具体实施方式

如图1所示，诸如便携式计算设备(例如，智能手机、个人数字助理(PDA)、膝上型电脑或可穿戴设备)的主机设备10包括OLED-型或其他显示屏12，其可以直接设置在前玻璃20下方。环境光传感器(ALS)14直接设置在显示屏12的一部分下方，并且能够操作来感测环境光(例如，阳光或其他背景光)。ALS 14还可以感测显示屏12自身生成的光。ALS 14可以包括一个或多个光电二极管或其他光感测元件，每个光电二极管或光感测元件对可能彼此不同的相应波长或波长范围敏感。电子控制单元(ECU)16被配置为接收、处理和分析来自ALS 14的信号，并且可以控制显示屏12的某些功能(例如，亮度和颜色)。ECU 16可以是例如传感器集线器(hub)的处理器或便携式计算设备10中的一些其他处理器。

上述组件可用于生成环境光测量，该环境光测量针对由显示器所生成的光进行调节，环境光传感器位于该显示器后面。图2是示出用于生成环境光测量的动作的示例的框图。在202，电子控制单元从设置在显示屏后面的环境光传感器接收第一数据集，该第一数据集包括来自多个光学通道中的每一个的测量。例如，ECU 16可以从ALS 14接收第一数据集。图像传感器可以包括特定数量的光学通道(例如，十一个通道)。每个光学通道可以被配置成对可见光谱的特定部分生成光谱响应，同时滤除可见光谱的其他部分，并且其他光学通道对这些部分生成光谱响应。例如，如果主机设备具有十一个光学通道，可见光谱可以被分成十一个范围。可见光光谱的波长约为380纳米至750纳米。因此，每个光学通道可以被配置成对大约34纳米的可见光生成光谱响应。在一些实施例中，可以使用对红外光生成光谱响应的光学通道。

如上所述，可以执行将环境光测量到独立源的光谱分解，以便生成环境光测量。该分解可用于接收的第一数据集。下图说明了光谱分解背后的原理。图3示出了光谱功率分布(“spectral power distribution，SPD”)图300和光谱功率分布图320。曲线302示出了发光二极管(“LED”)光源的光谱功率分布。显示了不同波长的光谱功率分布。光谱功率分布图320示出了由OLED显示器发射的光的红色、绿色和蓝色分量中的每一个的光谱功率分布。曲线322示出了蓝色分量，曲线324示出了绿色分量，曲线326示出了红色分量。组合这两个光源的线性分量生成如图4所示的图。因此，图4的SPD图400示出了LED和OLED光源两者的光谱是来自OLED和LED的RGB原色的贡献的线性和。给定足够的光谱信息，ECU(例如，ECU 15)可以被编程为做出关于OLED和环境光的相对贡献的重要推断。

如图2中进一步所示，在204，ECU(例如ECU 16)从存储器中取得第二数据集，该第二数据集包括基于多个通道的先前测量的参考数据，其中先前测量是针对显示屏的。例如，图5的图500示出了显示器(例如，OLED显示器)的红色、绿色和蓝色分量中的每一个的每个光学通道的光谱功率。该数据是可由ECU(例如，ECU 16)取得的参考数据的示例。

在图2的206，ECU(例如，ECU 16)通过使用光学通道的参考数据来修改来自第一数据集中的光学通道的测量数据来生成环境光测量。例如，ECU可以从第一数据集生成第一向量，其中第一向量具有等于光学通道数量的维数，并且其中第一向量内的每个值对应于来自光学通道中的光学通道的测量。图6的向量610示出了这种向量的示例。

ECU(例如，ECU 16)可以取得对应于第二数据集的第二向量，其中第二向量内的每个值对应于对应光学通道的存储的参考光单位测量。例如，如图6所示，ECU可以取得对应于显示器的RGB值的向量602、604和606。在一些实施例中，向量可以是单位向量，并且可能需要被修改一幅度以给出显示器的真实测量。例如，可以通过识别在与第一数据集相关联的向量内拟合的幅度来修改单位向量。

因此，ECU(例如，ECU 16)通过从第一向量中减去由显示屏生成的光的幅度值修改的第二向量来生成环境光测量。这由图6的向量608示出。当ECU从向量610中减去向量602、604和606时，向量608对应于环境光测量的值。

