CN218896126U - 光感测模块和自行车 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种光感测模块和自行车，其中光感测模块配合反射器使用并包含外壳、光收发器以及掩模。外壳具有通孔。光收发器包含光源、光传感器以及隔墙。光源设置于外壳内以射出第一光线，第一光线经由通孔穿出外壳并经反射器的反射成为第二光线。光传感器设置于外壳内以接收第二光线。隔墙设置该光源及光传感器之间。掩模相对于光传感器设置，且掩模具有开口位于第二光线的光行进路径上。

Description

光感测模块和自行车
本申请是中国实用新型申请(申请号：202121874754.1，申请日：2021 年8月11日，实用新型名称：光感测模块)的分案申请。
技术领域
本实用新型涉及感测装置，特别是涉及一种光感测模块和自行车。
背景技术
市面上的传感器种类众多，以通过光感测进行测速的感测装置来说，市面上的光传感器为了降低环境光对于感测精度的影响，通常只能运用于封闭而无外界环境光的使用场域，因此有使用场域限制条件严苛的问题待改善。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种光感测模块和自行车，以解决上述问题。
为达上述目的，本实用新型提供一种光感测模块，配合反射器使用并包含外壳、光收发器以及掩模。外壳具有通孔。光收发器包含光源、光传感器以及隔墙。光源设置于外壳内以射出第一光线，第一光线经由通孔穿出外壳并经反射器的反射成为第二光线。光传感器设置于外壳内以接收第二光线。隔墙设置该光源及光传感器之间。掩模设置于该外壳，且掩模具有开口，该开口位于第二光线的光行进路径上。
该掩模包含第一开口，该第一开口位于该第一光线的光行进路径上。
该掩模包含第一导引面，该第一导引面围绕该第一开口，且该第一导引面的延伸方向平行于该第一光线的光行进方向。
该掩模包含第二导引面，该第二导引面围绕该开口，且该第二导引面的延伸方向平行于该第二光线的光行进方向。
该光收发器包含容器，该光源及该光传感器分别设置于该容器内。
该光收发器包含封盖，设置于该容器上并封闭该容器，且该封盖由透光材质制成。
该封盖为透镜。
该光感测模块还包含滤光片设置于该光传感器与该开口之间。
该光传感器朝向该开口的表面设置有光学微结构。
一种光感测模块，其特征在于，该光感测模块适于设置在自行车的车架上，该自行车的后轮及踏板分别设置反射器，该光感测模块包含：外壳，设置于该车架，且该外壳具有通孔；基板，设置于该外壳内并具有相对的第一侧及第二侧，该第一侧面向该后轮，该第二侧面向该踏板；二光收发器，分别连接于该基板的该第一侧及该第二侧，且分别包含：光源，设置于该外壳内以射出第一光线，该第一光线经由该通孔穿出该外壳并经该反射器的反射成为第二光线；光传感器，设置于该外壳内以接收该第二光线；以及隔墙，设置于该光源及该光传感器之间；以及二掩模，设置于该外壳，且二该掩模分别具有开口，二该掩模的该开口分别位于二该光收发器的第二光线的光行进路径上。
一种光感测模块，该光感测模块包含：外壳，具有通孔、以及底面；光收发器设置于该外壳内，包含：光源，具有发射面用以射出第一光线，该第一光线经由该通孔穿出该外壳，并被反射成为第二光线；光传感器，具有接收面用以接收该第二光线；以及隔墙，设置于该光源及该光传感器之间；以及掩模，设置于该外壳，且该掩模具有开口，该开口位于该第二光线的光行进路径上，其中，该发射面与该接收面不平行于该底面。
该掩模包含第一开口，位于该第一光线的光行进路径上。
该掩模包含第一导引面，围绕该第一开口，且倾斜于该底面。
该掩模包含第二导引面，围绕该开口，且倾斜于该底面。
该光收发器包含容器，该光源及该光传感器分别设置于该容器内。
该光收发器包含封盖，设置于该容器上并封闭该容器，且该封盖由透光材质制成。
该封盖为透镜。
该光感测模块还包含滤光片设置于该光传感器与该开口之间。
该接收面具有光学微结构。
一种自行车，该自行车包含：车架；后轮；以及如上述的光感测模块设置于该车架上，并朝向该后轮。
本实用新型的优点在于，通过隔墙及掩模的设置，用于低外界杂讯(杂散信号)的干扰，提高感测精准度。
附图说明
图1为本实用新型的一实施例所揭示的一光感测模块的示意图；
图2为本实用新型的另一实施例所揭示的一光感测模块的示意图；
图3为本实用新型的一实施例所揭示配合光收发器的掩模的示意图；
图4为本实用新型的另一实施例所揭示配合光收发器的掩模的示意图；
图5为本实用新型的另一实施例所揭示的一光感测模块的示意图；
图6为本实用新型的另一实施例所揭示的一光感测模块的示意图；
图7为本实用新型的另一实施例所揭示的一光感测模块的示意图；
图8为本实用新型的一实施例中所揭示的具有封盖的光收发器的示意图；
图9为本实用新型的一实施例中所揭示的具有光学微结构的光收发器的示意图；
