专利名称：光检测电路及其方法
技术领域：
本发明涉及一种检测电路及其方法，特别是涉及一种光检测电路及其方法。
背景技术：
目前在显示器市场中，不论是阴极射线管(cathode ray tube,CRT)电视机或者是 液晶(liquid crystal display, IXD)电视机，基于工艺上的限制，尚无法产生大尺寸的画 面。而投影机(projector)使用发光源(例如灯泡)将画面投射出来，并通过一个或多个 镜头(lenses)来变焦(zoom)，可以在宽敞的室内空间中，轻易地投影出100 200时以上 的画面。以往由于投影机光源的亮度无法提升，必须在较暗的空间来进行投影的动作。随 着科技的不断演进，发光二极管(light emitting diode, LED)被应用于投影机，以解决投 影画面亮度不足的问题。发光二极管具有高亮度、低耗能、体积小、使用寿命长、...等等优 点。投影机采用发光二极管作为投影画面的发光源，即使在明亮或阳光充足的室内环境中， 也能够投射出清楚的画面。由于发光二极管可发出高亮度的光源，当使用发光二极管作为光源时，为了让发 光二极管产生稳定的亮度，会使用一种光源回授控制机制，检测发光二极管的亮度并调整 流经发光二极管的电流。图1为现有的一种光检测电路。请参照图1，光检测电路100可 应用于投影机的光源回授控制机制，其包括光传感器101、电流镜103和感测电阻&ΕΝ。电 流镜103由PMOS晶体管％和PMOS晶体管％组成。当光传感器101感测到发光二极管的 照射时，依据发光二极管的光强度而产生电流。电流镜103依据前述电流而产生感应电流 I流经电阻，在电阻两侧产生跨压VSEN。由于跨压Vsen和发光二极管的光强度呈正比 关系，藉由量测跨压Vsen可得知发光二极管的光强度。光传感器101感测到越高的光强度时，电流镜103所产生的感应电流I越大。由 于跨压Vsen的最大值仅为VDD，依据Vsen = IxRsen可得知，所要检测的光强度的变化范围越大 时，电阻的电阻值必须越小。图2Α 2Β是图1的光检测电压-照度曲线图。请参照 图2Α，其中电阻值&小于电阻值Ι Α，所以电阻采用电阻值&能够检测到更大范围的照 度。由于在投影系统中，发光二极管的光强度多使用高亮度的范围，如果电阻的电阻值 越小，则如图2Β所示，相对应于照度区间AL的电压区间AV也越小，造成电压的分辨率降 低，而无法准确地判断发光二极管的照度。
发明内容
本发明的一实施例提供一种光检测电路及其方法，用于提升检测高亮度光源的光 强度范围和准确度。本发明的一实施例提供一种光检测电路及其方法。当光检测电路应用于色彩传感 器(color sensor)时，可对应于不同的色光调整其光电流的阈值。本发明的一实施例提供一种光检测电路，包括第一电阻、光传感器、电流源以及第一电流镜。第一电阻具有第一端点和第二端点，第一电阻的第二端点耦接至第一电压。光 传感器具有第一端点和第二端点，光传感器的第二端点耦接至第一电压。电流源耦接至第 一电阻的第一端点。第一电流镜具有主电流端点和辅电流端点，辅电流端点耦接至电流源 和第一电阻的第一端点，主电流端点耦接至光传感器的第一端点。本发明的另一实施例提供一种光检测电路，包括第一电阻、运算放大器、光传感器 和电流源。第一电阻具有第一端点和第二端点。运算放大器具有第一输入端点、第二输入端 点和输出端点，其中运算放大器的输出端点耦接至第一电阻的第二端点，运算放大器的第 一输入端点耦接至第一电压，运算放大器的第二输入端点耦接至第一电阻的第一端点。光 传感器具有第一端点和第二端点，其中光传感器的第一端点耦接至第一电阻的第一端点， 光传感器的第二端点耦接至第一电压。电流源耦接至光传感器的第一端点。在本发明的一实施例中，上述的电流源为一可编程电流源。可编程电流源耦接至 运算放大器的第二输入端点，以提供一可编程电流。此外，可编程电流源并接收来自一选择 单元的电流选择讯号，以决定可编程电流的大小。在本发明的一实施例中，上述的光传感器为一光电二极管阵列单元。而此光电二 极管阵列单元包括一光电二极管阵列及一开关单元。