DE102016109710A1 - Sensor device and method for operating a sensor device - Google Patents

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Abstract

Eine Sensorvorrichtung umfasst einen ersten Lichtemitter zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich, einen zweiten Lichtemitter zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich und einen Lichtdetektor mit einer Detektorfläche. An der Detektorfläche ist ein Filter angeordnet, der dazu ausgebildet ist, Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich herauszufiltern. Der Filter deckt die Detektorfläche aber nicht vollständig ab.A sensor device comprises a first light emitter for emitting light having a wavelength from a first spectral range, a second light emitter for emitting light having a wavelength from a second spectral range, and a light detector having a detector surface. On the detector surface, a filter is arranged, which is adapted to filter out light having a wavelength from the second spectral range. The filter does not completely cover the detector surface.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung sowie in Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung.The present invention relates to a sensor device and to methods for operating a sensor device.

Sensorvorrichtungen zur Erfassung gesundheits- und fitnessrelevanter Daten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Sensorvorrichtungen können beispielsweise in Armbanduhren integriert werden. Bei derartigen Sensorvorrichtungen ist es bekannt, eine Herzfrequenz (Pulsfrequenz) optisch nach dem Verfahren der reflektiven Photoplethysmografie zu messen.Sensor devices for recording health and fitness-relevant data are known from the prior art. Such sensor devices can be integrated, for example, in wristwatches. In such sensor devices, it is known to measure a heart rate (pulse rate) optically by the method of reflective photoplethysmography.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sensorvorrichtung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung anzugeben. Diese Aufgaben werden durch eine Sensorvorrichtung und durch ein Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.An object of the present invention is to provide a sensor device. Another object of the present invention is to provide a method of operating a sensor device. These objects are achieved by a sensor device and by a method for operating a sensor device having the features of the independent claims. In the dependent claims various developments are given.

Eine Sensorvorrichtung umfasst einen ersten Lichtemitter zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich, einen zweiten Lichtemitter zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich und einen Lichtdetektor mit einer Detektorfläche. Dabei ist an der Detektorfläche ein Filter angeordnet, der dazu ausgebildet ist, Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich herauszufiltern. Der Filter deckt die Detektorfläche dabei nicht vollständig ab.A sensor device comprises a first light emitter for emitting light having a wavelength from a first spectral range, a second light emitter for emitting light having a wavelength from a second spectral range, and a light detector having a detector surface. In this case, a filter is arranged on the detector surface, which is designed to filter out light having a wavelength from the second spectral range. The filter does not completely cover the detector surface.

Bei dieser Sensorvorrichtung kann das von dem ersten Lichtemitter emittierte Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich als Nutzlicht zur Messung einer gesundheits- oder fitnessrelevanten Größe eines Anwenders der Sensorvorrichtung dienen. Dieses durch den ersten Lichtemitter emittierte Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich kann mittels des Lichtdetektors erfasst werden. Der an der Detektorfläche des Lichtdetektors angeordnete Filter kann dabei störendes Licht anderer Wellenlängenbereiche, insbesondere Störlicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich, herausfiltern, um dadurch die Signalqualität des mittels des Lichtdetektors erfassten Messsignals zu erhöhen.In this sensor device, the light emitted by the first light emitter having a wavelength from the first spectral range can serve as useful light for measuring a health or fitness-relevant variable of a user of the sensor device. This useful light having a wavelength from the first spectral range emitted by the first light emitter can be detected by means of the light detector. The filter arranged on the detector surface of the light detector can filter out interfering light of other wavelength ranges, in particular interference light with a wavelength from the second spectral range, thereby increasing the signal quality of the measurement signal detected by the light detector.

Das durch den zweiten Lichtemitter dieser Sensorvorrichtung emittierbare Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich kann als Kontrolllicht zur Durchführung einer zusätzlichen Mess- oder Kontrollfunktion der Sensorvorrichtung dienen. Beispielsweise kann anhand einer Reflexion des durch den zweiten Lichtemitter emittierten Kontrolllichts festgestellt werden, dass die Sensorvorrichtung an der Haut des Anwenders der Sensorvorrichtung anliegt und somit mit einer Messung der gesundheits- oder fitnessrelevanten Daten begonnen werden kann.The light which can be emitted by the second light emitter of this sensor device and has a wavelength from the second spectral range can serve as control light for carrying out an additional measuring or control function of the sensor device. For example, it can be ascertained based on a reflection of the control light emitted by the second light emitter that the sensor device bears against the skin of the user of the sensor device and thus can be started with a measurement of the health or fitness-relevant data.

Ein besonderer Vorteil der Sensorvorrichtung besteht darin, dass auch das durch den zweiten Lichtemitter emittierte Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich mittels des Lichtdetektors erfasst werden kann. Dies wird dadurch ermöglicht, dass der an der Detektorfläche angeordnete Filter die Detektorfläche des Lichtdetektors nicht vollständig abdeckt. Dadurch wird vorteilhafterweise einerseits eine ausreichende Abschirmung von die Detektion des Nutzlichts störendem Störlicht erreicht, andererseits aber eine Detektion des Kontrolllichts ermöglicht. Hierdurch kommt die Sensorvorrichtung vorteilhafterweise mit nur einem Lichtdetektor aus. Dadurch kann die Sensorvorrichtung vorteilhafterweise besonders kompakt und kostengünstig ausgebildet sein.A particular advantage of the sensor device is that even the control light emitted by the second light emitter can be detected with a wavelength from the second spectral range by means of the light detector. This is made possible by the fact that the filter arranged on the detector surface does not completely cover the detector surface of the light detector. As a result, on the one hand, sufficient shielding of disturbing light interfering with the detection of the useful light is achieved, on the other hand, however, a detection of the control light is made possible. As a result, the sensor device advantageously comes out with only one light detector. As a result, the sensor device can advantageously be made particularly compact and inexpensive.

