TWI553325B - 光學感測裝置 - Google Patents

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TWI553325B TW104142037A TW104142037A TWI553325B TW I553325 B TWI553325 B TW I553325B TW 104142037 A TW104142037 A TW 104142037A TW 104142037 A TW104142037 A TW 104142037A TW I553325 B TWI553325 B TW I553325B
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許哲豪
蔡佐昇
陳文政
林孟勇
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昇佳電子股份有限公司
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Description

光學感測裝置
本發明係指一種光學感測裝置，尤指一種可適性降低電源電壓抑制比（Power Supply Rejection Ratio，PSRR）的光學感測裝置。
傳統的光學感測裝置著重於感測效率之提升，但對於內部元件阻抗匹配之電路設計略有不足處，其將導致感測結果摻雜過多的雜訊訊號，並影響到自身的感測效率與處理訊號之精確度。
因此，提供一種可適性降低電源電壓抑制比的光學感測裝置，已成為本領域之重要課題。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種可適性降低電源電壓抑制比的光學感測裝置。
本發明揭露一種光學感測裝置，包含有一訊號產生模組，用來產生一偵測訊號；一感測模組，用來接收該偵測訊號所對應之一反射訊號；以及一控制模組，耦接該感測模組，用來根據該反射訊號，以對應判斷是否有一物體接近及其所對應之一相對距離；其中，該控制模組還包含有一匹配模組，用來匹配該感測模組所對應之一阻抗值，且該匹配模組與該感測模組皆耦接至一地端來形成一零差動準位。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。
請參考第1圖與第2圖，第1圖與第2圖分別為本發明實施例一光學感測裝置1操作於一未起始狀態及一已起始狀態之示意圖。本實施例的光學感測裝置1可用來偵測一物體OB是否靠近，其包含有一訊號產生模組10、一感測模組12與一控制模組14。其中，訊號產生模組10可用來產生一偵測訊號S_D，感測模組12可用來接收偵測訊號所對應之一反射訊號S_R，而控制模組14耦接感測模組12，可根據反射訊號來對應判斷物體OB是否接近/靠近光學感測裝置1之周邊，同時，反射訊號也可用來判斷物體OB相對於光學感測裝置1之一相對距離。
詳細來說，本實施例中的訊號產生模組10可為一發光二極體，可產生一光源訊號如一不可見光或一可見光，當物體OB靠近光學感測裝置1時，其可反射光源訊號來形成一反射光源訊號，並由感測模組12如為一光敏二極體來接收反射光源訊號。另外，控制模組14包含有一匹配模組140，可作為一匹配電容，用來匹配感測模組12所對應之一阻抗值（例如一電容值）。此外，匹配模組140與感測模組12皆耦接至一地端GND，使得匹配模組140與感測模組12間形成一零差動準位。本實施例中的控制模組14還包含有一切換模組142、一計算模組144與一類比數位轉換器146，且透過一導通訊號來對應切換切換模組142之導通路徑，例如本實施例中的切換模組142包含有一第一切換單元1420、一第二切換單元1422以及一第三切換單元1424，並利用導通訊號S_C1、S_C2、S_C3來對應切換第一切換單元1420、第二切換單元1422與第三切換單元1424之導通狀況，進而切換光學感測裝置1之不同工作狀態。
具體而言，如第1圖所示，當訊號產生模組10未啟動時（即訊號產生模組10為未起始狀態），導通訊號S_C1、S_C2、S_C3分別為一低位準訊號、一高位準訊號與一低位準訊號，以切換切換模組142中第一切換單元1420、第二切換單元1422與第三切換單元1424之啟閉，來形成為一第一導通路徑，此時，由於訊號產生模組10並未產生偵測訊號S_D，而該感測模組係根據一背景光源來對應接收一第一訊號，且對應形成一感測電流I B，至於第一導通路徑可參考第1圖中所示感測電流I B之箭頭的流動方向。
