TW201629852A - 用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法與裝置 - Google Patents
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Abstract
一種用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法與裝置，此辨識方法包括步驟如下。調校一光感測模組，以致光感測模組之感測工作點落於主動區內；由光發射模組發射光線至受驅動之透光介質；由光感測模組感測經由透光介質而來的光線，並依據同一時間點下所感測的光線，產生第一光強訊號，並將第一光強訊號進行分壓及穩壓處理而成為第二光強訊號；比較第一光強訊號與第二光強訊號之電壓準位大小，並產生一比較結果；以及藉由此比較結果，來判定透光介質之一特定區域是否恰位於光發射模組與光感測模組之間。
Description
本發明有關於一種用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法與裝置，且特別關於一種依據在同一時間點下所感測的光感測強度的自我比較結果，來偵測出透光介質特定區域之辨識方法與裝置。
由於透光介質，例如透明卡片或透明投影片，具有光可穿透特性，感應機器不易區別透光介質是否已通過，進而無法偵測到透光介質之相對位置。對此，為了使感應機器能偵測到透光介質，傳統作法係在透光介質之特定位置設置可遮光之圖案層或紅外線透明油墨，以協助感應機器在透光介質之移動下仍可偵測到透光介質之特定位置。
另外，另一傳統作法係在透光介質之移動下，藉由光感應器在不同時間點下所分別偵測到的訊號進行比較，以作為透光介質之特定位置(如透光介質側邊邊緣)的判定依據。
然而，上述各方式需要另外製作符合規格種類之透光介質，而且還需要搭配另外之訊號放大器與數位/類比轉換電路，不僅提高了感應機器的設備取得成本，也提高了透光介質的製作成本。
由此可見，上述方式仍存在不便與缺陷，而有待加以進一步改良。因此，如何能有效地解決上述不便與缺陷，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域亟需改進的目標。
有鑑於此，本發明之一目的係在於提供一種用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法與裝置，用以解決以上先前技術所提到的困難。
為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，此種用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置包含一驅動單元、一光發射模組、一光感測模組與一處理單元。驅動單元用以驅動一透光介質沿一方向位移。光發射模組用以發射通過此方向之光線。光感測模組用以依據在同一時間點下感測經由透光介質而來的光線，產生第一光強訊號，將第一光強訊號分別進行分壓及穩壓處理以成為第二光強訊號後，再將第一光強訊號與第二光強訊號進行比較，以產生一比較結果。處理單元用以藉由比較結果，來判定透光介質之其中一特定區域是否恰位於光發射模組與光感測模組之間。光發射模組或光感測模組受調校後，以致光感測模組於一電流電壓特性曲線之一感測工作點得以落於電流電壓特性曲線之一主動區內。
在本發明一或多個實施方式中，光感測模組包含一比較元件、一電壓調整電路與一光偵測電晶體。比較元件具有一第一輸
入端、一第二輸入端與一輸出端，用以比較第一光強訊號與第二光強訊號之電壓準位大小並產生上述比較結果。電壓調整電路電連接比較元件之第二輸入端，用以將第一光強訊號進行分壓及穩壓處理成第二光強訊號後，再將第二光強訊號傳送至比較元件之第二輸入端。光偵測電晶體電連接比較元件之第一輸入端與電壓調整電路，用以在同一時間點下感測光線以產生第一光強訊號，將第一光強訊號分別傳送至比較元件之第一輸入端以及電壓調整電路。在本發明一或多個實施方式中，電壓調整電路包含一分壓電路與一電壓緩和電路。分壓電路電連接光偵測電晶體，用以讓第一光強訊號進行分壓處理，其中進行分壓處理後之第一光訊號的電壓準位小於第一光訊號的電壓準位。電壓緩和電路電連接分壓電路與比較元件之第二輸入端，用以讓進行分壓處理後之第一光訊號進行穩壓處理。
在本發明一或多個實施方式中，分壓電路包含相互串聯之至少二電阻。
在本發明一或多個實施方式中，電壓緩和電路包含一電容。
在本發明一或多個實施方式中，光發射模組包含一發光二極體與一驅動電阻。驅動電阻電連接發光二極體，其中驅動電阻為一可變電阻。可變電阻受調校後，以致光偵測電晶體於電流電壓特性曲線(I-V特性曲線)之感測工作點得以落於電流電壓特性曲線之主動區內。
在本發明一或多個實施方式中，光感測模組更包含一偏壓電阻。偏壓電阻電連接光偵測電晶體與電壓調整電路，其中偏壓電阻為一可變電阻。可變電阻受調校後，以致光偵測電晶體於電流電
壓特性曲線(I-V特性曲線)之感測工作點得以落於電流電壓特性曲線之主動區內。
在本發明一或多個實施方式中，光發射模組與光感測模組位於透光介質之二相對側。
在本發明一或多個實施方式中，光發射模組與該光感測模組位於該透光介質之同側。
