用于检测从物体反射的光的装置和方法制造方法及图纸

本公开的示例涉及用于检测从物体反射的光的装置和方法。该装置包括：包括衍射结构的导光元件，其被配置为将入射光导向物体；以及光学传感元件，其被配置为检测从所述物体反射的光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测从物体反射的光的装置和方法
本公开的示例涉及用于检测从物体反射的光的装置和方法。不影响前述，一些示例涉及用于检测从用户的身体(例如，皮肤)反射的光以用于确定生物/生理测量的装置和方法，诸如在光学上获得器官对光电容积脉搏波描记法(PPG)的容积测量以确定用户的心率。
技术介绍
诸如用户的心率的生物/生理测量可使用光学PPG传感器从组织中测量。由来自用户的心脏的每个心动周期的压力脉冲引起的容积变化可通过脉搏血氧仪检测，该脉搏血氧仪检测在用户的皮肤内的光吸收的变化。皮肤例如被发光二极管(LED)照射，并例如用光电检测器测量所反射的光量。传统的光学传感器系统并不总是最佳的。例如来自LED的光通常被发射在广阔的面积上并且在周围散射，这可减少从物体反射并能够被光电检测器检测到的光量。为了补偿这种问题，可能需要更亮的光源和/或更大的功率，以便检测足够的反射光量以能够从中确定生理/生物测量，诸如心率测量。本说明书中任何在先公开的文献或背景的列表或论述不应必然被视为确认该文件或背景是现有技术的一部分或者是公知常识。本公开的一个或多个方面/示例可以或可以不解决
技术介绍
问题中的一个或多个。
技术实现思路
根据本公开的至少一些但不一定全部的示例，提供了一种装置，其包括：包括衍射结构的导光元件，其被配置为将入射光导向物体；以及光学传感元件，其被配置为检测从所述物体反射的光。该装置可进一步包括光源。导光元件可被配置为向光源提供保护窗/盖。导光元件可进一步被配置为向光学传感元件提供保护窗/盖。可替换地，可提供光源作为第一模块，可提供光学传感元件作为第二单独模块。导光元件可被配置为向第一模块提供保护窗/盖，可提供另一个导光元件，其被配置为向第二模块提供保护窗/盖。该装置可作为诸如可穿戴设备的设备的一部分提供，该设备被配置为至少部分地围绕用户的附肢，诸如用户的手腕。该设备可进一步被配置以用于以下中的至少一个：无线通信、移动电话、接收用户输入、提供用户输出、便携式使用和可穿戴使用。根据本公开的至少一些但不一定全部的示例，提供了一种方法，其包括：使用包括衍射结构的导光元件以将入射光导向物体；以及检测从所述物体反射的光。根据本公开的至少一些但不一定全部的示例，提供了一种装置，其包括被配置为执行上述方法的装置。根据本公开的至少一些但不一定全部的示例，该装置可被配置用作传感器，以用于确定以下中的一个或多个：生物测量、生理测量、光电容积脉搏波描记测量、容积测量、血氧饱和度测量、心血管测量或心率测量。本公开的示例以及随附的权利要求可以以任何对本领域技术人员是显而易见的方式适当地组合。附图说明为了更好地理解本公开的各种示例，这些示例有利于理解本专利技术的详细描述和某些实施例，现在仅以示例的方式参照附图，其中：图1示意性地示出了根据本公开的装置的示例；图2示意性地示出了根据本公开的装置的另一个示例；图3示意性地示出了根据本公开的装置的再一个示例；图4示意性地示出了根据本公开的装置的再一个示例；以及图5示意性地示出了根据本公开的方法的流程图。具体实施方式附图示意性地示出了装置100，其包括：包括衍射结构302的导光元件101，其被配置为将入射光102导向物体103；以及光学传感元件105，其被配置为检测从所述物体103反射的光。衍射结构可以例如是衍射光学元件、衍射光栅、周期性结构/图案或一系列衍射线/狭缝/凹槽。本公开的某些示例寻求提供一种装置以用于将光重定向/聚焦到物体，诸如用户的身体的区域，以便增加可从物体反射并被光学传感元件检测到的光量。增加所检测的反射光量可改进反射光的测量的信噪比。这可提供以下优势：较低的亮度/光通量光源可用于入射光，例如，人们能够使用比原本可能需要的亮度/功率更低的光源。这相应地可使装置的功耗降低。此外，使用具有衍射结构的导光元件以及至少部分地使用衍射以重定向光可使得导光结构的一个或多个表面能够避免用户可注意的突起或凹陷，这些突起或凹陷原本可能需要，例如在那儿有用于聚光的凸/凹透镜。本公开的示例可提供具有衍射结构的导光元件，该衍射结构被集成到导光元件的表面，其中该衍射结构具有微米级或纳米级的突起。这小于其中使用可能具有毫米级的凹突起的透镜的实例。有利地，这可减小导光结构的尺寸和厚度。此外，这可减少在导光结构的宏观/大型形状上的限制(诸如减少或避免在导光元件中需要用户可注意/可感觉的突起/凹陷，这可能会导致用户的不适，特别是当导光元件被长时间压在用户的身体的一部分时)。此外，导光结构可用于形成在光学传感元件上的保护盖/层/窗和/或形成装置的壳体的外部部分，诸如壳体中可通过入射光和反射光的窗。本公开的某些特定非限制性示例可用于确定以下中的一个或多个：生物测量、生理测量、光电容积脉搏波描记测量、容积测量、血氧饱和度测量、心血管测量或心率测量。有利地，这样的示例可通过增加从用户组织反射的光的检测效率来实现改进的例如心率信号的测量。改进的检测/测量效率可意味着可获得更准确的读数和/或消耗更少的功率。当装置作为便携式/可穿戴设备提供时，这可导致更长的使用时间和更长的电池寿命。此外，当穿戴该设备时改进的用户舒适度可意味着用户可更长时间地穿戴该设备，从而实现在更长时间上的测量。现在参照附图描述根据本公开的装置的示例。在附图中使用相似的附图标记指定相似的特征。为了清楚起见，在所有附图中不一定显示所有的附图标记。图1示意性地示出了根据本公开的装置100。装置100包括导光元件101，例如光导，以及光学传感元件105，例如光传感器、光电检测器或光电二极管。导光元件包括衍射结构(图1中未示出)，并被配置为将入射光束102导向物体103，如用户的身体104的区域103。入射光102被导光元件向物体/区域103衍射以及重定向/聚焦，如重定向衍射光106所示。重定向衍射光106在用户的身体的区域103内被反射，例如通过诸如用户皮肤内的血管和毛细血管的组织，反射光107被光学传感元件105检测。光学传感元件、光源和导光元件可在基板上提供，尤其是例如印刷线路板或柔性印刷电路板(未示出)。装置100可在模块中提供。这里使用的“模块”是指不包括由终端制造商或用户添加的某些部件/组件的单元或装置。本公开的某些特定非限制性示例可用于提供光电容积脉搏波描记(PPG)传感器，以用于获得在区域内(特别是在用户的皮肤的区域内)的用户的组织/血管/毛细血管的容积测量。图2示出了另一个装置200，其中光源202，诸如发光二极管(LED)，用于产生入射光102，其通过导光元件101及其衍射结构201导向，以改变路径以向特定区域重定向。这种导向光，如箭头106所示，然后可从该区域反射，如箭头107所示，并且被光学传感元件105检测。光学传感元件可被封装在保护层205内，该保护层205本身可以包括它自己的导光元件(其同样可以包括衍射结构-未示出)以将反射光向着光学传感元件105重定向/聚焦。导光元件101本身可形成光源202的保护层/窗。每个导光元件101和205可主要通过衍射来指引光或也可被配置以通过折射来导光。该装置可被提供为分离的第一和第二模块，其中导光元件101和光源202被提供为第一模块206，光学传感元件105及其保护层/导光元件205被提供为第二模块207。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：包括衍射结构的导光元件，其被配置为将入射光导向物体；以及光学传感元件，其被配置为检测从所述物体反射的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.30 EP 14191071.11.一种装置，包括：包括衍射结构的导光元件，其被配置为将入射光导向物体；以及光学传感元件，其被配置为检测从所述物体反射的光。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述衍射结构被集成到所述导光元件的表面。3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包括光源，用于产生所述入射光的至少一部分。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述导光元件被配置为覆盖所述光源。5.根据权利要求3或4所述的装置，其中，所述导光元件被配置为形成所述光源的保护层。6.根据权利要求3至5中任一项所述的装置，其中，所述导光元件被配置为形成所述装置的壳体的外部部分。7.根据权利要求3或6所述的装置，其中，所述装置被配置以使得在所述导光元件与所述光源之间没有气隙。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述导光元件进一步被配置为以下中的至少一个或多个：覆盖所述光学传感元件；将从所述物体反射的光导向所述光学传感元件；形成所述光学传感元件的保护层；以及形成所述装置的壳体的外部部分。9.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，进一步包括第二导光元件，其中所述第二导光元件被配置为以下中的至少一个或多个：覆盖所述光学传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·拉萨罗弗，
申请(专利权)人：诺基亚技术有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI