CN101807382A - 用以校正环境亮度传感器的校正方法及其相关校正装置 - Google Patents

Abstract

用以校正环境亮度传感器的校正方法，其包含有：依据多个测试亮度输入来测试该环境亮度传感器以得到分别对应于该多个测试亮度输入的多个环境亮度传感器测试输出信号；至少将该多个环境亮度传感器测试输出信号由模拟形式转换为数字形式以分别产生多个环境亮度传感器测试输出值；存储至少包含有该多个环境亮度传感器测试输出值的测试结果；以及根据存储在该测试结果的信息来校正对应于正常模式下的环境亮度传感器输出值的亮度值以产生校正后亮度值。

Description

用以校正环境亮度传感器的校正方法及其相关校正装置

技术领域

本发明与环境亮度的亮度检测有关，尤其指用以校正环境亮度传感器(ambient light sensor)的校正方法及相关校正装置，其可消除或减轻以往由于环境亮度传感器基于本身制造过程中的制程偏移(die-by-die deviation)而导致不同环境亮度传感器在同样亮度下产生不同输出信号的信号偏移问题，以确保校正后的环境亮度传感器的输出信号不仅可准确地反映周遭环境亮度，并且得以作为准确控制背光控制器来调整其背光亮度的控制信号。

背景技术

对于现在的使用者需求来说，提供有效的能源管理机制以尽可能地减少电子装置所需的能量消耗已成为一个重要课题，而电源管理对于便携式电子装置而言又更显重要，这是因为一般便携式电子装置通常使用电池做为电源供应装置，而其仅能提供受局限的电力容量。举液晶显示器为例，液晶显示器可依照周围环境的光线强度来调整由其内的背光模块(backlight module)所产生的背光强度以减少所需消耗的电能。

而液晶显示器通常会使用环境亮度传感器(Ambient Light Sensor，ALS)的输出信号来当作液晶显示器的背光亮度的控制信号，更具体地说，一个驱动集成电路(驱动IC)会参考由环境亮度传感器产生的控制信号，以依照周遭的环境亮度来调整背光模块的背光亮度，然而，由于每个环境亮度传感器彼此之间由于制程漂移所产生的个别差异，再加上环境亮度传感器的输出信号的非线性特性，使得在同样的环境之中，不同的环境亮度传感器会各自输出表示不同亮度的控制信号。

也就是说，由于这些存在于环境亮度传感器的差异性，导致在同一环境下，不同液晶显示器的背光模块会产生不同的背光照度。

发明内容

因此，本发明的目的之一，即在于提供一种用以校正环境亮度传感器的校正方法及其相关校正装置，以经由对环境亮度传感器的输出信号做校正并据此产生相对应的校正后亮度值，使得在正常的使用者环境中，不同的环境亮度传感器所输出的(校正后)亮度值都可精确地反应出(包含有环境亮度传感器与背光模块在内的)电子装置所处环境的亮度值。

经由本发明所公开的校正方法及校正装置，以往由于制程漂移与环境亮度传感器的输出信号的非线性特性所产生的问题将不复存在。本发明确保了在相同的亮度环境下，每个环境亮度传感器都会产生可精确代表相同亮度的光线亮度检测结果，如此一来，也可确保每个背光模块所接受的控制信号可精确地表示出实际的周遭环境亮度。

根据本发明的实施例，其公开了用以校正环境亮度传感器的校正方法。本校正方法包含有以下步骤：依据多个测试亮度输入来测试该环境亮度传感器以得到分别对应于该多个测试亮度输入的多个环境亮度传感器测试输出信号；至少将该多个环境亮度传感器测试输出信号由模拟形式转换为数字形式以分别产生多个环境亮度传感器测试输出值；存储至少包含有该多个环境亮度传感器测试输出值的测试结果；以及根据存储在该测试结果的信息来校正对应于正常模式下的环境亮度传感器输出值的亮度值以产生校正后亮度值。

