專利名稱：自動(dòng)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(dòng)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(dòng)計(jì)算的可靠Ibit圖 像信號(hào)以及能夠在圖像傳感器輸出圖像前后進(jìn)行計(jì)算的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，從而有效地預(yù)測(cè)運(yùn) 動(dòng)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(cè)到鼠標(biāo)墊或指紋并計(jì)算運(yùn)動(dòng)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(hào)處理芯片，如圖1所示。圖1顯示出感測(cè)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(gè)像素的積分時(shí)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(hào)輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電路，并通常 輸出大于4bit的灰階信號(hào)。預(yù)處理器將大于4bit的數(shù)字圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為Ibit的信號(hào)以方便運(yùn)動(dòng)計(jì)算。因此， 預(yù)處理器具有復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處(DSP)功能，如獲得關(guān)于Ibit圖像的最佳信息的離散余弦 變換(DCT)。運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元將當(dāng)前圖像與前一個(gè)圖像進(jìn)行比較以計(jì)算運(yùn)動(dòng)的方向和速度。最 終，個(gè)人電腦(PC)將運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元計(jì)算得到的信息通信至PC。為了簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)的方向和速度計(jì)算，需要Ibit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(dòng)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(wú)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(dòng)裝置的輸入裝置，需要境地運(yùn)動(dòng)計(jì)算中 的功耗并具有除了運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)功能之外的如敲擊預(yù)測(cè)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(wèn)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Ibit圖像以降低功耗。本發(fā)明提出了一種方法，利用簡(jiǎn)單比較器替代A/D轉(zhuǎn)換器使用并將每個(gè)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(hào)。然而，為了獲得最佳圖像幾乎無(wú)法測(cè)定簡(jiǎn)單比較器的參考電壓。即使有可能，也無(wú) 法大量生產(chǎn)。圖2顯示出實(shí)現(xiàn)Ibit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(guò) 4bit預(yù)處理器轉(zhuǎn)換為生動(dòng)的Ibit圖像。然而，如果圖像傳感器的輸出信號(hào)直接利用比較器 轉(zhuǎn)換為Ibit圖像，則依據(jù)參考電壓獲得不同的圖像。為了利用簡(jiǎn)單比較器獲得高質(zhì)量的Ibit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Ibit圖像。由于這個(gè)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(duì)大的芯片 面積并消耗相對(duì)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Ibit圖像信號(hào)，并且自動(dòng)調(diào)節(jié)最佳參考電壓以輸出用于運(yùn)動(dòng)計(jì)算的 可靠圖像信號(hào)。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種光學(xué)點(diǎn)擊裝置，降低了運(yùn)動(dòng)計(jì)算中的功耗并具 有運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)功能而且具有敲擊預(yù)測(cè)功能。本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種感測(cè)物體光并輸出圖像信號(hào)的低功耗圖像傳感器， 該低功耗圖像傳感器包括圖像感測(cè)單元，用于感測(cè)來(lái)自物體的光，將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并 輸出電信號(hào)；以及比較單元，用于從圖像傳感器中接收電信號(hào)，將電信號(hào)的電位與參考電壓 進(jìn)行比較，并將圖像信號(hào)作為每像素Ibit信號(hào)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(hào)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(cè)來(lái)自物體的光并輸出圖像信 號(hào)，低功耗圖像傳感器包括圖像感測(cè)單元，用于感測(cè)來(lái)自物體的光，將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并 輸出電信號(hào)；以及比較單元，用于從圖像傳感器中接收電信號(hào)，將電信號(hào)的電位于參考電壓 進(jìn)行比較，并將圖像信號(hào)作為每像素Ibit信號(hào)輸出。因此，Ibit圖像信號(hào)通過(guò)簡(jiǎn)單比較器輸出，而不通過(guò)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(hào)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(cè)定器，用于將預(yù)設(shè)有效范圍與圖像信號(hào)內(nèi) 包括的bit信號(hào)的“1”或“0”的百分比進(jìn)行比較，該圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)比較器中輸出的總像素， 然后測(cè)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(cè)定器測(cè)定圖像無(wú)效，則調(diào)節(jié) 參考電壓。