專利名稱：自動調(diào)節(jié)參考電壓的低功耗圖像傳感器以及包含此傳感器的光學(xué)點(diǎn)擊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)參考電壓的低功耗圖像傳感器以及具有此傳感器的 光學(xué)點(diǎn)擊裝置，尤其涉及自動調(diào)節(jié)參考電壓的低功耗圖像傳感器以輸出 適于運(yùn)動計算的可靠lbit圖像信號以及能夠在圖像傳感器輸出圖像前后 進(jìn)行計算的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，從而有效地預(yù)測運(yùn)動或敲擊。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及光學(xué)點(diǎn)擊裝置以及在其內(nèi)使用的低功耗圖像傳感器。通 常，光學(xué)鼠標(biāo)或手指鼠標(biāo)感測到鼠標(biāo)墊或指紋并計算運(yùn)動的方向和速度， 藉以完成點(diǎn)擊功能。
現(xiàn)有的光學(xué)或手指鼠標(biāo)包括圖像信號處理芯片，如圖1所示。
圖1顯示出感測圖像信息的圖像傳感器如鼠標(biāo)墊或指紋。
光閘控制器是用于調(diào)節(jié)圖像傳感器的每個像素的積分時間的電路，
從而調(diào)節(jié)感光度。模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器是用于將圖像信號輸出的模擬信號 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電路，并通常輸出大于4bit的灰階信號。
預(yù)處理器將大于4bit的數(shù)字圖像信號轉(zhuǎn)換為lbit的信號以方便運(yùn)動 計算。因此，預(yù)處理器具有復(fù)雜的數(shù)字信號處理(DSP)功能，如獲得 關(guān)于lbit圖像的最佳信息的離散余弦變換(DCT)。
運(yùn)動計算單元將當(dāng)前圖像與前一個圖像進(jìn)行比較以計算運(yùn)動的方向
和速度。最終，個人電腦(PC)將運(yùn)動計算單元計算得到的信息通信至 PC。
為了簡化運(yùn)動的方向和速度計算，需要lbit圖像并因此預(yù)處理器成 為必要元件。然而，具有復(fù)雜DSP功能的預(yù)處理器需要較大的芯片面積 并占用很大的功率。特別地，當(dāng)前所用的小而靈巧的移動裝置需要在尺寸上縮小，功耗要低而且處理圖像的速度要快，但現(xiàn)有的圖像傳感器無 法滿足這些要求。
另外，為了將光學(xué)點(diǎn)擊裝置作為靈巧移動裝置的輸入裝置，需要境 地運(yùn)動計算中的功耗并具有除了運(yùn)動預(yù)測功能之外的如敲擊預(yù)測功能等 等的各種輸入功能，但受到了現(xiàn)有技術(shù)的局限。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，需要減小芯片面積以降低成本并 使圖像傳感器直接輸出lbit圖像以降低功耗。
本發(fā)明提出了一種方法，利用簡單比較器替代A/D轉(zhuǎn)換器使用并將 每個像素的輸出電壓與參考電壓進(jìn)行比較，借此輸出圖像信號。
然而，為了獲fl最佳圖像幾乎無法測定簡單比較器的參考電壓。即 使有可能，也無法大量生產(chǎn)。
圖2顯示出實(shí)現(xiàn)lbit圖像的方法以及其實(shí)現(xiàn)的例子。如圖2所示， 原始圖像通過4bit預(yù)處理器轉(zhuǎn)換為生動的lbit圖像。然而，如果圖像傳 感器的輸出信號直接利用比較器轉(zhuǎn)換為lbit圖像，則依據(jù)參考電壓獲得 不同的圖像。
為了利用簡單比較器獲得高質(zhì)量的lbit圖像，使得該圖像與4bit預(yù) 處理器獲得的圖像相同，則比較器的參考電壓需要依照輸入圖像適當(dāng)調(diào) 節(jié)。
因此，在用比較器替代A/D轉(zhuǎn)換器的情況中，很難不利用預(yù)處理器 直接輸出可靠的lbit圖像。由于這個原因，預(yù)處理器已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中 使用，盡管其占用相對大的芯片面積并消耗相對多的功率。
從而，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種圖像傳感器，其中，利用比較器 替代傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器，以直接輸出lbit圖像信號，并且自動調(diào)節(jié)最佳 參考電壓以輸出用于運(yùn)動計算的可靠圖像信號。
本發(fā)明的另一個實(shí)施例提供了一種光學(xué)點(diǎn)擊裝置，降低了運(yùn)動計算 中的功耗并具有運(yùn)動預(yù)測功能而且具有敲擊預(yù)測功能。
本發(fā)明的一個方面提供了一種感測物體光并輸出圖像信號的低功耗
7圖像傳感器，該低功耗圖像傳感器包括圖像感測單元，用于感測來自 物體的光，將光轉(zhuǎn)換為電信號，并輸出電信號；以及比較單元，用于從 圖像傳感器中接收電信號，將電信號的電位與參考電壓進(jìn)行比較，并將 圖像信號作為每像素lbit信號輸出。
特別地，低功耗圖像傳感器可以進(jìn)一步包括有效圖像調(diào)節(jié)器，用于 將比較器輸出的圖像信號的bit值分布與預(yù)設(shè)有效范圍進(jìn)行比較，并調(diào)節(jié) 有效圖像以輸出有效圖像。
本發(fā)明的一方面用于提供低功耗圖像傳感器，其感測來自物體的光 并輸出圖像信號，低功耗圖像傳感器包括圖像感測單元，用于感測來 自物體的光，將光轉(zhuǎn)換為電信號，并輸出電信號；以及比較單元，用于 從圖像傳感器中接收電信號，將電信號的電位于參考電壓進(jìn)行比較，并 將圖像信號作為每像素lbit信號輸出。
因此，lbit圖像信號通過簡單比較器輸出，而不通過A/D轉(zhuǎn)換器和
現(xiàn)有技術(shù)中的預(yù)處理器輸出，從而圖像傳感器可以改進(jìn)處理速度并減小 尺寸。
低功耗圖像傳感器可以進(jìn)一步包括有效圖像調(diào)節(jié)器，用于將比較器 輸出的圖像信號的bit值分布與預(yù)設(shè)有效范圍進(jìn)行比較，并調(diào)節(jié)有效圖像 以輸出有效圖像。
有效圖像調(diào)節(jié)器可以包括有效圖像測定器，用于將預(yù)設(shè)有效范圍 與圖像信號內(nèi)包括的bit信號的"1"或"0"的百分比進(jìn)行比較，該圖 像信號對應(yīng)比較器中輸出的總像素，然后測定圖像是否有效；以及參考
