BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen Sensor und einen Biosensor.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 111 202.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Optische Sensoren können eine Lichtquelle und einen Lichtde ^¬ tektor aufweisen, wobei Licht der Lichtquelle auf eine Probe, beispielsweise einen Gegenstand oder ein Köperteil, trifft und dort gestreut und/oder reflektiert wird. Gleichzeitig kann ein Teil des Lichts innerhalb der Probe absorbiert wer ^¬ den. Ein Teil des reflektierten beziehungsweise gestreuten Lichts trifft auf den Lichtdetektor. Eine Intensität des auf den Lichtdetektor treffenden Lichts kann anschließend ausgewertet und somit zur Ermittlung eines Messsignals verwendet werden.

Bei einem optischen Näherungssensor kann beispielsweise die Lichtintensität des von einem Gegenstand reflektierten Lichts davon abhängen, wie weit der Gegenstand von der Lichtquelle beziehungsweise dem Sensor entfernt ist. Wenn die Intensität des reflektierten Lichts einen bestimmten Wert überschreitet, so ist der Gegenstand nah, oder in einem bestimmten Abstand, vom Sensor angeordnet. Damit kann eine Annäherung des Gegenstands an den Sensor bestimmt werden.

Bei einem Biosensor kann Licht der Lichtquelle in eine Probe aus biologischem Material oberhalb des Sensors je nach biolo ^¬ gischen Vorgängen, die innerhalb der Probe stattfinden, unterschiedlich stark absorbiert werden. Gleichzeitig wird das Licht der Lichtquelle in der Probe gestreut und trifft teil ^¬ weise auf den Lichtdetektor. Eine Intensitätsänderung des gestreuten Lichts führt zu einem veränderlichen Signal des Lichtdetektors und kann zur Auswertung biologischer Prozesse herangezogen werden.

Solche Sensoren sollen, wenn sie zum Einbau in mobile Systeme wie beispielsweise Uhren, Mobiltelefone oder Sensorarmbänder vorgesehen sind, eine möglichst flache Bauform aufweisen.

Nachteilig bei solchen Sensoren ist, dass im Allgemeinen eine Abdeckung oberhalb des Sensors angeordnet ist und ein Teil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichts von der Abdeckung reflektiert und ohne auf die Probe zu treffen zum Lichtdetek ^¬ tor gelangen kann. Dadurch wird ein Teil der vorhandenen Lichtintensität nicht für die eigentliche Messung genutzt, sondern verschlechtert als Störsignal das Messergebnis. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn der Sensor eine flache Bauform aufweist, da dann ein relativ großer Anteil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichts in einem flachen Winkel austritt, reflektiert wird und anschließend auf den Lichtde ^¬ tektor trifft.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, Licht, welches von der Lichtquelle ausgehend in einem flachen Winkel auf den Licht ^¬ detektor fallen könnte, derart abzulenken, dass dieses Licht im Wesentlichen nicht am Lichtdetektor ankommt.

Diese Aufgabe wird mit dem Sensor und dem Biosensor der unab ^¬ hängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausge ^¬ staltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Ein Sensor weist eine Lichtquelle, einen Lichtdetektor und ein Gehäuse auf. Das Gehäuse weist eine Oberseite auf. Der Lichtdetektor und die Lichtquelle sind auf der Oberseite des Gehäuses angeordnet. Zwischen dem Lichtdetektor und der

Lichtquelle ist ein Steg angeordnet, der ein Material auf- weist, welches Licht zumindest einer Wellenlänge der Licht ^¬ quelle absorbiert oder reflektiert. Durch diesen Steg wird der direkte Weg zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetektor derart beeinflusst, dass von der Lichtquelle ausgehendes Licht, welches in Richtung des Lichtdetektors ausgeht, vom Steg absorbiert oder reflektiert wird und somit nicht auf den Lichtdetektor gelangen kann. Oberhalb des Lcihtdetektors ist ein erster Deckel angeordnet, der einen Ablenkbereich und ei- ne Einfallsebene aufweist. Die Einfallsebene kann dabei pa ^¬ rallel zur ersten Oberseite des Gehäuses angeordnet sein. Der Ablenkbereich ist in der Weise ausgebildet, dass mindestens 80 % des Lichts, das im Ablenkbereich auf die Einfallsebene des ersten Deckels aus einer vorgegebenen Richtung trifft und auf den Lichtdetektor treffen würde, aufgrund eines optischen Elements vom Lichtdetektor weg gelenkt wird.

Dies gilt insbesondere für Licht, welches die Lichtquelle un ^¬ ter einem sehr flachen Winkel verlässt, jedoch oberhalb des Steges von einer Abdeckung reflektiert wird und direkt auf den Lichtdetektor treffen würde.

