CN114788697A - 用于估计生物信息的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于估计生物信息的设备和方法。用于估计生物信息的设备包括显示器，显示器包括多个单位像素，所述多个单位像素中的每个包括光源和检测器，光源被配置为发射具有不同波长的光，检测器被配置为检测具有不同波长的光。所述设备还包括处理器，处理器被配置为：确定所述多个单位像素之中的被配置为将光发射到对象上的源像素；确定所述多个单位像素之中的被配置为检测从对象散射或反射的光的检测器像素；控制确定的源像素和确定的检测器像素，以基于通过检测器像素检测的具有多个波长的光来获得光谱；和基于获得的光谱估计生物信息。

Description

用于估计生物信息的设备和方法

本申请基于并且要求于2021年1月25日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0010078号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开通过引用全部包含于此。

技术领域

公开涉及用于估计生物信息的设备和方法，更具体地，涉及用于非侵入性地估计抗氧化剂水平(antioxidant level)的技术。

背景技术

活性氧(reactive oxygen species)充当保护身体免受感染的生物防御因子(诸如，白细胞)。然而，已知体内的活性氧的过量生成可导致各种组织疾病。引起活性氧的常见因素包括压力、酒精、过氧化物、药物等。由这些因素产生的活性氧可引起颅神经疾病、循环系统疾病、癌症、消化道疾病、肝病、动脉硬化、肾病、糖尿病、衰老等。

我们的身体有一系列抗氧化防御系统来防止氧中毒。对于系统的正常操作，足够的抗氧化剂(诸如，维生素E、维生素C、类胡萝卜素(carotenoid)、黄酮类(flavonoid)等)可被消耗，并且尽可能多的富含抗氧化剂的食物可被食用以用于有效的抗氧化作用。因此，可能需要一种用于容易地确定体内的抗氧化剂的量的设备。

发明内容

根据公开的一个方面，提供一种用于估计生物信息的设备，所述设备包括显示器，显示器包括多个单位像素，所述多个单位像素中的每个包括光源和检测器，光源被配置为发射具有不同波长的光，检测器被配置为检测具有不同波长的光。所述设备还包括处理器，处理器被配置为：确定所述多个单位像素之中的被配置为将光发射到对象上的源像素；确定所述多个单位像素之中的被配置为检测从对象散射或反射的光的检测器像素；控制确定的源像素和确定的检测器像素，以基于通过检测器像素检测的具有多个波长的光来获得光谱；和基于获得的光谱估计生物信息。

光源可包括红色光源、绿色光源和蓝色光源。

检测器可包括光电二极管和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中的任意一个或两个。

光源和检测器可设置在像素电路板的同一表面上。

光源和检测器可被图案化在像素电路板的同一表面上。

用于阻挡光的分隔壁可置于光源与检测器之间。

光源可设置在像素电路板的第一表面上，并且检测器可设置在像素电路板的第二表面上，第二表面与第一表面相背对。

处理器还可被配置为：确定所述多个单位像素之中的不同位置处的源像素和检测器像素。

处理器还可被配置为：基于对象的接触位置、生物信息的类型、光路和信噪比(SNR)值的允许范围中的任何一个或任何组合，来确定源像素和检测器像素。

处理器还可被配置为：基于生物信息的类型执行确定的源像素的光源的颜色调制。

处理器还可被配置为：执行确定的源像素的光源的颜色调制，以包括470nm至510nm的波长范围。

处理器还可被配置为：基于发射每个波长的光的光源的半峰全宽(FWHM)特性来提取针对不同波长中的每个波长的光强度；和基于针对不同波长中的每个波长提取的光强度来获得光谱。

生物信息可包括皮肤类胡萝卜素、血液类胡萝卜素、葡萄糖、尿素、乳酸盐、甘油三酯、总蛋白、胆固醇和乙醇中的任何一个或任何组合。

根据公开的一个方面，提供一种估计生物信息的方法，所述方法包括：基于对象与包括多个单位像素的显示器接触，确定所述多个单位像素之中的源像素和检测器像素，所述多个单位像素中的每个包括发射具有不同波长的光的光源和检测具有不同波长的光的检测器；控制确定的源像素将光发射到对象上。所述方法还包括：控制确定的检测器像素检测从对象散射或反射的光，基于通过检测器像素检测的具有多个波长的光来获得光谱，并且基于获得的光谱估计生物信息。