進一步地，如第2圖所示，當訊號產生模組10啟動並產生偵測訊號S_D時（即訊號產生模組10為已起始狀態），導通訊號S_C1、S_C2、S_C3分別為一高位準訊號、一低位準訊號與一低位準訊號，以切換切換模組142中第一切換單元1420、第二切換單元1422與第三切換單元1424之啟閉來形成為一第二導通路徑，此時，感測模組12可對應接收經由物體OB反射之一第二訊號（即反射訊號S_R），且對應形成另一感測電流I R+I B，至於第二導通路徑可參考第2圖中所示感測電流為I R+I B之箭頭的流動方向。據此，透過控制模組14中計算模組144與類比數位轉換器146的一積分操作後，控制模組14可根據第一反射訊號與第二反射訊號間之差值，以對應判斷物體OB是否接近/靠近光學感測裝置1之周邊，同時判斷物體OB相對於光學感測裝置1之相對距離。
請參考第3圖，第3圖為本發明實施例另一光學感測裝置3之示意圖。第3圖所示的光學感測裝置3類似第1圖中的光學感測裝置1，不同處在於，本實施例中控制模組34的匹配模組340改為一已遮光之光敏二極體，且可完全匹配感測模組12之阻抗電容值。請再參考第4圖，第4圖為本發明實施例另一光學感測裝置4之示意圖。第4圖的光學感測裝置4類似第1圖中的光學感測裝置1，不同處在於，本實施例中控制模組44的匹配模組440可為一追蹤電容模組，且其對應為一可選擇電容陣列，此外，控制模組44還包含有一調整模組46來耦接於追蹤電容模組與類比數位轉換器146間，且調整模組46可根據控制模組44之積分操作後的計算結果，以對應輸出一選擇訊號S_S至追蹤電容模組，以控制追蹤電容模組440輸出一可調整電容值來匹配感測模組12之阻抗電容值，例如調整模組46可比較一積分器與類比數位轉換器146間的差值是否為最小，進而輸出當下所使用追蹤電容模組的電容值。再者，當光學感測裝置4不照光時，匹配模組440與感測模組12間為完全匹配，且經過複數次切換切換模組142之導通路徑後，控制模組44可對應輸出一零數值來調整可調整電容值。當然，本實施例中追蹤電容模組所輸出的可調整電容值可直接等同於感測模組12之阻抗值，或者，亦可從數個阻抗值中選擇較接近之一者來匹配感測模組12之阻抗值，非用以限制本發明的範疇。
據此，由於本發明第1圖到第4圖的實施例皆已對應設置有匹配模組，當光學感測裝置操作於不同工作環境或條件，由於感測模組（例如光敏二極體）的阻抗電容值會隨製程、溫度或偏壓而對應改變時，但本實施例仍可維持感測模組（例如光敏二極體）與匹配模組（例如一匹配電容、一追蹤電容模組或一已遮光之光敏二極體）間的阻抗電容值為相等或接近，使得光學感測裝置等效輸出的電源電壓抑制比（PSRR）為最佳，用以對抗輸入電壓所攜帶之雜訊訊號。再者，由於本實施例已考慮感測模組與匹配模組間的阻抗電容值為匹配，同時，匹配模組140與感測模組12同時接地來形成零差動準位，使得本實施例的負載匹配效果與抗雜訊之能力也可大幅提升，相較於未設置匹配模組之先前技術來說，本案所提供的電源電壓抑制比將至少改善20dB〜30dB。
值得注意地，本領域具通常知識者可對應修改本實施例中切換模組中切換單元的數量及其所對應之導通訊號與導通路徑，使得感應模組不但維持匹配模組與感測模組間為阻抗匹配，同時適性使用不同之導通路徑或導通元件來降低感應電流傳輸至控制模組之雜訊干擾，此亦屬於本發明的範疇。
綜上所述，本發明實施例係提供一種光學感測裝置，其中內設的匹配模組可維持與感測模組間相等或接近之阻抗電容值，使得光學感測裝置可輸出較佳的電源電壓抑制比，同時，其中匹配模組與感測模組共同接地來形成零差動準位，以提高光學感測裝置之負載匹配效果與抗雜訊之能力。   以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1、3、4‧‧‧光學感測裝置
10‧‧‧訊號產生模組
12‧‧‧感測模組
14、34、44‧‧‧控制模組
140、340、440‧‧‧匹配模組
142‧‧‧切換模組
1420‧‧‧第一切換單元
1422‧‧‧第二切換單元
1424‧‧‧第三切換單元
144‧‧‧計算模組
146‧‧‧類比數位轉換器
46‧‧‧調整模組
GND‧‧‧地端
S_D‧‧‧偵測訊號
S_R‧‧‧反射訊號
S_C1、S_C2、S_C3‧‧‧導通訊號
S_S‧‧‧選擇訊號
IB、IR+IB‧‧‧感測電流
OB‧‧‧物體
第1圖與第2圖為本發明實施例一光學感測裝置操作於不同工作狀態之示意圖。 第3圖為本發明實施例另一光學感測裝置之示意圖。 第4圖為本發明實施例另一光學感測裝置之示意圖。
1‧‧‧光學感測裝置
10‧‧‧訊號產生模組
12‧‧‧感測模組
14‧‧‧控制模組
140‧‧‧匹配模組
142‧‧‧切換模組
1420‧‧‧第一切換單元
1422‧‧‧第二切換單元
1424‧‧‧第三切換單元
144‧‧‧計算模組
146‧‧‧類比數位轉換器
GND‧‧‧地端
S_D‧‧‧偵測訊號
S_R‧‧‧反射訊號
S_C1、S_C2、S_C3‧‧‧導通訊號
IB‧‧‧感測電流
OB‧‧‧物體

