CN104181759A - 光感测系统及应用其的投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光感测系统及应用其的投影仪，包括光感测单元、电流电压转换单元、可变电阻模块及控制单元，该光感测单元感测环境光并产生电流，该电流电压转换单元连接该光感测单元并将电流转换成电压，控制单元连接于该电流电压转换单元，接收该电流电压转换单元的输出电压，并且该控制单元依据该输出电压调节可变电阻模块的阻值变化，提高了系统光感测能力，提高了光机电整合的精密度。

Description

光感测系统及应用其的投影仪

技术领域

本发明涉及投影仪领域，尤其涉及一种光感测系统及应用该光感测系统的投影仪。

背景技术

现有应用在投影机系统的一种光感测元件内部集成电路(Integrated circuit)结构如图1所示，此集成电路包括光感测单元1a及电流电压转换单元2a，该光感测单元1a感测环境光并产生电流，该电流电压转换单元2a连接该光感测单元1a并将电流转换成电压，通过侦测输出电压Vout的变化来计算色轮转动速度。其中，该光感测元件整合感光二极管D1、运算放大器3a及电阻R，感光二极管D1的负极连接于运算放大器3a的反相输入端a，感光二极管D1的正极接地,电阻R连接于运算放大器3a的反相输入端a与输出端c之间，运算放大器3a的正相输入端b接地，电容C1与电阻R并联起到稳压作用。感光二极管D1受特定波长光源作用产生电流，电流经由电源电压转换单元2a而产生输出电压，因此不同波长及不同强度的光源会产生相对应的输出电压。

但是该光感测元件中的电源电压转换单元2a的电阻R为定值，因此当光强度到达一定程度会使电源电压转换单元2a输出电压饱和而无法辨别亮度更强的光源，并且该光感测集成元件体积不易缩减，因此在投影仪光机整合时需要较大空间来放置，对应较精密的光学引擎系统设计会有所限制。

因此，有必要设计一种新型的光感测系统及投影仪，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光感测系统及投影仪，其能够提高光感测能力，并提高光机电整合精密度。

为达到上述目的，本发明提供了一种光感测系统，该光感测系统包括光感测单元及电流电压转换单元，该光感测单元感测环境光并产生电流，该电流电压转换单元连接该光感测单元并将电流转换成电压，该电流电压转换单元包括可变电阻模块，该光感测系统还包括：

控制单元，连接于该电流电压转换单元；

其中，该控制单元接收该电流电压转换单元的输出电压，并且该控制单元依据该输出电压调节可变电阻模块的阻值。

较佳的，该控制单元预存一第一预设电压，该控制单元接收该电流电压转换单元输出端的第一电压，当该第一电压等于或大于该第一预设电压时，该控制单元降低可变电阻模块的阻值。

较佳的，该控制单元预存该电流电压转换单元的最大输出电压，该控制单元接收该电流电压转换单元输出端的第一电压，当该第一电压等于该最大输出电压时，该控制单元降低可变电阻模块的阻值。

较佳的，该电流电压转换单元还包括运算放大器，该运算放大器的反相输入端连接该光感测单元，该可变电阻模块连接于该运算放大器的反相输入端和该运算放大器的输出端之间。

较佳的，该光感测单元包含感光二极管，该感光二级管的负极连接于该运算放大器的反相输入端，其正极接地。

较佳的，该光感测单元包含感光二极管，该感光二级管的负极连接于该运算放大器的反相输入端，其正极可选择性地连接于该运算放大器的正相输入端。

较佳的，该控制单元连接该运算放大器的正相输入端，用于改变运算放大器偏压。

为达到上述目的，本发明还提供了一种投影仪，包括光源、分色单元、主板及所述的光感测系统，其中，该光源发出的光经过该分色单元投射到该主板上，该光感测系统用以感测经过该分色单元的光线。

较佳的，该电源电压转换单元及该控制单元集成在该主板上，该光感测单元感测经过该分色单元的光线。

较佳的，该光感测单元独立于该电源电压转换单元。

与现有技术相比，本发明提供的一种光感测系统及投影仪，通过控制单元接收电流电压转换单元的输出电压，并依据该输出电压调节可变电阻模块的阻值变化，通过对偏压的调节提高了系统光感测能力，增加了输出电压的动态范围,该光感测系统中独立的光感测单元便于整合到光学引擎系统及光机模组的整合，提高光机电整合的精密度。