電壓調(diào)節(jié)器，如果有效圖像測定器測定圖像無效，則調(diào)節(jié)參考電壓。
通過有效圖像測定器和參考電壓調(diào)節(jié)器，比較器的參考電壓可調(diào)， 藉以保持運(yùn)動計算中l(wèi)bit圖像信號有效輸出。
有效圖像測定器可以包括計數(shù)器，關(guān)于總像素對比較器輸出的lbit 信號的"0"或"1"的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)；以及數(shù)字比較器，用于進(jìn)行比較， 以測定計數(shù)器計算的"0"或"1"的數(shù)量是否在有效圖像的預(yù)設(shè)范圍內(nèi) 并測定圖像是否有效。
有效圖像測定器可以包括積分器，用于關(guān)于總像素，對比較器輸
8出的lbit信號的"0"或"1"進(jìn)行積分；以及模擬比較器，用于進(jìn)行比 較，以測定積分器對"0"或"1"進(jìn)行積分的數(shù)量是否在有效圖像的預(yù) 設(shè)范圍內(nèi)并測定圖像是否有效。
有效圖像測定器可以應(yīng)用電荷泵替代積分器。
如上所述，有效圖像測定器可以配置為各種方式，如數(shù)字方式或模 擬方式。
參考電壓調(diào)節(jié)器可以包括一種裝置，關(guān)于比較器輸出的lbit信號并 對應(yīng)總像素，測定"0"或"1"其中一個的數(shù)量是否高于另一個，并逐
步N次利用逐次逼近式(SAR)方法上升或下降調(diào)節(jié)參考電壓。
參考電壓調(diào)節(jié)器可以包括參考電壓上升/下降比較器，其關(guān)于比較 器輸出的lbit信號并對應(yīng)總像素，測定"0"或"1"其中一個的數(shù)量是
否高于另一個，并決定將輸出上升信號和下降信號中的一個；以及N至 2W解碼器，其基于參考電壓上升/下降比較器的結(jié)果逐步上升和下降參考 電壓。
有效圖像測定器在SAR方法中每時每刻測定圖像是否有效，同時利 用SAR方法N次調(diào)節(jié)參考電壓，或者當(dāng)完成N次SAR方法之后，利用 N次SAR方法調(diào)節(jié)參考電壓。
如上所述，參考電壓通過SAR運(yùn)算調(diào)節(jié)，從而功耗可以降低并且參 考電壓可以更快調(diào)節(jié)為最佳值。
參考電壓調(diào)節(jié)器可以關(guān)于總像素測定比較器的lbit信號輸出中"0" 和"1"其中哪一個大于另一個，并利用調(diào)節(jié)的最小單元上升或下降參考 電壓。
參考電壓調(diào)節(jié)器可以包括參考電壓上升/下降比較器，其關(guān)于比較 器輸出的lbit信號并對應(yīng)總像素，測定"0"或"1"其中一個的數(shù)量是 否高于另一個，并決定將輸出上升信號和下降信號中的哪一個；以及電 壓調(diào)節(jié)器，基于參考電壓上升/下降比較器的結(jié)果上升和下降參考電壓。
如上所述，參考電壓的調(diào)節(jié)可以利用SAR方法，但最佳可以利用調(diào) 節(jié)的最小單元上升和下降參考電壓。
參考電壓調(diào)節(jié)器可以關(guān)于總像素測定比較器的lbit信號輸出中"0"和"1"其中哪一個大于另一個，并連續(xù)改變參考電壓上升或下降。
參考電壓調(diào)節(jié)器可以包括參考電壓上升/下降比較器，其關(guān)于比較
器輸出的lbit信號并對應(yīng)總像素，測定"0"或"1"其中一個的數(shù)量是
否高于另一個，并決定上升信號和下降信號中的一個將輸出；充電泵，
基于參考電壓上升/下降比較器的結(jié)果通過充電或放電調(diào)節(jié)參考電壓。 如上所述，參考電壓的調(diào)節(jié)可以利用模擬方法連續(xù)獲得。 圖像感測單元可以包括感測來自物體的光的像素陣列并將光轉(zhuǎn)換
為電信號；以及選擇器，利用行或列單元選擇像素陣列中每個像素的電
壓信號并將所選信號輸送至比較器。
因此，與現(xiàn)有技術(shù)相反，每個像素的電信號僅利用行或列單元發(fā)送
至比較器，從而圖像傳感器改進(jìn)處理速度并縮小了尺寸。
同時，低耗圖像傳感器可以進(jìn)一步包括光閘控制器，用于調(diào)節(jié)圖像
感測單元的選擇器的工作頻率以調(diào)節(jié)入射像素陣列的光的積分時間。
因此，光積分時間可以根據(jù)圖像傳感器周圍的亮度控制，藉以調(diào)節(jié)
感光度。
另外，本發(fā)明實(shí)施例中包括低功耗圖像傳感器的集成電路以及在單 一芯片上集成可以包括前述低功耗傳感器的至少一個功能單元。因此， 低功耗圖像傳感器可以集成在單一芯片上。
本發(fā)明的另一方面提供了一種光學(xué)點(diǎn)擊裝置包括圖像傳感器，用 于感測來自物體的光并輸出圖像信號；以及運(yùn)動計算單元，用于接收圖 像信號并比較圖像計算為運(yùn)動矢量前后，其中，運(yùn)動計算單元包括臨 時存儲單元，用于臨時儲存圖像傳感器輸出的圖像數(shù)據(jù)；比較器，用于 將圖像傳感器中輸出的圖像數(shù)據(jù)與儲存在臨時存儲單元內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn) 行比較；防線選擇器，用于計算比較器輸出值的運(yùn)動矢量；以及控制器， 用于控制運(yùn)動計算單元的運(yùn)行。
因此，運(yùn)動矢量檢測方法優(yōu)化后藉以提供可以利用低功耗驅(qū)動的光 學(xué)點(diǎn)擊裝置。
此時，包括在光學(xué)點(diǎn)擊裝置內(nèi)的圖像傳感器可以具有前述其中一個 特點(diǎn)。
10運(yùn)動計算單元可以包括運(yùn)行狀態(tài)選擇器，關(guān)于聚焦有效幀數(shù)和非聚 焦無效幀數(shù)至當(dāng)前圖像幀數(shù)或關(guān)于時間測定物體的運(yùn)行狀態(tài)。
同時，如果無效幀數(shù)或時間后面的有效幀數(shù)小于預(yù)定關(guān)鍵值N。，則 運(yùn)行狀態(tài)選擇器可以測定運(yùn)行為敲擊。
如果第一無效幀或時間后面的第一有效幀數(shù)小于關(guān)鍵值Nc，如果第 一無效幀或時間之后的第二無效幀數(shù)小于預(yù)定關(guān)鍵值Np以及如果第二 無效幀或時間之后的第二有效幀數(shù)小于關(guān)鍵值No，則運(yùn)行狀態(tài)選擇器可 以測定運(yùn)行為雙敲擊。
如果無效幀或時間之后的有效幀數(shù)大于預(yù)定關(guān)鍵值NQ，則運(yùn)行狀態(tài)
選擇器可以測定運(yùn)行為拖拉。