根据本发明的另一实施例，其公开了用以校正环境亮度传感器的校正装置。该校正装置包含有：测试装置、模拟数字转换器、存储装置以及校正装置。该测试装置用以产生多个测试亮度输入来测试该环境亮度传感器，使得该环境亮度传感器据此分别产生对应于该多个测试亮度输入的多个环境亮度传感器测试输出信号。该模拟数字转换器用以至少将该多个环境亮度传感器测试输出信号由模拟形式转换为数字形式以分别产生多个环境亮度传感器测试输出值。该存储装置用以存储至少包含有该多个环境亮度传感器测试输出值的测试结果。该校正装置耦接至该存储装置，用以根据存储在该测试结果的信息来校正亮度值以产生校正后亮度值，且该亮度值对应于正常模式下的环境亮度传感器输出值。

前述首先概略地描述本发明的技术特征与优点以使后续的发明说明更加易于了解，而本发明的额外的技术特征与相关细节描述将在此后公开，并属于本发明权利要求所主张的范围。本领域技术人员应可以了解本发明所公开的概念与特定实施例可轻易地作为实现本发明相同目的的其它架构或流程的修改或设计基础，此外，本领域技术人员也可以了解这些设计变化均未脱离本发明的精神与后续权利要求所主张的范围，故均属于本发明涵盖的范围。

附图说明

图1所示为本发明校正装置的实施例的示意性功能框图。

图2所示为本发明电子装置(如便携式电子装置)的实施例的示意性功能框图。

图3所示为使用脉冲宽度调制信号来表示环境亮度传感器所测得的输出信号的实施例的示意图。

图4所示为光线亮度(流明LUX)与环境亮度传感器输出信号(1/W)的关系示意图。

图5所示为图1的校正装置校正环境亮度传感器的流程的实施例。

【主要组件符号说明】

100 校正装置

110 测试装置

120 存储装置

125 测试结果

130 校正电路

140 模拟数字转换器

199 环境亮度传感器

200 电子装置

210 驱动集成电路

220 背光控制电路

230 背光模块

具体实施方式

在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域技术人员应可以理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的“包含”是开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，如果文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

请参阅图1，图1所示为本发明校正装置100的实施例的示意性功能框图，在此实施例中，校正装置100用以校正环境亮度传感器(ALS)199。如图所示，校正装置100包含有(但不限定于)测试装置110、模拟数字转换器140、存储装置120以及校正电路130，其中测试装置110用以在具有环境亮度传感器199的电子装置被送达销售市场之前(即在制造端时)，输出多个测试亮度输入IN_{test_ALS}至环境亮度传感器199，且测试装置110为可移除的组件，因此当整个校正流程完成之后，测试装置110即可被移除；换言之，当使用者使用电子装置时，校正装置100内并不存在测试装置110。在校正流程中，测试装置100会输出多个测试亮度输入IN_{test_ALS}至环境亮度传感器199，以让环境亮度传感器199依据这些测试亮度输入IN_{test_ALS}的亮度来分别产生相对应的多个环境亮度传感器测试输出信号OUT_{test_ALS}。如人们所熟知，模拟数字转换器140可将模拟的电流值或电压值(如对应于环境亮度传感器199所测得的周遭环境亮度的环境亮度传感器测试输出信号OUT_{test_ALS})转换成数字形式的环境亮度传感器测试输出值。在测试流程中，对应于模拟环境亮度传感器测试输出信号OUT_{test_ALS}的环境亮度传感器测试输出值将被存储至存储装置120。

存储装置120可用以存储由测试装置110产生的测试亮度输入IN_{test_ALS}与对应于模拟环境亮度传感器测试输出信号OUT_{test_ALS}的数字形式的环境亮度传感器测试输出值，而在本发明的该实施例中，存储装置120可使用非易失性内存来加以实施，而存储装置120内所存储的测试结果125中可包含(但不限定于)前述数字形式的环境亮度传感器测试输出值与数字的测试亮度值，其中环境亮度传感器测试输出值为分别对应于模拟环境亮度传感器测试输出信号OUT_{test_ALS}的数字信号，而数字的测试亮度值为对应于模拟测试亮度输入IN_{test_ALS}的数字信号。请注意到，这些叙述仅为说明之用而不为本发明的限制条件，也就是，举例来说，为了考虑使用效率与成本，存储装置120也可以仅存储在测试流程中得到的数字环境亮度传感器测试输出值。这些相关设计变化都属于本发明的保护范围之中。

