光感测方法及其光感测模组与流程

文档序号:25535383发布日期:2021-06-18 20:28阅读:206来源:国知局
光感测方法及其光感测模组与流程

本发明是关于一种光感测方法及其光感测模组,尤其是供感测色温的光感测方法及其模组。



背景技术:

透过光感应技术(lightsensingtechnology)所实现的光传感器广泛使用于许多应用之中,举例来说,环境光传感器(ambientlightsensor,als)可应用于电子产品中以感测环境光的强度,以供调整显示屏幕的亮度,以提升使用便利性并延长电池使用时间。除了单纯侦测环境光的强度外,在特定应用中,光传感器也可以用来感测环境光的色温(correlatedcolortemperature;cct),以供调整显示面板的背光、显示画面的色彩、或是影像拍摄的白平衡等参数。

在现有技术中,是透过设置三组可见光带通滤波感光元件(例如:红光、绿光与蓝光),再依据三组感光元件所感测到的讯号计算出色彩空间坐标(例如:对应cie1931xyz系统的色彩坐标),进而计算出色温值。然而请参照图1所示,其光线穿透不透明的盖板(例如手机的黑色玻璃盖板)的比例示意图。实际应用于电子产品时,倘若光传感器是设置在不透明的盖板之下,由于不同波长的光线穿过不透明盖板的比例是不同的,如图所示一般而言波长越接近红光或红外光的光线(例如波长大于700nm的光线)穿过不透明盖板的比例较高,这会导致依据三组感光元件感测计算出的色温值误差相当大。即使可以透过后端软件依据光线穿过不透明盖板的比例校正色温运算结果,然而经过校正的光传感器却又不适用在透明盖板之下。

有鉴于光传感器对于成本的要求非常严格,若能提供一种进一步改良的光感测方法及其光感测模组,使得无论将光传感器无论设置在透明盖板还是不透明盖板之下均能够准确量测色温,将可大幅提升利用光传感器量测色温的市场价值。



技术实现要素:

本发明的目的,在于提供一种光感测方法及其光感测模组,其仅利用两组感光元件感测的光学讯号值的比值来计算色温值,使得本发明所使用的光感测模组设置于不透明的盖板之下时,可获得准确性较高的色温计算值,有效降低整体产品开发成本。另一方面,本发明藉由导出两组感光元件的光学讯号值的比值与色度计色温值之间的多项式方程式,使得光感测模组得以直接利用该比值来计算色温值,能够有效降低系统运算复杂度,进而简化电路及其设计成本。

本发明关于一种光感测方法,其包含分别以一第一感光元件及一第二感光元件感测取得一光学讯号值,且该第一感光元件及该第二感光元件的有效感光波长范围不同。并且,由一色温判定单元接收该第一感光元件及该第二感光元件的光学讯号值,并代入一方程式计算一色温值。

本发明关于一种光感测模组,其包含一光传感器及一色温判定单元。该光传感器包含一第一感光元件及一第二感光元件,该第一感光元件及该第二感光元件分别供感测取得一光学讯号值,且该第一感光元件及该第二感光元件的有效感光波长范围不同。该色温判定单元分别耦接该第一感光元件及该第二感光元件,以供接收该第一感光元件及该第二感光元件的光学讯号值,并代入一方程式计算一色温值。

附图说明

图1:其为光线穿透不透明的盖板的比例示意图;

图2:其为本发明的光感测方法一实施例使用的光感测模组的架构示意图;

图3:其为本发明的光感测模组第一感光元件及第二感光元件的感光波长范围和光线穿透不透明的盖板的比例合并示意图;

图4:其为本发明的光感测方法一实施例的方程式产生流程示意图;

图5:其为本发明的光感测方法另一实施例使用的光感测模组的架构示意图。

【图号对照说明】

1电子装置

11控制单元

2光感测模组

21光传感器

211第一感光元件

212第二感光元件

213第三感光元件

22色温判定单元

23记忆单元

具体实施方式

为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识,特用较佳的实施例及配合详细的说明,说明如下:

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇指称特定的元件,然,所属本发明技术领域中具有通常知识者应可理解,制造商可能会用不同的名词称呼同一个元件,而且,本说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分元件的方式,而是以元件在整体技术上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包含」为一开放式用语,故应解释成「包含但不限定于」。再者,「耦接」一词在此包含直接及间接的连接手段。因此,若文中描述一第一装置耦接一第二装置,则代表第一装置可直接连接第二装置,或可透过其他装置或其他连接手段间接地连接至第二装置。

