CN111712189B - 包含用于使用多个接收单元感测生物特征信息的传感器的电子装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电子装置及其操作方法。该电子装置包括：传感器模块，包括发送器、第一接收器和第二接收器；以及与传感器模块可操作地连接的处理器，其中处理器配置为：使用发送器输出第一信号，使用第一接收器接收第一信号，使用第二接收器接收第二信号，其中第二信号是第一信号在用户的身体部分内进行组织‑光相互作用之后由用户的身体部分反射的信号；至少基于第一数据和第二数据来识别用户的生物特征信息，其中，第一数据基于第一信号，第二数据基于第二信号；以及提供生物特征信息给用户。

Description

包含用于使用多个接收单元感测生物特征信息的传感器的电 子装置及其控制方法
技术领域
本公开涉及包括用于使用多个接收单元感测生物特征信息的传感器的电子装置及其控制方法。
背景技术
最近，智能手机和其它电子装置的普及使得用户对在其电子装置上接收各种信息的需求不断增长。为此，制造商提出了带有具各种功能的生物特征传感器的电子装置，例如，能够获得生物特征信息(诸如心跳或氧饱和度)的电子装置，或具有其它各种功能的电子装置。
这样的电子装置可以通过使用生物特征传感器来获得各种生物特征信息，例如，用户的心跳、氧饱和度、压力水平或血压。例如，电子装置可以响应于用户的请求，使用生物特征传感器来感测用户的身体部分。电子装置可以通过使用由传感器获得的信息来获取用户的生物特征信息。
发明内容
技术问题
配备生物特征传感器的电子装置，例如智能手机，仅可以使用生物特征传感器为用户提供有限的生物特征信息，例如心跳或氧饱和度，而不能提供用户在日常生活中可能更感兴趣的其它信息，诸如葡萄糖、水或脂肪量。
配备有生物特征传感器的电子装置仅可以将由生物特征传感器获得的用户的生物特征信息传递给用户，而不能比较或分析所获得的生物特征信息。
技术问题的解决方案
本公开的一个方面提供了能够使用调制光向用户提供用户在日常生活中将更感兴趣的生物特征信息(诸如用户的血糖、水或脂肪水平)的电子装置。
本公开的另一方面提供能够比较和分析所获得的生物特征信息并将结果信息提供给用户的电子装置。
根据本公开的一方面，提供了一种电子装置。该电子装置包括传感器模块，包括发送器、第一接收器和第二接收器；以及处理器，与传感器模块可操作地连接，其中处理器配置为：使用发送器输出第一信号，使用第一接收器接收第一信号，使用第二接收器接收第二信号，其中第二信号是第一信号在用户的身体部分内进行组织-光相互作用之后由用户的身体部分反射的信号；至少基于第一数据和第二数据来识别用户的生物特征信息，其中，第一数据基于第一信号，第二数据基于第二信号；以及提供生物特征信息给用户。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于操作电子装置的方法。该方法包括使用电子装置的发送器输出第一信号，使用电子装置的第一接收器接收第一信号，使用电子装置的第二接收器接收第二信号，其中第二信号是第一信号在用户的身体部分内进行组织-光相互作用之后由用户的身体部分反射的信号；至少基于第一数据和第二数据来识别用户的生物特征信息，其中，第一数据基于第一信号，第二数据基于第二信号；以及向用户提供生物特征信息。
根据本公开的另一方面，提供了一种电子装置。该电子装置包括显示器、包括光发射装置的传感器模块、多个光接收装置、配置为将从光发射装置发射的光的至少部分引导到路径的光引导件、以及可操作地连接到显示器和传感器模块的处理器，其中处理器配置为：使用光发射装置输出按照至少一个频率调制的第一光；使用多个光接收装置之一接收所述第一光，其中第一光由光引导件导向多个光接收装置之一；使用接收第一光的多个光接收装置之一以外的多个光接收装置中的至少另一个接收第二光，其中第二光是第一光在组织-光相互作用之后由用户的身体部分反射的光；至少基于第一数据和第二数据来识别用户的生物特征信息，其中，第一数据基于所接收的第一光，第二数据所接收的第二光；以及使用显示器向用户提供生物特征信息，并且其中，多个光接收装置之一和多个光接收装置中的至少另一个配置在单个传感器阵列中，或者设置在传感器模块中由肋在空间上隔开的不同区域中。
发明的有益效果
根据本公开，本公开的各种实施例可以使用调制光向用户提供用户在其日常生活中将更感兴趣的的生物特征信息，诸如用户的血糖、水或脂肪水平。
本公开的各种实施例可以向用户提供通过比较和分析所获得的生物特征信息而获得的结果信息，从而能够对用户的当前身体状况进行全面检查。
在此阐述的效果不限于此，并且对于本领域的普通技术人员而言，此处可以公开的各种效果是显而易见的。
附图说明
结合附图进行的以下描述将使本公开的某些实施例的上述和其它方面、特征和优点变得更加明显，其中：
图1是根据实施例的网络环境中的电子装置的框图；
图2a是根据实施例的传感器模块的框图；
图2b是根据实施例的具有传感器模块的电子装置的图示；
图3a、图3b、图3c、图3d和图3e是根据实施例的传感器模块的图示；
图4a和图4b是示出根据实施例的从电子装置输出的根据频率调制的光脉冲的框图；
图5a和图5b是示出根据实施例的从电子装置输出的高度和/或宽度经修改的光脉冲的框图；
图5c是示出根据实施例的从电子装置输出的具有相同幅度或强度的光脉冲的框图；
图6a、图6b和图6c是根据实施例的电子装置用于基于幅度和相位的变化提供生物特征信息的功能/操作的流程图、图形和图示；
图7a、图7b和图7c是根据实施例的电子装置用于提供关于生物特征信息的比较数据的功能/操作的流程图和图示；
图8a和图8b是根据实施例的电子装置用于使用吸收系数和散射系数来获得生物特征信息并提供所获得的生物特征信息的功能/操作的流程图；
图9a、图9b和图9c是根据实施例的电子装置用于获得身体脂肪量并提供关于所获得的身体脂肪量的信息的功能/操作的图示；
图9d、图9e、图9f、图9g和图9h是根据实施例的电子装置用于获得血液中的葡萄糖量或其变化并提供关于所获得的葡萄糖量或变化的信息的功能/操作的图示；
图10a和图10b是根据实施例的电子装置用于获得水分量并提供关于所获得的水分量的信息的功能/操作的图示；
图11a和图11b是根据实施例的用于基于生物特征信息提供综合生物特征信息的功能/操作的图示；
图12a和图12b是根据实施例的电子装置用于基于根据自动检测到的肤色而变化的频率来输出光的功能/操作的框图；
图13a、图13b和图13c是根据实施例的电子装置用于比较参考生物特征信息的变化率和目标生物特征信息的变化率并提供结果的功能/操作的流程图和图示；
图14a和图14b是示出根据实施例的电子装置用于分别提供血液中的脂肪量和组织中的脂肪量的功能/操作的视图；
图15是根据实施例的身体组成的吸收光谱的图；
图16是根据实施例的用于通过声音输出装置向用户提供由电子装置获得的生物特征信息的功能/操作的示图；以及
图17a和图17b是根据实施例的用于操作电子装置的方法的流程图。
具体实施方式
图1是根据各种实施例的网络环境100中的电子装置101的框图。
参照图1，网络环境100中的电子装置101可经由第一网络198(例如，短距离无线通信网络)与电子装置102进行通信，或者经由第二网络199(例如，长距离无线通信网络)与电子装置104或服务器108进行通信。根据实施例，电子装置101可经由服务器108与电子装置104进行通信。根据实施例，电子装置101可包括处理器120、存储器130、输入装置150、声音输出装置155、显示装置160、音频模块170、传感器模块176、接口177、触觉模块179、相机模块180、电力管理模块188、电池189、通信模块190、用户识别模块(SIM)196或天线模块197。在一些实施例中，可从电子装置101中省略所述部件中的至少一个(例如，显示装置160或相机模块180)，或者可将一个或更多个其它部件添加到电子装置101中。在一些实施例中，可将所述部件中的一些部件实现为单个集成电路。例如，可将传感器模块176(例如，指纹传感器、虹膜传感器、或照度传感器)实现为嵌入在显示装置160(例如，显示器)中。
处理器120可运行例如软件(例如，程序140)来控制电子装置101的与处理器120连接的至少一个其它部件(例如，硬件部件或软件部件)，并可执行各种数据处理或计算。根据实施例，作为所述数据处理或计算的至少部分，处理器120可将从另一部件(例如，传感器模块176或通信模块190)接收到的命令或数据加载到易失性存储器132中，对存储在易失性存储器132中的命令或数据进行处理，并将结果数据存储在非易失性存储器134中。根据实施例，处理器120可包括主处理器121(例如，中央处理器(CPU)或应用处理器(AP))以及与主处理器121在操作上独立的或者相结合的辅助处理器123(例如，图形处理单元(GPU)、图像信号处理器(ISP)、传感器中枢处理器或通信处理器(CP))。另外地或者可选择地，辅助处理器123可被适配为比主处理器121耗电更少，或者被适配为具体用于指定的功能。可将辅助处理器123实现为与主处理器121分离，或者实现为主处理器121的部分。
在主处理器121处于未激活(例如，睡眠)状态时，辅助处理器123可代替主处理器121来控制与电子装置101(而非主处理器121)的部件之中的至少一个部件(例如，显示装置160、传感器模块176或通信模块190)相关的功能或状态中的至少一些，或者在主处理器121处于激活状态(例如，运行应用)时，辅助处理器123可与主处理器121一起来控制与电子装置101的部件之中的至少一个部件(例如，显示装置160、传感器模块176或通信模块190)相关的功能或状态中的至少一些。根据实施例，可将辅助处理器123(例如，图像信号处理器或通信处理器)实现为在功能上与辅助处理器123相关的另一部件(例如，相机模块180或通信模块190)的部分。
存储器130可存储由电子装置101的至少一个部件(例如，处理器120或传感器模块176)使用的各种数据。所述各种数据可包括例如软件(例如，程序140)以及用于与其相关的命令的输入数据或输出数据。存储器130可包括易失性存储器132或非易失性存储器134。
可将程序140作为软件存储在存储器130中，并且程序140可包括例如操作系统(OS)142、中间件144或应用146。
输入装置150可从电子装置101的外部(例如，用户)接收将由电子装置101的其它部件(例如，处理器120)使用的命令或数据。输入装置150可包括例如麦克风、鼠标或键盘。
声音输出装置155可将声音信号输出到电子装置101的外部。声音输出装置155可包括例如扬声器或接收器。扬声器可用于诸如播放多媒体或播放唱片的通用目的，且接收器可用于呼入呼叫。根据实施例，可将接收器实现为与扬声器分离，或实现为扬声器的部分。
显示装置160可向电子装置101的外部(例如，用户)视觉地提供信息。显示装置160可包括例如显示器、全息装置或投影仪以及用于控制显示器、全息装置和投影仪中的相应一个的控制电路。根据实施例，显示装置160可包括被适配为检测触摸的触摸电路或被适配为测量由触摸引起的力的强度的传感器电路(例如，压力传感器)。
音频模块170可将声音转换为电信号，反之亦可。根据实施例，音频模块170可经由输入装置150获得声音，或者经由声音输出装置155或与电子装置101直接连接或无线连接的外部电子装置(例如，电子装置102(例如，扬声器或耳机))的输出声音。
传感器模块176可检测电子装置101的操作状态(例如，功率或温度)或电子装置101外部的环境状态(例如，用户的状态)，然后产生与检测到的状态相应的电信号或数据值。根据实施例，传感器模块176可包括例如手势传感器、陀螺仪传感器、大气压力传感器、磁性传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、红外(IR)传感器、生物特征传感器、温度传感器、湿度传感器或照度传感器。
接口177可支持将用来使电子装置101与外部电子装置(例如，电子装置102)直接(例如，有线地)或无线联接的一个或更多个特定协议。根据实施例，接口177可包括例如高清晰度多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、安全数字(SD)卡接口或音频接口。
连接端178可包括连接器，其中，电子装置101可经由所述连接器与外部电子装置(例如，电子装置102)物理连接。根据实施例，连接端178可包括例如HDMI连接器、USB连接器、SD卡连接器或音频连接器(例如，耳机连接器)。
触觉模块179可将电信号转换为可被用户经由他的触觉或动觉识别的机械刺激(例如，振动或运动)或电刺激。根据实施例，触觉模块179可包括例如电机、压电元件或电刺激器。
相机模块180可捕获静止图像或运动图像。根据实施例，相机模块180可包括一个或更多个透镜、图像传感器、图像信号处理器或闪光灯。
电力管理模块188可管理对电子装置101的供电。根据实施例，可将电力管理模块188实现为例如电力管理集成电路(PMIC)的至少部分。
电池189可对电子装置101的至少一个部件供电。根据实施例，电池189可包括例如不可再充电的原电池、可再充电的蓄电池、或燃料电池。
通信模块190可支持在电子装置101与外部电子装置(例如，电子装置102、电子装置104或服务器108)之间建立直接(例如，有线)通信信道或无线通信信道，并经由建立的通信信道执行通信。通信模块190可包括能够与处理器120(例如，应用处理器(AP))独立操作的一个或更多个通信处理器，并支持直接(例如，有线)通信或无线通信。根据实施例，通信模块190可包括无线通信模块192(例如，蜂窝通信模块、短距离无线通信模块或全球导航卫星系统(GNSS)通信模块)或有线通信模块194(例如，局域网(LAN)通信模块或电力线通信(PLC)模块)。这些通信模块中的相应一个可经由第一网络198(例如，短距离通信网络，诸如蓝牙、无线保真(Wi-Fi)直连或红外数据协会(IrDA))或第二网络199(例如，长距离通信网络，诸如蜂窝网络、互联网或计算机网络(例如，LAN或广域网(WAN)))与外部电子装置进行通信。可将这些各种类型的通信模块实现为单个部件(例如，单个芯片)，或可将这些各种类型的通信模块实现为彼此分离的多个部件(例如，多个芯片)。无线通信模块192可使用存储在用户识别模块196中的用户信息(例如，国际移动用户识别码(IMSI))识别并验证通信网络(诸如第一网络198或第二网络199)中的电子装置101。
天线模块197可将信号或电力发送到电子装置101的外部(例如，外部电子装置)或者从电子装置101的外部(例如，外部电子装置)接收信号或电力。根据实施例，天线模块197可包括一个或更多个天线，并且，可由例如通信模块190(例如，无线通信模块192)从所述一个或更多个天线中选择适合于在通信网络(诸如第一网络198或第二网络199)中使用的通信方案的至少一个天线。然后可经由所选择的至少一个天线在通信模块190和外部电子装置之间发送或接收信号或电力。
上述部件中的至少一些可经由外设间通信方案(例如，总线、通用输入输出(GPIO)、串行外设接口(SPI)或移动工业处理器接口(MIPI))相互联接并在它们之间通信地传送信号(例如，命令或数据)。
根据实施例，可经由与第二网络199联接的服务器108在电子装置101和外部电子装置104之间发送或接收命令或数据。电子装置102和电子装置104中的每一个可以是与电子装置101相同类型的装置，或者是与电子装置101不同类型的装置。根据实施例，将在电子装置101运行的全部操作或一些操作可在外部电子装置102、外部电子装置104或服务器108中的一个或更多个运行。例如，如果电子装置101应该自动执行功能或服务或者应该响应于来自用户或另一装置的请求执行功能或服务，则电子装置101可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分，而不是运行所述功能或服务，或者电子装置101除了运行所述功能或服务以外，还可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分。接收到所述请求的所述一个或更多个外部电子装置可执行所述功能或服务中的所请求的所述至少部分，或者执行与所述请求相关的另外功能或另外服务，并将执行的结果传送到电子装置101。电子装置101可在对所述结果进行进一步处理的情况下或者在不对所述结果进行进一步处理的情况下将所述结果提供作为对所述请求的至少部分答复。为此，可使用例如云计算技术、分布式计算技术或客户机-服务器计算技术。
图2a是示出根据实施例的传感器模块200的框图。图2b是根据实施例的具有传感器模块的电子装置的图示。传感器模块200可以包括光学传感器模块或超声传感器模块中的至少一个。
参照图2a，传感器模块200(例如，光学传感器模块)可以包括发送器210和接收器220。
根据实施例，发送器210可以包括至少一个光发射装置。光发射装置(或光源)可以包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、发光二极管(LED)、白光LED、白光激光器或超连续光激光器中的至少一种。然而，这仅是示例，并且光发射装置可以包括能够发射各种波长的光的各种器件。光发射装置可以向用户输出至少一个光束以获得用户的生物特征信息。
根据实施例，当传感器模块200实现为超声传感器模块时，发送器210可以包括至少一个振荡模块，该振荡模块将电信号转换成超声波并且在空气中发射超声波。振荡模块可以包括磁体、振动板或压电材料(或包含压电材料的元件)中的至少一种。
根据实施例，接收器220可以包括至少一个光接收装置。光接收装置可以包括雪崩光电二极管(APD)、单光子雪崩二极管(SPAD)、光电二极管、光电倍增管(PMT)、电荷耦合装置(CCD)、互补金属-氧化物-半导体(CMOS)阵列或光谱仪中的至少一种。光接收装置可以包括其它各种光接收装置。根据包含在发送器210(例如，光发射装置)中的光发射装置的波长，光接收装置可以包括硅(Si)或砷化铟镓(InGaAs)。接收器220可以包括阵列的光接收装置。当接收器220(例如，光接收装置)包括多个光接收装置时，一些光接收装置可以配置为直接从发送器210接收光，即，可以从发送器210接收未由用户的身体反射的光。其它光接收装置可以配置为接收从发送器210发射、撞击用户身体的至少部分、经历光-组织相互作用、然后被反射回传感器模块200的光。
根据实施例，当传感器模块200实现为超声传感器模块时，接收器220可以包括基于超声方案的超声波接收装置，配置为接收超声波并将超声波转换成电信号。例如，超声波接收装置可包括磁体、振动板或压电材料(或包含压电材料的装置)中的至少一种。
