KR102574684B1 - Method for cancelling sun light noise and optical sensing device using the same - Google Patents
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Abstract
태양광 노이즈 제거 방법 및 이를 이용한 광학 감지 장치가 제공된다. 광학 감지 장치는 광신호 송신을 수행하지 않는 기간에, 태양광 신호 측정을 수행하고, 측정된 태양광 신호를 디지털 신호인 태양광 데이터로 변환하여 저장한다. 이후 광신호 송신을 수행하고 광신호 송신에 따라 수신되는 신호를 측정하며, 이때, 저장된 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 태양광 신호를 복원한다. 그리고, 측정된 신호인 전체 수신 신호와 복원된 태양광 신호를 기반으로 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득한다. A solar noise removal method and an optical sensing device using the same are provided. The optical sensing device measures the sunlight signal during a period of not transmitting the light signal, converts the measured sunlight signal into digital data, and stores the sunlight data. Thereafter, an optical signal transmission is performed and a signal received according to the transmission of the optical signal is measured, and at this time, the stored sunlight data is converted into an analog signal to restore the sunlight signal. Then, an optical reception signal received by transmitting an optical signal is acquired based on the measured total received signal and the restored sunlight signal.
Description
본 발명은 노이즈 제거에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 광학 감지시에 태양광 노이즈를 제거하는 방법과 이를 이용한 광학 감지 장치에 관한 것이다. The present invention relates to noise removal, and more particularly, to a method for removing noise from sunlight during optical sensing and an optical sensing device using the same.
다양한 산업 분야에서 광 또는 이와 유사한 물리적 수단을 이용한 측정 또는 탐지가 이루어지고 있다. 광을 이용하는 광학 감지기는 변위, 거리 또는 두께의 측정에 적용될 수 있고, 예를 들어 광에 의한 거리 측정을 위하여 광 이동 시간을 이용하는 방식, 광 위상차를 이용하는 방식 또는 간섭 현상을 이용하는 방식이 적용되고 있다. In various industrial fields, measurement or detection using light or similar physical means is being performed. An optical sensor using light can be applied to measurement of displacement, distance or thickness, and for example, a method using light travel time, a method using optical phase difference, or a method using interference phenomena are applied to measure distance by light. .
광을 이용한 측정시, 광신호를 측정 대상으로 출력하는 송신부와 측정 대상으로부터 반사되는 광신호를 수신하는 수신부가 사용되며, 최근에는 이러한 송신부와 수신부가 일체형으로 이루어진 광학 감지기가 사용되고 있다. When measuring using light, a transmitter for outputting an optical signal to a measurement object and a receiver for receiving an optical signal reflected from the measurement object are used.
송신부와 수신부가 일체형으로 이루어진 송수신 일체형 등의 다양한 형태의 광학 감지기에서 광신호를 수신할 때 태양광 신호가 들어오면, 광학 감지기에서 송신된 신호에 의한 광 수신 신호와 태양광 신호가 합쳐져서 정확한 신호 구분이 이루어지지 않는다. When receiving an optical signal from various types of optical detectors, such as an integrated transmission and reception unit in which a transmitter and a receiver are integrated, when a sunlight signal comes in, the light received signal by the signal transmitted from the optical detector and the sunlight signal are combined to accurately distinguish the signal. this is not done
이에 따라 광학 감지기에서 태양광 신호를 구분하기 위해서는 광학 필터, 추가적인 포토다이오드 등의 고가의 하드웨어 추가 구성이 필요하다. Accordingly, in order to distinguish sunlight signals in an optical detector, additional expensive hardware components such as an optical filter and an additional photodiode are required.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 특허 번호 제2086026호에 기재된 "라이다 장치, 라이다 신호 처리 장치 및 방법”가 있다. As related prior literature, there is a "LiDAR device, LIDAR signal processing device and method" described in Korean Patent No. 2086026.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 광학 감지시 태양광 신호와 수신하고자 하는 광신호를 정확하게 구분하여 태양광 노이즈를 제거할 수 있는 방법 및 이를 이용한 광학 감지 장치를 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide a method for removing sunlight noise by accurately distinguishing a sunlight signal from an optical signal to be received during optical sensing, and an optical sensing device using the same.
일 실시 예에 따르면, 광학 감지 장치에서 태양광 노이즈를 제거하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 상기 광학 감지 장치가, 광신호 송신을 수행하지 않는 기간에, 태양광 신호 측정을 수행하는 단계; 상기 광학 감지 장치가, 상기 측정된 태양광 신호를 디지털 신호인 태양광 데이터로 변환하여 저장하는 단계; 상기 광학 감지 장치가, 광신호 송신을 수행하는 단계; 상기 광학 감지 장치가, 상기 광신호 송신에 따라 수신되는 신호를 측정하는 단계; 상기 광학 감지 장치가, 상기 저장된 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 태양광 신호를 복원하는 단계; 및 상기 광학 감지 장치가, 상기 측정된 신호인 전체 수신 신호와 상기 복원된 태양광 신호를 기반으로 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득하는 단계를 포함한다. According to an embodiment, a method for removing sunlight noise in an optical sensing device is provided. The method may include measuring a solar light signal during a period in which the optical sensing device does not transmit an optical signal; converting, by the optical sensing device, the measured sunlight signal into digital sunlight data, and storing the converted sunlight data; performing, by the optical sensing device, optical signal transmission; measuring, by the optical sensing device, a signal received according to transmission of the optical signal; Restoring, by the optical sensing device, a sunlight signal by converting the stored sunlight data into an analog signal; and obtaining, by the optical sensing device, an optical reception signal received by the transmission of the optical signal based on the measured total received signal and the restored sunlight signal.
