CN113220169A - 可侦测穿戴状态或接触状态的电子装置 - Google Patents

可侦测穿戴状态或接触状态的电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有侦测穿戴状态的功能的穿戴式电子装置，包括：第一电极，设置在该穿戴式电子装置的第一区域中；第二电极，设置在该穿戴式电子装置的第二区域中；电容计算电路，耦接至该第一电极以计算由该第一电极产生的第一电容，并且耦接至第二电极以计算由第二电极产生的第二电容，其中该电容计算电路更计算该第一电容与该第二电容间的电容差；以及处理电路，耦接至该电容计算电路，用于根据该电容差判断穿戴状态。通过这样的结构，可自动侦测电子装置的穿戴状态、穿戴位置或穿戴角度，因此可以改善不正确的穿戴电子装置而引起的问题。

Description

可侦测穿戴状态或接触状态的电子装置
技术领域
本发明有关于可侦测穿戴状态或接触状态的电子装置，特别有关于以所具有的至少一电极来侦测穿戴状态或接触状态的电子装置。
背景技术
近年来，智能手表或智能腕带之类的智能穿戴式电子装置变得越来越流行。这种智能穿戴式电子装置常具有各种功能，例如移动支付或生物信息侦测(例如心跳率)。然而，如果使用者没有以适当的方式穿戴智能穿戴式电子装置，则生物信息侦测可能会失败或不准确。此外，在使用移动支付之前，常需要识别智能穿戴式电子装置。如果智能穿戴式电子装置在被识别后失窃，则窃取该装置的人可以使用这装置支付任何账单。但是，现有的智能穿戴式电子装置通常没有安全机制来避免这种问题。
发明内容
本发明一目的为公开一种穿戴式电子装置，其具有侦测穿戴状态的功能。
本发明另一目的为公开一种穿戴式电子装置，其具有侦测穿戴位置或穿戴角度的功能。
本发明再一目的为公开一种穿戴式电子装置，其具有侦测触碰状态的功能。
本发明实施例公开了一种具有侦测穿戴状态的功能的穿戴式电子装置，包括：第一电极，设置在该穿戴式电子装置的第一区域中；第二电极，设置在该穿戴式电子装置的第二区域中；电容计算电路，耦接至该第一电极以计算由该第一电极产生的第一电容，并且耦接至第二电极以计算由第二电极产生的第二电容，其中该电容计算电路更计算该第一电容与该第二电容间的电容差；以及处理电路，耦接至该电容计算电路，用于根据该电容差判断穿戴状态。
本发明实施例也公开了一种具有侦测接触状态的功能的电子装置，包括：第一电极，设置在该电子装置的第一区域中；第二电极，设置在该电子装置的第二区域中；电容计算电路，耦接至该第一电极以计算由该第一电极产生的第一电容，并且耦接至第二电极以计算由第二电极产生的第二电容，其中该电容计算电路更计算该第一电容与该第二电容间的电容差；以及处理电路，耦接至该电容计算电路，用于根据该电容差判断接触状态。
本发明实施例更公开了一种具有侦测穿戴状态的功能的穿戴式电子装置，包括：处理电路，用以接收第一组碰触感测信号和第二组碰触感测信号；其中，该第一组碰触感测信号包括多个第一碰触感测信号，该第二组碰触感测信号包括至少一个第二碰触感测信号；其中，每一该第二碰触感测信号分别对应于该多个第一碰触感测信号中的一特定碰触感测信号；其中，该处理电路根据该多个第一碰触感测信号之间的差异来判断该穿戴式电子装置的穿戴位置或穿戴角度；以及，其中，该处理电路根据该多个第一碰触感测信号与该第二碰触感测信号之间的差异判断穿戴状态。
根据上述实施例，可以通过电子装置的电极侦测电子装置的穿戴状态，穿戴位置，穿戴角度，从而可以改善穿戴方式不当引起的问题。而且，本发明根据穿戴状态提供了更严格的验证安全机制。
附图说明
图1为绘示了根据本发明一实施例的穿戴式电子装置的一示意图。
图2绘示了根据本发明一实施例的图1所示的穿戴式电子装置的一方块图。
图3为绘示了根据本发明一实施例的第一电极和第二电极的位置的一示意图。
图4和图5绘示了根据本发明不同实施例的图1所示的穿戴式电子装置的动作的示意图。
