专利名称：遥控器和显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人机界面系统，特别涉及一种具有使用者生理特征检测功能的遥控器和显不系统。
背景技术：
光学手指鼠标(optical finger mouse,0FM)由于体积小,通常适合搭配于其他电子装置。已知光学手指鼠标用于检测使用者手指表面反射光线的光强度变化，藉以判断手指的接触状态和手指相对于触控面的位移量。然而，随着工业化的发展，使用者使用各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，如果电子装置具有检测使用者生理特征的功能并能显示当时的生理状况，则可避免过度使用的情形发生。
已知血氧饱和仪(pulse oximeter)利用非侵入式的方式来检测使用者的血氧浓度和脉搏数，其可产生红光光束(波长约660纳米)和红外光光束(波长约910纳米)穿透待测部位，并利用带氧血红素(oxyhemoglobin)和去氧血红素(Deoxyheamo-globin)对特定光谱具有不同吸收率的特性来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 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和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和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遥控器和显示系统，其中所述遥控器在检测生理特征时，可有效消除手指移动所造成的信号干扰。发明内容
本发明的目的是提供一种遥控器和显示系统，所述遥控器通过分析手指的反射光信号以检测手指位移量、接触状态和使用者生理特征，并根据至少一个控制按键的操作状态产生控制信号，以相对控制显示装置进行相对应动作。
本发明的又一目的在提供一种遥控器控制芯片，其通过分析手指的反射光信号以检测一手指位移量、一接触状态和使用者生理特征，并根据至少一个控制按键的一操作状态产生一控制信号，藉以输出经编码、排序和/或压缩的所述手指信息、生理信息和控制信号信息。
本发明的又一目的是提供一种遥控器和显示系统，其可检测手指位移量、接触状态和使用者生理特征，并具有消除环境光源影响的机制。
本发明的又一目的是提供一种遥控器和显示系统，其可检测手指位移量、接触状态和使用者生理特征，并具有降低干扰的机制。
本发明的又一目的是提供一种遥控器和显示系统，其可检测手指位移量、接触状态和使用者生理特征，当闲置预设时间后即进入休眠模式。
本发明的又一目的在提供一种遥控器和显示系统，其可检测手指位移量、接触状态和使用者生理特征，当手指位移量太大时可舍弃生理特征。
为达上述目的，本发明提供一种遥控器，用于检测并输出手指的生理特征和控制信号。所述遥控器包含多个控制按键、第一光源、第二光源、光源控制单元、至少一个图像传感器和处理单元。所述控制按键用于触发控制信号。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和所述第二光源发光。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图框和相对所述第二光源点亮的多个第二图像图框。所述处理单元根据所述第一图像图框和所述第二图像图框计算所述生理特征并根据所述控制按键的操作状态产生所述控制信号。
根据本发明的又一特点，本发明还提供一种供使用者操控的遥控器。所述遥控器包含多个控制按键、光学手指鼠标和传输界面。所述控制按键用于触发控制信号。所述光学手指鼠标用于检测所述使用者的生理特征和手指位移量。所述传输界面用于输出所述控制信号、所述生理特征和所述手指位移量。
根据本发明的又一特点，本发明还提供一种图像系统，包含显示装置和遥控器。所述显示装置用于显示图像。所述遥控器输出控制信号和生理特征至所述显示装置，以控制所述显示装置根据所述控制信号更新所显示图像并显示所述生理特征。
