CN112312826A - 包括具有反射特性的第一光学构件和具有能够吸收由第一光学构件反射的光的吸收特性的第二光学构件的传感器及包括该传感器的电子设备 - Google Patents

包括具有反射特性的第一光学构件和具有能够吸收由第一光学构件反射的光的吸收特性的第二光学构件的传感器及包括该传感器的电子设备 Download PDF

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Abstract

根据实施方式，电子设备包括：透明构件；光学传感器，设置在透明构件的下方，并且包括光发射器和光接收器，其中光发射器配置成发出指定波长带的光，光接收器配置成获得从光发射器发出并由邻近透明构件的外部对象反射的指定波长带的光；第一光学滤波器，设置在透明构件和光学传感器之间，对于指定波长带的光具有第一透射率，并且配置成反射指定波长带之外的光；以及第二光学滤波器，设置在透明构件和第一光学滤波器之间，对于指定波长带的光具有小于第一透射率的第二透射率，并且配置成吸收由第一光学滤波器反射的光的至少一部分。

Description

包括具有反射特性的第一光学构件和具有能够吸收由第一光 学构件反射的光的吸收特性的第二光学构件的传感器及包括 该传感器的电子设备
技术领域
本公开的某些实施方式涉及电子设备，例如包括诸如光学传感器或生物测定传感器的传感器的电子设备。
背景技术
电子设备根据其配备的程序执行特定的功能。这种电子设备的一些示例包括家用电器、电子调度器、便携式多媒体播放器、移动通信终端、平板PC、视频/声音设备、台式PC或膝上型计算机、用于汽车的导航设备等。随着电子设备的高度集成和高速化，大容量无线通信已经变得司空见惯，并且移动通信终端已经配备有不断增长的各种功能。例如，电子设备具有集成的功能，包括诸如玩视频游戏、多媒体功能、重放音乐/视频的娱乐功能、用于移动银行的通信和安全功能以及日程安排或电子钱包功能。
可能希望以不损害电子设备的外观的方式添加检测用户健康的功能。
上述信息仅作为背景信息来呈现，以帮助理解本公开。关于上述任何内容是否可以作为关于本公开的现有技术适用，没有作出任何确定，也没有作出任何断言。
发明内容
技术问题
利用广泛使用的移动终端或其它个人电子设备，可以在线或离线实现各种类型的服务。例如，通过包括各种类型的生物测定传感器，电子设备可以在医疗服务部门具有更多的应用。电子设备可以包括(一个或多个)传感器，以用于检测关于用户健康状况的各种信息，例如血压、血糖、血流、心跳信息(例如心率监视器(HRM)或心率变异性(HRV))、体温或呼吸率，从而能够产生、存储和实时传送管理用户健康状况所需要的常规数据。
这种传感器通常具有直接接触用户身体(例如皮肤)的电极结构或直接接触用户身体以检测生物测定信息的光学结构。
具有电极结构的传感器的缺点在于，其至少部分地暴露于外部，以便与用户的身体直接接触。传感器电路或其部分的这种暴露可能有损电子设备的美学外观。
光学传感器的缺点是其要么是可见的(在显示器下)，要么是反射太多的光而引起眩光。光学生物测定传感器(光体积描记图(PPG))可以能够基于光的可见波长带或红外(IR)波长带来检测生物测定信息，但是这种传感器可能有损电子设备的美学外观。例如，传感器的光发射器或光接收部分可能是外部可见的，并且由于传感器接收不必要波长的光而具有较差的性能。当设置滤波器以防止通过光接收部分接收光的不必要的波长带时，部分光可以由滤波器反射。例如，传感器可以对外部部分可见或反射外部光，从而引起眩光。每一个都有损于电子设备的美学外观。
根据某些实施方式，生物测定传感器可以视觉地隐藏在电子设备中，从而改善电子设备的美学外观。
根据某些实施方式，采用滤波器结构的传感器可以在保持测量精度的同时防止传感器暴露于外部。
问题的解决方案
根据实施方式，电子设备包括：透明构件；光学传感器，设置在透明构件下方并包括光发射器和光接收器，其中，光发射器配置成发出指定波长带的光，光接收器配置成获得从光发射器发出并由邻近透明构件的外部对象反射的指定波长带的光；第一光学滤波器，设置在透明构件和光学传感器之间，对于指定波长带的光具有第一透射率，并且配置成反射指定波长带外的光；以及第二光学滤波器，设置在透明构件和第一光学滤波器之间，对于指定波长带的光具有小于第一透射率的第二透射率，并且配置成吸收由第一光学滤波器反射的光的至少一部分。
根据实施方式，传感器包括：光接收器；第一光学构件，设置在光接收器上以将具有指定波长带的光透射到光接收器；以及第二光学构件，设置在第一光学构件上，以至少透射指定波长带的光，其中，第一光学构件配置成反射除了指定波长带之外的波长带的光，以及其中，第二光学构件523配置成至少部分地吸收由第一光学构件反射的光。
根据实施方式，电子设备包括：壳体，该壳体包括第一表面、背向第一表面的第二表面以及围绕第一表面和第二表面之间的空间的侧表面；以及传感器，设置在壳体内并且配置成通过第一表面、第二表面或侧表面中的任何一个的至少一部分接收光，其中，传感器包括：光接收器、设置在光接收器上以将指定波长带的光透射到光接收器的第一光学滤波器、以及设置在第一光学滤波器上以至少透射指定波长带的光的第二光学滤波器，其中，第一光学滤波器配置成反射除了指定波长带之外的第二波长带的光，以及其中，第二光学滤波器配置成至少部分地吸收由第一光学滤波器反射的光。
根据以下结合附图公开了本公开的示例性实施方式的详细描述，本公开的其他方面、优点和显著特征对本领域技术人员将变得显而易见。
发明的有益效果
如从以下描述中显而易见的那样，根据某些实施方式，传感器或包括该传感器的电子设备可以包括第一光学滤波器，以透射指定波长带的光，从而允许在测量生物测定信息时增加精度。根据某些实施方式，传感器或包括该传感器的电子设备可以包括第二光学滤波器，以吸收由第一光学滤波器反射的光或在传感器内产生的光，例如，除了指定波长带之外的其它波长带的光。例如，根据实施方式，传感器或包括该传感器的电子设备可以包括第二光学滤波器，从而防止传感器的一部分(例如，用于光接收部分的光电二极管)暴露在外观中，并且防止由于至少由第一光学滤波器反射的光而导致电子设备的外观的美感劣化。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下具体实施方式，将容易地获得对本公开内容及其伴随的许多方面的更完整的理解，同时将会更好地理解本公开内容及其伴随的许多方面，在附图中：
