KR100921817B1 - 이미지 센서 및 이를 사용하는 광 포인팅 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이미지 센서 및 이를 사용하는 광 포인팅 장치에 관한 것으로, 본 발명의 광 포인팅 장치는 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생부; 상기 이미지 센서; 상기 움직임 계산용 디지털 신호 및 상기 셔터 제어용 디지털 신호를 인가받아 셔터 제어 구간 선택 신호에 응답하여 선택하여 출력하는 신호 선택부; 상기 움직임 계산용 디지털 신호를 인가받아 피사체의 이미지를 획득하여 광 포인팅 장치의 움직임 값 및 상기 셔터 제어 구간 선택 신호를 출력하고, 상기 셔터 제어용 디지털 신호를 인가받아 하이 레벨인 카운트 값을 최대 카운트 값 및 최소 카운트 값과 비교하여 셔터 제어 신호를 출력하는 움직임 계산 및 셔터 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 디지털 변환 기능과 프리필터를 수행하도록 하여 레이아웃 면적을 줄일 수 있고, 해당 픽셀내에 위치하는 포토 셀과 상하좌우에 인접한 픽셀내에 위치하는 포토 셀의 출력신호의 전압 레벨을 기준 전압 또는 셔터 제어용 신호들과 비교함으로써 셔터 온 시간을 다양하게 조절할 수 있게 된다.

Description

이미지 센서 및 이를 사용하는 광 포인팅 장치{IMAGE SENSOR FOR MOTION DETECTION AND OPTIC POINTING DEVICE USING IT}
본 발명은 이미지 센서 및 광 포인팅 장치에 관한 것으로, 광을 검출하여 이미지 데이터 신호를 처리하는 이미지 센서 및 이를 사용하여 셔터 온 시간을 다양하게 제어할 수 있는 광 포인팅 장치에 관한 것이다.
종래의 이미지 센서는 N x N 픽셀 어레이로 구성되어, 피사체의 2 차원적인 이미지를 획득하고, 픽셀 어레이의 각 픽셀은 해당 이미지 영역의 밝기에 상응하는 전압 값을 가지는 아날로그 신호를 생성하고, 이미지 센서는 각 픽셀에서 생성한 N2 개의 아날로그 신호를 출력하여 주었다.
도 1은 종래의 이미지 센서를 포함하는 광 포인팅 장치의 내부 블록도를 도시한 도면으로, 종래의 광 포인팅 장치는 이미지 센서(1)와, A/D 컨버터(2)와, 프리 필터(3)와, 이미지 프로세서(4)와, 셔터 제어회로(5)를 구비한다.
이에 이미지 센서(1)는 피사체(object)의 2 차원적인 이미지를 획득하고, 획득한 이미지의 영역들 각각의 밝기에 상응하는 아날로그 전압 값을 가지는 N2 개의 출력 신호들을 생성하여 출력한다.
A/D 컨버터(2)는 이미지 센서(1)로부터 출력되는 출력 신호들 각각을 n 비트 구조를 가지는 디지털 신호(이하 "n 비트 디지털 신호"라 한다)로 변환하고, 프리 필터(pre-filter)(3)는 변환된 A/D 컨버터(2)로부터 출력되는 각 n 비트 디지털 신호를 1 비트 구조를 가지는 디지털 신호(이하 "1 비트 디지털 신호"라 한다)로 변환한다.
이미지 프로세서(4)는 프리 필터(pre-filter)(3)를 통해 변환된 1 비트 디지털 신호들을 이용하여 피사체(object)의 이미지를 검출하고, 현재 검출된 피사체(object)의 이미지와 이전에 검출된 피사체(object)의 이미지를 비교하여 움직임 값(V(K))을 계산하고, 계산된 움직임 값(V(K))을 출력한다.
이때, 셔터 제어회로(5)는 A/D 컨버터(2)로부터 출력되는 n 비트 디지털 신호에 응답하여, 셔터 제어 신호(CSH)를 생성하여 이미지 센서(1)에 제공한다.
셔터 제어 신호(CSH)는 이미지 센서(1)의 노출 시간을 제어하여 이미지 센서(1)에 입사되는 광량이 항상 일정범위 내에 유지 되도록 하여, 이미지 센서(1)가 정확한 피사체(object)의 이미지를 획득할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
이와 같이 종래의 광 포인팅 장치는 움직임 값 계산을 위해 필요한 데이터의 비트 수를 최소화하여 이미지 프로세서에 제공하여 주었으므로, 빠른 응답성을 가질 수 있었다.
그러나 종래의 광 포인팅 장치의 경우, 최소화된 1 비트 디지털 신호를 이미지 프로세서에 제공하기 위해, 반드시 A/D 컨버터와 프리필터를 필수적으로 구비하 여야 했으므로, 광 포인팅 장치의 레이아웃이 A/D 컨버터와 프리필터의 면적만큼 증가되는 문제가 발생하였다. 즉, 종래의 광 포인팅 장치를 반도체 집적회로로 구현했을 경우 칩 사이즈가 커지게 되는 문제점이 존재하였다.
또한, 이미지 센서(1)가 정확한 피사체(object)의 이미지를 획득하기 위하여 노출 시간을 제어하는 셔터 제어 신호(CSH)는 단순히 이미지 센서(1)가 피사체의 이미지를 획득하여 입사된 광량에 비례하는 전압 값을 가지는 신호에 비례하여 조절되므로 셔터 온 시간을 다양하게 제어할 수 없는 한계가 있었다.
본 발명의 목적은 A/D 컨버터와 프리필터를 구비함 없이 이미지 데이터 신호 처리 기능을 수행하여 디지털 신호를 출력할 수 있는 이미지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 이미지 센서 내 복수 개의 인접 픽셀들의 출력 신호, 다양한 기준 전압 또는 셔터 제어용 신호들과 비교하여 셔터 온 시간을 다양하게 제어할 수 있는 광 포인팅 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서는 광을 수신하고, 상기 수신한 광량에 상응하는 전압 레벨을 가지는 아날로그 신호를 생성하는 포토 셀; 셔터 제어 신호에 응답하여 상기 포토 셀의 아날로그 신호와 인접 픽셀의 상기 아날로그 신호를 비교하여 움직임 계산용 디지털 신호를 출력하거나 상기 포토 셀의 아날로그 신호와 기준 전압을 비교하여 셔터 제어용 디지털 신호를 출력하는 비교기; 및 픽셀 선택 신호에 응답하여 상기 움직임 계산용 디지털 신호 및 셔터 제어용 디지털 신호를 전달하는 스위치를 구비하는 복수 개의 픽셀들로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서의 포토 셀은 상기 수신한 광량에 상응하는 광 전류를 생성하는 포토 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서의 비교기는 상기 포토 셀의 아날로그 신호가 상기 인접 픽셀의 상기 아날로그 신호 또는 기준 전압보다 크면 제 1 신호를 출력하고, 상기 포토 셀의 아날로그 신호가 상기 인접 픽셀의 상기 아날로그 신호 또는 기준 전압보다 작으면 제 2 신호를 출력하는 래치형 비교기인 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서의 상기 제 1 신호는 전압 레벨이 하이 레벨인 상기 움직임 계산용 디지털 신호 및 상기 셔터 제어용 디지털 신호이고, 상기 제 2 신호는 전압 레벨이 로우 레벨인 상기 움직임 계산용 디지털 신호 및 상기 셔터 제어용 디지털 신호인 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치는 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생부; 복수 개의 픽셀들을 구비하고 광을 수신하여 상기 수신한 광량에 상응하는 아날로그 신호를 복수 개로 생성하며, 셔터 제어 신호에 응답하여 상기 복수 개의 픽셀들 중 인접하여 배치된 두 개의 픽셀들로부터 출력되는 상기 아날로그 신호들의 크기를 비교하여 움직임 계산용 디지털 신호를 출력하거나 상기 복수 개의 픽셀들의 상기 아날로그 신호를 상기 기준 전압과 비교하여 셔터 제어용 디지털 신호를 출력하는 이미지 센서; 상기 움직임 계산용 디지털 신호 및 상기 셔터 제어용 디지털 신호를 인가받아 셔터 제어 구간 선택 신호에 응답하여 선택하여 출력하는 신호 선택부; 상기 움직임 계산용 디지털 신호를 인가받아 피사체의 이미지를 획득하여 광 포인팅 장치의 움직임 값 및 상기 셔터 제어 구간 선택 신호를 출력하고, 상기 셔터 제어용 디지털 신호를 인가받아 하이 레벨인 카운트 값을 최대 카운트 값 및 최소 카운트 값과 비교하여 셔터 제어 신호를 출력하는 움직임 계산 및 셔터 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 움직임 계산 및 셔터 제어부는 리셋 신호 및 픽셀 선택 신호를 생성하고, 상기 움직임 계산용 디지털 신호를 인가받아 피사체의 이미지를 획득하여 상기 광 포인팅 장치의 움직임 값 및 상기 셔터 제어 구간 선택 신호를 출력하는 이미지 프로세서; 상기 셔터 제어용 디지털 신호를 인가받아 전압 레벨이 하이 레벨인 상기 최대 카운트 값 및 상기 최소 카운트 값을 미리 설정하고, 상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 개수를 상기 최대 카운트 값 및 상기 최소 카운트 값과 비교하여 상기 셔터 제어 신호를 출력하는 셔터 제어회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 이미지 센서는 상기 광을 수신하고, 상기 수신한 광량에 상응하는 전압 레벨을 가 지는 상기 아날로그 신호를 생성하는 포토 셀; 상기 셔터 제어 신호에 응답하여 상기 복수 개의 픽셀들 중 인접 픽셀들의 상기 아날로그 신호를 비교하여 상기 움직임 계산용 디지털 신호를 출력하거나 상기 복수 개의 픽셀들의 상기 아날로그 신호를 상기 기준 전압과 비교하여 상기 셔터 제어용 디지털 신호를 출력하는 비교기; 및 상기 움직임 계산용 디지털 신호 및 상기 셔터 제어용 디지털 신호를 인가받아 상기 픽셀 선택 신호에 응답하여 스위칭하여 전달하는 스위치를 구비하는 복수 개의 픽셀들로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 이미지 프로세서는 상기 복수 개의 픽셀들을 초기화하는 상기 리셋 신호, 상기 복수 개의 픽셀들 중 적어도 하나의 픽셀들을 선택하는 상기 픽셀 선택 신호, 상기 선택된 픽셀의 출력 신호를 상기 기준 전압과 비교하기 위한 셔터 제어 프레임 시간 구간을 선택하는 상기 셔터 제어 구간 선택 신호를 생성하여 상기 이미지 센서에 출력하고, 