附图说明

图1为现有技术一种光感测元件的内部结构示意图；

图2为本发明第一实施例的一种光感测系统的结构示意图；

图3a和图3b为本发明第二实施例的一种光感测系统的结构示意图；

图4为本发明第三实施例的一种投影仪的结构示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

参照图2所示，揭示了发明第一实施例的一种光感测系统的结构示意图，该光感测系统包括光感测单元1、电流电压转换单元2及控制单元3。

光感测单元1感测环境光并产生电流，该电流随环境光的频率或强度的变化而变化，当环境光的频率或强度增大时，所产生的电流随之而增大。该光感测单元1独立与该电流电压转换单元2设置。在一实施例中，该光感测单元1包含感光二极管D1，其负极连接于该电流电压转换单元2，进一步的，该感光二极管D1的正极接地。其中，该感光二极管D1独立于该电流电压转换单元2，便于将该感光二级管D1单独整合于光学引擎系统，独立的该感光二极体D1便于整合光机模组，提高光机电整合之精密度。

电流电压转换单元2连接该光感测单元1并将电流转换成电压，该电流电压转换单元2包括可变电阻模块21和运算放大器3，该运算放大器3的反相输入端a连接该光感测单元1，该可变电阻模块21连接于该运算放大器3的反相输入端a和输出端c之间。进一步的，该电流电压转换单元2包括电容C1，该电容C1与该可变电阻模块21并联，起到相位补偿、消除自激来稳定电压的作用。进一步的，该运算放大器3的正相输入端b接地。

控制单元4连接于该电流电压转换单元2，该控制单元4接收该电流电压转换单元2的输出电压Vout，并且该控制单元4依据该输出电压Vout调节可变电阻模块21的阻值变化。进一步的，该控制单元4预存第一预设电压，该控制单元3接收该电流电压转换单元2输出端的第一电压，当该第一电压等于或大于该第一预设电压时，该控制单元4降低可变电阻模块21的阻值，直至该电流电压转换单元2的输出电压小于该第一预设电压。优选的，该控制单元4预存该电流电压转换单元2的最大输出电压，该控制单元4接收该电流电压转换单元2输出端的第一电压，当该第一电压等于该最大输出电压时，该控制单元4降低可变电阻模块21的阻值，降低输出电压Vout直至该输出电压小于最大输出电压。通过降低可变电阻模块21的阻值可以实现在环境光频率或者强度增加时，也能区别出该频率或者强度下的光照差异，避免因电流电压转换单元2的输出电压达到饱和而出现输出电压不能真实反映环境光频率或者强度变化的现象。

可变电阻模块21设置有多个可调电阻值，该控制单元4通过控制不同电阻值接入电流电压转换单元2。进一步的，可变电阻模块21由多个电阻单元并联或串联组成，控制单元4通过控制电阻单元接入电路的开关实现对可变电阻模块21接入电路阻值的控制，从而辨别不同光源频率或强度。优选的，该可变电阻模块21可为滑动变阻器。

在实际应用中，该控制单元4可以是微控制器(MCU)，可变电阻模块21可选数字电位器(Digital Potentiometer)，该微控制器通过串行外围接口(SPI)或者两线式串行总线(I2C)改变该数字电位器的阻值。

在一实施例中，该可变电阻模块21由4个电阻R1、R2、R3和R4并联，R1＝1MΩ、R2＝1.6MΩ、R3＝2.2MΩ、R4＝2.8MΩ，该控制单元4预存该电流电压转换单元2的最大输出电压为2.5V，系统上电时，该控制单元4控制可变电阻模块21的R4电路开关闭合，为该可变电阻模块21的初始值，此时，R4接入该电流电压转换单元2的电路中，该可变电阻模块21的电阻为2.8MΩ，当光源频率为A时，照射光感测单元1产生的感应电流为0.5μA，输出电压为1.4V；

当光源频率为B时,照射光感测单元1产生的感应电流为1μA，输出电压为2.5V，此时，控制单元4侦测到输出电压等于最大输出电压2.5V，控制单元4控制R4电路开关打开且R3电路开关闭合，R3接入该电流电压转换单元2的电路中，可变电阻模块21的电阻为2.2MΩ，此时输出电压为2.2V；

当光源频率为C时,照射光感测单元1产生的感应电流为1.5μA，输出电压为2.5V，此时，控制单元4侦测到输出电压等于最大输出电压2.5V,降低接入该电流电压转换单元2的电阻，该控制单元4控制R4电路开关打开且R3电路开关闭合，R3接入该电流电压转换单元2的电路中，该可变电阻模块21的电阻为2.2MΩ，此时输出电压仍为2.5V，该控制单元4侦测到输出电压等于最大输出电压2.5V，继续降低接入该电流电压转换单元2的电阻，该控制单元4控制R3电路开关打开且R2电路开关闭合，R2接入该电流电压转换单元2的电路中，该可变电阻模块21的电阻为1.6MΩ，此时输出电压为2.4V；该光感测系统通过以上过程区别输出电压，实现了对不同光源频率A、B、C的区分。