图1是示出根据实施方式的电子设备的前视立体图；
图2是示出如图1中所示的电子设备的后视立体图；
图3是示出如图1中所示的电子设备的分解立体图；
图4是示出根据实施方式的电子设备的后视立体图；
图5是示出根据实施方式的电子设备的传感器的截面图；
图6是示出根据实施方式的电子设备的传感器的示例性修改的截面图；
图7是示出根据实施方式的用于电子设备的传感器之中的光学传感器的截面图；
图8是示出根据实施方式的光在电子设备的传感器中沿其行进的路径的视图；
图9和图10是示出根据实施方式的电子设备的传感器中的光学滤波器的特性的视图；以及
图11是示出根据实施方式的在电子设备的传感器中的组合第一光学滤波器和第二光学滤波器的混合滤波器的特性的视图。
在所有附图中，相同的附图标记将被理解为表示相同的部分、部件和结构。
具体实施方式
可以对本公开进行各种改变，并且本公开可以具有多种实施方式。结合附图示出和描述了本公开的一些实施方式。然而，应了解，本公开不限于这些实施方式，且其所有改变和/或等同物或替代也属于本公开的范围。
关于附图的描述，类似的附图标记可以用来指代类似或相关的元件。应当理解，除非相关的上下文另外清楚地指出，否则对应于项目的名词的单数形式可以包括一个或多个事物。如本文中所用，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”和“A、B或C中的至少一个”等短语中的每个短语可包括在相应的一个短语中一起列举的项目的所有可能的组合。带有诸如“第一”和“第二”的序数的术语可以用来表示各种部件，但是这些部件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个部件与另一个部件区分开。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一部件可以被表示为第二部件，反之亦然。术语“和/或”可以表示所列出的多个相关项目的组合或任何项目。应当理解，如果元件(例如，第一元件)在具有或不具有术语“可操作地”或“通信地”的情况下被称为与另一元件“联接”、“联接至”另一元件、与另一元件“连接”或“连接至”另一元件(例如，第二元件)，则这意味着该元件可以直接(例如，有线地)、无线地或通过第三元件与另一元件联接。
术语“前”、“后表面”、“上表面”和“下表面”是可以根据观看附图的方向而变化的相对表面，并且可以用诸如“第一”和“第二”的序数来代替。由序数(第一和第二)表示的顺序可以根据需要改变。
提供本文中所使用的术语仅用于描述其一些实施方式，而不是限制本公开。应当理解，除非上下文另有明确规定，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数引用。还应理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“具有”指定所陈述的特征、整数(integer)、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。
除非另有限定，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开的实施方案所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还应当理解，诸如在常用词典中限定的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化的或过于正式的含义来解释，除非在本文中明确地如此限定。
如本文中所使用的，术语“电子设备”可以是具有触摸面板的任何设备，并且该电子设备也可以被称为终端、便携式终端、移动终端、通信终端、便携式通信终端、便携式移动终端或显示装置。
例如，电子设备可以是智能电话、移动电话、导航设备、游戏设备、TV、车辆头部单元、膝上型计算机、平板计算机、个人媒体播放器(PMP)或个人数字助理(PDA)。电子设备可以被实现为具有无线电通信功能的袖珍便携式通信终端。根据本公开的实施方式，电子设备可以是柔性设备或柔性显示器。
电子设备可以与外部电子设备(例如服务器)通信，或者可以通过与这种外部电子设备交互来执行任务。例如，电子设备可以通过网络将由相机捕获的图像和/或由传感器检测到的位置信息发送到服务器。网络可以包括但不限于移动或蜂窝通信网络、局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、广域网(WAN)、因特网或小区域网(SAN)。
根据某些实施方式，电子设备包括其中具有传感器的壳体。
图1至图4描述了电子设备的壳体，以及图5至图8描述了传感器组件。图9至图11描述了滤波器的特性。
壳体
图1是示出根据实施方式的电子设备100的前视立体图。图2是示出如图1中所示的电子设备100的后视立体图。
参照图1和图2，根据实施方式，电子设备100可包括壳体110。壳体可具有第一(或前)表面110A、背向第一表面的第二(或后)表面110B以及侧表面110C。侧表面110C围绕第一表面110A和第二表面110B之间的空间。
根据另一实施方式(未示出)，壳体可表示形成图2的第一表面110A、第二表面110B和侧表面110C的一部分的结构。第一表面110A的至少一部分可具有基本上透明的前板102(例如，包括各种涂层的玻璃板或聚合物板)。前板102可与壳体110联接，并且可与壳体110一起形成内部空间。这里，“内部空间”可指前板102和下面描述的第一支承构件(例如，图3的第一支承构件311)之间的空间。根据实施方式，“内部空间”可以指作为壳体110的内部空间的空间，用于容纳图3的显示器330或下面描述的显示器101的至少一部分。传感器生物测定传感器可以完全设置在壳体内。
根据实施方式，第二表面110B可由基本上不透明的后板111形成。后板111可由例如层压或着色玻璃、陶瓷、聚合物、金属(例如铝、不锈钢(STS)或镁)或其至少两种的组合形成。侧表面110C可以由联接到前板102和后板111并包括金属和/或聚合物的侧边框结构(或“侧构件”)118形成。根据实施方式，后板111和侧边框板118可以一体地形成在一起并且包括相同的材料(例如，诸如铝的金属)。
