KR20090084204A - Image sensor for motion detection and optic pointing device using it - Google Patents
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Abstract
Description
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.The present invention relates to an image sensor and an optical pointing device, and more particularly, to an image sensor that detects light and processes an image data signal, and an optical pointing device that can variously control a shutter-on time using the same.
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. Conventional image sensors consist of an N x N pixel array to obtain a two-dimensional image of the subject, each pixel in the pixel array generates an analog signal having a voltage value corresponding to the brightness of the corresponding image area, and the image sensor Outputs N 2 analog signals generated from each pixel.
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. 1 shows an internal block diagram of an optical pointing device including a conventional image sensor, wherein the conventional optical pointing device includes an
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. Accordingly, the
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. The A /
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.The
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. At this time, the
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.The shutter control signal CSH controls the exposure time of the
이와 같이 종래의 광 포인팅 장치는 움직임 값 계산을 위해 필요한 데이터의 비트 수를 최소화하여 이미지 프로세서에 제공하여 주었으므로, 빠른 응답성을 가질 수 있었다.As described above, the conventional optical pointing device minimizes the number of bits of data necessary for calculating a motion value and provides the image processor with fast response.
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. However, in the conventional optical pointing device, an A / D converter and a prefilter must be provided in order to provide a minimized 1-bit digital signal to the image processor. Therefore, the layout of the optical pointing device is different from that of the A / D converter. There was a problem of increasing by the area of the prefilter. That is, when the conventional optical pointing device is implemented as a semiconductor integrated circuit, there is a problem that the chip size becomes large.
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. In addition, the shutter control signal CSH in which the
본 발명의 목적은 A/D 컨버터와 프리필터를 구비함 없이 이미지 데이터 신호 처리 기능을 수행하여 디지털 신호를 출력할 수 있는 이미지 센서를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an image sensor capable of outputting a digital signal by performing an image data signal processing function without having an A / D converter and a prefilter.
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.Another object of the present invention is to provide an optical pointing device capable of controlling the shutter on time in various ways compared with output signals, various reference voltages or shutter control signals of a plurality of adjacent pixels in the image sensor to achieve the above object. will be.
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. The image sensor of the present invention for achieving the above object comprises a photo cell for receiving light and generating an analog signal having a voltage level corresponding to the received light amount; A comparator for comparing the analog signal of the photocell and the analog signal of an adjacent pixel in response to the shutter control signal and outputting a digital signal for motion calculation or comparing the analog signal of the photocell with a reference voltage and outputting a shutter control digital signal ; And a switch for transmitting the motion calculation digital signal and the shutter control digital signal in response to a pixel selection signal.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서의 포토 셀은 상기 수신한 광량에 상응하는 광 전류를 생성하는 포토 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 한다.The photocell of the image sensor of the present invention for achieving the above object is characterized in that it comprises a photodiode for generating a photocurrent corresponding to the amount of light received.
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.The comparator of the image sensor of the present invention for achieving the above object outputs a first signal when the analog signal of the photocell is greater than the analog signal or reference voltage of the adjacent pixel, and the analog signal of the photocell is adjacent to the photocell. And a latch type comparator for outputting a second signal if the pixel is smaller than the analog signal or the reference voltage of the pixel.
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.The first signal of the image sensor of the present invention for achieving the above object is the motion calculating digital signal and the shutter control digital signal of which the voltage level is a high level, and the second signal is the voltage level of the low level And a digital signal for motion calculation and a digital signal for shutter control.
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 신 호에 응답하여 상기 복수 개의 픽셀들 중 인접 픽셀들의 상기 아날로그 신호를 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.According to another aspect of the present invention, there is provided an optical pointing device including: a reference voltage generator configured to generate a reference voltage; The apparatus includes a plurality of pixels and receives light to generate a plurality of analog signals corresponding to the received light amount, and compares the analog signals of adjacent pixels among the plurality of pixels in response to a shutter control signal for motion calculation. An image sensor outputting a digital signal or outputting a shutter control digital signal by comparing the analog signal of the plurality of pixels with the reference voltage; A signal selector which receives the motion calculation digital signal and the shutter control digital signal and selects and outputs in response to a shutter control section selection signal; Receives the motion calculation digital signal to obtain an image of a subject to output a motion value of the optical pointing device and the shutter control section selection signal, and receives the shutter control digital signal to obtain a high level count value and a maximum count value and And a shutter controller and a motion controller for outputting a shutter control signal in comparison with the minimum count value.
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.The motion calculation and shutter control unit of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object generates a reset signal and a pixel selection signal, and receives an image of a subject by receiving the motion calculation digital signal to receive the optical signal. An image processor configured to output a movement value of the pointing device and the shutter control section selection signal; The maximum count value and the minimum count value of which the voltage level is high level are preset in response to the shutter control digital signal, and the number of the high level of the shutter control digital signal is compared with the maximum count value and the minimum count value. And a shutter control circuit for outputting the shutter control signal.
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.The image sensor of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object comprises: a photo cell for receiving the light and generating the analog signal having a voltage level corresponding to the received light amount; In response to the shutter control signal, the analog signal of adjacent pixels among the plurality of pixels is output to output the motion calculation digital signal, or the analog signal of the plurality of pixels is compared with the reference voltage to control the shutter digital. A comparator for outputting a signal; And a switch configured to receive the motion calculation digital signal and the shutter control digital signal to switch in response to the pixel selection signal.
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.The image processor of the optical pointing device according to the present invention for achieving the other object is the reset signal for initializing the plurality of pixels, the pixel selection signal for selecting at least one of the plurality of pixels, the The shutter control section selection signal for selecting a shutter control frame time section for comparing the output signal of the selected pixel with the reference voltage is generated and output to the image sensor, and the motion calculation digital signal is applied to the image sensor. Acquiring an image of the subject, comparing the image of the currently acquired subject with the image of the subject previously acquired, and calculating and outputting a motion value of the optical pointing device.
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.The shutter control circuit of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object outputs the shutter control signal for reducing the shutter on time if the number of the high levels of the shutter control digital signal is equal to or greater than the maximum count value. The shutter control signal for increasing the shutter on time is output when the number of times the shutter control digital signal is high level is less than the minimum count value. If the value is greater than the shutter control time for maintaining the shutter on time, characterized in that for outputting.
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.The shutter control circuit of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object sets in advance a maximum count value and a minimum count value at which the shutter control digital signal is at a high level, and the shutter control digital signal is at a high level. The reference voltage selection signal may be output by comparing the number of phosphors with the maximum count value and the minimum count value.
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.The reference voltage generator of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above object to generate a plurality of reference voltages by receiving the voltage from the outside; The method may further include a multiplexer configured to receive the plurality of reference voltages and select one reference voltage in response to the reference voltage selection signal.
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.The shutter control circuit of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object is a reference of the lower voltage level among the plurality of reference voltages when the number of the high level of the shutter control digital signal is greater than or equal to the maximum count value. Outputs the reference voltage selection signal for selecting a voltage, and if the value is less than the maximum count value, compares the number of the shutter control digital signals with a high level with the minimum count value and is less than the minimum count value, among the plurality of reference voltages. And outputting the reference voltage selection signal for selecting a reference voltage having a high voltage level, and outputting the reference voltage selection signal for maintaining the reference voltage if the minimum count value is exceeded.
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.The optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object is an image sensor having a plurality of pixels for receiving light in response to the reset signal and the pixel selection signal, and generates and outputs an analog signal corresponding to the received light amount ; Receiving the plurality of analog signals in response to a shutter control signal to compare the voltage level to generate a first comparison digital signal, and one of the plurality of analog signals and the maximum reference voltage or the minimum reference voltage, respectively A comparator configured to receive and compare voltage levels to generate and output second and third comparison digital signals; The first comparison digital signal is applied to calculate a motion value of the optical pointing device, and the second and third comparison digital signals are applied to the count value having a high level and the maximum count value at which the first comparison digital signal is a high level. And a motion controller and a shutter controller for outputting a shutter control signal in comparison with the minimum count value.
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.The comparison unit of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object is a first to generate and output a first comparison digital signal by comparing the voltage level in response to the shutter control signal by receiving the plurality of analog signals Comparator; And a second comparator configured to receive one of the plurality of analog signals and the maximum reference voltage or the minimum reference voltage, respectively, to compare voltage levels to generate and output second and third comparison digital signals. It is done.