상기 움직임 계산용 디지털 신호를 인가받아 이를 이용하여 상기 피사체의 이미지를 획득하고, 현재 획득된 상기 피사체의 이미지와 이전에 획득된 상기 피사체의 이미지를 비교하여 상기 광 포인팅 장치의 움직임 값을 계산하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 셔터 제어 회로는 상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 개수가 상기 최대 카운트 값 이상이면 셔터 온 시간을 감소시키는 상기 셔터 제어 신호를 출력하고, 상기 최대 카운트 값 미만이면 상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 개수 를 상기 최소 카운트 값과 비교하여 상기 최소 카운트 값 이하이면 상기 셔터 온 시간을 증가시키는 상기 셔터 제어 신호를 출력하며, 상기 최소 카운트 값 초과이면 상기 셔터 온 시간을 유지하는 상기 셔터 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 셔터 제어 회로는 상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 최대 카운트 값 및 최소 카운트 값을 미리 설정하고, 상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 개수를 상기 최대 카운트 값 및 상기 최소 카운트 값과 비교하여 기준 전압 선택 신호를 출력할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 기준 전압 발생부는 외부로부터 상기 전압을 인가받아 복수 개의 기준 전압들을 발생하는 기준 전압 발생기; 상기 복수 개의 기준 전압들을 인가받아 상기 기준 전압 선택 신호에 응답하여 하나의 기준 전압을 선택하는 멀티플렉서를 추가적으로 구비할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 셔터 제어 회로는 상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 개수가 상기 최대 카운트 값 이상이면 상기 복수 개의 기준 전압들 중 전압 레벨이 낮은 기준 전압을 선택하는 상기 기준 전압 선택 신호를 출력하고, 상기 최대 카운트 값 미만이면 상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 개수를 상기 최소 카운트 값과 비교하여 상기 최소 카운트 값 이하이면 상기 복수 개의 기준 전압들 중 전압 레벨이 높 은 기준 전압을 선택하는 상기 기준 전압 선택 신호를 출력하며, 상기 최소 카운트 값 초과이면 상기 기준 전압을 유지하는 상기 기준 전압 선택 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치는 리셋 신호 및 픽셀 선택 신호에 응답하여 광을 수신하고 상기 수신한 광량에 상응하는 아날로그 신호를 생성하여 출력하는 복수 개의 픽셀을 가진 이미지 센서; 상기 복수 개의 아날로그 신호들을 인가받아 셔터 제어 신호에 응답하여 전압 레벨을 비교하여 제1 비교 디지털 신호를 생성하고, 상기 복수 개의 아날로그 신호들 중 하나의 신호와 상기 최대 기준 전압 또는 상기 최소 기준 전압을 각각 인가받아 전압 레벨을 비교하여 제2 및 제3 비교 디지털 신호를 생성하여 출력하는 비교부; 상기 제1 비교 디지털 신호를 인가받아 광 포인팅 장치의 움직임 값을 계산하고, 상기 제2 및 제3 비교 디지털 신호를 인가받아 하이 레벨인 카운트 값을 상기 제1 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 최대 카운트 값 및 최소 카운트 값과 비교하여 셔터 제어 신호를 출력하는 움직임 계산 및 셔터 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 비교부는 상기 복수 개의 아날로그 신호들을 인가받아 셔터 제어 신호에 응답하여 전압 레벨을 비교하여 제1 비교 디지털 신호를 생성하여 출력하는 제1 비교기; 상기 복수 개의 아날로그 신호들 중 하나의 신호와 상기 최대 기준 전압 또는 상기 최소 기준 전압을 각각 인가받아 전압 레벨을 비교하여 제2 및 제3 비교 디지털 신호를 생성하여 출력 하는 제2 비교기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 움직임 계산 및 셔터 제어부는 상기 리셋 신호 및 상기 픽셀 선택 신호를 생성하고, 상기 제1 비교 디지털 신호를 인가받아 피사체의 이미지를 획득하여 상기 광 포인팅 장치의 움직임 값을 계산하여 출력 하는 이미지 프로세서; 상기 제1 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 상기 최대 카운트 값 및 상기 최소 카운트 값을 미리 설정하고, 상기 제2 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 개수와 상기 제3 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 개수를 상기 최대 카운트 값 및 상기 최소 카운트 값과 각각 비교하여 상기 셔터 제어 신호를 출력하는 셔터 제어회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상기 광 포인팅 장치는 외부로부터 전압을 인가받아 상기 최대 기준 전압 및 상기 최소 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생부; 상기 이미지 센서 내 복수 개의 픽셀들의 로우 어드레스를 지정하여 세로 방향의 픽셀들을 선택하는 복수 개의 로우 선택 신호들을 출력하는 로우 선택부; 상기 픽셀 선택 신호에 응답하여 가로 방향의 픽셀들을 지정하고, 상기 복수 개의 로우 선택 신호들 중 하나로 지정된 로우 어드레스와 교차되는 지점에서 하나의 픽셀을 선택하여 상기 아날로그 신호를 인가받아 전달하는 칼럼 선택부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 칼럼 선택부는 상기 픽셀 선택 신호에 응답하여 스위칭되어 상기 이미지 센서로부터 상 기 선택된 픽셀의 상기 아날로그 신호를 인가받아 전달하는 복수 개의 스위치들을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 이미지 센서는 상기 리셋 신호에 응답하여 초기화 작업을 수행하고 상기 픽셀 선택 신호에 응답하여 적어도 하나의 픽셀들이 선택되어 피사체의 이미지를 획득하여 상기 수신한 광량에 비례하는 전압 값을 가지는 상기 아날로그 신호를 생성하는 포토 셀로 구성된 상기 복수 개의 픽셀들을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 제1 비교기는 상기 선택된 픽셀들의 전압 신호들을 인가받아 상기 셔터 제어 신호에 응답하여 전압 레벨을 비교하여, 상기 선택된 픽셀들 중 한 픽셀의 출력신호 전압 값이 다른 하나의 픽셀의 출력신호 전압 값 보다 크면 하이 레벨을 가지는 상기 제1 비교 디지털 신호를 생성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 상기 제1 비교 디지털 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 이미지 프로세서는 상기 복수 개의 픽셀들을 초기화하는 상기 리셋 신호와 상기 적어도 하나의 픽셀들을 선택하는 상기 픽셀 선택 신호를 생성하여 출력하고, 상기 제1 비교 디지털 신호를 인가받아 이를 이용하여 피사체의 이미지를 획득하고, 현재 획득된 상기 피사체의 이미지와 이전에 획득된 상기 피사체의 이미지를 비교하여 상기 광 포인팅 장치의 움직임 값을 계산하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 제2 비교기는 상기 선택된 픽셀들의 전압 신호들 중 하나의 신호와 상기 최대 기준 전압을 인가받아 전압 레벨을 비교하여, 상기 선택된 픽셀들의 전압 신호들 중 하나의 신호 전압 값이 상기 최대 기준 전압 전압 값 보다 크면 하이 레벨을 가지는 상기 제2 비교 디지털 신호를 생성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 상기 제2 비교 디지털 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 제2 비교기는 상기 선택된 픽셀들의 전압 신호들 중 하나의 신호와 상기 최소 기준 전압을 인가받아 전압 레벨을 비교하여, 상기 선택된 픽셀들의 전압 신호들 중 하나의 신호 전압 값이 상기 최소 기준 전압 전압 값 보다 크면 하이 레벨을 가지는 상기 제3 비교 디지털 신호를 생성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 상기 제3 비교 디지털 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 셔터 제어 회로는 상기 제2 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 개수가 상기 최대 카운트 값 이상이면 셔터 온 시간을 감소시키는 상기 셔터 제어 신호를 출력하고, 상기 최대 카운트 값 미만이면 상기 제3 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 개수를 상기 최소 카운트 값과 비교하여 상기 최소 카운트 값 이하이면 상기 셔터 온 시간을 증가시키는 상기 셔터 제어 신호를 출력하며, 상기 최소 카운트 값 초과이면 상기 셔터 온 시간을 유지하는 상기 셔터 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치는 상기 리셋 신호에 응답하여 초기화 작업을 수행하고 상기 픽셀 선택 신호에 응답하여 적어도 하나의 픽셀들이 선택되어 상기 수신한 광량에 비례하는 전압 값을 가지는 복수 개의 셔터 제어용 아날로그 신호들을 생성하여 출력하는 복수 개의 셔터 제어용 픽셀들; 상기 복수 개의 셔터 제어용 아날로그 신호들을 인가받아 상기 셔터 제어 회로로부터의 셔터 제어용 아날로그 신호 선택 신호에 응답하여 적어도 