光学手指鼠标、电子装置及生理特征检测装置制造方法及图纸

一种光学手指鼠标，包含两个光源、图像传感器及处理单元。所述两个光源发出不同波长的光以照明手指表面。所述图像传感器接收来自所述手指表面的反射光以产生多个图像帧。所述处理单元根据所述图像帧检测所述手指表面的位移量及接触状态以及使用者的生理特征。本发明专利技术还提出一种电子装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种人机接口装置，特别涉及一种可同时检测使用者生理特征以及手指位移量及接触状态的光学手指鼠标及生理特征检测装置。
技术介绍
光学手指鼠标(optical finger mouse,0FM)由于体积小,通常适合用于便携式电子装置。光学手指鼠标可用以检测使用者手指表面反射光线的光强度变化，由此判断手指的接触状态以及手指相对于触控面的位移量。然而，随着工业化的发展，使用者使用便携式电子装置的时间逐渐增加，甚至超出体力负荷而不自觉。因此，如果便携式电子装置同时具有检测使用者生理特征的功能并能于必要时提出警示，则可避免过度使用的情形发生。公知的血氧饱和仪(pulse oximeter)利用非侵入式的方式来检测使用者的血氧浓度及脉搏数，其可产生红光光束(波长约660纳米)及红外光光束(波长约910纳米)穿透待测部位，并利用带氧血红素(oxyhemoglobin)及脱氧血红素(Deoxyheamo-globin)对特定光谱具有不同吸收率的特性以检测穿透光的光度变化，例如参照美国专利第7，072，701 号，标题为血氧浓度的监测方式(Method for spectrophotometric bloodoxygenation monitoring)。检测出两种波长的穿透光的光强度变化后,再以下列公式计算血氧浓度血氧浓度=100%X [HbO2]/([HbO2]+ [Hb])；其中，[HbO2]表示带氧血红素浓度；[Hb]表示脱氧血红素浓度。一般血氧饱和仪所检测到的两种波长的穿透光的光强度会随着心跳而呈现如图1所示的变化，这是由于血管会随着心跳而不断地扩张及收缩而使得光束所通过的血液量改变，进而改变光能量被吸收的比例。由此，根据不断变化的光强度信息则可计算血液对不同光谱的吸收率，以分别计算带氧血红素浓度及脱氧血红素浓度等生理信息，最后再利用上述血氧浓度公式计算血氧浓度。然而，由于血氧饱和仪是检测穿透光线的强度变化，因而会随着不同的待测部位而检测到不同的光强度信号；此外，当公知的血氧饱和仪所检测的待测部位发生移动时，则会检测到剧烈变动的混乱波形而无法据以正确计算出生理特征，因而其并不适用于便携式电子装置。有鉴于此，本专利技术提出一种可同时检测使用者生理特征以及手指位移量及接触状态的光学手指鼠标及生理特征检测方法，其可于检测手指位移量的同时检测使用者的生理特征，并可有效消除移动所造成的信号噪声。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在提供一种光学手指鼠标，其通过分析手指的反射光信号以同时计算手指位移量及接触状态以及使用者生理特征。本专利技术的另一目的在提供一种光学手指鼠标，其可同时检测手指位移量及接触状态以及使用者生理特征，并具有消除环境光源影响的机制。本专利技术的另一目的在提供一种光学手指鼠标，其可同时检测手指位移量及接触状态以及使用者生理特征，并具有降低噪声的机制。本专利技术的另一目的在提供一种光学手指鼠标，其可同时检测手指位移量及接触状态以及使用者生理特征，并具有系统频率的校正机制。本专利技术的另一目的在提供一种光学手指鼠标，其可同时检测手指位移量及接触状态以及使用者生理特征，并在闲置预设时间后即进入休眠模式。