本发明实施方式中，每张所述第一图像图框分割为至少两部分并计算每一部分的平均亮度，使用独立元件分析法或盲信号源分离法分析所述第一图像图框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图框分割为至少两部分并计算每一部分的平均亮度，使用独立元件分析法或盲信号源分离法分析所述第二图像图框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和所述第二亮度变化计算生理特征。
本发明的遥控器和图像系统中，所述生理特征包含血氧浓度和脉搏数。本发明通过使用独立元件分析法或盲信号源分离法来分离移动信息和生理信息，可消除手指移动造成的信号干扰。
图1是血氧饱和仪所检测穿透光的光强度变化的示意图。
图2A是本发明实施方式的显示系统的示意图。
图2B是本发明实施方式的遥控器的示意图。
图2C是本发明实施方式的遥控器的方块图。
图3是本发明实施方式的遥控器的图像传感器所获取的图像图框的示意图。
图4是本发明实施方式的遥控器的图像传感器，其中滤光器设置于部分感测面前方。
图5是本发明实施方式的遥控器中，图像获取与光源发光的示意图。
图6是本发明实施方式的遥控器的处理单元分离移动信息和生理信息的示意图。
图7是本发明实施方式的生理特征检测方法的流程图。
图8是本发明又一实施方式的遥控器的示意图。
附图标记说明
I遥控器10控制按键
111、112光源 12导光件
13触控件13S触控面
14图像传感器14f滤光器
14S感测面15处理单元
151手指检测单元152显示控制单元
16光源控制单元17记忆单元
18传输界面2显示装置
21光标22控制单元
23表示单元9手指
9S手指表面I1-12n图像图框
B1-B2nW -B2/ 平均売度 S11-S15 步骤具体实施方式
为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点更明显，下文将配合附图，作详细说明如下。在本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，在此先说明。
图2A是本发明实施方式的图像系统的示意图，包含遥控器I和显示装置2。所述显示装置2例如可以是电视、投影幕、游戏机萤幕、电脑萤幕或其他用于显示图像的显示装置。所述遥控器I相对所述显 示装置2可以是电视遥控器、投影幕遥控器、游戏机遥控器、电脑遥控器等各式遥控器，用于控制所述显示装置2更新显示内容或图像和显示生理特征；其中，所述遥控器I可有线或无线地耦接所述显示装置2。所述遥控器I用于检测并输出生理特征、接触状态、手指位移量和控制信号至所述显示装置2。
所述遥控器I包含多个控制按键10、光学手指鼠标和传输界面18，其中所述光学手指鼠标包含触控件13供手指于上进行操控，且所述触控件13可结合于所述控制按键10其中之一或独立于其外。所述控制按键10用于根据使用者的按压触发控制信号，例如通过按压至少一个控制按键以产生不同的阻抗值、电压值、震荡频率等相关的控制信号。所述光学手指鼠标则用于检测使用者手指的接触状态、位移量和所述使用者的生理特征，其中所述生理特征例如包括血氧浓度和脉搏数等。本实施方式中，当所述光学手指鼠标判断所述接触状态为接触态，才开始进行所述位移量和所述生理特征的检测。所述传输界面18则将所述控制信号、接触状态、位移量和生理特征有线或无线地传送至所述显示装置2，以使所述显示装置2根据所述控制信号更新显示图像并显示所述位移量和生理特征。可以了解的是，虽然图2A中所述触控件13设置于所述遥控器I的上表面，其他实施方式中，所述触控件13亦可设置于所述遥控器I的下表面或其他利于手指触控的位置，并无特定限制。
图2B是本发明实施方式的遥控器I的示意图，其包含多个控制按键10、两光源111和112、导光件12 (此处导光件的数目仅是例示性的)、触控件13、图像传感器14、处理单元15、光源控制单元16和传输界面18。必须说明的是，图2B中各构件的空间关系仅为例示性，并非用于限定本发明。所述控制按键10例如，但不限于，具有频道选择、参数调整、装置选择等功能，其根据手指9的操作状态(按压状态)触发控制信号。所述光源111和112例如可为发光二极管或激光二极管，用于分别产生不同波长的光至手指表面9S，所述波长优选为一般血氧仪所使用的两个波长，例如约660纳米的红光和约905、910或940纳米的红外光。可以了解的是，此处所述波长指光源发光光谱的中心波长。