In einer Ausführungsform weist das Gehäuse eine erste Kavität und eine zweite Kavität auf. Der Lichtdetektor ist in der ersten Kavität angeordnet. Die Lichtquelle ist in der zweiten Kavität angeordnet. Zwischen der ersten Kavität und der zwei ^¬ ten Kavität ist der Steg angeordnet. Oberhalb der ersten Ka ^¬ vität ist der erste Deckel angeordnet. In einer Ausführungsform weist das Licht, welches aus der vorgegebenen Richtung im Ablenkbereich auf den ersten Deckel trifft, einen Einfallswinkel von 80 Grad oder größer auf. Der Einfallswinkel ist dabei der Winkel zwischen einer Senkrech ^¬ ten der Einfallsebene und dem einfallenden Lichtstrahl. Ein Einfallswinkel von 80 Grad oder größer bedeutet, dass Licht, welches sehr flach auf die Einfallsebene fällt, mittels des Ablenkbereichs vom Detektor weg gelenkt wird.

In einer Ausführungsform ist der Ablenkbereich zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetektor angeordnet.

Es kann vorgesehen sein, dass auch Licht mit steileren Einfallswinkeln, beispielsweise mit mindestens 70 Grad oder min- destens 65 Grad, mittels des Ablenkbereichs vom Lichtdetektor weg gelenkt wird.

In einer Ausführungsform weist der erste Deckel im Ablenkbe- reich eine reflektierende Beschichtung als optisches Element auf .

In einer Ausführungsform ist der erste Deckel auf der dem Gehäuse abgewandten Seite eben. Auf der dem Gehäuse zugewandten Seite ist der erste Deckel im Ablenkbereich als periodische

Anordnung von Prismen ausgeführt, wobei die Prismen als opti ^¬ sches Element dienen. Dadurch liegt die Einfallsebene des ersten Deckels auf der dem Gehäuse abgewandten Seite des De ^¬ ckels. Auf der dem Lichtdetektor zugewandten Seite ist der Ablenkbereich mittels Prismen ausgeführt. Die Prismen können derart ausgeführt sein, dass mindestens ein Teil des auf den Ablenkbereich auftreffenden Lichts innerhalb der Prismen vom Lichtdetektor weg reflektiert wird. In einer Ausführungsform weisen die Prismen einen dreieckigen Querschnitt auf. Eine Seitenfläche des Prismas wirkt dabei als Reflexionsseite, an der Licht, welches auf den Ablenkbe ^¬ reich trifft, vom Lichtdetektor weg reflektiert wird. Der dreieckige Querschnitt und damit die Prismen können der ^¬ art ausgeführt sein, dass Licht, welches unter einem flachen Einfallswinkel auf den Ablenkbereich trifft, an einer Seite des Prismas totalreflektiert und somit nahezu vollständig vom Detektor weg gelenkt wird.

In einer Ausführungsform weist der erste Deckel ein Material mit einem Brechungsindex auf. Ein Winkel des dreieckigen Querschnitts der Prismen entspricht mindestens dem Doppelten des Arkussinus des Kehrwerts des Brechungsindexes. Damit sind die Abmessungen des Prismas für eine Totalreflexion geeignet.

In einer Ausführungsform ist ein zweiter Deckel oberhalb der zweiten Kavität angeordnet. Der zweite Deckel umfasst eine planparallele Platte. Dadurch kann die Lichtquelle abgedeckt und somit vor äußeren Einflüssen geschützt werden.

In einer Ausführungsform weist der Lichtdetektor eine Detek- toroberseite auf. Der Ablenkbereich erstreckt sich ausgehend von einem ersten Bereich nahe des Steges bis zu einem Bereich, der durch eine senkrechte Projektion der Detektoroberseite auf den ersten Deckel bestimmt ist. Dadurch wird Licht, welches ausgehend von der Lichtquelle in einem flachen Winkel Richtung erste Kavität abgelenkt wird, mittels des Ablenkbe ^¬ reichs vom Detektor weg gelenkt. Licht, welches oberhalb des Lichtdetektors in einem flachen Winkel auf den ersten Deckel trifft, wird, da dort kein Ablenkbereich vorgesehen ist, nicht abgelenkt und trifft somit ohne Richtungsänderung in die erste Kavität. Die geometrische Anordnung kann dabei so gewählt werden, dass das Licht, welches unter einem solchen flachen Winkel den ersten Deckel außerhalb des Ablenkberei ^¬ ches trifft, nicht auf den Lichtdetektor trifft, sondern das Gehäuse innerhalb der ersten Kavität auf der der Lichtquelle gegenüberliegenden Seite des Lichtdetektors trifft.