일 구현 예에서, 상기 태양광 신호 측정을 수행하는 단계는, 상기 광학 감지 장치가 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하지 않는 상태에서 상기 태양광 신호 측정을 수행할 수 있다. In an embodiment, the measuring of the solar signal may be performed in a state in which the optical sensing device does not output a transmission trigger signal to the transmitter.
일 구현 예에서, 상기 광신호 송신을 수행하는 단계는, 상기 광학 감지 장치가 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하는 상태에서 상기 광신호 송신을 수행하며, 상기 태양광 신호를 복원하는 단계는 상기 송신 트리거 신호가 출력되는 기간에 상기 태양광 신호를 복원할 수 있다. In one embodiment, the transmitting of the optical signal may include transmitting the optical signal in a state in which the optical sensing device outputs a transmission trigger signal to a transmitting unit, and the restoring of the sunlight signal may include transmitting the trigger signal to the transmitting unit. The sunlight signal may be restored during the signal output period.
일 구현 예에서, 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득하는 단계는 상기 전체 수신 신호와 상기 복원된 태양광 신호를 차동 증폭하여 상기 광 수신 신호를 획득할 수 있다. In an implementation example, in the obtaining of the optical reception signal received by transmitting the optical signal, the optical reception signal may be obtained by differentially amplifying the entire received signal and the restored sunlight signal.
다른 실시 예에 따르면, 광학 감지 장치가 제공된다. 상기 광학 감지 장치는, 광신호 송신을 수행하도록 구성된 송신부; 광신호 수신을 수행하도록 구성된 수신부; 및 상기 광신호 송신 및 상기 광신호 수신을 제어하도록 구성된 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 광신호 송신을 수행하지 않는 기간에, 태양광 신호 측정을 수행하고, 상기 측정된 태양광 신호를 디지털 신호인 태양광 데이터로 변환하여 저장하며, 광신호 송신을 수행하여 상기 광신호 송신에 따라 수신되는 신호를 측정하고, 상기 저장된 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 태양광 신호를 복원하며, 상기 측정된 신호인 전체 수신 신호와 상기 복원된 태양광 신호를 기반으로 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득하도록 구성될 수 있다. According to another embodiment, an optical sensing device is provided. The optical sensing device includes a transmitting unit configured to transmit an optical signal; a receiver configured to perform optical signal reception; and a control unit configured to control transmission of the optical signal and reception of the optical signal, wherein the control unit measures the solar signal in a period when the optical signal is not transmitted, and converts the measured solar signal into a digital signal. Converting and storing sunlight data, performing optical signal transmission to measure a signal received according to the transmission of the optical signal, converting the stored sunlight data into an analog signal to restore the sunlight signal, and restoring the measured signal An optical reception signal received by transmitting the optical signal may be obtained based on the entire phosphorus received signal and the restored sunlight signal.
일 구현 예에서, 상기 제어부는 상기 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하지 않는 상태에서 상기 태양광 신호 측정을 수행하고, 상기 광학 감지 장치가 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하는 상태에서 상기 광신호 송신을 수행하며, 상기 송신 트리거 신호가 출력되는 기간에 상기 태양광 신호를 복원하도록 구성될 수 있다. In one embodiment, the control unit measures the sunlight signal in a state of not outputting a transmission trigger signal to the transmission unit, and transmits the optical signal in a state in which the optical sensing device outputs a transmission trigger signal to the transmission unit. And, it may be configured to restore the sunlight signal during the period in which the transmission trigger signal is output.
일 구현 예에서, 상기 제어부는, 상기 송신부의 광신호 송신 동작과 상기 수신부의 광신호 수신 동작을 제어하고, 태양광 신호 측정을 수행하도록 구성된 제어 유닛; 상기 태양광 신호 측정시, 상기 수신부로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 제어 유닛으로 전달하도록 구성된 제1 신호 변환부; 상기 제어 유닛으로부터 제공되는 신호를 아날로그 신호 변환하여 출력하도록 구성된 제2 신호 변환부; 및 상기 수신부로부터 출력되는 신호와 상기 제2 신호 변환부로부터 출력되는 신호를 차동 증폭하여 출력하도록 구성된 차동 증폭기를 포함할 수 있다. In one embodiment, the control unit may include: a control unit configured to control an optical signal transmission operation of the transmitter and an optical signal reception operation of the receiver, and measure a solar light signal; a first signal converting unit configured to convert a signal output from the receiving unit into a digital signal and transmit the converted digital signal to the control unit when the solar signal is measured; a second signal converter configured to convert the signal provided from the control unit into an analog signal and output the analog signal; and a differential amplifier configured to differentially amplify and output a signal output from the receiver and a signal output from the second signal conversion unit.
일 구현 예에서, 상기 제어 유닛은 상기 태양광 신호 측정시 상기 제1 신호 변환부로부터 전달되는 디지털 신호를 태양광 데이터로 저장하며, 상기 송신부의 광신호 송신 동작시 상기 태양광 데이터를 상기 제2 신호 변환부로 제공하도록 구성될 수 있다. In one embodiment, the control unit stores the digital signal transmitted from the first signal converter as sunlight data when measuring the sunlight signal, and converts the sunlight data into the second signal during an optical signal transmission operation of the transmitter. It may be configured to provide to the signal conversion unit.
