TWI452412B - 曝光驅動電路 - Google Patents

Description

曝光驅動電路

本發明涉及一種攝影裝置，尤其涉及一種攝影裝置的曝光驅動電路。

攝影裝置以各種形式出現在人們的生產及生活中。比如日常生活中的相機，SMT(Surface Mount Technology)機台的攝影設備等等。如圖1所示，攝影裝置10用於攝取待攝物999的影像。攝影裝置10一般包括控制器12、曝光驅動電路14、發光二極體陣列16及感光感測器18。攝影時，首先控制器12將攝影所需照明的相關資訊傳送給曝光驅動電路14。曝光驅動電路14根據該相關資訊，驅使發光二極體陣列16向待測物999曝光。其次，控制器12將控制感光感測器18接收來自待測物999的光束。感光感測器18對該光束進行光電轉換，從而將待測物999的影像轉變為電訊號以供其他後續電路處理。

目前，曝光驅動電路14一般採用長亮式曝光。如圖2所示，單個發光二極體接收較長時間段的工作電流，從而維持較長時間的發光。當攝影裝置10的快門被快速按下時，發光二極體發出的光束被用於曝光操作。其中，快門的時間一般小於1ms，其後用於影像資料傳輸的時間一般大於16ms。由於普通發光二極體的最大穩態電流為20mA，而發光二極體發出光束的亮度與其工作電流成正 比。因此，受該最大穩態電流的限制，曝光操作使用的發光二極體發出光束的亮度亦將被限制在較低的水準下。

在發光二極體發出光束的亮度較低的情況下，曝光操作存在以下問題。其一，受發光二極體陣列16發出光束照射的待測物999亮度不均勻。其二，為保持足夠曝光強度，必須延長快門的時間。對於相機，較長的快門時間會影響動態影像的品質，而對於SMT機台的攝影設備，會降低其工作效率。

有鑒於此，有必要提供一可向發光二極體提供超出最大穩態電流的工作電流的曝光驅動電路。

一種曝光驅動電路，用於接收脈衝訊號以向發光二極體提供超出最大穩態電流的工作電流。該曝光驅動電路包括運算放大器、金屬場效應電晶體、第一電阻、第二電阻及放電電源。該運算放大器的同向輸入端接收該脈衝訊號，其輸出端與該金屬場效應電晶體的柵極電性相連。該金屬場效應電晶體的漏極與該發光二極體電性相連。該金屬場效應電晶體的源極一方面通過該第一電阻接地，另一方面通過該第二電阻與該運算放大器的反向輸入端電性相連。該放電電源與該發光二極體電性相連，以放電形式來向該發光二極體提供該工作電流。

上述曝光驅動電路採用運算放大器放大脈衝訊號，以開啟金屬場效應管，從而向發光二極體提供超出其最大穩態電流的工作電流。因此，該發光二極體可發出遠超出正常亮度的光束，進而在瞬間即可產生極高的曝光強度且可向待攝物提供均勻的曝光亮度。此外，放電電源亦可確保該發光二極體僅在放電的瞬間通過該工 作電流，避免損壞。

10‧‧‧攝影裝置

14‧‧‧曝光驅動電路

18‧‧‧感光感測器

12‧‧‧控制器

16‧‧‧發光二極體陣列

999‧‧‧待測物

200‧‧‧曝光驅動電路

204‧‧‧電流控制電路

208‧‧‧功率限制電路

A1‧‧‧運算放大器

202‧‧‧濾波電路

206‧‧‧回饋電路

300‧‧‧發光二極體

T1‧‧‧金屬場效應電晶體

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10‧‧‧電阻

C1、C3、C4‧‧‧電容

圖1係傳統的攝影裝置的結構示意圖。

圖2係圖1中的的發光二極體工作電流的曲線圖。

圖3係一較佳實施方式的曝光驅動電路及發光二極體的示意圖。

圖4係圖3的曝光驅動電路的詳細電路圖。

圖5係為圖3的發光二極體工作電流的曲線圖。

如圖3所示，一較佳實施方式揭示的曝光驅動電路200用於接收一脈衝訊號，進而控制發光二極體300的曝光操作。曝光驅動電路200包括濾波電路202、電流控制電路204、回饋電路206及功率限制電路208。其中，濾波電路202用於濾除該脈衝訊號中的雜訊訊號。電流控制電路204用於控制發光二極體300的工作電流，使該工作電流在該脈衝訊號的時間間隔內具有極高的數值。該工作電流超出發光二極體300的最大穩態電流。在該脈衝訊號的高電位階段，回饋電路206用於向電流控制電路204提供回饋訊號；而在該脈衝訊號的低電位階段，回饋電路206用於向電流控制電路204提供反置訊號，以保證發光二極體300不工作。功率限制電路208用於限制具有極高數值的該工作電流的存在時間。當該脈衝訊號位於高電位階段的時間過長時，功率限制電路208可使該工作電流由極高數值迅速下降至正常工作數值。