图10为本实用新型的一实施例中所揭示的具有滤光片的光收发器的示意图；
图11为本实用新型的一实施例中所揭示的具有光学微结构及滤光片的光收发器的示意图；
图12为本实用新型的一实施例中所揭示的光感测模块设置于自行车使用的示意图一；
图13为本实用新型的一实施例中所揭示的光感测模块设置于自行车使用的示意图二；
图14为本实用新型的一实施例中所揭示的光感测模块配合使用的反射器的示意图；
图15为本实用新型的另一实施例中所揭示的一光感测模块的示意图；
图16为本实用新型的另一实施例中所揭示的一光感测模块的示意图；
图17为本实用新型的一实施例中所揭示的一光感测模块的功能区块图；
图18为本实用新型的一实施例中所揭示的一光感测模块的运行流程图；
图19A～图19D为本实用新型的一实施例中所揭示的一光感测模块的各信号变化关系示意图；
图20为本实用新型的一实施例中所揭示的控制单元控制光源电流的流程图；
图21为本实用新型的一实施例中所揭示的光感测模块设置于自行车使用的图；
图22为图21中圈选处22的局部放大示意图。
符号说明
100、200、300、400、500、600、700、800、900:光感测模块
R、R′:反射器
R1:第一反射器
R2:第二反射器
10:外壳
11:壁面
111:通孔
12:容置空间
20、20′:光收发器
21:光源
22:光传感器
23:隔墙
24、24′:容器
241:槽口
242:容槽
25:封盖
30、30′:掩模
31:开口
31A:第一开口
31B:第二开口
34:第一导引面
35:第二导引面
40:基板
41:第一侧
42:第二侧
43:插座
50:电源
60:副感知器
70:控制单元
80:磁传感器
90:无线通讯模块
L1:第一光线
L2:第二光线
M:光学微结构
F:滤光片
B:自行车
B1:车架
B11:后下叉
B2:后轮
B21:轮辐
B3:踏板
B31:曲柄
θ1:第一夹角
θ2:第二夹角
S:霍尔传感器信号
P:预设值
UE:使用者设备
具体实施方式
图1为本实用新型的一实施例所揭示的一光感测模块100的示意图。光感测模块100配合反射器R使用以测量待测物的速度。于此，待测物为可以进行圆周运动或是往复运动的物件，例如但不限于自行车/健身车的车轮或踏板。
参阅图1，光感测模块100包含外壳10、光收发器20、及掩模30。外壳10由不透光的材质制成。光收发器20至少包含光源21及光传感器22，光源21及光传感器22设置于外壳10内以降低外界光的干扰。掩模30相对于光收发器20设置，且其侧面被外壳10所包围，以降低杂讯干扰并增进光收发器20的光收发效果。
外壳10为具有壁面11及容置空间12的中空壳体结构。于此，外壳10 设有贯通的通孔111以供光收发器20收发光线。此外，外壳10的壁面11 以不透光的材质制成，由此避免外界的光由壁面11射入外壳10内干扰光收发器20的感测精准度。
光收发器20的光源21优选为具有集中式光能量的指向性光源，例如发光二极管或激光二极管，由此确保光源21发出的光线的光能量集中且能充分地被使用。在此实施例中，光源21的半高宽(Full width at half maximum， FWHM)发光角不超过150°，尤以不超过120°为佳。于此，光源21射出第一光线L1，且第一光线L1经反射器R的反射成为第二光线L2被光传感器 22吸收。
光传感器22为能依据光能量而转换为他种信号的传感器。在一实施例中，光传感器22为能依据光能量而转换为电信号的传感器。具体而言，光传感器22可以是光电二极管(photodiode)，但本实用新型不以此为限。
参阅图1，为了避免外壳10内的光源21射出的第一光线L1以及光传感器22所接收的第二光线L2相互影响，光源21与光传感器22之间设置隔墙23。在此，隔墙23不透光，由此确保光传感器22所接收到的第二光线 L2不包含第一光线L1，确保测量的精准度。
掩模30可以是独立的结构体再结合于外壳10的壁面11，也可以是与外壳10成型为一体成型，本实用新型不以此为限。
光感测模块100的测量精准度主要与光传感器22感测第二光线L2有关，因此，在一实施例中，掩模30可以仅设置于第二光线L2的光行进路径上，而第一光线L1则直接由外壳10的通孔111射出。在另一实施例中(未显示)，掩模30位于光源21与光传感器22之上。
在掩模30与外壳10一体成型的实施例中，外壳10的通孔111对应光收发器20。光源21射出的第一光线L1通过外壳10的通孔111部分射向反射器R。在此实施例中，掩模30为外壳10的一部分。掩模30具有开口31，对应光传感器22的位置，对射向光传感器22的光线进行导引，减少第二光线L2以外的其他杂散光进入光传感器22，提高光传感器22测量第二光线L2的精准度。
