CN117214099A - 光学测量装置、带通滤光片、光学测量方法及电子设备 - Google Patents

光学测量装置、带通滤光片、光学测量方法及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN117214099A
CN117214099A CN202210622250.3A CN202210622250A CN117214099A CN 117214099 A CN117214099 A CN 117214099A CN 202210622250 A CN202210622250 A CN 202210622250A CN 117214099 A CN117214099 A CN 117214099A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
refractive index
band
optical measurement
fabry
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210622250.3A
Other languages
English (en)
Inventor
杨晖
杨素林
姜洪妍
张晨
刘舒扬
刘畅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huawei Technologies Co Ltd
Tianjin Jinhang Institute of Technical Physics
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
Tianjin Jinhang Institute of Technical Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huawei Technologies Co Ltd, Tianjin Jinhang Institute of Technical Physics filed Critical Huawei Technologies Co Ltd
Priority to CN202210622250.3A priority Critical patent/CN117214099A/zh
Priority to PCT/CN2023/096493 priority patent/WO2023231913A1/zh
Publication of CN117214099A publication Critical patent/CN117214099A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/15—Preventing contamination of the components of the optical system or obstruction of the light path
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学测量装置、带通滤光片、光学测量方法及电子设备。该光学测量装置包括光源发射组件、带通滤光片和接收测量组件。该带通滤光片设置在待测物体与接收测量组件之间，并且该带通滤光片的滤光谱段包括光源发射组件的光源工作谱段。光源发射组件用于向待测物体发射第一探测光。带通滤光片用于基于第二探测光向接收测量组件出射第三探测光。这里，第二探测光包括待测物体基于第一探测光反射或者透射的光。接收测量组件用于根据第一探测光和第三探测光确定待测物体的待测特征值。本申请提供的光学测量装置通过带通滤光片可以简单且有效的去除干扰光信号，其测量精度高，实用性强。

Description

光学测量装置、带通滤光片、光学测量方法及电子设备
技术领域
本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学测量装置、带通滤光片、光学测量方法及电子设备。
背景技术
随着光学研究的不断深入，基于光学测量技术的光学测量装置逐渐被人们提出。如在生物医学领域常用到的利用光电容积描记(photoplethysmograph，简称PPG)技术实现的脉搏波传感装置、人体外形的三维光学测量装置等。而随着这些光学测量装置的广泛应用，人们对这些光学测量装置的测量准确度也提出了更高的要求。
实际测量过程中的干扰信号(如外界环境光等外部干扰信号和光学测量装置的内部噪声)会导致光学测量装置的信噪比性能受到较大影响，从而降低其测量准确度。现有技术通常是通过光学测量装置内置的各种滤波算法对其测量得到的信号进行数字信号处理来去除干扰信号。但是，这样不仅会提高光学测量装置的数据处理能力的要求，而且这些滤波算法容易受到光学测量装置的采样频率等性能的影响，很难将干扰信号彻底的滤除。所以，现有的采用滤波算法进行干扰信号滤除的光学测量装置需要具备较高的数据处理能力，并且其测量准确度并不理想，实用性较差。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种光学测量装置、带通滤光片、光学测量方法及电子设备。该光学测量装置可以通过带通滤光片从根源上减小甚至消除该光学测量装置接收到的干扰光，因此其测量准确度高，实用性较强。
第一方面，本申请实施例提供了一种光学测量装置。该光学测量装置包括光源发射组件、带通滤光片和接收测量组件。所述带通滤光片设置在待测物体与所述接收测量组件之间，所述带通滤光片的滤光谱段包括所述光源发射组件的光源工作谱段。在实际工作时，所述光源发射组件用于向所述待测物体发射第一探测光。所述带通滤光片用于基于第二探测光向所述接收测量组件出射第三探测光。这里，所述第二探测光包括所述待测物体基于所述第一探测光反射或者透射的光。所述接收测量组件用于根据所述第一探测光和所述第三探测光确定所述待测物体的待测特征值。
在上述实现中，在光学测量装置的接收测量组件与待测物体之间设置了一个，滤光谱段包括光源发射组件的光源工作谱段的带通滤光片，通过带通滤光片将出射向接收测量组件的干扰光给滤除掉，从而使得接收测量组件仅接收到由光源发射组件发出的并由待测物体反射或者透射的有效的信号光，从根源上消除了干扰光。这种方式简单且有有效，可以显著的提升光学测量装置的测量准确度和实用性。
结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述带通滤光片包括基底以及设置在所述基底上的滤光薄膜，所述滤光薄膜的膜系结构包括串置的至少两个法珀腔，所述至少两个法珀腔中的每个法珀腔的结构相同，所述至少两个法珀腔中的任意两个相邻的第一法珀腔和第二法珀腔之间通过连接层相接，所述连接层与所述第一法珀腔以及所述第二法珀腔相接的一侧均为一个基本厚度的低折射率层。所述第一法珀腔的膜系结构为(xHyL)nkH(yLxH)n。这里，H表示一个基本厚度的高折射率层，L表示一个基本厚度的低折射率层，x为高折射率层的光学厚度系数，y为低折射率层的光学厚度系数，xH表示x个基本厚度的高折射率层，yL表示y个基本厚度的低折射率层，kH表示k个基本厚度的高折射率材料层，n为第一膜堆xHyL和第二膜堆yLxH的周期数，k为2的倍数，所述基本厚度为四分之一中心波长的光学厚度。
在上述实现中，采用串置法珀腔的方式来实现带通滤光片，这样可以使得带通滤光片的带通陡度增大且通带曲线的矩形度更明显，从而可以保证带通滤光片的滤光谱段宽度和透过率以及带通滤光片的截止率能够满足设计要求。并且，这种结构简单且易于实现，可以便于带通滤光片的设计与生产。