通過(guò)有效圖像測(cè)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(dòng) 計(jì)算中Ibit圖像信號(hào)有效輸出。有效圖像測(cè)定器可以包括計(jì)數(shù)器，關(guān)于總像素對(duì)比較器輸出的Ibit信號(hào)的“0” 或“ 1”的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及數(shù)字比較器，用于進(jìn)行比較，以測(cè)定計(jì)數(shù)器計(jì)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(cè)定圖像是否有效。
有效圖像測(cè)定器可以包括積分器，用于關(guān)于總像素，對(duì)比較器輸出的Ibit信號(hào) 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(cè)定積分器對(duì)“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(cè)定圖像是否有效。 有效圖像測(cè)定器可以應(yīng)用電荷泵替代積分器。如上所述，有效圖像測(cè)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Ibit信號(hào)并對(duì)應(yīng)總像素， 測(cè)定“0”或“1”其中一個(gè)的數(shù)量是否高于另一個(gè)，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 Ibit信號(hào)并對(duì)應(yīng)總像素，測(cè)定“0”或“1”其中一個(gè)的數(shù)量是否高于另一個(gè)，并決定將輸出上 升信號(hào)和下降信號(hào)中的一個(gè)；以及N至2N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(cè)定器在SAR方法中每時(shí)每刻測(cè)定圖像是否有效，同時(shí)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(guò)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(cè)定比較器的Ibit信號(hào)輸出中“0”和“1”其中 哪一個(gè)大于另一個(gè)，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 Ibit信號(hào)并對(duì)應(yīng)總像素，測(cè)定“0”或“1”其中一個(gè)的數(shù)量是否高于另一個(gè)，并決定將輸出上 升信號(hào)和下降信號(hào)中的哪一個(gè)；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(cè)定比較器的Ibit信號(hào)輸出中“0”和“1”其中 哪一個(gè)大于另一個(gè)，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 Ibit信號(hào)并對(duì)應(yīng)總像素，測(cè)定“0”或“1”其中一個(gè)的數(shù)量是否高于另一個(gè)，并決定上升信號(hào) 和下降信號(hào)中的一個(gè)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(guò)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(cè)單元可以包括感測(cè)來(lái)自物體的光的像素陣列并將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；以 及選擇器，利用行或列單元選擇像素陣列中每個(gè)像素的電壓信號(hào)并將所選信號(hào)輸送至比較
ο因此，與現(xiàn)有技術(shù)相反，每個(gè)像素的電信號(hào)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(shí)，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(cè)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(shí)間。因此，光積分時(shí)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(gè)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(cè)來(lái)自物 體的光并輸出圖像信號(hào)；以及運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元，用于接收?qǐng)D像信號(hào)并比較圖像計(jì)算為運(yùn)動(dòng)矢 量前后，其中，運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元包括臨時(shí)存儲(chǔ)單元，用于臨時(shí)儲(chǔ)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(chǔ)存在臨時(shí)存儲(chǔ)單元內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn) 行比較；防線選擇器，用于計(jì)算比較器輸出值的運(yùn)動(dòng)矢量；以及控制器，用于控制運(yùn)動(dòng)計(jì)算 單元的運(yùn)行。因此，運(yùn)動(dòng)矢量檢測(cè)方法優(yōu)化后藉以提供可以利用低功耗驅(qū)動(dòng)的光學(xué)點(diǎn)擊裝置。此時(shí)，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(gè)特點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)計(jì)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(wú)效幀數(shù)至 當(dāng)前圖像幀數(shù)或關(guān)于時(shí)間測(cè)定物體的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，如果無(wú)效幀數(shù)或時(shí)間后面的有效幀數(shù)小于預(yù)定關(guān)鍵值Ntl，則運(yùn)行狀態(tài)選擇 器可以測(cè)定運(yùn)行為敲擊。