KR100946536B1 - 광학적으로 검은 픽셀 및 결합된 픽셀을 모두 사용하여이미저에서 블랙 레벨을 설정하는 방법 및 장치 - Google Patents

광학적으로 검은 픽셀 및 결합된 픽셀을 모두 사용하여이미저에서 블랙 레벨을 설정하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

이미징 픽셀 어레이는 픽셀의 행 및 열로 구성된 픽셀의 활성 영역을 포함한다. 어레이는 또한, 픽셀의 활성 영역에서의 픽셀의 행이 복수의 다크 픽셀 열을 가로질러 연장하도록, 픽셀의 활성 영역 인근의 복수의 다크 픽셀 열을 포함한다. 복수의 다크 픽셀 열은 결합된 픽셀로 구성된다. 어레이는 또한, 픽셀의 활성 영역에서의 픽셀 열이 복수의 다크 픽셀 행을 가로질러 연장하도록, 픽셀의 활성 영역 및 복수의 다크 픽셀 열 인근의 복수의 다크 픽셀 행을 포함한다. 복수의 다크 픽셀 행은 동일한 행 상에서 광학적으로 검은 픽셀 및 결합된 픽셀 둘 모두로 구성된다.

Description

광학적으로 검은 픽셀 및 결합된 픽셀을 모두 사용하여 이미저에서 블랙 레벨을 설정하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SETTING BLACK LEVEL IN AN IMAGER USING BOTH OPTICALLY BLACK AND TIED PIXELS}
본 발명은 일반적으로 반도체 이미저(semiconductor imagers)에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 반도체 이미저에서 노이즈 감소 및 원치않는 아티팩트(artifact)의 억압에 관한 것이다.
상보형 금속 산화막 반도체(CMOS) 이미지 센서는 픽셀 행 및 열로 구성된 센서 어레이를 사용한다. 픽셀은 다양한 파장의 광에 민감하다. 픽셀이 이 픽셀에 민감한 파장의 광을 받을 때, 픽셀은 감지된 광의 세기를 나타내는 전하를 생성한다. 센서 어레이의 각 픽셀이 어레이에 의해 감지된 광을 기초로 해서 전하를 출력할 때, 결합된 전하는 어레이에 투사된 이미지를 나타낸다. 그에 따라, CMOS 이미지 센서는 광의 이미지를 예컨대 디지털 이미지를 만드는데 사용될 수 있는 전기 신호로 변환할 수 있다.
이상적으로, CMOS 이미지 센서 사용을 통해 만들어진 디지털 이미지는 센서 어레이에 투사된 광 이미지의 정확한 복제물이다. 그러나 다양한 노이즈 소스가 개별 픽셀 출력에 영향을 미칠 수 있고, 그에 따라 최종 디지털 이미지를 왜곡할 수 있다. 일부 노이즈 소스는 전체 센서 어레이에 영향을 미쳐서, 어레이로부터 출력된 픽셀의 프레임-범위(frame-wide) 정정을 필요로 할 수 있다. 전체 센서 어레이의 출력에 적용된 하나의 그러한 정정 수단은 (후술될) 베이스-라인 블랙 레벨의 설정이다. 다른 노이즈 소스는 단지 센서 어레이의 특정한 부분에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 행-특정 노이즈가 집적 회로의 제조 공정에서의 변동으로 인한, 이미지 센서의 회로 구조 불일치(mismatch)로부터 생성될 수 있다. 영상 센서의 행-특정 노이즈의 영향은, 행 또는 행 그룹이 균일한 입력 광에 응답하여 상대적으로 서로 다른 출력을 보일 수 있다는 점이다.
정정 블랙 레벨(corrective black level)을 설정하고 행-특정 노이즈의 영향을 제거하기 위해, 도 1에 예시된 바와 같이, 다크 행(dark row) 및 다크 열(dark column)이 이미지 센서에서 사용된다. 도 1은, N개의 픽셀 열과 R개의 픽셀 행으로 구성된 픽셀 어레이(110)를 포함하는 이미지 센서(100)를 도시한다. 픽셀 어레이(110)는 활성 영역(112), 다크 행(115) 및 다크 열(117)을 포함한다. 도 1에 도시되지 않았을 지라도, 다크 행(115)은 또한 활성 영역(112) 위에 위치할 수 있고, 다크 열(117)은 또한 활성 영역(112)의 왼쪽에 위치할 수 있다. 행을 판독하면, 각 열로부터의 병렬 픽셀 출력(즉, N개의 픽셀 출력)이 샘플링되고, 한 번에 한 행씩 커패시터 세트(120)에 저장된다. 각 픽셀은 이제는 아날로그-디지털 컨버터(140)에 의해 디지털화되기 이전에 아날로그 신호 처리 블록(130)을 거쳐 전송된다. 디지털화된 픽셀 스트림은 이때, 출력 버퍼(170)에 전송되기 이전에 디지털적으로 처리된다(블록(150)). 다크 행(115)으로부터 디지털화된 데이터를 모니터링함으로써, 피 드백 루프(160)가 프레임-범위 블랙 레벨을 조정하는데 사용된다. 일반적으로, 노이즈 감소 공정(블록(150))이, 출력이 아날로그-디지털 컨버터(140)에 도달하기 이전이나 이후에 순차적으로 각 픽셀 출력에 적용된다.
