專(zhuān)利名稱(chēng)：矩陣傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及矩陣光學(xué)傳感器。本發(fā)明應(yīng)用于例如使用此類(lèi)傳感器以在傳感器上的檢測(cè)平面的圖像中檢測(cè)物體， 例如為確定觸摸屏前的指針的位置。本發(fā)明還可以應(yīng)用于視頻監(jiān)控或遙測(cè)技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的C⑶矩陣光學(xué)傳感器相對(duì)昂貴，且在像素上形成的圖像要按順序逐塊讀取。由于必須存儲(chǔ)所有的像素，因此處理該圖像會(huì)相對(duì)復(fù)雜。還有被稱(chēng)為快照傳感器的CMOS矩陣傳感器，CMOS矩陣傳感器中每一像素與模擬存儲(chǔ)器相關(guān)聯(lián)。像素相當(dāng)大且存儲(chǔ)器在強(qiáng)光照下可能遭受信息的高泄露。而且，已經(jīng)提出用于生產(chǎn)觸摸屏的大量技術(shù)方案，該觸摸屏包括屏幕和用于在與該屏幕相關(guān)聯(lián)的檢測(cè)平面的圖像中定位指針的系統(tǒng)，例如該指針剛好放置在該屏幕的前面。依賴(lài)使用光學(xué)部件的定位系統(tǒng)特別適合于相對(duì)大的屏幕。相對(duì)于屏幕安置光源和傳感器，使得指針攔截由這些光源發(fā)出的光或者由安置在屏幕周邊的反射表面反射的光， 且在傳感器上形成圖像。對(duì)采用此方法形成的圖像進(jìn)行分析，使得可能通過(guò)三角測(cè)量確定物體的位置。圖15示出了專(zhuān)利申請(qǐng)US 2007/0089915中公開(kāi)的觸摸屏的示例。為確定檢測(cè)平面103中指針D的位置，兩個(gè)矩陣傳感器101和102分別安置在屏幕的拐角處。檢測(cè)平面 103中的指針D的笛卡爾坐標(biāo)X和Y可以由對(duì)應(yīng)于指針D在檢測(cè)平面103中的遮蔽效果的角α和角β確定。配有線性傳感器的觸摸屏也是已知的。不同于使用矩陣傳感器的觸摸屏，線性傳感器必須非常精確地相對(duì)于檢測(cè)平面安置。此結(jié)構(gòu)的一個(gè)缺點(diǎn)是這些傳感器對(duì)制造或使用過(guò)程中遇到的間隙或機(jī)械變形具有敏感性，以至于指針的圖像可能形成于傳感器的外部。為減輕該問(wèn)題，使用的線性傳感器具有矩形像素，矩形像素的長(zhǎng)邊垂直于檢測(cè)平面。使用矩形像素的缺陷是由于光電二極管寄生電容較高而使像素的靈敏度降低。此外， 這樣的像素收集更多的雜散光。在已知的檢測(cè)系統(tǒng)中使用矩陣傳感器會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理比使用線性傳感器多，這使觸摸屏更加昂貴。最后，已知包含開(kāi)窗口功能的矩陣傳感器。傳感器接收窗口地址作為輸入，窗口地址例如為上角的地址，且將該窗口中的像素值傳送為輸出。當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤對(duì)準(zhǔn)時(shí)，此窗口可能仍保持相當(dāng)大且因此大大增加待處理的像素的數(shù)量。此外，由于對(duì)行和列來(lái)說(shuō)，讀取矩陣傳感器的速度不同，則在豎直方向中增大讀窗口明顯地增長(zhǎng)了讀取圖像花費(fèi)的時(shí)間。專(zhuān)利申請(qǐng)US 2004/0155175公開(kāi)了一種與讀取裝置相關(guān)聯(lián)的矩陣傳感器，該讀取裝置設(shè)置成讀取在傳感器像素矩陣上形成的圖像。該讀取裝置順序地讀取像素矩陣的列。這樣的傳感器不允許并行處理像素的列，且采用此種傳感器讀取圖像可能耗費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。需要一種新型矩陣傳感器，該新型矩陣傳感器能夠使對(duì)來(lái)自用于一些應(yīng)用的像素矩陣的數(shù)據(jù)的處理簡(jiǎn)化，所述的一些應(yīng)用諸如為觸摸屏、視頻監(jiān)控和遙測(cè)技術(shù)。還需要進(jìn)一步改善現(xiàn)存的傳感器，以具有精確快速同時(shí)制造成本相對(duì)低的傳感
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種矩陣光學(xué)傳感器，所述矩陣光學(xué)傳感器包括像素矩陣，每一個(gè)像素由行地址和列地址標(biāo)識(shí)；及可編程電子電路，所述可編程電子電路包括多個(gè)用于讀取所述像素的可編程讀取單元；每一個(gè)可編程讀取單元與像素的至少一個(gè)列地址關(guān)聯(lián)，且設(shè)置成在編程所述傳感器的步驟期間能夠存儲(chǔ)至少一個(gè)行地址；接收行地址；以及對(duì)于一些接收到的行地址值，比較接收到的行地址和被編程的行地址，且如果它們相等則能夠讀取對(duì)應(yīng)的像素的值。更具體地，本發(fā)明提供一種矩陣光學(xué)傳感器，該矩陣光學(xué)傳感器包括多個(gè)可編程讀取單元，所述可編程讀取單元用于讀取像素，每一個(gè)可編程讀取單元連接到至少一列像素，且每一個(gè)可編程讀取單元設(shè)置成在編程所述傳感器的步驟期間能夠存儲(chǔ)至少一個(gè)行地址；接收行地址；對(duì)于一些接收到的行地址值，比較接收到的行地址和被編程的行地址，且如果它們相等則能夠讀取對(duì)應(yīng)的像素的值。例如，至少一個(gè)行地址用于不同于讀取像素的值的功能，且接收此行地址作為讀地址的可編程讀取單元例如設(shè)置成能夠執(zhí)行所述功能，這使得能夠降低傳感器控制信號(hào)的數(shù)量。本文中使用的措辭“能夠讀取”表示可編程讀取單元能夠?qū)⑾袼氐闹祩魉徒o傳感器的外部，或傳送給傳感器的另一部件，目的是例如在傳感器內(nèi)存儲(chǔ)像素的值和/或處理像素的值，例如對(duì)像素的值進(jìn)行微分處理?？梢酝ㄟ^(guò)先對(duì)行定址且接著對(duì)列定址來(lái)實(shí)現(xiàn)讀取。本文中使用的措辭“對(duì)應(yīng)的像素的值”表示例如由傳感器直接獲取的像素的值或?yàn)V波后的值。本發(fā)明的傳感器通過(guò)使用可以并行工作的可編程讀取單元使得能夠?qū)ο袼氐倪x擇進(jìn)行編程，且能夠僅讀取編程的像素的值。例如，對(duì)于包含256行且每一行有1600個(gè)像素的檢測(cè)平面的圖像，本發(fā)明能夠避免讀取圖像的256行的每一個(gè)像素，且因此加速處理。本文中使用的措辭“像素的行”指的是在像素矩陣的包含較多數(shù)量像素的維度的方向的一行像素。本文中使用的措辭“像素的列”指的是在像素矩陣的包含較少數(shù)量像素的維度的方向的一行像素。