此外，随着不同的设计考虑，在本发明的其它实施例中，也可以选择设置于驱动集成电路(驱动IC)内的单次编程内存(one-time programmablememory，OTP memory)来当作存储装置120，此外，扣除了测试装置110(其仅用以在测试流程中产生带有已知亮度的测试亮度输入)之外的校正装置100以及环境亮度传感器199都为液晶显示器内的组件，而液晶显示器，如其为人们所知的，为一个带有液晶显示屏幕的电子装置。这样一来，当液晶显示器被操作在使用者环境中时(实际由使用者使用)，每当环境亮度传感器199随着周遭环境的亮度改变而输出信号时(如正常模式下的环境亮度传感器输出值OV_normal-ALS)，校正电路130即可对正常模式下的环境亮度传感器输出值OV_normal-ALS进行校正以产生可准确代表确切亮度的校正后亮度值BV_C，因此，经由本发明的校正装置100，环境亮度传感器199原本由于制程漂移与输出信号的非线性特性导致的误差便可有效地被消除或减少，使得液晶显示装置的背光模块(未显示于图中)可更精确地依据周遭环境亮度的检测结果来调整背光模块的背光亮度。除此之外，在其它实施例中，也可将存储装置120、校正电路130以及背光控制器设置于液晶显示器的驱动集成电路(驱动IC)之内，而这些相关设计变化也属于本发明的保护范围之中。

简单来说，校正电路130在正常的使用者环境中，用以校正对应于正常模式下的环境亮度传感器输出值OV_{normal_ALS}的亮度值来产生精确的校正后亮度值BV_C，此外，校正电路130参考存储于测试结果125内的信息来校正正常模式下的环境亮度传感器输出值OV_{normal_ALS}的亮度值。

请一并参照图2以及图1，图2所示为本发明电子装置(如便携式电子装置)200的实施例的示意性功能框图。如图2所示，电子装置200可为液晶显示器，其包含(但不限定于)图1所示的存储装置120、校正电路130、模拟数字转换器140与环境亮度传感器199，以及另外包含驱动集成电路210、背光控制器220以及背光模块230，换言之，电子装置200包含有图1的校正装置100中除了测试装置110之外的其它组件。在本发明的其它实施例中，可将校正电路130整合至驱动集成电路210之内；然而，前述的电路配置并不为本发明的限制条件之一，也可选择性地使用个别的电路组件来实现移除了测试装置110之后的校正装置100与背光控制器220，也就是说，只要可达到校正环境亮度传感器199的输出信号(正常模式下的环境亮度传感器输出值OV_{normal_ALS}的亮度值)的功效，也可随着设计需求的不同来选择性地将校正装置100以及/或背光控制器220配置于驱动集成电路210之内或之外。

请继续参考图2，在本实施例中，在制造端时，存储装置120可为整合于驱动集成电路210之中的单次编程内存，其用以在前述的测试流程中存储测试流程中所得到的测试结果(如图1所示的测试结果125)。比如，测试结果可包含有在测试流程中由模拟数字转换器140所输出的多个(数字)测试亮度值(如1LUX、100LUX、1000LUX、65536LUX等)，以及由环境亮度传感器199产生的(数字)环境亮度传感器测试输出值(如1/W₁、1/W₁₀₀、1/W₁₀₀₀、1/W₆₅₅₃₆等)。

简单来说，当具有校正装置100以及环境亮度传感器199的电子装置200(如具有液晶显示器的手机)被操作在使用者环境下时，此时液晶显示器的背光亮度即可依据正常模式下的环境亮度传感器输出值OV_{normal_ALS}来加以调整，而在使用者环境下，环境亮度传感器199会随着周遭环境亮度的变化而产生正常模式下的环境亮度传感器输出值OV_{normal_ALS}。当周遭环境的亮度改变时，校正电路130则依据测试结果125的信息以及正常模式下的环境亮度传感器输出值OV_{normal_ALS}来产生精确的校正后亮度值。