光源可包括红色光源、绿色光源和蓝色光源。

光源和检测器可设置在像素电路板的同一表面上。

光源和检测器可被图案化在像素电路板的同一表面上。

用于阻挡光的分隔壁可置于光源与检测器之间。

光源可设置在像素电路板的第一表面上，其中，检测器设置在像素电路板的第二表面上，第二表面与第一表面相背对。

确定源像素和检测器像素的步骤可包括：确定所述多个单位像素之中的不同位置处的源像素和检测器像素。

确定源像素和检测器像素的步骤可包括：基于对象的接触位置、生物信息的类型、光路和信噪比(SNR)值的允许范围中的任何一个或任何组合来确定源像素和检测器像素。

控制确定的源像素的步骤可包括：基于生物信息的类型执行确定的源像素的光源的颜色调制。

控制确定的源像素的步骤可包括：执行确定的源像素的光源的颜色调制，以包括470nm至510nm的波长范围。

获得光谱的步骤可包括：基于发射每个波长的光的光源的半峰全宽(FWHM)特性来提取针对不同波长中的每个波长的光强度；和基于针对不同波长中的每个波长提取的光强度来获得光谱。

根据公开的一个方面，提供一种用于估计生物信息的设备，所述设备包括显示器，显示器包括多个单位像素，所述多个单位像素中的每个包括光源和至少一个检测器，光源被配置为发射具有不同波长的光，所述至少一个检测器被配置为检测具有不同波长的光。所述设备还包括处理器，处理器被配置为：检测对象在显示器上的接触位置；基于检测的接触位置来确定显示器的部分区域；基于确定的部分区域，确定所述多个单位像素之中的被配置为将光发射到对象上的源像素；基于确定的部分区域，确定所述多个单位像素之中的被配置为检测从对象散射或反射的光的检测器像素；控制确定的源像素和确定的检测器像素，以基于通过检测器像素检测的具有多个波长的光来获得光谱；和基于获得的光谱估计生物信息。

附图说明

从下面结合附图的描述，公开的实施例的以上和其他方面、特征以及优点将是清楚的。

图1是根据实施例的用于估计生物信息的设备的框图。

图2A、图2B和图2C是说明根据实施例的显示器的示例的示图。

图3A和图3B是说明根据实施例的驱动单位像素和生成光谱的示例的示图。

图4是说明根据实施例的显示器的另一示例的示图。

图5是根据另一实施例的用于估计生物信息的设备的框图。

图6是根据实施例的估计生物信息的方法的流程图。

图7和图8是示出根据实施例的具有用于估计生物信息的设备的可穿戴装置的示例的示图。

具体实施方式

实施例的细节包括在下面的具体实施方式和附图中。根据参照附图详细描述的下面的实施例，将更清楚地理解示例实施例的优点和特征以及实现实施例的方法。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。

将理解，尽管在此可使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件可以不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。除非另外明确地陈述，否则对单数的任何引用可包括复数。此外，除非明确地相反描述，否则诸如“包括”或“包含”的表述将被理解为暗示包括陈述的元件但不排除任何其他元件。此外，诸如“单元”或“模块”等的术语可被理解为执行至少一个功能或操作并可被实现为硬件、软件或它们的组合的单元。

在下文中，将参照附图详细描述用于估计生物信息的设备和方法的实施例。以下将描述的用于估计生物信息的设备的实施例可安装在智能电话、平板PC、可穿戴装置、台式计算机、膝上型计算机和医疗机构中的医疗设备等中。

图1是根据实施例的用于估计生物信息的设备的框图。

参照图1，用于估计生物信息的设备100包括显示器110和处理器120。

显示器110可包括能够显示图像和/或测量光信号的多个单位像素。在这种情况下，单位像素可以是基于有机发光二极管(OLED)的像素，其自身发射光而不具有单独的背光。例如，每个单位像素可包括发射红光、绿光和蓝光的光源，并且可显示具有多种颜色中的一种或组合的图像，或者可将光发射到对象上以测量光学信号。

