CN113679341A - 光学传感器、校准方法和用于估计生物信息的设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种光学传感器、校准方法和用于估计生物信息的设备。根据一个实施例，校准光学传感器的方法可包括：在光学传感器的内部光源关闭时，通过光学传感器的检测器获取外部光源的第一特性；驱动内部光源；通过检测器获取内部光源和外部光源的第二特性；和基于第一特性和第二特性获取用于计算对象的吸光度的内部光源的参考特性。

Description

光学传感器、校准方法和用于估计生物信息的设备
本申请要求于2020年5月18日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0058975号韩国专利申请的权益，所述韩国专利申请的全部公开出于所有目的通过引用包含于此。
技术领域
下面的描述涉及校准光学传感器的方法、光学传感器和用于使用光学传感器估计生物信息的技术。
背景技术
近来，使用光学传感器对受试者(具体地，人体组织)的各种成分进行非侵入性分析的技术已经被开发。通常，光学传感器在测量人体皮肤之前使用单独的散射反射器来测量光源的光谱，并且光学传感器使用测量的光谱来校准。然而，因为光谱或强度可由于光源的发热、皮肤接触引起的温度变化、环境温度的变化以及光源的性能的劣化而变化，所以生物信息估计的准确性可降低。此外，在使用多个光源的情况下，由于每个光源的不同的热特性，不容易校准光源。
发明内容
提供本发明内容以简化的形式介绍在以下具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本发明内容不意在确定要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种校准光学传感器的方法包括：在光学传感器的内部光源关闭时，通过光学传感器的检测器获取外部光源的第一特性；驱动内部光源；通过检测器获取内部光源和外部光源的第二特性；和基于第一特性和第二特性获取用于计算对象的吸光度的内部光源的参考特性。
参考特性可包括从内部光源发射并且在光学传感器的内反射表面上反射的光的强度和光谱特性中的至少一个。
获取参考特性的步骤可包括：通过从第二特性减去第一特性来获取参考特性。
驱动内部光源的步骤可包括调制内部光源的幅度和相位中的至少一个，并且获取参考特性的步骤可包括使用锁定检测技术来获取参考特性。
所述方法还可包括：将参考特性与初始特性进行比较并且确定是否执行重新测量。
所述方法还可包括：当确定需要重新测量时引导用户。
所述方法还可包括：执行初始校准以获取初始特性。
执行初始校准的步骤可包括：在遮蔽环境中驱动内部光源，并且通过经由检测器检测由光学传感器的内反射表面反射的光来获取初始特性。
执行初始校准的步骤可包括：通过在遮蔽环境中经由检测器检测由外反射表面反射的光来获取第三特性，并且基于初始特性和第三特性获取用于计算对象的吸光度的光谱透射常数。
获取光谱透射常数的步骤可包括：归一化第三特性和初始特性，并且获取归一化的值的比率作为光谱透射常数。
在另一总体方面，一种校准光学传感器的方法包括：驱动光学传感器的内部光源；通过光学传感器的检测器获取内部光源和外部光源的特性；和基于获取的特性获取用于计算对象的吸光度的内部光源的参考特性。
驱动内部光源的步骤可包括调制内部光源的幅度和相位中的至少一个，并且获取参考特性的步骤可包括使用锁定检测技术获取参考特性。
在又一总体方面，一种校准光学传感器的方法包括：当对象与光学传感器接触时驱动内部光源；通过将电压施加到光学传感器的反射表面调制器来调制内反射表面的反射度；通过光学传感器的检测器来检测内部光源的由对象和内反射表面反射的光；和基于检测的光使用锁定检测技术来获取用于计算对象的吸光度的内部光源的参考特性。
所述方法还可包括：将内部光源的参考特性与初始特性进行比较，并且确定是否执行重新测量；和当确定需要重新测量时引导用户。
所述方法还可包括：执行初始校准以获取参考特性。
在又一总体方面，提供了一种光学传感器，所述光学传感器包括：内部光源，设置在基底上；检测器，设置在基底上以与内部光源间隔开；隔墙，设置在内部光源与检测器之间以阻挡内部光源的光；和内反射表面，被配置为朝向检测器反射内部光源的光反射。
内部光源可被设置在光源与检测器之间，并且所述光学传感器还可包括由透明材料制成的覆盖表面。
所述光学检测器还可包括：调制器，被配置为调制内部光源的幅度和相位中的至少一个。