在一些实施例中，ECU(例如，ECU 16)识别作用在传感器上的一个或多个光源。具体地，在这种情况下，ECU(例如，ECU 16)从存储器中取得多个已知环境光源的多个单位向量，其中单位向量包括以下中的一个或多个：单个光源的单位向量和一种类型的光源的单位向量。例如，图7的图表700示出了不同类型光的不同可能向量。这个示例包括十一个维度向量，但是不同维度的向量也是可能的。通常，维数等于但可以小于可用于测量的光学通道的数量。

ECU(例如，ECU 16)使用单位向量和环境光测量来识别通过环境光传感器检测到的一个或多个环境光源。例如，如果环境光测量与图7所示的白炽光单位向量相匹配(例如，通过对单位向量应用幅度)，则ECU(例如，ECU 16)确定来自白炽光的光正被ALS(例如，ALS14)检测到。

在一些实施例中，ECU(例如，ECU 16)可以生成对应于光学通道的线性方程，其中线性方程中的未知数的数量对应于一个或多个环境光源的数量。图8示出了多个向量，包括OLED显示器的RGB值的向量和影响ALS(例如，ALS 14)的两个光源的向量。例如，如果环境光光谱未知(例如，没有单个光源与环境光测量的特性匹配)，则可能有一个以上的光源。ECU(例如，ECU 16)可以将该数据变换成线性代数问题，其中光学通道的数量等于方程的数量，并且光类型的数量(包括三个显示LED)代表未知数的数量。如果方程的数量等于或大于未知数的数量，就可以找到唯一的解。然而，如果光类型多于方程(例如，总共九种不同的光类型)，则ECU(例如，ECU 16)不一定需要九个光学通道来获得唯一的解。这是因为可以假设只有一种或两种环境光类型会有非零标量(例如，卤素光、白炽光和荧光可能不会同时影响ALS)。此外，标量必须大于零(光不能为负)，并且红色、绿色和蓝色检测到的分量(例如，图6所示的r_s、g_s和b_s)只能如此之大。如图6所示，r_s、g_s和b_s各自分别乘以对应于显示屏的红色、绿色和蓝色分量的每个光学通道的标量值的向量。光学通道的必要数量也可以取决于每个光学通道的光谱灵敏度。只要两个光源在可见光区域具有相似的光谱，就可能不需要区分它们。如果确定勒克斯是优先事项，则这一点尤其重要。如本文所用，术语勒克斯是指等于每平方米一流明的照度单位。

在一些实施例中，ECU可以使用先前存储的关于显示内容的知识来改进近似。图9的向量方程900可以表示为Ax＝y，其具有以下贝叶斯最小二乘解:((X^T)X+Λ)^-1(Λμ+X^Ty)，其中μ是x的先验估计(例如，基于帧缓冲器知识或60Hz显示测量)，并且Λ的值取决于可以依赖多少先验估计(参见当Λ非常小或非常大并且Λ是高斯共轭先验的平均向量和协方差矩阵时的效果)。可替换地，可以使用先验估计来限制约束最小二乘解中r_s、g_s和b_s的可接受值。

在一些实施例中，可以响应于检测到的环境光的类型来执行不同的功能。具体地，电子控制单元可以基于一个或多个环境光源的类型和幅度中的一个或多个来修改显示屏的输出。例如，如果仅检测到少量环境光，则电子控制单元可以指示设备(例如，智能手机)调节屏幕显示的亮度。在一些实施例中，电子控制单元基于一个或多个环境光源的类型和幅度中的一个或多个来修改相机的设置。例如，电子控制单元可以基于光的类型来修改相机的闪光设置，以达到图片中适当的光温。

也可以基于环境光测量本身而不是光源的类型来进行这些修改。具体地，在一些情况下，电子控制单元基于环境光测量来修改显示屏的输出。在一些实施例中，电子控制单元基于环境光测量来修改相机的设置。例如，主机设备(例如，智能手机)可以包括不同环境光测量和相应显示屏修改的数据库。电子控制单元可以将检测到的环境光测量与数据库中的不同环境光测量进行比较，以确定执行哪个功能。这些功能可以是相机修改选项、显示屏修改选项和/或其他合适的选项。

有多种方法获得用于显示光发射和用于识别一个或多个环境光源这两者的参考数据。可以使用测量光源的列表和探索的类PCA技术。这种技术生成的基向量可以很好地描述真实世界的光源。例如，几乎所有典型白色LED的SPD几乎都可以用仅两个分量来完全描述。模型的许多公式依赖于用某些已知光源“训练”算法。