在掩模30为独立结构体的实施例中，外壳10具有通孔111，而掩模30 嵌设于通孔111。在此实施例中，掩模30的外型及尺寸对应通孔111与光传感器22的外型及尺寸成型，由此，掩模30可通过紧配合或粘胶结合的方式设置于通孔111。
参阅图1，光感测模块100的光收发器20是一封装体，包含容器24及封盖25。容器24具有槽口241及容槽242。封盖25覆盖设置于容器24的槽口241上并封闭容槽242。光源21、光传感器22、及隔墙23设置于容器 24的容槽242内。由此，封装体形式的光收发器20得便于加工及组装。
在一实施例中，光收发器20的容器24及隔墙23可以为反射光的材质。由此，在光收发器20的容器24内的光线的光强度得以被反射增强，并进而提高信噪比。另外一些实施例中，当光收发器20的光源21及光传感器22 是直接设置于外壳10内而未封装于容器24，则外壳10以能反射光的材质制成，由此，在外壳10内的光线的光强度得以被反射增强，并进而提高信噪比。
图3为本实用新型的一实施例所揭示的掩模30的示意图。图4为本实用新型的另一实施例所揭示的掩模30的示意图。图3及图4仅绘制掩模30 及光收发器20以便于清楚说明两者的结构组态及关系。
图2为本实用新型的另一实施例所揭示的一光感测模块200的示意图。掩模30为独立结构体，设置于外壳10对应通孔111位置的外表面。掩模30 以其一表面贴抵设置于外壳10的外表面，突出于外壳10，用以隔绝更多非第二光线L2的外界环境光。掩模30的外型及尺寸得以不受限于通孔111的规格，降低制造难度。掩模30与外壳10的材料为不透光的材质制成，可以包含金属或塑料。金属包含不锈钢、镁合金、铝合金、钛、铁、铝、铜、镀铬金属等。塑料包含聚合物(polymer)或是树脂(resin)，例如：热塑型 (thermoplastic)塑料或是热固型(thermosetting)塑料。热塑型(thermoplastic) 塑料包含PPA(polyphthalamide)、PCT(polycyclohexylenedimethylene terephthalate)、ABS(acrylonitrile butadienestyrene)、聚醚醚酮 (polyetheretherketone；PEEK)、或其他适合的材料。热固型(thermosetting) 塑料包含EMC(epoxy molding compound)、SMC(silicone moldingcompound)、或其他适合的材料。选择性地，外壳10与隔墙23的材料也可以包含用于挡光的不透光材料进一步降低光源21以及光传感器22的干扰。不透光(opaque)材料可以包含吸光材料或是反射材料。
在另一实施例中，掩模30位于光收发器20的出光面上，可对于第一光线L1及第二光线L2进行导引。如图5的上半部所示。由此，可以使光源 21射出的第一光线L1能充分地被利用，也同时提高感测第二光线L2的精准度。
外壳10的通孔111包含但不限于圆形、长矩形、方形或各种形状。图3 与图4为不同实施例的掩模30俯视图，显示掩模30与光收发器20的对应位置。掩模30的外轮廓形状对应通孔111的形状。如图3绘示的掩模30的外轮廓为长矩形。如图4绘示的掩模30的外轮廓为圆形。此外，掩模30的开口31A/31B的形状也不限于是方形、长矩形、圆形或各种形状。如图3绘示的掩模30的开口31A、31B形状为长矩形，而图4绘示的掩模30的开口 31A、31B形状为半圆形。
参阅图1，反射器R以一大于0的距离设置在光感测模块100的上方。光感测模块100及反射器R分别设置于固定部位及运动部位上。上述固定部位是指于待测环境中，较无位置变化的部位。上述运动部位是指于待测环境中，位置会持续或间歇性变化的部位。在另一实施例中，光感测模块100设置于运动部位上，而反射器R设置于固定部位上。
反射器R具有能反射光的反射面，反射面可以但不限于是光滑平面、曲面、抛物面或半球面。反射器R可以是整体以低透光率、高反光率的材质制成，也可以是仅于表面设置低透光率、高反光率的反光薄膜，本实用新型不限于此。以下具体说明光感测模块100的运作方式。
在一实施例中，光感测模块100设置于固定部位，反射器R设置于圆周运动或是往复运动的活动部位。详言之，反射器R于活动部位运动时，会移动至对应光感测模块100的位置接收到第一光线L1。当光感测模块100运作时，光收发器20的光源21射出第一光线L1，第一光线L1通过通孔111 穿出外壳10射向反射器R。第一光线L1可经过周期性出现的反射器R的反射成为第二光线L2。第二光线L2通过掩模30的开口31射入，并由光传感器22接收。由于反射器R设置于产生圆周运动或是往复运动的待测物上，待测物每次的圆周运动或是往复运动可以产生一次第二光线L2，如此一来，光传感器22得以通过收到第二光线L2的频率就能计算出待测物的圆周运动或是往复运动的速度。