图6绘示了根据本发明另一实施例的图1所示的穿戴式电子装置的一方块图。
图7为绘示了对应图6所示的穿戴式电子装置的一示意图。
其中，附图标记说明如下：
100 穿戴式电子装置
101 电容计算电路
103 处理电路
601 光感测装置
T_11，T_12，T_13，T_14 第一电极
T_21，T_22，T_23，T_24 第二电极
R1 第一区域
R2 第二区域
SK 皮肤
FS 前表面
P1 第一部分
P2 第二部分
RX1、RX2 接收器
TX1、TX2、TX3、TX4 传送器
L_1、L_2、L_3、L_4 光源
具体实施方式
以下将以多个实施例来描述本发明的内容，还请留意，各实施例中的元件可通过硬件(例如装置或电路)或是韧体(例如微处理器中写入至少一程序)来实施。此外，以下描述中的”第一”、”第二”以及类似描述仅用来定义不同的元件、参数、数据、信号或步骤。并非用以限定其次序。
另外，在以下实施例中，是以智慧手表为例来解释本发明的概念。然而，穿戴式电子装置不限于智能手表。此外，本发明公开的概念可以被应用到任何其他种类的电子装置以侦测电子装置的碰触状态或穿戴状态，而不仅限于穿戴式电子装置的穿戴状态。
图1为绘示了根据本发明一实施例的穿戴式电子装置的一示意图。此外，图2绘示了根据本发明一实施例的图1所示的穿戴式电子装置的一方块图。请同时参考图1和图2以更清楚的理解本发明。
如图1所示，穿戴式电子装置100包括至少一个第一电极T_11，T_12，T_13，T_14和至少一个第二电极T_21，T_22，T_23和T_24。第一电极T_11，T_12，T_13，T_14设置在穿戴式电子装置100的第一区域R1中，第二电极T_21，T_22，T_23和T_24设置在穿戴式电子装置100的第二区域R2中。
在一实施例中，第一区域R1和第二区域R2设置在穿戴式电子装置100的背面。第一区域R1和第二区域R2不在同一平面上，且第一区域R1相对于第二区域R2，其从穿戴式电子装置100的前表面相对突出。因此，当用户穿戴了穿戴式电子装置100时，用户的皮肤(即待侦测表面)与第一区域R1之间的距离小于使用者的皮肤与第二区域R2之间的距离。因此，当第一区域R1碰触用户的皮肤时，第二区域R2可能不碰触使用者的皮肤。
此外，如图2所示，穿戴式电子装置100包括设置在穿戴式电子装置100中的处理电路103和电容计算电路101。电容计算电路101耦接至第一电极T_11，T_12，T_13，T_14，用以计算由第一电极T_11，T_12，T_13，T_14产生的至少一第一电容，且耦接到第二电极T_21，T_22，T_23和T_24以计算由第二电极T_21，T_22，T_23和T_24产生的至少一第二电容。电容计算电路101还计算第一电容和第二电容之间的电容差。处理电路103耦接电容计算电路101，并根据电容差判断穿戴状态。
第一电极T_11，T_12，T_13，T_14和第二电极T_21，T_22，T_23和T_24中的至少一个设置在穿戴式电子装置100中，且它们中的至少一部分暴露在穿戴式电子装置100的背面上。在一实施例中，暴露在穿戴式电子装置100的背面上的第一电极T_11，T_12，T_13，T_14和第二电极T_21，T_22，T_23和T_24的一部分其上被提供保护材料，但是使用者间接的接触这些部分时，仍会引起电容变化。在图1的实施例中，穿戴式电子装置100包括作为第一区域R1的内部区域和作为围绕第一区域R1的第二区域R2的外部区域。此外，在一实施例中，当使用者穿戴了穿戴式电子装置时，用户的皮肤不碰触第二区域R2。
