光学传感器装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光学传感器装置。该光学传感器装置（1）包括以规定频率（f）闪烁地发出2个波长的光并将其照射到生物体（B）的发光器（2）、以及接收生物体（B）发出的光的光接收器（7）。光接收器（7）输出与各波长相对应的第1、第2检测信号（S1）、（S2）。利用滤波电路（9），从第1、第2检测信号（S1）、（S2）提取出对规定频率（f）的信号进行了振幅调制的调制信号（S1m）、（S2m）。调制信号（S1m）、（S2m）经后级放大器（10）放大成调制信号（S1M）、（S2M）后，通过AD转换器（14）而转换成数字信号，并输入至运算处理部（15）。运算处理部（15）利用转换成数字信号后的调制信号（S1M）、（S2M），计算出第1、第2检测信号（S1）、（S2）的直流分量（S1d）、（S2d）和交流分量（S1a）、（S2a）。

Optical sensor device

The present invention provides an optical sensor device. The optical sensor device (1) includes provisions to frequency (f) flash out 2 wavelengths of light and its exposure to the organism (B) of the light emitting device (2), and receiving organisms (B) of light emitted by the light receiver (7). The optical receiver (7) outputs first and second detection signals (S1) corresponding to each wave appearance (S2). The modulation signal (S1m) and (S2m) of the amplitude modulated signal are extracted from the first, second detection signals (S1), and (S2) by means of a filter circuit (9) from the, the detection signal (s) and (B). The modulation signal (S1m) and (S2m) are amplified into modulated signals (S1M) and (S2M) after the latter amplifier (10) and converted to a digital signal via the AD converter (14) and input to the arithmetic processing unit (15). An operation processing unit (15) by using the modulation signal into digital signal after (S1M), (S2M), calculated first, second detection signal (S1), (S2) DC component (S1d), (S2d) and AC component (S1a), (S2a).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学传感器装置
本专利技术涉及具有发光器和光接收器的光学传感器装置。
技术介绍
已知光学传感器装置一般具有向被测定物照射光的发光器、以及接收生物体所反射或透射的光的光接收器(例如参考专利文献1、2)。专利文献I中记载了这样一种结构:利用发光器向生物体的手指或耳朵照射光，并且利用光接收器接收由上述光产生的反射光或透射光，根据光接收器输出的电信号来检测出与生物体的脉搏相对应的光电脉搏波信号。在上述结构中，为了放大经光接收器进行光电转换后的电信号，将光接收器与放大器相连接，并且将放大后的电信号输入至运算器，以进行各种信号处理。另外，专利文献2中记载了如下的结构:利用扫描镜来反射基准光源发出的光，并利用检测元件来接收该反射光。在这一结构中，将来自检测元件的信号分为直流分量和交流分量，并利用AD转换器将其转换成数字信号。 现有技术文献 专利文献专利文献1:日本专利特开平6 - 22943号公报 专利文献2:日本专利特开平2 - 13815号公报