所述导光件12用于将所述光源111和112所发出的光引导至所述触控件13 ;其中，所述导光件12只要能够引导光线至所述触控件13即可，其结构、数目和导光方式并无特定限制。其他实施方式中，如果所述光源111和112所发出的光能够入射至所述触控件13，所述导光件12也可能不予实施。
所述触控件13具有触控面13S供所述手指9于其上操控，所述触控件13优选相对于所述光源111和112所发出的光为透明。当所述手指9靠近或接触所述触控件13的触控面13S时，所述光源111和112所发出的光被反射。可以了解的是，所述触控面13S的面积可大于或小于所述手指表面9S，并无特定限制。
所述图像传感器14以取样参数接收来自所述触控件13 (所述手指表面9S)的反射光以产生多个图像图框(图像图框例如具有16X16像素)；其中所述取样参数例如包含曝光时间、图像增益(可为类比增益或数位增益)等。所述图像传感器14优选为主动阵列式图像传感器，例如CMOS图像传感器。
所述处理单元15根据所述控制按键10的操作状态产生相应的控制信号，并根据所述图像传感器14所输出的多个图像图框检测所述手指9相对所述触控面13S的接触状态、位移量和所述使用者的生理特征。所述处理单元15所求得的所述控制信号、接触状态、位移量和生理特征例如可有线或无线地被传送至具有至少一个表示单元的显示装置以进行显示或相对应控制；其中，所述表示单元例如可为显示器、灯号、七字节显示和/或声音装置。所述显示装置可为可携式电子装置或家用电子装置。
所述光源控制单元16耦接所述处理单元15，以配合所述图像传感器14的图像图框获取控制所述光源111和112发光,其实施方式将详述于后。
所述传输界面18有线或无线地传输所述控制信号、接触状态、位移量和生理特征至所述显示装置2。
本实施方式中，所述光源111和112、所述图像传感器14、所述处理单元15和所述光源控制单元16作为光学手指鼠标，用于检测所述手指9的接触状态、位移量和生理特征。
参照图2A至2C，图2C显示本发明实施方式的遥控器I的方块图，其包含多个控制按键10、第一光源111、第二光源112、所述图像传感器14、所述处理单元15、所述光源控制单元16、记忆单元17和所述传输界面18，其中所述遥控器I与控制单元22和表示单元23形成显示系统。由于所述处理单元15进行多功能运算，其可包含手指检测单元151用于检测所述手指9相对所述触控面13S的所述接触状态、手指位移量和生理特征，并包含显示控制单元152用于根据所述控制按键10的操作状态(按压状态)产生并输出所述控制信号；亦即，所述处理单元15可为单一元件或分为两个单元。
所述第一光源111例如发出波长约为660纳米的红光至所述手指9 ;所述第二光源112例如发出波长约为905、910或940纳米的红外光至所述手指9 ;广义的说，所述第一光源111和所述第二光源112可分别发出一般血氧仪所使用的两个波长的光。所述光源控制单元16控制所述第一光源111和所述第二光源112发光。所述图像传感器14接收来自所述手指表面9S的所述第一光源111和所述第二光源112的反射光。所述记忆单元17用于储存所述处理单元15所求得的所述控制信号、接触状态、位移量、生理特征和计算过程中所需的各种参数信息；其中，所述控制信号亦可不储存于所述记忆单元17而直接由所述传输单元18进行传输。所述传输界面18则用于将所述记忆单元17所储存的所述控制信号、接触状态、位移量和生理特征通过有线或无线传输的方式传输至外部的控制单元22 ；其中，有线和无线传输技术为已知，故不再赘述。所述控制单元22可包含于具有至少一个表示单元23的所述显示装置2内，用于控制所述显示装置2通过所述表示单元23显示和/或回应所接收的所述控制信号、接触状态、位移量和生理特征。
本发明实施方式的遥控器I可搭配具有表示单元23的显示装置2，让使用者可通过所述遥控器I控制所述表示单元23所显示的光标或所执行的软件,并在生理特征中显示疲劳或亢奋状态时(取决于生理特征的数值)对所述使用者提出警示；其中，表示生理特征和警示的方式例如可利用软件执行画面显示、灯号显示或声音显示的方式来达成，并无特定限制。所述显示装置2例如可根据所述控制信号切换画面、图像更新、调整音量、调整显示参数等；根据所述位移量控制光标的动作；显示所述生理特征且当所述生理特征超出预设值时产生警示状态，例如画面变暗、图像插入、声音提示等，但并不以此限。
