CN111989551A

CN111989551A - 用于感测光的方法

Info

Publication number: CN111989551A
Application number: CN201980010829.0A
Authority: CN
Inventors: 赫尔穆特·泰勒; 约瑟夫·克里贝尔内格
Original assignee: AMS CO LTD
Current assignee: AMS CO LTD
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2020-11-24
Anticipated expiration: 2039-01-22
Also published as: CN111989551B; US20200355550A1; WO2019149575A1; EP3517906A1; KR102540861B1; KR20200096844A; EP3517906B1; US11125611B2

Abstract

一种用于光感测的方法在图片帧操作的显示器的子帧(501)期间感测光。在自适应观察窗(c)期间执行感测，该自适应观察窗根据显示器操作的占空比(DC)确定。使用在观察窗期间感测到的光(OWP)和在子帧期间感测到的光(ALLP)的计算提供了指示接收到的环境光量的值。

Description

用于感测光的方法

技术领域

本发明涉及一种用于感测光的方法。具体地，本公开涉及一种用于感测光的方法，该方法包括在光敏元件中接收光并操作显示器。该方法确定指示接收到的环境光量的值。

背景技术

电子设备通常使显示屏的亮度适应环境光。光传感器确定表示环境光量的信号，以便可以调整所显示的信息的亮度，以方便阅读显示器的人。当前的显示器，特别是移动电话或智能手机中的显示屏几乎覆盖了正面的整个表面，因此希望将控制屏幕亮度调节的光传感器放置在屏幕后面。但是，在这种情况下，传感器要经受环境光加上信息显示所产生的光。

当前智能手机中使用的显示器通过连续的图片帧照亮像素。一个图片帧可以包括几个子帧，例如，四个子帧。亮度由子帧期间像素照明的占空比控制。低占空比具有像素的短接通时间和长关闭时间，以产生屏幕的低亮度。高占空比具有像素的长接通时间和短关闭时间以产生高亮度。

在无边框智能手机中，位于显示屏后面的电流传感器会在显示器额外插入的关闭时间期间测量环境光。因为可用于测量的时间相对较短，所以测量过程可能不够稳定，并且可能会受到瞬态影响。此外，周围环境的瞬态影响，例如来自灯泡、荧光灯或LED灯发出的调制光，可能会影响测量。

因此，在光传感器布置在显示器后面的情况下，需要对环境光进行更可靠的测量。

本公开的目的是提供一种用于感测光的方法，对于布置在显示屏后面的光感测器是有用的，并且该方法是准确的。

发明内容

根据本公开，上述目的是通过根据本发明权利要求1的特征的方法来实现的。

根据本公开的方法在诸如光电装置或光电二极管的光敏元件中接收光。根据测量的实例，光电二极管产生电流，该电流是可以被测量，并且代表接收到的光，包括环境光和显示光。对代表接收到的光量的电流进行测量可以以多种方式进行。一种可行方式是使用σ-δ调制器，该调制器通过电荷减法确定电流，并生成脉冲流，其脉冲密度/时间指示接收到的光量。

显示器可以在逐帧的基础上进行操作，其中一个图片帧包括多个，例如四个子帧。在子帧中，在占空比的活动时段期间显示信息，其中，在占空比的不活动时段期间，屏幕的像素处于关闭状态。由于这些效果非常快，因此人眼无法识别信息显示的开/关调制。因此，通过在帧系统的子帧中操作屏幕的像素的占空比来控制屏幕的亮度。此操作由脉冲宽度调制(PWM)信号控制。

根据本公开的方法需要两次测量。首先，在整个或全部子帧上感测光，其次，在观察窗期间感测光。通过使用两次测量进行计算，可以获得指示接收到的环境光量的值。

取决于子帧的脉冲宽度调制信号的实际占空比的自适应观察窗确保了在占空比的不同操作状态下执行可靠的测量。由于该自适应测量窗，环境光的感测过程和计算是可靠的，而无需影响显示器的操作，例如在短时间内关闭显示器。该测量可以与显示器的操作并行且同时进行，而不会干扰显示器的操作。该方法允许将传感器布置在显示屏的后面。