参照图3a至图3b所示，揭示了发明第二实施例的一种光感测系统的结构示意图，与图1所示的第一实施例的区别在于，光感测单元1'包括感光二极管D1，电流电压转换单元2'包括运算放大器3'，该感光二极管D1的负极连接于该运算放大器3'的反相输入端a，正极连接于该运算放大器3'的正相输入端b，控制单元4'连接与该运算放大器3'的正相输入端b，侦测并调整该运算放大器3'的正相偏压，改变输出电压的零位准，增加系统电压输出的动态范围。进一步的，该感光二极管D1的正极，设有一选择开关，该开关控制感光二极管D1的正极选择性地连接于该运算放大器3'的正相输入端b或者接地，以适应不同系统感测能力的需要。

参照图4所示，揭示了本发明一实施例的一种投影仪的结构示意图，该投影仪包括光源5、分色单元6、主板7及前述实施例所述的光感测系统，其中,该光源5发出的光经过该分色单元6，再投射到该主板7上。该电源电压转换单元2"及该控制单元4"集成在该主板7上，该光感测单元1"独立于该电源电压转换单元2"，配合设置在光机系统中，感测经过该分色单元6的光线，这种光感测系统解决了集成光感测元件体积不易缩减的问题，提高光机电整合的精密度。进一步的，该光感测单元1"包括感光二极管D1，该感光二极管D1独立与电源电压转换单元2"，进一步的，该分色单元6为色轮，该色轮包括转速马达，该光源5发出的光经过该色轮产生红、蓝、绿三色，该光感测单元1"感测三种不同频率的光线，并产生三种不同感应电流，该感应电流经由电流电压转换单元2"产生不同电压并输出，该控制单元4"侦测该不同电压，并依据电压的变化来计算色轮的马达转动速度。进一步的，主板7上可设有数字微镜元件DMD(Digital Micromirror Device)，将三色光混合在一起，并且通过数据控制转换为彩色图像，通过投影仪透镜投射到屏幕上。该投影仪通过该控制单元4"接收该电流电压转换单元2"的输出电压，并依据该输出电压调节该可变电阻模块21的阻值变化，通过对偏压的调节提高了系统光感测能力，增加了输出电压的动态范围，同时，该感光二级管D1独立于该电源电压转换单元2"设置，便于将该感光二级管D1单独整合于光学引擎系统，独立的该感光二极体D1便于整合光机模组，提高光机电整合之精密度。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (11)

1.一种光感测系统，该光感测系统包括光感测单元及电流电压转换单元，该光感测单元感测环境光并产生电流，该电流电压转换单元连接该光感测单元并将电流转换成电压，其特征在于，该电流电压转换单元包括可变电阻模块，该光感测系统还包括：

控制单元，连接于该电流电压转换单元；

其中，该控制单元接收该电流电压转换单元的输出电压，并且该控制单元依据该输出电压调节可变电阻模块的阻值。

2.如权利要求1所述的一种光感测系统，其特征在于，该控制单元预存一第一预设电压，该控制单元接收该电流电压转换单元输出端的第一电压，当该第一电压等于或大于该第一预设电压时，该控制单元降低可变电阻模块的阻值。

3.如权利要求1所述的一种光感测系统，其特征在于，该控制单元预存该电流电压转换单元的最大输出电压，该控制单元接收该电流电压转换单元输出端的第一电压，当该第一电压等于该最大输出电压时，该控制单元降低可变电阻模块的阻值。

4.如权利要求1所述的一种光感测系统，其特征在于，该电流电压转换单元还包括运算放大器，该运算放大器的反相输入端连接该光感测单元，该可变电阻模块连接于该运算放大器的反相输入端和该运算放大器的输出端之间。

5.如权利要求4所述的一种光感测系统，其特征在于，该光感测单元包含感光二极管，该感光二级管的负极连接于该运算放大器的反相输入端，其正极接地。

6.如权利要求4所述的一种光感测系统，其特征在于，该光感测单元包含感光二极管，该感光二级管的负极连接于该运算放大器的反相输入端，其正极可选择性地连接于该运算放大器的正相输入端。

7.如权利要求4所述的一种光感测系统，其特征在于，该控制单元连接该运算放大器的正相输入端，用于改变运算放大器偏压。

8.如权利要求1所述的一种光感测系统，其特征在于，该光感测单元独立于该电源电压转换单元。

9.一种投影仪，其特征在于，包括光源、分色单元、主板及权利要求1-9任意一项所述的光感测系统，其中，该光源发出的光经过该分色单元投射到该主板上，该光感测系统用以感测经过该分色单元的光线。

10.如权利要求9所述的一种投影仪，其特征在于，该电源电压转换单元及该控制单元集成在该主板上，该光感测单元感测经过该分色单元的光线。

11.如权利要求9或10所述的一种投影仪，其特征在于，该光感测单元独立于该电源电压转换单元。