例如，對(duì)于具有256X1600個(gè)像素的傳感器，該傳感器認(rèn)為具有每一行有1600個(gè)像素的256行和每一列有256個(gè)像素的1600列。至少一個(gè)可編程讀取單元，尤其是每一個(gè)可編程讀取單元，可以只與一個(gè)像素列地址關(guān)聯(lián)。也就是說(shuō)，可編程讀取單元可以只連接到一列像素。如下文中所出現(xiàn)的，傳感器可以集成到用于定位指針的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)射向傳感器的光線由指針攔截來(lái)定位形成在傳感器上的檢測(cè)平面的圖像中的指針。此圖像可以限定相對(duì)于傳感器的行呈很小傾斜角度的直線段。此圖像讀取可以只具有一個(gè)維度，即此圖像可以每列只讀取一個(gè)像素。此讀取方法可以在并行時(shí)有效，即由所有讀取單元同時(shí)地讀取。至少一個(gè)可編程單元，尤其是每一個(gè)可編程單元，可以與多個(gè)像素列地址關(guān)聯(lián)，例如連續(xù)的列地址，或者，換句話說(shuō)，可以連接到多個(gè)像素的列，例如兩個(gè)連續(xù)的像素的列。這樣可以使進(jìn)一步處理簡(jiǎn)化，且還可以簡(jiǎn)化傳感器的結(jié)構(gòu)。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，可以具有和像素的列一樣多的讀取單元。在另一實(shí)施方式中，讀取單元可以少于像素的列，例如讀取單元比像素的列少2-10倍，讀取單元的數(shù)量大于1。像素矩陣的行的數(shù)量例如等于2n，且每一個(gè)可編程讀取單元可以與η個(gè)連續(xù)的像素列地址關(guān)聯(lián)。因此，例如對(duì)于256行像素，8個(gè)連續(xù)的列地址可以與同一可編程讀取單元關(guān)聯(lián)。本發(fā)明還可以降低傳感器的讀取時(shí)鐘頻率，以在功耗和寄生電磁輻射方面獲益。 本發(fā)明的傳感器在約3. 3V的供電電壓下的功耗例如少于100毫瓦(mW)。本發(fā)明的矩陣傳感器還可以例如以小型電子集成電路芯片的形式生產(chǎn)。每一個(gè)可編程讀取單元，例如包括至少一個(gè)存儲(chǔ)寄存器，該存儲(chǔ)寄存器存儲(chǔ)編程到可編程讀取單元中的行地址；比較器，該比較器在第一輸入接收讀地址；及在第二輸入接收編程到所述存儲(chǔ)寄存器內(nèi)的所述行地址；和至少一個(gè)緩沖存儲(chǔ)器。比較器可以設(shè)置成比較第一輸入和第二輸入的地址，且如果它們相等，則將像素的值存儲(chǔ)到緩沖存儲(chǔ)器中，該像素的行地址在可編程讀取單元內(nèi)編程。當(dāng)可編程讀取單元與多個(gè)像素列地址關(guān)聯(lián)時(shí)，或者換句話說(shuō)，連接到多個(gè)像素的列時(shí)，可編程讀取單元可以包括單個(gè)存儲(chǔ)寄存器、用于所有的所述像素列地址的單個(gè)比較器和用于每一個(gè)像素列地址的緩沖存儲(chǔ)器。在第一實(shí)施方式中，可編程讀取單元包括僅一個(gè)存儲(chǔ)寄存器、僅一個(gè)比較器和至少一個(gè)緩沖存儲(chǔ)器。如果可編程讀取單元包括與相同的列地址關(guān)聯(lián)的多個(gè)緩沖存儲(chǔ)器，或換句話說(shuō)， 包括連接到相同列的多個(gè)緩沖存儲(chǔ)器，則該多個(gè)緩沖存儲(chǔ)器能夠連續(xù)存儲(chǔ)由相同的行地址和列地址標(biāo)識(shí)的像素的值。這樣能夠在傳感器上連續(xù)形成的兩個(gè)圖像之間進(jìn)行差分處理， 例如用于消除環(huán)境光線的作用。傳感器可以包括差分放大器，該差分放大器用于傳送與兩個(gè)連續(xù)時(shí)間的像素的差值對(duì)應(yīng)的值，該兩個(gè)連續(xù)時(shí)間例如對(duì)應(yīng)于打開(kāi)和關(guān)閉用以在傳感器的形檢測(cè)平面上形成圖像的光源。在第二實(shí)施方式中，可編程讀取單元包括多個(gè)存儲(chǔ)寄存器、單個(gè)比較器和一個(gè)或多個(gè)緩沖存儲(chǔ)器。在編程步驟期間，用戶(hù)可以將不同的行地址編程到每一個(gè)存儲(chǔ)寄存器中， 使得能夠在可編程讀取單元的一個(gè)或多個(gè)緩沖存儲(chǔ)器中讀取相同列像素的不同像素的值。每一個(gè)可編程讀取單元例如包括兩個(gè)存儲(chǔ)寄存器，該兩個(gè)存儲(chǔ)寄存器使得能夠讀取例如在傳感器上形成的的圖像上限定閉環(huán)或開(kāi)環(huán)模式的像素。可編程單元還可以包括多個(gè)存儲(chǔ)寄存器，例如四個(gè)寄存器，以便讀取在傳感器上形成的更復(fù)雜形狀的圖像的像素，該更復(fù)雜形狀例如限定腎形的模式。該傳感器包括光檢測(cè)器的矩陣，一個(gè)像素例如與一個(gè)光檢測(cè)器關(guān)聯(lián)。可選擇地，一個(gè)像素可以與多個(gè)光檢測(cè)器關(guān)聯(lián)。這些光檢測(cè)器可以使用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS) 技術(shù)生產(chǎn)。矩陣傳感器可以設(shè)置成對(duì)光檢測(cè)器的矩陣的一列進(jìn)行至少一種二項(xiàng)式濾波操作， 該二項(xiàng)式濾波操作可以能夠使由光檢測(cè)器獲取的電荷在濾波方向中的分布平滑。二項(xiàng)式濾波可以補(bǔ)償矩陣傳感器的操作期間發(fā)生的干擾，該干擾例如由與傳感器連接的屏幕上施加的機(jī)械應(yīng)力引起，或由環(huán)境溫度引起。二項(xiàng)式濾波可以以?xún)煞N不同的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。第一結(jié)構(gòu)根據(jù)濾波的矩陣的至少一列將該列中分別具有坐標(biāo)業(yè)和業(yè)+1的兩個(gè)光檢測(cè)器連接，例如行地址為業(yè)和2k+l，k是自然數(shù)。在第二結(jié)構(gòu)中，通過(guò)以下實(shí)現(xiàn)二項(xiàng)式濾波根據(jù)濾波的矩陣的至少一列，將該列中分別具有坐標(biāo)業(yè)+1和業(yè)+2的兩個(gè)光檢測(cè)器連接，例如行地址為業(yè)+1和業(yè)+2，k是自然數(shù)?？梢圆捎玫谝粸V波結(jié)構(gòu)且接著采用第二濾波結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)二項(xiàng)式濾波，反過(guò)來(lái)也一樣?？蛇x擇地，可能僅使用第一結(jié)構(gòu)或僅使用第二結(jié)構(gòu)。