因此，運(yùn)行狀態(tài)選擇器可以識別敲擊，雙敲擊和拖拉以及點(diǎn)擊，就
像PC上的鼠標(biāo)。
運(yùn)行計算單元可以包括功率控制器，用于控制圖像傳感器和計算單 元，當(dāng)無輸入的時候當(dāng)物體沒有對焦的時候，以及物體保持停止一定時 間的時候占用最小的能源。
因此，當(dāng)光學(xué)點(diǎn)擊裝置沒有使用的時候，防止多余的功耗，藉以提 供低功耗光學(xué)點(diǎn)擊裝置。
另外，前述光學(xué)點(diǎn)擊裝置可以集成在單一芯片中。
本發(fā)明的一方面提供了低功耗圖像傳感器，其中不需要占用相對大 的芯片面積并消耗相對多的功率的預(yù)處理器，從而光學(xué)點(diǎn)擊圖像傳感器 的成本大大地下降并降低了功耗。
本發(fā)明的另一方面提供了低功耗圖像傳感器，其中A/D轉(zhuǎn)換器替換 為簡單比較器，從而芯片面積可以縮小以降低成本并可以降低A/D裝換 器的功耗。
本發(fā)明的再一方面提供參考電壓自動調(diào)節(jié)器，用于根據(jù)輸入圖像自 動調(diào)節(jié)比較器的參考電壓，從而傳統(tǒng)的預(yù)處理器的性能可以在不具有預(yù) 處理器的時候?qū)崿F(xiàn)。
本發(fā)明的再一方面，提供了光學(xué)點(diǎn)擊裝置，其降低了云西歐那個計 算的功耗并執(zhí)行運(yùn)動預(yù)測功能和敲擊預(yù)測功能。


圖1為顯示出傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)內(nèi)的圖像信號處理芯片的示意圖。
圖2為說明實(shí)現(xiàn)lbit圖像的方法以及其實(shí)現(xiàn)后的例子的圖式。 圖3為顯示本發(fā)明實(shí)施例中具有低功耗圖像傳感器的圖像信號處理 芯片的示意圖。
圖4說明本發(fā)明實(shí)施例中低功耗圖像傳感器內(nèi)的圖像感測單元。
圖5顯示出有效運(yùn)動計算的有效圖像的范圍，即，總像素的lbit信 號中"1"或"0"的數(shù)量范圍。
圖6和圖7為本發(fā)明實(shí)施例中具有低功耗圖像傳感器的圖像信號處 理芯片的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
圖8顯示出本發(fā)明實(shí)施例中低功耗圖像傳感器內(nèi)的模擬型有效圖像 測定器的例子。
圖9為本發(fā)明實(shí)施例中用于解釋低功耗圖像傳感器內(nèi)通過逐次逼近 式(SAR)算法調(diào)節(jié)參考電壓的方法的模擬圖式。
圖IO顯示出本發(fā)明實(shí)施例中低功耗圖像傳感器內(nèi)的模擬型參考電壓 調(diào)節(jié)器的例子。
圖11為本發(fā)明實(shí)施例中光學(xué)點(diǎn)擊裝置內(nèi)的計算單元的框圖。
圖12說明本發(fā)明實(shí)施例中根據(jù)光學(xué)點(diǎn)擊裝置的運(yùn)行狀態(tài)控制器內(nèi)的
有效或無效幀，測定運(yùn)行。
圖13為顯示出本發(fā)明實(shí)施例中光學(xué)點(diǎn)擊裝置內(nèi)功率控制器的運(yùn)行的
流程圖。
具體實(shí)施例方式
，-下面，將參考所附圖式詳細(xì)描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明可以具體化為不同的形式并不局限于文中所舉的實(shí)施例。當(dāng) 然，提供這些實(shí)施例的說明書將會貫通和完整，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 而言，將完全闡述出本發(fā)明的范圍。
I .低功耗圖像傳感器的結(jié)構(gòu)和功能
12為了克服前述現(xiàn)有技術(shù)中局限性，本發(fā)明提出低功耗圖像傳感器，其電壓可以自動調(diào)節(jié)，并且不需要A/D轉(zhuǎn)換器以及用于光學(xué)鼠標(biāo)或手指鼠標(biāo)上的圖像信號處理芯片中的預(yù)處理器，藉以提供降低成本和占用低功耗的圖像處理芯片。
1. 結(jié)構(gòu)
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，低功耗圖像傳感器的參考電壓可以自動調(diào)節(jié)，
配置如圖3所示。
參考圖3，低功耗圖像傳感器包括圖像感測單元100，比較單元200和有效圖像調(diào)節(jié)器(有效圖像測定器300和參考電壓調(diào)節(jié)器400)。除此之外，低功耗圖像傳感器包括光閘控制器500，用于調(diào)節(jié)圖像傳感器的每個像素所用的積分時間，以便調(diào)節(jié)感光度。如果本實(shí)施例中的圖像傳感器用作點(diǎn)擊裝置，如光學(xué)鼠標(biāo)，手指鼠標(biāo)等等，則低功耗圖像傳感器可以進(jìn)一步包括運(yùn)動計算單元600和接口單元700，如圖3所示。
圖像感測單元100用于感測來自物體的光并將其轉(zhuǎn)換為電信號，藉以輸出電信號。比較單元200將圖像感測單元100接收的電信號的電位與參考電壓進(jìn)行比較，并輸出圖像信號作為每像素lbit信號。
2. 圖像感測單元的結(jié)構(gòu)和功能
如圖4所示，圖像感測單元IOO包括像素陣列110，用于感測來自物體的光并將其裝換位電信號，以及選擇器130，用于利用行或列的單元選擇像素陣列110的每個像素的電壓信號并將其傳輸至比較單元。
像素陣列110的單元像素具有矩陣形式，可以通過普通電路實(shí)現(xiàn)，其包括用于接收入射光的光電二極管，以及用于輸出光電二極管轉(zhuǎn)換后的電信號的三個晶體管。可選擇地，單元像素可以具有一晶體管(l-Tr)結(jié)構(gòu)或者四晶體管(4-Tr)的結(jié)構(gòu)。最佳地，像素陣列110包括至少900個(即，30*30)像素以檢測合適的光學(xué)點(diǎn)擊屈像。
像素陣列110的每個像素輸出的電壓信號經(jīng)選擇器130選擇并傳輸至比較單元200。同時，傳統(tǒng)的光學(xué)點(diǎn)擊圖像傳感器包括列選擇器和行選擇器并輸出像素的模擬信號，從而不僅僅很難處理圖像而且真用很大的功率。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖4所示，僅僅使用列選擇
13器130中列單元將像素的電信號傳輸至比較單元200，從而功耗可以降低并可以更快地處理信號?？蛇x擇地，僅僅可以使用行選擇器替代列選擇
器130。