일 구현 예에서, 상기 차동 증폭기의 제1 입력 단자로 입력되는 신호는 상기 수신부로부터 출력되는 신호인 전체 수신 신호이며, 상기 전체 수신 신호는 태양광 신호와 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 포함하고, 상기 차동 증폭기의 제2 입력 단자로 입력되는 신호는 상기 복원된 태양광 신호일 수 있다. In one embodiment, a signal input to the first input terminal of the differential amplifier is a total received signal that is a signal output from the receiver, and the total received signal is a solar light signal and an optical received signal received by transmitting the optical signal. , and a signal input to the second input terminal of the differential amplifier may be the restored sunlight signal.
본 발명의 실시 예에 따르면, 광학 감지 장치에서 별도의 하드웨어 추가 구성없이, 태양광 신호와 수신되는 광신호를 정확하게 구분하여 태양광 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다. 특히, 송신 트리거 신호의 점유 시간을 고려하면서 하나의 광학 감지 장치에서 태양광 신호 즉, 노이즈를 사전 측정함에 따라 정확한 노이즈 추정이 가능하다. 그리고 실질적인 광신호 측정시, 사전 측정된 노이즈를 기반으로 수신되는 신호에서 노이즈 제거가 수행됨에 따라, 보다 정확한 노이즈 제거가 이루어질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to effectively remove sunlight noise by accurately distinguishing a sunlight signal from a received light signal without additional hardware configuration in the optical sensing device. In particular, accurate noise estimation is possible by pre-measuring a sunlight signal, that is, noise, in one optical sensing device while considering the occupancy time of the transmission trigger signal. Further, when actually measuring an optical signal, as noise removal is performed on a received signal based on pre-measured noise, more accurate noise removal can be achieved.
본 발명의 실시 예에 따른 방법 및 장치를 응용하면, 광학 감지 장치 이외의 송수신 일체형 센서로의 확장 적용이 가능하다. If the method and device according to the embodiment of the present invention are applied, it is possible to expand the application to a transceiver integrated sensor other than an optical sensing device.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치의 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치의 동작 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치의 제어부의 상세 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법을 구현하기 위한 컴퓨팅 장치를 설명하기 위한 구조도이다. 1 is a diagram showing the structure of an optical sensing device according to an embodiment of the present invention.
2 is an operation timing diagram of an optical sensing device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a detailed structure of a controller of an optical sensing device according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a solar noise removal method according to an embodiment of the present invention.
5 is a structural diagram illustrating a computing device for implementing a solar noise removal method according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.Expressions written in the singular in this specification may be interpreted in the singular or plural unless an explicit expression such as “one” or “single” is used.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.In addition, terms including ordinal numbers such as first and second used in embodiments of the present invention may be used to describe components, but components should not be limited by the terms. Terms are used only to distinguish one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법광및 이를 이용한 광학 감지 장치에 대하여 설명한다. Hereinafter, a solar noise removal method light and an optical sensing device using the light according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치의 구조를 나타낸 도이다. 1 is a diagram showing the structure of an optical sensing device according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도 1에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지기 즉, 광학 감지 장치(1)는 광신호를 송신하는 송신부(11), 광신호를 수신하는 수신부(12) 그리고 송신부(11)와 수신부(12)를 제어하는 제어부(13)를 포함한다. 수신부(12)는 포토 다이오드 등으로 이루어질 수 있다. 1, an optical sensor according to an embodiment of the present invention, that is, an optical sensing device 1, includes a
송신부(11)는 측정 대상으로 광신호를 송신하며, 수신부(12)는 측정 대상으로부터 반사되는 광신호를 수신하고, 제어부(13)는 수신되는 광신호를 토대로 측정을 수행한다. 이때, 태양광 신호가 수신부(12)를 통해 수신될 수 있다. 이 경우, 수신부(12)로부터 출력되는 신호에 측정 대상으로부터의 광신호 이외에 태양광 신호가 추가된다. 따라서 수신부(12)로부터 출력된 신호 즉, 측정 대상으로부터의 광신호에 노이즈인 태양광 신호가 추가된 신호를 기반으로 측정이 이루어짐에 따라, 정확한 측정이 이루어지지 않는다. The
본 발명의 실시 예에서는 다음과 같이, 송신부(11)에 의해 송신된 다음에 수신부(12)에 의해 수신되는 신호와 태양광 신호를 구분한다. In the embodiment of the present invention, a signal transmitted by the
설명의 편의를 위해, 광학 감지 장치(1)에서 송신부(11)에 의해 송신된 다음에 수신부(12)에 의해 수신되는 신호 즉, 송신에 의한 광 수신 신호를 라고 하고, 태양광 신호를 이라고 하며, 그리고 수신부(12)에서 출력되는 전체 수신 신호를 라고 한다. For convenience of description, a signal transmitted by the
광학 감지 장치(1)가 광 신호를 수신할 때 태양광 신호가 들어 오면, 태양광 신호()와 송신에 의한 광 수신 신호()가 합쳐져서 수신부(12)에서 출력되는 신호는 가 된다. When the optical sensing device 1 receives the light signal and the sunlight signal comes in, the sunlight signal ( ) and an optical reception signal by transmission ( ) is combined and the signal output from the
