包括光检测器、光源和光学器件的设备的制作方法

本发明的实施例涉及一种包括光检测器、光源和光学器件的设备。具体而言，它们涉及可以用作光电体积描记传感器的设备。

背景技术：

光电体积描记图是通常用于获得动脉血的体积测量的通过光学方式获得的体积描记图，但其他应用也是可能的。光源发射光通过用户的皮肤到用户的血管系统中。光由血管系统反射并由光电检测器检测。在反射式光电体积描记术中，从光源发射的光被反射到光检测器中，并且在透射光电体积描记术中，由光源发射的光中穿过目标进入光接收器。在光检测器处接收到的光是偏移区域中的组分以及这些部件的相关体积及其光学特性的函数。

光电体积描记传感器的一种常见用途是作为脉搏读取器或脉搏血氧仪。

技术实现要素：

根据本发明的各种但并非必须全部的实施例，提供了一种设备，其包括：光检测器；光源，与光检测器横向偏移开第一横向偏移量；光学器件，被配置为接收由光源发射的光并输出所接收的光，其中光输出的大部分被朝向偏移区域引导，该偏移区域与光检测器至少横向偏移开与第一横向偏移量不同的第二横向偏移量。

根据本发明的各种但并非必须全部的实施例，提供了如所附权利要求中要求保护的示例。

附图说明

为了更好地理解对于理解附图说明有用的各种示例，现在将仅以示例的方式参考附图，在附图中：

图1示出了根据第一实施例的设备；

图2示出了根据第二实施例的设备；

图3示出了根据第三实施例的设备；

图4示出了设备的光学器件的另一个示例；以及

图5示出了包括该设备的光电体积描记传感器。

具体实施方式

为了制造紧凑且可能小型的设备10，期望光检测器14处的光源12非常靠近。在图1至图3的示例中，光源和光检测器横向偏移30开距离d。在这之前，在诸如反射性光电体积描记术的某些应用中，必须使该横向偏移距离d大于2mm。在这个约束下，必须确保从光源12到光检测器14的光路长度具有足够的长度。下面描述的示例提供了一种新型的设备10，其包括光源12、光检测器和光学器件20。光学器件20使得光源12和光检测器14之间的横向偏移能够小于先前可能的横向偏移，即，小于2mm。

图1示出了设备10，其包括：光检测器14；光源12，其与光检测器14横向偏移30第一横向偏移量d；光学器件20，被配置为接收由光源12发射的光并输出所接收的光，其中光输出的大部分被朝向偏移区域40引导，偏移区域40与光检测器14至少横向偏移32开与第一横向偏移量d不同的第二横向偏移量d。

为了制造紧凑且可能小型的设备10，希望第二横向偏移量d大于第一横向偏移量d。

图2和图3示出了设备10的其他示例，其中不同的光学器件20被用于将从光源12接收的大部分光2朝向偏移区域40重新定向，其中偏移区域40与光检测器14至少横向偏移32开大于第一横向偏移量d的第二横向偏移量d。这些图还示出了从偏移区域40反射的光被光检测器14检测到。

在一些但不必须是全部的实施例中，第一横向偏移量小于2mm，并且第二横向偏移量大于2mm。在一些实施例中，第二横向偏移量大于5mm。

在一些但不必须是全部的示例中，光学器件40可以被配置为使接收到的光2衍射。例如，如图2和图3所示，光学器件20可以具有面向光源12的第一侧21和面向偏移区域40的第二侧22。第一侧21包括光耦入区域23，并且第二侧22包括光耦出区域24。光耦入区域被配置为以与光耦入区域的法线所成的第一角度将从光源12接收的光2耦入，并且光耦出区域被配置为以与耦出区域24的法线25所成的第二角度将光2耦出。

在图2所示的示例中，第二角度大于第一角度，并且耦入区域23和耦出区域24横向紧邻。

在图3所示的示例中，光耦出区域24与光耦入区域23横向偏移26开横向偏移量x。横向偏移量x在本示例中是第二横向偏移量d与第一横向偏移量d之间的差值。光学器件20提供耦入区域23和耦出区域24之间的横向延伸的光引导区域28。该横向光引导区域28被配置为通过耦入区域23和耦出区域24之间的全内反射来引导光2。全内反射捕获光学器件20内的在耦入区域23和耦出区域24之间的光。光学器件20因此横向延伸至少偏移量x，并且在一些示例中延伸与距光检测器14第二偏移量d一样大的距离。作为示例，如图4所示，光学器件20可以形成覆盖光检测器14和光源12两者的窗口50。

耦入区域23可以由衍射结构或由一个或多个折射元件提供。耦出区域24可以由衍射结构图案或由一个或多个折射元件提供。衍射结构可以例如是衍射光学元件、衍射光栅、周期性结构或图案或者一系列衍射线/狭缝/凹槽。

如图4所示，窗口50包括内表面52(光学器件20的第一侧21)和外表面53(光学器件20的第二侧22)。内表面52是外反射表面54，使得穿过窗口50到达反射表面54的外部光被通过窗口50向外反射回去。在一些示例中，反射表面54可以是镜面反射表面，例如镜面。

反射表面54包括用于来自光源12的光2的孔56和用于光检测器14的孔58。用于光检测器14的孔58通常与光检测器14对齐(无横向偏移)。用于来自光源12的光2的孔56通常与光学器件20的耦出区域24对准。在图2的示例中，孔56将与光源12对准，而在图3中的示例中，孔56将与耦出区域24对准，其中耦出区域24与光耦入区域23横向偏移26开横向偏移量x。

