CN108235493B - 光源调节装置及其光源控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光源调节装置及其光源控制器，所述光源调节装置包括至少一光源控制器以及至少一光源，所述光源控制器控制并调节所述光源，所述光源控制器包括至少一微控制器以及至少一通道光源模块，各所述通道光源模块被连接于各所述光源，所述微控制器通过各所述通道光源模块控制并调节各所述光源的工作状态。能够将光源的工作状态例如亮度的数字量转换成模拟量，从而使光源的工作状态的调整可量化，精度高。能够消除输出端的电容充电导致响应迟滞，提高光源控制器的响应性能，可同时控制同一光源内的不同灯组，在不换光源的情况下，实现光源的工作状态例如色温、亮度、颜色等的精确变化。

Description

光源调节装置及其光源控制器

技术领域

本发明涉及光源控制领域，尤其涉及LED驱动的一种输出稳定，高精度的光源调节装置。

背景技术

传统的光源控制器主要以模拟式和PWM(脉冲宽度调制)数字方式控制光源亮度，模拟式既手动旋钮方式，PWM方式既通过控制脉冲占空比来控制光源亮度。

在普通应用方面，传统的光源控制器可为机器视觉相机补光灯进行供电，控制补光灯的亮度和工作状态，还可通过信号控制光源控制器频闪，以适应应用需求，并且能够延长光源寿命。模拟式调光器只能通过人工调整亮度，不能通过软件根据图像质量调整亮度，同时亮度不能量化，亮度准确性不高，图像质量差。PWM数字方式可通过软件自动调节亮度，但因采用PWM调压方式，输出电压或电流不平滑，亮度易产生波动，对图像质量有一定影响。针对同一相机和光源拍摄颜色不同的多种物体，传统模拟式和PWM数字方式控制器就不能胜任。

在特殊应用当面，由于摄像模组行业不断发展，像素不断提高，模组组装、测试环节对图像采集对象的亮度、色温的准确度要求也越来越高，同时还存在同一模组需要在不同的亮度、色温情况下多次测试的要求。模拟式无法量化，较难把握亮度和色温。PWM数字方式控制光源，因输出电压或电流不平滑，易使摄像模组图像产生波纹，严重影响产品品质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光源调节装置及其光源控制器，所述光源调节装置包括至少一光源控制器，所述光源控制器的至少一数据转换器将光源的工作状态例如亮度的数字量转换成模拟量，从而使光源的工作状态的调整可量化，精度高。

本发明的另一目的在于提供一种光源调节装置及其光源控制器，所述光源控制器的至少一驱动器采用的驱动芯片可直接输出光源亮度值对应的电压，不需要多级电容进行滤波，同时消除了输出端的电容充电导致响应迟滞。

本发明的另一目的在于提供一种光源调节装置及其光源控制器，所述光源控制器的至少一信号切换器采用信号切换芯片控制光源亮灭，可达到很高的频闪频率，提高了光源控制器的响应性能。

本发明的另一目的在于提供一种光源调节装置及其光源控制器，所述光源控制器的至少一运算方法器将光源的工作状态信号例如亮度信号放大，以匹配所述驱动器的驱动芯片的工作特性。

本发明的另一目的在于提供一种光源调节装置及其光源控制器，所述光源控制器可同时控制同一光源内的不同灯组，在不换光源的情况下，实现光源的工作状态例如色温、亮度、颜色等的精确变化。

本发明的另一目的在于提供一种光源调节装置及其光源控制器，所述光源控制器能够实现控制电路与驱动电路的电源分离，以适应各种额定电压的光源。

本发明的另一目的在于提供一种光源调节装置及其光源控制器，能够实现输出平滑的电压和电流，防止光源以一种人眼无法识别的高频亮暗变化中工作。

为了实现上述至少一个目的，本发明提供了一种光源调节装置，包括：至少一光源控制器以及至少一光源，所述光源控制器控制并调节所述光源，所述光源控制器包括至少一微控制器以及至少一通道光源模块，各所述通道光源模块被连接于各所述光源，所述微控制器通过各所述通道光源模块控制并调节各所述光源的工作状态。

