KR100777382B1 - 이미지 장치에서 다크 전류 및 결함 픽셀의 영향을감소시키는 방법 및 장치 - Google Patents

이미지 장치에서 다크 전류 및 결함 픽셀의 영향을감소시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

이미지 프로세싱 장치를 가지는 고해상도 디지털 카메라에서 결함 픽셀을 찾아내고 그 영향을 보상하기 위한 방법 및 장치이다. 이 장치는, 다크 전류 기준 이미지 및 화이트 기준 이미지 중 어느 하나 또는 양자와 하나 이상의 실제 이미지를 저장하는 저장 시스템과, 상기 저장된 데이터를 기초로 하여 상기 실제 이미지에 해당되는 데이터를 보상하기 위하여 상기 저장 시스템에 연결된 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 이 방법은, 다크 전류 기준 이미지 및 화이트 기준 이미지 모두를 캡쳐하고 저장하고, 또한, 실제 이미지를 캡쳐하고 보상하고, 다크 전류에 의하여 영향을 받거나 또는 결함이 있는 것으로 확인하고, 다크 전류에 의하여 영향을 받거나 또는 결함이 있는 실제 이미지의 픽셀에 해당되는 데이터를 읽어서 이러한 픽셀들을 보상하는 것을 포함한다.

Description

이미지 장치에서 다크 전류 및 결함 픽셀의 영향을 감소시키는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING EFFECTS OF DARK CURRENT AND DEFECTIVE PIXELS IN AN IMAGING DEVICE}
본 발명은 이미징 장치에서 다크 전류 및 결함 픽셀을 찾아내고 그 영향을 보상하는 것에 관련된 것이다.
다크 전류(dark current)는 광 신호가 없는 경우에도 이미징 장치의 픽셀에 의하여 생기는 원하지 않는 신호를 말한다. 다크 전류의 소스로는 열-생성된 전자들 또는 홀(hole)들이 있다. CMOS 액티브 픽셀 이미징 장치내의 열 생성된 다크 전류는 많은 이미징 장치들에 문제를 일으킨다. 온도가 증가할수록 다크 전류가 마찬가지로 증가한다. 열 에너지는 픽셀들 내에 원하지 않은 자유 전자들을 발생시킨다. 이러한 원하지 않은 자유 전자들은, 입사 광자들(photons)에 의하여 생성된 전자들에 의하여 생성된 원하는 신호를 변경시킨다. 또한, 어떤 디지탈 정지 카메라는 긴 적분(노출) 시간이 필요한데, 이는 이미지 감도를 높게 한다. 그러나, 적분 시간이 길수록 열 생성된 암 전류에 더 민감하게 된다.
픽셀 어레이 내에 있는 원하지 않는 자유 전자들의 대부분은, 서브스트레이트를 덮고 있는 실리콘 산화막층과 에피텍셜 간의 인터페이스 또는 픽셀 장치가 형성되는 칩의 다른 실리콘 서브스트레이트 층에서 생긴다. 심지어 결함이 없는 이상적인 공정에서도, 픽셀의 감광성 요소로서 사용되는 포토다이오드의 디플리션(depletion) 영역내의 생성/재결합 센터들 때문에 다크 전류가 또한 존재하게 된다. 다크 전류에는 광감성에 한계를 설정하는, 열동력학적 최저 한계가 존재한다. 단일 칩 디지털 카메라의 고밀도 메가-픽셀 어레이를 위하여 픽셀 기술은 그 크기가 점점 줄어드는데, 크기가 줄어들수록 서브-마이크론 CMOS 기술 공정에서 유해되는 결함들이 극적으로 증가한다. 다른 요인들 중에서도 스트레스, 확장된 결함들 및 금속성 불순물들이 모두 원하지 않는 다크 전류에 기여한다.
예를 들어, 고 픽셀 밀도를 달성하려면, 4 트랜지스터(4T) 픽셀에 전형적으로 사용되는, 트랜스퍼(transfer), 리셋(reset), 소스 팔로어(source follower) 트랜지스터들의 크기가 줄어야 한다. 그러한 크기는 도펀트 레벨(예를 들어서, p-well, Vt-adjustment 및 할로 임플란트(halo impalnt))의 대응되는 증가와 트랜지스터의 게이트 산화물 두께의 감소가 없이는 불가능하다. 이것은 높은 수준의 접합 누손(junction leakage), 게이트 유도 드레인 누손(GIDL, Gate Induced Drain Leakage), 드레인-유도 장벽 낮춤(DIBL, Drain Induced Barrier Lowering)으로 귀결된다. 상기한 모든 것들이 원하지 않은 다크 전류에 기여한다. 또한, 필드 분리 영역 피치(field isolation region pitch) 또한 크기가 줄어야 하고, 이는 포토다 이오드의 필드-에지(field-edge) 근방에서의 스트레스 레벨 및 전자 누설이 증가하는 결과가 된다.
주어진 픽셀의 다크 전류는, 정적인 부분과 변동적인 부분의 두 가지 성분을 가진다. 변동적인 부분은 샷 노이즈에 기인한 것이고 포아송(Poisson) 통계를 따르는데, 다크 전류의 rms(root mean square)는 다크 전류의 이제곱근(square root)과 동일하다.
평균 픽셀 다크 전류를 구하여 각 픽셀 신호로부터 그 평균값을 차감하는 방식의 다크 전류 보상 방법이 알려져 있다. 그러나, 이 방법은 정확하고 현실적인 이미지들을 제공하지 못하고 이미지 영역의 외부로부터 발생되는 다크 전류 노이즈를 무시한다. 이 기술은 반복적이지 못하고 대부분의 CMOS 이미지 센서들에 대하여 잘 적용되지 않는다.
이미져들(imagers)에서 또 다른 문제는 결함 픽셀들이다. 결함 픽셀들은 핫 픽셀들(hot pixels), 손상된 픽셀들 및 데드 픽셀들을 포함한다. 핫 픽셀들은 평균 다크 전류보다 높은 다크 전류를 가지는데, 이것은 제조 공정으로부터 생기고 따라서 각 핫 픽셀에 의하여 생긴 다크 전류는 고정되고 수정될 수 있다. 핫 픽셀 정보는 다크 전류 정보와 함께 기록되고 다크 전류 보상이 또한 핫 픽셀들을 보상한다. 손상된 픽셀들은 제조시 상한 것 또는 제조후 사용 도중에 상하게 된 표시를 가지는 것이다. 손상된 픽셀을 검출하는 것은, 상이한 적분 시간들을 가지고, 균일한 리트 배경(lit background)의 이미지들을 캡쳐하는 것에 의하여 달성된다. 특별히 적분 시간이 증가함에 따라서, 잘-행동하는(즉, 좋은) 픽셀들은 증가된 적분 시간 의 함수로서 선형적으로 증가하는 신호를 생성한다. 비-선형적인 방식(예를 들어서, 위조 값을 가지고 증가하는 적분 시간에 선형적으로 반응하는 방식)으로 행동하는 픽셀들은 손상된 픽셀들이다. 데드 픽셀들은 광 입력에 대하여 제대로 반응하지 않는 픽셀들이다. 이러한 픽셀들은 잘못된 메카니즘에 의존하여 이미지 상에 채색된 밝은 점 또는 어두운 점으로 나타난다. 데드 픽셀에는, 다크 데드 픽셀, 화이트 데드 픽셀 및 포화 데드 픽셀의 3가지 형태가 있다. 데드 픽셀은 픽셀 어레이가 제조된 후 하드웨어에 의하여 또는 소프트웨어에 의하여 검출될 수 있다. 다크 데드 픽셀는, 빛이 없는 조건에서 다크 문턱값이 보통 픽셀의 평균값보다 높은 때에 검출된다. 화이트 데드 픽셀는, 예를 들어서, 약 28 Lux 빛 조건에서, 화이트 문턱값이 보통 픽셀들의 평균보다 높거나 낮은 때에 검출된다. 포화 데드 픽셀는, 예를 들어, 약 100 Lux 조건에서 포화 문턱값이 보통 픽셀들의 평균값보다 낮은 때에 검출된다.
