环境光侦测装置与方法、及使用此环境光侦测装置的交互式装置

摘要

本发明提供一种环境光侦测装置，接收来自一影像感测元件所产生的至少一可见光影像，此环境光侦测装置包含一影像取样元件以及一分析元件。影像取样元件，分割可见光影像为多个影像区块，在影像区块内分别撷取至少一采样信息，并根据前后撷取的采样信息产生一对照信息。分析元件进行对照信息的分析而产生一分析输出讯号。

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境光侦测装置与方法，特别是指利用分割一可见光影像为多个影像区块，并在影像区块内分别采样进行分析以获得分析输出讯号的一种环境光侦测装置与方法。本发明也涉及使用此种环境光侦测装置的交互式装置。 

背景技术

环境光传感器(Ambient Light Sensor)用于感测周围环境光并分析环境光的状态；为产生与人类肉眼视觉所感受相类似的波长频谱效应，环境光传感器的结构通常包含镀膜、数字模拟转换器、以及功率放大器等。又，近接传感器(Proximity Sensor)亦用于感测光，但其作用则主要是用于感测距离；近接传感器通常须外加一红外光源，以侦测该光源照射到物体后的反射光线，以判断距离。在交互式装置中，通常会根据不同的需求，而使用不同种类功能或不同感测范围的感测装置。参照图1，其中显示一现有交互式装置10，例如手机、个人数字助理器（PDA）、笔记本电脑、平板计算机等。此类交互式装置通常具备摄影功能，因此包含影像感测元件11。而除影像感测元件11外，因需求功能不同，会增加不同的传感器12、13以及14，其中可包含近接传感器或不同侦测规格的环境光传感器等。 

然而，在交互式装置中设置多个传感器，且若设置近接传感器尚须外加一红外光源，其无论是成本、耗能、复杂度等都较高。此外，当交互式装置为携带式电子装置时，如能提供携带式电子装置更多操控的方式，例如摇摆携带式电子装置代表特定操控指令等，且不需增加元件数量与复杂度，将使产品更为便利而具竞争力。 

因此，如何改善上述问题及满足上述需求，实为本领域技术人员所重视的议题之一。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种环境光侦测装置与方法、以及使用此种环境光侦测装置的交互式装置，可降低产品的成本与复杂度，并提供更多操控的方式。 

为达上述目的，本发明提供一种环境光侦测装置，接收来自一影像感测元件所产生的至少一可见光影像，此环境光侦测装置包含一影像取样元件以及一分析元件。影像取样元件，分割可见光影像为多个影像区块，在影像区块内分别撷取至少一采样信息，并根据前后撷取的采样信息产生一对照信息。分析元件进行对照信息的分析而产生一分析输出讯号。 

本发明也提供了一种交互式装置，包含：一提供该交互式装置摄影功能的影像感测元件，该影像感测元件用以根据环境光产生一影像；以及一环境光侦测装置，用以在该影像内撷取至少一采样信息，并根据前后撷取的采样信息产生一对照信息，以及分析该对照信息而产生一分析输出讯号。 

本发明也提供了一种环境光侦测方法，包含：以一互动装置中供摄影用的影像取样元件，根据环境光而取得一影像；在该影像内撷取至少一采样信息；根据前后撷取的该些采样信息产生一对照信息；以及分析该对照信息而产生一分析输出讯号。 

在本发明的一实施例中，可将该影像平均分割或比例分割为多个影像区块。 

本发明的一实施例中，该影像包括多个像素信息且每一像素信息包括多次像素信息，该采样信息根据亮度、色温、对比、影像纹理、特定颜色或符合特定条件的像素或次像素的数目或形状等影像特征而产生。该特定颜色的次像素例如为绿色次像素。 

本发明的一实施例中，可根据对照信息并参照交互式装置的使用状态，而产生分析输出讯号。该分析输出讯号例如包括以下之一或多者：翻转输出讯号、近接输出讯号、环境亮度输出讯号、手势输出讯号、装置运动输出讯号、或装置摇摆输出讯号。 

