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菲涅尔膜的加工方法、菲涅尔膜、PPG模组及电子设备实质审查 发明

技术领域

[0001] 本申请实施例涉及光学器件技术领域,更具体的,涉及一种菲涅尔膜的加工方法、菲涅尔膜、PPG模组及电子设备。

相关背景技术

[0002] 智能穿戴设备的发展给人们健康监测带来新的手段和途径,使得人们可以更方便、及时地获取到自身的生理信息。心率监测模组作为穿戴设备中一种重要的监测传感器,其不仅使用需求急剧增加,对于测量准确性的要求也越加严苛。
[0003] 心率监测模组主要由发光二极管(light emitting diode,LED)和光检测器(photo detector,PD)组成,其中LED用来发射不同波长的光,PD通过接收LED发射的且经过皮肤内部反射的有用光信号来实现心率、血氧的监测。为了提高设计的美观性和光强,需要增加菲涅尔膜进行器件遮蔽和光学聚焦。由于菲涅尔膜具有齿状结构,LED发射的光线会在膜片内不断反射,造成多路光线未经皮肤反射就发射到PD中,导致膜片内产生大量的漏光,也就是光噪声。
[0004] 现有技术中通常使用光热加工的方法在菲涅尔膜上开设槽体,然后在槽体的侧壁上丝印油墨,来阻止漏光现象的产生。但是,该先切槽再印刷油墨的方法工序多、工艺较为复杂,必要提供一种更为便捷的菲涅尔膜加工方法来实现菲涅尔膜的遮光效果。

具体实施方式

[0046] 下面将结合附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。
[0047] 在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此,在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例,而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”,除非是以其他方式另外特别强调。
[0048] 术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”,除非是以其他方式另外特别强调。
[0049] 智能穿戴设备的发展给人们健康监测带来新的手段和途径,使得人们可以更方便、及时的获取到自身的生理信息。因此智能穿戴设备也越来越受到人们的关注,对于智能穿戴的产品的需求和应用场景也越来越多。而其中心率监测模组作为穿戴设备中最重要的监测传感器,其不仅使用需求急剧增加,同时对于测量准确性的要求也越加严苛。
[0050] 智能穿戴设备可以包括心率监测模组用于实现心率监测,例如包括光电容积脉搏波描记(photoplethysmogram,PPG)模组。图1是本申请实施例提供的一种PPG模组工作原理的示意图,如图1所示,该PPG模组110可以包括LED111和PD112,LED111用于发射光信号,PD112用于接收LED111发射的经过皮肤120内部反射的有用光信号,来实现心率、血氧的监测。由于心脏跳动会引起血液容积的变化,血液对光的吸收量随之发生变化,PD112在接收到人体皮肤120反射的光信号后,能够感测到光强度的变化,然后换算成心率信息或者脉搏波形态等信息,从而实现心率、血样等信息的监测。
[0051] 该PPG模组通常可以包括菲涅尔膜以进行器件遮蔽和光学聚焦。图2中的(a)图和(b)图分别是菲涅尔膜结构的俯视图和主视图,菲涅尔膜115通常包括一个平面和一个锯齿面,该平面和锯齿面相对设置,或者说,该平面和锯齿面在图示的z轴方向上相对设置。锯齿面包括多个锯齿,该多个锯齿中的每个锯齿为环绕菲涅尔膜的中心设置,形成多个同心圆。由于菲涅尔膜115具有齿状结构,LED111发射的光线会在菲涅尔膜115内不断反射,造成多路光线未经皮肤120反射就发射到PD112中,导致菲涅尔膜115内产生大量的漏光,也就是光噪声现象。