本专利技术的另一目的在提供一种光学手指鼠标，其可同时检测手指位移量及接触状态以及使用者生理特征，在位移量太大时可舍弃或不计算生理特征。为达上述目的，本专利技术提供一种光学手指鼠标，用以检测手指的位移量及生理特征。所述光学手指鼠标包含第一光源、第二光源、光源控制单元、图像传感器及处理单元。所述第一光源发出第一波长的光至所述手指。所述第二光源发出第二波长的光至所述手指。所述光源控制单元控制所述第一光源及所述第二光源的点亮及熄灭。所述图像传感器以取样频率接收来自所述手指的反射光以产生相对所述第一光源点亮的多个第一图像帧及相对所述第二光源点亮的多个第二图像帧。所述处理单元根据所述第一图像帧及所述第二图像帧计算所述位移量及所述生理特征。根据本专利技术的另一特点，本专利技术还提供一种电子装置，用以检测并响应手指的位移量及生理特征。所述电子装置包含光学手指鼠标、控制单元及表示装置。所述光学手指鼠标包含两个光源、光源控制单元、图像传感器及处理单元。所述两个光源发出不同波长的光至所述手指。所述光源控制单元控制所述两光源的点灭。所述图像传感器以取样频率接收来自所述手指的反射光以产生相对所述两不同光源点亮的多个第一图像帧及多个第二图像帧。所述处理单元根据所述第一图像帧及所述第二图像帧计算并输出所述位移量及所述生理特征。所述控制单元接收所述位移量及所述生理特征。所述表示装置受所述控制单元控制以响应所述位移量和/或所述生理特征。根据本专利技术的另一特点，本专利技术还提供一种生理特征检测装置，通过检测人体待测部位以计算生理特征。所述生理特征检测装置包含两个光源、光源控制单元、图像传感器及处理单元。所述两光源发出不同波长的光至所述人体待测部位。所述光源控制单元控制所述两光源的点灭。所述图像传感器以取样频率接收来自所述人体待测部位的反射光以产生分别相对所述两不同光源点亮的多个第一图像帧及多个第二图像帧。所述处理单元将每张所述第一图像帧分割为至少两部分并计算每一部分的平均亮度，利用独立组件分析法分析所述第一图像帧的所述每一部分的所述平均亮度以求得第一亮度变化；将每张所述第二图像帧分割为至少两部分并计算每一部分的平均亮度，利用独立组件分析法分析所述第二图像帧的所述每一部分的所述平均亮度以求得第二亮度变化；并根据所述第一亮度变化及所述第二亮度变化计算所述生理特征。本专利技术的光学手指鼠标、电子装置及生理特征检测装置中，所述生理特征包含血氧浓度及脉搏数。本专利技术通过使用独立组件分析法或盲信号源分离法来分离移动信息及生理信息，可有效消除移动造成的信号噪声。附图说明图1显示血氧饱和仪所检测的穿透光的光强度变化的示意图。图2A显示本专利技术一实施例的光学手指鼠标的示意图。图2B显示本专利技术一实施例的光学手指鼠标的框图。图3显示本专利技术实施例的光学手指鼠标的图像传感器所采集图像帧的示意图。图4显示本专利技术实施例的光学手指鼠标的图像传感器，其包含滤光器设置于部分感测面前方。图5显示本专利技术实施例的光学手指鼠标中，图像采集与光源点灭的示意图。图6显示本专利技术实施例的光学手指鼠标的处理单元分离移动信息及生理信息的示意图。图7显示本专利技术实施例的生理特征检测方法的流程图。附图标记说明I光学手指鼠标111、112光源13触控件13S触控面14图像传感器141滤光器14S感测面15处理单元151移动/接触检测单元 152生理特征检测单元16光源控制单元17存储单元18传输接口19频率产生器80电子装置81控制单元9手指9S手指表面I1-12n图像中贞B1-B2nW _B2N/ 平均売度具体实施例方式为了让本专利技术的上述和其它目的、特征、和优点能更明显，下文将配合所附图示，作详细说明如下。在本专利技术的说明中，相同的构件以相同的符号表示，在此先进行说明。请参照图2A所示，其显示本专利技术实施例的光学手指鼠标I的示意图。