CN212346513U

CN212346513U - 可穿戴设备

Info

Publication number: CN212346513U
Application number: CN202022638240.8U
Authority: CN
Inventors: 杨旺旺
Original assignee: Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2021-01-15
Anticipated expiration: 2030-11-16

Abstract

本申请实施例提供一种可穿戴设备，包括：第一光敏传感器，该第一光敏传感器的感光区域上方覆盖有导电屏蔽层；导电屏蔽层连接至地端GND，或连接至电容检测装置；PPG信号检测装置与第一光敏传感器相连，用于接收第一光敏传感器输出的电信号并检测得到PPG信号。将导电屏蔽层连接至地端GND，可以防止第一光敏传感器受到电磁噪声的干扰，有利于提升PPG信号的信号质量；将导电屏蔽层连接至电容检测装置，即可作为电容检测电极层，用于实现电容检测功能；通过将导电屏蔽层进行复用，可以提高系统集成度，节约设计空间，降低设计复杂度。

Description

可穿戴设备

技术领域

本申请实施例涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种可穿戴设备。

背景技术

现有的可穿戴设备，如智能手表、智能手环、蓝牙耳机等，大多同时具有PPG（PhotoPlethysmo Graphy，光电容积脉搏波）检测功能和佩戴检测功能。

PPG检测是指借助光电手段在活体组织中检测血液容积变化的一种无创检测技术；其中，光敏传感器作为PPG检测中的关键器件，用于将接收到的经人体透射或反射的光信号转换为电信号；对该电信号作进一步处理即可得到PPG信号（一种数字电信号）；通过此PPG信号便可以获取被测对象的血压、血氧、脑氧、肌氧、血糖和心率等生理参数信息；因此，光敏传感器的工作性能对于PPG检测结果的准确性有着十分重要的影响。

但是，在实际的检测过程中，光敏传感器容易受到电磁噪声的干扰，导致得到的PPG信号的信噪比较低；并且，随着可穿戴设备朝着小型化、多功能的方向发展，光敏传感器与干扰源（例如，被测对象的皮肤，或可穿戴设备中的其他电路模块）更加靠近，耦合到的噪声强度也更大，影响PPG检测结果的准确性；此外，目前，基于电容技术的佩戴检测方案中所用到的电容检测电极是单独设置的，并且其设置的位置需要避开光敏传感器的感光区域，导致整体结构占用的空间较大，堆叠设计也较为复杂。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本申请实施例提供了一种可穿戴设备，以提升PPG信号的信号质量，同时提高系统集成度，节约设计空间，降低设计复杂度。

本申请实施例提供一种可穿戴设备，包括：第一光敏传感器、导电屏蔽层、电容检测装置以及PPG信号检测装置；

所述第一光敏传感器的感光区域上方覆盖有导电屏蔽层；

所述导电屏蔽层连接至地端GND，或连接至所述电容检测装置；当所述导电屏蔽层连接至所述电容检测装置时，所述电容检测装置用于接收所述导电屏蔽层感测的电容检测信号并检测得到电容检测结果；

所述PPG信号检测装置与所述第一光敏传感器相连，用于接收所述第一光敏传感器输出的电信号并检测得到PPG信号。

当所述导电屏蔽层连接至所述地端GND时，所述导电屏蔽层能够有效减少通过所述感光区域并耦合到所述第一光敏传感器输出的电信号中的电磁噪声，从而提高PPG信号的信噪比以及PPG检测结果的准确度；当所述导电屏蔽层连接至所述电容检测装置时，所述导电屏蔽层被复用为电容检测电极层，可用于实现多种基于电容技术的检测，如佩戴检测、压力检测、接近检测、人机交互检测和温度检测等。因此，不需要额外设置电容检测电极层，仅通过切换导电屏蔽层的连接对象，便可以分别实现抗干扰和电容检测的功能，从而提高了系统的集成度，减少了整体结构占用的空间，降低了设计的复杂度。

可选地，所述导电屏蔽层通过选通开关连接至所述地端GND，或连接至所述电容检测装置。

可选地，所述可穿戴设备进一步包括：控制器；所述控制器与所述选通开关相连，用于控制所述选通开关将所述导电屏蔽层连接至所述地端GND，或连接至所述电容检测装置。

可选地，所述可穿戴设备进一步包括：第一光学佩戴检测装置；所述第一光学佩戴检测装置与所述第一光敏传感器相连，用于接收所述第一光敏传感器输出的电信号并检测得到第一光学佩戴检测结果。