한 개 이상의 셔터 제어용 아날로그 신호를 선택하여 출력하는 셔터 제어용 신호 선택부를 더 구비할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 제2 비교기는 상기 복수 개의 아날로그 신호들 중 하나의 신호와 상기 적어도 한 개 이상의 셔터 제어용 아날로그 신호를 인가받아 전압 레벨을 비교하여 제4 비교 디지털 신호를 생성하여 출력할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 제2 비교기는 상기 선택된 픽셀들의 전압 신호들 중 하나의 신호 전압 값이 상기 셔터 제어용 아날로그 신호 전압 값 보다 크면 하이 레벨을 가지는 상기 제4 비교 디지털 신호를 생성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 상기 제4 비교 디지털 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 셔터 제어 회로는 상기 제4 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 개수가 상기 최대 카운트 값 이상이면 셔터 온 시간을 감소시키는 상기 셔터 제어 신호를 출력하고, 상기 최대 카운트 값 미만이면 상기 제4 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 개수를 상 기 최소 카운트 값과 비교하여 상기 최소 카운트 값 이하이면 상기 셔터 온 시간을 증가시키는 상기 셔터 제어 신호를 출력하며, 상기 최소 카운트 값 초과이면 상기 셔터 온 시간을 유지하는 상기 셔터 제어 신호를 출력하고, 상기 복수 개의 셔터 제어용 아날로그 신호들을 인가받아 상기 적어도 한 개 이상의 셔터 제어용 아날로그 신호를 선택하는 상기 셔터 제어용 아날로그 신호 선택 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치의 상기 복수 개의 셔터 제어용 픽셀들은 상기 복수 개의 픽셀들 외곽의 일부, 상기 복수 개의 픽셀들 외곽의 둘레, 또는 상기 복수 개의 픽셀들 내부의 일부에 배치될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 포인팅 장치는 상기 셔터 제어용 신호 선택부와 병렬 연결되어 상기 복수 개의 셔터 제어용 아날로그 신호들을 인가받아 출력을 비교하여 상기 광 포인팅 장치의 픽 업 여부를 판단하여 홀드 요청 신호를 출력하는 픽 업 상태 검출부; 상기 셔터 제어용 신호 선택부와 병렬 연결되어 상기 복수 개의 셔터 제어용 아날로그 신호들을 인가받아 출력을 비교하여 작업대 표면의 상태를 파악하는 표면 정보 신호를 외부의 호스트 컴퓨터로 출력하는 표면 상태 검출부를 추가적으로 구비할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이미지 센서 및 이를 사용하는 광 포인팅 장치는 별도의 고 분해능을 갖는 A/D 컨버터와 프리필터를 구비하지 않고도 디지털 신호를 출력할 수 있 어 레이아웃 면적을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 이미지 센서 내 각 픽셀이 포토 셀만으로 구성된 상태에서 해당 픽셀 내에 위치하는 포토 셀과 상하좌우에 인접한 픽셀내에 위치하는 포토 셀의 출력신호의 전압 레벨을 기준 전압 또는 셔터 제어용 신호들과 비교함으로써 셔터 온 시간을 다양하게 조절할 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이미지 센서 및 이를 사용하는 광 포인팅 장치에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이미지 센서를 포함하는 광 포인팅 장치의 전체 블록도로서, 기준 전압 발생부(14), 이미지 센서(10), 디멀티플렉서(16), 이미지 프로세서(11), 셔터 제어회로(12)를 구비한다.
여기에서, 이미지 프로세서(11)와 셔터 제어회로(12)를 병합하여 움직임 계산 및 셔터 제어부로 구성할 수도 있고, 움직임 계산 및 셔터 제어부에 디멀티플렉서(16)를 병합하여 구성할 수도 있으며, 상기 모든 블록들을 하나의 반도체 칩으로 집적할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 내 이미지 센서(10)의 구성도로서, N x N 픽셀 어레이로 구성된 복수 개의 픽셀들(111~1(N)(N))을 구비하고, 각 픽셀(112)은 포토 셀(Photo Cell)(1121)과, 비교기(1122)와, 스위치(1123)를 구비한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 포인팅 장치의 각 동작 시간별로 구분된 프레임들과 셔터 제어 구간 선택 신호(SCS)의 관계를 나타내는 도면으로서, 복수 개의 움직임 계산 프레임들(M-1 내지 M-m)과 복수 개의 셔터 제어 프레임들(S-1 내지 S-n)이 시간을 공유하면서 멀티플렉싱되어 있다.
도 4에서 예를 들어, 1초에 3400 개의 프레임들로 구성된다면 각 움직임 계산 프레임 시간동안 N x N 픽셀들로부터 이미지 데이터를 인가받아 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력 신호(PC12)를 인접 픽셀(113)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력 신호(PC13)와 비교하고, 각 셔터 제어 프레임 시간동안 N x N 픽셀들로부터 이미지 데이터를 인가받아 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력 신호(PC12)를 기준 전압과 비교한다.
셔터 제어 신호(CSH)가 하이 레벨이 되는 경우는 움직임 계산 프레임들(M-1 내지 M-m)과 셔터 제어 프레임들(S-1 내지 S-n)이 합하여 총 3400 개가 1초의 시간을 공유하는 멀티플렉스된 상태에서 셔터 제어 프레임들(S-1 내지 S-n)이 선택되는 시간 구간으로서, 셔터 제어 프레임들을 한 개 혹은 복수 개로 선택하는 것도 가능하다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 각 블록들의 기능을 설명하면 다음과 같다.
기준 전압 발생부(14)는 외부로부터 전압(VDD)을 인가받아 복수 개의 픽셀들(111~1(N)(N)) 각각으로부터 출력되는 전압 신호들과 레벨을 비교할 기준 전압(Vref)을 발생한다.
이미지 센서(10)는 이미지 프로세서(11)의 리셋 신호(RS)에 응답하여 초기화 작업을 수행한 후에 피사체의 2 차원적인 이미지를 획득하여 입사된 광량에 비례하는 전압 값을 가지는 아날로그 신호를 생성하고, 해당 픽셀(112)의 비교기(1122)와 인접 픽셀(113)의 비교기(1132)에 제공하여 셔터 제어 신호(CSH)에 응답하여 인접 픽셀(113)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력 신호(PC13) 또는 기준 전압(Vref)과 비교하여 움직임 계산용 1 비트 디지털 신호(sig_m) 또는 셔터 제어용 1 비트 디지털 신호(sig_sh)를 출력한다.
디멀티플렉서(16)는 움직임 계산용 1 비트 디지털 신호(sig_m)와 셔터 제어용 1 비트 디지털 신호(sig_sh)를 인가받아 셔터 제어 구간 선택 신호(SCS)에 응답하여 선택하여 출력한다.
이미지 프로세서(11)는 이미지 센서(10)를 초기화시키는 리셋 신호(RS), 복수 개의 픽셀들(111~1(N)(N)) 중에서 하나의 픽셀을 선택하는 픽셀 선택 신호(PS), 복수 개의 픽셀들(111~1(N)(N))로부터 이미지 데이터를 인가받아 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력 신호(PC12)를 기준 전압(Vref)과 비교하는 셔터 제어 프레임 시간 구간을 선택하는 셔터 제어 구간 선택 신호(SCS)를 출력하고, 디멀티플렉서(16)로부터 움직임 계산용 1 비트 디지털 신호(sig_m)를 인가받아 피사체(object)의 이미지를 획득하여 움직임 값(V(K))을 계산하고 출력한다.
셔터 제어회로(12)는 셔터 제어용 1 비트 디지털 신호(sig_sh)를 인가받아 하이 레벨 신호 개수를 카운트하여 미리 설정되어 있는 하이 레벨 신호의 최대 카운트 값 및 최소 카운트 값과 각각 비교하여 셔터 온 시간을 조절하는 셔터 제어신호(CSH)를 출력한다.
도 2 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 포인팅 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 이미지 센서(10)가 18 x 18 픽셀 어레이, 총 324개의 픽셀들로 구성되어 있다고 가정할 때, 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력신호(PC12)의 전압 값이 기준 전압(Vref)의 전압 값 보다 커서 하이 레벨을 가지는 셔터 제어용 1 비트 디지털 신호(sig_sh)의 개수가 200개 이상일 때에는 입사되는 광량이 너무 많은 최대 카운트 값인 경우이고, 100개 이하일 때에는 입사되는 광량이 너무 적은 최소 카운트 값인 경우라고 예시한다.
기준 전압 발생부(14)가 외부로부터 전압(VDD)을 인가받아 기준 전압(Vref)을 발생하면, 이미지 센서(10)의 복수 개의 픽셀들(111~1(N)(N))은 리셋 신호(RS)와 셔터 제어 신호(CSH)의 제어하에 피사체의 2 차원적인 이미지를 획득하고, 각 픽셀에 내장되어 있는 포토 셀들은 리셋 신호(RS)에 응답하여 초기화 작업을 수행한 후에 입사된 광량에 비례하는 전압 값을 가지는 아날로그 신호를 생성한다.
생성된 아날로그 신호(PC12)는 해당 픽셀(112)의 비교기(1122)와 인접 픽셀(113)의 비교기(1132)에 제공되고, 비교기(1122)는 셔터 제어 신호(CSH)에 응답하여 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력 신호(PC12)를 인접 픽셀(113)내에 위치하는 포토 셀(1131)의 출력 신호(PC13) 또는 기준 전압(Vref)과 비교한다.
즉, 셔터 제어 신호(CSH)가 로우 레벨인 경우에는 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력 신호(PC12)를 인접 픽셀(113)내에 위치하는 포토 셀(1131)의 출력 신호(PC13)와 비교하여 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력신호(PC12)의 전압 값이 인접 픽셀(113)내에 위치하는 포토 셀(1131)의 출력 신호(PC13)의 전압 값 보다 크면 하이 레벨을 가지는 움직임 계산용 1 비트 디지털 신호(sig_m)를 생성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 움직임 계산용 1 비트 디지털 신호(sig_m)를 생성하여 출력한다.
셔터 제어 신호(CSH)가 하이 레벨인 경우에는 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력 신호(PC12)를 기준 전압(Vref)과 비교하여 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력신호(PC12)의 전압 값이 기준 전압(Vref)의 전압 레벨보다 크면 하이 레벨을 가지는 셔터 제어용 1 비트 디지털 신호(sig_sh)를 생성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 셔터 제어용 1 비트 디지털 신호(sig_sh)를 생성하여 출력한다.
디멀티플렉서(16)는 움직임 계산용 1 비트 디지털 신호(sig_m)와 셔터 제어용 1 비트 디지털 신호(sig_sh)를 인가받아 셔터 제어 구간 선택 신호(SCS)에 응답하여 로우 레벨인 경우에는 움직임 계산용 1 비트 디지털 신호(sig_m)를 선택하여 출력하고, 하이 레벨인 경우에는 셔터 제어용 1 비트 디지털 신호(sig_sh)를 선택하여 출력한다.
이미지 프로세서(11) 는 디멀티플렉서(16)로부터 N2 개의 움직임 계산용 1 비트 디지털 신호(sig_m)를 인가받아 이를 이용하여 피사체(object)의 이미지를 획득하고, 현재 획득된 피사체(object)의 이미지와 이전에 획득된 피사체(object)의 이미지를 비교하여 움직임 값(V(K))을 계산하여 출력한다.
셔터 제어회로(12)는 디멀티플렉서(16)로부터 셔터 제어용 1 비트 디지털 신호(sig_sh)를 인가받아 하이 레벨 신호 개수를 카운트하여 미리 설정되어 있는 하이 레벨 신호의 최대 카운트 값 및 최소 카운트 값과 각각 비교하여 셔터 온 시간을 조절하는 셔터 제어신호(CSH)를 출력한다.
즉, 디멀티플렉서(16)에서 출력된 하이 레벨의 셔터 제어용 1 비트 디지털 신호(sig_sh) 개수가 미리 설정되어 있는 하이 레벨 신호의 최대 카운트 값인 200개 이상이면 셔터 온 시간을 감소시키는 셔터 제어신호(CSH)를 출력하고, 최대 카운트 값인 200개 미만이면 미리 설정되어 있는 하이 레벨 신호의 최소 카운트 값인 100개와 비교한다.
만일, 최소 카운트 값인 100개 이하이면 셔터 온 시간을 증가시키는 셔터 제어신호(CSH)를 출력하고, 최소 카운트 값인 100개 초과이면 셔터 온 시간을 유지한다.
한편, 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 내 기준 전압 발생부(14)가 개선된 전체 블록도로서, 기준 전압 발생부(14), 이미지 센서(10), 디멀티플렉서(16), 이미지 프로세서(11), 셔터 제어회로(12)를 구비하고, 기준 전압 발생부(14)는 기준 전압 발생기(15) 및 멀티플렉서(17)로 구성된다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 포인팅 장치와 비교할 때 기준 전압 발생부(14)를 제외한 각 블록들의 기능 및 동작은 동일하므로 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.
다만, 차이점은 기준 전압 발생부(14)가 생성하는 기준 전압(Vref)이 셔터 제어 프레임이 선택되는 시간 구간에서 얻어지는 카운트 값에 적응적으로 가변할 수 있는 점으로서, 최대 기준 전압 및 최소 기준 전압을 포함하여 복수 개의 전압 레벨로 생성한 후에 선택하여 사용될 수 있다는 것이다.
즉, 기준 전압 발생부(14)가 생성하는 기준 전압(Vref)은 셔터 제어 프레임이 선택되는 시간 구간에서 얻어지는 카운트 값에 적응적으로 변화되는데, 디멀티플렉서(16)에서 출력된 하이 레벨의 셔터 제어용 1 비트 디지털 신호(sig_sh) 개수가 미리 설정되어 있는 하이 레벨 신호의 최대 카운트 값인 200개 이상이면 기준 전압(Vref)을 증가 또는 감소시키고, 최대 카운트 값인 200개 미만이면 미리 설정되어 있는 하이 레벨 신호의 최소 카운트 값인 100개와 비교한다.
만일, 최소 카운트 값인 100개 이하이면 기준 전압(Vref)을 증가 또는 감소시키고, 최소 카운트 값인 100개 초과이면 기준 전압(Vref)을 유지한다.
이를 위하여 기준 전압 발생부(14)는 외부로부터 전압(VDD)을 인가받아 복수 개의 기준 전압들을 발생하는 기준 전압 발생기(15)와 복수 개의 기준 전압들 중에서 셔터 제어회로(12)로부터의 기준 전압 선택 신호에 응답하여 하나의 기준 전압을 선택하여 이미지 센서(10)에 인가하는 멀티플렉서(17)로 구성할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 포인팅 장치는 단위 픽셀 내 비교기가 래치형으로 동작하여 상당한 수준의 분해능을 가지는 A/D 컨버터를 채용한 것과 동일한 효과를 제공할 뿐 아니라, 셔터 제어 신호(CSH)에 응답하여 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력 신호(PC12)를 선택적으로 인접 픽셀(113)내에 위치하는 포토 셀(1131)의 출력 신호(PC13) 또는 기준 전압(Vref)과 비교하여 셔터 온 시간을 제어하고, 셔터 제어 프레임이 선택되는 시간 구간에서 하이 레벨의 셔터 제어용 1 비트 디지털 신호(sig_sh)의 카운트 값에 따라 적응적으로 가변하는 기준 전압(Vref)을 사용할 수 있어 셔터 온 시간을 다양하게 제어할 수 있게 된다.
상기에서는 이해의 편의를 위하여 이미지센서(10)의 픽셀 개수를 x축과 y축이 동일한 것으로 하였으나, x축과 y축의 픽셀 개수가 달라질 수 있음은 당연하고, 기준 전압 발생부(14)의 출력 선택을 멀티플랙서(17)에서 선택할 수 있다고 하였으나 기준 전압 발생기(15)의 일부로서 다양한 회로로 구현하여 가변 기준 전압을 만들 수 있음은 당연하다.
다음으로, 도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이미지 센서(100)를 포함하는 광 포인팅 장치의 전체 블록도로서, 이미지 센서(100), 로우 선택부(18), 칼럼 선택부(19), 기준 전압 발생부(24), 제1 내지 제3 비교기(20, 23, 25), 이미지 프로세서(11), 셔터 제어회로(22)를 구비한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 내 이미지 센서(100), 로우 선택부(18), 칼럼 선택부(19) 및 제1 비교기(20)에 대한 세부 블록도로서, 칼럼 선택부(19)는 복수 개의 칼럼별 스위치들(SW1 내지 SWN)로 구성된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 이미지 센서(100)는 N x N 픽셀 어레이로 구성 된 복수 개의 픽셀들(211~2(N)(N))을 구비하고, 각 픽셀(212)은 도 2에 나타낸 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 이미지 센서(10)와 달리 포토 셀(1121) 만으로 구성되고, 도 2의 비교기(1122)와 스위치(1123)를 픽셀(212) 외부에 구비하고 있다.
여기에서, 이미지 프로세서(11)와 셔터 제어회로(22)를 병합하여 움직임 계산 및 셔터 제어부로 구성할 수도 있고, 제1 내지 제3 비교기(20, 23, 25)를 병합하여 하나의 비교부로 구성할 수도 있으며, 상기 모든 블록들을 하나의 반도체 칩으로 집적할 수도 있다.
도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 각 블록들의 기능을 설명하면 다음과 같다.
이미지 센서(100)의 복수 개의 픽셀들(211~2(N)(N))은 리셋 신호(RS)와 셔터 제어 신호(CSH)의 제어하에 피사체의 2 차원적인 이미지를 획득하고, 각 픽셀에 내장되어 있는 포토 셀들은 리셋 신호(RS)의 응답하여 초기화 작업을 수행한 후에 입사된 광량에 비례하는 전압 값을 가지는 아날로그 신호를 생성한다.
로우 선택부(18)는 이미지 센서(100) 내 복수 개의 픽셀들(211~2(N)(N))의 로우 어드레스를 지정하여 세로 방향의 픽셀들을 선택하는 복수 개의 로우 선택 신호들(PS_r1 내지 PS_rN)을 출력한다.
칼럼 선택부(19)는 복수 개의 칼럼별 스위치들(SW1 내지 SWN)이 픽셀 칼럼 선택 신호(PS_c)에 응답하여 스위칭하여 가로 방향의 픽셀들을 지정함으로써 로우 선택부(18)에서 지정된 로우 어드레스에 매핑되는 하나의 픽셀을 선택한 후에 해당 픽셀로부터 광량에 비례하는 전압 신호들을 인가받아 전달한다.