此種用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法中，包含數個步驟如下。(A)調校一光發射模組或一光感測模組，以致光感測模組於一電流電壓特性曲線(I-V特性曲線)之一感測工作點得以落於電流電壓特性曲線之一主動區內；(B)驅動一透光介質；(C)藉由光發射模組發射光線至受驅動之一透光介質；(D)藉由光感測模組感測經由透光介質而來的光線，並依據在同一時間點下所感測的光線，產生第一光強訊號，並將第一光強訊號進行分壓及穩壓處理；(E)比較第一光強訊號與第二光強訊號之電壓準位大小之電壓準位大小，並產生一比較結果；以及(F)藉由比較結果，來判定透光介質之其中一特定區域是否恰位於光發射模組與光感測模組之間。
在本發明一或多個實施方式中，當透光介質之特定區域為透光介質之一側邊邊緣時，上述(F)更包含：當第一光強訊號之電壓準位小於第二光強訊號之電壓準位時，判定透光介質之側邊邊緣恰位於光發射模組與光感測模組之間。
在本發明一或多個實施方式中，當透光介質之特定區域為透光介質上之多個光柵凸透鏡其中一者時，上述(F)更包含：當第一光強訊號之電壓準位大於第二光強訊號之電壓準位時，判定透光介質之光柵凸透鏡其中一者恰位於光發射模組與光感測模組之間。
在本發明一或多個實施方式中，當透光介質之特定區域為透光介質上之多個光柵凸透鏡之間的一凹處時，上述(F)更包含：當第一光強訊號之電壓準位小於第二光強訊號之電壓準位時，判定透光介質之任二相鄰之光柵凸透鏡之間的一凹處恰位於光發射模組與光感測模組之間。
在本發明一或多個實施方式中，上述(A)更包含：調校光發射模組之發光強度。
在本發明一或多個實施方式中，上述(A)更包含：調校該光感測模組之一偏壓電阻之阻值高低。
依據本發明之一實施方式，此種用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法，包含數個步驟如下。調校一光發射模組或一光感測模組，以致光感測模組於一電流電壓特性曲線(I-V特性曲線)之一感測工作點得以落於電流電壓特性曲線之一主動區內；驅動一透光介質；藉由光發射模組發射光線至受驅動之透光介質；藉由光感測模組感測經由透光介質而來的光線，並依據在同一時間點下所感測的光線產生第一光強訊號，並將第一光強訊號進行分壓及穩壓處理以成為第二光強訊號；比較第一光強訊號與第二光強訊號之電壓準位大小之電壓準位大小，並產生一比較結果；以及當比較結果為第一光強訊號之電壓準位小於第二光強訊號之電壓準位時，判定透光介質之一側邊邊緣恰位於光發射模組與光感測模組之間，反之，當比較結果為第一光強訊號之電壓準位大於第二光強訊號之電壓準位時，判定透光介質之一介質本體恰位於光發射模組與光感測模組之間。
依據本發明之一實施方式，此種用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法，包含數個步驟如下。調校一光發射模組或一光
感測模組，以致光感測模組於一電流電壓特性曲線之一感測工作點得以落於電流電壓特性曲線之一主動區內；驅動一透光光柵結構；藉由光發射模組發射光線至受驅動之透光光柵結構；藉由光感測模組感測經由透光光柵結構而來的光線，並依據在同一時間點下所感測的光線而產生第一光強訊號，並將第一光強訊號進行分壓及穩壓處理而成為一第二光強訊號；比較第一光強訊號與第二光強訊號之電壓準位大小，並產生一比較結果；以及當比較結果為第一光強訊號之電壓準位小於第二光強訊號之電壓準位時，判定透光光柵結構之多個光柵凸透鏡之任二相鄰者之間的一凹處恰位於光發射模組與光感測模組之間。
在本發明一或多個實施方式中，此辨識方法更包含：
當首次產生之比較結果為第一光強訊號之電壓準位小於第二光強訊號之電壓準位時，則判定透光光柵結構之一側邊邊緣恰位於光發射模組與光感測模組之間。
在本發明一或多個實施方式中，此辨識方法更包含：
當比較結果為第一光強訊號之電壓準位大於第二光強訊號之電壓準位時，判定透光光柵結構之多個光柵凸透鏡之其中一者恰位於光發射模組與光感測模組之間。
如此，相較於先前技術，由於本發明之辨識方法與裝
置只需對同一時間點下所感測的光強訊號做分壓及穩壓處理之前後進行自我訊號比較，不需另外之搭配訊號放大器與數位/類比轉換電路，不僅節省設備取得成本，也降低電路配置的複雜度。
以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決
問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。
100‧‧‧辨識裝置
101‧‧‧同一結構
110‧‧‧驅動單元
120‧‧‧光發射模組
121‧‧‧發光二極體
122‧‧‧驅動電阻
123‧‧‧反射板
130‧‧‧光感測模組
140‧‧‧比較元件
141‧‧‧第一輸入端
142‧‧‧第二輸入端
143‧‧‧輸出端
150‧‧‧光偵測電晶體
151‧‧‧偏壓電阻
160‧‧‧電壓調整電路
170‧‧‧分壓電路
171‧‧‧電阻
180‧‧‧電壓緩和電路
181‧‧‧電容
190‧‧‧處理單元
200‧‧‧透光介質
201‧‧‧介質本體
202‧‧‧側邊邊緣
210‧‧‧透光光柵結構
211‧‧‧平面側
212‧‧‧圓柱側
220‧‧‧光柵凸透鏡
221‧‧‧非頂緣表面
222‧‧‧頂緣表面
223‧‧‧凹處
301~305‧‧‧步驟