在一些实施例中，所述光源控制器的各所述通道光源模块还包括至少一数模转换器、至少一信号切换器、至少一运算放大器、至少一驱动器以及至少一输出反馈电路，所述微控制器将接收的各所述光源的工作状态的信号发送给所述信号切换器，所述数模转换器将所述光源的工作状态数字量转换为模拟量后输出给所述信号切换器，所述信号切换器所述光源的模拟量输出给所述运算放大器，所述运算放大器将所述光源的模拟量进行比例放大，所述驱动器根据输入的信号驱动所述光源，所述输出反馈电路被串联于所述驱动器和所述光源之间，将所述光源的工作状态输出给所述微控制器，所述微控制器根据反馈对所述光源进行调整。

在一些实施例中，所述光源调节装置还包括至少一光源电源，各所述光源电源被连接于所述驱动器，且对所述驱动器进行供电。

在一些实施例中，所述光源控制器还包括至少一SPI总线，所述微控制器将所述光源的工作状态的数字量通过所述SPI总线发送给对应的各所述数模转换器。

在一些实施例中，所述光源控制器还包括至少一IO模块，各所述信号切换器以及各所述输出反馈电路分别连接于所述IO模块。

在一些实施例中，所述光源控制器还包括至少一IO模块，各所述通道光源模块被并联连接于所述IO模块。

在一些实施例中，所述光源调节装置还包括至少一RS232收发器以及至少一上位机，所述RS232收发器被连接于所述上位机和所述微控制器之间，所述上位机通过所述RS232收发器发送命令至所述微控制器。

在一些实施例中，所述光源的工作状态的数字量由所述上位机通过所述RS232收发器发送给所述微控制器。

在一些实施例中，所述光源调节装置还包括至少一光耦隔离模块以及至少一外部触发源，所述光耦隔离模块被连接于所述外部触发源以及所述微控制器之间，所述外部触发源通过所述光耦隔离模块发送命令至所述微控制器。

在一些实施例中，所述光源的工作状态的数字量由所述外部触发源通过所述光耦隔离模块发送给所述微控制器。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种光源控制器，用于控制并调节至少一光源，所述光源控制器包括至少一微控制器以及至少一通道光源模块，各所述通道光源模块被连接于各所述光源，所述微控制器通过各所述通道光源模块控制并调节各所述光源的工作状态。

在一些实施例中，所述驱动器还连接有至少一光源电源，所述光源电源对所述驱动器进行供电。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的一光源调节装置的模块示意图。

图2是根据本发明的上述优选实施例的所述光源调节装置的一光源控制器的流程示意图。

图3是根据本发明的上述优选实施例的所述光源调节装置的所述光源控制器的流程示意图。

图4是根据本发明的上述优选实施例的所述光源调节装置的所述光源控制器的流程示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参照附图中图1至图4所示，基于本发明的一优选实施例的一光源调节装置被阐释。所述数字型光源调节装置包括一上位机91、一外部触发源92、一光源94、一光源电源93以及一光源控制器100。所述上位机91、所述外部触发器92、所述光源电源93以及所述光源94被连接于所述光源控制器100。所述光源控制器100根据所述上位机91以及所述外部触发源92的命令，调节所述光源94。

进一步地，所述光源控制器100包括一RS232收发器10、一微控制器20、一通道光源模块30、一光耦隔离模块40、一IO(Input/output，输入/输出)模块50以及一SPI(SerialPeripheral Interface，串行外设接口)总线60。所述RS232收发器10被连接于所述微控制器20以及所述上位机91。所述微控制器20通过所述IO模块50以及所述SPI总线60和各所述通道光源模块30进行通信。本发明的所述光源控制器100可以包括多个所述通道光源模块30，且各所述通道光源模块30被并联连接于所述IO模块50以及所述SPI总线60，以与所述微控制器20进行通信。此外，所述光源调节装置还可以包括多个数量和所述通道光源模块30的数量对应的所述光源94以及多个所述光源电源93，各所述光源94以及各所述光源电源93被分别连接于各所述通道光源模块30，从而所述光源控制器100能够通过所述微控制器20以及各所述所述通道光源模块30控制各所述光源。例如，可以控制同一光源内的不同灯组，在不换光源的情况下，实现色温、亮度以及颜色等的精确变化。

进一步地，各所述通道光源模块30包括一数模转换器31、一信号切换器32、一运算放大器33、一驱动器34以及一输出反馈电路35。所述信号切换器32以及所述输出反馈电路35分别连接于所述IO模块50，便于通信。所述数模转换器31被连接于所述SPI总线60，所述信号切换器32被连接于所述数模转换器31，所述运算放大器33被连接于所述驱动器34，所述驱动器34被连接于所述输出反馈电路35，所述光源94被连接于所述输出反馈电路35。

