TWI773085B - 降低共模干擾的方法及利用其之圖像採集裝置和資訊處理裝置 - Google Patents

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一種降低共模干擾的方法，其包括：利用一共模雜訊監測模組偵測一共模雜訊，並在偵測到所述共模雜訊時降低一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列中各個放大器的增益；以及將該增益可調前端放大器陣列中各所述放大器的輸出信號與該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號各進行一減法運算以去除所述共模雜訊。

Description

降低共模干擾的方法及利用其之圖像採集裝置和資訊處理裝置
本發明係有關圖像採集技術，尤指一種可降低共模干擾的圖像採集技術。
一般的圖像識別晶片(例如，指紋識別晶片)在進行圖像採集程序時係先利用類比前端（AFE）進行類比信號採樣操作，以採集圖像感測元件所產生的電荷、電流或電壓信號，然後再將採集到的類比信號轉成數位信號以供後續的識別操作。
然而，在現實環境裡，由電源波動或充電器干擾所產生的共模雜訊卻會對類比前端造成干擾，導致輸出信號畸變，甚至無法識別。例如，指紋識別晶片在充電器干擾較大時經常會出現無法識別的情況。
為了解決電源波動或充電器干擾對輸出信號所造成的扭曲問題，一般的做法係在軟體端進行影像處理，或者通過數位調頻技術減小共模干擾的影響。然而，這些方法都是以類比前端還能正常工作為前提，若共模雜訊太大導致類比前端飽和，則該些方法都會無效。
為解決上述的問題，本領域亟需一種新穎的降低共模干擾的方法。
本發明之一目的在於提供一種降低共模干擾的方法，其可在偵測到共模雜訊時藉由調降一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列的增益確保感測值信號不會飽和，從而可有效地藉由一減法運算有效去除一採集到之圖像中的共模雜訊。
本發明之另一目的在於提供一種圖像採集裝置，其可在偵測到共模雜訊時藉由調降一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列的增益確保感測值信號不會飽和，從而可有效地藉由一減法運算有效去除一採集到之圖像中的共模雜訊。
本發明之又一目的在於提供一種資訊處理裝置，其具有前述之圖像採集裝置而可確保採集到之圖像的品質，從而提高圖像的辨識率。
為達到前述之目的，一種降低共模干擾的方法乃被提出，其包括：
利用一共模雜訊監測模組偵測一共模雜訊，並在偵測到所述共模雜訊時降低一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列中各個放大器的增益；以及
將該增益可調前端放大器陣列中各所述放大器的輸出信號與該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號各進行一減法運算以去除所述共模雜訊。
在一實施例中，該共模雜訊監測模組的偵測方式包括： 直接監測包含一圖像採集裝置之一資訊處理裝置之一充電狀態，若該充電狀態為作用狀態，則認定該圖像採集裝置存在所述共模雜訊。
在一實施例中，該共模雜訊監測模組的偵測方式包括：
將該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號的準位與一閾值比較，若該準位高於該閾值，則認定一圖像採集裝置存在所述共模雜訊。
為達到前述之目的，本發明進一步提出一種圖像採集裝置，其具有一共模雜訊監測模組、一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列以執行一降低共模干擾的方法，其中，該增益可調前端放大器陣列係用以感測一感測元件陣列，且該方法包括：
利用該共模雜訊監測模組偵測一共模雜訊，並在偵測到所述共模雜訊時降低該增益可調的虛設的前端放大器及該增益可調前端放大器陣列中各個放大器的增益；以及
將該增益可調前端放大器陣列中各所述放大器的輸出信號與該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號各進行一減法運算以去除所述共模雜訊。
在一實施例中， 該共模雜訊監測模組的偵測方式包括：