结合第一方面，在一种可行的实现方式中，x大于或者等于1且小于或者等于2，y大于或者等于0.1且小于或者等于1，n大于或者等于1且小于或者等于10。
结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述滤光薄膜由目标基础膜系优化得到，所述目标基础膜系由所述膜系结构确定，所述目标基础膜系为Sub|(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3L(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3|Air。
结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述高折射率层的材料包括五氧化二钽Ta2O5、五氧化三钛Ti3O5、二氧化钛TaO2或者四氮化三硅Si3N4。
结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述低折射率层的材料包括二氧化硅TiO2或者三氧化二铝Al2O3。
结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述基底的材料包括二氧化硅SiO2、硅Si或者透明高分子塑料。
结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述带通滤光片的中心波长大于或者等于880nm且小于或者等于920nm。
结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述带通滤光片的中心波长为900nm，所述滤光谱段包括515nm-545nm、645nm-675nm以及925nm-955nm，或者，所述滤光谱段包括515nm-545nm、645nm-675nm、720nm-750nm以及925nm-955nm。
结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述接收测量组件包括光电探测器件和处理器。所述光电探测器件用于根据所述第三探测光确定第一电信号，并将所述第一电信号传输给所述处理器。所述处理器用于根据所述第一电信号和第二电信号确定出所述待测特征值，其中，所述第二电信号用于所述光源发射组件生成所述第一探测光。
结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述光学测量装置为光电容积描记PPG传感器，所述待测物体为人体组织，所述待测特征值为人体生理参数。
第二方面，本申请实施例提供了一种带通滤光片。所述带通滤光片包括基底以及设置在所述基底上的滤光薄膜，所述滤光薄膜的膜系结构包括串置的至少两个法珀腔，所述至少两个法珀腔中的每个法珀腔的结构相同，所述至少两个法珀腔中的任意两个相邻的第一法珀腔和第二法珀腔之间通过连接层相接，所述连接层与所述第一法珀腔以及所述第二法珀腔相接的一侧均为一个基本厚度的低折射率层。所述第一法珀腔的膜系结构为(xHyL)nkH(yLxH)n，其中，H表示一个基本厚度的高折射率层，L表示一个基本厚度的低折射率层，x为高折射率层的光学厚度系数，y为低折射率层的光学厚度系数，xH表示x个基本厚度的高折射率层，yL表示y个基本厚度的低折射率层，kH表示k个基本厚度的高折射率材料层，n为第一膜堆xHyL和第二膜堆yLxH的周期数，k为2的倍数，所述基本厚度为四分之一中心波长的光学厚。
上述带通滤光片可具备三带通或者四带通的性能，并且其滤光谱段的覆盖范围广，具备大角度特性、通带的平均透过率较大、截止率低，在各抑制波段(即非滤光谱段)的平均透过率很小。该带通滤光片可以有效的滤除滤光谱段以外的光，实用性较强。
结合第二方面，在一种可行的实现方式中，x大于或者等于1且小于或者等于2，y大于或者等于0.1且小于或者等于1，n大于或者等于1且小于或者等于10。
结合第二方面，在一种可行的实现方式中，所述滤光薄膜由目标基础膜系优化得到，所述目标基础膜系由所述膜系结构确定，所述目标基础膜系为Sub|(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3L(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3|Air。
结合第二方面，在一种可行的实现方式中，所述高折射率层的材料包括五氧化二钽Ta2O5、五氧化三钛Ti3O5、二氧化钛TaO2或者四氮化三硅Si3N4。
结合第二方面，在一种可行的实现方式中，所述低折射率层的材料包括二氧化硅TiO2或者三氧化二铝Al2O3。
结合第二方面，在一种可行的实现方式中，所述基底的材料包括二氧化硅SiO2、硅Si或者透明高分子塑料。
结合第二方面，在一种可行的实现方式中，所述带通滤光片的中心波长为等于或者大于880nm且小于或者等于920nm。
结合第二方面，在一种可行的实现方式中，所述带通滤光片的中心波长为900nm，所述滤光谱段包括515nm-545nm、645nm-675nm以及925nm-955nm，或者，所述滤光谱段包括515nm-545nm、645nm-675nm、720nm-750nm以及925nm-955nm。
第三方面，本申请实施例提供了一种光学测量方法，该方法适用于前述第一方面所述的光学测量装置。所述光学测量装置包括光源发射组件、带通滤光片和接收测量组件，所述带通滤光片设置在待测物体与所述接收测量组件之间，所述带通滤光片的滤光谱段包括所述光源发射组件的光源工作谱段。所述方法包括：通过所述光源发射组件向所述待测物体发射第一探测光。通过所述带通滤光片基于第二探测光向所述接收测量组件出射第三探测光，其中，所述第二探测光包括所述待测物体基于所述第一探测光反射或者透射的光。通过所述接收测量组件来根据所述第一探测光和所述第三探测光确定所述待测物体的待测特征值。
在上述实现中，可通过设置在接收测量组件与待测物体之间的滤带通滤光片将出射向接收测量组件的干扰光给滤除掉，从而使得接收测量组件仅会接收到有效的光信号，从根源上消除了干扰信号。所以，上述光学测量方法的测量准确度高，实用性强。
结合第三方面，在一种可行的实现方式中，所述接收测量组件包括光电探测器和处理器。可通过所述光电探测器来根据所述第三探测光确定第一电信号，并将所述第一电信号传输给所述处理器。可通过所述处理器来根据所述第一电信号和第二电信号确定出所述待测特征值。这里，所述第二电信号用于所述光源发射组件生成所述第一探测光。
第四方面，本申请实施例提供了一种电子设备。该电子设备包括如上述第一方面中任一项所述的光学测量装置以及电源和控制器，其中，光学测量装置、电源和控制器相互耦合。实际工作时，电源用于为光学测量装置以及控制器供电。控制器用于控制光学测量装置对待测物体进行相应的检测，以获取相应的待测特征值。
结合第四方面，在一种可行的实现方式中，上述电子设备还包括固定组件。该固定组件主要用于电子设备与待测物体之间的固定。
结合第四方面，在一种可行的实现方式中，上述电子设备具体为可穿戴设备(如智能手表等)，其主要用于检测人体生理参数。这里，这些人体生理参数可包括脉搏波、心率、血氧饱和度、血压等。
结合第四方面，在一种可行的实现方式中，控制器与光学测量组件中的处理器可以为同一部件，或者，处理器也可以包含在控制器的内部。
上述第二方面至第四方面提供的方案，用于实现或配合实现上述第一方面中的任一项提供的光学测量装置，因此可以与第一方面达到相同或相应的有益效果，此处不再进行赘述。