다크 열(117) 및 다크 행(115)은, 광을 수신하지 않거나 이미지 데이터를 포착하지 않은 픽셀 어레이(110) 내의 영역이다. 다크 행(115) 및 다크 열(117)로부터의 픽셀 출력은 전체 픽셀 어레이(110)에 대한 블랙 레벨을 설정하는 것과 행-특정 노이즈를 정정하는 것 모두에 사용된다.
하나의 정정 기술로는, 다크 열(117) 및 다크 행(115)에서의 픽셀을 금속판으로 덮음으로써 다크 열(117) 및 다크 행(115)에서의 픽셀이 이미지 데이터를 수신하지 않음을 보장하는 것이 있다. 금속판을 통해 광을 감지하는 것이 막힌 픽셀을 광학적으로 검은 픽셀이라 지칭한다. 이론적으로, 이 광학적으로 검은 픽셀에 의해서는 어떠한 광도 감지되지 않기 때문에, 광학적으로 검은 픽셀에 의해 생성된 전하만이 내부의 노이즈-유도 전하이다. 이것을 종종 암(dark) 전류라고 지칭한다. 그에 따라, 노이즈를 보상하는 하나의 방법은, 평균 노이즈 값을 나타내는, 광학적으로 어두운 픽셀의 평균적인 출력 값을 계산하고, 그런 다음 활성 영역(112)에서의 픽셀 출력에서 이들 평균값을 빼는 것을 통해 이뤄진다. 예컨대, 적절한 블랙 레벨은, 다크 행(115)에서의 광학적으로 검은 픽셀에 대한 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력을 계산하고(블록(150)), 그런 다음 활성 영역(112) 및 다크 열(117)에서의 모든 픽셀의 출력에서 이 평균값을 뺌으로써, 설정될 수 있다. 픽셀 어레이(110)에서의 행-특정 노이즈는 또한, 다크 열(117)에서의 광학적으로 검은 픽셀 의 각 행에 대한 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력을 계산함으로써 보상될 수 있다(블록(150)). 그런 다음, 픽셀의 대응하는 행에서의 활성 픽셀 각각의 값에서 각 행에 대한 광학적으로 검은 픽셀의 계산된 평균을 뺀다.
실제로, 픽셀 어레이(110)에서의 픽셀 출력의 각 행은 순차적으로 판독되기 때문에, 다크 행(115)으로부터의 픽셀 출력이 먼저 판독된다. 다크 행(115)으로부터, 광학적으로 검은 블랙 레벨이 계산되고(블록(150)), 그런 다음 활성 영역(112) 및 다크 열(117)로부터의 연속된 픽셀 출력에 적용된다. 그런 다음, 행-특정 노이즈는 다크 열(117)로부터의 이미 조정된 광학적으로 검은 픽셀 출력을 사용하여 정정된다. 다크 열(117)에서의 주어진 행에 대한 광학적으로 검은 픽셀의 출력 값의 평균을 내고(블록(150)), 활성 영역(112)의 각 행 내의 픽셀 각각의 출력에서, 평균이 내진, 광학적으로 검은 픽셀 출력을 뺀다.
