CN101509787A - 电磁波感测装置 - Google Patents

Abstract

一种电磁波感测装置，是揭露一种将有关讯号转换、运算与感测范围设定整合起来的电磁波感测装置，其中至少包括两种感测单元，分别感测周遭环境光与特定波长范围的电磁波，使其最终输出值能有一定的特性，让使用此产品的厂商能不需依据不同的供应产品使用不同的硬件或是软件演算方法，其中较佳实施例是包括至少两个感测不同电磁波范围的感测单元，各感测单元皆包括至少一个感测组件，如光二极管，分别感测环境光与特定范围的电磁波，并产生相对应的感测讯号，之后透过感测讯号处理手段接收所感测的讯号，并执行光电讯号转换，根据电磁波感测装置的工作模式输出结果。

Description

电磁波感测装置

技术领域

本发明关于一种电磁波感测装置，特别是指一种至少具有两种感测单元的电磁波感测装置，以分别感测周遭环境光与特定波长范围的电磁波。

背景技术

习知技术中的电磁波感测装置，如光感测装置，是透过光电效应，其中的感测单元如光二极管(photo diode)，能将接收到的光能量转换为电子讯号，即所谓的光电流。

光感测装置广泛应用于对于环境光的感测，环境光的感测电路则常应用于液晶显示屏幕(LCD displayer)的背光面板上，主要是于观看显示屏幕的内容时，环境光的亮度会对显示效果产生影响，透过此感测电路感测环境光的亮度，能使显示屏幕的背光模块产生亮度的改变，相对的背光亮度产生不受影响的显示效果。比如在环境光较亮的室外，行动电话上显示屏幕能够产生较高亮度的背光，让使用者能清楚看到其中内容；反之，若于环境光较暗的室内时，背光则可以产生较低的亮度，达到省电的目的。

相关技术如公元2005年10月6日公开的美国专利申请案第2005/0219228号所述安装于行动设备中的感测装置。其中揭示有复数种传感器，而如图1所示，感测装置10中包括有复数个传感器，例如有光传感器(photo sensor)11与运动传感器(proximity sensor)12，此光传感器11用来侦测环境光的强度，而运动传感器12则是用以侦测接近的物体与其移动。在此案中，感测装置10需要利用一个整合电路13整合各感测单元的讯号与功能，并提供使用者介面(未显示于图中)，可由其它主机设定不同的感测功能。然而，各不同的传感器则是分别具有不同的介面与控制环境。

再如公元2007年4月19日所公开的美国专利申请第2007/0085157号所述的整合式的传感器，如图2所示，是一种包括针对环境光与移动物体感测的整合感测装置20，此感测装置同时具有发射器21与侦测电磁波的侦测器22。

此感测装置20具有感测环境光的功能，更耦接至主机端的微控制器23，微控制器23用以切换感测装置20的模式，包括有感测接近物体的模式与感测环境光的模式，微控制器23再将所感测的讯号传递给微处理器24，微处理器24则可能再耦接于其它组件25，能输出适当的数据至其它组件25。特别的是，当此感测装置20在进行物体移动感测的功能时，侦测器22将侦测由发射器21产生的电磁波；而发射器21更可先暂时关闭，而由侦测器22侦测除了由发射器21产生的电磁波以外的讯号。

上述习知技术所产生的侦测流程如图3所示，主要表达在一个感测装置内的两个传感器的运作方式，藉以感测到移动物体，并能感测其它光源。步骤S301显示由此感测装置中的发射器发出已知波段的电磁波；接着，在步骤S303中，在感测接近物体的模式下，侦测器侦测由发射器产生的电磁波；之后，步骤S305则表示在感测环境光的模式下，可以感测到其它光源。

发明内容

不同于习知技术所提供具有不同感测功能的传感器的感测装置，本发明的目的是提供一种具有两种感测不同电磁波范围的电磁波感测装置，透过工作模式的切换，设定其中感测单元的感测范围。

电磁波感测装置的较佳实施例包括有一个第一感测单元，其中具有一或多数个感测组件，如光二极管，用以感测环境光，并产生第一感测讯号；另更包括一第二感测单元，其中具有一或多数个感测组件，以感测一特定范围的电磁波，并产生第二感测讯号。之后利用感测讯号处理手段接收第一感测单元与第二感测单元的感测讯号，进行数据处理，包括讯号转换，设定电磁波感测装置的工作模式等。

上述第一感测单元与第二感测单元分别感测不同的光源，依据不同的需求进行设定，包括环境光的感测与各波段电磁波的感测等。而此电磁波感测装置更具有一讯号转换单元，能将感测的光讯号转换为电性讯号，包括线性(linear-to-linear)及对数形式(linear-to-nature)的电性讯号。此感测讯号处理手段可设定感测装置所要接收的感测讯号波段，也能透过参数控制第一感测单元或第二感测单元停止或开始运作，与其运作时间。

