光学式控制键及其运作方法、以及图像传感器技术

一种光学式控制键，包含光源、像素阵列及处理器。所述光源用于照明肤面。所述像素阵列包含第一像素区域及第二像素区域。所述处理单元用于根据所述第一像素区域的像素数据判断是否为人体接触，并根据所述第二像素区域的像素数据判断人体动作。

Optical control keys and their operation methods, as well as image sensors

An optical control key includes a light source, a pixel array and a processor. The light source is used to illuminate the skin. The pixel array comprises a first pixel region and a second pixel region. The processing unit is used to determine whether a human body is in contact with the pixel data of the first pixel region, and to determine human motion according to the pixel data of the second pixel region.

【技术实现步骤摘要】
光学式控制键及其运作方法、以及图像传感器
本专利技术有关一种控制开关，更特别有关一种具人体识别功能的光学式控制键及其运作方法、以及使用该光学式控制键的电子装置。
技术介绍
已知的机械式按键通常具有检测敏感度随着使用时间而逐渐降低的问题。此外，使用机械式按键的电子装置，为了让使用者能够通过物理性接触直接按压按键，所述电子装置的壳体上通常须制作开孔以使所述机械式按键的键帽(buttoncap)能够突出于所述开孔。然而，当所述电子装置具有防水性需求时，为了使水不会通过所述开孔进入电子装置内部，所述壳体的制作成本及复杂度将大幅上升。有鉴于此，本专利技术提出一种光学式控制键及其运作方法以解决上述问题。当所述光学式控制键搭载于电子装置上时，所述电子装置的壳体上无需另制作开孔供使用者与光学式控制键进行物理性接触。此外，本专利技术实施方式的光学式控制键可识别触碰的物件是否为人体(humanbody)，以避免误控制的情形发生。
技术实现思路
本专利技术提供一种光学式控制键及其运作方法，其可用以取代传统的机械式按键而降低其搭载装置的整体成本。本专利技术还提供一种光学式控制键及其运作方法，其可先确认人体接触后，才开始侦测人体的位置变化，以提升控制精确度。本专利技术提供一种包含光源、像素阵列以及处理器的光学式控制键。所述光源用于照明物件。所述像素阵列用于检测来自所述物件的光，并包含第一像素区域及第二像素区域分别用于根据检测光输出像素数据。所述处理器电性耦接所述像素阵列，用于根据所述第一像素区域的所述像素数据判断所述物件是否为人体，并根据所述第二像素区域的所述像素数据判断人体动作。本专利技术还提供一种光学式控制键的运作方法。所述光学式控制键包含光源、像素阵列及处理器。所述光源用于照明物件。所述像素阵列包含第一像素区域及第二像素区域并用于检测来自所述物件的光。所述运作方法包含：开启所述光源及所述像素阵列的所述第一像素区域；以所述处理器判断所述第一像素区域的像素数据是否包含特定频率特征的振荡信号；以及当所述第一像素区域的所述像素数据包含所述特定频率特征的所述振荡信号时，开启所述像素阵列的所述第二像素区域。本专利技术还提供一种用以启动命令的图像传感器。该图像传感器包含像素阵列及处理单元。所述像素阵列用于检测光，并具有不同像素配置的第一像素区域及第二像素区域。所述第一像素区域及所述第二像素数据分别用于输出第一像素数据及第二像素数据。所述处理单元用于接收所述第一像素数据以决定是否被检测的物件具有特定特征，并接收所述第二像素数据以决定所述物件的操作状态，其中，在所述物件被检测具有所述特定特征之前，所述处理单元不输出所述操作状态。本专利技术还提供一种包含生物传感器、动作传感器以及处理器的用户命令输入装置。所述生物传感器用于识别被检测的物件是否具有生理特征。所述动作传感器用于决定所述物件的动作数据。所述处理器用于当根据所述生理特征判断被检测的所述物件是生物物件时，根据所述动作数据决定所述物件的操作状态。本专利技术实施方式的光学式控制键适用于可携式电子装置，例如可执行启动键、音量调整键、亮度调整键等功能。此外，通过设置多个本专利技术实施方式的光学式控制键，不同控制键的检测组合，可实施不同功能。例如，检测到人体的多个控制键的不同检测顺序及不同检测组合可作为密码锁，以提供一种上锁/解锁的方式。本专利技术实施方式的光学式控制键可埋设于电子装置的壳体的透明区域/窗口下方，如果需要防水功能，所述壳体因无需另外形成开孔用于设置机械式按键，可直接制作为密闭性良好的壳体，以大幅降低制作成本并简化制程。为了让本专利技术的上述和其他目的、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，于本专利技术的说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先述明。附图说明图1是本专利技术实施方式的用户命令输入装置的方框图。图2a～图2d是本专利技术实施方式的图像传感器的像素阵列的示意图。图3是使用本专利技术实施方式的用户命令输入装置的电子装置的示意图。图4是图3中沿4-4’线的剖视图及位于其上方的物件。图5是本专利技术实施方式的用户命令输入装置的图像传感器的第一像素区域的像素数据的示意图。图6是本专利技术实施方式的用户命令输入装置的运作方法的流程图。附图标记说明10光学式控制键11光源13图像传感器15处理器17模拟数字转换器。具体实施方式请参照图1所示，其为本专利技术实施方式的用户命令输入装置的方框图。该用户命令输入装置在本实施方式中是光学式控制键10，其包含光源11、图像传感器13、处理器15以及模拟数字转换器(ADC)17。当本专利技术实施方式的光学式控制键10应用于例如智能型手机时，所述光源11及图像传感器13是不同于近接传感器及相机模块而另外设置的组件。本专利技术实施方式的光学式控制键10还可应用于各种使用传统机械式按键的电子装置(如图3所示的组件30)，例如平板计算机、笔记本电脑、家用电子装置、车用电子装置等，以取代传统机械式按键。藉此，所述电子装置的壳体无须制作任何开孔。除了具有防水的及防尘的功能外，所述壳体可设计成平滑的外观。必须说明的是，虽然图1中显示模拟数字转换器17连接于图像传感器13与处理器15的外部，然其仅用以说明而并非用于限定本专利技术。其他实施方式中，模拟数字转换器17可能包含于图像传感器13或处理器15中，并不限于图1所显示者。处理器15除了对图像传感器13产生的像素数据进行后处理以外，还控制图像传感器13的图像获取及控制光源11的发光。因此，图像传感器13及光源11均具有电性接点用以电性连接处理器15。由于本专利技术实施方式的光学式控制键10具有检测生理特征的功能，例如检测光体积描记(PPG)信号和/或心跳，光源11优选发出适于被人体皮肤组织所吸收的光。例如，所述光源11可以是红光发光二极管(LED)、红光激光二极管(laserdiode)、红外光发光二极管、红外光激光二极管等，但并不以此为限，只要能发出红光和/或红外光者皆能适用。光源11用于照明物件(例如图4的手指9)。当该物件为人体皮肤时，光源11所发出的光的一部分则会进入皮肤并经过皮肤组织后再从皮肤射出，故经过皮肤组织的光受到皮肤组织的部分吸收的影响而在出射光呈现强度随时间变化的特性。关于出射光的强度变化例如可参照本案申请人所拥有的美国专利公开第2016-0089086号，标题为“心跳侦测模块及其侦测、去噪方法”，其全部内容在此并入以做为参考。某些实施方式中，处理器15也可控制光源11依序以不同亮度发光，所述处理器15还计算相对所述不同亮度的两图像帧的差分图像以消除噪声。图像传感器13例如包含电荷耦合(CCD)图像传感器或金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的像素阵列，用于检测来自所述物件的光。图像传感器13的像素阵列包含第一像素区域及第二像素区域分别用于根据所检测的光输出像素数据；其中，所述第一像素区域及所述第二像素区域的结构差异主要在于光敏感度不同，例如像素内的光二极管(photodiode)的尺寸不同；尺寸越大，可得到较高的光敏感度。请参照图2a-2d，其显示本专利技术实施方式的图像传感器13的像素阵列的示意图。如图2a所示，图像传感器13的像素阵列包含第一像素区域131及第二像素区域132，且所述第一像素区域131仅包含一个像素。本实施方式中，所述第二像素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学式控制键，该光学式控制键包含：光源，该光源用于照明物件；像素阵列，该像素阵列用于检测来自所述物件的光，并包含第一像素区域及第二像素区域分别用于输出像素数据；以及处理器，该处理器电性耦接所述像素阵列，用于根据所述第一像素区域的所述像素数据判断所述物件是否为人体，并根据所述第二像素区域的所述像素数据判断人体动作。

【技术特征摘要】
2017.06.27 US 15/634,1451.一种光学式控制键，该光学式控制键包含：光源，该光源用于照明物件；像素阵列，该像素阵列用于检测来自所述物件的光，并包含第一像素区域及第二像素区域分别用于输出像素数据；以及处理器，该处理器电性耦接所述像素阵列，用于根据所述第一像素区域的所述像素数据判断所述物件是否为人体，并根据所述第二像素区域的所述像素数据判断人体动作。2.根据权利要求1所述的光学式控制键，其中在所述处理器判断出所述人体之前，所述第二像素区域为关闭。3.根据权利要求1所述的光学式控制键，其中所述第二像素区域设置于所述第一像素区域的周围。4.根据权利要求1所述的光学式控制键，其中所述第一像素区域的每一个像素的尺寸大于所述第二像素区域的每一个像素的尺寸。5.根据权利要求4所述的光学式控制键，其中所述第一像素区域仅包含一个像素。6.根据权利要求1所述的光学式控制键，其中当所述处理器判断所述第一像素区域的所述像素数据包含0.8赫兹至2赫兹的振荡信号时，判断所述物件为所述人体。7.根据权利要求1所述的光学式控制键，其中所述处理器根据所述第二像素区域中不同位置的像素的像素数据的灰阶值变化或图像特征判断所述人体动作。8.一种光学式控制键的运作方法，该光学式控制键包含光源、像素阵列及处理器，所述光源用于照明物件，所述像素阵列包含第一像素区域及第二像素区域并检测来自所述物件的光，所述运作方法包含：开启所述光源及所述像素阵列的所述第一像素区域；以所述处理器判断所述第一像素区域的像素数据是否包含特定频率特征的振荡信号；以及当所述第一像素区域的所述像素数据包含所述特定频率特征的所述振荡信号时，开启所述像素阵列的所述第二像素区域。9.根据权利要求8所述的运作方法，还包含：以所述处理器根据所述第二像素区域的像素数据判断所述物件在预设方向的动作。10.根据权利要求8所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国振，林汉昌，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71