技术实现思路
在专利文献I的光学传感器装置中，是利用放大器来对光接收器输出的电信号进行放大。在这种情况下，由于太阳光等外来光有时会入射到光接收器，因此，电信号中有时会重叠外来光的噪声分量。若这种外来光的噪声分量过大，则会导致放大器饱和，从而无法正确地检测出光电脉搏波信号这样的基于发光器发出的光而得到的信号。另外，若为了防止放大器饱和而减小放大器的放大率，则会导致检测出的信号电平变小，使得光接收灵敏度及光电脉搏波信号的检测精度变差。另外，为了用运算器等进行信号处理，还需要使用例如AD转换器来将其转换成数字信号。在这种情况下，若来自光接收器的电信号上重叠有外来光的噪声分量，则会连同该噪声分量一起对电信号进行编码，因此，AD转换器对于检测信号的分辨率要足够高。从而，需要确保包含了噪声分量的动态范围，将导致制造成本上升。另一方面，对比文件2所公开的结构中，在将来自检测元件的信号分为直流分量和交流分量并分别进行放大之后，利用AD转换器将其转换成数字信号。然而，在这一结构中，是分开地对直流分量和交流分量进行处理，直流分量与交流分量的振幅比并不会回到检测元件输出时的比例。因此，在例如用直流分量来将交流分量归一化的情况下，将无法直接适用。除此之外，专利文献2所记载的光学传感器装置中，是同步地检测直流分量和交流分量，因此，需要分别使用不同的AD转换器来将直流分量和交流分量转换成数字信号，这将导致制造成本上升。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够降低成本且能用直流分量来对交流分量进行归一化的光学传感器装置。(I)为了解决上述问题，本专利技术的光学传感器装置包括:发光器，该发光器以预先设定的规定频率进行闪烁发光，并向被测定物输出光；光接收器，该光接收器接收所述被测定物对所述发光器发出的光进行反射或透射后的光，并输出经光电转换后的电信号；滤波电路，该滤波电路以所述光接收器输出的电信号中包含所述发光器的规定频率的频带作为通带，输出以所述发光器的规定频率进行了调制的调制信号；放大器，该放大器对所述滤波电路输出的所述调制信号进行放大；AD转换器，该AD转换器将由所述放大器放大后的模拟信号所构成的所述调制信号转换成数字信号；以及运算处理部，该运算处理部基于所述AD转换器输出的数字信号，计算所述电信号的直流分量与交流分量。本专利技术中，发光器以预先设定的规定频率进行发光，滤波电路输出光接收器输出的电信号中以发光器的规定频率进行了调制的调制信号。该调制信号中含有被测定物反射或透射的光所产生的直流分量、以及与被测定物的吸光度随时间的变化相对应的交流分量。该调制信号经AD转换器转换成数字信号之后，运算处理部基于由数字信号构成的调制信号，能够计算出光接收器输出的电信号的直流分量和交流分量。具体而言，运算处理部通过例如计算调制信号的时间平均，能够算出电信号的直流分量，同时通过从调制信号中减去直流分量，能够算出电信号的交流分量。因此，能够用计算出的直流分量来将交流分量归一化。另外，滤波电路能够截断频率低于规定频率的信号，因此，能够将滤波电路的截止频率提高到发光器的规定频率附近。从而，能够减小例如滤波电路所使用的电容器的电容值，实现小型化和低成本。另外，由于利用放大器来对滤波电路输出的调制信号进行放大，因此，能够将调制信号放大到接近AD转换器振幅范围的范围内，而不会影响频率低于发光器规定频率的信号，从而能够确保S/N (信噪比)稳定。除此以外，由于输入AD转换器的调制信号的振幅范围稳定，因此AD转换器的每一比特的分辨率变大。从而，能够减小AD转换器的比特宽度，实现低成本。(2)本专利技术中，所述发光器由输出互不相同的第1、第2波段的光的2个发光元件构成，所述光接收器输出与所述第1、第2波段的光相对应的第1、第2电信号，所述运算处理部包括吸光度比运算单元，该吸光度比运算单元基于第I比与第2比之间的比例，来计算所述被测定物的吸光度比，所述第I比是基于所述第I电信号的第I交流分量的振幅与基于所述第I电信号的第I直流分量之比，所述第2比是基于所述第2电信号的第2交流分量的振幅与基于所述第2电信号的第2直流分量之比。本专利技术中，发光器由输出第1、第2波段的光的2个发光兀件构成,光接收器输出与第1、第2波段的光相对应的第1、第2电信号，因此，运算处理部的吸光度比运算单元基于第I比与第2比之间的比例，能够计算出被测定物的吸光度比，所述第I比是基于第I电信号的第I交流分量的振幅与基于第I电信号的第I直流分量之比，所述第2比是基于第2电信号的第2交流分量的振幅与基于第2电信号的第2直流分量之比。