핫 픽셀, 데드 픽셀 및 손상된 픽셀과 같이 결함이 있는 픽셀들은 제조 공정에서 생기거나 픽셀 어레이를 가지는 이미징 장치가 사용되는 동안 생길 수도 있다. 수율을 고려하고 픽셀 어레이의 대체 비용들을 감안하여 볼 때, 픽셀들을 방전하거나 카메라 또는 이미징 장치의 픽셀 어레이들을 대체하는 것 이외의 방법이 요구된다.
본 발명은 이미징 장치 내의 다크 전류 및 결함 픽셀들의 영향을 줄이기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명은, 이미징 장치들이 공장으로부터 나와서 선적되기 전에, 픽셀 센서 어레이와 연관된 온-보드(on-board) 메모리를 이용하여, 상이한 이득 조건과 상이한 노출 시간(적분 시간)에서 다크 기준 이미지 및 화이트 기준 이미지들을 캡쳐하고 저장함에 의하여, 다크 전류 및 결함 픽셀들의 영향을 줄인다. 사용자 또한, 제조시 캡쳐된 기준 이미지들에 더하여 또는 이들을 대신하여, 상이한 이득 조건 및 노출 시간에서 다크 전류 기준 이미지들 및 화이트 기준 이미지들을 캡쳐할 수 있다. 캡쳐된 다크 전류 기준 이미지 및 화이트 기준 이미지들은, 픽셀 어레이에 의하여 캡쳐된 실제 의 다크 전류 및 결함 픽셀을 수정하는데 사용된다.
본 발명의 상기한 장점 및 특징들, 그리고 다른 장점 및 특징들은 아래 첨부도면을 참조로 하는 바람직한 실시예의 상세한 설명에 의해 보다 명백해 질 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로를 가지는 예로서 디지털 회로 시스템의 블록도이다.
도 1b는 일예로서, 디지털 카메라 내의 본 발명에 의한 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로의 실시예에 대한 블록도이다.
도 2는 제조시 및 테스팅시 본 발명의 다크 전류 기준 이미지 및 화이트 기준 이미지 캡쳐 방법의 예에 대한 순서도이다.
도 3a는 디지털 카메라가 사용자에 의하여 작동되기 전에 본 발명에 의한 다 크 전류 및 결함 픽셀 보상의 방법의 일예에 대한 순서도이다.
도 3b는 도 3a의 계속이다.
도 3c는 도 3b의 단계(380)를 확장한 순서도이다.
도 3d는 도 3b의 단계(375)를 확장한 순서도이다.
도 3e는 기준 이미지에서의 특성 신호의 예이다.
도 3f는 실지 이미지에서의 도 3e의 특성 신호의 예이다.
도 4는 본 발명에 의한 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로를 가지는 컴퓨터 시스템의 블록도이다.
화이트 기준 이미지들 및 다크 전류 기준 이미지들이, 디지털 카메라의 사용 중 마주칠 수 있는, 이득 및 노출의 가능한, 대부분의 조합들에 대하여 캡쳐된다. 그런 다음, 이러한 화이트 기준 이미지들 및 다크 전류 기준 이미지들은 데이터를 생성하는데 사용되는데, 이 데이터는 각 이득 및 노출 조합에 대하여, 디지털 카메라가 사용되는 동안 수정이 필요한 픽셀과 필요한 수정의 종류를 인식하는 데이터 구조(테이블, 리스트, 어레이, 매트릭스 등)에 저장된다. 이 데이터 구조는 비휘발성 메모리에 저장된다. 디지털 카메라가 사용되는 동안 실제 캡쳐된 이미지와 관련된 이득 및 노출 조합이, 실제 캡쳐된 이미지의 이득 및 노출 조합에 가장 근접한 데이터에 대한 인식/위치 확인을 위하여 데이터를 액세스하고 가져오는데 사용된다. 수정이 필요한 픽셀 및 수정 타입이 인식되고, 이는 실제 이미지의 픽셀을 수 정하는데 사용된다. 필요한 수정의 종류 및 타입은, 결함 픽셀이, 예를 들어서 다크 데드 픽셀인지, 화이트 데드 픽셀인지, 포화 데드 픽셀인지 또는 손상된 픽셀인지 여부와 같은 정보를 포함한다.
상이한 이득 조건 및 노출 시간 하에서, 다크 전류 기준 이미지 및 화이트 기준 이미지가 캡쳐된다. 낮은 이득 조건하에서의 높은 다크 전류는 화이트 포인트 결함을 의미한다. 높은 이득 조건하에서의 다크 전류는 픽셀들내의 누손의 상대적 크기를 제공한다. 이러한 정보는 질이 낮은 픽셀들의 좌표 리스트를 생성한다. 특별히, 전자(낮은 이득 조건에서의 높은 다크 전류)는 용이하게 수정될 수 없는 공정상의 결함의 결과이다. 후자(누손)은 공정 변화 이슈이다. 후자는, 마스크 정렬-실수, 마이크로렌즈 정렬 실수 등의 공정 변화들에 기한 것으로서 작은 크기의 픽셀에서 더 심각한 문제가 된다. 본 발명은 공정 변화들을 보상하는 수정을 하도록 하여, 고 밀도의 작은 크기의 픽셀 설계를 위한 어레이 내에서 더욱 균질한 픽셀들을 생성하게 한다.
각 타입의 수정은 각각의 데이터 세트를 가진다. 즉, 다크 전류 및 (핫 픽셀을 포함하여) 결함 픽셀들에 의하여 영향을 받는 픽셀들 각각의 픽셀 위치 데이터가 있다. 이 데이터는 픽셀이 각각 다크 전류에 의하여 영향을 받거나 또는 다크 데드 픽셀, 화이트 데드 픽셀, 포화 데드 픽셀 및 손상된 픽셀인 것을 포함하여, 핫 픽셀 등 결함 픽셀인지를 찾아내고 픽셀의 위치를 확인한다. 어느 지점에서 사용자가 실제 이미지를 캡쳐한다. 거기에서, 수정이 필요한 픽셀의 위치 및 수정 타입에 관한 데이터를 이용하여 실제 이미지의 픽셀들의 신호값이 수정될 수 있다. 예를 들어서, 다크 전류 픽셀 위치 데이터(주어진 이득 및 노출 조건 하에서)를 이용하여 그 다크 전류 픽셀 위치 데이터 내에 인지된 다크 전류 픽셀에 대한 평균 신호값이 계산된다. 이 값은 메모리에 저장된다. 다크 데드 픽셀 위치 데이터를 이용하여, 빛이 없는 조건에서 보통 픽셀의 평균값보다 높은 다크 문턱값을 가지는 픽셀들의 셋이 확인된다. 이렇게 확인된 픽셀들은 아래에서 설명되는 바와 같이, 스무딩(smoothing) 및 스케일링(scaling)을 이용하여 수정된다. 단일의 통합된 픽셀 위치 데이터 구조가 생성되고 사용될 수 있음을 주시하여야 한다. 그러나, 픽셀은 한가지 타입 이상의 결함에 의하여 영향을 받을 수 있고, 따라서 다중적인 수정이 필요하다. 따라서 단일의 통합된 픽셀 위치 데이터 구조는, 결함 타입 또는 이를 대신하여 필요한 수정 타입의 표시를 포함하는 다중-차원적인 것이다. 다중적인 픽셀 위치 데이터 구조는 다음에서 설명하는 바와 같이 이용되는데, 단일 픽셀 위치 데이터 구조 역시 또한 사용될 수 있다. 단일 픽셀 위치 데이터 구조는 다중 차원적인 것이 되어야 하거나 또는 결합의 타입 또는 필요한 수정의 타입의 표시를 포함한다.