这样一来，使用了本发明的校正装置100以及环境亮度传感器199的电子装置200便得以更精确地随着周围环境亮度来调整其背光亮度，换言之，将本发明的校正装置(在使用者环境时不再具有测试装置110)配置于不同的电子装置200中，将可确保每个电子装置200内的背光模块230在相同亮度的环境之下都可输出代表相同亮度值的背光亮度。

请注意到，随着不同的设计变化，图2中的存储装置120可使用单次编程内存或选用非易失性内存来加以实施。此外，如人们所熟知，环境亮度传感器199将所检测的环境亮度用模拟的电流/电压信号来加以表示，而环境亮度传感器199的输出信号可使用脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)的方式，经由脉冲宽度来表示光线亮度，这样一来，校正电路130与驱动集成电路210可(通过模拟数字转换器140)依照脉冲宽度的长短来得知此时的光线亮度，并据此将对应于脉冲宽度调制信号的数字数据存储在存储装置120中。

请同时参照图3以及图4，图3所示为使用脉冲宽度调制信号来表示环境亮度传感器199所测得的输出信号的实施例的示意图。图4所示为光线亮度(流明LUX)与环境亮度传感器输出信号(1/W)的关系示意图。如图3所示，每当环境亮度传感器199检测到了当时的周遭环境亮度，环境亮度传感器199即输出相对应的脉冲宽度调制信号，而所检测的光线强度与脉冲宽度调制信号(W_L)的倒数成正比，也就是说，当环境亮度传感器199检测到的光线亮度越强，则此时脉冲宽度调制信号(W_L)就会越短。请注意到，图3仅作为范例说明之用，并不为本发明的限制条件之一，比如，脉冲宽度调制信号的信号周期并不限定为9.09毫秒，而这些相关设计变化也属于本发明的保护范围之中。

请继续参阅图4，假如在测试流程中，环境亮度传感器199所接收到的测试信号为1流明、100流明、1000流明以及65536流明；且校正装置100产生的对应于测试亮度输入的脉冲宽度调制信号分别为W₁、W₁₀₀、W₁₀₀₀与W₆₅₅₃₇，并分别将前述的数字测试信号以及脉冲宽度调制信号的倒数(如1/W₁、1/W₁₀₀、1/W₁₀₀₀以及1/W₆₅₅₃₆)存入存储装置120之中。然而，前述仅为说明之用而不为本发明的限制条件之一，比如，在本发明的其它实施例中，模拟数字转换器140接收了环境亮度传感器测试输出信号OUT_test-ALS并将其转换成为数字形式的环境亮度传感器测试输出值，之后，便将这些数字的环境亮度传感器测试输出值直接存储至存储装置120(如图1所示)。此外，在使用者环境中，模拟数字转换器140自环境亮度传感器199接收正常模式下的环境亮度传感器输出值OV_normal-ALS，接着将正常模式下的环境亮度传感器输出值OV_normal-ALS由模拟形式转换为数字形式，并将数字的正常模式下的环境亮度传感器输出值OV_normal-ALS传送至校正电路130供其进行校正来产生校正后亮度值。前述设计变化也属于本发明的保护范围之中。

换言之，在测试流程中，存储装置120会将测试亮度值(如：1流明、100流明、1000流明等)、环境亮度传感器测试输出值(如：1/W₁、1/W₁₀₀、1/W₁₀₀₀等)以及两者之间的对应关系存储在测试结果125中。然而，经由适当地设计调整，也可考虑内存容量与成本而仅把环境亮度传感器测试输出值存储在测试结果125之内。此外，测试亮度输入的亮度值与数目并不为本发明的限制条件之一，也可随着不同的设计需求来加以调整。

如前所述，环境亮度传感器199的输出脉冲宽度W与所检测得到的光线亮度B之间存在比例关系：

$\frac{1}{W}\∝B,$

在使用者环境下，环境亮度传感器199随着所测得的周遭光线亮度来输出具有一脉冲宽度(如W_L)的脉冲宽度调制输出信号，而校正电路130便参考存储装置120内所存储的信息来找出相对应的环境亮度传感器测试输出值的适当区间。举例来说，可采用线性内插(linear interpolation)运算来对正常模式下的环境亮度传感器输出值作校正以产生校正后亮度值BV_C。