In einer Ausführungsform überdeckt der Ablenkbereich den Lichtdetektor maximal zur Hälfte. In einer Ausführungsform ist der Ablenkbereich als Fläche in einer Ebene des ersten Deckels, beispielsweise der Einfalls ^¬ ebene, ausgeführt. Der Ablenkbereich ist in einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich unterteilt, wobei der erste Bereich an den Steg angrenzt. Der zweite Bereich weist eine gekrümmte Begrenzungslinie auf, die in der Ebene des ersten

Deckels angeordnet sein kann. Die Krümmung der gekrümmten Begrenzungslinie kann konkav oder konvex sein. Beispielsweise kann der Ablenkbereich derart gekrümmt sein, dass in einer Verbindungsebene zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetek- tor der Ablenkbereich eine kleinere Ausdehnung aufweist als in Randbereichen der ersten Kavität. In einer Ausführungsform weist der erste Deckel einen Sammelbereich auf. Der Sammelbereich weist eine Linsenstruktur auf, wobei Licht, welches mit einem Einfallswinkel kleiner als 60 Grad auf den Sammelbereich des ersten Deckels trifft, auf- grund der Linsenstruktur zum Lichtdetektor hin gebrochen wird. Dadurch kann steiler einfallendes Licht, welches mit einer größeren Wahrscheinlichkeit ein auszuwertendes Signal beziehungsweise eine auszuwertende Intensitätsänderung ent ^¬ hält, zum Lichtdetektor hin gebündelt werden.

In einer Ausführungsform ist der Sammelbereich als Fresnel- Linse ausgeführt. Fresnel-Linsen sind insbesondere geeignet, da mit ihnen trotz geringer Bauhöhe eine kleine Brennweite erzielt werden kann.

In einer Ausführungsform ist der Sensor ein Biosensor.

Ein Biosensor weist eine erste Lichtquelle, eine zweite

Lichtquelle, einen Lichtdetektor und ein Gehäuse auf. Das Ge- häuse weist eine Oberseite auf. Der Lichtdetektor und die Lichtquellen sind auf der Oberseite angeordnet. Die erste Lichtquelle emittiert grünes Licht mit einer Wellenlänge zwi ^¬ schen 550 und 590 Nanometern. Die zweite Lichtquelle emit ^¬ tiert Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge größer als 850 Nanometer. Zwischen den Lichtquellen und dem Lichtdetektor ist ein Steg angeordnet, der ein Material aufweist, welches Licht zumindest einer Wellenlänge einer der beiden Lichtquel ^¬ len absorbiert oder reflektiert. Ein erster Deckel ist ober ^¬ halb des Lichtdetektors angeordnet und weist einen Ablenkbe- reich und eine Einfallsebene auf. Der Ablenkbereich ist in der Weise ausgebildet, dass mindestens 80 % des Lichts, das im Ablenkbereich auf die Einfallsebene des ersten Deckels aus einer vorgegebenen Richtung trifft und auf den Lichtdetektor treffen würde, aufgrund eines optischen Elements vom Lichtde- tektor weg gelenkt wird. Die beiden genannten Lichtquellen, die grünes Licht beziehungsweise Infrarotstrahlung aussenden, sind als Biosensor geeignet, insbesondere zur Messung einer Herzfrequenz mittels des grünen Lichts und der Messung eines Blutsauerstoffgehalts mittels der Infrarotstrahlung. Je nach Anzahl der roten Blutkörperchen in einem Blutgefäß wird das grüne Licht stärker oder weniger stark absorbiert. Dadurch trifft mehr oder weniger gestreutes grünes Licht auf den Lichtdetektor, wobei die periodische Zu- und Abnahme des ge ^¬ streuten Lichts mit derselben Frequenz wie die Herzfrequenz erfolgt. Sauerstoffreiches Blut weist im Bereich der Infra ^¬ rotstrahlung mit einer Wellenlänge größer als 850 Nanometer eine andere Absorption auf als weniger Sauerstoffreiches Blut. Somit kann die reflektierte beziehungsweise gestreute Infrarotstrahlung zur Ermittlung eines Blutsauerstoffgehalts verwendet werden. Die Lichtquellen können dabei als licht ^¬ emittierende Halbleiterchips, insbesondere als lichtemittie ^¬ rende Halbleiterchips mit einem geeigneten Konversionsmateri- al ausgebildet sein.

In einer Ausführungsform des Biosensors weist das Licht, wel ^¬ ches aus der vorgegebenen Richtung im Ablenkbereich auf den ersten Deckel trifft, einen Einfallswinkel von 80 Grad oder größer auf. Der Einfallswinkel ist dabei der Winkel zwischen einer Senkrechten der Einfallsebene und dem einfallenden Lichtstrahl. Ein Einfallswinkel von 80 Grad oder größer bedeutet, dass Licht, welches sehr flach auf die Einfallsebene fällt, mittels des Ablenkbereichs vom Detektor weg gelenkt wird.

In einer Ausführungsform weist der Biosensor eine dritte Lichtquelle auf. Die dritte Lichtquelle emittiert rotes Licht mit einer Wellenlänge zwischen 640 und 680 Nanometern.

Dadurch kann die Messung des Blutsauerstoffgehalts verbessert werden .

