BG107215A

BG107215A - Сигнализиращо средство за сензорни многоелементни системи

Info

Publication number: BG107215A
Application number: BG107215A
Authority: BG
Inventors: Victor V. Kassovski
Original assignee: Melexis Nv Microelectronic Integrated Systems
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-04-30
Also published as: ATE339062T1; US20060188029A1; DE60308209T2; EP1554873B1; EP1554873A1; WO2004039070A1; AU2003283613A1; DE60308209D1

Description

СИГНАЛИЗИРАЩО СРЕДСТВО ЗА СЕНЗОРНИ МНОГОЕЛЕМЕНТНИ СИСТЕМИ (Реферат)

Разпознаващо устройство под формата на сензорна матрица включва чувствителни елементи в първа интегрална схема и средство за обработване на сигналите във втора интегрална схема. Изходният сигнал от чувствителните елементи се извеода, модулира се върху носещ сигнал и се предава от първата към втората интегрална схема, където той се демодулира и подава към процесорно (обработващо) средство.

ψ/fz Ц? a

Разпознаващо устройство под формата на сензорна матрица включва чувствителни елементи в първа интегрална схема и средство за обработване на сигналите във втора интегрална схема. Изходният сигнал от чувствителните елементи се извежда, модулира се върху носещ сигнал и се предава от първата към втората интегрална схема, където той се демодулира и подава към процесорно (обработващо) средство.

2344/02 - FS

СИГНАЛИЗИРАЩО СРЕДСТВО ЗА СЕНЗОРНИ МНОГОЕЛЕМЕНТНИ СИСТЕМИ

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Настоящето изобретение се отнася до разпознаващи устройства и по-специално многоелементни системи (матрици) на такива устройства и в частност до метод за предаване на сигнали, генерирани от отделните матрични елементи към външен процесор или друго такова устройство.

ПРЕДШЕСТВУВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Известна е, за прилагане при изображения, на многоелементна система (матрица) от сензорни (чувствителни) елементи, изпълнени под формата на силиконова интегрална схема. Изображението се фокусира към матрицата и отделните сигнали, генерирани от всеки от чувствителните елементи, се комбинират в обработващо (процесорно) средство, за да се генерира сигнал на изображение. Сигналите, генерирани от отделните елементи, трябва да бъдат птедадени към обработващото средство.

В голяма многоелементна система (матрица), съдържаща много чувствителни елементи, могат да бъдат необходими голям брой връзки между чувствителните елементи и обработващото средство. Такъв голям брой връзки могат да бъдат проблем за осъществяване и могат да доведат (предизвикат) вредна за комбинираното изпълнение на многоелементната система (матрица) и обработващото средство. Препредаването на сигналите между чувствителните елементи в многоелементната система (матрицата) може да ангажира значително количество от пространството и по този начин да създаде нежелано разстояние между чувствителните елементи и така да влоши образа (изображението). Взаимното съгласуване (съчетаване) между връзките и между свързванията и други сигнали може да предизвика прекъсване на сигнали, което може да влоши желания сигнал.

Полупроводниковите процеси, използвани за реализиране на многоелементната система (матрица) от чувствителни устройства са не винаги съвместими или оптимизирани за реализиране на обработващото средство. Това е особено (по-точно) така в случая на инфрачервени, IR, сензори. Това разделяне на обектите води до противопоставяне на изискванията (необходимите условия) за двете части на системата. Конвенционалното решение на този проблем е да се използват чувствителни средства и обработващи средства от две отделни интегрални схеми. Първата интегрална схема съдържа многоелементна система (матрица) от чувствителни устройства и втората интегрална схема съдържа интерфейса и обработващото (процесорното) средство. Голям брой взаимни връзки, обаче, се осъществяват с използване на индивидуални (отделни) връзки от чувствителните елементи до второто чип-средство, при което производствената цена на такова устройство е голяма и има съмнителна преценка относно гарантирането на сигурността на такъв голям брой взаимни връзки.

СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

И така, обект на настоящето изобретение е да се създаде подобрена структура за предаване на сигнали от многоелементна система (матрица) от чувствителни елементи до включено обработващо средство.

Съгласно настоящето изобретение, освен това, е създаден метод за предаване на сигнали от множество отделни чувствителни елементи, осигурени от (реализирани върху) първа интегрална схема, до обработващото средство, реализирано върху втора интегрална схема, включващ стъпките на: последователно проверяване (извеждане) на изходния сигнал от няколко чувствителни елемента в предварително определена последователност до получаване на първи сигнал; модулиране на амплитудата на сигнал с постоянна честота до получаване на втори сигнал; предаване на споменатия втори сигнал от споменатата първа интегрална схема до споменатата втора интегрална схема; демодулиране на споменатия втори сигнал до възпроизвеждане на споменатия първи сигнал; и подаване на споменатия възпроизведен първи сигнал към споменатото обработващо средство.