在一实施例中，光传感器22为光电二极管，光传感器22接收到光能量时产生电信号的改变。因此，通过电信号改变的频率就能对应计算出待测物的圆周运动或是往复运动的信息。
光传感器22是以所收到的光能量作为感测的基础，因此，降低第二光线L2在光行进过程中的能量损失，以及减少外界环境光的干扰，将有助于增加感测的精准度。因此，掩模30的开口31的形状或尺寸优选是依据第一光线L1与第二光线L2的型态而定。
参阅图5，图5为本实用新型的另一实施例所揭示的一光感测模块的示意图。在此，先就光感测模块300的上半部进行细部说明。光感测模块300 的掩模30具有二开口，分别为第一开口31A及第二开口31B。掩模30设置于外壳10的壁面11并位于光源21及光传感器22对应的位置，以对光源21 射出的第一光线L1及光传感器22收入的第二光线L2进行导引。第一开口 31A供光源21发出的第一光线L1射出，第二开口31B供第二光线L2射入至光传感器22。第一开口31A位于第一光线L1的光行进路径上，第一光线 L1经反射器R反射成为第二光线L2，第二开口31B位于第二光线L2的光行进路径上，由此，提高光源21及光传感器22的光收发效果。
具体而言，第一开口31A的轮廓形状及尺寸依据第一光线L1的光束形状及光束直径而定。第二光线L2为第一光线L1的反射光，第二光线L2与第一光线L1的差异在于光行进方向的角度，而第二光线L2的光束型态则与第一光线L1的光束型态相同，因此，第二开口31B的轮廓形状及尺寸也依据第一光线L1的光束形状及光束直径而定。
第一开口31A及第二开口31B的尺寸优选是分别不小于第一光线L1的光束直径。进一步地，由于光源21至反射器R具有光射入的入射角，不同的光源21入射至反射器R时，具有不同的入射角。因此，第一开口31A与第二开口31B的位置及形状会影响光收发的效果。由此可知，掩模30的第一开口31A及第二开口31B的尺寸及型态优选是综合考虑光源21的光束形状、尺寸及入射至反射器R的入射角。
参阅图5，掩模30包含第一导引面34以及第二导引面35，第一导引面 34围绕第一开口31A的部位，第二导引面35围绕第二开口31B的部位。
光源21所射出的第一光线L1具有第一行进路线，且第一行进路线不平行于第一导引面34。第一开口31A的尺寸应涵盖第一光线L1的第一行进路线，如此才能使第一光线L1完全不被遮挡地射向反射器R。第一开口31A 的尺寸大于第一光线L1的光束直径，同理，第二开口31B的尺寸大于第二光线L2的光束直径，由此避免第一光线L1由第一开口31A射出时遭受到阻挡而降低光强度，影响后续的感测。
参阅图5，光感测模块300包含外壳10、基板40、二光收发器20、20′、及二掩模30、30′。基板40设置于外壳10的容置空间12内并具有相对的第一侧41及第二侧42。光收发器20设置于第一侧41，光收发器20′设置于第二侧42。掩模30设置于外壳10上对应光收发器20的位置，掩模30′设置于外壳10上对应光收发器20′的位置。反射器R设置于对应光收发器20的一侧，反射器R′设置于对应光收发器20′的一侧。光收发器20与光收发器 20′是朝两互为反向的方向射出第一光线L1，并利用反射器R、R′反射回第二光线L2供光收发器20、20′侦测。因此，光感测模块300可以测量两个方向的圆周运动或是往复运动的信息。在一实施例中，光收发器20与光收发器20′具有相同或类似的结构，掩模30与掩模30′具有相同或类似的结构。
参阅图5，光感测模块300包含电源50。电源50设置于基板40上(第一侧41或是第二侧42)。选择性地，基板40上还可以设置输入/输出端口(I/O) (未显示)，电连接于电源50并且延伸至外壳10之外。由此，使用者可通过输入/输出端口对电源50进行充电。选择性地，为确保整体光感测模块300 的防水性能，外壳10上还可以设置防水盖(未显示)以封闭输入/输出端口并确保整体光感测模块300的防水性能。
在另一实施例中，为提供更高的防水等级，光感测模块300也可以设置无线充电模块(未显示)。无线充电模块设置于外壳10内与电源50电连接，通过无线充电技术对电源50进行充电。如此一来，外壳10不需设置贯穿内部的输入/输出端口即能提供充电，提高整体光感测模块300的防水等级。