比較單元200包括由于列選擇器130所選的列單元信號，對應(yīng)像素陣列110內(nèi)的行數(shù)的電壓比較器，并將像素陣列IIO輸出的信號電位與列單元的參考電位進(jìn)行比較。如果信號電壓低于(或高于)參考電壓，則"1"的數(shù)字信號平行輸出。另一方面，如果信號電壓高于(或低于)參考電壓，"0"的數(shù)字信號平行輸出。因此，輸出圖像信號基于lbit數(shù)據(jù)。
與傳統(tǒng)的圖像傳感器相反，本發(fā)明中的圖像傳感器輸出每像素lbit圖像信號，從而計算單元處理lbit數(shù)據(jù)。因此，本發(fā)明實(shí)施例中的電路進(jìn)行簡單操作，減小了尺寸，并與傳統(tǒng)的圖像傳感器相比驅(qū)動功率降低。
同時，本發(fā)明實(shí)施例中的低功耗圖像傳感器可以進(jìn)一步包括光閘控制器500，用于調(diào)節(jié)圖像感測單元100的光積分時間。因此，依靠圖像傳感器周圍的亮度，通過調(diào)節(jié)光積分時間而調(diào)節(jié)感光度。
光閘控制器500調(diào)節(jié)列選擇器130的工作頻率，以便改變幀變率，藉以調(diào)節(jié)積分時間。
3.有效圖像測定器和參考電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和功能
為了使用lbit數(shù)據(jù)精確傳輸物體的圖像，快速而精確地設(shè)定比較單元200內(nèi)所用的參考電壓的最佳值是非常重要的(參考圖2)。通常，光學(xué)點(diǎn)擊圖像傳感器至少需要每秒大于IOOO幀檢測圖像，從而需要快速圖像檢測。因此，據(jù)對需要快速而精確地設(shè)定最佳參考電壓。，
在這個實(shí)施例中，有效圖像調(diào)節(jié)器用于基于比較器200輸出的圖像信號測定圖像是否在運(yùn)動計算中有效，并用于在圖像有效時輸出圖像信號，并在圖像無效的時候通過調(diào)節(jié)參考電壓而輸出圖像信號。詳細(xì)地，比較器200輸出的圖像信號的bit值分布與預(yù)設(shè)有效圖像比較，進(jìn)而調(diào)節(jié)參考電壓，藉以輸出有效圖像。有效圖像調(diào)節(jié)器包括有效圖像測定器300和參考電壓調(diào)節(jié)器400。
下面，將通過功能描述本發(fā)明這種實(shí)施例結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明實(shí)施例中，與現(xiàn)有技術(shù)比較，A/D轉(zhuǎn)換器用比較器200取
代。另外，有效圖像測定器300和參考電壓調(diào)節(jié)器400，取代預(yù)處理器使用，用于接收來自有效圖像測定器300的反饋并調(diào)節(jié)比較器200的參考電壓。
有效圖像測定器300將預(yù)設(shè)有效范圍與對應(yīng)比較器200輸出的總像素的圖像信號內(nèi)包括的bit信號的"1"或"0"的百分比進(jìn)行比較，并測定圖像是否有效。有效圖像定義為對應(yīng)預(yù)定范圍內(nèi)變化的總像素的lbit圖像內(nèi)的"0"和"1"的數(shù)量。
當(dāng)圖像有效時，保持電流參考電壓的控制信號傳輸至參考電壓調(diào)節(jié)器400，比較器200輸出的lbit圖像信號傳送至運(yùn)動計算單元600。當(dāng)圖像無效的時候，測定"0"和"1"其中之一大于另外一個，參考電壓調(diào)節(jié)器400根據(jù)測定結(jié)果控制以增加或降低比較器200的參考電壓，藉以允許"0"和"1"的數(shù)量包括在有效范圍內(nèi)。
直到lbit圖像在有效范圍內(nèi)，無效lbit圖像不用傳輸至運(yùn)動計算單元600，從而測定沒有運(yùn)動。參考電壓調(diào)節(jié)器400可以通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)以離散式獲取，或者模擬式的充電泵獲取。
*3-1有效圖像測定器的結(jié)構(gòu)和功能
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，有效圖像測定器的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)為多樣化，下面詳細(xì)描述其各種實(shí)施例。
3-1-1具有數(shù)字計數(shù)器和數(shù)字比較器的有效圖像測定器在實(shí)施例中，如圖6所示，有效圖像測定器300包括數(shù)字計數(shù)器310和數(shù)字比較器330。計數(shù)器310關(guān)于總像素計算比較其200輸出的lbit信號的"0"或"1"的數(shù)量，數(shù)字比較器330進(jìn)行比較以測定計數(shù)器310計算的"0"或"1"的數(shù)量是否在有效圖像的最佳范圍內(nèi)，藉以測定圖像是否有效。
當(dāng)圖像有效的時候，參考電壓保持而不進(jìn)行調(diào)節(jié)，比較器200輸出的lbit有效圖像發(fā)送至運(yùn)動計算單元600。
當(dāng)圖像無效的時候，參考電壓調(diào)節(jié)器400將"0"和"1"的數(shù)量與參考值(也就是，去定"0"和"1"其中哪一個大于另一個)進(jìn)行比較，并相應(yīng)調(diào)節(jié)參考電壓。調(diào)節(jié)參考電壓的方法包括SAR式ADC和模擬式
充電泵，將在后面描述。
本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)如下。如果圖像傳感器包括100像素，則1000數(shù)計數(shù)器310機(jī)選IOOO個像素內(nèi)的"0"或"1"的數(shù)量。當(dāng)有效圖像定義為400至600范圍內(nèi)的"0"或"1"的數(shù)量的情況下，數(shù)字比較器330測定計數(shù)器輸出范圍是否在400至600之間，藉以測定當(dāng)前圖像是否有效。當(dāng)圖像無效的時候，參考電壓調(diào)節(jié)器400給出命令調(diào)節(jié)參考電壓。
3-1-2具有模擬積分器和模擬比較器的有效圖像測定器
在實(shí)施例中，如圖7所示，有效圖像測定器300包括積分器350和模擬比較器370。積分器350關(guān)于總像素對比較器200輸出的lbit信號的"0"或"1"進(jìn)行積分并將積分值轉(zhuǎn)換為模擬信號。模擬比較器370進(jìn)行比較，以測定積分器350積分后的"0"或"1"的范圍是否在有效圖像的最佳范圍內(nèi)，藉以測定圖像是否有效。
