[发明专利]图像传感器和光学指向系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器(image sensor)，且更明确地说，涉及一种用于检测光的图像传感器以及使用所述图像传感器的光学指向系统(optical  pointing system)。 

背景技术

常规的图像传感器经配置有NxN像素阵列且获得一种对象(subject)的二维图像。所述阵列的每一像素产生具有对应于相应图像区域的亮度的电压的模拟信号，且图像传感器输出N²个由每一像素产生的模拟信号。 

图1是绘示具有图像传感器的常规光学指向系统的内部结构的方框图。所述光学指向系统包含图像传感器1、模拟/数字(analog/digital，A/D)转换器2、前置滤波器(pre-filter)3、图像处理器4以及快门控制电路(shutter control circuit)5。 

图像传感器1获得一种对象的二维图像且产生并输出N²个输出信号，所述输出信号具有对应于所获得的图像的每一区域的亮度的模拟电压值。 

A/D转换器2将从图像传感器1输出的每一信号转换为具有n位结构的数字信号，即，转换为“n位数字信号(n-bit digital signal)”，且前置滤波器3将从A/D转换器2输出的每一经转换的n位数字信号转换为具有1位结构的数字信号，即，转换为“1位数字信号(1-bit digital signal)”。 

图像处理器4使用由前置滤波器3转换的1位数字信号来检测对象的图像，将对象的所检测到的当前图像与对象的所检测到的先前图像进行比较，计算移动值V(K)，并输出所计算的移动值V(K)。 

响应于从A/D转换器2输出的n位数字信号，快门控制电路5产生快门控制信号CSH并将其提供到图像传感器1。 

快门控制信号CSH控制图像传感器1的曝光时间，使得入射于图像传感器1上的光总是维持给定的平均值，因此允许图像传感器1获得该对象的准确图像。 

以此方式，常规的光学指向系统最小化计算移动值所需要的数据的位(bits)数目，且将结果提供到图像处理器，使得其可具有快速响应特性。 

然而，常规的光学指向系统必须包含A/D转换器和前置滤波器以便向图像处理器提供经最小化的1位数字信号。因此，其布局与A/D转换器和前置滤波器的面积成比例地增加。换句话说，当常规的光学指向系统实施 为半导体集成电路时，A/D转换器和前置滤波器增加了芯片大小。 

由此可见，上述现有的图像传感器和光学指向系统在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的图像传感器和光学指向系统，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。 

发明内容

本发明的第一目的是提供一种图像传感器，其能够在没有模拟/数字(analog/digital，A/D)转换器和前置滤波器的情况下执行信号处理功能并输出数字信号。 

本发明的第二目的是提供一种光学指向系统，其能够通过使用图像传感器而减小布局面积且通过将图像传感器中像素的输出信号与相邻像素的输出信号、多个参考电压或用于快门控制的信号进行比较而改变快门打开时间。 

为了实现第一目的，本发明的第一方面提供一种图像传感器，其具有多个像素，每一像素包括：光电池，用于接收光并产生对应于所述接收光的量的模拟信号；比较器，用于将所述光电池的模拟信号与相邻像素的光电池的模拟信号进行比较，且产生具有比较结果的值的数字信号；以及开关，用于输出比较器的数字信号。此处，所述数字信号具有1位结构。 

所述相邻像素的光电池的模拟信号可以是参考电压。 

所述光电池可具有产生对应于所述接收光的量的光电流的光电二极管。 

所述比较器可以是锁存器型比较器，所述比较器当所述光电池的模拟信号大于所述相邻像素的光电池的模拟信号时输出第一信号，且当所述光电池的模拟信号小于所述相邻像素的光电池的模拟信号时输出第二信号。