图6为本实用新型的另一实施例所揭示的一光感测模块400的示意图。光感测模块400与光感测模块300相似，具有朝向两个相反方向的光收发器 20、20′，可以测量两个方向的圆周运动或是往复运动的信息。图5中，掩模30的第一导引面34与第二导引面35都不平行于第一光线L1与第二光线 L2。然而，图6中，以位于基板40的第一侧41上的掩模30为例，第一导引面34的一部分平行于第一光线L1的光行进方向(例如，第一导引面34的左侧面)，第二导引面35的一部分的延伸方向平行于第二光线L2的光行进方向(例如，第二导引面35的右侧面)。于此，第一开口31A的尺寸缩小以更加贴近及/或限制第一光线L1的光行进方向，第二开口31B的尺寸缩小以更加贴近/限制第二光线L2的光行进方向，确保由光源21射出的第一光线 L1得以不受掩模30遮挡地射向反射器R，且由反射器R反射的第二光线 L2不受掩模30遮挡地射向光传感器22。第一开口31A及第二开口31B的尺寸可分别对应第一光线L1及第二光线L2的光行进方向而略为限缩，可以进一步降低环境光的杂讯进入光传感器22。在图6绘示的实施例中，掩模 30的第一导引面34靠近第二开口31B的部分垂直于外壳10的上表面，而朝向壁面11的部分平行于第一光线L1的光行进方向，第二导引面35靠近第一开口31A的部分是垂直于外壳10的上表面，而朝向壁面11的部分平行于第二光线L2的光行进方向，但本实用新型不以此为限。
图7为本实用新型的另一实施例所揭示的一光感测模块500的示意图。光感测模块500与光感测模块300相似，具有朝向两个相反方向的光收发器 20、20′，可以测量两个方向的圆周运动或是往复运动的信息。以位于基板 40的第一侧41上的掩模30为例，第一导引面34完全平行于第一光线L1 的光行进方向，第二导引面35完全平行于第二光线L2的光行进方向。第一导引面34及第二导引面35的延伸方向可依据所使用的光源21的发光角以及反射器R的位置来事先确定。而依据光的反射原理，入射于反射器R的入射角相等于反射角，由此就能确定第一导引面34及第二导引面35的角度配置。于此，只要第一光线L1通过第一开口31A就能不受掩模30遮蔽的射向反射器R，只要第二光线L2射入第二开口31B就能不受掩模30遮蔽的射向光传感器22，因此，第一开口31A的形状及尺寸可相当于第一光线L1 的光行进方向及光束直径，而第二开口31B的形状及尺寸可相对于第二光线 L2的光行进方向及光束直径。如此一来，仅有符合第二光线L2型态的光线能通过第二开口31B射向光传感器22而被光传感器22所接收，由此降低环境光被光传感器22所接收，提高光传感器22对于第二光线L2的感测精度。
另一实施例中，如图8所示，光收发器20的封盖25可以为一透镜。参阅图1光收发器20的光源21射出的第一光线L1通过封盖25再朝向通孔 111射出，经反射器R反射出的第二光线L2则由掩模30的开口31通过封盖25后，再由光传感器22所接收。由此，如图8的透镜型态的封盖25可以将第一光线L1集中后射出至反射器R，第二光线L2也可以被集中后由光传感器22所接收。因此，光收发器20所收发的光线强度都能被增强，提高信噪比(Signal-to-noise ratio)。
另一实施例中，为提高信噪比，光收发器20中的光传感器22的表面可以设置光学微结构M。如图9所示，图9为本实用新型的一实施例中所揭示的具有光学微结构M的光收发器20的示意图。光传感器22朝向封盖25的表面设置光学微结构M。光学微结构M可以但不限于是网格/格栅。光学微结构M可以滤除入射角度较大的环境光，由此降低环境光对于光传感器22 的影响。
另一实施例中，为提高信噪比，光收发器20中的光传感器22的表面可以设置滤光片F。如图10所示，图10为本实用新型的一实施例中所揭示的具有滤光片F的光收发器20的示意图。光传感器22朝向封盖25的表面设置滤光片F。滤光片F可以滤除与光源21波长不同的杂散光，由此降低环境光对于光传感器22的影响。
另一实施例中，为提高信号比，光收发器20可以同时设置光学微结构 M及滤光片F。如图11所示，图11为本实用新型的一实施例中所揭示的具有光学微结构M及滤光片F的光收发器20的示意图。光学微结构M设置于光传感器22朝向封盖25的表面，而滤光片F设置于封盖25朝向反射器 R的表面。由此，进入光收发器20至光传感器22的光线可以同时受到滤光片F及光学微结构M进行滤光，降低杂散光对于光传感器22的影响。
图12、图13为本实用新型的一实施例中所揭示的光感测模块600应用于自行车B中的示意图一及示意图二。其中，图13为根据图12的箭头指向视角所绘示的示意图。于此实施例中，自行车B包含车架B1、后轮B2以及踏板B3。后轮B2设置于车架B1的后下叉B11的一侧，而踏板B3通过曲柄B31连接于车架B1并可于转动过程中通过后下叉B11的另一侧。光感测模块600具有朝向两个相反方向的光收发器，可以测量两个方向的圆周运动或是往复运动的信息。光感测模块600可以为前述光感测模块300～500。光感测模块600固定设置于自行车B的后下叉B11，后轮B2的轮辐B21上设置第一反射器R1。连接踏板B3的曲柄B31上则设置第二反射器R2，则光感测模块600即能配合第一反射器R1及第二反射器R2感测自行车B的后轮B2的轮速及踏板B3的踏频。
参阅图12～图13并配合图5至图7。光感测模块600的外壳10固定设置于后下叉B11。光感测模块600的基板40的第一侧41朝向后轮B2，而踏板B3转动经过光感测模块600时，基板40的第二侧42朝向踏板B3。