在所示的实施方式中，前板102可以包括两个第一区域110D(例如，图3的曲形部分R)，其在前板102的两个长边上从第一表面110A无缝地且弯曲地延伸至后板111。在所示的实施方式中(参照图2)，后板111可以包括第二区域110E，其在两个长边上从第二表面110B无缝地且弯曲地延伸至前板102。根据实施方式，前板102(或后板111)可以仅包括第一区域110D(或第二区域110E)中的一个。可替代地，可部分地排除第一区域110D或第二区域110E。根据实施方式，在电子设备100的侧视图中，侧边框结构118针对不具有第一区域110D或第二区域110E的侧面(例如，形成连接器孔108的侧面)可以具有第一厚度(或宽度)，以及针对具有第一区域110D或第二区域110E的侧面(例如，设置有按键输入设备117的侧面)可以具有第二厚度，其中，第二厚度小于第一厚度。
根据实施方式，电子设备100可以包括显示器101、音频模块107和114、传感器模块104、116和119、相机模块105、112和113、按键输入设备117、发光设备106以及连接器孔108和109中的至少一个或多个。根据实施方式，电子设备100可以排除至少一个(例如，按键输入设备117或发光设备106)部件，或者可以添加其他部件。
显示器101可以通过例如前板102的顶部暴露。根据实施方式，显示器101的至少一部分可以通过形成第一表面110A的前板102和侧表面110C的第一区域110D暴露。根据实施方式，显示器101的边缘可以被形成为在形状上与前板102的相邻外边缘基本上相同。根据实施方式(未示出)，显示器101的外边缘和前板102的外边缘之间的间隔可以基本上保持均匀，以给出显示器101较大的暴露区域。
根据实施方式，显示器101的屏幕显示区域(例如，有源区域)或远离屏幕显示区域的区域(例如，无源区域)可以在其一部分中具有凹部或开口，并且音频模块114、传感器模块104、相机模块105和发光设备106中的至少一个或多个可以与凹部或开口对准。根据实施方式(未示出)，音频模块114、传感器模块104、相机模块105、指纹传感器116和发光设备106中的至少一个或多个可以包括在显示器101的屏幕显示区域的后表面上。根据实施方式(未示出)，显示器101可以设置成与触摸检测电路、能够测量触摸强度(压力)的压力传感器和/或用于检测磁场型触笔的数字转换器联接或相邻。根据实施方式，传感器模块104和119的至少一部分和/或按键输入设备117的至少一部分可以设置在第一区域110D和/或第二区域110E中。
音频模块103、107和114可以包括麦克风孔103和扬声器孔107和114。麦克风孔103可以在内部具有麦克风以获得外部声音。根据实施方式，可以有多个麦克风以能够检测声音的方向。扬声器孔107和114可以包括外部扬声器孔107和电话接收器孔114。根据实施方式，扬声器孔107和114以及麦克风孔103可以实现为单个孔，或者扬声器可以放置为不具有扬声器孔107和114(例如，压电扬声器)。
传感器模块104、116和119可生成对应于电子设备100的内部操作状态或外部环境状态的电信号或数据值。传感器模块104、116和119可以包括设置在壳体110的第一表面110A上的第一传感器模块104(例如，接近度传感器)和/或第二传感器模块(未示出)(例如，指纹传感器)和/或设置在壳体110的第二表面110B上的第三传感器模块119(例如，心率监视器(HRM)传感器)和/或第四传感器模块116(例如，指纹传感器)。指纹传感器可以设置在壳体110的第二表面110A以及第一表面110B(例如，显示器101)上。电子设备100还可以包括未示出的传感器模块，例如手势传感器、陀螺仪传感器、大气压力传感器、磁传感器、加速度传感器、握持传感器、颜色传感器、红外(IR)传感器、生物测定传感器、温度传感器、湿度传感器或照度传感器104中的至少一个。
在某些实施方式中，传感器模块104、116或119是位于透明前板102下方的光学传感器。光学传感器可以使具有指定波长带的光透射通过前板102(或后板111)以反射离开诸如用户的手指的外部物体。反射的光可以被滤波以包括处于波长带中并且由光学传感器接收的部分。光学传感器可以从接收的光提供各种测量，然后接收的光用于检测各种事物，例如，除了其他事物之外，检测诸如指纹、血流、血氧水平、血糖水平等。
为了改善电子设备的外观，光学传感器被光遮挡。光学滤波器使用指定波长带的光。滤波器允许透射指定波长的光，同时吸收指定波长带外的波长的光。所吸收的量足以遮挡传感器，但不足以引起眩光。
相机模块105、112和113可以包括设置在电子设备100的第一表面110A上的第一相机设备105，以及设置在第二表面110B上的第二相机设备112和/或闪光灯113。相机模块105和112可以包括一个或多个透镜、图像传感器和/或图像信号处理器。闪光灯113可以包括例如发光二极管(LED)或氙灯。根据实施方式，两个或多个透镜(红外(IR)相机、广角镜头和摄远镜头)和图像传感器可以设置在电子设备100的一个表面上。
按键输入设备117可以设置在壳体110的侧表面110C上。根据实施方式，电子设备100可以排除所有上述按键输入设备117或上述按键输入设备117中的一些，并且排除的按键输入设备117可以在显示器101上以其它形式实现，例如实现为软键盘。根据实施方式，按键输入设备可以包括设置在壳体110的第二表面110B上的传感器模块116。
发光设备106可以设置在例如壳体110的第一表面110A上。发光设备106可以以光的形式提供例如关于电子设备100的状态的信息。根据实施方式，发光设备106可以提供与例如相机模块105交互的光源。发光设备106可以包括例如发光二极管(LED)、红外(IR)LED或氙灯。
连接器孔108和109可以包括第一连接器孔108和/或第二连接器孔109，第一连接器孔108容纳用于向外部电子设备发送或从外部电子设备接收电力和/或数据的连接器(例如，通用串行总线(USB)连接器)，第二连接器孔109(例如，耳机插孔)容纳用于向外部电子设备发送或从外部电子设备接收音频信号的连接器。
图3是示出如图2中所示的电子设备300的分解立体图。