如果第一無(wú)效幀或時(shí)間后面的第一有效幀數(shù)小于關(guān)鍵值Ntl，如果第一無(wú)效幀或時(shí) 間之后的第二無(wú)效幀數(shù)小于預(yù)定關(guān)鍵值N1,以及如果第二無(wú)效幀或時(shí)間之后的第二有效幀 數(shù)小于關(guān)鍵值Ntl，則運(yùn)行狀態(tài)選擇器可以測(cè)定運(yùn)行為雙敲擊。如果無(wú)效幀或時(shí)間之后的有效幀數(shù)大于預(yù)定關(guān)鍵值Ntl，則運(yùn)行狀態(tài)選擇器可以測(cè) 定運(yùn)行為拖拉。因此，運(yùn)行狀態(tài)選擇器可以識(shí)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(jì)算單元可以包括功率控制器，用于控制圖像傳感器和計(jì)算單元，當(dāng)無(wú)輸入 的時(shí)候當(dāng)物體沒(méi)有對(duì)焦的時(shí)候，以及物體保持停止一定時(shí)間的時(shí)候占用最小的能源。因此，當(dāng)光學(xué)點(diǎn)擊裝置沒(méi)有使用的時(shí)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(duì)大的芯片面積并 消耗相對(duì)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
^^ ο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(jiǎn)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(dòng)調(diào)節(jié)器，用于根據(jù)輸入圖像自動(dòng)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(shí)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(gè)計(jì)算的功耗并執(zhí) 行運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)功能和敲擊預(yù)測(cè)功能。


圖1為顯示出傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)內(nèi)的圖像信號(hào)處理芯片的示意圖。圖2為說(shuō)明實(shí)現(xiàn)Ibit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(hào)處理芯片的示意 圖。圖4說(shuō)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(cè)單元。圖5顯示出有效運(yùn)動(dòng)計(jì)算的有效圖像的范圍，即，總像素的Ibit信號(hào)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(hào)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(cè)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(guò)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10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(jì)算單元的框圖。圖12說(shuō)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(wú)效 幀，測(cè)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(shuō)明書將會(huì)貫通和完整，對(duì)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(dòng)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(hào)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(dòng)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(cè)單元100，比較單元200和有效圖像調(diào) 節(jié)器(有效圖像測(cè)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(gè)像素所用的積分時(shí)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(dòng)計(jì)算單元600和接口單元700，如圖3所示。圖像感測(cè)單元100用于感測(cè)來(lái)自物體的光并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，藉以輸出電信號(hào)。比較單元200將圖像感測(cè)單元100接收的電信號(hào)的電位與參考電壓進(jìn)行比較，并輸出 圖像信號(hào)作為每像素Ibit信號(hào)。2.圖像感測(cè)單元的結(jié)構(gòu)和功能
如圖4所示，圖像感測(cè)單元100包括像素陣列110，用于感測(cè)來(lái)自物體的光并將其 裝換位電信號(hào)，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(gè)像素的電 壓信號(hào)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(guò)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(hào)的三個(gè)晶體管?？蛇x擇 地，單元像素可 以具有一晶體管(I-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(gè)(即，30*30)像素以檢測(cè)合適的光學(xué)點(diǎn)擊圖像。像素陣列110的每個(gè)像素輸出的電壓信號(hào)經(jīng)選擇器130選擇并傳輸至比較單元 200。同時(shí)，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(hào)， 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，僅僅使用列選擇器130中列單元將像素的電信號(hào)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(hào)?？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(hào)，對(duì)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110輸出的信號(hào)電位與列單元的參考電位進(jìn)行比較。如 果信號(hào)電壓低于(或高于)參考電壓，則“1”的數(shù)字信號(hào)平行輸出。另一方面，如果信號(hào)電 壓高于(或低于)參考電壓，“0”的數(shù)字信號(hào)平行輸出。因此，輸出圖像信號(hào)基于Ibit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Ibit圖像信號(hào)，從 而計(jì)算單元處理Ibit數(shù)據(jù)。因此，本發(fā)明實(shí)施例中的電路進(jìn)行簡(jiǎn)單操作，減小了尺寸，并與 傳統(tǒng)的圖像傳感器相比驅(qū)動(dòng)功率降低。同時(shí)，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(cè)單元100的光積分時(shí)間。因此，依靠圖像傳感器周圍的亮度，通過(guò)調(diào)節(jié)光積分 時(shí)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(shí) 間。3.有效圖像測(cè)定器和參考電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和功能為了使用Ibit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1000幀檢測(cè)圖像，從而需要快速圖像檢測(cè)。因此，據(jù)對(duì)需要快速而精確地設(shè)定最佳參 考電壓。，在這個(gè)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(hào)測(cè)定圖像 是否在運(yùn)動(dòng)計(jì)算中有效，并用于在圖像有效時(shí)輸出圖像信號(hào)，并在圖像無(wú)效的時(shí)候通過(guò)調(diào) 節(jié)參考電壓而輸出圖像信號(hào)。詳細(xì)地，比較器200輸出的圖像信號(hào)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(cè)定器 300和參考電壓調(diào)節(jié)器400。下面，將通過(guò)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(cè)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(lái)自有效圖像測(cè)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(cè)定器300將預(yù)設(shè)有效范圍與對(duì)應(yīng)比較器200輸出的總像素的圖像信號(hào) 內(nèi)包括的bit信號(hào)的“1”或“0”的百分比進(jìn)行比較，并測(cè)定圖像是否有效。有效圖像定義 為對(duì)應(yīng)預(yù)定范圍內(nèi)變化的總像素的Ibit圖像內(nèi)的“0”和“1”的數(shù)量。當(dāng)圖像有效時(shí)，保持電流參考電壓的控制信號(hào)傳輸至參考電壓調(diào)節(jié)器400，比較器 200輸出的Ibit圖像信號(hào)傳送至運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元600。當(dāng)圖像無(wú)效的時(shí)候，測(cè)定“0”和“1”其 中之一大于另外一個(gè)，參考電壓調(diào)節(jié)器400根據(jù)測(cè)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Ibit圖像在有效范圍內(nèi)，無(wú)效Ibit圖像不用傳輸至運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元600，從而 測(cè)定沒(méi)有運(yùn)動(dòng)。參考電壓調(diào)節(jié)器400可以通過(guò)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。女3-1有效圖像測(cè)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(cè)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(jì)數(shù)器和數(shù)字比較器的有效圖像測(cè)定器在實(shí)施例中，如圖6所示，有效圖像測(cè)定器300包括數(shù)字計(jì)數(shù)器310和數(shù)字比較器 330。計(jì)數(shù)器310關(guān)于總像素計(jì)算比較其200輸出的Ibit信號(hào)的“0”或“1”的數(shù)量，數(shù)字 比較器330進(jìn)行比較以測(cè)定計(jì)數(shù)器310計(jì)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(cè)定圖像是否有效。當(dāng)圖像有效的時(shí)候，參考電壓保持而不進(jìn)行調(diào)節(jié)，比較器200輸出的Ibit有效圖 像發(fā)送至運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元600。當(dāng)圖像無(wú)效的時(shí)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(gè)大于另一個(gè))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(jì)數(shù)器310機(jī) 選1000個(gè)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(cè)定計(jì)數(shù)器輸出范圍是否在400至600之間，藉以測(cè)定當(dāng) 前圖像是否有效。當(dāng)圖像無(wú)效的時(shí)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(cè)定器在實(shí)施例中，如圖7所示，有效圖像測(cè)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(duì)比較器200輸出的Ibit信號(hào)的“0”或“1”進(jìn)行積分并將積分值 轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。模擬比較器370進(jìn)行比較，以測(cè)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(cè)定圖像是否有效。 當(dāng)圖像有效的時(shí)候，參考電壓保持而不進(jìn)行調(diào)節(jié)，比較器200輸出的Ibit有效圖 像發(fā)送至運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元600。