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.The motion calculation and shutter control unit of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object generates the reset signal and the pixel selection signal, and receives the first comparison digital signal to obtain an image of the subject. An image processor configured to calculate and output a motion value of the optical pointing device; The maximum count value and the minimum count value at which the first comparison digital signal is at a high level are preset, and the maximum number is the number at which the second comparison digital signal is at a high level, and the number at which the third comparison digital signal is at a high level. And a shutter control circuit for outputting the shutter control signal in comparison with a count value and the minimum count value, respectively.
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.According to another aspect of the present invention, there is provided an optical pointing device including: a reference voltage generator configured to generate a maximum reference voltage and a minimum reference voltage by receiving a voltage from an external device; A row selector configured to output a plurality of row select signals for selecting pixels in a vertical direction by designating row addresses of a plurality of pixels in the image sensor; A column selector configured to designate pixels in a horizontal direction in response to the pixel select signal, and to select one pixel at a point that intersects a row address designated as one of the plurality of row select signals to receive and transmit the analog signal; It is characterized by including.
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.To achieve the above object, the column selector of the optical pointing device according to the present invention includes a plurality of switches that are switched in response to the pixel selection signal to receive and transmit the analog signal of the pixel selected from the image sensor. Characterized in that.
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.The image sensor of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object performs an initialization operation in response to the reset signal and at least one pixel is selected in response to the pixel selection signal to obtain an image of the subject And the plurality of pixels composed of photo cells for generating the analog signal having a voltage value proportional to the received light amount.
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.The first comparator of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object is applied to the voltage signals of the selected pixels to compare the voltage level in response to the shutter control signal, one of the selected pixels If the output signal voltage value of the other than the output signal voltage value of one pixel is greater than the first comparison digital signal having a high level, and if the first comparison digital signal having a low level is generated and outputs. It is done.
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.The image processor of the optical pointing device according to the present invention for generating the above object to generate and output the reset signal for initializing the plurality of pixels and the pixel selection signal for selecting the at least one pixel, Receiving an image of a subject by receiving a first comparison digital signal, and comparing the image of the currently acquired object with the image of the previously acquired object to calculate and output a motion value of the optical pointing device. It features.
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.The second comparator of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object is to receive a signal of one of the voltage signals of the selected pixels and the maximum reference voltage to compare the voltage level, Generating a second comparison digital signal having a high level when the signal voltage value of one of the voltage signals is greater than the maximum reference voltage voltage value, and generating and outputting the second comparison digital signal having a low level when the signal voltage value is greater than the maximum reference voltage voltage value; It features.
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.The second comparator of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object is to receive a signal of one of the voltage signals of the selected pixels and the minimum reference voltage to compare the voltage level, When the signal voltage value of one of the voltage signals is greater than the minimum reference voltage voltage value, generating the third comparison digital signal having a high level, and generating and outputting the third comparison digital signal having a low level if small. It features.
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.The shutter control circuit of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object may receive the shutter control signal for reducing the shutter on time if the number of the second comparison digital signals is at a high level is greater than or equal to the maximum count value. Outputs the shutter control signal that increases the shutter on time when the number is less than the maximum count value when the third comparison digital signal is less than the minimum count value when the number is less than the maximum count value; When the minimum count value is exceeded, the shutter control signal for maintaining the shutter on time may be output.
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.In accordance with another aspect of the present invention, an optical pointing device performs an initialization operation in response to the reset signal, and at least one pixel is selected in response to the pixel selection signal so that the voltage value is proportional to the received light amount. A plurality of shutter control pixels for generating and outputting a plurality of shutter control analog signals having a; And a shutter control signal selector which receives the plurality of shutter control analog signals and selects and outputs at least one shutter control analog signal in response to a shutter control analog signal selection signal from the shutter control circuit. It is done.
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.The second comparator of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object is to compare the voltage level by receiving one of the plurality of analog signals and the at least one shutter
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.The second comparator of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object has a high level if the signal voltage value of one of the voltage signals of the selected pixels is greater than the analog signal voltage value for the shutter control. A fourth comparison digital signal is generated, and if it is small, the fourth comparison digital signal having a low level is generated and output.