综上，采用本申请实施例提供的光学测量装置和方法，可有效减少甚至消除干扰光，可提升光学测量装置的测量准确度和实用性。
附图说明
图1是本申请实施例提供的光学测量装置一结构示意图；
图2是本申请实施例提供的带通滤光片的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的滤光薄膜的膜系结构示意图；
图4是本申请实施例提供的单带通滤光膜的透射通带曲线图；
图5是本申请实施例提供的滤光薄膜一透过率曲线图；
图6是本申请实施例提供的滤光薄膜又一透过率曲线图；
图7是本申请实施例提供的光学测量装置又一结构示意图；
图8是本申请实施例提供的光学测量装置又一结构示意图；
图9是本申请实施例提供的光学测量方法的流程示意图；
图10是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例提供的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
现有的光学测量装置通常是通过其内置的滤波算法来对其得到的测量信号进行数字信号处理，滤除测量信号中干扰信号来提升其测量准确度。但是，这样不仅会提高光学测量装置的数据处理能力的要求，而且也很难将干扰信号彻底的滤除。这就导致现有的光学测量装置的测量准确度并不理想，且实用性较差。
因此，本申请要解决的技术问题是：如何简单且有效的去除干扰信号，进而提升光学测量装置的测量准确度和实用性。
实施例一
为解决上述技术问题，本申请提供了一种光学测量装置，该光学测量装置主要包括光源发射组件、带通滤光片和接收测量组件，该带通滤光片设置在待测物体与接收测量组件之间，并且该带通滤光片的滤光谱段包括光源发射组件对应的光源工作谱段。在实际工作时，由光源发射组件发出的并由待测物体反射或者透射的信号光可以以很高的透过率通过带通滤光片到达接收测量组件，而光源工作谱段以外的波段的干扰光(也就是干扰信号)则无法透过带通滤光片被接收测量组件所接收，这样就可以使得接收测量组件仅接收到光源发射组件发出的并由待测物体发射或者透射的信号光而不会接收到干扰光，从根源上防止干扰信号进入光学测量装置。这样的方式简单且有效，可以显著的提升光学测量装置的测量准确度和实用性。
下面将结合图1到图7，对本申请提供的光学测量装置的结构和工作原理进行详细的说明。
请参见图1，图1是本申请实施例提供的光学测量装置一结构示意图。如图1所示，该光学测量装置100可包括光源发射组件10、带通滤光片20以及接收测量组件30。该带通滤光片20设置在待测物体40与接收测量组件30之间。或者说，带通滤光片20设置在待测物体40与接收测量组件30之间的空间光路上，从而使得由待测物体40反射或者透射的光会先经过带通滤光片20再被接收测量组件30所接收。该带通滤光片20的滤光谱段包括光源发射组件10的光源工作谱段。这里，滤光谱段指的是带通滤光片20能够透过的光波的谱段。例如，假设带通滤光片20的滤光谱段为515nm到545nm，则带通滤光片20针对波长在515nm到545nm的光波就存在很高的透过率，而波长在515nm到545nm这个范围以外的光波的透过率就很低。上述光源工作谱段指的是光源发射组件10可以发射的光波的波长范围。例如，假设光源发射组件10的光源工作谱段为517nm到543nm，则说明光源发射组件10可以发射出波长在517nm到543nm的光束。应理解，本申请提供的带通滤光片20的滤光谱段一般有多个。优选的，是3个或者4个。同样的，本申请提供的光源工作谱段与滤光谱段应该一一对应，优选的，也是3个或者4个。这里还需要说明的是，前文所描述的滤光谱段包括光源工作谱段，可以理解为滤光谱段的范围稍微大于光源工作谱段，比如可以设计为滤光谱段的上限值与光源工作谱段的上限值的差值以及滤光谱段的下限值与光源工作谱段的下限值的差值等于预设差值。例如，假设带通滤光片20的滤光谱段为515nm到545nm，并且预设差值为3nm，则光源工作谱段即应在512nm到542nm。以上仅为示例，在实际实现中，只要能够保证滤光谱段的包括光源工作谱段即可，本申请对滤光谱段与光源工作谱段之间的关系不作具体限制。当然了，在滤光谱段有多个的情况下，也需要保证每个滤光谱段都应包括其对应的光源工作谱段。
在实际工作时，上述光学测量装置100主要用于测量待测物体40的一项或者多项待测特征值。这里，该待测物体40的待测特征值具体可以为待测物体40的尺寸、颜色等属性参数值。具体的，上述光源发射组件10可用于生成并向待测物体40发射一束光(为了方便区别，后文将以第一探测光代替描述)。上述待测物体40会在该第一探测光的作用下发生反射或者折射，从而向带通滤光片20出射另一束光(为了方便区别，下文将以第四探测光代替描述)。这里，该第四探测光即为待测物体40基于该第一探测光反射或者折射的光。与此同时，带通滤光片20可用于基于其接收到的光(为了方便区别，下文将以第二探测光代替描述)向上述接收测量组件30出射又一束光(为了方便区别，下文将以第三探测光代替描述)。可以理解到的是，上述第三探测光即为带通滤光片20对上述第二探测光进行滤光后得到的。而上述第二探测光即为带通滤光片20在上述第一探测光照射待测物体40时所接收到的光，该第二探测光不仅包括上述第四探测光，还可能包括波长在上述光源工作谱段以外的干扰光。这里，该干扰光可包括待测物体40与接收测量组件30之间存在的环境光以及待测物体40基于环境光反射或者透射的光。而带通滤光片20主要的功能就是滤除这些干扰光，并尽可能的将上述第四探测光完整的出射给上述接收测量组件30。上述接收测量组件30用于接收上述第三探测光，并进一步根据该第三探测光和第一探测光确定上述待测物体的待测特征值。
这里需要说明的是，在实际实现中，上述第四探测光可以是待测物体40基于该第一探测光反射的光(也就是说光学测量装置100是反射式器件)，也可以是待测物体40基于该第一探测光透射的光(也就是说，光学测量装置100透射式的器件)，二者的区别就在于接收测量组件30是在待测物体40反射光的方向还是透射光的方向，其对光学测量装置100中的各部件的连接关系和功能并没有任何影响。所以本申请实施例将以光学测量装置100是反射式器件为例对光学测量装置100的结构和功能进行描述，针对光学测量装置100是透射式器件的情况便不再赘述。
在上述实现中，在光学测量装置100的接收测量组件30与待测物体40之间设置了一个，滤光谱段包括光源发射组件10的光源工作谱段的带通滤光片20，这样就可以通过带通滤光片20将出射向接收测量组件30的干扰光给滤除掉，从而使得接收测量组件30仅会接收到由光源发射组件10发出的并由待测物体40反射或者透射的有效的光信号，从根源上消除了干扰信号。这种方式简单且有有效，可以显著的提升光学测量装置100的测量准确度和实用性。
在一些可行的实现方式中，请参见图2，图2是本申请实施例提供的带通滤光片的结构示意图。如图2所示，该带通滤光片20可包括基底21以及设置在该基底21上的滤光薄膜22。或者说，滤光薄膜22的一面与基底21相接触，其另一面与空气23相接触。