直接監測包含該圖像採集裝置之一資訊處理裝置之一充電狀態，若該充電狀態為作用狀態，則認定該圖像採集裝置存在所述共模雜訊。
在一實施例中，該共模雜訊監測模組的偵測方式包括：
將該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號的準位與一閾值比較，若該準位高於該閾值，則認定該圖像採集裝置存在所述共模雜訊。
為達到前述之目的，本發明進一步提出一種資訊處理裝置，其具有一中央處理單元及一圖像採集裝置，其中，該中央處理單元係用以與該圖像採集裝置通信，且該圖像採集裝置具有一共模雜訊監測模組、一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列以執行一降低共模干擾的方法，其中，該增益可調前端放大器陣列係用以感測一感測元件陣列，且該方法包括：
利用該共模雜訊監測模組偵測一共模雜訊，並在偵測到所述共模雜訊時降低該增益可調的虛設的前端放大器及該增益可調前端放大器陣列中各個放大器的增益；以及
將該增益可調前端放大器陣列中各所述放大器的輸出信號與該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號各進行一減法運算以去除所述共模雜訊。
在一實施例中，該共模雜訊監測模組的偵測方式包括：
直接監測該資訊處理裝置之一充電狀態，若該充電狀態為作用狀態，則認定該圖像採集裝置存在所述共模雜訊。
在一實施例中，該共模雜訊監測模組的偵測方式包括：
將該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號的準位與一閾值比較，若該準位高於該閾值，則認定該圖像採集裝置存在所述共模雜訊。
在可能的實施例中，該資訊處理裝置可為一攜帶型電腦或一智慧型手持裝置。
本發明之原理在於：
(一)在一共模雜訊監測模組偵測到一圖像採集裝置存在共模雜訊時，降低一虛設的(dummy)前端放大器及一前端放大器陣列中各個放大器的增益，以確保各所述放大器的輸出信號不致飽和；
(二)該共模雜訊監測模組的判斷方式可為：(1)直接監測包含該圖像採集裝置之一資訊處理裝置之一充電狀態，若該訊處理裝置正在充電，則可認定該圖像採集裝置存在所述共模雜訊；或(2)將該虛設的前端放大器的輸出信號的準位與一閾值比較，若該準位高於該閾值，則認定該圖像採集裝置存在所述共模雜訊；以及
(三)藉由將該前端放大器陣列中各所述放大器的輸出信號與該虛設的前端放大器的輸出信號各進行一減法運算以去除所述共模雜訊。
請參照圖1，其繪示本發明之可降低共模干擾之圖像採集裝置之一實施例的方塊圖。如圖1所示，一圖像採集裝置100具有一共模雜訊監測模組110、一控制單元120、一增益可調的虛設的前端放大器130、一增益可調前端放大器陣列140及一感測元件陣列150。
共模雜訊監測模組110係用以偵測圖像採集裝置100是否存在共模雜訊並據以輸出一指示信號N COM，若存在共模雜訊，則使指示信號N COM呈現作用狀態。
控制單元120係用以在指示信號N COM呈現作用狀態時輸出一增益調整信號C GAIN以降低增益可調前端放大器陣列140及增益可調的虛設的前端放大器130的增益，從而避免增益可調前端放大器陣列140及增益可調的虛設的前端放大器130發生飽和。
增益可調的虛設的前端放大器130具有一控制端、一輸入端及一輸出端，該控制端係與增益調整信號C GAIN耦接以調整增益可調的虛設的前端放大器130之增益，該輸入端係與一直流電壓V P耦接，且該輸出端係用以提供一共模雜訊輸出信號V NCOM，其中，該直流電壓V P可為一接地電壓或一直流工作電壓，當共模雜訊發生時，該共模雜訊會流竄至該接地電壓或該直流工作電壓。
增益可調前端放大器陣列140具有有一控制端、N個輸入端及N個輸出端，該控制端係與增益調整信號C GAIN耦接以調整增益可調前端放大器陣列140中各放大器的增益，所述N個輸入端係與感測元件陣列150之N個感測元件的輸出信號S 1-S N耦接，且所述N個輸出端係用以輸出N個感測值信號V A1-V AN。
感測元件陣列150可為電容式或光學式的感測元件陣列，用以感測一使用者之一生物特徵。
