KR100423963B1 - 다수의 이미지 캡쳐 모드를 갖는 이미징 시스템 - Google Patents

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KR100423963B1 KR10-2001-7005680A KR20017005680A KR100423963B1 KR 100423963 B1 KR100423963 B1 KR 100423963B1 KR 20017005680 A KR20017005680 A KR 20017005680A KR 100423963 B1 KR100423963 B1 KR 100423963B1
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Abstract

이미징 시스템(140)은 화소 센서의 어레이(118) 및 모드제어회로(124)를 구비한다. 화소 센서의 어레이(118)는 제1 모드동안 광 강도에 대한 대수적으로 인코딩된 지시를 공급하고 제2 모드동안 광 강도에 대한 선형적으로 인코딩된 지시를 공급하기 위해 응용된다. 모드제어회로(124)는 제1 모드 및 제2 모드중 하나에 어레이를 선택적으로 놓기 위해 응용된다. 이미징 시스템(140)은 하나보다 많은 어레이(406)를 구비하고, 모드제어회로(124)는 하나의 어레이를 구성할 수 있다. 예를 들어, 이미징 시스템은 어레이(406) 및 모드제어회로를 구비하는 카메라(400)를 구비할 수 있다.

Description

다수의 이미지 캡쳐 모드를 갖는 이미징 시스템{IMAGING SYSTEM HAVING MULTIPLE IMAGE CAPTURE MODES}
도 1을 참고하면, 디지털 이미징 시스템(17)은 광학 이미지(11)를 전기적으로 캡쳐링하기 위해 이미지 센서 또는 이미저(18)를 갖는 디지털 카메라(12)를 포함한다. 이것을 이루기 위해, 이미저(18)는 이미지(11)의 초점이 맞추어진 초점면에 배열설치되고, 광자를 감지하는 화소센서(20)의 어레이(13; 도 2 참조)를 전형적으로 구비한다. 캡쳐링된 이미지의 강도에 대하여 선형으로 인코딩된 지시(indication)를 제공하는 이미저(이하 "선형 이미저"라 함)를 위하여, 적분 시간 또는 적분 구간동안에, 전형적으로 각각의 화소 센서(20)는 초점면상에서 (카메라(12)의 옵틱에 의해) 초점이 맞추어지는 이미지(11)의 표현의 일부분 또는 화소에 대한 광 에너지의 광자를 누적한다. 적분 구간 종료시에, 각각의 화소 센서(20)는 화소 영역의 일부분의 강도를 차례로 지시하는 (관련된 화소에 대한) 누적된 전하를 (예를 들어, 아날로그 전압을 통해) 지시한다.
전형적으로, 카메라(12)는 (캡쳐링된 이미지를 디지털로 표시하는) 디지털 데이터의 프레임을 형성하기 위해 화소 센서(20)로부터 지시를 처리하고 처리를 위해 컴퓨터(14)에 (예를 들어, 시리얼 버스(15)를 통해) 프레임을 전송한다. 비디오를 위해, 카메라(12)는 몇 개의 광학 이미지를 연속적으로 캡쳐링하고 각각이 캡쳐링된 이미지중 하나를 지시하는 몇 개의 데이터 프레임을 공급한다. 그다음, 컴퓨터(14)는 캡쳐링된 비디오를 표시부(9)상에 재생성하기 위해 상기 프레임을 사용할 수 있다.
도 2를 참조하면, 예를 들어, 센서(20)는 열 및 행으로 배열설치될 수 있다. 이 배열설치는 열 디코더(20) 및 행 디코더(24)가 이미지(11)를 캡쳐링한 후에 센서(20)로부터 아날로그 화소값을 선택적으로 검색하게 한다. 디코더(22,24)는 센서(20)에 의해 도입된 노이즈 및/또는 비선형성을 보상하기 위해 예를 들어 아날로그 디지털 변환기(ADCs) 및 회로를 구비하는 열 디코더 및 신호조정회로(22)에 선택된 화소값을 보낸다. 회로(22)는 카메라(12)의 다른 회로에 이미저(18)를 인터페이싱하는 회로를 구비하는 입력/출력(I/O) 인터페이스(28)에 합성 데이터 신호를 공급할 수 있다. 제어 유닛(30)은 이미저(18)의 상기 동작을 조정할 수 있다.