此外，每个单位像素可包括用于检测光的一个或多个检测器。检测器可检测光，并且可将检测的光信号转换为电信号并输出该信号。检测器可以是光电二极管，但不限于此，并且可以是光电晶体管(PTr)或图像传感器(例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器)。

此外，显示器110可包括用于使外部光或由单位像素的光源输入的光通过的窗口(例如，玻璃基板)。在这种情况下，窗口可形成为光滑的平坦表面、曲面等，使得对象(例如，手指)可与其接触。

当对象与显示器110的窗口接触时，处理器120可控制单位像素的光源和检测器。例如，处理器120可确定多个单位像素之中的一个或多个源像素和一个或多个检测器像素，并且可通过控制确定的源像素的光源和检测器像素的检测器来从对象测量光信号。通过考虑对象的接触位置、将要估计的生物信息的类型、为估计生物信息而定义的光路、信噪比(SNR)值的可允许范围等中的至少一个，处理器120可确定源像素和检测器像素，在这种情况下，处理器120可确定不同位置处的源像素和检测器像素。

通过调制各种颜色，处理器120可驱动源像素的光源发射预定波长的光。在这种情况下，可通过考虑生物信息的类型、对象的测量位置等来预定义颜色调制模式(colormodulation pattern)。在这种情况下，颜色调制模式可被定义为包括根据生物信息的类型的波长范围。例如，在检测到抗氧化指数(antioxidant index)的情况下，颜色调制模式可被定义为至少包括470nm至510nm的波长范围。

处理器120可顺序地或同时地驱动源像素的多波长光源。例如，处理器120可按照从短波长到长波长的次序(或反之亦然)或者按照预定义的驱动次序(诸如，随机次序等)驱动源像素的光源。在这种情况下，在选择多个源像素时，处理器120可同时地、顺序地或以预定模式驱动多个源像素。诸如源像素的驱动次序、光源的功率强度和持续时间等的信息可被预先定义。

处理器120可接收从检测器像素的检测器输出的信号，并且可基于接收的信号来估计生物信息。处理器120可基于通过检测器像素的检测器检测的每个波长的光的强度来生成光谱。例如，如果通过多个检测器像素检测到多个波长的光，则处理器120可生成针对各个检测器像素的光谱。在这种情况下，处理器120可基于发射通过检测器像素检测的每个波长范围内的光的光源的半峰全宽(FWHM)特性来提取每个波长的光强度，并且可基于提取的每个波长的光强度来生成所有波长的光谱。然而，示例实施例不限于此。

此外，处理器120可从生成的光谱提取特征，并且可通过使用提取的特征和预定义的估计模型来估计生物信息。在这种情况下，生物信息可包括例如与抗氧化剂水平相关联的皮肤类胡萝卜素(skin carotenoid)和血液类胡萝卜素(blood carotenoid)。然而，生物信息不限于此，并且生物信息可包括葡萄糖、尿素、乳酸盐、甘油三酯、总蛋白、胆固醇和乙醇中的至少一个。

此外，处理器120可通过使用通过检测器像素检测的信号来执行用户认证。例如，处理器120可通过分析检测的信号来检测用户的指纹信息，并且可通过使用检测的指纹信息来执行用户认证。此外，处理器120可继续估计已被认证的用户的生物信息。

图2A、图2B和图2C是说明根据实施例的显示器的示例的示图。

图2A是示出显示器的单位像素的布置的示例的示图。参照图2A，显示器110的多个单位像素可布置成矩形阵列200。然而，布置不限于此，并且可以是圆形、矩形和五边形形状等，并且可根据显示器的大小、形状等而变化。如图2A中所示，每个单位像素可包括红色R光源、绿色G光源和蓝色B光源以及检测器PD。虽然图2A示出29个单位像素，但是数量不限于此。