當(dāng)圖像無(wú)效的時(shí)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(gè)大于另一個(gè))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，1000個(gè)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(hào)。然后，模擬比較器測(cè)定轉(zhuǎn)換后的模擬電壓是否處于對(duì)應(yīng)400至600范圍內(nèi)的“O”或“1”的數(shù)量的電位內(nèi)，藉以測(cè)定當(dāng)前圖像是否有效。 當(dāng)圖像無(wú)效的時(shí)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Ibit信號(hào)輸出并對(duì)應(yīng)總 像素測(cè)定“0”和“1”其中哪一個(gè)大于另外一個(gè)的裝置，以及通過(guò)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Ibit信號(hào)輸出并對(duì)應(yīng)總像素測(cè)定“0”和“1”的數(shù) 量哪一個(gè)大于另一個(gè)，然后決定將輸出上升信號(hào)還是下降信號(hào)。N至2N解碼器基于參考電 壓上升/下降比較器的測(cè)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(duì)應(yīng)總像素的Ibit圖像信號(hào)通過(guò)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(cè)定“0”和“1”的數(shù)量哪一個(gè)大于另 一個(gè)，藉以將中間參考電壓改變?yōu)槠?/4或3/4電位。然后，對(duì)應(yīng)總像素的Ibit圖像信號(hào)通過(guò)比較器接收，該比較器將圖像傳感器輸出 的信號(hào)與改變后的參考電壓進(jìn)行比較，并測(cè)定“0”和“1”的數(shù)量哪一個(gè)大于另一個(gè)，藉以改 變?nèi)鐖D9所示的參考電壓。通過(guò)重復(fù)N次這些過(guò)程，參考電壓精確地調(diào)節(jié)為2N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(cè)定有效圖像和調(diào) 節(jié)參考電壓以輸出Ibit有效圖像信號(hào)的方法，如下。3-2-1-1每次結(jié)束SAR算法之后測(cè)定有效圖像初始操作中，當(dāng)最佳參考電壓通過(guò)N次SAR算法設(shè)定，則有效圖像買次都需要進(jìn)行 測(cè)定，并且當(dāng)圖像無(wú)效的時(shí)候僅僅處理算法。根據(jù)每次測(cè)定的有效圖像，當(dāng)測(cè)定圖像有效的時(shí)候，參考電壓通過(guò)SAR算法無(wú)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(hào)。然后，當(dāng)測(cè)定圖像從此無(wú)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(cè)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Ibit圖像 信號(hào)測(cè)定在計(jì)算運(yùn)動(dòng)時(shí)有效。在處理完N次SAR算法之后，如果圖像測(cè)定有效，則逐步輸出圖像信號(hào)，同時(shí)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(cè)定圖像無(wú)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(cè)定有效圖像的時(shí)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(guò)N次，則直到計(jì)算運(yùn)動(dòng)都需要特定時(shí)間。另一方面，當(dāng)結(jié)束SAR算 法之后每次測(cè)定有效圖像的時(shí)候，如果處理SAR算法時(shí)測(cè)定圖像有效，則不再驅(qū)動(dòng)SAR算法 并計(jì)算運(yùn)動(dòng)，藉以比前者更快地計(jì)算運(yùn)動(dòng)。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(shí)候，存在一種通過(guò)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(guò)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(gè)方法占用大量的時(shí)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(gè)方法找到最佳參考電壓所用時(shí) 間比SAR算法少。當(dāng)參考電壓每次上升/下降改變稍許的時(shí)候，測(cè)定圖像是否有效，藉以測(cè)定參考 電壓是否最佳。如果測(cè)定圖像有效，參考電壓不再調(diào)節(jié)，并隨后逐步輸出Ibit圖像信號(hào)。另 一方面，如果測(cè)定圖像無(wú)效，繼續(xù)上升/下降參考電壓的過(guò)程。3-2-3連續(xù)式參考電壓調(diào)節(jié) 至此描述的方法測(cè)定圖像感測(cè)單元輸出信號(hào)是否包括有效圖像，并利用離散方法 通過(guò)DAC調(diào)節(jié)參考電壓。有效圖像的測(cè)定與兩種方法一起描述，這兩個(gè)方法包括利用數(shù)字計(jì)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(cè)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(duì)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(cè)定可以 通過(guò)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(guò)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(gè)情況下，參考電壓調(diào)節(jié)器對(duì)應(yīng)比較器輸出的總像素測(cè)定Ibit信號(hào)的“0”和 “1”的數(shù)量中哪一個(gè)大于另一個(gè)，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(cè)定上升信號(hào)或下降信號(hào)哪一個(gè)將輸出。另外，電壓調(diào) 節(jié)器通過(guò)根據(jù)參考電壓上升/下降比較器的測(cè)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(cè)定“1”或“0”的數(shù)量哪一個(gè)大于 另一個(gè)，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(shuō)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(gè)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(cè)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1.