선형 이미저에 대해, 적분 구간의 지속시간은 화소센서(20)가 얼마나 오랫동안 광학 이미지(11)를 감지하거나 이 광학 이미지(11)에 노출되는 지를 결정한다. 이런 방법으로, 적분 구간의 지속시간이 너무 짧다면, 화소센서(20)는 노출이 부족하게 되고, 그 지속시간이 너무 길다면, 화소 센서(20)는 과도하게 노출된다. 보정 노출을 설정하기 위해, 카메라(12)는 카메라의 광학 이미지(11)의 휘도측정에 기초하여 적분 구간의 지속시간을 제어할 수 있다. 이러한 방식으로, 휘도가 높은 조명 조건에서, 카메라(12)는 전형적으로 (화소 센서(20)의 노출과다를 방지하기 위해)휘도가 낮은 조명 조건에서의 지속시간보다 더 짧은 지속시간을 사용하고 그와 반대로, 휘도가 낮은 조명 조건에서, 카메라(12)는 (화소 센서(20)의 노출부족을 방지하기 위해) 휘도가 높은 조명 조건에서의 지속시간보다 더 긴 지속시간을 사용한다. 예를 들어, 카메라의 휘도 평가는 카메라(12)의 모드의 조정 또는 프리미터링(premetering)동안 일어난다.
이미저(18)에 의해 캡쳐링된 강도는 유용한 동적 범위로 불리는 유용한 강도값의 범위에 이른다. 강도 레벨이 유용한 동적 범위의 큰 부분에 걸쳐 분포되어있다면, 이미지는 강도 레벨이 유용한 동적 범위의 더 작은 부분에 걸쳐 분포되어 있는 경우보다 더 선명하게 나타난다.
이미저의 종류는 유용한 동적 범위의 한계를 결정할 수 있다. 예를 들어, 선형 이미저는 사진을 캡쳐링하기에 적당한 동적 범위에서 강도를 캡쳐링한다. 이미저의 또 다른 종류는 캡쳐링된 이미지의 강도에 대해 대수적으로 인코딩된 지시를 제공할 수 있다(이하 "대수 이미저"라 함). 전형적으로 대수 이미저는 선형 이미저보다 훨씬 더 큰 동적 범위에 걸쳐 강도를 캡쳐링한다.
큰 동적 범위에 걸쳐 강도를 캡쳐링하는 대수 이미저의 능력과 다른 요인으로 인해, 전형적으로 대수 이미저는 선형 이미저보다 물체인식 애플리케이션(예를 들어, 머신비전 애플리케이션)에 더 적당하고, 반대로, 선형 이미저의 노이즈 방지 능력과 다른 요인때문에, 전형적으로 선형 이미저는 대수 이미저보다 사진을 캡쳐링하기에 더 적당하다. 결과적으로, 전형적으로 상기 두 종류의 이미저는 특정 애플리케이션에 대해 상호 교환될 수 없다. 그러므로, 대수 이미저를 사용하는 카메라는 전형적으로 사진을 찍기에 최적이 아니고 선형 이미저를 사용하는 카메라는 머신비전 애플리케이션에 대해 최적이 아니다.
이렇게, 상기 문제들의 하나 이상을 처리하기 위한 이미징 시스템이 계속 필요하게 되었다.
본 발명은 다수의 이미지 캡쳐 모드를 갖는 이미징 시스템에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술의 디지털 이미징 시스템의 개략도,
도 2는 도 1의 카메라의 이미저의 개략도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이미저의 개략도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 이미저의 화소센서의 개략도,
도 5,6,7 및 8은 이미저가 선형 캡쳐 모드에 놓일 때 도 3의 이미저의 동작을 도시하는 전압 파형도,
도 9,10,11 및 12는 이미저가 대수 캡쳐 모드에 놓일 때 도 3의 어레이의 동작을 도시하는 전압 파형도, 및
도 13,14 및 15는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 카메라의 개략도.
일 실시예에서, 화소 센서의 어레이와 함께 사용하는 방법은 어레이를 위한 복수의 이미지 캡쳐 모드중 하나에 대한 지시를 수신하는 단계를 포함한다. 어레이는 지시된 모드에 있도록 구성된다.
다른 실시예에서, 이미징 시스템은 화소 센서의 어레이 및 모드제어회로를 구비한다. 모드제어회로는 어레이를 위한 이미지 캡쳐 모드의 세트중 하나에 대한 지시를 수신하도록 응용되고 상기 지시에 기초하여 어레이를 구성한다.
다른 실시예에서, 이미징 시스템은 화소센서의 어레이 및 모드제어회로를 구비한다. 어레이는 제1 모드 동안 광 강도에 대해 대수적으로 인코딩된 지시를 공급하도록 사용되고 제2 모드 동안 광 강도에 대해 선형으로 인코딩된 지시를 공급한다. 모드제어회로는 제1 모드 및 제2 모드중 하나에 어레이를 선택적으로 놓도록 응용된다.