光电二极管阵列包括多个光电二极 管，并耦接至第一电压，用以感测多种不同色光，并产生多个光电流。开关单元耦接至第一 电阻的第一端点。此外，开关单元接收来自选择单元的开关选择讯号，以决定光电流的总和 大小。在本发明的一实施例中，上述的选择单元接收一色彩序列面板所提供的色彩致能 讯号，并依据色彩致能讯号及一寄存器列表，分别输出电流选择讯号及开关选择讯号至可 编程电流源及开关单元，以决定可编程电流的大小及光电流的总和大小。其中，寄存器列表 用以储存对应不同色光驱动可编程电流源及光电二极管阵列单元的参数。在本发明的一实施例中，上述的光检测电路还包括一直流偏压源。直流偏压源耦 接至运算放大器的第一输入端点。本发明的另一实施例提供一种光检测方法，包括下列步骤。首先，藉由一光传感器 感应光源以产生光电流。接着，再将此光电流减去一个预设电流以产生待测电流。最后，将 此待测电流进行一电流对电压转换。在本发明的一实施例中，上述的光检测方法依据一色彩致能讯号及一寄存器列 表，决定预设电流的大小及光电流的大小。在本发明的一实施例中，上述的光检测方法用于产生预设电流者为一可编程电流 源，且用于感应光源者为一光电二极管阵列。基于上述，在本发明的实施例中，光传感器受到强光照射时，依据光的强度而产生 相对应的光电流。藉由将相当于低亮度范围的电流，经由电流源来分流，使得光检测电路可 以针对高亮度范围的光源来进行检测，并且提高检测的准确度。因此，在强光照射的应用 下，可提供足够宽的输出电压范围与足够大的感测变化刻度，以使后级电路易于辨认。为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图详细 说明如下。
图1为现有的一种光检测电路图。图2A 2B是图1的光检测电压-照度曲线图。图3为本发明一实施例的光检测电路图。图4是图3的光检测电压-照度曲线图。图5为照本发明一实施例的光检测电路图。图6为本发明一实施例的光检测电路图。图7为本发明一实施例的光检测电路图。图8为本发明一实施例的光检测电路图。图9为图8的实施例的光检测电路图，其中光传感器以光电二极管的等效电路绘示。图10是图9的光检测电路的光检测电压与光电流的转换特性曲线图。图11为本发明一实施例的光检测电路图。图12为本发明一实施例的硅基液晶色彩序列显示系统方块示意图。图13为本发明一实施例的光检测方法流程图。附图符号说明AL:照度区间Δ V, AV'电压区间100、400、500、600、700、800、1100、1200 光检测电路101、401、601、801、1101 光传感器103、403、407、409、607、609 电流镜405、605、805、1105 电流源411,611 偏压电压产生电路603、803、1103 运算放大器807、1107 回授阻抗单元1101S 开关单元1101D 光电二极管阵列I、I0 I8 电流P1-P5Ue30 体管Q1J2 晶体管R1 R4:电阻Ι Α、&:电阻值电阻R 回授电阻C:回授电容S1301 S1305 步骤T1 T7 晶体管Vbi、Vb2HII压电压Vdd、Vss:电压电平Vsen 光检测电压
A 第一端点B 第二端点IF:顺向电流^逆向电流Iph:光电流Ibias 偏压电流Cj 等效电容Rsh 等效电阻bQ-b4、dQ-d4 开关电流选择讯号饥4:0]:开关选择讯号Vphoto 直流偏压源1202 =LCOS色彩序列面板1204:寄存器列表1206:选择单元