进一步的，请参见图3，图3是本申请实施例提供的滤光薄膜的膜系结构示意图。如图3所示，该滤光薄膜22的膜系结构可包括串置的至少两个法珀腔(如图3中所示的第一法珀腔221、第二法珀腔222以及其他可能的法珀腔)。这至少两个法珀腔中的每个法珀腔的结构相同。这至少两个法珀腔中的任意两个相邻的法珀腔(如图3中所述的第一法珀腔221和第二法珀腔222)之间通过一个连接层(如图3中的连接层223)相连接。连接层223与第一法珀腔221以及第二法珀腔222相接的一侧均为一个基本厚度低折射率层。这里需要说明的是，在一种可选实现中，如图3所示，连接层223可至少包括两个低折射率层(这两个低折射率层均为一个基本厚度。在这种情况下，连接层223中的一个低折射率层会与第一法珀腔221相接，另一个低折射率层会与第二法珀腔222相接。而这两个低折射率层之间可以存在一个或者多个相互交叠的低折射率层和/或高折射率层，也可以是这两个低折射率层直接相连接。而在另一种可选实现中，连接层223也可仅包括一个基本厚度的低折射率层，在这种情况下，这单个的低折射率层的一侧与第一法珀腔221相接，另一侧与第二法珀腔222相接。应理解，连接层223的结构可根据具体设计需求来决定，只要能够满足前文所述的连接层与任意两个相邻的法珀腔之间的连接方式即可。
由于每个法珀腔的结构都相同，下文将以第一法珀腔221为例，对上述多个串置的法珀腔的结构进行说明。如图3所示，第一法珀腔221的膜系结构可以表示为(xHyL)nkH(yLxH)n(也可以称为膜系公式)。其中，上述H表示一个基本厚度的高折射率层(就是采用高折射率材料的薄膜层)。这里需要说明的是，所谓的基本厚度就是四分之一中心波长(quarter-wave，这里假设为λ1)的光学厚度，该中心波长λ1就是滤光薄膜22设计的中心波长。也可以理解为，一个基本厚度就等于λ1/4。上述L就表示一个基本厚度的低折射率层(就是采用高低折射率材料的薄膜层)。x为高折射率层的光学厚度系数，y为低折射率层的光学厚度系数。这里，x和y的数值可调。xH表示x个基本厚度的高折射率层，yL表示y个基本厚度的低折射率层。kH表示k个基本厚度的低折射率材料层。这里，k为2的倍数。n为第一膜堆2211(即xHyL)和第二膜堆2212(即yLxH)的周期数(也可称为组数)。
所述第一法珀腔的膜系结构为(xHyL)nkH(yLxH)n，其中，H表示一个基本厚度的高折射率层，L表示一个基本厚度的低折射率层，x为高折射率层的光学厚度系数，y为低折射率层的光学厚度系数，xH表示x个基本厚度的高折射率层，yL表示y个基本厚度的低折射率层，kH表示k个基本厚度的高折射率材料层，n为第一膜堆xHyL和第二膜堆yLxH的周期数，k为2的倍数，所述基本厚度为四分之一中心波长的光学厚度。或者说，第一法珀腔221可包括第一膜堆2211、第二膜堆2212以及间隔层2213。其中，第一膜堆2211的初始结构为(xHyL)n，即n组xHyL的序列重复交替堆叠。间隔层2213也可称为space层，其结构为k个基本厚度的高折射率层。第二膜堆2212的初始结构为(yLxH)n，即n组yLxH的序列重复交替堆叠。
应理解，结合前文针对滤光薄膜22的膜系结构以及其包含的每个法珀腔的结构的描述，在滤光薄膜22的膜系结构仅包含两个串置的法珀腔且连接层为一个基本厚度的低折射率层的情况下，滤光薄膜22的膜系结构可以表示为Sub|(xHyL)nkH(yLxH)nL(xHyL)nkH(yLxH)n|Air。其中，Sub为前文所述的基底21，Air为空气23。
在上述实现中，采用串置法珀腔的方式来实现带通滤光片20，这样可以使得带通滤光片20的带通陡度增大且通带曲线的矩形度更明显，从而可以保证带通滤光片20的滤光谱段宽度和透过率以及带通滤光片20的截止率能够满足设计要求。并且，这种结构简单且易于实现，可以便于带通滤光片20的设计与生产。
下面将结合法珀腔的光学特性，对带通滤光片20的结构设计原理进行详细的说明。
通常情况下，单个带通滤光膜(这里假设为S1，其滤光谱段只有一个)的最基本的设计公式之一就是单腔设计，也就是仅使用一个法珀腔(这里假设为F-P1)来实现单带通滤光膜S1，假设其膜系结构为Sub|(HL)n 2H(LH)n|Air。这里，针对膜系公式中各参数的描述可一并参见前文，此处便不再赘述。请参见图4，图4是本申请实施例提供的单带通滤光膜的透射通带曲线图。如图4所示，该单带通滤光膜S1的滤光特性参数主要有中心波长λ2、峰值透射率(Tmax)以及通带半宽度2Δλ或者相对通带半宽度2Δλ/λ2等。
根据有效界面法可知，该单带通滤光膜S1的薄膜透过率(这里假设为T)应满足下述公式(1)：
T＝T0/(1+F1sin2θ) (1)
其中，T0为单带通滤光膜S1的中心波长透过率，F1是法珀腔F-P1的理论函数，θ为单带通滤光膜S1的入射光的入射角度。
进一步的，上述中心波长透过率T0应满足下述公式(2)：
法珀腔F-P1的理论函数F1应满足下述公式(3)：
入射角度θ应满足下述公式(4)：
其中，T1为法珀腔F-P1中的一个反射层(结合膜系公式来说，就是膜堆(HL)n与膜堆(LH)n中的一个膜堆，这里假设为膜堆(HL)n)的透射率，R1为其反射率。T2为法珀腔F-P1中的另一个反射层(结合前面的假设，就是膜堆(LH)n)的透射率，R2为其反射率。而即为膜堆(HL)n的反射相位，为膜堆(LH)n的反射相位。δ是法珀腔F-P1的间隔层(也可以称为连接层)的位相厚度，其满足公式其中，n1为法珀腔F-P1的间隔层的折射率，d为法珀腔F-P1的间隔层的物理厚度。
结合上述公式(1)至公式(4)可知，单带通滤光膜S1的通带半宽度2Δλ可以满足下述公式(5)：
而单带通滤光膜S1的相对半宽度2Δλ/λ2可以满足下述公式(6)：
其中，为法珀腔F-P1的两个反射层的平均反射率，其满足公式m1是法珀腔F-P1的干涉级次。
结合上述公式(5)或者公式(6)可知，法珀腔F-P1中的两个反射层的反射率和干涉级次决定了单带通滤光膜S1的通带半宽度2Δλ。两个反射层的反射率越高，间隔层越厚(即干涉级次m越大)，则单带通滤光膜S1的带通陡度越大。而提高干涉级次m，可压缩单带通滤光膜S1的通带带宽，并导致其透射率曲线的主峰的长波侧会产生次级峰。所以，在基于单带通滤光膜S1优化得到滤光薄膜22时，在尽可能提升多个带通的透过率的前提下还需要保证滤光薄膜22的通带半宽度与截止率。
由现有的研究可以知道，用多层介质反射膜来代替法珀腔中的金属反射层可以减少法珀腔的光吸收，从而提升滤光膜的性能。现假设由带通滤光膜S2，其基于多层介质发射膜的法珀腔(也可称为全介质法珀腔)F-P2实现，则其通带半宽度(为方便区别，这里假设为2Δλ3)的计算如下所述。这里，假设法珀腔F-P2的两个反射层没有吸收以及散射损失(即反射率足够高)，并且这两个反射膜是完全对称的，则这两个反射层的反射率、透射率以及光学导纳是相同的，这里分别假设为R12、T12以及Y12。
法珀腔F-P2的理论函数F2应满足下述公式(7)：
带通滤光膜S2的通带半宽度2Δλ3应满足下述公式(8)：
其中，λ4为带通滤光膜S2的中心波长，m2为法珀腔F-P2的干涉级次。
若不算法珀腔F-P2的连接层，假设法珀腔F-P2中的每个反射层中的高折射率层的层数为h，则对于采用高折射率材料的法珀腔F-P2的连接层来说，光学导纳Y12满足下述公式(9)：
其中，nL为法珀腔F-P2的低折射率层的折射率，nH为法珀腔F-P2的高折射率层的折射率，ng为法珀腔F-P2的基底的折射率。
对于法珀腔F-P2的连接层来说，反射率R12满足下述公式(10)：
R12＝(nH-Y12)2/(nH+Y12)2＝(1-Y12/nH)2/(1+Y12/nH)2 (10)
而当法珀腔F-P2中的每个反射层所包含的高折射率层的层数足够多时，上述透射率T12可满足下述公式(11)：
将公式(11)带入到上述公式(8)可知，在法珀腔F-P2的连接层采用高折射率材料的情况下，法珀腔F-P2的通带半宽度2Δλ3满足下述公式(12)：
在法珀腔F-P2的连接层采用低折射率材料的情况下，法珀腔F-P2的通带半宽度2Δλ3满足下述公式(13)：
