CN111060200B - 环境光传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环境光传感器，包含光电组件、可变电容、运算放大器、比较器、脉冲产生电路以及脉冲累加器电路。光电组件转换光能为光电流。可变电容连接在运算放大器的第一输入端和输出端之间。可变电容的电容值依据光电流值被调整。运算放大器基于第一输入端的输入电压与第二输入端的参考电压的差值，以输出误差放大信号。比较器比对误差放大信号与参考电压，以输出比对信号。脉冲产生电路判断比较器的第一输入端的输入电压大于参考电压时输出脉冲信号，脉冲累加器电路计数第一输入端电压上升至大于参考电压源的电压的次数。

Description

环境光传感器

技术领域

本发明是有关于一种环境光传感器，且特别是有关于一种可在短时间内精确感测环境光强度的环境光传感器。

背景技术

消费性电子产品，例如手机，使用越来越多的传感器，以达到节省能源并且增进人机间的互动性。举例来说，目前最新的手机使用到十种以上的传感器。因此工程师们积极寻求将传感器整合的方法，以期减少能源、空间与成本。

环境光传感器(ambient light sensor)是用来感测环境光源的变化，改变手机面板的使用亮度。当周遭亮度较暗时，面板亮度跟着变暗避免刺激眼睛，在户外光源较强时，手机面板背光会跟着变亮增加可视度。环境光传感器根据环境光源改变面板使用亮度，也能达到节能效果，增加手机使用时间。近距传感器(proximity sensor)是一种非接触的物体检测传感器，在行动装置方面的应用，例如手机的接听防触控功能，一旦用户的头部靠近听筒，手机触控功能会自动关闭，防止讲电话时脸与面板接触造成的功能误触。环境光传感器与近距传感器两者因同样都是感测光强度，进行作动的光学系统，因此被整合于一封装结构，以共享空间、耗材并且合并电力供应的线路布局。

发明内容

为解决背景技术的缺失，本发明的目的在于提供一种环境光传感器，适用于电子装置。电子装置包含电容调控电路。环境光传感器包含第一光电组件、可变电容、运算放大器、比较器、脉冲产生电路以及脉冲累加器电路。第一光电组件具有第一正极端以及第一负极端。第一光电组件的第一正极端接地。第一光电组件配置以将照射通过第一光电组件的光能转换为光电流。可变电容连接电容调控电路。电容调控电路配置以依据光电流值调整可变电容的电容值。可变电容接收光电流。运算放大器具有第一放大输入端以及第二放大输入端，分别连接第一光电组件的第一负极端以及参考电压源。运算放大器的输出端以及第一放大输入端之间连接可变电容。运算放大器配置以基于第一放大输入端的电压与参考电压源的电压的差值以及运算放大器的增益值，以输出误差放大信号。比较器具有第一比较输入端以及第二比较输入端，分别连接运算放大器的输出端以及参考电压源。比较器配置以比对误差放大信号与参考电压源，以输出比对信号。脉冲产生电路连接比较器的输出端。脉冲产生电路配置以依据比对信号判断比较器的第一比较输入端的电压大于参考电压源的电压时，输出脉冲信号具有一波形的上升沿或下降沿对准第一比较输入端的电压波形的电压从小于参考电压源的电压上升至等于参考电压源的电压的一瞬时点。脉冲累加器电路连接脉冲产生电路以及比较器的输出端。脉冲累加器电路基于比对信号在第一比较输入端的电压从小于参考电压源的电压上升至大于参考电压源的电压时，实现计数。

优选地，所述环境光传感器还包含第二光电组件以及遮光组件，所述遮光组件配置以遮蔽所述第二光电组件以阻止光照射通过所述第二光电组件，所述第二光电组件并联连接所述第一光电组件，所述第二光电组件具有第二正极端以及第二负极端，分别接地以及连接所述运算放大器的所述第一放大输入端，所述第二光电组件输出暗电流。

优选地，所述电子装置还包含控制电路，配置以取得所述第一光电组件的所述光电流值以及所述第二光电组件的所述暗电流值，并将所述光电流值与所述暗电流值相减以取得环境光电流值，并依据所述环境光电流值判断光强度。

优选地，所述环境光传感器还包含电流镜电路，所述电流镜电路的输入端连接电压源或电流源，所述电流镜电路的两输出端分别连接所述第一光电组件的所述第一负极端以及所述第二光电组件的所述第二负极端。

优选地，所述环境光传感器还包含逻辑电路，连接在所述比较器以及所述脉冲累加器电路之间，所述逻辑电路配置以接收所述比较器输出的所述比对信号，并将所述比对信号转换为逻辑信号输出至所述脉冲累加器电路。

优选地，所述逻辑电路为S-R型正反器。

优选地，所述环境光传感器还包含脉冲存储电路，连接所述脉冲累加器电路，配置以存储所述脉冲累加器电路计数所述比较器的所述第一比较输入端的电压波形的电压从小于所述参考电压源的电压上升至不小于所述参考电压源的电压的次数。

优选地，所述环境光传感器还包含电流源，所述电流源连接至与所述运算放大器的所述第一放大输入端连接的所述可变电容的一端，所述电流源提供电流流过所述可变电容，所述电流源包含可变电流源、定电流源或其组合，所述电容调控电路配置以依据所述光电流值调整所述可变电流源的电流值。

优选地，所述环境光传感器还包含第一开关组件，所述第一开关组件的第一端、第二端和控制端分别连接所述电流源、所述运算放大器的所述第一放大输入端以及所述脉冲产生电路。

优选地，所述环境光传感器还包含第二开关组件，所述第二开关组件连接在所述运算放大器的输出端以及所述运算放大器的所述第一放大输入端之间，所述第二开关组件与所述可变电容并联。

如上所述，相比于仅具少量光电组件的传统环境光传感器在环境光源的光强度较小时需耗费相当长的感测时间，为了节省感测时间，进一步改良的传统环境光传感器内需设置大量光电组件，这些大量光电组件占用了电子装置内的集成电路的容置空间，使电子装置的尺寸无法缩小。因此，本发明所提供环境光传感器，其通过增加可变电容以及脉冲产生电路与其他电路组件的配置，可在仅设置少量(仅两个)光电组件以节省电路组件配置成本和缩小占用空间的条件下，在短时间内精准地感测环境光源的光强度，以供电子装置可依据环境光传感器的感测结果，调整显示屏幕至具有更符合期望的亮度。

附图说明

图1是本发明第一实施例的应用环境光传感器的电子装置的内部组件的方块图。

图2是本发明第一实施例的环境光传感器应用于电子装置的电路布局图。

图3是本发明第一实施例的环境光传感器的运算放大器输出的误差放大信号与接收的参考电压信号的波形图。

图4是本发明第二实施例的环境光传感器应用于电子装置的电路布局图。

图5是本发明第三实施例的环境光传感器应用于电子装置的电路布局图。

图6是本发明第三实施例的环境光传感器的运算放大器输出的误差放大信号、比较器输出的比对信号、逻辑电路输出的逻辑信号、脉冲累加器电路计数的次数以及输入至脉冲存储电路的致能信号的波形图。

图7是本发明第三实施例的环境光传感器的光电组件的光电流对脉冲累加器电路的计数次数的曲线图。

图8是传统环境光传感器的光电组件的光电流对计数电路的计数次数的曲线图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所揭露有关本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所揭露的内容并非用以限制本发明的保护范围。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

为了解释清楚，在一些情况下，本技术可被呈现为包括包含功能块的独立功能块，其包含装置、装置组件、软件中实施的方法中的步骤或路由，或硬件及软件的组合。

实施根据这些揭露方法的装置可以包括硬件、固件及/或软件，且可以采取任何各种形体。这种形体的典型例子包括笔记本电脑、智能电话、小型个人计算机、个人数字助理等等。本文描述之功能也可以实施于外围设备或内置卡。通过进一步举例，这种功能也可以实施在不同芯片或在单个装置上执行的不同程序的电路板。

该指令、用于传送这样的指令的介质、用于执行其的计算资源或用于支持这样的计算资源的其他结构，是为用于提供在这些揭露中所述的功能的手段。

[第一实施例]

请参阅图1，其是本发明第一实施例的应用环境光传感器的电子装置的内部组件的方块图。如图1所示，本发明实施例的环境光传感器10可应用于电子装置1例如行动装置。环境光传感器10可对应电子装置1的显示屏幕的位置配置，以感测照射电子装置1的显示屏幕的环境光源的光强度，如室内和室外环境光源强度。值得注意的是，电子装置1可通过控制电路30指示电容调控电路20调整环境光传感器10感测的时间和精确度。电子装置1的控制电路30可依据环境光传感器10的感测结果，调整电子装置1的显示屏幕的亮度。

请一并参阅图2，其是本发明第一实施例的环境光传感器应用于电子装置的电路布局图。如图2所示，本发明实施例的环境光传感器10应用于电子装置1的电容调控电路20和控制电路30。环境光传感器10包含运算放大器100、比较器200、逻辑电路300、计数电路400、存储电路600、第一光电组件PD1、第二光电组件PD2、可变电容C1、电流镜电路M1以及开关组件S1、S2。

第一光电组件PD1与第二光电组件PD2相互并联。运算放大器100的反相输入端连接第一光电组件PD1、第二光电组件PD2的负极端。第一光电组件PD1、第二光电组件PD2的正极端接地。运算放大器100的非反相输入端连接参考电压源VREF。开关组件S2与可变电容C1并联。可变电容C1以及开关组件S2皆连接在运算放大器100的输出端和反相输入端之间。开关组件S1的第一端连接可变电流源IREF，其提供的电流为可变值，但本发明不以此为限，实施上亦可如图4所示替换为定电流源IREF2；而开关组件S1的第二端连接开关组件S2，开关组件S1的控制端连接逻辑电路300的输出端Q。

可变电容C1可无线连接或有线连接电子装置1的电容调控电路20，以通过电子装置1的电容调控电路20调整可变电容C1的电容值。例如，在本实施例中，可变电容C1串联电容调控电路20。实务上，也可由人手直接接触可变电容C1，以取代电容调控电路20调整可变电容C1的电容值。

电流镜电路M1可选择性地被设置。电流镜电路M1的输入端可连接电压源或电流源。电流镜电路M1的两输出端分别连接第一光电组件PD1的负极端以及第二光电组件PD2的负极端。举例来说，电流镜电路M1包含第一晶体管T1例如PMOS晶体管以及第二晶体管T2例如PMOS晶体管。第一晶体管T1以及第二晶体管T2的源极端连接电流源或电压源。第一晶体管T1的闸极端连接第二晶体管T2的闸极端以及第一晶体管T1的汲极端。第一晶体管T1的汲极端连接第二光电组件PD2的负极端，而第二晶体管T2的汲极端连接第一光电组件PD1的负极端。

比较器200的非反相输入端连接运算放大器100的输出端，而比较器200的反相输入端连接参考电压源VREF。比较器200的输出端连接逻辑电路300的设置端SET。逻辑电路300的重置端RESET可连接额外的频率电路以取得频率信号CLKL1。在本实施例中，逻辑电路300以及计数电路400分别为S-R与D型正反器，实务上亦可依需求替换其他逻辑电路组件，本发明不以此为限。

逻辑电路300的输出端Q连接计数电路400的输入端D。计数电路400的频率端CK可连接额外的频率电路以取得频率信号CLKL1。计数电路400的输出端连接存储电路600。例如，存储电路600可为缓存器或其他具有存储功能的电路组件。存储电路600的输出端可连接电子装置1的串行接口例如I2C接口，并通过此串行接口连接控制电路30。

另外，控制电路30可接触第一光电组件PD1、第二光电组件PD2的负极端或与第一光电组件PD1、第二光电组件PD2的负极端连接的线路，以检测取得第一光电组件PD1产生的光电流Iph以及第二光电组件PD2产生的暗电流Idark。替换地，由电容调控电路20检测取得第一光电组件PD1产生的光电流Iph以及第二光电组件PD2产生的暗电流Idark。

值得注意的是，传统环境光传感器为了在短时间内感测到周围环境的较小光强度的光源，内部需设置一组大量例如64个光电传感器。另外，由于光电传感器在没有被环境光源照射的情况下会产生暗电流(又称为漏电流)，故传统电子装置内需另设置与用以感测环境光源的光电传感器相同数量的另一组例如64个光电传感器。因此，为了感测出正确的光强度，传统电子装置内共需设置非常大量例如共128个光电传感器，以通过其中一组光电传感器在被环境光源照射下产生光电流，以及通过另一组光电传感器在未被环境光源照射下产生暗电流，并计算光电流与暗电流的相减值，以取得对应环境光强度的实际电流值。因此，若传统电子装置需依据实际电流值精确地调整显示屏幕的亮度，则需设置大量的光电传感器，占用电子装置内的集成电路空间，导致电子装置的尺寸无法缩小。