—实施方式中，所述遥控器I也可使用两个图像传感器分别检测所述光源111和112所产生不同波长的光(即所述图像传感器14由两个图像传感器取代)，其中一个图像传感器或两个图像传感器可设置带通滤光器(bandpass filter)来选择所要接收的光谱。
由于所述处理单元15根据所述控制按键10产生控制信号的方式为已知，故不再赘述。以下仅针对所述处理单元15计算所述接触状态、手指位移量和生理特征的方式进行详细说明；亦即，以下说明 中仅针对所述光源111和112、所述图像传感器14、所述处理单元15(手指检测单元151)和所述光源控制单元16所组成的光学手指鼠标的动作进行说明。
取样机制
本实施方式的光学手指鼠标使用两光源111和112并同时执行两种功能；其中，接触状态和位移量的检测功能并无限定使用特定波长的图像图框，而生理特征功能的检测则必须对应不同波长的图像图框分别计算。以下首先说明图像图框的取样机制。
—种实施方式中,所述光源控制单兀16控制所述第一光源111和第二光源112轮流发光，所述图像传感器14则以高速且固定的取样频率(例如每秒3，000张)同步所述第一光源111或所述第二光源112的点亮获取图像图框，并输出如图3所示多个图像图框I1-16…至所述处理单元15 (手指检测单元151)，其中所述图像图框I1-V-包含第一图像图框I1J3U5-，其例如相对所述第一光源111的点亮，和第二图像图框12、14、16...，其例如相对所
所述处理单元15可根据所述第一图像图框和所述第二图像图框I1-1f判断接触状态并计算位移量，例如根据所述第一图像图框和所述第二图像图框的亮度与至少一个阈值的比较结果判断所述手指9是否靠近或接触所述触控面13S，其中当所述图像图框的亮度大于或小于所述至少一个阈值时，即判断进入接触态；进入接触态后，所述处理单元15可根据两张第一图像图框、一张第一图像图框与一张第二图像图框、或者两张第二图像图框间的相关性计算所述位移量。必须说明的是，本实施方式中系必须利用相对应两种不同波长的反射光的图像图框进行判断接触状态和计算位移量的运作，并不同于传统导航装置。
所述处理单元15根据所述第一图像图框Ip 13、V..计算出所述第一图像图框的亮度变化，并根据所述第二图像图框12、14、I6…计算出所述第二图像图框的亮度变化(容详述于后)，并据以分别计算出两种光谱被吸收的比例以求出带氧血红素浓度HbO2和去氧血红素浓度Hb，最后利用血氧浓度公式计算出血氧浓度；并通过所述第一图像图框和/或所述第二图像图框的亮度变化与至少一个阈值的比较结果计算一脉搏数。
又一实施方式中，所述光源控制单元16控制所述第一光源111和所述第二光源112同步于所述图像传感器14的图像图框获取同时发光；亦即，此时所述图像传感器14会同时接收到两种波长的反射光。因此，此实施方式中，所述图像传感器14的感测面14S的一部分前方优选还设置滤光器Hf (如图4所示)，其中所述滤光器14f可为带通滤光器以使所述滤光器Hf后方的部分感测面14S仅能感测所述第一光源111的光谱或所述第二光源112的光谱，以使所述处理单元15能够分辨第一图像图框(相对所述第一光源111的部分图像图框)和第二图像图框(相对所述第二光源112的部分图像图框)。可以了解的是，本实施方式中所述滤光器Hf的设置位置和面积并不限于图4所示。
藉此，所述处理单元15同样可根据所述第一图像图框和所述第二图像图框1「1^计算接触状态和位移量；并可根据所述第一图像图框Ip 13、I5…计算出所述第一图像图框的亮度变化和根 据所述第二图像图框12、14、If计算出所述第二图像图框的亮度变化，并根据两亮度变化的关系计算血氧浓度和脉搏数中的至少一者。
可以了解的是，由于所述图像传感器14可能对不同波长的光具有不同的感光效率，或者所述第一光源111和所述第二光源112的发光亮度不完全相同，因此可于所述遥控器I出厂前优选针对所述图像传感器14所检测图像图框的亮度进行调整(例如调整相对不同波长图像图框的曝光时间、图像增益等取样参数)，以使所述图像传感器14所获取的初始图像图框具有大致相同的亮度，以消除误判断的可能性。