In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist ein Mittenbereich der Detektorfläche nicht durch den Filter abgedeckt. Vorteilhafterweise wird dadurch erreicht, dass Randbereiche der Detektorfläche durch den Filter abgedeckt sind. Da eine Detektion des Nutzlichts störendes Störlicht im Wesentlichen aus seitlicher Richtung auf den Lichtdetektor und dadurch auf Randbereiche der Detektorfläche trifft, wird durch die Abdeckung der Randbereiche der Detektorfläche durch den Filter eine wirksame Unterdrückung des Störlichts erreicht. Von dem zweiten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich kann dagegen vorteilhafterweise im nicht durch den Filter abgedeckten Mittenbereich der Detektorfläche detektiert werden.In an embodiment of the sensor device, a center region of the detector surface is not covered by the filter. Advantageously, it is achieved that edge regions of the detector surface are covered by the filter. Since a detection of the useful light disturbing stray light essentially strikes the light detector from the lateral direction and thereby on edge regions of the detector surface, an effective suppression of the stray light is achieved by covering the edge regions of the detector surface by the filter. By contrast, control light having a wavelength from the second spectral range emitted by the second light emitter of the sensor device can advantageously be detected in the center region of the detector surface which is not covered by the filter.

In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung deckt der Filter zwischen 60% und 95% der Detektorfläche ab, insbesondere zwischen 80% und 90%. Dies bedeutet, dass der nicht durch den Filter abdeckte Teil der Detektorfläche einen Anteil von 5% bis 40%, insbesondere von 10% bis 20%, der Detektorfläche ausmachen kann. Es hat sich gezeigt, dass eine Abdeckung eines derartigen Flächenanteils der Detektorfläche mittels des Filters einen guten Kompromiss zwischen einer wirksamen Filterung von Störlicht und der Ermöglichung einer Detektion von Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich darstellt.In one embodiment of the sensor device, the filter covers between 60% and 95% of the detector surface, in particular between 80% and 90%. This means that the part of the detector surface not covered by the filter can make up a proportion of 5% to 40%, in particular 10% to 20%, of the detector surface. It has been found that coverage of such area fraction of the detector surface by means of the filter represents a good compromise between effective filtering of stray light and enabling detection of control light having a wavelength from the second spectral range.

In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der Filter als Interferenzfilter ausgebildet, insbesondere als Bragg-Spiegel. Vorteilhafterweise kann der Filter dadurch eine hohe Wellenlängenselektivität und eine hohe Filterleistung aufweisen. Außerdem lässt sich der Filter dadurch vorteilhafterweise auf einfache, kostengünstige und reproduzierbare Weise durch etablierte Standardprozesse herstellen.In one embodiment of the sensor device, the filter is designed as an interference filter, in particular as a Bragg mirror. Advantageously, the filter can thereby have a high wavelength selectivity and a high filter performance. In addition, the filter can thereby advantageously be produced in a simple, cost-effective and reproducible manner by established standard processes.

In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der zweite Spektralbereich der infrarote Spektralbereich. Vorteilhafterweise ist durch den zweiten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich dadurch nicht sichtbar und für einen Anwender der Sensorvorrichtung nicht störend.In one embodiment of the sensor device, the second spectral range is the infrared spectral range. Advantageously, control light emitted by the second light emitter of the sensor device with a wavelength from the second spectral range is thus not visible and not disturbing for a user of the sensor device.

In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der erste Spektralbereich der Wellenlängenbereich von 520 nm bis 570 nm. Von dem ersten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Nutzlicht weist damit eine Wellenlänge aus dem Wellenlängenbereich von 520 nm bis 570 nm auf, also eine Wellenlänge aus dem grünen Spektrum. Vorteilhafterweise eignet sich Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus diesem Wellenlängenbereich besonders gut zur Erfassung gesundheits- und fitnessrelevanter Parameter, da solches Licht durch im menschlichen Blut enthaltenes Hämoglobin stark absorbiert wird.In one embodiment of the sensor device, the first spectral range is the wavelength range from 520 nm to 570 nm. Effective light emitted by the first light emitter of the sensor device thus has a wavelength from the wavelength range from 520 nm to 570 nm, ie one wavelength from the green spectrum. Advantageously, useful light having a wavelength from this wavelength range is particularly suitable for detecting health and fitness-relevant parameters, since such light is strongly absorbed by hemoglobin contained in human blood.

In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung weist diese einen dritten Lichtemitter zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich auf. Vorteilhafterweise wird es dadurch ermöglicht, von dem ersten Lichtemitter und von dem dritten Lichtemitter emittiertes Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich aus unterschiedlichen Richtungen auf die Haut eines Anwenders der Sensorvorrichtung zu strahlen, wodurch sich eine besonders hohe Messgenauigkeit ergeben kann.In one embodiment of the sensor device, the latter has a third light emitter for emitting light having a wavelength from the first spectral range. Advantageously, this makes it possible to radiate useful light emitted by the first light emitter and by the third light emitter with a wavelength from the first spectral range from different directions onto the skin of a user of the sensor device, whereby a particularly high measuring accuracy can result.

In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der Lichtdetektor zwischen dem ersten Lichtemitter und dem dritten Lichtemitter angeordnet. Vorteilhafterweise wird es dadurch ermöglicht, von dem ersten Lichtemitter und von dem dritten Lichtemitter emittiertes Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich aus unterschiedlichen Richtungen auf und in die Haut eines Anwenders der Sensorvorrichtung zu strahlen und reflektiertes Nutzlicht jeweils mittels des Lichtdetektors zu erfassen. Dadurch kann die Sensorvorrichtung vorteilhafterweise eine besonders hohe Messgenauigkeit aufweisen.In one embodiment of the sensor device, the light detector is arranged between the first light emitter and the third light emitter. Advantageously, this makes it possible to radiate useful light emitted by the first light emitter and by the third light emitter with a wavelength from the first spectral range from different directions onto and into the skin of a user of the sensor device and to detect reflected useful light in each case by means of the light detector. As a result, the sensor device can advantageously have a particularly high measuring accuracy.

In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der erste Lichtemitter als Leuchtdiodenchip ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist der zweite Lichtemitter als Leuchtdiodenchip ausgebildet. Vorteilhafterweise können der erste Lichtemitter und/oder der zweite Lichtemitter dadurch sehr kompakt ausgebildet und kostengünstig erhältlich sein.In one embodiment of the sensor device, the first light emitter is designed as a light-emitting diode chip. Alternatively or additionally, the second light emitter is designed as a light-emitting diode chip. Advantageously, the first light emitter and / or the second light emitter can thereby be made very compact and cost-effective.

In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist der Lichtdetektor als Photodetektor ausgebildet, insbesondere als Photodiode. Vorteilhafterweise kann der Lichtdetektor dadurch kompakt ausgebildet und kostengünstig erhältlich sein.In one embodiment of the sensor device, the light detector is designed as a photodetector, in particular as a photodiode. Advantageously, the light detector can thereby be made compact and available at low cost.

