专利名称：一种用于亮度测量的电路及亮度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种亮度测量装置。
背景技术：
随着现代显示技术的发展、各种显示产品的广泛应用，特别是近些年来移动数码 产品、计算机的普及，在很多领域中都需要确定光源的亮度，并根据亮度值来调节光源的最 佳工作条件并且保证切实高效的工作，由此各种亮度测试设备也随之得到了广泛的应用。目前已知的亮度测量设备，包括将光信号转换为电流信号的光电转换装置；用 以将电流信号转换为电压信号并输出的电阻和运算放大器，用以将电压信号转换为数字信 号并输出至A/D转换器；根据数字信号计算得出亮度值的主控装置。上述电阻为特定阻值 范围的滑动变阻器，无法对滑动变阻器的阻值范围进行扩展，无法满足在比较大的亮度范 围上进行亮度测试时对测量精度的要求。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题为现有技术虽然可以对比较大的亮度范围上进行 亮度测试，但是测量的精度比较低。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的 —种用于亮度测量的电路，包括用于将光信号转换为电流信号的光电转换器件； 与所述光电转换器件电连接，用以将所述电流信号转换为电压信号的电流转电压模块；其 中，所述电流转电压模块包括第一运算放大器；第一可变电阻；至少一个第二可变电阻； 至少一个第一模拟开关；手动开关；所述第一运算放大器的正输入端与地信号电连接；第 一可变电阻的两端分别与第一运算放大器的负输入端和输出端电连接；第二可变电阻和第 一模拟开关串联后，通过手动开关与第一可变电阻并联。 进一步地，本实用新型用于亮度测量的电路，所述至少一个第二可变电阻为多个，
所述至少一个模拟开关为多个，模拟开关的数量与第二可变电阻的数量相同。
—种亮度测量装置，包括用于将光信号转换为电流信号的光电转换器件；与所
述光电转换器件电连接，用以将所述电流信号转换为电压信号的电流转电压模块；与所述
电流转电压模块电连接，用以将模拟电压信号转换成数字信号的ADC模块；用于接收所述
ADC模块中数字信号的主控模块；用于接收所述主控模块的数字信号并显示的LCM模块；其
中，所述电流转电压模块包括第一运算放大器；第一可变电阻；至少一个第二可变电阻；
至少一个第一模拟开关；手动开关；所述第一运算放大器的正输入端与地信号电连接；第
一可变电阻的两端分别与第一运算放大器的负输入端和输出端电连接；第二可变电阻和第
一模拟开关串联后，通过手动开关与第一可变电阻并联。 进一步地，本实用新型提供的亮度测量装置，所述至少一个第二可变电阻为多个，
所述至少一个模拟开关为多个，模拟开关的数量与第二可变电阻的数量相同。 进一步地，本实用新型提供的亮度测量装置还包括用于电连接主控模块和PC主机并将主控模块中处理的数字信号传输至PC主机的USB接口模块。 进一步地，本实用新型提供的亮度测量装置还包括将所述电流转电压模块输出的
信号进行放大的放大模块；所述放大模块包含有第二运算放大器，所述第二运算放大器的
负输入端通过第三电阻与地信号电连接，所述第四电阻电连接所述第二运算放大器的负输
入端和输出端，所述第二运算放大器的正输入端通过第二电容与地信号电连接，所述第一
电阻和第二电阻串联后与所述第二运算放大器的正输入端电连接，所述第一电容的一端电
连接至所述第二运算放大器的输出端，另一端电连接至第一电阻和第二电阻串联后的公共
点。所述放大模块包含了由电阻、电容组成的滤波电路，保证了数据的稳定性。
进一步地，本实用新型提供的亮度测量装置还包括光电转换器件含有滤掉可见
光中红外线的红外滤光片。 本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果本实用新型在 电路上含有所述第一运算放大器的正输入端与地信号电连接，第一可变电阻与第一运算 放大器的负输入端、输出端连接，第二可变电阻和第一模拟开关串联，再与手动开关串联后 连接第一运算放大器的负输入端、输出端；并且所述第二可变电阻与其相对应的第一模拟 开关至少为一组。实现了在测量较大范围光亮度时分档测量，并且测量的精度比较高。

图1为本实用新型的用于亮度测量电路的原理框图； 图2为本实用新型实施例的亮度测量装置的原理框图； 图3为本实用新型亮度测量装置另一实施例的原理框图； 图4为光亮度和ADC值的关系示意图； 图5为本实用新型实施例的测量装置校正流程框图； 图6为本实用新型实施例的电流转电压及放大模块的电路原理图； 图7为本实用新型实施例的自动换挡和ADC模块转换的流程图。
具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。 图1为本实用新型的用于亮度测量电路的原理框图；图中光电转换器件1将接收 到的光信号转换成电流信号，输出的电流信号电连接至电流转电压模块2，所述电流转电压 模块2将电流信号转换成电压信号。 所述光电转换器件1含有滤掉可见光中红外线的红外滤光片，避免了可见光中红 外线的影响。 所述电流转电压模块2中包括第一运算放大器；第一可变电阻；至少一个第二可 变电阻；至少一个第一模拟开关；手动开关；所述第一运算放大器21的正输入端与地信号 电连接，第一可变电阻VRO的两端分别与第一运算放大器21的负输入端和输出端电连接， 第二可变电阻VR1和第一模拟开关SW1串联后，通过手动开关23与第一可变电阻并联；所 述至少一个第二可变电阻为多个，所述至少一个模拟开关为多个，模拟开关的数量与第二可变电阻的数量相同。 如图2所示为本实用新型亮度测量装置实施例的原理框图；图中示出了本实用新 型亮度测量装置的电连接关系。图中光电转换器件1将接收到的光信号转换成电流信号， 输出的电流信号电连接至电流转电压模块2，所述电流转电压模块2将电流信号转换成电 压信号，然后经过ADC模块4将模拟信号转换成数字信号(即ADC值)，所述主控模块5接 收ADC值进行内部处理并传输至LCM模块6中显示出来。 如图3所示为本实用新型亮度测量装置另一实施例的原理框图；本实用新型提供 的亮度测量装置还包括将所述电流转电压模块2输出的信号进行放大的放大模块3 ;所述 实施例还包括USB接口模块7和PC主机8，所述USB接口模块7与所述主控模块5电连接； 在所述主控模块5接收ADC值后，还可以将ADC值通过USB接口模块7传输至PC主机8进 行一些必要处理。 如图4所示为光亮度和ADC值的关系示意图。根据图2中所述光电转换器件1将 接收到的光信号转换成电流信号，所述电流转电压模块2将电流信号线性的转换成电压信 号，电压信号通过所述ADC模块4线性的转换成ADC值。这样可以得出光信号和ADC值近 似呈线性关系。 所述光电转换器件1对光信号响应产生的电流信号与对应的光信号并不是完全 的线性关系，为了实现对变化范围比较大的亮度值的测量，需要对不同亮度范围进行分档 测量。本图中将亮度分为了六档，低亮度范围采用微调档测量，其他较高的亮度范围采用自 动档测量，自动档分为一至五五个档位。 由于模拟开关在工作时具有一定的漏电流，在亮度较低时电流信号与模拟开关的 漏电流比较接近，导致测量误差较大，因此加入手动微调档(不使用模拟开关)，设计了专 门用于低亮度测量的功能。当亮度小于某个值时使用微调档进行测量以避免模拟开关的影 响。 如图5所示为本实用新型实施例的测量装置校正流程框图；所述测量装置在第一 次使用之前需要在标准光源或较精确的高一级光亮度测试设备(称为校正设备)上进行校 正。校正的基本原理是根据光电转换器件的特性，光的强度和产生的电流信号近似成正比。 为了减少误差，使得光信号和电流成正比，分档进行校正，如图4中所示，这样每个档的光 信号和电流关系就更加接近正比。图中"低亮度""一"，"二"，"三"，"四"，"五"分别表示亮 度计的5个档。校正时需要对每个当分别进行校正。具体实现过程是这样的将校正设备 光源的亮度调节到一档量程最大值，此时将所述测量装置的光电转换器件1放在校正设备 之上，通过LCM模块6读出此亮度下对应的ADC值及校正因子，将此档的ADC阈值及校正因 子存入主控模块5。同样的原理完成其他所有档位的校正，此处不再赘述。各档的阈值和校 正因子为了区分分别称为阈值0、校正因子0，阈值1、校正因子1，阈值2、校正因子2，直至 阈值5、校正因子5。 如图6所示为本实用新型实施例的电流转电压及放大模块的电路原理图。 所述电流转电压模块2已经在前面描述过，此处不再赘述；所述放大模块3包含有 第二运算放大器31，所述第二运算放大器31的负输入端通过第三电阻R3与地信号电连接， 所述第四电阻R4电连接所述第二运算放大器31的负输入端和输出端，所述第二运算放大 器31的正输入端通过第二电容C2与地信号电连接，所述第一电阻R1和第二电阻R2串联后与所述第二运算放大器31的正输入端电连接，所述第一电容C1的一端电连接至所述第 二运算放大器31的输出端，另一端电连接至第一电阻R1和第二电阻R2串联后的公共点。 所述放大模块包含了由电阻、电容组成的滤波电路，保证了数据的稳定性。 本实用新型的亮度测量装置采用模拟开关组22与手动开关23实现分档测量，通 过模拟开关组22、手动开关23的切换，使得并入所述第一运算放大器21的等效电阻发生变 化，从而调整电路的增益，实现分档测量、分档校正，减少测量的非线性误差。手动开关23 实现微调档与自动档的两级分档，模拟开关组22与主控模块5 —起实现自动分档的功能。 本实用新型的微调当测量和自动档测量的工作原理如下打开手动开关23时进 入低亮度精确测量，即微调档测量；此时在运算放大器21的负输入端和输出端之间只有可 变电阻VR0。闭合手动开关23时进入自动档测量。 自动档测量以五个档为例当闭合手动开关23时，进入自动档测量，此时主控模 块5发出信号闭合模拟开关SW1，进入自动档测量的第一档，此时由于可变电阻VR0与可变 电阻VR1并联，使得运算放大器21的负输入端和输出端之间的等效电阻减小，从而运算放 大器输出端的电压相对减小，经ADC模块4转换的ADC值变小，使得同亮度的光源输出的相 对值变小，由此便可以测量更大范围的光亮度。如果被测量光的强度继续增加，ADC值大于 第一档的最大值，原来的量程已经不能满足需要，主控模块5会发出信号给电流转电压模 块2自动闭合模拟开关SW2进入第二档测量，使得可变电阻VR0、VR1、VR2并联，使得运算放 大器21的负输入端和输出端之间的等效电阻减小，从而运算放大器输出端的电压相对减 小，经ADC模块4转换的ADC值变小，使得同亮度的光源输出的相对值变小，由此便可以测 量更大范围的光亮度。 由此可知自动档的第一档测量时闭合模拟开关SW1，为可变电阻VRO和VR1并联；
第二档测量时自动闭合模拟开关SW2，可变电阻VRO、 VR1、 VR2并联；由此类推，原理与前相
同便不再赘述，可变电阻并联的越多，测量亮度的档位会越多，测量越精确；并且可以在此 手动调节每档的可变电阻大小来满足每档电压合理的放大倍数。 如图7所示为为本实用新型实施例的自动换挡和ADC模块转换的流程图。本实用 新型的亮度测量装置的分档测量流程是这样实现的首先进入微调档测量，进行测试并读 出ADC值，判断ADC值与阈值O的大小如果ADC值小于微调档测量状态的阈值O时，经过 ADC模块的多次转换取平均值，再根据主控模块5中的校正因子0，将亮度显示到LCM模块6 上；如果ADC值大于微调档测量状态的阈值O时，LCM模块6即会显示超出量程的提示，用 户即可根据提示闭合手动开关23进入自动档测量。 进入自动档测量后，主控模块闭合模拟开关SW1进入第一档测试状态，进行测试 并读出ADC值，判断ADC值与阈值1的大小；如果ADC值小于第一档的阈值1时，经过ADC 模块的多次转换取平均值，再根据主控模块5中的校正因子1，将亮度显示到LCM模块6上； 如果ADC值大于第一档的阈值1时，则闭合模拟开关SW2进入第二档进行测试，进行测试并 读出ADC值，判断ADC值与阈值1的大小"如果ADC值小于第二档的阈值2时，经过ADC模 块的多次转换取平均值，再根据主控模块5中的校正因子2，将亮度显示到LCM模块6上； 以下的测试流程均与前面所述原理相同，此处不再赘述。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求一种用于亮度测量的电路，包括用于将光信号转换为电流信号的光电转换器件；与所述光电转换器件电连接，用以将所述电流信号转换为电压信号的电流转电压模块；其特征在于所述电流转电压模块包括第一运算放大器；第一可变电阻；至少一个第二可变电阻；至少一个第一模拟开关；手动开关；所述第一运算放大器的正输入端与地信号电连接；第一可变电阻的两端分别与第一运算放大器的负输入端和输出端电连接；第二可变电阻和第一模拟开关串联后，通过手动开关与第一可变电阻并联。
2. 根据权利要求1所述的用于亮度测量的电路，其特征在于所述至少一个第二可变 电阻为多个，所述至少一个模拟开关为多个，模拟开关的数量与第二可变电阻的数量相同。
3. —种亮度测量装置，包括用于将光信号转换为电流信号的光电转换器件；与所述 光电转换器件电连接，用以将所述电流信号转换为电压信号的电流转电压模块；与所述电 流转电压模块电连接，用以将模拟电压信号转换成数字信号的ADC模块；用于接收所述ADC 模块中数字信号的主控模块；用于接收所述主控模块的数字信号并显示的LCM模块；其特 征在于所述电流转电压模块包括第一运算放大器；第一可变电阻；至少一个第二可变电阻；至少一个第一模拟开关；手 动开关；所述第一运算放大器的正输入端与地信号电连接；第一可变电阻的两端分别与第 一运算放大器的负输入端和输出端电连接；第二可变电阻和第一模拟开关串联后，通过手动开关与第一可变电阻并联。
4. 根据权利要求3所述的亮度测量装置，其特征在于所述至少一个第二可变电阻为 多个，所述至少一个模拟开关为多个，模拟开关的数量与第二可变电阻的数量相同。
5. 根据权利要求3所述的亮度测量装置，其特征在于所述装置还包括用于将所述主 控模块中处理的数字信号传输至所述PC主机的USB接口模块。
6. 根据权利要求3所述的亮度测量装置，其特征在于所述装置还包括将所述电流转 电压模块输出的信号进行放大的放大模块；所述放大模块包含有第二运算放大器，所述第 二运算放大器的负输入端通过第三电阻与地信号电连接，所述第四电阻电连接所述第二运 算放大器的负输入端和输出端，所述第二运算放大器的正输入端通过第二电容与地信号电 连接，所述第一电阻和第二电阻串联后与所述第二运算放大器的正输入端电连接，所述第 一电容的一端电连接至所述第二运算放大器的输出端，另一端电连接至第一电阻和第二电 阻串联后的公共点。
7. 根据权利要求3所述的亮度测量装置，其特征在于所述光电转换器件含有滤掉可 见光中红外线的红外滤光片。
专利摘要一种用于亮度测量的电路，包括用于将光信号转换为电流信号的光电转换器件；与所述光电转换器件电连接，用以将所述电流信号转换为电压信号的电流转电压模块；其特征在于第一运算放大器；第一可变电阻；至少一个第二可变电阻；至少一个第一模拟开关；手动开关；所述第一运算放大器的正输入端与地信号电连接；第一可变电阻的两端分别于第一运算放大器的负输入端和输出端电连接；第二可变电阻和第一模拟开关串联后，通过手动开关与第一可变电阻并联。以及包括以上亮度测量电路的亮度测量装置。本实用新型有效解决了现有技术中存在的在比较大的亮度范围上进行亮度测试时对测量精度的要求。
文档编号G01J1/42GK201476877SQ20092013372
公开日2010年5月19日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者冯卫, 杨云, 陈奕翀, 陈敬耀 申请人:比亚迪股份有限公司