L‧‧‧光線
S1‧‧‧第一光強訊號
S2‧‧‧第二光強訊號
G‧‧‧數位訊號
A‧‧‧主動區
D‧‧‧分界線
L‧‧‧偏壓負載線
S‧‧‧飽和區
IC‧‧‧縱軸
BL、BL1~BL4‧‧‧實線
DL、DM‧‧‧虛線
VCE‧‧‧橫軸
OP、OP1、OP2‧‧‧感測工作點
V‧‧‧電壓源
X‧‧‧第一方向
Z‧‧‧第二方向
O‧‧‧交點
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依據本發明第一實施方式之用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置的方塊圖；第2圖繪示第1圖之光發射模組與光感測模組之電路示意圖；第3圖繪示依據第1圖之辨識裝置所進行之辨識方法的流程圖；第4A圖至第4C圖繪示依據本發明第二實施方式之光發射模組、光感測模組與透光介質於不同相對位置之操作示意圖以及其所對應之訊號變化；第5A圖至第5C圖繪示依據本發明第三實施方式之光發射模組、光感測模組與透光介質於不同相對位置之操作示意圖以及其所對應之訊號變化；第6圖繪示依據本發明第四實施方式之光發射模組、反射式光光感測模組與透光介質之操作示意圖；第7A圖至第7C圖繪示依據光感測模組對應光發射模組所得之電流電壓特性曲線圖；第8圖繪示依據本發明第五實施方式之光感測模組對應光發射模組所得之電流電壓特性曲線圖；以及第9圖繪示依據本發明第六實施方式之光感測模組對應光發射模組所得之電流電壓特性曲線圖。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
有鑑於傳統感應機器偵測移動之透光介質的偵測方法必須提高感應機器的設備取得成本或透光介質的製作成本，對此，本發明之辨識方法與裝置是基於光線通過透光介質不同特定區域會改變所感測之光線強度的原理，對同一時間點下所感測經由透光介質而來的光線，產生一光強訊號，再對此光強訊號於分壓及穩壓處理之前後進行自我訊號比較，以對應地辨識出透光介質之其中一特定區域是否恰位於光發射模組與光感測模組之間，藉以作為定位之依據。
第一實施方式
第1圖繪示依據本發明第一實施方式之用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置100的方塊圖。如第1圖所示，本發明用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置100包含一驅動單元110、一光發射模組120、一光感測模組130與一處理單元190。驅動單元110用以驅動透光介質200沿一方向進行線性移動。光發射模組120用以發射通過此方向之光線。光感測模組130用以接收光發射模組120所發出之光線並產生相應此光線強度之第一光強訊號。每當光感測模組130在同一時間點下接收並感測出第一光強訊號時，光感測模組130將第一
光強訊號分別進行分壓及穩壓處理以成為第二光強訊號後，再將第二光強訊號與第一光強訊號進行比較，以產生一比較結果。處理單元190電連接光感測模組130與驅動單元110，用以根據比較結果，辨識出透光介質之特定區域是否恰好位於光發射模組120與光感測模組130之間，藉以作為定位之依據。
在本實施方式中，第2圖繪示依據第1圖之光發射模組120與光感測模組130之電路示意圖。如第1圖與第2圖所示，更具體地，光發射模組120包含一發光二極體121與一驅動電阻122。驅動電阻122電連接發光二極體121。光感測模組130包含一比較元件140、一光偵測電晶體150、一電壓調整電路160與一偏壓電阻151。偏壓電阻151電連接光偵測電晶體150。電壓調整電路160電連接比較元件140與光偵測電晶體150。比較元件140電連接處理單元190、光偵測電晶體150與電壓調整電路160。舉例來說，比較元件140具有一第一輸入端141(+)、一第二輸入端142(-)與一輸出端143。比較元件140之第一輸入端141電連接光偵測電晶體150。比較元件140之第二輸入端142(-)電連接電壓調整電路160。比較元件140之輸出端143電連接處理單元190。每當光偵測電晶體150在同一時間點下感測光線以產生第一光強訊號後，光偵測電晶體150將第一光強訊號分別傳送至比較元件之第一輸入端以及電壓調整電路。電壓調整電路160將光偵測電晶體150所送來之第一光強訊號進行分壓與穩壓處理後而形成第二光強訊號。第二光強訊號並經比較元件140之第二輸入端142被傳送至比較元件140內。當比較元件140比較第一光強訊號與第二光強訊號之電壓準位大小後，比較元件140產生一比較結果。如此，處理單元190便可從比較元件140之輸出端
143取得比較結果後，藉由比較結果，來判定透光介質之特定區域是否恰位於光發射模組120與光感測模組130之間，藉以作為定位之依據。
在本實施方式中，電壓調整電路160包含一分壓電路
170與一電壓緩和電路180。分壓電路170電連接光偵測電晶體150，用以讓第一光強訊號進行分壓處理。進行分壓處理後之第一光訊號的電壓準位小於第一光訊號的電壓準位。電壓緩和電路180電連接分壓電路170與比較元件140之第二輸入端142，用以讓進行分壓處理後之第一光訊號進行穩壓處理以成為第二光強訊號。
舉例來說，在本實施方式中，分壓電路170包含相互