픽셀 위치 데이터 구조 또는 데이터 구조들을 생성하는 데에는 몇 가지 방법들이 있다. 일 실시예에서, 다크 전류 기준 이미지 및 화이트 기준 이미지들을 서로 겹치고, AND 및/또는 EXCLUSIVE-OR와 같은 논리적인 작동이 수행되어 픽셀들의 위치를 픽셀 위치 데이터 구조 안으로 집어넣는다. 논리적인 작동들은 높은 누손을 가지는 픽셀들의 세트를 제공할 것이다. 픽셀들에 대한 정확한 열 및 칼럼 위치들은 존재하는 열 및 칼럼 디코더를 사용하여 발견될 수 있다. 다른 실시예에서, 다 크 전류 기준 이미지와 화이트 기준 이미지들은 별개로 사용될 수 있다. 이득이 낮은 조건하에서 캡쳐된 이미지들은, 소정의 누손 레벨로 튜닝되어 있는 필터를 통하여 통과된다. 이 튜닝 파라미터는 필터로 통과하는 변수인데, 소프트웨어 또는 하드웨어 내에 구현될 수 있다. 상이한 누손 레벨을 기준으로 사용하여, 특정한 빈(bin)의 범위내의 누손 레벨들을 가지는 픽셀들을 나타내는 픽셀들의 빈들(히스토그램)이 생성될 수 있다. 이 정보는 이용가능한 버퍼에 저장되고 상이한 픽셀에서의 누손의 상대적인 양을 바로 참조할 수 있도록 하고, 상이한 이득 조건, 노출 시간 및 광 조건들 하에서 얻어진 이미지를 처리하는 데에도 사용될 수 있다.
도 1a는, 이미지 프로세서(140) 및 본 발명에 따른 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로(145)를 가지는 디지털 카메라 시스템(100) 부분에 대한 일실시예이다. 도 1a는 하나의 집적 회로 내에 집적될 수 있으며, 또는 별개의 성분들로 구현될 수도 있다. 열 디코더(105) 및 칼럼 디코더(110)가 픽셀 어레이(115)에 연결되어 픽셀 어레이(115) 내의 픽셀을 선택하는데 사용된다. 각 픽셀은 픽셀 리셋 신호 Vrst 및 픽셀 이미지 신호 Vsig를 출력한다, 어레이 제어기(120)가 열 디코더(105) 및 칼럼 디코더(110)에 연결되고, 어느 열 및 칼럼이 픽셀 어레이(115)의 선택된 열 및 칼럼 라인들의 Vrst 및 Vsig 신호들을 생성하는데 활성화되는지를 결정한다. 샘플/홀드 회로(125)는, 칼럼 디코더(110) 선택 회로를 통하여 칼럼 라인으로부터 순차적으로 픽셀 신호를 수신한다. 샘플/홀드 회로(125)는 Vrst 및 Vsig 픽셀 신호들을 차감기(130)로 제공하고, 이들 신호는 차감기(130)에서 차감된다. 아날로그-디지탈 (A/D) 변환기(135)는 차감기(130)로부터 신호를 수신하고, 차감된 Vrst 및 Vsig 픽셀 신호들을 나타내는 디지털 신호를 이미지 프로세서(140)로 출력한다. 이미지 프로세서(140)는 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로(145) 및 출력 직렬화기(150)에 또한 연결된다.
도 1b는 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로(145)를 구현한 일예에 대한 블록도이다. CPU(147) 또는 다른 타입의 프로세서가 이미지 보상을 수행한다. CPU(147)는, CPU(147)와 다른 메모리 성분들 간의 통신을 제어하는 로컬 버스(155)에 연결된다. 비휘발성 플래시 메모리 버퍼(165)는, 다양한 이득 조건 및 다양한 노출 시간 하에서 얻어진, 복수개의 다크 전류 기준 이미지 및 화이트 기준 이미지를 저장한다. 이 이미지들은 제조시 얻어지거나 또는 사용자 입력에 의하여 얻어지는데 이미지 프로세서(140)로부터 CPU(147)에 의하여 수신된다. 비-휘발성 플래시 메모리 버퍼(170)가 복수개의 실제 이미지들을 저장하는데 사용된다. 버퍼(160)은 다른 필요한 데이터를 저장하는데 사용될 수 있다. 도 1a에는 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로(145)가 별개의 성분으로 도시되어 있지만, 이는 이미지 프로세서(140)가 되는 CPU(147)를 가지고 구현될 수 있다.
다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로(145)는, 디지털 솔리드 스테이트 카메라(DSC)에 내장될 수 있는데, 이는 컴퓨터 시스템의 입력이 될 수 있다. 대신에, 다크 전류 및 결함 회로 보상 회로(145)는 별개의 컴퓨터 시스템의 부분으로서 DSC의 아웃보드로 제공될 수 있다. 지적한 바와 같이 다크 전류 및 결함 픽셀 보상은 이 미지 프로세서(140)내에 저장되어 작동되는 소프트웨어로 구현될 수 있다.
상이한 노출 및 이득 조건하에서 화이트 기준 이미지들 및 다크 전류 기준 이미지들이 제조시 얻어지거나 또는 사용자에 의하여 얻어질 수 있다.
도2는 제조 및 테스팅 시에 다크 전류 기준 이미지 및 화이트 기준 이미지 캡쳐에 관한 방법의 일예(200)의 순서도이다. 단계(205)에서, 다양한 이득 및 노출 조건들/그 조합들 하에서 다크 전류 기준 이미지들이 얻어진다. 이러한 이미지들은 각 이미지에 대한 이득 및 노출 정보와 함께, 예를 들어 메모리(165)와 같은 비휘발성 플래시 메모리내에 저장된다.
단계(210)에서, 다크 전류 기준 이미지가 처리된다. 이것은 픽셀 인식/위치 데이터를 생성하게 한다. 다크 전류 기준 이미지로부터 생성된 데이터는, 다크 전류 및 핫 픽셀에 의하여 영향을 받는 픽셀들을 찾고 위치를 확인하는데 사용된다. (예를 들어서, 테이블과 같은 데이터 구조에 저장된) 모든 데이터는 예를 들어서 메모리 버퍼(160)에 저장된다. 위치 데이터는 이미지 센서의 픽셀들의 매핑들이다. 특별히, 픽셀들의 (특정 이득 및 노출 조합에 대한) 다크 전류 픽셀 위치 데이터 구조는, 픽셀이 다크 전류에 영향을 받거나 핫 픽셀인지의 여부를 표시하는 비트를 가지는데, 다크 전류에 영향을 받거나 핫 픽셀인 경우 "0" 그렇지 않은 경우 "1"를 가진다. 다크 전류 및 핫 픽셀 위치 데이터 구조는 각 이득 및 노출 조합에 대한 각 다크 전류 기준 이미지 각각에 대하여 제공된다.
유사하게, 단계(215)에서 다양한 이득 조건 및 노출 시간 하에서 화이트 기준 이미지가 캡쳐되고 저장된다. (예를 들어서, 테이블과 같은 데이터 구조에 저장 된) 모든 데이터들은, 예를 들어 메모리 버퍼(160)와 같은 메모리에 저장된다. 화이트 기준 이미지들은, 빛이 전혀 없는 조건, 예를 들어서 28 Lux에서의 첫 번째 레벨, 예를 들어서 100 Lux에서의 두 번째 레벨을 포함하여 다양한 빛 조건들 하에서 캡쳐된다. 화이트 기준 이미지들로부터 생성되는 데이터는 결함 픽셀들을 확인하게 위치를 찾는데 사용된다. 결함 픽셀은 다크 데드 픽셀, 화이트 데드 픽셀, 포화 데드 픽셀 및 손상된 픽셀을 포함한다.