参照图2b，根据实施例，传感器模块200(例如，光学传感器模块)可以设置在电子装置101的后表面(例如，与图1的显示装置160的至少部分所暴露的表面相背离的表面)上。如图2b所示，发送器210可以设置为向电子装置101的外部发射光。接收器220可以设置为接收从发送器210发射、经历组织-光相互作用、然后通过用户身体的至少部分被反射回传感器模块200的光。
根据实施例，传感器模块200(例如，光学传感器模块)可以设置在电子装置101的前表面(例如，与图1的电子装置101的后表面相背离的表面)上。电子装置101可以包括可穿戴装置(例如，智能手表或耳塞)。传感器模块200可以设置在可穿戴装置的至少部分中。
图3a、图3b、图3c、图3d和图3e是根据实施例的传感器模块200的图示。图3a、图3b、图3c、图3d和图3e是根据实施例的传感器模块200的截面图。
参照图3a，传感器模块200可以包括壳体230。根据实施例，壳体230可以包括第一壁240和光路改变器206。术语“壁”可以与术语“肋”互换使用。术语“光路改变器”可以与术语“引导件”互换使用。传感器模块200可以包括由第一壁240隔开的第一区域202和第二区域204。光路改变器206可以设置在第一区域202和第二区域204上方，如图3a所示。光路改变器206的部分可以接触任何一个光接收装置(例如，第二光接收装置(检测器(DET)2))。发送器210(例如，光发射装置)可以设置在传感器模块200的第一区域202中。接收器220(例如，光接收装置)可以设置在传感器模块200的第一区域202或第二区域204中。接收器220可以包括多个光接收装置(例如，第一光接收装置(DET 1)、第二光接收装置(DET 2)、第三光接收装置(DET 3)和第四光接收装置(DET 4))。此处示出和描述的光接收装置的数量(例如，4个)仅是描述本公开的各种实施例的示例。因此，根据实施例，接收器220可以包括一个或更多个光接收装置或一个或更多个超声波接收装置。
根据实施例，发送器210可以包括至少一个光发射装置或至少一个超声振荡装置。发送器210可将光发射到外部(例如，朝向用户)。如这里所使用的，从发送器210发射的光可以被称为“第一光”。从发送器210发射的第一光310的部分(例如，参考光320)可以由接收器220的光接收装置(例如，第一光接收装置DET 1)接收。如这里所使用的，接收第一光310的接收器222(例如，第一光接收装置DET1)可以被称为参考光接收装置、第一光接收装置，或其它各种术语。如这里所使用的，接收器220的除了第一光接收装置(例如，第一光接收装置DET 1)之外的另一个光接收装置(例如，第二光接收装置DET 2、第三光接收装置DET 3和第四光接收装置DET 4)可以被称为第二接收器224、其它(或其余的)光接收装置，或其它易于描述的各种术语。如这里所使用的，从发送器210发射的进入参考光接收装置的第一光310的部分可以被称为参考光320。第二接收器224(例如，第二光接收装置DET 2、第三光接收装置DET 3和第四光接收装置DET 4)可以接收从发送器210(例如，光发射装置)发射、撞击用户300(或经历组织-光相互作用)、然后被用户300的身体的至少部分反射回传感器模块200的光(在此处中可以被称为第二光330)。如图3a所示，“接收器”(例如，光接收模块)被简要地示为DET。第一壁240可以由橡胶制成或形成。然而，这仅是示例，并且壳体230可以由其它各种材料形成，诸如聚乙烯、聚酯、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、聚氨酯、玻璃纤维、石棉或瓷器。壳体230可以表面涂覆有光反射材料。第一接收器222(例如，第一光接收装置DET 1)可以包括一个或更多个光接收装置或一个或更多个超声波接收装置。第二接收器224(例如，第二光接收装置DET 2、第三光接收装置DET 3和第四光接收装置DET 4)可以包括一个或更多个光接收装置或一个或更多个超声波接收装置。
根据实施例，可以在发送器210和第一接收器222之间设有相反的装置，以将第一光310引导到第一接收器222，使得参考光320可以由第一接收器222接收。光引导件可以通过第一壁240和光路改变器206之间的空间连接发送器210和第一接收器222。光引导件可以由例如光纤制成或形成。当存在光引导件时，可以省略光路改变器206。第一接收器222和第二接收器224可以独立地(例如，在不同的时间)、同时地或顺序地操作。
参照图3b，传感器模块200可以进一步包括光学结构342a以覆盖至少壳体230的顶部。图3b示出了其中光学结构342a完全覆盖壳体230的开口的示例。光学结构342a可以包括全内反射(TIR)菲涅耳透镜。第一光310可以通过光学结构342a重定向。例如，根据实施例，第一光310可以通过光学结构342a重定向到用户300。第二光330可以通过光学结构342a重定向到接收器220，例如由接收器接收。除了TIR菲涅耳透镜之外，光学结构342a可以包括能够重定向第一光310和/或第二光330的其它各种光学结构(例如，透镜)。盖玻片344可以设置在光学结构342a的顶部上，以便与光学结构342a接触。虽然图3b示出了盖玻片344设置成与光学结构342a接触，但这仅是示例。盖玻片344还可以以介于盖玻片344和光学结构342a(以及壳体230的顶部)之间的预设间隙(例如，空气间隙)覆盖光学结构342a的顶部。光学结构342a可以被包括在第一区域202或第二区域204中的至少一个的顶部中。
参照图3c，第一接收器222可以设置成与发送器210在第一区域202中相邻。从发送器210发射的第一光310可以指向外部(例如，朝向用户300)。从发送器210发射的参考光320可以由设置在第一区域202中的第一接收器222接收。图3c示出了其中参考光320被壳体230的内表面反射并且由第一接收器222接收的示例。参考光320可以从发送器210发射并由第一接收器222直接接收(或不被内表面反射)。接收器220的其它光接收装置(例如，第二光接收装置DET 2、第三光接收装置DET 3和第四光接收装置DET 4)可以设置在第二区域204中。设置在第二区域204中的接收器220可以接收由用户300反射的第二光330。
参照图3d，第一接收器222和第二接收器224可以在第二区域204中以预设间隙彼此隔开。从光路改变器206延伸的壁可以设置在该间隙中。由于如图3d所示第一接收器222和第二接收器224以预设间隙隔开并且壁设置在间隙中，所以可以防止从发送器210发射的参考光被其它光接收装置中的至少一个接收。
参照图3e，第二壁350可以设在第一接收器222和第二接收器224之间。在如图3e所示的光传感模块200的情况下，可以省略光路改变器206。第二壁350可以延伸到壳体230的顶部，如图3e所示，并因此连接到壳体230。具有第二壁350的结构可以防止参考光320被第二接收器224(例如，第二光接收装置DET 2，第三光接收装置DET 3和/或第四光接收装置DET 4)接收。具有第二壁350的结构可以防止第二光330被第一接收器222(例如，第一光接收装置DET 1)接收。
图3a至图3e中所示的表示例如参考光320和第一光接收装置DET 1的粗实线仅用于强调由第一光接收装置DET 1接收的参考光320，而不表示参考光320的量(或强度)大于指向用户300的光。发射到外部(例如，朝向用户300)的光可以具有与参考光320相同或不同的量(或强度)。当采用超声波时，这同样可以适用。
图4a和图4b是示出根据实施例的从电子装置101输出的根据频率调制的光的框图。
参照图4a，电子装置101可以包括处理器120、传感器模块200、模拟前端(AFE)410、射频(RF)发生器420、调制器430、同相正交(I/Q)解调器440、低通滤波器450和模数转换器(ADC)460。
处理器120可以驱动例如软件(例如程序140)以控制与处理器120连接的、电子装置101的至少一个其它部件(例如硬件或软件部件)，并且可以处理或计算各种数据。
传感器模块200(例如，光学传感器模块)可以包括发送器210(例如，包括VCSEL的光发射装置)和接收器220(例如，第一光接收装置DET 1 222、第二光接收装置DET 2、第三光接收装置DET 3 224和第四光接收装置DET 4)。图4a所示的光接收装置是描述本公开各种实施例的示例，但是本公开并不旨在限于图4a中所示。
AFE 410可以控制传感器模块200的操作。AFE 410可以执行预处理以在数字域中计算和处理模拟信号。AFE 410可以包括放大器，以放大输入的模拟信号。AFE 410可以将输入的模拟信号转换成数字信号并输出数字信号。
RF发生器420可以产生MHz-GHz范围内的频率(或频率信号)。RF发生器420执行的各种功能/操作可以由处理器120控制。
调制器430可以包括偏置三通。调制器430(例如，偏置三通)可以将从电压供应模块提供的电压(例如，直流(DC)电压)和由RF发生器420产生的频率信号(例如，RF信号)进行合成。调制器430可以将合成的(或调制的)信号发送到发送器210。发送器210可以基于合成的信号输出已经被调制为具有指定频率的光。调制器430可以包括用于接收电压的第一输入端子，用于接收频率信号的第二输入端子，以及用于将合成信号发送到发送器210的输出端子。然而，从电压供应模块提供的电压可以直接提供给发送器210(或不发送到调制器430)。
调制器430可以包括各种电路(或模块)，以在处理器的控制下替代或替换偏置三通来对频率信号(例如，RF信号)和电压进行合成。在这种情况下，由RF发生器420执行的至少一些功能可以由调制器430执行，或者由调制器430执行的至少一些功能可以由RF发生器420执行。
可以省略调制器430。在这种情况下，在处理器的控制下由RF发生器420产生的频率信号可以直接发送到发送器210。处理器120可以控制发送器210，使得根据由RF产生的频率信号调制的光可以通过发送器210输出。
I/Q解调器440可以将由接收器220接收的第二光330的波形分成实信息和虚信息。由I/Q解调器440执行的各种功能/操作可以由处理器120控制。
低通滤波器450可以接收由I/Q解调器440分离的信号，并且使所接收的信号中低于指定频率的频带的信号通过。
ADC 460可以将模拟信号转换为数字信号。ADC 460执行的各种功能/操作可以由处理器120控制。
图4b是其中调制光通过发送器210输出的框图。
参照图4b，处理器120可以控制RF发生器420以输出指定频率(例如100MHz)。指定频率可以由处理器120确定。指定频率可以由调制解调器(或通信处理器)确定，以便由RF发生器420或收发器发送端(TX)产生(或输出)。RF发生器420和收发器TX可以经由联接器连接在一起，使得指定频率由收发器TX生成(或输出)。调制光470可以表示强度根据指定频率周期性变化并被输出的光，如图4b所示。在周期性变化的同时输出的光可以是正弦波(或正弦波)的形式。调制过程/操作可以将沿直线发射的光改变为正弦波形。
可以将RF生成器420和I/Q解调器440分别地(或另外地)提供给传感器模块200的各种功能/操作。电子装置101的RF生成器420和I/Q解调器440可以在功能上被共享以执行传感器模块200的功能/操作，以便执行电子装置101的其它功能/操作。为此，在RF发生器420的多个端口之中的未用于通信的端口可以用来执行传感器模块200(例如，光学传感器模块)的各种功能/操作。例如，电子装置101的至少一些部件可以通过未用于通信的端口连接到RF发生器420。
电子装置101的至少一些部件，如图4a和图4b所示，可以与处理器120集成或包括在处理器120中。电子装置101的至少一些部件(例如，AFE 410、RF发生器420、调制器430、传感器模块200、I/Q解调器440、低通滤波器450和ADC 460)可以在单个传感器封装中制造。
图5a和图5b是示出根据实施例的从电子装置101输出的、高度和/或宽度经修改的光脉冲的框图。图5c是示出根据实施例的从电子装置101输出的具有相同幅度或强度的光脉冲的框图。
参照图5a，电子装置101可以从图4a的电子装置101中去除RF发生器420、调制器430、I/Q解调器440和低通滤波器450。
由于省略了RF发生器420和调制器430，因此处理器120可以改变从发送器210发射的光脉冲的高度和宽度，以允许第一光310以特定波形输出，并且可以控制发送器210来依次输出在高度和宽度上变化的光脉冲500a，如图5b所示。处理器120可以控制发送器210来输出高度和宽度相同的光脉冲500b，如图5c所示。如这里所使用的，短语“光束被顺序地输出”可以与短语“光束被成组地输出”互换使用。
在接收到与以特定波形(例如，正弦波或方波)输出的、与第一光310相应的第二光330时，处理器120可以比较第一光310和第二光330，并基于比较结果获得生物特征信息。处理器120可以将指令发送到AFE 410，以便改变从发送器210发射的光的高度和/或宽度，以便以特定波形输出第一光310。
I/Q解调器440可以将测量波形分成两个(例如，上述实信息和虚信息)，以便确定连续变化的第二光330(或第一光310)的幅度和相位的变化。低通滤波器440可以使至少一些分离信号中的较低频带的信号通过。
图6a、图6b和图6c是根据实施例的电子装置101用于基于幅度和相位的变化来提供生物特征信息的功能/操作的流程图、图形和图示。
参照图6a，在用于操作电子装置101的方法中，在步骤600中，电子装置(例如，图1的处理器120)可以使用输入装置(例如，图1的显示装置160)从用户接收提供生物特征信息的请求。提供生物特征信息的请求可以包括用户的触摸输入(包括悬停信息)和/或用户的语音输入。提供生物特征信息的请求可以包括周期性或非周期性的输入。
在步骤610中，电子装置(例如，处理器120)可以使用发送器(例如，光发射装置、发送器210)输出第一信号(例如，第一光310)以获得生物特征信息。输出第一信号(例如，第一光310)的操作可以包括用于通过发送器210输出调制光的各种操作。
处理器120可以选择从1MHz到1GHz的频率范围作为由RF发生器420产生(或输出)的频率，但是本公开不旨在限于此。当发送器210包括多个光发射装置，每个光发射装置发射不同波长的光之一时，处理器120可以从多个光发射装置中选择具有与处理器120要获得的目标生物特征信息(例如，脂肪和水份)相应的波段的至少一个波长的光。目标生物特征信息可以从用户接收。与目标生物特征信息相应的波段可以预先指定。与目标生物特征信息相应的波段可以由用户选择。
在步骤620中，电子装置(例如，处理器120)可以通过使用接收器220接收与从发送器210输出的第一信号(例如，第一光310)相应的第二信号(例如，第二光330)。
在步骤630中，电子装置(例如，处理器120)可以将第一信号与第二信号的幅度和相位，该第二信号是发射到用户300、经历组织-光相互作用、然后被反射回电子装置(例如，接收器220)的信号。电子装置101可以将由发送器210发射的第一光310的第一数据与由用户300反射并由电子装置(例如，接收器220)接收的第二光330的第二数据进行比较。电子装置(例如，处理器120)可以确定第二光330的幅度已经从A改变到A'并且相位偏移了θ。图6a示出了针对幅度和相位两者比较第一光310和第二光330的示例。然而，电子装置101可以包括针对相位或幅度之一比较第一光310和第二光330的步骤。电子装置(例如，处理器120)可以基于相位和幅度中的任一者的比较结果来获得生物特征信息。电子装置(例如，处理器120)可以基于幅度和相位两者的比较结果来获得生物特征信息。
当从传感器模块200发出的光具有恒定的高度和宽度时，在步骤630中，电子装置(例如，处理器120)可以使用直方图表示经历了组织-光相互作用然后经用户300反射并被电子装置(例如，接收器220)接收的第二光330的到达时间，以计算用户身体组织的吸收系数和散射系数，或测量用户身体组织中生物特征信息的变化。各种技术可以适用于使用关于第二光330的到达时间的信息或到达时间的直方图来获得用户的生物特征信息。作为示例，可以使用峰的大小和峰的偏移来获得与身体散射系数相关联的信息，并且可以从直方图中峰的右侧上连接线的斜率获得与身体吸收系数相关联的信息。
电子装置(例如，处理器120)可以基于步骤640中的比较结果识别用户的生物特征信息。基于所接收(或获得的)光(例如，第一光310和/或第二光330)的幅度和/或相位来获得生物特征信息(或确定生物特征信息的变化)的各种技术可以适用于步骤640。例如，电子装置101的存储器可以预先存储映射表，该映射表包括关于从发送器210发射的第一光310的相变和/或幅度衰减的数据以及关于与相变和/或幅度衰减相应的生物特征信息的数据。处理器120可以基于映射表获得用户的生物特征信息。
在步骤650中，电子装置(例如，处理器120)可以使用显示装置(例如，显示装置160)将获得的生物特征信息提供给用户。电子装置101可以通过如图6c所示的指定应用(例如，健康TM应用)的执行屏幕650，显示包含所获得的生物特征信息的生物特征信息通知消息655。电子装置101可以不使用指定的应用，而仅显示生物特征信息通知消息655(例如，通过在主屏幕上弹出消息)。
图7a、图7b和图7c是根据实施例的电子装置101用于提供关于生物特征信息的比较数据的功能/操作的流程图和图示。
参照图7a，在步骤700中，电子装置(例如，处理器120)可以使用存储装置(例如，存储器130)来存储第一生物特征信息。在步骤700中，所存储的第一生物特征信息可以包括在过去的特定时间(例如昨天)获得并存储在电子装置101中的生物特征信息。
在步骤710，电子装置(例如，处理器120)可以使用输入装置(例如，显示装置160)接收提供第二生物特征信息的请求。获得第二生物特征信息的输入可以包括用户的触摸和/或语音输入。获得第二生物特征信息的输入可以包括周期性或非周期性的输入。
在步骤720中，电子装置(例如，处理器120)可以使用发送器210输出第一信号以获得第二生物特征信息。输出第一光310的步骤可以包括确定电子装置(例如处理器120)输出第一光310的至少一个频率(例如100MHz)的步骤。电子装置101可以基于用户的输入或选择先前编程的至少一个频率的指令来确定至少一个频率。处理器120可以控制RF发生器420产生范围从例如1MHz到例如1GHz的频率。然而，从1MHz到1GHz的范围仅是描述本公开的各种实施例的示例，并且可选择地，处理器120可以控制RF发生器420以产生超过1GHz的频率。处理器120可以控制发送器210以产生高度或宽度恒定的光脉冲。
当发送器210包括多个光发射装置，每个光发射装置发射不同波长的光之一时，处理器120可以基于处理器120要获取的目标生物特征信息(例如，身体水分百分比)，从多个光发射装置中选择至少一个发光波长。
在步骤730中，电子装置(例如，处理器120)可以使用接收器220接收与从发送器210输出的第一信号对应的第二信号。
在步骤740中，电子装置(例如，处理器120)可以将第一信号与第二信号的幅度和相位进行比较，第二信号是在组织-光相互作用之后经用户300反射然后被电子装置(例如，接收器220)接收的信号。电子装置101可以将从发送器210发射的第一光310与在组织-光相互作用之后经图3a的用户300反射并且由电子装置(例如，接收器220)接收的第二光330进行比较，并确定第二光330已经从A偏移到A'并且相位已经偏移了θ，如图6b所示。虽然图6a示出了其中电子装置101进行幅度和相位两者的比较的示例，可选择地，电子装置101可以仅在相位或幅度之一上进行比较。在步骤740中，电子装置(例如，处理器120)可以使用关于第二信号的到达时间(或从输出到重新接收的时间间隔)的信息来测量用户身体组织的吸收系数和/或散射系数，第二信号是在组织-光相互作用之后经用户300反射然后被反射回电子装置(例如，接收器220)的信息。各种方法可以适用于使用关于信号(例如，第二光330)的到达时间的信息(例如，直方图)来测量用户的身体组织的吸收系数和/或散射系数，例如，使用定义输出信号的到达时间与吸收系数和/或散射系数之间关系的映射表的方法。
在步骤750中，电子装置(例如，处理器120)可以基于在步骤740中所获得的比较结果来识别用户的第二生物特征信息。步骤750可以采用各种技术使用有关光(例如，第二光330)的幅度和/或相位变化的数据，来获得第二生物特征信息(或确定生物特征信息的变化)，该光是在组织-光相互作用之后经用户300反射然后由电子装置(例如，接收器220)接收的光。例如，电子装置101的存储器可以预先存储映射表，该映射表包括关于第一光310和第二光330的输出的相变和/或幅度衰减的数据以及关于与相变和/或幅度衰减对应的生物特征信息的数据。处理器120可以基于映射表获得用户的生物特征信息。
在步骤760中，电子装置(例如，处理器120)可以基于第一生物特征信息和第二生物特征信息并且通过使用显示装置160来提供关于用户的生物特征信息的历史信息。电子装置101可以显示与提供用户的生物特征信息有关的应用的执行屏幕761。应用的执行屏幕761可以根据指定的应用执行请求显示在电子装置101上。可选择地，当获得第二生物特征信息时，处理器120可以在电子装置101上显示应用执行屏幕761而不论是否接收到(或自动地接收到)应用执行请求，或者可以不显示而将其存储在电子装置101的存储器中。应用执行屏幕761可以显示测量(或获得或识别)各种生物特征信息的各种接口，例如，测量血糖水平的接口762、测量心率的接口764以及测量氧饱和度的接口766中的至少一个。除了图7b中所示的接口762、764和766之外，用于识别生物特征信息的其它各种接口可以可互换地/另外地显示在电子装置101上。电子装置101可以从用户300接收用于识别关于血糖水平的信息的输入，如图7b所示。识别关于血糖水平的信息的输入可以包括对接口762的触摸输入。电子装置101可以根据对接口762的输入，在屏幕762a上显示血糖历史信息762b来提供血糖信息，如图7c所示。
图8a和图8b是根据实施例的电子装置101用于使用吸收系数和散射系数来获得生物特征信息并提供所获得的生物特征信息的功能/操作的流程图。
参照图8a和图8b，在步骤800中，电子装置(例如，处理器120)可以使用输入装置(例如，显示装置160)接收提供生物特征信息的请求。步骤800可以是执行步骤805的触发条件。触发条件还可以包括指定时间到达时、预设测量间隔(例如一小时间隔)到达时、检测到指定情况时(例如用户结束用餐或运动时)、和从外部电子装置接收到执行测量的命令时中的至少一项。
在步骤805中，电子装置(例如，处理器120)可以输出已经根据至少两个或更多个频率调制的至少两个或更多个第一信号。
在步骤805中，电子装置(例如，处理器120)可以使用发送器210顺序地输出已经根据至少两个或更多个频率调制的至少一个或多个第一光束。在步骤805中输出的光束可以包括具有相同波长(例如940nm)但是不同调制频率(例如50MHz和100MHz)的光束。当发送器210包括多个输出具有相同波长的光束的光源时，电子装置101可以控制多个光源同时输出由至少两个或更多个频率调制的光束。
在步骤810中，电子装置(例如，处理器120)可以使用第一光接收装置222接收至少两个或更多个第一信号输出(例如，第一光310)。
在步骤815中，电子装置(例如，处理器120)可以使用第二接收器(例如，图2a的第二光接收装置DET 2、第三光接收装置DET 3和第四光接收装置DET 4)接收与至少两个或更多个第一信号输出(例如，第一光310)对应的至少两个或更多个第二信号(例如，第二光330)。步骤810和815可以同时或顺序地执行。
在步骤820中，电子装置(例如，处理器120)可以基于由接收器220接收的第一信号和第二信号来确定幅度衰减和相移。电子装置101可以仅确定幅度衰减或相变之一。
在步骤825中，电子装置(例如，处理器120)可以基于步骤820中的确定来计算吸收系数和散射系数。对辐射传输方程的扩散方程或扩散近似可以用来计算吸收系数和散射系数。根据扩散方程，可以基于至少两个或更多个频率来计算幅度变化率和相位变化率，并且通过对所计算出的值应用非线性最小二乘拟合而获得的值(其与理论上计算出的幅度变化率和相位变化率最相似)可用于计算吸收系数和散射系数。在这种情况下，最适合测量环境的边界条件(例如外推边界条件)可以适用。关于步骤825，各种技术可以适用于计算吸收系数和散射系数的方法。吸收系数可以通过扩散方程来计算，吸收系数的计算独立于散射系数或与散射系数无关。在获得用户的生物特征信息时，电子装置101可以基于吸收系数和/或散射系数获得生物特征信息。
在步骤830，电子装置(例如，处理器120)可以基于在步骤825中计算出的吸收系数和散射系数来获得生物特征信息。电子装置(例如，处理器120)还可以基于所计算出的吸收系数、所计算出的散射系数、在直方图中测量出的光子的到达模式以及所识别的幅度变化程度和相位变化程度中的一项或多项来获得生物特征信息。当涉及葡萄糖时，处理器120可以使用吸收系数和/或散射系数或相移(或相差)和/或在直方图中测量出的光子的到达模式(例如，到达时间)识别当前的葡萄糖量或葡萄糖量的变化。电子装置(例如，处理器120)可以基于映射表(该映射表包括葡萄糖的量与相位或相移之间的对应关系)来识别葡萄糖的量或葡萄糖的量的变化，以使用散射系数或直方图中测量的光子的到达模式、相位和相变来测量葡萄糖的量。可以有多种使用吸收系数、散射系数、相位和相移(或相差)中的至少一种来测量葡萄糖量的方法。
各种技术可以适用于步骤830，以基于吸收系数和散射系数获得生物特征信息。例如，电子装置101的存储器可以预先存储包括与吸收系数和/或散射系数对应的生物特征信息的数据的映射表。处理器120可以基于映射表获得用户的生物特征信息。
在步骤835中，电子装置(例如，处理器120)可以使用显示装置160将获得的生物特征信息提供给用户。
图8b是与图8a所示的实施例不同的方法的流程图，其中，当处理器120直接使用低频(例如10MHz)或通过RF发生器420执行调制(例如，如图4a或图4b所示)时，电子装置101使用根据单个频率调制的光。当使用低频时，光(例如，图3a的第一光310和/或第二光330)的幅度和相位随着频率变化而线性响应。因此，可以使用低频带表示的扩散方程(例如，扩散方程的频域解)。
当使用低频时，如果用于调制的角速度(ω)与光吸收弛豫时间(其是组织中吸收系数(μa)与光速(c)乘积的倒数，即τ＝1/(μa·c))的乘积小于0.7(即，ωτ<0.7)，则可以使用以下数学式(1)和(2)。
【数学式1】
【数学式2】
在以上数学式(1)和(2)中，“Φ”可以指示相移，“m”可以指示幅度衰减，“μa”可以指示吸收系数，“μs”可以指示散射系数，“r”可以指示光源(例如，发送器210)和测量单元(例如，用户300)之间的距离，以及“ln()”可以指示自然对数。距离r可以预先指定。
上述方程ωτ＜0.7可以是根据吸收系数(或吸收度)允许的调制频率的范围的标准。例如，获得用户的生物特征信息可以对较浅的肤色采用较低的频率，而对较暗的肤色采用较高的频率。处理器120可以获得关于用户的肤色的信息，并且可以基于所获得的肤色来确定用于调制从电子装置101输出的光(例如，第一光310)的调制频率。在获得用户的生物特征信息时，电子装置101可以将调制频率固定(或设置)为低频(例如10MHz)，而不考虑测量目标的状态(例如用户的肤色)，并且可以使用固定的低频以便获得用户的生物特征信息。在获得用户的生物特征信息时，电子装置101可以在稳态(0Hz)下测量光的反射率，其中从发送器210发射的光经用户身体反射并被接收器220接收，并根据所测量的反射率确定将用于调制光的频率。例如，电子装置101可以基于直方图中测量的光子的反射率和到达模式、相移以及电子装置101接收的光的幅度衰减中的至少部分来获得关于用户的黑色素色素的信息。电子装置101可以基于所获得的黑色素色素信息以确定用户的肤色。电子装置101可以根据确定的肤色来确定将用于调制的频率。测量黑素色素的各种技术可以适用于使用电子装置101接收的光的反射率、相移和幅度衰减中的至少部分来获得用户的黑素色素信息的功能/操作。
电子装置(例如，处理器120)可以基于所计算出的散射系数、在直方图中测量的光子的到达模式和相移程度中的至少一项来测量身体成分的变化。例如，电子装置可以通过所获得的相位值来识别例如血液中当前的葡萄糖量，通过相移来识别葡萄糖量的变化，以及通过散射系数或在直方图中测量的光子的到达模式来识别葡萄糖量或其中的变化。可以基于消光系数来测量与身体组成的消光系数对应的身体成分的变化。电子装置101可以根据所使用的波长数获得关于身体组成(或身体成分)的身体组成/身体成分的生物特征信息，每个身体组成(或身体成分)与所使用的波长之一对应。电子装置101可以确定关于身体组成/身体成分的生物特征信息的总量的变化。根据比尔-朗伯定律，基于目标身体成分(例如水或脂肪)的百分比浓度或摩尔浓度和已知的目标身体成分(例如脂肪、水、血液或葡萄糖)信息(即消光系数)的乘积的线性组合，可以在以下数学式(3)中计算所用光波长λ的消光系数μa(λ)。在以下数学式(3)中，除水或脂肪之外的身体组成/身体成分称为“其它”。换而言之，对于其它身体组成/身体成分以及水或脂肪，目标身体成分的浓度百分比或摩尔浓度与消光系数的乘积的线性组合可以应用于以下数学式(3)：
【数学式3】
μa(λ)＝消光系数(λ)水×浓度水+消光系数(λ)脂肪×浓度脂肪+其它
在确定身体组成/身体成分的百分比或摩尔浓度时，各种技术可以适用于使用关于由用户身体反射和接收的光(例如，第二光330)的例如幅度和/或相位的变化的信息来计算目标身体成分的百分比或摩尔浓度。例如，可以基于映射表来测量目标身体成分的百分比或摩尔浓度，该映射表包括存储在存储器130中的关于与幅度衰减或相移对应的百分比或摩尔浓度的数据。电子装置(例如，处理器120)可以基于所计算出的散射系数和相移程度中的至少一项来测量身体组成中的变化。例如，电子装置可以通过所获得的相位值来识别例如血液中的当前葡萄糖量，通过相移来识别葡萄糖量的变化，以及通过散射系数来识别葡萄糖量或其中的变化。当发送器210配置为白光LED或可调光源时，电子装置101可以进一步包括光谱仪，以计算与多个身体成分中的每一个对应的光的吸收系数和散射系数。当发送器210包括多个光源，每个光源配置为仅输出单个特定波长时，电子装置可以单独地驱动各个光源，每个光源相应于多个目标生物特征信息之一，并且同时或顺序地输出光束到用户300，以便计算与多个身体成分中的每一个对应的光的吸收系数和散射系数。
参照图8b，根据实施例，在用于操作电子装置101的方法中，在步骤840中，电子装置(例如，处理器120)可以使用输入装置(例如，显示装置160)接收提供生物特征信息的请求。
在步骤845中，电子装置(例如，处理器120)可以使用发送器210输出已经根据一个频率调制的第一信号。
在步骤850中，电子装置可以使用第一接收器(例如，第一光接收装置DET 1)从发送器210接收第一信号。
在步骤855，电子装置(例如，处理器120)可以使用第二接收器(例如，图3a的第二光接收装置DET 2、第三光接收装置DET 3和/或第四光接收装置DET 4或另外的光接收装置)从发送器210接收与第一信号对应的第二信号。
根据实施例，在用于操作电子装置101的方法中，电子装置(例如，处理器120)在步骤860中，可以基于所接收的第一信号和所接收的第二信号来确定幅度衰减和相移。
在步骤865中，电子装置(例如，处理器120)可以基于在步骤860中所做的确定来计算吸收系数和散射系数。
在步骤870中，电子装置(例如，处理器120)可以基于所计算出的吸收系数和散射系数获得生物特征信息。电子装置101可以基于所计算出的吸收系数或计算出的散射系数获得生物特征信息。已经结合步骤830所做出的与直方图有关的描述同样可以适用于步骤870。
在步骤875中，电子装置可以使用显示装置160将在步骤870中获得的生物特征信息提供给用户。
图9a、图9b和图9c是根据实施例的电子装置101用于获得身体脂肪量并提供关于所获得身体脂肪量的信息的功能/操作的图示。
参照图9a，根据实施例，电子装置101可以检测用户300的身体部分对电子装置101的接近(或接触)。在接收到来自用户300请求提供生物特征信息的输入时，电子装置101可以输出第一光310以获得用户300的生物特征信息，如图9a所示。电子装置101可以接收与第一光310对应的第二光330。电子装置101可以提供关于第一光310被用户300的身体部分反射的点处身体脂肪分布的信息。
参照图9b，电子装置101可以接收识别所获得的生物特征信息(例如，身体脂肪分布)的输入。识别生物特征信息的输入可以包括，例如对屏幕910上用于提供生物特征信息的特定接口912的触摸输入。
参照图9c，电子装置101可以显示向用户300提供所测量的身体脂肪分布的屏幕912a。屏幕912a可以根据识别生物特征信息的输入，来显示关于用户300的身体部分例如左二头肌周围的身体脂肪分布变化的趋势的信息。例如，电子装置101可以在屏幕912a上显示关于用户300的身体部分的身体脂肪分布的历史信息。
根据实施例，可以使用波长为930nm的光来测量身体脂肪分布。图9d、图9e、图9f、图9g和图9h是根据实施例的电子装置用于获得血液中的葡萄糖量或其变化并提供关于所获得的葡萄糖量或变化的信息的功能/操作的图示。
参照图9d，电子装置101可以检测用户300的身体部分对电子装置101的接近(或接触)。在检测到用户300的身体接近时，电子装置101可以发射(或辐射)信号(例如，光)给用户300，以获得有关血液中葡萄糖量的信息。
参照图9e、图9f和图9h，电子装置101可以在例如显示器或应用执行屏幕920上输出通过根据实施例的方法获得的关于葡萄糖量(例如100mg/100ml)或葡萄糖量变化(例如0％)的信息。电子装置101可以控制与电子装置101可操作地连接的外部电子装置(例如，可穿戴装置930)，如图9g和图9h所示，以通过例如应用执行屏幕920向用户900提供关于葡萄糖量或葡萄糖量变化的信息。向用户900提供关于葡萄糖量或葡萄糖量变化的信息的步骤可以可选择地由可穿戴装置中包括的处理器控制。
图10a和图10b是根据实施例的电子装置101用于获得水分量并提供关于所获得水分量的信息的功能/操作的图示。
参照图10a，电子装置101可以接收提供用户300的水分量的输入。提供水分量的输入可以包括例如对屏幕1000上的用于提供用户300的生物特征信息的特定接口1010的触摸输入。水分量可以指示用户300的身体特定部分的水分量(例如，在左二头肌周围)，如图9a所示。水分量可以包括基于在用户300的身体特定部位(例如，传感器模块接触或接近的身体部分)上测量的水分量而评估的用户300的身体部位(例如，左臂)中的水分量。水分量可以包括基于在用户300的身体的特定部位上测量的水分量而估计的用户300的全身中的水分量。在这种情况下，各种技术(例如，估计算法)可以适用于估计用户300的全身或身体部分中的水分量(或身体水分)。水分量可以如图9a所示的方式测量，其中输出第一光310并且接收第二光330。
参照图10b，根据实施例，根据提供水分量的输入，电子装置101可以显示屏幕1010a以向用户300提供所测量的水分量的变化(例如5％)。水分量的变化可以包括由在用户300输入时(或当前时间)获得的水分量与最近一次(例如24小时前)测量的水分量之间的比较所得到的信息。当已经测量了水分量时，屏幕1010a可以显示关于在身体部分或全身的至少之一中的水分量(或水的相对量)的变化的信息。电子装置101可以在屏幕1010a上显示关于用户300的身体部分中的水分量的历史信息(例如，图10b中所示的曲线图)。虽然图10b示出了提供水的相对量(或水分量的变化)的示例，可选择地，也可以提供关于水的绝对量(例如，在身体的特定部分上测量的水分量(例如50％))的信息。例如，波长为975nm的光可用于测量水分量。
电子装置101可以测量身体的水分量以及皮肤上的水分量(例如，身体的特定部位中的水分量)。因此，有可能提供诸如以下的信息，例如需要补充水分、例如通过喝咖啡，老化程度，基于身体水分推荐化妆品，通过测量身体水分不足引起的浮肿来监测健康状况或与身体水分有关的饮食指南。
图11a和图11b是根据实施例的用于基于生物特征信息提供综合生物特征信息的功能/操作的图示。
参照图11a和图11b，电子装置101可以向用户300提供关于多个身体成分(例如脂肪和水)的综合信息(例如饮食指数)。为了向用户300提供综合信息，电子装置101可以提供通过将所计算出的吸收系数线性求和(例如，饮食指数＝水的吸收系数+脂肪的吸收系数)而获得的信息。饮食指数也可以提供为所测量的幅度。电子装置101可以基于吸收系数或所测量的幅度的总和将综合信息提供给用户300。电子装置101可以将综合信息转换为从0到10的范围，并将转换后的数据提供给用户300。短语“吸收系数较大”指示与吸收系数对应的身体成分的量较大。因此，短语“吸收系数的线性总和较大”可以指示用户300的身体成分(例如，水和脂肪)的量较大。