所述微控制器20通过各所述通道光源模块30控制各光源94的光源亮度值、工作状态，同时根据所述上位机91以及外部触发源92的命令来改变各光源94的亮度和工作状态。所述数模转换器31根据所述微控制器20输出的光源亮度数字量转换为亮度电压模拟量，从而使所述光源94的亮度调整可量化，精度高。所述信号切换器32执行所述光源94的工作状态.所述运算放大器33进行亮度电压的转换匹配。所述驱动器34驱动所述光源94，并控制输出的功率。所述输出反馈电路35采集所述光源94的工作状态。

值得一提的是，所述光源电源93被连接于所述驱动器34，这样实现了控制电路与驱动电路的电路分离，以适应各种额定电压的所述光源94。

值得一提的是，所述驱动器34采用的驱动芯片可直接输出光源亮度值对应的电压，不需要多级电容进行滤波，同时消除了输出端的电容充电导致响应迟滞。

值得一提的是，所述信号切换器32采用信号切换芯片控制光源亮灭，可达到很高的频闪频率，提高了光源控制器的响应性能。

值得一提的是，所述光源调节装置通过所述光源控制器100能够实现输出平滑的电压和电流，防止光源以一种人眼无法识别的高频亮暗变化中工作。

所述SPI总线60为高速的，全双工，同步的通信总线，所述微控制器20以及各所述通道光源模块30的各数模转换器32被连接于所述SPI总线60以进行通信。所述IO模块50为输入输出模块，控制所述光源控制器100与外界信息的交换。

可以理解的是，所述上位机91是相对于所述光源控制器100而言，指可以直接发出操控命令的主机。所述光源控制器100作为下位机是直接控制各所述光源94，所述上位机91发出的命令首先给所述光源控制器100，所述光源控制器100再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应所述光源94。所述光源控制器100读取所述光源94的状态数据(一般为模拟量)，通过所述光源控制器100的所述数模转换器31转换成数字信号反馈给所述上位机91。

更具体地，以所述微控制器20控制其中一个所述通道光源模块30为例说明。首先所述微控制器20加载内部存储的各通道的所述光源94的亮度值、工作模式等数据。或者为可替代地，所述光源94的亮度值、工作模式等数据由所述上位机91通过所述RS232收发器10发送给所述微控制器20。换句话说，所述光源94的亮度值、工作模式等数据是通过所述微控制器20提前设置于内部储存器或者是通过所述上位机91的命令从外部输入给所述光源控制器100的所述微控制器的。本发明的这个优选实施例中所述光源94的工作状态的调整以调节所述光源94的亮度值为例，本领域的技术人员可以理解的是，这一方面仅仅作为举例，本发明并不受此限制。

进一步地，所述微控制器20将所述光源94的光源亮度值的数字量通过所述SPI总线40发送给对应的所述数模转换器31，所述数模转换器31将所述光源94的光源亮度值转换成模拟量后输出给所述信号切换器32，为所述光源94的被点亮做准备。

进一步地，所述上位机91将点亮所述光源94的命令通过所述RS232收发器10发送给所述微控制器20，或者，所述外部触发源92将点亮所述光源94的命令通过所述光耦隔离模块40发送给所述微控制器20。所述微控制器20将接收的信号发送给所述信号切换器32，所述信号切换器32将内部电子开关导通至模拟量输入引脚，并将所述光源94的光源亮度模拟量输出给所述运算放大器33。可以理解的是，在本发明的这个优选实施例中，所述微控制器20接收的命令是以点亮所述光源94为例，但是本发明在这一方面并不受此限制。

进一步地，所述运算放大器33将所述光源94的光源亮度模拟量进行比例放大，以匹配所述驱动器34的工作需要。

进一步地，所述驱动器34根据输入的信号驱动所述光源94进行工作。

进一步地，所述输出反馈电路35被串联于所述驱动器34和所述光源94之间，将所述光源94的工作状态输出给所述微控制器20，所述微控制器20根据反馈对所述光源94的光源亮度值进行微调。

