圖像感測(cè)裝置與圖像感測(cè)的方法
【專利說(shuō)明】
[0001 ] 本發(fā)明是申請(qǐng)?zhí)? 201410008686.9,發(fā)明名稱:3D圖像感測(cè)裝置與3D圖像感測(cè)的方 法，申請(qǐng)日：2014.1.7，申請(qǐng)人:義明科技股份有限公司的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明是有關(guān)于一種3D圖像感測(cè)裝置與3D圖像感測(cè)的方法，尤指一種利用整數(shù)倍 交流電頻率或預(yù)定頻率消除背景光的噪聲的3D圖像感測(cè)裝置與3D圖像感測(cè)的方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 隨著移動(dòng)裝置的人機(jī)界面的演進(jìn)，人機(jī)界面具有朝向自然使用者界面(natural user interface，NUI)的趨勢(shì)，其中手勢(shì)辨識(shí)是最重要的自然使用者界面科技之一?？衫?不同的2D圖像處理執(zhí)行手勢(shì)辨識(shí)。然而，2D圖像傳感器并無(wú)法決定圖像的深度，導(dǎo)致大大影 響手勢(shì)辨識(shí)的能力。因此，利用包含深度信息的3D圖像傳感是往后執(zhí)行手勢(shì)辨識(shí)較佳的方 法。
[0004] 背景光傳感器（Ambient light sensor,ALS)和鄰接傳感器（proximity sensor, PS)被廣泛使用在大多數(shù)移動(dòng)裝置上(例如智能型手機(jī)或平板計(jì)算機(jī)）。因?yàn)閷?duì)于任何移動(dòng) 裝置而言，新元件設(shè)置在印刷電路板的空間都將大幅增加移動(dòng)裝置的成本，所以任何移動(dòng) 裝置都具有整合背景光傳感器、鄰接傳感器、色溫傳感器或溫度傳感器與手勢(shì)辨識(shí)至同一 集成電路的需求。然而，現(xiàn)有技術(shù)并無(wú)法提供整合的解決方案給使用者。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種圖像感測(cè)裝置。該圖像感測(cè)裝置包含一光源、一感測(cè) 模塊及一信號(hào)處理模塊，其中該感測(cè)模塊包含一像素陣列、一控制單元及一光源驅(qū)動(dòng)器。該 光源是用以產(chǎn)生一閃爍光。該像素陣列是用以取樣該閃爍光以產(chǎn)生一取樣結(jié)果，其中該取 樣結(jié)果包含該光源開(kāi)啟時(shí)的多個(gè)第一圖像與該光源關(guān)閉時(shí)的多個(gè)第二圖像;該控制單元對(duì) 該取樣結(jié)果執(zhí)行一圖像處理以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該取樣結(jié)果的一頻譜;其中頻譜是對(duì)應(yīng)于取樣結(jié)果 內(nèi)該光源關(guān)閉時(shí)的多個(gè)第二圖像;該光源驅(qū)動(dòng)器連接該光源，用以驅(qū)動(dòng)該光源。該信號(hào)處理 模塊是耦接于該感測(cè)模塊，用以根據(jù)該頻譜產(chǎn)生一頻率，并經(jīng)由該光源驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)該光源 產(chǎn)生具有對(duì)應(yīng)該頻率的閃爍頻率的閃爍光，以消除背景光噪聲。
[0006] 本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種圖像傳感的方法，其中應(yīng)用于該方法的圖像感測(cè)裝 置包含一光源、一感測(cè)模塊及一信號(hào)處理模塊。該方法包含該感測(cè)模塊用以驅(qū)動(dòng)該光源產(chǎn) 生一閃爍光;該感測(cè)模塊對(duì)該閃爍光取樣以產(chǎn)生一取樣結(jié)果，其中該取樣結(jié)果包含該光源 開(kāi)啟時(shí)的多個(gè)第一圖像與該光源關(guān)閉時(shí)的多個(gè)第二圖像;該感測(cè)模塊對(duì)該取樣結(jié)果執(zhí)行一 圖像處理以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該取樣結(jié)果的一頻譜;其中頻譜是對(duì)應(yīng)于取樣結(jié)果內(nèi)該光源關(guān)閉時(shí)的 多個(gè)第二圖像;該信號(hào)處理模塊根據(jù)該頻譜，產(chǎn)生并輸出一頻率，并經(jīng)由該感測(cè)模塊根據(jù)該 頻率驅(qū)動(dòng)該光源，使該光源所產(chǎn)生該閃爍光的閃爍頻率對(duì)應(yīng)該頻率，以消除背景光噪聲。
[0007] 本發(fā)明提供一種圖像感測(cè)裝置與圖像感測(cè)的方法。相較于現(xiàn)有技術(shù)，因?yàn)樵搱D像 感測(cè)裝置整合一感測(cè)模塊與一信號(hào)處理模塊至同一集成電路，所以本發(fā)明具有較低的成本 與較有效率。另外，本發(fā)明可消除一背景光的噪聲，導(dǎo)致本發(fā)明的深度傳感與手勢(shì)辨識(shí)的能 力可被提尚。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例說(shuō)明一種3D圖像感測(cè)裝置的示意圖。
[0009]圖2和圖3是說(shuō)明當(dāng)光源產(chǎn)生具有K倍交流電頻率或預(yù)定頻率的閃爍光時(shí)，信號(hào)處 理模塊可產(chǎn)生不受背景光影響的深度信息的示意圖。
[0010] 圖4是說(shuō)明信號(hào)處理模塊利用光源所產(chǎn)生的具有K倍交流電頻率的閃爍光，判斷使 用者的手勢(shì)的示意圖。
[0011] 圖5是本發(fā)明的另一實(shí)施例說(shuō)明一種3D圖像感測(cè)裝置的示意圖。
[0012]圖6是本發(fā)明的另一實(shí)施例說(shuō)明一種3D圖像感測(cè)裝置的示意圖。
