一种用于心率及血压监测仪的光学传感装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光学传感装置的技术领域，特别涉及一种用于心率及血压监测仪的光学传感装置。
【背景技术】
[0002]随着现代都市生活压力的增大、烟酒、暴饮暴食、肥胖症、失眠、焦虑等问题，人们心脏的压力也越来越大，而人类的心率携带着心脏和身体健康状态的大量信息，心率失常正面临着年轻化的趋势，若不重视自己的身体健康，后果将不堪设想。所谓的心率失常是指引起心脏在身体间泵血的脉搏的正常序列的变化，由于异常的心率可能仅偶发地出现，因此往往需要长时间连续不停地监测才可以发现心率异常的问题，一个快速准确而且智能的心率及血压监测仪成为了必要。
[0003]公开号为CN102046085B的专利文献提出了一种光学传感器装置和使用光学传感器装置的方法，其提出了一种对身体内的导管(即血管)和在导管中传送的流体的特征进行感测的装置和方法。其包括可植入的传感器组件，包括多个发射器和用于生成多个信号的多个检测器，所述发射器和所述检测器面向导管的一侧，所述多个发射器被配置成发射在如下频率上的红外光束:该频率被选择为当红外光束撞击在所述导管上时该红外光束从血红蛋白反射；每个检测器可操作地与发射器配对。
[0004]另外，公开号为CN103547211A的专利也提出了一种光学传感器装置，其包括以规定频率闪烁第发出2个波长的光并将其照射到生物体的发光器、以及接收生物发出的光的光接收器。以及所对应的信号处理的电路和方法。
[0005]上述专利文献所述的这些现有的光学传感器，其基本特征都是由光发射器、光接收器、以及信号处理电路组成。光发射器发出的光，都没有经过会聚和对准就直接打在被测物体上。被测物体反射的光再经过传感器接收，最后进行信号处理。这样的传感器结构有几个问题:1、由于光发射器件的发光角度比较大，特别是尺寸较小的贴片式的光发射器一般其光束角为120度的郎伯形分布，其只有很小的一部分光会打到所需要的探测位置，并被血管反射后再被光接收器接收。而大部分的光都被照射到不需要的地方而浪费掉，因此产生的信号强度比较弱。2、由于光发射器件的发光角度比较大，有些大角度的光线在穿过光发射器和光接收器前面的透明玻璃窗口时，由于透明玻璃窗口的导光作用，这部分光线有机会在窗口内部来回的反射和折射，然后被光接收器所接收，从而产生杂光，生成噪音。现有技术的这些传感器，由于其信号弱，噪音高，导致了探测灵敏度低，可靠性差，探测信号不准确等共同存在的技术问题。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于心率及血压监测仪的光学传感装置。该传感装置模组可以被集成到腕表或者智能穿戴设备中，其可以透过皮肤24小时不停地监测心率脉搏。其由发光器件(例如LED发光二极管)、光学透镜、光电接收管、遮光黑框以及外壳组成。使用本实用新型中公开的光学传感装置的心率及血压监测仪，其光学透镜为斜轴的菲涅尔透镜结构，其同时起到聚光、以及发射和接收窗口的作用，具有信号强、噪音低、灵敏度高、准确、可靠性好等特点。
[0007]本实用新型的目的通过下述技术方案实现:
[0008]一种用于心率及血压监测仪的光学传感装置，包括发光器件1、光学透镜2、光电接收管3以及遮光黑框4，其中，光学透镜2包括位于发光器件I上方的聚光窗口 2a和位于光电接收管3以及聚光窗口 2a上方的透光窗口 2b ;遮光黑框4位于发光器件I上方，并设置于聚光窗口 2a和透光窗口 2b之间；所述聚光窗口 2a为菲涅尔结构，其至少包括一个透射面、以及一个或以上齿状的反射面组成。
[0009]优选的，所述聚光窗口 2a的光轴为倾斜设置。
[0010]优选的，所述透光窗口 2b为平面结构。
[0011]优选的，所述遮光黑框4与所述光学透镜2采用双料注塑一体成型的结构。