所述光学检测器还可包括：反射表面调制器，被配置为当电压施加到反射表面调制器时调制内反射表面的反射度。
在又一总体方面，一种用于估计生物信息的设备包括：光学传感器，光学传感器包括：内部光源，被配置为发射光；内反射表面，被配置为朝向检测器反射从内部光源发射的光的部分；和检测器，被配置为检测光；和处理器，被配置为通过执行光学传感器的校准来获取内部光源的参考特性，并且被配置为当检测到从对象散射或反射的光时基于参考特性来估计生物信息。
处理器可根据用于校准的请求在内部光源关闭时基于外部光源的光来获取第一特性，通过驱动内部光源基于内部光源的光和外部光源的光来获取第二特性，并且基于第一特性和第二特性来获取参考特性。
处理器可通过从第二特性减去第一特性来获取参考特性。
处理器可在驱动内部光源时调制内部光源的幅度和相位中的至少一个，并且可基于获取的第一特性和第二特性使用锁定检测技术来获取参考特性。
处理器可将内部光源的初始特性与通过校准获取的参考特性进行比较，并且可基于比较结果确定是否执行重新校准。
处理器可通过在遮蔽环境中驱动内部光源来执行初始校准，以基于由内反射表面反射的光和由外反射表面反射的光来获取内部光源的初始特性和光谱透射常数。
处理器可基于从对象检测的光、光谱透射常数和参考特性来获取光谱吸光度，并且可使用获取的光谱吸光度和生物信息估计模型来估计生物信息。
生物信息可包括抗氧化成分、血糖、甘油三酯、胆固醇、蛋白质、类胡萝卜素、乳酸和尿酸中的一个或多个。
光学传感器还可包括：反射表面调制器，当电压施加到反射表面调制器时调制内反射表面的反射度。
处理器可在光学传感器与对象接触时通过将电压施加到反射表面调制器来调制内反射表面的反射度，并且可基于由内反射表面和对象反射的光通过锁定检测技术来获取参考特性。
处理器可在对象与光学传感器接触时连续地执行校准和生物信息的估计。
从下面的具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是清楚的。
附图说明
图1是示出根据一个实施例的用于估计生物信息的设备的框图。
图2是示出根据一个实施例的光学传感器的示图。
图3是用于描述初始校准的示图。
图4是用于描述在生物信息估计时执行的校准的实施例的示图。
图5是用于描述生物信息估计的示图。
图6是用于描述根据另一实施例的光学传感器和校准方法的示图。
图7是用于描述根据又一实施例的光学传感器和校准方法的示图。
图8是示出根据另一实施例的用于估计生物信息的设备的框图。
图9至图13是示出根据实施例的校准光学传感器的方法的流程图。
图14是示出根据一个实施例的可穿戴装置的示图。
图15是示出根据一个实施例的智能装置的示图。
贯穿附图和具体实施方式，除非另外描述，否则相同的附图参考标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明和方便，这些元件的相对尺寸和描绘可被夸大。
具体实施方式
在下面的具体实施方式中参照附图提供了示例性实施例的细节。参照下面的示例性实施例的具体实施方式和附图可更容易地理解公开。然而，公开可以以许多不同的形式被实现，而不应被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得公开将是彻底和完全的，并且将发明的构思充分地传达给本领域技术人员，并且公开将仅由所附权利要求来定义。贯穿说明书相同的参考标号表示相同的元件。
将理解，尽管在此可使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。此外，除非上下文另外清楚的指示，否则单数形式也意在包括复数形式。在说明书中，除非明确描述为相反，否则词“包括”以及诸如“包含”的变形将被理解为暗示包含所陈述的元件，但不暗示排除任何其他元件。术语(诸如，“单元”和“模块”)表示处理至少一个功能或操作的单元，并且它们可通过使用硬件、软件或者硬件和软件的结合来实现。
在下文中，将参照附图详细描述生物特征信息估计设备、光学传感器和用于校准光学传感器的方法的实施例。
图1是示出根据一个实施例的用于估计生物信息的设备的框图。图2至图7是用于描述根据实施例的光学传感器和光学传感器的校准的示图。
参照图1，用于估计生物信息的设备包括光学传感器110和处理器120。
光学传感器110可向对象发射光，并且检测从对象散射或反射的光信号。
图2是示出根据一个实施例的光学传感器的示图。