또 다른 실시예에서, 이미징 시스템은 화소 센서의 적어도 하나의 어레이 및 회로를 구비한다. 회로는 어레이에 연결되고 이미지 캡쳐 모드의 그룹으로부터 선택된 이미지 캡쳐 모드에 대한 지시를 수신하고 선택된 이미지 캡쳐 모드에 따라 캡쳐링된 이미지에 대한 제2 지시를 제공하기 위해 어레이를 사용하도록 응용된다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 이미저의 실시예(140)는 캡쳐링될 광학 이미지가 초점이 맞추어지는 초점면내에 위치된 화소센서(118)의 어레이(119)를 구비한다. 이러한 방식으로, 각각의 화소센서(118)는 초점면의 부분 또는 화소에 부딪치는 광의 강도를 탐지한다. 어떤 실시예에서, 이미저(140)는 어레이(119)가 다른 유용한 동적 범위를 요하는 수많은 애플리케이션에서 사용될 수 있게 하는 특징이 있는 적어도 두 개의 다른 이미지 캡쳐 모드중 하나에 어레이(119)를 놓는 모드제어회로(124)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 어떤 실시예에서, 디지털 카메라는 광학 이미지를 캡쳐링하기 위해 이미저(140)를 사용하고 모드제어회로(124)는 어레이(119)를 대수 모드 또는 선형 모드중 어느 하나에 있도록 구성할 수 있다. 이런 방식으로, 대수 모드에서, 어레이(119)는 효과적으로 이미저(140)로 하여금 대수 이미저가 되도록 하기 위해 캡쳐링된 이미지의 화소에 대한 대수적으로 인코딩된 지시를 제공한다. 선형 모드에서, 어레이(119)는 효과적으로 이미저(140)로 하여금 선형 이미저가 되도록 하기 위해 캡쳐링된 이미지의 화소에 대한 선형으로 인코딩된 지시를 제공한다. 이런 배열설치의 결과로서, 이미저(140)를 포함하는 카메라는 예를 들어, 머신비전 및 사진 애플리케이션 모두를 위해 사용될 수 있다.
카메라에 이미저(140)를 사용하는 또 다른 실시예로서, 이미저(140)는 사진을 캡쳐링하고 질을 높이는 목적을 위해 하나보다 더 많은 모드에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 어레이(119)는 대수 모드에서 구성될 때 이미지의 스냅샷을 캡쳐링하고 선형 모드에서 구성될 때 이미지의 또 다른 스냅샷을 캡쳐링할 수 있다. 예로서, 카메라는 기초 사진을 형성하기 위해 선형적으로 캡쳐링된 최종 프레임을 사용하고 프리미터링 또는 사후 처리 기능을 형성하기 위해 대수적으로 캡쳐링된 최종 프레임을 사용할 수 있다. 예를 들어, 대수적으로 캡쳐링된 프레임은 이미지의 선형 캡쳐를 위한 적분 시간을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예로서, 대수적으로 캡쳐링된 프레임은 언제 선형적으로 캡쳐링된 특정 화소값이 포화되는 지를 결정하기 위해 사용되고, 선형적으로 캡쳐링된 특정 화소값이 포화된다면, 상응하는 대수적으로 캡쳐링된 화소값은 선형적으로 캡쳐링된 화소값 대신에 사용될 수 있다.
이렇게, 상기 배열설치의 장점은 다음중 하나 이상을 포함할 수 있다: 단일이미저는 다수의 이미지 캡쳐 모드를 가질 수 있다; 이미저를 포함하는 카메라는 머신비전 및 사진 애플리케이션과 같이, 뚜렷하게 다른 유용한 동적 범위를 요하는 다른 이미징 애플리케이션에 사용될 수 있다; 이미저를 포함하는 카메라는 프리미터링 또는 포스트프로세싱 기능을 실행하기 위해 다른 모드를 사용할 수 있다. 다른 장점 역시 가능하다.
어떤 실시예에서, 이미저(140)는 예로서, 대수 또는 선형 모드에 있도록 어레이(119)를 구성하라는 요구를 입력/출력(I/O)인터페이스(128)를 통해 수신하는 제어유닛(129)을 구비할 수 있다. 이미저(140)는 아래에 설명된 바와 같이, 디지털 카메라의 일부분이고, 상기 요구의 소스는 예로서, 카메라상의 버튼이거나 카메라에 연결된 컴퓨터일 수 있다. 어떤 실시예에서, 상기 요구에 응답하여, 제어 유닛(129)은 대수 모드를 지시하기 위해 로직 신호(MODE로 불린다)를 표명하고(예를 들어, 하이로 구동하고) 선형 모드를 지시하기 위해 MODE신호를 비표명할 수 있다(예를 들어, 로우로 구동한다). 어떤 실시예에서, 모드제어회로(124)는 MODE신호에 의해 표시되는 모드에 있도록 어레이(119)를 구성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 특별히, 모드제어회로(124)는 모드제어회로(124)에 의해 제공되는 전압(VG)을 공급할 수 있다. 이런 방식으로, 어떤 실시예에서, 각각의 화소 센서(118)는 게이트 단자에서 VG전압을 수신하는 n 채널 금속산화물반도체전계효과 트랜지스터(MOSFET)(150)를 구비할 수 있다. VG전압은 화소 센서(118)가 관련된 화소의 강도를 선형적으로 또는 대수적으로 지시할 지를 차례로 제어한다. 또한 화소 센서(118)는 캡쳐링되고 있는 이미지의 관련된 화소로부터 수신된 광자 에너지에 반응하여 전류(IPD로 불린다)를 흘리는 광다이오드(152)와 같은 감광 소자를 구비할 수 있다. 어떤 실시예에서, 광다이오드(152)의 캐소드는 MOSFET(150)의 소스 단자에 연결되고 또한 화소 센서(118)를 위한 샘플링 노드(160)로서 동작한다. 샘플링 노드(160)는 화소의 강도를 지시하는 전압(VPD로 불린다)을 공급한다. 광다이오드(152)의 애노드는 네가티브 전압 공급 레벨(도시된 바와 같이, VSS로 불린다) 또는 접지에 연결될 수 있다. 아래에 설명된 바와 같이, 상당한 기생 커패시터(도시되지 않음)가 샘플링 노드(160)와 접지사이에 존재하고 화소 센서(118)의 반응에 영향을 끼칠 수 있다. 일반적으로 기생 커패시터의 커패시턴스는 MOSFET(156)의 게이트 커패시턴스 및 광다이오드(152)의 커패시턴스에 기인할 수 있다. MOSFET(156)의 드레인 단자는 포지티브 전압 공급 레벨(VCC로 불린다)에 연결된다.
각각의 화소 센서(118)는 측정된 화소 강도의 지시를 관련된 비트라인(158)에 제공한다. 특별히, 어떤 실시예에서의 지시는 비트라인(158)에 전압(VBITLINE으로 불린다)을 공급하기 위해 (아래에 설명된 바와 같이) 샘플링된 VPD전압에 의해 제공될 수 있다. VPD전압을 샘플링할 목적으로, 화소 센서(118)는 소스 폴로어로서 작용하는 n채널 MOSFET(156)을 구비할 수 있다. 이런 방식으로, MOSFET(156)는 노드(160)에 연결된 게이트 단자, 비트라인(158)에 연결된 소스 단자 및 VCC포지티브 전압 공급 레벨에 동작적으로 연결된 드레인 단자를 갖는다. 또 다른 n 채널MOSFET(154)은 n 채널 MOSFET(156)의 드레인-소스 경로와 직렬로 연결된 드레인-소스 경로를 갖고 VPD전압의 샘플링을 턴 온 및 오프하도록 동작할 수 있다. MOSFET(154)의 게이트 단자의 전압(VWL로 불린다)이 표명(예를 들어, 하이로 구동)될 때, MOSFET(156)으로 하여금 통전하여 VPD전압의 지시를 비트라인(158)에 공급하도록 하는 MOSFET(154)이 통전한다. 도시된 대로, 어떤 실시예에서, MOSFET(154)의 드레인-소스 경로는 VCC포지티브 전압 공급 레벨 및 MOSFET(156)의 드레인 단자사이에 연결된다. 그러나, 다른 실시예에서, MOSFET(154)의 드레인-소스 경로는 MOSFET(156)의 소스 단자와 비트라인(158)사이에 연결될 수 있다.
도 5,6,7 및 8을 참조하면, 화소 센서(118)는 어레이(119)가 비트라인 모드에 있도록 구성될 때 아래의 방식으로 동작할 수 있다. 특별히, 각각의 화소 센서(118)는 각각 도 5에서 TINT로 표시된 적분 구간(예를 들어, T1에서 T2까지의 적분 구간 및 T5에서 T6까지의 적분 구간)을 사용하여 관련된 화소의 강도를 측정한다. 예시의 적분 구간(139)의 시작전에, 모드제어회로(124)는 시간 T0에서 시간 T1까지의 VG전압(도 5를 참조)을 간단히 표명(예를 들어, 하이로 구동)함으로써 화소 센서(118)를 초기화한다. 예로서, 표명된 VG전압은 차례로 MOSFET(150)이 도전하여 VPD전압(도 6 참조)을 MOSFET(150)의 임계전압 보다 작은 VCC전압 공급 레벨과 거의 같은 초기 전압으로 되게 한다. (나중에 적분 강도를 계산하기 위한 목적으로) VPD전압의 초기 전압의 지시를 얻기 위해, 행 디코더(121)(도 3을 참조)는 MOSFET(154,156)이 통전하도록 하기 위해 T0에서 T1까지의 시간 구간동안에 하나의 행을 위해 VWL전압(도 7를 참조)을 표명한다. 시간 T1에서, 행 디코더(121)는 적분 구간(139)의 지속시간동안 MOSFET(154,156)을 턴 오프하기 위해 T1에서 T2까지 VWL전압을 비표명(예를 들어, 로우로 구동)한다.