串聯之至少二電阻171。這二電阻171用以降低第一光強訊號之電壓位準，以便與朝比較元件140之第一輸入端141傳遞之第一光強訊號產生區隔。電壓緩和電路180包含至少一電容181。當光線通過透光介質之特定區域(如側邊邊緣)使得第一光強訊號之電壓位準突然產生明顯降低時，由於電容181得以進行放電，使得第二光強訊號之下降幅度不致過大，使得第二光強訊號之電壓位準不致過低。由於電容181需要進行放電，反而讓第一光強度訊號下降幅度明顯大於第二光強度訊號下降幅度，因而第一光強度訊號與第二光強度訊號之間產生交叉點；同理，當光線通過透光介質本身，使得第一光強度訊號瞬間拉高時，因電容181需要進行充電，使得第一光強度訊號上升幅度明顯大於第二光強度訊號上升幅度，因而第一光強度訊號與第二光強度訊號之間產生交叉點。
需瞭解到，光偵測電晶體150所發出之第一光強訊號
是不經處理(位準變化)而被直接傳送至比較元件140之第一輸入端
141，且第二光強訊號等於第一光強訊號進行分壓與穩壓處理。此外，在本實施方式中，第一光強訊號與第二光強訊號仍為類比格式，而比較結果為二進位數位格式(1或0)。
第3圖繪示依據本發明用以偵測出透光介質特定區域
之辨識方法的流程圖。如第1圖與第3圖所示，本發明用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法包含數個步驟如下。在步驟(301)中，驅動一透光介質；在步驟(302)中，藉由光發射模組120發射光線至受驅動之透光介質；在步驟(303)中，藉由光感測模組130感測經由透光介質而來的光線，並依據在同一時間點下所感測的光線產生第一光強訊號，並將第一光強訊號分別進行分壓及穩壓處理而成為第二光強訊號；在步驟(304)中，比較第一光強訊號與第二光強訊號之電壓準位大小，並產生一比較結果；以及，在步驟(305)中，藉由比較結果，來判定透光介質之特定區域是否恰位於光發射模組120與光感測模組130之間，藉以作為定位之依據。
如此，相較於先前技術，本發明只需於光偵測電晶體
感測到透光介質影響了瞬間光線變化而做自我訊號比較，故，不需另外之搭配訊號放大器與數位/類比轉換電路，不僅節省設備取得成本，也降低電路配置的複雜度。
第二實施方式
本實施方式中，本發明用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置100與辨識方法係用來偵測一透光介質之一側邊邊緣，藉以作為定位之依據。舉例來說，透光介質為一透明卡片，且當透明卡片被偵測
到時，可進行後續列印卡片或讀取卡片資料之動作，如自動櫃員機可辨識到透明卡片通過，進而啟動讀取卡片之相關功能等。
第4A圖至第4C圖繪示依據本發明第二實施方式之光發射模組120、光感測模組130與透光介質200於不同相對位置之操作示意圖以及其所對應之訊號變化。如第4A圖所示，當透光介質200受驅動而朝第一方向X移動時，發光二極體121朝第二方向Z發射光線L至光偵測電晶體150，其中第一方向X實質上垂直第二方向Z。在本實施方式，光偵測電晶體150為一遮斷式光感應器，故，光發射模組120、光感測模組130分別設置於透光介質200之二相對側。
如第4A圖與第2圖，當透光介質200朝第一方向X移動，但透光介質200之側邊邊緣202尚未位於發光二極體121與光偵測電晶體150之間時，由於發光二極體121與光偵測電晶體150之間並無任何遮蔽物，發光二極體121所發射的光線L可被光偵測電晶體150全部接收，意即光偵測電晶體150可感應到發光二極體121全部(約100%)的光線強度。
更詳細地，如第4A圖與第2圖，由於光偵測電晶體150可感應到發光二極體121全部(約100%)的光線強度，在透光介質200之側邊邊緣202尚未位於發光二極體121與光偵測電晶體150之間前，光偵測電晶體150持續接收發光二極體121的光線L，使得經由電壓調整電路160之作用後，第一光強訊號S1的電壓準位大於第二光強訊號S2的電壓準位，且第一光強訊號S1與第二光強訊號S2係穩定地呈平行線。故，比較元件140比較出第一光強訊號S1的電壓準位大於第二光強訊號S2的電壓準位後，便從輸出端143輸出”1”的數位訊號G至處理單元190。處理單元190讀取”1”的數位訊
號G後，則判定透光介質200之側邊邊緣202尚未位於發光二極體121與光偵測電晶體150之間。
接著，如第4B圖，當透光介質200朝第一方向X移
動，但透光介質200之側邊邊緣202恰位於發光二極體121與光偵測電晶體150之間時，因為透光介質200之側邊邊緣202不平整且位於不同介質之交界處，故，發光二極體121所發射之光線L會受到透光介質200之側邊邊緣202的干涉而往其他方向散射，進而讓光偵測電晶體150在此時間點下所感測出的光線強度突然減少，光偵測電晶體150可感應到發光二極體121約例如達96%的光線強度，然而，所述光線強度百分比並不作為本發明之任何限制。
更詳細地，如第4B圖與第2圖，由於光偵測電晶體
150接收的光線強度突然下降，使得第一光強訊號S1具有明顯的下降幅度。然而，因為第二光強訊號S2受到電壓緩和電路180(如電容181)之放電，使得第二光強訊號S2的下降幅度不致如同第一光強訊號S1的下降幅度，而小於第一光強訊號S1的下降幅度，導致第二光強訊號S2的電壓準位反而大於第一光強訊號S1的電壓準位。故，比較元件140比較出第一光強訊號S1的電壓準位小於第二光強訊號S2的電壓準位後，便從輸出端143輸出”0”的數位訊號G至處理單元190。處理單元190讀取”0”的數位訊號G後，便判定透光介質200之側邊邊緣202尚未位於發光二極體121與光偵測電晶體150之間。