단계(220)에서, 화이트 기준 이미지들이 처리된다. 이것은 다음에서 설명하는 바와 같이 결함 픽셀들의 다양한 데이터 구조를 생성한다. 빛이 없는 조건에서 보통 픽셀의 평균값 이상의 다크 문턱값을 가지는 픽셀의 위치를 매핑함으로써, 다양한 이득 조건 및 노출 시간에 대하여, 다크 데드 픽셀 위치 데이터 구조가 생성된다. 예를 들어서, 28 Lux의 첫 번째 레벨 하에서 보통 픽셀의 평균값 미초과 또는 미만의 화이트 문턱값을 가지는 픽셀의 위치를 매핑함으로써 다양한 이득 조건 및 노출 시간에 대하여, 화이트 데드 픽셀 위치 데이터 구조가 생성된다. 예를 들어서, 100 Lux의 두 번째 레벨 하에서 보통 픽셀의 평균값 미만의 포화 문턱값을 가지는 픽셀의 위치를 매핑함으로써 다양한 이득 조건 및 노출 시간에 대하여, 포화 데드 픽셀 위치 데이터 구조가 생성된다. 상이한 적분 시간을 가지고 균일한 리트 배경(lit background) 하에서, 손상된 픽셀의 화이트 기준 이미지들이 캡쳐된다. 적분 시간이 증가함에 따라서 선형적으로 반응하지 않는 픽셀의 위치를 매핑함으로써 손상된 픽셀 위치 테이블이 생성된다.
매핑은 많은 방법으로 수행될 수 있다. 하나의 예시적인 매핑 방법은, 각 픽 셀에 대응되는 기입값을 가지는 어레이 또는 매트릭스일 수 있는데, 각 기입값이 예를 들어서 다크 데드 픽셀에 해당되는지를 표시하는 것이다. 각 타입의 결함 픽셀에 대하여 하나의 어레이 또는 매트릭스가 제공되거나 또는 픽셀 결합 타입에 해당되는 최소한 3차원의 하나의 매트릭스로 제공될 수 있다. 각 이득 조건에 대하여 결함 픽셀의 각 타입의 복수개의 어레이 또는 매트릭스가 제공될 수 있는데, 이 매트릭스는 픽셀이 결함이 있는 것인지 여부 및 픽셀이 결함이 있는 경우의 이득 조건 및 노출 시간 조합에 관한 표시를 포함한다. 대신에, 단지 몇 개의 픽셀만이 결함이 있는 것이면, 저장을 줄이기 위하여, 리스트-타입의 데이터 구조가 사용될 수 있는데, 각 기입값은 결함 픽셀의 위치와 결함의 종류를 표시한다.
도 3a는 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 방법의 일실시예(300)에 대한 순서도이다. 도 3b는 도 3a의 연속이다. 먼저 도 3a를 참조하면, 단계(305)에서 사용자에게 카메라의 작동 중에 다크 전류 및 결함 픽셀 보상을 위한 데이터를 생성하기를 희망하는지를 결정하도록 문의한다. 즉, 사용자는 다크 전류 및 결함 픽셀 보상을 위한 전류 주위(ambient) 조건에서 부가적인 다크 전류 기준 이미지 및 화이트 기준 이미지를 얻는 것을 선택할 수 있다. 이 추가적인 다크 전류 기준 이미지 및 화이트 기준 이미지들은, 공장에서 카메라 이미져를 테스팅할 때에 얻어진 것들보다 더 정확하고, 더 많은 전류 주위(ambient) 조건들을 포함하고, 비휘발성 플래시 메모리에 또한 저장된다. 이 질의에 대한 대답에 기초하여, 플래그가 설정되거나(단계 310) 지워진다(단계 320). 플래그가 설정된 경우, 단계(315)에서, 공장에서 선적시 이미 얻어진 다크 전류 기준 이미지 및 화이트 기준 이미지에 더하여 다크 전 류 기준 이미지 및 화이트 기준 이미지가 캡쳐되고 저장되고, 단계(320)에서 처리된다. 단계(330)에서 이미지 카운터가 초기화된다. 이미지 카운터는, 캡쳐된 후, 공장에서 생성된 저장된 데이터 구조 또는 전류 주위(ambient) 조건하에서 생성되어 저장된 데이터 구조들을 이용하여 보상된 실제 이미지들의 수를 결정하는데 사용된다. 단계(335)에서, 사용자는 카메라를 작동하여 원하는 실제 이미지들/신호들을 캡쳐하고 저장하고, 단계(340)에서 이미지 카운터가 증가한다. 캡쳐되고 저장된 실제 이미지들과 함께, 이득 및 노출/적분 시간과 같은 부가적인 정보가 캡쳐되고 저장된다.
다크 전류에 의하여 영향을 받은 픽셀들 및, 핫 픽셀들을 포함하는 결함 픽셀들은, 제조시 미리 설정된 데이터 구조에 저장된 데이터 또는 단계(320)에서 생성된 데이터 구조에 저장된 새롭게 생성된 데이터를 토대로 확인되고 위치가 파악된다.
도 3b는 도 3a의 계속이다. 단계(395)에서 디지털 카메라 시스템 내부에 질문이 이루어져서 실제 이미지의 이미지 캡쳐가 수행되는지 여부를 결정한다. 사용자가 디지털 카메라를 끄거나 실제 이미지가 캡쳐되지 않은 동안 내부 타이머가 시간 문턱값을 초과하면, 이미지 캡쳐는 완료된 것으로 간주된다. 이미지 캡쳐가 완료되면, 도 3a의 공정(300)의 단계(335)로 계속된다. 보상은 결함 픽셀에 대하여 먼저 수행된 후 다크 전류 및 핫 픽셀에 대하여 보상하거나 그 반대로 수행된다. 순서는 중요하지 않다. 보상은 카메라가 사용되지 않는 임의의 시간동안 이루질 수 있다. 이미지 캡쳐가 완료된 후, 단계(375)에서 디지털 카메라는 실제 이미지에 액 서스하고, 화이트 기준 이미지들을 사용하여 결함 픽셀을 확인하여 위치를 찾는다. 예를 들어서, 하나 또는 그 이상의 결함 픽셀 데이터 구조내에서 결함이 있는 것으로 확인된, 실제 이미지의 픽셀 신호값은, 이용가능한 이웃하는 픽셀들의 신호값에 기초한 스무딩 함수를 이용하거나 또는 실제 이미지의 결함 픽셀의 신호값을 스케일링하는 방식을 이용하여 보상된 신호로 대체된다. 스케일링 인자(scaling factor)의 한 예는 화이트 데드 픽셀의 평균 신호 값을 현재 화이트 데드 픽셀의 신호 값으로 나눈 것이 될 수 있다. 결함 픽셀에 대한 보상 순서는 중요하지 않다.
