CN103838356A

CN103838356A - 传感器阵列、控制传感装置的方法以及相关电子装置

Info

Publication number: CN103838356A
Application number: CN201210473375.0A
Authority: CN
Inventors: 许恩峯
Original assignee: Pixart Imaging Inc
Current assignee: Pixart Imaging Inc
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-06-04

Abstract

本发明是传感器阵列、控制传感装置的方法以及相关电子装置。本发明公开了一种可降低手势侦测装置功耗的方法，其主要通过一个辅助传感装置来侦测待测物体是否处在手势侦测器的有效传感范围中，进而决定手势侦测装置与辅助传感装置的操作状态以及功耗。在辅助传感装置未发现待测物体处在有效传感范围中，或者未发现待测物体进行动作之前，可令手势侦测装置运作于低功耗操作状态中，降低其功耗。

Description

传感器阵列、控制传感装置的方法以及相关电子装置

技术领域

本发明系涉及一种影像传感器，特别是有关一种降低手势侦测器的功耗的方法、电子装置以及相关的传感器阵列。

背景技术

目前，手势侦测装置广泛地应用在各式各样的领域中，提供一种创新且直觉的人机交互方式，其主要侦测使用者的手部动作，送出相应的控制指令以对用户界面进行控制。一般来说，现有进行手势侦测的传感系统包含有图1所示的架构。其中，一个主动光源110周期性地对手部照射，接着，传感装置120相应地对照射后所产生的光影变化进行周期性的侦测。传感装置120内部的运算电路会决定手部的动作是否对应特定手势型样，进一步产生控制指令。主动光源110与传感装置120在正常操作状态下的操作频率可参考图2A所示的示意图。

通常，当手部离开传感系统100的有效传感范围V时，主动光源110与传感装置120会停止周期性地运作，进入待机模式，避免不必要的功耗。此时，主动光源110暂时停止对使用者的手部进行照射，传感装置120也暂时停止对光影变化取样。为了能在手部再次进入有效传感范围V时，重新启动传感系统100，因此，主动光源110与传感装置120会间歇性地进行侦测(以低于正常工作状态的频率运作)，判断是否手部再次进入有效传感范围V，一旦未侦测出光影变化时，立即重返待机模式；反之，传感系统100重回正常工作状态，进行手势侦测。关于这种状态下的操作频率可参考图2B所示的示意图。

然而，这样的操作方式问题在于，由于主动光源110与传感装置120在待机模式中仅间歇性地侦测光影变化，若是手部动作所造成光影变化无法在这段时间被侦测到(例如：手部动作过于快速)，则需耗费较长的时间，传感系统100才能重回正常操作状态，进行手势侦测。这是因为在待机模式下，传感系统100的操作频率较低，容易错失使用者手部的动作。这样一来，当使用者在待机模式下想要再次启动传感系统时，将会感受到明显的迟延。

发明内容

为了解决现有技术所面临的问题，本发明提出一种在待机模式下的侦测与再启动机制，其主要通过一个辅助传感装置来持续性地对待测物体进行侦测，因此可以迅速地对手部动作所造成的光影变化做出响应，及时地将手势侦测装置切换回正常操作状态。并且，本发明的实施例中提供多种辅助传感装置的实施方式，这些实施方式所带来的功耗，都远低于现有技术中，间歇性地启动手势侦测装置所造成的功耗。

本发明的实施例公开一种电子装置，所述电子装置包含：具有第一传感装置的传感系统、第二传感装置以及控制单元。所述传感系统用以选择性地侦测待测物体来产生第一侦测结果，其中，所述第一侦测结果指出所述待测物体的动作。所述第二传感装置用以选择性地侦测所述待测物体来产生第二侦测结果，且所述第二侦测结果指出所述待测物体是否处于特定空间范围中。所述控制单元耦接所述第一传感装置与所述第二传感装置，用以依据所述第一与所述第二侦测结果，控制所述第一传感装置与所述第二传感装置的操作状态。

本发明的实施例公开一种传感器阵列，所述传感器阵列包含：多个第一传感元件以及至少一第二传感元件。所述多个第一传感元件用以选择性地侦测待测物体来产生第一侦测结果，其中，所述第一侦测结果指出所述待测物体的动作。所述至少一第二传感元件用以选择性地侦测所述待测物体来产生第二侦测结果，其中所述第二侦测结果指出所述待测物体是否处于特定空间范围中。再者，所述第一传感装置与所述第二传感装置的操作状态基于所述第一与所述第二侦测结果而决定。