观察窗取决于子帧中信息显示的占空比。当显示屏以低亮度操作时，这意味着子帧中像素照亮的占空比具有短的活动开启时间和长的不活动关闭时间，观察窗设置为至少在脉冲宽度调制信号的占空比的活动阶段期间活动。此外，观察窗比占空比的活动阶段稍长，因为增加了余量。在低显示亮度或低占空比的情况下，观察窗会覆盖占空比的活动阶段和增加在其上的过渡阶段。

当显示屏在高亮度下操作时，这意味着占空比具有长的活动开启时间和短的不活动关闭时间，观察窗至少在脉冲宽度调制信号的占空比的不活动阶段被设置为活动。此外，增加了余量以覆盖过渡阶段。因此，对于高于预定比率的占空比和对于低于预定比率的占空比，用于测量在子帧中接收的光的观察窗的设置是不同的。实际上，对于低于50％且高于50％的占空比，观察窗的设置是不同的。在不同观察窗之间选择其他预定比率也是可行的。

在一个实施例中，根据占空比的比率，添加到占空比的活动阶段或占空比的不活动阶段的余量是过渡时间，在该过渡时间中，感测到的光信号指示从接收到的较高的光量到较低的光量的过渡，或从接收到的较低的光量到的接收较高的光量的过渡。添加前余量和后余量来实现观察窗是有用的。这确保了过渡阶段也可以通过感测过程进行评估。感测时间较长，并且瞬态的影响完全包含在感测结果中。此外，两侧的余量使系统对制造中传感器安装位置的变化不敏感。

在一个实施例中，感测过程可以包括σ-δ模数转换器的σ-δ调制，该σ-δ调制产生脉冲流“1”，其时间密度或时间单位上的脉冲量表示感测的光量。例如，高脉冲密度表示感测到的光量高，而低脉冲密度表示感测到的光量低。当子帧的占空比较低时(例如，低于50％)，观察窗包括脉冲密度高的时间，这是子帧占空比的活动阶段，还包括前后过渡阶段，过渡阶段一方面包括从较低脉冲密度到较高脉冲密度的过渡，另一方面包括较高脉冲密度到较低脉冲密度的过渡。当子帧的占空比较高时(例如，高于50％)，观察窗将包括脉冲密度低的时间，这是子帧占空比的不活动阶段，还包括前后过渡阶段，过渡阶段一方面是从较高的脉冲密度到较低的脉冲密度，另一方面是从较低的脉冲密度到较高的脉冲密度。

在观察窗期间对脉冲数进行计数。此外，在子帧的整个或全部时间段上对脉冲数进行计数。通过计算，数值计算了仅针对显示器光的值和仅针对环境光的值。具体地，根据在诸如光电二极管等光敏元件中接收的光产生指示接收到的光量的脉冲流。在子帧期间的对光的感测包括在子帧期间对脉冲的第一计数。该计数是在观察窗期间和观察窗外执行的。在观察窗期间对光的感测包括在观察窗期间对脉冲的另一第二计数。根据第一和第二计数获得的计数值被进一步处理以计算指示接收到的环境光量的值。该计算还可以使用观察窗的占空比的值和显示器操作的占空比的值，后者用于实现期望的屏幕亮度或信息显示。后者的占空比由操作显示器的脉冲宽度调制信号确定。

在一个实施例中，σ-δ调制过程包括积分电容器，该积分电容器由从光电二极管接收的电流充电。将电容器上的电压与阈值进行比较。当达到或超过阈值时，将产生脉冲“1”，并且将存储在电容器中的电荷减少由另一个电容器提供的固定电荷量，然后继续积分过程。来自光电二极管的电流越高，这些步骤发生得越快，并且脉冲在一个时间单位内越密集。σ-δ调制器的概念是技术人员众所周知的。尽管使用其他积分模数转换过程也是可行的，但是关于自适应观察窗的本公开结合σ-δ调制器是有用的。