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.The shutter control circuit of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object may receive the shutter control signal for reducing the shutter on time if the number of the fourth comparison digital signals is at a high level is greater than or equal to the maximum count value. Outputs the shutter control signal that increases the shutter on time when the number of the fourth comparison digital signals is high level is less than the minimum count value when the number is less than the maximum count value; The shutter control signal for outputting the shutter control signal maintaining the shutter on time when the minimum count value is exceeded, and the shutter control analog signal selection signal for selecting the at least one shutter control analog signal by receiving the plurality of shutter control analog signals. It characterized in that the output.
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.The plurality of shutter control pixels of the optical pointing device according to the present invention for achieving the above another object are a part of the outside of the plurality of pixels, a periphery of the outside of the plurality of pixels, or a part of the inside of the plurality of pixels. Characterized in that can be arranged in.
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.In accordance with another aspect of the present invention, an optical pointing device is connected in parallel with the shutter control signal selector to receive a plurality of shutter control analog signals to compare outputs to determine whether the optical pointing device is picked up. A pick-up state detector for outputting a hold request signal; The apparatus may further include a surface state detection unit connected in parallel with the shutter control signal selection unit and outputting a surface information signal for identifying a state of the surface of the work bench by receiving the plurality of shutter control analog signals to compare outputs to an external host computer. It is characterized by being.
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. The image sensor of the present invention and the optical pointing device using the same can output a digital signal without having a separate high-resolution A / D converter and a prefilter, thereby not only reducing the layout area, but also in the image sensor. The shutter-on time is varied by comparing the voltage level of the output signal of the photocell positioned in the pixel and the photocell positioned in the pixels adjacent to the top, bottom, left, and right with the reference voltage or the shutter control signals when each pixel is composed of only the photo cells. It can be adjusted.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이미지 센서 및 이를 사용하는 광 포인팅 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, an image sensor and an optical pointing device using the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
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.FIG. 2 is a block diagram of an optical pointing device including an image sensor according to a first embodiment of the present invention, and includes a
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.Here, the
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.3 is a configuration diagram of an
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.FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between frames divided by each operation time and a shutter control section selection signal SCS of the optical pointing device according to the first embodiment of the present invention, and includes a plurality of motion calculation frames M-1. To Mm) and the plurality of shutter control frames S-1 to Sn are multiplexed while sharing time.
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.For example, in FIG. 4, if the image consists of 3400 frames per second, the output signal of the
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.When the shutter control signal CSH is at a high level, the motion calculation frames M-1 to Mm and the shutter control frames S-1 to Sn are combined and multiplexed so that a total of 3400 pieces share a time of 1 second. As a time interval in which the shutter control frames S-1 to Sn are selected in the state, it is also possible to select one or a plurality of shutter control frames.
도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 각 블록들의 기능을 설명하면 다음과 같다.The functions of the respective blocks of the optical pointing device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
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. The
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. The
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.The
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. The
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.The
도 2 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 포인팅 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the optical pointing device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 4 as follows.
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.First, assuming that the
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.When the
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. The generated analog signal PC12 is provided to the comparator 1122 of the
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.That is, when the shutter control signal CSH is at the low level, the output signal PC12 of the
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.When the shutter control signal CSH is at the high level, the photocell positioned in the
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.The
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. The
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.The
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.That is, when the number of high-level shutter control 1-bit digital signals sig_sh output from the
만일, 최소 카운트 값인 100개 이하이면 셔터 온 시간을 증가시키는 셔터 제어신호(CSH)를 출력하고, 최소 카운트 값인 100개 초과이면 셔터 온 시간을 유지한다.If the minimum count value is 100 or less, the shutter control signal CSH for increasing the shutter on time is output. If the minimum count value is more than 100, the shutter on time is maintained.
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.FIG. 5 is a block diagram of an improved
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.Compared to the optical pointing device according to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 2 to 4, the functions and operations of the blocks except for the
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.However, the difference is that the reference voltage Vref generated by the
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.That is, the reference voltage Vref generated by the
만일, 최소 카운트 값인 100개 이하이면 기준 전압(Vref)을 증가 또는 감소시키고, 최소 카운트 값인 100개 초과이면 기준 전압(Vref)을 유지한다.If the minimum count value is 100 or less, the reference voltage Vref is increased or decreased. If the minimum count value is more than 100, the reference voltage Vref is maintained.
