專利名稱：帶有可為電池充電的圖像傳感器的移動設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及帶有圖像傳感器的移動設備，更具體地講，本發(fā)明涉及選擇性地為移動設備中電池進行充電的圖像傳感器。
背景技術：
集成電路技術使得許多領域發(fā)生了革命性的變化，這些領域包括計算機、控制系統(tǒng)、電信和圖像等領域。例如，在圖像領域中，CMOS圖像傳感器已經(jīng)被證實比CCD圖像設備的制造成本更便宜。而且，在某些場合下，CMOS設備在性能上更為優(yōu)越。另外，CMOS圖像傳感器所需的信號處理邏輯電路可以集成在圖像處理電路旁邊，因此可在一個集成芯片上形成一個完整的、獨立的圖像處理設備。當然，在其他的一些場合下，CCD圖像設備還是具有某些優(yōu)勢的。
圖像傳感器可以用來形成再現(xiàn)物體的圖像。圖像傳感器所形成圖像的最基本組成部分是像素。圖像傳感器通常包括一個按行和列排列的二維像素陣列。像素的數(shù)量、大小和間隔決定了圖像傳感器所形成圖像的分辨率。圖像傳感器的像素是將入射光子轉(zhuǎn)換為電信號的半導體設備。而光信號與從將要形成圖像的物體上所反射的光的數(shù)量成比例。
在上述陣列中，屬于同一列(也叫做位線)的像素通常連接在共同的輸出節(jié)點上。在該輸出節(jié)點，列讀出電路讀出并放大來自于每個列中的每個像素的光信號。通常地，通過斷言一個行選擇信號為所選行中的每個像素，使像素被逐行讀出。在光信號被讀出之后，經(jīng)過信號處理電路處理，所得信號便形成該物體的圖像。
個人數(shù)碼助手(PDA)、數(shù)碼相機、移動電話(cell phone，或叫蜂窩式單元電話)和其他的一些便攜式電子設備經(jīng)常包括具有圖像傳感器的照相裝置，以便獲取圖像。這些移動設備包括一個能給圖像傳感器和其他元件供電的電池。雖然CMOS圖像傳感器比CCD圖像傳感器消耗的能量少，但是這兩種類型的圖像傳感器都要消耗電池能量。能量消耗是便攜式電子設備中的一個重要問題，因為一般電池充電后只能維持較短的時間。為了給電池再充電，該設備一般要連接到AC出口或者其他電源上。這樣，此類設備的移動便利性會因充電而有所下降。因此，需要降低移動設備中電池的再充電頻率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的幾個方面都針對移動設備以及運行這些移動設備的方法。該移動設備可以是移動電話、個人數(shù)碼助手(PDA)、可視游戲控制臺、數(shù)碼相機、便攜式數(shù)碼攝像機、計算設備、無線通信設備和/或其它的便攜式電子設備。在本發(fā)明的一實施方案中，移動設備包括一個可再充電的電池、與電池電連接的電池充電器以及連接到電池充電器上、可選擇性地對電池進行充電的圖像傳感器能。同樣地，上述圖像傳感器能獲取圖像，并可以提供對電池進行充電的電流。該圖像傳感器可以是CMOS圖像傳感器或者CCD圖像傳感器。該移動設備可以進一步包括一個外罩，在該外罩中設置有電池、電池充電器和圖像傳感器。
一方面，在該實施方案中，其圖像傳感器包括一個像素陣列和一個控制該像素的時序/控制電路(timing/control circuit)，以便選擇性地將像素中的恒定電流提供給電池充電器。上述像素陣列可以列排列，上述時序控制電路可以選擇性地控制像素，以便在某一列中的多個像素同時為電池充電器提供電流。另一方面，在該實施方案中，其移動設備還進一步包括一信號處理器和一轉(zhuǎn)換開關，以便(a)當圖像傳感器獲取圖像時將像素中的電流引至該信號處理器；以及(b)當電池充電時將像素中的電流引至電池充電器。
另一方面，本發(fā)明也提供了運行移動設備的方法。在本發(fā)明的一具體實施方案中，該方法包括在移動設備中通過圖像傳感器來獲取圖像以及在移動設備中通過圖像傳感器對電池進行充電。對電池進行充電可以在圖像獲取之前或者之后進行。一方面，在該實施方案中，獲取圖像的過程也包括用電池為圖像傳感器供電。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一具體實施方案的、帶圖像傳感器的移動設備示意圖。
圖2是圖1中圖像傳感器的一個像素陣列的放大示意圖。
圖3是圖1所示移動設備的運行流程示意圖。
請注意，圖中各元件的大小不是按比例畫出的，當然，為使附圖反映實際狀況，各元件可以放大或者縮小。各元件的具體細節(jié)在這些附圖中被抽象化，一些與本發(fā)明無關緊要的細節(jié)被排除，如各元件的位置和各元件的精確的連接關系等。
具體實施例方式
在下面的說明中，通過對本發(fā)明具體實施方式
