CN220045875U - 可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种可穿戴设备，包括：壳体，包括后壳。光学透镜，设置于所述后壳，所述光学透镜包括由多个同心环纹理构成的至少一个光学中心。用于发射光信号的检测器组件，设置于所述壳体内，并对应于所述光学透镜设置可通过检测器组件发射的光信号对人体监测不同类型的生物特征信息。通过在后壳设置由多个同心环纹理构成至少一个光学中心的光学透镜，检测器组件对应于光学透镜设置，可以提高检测器组件的探测接收灵敏度，从而提高可穿戴设备监测数据的准确性。

Description

可穿戴设备

技术领域

本公开涉及检测技术领域，尤其涉及一种可穿戴设备。

背景技术

监测使用者的心率或其他类型的生物特征信息的技术在医界及一般民众上的使用已随着感测技术的进步而增加。在一些示例中，感测装置(例如，胸带心率监测器或手表)可能能够在人进行体能活动(诸如跑步)的同时测量其心率，且可在心率变化超出期望范围外时警示使用者。

在一些情形中，感测装置可用于脉搏血氧浓度测定，其可系监测人的心肺功能的有效且快速的方式。由于血红素所携带的氧量可影响血的颜色，这些脉搏血氧浓度测定装置可能能够评估血的颜色。在一些示例中，脉搏血氧浓度测定装置可放置在人的手指上，以测量人血中的氧合作用。

实用新型内容

本公开提出一种可穿戴设备，以解决相关技术中的至少部分问题。

本公开实施例提出一种可穿戴设备，包括：

壳体，包括后壳；

光学透镜，设置于所述后壳，所述光学透镜包括由多个同心环纹理构成的至少一个光学中心；

用于发射光信号的检测器组件，设置于所述壳体内，并对应于所述光学透镜设置。

可选地，所述光学透镜呈圆形；所述检测器组件包括至少一个光发射器和至少一个光接收器，所述光发射器对应于所述光学透镜所形成圆形区域设置；所述光接收器对应于所述光学透镜外周所形成的环形区域，设置于所述光发射器的外侧。

可选地，所述光学透镜包括相邻设置的两个光学中心，两个所述光学中心分别由多个同心环纹理构成；

所述光发射器为两个，两个所述光发射器的光源中心和两个所述光学中心一一对应设置；

所述光接收器的数量为多个，沿所述环形区域的圆周均匀布置。

可选地，所述可穿戴设备包括第一检测模式，在所述第一检测模式下，当有光发射器发射光信号时，位于该光发射器近端的光接收器用于接收反射回的光信号；和/或

所述可穿戴设备包括第二检测模式，在所述第二检测模式下，当有光发射器发射光信号时，位于该光发射器远端的光接收器用于接收反射回的光信号。

可选地，所述光发射器包括绿光发射模组、红光发射模组和集成式发射模组中的至少一种，所述绿光发射模组包括绿光光源，所述红光发射模组包括红光光源和红外光源，所述集成式发射模组包括绿光光源和红光光源；

在所述第一检测模式下，所述绿光光源用于发射光信号，位于所述绿光光源近端的光接收器用于接收反射回的光信号；

在所述第二检测模式下，所述红光光源用于发射光信号，位于所述红光光源和所述红外光源远端的光接收器用于接收反射回的光信号。

可选地，所述光学透镜包括呈半圆环形的第一光学子透镜和第二光学子透镜，所述第一光学子透镜和所述第二光学子透镜均包括多个同心半环纹理，所述第一光学子透镜和所述第二光学子透镜拼接形成呈圆环形的光学透镜，所述第一光学子透镜的多个同心半环纹理和所述第二光学子透镜的多个同心半环纹理拼接形成多个同心环纹理，从而构成所述光学透镜的光学中心；