于此，二光收发器20、20′分别固定于基板40的第一侧41及第二侧42，由此使二光收发器20、20′的光源及光传感器分别朝向两互为反向的方向。光收发器20与第一反射器R1作用来测得后轮B2的轮速，光收发器20′与第二反射器R2作用来测得踏板B3的踏频。如此一来，单一光感测模块600 设置于单一位置就能测量到轮速及踏频，提高使用的便利性。
在一具体实施态样中，光源21射出的第一光线L1的波长为940nm，但本实用新型并不以此为限。光源21可以产生一脉冲信号(pulse signal)，工作周期(duty cycle)不小于50Hz，优选是大于100Hz。每一周期，发光的单位时间不小于55us，最佳为95us。
参阅图12～图13，光感测模块600与后轮B2间的距离约为1～5厘米，而光感测模块600与踏板B3之间的距离则小于光感测模块600与后轮B2 之间的距离。在另一实施例中，光感测模块600与踏板B3之间的距离大于光感测模块600与后轮B2之间的距离。参阅图14，图14为本实用新型的一实施例中所揭示的光感测模块600配合使用的第一反射器R1的示意图。第一反射器R1的表面为抛物曲面并具有3mm～4mm的曲率半径。第二反射器R2与第一反射器R1相同，在此不再重复说明。
由此，光感测模块600可以同时感测自行车B的轮速及踏频，提供自行车B的骑乘者多面向的感测结果，骑乘者得以通过感测结果调配体能、骑乘速度或骑乘状态。
在一实施例中，光感测模块600的电力来源可以通过车轮或踏板的动力转换而产生，但本实用新型并不以此为限。
图15为本实用新型的另一实施例中所揭示的一光感测模块700的示意图。光感测模块700与光感测模块300相似，具有朝向两个相反方向的光收发器20、20′，可以测量两个方向的圆周运动或是往复运动的信息。光感测模块700还包含副感知器60及控制单元70，分别电连接于基板40上。控制单元70电连接光收发器20、光收发器20′、及副感知器60。当光感测模块 700应用于前述自行车B上时，副感知器60用以感知自行车B的移动速度、后轮B2的轮速、或踏板B3的踏频。在此实施例中，控制单元70用以根据副感知器60的感知结果控制光收发器20、光收发器20′的运作与否。
具体而言，当副感知器60感知到自行车B的移动速度、后轮B2的轮速、或是踏板B3的踏频于一预设时间内降低至零时，控制单元70判断自行车B处于非移动的状态，并据此控制光收发器20、光收发器20′关闭或成为休眠状态。而当副感知器60感知到自行车B的移动速度、后轮B2的轮速或是踏板B3的踏频提升至高于预设值时，控制单元70判断自行车B开始骑行，并据此控制光收发器20、光收发器20′开启成为正常运作状态。如此一来，当自行车B并未移动时，光收发器20、光收发器20′的光源21可以不需持续开启，而达到更佳的耗能参数。值得说明的是，在此实施例中，副感知器60的功率耗损低于光收发器20、光收发器20′的功率耗损，例如但不限于是震动感知器(vibration sensor)、磁感知器(magneticsensor)、或是位移感知器(motion sensor)。
在一实施例中，控制单元70可以但不限于是中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)，或是其他可编程的一般用途或特殊用途的微处理器 (Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、可编程控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、图形处理器(Graphics ProcessingUnit，GPU)或其他类似元件或上述元件的组合。
图16为本实用新型的另一实施例中所揭示的一光感测模块800的示意图。光感测模块800具有朝向两个相反方向的传感器，可以测量两个方向的圆周运动或是往复运动的信息。光感测模块800仅于一个方向上至少包含一光收发器20。具体而言，光收发器20设置于基板40的其中一侧(例如：第一侧41)，另一侧(例如：第二侧42)则可搭配其他的物理传感器而成为混和感测型态的光感测模块800。物理传感器可以为振动传感器(vibrationsensor)、运动传感器(motion sensor)、或是磁感应器(magnetic sensor)。
参阅图16与图12，光感测模块800的基板40的第一侧41设置光收发器20，第二侧42则设置磁感应器80。光感测模块800应用于前述自行车B 上时，后轮B2的轮辐B21上的第一反射器R1与光收发器20作用产生光感应。在此实施例中，踏板B3的曲柄B31设置磁吸体(未显示)以与磁感应器80磁吸产生磁吸感应。因此，自行车B的轮速可以通过光收发器20的光感应来测得，而踏频则可以通过磁感应器80的磁吸感应来测得。由此，光感测模块800减少一组光收发器20的配置，光收发器的数量相对降低，而能降低整体光感测模块800的耗电量，满足不同态样的使用需求。