另一選擇方式是根據(jù)所需要的電荷的分布平滑度來(lái)采用上述兩種交替結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次二項(xiàng)式濾波操作。根據(jù)需要的平滑度，可以對(duì)光檢測(cè)器的矩陣進(jìn)行多次濾波操作。矩陣傳感器例如包括多個(gè)開(kāi)關(guān)，每一個(gè)開(kāi)關(guān)將光電探測(cè)器矩陣的兩個(gè)相鄰的光電探測(cè)器連接，尤其是同一列的兩個(gè)相鄰的光電探測(cè)器。這些二項(xiàng)式濾波操作可以由兩個(gè)信號(hào)激活?？蛇x擇地，用于不不同于讀取像素值的功能的至少一個(gè)行地址用于設(shè)置如上所述的二項(xiàng)式濾波，且由可編程讀取單元接收所述地址作為讀地址使得能夠根據(jù)上述的濾波結(jié)構(gòu)之一閉合開(kāi)關(guān)。一個(gè)像素行地址例如用于每一個(gè)二項(xiàng)式濾波結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一方面是提供一種定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)用于在檢測(cè)平面的圖像中定位指針，該定位系統(tǒng)包括至少一個(gè)如上述限定的矩陣傳感器。該傳感器例如設(shè)置成獲取檢測(cè)平面的圖像且具有存儲(chǔ)在可編程讀取單元內(nèi)的行地址的像素是在其上形成檢測(cè)平面的圖像的像素。因?yàn)橹羔樃鶕?jù)其位置來(lái)阻擋光到達(dá)不同像素，則對(duì)讀取像素進(jìn)行分析能夠檢測(cè)到檢測(cè)平面中指針的位置。定位系統(tǒng)例如集成到屏幕內(nèi)以形成觸摸屏且在傳感器上形成的檢測(cè)平面的圖像例如是在所述屏幕周?chē)植嫉囊粋€(gè)或多個(gè)光源的圖像或通過(guò)位于屏幕邊緣的反射鏡的光源的反射的圖像。例如，可以使用大量的發(fā)光二極管(多個(gè)LED)以提供均勻且連續(xù)的發(fā)光表面。在屏幕的鄰近處存在的指針遮蔽此發(fā)光表面，在一些像素上形成指針的圖像。集成有定位系統(tǒng)的屏幕優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)LED，所述LED位于傳感器的光軸附近且照射到屏幕的邊緣，所述屏幕的邊緣設(shè)置有反折射的反射鏡。來(lái)自LED的光以給定的發(fā)光效率反射向每一個(gè)傳感器。在屏幕的鄰近處存在的指針使此效率的大大減小且遮蔽該傳感器。可編程讀取單元能夠僅讀取傳感器的易于根據(jù)檢測(cè)平面的圖像中的指針的位置而變化的像素的值，而非傳感器的全部的像素的值，因此降低了處理時(shí)間以及對(duì)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的需求。不是所有的傳感器的像素的值需要保存。這降低了定位系統(tǒng)的成本。有利地，定位系統(tǒng)包括本發(fā)明的兩個(gè)矩陣傳感器，且可以通過(guò)三角計(jì)算實(shí)現(xiàn)定位?？删幊套x取單元可以?xún)H接收在其上形成檢測(cè)平面的圖像的像素的行地址作為輸入，即作為讀地址，這使得能夠避免處理傳感器的在其上沒(méi)有機(jī)會(huì)形成用于定位指針的指針圖像的像素的行。本發(fā)明的另一方面提供一種觸摸屏，所述觸摸屏包括屏幕；和如上定義的定位系統(tǒng)。本發(fā)明的再一方面提供一種在像素矩陣中讀取選擇的像素的方法，其中每一個(gè)像素由行地址和列地址標(biāo)識(shí)，且在可編程讀取單元中編程選擇的行地址，每一個(gè)可編程讀取單元與至少一列像素關(guān)聯(lián)，或換句話說(shuō)連接到至少一列像素，在此方法中至少一個(gè)讀地址作為輸入提供給可編程讀取單元；對(duì)于一些讀地址值，將以此方式接收為輸入的所述行地址和每一個(gè)可編程讀取單元中編程的至少一個(gè)行地址比較，且如果它們相等，則將具有編程的行地址的像素的值存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器中。至少一個(gè)行地址例如用于不同于讀取像素值的功能，且接收此行地址作為讀地址的可編程讀取單元例如設(shè)置成能夠執(zhí)行所述功能。例如在傳感器校準(zhǔn)階段期間，可針對(duì)每一個(gè)可編程讀取單元編程單個(gè)行地址?？蛇x擇地，針對(duì)每一個(gè)可編程讀取單元編程多個(gè)行地址，且作為輸入接收的讀地址與可編程讀取單元中的這些編程的地址進(jìn)行比較，以確定讀地址是否等于編程的地址中的一個(gè)?？删幊套x取單元可以包括與編程的行地址一樣多的緩沖存儲(chǔ)器?？删幊套x取單元可以被即時(shí)重新編程。當(dāng)與編程到可編程讀取單元的存儲(chǔ)寄存器中的行地址對(duì)應(yīng)的像素的值已經(jīng)存儲(chǔ)到此可編程讀取單元的緩沖存儲(chǔ)器中時(shí)，用戶(hù)可以將新的行地址編程到存儲(chǔ)寄存器中，隨后由此新的行地址標(biāo)識(shí)的像素的值在先前的數(shù)據(jù)被讀取和刪除后存儲(chǔ)到該可編程讀取單元的同一緩沖存儲(chǔ)器中或者存儲(chǔ)到該可編程讀取單元的另一緩沖存儲(chǔ)器中。這可以使得能夠讀取與可編程讀取單元相關(guān)聯(lián)的相同列的多個(gè)像素的值。像素矩陣與光電探測(cè)器矩陣關(guān)聯(lián)，且所述方法在提供讀地址給可編程讀取單元的步驟之前可以包括如上定義的光檢測(cè)器二項(xiàng)式濾波步驟。
例如至少一個(gè)行地址用于設(shè)置二項(xiàng)式濾波，且在二項(xiàng)式濾波步驟期間，所述行地址作為讀地址發(fā)送給例如至少一個(gè)可編程讀取單元。本發(fā)明的又一方面提供一種在檢測(cè)平面的圖像中定位指針的方法，其中通過(guò)光檢測(cè)器的矩陣能夠獲取檢測(cè)平面的圖像，在檢測(cè)平面的圖像中的圖像的每一個(gè)像素由行地址和列地址標(biāo)識(shí)；且通過(guò)上述方法能夠讀取檢測(cè)平面的圖像中選擇的像素。所述方法可以包括如下步驟當(dāng)光檢測(cè)器的矩陣的觀察區(qū)域由人造光源照射時(shí)，獲取檢測(cè)平面的至少部分第一圖像，尤其是獲取整個(gè)檢測(cè)平面的第一圖像；在光檢測(cè)器的矩陣的觀察區(qū)域沒(méi)有由人造光源照射時(shí)，獲取檢測(cè)平面的所述部分的第二圖像；及差分讀取第一圖像和第二圖像。此差分讀取能夠降低由環(huán)境光引起的噪聲。