图3为绘示了根据本发明一实施例的第一电极和第二电极的位置的一示意图，其是图1中沿X方向观察的图。如图3所示，穿戴式电子装置100是智能手表，且第一区域R1，第二区域R2设置在穿戴式电子装置100的背面。此外，当用户穿戴着穿戴式电子装置100时，用户的皮肤SK通常不触碰第二区域R2。也就是说，第一区域R1和第二区域R2设置在穿戴式电子装置100的背面。第一区域R1和穿戴式电子装置100的前表面FS之间的厚度大于第二区域R2与穿戴式电子装置100的前表面FS之间的厚度。也就是说，第一部分P1较第二部分P2突出。在该实施例中，第一区域R1被第二区域R2包围。
因此，当用户穿戴了穿戴式电子装置100时，用户的皮肤与第一区域R1之间的距离小于使用者的皮肤与第二区域R2之间的距离。另外，如上所述，穿戴式电子装置100可以是智能手表，因此穿戴式电子装置100包括前表面FS，前表面FS可以显示所需的信息，例如影像或信息。此外，在图3的实施例中，设置在穿戴式电子装置100的背面的第一区域R1包括感测表面。通过感测表面，当使用者穿戴着穿戴式电子装置100时，用户可引起第一电极T_11-T_14的电容变化。在一实施例中，当使用者穿戴着穿戴式电子装置100时，即使第二电极T_21-T_24不触碰使用者，使用者也可引起第二电极T_21-T_24的电容变化。然而，用户在穿戴着穿戴式电子装置100时对第二电极T_21-T_24造成的电容变化可比使用者对第一电极T_11-T_14造成的电容变化小得多。
因此，在这样的实施例中，当使用者穿戴了穿戴式电子装置100时(戴上状态)，由第一电极T_11，T_12，T_13，T_14产生的第一电容和当使用者未穿戴着穿戴式装置时由第一电极T_11，T_12，T_13，T_14产生的第一电容电子装置100不同(卸下状态)。此外，第二电极T_21，T_22，T_23和T_24对应戴上状态产生的第二电容和对应卸下状态所产生的第二电容相同或具有较小的电容变化。因此，在戴上状态下的第一电容和第二电容之间的电容差和在卸下状态下的第一电容和第二电容之间的电容差也不同。因此，处理电路103可以根据第一电容和第二电容之间的电容差来判断穿戴状态。在一实施例中，戴上状态可以表示使用者以适当的方式穿戴着穿戴式电子装置100，而卸下状态则意味着使用者以不适当的方式穿戴着穿戴式电子装置100。
在一实施例中，穿戴状态包括前述戴上状态和上述卸下状态。如果第一电容和第二电容之间的电容差大于电容差临界值，则处理电路103判断穿戴状态为戴上状态；如果第一电容和第二电容之间的电容差小于电容差临界值，则判断穿戴状态为卸下状态。
在一实施例中，处理电路103可以根据穿戴状态进一步控制穿戴式电子装置100。例如，如果处理电路103侦测到穿戴式电子装置100在戴上状态下被使用者进行识别(例如，通过密码或指纹)，则处理电路103可以在穿戴式电子装置100从戴上状态切换到卸下状态时，将穿戴式电子装置100从识别状态切换成非识别状态。如果用户希望穿戴式电子装置100在非识别状态下再次进入识别状态，则必须再一次对穿戴式电子装置100进行识别。简单来说，使用者不能将戴上状态时进行过识别的穿戴式电子装置100在卸下后用来支付。通过这种方式，可以防止穿戴式电子装置100在用户戴上状态进行识别后被盗用并用来进行支付。
在另一实施例中，当使用者穿戴着穿戴式电子装置100时，用户的皮肤SK仅触碰第二区域R2的一部分。因此，戴上状态和卸下状态的第一电容和第二电容是不同的。在这情况下，戴上状态的第一电容和第二电容之间的电容差和卸下状态的第一电容和第二电容之间的电容差仍然不同。因此，处理电路103可以根据电容差确定穿戴状态。
图4和图5绘示了根据本发明不同实施例的图1所示的穿戴式电子装置的动作的示意图。然而，图4和图5仅用在说明，并不用以限制本发明的范围。
如图4所示，第一电极T_11-T_14作为传送器TX1-TX4和接收器RX1的非直接导体。非直接导体意味着第一电极T_11-T_14没有耦接到传送器TX1-TX4和接收器RX1，但是当使用者的皮肤触碰或接近第一电极T_11-T_14中的其中至少一个时，使用者仍然可以改变传送器TX1-TX4和接收器RX1之间的电场或电容。例如，当从传送器TX1提供驱动信号时，如果用户触碰第一电极T_11，则来自接收器RX1的读取结果将被改变。