值得一提的是，在本发明的这个优选实施例中，所述光源电源93为所述驱动器34供电，从而使所述光源控制器100控制不同额定电压的所述光源94。

如图2至图4所示为所述光源控制器100的程序流程图。如图2所示，所述光源控制器100读取内部存储的所述光源94的光源数据或者通过所述上位机91输入设置的光源数据。这些光源数据根据需要可以是所述光源94的各物理信息的数字量，例如亮度值、色温值、光源颜色等等数据。之后所述光源控制器100根据这些光源数据循环进行扫描、执行中断生成命令。如图3所示，当所述外部触发源92产生外部触发中断，所述光源控制器100生成变更所述光源94的工作状态命令。如图4所示，当执行串口中断，所述光源控制器100判断所述上位机91或者所述外部触发源92的命令类型，根据命令类型，例如根据所述光源94的光源状态变更命令，生成变更所述光源94的光源工作状态命令；或者根据所述光源控制器100设置参数变更，生成变更所述光源控制器100参数命令。本领域的技术人员可以理解的是，图2至图4所示的程序流程图仅仅作为举例，在其他实施例中还可以有相应合理变形，本发明在这一方面并不受此限制。

值得一提的是，当所述光源调节装置被用于摄像模组时，能够实现所述摄像模组在无人为调整的情况下可对不同形状、不同颜色的物体进行识别。

可以理解的是，所述光源94在优选实施例中可以被实施例LED，但是在其他实施例中还可以是其他类型的光源，本发明并不受此限制。

根据本发明的另一方面，还提供了所述光源控制器100的一种光源控制方法，所述光源控制方法包括以下步骤：

(A)所述光源控制器100的所述微控制器20将所述光源94的工作状态的数字量通过所述SPI总线60发送至所述数模转换器31；

(B)所述数模转换器31将所述光源94的工作状态的数字量转换为模拟量后输入所述32信号切换器；

(C)所述信号切换器32将所述光源94的工作状态的模拟量输出至所述运算放大器33；

(D)所述运算放大器33将所述光源94的工作状态的模拟量进行比例放大；

(E)所述驱动器34根据输入的模拟量信号驱动所述光源94进行工作；以及

(F)所述输出反馈电路35将所述光源94的工作状态输出给所述微控制器20，所述微控制器20根据反馈对所述光源94的工作状态进行调整。

其中，所述步骤(A)还包括步骤：所述微控制器20读取内部存取的各光源通道模块30的各所述光源94的工作状态的数字量的数据。

其中，所述步骤(A)还包括步骤：所述上位机91通过所述RS232收发器10发送各所述光源94的工作状态的数字量的数据至所述微控制器20。

其中，所述步骤(A)还包括步骤：所述外部触发源92通过所述光耦隔离模块40发送各所述光源94的工作状态的数字量的数据至所述微控制器20。

其中，还包括步骤：串口中断，所述光源控制器100判断命令类型。

其中，还包括步骤：所述光源94的光源状态变更命令，所述光源控制器100生成变更所述光源94的光源工作状态命令。

其中，还包括步骤：所述光源控制器100设置参数变更，生成变更所述光源控制器100参数命令。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (12)

1.一种光源调节装置，其特征在于，包括：至少一光源控制器以及至少一光源，所述光源控制器控制并调节所述光源，所述光源控制器包括至少一微控制器以及至少一通道光源模块，各所述通道光源模块被连接于各所述光源，所述微控制器通过各所述通道光源模块控制并调节各所述光源的工作状态，其中所述光源控制器的各所述通道光源模块还包括至少一数模转换器、至少一信号切换器、至少一运算放大器、至少一驱动器以及至少一输出反馈电路，所述微控制器将接收的各所述光源的工作状态的信号发送给所述信号切换器，所述数模转换器将所述光源的工作状态数字量转换为模拟量后输出给所述信号切换器，所述信号切换器所述光源的模拟量输出给所述运算放大器，所述运算放大器将所述光源的模拟量进行比例放大，所述驱动器根据输入的信号驱动所述光源，所述输出反馈电路被串联于所述驱动器和所述光源之间，将所述光源的工作状态输出给所述微控制器，所述微控制器根据反馈对所述光源进行调整，其中所述光源调节装置还包括至少一光源电源，各所述光源电源被连接于所述驱动器，且对所述驱动器进行供电，其中所述驱动器采用的驱动芯片直接输出光源亮度值对应的电压，不需要多级电容进行滤波，其中所述微控制器具有一内部储存器，所述光源的光源数据被设置于所述内部储存器，其中所述光源控制器能够自所述内部储存器读取所述光源的光源数据和根据所述光源的光源数据循环进行扫描、执行中断生成命令，在工作时，所述光源控制器读取内部存储的所述光源的光源数据，所述光源数据是所述光源的物理信息的数字量，所述光源控制器根据所述光源数据进行扫描、执行中断生成命令，当产生外部触发中断，所述光源控制器生成变更所述光源的工作状态命令；当执行串口中断，根据命令类型生成变更所述光源的光源工作状态命令或者生成变更所述光源控制器参数命令。

