CN213551774U - 生物特征检测装置及智能穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种生物特征检测装置及智能穿戴设备，生物特征检测装置包括发光件、导光件和光接收件；发光件用于向用户发射设定波长的原始光束；导光件设置在发光件之上，用于将发光件发射的原始光束调整为以预设方向射向皮肤的入射光束，其中，预设方向与用户的皮肤的表面垂直或近似垂直；光接收件用于接收入射光束经过用户后的出射光束，并将出射光束的光信号转化为用于进行生物特征检测的电信号。本申请能够提高生物特征检测结果的准确性。

Description

生物特征检测装置及智能穿戴设备

技术领域

本申请涉及生物识别技术领域，尤其涉及一种生物特征检测装置及智能穿戴设备。

背景技术

血氧饱和度、心率、呼吸率等生物特征是重要的生理参数，例如，血液中被氧结合的氧合血红蛋白的容量占全部可结合的血红蛋白容量的百分比，即血液中血氧的浓度，它是呼吸循环的重要生理参数。

光电容积波描记法(Photo Plethysmo Graphy，PPG)是一种利用人体组织对光的反射或透射来评价血流灌注有关信息的方法，通过PPG能够检测生物特征。现有的生物特征检测装置包括光源和光接收件，光源直接向皮肤发射光束，发射光束将在皮肤组织和血液中反射、吸收和散射，到达光接收件上的光信号被转换为PPG电信号，对PPG电信号进行处理即得到血氧饱和度、心率、呼吸率等生物特征。

然而，发明人发现，现有的生物特征检测装置对使用环境要求较高，不仅需要与佩戴者的皮肤紧密接触，而且要求佩戴者的皮肤组织不能太厚，才能准确检测生物特征。在接触不良或者佩戴者的皮肤组织太厚时，容易导致生物特征检测结果不准确。

实用新型内容

本申请提供一种生物特征检测装置及智能穿戴设备，能够提高生物特征检测结果的准确性。

第一方面，本申请提供一种生物特征检测装置，包括：

发光件、导光件和光接收件；所述发光件用于向用户发射设定波长的原始光束；

所述导光件设置在所述发光件之上，用于将所述发光件发射的所述原始光束调整为以预设方向射向所述用户的入射光束，其中，所述预设方向与所述用户的皮肤的表面垂直或近似垂直；

所述光接收件用于接收所述入射光束经过所述用户后的出射光束，并将所述出射光束的光信号转化为用于进行生物特征检测的电信号。

一种可能的实现方式中，所述导光件的入光面朝向所述发光件，所述导光件的出光面位于所述导光件的背离所述发光件的一侧，且所述导光件的周向侧壁的内壁设有反光面，所述反光面用于将经过所述入光面的所述原始光束反射至所述预设方向。

一种可能的实现方式中，所述导光件的横截面自所述导光件的入光面到所述导光件的出光面方向逐渐增大。

一种可能的实现方式中，所述导光件的出光面的中心区域向背离所述发光件一侧凸出。

一种可能的实现方式中，所述导光件的底部具有避让凹槽，所述避让凹槽的开口面向所述发光件，所述发光件至少部分位于所述避让凹槽内部。

一种可能的实现方式中，所述导光件为准直透镜，所述准直透镜的入光面朝向所述发光件，所述准直透镜的出光面背离所述发光件，且所述准直透镜的入光面呈锯齿状。

一种可能的实现方式中，所述发光件包括并列设置的第一发光单元和第二发光单元；

所述第一发光单元发射具有第一波长的原始光束，所述第二发光单元发射具有第二波长的原始光束，其中，所述第一波长与所述第二波长不相同。

一种可能的实现方式中，所述导光件为中心对称结构；所述第一发光单元和所述第二发光单元靠近所述导光件的中心线且对称设置。

一种可能的实现方式中，还包括设置在所述发光件和所述导光件之间的匀光件，用于使所述第一发光单元发射的原始光束以及所述第二发光单元发射的原始光束都均匀的射向所述导光件。

一种可能的实现方式中，所述匀光件为贴设在所述发光件上的匀光膜。

一种可能的实现方式中，所述光接收件呈方形的设置在所述导光件的一侧，或所述光接收件围设在所述导光件的外围。

一种可能的实现方式中，还包括聚光件；所述聚光件设置在所述光接收件的入光侧，用于将所述出射光束汇聚在所述光接收件处。

一种可能的实现方式中，所述聚光件包括透镜，所述透镜面向所述光接收件，所述透镜的入光面为凸面，出光面为平面。

一种可能的实现方式中，所述聚光件包括微透镜阵列，所述微透镜阵列的背离所述光接收件的一面为平面。

一种可能的实现方式中，所述微透镜阵列与所述光接收件为一体式结构。

一种可能的实现方式中，所述导光件的中心线与所述光接收件的中心线的距离大于4毫米且小于20毫米。

第二方面，本申请实施例提供一种智能穿戴设备，包括如本申请实施例第一方面任一项所述的生物特征检测装置。

本申请实施例提供一种生物特征检测装置及智能穿戴设备，生物特征检测装置包括发光件、导光件和光接收件，通过发光件向用户发射设定波长的原始光束，导光件设置在发光件之上，通过导光件将发光件发射的原始光束调整为以预设方向射向用户的入射光束，其中，预设方向与用户的皮肤的表面垂直或近似垂直，光接收件接收入射光束经过用户后的出射光束，并将出射光束的光信号转化为用于生物特征检测的电信号。本申请实施例由于入射光束以与用户的皮肤垂直或近似垂直的方向射向用户，能够使入射光束在用户的生物组织内传输的深度更深，提高光接收件接收的光信号的灌注指数，从而能够降低生物特征检测装置对使用环境的要求，即便是在生物特征检测装置与用户的生物组织接触不够好或用户的生物组织太厚的情况下，由于灌注指数的提高，依然能够得到准确的生物特征检测结果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的生物特征检测装置的结构示意图一；

图2为本申请实施例提供的入射光束的示意图；

图3为本申请实施例提供的导光件的结构示意图一；

图4为本申请实施例提供的导光件的结构示意图二；

图5为本申请实施例提供的生物特征检测装置的结构示意图二；

图6为本申请实施例提供的生物特征检测装置的结构示意图三；

图7为本申请实施例提供的生物特征检测装置的结构示意图四；

图8为本申请实施例提供的生物特征检测装置的俯视图；

图9为本申请实施例提供的生物特征检测装置的结构示意图五；

图10为本申请实施例提供的聚光件的结构示意图一；

图11为本申请实施例提供的聚光件的结构示意图二。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，虽然这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但这些元件、组件、区域、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用于将一个元件、组件、区域、层和/或部分与其他元件、组件、区域、层和/或部分区分。因而，下面讨论的第一元件、组件、区域、层和/或部分可以被记作第二元件、组件、区域、层和/或部分而不背离示例实施例的教导。

这里使用的术语仅仅用于描述特定示范性实施例的目的，而非意在限制示范性实施例。这里使用的单数形式“一个”、“一”和“该”同样包括复数形式，除非上下文清楚地另有指明。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”当在说明书中使用时，表示存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件、和/或其群组。

光电容积波描记法(Photo Plethysmo Graphy，PPG)是一种利用人体组织对光的反射或透射来评价血流灌注有关信息的方法。当一定波长的光束照射到皮肤表面时，光束将通过透射、反射、散射等方式传送到光接收件。在此过程中，由于受到皮肤肌肉和血液的吸收衰减作用，光接收件检测到的光强度将减弱。其中，皮肤、肌肉组织等对光的吸收在整个血液循环中是保持恒定不变的，而皮肤内的血液容积在心脏作用下呈搏动性变化，当心脏收缩时，外周血容量最多，血液对光的吸收量也最大，光接收件检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，光接收件检测到的光强度最大，从而使光接收件接收到的光强度随之呈脉动性变化。将此光强度变化信号转换成电信号，便可获得容积脉搏血流的变化。

由此可见，容积脉搏血流中包含有心搏功能、血液流动等诸多心血管系统的重要生理信息。PPG信号在人体血压、血流、血氧、脑氧、肌氧、血糖、脉率、微循环、血管阻力、呼吸率、呼吸量等生物特征参数的无创检测中都有很好的应用前景。