参照图1和图2，光学传感器110包括内部光源24和检测器25。内部光源24和检测器25可设置在基底21上以彼此间隔开。内部光源24可包括发光二极管(LED)、激光二极管、磷光体等，但不限于此。检测器25可包括光电二极管、光电晶体管、图像传感器、光谱仪等，但不限于此。
内部光源24和检测器25可被配置为一个或多个阵列，并且以各种形式(诸如，同心圆、矩形、三角形和线性形状)布置。例如，多个LED阵列可以以同心圆、矩形等的形式围绕光电二极管来布置，或相反地，多个光电二极管可以以同心圆、矩形等的形式围绕一个光源来布置。内部光源24和检测器25的数量和布置形式并未具体限制，并且可根据将被分析的生物信息的类型或用于估计生物信息的设备100的计算性能被各种修改。
内部光源24和检测器25可通过引线键合(wire bonding)或倒装芯片键合(flip-chip bonding)形成在基底21上，或者可通过微加工技术图案化在基底21上。
光学传感器110可包括设置在内部光源24与检测器25之间的隔墙26，以阻挡从光源24发射的光直接传播到检测器25。
可选地，光学传感器110还可包括内反射表面27，内反射表面27反射从内部光源24朝着对象发射的光的部分以将其引导至检测器25。内反射表面27可如附图中示出的那样设置在内部光源24与检测器25之间的隔墙26上。内反射表面27可形成为反射光的物体(诸如，反射镜或金属物体)或者反射光的材料可应用到该物体。
光学传感器110可具有形成在与对象接触的表面上的覆盖表面23，并且内反射表面27可设置在覆盖表面23上。在这种情况下，覆盖表面23可由透明材料(诸如，玻璃)制成，使得从内部光源24发射的光和由对象反射的光能够被透射。基底21与覆盖表面23之间的空间22可被模制。
处理器120可电连接到光学传感器110。处理器120可响应于用于估计生物信息的请求来控制光学传感器110，并且基于从光学传感器110接收的信号的特性来估计生物信息。在这种情况下，生物信息可包括抗氧化成分(antioxidant component)、血糖、甘油三酯、胆固醇、蛋白质、类胡萝卜素、乳酸和尿酸中的一个或多个。然而，生物信息不限于此。
为了提高生物信息估计的准确性，处理器120可在用于估计生物信息的设备100的制造时或者在用户最初使用处理器120时执行初始校准。
图3是用于描述初始校准的示图。
参照图3，处理器120可在屏蔽环境中首先驱动内部光源24以发射具有光学特性I(λ)的光。当内部光源24发射的光被内反射表面27反射时，检测器25可检测由内反射表面27反射的光，并且处理器120可存储由检测器25检测的光学特性Ir0(λ)作为内部光源24的初始特性。在这种情况下，通过检测器25检测的光学特性可表示根据检测器25的配置的波长、光强或者光谱特性，并且为了便于描述，可被描述为光强、吸光度等。
然后，处理器120可在屏蔽环境中驱动内部光源24向外反射表面31发射光，并且可基于由检测器25检测的光学特性来获取光谱透射常数。在这种情况下，检测的光学特性可包括由外反射表面31和内反射表面27反射的光。
例如，可通过参照下面的等式1来获得光谱透射常数k(λ)。
I1(λ)＝Ispec(λ)+Ir0(λ)
Ispec(λ)＝I1(λ)-Ir0(λ)
k(λ)＝Ispec norm(λ)/Ir0 norm(λ)
(1)
处理器120可通过从由外反射表面31和内反射表面27反射的光的光学特性I1(λ)减去初始光学特性Ir0(λ)，来获取由外反射表面31反射的光的光学特性Ispec(λ)。在这种情况下，如果由内反射表面反射的光的光学特性(即，初始光学特性Ir0(λ))非常小，则由外反射表面31反射的光的光学特性Ispec(λ)可收敛到与由内部光源24发射的光的光学特性I0(λ)类似的值。
处理器120可获取由外反射表面反射的光的所获取的光学特性Ispec(λ)与由内反射表面27反射的光的初始光学特性Ir0(λ)之间的比率作为光谱透射常数。在这种情况下，分别由外反射表面和内反射表面反射的光的光学特性Ispec(λ)和Ir0(λ)可被归一化，并且光谱透射常数可使用归一化的光学特性Ispec norm(λ)和Ir0 norm(λ)来获取。此时，归一化可被执行，使得光学特性(例如，光强)具有0至1范围内的值。
处理器120可将获取的初始特性和光谱透射常数存储为初始校准信息，并且在估计生物特征信息时利用存储的初始校准信息。