的描述，可以了解本發(fā)明的諸多具體細節(jié)，例如移動設備中各種元件的識別等。但所屬領域的熟練技術人員可以認識到，在沒有這些具體細節(jié)中的一個或多個的情況下仍能實施本發(fā)明，或者采用其它方法、元件、材料等的情況下仍能實施本發(fā)明。另外，為了清楚地描述本發(fā)明的各種實施方案，因而對眾所周知的結構、材料或者操作沒有示出或進行詳細地描述。
在本發(fā)明的說明書中，提及“一實施方案”或“某一實施方案”時是指該實施方案所述的特定特征、結構或者特性被至少包含在本發(fā)明的一個實施方案中。因而，在說明書各處所出現(xiàn)的“在一實施方案中”或“在某一實施方案中”并不一定指的是全部屬于同一個實施方案；而且，特定的特征、結構或者特性可能以合適的方式結合到一個或多個的具體實施方案中。
圖1是本發(fā)明的一具體實施方式
中移動設備100的示意圖，它包括圖像傳感器110。移動設備100可能是單元式的電話、個人數(shù)碼助手(PDA)、可視游戲控制臺、數(shù)碼照相機、便攜式數(shù)碼攝像機、計算設備、無線通信設備和/或其它的便攜式電子設備。在下面具體的描述中，圖像傳感器110用來選擇性地獲取目標物體的圖像并為移動設備100中電池的充電提供電流。
圖1中的移動設備100包括一個信號處理器160、與信號處理器160電連接的存儲器170和與信號處理器160電連接的顯示器180。信號處理器160可控制地連接到圖像傳感器110，用來處理在圖像處理器110上由像素陣列120所產(chǎn)生的信號。例如，當圖像傳感器110獲取圖像時，信號處理器160可以把信號壓縮(用圖像壓縮格式如JPEG、M-JPEG或者MPEG)，以減少數(shù)據(jù)的大小，并將壓縮后的數(shù)據(jù)傳送到存儲器170。而且，信號處理器160可以調(diào)整來自于圖像傳感器110的信號，從而使它們能夠與顯示器180兼容。相應地，信號處理器160可以包括一個或更多個的編碼器和解碼器、存儲器、處理器、微控制器、緩沖器、傳輸器、路由器、時序電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換開關、校準電流、控制電路、圖像處理電路(如色度)、亮度信號處理電路和/或其他一些處理由圖像傳感器所產(chǎn)生的信號的電路。
存儲器170包括易失性存儲器(volatile memory)和/或非易失性存儲器，以存儲來自于信號處理器160的信號。顯示器180可能附加在、或者嵌入在、或者屬于移動設備100，它用來顯示信號處理器160的信號。顯示器180可以是適合于移動設備的一類顯示器，如液晶顯示器(LCD)或者其他的一些觸摸屏。而且，顯示器180可以是單色的或者彩色的。在其他的一些實施方式中，移動設備100可能還包括一個無線收發(fā)器，用來向另外的無線設備發(fā)送無線信號和接受其無線信號，信號處理器160可以壓縮或調(diào)整傳輸給另外設備的信號。
移動設備100的元件可以是硬件(hardware)、固件(firmware)和/或軟件。例如，圖像傳感器110和信號處理器160可以是一個芯片，而存儲器170可以是另一個芯片?；蛘?，可以將兩個或者更多個芯片的功能用一個單一的芯片來實現(xiàn)，如系統(tǒng)芯片(SOC)?？梢岳斫猓瑘D1中所示的元件在不同的移動設備可能會省略掉一個或者更多個。而且，如果移動設備100主要用來獲取圖像/視頻，那么更多個的存儲單元或者可分離或可交換的存儲器單元，可以包括在該移動設備100中。
圖1中的移動設備100還進一步包括緩沖器150和電池充電器152，這兩個都包含在設備100的外罩中。電池150為圖像傳感器110和設備100的其它元件提供能量。電池充電器152可控地連接到圖像傳感器110中，以便選擇性地為電池150充電。更具體地，當圖像傳感器110不獲取圖像時，像素120可以為電池充電器152提供信號或者電流，從而對電池150進行充電。
在某一實施方案中，移動設備100包括轉(zhuǎn)換開關140，它可在第一位置和第二位置(不在圖1中)間移動。在第一位置時，轉(zhuǎn)換開關140引導來自圖像傳感器110的電流到信號處理器160，致使移動設備100能獲取圖像。在第二位置時，轉(zhuǎn)換開關140引導來自圖像傳感器110的電流到電池充電器152，對電池150進行充電。轉(zhuǎn)換開關140可以可控地連接到移動設備100上的啟動開關(未在圖中表示)上，使得用戶可以控制是否獲取圖像。這樣，當用戶打開啟動開關時，轉(zhuǎn)換開關140可從第二位置移動到第一位置。在獲取圖像之后，轉(zhuǎn)換開關140可回到第二位置。