以示例方式，為了獲取第一圖像和第二圖像，利用重復(fù)過(guò)程，在打開(kāi)人造光源和關(guān)閉人造光源的基本周期的每一重復(fù)中，僅獲取檢測(cè)平面的圖像的部分。例如在每一重復(fù)中， 僅需要獲取檢測(cè)平面的圖像的一行像素。重復(fù)獲取方法使得與待獲取的行關(guān)聯(lián)的光檢測(cè)器僅在較短時(shí)間內(nèi)暴露在來(lái)自人造光源的光下，如果人造光源的亮度高，這證明是可取的，且這能夠防止光檢測(cè)器飽和。可選擇地，在每一重復(fù)中，獲取檢測(cè)平面的圖像的多行像素。另一可選擇方式是，對(duì)第一和第二圖像，且在打開(kāi)和關(guān)閉人造光源的單個(gè)基本周期中獲取檢測(cè)平面的整個(gè)圖像，這可以降低人造光源的開(kāi)/關(guān)比且獲得更高能量的光脈沖。人造光源例如包括至少一個(gè)發(fā)光二極管。結(jié)合上述特征，本發(fā)明的另一方面提供一種矩陣光學(xué)傳感器，該矩陣光學(xué)傳感器包括像素的二維矩陣，該像素的二維矩陣先由行地址讀取接著由列地址讀
多個(gè)讀取單元，每一個(gè)讀取單元連接到至少一列像素，且每一個(gè)讀取單元選擇性地存儲(chǔ)針對(duì)傳感器的一個(gè)或多個(gè)給定的行地址的讀取結(jié)果，該傳感器被設(shè)置成在掃描像素矩陣的全部或部分行后，能夠獲得與像素矩陣的像素的給定行對(duì)應(yīng)的一維圖像。


在閱讀本發(fā)明的非限制性實(shí)施方式的下列描述及觀察附圖后，可更好地理解本發(fā)明，其中圖1概略地示出了本發(fā)明的矩陣傳感器的示例；圖2概略地示出了本發(fā)明的多個(gè)可編程讀取單元；圖3a示出了存在指針時(shí)形成在矩陣傳感器的部分上的檢測(cè)平面的圖像的示例；圖北到3d示出了由定位系統(tǒng)在檢測(cè)平面的圖像中定位指針的過(guò)程的不同步驟；圖4概略地示出了在檢測(cè)平面的圖像中定位指針的方法的不同步驟；圖5示出了本發(fā)明的矩陣傳感器的示例的元件；
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圖6a到6e示出了二項(xiàng)式濾波的示例的步驟；圖7示出了差分讀取的示例；圖8示出了對(duì)可編程讀取單元編程的方法的示例；圖9是示出讀取緩沖存儲(chǔ)器的示例的時(shí)序圖；圖IOa是示出根據(jù)本發(fā)明的差分讀取的第一示例的時(shí)序圖；圖IOb是示出根據(jù)本發(fā)明的差分讀取的第二示例的時(shí)序圖；圖11是將本發(fā)明的定位系統(tǒng)集成到裝置的示例；圖12概略地示出圖5所示的矩陣傳感器的變型；圖13和圖14示出本發(fā)明的可編程讀取單元的其它示例；及圖15示出在現(xiàn)有技術(shù)的觸摸屏上檢測(cè)指狀物的位置的示例。
具體實(shí)施例方式矩陣傳感器圖1非常概略地示出了本發(fā)明的矩陣傳感器1的示例。此傳感器1可以集成到定位系統(tǒng)100內(nèi)，且示出的示例中，傳感器1包括圖像獲取裝置2、可編程電子電路3和解碼器5，可編程電子電路3包括多個(gè)可編程讀取單元；^.。例如，本發(fā)明的矩陣傳感器1集成到小型集成電路內(nèi)，例如，尺寸小于25平方毫米 (mm2)的一個(gè)集成電路。例如傳感器2的分辨率是每行1600個(gè)像素的256行，且每一個(gè)像素的尺寸例如是 5微米(ym)，但本發(fā)明不局限于任一具體的分辨率和像素尺寸。所述像素例如為不具有存儲(chǔ)器的像素，稱(chēng)為有源像素。傳感器1與數(shù)字處理單元4交換數(shù)據(jù)，數(shù)字處理單元4包括例如微處理器和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。例如使用傳統(tǒng)的邏輯門(mén)生產(chǎn)解碼器5，解碼器5設(shè)置成例如將自然二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成其中只有一個(gè)具有值“1”的二進(jìn)制信號(hào)的矢量。此二進(jìn)制“1”使得可能選擇待讀取的像素的行。如圖2所示，解碼器5通過(guò)總線11自處理單元4接收行的地址以進(jìn)行讀取。在圖2的示例中，可編程讀取單元與單個(gè)的像素列地址關(guān)聯(lián)。在此圖所示出的示例中，每一個(gè)可編程讀取單元；^.包括可編程存儲(chǔ)寄存器7」、與存儲(chǔ)寄存器7]連接的比較器8”緩沖存儲(chǔ)器％和電子開(kāi)關(guān)10」?？煽闯?，每一個(gè)比較器Sj可以具有兩個(gè)輸入連接到總線11的第一輸入和連接到可編程讀取單元；^的存儲(chǔ)寄存器7]的第二輸入。這里所描述的示例中，每一個(gè)存儲(chǔ)寄存器、、每一個(gè)比較器I和每一個(gè)緩沖存儲(chǔ)器9」與像素的單個(gè)列關(guān)聯(lián)。圖13和圖14示出可編程讀取單元3」的其它示例。在圖13的示例中，可編程讀取單元；^.包括兩個(gè)存儲(chǔ)寄存器、和7/、比較器8」、 緩沖存儲(chǔ)器9」及電子電路10」。本發(fā)明不局限于在每一個(gè)可編程讀取單元1中有特定數(shù)量的存儲(chǔ)寄存器每一個(gè)可編程讀取單元；^可包括多于兩個(gè)的存儲(chǔ)寄存器7」。如圖14所示，每一個(gè)可編程讀取單元!Bj還可以包括存儲(chǔ)寄存器7」、比較器Sj、兩個(gè)緩沖存儲(chǔ)器9 和Qbj及電子開(kāi)關(guān)10」。本發(fā)明不局限于在每一個(gè)可編程讀取單元中有特定數(shù)量的緩沖存儲(chǔ)器％。每一個(gè)可編程讀取單元還可以包括多于兩個(gè)的緩沖存儲(chǔ)器9」。在未示出的另一變型中，每一個(gè)可編程讀取單元包括比較器、多個(gè)存儲(chǔ)寄存器和多個(gè)緩沖存儲(chǔ)器。圖5示出了本發(fā)明的圖像獲取裝置的示例。此圖像獲取裝置2例如包括檢測(cè)元件的矩陣，在這里描述的示例中，檢測(cè)元件是光檢測(cè)器20 。傳感器1還包括多個(gè)開(kāi)關(guān)21和多個(gè)開(kāi)關(guān)22，開(kāi)關(guān)21例如為場(chǎng)效應(yīng)晶體管21，開(kāi)關(guān)21將矩陣傳感器的列中的兩個(gè)相鄰的光檢測(cè)器連接，開(kāi)關(guān)22用于讀取由光檢測(cè)器20 獲取的電荷。如圖11所示，傳感器1例如包括多個(gè)輸入60,61到6x和70。輸入60例如連接到電源，輸入61到6x例如連接到集成有傳感器1的裝置的處理器，且輸入70例如接地。可從圖11中看出，輸入60和輸入70可以通過(guò)去耦電容器連接。系統(tǒng)1例如包括兩個(gè)輸出72和73，兩個(gè)輸出72和73分別連接到晶體管74和75。應(yīng)用于在觸撙屏前定位指針下面結(jié)合圖3a到3d和圖4描述應(yīng)用本發(fā)明以利用定位系統(tǒng)100在觸摸屏的檢測(cè)平面的圖像中定位指針的一個(gè)示例，定位系統(tǒng)100包括傳感器1，傳感器1包括如圖2所示的可編程讀取單元1。在圖3a中，僅示出了傳感器的像素矩陣中的6行及19列。在此示例中，列是自左向右計(jì)數(shù)，且行是自下向上計(jì)數(shù)。暗像素對(duì)應(yīng)于存在攔截光源的指針。對(duì)于地址為j到j(luò)+2的列而言，能夠使指針位于檢測(cè)平面的圖像中的像素全部位于地址為i+2的行上且在示出的示例中分別指定為6i+2,