参照图3，电子设备300可以包括侧边框结构310、第一支承构件311(例如，支架)、前板320、显示器330、印刷电路板340、电池350、第二支承构件360(例如，后壳)、天线370和后板380。根据实施方式，电子设备300可以排除至少一个(例如，第一支承构件311或第二支承构件360)部件，或者可以添加其它部件。电子设备300的至少一个部件可以与图1或图2的电子设备100的至少一个部件相同或相似，下面不进行重复描述。
第一支承构件311可设置在电子设备300内以与侧边框结构310连接或与侧边框结构310集成。第一支承构件311可以由例如金属和/或非金属材料(例如，聚合物)形成。显示器330可接合到第一支承构件311的一个表面上，且印刷电路板340可接合到第一支承构件311的相对表面上。处理器、存储器和/或接口可以安装在印刷电路板340上。处理器可以包括例如中央处理单元、应用处理器、图形处理设备、图像信号处理、传感器集线器处理器或通信处理器中的一个或多个。
显示器330的基本上整个区域可以附接在前板320的内表面上，并且可以围绕或沿着显示器330附接在前板320的内表面上的区域的周边形成不透明层。在前板320的未设置显示器330的区域中，不透明层可防止电子设备300的内部结构(例如，第一支承构件311)的一部分暴露于外部。
存储器可以包括例如易失性或非易失性存储器。
接口可以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)卡接口和/或音频接口。接口可以将例如电子设备300与外部电子设备电连接或物理连接，并且可以包括USB连接器、SD卡/多媒体卡(MMC)连接器或音频连接器。
电池350可以是用于向电子设备300的至少一个部件供电的设备。电池189可以包括例如不可再充电的一次电池、可再充电的二次电池或燃料电池。电池350的至少一部分可以与印刷电路板340设置在基本相同的平面上。电池350可以集成或可拆卸地设置在电子设备300内。
天线370可以设置在后板380和电池350之间。天线370可以包括例如近场通信(NFC)天线、无线充电天线和/或磁安全传输(MST)天线。天线370可以与例如外部设备执行短距离通信，或者可以无线地发射或接收充电所必需的电力。根据本公开的实施方式，天线结构可以由侧边框结构310和/或第一支承构件311的一部分或其组合形成。
在某些实施方式中，传感器模块104、116或119光学传感器可以定位在前板320下方。光学传感器可以使具有指定波长带的光透射通过前板320，以反射离开诸如用户的手指的外部对象。反射的光可以被滤波以包括处于波长带中并且由光学传感器接收的部分。光学传感器可以从接收的光提供各种测量，接收的光然后用于检测各种事物，例如，除了其他事物之外，检测指纹、血流、血氧水平、血糖水平等。
图4是示出根据实施方式的电子设备400的后视立体图。
参照图4，电子设备400可以包括壳体410和连接至壳体410的至少一部分的联接构件450和460，联接构件450和460可以将用户的身体部分(例如，用户的手腕或脚踝)可拆卸地紧固到电子设备400。根据另一实施方式(未示出)，壳体可以表示类似于图1的壳体110的、形成第一表面(例如，前表面)、第二表面410B(例如，后表面)和侧表面410C的一部分的结构。除了形状之外，壳体410在结构上可以类似于图1的壳体110，并且没有给出其详细描述。联接构件450和460可以由各种形状的各种材料形成。可以由织物、皮革、橡胶、氨基甲酸乙酯、金属、陶瓷或其中至少两种的组合来形成彼此可移动地联接的一体式结构或多个单元链接。
根据实施方式，电子设备400可以包括显示器(未示出)、音频模块408、传感器模块411、按键输入设备(未示出)和连接器孔409中的至少一个或多个。根据实施方式，电子设备400可以排除至少一个部件(例如，按键输入设备、连接器孔409或传感器模块411)，或者可以添加其它部件。音频模块408可以包括麦克风孔和扬声器孔，这可以从上述实施方式中容易地理解，并且在下面不再详细描述。传感器模块411可产生对应于电子设备400的内部操作状态或外部环境状态的电信号或数据值。传感器模块411可以包括例如设置在壳体410的第二表面410B上的生物测定传感器模块411(例如，HRM传感器)。
联接构件450和460可以通过锁定构件451和461可拆卸地固定至壳体410的至少一部分上。联接构件450和460可包括一个或多个紧固构件、紧固构件联接孔、带引导构件或带紧固环。联接构件450和460可配置成通过诸如紧固构件或联接孔的结构相互联接或紧固，并且当联接时，联接构件450和460可与壳体410一起形成环。例如，联接构件450和460可以联接在一起以围绕用户的身体部分，从而将壳体410或电子设备400紧固到用户的身体。当壳体410或电子设备400佩戴或紧固在用户的身体上时，传感器模块411(例如，下面结合图5描述的透明构件503)可以面对或接触用户的身体(例如，皮肤)。
传感器配置
下面参照图5描述传感器的某些实施方式。在描述传感器的配置时，可根据需要进一步提及根据先前实施方式的电子设备。
图5是示出根据实施方式的电子设备的传感器500的截面图。图6是示出根据实施方式的电子设备的传感器500的示例性修改的截面图。
除了滤波器构件502的位置略有不同之外，图5和图6中示出的传感器500(例如，图1和图2的传感器模块104、116或119或图4的传感器模块411)在配置上彼此相同，因此相同的附图标记用于指代相同或基本上相同的部件。
参照图5或图6，传感器500可以包括生物测定传感器。生物测定传感器500能够从用户收集原始生物测定数据。原始生物测定数据可以用于测量例如用户的血压、血流、心跳信息(例如，HRM或HRV)、体温、呼吸速率、氧饱和度、血糖、体脂、卡路里消耗、脑波、皮肤电阻、肌电图(EMG)、心电图(ECG)、睡眠状态、面部表情、瞳孔放大或眼闪烁中的一个或多个。
根据实施方式，传感器500可以包括光学传感器501、滤波器构件502或透明构件503。电子设备(例如，图2的电子设备100或图4的电子设备400)可以通过分析生物测定信号来获得第一生物测定信息(例如，平均心率或心率分布)，并且通过处理生物测定信息来获得较高维的第二生物测定信息(例如，应激状态或血管老化程度)。
根据实施方式，光学传感器501可以包括例如发光部分和光接收部分。发光部分可以发出指定波长带的光，并且可以包括光发射器，该光发射器可以包括但不限于发光二极管(LED)。发出的光可以由外部对象反射到光接收部分。光接收部分可以获得由外部对象反射的光，并且基于反射的光生成关于生物测定信息的电信号。光接收部分可以包括光接收器，其可以包括但不限于电荷耦合器件(CCD)、光电二极管、光相关电阻器。下面参照图7更详细地描述光学传感器501的配置。