С използването на такъв вид метод е възможно да се предадат отделни сигнали от отделни елементи в многоелементна система (матрица) от чувствителни елементи до въшна интегрална схема, използвайки предавателна връзка за сигнала на отделния чувствителен елемент.

Съгласно втори аспект на настоящето изобретение създадена е многоелементна система (матрица) от отделни чувствителни елементи, осигурени от първа интегрална схема и подходящо обработващо средство за изходния сигнал на споменатата многоелементна система (матрица) от чувствителни елементи, осигурени от втора интегрална схема, споменатите схеми са свързани чрез самостоятелна (отделна) проводяща връзка, споменатата първа интегрална схема съдържа, допълнително, към споменатите чувствителни елементи: проверяващо (следящо, обхождащо) средство за последователно проверяване на изходния сигнал на споменатите чувствителни елементи в предварително определен ред, за да се генерира първи сигнал; средство за генериране на носещ сигнал с известна постоянна честота; модулиращо средство за модулиране на споменатия носещ сигнал със споменатия първи сигнал, за да се генерира втори сигнал; и предавателно средство за предаване на споменатия втори сигнал към втората интегрална схема,

споменатата втора	интегрална схема	включва средство	за
получаване на	споменатия втори	сигнал,	средство	за
демодулиране	на	споменатия	втори	сигнал	до
възпроизвеждане	на	споменатия първи сигнал	и средство	за

обработване на споменатия възпроизведен първи сигнал.

За предпочитане, изходният сигнал на първата група самостоятелни чувствителни елементи могат да бъдат проверени и след това използвани, за да се модулира носещ сигнал с известна постоянна честота и изходният сигнал от втората група самостоятелни чувствителни елементи се проверява и се използва, за да се модулира носещ сигнал с различна известна постоянна честота, и двата модулирани сигнала се предават по подходящ начин към споменатата втора интегрална схема и се демодулират по подходящ начин след пристигане в споменатата втора интегрална схема.

Най-препоръчително е, изходните сигнали на няколко такива групи от самостоятелни чувствителни елементи по подходящ начин да се проверят, модулират, предадат и демодулират. При едно по-специално предпочитано изпълнение на групите от чувствителни елементи, съответни на отделни редове или колони в чувствителната многоелементна матрица, проверяващата последователност в групата започва със сензора в единия край на споменатия ред или колона и завършва със сензора в противоположния край на споменатия ред или колона. За предпочитане, всеки ред или колона е снабден с подходящо модулиращо средство и модулираните сигнали се комбинират последователно чрез подходящо комбиниращо средство.

Проверяващият процес може да се повтори веднага или по избор (когато се пожелае), като предварително може да бъде определено закъснението между редуването на проверяващите последователности. По подобен начин изходът на последователните чувствителни елементи може да бъде проверяван с незначителен времеинтервал или с ограничен наличен времеинтервал.

За предпочитане, всеки чувствителен елемент в ред или колона е свързан към ред или колона на изходно проводящо тяло (куплунг) чрез ключ. Допълнително проверяване на изходите на отделните чувствителни елементи се осъществява за предпочитане, чрез допълнително свързване на всеки чувствителен елемент към реда или колоната на изходното проводящо тяло (куплунг) чрез затваряне на всеки ключ един

след друг (по ред). В друго изпълнение, при което всеки сензор генерира различен изходен сигнал, споменатият чувствителен елемент може да бъде свързан чрез двойка ключове към двойка изходни проводници, ключовете се задействуват по същия начин, както по-горе.

В предпочитано изпълнение, споменатият втори сигнал претърпява аналогово - цифрово преобразуване и след това се демодулира, като цифров процес. За предпочитане, сигналите, получени от цифровия демодулационен процес, се запомнят в регистри за по-нататъшно (следващо) обработване на изображението. Такова цифрово обработване може, за предпочитане, да се осъществи чрез микропроцесор.

По-добре е, всеки носещ сигнал за всеки ред или колона или група самостоятелни чувствителни елементи да има различна честота. Най-удачно е, носещите честоти да се определят така, че които и да са допълнителни хармонични, които могат да бъдат генерирани по време на модулационния процес, използващ една носеща честота, да са от честотите, които не спадат към други носещи честоти.