In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung können der durch den Filter abgedeckte Teil der Detektorfläche und der nicht durch den Filter abgedeckte Teil der Detektorfläche des Lichtdetektors getrennt ausgelesen werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der abgedeckte Teil und der nicht abgedeckte Teil der Detektorfläche mit getrennten Elektroden des Lichtdetektors verbunden sind. Vorteilhafterweise ermöglicht der Lichtdetektor dadurch eine Messung mit besonders hoher Genauigkeit. Dabei reduziert insbesondere auf den nicht abgedeckten Teil der Detektorfläche auftreffendes Störlicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich nicht die Genauigkeit der Detektion von Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich über den durch den Filter abgedeckten Teil der Detektorfläche.In one embodiment of the sensor device, the part of the detector surface covered by the filter and the part of the detector surface of the light detector not covered by the filter can be read out separately. This can be achieved, for example, by connecting the covered part and the uncovered part of the detector surface to separate electrodes of the light detector. Advantageously, the light detector thereby enables a measurement with particularly high accuracy. In particular, interference light incident on the uncovered part of the detector surface with a wavelength from the second spectral range does not reduce the accuracy of the detection of useful light having a wavelength from the first spectral range over the part of the detector surface covered by the filter.

In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung weist diese ein Gehäuse auf. Dabei sind der erste Lichtemitter und der zweite Lichtemitter in einer ersten Kammer des Gehäuses angeordnet. Der Lichtdetektor ist in einer von der ersten Kammer optisch getrennten zweiten Kammer des Gehäuses angeordnet. Vorteilhafterweise wird dadurch verhindert, dass von dem ersten Lichtemitter emittiertes Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich und/oder von dem zweiten Lichtemitter emittiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich auf direktem Weg zu dem Lichtdetektor gelangt, ohne vorher an oder in der Haut eines Anwenders der Sensorvorrichtung reflektiert worden zu sein. In one embodiment of the sensor device, this has a housing. In this case, the first light emitter and the second light emitter are arranged in a first chamber of the housing. The light detector is arranged in a second chamber of the housing optically separated from the first chamber. Advantageously, this prevents that useful light emitted by the first light emitter having a wavelength from the first spectral range and / or control light emitted by the second light emitter with a wavelength from the second spectral range arrives directly at the light detector, without previously on or in the skin a user of the sensor device to have been reflected.

Dadurch erhöht sich vorteilhafterweise die Messgenauigkeit der Sensorvorrichtung.This advantageously increases the measuring accuracy of the sensor device.

In einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung ist diese zur Messung einer Herzfrequenz nach dem Verfahren der reflektiven Photoplethysmografie ausgebildet. Dabei kann von dem ersten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich zur Ermittlung der Herzfrequenz dienen. Von dem zweiten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich kann dazu dienen, zu erfassen, ob die Sensorvorrichtung an der Haut eines Anwenders anliegt und mit einer Erfassung der Herzfrequenz begonnen werden kann. Vorteilhafterweise ermöglicht die Sensorvorrichtung die Bereitstellung beider Funktionalitäten mit nur einem Lichtdetektor.In one embodiment of the sensor device, it is designed to measure a heart rate using the method of reflective photoplethysmography. In this case, useful light emitted by the first light emitter of the sensor device with a wavelength from the first spectral range can be used to determine the heart rate. Control light emitted by the second light emitter of the sensor device and having a wavelength from the second spectral range can serve to detect whether the sensor device is in contact with the skin of a user and the heart rate can be detected. Advantageously, the sensor device enables the provision of both functionalities with only one light detector.

Ein Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung der vorgenannten Art umfasst Schritte zum Aussenden von Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich mittels des zweiten Lichtemitters, zum Prüfen, ob eine Menge von dem Lichtdetektor detektierten Lichts mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich einen festgelegten Schwellwert überschreitet, und zum Aussenden von Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich mittels des ersten Lichtemitters, falls die Prüfung zu einem positiven Ergebnis geführt hat. A method of operating a sensor device of the aforementioned kind comprises steps for emitting light having a wavelength from the second spectral range by means of the second light emitter, for checking whether an amount of light having a wavelength from the second spectral range detected by the light detector exceeds a specified threshold value, and for emitting light having a wavelength from the first spectral range by means of the first light emitter, if the test has led to a positive result.

Vorteilhafterweise ermöglicht es dieses Verfahren, die Erfassung von fitness- oder gesundheitsrelevanten Daten mittels der Sensorvorrichtung nur dann durchzuführen, wenn die Sensorvorrichtung messbereit an der Haut eines Anwenders der Sensorvorrichtung anliegt. Andernfalls wird möglicherweise sichtbares und dadurch störendes Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich nicht emittiert. Zusätzlich wird dadurch vorteilhafterweise ein unnötiger Energieverbrauch vermieden.Advantageously, this method makes it possible to carry out the detection of fitness- or health-relevant data by means of the sensor device only when the sensor device is ready for measurement against the skin of a user of the sensor device. Otherwise, possibly visible and therefore disturbing light having a wavelength from the first spectral range is not emitted. In addition, this advantageously avoids unnecessary energy consumption.

Die Erkennung des Anliegens der Sensorvorrichtung an der Haut des Anwenders erfolgt bei diesem Verfahren unter Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich. Dieses Licht kann nicht-sichtbares Licht sein, das für einen Anwender der Sensorvorrichtung nicht störend ist.The detection of the contact of the sensor device on the skin of the user is carried out in this method using light having a wavelength from the second spectral range. This light may be non-visible light that is not annoying to a user of the sensor device.

Das Verfahren nutzt die Erkenntnis, dass von dem zweiten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich nur dann in einer den festgelegten Schwellwert überschreitenden Menge zu dem Lichtdetektor gelangt, wenn die Sensorvorrichtung an der Haut eines Anwenders der Sensorvorrichtung anliegt. In diesem Fall wird von dem zweiten Lichtemitter der Sensorvorrichtung emittiertes Kontrolllicht an der Haut des Anwenders reflektiert und kann zu dem Lichtdetektor gelangen.The method makes use of the knowledge that control light emitted by the second light emitter of the sensor device with a wavelength from the second spectral range only reaches the light detector in an amount exceeding the defined threshold when the sensor device is in contact with the skin of a user of the sensor device. In this case, control light emitted from the second light emitter of the sensor device is reflected on the skin of the user and can be brought to the light detector.