本实施方式的精神在于，以所述光源控制单元16控制所述第一光源111和所述第二光源发光112发光，使所述图像传感器14以取样频率接收来自所述手指9的反射光以产生相对所述第一光源点亮的多个第一图像图框和相对所述第二光源点亮的多个第二图像图框；所述处理单元15则根据所述第一图像图框和第二图像图框计算所述接触状态、手指位移量和生理特征。
消除环境光机制
图2B中，由于所述接触件13为透明，同时手指9会透光，所述遥控器I外部的环境光会通过所述手指9与接触件13而被所述图像传感器14接收而影响到其所获取图像图框的图像品质。本实施方式中，所述光源控制单元16可控制所述第一光源111和所述第二光源112于部分期间不发光。图5是所述图像传感器14的图像获取与所述第一光源111和所述第二光源112的发光情形；其中，实线箭头表示光源点亮(或以第一亮度点亮)而虚线箭头表示光源熄灭(或以第二亮度点亮)；其中所述第二亮度小于所述第一亮度。图5A是所述图像传感器14以固定取样频率持续获取图像图框。图5B是所述第一光源111和所述第二光源112同时轮流地点亮和熄灭，因此所述图像传感器14则可轮流获取到亮图像图框(光源点亮或以所述第一亮度点亮)和暗图像图框(光源熄灭或以所述第二亮度点亮)。图5C是所述第一光源111和所述第二光源112每隔两张图像图框同时点亮一次，其通常相对于所述手指9具有较低位移量的情形。如前所述，当所述第一光源111和所述第二光源112同时点亮时(图5B和5C)，所述图像传感器14包含滤光器14f以空间区隔不同光源的图像图框，以使所述图像传感器14的一部份可感测所述第一光源111的反射光而另一部分可感测所述第二光源112的反射光。当所述手指9接触或靠近所述触控面13S时，相对于光源点亮时所获取的亮图像图框包含(手指反射光+杂散光+环境光)，相对于光源未点亮时所获取的暗图像图框则仅包含(环境光)，因此若将亮图像图框减去暗图像图框，则可有效消除环境光的影响。所述处理单元15则可根据亮暗图像图框的差分图像图框计算所述接触状态、手指位移量和生理特征。图是所述第一光源111和所述第二光源112轮流点亮的实施方式。此实施方式中，由于要使所述图像传感器14获取到暗图像图框，因此所述光源控制单元16控制所述第一光源111与所述第二光源112相隔一张图像图框轮流地点亮，例如于图的时间“时两光源均不点亮。藉此，所述处理单元15则可计算差分第一图像(亮第一图像图框-暗图像图框)和差分第二图像(亮第二图像图框-暗图像图框)，并根据所述差分图像计算所述接触状态、手指位移量和生理特征。如前所述，当所述第一光源111和所述第二光源112轮流点亮时，所述图像传感器14以时间区隔不同相对于光源的图像图框。本实施方式的精神在于，使所述光源控制单元16控制所述第一光源111和所述第二光源112同时或轮流发光，并使所述图像传感器14能够获取到所述光源不发光时的暗图像图框，并通过计算亮暗图像的差分图像以消除环境光的影响。因此，图5中所示各光源的发光情形仅为示例性，并非用于限定本发明。降噪机制由于所述图像传感器14所获取的图像图框中会存在干扰，且干扰通常以随机的方式分布于所获取的图像图框中，因此本实施方式可进一步计算M张图像图框的和来提高信噪比(SNR)，以增加计算生理特征的精确度；例如，将每10张图像图框进行相加，且两组相加的10张图像图框可部分重复或完全不重复。可以了解的是，当所述第一光源111和所述第二光源112轮流点亮时，本实施方式的图像图框的和分别为所述第一图像图框(例如图3的的和和所述第二图像图框(例如图3的12+14+16...)的和，这是由于必需分别计算两组光强度变化。然而，当所述第一光源111和所述第二光源112同时点亮，本实施方式的图像图框的和则为连续的图像图框(例如图3的Ii+IfWW..)，并通过后处理以空间区隔的方式分辨两组光强度变化。此外，当配合上述消除环境光机制时，本实施方式的图像图框的和则为差分图像图框的和；亦即，执行完消除环境光处理后接着进行降噪处理。其他实施方式中，亦可仅执行消除环境光处理和降噪处理其中之一。如前所述，所述图像传感器14有可能在不同条件下以不同的取样参数来获取图像，例如所述图像传感器14相对于不同波长的光可能具有不同的吸收率，因此可能会以不同的曝光时间和图像增益等取样参数来使得所述第一图像图框和所述第二图像图框具有大致相同的亮度，以能够正确根据所述图像图框进行后处理，亦即相对所述第一图像图框和第二图像图框的取样参数可能不相同。