图2B和图2C是说明显示器110的每个单位像素的光源和检测器的布置结构的示图。

根据实施例，如图2B中所示，显示器110的每个单位像素可具有设置在同一表面上的多波长光源R、G和B以及检测器PD。例如，多波长光源R、G和B以及检测器PD可设置在像素电路板212的顶表面上。在这种情况下，多波长光源R、G和B以及检测器PD可被图案化在像素电路板212的同一表面上。在这种情况下，多波长光源R、G和B可从检测器PD开始按照红色R、绿色G和蓝色B的次序设置，但是布置的次序不特别限于此。

如在此所示，当对象OBJ与显示器110的窗口211接触时，可在处理器120的控制下利用多色调制来驱动多波长光源R、G和B，以将多个波长的光发射到对象OBJ上，并且可通过检测器PD检测从对象OBJ散射或反射的光。在这种情况下，为了防止由光源R、G和B发射的光直接入射在检测器PD上，可在光源R、G和B与检测器PD之间设置用于阻挡光的分隔壁213。

在另一示例中，如图2C中所示，多波长光源R、G和B以及检测器PD可布置在多个层中。如图2C中所示，多波长光源R、G和B可设置在像素电路板212的上端或像素电路板212的第一表面，在这种情况下，多波长光源R、G和B可被图案化在像素电路板212的上端。此外，检测器PD可设置在像素电路板212的下端或像素电路板212的第二表面。检测器PD可设置在像素电路板212的下表面上，同时彼此接触或彼此间隔开。在这种情况下，像素电路板212可具有透光区域，使得从对象散射或反射的光可穿过窗口211以被引向检测器PD。

图3A和图3B是说明根据实施例的驱动单位像素和生成光谱的示例的示图。

参照图3A，一旦对象与显示器接触以请求估计生物信息，处理器120就可确定单位像素阵列200中的一个或多个源像素2、15、21和26以及用于测量来自对象的信号的一个或多个检测器像素5、10、13和28。通过对位于各种距离处的确定的源像素2、15、21和26的光以及确定的检测器像素5、10、13和28的信号进行组合，处理器120可测量对象的各种位置和/或深度处的信号，从而提高估计生物信息的准确性。

此外，处理器120可在单位像素阵列200中设置用于测量光信号的部分区域，并且可测量设置的部分区域中的光信号。例如，当对象与显示器110的窗口接触时，处理器120可检测对象的接触位置(例如，手指的指纹中心点)，并且可基于检测的对象的接触位置来设置用于确定源像素和检测器像素的部分区域。在另一示例中，用于测量光信号的部分区域可被预先设置。在这种情况下，处理器120可在显示器110上显示指示部分区域的识别标记等。在这种情况下，预设区域的位置、大小等可被用户改变。

图3B示出基于五个波长范围的信号d1、d2、d3、d4和d5生成的光谱，所述五个波长范围的信号d1、d2、d3、d4和d5在通过源像素的光源的颜色调制发射与五个波长范围对应的光之后被检测器像素检测到。通过组合确定的源像素和确定的检测器像素的操作，处理器120可获得多个光谱。当如上所述获得多个光谱时，处理器120可通过验证光谱的有效性等来排除无效光谱。在这种情况下，可通过计算获得的多个光谱中的每个与参考光谱之间的相似度并且通过将计算的具有超过预定阈值的相似度的光谱确定为有效光谱来验证有效性。然而，验证有效性的方法不限于此。

在这种情况下，处理器120可通过使用各种相似度计算算法(诸如，欧几里德距离、曼哈顿距离、余弦距离、马氏距离(Mahalanobis Distance)、杰卡德系数(JaccardCoefficient)、扩展杰卡德系数、皮尔森相关系数(Pearson’s CorrelationCoefficient)、斯皮尔曼相关系数(Spearman’s Correlation Coefficient)等)来计算相似度。

处理器120可从获得的光谱提取用于估计生物信息的特征，并且可通过使用定义提取的特征与生物信息之间的相关性的估计模型来估计生物信息。在这种情况下，估计模型可由线性或非线性方程定义，但不限于此。