现有的生物特征检测装置包括光源和光接收件，由光源直接向皮肤发射光束，发射光束将在皮肤组织和血液中反射、吸收和散射后由光接收件接收。现有的生物特征检测装置对使用环境要求较高，需要生物特征检测装置与佩戴者接触良好，且佩戴者的皮肤组织不能太厚，在佩戴位置偏移或佩戴者皮肤组织太厚时，由于光接收器接收到的光信号减弱，会导致检测结果不准确。

而本申请的技术方案，旨在解决现有技术的如上问题。

图1为本申请实施例提供的生物特征检测装置的结构示意图一，如图1所示，本申请的生物特征检测装置包括：发光件101、导光件102和光接收件103。发光件101用于向用户发射设定波长的原始光束。导光件102设置在发光件101之上，用于将发光件101发射的原始光束调整为以预设方向射向用户的入射光束，其中，预设方向与用户的皮肤的表面垂直或近似垂直。光接收件103用于接收入射光束经过用户后的出射光束，并将出射光束的光信号转化为用于进行生物特征检测的电信号。

在本申请实施例中，设定波长为能够用于检测生物特征的波长。原始光束可以为可见光，例如，绿色光、蓝色光、红色光等；原始光束也可以为不可见光，例如红外光、近红外光等。原始光束可以为具有单一波长的光束，也可以为具有两种或两种以上波长的光束，例如，原始光束为波长为550nm的绿光，或者原始光束为波长为650nm的红光和波长为940nm的近红外光。

发光件101发射的原始光束射向导光件102，导光件102能够减小原始光束的发散角，使原始光束变为平行或近似平行的光束从导光件102射出，得到入射光束，并使入射光束以与用户的皮肤的表面垂直或近似垂直的方向射向用户，其中，入射光束的发散角小于或等于20度。如图2所示，预设方向为入射光束中心线的延伸方向，预设方向与皮肤的表面的垂直方向的夹角为θ，θ的范围例如为0至5度，θ为0度时，入射光束垂直射向用户的皮肤，θ大于0度且小于或等于5度时，入射光束近似垂直射向用户的皮肤。近似垂直是指入射光束与用户的皮肤的表面的垂直方向的夹角较小。

光接收件103接收的光信号与人体组织血流容积变化相关，并包含直流分量和交流分量，其中，交流分量主要反映动脉血的吸收情况。交流分量与直流分量的比值为灌注指数，灌注指数越大，生物特征检测结果越准确。当入射光束以与人体皮肤的表面垂直或近似垂直的方向射向人体后，光在人体组织中传播的深度更深，光更容易穿透包含动脉血管的区域，光接收件103接收到更多交流分量，使灌注指数增大。入射光束以与人体皮肤的表面垂直的方向射向人体时，灌注指数最大，生物特征检测结果最准确。

光接收件103与处理器连接。入射光束射向用户后，经人体组织反射、透射和散射后得到出射光束，光接收件103接收出射光束，并将出射光束的光信号转化为用于进行生物特征检测的电信号，最后由处理器对该电信号进行处理，得到血压、血流、血氧、脑氧、肌氧、血糖、脉率、微循环、血管阻力、呼吸率、呼吸量等生物特征。

本申请实施例的生物特征检测装置包括发光件、导光件和光接收件，通过发光件向用户发射设定波长的原始光束，通过导光件将发光件发射的原始光束调整为以预设方向射向用户的入射光束，其中，预设方向与用户的皮肤的表面垂直或近似垂直，光接收件接收入射光束经用户后的出射光束，并将出射光束的光信号转化为用于生物特征检测的电信号。本申请实施例由于入射光束以与用户的皮肤的表面垂直或近似垂直的方向射向用户，能够使入射光束在用户的生物组织内传输的深度更深，提高光接收件接收的光信号的灌注指数，从而能够降低生物特征检测装置对使用环境的要求，即便是在生物特征检测装置与用户的生物组织接触不够好或用户的生物组织太厚的情况下，由于灌注指数的提高，依然能够得到准确的生物特征检测结果。