[0013]圖7是本發(fā)明的另一實(shí)施例說(shuō)明一種3D圖像感測(cè)裝置的示意圖。
[0014]圖8是本發(fā)明的另一實(shí)施例說(shuō)明一種3D圖像感測(cè)裝置的示意圖。
[0015]圖9是本發(fā)明的另一實(shí)施例說(shuō)明一種3D圖像感測(cè)的方法的流程圖。
[0016] 其中，附圖標(biāo)記：
[0017] 100、400、500、600、700 3D圖像感測(cè)裝置
[0018] 102 光源
[0019] 104、404 感測(cè)模塊
[0020] 106、506、606、706 信號(hào)處理模塊
[0021] 1042像素陣列
[0022] 1044控制單元
[0023] 1046光源驅(qū)動(dòng)器
[0024] 10442模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
[0025] 10444離散傅立葉轉(zhuǎn)換器
[0026] 1062閃爍噪聲鑒別器
[0027] 1064頻率產(chǎn)生器
[0028] 1066非揮發(fā)性存儲(chǔ)器
[0029] 4042背景可見(jiàn)光傳感器
[0030] 4044鄰接傳感器
[0031] 4046色溫傳感器
[0032] 4048溫度傳感器
[0033] 5062觸控控制器
[0034] 508觸控傳感器
[0035] 6062數(shù)字圖像處理器
[0036] 608外部圖像傳感器
[0037] 708慣性傳感器
[0038] 7062感測(cè)集線器
[0039] AF交流電頻率
[0040] CS控制信號(hào) [0041 ] DS數(shù)字信號(hào) [0042] IS紅綠藍(lán)圖像 [0043] SR取樣結(jié)果
[0044] SP 頻譜
[0045] TS 信號(hào)
[0046] 800-816 步驟
【具體實(shí)施方式】
[0047]請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例說(shuō)明一種3D圖像感測(cè)裝置100的示意圖。如圖 1所示，3D圖像感測(cè)裝置100包含一光源102、一感測(cè)模塊104和一信號(hào)處理模塊106,其中感 測(cè)模塊104包含一像素陣列1042、一控制單元1044和一光源驅(qū)動(dòng)器1046,且控制單元1044包 含一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器10442與一離散傅立葉（discrete Fourier transform，DFT)轉(zhuǎn)換器 10444。光源102是一紅外線光源或一紅外線激光光源(例如一紅外線發(fā)光二極管或一紅外 線激光二極管），且是用以產(chǎn)生具有一 K倍交流電頻率(例如100Hz或120Hz)或一預(yù)定頻率的 一閃爍光，其中像素陣列1042在光源102開(kāi)啟時(shí)的曝光時(shí)間等于像素陣列1042在光源102關(guān) 閉時(shí)的曝光時(shí)間，且K為一正實(shí)數(shù)(例如K為N或1 /N，其中N為一大于1的正整數(shù)）。但在本發(fā)明 的另一實(shí)施例中，光源102是一可見(jiàn)光源。像素陣列1042是一G乘H的互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體 (Complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)圖像傳感像素陣列，其中G和H是正整 數(shù)。但本發(fā)明并不受限于像素陣列1042是一互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體圖像感測(cè)像素陣列，亦即像 素陣列1042亦可是一電荷親合元件(Charge-coupled Device，CCD)圖像感測(cè)像素陣列。像 素陣列1042包含一紅外線濾波器，所以像素陣列1042可衰減紅外線之外的其他光波。在本 發(fā)明的一實(shí)施例中，光源102所產(chǎn)生的閃爍光的波長(zhǎng)是850nm。當(dāng)光源102產(chǎn)生具有K倍交流 電頻率或預(yù)定頻率的閃爍光時(shí)，感測(cè)模塊104的像素陣列1042是用以取樣光源102所產(chǎn)生的 閃爍光以產(chǎn)生一取樣結(jié)果SR，其中像素陣列1042所產(chǎn)生的取樣結(jié)果SR包含光源102開(kāi)啟時(shí) 的多個(gè)第一圖像與光源102關(guān)閉時(shí)的多個(gè)第二圖像，且光源102和像素陣列1042可同步于每 一畫面的起點(diǎn)。當(dāng)像素陣列1042產(chǎn)生取樣結(jié)果SR后，控制單元1044對(duì)像素陣列1042所產(chǎn)生 的取樣結(jié)果SR執(zhí)行一圖像處理以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)像素陣列1042所產(chǎn)生的取樣結(jié)果SR的一頻譜SP， 其中頻譜SP是對(duì)應(yīng)于取樣結(jié)果SR內(nèi)光源102關(guān)閉時(shí)的多個(gè)第二圖像。如圖1所示，控制單元 1044所執(zhí)行的圖像處理包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器10442根據(jù)像素陣列1042所產(chǎn)生的取樣結(jié)果 SR，產(chǎn)生一數(shù)字信號(hào)DS，以及離散傅立葉轉(zhuǎn)換器10444根據(jù)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器10442所產(chǎn)生的 數(shù)字信號(hào)DS，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)像素陣列1042所產(chǎn)生的取樣結(jié)果SR的頻譜