例如，处理器120可通过组合在参考波长范围内检测的信号的强度和在另一波长范围内检测的信号的强度来提取特征。在这种情况下，可根据生物信息的类型等不同地设置参考波长范围。例如，在估计类胡萝卜素的情况下，处理器120可将图3B中的大约470nm至510nm的波长范围确定为参考波长范围，并且可提取在参考波长范围内检测到的信号d3的强度和在相邻波长范围内检测到的信号(例如，d2和/或d4)的强度的组合(例如，差或比)，作为用于估计类胡萝卜素的特征。然而，这些是示例。

图4是说明根据实施例的显示器的另一示例的示图。

参照图4，显示器110可包括图像传感器CIS和多个光源LS。

光源可包括发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、荧光体等。多个光源可被配置为发射不同波长的光(例如，红外波长、红色波长、绿色波长、蓝色波长、白色波长等)。在这种情况下，如图4中所示，多个光源中的每个可发射不同波长λ1至λ3的光，或者可包括针对每个波长的多个光源并且多个光源可设置在相对的位置处。图像传感器可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。如图4中所示，多个光源可围绕图像传感器设置。光源可以以直线、圆形、椭圆形和多边形形状等进行布置而没有特别限制。

通过所有多个光源的时分(time-division)，处理器120可在预定义的方向(诸如，顺时针方向、逆时针方向、Z字形方向等)上顺序地驱动所有多个光源。可选地，处理器120可按照从短波长到长波长的次序(或者反之亦然)顺序地驱动所有多个光源。此外，处理器120可根据对象的测量位置或测量深度等来选择多个光源中的一些，并且可在预定方向上或以预定的波长次序顺序地驱动选择的光源。通过组合多个光源，处理器120可测量对象的各种深度处的光信号。

处理器120可基于在驱动多个光源之后通过图像传感器检测的像素数据(例如，基于通过图像传感器的每个像素接收的光的强度)来计算每个像素的吸光度，并且可基于每个像素的吸光度来估计生物信息。例如，处理器120可通过使用定义吸光度与生物信息之间的相关性的估计模型来估计生物信息。在这种情况下，处理器120可根据生物信息的类型获得适当波长范围内的吸光度，并且可通过使用该波长范围内的吸光度来估计生物信息。

图5是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5，用于估计生物信息的设备500可包括显示器110、处理器120、存储装置510、通信接口520和声音输出接口530。以上详细描述了显示器110和处理器120，从而下面的描述将集中于非重叠的功能。

显示器110可输出例如用于支持用于估计生物信息的设备500的各种功能的界面，并且可通过界面显示数据(诸如，通过处理器120处理的估计的生物信息值等)。此外，通过视觉地显示可能需要用户放置对象的接触位置等，显示器110可在接触位置上引导用户。

此外，显示器110可包括适用于检测触摸的触摸电路和/或适用于测量由触摸引起的力的强度的传感器电路(例如，压力传感器等)。显示器110可通过触摸电路检测用户的触摸输入，并且可将用户的请求发送到处理器120。此外，当对象与显示器110的窗口接触并向其施加力时，可通过显示器110的压力传感器等测量接触压力。

处理器120可电连接到显示器110，并且可适当地控制显示器110的单位像素以输出图像数据(例如，用于估计生物信息的引导信息、生物信息估计结果、或其他图像数据)和/或测量光信号。

例如，处理器120可通过使用显示器110的整个区域的单位像素来测量光信号或输出图像数据。可选地，通过将显示器110划分为用于测量光信号的第一区域和用于输出图像数据的第二区域，处理器120可通过使用第一区域的单位像素来测量光信号，并且同时可通过使用第二区域的所有单位像素的光源来输出图像数据。

存储装置510可存储与估计生物信息有关的数据。例如，数据可包括用户特性信息(诸如，用户的年龄、性别、健康状况等)、颜色调制模式、光源驱动条件和/或估计模型等。此外，数据可包括通过显示器110和/或处理器120处理或生成的其他数据、用于估计生物信息和/或执行其他功能的应用程序或算法、或关于相关指令的输入数据和/或输出数据。

存储装置510可包括以下中的至少一个存储介质：闪存型存储器、硬盘型存储器、多媒体卡微型存储器、卡型存储器(例如，SD存储器、XD存储器等)、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、磁盘和光盘等，但不限于此。