可选地，所述可穿戴设备进一步包括：第二光敏传感器和第二光学佩戴检测装置；所述第二光学佩戴检测装置与所述第二光敏传感器相连，用于接收所述第二光敏传感器输出的电信号并检测得到第二光学佩戴检测结果。

可选地，所述导电屏蔽层还覆盖于所述第二光敏传感器的感光区域上方。

可选地，所述导电屏蔽层还覆盖于所述第一光敏传感器的四周。

可选地，所述导电屏蔽层为ITO层、石墨烯层或金属层。

可选地，所述导电屏蔽层为网格状结构。

可选地，所述可穿戴设备的外侧设置有焊盘或接口；所述导电屏蔽层利用所述焊盘或所述接口连接至所述地端GND，或连接至所述电容检测装置。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元器件表示为相同或类似的元器件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请实施例提供的一种可穿戴设备的结构示意图；

图2A为本申请实施例提供的一种增设导电屏蔽层的第一光敏传感器的剖面结构示意图；

图2B为本申请实施例提供的另一种增设导电屏蔽层的第一光敏传感器的剖面结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种可穿戴设备的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种设有光学佩戴检测装置的可穿戴设备的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种设有光学佩戴检测装置的可穿戴设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“ 一种”、“ 所述”和“ 该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

术语“ 第一”、“ 第二”等仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“ 第一”、“ 第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请实施例提供一种可穿戴设备，具体的，可以为智能手表、智能手环、智能臂带、智能戒指、蓝牙耳机、有线耳机、心率贴、心率带等具有PPG检测功能的设备。

如图1所示，为本申请实施例提供的一种可穿戴设备的结构示意图，包括：第一光敏传感器10、导电屏蔽层20、GND 30、电容检测装置40、PPG信号检测装置50以及选通开关60。

第一光敏传感器10可以将接收到的经被测对象反射或透射的光信号转换为电信号输出；具体的，第一光敏传感器10可以为光电二极管、光电三极管、雪崩光电二极管或光电倍增管等具有光电转换功能的器件，本申请实施例对此不作限定。

导电屏蔽层20覆盖于第一光敏传感器10的感光区域上方，并且导电屏蔽层20可以通过选通开关60接地，即连接至GND 30，或者通过选通开关60连接至电容检测装置40。具体的，选通开关60可以为二选一的模拟开关等。

当导电屏蔽层20接地时，可以防止电磁噪声影响第一光敏传感器10的工作性能，减少第一光敏传感器10输出的电信号中的电磁噪声，从而提高PPG信号的信噪比，以获得较为准确的PPG检测结果；当导电屏蔽层20与电容检测装置40相连时，导电屏蔽层20被复用为电容检测电极层，由于导电屏蔽层20与接地端之间存在等效电容，若被测对象靠近或接触该可穿戴设备，该等效电容则会根据被测对象靠近导电屏蔽层20的距离或接触程度的不同而发生变化，进而形成电容检测信号，此时电容检测装置40可以接收导电屏蔽层20感测到的电容检测信号，并根据该电容检测信号实现佩戴检测、温度检测、接近检测、人机交互检测或压力检测等功能；特别地，当电容检测装置40用于实现电容佩戴检测功能时，可以输出电容佩戴检测结果。

PPG信号检测装置50与第一光敏传感器10相连，可以接收第一光敏传感器10输出的电信号，并检测得到PPG信号。PPG信号检测装置50可以包括：放大电路、滤波电路和A/D采集电路。

在一种可能的实施方式中，如图2A和2B所示，第一光敏传感器10设置有金属外壳103，并且金属外壳103的上表面设置有透光盖板102，用于透过光信号，使得光信号能够传输至感光区域101，导电屏蔽层20覆盖于感光区域101上方；具体的，可以将导电屏蔽层20设置于金属外壳103的内侧，即与第一光敏传感器10构成一个整体，例如，图2A所示的导电屏蔽层20贴合于透光盖板102的内侧；或者，可以将导电屏蔽层20设置于金属外壳103的外侧，即为一个独立的结构，例如，图2B所示的导电屏蔽层20贴合于透光盖板102的外侧。