Die für den Sensor beschriebenen weiteren Ausführungsformen können ebenso für den Biosensor angewendet werden.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstel lung

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Sensor;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Sensor;

Fig. 3 einen weiteren Querschnitt durch einen Sensor;

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen ersten Deckel;

Fig. 5 einen weiteren Querschnitt durch einen Sensor mit einem Ablenkbereich bestehend aus mehreren pris- menförmigen Strukturen;

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen ersten Deckel mit mehre ren prismenförmigen Strukturen;

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Sensor;

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Sensor mit gekrümmtem

Ablenkbereich;

Fig. 9 einen Querschnitt durch einen Sensor, bei dem der erste Deckel einen Ablenkbereich und einen Sammel bereich aufweist;

Fig.10 eine Draufsicht auf einen ersten Deckel mit Ab ^¬ lenkbereich und Sammelbereich; und

Fig. 11 eine Draufsicht auf einen Biosensor.

Fig. 1 zeigt einen Sensor 100 mit einer Lichtquelle 110 und einem Lichtdetektor 120. Der Sensor 100 weist ferner ein Gehäuse 130 auf. Oberhalb einer Oberseite 133 des Gehäuses 130 sind die Lichtquelle 110 und der Lichtdetektor 120 angeord ^¬ net. Zwischen der Lichtquelle 110 und dem Lichtdetektor 120 ist ein Steg 134 angeordnet, wobei der Steg 134 ein Material aufweist, welches Licht zumindest einer Wellenlänge der

Lichtquelle 110 absorbiert oder reflektiert. Der Steg 134 kann dabei aus demselben Material wie das Gehäuse 130 beste- hen und Teil des Gehäuses 130 sein. Ebenfalls ist es möglich, dass der Steg 134 auf das Gehäuse 130 aufgesetzt. Durch den Steg 134 ist der direkte Weg von der Lichtquelle 110 zum Lichtdetektor 120 versperrt. Oberhalb des Lichtdetektors 120 ist ein erster Deckel 140 angeordnet. Der erste Deckel 140 weist einen Ablenkbereich 141 und eine Einfallsebene 142 auf. Der Ablenkbereich 141 ist als reflektierende Beschichtung 144 auf einer dem Gehäuse 130 zugewandten Seite des ersten Deckels 140 ausgeführt. Die reflektierende Beschichtung 144 des Ablenkbereichs 141 dient dabei als optisches Element 143 und ist dabei derart ausgeführt, dass mindestens 80 % des Lichts, das im Ablenkbereich auf die Einfallsebene 142 des ersten De ^¬ ckels 140 trifft, vom Lichtdetektor 120 weggelenkt wird. Der Ablenkbereich 141 ist dabei auf einer dem Steg 134 zugewandten Seite des ersten Deckels 140 angeordnet. Licht, welches aus einer vorgegebenen Richtung 136 mit einem relativ flachen Einfallswinkel 137 auf den Ablenkbereich 141 des ersten Deckels 140 trifft und in direkter Linie den Lichtdetektor 120 erreichen würde, wird durch die reflektierende Beschichtung 144 des Ablenkbereichs 141 vom Lichtdetektor 120 weg gelenkt. Der erste Deckel 140 kann ein Glas oder einen transparenten Kunststoff aufweisen.

Alternativ zum in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die reflektierende Beschichtung 144 ebenfalls auf der der dem Gehäuse abgewandten Seite des ersten Deckels 140 angeordnet sein .

Fig. 2 zeigt einen Sensor 100 mit einer Lichtquelle 110 und einem Lichtdetektor 120. Der Sensor 100 weist ferner ein Ge- häuse 130 auf. Ausgehend von einer ersten Oberseite 133 des

