WO2016151027A1 - Sensor zur erfassung einer biometrischen funktion - Google Patents

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WO2016151027A1
WO2016151027A1 PCT/EP2016/056409 EP2016056409W WO2016151027A1 WO 2016151027 A1 WO2016151027 A1 WO 2016151027A1 EP 2016056409 W EP2016056409 W EP 2016056409W WO 2016151027 A1 WO2016151027 A1 WO 2016151027A1
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receiver
transmitter
reflector
sensor
angle
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PCT/EP2016/056409
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Michael Hirmer
Stefan Struewing
Dirk Sossenheimer
Claus Jaeger
Maria Liebl
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Priority to JP2017549379A priority patent/JP6630738B2/ja
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Definitions

  • the invention relates to a sensor for detecting a biometric function and to a method for detecting a biometric function.
  • the object of the invention is to provide an improved sensor for detecting a biometric function, in particular for detecting a pulse of a person or the blood oxygen content ⁇ of a human.
  • the object of the invention is achieved by the sensor according to claim 1 and by the method according to claim 9.
  • An advantage of the described sensor is that the signal-to-noise ratio is improved. This is achieved by arranging a radiation direction of the sensor with respect to a receiving direction of the receiver by a predetermined angle range, in particular by an angle between 1 degree and 60 degrees. Experiments have ge ⁇ shows that with this arrangement an improved ⁇ Sig nal-to-noise ratio can be achieved. For example, a transmitter receiver distance of 3-5mm can give good results in an angle range between 20 degrees and 40 degrees, in particular ⁇ re in an angular range around 30 degrees can be achieved.
  • the senor comprises one or more transmitters, which has a beam angle of at most 40 degrees, particularly not more than 35 degrees or klei ⁇ ner.
  • a small beam angle range also increases the signal-to-noise ratio on the side of the receiver.
  • the light is emitted parallel to the optical axis of the transmitter.
  • the transmitter (s) has a reflector, wherein the reflector determines the emission direction and / or the emission angle range.
  • the reflector determines the emission direction and / or the emission angle range.
  • the receiver (s) has a reflector, wherein the reflector defines a receiving direction and / or a receiving angular range of the receiver.
  • a reflector which has at least partially a parabolic shape a further improvement ⁇ tion of the sensor causes.
  • a reflector in parabolic form can be beneficial for both the transmitter and the receiver.
  • the transmitter and / or the receiver comprise a lens which is ge ⁇ is suitable for determining a radiation direction or a receiving direction, or a Abstrahlwinkel Anlagenes or receiving angle range.
  • the alignment of the radiation can be achieved by the use of a prism.
  • the transmitter and the receiver are arranged side by side on one side of a carrier, that is housed in a component.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a transmitter and a receiver of a sensor
  • Fig. 3 is a top perspective view of a sensor
  • FIG. 4 shows a schematic cross section through the sensor of FIG. 3.
  • the transmitter 2 is designed to generate an electromagnetic radiation 13 and to emit it in a predetermined emission direction and / or in a predetermined emission angle region.
  • the transmitter 2 may be formed for example as a light emitting diode or as Laserdio ⁇ de.
  • the radiation emitted by the transmitter 2 may represent green light. Depending on the chosen embodiment, the light may also have other wavelengths.
  • the receiver 3 is designed to receive a reflected electromagnetic radiation 14 in a predetermined reception direction and / or in a predetermined reception angle range.
  • the receiver 3 is designed for example as Fotodio de ⁇ that converts incident light into an electrical signal.
  • an evaluation unit 12 may be provided, which is arranged on the sensor 1 and is electrically connected to the receiver 3.
  • a basic principle of the sensor 1 is that the elekt ⁇ romagnetician radiation 13 of the transmitter 2 in the direction of a measuring object such as a finger 9 is irradiated.
  • the finger 9 has skin, bones 10, arteries 15, veins and muscles.
  • the electromagnetic radiation 13 penetrates into the skin of the finger 9 and is scattered by body cells and (partially) absorbed.
  • the modulated scattered radiation 14 causes a corresponding modulation of the electrical signal of the receiver 3.
  • a heart rate can be detected.
  • a major portion of the unmodulated reflected radiation is caused by lower layers of skin and veins.