При отделно предпочитано изпълнение, носещите честоти се получават от обикновен тактов честотен сигнал чрез делене на цяло число. При такова изпълнение подходящата тактова честота е 1 MHz и подходящите степени на числово делене са 18, 20, 22, 25, 28, 33,40 и 50. Подобре е, към двете интегрални схеми да бъде включен тактов генератор или генератор на синхронизиращ сигнал.

За предпочитане, споменатите чувствителни елементи да са IR (за инфрачервена светлина) чувствителни елементи, докато изобретението може да бъде изпълнено с каквито и да са други излъчващи светлина чувствителни елементи или каквито и да са други подходящи чувствителни елементи, такива като за налягане, химически или биологични чувствителни елементи, разположени в матрица.

ПОЯСНЕНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ

За да се разбере по-точно изобретението, сега то допълнително ще бъде описано с помощта на приложените чертежи, на които:

ζ* Фигура 1 представлява блокова схема на сензорна матрица, включваща проверяващи и модулиращи средства съгласно настоящето изобретение;

Фигура 2 представлява по-детайлен изглед на друго модулиращо средство за сензорна матрица съгласно настоящето изобретение;

Фигура 3 представлява блокова схема, показваща главното (основното) подреждане на демодулиращите и обработващи (процесорни) средства съгласно настоящето изобретение.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО Изпълнението на изобретението сега ще бъде пояснено чрез пример с помощта на фигурите.

Изобретението описва разпознаваща (сензорна) матрица, където чувствителните (разпознаващите,сензорните) елементи се осигуряват от първата интегрална схема и средствата за обработване на сигналите се осигуряват от втората интегрална схема. Изходният сигнал от чувствителните елементи се проверява и модулира върху носещ сигнал и се предава от първата към втората интегрална схема, където се демодулира и подава към обработващото (процесорното) средство.

Фигура 1 показва множество чувствителни елементи, подредени в правоъгълна матрица с η колони и m реда. Множество изходни проводници от колоните 131, 132,

133.. ..1 Зп преминават през матрицата в първа или вертикална (на колона) подходяща посока, всеки вертикален (за колона) изходен проводник е свързан с колона от чувствителни елементи m.n в матрицата. Множество управляващи проводници 121, 122, 123, .... 12т за ключове преминават през матрицата във втора или редова (хоризонтална) подходяща посока, всеки управляващ проводник за ключ е свързан с ред от чувствителни елементи m.n в матрицата. Всеки от чувствителните елементи m.n е снабден с ключ

811.. .., 8mn. Ключът 811, ..., 8mn подава изходния сигнал от чувствителния елемент m.n към свързващия вертикален (на колона) изходен проводник. Всеки от ключовете 811, ..., 8mn е свързан към и е управляван от сигнали, подадени от включените управляващи проводници 121, 122, 123, ..., 12т за ключовете. Сигналът, подаван от всеки управляващ проводник 121, 122, 123,..., 12т за ключ превключва едновременно всичките ключове 811, ...8mn в отделния ред. Сигналите по управляващите проводници 121,122,123,...,12т за ключовете са включени съответно един към друг, така че всеки ключ 811, ...,8mn във всяка колона се превключва последователно за определено време и че за някакво зададено време във всяка колона се превключва само един ключ 811, .... 8mn. По този начин всеки изходен проводник на колона 131,132, 133, ..,

13п генерира първи изходен сигнал, получен от последователните проверки на изходите на всеки от чувствителните елементи m.n в колоната. Когато всички чувствителни елементи m.n във всяка колона бъде проверен, процесът се повтаря. Проверяващият процес се синхронизира с помощта на синхронизиращи сигнали, генерирани от генератор на сигнали (непоказан).

Изходните проводници на колоните 131,132,133,...,13п са свързани всички към един от множество модулатори

141,142,143,...,14п. Всеки от споменатите модулатори модулира носещ сигнал на различна честота f1, f2, f3, ..., fn чрез първия изходен сигнал на всеки от изходните проводници на колоните 131, 132, 133, ...,13п, за да се генерира втори изходен сигнал. Вторите изходни сигнали от споменатите модулатори 141, 142, 143, ..., 14п се комбинират в комбиниращо средство 150 в предавателен сигнал 151.