可用于本公开的另一种模数转换类型可包括通过光电流对电容器充电，并将该电容器上的电荷或电压与参考电荷或参考电压进行比较，以产生代表感测到的光量的信号或数字。

回到σ-δ调制概念，子帧期间对脉冲计数将得出所有计数的脉冲的值ALLP。该计数包括在观察窗期间和观察窗外的计数。在自适应观察窗期间对脉冲的附加计数得出多个脉冲OWP。可以计算观察窗的占空比OW，将观察窗的活动长度除以整个时间段，该整个时间段是观察窗信号的活动和不活动阶段的总和。在占空比低于例如50％的预定比率的情况下，代表在显示器占空比活动阶段接收光量(包括显示器光和环境光)的值为：

DLP＝(OWP-ALLP*OW)/(1-OW)。

可以通过以下等式计算环境光的值ALP：

ALP＝ALLP-(OWP-ALLP*OW)/(1-OW)或

ALP＝ALLP-DLP。

在占空比高于例如50％的预定比率的情况下，计算还需要对显示器进行操作的脉宽调制信号的占空比值DC，以便可以如下计算值DLP：

DLP＝(ALLP*OW*DC-OWP*DC)/

(OW*DC+(1-DC)-OW)，

同样在这种情况下，环境光的值ALP为

ALP＝ALLP-(ALLP*OW*DC-OWP*DC)/

(OW*DC+(1-DC)-OW)或

ALP＝ALLP-DLP。

由于观察窗在短时间内处于活动状态，该时间在诸如灯泡、荧光灯或LED灯之类的照明元件的活动阶段范围内，因此在在几个连续的子帧上执行感测和计数过程是有用的。这减少了由基于电源频率操作的照明系统引起的传感器输出值的互调结果。实际上，通过电源频率的光调制是50或60Hz。对于一个图片帧，显示更新速率也可以为60Hz，该图片帧内可以包括四个子帧。在多个图片帧和子帧上执行感测和计数是有用的，例如，在六个图片帧的时间长度上，在本发明的示例中意味着24个子帧。这减少了或基本平均掉了传感器接收到的50/60Hz调制光的接收影响。

此外，有用的是，不要在图片帧的第一子帧处开始计数，因为要显示的图片的内容或要在显示屏上显示的图像信息可能从前一图片帧的最后子帧变化到后一图片帧的第一子帧。为了避免更新要显示的信息而产生的过渡效应，有用的是，至少在图片帧的第二或第三或第四子帧处开始感测和计数过程。当在24个子帧上进行感测时，总的测量周期将在最后一个图片帧，例如第六图片帧的第二、第三或第四子帧处结束。

应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，并且旨在提供概述或框架以理解权利要求的性质和特征。包括附图以提供进一步的理解，并结合在本说明书中并构成其一部分。附图示出了一个或更多个实施例，并且与描述一起用于解释各种实施例的原理和操作。在附图的不同图中相同的元件由相同的附图标记表示。

附图说明

在附图中：

图1示出了由σ-δ调制器接收的脉冲序列的样本部分；

图2示出了高占空比的脉冲序列和自适应观察窗；

图3示出了低占空比的脉冲序列和自适应观察窗；

图4示出了低占空比情况下的计数和计算值；

图5示出了高占空比情况下的计数和计算值；以及

图6示出了扩展几个图片帧的信号图。

具体实施方式

现在，在下文中将参考示出本公开的实施例的附图来更全面地描述本公开。然而，本公开可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。附图不一定按比例绘制，而是配置为清楚地示出本公开。

在一个实施例中，光传感器被布置在智能手机的显示屏后面或下面。光传感器用于在操作的几个阶段期间感测入射光的水平，并据此计算环境光，从而能够控制智能手机的显示屏的亮度，以向用户提供方便的外观和可读性。光传感器包括确定入射在传感器内的例如光电二极管等光电元件上的光量的电路。在本发明实施例中，传感器包括耦合到用于感测入射光的光电二极管的σ-δ调制器。