j、6i+2，j+l 禾口 6i+2，j+2。在圖3a中可以看出，能夠在檢測(cè)平面的圖像中定位指針的所有像素的值可以填
滿(mǎn)一個(gè)一維數(shù)組。在定位指針之前編稈讀取單元在圖4示出的初始化步驟40期間，數(shù)字處理單元4將先前存儲(chǔ)在每一個(gè)可編程讀取單元；^的存儲(chǔ)寄存器7]中的信息刪除。在步驟41期間，數(shù)字處理單元4進(jìn)行掃描檢測(cè)平面的圖像的每一行且在步驟42 中為每一列像素確定與檢測(cè)平面的圖像對(duì)應(yīng)的像素的行地址。在步驟43中，將每一列像素的行地址編程到存儲(chǔ)寄存器7m到7j+19的每一個(gè)中， 使得有可能在檢測(cè)平面的圖像中定位指針。在示出的示例中，行地址“i+2”存儲(chǔ)在寄存器
7j+l、7j+2 和 7j+3 中。圖8示出在步驟43中將行地址編程到存儲(chǔ)寄存器7j的一個(gè)示例。數(shù)字處理單元4通過(guò)總線(未示出)將與列地址為j的該列像素的待編程的行地址對(duì)應(yīng)的信號(hào)ADR[7:0]發(fā)送到與此列像素關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)寄存器7」。對(duì)于包括256行的圖像，行地址按8比特編碼，且存儲(chǔ)寄存器7」按順序逐比特地存儲(chǔ)此行地址。存儲(chǔ)寄存器連續(xù)接收編碼的地址的比特，每一比特在時(shí)鐘信號(hào)CLK的上升沿存儲(chǔ)在存儲(chǔ)寄存器中，如圖8所示。例如，在存儲(chǔ)寄存器7」中的存儲(chǔ)以超過(guò)12兆赫(MHz) 的速率實(shí)現(xiàn)。m^mmm睡φ靴滯當(dāng)能夠在檢測(cè)平面的圖像中定位指針的每一個(gè)像素6ik的行地址已經(jīng)被編程到存儲(chǔ)寄存器7」到7j+18中時(shí)，在步驟44中，數(shù)字處理單元4通過(guò)總線11將用于讀取圖像的像素的地址發(fā)送給解碼器5和每一個(gè)可編程讀取單元到；^+18，此讀地址對(duì)應(yīng)于行地址。在這里描述的示例中，在此步驟44中發(fā)送的第一讀地址對(duì)應(yīng)于與形成有檢測(cè)平面的圖像的一個(gè)或多個(gè)像素相關(guān)的最低行地址。每一個(gè)比較器Sj比較通過(guò)第一輸入接收的此讀地址和在步驟43中編程到與其相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)寄存器7」中的行地址，該行地址通過(guò)第二輸入端接收。如果所比較的兩個(gè)值相同，比較器Sj作用于開(kāi)關(guān)IOj使得能夠?qū)?duì)應(yīng)像素的值存儲(chǔ)到緩沖存儲(chǔ)器％中。在圖北的示例中，當(dāng)讀地址“i+1”被可編程讀取單元!Bj到!3j+18接收到時(shí)，且因此被比較器Sj到8j+18接收到時(shí)，每一個(gè)比較器Sj將此值與編程到存儲(chǔ)寄存器7」中的行地址進(jìn)行比較。在所示的示例中，編號(hào)為j+15到j(luò)+18的列的比較器確定在第一輸入和第二輸入接收的值相同。接著，在步驟45中，像素6i+1,j+15、6i+1,j+16、6i+1,j+1dn6i+1,j+w&值存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器 915 ill 918 Φ ο接著重復(fù)步驟44和45，數(shù)字處理單元4通過(guò)使行地址遞增來(lái)通過(guò)總線11向解碼器5和可編程讀取單元；^到；^+18發(fā)送下一個(gè)讀地址。在這里描述的示例中，讀地址“i+2”被發(fā)送，并且同時(shí)比較器Sj到Sp2以及比較器 8J+10到8j+14具有相同的第一和第二輸入值，對(duì)應(yīng)像素的值存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器9」到以及
9j+10 至丨J 9j+14 中。接著讀地址“i+3”通過(guò)總線11被發(fā)送到解碼器5和可編程讀取單元到3>18，并且此過(guò)程以類(lèi)似于上述的方式繼續(xù)，這導(dǎo)致將像素6i+3, j+4到6i+3, j+9的值存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器
9 j+4 至丨J 9 j+g 中 ο接著從緩沖存儲(chǔ)器9」到9j+18構(gòu)成的集合9中讀出能夠在檢測(cè)平面的圖像中定位指針的像素的值。本發(fā)明不局限于每一列像素使用一個(gè)可編程讀取單元；^_。因此一個(gè)可編程讀取單元；3」可能與多列連續(xù)的像素關(guān)聯(lián)，尤其當(dāng)能夠在檢測(cè)平面中定位指針的像素限定多個(gè)段時(shí)，每一段相對(duì)于矩陣傳感器2的行具有低傾斜角或0度傾斜角。單個(gè)可編程讀取單元!Bj 與檢測(cè)平面的圖像的多列連續(xù)像素的關(guān)聯(lián)使得能夠簡(jiǎn)化定位系統(tǒng)。僅一個(gè)行地址可以被編程到與這些列像素關(guān)聯(lián)的可編程讀取單元的存儲(chǔ)寄存器中。在其它變型中，可編程讀取單元如圖13和圖14所示。矩陣傳感器的一維二項(xiàng)式濾波獲取裝置2內(nèi)的開(kāi)關(guān)22的設(shè)置使得能夠進(jìn)行光檢測(cè)器的矩陣的一維二項(xiàng)式濾波， 例如沿著每一列濾波，稱(chēng)為豎直濾波。在圖5的示例中，開(kāi)關(guān)21連接矩陣的一列中的相鄰光檢測(cè)器20 ，使得能夠應(yīng)用豎直濾波。