Gehäuses 130 weist das Gehäuse 130 eine erste Kavität 131 so ^¬ wie eine zweite Kavität 132 auf. Zwischen der ersten Kavität 131 und der zweiten Kavität 132 ist ein Steg 134 angeordnet, wobei der Steg 134 ein Material aufweist, welches Licht zu ^¬ mindest einer Wellenlänge der Lichtquelle 110 absorbiert oder reflektiert. Der Steg 134 besteht dabei aus demselben Materi ^¬ al wie das Gehäuse 130 und ist Teil des Gehäuses 130. Eben- falls ist es möglich, dass der Steg 134 in das Gehäuse 130 eingesetzt wird und dadurch die erste Kavität 131 von der zweiten Kavität 132 trennt. Durch den Steg 134 ist der direkte Weg von der Lichtquelle 110 zum Lichtdetektor 120 versperrt. Oberhalb der ersten Kavität 131 ist ein erster Deckel 140 angeordnet. Der erste Deckel 140 weist einen Ablenkbe ^¬ reich 141 und eine Einfallsebene 142 auf. Der Ablenkbereich 141 ist als reflektierende Beschichtung 144 auf einer dem Ge ^¬ häuse 130 zugewandten Seite des ersten Deckels 140 ausge ^¬ führt. Die reflektierende Beschichtung 144 des Ablenkbereichs 141 dient dabei als optisches Element 143 und ist dabei der ^¬ art ausgeführt, dass mindestens 80 % des Lichts, das im Ab ^¬ lenkbereich auf die Einfallsebene 142 des ersten Deckels 140 trifft, vom Lichtdetektor 120 weggelenkt wird. Der Ablenkbe ^¬ reich 141 ist dabei auf einer dem Steg 134 zugewandten Seite des ersten Deckels 140 angeordnet. Licht, welches aus einer vorgegebenen Richtung 136 mit einem relativ flachen Einfallswinkel 137 auf den Ablenkbereich 141 des ersten Deckels 140 trifft und in direkter Linie den Lichtdetektor 120 erreichen würde, wird durch die reflektierende Beschichtung 144 des Ab- lenkbereichs 141 vom Lichtdetektor 120 weg gelenkt. Der erste Deckel 140 kann ein Glas oder einen transparenten Kunststoff aufweisen. Ein Bereich 149 stellt die senkrechte Projektion der Detektoroberseite 121 auf den ersten Deckel 140 dar. Alternativ zum in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die reflektierende Beschichtung 144 ebenfalls auf der der dem Gehäuse abgewandten Seite des ersten Deckels 140 angeordnet sein . In einem Ausführungsbeispiel weist das Licht, welches aus der vorgegebenen Richtung 136 im Ablenkbereich 141 auf den ersten Deckel trifft, einen Einfallswinkel 137 von 80 Grad oder grö ^¬ ßer auf. Der Einfallswinkel 137 ist dabei ein Winkel zwischen einer Senkrechten zur Einfallsebene 142 und dem einfallenden Licht. Der Ablenkbereich 141 ist dabei, wie in Fig. 2 gezeigt, zwischen der Lichtquelle 110 und dem Lichtdetektor 120 angeordnet .

Die Lichtquelle 110 kann dabei einen lichtemittierenden Halb ^¬ leiterchip aufweisen. Dieser kann mit einem Konversionsleuchtstoff versehen sein. Der Lichtdetektor 120 kann eine Fotodiode umfassen. Das Gehäuse 130 kann aus einem Kunststoff oder aus Metall bestehen, wobei in den Figuren nicht gezeigte Anschlusselemente für die Lichtquelle 110 und den Lichtdetek ^¬ tor 120 vorgesehen sein können.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Sensors 100, der im Wesentlichen dem Sensor 100 der Fig. 2 entspricht. Lediglich das optische Element 143 im Ablenkbereich 141 des ersten Deckels 140 ist beim Sensor 100 der Fig. 3 anders ausgeführt. Auf einer dem Gehäuse zugewandten Seite des ersten Deckels 140 ist eine im Querschnitt dreieckige, pris- menförmige Struktur 145, die als optisches Element 143 dient, angeordnet. Die prismenförmige Struktur 145 weist eine Refle ^¬ xionsseite 146 auf, welche auf der dem Steg 134 abgewandten Seite der prismenförmigen Struktur 145 angeordnet ist. Ein Winkel 147 zwischen der Unterseite des ersten Deckels 140 und der Reflexionsseite 146 ist derart groß, dass Licht, welches aus einer vorgegebenen Richtung 136 unter einem Einfallswinkel 137 auf die Einfallsebene 142 des ersten Deckels 140 trifft, und welches ohne den Ablenkbereich 141 auf den Licht ^¬ detektor 120 treffen würde, aufgrund der Lichtbrechung inner- halb des ersten Deckels 140 mit der prismenförmigen Struktur

145 unter einem Totalreflexionswinkel auf die Reflexionsseite

146 trifft. Dadurch wird das einfallende Licht an der Refle ^¬ xionsseite 146 totalreflektiert und damit vom Lichtdetektor 120 weg gelenkt. Ein Bereich 149 stellt die senkrechte Pro- jektion der Detektoroberseite 121 auf den ersten Deckel 140 dar . Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite des ersten Deckels 140 der Fig. 3. Auf der Unterseite ist die prismen- förmige Struktur 145 angeordnet. Damit das aus der vorgegebe ^¬ nen Richtung 136 einfallende Licht an der Reflexionsseite 146 totalreflektiert wird, muss die Reflexionsseite 146 steiler sein als eine weitere Seite 148 der prismenförmigen Struktur 145.

In einem Ausführungsbeispiel weist das Licht, welches aus der vorgegebenen Richtung 136 im Ablenkbereich 141 auf den ersten Deckel trifft, einen Einfallswinkel 137 von 80 Grad oder grö ^¬ ßer auf. Der Einfallswinkel 137 ist dabei ein Winkel zwischen einer Senkrechten zur Einfallsebene 142 und dem einfallenden Licht. Der Ablenkbereich 141 ist dabei, wie in Fig. 3 ge- zeigt, zwischen der Lichtquelle 110 und dem Lichtdetektor 120 angeordnet .