특정한 예로서, 다크 데드 픽셀들을 살펴본다. 다크 데드 픽셀 위치 데이터 구조를 사용하여 다크 데드 픽셀의 위치가 파악된다. 다크 데드 픽셀로 확인된 픽셀들만이 이 단계에서 보상된다. 다크 데드 픽셀의 위치는 실제 이미지 안으로의 지수로서 사용되고 이 픽셀의 신호값을 불러온다. 이웃하는 픽셀들의 신호값들이 검토된다. 만약 이웃하는 픽셀 신호값들이 이용 가능하다면, 예를 들어서, 이웃하는 픽셀의 픽셀 신호값들을 평균하는 방식에 의하여, 이웃하는 픽셀 신호값을 이용하여 이 픽셀의 새로운(보상된) 신호값이 계산된다. 이 과정이 스무딩이다. 이웃하는 픽셀값들 역시 보상이 필요한 것으로 표시되어 있다면, 이웃하는 픽셀값들이 이용가능하지 않다. 이웃하는 픽셀 신호값이 이용가능하지 않다면, 스케일링이 이용된다. 스케일링 인자는, 보상되어지는 픽셀을 가지는 실제 이미지에 가장 근접하게 매칭되는 이득 및 노출 조합에 대하여, 다크 데드 픽셀 신호의 평균값을, 보상되어지는 픽셀의 다크 데드 픽셀 신호값으로 나누어서 계산된다. "가장 근접하게 매칭된다는" 표현의 의미는 둘 또는 그 이상의 이득 및 노출 조합 사이에서, 하나의 조 합이 다른 것들보다 실제 이미지의 이득 및 노출 조합에 더 가까운 것을 말한다. 그 결정은 이득 또는 노출 또는 양자 모두에 기초할 수 있다. 보상될 다크 데드 픽셀에 스케일링 인자를 곱함에 의하여, 확인된 다크 데드 픽셀을 위한 새로운 픽셀 신호 값이 계산된다. 화이트 데드 픽셀, 포화 데드 픽셀 및 손상된 픽셀에 대한 보상이 유사하게 수행된다.
단계(380)에서, 다크 전류에 의하여 영향을 받는 것으로 그리고 핫 픽셀로 확인된 픽셀들의 이득 및 노출 조건과 가장 근접한 이득 및 노출 조건 하에서, 다크 전류 기준 이미지로부터 확인된 픽셀드에 대한 보상이 수행된다. 먼저, 다크 전류 픽셀 위치 데이터 구조 내에서 확인된 픽셀 다크 전류에 의하여 영향을 받는 픽셀 신호들로부터 평균 다크 전류 신호값을 차감한 다음 (이웃하는 이용가능한 픽셀들을 이용하여) 스무딩과 같은 보상이 수행된다. 전체 픽셀 어레이에 대하여 누손 레벨에 대한 평균값이 계산될 수 있다. 이것은 항상 존재하는 "기본 신호"이므로 이것은 모든 이미지들로부터 차감될 수 있다. 이상적으로 완벽한 픽셀의 경우, 누손 레벨은 0이다. 다음으로, 관심있는 픽셀이 다크 전류가 높은 픽셀로 플래그되어 있으면, 이 픽셀로부터의 신호값은 가중 인자에 의하여 스케일링 다운된다. 예를 들어, 보상된 다크 전류 신호값은 낡은/원래의 다크 전류 신호값에 대하여, 해당 픽셀 다크 전류 신호값에 의하여 평균 다크 전류 신호값을 나눈 배수만큼으로 동일하게 세팅된다. 만약 결함 픽셀이 새롭게 확인된다면, 그들의 어드레스들이 노출, 조리개, 이득 등과 같은 카메라에 코딩된 초기 조건들과 함께 다크 전류 픽셀 위치 데이터 구조에 기록된다. 그런 다음 보상된 픽셀 신호 값이, 실제 이미지내의 픽셀 의 원래 신호값을 대체하도록 비휘발성 메모리에 기록된다. 이 과정은 다크 전류에 의하여 영향을 받는 실제 이미지의 모든 픽셀 및 각 핫 픽셀에 대하여 각각 반복된다.
단계(385)에서 실제 이미지들의 이미지 카운터의 숫자가 줄고, 단계(390)에서 이미지 카운터가 0인지를 테스팅함에 의하여 모든 실제 이미지에 대하여 이미지 보상이 수행된 것인지를 결정한다. 이미지 보상이 완료되면 공정(300)이 완료된다. 모든 실제 이미지에 대하여 이미지 보상이 완료되지 않으면, 공정 순서는, 사용자에 의하여 얻어진 다음의 실제 이미지에 대한 이미지 보상 단계(375)로 돌아간다.
다크 전류 및 핫 픽셀 보상은 도 3c에 도시된 바와 같이 수행된다, 도 3c는 도 3b의 단계(380)의 확장 순서도이다. 다크 전류 및 핫 픽셀 보상은, 보상이 필요한, 다크 전류에 의하여 영향을 받는 각 픽셀 및 각 핫 픽셀에 대하여 각각 수행된다. 각 실제 이미지에 대하여 이득 및 노출 값을 포함한 부가적인 정보가 캡쳐되어 저장된다. 단계(380-a)에서, 실제 이미지의 이득 및 노출 조합에 가장 근접하게 매칭되는 이득 및 노출 조합을 가지는 다크 전류 픽셀 위치 데이터 구조를 찾기 위하여, 다크 전류 픽셀 위치 데이터 구조가 검색된다. 일단 가장 적합한 다크 전류 픽셀 위치 데이터 구조가 확인되고 불려오면, 선택된 다크 전류 픽셀 위치 데이터 구조는 보상되어야하는 픽셀들을 결정하는데 사용된다. 보상되어야 하는 각 픽셀의 위치가 실제 이미지에서 각각 위치 확인된다. 단계(380-b)에서 각 픽셀 기준으로, 다크 전류 및 핫 픽셀 보상이 스무딩에 의하여 수행될 것인지의 여부가 결정된다. 다크 전류 및 핫 픽셀 보상이 스무딩에 의하여 수행되지 않으면 다크 전류 및 핫 픽셀 보상은 스케일링에 의하여 수행된다. 스무딩과 스케일링 중 선택을 하는 기준은, 다크 데드 픽셀 보상에 대하여 위에서 설명된 바에 따라서 카메라에 의하여 수행된다.
스무딩 또는 스케일링에 의하여 다크 전류 및 핫 픽셀 보상이 수행되기 전에, 선택적으로, 소정의 신호 오프셋값이 계산되고 실제 이미지로부터 차감될 수 있다. 예를 들어서, 드레인-유도 장벽 낮춤(DIBL) 및/또는 게이트-유도 드레인 누손(GIDL) 등과 같은 주어진 열 또는 칼럼 특성에 대하여, 데이터들이 다크 전류 기준 이미지로부터 이용될 수 있다. 실제 이미지에서 상기 주어진 특성에 대한 값과 다크 전류 기준 이미지 내에서의 해당 특성에 대한 데이터의 차이를 취하여 주어진 특성에 대한 신호 오프셋 값이 계산된다. 그런 다음 주어진 특성에 대한 신호 오프셋값이, 실제 이미지 내에서 주어진 특성에 대한 값으로부터 차감된다. 이 동작은 이미지의 각 열과 각 칼럼에 대하여 수행되고 다크 전류 기준 이미지내의 데이터가 존재하는 특성들의 수에 따라서 여러 번 수행될 수도 있다. 기준 이미지에 대하여 주어진 특성들은 예를 들어서 도 3e에서와 같이 나타낼 수 있다. 실제 이미지에서, 동일한 특성이 도 3f과 같이 나타날 수 있다. 주어진 특성에 대한 신호 오프셋값은 도 3f의 값으로부터 도 3e의 값을 차감함에 의하여 계산된다. 그런 다음 이 차이가 다음 처리를 하기 전에 실제 이미지로부터 차감된다. 상기한 선택적인 단계는 단계(380a) 다음, 단계(380b) 전에 있을 수 있다.