本發(fā)明能夠應(yīng)用兩種結(jié)構(gòu)的二項(xiàng)式濾波，如參考圖6a到6e進(jìn)行的說(shuō)明。光檢測(cè)器編號(hào)為20lm到201(lm，且兩個(gè)相鄰的光檢測(cè)器通過(guò)開(kāi)關(guān)21km連接。開(kāi)關(guān) 21lm、212m、213m.....219ffl 分別連接光檢測(cè)器 20lm 和 202m JOail 和 203m.....209ffl 和 201(lm。圖6a示出了獲取圖像之后的光檢測(cè)器20 ?？煽吹剑鲇谑纠康?，只有光檢測(cè)器2(^存儲(chǔ)了電荷，其值等于1。在圖6b所示的第一濾波結(jié)構(gòu)中，沿著濾波維度具有坐標(biāo)業(yè)+1 (k為自然數(shù))的開(kāi)關(guān)212k+“閉合以連接沿著濾波維度(例如在一列內(nèi)豎直)具有坐標(biāo)業(yè)+1和業(yè)+2的光檢測(cè)器 202k+1,m 和 202k+2,m。通過(guò)將由開(kāi)關(guān)連接的每一個(gè)光檢測(cè)器獲得的電荷相加并將和除以2計(jì)算光檢測(cè)器20 獲得的電荷。在圖6b中可以見(jiàn)到，此操作之后，光檢測(cè)器205m和2(^都具有等于0. 5的電荷，不再像濾波前一樣僅光檢測(cè)器2(^攜帶電荷。取決于所需的電荷分布的平滑程度，圖6c所示的第二濾波結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于矩陣的光檢測(cè)器。在此第二濾波結(jié)構(gòu)中，沿著濾波維度具有坐標(biāo)^(k為自然數(shù))的開(kāi)關(guān)212k,m閉合以連接沿著濾波維度具有坐標(biāo)業(yè)和業(yè)+1的光檢測(cè)器202k+1,m。光檢測(cè)器20 獲得的電荷如同第一裝置一樣，通過(guò)將由開(kāi)關(guān)連接的每一個(gè)光將檢測(cè)器獲得的電荷相加并將和除以2計(jì)算得到。在圖6c可以看到，此操作之后，光檢測(cè)器20-和207m的每一個(gè)具有的電荷等于單個(gè)光檢測(cè)器2(^初始攜帶電荷的四分之一。如果需要，可以使用圖6d所示的第一結(jié)構(gòu)并接著使用圖6e所示的第二結(jié)構(gòu)再次實(shí)現(xiàn)二項(xiàng)式濾波，以使得電荷分布更平滑。通過(guò)示例，兩個(gè)濾波結(jié)構(gòu)分別通過(guò)地址φ 和φ2編碼。在這里描述的示例中，φ1和是用于二項(xiàng)式濾波的像素的行的特定地址。對(duì)于具有256行的圖像，例如采用16進(jìn)制
碼，φ 對(duì)應(yīng)于地址00，φ2對(duì)應(yīng)與地址FF。數(shù)字處理單元4將這些地址中的一個(gè)發(fā)送到圖像獲取裝置2和可編程讀取單元， 引起沿著濾波方向具有索引業(yè)的開(kāi)關(guān)21n,2k或者具有索引業(yè)+1的開(kāi)關(guān)21n,2k+1閉合，具體取決于濾波結(jié)構(gòu)。差分讀取本發(fā)明通過(guò)使用差分讀取，可以同樣消除環(huán)境光。圖7以時(shí)序圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明的差分讀取的示例。.當(dāng)光檢測(cè)器的矩陣的觀察區(qū)域被人造光源照射時(shí)，獲取檢測(cè)平面的一部分的第一圖像；.當(dāng)沒(méi)有人造光源照射時(shí)，獲取檢測(cè)平面的同一部分的第二圖像；及.通過(guò)例如使用差分放大器從第一圖像中減去第二圖像來(lái)消除與環(huán)境光相關(guān)的噪聲。環(huán)境光即使很強(qiáng)烈，仍然是非常穩(wěn)定的，因此，如果圖像獲取速度很高，則從第一圖像中減去第二圖像之后，環(huán)境光的影響將大大地減弱。
在圖7所示的情形中，差分讀取每次用于像素的一行，但可以不同地實(shí)現(xiàn)差分讀取。。通過(guò)示例，數(shù)字處理單元4設(shè)置成向獲取裝置2及可編程電子電路3發(fā)送待處理的檢測(cè)平面的圖像的第一行像素的地址AD1。數(shù)字處理單元4能夠使之前由光檢測(cè)器20獲取的任何電荷刪除，此電荷刪除操作在時(shí)序圖中對(duì)應(yīng)于激活信號(hào)RST。數(shù)字處理單元4接著可以通過(guò)人造光源照射獲取裝置2的觀察區(qū)域。以示例方式， 該人造光源是發(fā)光二極管，其狀態(tài)在圖7的時(shí)序圖中由信號(hào)LED示出。接著數(shù)字處理單元4使圖像獲取裝置2獲取已處理行的第一圖像，且使可編程電子電路存儲(chǔ)所獲取的行的像素的值，例如，如圖北到圖3d中的一個(gè)圖示所示，這在時(shí)序圖中對(duì)應(yīng)于將信號(hào)RDl激活。接著數(shù)字處理單元可以刪除光檢測(cè)器在前一步驟中獲取的電荷，并關(guān)閉人造光源。接著數(shù)字處理單元4使圖像獲取裝置獲取已處理的行的第二圖像，并使所獲取的行的像素的值由可編程電子電路3存儲(chǔ)，這在時(shí)序圖中對(duì)應(yīng)于將信號(hào)RD2激活。接著數(shù)字處理單元4發(fā)送以下一行待處理的像素為例的地址，并且重復(fù)上述的步
馬聚ο圖9以時(shí)序圖的形式示出了差分讀取本發(fā)明的矩陣傳感器1的示例。在此示例中，每一個(gè)可編程讀取單元!Bj與一列像素關(guān)聯(lián)，并且如圖14所示，每一個(gè)可編程讀取單元；^包括存儲(chǔ)寄存器7”比較器I和兩個(gè)緩沖區(qū)存儲(chǔ)器9 和9bjt)通過(guò)示例的方式，由每個(gè)可編程讀取單元!Bj的緩沖存儲(chǔ)器9 組成的集合9a包含采用上述方法、在處理通過(guò)由人造光源照射獲取的第一圖像期間存儲(chǔ)的像素的值。通過(guò)示例的方式，由每個(gè)可編程讀取單元!Bj的緩沖存儲(chǔ)器％」組成的集合9b包含采用上述方法、在處理沒(méi)有利用人造光源照射獲取的第二圖像期間存儲(chǔ)的像素的值。在這里描述的示例中，本發(fā)明通過(guò)移位寄存器15采用順序讀取存儲(chǔ)器集合9a和 9b的內(nèi)容，內(nèi)容的狀態(tài)通過(guò)圖9的信號(hào)HD示出。將此信號(hào)HD設(shè)為0刪除之前由移位寄存器獲取的信息。移位寄存器在接收到時(shí)鐘信號(hào)HCLK時(shí)進(jìn)行讀取緩沖存儲(chǔ)器9 或％」的內(nèi)容。圖9的時(shí)序圖還示出了對(duì)應(yīng)于與第一圖像關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器集合9a的讀取的信號(hào) OUTP,以及對(duì)應(yīng)于與第二圖像關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器集合9b的讀取的信號(hào)0UTN。在存儲(chǔ)器集合9a和9b中讀取的信息接著進(jìn)行相減操作，例如使用連接到存儲(chǔ)器集合9a和9b的讀取總線的差分放大器。根據(jù)本發(fā)明，可以通過(guò)以下實(shí)現(xiàn)差分讀取在打開(kāi)和關(guān)閉人造光源的周期期間僅獲取第一和第二圖像的一行像素，并針對(duì)待獲取的每一行像素重復(fù)進(jìn)行。圖IOa示出了對(duì)應(yīng)于一個(gè)這樣的差分讀取示例的時(shí)序圖。在相關(guān)的示例中，數(shù)字處理單元4首先刪除之前由獲取裝置2的光檢測(cè)器20獲取的電荷，并且激活人造光源，在圖IOa的時(shí)序圖中這分別對(duì)應(yīng)于激活信號(hào)RST和LED。接著數(shù)字處理單元4向獲取裝置2和可編程電子電路3發(fā)送與兩個(gè)豎直二項(xiàng)式濾