通过在不同的时间分别向传送器TX1-TX4提供驱动信号，接收器RX1可以在不同的时间相应地产生触碰感测信号。以这方式，可以在不同的时间计算由第一电极T_11-T_14产生的第一电容。类似地，第二电极T_21-T_24作为传送器TX1-TX4和接收器RX2的非直接导体。通过在不同的时间分别向传送器TX1-TX4提供驱动信号，接收器RX2可以在不同的时间产生触碰感测信号。通过这种方式，可以在不同的时间计算由第二电极T_21-T_24产生的第二电容。驱动信号可由图2所示的电容计算电路101提供。
在这样的结构中，通过在不同的时间分别向不同的传送器提供驱动信号，接收器可以在不同的时间相应地产生触碰感测信号。通过这样的方式，可以在不同的时间计算由第一电极T_11-T_14产生的第一电容和由第二电极T_21-T_24产生的第二电容。
如图5所示，在另一实施例中，第一电极T_11作为传送器TX1。此外，第一电极T_12，T_13分别作为接收器RX1，RX2，以产生与第一电极T_11产生的电场相对应的触碰感测信号。由第一电极T_11产生的电场在戴上状态和卸下状态是不同的，因此戴上状态和卸下状态中第一电极T_11，T_12和T_13产生的第一电容是不同的。第一电极T_14也可以遵循相同的规则。因此，通过在不同的时间分别向第一电极T_13和T_14提供驱动信号，可以计算出第一电极T_11-T_14的第一电容。第二电极T_21-T_24也可以使用图5所示的机制。而且，在图5的实施例中，处理电路103还可以根据在传送器和接收器之间传送的信号(例如上述电场)来计算生物信息。
在一实施例中，可以进一步由第一电容或第二电容判断包括穿戴位置和穿戴角度的穿戴姿势。请再参考图3，穿戴位置可为第一区域R1与皮肤SK之间的相对位置，穿戴角度可为第一区域R1与皮肤SK之间的相对角度。不同的穿戴角度或不同的位置可能导致不同的第一电容和/或第二电容变化。因此，处理电路103可根据第一电容变化量和/或第二电容变化量判断穿戴位置或穿戴角度。在一实施例中，例如图6中所示的实施例，穿戴式电子装置100还包括光感测装置601，其用以产生至少一光感测信号。处理电路103根据穿戴位置或穿戴角度来校准光感测信号。光感测装置601可用以感测例如心跳律之类的生物信息。
图7为绘示了对应图6所示的穿戴式电子装置的一示意图。如图7所示，穿戴式电子装置100包括光源L_1-L_4和影像传感器IS_1-IS_4。影像传感器IS_1-IS_4设置在穿戴式电子装置100的中央。此外，光源L_1-L_4分别设置在第一区域R1的边缘与第一电极T_11-T_14之间。影像传感器IS_1-IS_4可以根据由光源L_1-L_4产生的光来撷取影像(或称为光感测信号)。而且，处理电路101可以根据影像来计算生物信息。而且，在一实施例中，处理电路103根据穿戴位置或穿戴角度来校准光感测信号。例如，如果穿戴位置或穿戴角度意味着皮肤SW紧密地接触第一电极T_11但不接触第一电极T_14，则对影像传感器IS_1所感测的光感测信号赋予较高的权重，而影像传感器IS_4感测的光感测信号则被赋予较低的权重。换句话说，处理电路103更根据穿戴位置或穿戴角度判断那一个光感测信号是可靠的。
根据上述实施例，本发明公开的穿戴式电子装置可以简示为：具有侦测穿戴状态功能的穿戴式电子装置，包括：处理电路103，用于接收第一组触碰感测信号和第二组触碰感测信号。第一组触碰感测信号可以表示第一电极T_11-T_14对应于电容计算电路103产生的驱动信号而产生的信号。另外，第二组触碰感测信号可以表示第二电极T_21-T_24对应于由电容计算电路103产生的驱动信号而产生的信号。