기준 전압 발생부(24)는 외부로부터 전압(VDD)을 인가받아 복수 개의 픽셀들(211~2(N)(N)) 각각으로부터 출력되는 전압 신호들과 레벨을 비교할 최대 및 최소 기준 전압(Vref_max, Vref_min)을 발생한다.
제1 비교기(20)는 칼럼 선택부(19)에서 전달되는 선택된 픽셀들의 전압 신호들을 인가받아 셔터 제어신호(CSH)에 응답하여 전압 레벨을 비교하여 하이 레벨 또는 로우 레벨을 가지는 제1 비교 디지털 신호(Sig_c1)를 생성하여 출력한다.
도 6의 제2 및 제3 비교기(23, 25)는 도 7의 칼럼 선택부(19)로부터 선택된 픽셀들의 전압 신호들 중 하나의 신호와 기준 전압 발생부(24)로부터 최대 기준 전압 또는 최소 기준 전압(Vref_max, Vref_min)을 각각 인가받아 전압 레벨을 비교하여 하이 레벨 또는 로우 레벨을 가지는 제2 및 제3 비교 디지털 신호(Sig_c2, Sig_c3)를 생성하여 출력한다.
이미지 프로세서(11)는 픽셀을 초기화하기 위한 리셋 신호(RS)와 픽셀 선택 신호들(PS_r과 PS_c)을 생성하여 이미지 센서(100)에 제공하며, 제1 비교기(20)로부터 출력되는 N2 개의 제1 비교 디지털 신호(Sig_c1)을 인가받아 이를 이용하여 피사체(object)의 이미지를 획득하고, 현재 획득된 피사체(object)의 이미지와 이전에 획득된 피사체(object)의 이미지를 비교하여 움직임 값(V(K))을 계산하여 출력한다.
셔터 제어회로(22)는 제2 및 제3 비교기(23, 25)로부터 출력되는 하이 레벨 신호의 카운트 값을 미리 설정되어 있는 하이 레벨 신호의 최대 카운트 값 및 최소 카운트 값과 각각 비교하여 셔터 온 시간을 조절하는 셔터 제어신호(CSH)를 출력하여 제1 비교기(20)에 제공한다.
도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광 포인팅 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 제 2 실시 예에서와 마찬가지로 이미지 센서(100)가 18 x 18 픽셀 어레이, 총 324개의 픽셀들로 구성되어 있다고 가정할 때, 해당 픽셀(212)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력신호(PC12)의 전압 값이 선택되는 좌측의 한 픽셀(213) 내에 위치하는 포토 셀(1131)의 출력신호(PC13)의 전압 값 보다 커서 하이 레벨을 가지는 1 비트 디지털 신호의 개수가 200개 이상일 때에는 입사되는 광량이 너무 많은 최대 카운트 값인 경우이고, 100개 이하일 때에는 입사되는 광량이 너무 적은 최소 카운트 값인 경우라고 예시한다. 상기에서는 이해의 편의상 좌측에 위치해 있는 픽셀(213)을 예로 들었으나, 이미지 센서(100) 내 임의의 위치에 있는 픽셀이 될 수 있음은 당연하다.
이미지 센서(100)의 복수 개의 픽셀들(211~2(N)(N))은 이미지 프로세서(11)로부터 리셋 신호(RS)와 셔터 제어 신호(CSH)를 인가받아 이에 응답하여 피사체의 2 차원적인 이미지를 획득한다.
예를 들어, 복수 개의 픽셀들(211~2(N)(N)) 중 하나의 픽셀(212)에 내장된 포토 셀(1121)은 리셋 신호(RS)에 응답하여 초기화 작업을 수행하고, 초기화가 완료되면 입사된 광량에 비례하는 전압 값을 가지는 아날로그 신호(PC12)를 생성한다.
로우 선택부(18) 및 칼럼 선택부(19)는 이미지 프로세서(11)에서 설정된 선택 시간과 선택할 픽셀의 번지수에 해당하는 로우 어드레스와 칼럼 어드레스를 가지는 픽셀을 순차적으로 지정하여 한 개씩 읽어가면서 각 픽셀 내 포토 셀에서 출력하는 아날로그 이미지 데이터를 인가받는다.
예를 들어,이미지 프로세서(11)가 첫 번째 로우 어드레스를 지정(PS_r1)하면 첫 번째 칼럼 어드레스부터 시작해서 N 번째 칼럼 어드레스까지 지정하여 이미지 데이터를 인가받고 난 후에, 두 번째 로우 어드레스를 지정(PS_r2)하면 다시 첫 번째 칼럼 어드레스부터 시작해서 N 번째 칼럼 어드레스까지 지정하여 이미지 데이터를 인가받는 방식으로 해서 전체 픽셀 데이터를 순차적으로 가져 오게 되면 비로소 1 프레임의 이미지 데이터를 인가받게 된다.
이때, 로우 선택부(18)는 이미지 센서(100) 내 복수 개의 픽셀들(211~2(N)(N))의 로우 어드레스를 지정하여 세로 방향의 픽셀들을 선택하는 로우 선택 신호들(PS_r1 내지 PS_rN)를 출력하고, 칼럼 선택부(19)는 각 칼럼별 스위치가 이미지 프로세서(11)로부터의 픽셀 칼럼 선택 신호(PS)에 응답하여 스위칭하여 가로 방향의 픽셀들을 지정한다.
이에 따라, 로우 선택부(18)에서 출력되는 로우 선택 신호(PS_r1 내지 PS_rN)로 지정된 로우 어드레스와 교차되는 지점에서 매핑되는 하나의 픽셀이 선택되어 해당 픽셀로부터 광량에 비례하는 전압 신호들이 전달되어 출력된다.
제1 비교기(20)는 칼럼 선택부(19)로부터 선택된 픽셀들의 전압 신호들(Vsig_A, Vsig_B)을 인가받아 셔터 제어회로(22)로부터의 셔터 제어신호(CSH)에 응답하여 전압 레벨을 비교하여 해당 픽셀(212)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력신호(PC12)의 전압 값이 선택된 좌측의 한 픽셀(213) 내에 위치하는 포토 셀(1131)의 출력신호(PC13)의 전압 값 보다 크면 하이 레벨을 가지는 제1 비교 디지털 신호(Sig_c1)를 생성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 제1 비교 디지털 신호(Sig_c1)를 생성하여 출력한다.
한편, 기준 전압 발생부(24)가 외부로부터 전압(VDD)을 인가받아 최대 및 최소 기준 전압(Vref_max, Vref_min)을 발생하면, 제2 비교기(23)는 칼럼 선택부(19)로부터 선택된 픽셀들의 전압 신호들(Vsig_A, Vsig_B) 중 하나의 신호와 기준 전압 발생부(24)로부터 최대 기준 전압(Vref_max)을 인가받아 전압 레벨을 비교하여 해당 픽셀(212)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력신호(PC12)의 전압 값이 최대 기준 전압(Vref_max)의 전압 값 보다 크면 하이 레벨을 가지는 제2 비교 디지털 신호(Sig_c2)를 생성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 제2 비교 디지털 신호(Sig_c2)를 생성하여 출력한다.
제3 비교기(25)는 칼럼 선택부(19)로부터 선택된 픽셀들의 전압 신호들(Vsig_A, Vsig_B) 중 하나의 신호와 기준 전압 발생부(24)로부터 최소 기준 전압(Vref_min)을 인가받아 전압 레벨을 비교하여 해당 픽셀(212)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력신호(PC12)의 전압 값이 최소 기준 전압(Vref_min)의 전압 값 보다 크면 하이 레벨을 가지는 제3 비교 디지털 신호(Sig_c3)를 생성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 제3 비교 디지털 신호(Sig_c3)를 생성하여 출력한다.
이미지 프로세서(11) 는 제1 비교기(20)로부터 N2 개의 제1 비교 디지털 신호(Sig_c1)을 인가받아 이를 이용하여 피사체(object)의 이미지를 획득하고, 현재 획득된 피사체(object)의 이미지와 이전에 획득된 피사체(object)의 이미지를 비교하여 움직임 값(V(K))을 계산하여 출력한다.
셔터 제어회로(22)는 제2 비교기(23)로부터 최대 기준 전압(Vref_max)과 전압 레벨을 비교하여 생성된 제2 비교 디지털 신호(Sig_c2)와 제3 비교기(25)로부터 최소 기준 전압(Vref_min)과 전압 레벨을 비교하여 생성된 제3 비교 디지털 신호(Sig_c3)을 인가받아 각각의 하이 레벨 신호 개수를 카운트하여 미리 설정되어 있는 하이 레벨 신호의 최대 카운트 값 및 최소 카운트 값과 각각 비교하여 셔터 온 시간을 조절하는 셔터 제어신호(CSH)를 출력한다.
즉, 제2 비교기(23)에서 최대 기준 전압(Vref_max)과 전압 레벨을 비교하여 생성된 하이 레벨의 제2 비교 디지털 신호(Sig_c2) 개수가 미리 설정되어 있는 하이 레벨 신호의 최대 카운트 값인 200개 이상이면 셔터 온 시간을 감소시키는 셔터 제어신호(CSH)를 출력하고, 최대 카운트 값인 200개 미만이면 제3 비교기(25)에서 최소 기준 전압(Vref_min)과 전압 레벨을 비교하여 생성된 하이 레벨의 제2 비교 디지털 신호(Sig_c2) 개수를 미리 설정되어 있는 하이 레벨 신호의 최소 카운트 값인 100개와 비교한다.
만일, 최소 카운트 값인 100개 이하이면 셔터 온 시간을 증가시키는 셔터 제어신호(CSH)를 출력하고, 최소 카운트 값인 100개 초과이면 셔터 온 시간을 유지한 다.