波結(jié)構(gòu)相關(guān)的地址φ 和φ2。
接著數(shù)字處理單元4向獲取裝置2和可編程電子電路3發(fā)送待處理的行像素的地址ADl，然后激活信號(hào)RDl。激活信號(hào)RDl連續(xù)引起以下.獲取裝置2獲取第一圖像的地址為ADl的行；.根據(jù)之前接收的地址φ 和φ2,對(duì)獲取裝置的光檢測(cè)器存儲(chǔ)的電荷進(jìn)行兩個(gè)結(jié)構(gòu)的豎直二項(xiàng)式濾波；及.由可編程電子電路3讀取此行像素的值，使得能夠在檢測(cè)平面的圖像中定位指針。如上所述，這些像素的值存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器9 中。接著，數(shù)字處理單元4刪除先前由光檢測(cè)器獲取的電荷，并關(guān)閉人造光源，在圖 IOa的時(shí)序圖中這分別對(duì)應(yīng)激活信號(hào)RST和去激活信號(hào)LED。接著數(shù)字處理單元向傳感器1和可編程電子電路3發(fā)送與兩個(gè)豎直二項(xiàng)式濾波結(jié)構(gòu)相關(guān)的地址φ 和φ2,且接著激活信號(hào)RD2。激活信號(hào)RD2連續(xù)引起.獲取裝置2獲取第二圖像的地址為ADl的行；.根據(jù)之前接收的地址ΦΙ和φ2,對(duì)獲取裝置的光檢測(cè)器存儲(chǔ)的電荷進(jìn)行兩個(gè)結(jié)構(gòu)的豎直二項(xiàng)式濾波；及.可編程電子電路3讀取此行像素的值，使得能夠在檢測(cè)平面的圖像中定位指針。 如上所述，這些像素的值存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器％」中。當(dāng)?shù)刂窞锳Dl的行的像素的兩幅圖像已經(jīng)被獲取時(shí)，數(shù)字處理單元重復(fù)處理地址為AD2、AD3等的行的像素。本發(fā)明不局限于處理第一和第二圖像之前進(jìn)行兩個(gè)結(jié)構(gòu)的二項(xiàng)式濾波，也可以只進(jìn)行兩個(gè)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)的二項(xiàng)式濾波。進(jìn)一步可選的是在獲取第一和第二圖像之前不進(jìn)行二項(xiàng)式濾波。在圖IOa所示的示例中，打開(kāi)和關(guān)閉人造光源的周期與僅獲取一行像素的第一圖像和第二圖像對(duì)應(yīng)。圖IOb示出了根據(jù)本發(fā)明的差分濾波的另一示例。在此示例中，打開(kāi)和關(guān)閉人造光源的單個(gè)周期使得能夠獲取所有的像素行。如圖IOb所示，首先，通過(guò)發(fā)送每一行的地址及激活每一行的信號(hào)RST刪除先前由每一個(gè)光檢測(cè)器獲取的電荷。接著數(shù)字處理單元4打開(kāi)人造光源，并且接著關(guān)閉它。一旦光源被關(guān)閉，地址φ 和 φ2以類(lèi)似于參考圖IOa所描述的方式被發(fā)送。然后發(fā)送地址AD1，這將引起讀取地址為ADl的行的像素，使得能夠在檢測(cè)平面的圖像中定位指針(如參考圖3a到3d所描述的)，在這之后，信號(hào)RST被激活，引起刪除獲取的電荷。接著相繼發(fā)送其它行的地址，并且對(duì)每一個(gè)發(fā)送的行地址重復(fù)進(jìn)行上述步驟。在打開(kāi)和關(guān)閉人造光源的單個(gè)周期之后以此方式獲取第一圖像。接著再次發(fā)送地址φ 和φ2,作為行地址，這使得能夠獲取第二圖像。
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定位系統(tǒng)的其它實(shí)施方式本發(fā)明不局限于以上描述的示例。例如，如圖12的示例中，本發(fā)明的不同特征可以組合。在此示例中，每一個(gè)可編程讀取單元!Bj與多個(gè)連續(xù)的列地址關(guān)聯(lián)，在這里描述示例中是8個(gè)地址。每一個(gè)可編程讀取單元；^.包括存儲(chǔ)寄存器7”比較器I及8對(duì)緩沖存儲(chǔ)器9 到 9aJ+7 和 9bj 到 9bJ+7。列地址從j到j(luò)+7的8列像素的共同的行地址被編程到存儲(chǔ)寄存器7]中。由數(shù)字處理單元4通過(guò)總線11發(fā)送的讀地址由每一個(gè)可編程讀取單元3」在其輸入端接收，并將該地址轉(zhuǎn)發(fā)到比較器Sj,接著驗(yàn)證接收到的地址是否和編程到存儲(chǔ)寄存器 7j中的地址相等，存儲(chǔ)寄存器7]與列地址范圍為j到j(luò)+7的8列關(guān)聯(lián)?？煽吹?，圖12所示的裝置包括與每一列關(guān)聯(lián)的兩個(gè)緩沖存儲(chǔ)器9 和9bj;緩沖存儲(chǔ)器9 和Qbj分別與檢測(cè)平面的第一圖像和第二圖像相關(guān)。除非有特別說(shuō)明，本文使用的措辭“包括”應(yīng)該被理解為與措辭“包括至少一個(gè)”一致。
權(quán)利要求
1.一種矩陣光學(xué)傳感器(1)，所述矩陣光學(xué)傳感器包括像素(6U)的矩陣，每一個(gè)像素(6U)由行地址和列地址標(biāo)識(shí)；及用于讀取所述像素(6U)的多個(gè)可編程讀取單元(3p，每一個(gè)可編程讀取單元連接到至少一列像素，并且每一個(gè)可編程讀取單元被設(shè)置成在編程所述傳感器(1)的步驟期間能夠存儲(chǔ)至少一個(gè)行地址； 接收行地址；及對(duì)于一些接收到的行地址值，比較所述接收到的行地址和編程的行地址，且如果它們相等則使得能夠讀取對(duì)應(yīng)的像素(6U)的值。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，至少一個(gè)行地址用于不同于讀取像素的值的功能，且接收此行地址作為讀地址的所述可編程讀取單元(3p設(shè)置成能夠執(zhí)行所述功能。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中至少一個(gè)可編程讀取單元(3p，尤其是每一個(gè)可編程讀取單元(3J，僅連接到一個(gè)像素列地址。
