间去设计不同波长滤光片而分光出25个波长，通过这些波长的讯号，并透过算法分析出其中有没有血液成分。假如目标是检测蛋白质，则所选定的区间就不会是500-600nm，而可以改为250-350nm，因为蛋白质的光谱特征主要在280nm左右。
本发明的多信道数组式光学感测装置10，还包含配置于该滤光数组12与该光接收单元13之间的一反射遮光层16，该反射遮光层16用以限制多信道光讯号的杂散光分布，避免因杂散光透出而影响检测结果。
图4为本发明的多信道数组式光学感测装置的第二实施例的侧面剖视图，如图4所示：本发明的多信道数组式光学感测装置20包含一有封装壳体21，且该封装壳体21的一侧(侧面或底面)配置有至少一个电性接点(焊接点)25，用以与外部电子装置(图未示)结合。该封装壳体21内主要包含一印刷电路板24、一光接收单元23、一滤光数组22以及一透明保护层27。第二实施例相较于第一实施例更增加了该透明保护层27但少了一反射遮光层26。该透明保护层27配置于一滤光数组22上方并切齐该封装壳体21的顶面，如此，外部入射光将穿过该透明保护层27后再被该滤光数组22接收而进行分光，且该滤光数组22不会直接与外部接触，可增加其使用寿命。
图5为本发明的多信道数组式光学感测装置的第三实施例的侧面剖视图，如图5所示：本发明第三实施例的滤光数组22可由多个独立且具有不同波长的滤光片221～22n所组成。相较于上述第一实施例的滤光数组12(矩阵式玻璃滤光单元)来说，使用上将更加有弹性。也因为该滤光数组22可由多个独立且具有不同波长的滤光片221～22n所组成，因此滤光片221～22n的周围必须包覆有反射遮光层26，用以限制多信道光讯号的杂散光分布，避免因杂散光透出而影响检测结果。
图6为本发明的多信道数组式光学感测装置的第四实施例的侧面剖视图，如图6所示：与先前所述实施例的不同处在于，本实施例中本发明的该透明保护层27与该滤光数组22迭合为一体，其间例如可透过透明黏着剂来黏合，避免光线于其间出现折射的现象。
透过不同波长的滤光片所形成的滤光数组进行分光，以非连续性的分光方式进行生物检测，使得本发明的多信道数组式光学感测装置的制造成本大幅降低，且可针对待检测物体的光特性来决定滤光数组上的滤光片波长配置，此外，本发明的多信道数组式光学感测装置的光学组件堆栈结构并不复杂，实现了光学结构微缩化，减少组装程序、耗材及难度，同时非常容易延伸应用于各种光谱分析(例如水果的甜度、蔬菜的农药检测、生物医药的检体分析及光电科技的应用开发等)，有助于一般居家生活检测，改善了现有技术的缺失。
以上说明仅为本发明的实施例，但并非用以局限专利范围，故凡运用本发明说明书及图式内容所为的简单修饰及等效结构变化等，均包含于本发明的专利范围内。
Claims (12)
1.一种多信道数组式光学感测装置，包含：
一封装壳体，且该封装壳体的一侧配置有至少一电性接点；
一滤光数组，配置于该封装壳体内，该滤光数组用以接收一外部入射光，并将其转换为一具有非连续型波长的多信道光讯号；
一光接收单元，包覆于该封装壳体内部，并配置于该滤光数组下方，用以接收该多信道光讯号；以及
一印刷电路板，包覆于该封装壳体内部，并电性耦接于该光接收单元与该至少一电性接点之间，用以将该多信道光讯号透过该至少一电性接点进行对外传输。
2.根据权利要求1的多信道数组式光学感测装置，其特征在于，该滤光数组为一矩阵式玻璃滤光单元，其上配置有多个不同波长的滤光片。
3.根据权利要求1的多信道数组式光学感测装置，其特征在于，该滤光数组由多个不同波长的滤光片所组成。
4.根据权利要求1的多信道数组式光学感测装置，其特征在于，该光接收单元为一光二极管数组。
5.根据权利要求1的多信道数组式光学感测装置，其特征在于，还包含一配置于该滤光数组与该光接收单元之间的反射遮光层，用以限制该多信道光讯号的杂散光分布。
6.根据权利要求1的多信道数组式光学感测装置，其特征在于，还包含一配置于该滤光数组上方的透明保护层。
7.一种多信道数组式光学感测装置的制造方法，该方法包含：
提供一封装壳体，并于该封装壳体的一侧配置至少一电性接点；
于该封装壳体内配置一滤光数组，该滤光数组用以接收一外部入射光，并将其转换为一具有非连续型波长的多信道光讯号；
于该滤光数组下方配置一光接收单元，用以接收该多信道光讯号；以及
于该光接收单元与该至少一电性接点之间电性耦接一印刷电路板，用以将该多信道光讯号透过该至少一电性接点进行对外传输。
8.根据权利要求7的多信道数组式光学感测装置的制造方法，其特征在于，该滤光数组为一矩阵式玻璃滤光单元，其上配置有多个不同波长的滤光片。
9.根据权利要求7的多信道数组式光学感测装置的制造方法，其特征在于，该滤光数组由多个不同波长的滤光片所组成。
10.根据权利要求7的多信道数组式光学感测装置的制造方法，其特征在于，该光接收单元为一光二极管数组。
11.根据权利要求7的多信道数组式光学感测装置的制造方法，其特征在于，还包含提供一配置于该滤光数组与该光接收单元之间的反射遮光层的步骤，用以限制该多信道光讯号的杂散光分布。
12.根据权利要求7的多信道数组式光学感测装置的制造方法，其特征在于，还包含提供一配置于该滤光数组上方的透明保护层的步骤。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109612944A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-04-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种光谱检测***和光谱检测分析方法 |
| WO2020035003A1 (zh) * | 2018-08-15 | 2020-02-20 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光谱仪和使用其的光谱检测分析方法 |
| WO2020142902A1 (zh) * | 2019-01-08 | 2020-07-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 流体检测面板和流体检测装置 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020035003A1 (zh) * | 2018-08-15 | 2020-02-20 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光谱仪和使用其的光谱检测分析方法 |
| CN109612944A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-04-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种光谱检测***和光谱检测分析方法 |
| WO2020142902A1 (zh) * | 2019-01-08 | 2020-07-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 流体检测面板和流体检测装置 |
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