本发明的实施例公开一种控制传感装置的方法，所述方法包含：利用第一传感装置来选择性地侦测待测物体来产生第一侦测结果，所述第一侦测结果指出所述待测物体的动作；利用第二传感装置来选择性地侦测所述待测物体来产生第二侦测结果，所述第二侦测结果指出所述待测物体是否处于特定空间范围中；以及依据所述第一与所述第二侦测结果，控制所述第一传感装置与所述第二传感装置的操作状态。

通过以上设计，可有效减少现有技术中手势侦测装置的传感器在待机模式下的功耗。

附图说明

图1为现有进行侦测手势的传感系统的架构图。

图2A与图2B为现有传感系统中各元件在正常操作状态与待机模式下的操作频率示意图。

图3为本发明的电子装置的实施例的架构图。

图4为本发明传感器阵列的实施例的架构图。

图5为本发明电子装置中各元件在正常操作状态与低功耗操作状态下的操作频率示意图。

图6为本发明电子装置中各元件的功耗水平与控制指令之间的时序关系。

图7为本发明控制感测装置的方法的实施例的流程图。

其中，附图标记说明如下：

100、310 传感系统

110、312 光源

120、315、320 传感装置

300 电子装置

330 控制单元

700~708 步骤

具体实施方式

请参考图3，其为本发明电子装置的一实施例的架构示意图。如图所示，本发明电子装置300包含：传感系统310、传感装置320以及控制单元330。其中，传感系统310可以是手势侦测装置，并且包含有传感装置315，用以选择性地侦测一待测物体(如：手部)来产生侦测结果SR_1。侦测结果SR_1可指出所述待测物体的动作。传感装置315主要由一传感器阵列以及相关的运算与控制电路所组成。传感装置320用以选择性地侦测所述待测物体来产生侦测结果SR_2。侦测结果SR_2的目的为指出所述待测物体是否处于一个特定空间范围L(亦即，传感系统310的有效传感范围)中。控制单元330耦接传感装置315与传感装置320，用以依据侦测结果SR_1与SR_2，控制传感装置315与传感装置320的操作状态。

简单来说，本发明藉由侦测结果SR_1与SR_2来决定传感装置315与传感装置320的启动与否(或者在正常操作状态以及低功耗操作状态之间切换)。当侦测结果SR_1指出所述待测物体离开特定空间范围L或者是所述待测物体的动作维持不变时，控制单元330便发出控制命令S_command1至传感装置315，命令传感装置315进入低功耗操作状态或者是停止运作。此时，传感装置315将会暂停产生侦测结果SR_1，达到省电效果。具体来说，本发明将对一段时间间隔中所取样的多个侦测结果SR_1进行比对，一旦发现该多个侦测结果SR_1之间完全无明显差异(代表待测物体毫无动作)，或者是指出所述待测物体离开特定空间范围L(侦测结果SR_1在瞬间改变后，维持不变)，控制电路330会发出控制命令S_command1至传感系统310，并且通过关闭/降低传感装置315中的读取电路(readout circuit)、选择电路、重置电路以及其他电路元件的供电，及/或关闭传感系统310中的发光装置312来达到省电的目的。其中，发光装置312的功能在于照射所述待测物体，使传感装置315得以根据所述待测物体所造成的光影变化来侦测所述待测物体的动作。同时，控制单元330所发出的控制命令S_command1也将传送至传感装置320，命令传感装置320进入正常操作状态，产生侦测结果SR_2。控制单元330接下来将依据侦测结果SR_2来判断是否重新启动传感装置315以及发光装置312，以使传感系统310重回正常操作状态。

本发明与现有技术不同之处在于，一旦进入低功耗操作状态后，传感装置315不需间歇性地启动来侦测所述待测物体的动作，而是通过一个构造简单，而且功耗低的辅助传感装置320来侦测所述待测物体的动作。在一个实施例中，传感装置320可以是一种环境光传感器或一种接近传感器，这些装置在运作时的功耗通常远低于由相对复杂的传感器阵列所组成的传感装置315。虽然传感装置320并无法侦测出所述待测物体的动作型态(手势)，却可侦测出所述待测物体是否处在特定空间范围L。由于特定空间范围L代表的是传感系统310的有效传感范围，因此，一旦发现所述待测物体不处于特定空间范围L内，则代表此时并无重新启动传感装置315以及使其回到正常运作模式的必要。只有当所述待测物体处于特定空间范围L内，传感装置315才需被重新启动。