附图说明

图1所示为习知技术中具有复数个传感器的感测装置示意图；

图2所示为习知技术的一整合感测装置示意图；

图3所示为习知技术的侦测流程图；

图4所示为本发明电磁波感测装置的较佳实施例示意图；

图5所示为人眼可辨识的电磁波频率响应图；

图6所示为本发明电磁波感测装置的较佳实施例的电路方块图。

主要组件符号说明

感测装置10                    环境光传感器11

运动传感器12                  个整合电路13

发射器21                      侦测器22

微控制器23                    感测装置20

微处理器24                    其它组件25

第一感测单元41                第二感测单元42

感测讯号处理电路43            感测装置40

感测装置60                    主机端62

第一感测单元601               第二感测单元602

讯号转换单元603               控制单元604

传输接口605

具体实施方式

本发明所提供的电磁波感测装置是能整合感测环境或特定电磁波源的电磁波能量的感测单元，并包含后段感测讯号处理的电路，如光讯号转换为电性讯号的模拟数字讯号转换电路，包括设定电磁波感测范围的设定，与其中传递的参数，甚至包括与另外处理单元之间讯号中断(interrupt)处理。透过各种设定，使其最终输出值能有一定的特性，让使用此产品的厂商能不需依据不同的供应产品使用不同的硬件或是软件演算方法。

本发明所提供的电磁波感测装置主要是在一个感测装置中设置有复数个感测单元，至少包括两种感测不同电磁波范围的电磁波感测装置，能依据实际需求设定其中感测单元的感测范围。于一最佳实施例中，则是包括分别感测周遭环境光与特定波长范围的电磁波。

请参阅图4所示本发明电磁波感测装置的较佳实施例示意图，其中显示为一具有多个感测单元的感测装置40，至少包括有图示的第一感测单元41与第二感测单元42，特别的是，此两个感测单元分别可以感测不同电磁波范围，其中皆包括至少一个感测组件(未显示于图中)，如光二极管(photodiode)，以分别感测环境光与特定范围的电磁波，并产生相对应的感测讯号，包括第一感测讯号与第二感测讯号。

上述的第一或是第二感测单元所感测的特定范围的电磁波可包括可见光与不可见光，而其中所包括的感测组件可为复数个二极管组件，如光二极管，其实施例可为一种在一基材上具有PN接面、金属层、聚合物层或其组合的二极管组件。各感测单元中的感测组件可透过制程的参数修正改变感测波段，以制程决定该组件的特性与其可以感测电磁波的范围。

感测装置40更包括一后端的感测讯号处理手段，可为一种感测讯号处理电路43，用以接收上述各感测单元中的感测组件所产生的感测讯号，并可透过一讯号转换单元执行光电讯号转换，将光讯号转换电性讯号，通常因接收外界电磁波所产生的光讯号为模拟讯号，再转换至数字的电性讯号，包括电压或是电流讯号，并能根据电磁波感测装置的工作模式(working mode)输出结果。

更者，此感测讯号处理手段能处理一外部电磁辐射源的特定波长的电磁波，并透过参数控制第一感测单元41或第二感测单元42停止/开始运作，并各感测单元的运作时间，并特别能在各感测单元的侦测范围内设定其中特定的电磁波感测范围，包括可见光、不可见光，或是限制于人眼可辨别的环境光等。

上述工作模式可包括全速工作，即能随时进行光感测，并于符合中断条件后发出中断请求，和休眠模式(sleep)，即感测装置进入停止运作的状态，另外本发明所提供的电磁波感测装置40更可包括一半休眠模式，能周期性地启动此电磁波感测装置，以周期性地感测该电磁波源产生的电磁波能量，而并非持续地进行感测，如此可减低工作消耗电流，且不需完全停止工作。

接着，上述电磁波感测装置40的第一感测单元41与第二感测单元42中皆更包括一电磁波滤波器(未显示于图中)，能过滤电磁波范围于一人眼可辨别的电磁波波长范围中，比如在电磁波范围为450nm至650nm的波段中，其中最大巅峰值约于550nm，请参阅图5所示的人眼可辨识的电磁波频率响应图。

另外，电磁波感测装置40更包括一耦接手段，藉以耦接至其它应用装置，包括透过传输接口电性连接一主机端，较佳实施例为I²C串行式传输接口，故其中的感测讯号将转换为符合I²C串行式传输接口标准的讯号，再透过I²C串行式传输线电性连接至主机端。实际应用更可包括有USB接口、IEEE1394接口、RS-232，或是其它符合各种工业标准的接口。

在一实施例中，本发明所揭示的电磁波感测装置更提供两个以上的断点(interrupt)设定能力，透过上述感测讯号处理电路执行一或复数个中断条件的判断，每个断点分布在不同的能量范围中，当电磁波能量符合其中的一中断条件，则能对主机端发出感测讯号。每个断点各对应不同的电磁波能量与讯号强度，表示此电磁波感测装置能产生较多样的感测讯号，符合不同的需求，并可客制化(customized)。