入射光产生的电流使电容器重复充电。换句话说，来自光电二极管的电流被电容器积分。将电容器电压与阈值水平进行比较。如果电荷/电压超过阈值水平，则产生脉冲，并且电容器的电荷减少预定参考电荷。电容器通过二极管电流连续充电，并再次重复上述过程。如果存在强光使得二极管电流很高，则对积分电容器的充电很快，并且在时间单位里由σ-δ调制器产生的脉冲数也很大。如果光强度和二极管电流低，则在时间单位中产生的脉冲的密度低。与上述σ-δ调制器概念不同的其他整体测量二极管电流的原理也是可行的。

图1示出了由上述σ-δ调制过程产生的示例性比特流。比特流110包括低密度脉冲的部分111，其指示入射在传感器上的光具有低强度。部分112包括高脉冲密度，这指示高的光量或高亮度的光入射到传感器上。比特流以低密度比特流的部分113继续，之后是高密度比特流的部分114，再之后是低密度比特流的部分115。比特流包括在高和低脉冲密度的部分之间的过渡部分211、212、213、214，这些过渡部分是由所采用的部件和处理中的过渡效应导致的，并且由传感器窗与单个显示行的宽度之比得出。

例如111、112等的较高和较低脉冲密度的交替部分是在上述实施例的智能手机中的显示屏操作的结果。显示器被逐帧地操作，其中一个图片帧被细分为例如四个子帧。要显示的图片信息从图片帧到图片帧更新。帧内的图片信息由子帧显示四次，以提高图片质量。在子帧内，对于该子帧的一部分，屏幕上的像素会照亮，而针对该子帧的其余部分关闭并变暗。子帧的活动部分和不活动部分之间的关系被感知为屏幕的亮度。如果活动部分短而不活动部分长，则屏幕上显示的图片信息显得相对较暗。如果活动部分长而不活动部分短，则显示的图片信息变亮。屏幕的亮度由屏幕逐帧操作的子帧内的屏幕照明的活动部分与不活动部分之间的关系建立。此操作由智能手机的处理器限定的脉冲宽度调制(PWM)控制信号控制。脉冲宽度调制信号的脉冲宽度比率或占空比是在子帧期间屏幕照亮的活动部分与不活动部分之间的比率，该比率控制显示器的亮度。

在占空比的活动阶段期间，显示器的各行以连续的顺序被照亮，使得布置在显示器后面的传感器除了环境光外，在例如112、114的活动阶段还接收相邻行的光。在例如111、113、115的不活动阶段期间，当仅环境光入射在传感器上时，入射在传感器上的光源自智能手机的周围环境。环境光可以是自然光、太阳光或来自灯泡、荧光灯或LED灯的人造光。

为了响应于环境光量来调节智能手机的显示器的亮度，以便向用户提供方便的外观，传感器必须确定环境光量。例如，低密度脉冲部分113是代表传感器感测到的环境光的比特流，而高密度脉冲部分112包括传感器感测到的环境光加上显示器光。根据本文描述的实施例，响应于PWM显示操作的占空比而产生窗，以感测由σ-δ调制器产生的比特流的高密度部分或低密度部分，并执行计算，以计算包括在比特流中的显示器光部分和环境光部分。该过程将在下面更详细地描述。

图2示出了在根据本发明的实施例的过程中使用的相关信号。图2示出了比特流301，该比特流具有高密度脉冲部分312以及在前和后的低密度脉冲部分311、313。显示屏的占空比在比特流301中由子帧内高密度部分312相对于显示周期的整个时间段的关系表示。应当注意，图2没有完全示出整个显示周期，因为仅描绘了一个代表性的高密度部分312，该高密度部分是周期性重复的。部分312由显示器产生的光加上环境光引起，而部分311，313仅由环境光引起。

图3示出了另一种光感测情况，其中仅比特流的一小部分412具有仅是环境光的低密度。前后部分411、413是包括环境光加上显示器产生的光的高密度部分。从图2和图3的比较可以明显看出，表示为高密度脉冲部分312和411、413相对于整个重复时间段的关系的显示操作的占空比的不同在于，图2中的PWM显示操作的占空比低于图3的PWM显示操作的占空比。这些占空比是由在子帧中控制显示器操作的脉冲宽度调制(PWM)信号导致的。

