物件距离计算方法以及物件距离计算装置与流程

本发明有关于物件距离计算方法以及物件距离计算装置，特别有关于可增加物件距离信息的可计算范围的物件距离计算方法以及物件距离计算装置。

背景技术：

近年来，智能型电子装置越来越普及。除了常见的智能型手机、平板计算机外，智能型电视也是常见的智能型电子装置。与传统电视的差别在于，用户可以不使用遥控器，仅使用手势便可控制智能型电视。由于此类手势并不像智能型手机或平板计算机一般是直接在触控屏幕上施行，而是在跟智能型电视有一段距离的状况下施行。在此情况下，为了精确的判断较复杂的手势，3D影像的侦测便变得十分重要。举例来说，在图1A中，用户U对着电视进行一抓取的动作，而在图1B中，使用者U张开手掌然后进行手掌往后移动的动作。此类动作若不经由3D影像的侦测，通常较难以判断。

不同于一般的平面影像，侦测3D影像还须加上距离的参数，因此须有一侦测物件距离的机制。习知技术中侦测物件距离的机制是利用一光源发出光，然后利用物件反射回来的光计算距离。由于多了一光源和控制光源、接收反射光的装置，因此成本较高，所占尺寸也较大。

技术实现要素：

因此，本发明一目的为提供一种物件距离计算方法和一种物件距离计算装置。

本发明一实施例揭露了一种物件距离计算方法，施行在一影像传感器上，影像传感器包含复数个第一类像素，第一类像素包含一第一群组的第一类像素以及一第二群组的第一类像素。此物件距离计算方法包含：遮蔽第一群组的第一类像素中每一个第一类像素的一第一部份，并遮蔽第二群组的第一类像素中每一个第一类像素的一第二部份；以第一群组的第一类像素中每一个第一类像素未被遮蔽的部份，撷取一物件的一第一影像；以第二群组的第一 类像素中每一个第一类像素未被遮蔽的部份，撷取一物件的一第二影像；以第一影像与第二影像合成出一第一合成影像；以及根据第一合成影像的模糊程度，计算出物件与影像传感器间的第一距离信息。

本发明一实施例揭露了一种物件距离计算装置，包含一影像传感器以及一控制单元。影像传感器包含：复数个第一类像素，包含一第一群组的第一类像素以及一第二群组的第一类像素；以及一遮蔽层，遮蔽第一群组的第一类像素中每一个第一类像素的一第一部份，并遮蔽第二群组的第一类像素中每一个第一类像素的一第二部份。影像传感器以第一群组的第一类像素中每一个第一类像素未被遮蔽的部份，撷取一物件的一第一影像，以第二群组的第一类像素中每一个第一类像素未被遮蔽的部份，撷取一物件的一第二影像，以第一影像与第二影像合成出一第一合成影像。一控制单元，根据第一合成影像的模糊程度，计算出物件与影像传感器间的第一距离信息。

本发明另一实施例揭露了一种物件距离计算方法，施行在一物件距离计算装置上，其中该物件距离计算装置包含一影像传感器以及一可动式透镜，该可动式透镜与该影像传感器的距离为一第一距离。此物件距离计算方法包含：以该影像传感器透过该可动式透镜撷取一物件的第一感测影像；根据该第一感测影像的模糊程度，计算出该物件与该影像传感器间的第一距离信息；根据该第一感测影像的该模糊程度调整该可动式透镜的位置使该可动式透镜与该影像传感器的距离为一第二距离，并使用该影像传感器对该物件撷取一第二感测影像；以及根据该第二感测影像的模糊程度，计算出该物件与该影像传感器的一第二距离信息。

本发明另一实施例揭露了一种物件距离计算装置，包含：一可动式透镜；一影像传感器，与该可动式透镜的距离为一第一距离，透过该可动式透镜撷取一物件的第一感测影像；一透镜驱动器；一控制单元，根据该第一感测影像的模糊程度，计算出该物件与该影像传感器间的第一距离信息。其中该控制单元更根据该第一感测影像的该模糊程度使该透镜驱动器调整该可动式透镜的位置使该可动式透镜与该影像传感器的距离为一第二距离，并使该影像传感器透过该可动式透镜对该物件撷取一第二感测影像，并根据该第二感测影像的模糊程度，计算出该物件与该影像传感器的一第二距离信息。

