多光路体系架构和用于信号的遮蔽方法以及灌注指数优化与流程

本申请是申请日为2015年8月28日、发明名称为“多光路体系架构和用于信号的遮蔽方法以及灌注指数优化”的中国专利申请201510540493.2的分案申请。

本发明一般而言涉及测量光体积描记(photoplethysmographic，ppg)信号，并且更具体而言，涉及用于多条光路的体系架构和用于ppg信号的遮蔽方法以及灌注指数优化。

背景技术：

光体积描记(ppg)信号可以由ppg系统测量，以得出对应的生理信号(例如，脉搏率)。在基本形式中，ppg系统可以采用把光注入用户的组织的光源或光发射器以及接收反射和/或散射并离开组织的光的光探测器。被接收的光包括其幅值由于脉动血流而被调制的光(即，“信号”)和其幅值可以被调制(即，“噪声”或“假象”)和/或未被调制(即，dc)的寄生、非信号光。噪声可以由于例如设备相对于用户组织的倾斜和/或拉、头发和/或运动而被引入。

对于给定的光发射器和光探测器，ppg脉动信号(即，探测到的由脉动血流调制的光)可以随光发射器与光探测器之间的间隔距离增加而减小。另一方面，灌注指数(即，脉动信号幅值与dc光幅值之比)可以随光发射器与光探测器之间的间隔距离增加而增加。越高的灌注指数往往导致对由于运动造成的噪声的越好拒绝(即，运动假象的拒绝)。因此，光发射器与光传感器之间越短的间隔距离会有利于高ppg信号强度，而越长的间隔距离会有利于高灌注指数(例如，运动性能)。即，会存在一种折衷，使得难以针对特定的用户皮肤/组织类型和使用条件优化间隔距离。

此外，ppg系统可以包括用户眼睛可以看见的若干光发射器、光探测器、部件以及关联布线，这使得ppg系统看起来不美观。

技术实现要素：

本发明涉及被配置为具有适于多条光路的体系架构的ppg设备。该体系架构可以包括一个或多个光发射器和一个或多个光传感器，以生成用于测量用户的ppg信号和灌注指数的多条光路。这多条光路(即，在每对光发射器和光探测器之间形成的光路)可以包括不同的位置和/或发射器到探测器间隔距离，以便既生成准确的ppg信号又生成灌注指数值，来适应各种用户和各种使用条件。在一些例子中，多条光路可以包括不同的路径位置，但是沿每条路径有相同的间隔距离。在其它例子中，多条光路可以包括重叠、共线的路径(即，沿着相同的线)但是沿每条路径具有不同的发射器到探测器间隔距离。在其它例子中，多条光路可以包括不同的路径位置，并且沿每条路径具有不同的发射器到探测器间隔距离。在这种例子中，多条光路的特定配置可以被优化，以用于由于假象造成的噪声的取消，其中假象是由于例如设备的倾斜和/或拉、用户的头发、用户的皮肤色素沉着，和/或运动。ppg设备还可以包括一个或多个透镜和/或反射器，以增加信号强度和/或遮蔽光发射器、光传感器和关联的布线不让用户的眼睛看到。

附图说明

图1a-图1c示出了本公开内容的例子可以在其中实现的系统。

图2示出了示例性ppg信号。

图3a示出了包括用于确定心率信号的光传感器和光发射器的示例性电子设备的顶视图，而图3b示出了其横截面图。

图3c示出了用于取消或减小来自所测ppg信号的噪声的流程图。

图4a示出了根据本公开内容的例子具有用于确定心率信号的两条光路的示例性设备的顶视图，而图4b示出了其横截面图。

图5a示出了根据本公开内容的例子用于确定心率信号的多条光路。

图5b示出了根据本公开内容的例子用于具有不同间隔距离的多条光路的ppg信号强度和灌注指数值的图。

图6a示出了根据本公开内容的例子采用用于确定心率信号的多条光路的示例性电子设备的顶视图。

图6b示出了根据本公开内容的例子用于采用多条光路的示例性电子设备的示例性路径长度、相对ppg信号水平和相对灌注指数值的表。

图6c示出了根据本公开内容的例子采用用于确定心率信号的多条光路的示例性电子设备的横截面图。

图6d-图6f示出了根据本公开内容的例子采用用于确定心率信号的多条光路的示例性电子设备的横截面图。

图7a示出了根据本公开内容的例子具有用于确定心率信号的八条光路的示例性电子设备的顶视图。

图7b示出了根据本公开内容的例子用于具有八条光路和四个间隔距离的示例性电子设备的光发射器/传感器路径和间隔距离的表。

图7c示出了根据本公开内容的例子用于具有八条光路和四个间隔距离的示例性体系架构的ppg信号强度和灌注指数值的图。

图7d-7f示出了根据本公开内容的例子采用用于确定心率信号的一条或多条光路的示例性电子设备的横截面图。

图8示出了根据本公开内容的例子包括用于测量ppg信号的光发射器和光传感器的计算系统的示例性框图。

图9示出了根据本公开内容的例子其中设备连接到主机的示例性配置。

具体实施方式

在以下对例子的描述中，参考附图，其中通过说明示出了可以实践的具体例子。应当理解，在不背离各种例子的范围的情况下，可以使用其它例子并且可以进行结构变化。

将参考附图中所说明的例子来详细描述各种技术和过程流步骤。在以下描述中，阐述了各种细节，以提供对本文描述或引用的一个或多个方面和/或特征的透彻理解。但是，很显然，对本领域技术人员来说，在没有这些具体细节当中的一些或全部的情况下，也可以实践本文描述或引用的一个或多个方面和/或特征。在其它情况下，没有详细描述众所周知的过程步骤和/或结构，以便不模糊本文描述或引用的一些方面和/或特征。

另外，虽然过程步骤或方法步骤可以按顺序次序描述，但是这种过程和方法可以被配置为以任何合适的次序工作。换句话说，可以在本公开内容中描述的步骤的任何顺序或次序都不指示需要步骤本身按那个次序执行。另外，一些步骤尽管被描述为或暗示为不同时发生(例如，因为一个步骤在另一个步骤之后描述)，但是可以同时被执行。而且，通过其在附图中的描绘对过程的说明不暗示所说明的过程排斥对其的其它变化和修改、不暗示所说明的过程或者其任何步骤对一个或多个例子是必需的、并且也不暗示所说明的过程是优选的。

光体积描记(ppg)信号可以由ppg系统测量，以得出对应的生理信号(例如，脉搏率)。这种ppg系统可以被设计为对用户组织中血液的变化敏感，这种变化会是由于用户血管中所包含的血液或血氧的量或体积的波动。在基本形式中，ppg系统可以采用把光注入用户的组织的光源或光发射器和接收反射和/或散射并离开组织的光的光探测器。ppg信号是利用组织中血液体积的体积变化进行调制的所反射和/或散射的光的幅值。但是，ppg信号会被由于假象造成的噪声危及。由于例如设备相对于用户组织的倾斜和/或拉、头发和/或运动造成的假象会把噪声引入信号。例如，所反射的光的幅值可以由于用户的头发的运动而调制。因此，由头发运动所造成的反射光的幅值调制会被错误地解释为脉动血流的结果。

本公开内容涉及多光路体系架构和用于ppg信号的遮蔽方法以及灌注指数优化。该体系架构可以包括一个或多个光发射器和一个或多个光传感器，以生成用于测量用户的ppg信号和灌注指数的多条光路。这多条光路可以包括不同的位置和/或发射器与探测器之间的间隔距离，以便既生成准确的ppg信号又生成灌注指数值，来适应各种用户和各种使用条件。在一些例子中，多条光路可以包括不同的路径位置，但是沿每条路径有相同的发射器到探测器间隔距离。在一些例子中，多条光路可以包括重叠、共线的路径(即，沿着相同的线)但是沿彼此具有不同的发射器到探测器间隔距离。在一些例子中，多条光路可以包括不同的路径位置并且沿每条路径具有不同的发射器到探测器间隔距离。在这种例子中，多条光路的特定配置可以被优化，以用于由于假象造成的噪声的取消，其中假象诸如设备的倾斜和/或拉、用户的头发、用户的皮肤色素沉着，和/或运动。在一些例子中，设备还可以包括一个或多个透镜和/或反射器，以增加信号强度和/或遮蔽光发射器、光传感器和关联的布线不让用户的眼睛看到。

在这部分中描述根据本公开内容的方法和装置的代表性应用。这些例子的提供仅仅是为了添加上下文并帮助理解所描述的例子。因此，对本领域技术人员很显然，在没有这些具体细节当中的一些或全部的情况下，也可以实践所描述的例子。在其它情况下，没有详细描述众所周知的过程步骤，以避免不必要地模糊所描述的例子。其它应用是可能的，使得以下例子不应当被认为是限制。

图1a-图1c示出了本公开内容的例子可以在其中实现的系统。图1a示出了可以包括触摸屏124的示例性移动电话136。图1b示出了可以包括触摸屏126的示例性媒体播放器140。图1c示出了可以包括触摸屏128并且可以通过带子146附连到用户的示例性可配戴设备144。图1a-图1c的系统可以利用将要公开的多光路体系架构和遮蔽方法。

图2说明了示例性ppg信号。没有假象的用户的ppg信号被说明为信号210。但是，用户身体的移动会使皮肤和血管扩张和收缩，从而对信号引入噪声。此外，用户的头发和/或组织可以改变所反射的光的幅值和所吸收的光的幅值。带假象的用户的ppg信号被说明为信号220。如果不把噪声提取出来，信号220会被错误地解释。

信号210可以包括其幅值由于脉动血流而被调制的光信息(即，“信号”)和寄生的未调制的非信号光(即，dc)。从测出的ppg信号210，可以确定灌注指数。灌注指数可以是所接收的调制光(ml)与未调制光(uml)之比(即，血流调制信号与静态寄生dc信号之比)，并且可以给出关于用户生理状态的确切信息。调制光(ml)可以是信号210的峰-谷值，而未调制光(uml)可以是信号210的零-平均(利用平均212)值。如图2中所示，灌注指数可以等于ml与uml之比。

ppg信号和灌注指数都可以与诸如心率的生理信号的准确测量有关。但是，ppg信号可以包括来自调制光的噪声，噪声是由于例如用户组织和/或ppg设备的运动。越高的灌注指数(例如，越高的脉动信号和/或越低的寄生dc)会导致这种运动噪声的越好拒绝。此外，对不同的用户，ppg信号的强度相对于灌注指数可以有所变化。一些用户可以自然地具有高ppg信号，但是弱灌注指数，或者反过来。因此，ppg信号和灌注指数的组合可以被用来为各种用户和各种使用条件确定生理信号。

图3a示出了包括用于确定心率信号的光传感器和光发射器的示例性电子设备的顶视图，而图3b示出了其横截面图。光传感器304可以与光发射器306一起定位在设备300的表面上。此外，另一个光传感器314可以与光发射器316一起定位或者成对在设备300的表面上。设备300可以定位成使得光传感器304和314以及光发射器306和316靠近用户的皮肤320。除其它可能性之外，例如，设备300还可以被拿在用户手中或者缠到用户的手腕。

光发射器306可以生成光322。光322可以入射到皮肤320上并且可以反射回来，以便被光传感器304检测。光322的一部分可以被皮肤320、血管和/或血液吸收，并且光的一部分(即，光332)可以反射回到与光发射器306一起定位或者与其成对的光传感器304。类似地，光发射器316可以生成光324。光324可以入射到皮肤320上并且可以反射回来，以便被光传感器314检测。光324的一部分可以被皮肤320、血管和/或血液吸收，并且光的一部分(即，光334)可以反射回到与光发射器316一起定位的光传感器314。光332和334可以包括诸如由血脉波(bloodpulsewave)326造成的心率信号(即，ppg信号)的信息或信号。由于光传感器304和314之间沿血脉波326的方向的距离，信号332可以包括心率信号，而信号334可以包括时移的心率信号。信号332与信号334之间的差值可以依赖于光传感器304与314之间的距离以及血脉波326的速率。

信号332和334可以包括由于假象造成的噪声，假象是由于例子设备300相对于皮肤320的倾斜和/或拉、用户的头发，和/或用户的运动。考虑噪声312的一种途径可以是把光传感器304与314定位得足够远，使得信号332和334中的噪声可以不相关，但是又要足够近，使得ppg信号在信号332和334中被校正。噪声可以通过对信号332和334进行缩放、乘、除、加和/或减来缓解。

图3c示出了用于取消或减小来自所测ppg信号的噪声的流程图。过程350可以包括光从定位在设备300表面上的一个或多个光发射器306和316发射(步骤352)。光信息332可以由光传感器304接收(步骤354)，并且光信息334可以由光传感器314接收(步骤356)。在一些例子中，光信息332和334可以指示来自光发射器306和316的已经被用户的皮肤320、血液和/或血管反射和/或散射的光的量。在一些例子中，光信息332和334可以指示已经被用户的皮肤320、血液和/或血管吸收的光的量。

基于光信息332和光信息334，可以通过取消由于假象造成的噪声来计算心率信号(步骤358)。例如，可以将光信息334与缩放因子相乘并添加到光信息332来获得心率信号。在一些例子中，可以通过仅仅从光信息332减去或除以光信息334来计算心率信号。

在一些例子中，由于低信号强度，光信息332和334会难以确定。为了增加信号强度，可以减小或最小化光传感器与光发射器之间的距离，使得光行进最短的距离。一般而言，对于给定的光发射器和光传感器对，信号强度随着光发射器与光传感器之间增加的间隔距离而减小。另一方面，灌注指数一般随着光发射器与光传感器之间增加的间隔距离而增加。越高的灌注指数可以关联到对由于例如运动造成的假象的越好拒绝。因此，光发射器与光传感器之间较短的间隔距离会有利于高ppg信号强度，而较长的间隔距离会有利于高灌注指数(例如，运动性能)。即，会存在一种折衷，使得难以针对特定用户皮肤/组织类型和使用条件优化间隔距离。

为了减轻信号强度与灌注指数之间的折衷问题，可以采用在(一个或多个)光发射器与(一个或多个)光传感器之间具有各种距离的多条光路。图4a示出了根据本公开内容的例子具有用于确定心率信号的两条光路的示例性设备的顶视图，而图4b示出了其横截面图。设备400可以包括光发射器406和416以及光传感器404。光发射器406可以具有离光传感器404的间隔距离411，并且光发射器416可以具有离光传感器404的间隔距离413。

来自光发射器406的光422可以入射到皮肤420上，并且可以反射回来作为光432被光传感器404检测。类似地，来自光发射器416的光424可以入射到皮肤420上，并且可以反射回来作为光434被光传感器404检测。与间隔距离413相比，间隔距离411可以小，并且因此，光信息432可以比光信息434具有更高的ppg信号强度。光信息432可以被用于需要较高ppg信号强度的应用。与间隔距离411相比，间隔距离413可以大，并且因此，光信息434可以比光信息432具有更高的灌注指数。光信息434可以被用于需要高灌注指数(例如，运动性能)的应用。由于不同的间隔距离411和413，光信息432和434可以提供ppg信号和灌注指数值的各种组合，以允许设备动态地选择用于特定用户皮肤类型和使用条件(例如，久坐不动，活跃的活动，等等)的光信息。

图5a示出了根据本公开内容的例子用于确定心率信号的多条光路。为了增强的测量分辨率，可以采用多于两条光路。多条光路可以由光发射器506和多个光传感器，诸如光传感器504、514、524、534和544，构成。光传感器504可以具有离光发射器506的间隔距离511。光传感器514可以具有离光发射器506的间隔距离513。光传感器524可以具有离光发射器506的间隔距离515。光传感器534可以具有离光发射器506的间隔距离517。光传感器544可以具有离光发射器506的间隔距离519。间隔距离511、513、515、517和519可以是不同的值。

图5b示出了用于光发射器506和光传感器504、514、524、534和544的ppg信号强度和灌注指数值的图。如所示出的，ppg信号的强度可以随着光发射器与光传感器之间间隔距离(即，间隔距离511、513、515、517和519)的增加而减小。另一方面，灌注指数值可以随着光发射器与光传感器之间间隔距离的增加而增加。

从多条光路获得的信息可以既用于需要高ppg信号强度的应用又用于需要高灌注指数值的应用。在一些例子中，从所有光路生成的信息都可以被利用。在一些例子中，从一些，但不是全部，光路生成的信息可以被利用。在一些例子中，“活跃的”光路可以基于(一个或多个)应用、可用的功率、用户类型和/或测量分辨率而动态改变。

图6a示出了根据本公开内容的例子采用用于确定心率信号的多条光路的示例性电子设备的顶视图，而图6c示出了其横截面图。设备600可以包括定位在设备600的表面上的光发射器606和616及光传感器604和614。光传感器604和614可以对称地放置，而光发射器606和616可以不对称地放置。光学隔离644可以布置在光发射器606和616与光探测器604和614之间。在一些例子中，光学隔离644可以是不透明的材料，以便例如减小寄生dc光。

光发射器606和616及光传感器604和614可以安装在部件安装平面648上或者与其接触。在一些例子中，部件安装平面648可以由不透明材料(例如，flex)制成。在一些例子中，部件安装平面648可以由与光学隔离644相同的材料制成。

设备600可以包括窗口601，以保护光发射器606和616及光传感器604和614。光发射器606和616、光探测器604和614、光学隔离644、部件安装平面648以及窗口601可以定位在外壳610的开口603中。在一些例子中，设备600可以是诸如腕表的可配戴设备，并且外壳610可以耦合到腕带646。

光发射器606和616及光探测器604和614可以布置成使得存在具有四个不同间隔距离的四条光路。光路621可以耦合到光发射器606和光传感器604。光路623可以耦合到光发射器606和光传感器614。光路625可以耦合到光发射器616和光传感器614。光路627可以耦合到光发射器616和光传感器604。

图6b示出了根据本公开内容的例子用于设备600的四条光路621、623、625和627的示例性路径长度、相对ppg信号水平和相对灌注指数值的表。如所示出的，对较短的路径长度，相对ppg信号水平可以具有较高的值。例如，由于更短的路径长度(即，光路625的路径长度是4.944mm，而光路627的路径长度是6.543mm)，与具有0.31的ppg信号的光路627相比，光路625可以具有更高的1.11的ppg信号。对于需要高ppg信号水平的应用，设备600可以利用来自光路625或光路621的信息。但是，对越长的路径长度，相对灌注指数值可以具有越高的值。例如，由于更长的路径长度(即，光路623的路径长度是5.915mm，而光路621的路径长度是5.444mm)，与具有1.10的灌注指数值的光路621相比，光路623可以具有更高的1.23的灌注指数值。对于需要高灌注指数值的应用，设备600会比来自光路621的信息更偏向于来自光路623的信息。虽然图6b示出了用于路径长度621、623、625和627的示例性值，连同示例性ppg信号水平和灌注指数值，但是本公开内容的例子不限于这些值。

图6d-图6f示出了根据本公开内容的例子采用用于确定心率信号的多条光路的示例性电子设备的横截面图。如图6d中所示，光学隔离654可以被设计为通过提供(比图6c的光学隔离644)更大的表面积以便窗口601放在其上和/或附着到其来提高设备600的机械稳定性。虽然光学隔离654可以为窗口601提供更大的表面积，但是光可能必须通过皮肤620行进更长的距离，并且因此，信号强度会减小。或者信号质量会被危及，或者设备600可以通过增加从光发射器606发射的光的功率(即，电池功率消耗)来补偿。较低的信号强度或较高的电池功耗会降级用户的体验。

克服关于较低信号强度和较高电池功耗的问题的一种途径可以在图6e中说明。设备600可以包括耦合到光发射器606的透镜603和/或耦合到光传感器604的透镜605。透镜603可以是任何类型的透镜，诸如菲涅耳透镜或者在光学隔离644上引导光的图像移位膜(idf)。透镜605可以是任何类型的透镜，诸如idf或把光偏移到光传感器604的光接收区域中的亮度增强膜(bef)。透镜603可以把从光发射器606发射的光指引到更靠近透镜605，并且透镜605可以把光指引到更靠近光传感器604。通过采用透镜603和/或605，光不必通过皮肤620行进更长距离，并且因此，信号强度可以恢复。

在一些例子中，除了透镜603和605或者作为其替代，设备600还可以包括反射器607，如图6f中所示。反射器607可以由任何反射性材料构成，诸如反射镜或白色的表面。从光发射器606发射的光可以在皮肤620的表面反射并且被指回到反射器607。在图6d-6e所示体系架构中的这种光会丢失或者被光学隔离654吸收。但是，在图6f所示体系架构中，反射器607可以通过把光反射回皮肤来阻止光丢失，并且光随后可以被反射到光传感器604。在一些例子中，光学隔离654可以包括任意数量的反射器607。在一些例子中，一个或多个窗口601可以包括任意数量的反射器607。

图7a示出了根据本公开内容的例子具有用于确定心率信号的八条光路的示例性电子设备的顶视图。设备700可以包括定位在设备700的表面上的多个光发射器706和716及多个光传感器704、714、724和734。光学隔离744可以布置在光发射器706和716与光传感器704、714、724和734之间，以阻止光混合。部件安装平面748可以安装在光发射器706和716及光传感器704、714、724和734后面。为了保护，诸如窗口701的窗口可以定位在光发射器706和716及光传感器704、714、724和734前面。多个光发射器706和716、多个光传感器704、714、724和734、光学隔离744、部件安装平面748及窗口701可以定位在外壳710的开口703中。在一些例子中，设备700可以是诸如腕表的可配戴设备，并且外壳701可以耦合到腕带746。

虽然图7a示出了两个光发射器和四个光传感器，但是可以采用任意数量的光发射器和光传感器。在一些例子中，光传感器704和724可以是被分成两个或更多个单独的感测区域的单个光传感器。类似地，光传感器714和734可以是被分成两个或更多个单独的感测区域的单个光传感器。在一些例子中，光学隔离744和/或部件安装平面748可以是不透明的材料。在一些例子中，光学隔离744、部件安装平面748和外壳710当中一个或多个可以是相同的材料。

光发射器706和716及光传感器704、714、724和734可以布置成使得存在具有四个不同路径长度或间隔距离的八条光路。光路721可以耦合到光发射器706和光传感器704。光路723可以耦合到光发射器706和光传感器734。光路725可以耦合到光发射器706和光传感器714。光路727可以耦合到光发射器716和光传感器734。光路729可以耦合到光发射器716和光传感器714。光路731可以耦合到光发射器716和光传感器724。光路733可以耦合到光发射器716和光传感器704。光路735可以耦合到光发射器706和光传感器724。

光发射器706和716及光传感器704、714、724和734可以放成使得光路721与729的间隔距离(即，间隔距离d1)相同，光路727与735的间隔距离(即，间隔距离d2)相同，光路723与731的间隔距离(即，间隔距离d3)相同，以及光路725与744的间隔距离(即，间隔距离d4)相同。在一些例子中，两条或更多条光路可以是重叠的光路。在一些例子中，两条或更多条光路可以是不重叠的光路。在一些例子中，两条或更多条光路可以是共同定位的光路。在一些例子中，两条或更多条光路可以是非共同定位的光路。

图7a中所示多光路体系架构的优点可以是信号优化。可以有不重叠的光路，使得如果在一条光路中存在信号丢失，则其它光路可以被用于信号冗余。即，通过具有共同跨越更大总面积的光路，设备可以确保信号的存在。该体系架构可以缓解只有一条其中信号或者非常低或者不存在的光路的风险。由于，例如，其中“安静的”无信号(或低信号)点存在的用户特定生理结构，非常低或者不存在的信号可以使光路失效(ineffective)。例如，当在光路721中存在信号丢失时，光路729可以被用于信号冗余。

图7b示出了根据本公开内容的例子用于具有八条光路和四个间隔距离的示例性电子设备的光发射器/传感器路径和间隔距离的表。图7c示出了根据本公开内容的例子用于具有八条光路和四个间隔距离的示例性体系架构的ppg信号强度和灌注指数值的图。如图所示，ppg信号的强度会随着光发射器与光传感器之间的间隔距离(即，间隔距离d1、d2、d3和d4)增加而减小。另一方面，灌注指数值会随着光发射器与光传感器之间的间隔距离增加而增加。

通过配置光传感器和光发射器，使得多条光路具有相同的间隔距离，由于诸如运动、用户头发和用户皮肤造成的噪声可以被取消或减小。例如，光路721和光路729可以是具有相同间隔距离d1的两条不同光路。由于对于这两条光路间隔距离相同，ppg信号应当相同。但是，与光路729相比，光路721可以反射用户皮肤、血管和血液的不同区域。由于人类皮肤、血管和血液的不对称，来自光路721的光信息可以与来自光路729的光信息不同。例如，光路721中用户皮肤的色素沉着可以与光路721中用户皮肤的色素沉着不同，从而导致对光路721和光路729的不同信号。光信息中的这种差异可以被用来取消或减小噪声和/或增强脉动信号质量，以确定准确的ppg信号。

在一些例子中，光发射器706和716可以是不同的光源。示例性光源可以包括，但不限于，发光二极管(led)、白炽灯和荧光灯。在一些例子中，光发射器706和716可以具有不同的发射波长。例如，光发射器706可以是绿色led，而光发射器716可以是红外线(ir)led。用户的血液可以有效地吸收来自绿色光源的光，并且因此，例如，当用户久坐不动时，以最短的间隔距离耦合到光发射器706的光路(即，光路721)可被用于高ppg信号。ir光源可以比其它光源通过用户的皮肤有效地行进更远的距离，并且因此可以消耗更少的功率。耦合到光发射器716的光路(即，光路727、729、731和733)可以在例如设备700以低功率模式工作时使用。在一些例子中，光发射器706和716可以具有不同的发射强度。

图7d-7f示出了根据本公开内容的例子采用用于确定心率信号的一条或多条光路的示例性电子设备的横截面图。设备700可以包括定位在诸如图7d的光发射器706和图7e的光传感器704之类的部件前面的窗口701。窗口701可以是透明的，并且因此，设备700的内部部件可以是用户可见的。由于设备700可以包括若干部件及关联的布线，因此会期望遮蔽部件并防止内部部件被用户的眼睛看到。除了遮蔽内部部件，还可以期望从光发射器706发射的光保持其光功率、收集效率、射束形状和收集面积，使得光的强度不受影响。

为了遮蔽内部部件，诸如菲涅耳透镜707的透镜可以定位在窗口701与光发射器706之间，如图7d中所示。菲涅耳透镜707可以具有两个区域：光学中心709和装饰区711。光学中心709可以放在与光发射器706基本相同的区域或位置，以便把发射的光瞄准到更小的射束尺寸。装饰区711可以定位在光学中心709之外的区域。装饰区711的脊可以用来遮蔽底层的内部部件。

为了遮蔽光传感器704，诸如菲涅耳透镜713的透镜可以定位在窗口701与光传感器704之间，如图7e中所示。因为光传感器704可以是大面积的光电二极管，光场的成形可以是不需要的，因此菲涅耳透镜713可以不需要光学中心。相反，菲涅耳透镜713可以具有包括被配置为装饰区的脊的一个区域。

菲涅耳透镜707和713的脊形状可以被更改，以改善遮蔽，尤其是在装饰区中。例如，深而尖锐的锯齿模式可以被用于高遮蔽需求。其它类型的脊形状可以包括磨圆的圆柱脊、不对称形状，以及波浪形状(即，移入移出的脊)。

在一些例子中，图7d中所说明的菲涅耳透镜707可以被附加地或者作为替代地用于光瞄准。通过瞄准光，可以提高光信号的效率。如果没有透镜或者类似的瞄准光学元件，发射器光会以远离光传感器的角度被指向并且会丢失。此外或者作为替代，光可以以朝向光传感器的角度被指向，但是该角度可以浅。浅的角度会阻止光穿透足够深以到达皮肤内的信号层。这种光可以只对寄生的非信号光起作用。菲涅耳透镜707可以把光重定向到以别的方式可能丢失或以浅角度进入组织的方向。这种重定向的光可以被收集而不是丢失和/或可以减轻寄生的非信号光，从而导致提高的光信号效率。

在一些例子中，可以使用漫射剂(diffusingagent)。漫射剂719可以包围、接触和/或覆盖光发射器706的一个或多个部件。在一些例子中，漫射剂719可以是封装管芯或部件和/或焊线(wirebond)的树脂或环氧树脂。漫射剂719可以被用来调整从光发射器706发射的光的角度。例如，在没有漫射剂的情况下，从光发射器发射的光的角度可以比从被漫射剂719封装的光发射器706发射的光的角度宽5°。通过使所发射的光的射束变窄，更多光可以被透镜和/或窗口收集，从而导致更大量的光被光传感器检测到。

在一些例子中，对于从光发射器706发射的光的波长或颜色，漫射剂719可以具有增加的反射性。例如，如果光发射器706发射绿光，则漫射剂719可以由白色的tio2材料制成，以增加朝着皮肤反射回的绿光的量。以这种方式，以别的方式将丢失的光可以循环回去并被光探测器检测到。

图8示出了根据本公开内容的例子包括用于测量ppg信号的光发射器和光传感器的计算系统的示例性框图。计算系统800可以对应于图1a-图1c中所说明的任何计算设备。计算系统800可以包括被配置为执行指令并执行与计算系统800关联的操作的处理器810。例如，利用从存储器检索的指令，处理器810可以控制输入和输出数据在计算系统800的部件之间的接收和操纵。处理器810可以是单芯片处理器或者可以利用多个部件实现。

在一些例子中，处理器810连同操作系统一起可以操作，以执行计算机代码并产生和使用数据。计算机代码和数据可以驻留在可操作上耦合到处理器810的程序存储块802中。程序存储块802一般可以提供保持正在被计算系统800使用的数据的地方。程序存储块802可以是任何非临时性计算机可读存储介质，并且可以存储，例如，关于由诸如光传感器804的一个或多个光传感器测出的ppg信号和灌注指数值的历史和/或模式数据。作为例子，程序存储块802可以包括只读存储器(rom)818、随机存取存储器(ram)822、硬盘驱动器808等等。计算机代码和数据也可以驻留在可移动存储介质上并在需要时加载或安装到计算系统800。可移动存储介质包括，例如，cd-rom、dvd-rom、通用串行总线(usb)、安全数字(sd)、紧凑型闪存(cf)、记忆棒、多媒体卡(mmc)和网络部件。

计算系统800还可以包括可操作上耦合到处理器810或者可以是如图所示的单独部件的输入/输出(i/o)控制器812。i/o控制器812可以被配置为控制与一个或多个i/o设备的交互。i/o控制器812可以通过在处理器810和期望与处理器810通信的i/o设备之间交换数据来操作。i/o设备和i/o控制器812可以通过数据链路进行通信。数据链路可以是单向链路或双向链路。在一些情况下，i/o设备可以通过无线连接被连接到i/o控制器812。作为例子，数据链路可以对应于ps/2、usb、firewire、ir、rf、蓝牙等。

计算系统800可以包括可操作上耦合到处理器810的显示设备824。显示设备824可以是单独的部件(外围设备)或者可以与处理器810和程序存储块802集成以形成台式计算机(一体机)、膝上型计算机、手持式或平板计算设备等。显示设备824可被配置为向用户显示图形用户界面(gui)，该gui有可能包括指针或光标以及其它信息。作为例子，显示设备824可以是任何类型的显示器，包括液晶显示器(lcd)、电致发光显示器(eld)、场发射显示器(fed)、发光二极管显示器(led)、有机发光发光二极管显示器(oled)等。

显示设备824可以耦合到显示控制器826，显示控制器826可以耦合到处理器810。处理器810可将原始数据发送到显示控制器826，并且显示控制器826可将信号发送到显示设备824。数据可以包括用于显示设备824中多个像素的电压电平，以投影图像。在一些例子中，处理器810可以被配置为处理原始数据。

计算系统800还可以包括可操作上耦合到处理器810的触摸屏830。触摸屏830可以是感测设备832和显示设备824的组合，其中感测设备832可以是定位在显示设备824前面或者与显示设备824集成的透明面板。在一些情况下，触摸屏830可以识别其表面上的触摸以及触摸的位置和大小。触摸屏830可以向处理器810报告触摸，并且处理器810可以根据其编程解释该触摸。例如，处理器810可以执行轻击和事件手势解析，并且可以根据特定的触摸启动设备的唤醒或者给一个或多个组件供电。

触摸屏830可以耦合到触摸控制器840，触摸控制器840可以从触摸屏830获取数据并且可以把所获取的数据提供给处理器810。在一些情况下，触摸控制器840可以被配置为向处理器810发送原始数据，并且处理器810处理原始数据。例如，处理器810可以从触摸控制器840接收数据，并且可以确定如何解释数据。数据可以包括触摸的坐标以及所施加的压力。在一些例子中，触摸控制器840可以被配置为处理原始数据本身。即，触摸控制器840可以读取来自定位在感测设备832上的感测点834的信号，并把它们变成处理器810可以理解的数据。

触摸控制器840可以包括一个或多个微控制器，诸如微控制器842，每个微控制器可以监视一个或多个感测点834。微控制器842可以，例如，对应于专用集成电路(asic)，它与固件一起工作，以便监视来自感测设备832的信号、处理被监测的信号并且向处理器810报告此信息。

一个或两个显示控制器826以及触摸控制器840可以执行滤波和/或转换过程。滤波过程可以被实现，以减少繁忙的数据流，以防处理器810由于冗余或非必需的数据而过载。转换过程可以被实现，以便在向处理器810发送或报告原始数据之前调整原始数据。

在一些例子中，感测设备832是基于电容的。当两个导电构件彼此接近而不实际接触时，它们的电场会相互作用，以形成电容。第一导电构件可以是一个或多个感测点834，而第二导电构件可以是诸如手指的物体890。当物体890接近触摸屏830的表面时，可以在物体890和紧密接近物体890的一个或多个感测点834之间形成电容。通过在每个感测点834处检测电容的变化并指出感测点834的位置，触摸控制器840可以识别多个物体，并且当物体890跨触摸屏830移动时确定物体890的位置，压力，方向，速度和加速度。例如，触摸控制器890可以确定感测到的触摸是手指、轻击还是覆盖表面的物体。

感测设备832可以基于自电容或互电容。在自电容中，每个感测点834可以由单独充电的电极来提供。当物体890接近触摸屏830的表面时，物体可以电容耦合到紧密接近物体890的那些电极，从而窃取电荷远离电极。当一个或多个物体触摸或悬停在触摸屏830之上时，可以由触摸控制器840测量每个电极中的电荷量，以确定一个或多个物体的位置。在互电容中，感测设备832可包括空间分离的线或导线的两层网格，但其它配置是可能的。上层可包括以行中的线，而下层可以包括列中的线(例如，正交)。感测点834可以在行和列的交叉点提供。在操作过程中，行可以被充电，并且电荷可以电容性地从行耦合到列。当物体890接近触摸屏830的表面时，物体890可以电容耦合到紧邻物体890的行，从而降低行和列之间的电荷耦合。当多个物体触摸触摸屏830时，可以由触摸控制器840测量每一列中电荷的量，以确定多个物体的位置。

计算系统800还可以包括一个或多个光发射器，诸如光发射器806和816，以及一个或多个光传感器，诸如靠近用户的皮肤820的光传感器804。光发射器806和816可以被配置为生成光，并且光传感器804可以被配置为测量由用户的皮肤820、血管和/或血液反射或吸收的光。光传感器804可以向处理器810发送测出的原始数据，并且处理器810可以执行噪声取消，以确定ppg信号和/或灌注指数。基于应用、用户皮肤的类型和使用条件，处理器810可以动态地激活光发射器和/或光传感器。在一些例子中，例如，一些光发射器和/或光传感器可以被激活，而其它的光发射器和/或光传感器可以被停用，以节省功率。在一些例子中，处理器810可以在rom818或ram822中存储原始数据和/或处理过的信息，用于历史跟踪或用于未来的诊断目的。

在一些例子中，(一个或多个)光传感器可以测量光信息，并且处理器可以从被反射、散射或吸收的光确定ppg信号和/或灌注指数。光信息的处理也可以在设备上进行。在一些例子中，光信息的处理不需要在设备本身上进行。图9示出了根据本公开内容的例子其中设备连接到主机的示例性配置。主机910可以是在设备900外部的任何设备，包括但不限于图1a-图1c中所示的任何系统，或者服务器。设备900可以通过通信链路920连接到主机910。通信链路920可以是任何连接，包括但不限于无线连接和有线连接。示例性无线连接包括wi-fi、蓝牙、wirelessdirect和红外线。示例性有线连接包括通用串行总线(usb)、firewire、thunderbolt或者需要物理电缆的任何连接。

在操作中，不是在设备900本身上处理来自光传感器的光信息，而是设备900可以经通信链路920向主机910发送从光传感器测出的原始数据930。主机910可以接收原始数据930，并且主机910可以处理光信息。处理光信息可以包括取消或减小由于假象造成的任何噪声并且确定诸如用户的心率的生理信号。主机910可以包括算法或校准过程，以考虑影响ppg信号和灌注指数的用户特性的差异。此外，主机910可以包括用于为了诊断目的而跟踪ppg信号和灌注指数历史的储存器或存储器。主机910可以向设备900发送回处理结果940或相关信息。基于处理结果940，设备900可以通知用户或相应地调整其操作。通过卸下光信息的处理和/或存储，设备900可以节省空间和功率，从而使设备900保持小而轻便，因为可能以别的方式被处理逻辑单元需要的空间可以在设备上释放。

在一些例子中，公开了电子设备。该电子设备可以包括：被配置为生成多条光路的一个或多个光发射器，其中多条光路当中至少两条具有带预定关系的间隔距离；被配置为检测具有预定关系的至少两条光路的一个或多个光传感器；以及耦合到一个或多个光传感器并且被配置为从这至少两条光路检测生理信号的逻辑单元。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，预定关系是相同的间隔距离。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，该逻辑单元还被配置为从检测到的生理信号生成ppg信号和灌注指数。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，预定关系是不同的间隔距离。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，预定关系是重叠的光路。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，预定关系是不重叠的光路。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，预定关系是共同定位的光路。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，预定关系是非共同定位的光路。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，该逻辑单元还被配置为减小多条光路中的噪声。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，电子设备还包括布置在一个或多个光发射器上的一个或多个第一透镜。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，这一个或多个第一透镜中的至少一个是菲涅耳透镜或图像移位膜。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，这一个或多个第一透镜中的至少一个包括放在与从一个或多个光发射器发射的光基本上相同位置的光学中心。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，电子设备还包括布置在一个或多个光传感器上的一个或多个第二透镜。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，一个或多个第二透镜中的至少一个是图像移位膜、亮度增强膜或菲涅耳透镜。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，电子设备还包括：布置在一个或多个光发射器与一个或多个光传感器之间的光学隔离；以及布置在至少一个光学隔离之上的反射器，布置在一个或多个光发射器上的窗口，以及布置在一个或多个光传感器上的窗口。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，至少一个光传感器被划分为多个感测区域。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，一个或多个光发射器中的至少两个发射不同波长的光。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，至少一个光发射器是绿色发光二极管并且至少一个光发射器是红外发光二极管。

在一些例子中，公开了用于形成包括一个或多个光发射器和一个或多个光传感器的电子设备的方法。该方法可以包括：从一个或多个光发射器发射光，以生成多条光路，其中多条光路当中至少两条具有带预定关系的间隔距离；从一个或多个光传感器接收光；以及从接收到的光确定生理信号。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，该方法还包括基于用户特性和使用条件当中至少一个动态地选择一条或多条光路。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，多条光路当中至少两条具有相同的间隔距离，该方法还包括取消或减小来自多条光路当中具有相同间隔距离的至少两条的噪声。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，多条光路当中至少两条包括第一光路和第二光路，其中第一光路具有第一间隔距离并且第二光路具有第二间隔距离，并且第一间隔距离比第二间隔距离短，该方法还包括：从第一光路确定第一生理信号；并从第二光路确定第二生理信号。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，第一生理信号指示光体积描记信号并且第二生理信号指示灌注指数。此外或作为以上公开的一个或多个例子的替代，在其它例子中，一个或多个光发射器包括第一组光发射器和第二组光发射器，该方法还包括：动态激活第一组光发射器；及动态停用第二组光发射器。

虽然已经参考附图完整地描述了所公开的实施例，但是应该指出，对本领域技术人员来说，各种变化和修改将变得明显。这些变化和修改应当被理解为包括在由所附权利要求定义的所公开例子的范围内。