根据本公开，产生观察窗信号302以评估脉冲的计数。在观察窗信号302的活动阶段320期间，对比特流信号301的脉冲进行计数。在活动观察窗阶段320期间出现的比特流301的所有脉冲由计数器计数。观察窗320由控制显示操作的占空比的脉冲宽度信号控制。在图2中描绘的小于50％的低占空比的情况下，观察窗320覆盖比特流的高密度脉冲部分312。在图3中描绘的大于50％的高占空比的情况下，观察窗420覆盖低密度脉冲部分412。在计数器中分别对在观察窗320和420的活动部分的存在期间出现的比特流301和401的脉冲计数。此外，所有脉冲都由另一计数器在观察窗之内和之外计数。该过程可能需要至少两个计数器，以便在观察窗期间进行计数操作以及在观察窗内和外进行计数。

因此，本公开的过程是自适应的，因为其根据PWM显示操作的占空比的当前值使用不同的观察窗320、420。对于如图2描绘的小于50％的低占空比，观察窗320包括占空比的活动部分，因此包括比特流301的相对较短的高密度脉冲部分312。在互补情况下，当占空比高于50％时，观察窗420包括显示操作的占空比的不活动部分，并包括比特流401的低密度部分412。这意味着观察窗和比特流的相应脉冲的计数是自适应的，因为它取决于显示操作的占空比值。

根据本公开的一方面，自适应观察窗还包括被添加到脉冲宽度信号部分321、421的余量322、323、422、423。余量包括从比特流的低密度部分到高密度部分的过渡阶段(例如322、423)，以及从比特流的高密度部分到低密度部分的过渡阶段(例如323、422)。过渡部分是软过渡，其中σ-δ转换过程产生从一个密度状态到另一种密度状态的脉冲密度的逐渐增加或减少。自适应观察窗中包含余量确保观察窗覆盖足够大的时间段，以收集足够数量的比特流脉冲，所述比特流脉冲包括显示器产生的全部脉冲量或没有显示器产生的脉冲的全部低脉冲密度阶段。在一实施例中，余量是足够大以确保观察窗覆盖整个过渡阶段的固定值。例如，余量可以是时间段的25％，其在脉冲宽度信号部分的长度的任一侧被分成12.5％。例如，如果脉冲宽度信号的活动部分为5％，则包含余量的观察窗将达到30％。如果脉冲宽度信号的活动部分接近奇偶校验(例如40％)，则观察窗将达到65％。余量的适当设置可以通过模拟或实验来确定。余量的大小可以取决于σ-δ转换过程的带宽、传感器窗与单条显示行的宽度之比以及其他参数。此外，可以以消除制造过程中传感器位置变化的方式配置裕量大小。

结合图4和5，描述了根据结合图2和3描述的计数执行的计算。图4描绘了显示占空比低时的情况，图5描绘了显示占空比高时的情况。低占空比意味着小于预定值(例如小于50％)的占空比，高占空比意味着高于预定值(例如大于50％)的值。图4和图5描绘了获得显示器光部分和环境光部分的计数值和计算。

现在转到图4，曲线501描绘了占空比小于50％的显示脉冲宽度调制(PWM)信号。脉冲宽度信号的活动阶段a短于不活动阶段b，后者相当长。脉冲宽度调制信号501的占空比DC＝a/(a+b)。信号502是观察窗信号，其活动阶段c覆盖脉冲宽度信号501的活动阶段a加上添加到左边和右边的余量。观察窗信号的不活动阶段是阶段d。观察窗信号的脉冲宽度为OW＝c/(c+d)。图503以抽象形式示出了来自σ-δ调制的脉冲。一个时间段上的所有脉冲ALLP是分别在观察窗信号的活动阶段c和不活动阶段d期间计数的脉冲OWP和XOWP的总和，即ALLP＝OWP+XOWP是在观察窗期间和观察窗之外的脉冲数。