[0052] 图3是一种PPG模组的光路示意图。如图3所示,该PPG模组包括印刷电路板(printed circuit board,PCB)114,LED111和PD112设置在PCB114的上方,且LED111和PD112之间可以采用泡棉113间隔,以阻挡光线。菲涅尔膜115设置在LED111和PD112的上方,且锯齿面朝向LED111和PD112侧,透镜116设置在菲涅尔膜115的上方,也是PPG模组的靠近皮肤120的一侧。由于菲涅尔膜115的锯齿形结构,LED111发射的光信号在菲涅尔膜115内的锯齿之间不断的发生反射,使得多条光路未经过皮肤120反射就被PD112接收,例如图示的光路1、光路2和光路3,然而,只有经过皮肤120反射的光路,例如光路4,才是有用的光信号,这些未经皮肤120反射的光路无法正确反映人体的心率或血氧值,影响了测量结果的准确性,这些未经皮肤120反射的光路也可以称为光噪声,或者称存在漏光现象。
[0053] 因此,现有技术采用在菲涅尔膜115上开设槽体,并在槽体的侧壁上丝印油墨来消除菲涅尔膜115的光噪声。具体地,采用CO2红外激光加工的方式在菲涅尔膜115上开设槽体,该槽体在图示的z轴方向上贯穿该菲涅尔膜115,且该槽体的位置可以设置在菲涅尔膜115的对应于LED111和PD112连接部分的区域,并在该槽体的侧壁上丝印油墨,示例性地,油墨的颜色可以为黑色,能够吸收LED111发射的光线,从而阻止LED111发射的光线直接从侧向(y轴所在方向)穿过该菲涅尔膜115被PD112接收,减少光噪声。
[0054] CO2红外激光加工也就是采用以CO2作为介质气体、波长在1064nm左右(中红外波段)的红外激光器照射菲涅尔膜115来开设槽体。采用CO2红外激光加工的反应机制通常为光热机制,通过光热作用使材料在高温下熔化,并经过蒸发工序去除。也就是说,菲涅尔膜115的红外激光照射部分在高温下熔融,再通过蒸发去除。在红外激光加工完成后,还需要在槽体的侧壁上丝印油墨来实现遮光效果。
[0055] 因此,该菲涅尔膜的加工工艺工序较为繁杂,需要对多项制程参数进行调控。此外,由于红外激光加工的热影响区较大,容易在槽体中形成粘结熔融物,排废困难;而丝印油墨容易使得菲涅尔膜的槽体及表面存在脏污,影响产品外观。
[0056] 因此,本申请实施例提供了一种菲涅尔膜的加工方法,能够同时实现开槽和遮蔽效果,减少加工工序,提高生产效率。
[0057] 图4是本申请实施例提供的一种菲涅尔膜的加工方法,本申请实施例采用紫外激光加工的方法在菲涅尔膜115上开设槽体,也就是采用波长范围在紫外波段的紫外激光器照射菲涅尔膜115来开设槽体。示例性地,该紫外激光器可以为波长在近紫外波段或中紫外波段,也就是波长约为200nm~400nm范围的紫外激光器。该紫外激光加工也可以为N2紫外激光加工,也就是采用N2作为介质气体,受激产生紫外激光。
[0058] 如图4所示,该方法可以包括步骤S401~S402:
[0059] S401,将表面结晶剂涂刷在菲涅尔膜的表面形成第一区域。
[0060] 该表面结晶剂也可以称为促结晶剂,该表面结晶剂可以为油墨。
[0061] 在一些实施例中,该表面结晶剂的成分可以包括炭黑,该炭黑也可以称为碳黑,是一种无定型碳材料。该炭黑能够促进菲涅尔膜115在紫外激光加工过程中吸收紫外激光,或者说,促进菲涅尔膜115吸收紫外激光的能量,从而能够促进菲涅尔膜115的分解,且能够促进菲涅尔膜115的再结晶,或者说促进菲涅尔膜115分解得到的炭黑等产物的结晶。在紫外激光加工完成后,该表面结晶剂中的炭黑可以留存在所开设的槽体的侧壁上,提高该菲涅尔膜115的遮光效果。
[0062] 在一些实施例中,该表面结晶剂还可以包括四氧化三铁,用于促进菲涅尔膜115吸收紫外激光,以及促进炭黑等产物的结晶,在紫外激光加工完成后,该四氧化三铁可以留存在所开设的槽体的侧壁上,提高该菲涅尔膜115的遮光效果。
[0063] 该表面结晶剂也可以包括连结料、填充料、溶剂和助剂等化学原料中的至少一种。
[0064] 在一些实施例中,该第一区域可以为绕菲涅尔膜115的中心且位于该菲涅尔膜115表面的区域,该表面可以为图2所示的菲涅尔膜115的xy面。该第一区域可以用于确定紫外激光在该菲涅尔膜115上照射的位置,也就是第一槽体的开设的位置,紫外激光的照射路径可以与该第一区域的位置相一致。所得第一槽体的形状可以与第一区域的形状相同,且第一槽体在菲涅尔膜115的径向方向上的尺寸可以与该第一区域在该径向方向上的尺寸相同或近似相同。进而,所得第一槽体可以环绕该菲涅尔膜的中心,以便于在PPG模组等应用中更好地实现遮光效果。
[0065] 该表面结晶剂可以涂刷在菲涅尔膜115的上表面或下表面上,也就是菲涅尔膜115的平面或锯齿面上,或者说,可以只在菲涅尔膜115的一个面上涂刷表面结晶剂,紫外激光可以击穿该第一区域形成槽体。在紫外激光加工前,在菲涅尔膜115的单面涂刷表面结晶剂也能够减少加工工序,无需在开设好槽体后,在槽体的整个侧壁上印刷油墨。