적분 구간(139)동안, 다이오드(152)의 IPD전류는 샘플링 노드(160)에 연결된 기생 커패시터에 저장된 전하를 감소시킨다. 전하의 감소는 차례로, "C"가 기생 커패시터의 커패시턴스를 표시하는 거의 IPD/C인 기울기를 갖는 VPD전압(도 6 참조)의 선형 감소를 야기한다. 적분구간(139)의 끝에서, 행 디코더(121)는 MOSFET(154,156)으로 하여금 VPD전압의 지시(즉, VBITLINE전압(도 8을 참조))를 비트라인(158)에 전도하도록 하게 하기 위해 시간 T2에서 시간 T3까지 VWL전압을 표명한다. 이렇게, 두 샘플링된 VPD전압(하나는 적분 구간의 시작에 그리고 다른 하나는 적분 구간의 끝에 있다)으로부터 광자는 누적되어 화소의 강도는 결정될 수 있다.
상기 예는 선형 모드동안 VPD전압의 상관 더블 샘플링을 설명한다. 그러나, 다른 실시예가 가능하다. 예를 들어, 어떤 실시예에서, 특정 적분 구간의 누적된 광자를 계산하기 위해 사용되는 VPD전압의 리셋값은 리셋값이 연속 적분 구간사이에서 거의 변하지 않기 때문에, 다음 적분 구간에서의 리셋값이다.
도 9,10,11 및 12를 참조하면, 대수 모드에 대하여, 모드제어회로(124)는 MOSFET(150)의 전압-전류 관계(즉, VGS-IPD관계)가 지수 곡선을 따르는 서브임계(subthreshold) 영역에 MOSFET(150)를 놓는 DC 전압 레벨로 VG전압(도 9를 참조)을 설정한다. 결과적으로, VPD전압(도 10를 참조)은 관련된 화소의 강도에 대한 대수 지시를 제공한다.
특히, VPD전압은 적분 구간의 지속시간이 아닌, 화소센서(118)의 R-C(저항-커패시턴스)시간 상수에 의해서만 지연되는 강도에 대한 근접한 순시 표시를 제공한다. 결과적으로, 선형 모드에 비하여 시간의 작은 구간(대수 예로서, 약 0.3 밀리초(ms))만이 대수 모드를 위한 이미지를 캡쳐링하기 위해 요구될 수 있다. 그러므로, 예로서, (도 11에 도시된 VWL전압의 펄스(170,172) 및 도 12에 도시된 VBITLINE전압의 합성 펄스(174,176)에 의하여 도시된)입사 강도에 대한 두 개 이상의 지시가 하나의 선형 모드 적분 구간보다 더 짧은 시간 구간에서 얻어질 수 있다.
도 3으로 돌아가서, 다수의 실시예에서, 이미저(140)는 이미지를 캡쳐링하기 위해 다음 방식으로 동작할 수 있다. 특히, 어레이(119)의 모드에 관계없이, 화소 센서(118)는 캡쳐링된 이미지를 지시하기 위해 약간의 시간을 필요로할 수 있다. 이 시간이 경과한 후에, 행 디코더(121)는 화소 센서(118)의 행을 (적당한 VWL전압을 통해) 선택적으로, 전기적으로 선택함으로써 화소 센서(118)에서 지시된 강도를검색한다. 일단 선택되면, 화소 센서(118)는 감지된 강도에 대한 지시를 (비트라인(158)을 통해) 신호조정회로(126)로 전송한다. 열 디코더 및 신호조정회로(126)는 각각의 행에 대해 지시의 그룹을 선택하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 회로(126)는 지시로부터 노이즈를 필터링하고 데이터를 I/O인터페이스로 전송하기 전에 지시를 디지털 데이터로 변환할 수 있다. I/O 인터페이스(128)는 임시로 데이터를 저장하기 위한 버퍼 및 이미저(140)를 외부 회로(예를 들어, 디지털 카메라의 다른 구성요소)로 인터페이싱하는 회로를 구비할 수 있다.
