TW202023216A - 環境光濾除方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種環境光濾除方法，其包括：提供感測模組，其包括發射器、接收器以及處理器；在第一取樣時間內，發射器不發射信號，接收器接收第一環境光信號，且處理器將第一環境光信號轉換成第一資料；在第二取樣時間內，發射器發射偵測信號，接收器接收第二環境光信號以及偵測信號，且處理器將第二環境光信號與偵測信號轉換成第二資料；在第三取樣時間內，發射器不發射信號，接收器接收第三環境光信號，且處理器將第三環境光信號轉換成第三資料；計算第一、三資料的平均而得到一平均值；以及計算第二資料與平均值的相差而得到一差值。藉此，能有效濾除大部分環境光，而使感測模組能有較佳的感測效果。

Description

環境光濾除方法

本發明涉及一種雜訊消除方法，特別是涉及一種環境光濾除方法。

主動式感測器為一種不須實際接觸即可偵測附近物體的感測器，其原理為由感測器中的一發射器發射電磁場或電磁輻射，並由感測器中一接收器偵測電磁場變化或是接收被待測物反射的電磁輻射。

主動式感測器應用範圍廣泛，近接感測器即為一種主動式感測器，其常用於智慧型手機，其可在通話中時感測使用者的耳、臉及頭髮，以在這邊部位接近螢幕時暫時關閉螢幕觸控功能，以避免這些部位意外碰觸螢幕而影響通話。另外，近接感測器也可應用於監測機械裝置內部的震動、停車場出入口、輸送裝置等。

近接感測器具有可靠性高、使用期限長等優點，因為其不需複雜的結構與機械零件，作用時也不必實際接觸待測物。然而，任何偵測場景均或多或少存在環境光，而環境光也屬於電磁輻射，因此可能會降低接收器對偵測信號的敏銳度、使接收器提早達到飽和電流或者影響待測物的反射性質，故環境光往往會降低近接感測的效果。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種環境光濾除方法，其在偵測待測物之前以及之後分別執行一 次環境光偵測，計算兩次環境光偵測所得的數據的平均值並將偵測待測物所得的數據減除此平均值，如此，可提高環境光濾除效果。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種環境光濾除方法，其包括：提供一感測模組，所述感測模組包括一發射器、一接收器以及一處理器；在一第一取樣時間內，所述發射器不發射信號，所述接收器接收一第一環境光信號，且所述處理器將所述第一環境光信號轉換成一第一資料；在一第二取樣時間內，所述發射器發射一偵測信號，所述接收器接收一第二環境光信號以及所述偵測信號，且所述處理器將所述第二環境光信號與所述偵測信號轉換成一第二資料；在一第三取樣時間內，所述發射器不發射信號，所述接收器接收一第三環境光信號，且所述處理器將所述第三環境光信號轉換成一第三資料；計算所述第一資料與所述第三資料兩者的平均而得到一平均值；以及計算所述第二資料與所述平均值兩者的相差而得到一差值。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的環境光濾除方法，其能通過“在一第一取樣時間內，所述發射器不發射信號，所述接收器接收一第一環境光信號，且所述處理器將所述第一環境光信號轉換成一第一資料”、“在一第二取樣時間內，所述發射器發射一偵測信號，所述接收器接收一第二環境光信號以及所述偵測信號，且所述處理器將所述第二環境光信號與所述偵測信號轉換成一第二資料”以及“在一第三取樣時間內，所述發射器不發射信號，所述接收器接收一第三環境光信號，且所述處理器將所述第三環境光信號轉換成一第三資料”的技術方案，以計算所述第一資料與所述第三資料兩者的平均而得到一平均值，並且計算所述第二資料與所述平均值兩者的相差而得到一差值。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下 有關本發明的詳細說明與附圖，然而所提供的附圖僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