本发明将习知技术中的对焦机制运用在距离的计算上，可不须其他组件 和繁琐的计算便可计算出物件的距离信息。此外，使用多类的像素来计算距离信息，可增加物件距离信息的可计算范围。而藉由合成影像模糊程度来调整可动式透镜位置的做法，亦可增加物件距离信息的可计算范围。

附图说明

图1A和图1B绘示了习知技术中，用户对着电视施行较复杂手势的示意图。

图2绘示了习知技术中的以”相位侦测”来进行对焦动作的示意图。

图3和图4绘示了根据本发明一实施例的，利用”相位侦测”来计算出物件距离的示意图。

图5和图6绘示了根据本发明另一实施例的，利用”相位侦测”来计算出物件距离的示意图。

图7绘示了根据本发明一实施例的物件距离计算方法的流程图。

图8绘示了根据本发明一实施例的物件距离计算装置。

图9和图10绘示了根据本发明另一实施例的物件距离计算方法的示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下将以不同实施例介绍本发明所提供的距离侦测方法。因为本发明所提供的距离侦测方法与影像的相位侦测有关，因此将先介绍”相位侦测”的相关内容。

习知技术的相机在撷取一物件的一影像前，通常须执行对焦的动作，才能得到清楚的影像。对焦可分成由使用者手动对焦，或是相机进行自动对焦。自动对焦的方法有许多种，其中一种为利用”相位侦测”来进行对焦动作。

图2绘示了习知技术中的以”相位侦测”来进行对焦动作的示意图。如图2所示，物件Ob所反射的光线RL在经过大透镜L_b折射后，会进入微透镜L_m1、L_m2。再经过微透镜L_m1、L_m2折射后，会进入像素PI_1、PI_2撷取而产生影像讯号。像素PI_1、PI_2的一部份分别被遮蔽层b_1、b_2所遮蔽，像素PI_1、PI_2未被遮蔽的部份会根据所接收到的物件Ob的反射光而 分别产生第一影像和第二影像，第一影像和第二影像会被合成而产生合成影像。当物件Ob在焦点时，合成影像会是清楚的影像。然而，当物件Ob不在焦点时，合成影像会是模糊的影像(即第一影像和第二影像具有相位差)。相机可根据此合成影像是清楚的还是模糊的来进行自动对焦动作。

图3和图4绘示了根据本发明一实施例的，利用”相位侦测”来计算出物件距离的示意图。如图3所示，影像传感器包含复数个R像素(红像素)PI_r1、PI_r2以及复数个B像素(蓝像素)PI_b1、PI_b2。请留意，为了方便理解，仅有部份的R像素和B像素予以标示。R像素又分为第一群组的R像素PI_r1以及一第二群组的R像素PI_r2，同样的B像素亦分为第一群组的B像素PI_b1以及一第二群组的B像素PI_b2。由图3可看出，第一群组的R像素PI_r1中的左半部均被遮蔽，因此只有右半部能感测到影像，而第二群组的R像素PI_r2中的右半部均被遮蔽，因此只有左半部能感测到影像。第一群组的R像素PI_r1会产生第一影像，第二群组的R像素PI_r2会产生第二影像，第一影像和第二影像可以合成为一第一合成影像。如前所述，当物件在焦点上时，影像会是清楚的。因此，根据第一合成影像的模糊程度，可计算出物件与影像传感器间的第一距离信息。于另一实施例中，也可直接根据第一影像与第二影像至少其一的模糊程度，来计算出物件与影像传感器间的第一距离信息，以下虽以合成影像作为举例说明，但并不仅限于此。

