[发明专利]矩阵传感器

说明书

技术领域

本发明涉及矩阵光学传感器。

本发明应用于例如使用此类传感器以在传感器上的检测平面的图像中检测物体，例如为确定触摸屏前的指针的位置。

本发明还可以应用于视频监控或遥测技术。

背景技术

现有的CCD矩阵光学传感器相对昂贵，且在像素上形成的图像要按顺序逐块读取。由于必须存储所有的像素，因此处理该图像会相对复杂。

还有被称为快照传感器的CMOS矩阵传感器，CMOS矩阵传感器中每一像素与模拟存储器相关联。像素相当大且存储器在强光照下可能遭受信息的高泄露。

而且，已经提出用于生产触摸屏的大量技术方案，该触摸屏包括屏幕和用于在与该屏幕相关联的检测平面的图像中定位指针的系统，例如该指针刚好放置在该屏幕的前面。

依赖使用光学部件的定位系统特别适合于相对大的屏幕。相对于屏幕安置光源和传感器，使得指针拦截由这些光源发出的光或者由安置在屏幕周边的反射表面反射的光，且在传感器上形成图像。对采用此方法形成的图像进行分析，使得可能通过三角测量确定物体的位置。

图15示出了专利申请US 2007/0089915中公开的触摸屏的示例。为确定检测平面103中指针D的位置，两个矩阵传感器101和102分别安置在屏幕的拐角处。检测平面103中的指针D的笛卡尔坐标X和Y可以由对应于指针D在检测平面103中的遮蔽效果的角α和角β确定。

配有线性传感器的触摸屏也是已知的。不同于使用矩阵传感器的触摸屏，线性传感器必须非常精确地相对于检测平面安置。此结构的一个缺点是这些传感器对制造或使用过程中遇到的间隙或机械变形具有敏感性，以至于指针的图像可能形成于传感器的外部。

为减轻该问题，使用的线性传感器具有矩形像素，矩形像素的长边垂直于检测平面。使用矩形像素的缺陷是由于光电二极管寄生电容较高而使像素的灵敏度降低。此外，这样的像素收集更多的杂散光。

在已知的检测系统中使用矩阵传感器会导致数据处理比使用线性传感器多，这使触摸屏更加昂贵。

最后，已知包含开窗口功能的矩阵传感器。传感器接收窗口地址作为输入，窗口地址例如为上角的地址，且将该窗口中的像素值传送为输出。当发生错误对准时，此窗口可能仍保持相当大且因此大大增加待处理的像素的数量。此外，由于对行和列来说，读取矩阵传感器的速度不同，则在竖直方向中增大读窗口明显地增长了读取图像花费的时间。

专利申请US 2004/0155175公开了一种与读取装置相关联的矩阵传感器，该读取装置设置成读取在传感器像素矩阵上形成的图像。该读取装置顺序地读取像素矩阵的列。这样的传感器不允许并行处理像素的列，且采用此种传感器读取图像可能耗费相当长的时间。

需要一种新型矩阵传感器，该新型矩阵传感器能够使对来自用于一些应用的像素矩阵的数据的处理简化，所述的一些应用诸如为触摸屏、视频监控和遥测技术。

还需要进一步改善现存的传感器，以具有精确快速同时制造成本相对低的传感器。

发明内容

本发明的一个方面提供一种矩阵光学传感器，所述矩阵光学传感器包括：

像素矩阵，每一个像素由行地址和列地址标识；及

可编程电子电路，所述可编程电子电路包括多个用于读取所述像素的可编程读取单元；

每一个可编程读取单元与像素的至少一个列地址关联，且设置成：

在编程所述传感器的步骤期间能够存储至少一个行地址；

接收行地址；以及

对于一些接收到的行地址值，比较接收到的行地址和被编程的行地址，且如果它们相等则能够读取对应的像素的值。

更具体地，本发明提供一种矩阵光学传感器，该矩阵光学传感器包括：

多个可编程读取单元，所述可编程读取单元用于读取像素，每一个可编程读取单元连接到至少一列像素，且每一个可编程读取单元设置成：

在编程所述传感器的步骤期间能够存储至少一个行地址；

接收行地址；

对于一些接收到的行地址值，比较接收到的行地址和被编程的行地址，且如果它们相等则能够读取对应的像素的值。

例如，至少一个行地址用于不同于读取像素的值的功能，且接收此行地址作为读地址的可编程读取单元例如设置成能够执行所述功能，这使得能够降低传感器控制信号的数量。

本文中使用的措辞“能够读取”表示可编程读取单元能够将像素的值传送给传感器的外部，或传送给传感器的另一部件，目的是例如在传感器内存储像素的值和/或处理像素的值，例如对像素的值进行微分处理。可以通过先对行定址且接着对列定址来实现读取。