블랙 레벨 값을 계산할 때 광학적으로 검은 픽셀을 사용하는 것의 단점은, 광학적으로 검은 픽셀이 배경이나 내부 노이즈 이상의 것에 민감하다는 점이다. 광학적으로 검은 픽셀은 랜덤의 국부화된 노이즈 소스에 응답하여 전하를 생성하며, 그에 따라 계산된 블랙 레벨을 인위적으로 변경할 수 있다. 예컨대, 광학적으로 검은 픽셀은 픽셀 블루밍(pixel blooming)의 결과 과도한 전하를 생성할 수 있다. 블루밍은, 너무 많은 광이 픽셀에 들어가, 픽셀을 포화시킬 때 초래된다. 블루밍이 초래된 픽셀은 광의 감지 결과로 생성된 전하 모두를 유지할 수 없다. 그 결과, 임의의 과도한 전하가 픽셀에서부터 누출되어 인접한 픽셀을 오염시킬 수 있다. 블루밍의 결과로 과도한 전하를 생성하는 광학적으로 검은 픽셀은 결국 인위적으로 높 은 블랙 레벨을 가질 것이다. 적외선(IR) 반사가 또한 과도한 전하 생성을 초래할 수 있다. IR 방사선이 픽셀 어레이(110) 내의 픽셀에 입사되고 이미지 센서(100) 내에 포획될(trapped) 때 IR 반사가 발생한다. 픽셀이 전하를 생성하게 하는 IR 방사선은 다수의 광학적으로 검은 픽셀에 대해 반복해서 반사할 수 있어서, 다시 생성된 전하의 양을 인위적으로 부풀릴 수 있다. 그 경우, 광학적으로 검은 픽셀에 의해 감지된 블랙 레벨은 일반적으로, 이들 노이즈 소스로부터 수집된 전하 때문에 이상적인 블랙 레벨보다 더 높다.
블랙 레벨 값을 설정하기 위해 광학적으로 검은 픽셀을 사용하는 것의 단점으로 인해, 픽셀 어레이(110)에서 노이즈를 수집하기 위한 대안적인 기술로는, 다크 행(115)에서의 픽셀의 광다이오드를 고정 전압으로 결합시키는 것이 있다. 고정 전압은, 본래, 픽셀 어레이(110)를 위한 고정된 블랙 레벨이다. 이 방법의 장점은, 블랙 레벨 계산이 블루밍, IR 반사 등에 의해 영향을 받지 않고, 모든 프레임이 일정하고 불변하는 블랙 레벨을 사용한다는 점이다. 그러나 결합된 픽셀은 암 전류나 다른 행-특정 노이즈 소스에서의 임의의 변경에 민감하지 않다. 그에 따라, 결합된 픽셀을 사용하여 생성된 블랙 레벨은 암 전류에 의해 초래된 노이즈를 정밀하게 보상하지 않을 수 있다.
그러므로 결합된 픽셀 및 광학적 검은 픽셀의 이점을 이용하여 안정적인 블랙 레벨 값을 효율적으로 생성하고, 예컨대 CMOS 이미저와 같은 고체 이미저의 픽셀 출력에 적용하기 위한 방법 및 장치에 대한 필요 및 바람이 있다.
픽셀 행 및 열로 구성된 픽셀의 활성 영역을 포함하는 이미징 픽셀 어레이가 제공된다. 이 어레이는 또한, 픽셀의 활성 영역에서의 픽셀 행이 복수의 다크 픽셀 열을 가로질러 연장하도록, 픽셀의 활성 영역에 인접한 이 복수의 다크 픽셀 열을 포함한다. 복수의 다크 픽셀 열은 결합된 픽셀로 구성된다. 이 어레이는 또한, 픽셀의 활성 영역에서의 픽셀 열이 복수의 다크 픽셀 행을 가로질러 연장하도록, 픽셀의 활성 영역과 복수의 다크 픽셀 열에 인접한 복수의 다크 픽셀 행을 포함한다. 복수의 다크 픽셀 행은 광학적으로 검은 픽셀 및 결합된 픽셀 둘 모두로 구성된다.
유사하게, 이미저를 위한 픽셀 정정 값을 제공하는 방법뿐만 아니라 이미저를 위한 픽셀 정정 값을 제공하기 위한 장치가 제공된다. 장치 및 방법 둘 모두는 활성 영역, 복수의 다크 픽셀 열 및 복수의 다크 픽셀 행으로 구성된 픽셀 어레이를 사용한다. 복수의 다크 픽셀 열은 결합된 픽셀로 구성되는 반면, 복수의 다크 픽셀 행은 광학적으로 검은 픽셀 및 결합된 픽셀 둘 모두로 구성된다.
이미저 및 이미징 시스템이, 활성 영역, 복수의 다크 픽셀 열 및 복수의 다크 픽셀 행으로 구성된 픽셀 어레이를 사용하여 또한 제공된다. 복수의 다크 픽셀 열은 결합된 픽셀로 구성되는 반면, 복수의 다크 픽셀 행은 광학적으로 검은 픽셀 및 결합된 픽셀 둘 모두로 구성된다.