为了排除不同取样参数的影响，可将每张图像图框或M张图像图框的和或平均除以取样参数以进行归一化处理，例如(M张图像图框的和/取样参数)或(M张图像图框的平均/取样参数)；其中，M为正整数。生理特征计算相对于不同光源点亮时，所述图像传感器14所获取的图像图框同时包含有生理信息和手指移动信息。因此，本实施方式中所述处理单元15 (或所述手指检测单元151)首先需将两种信息分离后，才能够正确计算生理特征；亦即，所述处理单元15例如采用独立兀件分析法(Independent Component Analysis, I CA)或盲信号源分离法(Blind SourceSeparation, BSS)来将两种信息分离。参照图3和6，以图3的所述第一图像图框Ip 13、I5…为例，将多个张第一图像图框(可为原始图像图框、经过消除环境光机制和/或降噪机制处理过的第一图像图框)或多个第一图像图框和(M张原始图像图框和、经过消除环境光机制和/或降噪机制处理过的M张第一图像图框和)的每张图像图框或图像图框和分割为至少两部分并分别求得平均亮度，例如将图像图框I1分割成平均亮度为B1和B1'两部分；将图像图框I3分割成平均亮度为B3和B3'两部分；…;将图像图框In分割成平均亮度为Bi1和Bi1'两部分(其他实施方式中可多于两部分)。接着，利用独立元件分析法或盲信号源分离法分离出第一移动信息和第一生理信息(如图6所示)，其皆显示为亮度变化线型。本实施方式系将移动信息舍弃并利用生理信息的亮度变化线型来计算生理特征。可以了解的是，由于所述图像传感器14的取样频率远远大于脉搏频率，因此所分离出的生理信息可显示出光强度随脉搏变化的线型(类似图1);分离出的移动信息分布并不限定如图6所示者。此外，所述图像图框分割的两个部分并不限定为上下两部分。此外，由于必须分别计算相对两1、13、V..(相对应第一光源点亮)和第二图像图框12、14、V..(相对应第二光源点亮)来进行。所述第二图像图框(12、14、16...)亦被分离成第二移动信息和第二生理信息等亮度变化，其中舍弃第二移动信息和利用第二生理信息的亮度变化。必须说明的是，当利用图像图框和或平均来进行信息分离时，图6中的I1-1i1和I2-12n每一个均表示M张图像图框的和、平均或其归一化的结果。必须强调的是，所述手指9的接触状态和位移量系由所述处理单元15直接根据所述第一图像图框和第二图像图框求得，并不需要使用分离后的第一和第二移动信息。独立元件分析法或盲信号源分离法主要用于将混合信号分离，分离出的移动信息舍弃后，可消除手指移动所造成的信号干扰。 本实施方式中 ，所述处理单元15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之一比较结果计算一脉搏数。 休眠模式
本发明实施方式的遥控器I在闲置预设时间后，可进入休眠模式。例如，所述处理单元15于预设时间判断所述手指9未靠近或接触所述触控面13S时，即可进入休眠模式。生理特征舍弃机制本发明实施方式的遥控器I的处理单元15可同时计算位移量和生理特征，然而精确的生理特征计算优选是在位移量较低的情形。因此，本实施方式可事先判断手指位移量是否大于预设值，若所述手指位移量大于所述预设值，则所述图像传感器14所获取的图像图框仅用于计算位移量或判断接触状态而不用于计算生理特征，或者即使计算出生理特征也不通过所述传输界面18传输而直接从所述记忆单元17中舍弃。所述预设值则根据实际应用决定，例如，但不限于，可根据感测面13S和/或搜寻框的尺寸决定。所述遥控器I根据手指表面9S的反射光检测生理特征的方法，包含下列步骤:提供第一波长和第二波长的光至手指表面(步骤S11);获取所述第一波长的光的反射光以产生多个第一图像图框并获取所述第二波长的光的反射光以产生多个第二图像图框(步骤S12);将每张所述第一图像图框和每张所述第二图像图框分割成至少两部分并求得每一部分的平均亮度(步骤S13);利用独立元件分析法或盲信号源分离法分析所述第一图像图框的所述每一部分的所述平均亮度以求得第一亮度变化并分析所述第二图像图框的所述每一部分的所述平均亮度以求得第二亮度变化(步骤S14);和根据所述第一亮度变化和所述第二亮度变化求得生理特征(步骤S15)。本实施方式各步骤的实施方式已详述于前，故不再赘述。