前述第一组触碰感测信号包括多个第一触碰感测信号，且所述第二组触碰感测信号包括至少一第二触碰感测信号。也就是说，第一电极T_11-T_14的数量可以大于一。而且，第二电极T_21-T_24的数量可以是一或多于一。第二触碰感测信号中的每一个分别对应于第一触碰感测信号中的一个特定触碰感测信号。在一实施例中，特定触碰感测信号由最接近对应特定触碰感测信号的第二电极的第一电极产生。例如，在图1的实施例中，与第二电极T_21相对应的特定触碰感测信号由第一电极T_11产生，第一电极T_11是最靠近第二电极T_21的第一电极。而且，处理电路103根据第一触碰感测信号之间的差异(例如，第一电容变化)来判断穿戴式电子装置的穿戴位置或穿戴角度。此外，处理电路103根据第一触碰感测信号与第二触碰感测信号之间的差异(例如，第一电容与第二电容之间的电容差)判断穿戴状态。
此外，处理电路103根据第一触碰感测信号与第二触碰感测信号之间的差异是否超过差异临界值，来判断穿戴式式电子装置是处于戴上状态还是处于卸下状态。用以判断戴上状态和卸下状态的差异临界值大于第一触碰感测信号之间的差异。也就是说，处理电路103根据第一电容和第二电容是否具有大的电容差来判断穿戴式电子装置是处于戴上状态还是处于卸下状态。而且，处理电路103根据较小的第一电容变化来判断穿戴位置或穿戴角度。通过这样的方式，处理电路103可以清楚地判断戴上状态和卸下状态，并且可以清楚地判断穿戴位置或穿戴角度。
根据上述实施例，可以通过电子装置的电极侦测电子装置的穿戴状态，穿戴位置，穿戴角度，从而可以改善穿戴方式不当引起的问题。而且，本发明根据穿戴状态提供了更严格的验证安全机制。
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 (21)

1.一种具有侦测穿戴状态的功能的穿戴式电子装置，其特征在于，包括：
第一电极，设置在该穿戴式电子装置的第一区域中；
第二电极，设置在该穿戴式电子装置的第二区域中；
电容计算电路，耦接至该第一电极以计算由该第一电极产生的第一电容，并且耦接至第二电极以计算由第二电极产生的第二电容，其中该电容计算电路更计算该第一电容与该第二电容间的电容差；以及
处理电路，耦接至该电容计算电路，用于根据该电容差判断穿戴状态。
2.如权利要求1所述的穿戴式电子装置，其特征在于，该穿戴式电子装置包括作为该第一区域的内部区域和作为该第二区域的外部区域。
3.如权利要求2所述的穿戴式电子装置，其特征在于，该外部区域围绕该内部区域。
4.如权利要求2所述的穿戴式电子装置，其特征在于，当该使用者穿戴该穿戴式电子装置时，该第一区域与该用户的皮肤之间的距离小于该第二区域与该用户的该皮肤之间的距离。
5.如权利要求2所述的穿戴式电子装置，其特征在于，
该内部区域位于该穿戴式电子装置的第一部分，该外部区域位于该穿戴式电子装置的第二部分，其中该内部区域和该外部区位于该穿戴式电子装置的第一表面，该第一部分比该穿戴式电子装置的该第二表面突出，且该第二表面与该第一表面相对。
6.如权利要求1所述的穿戴式电子装置，其特征在于，该穿戴状态包括戴上状态和卸下状态，如果该电容差大于电容差临界值，则该处理电路判断该穿戴状态为该戴上状态，如果该电容差小于该电容差临界值，则判断该穿戴状态为该卸下状态。
7.如权利要求6所述的穿戴式电子装置，其特征在于，当该穿戴式电子装置从该戴上状态变为该卸下状态时，该处理电路还控制该穿戴式电子装置从识别状态切换为非识别状态。
8.如权利要求1所述的穿戴式电子装置，其特征在于，还包括：
至少两个光源和光学传感器，其中该光学传感器感测根据该多个光源产生的光分别产生光感测信号；
其中，该电容计算电路还根据该第一电容计算第一电容变化和根据该第二电容计算第二电容变化；
其中，该处理电路还根据该第一电容变化或该第二电容变化来判断该多个光感测信号中哪一个较可靠。