다크 전류 및 핫 픽셀 보상은 먼저, 단계(380-c)에서, 다크 전류에 의하여 영향을 받는 픽셀의 신호값으로부터 평균 다크 전류 신호값을 차감함에 의하여 수 행된다. 그런 다음, 단계(380d)에서 다크 전류에 의하여 영향을 받는 픽셀에 대한 새로운 신호값을 계산하기 위하여 이용가능한 이웃하는 픽셀을 이용하여 스무딩한다. 이를 대신하여, 단계(380e)에서, 위에서 설명한 바와 같이 가중 인자에 의하여, 다크 전류에 의하여 영향을 받는 픽셀의 신호값을 스케일링 다운함에 의하여 다크 전류 및 핫 픽셀 보상이 수행될 수도 있다. 단계(380f)에서 보상된 다크 전류 신호값은 저장 시스템의 비휘발성 메모리에 다시 기록된다. 최종적으로 단계(380g)에서 선택된 이미지에 대하여 다크 전류 및 핫 픽셀 보상이 완료되었는지(모든 다크 전류 및 핫 픽셀들이 보상되었는지) 테스트된다. 다크 전류 및 핫 픽셀 보상이 완료되지 않은 경우, 공정은 단계(380-b)로 가서 계속된다.
보상은, 고차 다항 함수(higher order polynomial functions), 그레디언트 오퍼레이터(gradient operator), 라프라시안 오퍼페이터(Laplacian operator) 및 스프라인 함수(spline function) 등과 같이 많은 수학적 함수를 포함하는 기술들을 사용하여 수행된다. 누손 레벨 및 다른 특성들에 따라서 어느 함수 및/또는 오퍼레이터가 보상에 사용될지 결정된다. 고차 다항 함수의 예로서 axn+bxn-1+cxn-2+....,여기서 a, b, c는 상수이고, x는 열 또는 칼럼 위치에 관련된 지수 참조이다. 그레디언트 오퍼레이터는 다음의 수학식 1과 같은 것이 될 수 있다.
Figure 112005076408408-pct00001
여기서, 그레디언트 벡터는 위치 (x,y)에서 함수의 변화율이 최대인 방향을 가르킨다.
라프라시안 오퍼레이트는 다음의 수학식 2와 같은 것이 될 수 있다.
Figure 112005076408408-pct00002
스프라인 함수는, 예를 들어서, 3차 또는 2차원 다항식일 수 있는데, 이 다항식들은 단편들 간의 브레이크 포인트들을 가지는 단편-다항식들이다.
결함 픽셀 보상은 임의의 순서로 수행될 수 있다. 이하에서 설명되는 순서는, 도 3 b의 단계(375)의 확장 순서도인 도 3d에 도시된 바에 따르는데, 임의적인 것이고 이 순서에 제한되는 것은 아니다. 단계(375a)에서 실제 이미지 데이터가 불러진다. 단계(375b)에서 보상될 실제 이미지와 가장 근접하게 매칭되는 이득 및 노출 조합을 가지는, 다크 데드 픽셀 위치 데이터 구조가 선택되어 데이터가 불러오고, 이는 어느 픽셀이 보상되어야 할 다크 데드 픽셀인지를 결정하는데 사용된다. 보상되어야할 각 다크 데드 픽셀을 실제 이미지 상에서 각각 위치한다. 단계(375c)에서, 가중 인자에 의하여 각 다크 데드 픽셀의 신호값을, 빛이 없는 조건하에서 보통 픽셀의 평균 신호값으로 스케일링 다운함으로써 다크 데드 픽셀 보상이 수행 된다. 가중 인자는, 빛이 없는 조건하에서 보통 픽셀의 평균 신호값을 보상될 다크 데드 픽셀의 신호값으로 나눔에 의하여 계산된다.
단계(375b)에서, 보상될 실제 이미지와 가장 근접하게 매칭되는 이득 및 노출 조합을 가지는화이트 데드 픽셀 위치 데이터 구조가 선택되고 액서스되어, 어느 픽셀이 보상되어야 할 화이트 데드 픽셀인지를 결정하는데 사용된다. 보상되어야할 각 화이트 데드 픽셀을 실제 이미지에 각각 위치시킨다. 단계(375d)에서, 가중 인자에 의하여 각 화이트 데드 픽셀의 신호값을, 예를 들어서 약 28 Lux 빛 조건하에서 보통 픽셀의 평균 신호값으로 스케일링 업 또는 다운함으로써 화이트 데드 픽셀 보상이 수행된다. 가중 인자는, 예를 들어서 약 28 Lux 빛 조건하에서 보통 픽셀의 평균 신호값을 보상될 화이트 데드 픽셀의 신호값으로 나눔에 의하여 계산된다.
단계(375b)에서, 보상될 실제 이미지와 가장 근접하게 매칭되는 이득 및 노출 조합을 가지는포화 데드 픽셀 위치 데이터 구조가 선택되고 액서스되어 어느 픽셀이 보상되어야 할 포화 데드 픽셀인지를 결정하는데 사용된다. 보상되어야할 각 포화 데드 픽셀을 실제 이미지에 각각 위치시킨다. 단계(375e)에서, 가중 인자에 의하여 각 포화 데드 픽셀의 신호값을, 예를 들어서 약 100 Lux 빛 조건하에서 보통 픽셀의 평균 신호값으로 스케일링 업함으로써 포화 데드 픽셀 보상이 수행된다. 가중 인자는, 예를 들어서 약 100 Lux 빛 조건하에서 보통 픽셀의 평균 신호값을 보상될 포화 데드 픽셀의 신호값으로 나눔에 의하여 계산된다.
단계(375f)에서 복수개의 손상된 픽셀 위치 데이터 구조들 중에서, 실제 이미지의 이득 및 노출과 가장 근접하게 매칭되는 손상된 픽셀 위치 데이터 구조가 선택된다. 단계(375g)에서는 선택된 손상된 픽셀 데이터 구조를 토대로, 어느 픽셀이 손상된 것인지를 결정한다. 단계(375h)에서, 실제 이미지 내에 각각의 손상된 픽셀의 신호값을 스케일링하여 적분 시간에 선형적으로 대응하는 신호로 조절함으로써 손상된 픽셀 보상이 수행된다. 종국적으로, 손상된 픽셀의 하나 또는 그 이상의 색상이 결함이 있을 수 있다. 예를 들어서, 관심있는 픽셀이 '적색' 픽셀라면, 예를 들어서, 이웃하는 적색 픽셀로부터 50%, 이웃하는 청색 및 녹색 픽셀들로부터 각각 25%씩 가중치를 두는 방식으로, 이웃하는 픽셀들로부터 적색에 더 많은 가중치를 두는 공식이 사용된다. 만약 두 색상이 손상된 것이며, 두 손상된 색상들에 대하여 가중치를 두는 공식이 사용될 수 있다. 예를 들어서, 관심있는 픽셀이 "청색" 및 "녹색" 양자에 결함이 있는 것이며, 청색에 40%, 녹색에 40% 및 적색에 20% 가중치를 두는 공식이 사용될 수 있다.
위에서 설명한 예시적인 이미지 신호 처리 방법은, 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어, ASIC(Application Specific Integrated Circuits), FPGA(Field Programmable Gate Arrays), 또는 이들 또는 균등물과의 임의의 조합으로 구현될 수 있다.
상기에서 설명된 본 발명에 의한 CMOS 이미져 장치를 포함하는 전형적인 프로세서 기반의 시스템(900)이 도 4에 도시되어 있다. 프로세서 기반 시스템은, 구체적인 사항이 도 1 내지 도 3d에 설명되어 있는, CMOS 이미져 장치(910)를 포함할 수 있는 디지털 회로를 가지는 실시예의 일예이다.