이와 같이 태양광 신호가 전체 수신 신호로 합해져서 노이즈로 작용하는 것을 고려하여, 본 발명의 실시 예에서는 태양광 신호를 측정하여 디지털로 변환한 다음에 아날로그 신호로 복원한다. 설명의 편의를 위해, 복원된 아날로그 신호를 복원된 태양광 신호라고 한다. 전체 수신 신호()와 복원된 태양광 신호()를 차동 증폭하여 송신에 의한 광 수신 신호()를 구분한다. 즉, 를 이용하여, 태양광 신호와 수신하고자 하는 광신호의 구분이 가능하도록 한다.In this way, considering that the sunlight signal is added to the entire received signal and acts as noise, the embodiment of the present invention measures the sunlight signal, converts it into a digital signal, and then restores the analog signal. For convenience of explanation, the restored analog signal is referred to as a restored sunlight signal. All received signals ( ) and the restored solar signal ( ) is differentially amplified and the optical reception signal by transmission ( ) to distinguish in other words, Using , it is possible to distinguish between a sunlight signal and an optical signal to be received.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치의 동작 타이밍도이다.2 is an operation timing diagram of an optical sensing device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치(1)에서, 도 2에서와 같이, 제어부(13)로부터의 송신 트리거 신호(TX Trigger)에 따라 송신부(11)가 광신호를 송신한다. 이에 따라 송신부(11)로부터 송신되어 측정 대상에 반사된 신호인 수신부(12)에 의해 수신되며, 수신부(12)로부터 출력되는 신호는 송신에 의한 광 수신 신호()와 태양광 신호()가 합쳐진 신호 이다. In the optical sensing device 1 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2 , the
태양광 신호를 측정 및 복원하기 위해서, 본 발명의 실시 예에서는 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 없는 상태에서 태양광 신호를 측정한다. 다시 말해서, 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 없는 상태 즉, 제어부(13)로부터 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 출력되지 않는 기간에, 제어부(13)는 수신부(12)에 의해 측정되는 수신 신호를 측정한다. 이때, 송신부(11)에 의한 광 송신 동작이 수행되지 않으므로, 수신부(12)에 의해 측정되는 광신호는 태양광 신호()이다. In order to measure and restore the sunlight signal, in an embodiment of the present invention, the sunlight signal is measured in the absence of a transmission trigger signal (TX Trigger). In other words, in a state in which there is no transmission trigger signal (TX Trigger), that is, in a period in which the transmission trigger signal (TX Trigger) is not output from the
이와 같이, 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 출력되지 않는 기간에 전체 수신 신호() 중 송신에 의한 광 수신 신호()가 제거된 순수한 광신호()를 측정한다. 그리고, 측정된 태양광 신호()를 ADC(아날로그-디지털 변환)을 거쳐 디지털 신호로 변환하여 해당하는 디지털 값을 저장한다. 저장된 디지털 값을 설명의 편의상, 태양광 데이터라고 명명한다. As such, in the period in which the transmission trigger signal (TX Trigger) is not output, the entire received signal ( ) of the optical reception signal by transmission ( ) is removed, the pure optical signal ( ) is measured. And, the measured solar signal ( ) is converted into a digital signal through ADC (analog-to-digital conversion) and the corresponding digital value is stored. For convenience of description, the stored digital values are referred to as sunlight data.
이후, 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 있는 상태 즉, 제어부(13)로부터 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 출력되는 기간에 송신에 의한 광 수신 신호()를 실제 측정하고자 할 때, 저장된 태양광 데이터를 DAC(디지털-아날로그 변환)를 이용하여 아날로그 신호로 변환하여 태양광 신호를 복원한다. Thereafter, an optical reception signal (by transmission) in a state in which there is a transmission trigger signal (TX Trigger), that is, during a period in which the transmission trigger signal (TX Trigger) is output from the control unit 13 ) is actually measured, the stored sunlight data is converted into an analog signal using DAC (digital-to-analog conversion) to restore the sunlight signal.
태양광 신호를 복원시킨 후, 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 출력되는 기간에 수신부(12)에 의해 수신된 전체 수신 신호()와 복원된 태양광 신호()를 차동 증폭하여 송신에 의한 광 수신 신호()만을 출력한다. 이에 따라 태양광 노이즈가 제거된 수신 신호가 획득되며, 그 결과 광학 감지 장치를 이용한 정확한 측정이 이루어질 수 있다. After restoring the sunlight signal, the entire received signal received by the
한편, 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 송신부(11)로 출력되는 것에 동기하여 바로 저장된 데이터를 기반으로 한 태양광 신호 복원이 수행될 수 있으며, 또는 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 출력된 시점부터 실질적으로 측정 대상으로부터 신호가 반사되어 수신되는 시간을 고려한 설정 시간이 경과된 다음에 저장된 데이터를 기반으로 한 태양광 신호 복원이 수행될 수도 있다. On the other hand, the solar signal restoration based on the stored data may be performed in synchronization with the transmission trigger signal (TX Trigger) being output to the
또한, 태양광 신호 측정이 수행되어 태양광 데이터가 저장된 것에 동기하여 바로 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 송신부(11)로 출력될 수도 있다. In addition, a transmission trigger signal (TX Trigger) may be immediately output to the
한편, 본 발명의 실시 예에서 광학 감지 장치(1)의 제어부(13)는 송신부(11)와 수신부(12)를 제어하여 송수신을 동기화시켜, 해당 광학 감지 장치(1)의 송신 신호를Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the
이를 위해, 광학 감지 장치(1)의 제어부(13)는 다음과 같은 구조로 구성될 수 있다. To this end, the
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치의 제어부의 상세 구조를 나타낸 도이다. 3 is a diagram showing a detailed structure of a controller of an optical sensing device according to an embodiment of the present invention.