OLED显示器仅使用三种独特的LED颜色；因此，由OLED显示器发射的光可以在三维空间(例如，RGB)中描述。利用具有独特光谱响应的n个光电二极管，可以在n维空间中描述光。根据定义，每个n维空间可以由n个正交向量表示，这些向量可以被称为基向量。

OLED显示光可以用与n-3个基向量正交的三个向量来描述。不受显示光影响的n-3个基向量，可用于预测环境勒克斯。在这个n-3维空间中，ECU可以通过获取n-3维测量和光源的n-3维描述之间的点积、然后通过经验导出的增益因子进行缩放，来计算勒克斯。

在一个示例中，可以使用六个独特的光电二极管通道(即，C、R、G、B、W、F)。OLED显示器中的红色、绿色和蓝色光电二极管以独特的方式激发这六个光电二极管:

红色:[0.4098，0.3737，0.0602，0.0289，0.3707，1.9146]

绿色:[0.4631，0.1105，0.2890，0.1036，0.1956，0.8549]

蓝色:[0.1334，0.0101，0.0272，0.1059，0.0592，0.1298]

使用附加的(随机的)三个向量，整个6维空间可以用下面的矩阵来描述。这些数据可以存储在存储器中，供以后处理

[[0.4098,0.3737,0.0602,0.0289,0.3707,1.9146],

[0.4631,0.1105,0.2890,0.1036,0.1956,0.8549],

[0.1334,0.0101,0.0272,0.1059,0.0592,0.1298],

[1,0,0,0,0,0],

[0,1,0,0,0,0],

[0,0,1,0,0,0]]

使用诸如格拉姆—施密特(Gram-Schmidt)或PCA之类的技术，ECU可以找到线性变换，该线性变换从上一步中获取矩阵，并将其变换为正交向量的集合。在变换后的矩阵中，前三行向量描述OLED显示光，而后三行向量与显示光正交:

[[5.95170206e-01，4.52875687e-02，1.21470132e-01，4.72515778e-01，2.64526569e-01，5.79414362e-01]，

[-1.56372394e-01，1.36093881e-01，3.50563304e-01，-6.43355981e-01，-8.95402375e-02，6.42033588e-01]，

[-4.14934068e-01，2.0662662e-01，-7.64134348e-01，1.25150019e-01，1.18155348e-01，4.14259129e-01]，

[6.70186406e-01，1.19465204e-01，-4.99178066e-01，-4.92253227e-01，-1.82655562e-01，-1.08273773e-01]，

[-1.44492811e-17，9.60448322e-01，1.71080868e-01，1.03186732e-01，-2.48524360e-03，-1.93950199e-01]，

[1.91309557e-15，0.00000000e+00，1.29214431e-03，3.06917991e-01，-9.35242387e-01，1.76412455e-01]]

图10的图1000中示出了变换后的测量。在获取原始测量并将其投影到导出的基向量上之后，可以针对环境光分析数据。基向量0、1和2最初被丢弃，因为它们被显示光污染。基向量3、4和5可用于预测光类型和对环境勒克斯进行近似。图10示出了沿着第三和第四基向量的测量的幅度可以被如何用于确定光类型和勒克斯的示例(不一定代表真实数据)。例如tan^-1(x/y)给出光类型的指示，而(x^2+y^2)^(1/2)与勒克斯成比例。

预测光类型的一种方法是将测量向量与所有已知的环境光源向量(或这样的环境光源向量的子集)进行比较。测量向量和光类型向量之间的角度越小，测量越有可能来自该光类型。如图10的图表1020所示，测量可能来自荧光。为了预测测量的勒克斯，可以将测量向量投影到最近的环境光向量上。该技术可以应用于如图10所示的2维空间或多于二维的空间。

图11-13示出了要求保护的技术的另一示例。代替如先前示例那样具有十一维向量，可以使用三维向量并将其在三维空间内示出。代替考虑大约3-4种不同的光类型，对于这个示例，考虑仅两种可能的光类型。图11示出了屏幕和环境光源的理论光谱向量。如图11所示，x轴、y轴和z轴各自表示假设的3通道部分的输出。如果显示屏打开、手机处于黑暗中、使用ALS进行测量，结果将是三个数字，可以表示为向量s^→的分量。如果显示屏的亮度改变，所得向量将指向与s^→相同的方向，但幅度不同。类似地，在屏幕关闭时对特定环境光类型(例如，白炽光)进行测量将导致三个数字，这三个数字可以表示为向量L^→_1的分量(例如，如图11所示)。如果光源移动到不同的位置，将检测到与L^→_1方向相同但幅度不同的向量。