现在转到图5，描绘了脉冲宽度占空比大于50％的情况。脉冲宽度信号601具有大的活动阶段a和较短的不活动阶段b。观察窗信号602的活动窗c包括脉冲宽度调制信号601的不活动阶段b加上添加到左边和右边的余量。对脉冲宽度调制信号的占空比DC(其中DCL＝1-DC)、观察窗占空比OW和比特流脉冲ALLP的计算与结合图4描述的情况相同。对于脉冲宽度调制占空比小于50％和高于50％的两种情况，执行的计算如下：

1、PWM DC<50％(图4):

ALLP＝ALP+DLP (1)

OWP＝ALP*OW+DLP (2)

根据(1)：ALP＝ALLP–DLP (3)

(3)代入(2):OWP＝ALLP*OW–DLP*OW+DLP (4)

根据(4)：DLP＝(OWP–ALLP*OW)/(1–OW) (5)

根据(3)：ALP＝ALLP–K1*DLP (6)

2、PWM DC>50％(图5):

ALLP＝ALP+DLP (7)

OWP＝ALP*OW+DLP*(OW-DCL)/DC (8)

根据(7)：ALP＝ALLP–DLP (9)

(9)代入(8)：OWP＝ALLP*OW–DLP*OW+

DLP*(OW-DCL)/DC (10)

根据(10)：DLP＝(ALLP*OW*DC-OWP*DC)/

(OW*DC+DCL-OW) (11)

根据(3)：ALP＝ALLP–K2*DLP (12)

在以上计算中，ALP是代表环境光的比特流脉冲，而DLP是代表显示器光的比特流脉冲。应当注意，公式包括相应的校正因子K1和K2。实际上，可以省略K1和K2，即K1＝K2＝1。但是，根据智能手机的具体情况以及所使用的部件，当传感器位于显示屏后面时，考虑到源自靠近传感器的行的反射，使用校正因子会有用的。反射源自相邻的行，并且可以在屏幕的例如屏幕玻璃的元件处被反射并输入到光电二极管中。校正因子可用于从计算中移除这种寄生效应。在任何情况下，校正因子K1、K2都相对接近于1或100％。

尽管已经结合由σ-δ调制转换器产生的比特流描述了当前的测量过程，但是可以想到还使用其他光感测方法。实际上，能够使用任何集成的模数转换器。例如，转换器可以基于对电容器的充电和放电来工作，并且可以评估模拟值而不是比特流。

图6示出了在根据本公开的方法中在较高系统级别上出现的几个相关信号的图。所示为七个连续的图片帧，其中第一个和最后一个标记为710、711。一个图片帧包括四个子帧720。一个子帧由占空比为DC(图4和5)的脉宽调制信号PWM控制。在当前的智能手机中，要显示的图片信息用图片帧中的第一子帧更新。图片信息在四个连续子帧720内重复四次。

现代智能手机的显示更新周期为60Hz帧重复率，其中，图片帧每16.7ms(毫秒)更新一次。一个图片帧内有四个PWM子帧。为了实现至少50ms的积分时间以减少50或60Hz光调制的影响，应在12个子帧上继续进行测量。更优选地，积分时间可以是至少100ms，并且在24个子帧上继续测量。在12或24帧上计数的扩展确保通过平均OWP、XOWP的计数来减少或甚至实际上消除来自灯泡、荧光灯或LED灯的50Hz或60Hz的调制的人造光。

信号730代表来自σ-δ转换的比特流，其中脉冲是如此密集，以致于在这种表示水平下它们并不单独可见。启用24个子帧的测量窗740来选择持续6个图片帧的连续子帧。从图6显而易见，选择窗740从第一图片帧710中选择第三子帧721。因此，测量窗在最后一个帧711的第二图片帧722处结束。对脉冲OWP、XOWP(图4和5)的计数是在由测量窗740选择的24个子帧上累加执行的。对于24个子帧的OWP和XOWP，计数连续进行。如果仅需要在12个子帧(图中未显示)上计数，则测量窗被配置为使得3个图片帧的持续时间被选择。