通信接口520可通过使用各种有线和无线通信模块与外部装置通信。通信接口520可从外部装置接收用于估计生物信息的数据，并且可将通过显示器110或处理器120处理和/或生成的数据发送到外部装置。在这种情况下，外部装置可包括信息处理装置(诸如，智能电话、平板PC、台式计算机、膝上型计算机等)。在这种情况下，有线和无线通信模块的示例可包括：蓝牙通信、蓝牙低能耗(BLE)通信、近场通信(NFC)、WLAN通信、Zigbee通信、红外数据协会(IrDA)通信、Wi-Fi直连(WFD)通信、超宽带(UWB)通信、Ant+通信、WIFI通信、射频识别(RFID)通信、3G、4G和5G通信等。然而，这是示例，而不意在限制。

声音输出接口530可将声音信号输出到外部。声音输出接口530可包括扬声器和/或接收器。例如，处理器120可将估计的生物信息结果和/或关于接触位置或接触压力的引导信息转换为声音信号，并且声音输出接口530可输出声音信号。

此外，用于估计生物信息的设备500还可包括输入器。输入器可接收将由用于估计生物信息的设备500的处理器120等使用的指令和/或来自用户的数据等。输入器可包括麦克风、鼠标、键盘和/或数字笔(例如，手写笔等)。

图6是根据实施例的估计生物信息的方法的流程图。

图6的方法是通过根据以上实施例的用于估计生物信息的设备100和500执行的估计生物信息的方法的示例，上面已经详细描述了实施例，因此下面将简要描述以避免冗余。

在操作610中，一旦对象与显示器接触，用于估计生物信息的设备就可确定显示器的多个单位像素之中的源像素和检测器像素。在这种情况下，用于估计生物信息的设备可确定不同位置处的源像素和检测器像素。通过考虑对象的接触位置、生物信息的类型等，用于估计生物信息的设备可通过组合各种距离处的源像素和检测器像素来确定源像素和检测器像素。

在操作620中，用于估计生物信息的设备可驱动源像素的多波长光源以将多个波长的光发射到对象上。在操作630中，用于估计生物信息的设备可通过检测器像素的检测器检测从对象散射或反射的光。多波长光源可包括红色光源、绿色光源和蓝色光源。通过调制各种颜色，用于估计生物信息的设备可顺序地或同时地驱动光源以包括用于估计生物信息的适当波长范围。

在操作640中，用于估计生物信息的设备可基于通过检测器像素检测的光来获得光谱。在操作650中，用于估计生物信息的设备可基于获得的光谱来估计生物信息。在这种情况下，当获得多个光谱时，用于估计生物信息的设备可通过验证光谱的有效性来确定有效光谱。此外，用于估计生物信息的设备可从光谱提取特征，并且可通过应用估计模型来估计生物信息。在这种情况下，用于估计生物信息的设备可通过第一波长的信号与用作参考的第二波长的信号之间的组合(诸如，差或比)来提取特征。

图7和图8是示出根据实施例的具有用于估计生物信息的设备的电子装置的示例的示图。

参照图7，电子装置可被实现为腕表型可穿戴装置700。这里，腕表型可穿戴装置700是示例，并且形状没有特别限制，只要可穿戴装置可穿戴在人体上即可。腕表型可穿戴装置700可包括主体MB和带ST。主体MB可具有各种形状(例如，圆形、正方形等)，并且带ST可由柔性材料制成以缠绕在用户的手腕上，使得主体MB可被佩戴在手腕上。显示器DP设置在主体MB的前表面上，并且用于接收用户的指令的操纵器BT可设置在主体MB的侧表面上。在这种情况下，显示器DP可以是基于OLED的显示器。

参照图8，电子装置可被实现为诸如智能电话的移动装置800。显示器DP可设置在移动装置800的主体MB的前表面上，并且用于处理用户的指令的各种模块可设置在主体MB的前表面、后表面和/或侧表面上。在这种情况下，显示器DP可以是基于OLED的显示器。

然而，电子装置不限于图7和图8中示出的可穿戴装置700或移动装置800，并且电子装置的示例可包括信息处理装置(诸如，具有显示器的膝上型计算机)或物联网(IoT)装置(诸如，包括冰箱、电视等的家用电器)。