结合前文的推论可知，为了近似的实现多通带的透射，在初始设计时，可以将带通滤光片设计为采用单个法珀腔的结构，其膜系结构可以为Sub|(xHyL)n2H(yLxH)n)|Air。而通过调节x、y的比值以及周期数n，就可以调节透射带的位置，从而使得带通滤光片具有多个透射峰的基本形状。
进一步的，由于上述多带通滤光片仅包括一个法珀腔，其膜层数量少，结构简单，并不能真正的实现多带通。而结合现有研究可知，理论上，增加串置法珀腔的个数，会使得带通滤光片的通带曲线矩形度更明显，所以可以在单个法珀腔的结构的基础上通过串置多个法珀腔(也即引入多半波模型)，来提升通带曲线矩形度，增大带通陡度，加深截止度，进而就可以优化得到能够真正的实现多带通的带通滤光片。所以，本申请提供的滤光薄膜22即时由多个法珀腔串置而成，其是可以优化实现多带通性能的。
在一些可行的实现方式中，x大于或者等于1且小于或者等于2，y大于或者等于0.1且小于或者等于1，n大于或者等于1且小于或者等于10。
在一些可行的实现方式中，带通滤光片20的中心波长可以等于或者大于880nm且小于或者等于920nm。
在一些可行的实现方式中，带通滤光片20中的高折射率层H的材料可包括五氧化二钽Ta2O5、五氧化三钛Ti3O5、二氧化钛TaO2或者四氮化三硅Si3N4等。
在一些可行的实现方式中，带通滤光片20中的低折射率层的材料可包括二氧化硅TiO2或者三氧化二铝Al2O3等。
在一些可行的实现方式中，基底21的材料可以包括二氧化硅SiO2、硅Si或者透明高分子塑料(如聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰胺PA等)等。
这里应理解，前文针对带通滤光片20中高折射率层H、低折射率层L以及基底21的材料的描述为示例性的，而非穷举。在实际实现时，带通滤光片20中高折射率层H、低折射率层L以及基底21也可以采用其他类型的材料，只要能够满足带通滤光片20的结构即性能需求即可，本申请对此不作具体限制。
需要说明的是，在实际实现中，若设计得到滤光薄膜22的膜系结构为Sub|(xHyL)n2H(yLxH)nL(xHyL)n2H(yLxH)n|Air，后续就可以根据带通滤光片20的性能要求来设定x、y以及n的具体取值，从而得到可以应用于软件优化的基础膜系。在得到基础膜系之后，即可通过专业的光学薄膜设计软件(如essential macleod、optilayer等)来进行优化，从而得到滤光薄膜22的具体结构参数。这些具体结构参数可包括滤光薄膜22的低折射率层、高折射率层的层数以及每个低折射率层和高折射率层的物理厚度。最后，基于软件得到滤光薄膜22的具体结构参数即可在基底21上生出滤光薄膜22，从而得到带通滤光片20。
示例性的，带通滤光片20的中心波长(也即滤光薄膜22的中心波长λ1)可以设计为900nm。将x取值为1.5，将y取值为0.7，将n取值为3，则可得到一个基础膜系(为方便区别，下文将以目标基础膜系代替描述)Sub|(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3L(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3|Air。后续即可基于目标基础膜系Sub|(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3L(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3|Air优化得到带通滤光片20。
在一些可行的实现方式中，带通滤光片20具体可以为三带通滤光片，并且带通滤光片20的滤光谱段具体可包括515nm-545nm(假设为第一滤光谱段)、645nm-675nm(假设为第二滤光谱段)以及925nm-955nm(假设为第三滤光谱段)。应理解，在这种情况下，光源工作组件10的光源工作谱段也可以有三个，具体可包括第一光源工作谱段、第二光源工作谱段以及第三光源工作谱段。其中，第一滤光谱段应包括第一光源工作谱段，第二滤光谱段应包括第二光源工作谱段，第三滤光谱段应包括第三光源工作谱段。
例如，在基于目标基础膜系Sub|(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3L(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3|Air进行优化时，可设定基底21的材料为二氧化硅SiO2，高折射率层H的材料为五氧化二钽Ta2O5，低折射率层H的材料为SiO2。经软件优化后可确定滤光薄膜22的低折射率层、高折射率层的层数以及每个低折射率层和高折射率层的物理厚度。例如，滤光薄膜22的低折射率层和高折射率层总共有84层，详情请参见表1所示：
表1滤光薄膜22的一种膜层结构
进一步的，请一并参见图5，图5是本申请实施例提供的滤光薄膜一透过率曲线图。该透过率曲线图是以SiO2为基底21，基于目标基础膜系Sub|(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3L(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3|Air并通过软件优化得到。其中，曲线1对应的入射角度为30度，曲线2对应的入射角度为0度。如图5所示，优化得到的带通滤光片20即具备三带通的性能。
在一些可行的实现方式中，上述带通滤光片20也可以为四带通滤光片，并且带通滤光片20的滤光谱段具体可包括515nm-545nm(假设为第一滤光谱段)、645nm-675nm(假设为第二滤光谱段)720nm-750nm(假设为第四滤光谱段)以及925nm-955nm(假设为第三滤光谱段)。应理解，在这种情况下，光源工作组件10的光源工作谱段也可以有四个，具体可包括第一光源工作谱段、第二光源工作谱段、第三光源工作谱段以及第四光源工作谱段。其中，第一滤光谱段应包括第一光源工作谱段，第二滤光谱段应包括第二光源工作谱段，第三滤光谱段应包括第三光源工作谱段，第四滤光谱段应包括第四光源工作谱段。
进一步的，请一并参见图6，图6是本申请实施例提供的滤光薄膜又一透过率曲线图。该透过率曲线图也是以SiO2为基底21，基于目标基础膜系Sub|(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3L(1.5H0.7L)3 2H(0.7L1.5H)3|Air并通过软件优化得到。其中，曲线4对应的入射角度为20度，曲线5对应的入射角度为0度。如图5所示，优化后的带通滤光片20即具备四带通的性能。
经过多次试验可知，本申请提供的带通滤光片20其滤光谱段的覆盖范围广，可覆盖可见光到近红外波段，即500nm到1000nm。具备大角度特性。在三带通的情况下，其可以在0度到30度入射角范围内保证515nm-545nm、645nm-675nm、925nm-955nm这三个波段的平均透过率大于92％。在四带通的情况下，其可以在0度到20度入射角范围内保证515nm-545nm、645nm-675nm、720nm-750nm、925nm-955nm这四个波段的平均透过率>90％。此外，该带通滤光片20的滤光谱段宽，每个通带内透过率大于90％的部分要超过30nm。该带通滤光片20的透过率高。以SiO2为基底21的三带通滤光片，在入射角为0度的情况下，在第一滤光谱段515nm-545nm的平均透过率大于92％，在第二滤光谱段645nm-675nm的平均透过率大于92％，在第三滤光谱段925nm-955nm的平均透过率大于93％。在入射角度为30度的情况下，在第一滤光谱段515nm-545nm的平均透过率大于91％，在第二滤光谱段645nm-675nm的平均透过率大于91％，在第三滤光谱段925nm-955nm的平均透过率大于89％。该带通滤光片20的截止率低，在各抑制波段(即非滤光谱段)的平均透过率要小于2％。因此，采用本申请提供的带通滤光片20，可以有效地滤除干扰光，从而提升光学测量装置100的测量准确度。