4.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的傳感器，其中至少一個(gè)可編程讀取單元(3p，尤其是每一個(gè)可編程讀取單元(3J，連接到多個(gè)像素列地址，尤其是連接到多個(gè)連續(xù)的列地址， 尤其是連接到8個(gè)連續(xù)的列地址。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器，其中每一個(gè)可編程讀取單元(3p包括 至少一個(gè)存儲(chǔ)寄存器(7P，所述存儲(chǔ)寄存器(7p存儲(chǔ)編程到可編程讀取單元(3p中的所述行地址；比較器(Sj)，所述比較器(S》 在第一輸入接收所述讀地址；及在第二輸入接收被編程到一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)寄存器(7P中的所述行地址；及至少一個(gè)緩沖存儲(chǔ)器(9」)。
6.如前一權(quán)利要求中所述的傳感器，其中，所述比較器(8p設(shè)置成比較所述第一輸入和第二輸入的地址，且，如果它們相等，則能夠?qū)⒃诳删幊套x取單元(3」)中行地址被編程的一個(gè)或多個(gè)所述像素(6U)的值存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)所述緩沖存儲(chǔ)器(9J中。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器，所述傳感器包括多個(gè)光檢測(cè)器(20J和多個(gè)開(kāi)關(guān)(21)，每一個(gè)所述開(kāi)關(guān)連接到兩個(gè)相鄰的光檢測(cè)器(20 )。
8.—種定位系統(tǒng)(100)，所述定位系統(tǒng)(100)用于在檢測(cè)平面的圖像中定位指針，所述定位系統(tǒng)(100)包括至少兩個(gè)如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器。
9.一種觸摸屏，所述觸摸屏包括屏幕和如前一權(quán)利要求所述的定位系統(tǒng)(100)。
10.一種在像素矩陣內(nèi)讀取選擇的像素(6U)的方法，尤其是在如前述權(quán)利要求1到7 中任一項(xiàng)所述的光學(xué)傳感器內(nèi)讀取選擇的像素(6U)的方法，其中每一個(gè)像素(6U)由行地址和列地址標(biāo)識(shí)，且所述被選擇的像素的行地址被編程到可編程讀取單元(3」)中，每一個(gè)所述可編程讀取單元(3J連接到至少一列像素，在所述方法中至少一個(gè)行地址被作為輸入提供給所述可編程讀取單元(3」)； 對(duì)于一些接收的作為輸入的行地址值，以此方式接收的作為輸入的所述行地址和編程到每一個(gè)可編程讀取單元(3」)中的至少一個(gè)行地址進(jìn)行比較，并且，如果它們相等，則將具有編程的行地址的像素的值存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器(9」)中。
11.如前一權(quán)利要求所述的方法，其中所述像素矩陣與光檢測(cè)器(20J的矩陣關(guān)聯(lián)，且在提供讀地址給所述可編程讀取單元(3P的步驟之前，在所述光檢測(cè)器的矩陣的一個(gè)方向上對(duì)所述光檢測(cè)器的矩陣進(jìn)行二項(xiàng)式濾波。
12.如前一權(quán)利要求所述的方法，其中所述二項(xiàng)式濾波可以以?xún)煞N不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行，在濾波方向中分別具有坐標(biāo)業(yè)和業(yè)+1 的所述矩陣傳感器的兩個(gè)光檢測(cè)器(20J連接在第一結(jié)構(gòu)中，，在濾波方向中分別具有坐標(biāo)業(yè)+1和業(yè)+2的所述矩陣傳感器的兩個(gè)光檢測(cè)器(20J連接在第二濾波結(jié)構(gòu)中，其中k 為自然數(shù)；及進(jìn)行至少一個(gè)濾波結(jié)構(gòu)的濾波。
13.—種在檢測(cè)平面的圖像中定位指針的方法，其中使能夠通過(guò)光檢測(cè)器的矩陣獲取所述檢測(cè)平面的所述圖像，所述圖像的每一個(gè)像素在所述檢測(cè)平面的所述圖像中由行地址和列地址來(lái)標(biāo)識(shí)；并且使能夠通過(guò)權(quán)利要求10到12中任一項(xiàng)所述的方法讀取所述檢測(cè)平面的所述圖像中選擇的像素。
14.如前一權(quán)利要求所述的方法，其中當(dāng)光檢測(cè)器的矩陣的觀察區(qū)域由人造光源照射時(shí)，獲取所述檢測(cè)平面的至少一部分的第一圖像；及獲取所述檢測(cè)平面的至少一部分的第二圖像，所述第二圖像僅由于沒(méi)有所述人造光源照射所述光檢測(cè)器的矩陣的觀察區(qū)域而不同于第一圖像，并且所述第一圖像和第二圖像被差分讀取。
15.如前一權(quán)利要求所述的方法，其中使用重復(fù)過(guò)程以獲取所述檢測(cè)平面的所述第一圖像和所述第二圖像，在打開(kāi)和關(guān)閉所述人造光源的基本周期期間，每一重復(fù)僅獲取所述檢測(cè)平面的所述圖像的一部分，尤其是獲取所述檢測(cè)平面的所述圖像中與同一行地址關(guān)聯(lián)的像素(6U)。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中在打開(kāi)和關(guān)閉所述人造光源的單個(gè)基本周期中獲取整個(gè)檢測(cè)平面的第一圖像和第二圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種矩陣光學(xué)傳感器，該矩陣光學(xué)傳感器包括像素(6ij)的矩陣，每一個(gè)像素(6ij)由行地址和列地址標(biāo)識(shí)；及多個(gè)可編程讀取單元，可編程讀取單元用于讀取像素(6ij)，每一個(gè)可編程讀取單元連接到至少一列像素且設(shè)置成在編程所述傳感器(1)的步驟期間能夠存儲(chǔ)至少一個(gè)行地址；接收行地址；及對(duì)于一些讀地址值，比較所述接收的行地址和編程的行地址，且如果它們相等則能夠讀取對(duì)應(yīng)的像素(6ij)的值。
文檔編號(hào)H04N5/345GK102257809SQ200980150837
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者Y·尼 申請(qǐng)人:新成像技術(shù)公司, 株式會(huì)社施樂(lè)庫(kù)