송신부(11), 수신부(12) 그리고 제어부(13)를 포함하는 광학 감지 장치(1)에서, 제어부(13)는 첨부한 도 3에서와 같이, MCU(micro controller unit)(131), ADC(analog to digital converter)(132), DAC(digital to analog converter)(133) 및 차동 증폭기(134)를 포함한다. In the optical sensing device 1 including the
MCU(131)는 송신부(11)의 광신호 송신 동작과 수신부(12)의 광신호 수신 동작을 제어하도록 구성되며, 또한, 태양광 제거 동작을 수행하도록 구성된다. MCU(131)는 광신호 송신 동작시 송신 트리거 신호(TX Trigger)를 송신부(11)로 출력하고, 태양광 제거 동작시 송신 트리거 신호(TX Trigger)를 송신부(11)로 출력하지 않는다. MCU(131)는 태양광 제거 동작시, 수신부(12)를 통해 획득되는 태양광 데이터를 저장하도록 구성된다. 이러한 MCU(131)는 제어 유닛이라고도 명명될 수 있다. The
ADC(132)는 수신부(12)로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 MCU(131)로 전달하도록 구성된다. 특히, ADC(132)는 태양광 제거 동작시 수신부(12)로부터 출력되는 태양광 신호를 디지털 신호 즉, 태양광 데이터로 변환하여 MCU(131)로 전달하도록 구성된다. The
DAC(133)는 MCU(131)로부터 제공되는 신호를 아날로그 신호 변환하여 출력하도록 구성되며, 특히, MCU(131)로부터 제공되는 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 차동 증폭기(134)로 전달하도록 구성된다. 이러한 DAC(133)에 의해 태양광 신호()가 복원되어 차동 증폭기(134)로 제공된다. The
차동 증폭기(134)는 수신부(12)로부터 출력되는 신호와 DAC(133)로부터 출력되는 신호를 차동 증폭하여 출력하며, 특히 측정 광신호로 출력하도록 구성된다. 특히, 차동 증폭기(134)는 광신호 송신 동작시, 수신부(12)로부터 출력되는 신호인 전체 수신 신호()와 DAC(133)로부터 출력되는 신호인 복원된 태양광 신호()를 차동 증폭하여 송신에 의한 광 수신 신호()만을 출력한다. The
한편, 본 발명의 실시 예에서 광학 감지 장치(1)의 제어부(13)는 송신부(11)와 수신부(12)를 제어하여 송수신을 동기화시켜, 해당 광학 감지 장치(1)의 송신 신호를 수신하도록 할 수 있다. Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the
이러한 구조로 이루어지는 광학 감지 장치(1)를 기반으로 다음과 같은 태양광 노이즈 제거 방법이 수행될 수 있다. Based on the optical sensing device 1 having such a structure, the following solar noise removal method may be performed.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법의 흐름도이다. 4 is a flowchart of a solar noise removal method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에서 광학 감지 장치(1)는 첨부한 도 4에서와 같이, 광신호 송신을 수행하기 전에, 태양광 신호 측정을 수행한다(S100). 이 경우, MCU(131)는 송신 트리거 신호(TX Trigger)를 송신부(11)로 출력하지 않는다. 이에 따라 수신부(12)는 태양광 신호만을 수신한다. In an embodiment of the present invention, the optical sensing device 1 measures a solar signal before transmitting an optical signal, as shown in FIG. 4 (S100). In this case, the
다음, 태양광 신호 측정에 따른 신호를 디지털 신호로 변환하여 태양광 데이터로 저장한다(S110). 태양광 신호 측정시, 수신부(12)로부터 출력되는 신호는 ADC(132)에 의해 디지털 신호로 변환되며. MCU(131)는 측정된 디지털 신호를 태양광 데이터로 저장한다. Next, the signal according to the measurement of the sunlight signal is converted into a digital signal and stored as sunlight data (S110). When measuring the sunlight signal, the signal output from the
이후, 광신호 송신 동작을 수행하여 측정 대상에 대한 측정을 수행하고, 수신되는 신호를 측정한다(S120, S130). 이 경우, MCU(131)는 송신 트리거 신호(TX Trigger)를 송신부(11)로 출력한다. 이에 따라 송신부(11)는 광 신호를 측정 대상으로 송신하며, 수신부(12)는 측정 대상으로부터 반사되는 신호(송신에 의한 광 수신 신호)를 수신하며, 이때 태양광 신호도 수신부(12)에 의해 수신된다. 수신부(12)에 의해 수신된 신호인 전체 수신 신호는 차동 증폭기(134)로 출력된다. Thereafter, an optical signal transmission operation is performed to measure a measurement object, and a received signal is measured (S120 and S130). In this case, the
그리고 태양광 신호 측정시 저장된 태양광 데이터를 기반으로 태양광 신호를 복원한다(S140). MCU(131)는 저장된 태양광 데이터를 DAC(133)로 출력하며, DAC(133)는 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 차동 증폭기(134)로 출력한다. 이에 따라 차동 증폭기(134)로 전체 수신 신호와 복원된 태양광 신호가 입력된다. When the sunlight signal is measured, the sunlight signal is restored based on the stored sunlight data (S140). The
이후, 광신호 송신 동작에 따라 측정된 전체 수신 신호와 복원된 태양광 신호를 차동 증폭하여, 송신에 의한 광 수신 신호만을 획득한다(S150). 차동 증폭기(134)는 예를 들어, +단자로 입력되는 전체 수신 신호()와 -단자로 입력되는 복원된 태양광 신호()를 차동 증폭하여 송신에 의한 광 수신 신호()만을 측정 신호로 출력한다. Thereafter, the entire received signal measured according to the optical signal transmission operation and the restored solar light signal are differentially amplified to obtain only the optical received signal by transmission (S150). The