當(dāng)圖像有效的時候，參考電壓保持而不進(jìn)行調(diào)節(jié)，比較器200輸出的lbit有效圖像發(fā)送至運(yùn)動計算單元600。
當(dāng)圖像無效的時候，參考電壓調(diào)節(jié)器400將"0"和"1"的數(shù)量與參考值(也就是，去定"0"和"1"其中哪一個大于另一個)進(jìn)行比較，并相應(yīng)調(diào)節(jié)參考電壓。調(diào)節(jié)參考電壓的方法包括SAR式ADC和模擬式充電泵，將在后面描述。
本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)如下。如圖8所示，IOOO個圖像輸出應(yīng)用于積分器或充電泵電路，藉以將"0"或"1"的數(shù)量轉(zhuǎn)換為模擬信號。然后，模擬比較器測定轉(zhuǎn)換后的模擬電壓是否處于對應(yīng)400至600范圍內(nèi)的"0"或"l"的數(shù)量的電位內(nèi)，藉以測定當(dāng)前圖像是否有效。當(dāng)圖像無效的時候，參考電壓調(diào)節(jié)器400給出命令調(diào)節(jié)參考電壓。
3-2參考電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和功能
3-2-1使用算法的離散式參考電壓調(diào)節(jié)
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，SAR式ADC內(nèi)使用的算法應(yīng)用為調(diào)節(jié)參考電壓的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使用此算法的參考調(diào)節(jié)器包括關(guān)于比較器的lbit信號輸出并對應(yīng)總像素測定"0"和"1"其中哪一個大于另外一個的裝置，以及通過N次應(yīng)用逐步逼近式(SAR)方法逐步將參考 電壓調(diào)節(jié)上升或下降的裝置。
這種參考電壓調(diào)節(jié)器可以包括參考電壓上升/下降比較器和N至2N 解碼器。參考電壓上升/下降比較器關(guān)于比較器的lbit信號輸出并對應(yīng)總 像素測定"0"和"1"的數(shù)量哪一個大于另一個，然后決定將輸出上升 信號還是下降信號。N至2W解碼器基于參考電壓上升/下降比較器的測定 結(jié)果逐步改變參考電壓上升和下降。
下面，使用SAR方法以調(diào)節(jié)參考電壓的方法將參考圖9進(jìn)行描述。 如圖9所示，對應(yīng)總像素的lbit圖像信號通過比較器接收，該比較 器從圖像傳感器接收原始圖像并將其與中間參考電壓進(jìn)行比較，并測定 "0"和"1"的數(shù)量哪一個大于另一個，藉以將中間參考電壓改變?yōu)槠?1/4或3/4電位。
然后，對應(yīng)總像素的lbit圖像信號通過比較器接收，該比較器將圖 像傳感器輸出的信號與改變后的參考電壓進(jìn)行比較，并測定"0"和"1" 的數(shù)量哪一個大于另一個，藉以改變?nèi)鐖D9所示的參考電壓。通過重復(fù) N次這些過程，參考電壓精確地調(diào)節(jié)為2"階。例如，如果N為4，運(yùn)算 結(jié)果所產(chǎn)生的效果與傳統(tǒng)的4bit預(yù)處理器的效果一樣。
因此，參考電壓的調(diào)節(jié)基本上可以運(yùn)用SAR算法，但可以改變測定 有效圖像和調(diào)節(jié)參考電壓以輸出lbit有效圖像信號的方法，如下。
3-2-1-1每次結(jié)束SAR算法之后測定有效圖像
初始操作中，當(dāng)最佳參考電壓通過N次SAR算法設(shè)定，則有效圖像 買次都需要進(jìn)行測定，并且當(dāng)圖像無效的時候僅僅處理算法。
根據(jù)每次測定的有效圖像，當(dāng)測定圖像有效的時候，參考電壓通過 SAR算法無法再進(jìn)行調(diào)節(jié)并且參考電壓保持以輸出逐步圖像信號。然后， 當(dāng)測定圖像從此無效之后，再一次執(zhí)行SAR算法，藉以重新設(shè)定參考電 壓。
3-2-1-2處理N次SAR算法之后測定有效圖像
初始操作中，SAR算法必須處理N次才能設(shè)定最佳的參考電壓，最 終的lbit圖像信號測定在計算運(yùn)動時有效。
17在處理完N次SAR算法之后，如果圖像測定有效，則逐步輸出圖像
信號，同時保持參考電壓為設(shè)定值。另一方面，如果處理N次SAR算法之后仍然測定圖像無效，SAR算法將再進(jìn)行N次處理。
當(dāng)完成N次的SAR算法之后測定有效圖像的時候，可以一直獲得最佳的參考電壓。由于SAR算法已經(jīng)處理過N次，則直到計算運(yùn)動都需要特定時間。另一方面，當(dāng)結(jié)束SAR算法之后每次測定有效圖像的時候，如果處理SAR算法時測定圖像有效，則不再驅(qū)動SAR算法并計算運(yùn)動，藉以比前者更快地計算運(yùn)動。然而，在后者的情況下，參考電壓不可能為最佳值。
3-2-2不使用SAR算法的參考電壓離散式調(diào)節(jié)
當(dāng)方法中不使用SAR算法的時候，存在一種通過改變參考電壓上升和下降以找到最佳參考電壓的方法。
參考圖9，初始參考電壓設(shè)定為"1/2"，然后參考電壓通過最小變量1/N階上升和下降，藉以找到最佳參考電壓。
如果最佳參考電壓為可變電壓的最大值或最小值，則這個方法占用大量的時間尋找最佳參考電壓。然而，如果最佳參考電壓接近中間值，這個方法找到最佳參考電壓所用時間比SAR算法少。
當(dāng)參考電壓每次上升/下降改變稍許的時候，測定圖像是否有效，藉以測定參考電壓是否最佳。如果測定圖像有效，參考電壓不再調(diào)節(jié)，并隨后逐步輸出lbit圖像信號。另一方面，如果測定圖像無效，繼續(xù)上升/下降參考電壓的過程。
3-2-3連續(xù)式參考電壓調(diào)節(jié)
至此描述的方法測定圖像感測單元輸出信號是否包括有效圖像，并利用離散方法通過DAC調(diào)節(jié)參考電壓。
有效圖像的測定與兩種方法一起描述，這兩個方法包括利用數(shù)字計數(shù)器和數(shù)字比較器的方法，以及使用模擬積分器和模擬比較器的方法。另外，基于有效圖像的測定調(diào)節(jié)參考電壓將與SAR算法和使用DAC離散調(diào)節(jié)算法一起描述。此外，在絕對模擬方式中形成負(fù)反饋的連續(xù)方法用于調(diào)節(jié)參考電壓。
前述方法都使用離散方式的DAC，用于調(diào)節(jié)參考電壓。然而，有效
圖像的測定可以通過數(shù)字方法或模擬方法完成，如圖6和圖7所示。
在實(shí)施例中，參考電壓調(diào)節(jié)器經(jīng)過配置，從而參考電壓不在離散方 式中而在連續(xù)方式中調(diào)節(jié)。