具体实施例方式图3为本发明一实施例的光检测电路图。请参照图3，其中光检测电路400包括光 传感器401、第一电流镜403、第一电阻R1和电流源405。在本实施例中，光传感器401是光 电二极管，但本发明并非限定于此。光传感器401的第一端点(例如为阳极端点)耦接至 第一电流镜403的主电流端点。光传感器401的第二端点(例如为阴极端点)耦接至第一 电压，此例中是以电压电平Vss实现前述第一电压。第一电阻R1的第一端点耦接至第一电 流镜403的辅电流端点，第一电阻R1的第二端点耦接至电压电平Vss。电流源405耦接至第 一电阻R1的第一端点。上述第一电流镜403包括第一晶体管T1和第二晶体管T2。在本实施例中，晶体管 T1和晶体管T2可以是P沟道金属氧化物半导体(p-channel metaloxide semiconductor, PM0S)晶体管，其中晶体管T1的第一端点(例如为源极)耦接至第二电压(在此为电压电 平Vdd)，晶体管T1的控制端点(例如为栅极)耦接至晶体管T2的控制端点与第二端点(例 如为栅极与漏极)，而晶体管T1的第二端点(例如为漏极)作为电流镜403的辅电流端点 以耦接至第一电阻R1的第一端点。晶体管T2的第一端点(例如为源极)耦接至电压电平 Vdd,晶体管T2的漏极作为电流镜403的主电流端点以耦接至光传感器401的阳极端点。在本实施例中，上述电流源405包括第二电阻&、第二电流镜407和第三电流镜 409。电流镜407包括第三晶体管T3以及第四晶体管T4。在本实施例中，晶体管T3和晶体 管T4可以是PMOS晶体管，其中晶体管T3的第一端点(例如为源极)耦接至电压电平VDD， 晶体管T3的控制端点(例如为栅极)耦接至晶体管T3的第二端点(例如为漏极)。晶体 管T4的控制端点(例如为栅极)耦接至晶体管T3的栅极，晶体管T4的第一端点(例如为 源极)耦接至电压电平VDD。晶体管T3的漏极是电流镜407的主电流端点，晶体管T4的第 二端点(例如为漏极)是电流镜407的辅电流端点。电阻&的第一端点耦接至晶体管T3 的漏极，电阻&的第二端点耦接至电压电平Vss。
7
电流镜409包括第五晶体管T5和第六晶体管T6。在本实施例中，晶体管T5和晶体 管丁6可以是N沟道金属氧化物半导体(N-channel metal oxidesemiconductor, NM0S)晶 体管，其中晶体管T5的第二端点(例如为源极)耦接至电压电平Vss，晶体管T5的控制端点 (例如为栅极)耦接至晶体管T5的第一端点(例如为漏极)。晶体管T6的控制端点(例如 为栅极)耦接至晶体管T5的栅极，晶体管T6的第一端点(例如为漏极)耦接至电阻R1的 第一端点，晶体管T6的第二端点(例如为源极)耦接至电压电平Vss。晶体管T5的漏极是 电流镜409的主电流端点，晶体管T6的漏极是电流镜409的辅电流端点。电阻&用于限制电流I3的电流量，电流镜407依据电流I3而产生镜射电流14，而 电流镜409依据电流I4而产生镜射电流12。换句话说，电阻&可决定电流I2的电流量。 因此，当光传感器401受到光源照射而产生光电流时，进而使得电流镜403对应地产生镜射 电流I。镜射电流I分流为电流I1和电流I2，电流I1流向电阻R1,电流I2流向电流源405。 在本实施例中，当光传感器401受到低亮度范围的光源照射时，电流I的电流量小于电流I2 的电流量，也就是电流I完全被电流源405所吸汲，则流经电阻R1的电流I1的电流量为0。 换句话说，电流I2可设定作为光传感器401受到低亮度范围的光源照射时所对应的临界范 围。当光传感器401受到高亮度范围的光源照射时，电流I的电流量大于电流I2的电 流量，因此电流I的部份电流被电流源405所吸汲，而电流I的其余电流(1_12，即电流I1) 会流经电阻礼。此时电流I1流经电阻R1而在电阻R1的两端产生跨压(即图3中的光检测 电压VSEN)。图4是图3的光检测电压-照度曲线图。如图4所示，相对应于照度区间AL 的光检测电压区间Δν'，其变动范围在0 Vdd之间。换言之，在本实施例中，光检测电路 400可以针对高亮度范围的光源，提供更准确(更高分辨率)的光强度检测。由于藉由量测 光检测电压Vsen可得知发光二极管的光强度，因此光检测电压Vsen可以回授给控制电路(未 绘示)以控制光源(未绘示)的照度。图5为本发明一实施例的光检测电路图。请参照图3和图5，光检测电路500与 光检测电路400类似，因此以下仅就光检测电路500和光检测电路400相异之处进行叙述。 请参照图5，电流源405包括第七晶体管T7和偏压电压(bias voltage)产生电路411。在 本实施例中，晶体管T7可以是NMOS晶体管，其中晶体管T7的第一端点(例如漏极)耦接至 电阻R1的第一端点，晶体管T7的第二端点(例如源极)耦接至电压电平Vss。此外，偏压电 压产生电路411可以是一种能带隙(band gap)电压电路。本领域的技术人员应知此能带 隙电压电路是一种可调温度系数的电压电路，能够不受温度变化所影响，而稳定地输出一 能带隙电压。在本实施例中，偏压电压产生电路411耦接至晶体管T7的栅极，用以输出偏 压电压VB1。偏压电压Vbi用于驱动晶体管T7以稳定地产生/吸汲电流12。图6为本发明一实施例的光检测电路图。请参照图6，光检测电路600包括第一电 阻R3、运算放大器603、光传感器601和电流源605。在本实施例中，光传感器601是光电二 极管，但本发明并非限定于此。运算放大器603的输出端点耦接至电阻R3的第二端点，并 且输出光检测电压Vsen给控制电路(未绘示)以控制光源(未绘示)的照度。运算放大器 603的第一输入端点可以是非反相(non-inverting)端点(标示为“ + ”)，其耦接至电压电 平Vss。运算放大器603的第二输入端点可以是反相(inverting)端点(标示为“_”)，其 耦接至电阻R3的第一端点。光传感器601的第一端点(例如阳极端点)耦接至电阻R3的第一端点，光传感器601的第二端点(例如阴极端点)耦接至电压电平Vss。电流源605包括第二电阻R4、第一电流镜607和第二电流镜609。电阻&的第一 端点耦接至电压电平VDD。电流镜607包括第一晶体管P1和第二晶体管P2。在本实施例中， 晶体管P1和晶体管&可以是NMOS晶体管，其中晶体管P1的第一端点(例如漏极)耦接至 电阻R4的第二端点，晶体管P1的第二端点(例如源极)耦接至电压电平Vss，晶体管P1的控 制端点(例如栅极)耦接至晶体管P1的漏极。晶体管P2的控制端点(例如栅极)耦接至 晶体管P1的栅极，晶体管P2的第二端点(例如源极)耦接至电压电平Vss。晶体管P1的漏 极是电流镜607的主电流端点，晶体管P2的第一端点(例如漏极)是电流镜607的辅电流 端点。电流镜609包括第三晶体管P3和第四晶体管P4。在本实施例中，晶体管P3和晶体 管P4可以是PMOS晶体管，其中晶体管P3的第一端点(例如源极)耦接至电压电平VDD，晶 体管P3的控制端点(例如栅极)耦接至晶体管P3的漏极，晶体管P3的第二端点(例如漏 极)耦接至晶体管P2的漏极。晶体管P4的第一端点(例如源极)耦接至电压电平vDD，晶 体管P4的控制端点(例如栅极)耦接至晶体管P3的栅极，晶体管P4的第二端点(例如漏 极)耦接至光传感器601的阳极端点。晶体管P3的漏极是电流镜609的主电流端点，晶体 管P4的漏极是电流镜609的辅电流端点。如图6所示，电阻R4用于限制电流I7的电流量，而电流镜607依据电流I7而产生 镜射电流18，电流镜609依据电流I8而产生镜射电流16。在本实施例中，光检测电路600 是一个反相闭回路放大器的电路，但本发明并非限定于此。请参照图3和图6，光检测电路 600和光检测电路400的运作类似。请参照图6，其中当光传感器601受到高亮度范围的光 源照射时，电流I的电流量大于电流I6的电流量。藉由电流源605提供电流I的部份电流， 而电流I的剩余电流则由电流I5提供。此时电流I5流经电阻民而产生跨压，因此在运算 放大器603的输出端产生一光检测电压Vsen。根据图4所示的电压-照度曲线图，可由光检 测电压Vsen得知光源的相对应光强度。图7为本发明一实施例的光检测电路图。请参照图6和图7，光检测电路700与 光检测电路600类似，因此以下仅就光检测电路700和光检测电路600相异之处进行叙述。 请参照图7，电流源605包括第五晶体管P5和偏压电压产生电路611。在本实施例中，晶体 管P5可以是PMOS晶体管，其中晶体管P5的第一端点(例如源极)耦接至电压电平VDD，晶 体管P5的第二端点(例如漏极)耦接至光传感器601的阳极端点。此外，偏压电压产生电 路611可以是一种能带隙电压电路。偏压电压产生电路611耦接至晶体管P5的控制端点 (例如栅极)，用以输出偏压电压Vb2(亦即能带隙电压)来驱动晶体管P5以稳定地产生电 流16。图8为本发明一实施例的光检测电路图。请参照图8，光检测电路800包括光传 感器801、运算放大器803、电流源805、和回授阻抗单元807。在本实施例中，回授阻抗单元 807包括一回授电阻R和一回授电容C。其中，回授电阻R决定光电流Iph转换为光检测电 压Vsen的增益大小，而回授电容C用以避免系统不稳定与电路震荡的问题。运算放大器803的输出端点耦接至回授阻抗单元807的第二端点B，并且输出光 检测电压Vsen给后级电路(例如模拟数字转换器ADC，未绘示)。运算放大器803的第一 输入端点为非反相(non-inverting)端点(标示为“ + ”)，其耦接至接地电位GND。运算放大器803的第二输入端点为反相(inverting)端点(标示为“_”)，其耦接至回授阻抗单元 807的第一端点A。在本实施例中，光传感器801是以N+/P_Well的光电二极管为例，其第一端点(例 如阴极端点)耦接至回授阻抗单元807的第一端点A，而光传感器801的第二端点B (例如 阳极端点)耦接至接地电位GND。另外，由于光电二极管的两端无任何直流跨压，因此不会 产生暗态漏电流，具有较高的讯杂比与较佳的灵敏度。值得注意的是，本实施例的光检测电路包括电流源805，其耦接于光电二极管的阴 极端点，用以设定光电流的阈值，而其作动方式将详述如后。在其它实施例中，光传感器801 也可以是P+/N_Well的光电二极管，而电流源805则耦接于其阳极端点。另外，在本实施例 中，光检测电路800是一个反相闭回路放大器的电路，但本发明并非限定于此。图9为图8的实施例的光检测电路图，其中光传感器801以光电二极管的等效电 路绘示，其包括光电流源Iph、等效电容Cj及等效电阻Rsh。请参照图9，在本实施例中，电流 源805提供一偏压电流Ibias，用以设定光电流的阈值。当照光强度达到一特定值后，光传感 器801会产生一超出此阈值的光电流Iph。此时，光电流Iph即可被转换为光检测电压VSEN。 反之，若光传感器801所产生的光电流Iph无法超出此阈值时，则关闭此一功能，以滤除弱 光照射的部份。也就是说，当光传感器受到强光照射时，依据光的强度而产生相对应的光电 流。藉由将相当于低亮度范围的电流，经由电流源来分流，使得光检测电路可以针对高亮度 范围的光源来进行检测，并且提高检测的准确度。详细而言，图10是图9的光检测电路的光检测电压与光电流的转换特性曲线图。 请参照图9及图10，在本实施例中，以N+/P-Well的光电二极管为例，且光电流的阈值设定 为偏压电流Ibias。因此，当光源照射到光电二极管时，若光电二极管所产生的光电流Iph小 于偏压电流Ibias，则在回授电阻R上会产生一顺向电流IF。此时，光检测电压Vsen不会随着 光电流Iph的变化而改变。反之，若光电二极管所产生的光电流Iph大于偏压电流Ibias，则在 回授电阻R上会产生一逆向电流Ικ。此时，光检测电压Vsen随着光电流Iph呈线性的变化。如此一来，光检测电压区间由AV提升为AV'，其变动范围在0 Vdd之间，且光 检测电压与光电流的转换特性曲线，其斜率也由AVMIph转变为Δν' Miph。因此，本 实施例的光检测电路可提升检测高亮度光源的光强度范围和准确度。也就是说，当光传感 器受到强光照射时，依据光的强度而产生相对应的光电流。藉由将相当于低亮度范围的电 流，经由电流源来分流，使得光检测电路可以针对高亮度范围的光源来进行检测，并且提高 检测的准确度。因此，在强光照射的应用下，可提供足够宽的输出电压范围与足够大的感测 变化刻度，以使后级电路易于辨认。值得注意的是，在本实施例中，电流源805所提供的偏压电流Ibias也可设定为0， 而使得光检测电路的操作回到光伏模式(photovoltaic mode)。图11为本发明另一实施例的光检测电路图。