S‧‧‧感測模組

E‧‧‧發射器

D‧‧‧接收器

C‧‧‧處理器

R‧‧‧暫存器

N‧‧‧偵測信號

M‧‧‧待測物

圖1為本發明實施例的環境光濾除方法的流程圖；圖2為本發明實施例的環境光濾除方法所提供的感測模組偵測一待測物時的剖面示意圖；圖3為本發明實施例的環境光濾除方法所提供的感測模組的功能方塊圖；圖4為本發明另一實施例的環境光濾除方法的流程圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“環境光濾除方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

[實施例]

請參閱圖1至圖3所示，本發明實施例的環境光濾除方法包括步驟S100：提供一感測模組S，感測模組S包括一發射器E、一接收器D以及一處理器P。本發明不限制感測模組S、發射器E及接收器D的實現方式，例如，在本實施例中，感測模組S可為一近接感測器，發射器E及接收器D分別為一發光二極體及一光電二極體，發光二極體發出偵測信號N，偵測信號N經一待測物M反射而為光電二極體所接收，然而，在其他實施例中，感測模組S也可為其他種類的主動式感測器，發射器E也可為其他種類 的光發射器，例如雷射發光器，且接收器D也可為其他種類的光學感測器。

接著，本實施例的環境光濾除方法進一步包括步驟S102：在一第一取樣時間內，發射器E不發射信號，接收器D接收一第一環境光信號，且處理器P將第一環境光信號轉換成一第一資料；步驟S104：在一第二取樣時間內，發射器E發射一偵測信號N，接收器D接收一第二環境光信號以及偵測信號N，且處理器P將第二環境光信號與偵測信號N轉換成一第二資料；步驟S106：在一第三取樣時間內，發射器E不發射信號，接收器D接收一第三環境光信號，且處理器P將第三環境光信號轉換成一第三資料。

詳細而言，第一取樣時間、第二取樣時間以及第三取樣時間為依時序發生，亦即，本發明的環境光濾除方法在光電二極體E實際發出偵測信號N偵測待測物M之前，對環境光信號做一次取樣，在光電二極體E偵測待測物M之後，對環境光信號再做一次取樣。更進一步而言，偵測信號N是指由發射器E發出而被待測物M反射後由接收器D接收的信號。接收器D可經由其接收的偵測信號N進而判斷物體是否存在。

接著，本實施例的環境光濾除方法進一步包括步驟S108：計算第一資料與第三資料兩者的平均而得到一平均值；步驟S110：計算第二資料與平均值兩者的相差而得到一差值。藉由取第一次取樣數據與第三次取樣數據的平均值，在將第二次取樣數據減除上述平均值，本發明的環境光濾除方法可有效消除環境光對於感測模組S感測效果的影響。

明確而言，現有技術的環境光濾除方法大多做兩次取樣，其中，第一次取樣時發射器不發設信號，以使第一次的取樣數據僅包括環境光信號，第二次取樣時發射器發射偵測信號，以使第二次的取樣數據包括環境光信號以及偵測信號，最後再取得第一次及第二次取樣數據的差值，以消除環境光對偵測信號的影響。然 而，若以現有技術的此種方式消除環境光，其效果有限，環境光裡的閃爍雜訊仍在一定程度上導致信號的失配(mismatch)，影響待測物的偵測。

更明確而言，環境光裡影響感測器偵測的最大因子為閃爍雜訊(flicker noise)，而本發明的環境光濾除方法相較現有技術的環境光濾除方法能有效降低90%的閃爍雜訊，因而可降低環境光對感測模組S的影響。

進一步地，在本實施例中，處理器P為類比數位轉換器，且上述平均值與差值是利用類比數位轉換器進行計算所得。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，處理器P也可是其他種類的類比信號處理器。

詳細而言，在本實施例中，當偵測信號N射入近接感測器中，由光電二極體，光子促使光電二極體中電子與電洞結合而產生光電效應，進而產生光電流信號，此光電流信號經由一轉換步驟而轉換成一交流電的類比信號輸出至類比數位轉換器，接著，類比數位轉換器再將上述類比信號轉換為數位信號。