[0066] S402,用紫外激光照射该第一区域,形成第一槽体。
[0067] 在一些实施例中,可以在菲涅尔膜115的表面涂刷表面结晶剂之后,再进行紫外激光加工,也就是先执行步骤S401,再执行该步骤S402。该第一槽体的侧壁可以包括炭黑,该炭黑可以包括表面结晶剂在紫外激光照射后留存下的炭黑,也可以包括菲涅尔膜115中的长链分子经解聚和再结晶后生成的炭黑。该第一槽体的位置可以与该第一区域的位置相对应。
[0068] 在另一些实施例中,也可以不在菲涅尔膜115的表面涂刷表面结晶剂,直接用紫外激光照射需要开设槽体的区域,也就是第一区域对应的区域。该区域也可以在进行紫外激光照射之前预先标记出来。在紫外激光的作用下,该区域可以发生分解,形成第一槽体,并生成炭黑等产物附着在第一槽体的侧壁,实现菲涅尔膜115的遮光效果。也就是可以直接执行步骤S402,无需执行步骤S401。
[0069] 在一些实施例中,该紫外激光的光斑直径可以与该第一区域的宽度或者说在径向方向上的尺寸相同或近似相同。将紫外激光沿第一区域照射在菲涅尔膜115上,使菲涅尔膜115形成第一槽体,且无需重复照射紫外激光进行开槽,也就是说,在一次照射完成开槽后,无需沿第一区域所确定的第一槽体位置再次进行照射,从而能够减小加工路径,减少加工工序,并提高产品良率,防止二次开槽对产品造成损伤。
[0070] 以下对该菲涅尔膜115在紫外激光的作用下发生解聚反应的原理进行简单介绍:
[0071] 菲涅尔膜115的材质可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET),分子式为[C10H8O4]n,分子结构式如下式所示:
[0072]
[0073] 在紫外激光照射下,PET分子的反应机制可以为光化学机制,也就是说,PET分子的化学键可以被紫外激光的光子能量打破,发生分解反应,或者称解聚反应,使聚合的长链分子分解为多种短链产物。
[0074] PET分子的分解情况通常由PET分子中各化学键的键能决定,PET分子中的共价键碳氧键(C‑O)和碳碳键(C‑C)的键能分别为326kJ/mol和347.9kJ/mol。而在一些实施例中,紫外激光的波长可以为中紫外或者近紫外波段,例如可以为280nm~400nm。示例性地,在紫外激光的波长为300nm时,对应的紫外光线的能量为399kJ/mol,在紫外激光的波长为350nm时,对应的紫外光线的能量为354kJ/mol。也就是说,该紫光激光在设定的波长下所对应的光子能量可以大于C‑O键和C‑C键的键能,使得PET分子在该紫外激光的照射下可以由聚合的(C10H8O4)n分子分解成(C10H8O4)单链分子等短链分子,各种短链产物可以再进一步分解,形成炭黑等产物留存在第一槽体的侧壁表面。分解后的短链产物也可以在光热的作用下反应生成炭黑。反应生成的炭黑等产物附着于第一槽体的表面,能够作为遮光物质实现菲涅尔膜115的遮光效果,无需进行排废等工序,从而能够简化加工工序、降低工艺难度。
[0075] 在一些实施例中,该菲涅尔膜115的材质也可以为聚酰胺(polyamide,PA),俗称尼龙,分子式为[NH‑R‑CO]x,其中,R为‑CH2基团以及该基团的数目,例如聚酰胺‑6的分子结构为[NH(CH2)5CO]。与PET相类似地,在紫外激光的作用下,PA由聚合的长链分子分解为短链分子,短链分子再进一步地发生分解或光热反应生成炭黑等产物,炭黑可以留存于第一槽体的侧壁作为遮光物质。其中,C‑N键的键能约为305kJ/mol。
[0076] 在一些实施例中,该菲涅尔膜115的材质也可以为聚碳酸酯(polycarbonate,PC)或者聚乙烯(polyethylene,PE)等透明的聚合物材料,且对紫外激光具有一定的吸收度,可以在紫外激光的作用下发生解聚反应,本申请对菲涅尔膜115的材质不作限定。
[0077] 进一步地,以下结合图5对本申请提供的紫外激光加工工艺进行介绍。如图5所示,该紫外激光方法可以包括步骤S501~S505。
[0078] S501,确定紫外激光的波长和脉冲宽度。
[0079] 如前文所述,该紫外激光的波长所对应的激光光子能量可以大于PET分子中各化学键的键能,使得该紫外激光可以直接打破PET聚合的长链分子,并形成短链分子,从而使菲涅尔膜115被击穿形成槽体,并使得短链分子进一步分解形成炭黑附着于第一槽体的侧壁形成遮光层。