另一实施方式中，所述光源111和112、所述图像传感器14、所述处理单元15、所述光源控制单元16、所述记忆单元17和所述传输界面18的一部份或全部元件亦可制作为控制芯片或封装体，如图8所示。所述控制芯片用于检测所述控制按键10的操作状态和所述手指9的接触状态、位移量和生理特征，并输出经编码、排序和/或压缩的所述接触状态、位移量、生理特征和控制信号(例如由所述传输界面进行编码、排序和/或压缩或还包含通信协定单元进行这些程序)；其中计算所述接触状态、位移量和生理特征的方式如前所述，故不再赘述。换句话说，一种实施方式中，光学手指鼠标与遥控器控制单元可封装成控制芯片或封装体。此外可以了解的是，图8中所述遥控器I中各元件的配置方式仅为示例性，并非用于限制本发明。其他实施方式中，所述压缩处理亦可还外设置压缩单元执行。综上所述，已知遥控器并无法检测使用者的生理特征，且血氧仪计算血氧浓度的方式因具有无法判断移动中的待测部位等因素而无法相容于遥控器上。因此，本发明还提供一种遥控器(图2B和8)和显示系统(图2A)，其中所述遥控器可同时检测手指信息和图像控制信息，并控制显示装置根据至少所述图像控制信息更新显示内容并显示所述手指信息。本发明各实施方式的遥控器于检测手指位移量的同时可检测使用者的生理特征，并可有效消除手指移动所造成的信号干扰和消除环境光源影响，并具有休眠模式和舍弃生理信息的机制。虽然本发明已以前述实施方式揭示，然其并非用于限定本发明，任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可作各种更动与修改。因此本发明的保护范围应该以所附的权利要求书所界定的为准。
权利要求
1.一种遥控器，用于检测并输出手指的生理特征和控制信号，该遥控器包含: 多个控制按键，用于触发控制信号； 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，控制所述第一光源和所述第二光源发光； 至少一个图像传感器，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图框和相对所述第二光源点亮的多个第二图像图框；以及 处理单元，根据所述第一图像图框和所述第二图像图框计算所述生理特征，并根据所述控制按键的操作状态产生所述控制信号。
2.根据权利要求1所述的遥控器，其中所述处理单元:将每张所述第一图像图框分割为至少两部分并计算每一部分的平均亮度，分析所述第一图像图框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图框分割为至少两部分并计算每一部分的平均亮度，分析所述第二图像图框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和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所述的遥控器，其中所述生理特征包含血氧浓度和/或脉搏数。
4.根据权利要求2所述的遥控器，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所述第二亮度变化中的至少一者的比较结果计算脉搏数。
5.根据权利要求1所述的遥控器，其中所述处理单元还对所述第一图像图框和所述第二图像图框的亮度与至少一个阈值进行比较以判断接触状态。
6.根据权利要求1所述的遥控器，其中所述处理单元还根据两张所述第一图像图框、一张所述第一图像图框与一张所述第二图像图框、和两张所述第二图像图框计算位移量。
7.根据权利要求1所述的遥控器，其中所述光源控制单元:控制所述第一光源和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和所述第二光源的反射光；或者控制所述第一光源和所述第二光源同时点亮以使所述图像传感器同时接收所述第一光源和所述第二光源的反射光，且所述图像传感器包含滤光器，该滤光器覆盖于所述图像传感器的感测面的一部分。
8.根据权利要求1所述的遥控器，其中所述第一光源、所述第二光源、所述光源控制单元、所述至少一个图像传感器和所述处理单元封装成控制芯片以输出经编码、排序和压缩中的至少一种程序处理的所述生理特征和所述控制信号。
9.根据权利要求1所述的遥控器，该遥控器还包含触控件，该触控件供所述手指在其上操控；其中所述触控件可以为所述控制按键中的一个或独立于所述控制按键之外。