在一些可行的实现方式中，请参见图7，图7是本申请实施例提供的光学测量装置又一结构示意图。如图7所示，上述接收测量组件30具体可包括光电探测器31以及处理器32。其中，处理器32与光电探测器31相连接，光电探测器31设置在所述接收测量组件30朝向所述带通滤光片20的一侧。
在实际工作时，在光源发射组件10出射第一探测光之后，光电探测器31用于接收上上述第三探测光，根据该第三探测光确定出一个电信号(为了方便区别，后文将以第一电信号代替描述)，并将该第一电信号传输给处理器32。处理器32在接收到上述第一电信号之后，可以进一步获取第二电信号。这里，该第二电信号主要用于光源发射组件10生成上述第一探测光，或者说，光源发射组件10就是在第二电信号的驱动下生成了上述第一探测光。处理器32还用于根据上述第一电信号和第二电信号确定出待测物体40的待测特征值。
可选的，上述处理器32还可以与光源发射组件10相连接。在实际工作时，处理器32还可用于生成上述第二电信号，并将上述第二电信号发送给所述光源发射组件10。也就是说，处理器32也可以作为光源发射组件10的驱动器或者控制器，来控制光源发射组件10的运行。
可选的，在一些实际的应用场景中，上述光学测量装置100具体可以为光电容积描记PPG传感器，待测物体40可以为人体组织(如手腕、脚踝、胸脯等)，待测特征值为人体生理参数(如人体脉搏波、血氧饱和度、心率等)，而上述第一电信号可以指示第三探测光的光功率、波长等参数，上述第二电信号可以指示第一探测光的光功率、波长等参数。例如，上述光学测量装置100可以为用于测量人体脉搏波的PPG传感器，待测物体40可以为人体的手腕，待测特征值即为人体的脉搏波。实际工作时，光源发射组件10可以在第二电信号的驱动下发射上述第一探测光。这里，该第二电信号可用于指示第一探测光的光功率。然后，接收测量组件30中的光电探测器31即可基于其接收到的第三探测光确定出用于指示该第三探测光的光功率的第一电信号。之后，接收测量组件30中的处理器32即可根据第一电信号和第二电信号获取到上述第一探测光和第三探测光的光功率，并进一步根据第一探测光和第三探测光的光功率来确定出人体的脉搏波。
需要补充说明的是，本申请所涉及的光源发射组件10具体可以为各种形态的波长固定或者可调的发光器件，如发光二极管(light emitting diode，LED)、近红外光源等。本申请所涉及的光电探测器31可以为各种形态的可用于实现光电转换功能的器件，如光敏二极管(photodiode，PD)、光敏三极管、光敏电阻等。本申请所涉及的处理器32具体可以为任意形态的具备数据处理功能的器件，如CPU，通用处理器，DSP，ASIC，FPGA或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。本申请对上述各器件或者功能模块的形态不作具体限制。
这里还需要补充说明的是，前文针对光学测量装置100的结构(如图1或者图7)都是以带通滤光片20仅设置在接收测量组件30余待测物体40之间的情况为例进行说明的，而在一种可选的实现方式中，请参见图8，图8是本申请实施例提供的光学测量装置又一结构示意图。如图8所示，上述带通滤光片20不仅可以存在于接收测量组件30和待测物体40之间，还可同时存在于光源发射组件10与待测物体40之间。也就是说，带通滤光片20足够大，从而使得光源发射组件10出射的第一探测光以及出射向接收测量组件30的第二探测光都会经过该带通滤光片20。实际工作时，光源发射组件10向待测物体40出射第一探测光后，带通滤光片20会先接收到该第一探测光，并向待测物体40出射第五探测光。应理解，由于带通滤光片20的滤光谱段包括光源发射组件10的光源工作谱段，所以上述第五探测光和第一探测光基本相同。而待测物体40会在第五探测光的作用下发生反射或者透射。然后，带通滤光片20会基于第二探测光向接收测量组件30出射第三探测光。这里，该第二探测光会包括待测物体40基于第五探测光反射或者透射的光。然后，接收测量组件30即可根据第一探测光和第三探测光进一步确定得到待测物体40的待测特征值。采用这样的结构，可以在有效消除干扰光的同时避免因仅在接收测量组件30的入射光侧设置带通滤光片20所到导致的装配困难的问题，便于光学测量装置100的结构设计与生产。
实施例二
请参见图9，图9是本申请实施例提供的光学测量方法的流程示意图。该光学测量方法适用于前文实施例一所述的光学测量装置100。在本实施例中，光学测量装置100的具体结构和功能可一并参见前文实施例一中相应的描述，本实施例对此便不再赘述。如图9所示，该光学测量方法具体可以下步骤：
S91，通过光源发射组件向待测物体发射第一探测光。
在一些可行的实现方式中，在光学测量装置100正常启动后，其可先通过光源发射组件10向待测物体40发射第一探测光。具体的，光源发射组件10可以在接收到第二电信号之后，基于第二电信号确定其所指示的光功率以及波长，进而向待测物体出射相应光功率及波长的第一探测光。具体过程可参见前文描述的光源发射组件10向待测物体40发射第一探测光的过程，此处便不再赘述。
S92，通过带通滤光片基于第二探测光向接收测量组件出射第三探测光。
在一些可行的实现方式中，在通过光源发射组件10向待测物体40出射第一探测光之后，光学测量装置100可先通过带通滤光片20对其接收到的第二探测光进行滤光并向接收测量组件30出射第三探测光。这里，上述第二探测光包含了待测物体40基于第一探测光发射或者折射得到第四探测光即干扰光，而带通滤光片20主要就是用于滤除干扰光，并尽可能完整的将该第四探测光传递给接收测量组件30。这里，光学测量装置100通过带通滤光片20来基于第二探测光向接收测量组件30出射第三探测光的具体过程可一并参见前文针对带通滤光片20的功能的描述，此处便不再赘述。
S93，通过接收测量组件来根据第一探测光和第三探测光确定待测物体的待测特征值。
在一些可行的实现方式中，光学测量装置100可通过接收测量组件30来根据第一探测光和第三探测光确定待测物体40的待测特征值。
具体的，上述接收测量组件30可包括光电探测器31和处理器32。光学测量装置100可先通过所述光电探测器31来根据所述第三探测光确定第一电信号，并将所述第一电信号传输给所述处理器32。然后，光学测量装置100可通过所述处理器32来根据第一电信号和第二电信号确定出所述待测特征值。其中，该第二电信号主要用于光源发射组件10生成所述第一探测光。具体过程可参见前文实施例一针对接收测量组件30的功能的描述，此处便不再赘述。
在本申请提供的光学测量方法中，通过设置在接收测量组件30与待测物体40之间的滤带通滤光片20将出射向接收测量组件30的干扰光给滤除掉，从而使得接收测量组件30仅会接收到有效的光信号，从根源上消除了干扰信号。所以，本申请提供的光学测量方法的测量准确度高，实用性强。
本申请还提供了一种带通滤光片。其结构可一并参见图2。如图2所示，该带通滤光片20主要包括基底21以及设置在基底21上的滤光薄膜22。这里，针对带通滤光片20的结构及功能的说明请一并参见前文实施例一中针对带通滤光片20的结构及功能的说明，此处便不再赘述。