In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zur Messung einer Herzfrequenz nach dem Verfahren der reflektiven Photoplethysmografie, falls die Prüfung zu einem positiven Ergebnis geführt hat. Dabei umfasst die Messung das Aussenden von Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich. Der erste Spektralbereich kann in diesem Fall beispielsweise der Wellenlängenbereich von 520 nm bis 570 nm sein, also der sichtbare, grüne Spektralbereich. Vorteilhafterweise wird durch das Verfahren sichergestellt, dass dieses sichtbare Licht nur dann ausgesandt wird, wenn die Sensorvorrichtung an der Haut des Anwenders der Sensorvorrichtung anliegt und das durch den ersten Lichtemitter emittierte Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich nicht zu einer Störung des Anwenders führt.In one embodiment of the method, this comprises a further step for measuring a heart rate according to the method of reflective photoplethysmography if the test has led to a positive result. In this case, the measurement comprises the emission of light having a wavelength from the first spectral range. In this case, the first spectral range can be, for example, the wavelength range from 520 nm to 570 nm, ie the visible, green spectral range. Advantageously, it is ensured by the method that this visible light is emitted only when the sensor device rests against the skin of the user of the sensor device and the useful light emitted by the first light emitter with a wavelength from the first spectral range does not lead to a disturbance of the user.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt in schematisierter DarstellungThe above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments which will be described in connection with the drawing. This shows in a schematic representation

1 eine Aufsicht auf eine Sensorvorrichtung. 1 a plan view of a sensor device.

1 zeigt eine stark schematisierte Aufsicht auf eine Sensorvorrichtung 10. Die Sensorvorrichtung 10 ist dazu vorgesehen, gesundheits- oder fitnessrelevante Daten einer Person zu ermitteln, die im Folgenden als Anwender der Sensorvorrichtung bezeichnet wird. 1 shows a highly schematic plan view of a sensor device 10 , The sensor device 10 is intended to determine health or fitness relevant data of a person, which is referred to below as a user of the sensor device.

Im dargestellten Beispiel ist die Sensorvorrichtung 10 dazu vorgesehen, eine Herzfrequenz des Anwenders optisch mittels des Verfahrens der reflektiven Photoplethysmografie zu bestimmen. Die Herzfrequenz kann auch als Pulsfrequenz bezeichnet werden. Bei dem Verfahren der reflektiven Photoplethysmografie wird eine herzschlagabhängige Änderung des Volumens von Blutgefäßen in der Haut des Anwenders detektiert. In obere Hautschichten des Anwenders eingestrahltes Licht wird in der Haut gestreut und absorbiert. Einen starken Absorber bildet dabei im Blut des Anwenders enthaltenes Hämoglobin. Durch die herzschlagabhängige Änderung des Volumens der Blutgefäße in der Haut des Anwenders ändert sich die Streuung des in die oberen Hautschichten des Probanden eingestrahlten Lichts ebenfalls herzschlagabhängig, was durch die Sensorvorrichtung 10 detektiert wird.In the example shown, the sensor device 10 intended to optically determine a user's heart rate by the method of reflective photoplethysmography. The heart rate can also be called the pulse rate. In the method of reflective photoplethysmography, a heartbeat-dependent change in the volume of blood vessels in the skin of the user is detected. In the upper skin layers of the user irradiated light is scattered in the skin and absorbed. A strong absorber forms hemoglobin contained in the blood of the user. Due to the heartbeat-dependent change in the volume of the blood vessels in the skin of the user, the scattering of the irradiated in the upper skin layers of the subject light also changes heartbeat dependent, which passes through the sensor device 10 is detected.

Die Sensorvorrichtung 10 kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, an einem Handgelenk des Anwenders angeordnet zu werden. Die Sensorvorrichtung 10 kann beispielsweise in eine Uhr integriert sein.The sensor device 10 may for example be intended to be arranged on a wrist of the user. The sensor device 10 For example, it can be integrated into a clock.

Die Sensorvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 300 auf. 1 zeigt eine Aufsicht auf eine Oberseite des Gehäuses 300. Zur Messung einer Herzfrequenz mittels der Sensorvorrichtung 10 muss das Gehäuse 300 der Sensorvorrichtung 10 so an der Haut des Anwenders angeordnet werden, dass die Oberseite des Gehäuses 300 der Haut zugewandt ist. An der Oberseite des Gehäuses 300 kann eine in 1 nicht dargestellte Abdeckung angeordnet sein. Falls eine solche Abdeckung vorhanden ist, so ist diese zweckmäßigerweise zumindest abschnittsweise transparent ausgebildet.The sensor device 10 has a housing 300 on. 1 shows a plan view of an upper side of the housing 300 , For measuring a heart rate by means of the sensor device 10 must be the case 300 the sensor device 10 so be placed on the skin of the user that the top of the case 300 facing the skin. At the top of the case 300 can an in 1 Not shown cover can be arranged. If such a cover is present, then this is expediently formed at least partially transparent.

In einem Innenraum des Gehäuses 300 sind ein erster Lichtemitter 110, ein zweiter Lichtemitter 120, ein dritter Lichtemitter 130 und ein Lichtdetektor 200 angeordnet. Der erste Lichtemitter 110, der zweite Lichtemitter 120 und der dritte Lichtemitter 130 können jeweils beispielsweise als Leuchtdiodenchips ausgebildet sein. Der Lichtdetektor 200 kann als Photodetektor ausgebildet sein, insbesondere beispielsweise als Photodiode.In an interior of the housing 300 are a first light emitter 110 , a second light emitter 120 , a third light emitter 130 and a light detector 200 arranged. The first light emitter 110 , the second light emitter 120 and the third light emitter 130 can each be designed, for example, as light-emitting diode chips. The light detector 200 can be designed as a photodetector, in particular for example as a photodiode.

Der erste Lichtemitter 110 ist dazu ausgebildet, Licht mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich zu emittieren. Das durch den ersten Lichtemitter 110 emittierte Licht kann als Nutzlicht bezeichnet werden. Der erste Spektralbereich kann beispielsweise der Wellenlängenbereich von 520 nm bis 570 nm sein. In diesem Fall ist das durch den ersten Lichtemitter 110 emittierte Nutzlicht sichtbar und weist eine grüne Farbe auf.The first light emitter 110 is designed to emit light having a wavelength from a first spectral range. That through the first light emitter 110 emitted light can be referred to as useful light. The first spectral range can be, for example, the wavelength range from 520 nm to 570 nm. In this case, that is through the first light emitter 110 emitted useful light visible and has a green color.