도 1은 이미지 센서이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 이미지 센서이다.
도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 이미지 센서이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 블랙 레벨 정정 회로의 동작을 도시한다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 프로세서 기반 시스템이다.
본 발명의 일예시적인 실시예에서, 이미저 센서는 생성된 이미지를 위한 안정적인 블랙 레벨 값을 계산하기 위해 결합된 픽셀 및 광학적으로 검은 픽셀 둘 모두를 사용한다. 도 2는, 픽셀 어레이(210), 유지 커패시터 세트(220), 아날로그 신호 처리 블록(230), 아날로그-디지털 컨버터 세트(240), 판독 버퍼 세트(270), 블랙 레벨 정정 회로(250) 및 피드백 루프(260)를 포함하는, 예컨대 CMOS 이미지 센서와 같은 이미지 센서(200)를 예시한다. 픽셀 어레이(210)는 활성 영역(212), 다크 행(215) 및 다크 열(217)을 포함한다. 다크 행(215) 내에는, 광학적으로 검은 픽셀 행(285)(즉, 광학적으로 검은 픽셀 행(285)) 및 결합된 픽셀 행(280)(즉, 결합된 픽셀 행(280))이 있다. 단지 결합된 픽셀이 다크 열(217)에 있다. 결합된 픽셀 행(280)이 암 전류에 민감하지 않기 때문에, 광학적으로 검은 픽셀 행(285) 및 결합된 픽셀 행(280)의 출력 레벨은 변할 것이다. 광학적으로 검은 픽셀 출력 및 결합된 픽셀 출력 사이의 불일치는, 광학적으로 검은 픽셀 행(285) 및 결합된 픽셀 행(280) 사이의 판독 레벨 차이를 계산하고(블랙 레벨 정정 회로(250)), 계산된 차이를 추가 블랙 레벨 정정값으로서 전체 프레임에 인가(피드백 루프(260))함으로써 보상될 수 있다. 예컨대, 회로(250)는 다크 행(215)의 각 행에 대해 광학적으로 검 은 픽셀이나 결합된 픽셀의 평균적인 출력을 계산할 수 있다. 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력은 다크 행(215)에서 모든 광학적으로 검은 픽셀 행(285)에 대해 계산될 수 있고, 결합된 픽셀의 평균적인 출력은 다크 행(215)에서 모든 결합된 픽셀 행(280)에 대해 계산될 수 있다. 마지막으로, 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력과 결합된 픽셀의 평균적인 출력 사이의 차이가 계산될 수 있다. 결합된 픽셀의 평균적인 출력과 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력 사이의 계산된 차이는 블랙 레벨 정정값으로서 인가된다(피드백 루프(260)).
그러나 다른 행으로부터의 픽셀 출력을 비교할 때 에러가 발생할 수 있다. 광학적으로 검은 픽셀이나 결합된 픽셀을 가진 행이 샘플링되고, 그런 다음 평균값이 각 행에 대해 계산될 때, 값은 행-특정 노이즈에 의해 영향을 받는다. 행-특정 노이즈에 의해 초래된 불확실성은 충분한 수의 다수의 광학적으로 검은 픽셀 행(285)으로부터의 픽셀 출력의 평균을 내고, 그런 다음 이러한 더욱 정확한 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력값과 충분한 수의 결합된 픽셀 행(280)으로부터의 평균을 낸 출력 사이의 차이를 찾음으로써 극복될 수 있다. 임의의 행-특정 노이즈의 평균을 효과적으로 내기 위해, 하지만, 픽셀 컬러당 대략 32개의 행이 샘플링되어야 한다. 32개의 행에 걸친 평균은, 비록 이 방법에 대한 결점이 새로운 그레인 설정이 센서에 적용될 때, 사용자가 이 새로운 그레인 설정을 기초로 해서 새로운 정정 인자가 생성되기 이전에 32개의 프레임을 기다려야하는 것일지라도, 32개의 프레임에 걸친 하나의 행 샘플의 평균을 냄으로써 달성될 수 있다. 바람직한 방법은 다크 행의 판독 동안에 정정값을 정해서, 새로운 정정 인자가 제 1 활성 행 이 판독되기 이전에 계산되게 하는 것이다. 이것은, 물론, 판독되고 평균이 내어져 결합된 픽셀 출력과 비교되어, 그에 따라 이미저의 주어진 이득 및 통합 시간에 대해 블랙 레벨 평균에 대한 신뢰할 만한 값을 얻게 하는 32개의 물리적인 다크 행을 도입할 필요성을 제안한다. 그러나 많은 수의 필요한 다크 행은 바람직하지 않다. 많은 수의 다크 행(215)은 어레이의 크기 및 비용을 증가시킴으로써 픽셀 어레이(210)의 영역에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 각 프레임의 판독이 더 오래 걸릴 것이므로, 행의 증가는 또한 이미저의 프레임율에 영향을 미친다.