作为本申请的一个实施例，光接收件103可以为光电转换元件，具体的，光接收件103可以为一个光电二极管，也可以包括多个光电二极管，多个光电二极管呈阵列设置。多个光电二极管可以均匀排列成矩形、圆形、菱形以及不规则形状等。与一个光电二极管相比，多个光电二极管能够接收更多光信号，从而进一步提高生物特征检测结果的准确性。

图3为本申请实施例提供的导光件的结构示意图一，如图3所示，导光件102包括入光面11、出光面12，入光面11朝向发光件101，出光面12位于导光件102的背离发光件101的一侧。导光件102的周向侧壁的内壁设有反光面13，反光面13用于将经过入光面11的原始光束反射至预设方向。

在本申请实施例中，发光件101发射的原始光束经入光面11折射进入导光件102，经反光面13反射后减小原始光束的发散角，使原始光束变为平行或近似平行的光束，并由出光面12射出后以与用户的皮肤的表面垂直或近似垂直的方向射向用户。本申请实施例结构简单，仅通过反光面13就可以减小原始光束的发散角，将原始光束变为平行或近似平行的光束，并由出光面12射出后以与用户的皮肤的表面垂直或近似垂直的方向射向用户。

继续参考图3，导光件102的横截面自导光件102的入光面11到导光件102的出光面12方向逐渐增大。即导光件102沿导光方向逐渐外扩，以形成近似于喇叭的形状。这样位于导光件102周向上的反光面13，也会和导光件102的延伸方向之间保持相对倾斜，原始光束照射在反光面13上时，会被反光面13反射，并向着导光件102的出光面12的方向传播。其中，为了和不同角度的原始光束相对应，反光面13为曲面，此结构对应的反光面13的曲率能够使得射向反光面13的光束经反射后具有较小的发散角，使反射后的光束呈平行或近似平行的光束射出，且以与用户的皮肤表面垂直或近似垂直的方向射向用户。

继续参考图3，出光面12的周向边缘向背离发光件101的方向延伸。即反光面13向背离发光件101的方向延伸，从而避免发光件101发射的原始光束经入光面11折射进入导光件102后，照射不到反光面13，而是直接由出光面12射出，导致漏光。

继续参考图3，导光件102的出光面12的中心区域向背离发光件101一侧凸出。由于导光件102具有一定的径向宽度，部分原始光束经入光面11的中心区域折射进入导光件102后，其在导光件102内的传播方向与导光件102的轴向之间夹角较小，可能照射不到位于导光件102边缘区域的反光面13上，而只能照射到出光面12的中心区域。为保证这一部分光束能够呈平行或近似平行的光束从出光面12射出，出光面12的中心区域向背离发光件101一侧凸出，从而让出光面12的这部分区域形成凸透镜面，使照射到出光面12中心区域的光束折射后具有较小的发散角，使折射后的光束呈平行或近似平行的光束从出光面12射出，并以与用户的皮肤的表面垂直或近似垂直的方向射向用户。

继续参考图3，导光件102的底部具有避让凹槽14，避让凹槽14的开口面向发光件101，发光件101至少部分位于避让凹槽14内部。避让凹槽14的内壁面即入光面11，其中，内壁面包括侧壁面和向发光件101一侧凸出的底壁面。发光件101发射的原始光束由避让凹槽14的内壁面射入导光件102。

通过设置避让凹槽14，将发光件101的部分或全部放置于避让凹槽14内部，减小发光件101占据的空间，进而减小生物特征检测装置的尺寸。

图4为本申请实施例提供的导光件的结构示意图二，如图4所示，导光件102为准直透镜，准直透镜的入光面21朝向发光件101，准直透镜的出光面22背离发光件101，且准直透镜的入光面21呈锯齿状。具体的，入光面21包括中部入射区以及围在中部入射区外的边缘入射区，中部入射区朝向发光件101的一侧凸出，边缘入射区设有环绕中部入射区的多个齿，部分原始光束由中部入射区的入光面21折射进入导光件102，进入导光件102的部分原始光束折射后具有较小的发散角，使折射后的部分原始光束呈平行或近似平行的光束由出光面22射出，部分原始光束由边缘入射区的入光面21折射进入导光件102，进入导光件102的部分原始光束反射后具有较小的发散角，使反射后的部分原始光束呈平行或近似平行的光束由出光面22射出，由出光面22射出的光束以与用户的皮肤的表面垂直或近似垂直的方向射向用户。