本发明的一实施例中，可根据该分析输出讯号而执行该互动装置的一功能。 

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。 

附图说明

图1显示现有交互式装置； 

图2为本发明的环境光侦测装置一实施例的示意图； 

图2A为像素感测单元一实施例的示意图； 

图3为本发明的影像区块分割示意图； 

图3A为本发明的另一影像区块分割示意图； 

图4为显示装置翻转操作的示意图； 

图5为显示手势操作的示意图； 

图6为显示装置运动操作的示意图； 

图7为显示装置摇摆操作的示意图。 

图中符号说明 

10        现有环境光侦测装置 

11        影像感测元件 

12、13、14  传感器 

20          环境光侦测装置 

21          影像取样元件 

22          分析元件 

D           交互式装置 

F           装置翻转方向 

H           手部 

M           装置运动方向 

S           影像感测元件 

S1          像素感测单元 

S2          可见光影像 

S21         像素 

R、G、B     次像素 

S           装置摇摆方向 

S2B1、S2B2  影像区块 

T           预设指令手势 

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。本发明中的图式均属示意，主要意在表示各装置以及各元件之间的功能作用关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。 

本发明的环境光侦测装置可应用于各种交互式装置如触控板、触控屏幕、手机、个人数字助理器（PDA）、笔记本电脑、平板计算机等、或其它用途中。 

参照图2，其中为本发明一实施例的环境光侦测装置20的示意图， 其接收来自一影像感测元件S所产生的至少一影像。环境光侦测装置20例如可与影像感测元件S整合在一交互式装置内，当交互式装置本身已设有影像感测元件S时，环境光侦测装置20即可利用该影像感测元件S所撷取的画面，而不需要另外设置传感器。目前许多携带式电子装置，如前述手机、个人数字助理器（PDA）、笔记本电脑、平板计算机等，皆已设置影像感测元件S，因此相较于现有环境光传感器，本发明可更具成本优势且电路复杂度也较低。 

本发明的环境光侦测装置20包含一影像取样元件21以及一分析元件22。当影像感测元件S并非专为配合环境光侦测装置20而设置时，影像感测元件S通常是为了提供摄影（照相或录像）功能，因此影像感测元件S将会产生可见光影像（但本发明并不局限于此；影像感测元件S亦可产生非可见光影像，例如红外线影像）。影像取样元件21将影像感测元件S所撷取的可见光影像(参考图3，符号S2)分割为多个影像区块(图3，符号S2B1)，在影像区块内分别撷取至少一采样信息，并根据前后撷取的采样信息产生一对照信息。分析元件进行对照信息的分析而产生一分析输出讯号。 

影像感测元件S包括多个像素感测单元S1，而图式中多个像素感测单元S1的数量仅为示意目的，实施时不受限于图式中多个像素感测单元S1的数量。当影像感测元件S是为侦测可见光而设时，图2A举例说明像素感测单元S1可包含红R、绿G、以及蓝B三种次像素感测单元，分别对接收的可见光产生对应的红次像素信息、绿次像素信息、以及蓝次像素信息。在此例中，因绿次像素信息与人类肉眼视觉较接近，所以环境光亮度的判断可依绿次像素信息为主要依据。但本发明并不局限于此；像素感测单元S1亦可使用其它次像素组合如CMYK［青(Cyan)、洋红(Magenta)、黄(Yellow)、黑(Black)］，或是不同于图示的RGB次像素排列方式，环境光亮度的判断可依其它次像素信息来作为主要依据、或根据平均值、加权值来计算，等等。 

参照图3，其中为本发明一实施例的影像S2（例如但不限于为可见光影像）的影像区块分割示意图。可见光影像S2产生自影像感测元件S，可见光影像S2中具有多个像素成像单元S21，而影像取样元件21可分割可见光影像S2为多个影像区块S2B1。分割为多个影像区块的方式不限于为图3中所显示的平均分割，举一应用例，请参阅图3A，可见光影像S2可能会依镜头径向透光率的差异而产生成像效果上差异，故可依镜头的规格而比例分割可见光影像S2上的多个像素成像单元S21，其分割方式可如图3A中多个影像区块S2B2所示。影像取样元件21可分别对不同影像区块S2B2的采样信息进行不同调整，或者分析元件22可对不同影像区块S2B2内的对照信息进行不同调整，如此可适应不同影像区块内的基准差异而进行调整以减少误差。 

各影像区块可依取中心、平均值、加权重心、最大值等各种方式，来取得一代表值，此即前述的采样信息。而对照信息例如可为前后采样信息的函数运算值，其最简单的形式就是差值。运算的基础值例如可以是亮度值，但也可以是其它可取得的值。 