Der Winkel 147 kann auch so gewählt werden, dass Licht mit einem steileren Einfallswinkel 137, beispielsweise 70 oder 65 Grad bezogen auf die Senkrechte zur Einfallsebene 142, auf ^¬ grund der Totalreflexion an der Reflexionsseite 146 vom

Lichtdetektor 120 weg gelenkt wird.

Fig. 5 zeigt einen weiteren Querschnitt durch einen Sensor 100, der im Wesentlichen dem Sensor 100 der Fig. 3 entspricht. Im Ablenkbereich 141 weist der Sensor 100 der Fig. 5 mehrere, zueinander identische, prismenförmige Strukturen 145 auf. Die prismenförmigen Strukturen 145 sind nebeneinander und aneinander angrenzend angeordnet und weisen jeweils eine Reflexionsseite 146 und einen Winkel 147 analog zur Fig. 3 auf. Dadurch, dass der Ablenkbereich eine Anordnung von mehreren prismenförmigen Strukturen 145 umfasst, kann eine Bauhöhe des ersten Deckels 140 verringert werden. Der erste Deckel ist also im Ablenkbereich 141 auf der dem Gehäuse 130 zugewandten Seite als periodische Anordnung von Prismen 145 ausgeführt. Ein Bereich 149 stellt die senkrechte Projektion der Detektoroberseite 121 auf den ersten Deckel 140 dar.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite des ersten Deckels 140 der Fig. 5. Auf der Unterseite sind zwei prismen- förmige Strukturen 145 angeordnet. Damit das aus der vorgege ^¬ benen Richtung 136 einfallende Licht an der Reflexionsseite 146 totalreflektiert wird, muss die Reflexionsseite 146 stei ^¬ ler sein als eine weitere Seite 148 der prismenförmigen

Strukturen 145. Die prismenförmigen Strukturen 145 sind dabei so angeordnet, dass die Reflexionsseite 146 einer der beiden prismenförmigen Strukturen 145 der weiteren Seite 148 der anderen der beiden prismenförmigen Strukturen 145 zugewandt ist .

Die prismenförmigen Strukturen 145 der ersten Deckel 140 der Fig. 3 bis 6 können alternativ auch auf der dem Lichtdetektor 120 abgewandten Seite des ersten Deckels 140 angeordnet sein. In den Fig. 2, 3 und 5 gestrichelt dargestellt ist ein optio ^¬ naler zweiter Deckel 160, der oberhalb der zweiten Kavität 132 angeordnet und als planparallele Platte ausgeführt ist. Der zweite Deckel 160 kann ein Glas oder einen Kunststoff aufweisen. Der erste Deckel 140 und der zweite Deckel 160 können dabei auch einteilig ausgeführt sein.

Neben den Prismen 145 mit dreieckigem Querschnitt und Refle ^¬ xionsseite 146 können die Ablenkbereiche 141 der Fig. 3 bis 6 auch mit Prismen einer anderen Basis, beispielsweise mit ei- nem viereckigen oder fünfeckigen Querschnitt, ausgeführt werden. Ebenso können mehr als zwei prismenförmige Strukturen 145 vorgesehen sein.

In einem Ausführungsbeispiel weisen der erste Deckel 140 und die prismenförmige Struktur 145 ein Material mit einem ersten Brechungsindex auf. Der Winkel 147 zwischen der Reflexions ^¬ seite 146 und der Unterseite des Deckels 140 entspricht dabei mindestens dem Doppelten des Arkussinus des Kehrwerts des Brechungsindexes des Materials. Dadurch wird Licht, welches unter einem flachen Einfallswinkel 137 auf die Einfallsebene 142 im Bereich des Ablenkbereichs 141 trifft, an der Reflexi ^¬ onsseite 146 totalreflektiert.

Ein Bereich 149 stellt die senkrechte Projektion der Detektoroberseite 121 auf den ersten Deckel 140 dar.

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf einen Sensor 100, der im We- sentlichen einem der Sensoren 100 der Fig. 2 bis 6 entsprechen kann. Das Gehäuse 130 weist eine erste Kavität 131 und eine zweite Kavität 132 auf, wobei ein Lichtdetektor 120 in der ersten Kavität angeordnet ist und eine Lichtquelle 110 in der zweiten Kavität angeordnet ist. Ein Steg 134 ist zwischen den Kavitäten 131, 132 angeordnet. Oberhalb der ersten Kavität 131 ist ein erster Deckel 140 mit einem Ablenkbereich 141 angeordnet. Der Ablenkbereich 141 grenzt dabei an den Steg 134 an. Der Ablenkbereich 141 ist in Richtung des Lichtdetektors 120 so schmal ausgeführt, dass der Ablenkbereich 141 den Lichtdetektor 120 nicht überdeckt. Dies entspricht im Wesent ^¬ lichen der Darstellung des Sensors 100 der Fig. 2, bei der die reflektierende Beschichtung 144 den Lichtdetektor 120 nicht überdeckt. Beim Ablenkbereich 141 kann es sich jedoch auch um die prismenförmigen Strukturen der Fig. 3 bis 6 han- dein. Ein Bereich 149 stellt die senkrechte Projektion der

