影像感测装置以及使用这个影像感测装置的光学导航装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种影像感测装置以及使用这个影像感测装置的光学导航装置，其中影像感测装置包含感测像素以及控制电路。感测像素包含：电荷存储元件；光感应元件，分别在第一、第二模式下产生具第一、第二光感应电荷数量的光感应电荷；以及开关元件，根据控制电压决定该光感应电荷能传送至该电荷存储元件的电荷数量。控制电路产生该控制电压，使得该第一模式下该光感应电荷能传送至该电荷存储元件的电荷数量是一个第一电荷数量，而该第二模式下该光感应电荷能传送至该电荷存储元件的电荷数量是一个第二电荷数量，其中该第一电荷数量和该第二电荷数量均小于该电荷存储元件的最大电荷存储数量。

【技术实现步骤摘要】
影像感测装置以及使用这个影像感测装置的光学导航装置
本专利技术涉及一种影像感测装置以及使用这个影像感测装置的光学导航装置，特别有关一种可避免过曝的影像感测装置以及使用这个影像感测装置的光学导航装置。
技术介绍
现有的光学导航装置(例如光学鼠标或光学触控装置)都是以一光源产生光来照射对象(例如手指、触控笔，或是光学导航装置放置的表面)，然后以一影像感测装置撷取包含对象影像的多张图框来计算出对象的位置。为了避免环境光的干扰而造成误判，其中一种做法是将光源关闭而撷取一张图框，然后再将光源打开撷取一张图框，将两张图框相减便可计算出仅有光源光照射下的图框，以增加判断对象位置的精确度。影像感测装置会包含多个感测像素，用以根据感测到的光产生影像感测信号，而这些影像感测信号经过后续处理后会产生前述的图框。图1绘示了现有技术中部分感测像素结构的电路图。如图1所示，感测像素100中会包含一光感应元件PD(例如光二极管)以及一电荷存储元件C(例如电容)。光感应元件PD会根据接收到的光产生电荷而存储在电荷存储元件C中。图2绘示了现有技术中，光源开启时和关闭时，电荷存储元件存储光感应电荷的示意图。如图2所示，在图1的光源LS关闭时，光感应元件PD根据环境光产生了光感应电荷数量CRe的光感应电荷(以白色圆圈表示)，这些光感应电荷会传送至电荷存储元件C并被存储。而在图2的光源LS开启时，光感应元件PD根据环境光以及光源LS发出的光源光而产生了光感应电荷数量CRe+CRL的光感应电荷(因光源光而产生的光感应电荷以黑色圆点表示)，这些光感应电荷也会传送至电荷存储元件C并被存储。光源开启和关闭的光感应电荷会分别被读出而据以产生影像感测信号，然后再据以产生图框。而将这两状态下产生的图框相减，便可得到仅有光源光时的图框。然而，当环境光太强时，就可能影响前述步骤的精确度。图3绘示了现有技术中，环境光过强而使得光感应电荷大于电荷存储元件的最大电荷存储数量(即所谓的过曝)的示意图。如图3所示，当环境光相当强时，有可能使光感应元件PD根据环境光产生的光感应电荷(以白色圆圈表示)的电荷数量超出电容的最大电荷存储数量。或者，光感应元件PD根据环境光产生的光感应电荷(以白色圆圈表示)的电荷数量未超出电容的最大电荷存储数量，但根据环境光产生的光感应电荷加上根据光源光所产生的光感应电荷(以黑色圆点表示)的总电荷数量超出电容的最大电荷存储数量。这两种情形下，都无法得到正确的仅有光源光时的图框。
技术实现思路
因此，本专利技术一目的是公开一种影像感测装置，其可避免现有技术中图框过曝的问题。本专利技术另一目的是公开一种光学导航装置，其可通过未过曝的图框计算出对象的相对位移。本专利技术一实施例公开了影像感测装置，包含感测像素以及控制电路。