图17为本实用新型的一实施例中所揭示的一光感测模块800的功能区块图。光感测模块800包含光收发器20、控制单元70，磁感应器80。磁感应器80为霍尔传感器(hall-effect sensor)且能感测磁信号而产生霍尔传感器信号S。控制单元70可以包含无线通讯模块90。在另一实施例中，无线通讯模块90可以独立设置于基板40上电连接于控制单元70，由此，无线通讯模块90能与使用者设备无线通讯连接并将感测结果传输至使用者设备 UE。无线通讯模块90包含但不限于支持全球移动通信(Global System for Mobilecommunication,GSM)、个人手持式电话***(Personal Handy-phone System,PHS)、码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)***、宽频码分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access,WCDMA)***、长期演进(Long Term Evolution,LTE)***、全球互通微波存取(Worldwide interoperability for Microwave Access,WiMAX)***、无线保真(Wireless Fidelity,Wi-Fi)***或蓝牙的信号传输的元件。
使用者设备UE可以但不限于是移动通讯装置、穿戴式设备或是显示器。在此实施例中，使用者设备UE具有信号接收器、速度显示器以及电源状态显示器。信号接收器用以接收来自无线通讯模块90传送的信息。速度显示器用以显示由无线通讯模块90接收且是经由控制单元70计算得出的轮速或踏频。电源状态显示器用以显示由无线通讯模块90接收的电源50的寿命或电力容量状态。
图18为光感测模块800的运作流程图。磁感应器80是常态开启。控制单元70比对霍尔传感器信号S与预设值P并持续预定时间，当霍尔传感器信号S于一预定时间内持续小于预设值P时(例如霍尔传感器信号S小于预设值P并持续3秒)，控制单元70判断由磁感应器80感测的踏板B3已停止动作，则控制单元70根据此判断结果控制光收发器20进入睡眠模式。
而当控制单元70比对霍尔传感器信号S与预设值P并持续预定时间，且霍尔传感器信号S于预定时间内持续大于预设值P时(例如霍尔传感器信号S大于预设值P并持续3秒)，控制单元70判断由磁感应器80感测的踏板B3是处于动作状态中，则控制单元70判断光收发器20处于正常操作模式而不改变光收发器20的状态。
当光收发器20被控制单元70控制进入睡眠模式之后，控制单元70仍持续侦测磁感应器80的霍尔传感器信号S。当霍尔传感器信号S增强至大于预设值P时，控制单元70唤醒光收发器20，即控制光收发器20启动为正常运作状态以进行轮速的感测。而若霍尔传感器信号S未增强至大于预设值P时，光收发器20保持于睡眠状态，且控制单元70持续侦测磁感应器 80的霍尔传感器信号S。
由此，光感测模块800得以依据磁感应器80的磁吸信号控制光收发器 20的运作，在接收到磁感应器80产生磁吸信号时才开启光收发器20。由此，磁感应器80可以感测踏板B3的踏频，并且能在踏板B3转动时唤醒光收发器20感测后轮B2的轮速。
在一实施例中，前述光感测模块可以包含控制单元70(可参考图17的***方块图，以及图20的流程图)，能依据环境光的光亮度对应调整光源21 的光强度。具体而言，当光源21的光亮度低于环境光的光亮度时，控制单元70提高输入光源21的电流，使光源21的光亮度能大于环境光，由此确保光源21射出的第一光线L1能与反射器R作用以产生足够强度的第二光线 L2。反之，当光源21的光亮度高于环境光的光亮度时，控制单元70可以降低输入光源21的电流，使光源21的光亮度降低至不小于环境光的亮度，由此使光源21射出的第一光线L1的光亮度保持在足以产生可进行测量的第二光线L2的状态，如此一来，可以降低光源21非必要的功耗。
参阅图19A～图19B，并搭配图17、图20，光感测模块接收来自于经低通滤波器(low-pass filter)滤波后的光传感器22的直流信号(图19A：VDC) 作为环境光电流信号。环境光电流信号可先经信号放大及直流检测后，由比较电路比较前述环境光电流信号(VDC)与预设的锯齿波信号(图19B)并生成脉波(PWM)信号(图19C)。当环境光电流信号高于锯齿波信号时，判断环境光的光强度高于光源21的光强度，则比较电路输出高电平状态，则光源驱动器即依据高电平状态提高光源21的驱动电流以提高光源21的光强度(图19D)。
反之，当环境光电流信号低于锯齿波信号时，判断环境光的光强度低于光源21的光强度，则比较电路输出低电平状态，则光源驱动器即依据低电平状态降低光源21的驱动电流以使光源21发出适当光强度的第一光线L1 (图19D)。