本發明不限制上述光電流信號轉換至類比信號以及類比信號轉換至數位信號的轉換方式，例如，其可為一種傅立葉變換，本領域技術人員可視需求及應用選擇適當的轉換方式。

進一步而言，感測模組S還進一步包括一暫存器R，處理器P是根據儲存於暫存器R中的一採樣次數資訊以及一脈波數資訊，而將第一環境光信號轉換為第一資料、第二環境光信號與反射信號轉換為第二資料以及將第三環境光信號轉換為第三資料。

詳細而言，一次採樣包括三次取樣，換句話說，在本實施例中，在第一取樣時間內取得第一資料、第二取樣時間內取得第二資料以及第三取樣時間內取得第三資料稱作一次採樣。脈波數資訊是指感測模組S至待測物M距離範圍內包括的總脈波數。根據儲存在暫存器R中的採樣次數資訊及脈波數資訊，可使第一環境 光信號、第二環境光信號與偵測信號以及第三環境光信號整合為可作運算的第一資料、第二資料以及第三資料。

在不同實施例中，環境光濾除方法包括下列步驟，在步驟S200中，提供一感測模組S，感測模組S包括一發射器E、一接收器D以及一處理器P。在步驟S202，於一第一取樣時間內，發射器E不發射信號，接收器D接收一第一環境光信號，且處理器P將第一環境光信號轉換成一第一資料。在步驟S204中，於一第二取樣時間內，發射器E發射一偵測信號N，接收器D接收一第二環境光信號以及偵測信號N，且處理器P將第二環境光信號與偵測信號N轉換成一第二資料。在步驟S206中，於一第三取樣時間內，發射器E不發射信號，接收器D接收一第三環境光信號，且處理器P將第三環境光信號轉換成第三資料。在步驟S208，於一第四取樣時間內，發射器E不發射信號，接收器D接收第四環境光信號，且處理器P將第四環境光信號轉換成一第四資料。在步驟S210中，於第五取樣時間內，發射器E發射一偵測信號N，接收器D接收第五環境光信號以及偵測信號N，且處理器P將第五環境光信號與偵測信號N轉換成一第五資料。

詳細而言，在執行第一取樣、第二取樣、第三取樣、第四取樣以及第五取樣的期間，其脈波數資訊(Npulse)等於1。換句話說，在感測模組S至待測物M距離範圍內，一次採樣包含五次取樣。

接著，本實施例的環境光濾除方法進一步包括步驟S212，計算第一資料、第三資料與第五資料的平均而得到第一平均值。在步驟S214中，計算第二資料與第四資料的平均而得到第二平均值。在步驟S216中，第一平均值與第二平均值的相差而得到一差值。藉由第一資料、第三資料與第五資料的第一平均值以及第二資料與第四資料的第二平均值，將第二平均值減去上述第一平均值，本發明的環境光濾除方法可有效消除環境光對於感測模組S感測效果的影響。

[實施例的有益效果]

本發明其中一有益效果在於，本發明所提供的環境光濾除方法，其能通過“在一第一取樣時間內，發射器E不發射信號，接收器D接收一第一環境光信號，且處理器P將第一環境光信號轉換成一第一資料”、“在一第二取樣時間內，發射器E發射一偵測信號N，接收器D接收一第二環境光信號以及偵測信號N，且處理器P將第二環境光信號與偵測信號N轉換成一第二資料”以及“在一第三取樣時間內，發射器E不發射信號，接收器D接收一第三環境光信號，且處理器P將第三環境光信號轉換成一第三資料”的技術特徵，以計算第一資料與第三資料兩者的平均而得到一平均值，並且計算第二資料與平均值兩者的相差而得到一差值。或者在不同實施例中，藉由五次取樣取得五個資料，並計算第一資料、第三資料與第五資料的第一平均值以及第二資料與第四資料的第二平均值，再將第二平均值減去第一平均值而得到一差值。藉此，本發明的環境光濾除方法可降低90%的閃爍雜訊，進而有效降低環境光對感測模組S感測效果的影響。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及附圖內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