在一种可能的实施方式中，导电屏蔽层20可以同时覆盖于第一光敏传感器10的四周以及感光区域101的上方，即构成一个屏蔽罩；并且，此时第一光敏传感器10可以不设置金属外壳103及金属外壳103上表面的透光盖板102。

需要说明的是，不仅可以利用选通开关60来实现将导电屏蔽层20连接至GND 30或连接至电容检测装置40，也可以在可穿戴设备的外侧设置用于实现导电屏蔽层20与GND 30或电容检测装置40之间的物理连接的焊盘或接口，或者采用软件控制等方式来实现对于导电屏蔽层20的连接对象的选择，并且不限于此。另外，当导电屏蔽层20用于屏蔽电磁干扰时，也可以将其与电压值稳定的直流电源相连。

为便于理解，下面以导电屏蔽层20通过选通开关60分别连接至不同的连接对象，以及将导电屏蔽层20连接至GND 30以实现电磁屏蔽的功能为例进行说明。

如图3所示，为本申请实施例提供的另一种可穿戴设备的结构示意图。其中，控制器70可以控制选通开关60将导电屏蔽层20连接至电容检测装置40，以实现各种电容检测功能，或者控制选通开关60将导电屏蔽层20连接至GND 30，以防止第一光敏传感器10受到电磁噪声的干扰。

当可穿戴设备接收到被测对象的指令需开启PPG检测功能以完成心率或血氧等生理参数检测时，控制器70可以先控制选通开关60将导电屏蔽层20连接至电容检测装置40，其中电容检测装置40可用于进行电容佩戴检测并检测得到电容佩戴检测结果，当电容佩戴检测完成且电容佩戴检测结果指示该可穿戴设备处于已佩戴状态时，控制器70控制选通开关60将导电屏蔽层20连接至GND 30，并控制PPG信号检测装置50进行PPG检测，以避免在未确定被测对象是否已佩戴或正确佩戴该可穿戴设备的情况下进行PPG检测，导致获得的PPG检测结果不准确，造成额外的功耗，影响用户体验感。

如图4所示，为本申请实施例提供的一种设有光学佩戴检测装置的可穿戴设备的结构示意图。其中，第一光敏传感器10可以接收经被测对象反射或透射的光信号，并将其转换为电信号输出；第一光学佩戴检测装置80可以接收第一光敏传感器10输出的电信号，并进行光学佩戴检测得到第一光学佩戴检测结果；PPG信号检测装置50也可以接收第一光敏传感器10输出的电信号，并进行PPG检测得到PPG信号。

当可穿戴设备接收到被测对象的指令需进行PPG检测时，控制器70可以先控制导电屏蔽层20连接至电容检测装置40以进行电容佩戴检测，当电容佩戴检测结果指示该可穿戴设备处于已佩戴状态时，第一光学佩戴检测装置80进行光学佩戴检测；若第一光学佩戴检测结果指示该可穿戴设备处于已佩戴状态，控制器70则控制导电屏蔽层20连接至GND30，并且PPG信号检测装置50进行PPG检测。

将电容佩戴检测方案与光学佩戴检测方案结合，可以提高佩戴检测结果的准确度，而对佩戴状态进行可靠、准确的判断，有利于确保PPG检测结果的有效性，提高PPG检测结果的准确度。此外，将第一光敏传感器10分别用于进行佩戴检测和PPG检测，可以进一步节约设计空间和成本。

如图5所示，为本申请实施例提供的另一种设有光学佩戴检测装置的可穿戴设备的结构示意图。第一光敏传感器10和第二光敏传感器20可以分别接收经被测对象反射后的光信号，并转换为电信号输出，其中，第二光敏传感器11可以为光电二极管、光电三极管、雪崩光电二极管或光电倍增管等具有光电转换功能的器件，并且第二光敏传感器11与第一光敏传感器10的类型可以相同，也可以不同，本申请实施例对此不作限定；第二光学佩戴检测装置81可以接收第二光敏传感器20输出的电信号，并进行光学佩戴检测得到第二光学佩戴检测结果；而PPG信号检测装置50可以接收第一光敏传感器10输出的电信号，并进行PPG检测得到PPG信号。