请参阅图2,为了便于说明本发明的光感测方法实施例,以下举一电子装置1为例,该电子装置1可以设置一光感测模组2。该光感测模组2包含一光传感器21及一色温判定单元22,该光传感器21包含一第一感光元件211及一第二感光元件212,该第一感光元件211及该第二感光元件212分别耦接该色温判定单元22,以分别将感测讯号传输至该色温判定单元22。

第一感光元件211及第二感光元件212可以包含光电二极管或其他感光构造,且该第一感光元件211及该第二感光元件212的感光波长范围不同。详言之,可以透过在第一感光元件211及第二感光元件212加上不同的滤光涂层(coating)来使其成为带通滤波感光元件;或者,也可以利用带通滤波器电路对第一感光元件211及第二感光元件212的感测讯号进行滤波处理,使其成为带通滤波感光元件。该第一感光元件211及该第二感光元件212的有效感光波长范围不同,且分别可以为300nm~600nm与400nm~700nm,较佳分别可以为320nm~580nm与420nm~680nm,且更佳分别可以为340nm~560nm与440nm~660nm。

请一并参阅图3所示,为该第一感光元件211及该第二感光元件212的感光波长范围s211、s212和光线穿透不透明的盖板的比例合并示意图。在本发明实施例中,该第一感光元件211可以选择为一蓝光感光元件,例如其感度最大的光波长可以选择为460nm;相对地,该第二感光元件212可以选择为一绿光感光元件,例如其感度最大的光波长可以选择为570nm。藉此,该第一感光元件211及该第二感光元件212分别可以在340nm~560nm与440nm~660nm的两组感光波长范围内有效感测光线。如前所述,波长越接近红光或红外光的光线(例如波长大于700nm的光线)穿过不透明盖板的比例较高,然而如图3所示,由于此波长范围内的光线几乎不会被该第一感光元件211及该第二感光元件212所感测到,使得本发明的光感测方法实施例得以有效施行。

详言之,请参阅图4所示,为本发明的光感测方法一实施例的方程式产生流程示意图。首先在n个标准光源环境下,可以利用标准色度计量测取得n个色温值。同时,利用该光感测模组2的第一感光元件211及第二感光元件212也可以量测取得n组光学讯号值a、b,其中a为该第一感光元件211感测的光学讯号值,b为该第二感光元件212感测的光学讯号值。接着将该n组光学讯号值a、b分别做相除运算得到一比值α,利用n个比值α和标准色度计测得的n个色温值进行线性回归分析,即可得到比值α和色温值的一多项式方程式l1。其中标准光源可以为白炽光「a」、水平日光「hz」、模拟日光「d50或d65」或各种荧光「cwf、u30、u35、tl83或tl84」,以提供各种不同的色温环境条件。

据此,本发明的光感测方法实施例利用前述步骤产生方程式l1后,即可利用该第一感光元件211和第二感光元件212感测的光学讯号值a、b的比值α计算出色温值。产生该方程式l1时的判定系数即可用以判断该方程式l1的准确程度,然而在本实施例中,更可以将n个比值α代入该方程式l1,以得到色温计算值与色度计色温值的比较误差,进而确认该方程式l1是否已经满足需求。前述比值α、色度计色温值、色温计算值与误差的范例如下表一所示。

表一

本发明的光感测方法实施例利用前述步骤产生方程式l1后,可以将该方程式l1写入该光感测模组2的色温判定单元22。据此,当该光感测模组2应用于该电子装置1时,只需要该第一感光元件211及该第二感光元件212分别将感测讯号传输至该色温判定单元22,即可依据该方程式l1计算色温值。该色温判定单元22可以耦接该电子装置1的一控制单元11,藉此,该控制单元11可以依据该色温计算值对该电子装置1的显示面板的背光、显示画面的色彩、或是影像拍摄的白平衡等参数进行调整。值得注意的是,在本发明部分实施例中,该色温判定单元22也可由电子装置1中具运算功能的电路取代,换言之,该光感测模组2可以仅进行光线感测,再将感测讯号传输给电子装置1进行后续运算,并不影响本发明的光感测方法实施例的执行。