另一方面，如上所述，当通过检测器25检测到光学特性时，处理器120可使用检测到的光学特性值本身获得初始特性和光谱透射常数，但是可使用通过从光学特性值减去在屏蔽环境中没有驱动内部光源的情况下通过检测器25检测的光学特性Idark而获得的值。
上述的初始校准处理可被省略。例如，初始特性和光谱透射常数可使用在其他装置或类似环境中通过预处理获取的值来获取。
同时，当生物信息估计被重复时，光学传感器110的光信号的光谱特性或强度可由于测量环境的变化(诸如，内部光源24的发热、由于对象接触引起的温度变化、环境温度的变化以及内部光源24的性能的劣化等)而变化，并且内部光源的光学特性的变化可降低生物信息估计的准确性。
处理器120可额外执行校准，以校正由于重复的生物信息估计引起的光学特性的变化。例如，处理器120可每次例如按用户的请求、按预定间隔或在生物信息估计之前执行校准。
可选地，处理器120可基于用于生物信息估计的环境是否已经急剧改变或者生物信息估计结果的准确性是否已经降低来执行校准。例如，用于估计生物信息的设备100还可包括用于测量对象的接触温度或内部光源的发热的温度传感器。当使用温度传感器测量的温度等落在正常范围之外时，处理器120可确定环境已经急剧改变。可选地，当生物信息估计结果偏离正常范围超过预定阈值或者当生物信息估计结果偏离正常范围的次数超过预定阈值时，处理器120可确定生物信息估计的准确性降低。然而，这些仅是示例，用于确定的条件可被不同地设定。
图4是用于描述在生物信息估计时执行的额外校准的一个实施例的示图。将参照图4描述根据一个实施例的校准方法。
处理器120可关闭光学传感器的内部光源24并且控制检测器25获取外部光源的光学特性Iamb(λ)。
然后，处理器120可驱动内部光源24并且通过检测器25检测来自外部光源的光和反射到内反射表面27上的光。此外，处理器120可使用检测的光来确定内部光源24和外部光源的光学特性12(λ)＝Iamb(λ)+Ir(λ)。
处理器120可如下面的等式2中所示的通过从内部光源24和外部光源的光学特性I2(λ)减去外部光源的光学特性Iamb(λ)，来获取用于计算吸光度的参考特性Ir(λ)。处理器120可对获取的参考特性执行包括平滑的预处理，并且存储预处理的参考特性。
Ir(λ)＝I2(λ)-Iamb(λ) (2)
当参考特性被获取时，处理器120可将参考特性与在初始校准的处理中获取的初始特性进行比较，并且确定是否执行重新测量。例如，当初始特性与参考特性之间的差超过预定阈值时，可确定内部光源的光学特性已经改变到影响生物信息估计的准确性的程度，并且引导(guidance)可被提供给用户。
当用于估计生物信息的请求被接收时，处理器120可使用通过校准获取的参考特性来估计生物信息。在这种情况下，用于估计生物信息的请求可通过预定的间隔、用户的输入或外部装置被接收。
图5是用于描述生物信息估计的示图。
参照图5，当对象OBJ与光学传感器110接触时，处理器120可驱动内部光源24向对象OBJ发射具有光学特性I(λ)的光。检测器25可检测由内部光源24发射并且由内反射表面27、对象OBJ的表面或对象OBJ内的测量位置(例如，血管)散射或反射的光。
处理器120可基于通过检测器25检测的光的特性以及通过校准获取的参考特性和光谱透射常数来计算吸光度，并且使用吸光度计算生物信息估计值。
例如，基于朗伯比尔(Lambert-Beer)定律的吸光度计算公式的示例如下面的等式3所示，但不限于此。
Figure BDA0002764598560000081
这里，Y表示波长λ处的吸光度。abs表示绝对值，Ir表示参考特性，k表示通过初始校准获取的光谱透射常数，Isam表示向对象发射光后由检测器25检测的光学特性。从对象散射或反射的光强可通过从检测的光学特性Isam减去参考特性Ir来获得。
当如上所述计算了吸光度时，处理器120可使用吸光度来估计生物信息。例如，生物信息估计值可使用定义吸光度与生物信息之间的相关性的生物信息估计模型来获取。
图6是用于描述根据另一实施例的光学传感器和校准方法的示图。
参照图6，光学传感器110还可包括调制内部光源24的幅度或相位的调制器28。在一个示例中，处理器120可在内部光源24关闭时获取外部光源的光学特性Iamb(λ)。处理器120可驱动内部光源24并且控制调制器28执行内部光源24的正交幅度调制、相位调制等。此外，参考特性Ir(λ)可使用通过检测器25检测的光学特性I2 mod(λ)＝Iamb(λ)+Ir mod(λ)通过锁定检测(lock-indetection)技术来获得。在另一示例中，处理器120可在外部光源下直接调制内部光源的同时获取内部光源和外部光源的特性，并且基于获取的光学特性使用锁定检测技术来获取参考特性。在这种情况下，锁定检测技术本身是已知技术，因此其详细描述将被省略。处理器120可将如上所述获取的参考特性与初始特性进行比较，并且确定是否执行重新测量。