接著，如第4C圖，當透光介質200繼續朝第一方向
X移動，但透光介質200之側邊邊緣202已通過發光二極體121與光偵測電晶體150之間時，因為透光介質200之介質本體201具有透光性質，故，發光二極體121所發射之光線L皆可穿過透光介質200之
介質本體201而被光偵測電晶體150所感應。因此，光偵測電晶體150在此時間點下所感測出的光線強度係稍微上升，光偵測電晶體150可感應到發光二極體121約達例如98%的光線強度，但仍小於透光介質200未到達前所感測出的光線強度，然而，所述光線強度百分比並不作為本發明之任何限制。
同理，如第4C圖與第2圖，在透光介質200之側邊
邊緣202已通過發光二極體121與光偵測電晶體150之間後，光偵測電晶體150持續接收發光二極體121的光線L，使得經由電壓調整電路160之作用後，第一光強訊號S1的電壓準位回到大於第二光強訊號S2的電壓準位，且第一光強訊號S1與第二光強訊號S2係穩定地呈平行線。
故，比較元件140比較出第一光強訊號S1的電壓準
位大於第二光強訊號S2的電壓準位後，便從輸出端143輸出”1”的數位訊號G至處理單元190。當處理單元190在讀取”0”的數位訊號G之後，又自比較元件140之輸出端143讀取”1”的數位訊號G，處理單元190則判定透光介質200之介質本體201恰位於發光二極體121與光偵測電晶體150之間。
以上同理，可知當處理單元190又讀取了”0”的數位訊
號G之後，處理單元190則判定透光介質200之另一側邊邊緣恰位於發光二極體121與光偵測電晶體150之間。
第三實施方式
本實施方式中，本發明用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置與辨識方法，係用來偵測一透光光柵結構，特別是，用來偵測此透光光柵結構之各光柵位置，藉以作為後續列印定位之依據。
第5A圖至第5C圖繪示依據本發明第二實施方式之光
發射模組120、光感測模組130與透光光柵結構210於不同相對位置之操作示意圖以及其所對應之訊號變化。由於透光光柵結構210具有透光性質，故發光二極體121所發射之光線L係可穿過透光光柵結構210而被光偵測電晶體150所感應。舉例來說，如第5A圖所示，透光光柵結構210由透光材質(如壓克力、PVC、PET等材質)所組成，且透光光柵結構210具有一平面側211與一圓柱側212。平面側211上可直接印製有立體影像資料，如交錯影像資料等。圓柱側212上形成有複數個光柵凸透鏡220與凹處223。這些光柵凸透鏡220係以等間距設置，每一凹處223形成於任二相鄰光柵凸透鏡220之間。這些光柵凸透鏡220藉以於不同觀察角度呈現不同立體視覺效果。
如第5A圖所示，當驅動單元110驅動透光光柵結構
210朝第一方向X移動時，使得透光光柵結構210之各光柵凸透鏡220逐一通過發光二極體121與光偵測電晶體150之間，發光二極體121朝第二方向Z發射光線L至光偵測電晶體150，其中第一方向X實質上垂直第二方向Z。在本實施方式，光偵測電晶體150為一遮斷式光感應器，故，光發射模組120、光感測模組130分別設置於透光光柵結構210之二相對側，特別是，光發射模組120之發光二極體121面向透光光柵結構210之圓柱側212，光感測模組130之光偵測電晶體150面向透光光柵結構210之平面側211。
如第5A圖與第2圖，當透光光柵結構210朝第一方
向X移動，且當透光光柵結構210之其中一光柵凸透鏡220之非頂緣表面221恰位發光二極體121與光偵測電晶體150之間時，由於透光光柵結構210之其中一光柵凸透鏡220之非頂緣表面221會使得發光二極體121所發射之光線L產生折射，故光偵測電晶體150感應到大部分(即不至100%)光線強度的光線L。接著，如第5B圖與第2圖，當透光光柵結構210之其中一光柵凸透鏡220之頂緣恰位發光二極體121與光偵測電晶體150之間時，由於發光二極體121所發射之光線L會大致全部直接穿透透光光柵結構210之其中一光柵凸透鏡220之頂緣222而幾乎不會產生折射(可能仍有些許微折射)，故，光偵測電晶體150可感應到發光二極體121所發射的大致全部(100%)光線強度的光線L。
更詳細地，如第5B圖與第2圖，光偵測電晶體150
接收發光二極體121的光線L，經由電壓調整電路160之作用後，第一光強訊號S1的電壓準位大於第二光強訊號S2的電壓準位，且第一光強訊號S1的起伏大於第二光強訊號S2的起伏。故，比較元件140比較出第一光強訊號S1的電壓準位大於第二光強訊號S2的電壓準位後，便從輸出端143輸出”1”的數位訊號G至處理單元190。處理單元190讀取”1”的數位訊號G後，則判定透光光柵結構210之其中一光柵凸透鏡恰位於光發射模組120與光感測模組130之間。
如第5C圖與第2圖所示，當透光光柵結構210朝第
一方向X移動，且透光光柵結構210之其中一凹處223位於發光二極體121與光偵測電晶體150之間時，因為透光光柵結構210之凹處223不平整且位於不同介質之交界處，故，發光二極體121所發射之