本申请提供的带通滤光片20可具备三带通或者四带通的性能，并且其滤光谱段的覆盖范围广，具备大角度特性、通带的平均透过率较大、截止率低，在各抑制波段(即非滤光谱段)的平均透过率很小。该带通滤光片20可以有效的滤除滤光谱段以外的光，实用性较强。
本申请还提供了一种电子设备。请参见图10，图10是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图10所示，该电子设备1000可包括前文所述的光学测量装置100、电源200以及控制器300。其中，电源200、光学测量装置100以及控制器300相互耦合。实际工作时，电源200用于为光学测量装置100以及控制器300供电。而控制器300用于控制光学测量装置100了对待测物体40进行相应的检测，以获取相应的待测特征值。
可选的，如图10所示，该电子设备1000还可包括固定组件400。上述固定组件400主要用于电子设备1000与待测物体40之间的固定。例如，固定组件400具体可以为表带、腰带等。保证电子设备1000与待测物体40相互固定，可以提升光学测量装置100的测量准确度。
可选的，在实际应用中，上述电子设备1000具体可以为智能手表(图10即是以智能手表的形态示出的)、便携式心率计、便携式血压计等可穿戴设备，上述光学测量装置100为这些可穿戴设备中包含的PPG传感器，上述待测物体40为人体组件，上述待测特征值为脉搏波、心率、血氧饱和度、血压等人体生理参数。
这里需要说明的是，图10仅示出了电子设备1000所包含的部分功能器件，在实际实现中，电子设备1000还可包括显示屏、麦克风等其他器件，本申请对电子设备1000的结构不作限定。
这里还需要说明的是，上述控制器300与处理器32可以为同一部件，或者，处理器32也可以包含在控制器300的内部，本申请对此不作具体限制。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置或者方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本申请所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种光学测量装置，其特征在于，所述光学测量装置包括：光源发射组件、带通滤光片和接收测量组件，所述带通滤光片设置在待测物体与所述接收测量组件之间，所述带通滤光片的滤光谱段包括所述光源发射组件的光源工作谱段；
所述光源发射组件用于向所述待测物体发射第一探测光；
所述带通滤光片用于基于第二探测光向所述接收测量组件出射第三探测光，其中，所述第二探测光包括所述待测物体基于所述第一探测光反射或者透射的光；
所述接收测量组件用于根据所述第一探测光和所述第三探测光确定所述待测物体的待测特征值。
2.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述带通滤光片包括基底以及设置在所述基底上的滤光薄膜，所述滤光薄膜的膜系结构包括串置的至少两个法珀腔，所述至少两个法珀腔中的每个法珀腔的结构相同，所述至少两个法珀腔中的任意两个相邻的第一法珀腔和第二法珀腔之间通过连接层相接，所述连接层与所述第一法珀腔以及所述第二法珀腔相接的一侧均为一个基本厚度的低折射率层；
所述第一法珀腔的膜系结构为(xHyL)nkH(yLxH)n，H表示一个基本厚度的高折射率层，L表示一个基本厚度的低折射率层，x为高折射率层的光学厚度系数，y为低折射率层的光学厚度系数，xH表示x个基本厚度的高折射率层，yL表示y个基本厚度的低折射率层，kH表示k个基本厚度的高折射率材料层，n为第一膜堆xHyL和第二膜堆yLxH的周期数，k为2的倍数；
所述基本厚度为四分之一中心波长的光学厚度。
3.根据权利要求2所述的光学测量装置，其特征在于，x大于或者等于1且小于或者等于2，y大于或者等于0.1且小于或者等于1，n大于或者等于1且小于或者等于10。
4.根据权利要求2或3所述的光学测量装置，其特征在于，所述高折射率层的材料包括五氧化二钽Ta2O5、五氧化三钛Ti3O5、二氧化钛TaO2或者四氮化三硅Si3N4。
5.根据权利要求2-4任一项所述的光学测量装置，其特征在于，所述低折射率层的材料包括二氧化硅TiO2或者三氧化二铝Al2O3。
6.根据权利要求2-5任一项所述的光学测量装置，其特征在于，所述基底的材料包括二氧化硅SiO2、硅Si或者透明高分子塑料。
7.根据权利要求2-6任一项所述的光学测量装置，其特征在于，所述带通滤光片的中心波长大于或者等于880nm且小于或者等于920nm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的光学测量装置，其特征在于，所述接收测量组件包括光电探测器件和处理器；
所述光电探测器件用于根据所述第三探测光确定第一电信号，并将所述第一电信号传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述第一电信号和第二电信号确定出所述待测特征值，其中，所述第二电信号用于所述光源发射组件生成所述第一探测光。
9.根据权利要求1-8任一项所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学测量装置为光电容积描记PPG传感器，所述待测物体为人体组织，所述待测特征值为人体生理参数。
10.一种带通滤光片，其特征在于，所述带通滤光片包括基底以及设置在所述基底上的滤光薄膜，所述滤光薄膜的膜系结构包括串置的至少两个法珀腔，所述至少两个法珀腔中的每个法珀腔的结构相同，所述至少两个法珀腔中的任意两个相邻的第一法珀腔和第二法珀腔之间通过连接层相接，所述连接层与所述第一法珀腔以及所述第二法珀腔相接的一侧均为一个基本厚度的低折射率层；
所述第一法珀腔的膜系结构为(xHyL)nkH(yLxH)n，H表示一个基本厚度的高折射率层，L表示一个基本厚度的低折射率层，x为高折射率层的光学厚度系数，y为低折射率层的光学厚度系数，xH表示x个基本厚度的高折射率层，yL表示y个基本厚度的低折射率层，kH表示k个基本厚度的高折射率材料层，n为第一膜堆xHyL和第二膜堆yLxH的周期数，k为2的倍数；
所述基本厚度为四分之一中心波长的光学厚度。
11.根据权利要求10所述的带通滤光片，其特征在于，x大于或者等于1且小于或者等于2，y大于或者等于0.1且小于或者等于1，n大于或者等于1且小于或者等于10。
12.根据权利要求10或11所述的带通滤光片，其特征在于，所述高折射率层的材料包括五氧化二钽Ta2O5、五氧化三钛Ti3O5、二氧化钛TaO2或者四氮化三硅Si3N4。
13.根据权利要求10-12任一项所述的带通滤光片，其特征在于，所述低折射率层的材料包括二氧化硅TiO2或者三氧化二铝Al2O3。
14.根据权利要求10-13任一项所述的带通滤光片，其特征在于，所述基底的材料包括二氧化硅SiO2、硅Si或者透明高分子塑料。
15.根据权利要求10-14任一项所述的带通滤光片，其特征在于，所述带通滤光片的中心波长大于或者等于880nm且小于或者等于920nm。
16.一种光学测量方法，其特征在于，所述方法适用于光学测量装置，所述光学测量装置包括光源发射组件、带通滤光片和接收测量组件，所述带通滤光片设置在待测物体与所述接收测量组件之间，所述带通滤光片的滤光谱段包括所述光源发射组件的光源工作谱段；
所述方法包括：
