【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
技术实现思路
1、以下涉及光学感测领域中的改进概念。一个方面涉及自混合干涉测量传感器模块，所述自混合干涉测量传感器模块可以用于检测模块外部的物体的移动。例如，该模块允许感测和/或监测用户的一个或多个生理参数。此外，传感器模块可以被集成到可穿戴电子设备中以测量或监测诸如心率、血氧饱和度、血压、睡眠周期、体温等之类的参数。
2、另一个方面涉及使用两个基本上相同的光发射器(例如vcsel激光二极管)，它们彼此刚性连接并分离开一定距离，该距离可以针对差分测量而被优化。例如，在由光发射器提供的输出信号方面，一个信号分量可能显著不同，但是与运动相关的伪影噪声分量可能显著类似。所提出的概念可以扩展到包括光发射器阵列。
3、在至少一个实施例中，自混合干涉测量传感器模块包括至少两个相同类型的光发射器、检测器单元和电子处理单元。
4、每个光发射器可操作来将相干电磁辐射发射出传感器模块，例如朝向外部物体。此外，光发射器被配置成经历自混合干涉smi，这可能是由所发射的电磁辐射从传感器模块外部的外部物体的反射引起的。
5、检测器单元可操作来生成输出信号，各个输出信号分别指示光发射器的smi。
6、电子处理单元可操作来根据由检测器单元生成的输出信号生成差信号。事实上，差信号指示外部物体的移动。(在下文中，生成的差信号可以不是原始smi输出信号的减法，而是从输出信号中提取的参数的减法，例如来自fft的速度矢量或主频率)。
7、例如，光发射器
8、在前述发射光回注到空腔中时，并且由于模块外部的物体的移动，光被反射离开，光发射器被配置为经历自混合干涉。smi改变激光空腔内或从激光空腔发射的光的属性(例如波长)，例如它引起发射光的幅度和/或频率的调制，因此在信号中生成周期性条纹。更准确地说，smi调制光功率(通常通过测量光功率或偏置电压来观察)。进而，调制引起光发射器的电子属性的改变。例如，二极管电流和/或电压以相同方式被调制。当在光源的发射场中在模块外部不存在目标截断和反射所述光源的光时，在光发射器内不会发生自混合干涉。术语“相同类型”的光发射器指示了光发射器基本上是相同的，例如相同设计的两个副本。
9、如上面所讨论的，smi最终改变了光发射器的属性。该属性是借助于检测器单元间接测量的，该检测器单元根据所述属性或所述属性的改变来生成输出信号。例如，输出信号可以是所测量的电流或电压。因此，检测器单元可以包括用于测量作为电子属性的所述改变的装置(例如有源或无源电路)。
10、此外，电子处理单元接收输出信号，并且对于每个光发射器对，根据输出信号生成差信号，即基于提取的参数的差。一方面，差信号是外部物体的移动的函数。另一方面，获取输出信号的差的过程固有地计及了噪声。由于光发射器是相同类型的并且一起被布置在相同的模块中，因此可靠的假定是，发射器将以类似的方式被噪声影响。因此，差信号可以具有较低的噪声影响，同时包含关于个体输出信号的移动的信息。实际上，信噪比(简称：snr)可以被增加。
11、检测到的差信号(即输出信号)或检测到的电子属性的改变取决于外部物体的移动。传感器模块可以包括另外的电路，或者可以将电子处理单元的功能扩展，用于从差信号的改变中得出外部物体的移动，例如在位置、方向和/或速度方面。基于所确定的移动，传感器模块还包括用于生成经处理的输出信号的装置，所述输出信号包含所确定的移动的信息。
12、例如，该移动是垂直于或平行于光发射器的发射方向的移动。经处理的输出信号包括关于移动的信息，例如它包括移动的速度、持续时间和/或方向以及物体的距离(例如在光发射器的发射方向上测量的)的信息。
13、改进的概念通过将信号和噪声分成不同的模式(分别为差模和共模)来提供运动伪影(motion artefact)减少和snr改进。不需要单独的运动传感器(诸如加速计)来帮助移除运动伪影。相对简单的设计改变和硬件附加可能足以在传感器模块中集成两个或更多个光发射器，例如相同的多个vcsel而不是一个。与现有技术中看到的复杂计算相反，简单的减法足以产出snr的增加。
14、在至少一个实施例中，光发射器、检测器单元和电子处理单元在公共衬底上形成集成半导体设备，诸如cmos集成电路设备。特别地，根据改进概念的传感器模块可以没有任何用于感测反射或反向散射光的专用光电检测器。附加或替代地，传感器模块包括传感器封装，光发射器、检测器单元和电子处理单元或者由光发射器、检测器单元和电子处理单元形成的集成半导体设备被集成到该传感器封装中。
15、可穿戴电子设备可以使用这样的自混合干涉测量传感器模块作为以下动作的一部分：检测该模块外部的物体的位移、距离、运动、速度或速度矢量，例如在离传感器模块一定距离处的手势或相对于模块的输入表面的移动，即所谓的滑动或轻拍移动。在下文中，所有这样可能被测量的参数将被简称为“移动”。具体地，这样的自混合干涉测量传感器模块可以与广泛的消费电子设备和其他电子设备一起使用。例如，该移动可以与人体内目标的位移相关，以感测和/或监测生理参数，例如测量脉搏微动以便测量心率，或者测量接近于皮肤表面的血管中血液微粒的流速。