如圖4所示，其為曝光驅動電路200的具體電路結構。濾波電路202包括二電阻R1、R2及電容C1。電阻R1第一端接收該脈衝訊號 ，其第二端與電流控制電路204相連。電容C1與電阻R2均並聯在電阻R1的第二端與地之間。其中，濾波電路202的濾波功能主要通過電阻R1及電容C1來實現。當該脈衝訊號中的電位偏高時，電容C1進行蓄電操作；當該脈衝訊號中的電位偏低時，電容C1通過電阻R2進行放電操作，從而對該脈衝訊號進行濾波操作。

電流控制電路204包括運算放大器A1、金屬場效應(MOS)電晶體T1、電阻R3、R4、R5、R6。運算放大器A1採用+12V的工作電壓。運算放大器A1的同向輸入端與電阻R1的第二端電性相連，其反向輸入端與回饋電路206電性相連，其輸出端與電阻R3的第一端電性相連。電阻R3的第二端與金屬場效應電晶體T1的柵極電性相連，而金屬場效應電晶體T1的柵極通過電阻R4接地。金屬場效應電晶體T1的源極一方面通過電阻R5接地，另一方面與回饋電路206電性相連。金屬場效應電晶體T1的漏極通過電阻R6與發光二極體300相連。

運算放大器A1的同向輸入端接收來自濾波電路202的該脈衝訊號，其輸出端在該脈衝訊號位於高電位階段向金屬場效應電晶體T1的柵極輸出高電位電壓。而金屬場效應電晶體T1在接收該高電位電壓後導通，且產生高數值漏電流。該高數值漏電流即為發光二極體300的工作電流。如圖5所示，在本實施例中，在發光二極體300的工作電流的有效利用區間內，即在該脈衝訊號位於高電位階段內，該工作電流的數值由200mA下降100mA左右。因此，該工作電流在其有效利用區間內的數值遠大於其最大穩態電流20mA。

回饋電路206包括電阻R7、R8。電阻R7的第一端與金屬場效應電晶體T1的源極電性相連，其第二端一方面與運算放大器A1的反向 輸入端電性相連，另一方面與電阻R8的第一端電性相連。電阻R8的第二端用於接收+12V電壓。其中，電阻R7作為回饋電阻將該回饋訊號提供給運算放大器A1的反向輸入端。而當該脈衝訊號位於低電位階段時，其實際數值並不為0。為保證此時運算放大器A1不輸出任何訊號，有必要通過電阻R5、R7、R8對+12V進行分壓，依此向運算放大器A1的反向輸入端提供該反置訊號。該反置訊號的電位稍高於該脈衝訊號的的低電位。其中，電阻R8與+12V直流電源共同構成反置電源。

功率限制電路208包括電阻R9、R10、電容C3、C4。電阻R10的第一端接收+24V電壓，其第二端與發光二極體300電性相連。電容C3、C4及電阻R9並聯在電阻R10的第二端與地之間。其中，電阻R10阻值較高，構成限流電阻。由於在該脈衝訊號位於高電位階段內，發光二極體300工作在超負荷狀態。如果該超負荷狀態延續時間過長，發光二極體300將會損壞。因此，功率限制電路208在工作時，電容C3、C4先接收+24V電壓進行充電，其次以放電的方式向發光二極體300提供超出其最大穩態電流的工作電流。由於放電過程十分迅速，因此該高數值工作電流迅速減小。如果該脈衝訊號位於高電位階段的時間過長，電容C3、C4放電完成，將改由+24V電壓通過電阻R10對發光二極體300進行供電。由於電阻R10數值較高，因此發光二極體300的工作電流將被限制在其最大穩態電流20mA以下。其中，功率限制電路208與+24V直流電源共同構成放電電源。

當曝光驅動電路200工作時，首先由運算放大器A1的同向輸入端接收到經過濾波處理後的脈衝訊號。而後，運算放大器A1的輸出 端在該脈衝訊號位於高電位階段向金屬場效應電晶體T1的柵極輸出高電位電壓。金屬場效應電晶體T1在接收該高電位電壓後導通。由電容C3、C4放電，向發光二極體300提供超出其最大穩態電流的工作電流，同時由電阻R7向運算放大器A1的反向輸入端提供回饋訊號以使運算放大器A1儘快進入穩定工作狀態。當該脈衝訊號位於低電位時，該運算放大器A1的反向輸入端接收該反置電源提供的略高於該脈衝訊號低電位的反置訊號，以確保發光二極體300停止工作。

曝光驅動電路200採用電流控制電路204接收脈衝訊號，並依此向發光二極體300提供超出其最大穩態電流的工作電流。因此，發光二極體300在該脈衝訊號存在時間內可發出遠超出正常亮度的光束，從而提高曝光強度。此外，曝光驅動電路200還採用功率限制電路208來保護發光二極體300。一旦該脈衝訊號存在時間過長時，使發光二極體300的工作電流迅速下降至其最大穩態電流20mA以下，從而可避免發光二極體300的損壞。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上該僅為本發明的較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝的人士，在爰依本案創作精神所作的等效修飾或變化，皆應包含於以下的申請專利範圍內。

200‧‧‧曝光驅動電路

204‧‧‧電流控制電路

208‧‧‧功率限制電路

A1‧‧‧運算放大器

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10‧‧‧電阻

C1、C3、C4‧‧‧電容

202‧‧‧濾波電路

206‧‧‧回饋電路

300‧‧‧發光二極體

T1‧‧‧金屬場效應電晶體

Claims (10)

1. 一種曝光驅動電路，用於接收脈衝訊號，以向發光二極體提供第一工作電流，該曝光驅動電路包括運算放大器、金屬場效應電晶體、第一電阻及第二電阻，該運算放大器的同向輸入端接收該脈衝訊號，其輸出端與該金屬場效應電晶體的柵極電性相連，該金屬場效應電晶體的漏極與該發光二極體電性相連，該金屬場效應電晶體的源極一方面通過該第一電阻接地，另一方面通過該第二電阻與該運算放大器的反向輸入端電性相連，其改良在於：該曝光驅動電路還包括放電電源，該放電電源與該發光二極體電性相連，該脈衝訊號由低電平切換至高電平狀態時，該金屬場效應電晶體導通以使得該放電電源以放電形式在預定時間內來向該發光二極體提供該第一工作電流，該發光二極體根據第一工作電流發出超越正常亮度的光線，並在預定時間後向該發光二極體提供第二工作電流以使得該發光二極體發出正常亮度的光線，其中，第一工作電流大於第二工作電流。
2. 如申請專利範圍第1項所述之曝光驅動電路，其中該放電電源包括直流電源、電容及第三電阻，該直流電源通過導線與該發光二極體電性相連，該電容及該第三電阻並聯在該導線與地之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之曝光驅動電路，其中該放電電源還包括第四電阻，該第四電阻一端與該直流電源電性相連，另一端分別與該電容、該第三電阻及該發光二極體電性相 連。
4. 如申請專利範圍第2項所述之曝光驅動電路，其中該直流電源採用+24V直流電源。
5. 如申請專利範圍第1項所述之曝光驅動電路，其中該曝光驅動電路包括反置電源，該反置電源包括直流電源與第三電阻，該直流電源通過該第三電阻與該運算放大器的反向輸入端電性相連。
6. 如申請專利範圍第5項所述之曝光驅動電路，其中該直流電源採用+12V直流電源。
7. 如申請專利範圍第1項所述之曝光驅動電路，其中該曝光驅動電路還包括第三電阻，該第三電阻電性連接在該運算放大器的輸出端與該金屬場效應管的柵極之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述之曝光驅動電路，其中該曝光驅動電路還包括第四電阻，該第四電阻電性連接在該金屬場效應管的柵極與地之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之曝光驅動電路，其中該曝光驅動電路還包括電容及第三電阻，該電容的第一端與該第三電阻的第一端均與該運算放大器的同向輸入端電性相連，該電容的第二端與該第三電阻的第二端均接地。
10. 如申請專利範圍第9項所述之曝光驅動電路，其中該曝光驅動電路還包括第四電阻，該第四電阻一端接收該脈衝訊號，另一端分別與該電容的第一端及該第三電阻的第一端電性相連。