CN109828428B - 投影机与光侦测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种投影机与光侦测电路，包括：光敏晶体管，用以接收与感应投影机的色轮驱动马达的侧面的反射光，色轮驱动马达的侧面包括暗面区域与亮面区域；偏压单元，耦接至光敏晶体管，以提供偏压；操作放大器，耦接至光敏晶体管与偏压单元，操作放大器包括正输入端、负输入端与输出端，操作放大器的正输入端耦接至偏压单元，操作放大器的负输入端耦接至光敏晶体管与偏压单元，偏压单元提供偏压给操作放大器的正输入端；以及回授电阻，耦接于操作放大器的负输入端与输出之间，其中，回授电阻的阻抗值使得光敏晶体管工作于线性区。本发明的投影机与光侦测电路能够准确侦测色轮索引信号，从而精准控制色轮转动，提高投影成像质量。

Description

投影机与光侦测电路
技术领域
本发明涉及投影领域，尤其是涉及一种投影机与光侦测电路。
背景技术
DLP(Digital Light Processing)投影机已发展多年。DLP的优点在于：明暗对比度表现良好、像素紧密锐利清晰与机身尺寸较小。
DLP投影机所使用的光学组件为数字微镜组件DMD(Digital MicromirrorDevice)。每个DMD芯片包括超过200万个微镜片，该些微镜片可以反射纯色光。DLP投影机的关键组件在于色轮，其RGB颜色顺序需藉由色轮索引信号(color wheel index)来控制。
然而，可能因为环境灰尘或者是组件灵敏度(sensitivity)的关系而影响色轮索引信号的侦测/读取结果。
故而，需要有一种新的投影机与光侦测电路，可以大大提高杂度限度(noisemargin)，来提升DLP投影机的质量。
发明内容
鉴于现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种投影机与光侦测电路，能够准确侦测色轮索引信号，从而精准控制色轮转动，提高投影成像质量。
为了达到上述目的，本发明提供一种投影机的光侦测电路，包括：
光敏晶体管，用以接收与感应该投影机的色轮驱动马达的侧面的反射光，该色轮驱动马达的侧面包括暗面区域与亮面区域；
偏压单元，耦接至该光敏晶体管，以提供偏压；
操作放大器，耦接至该光敏晶体管与该偏压单元，该操作放大器包括正输入端、负输入端与输出端，该操作放大器的该正输入端耦接至该偏压单元，该操作放大器的该负输入端耦接至该光敏晶体管与该偏压单元，该偏压单元提供该偏压给该操作放大器的该正输入端；以及
回授电阻，耦接于该操作放大器的该负输入端与该输出端之间，其中，该回授电阻的阻抗值使得该光敏晶体管工作于线性区。
作为可选的方案，该偏压单元包括第一电阻与第一电容，该第一电阻与该第一电容分别耦接至该操作放大器，该操作放大器的该正输入端耦接至该第一电阻与该第一电容的耦接节点。
作为可选的方案，该第一电阻的一端耦接至该操作放大器的该正输入端，而该第一电阻的另一端耦接至该操作放大器的该负输入端。
作为可选的方案，该第一电容的一端耦接至该操作放大器的该正输入端，而该第一电容的另一端则接地。
作为可选的方案，该回授电阻的一端耦接至该操作放大器的该输出端，而该回授电阻的另一端耦接至该操作放大器的该负输入端。
作为可选的方案，当该光敏晶体管接收到由该色轮驱动马达的该侧面的该亮面区域的反射光时，该操作放大器的该输出端的电压达到饱和最大输出电压。
本发明还提供一种投影机，包括：
色轮驱动马达，该色轮驱动马达的侧面包括暗面区域与亮面区域；以及
光侦测电路，包括：
光敏晶体管，用以接收与感应该色轮驱动马达的该侧面的反射光；
偏压单元，耦接至该光敏晶体管，以提供偏压；
操作放大器，耦接至该光敏晶体管与该偏压单元，该操作放大器包括正输入端、负输入端与输出端，该操作放大器的该正输入端耦接至该偏压单元，该操作放大器的该负输入端耦接至该光敏晶体管与该偏压单元，该偏压单元提供该偏压给该操作放大器的该正输入端；以及
回授电阻，耦接于该操作放大器的该负输入端与该输出端之间，其中，
该回授电阻的阻抗值使得该光敏晶体管工作于线性区。
作为可选的方案，该偏压单元包括第一电阻与第一电容，该第一电阻与该第一电容分别耦接至该操作放大器，该操作放大器的该正输入端耦接至该第一电阻与该第一电容的耦接节点。
作为可选的方案，该第一电阻的一端耦接至该操作放大器的该正输入端，而该第一电阻的另一端耦接至该操作放大器的该负输入端。
作为可选的方案，该第一电容的一端耦接至该操作放大器的该正输入端，而该第一电容的另一端则接地。
作为可选的方案，该回授电阻的一端耦接至该操作放大器的该输出端，而该回授电阻的另一端耦接至该操作放大器的该负输入端。
作为可选的方案，当该光敏晶体管接收到由该色轮驱动马达的该侧面的该亮面区域的反射光时，该操作放大器的该输出端的电压达到饱和最大输出电压。
与现有技术相比，本发明的投影机与光侦测电路的回授电阻能够使光敏晶体管工作于线性区，光敏晶体管能够接收色轮驱动马达的侧面的反射光，由于色轮驱动马达的侧面包括暗面区域与亮面区域，使得所述反射光的光量会发生变化，而在所述线性区内所述反射光的光量高度相关(例如正比或近乎正比)于流经光敏晶体管的电流，进而使操作放大器输出的电压的大小也会发生相应变化，根据操作放大器输出的电压的大小变化可以准确侦测色轮索引信号，从而精准控制色轮转动，提高投影成像质量。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的投影机的主要结构示意图；
图2为本发明的投影机的色轮驱动马达的侧面与光侦测器的示意图；
图3为本发明的投影机的光侦测电路的电路原理图；
图4为图3中的光敏晶体管及第二电阻的V-I(电压-电流)曲线图；
图5为图3中的操作放大器的输出电压的波形图。
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。
本说明书的技术用语参照了本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释是以本说明书的说明或定义为准。本发明揭露的各个实施例分别具有一个或多个技术特征。在可能实施的前提下，本技术领域具有通常知识者可选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地将这些实施例中部分或全部的技术特征加以组合。
如图1所示，图1为本发明的投影机100的主要结构示意图，本发明的投影机100包括：光源110、色轮(color wheel)120、聚光镜片125、数字微镜组件DMD(DigitalMicromirror Device)芯片130及投影镜头140。光源110所发出的白光通过色轮120。高速旋转的色轮120对白光进行分色形成红光、绿光或蓝光，由色轮120所分出的红光、绿光与蓝光经过聚光镜片125的聚光，最后入射到DMD芯片130上的多个微镜片，再反射至投影镜头140以成像于屏幕(未示出)上。
如图2所示，图2为本发明的投影机100的色轮驱动马达210的侧面与光侦测器220的示意图，本发明的投影机100还具有色轮驱动马达210与光侦测器220。色轮驱动马达210用于转动色轮120。色轮驱动马达210的侧面有一小片的暗面贴片(亦可称为暗面区域)230，而色轮驱动马达210的侧面的其余部份则为亮面(亦可称为亮面区域)，亮面区域的面积大于暗面区域230的面积。藉由光侦测器220来侦测从色轮驱动马达210的侧面的反射光量可以得知色轮的转动角度，此反射光量经过处理后即为色轮索引信号。
如图3所示，图3为本发明的投影机100的光侦测电路的电路原理图，本发明的光侦测器220包括光侦测电路300，光侦测电路300包括操作放大器OP1、光敏晶体管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2与第一电容C1，其中，第一电阻R1与第一电容C1组成偏压单元，以提供稳定的偏压给操作放大器OP1的正输入端。
如图3所示，操作放大器OP1包括：正输入端、负输入端与输出端。操作放大器OP1的正输入端耦接至第一电阻R1与第一电容C1的耦接节点，并接受由偏压单元(第一电阻R1与第一电容C1所组成)所提供的稳定偏压。操作放大器OP1的负输入端则耦接至第一电阻R1、第二电阻R2与光敏晶体管Q1。操作放大器OP1的输出电压可以当成光轮索引信号，或者是由后端电路更进一步处理成光轮索引信号。
光敏晶体管Q1接收由色轮驱动马达210的侧面的反射光量，并产生晶体管电流。实际操作中，光敏晶体管Q1靠近色轮驱动马达210的侧面设置，且光敏晶体管Q1正对色轮驱动马达210的部分侧面。