图7是用于描述根据又一实施例的光学传感器和校准方法的示图。
在本实施例中，当用户将对象OBJ与用于生物信息估计的光学传感器的覆盖表面接触时，校准可在估计生物信息之前被执行。然后，一旦校准完成，可使用从对象OBJ连续检测的信号来估计生物信息。然而，实施例不限于此，并且可仅执行校准处理并且省略生物信息估计处理。
参照图7，光学传感器110还可包括调制内反射表面27的反射度的反射表面调制器29。如图7中所示，反射表面调制器29可附接到内反射表面27，或者与内反射表面27整体形成。反射表面调制器29可以是液晶光调制器。
处理器120可通过经由调制器28向反射表面调制器29施加电压来调制由内反射表面27反射的信号，并且使用由检测器25检测的信号通过锁定检测技术获取参考特性。处理器120可将如上所述获取的参考特性与初始特性进行比较，并且确定是否执行重新测量。
图8是示出根据另一实施例的用于估计生物信息的设备的框图。
参照图8，用于估计生物信息的设备800可包括光学传感器810、处理器820、输出接口830、存储装置840和通信接口850。以上已经描述了光学传感器810和处理器820的配置，因此将不再重申其详细描述。
输出接口830可向用户输出处理器820的处理结果。例如，可使用视觉输出模块(诸如，显示器)、声音输出模块(诸如，扬声器)或通过例如振动或触觉提供信息的触觉模块向用户提供生物信息估计结果。此外，处理器820可基于生物信息估计结果来监视用户的健康状况，并且输出接口820可在预期到健康状况的风险时输出警告。
存储装置840可存储生物信息估计所需的各种参考信息或处理器820的处理结果。例如，参考信息可包括关于光源的驱动条件、光源调制、内反射表面的调制、生物信息估计模型等的信息。此外，参考信息可包括用户特性信息(诸如，用户的年龄、性别、健康状况等)。然而，参考信息不限于此。
存储装置840可包括闪存类型、硬盘类型、微型多媒体卡类型、卡类型存储器(例如，安全数字(SD)或极限数字(XD)存储器)、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘和光盘中的至少一种类型的存储介质，但不限于此。
通信接口850可以与外部装置通信以发送和接收与生物信息估计相关的数据。在这种情况下，外部装置可包括用户的便携式装置(诸如，智能电话、平板PC、台式计算机、笔记本计算机等)以及专业医疗机构的装置。通信接口850可使用蓝牙通信、蓝牙低能量(BLE)通信、近场通信单元、无线局域网(WLAN)通信、Zigbee通信、红外数据协会(IrDA)通信、Wi-Fi直接(WFD)通信、超宽带(UWB)通信、Ant+通信，Wi-Fi通信，以及3G、4G和5G通信技术。然而，使用的通信技术不限于此。
图9至图13是示出根据实施例的校准光学传感器的方法的流程图。图9至图13中示出的方法可由上述用于估计生物信息的设备100或800执行。以上已经详细描述了生物信息估计，因此以下将进行简要描述以防止冗余。
将参照图9描述校准方法的一个实施例。
首先，用于估计生物信息的设备100或800可在光学传感器的内部光源关闭时获取外部光源的第一特性(910)。
然后，内部光源可被驱动(920)，并且内部光源和外部光源的第二特性可被获取(930)。此时，光学传感器的检测器可检测由内部光源发射并由内反射表面反射的光和从外部进入的光，并且基于检测的光获取第二特性。
然后，将用在吸光度的计算中的参考特性可通过从第二特性减去第一特性来获取(940)。在这种情况下，参考特性可以是由内反射表面反射的光的特性。
将参照图10描述校准方法的另一实施例。
首先，用于估计生物信息的设备100或800可在光学传感器的内部光源关闭时获取外部光源的第一特性(1010)。
然后，内部光源的相位或幅度可被调制(1020)，并且内部光源和外部光源的第二特性可被获取(1030)。
然后，将用在吸光度的计算中的参考特性可使用锁定检测技术来获取(1040)。
将参照图11描述校准方法的另一实施例。