除了用环境光传感器或者接近传感器来进行以上的侦测外，本发明其他实施例中也提供其他方式来实现辅助传感装置320。在另一个实施例中，传感装置320与传感装置315可以是同一个传感器阵列的一部分。关于这样的范例请参考图4。如图4所示，传感器阵列400的中央部分的传感单元，可规划为传感装置315，依据光影变化来侦测待测物体的动作，而传感器阵列400其他部分的传感单元，则可规划为传感装置320，用来侦测该待测物体是否处在特定空间范围L。请注意，图4中所示的规划方式并非为本发明的限制。举例来说，传感装置320可以是传感器阵列400中任何部分(边缘、角落或者是中心处)的一个或多个传感元件。由于规划为传感装置320的传感单元的数量小于传感装置315所包含的传感单元的数量，因此，传感装置320进行侦测的功耗，将会小于间歇性地启动传感装置315来侦测所述待测物体时的功耗。另外，不论是通过环境光传感器或接近传感器，又或是通过传感元件阵列中的部分传感单元来实现传感装置320。传感系统310与传感装置320都可通过系统单芯片(System on Chip,SoC)的方式而实现于同一个芯片中，优化电路面积的利用。

再者，当由传感装置320所产生的侦测结果SR_2指出所述待测物体再次进入特定空间范围L，或者开始动作时，则所述控制单元330将发出控制指令S_Command2，令传感系统310进入正常操作状态，继续对所述待测物体的动作进行侦测，产生侦测结果SR_1。同样地，控制指令S_Command2可能被传送至传感装置320，结束其运作。关于传感系统310、传感装置320的操作频率可参考图5所示的示意图。

关于功耗水平与控制指令之间的关系，请参考图6。如图所示，当所述待测物体离开特定空间范围L或者是动作维持不变时，则控制指令S_Command1被发出，使传感系统310的功耗水平PWR_Level1降低(通过传感装置315进入低功耗模式或是关闭，以及关闭发光装置312来达成)，进而停止对所述待测物体进行侦测。接着，传感装置320被启动，进入正常操作状态，此时功耗水平PWR_Level2将升高。而一旦传感装置320指出特定空间范围L中的光影有所变化时(也就是所述待测物体再次进入有效传感范围，或者是所述待测物体开始动作)，则控制指令S_Command2被发出，命令传感系统310回到正常操作状态，此时传感系统310的功耗水平PWR_Level1将回到正常值，另外，传感装置320将被关闭或者是进入低功耗操作状态，进而使功消水平PWR_Level2降低。

基于以上操作原理，本发明的一个实施例提供一种控制传感装置的方法，其流程图包含如图7所示的步骤。首先，在步骤700中，流程开始。接着，在步骤702中，判断是否待测物体离开特定空间范围或者是动作维持不变，这项判断系依据第一传感装置(传感装置315)所产生的第一传感结果(传感结果SR_1)来进行。若判断结果为否，则返回步骤702，持续进行判断；若判断结果为是，则进入步骤704，关闭所述第一传感装置或者是使其进入低功耗操作状态，同时，可能会进一步关闭关联于第一传感装置的发光装置。并且，开启第二传感装置(传感装置320)，以产生第二传感结果(传感结果SR_2)。之后，流程进入步骤706，判断是否所述待测物体再次进入特定空间范围或者是进行移动。若判断结果为否，则返回步骤706：若判断结果为是，则进入步骤708，关闭第二传感装置。并且，开启第一传感装置以使其进入正常操作状态，同时开启发光装置，使第一传感装置得以重新侦测待测物体的动作。

由以上说明可知，本发明采用辅助传感装置的优点为：较快的再启动时间，以及更低的功耗。这是因为辅助传感装置的组成较简单，因此本身功耗较低。即便以较高的操作频率(如图6所示)来运作，总体的功耗依然理想。况且，若是用较高的操作频率来进行侦测时，较不容易错失待测物体的动作，因此，本发明的方式提供较理想的再启动时间，让使用者不易感到迟延。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电子装置，包含：

传感系统，包含有第一传感装置，用以选择性地侦测待测物体来产生第一侦测结果，所述第一侦测结果指出所述待测物体的动作；

第二传感装置，用以选择性地侦测所述待测物体来产生第二侦测结果，所述第二侦测结果指出所述待测物体是否处于一特定空间范围中；以及

控制单元，耦接所述第一传感装置与所述第二传感装置，用以根据所述第一侦测结果与所述第二侦测结果，控制所述第一传感装置与所述第二传感装置的操作状态。

2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述第一侦测结果指出所述待测物体离开所述特定空间范围或者所述待测物体动作维持不变时，所述控制单元使所述第一传感装置进入低功耗操作状态，并停止产生所述第一侦测结果。

3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，当所述第一侦测结果指出所述待测物体离开所述特定空间范围或者所述待测物体动作维持不变时，所述控制单元使所述第二传感装置进入正常操作状态，并产生所述第二侦测结果。

