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的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明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。
【背景技术】
[0002] 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ro(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ro会根据接收到的光产生电荷而存储在电荷存储元件c中。
[0003] 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ro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，光感应兀件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CR6+C&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。
[0004] 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ro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 ro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。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明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。
[0006] 本发明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。
[0007] 本发明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。
[0008] 本发明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。
[0009] 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】
[0010] 图1绘示了现有技术中部分感测像素结构的电路图。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 图4和图5绘示了根据本发明实施例的影像感测装置的电路图。
[0014] 图6绘示了图4所示的影像感测装置的动作示意图。
[0015] 图7和图8绘示了根据本发明实施例的光学导航装置的方块图。其中，附图标记 说明如下：
[0016] 100感测像素
[0017] 400、701、801影像感测装置
[0018] 401影像感测矩阵
[0019] 402控制电路
[0020] 403信号读取电路
[0021] 405放大器
[0022] 407模拟数字转换器
[0023] 409回馈电路
[0024] 411环境光感测装置
[0025] 501影像感测信号产生电路
[0026] 700光学导航装置
[0027] 800光学鼠标
[0028] 703、803 处理单元
[0029] SWRiSWI^重置元件
[0030]C电荷存储元件
[0031]PIX感测像素
[0032]PD光感应元件
[0033]SWT开关元件
[0034]Td晶体管
[0035]LS光源
[0036]Sr表面
[0037]SR^SR^SRn信号读出单元
【具体实施方式】
[0038] 图4和图5绘示了根据本发明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，并非用以限定本发明。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PlXn-PIXm。这些感测像素PlXn-PIXm根据感测 到的一个影像产生至少一个影像感测信号ISn-IS.。信号读取电路403用以读出影像感测 信号ISn-IS.。放大器405用以根据至少一个放大参数将该影像感测信号ISn-IS.放大 成一个放大后影像感测信号AISn-AIS.。模拟数字转换器407用以将放大后影像感测信号 AISn-AISm转换成数字放大后影像感测信号DAISn-DAIS^，这些数字后的影像感测信号构 成了图框。但请留意影像感测装置400也可不包含放大器405。这个情况下模拟数字