首先，用于估计生物信息的设备100或800可在对象与光学传感器接触时驱动内部光源(1110)，并且通过向内反射表面施加电压来调制内反射表面的反射度(1120)。
然后，由对象和内反射表面反射的光可被检测(1130)，并且将用在吸光度的计算中的参考特性可使用锁定检测技术来获取(1140)。
将参照图12和图13描述校准方法的另一实施例。
首先，光学传感器的内部光源的初始特性可通过执行第一校准来获取(1210)。此时，第一校准可在制造设备100或800时或在用户首次使用设备100或800时被执行。
图13示出执行第一校准的操作1210的一个实施例。参照图13，用于估计生物信息的设备100或800可在屏蔽环境中驱动内部光源(1310)，并且通过检测由内反射表面反射的光来获取内部光源的初始特性(1320)。然后，光可通过内部光源发射到外反射表面，并且外反射表面的光学特性可被获取(1330)。然后，光谱透射常数可基于初始特性和外反射表面的特性来获取(1340)。
回到图12，用于估计生物信息的设备100或800可执行第二校准来获取内部光源的参考特性(1220)。在这种情况下，已经参照图3至图7描述了第二校准，因此下面将省略其详细描述。
然后，在操作1220中获取的参考特性和在操作1210中获取的初始特性可进行彼此比较(1230)。当比较结果低于或等于阈值时，获取的参考特性可被存储为用于生物信息估计的校准结果(1240)，并且当比较结果超过阈值时，可引导用户重新测量(1250)。
图14是示出根据一个实施例的可穿戴装置的示图。上述用于估计生物信息的设备100和800的实施例可被安装在佩戴在手腕上的智能手表或智能带型可穿戴装置中。然而，装置不限于此。
参照图14，可穿戴装置1400可包括主体1410和带1430。
主体1410可形成为具有各种形状。主体1410可包括用于执行与生物信息估计相关的功能以及其他各种功能(例如，监视和报警)的各种模块。电池可被嵌入主体1410或带中，以向可穿戴装置1400的各种模块供电。
带1430可连接到主体1410。带1430可以是柔性的，以便围绕用户的手腕弯曲。带1430可以以允许带1430与用户的手腕分离的方式弯曲，或者可形成为不可分离的带。空气可被注入带1430中或气囊可被包含在带1430中，使得带1430可根据施加到手腕的压力的变化而具有弹性，并且手腕的压力的变化可被发送到主体1410。
主体1410可包括光学传感器1420。光学传感器1420可被安装在主体1410的一个表面上，当主体1410佩戴在用户的手腕上时，主体1410与用户的手腕接触。
此外，处理器可被安装在主体1410内，并且处理器可电连接到可穿戴装置1400的各种模块以控制模块。
处理器可执行光学传感器1420的校准，并且使用通过光学传感器1420从对象检测的光信号来估计生物信息。用户可通过显示器、操纵器和/或使用麦克风的语音输入来输入包括光学传感器1420的校准和生物信息的估计的各种命令。
显示器可被安装在主体1410的前表面上。显示器可以是包括用于触摸输入的触摸屏的触摸面板。显示器可从用户接收触摸输入，将接收的触摸输入发送到处理器，并且输出处理器的处理结果。例如，显示器可显示生物信息估计结果，并且也可显示附加信息(诸如，生物信息估计历史、健康状况的变化、警告等)。
主体1410可包括存储处理器的处理结果和各种类型的信息的存储装置。在这种情况下，除了与生物信息的估计有关的信息之外，各种类型的信息还可包括与可穿戴装置1400的其他功能相关的信息。
此外，主体1410可包括接收用户的命令并且将接收的命令发送到处理器的操纵器1440。操纵器1440可包括用于输入命令以打开/关闭可穿戴装置1400的电源按钮。
此外，用于与外部装置通信的通信接口可被安装在主体1410中。通信接口可将生物信息的估计结果输出到外部装置(例如，便携式终端)，或者可将生物信息估计结果发送到外部装置，以便生物信息估计结果能被存储在外部装置的存储模块中。此外，通信接口可从外部装置接收用于支持在可穿戴装置中执行的其他各种功能的信息等。
图15是示出应用了用于估计生物信息的设备100或800的实施例的智能装置的示图。在这种情况下，智能装置可以是智能电话或平板PC，但不限于此。
参照图15，智能装置1500可包括安装在主体1510的一个表面上的光学传感器1530。例如，光学传感器1530可包括一个或多个光源1531和检测器1532。如图15中所示，光学传感器1530可被安装在主体1510的后表面上，但不限于此。光学传感器1530可与前表面上的指纹传感器或触摸面板结合以形成传感器1530。