16、在至少一个实施例中，光发射器基本上具有相同的配置，包括基本上相同的发射波长。除了使用相同类型的光发射器(即相同设计的副本)之外，还通过以相同方式配置光发射器来进一步支持降低噪声的影响。这样的配置可以包括驱动电流，使得光发射器发射具有基本上相同输出功率或强度的光。此外，光发射器可以被设定或驱动以发射具有基本上相同波长或波长范围的相干电磁辐射。
17、在至少一个实施例中，光发射器彼此刚性耦合。术语“刚性耦合”指示了任何两个光发射器之间的距离基本上是恒定的，例如在传感器模块的操作尺度上。换句话说，光发射器在它们的距离方面具有恒定的关系。在改变温度情况下或者在作用于传感器模块上的机械应力下，这种关系可以是恒定的。结果，光发射器具有确定的或者可能相同的发射方向。此外，光发射器的任何对都可以被表征，使得在定义的条件下(例如没有任何移动的条件)，它们的输出信号允许确定参考差信号。
18、在至少一个实施例中，光发射器被成对布置为彼此相距一定距离。选择该距离，使得指示该光发射器对的smi的输出信号相差预定量。
19、为了生成差信号，至少两个光发射器被布置在传感器模块中。然而，可以将任何期望数量的光发射器集成到传感器模块中，使得这些光发射器中的任何一个都可以经历smi，并且由检测器单元分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自混合干涉测量传感器模块(10)，包括至少两个相同类型的光发射器(20)、检测器单元(30)和电子处理单元(40)，其中每个光发射器(20)可操作用于：
2.根据权利要求1所述的传感器模块，其中所述光发射器(20)具有相同的配置，包括相同的发射波长。
3.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其中所述光发射器(20)彼此刚性耦合。
4.根据权利要求1至3之一所述的传感器模块，其中
5.根据权利要求1至4之一所述的传感器模块，包括所述光发射器(20)的阵列，其中所述电子处理单元(40)可操作用于从所述光发射器(20)的对的所述输出信号中生成差信号。
6.根据权利要求1至5之一所述的传感器模块，其中所述光发射器(20)包括：
7.根据权利要求1至6之一所述的传感器模块，其中所述光发射器(20)包括竖直腔表面发射激光器VCSEL二极管。
8.根据权利要求1至7之一所述的传感器模块，其中所述电子处理单元(40)可操作用于：
9.根据权利要求1至8之一所述的传感器模块，其中所述光发射器(2
10.根据权利要求1至9之一所述的传感器模块，其中所述检测器单元(30)可操作用于：
11.根据权利要求1至10之一所述的传感器模块，其中所述检测器单元(30)可操作用于：
12.一种可穿戴电子设备，包括：
13.根据权利要求1至9之一所述的传感器模块，其中所述光发射器(20)被布置在所述外壳(50)中，使得所述光发射器(20)的所述发射方向(23)基本上垂直或垂直于所述支持表面(51)。
14.根据权利要求1至9之一所述的传感器模块，其中所述光发射器(20)被布置在所述外壳(50)中，使得所述光发射器(20)的所述发射方向(23)关于所述支持表面(51)倾斜。
15.一种检测移动的方法，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种自混合干涉测量传感器模块(10)，包括至少两个相同类型的光发射器(20)、检测器单元(30)和电子处理单元(40)，其中每个光发射器(20)可操作用于：
2.根据权利要求1所述的传感器模块，其中所述光发射器(20)具有相同的配置，包括相同的发射波长。
3.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其中所述光发射器(20)彼此刚性耦合。
4.根据权利要求1至3之一所述的传感器模块，其中
5.根据权利要求1至4之一所述的传感器模块，包括所述光发射器(20)的阵列，其中所述电子处理单元(40)可操作用于从所述光发射器(20)的对的所述输出信号中生成差信号。
6.根据权利要求1至5之一所述的传感器模块，其中所述光发射器(20)包括：
7.根据权利要求1至6之一所述的传感器模块，其中所述光发射器(20)包括竖直腔表面发射激光器vcsel二极管。
8.根据权利要求1至7之一所述的传感器模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·丹尼尔，F·苏亚雷兹，D·纳杰尔，
申请(专利权)人：AMS国际股份公司，
类型：发明
国别省市：
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