为了避免在新图片帧的第一帧中出现的显示内容信息的变化的影响，测量不应从新图片帧的第一帧开始。而是，在24个连续子帧上的测量应从一个图片帧的第二、第三或第四子帧开始，并且相应地，该测量以选择的最后的图片帧的第一、第二或第三子帧结束。因此，选择窗740选择图6中的第一图片帧710的第三子帧721作为第一子帧，在该第一子帧处开始对在24个子帧上的OWP和XOWP值进行测量和计数。在此示例中，测量窗在24个子帧上延伸，持续时间为6个图片帧。24个子帧取自7个连续的图片帧，因为第一个和最后一个图片帧仅贡献其子帧的子集。通常，测量应该是50毫秒或100毫秒的倍数，优选长于100毫秒。

本公开利用自适应观察或测量窗进行测量。结果，可以在脉宽调制(PWM)占空比的宽范围内执行环境光感测，通过该占空比来控制帧操作显示屏的子帧中的信息显示。自适应测量窗可以以余量扩展，该余量覆盖σ-δ调制脉冲流的从高脉冲密度到低脉冲密度以及从低脉冲密度到高脉冲密度的软过渡。余量使解决方案对制造中传感器位置的变化也不敏感。OW在DC上的重叠余量(见图4和5)还包括制造中传感器位置的变化。该测量具有高的精度，并涵盖了宽范围的PWM占空比值。实际上，与以前的测量解决方案相比，该测量实现了更好的精度，在以前的测量解决方案中，测量只能在显示器的关闭阶段中进行。

对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离如所附权利要求书所规定的本公开的精神或范围的情况下，可以进行各种修改和变型。由于包含本公开的精神和实质的所公开的实施例的修改、组合、子组合和变型对于本领域技术人员而言可以想到，因此本公开应当被解释为包括所附权利要求的范围内的所有内容。

Claims

1.一种用于感测光的方法，包括以下步骤：

在光敏元件中接收光并产生指示接收到的光量的信号(110、301、401)；

通过具有占空比(501、601)的至少一个子帧(720、501、601)操作显示器来以取决于所述占空比的亮度显示信息；

在至少一个子帧(720、501、601)期间感测光；

在观察窗(320、420、502、602)期间感测光，其中，根据所述占空比(501、601)确定所述观察窗；以及

根据在观察窗期间和在子帧期间感测到的光，计算指示接收到的环境光量的值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述占空比包括：第一部分(a)，在所述第一部分中所述显示器被操作为发光；以及第二部分(b)，在所述第二部分中所述显示器被操作为不发光，其中

当占空比具有低于预定比率的第一比率时，观察窗被确定为在占空比的第一部分(321)和添加到所述第一部分的至少一个余量(322、323)期间是活动的，

当占空比具有高于预定比率的第二比率时，观察窗被确定为在占空比的第二部分(421)和被添加到所述第二部分的至少一个余量(422、423)期间是活动的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个余量(322、323、422、423)包括以下中的至少一个：过渡时间，在所述过渡时间期间，所述信号指示从接收到的较高的光量(312、411)到较低的光量(313、412)过渡；以及另一过渡时间，在所述另一过渡时间期间，所述信号指示从接收到的较低的光量(311、412)到较高的光量(312、413)的过渡。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，产生指示接收到的光量的信号的步骤包括：

产生脉冲流(110、301、401)，其脉冲的时间密度指示接收到的光量；

其中，当所述占空比具有第一比率时，观察窗(320)被确定为包括：第一余量，其包括从较低的脉冲密度到较高的脉冲密度的过渡时间(322)；和第二余量，其包括从较高的脉冲密度到较低的脉冲密度的过渡时间(323)，

当所述占空比具有第二比率时，观察窗(420)被确定为包括：第一余量，其包括从较高的脉冲密度到较低的脉冲密度的过渡时间(422)；和第二余量，其包括从较低的脉冲密度到较高的脉冲密度的过渡时间(423)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，产生指示接收到的光量的信号(110、301、401)的步骤包括：在光敏元件中产生电流，并且通过σ-δ调制过程产生脉冲流，并且其中