本申请实施例中，由于第一光敏传感器10和第二光敏传感器20分别用于进行PPG检测和光学佩戴检测，因而，既可以将二者设置为接收相同类型光源的光敏传感器，也可以根据具体的应用情况设置为接收不同类型光源的光敏传感器，例如，在利用PPG技术检测心率时选用了绿光光源，以获得信噪比较高的PPG信号，则需要将第一光敏传感器10设置为能够接收绿光光源的光敏传感器；而在进行光学佩戴检测时选用了激光光源，则需要将第二光敏传感器11设置为能够接收激光光源的光敏传感器，从而实现以高效率、低功耗的方式进行光学佩戴检测。此外，也可以将第一光敏传感器10和第二光敏传感器20分别设置为能够接收红外光或其他可见光等光源的光敏传感器，本申请实施例对此不作限定。

导电屏蔽层20可以同时覆盖于第一光敏传感器10和第二光敏传感器11的感光区域上方，例如，当第一光敏传感器10和第二光敏传感器11均设置有金属外壳，且金属外壳的上表面均设置有透光盖板时，可以使导电屏蔽层20同时覆盖于第一光敏传感器10和第二光敏传感器11的透光盖板外侧，或当第一光敏传感器10和第二光敏传感器11均未设置有金属外壳时，使导电屏蔽层20同时覆盖于第一光敏传感器10和第二光敏传感器11的四周以及感光区域上方；或者，另外设置一个导电屏蔽层覆盖于第二光敏传感器11的感光区域上方以屏蔽电磁干扰，例如以图2A或图2B所示的方式进行设置。

在一种可能的实施方式中，导电屏蔽层20为ITO（氧化铟锡）层、石墨烯层或金属层；具体的，金属层可以采用铜、银等导电性能良好的材料。

由于ITO和石墨烯均可用于制成透明电极，所以当导电屏蔽层20采用这两种材料时，既可以为实心完整的层结构，也可以为网格状的层结构；而当导电屏蔽层20采用透光性较弱或不具有透光性的金属材料时，可以制成网格状的金属层结构，以在屏蔽电磁干扰的同时，保证第一光敏传感器10接收到足够强度的光信号。

需要说明的是，在不冲突的前提下，本申请描述的各个实施例和/或各个实施例中的技术特征可以任意地相互组合，组合之后得到的技术方案也应落入本申请的保护范围；并且，以上各实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者，对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种可穿戴设备，其特征在于，包括：第一光敏传感器、导电屏蔽层、电容检测装置以及PPG信号检测装置；

所述第一光敏传感器的感光区域上方覆盖有导电屏蔽层；

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述导电屏蔽层通过选通开关连接至所述地端GND，或连接至所述电容检测装置。

3.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，进一步包括：控制器；

所述控制器与所述选通开关相连，用于控制所述选通开关将所述导电屏蔽层连接至所述地端GND，或连接至所述电容检测装置。

4.根据权利要求1或2所述的可穿戴设备，其特征在于，进一步包括：第一光学佩戴检测装置；

所述第一光学佩戴检测装置与所述第一光敏传感器相连，用于接收所述第一光敏传感器输出的电信号并检测得到第一光学佩戴检测结果。

5.根据权利要求1或2所述的可穿戴设备，其特征在于，进一步包括：第二光敏传感器和第二光学佩戴检测装置；

所述第二光学佩戴检测装置与所述第二光敏传感器相连，用于接收所述第二光敏传感器输出的电信号并检测得到第二光学佩戴检测结果。

6.根据权利要求5所述的可穿戴设备，其特征在于，所述导电屏蔽层还覆盖于所述第二光敏传感器的感光区域上方。

7.根据权利要求1或2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述导电屏蔽层还覆盖于所述第一光敏传感器的四周。

8.根据权利要求1或2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述导电屏蔽层为ITO层、石墨烯层或金属层。

9.根据权利要求1或2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述导电屏蔽层为网格状结构。

10.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备的外侧设置有焊盘或接口；

所述导电屏蔽层利用所述焊盘或所述接口连接至所述地端GND，或连接至所述电容检测装置。