[发明专利]光学手指鼠标、电子装置及生理特征检测装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

光学手指鼠标(optical finger mouse，OFM)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 blood oxygenation 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％×[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，本发明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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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，本发明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。