Zur Messung einer Herzfrequenz wird von der Sensorvorrichtung 10 durch den ersten Lichtemitter 110 emittiertes Nutzlicht in obere Hautschichten der Haut des Anwenders der Sensorvorrichtung 10 eingestrahlt. Ein pulsabhängig variierender Teil dieses Lichts wird in der Haut des Anwenders reflektiert und kann zu einer Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 gelangen. Der Lichtdetektor 200 ist dazu ausgebildet, das in der Haut des Anwenders reflektierte und auf die Detektorfläche 210 treffende Nutzlicht zu detektieren. Aus der pulsfrequenzabhängigen Variation der Lichtmenge des auf die Detektorfläche 210 auftreffenden Nutzlichts kann die Pulsfrequenz des Anwenders bestimmt werden.To measure a heart rate is from the sensor device 10 through the first light emitter 110 emitted useful light in upper skin layers of the skin of the user of the sensor device 10 irradiated. A pulse-varying part of this light is reflected in the skin of the user and may become a detector surface 210 of the light detector 200 reach. The light detector 200 is designed to reflect the skin of the user and the detector surface 210 to detect the appropriate useful light. From the pulse-frequency-dependent variation of the amount of light on the detector surface 210 incident user light, the pulse rate of the user can be determined.

Der dritte Lichtemitter 130 ist ebenfalls dazu ausgebildet, Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich zu emittieren. Die Wellenlänge des durch den dritten Lichtemitter 130 emittierbaren Lichts kann der Wellenlänge des durch den ersten Lichtemitter 110 emittierbaren Lichts entsprechen. Auch das durch den dritten Lichtemitter 130 emittierte Nutzlicht wird in obere Hautschichten der Haut des Anwenders eingestrahlt, dort pulsfrequenzabhängig reflektiert und anschließend mittels des Lichtdetektors 200 detektiert.The third light emitter 130 is also designed to emit useful light having a wavelength from the first spectral range. The wavelength of the third light emitter 130 Emitted light can be the wavelength of the light emitted by the first light emitter 110 emissable light. Also by the third light emitter 130 emitted useful light is radiated into upper skin layers of the skin of the user, there reflected pulse frequency dependent and then by means of the light detector 200 detected.

Der erste Lichtemitter 110 und der dritte Lichtemitter 130 sind voneinander beabstandet angeordnet. Dadurch werden das durch den ersten Lichtemitter 110 emittierte Nutzlicht und das durch den dritten Lichtemitter 130 emittierte Nutzlicht aus unterschiedlichen Richtungen in die Haut des Anwenders eingestrahlt und in unterschiedlichen Abschnitten der Haut reflektiert, bevor es zu dem Lichtdetektor 200 gelangt. Hierdurch erfasst die durch die Sensorvorrichtung 10 vorgenommene Messung einen größeren Teil der Haut des Anwenders, wodurch die Genauigkeit der durch die Sensorvorrichtung 10 vorgenommenen Messung sich erhöhen kann. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn sich der Lichtdetektor 200, wie im Beispiel der 1 dargestellt, zwischen dem ersten Lichtemitter 110 und dem dritten Lichtemitter 130 befindet. In einer vereinfachten Ausführungsform kann der dritte Lichtemitter 130 aber auch entfallen.The first light emitter 110 and the third light emitter 130 are spaced from each other. This will be done by the first light emitter 110 emitted useful light and that through the third light emitter 130 emitted useful light emitted from different directions into the skin of the user and reflected in different sections of the skin, before moving to the light detector 200 arrives. As a result, the detected by the sensor device 10 Measurement performed a larger part of the skin of the user, reducing the accuracy of the sensor device 10 measurement can increase. It is particularly useful here, if the light detector 200 as in the example of 1 shown between the first light emitter 110 and the third light emitter 130 located. In a simplified embodiment, the third light emitter 130 but also omitted.

Auf die Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 treffendes Umgebungslicht könnte Messartefakte bewirken und dadurch die Genauigkeit der durch die Sensorvorrichtung 10 vorgenommenen Bestimmung der Herzfrequenz des Anwenders reduzieren. Insbesondere Licht mit einer Wellenlänge aus dem infraroten Spektralbereich wird in menschlicher Haut nur in geringem Maße absorbiert und kann dadurch durch die Haut des Anwenders bis zu dem Lichtdetektor 200 vordringen.On the detector surface 210 of the light detector 200 Hitting ambient light could cause measurement artifacts and thereby the accuracy of the sensor device 10 reduce the determination of the user's heart rate. In particular, light having a wavelength from the infrared spectral range is absorbed only slightly in human skin and can thereby pass through the skin of the user to the light detector 200 penetrate.

Um durch Umgebungslicht bewirkte Messartefakte zu reduzieren, ist an der Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 ein Filter 220 angeordnet. Der Filter 220 ist dazu ausgebildet, Licht mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich herauszufiltern. Der zweite Spektralbereich kann dabei beispielsweise der infrarote Spektralbereich sein. Der Filter 220 verhindert, dass bis zu dem Lichtdetektor 200 vordringendes Störlicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich, beispielsweise Umgebungslicht, durch den Lichtdetektor 200 detektiert wird.To reduce artifacts caused by ambient light is at the detector surface 210 of the light detector 200 a filter 220 arranged. The filter 220 is designed to filter out light having a wavelength from a second spectral range. The second spectral range can be, for example, the infrared spectral range. The filter 220 prevents up to the light detector 200 penetrating disturbing light having a wavelength from the second spectral range, for example ambient light, by the light detector 200 is detected.

Der Filter 220 kann beispielsweise als Interferenzfilter ausgebildet sein, insbesondere beispielsweise als Bragg-Spiegel.The filter 220 For example, it can be designed as an interference filter, in particular, for example, as a Bragg mirror.

Die Sensorvorrichtung 10 soll den Versuch einer Messung der Herzfrequenz des Anwenders nur dann durchführen, wenn das Gehäuse 300 der Sensorvorrichtung 10 an der Haut des Anwenders angeordnet ist, sodass von dem ersten Lichtemitter 110 und von dem dritten Lichtemitter 130 emittiertes Nutzlicht in die Haut des Anwenders eingestrahlt werden kann. Wenn das Gehäuse 300 der Sensorvorrichtung 10 nicht an der Haut des Anwenders angeordnet ist, sollen der erste Lichtemitter 110 und der dritte Lichtemitter 130 kein Nutzlicht emittieren, da in diesem Fall eine Messung der Herzfrequenz ohnehin nicht möglich ist. Hierdurch wird eine möglicherweise störende Abstrahlung von Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich durch die sich nicht im Betrieb befindliche Sensorvorrichtung 10 verhindert. Außerdem wird hierdurch ein Energieverbrauch der Sensorvorrichtung 10 reduziert. Die Sensorvorrichtung 10 ist zu diesem Zweck dazu ausgebildet, zu erkennen, ob das Gehäuse 300 an der Haut des Anwenders angeordnet ist.The sensor device 10 should attempt to measure the heart rate of the user only if the housing 300 the sensor device 10 placed on the skin of the user, so from the first light emitter 110 and from the third light emitter 130 emitted useful light can be radiated into the skin of the user. If the case 300 the sensor device 10 not placed on the skin of the user, intended to be the first light emitter 110 and the third light emitter 130 do not emit any useful light, as in this case a measurement of the heart rate is not possible anyway. As a result, a possibly disturbing emission of useful light having a wavelength from the first spectral range is caused by the sensor device which is not in operation 10 prevented. In addition, thereby, an energy consumption of the sensor device 10 reduced. The sensor device 10 For this purpose, it is designed to detect whether the housing 300 is arranged on the skin of the user.

Der zweite Lichtemitter 120 der Sensorvorrichtung 10 ist dazu vorgesehen, Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich zu emittieren. Dieser zweite Spektralbereich kann beispielsweise der infrarote Spektralbereich sein. Durch den zweiten Lichtemitter 120 emittiertes Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich kann auch als Kontrolllicht bezeichnet werden. Falls das Gehäuse 300 der Sensorvorrichtung 10 an der Haut des Anwenders anliegt, wird zumindest ein Teil des durch den zweiten Lichtemitter 120 emittierten Kontrolllichts an oder in der Haut des Anwenders reflektiert und kann zu dem Lichtdetektor 200 gelangen. Der Lichtdetektor 200 detektiert das zu dem Lichtdetektor 200 gelangende und auf die Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 auftreffende Kontrolllicht.The second light emitter 120 the sensor device 10 is intended to emit light having a wavelength from the second spectral range. This second spectral range can be, for example, the infrared spectral range. Through the second light emitter 120 emitted light with a Wavelength from the second spectral range can also be referred to as control light. If the case 300 the sensor device 10 is applied to the skin of the user, at least part of the light emitted by the second light emitter 120 emitted control light on or in the skin of the user and reflected to the light detector 200 reach. The light detector 200 detects this to the light detector 200 reaching and onto the detector surface 210 of the light detector 200 incident control light.

Die Menge des zu dem Lichtdetektor 200 gelangenden Kontrolllichts ist größer, wenn das Gehäuse 300 der Sensorvorrichtung 10 an der Haut des Anwenders angeordnet ist, als wenn das Gehäuse 300 der Sensorvorrichtung 10 nicht an der Haut des Anwenders angeordnet ist. Die Sensorvorrichtung 10 prüft, ob die Menge des von dem Lichtdetektor 200 detektierten Kontrolllichts einen festgelegten Schwellwert überschreitet. Der Schwellwert ist so bemessen, dass er überschritten wird, wenn das Gehäuse 300 der Sensorvorrichtung 10 an der Haut des Anwenders anliegt. Nur, falls diese Prüfung zu einem positiven Ergebnis führt, die Menge des von dem Lichtdetektor 200 detektierten Kontrolllichts mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich den festgelegten Schwellwert also überschreitet, wird mittels des ersten Lichtemitters 110 und des dritten Lichtemitters 130 Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich ausgesandt, um eine Messung der Herzfrequenz des Anwenders nach dem beschriebenen Verfahren der reflektiven Photoplethysmografie durchzuführen.The amount of to the light detector 200 passing control light is greater when the housing 300 the sensor device 10 placed on the skin of the user, as if the housing 300 the sensor device 10 not placed on the skin of the user. The sensor device 10 Check if the amount of light from the detector 200 detected control light exceeds a specified threshold. The threshold value is such that it is exceeded when the case 300 the sensor device 10 on the skin of the user. Only if this test leads to a positive result, the amount of light from the detector 200 detected control light having a wavelength from the second spectral range exceeds the specified threshold, is by means of the first light emitter 110 and the third light emitter 130 Useful light emitted with a wavelength from the first spectral range to perform a measurement of the heart rate of the user according to the described method of reflective photoplethysmography.

Um es dem Lichtdetektor 200 trotz des auf der Detektorfläche 210 angeordneten Filters 220 zu ermöglichen, von dem zweiten Lichtemitter 120 ausgesandtes und an oder in der Haut des Anwenders reflektiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich zu detektieren, deckt der Filter 220 die Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 nicht vollständig ab.To the light detector 200 despite the on the detector surface 210 arranged filter 220 to allow from the second light emitter 120 The filter covers emitted and reflected on or in the skin of the user control light with a wavelength from the second spectral range to detect 220 the detector surface 210 of the light detector 200 not completely off.

Im dargestellten Beispiel ist ein Mittenbereich 212 der Detektorfläche 210 nicht durch den Filter 220 abgedeckt. Der Mittenbereich 212 der Detektorfläche 210 ist von einem durch den Filter 220 abgedeckten Bereich 211 der Detektorfläche 210 umgrenzt. Der nicht durch den Filter 220 abgedeckte Bereich der Detektorfläche 210 könnte aber auch ein Randbereich oder ein anders gestalteter Teil der Detektorfläche 210 sein.In the example shown is a center area 212 the detector surface 210 not through the filter 220 covered. The middle area 212 the detector surface 210 is from one through the filter 220 covered area 211 the detector surface 210 circumscribed. The not through the filter 220 covered area of the detector surface 210 but could also be a border area or a differently shaped part of the detector surface 210 be.