이러한 본 발명의 실시 예에 따르면, 광신호 송신 동작이 수행되지 않는 기간에 태양광 신호를 측정하므로, 보다 정확한 태양광 신호 즉, 노이즈를 추정할 수 있다. 특히, 송신 트리거 신호의 점유 시간을 고려하지 않고 별도의 조도 센서 등을 활용하여 노이즈를 추정하면, 노이즈를 측정하는 센서(조도 센서)와 노이즈와 합쳐진 원신호를 측정하는 센서(광학 감지 장치의 수신부)가 상이하기 때문에, 정확한 노이즈 즉, 태양광 신호를 추정하기 어렵다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따르면, 송신 트리거 신호의 점유 시간을 고려하면서 하나의 광학 감지 장치에서 태양광 신호 즉, 노이즈를 사전 측정하고, 실질적인 광신호 측정시, 사전 측정된 노이즈를 기반으로 수신되는 신호에서 노이즈 제거가 수행됨에 따라, 서로 다른 센서를 사용하여 노이즈를 측정하는 경우에 비하여 보다 정확한 노이즈 추정이 이루어질 수 있다.According to this embodiment of the present invention, since the sunlight signal is measured during a period in which an optical signal transmission operation is not performed, a more accurate sunlight signal, ie, noise, can be estimated. In particular, if the noise is estimated using a separate illuminance sensor, etc. without considering the occupancy time of the transmission trigger signal, the sensor that measures the noise (illuminance sensor) and the sensor that measures the original signal combined with the noise (the receiver of the optical sensing device) ) is different, it is difficult to accurately estimate the noise, that is, the sunlight signal. However, according to an embodiment of the present invention, a solar signal, that is, noise, is pre-measured in one optical sensing device while considering the occupancy time of the transmission trigger signal, and when the actual optical signal is measured, the received signal is received based on the pre-measured noise. As the noise is removed from the signal, more accurate noise estimation can be made than when noise is measured using different sensors.
또한, 동일한 신호에 크기나 주파수가 상이한 다른 신호들이 합쳐져 있는 상태에서 노이즈를 추정하면 노이즈가 상이하게 추정되는 등의 정확한 추정이 이루어지지 않는다. 그러나, 본 발명의 실시 예에서는 수신되는 전체 수신 신호에서 노이즈를 분리하는 것이 아니라 별도로 측정된 노이즈를 복원을 통해 획득하여 전체 수신 신호에서 노이즈를 제거할 수 있다.In addition, if noise is estimated in a state in which other signals having different amplitudes or frequencies are added to the same signal, accurate estimation such as noise is differently estimated is not performed. However, in an embodiment of the present invention, instead of isolating noise from the entire received signal, it is possible to remove noise from the entire received signal by obtaining separately measured noise through restoration.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법을 구현하기 위한 컴퓨팅 장치를 설명하기 위한 구조도이다. 5 is a structural diagram illustrating a computing device for implementing a solar noise removal method according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도 5에 도시되어 있듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법은 컴퓨팅 장치(100)를 이용하여 구현될 수 있다. As shown in FIG. 5 , the solar noise removal method according to an embodiment of the present invention may be implemented using the
컴퓨팅 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(120), 입력 인터페이스 장치(130), 출력 인터페이스 장치(140), 및 저장 장치(150) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(160)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 또한, 각각의 구성 요소들은 공통 버스(160)가 아니라, 프로세서(110)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다.The
프로세서(110)는 AP(Application Processor), CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 등과 같은 다양한 종류들로 구현될 수 있으며, 메모리(120) 또는 저장 장치(150)에 저장된 명령을 실행하는 임의의 반도체 장치일 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120) 및 저장 장치(150) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 이러한 프로세서(110)는 위의 도 1 내지 도 4를 토대로 설명한 기능 및 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. The
메모리(120) 및 저장 장치(150)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비 휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(read-only memory)(121) 및 RAM(random access memory)(122)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 메모리(120)는 프로세서(110)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있고, 메모리(120)는 이미 알려진 다양한 수단을 통해 프로세서(110)와 연결될 수 있다. The
입력 인터페이스 장치(130)는 데이터를 프로세서(110)로 제공하도록 구성되며, 출력 인터페이스 장치(140)는 프로세서(110)로부터의 데이터를 출력하도록 구성된다. 예를 들어, 입력 인터페이스 장치(130)는 광학 감지 장치의 수신부에 의해 수신된 신호를 프로세서(110)가 처리 가능한 신호로 처리하여 프로세서(110)로 전달할 수 있다.