图4所示的导光件相比图3的导光件结构具有更薄的厚度，能够减小生物特征检测装置的尺寸，有利于装置的小型化和便携化。

图5为本申请实施例提供的生物特征检测装置的结构示意图二，如图5所示，本申请的发光件101包括第一发光单元1011和第二发光单元1012。第一发光单元1011发射具有第一波长的原始光束，第二发光单元1012发射具有第二波长的原始光束，其中，第一波长与第二波长不相同。例如，第一波长范围为600nm至800nm，第二波长范围为800nm至1000nm。

相应的，入射光束包括：第一发光单元1011发射的原始光束经导光件102转成的第一入射光束，以及第二发光单元1012发射的原始光束经导光件102转成的第二入射光束。出射光束包括：第一入射光束经过用户后的第一出射光束，以及第二入射光束经过用户后的第二出射光束。

在本申请实施例中，第一发光单元1011可以为发射红光的发光二极管(全称LightEmitting Diode，简称LED)，第二发光单元1012可以为发射近红外光的LED，或者，第一发光单元1011为发射近红外光的LED，第二发光单元1012为发射红光的LED，通过红光和近红外光可以检测血氧饱和度、心率等生物特征。应理解的是，原始光束也可以为其他波长的光束，本申请实施例不做具体限定。

此外，发光件101与控制电路连接，控制电路控制第一发光单元1011和第二发光单元1012，以使第一发光单元1011和第二发光单元1012分时点亮。例如，在第一时间周期内，控制电路控制第一发光单元1011点亮，以及控制第二发光单元1012熄灭；在第二时间周期内，控制电路控制第二发光单元1012点亮，以及控制第一发光单元1011熄灭。第一时间周期与第二时间周期可以相同也可以不同，本申请实施例不做具体限定。例如，第一时间周期和第二时间周期均为10毫秒。

在第一时间周期内，第一发光单元1011将发射的具有第一波长的原始光束射向导光件102，导光件102能够减小具有第一波长的原始光束的发散角，将具有第一波长的原始光束变为平行或近似平行的光束，得到第一入射光束，并将第一入射光束以预设方向射向用户，其中，预设方向是指第一入射光束与用户的皮肤的表面垂直或近似垂直，光接收件103接收第一入射光束经用户后的第一出射光束。在第二时间周期内，第二发光单元1012将发射的具有第二波长的原始光束射向导光件102，导光件102能够减小具有第二波长的原始光束的发散角，并将具有第二波长的原始光束变为平行或近似平行的光束，得到第二入射光束，并将第二入射光束以预设方向射向用户，其中，预设方向是指第二入射光束与用户的皮肤的表面垂直或近似垂直，光接收件103接收第二入射光束经用户后的第二出射光束。光接收件103将接收到的第一出射光束的光信号和第二出射光束的光信号转化为用于进行生物特征检测的电信号。

在本申请实施例中，对于需要两种不同波长的光源检测的生物特征，例如，血氧饱和度、心率，通过第一发光单元和第二发光单元向用户发射具有不同波长的两种光束，从而能够提高检测的血氧饱和度、心率的检测结果的准确性。

下面，以血氧饱和度为例，详细描述血氧饱和度的检测方法。

血氧饱和度是指血液中氧合血红蛋白(HbO₂)的容量与脱氧血红蛋白(Hb)的容量的比值。血液中氧合血红蛋白(HbO₂)和脱氧血红蛋白(Hb)在红光区和近红外光区有独特的吸收光谱，在波长600nm至800nm的红光区Hb的吸收系数更高，在波长800nm至1000nm的近红外光谱区HbO₂的吸收系数更高，所以通过红光和近红外光检测血氧饱和度。第一发光单元1011可以为发光波长为660nm的红光LED，第二发光单元1012可以为发光波长为940nm的近红外光LED。在第一时间周期内，控制电路控制第一发光单元1011点亮，以及控制第二发光单元1012熄灭，导光件102将第一发光单元发射的原始光束调整为以预设方向射向用户的第一入射光束，光接收件103接收第一入射光束经过用户后的第一出射光束；在第二时间周期内，控制电路控制第二发光单元1012点亮，以及控制第一发光单元1011熄灭，导光件102将第二发光单元发射的原始光束调整为以预设方向射向用户的第二入射光束，光接收件103接收第二入射光束经过用户后的第二出射光束。光接收件103将接收到的第一出射光束的光信号和第二出射光束的光信号进行光电转换，生成用于进行生物特征检测的电信号，该电信号分别包括直流分量和交流分量，处理器根据该电信号确定血氧饱和度。具体的，处理器根据以下公式确定血氧饱和度SpO₂：