또한, 이미저(140)는 선택된 이미지 캡쳐 모드에 기초하여 화소 센소(118)로부터 지시를 선택적으로 보내기 위해 멀티플렉싱 회로(127)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 회로(127)는 선형 이미지 캡쳐 모드동안 실행된 더블 상관 샘플링을 처리하기 위해 회로(126)의 한 부분을 선택하고 대수 모드동안 샘플링을 처리하기 위해 회로(126)의 다른 부분을 선택할 수 있다.
어떤 실시예에서, 또한 이미저(140)는 타이밍, 어레이(119)로부터의 지시의 검색, 어레이(119)의 모드의 제어 및 이미저(140)를 통하는 일반적인 데이터 흐름을 제어하기 위해 상태기 및 타이머와 같은 회로를 갖는 회로 장치(129)를 구비할 수 있다. 제어유닛(129)은 제어유닛(129)이 대수 모드를 지시하기 위해 표명(예를 들어, 하이로 구동)하고 선형 모드를 지시하기 위해 비표명(예를 들어, 로우로 구동)하는 MODE신호를 공급할 수 있다. 제어유닛(129)이 (대수 모드를 지시하기 위해) MODE신호를 표명할 때, 모드제어회로(124)는 VG전압을 각각의 MOSFET(150)를서브임계 영역에 놓는 소정의 DC 전압으로 설정한다. 유사하게, 제어유닛(129)이 (선형 모드를 지시하기 위해) MODE신호를 비표명할 때, 모드제어회로(124)는 화소 센서(118)에 의해 적분을 제어하기 위해 (도 5에 도시된 바와 같이) 적당한 시간에 VG전압을 펄싱한다.
다수의 실시예에서, 모드제어회로(124)(도 3을 참조)는 한 입력 단자에서 DC전압(VBIAS로 불린다)을 수신하고 다른 입력 단자에서 다른 전압(VRESET으로 불린다)을 수신하는 멀티플렉서(123)를 구비할 수 있다. 모드제어회로(124)는 VBIAS전압을 공급하고 대수 모드동안 화소 센서(118)의 MOSFET(150)를 서브임계 영역에 놓기에 적당한 레벨로 VBIAS전압을 설정하는 전압 기준 회로(130)를 구비할 수 있다. 제어유닛(129)은 VRESET전압을 공급하고 선형 모드동안 MOSFET(150)의 온/오프 동작을 제어하기 위해 VRESET전압을 적당하게 펄싱한다. 멀티플렉서(123)는 출력 단자에서 VG전압을 공급하고 선택 단자에서 MODE신호를 수신한다. 어떤 실시예에서, 제어유닛(129)은 멀티플렉서(123)가 적당한 VG전압(즉, VBIAS전압 또는 VRESET전압)을 MOSFET(150)에 제공하기 때문에, 어레이(119)가 대수 또는 선형 모드에 있도록 구성되는 것에 상관 없이 선형 모드에 따라 이미지를 캡쳐링하기 위해 VRESET전압을 펄싱한다.
제어유닛(129)에 원하는 모드에 대해 알려주기 위해, 제어유닛(129)은 I/O인터페이스(128)를 통해 이미저(140) 외부의 (아래에 설명된) 회로로부터 요구를 수신할 수 있다. 예를 들어, 도 13을 참조하면, 다수 실시예에서, 이미저(140)는 이미저(140)와 상호작용하는 회로를 구비하는 디지털 카메라(210)의 일부분일 수 있다. 이미저(140)외에, 카메라(210)는 이미저(140)의 초점면에 광학 이미지의 초점을 맞추기 위해 옵틱(260)을 구비할 수 있다. 캡쳐 및 신호 처리 장치(148)는 화소 이미지를 캡쳐링하기 위해 카메라(140)와 상호작용하고 랜덤 액세스 메모리(RAM)(263)에 화소 이미지를 지시하는 데이터의 프레임을 전송할 수 있다. 이것을 이루기 위해, 캡쳐 및 신호 처리 장치 (148)는 버스(220)로부터 프레임을 수신하고 메모리(263)에 데이터를 저장하기 위해 신호를 발생시키는 메모리 제어기(261)와 함께 버스(220)에 연결된다.