图12为本发明一实施例的硅基液晶 色彩序列(LCOS color sequential)显示系统方块示意图，其中LCOS色彩序列显示系统以 图11的光检测电路1100作为其色彩传感器(color sensor)。请参照图11及图12，光检 测电路1100与光检测电路800类似，因此以下仅就光检测电路800和光检测电路1100相 异之处进行叙述。在本实施例中，电流源1105为一可编程电流源，其耦接至运算放大器1103的反相端点，并提供一可编程电流作为偏压电流，以使光电流的阈值可自由设定。光传感器1101 为一光电二极管阵列单元，其包括一开关单元1101S及一光电二极管阵列1101D。光电二极 管阵列1101D用以感测多种不同的色光，并产生多个光电流Itl-I4，而开关单元1101S藉由 每个与二极管串行串接的开关Cltl-Cl4可控制光电流Iph的总和大小。由图12可知，LCOS色彩序列显示系统1200包括LCOS色彩序列面板1202、寄存器 列表1204、选择单元1206及光检测电路1100，其中光检测电路1100作为LCOS色彩序列显 示系统1200的色彩传感器。而LCOS色彩序列显示系统的操作方式应为本领域的技术人员 所熟知，在此便不在赘述。当光检测电路1100作为LCOS色彩序列显示系统1200的色彩传感器时，其可对应 不同的色光而设定光电流的阈值及开启或关闭对应的光电二极管串行，无须针对不同的色 光设计对应的色彩感测电路，因而可降低电路的制作成本。同时，在此种电路设计的架构之 下，在强光照射的应用时，也可提供足够宽的输出电压范围与足够大的感测变化刻度，以使 后级电路易于辨认。详细而言，光电二极管对不同色光的敏感度并不同，其敏感度通常依序为红(R)、 蓝(B)、绿(G)。也就是说，在相同强度但不同色光的照射之下，光电二极管对应色光所产生 的光电流，其大小依序为红(Ik)、蓝(IB)、绿(Ig)。因此，当光检测电路1100作为LCOS色彩 序列显示系统1200的色彩传感器时，必须对应不同的色光而设定光电流的阈值及开启或 关闭对应的光电二极管串行。举例而言，当光检测电路1100感测红光时，可编程电流源1105提供一光电流的阈 值Ibias 。此时，若对应于感测红光的光电二极管所产生的光电流Iph 大于此阈值Ibias ， 则光检测电压vs_)随着光电流Iphte)呈线性的变化。之后，当光检测电路1100感测绿光 时，可编程电流源1105提供一光电流的阈值Ibias(e)。此时，若对应于感测绿光的光电二极 管所产生的光电流Iphto)大于此阈值Ibiasto)则光检测电压Vsenw随着光电流Iphte)呈线性的 变化。在本实施例中，为了使光检测电路1100在检测不同色光时，皆可提供足够宽的输 出电压范围与足够大的感测变化刻度，因此在电路操作时，必须将绿光的阈值Ibiaste)及红 光的阈值Ibiasao设定为近似或相等。然而，由于光电二极管对红光的敏感度大于对绿光的 敏感度，因此在光电二极管阵列单元1101中，可藉由调整开关单元1101S，使光检测电路 1100在检测不同色光时所产生的光电流皆大于阈值。例如，当光检测电路1100感测绿光时，为了使光电流Iphte)大于阈值Ibiasto)，可调整 开关Cltl-Cl4，使得在光电二极管阵列1101D中，所开启的光电二极管数目较光检测电路1100 于感测红光时所开启的光电二极管数目为多。类似地，当光检测电路1100感测蓝光时，为了使光电流Iph(B)大于阈值Ibias(B)，可 调整开关Cltl-Cl4使得在光电二极管阵列1101D中，所开启的光电二极管数目较光检测电路 1100于感测红光时所开启的光电二极管数目为多，而较光检测电路1100于感测绿光时所 开启的光电二极管数目为少。因此，光检测电路1100在检测不同色光时，皆可提供足够宽 的输出电压范围与足够大的感测变化刻度。在本实施例中，可编程电流源1105接收来自选择单元1206的电流选择讯号b W 0]，以决定可编程电流Ibias的大小(即光电流的阈值)。开关单元IlOis则接收来自选择单元1206的开关选择讯号饥4:0]，以决定检测不同色光时，所开启的光电二极管的数目， 进而控制光电流的总和大小。另外，寄存器列表1204用以储存不同色光所对应到的光电流的阈值以及检测不 同色光时所开启的光电二极管的数目。当选择单元1206接收LCOS色彩序列面板1202所提 供的色彩致能讯号时，分别输出电流选择讯号b[4:0]及开关选择讯号D[4:0]至可编程电 流源1105及开关单元1101S。因此，当光检测电路1100作为LCOS色彩序列显示系统1200 的色彩传感器时，其依据色彩致能讯号及寄存器列表，可对应不同的色光而设定光电流的 阈值及开启或关闭对应的光电二极管串行。在本实施例中，光检测电路1100作为用以感测红、蓝、绿三色的色彩传感器，仅为 例示说明，并不用于限定本发明。在其它实施例中，光检测电路1100也可用以感测白、红、 蓝、绿等四色。值得注意的是，在本实施例中，光检测电路1100还包括一微小的直流偏压源 Vphoto，其耦接至运算放大器1103的非反相端点。因此，当光电二极管为N+/P-Well的二 极管时，其可避免光电二极管的阴极端出现负电压或其它不可预测的电压，使得开关dQ-d4 无法关闭。依据上述实施例所揭示的内容，以下提供一种光检测方法。图13是依照本发明一 实施例的光检测方法流程图。请参照图13，在本实施例中，光检测方法包括下列步骤。首先， 执行步骤S1301，感应光源以产生一光电流。在本实施例中，可采用光传感器(例如光电 二极管)来感应光源，并对应地产生光电流。执行步骤S1303，将前述电流减去一个预设电 流，而得到一个待测电流。本领域的技术人员可以用任何的方式来决定此一预设电流，例如 使用一个电流源对前述电流进行分流，以实现减去一个预设电流的目的。执行步骤S1305， 对此一待测电流进行电流对电压转换，而得到光检测电压VSEN。依据所得到光检测电压Vsen 的电压值，可得知所感应的光源的相对应光强度。当然，在其它实施例中，可依据色彩致能讯号及寄存器列表，决定预设电流值的大 小及光电流的大小。另外，用于产生预设电流者例如是上述实施例中的可编程电流源，而用 于感应光源者例如是光电二极管阵列。综上所述，在本发明的实施例中，光传感器受到强光照射时，依据光的强度而产生 相对应的光电流。藉由将相当于低亮度范围的电流，经由电流源来分流，使得光检测电路 可以针对高亮度范围的光源来进行检测，并且提高检测的准确度。因此，在强光照射的应 用下，本发明的实施例的光检测电路可提供足够宽的输出电压范围与足够大的感测变化刻 度，以使后级电路易于辨认。此外，当光检测电路应用于色彩传感器时，可对应于不同的色 光调整其光电流的阈值，无须针对不同的色光设计对应的感测电路，进而降低电路的制作 成本。虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员 在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作若干的更动与润饰，故本发明的保护范围以 本发明的权利要求为准。
1权利要求
1.一种光检测电路，包括一第一电阻，具有一第一端点和一第二端点，所述第一电阻的第二端点耦接至一第一 电压；一光传感器，具有一第一端点和一第二端点，所述光传感器的第二端点耦接至所述第 一电压；一电流源，耦接至所述第一电阻的第一端点；以及一第一电流镜，具有一主电流端点和一辅电流端点，所述辅电流端点耦接至所述电流 源和所述第一电阻的第一端点，所述主电流端点耦接至所述光传感器的第一端点。
2.如权利要求1所述的光检测电路，其中所述第一电流镜包括一第一晶体管，具有一控制端点、一第一端点和一第二端点，其中所述第一晶体管的 第一端点耦接至一第二电压，所述第一晶体管的第二端点作为所述第一电流镜的辅电流端 点；以及一第二晶体管，具有一控制端点、一第一端点和一第二端点，其中所述第二晶体管的控 制端点耦接至所述第一晶体管的控制端点与所述第二晶体管的第二端点，所述第二晶体管 的第一端点耦接至所述第二电压，所述第二晶体管的第二端点作为所述第一电流镜的主电 流端点。
3.如权利要求1所述的光检测电路，其中所述电流源包括一第二电阻，具有一第一端点和一第二端点，其中所述第二电阻的第二端点耦接至所 述第一电压；一第二电流镜，具有一主电流端点和一辅电流端点，其中所述第二电流镜的主电流端 点耦接至所述第二电阻的第一端点；以及一第三电流镜，具有一主电流端点和一辅电流端点，其中所述第三电流镜的主电流端 点耦接至所述第二电流镜的辅电流端点，而所述第三电流镜的辅电流端点耦接至所述第一 电阻的第一端点。
4.如权利要求1所述的光检测电路，其中所述电流源包括一第三晶体管，具有一控制端点、一第一端点和一第二端点，其中所述第三晶体管的 第一端点耦接至所述第一电阻的第一端点，所述第三晶体管的第二端点耦接至所述第一电 压；以及一偏压电压产生电路，输出一偏压电压至所述第三晶体管的控制端点。
5.如权利要求4所述的光检测电路，其中所述偏压电压为一能带隙电压。
6.一种光检测电路，包括一第一电阻，具有一第一端点和一第二端点；一运算放大器，具有一第一输入端点、一第二输入端点和一输出端点，其中所述运算放 大器的输出端点耦接至所述第一电阻的第二端点，所述运算放大器的第一输入端点耦接至 一第一电压，所述运算放大器的第二输入端点耦接至所述第一电阻的第一端点；一光传感器，具有一第一端点和一第二端点，其中所述光传感器的第一端点耦接至所 述第一电阻的第一端点，所述光传感器的第二端点耦接至所述第一电压；以及一电流源，耦接至所述光传感器的第一端点。
7.如权利要求6所述的光检测电路，其中所述电流源为一可编程电流源，该可编程电流源耦接至所述运算放大器的第二输入端点，以提供一可编程电流，并接收来自一选择单 元的一电流选择讯号，以决定所述可编程电流的大小。
8.如权利要求7所述的光检测电路，其中所述光传感器为一光电二极管阵列单元，该 光电二极管阵列单元包括一光电二极管阵列，包括多个光电二极管，该光电二极管阵列耦接至所述第一电压，用 以感测多种不同色光，并产生多个光电流；以及一开关单元，耦接至所述第一电阻的第一端点，所述开关单元接收来自所述选择单元 的一开关选择讯号，以决定所述光电流的总和大小。
9.如权利要求8所述的光检测电路，其中所述选择单元接收一色彩序列面板所提供的 一色彩致能讯号，并依据所述色彩致能讯号及一寄存器列表，分别输出所述电流选择讯号 及所述开关选择讯号至所述可编程电流源及所述开关单元，以决定所述可编程电流的大小 及所述光电流的总和大小，其中所述寄存器列表用以储存对应不同色光驱动所述可编程电 流源及所述光电二极管阵列单元的参数。
10.如权利要求8所述的光检测电路，还包括一直流偏压源，其中所述直流偏压源耦接 至所述运算放大器的第一输入端点。
11.如权利要求6所述的光检测电路，还包括一回授电容，具有一第一端点和一第二端 点，其中所述回授电容的第一端点耦接至所述运算放大器的第二输入端点，且所述回授电 容的第二端点耦接至所述运算放大器的输出端点。
12.一种光检测方法，包括感应一光源以产生一光电流；将所述光电流减去一预设电流以产生一待测电流；以及将所述待测电流进行一电流对电压转换。
13.如权利要求12所述的光检测方法，还包括依据一色彩致能讯号及一寄存器列表，决定所述预设电流的大小及所述光电流的大
14.如权利要求13所述的光检测方法，其中用于产生所述预设电流为一可编程电流 源，且用于感应所述光源为一光电二极管阵列。
全文摘要
一种光检测电路及其方法。光检测电路包括第一电阻、光传感器、电流源和第一电流镜。当光传感器受到强光照射时，依据光的强度而产生相对应的光电流。藉由将相当于低亮度范围的电流，经由电流源来分流，使得光检测电路可以针对高亮度范围的光源来进行检测，并且提高检测的准确度。因此，在强光照射的应用下，可提供足够宽的输出电压范围与足够大的感测变化刻度，以使后级电路易于辨认。
文档编号G01J1/44GK102128679SQ20101020641
公开日2011年7月20日 申请日期2010年6月13日 优先权日2009年4月6日
发明者蓝伟庭, 郑如恬, 颜呈机 申请人:立景光电股份有限公司