滤波器构件502包括第一光学滤波器521和第二光学滤波器523。第一光学滤波器521允许指定波长的光，同时反射指定波长以外的波长的光。第二光学滤波器523对指定波长的光的允许性小于第一光学滤波器521，并且对指定波长以外的光的允许性小于指定波长的光。以上述方式，传感器501实现了良好的精度。同时，由第二光学滤波器523吸收的指定波长之外的光量足以遮挡传感器。通过吸收足够的光来获得与靠近传感器的显示器发出的光一致的亮度，可以遮挡传感器501。
根据实施方式，滤波器构件502可以包括第一光学构件(例如，第一光学滤波器521)和第二光学构件(例如，第二光学滤波器523)。第一光学滤波器521对于指定波长带的光可以具有第一透射率(例如，约80％或更高的透射率)，并且可以具有反射除指定波长带之外的其它波长带的光的特性。例如，当阳光入射到传感器500上时，第一光学滤波器521可透射波长带为～455nm至～465nm(在某些实施方式中，“约”或“～”可表示在1％内)、波长带为～520nm至～535nm、波长带为～655nm至～665nm或波长带为～930nm至～955nm的光，同时反射其它波长带的光。
由第一光学滤波器521反射的光可引起用户眼睛的眩光，从而使电子设备(例如，图2的电子设备100或图4的电子设备400)的美感劣化。
根据实施方式，第二光学滤波器523可以比第一光学滤波器521透射更宽波长带的光，但是，对于光的指定波长带的光，第二光学滤波器523可以具有小于第一透射率的第二透射率。对于指定波长带之外的波长带的光，第二光学滤波器523可以具有比第二透射率低的透射率(例如，约70％或更低)。根据实施方式，第二光学滤波器523可以吸收由第一光学滤波器521反射的光，从而抑制或防止电子设备的眩光或美感劣化。
在下表中总结了光学特性：
[表1]
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根据实施方式，当第二光学滤波器523设置在比第一光学滤波器521更外侧并且第一光学滤波器521设置在光学传感器501和第二光学滤波器523之间时，由第一光学滤波器521反射的光(下面结合图8描述的“第二光反射R”)可以至少部分地由第二光学滤波器523吸收。随着由第二光学滤波器523吸收的第二光反射R的量增加，传感器500可以进一步隐藏在电子设备的外观中。根据实施方式，当第二光反射R由第二光学滤波器523吸收时，尽管传感器500基本上暴露在电子设备的外观中，但是可以在视觉上隐藏传感器500。例如，暴露在电子设备的外观上的区域中的传感器500可以实现为具有与电子设备的外观基本上相同的颜色。
根据实施方式，当传感器500在视觉上隐藏在外观中时，传感器500可以安装在多个位置。例如，如果传感器500在视觉上暴露在外观上，则对于传感器500的安装位置，可能要考虑与其它部件(例如，图2的相机模块212或指纹传感器216)的一致性。然而，由于传感器500可以在视觉上隐藏在电子设备的外观中，因此根据实施方式，在与其它部件的位置方面可以获得更大的设计自由度。
根据实施方式，滤波器构件502还可以包括基膜525。根据实施方式，第一光学滤波器521或第二光学滤波器523可以由合成树脂膜形成，在这种情况下，第一光学滤波器521和第二光学滤波器523可以直接接合(例如，层压)在一起，从而形成滤波器构件502。根据实施方式，第一光学滤波器521或第二光学滤波器523可以通过沉积或涂敷形成。例如，第一光学滤波器521可以形成在基膜525的一个表面上，并且第二光学滤波器523可以形成在基膜525的相对表面上。基膜525至少对于阳光可具有显著大于第一光学滤波器或第二光学滤波器的透射率。根据实施方式，基膜525可以设置在光学传感器501上，其中第一光学滤波器521面向光学传感器501。例如，第二光学滤波器523可以设置在比第一光学滤波器521更外侧，以至少部分地吸收由第一光学滤波器521反射的光，从而抑制或防止光泄漏到外侧。
根据实施方式，透明构件503可以由例如透明合成树脂(例如，丙烯酸树脂)或玻璃形成，并且透明构件503可以基本上形成传感器500的外观。根据实施方式，透明构件503可以形成壳体(例如，图2的壳体110或图4的壳体410)的一部分。根据实施方式，透明构件503可以形成图1或图2的第一表面110A、第二表面110B或侧表面110C中的任何一个的一部分。在上述实施方式中，传感器500(例如，图2的传感器模块219或图4的传感器模块411)或透明构件503可以形成图2的第二表面110B或图4的第二表面410B的一部分。根据实施方式，传感器500的一部分(例如，透明构件503)可以基本上形成电子设备(例如，图2的电子设备100或图4的电子设备400)的外观的一部分。光学传感器或滤波器构件可以基本上设置在电子设备内(例如，在图2的壳体110或图4的壳体410内)。根据实施方式，透明构件503可以设置在第二光学滤波器523上，并且至少对于阳光，可以具有比第一光学滤波器或第二光学滤波器更大的透射率。例如，第二光学滤波器523、第一光学滤波器521或光学传感器501可以顺序地设置在透明构件503内，并且至少透明构件503可以透射任何波长带的光。
参照图5，滤波器构件502可以形成为使得例如第二光学滤波器523接触透明构件503的一个表面。例如，滤波器构件502可以设置为其中第二光学滤波器523紧密接触透明构件503的一个表面(例如，内表面)。参照图6，滤波器构件502(例如，第一光学滤波器521)可形成为接触光学传感器501。例如，滤波器构件502可以设置为其中第一光学滤波器521紧密接触光学传感器501。根据实施方式，光可以在穿过具有不同折射率的两种材料之间的界面时被折射或反射。例如，当通过图5的空气层和第一光学滤波器521之间的界面或通过图6的空气层和透明构件503之间的界面时，光可以被折射或反射。