在前述實(shí)施例中，SAR方法和上升/下降方法用于以離散方式調(diào)節(jié)參 考電壓。然而，在當(dāng)前實(shí)施例中，使用充電泵調(diào)節(jié)連續(xù)方式的參考電壓。
在這個情況下，參考電壓調(diào)節(jié)器對應(yīng)比較器輸出的總像素測定lbit 信號的"0"和"1"的數(shù)量中哪一個大于另一個，并包括參考電壓上升/ 下降比較器和電壓調(diào)節(jié)器。參考電壓上升/下降比較器關(guān)于參考電壓測定 上升信號或下降信號哪一個將輸出。另外，電壓調(diào)節(jié)器通過根據(jù)參考電 壓上升/下降比較器的測定結(jié)果，使電壓上升或下降以逐步將參考電壓調(diào) 節(jié)至具有最佳值。
根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例，在比較器的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出中測定"1"或"0"的 數(shù)量哪一個大于另一個，藉以輸出上升/下降命令。因此，充電泵給予充 電/放電或放電/充電命令，藉以連續(xù)方式調(diào)節(jié)充電泵的參考電壓，"0" 和"1"的數(shù)量彼此近似相等。圖10為說明以連續(xù)方式調(diào)節(jié)參考電壓的 模擬式參考電壓調(diào)節(jié)器的電路圖。
在這個方式中，參考電壓調(diào)節(jié)器可以應(yīng)用充電泵(或積分器)，并 且有效圖像測定器可以使用前述數(shù)字或模擬方法。
II.具有低功耗圖像傳感器的光學(xué)點(diǎn)擊裝置
l.基本結(jié)構(gòu)
本發(fā)明實(shí)施例中的光學(xué)點(diǎn)擊裝置優(yōu)化運(yùn)動矢量檢測方法并允許便攜 式裝置中鼠標(biāo)的輸入。換句話說，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供鼠標(biāo)式的 輸入裝置，其用于便攜式裝置的操作系統(tǒng)(OS),該便攜式裝置需要所
有方向的運(yùn)動以取代傳統(tǒng)的導(dǎo)航鍵，還用于對可視接口改變作出響應(yīng)的
個人電腦(PC)。對于桌面PC，已經(jīng)廣泛使用利用光學(xué)傳感器和跟蹤球
的光學(xué)鼠標(biāo)。對于筆記本電腦，已經(jīng)廣泛使用觸摸墊或推桿。然而呢， 這些點(diǎn)擊裝置不適于便攜裝置。因此，本發(fā)明提供一種通過圖像采集傳感器預(yù)測物體運(yùn)動的有效算法，以計算運(yùn)動矢量，以及用作便攜式裝置的輸入單元的裝置。
具體地，本發(fā)明提供光學(xué)點(diǎn)擊裝置，其減少運(yùn)動計算中的功耗并具有運(yùn)動預(yù)測功能和敲擊預(yù)測功能。
這種光學(xué)點(diǎn)擊裝置包括圖像傳感器，用于感測來自物體的光并輸出圖像信號；以及運(yùn)動計算單元600，接收圖像信號并比較圖像前后進(jìn)行以計算運(yùn)動矢量。
運(yùn)動計算單元600包括臨時存儲單元620，用于臨時儲存來自圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)輸出；比較單元610，用于將圖像傳感器輸出的圖像數(shù)據(jù)與臨時存儲單元620儲存的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以獲得圖像前后的不同；方向選擇器630，用于基于比較單元610輸出的值計算運(yùn)動矢量；以及控制器640，用于控制運(yùn)動計算單元600。另外，運(yùn)動計算單元600可以進(jìn)一步包括運(yùn)行狀態(tài)選擇器650或功率控制器660，將在后面描述。
圖11顯示出本發(fā)明實(shí)施例中光學(xué)點(diǎn)擊裝置內(nèi)的計算單元的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例中的光學(xué)點(diǎn)擊裝置可以連接并使用于便攜式裝置。在這個情況下，光學(xué)點(diǎn)擊裝置可以進(jìn)一步包括除了運(yùn)動計算單元之外的便攜式裝置的接口。這里，移動電話，跟個人數(shù)字助理(PDA)，筆記本電腦，數(shù)碼照相機(jī)，MP3播放器等等可以用作便攜裝置。
實(shí)施例中的光學(xué)點(diǎn)擊裝置最好加工為單一集成電路，藉以實(shí)現(xiàn)更小尺寸的輸入裝置。
在運(yùn)動計算單元600中，比較單元610將圖像傳感器輸出的當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)與之前儲存在臨時存儲單元620內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。例如，比較單元610包括執(zhí)行XOR運(yùn)算的XOR運(yùn)算符，以及接收來自XOR運(yùn)算符的輸出并找出圖像前后最小圖形差的圖形比較單元。
關(guān)于之前的圖像利用一個像素移動當(dāng)前圖像時，比較單元610找出圖像的圖形差別。
運(yùn)動計算單元600的控制器640控制每個功能塊。例如，控制器640可以包括設(shè)定圖像傳感器具有適應(yīng)周圍環(huán)境的關(guān)鍵值的關(guān)鍵值寄存器，以及調(diào)節(jié)圖像傳感器的光強(qiáng)的光源強(qiáng)度寄存器。
20在本發(fā)明實(shí)施例中的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，運(yùn)動計算單元600包括運(yùn)行狀
態(tài)選擇器650，以獲取圖敲擊，拖拉等像計算機(jī)鼠標(biāo)一樣的輸入方法。
如圖12所示，如果關(guān)于當(dāng)前圖像幀，無效幀或時間之后的有效幀數(shù) 小于預(yù)定關(guān)鍵值No運(yùn)行狀態(tài)，選擇器650測定輸入為單敲擊操作。另外， 如果關(guān)于當(dāng)前圖像幀，第一無效幀或時間之后的第一有效幀數(shù)小于關(guān)鍵 值No，如果第一無效幀或時間之后的第二無效幀數(shù)小于預(yù)定關(guān)鍵值Np 以及第二無效幀或時間之后的第二有效幀數(shù)小于關(guān)鍵值N。，則運(yùn)行狀態(tài) 選擇器650測定輸入為雙敲擊操作。又，如果關(guān)于當(dāng)前圖像幀，無效幀 或時間之后的有效幀數(shù)大于預(yù)定關(guān)鍵值NQ，運(yùn)行狀態(tài)選擇器650測定輸 入為拖拉操作。這里，關(guān)鍵值No和Ni為用戶自由設(shè)定的寄存器值。