参照图11a，电子装置101可以从用户300接收用于识别综合信息的输入。用于识别综合信息的输入可以包括例如对屏幕1100上的提供用户300的生物特征的特定接口1110的触摸输入。综合信息可以包括关于用户300的身体的特定部分的综合信息，例如，左二头肌周围皮肤中的身体水分或身体特定部分中的身体水分。综合信息可以包括关于用户300的身体部分(例如，左臂)的综合信息。
参照图11b，电子装置101可以在屏幕1110a上显示已经转换成从0到10的范围的综合信息，以通过显示装置160提供综合信息。电子装置101可以在屏幕1110a上显示关于综合信息的历史信息。
可以使用例如波长为940nm的光来提供综合信息。在这种情况下，电子装置101可以使用940nm光获得关于各种身体成分的生物特征信息。为了提供综合信息，电子装置101可以使用与指定或选择的身体成分对应的多个光束(例如940nm光束和975nm光束)来获得生物特征信息。
图12a和图12b是根据实施例的电子装置用于基于自动检测到的肤色而变化的频率来输出光的功能/操作的框图。
参照图12a，当检测到(或设置为)肤色较浅时，处理器120可以控制RF发生器420、调制器430和发送器210以输出根据指定频率调制的光1220。参照图12b，当检测到(或设置为)肤色较深时，处理器120可以控制RF发生器420、调制器430和发送器210以输出根据指定频率调制的光1230。
图13a、图13b和图13c是根据实施例的电子装置101用于比较参考生物特征信息的变化率和目标生物特征信息的变化率并提供结果的功能/操作的流程图和图示。
参照图13a，在步骤1300中，电子装置(例如，处理器120)可以使用输入装置(例如，显示装置160)接收选择参考生物特征信息的输入。
在步骤1310中，电子装置(例如，处理器120)可以通过使用显示装置160来提供由于在步骤1300中选择的参考生物特征信息的变化而导致的目标生物特征信息的变化。
参照图13b，电子装置101可以在屏幕1330上从用户300接收识别比较信息的输入，用于比较多条生物特征信息。识别比较信息的输入可以包括例如接口1332上的触摸输入。
图13c示出了将血液量设置为参考生物特征信息的示例。参考生物特征信息可以用于向用户300提供关于其它生物特征信息(例如，水分量和脂肪量)如何基于参考生物特征信息而变化的指示。例如，电子装置101可以确定血液量(或参考生物特征信息)的变化，并且将该变化与目标生物特征信息的变化进行比较。电子装置101可以在显示装置160(例如，显示器)的屏幕1332a上显示比较结果。比较结果可以包括与根据参考生物特征信息的变化的目标生物特征信息的变化有关的信息。
图14a和图14b是示出根据实施例的电子装置101用于分别提供血液中的脂肪量和组织中的脂肪量的功能/操作的视图。
参照图14a和图14b，电子装置101可以在屏幕1400上从用户300接收识别关于生物特征信息(例如，身体脂肪量)的比较信息的输入，用于比较多条生物特征信息。识别比较信息的输入可以包括例如在设置接口1410上的触摸输入。
电子装置101可以获得关于用户300的血液和组织中的脂肪量的数据，并且将所获得的数据显示在显示装置160的屏幕1410a上。电子装置101可以向用户300提供关于所获得的生物特征信息的历史信息。电子装置101可以比较所获得的多条信息，并根据所获得的生物特征信息的变化提供包含信息的通知消息。在这种情况下，可以使用940nm波长的光。
电子装置101可以使用910nm波长的光或1020nm波长的光来测量用户300身体的特定部分(例如，前额)中的胶原蛋白量。电子装置101可以利用所测量的胶原蛋白量来测量老化程度，并且可以根据用户300的老化程度推荐合适的化妆品。电子装置101还可以测量水分量，并且可以同时测量和提供皮肤中的水分量和胶原蛋白量。
电子装置101可以基于相移、直方图中测量的光子的到达模式和/或散射系数变化来测量用户300的组织中的糖量，并将测量结果提供给用户300。
电子装置101可以间接地测量(或估计)肌肉量的增加，并将测量或估计提供给用户300。当用户300的血液量增加时，电子装置101可以确定肌肉量增加。因此，电子装置101可以基于使用800nm波长的光测量的血液量或血液量的变化，向用户300提供用户300的身体部分中的肌肉量的增加率或减少率。
图15是根据实施例的身体组成的吸收光谱的图。
参照图15，基于如图15所示的身体组成的吸收光谱，可以确定获得用户300的生物特征信息的光的波长。例如，当对身体水分进行测量时，可以使用波长975nm附近的光，其对水的吸收率相对好。例如，当对身体脂肪进行测量时，可以使用波长930nm附近的光，与其它波长比其对脂肪的吸收率相对较好。
图16是根据实施例的用于通过声音输出装置向用户300提供由电子装置101获得的生物特征信息的功能/操作的示图。
参照图16，电子装置101可以通过声音输出装置155输出关于所获得(或所识别)的生物特征信息(例如，身体水分)。当水分量(例如，皮肤中的水)被识别为50％时，例如，电子装置101可以使用声音输出装置155来输出讲出“身体水分为50％”的声音1600(例如，语音)。电子装置101可以在显示装置160上显示包括所获得的生物特征信息的屏幕1010a。
图17a是根据实施例的用于操作电子装置101的方法的流程图。
参照图17a，在步骤1700中，电子装置(例如，处理器120)可以使用发送器210输出已经根据至少一个频率调制的第一信号。
在步骤1710中，电子装置(例如，处理器120)可以使用第一接收器222(例如，第一光接收装置DET 1)接收第一信号。
在步骤1720中，电子装置(例如，处理器120)可以使用第二接收器224(例如，第二光接收装置DET 2，第三光接收装置DET 3和/或第四光接收装置DET 4)接收第一信号在组织-光相互作用之后由用户的身体的至少部分反射的第二信号330。步骤1710和步骤1720可以同时或顺序地执行。
在步骤1730中，电子装置(例如，处理器120)可以至少基于基于第一信号的第一数据和基于第二信号的第二数据，识别用户300的生物特征信息。
在步骤1740中，电子装置(例如，处理器120)可以提供所识别的生物特征信息给用户。
所获得的生物特征信息可以通过通信模块190与外部电子装置共享。
参照图17b，根据实施例，在步骤1750中，电子装置(例如，处理器120)可以使用光发射装置输出已经根据至少一个频率调制的第一光310。
在步骤1760中，电子装置(例如，处理器120)可以使用多个光接收装置中的任何一个(例如，第一光接收装置DET1)接收输出的第一光。
在步骤1770中，电子装置(例如，处理器120)可以使用除了接收第一光的第一光接收装置以外的其它光接收装置(例如，第二光接收装置DET 2、第三光接收装置DET 3或第四光接收装置DET 4)或另外的光接收装置中的至少一个光接收装置来接收第一光在组织-光相互作用之后由用户的身体的至少部分反射的第二光330。
在步骤1780中，电子装置(例如，处理器120)可以至少基于基于所接收的第一光的第一数据和基于所接收的第一光的第二数据，识别用户的生物特征信息。
在步骤1790中，电子装置(例如，处理器120)可以提供所识别的生物特征信息给用户。
当传感器模块200使用飞行时间(ToF)传感器时，本公开的各种实施例同样可以适用。在这种情况下，ToF传感器可以包括至少两个发射不同波长的光的光源。ToF传感器可以包括至少两个超声输出模块，发射(或产生)不同频率的超声。
根据本公开的各种实施例，也可以测量心率、氧饱和度和压力指数。例如，当传感器包括具有66nm、880nm、930nm和975nm波长的光源时，可以通过单个传感器模块(例如，光学传感器)测量心率、氧饱和度、压力指数和脂肪(或水)。然而，波长66nm、880nm、930nm和975nm是示例性的，并且其它各种波长可用于测量各种生物特征信息，包括心率、氧饱和度、压力指数和脂肪(和水)。
根据实施例，在测量心率时，电子装置101可以将调制频率设置为0Hz。然而，0Hz的调制频率仅是示例，并且其它各种调制频率可以用于测量心率。
根据实施例，生物特征信息可以以预设周期自动地获得(或无来自用户300的任何输入)，并且可以以该周期提供给用户。
根据实施例，电子装置可以包括传感器模块和处理器，传感器模块包括发送器、第一接收器和第二接收器，处理器与传感器模块可操作地连接，其中，处理器可以配置为使用发送器输出根据至少一个频率调制的第一信号，使用第一接收器接收第一信号，使用第二接收器接收第二信号，第二信号是在第一信号在组织-光相互作用之后由用户身体的至少部分反射的信号，至少基于第一数据和第二数据来识别用户的生物特征信息，第一数据基于第一信号且第二数据基于第二信号，并提供生物特征信息给用户。
传感器模块可以包括第一区域和第二区域，第一区域和第二区域由包括在传感器模块的壳体中的肋在空间上隔开，肋的高度低于壳体的高度。发送器可以设置在第一区域中，并且第一接收器和第二接收器可以设置在第二区域中。传感器模块可以包括设于第一区域和第二区域之间的光引导件，并且配置为允许第一接收器从发送器接收第一信号。
第一接收器和第二接收器可以配置在单个阵列中。单个阵列包括线性阵列。