2.如权利要求1所述的光源调节装置，其中所述光源控制器还包括至少一SPI总线，所述微控制器将所述光源的工作状态的数字量通过所述SPI总线发送给对应的各所述数模转换器。

3.如权利要求1所述的光源调节装置，其中所述光源控制器还包括至少一IO模块，各所述信号切换器以及各所述输出反馈电路分别连接于所述IO模块。

4.如权利要求1至2中任一所述的光源调节装置，其中所述光源控制器还包括至少一IO模块，各所述通道光源模块被并联连接于所述IO模块。

5.如权利要求1至2中任一所述的光源调节装置，其中所述光源调节装置还包括至少一RS232收发器以及至少一上位机，所述RS232收发器被连接于所述上位机和所述微控制器之间，所述上位机通过所述RS232收发器发送命令至所述微控制器。

6.如权利要求5所述的光源调节装置，其中所述光源的工作状态的数字量由所述上位机通过所述RS232收发器发送给所述微控制器。

7.如权利要求1至2中任一所述的光源调节装置，其中所述光源调节装置还包括至少一光耦隔离模块以及至少一外部触发源，所述光耦隔离模块被连接于所述外部触发源以及所述微控制器之间，所述外部触发源通过所述光耦隔离模块发送命令至所述微控制器。

8.如权利要求7所述的光源调节装置，其中所述光源的工作状态的数字量由所述外部触发源通过所述光耦隔离模块发送给所述微控制器。

9.一种光源控制器，用于控制并调节至少一光源，其特征在于，所述光源控制器包括至少一微控制器以及至少一通道光源模块，各所述通道光源模块被连接于各所述光源，所述微控制器通过各所述通道光源模块控制并调节各所述光源的工作状态，其中所述光源控制器的各所述通道光源模块还包括至少一数模转换器、至少一信号切换器、至少一运算放大器、至少一驱动器以及至少一输出反馈电路，所述微控制器将接收的各所述光源的工作状态的信号发送给所述信号切换器，所述数模转换器将所述光源的工作状态数字量转换为模拟量后输出给所述信号切换器，所述信号切换器所述光源的模拟量输出给所述运算放大器，所述运算放大器将所述光源的模拟量进行比例放大，所述驱动器根据输入的信号驱动所述光源，所述输出反馈电路被串联于所述驱动器和所述光源之间，将所述光源的工作状态输出给所述微控制器，所述微控制器根据反馈对所述光源进行调整，其中所述驱动器还连接有至少一光源电源，所述光源电源对所述驱动器进行供电，其中所述驱动器采用的驱动芯片直接输出光源亮度值对应的电压，不需要多级电容进行滤波，其中所述微控制器具有一内部储存器，所述光源的光源数据被设置于所述内部储存器，其中所述光源控制器能够自所述内部储存器读取所述光源的光源数据和根据所述光源的光源数据循环进行扫描、执行中断生成命令，在工作时，所述光源控制器读取内部存储的所述光源的光源数据，所述光源数据是所述光源的物理信息的数字量，所述光源控制器根据所述光源数据进行扫描、执行中断生成命令，当产生外部触发中断，所述光源控制器生成变更所述光源的工作状态命令；当执行串口中断，根据命令类型生成变更所述光源的光源工作状态命令或者生成变更所述光源控制器参数命令。

10.如权利要求9所述的光源控制器，其中所述光源控制器还包括至少一SPI总线，所述微控制器将所述光源的工作状态的数字量通过所述SPI总线发送给对应的各所述数模转换器。

11.如权利要求9所述的光源控制器，其中所述光源控制器还包括至少一IO模块，各所述信号切换器以及各所述输出反馈电路分别连接于所述IO模块。

12.如权利要求9至10中任一所述的光源控制器，其中所述光源控制器还包括至少一IO模块，各所述通道光源模块被并联连接于所述IO模块。

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