출력 인터페이스 장치(140)는 프로세서(110)로부터 제공되는 데이터를 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 출력 인터페이스 장치(140)는 프로세서(110)로부터 제공되는 제어 신호를 광학 감지 장치의 송신부 및/또는 수신부로 출력하여 광학 감지 장치의 송수신 동작이 이루어지도록 할 수 있다. 이러한 입력 인터페이스 장치(130)와 출력 인터페이스 장치(140)를 포괄적으로 인터페이스 장치라고도 명명할 수 있다. The
한편, 컴퓨팅 장치(100)는 네트워크 인터페이스 장치(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 이 경우, 네트워크 인터페이스 장치는 네트워크를 통해 입력되는 데이터를 제공받아 프로세서(110)로 전달하거나, 프로세서(110)의 처리 결과를 네트워크를 통해 다른 장치로 전송하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스 장치는 프로세서(110)로부터 출력되는 광학 감지 장치에 의해 측정된 센서 신호를 다른 장치로 전송하도록 구성될 수 있다. Meanwhile, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법 중 적어도 일부는 컴퓨팅 장치(100)에서 실행되는 프로그램 또는 소프트웨어로 구현될 수 있고, 프로그램 또는 소프트웨어는 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장될 수 있다.At least a part of the solar noise removal method according to an embodiment of the present invention may be implemented as a program or software that runs on the
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법 중 적어도 일부는 컴퓨팅 장치(100)와 전기적으로 접속될 수 있는 하드웨어로 구현될 수도 있다.In addition, at least a part of the solar noise removal method according to an embodiment of the present invention may be implemented as hardware that can be electrically connected to the
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.Embodiments of the present invention are not implemented only through the devices and/or methods described above, and may be implemented through a program for realizing functions corresponding to the configuration of the embodiments of the present invention, a recording medium on which the program is recorded, and the like. Also, this implementation can be easily implemented by an expert in the art to which the present invention belongs based on the description of the above-described embodiment.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also included in the scope of the present invention. that fall within the scope of the right.
Claims (9)
상기 광학 감지 장치의 제어부가, 광신호 송신을 수행하지 않는 기간에, 상기 광학 감지 장치의 수신부를 통해 태양광 신호 측정을 수행하는 단계;
상기 광학 감지 장치의 제어부가, 상기 측정된 태양광 신호를 디지털 신호인 태양광 데이터로 변환하여 저장하는 단계;
상기 광학 감지 장치의 제어부가, 상기 광학 감지 장치의 송신부를 통해 광신호 송신을 수행하는 단계;
상기 광학 감지 장치의 제어부가, 상기 광신호 송신에 따라 상기 수신부에 의해 수신되는 신호인 전체 수신 신호를 측정하는 단계;
상기 광학 감지 장치의 제어부가, 상기 저장된 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 태양광 신호를 복원하는 단계; 및
상기 광학 감지 장치의 제어부가, 상기 전체 수신 신호와 상기 복원된 태양광 신호를 기반으로 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득하는 단계
를 포함하는 방법.A method for removing solar noise in an optical sensing device, comprising:
measuring a solar signal through a receiving unit of the optical sensing device during a period in which the control unit of the optical sensing device does not transmit an optical signal;
converting, by the control unit of the optical sensing device, the measured sunlight signal into digital sunlight data, and storing the converted sunlight data;
performing, by a control unit of the optical sensing device, optical signal transmission through a transmitting unit of the optical sensing device;
measuring, by the control unit of the optical sensing device, all received signals, which are signals received by the receiving unit according to the transmission of the optical signal;
restoring, by the controller of the optical sensing device, a sunlight signal by converting the stored sunlight data into an analog signal; and
Acquiring, by a control unit of the optical sensing device, an optical reception signal received by transmitting the optical signal based on the entire received signal and the restored sunlight signal
How to include.
상기 태양광 신호 측정을 수행하는 단계는
상기 광학 감지 장치의 제어부가 상기 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하지 않는 상태에서, 상기 수신부를 통해 상기 태양광 신호 측정을 수행하는, 방법.According to claim 1,
The step of performing the solar signal measurement is
In a state in which the controller of the optical sensing device does not output a transmission trigger signal to the transmitter, the solar signal measurement is performed through the receiver.
상기 광신호 송신을 수행하는 단계에서, 상기 광학 감지 장치의 제어부가 상기 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하는 상태에서 상기 광신호 송신이 수행되며,
상기 태양광 신호를 복원하는 단계에서, 상기 송신 트리거 신호가 출력되는 기간에 상기 제어부가 상기 태양광 신호를 복원하는, 방법.According to claim 1,
In the step of transmitting the optical signal, the transmission of the optical signal is performed in a state in which the control unit of the optical sensing device outputs a transmission trigger signal to the transmission unit;
In the step of restoring the sunlight signal, the control unit restores the sunlight signal during a period in which the transmission trigger signal is output.
상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득하는 단계에서, 상기 제어부가 상기 전체 수신 신호와 상기 복원된 태양광 신호를 차동 증폭하여 상기 광 수신 신호를 획득하는, 방법.According to claim 1,
In the step of obtaining the optical reception signal received by the transmission of the optical signal, the controller obtains the optical reception signal by differentially amplifying the entire received signal and the restored solar light signal.
광신호 수신을 수행하도록 구성된 수신부; 및
상기 광신호 송신을 수행하도록 상기 송신부를 제어하고, 상기 광신호 수신을 수행하도록 상기 수신부를 제어하도록 구성된 제어부
를 포함하고,
상기 제어부는
광신호 송신을 수행하지 않는 기간에, 상기 수신부를 통해 수신되는 신호를 토대로 태양광 신호 측정을 수행하고, 상기 측정된 태양광 신호를 디지털 신호인 태양광 데이터로 변환하여 저장하며,
상기 송신부를 동작시켜 광신호 송신을 수행하고 상기 광신호 송신에 따라 상기 수신부를 통해 수신되는 전체 수신 신호를 측정하고,
상기 저장된 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 태양광 신호를 복원하며, 상기 측정된 신호인 전체 수신 신호와 상기 복원된 태양광 신호를 기반으로 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득하도록 구성되는, 광학 감지 장치.a transmitter configured to perform optical signal transmission;
a receiver configured to perform optical signal reception; and
A control unit configured to control the transmitting unit to perform the optical signal transmission and to control the receiving unit to perform the optical signal reception.
including,
The control unit
During a period in which optical signal transmission is not performed, the solar signal is measured based on the signal received through the receiver, and the measured solar signal is converted into digital solar data, which is stored.
Operating the transmission unit to perform optical signal transmission and measuring all received signals received through the reception unit according to the transmission of the optical signal;
converting the stored sunlight data into an analog signal to restore a sunlight signal, and to obtain an optical reception signal received by transmitting the optical signal based on a total received signal that is the measured signal and the restored sunlight signal configured, an optical sensing device.
상기 제어부는 상기 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하지 않는 상태에서 상기 수신부를 통해 상기 태양광 신호 측정을 수행하고, 상기 제어부는 상기 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하여 상기 송신부를 통한 광신호 송신을 수행하며, 상기 송신 트리거 신호가 출력되는 기간에 상기 태양광 신호를 복원하도록 구성되는, 광학 감지 장치.According to claim 5,
The control unit measures the sunlight signal through the receiver in a state in which a transmission trigger signal is not output to the transmission unit, and the control unit outputs a transmission trigger signal to the transmission unit to transmit an optical signal through the transmission unit. , An optical sensing device configured to restore the sunlight signal during a period in which the transmission trigger signal is output.
상기 제어부는
상기 송신부의 광신호 송신 동작과 상기 수신부의 광신호 수신 동작을 제어하고, 태양광 신호 측정을 수행하도록 구성된 제어 유닛;
상기 태양광 신호 측정시, 상기 수신부로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 제어 유닛으로 전달하도록 구성된 제1 신호 변환부;
상기 제어 유닛으로부터 제공되는 데이터를 아날로그 신호 변환하여 출력하도록 구성된 제2 신호 변환부; 및
상기 수신부로부터 출력되는 신호와 상기 제2 신호 변환부로부터 출력되는 신호를 차동 증폭하여 출력하도록 구성된 차동 증폭기
를 포함하는, 광학 감지 장치.According to claim 5,
The control unit
a control unit configured to control an optical signal transmitting operation of the transmitting unit and an optical signal receiving operation of the receiving unit, and measure a solar signal;
a first signal converting unit configured to convert a signal output from the receiving unit into a digital signal and transmit the converted digital signal to the control unit when the solar signal is measured;
a second signal converter configured to convert the data provided from the control unit into an analog signal and output the analog signal; and
A differential amplifier configured to differentially amplify and output a signal output from the receiver and a signal output from the second signal conversion unit.
Including, an optical sensing device.
상기 제어 유닛은 상기 태양광 신호 측정시 상기 제1 신호 변환부로부터 전달되는 디지털 신호를 태양광 데이터로 저장하며, 상기 송신부의 광신호 송신 동작시 상기 태양광 데이터를 상기 제2 신호 변환부로 제공하도록 구성되는, 광학 감지 장치.According to claim 7,
The control unit is configured to store the digital signal transmitted from the first signal conversion unit as sunlight data when the solar signal is measured, and to provide the sunlight data to the second signal conversion unit during an optical signal transmission operation of the transmission unit. configured, an optical sensing device.
상기 차동 증폭기의 제1 입력 단자로 입력되는 신호는 상기 송신부의 광신호 송신 동작시 상기 수신부로부터 출력되는 신호인 전체 수신 신호이며, 상기 전체 수신 신호는 태양광 신호와 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 포함하고, 상기 차동 증폭기의 제2 입력 단자로 입력되는 신호는 상기 태양광 데이터에 대응하는 상기 복원된 태양광 신호인, 광학 감지 장치.
According to claim 8,
A signal input to the first input terminal of the differential amplifier is a total reception signal, which is a signal output from the reception unit during an optical signal transmission operation of the transmission unit, and the total reception signal is received by transmitting a solar light signal and the optical signal An optical sensing device comprising a light reception signal, wherein a signal input to a second input terminal of the differential amplifier is the restored sunlight signal corresponding to the sunlight data.
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KR1020200166773A KR102574684B1 (en) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | Method for cancelling sun light noise and optical sensing device using the same |
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