指定代表圖為流程圖，故無符號簡單說明。

Claims (10)

1. 一種環境光濾除方法，其包括：提供一感測模組，所述感測模組包括一發射器、一接收器以及一處理器；在一第一取樣時間內，所述發射器不發射信號，所述接收器接收一第一環境光信號，且所述處理器將所述第一環境光信號轉換成一第一資料；在一第二取樣時間內，所述發射器發射一偵測信號，所述接收器接收一第二環境光信號以及所述偵測信號，且所述處理器將所述第二環境光信號與所述偵測信號轉換成一第二資料；在一第三取樣時間內，所述發射器不發射信號，所述接收器接收一第三環境光信號，且所述處理器將所述第三環境光信號轉換成一第三資料；計算所述第一資料與所述第三資料兩者的平均而得到一平均值；以及計算所述第二資料與所述平均值兩者的相差而得到一差值。
2. 如請求項1所述的環境光濾除方法，其中，所述處理器為一類比數位轉換器，且所述平均值與所述差值是利用所述類比數位轉換器進行計算所得。
3. 如請求項2所述的環境光濾除方法，其中，所述感測模組還進一步包括一暫存器。
4. 如請求項3所述的環境光濾除方法，其中，所述類比數位轉換器是根據儲存於所述暫存器中的一採樣次數資訊以及一脈波數資訊，而將所述第一環境光信號轉換為所述第一資料，且是根據儲存於所述暫存器中的所述採樣次數資訊以及所述脈波數資訊，而將所述第二環境光信號與所述反射信號轉換為所述第二資料，並根據儲存於所述暫存器中的所述採樣次數資訊以 及所述脈波數資訊，而將所述第三環境光信號轉換為所述第三資料。
5. 如請求項1所述的環境光濾除方法，其中，所述感測模組為一近接感應器。
6. 如請求項1所述的環境光濾除方法，其中，所述發射器為一發光二極體。
7. 如請求項1所述的環境光濾除方法，其中，所述接收器為一光電二極體。
8. 一種環境光濾除方法，其包括：提供一感測模組，所述感測模組包括一發射器、一接收器以及一處理器；執行一第一取樣，所述發射器不發射信號，所述接收器接收一第一環境光信號，且所述處理器將所述第一環境光信號轉換成一第一資料；執行一第二取樣，所述發射器發射一偵測信號，所述接收器接收一第二環境光信號以及所述偵測信號，且所述處理器將所述第二環境光信號與所述偵測信號轉換成一第二資料；執行一第三取樣，所述發射器不發射信號，所述接收器接收一第三環境光信號，且所述處理器將所述第三環境光信號轉換成一第三資料；執行一第四取樣，所述發射器不發射信號，所述接收器接收一第四環境光信號，且所述處理器將所述第四環境光信號轉換成一第四資料；執行一第五取樣，所述發射器發射所述偵測信號，所述接收器接收一第五環境光信號以及所述偵測信號，且所述處理器將所述第五環境光信號與所述偵測信號轉換成一第五資料；計算所述第一資料、所述第三資料與所述第五資料的平均而得到一第一平均值； 計算所述第二資料與所述第四資料的平均而得到一第二平均值；以及計算所述第二平均值與所述第一平均值的相差而得到一差值。
9. 如請求項8所述的環境光濾除方法，其中，所述第一取樣、所述第二取樣、所述第三取樣、所述第四取樣以及所述第五取樣是在一次採樣內完成執行。
10. 如請求項8所述的環境光濾除方法，其中，所述第一取樣、所述第二取樣、所述第三取樣、所述第四取樣以及所述第五取樣是在所述感測模組至所述待測物的距離範圍內執行。

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