이와 같이 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 포인팅 장치는 제1 내지 제3 비교기들(20, 23, 25)이 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 단위 픽셀 내 비교기와 같이 래치형으로 동작하여 상당한 수준의 분해능을 가지는 A/D 컨버터를 채용한 것과 동일한 효과를 제공할 뿐 아니라, 이미지 센서(100) 내 각 픽셀(212)이 포토 셀(1121) 만으로 구성된 상태에서 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)과 선택된 좌측의 한 픽셀(113)내에 위치하는 포토 셀(1131)의 출력신호(PC12)의 전압 레벨을 최대 기준 전압(Vref_max) 또는 최소 기준 전압(Vref_min)과 비교함으로써 셔터 온 시간을 다양하게 조절할 수 있게 된다.
다음으로, 도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 이미지 센서(100)를 포함하는 광 포인팅 장치의 전체 블록도로서, 이미지 센서(100), 로우 선택부(18), 칼럼 선택부(19), 복수 개의 셔터 제어용 픽셀들(100-1 내지 100-4), 셔터 제어용 신호 선택부(34), 제1 및 제2 비교기(30, 33), 이미지 프로세서(11), 셔터 제어회로(32)를 구비한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 이미지 센서(100)를 포함하는 또 다른 광 포인팅 장치의 전체 블록도로서, 도 8에 나타낸 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 포인팅 장치에 전압 레벨 비교부(36), 픽 업 상태 검출부(37), 표면 상태 검출부(39)를 추가적으로 구비한다.
본 실시 예의 이미지 센서(100)가 N x N 픽셀 어레이로 구성된 복수 개의 픽 셀들(211~2(N)(N))을 구비하고, 각 픽셀(212)이 포토 셀(1121) 만으로 구성되고 비교기(1122)와 스위치(1123)가 픽셀(212) 외부에 위치하는 점은 도 6에 나타낸 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 포인팅 장치와 동일하지만, 차이점은 기준 전압 발생부(24)가 없는 대신에 복수 개의 셔터 제어용 픽셀들(100-1 내지 100-4) 및 셔터 제어용 신호 선택부(34)를 별도로 구비한다는 점이다.
마찬가지로, 이미지 프로세서(11)와 셔터 제어회로(32)를 병합하여 움직임 계산 및 셔터 제어부로 구성할 수도 있고, 제1 및 제2 비교기(30, 33)를 병합하여 하나의 비교부로 구성할 수도 있으며, 상기 모든 블록들을 하나의 반도체 칩으로 집적할 수도 있다.
도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 각 블록들의 기능을 설명하면 다음과 같다.
이미지 센서(100), 로우 선택부(18), 칼럼 선택부(19), 제1 비교기(30), 이미지 프로세서(11)의 기능은 도 3에 나타낸 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 포인팅 장치와 동일하므로 여기에서는 더 이상의 상세한 설명을 생략한다.
복수 개의 셔터 제어용 픽셀들(100-1 내지 100-4)은 이미지 센서(100)의 다른 복수 개의 픽셀들(211~2(N)(N))과 동일하게 이미지 프로세서(11)의 리셋 신호(RS)에 응답하여 초기화 작업을 수행한 후에 피사체의 2 차원적인 이미지를 획득하여 입사된 광량에 비례하는 전압 값을 가지는 아날로그 신호를 생성하기는 하지만, 이는 움직임값 계산용이 아닌 셔터 제어용이라는 점에서 다른 복수 개의 픽셀 들(211~2(N)(N))과 차이가 있다.
셔터 제어용 신호 선택부(34)는 복수 개의 셔터 제어용 픽셀들(100-1 내지 100-4)로부터 복수 개의 셔터 제어용 신호들(S1 내지 S4)을 인가받아 셔터 제어회로(32)로부터의 셔터 제어용 신호 선택 신호(SCSS)에 응답하여 적어도 한 개 이상의 셔터 제어용 신호를 선택하여 출력(Sig_sh)한다.
제2 비교기(33)는 칼럼 선택부(19)로부터 선택된 픽셀들의 전압 신호들(Vsig_A, Vsig_B) 중 하나의 신호와 셔터 제어용 신호 선택부(34)로부터 선택된 한 개의 셔터 제어용 신호(Sig_sh)를 인가받아 전압 레벨을 비교하여 하이 레벨 또는 로우 레벨을 가지는 셔터 제어용 제2 비교 디지털 신호(Sig_c2)를 생성하여 출력한다.
셔터 제어회로(32)는 제2 비교기(33)로부터 출력되는 하이 레벨 신호의 카운트 값을 미리 설정되어 있는 하이 레벨 신호의 최대 카운트 값 및 최소 카운트 값과 각각 비교하여 셔터 온 시간을 조절하는 셔터 제어신호(CSH)를 출력하여 제1 비교기(30)에 제공한다.
여기에서, 복수 개의 셔터 제어용 픽셀들(100-1 내지 100-4)은 도 8에서 보는 바와 같이 픽셀 어레이 외곽의 일부에 배치될 수도 있지만, 감도 특성을 좀 더 개선하기 위하여 픽셀 어레이 외곽의 둘레에 긴 영역으로 배치될 수도 있고, 하드 웨어의 제작 비용을 줄이고 움직임값 계산용에 더 많은 시간을 할애하기 위하여 외부에 별도의 영역 없이 픽셀 어레이 내부의 일부에 배치될 수도 있다.
또한, 도 9에서 보는 바와 같이 셔터 제어용 신호 선택부(34)와 병렬 연결되 어 복수 개의 셔터 제어용 픽셀들(100-1 내지 100-4)로부터 복수 개의 셔터 제어용 신호들(S1 내지 S4)을 인가받아 출력을 비교하여 전압 레벨의 상대적인 차이에 따라서 광 포인팅 장치의 작업대 표면에서 분리되는 픽 업 여부를 판단하여 광 포인팅 장치의 외부에 움직임 신호를 출력하는 것을 제한하거나, 움직임 신호를 "0"으로 발생하게 하는 홀드 요청 신호(Hold_req)를 출력하는 픽 업 상태 검출부(37) 및 복수 개의 셔터 제어용 신호들(S1 내지 S4)의 전압 레벨의 상대적인 차이에 따라서 작업대 표면의 상태를 파악하는 표면 정보 신호(Sur_st)를 외부의 호스트 컴퓨터로 출력하는 표면 상태 검출부(39)를 추가적으로 구비할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 포인팅 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
이미지 센서(100), 로우 선택부(18), 칼럼 선택부(19), 제1 비교기(30), 이미지 프로세서(11)의 동작은 도 3에 나타낸 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 포인팅 장치와 동일하므로 여기에서는 더 이상의 상세한 설명을 생략한다.
먼저, 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에서와 마찬가지로 이미지 센서(100)가 18 x 18 픽셀 어레이, 총 324개의 픽셀들로 구성되어 있다고 가정할 때, 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력신호(PC12)의 전압 값이 선택된 한 개의 셔터 제어용 신호(Sig_sh)의 전압 값 보다 커서 하이 레벨을 가지는 셔터 제어용 제2 비교 디지털 신호(Sig_c2)의 개수가 200개 이상일 때에는 입사되는 광량이 너무 많은 최대 카운트 값인 경우이고, 100개 이하일 때에는 입사되는 광량이 너무 적은 최소 카운트 값인 경우라고 예시한다.
복수 개의 셔터 제어용 픽셀들(100-1 내지 100-4)이 이미지 프로세서(11)의 리셋 신호(RS)에 응답하여 초기화 작업을 수행한 후에 피사체의 2 차원적인 이미지를 획득하여 입사된 광량에 비례하는 전압 값을 가지는 셔터 제어용 아날로그 신호를 생성하면, 셔터 제어용 신호 선택부(34)는 복수 개의 셔터 제어용 픽셀들(100-1 내지 100-4)로부터 복수 개의 셔터 제어용 신호들(S1 내지 S4)을 인가받아 셔터 제어회로(32)로부터의 셔터 제어용 신호 선택 신호(SCSS)에 응답하여 적어도 한 개 이상의 셔터 제어용 신호를 선택하여 출력(Sig_sh)한다.
제2 비교기(33)는 칼럼 선택부(19)로부터 선택된 픽셀들의 전압 신호들(Vsig_A, Vsig_B) 중 하나의 신호와 셔터 제어용 신호 선택부(34)로부터 선택된 한 개의 셔터 제어용 신호(Sig_sh)를 인가받아 전압 레벨을 비교하여 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)의 출력신호(PC12)의 전압 값이 선택된 한 개의 셔터 제어용 신호(Sig_sh)의 전압 값 보다 크면 하이 레벨을 가지는 셔터 제어용 제2 비교 디지털 신호(Sig_c2)를 생성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 셔터 제어용 제2 비교 디지털 신호(Sig_c2)를 생성하여 출력한다.
셔터 제어회로(32)는 제2 비교기(33)에서 생성된 하이 레벨의 제2 비교 디지털 신호(Sig_c2) 개수가 미리 설정되어 있는 하이 레벨 신호의 최대 카운트 값인 200 개 이상이면 셔터 온 시간을 감소시키는 셔터 제어신호(CSH)를 출력하고, 최대 카운트 값인 200 개 미만이면 미리 설정되어 있는 하이 레벨 신호의 최소 카운트 값인 100 개와 비교한다.