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(dòng)矢量檢測(cè)方法并允許便攜式裝置中鼠 標(biāo)的輸入。換句話說(shuō)，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(dòng)以取代傳統(tǒng)的導(dǎo)航鍵，還用于對(duì)可視接 口改變作出響應(yīng)的個(gè)人電腦(PC)。對(duì)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(duì)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(guò)圖像采集傳感器預(yù)測(cè)物體運(yùn)動(dòng)的有效算法，以計(jì)算運(yùn) 動(dòng)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(dòng)計(jì)算中的功耗并具有運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)功 能和敲擊預(yù)測(cè)功能。這種光學(xué)點(diǎn)擊裝置包括圖像傳感器，用于感測(cè)來(lái)自物體的光并輸出圖像信號(hào)；以 及運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元600，接收?qǐng)D像信號(hào)并比較圖像前后進(jìn)行以計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量。運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元600包括臨時(shí)存儲(chǔ)單元620，用于臨時(shí)儲(chǔ)存來(lái)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(shí)存儲(chǔ)單元620儲(chǔ)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(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量；以及控制器640，用于控制運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元600。另外，運(yùn)動(dòng)計(jì)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(jì)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(gè)情況下，光學(xué)點(diǎn) 擊裝置可以進(jìn)一步包括除了運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元之外的便攜式裝置的接口。這里，移動(dòng)電話，跟個(gè) 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(dòng)計(jì)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(chǔ)存在臨時(shí)存儲(chǔ)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(lái)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兀。關(guān)于之前的圖像利用一個(gè)像素移動(dòng)當(dāng)前圖像時(shí)，比較單元610找出圖像的圖形差別。運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元600的控制器640控制每個(gè)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。在本發(fā)明實(shí)施例中的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，運(yùn)動(dòng)計(jì)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(jì)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(wú)效幀或時(shí)間之后的有效幀數(shù)小于預(yù)定關(guān)鍵 值Ntl運(yùn)行狀態(tài)，選擇器650測(cè)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(wú)效 幀或時(shí)間之后的第一有效幀數(shù)小于關(guān)鍵值Ntl，如果第一無(wú)效幀或時(shí)間之后的第二無(wú)效幀數(shù) 小于預(yù)定關(guān)鍵值N1,以及第二無(wú)效幀或時(shí)間之后的第二有效幀數(shù)小于關(guān)鍵值Ntl，則運(yùn)行狀 態(tài)選擇器650測(cè)定輸入為雙敲擊操作。又，如果關(guān)于當(dāng)前圖像幀，無(wú)效幀或時(shí)間之后的有效 幀數(shù)大于預(yù)定關(guān)鍵值Ntl，運(yùn)行狀態(tài)選擇器650測(cè)定輸入為拖拉操作。這里，關(guān)鍵值Ntl和N1 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(dòng)計(jì)算單元600包括功率控制器660，以減少無(wú)輸入時(shí) 的空閑狀態(tài)下的功率消耗。功率控制器對(duì)于便攜裝置的輸入單元中的低功耗設(shè)計(jì)非常重要。 當(dāng)輸入信息的時(shí)候，輸入單元由于無(wú)法預(yù)期輸入所以必須保持開(kāi)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(cè)單元內(nèi)所提供的光源的功率供 應(yīng)以及感測(cè)單元的功率供應(yīng)。這里，如果預(yù)定周期中沒(méi)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(jì)算單元，用于當(dāng)無(wú)輸入的時(shí)候，即使有 輸入但物體沒(méi)有對(duì)焦的時(shí)候，以及即使物體對(duì)焦但物體保持預(yù)定周期不動(dòng)的時(shí)候而降低功
