图像感测装置与图像感测的方法
【专利说明】
[0001 ] 本发明是申请号= 201410008686.9,发明名称:3D图像感测装置与3D图像感测的方 法，申请日：2014.1.7，申请人:义明科技股份有限公司的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明是有关于一种3D图像感测装置与3D图像感测的方法，尤指一种利用整数倍 交流电频率或预定频率消除背景光的噪声的3D图像感测装置与3D图像感测的方法。
【背景技术】
[0003] 随着移动装置的人机界面的演进，人机界面具有朝向自然使用者界面(natural user interface，NUI)的趋势，其中手势辨识是最重要的自然使用者界面科技之一。可利用 不同的2D图像处理执行手势辨识。然而，2D图像传感器并无法决定图像的深度，导致大大影 响手势辨识的能力。因此，利用包含深度信息的3D图像传感是往后执行手势辨识较佳的方 法。
[0004] 背景光传感器（Ambient light sensor,ALS)和邻接传感器（proximity sensor, PS)被广泛使用在大多数移动装置上(例如智能型手机或平板计算机）。因为对于任何移动 装置而言，新元件设置在印刷电路板的空间都将大幅增加移动装置的成本，所以任何移动 装置都具有整合背景光传感器、邻接传感器、色温传感器或温度传感器与手势辨识至同一 集成电路的需求。然而，现有技术并无法提供整合的解决方案给使用者。
【发明内容】
[0005] 本发明的一实施例提供一种图像感测装置。该图像感测装置包含一光源、一感测 模块及一信号处理模块，其中该感测模块包含一像素阵列、一控制单元及一光源驱动器。该 光源是用以产生一闪烁光。该像素阵列是用以取样该闪烁光以产生一取样结果，其中该取 样结果包含该光源开启时的多个第一图像与该光源关闭时的多个第二图像;该控制单元对 该取样结果执行一图像处理以产生对应该取样结果的一频谱;其中频谱是对应于取样结果 内该光源关闭时的多个第二图像;该光源驱动器连接该光源，用以驱动该光源。该信号处理 模块是耦接于该感测模块，用以根据该频谱产生一频率，并经由该光源驱动器驱动该光源 产生具有对应该频率的闪烁频率的闪烁光，以消除背景光噪声。
[0006] 本发明的另一实施例提供一种图像传感的方法，其中应用于该方法的图像感测装 置包含一光源、一感测模块及一信号处理模块。该方法包含该感测模块用以驱动该光源产 生一闪烁光;该感测模块对该闪烁光取样以产生一取样结果，其中该取样结果包含该光源 开启时的多个第一图像与该光源关闭时的多个第二图像;该感测模块对该取样结果执行一 图像处理以产生对应该取样结果的一频谱;其中频谱是对应于取样结果内该光源关闭时的 多个第二图像;该信号处理模块根据该频谱，产生并输出一频率，并经由该感测模块根据该 频率驱动该光源，使该光源所产生该闪烁光的闪烁频率对应该频率，以消除背景光噪声。
[0007] 本发明提供一种图像感测装置与图像感测的方法。相较于现有技术，因为该图像 感测装置整合一感测模块与一信号处理模块至同一集成电路，所以本发明具有较低的成本 与较有效率。另外，本发明可消除一背景光的噪声，导致本发明的深度传感与手势辨识的能 力可被提尚。
【附图说明】
[0008]图1是本发明的一实施例说明一种3D图像感测装置的示意图。
[0009]图2和图3是说明当光源产生具有K倍交流电频率或预定频率的闪烁光时，信号处 理模块可产生不受背景光影响的深度信息的示意图。
[0010] 图4是说明信号处理模块利用光源所产生的具有K倍交流电频率的闪烁光，判断使 用者的手势的示意图。
[0011] 图5是本发明的另一实施例说明一种3D图像感测装置的示意图。
[0012]图6是本发明的另一实施例说明一种3D图像感测装置的示意图。
[0013]图7是本发明的另一实施例说明一种3D图像感测装置的示意图。
[0014]图8是本发明的另一实施例说明一种3D图像感测装置的示意图。
[0015]图9是本发明的另一实施例说明一种3D图像感测的方法的流程图。
[0016] 其中，附图标记：
[0017] 100、400、500、600、700 3D图像感测装置
[0018] 102 光源
[0019] 104、404 感测模块
[0020] 106、506、606、706 信号处理模块
[0021] 1042像素阵列
[0022] 1044控制单元
[0023] 1046光源驱动器
[0024] 10442模拟数字转换器
[0025] 10444离散傅立叶转换器
[0026] 1062闪烁噪声鉴别器
[0027] 1064频率产生器
[0028] 1066非挥发性存储器
[0029] 4042背景可见光传感器
[0030] 4044邻接传感器
[0031] 4046色温传感器
[0032] 4048温度传感器
[0033] 5062触控控制器
[0034] 508触控传感器
[0035] 6062数字图像处理器
[0036] 608外部图像传感器
[0037] 708惯性传感器
[0038] 7062感测集线器
[0039] AF交流电频率
[0040] CS控制信号 [0041 ] DS数字信号 [0042] IS红绿蓝图像 [0043] SR取样结果
[0044] SP 频谱
[0045] TS 信号
[0046] 800-816 步骤
【具体实施方式】
[0047]请参照图1，图1是本发明的一实施例说明一种3D图像感测装置100的示意图。如图 1所示，3D图像感测装置100包含一光源102、一感测模块104和一信号处理模块106,其中感 测模块104包含一像素阵列1042、一控制单元1044和一光源驱动器1046,且控制单元1044包 含一模拟数字转换器10442与一离散傅立叶（discrete Fourier transform，DFT)转换器 10444。光源102是一红外线光源或一红外线激光光源(例如一红外线发光二极管或一红外 线激光二极管），且是用以产生具有一 K倍交流电频率(例如100Hz或120Hz)或一预定频率的 一闪烁光，其中像素阵列1042在光源102开启时的曝光时间等于像素阵列1042在光源102关 闭时的曝光时间，且K为一正实数(例如K为N或1 /N，其中N为一大于1的正整数）。但在本发明 的另一实施例中，光源102是一可见光源。像素阵列1042是一G乘H的互补式金氧半导体 (Complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)图像传感像素阵列，其中G和H是正整 数。但本发明并不受限于像素阵列1042是一互补式金氧半导体图像感测像素阵列，亦即像 素阵列1042亦可是一电荷親合元件(Charge-coupled Device，CCD)图像感测像素阵列。像 素阵列1042包含一红外线滤波器，所以像素阵列1042可衰减红外线之外的其他光波。在本 发明的一实施例中，光源102所产生的闪烁光的波长是850nm。当光源102产生具有K倍交流 电频率或预定频率的闪烁光时，感测模块104的像素阵列1042是用以取样光源102所产生的 闪烁光以产生一取样结果SR，其中像素阵列1042所产生的取样结果SR包含光源102开启时 的多个第一图像与光源102关闭时的多个第二图像，且光源102和像素阵列1042可同步于每 一画面的起点。当像素阵列1042产生取样结果SR后，控制单元1044对像素阵列1042所产生 的取样结果SR执行一图像处理以产生对应像素阵列1042所产生的取样结果SR的一频谱SP， 其中频谱SP是对应于取样结果SR内光源102关闭时的多个第二图像。如图1所示，控制单元 1044所执行的图像处理包含模拟数字转换器10442根据像素阵列1042所产生的取样结果 SR，产生一数字信号DS，以及离散傅立叶转换器10444根据模拟数字转换器10442所产生的 数字信号DS，产生对应像素阵列1042所产生的取样结果SR的频谱