参照图7和图8，主体MB可包括处理器、存储器、声音输出装置、传感器模块、触觉模块、相机模块、电源管理模块、电池、通信模块等。组件中的一些可从电子装置省略，并且可添加其他组件。

用于估计生物信息的设备100和500的功能中的至少一些可被实现为将要安装在电子装置700和800的传感器模块中的单个集成电路，或者可分布在不同的组件中。例如，前述的用于估计生物信息的设备100和500的显示器110和处理器120的功能可分别包括在可穿戴装置700的显示器DP和处理器中。

能够测量来自对象的光信号的多个单位像素可布置在显示器DP的整个区域UP中。然而，显示器DP不限于此，并且用于测量光信号的单位像素可布置在显示器DP的部分区域MP中。每个单位像素可包括发射红色、绿色和蓝色波长的光的光源以及用于检测光信号的检测器。

一旦通过显示器DP的触摸输入或通过操纵器BT接收到用于估计生物信息的请求，并且当对象与显示器DP接触时，处理器就可确定多个单位像素之中的源像素和检测器像素，并且可通过组合各种距离处的源像素和检测器像素而驱动源像素和检测器像素，来获得各种光谱。通过根据生物信息的类型等对源像素的多波长光源的颜色调制，处理器可测量波长范围内的光信号。

在这种情况下，处理器可通过顺序地驱动所有单位像素来检测对象的接触位置，并且还可基于检测到的接触位置通过使用部分区域(例如，MP)的单位像素来测量光信号。可选地，为了使对象与显示器DP的部分区域(例如，MP)接触，处理器可在显示器DP的剩余区域中输出引导信息。在这种情况下，处理器可基于在部分区域MP中检测的光信号来提取用户的指纹信息，并且可通过使用提取的指纹信息来执行用户认证。

通过电子装置700和800生成和/或处理的数据可存储在存储器中，并且存储在存储器中的数据可由电子装置700和800的处理器或其他组件使用。

通过电子装置700和800的处理器或其他组件生成和/或处理的数据可被转换为声音信号，以通过声音输出装置输出，并且可通过触觉模块输出为可由用户通过触感或动感进行识别的机械刺激(例如，振动、运动等)或电刺激。

通信模块可支持电子装置700和800与位于网络环境中的其他装置(例如，移动装置、智能电话、膝上型计算机等)通信。通过电子装置700和800的处理器或其他组件生成和/或处理的数据可通过通信模块发送到其他装置，并且用于估计生物信息等的数据可从其他装置接收并存储在存储器中。

示例实施例可被实现为编写在计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质可以是以计算机可读方式存储数据的任何类型的记录装置。

计算机可读记录介质的示例包括：ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置和载波(例如，通过互联网的数据传输)。计算机可读记录介质可分布在连接到网络的多个计算机系统上，使得计算机可读代码以分散的方式被写入其中并从其执行。示例实施例所属领域的普通计算机编程人员可容易地推导出用于实现示例实施例的功能性程序、代码和代码段。

在此已经针对实施例描述了发明构思。然而，对于本领域技术人员清楚的是，可在不改变技术思想和特征的情况下进行各种改变和修改。因此，清楚的是，上述实施例在所有方面都是说明性的，并不意在限制发明构思。

Claims (25)

1.一种用于估计生物信息的设备，所述设备包括：

显示器，包括多个单位像素，所述多个单位像素中的每个包括光源和检测器，光源被配置为发射具有不同波长的光，检测器被配置为检测具有不同波长的光；和

处理器，被配置为：

确定所述多个单位像素之中的被配置为将光发射到对象上的源像素；

确定所述多个单位像素之中的被配置为检测从对象散射或反射的光的检测器像素；

控制确定的源像素和确定的检测器像素，以基于通过检测器像素检测的具有多个波长的光来获得光谱；和

基于获得的光谱估计生物信息。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，光源包括红色光源、绿色光源和蓝色光源。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，检测器包括光电二极管和互补金属氧化物半导体图像传感器中的任意一个或两个。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，光源和检测器设置在像素电路板的同一表面上。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，光源和检测器被图案化在像素电路板的同一表面上。