所述检测器组件包括至少一个光发射器和至少一个光接收器，所述光发射器对应于所述第一光学子透镜设置，所述光接收器对应于所述第二光学子透镜设置。

可选地，所述光发射器为两个，对应于所述第一光学子透镜所形成的半圆环形区域的两端设置；

所述光接收器为一个，对应于所述第二光学子透镜所形成的半圆环形区域的中间位置设置。

可选地，所述光发射器为两个，对应于所述第一光学子透镜所形成的半圆环形区域的两端设置；

所述光接收器为两个，对应于所述第二光学子透镜所形成的半圆环形区域的两端设置。

可选地，所述后壳设有检测窗口，所述光学透镜和所述检测器组件均对应于所述检测窗口设置。

可选地，还包括主板，设置于所述壳体内，所述检测器组件设置于所述主板；和/或

所述光学透镜包括菲涅尔透镜。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开的可穿戴设备，可通过检测器组件发射的光信号对人体监测不同类型的生物特征信息。通过在后壳设置由多个同心环纹理构成至少一个光学中心的光学透镜，检测器组件对应于光学透镜设置。光学透镜具有聚焦作用，可以提高检测器组件的探测接收灵敏度，从而提高可穿戴设备监测数据的准确性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本公开一示例性实施例的可穿戴设备的立体示意图。

图2是本公开一示例性实施例的可穿戴设备的光学透镜的结构示意图。

图3是本公开一示例性实施例的可穿戴设备的检测器组件的分布示意图。

图4是本公开另一示例性实施例的可穿戴设备的检测器组件的分布示意图。

图5是图4的局部剖面示意图。

图6是本公开另一示例性实施例的可穿戴设备的光学透镜的结构示意图。

图7是本公开又一示例性实施例的可穿戴设备的检测器组件的分布示意图。

图8是本公开又一示例性实施例的可穿戴设备的检测器组件的分布示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本公开相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

为了更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图，对本公开的可穿戴设备进行详细介绍。在不冲突的情况下，下述实施例和实施方式中的特征可以相互组合。

本公开实施例提出一种可穿戴设备，可以是智能手表、智能手环、头戴式设备等，可利用光电容积描记(PPG)技术监测人体的心率、血氧、压力、睡眠质量等生物特征信息。参见图1至图3所示，可穿戴设备以智能手表为例，可穿戴设备可以包括：壳体10、光学透镜20、用于发射光信号的检测器组件30和表带40。表带40与壳体10连接。壳体10包括后壳11，后壳11可理解为是壳体10的背面，用户佩戴后用于与用户的皮肤接触。

光学透镜20设置于后壳11，光学透镜20包括由多个同心环纹理构成的至少一个光学中心21。检测器组件30设置于壳体10内，并对应于光学透镜20设置。检测器组件30用于发射光信号，检测用户的心率、血氧等生物特征信息。

由以上技术方案可知，本公开的可穿戴设备，可通过检测器组件30发射的光信号对人体监测不同类型的生物特征信息。通过在后壳11设置由多个同心环纹理构成至少一个光学中心21的光学透镜20，检测器组件30对应于光学透镜20设置。光学透镜20具有聚焦作用，结合检测器组件30可以形成配套的PPG光路，提高检测器组件30的探测接收灵敏度，提高可穿戴设备监测数据的准确性。

在一些可选的实施方式中，光学透镜20可以包括菲涅尔透镜。菲涅尔透镜能够在检测器组件30前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，提高检测器组件30的探测接收灵敏度。可以理解的，菲涅尔透镜(Fresnel lens)，又名螺纹透镜，可以是由聚烯烃、玻璃等材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理可以根据光的干涉及扰射以及相对灵敏度和接收角度要求来设计，本公开对此不作限制。

在一些可选的实施方式中，可穿戴设备还包括主板，设置于壳体10内，检测器组件30设置于所述主板。所述主板上还可以设置处理芯片，可用于控制检测器组件30的工作，以及对检测器组件30检测到的数据进行分析处理等。可选地，所述主板可以是PCB板。

在一些可选的实施方式中，后壳11可以设有检测窗口，光学透镜20和检测器组件30均对应于所述检测窗口设置。可以理解的，通过所述检测窗口，检测器组件发射的光信号进过光学透镜20的作用后，可以从壳体内部导出到用户的皮肤表面进行数据检测，再反射回检测器组件，再由处理芯片对检测到的数据进行分析处理。

参见图2至图5所示，在一些可选的实施方式中，光学透镜20呈圆形。检测器组件30包括至少一个光发射器31和至少一个光接收器32，光发射器31对应于光学透镜20所形成圆形区域22设置。光接收器32对应于光学透镜20外周所形成的环形区域23，设置于光发射器31的外侧。需要说明的是，光发射器31和光接收器32的数量可以根据实际需要设置，本公开对此不作限制。例如，可以设置单光发射器31和单光接收器32、可以设置单光发射器31和多光接收器32、可以设置多光发射器31和单光接收器32，可以设置多光发射器31和多光接收器32等。

可以理解的，光发射器31和光接收器32均设置于所述主板。后壳11上开设的检测窗口可以是圆形结构和位于该圆形结构外周的环形结构，光学透镜20对应于该圆形结构设置在后壳11上，并形成对应的圆形区域22，光学透镜20的外周形成与该环形结构对应的环形区域23。光发射器31也对应于该圆形结构设置于所述主板上，光接收器32对应于该环形结构设置于所述主板上。本实施例的方案，可适用于壳体尺寸较大的智能手表。

进一步地，光学透镜20可以包括相邻设置的两个光学中心21，两个光学中心21分别由多个同心环纹理构成。光发射器31为两个，两个光发射器31的光源中心和两个光学中心21一一对应设置，也即，一个光发射器31的光源中心与光学透镜20的一个光学中心21中心区域对齐或是在光学中心21的附近。光接收器32的数量为多个，沿环形区域23的圆周均匀布置。在图3所示的例子中，光接收器32以四个为例。在图4和图5所示的例子中，光接收器32以六个为例。当然，需要说明的是，光学中心21和光发射器31的数量可以根据实际需要调整，例如，光学透镜20也可以包括相邻设置的其他数量的多个光学中心21，光发射器31的数量与光学中心21的数量对应，满足一个光发射器31的光源中心和一个光学中心21一一对应设置即可，本公开对此不作限制。

如此，设计双中心轴的光学透镜结构，并与光发射器的光源中心一一对应，对光的损耗小，可以提升光耦合效率、耦合输出率和SNR(信噪比，Signal to Interference plusNoise Ratio)，兼具遮蔽器件功能，还可以避免复杂的加工工艺和高成本的制约，获取良好的监测性能和外观的平衡。多个光接收器32沿圆周均匀布置，可以使各光接收器32和光发射器31之间的间距保持在相接近的距离，形成的光路信号质量相当，都不会太差。

在一些可选的实施方式中，所述可穿戴设备可以包括第一检测模式，在第一检测模式下，当有光发射器31发射光信号时，位于该光发射器31近端的光接收器32用于反射回的光信号。可选地，结合图3所示，第一检测模式可以是心率检测模式，心率检测模式时，位于图3中上方的光发射器31发射光信号时，位于该光发射器31近端，也即位于图3中上方的与之距离较近的两个光接收器32用于接收反射回的光信号，再经处理芯片滤波、去噪后计算出心率值。

所述可穿戴设备可以包括第二检测模式，在第二检测模式下，当有光发射器31发射光信号时，位于该光发射器31远端的光接收器32用于接收反射回的光信号。可选地，结合图3所示，第二检测模式可以是血氧检测模式，血氧检测模式时，位于图3中上方的光发射器31发射光信号时，位于该光发射器31远端，也即位于图3中下方的与之距离较远的两个光接收器32用于接收反射回的光信号，再经处理芯片滤波、去噪后计算出血氧值。

可选地，光发射器31可以是红外发射器件，光接收器32可以是PD光电传感器件。光发射器31可以包括绿光发射模组、红光发射模组和集成式发射模组中的至少一种，所述绿光发射模组可以包括至少一个绿光光源，所述红光发射模组可以包括至少一个红光光源和红外光源，所述集成式发射模组可以包括至少一个绿光光源和至少一个红光光源。例如，在图3和图4所示的例子中，两个光发射器31均以多合一的集成式发射模组为例，每个集成式发射模组均包括一个绿光光源和两个红光光源。图中所示，绿光光源的面积大于红光光源的面积。

在所述第一检测模式下，所述绿光光源用于发射光信号，位于所述绿光光源近端的光接收器32用于接收反射回的光信号。可以理解的，第一检测模式以心率检测模式为例，绿光光源用于检测心率，位于图3中上方的光发射器31的绿光光源发射光信号时，位于该光发射器31近端，也即位于图3中上方的与之距离较近的两个光接收器32用于接收反射回的光信号。

在所述第二检测模式下，所述红光光源用于发射光信号，位于所述红光光源和红外光源远端的光接收器32用于接收所述红光光源发射的光信号。可以理解的，第二检测模式以血氧检测模式为例，红光光源用于检测血氧，位于图3中上方的光发射器31的红光光源发射光信号时，位于该光发射器31远端，也即位于图3中下方的与之距离较远的两个光接收器32用于接收反射回的光信号。

参见图6至图8所示，在一些可选的实施方式中，光学透镜20包括呈半圆环形的第一光学子透镜24和第二光学子透镜25，第一光学子透镜24和第二光学子透镜25均包括多个同心半环纹理，第一光学子透镜24和第二光学子透镜25拼接形成呈圆环形的光学透镜20，第一光学子透镜24的多个同心半环纹理和第二光学子透镜25的多个同心半环纹理拼接形成多个同心环纹理，从而构成光学透镜20的光学中心21。

检测器组件30包括至少一个光发射器31和至少一个光接收器32，光发射器31对应于第一光学子透镜24设置，光接收器32对应于第二光学子透镜25设置。需要说明的是，光发射器31和光接收器32的数量可以根据实际需要设置，本公开对此不作限制。例如，可以设置单光发射器31和单光接收器32、可以设置单光发射器31和多光接收器32、可以设置多光发射器31和单光接收器32，可以设置多光发射器31和多光接收器32等。可选地，第一光学子透镜24和第二光学子透镜25可采用双色注塑加工形成环形的透镜结构，可以避免后壳盖板内部串光的缺陷，并能降低成本。

可以理解的，光发射器31和光接收器32均设置于所述主板。后壳11上开设的检测窗口可以是相互拼接的两个半圆环形结构，第一光学子透镜24和第二光学子透镜25分别对应于该两个半圆环形结构设置在后壳11上，并形成对应的半圆环形区域。光发射器31对应于第一光学子透镜24所形成的半圆环形区域设置于所述主板上，光接收器32对应于第二光学子透镜25所形成的半圆环形区域设置于所述主板上。本实施例的方案，可适用于壳体尺寸较小的智能手环。

如图7所示，在一种实施例中，光发射器31为两个，对应于第一光学子透镜24所形成的半圆环形区域的两端设置。光接收器32为一个，对应于第二光学子透镜25所形成的半圆环形区域的中间位置设置。可选地，图7中位于左侧的光接收器31可以是绿光发射模组，包括一个绿光光源。图7中位于右侧的光接收器31可以是红光发射模组，包括两个红光光源。

可以理解的，本实施例将两个光发射器对应于第一光学子透镜所形成的半圆环形区域的两端设置，光接收器对应于第二光学子透镜所形成的半圆环形区域的中间位置设置，也即采用一个半环的两端各设置一个光发射器发光，另一个半环的中心处设置光接收器接收，可以使光接收器和两个光发射器之间的间距保持在相接近的距离，形成的光路信号质量相当，都不会太差。此外，此种设置方式的光路单一，位于一个半环的两个光发射器发出光信号后，均由位于另一个半环的光接收器接收(光路如图7中箭头所示)，成本也较低。

如图8所示，在另一种实施例中，光发射器31为两个，对应于第一光学子透镜24所形成的半圆环形区域的两端设置。光接收器32两个，对应于第二光学子透镜25所形成的半圆环形区域的两端设置。可选地，图8中位于左右两侧的光接收器31均可以是多合一的集成式发射模组，均可以包括一个绿光光源和两个红光光源。图中所示，绿光光源的面积大于红光光源的面积。

可以理解的，本实施例将两个光发射器和两个光接收器均对应于第一光学子透镜和第二光学子透镜所形成的半圆环形区域的两端设置，可以形成多光路交错的形式(光路如图8中箭头所示)。如此，采用多条收发光路，多光路总有一路信号优于其他失效的或恶化的光路，既能确保良好距离下的PPG信号量，又可以解决佩戴翘边、运动中晃动等带来的部分光路信号不良或失效的问题，改善运动伪像的干扰，从而实现对人体心率、血氧等准确实时监测。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的技术方案后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种可穿戴设备，其特征在于，包括：

壳体，包括后壳；

光学透镜，设置于所述后壳，所述光学透镜包括由多个同心环纹理构成的至少一个光学中心；

用于发射光信号的检测器组件，设置于所述壳体内，并对应于所述光学透镜设置。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述光学透镜呈圆形；所述检测器组件包括至少一个光发射器和至少一个光接收器，所述光发射器对应于所述光学透镜所形成圆形区域设置；所述光接收器对应于所述光学透镜外周所形成的环形区域，设置于所述光发射器的外侧。

3.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，所述光学透镜包括相邻设置的两个光学中心，两个所述光学中心分别由多个同心环纹理构成；

所述光发射器为两个，两个所述光发射器的光源中心和两个所述光学中心一一对应设置；

所述光接收器的数量为多个，沿所述环形区域的圆周均匀布置。

4.根据权利要求3所述的可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括第一检测模式，在所述第一检测模式下，当有光发射器发射光信号时，位于该光发射器近端的光接收器用于接收反射回的光信号；和/或

所述可穿戴设备包括第二检测模式，在所述第二检测模式下，当有光发射器发射光信号时，位于该光发射器远端的光接收器用于接收反射回的光信号。

5.根据权利要求4所述的可穿戴设备，其特征在于，所述光发射器包括绿光发射模组、红光发射模组和集成式发射模组中的至少一种，所述绿光发射模组包括绿光光源，所述红光发射模组包括红光光源和红外光源，所述集成式发射模组包括绿光光源和红光光源；

在所述第一检测模式下，所述绿光光源用于发射光信号，位于所述绿光光源近端的光接收器用于接收反射回的光信号；

在所述第二检测模式下，所述红光光源用于发射光信号，位于所述红光光源和所述红外光源远端的光接收器用于接收反射回的光信号。

6.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述光学透镜包括呈半圆环形的第一光学子透镜和第二光学子透镜，所述第一光学子透镜和所述第二光学子透镜均包括多个同心半环纹理，所述第一光学子透镜和所述第二光学子透镜拼接形成呈圆环形的光学透镜，所述第一光学子透镜的多个同心半环纹理和所述第二光学子透镜的多个同心半环纹理拼接形成多个同心环纹理，从而构成所述光学透镜的光学中心；

所述检测器组件包括至少一个光发射器和至少一个光接收器，所述光发射器对应于所述第一光学子透镜设置，所述光接收器对应于所述第二光学子透镜设置。

7.根据权利要求6所述的可穿戴设备，其特征在于，所述光发射器为两个，对应于所述第一光学子透镜所形成的半圆环形区域的两端设置；

所述光接收器为一个，对应于所述第二光学子透镜所形成的半圆环形区域的中间位置设置。

8.根据权利要求6所述的可穿戴设备，其特征在于，所述光发射器为两个，对应于所述第一光学子透镜所形成的半圆环形区域的两端设置；

所述光接收器为两个，对应于所述第二光学子透镜所形成的半圆环形区域的两端设置。

9.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述后壳设有检测窗口，所述光学透镜和所述检测器组件均对应于所述检测窗口设置。

10.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，还包括主板，设置于所述壳体内，所述检测器组件设置于所述主板；和/或

所述光学透镜包括菲涅尔透镜。