由于在制造端的测试流程中，存储装置120会将测试亮度值与环境亮度传感器测试输出值以及两者间的对应关系(如图4所示)存储在测试结果125之中，因此当电子装置操作在正常模式时，校正电路130可依据正常模式下的环境亮度传感器输出值(如1/W_L)来执行线性内插运算以求出校正后的亮度值(如图4中的校正后亮度)；换言之，校正电路130可依据测试结果125所存储的对应关系来产生对应于正常模式下的环境亮度传感器输出值OV_{normal_ALS}的校正后亮度值BV_C。

另外，如图2所示，校正装置100所输出的校正后亮度值BV_C会被用来作为背光控制器220的控制信号，使得背光控制器220据此输出相对应的控制信号S_control，以依照环境亮度传感器199检测的环境亮度变化来调整背光模块230的背光亮度。

请同时参照图1、图2来看图5。图5所示为图1所示的校正装置100校正环境亮度传感器199的流程的实施例。请注意到，如果实质上可达到相同的结果，并不一定需要遵照图5所示的流程中的步骤顺序来依序进行。本流程包含有以下步骤：

步骤502：测试装置110输出多个测试亮度输入IN_test-ALS以测试环境亮度传感器199，使得环境亮度传感器199分别产生多个环境亮度传感器测试输出信号OUT_test-ALS，其中对应于这些测试亮度输入IN_test-ALS的数字信号即为前述的数字测试亮度值(如1流明、100流明、1000流明...)；而这些环境亮度传感器测试输出信号OUT_test-ALS分别对应于测试装置110所输出的测试亮度输入IN_test-ALS。

步骤504：模拟数字转换器140将环境亮度传感器测试输出信号OUT_test-ALS由模拟形式转换为数字形式的环境亮度传感器测试输出值(如1/W₁、1/W₁₀₀、1/W₁₀₀₀等)。

步骤506：存储装置120存储测试结果125。在本发明的实施例中，存储装置120可选用位于驱动集成电路210内的单次编程内存来加以实施，且校正装置100(在使用者端时不再包含测试装置110在内)以及环境亮度传感器199两者都整合于电子装置200(如液晶显示器)之中，其中电子装置200另包含有驱动集成电路210以及背光控制器220。然而，在本发明的其它实施例中，驱动集成电路210可进一步包含有背光控制器220在内。除此之外，测试结果125可包含有多个数字环境亮度传感器测试输出值(如：1/W₁、1/W₁₀₀、1/W₁₀₀₀...)以及分别对应于测试亮度输入IN_test-ALS的多个测试亮度值(如：1流明、100流明、1000流明...)。

步骤508：校正电路130根据测试结果125所存储的信息来校正对应于正常模式下的环境亮度传感器输出值的亮度值，以据此产生校正后亮度值(如图4中所示的校正后亮度)。

在步骤508之中，校正电路130会选择由两个环境亮度传感器测试输出值构成的区间，并经由线性内插运算以得到对应于环境亮度传感器199输出的正常模式下的环境亮度传感器输出值的校正后亮度值。校正电路130依据存储在测试结果125内的信息、正常模式下的环境亮度传感器输出值、对应于正常模式下的环境亮度传感器输出值的两个的校正后亮度值环境亮度传感器测试输出值与两个测试亮度值来执行线性内插运算；因为线性内插运算为本领域技术人员所熟知，故为了说明书的简洁起见，在此便省略而不另赘述。

在校正装置100产生校正后亮度值BV_C之后，背光控制器220即可接收校正后亮度值BV_C来当作控制信号S_control，以依据校正后亮度值BV_C来调整背光模块230输出背光的背光强度，如前述可知，背光模块230整合于电子装置200之中，此电子装置200，举例来说，可以是液晶显示装置或者为带有液晶显示屏幕的便携式电子装置。