Всички честоти на носещите сигнали са различни и са определени така, че които и да са допълнителни хармонични, които могат да бъдат генерирани по време на модулационния процес, използващ една носеща честота, са в честотите, които не спадат към други носещи честоти. За да се осъществи това, носещите честоти се определят чрез делене на цяло число на обикновен честотен тактов сигнал. Подходяща тактова честота е 1MHz и подходящите степени на числово делене са 18, 20, 22, 25, 28, 33, 40 и 50. Сигналите по управляващите проводници на ключовете се отделят от същата обикновена тактова честота. Допълнително синхронизиращият сигнал се генерира от същия обикновен честотен тактов сигнал при фиксирано съотношение спрямо управляващите сигнали за ключовете.

Фигура 2 показва по-детайлна схема на друго изпълнение на матрицата. При това изпълнение, всеки чувствителен елемент m.n генерира характерен (различен) сигнал. Споменатият характерен сигнал се предава през двойка ключове 911, ...9mn към една от множество двойки изходни проводници. Характерните сигнали по двойките от вертикални (за колоните) изходящи проводници се модулират върху носещи сигнали и се сумират, за да се формира предавателния сигнал 151, докато се поддържат като характерни сигнали. Във всички други аспекти, това изпълнение е същото като първото изпълнение.

Фигура 3 показва свързване за демодулиране на предавателния сигнал и също така генериране на точно копие на първите изходни сигнали. Предавателния сигнал 151 се подава към филтриращо средство 152, което разделя предавателния сигнал в самостоятелни амплитудно модулирани сигнали с различни цифрови честоти f1, ..., fn. Разделените сигнали се подават поотделно към демодулиращо средство 154. Демодулиращото средство 154 демодулира самостоятелните отделени сигнали за формиране на копие на първите изходни сигнали от вертикалните (на колоните) изходни проводници. За реализиране и на двете, филтриращото устройство 152 и демодулиращото средство 154 използват същите носещи честоти като модулаторите 141, ..., 14п, получени чрез делене на цяло число от обиновената тактова честота. Обикновеният тактов честотен сигнал е същият честотен сигнал като използвания в модулаторите 141,..., 14п.

Тези носещи честотни сигнали се генерират от генериращо средство 153. Генериращото средство 153 получава същия синхронизиращ сигнал, както е генериран от генератора на сигнали (непоказан) от първата интегрална схема. Това позволява елементите на предавателния сигнал 151 да бъдат прецизно разделени един от друг и демодулирани.

В предпочитано изпълнение демодулиращото средство 154 се осъществява като аналогово - цифрово преобразуващо средство, действуващо по метода на преобразуване на аналоговия предавателен сигнал в цифров сигнал, преобразувайки носещите сигнал в цифрови сигнали и осъществявайки демодулацията като цифров процес. Сигналите, получени от цифровия демодулационен процес се запомнят в регистри 161, 162, 163..... 16п за по-нататъшното обработване на изображението. Обикновено, това допълнително цифрово обработване се осъществява от микропроцесор.

Разбира се, би трябвало да се подразбира, че изображението не е ограничено в детайли от по-горе описаното изпълнение, което е описано само чрез пример.

Claims

ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

1. Метод за предаване на сигнали от множество отделни чувствителни елементи, разположени в първа интегрална схема, към обработващо средство, осигурено от втора интегрална схема, включващ стъпките на последователно проверяване на изходния сигнал от няколко чувствителни елемента в предварително определена последователност до получаване на първи сигнал, модулиране на амплитудата на

С сигнал с постоянна честота, за да се получи втори сигнал, предаване на споменатия втори сигнал от споменатата първа интегрална схема към споменатата втора интегрална схема, демодулиране на споменатия втори сигнал, за да се възпроизведе споменатия първи сигнал и пропускане на споменатия възпроизведен първи сигнал към споменатото обработващо (процесорно) средство.
2. Разпознаващо устройство, съдържащо матрица от отделни (самостоятелни) чувствителни елементи, разположени върху първа интегрална схема и обработващо (процесорно) средство за изходния сигнал на споменатата матрица от споменати чувствителни елементи, разположени върху втората интегрална схема, споменатите схеми са свързани чрез единичен свързващ проводник, споменатата първа интегрална схема съдържа, допълнително към споменатите чувствителни елементи, проверяващо средство за последователно проверяване изходите на споменатите чувствителни елементи в предварително определен ред, за да се генерира първи сигнал, средство за генериране на носещ сигнал с известна постоянна честота, модулиращо средство за модулиране на споменатия носещ сигнал със споменатия първи сигнал, за да се генерира втори сигнал, и предавателно средство за предаване на споменатия втори сигнал към втората интегрална схема, споменатата втора интегрална схема включва средство за получаване на споменатия втори сигнал, средство за демодулиране на споменатия втори сигнал, за да се генерира споменатия първи сигнал и средство за обработка на споменатия възпроизведен първи сигнал.
3. Разпознаващо устройство съгласно претенция 2, характеризиращо се с това, че се проверяват изходите на първата група от самостоятелни чувствителни елементи и след това се използват, за да се модулира носещ сигнал с известна постоянна честота и едновременно с това се проверява изходният сигнал от втора група самостоятелни чувствителни елементи и резултата се използва, за да се модулира носещ сигнал с различна известна постоянна честота, и двата модулирани сигнала се предават едновременно към споменатата втора интегрална схема и се демодулират едновременно след пристигането им в споменатата втора интегрална схема.
4. Разпознаващо устройство съгласно претенция 2 или претенция 3, характеризиращо се с това, че изходните сигнали от няколко такива групи от чувствителни елементи се проверяват едновременно, модулират се, предават се и се демодулират.
5. Разпознаващо устройство съгласно претенция 4, характеризиращо се с това, че групите от чувствителни елементи са съответни на отделните редове или колони в разпознаващата (сензорната) матрица, проверяващата последователност в групата стартира със сензора (чувствителния елемент) в единия край на споменатия ред или колона и завършва със сензора в противоположния край на споменатия ред или колона.