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.To this end, the
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. As described above, the optical pointing device according to the second embodiment of the present invention not only provides the same effect as employing an A / D converter having a considerable resolution because the comparator in the unit pixel operates in a latched manner, and also a shutter control signal. The output signal PC13 or the reference voltage of the photocell 1131 selectively located in the
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.In the above description, the number of pixels of the
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.Next, FIG. 6 is an overall block diagram of the optical pointing device including the
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. FIG. 7 is a detailed block diagram of an
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.Referring to FIG. 6, the
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.Here, the
도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 각 블록들의 기능을 설명하면 다음과 같다.6 and 7, the functions of the respective blocks of the optical pointing device according to the second embodiment of the present invention will be described below.
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.The plurality of
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.The
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.The
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. The
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.The
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. The second and
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.The
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.The
도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광 포인팅 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.An operation of the optical pointing device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7 as follows.
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.First, as in the second embodiment of the present invention, assuming that the
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.The plurality of
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.For example, the
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. The
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.For example, when the
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.In this case, the
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.Accordingly, one pixel mapped at a point intersecting with the row address designated by the row select signals PS_r1 to PS_rN output from the
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.The
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.On the other hand, when the
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.The
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. The
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.The
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.That is, 200 or more, which is the maximum count value of the high level signal in which the number of the high level second comparison digital signals Sig_c2 generated by comparing the maximum reference voltage Vref_max and the voltage level in the
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.If the minimum count value is 100 or less, the shutter control signal CSH is increased to increase the shutter on time. If the minimum count value is more than 100, the shutter on time is maintained.
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. As described above, in the optical pointing device according to the second embodiment of the present invention, the first to
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.Next, FIG. 8 is an overall block diagram of the optical pointing device including the
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.FIG. 9 is a block diagram of another optical pointing device including the
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.The
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.Similarly, the
도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 각 블록들의 기능을 설명하면 다음과 같다.8 and 9, the functions of the respective blocks of the optical pointing device according to the third embodiment of the present invention will be described below.
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.The functions of the
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.The plurality of shutter control pixels 100-1 to 100-4 are reset signals of the
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. The shutter
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.The
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.The
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.Here, the plurality of shutter control pixels 100-1 to 100-4 may be disposed in a portion of the outer pixel array as shown in FIG. 8, but the outer periphery of the outer pixel array is further improved in order to further improve sensitivity characteristics. It may be arranged in a long area, or may be disposed in a part of the pixel array without a separate area outside in order to reduce the manufacturing cost of hardware and to spend more time for motion value calculation.
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.In addition, as shown in FIG. 9, the shutter
도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광 포인팅 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.An operation of the optical pointing device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9 as follows.
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.The operation of the
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.First, as in the first and second embodiments of the present invention, assuming that the
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. The plurality of shutter control pixels 100-1 to 100-4 perform an initialization operation in response to the reset signal RS of the
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.The
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.The
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.If the minimum count value is 100 or less, the shutter control signal CSH for increasing the shutter on time is output. If the minimum count value is more than 100, the shutter on time is maintained.
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.Meanwhile, in FIG. 9, the pick-up
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.In addition, the surface
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. As described above, in the optical pointing device according to the third embodiment of the present invention, the
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.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
도 1은 종래의 이미지 센서를 포함하는 광 포인팅 장치의 내부 블록도를 도시한 도면이다.1 is a block diagram illustrating an interior of an optical pointing device including a conventional image sensor.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이미지 센서를 포함하는 광 포인팅 장치의 전체 블록도이다.2 is a block diagram illustrating an optical pointing device including an image sensor according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 내 이미지 센서(10)의 구성도이다.3 is a block diagram of the
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.FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between frames divided by each operation time and a shutter control section selection signal SCS of the optical pointing device according to the first embodiment of the present invention.
도 5은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 포인팅 장치 내 기준 전압 발생부(14)가 개선된 전체 블록도이다.5 is an overall block diagram of an improved
도 6는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이미지 센서(100)를 포함하는 광 포인팅 장치의 전체 블록도이다.6 is a block diagram illustrating an optical pointing device including an
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.FIG. 7 is a detailed block diagram of an
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 이미지 센서(100)를 포함하는 광 포인팅 장치의 전체 블록도이다.8 is a block diagram illustrating an optical pointing device including an
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 이미지 센서(100)를 포함하는 또 다른 광 포인팅 장치의 전체 블록도이다.9 is a block diagram of another optical pointing device including the
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