由于校正装置100的原理及其详细运作已详细说明如上，在此便省略而不再重复赘述。

总结来说，本发明提供了可对环境亮度传感器的输出信号进行校正的校正电路及其相关校正方法，其经由对环境亮度传感器的输出信号作校正来产生代表精确亮度的校正后亮度值，以消除或减少环境亮度传感器以往由于制程漂移和/或不理想的非线性输出特性而导致的误差。

当具有背光控制器以及背光模块的电子装置使用了本发明的校正装置及校正方法时，可使得电子装置的背光控制器可接收到代表相同精准亮度的校正后亮度值作为控制信号来根据周遭环境亮度的改变随时调整背光模块的背光强度，因此，经由本发明所提供的方法及装置，可大幅地提升与周遭环境亮度检测有关的精准度与效能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的等效变化与修饰，都应属本发明涵盖的范围。

Claims (13)

1.一种用以校正环境亮度传感器的校正方法，其包含有：

依据多个测试亮度输入来测试所述环境亮度传感器，并得到分别对应于所述多个测试亮度输入的多个环境亮度传感器测试输出信号；

至少将所述多个环境亮度传感器测试输出信号由模拟形式转换为数字形式，以分别产生多个环境亮度传感器测试输出值；

存储测试结果，所述测试结果至少包含有分别对应于所述多个环境亮度传感器测试输出信号的所述多个环境亮度传感器测试输出值；以及

根据存储在所述测试结果的信息来校正亮度值以产生校正后亮度值，其中所述亮度值对应于正常模式下的环境亮度传感器输出值。

2.如权利要求1所述的校正方法，其中，所述测试结果被存储在非易失性内存中。

3.如权利要求2所述的校正方法，其中，所述非易失性内存是单次编程内存。

4.如权利要求2所述的校正方法，其中，所述非易失性内存被置于驱动集成电路中。

5.如权利要求1所述的校正方法，其中，校正所述亮度值以产生所述校正后亮度值的步骤包含有：

根据存储于所述测试结果中的多个亮度测试值与所述多个环境亮度传感器测试输出值来执行线性内插运算以产生多个连续数值；以及

依据所述多个连续数值来产生对应于所述正常模式下的所述环境亮度传感器输出值的所述校正后亮度值。

6.如权利要求1所述的校正方法，其进一步包含有：

使用所述校正后亮度值来作为背光控制器的控制信号。

7.一种用以校正环境亮度传感器的校正装置，其包含有：

测试装置，用以产生多个测试亮度输入来测试所述环境亮度传感器，使得所述环境亮度传感器据此产生分别对应于所述多个测试亮度输入的多个环境亮度传感器测试输出信号；

模拟数字转换器，用以至少将所述多个环境亮度传感器测试输出信号由模拟形式转换为数字形式以分别产生多个环境亮度传感器测试输出值；

存储装置，用以存储测试结果，所述测试结果至少包含有所述多个环境亮度传感器测试输出值；以及

校正装置，耦接至所述存储装置，用以根据存储在所述测试结果的信息来校正亮度值以产生校正后亮度值，其中所述亮度值对应于正常模式下的环境亮度传感器输出值。

8.如权利要求7所述的校正装置，其中，所述存储装置是非易失性内存。

9.如权利要求8所述的校正装置，其中，所述非易失性内存是单次编程内存。

10.如权利要求7所述的校正装置，其中，所述非易失性内存被置于驱动集成电路中。

11.如权利要求7所述的校正装置，其中，所述存储装置进一步存储经由对存储于所述测试结果中的多个亮度测试值与所述多个环境亮度传感器测试输出值执行线性内插运算而产生的多个连续数值；以及所述校正装置依据所述多个连续数值来产生对应于所述正常模式下的所述环境亮度传感器输出值的所述校正后亮度值。

12.如权利要求7所述的校正装置，其中，所述校正装置进一步使用所述校正后亮度值来作为背光控制器的控制信号。

13.如权利要求7所述的校正装置，其中，所述模拟数字转换器由所述环境亮度传感器接收正常模式下的环境亮度传感器输出值，并将所述正常模式下的所述环境亮度传感器输出值由模拟形式转换为数字形式。

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