圖像傳感器110可以是個單芯片的彩色CMOS圖像傳感器，如本發(fā)明受讓人Omnivision Technologies，Inc.(位于加州Sunnyvale)所制造的CMOS圖像傳感器。這些CMOS圖像傳感器比使用電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器具有更多的優(yōu)點。CCD圖像傳感器有更大的尺寸和更大的能量消耗，這點不適合用于移動設備。但是，在其它的具體實施方案中，圖像傳感器可能是CCD圖像傳感器。
圖1中的圖像傳感器110包括像素陣列120和時序/控制電路130，并連接到像素120中。時序/控制電路130操作像素120，使得像素120可以產(chǎn)生(a)通過信號處理器160處理的信號序列；或者(b)用于電池150中的、連續(xù)同時發(fā)生的信號。這樣的話，時序/控制電路130可控地連接到轉(zhuǎn)換開關140和/或上述的啟動開關上，從而使像素120中的電流提供給信號處理器160或者電池充電器152。
圖2是圖1中圖像傳感器的兩維像素陣列120的放大示意圖。像素120以列122和行123進行排列，雖然描述的具體實施方案中包括七列122和四行123，但在其它的一些具體實施方案中可能包括不同數(shù)量的行和列。單個像素120將入射的光轉(zhuǎn)換為一個電信號，電信號的強度與碰撞在像素120上的光的數(shù)量相對應。這些電信號可用來給電池150(圖1)充電，或者產(chǎn)生向著像素120的一個物體反射光的數(shù)字圖像。
在某一具體實施方案中，單個像素120包括一個用來產(chǎn)生電信號的光電二極管和一個當信號輸出時用來進行控制的電子晶體管。單列122中的每個像素120都輸出電信號給列信號線124，它又將信號傳輸給列信號讀出電路125。雖然為了方便的原因，在圖2的底部表示出列讀出電路125，但列讀出電路125可放在與像素陣列120有關的集成電路的任何位置。
參閱圖1和圖2，當圖像傳感器110用來獲取物體的圖像時，光電二極管產(chǎn)生電信號，該電信號與撞擊像素120的光總量相應。時序/控制電路130運行像素120，使像素120的電信號一行行地順序讀出。更具體地，在每一列122中的一個像素120在某一時間將它的信號傳遞給列讀出電路125。當信號從像素120中的一行123傳輸和在列讀出電路125上讀出時，像素120隨后的一個行123將信號傳輸給列讀出電路125。這些信號相應地從列讀書電路125傳輸?shù)叫盘柼幚砥?60。
當圖像傳輸器110用來對電池150充電時，時序/控制電路130運行像素120，使得來自于像素120的大部分電信號，如果不是所有的話，都同時傳輸?shù)较鄳牧凶x出電路125中。相應地，在每個列122中，超過一個像素120同時傳輸信號到相應的列讀出電路125。而且，像素120連續(xù)傳輸信號以提供連續(xù)的電流。像素120中的電流提供給電池充電器152，用來給電池150充電。
圖3是采用本發(fā)明的方法時移動設備100的運行流程示意圖。參閱圖1-3，在方框200中，用戶啟動轉(zhuǎn)換開關，獲取物體的圖像。在方框202，轉(zhuǎn)換開關140移動到第一位置，像素120逐行順序地為列讀出電路125提供連續(xù)的信號，接著，提供給信號處理器160。在方框204中，信號處理器160將圖像數(shù)據(jù)提供給顯示器180或者存儲器170。在方框206，轉(zhuǎn)換開關140從第一位置移動到第二位置，像素120同時給充電器152提供連續(xù)的電流，從而對電池150記性充電。
圖1和2中所示移動設備110的一個特點是圖像傳感器110可以用來獲取圖像和可以為電池充電提供電流。這樣的話，當圖像傳感器110沒有獲取圖像時，圖像傳感器110可從像素120為電池充電器152提供電流。這個特點的優(yōu)點是可以降低移動設備100必須插入到AC能量輸出口對電池150進行充電的頻率。
除非上下文中明確地要求，否則，在整個描述和權利要求書中，“包括”、“包括在”之類詞語都具有一種包含的意思，與獨一無二的意思相反。也就是說，包括但不限于。用單數(shù)的詞語相應地包括其復數(shù)，而用復數(shù)的詞語相應地包括其單數(shù)。另外，在這篇申請書中的“這里”、“上面”、“下面”和一些相近的詞語，都應該是指整個申請文件，而不是一個特定的部分。當權利要求書用“或者”來列舉兩個或更多個項目時，該詞語覆蓋了以下所有的解釋列舉的任一項目、列舉的所有項目以及列舉的項目的組合。