光線L會受到透光光柵結構210之凹處223的干涉而往其他方向散射，進而讓光偵測電晶體150在此時間點下所感測出的光線強度突然減少，例如光偵測電晶體150可感應到發光二極體121例如約96%的光線強度，然而，所述光線強度百分比並不作為本發明之任何限制。
更詳細地，如第5C圖與第2圖，由於光偵測電晶體
150接收的光線強度突然下降，使得第一光強訊號S1具有明顯的下降幅度。然而，因為第二光強訊號S2受到電壓緩和電路180(如電容181)之放電，使得第二光強訊號S2的下降幅度小於第一光強訊號S1的下降幅度，導致第二光強訊號S2的電壓準位反而大於第一光強訊號S1的電壓準位。故，比較元件140比較出第一光強訊號S1的電壓準位小於第二光強訊號S2的電壓準位後，便從輸出端143輸出”0”的數位訊號G至處理單元190。處理單元190讀取”0”的數位訊號G後，便判定透光光柵結構210之其中一凹處223位於發光二極體121與光偵測電晶體150之間。
此外，除了偵測透光光柵結構210之光柵凸透鏡與凹
處之位置，本實施方式更可以用來偵測透光光柵結構210之側邊邊緣202，藉以作為後續應用之依據。舉例來說，當處理單元190收到首次產生之比較結果為第一光強訊號S1之電壓準位小於第二光強訊號S2之電壓準位時，則判定處理單元190透光介質200之一側邊邊緣202恰位於光發射模組120與光感測模組130之間。
第四實施方式
第6圖繪示依據本發明第四實施方式之反射式光光感測模組之結構101與透光介質200之操作示意圖。如第6圖，此第四實施方式
與前述第二實施方式之間的主要差異在於：在本實施方式中，光偵測電晶體150為一反射式光感應器。光發射模組與光感測模組位於透光介質200之同側，例如，發光二極體121與光偵測電晶體150分別設置於透光介質200之同側，光偵測電晶體150與一反射板123分別設置於透光介質200之二相對側。在本實施方式中，但不限於此，發光二極體121與光偵測電晶體150皆設置同一結構101中。
如此，當發光二極體121之光線L經由透光介質200
之側邊邊緣202之反射後，光偵測電晶體150可收到反射後之光線L，以便電壓調整電路160、比較元件140與處理單元190便可進行上述對應之資料處理，在此不再加以贅述。
需瞭解到，本實施方式之反射式光光感測模組也可應
用於第三實施方式上，在此不再加以贅述。
第7A圖至第7C圖繪示依據光感測模組130對應光發
射模組120所得之電流電壓(I-V)特性曲線圖。如第7A圖，電流-電壓特性曲線是表示通過光偵測電晶體的電流與電壓兩者之間的關係，以便透過這圖表去確定光偵測電晶體的基本參數及電路的特性，他們常稱這些圖表作「電流電壓特性曲線圖」。
更進一步地，在電流電壓特性曲線IV中，縱軸IC為
集極偏壓電壓(VCC)/對應電阻值(R)的大小，橫軸VCE為集極-射極電壓(VCE)。此外，在第7A圖中，這些實線BL1~BL4為光偵測電晶體150所接收光線強度(即發光二極體121的光線強度)而形成之曲線。這些虛線DL是光偵測電晶體150的偏壓負載線L。不同的偏壓負載線L(代表不同的電阻值)與不同的光強度(不同的基極電流所對應之集極電流)會產生唯一的感測工作點OP(Operation
point)。如此，從縱軸IC與橫軸VCE之交點O沿這些實線BL1~BL4未彎曲的線段之線性延長線形成一分界線D。此分界線D係將此電流-電壓特性曲線IV區分為飽和區S(Saturation Region)與主動區A(Active Region)。
然而，如第7B圖，由於光偵測電晶體150於電流電
壓特性曲線IV之感測工作點OP仍落於飽和區S(包含飽和區S與主動區A之分界線D)上，，即使所收集之光線產生微小的變化(如實線BL至虛線DM)，在飽和區S(包含飽和區S與主動區A之分界線D)中，光偵測電晶體150的輸出電壓不會有變化，故，光偵測電晶體150仍無法判斷出所述之微小的光源變化，進而無法查覺第一光強訊號與第二光強訊號之間的差異，因此無法針對透光介質之特定區域進行偵測。
反觀，如第7C圖，當光偵測電晶體150所偵測之光
線(實線BL)訊號的電壓準位即使產生微小的光源變化(如虛線DM)時，由於光偵測電晶體150之感測工作點OP落於主動區A內，光偵測電晶體150便可判斷出所述之微小的光源變化，進而從上述第一光強訊號與第二光強訊號之間查覺出差異，因此可以針對透光介質之特定區域進行偵測。
如此，由上可知，為了使光偵測電晶體150於電流電
壓特性曲線IV之感測工作點OP落於主動區A內，經本案發明人研究，在上述用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法之第3圖之步驟(301)之前，先調校光發射模組或光感測模組，以致光感測模組(如光偵測電晶體)於電流電壓特性曲線IV之感測工作點OP得以移至電流電壓特性曲線IV之主動區A內。
第五實施方式
第8圖繪示依據本發明第五實施方式之光感測模組對應光發射模組所得之電流電壓特性曲線圖。如第2圖與第8圖，本實施方式調校光發射模組或光感測模組之步驟，更包含的具體步驟為：調校光發射模組120之發光二極體121之發光強度，例如降低光發射模組120之發光強度，使得光感測模組130於飽和區S(包含飽和區S與主動區A之分界線D)內之感測工作點OP1得以移至主動區A內成為感測工作點OP2。