[0080] 在一些实施例中,该紫外激光的波长可以为280nm~400nm,可以为中紫外或近紫外波段。示例性地,该紫外激光的波长可以为355nm。
[0081] 脉冲宽度也可以称为脉宽,紫外激光的脉冲宽度也就是紫外激光在高电平的持续时间,或者说紫外激光的作用时间。脉冲激光加工的热影响区通常较小,尤其在脉冲宽度较小时,热影响区也较小,也就是使得菲涅尔膜115中的熔融层范围较小,减少熔融现象。
[0082] 在一些实施例中,可以根据该菲涅尔膜115的厚度以及该菲涅尔膜115对该紫外激光的吸收率确定该紫外激光的脉冲宽度。
[0083] 在一些实施例中,该紫外激光的脉冲宽度可以为皮秒(ps)级,示例性地,该紫外激光的脉冲宽度可以为10ps、50ps或100ps等。
[0084] 在确定紫外激光的波长和脉冲宽度后,则可以选定紫外激光器,进一步地,可以对该紫外激光器的激光加工参数进行调整。
[0085] S502,确定紫外激光的加工功率、加工频率和加工速度。
[0086] 在一些实施例中,可以根据紫外激光的脉冲宽度、紫外激光加工消耗的总热量、紫外激光加工的路径长度和该菲涅尔膜115的厚度中的至少一项,来确定该紫外激光的加工功率、加工频率以及加工速度,其中,该总热量是根据该菲涅尔膜115对该紫外激光的吸收率确定的。该紫外激光加工的路径长度也就是第一槽体的周长。
[0087] 示例性地,该紫外激光的加工功率可以根据紫外激光加工消耗的总热量、加工路径的长度和加工速度计算所得。
[0088] 同样的材料在不同频率下对能量场的响应不同,在不同的加工频率下,菲涅尔膜115的上形成第一槽体的机理可以不同,确定合适的加工频率,可以使得该菲涅尔膜115形成第一槽体的机制以光化学腐蚀机制为主。
[0089] 在一些实施例中,该方法还包括确定紫外激光的光斑直径,或者说确定紫外激光加工的线径。该紫外激光的光斑直径可以为0.01mm~0.1mm,光斑直径较小时,激光能量聚焦性越强,可以提高开设出的第一槽体的精度。相应地,所得第一槽体的宽度,也就是第一槽体在径向方向上的尺寸为0.01mm~0.1mm。示例性地,该第一槽体的在径向方向上的尺寸可以为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm或者0.1mm等。
[0090] S503,紫外激光加工。
[0091] 该步骤可以参见图4中的步骤S402,在调试好加工参数后,将紫外激光照射在菲涅尔膜115的第一区域,形成第一槽体,为避免重复,此处不再赘述。
[0092] S504,判断第一槽体的侧壁质量。
[0093] 在一些实施例中,可以直接观察菲涅尔膜115的切割端面也就是第一槽体的侧壁形貌,或者借助扫描电子显微镜(scanning electronic microscopy,SEM)或高倍光学显微镜等观察第一槽体的侧壁形貌,来判断第一槽体的侧壁质量。由于紫外激光加工的方法可以在第一槽体的侧壁上留下遮光物质也就是炭黑形成遮光层,该第一槽体的侧壁可以为粗糙的表面,且侧壁上可以存在微孔隙。
[0094] 在一些实施例中,可以在切割端面取样,借助凝胶渗透色谱(gel permeation chromatography,GPC)或者傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectoscopy,FT‑IR)、能谱(energy dispersive spectroscopy,EDS)等方式测试第一槽体表面的C、O、Fe等元素的比重。由于菲涅尔膜115在紫外激光照射下发生解聚反应可以生成炭黑,在第一槽体表面的C成分含量较高,O、H和Fe等元素含量较低。
[0095] 在一些实施例中,可以在菲涅尔膜115的切割端面取切片,例如在图示的xy面取切片,来判断第一槽体的侧壁质量,该切片可以参见图6。黑色区域135为第一槽体的侧壁表面,该区域靠近紫外激光照射区域,反应机制以光化学腐蚀机制为主,菲涅尔膜115发生解聚,反应生成的炭黑以及表面结晶剂中的炭黑和四氧化三铁等遮光物质可以直接留存在侧壁表面,从而形成该黑色区域135。灰色区域也就是区域136与黑色区域135相邻,由于光热的作用,菲涅尔膜115在接近紫外激光照射的区域可以存在一定的热影响区,分子间作用力较大,菲涅尔膜115解聚生成的炭黑以及表面结晶剂中的炭黑和四氧化三铁可以与熔融的PET相粘结,形成该灰色区域136。白色区域137也就是菲涅尔膜115的本体,该区域远离紫外激光照射区域,不会产生热熔融或分解等现象。