相比之下，本发明实施例仅采用单一个第一光电组件PD1用以在环境光源照射通过第一光电组件PD1产生光电流Iph，以及对应设置单一个第二光电组件PD2产生暗电流。如图2所示，当环境光源例如太阳光或灯光照射光线通过第一光电组件PD1时，第一光电组件PD1将环境光源供应的光能转换为光电流Iph。光电流Iph值与光强度成正比。光电流Iph接着流至可变电容C1，以对可变电容C1进行充电。

应理解，在可变电容C1的电容值固定的情况下，环境光源的光强度越小导致每次产生越小的光电流Iph时，运算放大器对可变电容C1的充电时间将越长，亦即使比较器的非反相输入端的电压上升至大于比较器的反相输入端接收的参考电压源VREF的电压所需耗费的时间越长。相反地，环境光源的光强度越大，则可变电容C1的充电时间将越短。

为使环境光传感器10在环境光源的光强度较小时仍具有良好的感测效率，甚至使在产生不同大小的光电流Iph值时具有相同的感测时间，电子装置1可调整环境光传感器10的可变电容C1的电容值。具体地，电子装置1可通过与可变电容C1串联的电容调控电路20内的电流检测器，或实务上通过控制电路30内的电流检测器或其他额外配置的电流检测器，以检测待通过可变电容C1的光电流Iph值。

电子装置1的电容调控电路20可依据感测到的光电流Iph值，决定可变电容C1的电容值的调整幅度。当光电流Iph值小于电容调控电路20预先存储的光电流默认值时，电容调控电路20可调低可变电容C1的电容值，以及电容调控电路20或其他控制电路组件可调低可变电流源IREF提供的电流值，以缩短通过此较小光电流Iph将可变电容C1的电压从零值充电至目标电压值的时间。

相反地，当光电流Iph值大于电容调控电路20预先存储的光电流默认值时，电容调控电路20可不调整或调高可变电容C1的电容值以及可变电流源IREF的电流，使通过此较大光电流Iph将可变电容C1的电压从零值充电至目标电压值的时间与上述通过与较小光电流Iph的充电时间基本上相同且此时间小于时间阈值。

运算放大器100计算运算放大器100的反相输入端的输入电压与运算放大器100的非反相输入端接收的参考电压源VREF的电压的差值。运算放大器100将此差值与运算放大器100的增益值相乘，并依据此乘积值输出对应的误差放大信号EAO1。

比较器200的非反相输入端接收到误差放大信号EAO1时，比较器200比对误差放大信号EAO1波形的电压与比较器200的反相输入端接收的参考电压源VREF的电压的差值，以输出比对信号CMP1。例如，当误差放大信号EAO1波形的电压值大于参考电压源VREF的电压值时，比较器200输出代表高电平逻辑1的比对信号CMP1。相反地，当误差放大信号EAO1波形的电压值小于参考电压源VREF的电压值时，比较器200输出代表低电平逻辑0的比对信号CMP1。

当逻辑电路300的设置端SET接收到比对信号CMP1具有达到参考准位例如逻辑准位为1的波形，以及逻辑电路300从比较器200接收到代表高电平逻辑1的比对信号CMP1时，输出高电平的逻辑信号LOG1至计数电路400。

计数电路400接收到高电平的逻辑信号LOG1时，计数电路400基于比对信号CMP1计数比较器200的非反相输入端的电压从小于参考电压源VREF的电压上升至大于参考电压源VREF的电压的次数CON1。计数电路400计数时间长度取决于触发计数电路400的频率信号CLKL1波形的周期的时间长度。计数电路400可输出计数次数CON1至存储电路600存储。在计数完成后，可通过高电平的脉冲信号CLK1正缘触发逻辑电路300进行重置。

存储电路600可依据计数次数CON1，输出对应的存储信号REG1至电子装置1的控制电路30。电子装置1的控制电路30可依据来自存储电路600的存储信号REG1以及电容调控电路20调整可变电容C1的幅度，以判断目前环境光源的光强度，并据以调整电子装置1的显示屏幕的亮度。

为使电子装置1更精确地调整显示屏幕的屏幕亮度。环境光传感器10内另设置第二光电组件PD2，与第一光电组件PD1并联连接。第一光电组件PD1、第二光电组件PD2的负极端连接运算放大器100的反相输入端，而第一光电组件PD1、第二光电组件PD2的正极端接地。遮光组件SH可配置以遮蔽第二光电组件PD2以阻止环境光源照射通过第二光电组件PD2。