SpO₂＝A+BR，

其中，A和B均为标定常数，Red_AC为光接收件根据接收到的第一出射光束的光信号生成的电信号的交流分量，Red_DC为光接收件根据接收到的第一出射光束的光信号生成的电信号的直流分量，IR_AC为光接收件根据接收到的第二出射光束的光信号生成的电信号的交流分量，IR_DC为光接收件根据接收到的第二出射光束的光信号生成的电信号的直流分量，R为血氧饱和度的特征值。

一般情况下，人体的骨骼、皮肤及静脉的光吸收系数很少发生变化，因此直流分量的比值IR_AC/IR_DC一般可以认为是恒定的，所以R值的大小取决于交流分量的比值Red_AC/Red_DC的大小。

一种可能的实现方式中，交流分量的比值的确定方法包括以下步骤：

步骤1，分别对根据接收到的第一出射光束的光信号生成的电信号和根据接收到的第二出射光束的光信号生成的电信号进行滤波处理；

步骤2，确定接收到的第一出射光束的光信号生成的电信号的直流分量、接收到的第一出射光束的光信号生成的电信号的交流分量、接收到的第二出射光束的光信号生成的电信号的直流分量和接收到的第二出射光束的光信号生成的电信号的交流分量；

步骤3，分别对接收到的第一出射光束的光信号生成的电信号的交流分量和接收到的第二出射光束的光信号生成的电信号的交流分量进行频谱分析，得到对应的第一频率能量分布和第二频率能量分布；

步骤4，从第一频率能量分布中提取能量值最大的频率对应的信号作为第一脉搏波基信号，从第二频率能量分布中提取能量值最大的频率对应的信号作为第二脉搏波基信号，

步骤5，第一脉搏基信号与第二脉搏基信号的能量比即为交流分量的比值Red_AC/Red_DC。

通过上述方法即可得到血氧饱和度。

作为本申请的一个实施例，继续参考图5，导光件102为中心对称结构，第一发光单元1011和第二发光单元1012靠近导光件102的中心线且对称设置。

在本申请实施例中，导光件102关于其中心线对称，第一发光单元1011和第二发光单元1012并列设置，且对称设置在导光件102中心线的两侧，第一发光单元1011和第二发光单元1012均靠近导光件102的中心线。例如，第一发光单元1011到导光件102中心线的距离，以及第二发光单元1012到导光件102中心线的距离均小于或等于2毫米。其中，第一发光单元1011到导光件102的中心线的距离可以为第一发单元1011的中心线到导光件102的中心线的距离，同样的，第二发光单元1012到导光件102的中心线的距离可以为第二发单元1012的中心线到导光件102的中心线的距离。

由于导光件102为中心对称结构，且第一发光单元1011和第二发光单元1012靠近导光件102的中心线且对称设置，从而能够使第一发光单元1011发射的原始光束和第二发光单元1012发射的原始光束从导光件102的相近位置射入导光件102，从而使第一入射光束和第二入射光束从导光件102的相近的位置射出，并射向用户的皮肤的相近的位置，使第一入射光束和第二入射光束经人体相近位置处的组织处理后得到出射光束。本申请实施例能够进一步提高生物特征检测结果的准确性。

图6为本申请实施例提供的生物特征检测装置的结构示意图三，在上述图5所示实施例的基础上，如图6所示，本申请实施例的装置进一步包括匀光件104。匀光件104设置在发光件101和导光件102之间。匀光件104使第一发光单元1011发射的原始光束均匀射向导光件102，以及使第二发光单元1012发射的原始光束均匀射向导光件102。