所述光学手指鼠标I用以检测使用者的手指9相对于所述光学手指鼠标I的位移量及接触状态，以及所述使用者的生理特征，例如包括血氧浓度及脉搏数等。一般而言，所述光学手指鼠标I在判断所述接触状态为接触态时，方始进行所述位移量及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学手指鼠标，用以检测手指的位移量及生理特征，所述光学手指鼠标包含：第一光源，发出第一波长的光至所述手指；第二光源，发出第二波长的光至所述手指；光源控制单元，控制所述第一光源及所述第二光源的点亮及熄灭；图像传感器，以取样频率接收来自所述手指的反射光以产生相对所述第一光源点亮的多个第一图像帧及相对所述第二光源点亮的多个第二图像帧；以及处理单元，根据所述第一图像帧及所述第二图像帧计算所述位移量及所述生理特征。

【技术特征摘要】
1.一种光学手指鼠标，用以检测手指的位移量及生理特征，所述光学手指鼠标包含第一光源，发出第一波长的光至所述手指；第二光源，发出第二波长的光至所述手指；光源控制单元，控制所述第一光源及所述第二光源的点亮及熄灭；图像传感器，以取样频率接收来自所述手指的反射光以产生相对所述第一光源点亮的多个第一图像帧及相对所述第二光源点亮的多个第二图像帧；以及处理单元，根据所述第一图像帧及所述第二图像帧计算所述位移量及所述生理特征。2.根据权利要求1所述的光学手指鼠标，其中所述处理单元将每张所述第一图像帧分割为至少两部分并计算每一部分的平均亮度，利用独立组件分析法分析所述第一图像帧的所述每一部分的所述平均亮度以求得第一亮度变化；将每张所述第二图像帧分割为至少两部分并计算每一部分的平均亮度，利用独立组件分析法分析所述第二图像帧的所述每一部分的所述平均亮度以求得第二亮度变化；并根据所述第一亮度变化及所述第二亮度变化计算所述生理特征。3.根据权利要求1或2所述的光学手指鼠标，其中所述生理特征包含血氧浓度及脉搏数。4.根据权利要求2所述的光学手指鼠标，其中所述处理单元还根据至少一个阈值与所述第一亮度变化和/或所述第二亮度变化的比较结果计算脉搏数。5.根据权利要求1所述的光学手指鼠标，其中所述处理单元计算M张图像帧之和以降低噪声，并根据取样参数归一化所述图像帧的和或平均，其中M为正整数。6.根据权利要求1所述的光学手指鼠标，其中所述光源控制单元控制所述第一光源及所述第二光源于预定期间熄灭，以使所述图像传感器采集多个亮第一图像帧、多个亮第二图像帧及多个暗图像帧；所述处理单元根据所述亮第一图像帧与所述暗图像帧之差以及所述亮第二图像帧与所述暗图像帧之差计算所述位移量及所述生理特征。7.根据权利要求1所述的光学手指鼠标，该光学手指鼠标在闲置预设时间后进入休眠模式。8.根据权利要求1所述的光学手指鼠标，其中当所述位移量大于默认值，所述处理单元不计算所述生理特征或舍弃所述生理特征。9.根据权利要求1所述的光学手指鼠标，该光学手指鼠标还包含存储单元，该存储单元储存系统频率校正参数。10.根据权利要求1所述的光学手指鼠标，其中所述处理单元还对所述第一图像帧及所述第二图像帧的亮度与至少一个门槛值进行比较以判断接触状态。11.根据权利要求1所述的光学手指鼠标，其中所述处理单元根据两张所述第一图像帧、一张所述第一图像帧与一张所述第二图像帧及两张所述第二图像帧计算所述位移量。12.根据权利要求1所述的光学手指鼠标，其中所述光源控制单元控制所述第一光源及所述第二光源轮流点亮以使所述图像传感器轮流接收所述第一光源及所述第二光源的反射光；所述光源控制单元或者控制所述第一光源及所述第二光源同时点亮以使所...

【专利技术属性】
技术研发人员：古人豪，高铭璨，黄森煌，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：