^^ ο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(cè)定是否有輸入。如果沒(méi)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，檢查物體是否對(duì)焦。如果沒(méi)有對(duì)焦， 運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)殚e置狀態(tài)。如果對(duì)焦，開(kāi)始預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)或運(yùn)行狀態(tài)的操作。當(dāng)開(kāi)始預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)或運(yùn) 行狀態(tài)的操作之后，測(cè)定物體是否連續(xù)移動(dòng)。如果沒(méi)有連續(xù)移動(dòng)，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(méi)有輸入的時(shí)候，光強(qiáng)在閑置狀態(tài) 內(nèi)降低，圖像傳感器和運(yùn)動(dòng)極端單元經(jīng)過(guò)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(gè)實(shí)施例，但可以意識(shí)到對(duì)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(duì)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
1.一種光學(xué)點(diǎn)擊裝置，包含圖像傳感器，用于感測(cè)來(lái)自物體的光并輸出圖像信號(hào)；以及運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元，用于接收?qǐng)D像信號(hào)并對(duì)圖像前后進(jìn)行比較以計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量，其特征在于，運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元包含臨時(shí)存儲(chǔ)單元，用于臨時(shí)儲(chǔ)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(shí)存儲(chǔ)單元內(nèi)儲(chǔ)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(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量；以及 控制器，用于控制運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元的運(yùn)行，運(yùn)動(dòng)計(jì)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(wú)效幀數(shù)至當(dāng)前 圖像幀或者關(guān)于時(shí)間，測(cè)定物體的運(yùn)行狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，其特征在于，如果無(wú)效幀或時(shí)間之后的有效幀 數(shù)小于預(yù)定關(guān)鍵值Ntl，運(yùn)行狀態(tài)選擇器測(cè)定操作為敲擊。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，其特征在于，如果第一無(wú)效幀或時(shí)間之后的第 一有效幀數(shù)小于關(guān)鍵值Ntl，如果第一無(wú)效幀或時(shí)間之后的第二無(wú)效幀數(shù)小于預(yù)定關(guān)鍵值 N1,以及第二無(wú)效幀或時(shí)間之后的第二有效幀數(shù)小于關(guān)鍵值Ntl，則運(yùn)行狀態(tài)選擇器測(cè)定雙敲 擊操作。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，其特征在于，如果無(wú)效幀或時(shí)間之后的有效幀 數(shù)大于預(yù)定關(guān)鍵值Ntl，運(yùn)行狀態(tài)選擇器測(cè)定拖拉操作。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)點(diǎn)擊裝置，其特征在于，運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元包含功率控制器，用 于控制圖像傳感器和計(jì)算單元，以在沒(méi)有輸入的時(shí)候，物體沒(méi)有聚焦的時(shí)候，以及物體停止 預(yù)定周期的時(shí)候減少功耗。
6.一種集成電路，包含如權(quán)利要求1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(cè)來(lái)自物體的光并輸出圖像信號(hào)的低功耗圖像傳感器，該低功耗圖像傳感器包含圖像感測(cè)單元，用于感測(cè)來(lái)自物體的光，將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并輸出電信號(hào)；比較單元，用于從圖像傳感器接收電信號(hào)，將電信號(hào)的電位與參考電壓進(jìn)行比較，以及輸出圖像信號(hào)作為每像素1bit信號(hào)；以及有效圖像調(diào)節(jié)器，用于將比較器輸出的圖像信號(hào)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(cè)來(lái)自物體的光并輸出圖像信號(hào)；以及運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元，用于接收?qǐng)D像信號(hào)并對(duì)圖像前后進(jìn)行比較以計(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量，其中，運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元包含臨時(shí)存儲(chǔ)單元，用于臨時(shí)儲(chǔ)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(shí)存儲(chǔ)單元內(nèi)儲(chǔ)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(jì)算運(yùn)動(dòng)矢量；控制器，用于控制運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元的運(yùn)行。
文檔編號(hào)H04N5/335GK102065248SQ201010611030
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)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(qǐng)人:硅通訊技術(shù)有限公司