DE10038064B4 - Schaltung mit kombiniertem Signal- und Umgebungslichtsensor - Google Patents

Schaltung mit kombiniertem Signal- und Umgebungslichtsensor Download PDF

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Abstract

Schaltung zur Auswertung von optischen Signalen mit einem optischen Sensor, der die optischen Signale in elektrische Signale umwandelt, wobei die Schaltung einen Ausgang (18) aufweist, der von dem optischen Sensor empfangene Daten- oder Befehlssignale zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung ein handelsübliches Infrarotempfängermodul (30) und einen Stromspiegel zur Erfassung der Stromaufnahme des Infrarotempfängermoduls (30) umfasst, wobei der Stromspiegel an einem weiteren Ausgang (17) ein mit der Stromaufnahme des Infrarotempfängermoduls (30) veränderliches Signal erzeugt, dessen Wert von der Umgebungshelligkeit abhängt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Auswertung von optischen Signalen. Sie geht insbesondere von einer Schaltung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 aus.
  • In Geräten mit Leuchtanzeigen, Displays, oder Mitteln zur Projektion kann die Lesbarkeit der Anzeige bzw. die Darstellungsqualität von Bildern beträchtlich mit der Helligkeit des Umgebungslichtes variieren. Der Benutzer hat bei wechselnden Lichtverhältnissen in der Regel die Möglichkeit, bestimmte Betriebsparameter des Gerätes wie etwa Helligkeit oder Kontrast auf die Lichtverhältnisse in der Umgebung des Gerätes anzupassen. Um dem Benutzer eine manuelle Anpassung zu ersparen, weisen verschiedene Geräte bereits eine automatische Anpassung bestimmter Betriebsparameter an die Helligkeit des Umgebungslichtes auf. Die für eine automatische Anpassung notwendige Erfassung der Umgebungshelligkeit basiert üblicherweise auf einem optischen Sensor, der im Gehäuse des Gerätes, in der Regel in die Richtung des Betrachters zeigend, angebracht ist. Das durch den Umgebungslichtsensor zur Verfügung gestellte Signal wird einer Regelung zugeführt, die eine optimale Anpassung der Betriebsparameter an die Umgebungshelligkeit automatisch vornimmt. Die Anwendung einer derartigen automatische Anpassung bietet sich unter anderem in Fernsehern, Videoprojektionsgeräten, Armaturenbrettbeleuchtungen oder Geräten mit Flüssigkristalldisplays wie tragbaren Computern oder Mobiltelefonen an.
  • Obwohl das oben beschriebene Verfahren zur Anpassung der Betriebsparameter eines Anzeige- oder Projektionsgerätes an die Umgebungshelligkeit bereits in kommerziell erhältlichen Geräten Verwendung findet, kommt es derzeit nur bei wenigen, meist hochwertigen Geräten zum Einsatz. Grund dafür ist, daß der für die Messung der Umgebungshelligkeit notwendige Sensor relativ hohe zusätzliche Produktkosten verursacht, die zum einen in den Kosten für das Bauteil an sich, zum anderen aber in den Vorkehrungen begründet liegen, die zum Einbau des Sensors im Gerätegehäuse erforderlich sind. Daneben kann der optische Sensor Einschränkungen für die Ausgestaltung des Gerätegehäuses mit sich bringen, die sich unter Umständen nicht mit einer Miniaturisierung oder einer speziellen künstlerischen Ausgestaltung des Gehäuses in Einklang bringen lassen.
  • In der DE 198 34 122 A1 ist eine Vorrichtung zur Parametrierung von Bewegungsmeldern offenbart. Der Bewegungsmelder ist mit einem optischen Sensor ausgerüstet, der einerseits zur Detektion von Infrarotstrahlung von Objekten und andererseits gleichzeitig als Empfangselement für Infrarotbefehlssignale dient, die zur Einstellung des Bewegungsmelders benutzt werden. Bei der bekannten Vorrichtung werden optische Filter dazu verwendet, eine Übersteuerung des Empfangselementes durch sichtbares Licht zu minimieren.
    •
  • Hiervon ausgehend ist es wünschenswert, eine Schaltung zu schaffen, die die Umgebungshelligkeit bei geringem technischen Mehraufwand zu erfassen vermag.
  • Die in Anspruch 1 beschriebene Erfindung schlägt eine derartige Schaltung vor. Erfindungsgemäß wird dabei der in vielen Geräten ohnehin für den Empfang von Steuer- oder Datensignalen vorhandene Sensor gleichzeitig zur Bestimmung der Umgebungshelligkeit benutzt.
  • Der genannte Sensor ist in der Regel in Richtung des Benutzers angebracht und weist damit eine optimale Lage zur Bestimmung der Umgebungshelligkeit auf. Zudem überdeckt der Spektralbereich, in welchem derzeit verwendete (Infrarot)Sensoren für Steuer- oder Datensignale sensitiv sind, auch den sichtbaren Teil des Spektralbereiches ab. Da der im Umgebungslicht enthaltene Infrarotanteil proportional zur Intensität des sichtbaren Lichtes ist, ist gewährleistet, daß das Umgebungslicht ebenso gut wie durch einen separaten Sensor erfaßt werden kann. Technisch möglich wird die Trennung von Umgebungshelligkeit und Steuer- oder Datensignalen dadurch, daß das Umgebungslicht im wesentlichen konstant und damit ein nur langsam veränderliches Signal am optischen Sensor hervorruft, während Steuer- und Datensignale durch schnelle, pulsartige Änderungen charakterisiert sind, die beispielsweise im Falle des Infrarotreceivers LTM-9237-33 der Firma Liton in der Größenordnung von 30 kHz liegen. Damit kann die Trennung von Steuer- oder Datensignalen und Umgebungshelligkeit auf eine Trennung schnell und langsam veränderlicher Signalanteile zurückgeführt werden.
  • Durch die gleichzeitige Verwendung des optischen Sensors für Steuer- oder Datensignale als Sensor für die Umgebungshelligkeit kann ein zusätzlicher optischer Sensor, wie er derzeit in Regelungen erforderlich ist, sowie die damit verbundenen Maßnahmen wie Aussparungen am Gehäuse, Kabelzuführungen etc. entfallen. Damit läßt sich mit der Erfindung die Erfassung der Umgebungshelligkeit in Geräten, die ohnehin schon einen optischen Sensor zum Empfang von Steuer- oder Datensignalen haben, wesentlich günstiger implementieren.
    •
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
  • Es zeigen:
  • 1 einen optischen Sensor nach dem Stand der Technik,
  • 2 einen weiteren optischen Sensor und
  • 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 1 stellt eine mögliche Ausführung einer Schaltung nach dem Stand der Technik am Beispiel eines Infrarot(IR-)Sensors für den Empfang von Steuersignalen einer Infrarotfernbedienung dar. Das Schaltbild zeigt schematisch eine IR-Diode 10, die über einen Widerstand 11 an einer Spannungsquelle 12 mit der Spannung U betrieben wird. Das an der IR-Diode abfallende Spannungssignal wird zum einen über einen Tiefpass 13, 14 an einen Ausgang 17 zur Regelung der Betriebsparameter wie beispielsweise Helligkeit oder Kontrast und zum anderen über einen Kondensator 15 und nachgeschaltetem Operationsverstärker 16 an den Ausgang 18 zum Signaldecoder zur Verarbeitung der Fernbedienungssignale weitergeleitet. In der bestehenden Schaltung werden somit die schnellveränderlichen Signalanteile, die den Kondensator 15 vor dem Operationsverstärker passieren können, jedoch von dem Tiefpass 13, 14 blockiert werden, von den im wesentlichen konstanten Signalanteilen, die umgekehrt von dem Kondensator blockiert und vom Tiefpass durchgelassen werden, getrennt. Letztere sind proportional zur Umgebungshelligkeit und können einer Regelung zugeführt werden, die in Abhängigkeit von der Helligkeit des Umgebungslichtes etwa den Kontrast des Bildes anpaßt. In der beschriebenen Schaltung bleibt unberücksichtigt, dass bei hoher Umgebungshelligkeit die Spannung an der IR-Diode 10 unter Umständen zusammenbrechen kann.
  • 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel, das dieses Problem vermeidet. Es sind zusätzlich zwei Transistoren 21, 22 vorgesehen, deren Basis mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 26 über einen Tiefpaß 23, 24 verbunden sind. Durch den Transistor 21 wird der Strom durch die Infrarotempfangsdiode 20 entsprechend der Umgebungshelligkeit derart nachgeregelt, daß die Spannung an der Diode nahezu unverändert bleibt und ein Zusammenbruch der Spannung bei großer Umgebungshelligkeit ausgeschlossen ist. Der Transistor 22, dessen Basis mit der Basis des ersten Transistors parallel verschaltet ist, liefert entsprechend ein Signal, das die Umgebungshelligkeit widerspiegelt.
  • 3 zeigt eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung, die auf der Kombination eines Stromspiegels bestehend aus den Transistoren 31, 32 mit derzeit kommerziell erhältlichen IR-Empfangsmodulen 30 beruht. Die Schaltung ist für Empfangsmodule geeignet, deren Stromaufnahme im wesentlichen von der Stromaufnahme der Empfangsdiode und mithin von der Umgebungshelligkeit bestimmt wird. Zur Gewinnung der Umgebungshelligkeit braucht hier der durch das Empfangsmodul aufgenommene Strom lediglich durch eine Stromspiegelschaltung 31, 32 kopiert und mittels eines Tiefpasses 33, 34 gefiltert zu werden. Die Umgebungshelligkeit kann dann am Ausgang 17 aus der Änderung des Offsetwertes gegenüber der Grundstromaufnahme bei Dunkelheit gewonnen werden. Damit besitzt die Schaltung den Vorteil, dass kommerziell erhältliche IR-Empfangsmodule (z.B. LTM-9237-33 der Fa. Liton), wie sie derzeit standardmäßig in der Massenproduktion von Unterhaltungselektronik verwendet werden, unverändert eingesetzt werden können.
  • Insbesondere die letztgenannte Ausführungsform zeigt, dass durch die Erfindung eine Erfassung mit äußerst geringem technischem Mehraufwand realisiert werden kann.
  • Es sei zudem angemerkt, dass die Erfindung durch einen Fachmann problemlos auf andere Bereiche übertragen werden kann. An dieser Stelle seien nur einige weitere Beispiele genannt wie Mobilfunktelefone mit IR-Schnittstelle, bei denen die Displayhelligkeit in Anhängigkeit der Umgebungshelligkeit geregelt werden soll, IR-Empfänger im Kraftfahrzeugbereich zum Öffnen und Schließen des Fahrzeuges, bei denen gleichzeitig die Beleuchtung des Innenraumes oder der Anzeigelemente geregelt werden soll, oder ein Dia- oder Videoprojektor, dessen Lampenleistung in Abhängigkeit des Umgebungslichtes geregt werden soll.

Claims (3)

  1. Schaltung zur Auswertung von optischen Signalen mit einem optischen Sensor, der die optischen Signale in elektrische Signale umwandelt, wobei die Schaltung einen Ausgang (18) aufweist, der von dem optischen Sensor empfangene Daten- oder Befehlssignale zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung ein handelsübliches Infrarotempfängermodul (30) und einen Stromspiegel zur Erfassung der Stromaufnahme des Infrarotempfängermoduls (30) umfasst, wobei der Stromspiegel an einem weiteren Ausgang (17) ein mit der Stromaufnahme des Infrarotempfängermoduls (30) veränderliches Signal erzeugt, dessen Wert von der Umgebungshelligkeit abhängt.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung ein Filter (33, 34) umfasst, welches langsam veränderliche, im wesentlichen konstante Signalanteile an den weiteren Ausgang (17) anlegt.
  3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Ausgang (17) mit dem Eingang einer Regelung verbunden ist, welche die Betriebsparameter einer Anzeige, eines Displays, eines Bildschirmes oder einer Projektion in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit optimiert.
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