同样的，第一群组的B像素PI_b1中的左半部均被遮蔽，因此只有右半部能感测到影像，而第二群组的B像素PI_b2中的右半部均被遮蔽，因此只有左半部能感测到影像。第一群组的B像素PI_b1会产生第三影像，第二群组的B像素PI_b2会产生第四影像，第三影像和第四影像会合成为一第二合成影像。如前所述，当物件在焦点上时，影像会是清楚的。因此，根据第一合成影像的模糊程度，可计算出物件与影像传感器间的第二距离信息。

请留意，不一定要遮蔽第一群组的像素的左半部和第二群组的像素的右半部来进行相位侦测，可以遮蔽第一群组的像素的左半部和第二群组的像素的不同部份来进行相位侦测。举例来说，可以遮蔽第一群组的像素的上半部和第二群组的像素的下半部来进行相位侦测(即分别遮蔽不同半部)。在另一实施例中，亦可以分别遮蔽第一群组的像素的和第二群组的像素的不同部份来进行相位侦测，此部份小于半个像素。

在一实施例中，仅利用其中一类像素来计算距离信息，例如只利用R像素或只利用B像素。而在另一实施例中，会同时运用两类像素来计算距离信息，如此可以让物件的可计算范围较广。请参阅图4，蓝光的焦点在F_b，则其可计算范围为Cr_b。也就是说，若物件位于可计算范围Cr_b外，则影像传感器撷取到的第二合成影像会因为距离太远而无法计算物件的距离信息。红光的焦点在F_r，则其可计算范围为Cr_r，因此若将R像素亦用以计算距离信息，则物件只要在可计算范围Cr_b和Cr_r内，均可计算出距离信息。如此可计算范围比起使用单一类像素会更为增加。

图4的实施例中，可任意选择要以第一距离信息和第二距离信息中的那一个做为判断物件和该影像传感器间的距离的依据。在一实施例中，会计算出第一合成影像以及第二合成影像被补偿成清晰影像所须的补偿程度，即根据第一合成影像以及第二合成影像的模糊程度，决定要以第一距离信息或第二距离信息中的那一个做为判断物件和影像传感器间的距离的依据。例如，可选择较清晰的图像映射的距离信息做为判断物件和影像传感器间的距离的依据。

请再参阅图4，其亦绘示了对应图3的影像传感器400的结构示意图。影像传感器400包含了一像素数组PIM、一遮蔽层BL、一滤光层CL、以及一微透镜层L_m。PIM包含了多个像素，遮蔽层BL用以如图3所示般遮蔽各像素。滤光层CL会仅让特定波长的光通过，而过滤掉不须要的光。举例来说，滤光层CL中的红滤光层CL_r，仅会让红色光通过，因此R像素PI_r仅会接收到红光。同样的，滤光层CL中的蓝滤光层CL_b，仅会让蓝色光通过，因此B像素PI_b仅会接收到蓝光。微透镜层L_m则包含了图2中所示的微透镜L_m1、L_m2，用以将光折射到像素数组PIM。

然请留意，本发明的范围并不限于图3所示的像素排列方式，亦不限于图4所示的影像传感器400的结构。而且，本发明的范围亦不限于仅运用一类或两类的像素。举例来说，在图5的实施例中，除了R像素和B像素外，更包含了G像素(绿像素)PI_g1、PI_g2。G像素与R像素和B像素一样，分为第一群组的G像素PI_g1以及一第二群组的G像素PI_g2(仅标示其中一部份)。第一群组的G像素PI_r1中的左半部均被遮蔽，因此只有右半部能感测到影像，而第二群组的G像素PI_r2中的右半部均被遮蔽，因此只有左半部 能感测到影像。第一群组的G像素PI_r1会产生一第五影像，第二群组的G像素PI_r2会产生一第六影像。第五影像和第六影像可据以合成出一第三合成影像，并根据第三合成影像计算出第三距离信息。

