智能戒指的光学设计 | OAS 生医光学解决方案

智能戒指，它最轻的只有两三克，戴上几乎没有存在感；不做通知、不亮屏幕、不催你运动，却一直在安静地记录你的心率、血氧、体温和睡眠。

一枚戒指，没有屏幕、没有喇叭、没有按键，为什么知道你的心率和血氧？

它本质上是一台戴在手指上的光学仪器，所有功能都取决于光在手指里究竟怎么走。

（智能戒指佩戴）

戒指为什么能测出你的身体数据？

答案只有一个：光。

戒指内圈的几个微小元件，是这个品类全部功能的来源——几颗发光二极管（LED），和一颗挨着它们的光电探测器（PD）。它们均封装在平整的内圈壳体之下，从外面看不到。

LED 往你的手指里打一束光，光穿过皮肤、到达血管，血液容积随心跳周期性变化，吸收的光量就跟着变；剩下的光散射回来，被探测器接住，还原成脉搏波。这套方法叫光电容积脉搏波（PPG）。

智能戒指本质上是一台戴在手指上的光学仪器。

（智能戒指平整的内圈表面，发光元件封装在壳体之下）

OAS 怎么把这段光路算清楚

光要在手指里走完一个来回

内圈发出 → 穿透皮肤分层 → 与血管和周围组织作用 → 散射返回 → 落到探测器上

1. 精准人体皮肤建模，还原真实光传播过程

OAS 内置体散射模型，支持构建分层人体皮肤组织模型，可分别定义表皮、真皮、真皮与神经层等不同结构的散射系数、吸收系数与各向异性参数，精准模拟不同波长光线在皮肤组织内的散射、吸收与传播过程。

（生物组织分层建模与光路追迹）

2. 布局优化：解决旋转鲁棒性与信噪比平衡

借助 OAS 的非序列光线追迹与参数优化功能，研发人员可以建立完整的 LED - 皮肤 - 探测器三维光学模型，模拟戒指在不同旋转角度下的光路变化，定量分析 LED 与探测器的间距、角度、数量对信号质量的影响。

3. 杂散光分析，精准抑制光学串扰

OAS 具备强大的杂散光分析能力，可以追踪每一条光线的传播路径，识别戒指内壁反射、窗口表面散射、结构缝隙漏光等各类杂散光来源，定量评估其对探测器的干扰程度。

4. 跨尺度系统级仿真，加速产品落地

智能戒指的光学设计涵盖从微米级 LED 芯片、微结构光学元件，到厘米级整环系统的多个尺度。OAS 支持几何光学与波动光学的跨尺度统一仿真，既可以进行系统级光线追迹与性能评估，也可以针对微纳光学结构进行波动光学分析，实现从芯片到整机的全链条仿真验证。

OAS 赋能智能戒指更多光学可能

随着技术演进，智能戒指的光学功能正在不断拓展，每一项新功能的背后，都离不开光学设计的支撑。

无论是微型光谱系统的光路设计、超表面光学元件的仿真，还是光波导结构的性能分析，OAS 光学(分析)软件都能提供全面的技术支撑，覆盖从原理验证、结构优化到性能评估的全流程，助力厂商打造更具竞争力的智能戒指产品。

小小的智能戒指，是精密光学技术与生物医学工程的结晶。在可穿戴设备向微型化、高精度、低功耗持续演进的今天，专业光学仿真工具已成为研发的核心基础设施。

OAS 光学(分析)软件正以全面的功能、精准的仿真与高效的设计流程，助力智能穿戴行业突破光学设计瓶颈，推动更多创新光学功能从实验室走向日常佩戴。