第一电阻R1的一端耦接至操作放大器OP1的正输入端，而第一电阻R1的另一端耦接至操作放大器OP1的负输入端。亦即，第一电阻R1耦接于操作放大器OP1的正输入端与操作放大器OP1的负输入端之间。
第二电阻R2当成回授电阻。第二电阻R2的一端耦接至操作放大器OP1的输出端，而第二电阻R2的另一端耦接至操作放大器OP1的负输入端。亦即，第二电阻R2耦接于操作放大器OP1的输出端与操作放大器OP1的负输入端之间。
第一电容C1的一端耦接至操作放大器OP1的正输入端，而第一电容C1的另一端则接地。
如图4所示，图4为图3中的光敏晶体管Q1及第二电阻R2的V-I(电压-电流)曲线图，其中负载线a是代表第二电阻R2的V-I曲线，电流i1对应的曲线是当色轮驱动马达210的侧面的暗面区域230旋转至与光敏晶体管Q1正对时光敏晶体管Q1的V-I曲线，电流i2对应的曲线是当色轮驱动马达210的侧面的亮面区域旋转至与光敏晶体管Q1正对时光敏晶体管Q1的V-I曲线，电流i1对应的曲线包括线性区S1，电流i2对应的曲线包括线性区S2，当位于线性区S1或S2内时，光敏晶体管Q1与第一电阻R1的耦接节点产生的电压与光敏晶体管Q1产生的晶体管电流大小成正比。
当光敏晶体管Q1接收到由色轮驱动马达210的侧面的暗面区域230的反射光时，光敏晶体管Q1产生晶体管电流i1，且在光敏晶体管Q1与第一电阻R1的耦接节点产生电压VQ1。当光敏晶体管Q1接收到由色轮驱动马达的侧面的亮面区域的反射光时，光敏晶体管Q1产生晶体管电流i2，且在光敏晶体管Q1与第一电阻的耦接节点产生电压VQ2。
为方便解释，在底下将第二电阻R2的电阻值为2MΩ，而操作放大器OP1的饱和最大输出电压则为4V为例作说明，但当知本案并不受限于此。
当光敏晶体管Q1接收到由色轮驱动马达210的侧面的亮面区域的反射光时，操作放大器OP1的输出端电压V2为饱和最大输出电压(4V)，亦即，V2＝VQ2+i2*R2。此时光敏晶体管Q1导通，光敏晶体管Q1导通的发射极接地，电流从操作放大器OP1的输出端依次流经第二电阻R2及光敏晶体管Q1，由于第二电阻R2的电阻值非常大，为2MΩ，使得电压V2(4V)的绝大部分电压被第二电阻R2分担，即VQ2远小于4V，故而，i2≈V2/R2≈4V/2MΩ＝2μA。
当光敏晶体管Q1接收到由色轮驱动马达210的侧面的暗面区域230的反射光时，操作放大器OP1的输出端电压V1为如后所示：V1＝VQ1+i1*R2。同理，此时光敏晶体管Q1导通，由于第二电阻R2的电阻值为2MΩ，使得电压V1的绝大部分电压被第二电阻R2分担，故VQ1远小于4V，VQ1与VQ2可由光敏晶体管Q1的V-I曲线图查到，如图4所示，在线性区S2内，电流i1对应的曲线与电流i2对应的曲线非常接近，斜率大致相等，故在第二电阻R2阻值较大(例如为2MΩ)的情况下，VQ1与VQ2大致相等，在此以VQ1与VQ2皆约为0.15V为例作说明。VQ1与VQ2乃是光敏晶体管Q1的V-I曲线图与负载线a的交点，如图4所示。
此外，在此假设色轮驱动马达的侧面的亮面区域的反射光量约为色轮驱动马达210的侧面的暗面区域230的反射光量的10倍左右。当光敏晶体管Q1操作于线性区时，光敏晶体管Q1的电流跟所接收的光量有高度相关(在本实施例中例如光敏晶体管Q1的电流跟所接收的光量成正比)。也就是说，i2约为i1的10倍。i1＝0.1*i2＝0.2μA，V1＝VQ1+i1*R2＝0.15+0.2μA*2MΩ＝0.55V。
在本案实施例中，原则上让光敏晶体管Q1工作于线性区(可通过设置第二电阻R2的电阻值很大来使光敏晶体管工作于线性区)，除非光敏晶体管Q1的光接收量很小使得光敏晶体管Q1无法进入线性区。在本实施例中，当投影机100正常工作时，光敏晶体管Q1的光接收量足够使光敏晶体管Q1工作于线性区。
如图5所示,图5为图3中的操作放大器OP1的输出电压的波形图,当色轮驱动马达210的侧面的亮面区域的反射光由光侦测电路300接收到时，光侦测电路300的操作放大器OP1的输出电压为V2(在上例中为4V)。而当色轮驱动马达210的侧面的暗面区域230的反射光由光侦测电路300接收到时，光侦测电路300的操作放大器OP1的输出电压为V1(在上例中为0.55V)。
由于电压V2远高于电压V1，也就是说，经由后续电路处理之后，本案实施例可以得到良好的色轮索引信号，可以清楚分辨色轮驱动马达的转动角度，进而更精准的控制色轮，以得到更好的投影成像质量。
故而，本案实施例的投影机与其光侦测电路的优点至少在于，输出电压高度相关于色轮驱动马达的侧面的反射光量，所以，输出电压原则上不会受到反射光量是否太小的影响。
综上所述，本发明的投影机100与光侦测电路300的回授电阻能够使光敏晶体管Q1工作于线性区，光敏晶体管Q1能够接收色轮驱动马达210的侧面的反射光，由于色轮驱动马达210的侧面包括暗面区域230与亮面区域，使得所述反射光的光量会发生变化，而在所述线性区内所述反射光的光量高度相关(例如正比或近乎正比)于流经光敏晶体管Q1的电流，进而使操作放大器OP1输出的电压的大小也会发生相应变化，根据操作放大器OP1输出的电压的大小变化可以准确侦测色轮索引信号，从而精准控制色轮120转动，提高投影成像质量。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (12)

1.一种投影机的光侦测电路，其特征在于，包括：
光敏晶体管，用以接收与感应该投影机的色轮驱动马达的侧面的反射光，该色轮驱动马达的侧面包括暗面区域与亮面区域；
偏压单元，耦接至该光敏晶体管，以提供偏压；
操作放大器，耦接至该光敏晶体管与该偏压单元，该操作放大器包括正输入端、负输入端与输出端，该操作放大器的该正输入端耦接至该偏压单元，该操作放大器的该负输入端耦接至该光敏晶体管与该偏压单元，该偏压单元提供该偏压给该操作放大器的该正输入端；以及
回授电阻，耦接于该操作放大器的该负输入端与该输出端之间，其中，该回授电阻的阻抗值使得该光敏晶体管工作于线性区。
2.如权利要求1所述的光侦测电路，其特征在于，该偏压单元包括第一电阻与第一电容，该第一电阻与该第一电容分别耦接至该操作放大器，该操作放大器的该正输入端耦接至该第一电阻与该第一电容的耦接节点。
3.如权利要求2所述的光侦测电路，其特征在于，该第一电阻的一端耦接至该操作放大器的该正输入端，而该第一电阻的另一端耦接至该操作放大器的该负输入端。
4.如权利要求2所述的光侦测电路，其特征在于，该第一电容的一端耦接至该操作放大器的该正输入端，而该第一电容的另一端则接地。
5.如权利要求1所述的光侦测电路，其特征在于，该回授电阻的一端耦接至该操作放大器的该输出端，而该回授电阻的另一端耦接至该操作放大器的该负输入端。
6.如权利要求1所述的光侦测电路，其特征在于，当该光敏晶体管接收到由该色轮驱动马达的该侧面的该亮面区域的反射光时，该操作放大器的该输出端的电压达到饱和最大输出电压。
7.一种投影机，其特征在于，包括：
色轮驱动马达，该色轮驱动马达的侧面包括暗面区域与亮面区域；以及
光侦测电路，包括：
光敏晶体管，用以接收与感应该色轮驱动马达的该侧面的反射光；
偏压单元，耦接至该光敏晶体管，以提供偏压；
操作放大器，耦接至该光敏晶体管与该偏压单元，该操作放大器包括正输入端、负输入端与输出端，该操作放大器的该正输入端耦接至该偏压单元，该操作放大器的该负输入端耦接至该光敏晶体管与该偏压单元，该偏压单元提供该偏压给该操作放大器的该正输入端；以及
回授电阻，耦接于该操作放大器的该负输入端与该输出端之间，其中，该回授电阻的阻抗值使得该光敏晶体管工作于线性区。
8.如权利要求7所述的投影机，其特征在于，该偏压单元包括第一电阻与第一电容，该第一电阻与该第一电容分别耦接至该操作放大器，该操作放大器的该正输入端耦接至该第一电阻与该第一电容的耦接节点。
9.如权利要求8所述的投影机，其特征在于，该第一电阻的一端耦接至该操作放大器的该正输入端，而该第一电阻的另一端耦接至该操作放大器的该负输入端。
10.如权利要求8所述的投影机，其特征在于，该第一电容的一端耦接至该操作放大器的该正输入端，而该第一电容的另一端则接地。
11.如权利要求7所述的投影机，其特征在于，该回授电阻的一端耦接至该操作放大器的该输出端，而该回授电阻的另一端耦接至该操作放大器的该负输入端。
12.如权利要求7所述的投影机，其特征在于，当该光敏晶体管接收到由该色轮驱动马达的该侧面的该亮面区域的反射光时，该操作放大器的该输出端的电压达到饱和最大输出电压。
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