图6绘示了对应图5的影像传感器600的结构示意图。如图6所示，影像传感器IS亦包含了一像素数组PIM、一遮蔽层BL、一滤光层CL、以及一微透镜层L_m。相较于图4，图6的影像传感器600的遮蔽层BL多了绿滤光层CL_g，仅会让绿色光通过，因此G像素PI_g仅会接收到绿光。影像传感器600其他层的作用同图4的实施例，因此在此不再赘述。如图6所示，红光、绿光以及蓝光的焦点分别落在不同的位置F_r、F_g、F_b，其可计算范围分别为Cr_r、Cr_g以及Cr_b。因此，物件只要是落在可计算范围Cr_r、Cr_g以及Cr_b任一范围内，均可被计算出其距离，如此可计算范围比图3实施例会更为增加。

图6的实施例中，可任意选择要以R像素产生的第一距离信息、G像素产生的第二距离信息、以及B像素产生的第三距离信息中的那一个做为判断物件和该影像传感器间的距离的依据。在一实施例中，会计算出第一合成影像、第二合成影像、第三合成影像被补偿成清晰影像所须的补偿程度，即根据第一合成影像以及第二合成影像的模糊程度，决定要以第一距离信息、第二距离信息和抵三距离信息中的那一个做为判断物件和影像传感器间的距离的依据。

图7绘示了根据本发明一实施例的物件距离计算方法的流程图，其施行在一影像传感器(例如图4的400或图6的600)上。此影像传感器包含复数个第一类像素(例如R像素)。第一类像素包含一第一群组的第一类像素(例如图4中的PI_r1)以及一第二群组的第一类像素(例如图4中的PI_r2)。此物件距离计算方法包含下列步骤：

步骤701

遮蔽第一群组的第一类像素中每一个第一类像素的一第一部份(例如左半边)，并遮蔽第二群组的第一类像素中每一个第一类像素的一第二部份(例如右半边)。

步骤703

以第一群组的第一类像素中每一个第一类像素未被遮蔽的部份，撷取一物件的一第一影像。

步骤705

以第二群组的第一类像素中每一个第一类像素未被遮蔽的部份，撷取一物件的一第二影像。

步骤707

以第一影像与第二影像合成出一第一合成影像。

步骤709

根据第一合成影像的模糊程度，计算出物件与影像传感器间的第一距离信息。

图7的实施例中，仅以单一类像素来计算距离信息，但亦可如图3至图6所示般以多类像素来计算距离信息，以增加可计算范围。相关步骤可由前述内容推得，故在此不再赘述。这些多类像素可如前述的R像素、G像素以及B像素(即用以接收不同波长的光)，但亦可为其他不同类别的像素。

图8绘示了根据本发明一实施例的物件距离计算装置。如图8所示，物件距离计算装置800包含了一影像传感器801以及一控制单元803。影像传感器801包含了图3或图5所示的结构，控制单元803用以执行前述实施例的计算距离信息的步骤。然请留意，影像传感器801并不限制于图3或图5所示的结构，举例来说，其不一定要包含透镜层且像素不一定要透过滤光层才能获得所须的光。因此，根据本发明的物件距离计算装置可简示如下：一种物件距离计算装置，包含一影像传感器以及一控制单元(例如图8中的801和803)。影像传感器包含：复数个第一类像素，包含一第一群组的第一类像素以及一第二群组的第一类像素(例如图4中的R像素)；复数个第二类像素：以及一遮蔽层(例如图4中的BL)，遮蔽第一群组的第一类像素中每一个第一类像素的一第一部份，并遮蔽第二群组的第一类像素中每一个第一类像素的 一第二部份。影像传感器以第一群组的第一类像素中每一个第一类像素未被遮蔽的部份，撷取一物件的一第一影像，以第二群组的第一类像素中每一个第一类像素未被遮蔽的部份，撷取一物件的一第二影像，以第一影像与第二影像合成出一第一合成影像。控制单元根据第一合成影像的模糊程度，计算出物件与影像传感器间的第一距离信息。