4.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，当所述第二侦测结果指出所述待测物体进入所述特定空间范围或者进行动作时，所述控制单元使所述第一传感装置进入正常操作状态，并产生所述第一侦测结果。

5.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，当所述控制单元使所述第一传感装置进入所述正常操作状态之前，所述第一传感装置停止产生所述第一侦测结果。

6.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述传感系统进一步包含：

发光装置，用以照射所述待测物体，使所述第一传感装置得以侦测所述待测物体的动作，其中所述控制单元根据所述第一侦测结果与所述第二侦测结果来开启或关闭所述发光装置。

7.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述第一传感装置与所述第二传感装置分别属于同一个传感器阵列的一部分。

8.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述第一传感装置与所述第二传感装置设置在同一个芯片中。

9.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述第二传感装置是一种环境光传感器或一种接近传感器。

10.一种传感器阵列，包含：

多个第一传感元件，用以选择性地侦测待测物体来产生第一侦测结果，所述第一侦测结果指出所述待测物体的动作；以及

第二传感元件，用以选择性地侦测所述待测物体来产生第二侦测结果，所述第二侦测结果指出所述待测物体是否处于一个特定空间范围中；

其中所述第一传感装置与所述第二传感装置的操作状态基于所述第一侦测结果与所述第二侦测结果而决定。

11.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，当所述第一侦测结果指出所述待测物体离开所述特定空间范围或者所述待测物体动作维持不变时，所述多个第一传感元件进入低功耗操作状态，并停止产生所述第一侦测结果。

12.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，当所述第一侦测结果指出所述待测物体离开所述特定空间范围或者所述待测物体动作维持不变时，所述第二传感元件进入正常操作状态，并产生所述第二侦测结果。

13.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，当所述第二侦测结果指出所述待测物体进入所述特定空间范围或者进行动作时，所述多个第一传感元件进入正常操作状态，并产生所述第一侦测结果。

14.如权利要求13所述的电子装置，其特征在于，当所述多个第一传感元件进入所述正常操作状态之前，所述多个第一传感元件停止产生所述第一侦测结果。

15.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，所述第二传感元件设置在所述传感器阵列的边缘。

16.一种控制传感装置的方法，包含：

利用第一传感装置来选择性地侦测待测物体来产生第一侦测结果，所述第一侦测结果指出所述待测物体的动作；

利用第二传感装置来选择性地侦测所述待测物体，产生第二侦测结果，所述第二侦测结果指出所述待测物体是否处于特定空间范围中；以及

根据所述第一侦测结果与所述第二侦测结果，控制所述第一传感装置与所述第二传感装置的操作状态。

17.如权利要求16所述的控制传感装置的方法，其特征在于，所述方法中控制所述第一传感装置与所述第二传感装置的操作状态的步骤包含：

当所述第一侦测结果指出所述待测物体离开所述特定空间范围或者所述待测物体动作维持不变时，使所述第一传感装置进入低功耗操作状态，并停止产生所述第一侦测结果。

18.如权利要求16所述的控制传感装置的方法，其特征在于，所述方法中控制所述第一传感装置与所述第二传感装置的操作状态的步骤包含：

当所述第一侦测结果指出所述待测物体离开所述特定空间范围或者所述待测物体动作维持不变时，使所述第二传感装置进入正常操作状态，并产生所述第二侦测结果。

19.如权利要求16所述的控制传感装置的方法，其特征在于，所述方法中控制所述第一传感装置与所述第二传感装置的操作状态的步骤包含：

当所述第二侦测结果指出所述待测物体进入所述特定空间范围或者进行动作时，使所述第一传感装置进入正常操作状态，并产生所述第一侦测结果。

20.如权利要求19所述的控制传感装置的方法，其特征在于，所述方法中控制所述第一传感装置与所述第二传感装置的操作状态的步骤包含：

当所述控制单元使所述第一传感装置进入所述正常操作状态之前，停止产生所述第一侦测结果。

21.如权利要求16所述的控制传感装置的方法，其特征在于，所述方法进一步包含：

根据所述第一侦测结果与所述第二侦测结果来开启或关闭所述发光装置来控制照射所述待测物体的发光装置。

22.如权利要求16所述的控制传感装置的方法，其特征在于，其中所述第一传感装置与所述第二传感装置分别属于同一传感单元阵列的一部分。

23.如权利要求16所述的控制传感装置的方法，其特征在于，所述第一传感装置所述第二传感装置设置在同一个芯片中。

24.如权利要求第16项的控制传感装置的方法，其特征在于，所述第二传感装置是一种环境光传感器或一种接近传感器。