实际上,因应不同的制程条件、元件规格或使用需求,可能会需要形成多组方程式储存于该光感测模组2,再视情况选用适当的方程式。因此在本发明实施例中,该光感测模组2还可设有一记忆单元23,该记忆单元23包含非挥发性内存供储存前述方程式l1,且该记忆单元23耦接于该色温判定单元22,使其得以视情况选用该记忆单元23中适当的方程式来计算色温值。

综上,本发明的光感测方法实施例及其使用的光感测模组仅利用两组感光元件感测的光学讯号值的比值来计算色温值,相较于现有技术必须依据三组感光元件所感测到的讯号计算色温值,本发明实施例所使用的光感测模组设置于不透明的盖板之下时,可获得准确性较高的色温计算值。换言之,本发明的光感测方法实施例可适用于将光传感器模组设置不透明的盖板或透明盖板之下,能够有效降低整体产品开发成本。再者,本发明实施例藉由导出两组感光元件的光学讯号值的比值与色度计色温值之间的多项式方程式,使得光感测模组得以直接利用该比值来计算色温值,相较于现有技术是依据三组感光元件所感测到的讯号计算出色彩空间坐标,才能进一步计算色温值,本发明实施例能够有效降低系统运算复杂度,进而简化电路及其设计成本。

为了进一步降低所产出的色温计算值误差,在本发明的光感测方法另一实施例中,可以透过将标准光源环境分群并分别产生对应的多项式方程式。详言之,请参阅图5所示,本实施例所使用的光感测模组2的光传感器21另包含一第三感光元件213,该第三感光元件213可以为一红外光感光元件,或者为一广域频谱、全频谱感光元件,且其感光范围较佳包含700nm~1100nm这个光波段。该第三感光元件213亦耦接该色温判定单元22,以将感测讯号传输至该色温判定单元22。

藉此,该第三感光元件213感测的光学讯号值c可以用以评估标准光源环境中波长接近红光或红外光的光线成分比重。据此,本发明的光感测方法另一实施例可以利用该光学讯号值c来将标准光源环境分群。举例而言,利用光学讯号值c与该第一感光元件211感测的光学讯号值a的比值β来对标准光源环境分群,若以该比值β是否高于10作为一判断基准,则前述n组标准光源环境的量测结果可以分为两群,再分别列如下表二及下表三所式。

表二(比值β低于10)

其中,利用比值β低于10的标准光源环境感测结果,将比值α和标准色度计测得的色温值进行回归分析,即可得到比值α(x)和色温值(y)的一多项式方程式,其范例如下式(1)所示:

y=9535.3x+1055.8(1)

表三(比值β高于10)

利用比值β高于10的标准光源环境结果,将比值α和标准色度计测得的色温值进行回归分析,即可得到比值α(x)和色温值(y)的另一多项式方程式,其范例如下式(2)所示:

y=-1091x+2948.8(2)

虽然在前述实施例中,第二感光元件212举例选择为一绿光感光元件而在440nm~660nm的感光波长范围内感测光线,然而该第二感光元件212仍可感测到微量的红光,因此波长接近红光或红外光的光线成分较高时,仍可能会影响该第一感光元件211和第二感光元件212感测的光学讯号值a、b的比值α和色温之间的关系。本发明的光感测方法另一实施例利用该第三感光元件213感测的光学讯号值c来对标准光源环境进行分群,并且在不同的标准光源环境群组中分别计算出对应的多项式方程式(1)、(2)来储存在记忆单元23中,色温判定单元22即得以视情况选用该记忆单元23中适当的方程式来计算色温值,将可获得准确性更高的色温计算值。

综上所述,本发明提供一种光感测方法及其光感测模组,其仅利用两组感光元件感测的光学讯号值的比值来计算色温值,使得本发明实施例所使用的光感测模组设置于不透明的盖板之下时,可获得准确性较高的色温计算值,有效降低整体产品开发成本。另一方面,本发明实施例藉由导出两组感光元件的光学讯号值的比值与色度计色温值之间的多项式方程式,使得光感测模组得以直接利用该比值来计算色温值,能够有效降低系统运算复杂度,进而简化电路及其设计成本。此外,在本发明部分实施例中,还可额外利用另一组感光元件的光学讯号值来来将标准光源环境分群,该另一组感光元件的光学讯号值虽然没有用来计算色温值,却可作为评估标准光源环境中特定波段(例如波长接近红光或红外光)的光线成分比重,以进一步降低所产出的色温计算值误差。

上文仅为本发明的较佳实施例而已,并非用来限定本发明实施的范围,凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰,均应包括于本发明的权利要求范围内。

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