更具體地，為了降低光發射模組120之發光強度，其實現方式為固定光感測模組130之偏壓電阻151之阻值，例如將驅動電阻122可改為可變電阻，將驅動電阻122被變動地調整，以調整光發射模組120之發光強度，進而使光感測模組130於電流電壓特性曲線之感測工作點OP2移至主動區A內。
此外，為了降低光發射模組120之發光強度，其實現方式也可降低光發射模組120之電壓源V的強度。
第六實施方式
第9圖繪示依據本發明第六實施方式之光感測模組對應光發射模組所得之電流電壓(I-V)特性曲線圖。如第2圖與第9圖，本實施方式調校光發射模組或光感測模組之步驟，更包含的具體步驟為：調校光感測模組130之偏壓電阻151之阻值高低，使得光感測模組130於電流電壓特性曲線IV之飽和區S(包含飽和區S與主動區A
之分界線D)的感測工作點OP1得以成為主動區A內的感測工作點OP2。
更具體地，其中一實現方式，固定光發射模組120之驅動電阻122之阻值，例如將偏壓電阻151可改為可變電阻，使得偏壓電阻151可被變動地調整，以便光感測模組130於電流電壓特性曲線IV之感測工作點OP2移至主動區A內。
最後，上述所揭露之各實施例中，並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，皆可被保護於本發明中。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
301~305‧‧‧步驟
Claims (19)
- 一種用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置，包含：一驅動單元，用以驅動一透光介質沿一方向位移；一光發射模組，用以發射通過該方向之光線；一光感測模組，用以依據在同一時間點下感測經由該透光介質而來的光線而產生一第一光強訊號，將該第一光強訊號分別進行分壓及穩壓處理以成為一第二光強訊號後，再將該第二光強訊號與該第一光強訊號進行比較，以產生一比較結果；以及一處理單元，用以藉由該比較結果，來判定該透光介質之其中一特定區域是否恰位於該光發射模組與該光感測模組之間，其中該光發射模組或該光感測模組受調校後，以致該光感測模組於一電流電壓特性曲線之一感測工作點得以落於該電流電壓特性曲線之一主動區內。
- 如請求項1所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置，其中該光感測模組，包含：一比較元件，具有一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端，用以比較該第一光強訊號與該第二光強訊號之電壓準位大小並產生該比較結果；一電壓調整電路，電連接該比較元件之該第二輸入端，用以將該第一光強訊號進行分壓及穩壓處理以成為該第二光強訊號後，再將該第二光強訊號傳送至該比較元件之該第二 入端；以及一光偵測電晶體，電連接該比較元件之該第一輸入端與該電壓調整電路，用以在同一時間點下感測該光線以產生該第一光強訊號，將該第一光強訊號分別傳送至該比較元件之該第一輸入端以及該電壓調整電路。
- 如請求項2所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置，其中該電壓調整電路包含：一分壓電路，電連接該光偵測電晶體，用以讓該第一光強訊號進行分壓處理，其中進行分壓處理後之該第一光訊號的電壓準位小於該第一光訊號的電壓準位；以及一電壓緩和電路，電連接該分壓電路與該比較元件之該第二輸入端，用以讓進行分壓處理後之該第一光訊號進行穩壓處理。
- 如請求項3所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置，其中該分壓電路包含相互串聯之至少二電阻。
- 如請求項3所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置，其中該電壓緩和電路包含一電容。
- 如請求項2所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置，其中該光發射模組包含一發光二極體與一驅動電阻，該驅動電阻電連接該發光二極體，其中該驅動電 阻為一可變電阻，該可變電阻受調校後，以致該光偵測電晶體於該電流電壓特性曲線(I-V特性曲線)之該感測工作點得以落於該電流電壓特性曲線之該主動區內。
- 如請求項2所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置，其中該光感測模組更包含一偏壓電阻，該偏壓電阻電連接該光偵測電晶體與該電壓調整電路，其中該偏壓電阻為一可變電阻，該可變電阻受調校後，以致該光偵測電晶體於該電流電壓特性曲線(I-V特性曲線)之該感測工作點得以落於該電流電壓特性曲線之該主動區內。
- 如請求項1所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置，其中該光發射模組與該光感測模組位於該透光介質之二相對側。
- 如請求項1所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識裝置，其中該光發射模組與該光感測模組位於該透光介質之同側。
- 一種用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法，包含：調校一光發射模組或一光感測模組，以致該光感測模組於一電流電壓特性曲線之一感測工作點得以落於該電流電壓特性曲線之一主動區內；驅動一透光介質； 藉由該光發射模組發射光線至受驅動之該透光介質；藉由該光感測模組感測經由該透光介質而來的該光線，並依據在同一時間點下所感測的該光線產生一第一光強訊號，將該第一光強訊號分別進行分壓及穩壓處理而成為一第二光強訊號；比較該第一光強訊號與該第二光強訊號之電壓準位大小，並產生一比較結果；以及藉由該比較結果，來判定該透光介質之其中一特定區域是否恰位於該光發射模組與該光感測模組之間。
- 如請求項10所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法，其中當該透光介質之該特定區域為該透光介質之一側邊邊緣時，藉由該比較結果，來判定該透光介質之該特定區域是否恰位於該光發射模組與該光感測模組之間，更包含：當該第一光強訊號之電壓準位小於該第二光強訊號之電壓準位時，判定該透光介質之該側邊邊緣恰位於該光發射模組與該光感測模組之間。
- 如請求項10所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法，其中當該透光介質之該特定區域為該透光介質之多個光柵凸透鏡其中一者時，藉由該比較結果，來判定該透光介質之該特定區域是否恰位於該光發射模組與該光感測模組之間，更包含：當該第一光強訊號之電壓準位小於該第二光強訊號之電 準位時，判定該透光介質之該些光柵凸透鏡其中一者恰位於該光發射模組與該光感測模組之間。
- 如請求項12所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法，其中當該第一光強訊號之電壓準位小於該第二光強訊號之電壓準位時，判定該透光介質之任二相鄰之該些光柵凸透鏡之間的一凹處恰位於該光發射模組與該光感測模組之間。
- 如請求項10所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法，其中調校該光發射模組或該光感測模組，以致該光感測模組於該電流電壓特性曲線之該感測工作點得以落於該電流電壓特性曲線之該主動區內，更包含：調校該光發射模組之發光強度。
- 如請求項10所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法，其中調校該光發射模組或該光感測模組，以致該光感測模組於該電流電壓特性曲線之該感測工作點得以落於該電流電壓特性曲線之該主動區內，更包含：調校該光感測模組之一偏壓電阻之阻值高低。
- 一種用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法，包含：調校一光發射模組或一光感測模組，以致該光感測模組於一電流電壓特性曲線之一感測工作點得以落於該電流電壓 特性曲線之一主動區內；驅動一透明卡片；藉由該光發射模組發射光線至受驅動之該透明卡片；藉由該光感測模組感測經由該透明卡片而來的該光線，並依據在同一時間點下所感測的該光線產生一第一光強訊號，並將該第一光強訊號分別進行分壓及穩壓處理而成為一第二光強訊號；比較該第一光強訊號與該第二光強訊號之電壓準位大小，並產生一比較結果；以及當該比較結果為該第一光強訊號之電壓準位小於進行該第二光強訊號之電壓準位時，判定該透明卡片之一側邊邊緣恰位於該光發射模組與該光感測模組之間，當該比較結果為該第一光強訊號之電壓準位大於該第二光強訊號之電壓準位時，判定該透明卡片之一介質本體恰位於該光發射模組與該光感測模組之間。
- 一種用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法，包含：調校一光發射模組或一光感測模組，以致該光感測模組於一電流電壓特性曲線之一感測工作點得以落於該電流電壓特性曲線之一主動區內；驅動一透光光柵結構；藉由該光發射模組發射光線至受驅動之該透光光柵結構；藉由該光感測模組感測經由該透光光柵結構而來的該光 線，並依據在同一時間點下所感測的該光線產生一第一光強訊號，並將該第一光強訊號分別進行分壓及穩壓處理而成為一第二光強訊號；比較該第一光強訊號與該第二光強訊號之電壓準位大小，並產生一比較結果；以及當該比較結果為該第一光強訊號之電壓準位小於該第二光強訊號之電壓準位時，判定該透光光柵結構之多個光柵凸透鏡之任二相鄰者之間的凹處恰位於該光發射模組與該光感測模組之間。
- 如請求項17所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法，更包含：當首次產生之比較結果為該第一光強訊號之電壓準位小於該第二光強訊號之電壓準位時，則判定該透光光柵結構之一側邊邊緣恰位於該光發射模組與該光感測模組之間。
- 如請求項17所述之用以偵測出透光介質特定區域之辨識方法，更包含：當該比較結果為該第一光強訊號之電壓準位大於該第二光強訊號之電壓準位時，判定該透光光柵結構之多個光柵凸透鏡之其中一者恰位於該光發射模組與該光感測模組之間。
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