[0096] 在一些实施例中,可以通过漏光测试检测加工后的菲涅尔膜115的遮光效果,来判断第一槽体的侧壁质量。图7为不同厂家的菲涅尔膜115采用紫外激光加工方式进行开槽后的遮光效果与未开槽的对比情况,菲涅尔膜115的厚度均为100μm。如图7所示,横坐标为不同厂家的菲涅尔膜115,纵坐标为菲涅尔膜115的漏光值,单位为纳安(nA),漏光值越大,漏光现象越严重,或者说遮光效果越差。其中,图示的Fn‑1、Fn‑2和Fn‑3为未开槽的菲涅尔膜115的漏光情况,Fn‑4、Fn‑5和Fn‑6为采用红外激光加工的方法进行开槽的菲涅尔膜115的漏光情况,Fn‑7、Fn‑8和Fn‑9为采用本申请实施例提供的加工方法进行开槽的菲涅尔膜115的漏光情况。Fn‑1、Fn‑4和Fn‑7所照射的光源为绿光,Fn‑2、Fn‑5和Fn‑8所照射的光源为红外光,Fn‑3、Fn‑6和Fn‑9所照射的光源为红光。
[0097] 从图7中可以看出,来自不同厂家的菲涅尔膜115在采用本申请实施例提供的紫外激光加工方法进行开槽后,遮光效果相比于未开槽以及采用红外激光加工方法进行开槽后的菲涅尔膜115均得到明显提升。其中,采用紫外激光加工方法进行开槽后的菲涅尔膜,绿光漏光约减小为未开槽时的1/20,红外光和红光的漏光约减小为未开槽时的1/10;而采用红外激光加工方法开槽后的菲涅尔膜,绿光漏光约为未开槽时的1/4,红外光漏光约为未开槽时的1/3,红光漏光约为未开槽时的2/5。
[0098] S505包括S505a和S505b,其中S505a,锁定加工参数。
[0099] 在一些实施例中,若加工后的菲涅尔膜115的遮光效果符合预期要求,例如切割端口形貌或切片形貌符合预期要求,或者遮光效果符合预期要求等,则上述方案的可行性较高,可以锁定上述所涉及的加工参数,否则则继续调整加工参数,直至加工出的菲涅尔膜115符合预期要求。
[0100] S505b,调整加工参数。
[0101] 在一些实施例中,若加工后的菲涅尔膜115的遮光效果或切割端口的形貌等不符合预期要求,则可以对加工参数进行调整,以提高产品良率,促进量产稳定。
[0102] 采用本申请实施例所提供的方法对菲涅尔膜进行开槽,能够通过紫外激光加工的方法同时实现开槽和遮光效果,在开槽后无需在第一槽体的侧壁上丝印油墨,从而减少加工工序,进而也能提高产品的良率;此外,紫外激光加工的主要反应机制为光腐蚀机制,热影响区较小,不易出现粘黏的熔融物留存于第一槽体的侧壁,且遮光物质如炭黑等可以直接留存在第一槽体的侧壁,无需进行排废加工;丝印油墨工序的减少也能够使产品的外观更为清洁。
[0103] 以上结合图4至图7介绍了本申请实施例提供的激光加工菲涅尔膜115的方法,下面结合图8至图13介绍本申请实施例提供的采用上述加工方法得到的菲涅尔膜115的结构。
[0104] 图8是本申请实施例提供的一种菲涅尔膜115的结构示意图,如图8所示,该菲涅尔膜115包括第一槽体130,该第一槽体130的位置与第一区域的位置相对应,或者说,第一槽体130的位置可以为第一区域的位置,该第一槽体130由紫外激光照射第一区域形成。该第一槽体130的侧壁可以包括炭黑,该炭黑可以包括菲涅尔膜115在紫外激光照射下解聚和再结晶生成的炭黑,在表面结晶剂中包括炭黑时,该第一槽体130的侧壁也可以包括表面结晶剂中的炭黑。
[0105] 在一些实施例中,表面结晶剂中包含四氧化三铁时,该第一槽体130的侧壁则可以包括四氧化三铁,该四氧化三铁可以在紫外激光加工完成后留存在第一槽体130的侧壁上。
[0106] 在一些实施例中,该第一槽体130可以包括第一弯槽131和第二弯槽132,该第一弯槽131与第二弯槽132绕菲涅尔膜115的中心间隔设置,且该第一弯槽131的端部与该第二弯槽132的端部在该菲涅尔膜115的径向方向上的投影至少部分重叠。
[0107] 作为一个示例,如图8和图9所示,该第一弯槽131可以包括一个弯槽,第二弯槽132可以包括一个弯槽,该第一弯槽131和第二弯槽132可以呈圆弧形,且环绕菲涅尔膜115的中心间隔设置,或者说,该第一弯槽131和第二弯槽132相对设置,该第一弯槽131与第二弯槽132的端部在径向方向上的投影至少部分重叠。