Detektoroberseite 121 auf den ersten Deckel 140 dar. Der Be ^¬ reich 148 ist also außerhalb des Ablenkbereichs 141 angeord ^¬ net . Es kann vorgesehen sein, dass der Ablenkbereich 141, wie in den Fig. 3 und 5 dargestellt, den Lichtdetektor 120 teilweise überdeckt. Dadurch überschneiden sich der Ablenkbereich 141 und der Bereich 148. In einem Ausführungsbeispiel ist überdeckt der Ablenkbereich 141 den Lichtdetektor 120 maximal zur Hälfte. Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf einen Sensor 100, der im We ^¬ sentlichen dem Sensor 100 der Fig. 6 entspricht. Der Ablenkbereich 141 ist als periodische Anordnung von prismenförmigen Strukturen 145 ausgebildet. Die prismenförmigen Strukturen 145 sind dabei in einer Ebene des ersten Deckels 140 derart gekrümmt, dass die prismenförmigen Strukturen 145 in einer Mitte 138 des Steges 134 in einem ersten Bereich 153 an den Steg 134 angrenzen und außerhalb der Mitte 138 des Steges 134 vom Steg 134 weg gekrümmt sind. In einem zweiten Bereich 154, der dem Steg 134 gegenüberliegt, weist der Ablenkbereich 141 eine gekrümmte Begrenzungslinie 155 auf. Alternativ können die prismenförmigen Strukturen 145 in einer Mitte 138 des Steges 134 vom Steg 134 beabstandet angeordnet sein. In Rand ^¬ bereichen 135 der ersten Kavität 131 grenzen die prismenför- migen Strukturen 145 des Ablenkbereichs 141 also nicht an den Steg 134 an. Dadurch kann seitlich einfallendes Licht ebenfalls vom Lichtdetektor 120 weg gelenkt werden.

Alternativ kann der Deckel der Fig. 8 auch nur eine prismen- förmige Struktur 145 analog zur Fig. 3 oder eine reflektie ^¬ rende Beschichtung analog zu Fig. 2 aufweisen, die ebenfalls gekrümmt ist wie in Fig. 8 dargestellt. Eine solche Krümmung ist konkav. Ferner kann es vorgesehen sein, dass der Ablenkbereich 141 angrenzend an die Mitte 138 des Steges 134 seine größte Aus ^¬ dehnung aufweist und in den Randbereichen 135 eine kleinere Ausdehnung aufweist. Dadurch ist die Krümmung des Ablenkbe ^¬ reichs 141 konvex. Die gekrümmte Begrenzungslinie 155 kann also konkav oder konvex gekrümmt sein.

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch einen Sensor 100, bei dem der Ablenkbereich 141 analog zur Fig. 5 aus einer periodischen Anordnung von Prismen 145 aufgebaut ist. Der Ablenk- bereich 141 überdeckt dabei teilweise den Lichtdetektor 120 im Bereich 149, der wiederum eine senkrechte Projektion der Detektoroberfläche 121 auf den ersten Deckel 140 ist. An den Ablenkbereich 141 angrenzend weist der erste Deckel 140 einen Sammelbereich 151 auf. Der Sammelbereich 151 weist eine Linsenstruktur auf, wobei Licht, welches mit einem Einfallswinkel kleiner als 60 Grad auf den Sammelbereich 151 des ersten Deckels 140 trifft, aufgrund der Linsenstruktur zum Lichtde- tektor 120 hin gebrochen wird. Die Linsenstruktur ist dabei mit Fresnel-Linsenelementen 152 ausgeführt. Es ist jedoch auch eine andere Ausgestaltung der Linsenstruktur des Sammelbereichs 151 denkbar. Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite des ersten Deckels der Fig. 9. Vier prismenförmige Strukturen 145, die parallel zum Steg 134 angeordnet sind, bilden den Ablenkbe ^¬ reich 141 und sind analog zu den Fig. 3 bis 6 aufgebaut. Al ^¬ ternativ können die prismenförmigen Strukturen 145 auch eine konvexe oder konkave Krümmung analog zu Fig. 8 aufweisen. An den Ablenkbereich 141 angrenzend weist der erste Deckel 140 einen Sammelbereich 151 auf. Der Sammelbereich 151 weist eine Linsenstruktur auf, die mit Fresnel-Linsenelementen 152 ausgeführt ist. Eine Mitte des Sammelbereichs 151 ist über einer Mitte des Lichtdetektors 120 angeordnet.

Der erste Deckel 140 mit dem Ablenkbereich als prismenförmige Strukturen 145 sowie optional des Sammelbereichs 151 mit den Fresnel-Linsenelementen kann dabei als Formkörper bereitge- stellt werden, beispielsweise als Spritzguss- oder Verguss ^¬ körper .