电子装置1的控制电路30内的检测组件可检测环境光传感器10的第一光电组件PD1被环境光源照射而产生的光电流Iph，以及第二光电组件PD2没有被任何光源照射下产生的暗电流Idark。在本实施例中，第一光电组件PD1与第二光电组件PD2具有相同的特性。第一光电组件PD1产生的光电流Iph为暗电流Idark与环境光能转换的实际电流的总和。因此，电子装置1的控制电路30将光电流Iph与暗电流Idark相减以取得实际电流，如此可依据对应环境光源转换的实际电流，更精确地调整电子装置1的屏幕亮度。

补充地说，当逻辑电路300的输出端Q产生逻辑1代表正在进行计数作业时，逻辑电路300的输出端

则输出逻辑0至开关组件S1，此时开关组件S1为导通状态。相反地，当逻辑电路300的输出端Q产生逻辑0而逻辑电路300的输出端

输出逻辑1时，此时开关组件S1为截止状态，计数电路400不进行计数作业，而是通过第一光电组件PD1产生的光电流Iph放电可变电容C1之前的初始调整值，或是说运算放大器对可变电容C1进行充电作业。逻辑电路300的输出端

输出逻辑0至开关组件S1可控制开关组件S1运作，可变电流源IREF可供应电流导通开关组件S1、S2，使第一光电组件PD1产生的光电流Iph或其他电流皆不流过可变电容C1而是通过开关组件S2。

请一并参阅图3，其是本发明第一实施例的环境光传感器的运算放大器输出的误差放大信号与接收的参考电压信号的波形图。

如图3所示的上方波形代表增益Gain为1倍时，运算放大器100输出的误差放大信号EAO1。而如图3所示的下方波形则代表增益Gain为2倍时，运算放大器100输出的误差放大信号EAO11。如图3所示，误差放大信号EAO11为误差放大信号EAO1的两倍，意指在相同的计数时间长度内，误差放大信号EAO11的波形数量，即计数次数(对应电容C1的充放电速度)为误差放大信号EAO1的两倍。换言之，增益Gain大小取决于调整后的电容C1值，以及可变电流源IREF提供的经调整后的电流值。

由于可变电容C1的电容值依据光电流Iph值调整，运算放大器100输出的每一个误差放大信号EAO1、EAO11所具有的多个波形，除了初始调整的第一个波形外，其他多个波形基本上具有相同的振幅和周期，且每一波形的周期小于时间阈值。

[第二实施例]

请参阅图4，其是本发明第二实施例的环境光传感器应用于电子装置的电路布局图。如图4所示，本发明实施例的环境光传感器10包含运算放大器100、比较器200、逻辑电路300、脉冲累加器电路410、脉冲产生电路500、脉冲存储电路610、第一光电组件PD1、第二光电组件PD2、固定电容C2、电流镜电路M1以及开关组件S1、S2。

第二实施例与第一实施例差异在于，第一实施例的电容C1为可变电容；而第二实施例的电容C2为固定电容即不可变电容(实施上亦可替换为可变电容)，并且环境光传感器10内另设有脉冲产生电路500。脉冲产生电路500连接开关组件S1的控制端、逻辑电路300的输出端、脉冲累加器电路410的输入端。另外，第一实施例的逻辑电路300连接额外的频率产生电路，以通过频率信号CLKL1正缘触发逻辑电路300，而第二实施例的逻辑电路300的设置端SET连接比较器200的输出端外，重置端RESET通过或非门连接比较器200的输出端。

实施上，第一光电组件PD1产生的光电流Iph持续对固定电容C2放电。放电时间与环境光源的光强度成反比。运算放大器100将运算放大器100的反相输入端的输入电压与参考电压源VREF的电压的差值与增益相乘后，输出对应的误差放大信号EAO2。

比较器200比对误差放大信号EAO2波形的电压值大于参考电压源VREF的电压值时，比较器200输出代表逻辑1的比对信号CMP2至逻辑电路300的设置端SET以及或非门的一输入端。当逻辑电路300的设置端SET接收到代表逻辑1的比对信号CMP2时，逻辑电路300通过输出端Q输出代表逻辑1的逻辑信号LOG2至脉冲累加器电路410的输入端，脉冲累加器电路410进行计数，以产生次数CON2存储在脉冲存储电路610中，或更新脉冲存储电路610存储的原次数CON2。