图12示出了显示器打开、传感器在光源下时的测量。它可以表示为总和m^→＝lL^→_1+sS^→，其中l和s是标量，L^→_1和S^→现在表示指向光源和屏幕测量方向的单位向量。通过将向量首尾相连来将总和可视化(如图12所示)。如果在屏幕打开、在光源下的情况下进行测量，则测量结果为向量。它可以表示为总和m^→＝lL^→_1+sS^→，其中l和s是标量，L^→_1和S^→现在表示指向光源和屏幕测量方向的单位向量。同样，可以通过将向量首尾相连来将总和可视化。

图13示出了除了显示屏之外的两个光源的向量，以及测量如何与光源匹配。可以通过假设主机设备仅存在一个光源来确定光的类型。具体来说，lL^→_2+sS→没有给出l和s的任何值的测量的良好近似。然而，lL^→_1+sS→给出了l和s的适当值的测量向量的良好近似。因此，该设备很可能在光类型1下。使用l和关于光类型1的信息，ECU(例如ECU 16)可以估计不包括来自显示器的贡献的勒克斯。

本公开中引用的智能手机和其他主机计算设备的设计可以包括一个或多个处理器、一个或多个存储器(例如，RAM)、储存器(例如，磁盘或闪存)、用户界面(其可以包括例如键盘、TFTLCD或OLED显示屏、触摸或其他手势传感器、相机或其他光学传感器、罗盘传感器、3D磁力计、三轴加速度计、三轴陀螺仪、一个或多个麦克风等，连同用于提供图形用户界面的软件指令)、这些元件(例如，总线)之间的互连以及用于与其他设备(可以是无线的(例如GSM、3G、4G、CDMA、WiFi、WiMax、Zigbee或蓝牙)和/或有线的(例如通过以太网局域网、T-1互联网连接等))通信的接口。

本公开中描述的主题和功能操作的各个方面可以在数字电子电路中实现，或者在软件、固件或硬件中实现，包括本说明书中公开的结构及其结构等同物，或者在它们中的一个或多个的组合中实现。电子控制单元包括数字控制电路，其被配置为执行生成环境光测量所需的动作。在一些实施例中，电子控制单元可以结合软件、固件或其他硬件中的一个或多个，以便于本公开的动作。此外，本公开中描述的主题的各方面可以实现为一个或多个计算机程序产品，即编码在计算机可读介质上的计算机程序指令的一个或多个模块，用于由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作。计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、存储设备、实现机器可读传播信号的物质组合，或者它们中的一个或多个的组合。除了硬件之外，该装置可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如构成处理器固件的代码。

计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且它可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子例程或适合在计算环境中使用的其他单元。计算机程序不一定对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其他程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中，存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或者存储在多个协同文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或部分代码的文件)。计算机程序可以部署为在一台计算机上或位于一个站点或分布在多个站点并通过通信互连的多台计算机上执行。

本说明书中描述的过程和逻辑流程可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器来执行，以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行功能。这些过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路来执行，并且装置也可以被实现为专用逻辑电路，专用逻辑电路例如是FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。

举例来说，适合于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器，以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储设备。适于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储设备，包括例如半导体存储设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路来补充或结合在其中。

虽然本说明书包含许多细节，但是这些细节不应该被解释为对本发明的范围或可能要求保护的内容的限制，而是对特定于本发明特定实施例的特征的描述。本说明书中在分别的实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中分别实现或者以任何合适的子组合实现。此外，尽管特征可以在上文中被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初被如此要求保护，但是在一些情况下，要求保护的组合中的一个或多个特征可以从该组合中删除，并且要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变型。

类似地，虽然在附图中以特定顺序描述了操作，但是这不应该被理解为要求以所示的特定顺序或按序执行这些操作，或者要求执行所有示出的操作，以获得期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。

已经描述了许多实施例。然而，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。例如，上面描述的一些步骤可以是顺序无关的，因此可以以不同于所描述的顺序来执行。

其他实施方式也在以下权利要求的范围内。