만일, 최소 카운트 값인 100 개 이하이면 셔터 온 시간을 증가시키는 셔터 제어신호(CSH)를 출력하고, 최소 카운트 값인 100 개 초과이면 셔터 온 시간을 유지한다.
한편, 도 9에서 픽 업 상태 검출부(37)는 셔터 제어용 신호 선택부(34)와 병렬 연결되어 복수 개의 셔터 제어용 픽셀들(100-1 내지 100-4)로부터 복수 개의 셔터 제어용 신호들(S1 내지 S4)을 인가받아 전압 레벨을 비교하여 상대적인 차이값을 분석하여 광 포인팅 장치의 픽 업 여부를 판단하여 홀드 요청 신호(Hold_req)를 출력한다.
또한, 표면 상태 검출부(39)는 셔터 제어용 신호 선택부(34) 및 픽 업 상태 검출부(37)와 병렬 연결되어 복수 개의 셔터 제어용 픽셀들(100-1 내지 100-4)로부터 복수 개의 셔터 제어용 신호들(S1 내지 S4)을 인가받아 전압 레벨을 비교하여 전압 레벨의 상대적인 차이에 따라서 작업대 표면의 상태를 파악하는 표면 정보 신호(Sur_st)를 외부의 호스트 컴퓨터로 출력한다.
이와 같이 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 포인팅 장치는 제1 비교기(30)가 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 단위 픽셀 내 비교기와 같이 래치형으로 동작하여 상당한 수준의 분해능을 가지는 A/D 컨버터를 채용한 것과 동일한 효과를 제공할 뿐 아니라, 이미지 센서(100) 내 각 픽셀(212)이 포토 셀(1121) 만으로 구성된 상태에서 해당 픽셀(112)내에 위치하는 포토 셀(1121)과 선택된 상하좌우의 한 픽셀(113)내에 위치하는 포토 셀(1131)의 출력신호(PC12)의 전압 레벨을 기준 전압이 아닌 별도의 셔터 제어 픽셀들(100-1 내지 100-4)에서 출력되는 셔터 제어용 신호들(S1 내지 S4)과 비교함으로써 셔터 온 시간을 다양하게 조절할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 이미지 센서를 포함하는 광 포인팅 장치의 내부 블록도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이미지 센서를 포함하는 광 포인팅 장치의 전체 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 내 이미지 센서(10)의 구성도이다.
도 4은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 포인팅 장치의 각 동작 시간별로 구분된 프레임들과 셔터 제어 구간 선택 신호(SCS)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 내 기준 전압 발생부(14)가 개선된 전체 블록도이다.
도 6는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이미지 센서(100)를 포함하는 광 포인팅 장치의 전체 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 내 이미지 센서(100), 로우 선택부(18), 칼럼 선택부(19) 및 제1 비교기(20)에 대한 세부 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 이미지 센서(100)를 포함하는 광 포인팅 장치의 전체 블록도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 이미지 센서(100)를 포함하는 또 다른 광 포인팅 장치의 전체 블록도이다.

Claims (29)

  1. 광을 수신하고, 상기 수신한 광량에 상응하는 전압 레벨을 가지는 아날로그 신호를 생성하는 포토 셀;
    셔터 제어 신호에 응답하여 상기 포토 셀의 아날로그 신호와 인접 픽셀의 상기 아날로그 신호를 비교하여 래치하였다가 움직임 계산용 디지털 신호를 출력하거나 상기 포토 셀의 아날로그 신호와 기준 전압을 비교하여 래치하였다가 셔터 제어용 디지털 신호를 출력하는 비교기; 및
    　픽셀 선택 신호에 응답하여 상기 움직임 계산용 디지털 신호 및 셔터 제어용 디지털 신호를 전달하는 스위치를 구비하고,
    상기 비교기는
    상기 포토 셀의 아날로그 신호가 상기 인접 픽셀의 상기 아날로그 신호 또는 기준 전압보다 크면 상기 움직임 계산용 디지털 신호 및 상기 셔터 제어용 디지털 신호를 일정한 로직 레벨로 출력하고, 상기 포토 셀의 아날로그 신호가 상기 인접 픽셀의 상기 아날로그 신호 또는 기준 전압보다 작으면 상기 움직임 계산용 디지털 신호 및 상기 셔터 제어용 디지털 신호를 상기 일정한 로직 레벨과 반대 레벨로 출력하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 포토 셀은
    상기 수신한 광량에 상응하는 광 전류를 생성하는 포토 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생부;
    복수 개의 픽셀들을 구비하고 광을 수신하여 상기 수신한 광량에 상응하는 아날로그 신호를 복수 개로 생성하며, 셔터 제어 신호에 응답하여 상기 복수 개의 픽셀들 중 인접하여 배치된 두 개의 픽셀들로부터 출력되는 상기 아날로그 신호들의 크기를 비교하여 움직임 계산용 디지털 신호를 출력하거나 상기 복수 개의 픽셀들의 상기 아날로그 신호를 상기 기준 전압과 비교하여 셔터 제어용 디지털 신호를 출력하는 이미지 센서;
    상기 움직임 계산용 디지털 신호 및 상기 셔터 제어용 디지털 신호를 인가받아 셔터 제어 구간 선택 신호에 응답하여 선택하여 출력하는 신호 선택부;
    상기 움직임 계산용 디지털 신호를 인가받아 피사체의 이미지를 획득하여 광 포인팅 장치의 움직임 값 및 상기 셔터 제어 구간 선택 신호를 출력하고, 상기 셔터 제어용 디지털 신호를 인가받아 하이 레벨인 카운트 값을 최대 카운트 값 및 최소 카운트 값과 비교하여 셔터 제어 신호를 출력하는 움직임 계산 및 셔터 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 움직임 계산 및 셔터 제어부는
    리셋 신호 및 픽셀 선택 신호를 생성하고, 상기 움직임 계산용 디지털 신호를 인가받아 피사체의 이미지를 획득하여 상기 광 포인팅 장치의 움직임 값 및 상기 셔터 제어 구간 선택 신호를 출력하는 이미지 프로세서;
    상기 셔터 제어용 디지털 신호를 인가받아 전압 레벨이 하이 레벨인 상기 최대 카운트 값 및 상기 최소 카운트 값을 미리 설정하고, 상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 개수를 상기 최대 카운트 값 및 상기 최소 카운트 값과 비교하여 상기 셔터 제어 신호를 출력하는 셔터 제어회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는
    상기 광을 수신하고, 상기 수신한 광량에 상응하는 전압 레벨을 가지는 상기 아날로그 신호를 생성하는 포토 셀;
    상기 셔터 제어 신호에 응답하여 상기 복수 개의 픽셀들 중 인접 픽셀들의 상기 아날로그 신호를 비교하여 상기 움직임 계산용 디지털 신호를 출력하거나 상기 복수 개의 픽셀들의 상기 아날로그 신호를 상기 기준 전압과 비교하여 상기 셔터 제어용 디지털 신호를 출력하는 비교기; 및
    상기 움직임 계산용 디지털 신호 및 상기 셔터 제어용 디지털 신호를 인가받아 상기 픽셀 선택 신호에 응답하여 스위칭하여 전달하는 스위치를 구비하는 복수 개의 픽셀들로 구성된 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이미지 프로세서는
    상기 복수 개의 픽셀들을 초기화하는 상기 리셋 신호, 상기 복수 개의 픽셀들 중 적어도 하나의 픽셀들을 선택하는 상기 픽셀 선택 신호, 상기 선택된 픽셀의 출력 신호를 상기 기준 전압과 비교하기 위한 셔터 제어 프레임 시간 구간을 선택하는 상기 셔터 제어 구간 선택 신호를 생성하여 상기 이미지 센서에 출력하고,
    상기 움직임 계산용 디지털 신호를 인가받아 이를 이용하여 상기 피사체의 이미지를 획득하고, 현재 획득된 상기 피사체의 이미지와 이전에 획득된 상기 피사체의 이미지를 비교하여 상기 광 포인팅 장치의 움직임 값을 계산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 셔터 제어 회로는
    상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 개수가 상기 최대 카운트 값 이상이면 셔터 온 시간을 감소시키는 상기 셔터 제어 신호를 출력하고,
    상기 최대 카운트 값 미만이면 상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 개수를 상기 최소 카운트 값과 비교하여 상기 최소 카운트 값 이하이면 상기 셔터 온 시간을 증가시키는 상기 셔터 제어 신호를 출력하며,
    상기 최소 카운트 값 초과이면 상기 셔터 온 시간을 유지하는 상기 셔터 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 셔터 제어 회로는
    상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 최대 카운트 값 및 최소 카운트 값을 미리 설정하고,
    상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 개수를 상기 최대 카운트 값 및 상기 최소 카운트 값과 비교하여 기준 전압 선택 신호를 출력할 수 있는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기준 전압 발생부는
    외부로부터 상기 전압을 인가받아 복수 개의 기준 전압들을 발생하는 기준 전압 발생기;
    상기 복수 개의 기준 전압들을 인가받아 상기 기준 전압 선택 신호에 응답하여 하나의 기준 전압을 선택하는 멀티플렉서를 추가적으로 구비할 수 있는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 셔터 제어 회로는
    상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 개수가 상기 최대 카운트 값 이상이면 상기 복수 개의 기준 전압들 중 전압 레벨이 낮은 기준 전압을 선택하는 상기 기준 전압 선택 신호를 출력하고,
    상기 최대 카운트 값 미만이면 상기 셔터 제어용 디지털 신호가 하이 레벨인 개수를 상기 최소 카운트 값과 비교하여 상기 최소 카운트 값 이하이면 상기 복수 개의 기준 전압들 중 전압 레벨이 높은 기준 전압을 선택하는 상기 기준 전압 선택 신호를 출력하며,