於操作時，當共模雜訊監測模組110偵測到共模雜訊時，其會使指示信號N COM呈現作用狀態以使控制單元120輸出增益調整信號C GAIN，以降低增益可調前端放大器陣列140及增益可調的虛設的前端放大器130的增益，從而確保增益可調前端放大器陣列140及增益可調的虛設的前端放大器130不會發生飽和現象。另外，藉由將N個感測值信號V A1-V AN與共模雜訊輸出信號V NCOM各進行一減法運算即可有效去除所述共模雜訊。
另外，請一併參照圖2a及2b，其繪示圖1中之共模雜訊監測模組110之兩個實施例的方塊圖。如圖2a所示，共模雜訊監測模組110包含一充電狀態偵測單元111，用以直接監測包含該圖像採集裝置100之一資訊處理裝置之一充電狀態信號S CHG，其中，若充電狀態信號S CHG呈現作用狀態，則使指示信號N COM呈現作用狀態；以及如圖2b所示，共模雜訊監測模組110包含一比較單元112，用以將增益可調的虛設的前端放大器130的輸出信號V NCOM的準位與一閾值電壓V THR比較，若該準位高於閾值電壓V THR，則使指示信號N COM呈現作用狀態。
依上述的說明，本發明提出一種降低共模干擾的方法。請參照圖3，其繪示本發明之降低共模干擾的方法之一實施例之流程圖。如圖3所示，該方法包含：利用一共模雜訊監測模組偵測一共模雜訊，並在偵測到所述共模雜訊時降低一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列中各個放大器的增益(步驟a)；以及將該增益可調前端放大器陣列中各所述放大器的輸出信號與該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號各進行一減法運算以去除所述共模雜訊(步驟b)。
在步驟a中，該共模雜訊監測模組的偵測方式可為：(1)直接監測包含該圖像採集裝置之一資訊處理裝置之一充電狀態，若該充電狀態為作用狀態，則認定該圖像採集裝置存在所述共模雜訊；或(2)將該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號的準位與一閾值比較，若該準位高於該閾值，則認定該圖像採集裝置存在所述共模雜訊。
依上述的說明，本發明進一步提出一資訊處理裝置。請參照圖4，其繪示本發明之資訊處理裝置之一實施例的方塊圖。如圖4所示，一資訊處理裝置200具有一中央處理單元210及一圖像採集裝置220，其中，中央處理單元210係用以與圖像採集裝置220通信且圖像採集裝置220係由圖像採集裝置100實現。另外，資訊處理裝置200可為一攜帶型電腦或一智慧型手持裝置。
依上述的說明可知，本發明可提供以下的優點：
1.本發明的降低共模干擾的方法可在偵測到共模雜訊時藉由調降一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列的增益確保感測值信號不會飽和，從而可有效地藉由一減法運算有效去除一採集到之圖像中的共模雜訊。
2.本發明的圖像採集裝置可在偵測到共模雜訊時藉由調降一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列的增益確保感測值信號不會飽和，從而可有效地藉由一減法運算有效去除一採集到之圖像中的共模雜訊。
3.本發明的資訊處理裝置因具有前述之圖像採集裝置而可確保採集到之圖像的品質，從而提高圖像的辨識率。
本發明所揭示者，乃較佳實施例之一種，舉凡局部之變更或修飾而源於本發明之技術思想而為熟習該項技藝知人所易於推知者，俱不脫本發明之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請　貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。
100：圖像採集裝置 110：共模雜訊監測模組 111：充電狀態偵測單元 112：比較單元 120：控制單元 130：增益可調的虛設的前端放大器 140：增益可調前端放大器陣列 150：感測元件陣列 200：資訊處理裝置 210：中央處理單元 220：圖像採集裝置 步驟a：利用一共模雜訊監測模組偵測一共模雜訊，並在偵測到所述共模雜訊時降低一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列中各個放大器的增益 步驟b：將該增益可調前端放大器陣列中各所述放大器的輸出信號與該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號各進行一減法運算以去除所述共模雜訊