  • the transmitter 2 and the receiver 3 are in the illustrated embodiment on a common carrier 4 angeord ⁇ net.
  • the carrier 4 in turn is arranged on a printed circuit board 8 ⁇ .
  • a wall 7 is provided between the transmitter 2 and the receiver 3, which prevents direct irradiation of the Emp ⁇ catcher 3 by the transmitter 2.
  • the transmitter 2 and the receiver 3 are annularly surrounded by a housing 5.
  • a cover 6 is applied to the housing 5 and on the wall 7.
  • the cover 6 is permeable to the electromagnetic radiation 13 and the reflected electromagnetic radiation 14.
  • the cover 6 may for example consist of glass.
  • the finger 9 is for a measurement, for example, directly on the cover 6. As a result, a defined distance between the transmitter 2 and the finger 9 and between the receiver 3 and the finger 9 is determined.
  • an increase in the useful signal can be achieved in that a radiation direction of the transmitter 2 with respect to a receiving direction of the receiver 3 is arranged inclined by a predetermined angle away from the emission direction of the receiver.
  • the angle can be between 1 degree and 60 degrees, in particular between 20 degrees and 40 degrees. In addition, the angle can be within a range of 30 degrees.
  • the receiver 3 shows a schematic representation of the transmitter 2 with a radiation direction 21.
  • the receiver 3 is shown schematically with a reception direction 22.
  • the emission direction 21 is inclined by an angle 23 of 30 degrees away from the reception direction 22.
  • another angle range between 1 degree and 60 degrees, in particular between 20 degrees and 40 degrees see pre ⁇ can be.
  • the emission direction 21 defines a center of a Abstrahlwinkel Anlagenes 24.
  • the receiving device 22 defi ned ⁇ a center of a receiving portion 25.
  • the angle from ⁇ beam angle range 24 determines the angle at which area a significant intensity of the electromagnetic radiation is emitted. 13
  • a value RESIZE ⁇ SSER 10% of the maximum intensity can be taken as essential intensity.
  • the useful signal is further increased if the emission angle range of the transmitter 2 is less than 40 degrees, in particular less than 35 degrees or even smaller. With increasing parallel radiation of the electromagnetic wave 13, ie with decreasing radiation angle from the sensor a progressive increase in the intensity of the useful signal ⁇ on the side of the receiver 3 of Figure 2 is established.
  • both reflectors 16, 17 and lenses 18, 19 are used (Fig.l).
  • both a lens or a reflector may be provided to define a radiation direction and / or a radiation angle range.
  • both a reflector and a lens may be provided to define a receiving direction and / or a receiving angular range of the receiver.
  • the lens may be formed, for example, as a prism.
  • a parabolic shape causes both for the transmitter 2 and for the receiver 3, an increase in the useful signal.
  • the parabolic shape for the reflector as parallel as possible radiation of the electromagnetic radiation 13 from the transmitter 2 can be effected.
  • an increase in the useful signal can be achieved.
  • the parabolic shape of the reflector allows a narrow-angle beam shaping, ideal ⁇ a parallel beam shaping.
  • Fig. 3 shows an exemplary embodiment of a sensor 1, where ⁇ at a transmitter 2 and a receiver 3 are provided.
  • the transmitter 3 is arranged in a first recess 31 of a material 20.
  • the receiver 3 is arranged in a second recess 32 of the material 20.
  • the side walls of ers ⁇ th and the second recess 31, 32 formed in the illustrated embodiment, as reflectors 16,17 with a corresponding coating, in particular with an appropriate metallic coating.
  • the walls of the first and the second recess 31, 32 in the illustrated embodiment, a parabolic shape.
  • Fig. 4 shows a cross section through the arrangement of
  • the wall of the first recess 31 is formed in the form of a first reflector 16 having a parabolic shape.
  • the wall of the second recess 32 is formed in the form of a second reflector 17, which has the shape of a parabolic reflector.
  • the material 20 can play, comprise a plastic material in ⁇ .
  • the sensor 1 can be found ⁇ for example, using a technology Midled ago.
  • the emission direction 21 of the first reflector 16 and the receiving direction 22 of the second reflector 17 are shown in FIG. 4.