图21为本实用新型的另一实施例中所揭示的光感测模块900设置于自行车B使用的示意图。为提高光感测模块900的信噪比，光感测模块900中的光收发器20相对于基板40具有一夹角。图22为图21中圈选处22的局部放大示意图。光感测模块900中，光收发器20用来感测后轮B2的轮速，光收发器20相对于基板40具有第一夹角θ1，设置于后轮B2的第一反射器 R1相对于后轮B2具有第二夹角θ2。确保光收发器20的光源21射出光线的光行进路线经过第一反射器R1，因此，第一夹角θ1相等于第二夹角θ2。具体地，为使光收发器20能相对基板40产生夹角，基板40上设置有插座 43。插座43的一面平贴于基板40，相对的另一面相对于基板40具有第一夹角θ1并供光收发器20连接。在此，插座43平贴于基板40的一面与基板40 电连接，供光收发器20连接的一面与光收发器20电连接。由此使光收发器 20通过插座43有角度地电连接于基板40。
光收发器20相对于基板40具有第一夹角θ1的态样是使光收发器20的光源21射出的光线朝向地面的方向的角度，由此，光传感器22亦朝向地面，接收自第一反射器R1反射的光线。如此一来，能降低光感测模块900周围的环境光(例如：太阳光、车灯、广告看板、交通号志)进入光收发器20 的机率，进而提高信噪比，提高感测的精准度。在一具体实施态样中，光收发器20相对于基板40之间的夹角优选是大于15°并小于30°。
在另一实施例中，由于自行车B的骑乘者踩踏于踏板B3时能遮挡踏板 B3附近的环境光，因此，用来感测踏板B3的踏频的光收发器20较不易受到阳光直射，即其受外界干扰的程度较低，因此，用来感测踏板B3的踏频的光收发器20′及设置于踏板B3的第二反射器R2则可不需特别设置为具有夹角的态样。
另一实施例中，前述可提升信噪比的各实施例可同时实施于光感测模块，由此使光感测模块的信噪比最大化。
另一实施例中，光感测模块不限于仅设置前述光收发器20或磁感应器感测轮速或踏频，光感测模块还可设置各种传感器来提供更多样化的感测功能。例如光感测模块可以还包含空气品质侦测器及定位单元。由此，当光感测模块设置于自行车B，进行骑乘活动时，自行车B在骑行的过程中可以持续搜集所到之处的空气品质，并通过定位单元获取的位置信息将各定位位置的空气品质信息以无线通讯模块90发送至特定云端数据库，则其他的自行车B骑行者就能由此云端数据库得知各地的空气品质，进而筛选出当前适合骑乘自行车B的位置。
此外，光感测模块也能配合设置多种传感器，通过各种感测数据的交互计算来计算出精准的骑乘功率，而成为一种自行车用功率计。于此，光感测模块除了至少设置有光收发器20外，可配合设置风速感知器、风向感知器、加速规及海拔感知器中的其中之一或组合来提供不同的感测需求。
虽然结合以上一些实施例公开了本实用新型，然而其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神及范围内，可作些许更动及润饰。因此本实用新型的专利保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种光感测模块，其特征在于，该光感测模块包含：
外壳，具有通孔、以及底面；
光收发器设置于该外壳内，包含：
光源，具有发射面用以射出第一光线，该第一光线经由该通孔穿出该外壳，并被反射成为第二光线；
光传感器，具有接收面用以接收该第二光线；以及
隔墙，设置于该光源及该光传感器之间；以及
掩模，设置于该外壳，且该掩模具有开口，该开口位于该第二光线的光行进路径上，
其中，该发射面与该接收面不平行于该底面。
2.如权利要求1所述的光感测模块，其特征在于，该掩模包含第一开口，位于该第一光线的光行进路径上。
3.如权利要求2所述的光感测模块，其特征在于，该掩模包含第一导引面，围绕该第一开口，且倾斜于该底面。
4.如权利要求2所述的光感测模块，其特征在于，该掩模包含第二导引面，围绕该开口，且倾斜于该底面。
5.如权利要求1所述的光感测模块，其特征在于，该光收发器包含容器，该光源及该光传感器分别设置于该容器内。
6.如权利要求5所述的光感测模块，其特征在于，该光收发器包含封盖，设置于该容器上并封闭该容器，且该封盖由透光材质制成。
7.如权利要求6所述的光感测模块，其特征在于，该封盖为透镜。
8.如权利要求1所述的光感测模块，其特征在于，该光感测模块还包含滤光片设置于该光传感器与该开口之间。
9.如权利要求8所述的光感测模块，其特征在于，该接收面具有光学微结构。
10.一种自行车，其特征在于，该自行车包含：
车架；
后轮；以及
如权利要求1所述的光感测模块设置于该车架上，并朝向该后轮。
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