从而，即使发光器的发光强度或光接收器的光接收灵敏度对于第1、第2波段来说互不相同，也能减小其影响。(3)本专利技术中，所述运算处理部包括:直流分量运算单元，该直流分量运算单元根据所述调制信号的时间平均来计算所述电信号的直流分量；以及交流分量运算单元，该交流分量运算单元从所述调制信号去除所述直流分量运算单元计算出的直流分量，从而算出所述电信号的交流分量。本专利技术中，运算处理部的直流分量运算单元通过计算调制信号的时间平均，能够算出电信号的直流分量。此外，运算处理部的交流分量运算单元通过从调制信号中去除由直流分量运算单元所算出的直流分量，能够算出电信号的交流分量。(4)本专利技术中，所述直流分量运算单元包括:全体分量运算单元，该全体分量运算单元用所述调制信号中所述发光器发光时的信号，来计算出由外来光噪声和所述发光器发出的光这两者产生的全体直流分量；噪声分量运算单元，该噪声分量运算单元用所述调制信号中所述发光器不发光时的信号，计算出由外来光噪声产生的直流分量；以及噪声去除分量运算单元，该噪声去除分量运算单元从所述全体分量运算单元计算出的直流分量中减去所述噪声分量运算单元计算出的直流分量，来计算出由所述发光器发出的光所产生的直流分量。根据本专利技术，直流分量运算单元的全体分量运算单元利用调制信号中发光器发光时的信号，能够算出由外来光噪声和发光器发出的光这两者所产生的全体直流分量。而直流分量运算单元的噪声分量运算单元利用调制信号中发光器不发光时的信号，能够算出由外来光噪声所产生的直流分量。直流分量运算单元的噪声分量去除运算单元通过从全体分量运算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学传感器装置，其特征在于，包括：发光器，该发光器以预先设定的规定频率进行闪烁发光，并向被测定物输出光；光接收器，该光接收器接收所述被测定物对所述发光器发出的光进行反射或透射后的光，输出经光电转换后的电信号；滤波电路，该滤波电路以所述光接收器输出的电信号中包含所述发光器的规定频率在内的频带作为通带，输出以所述发光器的规定频率进行了调制后的调制信号；放大器，该放大器对所述滤波电路输出的所述调制信号进行放大；AD转换器，该AD转换器将由所述放大器放大后的模拟信号所构成的所述调制信号转换成数字信号；以及运算处理部，该运算处理部基于所述AD转换器输出的数字信号，计算出所述电信号的直流分量和交流分量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.20 JP 2011-113482;2011.05.20 JP 2011-11341.一种光学传感器装置，其特征在于，包括: 发光器，该发光器以预先设定的规定频率进行闪烁发光，并向被测定物输出光； 光接收器，该光接收器接收所述被测定物对所述发光器发出的光进行反射或透射后的光，输出经光电转换后的电信号； 滤波电路，该滤波电路以所述光接收器输出的电信号中包含所述发光器的规定频率在内的频带作为通带，输出以所述发光器的规定频率进行了调制后的调制信号； 放大器，该放大器对所述滤波电路输出的所述调制信号进行放大； AD转换器，该AD转换器将由所述放大器放大后的模拟信号所构成的所述调制信号转换成数字信号；以及 运算处理部，该运算处理部基于所述AD转换器输出的数字信号，计算出所述电信号的直流分量和交流分量。2.如权利要求1所述的光学传感器装置，其特征在于， 所述发光器包括输出互不相同的第1、第2波段的光的2个发光元件， 所述光接收器输出与所述第1、第2波段的光相对应的第1、第2电信号， 所述运算处理部包括吸光度比运算单元，该吸光度比运算单元基于第I比与第2比之间的比例，计算所述被测定物的吸光度比，所述第I比是基于所述第I电信号的第I交流分量的振幅、与基于所述第I电 信号的第I直流分量之比，所述第2比是基于所述第2电信号的第2交流分量的振幅、与基于所述第2电信号的第2直流分量之比。3.如权利要求1所述的光学传感器装置，其特征在于， 所述运算处理部包括:直流分量运算单元，该直流分量运算单元根据所述调制信号的时间平均来计算所述电信号的直流分量；以及交流分量运算单元，该交流分量运算单元从所述调制信号中去除所述直流分量运算单元计算出的直流分量，从而算出所述电信号的交流分量。4.如权利要求3所述的光学传感器装置，其特征在于， 所述直流分量运算单元包括:全体分量运算单元，该全体分量运算单元用所述调制信号中所述发光器发光时的信号，计算出由外...

【专利技术属性】
技术研发人员：土基博史，志牟田亨，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：
国别省市：