除了前述的实施例外，仅利用单一类像素亦可增广距离可计算范围。图9和图10绘示了根据本发明另一实施例的物件距离计算装置。请参阅图9，物件距离计算装置900除了影像传感器901以及控制单元903外，更包含了一可动式透镜905以及一透镜驱动器907。影像传感器901包含如本案图3或图5的结构，亦即像素分为第一群组和第二群组，且不同群组的像素的不同部份会被遮蔽。然请留意，影像传感器901不限于包含两类以上像素，可仅包含一类像素。透镜驱动器907用以调整可动式透镜905的位置。影像传感器901会透过可动式透镜905撷取不同相位的物件影像，并根据这些影像来产生合成影像。控制单元903会如前所述般根据合成影像的模糊程度来计算出物件的距离信息。

在图9的例子中，可动式透镜905与影像传感器901间相距距离d_1，焦点为F_1，而可计算范围为Cr_1，因此物件若落于可计算范围Cr_1之外，则影像会因为太模糊而使得控制单元903无法计算出物件的距离。此情况下，控制单元903会发出命令给透镜驱动器907，使透镜驱动器907来移动可动式透镜905。例如，在图10的例子中，可动式透镜905被移动到相距影像传感器901距离d_2的位置，其焦点变为F_2，而可计算范围变为Cr_2。影像传感器901会在此情况下透过可动式透镜905撷取不同相位的物件影像，并根据这些影像来产生合成影像。控制单元903会如前所述般根据合成影像的模糊程度来计算出物件的距离信息。若在图10中取得的合成影像已可计算出距离信息，则不须再调整可动式透镜905的位置。然而，若在图10中取得的合成影像仍太模糊而无法计算出距离信息，则会再重复前述的步骤，藉由移动可动式透镜905来取得较清晰的合成影像。藉由图9和图10的做法，由于可不断移动可动式透镜来改变焦点，因此也增广了可计算范围。

然请留意，前述例子中是在合成影像太模糊而无法计算出距离信息时才调整可动式透镜的位置，但本发明的范围不限于此。举例来说，控制单元可 在合成影像的模糊程度大于一预定程度时，不论是否可计算出距离信息，便移动可动式透镜。如此可以避免计算出错误的距离信息。或者，亦可透过移动可动式透镜905的方式来计算多个距离信息，再取其平均数，以使得距离信息更为精确。因此，图9和图10的实施例可视为根据合成影像的模糊程度来移动可动式透镜。

请留意，在前述实施例中，是以影像传感器901包含了图3和图5中的结构来做说明，但并非用以限定本发明。在一实施例中，影像传感器901包含普通的像素，亦即像素被没有被遮蔽的部份。于此实施例中，图9中各组件的动作可表示如下：在图9的状态下，可动式透镜905与影像传感器901的距离为一第一距离d1。影像传感器901透过可动式透镜撷取一物件的第一感测影像(注意此第一感测影像并不如前述实施例般是两影像合成而来)。控制单元903根据第一感测影像的模糊程度，计算出物件与影像传感器901间的第一距离信息。控制单元901更根据第一感测影像的模糊程度使透镜驱动器907调整可动式透镜905的位置使可动式透镜905与影像传感器901的距离为一第二距离d2(如图10的状况)，并使影像传感器901透过可动式透镜905对物件撷取一第二感测影像(注意此第二感测影像并不如前述实施例般是两影像合成而来)，并根据第二感测影像的模糊程度，计算出物件与影像传感器的一第二距离信息。

同样的，这样的实施例可以在第一感测影像太模糊无法计算出距离信息时才移动可动式透镜，亦可在第一感测影像的模糊程度大于一预定程度时，不论是否可计算出距离信息，便移动可动式透镜。如此可以避免计算出错误的距离信息。或者，亦可透过移动可动式透镜905的方式来计算多个距离信息，再取其平均数，以使得距离信息更为精确。

综上所述，本发明将习知技术中的对焦机制运用在距离的计算上，可不须其他组件和繁琐的计算便可计算出物件的距离信息。此外，使用多类的像素来计算距离信息，可增加物件距离信息的可计算范围。而藉由影像模糊程度来调整可动式透镜位置的做法，亦可增加物件距离信息的可计算范围。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。