用于分析对象的组分的装置和方法以及图像传感器.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910047099.3 (22)申请日 2019.01.17 (30)优先权数据 10-2018-0089785 2018.08.01 KR (71)申请人 三星电子株式会社 地址 韩国京畿道 (72)发明人 张炯硕文铉晳沈载旭严槿鍹 郑明薰 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 范心田 (51)Int.Cl. G01N 21/31(2006.01) G01N 21/47(2006.01) G01N 21/84(2006.01) (54)。

2、发明名称 用于分析对象的组分的装置和方法以及图 像传感器 (57)摘要 提供了一种用于分析对象的组分的方法和 装置。 该装置包括图像传感器， 该图像传感器包 括光学模块， 并且该光学模块包括： 光源， 被配置 为发射源光； 第一检测器， 被配置为检测第一光， 所述第一光从入射有所发射的源光的对象散射 或反射； 以及第二检测器， 被配置为检测第二光， 所述第二光由光源发射但未入射在对象上。 该装 置还包括处理器， 该处理器被配置为： 基于检测 到的第一光和检测到的第二光来计算散射系数 和吸收系数； 以及基于所计算的散射系数和所计 算的吸收系数来分析对象的组分。 权利要求书4页 说明书10页 附图。

3、12页 CN 110793924 A 2020.02.14 CN 110793924 A 1.一种用于分析对象的组分的装置， 所述装置包括： 图像传感器， 包括光学模块， 其中， 所述光学模块包括： 光源， 被配置为发射源光； 第一检测器， 被配置为检测第一光， 所述第一光从入射有所发射的源光的对象散射或 反射； 以及 第二检测器， 被配置为检测第二光， 所述第二光由所述光源发射但未入射在所述对象 上； 以及 处理器， 被配置为： 基于检测到的第一光和检测到的第二光， 计算散射系数和吸收系数； 以及 基于所计算的散射系数和所计算的吸收系数， 分析所述对象的组分。 2.根据权利要求1所述的装置，。

4、 其中， 所述图像传感器还包括基板， 所述光学模块没置 在所述基板上节点中的每个节点处以形成网状结构。 3.根据权利要求2所述的装置， 其中， 所发射的源光的第一部分从所述光源的第一表面 发射、 入射在所述对象上、 被所述对象散射或反射、 穿过设置为贯穿基板的第一孔、 并被引 导朝向所述第一检测器， 并且 其中， 所发射的源光的第二部分从所述光源的第二表面发射、 穿过设置为贯穿所述基 板的第二孔、 并被直接引导朝向所述第二检测器。 4.根据权利要求3所述的装置， 其中， 所述处理器还被配置为控制所述光源从所述第一 表面和所述第二表面同时发射所述源光的所述第一部分和所述第二部分。 5.根据权利要。

5、求2所述的装置， 其中， 所述处理器还被配置为基于第一光图案来驱动所 述光学模块， 使得所述网状结构发射预定的光图案。 6.根据权利要求5所述的装置， 其中， 基于所述对象的类型和特性中的任一个或两者来 预定义所述第一光图案。 7.根据权利要求5所述的装置， 其中， 所述处理器还被配置为： 基于多个光图案， 控制设置在所述节点中的每个节点处的所述光学模块的所述光源的 光强度； 并且 以控制的光强度来同时驱动设置在所述节点中的每个节点处的所述光学模块的所述 光源。 8.根据权利要求5所述的装置， 其中， 所述处理器还被配置为： 基于所述第一光图案然后基于不同于所述第一光图案的第二光图案， 顺序地。

6、驱动所述 光学模块； 并且 基于以下各项来计算所述散射系数和所述吸收系数： 根据基于所述第一光图案驱动所 述光学模块检测到的第一光和第二光， 以及根据基于所述第二光图案驱动所述光学模块检 测到的第一光和第二光。 9.根据权利要求8所述的装置， 其中， 所述处理器还被配置为通过控制所述第一光图案 和所述第二光图案中的每一个的空间频率和相位中的任一个或两者来设置所述第一光图 案和所述第二光图案。 10.根据权利要求5所述的装置， 其中， 所述图像传感器基于空间频域成像SFDI。 11.根据权利要求1所述的装置， 其中， 所述处理器还被配置为基于所计算的散射系数 权利要求书 1/4 页 2 CN 1。

7、10793924 A 2 和所计算的吸收系数， 分别生成散射图像和第一吸收图像。 12.根据权利要求11所述的装置， 其中， 所述处理器还被配置为基于所生成的第一吸收 图像， 分析所述对象的组分。 13.根据权利要求12所述的装置， 其中， 所述处理器还被配置为： 基于所生成的所述组分的吸收图像， 校正所述对象的另一组分的第二吸收图像， 其中， 所述组分和所述另一组分相互影响； 以及 基于校正后的第二吸收图像， 分析所述另一组分。 14.根据权利要求1所述的装置， 其中， 所述对象的组分包括甘油三酯、 血糖、 卡路里、 胆 固醇、 蛋白质、 尿酸、 水和发色团中的任一种或任何组合。 15.根据。

8、权利要求1所述的装置， 还包括： 输出接口， 被配置为输出所述对象的所分析的 组分的结果。 16.一种分析对象的组分的方法， 所述方法包括： 由光源发射源光； 由第一检测器检测第一光， 所述第一光从入射有所发射的源光的对象散射或反射； 由第二检测器， 检测第二光， 所述第二光由所述光源发射但未入射在所述对象上； 由处理器基于检测到的第一光和检测到的第二光， 计算散射系数和吸收系数； 以及 由所述处理器基于所计算的散射系数和所计算的吸收系数， 分析所述对象的组分。 17.根据权利要求16所述的方法， 其中， 发射所述源光包括： 从所述光源的第一表面朝 向所述对象发射所述源光的第一部分， 同时从所。

9、述光源的第二表面穿过设置为贯穿基板的 孔并朝向所述第二检测器发射所述源光的第二部分。 18.根据权利要求16所述的方法， 还包括： 由所述处理器驱动设置在基板的节点中的每 个节点处以形成网状结构的所述光源。 19.根据权利要求18所述的方法， 其中， 驱动所述光源包括： 基于第一光图案来驱动所 述光源， 使得所述网状结构发射预定的光图案。 20.根据权利要求19所述的方法， 其中， 驱动所述光源还包括： 基于多个光图案， 控制设置在所述节点中的每个节点处的所述光源的光强度； 以及 以控制的光强度来同时驱动设置在所述节点中的每个节点处的所述光源。 21.根据权利要求19所述的方法， 其中， 驱动。

10、所述光源还包括： 基于所述第一光图案然 后基于不同于所述第一光图案的第二光图案， 顺序地驱动所述光源。 22.根据权利要求21所述的方法， 其中， 计算所述散射系数和所述吸收系数包括： 基于 以下各项来计算所述散射系数和所述吸收系数： 根据基于所述第一光图案驱动所述光源检 测到的第一光和第二光， 以及根据基于所述第二光图案驱动所述光源检测到的第一光和第 二光。 23.根据权利要求21所述的方法， 其中， 分析所述对象的组分包括： 基于所计算的散射系数和所计算的吸收系数， 分别产生散射图像和吸收图像； 以及 基于所生成的吸收图像， 分析所述对象的组分。 24.根据权利要求16所述的方法， 还包括。

11、： 输出所述对象的所分析的组分的结果。 25.一种图像传感器， 包括： 基板； 以及 权利要求书 2/4 页 3 CN 110793924 A 3 光学模块， 设置在所述基板上， 其中， 所述光学模块包括： 光源， 被配置为发射源光； 第一检测器， 被配置为检测第一光， 所述第一光从所述光源的第一表面发射并从对象 散射或反射； 以及 第二检测器， 被配置为检测第二光， 所述第二光从所述光源的第二表面发射但未入射 在所述对象上。 26.根据权利要求25所述的图像传感器， 其中， 所述光学模块设置在所述基板的节点中 的每个节点处以形成网状结构。 27.根据权利要求26所述的图像传感器， 其中， 所。

12、述网状结构包括方形形状、 同心形状、 菱形形状和星形形状中的任一种或任何组合。 28.根据权利要求26所述的图像传感器， 其中， 基于通过控制两个或更多个图案中的每 个图案的空间频率而设置的两个或更多个图案， 来顺序地驱动设置在所述节点中的每个节 点处的所述光学模块以发射所述源光。 29.根据权利要求25所述的图像传感器， 其中， 所述光源设置在所述基板的第一表面 上， 并且 其中， 所述第一检测器和所述第二检测器设置在所述基板的第二表面上。 30.根据权利要求29所述的图像传感器， 其中， 所述基板包括： 第一孔， 从所述对象反射或散射的所述第一光穿过所述第一孔； 以及 第二孔， 所述第二光。

13、穿过所述第二孔。 31.根据权利要求30所述的图像传感器， 还包括集光器， 所述集光器设置在所述基板的 所述第一孔的一侧处， 并且被配置为将从所述对象散射或反射的所述第一光引导朝向所述 第一检测器。 32.根据权利要求31所述的图像传感器， 其中， 所述集光器包括波导、 聚光透镜、 反射镜 和光栅中的任何一个或任何组合。 33.一种图像传感器， 包括： 基板； 光学模块， 设置在所述基板上， 其中， 所述光学模块包括： 光源， 被配置为发射源光； 第一检测器， 被配置为检测第一光， 所述第一光从所述光源的第一表面发射并从对象 散射或反射； 以及 第二检测器， 被配置为检测第二光， 所述第二光从。

14、所述光源的第二表面发射但未入射 在所述对象上； 以及 波长控制器， 设置在所述光源的一个表面处， 并且被配置为控制所述光源发射的源光 的波段。 34.根据权利要求33所述的图像传感器， 其中， 所述光学模块设置在所述基板的节点中 的每个节点处以形成网状结构。 35.根据权利要求33所述的图像传感器， 其中， 所述波长控制器包括温度控制器， 所述 温度控制器被配置为控制所述光源的温度以控制所述波段。 36.根据权利要求35所述的图像传感器， 其中， 所述温度控制器包括电阻加热元件和热 权利要求书 3/4 页 4 CN 110793924 A 4 电元件中的任一个或二者。 37.根据权利要求35所。

15、述的图像传感器， 其中， 所述波长控制器包括滤波器， 所述滤波 器被配置为使所述光源发射的所述源光的预定波段通过。 38.一种图像传感器， 包括： 基板， 包括多个孔； 一个或多个光学模块， 设置在所述基板上， 其中， 所述一个或多个光学模块中的每个光 学模块包括： 光源， 设置在所述基板的第一表面上， 并设置在所述多个孔中的第一孔的第一侧上方； 第一检测器， 设置在所述基板的第二表面上， 并设置在所述多个孔中的第二孔上方； 以 及 第二检测器， 设置在所述基板的第二表面上， 并设置在所述第一孔的第二侧上方， 其中， 所述光源被配置为发射源光， 其中， 所述第一检测器被配置为检测第一光， 所述。

16、第一光从输入射有所发射的源光的 对象反射或散射， 并且穿过所述第二孔朝向所述第一检测器， 并且 其中， 所述第二检测器被配置为检测第二光， 所述第二光是所发射的源光的穿过所述 第一孔朝向所述第二检测器的部分。 39.一种用于分析对象的组分的装置， 所述装置包括： 根据权利要求38所述的图像传感器； 以及 处理器， 被配置为基于对应于所述对象的光图案， 控制所述一个或多个光学模块中的 每个光学模块的所述光源的光强度。 权利要求书 4/4 页 5 CN 110793924 A 5 用于分析对象的组分的装置和方法以及图像传感器 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求于2018年8月1日在。

17、韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2018- 0089785的优先权， 其全部内容通过引用合并于本文以用于所有目的。 技术领域 0003 根据实施例的装置和方法涉及分析对象的组分， 以及安装在用于分析对象的组分 的装置中的图像传感器。 背景技术 0004 吸光度可以在各种应用(例如， 环境监测、 食品检验、 医疗诊断等)中用于分析样 本。 已经对用小光谱仪持续地测量皮肤吸光度的方法进行了研究， 以基于测量结果来分析 对象的各种组分。 生物信号的测量结果可能会由于皮肤不均匀性而改变。 在从皮肤测量生 物信号的情况下， 可以执行二维测量以减少由不均匀性引起的测量误差。 使用基于空间频 域。

18、成像的图像传感器的通用测量系统由于其大尺寸而可能不适用于可穿戴设备。 此外， 为 了准确地测量吸光度， 每次测量吸光度时可能必须测量参考， 这使得难以连续地监测生物 信号。 发明内容 0005 根据实施例的一方面， 提供了一种包括图像传感器， 包括光学模块， 所述光学模块 包括： 光源， 被配置为发射源光； 第一检测器， 被配置为检测第一光， 所述第一光从入射有所 发射的源光的对象散射或反射； 以及第二检测器， 被配置为检测第二光， 所述第二光由所述 光源发射但未入射在所述对象上。 该装置还包括处理器， 该处理器被配置为： 基于检测到的 第一光和检测到的第二光来计算散射系数和吸收系数； 以及基。

19、于所计算的散射系数和所计 算的吸收系数， 分析对象的组分。 0006 所述图像传感器还可以包括基板， 所述光学模块设置在所述基板上节点中的每个 节点处以形成网状结构。 0007 所发射的源光的第一部分可以从所述光源的第一表面发射、 可以入射在所述对象 上、 可以从所述对象被散射或反射、 可以穿过设置为贯穿所述基板的第一孔、 并可以被引导 朝向所述第一检测器， 并且所发射的源光的第二部分可以从所述光源的第二表面发射、 可 以穿过设置为贯穿所述基板的第二孔、 并可以直接被引导朝向所述第二检测器。 0008 所述处理器还可以被配置为控制所述光源从所述第一表面和所述第二表面同时 发射所述源光的所述第一。

20、部分和所述第二部分。 0009 所述处理器还可以被配置为基于第一光图案来驱动所述光学模块， 使得所述网状 结构发射预定的光图案。 0010 可以基于所述对象的类型和特性中的任一个或两者来预定义所述第一光图案。 0011 所述处理器还可以被配置为基于多个光图案控制设置在所述节点中的每个节点 说明书 1/10 页 6 CN 110793924 A 6 处的所述光学模块的所述光源的光强度， 以及以控制的光强度来同时驱动设置在所述节点 中的每个节点处的所述光学模块的所述光源。 0012 所述处理器还可以被配置为基于所述第一光图案然后基于不同于所述第一光图 案的第二光图案来顺序地驱动所述光学模块， 以及。

21、基于以下各项来计算所述散射系数和所 述吸收系数： 根据基于所述第一光图案驱动所述光学模块检测到的第一光和第二光， 以及 根据基于所述第二光图案驱动所述光学模块检测到的第一光和第二光。 0013 所述处理器还可以被配置为通过控制所述第一光图案和所述第二光图案中的每 个光图案的空间频率和相位中的任一个或两者来设置所述第一光图案和所述第二光图案。 0014 所述图像传感器可以基于空间频域成像(SFDI)。 0015 所述处理器还可以被配置为基于所计算的散射系数和所计算的吸收系数， 分别生 成散射图像和第一吸收图像。 0016 所述处理器还可以被配置为基于所生成的第一吸收图像来分析所述对象的组分。 0。

22、017 所述处理器还可以被配置为基于所生成的所述组分的吸收图像来校正所述对象 的另一组分的第二吸收图像， 其中， 所述组分和所述另一组分相互影响， 以及基于校正后的 第二吸收图像来分析所述另一组分。 0018 所述对象的组分可以包括甘油三酯、 血糖、 卡路里、 胆固醇、 蛋白质、 尿酸、 水和发 色团中的任何一种或任何组合。 0019 所述装置还可以包括： 输出接口， 被配置为输出所分析的所述对象的组分的结果。 0020 根据实施例， 提供了一种分析对象的组分的方法， 所述方法包括： 由光源发射源 光， 由第一检测器检测第一光， 所述第一光从入射有所发射的源光的对象散射或反射， 由第 二检测器。

23、检测第二光， 所述第二光由所述光源发射但未入射在所述对象上， 由处理器基于 检测到的第一光和检测到的第二光来计算散射系数和吸收系数， 以及由所述处理器基于所 计算的散射系数和所计算的吸收系数来分析所述对象的组分。 0021 发射所述源光可以包括从所述光源的第一表面朝向所述对象发射所述源光的第 一部分， 而同时从所述光源的第二表面穿过设置为贯穿基板的孔并朝向所述第二检测器发 射所述源光的第二部分。 0022 所述方法还可以包括： 由所述处理器驱动设置在基板的节点中的每个节点处以形 成网状结构的所述光源。 0023 驱动所述光源可以包括： 基于所述第一光图案来驱动所述光源， 使得所述网状结 构发射。

24、预定的光图案。 0024 驱动所述光源还可以包括： 基于多个光图案来控制设置在所述节点中的每个节点 处的所述光源的光强度， 以及以控制的光强度来同时驱动设置在所述节点中的每个节点处 的所述光源。 0025 驱动所述光源还可以包括： 基于所述第一光图案然后基于不同于所述第一光图案 的第二光图案来顺序地驱动所述光源。 0026 计算所述散射系数和所述吸收系数可以包括： 基于以下各项来计算所述散射系数 和所述吸收系数： 根据基于所述第一光图案驱动所述光源检测到的第一光和第二光， 以及 根据基于所述第二光图案驱动所述光源检测到的第一光和第二光。 0027 分析所述对象的组分可以包括： 基于所计算的散射。

25、系数和所计算的吸收系数， 分 说明书 2/10 页 7 CN 110793924 A 7 别产生散射图像和吸收图像， 以及基于所生成的吸收图像来分析所述对象的组分。 0028 所述方法还可以包括： 输出所分析的所述对象的组分的结果。 0029 根据实施例， 一种图像传感器， 包括基板以及设置在所述基板上的光学模块。 所述 光学模块包括： 光源， 被配置为发射源光， 第一检测器， 被配置为检测第一光， 所述第一光从 所述光源的第一表面发射并从对象散射或反射， 以及第二检测器， 被配置为检测第二光， 所 述第二光从所述光源的第二表面发射但未入射在所述对象上。 0030 所述光学模块可以设置在所述基。

26、板的节点中的每个节点处以形成网状结构。 0031 所述网状结构可以包括方形形状、 同心形状、 菱形形状和星形形状中的任一种或 任何组合。 0032 可以基于通过控制两个或更多个图案中的每个图案的空间频率而设置的所述两 个或更多个图案， 来顺序地驱动设置在所述节点中的每个节点处的所述光学模块以发射所 述源光。 0033 所述光源可以设置在所述基板的第一表面上， 所述第一检测器和所述第二检测器 可以设置在所述基板的第二表面上。 0034 所述基板可以包括第一孔和第二孔， 从所述对象反射或散射的所述第一光穿过所 述第一孔， 所述第二光穿过所述第二孔。 0035 所述图像传感器还可以包括集光器， 所述。

27、集光器被设置在所述基板的所述第一孔 的一侧， 并且被配置为将从所述对象散射或反射的所述第一光引导朝向所述第一检测器。 0036 所述集光器可以包括波导、 聚光透镜、 反射镜和光栅中的任一个或任何组合。 0037 根据实施例， 一种图像传感器， 包括基板以及设置在所述基板上的光学模块。 所述 光学模块包括： 光源， 被配置为发射源光， 第一检测器， 被配置为检测第一光， 所述第一光从 所述光源的第一表面发射并从对象散射或反射， 以及第二检测器， 被配置为检测第二光， 所 述第二光从所述光源的第二表面发射但未入射在所述对象上。 所述图像传感器还包括： 波 长控制器， 被设置在所述光源的一个表面上，。

28、 并且被配置为控制所述光源发射的源光的波 段。 0038 所述光学模块可以设置在所述基板的节点中的每个节点处以形成网状结构。 0039 所述波长控制器可以包括温度控制器， 所述温度控制器被配置为控制所述光源的 温度以控制所述波段。 0040 所述温度控制器可以包括电阻加热元件和热电元件中的一个或二者。 0041 所述波长控制器可以包括滤波器， 所述滤波器被配置为使所述光源发射的所述源 光的预定波段通过。 0042 根据实施例， 一种图像传感器包括： 基板， 包括多个孔； 以及一个或多个光学模块， 设置在所述基板上。 所述一个或多个光学模块中的每一个包括： 光源， 设置在所述基板的第 一表面上，。

29、 并设置在所述多个孔中的第一孔的第一侧上方， 第一检测器， 设置在所述基板的 第二表面上， 并设置在所述多个孔中的第二孔上方， 以及第二检测器， 设置在所述基板的第 二表面上并设置在所述第一孔的第二侧上方。 所述光源被配置为发射源光， 所述第一检测 器被配置为检测第一光， 所述第一光从入射有所发射的源光的对象反射或散射的并且穿过 所述第二孔朝向所述第一检测器， 并且所述第二检测器被配置为检测第二光， 所述第二光 是所发射的源光的穿过所述第一孔朝向所述第二检测器的部分。 说明书 3/10 页 8 CN 110793924 A 8 0043 一种用于分析对象的组分的装置， 包括： 图像传感器； 以。

30、及处理器， 被配置为基于 对应于所述对象的光图案来控制所述一个或多个光学模块中的每个光学模块的所述光源 的光强度。 附图说明 0044 图1、 图2和图3是示意性地示出了根据本公开的实施例的图像传感器的图。 0045 图4是示意性地示出了根据本公开的实施例的图像传感器的网状结构的图。 0046 图5是说明图像传感器的网状结构的光图案的图。 0047 图6是说明测量参考光量的一般方法的图。 0048 图7是示出了根据本公开的实施例的用于分析对象的组分的装置的框图。 0049 图8是示出了根据图7的实施例的光学模块的框图。 0050 图9A、 图9B、 图9C和图9D是说明获得散射图像和吸收图像的。

31、示例的图。 0051 图10A、 图10B和图10C是说明分析对象的组分的示例的图。 0052 图11是示出了根据本公开的另一实施例的用于分析对象的组分的装置的框图。 0053 图12是示出了根据本公开的实施例的分析对象的组分的方法的流程图。 具体实施方式 0054 实施例的细节包括在以下具体实施方式和附图中。 根据以下参照附图详细描述的 实施例， 将更清楚地理解实施例的优点和特征及其实现方法.贯穿附图和具体实施方式， 除 非另外描述， 否则相同的附图标记将被理解为指代相同的元件、 特征和结构。 0055 应当理解， 虽然术语 “第一” 、“第二” 等可以在本文用于描述各种元件， 但是这些元 。

32、件不受这些术语的限制。 这些术语仅用来将元件彼此区分。 除非另外明确说明， 否则任何单 数引用可以包括复数。 此外， 除非明确地相反地描述， 否则诸如 “包括” 或 “包含” 之类的表述 将被理解为意味着包括所阐述的元件， 但不排除任何其它元件。 此外， 诸如 “部分” 或 “模块” 等术语可以被理解为执行至少一个功能或操作的单元， 并且可以体现为硬件、 软件或其组 合。 0056 在下文中， 将参照图1至图6详细描述图像传感器的实施例。 0057 图1、 图2和图3是示意性地示出了根据本公开的实施例的图像传感器的图。 图4是 示意性地示出了根据本公开的实施例的图像传感器的网状结构的图。 图5。

33、是说明图像传感 器的网状结构的光图案的图。 图6是说明测量参考光量的一般方法的图。 0058 参考图1， 根据本公开的实施例的图像传感器100包括基板120和设置在基板120上 的光学模块。 0059 图像传感器100形成为具有预定的网状结构， 使得可以在基板120的每个节点处逐 一设置光学模块以具有网状结构。 预定义的网状结构可以具有如图4所示的方形形状， 但不 限于此， 并且可以预定义为具有各种形状， 例如圆形形状、 菱形形状、 同心形状、 星形形状等 等。 0060 基板120可以是印刷电路板(PCB)。 在基板120上形成两个孔121和122： 第一孔121 形成在基板120的设置有第。

34、一检测器112的区域上； 第二孔122形成在基板120的设置有第二 检测器113的区域上。 说明书 4/10 页 9 CN 110793924 A 9 0061 光学模块包括： 光源111， 被配置为发射光； 以及至少两个检测器112和113， 被配置 为检测光源111发射的光。 光学模块的构成部件111、 112和113可以形成在分隔壁130中。 每 个光学模块包括多个光源111以发射不同波长的光。 在这种情况下， 可以以时分方式顺序地 驱动每个光源。 0062 光源111可以包括发光二极管(LED)、 激光二极管和荧光体中的任一种或任何组 合。 0063 第一检测器112可以检测由光源11。

35、1发射并且从对象OBJ散射或反射的第一光。 第 二检测器113可以检测由光源111发射但未入射在对象OBJ上的第二光。 第一检测器112和第 二检测器113可以包括光电二极管和光电晶体管(PTr)中的任一个。 0064 光源111可以设置在基板120的第一表面上， 并且第一检测器112和第二检测器113 可以设置在基板120上的第二表面上， 该第二表面例如是与第一表面相对的表面。 0065 光源111可以从第一表面朝向对象OBJ发射第一光。 入射在对象OBJ上的第一光根 据对象OBJ的特性被吸收到对象OBJ中或从对象OBJ散射或反射。 被吸收、 散射或反射的光穿 过在基板120处形成的第一孔1。

36、21， 以进入第一检测器112。 0066 此外， 在从第一表面朝向对象OBJ发射第一光的同时， 光源111可以从第二表面朝 向第二检测器113发射第二光。 从第二表面发射的第二光穿过在基板120处形成的第二孔 122， 以直接进入第二检测器113。 0067 图像传感器100还可以包括集光器123， 该集光器123将从对象OBJ散射或反射的第 一光引导朝向第一检测器112。 该集光器可以包括波导、 聚光透镜、 反射镜和光栅中的任一 个或其任何组合。 0068 参照图2和图3， 与图1的实施例相比根据本公开的其他实施例的图像传感器200和 300还可以包括波长控制器， 该波长控制器被配置为控制。

37、由光源111发射的光的波长。 0069 参考图2， 波长控制器可以包括滤波器210、 221和222， 其中的每个滤波器被配置为 使预定波段的光通过。 滤波器210、 221和222可以是例如滤色器， 可以不提供其中的一些滤 波器。 例如， 除了安装在光源111的第一表面上的滤波器210之外， 可以不提供其他滤波器 221和222。 设置在光源111的第一表面上的滤波器210可以一体形成， 或者可以形成为可更 换的。 0070 参考图3， 波长控制器可以包括温度控制器310， 该温度控制器310被配置为通过控 制光源111的温度来控制波段。 温度控制器310可以包括电阻加热元件和热电元件中的一。

38、个 或二者， 但不限于此。 例如， 可以预先确定根据峰值波长从光源111辐射的适当温度。 0071 根据本公开的实施例的图像传感器100、 200和300可以被布置成使得多个光学模 块可以形成预定义的网状结构400， 如图4所示。 图像传感器100、 200和300可以是基于空间 频域的图像传感器。 0072 参考图4和图5， 图像传感器100、 200和300可以通过控制空间频率来驱动每个光学 模块的光源以具有各种光图案。 例如， 参考图5的(1)， 图像传感器100、 200和300的每个光学 模块的光源可以被驱动为： 根据预定义具有向上凸起的抛物线形状的光图案， 第四光学模 块的光源x4。

39、具有最高的光强度， 并且光强度从光源x4朝向其两侧而逐渐减小。 或者， 参考图5 的(2)， 图像传感器100、 200和300的每个光学模块的光源可以通过控制根据预定义为具有 正弦波形的光图案的光源的光强度来离散地发射正弦波。 光图案可以根据对象的类型和特 说明书 5/10 页 10 CN 110793924 A 10 性来定义， 并且可以被定义为具有各种形状， 例如同心形状、 对角线形状、 菱形形状等。 0073 当根据本公开的实施例的图像传感器100、 200和300分析对象的组分时， 第一检测 器112在第二检测器113测量参考光量的同时测量从对象散射/反射的光量， 使得可以防止 由光。

40、源漂移引起的图像失真， 并且可以连续地监测对象的组分。 相反， 为了监测对象的组 分， 每次测量对象(例如， 皮肤620)时预先测量参考610， 这使得不容易连续地测量皮肤620 中的组分。 0074 下面将参照图7至图12描述对象组分分析装置和对象组分分析方法的实施例。 0075 将在下面描述的对象组分分析装置的各种实施例可以嵌入在诸如移动可穿戴设 备、 智能设备等的各种设备中。 各种设备的示例可以包括但不限于各种类型的可穿戴设备， 例如佩戴在手腕上的智能手表、 智能手环式可穿戴设备、 耳机型可穿戴设备、 发带型可穿戴 设备等， 移动设备， 例如智能电话、 平板PC等。 0076 图7是示出。

41、了根据本公开的实施例的用于分析对象的组分的装置的框图。 图8是示 出了根据图7的实施例的光学模块的框图。 图9A、 图9B、 图9C和图9D是说明获得散射图像和 吸收图像的示例的图。 图10A、 图10B和图10C是说明分析对象的组分的示例的图。 0077 参考图7， 用于分析对象的组分的装置700包括图像传感器710和处理器720。 0078 图像传感器710可以是在上述实施例中描述的图像传感器100、 200和300， 并且可 以包括多个光学模块711， 如图7所示。 在这种情况下， 图像传感器710可以是基于空间频域 的图像传感器。 0079 参照图8， 光学模块711中的任一个可以包括。

42、被配置为发射光的光源811， 以及被配 置为检测由光源811发射的光的至少两个检测器812和813。 由光源811发射的大部分光量被 发射到光源811的与对象OBJ接触的第一表面上以入射在对象OBJ上， 并且发射的光量的一 部分被发射到与对象OBJ不接触的第二表面上。 0080 第一检测器812可以检测第一光， 该第一光在从光源811的第一表面被发射并且入 射在对象OBJ上之后从对象OBJ散射或反射。 此外， 第二检测器813可以直接检测由光源811 从第二表面发射的第二光。 在这种情况下， 从对象OBJ散射或反射的第一光穿过在图像传感 器710的基板处形成的第一孔， 以进入第一检测器812；。

43、 由光源811从第二表面发射的第二光 穿过在图像传感器710的基板处形成的第二孔， 以进入第二检测器813。 0081 参考图7和图8， 处理器720可以根据预定义的光图案驱动多个光学模块711的每个 光源811。 首先， 处理器720可以根据第一光图案驱动光源811。 一旦相对于第一光图案检测 到第一光和第二光， 并且在经过预定时间之后， 处理器720可以基于与第一光图案不同的第 二光图案顺序地驱动光源811。 0082 例如， 参考图9A， 图像传感器710可以形成为具有方形选择的网状结构。 处理器720 可以根据预定义的光图案， 驱动图像传感器710的具有网状结构的光学模块710中的每个。

44、光 学模块。 在这种情况下， 可以通过控制空间频率和相位中的一个或两者来设置光图案。 0083 参照图9B， (1)示出了根据空间频率k被设置为0mm-1的第一光图案以相同的光强度 驱动所有光源811的示例； (2)示出了根据空间频率k被设置为0.21mm-1的第二光图案， 通过 以正弦波形式控制光强来驱动光源811的示例。 在这种情况下， 对于每个空间频率， 相位偏 移被设置为0 、 120 和240 ， 使得可以总共提供六次光图案调制。 0084 参照图9C， (1)示出了通过根据空间频率k被设置为0mm-1的第一光图案驱动光源 说明书 6/10 页 11 CN 110793924 A 1。

45、1 811而获得的图像； (2)示出了通过根据空间频率k被设置为0.21mm-1的第二光图案来驱动光 源811而获得的图像。 如图9的(1)和(2)所示， 在空间频率处获得的图像包括散射特性和吸 收特性的组合， 使得当使用吸收特性分析组分时可能会降低分析的准确度。 0085 再次参考图7和图8， 处理器720可以基于由每个光学模块711的第一检测器812和 第二检测器813检测到的第一光和第二光来计算散射系数和吸收系数。 0086 例如， 处理器720可以基于第一检测器812和第二检测器813针对两个或更多个光 图案检测到的第一光的量和第二光的量来计算散射反射率。 在这种情况下， 处理器720。

46、可以 基于由第一检测器812和第二检测器813根据第一光图案测量的第一光量与第二光量的比 率来计算第一散射反射率。 此外， 处理器720可以基于根据第二光图案检测到的第一光量与 第二光量的比率来计算第二散射反射率。 0087 处理器720可以通过在以下方程1中代入针对每个光图案计算的每个散射反射率 以及每个空间频率来计算散射系数 s和吸收系数 a。 或者， 处理器720可以通过使用表示散 射系数 s和吸收系数 a之间的相关性的查找表来计算散射系数 s和吸收系数 a。 0088 方程1 0089 0090 本文中， Rd(k，a， s)表示每个空间频率k下的散射反射率， 并且A表示预定义的常 数。

47、值。 通常， 随着空间频率的增加， 散射反射率降低。 在这种情况下， 散射反射率和空间频率 之间的关系具有低通滤波器的特性。 0091 此外， 处理器720可以通过使用计算的散射系数 s和吸收系数 a分别生成散射图 像和吸收图像， 并且可以通过使用每个生成的图像来分析对象的组分。 在这种情况下， 对象 的组分可以包括甘油三酯、 血糖、 卡路里、 胆固醇、 蛋白质、 尿酸、 水和发色团中的一种或多 种。 发色团可以包括血红蛋白、 类胡萝卜素、 黑色素、 抗氧化剂、 水、 黑素瘤等， 但不限于此。 0092 参考图9D， 处理器720可以分别(1)根据散射系数 s生成散射图像， 以及(2)根据 吸。

48、收系数 a生成吸收图像。 在这种情况下， 与图9C不同， 处理器720可以根据从中去除散射 系数的特性的吸收效应来获得吸收图像， 使得可以更准确地分析对象的组分。 0093 再次参考图7， 处理器720可以基于对象的彼此影响的两个或更多个组分中的第一 组分(例如， 血红蛋白)的吸收图像来校正第二组分(例如， 类胡萝卜素)的吸收图像， 并且可 以基于校正后的吸收图像来分析第二组分。 0094 例如， 参考图10A至图10C， 处理器720可以分析对象的类胡萝卜素组分。 参考图 10A， 测量类胡萝卜素浓度通常受到诸如血红蛋白、 黑色素等组分的散射和吸收效应的影 响。 如上所述， 在测量到的光的路。

49、径中存在不期望的组织组分的情况下， 吸收和散射特性受 到组织组分的影响， 从而导致测量值的显著误差。 图10B是说明根据散射特性的类胡萝卜素 吸光度变化的测量结果的图， 其中可以看出在散射系数高的点处测量的吸光度相对低于在 散射系数低的点处测量的吸光度。 0095 参照图10C， 为了分析例如类胡萝卜素组分， 处理器720可以基于(1)第一时间获得 的2D吸收图像和(2)第二时间获得的2D吸收图像来监测区域HA， 该区域HA受到除类胡萝卜 说明书 7/10 页 12 CN 110793924 A 12 素组分之外的组分的影响， 例如血红蛋白浓度的变化。 处理器720可以通过基于(2)的监测 结。

50、果校正在第三时间获得的(3)2D吸收图像中的受血红蛋白浓度影响的区域CA来提高对类 胡萝卜素组分的分析的可靠性。 0096 再次参考图7， 在如上所述计算散射系数和吸收系数后， 处理器720可以通过使用 散射系数和吸收系数中的任一个或二者来测量对象的组分的浓度。 例如， 处理器720可以通 过使用组分测量方程来测量对象的组分的浓度， 该组分测量方程表示散射系数与组分浓度 之间或吸收系数与组分浓度之间的相关性， 如下由方程2所表示的。 以下方程2是线性函数 的形式， 但不限于此， 并且可以以非线性函数或匹配表的形式定义。 0097 方程2 0098 yax+b 0099 在本文中， y表示组分的。