感测像素包含：电荷储存组件；光感应组件，在第一模式下依据所接收的光量产生第一光感应电荷数量的电荷，并在第二模式下依据所接收的光量产生第二光感应电荷数量的电荷，其中该第二光感应电荷数量大于该第一光感应电荷数量；以及开关组件，根据控制电压决定该光感应组件能传送至该电荷储存组件的电荷数量；以及控制电路，用以产生该控制电压，使得该第一模式下该光感应电荷能传送至该电荷储存组件的电荷数量为第一电荷数量，而该第二模式下该光感应电荷能传送至该电荷储存组件的电荷数量为第二电荷数量，其中该第一电荷数量为该第一光感应电荷数量减去一第三电荷数量，该第二电荷数量为该第二光感应电荷数量减去该第三电荷数量；其中该第一电荷数量和该第二电荷数量均小于该电荷储存组件的最大电荷储存数量。此处的第三电荷数量是开关组件部份导通时，未流入电荷储存组件的光感应电荷的数量，将在底下以图示详述。本专利技术另一实施例公开了一种光学导航装置，包含了影像感测装置、光源以及处理单元。影像感测装置于第一模式下产生第一影像感测讯号，而在第二模式下产生第二影像感测讯号，包含感测像素以及控制电路。感测像素包含；电荷储存组件；光感应组件，在第一模式下依据所接收的光量产生第一光感应电荷数量的电荷，并在第二模式下依据所接收的光量产生第二光感应电荷数量的电荷，其中该第二光感应电荷数量大于该第一光感应电荷数量；开关组件，根据控制电压决定该光感应组件能传送至该电荷储存组件的电荷数量；以及影像感测讯号产生电路，用以根据该电荷储存组件中所储存的该电荷产生影像感测讯号；以及控制电路，用以产生该控制电压，使得该第一模式下该光感应电荷能传送至该电荷储存组件的电荷数量为第一电荷数量，而该第二模式下该光感应电荷能传送至该电荷储存组件的电荷数量为第二电荷数量，其中该第一电荷数量为该第一光感应电荷数量减去第三电荷数量，该第二电荷数量为该第二光感应电荷数量减去该第三电荷数量；其中该第一电荷数量和该第二电荷数量均小于该电荷储存组件的最大电荷储存数量，而该影像感测讯号产生电路根据该第一电荷数量的该光感应电荷产生该第一影像感测讯号及根据该第二电荷数量的该光感应电荷产生该第二影像感测讯号。光源于第一模式下不发光，而在第二模式下提供占该第二光量的至少一部份的光给该光感应组件。处理单元将第二影像感测讯号减去该第一影像感测讯号以计算出该光学导航装置相对于一对象的移动。控制电路可整合在处理单元中。通过前述的实施例，可避免现有技术中环境光过强而过曝的问题。而通过回馈机制以及可自由设定控制电压的机制，可让感应像素中的开关有更适当的导通程度。附图说明图1绘示了现有技术中部分感测像素结构的电路图。图2绘示了现有技术中，光源有开启时和关闭时，电荷存储元件存储光感应电荷的示意图。图3绘示了现有技术中，环境光过强而使得光感应电荷大于电荷存储元件的最大电荷存储数量的示意图。图4和图5绘示了根据本专利技术实施例的影像感测装置的电路图。图6绘示了图4所示的影像感测装置的动作示意图。图7和图8绘示了根据本专利技术实施例的光学导航装置的方块图。其中，附图标记说明如下：100感测像素400、701、801影像感测装置401影像感测矩阵402控制电路403信号读取电路405放大器407模拟数字转换器409回馈电路411环境光感测装置501影像感测信号产生电路700光学导航装置800光学鼠标703、803处理单元SWR1、SWR2重置元件C电荷存储元件PIX感测像素PD光感应元件SWT开关元件T1、T2晶体管LS光源Sr表面SR1、SR2、SRn信号读出单元具体实施方式图4和图5绘示了根据本专利技术实施例的影像感测装置的电路图。但请留意图4和图5的结构仅用以举例，并非用以限定本专利技术。如图4所示，影像感测装置400包含了影像感测矩阵401、控制电路402、信号读取电路403、放大器405以及模拟数字转换器407。影像感测矩阵401具有至少一个感测像素PIX11-PIXnm。这些感测像素PIX11-PIXnm根据感测到的一个影像产生至少一个影像感测信号IS11-ISnm。信号读取电路403用以读出影像感测信号IS11-ISnm。放大器405用以根据至少一个放大参数将该影像感测信号IS11-ISnm放大成一个放大后影像感测信号AIS11-AISnm。模拟数字转换器407用以将放大后影像感测信号AIS11-AISnm转换成数字放大后影像感测信号DAIS11-DAISnm，这些数字后的影像感测信号构成了图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种影像感测装置，其特征在于包含：感测像素，包含；电荷存储元件；光感应元件，在第一模式下依据所接收的光量产生第一光感应电荷数量的光感应电荷，并在第二模式下依据所接收的光量产生第二光感应电荷数量的光感应电荷，其中该第二光感应电荷数量大于该第一光感应电荷数量；以及开关元件，根据控制电压决定该该光感应电荷能传送至该电荷存储元件的电荷数量；以及控制电路，用以产生该控制电压，使得该第一模式下该光感应电荷能传送至该电荷存储元件的电荷数量是第一电荷数量，而该第二模式下该光感应电荷能传送至该电荷存储元件的电荷数量是第二电荷数量，其中该第一电荷数量是该第一光感应电荷数量减去第三电荷数量，该第二电荷数量是该第二光感应电荷数量减去该第三电荷数量；其中该第一电荷数量和该第二电荷数量均小于该电荷存储元件的最大电荷存储数量。

【技术特征摘要】
1.一种影像感测装置，其特征在于包含：感测像素，包含；电荷存储元件；光感应元件，在第一模式下依据所接收的光量产生第一光感应电荷数量的光感应电荷，并在第二模式下依据所接收的光量产生第二光感应电荷数量的光感应电荷，其中该第二光感应电荷数量大于该第一光感应电荷数量；以及开关元件，根据控制电压决定该光感应电荷能传送至该电荷存储元件的电荷数量；以及控制电路，用以产生该控制电压，使得该第一模式下该光感应电荷能传送至该电荷存储元件的电荷数量是第一电荷数量，而该第二模式下该光感应电荷能传送至该电荷存储元件的电荷数量是第二电荷数量，其中该第一电荷数量是该第一光感应电荷数量减去第三电荷数量，该第二电荷数量是该第二光感应电荷数量减去该第三电荷数量；其中该第一电荷数量和该第二电荷数量均小于该电荷存储元件的最大电荷存储数量。2.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，其中该电荷存储元件的该最大电荷存储数量大于该第二光感应电荷数量。3.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，其中该感测像素进一步包括影像感测信号产生电路，用以根据该电荷存储元件中所存储的该光感应电荷产生影像感测信号。4.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，进一步包括回馈电路，根据该第一光感应电荷数量或该第二光感应电荷数量与该最大电荷存储数量的关系提供回馈信息给该控制电路，以调整该控制电压。5.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，进一步包括环境光感测装置，用以感测环境光以产生环境光参数，该控制电路根据该环境光参数来调整该控制电压。6.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，其中该控制电路接收来自外部的控制指令来调整该控制电压。7.如权利要求1所述的影像感测装置，其特征在于，进一步包括重置元件，耦接该光感应元件，用以根据重置信号重置该光感应元件。8.一种光学导航装置，其特征在于，包含；影像感测装置，在第一模式下产生第一影像感测信号，而在第二模式下产生第二影像感测信号，包含；感测像素，包含；电荷存储元件；光感应元件，在第一模式下依据所接收的光量产生第一光感应电荷数量的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：许恩峯，陈经纬，陈健生，白顺尹，周健荣，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71