入射光的折射或反射可降低传感器500的测量精度或光接收部分702的光接收效率。例如，可能难以获得检测生物测定信息所需的足够光功率。根据实施方式，在设置滤波器构件502时，可以通过使第一光学滤波器521与光学传感器501紧密接触，或者使第二光学滤波器523与透明构件503的一个表面紧密接触，来使透明构件503和光学传感器501之间的材料层最小化。例如，可以通过去除透明构件503和光学传感器501之间的至少一个空气层来防止光接收部分702的光接收效率的降低。尽管这种示例性配置示出为如图5所示的空气层设置在第一光学滤波器521和光学传感器501之间，以及如图6所示的空气层设置在第二光学滤波器523和透明构件503之间，但第一光学滤波器521和第二光学滤波器523可以分别与光学传感器501和透明构件503的一个表面紧密接触。
图7是示出根据实施方式的用于电子设备的传感器之中的光学传感器501的截面图。
参照图7，光学传感器501可以包括例如图2的第三传感器模块119或图4的传感器模块411的全部或部分，并且可以包括在单个衬底701上实现的光接收部分702和发光部分703。光接收部分702可以包括光接收元件721，例如接收光并将光转换为电信号的光电二极管，并且发光部分703可以包括发光元件731，例如接收电力或控制信号并发光的光电二极管。
根据实施方式，发光元件731可以发出诸如红光、绿光或蓝光的可见光带，或诸如红外(IR)的不可见光带。通常，基于光学传感器的生物测定信息(例如，心率)的检测可以基于IR、红色或绿色波长带中的任何一个的光来执行。可以通过组合IR光和红光来检测经皮氧饱和度，并且可以分别使用蓝光和绿光来检测血糖和血压。光谱仪可能需要更多波长带的光。例如，在通过一个传感器检测更多的各种生物测定信息时，与其对应的多个波长带的光可以辐射到外部对象，或者可以获得由外部对象反射的光。
根据实施方式，光接收部分702可以获得从发光部分703发出并由外部对象反射的光(例如，下面描述的图8的“入射光”或图8的“第一光反射I”)，并将该光转换为电信号。根据实施方式，发光元件731可以发出指定波长带(例如，可见光波长带或IR波长带)的光。根据实施方式，发光元件731可以发出以下各波长带中的至少一个波长带的光：从约455nm至约465nm的蓝光波长带、从约520nm至约535nm的绿光波长带、从约655nm至约665nm的红光波长带或从约930nm至约955nm的红外波长带。
根据实施方式，当从一个发光元件731发出的波长带的光受到限制时，光学传感器501可以通过包括多个发光元件来产生(或辐射)检测生物测定信息所必需的波长带的光。例如，当一个发光元件731发出至少一些以上列举的波长带的光时，可以通过进一步包括附加的发光元件来发出其余波长带的光。尽管图7示出了其中布置有一对发光元件731的示例性结构，但是发光元件731的数量可以根据光学传感器501所需的规格适当地选择。
根据实施方式，光学传感器501还可以包括屏障结构741。屏障结构741可以至少部分地将例如光接收元件721或发光元件731与外部环境隔离。例如，光接收元件721或发光元件731可以通过由屏障结构741限定的区域或路径获得光或将光辐射到外部。根据实施方式，密封构件743可以设置在屏障结构741上，以相对于外部空间密封屏障结构741的内部空间。例如，密封构件743可以将容纳光接收元件721和发光元件731中的每一个的空间与其他空间分开，同时透射从发光元件731发出的光或入射到光接收元件721上的光。
图8是示出根据实施方式的光在电子设备的传感器500中行进的路径的视图。
参照图8，传感器500可以使用光学传感器501(例如，图7的发光元件731)发光。发出的光(例如，光反射E)可以由外部对象(例如，用户的身体B)反射。由用户身体B反射的光(例如，第一光反射I)可以返回到光学传感器501(例如，图7的光接收元件721)，并且传感器500可以通过光接收元件721获得第一光反射I。根据实施方式，当第一光反射I包含的光的波长带不同于指定波长带时，第一光反射I可以由第二光学滤波器523部分地吸收(A1)，或者由第一光学滤波器521反射(例如，第二光反射R)，然后由第二光学滤波器523吸收(A2)。
根据实施方式，传感器500可以至少基于通过光接收元件721获得的第一光反射I来检测或生成关于用户的血流、心跳信息或应激指数的生物测定信息。根据实施方式，传感器500(例如光接收部分702)可以通过检测上述指定波长带的光来检测或生成生物测定信息。第一光学滤波器521可以透射指定波长带的光，同时反射除指定波长带之外的波长带的光。如上所述，第二光学滤波器523可以至少部分地吸收第二光反射R，其是由第一光学滤波器521反射的光。例如，第二光学滤波器523可以部分地吸收从外部入射的光束中的指定波长带的光束。除了指定波长带之外的波长带的光，尽管部分地被透射，但是可以由第一光学滤波器521反射，然后由第二光学滤波器再次吸收。因此，除了指定波长带之外的波长带的光可能基本上不能到达光学传感器，并且虽然由第一光学滤波器521反射，但是可以由第二光学滤波器523衰减，从而防止泄漏到外部。
滤波器的特性
下面参照图9和图10更详细地描述第一光学滤波器521或第二光学滤波器523的特性。
图9和图10是示出根据实施方式的电子设备的传感器中的光学滤波器的特性的视图。
图9是表示第一光学滤波器521的透射率的曲线图。对于指定波长带的光，例如，约455nm至约465nm的波长带的蓝光、约520nm至约535nm的波长带的绿光、约655nm至约665nm的波长带的红光、或约930nm至约955nm的波长带的红外光，第一光学滤波器521可具有通常大于80％且高达90％的透射率。根据实施方式，第一光学滤波器521对于除指定波长带之外的波长带的光可以具有显著降低的透射率(例如，约20％或更低的透射率)。根据实施方式，第一光学滤波器521可以反射除指定波长带之外的波长带的光。
根据实施方式，传感器(例如，图8的传感器500)可以基于指定波长带的光大体上检测或生成生物测量信号。除了指定波长带之外的其它波长带的光可用作传感器500中的噪声信号。具有上述透射率特性的第一光学滤波器521对于指定波长带的光可以具有约80％或更大或约90％的透射率，并且反射光的其它波长带的光，从而阻挡噪声信号进入传感器500。例如，第一光学滤波器521对于光的指定波长带的光可以具有足够的光透射率，并阻挡可用作噪声信号或检测生物信息所不必要的波长带的光，从而提高传感器500的测量精度。