С
6. Разпознаващо устройство съгласно претенция 5, характеризиращо се с това, че всеки ред или колона е снабден с подходящо модулиращо средство и модулираните сигнали се комбинират (сумират) последователно чрез подходящо комбиниращо (сумиращо) средство.
7. Разпознаващо устройство съгласно някоя от претенции от 2 до 6, характеризиращо се с това, че проверяващият процес се повтаря веднага (незабавно).
8. Разпознаващо устройство съгласно някоя от претенции от 2 до 6, характеризиращо се с това, че има предварително определено закъснение между следващите една след друга проверяващи последователности.
9. Разпознаващо устройство съгласно някоя от претенции от 5 до 8, характеризиращо се с това, че всеки чувствителен елемент в ред или колона е свързан към изходящия проводник на реда или колоната чрез ключ.
10. Разпознаващо устройство съгласно някоя от претенции от 2 до 9, характеризиращо се това, че последователното проверяване на изходите на чувствителните елементи се осъществява чрез последователно свързване на всеки чувствителен елемент към изходящия проводник на ред или колона чрез затваряне на всеки ключ един след друг (по ред)·
11. Разпознаващо устройство съгласно претенция 9 или претенция 10, характеризиращо се с това, че всеки сензор генерира различен изходен сигнал, всеки споменат чувствителен елемент е свързан чрез двойка ключове към двойка изходящи проводници, тези ключове се затварят един след друг (по ред).
12. Разпознаващо устройство съгласно някоя от претенции 2 до 11, характеризиращо се с това, че споменатият втори сигнал претърпява аналогово - цифрово преобразуване и последователно се демодулира като цифрова обработка.

rf****
13. Разпознаващо устройство съгласно претенция 12, характеризиращо се с това, че сигналите, получени от цифровата демодулираща обработка, се запомнят в регистри за по-нататъшно (следващо) обработване на изображението.
14. Разпознаващо устройство съгласно претенция 12 или претенция 13, характеризиращо се с това, че цифровата обработка се осъществява от микропроцесор.
15. Разпознаващо устройство съгласно някоя от претенции 5 до 13, характеризиращо се с това, че всеки носещ сигнал за всеки ред или колона или група от самостоятелни чувствителни елементи има различна честота.
16. Разпознаващо устройство съгласно претенция 15, характеризиращо се с това, че носещите честоти се определят така, че някои случайни хармонични, които могат да бъдат генерирани по време на модулиращия процес, използващ една носеща честота, да бъдат с честоти, които да не принадлежат към другите носещи честоти.
17. Разпознаващо устройство съгласно претенция 16, характеризиращо се с това, че носещите честоти се получават от единичен тактов честотен сигнал чрез делене на цяло число.
18. Разпознаващо устройство съгласно претенция 17, характеризиращо се с това, че подходящата тактова честота е 1 MHz и подходящите степени за делене на цяло число са една от 18, 20, 22, 25, 28, 33, 40 и 50.
19. Разпознаващо устройство съгласно претенция 14, характеризиращо се с това, че и към двете интегрални схеми е свързан единичен тактов генератор на сигнали или синхрогенератор на сигнали.
20. Разпознаващо устройство съгласно някоя от предходните претенции, характеризиращо се с това, че споменатите чувствителни елементи са светлина) чувствителни елементи.

IR (за инфрачервена