[0108] 示例性地,该第一弯槽131和第二弯槽132各包括一个弯槽时,该第一弯槽131和第二弯槽132的圆心角可以相同,例如图8或图9所示,该第一弯槽131和第二弯槽132的圆心角可以为181°~360°,例如可以为图示的182°。该第一弯槽131和第二弯槽132的圆心角也可以不同,例如第一弯槽131的圆心角可以为0°~90°,相应地,第二弯槽132的圆心角可以为270°~360°;或者,第一弯槽131的圆心角可以为90°~180°,相应地,第二弯槽132的圆心角可以为180°~270°;或者,第一弯槽131的圆心角可以为180°~270°,相应地,第二弯槽132的圆心角可以为0°~90°,使得第一槽体130全包围该菲涅尔膜115的中心。该第一弯槽131与第二弯槽132在径向方向上重叠部分的圆心角可以大于1°,例如可以为2°、5°、10°、20°等,本申请对此不作限定。
[0109] 作为另一个示例,如图10和图11所示,该第一弯槽131也可以包括两个弯槽,也就是弯槽131‑1和弯槽131‑2,该第二弯槽132也可以包括两个弯槽,也就是弯槽132‑1和弯槽132‑2。第一弯槽131和第二弯槽132绕菲涅尔膜115的中心间隔设置,也就是弯槽131‑1、弯槽131‑2、弯槽132‑1和弯槽132‑2环绕菲涅尔膜115的中心,且弯槽132‑1设置在弯槽131‑1和弯槽131‑2之间,弯槽132‑1的一端与弯槽131‑1的一端在径向方向上的投影至少部分重叠,弯槽132‑1的另一端与弯槽132‑2的一端在径向方向上的投影至少部分重叠;类似地,弯槽132‑2设置在弯槽131‑1和弯槽131‑2之间,且与弯槽132‑1相对设置。
[0110] 示例性地,该第一弯槽131和第二弯槽132分别包括两个弯槽时,该第一弯槽131和第二弯槽132的圆心角可以相同,如图10或11所示,例如第一弯槽131和第二弯槽132的圆心角可以都为92°。该第一弯槽131和第二弯槽132的圆心角也可以不同,例如该第一弯槽131也就是弯槽131‑1和弯槽131‑2的圆心角可以为0°~90°,相应地,该第二弯槽132也就是弯槽132‑1和弯槽132‑2的圆心角可以为90°~180°;或者,该第一弯槽131也就是弯槽131‑1和弯槽131‑2的圆心角可以为90°~180°,相应地,该第二弯槽132也就是弯槽132‑1和弯槽132‑2的圆心角可以为0°~90°。该第一弯槽131中的弯槽131‑1和弯槽131‑2的圆心角可以相同,也可以不同;第二弯槽132中的弯槽132‑1和弯槽132‑2的圆心角也可以相同,也可以不同。
[0111] 该第一弯槽131和第二弯槽132在径向方向上的投影相重叠的部分的圆心角可以大于1°,例如可以为2°、5°、10°、20°等,本申请对此不作限定。
[0112] 在一些实施例中,该第一槽体130还可以包括第三弯槽133与第四弯槽134,该第三弯槽133与该第四弯槽134在该径向方向上位于该第一弯槽131和该第二弯槽132的外围。也就是说,第一弯槽131和第二弯槽132设置在靠近菲涅尔膜115中心的位置,第三弯槽133和第四弯槽134设置在远离菲涅尔膜115中心的位置。该第三弯槽133与该第四弯槽134绕该菲涅尔膜115的中心间隔设置,该第三弯槽133的端部与该第四弯槽134的端部在该径向方向上的投影至少部分重叠。
[0113] 作为一个示例,继续参见图8和图9,该第三弯槽133可以包括一个弯槽,第四弯槽134可以包括一个弯槽,该第三弯槽133和第四弯槽134可以呈圆弧形,且环绕菲涅尔膜115的中心设置,或者说,该第一弯槽131和第二弯槽132相对设置,且第一弯槽131与第二弯槽
132的端部在径向方向上的投影至少部分重叠。与第一弯槽131和第二弯槽132相类似地,该第三弯槽133和第四弯槽134各包括一个弯槽时,该第三弯槽133和第四弯槽134的圆心角可以相同,且可以为181°~360°,例如可以为182°。该第三弯槽133和第四弯槽134的圆心角也可以不同,例如第三弯槽133的圆心角可以为0°~90°,相应地,第四弯槽134的圆心角可以为270°~360°;或者,第三弯槽133的圆心角可以为90°~180°,相应地,第四弯槽134的圆心角可以为180°~270°;或者,第三弯槽133的圆心角可以为180°~270°,相应地,第四弯槽
134的圆心角可以为0°~90°,使得第一槽体130全包围该菲涅尔膜115的中心。该第三弯槽