通过所述光源发射组件向所述待测物体发射第一探测光；
通过所述带通滤光片基于第二探测光向所述接收测量组件出射第三探测光，其中，所述第二探测光包括所述待测物体基于所述第一探测光反射或者透射的光；
通过所述接收测量组件来根据所述第一探测光和所述第三探测光确定所述待测物体的待测特征值。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述接收测量组件包括光电探测器和处理器；
所述通过所述接收测量组件来根据所述第一探测光和所述第三探测光确定所述待测物体的待测特征值，包括：
通过所述光电探测器来根据所述第三探测光确定第一电信号，并将所述第一电信号传输给所述处理器；
通过所述处理器来根据所述第一电信号和第二电信号确定出所述待测特征值，其中，所述第二电信号用于所述光源发射组件生成所述第一探测光。
18.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-9任一项所述的光学测量装置以及电源和控制器，所述光学测量装置、所述电源以及所述控制器相互耦合；
所述电源用于为所述光学测量装置和所述控制器供电；
所述控制器用于控制所述光学测量装置对待测物体进行测量，以获取所述待测物体的待测特征值。
CN202210622250.3A 2022-06-02 2022-06-02 光学测量装置、带通滤光片、光学测量方法及电子设备 Pending CN117214099A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210622250.3A CN117214099A (zh) 2022-06-02 2022-06-02 光学测量装置、带通滤光片、光学测量方法及电子设备
PCT/CN2023/096493 WO2023231913A1 (zh) 2022-06-02 2023-05-26 光学测量装置、带通滤光片、光学测量方法及电子设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210622250.3A CN117214099A (zh) 2022-06-02 2022-06-02 光学测量装置、带通滤光片、光学测量方法及电子设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117214099A true CN117214099A (zh) 2023-12-12

Family

ID=89026892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210622250.3A Pending CN117214099A (zh) 2022-06-02 2022-06-02 光学测量装置、带通滤光片、光学测量方法及电子设备

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN117214099A (zh)
WO (1) WO2023231913A1 (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5337191A (en) * 1993-04-13 1994-08-09 Photran Corporation Broad band pass filter including metal layers and dielectric layers of alternating refractive index
CN103895915B (zh) * 2014-03-11 2016-04-06 苏州江奥光电科技有限公司 一种液体包装检漏方法和装置
CN104123539B (zh) * 2014-07-10 2017-10-17 中南大学 一种提高指纹识别装置识别准确率的方法和装置
CN109932058A (zh) * 2019-03-28 2019-06-25 浙江大学 一种基于阵列滤光片的微型光谱仪
CN110763648A (zh) * 2019-12-05 2020-02-07 南京先进激光技术研究院 一种用于快速检测果蔬中硝酸盐含量的便携式装置
WO2022036511A1 (zh) * 2020-08-17 2022-02-24 深圳市汇顶科技股份有限公司 红外带通滤光器和传感器系统
CN112226729B (zh) * 2020-09-29 2022-09-09 苏州众为光电有限公司 一种带通滤光片的制备方法
CN213843576U (zh) * 2020-09-29 2021-07-30 苏州众为光电有限公司 一种带通滤光片

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023231913A1 (zh) 2023-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018132760A (ja) 偏光フィルタ
CN104000600B (zh) 经皮生物光学检测装置及经皮黄疸检测仪
JP2013181912A (ja) 成分分析装置
JP7257146B2 (ja) 空間的に変異する微細複製層を有する光学フィルタ
CN108955877A (zh) 驱动方法以及分光测定方法
JP7134850B2 (ja) 多重スペクトルセンサの応答バランス取り
CN102645740B (zh) 波长可变干涉滤波器、光模块及光分析装置
EP1418409B1 (en) Spectrometer using a spectral separating method
CN115698781A (zh) 低角度偏移滤波器
US20160363760A1 (en) Optical module and electronic device
CN113029217B (zh) 基于法布里波罗标准具的光纤声传感系统及光学麦克风
CN117214099A (zh) 光学测量装置、带通滤光片、光学测量方法及电子设备
TWI603067B (zh) 光學檢測裝置及方法
CN220212894U (zh) 一种用于眼压测量的光学显微系统
JP7145086B2 (ja) 光学フィルタ用の入射角制限
US12029537B2 (en) Polarized photoplethysmography (PPG) biosensors, arrays and systems
US20070058881A1 (en) Image capture using a fiducial reference pattern
CN111521206B (zh) 光纤光栅边缘叠加滤波的波长解调方法
US20220225006A1 (en) Electronic Devices With Skin Sensors
CN115211851A (zh) 测量设备、方法及存储介质
KR102138100B1 (ko) 물체 이미지와 상태 정보의 합성 이미지를 표시하는 전자기기 및 방법
CN210631212U (zh) 一种心率模组以及采集心率的电子设备
CN215874639U (zh) 生物特征信息的检测装置和电子设备
CN113396316B (zh) 可调法玻腔自校准方法和具有自校准功能的光谱采集装置
CN110109128A (zh) 一种红外发射和探测集成芯片

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination