CN112293882B - 具有高度安全性的皮肤传感器 - Google Patents

Abstract

一种穿戴装置，包括皮肤传感器及处理器。该处理器用于：当所述穿戴装置的穿戴状态为邻近用户的皮肤表面时，接收用于鉴别所述用户的鉴别数据；当所述鉴别数据符合预存数据且所述皮肤传感器判断所述穿戴装置在所述鉴别数据被接收后未离开所述皮肤表面时，响应请求而执行预设功能；以及，当所述皮肤传感器判断所述穿戴装置在所述预设功能被执行前离开所述皮肤表面时，拒绝或无视所述请求。

Description

具有高度安全性的皮肤传感器

技术领域

本发明有关一种穿戴装置，更特别有关一种能够检测与皮肤表面的接触状态的穿戴装置与其皮肤传感器。

背景技术

例如智能手表之类的穿戴装置越来越受到欢迎。这些穿戴装置能提供各种方便的功能，例如行程管理、电子邮件、心跳监测和移动支付。有些功能在执行之前需要鉴别用户身份，因为必须确认目前用户是穿戴装置的拥有者，以保护拥有者的隐私或利益。

不过，在执行这些功能之前进行鉴别，在某些情况下还不够安全。例如，穿戴装置的拥有者通过了身份鉴别，然后控制穿戴装置执行一项重要功能，例如行程管理，然后发生了特殊状况，使得拥有者提前取下穿戴装置并离开。此时穿戴装置仍然处于已完成身份鉴别的状态，另一位用户可以拿起所述穿戴装置，并窥视拥有者的私人行程，甚至篡改拥有者的私人行程。

发明内容

本发明是关于一种可以使某些重要功能在完成身份鉴别之后更安全的穿戴装置和皮肤传感器。

本发明提供一种穿戴装置，包括皮肤传感器及处理器。该处理器用于：当所述穿戴装置的穿戴状态为邻近用户的皮肤表面时，接收用于鉴别所述用户的鉴别数据；当所述鉴别数据符合预存数据且所述皮肤传感器判断所述穿戴装置在所述鉴别数据被接收后未离开所述皮肤表面时，响应请求而执行预设功能；以及，当所述皮肤传感器判断所述穿戴装置在所述预设功能被执行前离开所述皮肤表面时，拒绝或无视所述请求。

本发明提供一种穿戴装置，包括光电容积脉搏波传感器及处理器。该处理器用于：根据所述光电容积脉搏波传感器所侦测的光电容积脉搏波信号判断所述穿戴装置是否接触用户的皮肤表面；当所述穿戴装置被判断为接触所述皮肤表面时，接收用于鉴别所述用户的鉴别数据；当所述鉴别数据符合预存数据且所述穿戴装置被判断为仍然接触所述皮肤表面时，响应请求而为所述用户执行预设功能；以及，当所述穿戴装置在所述鉴别数据被接收后且在所述预设功能被执行前被判断为不再接触所述皮肤表面时，拒绝或无视所述请求。

本发明提供一种皮肤传感器，配置于穿戴装置的背面，靠近用户的皮肤表面，包括多个传感器单元。其中，所述多个传感器单元的每一者用于使用不同侦测方法以侦测所述皮肤表面并输出侦测结果。所述皮肤传感器用于根据所述多个传感器单元的多个侦测结果判断所述穿戴装置是否离开所述皮肤表面。

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先述明。

附图说明

图1为本发明一实施例的穿戴装置的方块图；

图2为本发明一实施例的穿戴装置的皮肤传感器的方块图；

图3为本发明一实施例的穿戴装置控制方法的流程图。

附图标记说明

100 穿戴装置

110 皮肤传感器

130 处理器

140 输入装置

150 输出装置

160 无线通信装置

210 电容式传感器

213 电极

220 电感式传感器

223 发送线圈

225 接收线圈

230 光学传感器

233、243 光源

235、245 光传感器

240 光电容积脉搏波传感器

250 温度传感器

260 寄存器

302～314流程图步骤

具体实施方式

图1为本发明一实施例的穿戴装置100的方块图。例如，穿戴装置100可以是智能手表、智能手环、智能耳机、智能鞋或智能眼镜。穿戴装置100包括皮肤传感器110、处理器130、输入装置140、输出装置150、以及无线通信装置160。处理器130电性连接皮肤传感器110、输入装置140、输出装置150、以及无线通信装置160。在一实施例中，皮肤传感器110和处理器130以及无线通信装置160被封装于同一传感器芯片中。

皮肤传感器110配置于穿戴装置100的一面(例如背面)。当穿戴装置100被用户穿戴时，皮肤传感器110靠近用户的皮肤表面。皮肤传感器110用于侦测用户的皮肤表面，还可用于侦测穿戴装置100是否离开用户的皮肤表面。输入装置140用于接收穿戴装置100的用户的输入。输出装置150用于向用户输出数据和信息其中至少一者，也用于显示穿戴装置100的操作系统和应用程序的图形用户界面。无线通信装置160用于在穿戴装置100和外部电子装置之间以无线通信技术发送和接收数据和信号。无线通信装置160使用低功耗无线技术以发送和接收数据和信号，例如近场通信(NFC：Near Field Communication)技术、蓝牙(Bluetooth)技术、无线保真(Wi-Fi)技术、无线局域网(WLAN：wireless local areanetwork)技术、或蜂窝网络(cellular network)技术。处理器130为穿戴装置100的主要处理器、微控制器或中央处理器。处理器130用于控制或协调皮肤传感器110、输入装置140、输出装置150以及无线通信装置160以执行穿戴装置100的各种功能与应用程序。

图2为本发明一实施例的穿戴装置100的皮肤传感器110的方块图。皮肤传感器110包括五个不同种类的传感器单元，例如电容式传感器210、电感式传感器220、光学传感器230、光电容积脉搏波(photoplethysmography，以下简称为PPG)传感器240、以及温度传感器250。本发明的皮肤传感器110不限于正好包括五个传感器单元。在另一实施例中，皮肤传感器110其中的传感器单元的数量和种类是可以调整的。皮肤传感器110的每一个传感器单元用于使用不同侦测方法以侦测用户的皮肤表面，并输出相对应的侦测结果。皮肤传感器110还包括寄存器(register)260。下面配合图3说明皮肤传感器110的相关细节。

图3为本发明一实施例的穿戴装置控制方法的流程图。图3的方法由穿戴装置100执行，其流程从步骤302开始。

在步骤302，皮肤传感器110根据(例如收集并比较)所述传感器单元其中至少一个的侦测结果判断穿戴装置100的穿戴状态。所述穿戴状态为“邻近用户的皮肤表面”或“不邻近用户的皮肤表面”。下面说明每一个传感器单元的侦测结果和所述穿戴状态之间的对应关系。

电容式传感器210包括至少一个电极213。电极213可以配置于穿戴装置100的外壳的外表面上，或暴露于穿戴装置100的外壳的外表面之外，或内嵌于穿戴装置100的外壳之内，或配置于穿戴装置100的外壳所包围的内部空间之中。电容式传感器210测量电极213的电容值，并输出一个相对应的电容值作为电容式传感器210的侦测结果。电容式传感器210输出的电容值为电极213的电容值、对应电极213的电容值的电压值、或对应电极213的电容值的充电时间或放电时间。用户的皮肤为导体，当穿戴装置100靠近或离开用户的皮肤表面，会扭曲电极213所产生的静电场，电极213的电容值会根据所述静电场的扭曲而变化。因此，皮肤传感器110能根据电容式传感器210所输出的电容值判断穿戴装置100的穿戴状态。

在一实施例中，当穿戴装置100靠近用户的皮肤表面时，电容式传感器210输出的电容值随之增加。当穿戴装置100离开用户的皮肤表面时，电容式传感器210输出的电容值随之减少。当电容式传感器210输出的电容值大于一个预设的阈值或增加的幅度超过阈值时，表示穿戴装置100的穿戴状态为邻近用户的皮肤表面。当电容式传感器210输出的电容值小于所述阈值或减少的幅度超过阈值时，表示穿戴装置100的穿戴状态为不邻近用户的皮肤表面。

在另一实施例中，当穿戴装置100靠近用户的皮肤表面时，电容式传感器210输出的电容值随之减少。当穿戴装置100离开用户的皮肤表面时，电容式传感器210输出的电容值随之增加。当电容式传感器210输出的电容值小于所述阈值或减少的幅度超过阈值时，表示穿戴装置100的穿戴状态为邻近用户的皮肤表面。当电容式传感器210输出的电容值大于所述阈值或增加的幅度超过阈值时，表示穿戴装置100的穿戴状态为不邻近用户的皮肤表面。

所述阈值可以是常数或随实时侦测而调整的变数。例如，所述阈值可以等于电容式传感器210先前输出的一个电容值加上一个预设值或减去所述预设值。

电感式传感器220包括发送线圈223和接收线圈225。电感式传感器220可提供电流至发送线圈223以充能。当电感式传感器220充能后，发送线圈223和接收线圈225之间会形成电磁场。相对于电感式传感器220移动的金属物体会阻断所述电磁场，并改变接收线圈225的感应电流。电感式传感器220用于侦测并输出接收线圈225的感应电流的强度变化作为电感式传感器220的侦测结果。当所述强度变化超出(变成大于或小于)阈值，则表示所述金属物体离开或靠近穿戴装置100。金属物体会影响电容式传感器210和电感式传感器220的侦测结果。

电感式传感器220能侦测金属物体，但不能侦测用户的皮肤表面。电容式传感器210能侦测金属物体，也能侦测用户的皮肤表面。所以电感式传感器220可以和电容式传感器210合作，以分辨金属物件和皮肤表面，使皮肤传感器110不会被金属物体误导。例如，当电容式传感器210和电感式传感器220的侦测结果都表示有导体邻近穿戴装置100时，皮肤传感器110可得知穿戴装置100邻近的是金属物体，而不是用户的皮肤表面，因此皮肤传感器110能判断穿戴装置100的穿戴状态为不邻近用户的皮肤表面。例如，当电容式传感器210侦测穿戴装置100未离开皮肤表面，而电感式传感器220侦测穿戴装置100离开皮肤表面时，则表示穿戴装置100邻近的是用户皮肤。

光学传感器230包括光源233和光传感器235。光源233用于发射具有单一主波长或多个不同主波长的光。例如，在一实施例中，光源233同时发射可见光与红外光。光传感器235用于侦测光源233所发射的然后被外部物体反射或穿透外部物体的光强度。所述外部物体例如是用户的皮肤或皮肤表面。光学传感器230输出的所述侦测结果为光传感器235侦测的所述光强度。

在一实施例中，光源233的光强度高于周围环境的光强度。所以光学传感器230输出的光强度随着穿戴装置100靠近用户的皮肤表面而增加，且随着穿戴装置100离开用户的皮肤表面而减少。

在另一实施例中，光源233的光强度低于周围环境的光强度，或者光学传感器230不包括光源233。所以光学传感器230输出的光强度随着穿戴装置100靠近用户的皮肤表面而减少，且随着穿戴装置100离开用户的皮肤表面而增加。

皮肤传感器110可将光学传感器230输出的光强度或其变化和阈值作比较，以判断穿戴装置100的穿戴状态。所述的比较和阈值类似于电容式传感器210的比较和阈值，故不在此赘述。

PPG传感器240包括光源243和光传感器245。光源243用于发射具有单一主波长或多个不同主波长的光，以照亮用户的皮肤。例如，在一实施例中，光源243同时发射可见光与红外光。光传感器245用于测量用户皮肤对于光源243所发射的光的吸收，以侦测用户的每个心动周期的血液脉冲所造成的用户皮肤的毛细血管中的血量变化。PPG传感器240可基于所述血量变化侦测PPG信号。所述PPG信号可包括用户的心率、心跳和心动周期等信息。PPG传感器240输出的所述侦测结果就是所述PPG信号。

在一实施例中，当PPG信号至少包括用户的一个完整心动周期时，表示穿戴装置100的穿戴状态为邻近用户的皮肤表面。当PPG信号不包括任何心跳波形时，表示穿戴装置100的穿戴状态为不邻近用户的皮肤表面。这是比较慢速的判断穿戴装置100的穿戴状态的方法，因为PPG传感器240需要大约一秒钟来输出一个完整心动周期的心跳波形。

穿戴装置100的穿戴状态还可以根据PPG信号的信噪比或振幅来判断。一实施例中，当PPG信号的信噪比或振幅大于或变成大于阈值时，表示穿戴装置100的穿戴状态为邻近用户的皮肤表面。当PPG信号的信噪比或振幅小于或变成小于阈值时，表示穿戴装置100的穿戴状态为不邻近用户的皮肤表面。这也是比较慢速的判断穿戴装置100的穿戴状态的方法，因为PPG信号的信噪比和振幅优选需要至少一个完整心动周期的心跳波形来计算。

穿戴装置100的穿戴状态还可以根据PPG信号的信号值或强度来判断。在一实施例中，当PPG信号的信号值或强度大于或变成大于一个阈值时，表示穿戴装置100的穿戴状态为邻近用户的皮肤表面。当PPG信号的信号值或强度小于或变成小于阈值时，表示穿戴装置100的穿戴状态为不邻近用户的皮肤表面。这是非常快速的判断穿戴装置100的穿戴状态的方法，因为皮肤传感器110仅需要取得PPG信号的一个实时的信号值或一个实时的强度就能判断穿戴装置100的穿戴状态。

在一实施例中，PPG传感器240取代了光学传感器230。也就是说，穿戴装置100不包括光学传感器230，而且，PPG传感器240除了侦测并输出PPG信号以外，还侦测并输出前面的实施例中光学传感器230所输出的光强度。此实施例的PPG传感器240所输出的侦测结果包括PPG信号和所述光强度。

在一实施例中，输出装置150包括显示器。该显示器用于显示PPG信号所包含的信息，使用户能检视用户自身的心率、心跳和心动周期等信息，以及每一个传感器单元的侦测结果所表示的穿戴装置100是否邻近或离开用户的皮肤表面。另外，无线通信装置160还用于将PPG信号发送至外部电子装置，以显示、分析、处理或存储所述PPG信号。

温度传感器250包括热电偶或电阻式测温器，用于侦测并输出对应于用户皮肤表面温度的一个温度值，作为温度传感器250的侦测结果。当所述温度值和一个预先存储的皮肤温度之间的差异值小于或变成小于阈值时，表示穿戴装置100的穿戴状态为邻近用户的皮肤表面。当所述差异值大于或变成大于阈值时，表示穿戴装置100的穿戴状态为不邻近用户的皮肤表面。

在另一实施例中，当温度传感器250侦测并输出的温度值大于一个预设的阈值时，表示穿戴装置100处于邻近状态(即邻近用户的皮肤表面)，否则表示穿戴装置100处于非邻近状态(即不邻近用户的皮肤表面)。

在一实施例中，皮肤传感器110仅包括一个传感器单元，或者皮肤传感器110被一个传感器单元取代。例如，所述的一个传感器单元是电容式传感器210、光学传感器230、PPG传感器240或温度传感器250。此实施例的皮肤传感器110根据所述的一个传感器单元输出的侦测结果判断穿戴装置100的穿戴状态。

在另一实施例中，皮肤传感器110包括多个传感器单元。例如每一个传感器单元可以是电容式传感器210、电感式传感器220、光学传感器230、PPG传感器240或温度传感器250。如果所有传感器单元的侦测结果均表示穿戴装置100的穿戴状态为邻近用户的皮肤表面，则皮肤传感器110判断穿戴装置100的穿戴状态为邻近用户的皮肤表面。如果有至少一个传感器单元或预设数量的传感器单元的侦测结果表示穿戴装置100的穿戴状态为不邻近用户的皮肤表面，则皮肤传感器110判断穿戴装置100的穿戴状态为不邻近用户的皮肤表面。

每一个传感器单元均有可能受到周围环境干扰。例如，电容式传感器210和电感式传感器220会被附近的导体影响。光学传感器230和PPG传感器240会被外部光源和周围的亮度影响。温度传感器250会被周围环境的温度影响。在皮肤传感器110内配置多个传感器单元，可以掩护彼此的弱点，使皮肤传感器110的侦测更稳定可靠。

在另一实施例中，皮肤传感器110不判断穿戴装置100的穿戴状态，而是将所述传感器单元的侦测结果传送到处理器130，由处理器130根据所述侦测结果判断穿戴装置100的穿戴状态。处理器130判断所述穿戴状态的方式和前面的实施例中皮肤传感器110判断所述穿戴状态的方式相同，故不在此赘述。

在一实施例中，PPG传感器240不包括在皮肤传感器110中，而是在皮肤传感器110以外的独立部件。皮肤传感器110的侦测频率高于PPG传感器240的侦测频率。皮肤传感器110不判断穿戴装置100的穿戴状态，而是由PPG传感器240根据PPG信号来判断穿戴装置100的穿戴状态。更进一步来说，PPG传感器240以较低的侦测频率(相较于皮肤传感器110)判断穿戴装置100是否正被用户穿戴(在图3步骤302进行此判断)，而在确定穿戴装置100邻近用户的皮肤表面后，皮肤传感器110以较高的侦测频率(相较于PPG传感器240)判断穿戴装置100是否离开用户的皮肤表面(在图3步骤308进行此判断)。

在另一实施例中，PPG传感器240是在皮肤传感器110以外的独立部件。皮肤传感器110和PPG传感器240均不判断穿戴装置100的穿戴状态。PPG传感器240将PPG信号传送至处理器130，由处理器130根据PPG信号判断穿戴装置100的穿戴状态。处理器130判断所述穿戴状态的方式和前面的实施例中PPG传感器240判断所述穿戴状态的方式相同，故不在此赘述。

当皮肤传感器110、PPG传感器240或处理器130判断穿戴装置100的穿戴状态为不邻近用户的皮肤表面时，图3流程返回并重复步骤302。当皮肤传感器110、PPG传感器240或处理器130判断穿戴装置100的穿戴状态为邻近用户的皮肤表面时，图3流程进入步骤304。

接下来，在步骤304，处理器130控制穿戴装置100的输入装置140接收用户的操作和生理特征其中至少一者所产生的鉴别数据。此鉴别数据是为了在执行穿戴装置100的预设功能之前进行用户身份鉴别。所述预设功能为穿戴装置100的拥有者专属的重要功能，因此需要用户身份鉴别以确保目前用户为穿戴装置100的拥有者。举例来说，所述预设功能可以是移动支付、存取受管制的数据、或和外部电子装置进行受管制的电子信息传输。

举一个例子，输入装置140可包括数字按键、键盘或触摸面板，供用户输入密码。所述鉴别数据包括所述密码。

举一个例子，输入装置140可包括触摸面板。用户可在触摸面板上移动手指或触控笔以输入移动轨迹。所述鉴别数据包括所述移动轨迹。

举一个例子，输入装置140可包括摄影机。用户可用身体的一部份(例如手掌或手臂)或整个身体比画手势或姿势。所述摄影机可拍摄所述手势或姿势的图像。所述鉴别数据包括所述手势或姿势的所述图像。或者，输入装置140可自所述图像抽取图像特征，且所述鉴别数据包括所述图像特征。

举一个例子，输入装置140可包括生理传感器或摄影机，以根据用户的生理特征获取用户的生理数据，例如声纹、指纹、掌纹、手掌静脉图样、手掌形状、虹膜图样、视网膜图样和脸部形状其中至少一者。所述鉴别数据包括所述生理数据。

举一个例子，输入装置140至少包括所述的数字按键、键盘、触摸面板、摄影机和生理传感器其中至少一者。所述鉴别数据至少包括所述的密码、移动轨迹、手势或姿势的图像或图像特征、以及生理数据其中至少一者。

接下来，在步骤306，处理器130判断所述鉴别数据是否符合预存数据，以进行所述用户身份鉴别。所述预存数据是和穿戴装置100的拥有者身份相关联的数据，例如所述拥有者设定的密码或数字签名，或基于所述拥有者的生理特征而取得的生理数据。当所述鉴别数据不符合所述预存数据时，表示身份鉴别失败，流程返回步骤302。当所述鉴别数据符合所述预存数据时，表示用户成功通过身份鉴别，流程进入步骤308。

在一实施例中，所述预存数据存储于穿戴装置100。处理器130比较所述鉴别数据和所述预存数据，并根据比较结果判断所述鉴别数据是否符合所述预存数据。

另一实施例中，所述预存数据存储于外部电子装置。处理器130通过无线通信装置160自外部电子装置取得所述预存数据，然后比较所述鉴别数据和所述预存数据，并根据比较结果判断所述鉴别数据是否符合所述预存数据。

另一实施例中，所述预存数据存储于外部电子装置。处理器130通过无线通信装置160将所述预存数据传送至外部电子装置。外部电子装置比较所述鉴别数据和所述预存数据，将比较结果传送至穿戴装置100。处理器130根据比较结果判断所述鉴别数据是否符合所述预存数据。

在步骤308，皮肤传感器110经常性地判断穿戴装置100是否离开用户的皮肤表面。皮肤传感器110还可以在执行所述预设功能之前判断穿戴装置100是否离开用户的皮肤表面。皮肤传感器110可根据皮肤传感器110其中至少一个传感器单元所输出的当前侦测结果判断穿戴装置100的穿戴状态。若当前侦测结果包括PPG传感器240输出的PPG信号，则皮肤传感器110跟据PPG信号的信号值或强度判断穿戴装置100目前的穿戴状态，而不是根据PPG信号中的完整心动周期来判断所述穿戴状态，因为，如果穿戴装置100离开皮肤表面，必须尽快侦测到此事件，才能确保安全(下文有更多细节)。当皮肤传感器110判断目前穿戴状态为仍然邻近用户的皮肤表面时(自步骤302至步骤308始终邻近皮肤表面)，这表示穿戴装置100并未离开皮肤表面。当皮肤传感器110判断目前穿戴状态为不再邻近用户的皮肤表面时，这表示穿戴装置100的穿戴状态已经从邻近用户的皮肤表面(在步骤302)变成不邻近用户的皮肤表面(在步骤308)。于是，皮肤传感器110判断穿戴装置100离开用户的皮肤表面。

在另一实施例中，当皮肤传感器110其中的一个传感器单元输出的侦测结果表示穿戴装置100的穿戴状态为仍然邻近用户的皮肤表面时(自步骤302至步骤308始终邻近皮肤表面)，所述传感器单元的所述侦测结果表示穿戴装置100未离开用户的皮肤表面。当皮肤传感器110其中的一个传感器单元输出的侦测结果表示穿戴装置100的穿戴状态为不再邻近用户的皮肤表面时，所述传感器单元的所述侦测结果表示穿戴装置100离开用户的皮肤表面。皮肤传感器110在所有传感器单元的侦测结果均表示穿戴装置100未离开用户的皮肤表面时，判断穿戴装置100未离开用户的皮肤表面。皮肤传感器110在至少一个传感器单元的侦测结果表示穿戴装置100离开用户的皮肤表面时，或在至少两个传感器单元的侦测结果不能表示穿戴装置100是否离开用户的皮肤表面时，判断穿戴装置100离开用户的皮肤表面。

在一实施例中，皮肤传感器110其中的传感器单元可分为一个主要传感器单元和至少一个辅助传感器单元。皮肤传感器110可根据主要传感器单元输出的侦测结果和至少一个辅助传感器单元输出的侦测结果判断穿戴装置100是否离开用户的皮肤表面。皮肤传感器110先检查主要传感器单元的侦测结果，然后检查辅助传感器单元的侦测结果。例如，电容式传感器210为主要传感器单元，而其他传感器单元为辅助传感器单元。皮肤传感器110可根据预设顺序逐一检查所有传感器单元的侦测结果。

当皮肤传感器110判断穿戴装置100离开用户的皮肤表面，皮肤传感器110设置一个通知，以通知处理器130穿戴装置100离开皮肤表面。在一实施例中，皮肤传感器110包括处理器130可读取的寄存器260。皮肤传感器110以将寄存器260的存储值从第一数值改为第二数值的方式设置所述通知。处理器130可持续读取寄存器260的存储值，以得知穿戴装置100是否离开皮肤表面。当处理器130自寄存器260读取的存储值为所述第一数值，表示穿戴装置100未离开用户的皮肤表面。当处理器130自寄存器260读取的存储值为所述第二数值，表示穿戴装置100已离开用户的皮肤表面。

当穿戴装置100在步骤302和步骤308之间离开皮肤表面然后又靠近皮肤表面，皮肤传感器110不会将寄存器260的存储值改回所述第一数值。皮肤传感器110会将寄存器260的存储值保持为所述第二数值，以无视穿戴装置100在离开皮肤表面之后又靠近皮肤表面的事件，使穿戴装置100在步骤308仍然会被判断为已离开用户的皮肤表面。

另一实施例中，皮肤传感器110不包括寄存器260。皮肤传感器110以发出通知信号给处理器130的方式设置所述通知。处理器130可检查是否接收到所述通知信号以得知穿戴装置100是否离开用户的皮肤表面。当处理器130未接收到所述通知信号，表示穿戴装置100未离开用户的皮肤表面。当处理器130接收到所述通知信号，表示穿戴装置100已离开用户的皮肤表面。

当穿戴装置100在步骤302和步骤308之间离开皮肤表面然后又靠近皮肤表面，皮肤传感器110不会收回所述通知信号。因此皮肤传感器110无视穿戴装置100在离开皮肤表面之后又靠近皮肤表面的事件，使穿戴装置100在步骤308仍然会被判断为已离开用户的皮肤表面。