133和第四弯槽134在径向方向上的投影相重叠的部分的圆心角可以大于1°,例如可以为
2°、5°、10°、20°等,本申请对此不作限定。
[0114] 在第一弯槽131和第三弯槽133的圆心角相同时,该第三弯槽133和第一弯槽131的开口方向可以相同;在第二弯槽132和第四弯槽134的圆心角相同时,第四弯槽134和第二弯槽132的开口方向可以相同,如图8所示;该第三弯槽133和第一弯槽131的开口方向也可以不同,第四弯槽134和第二弯槽132的开口方向也可以不同,如图9所示。
[0115] 作为另一个示例,如图10和图11所示,该第三弯槽133可以包括两个弯槽,也就是弯槽133‑1和弯槽133‑2,该第四弯槽134也可以包括两个弯槽,也就是弯槽134‑1和弯槽134‑2。第三弯槽133和第四弯槽134绕菲涅尔膜115的中心间隔设置,也就是弯槽133‑1、弯槽133‑2、弯槽134‑1和弯槽134‑2环绕菲涅尔膜115的中心,且弯槽134‑1设置在弯槽133‑1和弯槽133‑2之间,弯槽134‑1的一端与弯槽133‑1的一端在径向方向上的投影至少部分重叠,弯槽134‑1的另一端与弯槽133‑2的一端在径向方向上的投影至少部分重叠;类似地,弯槽134‑2设置在弯槽133‑1和弯槽133‑2之间,且与弯槽134‑1相对设置。
[0116] 与第一弯槽131和第二弯槽132相类似地,该第三弯槽133和第四弯槽134分别包括两个弯槽时,该第三弯槽133和第四弯槽134的圆心角可以相同,如图10或11所示,例如该第三弯槽133和第四弯槽134的圆心角可以都为92°。该第三弯槽133和第四弯槽134的圆心角也可以不同,例如该第三弯槽133也就是弯槽133‑1和弯槽133‑2的圆心角可以为0°~90°,相应地,该第四弯槽134也就是弯槽134‑1和弯槽134‑2的圆心角可以为90°~180°;或者,第三弯槽133也就是弯槽133‑1和弯槽133‑2的圆心角可以为90°~180°,相应地,该第四弯槽134也就是弯槽134‑1和弯槽134‑2的圆心角可以为0°~90°。该第三弯槽133中的弯槽133‑1和弯槽133‑2的圆心角可以相同,弯槽133‑1和弯槽133‑2的圆心角也可以不同;第四弯槽
134中的弯槽134‑1和弯槽134‑2的圆心角也可以相同,也可以不同。
[0117] 在第三弯槽133与第一弯槽131的圆心角相同时,如图10所示,该第三弯槽133和第一弯槽131的开口方向可以相同,也就是弯槽133‑1和弯槽131‑1的开口方向可以相同,弯槽133‑2和弯槽131‑2的开口方向可以相同;第四弯槽134和第二弯槽132的开口方向可以相同,也就是弯槽134‑1和弯槽132‑1的开口方向可以相同,弯槽134‑2和弯槽133‑2的开口方向可以相同;如图11所示,第三弯槽133和第一弯槽131的开口方向也可以不同,也就是弯槽
133‑1和弯槽131‑1的开口方向可以不同,弯槽133‑2和弯槽131‑2的开口方向可以不同;第四弯槽134和第二弯槽132的开口方向也可以不同,也就是弯槽134‑1和弯槽132‑1的开口方向可以不同,弯槽134‑2和弯槽133‑2的开口方向可以不同。
[0118] 该第一槽体130的宽度,或者说在径向方向上的尺寸d可以为0.01mm~0.1mm。其中第一弯槽131、第二弯槽132、第三弯槽133和第四弯槽134在径向方向上的尺寸可以相同,如上述图8至图11所描述的第一槽体130。且上述图8至图11所描述的第一槽体130的宽度为均匀宽度,以图8所示的第一弯槽131为例,第一弯槽131可以为均匀的圆弧形,也就是该第一弯槽131上任意一部分在径向方向上的尺寸相同,该第二弯槽132、第三弯槽133和第四弯槽134与之类似。该第一槽体130中的各弯槽在径向方向上的尺寸也可以不同。
[0119] 作为一个示例,如图12所示,该第一弯槽131的两端在径向方向上的尺寸可以小于该第一弯槽131的中间部分在径向方向上的尺寸,例如形成图2所示的弯月形。该第一弯槽131在径向方向上的尺寸可以由中间部分至两端逐渐减小。该第二弯槽132、第三弯槽133和第四弯槽134在径向方向上的尺寸情况可以与第一弯槽131相类似,此处不再赘述。