Claims (6)

  1. 一種光學感測裝置，包含有：一訊號產生模組，用來產生一偵測訊號；一感測模組，用來接收該偵測訊號所對應之一反射訊號；以及一控制模組，耦接該感測模組，用來根據該反射訊號，以對應判斷是否有一物體接近及其所對應之一相對距離；其中，該控制模組還包含有一匹配模組，用來匹配該感測模組所對應之一阻抗值，且該匹配模組與該感測模組皆耦接至一地端來形成一零差動準位；其中，該偵測訊號係一光源訊號；其中，該反射訊號係該光源訊號之一反射光源訊號。
  2. 如請求項1所述之光學感測裝置，其中該匹配模組為一匹配電容、一追蹤電容模組或一已遮光之光敏二極體，該感測模組所對應之該阻抗值為一電容值，而該訊號產生模組為一發光二極體，用來產生一光源訊號，並根據該物體之反射來對應形成一反射光源訊號至該感測模組。
  3. 如請求項1所述之光學感測裝置，其中該控制模組還包含有一切換模組、一計算模組與一類比數位轉換器，且根據一導通訊號來對應切換該切換模組之導通路徑。
  4. 如請求項3所述之光學感測裝置，其中當該匹配模組為一追蹤電容模組時，該控制模組還包含有一調整模組耦接於該追蹤電容模組與該類比數位轉換器間，該調整模組可根據該控制模組之一計算結果，以對應輸入一選 擇訊號至該追蹤電容模組來輸出一可調整電容值。
  5. 如請求項4所述之光學感測裝置，其中當該光學感測裝置不照光時，該匹配模組與該感測模組間為完全匹配，且經過複數次切換該切換模組之導通路徑後，該控制模組係輸出一零數值來調整該可調整電容值。
  6. 如請求項3所述之光學感測裝置，其中當該訊號產生模組未啟動時，該導通訊號切換該切換模組為一第一導通路徑，而該感測模組對應接收一第一訊號，當該訊號產生模組啟動來產生該偵測訊號時，該導通訊號切換該切換模組為一第二導通路徑，而該感測模組對應接收一第二訊號，且經過一積分操作後，該控制模組係根據該第一訊號與該第二訊號來對應判斷是否有該物體接近及其所對應之該相對距離。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100214172A1 (en) * 2009-02-25 2010-08-26 Mediatek Inc. Method and circuit for determining a doppler shift of a signal
TW201428325A (zh) * 2013-01-14 2014-07-16 Ind Tech Res Inst 動作／擾動訊號偵測系統及方法
JP2014168220A (ja) * 2013-01-31 2014-09-11 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 水晶発振器及び発振装置
TW201445161A (zh) * 2013-05-22 2014-12-01 Univ Nat Cheng Kung 諧波雷達射頻標籤

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