  • the emission direction 21 and the Emp ⁇ circumferential direction 22 are arranged at a predetermined angle 23 away from each other inclined.
  • the given angle can be in the range between 1 degree and
  • the emission and / or reception direction by a center that is, a center axis of a Abstrahl Schemees and defined by a center, d, h, a center of a reception preparation sheep ⁇ ches.
  • the second reflector 17 at the receiver 3 can be dispensed with.
  • the senor which is a photoplethysmograph, may be formed as a combined component, the transmitter and the receiver being arranged in the same component.
  • the sensor can be constructed of several discrete components.
  • the determination of the emission direction and / or the reception direction can be achieved by a corresponding tilted arrangement of the reflector with respect to a surface of the carrier 4, in particular a chip surface.
  • the corresponding alignment of the direction of emission and / or receiving direction can be tilted by a corresponding lens rea ⁇ lembl.
  • a transmitter or a receiver offset from a lens or a reflector arranged be.
  • a prism or a prism array above the transmitter and / or receiver 3 for the entspre ⁇ sponding establishing the direction of emission and / or receiving direction can be provided.
  • the Abstrahlwinkelbe- rich and the emission direction of the transmitter and / or the receiving angle range and the receiving direction of the receiver can be determined by appropriate reflectors.
  • the receiver and / or the transmitter are preferably arranged in the focus of the parabolic reflector.

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Abstract

Sensor zur Erfassung einer biometrischen Funktion, insbesondere zur Erfassung eines Pulses eines Menschen, mit einem Sender, der ausgebildet ist, um eine elektromagnetische Strahlung in einer Abstrahlrichtung zu senden, mit einem Empfänger, der ausgebildet ist, um eine elektromagnetische Strahlung in einer Empfangsrichtung zu empfangen, wobei der Sender und der Empfänger in der Weise ausgebildet sind, dass die Abstrahlrichtung des Senders einen festgelegten Winkel von der Empfangsrichtung des Empfängers weg geneigt angeordnet ist, wobei der Winkel zwischen 1° und 60°, insbesondere zwischen 20° und 40° liegt.

Description

SENSOR ZUR ERFASSUNG EINER BIOMETRISCHEN FUNKTION BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Erfassung einer biometrischen Funktion und ein Verfahren zum Erfassen einer biometrischen Funktion.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 104 312.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Im Stand der Technik sind Photoplethysmographen bekannt, mit denen anhand einer elektromagnetischen Strahlung mit Hilfe eines Senders und eines Empfängers ein Pulsschlag beispiels¬ weise an einem Handgelenk oder an einem Finger eines Menschen gemessen werden kann. Die bekannten Sensoren weisen ein schlechtes Signal-zu-Rausch-Verhältnis auf. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Sensor zur Erfassung einer biometrischen Funktion, insbesondere zur Erfassung eines Pulses eines Menschen bzw. des Blut¬ sauerstoffgehaltes eines Menschen bereitzustellen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Sensor gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 9 gelöst .
In den abhängigen Ansprüchen sind weitere Ausführungsformen des Sensors bzw. des Verfahrens angegeben.
Ein Vorteil des beschriebenen Sensors besteht darin, dass das Signal-zu-Rausch-Verhältnis verbessert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass eine Abstrahlrichtung des Sensors gegenüber einer Empfangsrichtung des Empfängers um einen vorgegebenen Winkelbereich, insbesondere um einen Winkel zwischen 1 Grad und 60 Grad weggeneigt angeordnet ist. Versuche haben ge¬ zeigt, dass mit Hilfe dieser Anordnung ein verbessertes Sig¬ nal-zu-Rausch-Verhältnis erreicht werden kann. Für z.B. einen Sender Empfänger Abstand von 3-5mm können gute Ergebnisse in einem Winkelbereich zwischen 20 Grad und 40 Grad, insbesonde¬ re in einem Winkelbereich um die 30 Grad erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Sensor einen oder mehrere Sender auf, der einen Abstrahlwinkelbereich von höchstens 40 Grad, insbesondere höchstens 35 Grad oder klei¬ ner aufweist. Ein kleiner Abstrahlwinkelbereich erhöht zudem das Signal-zu-Rausch-Verhältnis auf der Seite des Empfängers. Idealerweise wird das Licht parallel zur optischen Achse des Senders abgestrahlt.