예를 들어서, 컴퓨터 시스템과 같은 프로세서 시스템은, 버스(952)를 통하여 입력/출력 장치(946)와 통신하는 중앙 처리 장치(CPU)(944)를 일반적으로 포함한다. CMOS 이미져(910) 역시 버스(952)를 통하여 시스템과 통신한다. 컴퓨터 시스템(900)은 또한 RAM(948)을 포함하고 있으며, 경우에 따라서는, 버스(952)를 통하여 CPU(944)와 또한 통신하는, 플라피 디스크 드라이브(945) 및 CD-ROM 드라이브(956)과 같은 주변 장치를 포함할 수 있다. 이미지 프로세서(140) 또는 CPU/프로세서(147)에서의 실행을 위하여, 소프트웨어가 플라피 디스크 드라이브(945) 및 CD-ROM 드라이브(956)에 저장될 수 있다.
본 발명은 CMOS 이미징 장치를 특정하여 설명되었지만, 본 발명은 더 넓은 적용 범위를 가지며 임의의 이미징 장치에 사용될 수 있다. 위에서 설명된 것과 도면들은 본 발명의 바람직할 실시예를 설명한 것이다. 본 발명이 설명된 해당 실시예에 한정되는 것으로 의도되는 것이 아니다. 다음의 청구항들의 사상과 범위 안에 있는 본 발명에 대한 어떤 수정도 본 발명의 일부로서 간주되어야 한다.

Claims (41)

  1. 픽셀 어레이에 의하여 캡쳐된,
    하나 이상의 실제 이미지에 대응하는 제1데이터와,
    하나 이상의 다크 전류 기준 이미지 및 하나 이상의 화이트 기준 이미지 중 적어도 하나에 해당하는 제2데이터를 저장하는 저장 시스템; 및
    상기 제2데이터를 이용하여 상기 제1데이터를 보상하기 위하여 상기 저장 시스템에 연결된 프로세서를 포함하며,
    상기 저장 시스템은, 상기 제1데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간 및 상기 제2데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간을 저장하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2데이터를 이용한 상기 보상을 수행하는 상기 프로세서는, 상기 제1데이터와 연관된 이득 및 노출 시간과 가장 근접하게 매칭되는 연관된 이득 및 노출 시간을 가지는 제2데이터를 이용하여 상기 보상을 수행하는 것임을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제1데이터 상에서 다크 전류 및 결함 픽셀 보상을 수행하는 것임을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이는, 복수의 이득 및 노출 조건들 하에서 복수의 다크 전류 기준 이미지들을 캡쳐하고,
    상기 캡쳐된 복수의 다크 전류 기준 이미지에 대응되는 상기 각각의 제2데이터는, 각 다크 전류 기준 이미지에 대하여 관련된 이득 및 노출 조건 정보와 함께, 상기 저장 시스템에 저장되는 것임을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이는, 복수의 이득 및 노출 조건들 하에서 복수의 화이트 기준 이미지들을 캡쳐하고,
    상기 캡쳐된 화이트 기준 이미지에 대응되는 상기 각각의 제2데이터는, 각 화이트 기준 이미지에 대하여 관련된 이득 및 노출 조건 정보와 함께, 상기 저장 시스템에 저장되는 것임을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이는 복수의 빛 조건들 하에서 복수의 화이트 기준 이미지를 캡쳐하고,
    상기 복수의 화이트 기준 이미지에 해당하는 상기 각각의 제2데이터는 또한, 관련된 빛 조건과 함께 저장되는 것임을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수개의 빛 조건은, 빛이 없는 조건, 제1 빛 조건 및 상기 제1 빛 조건보다 룩스(Lux)가 높은 제2 빛 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 장치.
  8. 픽셀 어레이를 이용하여, 하나 이상의 다크 전류 기준 이미지 및 하나 이상의 화이트 기준 이미지중 하나에 해당되는 제1데이터를 캡쳐하는 단계;
    상기 하나 이상의 다크 전류 기준 이미지 및 상기 하나 이상의 화이트 기준 이미지 중 상기 하나에 해당되는 기준 데이터를 저장 시스템에 저장하는 단계로서, 상기 저장 시스템은 상기 제1데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간을 저장하는, 상기 기준 데이터를 저장 시스템에 저장하는 단계;
    픽셀 어레이를 이용하여 하나 이상의 실제 이미지를 캡쳐하는 단계;
    상기 하나 이상의 실제 이미지에 해당되는 제2데이터를 상기 저장 시스템에 저장하는 단계로서, 상기 저장 시스템은 상기 제2데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간을 저장하는, 상기 제2데이터를 상기 저장 시스템에 저장하는 단계; 및
    상기 기준 데이터를 이용하여 상기 제2데이터를 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 보상 동작은 디지털 카메라가 사용되지 않을 때에 수행되는 것임을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 보상 방법은,
    상기 하나 이상의 다크 전류 기준 데이터를 이용하여 다크 전류에 의하여 영 향을 받는 픽셀들을 인식하는 단계;
    상기 기준 데이터를 사용하여 픽셀 위치들에서의 상기 제2데이터를 보상하는 단계; 및
    상기 보상된 제2데이터를 상기 저장 시스템에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 기준 데이터를 이용하여 결함 픽셀을 인식하는 단계;
    상기 기준 데이터를 이용하여 픽셀 위치들에서 상기 제2데이터를 보상하는 단계; 및
    상기 보상된 제2데이터를 상기 저장 시스템에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    각 다크 전류 기준 데이터를 생성하기 위하여 복수의 이득 조건 및 노출 시간 하에서 복수의 다크 전류 기준 이미지를 캡쳐하고, 상기 복수의 이득 및 노출 조건의 각 조합에 대하여, 보상을 필요로 하는 다크 전류 픽셀의 위치를 확인하는 단계; 및
    상기 캡쳐된 복수의 다크 전류 기준 이미지들로부터 상기 각 다크 전류 기준 데이터를 생성하고, 이득 조건 및 노출 시간의 각 조합에 대하여, 보상을 필요로 하는 핫 픽셀의 위치를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  13. 제8항에 있어서, 각 결함 픽셀 기준 데이터를 생성하기 위하여 복수의 이득 조건 및 노출 시간하에서 복수의 화이트 기준 이미지를 캡쳐하고, 상기 복수의 이득 및 노출 조건의 각 조합에 대하여, 보상을 필요로 하는 결함 픽셀의 위치를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  14. 제8항에 있어서, 각 결함 픽셀 기준 데이터를 생성하기 위하여 복수의 빛 조건 하에서 복수의 화이트 기준 이미지를 캡쳐하고, 상기 빛 조건 각각에 대하여, 보상을 필요로 하는 결함 픽셀의 위치를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 복수의 빛 조건은, 빛이 없는 조건, 제1 빛 조건 및 상기 제1 빛 조건보다 룩스(Lux)가 높은 제2 빛 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  16. 제15항에 있어서, 다크 데드 픽셀 기준 데이터를 생성하고, 각 이득 조건 및 노출 시간 조건에 대하여, 보상이 필요한 다크 데드 픽셀의 위치를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  17. 제15항에 있어서, 화이트 데드 픽셀 기준 데이터를 생성하고, 각 이득 조건 및 노출 시간 조건에 대하여, 보상이 필요한 화이트 데드 픽셀의 위치를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  18. 제15항에 있어서, 포화 데드 픽셀 기준 데이터를 생성하고, 각 이득 조건 및 노출 시간 조건에 대하여, 보상이 필요한 포화 데드 픽셀의 위치를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  19. 제14항에 있어서, 이득 조건 및 노출 시간의 각 조합에 대하여 손상된 픽셀 기준 데이터를 생성하고, 보상이 필요한 손상된 픽셀의 위치를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 제2데이터의 이득 및 노출 조합에 가장 근접하게 매칭하는 상기 이득 및 노출 조합에 기초하여 상기 복수개의 이득 및 노출 조합의 하나를 선택함에 의하여 상기 다크 전류 및 핫 픽셀 기준 데이터들 중 어느 하나를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 선택된 다크 전류 및 핫 픽셀 기준 데이터를 이용하여 다크 전류에 의하여 영향을 받는 픽셀을 확인하고, 다크 전류에 의하여 영향을 받는 각 픽셀의 상기 신호값을 상기 제2데이터로부터 불러오고, 이용가능한 이웃 픽셀들로부터의 신호값을 이용하여 다크 전류에 의하여 영향을 받는 상기 픽셀을 스무딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 스무딩 단계는 상기 이웃하는 픽셀들의 상기 신호값들을 평균하여 수행되는 것임을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  23. 