[发明专利]光学测距系统及其操作方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种人机接口系统，特别是关于一种可检测使用者生理特征的光学测距系统及其操作方法。

背景技术

已知光学测距系统利用光传感器，例如近接传感器(proximity sensor)、周围光传感器(ambient light sensor)检测环境光的强度变化以检测物件的相对距离，并根据该相对距离据以控制电子装置的操作，例如暂时启闭特定功能。目前，光学测距系统已广泛应用于各式可携式电子装置，例如行动电话、平板电脑及个人数位助理。随着工业化的发展，使用者使用各式可携式电子装置的时间逐渐增加，甚至超出体力负荷而不自知。然而，已知光学测距系统并无法用以检测使用者当时的生理状况。

已知血氧饱和仪(pulse oximeter)是利用非侵入式的方式来检测使用者的血氧浓度及脉搏数，其可生成红光光束(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)及去氧血红素(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强度变化，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 spectro-photometric 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]表示去氧血红素浓度。

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。藉此，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去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光强度变化，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信息，因而其并不适合用于移动中操作的电子装置。

鉴于此，本发明提出一种可检测使用者生理特征的光学测距系统及其操作方法，用以同时检测手指距离、手指动作以及生理特征，其于检测生理特征时，可消除手指移动所造成的信号干扰。

发明内容

本发明的一个目的在提供一种光学测距系统及其操作方法，可用以检测手指距离及手指动作，并当该手指距离在预设范围时可用以检测使用者生理特征。

本发明的另一个目的在提供一种光学测距系统的控制芯片，其通过分析手指的反射光信号以检测手指距离、手指动作及生理特征，并输出经编码、排序和/或压缩的该手指距离、手指动作及生理特征。

本发明的另一个目的在提供一种光学测距系统及其操作方法，其可检测手指距离、手指动作及生理特征，并具有消除环境光源影响的机制。

本发明的另一个目的在提供一种光学测距系统及其操作方法，其可检测手指距离、手指动作及生理特征，并具有降低干扰的机制。

本发明的另一个目的在提供一种光学测距系统及其操作方法，其可检测手指距离、手指动作及生理特征，并可补偿温度变化所造成的频率飘移。

本发明的另一个目的在提供一种光学测距系统及其操作方法，其可检测手指距离、手指动作及生理特征，当闲置预设时间后即进入休眠模式。

为达上述目的，本发明提供一种光学测距系统，用以检测手指距离及生理特征。该光学测距系统包含第一光源、第二光源、光源控制单元、图像传感器及处理单元。该第一光源发出第一波长的光至该手指。该第二光源发出第二波长的光至该手指。该光源控制单元控制该第一光源及该第二光源发光。该图像传感器以取样频率接收来自该手指的反射光以生成相对该第一光源点亮的多张第一图像图框及相对该第二光源点亮的多张第二图像图框。该处理单元根据所述第一图像图框或所述第二图像图框计算该手指距离，并于该手指距离在预设范围时根据所述第一图像图框及所述第二图像图框计算该生理特征。

根据本发明的另一个特点，本发明还提供一种光学测距系统的操作方法，包含第一模式及第二模式。该第一模式用以检测手指距离。该第二模式用以检测生理特征，其中当该手指距离在预设范围，该光学测距系统由该第一模式切换至该第二模式。