显示器可被安装在主体1510的前表面上。显示器可视觉上输出生物信息的估计结果等。显示器可包括触摸面板，并且可接收通过触摸面板输入的信息并且将接收的信息发送到处理器。
图像传感器1520可被安装在主体1510中。当用户将他/她的手指靠近传感器1530以测量生物信号时，图像传感器1520可拍摄手指并且将拍摄的图像发送到处理器。在这种情况下，处理器可从手指的图像识别手指与光学传感器1530的位置相比的相对位置，并且将手指的相对位置信息通过显示器提供给用户，从而引导用户将他/她的手指与光学传感器1530精确接触。
处理器可电连接到包括光学传感器1530的各种模块，并且可控制包括光学传感器1530的校准、生物信息的估计等的各种功能。此外，处理器可通过控制显示器等输出处理结果。
当前实施例可被实现为计算机可读记录介质中的计算机可读代码。构成计算机程序的代码和代码段可由本领域计算机编程人员容易地推断。计算机可读记录介质包括存储计算机可读数据的所有类型的记录介质。计算机可读记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储装置。此外，记录介质可以以载波(诸如，因特网传输)的形式来实现。此外，计算机可读记录介质可分布在联网的计算机系统上，其中，计算机可读代码可以以分布式方式被存储和执行。
以上已经描述了多个示例。然而，将理解，可进行各种修改。例如，如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式组合和/或被其它组件或其等同物代替或补充，则可实现合适的结果。因此，其它实施方式在权利要求的范围内。

Claims (31)

1.一种校准光学传感器的方法，包括：
在光学传感器的内部光源关闭时，通过光学传感器的检测器获取外部光源的第一特性；
驱动内部光源；
通过检测器获取内部光源和外部光源的第二特性；和
基于第一特性和第二特性获取用于计算对象的吸光度的内部光源的参考特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，参考特性包括从内部光源发射并且在光学传感器的内反射表面上反射的光的强度和光谱特性中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，获取参考特性的步骤包括：通过从第二特性减去第一特性来获取参考特性。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，驱动内部光源的步骤包括调制内部光源的幅度和相位中的至少一个，并且获取参考特性的步骤包括使用锁定检测技术来获取参考特性。
5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的方法，还包括：将参考特性与初始特性进行比较并且基于比较结果确定是否执行重新测量。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：当确定需要重新测量时引导用户执行重新测量。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括：执行初始校准以获取初始特性。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，执行初始校准的步骤包括：在遮蔽环境中驱动内部光源，并且通过经由检测器检测由光学传感器的内反射表面反射的光来获取初始特性。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，执行初始校准的步骤包括：通过在遮蔽环境中经由检测器检测由外反射表面反射的光来获取第三特性，并且基于初始特性和第三特性获取用于计算对象的吸光度的光谱透射常数。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，获取光谱透射常数的步骤包括：归一化第三特性和初始特性，并且获取归一化的值的比率作为光谱透射常数。
11.一种校准光学传感器的方法，包括：
驱动光学传感器的内部光源；
通过光学传感器的检测器获取内部光源和外部光源的特性；和
基于获取的特性获取用于计算对象的吸光度的内部光源的参考特性。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，驱动内部光源的步骤包括调制内部光源的幅度和相位中的至少一个，并且获取参考特性的步骤包括使用锁定检测技术获取参考特性。