值得注意的是，逻辑电路300输出逻辑信号LOG2至脉冲累加器电路410时，可输出逻辑信号LOG2至脉冲产生电路500，以在脉冲累加器电路410完成计数之后，重置逻辑电路300。更具体地，当或非门的一输入端从比较器200接收到的比对信号CMP2以及或非门的另一输入端从脉冲产生电路500接收到的脉冲信号PG2的电平皆为逻辑0时，或非门产生代表逻辑1的信号至逻辑电路300的重置端RESET，以重置逻辑电路300。

上述比对信号CMP2具有一波形的上升沿或下降沿对准误差放大信号EAO2波形的电压从小于参考电压源VREF的电压上升至不小于参考电压源VREF的电压的瞬时点。在误差放大信号EAO2波形的瞬时点，脉冲累加器电路410基于比对信号CMP2，以计数比较器200的非反相输入端的输入电压从小于参考电压源VREF的电压上升至大于参考电压源VREF的电压的次数CON2。

也就是说，当误差放大信号EAO2波形的电压从小于参考电压源VREF的电压上升至大于参考电压源VREF的电压时，脉冲累加器电路410进行计数作业，如此可使脉冲累加器电路410计数的次数CON2正确而没有遗漏。据此，电子装置的控制电路30可依据脉冲累加器电路410计数的正确次数CON2，精确地调整电子装置的屏幕亮度。

另一方面，脉冲产生电路500可依据逻辑电路300输出的逻辑信号LOG2的数值、计数次数和时间控制开关组件S1的操作。当脉冲产生电路500输出低电平的脉冲信号导通开关组件S1时，定电流源IREF2提供的电流通过开关组件S1流至如图4所示的其他电路组件例如电容C2。

[第三实施例]

请参阅图5，其是本发明第三实施例的环境光传感器应用于电子装置的电路布局图。如图5所示，本发明实施例的环境光传感器10包含运算放大器100、比较器200、逻辑电路300、脉冲累加器电路410、脉冲产生电路500、脉冲存储电路610、第一光电组件PD1、第二光电组件PD2、可变电容C1、电流镜电路M1以及开关组件S1、S2。本实施例是将第二实施例的固定电容C2取代为可变电容C1。或者替换地，又另一实施例，将第一实施例的电路增设脉冲产生电路500，配置方式参照第二实施例。因此，本实施例和又另一实施例可通过增加可变电容C1以及脉冲产生电路500的配置，使得电子装置1可随着环境光源强度的变化，实时调整显示屏幕至具有更符合期望的亮度。

请一并参阅图6，其是本发明第三实施例的环境光传感器的运算放大器输出的误差放大信号、比较器输出的比对信号、逻辑电路输出的逻辑信号、脉冲累加器电路计数的次数以及输入至脉冲存储电路的致能信号的波形图。如图6所示，由上至下依序为输入至运算放大器100以及比较器200的参考电压源VREF、运算放大器100输出的误差放大信号EAO3、比较器200输出的比对信号CMP3、逻辑电路300输出的逻辑信号LOG3、脉冲累加器电路410输出的次数CON3、输入至脉冲存储电路610的致能信号IT_EN的波形。

当误差放大信号EAO3的电压值上升至超过参考电压源VREF的电压值时，比较器200输出高电平的比对信号CMP3至逻辑电路300的设置端SET。如图6所示，误差放大信号EAO3的每一个波形的电压值从小于参考电压源VREF的电压上升至等于参考电压源VREF的瞬时点，对准比对信号CMP3波形从低逻辑准位0转为高逻辑准位1之间的上升沿。

当逻辑电路300的设置端SET接收到高电平的比对信号CMP3时，逻辑电路300输出高电平的逻辑信号LOG3至脉冲累加器电路410，触发脉冲累加器电路410计数比较器200的非反相输入端的电压从小于参考电压源VREF的电压上升至大于参考电压源VREF的电压的次数CON3，即计数比对信号CMP3波形的数量。