為進一步揭示本發明之具體技術內容，首先請參閱圖式，其中： 圖1繪示本發明之可降低共模干擾之圖像採集裝置之一實施例的方塊圖。 圖2a及2b繪示圖1中之共模雜訊監測模組之兩個實施例的方塊圖。 圖3繪示本發明之降低共模干擾的方法之一實施例之流程圖。 圖4繪示本發明之資訊處理裝置之一實施例之方塊圖。
步驟a：利用一共模雜訊監測模組偵測一共模雜訊，並在偵測到所述共模雜訊時降低一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列中各個放大器的增益 步驟b：將該增益可調前端放大器陣列中各所述放大器的輸出信號與該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號各進行一減法運算以去除所述共模雜訊

Claims (4)

  1. 一種降低共模干擾的方法，其包括：利用一共模雜訊監測模組偵測一共模雜訊，並在偵測到所述共模雜訊時降低一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列中各個放大器的增益；以及將該增益可調前端放大器陣列中各所述放大器的輸出信號與該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號各進行一減法運算以去除所述共模雜訊；其中，該共模雜訊監測模組的偵測方式包括：直接監測包含一圖像採集裝置之一資訊處理裝置之一充電狀態，若該充電狀態為作用狀態，則認定該圖像採集裝置存在所述共模雜訊；或將該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號的準位與一閾值比較，若該準位高於該閾值，則認定一圖像採集裝置存在所述共模雜訊。
  2. 一種圖像採集裝置，其具有一共模雜訊監測模組、一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列以執行一降低共模干擾的方法，其中，該增益可調前端放大器陣列係用以感測一感測元件陣列，且該方法包括：利用該共模雜訊監測模組偵測一共模雜訊，並在偵測到所述共模雜訊時降低該增益可調的虛設的前端放大器及該增益可調前端放大器陣列中各個放大器的增益；以及將該增益可調前端放大器陣列中各所述放大器的輸出信號與該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號各進行一減法運算以去除所述共模雜訊；其中，該共模雜訊監測模組的偵測方式包括：直接監測包含一圖像採集裝置之一資訊處理裝置之一充電狀態，若該充電狀態為作用狀態，則認定該圖像採集裝置存在所述共模雜訊；或將該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號的準位與一閾值比較，若該準位高於該閾值，則認定一圖像採集裝置存在所述共模雜訊。
  3. 一種資訊處理裝置，其具有一中央處理單元及一圖像採集裝置，其中，該中央處理單元係用以與該圖像採集裝置通信，且該圖像採集裝置具有一共模雜訊監測模組、一增益可調的虛設的前端放大器及一增益可調前端放大器陣列以執行一降低共模干擾的方法，其中，該增益可調前端放大器陣列係用以感測一感測元件陣列，且該方法包括：利用該共模雜訊監測模組偵測一共模雜訊，並在偵測到所述共模雜訊時降低該增益可調的虛設的前端放大器及該增益可調前端放大器陣列中各個放大器的增益；以及將該增益可調前端放大器陣列中各所述放大器的輸出信號與該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號各進行一減法運算以去除所述共模雜訊；其中，該共模雜訊監測模組的偵測方式包括：直接監測包含一圖像採集裝置之一資訊處理裝置之一充電狀態，若該充電狀態為作用狀態，則認定該圖像採集裝置存在所述共模雜訊；或將該增益可調的虛設的前端放大器的輸出信號的準位與一閾值比較，若該準位高於該閾值，則認定一圖像採集裝置存在所述共模雜訊。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之資訊處理裝置，其係一攜帶型電腦或一智慧型手持裝置。
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