盡管在此描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但可以注意到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，本發(fā)明可以有諸多變化。
權利要求
1.一種移動設備，其包括電池；電連接到所述電池上的電池充電器；以及圖像傳感器，該圖像傳感器可控地連接到所述電池充電器上，來選擇性地電池充電。
2.如權利要求1所述的移動設備，其中，所述的圖像傳感器包括像素陣列和用來控制所述像素的時序/控制電路，以選擇性地從所述像素提供恒電流給所述電池充電器。
3.如權利要求1所述的移動設備，其中，所述的圖像傳感器包括時序/控制電路和按列排列的像素陣列，其中，所述的時序/控制電路選擇性地控制像素，使得單列中的多個像素同時給所述電池充電器提供電流。
4.如權利要求1所述的移動設備，其中，所述的圖像傳感器用來獲取圖像；以及在獲取圖像之前或之后，所述的圖像傳感器為所述電池提供充電電流。
5.如權利要求1所述的移動設備，其中，所述的圖像傳感器用來獲取圖像；以及當所述圖像傳感器獲取圖像時，所述電池為所述圖像傳感器提供能量。
6.如權利要求1所述的移動設備，其中，所述的圖像傳感器包括像素陣列；以及所述的移動設備還包括信號處理器和轉(zhuǎn)換開關，(a)當所述圖像傳感器獲取圖像時，該轉(zhuǎn)換開關將所述像素中的電流引至所述信號處理器；以及(b)當所述電池進行充電時，該轉(zhuǎn)換開關將所述像素中的電流引至所述電池充電器。
7.如權利要求1所述的移動設備，其還進一步包括一個外罩，其中，所述的電池、電池充電器和圖像傳感器都包含在該外罩中。
8.如權利要求1所述的移動設備，其還進一步包括一個包含所述圖像傳感器的照相單元。
9.如權利要求1所述的移動設備，其中，所述的圖像傳感器還包括一個彩色補償性金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器。
10.一種移動設備，其包括可再充電的電池；與所述電池電連接的電池充電器；以及可獲取圖像的圖像傳感器，該圖像傳感器具有多個像素和一個可控地連接到所述像素上的時序/控制電路，該時序/控制電路控制所述像素，從而選擇性地將所述像素中的恒定電流提供給所述電池充電器，為所述電池進行充電。
11.如權利要求10所述的移動設備，其中，所述的像素是按列排列的，所述的時序/控制電路選擇性地控制所述像素，使得單列中的多個像素同時為所述電池充電器提供電流。
12.如權利要求10所述的移動設備，其還進一步包括信號處理器和轉(zhuǎn)換開關，(a)當所述圖像傳感器獲取圖像時，該轉(zhuǎn)換開關將所述像素中的電流引至所述信號處理器；以及(b)當所述電池進行充電時，該轉(zhuǎn)換開關將所述像素中的電流引至所述電池充電器
13.一種運行移動設備的方法，該方法包括用所述移動設備中的圖像傳感器獲取圖像；以及用所述圖像傳感器為所述移動設備中的電池進行充電。]
14.如權利要求13所述的方法，其中，所述的為電池進行充電是發(fā)生在所述的圖像獲取之前和/或之后。
15.如權利要求13所述的方法，其中，所述的圖像傳感器包括像素陣列和控制該像素的時序/控制電路；以及所述的為電池進行充電包括將來自所述像素的恒電流提供給所述的電池充電器。
16.如權利要求13所述的方法，其中，所述的圖像傳感器包括時序/控制電路和按列排列的像素陣列；以及所述的為電池進行充電包括用所述時序/控制電路控制所述像素，使得單列中的多個像素同時為所述的電源充電器提供電流。
17.如權利要求13所述的方法，其中，所述的獲取圖像包括用所述電池為所述圖像傳感器提供能量。
18.如權利要求13所述的方法，其中，所述的獲取圖像包括將所述圖像傳感器中多個像素的電流提供給所述移動設備中的圖像處理器；以及所述的為電池進行充電包括將所述像素的電流提供給所述電池充電器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種移動設備及其操作方法。在本發(fā)明的一實施方案中，移動設備包括可充電的電池、與該電池電連接的電池充電器以及能與該電池充電器可控連接的圖像傳感器，以選擇性地對電池進行充電。這樣，圖像傳感器可用來獲取圖像，也可為電池充電提供電流。圖像傳感器可以是CMOS圖像傳感器或者CCD圖像傳感器。移動設備還可包括一個外罩，并可將電池、電池充電器和圖像傳感器包含在該外罩中。
文檔編號H04N5/00GK1674349SQ20051006010
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月23日 優(yōu)先權日2004年3月24日
發(fā)明者吳日正 申請人:豪威科技有限公司