也就是说，误差放大信号EAO3的波形的上升沿随着光电流Iph对电容C1放电而逐渐上升，直到电容C1的电压上升至大于参考电压源的电压时，误差放大信号EAO3的波形的下降沿随着可变电流源IREF提供的电流对电容C1的充电作业而逐渐下降，逻辑信号LOG3随着每次的充放电作业产生一个脉冲，脉冲累加器电路410计数在一段时间内的脉冲的数量，即电容C1进行充放电作业的次数。

由于环境光传感器的电路组件可极快地传输信号，使误差放大信号EAO3的每一个波形的电压值从小于参考电压源VREF的电压上升至等于参考电压源VREF时，脉冲累加器电路410基本上进行计数作业。

另外，逻辑电路300可输出高电平的逻辑信号LOG3至脉冲产生电路500。脉冲产生电路500接着输出对应逻辑信号LOG3的脉冲信号PG3至逻辑电路300的重置端RESET连接的或非门，例如脉冲信号PG3具有与如图6所示的逻辑信号LOG3相同的脉冲宽度，使误差放大信号EAO3的波形在此脉冲宽度的时间内对电容C1进行放电。直到此脉冲宽度的时间结束后，脉冲产生电路500从高电平转为输出低电平的脉冲信号PG3至或非门，同时如图6所示的比对信号CMP3也为低电平时，触发逻辑电路300进行重置作业。在重置后，逻辑电路300转为输出低电平的逻辑信号LOG3。

如上所述，误差放大信号EAO3已在脉冲宽度时间内对C1放电到低电平。而当流出电容C1的光电流Iph逐渐增加，使电容C1的电压再次往上爬升，如图6所示的误差放大信号EAO3的下一个波形的电压上升到超过VREF时，再次重复上述的操作。

请一并参阅图7和图8，图7是本发明第三实施例的环境光传感器的光电组件产生的光电流对脉冲累加器电路的计数次数的曲线图，图8是传统环境光传感器的光电组件的光电流对计数电路的计数次数的曲线图。如图7和图8所示，横轴为光电流的电流值，纵轴为计数电路与脉冲累加器电路计数的次数。

显然，如图8所示的传统环境光传感器的曲线则呈不规则。这意味着传统环境光传感器的频率产生电路产生固定的频率信号的波形，导致误差放大信号的输出端每一个波形的电压值从小于参考电压源的电压上升至等于参考电压源的瞬时点，可能未如图6所示的误差放大信号EAO3对准脉冲信号的上升沿，因而未触发计数电路进行计数，使得计数电路计数的次数有缺漏，进而导致电子装置的显示屏幕的亮度调整不精准与非线性。

相比之下，如图7所示的本发明实施例的环境光传感器的曲线呈线性，意味着可在比较器200的非反相输入端的电压从小于参考电压源的电压上升至大于参考电压源VFEF的瞬时点，脉冲产生电路500产生对应的脉冲信号PG3，触发脉冲累加器电路410计数比较器200的非反相输入端的电压从小于参考电压源VREF的电压上升至大于参考电压源VREF的电压的次数CON3。因此，本发明实施例可有效提升电子装置的显示屏幕的屏幕亮度调整的精确度。

[实施例的有益效果]

本发明的有益效果在于，本发明所提供环境光传感器，其通过增加可变电容以及脉冲产生电路与其他电路组件的配置，可在仅设置少量(仅两个)光电组件以节省电路组件配置成本和缩小占用空间的条件下，在短时间内精准地感测环境光源的光强度，以供电子装置可依据环境光传感器的感测结果，调整显示屏幕至具有更符合期望的亮度。

最后须说明地是，在前述说明中，尽管已将本发明技术的概念以多个示例性实施例具体地示出与阐述，然而在此项技术的领域中具有通常知识者将理解，在不背离由以下申请专利范围所界定的本发明技术的概念的范围的条件下，可对其作出形式及细节上的各种变化。

最后须说明地是，在前述说明中，尽管已将本发明技术的概念以多个示例性实施例具体地示出与阐述，然而在本领域技术人员将理解，在不背离由以下权利要求书所界定的本发明技术的概念的范围的条件下，可对其作出形式及细节上的各种变化。

Claims (7)

1.一种环境光传感器，适用于电子装置，所述电子装置包含电容调控电路以及控制电路，其特征在于，所述环境光传感器包含：

第一光电组件，具有第一正极端以及第一负极端，所述第一光电组件的所述第一正极端接地，所述第一光电组件配置以将照射通过所述第一光电组件的光能转换为光电流；

可变电容，连接所述电容调控电路，所述电容调控电路配置以依据所述光电流的值调整所述可变电容的电容值，所述可变电容接收所述光电流；

运算放大器，具有第一放大输入端以及第二放大输入端，分别连接所述第一光电组件的所述第一负极端以及参考电压源，所述运算放大器的输出端以及所述第一放大输入端之间连接所述可变电容，所述运算放大器配置以基于所述第一放大输入端的电压与所述参考电压源的电压的差值以及所述运算放大器的增益值，以输出误差放大信号；

比较器，具有第一比较输入端以及第二比较输入端，分别连接所述运算放大器的输出端以及所述参考电压源，所述比较器配置以比对所述误差放大信号与所述参考电压源，以输出比对信号；

脉冲产生电路，连接所述比较器的输出端，配置以依据所述比对信号判断所述比较器的所述第一比较输入端的电压大于所述参考电压源的电压时，输出脉冲信号具有一波形的上升沿或下降沿对准所述第一比较输入端的电压波形的电压从小于所述参考电压源的电压上升至不小于所述参考电压源的电压的瞬时点；以及

脉冲累加器电路，连接所述比较器的输出端，所述脉冲累加器电路配置以在所述第一光电组件生成所述光电流以及所述第二光电组件产生暗电流时，计数在所述第一比较输入端的电压从小于所述参考电压源的电压上升至大于所述参考电压源的电压的次数，以计数所述比对信号的波形的数量；

脉冲存储电路，连接所述脉冲累加器电路以及所述控制电路，配置以储存所述脉冲累加器电路所计数的所述第一比较输入端的电压从小于所述参考电压源的电压上升至大于所述参考电压源的电压的次数；

第二光电组件，具有第二正极端以及第二负极端，所述第二光电组件的所述第二正极端接地；

遮光组件，邻设于所述第二光电组件，配置以遮蔽所述第二光电组件以阻止环境光源照射的光照射通过所述第二光电组件，所述第二光电组件没有被任何光源照射下产生暗电流；以及

电流镜电路，包含第一晶体管以及第二晶体管，所述第一晶体管的第一端以及所述第二晶体管的第二端连接电压源，所述第一晶体管的第二端连接所述第二光电组件的所述第二负极端、所述第一晶体管的控制端以及所述第二晶体管的控制端，所述第二晶体管的第二端连接所述第一光电组件的所述第一负极端；

其中所述控制电路取得所述脉冲存储电路所储存的所述脉冲累加器电路在所述第一光电组件产生所述光电流时所计数的次数以及所述第二光电组件产生所述暗电流时所计数的次数，据以调整所述电子装置的屏幕亮度。

2.根据权利要求1所述的环境光传感器，其特征在于，所述控制电路，接触所述第一光电组件的负极端以及所述第二光电组件的负极端，配置以取得所述第一光电组件的所述光电流以及所述第二光电组件的所述暗电流，并将所述光电流的值与所述暗电流的值相减以取得环境光电流值，并依据所述环境光电流值判断光强度。

3.根据权利要求1所述的环境光传感器，其特征在于，所述环境光传感器还包含逻辑电路，连接在所述比较器的输出端以及所述脉冲累加器电路的输入端之间，所述逻辑电路配置以接收所述比较器输出的所述比对信号，并将所述比对信号转换为逻辑信号输出至所述脉冲累加器电路。

4.根据权利要求3所述的环境光传感器，其特征在于，所述逻辑电路为S-R型正反器。

5.根据权利要求1所述的环境光传感器，其特征在于，所述环境光传感器还包含电流源，所述电流源连接至与所述运算放大器的所述第一放大输入端连接的所述可变电容的一端，所述电流源提供电流流过所述可变电容，所述电流源包含可变电流源、定电流源或其组合，所述电容调控电路配置以依据所述光电流的值调整所述可变电流源的电流值。

6.根据权利要求5所述的环境光传感器，其特征在于，所述环境光传感器还包含第一开关组件，所述第一开关组件的第一端、第二端和控制端分别连接所述电流源、所述运算放大器的所述第一放大输入端以及所述脉冲产生电路。

7.根据权利要求1所述的环境光传感器，其特征在于，所述环境光传感器还包含第二开关组件，所述第二开关组件连接在所述运算放大器的输出端以及所述运算放大器的所述第一放大输入端之间，所述第二开关组件与所述可变电容并联。

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