Der Filter 220 kann beispielsweise zwischen 60% und 95% der Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 abdecken, insbesondere beispielsweise zwischen 80% und 90% der Detektorfläche 210. Der nicht durch den Filter 220 abgedeckte Teil der Detektorfläche 210 macht dann zwischen 5% und 40% der Detektorfläche 210 aus, insbesondere zwischen 10% und 20% der Detektorfläche 210.The filter 220 For example, between 60% and 95% of the detector surface 210 of the light detector 200 In particular, for example between 80% and 90% of the detector surface 210 , The not through the filter 220 covered part of the detector surface 210 then makes between 5% and 40% of the detector surface 210 from, in particular between 10% and 20% of the detector surface 210 ,

Der nicht durch den Filter 220 abgedeckte Bereich der Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 genügt, um von dem zweiten Lichtemitter 120 emittiertes und an oder in der Haut des Anwenders reflektiertes Kontrolllicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich zu detektieren und so eine Anordnung des Gehäuses 300 der Sensorvorrichtung 10 an der Haut des Anwenders zu erkennen. Gleichzeitig ist der nicht durch den Filter 220 abgedeckte Bereich der Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 klein genug, um eine übermäßige Störung der Detektion von Nutzlicht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich durch zu dem Lichtdetektor 200 vordringendes Störlicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich zu verhindern. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der nicht durch den Filter 220 abgedeckte Bereich der Detektorfläche 210 der Mittenbereich 212 der Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 ist.The not through the filter 220 covered area of the detector surface 210 of the light detector 200 is enough to from the second light emitter 120 to be detected and reflected at or in the skin of the user control light with a wavelength from the second spectral range to detect and thus an arrangement of the housing 300 the sensor device 10 to recognize the skin of the user. At the same time it is not through the filter 220 covered area of the detector surface 210 of the light detector 200 small enough to excessively interfere with the detection of useful light having a wavelength from the first spectral range through to the light detector 200 to prevent penetrating stray light having a wavelength from the second spectral range. This is especially the case if not through the filter 220 covered area of the detector surface 210 the middle area 212 the detector surface 210 of the light detector 200 is.

Es ist möglich, den Lichtdetektor 200 so auszubilden, dass der durch den Filter 220 abgedeckte Bereich 211 der Detektorfläche 210 und der nicht durch den Filter 220 abgedeckte Mittenbereich 212 der Detektorfläche 210 getrennt ausgelesen werden können. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der abgedeckte Bereich 211 und der Mittenbereich 212 der Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 mit getrennten Kontaktelektroden des Lichtdetektors 200 verbunden sind. Bei dieser Ausgestaltung des Lichtdetektors 200 ist es möglich, die Detektion des Nutzlichts mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich nur mit dem durch den Filter 220 abgedeckten Bereich 211 der Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 durchzuführen, wodurch eine Störung der Messung durch auf den nicht durch den Filter 220 abgedeckten Mittenbereich 212 der Detektorfläche 210 auftreffendes Störlicht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich vermieden wird. Die Detektion des Kontrolllichts mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich kann in dieser Variante mit dem nicht durch den Filter 220 abgedeckten Mittenbereich 212 der Detektorfläche 210 des Lichtdetektors 200 erfolgen.It is possible the light detector 200 train so that through the filter 220 covered area 211 the detector surface 210 and not through the filter 220 covered center area 212 the detector surface 210 can be read out separately. This can be achieved, for example, by the covered area 211 and the center area 212 the detector surface 210 of the light detector 200 with separate contact electrodes of the light detector 200 are connected. In this embodiment of the light detector 200 it is possible to detect the useful light having a wavelength from the first spectral range only with that through the filter 220 covered area 211 the detector surface 210 of the light detector 200 perform, thereby interfering with the measurement by not passing through the filter 220 covered center area 212 the detector surface 210 incident stray light having a wavelength from the second spectral range is avoided. The detection of the control light having a wavelength from the second spectral range can in this variant with the not through the filter 220 covered center area 212 the detector surface 210 of the light detector 200 respectively.

Das Gehäuse 300 der Sensorvorrichtung 10 ist in dem in 1 gezeigten Beispiel in eine erste Kammer 310, eine zweite Kammer 320 und eine dritte Kammer 330 unterteilt. Dabei ist die zweite Kammer 320 zwischen der ersten Kammer 310 und der dritten Kammer 330 angeordnet. Die Kammern 310, 320, 330 sind durch Wandungen des Gehäuses 300 optisch derart voneinander getrennt, dass kein Licht auf direktem Weg von einer der Kammern 310, 320, 330 in eine der anderen Kammern 310, 320, 330 gelangen kann.The housing 300 the sensor device 10 is in the in 1 shown example in a first chamber 310 , a second chamber 320 and a third chamber 330 divided. Here is the second chamber 320 between the first chamber 310 and the third chamber 330 arranged. The chambers 310 . 320 . 330 are through walls of the housing 300 optically so separated from each other that no light is coming directly from one of the chambers 310 . 320 . 330 into one of the other chambers 310 . 320 . 330 can get.

Der erste Lichtemitter 110 und der zweite Lichtemitter 120 sind in der ersten Kammer 310 des Gehäuses 300 angeordnet. Der Lichtdetektor 200 ist in der zweiten Kammer 320 des Gehäuses 300 angeordnet. Der dritte Lichtemitter 130 ist in der dritten Kammer 330 angeordnet. Falls der dritte Lichtemitter 130 entfällt, so kann auch die dritte Kammer 330 des Gehäuses 300 entfallen.The first light emitter 110 and the second light emitter 120 are in the first chamber 310 of the housing 300 arranged. The light detector 200 is in the second chamber 320 of the housing 300 arranged. The third light emitter 130 is in the third chamber 330 arranged. If the third light emitter 130 is omitted, so can the third chamber 330 of the housing 300 omitted.

Durch die Anordnung der Lichtemitter 110, 120, 130 und des Lichtdetektors 200 in optisch voneinander getrennten Kammern 310, 320, 330 des Gehäuses 300 wird erreicht, dass von den Lichtemittern 110, 120, 130 emittiertes Licht nicht auf direktem Weg, also ohne vorherige Reflexion an oder in der Haut des Anwenders, zu dem Lichtdetektor 200 gelangen kann. Auf direktem Weg zu dem Lichtdetektor 200 gelangendes Licht würde andernfalls die Genauigkeit der durch die Sensorvorrichtung 10 durchgeführten Messung reduzieren. By the arrangement of the light emitter 110 . 120 . 130 and the light detector 200 in optically separate chambers 310 . 320 . 330 of the housing 300 that is achieved by the light emitters 110 . 120 . 130 emitted light not directly, ie without prior reflection on or in the skin of the user, to the light detector 200 can get. On the direct way to the light detector 200 otherwise, passing light would increase the accuracy of the sensor device 10 reduce the measurement taken.

Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.The invention has been further illustrated and described with reference to the preferred embodiments. However, the invention is not limited to the disclosed examples. Rather, other variations may be deduced therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Sensorvorrichtung sensor device
110110
erster Lichtemitter  first light emitter
120120
zweiter Lichtemitter  second light emitter
130130
dritter Lichtemitter  third light emitter
200200
Lichtdetektor  light detector
210210
Detektorfläche detector surface
211211
abgedeckter Bereich covered area
212212
Mittenbereich  mid-range
220220
Filter  filter
300300
Gehäuse  casing
310310
erste Kammer  first chamber
320320
zweite Kammer  second chamber
330330
dritte Kammer third chamber

Claims (15)

Sensorvorrichtung (10) mit einem ersten Lichtemitter (110) zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus einem ersten Spektralbereich, einem zweiten Lichtemitter (120) zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus einem zweiten Spektralbereich und einem Lichtdetektor (200) mit einer Detektorfläche (210), wobei an der Detektorfläche (210) ein Filter (220) angeordnet ist, der dazu ausgebildet ist, Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich herauszufiltern, wobei der Filter (220) die Detektorfläche (210) nicht vollständig abdeckt.Sensor device ( 10 ) with a first light emitter ( 110 ) for emitting light having a wavelength from a first spectral range, a second light emitter ( 120 ) for the emission of light having a wavelength from a second spectral range and a light detector ( 200 ) with a detector surface ( 210 ), wherein at the detector surface ( 210 ) a filter ( 220 ) arranged to filter out light having a wavelength from the second spectral range, wherein the filter ( 220 ) the detector surface ( 210 ) does not completely cover. Sensorvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, wobei ein Mittenbereich (212) der Detektorfläche (210) nicht durch den Filter (220) abgedeckt ist.Sensor device ( 10 ) according to claim 1, wherein a central region ( 212 ) of the detector surface ( 210 ) not through the filter ( 220 ) is covered. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Filter (220) zwischen 60% und 95% der Detektorfläche (210) abdeckt, insbesondere zwischen 80% und 90%.Sensor device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the filter ( 220 ) between 60% and 95% of the detector surface ( 210 ), in particular between 80% and 90%. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Filter (220) als Interferenzfilter ausgebildet ist, insbesondere als Bragg-Spiegel.Sensor device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the filter ( 220 ) is designed as an interference filter, in particular as a Bragg mirror. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Spektralbereich der infrarote Spektralbereich ist.Sensor device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the second spectral range is the infrared spectral range. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Spektralbereich der Wellenlängenbereich von 520 nm bis 570 nm ist.Sensor device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the first spectral range is the wavelength range from 520 nm to 570 nm. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorvorrichtung einen dritten Lichtemitter (130) zur Emission von Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich aufweist.Sensor device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the sensor device comprises a third light emitter ( 130 ) for emitting light having a wavelength from the first spectral range. Sensorvorrichtung (10) gemäß Anspruch 7, wobei der Lichtdetektor (200) zwischen dem ersten Lichtemitter (110) und dem dritten Lichtemitter (130) angeordnet ist.Sensor device ( 10 ) according to claim 7, wherein the light detector ( 200 ) between the first light emitter ( 110 ) and the third light emitter ( 130 ) is arranged. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Lichtemitter (110) als Leuchtdiodenchip ausgebildet ist und/oder der zweite Lichtemitter (120) als Leuchtdiodenchip ausgebildet ist.Sensor device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the first light emitter ( 110 ) is designed as a light-emitting diode chip and / or the second light emitter ( 120 ) is designed as a light-emitting diode chip. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtdetektor (200) als Photodetektor ausgebildet ist, insbesondere als Photodiode.Sensor device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the light detector ( 200 ) is designed as a photodetector, in particular as a photodiode. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der durch den Filter (220) abgedeckte Teil (211) der Detektorfläche (210) und der nicht durch den Filter (220) abgedeckte Teil (212) der Detektorfläche (210) getrennt ausgelesen werden können.Sensor device ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the filter (12) 220 ) covered part ( 211 ) of the detector surface ( 210 ) and not through the filter ( 220 ) covered part ( 212 ) of the detector surface ( 210 ) can be read out separately. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorvorrichtung (10) ein Gehäuse (300) aufweist, wobei der erste Lichtemitter (110) und der zweite Lichtemitter (120) in einer ersten Kammer (310) des Gehäuses (300) angeordnet sind, wobei der Lichtdetektor (200) in einer von der ersten Kammer (310) optisch getrennten zweiten Kammer (320) des Gehäuses (300) angeordnet ist.Sensor device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the sensor device ( 10 ) a housing ( 300 ) having, the first light emitter ( 110 ) and the second light emitter ( 120 ) in a first chamber ( 310 ) of the housing ( 300 ), wherein the light detector ( 200 ) in one of the first chambers ( 310 ) optically separate second chamber ( 320 ) of the housing ( 300 ) is arranged. Sensorvorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorvorrichtung (10) zur Messung einer Herzfrequenz nach dem Verfahren der reflektiven Photoplethysmografie ausgebildet ist.Sensor device ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the sensor device ( 10 ) is designed for measuring a heart rate according to the method of reflective photoplethysmography. Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Aussenden von Licht mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich mittels des zweiten Lichtemitters (120); – Prüfen, ob eine Menge von dem Lichtdetektor (200) detektierten Lichts mit einer Wellenlänge aus dem zweiten Spektralbereich einen festgelegten Schwellwert überschreitet; – Aussenden von Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich mittels des ersten Lichtemitters (110), falls die Prüfung zu einem positiven Ergebnis geführt hat.Method for operating a sensor device ( 10 ) according to claim 1, wherein the method comprises the following steps: emitting light having a wavelength from the second spectral range by means of the second light emitter ( 120 ); Check if a lot of the light detector ( 200 ) detected light having a wavelength from the second spectral range exceeds a predetermined threshold; Emitting light having a wavelength from the first spectral range by means of the first light emitter ( 110 ), if the test led to a positive result. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt umfasst: – Messung einer Herzfrequenz nach dem Verfahren der reflektiven Photoplethysmografie, falls die Prüfung zu einem positiven Ergebnis geführt hat, wobei die Messung das Aussenden von Licht mit einer Wellenlänge aus dem ersten Spektralbereich umfasst.Method according to claim 14, the method comprising the further step of: Measurement of a heart rate using the method of reflective photoplethysmography, if the test led to a positive result, wherein the measurement comprises emitting light having a wavelength from the first spectral range.
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