또한 카메라(210)는 플래시 메모리(278)내에 압축된 프레임을 저장하기 전에 프레임의 크기를 압축하기 위해 메모리(263)와 상호작용하는 압축장치(268)를 구비할 수 있다. 이것을 이루기 위해, 압축장치(268)는 버스(220)로부터 압축된 프레임을 수신하고 플래시 메모리(278)내에 데이터를 저장하기 위해 신호를 발생시키는 플레시 메모리 제어기(274)와 함께 버스(220)에 연결될 수 있다. 압축된 프레임을 컴퓨터에 전송하기 위해, 카메라(210)는 메모리(263) 또는 플래시 메모리(278)중 어느 하나로부터 압축된 프레임을 검색하기 위해 버스(220)에 연결된 시리얼 버스 인터페이스(266)를 구비할 수 있다. 이것을 이루기 위해, 시리얼 버스 인터페이스(266)는 예를 들어 컴퓨터(300)에 압축된 프레임의 지시를 전송하기 위해 시리얼 버스(280)(예를 들어, 유니버셜 시리얼 버스(USB))상에 신호를 발생시킨다. USB는 1996년 1월 15일에 발행된 Universal Serial Bus Specification, 개정판 1.0에 상세하게 설명되었고 인터넷 www.intel.com에서도 찾아볼 수 있다.
이미저(140)의 외부에 있는 회로는 특정 이미지 캡쳐 모드에서 어레이(119)를 구성하기 위해 이미저(140)에 대한 요구의 소스일 수 있다. 예를 들어, 다수 실시예에서, 컴퓨터(300)는 선형 모드 또는 대수 모드와 같은 어레이(119)의 모드를 설정하기 위해 시리얼 버스 인터페이스(266)를 통해 요구를 카메라(210)에 보낼 수 있다. 예를 들어, 카메라(210)의 프로세서, 또는 마이크로프로세서(262)(몇가지 예로서, 펜티엄에 기초한 마이크로프로세서, Advanced Risc Machine(ARM) 마이크로프로세서, 80X86프로세서 또는 마이크로컨트롤러)는 시리얼 버스 인터페이스(266)로부터 요구의 지시를 검색하고 요구의 지시를 이미저(140)에 보낼 수 있다.
다수의 실시예에서, 특정 이미지 캡쳐 모드에서 어레이(119)를 구성하는 요구의 소스는 카메라(210)의 스위치 또는 버튼(210)과 같은, 카메라(210)의 회로로부터 올 수 있다. 예로서, 카메라(210)는 버튼(290)의 상태를 마이크로프로세서(262)에 표시하기 위해 버튼 인터페이스(291)를 구비할 수 있다. 마이크로프로세서(262)는 버스 인터페이스(270)를 통해 버스(220)에 연결될 수 있다.
다수의 실시예에서, 요구는 자동적으로 발생된다. 예를 들어, 캡쳐링된 사진 이미지의 질을 높일 목적으로, 카메라(210)는 상기와 같이 두 번 즉, 한 번은 선형 어레이를 사용하여 또 다른 한 번은 대수 어레이를 사용하여 이미지를 캡쳐링할 수 있다. 이런 방식으로, 마이크로프로세서(262)는 이미지를 두 번째에 캡쳐링하도록어레이(119)를 재구성하기 위해 요구를 자동적으로 발생시킬 수 있다. 또 다른 예로서, 어떤 실시예에서, 마이크로프로세서(262)는 라이팅 조건, 분해능등과 같은 하나 이상의 인자에 기초한 특정 모드에서 어레이(119)를 구성하기 위해 요구를 자동적으로 발생시킬 수 있다.
다른 실시예가 다음 청구항의 범위내에 있다. 예를 들어, 어떤 실시예에서, 어레이는 선형 모드 및 대수 모드와 다른 이미지 캡쳐 모드에 놓일 수 있다. 또 다른 예로서, 이미저는 스캐너와 같이, 카메라와 다른 이미징 시스템의 일부분일 수 있다.
도 14를 참조하면, 또 다른 예로서, 카메라(210)는 카메라(400)로 대체될 수 있다. 카메라(400)는 아래 지적된 차이를 갖는 카메라(210)와 유사한 설계를 갖는다. 특별히, (이미저(140)를 대체하는) 카메라(400)의 이미저(404)는 화소 센서의 하나보다 많은 어레이(406)를 구비한다. 이런 방식으로, 각각의 어레이(406)는 다른 모드에서 구성되고 요구되는 이미지 캡쳐 모드에 기초하여 선택될 수 있다. 이렇게, 예로서, 하나의 어레이(406)는 선형모드에서 구성되고 다른 하나의 어레이(406)는 대수 모드에서 구성될 수 있다. 특정 어레이(406)의 모드는 상기와 같이 특정 어레이(406)의 모드가 재구성되기 때문에, (특정 실시예에 따라) 영구적일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
특정 어레이(406)의 전기적 선택은 이미저(404)(이미저(140)의 모드제어회로(124)를 대체하는)의 모드제어회로(405)에 의해 실행될 수 있다. 이런 방식으로, 모드제어회로(405)는 ((예를 들어, 제어유닛(129)과 어떤 면에서 유사한제어유닛과 같은) 제어유닛으로부터 직접적으로 또는 예로서, 마이크로프로세서(262)로부터 간접적으로 파생된) 선택된 모드의 지시를 수신하고 이 지시에 기초하여 적당한 어레이(406)를 선택하기 위해 이미저(404)의 멀티플렉싱 회로(405)와 상호 작용할 수 있다.