在本申请实施例中，第一发光单元1011发射的原始光束和第二发光单元1012发射的原始光束经匀光件104的匀光作用后，变为均匀分布的光束，使第一发光单元1011发射的原始光束和第二发光单元1012发射的原始光束都能够均匀的射向导光件102，从而使第一发光单元1011发射的原始光束和第二发光单元1012发射的原始光束从导光件102的相同的位置射入导光件102，从而能够使第一入射光束和第二入射光束从导光件102的相同的位置射出，并射向用户的皮肤的同一位置，使第一入射光束和第二入射光束经人体相同位置处的组织处理后得到出射光束。本申请实施例能够进一步提高生物特征检测结果的准确性。

作为本申请的一个实施例，匀光件104可以为贴设在发光件101上的匀光膜，本申请实施例采用匀光膜，能够减小生物特征检测装置的尺寸。

图7为本申请实施例提供的生物特征检测装置的结构示意图四，本申请实施例的装置还包括挡光件105，挡光件105设置在导光件102与光接收件103之间，用于阻挡光接收件103接收发光件101发出的光束以及导光件102发出的光束射向光接收件103，即，挡光件105阻挡光接收件103接收从发光件101射向光接收件103的光束，以及阻挡光接收件103接收从导光件102射向光接收件的光束，从而避免未经用户处理的光束射入光接收件103而对检测结果造成干扰。

在本申请实施例中，挡光件105可以使用不透光材料实现，挡光件105具有吸光性，能够吸收照射到挡光件105上的光束。挡光件105的截面形状可以为条形、圆形、菱形以及不规则形状等。本申请实施例通过设置挡光件105，能够降低光接收件103接收到的干扰信号的强度，从而进一步提高生物特征检测结果的准确性。

作为本申请的一个实施例，光接收件103可以呈方形设置在导光件102一侧，相应的，挡光件105也设置在导光件102一侧，且设置于导光件102与光接收件103之间，如图7所示，从靠近导光件102的一侧到远离导光件102的一侧依次设置挡光件105和光接收件103。光接收件103设置在导光件102的一侧，能够减小生物特征检测装置的尺寸。

光接收件103还可以围设在导光件102外围，相应的，挡光件105也围设在导光件102与光接收件103之间。如图8所示，导光件102外围依次围设挡光件105和光接收件103。光接收件103和挡光件105可以呈环形或“口”字形等形状围设在导光件102外围。

光接收件103呈环形围设在导光件102外围，能够增加光接收件103接收光信号的面积，使光接收件103能够接收更多的光信号，从而进一步提高生物特征检测结果的准确性。挡光件105围设在导光件102的外围，能够提高挡光效果，从而进一步降低光接收件103接收到的干扰信号强度，进一步提高生物特征检测结果的准确性。

图9为本申请实施例提供的生物特征检测装置的结构示意图五，如图9所示，本申请实施例的装置还包括聚光件106。聚光件106设置在光接收件103的入光侧，用于将出射光束汇聚在光接收件103处。聚光件106完全覆盖光接收件103。本申请实施例通过聚光件106的聚光作用，能够使光接收件103接收到更多的光信号，提高生物特征检测装置的抗干扰能力。

聚光件106的安装方式可以是直接贴合、注塑、纳米压印、浇筑等，具体的安装方式不作为本申请实施例的改进，本申请实施例不再赘述。

图10为本申请实施例提供的聚光件的结构示意图一，如图10所示，本申请实施例中的聚光件106包括透镜，透镜面向光接收件103，透镜的入光面为凸面，出光面为平面。透镜可以为准直微透镜。将透镜的入光面，也就是朝向生物特征检测装置外侧的一面设置为凸面，由于入光面的形状不会受到装置内部空间的限制，所以凸面能够具有较大的弧度，以达到更好的聚光效果，从而提高生物特征检测装置的抗干扰能力。

作为本申请的一个实施例，继续参考图10，透镜的焦点f与光接收件103上表面的中心点c重合，即光接收件103设置在透镜的焦点处，从而能够进一步提高聚光件106的聚光效果，更进一步提高生物特征检测装置的抗干扰能力。

图11为本申请实施例提供的聚光件的结构示意图二，如图11所示，聚光件106包括微透镜阵列，微透镜阵列背离光接收件103的一面为平面。

微透镜阵列具有多个凸向光接收件103的微透镜，与透镜相比，微透镜阵列的聚光效果更好。微透镜阵列的背离光接收件103的一面为平面，即微透镜阵列朝向用户皮肤的一面为平面，从而能够避免微透镜阵列藏污纳垢，便于保持微透镜阵列的清洁。

微透镜阵列与光接收件可以为一体式结构。在一些实施例中，可以通过注塑成型的方式来同时形成微透镜阵列和光接收件103，例如是使用聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)或聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)直接形成一体式的微透镜阵列和光接收件103，以便于安装。

作为本申请的一个实施例，导光件102到光接收件103的距离大于4毫米且小于20毫米。导光件102到光接收件103的距离是指导光件102的中心线到光接收件103的中心线的距离。若导光件102到光接收件103的距离小于或等于4毫米，会导致光接收件103接收更多皮肤表层传输的光；若导光件102到光接收件103的距离大于或等于20毫米，会导致光接收件103接收到的光信号强度降低。通过调整导光件102和光接收件103的位置关系，使导光件102的中心线到光接收件103的距离大于4毫米且小于20毫米，一方面减少光接收件103接收到的皮肤表层传输的光，另一方面保证光接收件103接收更多的经用户处理后的出射光束。

本申请实施例还提供一种智能穿戴设备，包括上述任一实施例所述的生物特征检测装置，并具有上述任一实施例的有益效果。

在本申请实施例中，智能穿戴设备包括但不限于手环、智能手表。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以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 (17)

1.一种生物特征检测装置，其特征在于，包括：

发光件、导光件和光接收件；

所述发光件用于向用户发射设定波长的原始光束；

所述导光件设置在所述发光件之上，用于将所述发光件发射的所述原始光束调整为以预设方向射向所述用户的入射光束，其中，所述预设方向与所述用户的皮肤的表面垂直或近似垂直；

所述光接收件用于接收所述入射光束经过所述用户后的出射光束，并将所述出射光束的光信号转化为用于进行生物特征检测的电信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导光件的入光面朝向所述发光件，所述导光件的出光面位于所述导光件的背离所述发光件的一侧，且所述导光件的周向侧壁的内壁设有反光面，所述反光面用于将经过所述入光面的所述原始光束反射至所述预设方向。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述导光件的横截面自所述导光件的入光面到所述导光件的出光面方向逐渐增大。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述导光件的出光面的中心区域向背离所述发光件一侧凸出。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述导光件的底部具有避让凹槽，所述避让凹槽的开口面向所述发光件，所述发光件至少部分位于所述避让凹槽内部。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导光件为准直透镜，所述准直透镜的入光面朝向所述发光件，所述准直透镜的出光面背离所述发光件，且所述准直透镜的入光面呈锯齿状。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发光件包括并列设置的第一发光单元和第二发光单元；

所述第一发光单元发射具有第一波长的原始光束，所述第二发光单元发射具有第二波长的原始光束，其中，所述第一波长与所述第二波长不相同。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述导光件为中心对称结构；所述第一发光单元和所述第二发光单元靠近所述导光件的中心线且对称设置。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括设置在所述发光件和所述导光件之间的匀光件，用于使所述第一发光单元发射的原始光束以及所述第二发光单元发射的原始光束都均匀的射向所述导光件。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述匀光件为贴设在所述发光件上的匀光膜。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光接收件呈方形的设置在所述导光件的一侧，或所述光接收件围设在所述导光件的外围。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括聚光件；所述聚光件设置在所述光接收件的入光侧，用于将所述出射光束汇聚在所述光接收件处。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述聚光件包括透镜，所述透镜面向所述光接收件，所述透镜的入光面为凸面，出光面为平面。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述聚光件包括微透镜阵列，所述微透镜阵列的背离所述光接收件的一面为平面。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述微透镜阵列与所述光接收件为一体式结构。

16.根据权利要求1至15任一项所述的装置，其特征在于，所述导光件的中心线与所述光接收件的中心线的距离大于4毫米且小于20毫米。

17.一种智能穿戴设备，包括如权利要求1至16任一项所述的生物特征检测装置。

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