Die Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 1 bis 10 können auch mehr als eine Lichtquelle 110 in der zweiten Kavität 132 aufweisen. Die Lichtquellen 110 können dann unterschiedliche oder identische Wellenlängen aufweisen.

Fig. 11 zeigt eine Draufsicht auf einen Biosensor 200, der eine erste Lichtquelle 111 und eine zweite Lichtquelle 112, einen Lichtdetektor 120 und ein Gehäuse 130 aufweist. Das Ge ^¬ häuse 130 weist analog zum Gehäuse 130 der Fig. 2 eine erste Oberseite 133 auf. Ausgehend von der ersten Oberseite 133 weist das Gehäuse 130 eine erste Kavität 131 und eine zweite Kavität 132 auf. Ein Steg 134 ist analog zur Fig. 2 zwischen der ersten Kavität 131 und der zweiten Kavität 132 angeordnet und besteht aus einem Material, welches Licht mindestens ei ^¬ ner der Lichtquellen 111, 112 absorbiert oder reflektiert. Oberhalb der ersten Kavität 131 ist ein erster Deckel 140 mit einem Ablenkbereich 141 angeordnet. Die erste Lichtquelle 111 emittiert dabei grünes Licht einer Wellenlänge zwischen 550 und 590 Nanometern, während die zweite Lichtquelle 112 Infra ^¬ rotstrahlung mit einer Wellenlänge größer als 850 Nanometer emittiert. Der Ablenkbereich 141 ist in einer Weise ausgebil ^¬ det, dass mindestens 80 % des Licht, welches aus einer vorge ^¬ gebenen Richtung 136 mit einem relativ flachen Einfallswinkel 137 analog zu den Fig. 2, 3 und 5 auf den Ablenkbereich 141 des ersten Deckels 140 trifft und in direkter Linie den

Lichtdetektor 120 erreichen würde, durch den Ablenkbereich 141 vom Lichtdetektor 120 weg gelenkt. Der erste Deckel 140 kann ein Glas oder einen transparenten Kunststoff aufweisen.

Die erste Lichtquelle 111 und die zweite Lichtquelle 112 kön- nen dabei jeweils einen lichtemittierenden Halbleiterchip umfassen. Ferner können die erste Lichtquelle 111 und die zwei ^¬ te Lichtquelle 112 einen Konversionsleuchtstoff aufweisen.

Ebenfalls in Fig. 11, jedoch gestrichelt dargestellt, ist ei- ne dritte Lichtquelle 113 in der zweiten Kavität 132 angeord ^¬ net. Diese dritte Lichtquelle emittiert rotes Licht mit einer Wellenlänge zwischen 640 und 680 Nanometern. Die dritte

Lichtquelle 113 kann ebenfalls einen lichtemittierenden Halb ^¬ leiterchip aufweisen und einen Konversionsleuchtstoff umfas- sen.

Dadurch ist der Biosensor 200 geeignet, mittels der ersten Lichtquelle 111 durch Auflegen des Biosensors 200 auf ein Ge ^¬ webe mit Blutgefäßen eine Herzfrequenz und mittels der zwei- ten 112 und eventuell der dritten Lichtquelle 113 einen Blut ^¬ sauerstoffgehalt zu ermitteln. Durch den Ablenkbereich 141 wird Streulicht, welches unter einem flachen Einfallswinkel 137 auf den ersten Deckel 140 trifft, vom Lichtdetektor 120 weggelenkt .

Anstelle des Lichtdetektors 120 können auch mehrere Lichtde- tektoren mit jeweils einem Filter für die von den Lichtquellen 111, 112, 113 ausgehenden Wellenlängen in der ersten Ka- vität 131 angeordnet sein.

Die weiteren Ausgestaltungen des ersten Deckels 140 und des optionalen zweiten Deckels 160, wie in den Fig. 1 bis 10 beschrieben, können ebenso auf dem Biosensor 200 der Fig. 11 angeordnet werden. Somit kann der Biosensor 200 gemäß den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 10 ausgebildet sein. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, 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

100 Sensor

110 Lichtquelle

111 erste Lichtquelle

112 zweite Lichtquelle

113 dritte Lichtquelle

120 Lichtdetektor

121 Detektoroberseite

130 Gehäuse

131 erste Kavität

132 zweite Kavität

133 Oberseite

134 Steg

135 Randbereiche

136 vorgegebene Richtung

137 Einfallswinkel

138 Mitte

140 erster Deckel

141 Ablenkbereich

142 Einfallsebene

143 optisches Element

144 reflektierende Beschichtung

145 prismenförmige Struktur

146 Reflexionsseite

147 Winkel

148 weitere Seite

149 Bereich

151 Sammelbereich

152 Fresnel-Linsenelement

153 erster Bereich

154 zweiter Bereich

155 gekrümmte Begrenzungslinie

160 zweiter Deckel

200 Biosensor