제20항에 있어서, 상기 선택된 다크 전류 및 핫 픽셀 기준 데이터를 이용하여 다크 전류에 의하여 영향을 받는 픽셀을 확인하고, 다크 전류에 의하여 영향을 받는 각 픽셀의 상기 신호값을 상기 제2데이터로부터 불러오고, 다크 전류에 의하여 영향을 받는 상기 픽셀을 스케일링 다운하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 스케일링 다운은, 상기 신호값을, 선택된 이득 및 노출 조합에서의 다크 전류 및 핫 픽셀의 평균 신호값으로 곱하고 보상될 신호의 신호값을 나눔에 의하여 달성되는 것임을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  25. 제16항에 있어서, 상기 다크 데드 픽셀 기준 데이터를 이용하여 상기 다크 데드 픽셀의 위치를 파악하고, 다크 데드 픽셀로 인식된 픽셀들의 신호 레벨을 빛이 없는 조건에서의 보통 픽셀들의 평균 신호 레벨로 스케일링 다운함에 의하여 다 크 데드 픽셀을 보상하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  26. 제17항에 있어서, 상기 화이트 데드 픽셀 기준 데이터를 이용하여 상기 화이트 데드 픽셀의 위치를 파악하고, 화이트 데드 픽셀로 인식된 픽셀들의 신호 레벨을 상기 제1 빛 조건에서의 보통 픽셀들의 평균 신호 레벨로 스케일링 업 및 스케일 다운함에 의하여 화이트 데드 픽셀을 보상하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  27. 제18항에 있어서, 상기 포화 데드 픽셀 기준 데이터를 이용하여 상기 포화 데드 픽셀의 위치를 파악하고, 포화 데드 픽셀로 인식된 픽셀들의 신호 레벨을 상기 제2 빛 조건에서의 보통 픽셀들의 평균 신호 레벨로 스케일링 업함에 의하여 포화 데드 픽셀을 보상하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  28. 제19항에 있어서, 상기 이득 및 노출 시간 조합 중 하나를 선택함에 기초하여 상기 손상된 픽셀 기준 데이터 중 하나를 선택하고, 손상된 픽셀로 인식된 픽셀의 신호 레벨을 상기 선택된 노출 시간에 선형적으로 대응되도록 스케일링함에 의하여 손상된 픽셀을 보상하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 보상 방법.
  29. 삭제
  30. 이미지 센서;
    실제 이미지에 해당하는 제1데이터를 보상하기 위한 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로; 및
    상기 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로에 연결되고, 상기 제1데이터를 상기 이미지 센서로부터 상기 다크 전류 및 결함 보상 회로로 전달하는 이미지 프로세서를 포함하며,
    상기 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로는, 버스를 통하여 프로세서에 연결되고, 상기 이미지 센서에 의하여 캡쳐된, 상기 실제 이미지에 해당하는 상기 제1데이터 및 하나 이상의 다크 전류 기준 이미지 및 하나 이상의 화이트 기준 이미지 중 하나에 해당하는 제2데이터를 저장하는 저장 시스템을 포함하고,
    상기 저장 시스템은, 상기 제1데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간 및 상기 제2데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간을 저장하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라 시스템.
  31. 삭제
  32. 제30항에 있어서, 상기 저장 시스템은,
    상기 버스를 통하여 상기 하나 이상의 프로세서에 연결되는 메모리 장치; 및
    상기 버스를 통하여 상기 하나 이상의 프로세서에 연결되는 비휘발성 메모리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라 시스템.
  33. 제1프로세서;
    버스를 통하여 상기 제1프로세서에 연결된 메모리 장치;
    상기 주변 버스를 통하여 상기 제1프로세서에 연결된 입출력 장치로서, 이미징 장치인 하나 이상의 입출력 장치로서, 상기 이미징 장치는 픽셀 어레이에 의하여 캡쳐된, 하나 이상의 실제 이미지에 해당하는 제1데이터 및 하나 이상의 다크 전류 기준 이미지 및 하나 이상의 화이트 기준 이미지중의 하나에 해당하는 제2데이터를 저장하는 저장 시스템을 포함하는 이미징 장치; 및
    상기 실제 이미지에 해당하는 상기 데이터를 보상하기 위하여 상기 저장 시스템에 연결된 하나 이상의 제2프로세서를 포함하며,
    상기 저장 시스템은, 상기 제1데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간 및 상기 제2데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간을 저장하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
  34. 픽셀 어레이에 의하여 캡쳐된, 복수의 실제 이미지에 해당하는 제1데이터 및 복수의 다크 전류 기준 이미지 및 복수의 화이트 기준 이미지에 해당하는 제2데이터를 저장하는 저장 시스템; 및
    상기 제2데이터를 이용하여 상기 제1데이터를 보상하기 위하여, 상기 저장 시스템에 연결된 프로세서를 포함하며,
    상기 저장 시스템은, 상기 제1데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간 및 상기 제2데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간을 저장하는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
  35. 픽셀 어레이에 의하여 캡쳐된, 하나 이상의 실제 이미지에 해당하는 제1데이터 및 하나 이상의 다크 전류 기준 이미지 및 하나 이상의 화이트 기준 이미지중의 하나에 해당하는 제2데이터를 저장하는 저장 시스템; 및
    상기 제2데이터를 이용하여 상기 제1데이터를 보상하기 위한 프로세서로서, 상기 저장 시스템은 상기 제1데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간들을 저장하고, 상기 저장 시스템은 상기 제2데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간을 더 저장하고, 상기 저장 시스템은 상기 제2데이터에 대한 빛 조건을 더 저장하는 그러한 저장 시스템에 연결된 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 하나 이상의 프로세서;
    버스; 및
    상기 버스를 통하여 상기 하나 이상의 프로세서에 연결되고, 상기 이미지 센서로부터 캡쳐된, 하나 이상의 실제 이미지에 해당하는 제1데이터 및 하나 이상의 다크 전류 기준 이미지 및 하나 이상의 화이트 기준 이미지 중 하나에 해당하는 제2데이터를 저장하는 저장 시스템을 포함하며,
    상기 저장 시스템은, 상기 제1데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간 및 상기 제2데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간을 저장하는 것을 특징으로 하는 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로.
  40. 실제 이미지에 해당하는 제1데이터를 보상하기 위한 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로; 및
    상기 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로에 연결되어 이미지 센서로부터의 제1데이터를 상기 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로로 전달하는 이미지 프로세서를 포함하며,
    상기 다크 전류 및 결함 픽셀 보상 회로는, 버스를 통하여 프로세서에 연결되고, 상기 이미지 센서에 의하여 캡쳐된, 상기 실제 이미지에 해당하는 상기 제1데이터 및 하나 이상의 다크 전류 기준 이미지 및 하나 이상의 화이트 기준 이미지 중 하나에 해당하는 제2데이터를 저장하는 저장 시스템을 포함하고,
    상기 저장 시스템은, 상기 제1데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간 및 상기 제2데이터와 연관된 복수의 이득 조건 및 복수의 노출 시간을 저장하는 것을 특징으로 하는 집적회로.
  41. 삭제
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