13.一种校准光学传感器的方法，包括：
当对象与光学传感器接触时，驱动内部光源；
通过将电压施加到光学传感器的反射表面调制器来调制光学传感器的内反射表面的反射度；
通过光学传感器的检测器来检测内部光源的由对象和内反射表面反射的光；和
基于检测的光使用锁定检测技术来获取用于计算对象的吸光度的内部光源的参考特性。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
将内部光源的参考特性与初始特性进行比较，并且基于比较结果确定是否执行重新测量；和
当确定需要重新测量时引导用户执行重新测量。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：执行初始校准以获取参考特性。
16.一种光学传感器，包括：
内部光源，设置在基底上；
检测器，设置在基底上并与内部光源间隔开；
隔墙，设置在内部光源与检测器之间，所述隔墙被配置为阻挡内部光源的光；和
内反射表面，被配置为朝向检测器反射内部光源的光。
17.根据权利要求16所述的光学传感器，其中，内部光源设置在光源与检测器之间，并且所述光学传感器还包括由透明材料制成的覆盖表面。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的光学传感器，还包括：调制器，被配置为调制内部光源的幅度和相位中的至少一个。
19.根据权利要求16或权利要求17所述的光学传感器，还包括：反射表面调制器，被配置为当电压施加到反射表面调制器时调制内反射表面的反射度。
20.一种用于估计生物信息的设备，包括：
光学传感器，包括：内部光源，被配置为朝向对象发射光；内反射表面，被配置为朝向检测器反射从内部光源发射的光的一部分；和检测器，被配置为检测光；和
处理器，被配置为通过执行光学传感器的校准来获取内部光源的参考特性，并且被配置为当检测到从对象散射或反射的光时基于参考特性来估计生物信息。
21.根据权利要求20所述的设备，其中，处理器被配置为：根据用于校准的请求在内部光源关闭时基于外部光源的光来获取第一特性，通过驱动内部光源基于内部光源的光和外部光源的光来获取第二特性，并且基于第一特性和第二特性来获取参考特性。
22.根据权利要求21所述的设备，其中，处理器被配置为：通过从第二特性减去第一特性来获取参考特性。
23.根据权利要求21所述的设备，其中，处理器被配置为：当驱动内部光源时调制内部光源的幅度和相位中的至少一个，并且被配置为：基于获取的第一特性和第二特性使用锁定检测技术来获取参考特性。
24.根据权利要求20所述的设备，其中，处理器被配置为：将内部光源的初始特性与通过校准获取的参考特性进行比较，并且基于比较结果确定是否执行重新校准。
25.根据权利要求24所述的设备，其中，处理器被配置为：通过在遮蔽环境中驱动内部光源来执行初始校准，以基于由内反射表面反射的光和由外反射表面反射的光来获取内部光源的初始特性和光谱透射常数。
26.根据权利要求25所述的设备，其中，处理器被配置为：基于从对象检测的光、光谱透射常数和参考特性来获取光谱吸光度，并且使用获取的光谱吸光度和生物信息估计模型来估计生物信息。
27.根据权利要求26所述的设备，其中，生物信息包括抗氧化成分、血糖、甘油三酯、胆固醇、蛋白质、类胡萝卜素、乳酸和尿酸中的一个或多个。
28.根据权利要求20至权利要求27中的任一项所述的设备，其中，光学传感器还包括：反射表面调制器，当电压施加到反射表面调制器时调制内反射表面的反射度。
29.根据权利要求28所述的设备，其中，处理器被配置为：当光学传感器与对象接触时，通过将电压施加到反射表面调制器来调制内反射表面的反射度，并且被配置为：基于由内反射表面和对象反射的光通过锁定检测技术来获取参考特性。
30.根据权利要求28所述的设备，其中，处理器被配置为：当对象与光学传感器接触时，连续地执行校准和生物信息的估计。
31.一种电子设备，包括：
光学传感器，包括：
内部光源，被配置为朝向光学传感器的覆盖表面发射内部光信号，
反射表面，设置在内部光源和覆盖表面之间，并配置为朝向检测器反射内部光信号，和
检测器，被配置为检测由反射表面反射的内部光信号和外部光信号；和
处理器，被配置为区分内部光信号和外部光信号。
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