本发明所提出的环境光侦测装置20中，分析元件22分析对照信息而产生一分析输出讯号，或除了分析对照信息之外，尚可参酌交互式装置所能提供的其它信息（例如但不限于交互式装置目前使用状态、时间、重力、加速度、角速度等），而产生分析输出讯号。分析输出讯号例如但不限于可包括一翻转输出讯号、一近接输出讯号、一环境亮度输出讯号、一手势输出讯号、一装置运动输出讯号、或一装置摇摆输出讯号等，且可根据交互式装置目前使用状态而选择性决定。所谓翻转输出讯号是表示装设环境光侦测装置20的交互式装置是否翻转；近接输出讯号是表示是否有物体靠近该交互式装置；环境亮度输出讯号是表示对环境亮度的侦测结果；手势输出讯号是表示使用者是否相对于该交互式装置而做了特定的手势；装置运动输出讯号是表示该交互式装置的移动方向及／或移动量；装置摇摆输出讯号是表示该交互式装置是否摇摆。这些讯号都可运用来提供使用者信息或对交互式装 置的操控功能。 

详言之，分析元件22自影像取样元件21接收对照信息并判断对照信息的动态范围(Dynamic Range)是否改变，例如由一亮范围进入一暗范围或反之，其中亮范围与暗范围的临界值设定可根据应用需求而设定。举例而言，当交互式装置为手机或平板计算机，而分析元件22分析对照信息的目的是判断手机或平板计算机是否翻转（亦即分析输出讯号是翻转输出讯号）时，因手机翻转后可能无法完全遮光，而平板计算机的遮光效果较佳，如此则判断是否翻转的暗范围设定，手机应较平板计算机为宽松。再举例而言，当交互式装置为手机，而分析元件22分析对照信息的目的是判断手机是否翻转或贴近人耳时（亦即分析输出讯号是翻转输出讯号或近接输出讯号）时，因手机贴近人耳后可能无法完全遮光，而翻转遮光效果较佳，如此则判断是否贴近人耳的暗范围设定，应较判断是否翻转的暗范围设定为宽松。所以亮范围与暗范围的临界值设定宜随实际应用而调整，通常暗范围的敏感度需求较高，亮范围的敏感度需求相对较低，实际应用时可利用对数函数等方式来刻度化亮范围与暗范围。 

分析元件22所输出的分析输出讯号，如何便利使用者来操控交互式装置，举例说明如下。请参考图4，显示交互式装置翻转操作的示意图，其中显示出交互式装置D的装置翻转方向F。当分析元件22判断对照信息由一亮范围进入一暗范围，且更可参酌其它信息（例如时间：可判断由亮范围进入暗范围是否逾一预定时间后，以及使用状态：可判断交互式装置D的位置状态或目前正在执行的功能），于是产生对应于交互式装置D的状态的分析输出讯号，在本例中例如但不限于可根据交互式装置D的状态而选择性为翻转输出讯号、近接输出讯号、或环境亮度输出讯号。 

更详言之，例如交互式装置D为一手机，当其使用状态例如为手机铃声响时，分析输出讯号可选择性为翻转输出讯号，而此例如表示 使用者意欲将手机铃声转为静音模式，或手机拒绝接听等。当手机使用状态在通话模式时，分析输出讯号可选择性为近接输出讯号，以侦测例如使用者脸部是否紧贴手机，若判断为是便可将显示屏亮度降低或关闭显示屏，节省不必要电能浪费。又例如当使用状态为显示屏操作中，分析输出讯号可选择性为环境亮度输出讯号，此环境亮度输出讯号根据对照信息的变化而显示出环境亮度的改变，显示屏便可根据环境亮度输出讯号而调整显示亮度，例如高亮度环境中降低显示屏亮度以节省电能，低亮度环境中提升显示屏亮度以增加可识别性等。 

以上根据使用状态而动态选择产生对应的分析输出讯号，此为较佳而非必须；分析元件22所输出的分析输出讯号亦可与交互式装置D的使用状态无关。 

又，以上所举例为根据亮度进行判断，但采样信息不限于必须与影像整体或区块亮度有关。在另一实施例中，影像取样元件21可在可见光影像中撷取至少一影像指针作为采样信息，并根据前后撷取的影像指针产生对照信息。影像指针可根据色温、对比、影像纹理、特定颜色或符合特定条件的像素或次像素的数目或形状等影像特征来产生，当然也可以仍根据亮度来产生；基本上，可使用任何方式，在整体或一部份影像中，取一或多个像素或次像素作为代表，而该一或多个像素或次像素、或其经某种运算的结果，即为影像指针。分析元件22亦可根据从影像指针产生的对照信息来产生分析输出讯号，操作原理可由前述类推，在此不赘述。 