传感器模块可以包括第一区域和第二区域。发送器和与发送器相邻定位的第一接收器可以设置在第一区域中，第二接收器可以设置在第二区域中。
电子装置可以进一步包括至少部分设于发送器、第一接收器和第二接收器的上部的至少部分处的光学结构，该光学结构配置为折射第一信号和第二信号以改变第一信号和第二信号的路径。
电子装置可以进一步包括RF发生器和调制器。处理器可以被配置为使用RF发生器生成至少一个频率，并且使用调制器将第一信号调制为该至少一个频率。
处理器可以配置为为将从发送器输出的第一信号设置至少一个幅度，并根据该至少一个幅度使用发送器顺序地输出第一光。
处理器可以配置为将基于第一数据的第一信号的幅度和相位与基于第二数据的第二信号的幅度和相位进行比较，确定第一光的幅度和相位的变化，并基于幅度和相位的比较获得用户的生物特征信息。
处理器可以配置为基于幅度和相位或直方图中测量的光子的到达模式的比较来计算吸收系数和散射系数，并且基于所计算出的吸收系数和散射系数的至少部分获得生物特征信息。
处理器可以配置为使用电子装置的显示器显示生物特征信息的通知消息，并且使用声音输出装置输出关于生物特征信息的通知。
发送器可以包括ToF光源。处理器可以配置为基于从ToF光源发射的光获得关于用户血糖的信息。
处理器可以配置为生成包括关于第二信号的接收模式的信息的直方图，并且基于所生成的直方图获得生物特征信息。
根据实施例，用于操作电子装置的方法可以包括，使用电子装置的发送器输出基于至少一个频率调制的第一信号，使用电子装置的第一接收器接收第一信号，使用电子装置的第二接收器接收第二信号，第二信号是第一信号在组织-光相互作用之后由用户身体的至少部分反射的信号，基于至少第一数据和第二数据来识别用户的生物特征信息，第一数据基于第一信号且第二数据基于第二信号，并提供生物特征信息给用户。
根据实施例，电子装置可以包括显示器、传感器模块以及与显示器和传感器模块可操作地连接的处理器，其中，传感器模块包括至少一个光发射装置、多个光接收装置和配置为将从光发射装置发射的光的至少部分引导到路径的光引导件，处理器可以配置为使用光发射装置输出根据至少一个频率调制的第一光，使用多个光接收装置中的任何一个接收第一光，第一光由光引导件引导至任何一个光接收装置，并利用除接收第一光的任何一个光接收装置以外的至少一个其它光接收装置接收第二光，第二光是第一光在组织-光相互作用之后由用户身体的至少部分反射的光，至少基于基于接收到的第一光的第一数据和基于接收到的第二光的第二数据来识别用户的生物特征信息，并使用显示器向用户提供生物特征信息，并且其中，所述任何一个光接收装置和所述至少一个其他光接收装置可以配置在单个传感器阵列中，或者可以设置在由传感器模块中的肋在空间上隔开的不同区域中。
根据各种实施例的电子装置可以是各种类型的电子装置之一。电子装置可包括例如便携式通信装置(例如，智能电话)、计算机装置、便携式多媒体装置、便携式医疗装置、相机、可穿戴装置或家用电器。根据本公开的实施例，电子装置不限于以上所述实施例。
应该理解的是，本公开的各种实施例以及其中使用的术语并不意图将在此阐述的技术特征限制于具体实施例，而是包括针对相应实施例的各种改变、等同形式或替换形式。对于附图的描述，相似的参考标号可用来指代相似或相关的元件。将理解的是，与术语相应的单数形式的名词可包括一个或更多个事物，除非相关上下文另有明确指示。如这里所使用的，诸如“A或B”、“A和B中的至少一个”、“A或B中的至少一个”、“A、B或C”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B或C中的至少一个”的短语中的每一个短语可包括在与所述多个短语中的相应一个短语中一起列举出的项的所有可能组合。如这里所使用的，诸如“第1”和“第2”或者“第一”和“第二”的术语可用于将相应部件与另一部件进行简单区分，并且不在其它方面(例如，重要性或顺序)限制所述部件。将理解的是，在使用了术语“可操作地”或“通信地”的情况下或者在不使用术语“可操作地”或“通信地”的情况下，如果一元件(例如，第一元件)被称为“与另一元件(例如，第二元件)联接”、“联接到另一元件(例如，第二元件)”、“与另一元件(例如，第二元件)连接”或“连接到另一元件(例如，第二元件)”，则意味着所述一元件可与所述另一元件直接(例如，有线地)联接、与所述另一元件无线连接、或经由第三元件与所述另一元件连接。
如这里所使用的，术语“模块”可包括以硬件、软件或固件实现的单元，并可与其它术语(例如，“逻辑”、“逻辑块”、“部分”或“电路”)可互换地使用。模块可以是被适配为执行一个或更多个功能的单个集成部件或者是该单个集成部件的最小单元或部分。例如，根据实施例，可以以专用集成电路(ASIC)的形式来实现模块。
可将在此阐述的各种实施例实现为包括存储在存储介质(例如，内部存储器136或外部存储器138)中的可由机器(例如，电子装置101)读取的一个或更多个指令的软件(例如，程序140)。例如，在处理器的控制下，所述机器(例如，电子装置101)的处理器(例如，处理器120)可在使用或无需使用一个或更多个其它部件的情况下调用存储在存储介质中的所述一个或更多个指令中的至少一个指令并运行所述至少一个指令。这使得所述机器能够操作用于根据所调用的至少一个指令执行至少一个功能。所述一个或更多个指令可包括由编译器产生的代码或能够由解释器运行的代码。可以以非暂时性存储介质的形式来提供机器可读存储介质。其中，术语“非暂时性”仅意味着所述存储介质是有形装置，并且不包括信号(例如，电磁波)，但是该术语并不在数据被半永久性地存储在存储介质中与数据被临时存储在存储介质中之间进行区分。
根据实施例，可在计算机程序产品中包括和提供根据本公开的各种实施例的方法。计算机程序产品可作为商品在销售者和购买者之间进行交易。可以以机器可读存储介质(例如，紧凑盘只读存储器(CD-ROM))的形式来发布计算机程序产品，或者可经由应用商店(例如，Play StoreTM)在线发布(例如，下载或上传)计算机程序产品，或者可直接在两个用户装置(例如，智能电话)之间分发(例如，下载或上传)计算机程序产品。如果是在线发布的，则计算机程序产品中的至少部分可以是临时产生的，或者可将计算机程序产品中的至少部分至少临时存储在机器可读存储介质(诸如制造商的服务器、应用商店的服务器或转发服务器的存储器)中。
根据各种实施例，上述部件中的每个部件(例如，模块或程序)可包括单个实体或多个实体。根据各种实施例，可省略上述部件中的一个或更多个部件，或者可添加一个或更多个其它部件。可选择地或者另外地，可将多个部件(例如，模块或程序)集成为单个部件。在这种情况下，根据各种实施例，该集成部件可仍旧按照与所述多个部件中的相应一个部件在集成之前执行一个或更多个功能相同或相似的方式，执行所述多个部件中的每一个部件的所述一个或更多个功能。根据各种实施例，由模块、程序或另一部件所执行的操作可顺序地、并行地、重复地或以启发式方式来执行，或者所述操作中的一个或更多个操作可按照不同的顺序来运行或被省略，或者可添加一个或更多个其它操作。
虽然已经参照本公开的某些示范性实施例示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (3)

1.一种可穿戴电子装置，包括：
传感器模块，包括发送器、第一接收器和第二接收器；
处理器，与所述传感器模块可操作地连接，其中，所述处理器配置为：
使用所述发送器向所述可穿戴电子装置外部输出选自至少包括光和超声波的组中的一种类型的第一信号，使用所述第一接收器接收所述第一信号的参考部分，使用所述第二接收器接收第二信号，其中，所述第一信号的另一部分在用户的身体部分内进行组织-信号相互作用之后由所述用户的所述身体部分反射从而形成所述第二信号，以及
至少基于第一数据和第二数据来识别所述用户的生物特征信息，其中，所述第一数据基于所述第一信号，所述第二数据基于所述第二信号，
显示器(160)；
结构(342a)，至少设在所述发送器和所述第二接收器的上部处，并且配置为将所述第一信号的所述另一部分重定向到所述用户，以及将从所述用户反射的所述第二信号重定向到所述第二接收器，以及，其中，所述传感器模块进一步包括第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域在空间上被包括在所述传感器模块的壳体中的肋隔开，其中，所述肋的高度低于所述壳体的高度，其中所述发送器设置在所述第一区域中，并且所述第一接收器和所述第二接收器设置在所述第二区域中，
其中，所述传感器模块进一步包括在所述肋的上方、在所述第一区域和所述第二区域之间延伸的引导件，其中，所述引导件的部分接触所述第一接收器和所述第二接收器中的任一个，以允许所述第一接收器接收来自所述发送器的所述第一信号的所述参考部分，以及
其中，所述显示器配置为向所述用户显示所述生物特征信息。
2.根据权利要求1所述的可穿戴电子装置，其中，所述第一接收器和所述第二接收器配置在单个阵列中。
3.根据权利要求1所述的可穿戴电子装置，其中，至少设在所述发送器和所述第二接收器的上部处的所述结构包括配置为折射所述第一信号和所述第二信号以改变所述第一信号和所述第二信号的路径的全内反射TIR菲涅耳透镜。
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