[0012]优选的，所述遮光黑框4采用黑色吸光的PMMA树脂或采用其他能实现不透光的塑胶材质，以及能实现不透光的金属材料及各种合成材料。
[0013]优选的，所述遮光黑框4为直条形、圆形、弧形或锯齿形。
[0014]优选的，所述聚光窗口 2a的透射面及齿状全反射面为直条形。
[0015]优选的，所述发光器件I为LED发光二极管或者激光发射管。
[0016]优选的，所述聚光窗口 2a为直纹型的菲涅尔结构透镜，包括第一透射面21、第二透射面22、第一全反射面23、第三透射面24和第二全反射面25，
[0017]其中第一透射面21为倾斜的折射曲面，其中心轴线OP与垂直于所述发光器件I中心点O的光轴OZ成α角，所述α角在15度?50度之间；
[0018]同时第一透射面21、第一全反射面23、第二全反射面25的焦点均与所述发光器件I中心点O重合，并且第一透射面21、第一全反射面23、第二全反射面25的中心轴线相互平行。
[0019]优选的，所述α角为28.29度。
[0020]优选的，所述聚光窗口 2a为直纹型的菲涅尔结构透镜，该聚光窗口 2a靠近所述发光器件I 一侧为菲涅面，包括至少一个透射面、以及一个以上的齿状全反射面；其远离所述发光器件I一侧为齿状全反射面。
[0021]优选的，所述聚光窗口 2a为透明的PMMA树脂，所述透光窗口 2b为透明的PMMA树月旨，以上二者采用一体注塑成形，并且连接处没有间隙。
[0022]优选的，所述聚光窗口 2a为直纹型的菲涅尔结构透镜，该聚光窗口 2a靠近所述发光器件I 一侧为倾斜的平面；其远离所述发光器件I 一侧为倾斜的菲涅尔面，包括至少一个透射面、以及一个或以上齿状全反射面。
[0023]优选的，所述透光窗口 2b为透明的PMMA树脂，其与聚光窗口 2a采用双料注塑的方法作一体注塑成形，并且二者之间存在一个空气间隙。
[0024]优选的，所述聚光窗口 2a为回转型的菲涅尔结构透镜，所述遮光黑框4为圆弧形，所述聚光窗口 2a的透射面及齿状全反射面为圆形。
[0025]本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0026]本实用新型公开的光学传感装置由于采用斜轴的菲涅尔透镜，其可以实现比较薄的厚度就达到聚光和转折光路的目的，其将发光器件发出的光线收集起来并以倾斜的方向汇聚到皮肤上的被测点位置，经过被测点里面的血管反射后，再透过透明窗口被光电接收管接收，从而产生脉搏和血液信号。该光学传感装置具有信号强、噪音低、灵敏度高、准确、可靠性好等特点。
【附图说明】
[0027]图1是现有技术中公开的一种光学传感器装置的结构示意图；
[0028]图2是本实用新型中一种用于心率及血压监测仪的光学传感装置的示意图；
[0029]图3是实施例一公开的一种用于心率及血压监测仪的光学传感装置的剖面图；
[0030]图4A是实施例一公开的光学传感装置中光学透镜的正视图；
[0031]图4B是实施例一公开的光学传感装置中光学透镜的等轴剖视图；
[0032]图4C是实施例一公开的光学传感装置中光学透镜的俯视图；
[0033]图4D是实施例一公开的光学传感装置中光学透镜的侧视图；
[0034]图4E是实施例一公开的光学传感装置中光学透镜的底视图；
[0035]图5是实施例一公开的一种用于心率及血压监测仪的光学传感装置的设计原理图；
[0036]图6是实施例一公开的一种用于心率及血压监测仪的光学传感装置的配光原理图；
[0037]图7是实施例一公开的一种用于心率及血压监测仪的光学传感装置的光线追踪图；
[0038]图8A是实施例一公开的一种用于心率及血压监测仪的光学传感装置的光电接收管表面的光斑分布形状的计算机模拟图；
[0039]图SB是实施例一公开的一种用于心率及血压监测仪的光学传感装置的光电接收管表面的照度数据的计算机模拟