[发明专利]自动调节参考电压的低功耗图像传感器以及包含此传感器的光学点击装置

说明书

技术领域

本发明涉及调节参考电压的低功耗图像传感器以及具有此传感器的光学点击装置，尤其涉及自动调节参考电压的低功耗图像传感器以输出适于运动计算的可靠1bit图像信号以及能够在图像传感器输出图像前后进行计算的光学点击装置，从而有效地预测运动或敲击。

背景技术

本发明涉及光学点击装置以及在其内使用的低功耗图像传感器。通常，光学鼠标或手指鼠标感测到鼠标垫或指纹并计算运动的方向和速度，藉以完成点击功能。

现有的光学或手指鼠标包括图像信号处理芯片，如图1所示。

图1显示出感测图像信息的图像传感器如鼠标垫或指纹。

光闸控制器是用于调节图像传感器的每个像素的积分时间的电路，从而调节感光度。模数(A/D)转换器是用于将图像信号输出的模拟信号转换为数字信号的电路，并通常输出大于4bit的灰阶信号。

预处理器将大于4bit的数字图像信号转换为1bit的信号以方便运动计算。因此，预处理器具有复杂的数字信号处理(DSP)功能，如获得关于1bit图像的最佳信息的离散余弦变换(DCT)。

运动计算单元将当前图像与前一个图像进行比较以计算运动的方向和速度。最终，个人电脑(PC)将运动计算单元计算得到的信息通信至PC。

为了简化运动的方向和速度计算，需要1bit图像并因此预处理器成为必要元件。然而，具有复杂DSP功能的预处理器需要较大的芯片面积并占用很大的功率。特别地，当前所用的小而灵巧的移动装置需要在尺寸上缩小，功耗要低而且处理图像的速度要快，但现有的图像传感器无法满足这些要求。

另外，为了将光学点击装置作为灵巧移动装置的输入装置，需要境地运动计算中的功耗并具有除了运动预测功能之外的如敲击预测功能等等的各种输入功能，但受到了现有技术的局限。

发明内容

为了解决上述现有技术中的问题，需要减小芯片面积以降低成本并使图像传感器直接输出1bit图像以降低功耗。

本发明提出了一种方法，利用简单比较器替代A/D转换器使用并将每个像素的输出电压与参考电压进行比较，借此输出图像信号。

然而，为了获得最佳图像几乎无法测定简单比较器的参考电压。即使有可能，也无法大量生产。

图2显示出实现1bit图像的方法以及其实现的例子。如图2所示，原始图像通过4bit预处理器转换为生动的1bit图像。然而，如果图像传感器的输出信号直接利用比较器转换为1bit图像，则依据参考电压获得不同的图像。

为了利用简单比较器获得高质量的1bit图像，使得该图像与4bit预处理器获得的图像相同，则比较器的参考电压需要依照输入图像适当调节。

因此，在用比较器替代A/D转换器的情况中，很难不利用预处理器直接输出可靠的1bit图像。由于这个原因，预处理器已经在现有技术中使用，尽管其占用相对大的芯片面积并消耗相对多的功率。

从而，本发明的实施例提供了一种图像传感器，其中，利用比较器替代传统的A/D转换器，以直接输出1bit图像信号，并且自动调节最佳参考电压以输出用于运动计算的可靠图像信号。

本发明的另一个实施例提供了一种光学点击装置，降低了运动计算中的功耗并具有运动预测功能而且具有敲击预测功能。

本发明的一个方面提供了一种感测物体光并输出图像信号的低功耗图像传感器，该低功耗图像传感器包括：图像感测单元，用于感测来自物体的光，将光转换为电信号，并输出电信号；以及比较单元，用于从图像传感器中接收电信号，将电信号的电位与参考电压进行比较，并将图像信号作为每像素1bit信号输出。

特别地，低功耗图像传感器可以进一步包括有效图像调节器，用于将比较单元输出的图像信号的bit值分布与预设有效范围进行比较，并调节有效图像以输出有效图像。

本发明的一方面用于提供低功耗图像传感器，其感测来自物体的光并输出图像信号，低功耗图像传感器包括：图像感测单元，用于感测来自物体的光，将光转换为电信号，并输出电信号；以及比较单元，用于从图像传感器中接收电信号，将电信号的电位于参考电压进行比较，并将图像信号作为每像素1bit信号输出。

因此，1bit图像信号通过简单比较器输出，而不通过A/D转换器和现有技术中的预处理器输出，从而图像传感器可以改进处理速度并减小尺寸。

低功耗图像传感器可以进一步包括有效图像调节器，用于将比较单元输出的图像信号的bit值分布与预设有效范围进行比较，并调节有效图像以输出有效图像。