10.一种供使用者操控的遥控器，该遥控器包含: 多个控制按键，用于触发控制信号； 光学手指鼠标，用于检测所述使用者的生理特征和手指位移量；以及 传输界面，用于输出所述控制信号、所述生理特征和所述手指位移量。
11.根据权利要求10所述的遥控器，其中所述光学手指鼠标还包含: 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，控制所述第一光源和所述第二光源发光；至少一个图像传感器，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图框和相对所述第二光源点亮的多个第二图像图框；以及 处理单元，根据所述第一图像图框和所述第二图像图框计算并输出所述生理特征和所述手指位移量。
12.根据权利要求11所述的遥控器，其中所述处理单元:将每张所述第一图像图框分割为至少两部分并计算每一部分的平均亮度，分析所述第一图像图框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图框分割为至少两部分并计算每一部分的平均亮度，分析所述第二图像图框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和所述第二亮度变化计算所述生理特征。
13.根据权利要求12所述的遥控器，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所述第二亮度变化中的至少一者的比较结果计算脉搏数。
14.根据权利要求11所述的遥控器，其中所述处理单元还对所述第一图像图框和所述第二图像图框的亮度与至少一个阈值进行比较以判断接触状态。
15.一种显示系统，该显示系统包含: 显示装置，用于显示图像；以及 遥控器，输出控制信号和生理特征至所述显示装置，以控制所述显示装置根据所述控制信号更新所显示图像并显示所述生理特征。
16.根据权利要求15所述的显示系统，其中当所述生理特征超出预设值时，所述显示装置产生警示状态。
17.根据权利要求15所述的显示系统，其中所述遥控器还包含: 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，控制所述第一光源和所述第二光源发光； 至少一个图像传感器，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图框和相对所述第二光源点亮的多个第二图像图框；以及 处理单元，根据所述第一图像图框和所述第二图像图框计算所述生理特征，并根据多个控制按键的操作状态产生所述控制信号。
18.根据权利要求17所述的显示系统，其中所述处理单元:将每张所述第一图像图框分割为至少两部分并计算每一部分的平均亮度，分析所述第一图像图框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图框分割为至少两部分并计算每一部分的平均亮度，分析所述第二图像图框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和所述第二亮度变化计算所述生理特征。
19.根据权利要求17所述的显示系统，其中所述处理单元还根据两张所述第一图像图框、一张所述第一图像图框与一张所述第二图像图框、和两张所述第二图像图框计算位移量，所述遥控器输出所述位移量至所述显示装置以相对控制所述显示装置所显示的光标。
20.根据权利要求17所述的 显示系统，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所述第二亮度变化中的至少一者的比较结果计算脉搏数。
全文摘要
一种遥控器，包含多个控制按键、光学手指鼠标和传输界面。所述控制按键用于触发控制信号。所述光学手指鼠标用于检测生理特征和位移量。所述传输界面用于输出所述控制信号、所述生理特征和所述位移量到显示装置。本发明还提出一种显示系统。
文档编号G08C19/00GK103136919SQ20111039490
公开日2013年6月5日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者古人豪, 高铭璨, 黃森煌 申请人:原相科技股份有限公司