In einer weiteren Ausführungsform weist der / die Sender einen Reflektor auf, wobei der Reflektor die Abstrahlrichtung und/oder den Abstrahlwinkelbereich festlegt. Durch die Ver- wendung eines Reflektors kann auf einfache und kostengünstige Weise eine gewünschte Abstrahlrichtung und/oder ein gewünschter Abstrahlwinkelbereich festgelegt werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist der /die Empfänger einen Reflektor auf, wobei der Reflektor eine Empfangsrichtung und/oder einen Empfangswinkelbereich des Empfängers festlegt .
Versuche haben gezeigt, dass ein Reflektor, der wenigstens teilweise eine Parabolform aufweist, eine weitere Verbesse¬ rung des Sensors bewirkt. Ein Reflektor in Parabolform kann sowohl für den Sender als auch für den Empfänger von Vorteil sein . In einer weiteren Ausführungsform weisen der Sender und/oder der Empfänger eine Linse auf, die für die Festlegung einer Abstrahlrichtung bzw. einer Empfangsrichtung oder eines Abstrahlwinkelbereiches oder eines Empfangswinkelbereiches ge¬ eignet ist. In einer weiteren Ausführungsform kann die Aus- richtung der Strahlung durch den Einsatz eines Prismas erreicht werden. In einer weiteren Ausführungsform sind der Sender und der Empfänger nebeneinander auf einer Seite eines Trägers angeordnet, das heißt in einem Bauteil untergebracht. 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 den Zeichnungen näher erläu- tert werden, wobei
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Sensors,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Senders und eines Empfängers eines Sensors,
Fig. 3 eine perspektivische Draufsicht auf einen Sensor und
Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch den Sensor der Fig. 3 darstellt.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt durch einen Sensor 1, wobei der Sensor 1 einen Sender 2 und einen Empfänger 3 aufweist. Der Sender 2 ist ausgebil- det, um eine elektromagnetische Strahlung 13 zu erzeugen und in einer vorgegebenen Abstrahlrichtung und/oder in einem vorgegebenen Abstrahlwinkelbereich abzugeben. Der Sender 2 kann beispielsweise als lichtemittierende Diode oder als Laserdio¬ de ausgebildet sein. Beispielsweise kann die von dem Sender 2 ausgegebene Strahlung grünes Licht darstellen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Licht auch andere Wellenlängen aufweisen.
Der Empfänger 3 ist ausgebildet, um eine reflektierte elekt- romagnetische Strahlung 14 in einer vorgegebenen Empfangsrichtung und/oder in einem vorgegebenen Empfangswinkelbereich zu empfangen. Der Empfänger 3 ist beispielsweise als Fotodio¬ de ausgebildet, die einfallendes Licht in ein elektrisches Signal umwandelt. Zur Auswertung des elektrischen Signals kann eine Auswerteeinheit 12 vorgesehen sein, die am Sensor 1 angeordnet ist und elektrisch mit dem Empfänger 3 verbunden ist . Ein Grundprinzip des Sensors 1 besteht darin, dass die elekt¬ romagnetische Strahlung 13 des Senders 2 in Richtung auf ein Messobjekt, beispielsweise einen Finger 9 abgestrahlt wird. Der Finger 9 weist Haut, Knochen 10, Arterien 15, Venen und Muskeln auf. Die elektromagnetische Strahlung 13 dringt in die Haut des Fingers 9 ein und wird von Körperzellen gestreut und (teilweise) absorbiert. Die optischen Eigenschaften
(Streuung / Absorption) von Blut unterscheiden sich dabei von denen der umgebenden Körperzellen. Durch Volumenausdehnung der Arterie beim Herzschlag wird das zurückgesandte Licht mo- duliert.
Gleichzeitig wird von anderen Teilen des Fingers, die nicht pulsieren, eine unmodulierte elektromagnetische Strahlung in Richtung auf den Empfänger 3 gestreut. Die modulierte ge- streute Strahlung 14 bewirkt eine entsprechende Modulation des elektrischen Signales des Empfängers 3. Somit kann anhand der vorliegenden Modulation eine Herzfrequenz detektiert werden . Ein Hauptanteil der unmodulierten reflektierten Strahlung wird durch untere Haut- und Venenschichten verursacht. Mit Hilfe des beschriebenen Sensors wird eine Erhöhung des Nutz¬ signales, das heißt eine Erhöhung der modulierten reflektierten Strahlung 14 erreicht.