[0120] 作为另一个示例,如图13所示,该第一弯槽131的两端在径向方向上的尺寸可以大于该第一弯槽131的中间部分在径向方向上的尺寸。该第一弯槽131在径向方向上的尺寸可以由中间部分至两端逐渐增大。该第二弯槽132、第三弯槽133和第四弯槽134在径向方向上的尺寸情况可以与第一弯槽131相类似,此处不再赘述。
[0121] 应理解,以上图8至图13仅作为示例说明第一槽体130的结构,本申请对第一弯槽131、第二弯槽132、第三弯槽133以及第四弯槽134的数量以及形状、对应的圆心角、槽宽等不作限定。示例性地,第一弯槽131和第二弯槽132也可以包括三个及三个以上的弯槽,类似地,第三弯槽133和第四弯槽134也可以包括三个及三个以上的弯槽;该第一槽体130的形状也可以为除图示的弧形外的其他形状,例如每个弯槽可以由两个矩形呈一定夹角组合而成,或者也可以为其他不规则形状等;该第一弯槽131、第二弯槽132、第三弯槽133以及第四弯槽134的形状可以相同,也可以不相同,只需满足第一槽体130环绕菲涅尔膜115的中心,使得位于菲涅尔膜115用于PPG模组时,位于第一槽体130所环绕区域内的LED发射的光线不会穿过该第一槽体130被位于该环绕区域外围的PD所接收。
[0122] 上述图8至图13所描述的菲涅尔膜可以应用于PPG模组中,以检测人体的心率、血氧等信息。本申请实施例还提供了一种PPG模组,该PPG模组包括以上图8至图13所描述的任意一种菲涅尔膜,该PPG模组如图14所示。
[0123] 该PPG模组可以包括PCB114,用于为LED和PD等器件提供电连接。LED111和PD112可以设置在PCB114上,且与PCB114电连接,该PPG模组可以包括两个PD112,也可以包括一个PD112,在PPG模组包括两个PD112时,两个PD112与LED111可以间隔设置。
[0124] 该PD112和LED111之间可以包括泡棉113,用于阻挡LED111发射的光信号直接穿过该PPG模组被PD112吸收,该泡棉113还可以用于该PPG模组的减震等。该泡棉113与PCB114之间可以通过硅胶垫117固定连接。
[0125] 菲涅尔膜115设置在LED111和PD112的另一侧,与PCB114间隔设置,该菲涅尔膜115的锯齿面朝向LED111和PD112,该菲涅尔膜115与泡棉113通过硅胶垫117连接。该菲涅尔膜115的第一槽体130位于该菲涅尔膜115的对应于LED111和PD112连接区域的位置。示例性地,如图8至图13所示,第一槽体130可以位于两个虚线所示的同心圆形成的区域内,也就是可以位于圆1151和圆1152所围成的区域内。圆1151内可以是该LED111设置的区域,例如该LED111可以设置于该菲涅尔膜115的圆心位置,圆1152的外围至该菲涅尔膜115的边缘位置可以为PD112的设置区域。进一步地,第一槽体130的侧壁包括炭黑等遮光物质,也就是图示的区域135,LED111发射的光线可以被第一槽体130吸收或反射,防止LED111发射的光线未经皮肤反射就被PD112接收,产生光噪声。
[0126] 该PPG模组还可以包括透镜116,该透镜116可以作为该PPG模组的外壳,用于防护该PPG模组内的器件。该透镜116可以为玻璃等透明材质,使LED111发射的光线能够通过透镜116照射到用户皮肤,再经皮肤反射后通过透镜116被PD112接收。该透镜116可以设置在菲涅尔膜115的远离LED111和PD112的一侧,通过胶黏剂118和硅胶垫117与菲涅尔膜115固定连接,其中,胶黏剂118粘接于菲涅尔膜115的平面,硅胶垫117粘接于胶黏剂118的远离菲涅尔膜115的一侧,与透镜116固定连接。
[0127] 本申请实施例还提供了一种电子设备,该电子设备包括以上图14所描述的PPG模组,其中,菲涅尔膜115可以根据电子设备的形状设置为不同的形状,例如也可以为除图8至13所示的圆形外的椭圆形、矩形、正方形等其他形状。该电子设备可以为智能穿戴设备,例如智能手表等设备。在用户佩戴该电子设备时,该PPG模组的透镜116位于靠近用户皮肤的一侧,而PCB114远离用户皮肤,LED111发射的光线穿过菲涅尔膜115和透镜116照射到用户皮肤,经皮肤反射后穿过透镜116和菲涅尔膜115被PD接收,从而实现心率和血氧监测。
[0128] 以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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