6.根据权利要求4所述的设备，其中，用于阻挡光的分隔壁设置在光源与检测器之间。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，光源设置在像素电路板的第一表面上，其中，检测器设置在像素电路板的第二表面上，第二表面与第一表面相背对。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，处理器还被配置为：确定所述多个单位像素之中的不同位置处的源像素和检测器像素。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，处理器还被配置为：基于对象的接触位置、生物信息的类型、光路和信噪比值的允许范围中的任何一个或任何组合，来确定源像素和检测器像素。

10.根据权利要求1至权利要求9中的任一项所述的设备，其中，处理器还被配置为：基于生物信息的类型执行确定的源像素的光源的颜色调制。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，处理器还被配置为：执行确定的源像素的光源的颜色调制，以包括470nm至510nm的波长范围。

12.根据权利要求1至权利要求9中的任一项所述的设备，其中，处理器还被配置为：

基于发射每个波长的光的光源的半峰全宽特性来提取针对不同波长中的每个波长的光强度；和

基于针对不同波长中的每个波长提取的光强度来获得光谱。

13.根据权利要求1至权利要求9中的任一项所述的设备，其中，生物信息包括皮肤类胡萝卜素、血液类胡萝卜素、葡萄糖、尿素、乳酸盐、甘油三酯、总蛋白、胆固醇和乙醇中的任何一个或任何组合。

14.一种估计生物信息的方法，所述方法包括：

基于对象与包括多个单位像素的显示器接触，确定所述多个单位像素之中的源像素和检测器像素，所述多个单位像素中的每个包括发射具有不同波长的光的光源和检测具有不同波长的光的检测器；

控制确定的源像素将光发射到对象上；

控制确定的检测器像素检测从对象散射或反射的光；

基于通过检测器像素检测的具有多个波长的光来获得光谱；和

基于获得的光谱估计生物信息。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，光源包括红色光源、绿色光源和蓝色光源。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，光源和检测器设置在像素电路板的同一表面上。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，光源和检测器被图案化在像素电路板的同一表面上。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，用于阻挡光的分隔壁置于光源与检测器之间。

19.根据权利要求14所述的方法，其中，光源设置在像素电路板的第一表面上，其中，检测器设置在像素电路板的第二表面上，第二表面与第一表面相背对。

20.根据权利要求14所述的方法，其中，确定源像素和检测器像素的步骤包括：确定所述多个单位像素之中的不同位置处的源像素和检测器像素。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，确定源像素和检测器像素的步骤包括：基于对象的接触位置、生物信息的类型、光路和信噪比值的允许范围中的任何一个或任何组合来确定源像素和检测器像素。

22.根据权利要求14至权利要求21中的任一项所述的方法，其中，控制确定的源像素的步骤包括：基于生物信息的类型执行确定的源像素的光源的颜色调制。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，控制确定的源像素的步骤包括：执行确定的源像素的光源的颜色调制，以包括470nm至510nm的波长范围。

24.根据权利要求14至权利要求21中的任一项所述的方法，其中，获得光谱的步骤包括：

基于发射每个波长的光的光源的半峰全宽特性来提取针对不同波长中的每个波长的光强度；和

基于针对不同波长中的每个波长提取的光强度来获得光谱。

25.一种用于估计生物信息的设备，所述设备包括：

显示器，包括多个单位像素，所述多个单位像素中的每个包括光源和至少一个检测器，光源被配置为发射具有不同波长的光，所述至少一个检测器被配置为检测具有不同波长的光；和

处理器，被配置为：

检测对象在显示器上的接触位置；

基于检测的接触位置来确定显示器的部分区域；

基于确定的部分区域，确定所述多个单位像素之中的被配置为将光发射到对象上的源像素；

基于确定的部分区域，确定所述多个单位像素之中的被配置为检测从对象散射或反射的光的检测器像素；

控制确定的源像素和确定的检测器像素，以基于通过检测器像素检测的具有多个波长的光来获得光谱；和

基于获得的光谱估计生物信息。

Images