적당한 어레이(406)상에 캡쳐링되어야 할 이미지의 초점을 맞추기 위해, 카메라(400)는 옵틱(260)으로부터 선택된 어레이(406)로 이미지를 디렉팅하는 리디렉션 옵틱(402)을 구비할 수 있다. 어떤 실시예에서, 예를 들어, 리디렉션 옵틱(402)은 리디렉션 옵틱의 렌즈 및/또는 미러를 제어하는 하나 이상의 검류계를 구비할 수 있다. 예를 들어, 마이크로-검류계는 카메라(400)의 캡쳐 및 신호 처리 장치(148)에 의해 제어될 수 있다.
도 15를 참조하면, 다른 예로서, 카메라(210, 400)는 다수 화소 센서 어레이(506)를 갖는 이미저(504)를 구비하는 카메라(500)에 의해 대체될 수 있다. 이런 방식으로, 어레이(506)는 다른 모드에 있도록 구성될 수 있다. 이렇게, 예로서, 하나의 어레이(506)는 선형 이미지 캡쳐 모드로 구성되고, 다른 어레이(506)는 대수 이미지 캡쳐 모드로 구성될 수 있다. 카메라(500)는 어레이(506)의 초점면에 캡쳐링된 광학 이미지의 재생 이미지의 초점을 맞추는 빔스플리터(502)를 구비할 수 있다. 이미저(504)의 멀티플렉싱 회로(505)는 이미지 캡쳐 및/또는 스캐닝을 위해 하나 이상의 어레이(506)를 선택할 수 있다. 이렇게, 예로서, 이미저(504)의 (예를 들어, 제어유닛(129)과 어떤 면에서 유사한) 제어유닛은 특정 이미지 캡쳐 모드를 지시하고, 멀티플렉싱 회로(505)는 제어유닛에 의한 선택에 기초한 하나의 어레이(506)에 제공된 지시를 선택할 수 있다. 예를 들어, 카메라(500)의 마이크로프로세서(262)는 어느 이미지 캡쳐 모드를 선택할 지에 대해 제어유닛에 명령할 수 있다. 어레이(506)는 특정 실시예에 따라, 광학 이미지를 동시에 또는 다른 시간에 캡쳐링할 수 있다.
본 발명이 제한된 수의 실시예에 관하여 개시되었지만, 이 개시의 이익을 취하는 당업자들은 본 발명으로부터 수 많은 변형 및 변화를 이해할 것이다. 첨부된 청구항은 본 발명의 참된 정신 및 범위내에 있어 그런 모든 변형 및 변화를 포함하도록 의도되었다.

Claims (13)

  1. 제1 모드 동안 광 강도에 대해 대수적으로 인코딩된 지시를 공급하고 제2 모드 동안 광 강도에 대해 선형적으로 인코딩된 지시를 공급하도록 적용된 화소 센서의 어레이; 및
    상기 어레이를 제1 모드와 제2 모드중 하나의 모드에 선택적으로 놓도록 적용된 모드제어회로를 포함하고,
    적어도 하나의 상기 화소 센서는, 감광 소자 및 제1 모드와 제2 모드중 하나의 모드 동안 상기 감광 소자가 대수적으로 인코딩된 지시중 하나를 공급하도록 하기 위해 상기 감광 소자에 연결된 트랜지스터를 포함한 것을 특징으로 하는 이미징 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 모드제어회로는,
    상기 어레이를 제1 모드에 놓도록 하는 제1 지시를 발생시키고 상기 어레이를 제2 모드에 놓도록 하는 제2 지시를 발생시키도록 적용된 멀티플렉싱 회로를 포함한 것을 특징으로 하는 이미징 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 화소센서는,
    감광 소자; 및
    제1 모드 및 제2 모드중 하나의 모드 동안 상기 감광 소자가 선형으로 인코딩된 지시중 하나를 공급하도록 상기 감광 소자에 연결된 트랜지스터를 포함한 것을 특징으로 하는 이미징 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 제1 모드 및 제2 모드중 하나를 선택하기 위해 모드제어회로와 상호 작용하도록 적용된 프로세서를 더 포함한 것을 특징으로 하는 이미징 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 이미징 시스템은 카메라를 포함한 것을 특징으로 하는 이미징 시스템.
  7. 삭제
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