另外，本發(fā)明實(shí)施例中的運(yùn)動計算單元600包括功率控制器660，以 減少無輸入時的空閑狀態(tài)下的功率消耗。
功率控制器對于便攜裝置的輸入單元中的低功耗設(shè)計非常重要。 當(dāng)輸入信息的時候，輸入單元由于無法預(yù)期輸入所以必須保持開啟。 尤其，使用圖像采集傳感器替代按鈕式輸入單元的情況下，空閑狀態(tài)中 消耗了較大的功率。
因此，本發(fā)明提供了一種硬件阻塊，用于控制感測單元內(nèi)所提供的 光源的功率供應(yīng)以及感測單元的功率供應(yīng)。這里，如果預(yù)定周期中沒有 輸入，傳感器進(jìn)入空閑裝置，藉以降低功耗。
功率控制器660控制圖像采集傳感器和計算單元，用于當(dāng)無輸入的 時候，即使有輸入但物體沒有對焦的時候，以及即使物體對焦但物體保 持預(yù)定周期不動的時候而降低功耗。
圖13為本發(fā)明實(shí)施例中的功率控制器的運(yùn)行流程圖。 如圖所示，首先測定是否有輸入。如果沒有輸入，輸出單元變?yōu)殚e 置狀態(tài)。如果有輸入，輸入單元變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)之后， 檢査物體是否對焦。如果沒有對焦，運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)殚e置狀態(tài)。如果對焦， 開始預(yù)測運(yùn)動或運(yùn)行狀態(tài)的操作。當(dāng)開始預(yù)測運(yùn)動或運(yùn)行狀態(tài)的操作之 后，測定物體是否連續(xù)移動。如果沒有連續(xù)移動，輸入單元變?yōu)殚e置狀 態(tài)。因此，本發(fā)明提供了一種低功耗輸入裝置，其中沒有輸入的時候， 光強(qiáng)在閑置狀態(tài)內(nèi)降低，圖像傳感器和運(yùn)動極端單元經(jīng)過控制降低了功 耗。
盡管已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的幾個實(shí)施例，但可以意識到對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員，可以在不脫離本發(fā)明的原理和精神的條件下對這些實(shí) 施例做出修改，修改的范圍定義在所附權(quán)利要求及其等效條件中。
工業(yè)應(yīng)用性
低功耗圖像傳感器及其集成電路可以用于光學(xué)點(diǎn)擊裝置，如光學(xué)鼠 標(biāo)或手指鼠標(biāo)中，并可以用作各種需要小尺寸和低功耗的便攜裝置的輸 入單元。
權(quán)利要求
1.一種感測來自物體的光并輸出圖像信號的低功耗圖像傳感器，該低功耗圖像傳感器包含圖像感測單元，用于感測來自物體的光，將光轉(zhuǎn)換為電信號，并輸出電信號；以及比較單元，用于由圖像傳感器接收電信號、將電信號的電位與參考電壓進(jìn)行比較、以及輸出圖像信號作為每像素1bit信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的低功耗圖像傳感器，進(jìn)一步包含有效圖像調(diào)節(jié)器，用于將比較器輸出的圖像信號的bit值分布與預(yù)設(shè)有效范圍進(jìn)行比較，并調(diào)節(jié)有效圖像以輸出有效圖像。
3. 如權(quán)利要求2所述的低功耗圖像傳感器，其特征在于，有效圖像調(diào)節(jié)器包含有效圖像測定器，用于將預(yù)設(shè)有效范圍與對應(yīng)比較器輸出總像素的圖像信號內(nèi)包括的bit信號的"1"或"0"的百分比進(jìn)行比較，并測定圖像是否有效；以及參考電壓調(diào)節(jié)器，如果有效圖像測定器測定圖像無效，調(diào)節(jié)參考電壓。
4. 如權(quán)利要求3所述的低功耗圖像傳感器，其特征在于，有效圖像測定器包含計數(shù)器，用于關(guān)于總像素對比較器輸出的lbit信號的"0"或"1"的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)；以及數(shù)字比較器，用于進(jìn)行比較，從而測定計數(shù)器所計數(shù)的"0"或"1"的數(shù)量是否在有效圖像的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)并測定圖像是否有效。
5. 如權(quán)利要求4所述的低功耗圖像傳感器，其特征在于，有效圖像測定器包含積分器，用于關(guān)于總像素，對比較器輸出的lbit信號的"0"或"1"進(jìn)行積分；以及模擬比較器，用于進(jìn)行比較，從而測定積分器積分地"0"或"1"的數(shù)量是否在有效圖像的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)并測定圖像是否有效。
6. 如權(quán)利要求5所述的低功耗圖像傳感器，其特征在于，有效圖像測定器應(yīng)用充電泵替代積分器。
7. 如權(quán)利要求3所述的低功耗圖像傳感器，其特征在于，參考電壓調(diào)節(jié)器包含一種裝置，用于關(guān)于比較器輸出的lbit信號并對應(yīng)總像素測定"0"和"1"其屮之一的數(shù)量人于另一個，以及用于通過N次應(yīng)用逐步逼近式(SAR)方法逐步上升或下降參考電壓。
8. 如權(quán)利要求7所述的低功耗圖像傳感器，其特征在于，參考電壓調(diào)節(jié)器包含參考電壓上升/下降比較器，用于關(guān)于比較器輸出的lbit信號并對應(yīng)總像素測定"0"和"1"其中之一的數(shù)量大于另一個，以及決定將要輸出上升信號還是下降信號；以及N至2W解碼器，用于基于參考電壓上升/下降比較器的測定結(jié)果，逐步上升和下降參考電壓。
9. 如權(quán)利要求7所述的低功耗圖像傳感器，其特征在于，當(dāng)利用N次SAR方法調(diào)節(jié)參考電壓時，有效圖像測定器測定每次SAR方法中圖像是否有效。
10. 如權(quán)利要求7所述的低功耗圖像傳感器，其特征在于，當(dāng)利用N次SAR方法調(diào)節(jié)參考電壓時，有效圖像測定器測定完成N次SAR方法之后圖像是否有效。
11. 如權(quán)利要求3所述的低功耗圖像傳感器，其特征在于，參考電壓調(diào)節(jié)器關(guān)于總像素在比較器的lbit信號輸出中測定"0"和"1"其中哪一個大于另一個，并通過調(diào)節(jié)最小單元上升或下降參考電壓。