9.如权利要求1所述的穿戴式电子装置，其特征在于，该第一电极中的至少一个作为传送器，并且该第一电极中的至少一个作为接收器，其中，该处理电路还根据在该传送器和该接收器间传送的信号来计算生物信息。
10.如权利要求1所述的穿戴式电子装置，其特征在于，更包括感测表面，当使用者穿戴该穿戴式电子装置时，该用户可通过该感测表面对该第一电极造成电容变化，其中该感测表面包括在该第一区域中。
11.如权利要求10所述的穿戴式电子装置，其特征在于，该穿戴式电子装置包括可以显示所需信息的前表面，且包括作为该感测表面的后表面。
12.一种具有侦测接触状态的功能的电子装置，其特征在于，包括：
第一电极，设置在该电子装置的第一区域中；
第二电极，设置在该电子装置的第二区域中；
电容计算电路，耦接至该第一电极以计算由该第一电极产生的第一电容，并且耦接至第二电极以计算由第二电极产生的第二电容，其中该电容计算电路更计算该第一电容与该第二电容间的电容差；以及
处理电路，耦接至该电容计算电路，用于根据该电容差判断接触状态。
13.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，该电子装置包括作为该第一区域的内部区域和作为该第二区域的外部区域。
14.如权利要求13所述的电子装置，其特征在于，该外部区域围绕该内部区域。
15.如权利要求13所述的电子装置，其特征在于，
该内部区域位于该电子装置的第一部分，该外部区域位于该电子装置的第二部分，其中该内部区域和该外部区位于该电子装置的第一表面，该第一部分比该电子装置的该第二表面突出，且该第二表面与该第一表面相对。
16.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，还包括：
至少两个光源和光学传感器，其中该光学传感器感测根据该多个光源产生的光分别产生光感测信号；
其中，该电容计算电路还根据该第一电容计算第一电容变化和根据该第二电容计算第二电容变化；
其中，该处理电路还根据该第一电容变化或该第二电容变化来判断该多个光感测信号中哪一个较可靠。
17.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，该第一电极中的至少一个作为传送器，并且该第一电极中的至少一个作为接收器，其中，该处理电路还根据在该传送器和该接收器间传送的信号来计算生物信息。
18.一种具有侦测穿戴状态的功能的穿戴式电子装置，其特征在于，包括：处理电路，用以接收第一组碰触感测信号和第二组碰触感测信号；
其中，该第一组碰触感测信号包括多个第一碰触感测信号，该第二组碰触感测信号包括至少一个第二碰触感测信号；
其中，每一该第二碰触感测信号分别对应于该多个第一碰触感测信号中的一特定碰触感测信号；
其中，该处理电路根据该多个第一碰触感测信号之间的差异来判断该穿戴式电子装置的穿戴位置或穿戴角度；以及
其中，该处理电路根据该多个第一碰触感测信号与该第二碰触感测信号之间的差异判断穿戴状态。
19.如权利要求18所述的穿戴式电子装置，其特征在于，该第一组碰触感测信号由多个第一电极产生，且该第二组碰触感测信号由至少一第二电极产生，其中，该特定碰触感测信号是由最接近对应于该特定碰触感测信号的该第二电极的该第一电极产生的信号。
20.如权利要求18所述的穿戴式电子装置，其特征在于，进一步包括光感测装置，该光感测装置用以产生光感测信号，其中该处理电路根据该穿戴位置或该穿戴角度来校准该光感测信号。
21.如权利要求18所述的穿戴式电子装置，其特征在于，
该穿戴状态包括戴上状态和卸下状态；
其中，该处理电路根据该多个第一碰触感测信号与该第二碰触感测信号之间的该差异是否超过差异临界值，来判断该穿戴式电子装置是处于该戴上状态还是处于该卸下状态；
其中，用以判断该戴上状态和该卸下状态的该差异临界值大于该多个第一碰触感测信号之间的差异。
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