根据实施方式，上面已经描述了第一光学滤波器521可以提高传感器500的测量精度，但是通过反射除了指定波长带之外的其它波长带的光而使电子设备的美感劣化。通过至少吸收由第一光学滤波器521反射的光(例如，图8的第二光反射R)，第二光学滤波器523可以防止第二光反射R泄露从而引起眩光。
图10是表示第二光学滤波器523的透射率的曲线图。第二光学滤波器523对于指定波长带的光可以具有大致80％或更大的透射率，但是略小于第一光学滤波器521的透射率，并且对于比指定波长带宽的一些波长带的光可以具有约60％或更大的透射率。例如，除了指定波长带之外的其它波长带的光可以在通过第二光学滤波器523时被显著衰减。
根据实施方式，当第二光学滤波器523对于光的相应波长带的光具有约60％的透射率时，具有不同于指定波长带的波长带和约100cd的光功率的光可以在第一次通过第二光学滤波器523的同时被衰减至小于约60％。例如，除了指定波长带之外的其它波长带的光的40％可以由第二光学滤波器523吸收。第一衰减光可以在由第一光学滤波器521反射的同时衰减至小于约36cd，然后第二次透射通过第二光学滤波器523。例如，在由第一光学滤波器521反射的光透射通过第二光学滤波器523之后，与初始入射光相比，光可以被衰减至小于约36％的功率。这样，由于第二光学滤波器523吸收除了指定波长带之外的其它波长带的光，因此与初始入射光相比，由传感器500或第一光学滤波器521反射的光的功率可以被衰减至小于约50％。例如，尽管由第一光学滤波器521反射的光部分地辐射到外部，但是这在强度上可以大体上类似于在电子设备(例如，图2的电子设备100或4的电子设备400)的表面上反射的光，使得传感器由吸收的光遮挡，其中光以类似于来自光学传感器501的其它光的反射率的程度被吸收。因此，在抑制或减轻第二光反射R的外部泄漏的同时，可以在视觉上从电子设备的表面隐藏传感器500，使传感器500看起来相对于电子设备的其余部分不显眼。
图11是示出根据实施方式的在电子设备的传感器中的组合第一光学滤波器和第二光学滤波器的混合滤波器的特性的视图。
根据实施方式，尽管第一光学滤波器521和第二光学滤波器523具有上面结合图9或图10所述的光学特性，但是通过组合第一光学滤波器521和第二光学滤波器523实际产生的混合滤波器可能不呈现图9和图10的光学特性的精确组合。例如，图9、图10或图11中所示的光学构件的特性仅是示例，并且应当注意，本公开的实施方式不限于此。
参照图11，第一光学滤波器521和第二光学滤波器523的组合可以在减轻或防止光反射的同时允许滤波器构件502具有与第一光学滤波器521大致相似的透射率。例如，第一光学滤波器521或第二光学滤波器523对于指定波长带的光可以具有约80％或更高的透射率，并且包括第一光学滤波器521和第二光学滤波器523的滤波器构件502对于指定波长带的光也可以具有约80％或更高的透射率。
根据实施方式，由于第一光学滤波器521反射除指定波长带之外的其它波长带的光，并允许指定波长带的光进入光接收部分702，从而提高了传感器500的测量精度。第二光学滤波器523可以吸收由第一光学滤波器521反射的光。例如，第二光学滤波器523对于除了指定波长带之外的其他波长带的光的透射率可以小于大约70％，并且因此可以吸收由第一光学滤波器521反射到外部的光，并且防止光反射破坏电子设备(例如，图2的电子设备100或4的电子设备400)的外观。根据实施方式，尽管传感器500暴露在电子设备的外观中，但是它可以由第二光学滤波器523在视觉上隐藏，并且因此，例如在选择传感器500的安装位置时，可以增强设计的自由度。
如上所述，根据实施方式，电子设备(例如，图2的电子设备100或4的电子设备400)包括：透明构件(例如，图5的透明构件503)；光学传感器，设置在透明构件下方并包括发光部分(例如，图7的发光部分703)和光接收部分(例如，图7的光接收部分702)，其中发光部分配置成发出指定波长带的光，光接收部分配置成获得从发光部分发出并由邻近透明构件的外部对象反射的指定波长带的光(例如，图8的光反射E)的反射(例如，图8的第一光反射R)；第一光学滤波器(例如，图5的第一光学滤波器521)，设置在透明构件和光学传感器之间，对于指定波长带的光具有第一透射率，并且具有反射光的反射特性；以及第二光学滤波器(例如，图5的第二光学滤波器523)，设置在透明构件和第一光学滤波器之间，对于指定波长带的光具有小于第一透射率的第二透射率，并且具有吸收由第一光学滤波器反射的光(例如，图8的第二光反射R)的至少一部分的吸收特性。
根据实施方式，指定波长带可以包括从455nm至465nm的波长带、从520nm至535nm的波长带、从655nm至665nm的波长带或从930nm至955nm的波长带中的至少一个。
根据实施方式，电子设备还可以包括壳体，该壳体包括第一表面、背向第一表面的第二表面以及围绕第一表面和第二表面之间的空间的侧表面。第一光学滤波器、第二光学滤波器和光学传感器可以设置在壳体内。透明构件可形成第一表面、第二表面或侧表面的面向光接收部分和发光部分的表面的一部分。
根据实施方式，第二光学滤波器可以设置成与透明构件的一个表面紧密接触。
根据实施方式，电子设备还可以包括基膜(例如，图5的基膜525)，该基膜具有形成有第一光学滤波器的一个表面和形成有第二光学滤波器的另一个表面。基膜可以设置在光学传感器上，其中第一光学滤波器面向光学传感器。
根据实施方式，传感器(例如，图5或图6的传感器500)包括：光接收部分；第一光学构件，设置在光接收部分上以将指定波长带的光透射到光接收部分；以及第二光学构件，设置在第一光学构件上以至少透射指定波长带的光。第一光学构件可以配置成反射除了指定波长带之外的波长带的光，并且第二光学构件可以配置成至少部分地吸收由第一光学构件反射的光。
根据实施方式，指定波长带可以包括从455nm至465nm的波长带、从520nm至535nm的波长带、从655至665nm的波长带或从930nm至955nm的波长带中的至少一个。
根据实施方式，第一光学构件和第二光学构件的组合对于指定波长带的光可以具有80％或更高的透射率。
根据实施方式，传感器还可以包括基膜，该基膜具有形成有第一光学构件的一个表面和形成有第二光学构件的另一个表面。基膜可以设置在光接收部分上，其中第一光学构件面向光接收部分。
根据实施方式，传感器还可以包括邻近光接收部分设置的至少一个发光元件。光接收部分可以配置成接收从发光元件发出并由外部对象反射的光。