12. 如權(quán)利要求11所述的低功耗圖像傳感器，其特征在于，參考電壓調(diào)節(jié)器包含參考電壓上升/下降比較器，用于關(guān)于比較器輸出的lbit信號并對應(yīng)總像素測定"0"和"1"其中哪一個的數(shù)量大于另一個，以及決定將要輸出上升信號和下降信號中的哪一個；以及電壓調(diào)節(jié)器，用于根據(jù)參考電壓上升/下降比較器測定結(jié)果，上升或下降參考電壓。
13. 如權(quán)利要求3所述的低功耗圖像傳感器，其特征在于，參考電壓調(diào)節(jié)器關(guān)于比較器輸出的lbit信號并對應(yīng)總像素，測定"0"和"1"其 中哪一個的數(shù)量大于另一個，并連續(xù)上升或下降參考電壓。
14. 如權(quán)利要求13所述的低功耗圖像傳感器，其特征在于，參考電 壓調(diào)節(jié)器包含參考電壓上升/下降比較器，用于將參考值與通過關(guān)于總像素積分比 較器輸出的lbit信號的"0"和"1"所獲得的值進(jìn)行比較，并決定上升 信號和下降信號中哪一個將輸出；以及充電泵，用于根據(jù)參考電壓上升/下降比較器的測定結(jié)果，通過充電 或放電調(diào)節(jié)參考電壓。
15. 如權(quán)利要求l所述的低功耗圖像傳感器，其特征在于，圖像感測單元包含像素陣列，用于感測來自物體的光并將光轉(zhuǎn)換為電信號；以及選擇器，用于通過行或列的單元選擇像素陣列的每個像素的電壓信 號，并將所選信號傳輸至比較器。
16. 如權(quán)利要求3所述的低功耗圖像傳感器，進(jìn)一步包含光閘控制 器，用于調(diào)節(jié)圖像感測單元的選擇器的工作頻率以調(diào)節(jié)入射至像素陣列 的光的積分時間。
17. —種集成電路包含如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的低功耗圖像傳感器并集成在單一芯片上。
18. 光學(xué)點(diǎn)擊裝置包含圖像傳感器，用于感測來自物體的光并輸出圖像信號；以及 運(yùn)動計算單元，用于接收圖像信號并對圖像前后進(jìn)行比較以計算運(yùn) 動矢量，其特征在于，運(yùn)動計算單元包含臨時存儲單元，用于臨時儲存圖像傳感器輸出的圖像數(shù)據(jù)； 比較器，用于將圖像傳感器輸出的圖像數(shù)據(jù)與臨對存儲單元內(nèi)儲存 的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；方向選擇器，用于從比較器輸出的值中計算運(yùn)動矢量；以及 控制器，用于控制運(yùn)動計算單元的運(yùn)行。
19. 如權(quán)利要求18所述的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，其特征在于，圖像傳感器如權(quán)利要求1至16中任意一項(xiàng)所述。
20. 如權(quán)利要求18所述的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，其特征在于，運(yùn)動計算單 元包含運(yùn)行狀態(tài)選擇器，用于關(guān)于聚焦有效幀數(shù)和非聚焦無效幀數(shù)至當(dāng) 前圖像幀或者關(guān)于時間，測定物體的運(yùn)行狀態(tài)。
21. 如權(quán)利要求20所述的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，其特征在于，如果無效幀 或時間之后的有效幀數(shù)小于預(yù)定關(guān)鍵值No，運(yùn)行狀態(tài)選擇器測定操作為 敲擊。
22. 如權(quán)利要求20所述的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，其特征在于，如果第一無 效幀或時間之后的第一有效幀數(shù)小于關(guān)鍵值NQ，如果第一無效幀或時間 之后的第二無效幀數(shù)小于預(yù)定關(guān)鍵值Nn以及第二無效幀或時間之后的 第二有效幀數(shù)小于關(guān)鍵值N。，則運(yùn)行狀態(tài)選擇器測定雙敲擊操作。
23. 如權(quán)利要求20所述的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，其特征在于，如果無效幀 或時間之后的有效幀數(shù)大于預(yù)定關(guān)鍵值NQ，運(yùn)行狀態(tài)選擇器測定拖拉操 作。
24. 如權(quán)利要求18所述的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，其特征在于，運(yùn)動計算單 元包含功率控制器，用于控制圖像傳感器和計算單元，以在沒有輸入的 時候，物體沒有聚焦的時候，以及物體停止預(yù)定周期的時候減少功耗。
25. 集成電路包含如權(quán)利要求18所述的光學(xué)點(diǎn)擊裝置并集成在單一 芯片上。
全文摘要
感測來自物體的光并輸出圖像信號的低功耗圖像傳感器，該低功耗圖像傳感器包含圖像感測單元，用于感測來自物體的光，將光轉(zhuǎn)換為電信號，并輸出電信號；比較單元，用于從圖像傳感器接收電信號，將電信號的電位與參考電壓進(jìn)行比較，以及輸出圖像信號作為每像素1bit信號；以及有效圖像調(diào)節(jié)器，用于將比較器輸出的圖像信號的bit值分布與預(yù)設(shè)有效范圍進(jìn)行比較，并調(diào)節(jié)有效圖像以輸出有效圖像。再者，光學(xué)點(diǎn)擊裝置包含圖像傳感器，用于感測來自物體的光并輸出圖像信號；以及運(yùn)動計算單元，用于接收圖像信號并對圖像前后進(jìn)行比較以計算運(yùn)動矢量，其中，運(yùn)動計算單元包含臨時存儲單元，用于臨時儲存圖像傳感器輸出的圖像數(shù)據(jù)；比較器，用于將圖像傳感器輸出的圖像數(shù)據(jù)與臨時存儲單元內(nèi)儲存的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；方向選擇器，用于從比較器輸出的值中計算運(yùn)動矢量；控制器，用于控制運(yùn)動計算單元的運(yùn)行。
文檔編號G06F3/033GK101554038SQ200780042724
公開日2009年10月7日 申請日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者成準(zhǔn)濟(jì), 樸喜柱, 辛智勛, 金錫基 申請人:硅通訊技術(shù)有限公司