参考图5，图5为显示手势操作的示意图，其中显示一手部H以及一预设指令手势T。当手部H在影像感测元件S的影像撷取范围内移动时，影像感测元件S所撷取的影像将会改变，亦即影像指针会改变。分析元件22判断影像指针的移动向量或移动轨迹是否符合一预设指令手势T，据之所产生的分析输出讯号可为一手势输出讯号。例如预设圆形手势代表为手机静音的指令，在手机的影像感测元件前方如图 标手势比划一圆，当分析元件22根据对照信息（即多个采样信息的相互关联性，在本例中为多个影像指针的轨迹）判断手势符合预设的圆形手势时，便产生对应的分析输出讯号（在本例中为手势输出讯号），而手机即可根据该分析输出讯号而关闭铃声转为静音。当然，实际应用时也不限于静音而可为任何设定的功能，例如开启手机电话通讯簿、或锁定触控式屏幕避免误按启动等，可视需要来设定。 

参考图6，图6为显示装置运动操作的示意图，其中显示一交互式装置D以及一装置运动方向M。当交互式装置D运动时，影像感测元件S所撷取的影像随之改变，亦即影像指针会改变。分析元件22判断影像指针的移动向量或移动轨迹是否符合一装置运动指令，据之所产生的分析输出讯号可为一装置运动输出讯号。当装置依一特定方向运动(例如但不受限于图6所示的方向)，交互式装置D内的影像传感器S所撷取的影像指针会随装置移动而反方向移动，分析元件22可依此判断而产生对应的装置运动输出讯号。此装置运动输出讯号的应用可例如为换页、启动相机、或特定功能开启等，可视需要来设定。装置运动输出讯号和手势输出讯号都是根据影像指针的改变而产生，但装置运动输出讯号是基于交互式装置D本身的移动，而手势输出讯号是基于所撷取的影像中物体的移动。如果交互式装置D本已另设有其它传感器而能区分交互式装置D本身是否移动，如重力、加速度、或角速度传感器等，则分析元件22可根据这些传感器所提供的信息，来判断是交互式装置D本身的移动、或是所撷取的影像中物体的移动，以便利区分应产生装置运动输出讯号或手势输出讯号。但如交互式装置D并未能提供此种信息，则亦不影响本发明，仅需将手势输出讯号和装置运动输出讯号的对应影像指针变化轨迹设为不同而易于分辨，即可。 

参考图7，图7为显示装置摇摆操作的示意图，其中显示交互式装置D以及一装置摇摆方向S；“摇摆”意指交互式装置相对于一平面而转动。分析元件22判断影像指针的移动向量或移动轨迹是否符合一装置摇摆指令，据之所产生的分析输出讯号可为一装置摇摆输出讯号。 当交互式装置D摇摆时，影像传感器S所撷取的影像指针会随装置摇摆而反方向摇摆，分析元件22可依此判断是否产生装置摇摆指令，或也可综合交互式装置D所能提供的其它信息来综合判断。此装置摇摆输出讯号的应用可例如为换页、启动相机、显示特定字符、或特定功能开启等，可视需要来设定。类似于前述，装置摇摆输出讯号、装置运动输出讯号和手势输出讯号都与影像指针的改变有关，也都与交互式装置D本身是否移动有关；因此，若交互式装置D能提供其它信息以协助判断，则分析元件22可将这些信息考虑在内，但如交互式装置D并未能提供此种信息，则亦不影响本发明，仅需将装置摇摆输出讯号、装置运动输出讯号和手势输出讯号的对应影像指针变化轨迹设为不同而易于分辨，即可。 

以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。对于本领域技术人员，当可在本发明精神内，立即思及各种等效变化。举例而言，分析元件对对照信息进行分析时，可能因影像的曝光时间而影响分析结果，而设计人员应依使用需要在设定曝光时间上取得最佳值。又例如，应用于低分辨率影像感测元件时，所需的影像的采样数量须增加，以提升分析元件进行对照信息分析的可靠度。而本发明除所应用于所举例揭示的装置外，当然亦可应用于其它小型携带式电子装置上、或大尺寸的其它装置上。故凡依本发明的概念与精神所为之均等变化或修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。