在另一实施例中，皮肤传感器110不判断穿戴装置100是否离开皮肤表面，而是将传感器单元的侦测结果发送至处理器130，由处理器130根据所述侦测结果判断穿戴装置100是否离开用户的皮肤表面。处理器130的判断方式就和前面实施例中的皮肤传感器110相同，故不在此赘述。当穿戴装置100在步骤302和步骤308之间离开皮肤表面然后又靠近皮肤表面，处理器130无视穿戴装置100在离开皮肤表面之后又靠近皮肤表面的事件，也就是说，处理器310仍然认为穿戴装置100已离开皮肤表面，使穿戴装置100在步骤308仍然会被判断为已离开用户的皮肤表面。

当皮肤传感器110或处理器130在步骤308判断穿戴装置100离开用户的皮肤表面时，表示穿戴装置100已经被取下，不再被用户穿戴，而且目前状况已经不是可执行所述预设功能的安全状况，因此流程返回步骤302。当皮肤传感器110或处理器130在步骤308判断穿戴装置100未离开用户的皮肤表面时，表示用户仍然穿戴着穿戴装置100，目前状况仍然安全，可执行所述预设功能，因此流程进入步骤310。

在步骤310，处理器130检查是否有执行穿戴装置100的所述预设功能的请求被产生。所述请求可由外部电子装置产生(例如用于移动支付的近场通信终端机)，穿戴装置100可通过无线通信装置160接收所述请求。或者，所述请求可由用户对穿戴装置100操作或下令而产生。当所述请求未被产生，流程返回步骤308。当所述请求被产生，处理器130在步骤310接收所述请求，然后处理器130在步骤312响应所述请求而执行所述预设功能。当皮肤传感器110或处理器130判断穿戴装置100在所述鉴别数据被接收后且所述预设功能被执行前离开用户的皮肤表面时，处理器130拒绝或无视所述请求。

例如，所述预设功能为移动支付。所述请求可由参与所述移动支付的近场通信终端机产生。当穿戴装置100靠近所述近场通信终端机时，穿戴装置100接收所述请求，并响应所述请求和所述近场通信终端机合作以执行所述移动支付。

在一实施例中，在步骤304到步骤312的期间，皮肤传感器110或处理器130依照固定侦测周期(即固定侦测频率)判断穿戴装置100是否离开用户的皮肤表面。在另一实施例中，除了所述的依照固定侦测周期的判断之外，在步骤312的执行所述预设功能之前的所述固定侦测周期中还可进行一次穿戴装置100是否离开用户的皮肤表面的额外判断。所述额外判断可插入图3的步骤310和步骤312之间。当穿戴装置100在步骤302和步骤312之间的任何时刻离开用户的皮肤表面，流程返回步骤302而不执行所述预设功能。

在一实施例中，在步骤312执行所述预设功能时，处理器130会持续不断地检查穿戴装置100是否离开用户的皮肤表面。如上所述，皮肤传感器110或处理器130可根据皮肤传感器110中的传感器单元的侦测结果判断穿戴装置100是否离开用户的皮肤表面。当穿戴装置100是否离开皮肤表面是由皮肤传感器110判断时，皮肤传感器110会在穿戴装置100离开皮肤表面时通知处理器130。所以处理器130能对穿戴装置100离开皮肤表面作出迅速反应。当皮肤传感器110或处理器130在所述预设功能在步骤312被执行时判断穿戴装置100已离开用户的皮肤表面，处理器130在步骤314中止所述预设功能。所述中止是指，无论所述预设功能的执行状态与执行进度为何，立即中断所述预设功能的执行。在步骤314之后，流程返回步骤302。

图3的方法流程可确保处理器130仅在用户先穿戴好穿戴装置100然后成功通过身份鉴别的情况下执行所述预设功能，且用户必须在处理器130完成执行所述预设功能之前始终穿戴穿戴装置100。如果处理器130在步骤310接收所述请求之前，穿戴装置100就离开用户的皮肤表面，则处理器130不会执行所述预设功能。如果穿戴装置100在步骤312的所述预设功能的执行过程中离开用户的皮肤表面，则处理器130中止所述预设功能。

此外，在所述预设功能的执行过程中穿戴装置100还显示内容(例如在显示器上以文字或图形显示执行中、等待中等信息)，并当皮肤传感器110在所述预设功能的执行过程中判断穿戴装置100离开皮肤表面时，停止显示所述内容火或显示执行中断相关的信息。

因此，处理器130只有在用户已成功通过身份鉴别且持续穿戴着穿戴装置100的安全状态才执行所述预设功能。皮肤传感器110中的传感器单元可用高频率(例如在1KHz到10KHz的范围内的高频率)侦测穿戴装置100是否离开皮肤表面，使处理器130能在穿戴装置100被取下而离开通过身份鉴别的用户后，立即拒绝所述请求或中止所述预设功能，且未通过身份鉴别的用户不能冒用已通过鉴别的用户身份而继续执行所述预设功能。

在一实施例中，输出装置150包括显示器，该显示器用于显示用户界面。当对应于用户身份鉴别的步骤304和306被执行时，输出装置150显示第一用户界面。当对应于预设功能的步骤312被执行时，输出装置150显示第二用户界面。在步骤314，处理器130立即中断所述预设功能的执行，并且立即将输出装置150所显示的第二用户界面切换为第一用户界面或另一个不同的用户界面，以中止所述预设功能。也就是说，当穿戴装置100被取下而离开已通过身份鉴别的用户之后，别人就不能使用所述预设功能，而且所述预设功能显示的信息会全部从输出装置150的显示器消失。藉此，穿戴装置100就能妥善保护所述预设功能与其相关信息，不会被未通过身份鉴别的用户使用或观看。

例如，所述预设功能为移动支付。用户先通过身份鉴别，然后用户在穿戴装置100下令或操作以产生执行移动支付的请求，然后输出装置150在步骤312显示移动支付的用户界面。该用户界面显示代表用户身份的快速响应码(quick response code，简称为QRcode)，移动支付的卖方可以扫描所述快速响应码以接受用户付款。如果穿戴装置100在卖方扫描快速响应码之前就被取下而离开已通过身份鉴别的用户，处理器130会在步骤314中止所述移动支付，也就是立即中断所述移动支付，并将输出装置150切换为显示另一个用户界面，使未通过身份鉴别的用户不能继续进行所述移动支付，也不能看见或扫描所述快速响应码。

举另一个例子，所述预设功能为存取受管制的数据，例如观看穿戴装置100的拥有者的短信、电子邮件或重要文档。用户先通过身份鉴别，然后用户在穿戴装置100下令或操作以产生存取受管制的数据的请求，然后输出装置150在步骤312显示用户界面，以显示所述短信、电子邮件或文档。如果穿戴装置100被取下而离开已通过身份鉴别的用户，处理器130会在步骤314中止所述数据存取，也就是立即将输出装置150切换为显示另一个用户界面，使未通过身份鉴别的用户不能观看所述受管制的数据。

举另一个例子，所述预设功能为进行受管制的电子信息传输，例如和外部数据库进行数据存取事务。用户先通过身份鉴别，然后用户在穿戴装置100下令或操作以产生进行数据存取事务的请求，然后输出装置150在步骤312显示用户界面，以供用户存取外部数据库的数据。如果穿戴装置100被取下而离开已通过身份鉴别的用户，处理器130会在步骤314中止所述数据存取事务，也就是立即回退所述数据存取事务，并中断穿戴装置100和外部数据库之间的电子连接。所述回退是指将所述数据存取事务修改过的数据全部恢复到进行所述数据存取事务之前的原始数值。另外，处理器130还会将输出装置150切换为显示另一个用户界面，使未通过身份鉴别的用户不能观看所述外部数据库中的数据。

在其他实施例中，“穿戴装置100的穿戴状态为邻近用户的皮肤表面”可替代为“穿戴装置100邻近用户的皮肤表面”，而且“穿戴装置100的穿戴状态为不邻近用户的皮肤表面”可替代为“穿戴装置100不邻近用户的皮肤表面”。

如上所述，皮肤传感器110、PPG传感器240或处理器130可根据独立的PPG传感器240或皮肤传感器110中的传感器单元所输出的侦测结果判断穿戴装置100的穿戴状态是否为邻近用户的皮肤表面。所述的“邻近”是指穿戴装置100和用户的皮肤表面之间的距离不超出预设距离(例如一毫米或两毫米)。在另一实施例中，所述预设距离可以为零，也就是说，皮肤传感器110、PPG传感器240或处理器130可根据所述侦测结果判断穿戴装置100的穿戴状态是否为附着于用户的皮肤表面或接触用户的皮肤表面。因此前面实施例中的“邻近”可替代为“附着于”或“接触”，而且前面实施例中的“不邻近”可替代为“不附着于”、“不接触”或“离开”。

综上所述，本发明的穿戴装置侦测该穿戴装置和用户之间的附着状态，以判断穿戴装置是否被用户正常穿戴，以提高侦测结果的可信度。此功能可用多种技术来实现，例如可用压力传感器来侦测用于将穿戴装置固定在用户身上的皮带的张力，或侦测紧密穿戴时穿戴装置对于用户皮肤的压力。或者，可使用电容式传感器以侦测穿戴装置和用户皮肤之间的邻近程度，以确认穿戴装置的附着状态。或者，可使用湿度传感器以侦测穿戴装置和用户皮肤之间的汗水，以确认穿戴装置的附着状态。或者，可使用热传感器以侦测穿戴装置和用户皮肤之间的温度变化，以确认穿戴装置的附着状态。

为了判断所述附着状态是否良好，穿戴装置的处理器可将所述传感器的侦测结果(例如，包括压力、电容值变化、湿度或温度)和预设阈值做比较。该预设阈值可根据传感器种类而事先设定。所述处理器可以是数字信号处理单元或专用集成电路。当所述侦测结果的变化量超出预设阈值时，所述处理器判断所述附着状态在已贴附状态和脱离状态之间变动。

在其他实施例中，穿戴装置可用其他方法来确认所述附着状态，例如分析穿过多个不同偏光片然后被侦测模块侦测到的光强度、分析侦测模块侦测到的不同波长的光强度、分析侦测模块侦测到的图像帧的亮度分布、以及根据单光子雪崩光电二极管(singlephoton avalanche photodiode，简称为SPAD)所侦测的信号(例如雪崩电流)计算光的飞行时间。

当用户将穿戴装置从身上移除时，穿戴装置能侦测附着状态的改变，并且在脱离状态被确认时停止产生确认信号。所述确认信号用于表示一个正确的用户身份已通过身份鉴别。

前面的实施例中，穿戴装置可根据用户的生理特征识别用户身份。在另一实施例中，穿戴装置可根据用户的输入识别用户身份。所述输入可包括密码、手势、敲击和语音其中至少一者。也就是说，前面实施例中穿戴装置侦测的生理特征可替代为用户输入。

在使用密码作为用户输入的实施例中，穿戴装置包括键盘或触摸面板以接收当前用户输入的一组密码。穿戴装置接着比对输入的密码和一组预存密码，以确认当前用户的用户身份。所述预存密码可由同一用户在设定程序中设定或选择，并存储于穿戴装置的存储器。

在使用手势作为用户输入的实施例中，穿戴装置包括触摸面板或光学手势侦测器以侦测当前用户输入的手势，例如当前用户可用手指输入手势。如果穿戴装置包括触摸面板，则当前用户可在触摸面板画出手势。如果穿戴装置包括光学手势侦测器，则当前用户可在光学手势侦测器前方的空间画出手势，例如用户可移动手指以画出手势。穿戴装置接着比对输入的手势和预存手势，以确认当前用户的用户身份。所述预存手势可由同一用户在设定程序中设定或演示，并存储于穿戴装置的存储器。

在使用敲击作为用户输入的实施例中，穿戴装置包括陀螺仪、二维加速度传感器或三维加速度传感器以侦测当前用户输入的敲击信号。穿戴装置接着比对输入的敲击信号和预存敲击信号，以确认当前用户的用户身份。所述预存敲击信号具有预设模式。只要当前用户输入的敲击信号具有相同模式，穿戴装置就能确认用户身份。所述预存敲击信号(或预设模式)可由同一用户在设定程序中输入或演示，并存储于穿戴装置的存储器。

在使用语音作为用户输入的实施例中，穿戴装置包括麦克风以接收当前用户讲述的语音。穿戴装置接着比对当前用户讲述的语音(可包括号码和词句其中至少一者)和预存语音，以确认当前用户的用户身份。所述预存语音可由同一用户在设定程序中输入或记录，并存储于穿戴装置的存储器。也就是说，穿戴装置具有语言处理功能，以处理通过麦克风输入的语音，并识别输入的语音是否符合预存语音(例如语音密码)，以识别用户身份。

在另一实施例中，连续不断被侦测到的心跳可解读为连续不断被侦测到的附着状态。可藉由侦测心跳、用电容式传感器侦测电容、用光学传感器侦测光强度、用热传感器侦测温度、以及用湿度传感器侦测汗水其中至少一者来侦测所述附着状态。持续不断被侦测到的心跳可作为一个范例，表示可穿戴配件被用户持续穿戴。也可用其他方法来确认可穿戴配件被持续穿戴。所述附着状态从接触变为不接触的改变，可藉由侦测上述参数的数值变化来侦测。上述参数的数值变化包括有或没有心跳、电容值变化、光强度变化、温度变化、湿度变化，诸如此类。所述参数变化可以和预设参数比较以确认所述附着状态的改变。

虽然本发明已通过前述实例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中具有通常知识技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (3)

1.一种皮肤传感器，配置于穿戴装置的背面，靠近用户的皮肤表面，所述皮肤传感器包括：

多个传感器单元，其中，

所述多个传感器单元的每一者用于使用不同侦测方法以侦测所述皮肤表面并输出侦测结果，且

所述皮肤传感器用于根据所述多个传感器单元的多个侦测结果判断所述穿戴装置是否离开所述皮肤表面，其中，

所述多个传感器单元包括：

电容式传感器，该电容式传感器用于侦测金属物体及所述用户的皮肤表面；及

电感式传感器，该电感式传感器用于侦测所述金属物体，但无法侦测所述用户的皮肤表面，

当所述电容式传感器侦测所述穿戴装置未离开所述皮肤表面而所述电感式传感器侦测所述穿戴装置离开所述皮肤表面时，表示所述穿戴装置邻近的是所述用户的皮肤表面，藉以分辨所述金属物体和所述皮肤表面，避免被所述金属物体误导。

2.根据权利要求1所述的皮肤传感器，其中所述皮肤传感器还用于在所述多个侦测结果其中至少两个侦测结果不能表示所述穿戴装置是否离开所述皮肤表面时，判断所述穿戴装置离开所述皮肤表面。

3.根据权利要求1所述的皮肤传感器，其中，

所述多个传感器单元还包括光学传感器、光电容积脉搏波传感器、以及温度传感器其中至少一者，且

所述皮肤传感器根据所述电容式传感器的电容值，并根据所述电感式传感器所侦测的感应电流的强度变化、所述光学传感器所侦测的光强度、所述光电容积脉搏波传感器所侦测的光电容积脉搏波信号、以及所述温度传感器所侦测的温度值其中至少一者，以判断所述穿戴装置是否离开所述皮肤表面。