在观察窗期间感测光的步骤包括对在观察窗期间产生的脉冲进行计数，以及

在子帧期间感测光的步骤包括对在子帧期间产生的脉冲进行另一计数。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过σ-δ调制过程产生脉冲流的步骤包括：

对电容元件中的电流积分；

当存储在电容元件中的电荷超过阈值时，产生脉冲；

然后从存储在电容元件中的电荷中减去预定量的电荷，并继续对电容元件中的电流进行积分。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，当响应于脉宽调制信号，对显示器进行操作的占空比(DC)低于所述预定比率时，计算指示由于信息的显示而接收到的光量的值DLP的步骤包括：

将观察窗期间的脉冲计数为OWP；

将子帧期间的脉冲计数为ALLP；

计算

DLP＝(OWP-ALLP*OW)/(1-OW)

其中，OW代表观察窗的占空比。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，计算指示接收到的环境光量的值ALP的步骤包括：

ALP＝ALLP-(OWP-ALLP*OW)/(1-OW)或

ALP＝ALLP–DLP。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其中，当响应于脉冲宽度调制信号，对显示器进行操作的占空比(DC)高于所述预定比率时，计算指示从信息的显示所接收的光量的值DLP的步骤包括：

将观察窗期间的脉冲计数为OWP；

将子帧期间的脉冲计数为ALLP；

计算

DLP＝(ALLP*OW*DC-OWP*DC)/

(OW*DC+(1-DC)-OW),

其中，OW代表观察窗的占空比，DC代表对显示器进行操作的占空比。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，计算指示接收到的环境光量的值ALP的步骤包括：

ALP＝ALLP-(ALLP*OW*DC-OWP*DC)/

(OW*DC+(1-DC)-OW)或

ALP＝ALLP-DLP。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，包括在多个子帧(720)期间感测光并在所述多个子帧内出现的多个观察窗期间感测光，以减少由电源频率引起的环境光调制。

12.根据权利要求5至10中的任一项所述的方法，包括：在多个子帧(720)期间对脉冲进行计数并且在所述多个子帧内出现的多个观察窗期间对脉冲进行计数，以减少由电源频率引起的环境光调制。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，操作显示器的步骤包括：在多个图片帧(710、711)内显示信息，每个图片帧包括两个或更多个子帧(720)，其中，在多个子帧(720)期间对脉冲的计数从所述多个图片帧(710、711)的第一个图片帧(710)的第二个子帧或之后出现的子帧开始，其中，在多个观察窗期间对脉冲的计数以所述多个图片帧中最后一个图片帧(711)的第一个子帧或之后出现的子帧结束。

14.根据权利要求2至10中任一项所述的方法，其中，所述占空比的预定比率是50％。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，包括：

在光电元件中接收光，并对光电元件产生的电流执行σ-δ调制，以产生指示接收到的光量的脉冲流(110、301、401)；

在至少一个子帧(501、601、720)期间对脉冲进行计数；

当在至少一个子帧中操作显示器的占空比小于50％时，则：

在观察窗(320)期间对脉冲进行计数，所述观察窗包括占空比的活动部分(321，a)以及在所述活动部分之前和之后的余量部分(322、323)；

当在至少一个子帧中操作显示器的占空比大于50％时，则：

在观察窗(420)期间对脉冲进行计数，所述观察窗包括占空比的不活动部分(421，b)和在所述不活动部分之前和之后的余量部分(422、423)；

针对多个后续子帧，继续在子帧(720)期间进行计数的步骤和在测量窗(740)期间进行计数的步骤，从而将多个后续子帧的各自计数相加；

使用来自子帧的计数和来自观察窗的计数以及子帧的占空比值和观察窗的占空比值来执行计算，以得到由于信息的显示而接收到的光的值和/或接收到的环境光的值；

调整进一步出现的子帧的占空比，以得到经调整的信息显示亮度，其被调整到所计算的环境光。