根据实施方式，传感器还可以包括设置在第二光学构件上的透明构件。
根据实施方式，第二光学构件可以设置成与透明构件的内表面接触。
根据实施方式，电子设备包括：壳体，该壳体包括第一表面、背向第一表面的第二表面以及围绕第一表面和第二表面之间的空间的侧表面；以及传感器，其设置在壳体内并且配置成通过第一表面、第二表面或侧表面中的任何一个的至少一部分接收光。传感器可以包括：光接收部分、设置在光接收部分上以将指定波长带的光透射到光接收部分的第一光学滤波器、以及设置在第一光学滤波器上以至少透射指定波长带的光的第二光学滤波器。第一光学滤波器可以配置成反射除了指定波长带之外的第二波长带的光，并且第二光学滤波器可以配置成至少部分地吸收由第一光学滤波器反射的光。
根据实施方式，传感器还可以包括设置在第二光学滤波器上的透明构件。透明构件可形成第一表面、第二表面或侧表面中的任一个的外表面的一部分。
根据实施方式，第二光学滤波器可以设置成与透明构件的内表面接触。
根据实施方式，指定波长带可以包括从455nm至465nm的波长带、从520nm至535nm的波长带、从655至665nm的波长带或从930nm至955nm的波长带中的至少一个。
根据实施方式，传感器还可以包括基膜。第一光学滤波器和第二光学滤波器可以分别形成在基膜的一个表面和另一个表面上。
根据实施方式，传感器还可以包括设置在第二光学滤波器上的透明构件(例如，玻璃板)。第二光学滤波器可以形成为与透明构件的内表面接触。
根据实施方式，电子设备还可以包括连接到壳体的至少一部分的联接构件，该联接构件将壳体可穿戴地紧固到用户的身体部位。
根据实施方式，传感器可以设置成在佩戴在用户身体上时面向用户的身体或皮肤。
虽然已经参考示例性实施方式示出和描述了本公开，但是对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变是显而易见的。

Claims (15)

1.电子设备100，包括：
透明构件503；
光学传感器501，设置在所述透明构件503的下方，并且包括光发射器和光接收器，所述光发射器配置成发出指定波长带的光E，所述光接收器配置成获得从所述光发射器发出并由邻近所述透明构件的外部对象B反射的所述指定波长带的光I；
第一光学滤波器521，设置在所述透明构件503和所述光学传感器501之间，对于所述指定波长带的光具有第一透射率，并且配置成反射所述指定波长带之外的光；以及
第二光学滤波器523，设置在所述透明构件503和所述第一光学滤波器521之间，对于所述指定波长带的光具有小于所述第一透射率的第二透射率，并且配置成吸收由所述第一光学滤波器521反射的光的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的电子设备100，其中，所述指定波长带包括从455nm至465nm的波长带、从520nm至535nm的波长带、从655nm至665nm的波长带或从930nm至955nm的波长带中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的电子设备100，还包括壳体110，所述壳体110包括第一表面110A、背向所述第一表面110A的第二表面110B以及围绕所述第一表面110A和所述第二表面110B之间的空间的侧表面，
其中，所述第一光学滤波器521、所述第二光学滤波器523和所述光学传感器501设置在所述壳体110内，以及
其中，所述透明构件503形成所述第一表面110A、所述第二表面110B或所述侧表面110C的面向所述光接收器和所述光发射器的表面的一部分。
4.根据权利要求3所述的电子设备100，还包括基膜525，并且其中，所述第一光学滤波器523和所述第二光学滤波器521分别形成在所述基膜525的一个表面和另一个表面上。
5.根据权利要求3所述的电子设备100，还包括联接构件450，所述联接构件450连接到所述壳体的至少一部分并且将所述壳体410可穿戴地紧固到用户的身体部位。
6.根据权利要求5所述的电子设备100，其中，所述光学传感器501设置成在佩戴在所述身体部位上时面向所述用户的身体或皮肤。
7.根据权利要求1所述的电子设备100，其中，所述第二光学滤波器503设置成与所述透明构件503的一个表面直接接触。
8.根据权利要求1所述的电子设备100，还包括基膜525，所述基膜525具有形成有所述第一光学滤波器521的一个表面和形成有所述第二光学滤波器523的另一个表面，其中，所述基膜525设置在所述光学传感器501上，并且所述第一光学滤波器521面向所述光学传感器501。
9.传感器501，包括：
光接收器702；
第一光学构件521，设置在所述光接收器702上以将指定波长带的光E透射到所述光接收器；以及
第二光学构件523，设置在所述第一光学构件521上，以至少透射光的所述指定波长带的光，其中，所述第一光学构件配置成反射所述指定波长带之外的波长带的光，以及其中，所述第二光学构件523配置成至少部分地吸收由所述第一光学构件521反射的光。
10.根据权利要求9所述的传感器501，其中，所述指定波长带包括从455nm至465nm的波长带、从520nm至535nm的波长带、从655至665nm的波长带或从930nm至955nm的波长带中的至少一个。
11.根据权利要求9所述的传感器501，其中，所述第一光学构件521和所述第二光学构件523的组合对于光的所述指定波长带的光具有80％或更高的透射率。
12.根据权利要求9所述的传感器501，还包括基膜525，所述基膜525具有形成有所述第一光学构件523的一个表面和形成有所述第二光学构件521的另一个表面，其中，所述基膜525设置在所述光接收器上，并且所述第一光学构件523面对所述光接收器。
13.根据权利要求9所述的传感器501，还包括邻近所述光接收器设置的至少一个发光元件，其中，所述光接收器配置成接收从所述发光元件发出并由外部对象B反射的光。
14.根据权利要求9所述的传感器501，还包括设置在所述第二光学构件523上的透明构件503。
15.根据权利要求14所述的传感器501，其中，所述第二光学构件523设置成与所述透明构件503的内表面接触。
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