CN111870221B - 检测贴合状态的生理检测装置 - Google Patents

检测贴合状态的生理检测装置 Download PDF

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Abstract

一种包含光源、光检测器、处理单元以及显示设备的生理检测装置。所述光源发光以照明皮肤表面。所述光检测器接收来自皮肤表面的光以输出检测信号。所述处理单元根据检测信号确认贴合状态，并当确认该贴合状态并非良好时控制所述显示设备显示提示信号或警示信息。

Description

检测贴合状态的生理检测装置
技术领域
本发明有关一种生理检测装置，更特别有关一种使用光学检测手段检测生理检测装置与皮肤表面的贴合状态的生理检测装置。
背景技术
近年来，倾向于使用光学检测手段进行生理检测，由于光学检测手段具有小尺寸且属于非侵入式检测。此外，这种光学检测手段可以内建于可携式电子装置或穿戴式电子装置而使得可在每日生活中轻易的进行生理检测。
然而，众所皆知的当光学式生理检测装置配置于穿戴装置上且使用者并非处于静止状态时，生理检测装置会与贴合肤面之间存在相对移动而在检测信号中形成噪声。尤其是，如果所述穿戴装置没有适当的贴合或固定于肤面，则难以取得正确的检测结果。必须使用复杂的去噪算法来移除移动噪声。
有鉴于此，有需要提供一种能够在开始进行生理检测之前确认是否与皮肤表面适当贴合的生理检测装置，以提升检测精度。
发明内容
本发明提供一种生理检测装置，其通过比较位于不同偏光片下方的不同像素的检测信号以确认其与皮肤表面的穿戴状态或贴合状态。
本发明还提供一种生理检测装置，其通过判断感测阵列输出的图像帧的亮度分布以确认其与皮肤表面的穿戴状态或贴合状态。
本发明还提供一种生理检测装置，其通过计算单光子崩溃二极管所检测的飞行时间(time-of-flight)以确认其与皮肤表面的穿戴状态或贴合状态。
本发明提供一种包含感测阵列、偏光层以及处理单元的生理检测装置。所述感测阵列包含多个像素，区分为第一像素区域及第二像素区域，分别用于接收来自皮肤的光以输出第一像素数据及第二像素数据。所述偏光层覆盖于所述感测阵列上并包含第一区域及第二区域，所述第一区域具有第一极化方向并相对所述第一像素区域，所述第二区域具有与所述第一极化方向垂直的第二极化方向并相对所述第二像素区域。所述处理单元电性连接所述感测阵列，并用于根据所述第一像素数据产生第一检测信号，根据所述第二像素数据产生第二检测信号，及比较所述第一检测信号与所述第二检测信号以决定所述生理检测装置与所述皮肤的贴合状态。
本发明还提供一种包含光源、感测阵列以及处理单元的生理检测装置。所述光源用于发光照明皮肤。所述感测阵列用于接收来自所述皮肤的光以输出图像帧。所述处理单元电性连接所述光源及所述感测阵列，并用于根据所述图像帧的亮度分布决定贴合状态。
本发明还提供一种包含第一光源、单光子崩溃二极管以及处理单元的生理检测装置。所述第一光源用于发出第一波长的光照明皮肤。所述单光子崩溃二极管用于接收来自所述皮肤的光以输出电脉冲信号。所述处理单元电性连接所述第一光源及所述单光子崩溃二极管，并用于根据来自所述单光子崩溃二极管的所述电脉冲信号计算第一飞行时间及通过比较所述第一飞行时间与第一时间阈值决定贴合状态。
本发明实施例的生理检测装置中，虽然贴合或穿戴状戴检测是以光学检测手段来说明，但本发明并不限于此。生理检测可使用光学式或非光学式(例如使用电极)进行，而并不限于本发明说明所记载者。
为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先述明。
附图说明
图1A是本发明实施例的穿戴装置的上视图；
图1B是图1A的穿戴装置的底视图，显示配置于其上的生理检测装置；
图1C是本发明实施例的生理检测装置的方框图；
图2是本发明第一实施例的生理检测装置的示意图；
图3A-3D是本发明第一实施例的生理检测装置输出的图像帧的亮度或振幅分布的示意图；
图4是本发明第一实施例的生理检测装置的运作方法的流程图；
图5是本发明第二实施例的生理检测装置的示意图；
图6A-6B是本发明第二实施例的生理检测装置输出的图像帧的亮度分布的示意图；
图7是本发明第二实施例的生理检测装置的运作方法的流程图；
图8是本发明第三实施例的生理检测装置的示意图；
图9是本发明第三实施例的生理检测装置的运作方法的流程图。
附图标记说明
100 穿戴装置
11 显示设备
15 生理检测装置
151’ 光检测器
153 光源
17 处理单元
19 内存
具体实施方式
本发明各实施例的生理检测装置适用于可携式电子装置(例如智能型手机)或穿戴式电子装置(例如智能型手表或智能型手环)。在开始检测生理特征，例如心律、血氧浓度和/或皮肤微循环等之前，生理检测装置先检测其是否适当的贴合(例如足够贴紧)于皮肤表面，且只有在确认穿戴状态或贴合状态良好时，才进行生理检测。
请参照图1A及图1B所示，图1A是本发明实施例的穿戴装置100的立体图；图1B是图1A的穿戴装置100的底视图。本发明的生理检测装置15显示为位于穿戴装置100的底面上。必须说明的是，虽然图1A及图1B显示穿戴装置100是手表，但其仅用于说明而非用以限定本发明。本发明的生理检测装置15可配置于任何电子装置，只要该电子装置使用时与使用者皮肤相接触即可。
穿戴装置100包含显示设备11、旋钮13、生理检测装置15以及表带19。该表带19用于将穿戴装置100固定于使用者的前臂，并由任何适当材质及结构所形成，并无特定限制。一种非限定的实施方式中，旋钮13用于调整显示设备11上显示的内容。
显示设备11具有液晶(LCD)屏幕或有机发光二极管(OLCD)屏幕，用于显示所检测的生理特征、时间及表示信号。该表示信号通知使用者关于穿戴装置100是否适当地穿戴以进行生理检测。可以了解的是，显示设备11上的显示内容的位置、式样及尺寸可适当配置，而不限于图1A所示者。
生理检测装置15配置于穿戴装置100的适当表面，其容易与使用者皮肤表面相贴合。生理检测装置15包含感测阵列151及至少一个光源153(例如图1B显示4个光源)相邻于感测阵列151的边缘。
必须说明的是，当配置于可携式电子装置上时，生理检测装置15可配置于可携式电子装置的任何表面，只要使用者可将手指置放于其上即可。
感测阵列151是光二极管阵列(例如互补式金氧半场效晶体管感测阵列)，且每个像素(例如使用3T、4T或5T像素结构)具有至少一个光二极管用于输出强度值作为像素数据。或者，感测阵列151是单光子崩溃二极管阵列，且每个像素具有一个单光子崩溃二极管(SPAD)用于输出电脉冲信号以计数为像素数据。互补式金氧半场效晶体管(CMOS)感测阵列及单光子崩溃二极管的运作为已知，故于此不再赘述。
请参照图1C，其为本发明实施例的生理检测装置15的方框图。生理检测装置15包含光源153、光检测器151’以及处理单元17。生理检测装置15连接至显示设备11，并耦接至内存19，该内存19于运作时被处理单元17存取。光检测器151’可以是感测阵列或单光子崩溃二极管，将举例说明如后。处理单元17是数字信号处理器(DSP)或特定应用集成电路(ASIC)，其电性连接至光源153及光检测器151’以控制光源153相对光检测器151’的光检测发光。内存19包含挥发式和/或非挥发式内存，用于储存预定阈值以供处理单元17存取，该预定阈值并用于与光检测器151’的检测结果Sd相比较。处理单元17输出所计算的生理特征Phy及表示信号Sw至显示设备11以显示于其上。
请参照图2，其为本发明第一实施例的生理检测装置15的示意图。生理检测装置15包含感测阵列151、第一光源1531以及偏光层155。
第一光源1531发出第一波长λ1并具有第一极化方向(例如0度)的光以照明皮肤。例如，偏光板内建于第一光源1531或配置于第一光源1531的发光方向的前方，以使得发射光具有第一极化方向。第一光源1531是发光二极管或雷射二极管。第一波长λ1优选为从绿光频谱至红外光频谱中选择的波长。
感测阵列151具有多个像素排列成阵列。该多个像素区分为第一像素区域及第二像素区域分别用于当第一光源1531点亮时输出第一像素数据及第二像素数据。在辨识贴合状态时，处理单元17分开处理不同像素区域输出的像素数据。
偏光层155覆盖或镀膜于感测阵列151上方。偏光层155具有第一区域(例如0°区域)，其具有第一极化方向并相对所述第一像素区域。偏光层155具有第二区域(例如90°区域)，其相对所述第二像素区域并具有垂直于所述第一极化方向的第二极化方向。藉此，第一区域下方的像素仅接收所述第一极化方向的光，且第二区域下方的像素仅接收所述第二极化方向的光。
处理单元17(例如参照图1C)电性连接第一光源1531及感测阵列151。处理单元17根据第一像素数据产生第一检测信号，例如计算所述第一像素数据的平均亮度以作为所述第一检测信号或者计算不同时间的第一像素数据的总和以得到第一光体积描记(PPG)信号并使用该第一光体积描记信号的振幅作为所述第一检测信号。同样地，处理单元17根据第二像素数据产生第二检测信号，例如计算所述第二像素数据的平均亮度以作为所述第二检测信号或者计算不同时间的第二像素数据的总和以得到第二光体积描记信号并使用该第二光体积描记信号的振幅作为所述第二检测信号。
处理单元17接着比较所述第一检测信号与所述第二检测信号以决定生理检测装置15与皮肤的贴合状态(或穿戴装置100的穿戴状态)。例如参照图3A及图3B，图3A显示当生理检测装置15与皮肤贴合良好时感测阵列151输出的图像帧IF0λ1；图3B显示当生理检测装置15与皮肤具有距离D时感测阵列151输出的图像帧IF1λ1。
如果生理检测装置15贴合良好，所述第一检测信号与所述第二检测信号的数值大致相同，例如所有像素区域的平均亮度为B0且所有像素区域的PPG信号的振幅为A0，如图3A所示。然而，如果生理检测装置15与皮肤分离，由于反射光的极化方向受到皮肤组织改变，所述第一检测信号与所述第二检测信号的数值之间存在差异，例如第一像素区域的平均亮度为B1且PPG信号的振幅为A1，第二像素区域的平均亮度为B2且PPG信号的振幅为A2，如图3B所示，其中B1≠B2且A1≠A2。
因此，处理单元17配置成当所述第一检测信号与所述第二检测信号的差异(|B1-B2|或|A1-A2|)小于差异阈值时，即决定贴合状态为良好；且当所述第一检测信号与所述第二检测信号的所述差异大于所述差异阈值时，即决定贴合状态为不良。所述差异阈值事先决定并储存于内存19中。
本实施例还比较第一检测信号的变化与第二检测信号的变化以决定生理检测装置15是否贴合良好。例如，在第一时间点，生理检测装置15如图3A所示的贴合至皮肤，从0度区域得到平均亮度值B01(或强度A01)并从90度区域得到平均亮度值B02(或强度A02)；在第二时间点，生理检测装置15如图3B所示的与皮肤距离D，从0度区域得到平均亮度值B1(或强度A1)并从90度区域得到平均亮度值B2(或强度A2)。
处理单元17配置成当第一检测信号的变化|B1-B01|(或|A1-A01|)与第二检测信号的变化|B2-B02|(或|A2-A02|)的变化差异|B1-B01|-|B2-B02|(或|A1-A01|-|A2-A02|)小于变化阈值时，决定所述贴合状态为良好；并当第一检测信号的变化与第二检测信号的变化的变化差异大于所述变化阈值时，决定所述贴合状态为不良，其中，B01与B02相同或不同，A01与A02相同或不同。
为了通知使用者生理检测装置15贴合不良，当确定生理检测装置15的贴合状态不良时，处理单元17还配置成控制显示设备11(参照图1A及图1C)显示表示信号(例如通过包含图形、文字和/或数字的适当信息)。某些实施方式中，通过其他信号通知使用者，例如以灯泡发光、以振动器振动或以扬声器发声等，只要能通知使用者，表示方式并无特定限制。
某些实施方式中，感测阵列151还区分有第三像素区域及第四像素区域。偏光层155还包含第三区域(例如参照图2的45°区域)及第四区域(例如参照图2的135°区域)。所述第三区域相对所述第三像素区域并具有与所述第一极化方向相差45度的第三极化方向。所述第四区域相对所述第四像素区域并具有与所述第一极化方向相差135度的第四极化方向。
同理，如果生理检测装置15贴合良好，从相对不同极化区域的不同相素区域输出的检测信号的数值(例如B0及A0)大致相同。但如果生理检测装置15与皮肤分离，将导致从相对不同极化区域的不同相素区域输出的检测信号的数值之间(例如B1至B4及A1至A4)出现差异。处理单元17比较不同的检测信号以确认贴合状态，例如计算检测信号(例如B1至B4及A1至A4)的变异数以确认贴合状态。例如，如果检测信号的变异数小于变异阈值，则确认贴合良好；反之，如果检测信号的变异数大于变异阈值，则确认贴合不良。
为了增进辨识精确度，生理检测装置15还包含第二光源1532用于发出所述第一极化方向及第二波长λ2的光以照明皮肤，其中所述第二波长λ2不同于所述第一波长λ1。所述第二光源1532可与所述第一光源1531配置于感测阵列151的相同侧或不同侧(例如图2显示相对侧)。优选地，所述第一波长λ1与所述第二波长λ22的波长差至少为50纳米，以使得不同光源之间的差异足够明显。处理单元17还在第二光源1532点亮时，根据第一像素区域产生的第三像素数据产生第三检测信号，并根据第二像素区域产生的第四像素数据产生第四检测信号。
图3C及图3D分别显示相对第二光源1532点亮时的图像帧IF0λ2及IF1λ2；其中图3C显示良好贴合而图3D显示贴合不良。除了比较相同图像帧中的检测信号(例如B1'至B4'及A1'至A4')，处理单元17还比较不同图像帧IF1λ1及IF1λ2中的检测信号，例如分别比较第一光源1531点亮时所得到的第一检测信号(例如B1或A1)及第二检测信号(例如B2或A2)与第二光源1532点亮时所得到的第三检测信号(例如B1'或A1')及第四检测信号(例如B2'或A2')，以决定贴合状态。
更详言之，如果生理检测装置15与皮肤贴合良好，B1与B1'(或A1与A1')具有第一关系且B2与B2'(或A2与A2')具有第二关系。如果生理检测装置15离开皮肤超过预定距离，B1与B1'(或A1与A1')和/或B2与B2'(或A2与A2')之间的偏移量变的足够大，以使得处理单元17能够通过计算该偏移量确认贴合不良。
本实施例还可比较第三检测信号的变化与第四检测信号的变化以决定生理检测装置15是否贴合良好。例如，在第一时间点，生理检测装置15如图3C所示的贴合至皮肤，从0度区域得到平均亮度值B01'(或强度A01')并从90度区域得到平均亮度值B02'(或强度A02')；在第二时间点，生理检测装置15如图3D所示的与皮肤距离D，从0度区域得到平均亮度值B1'(或强度A1')并从90度区域得到平均亮度值B2'(或强度A2')。
处理单元17配置成当第三检测信号的变化|B1'-B01'|(或|A1'-A01'|)与第四检测信号的变化|B2'-B02'|(或|A2'-A02'|)的变化差异|B'1-B01'|-|B2'-B02'|(或|A1-A01|-|A2-A02|)小于变化阈值时，决定所述贴合状态为良好；并当第三检测信号的变化与第四检测信号的变化的变化差异大于所述变化阈值时，决定所述贴合状态为不良，其中，B01'与B02'相同或不同，A01'与A02'相同或不同。
同理，处理单元17根据更多像素区域的关系判断贴合状态，例如图3A至图3D所示的B3与B3'(或A3与A3')和/或B4与B4'(或A4与A4')之间的关系。
更详言之，由于距离D的变化对不同波长的光具有不同影响，使用不同波长的光有助于定义更多距离级数。例如，在第一悬浮距离，B3(或A3)大致与B3'(或A3')相同；而在与第一悬浮距离不同的第二悬浮距离，B3(或A3)则从B3'(或A3')偏移。因此，不同的偏移量|B3-B3'|(或|A3-A3'|)可用以分别定义不同距离D。
再者，由于距离D的变化对穿过不同偏光板的光(相同波长)有不同影响，使用不同极化方向的偏光板有助于定义更多距离级数。例如，在第一悬浮距离，B3(或A3)大致与B1或B2(或A1或A2)相同；而在与第一悬浮距离不同的第二悬浮距离，B3(或A3)则从B1或B2(或A1或A2)偏移。因此，不同的偏移量|B3-B1|或|B3-B2|(或|A3-A1|或|A3-A2|)可用以分别定义不同距离D。
请参照图4所示，其为本发明第一实施例的生理检测装置的运作方法的流程图。该运作方法包含：发出第一极化方向的光至皮肤(步骤S41)；以在具有所述第一极化方向的第一极化区域下方的第一像素及在具有第二极化方向的第二极化区域下方的第二像素检测来自所述皮肤的光(步骤S43)；以及比较所述第一像素与所述第二像素的检测信号以决定贴合状态(步骤S45)。本运作方法的详细内容说明如上，故于此不再赘述。如果偏光层155具有更多极化区域，处理单元17比较多个检测信号的变异量与变异阈值。
必须说明的是，虽然第一光源1531及第二光源1532是以第一极化方向的发射光为例说明，其仅用以说明而非用以限定本发明。其他实施例中，第一光源1531及第二光源1532被配置成发出其他极化方向的光，例如相同或不同于45°、90°或135°。处理单元17比较不同极化区域下方的不同像素的检测信号，以根据所述检测信号的关系决定贴合状态，只要所述关系预先储存于内存19中即可。
请参照图5，其为本发明第二实施例的生理检测装置的示意图。生理检测装置15包含光源1533、感测阵列151以及处理单元17(参照图1C)。
光源1533发光照明皮肤，且所述光优选具有介于绿光频谱的第三波长λ3，例如使用绿光发光二极管或绿光雷射二极管。光源1533配置于感测阵列151的一侧。
感测阵列151包含多个像素用于接收来自皮肤的光并输出图像帧。如前所述，感测阵列151是光二极管阵列或单光子崩溃二极管(SPAD)阵列。
处理单元17电性连接光源1533及感测阵列151，并根据所述图像帧的亮度分布决定贴合状态。更详言之，处理单元17判断所述图像帧中灰阶值大于亮度阈值的每个亮像素，判断所述图像帧中涵盖所有亮像素的亮区域，及根据所述亮区域在所述图像帧中的位置决定贴合状态。所述亮度阈值事先决定并储存于内存19中。
参照图6A及图6B所示，图6A显示当生理检测装置15距离皮肤D1时，感测阵列151输出的图像帧IF1；图6B显示当生理检测装置15与皮肤贴合良好时，感测阵列151输出的图像帧IF0。图6A中，当生理检测装置15没有直接贴合皮肤时，亮区域(例如填满斜线的区域)出现在感测阵列151的与光源1533相邻的一侧的像素区域。图6B中，当生理检测装置15与皮肤贴合良好时，亮区域大致分布于感测阵列151的全部像素。因此，本发明中，可根据亮区域，例如其分布、位置或尺寸，决定贴合状态。
例如，当所述亮区域是相关于所述感测阵列151中相邻于所述光源1533的像素时，则决定所述贴合状态为不良；而当所述亮区域大致涵盖整个感测阵列151，则决定所述贴合状态为良好。
另一实施方式中，处理单元17还计算图像帧中的亮区域的中心(例如重心或质心)，并将求得的图像帧中的亮区域的中心相关于感测阵列151。当所述中心(例如图6A的C1)相关的像素区域较靠近感测阵列151中与光源1533相邻的一侧(例如图6A的下侧)且较远离相对侧(例如图6A的上侧)时，则决定贴合状态为不良。另一方面，当所述中心(例如图6B的C2)大致位于感测阵列151的阵列中心时，则决定贴合状态为良好。从所述阵列中心的偏移阈值事先决定并储存于内存19中。当与所述中心的偏移超过所述偏移阈值时，则确认贴合不良。
另一实施方式中，如果亮区域的尺寸小于尺寸阈值，则决定贴合状态为不良。反之，如果亮区域的尺寸大于所述尺寸阈值，则决定贴合状态为良好。
为了通知使用者不良贴合，处理单元17还当贴合状态不良时控制显示设备11显示表示信号，或控制其他装置表示相关的信号。
光源1533可仅用于贴合确认阶段，或者也用于生理特征检测阶段。一种非限定的实施方式，生理检测装置15还包含其他光源1531配置于感测阵列151的其他的两侧用于检测生理特征。光源1531优选发出红光或红外光。
请参照图7，其为本发明第二实施例的生理检测装置的运作方法的流程图。所述运作方法包含：以光源发光至皮肤(步骤S71)；检测来自所述皮肤的光以输出图像帧(步骤S73)；以及根据所述图像帧的亮度分布决定贴合状态(步骤S75)。所述亮度分布包含亮像素的涵盖范围、中心和/或尺寸。本运作方式的细节已经说明于前，故于此不再赘述。
请参照图8，其为本发明第三实施例的生理检测装置的示意图。生理检测装置15包含第一光源1531、单光子崩溃二极管SPAD以及处理单元17。
第一光源1531发出第一波长λ1的光照明皮肤，且所述第一波长λ1优选选自绿光频谱至红外光频谱之间的波长。
单光子崩溃二极管SPAD接收来自皮肤的光以输出电脉冲信号。处理单元17电性连接第一光源1531及单光子崩溃二极管SPAD，根据来自单光子崩溃二极管SPAD的电脉冲信号计算第一飞行时间，并通过比较所述第一飞行时间与第一时间阈值以决定贴合状态。更详言之，处理单元17控制第一光源1531发光并开始计时单光子崩溃二极管SPAD接收到来自皮肤的反射光或散射光所经过的时间。这个光从第一光源1531至单光子崩溃二极管SPAD的飞行时间用作为判断生理检测装置15与皮肤之间的距离的参考。
一种计算飞行时间的方式例如可参照本申请相同受让人在2018年9月13日的美国申请案US 16/129,804，且该申请案的全部内容在此并入参考。
在第三实施例中，当飞行时间短于时间阈值(亦即距离小于预定距离阈值)时，处理单元17决定接触状态为良好；而当飞行时间长于时间阈值(亦即距离大于预定距离阈值)时，处理单元17决定接触状态为不良。
为了增加确认精确度，生理检测装置15还包含第二光源1532用于发出第二波长λ2的光以照明皮肤。由于不同波长的光穿过皮肤组织的不同深度，反射光或散射光在不同时间点到达单光子崩溃二极管SPAD。因此，处理单元17根据当第二光源1532点亮时来自单光子崩溃二极管SPAD的电脉冲信号计算第二飞行时间，并进而比较所述第二飞行时间与第二时间阈值以决定所述贴合状态。计算多个飞行时间是用于进行重复确认。同理，所述第一波长与第二波长的波长差至少为50纳米。第一时间阈值及第二时间阈值事先决定并储存于内存19。
同理，处理单元17还当所述第一飞行时间大于第一时间阈值时控制显示设备11显示表示信号，或者控制其他装置表示相对应的信号。
第三实施例的单光子崩溃二极管SPAD是用于确认贴合状态但不用于检测生理特征。生理检测装置15还包含互补式金氧半场效晶体管(CMOS)感测阵列151电性连接处理单元17以进行生理检测。所述第一光源1531和/或第二光源1532还用于生理检测。单光子崩溃二极管SPAD配置于互补式金氧半场效晶体管感测阵列151之内或之外，并无特定限制。其他实施方式中，互补式金氧半场效晶体管感测阵列151可以单光子崩溃二极管阵列取代。
为了降低生理检测装置15的耗能，处理单元17优选当第一飞行时间大于第一时间阈值时关闭互补式金氧半场效晶体管感测阵列151。更详言之，只有当贴合状态或穿戴状态为良好时CMOS感测阵列151才被开启。
请参照图9，其为本发明第三实施例的生理检测装置的运作方法的流程图。该运作方法包含：以光源发光至皮肤(步骤S91)；以单光子崩溃二极管检测来自所述皮肤的光以产生电脉冲信号(步骤S93)；以及根据来自所述单光子崩溃二极管的所述电脉冲信号计算飞行时间并据以决定贴合状态(步骤S95)。本运作方法的详细内容已经说明如上，故于此不再赘述。
其他实施方式中，上述第一实施例至第三实施例的某些结构及方法可同时实施以重复确认贴合状态或穿戴状态。
必须说明的是，本发明图式中的元件尺寸及空间关系仅用以说明，而非用以限定本发明。
此外，使用感测阵列及光源检测生理特征的方式为已知，因此生理检测的细节于此不再赘述。虽然本发明某些实施例使用感测阵列在贴合确认阶段输出图像帧，处理单元在贴合确认阶段对图像帧的处理方式不同于在生理特征检测阶段对图像帧的处理方式。本发明中，根据不同应用，在贴合确认阶段所使用的光源可在生理特征检测阶段被使用或不被使用。
本发明中，在利用上述实施例确认了贴合状态或穿戴状态后，生理检测装置15根据来自感测阵列151的像素数据产生PPG信号并使用已知方式根据所述PPG信号计算生理特征。本发明用于确认贴合状态是否适合用于计算正确的生理特征。亦即，图4、图7及图9所显示的运作方法适用于贴合确认阶段。一旦基于比较检测信号和预定阈值确认贴合状态或穿戴状态为良好，这些运作方法在检测生理特征时不被执行。其他实施方式中，这些运作方法在检测生理特征时以较低的频率执行以确认贴合状态或穿戴状态，例如偶尔自动进入贴合确认阶段，或使用者手动的通过按压或拉起旋钮13进入。
综上所述，为了获取正确的生理特征，首先确认生理检测装置良好的与皮肤表面贴合是至关重要的。因此，本发明另提供一种生理检测装置(图2、图5及图8)及其运作方法(图4、图7及图9)，其使用光学式检测手段确认贴合状态或穿戴状态，并控制显示设备或其他表示装置显示计算的生理特征及表示信号以通知使用者调整生理检测装置与身体的贴合。
虽然本发明已通过前述实例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中具有通常知识技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种生理检测装置，该生理检测装置包含：
感测阵列，该感测阵列包含多个像素，区分为第一像素区域及第二像素区域，分别用于接收来自皮肤的光以输出第一像素数据及第二像素数据，其中所述感测阵列是光二极管阵列或单光子崩溃二极管阵列；
偏光层，该偏光层覆盖于所述感测阵列上并包含第一区域及第二区域，所述第一区域具有第一极化方向并相对所述第一像素区域，所述第二区域具有与所述第一极化方向垂直的第二极化方向并相对所述第二像素区域；以及
处理单元，该处理单元电性连接所述感测阵列并用于
根据所述第一像素数据产生第一检测信号，
根据所述第二像素数据产生第二检测信号，其中所述第一检测信号及所述第二检测信号是平均亮度，及
比较所述第一检测信号与所述第二检测信号以决定所述生理检测装置与所述皮肤的贴合状态，其中当所述第一检测信号与所述第二检测信号的差值小于差值阈值时，决定所述贴合状态为良好，及当所述第一检测信号与所述第二检测信号的所述差值大于所述差值阈值时，决定所述贴合状态为不良。
2.根据权利要求1所述的生理检测装置，其中
所述感测阵列用于接收来自所述皮肤的第一波长及第二波长的光，其中所述第二波长不同于所述第一波长，
所述第一像素数据是所述第一像素区域产生的与所述第一波长的光相关的数据，且
所述第二像素数据是所述第二像素区域产生的与所述第一波长的光相关的数据。
3.根据权利要求2所述的生理检测装置，其中所述处理单元还用于
根据所述第一像素区域产生的与所述第二波长的光相关的第三像素数据产生第三检测信号，
根据所述第二像素区域产生的与所述第二波长的光相关的第四像素数据产生第四检测信号，及
分别比较所述第一检测信号及所述第二检测信号与所述第三检测信号及所述第四检测信号以决定所述贴合状态。
4.根据权利要求2所述的生理检测装置，其中所述第一波长与所述第二波长至少相差50纳米。
5.根据权利要求1所述的生理检测装置，其中所述处理单元还用于当决定所述贴合状态为不良时，控制显示设备显示表示信号。
6.根据权利要求1所述的生理检测装置，其中
所述感测阵列还区分为第三像素区域及第四像素区域，及
所述偏光层还包含具有与所述第一区域的所述第一极化方向相差45度的第三极化方向的第三区域及具有与所述第一区域的所述第一极化方向相差135度的第四极化方向的第四区域。
7.一种生理检测装置，该生理检测装置包含：
感测阵列，该感测阵列包含多个像素，区分为第一像素区域及第二像素区域，分别用于接收来自皮肤的光以输出第一像素数据及第二像素数据，其中所述感测阵列是光二极管阵列或单光子崩溃二极管阵列；
偏光层，该偏光层覆盖于所述感测阵列上并包含第一区域及第二区域，所述第一区域具有第一极化方向并相对所述第一像素区域，所述第二区域具有与所述第一极化方向垂直的第二极化方向并相对所述第二像素区域；以及
处理单元，该处理单元电性连接所述感测阵列并用于
根据所述第一像素数据产生第一检测信号，
根据所述第二像素数据产生第二检测信号，其中所述第一检测信号及所述第二检测信号是根据所述第一像素数据及所述第二像素数据分别产生的光体积描记信号的振幅，及
比较所述第一检测信号与所述第二检测信号以决定所述生理检测装置与所述皮肤的贴合状态，其中当所述第一检测信号与所述第二检测信号的差值小于差值阈值时，决定所述贴合状态为良好，及当所述第一检测信号与所述第二检测信号的所述差值大于所述差值阈值时，决定所述贴合状态为不良。
8.根据权利要求7所述的生理检测装置，其中
所述感测阵列用于接收来自所述皮肤的第一波长及第二波长的光，其中所述第二波长不同于所述第一波长，
所述第一像素数据是所述第一像素区域产生的与所述第一波长的光相关的数据，且
所述第二像素数据是所述第二像素区域产生的与所述第一波长的光相关的数据。
9.根据权利要求8所述的生理检测装置，其中所述处理单元还用于
根据所述第一像素区域产生的与所述第二波长的光相关的第三像素数据产生第三检测信号，
根据所述第二像素区域产生的与所述第二波长的光相关的第四像素数据产生第四检测信号，及
分别比较所述第一检测信号及所述第二检测信号与所述第三检测信号及所述第四检测信号以决定所述贴合状态。
10.根据权利要求8所述的生理检测装置，其中所述第一波长与所述第二波长至少相差50纳米。
11.根据权利要求7所述的生理检测装置，其中所述处理单元还用于当决定所述贴合状态为不良时，控制显示设备显示表示信号。
12.根据权利要求7所述的生理检测装置，其中
所述感测阵列还区分为第三像素区域及第四像素区域，及
所述偏光层还包含具有与所述第一区域的所述第一极化方向相差45度的第三极化方向的第三区域及具有与所述第一区域的所述第一极化方向相差135度的第四极化方向的第四区域。
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