    상기 최소 카운트 값 초과이면 상기 기준 전압을 유지하는 상기 기준 전압 선택 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  13. 리셋 신호 및 픽셀 선택 신호에 응답하여 광을 수신하고 상기 수신한 광량에 상응하는 아날로그 신호를 복수 개로 생성하여 출력하는 이미지 센서;
    상기 복수 개의 아날로그 신호들을 인가받아 셔터 제어 신호에 응답하여 전 압 레벨을 비교하여 제1 비교 디지털 신호를 생성하고, 상기 복수 개의 아날로그 신호들 중 하나의 신호와 상기 최대 기준 전압 또는 상기 최소 기준 전압을 각각 인가받아 전압 레벨을 비교하여 제2 및 제3 비교 디지털 신호를 생성하여 출력하는 비교부;
    상기 제1 비교 디지털 신호를 인가받아 광 포인팅 장치의 움직임 값을 계산하고, 상기 제2 및 제3 비교 디지털 신호를 인가받아 하이 레벨인 카운트 값을 상기 제1 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 최대 카운트 값 및 최소 카운트 값과 비교하여 셔터 제어 신호를 출력하는 움직임 계산 및 셔터 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 비교부는
    상기 상기 복수 개의 아날로그 신호들을 인가받아 셔터 제어 신호에 응답하여 전압 레벨을 비교하여 제1 비교 디지털 신호를 생성하여 출력하는 제1 비교기;
    상기 복수 개의 아날로그 신호들 중 하나의 신호와 상기 최대 기준 전압 또는 상기 최소 기준 전압을 각각 인가받아 전압 레벨을 비교하여 제2 및 제3 비교 디지털 신호를 생성하여 출력 하는 제2 비교기를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 움직임 계산 및 셔터 제어부는
    상기 리셋 신호 및 상기 픽셀 선택 신호를 생성하고, 상기 제1 비교 디지털 신호를 인가받아 피사체의 이미지를 획득하여 상기 광 포인팅 장치의 움직임 값을 계산하여 출력 하는 이미지 프로세서;
    상기 제1 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 상기 최대 카운트 값 및 상기 최소 카운트 값을 미리 설정하고, 상기 제2 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 개수와 상기 제3 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 개수를 상기 최대 카운트 값 및 상기 최소 카운트 값과 각각 비교하여 상기 셔터 제어 신호를 출력하는 셔터 제어회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광 포인팅 장치는
    외부로부터 전압을 인가받아 상기 최대 기준 전압 및 상기 최소 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생부;
    상기 이미지 센서 내 복수 개의 픽셀들의 로우 어드레스를 지정하여 세로 방향의 픽셀들을 선택하는 복수 개의 로우 선택 신호들을 출력하는 로우 선택부;
    상기 픽셀 선택 신호에 응답하여 가로 방향의 픽셀들을 지정하고, 상기 복수 개의 로우 선택 신호들 중 하나로 지정된 로우 어드레스와 교차되는 지점에서 하나의 픽셀을 선택하여 상기 아날로그 신호를 인가받아 전달하는 칼럼 선택부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 칼럼 선택부는
    상기 픽셀 선택 신호에 응답하여 스위칭되어 상기 이미지 센서로부터 상기 선택된 픽셀의 상기 아날로그 신호를 인가받아 전달하는 복수 개의 스위치들을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는
    상기 리셋 신호에 응답하여 초기화 작업을 수행하고 상기 픽셀 선택 신호에 응답하여 적어도 하나의 픽셀들이 선택되어 피사체의 이미지를 획득하여 상기 수신한 광량에 비례하는 전압 값을 가지는 상기 아날로그 신호를 생성하는 포토 셀로 구성된 상기 복수 개의 픽셀들을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  19. 제 19 항에 있어서,
    상기 제1 비교기는
    상기 선택된 픽셀들의 전압 신호들을 인가받아 상기 셔터 제어 신호에 응답하여 전압 레벨을 비교하여,
    상기 선택된 픽셀들 중 한 픽셀의 출력신호 전압 값이 다른 하나의 픽셀의 출력신호 전압 값 보다 크면 하이 레벨을 가지는 상기 제1 비교 디지털 신호를 생 성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 상기 제1 비교 디지털 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 이미지 프로세서는
    상기 복수 개의 픽셀들을 초기화하는 상기 리셋 신호와 상기 적어도 하나의 픽셀들을 선택하는 상기 픽셀 선택 신호를 생성하여 출력하고,
    상기 제1 비교 디지털 신호를 인가받아 이를 이용하여 피사체의 이미지를 획득하고, 현재 획득된 상기 피사체의 이미지와 이전에 획득된 상기 피사체의 이미지를 비교하여 상기 광 포인팅 장치의 움직임 값을 계산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제2 비교기는
    상기 선택된 픽셀들의 전압 신호들 중 하나의 신호와 상기 최대 기준 전압을 인가받아 전압 레벨을 비교하여,
    상기 선택된 픽셀들의 전압 신호들 중 하나의 신호 전압 값이 상기 최대 기준 전압 전압 값 보다 크면 하이 레벨을 가지는 상기 제2 비교 디지털 신호를 생성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 상기 제2 비교 디지털 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제2 비교기는
    상기 선택된 픽셀들의 전압 신호들 중 하나의 신호와 상기 최소 기준 전압을 인가받아 전압 레벨을 비교하여,
    상기 선택된 픽셀들의 전압 신호들 중 하나의 신호 전압 값이 상기 최소 기준 전압 전압 값 보다 크면 하이 레벨을 가지는 상기 제3 비교 디지털 신호를 생성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 상기 제3 비교 디지털 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 셔터 제어 회로는
    상기 제2 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 개수가 상기 최대 카운트 값 이상이면 셔터 온 시간을 감소시키는 상기 셔터 제어 신호를 출력하고,
    상기 최대 카운트 값 미만이면 상기 제3 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 개수를 상기 최소 카운트 값과 비교하여 상기 최소 카운트 값 이하이면 상기 셔터 온 시간을 증가시키는 상기 셔터 제어 신호를 출력하며,
    상기 최소 카운트 값 초과이면 상기 셔터 온 시간을 유지하는 상기 셔터 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 광 포인팅 장치는
    상기 리셋 신호에 응답하여 초기화 작업을 수행하고 상기 픽셀 선택 신호에 응답하여 적어도 하나의 픽셀들이 선택되어 상기 수신한 광량에 비례하는 전압 값을 가지는 복수 개의 셔터 제어용 아날로그 신호들을 생성하여 출력하는 복수 개의 셔터 제어용 픽셀들;
    상기 복수 개의 셔터 제어용 아날로그 신호들을 인가받아 상기 셔터 제어 회로로부터의 셔터 제어용 아날로그 신호 선택 신호에 응답하여 적어도 한 개 이상의 셔터 제어용 아날로그 신호를 선택하여 출력하는 셔터 제어용 신호 선택부를 더 구비할 수 있는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 제2 비교기는
    상기 복수 개의 아날로그 신호들 중 하나의 신호와 상기 적어도 한 개 이상의 셔터 제어용 아날로그 신호를 인가받아 전압 레벨을 비교하여 제4 비교 디지털 신호를 생성하여 출력할 수 있는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제2 비교기는
    상기 선택된 픽셀들의 전압 신호들 중 하나의 신호 전압 값이 상기 셔터 제 어용 아날로그 신호 전압 값 보다 크면 하이 레벨을 가지는 상기 제4 비교 디지털 신호를 생성하고, 작으면 로우 레벨을 가지는 상기 제4 비교 디지털 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 셔터 제어 회로는
    상기 제4 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 개수가 상기 최대 카운트 값 이상이면 셔터 온 시간을 감소시키는 상기 셔터 제어 신호를 출력하고,
    상기 최대 카운트 값 미만이면 상기 제4 비교 디지털 신호가 하이 레벨인 개수를 상기 최소 카운트 값과 비교하여 상기 최소 카운트 값 이하이면 상기 셔터 온 시간을 증가시키는 상기 셔터 제어 신호를 출력하며,
    상기 최소 카운트 값 초과이면 상기 셔터 온 시간을 유지하는 상기 셔터 제어 신호를 출력하고,
    상기 복수 개의 셔터 제어용 아날로그 신호들을 인가받아 상기 적어도 한 개 이상의 셔터 제어용 아날로그 신호를 선택하는 상기 셔터 제어용 아날로그 신호 선택 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 복수 개의 셔터 제어용 픽셀들은
    상기 복수 개의 픽셀들 외곽의 일부, 상기 복수 개의 픽셀들 외곽의 둘레, 또는 상기 복수 개의 픽셀들 내부의 일부에 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 광 포인팅 장치는
    상기 셔터 제어용 신호 선택부와 병렬 연결되어 상기 복수 개의 셔터 제어용 아날로그 신호들을 인가받아 출력을 비교하여 상기 광 포인팅 장치의 픽 업 여부를 판단하여 홀드 요청 신호를 출력하는 픽 업 상태 검출부;
    상기 셔터 제어용 신호 선택부와 병렬 연결되어 상기 복수 개의 셔터 제어용 아날로그 신호들을 인가받아 출력을 비교하여 작업대 표면의 상태를 파악하는 표면 정보 신호를 외부의 호스트 컴퓨터로 출력하는 표면 상태 검출부를 추가적으로 구비할 수 있는 것을 특징으로 하는 광 포인팅 장치.
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