本发明的电磁波感测装置的另一实施例是结合复数个电磁波感测单元而形成一能感测复数种电磁波源的电磁波感测装置，如图6所示的实施例示意图。

此例的电磁波感测装置60同样整合传输接口605、控制单元604与讯号转换单元603，更包括两个以上的感测单元601、602，故此电磁波感测装置60能够感测两个波段以上的电磁波，各感测单元601、602中的感测组件(未显示于图中)也具有不同的电磁波段的感测特性，可由制程决定。此两个电磁波感测单元601、602电性连接该讯号转换单元603，并共享此讯号转换单元603、控制单元604与传输接口605，可利用手动方式切换所需使用的电磁波感测单元或是根据不同电磁波源启动不同的电磁波感测单元，或是同时启动，产生较广的感测范围。本发明的范畴并不限制于此实施例。

举例来说，第一感测单元601可为感测环境光的感测单元，主要的感测范围在可见光的频段中，而第二感测单元602则可为感测不可见光，其感测范围则在不可见光的频段中，如紫外光、红外光等。当第一感测单元601或第二感测单元602等复数个电磁波感测单元接收到特定范围的电磁波源时，则产生复数个模拟讯号，由讯号转换单元603转换为复数个数字讯号，再透过控制单元604进行输出范围的运算，判断是否达到某一中断条件，或是控制其感测模式(全速工作模式、休眠模式或是半休眠模式)，向主机端62发出中断请求，并待响应后，对主机端62传递感测讯号。

本发明能设定复数个断点，并可由外部主机端透过设定接口设定，另外更可决定两种中断模式，一为振幅值超过设定值发生中断，另一为累积值达到一次数后发生中断。

综上所述，本发明所揭示的电磁波感测装置是一整合两个或以上感测单元、讯号转换、控制单元与传输接口的感测装置，将感测讯号的运算、转换与参数设定皆整合在一个装置内，以此使产品能产生一致的特性。

但以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效结构变化，均同理包含于本发明的范围内，合予陈明。

Claims (10)

1、一种电磁波感测装置，其特征在于，包括有：

一第一感测单元，包括至少一个第一感测组件，用以感测环境光，并产生第一感测讯号；

一第二感测单元，包括至少一个第二感测组件，用以感测一特定范围的电磁波，并产生第二感测讯号；以及

一感测讯号处理手段，用以接收该第一感测单元与该第二感测单元所感测的讯号，执行讯号转换，并用以设定该电磁波感测装置的工作模式，据此输出结果。

2、如权利要求1所述的电磁波感测装置，其特征在于：所述的第一感测单元与第二感测单元包括一或以上的二极管组件，该二极管组件是一种在一基材上具有PN接面、金属层、聚合物层或其组合的二极管组件。

3、如权利要求1所述的电磁波感测装置，其特征在于：所述的感测讯号处理手段是透过一讯号转换单元将感测讯号转换为线性及对数形式的电性讯号。

4、如权利要求1所述的电磁波感测装置，其特征在于：所述的第一感测单元与该第二感测单元分别包括一电磁波滤波器，用以过滤电磁波范围于一人眼可辨别的电磁波波长范围中或是一特定波长的电磁波。

5、如权利要求1所述的电磁波感测装置，其特征在于：所述的感测讯号处理手段是透过参数控制该第一感测单元或该第二感测单元停止运作或是运作时间。

6、如权利要求1所述的电磁波感测装置，其特征在于：所述的感测讯号处理手段是用以决定该第一感测组件与第二感测组件的电磁波感测范围。

7、如权利要求1所述的电磁波感测装置，其特征在于：所述的工作模式包括一全速工作模式、一休眠模式与一周期性启动该电磁波感测装置的半休眠模式。

8、一种电磁波感测装置，其特征在于，包括有：

一第一感测单元，包括至少一个光二极管与至少一个电磁波滤波器，用以感测与过滤人眼可辨别的环境光，并产生第一感测讯号；

一第二感测单元，包括至少一个光二极管与至少一个电磁波滤波器，用以感测与过滤一特定波长范围的可见光与不可见光，并产生第二感测讯号；以及

一感测讯号处理电路，电性连接至该第一感测单元与该第二感测单元，用以决定该第一感测组件与该第二感测组件的电磁波感测范围，于接收该第一感测单元与该第二感测单元所感测的讯号时，转换感测讯号为线性及对数形式的电性讯号，并用以设定该电磁波感测装置的工作模式，据此输出结果。

9、如权利要求8所述的电磁波感测装置，其特征在于：所述的光二极管是一种在一基材上具有PN接面、金属层、聚合物层或其组合的光二极管。

10、如权利要求8所述的电磁波感测装置，其特征在于：所述的感测讯号处理电路是透过参数控制该第一感测单元或该第二感测单元停止运作，与其运作时间。

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