专利名称：一种滤除探测背光光源噪声的电路结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电路结构，特别是指一种在探测背光光源时，可以完全滤除
由环境光所产生的噪声的电路结构。
背景技术：
平面显示技术已广泛的应用在消费性电子产业，通常应用在电子产品，如笔记 型电脑、桌上型显示器、电视、数字相机、DVD播放器、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、手机、掌上型游乐器以及汽车导航系统。此外，平面显示技术的普遍应用， 也增强了使用在显示器光源的色彩敏锐度以及亮度的需求。 在已知的平面显示器中，光源是设于显示器的一侧面，光敏元件是设置在显示器 相对于光源的另一侧面，导光板设置在光源与光敏元件之间，且位于平面显示器的底部， 并与一反射板相接；其中，光源包括复数个红、绿、蓝光的发光二极体(Light Emitting Diode， LED)，可提供平面显示器红、绿、蓝等三色光；因此可通过设置在其间的颜色传感器 以截取各色光的强度与对比度的信息。 但是，颜色传感器在截取各色光的强度与对比度的信息时，通常会受到环境光的 影响而产生有噪声，导致所截取到的资料的精确度不佳进而影响反馈到光源的驱动。为了 解决环境光的有杂质的信息对颜色传感器的影响，已揭露有滤除环境光噪声的设计结构。 请参考图5，是表示已知的滤除环境光噪声的一第一电路结构。此第一电路结构 10包括一颜色传感器101、一低通滤波器102、一模拟/数字(A/D)信号转换器103以及 一可程序化控制装置104，其中，可程序化控制装置104包括脉宽调制电路(Pulse Width Modulator, P丽)或一现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA);此第 一电路结构10是由颜色传感器101探测光源(图未示)以及具有环境光噪声的信号，并转 换成模拟电压信号，经由低通滤波器102滤除掉高频部分，再由模拟/数字(A/D)信号转换 器103转换成数字电压信号，最后由可程序化控制装置104进行可程序化的控制。但是，通 常光信号是非常微弱，所转换出的电压信号极小，必须再经过信号放大器将信号放大，而在 信号放大的同时，亦同时将其中的噪声放大，在经过低通滤波器102之后仍是无法有效地 将噪声滤除，因而降低感测的精确度。 请再参考图6，是表示已知的滤除环境光噪声的一第二电路结构。此第二电路结 构20是包括一光学滤光片(Optical Filter) 201、一颜色传感器202、一模拟/数字(A/ D)信号转换器203以及一可程序化控制装置204，其中，可程序化控制装置204脉宽调制 电路(Pulse Width Modulator, P丽)或一现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA);此第二电路结构20是先以光学滤光片201针对某部分的光线做进行滤除之 后，再以颜色传感器202进行探测光源(图未示)的信号，并转换成模拟电压信号，再由模 拟/数字(A/D)信号转换器203转换成数字电压信号，最后由可程序化控制装置204进行 可程序化的控制。但是，光学滤光片201所滤除的光线包括部分的光源的红、绿、蓝等三色 光以及部分的环境光，并无法锁定颜色传感器202所想感测的信号，因此尚无法有效地将环境光所产生的噪声滤除，因而降低感测的精确度。
实用新型内容为解决以上现有技术存在的问题，本实用新型提出一种滤除探测背光光源噪声的
电路结构，其是一种滤除环境光所产生的噪声对探测背光光源的影响，以达到大幅提升所
探测的辉度值与色度值精确度的电路结构。 本实用新型可通过一下技术方案予以解决 滤除探测背光光源噪声的电路结构，包括设置在一背光光源内的至少一传感器，
用以探测该背光光源的一光信号并转换输出参杂有一噪声的一模拟电压信号；以及一锁相
回路电路，其接受该模拟电压信号，且通过输入一参考电压以将该模拟电压信号锁定于一
预定相位，并放大已锁定相位的该模拟电压信号且滤除其中的所述噪声。 作为本实用新型的优选实施例，所述锁相回路电路包括一锁相放大器及一电压控
制振荡器，所述锁相放大器放大并锁定该模拟电压信号于所述预定相位，所述电压控制振
荡器锁定所需要的模拟电压信号的频率并反馈至所述锁相放大器以滤除所述噪声。 作为本实用新型的优选实施例，所述锁相放大器包括一信号放大器、一相位探测
器以及一低通滤波器，该信号放大器用以放大所述模拟电压信号，该相位探测器同时接收
所述参考电压及已放大的所述模拟电压信号，并通过所述参考电压以锁定已放大的所述模
拟电压信号于所述预定相位，该低通滤波器用以滤除由该电压控制振荡器所反馈的所述模
拟电压信号中的所述噪声。 作为本实用新型的优选实施例，本实用新型的电路结构还包括一模拟/数字(A/ D)信号转换器，用以接收所述锁相回路电路输出的已滤除所述噪声的所述模拟电压信号并 转换成一数字电压信号。 作为本实用新型的优选实施例，本实用新型所述至少一传感器为一颜色传感器， 该噪声为一高频噪声，该光信号包括一辉度值及/或一色度值。 作为本实用新型的优选实施例，本实用新型的电路结构更具有一脉宽调制电路或 一现场可编程门阵列，以接收该数字电压信号并进行可程序化控制。 由于采用以上技术方案，本实用新型的种滤除探测背光光源噪声的电路结构，可 滤除环境光所产生的噪声对探测背光光源的影响，可达到大幅提升所探测的辉度值与色度 值精确度。
图1为本实用新型的锁相放大器电路结构图。 图2为本实用新型的锁相回路电路结构图。 图3为本实用新型的整体电路结构图。 图4为本实用新型的预定相位与输入信号及输出信号的波形图。 图5为现有滤除环境光噪声的一第一电路结构。 图6为现有滤除环境光噪声的一第二电路结构。 图中 1 滤除探测背光光源噪声的电路结构[0024]11颜色传感器2锁相回路电路3锁相放大器4电压控制振荡器41除频器5信号放大器6相位探测器7低通滤波器8模拟/数字(A/D)信号转换器9可程序化控制单元10第一电路结构101颜色传感器102低通滤波器103模拟/数字(A/D)信号转换器104可程序化控制装置20第二电路结构201光学滤光片202颜色传感器203模拟/数字(A/D)信号转换器204可程序化控制装置AVS模拟电压信号DVS数字电压信号HN高频噪声N噪声t时间VAVS模拟电压Vo输出电压Vref参考信号①预定相位
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
，进一步阐述本实用新型 参考图1、图2及图3所示，分别表示本实用新型的锁相放大器电路结构图、锁相回 路电路结构图以及整体电路结构图。 本实用新型的一种滤除探测背光光源噪声的电路结构1 (如图3所示)包括至少 一颜色传感器(color sensor) 11及一锁相回路电路2，本实施例以一个颜色传感器为例进 行说明；锁相回路(Phase-Locked Loop，PLL)电路2(如图2所示)包括一锁相放大器3及 一电压控制振荡器(VoltageControlled 0sci 1 lator， VC0) 4，而锁相放大器3 (如图1所示) 包括一信号放大器(Amplifier, AMP) 5、一相位探测器(Phase Sensitive detector, PSD) 6
5以及一低通滤波器(Low Pass Filter, LPF) 7。 请参考图l，锁相放大器3 (Lock-in Amplifier)，其主要是由一信号放大器5、一 相位探测器6与一低通滤波器7所组成；最主要的部份是相位探测器6，其工作原理主要是 有二个输入信号，一个是参考信号Vref与另一个是由颜色传感器11探测背光光源(图未 示)的一光信号(如辉度值及/或色度值)并转换输出参杂有一噪声N的一模拟电压信号 AVS，比较两者之间的相位差，其中，噪声N是由环境光所造成，至少包括一高频噪声HN;其 中，相位探测器6是为一模拟开关集成电路(Integrated Circuit, IC)，因此参考信号Vref 可看作于一方波信号，将所欲的模拟电压信号AVS锁定在一预定相位O，超出预定相位的 模拟电压信号AVS，会被后续详述的低通滤波器7将高频噪声HN给滤除，以达到滤除噪声的 功能。 请再参考图2，相位探测器6只能将所需要的模拟电压信号AVS锁定在预定相位之 内，而有效地滤除一部分的噪声N，但尚未完全的滤除。因此连接电压控制振荡器4以形成 锁相回路电路2，通过将已锁定在预定相位的模拟电压信号AVS，再进行滤除不要的噪声， 以完全滤除环境光信号的干扰。主要原理大致与前述相位探测器6的原理相同，简述如后。 相位探测器6主要是输出两相位差的函数(即参考信号Vref与模拟电压信号 AVS)，经由低通滤波器7滤除高频噪声HN及部分噪声后，送至电压控制振荡器4以控制所 产生的电压频率；而电压控制振荡器4经除频器41后再反馈至相位探测器6的输入端再次 进行相位比较的工作，如此周而复始不断的进行反馈控制以修正其电压控制振荡器4的输 出频率，直到最后能稳定地锁定在预设的频率上。 请参考图3，锁相放大器3是由信号放大器5、相位探测器6与低通滤波器7所组 成，可将模拟电压信号AVS放大，同时可将噪声有效的滤除(将信号锁定在一预定相位之 内)。如果将锁相放大器3与电压控制振荡器4组成为锁相回路电路2，即可以完全将噪声 滤除(将信号锁定在预定相位内，并滤除不要的噪声)。 本实用新型可连接一模拟/数字(A/D)信号转换器8 (A/D converter)及一可程 序化控制单元9，可程序化控制单元9可为一脉宽调制电路(PulseWidth Modulator, P丽) 或一现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray， FPGA);通过模拟/数字(A/D) 信号转换器8将模拟电压信号AVS转换成数字电压信号DVS，输出到可程序化控制单元9控 制，以达到程序化控制的功能。 现以方程序进行说明。在图1中相位探测器6的部分，「1」是代表信号可通过， 「-l」是代表信号不可通过，可做信号解调，以截取出所需要的信号；其中「1」和「-l」的切 换可利用前述的模拟开关集成电路来完成(即可视为方波信号)，若将参考信号Vref做不 同的相位位移，即可得到不同的输出信号。 假设一个输入的模拟电压信号AVS的模拟电压VAVS函数如下表示 VAVS(t) = Vm C0S(Wst+O)，其中，t为时间，Vm为最大电压，①为预定相位，Ws为
模拟电压信号AVS的频率。 参考电压Vref为方波信号(方波是由无数个奇次谐波所组成)为例，其方程序如 下所示 <formula>formula see original document page 6</formula>其中，Wr为参考电压Vref的频率。[0066] 将输入的模拟电压信号AVS和参考信号Vref做相加，可得到下列输出电压Vo方
程序
<formula>formula see original document page 7</formula>
=会rm cos[(K —『r). w刮+高频项次； 其中，前项^^cos[(『s-『》,+②]为低频的真实信号，后项为高频的噪声。 假设模拟电压信号AVS的频率Ws与参考电压Vref的频率Wr相等时，即Ws = Wr， 即可得到输出电压Vo方程序为F。 =*P; ，cos。 +高频项次,再经过低通滤波器7，最后得到
直流低通电压^^ =|^，coS<D 。藉由^^=|^乂05<5，在预定相位0 =0°时，得到输出
的低通电压为^w =|^。最后，不同的预定相位①，可得到不同输出的低通电压V^，同时 搭配参考信号VMf做不同的相位位移，即可得到我们要的输出信号。 而在连接电压控制振荡器4之后，利用电压振荡器4以锁定所需要的信号频率 (即Ws = Wr)，而Ws到Wr之间，即为捕捉范围(capturing range)，而预定相位①则形成 一常数值(constant)，如图4所示，当预定相位①为0、 ji /2及ji时的输出信号Vo的波 形。 综上所述，藉由任何传感器(如颜色传感器)所探测到LED背光光源的光信号，经 由本实用新型的电路结构l，可将所需要的模拟电压信号AVS放大，以便有利于我们去探测 或利用；同时，还可以完全滤除环境光或是杂光的噪声，而不会受到环境光或任何杂光的影 响，大幅提升探测背光光源的辉度与色度数据的准确度。 但是，上述的具体实施方式
只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够 理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所
作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。
权利要求滤除探测背光光源噪声的电路结构，其特征在于包括至少一传感器，设置在一背光光源内，以探测该背光光源的一光信号并转换输出参杂有一噪声的一模拟电压信号；一锁相回路电路，接收所述模拟电压信号，且通过输入一参考电压以将所述模拟电压信号锁定于一预定相位，并放大已锁定相位的所述模拟电压信号且滤除其中的所述噪声。
2. 根据权利要求1所述的滤除探测背光光源噪声的电路结构，其特征在于所述锁相 回路电路包括一锁相放大器及一电压控制振荡器，所述锁相放大器放大并锁定该模拟电压 信号于所述预定相位，所述电压控制振荡器锁定所需要的模拟电压信号的频率并反馈至所 述锁相放大器以滤除所述噪声。
3. 根据权利要求1所述的滤除探测背光光源噪声的电路结构，其特征在于还包括一 模拟/数字信号转换器，用以接收所述锁相回路电路输出的已滤除的所述噪声的模拟电压 信号并转换成一数字电压信号。
4. 根据权利要求1所述的滤除探测背光光源噪声的电路结构，其特征在于所述参考电压为一方波信号Vref，其方程序为= cos Ff^ +丄cos 3fFj +丄cos 5f^/ +... 。
5. 根据权利要求1所述的滤除探一传感器为一颜色传感器。
6. 根据权利要求1所述的滤除探该噪声为一高频噪声。
7. 根据权利要求1所述的滤除探 号包括一辉度值及/或一色度值。
8. 根据权利要求2所述的滤除探 放大器包括一信号放大器、一相位探测器以及一低通滤波器，该信号放大器用以放大所述 模拟电压信号，该相位探测器同时接收所述参考电压及已放大的所述模拟电压信号，并通 过所述参考电压以锁定已放大的所述模拟电压信号于所述预定相位，该低通滤波器用以滤 除由该电压控制振荡器所反馈的所述模拟电压信号中的所述噪声。
9. 根据权利要求3所述的滤除探测背光光源噪声的电路结构，其特征在于还包括一 可程序化控制单元，以接收所述数字电压信号并进行可程序化控制。
10. 根据权利要求8所述的滤除探测背光光源噪声的电路结构，其特征在于所述相位探测器为一模拟开关集成电路。
11. 根据权利要求9所述的滤除探测背光光源噪声的电路结构，其特征在于所述可程序化控制单元为一脉宽调制电路或一现场可编程门阵列。测背光光源噪声的电路结构，其特征在于所述至少 测背光光源噪声的电路结构，其特征在于所述其中 测背光光源噪声的电路结构，其特征在于所述光信 测背光光源噪声的电路结构，其特征在于所述锁相
专利摘要本实用新型公开一种滤除探测背光光源噪声的电路结构，包括至少一传感器，设置在一背光光源内，以探测该背光光源的一光信号并转换输出参杂有一噪声的一模拟电压信号；一锁相回路电路，接收模拟电压信号，且通过输入一参考电压以将模拟电压信号锁定于一预定相位，并放大已锁定相位的模拟电压信号且滤除其中的噪声。
文档编号G09G3/20GK201549182SQ20092021006
公开日2010年8月11日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者江晋一, 苏峻纬, 莫启能, 邹健龙 申请人:华映视讯(吴江)有限公司;中华映管股份有限公司