反射表面54在耦出区域24和光检测器14之间延伸，并且增加最终到达光检测器14的来自光源12的光量。

在图示的示例中，反射表面54在内表面52上延伸的距离超过从光检测器14的第二横向偏移量d。除了孔56、58之外，反射表面是连续且不间断的。反射表面54可以在所有方向上在内表面52上延伸的距离超过从光检测器14的第二横向偏移量d，并且在这种情况下，孔56可以具有环形形状并且围绕孔58。

在上述示例中，光源12可以是任何合适的光源2。例如，其可以包括一个或多个发光二极管。所述一个或多个发光二极管可以以相同的频率或以不同的频率发射光。光检测器14可以是任何合适的光检测器。例如，它可以是诸如半导体光电检测器之类的光电检测器，所述光电检测器例如被配置为光电二极管或光电晶体管。

在图3和图4的示例中，由光源12输出的光被朝向偏移区域40引导，其中偏移区域40与光检测器14横向偏移32开至少第二横向偏移量d，第二横向偏移量d不同于第一横向偏移量d。偏移区域40可以例如包括与穿过光源12或光检测器14的轴线处于相同方位距离的区域的环。例如，该环可以关于穿过光检测器14的轴线对称，并且可以具有沿着该轴线与光检测器14移位的位置。由光源12输出的光2被引导到整个环。

图5示出了包括设备10的光电体积描记系统100。系统100包括用于驱动设备10的光源12的驱动电路104和用于从设备10的光检测器14接收输出的检测电路102。

为了从偏移区域获得期望的信号，可能期望使用信号处理来将期望的信号与不期望的信号分开。

例如，在一些但不必须是全部的实施例中，偏移区域40可以包括脉动的动脉血液供应。脉动的血液具有随时间变化的吸收，其使得光检测器14产生具有相对小的时变分量的信号。检测电路102对与脉动相关联的时变分量的提取提供了特定于脉动血液的信息。例如，根据比尔-朗伯特(beerlambert)定律，吸收将取决于血液成分的吸收性、血液成分的浓度和通过动脉血液的光路长度。

设备10可以被配置成对于同一个偏移区域40比较光同时在不同频率下的吸收。

设备10可以被配置成确定偏移区域40中的分析物的相对浓度，因为对于两个光检测器而言，通过动脉血液的光路长度将是相同的。该分析可以通过用作脉搏血氧仪的设备10使用红光和红外光来执行，以确定氧合血红蛋白的浓度。

在一些但不必须是全部的示例中，控制电路110连接到驱动电路104和检测电路102两者。控制电路110例如可以以协调或同步的方式操作光源12和光检测器14以减少噪声。例如，驱动电路104可以适时调制光源的振幅和/或频率，使得能够将源自光源12的检测光4与源自环境光的检测光分离。

在一些但不必须是全部的示例中，控制电路110可以例如以时分双工方式操作光源12和光检测器14，使得它们不是同时操作的，而是以时间周期来成功地操作，该时间周期取决于偏移区域40距光源12和光检测器14的距离。例如，期望的是在光源12被接通时，光检测器14被关断，而当从光源12发射的光2已经被偏移区域40反射并且处于光检测器14时，光检测器14被接通。将理解的是，检测的定时可以控制目标区域——从该目标区域采样信号——在偏移区域40内的位置。

在已经描述了结构特征的情况下，其可以被用于执行结构特征的一个或多个功能的装置来替代，无论那个功能或那些功能是否被明确地或隐含地描述。

光源执行提供光的功能，并且可以由任何合适的照明装置替代。光检测器执行检测光的功能，并且可以由任何合适的光检测装置替代。光学器件执行将来自光源12的光横向偏移到偏移区域40的功能，并且可以由任何合适的光偏移装置替代。

术语“包括”在本文中以包括性但非排他性的含义使用。也就是说，对包括y的x的任何表述都表示x可以包括仅仅一个y或者可以包括多于一个y。如果打算使用具有排他性含义的“包括”，那么将在上下文中通过“包括仅仅一个……”或使用“由……构成”的表述变得清楚。

在这里的简要描述中，已经参考了各种示例。与示例相关的特征或功能的描述意指在该示例中存在那些特征或功能。在文中使用术语“示例”或“例如”或“可以”表示无论是否明确地陈述，至少在所描述的示例中存在这样的特征或功能——无论是否作为示例描述，而且它们可以但不一定存在于一些或所有其他的示例中。因此，“示例”、“例如”或“可以”是指一类示例中的特定实例。该实例的属性可以是仅仅该实例的属性，也可以是该类的属性，或者该类的子类——该子类包括该类中的一些但不是全部的实例——的属性。因此隐含地公开了：参考一个示例而不参考另一个示例描述的特征可以在可能的情况下在所述另一个示例中使用，但是不一定必须在所述另一个示例中使用。

在前述示例中，第二横向偏移量大于第一横向偏移量。在其他示例中，第二横向偏移量可以小于第一横向偏移量。

尽管在前面的段落中已经参考各种示例描述了本发明的实施例，但是应当理解，可以对所给出的实施例进行修改而不脱离所要求保护的本发明的范围。

在前文的描述中描述的特征可以在明确描述的组合以外的组合中使用。

尽管已经参考某些特征描述了功能，但是这些功能可以是由其他特征可执行的，无论是否对此进行了描述。

虽然已经参考某些实施例描述了特征，但是这些特征也可以存在于其他实施例中，无论是否对此进行了描述。

尽管在前面的说明书中努力提请注意被认为是特别重要的本发明的那些特征，但是应当理解的是，不管是否将重点特别地放在了上文提到和/或在附图中示出的任何可授权特征或特征的组合上，申请人将就上述任何可授权特征或特征的组合请求保护。