Der Sender 2 und der Empfänger 3 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf einem gemeinsamen Träger 4 angeord¬ net. Der Träger 4 wiederum ist auf einer Leiterplatte 8 ange¬ ordnet. Zudem ist zwischen dem Sender 2 und dem Empfänger 3 eine Wand 7 vorgesehen, die eine direkte Bestrahlung des Emp¬ fängers 3 durch den Sender 2 verhindert. Weiterhin sind der Sender 2 und der Empfänger 3 ringförmig von einem Gehäuse 5 umgeben. Zudem ist auf dem Gehäuse 5 und auf der Wand 7 eine Abdeckung 6 aufgebracht. Die Abdeckung 6 ist durchlässig für die elektromagnetische Strahlung 13 und die reflektierte elektromagnetische Strahlung 14. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Abdeckung 6 beispielsweise aus Glas bestehen. Der Finger 9 liegt für eine Messung z.B. direkt auf der Abdeckung 6 auf. Dadurch wird ein definierter Abstand zwischen dem Sender 2 und dem Finger 9 und zwischen dem Empfänger 3 und dem Finger 9 festgelegt.
Versuche haben gezeigt, dass eine Erhöhung des Nutzsignales dadurch erreicht werden kann, dass eine Abstrahlrichtung des Senders 2 gegenüber einer Empfangsrichtung des Empfängers 3 um einen vorgegebenen Winkel weg von der Abstrahlrichtung des Empfängers geneigt angeordnet ist. Der Winkel kann zwischen 1 Grad und 60 Grad, insbesondere zwischen 20 Grad und 40 Grad liegen. Zudem kann der Winkel in einem Bereich um 30 Grad liegen .
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung den Sender 2 mit einer Abstrahlrichtung 21. Zudem ist schematisch der Emp- fänger 3 mit einer Empfangsrichtung 22 dargestellt. In dem dargestellten Beispiel ist die Abstrahlrichtung 21 um einen Winkel 23 von 30 Grad weg von der Empfangsrichtung 22 geneigt angeordnet. Wie bereits ausgeführt, kann anstelle des Winkels 23 von 30 Grad auch ein anderer Winkelbereich zwischen 1 Grad und 60 Grad, insbesondere zwischen 20 Grad und 40 Grad vorge¬ sehen sein. Die Abstrahlrichtung 21 definiert eine Mitte eines Abstrahlwinkelbereiches 24. Die Empfangsrichtung 22 defi¬ niert eine Mitte eines Empfangswinkelbereiches 25. Der Ab¬ strahlwinkelbereich 24 legt fest, in welchem Winkelbereich eine wesentliche Intensität der elektromagnetischen Strahlung 13 abgegeben wird.
Beispielsweise kann als wesentliche Intensität ein Wert grö¬ ßer 10 % der maximalen Intensität angenommen werden. Versuche haben gezeigt, dass das Nutzsignal weiter erhöht wird, wenn der Abstrahlwinkelbereich des Senders 2 kleiner als 40 Grad, insbesondere kleiner als 35 Grad oder noch kleiner ist. Mit zunehmender paralleler Abstrahlung der elektromagnetischen Welle 13, d.h. mit kleiner werdendem Abstrahlwinkel vom Sen- der 2 wird eine zunehmende Erhöhung der Intensität des Nutz¬ signales auf der Seite des Empfängers 3 festgestellt.
Sowohl für eine präzise Festlegung der Abstrahlrichtung 21 des Senders 2 als auch für eine präzise Festlegung der Emp¬ fangsrichtung 22 des Empfängers 3 können sowohl Reflektoren 16, 17 als auch Linsen 18, 19 eingesetzt werden (Fig.l) . Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann sowohl eine Linse oder ein Reflektor vorgesehen sein, um eine Abstrahl- richtung und/oder einen Abstrahlwinkelbereich festzulegen.
Zudem kann sowohl ein Reflektor als auch eine Linse vorgesehen sein, um eine Empfangsrichtung und/oder einen Empfangswinkelbereich des Empfängers festzulegen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Linse beispielsweise als Prisma ausgebildet sein.
Bei der Ausbildung der Reflektoren 16, 17 hat sich gezeigt, dass eine parabolische Form sowohl für den Sender 2 als auch für den Empfänger 3 eine Erhöhung des Nutzsignales bewirkt. Mit Hilfe der Parabolform für den Reflektor kann eine möglichst parallele Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung 13 vom Sender 2 bewirkt werden. Weiterhin kann mit Hilfe eines parabolförmigen Reflektors 17 beim Empfänger 3 eine Erhöhung des Nutzsignales erreicht werden. Die Parabolform des Reflektors ermöglicht eine engwinklige Strahlformung, ideal¬ erweise eine parallele Strahlformung.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Sensor 1, wo¬ bei ein Sender 2 und ein Empfänger 3 vorgesehen sind. Der Sender 3 ist in einer ersten Ausnehmung 31 eines Materials 20 angeordnet. Der Empfänger 3 ist in einer zweiten Ausnehmung 32 des Materials 20 angeordnet. Die Seitenwände der ers¬ ten und der zweiten Ausnehmung 31, 32 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Reflektoren 16,17 mit einer ent- sprechenden Beschichtung, insbesondere mit einer entsprechenden metallischen Beschichtung ausgebildet. Zudem weisen die Wände der ersten und der zweiten Ausnehmung 31, 32 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Parabolform auf. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die Anordnung der
Fig. 3. Somit ist die Wand der ersten Ausnehmung 31 in Form eines ersten Reflektors 16 ausgebildet, der eine Parabolform aufweist. Weiterhin ist die Wand der zweiten Ausnehmung 32 in Form eines zweiten Reflektors 17 ausgebildet, der die Form eines Parabolreflektors aufweist. Das Material 20 kann bei¬ spielsweise ein Kunststoffmaterial aufweisen. Zudem kann der Sensor 1 zum Beispiel mit Hilfe einer Midled-Technologie her¬ gestellt werden.
Weiterhin ist in Fig. 4 die Abstrahlrichtung 21 des ersten Reflektors 16 und die Empfangsrichtung 22 des zweiten Reflektors 17 dargestellt. Die Abstrahlrichtung 21 und die Emp¬ fangsrichtung 22 sind um einen vorgegebenen Winkel 23 weg voneinander geneigt angeordnet. Wie bereits ausgeführt, kann der vorgegebene Winkel im Bereich zwischen 1 Grad und
60 Grad, insbesondere zwischen 20 Grad und 40 Grad, bei¬ spielsweise um 30 Grad sein. Auch bei dieser Ausführung werden die Abstrahlrichtung und/oder die Empfangsrichtung durch eine Mitte, d.h. eine Mittenachse eines Abstrahlbereiches und durch eine Mitte, d,h, eine Mittenschase eines Empfangsberei¬ ches festgelegt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf den zweiten Reflektor 17 beim Empfänger 3 verzichtet werden .
Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform der Sensor, der einen Photoplethysmographen darstellt, als kombiniertes Bauteil ausgebildet sein, wobei der Sender und der Empfänger in dem gleichen Bauteil angeordnet sind. Zudem kann der Sensor aus mehreren diskreten Bauteilen aufgebaut sein.
Die Festlegung der Abstrahlrichtung und/oder der Empfangsrichtung kann durch eine entsprechende verkippte Anordnung des Reflektors gegenüber einer Fläche des Trägers 4, insbe- sondere einer Chipoberfläche erreicht werden. Zudem kann die entsprechende Ausrichtung der Abstrahlrichtung und/oder der Empfangsrichtung durch eine entsprechend verkippte Linse rea¬ lisiert werden. Zudem kann ein Sender oder ein Empfänger gegenüber einer Linse oder einem Reflektor versetzt angeordnet sein. Weiterhin kann ein Prisma bzw. ein Prismen-Array oberhalb des Senders und/oder des Empfängers 3 für die entspre¬ chende Festlegung der Abstrahlrichtung und/oder der Empfangsrichtung vorgesehen sein. Zudem können der Abstrahlwinkelbe- reich und die Abstrahlrichtung des Senders und/oder der Empfangswinkelbereich und die Empfangsrichtung des Empfängers durch entsprechende Reflektoren festgelegt werden.
