[发明专利]光学传感器及光学传感器的像素选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通讯等中使用的、使用发光二极管(LED)光源的光学传感器，以及从组成该光学传感器的多个像素中选择读取像素的像素选择方法。

背景技术

近年来，随着照明光中使用的LED光源、荧光灯、白炽灯泡以及其他光源的亮度变得更高，汽车、信号灯等的前灯至今已经逐渐地被LED取代。将来，当LED的亮度和发光效率进一步增大时，可以预测所有类型的环境光源将会被LED取代。

另一方面，考虑到这一未来的情形，已经尝试着不仅将这些LED光源仅用于照明光或报警灯，而且还将这些LED光源用作归类于无线通讯系统等的高速通讯装置。正在进行开发光学无线用途高速视频芯片的研究，这些芯片是采用这些通讯装置的光接收器件。而且，已经形成了旨在普及这些通讯系统的可见光通讯协会等。

而且，已经提出了将这些LED的闪烁用于通讯的照相机系统和应用(参见示例专利文献1)。它涉及照相机系统。该照相机系统具有采集原始图像以及辨别LED和其他光源的闪烁模式的功能，根据某种信息对闪烁模式进行编码。当这些光源设置为真实空间内的多种物体时，可以同时采集这些物体的图像以及它们附带的信息。

可以考虑这种系统的多种应用。例如，通过发射网络ID作为信息，可以形成在物体和在其上安装照相机的终端之间建立通讯连接的装置，并且可以在提供位置信息的导航系统、广告装置等中使用该装置。

作为实现这样的照相机系统的成像装置，在组成图像传感器的像素内具有一个保持帧存储器和比较器。该成像元件具有通过针对每一个像素比较在某个帧周期内接收到的光和存储在帧存储器内的前一帧的信号信息，来输出作为二进制数据的随时间增大/减少的光强度的功能。当使用这一功能时，对诸如上述应用的光源的闪烁信号进行高效地检测成为可能。

专利文献1：日本专利申请公开号第2001-292379号(第5页，图1)

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，如上所述，虽然在像素内提供帧存储器和比较器的结构适于以高速检测光强度的变化，但是由于像素面积变大，这种结构具有当试图形成具有许多像素的阵列型传感器时使芯片总面积变大和功耗变大的缺点。

因此，着重于与通常的图像采集功能的兼容性，以实现更小的芯片尺寸和更低的功耗，存在采用在像素外部设置帧存储器和比较器的结构的光学传感器。在该光学传感器中，这些电路由传感器阵列的列共享。在列之中并行地进行处理。

然而，与如上所述在像素内提供电路的结构的光学传感器中的像素并行处理相比，并行程度降低了，因此总处理速度会下降。也就是，虽然这能够获得更小的尺寸和更低的功耗，但是不再适于高速光检测。

本发明提供光学传感器，其能够不降低检测光强度变化的速度的增加和减少功耗的情况下，使得像素面积变小，因此在增加像素数量的同时减小芯片的尺寸，本发明还提供光学传感器的像素选择方法，用于进一步增大检测光强度变化的速度。

解决技术问题的手段

本发明第一方面的光学传感器是具有其中布置有多个像素的像素阵列部分、用于像素阵列部分中选择读取像素的像素选择部分、以及用于检测从由像素选择部分选择的像素中读取的信息的检测部分的光学传感器，其中每个所述像素具有用于根据光接收量产生电势的光电转换部分，所述光电转换部分包括光电二极管，以及保持和比较部分，包括电容器，该电容器具有连接到光电二极管的第一电极和连接到用于在像素选择部分的控制下选择像素的选择晶体管的第二电极，所述保持和比较部分用于保持由光电转换部分在第一时间段产生的电势并且比较光电转换部分在第二时间段内的产生电势和在第一时间段内保持的所产生的电势。

优选地，光电转换部分包括光电二极管，保持和比较部分包括电容器，该电容器具有连接到光电二极管的第一电极和连接到用于在像素选择部分的控制下选择像素的选择晶体管的第二电极，并且将电容器的第二电极由第一时间段内的光电二极管的电势初始化，根据第二时间段内的光电二极管的电势发生变化的第二电极的电势从选择晶体管经信号线传输至检测部分。

优选地，检测部分通过比较经信号线从选择晶体管传送的第二电极的电势和参考电势以形成二进制数据，来检测第二电极的电势变化。

本发明的第二方面是光学传感器的像素选择方法，该光学传感器具有：其中布置有多个像素的像素阵列部分和用于为读取来自所述多个像素中的像素信息选择像素的像素选择部分，其中为读取所述像素信息随意地改变像素。

优选地，辨别满足预定条件的像素，根据该辨别信息改变所选的像素。