Weiterhin haben Versuche gezeigt, dass je größer die Wellen- länge der vom Sender 2 abgegebenen elektromagnetischen Strahlung 13 ist, umso kleiner der Winkel 23 sein kann, um eine Erhöhung des Nutzsignales, insbesondere eine Optimierung des Nutzsignales zu erreichen. Bei der Verwendung eines Reflektors in Form eines Parabolre- flektors sind der Empfänger und/oder der Sender vorzugsweise im Fokus des Parabolreflektors angeordnet.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Sensor
2 Sender
3 Empfänger
4 Träger
5 Gehäuse
6 Abdeckung
7 Wand
8 Leiterplatte
9 Finger
10 Knochen
12 Auswerteeinheit
13 elektromagnetische Strahlung
14 reflektierte Strahlung
15 Arterie
16 erster Reflektor
17 zweiter Reflektor
18 erste Linse
19 zweite Linse
20 Material
21 Abstrahlrichtung
22 Empfangsriehtung
23 Winkel
24 AbstrahlwinkeIbereich
25 EmpfangswinkeIbereich
31 erste Ausnehmung
32 zweite Ausnehmung

Claims

PATENTA S PRÜCHE
Sensor (1) zur Erfassung einer biometrischen Funktion, insbesondere zur Erfassung eines Pulses bzw. des Blut¬ sauerstoffgehaltes eines Menschen, mit wenigstens einem Sender (2), der ausgebildet ist, um eine elektromagne¬ tische Strahlung (13) in einer Abstrahlrichtung (21) zu senden, mit wenigstens einem Empfänger (3) , der ausgebildet ist, um eine elektromagnetische Strahlung (14) in einer Empfangsrichtung (22) zu empfangen, wobei der Sender (2) und der Empfänger (3) in der Weise ausgebil¬ det sind, dass die Abstrahlrichtung (21) des Senders (2) einen festgelegten Winkel (23) von der Empfangsrichtung (22) des Empfängers (3) weggeneigt angeordnet ist, wobei der Winkel (23) zwischen 1° und 60°, insbe¬ sondere zwischen 20° und 40° liegt.
Sensor nach Anspruch 1, wobei der Sender (2) einen Abstrahlwinkelbereich (24) von 40° oder kleiner, insbesondere von 35° oder kleiner aufweist.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sender (2) einen Reflektor (16) aufweist, wobei der Reflektor (16) die Abstrahlrichtung (21) und/oder den Abstrahlwinkelbereich (24) festlegt.
Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Empfänger (3) einen Reflektor (17) aufweist, wobei der Reflektor (17) eine Empfangsrichtung (22) und/oder einen Empfangswinkelbereich (25) festlegt.
Sensor nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Reflektor (16, 17) wenigstens teilweise eine Parabolform aufweist, und wobei insbesondere der Sender (2) und/oder der Empfänger (3) in einem Fokus der Parabolform angeordnet sind.
6. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sender (2) und/oder der Empfänger (3) eine Linse (18, 19) zur Strahlführung aufweist.
7. Sensor nach Anspruch 6, wobei die Linse (18, 19) als
Prisma ausgebildet ist.
8. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sender (2) und der Empfänger (3) nebeneinander auf einer Seite eines Trägers (4) angeordnet sind.
9. Verfahren zum Erfassen einer biometrischen Funktion, insbesondere zum Erfassen eines Pulses bzw. des Blut¬ sauerstoffgehaltes eines Menschen, wobei mit einem Sen¬ der eine elektromagnetische Strahlung in einer Ab¬ strahlrichtung gesendet wird, wobei mit einem Empfänger eine reflektierte elektromagnetische Strahlung in einer Empfangsrichtung empfangen wird, wobei der Sender und der Empfänger in der Weise ausgebildet sind, dass die Abstrahlrichtung des Senders einen festgelegten Winkel von der Empfangsrichtung des Empfängers weg geneigt angeordnet ist, wobei der Winkel zwischen 1° und 60°, insbesondere zwischen 20° und 40° liegt.
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