본 발명의 개선된 예시적인 실시예에서, 도 3에 예시된 바와 같이, 이미지 센서(300)는 픽셀 어레이(310)의 다크 행(315)의 각 행에서 광학적으로 검은 픽셀(385) 및 결합된 픽셀(380) 둘 모두를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이미지 센서(300)는 또한 유지 커패시터 세트(320), 아날로그 신호 처리 블록(330), 아날로그-디지털 컨버터 세트(340), 판독 버퍼 세트(370), 블랙 레벨 정정 회로(350) 및 피드백 루프(360)를 포함한다. 픽셀 어레이(310)는 활성 영역(312), 다크 행(315) 및 다크 열(317)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 광학적으로 검은 픽셀(385) 및 결합된 픽셀(380) 둘 모두로부터의 출력은 변할 것이며 고려되어야 한다. 그러나 본 발명의 개선된 실시예에서, 광학적으로 검은 픽셀의 출력 및 결합된 픽셀의 출력 사이의 차이는 행-특정 노이즈를 고려할 필요가 없다. 행 상의 모든 픽셀은 동일한 행-특정 노이즈를 "보며(see)", 따라서 결합된 픽셀(380)로부터의 값은, 행-특정 노이즈를 억압하기 위해 많은 행 샘플을 취할 필요성이 없이도 광학적으로 검은 픽셀(385)로부터의 값과 비교될 수 있다. 이론상, 하나의 다크 행은 정확한 블랙 레벨값을 생성하기에 충분할 수 있다. 행에서 결합된 픽셀(380)로부터의 평균 출력은 결국 초기 블랙 레벨값을 초래하며; 따라서, 동일한 행에서 결합된 픽셀의 평균적인 출력과 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력 사이의 차이는 결국 추가 정정값을 초래한다. 결합된 픽셀값 및 추가 정정값 둘 모두는 블랙 레벨 정정회로(350)에 의해 계산되고, 함께 합해져, 이어지는 픽셀 출력에 인가되는 결과(피드백 루프(360))를 생성하며, 그에 따라 정확한 블랙 레벨을 설정한다. 실제, 소수의 다크 행이 중복 및 계산된 블랙 레벨의 추가 세분화 둘 모두에 필요할 수 있다.
다크 행(315)의 결합된 픽셀(380)과 광학적으로 검은 픽셀(370)의 물리적인 조직은 서양 장기판(checkerboard) 패턴일 수 있고, 이때 개별 픽셀은 광학적으로 검은 픽셀(385) 및 결합된 픽셀(380) 사이에서 교호한다. 대안적으로, 다크 행(315)은 중간에서 나눠질 수 있고, 이때, 행의 한 측에 광학적으로 검은 픽셀(385)이 있고, 다른 측에 결합된 픽셀(380)이 있다. 행이 나눠지는 경우에, 픽셀 어레이(310)의 국부화된 결함으로부터 발생한 임의의 노이즈 아티팩트의 평균을 용이하게 내기 위해, 광학적으로 검은 픽셀(385) 및 결합된 픽셀(380)이 위치한 행의 측을 교호시키는 것이 바람직할 수 있다. n개의 연속적인 다크 픽셀이 다음에 오는 n개의 연속적인 결합 픽셀의 임의의 다른 반복 패턴이 사용될 수 있고, 여기서 n은 1보다 크지만 다크 행(315)의 길이의 1/2 미만인 정수이다. 일반적으로, 다크 행(315)의 결합된 픽셀(380) 및 광학적으로 검은 픽셀(385)의 임의의 대칭적인 물리적 배열이 적절하다.
블랙 레벨 정정 회로(350)의 동작이 도 4에 요약되어 있다. 다크 행(315)으로부터의 픽셀값이 판독됨에 따라, 블랙 레벨 정정 회로(350)는 다크 행(315)에서 각 행에 대한 광학적으로 검은 픽셀의 평균값 및 결합된 픽셀의 평균값을 결정한다(블록(410)). 각 행에 대해, 광학적으로 검은 픽셀의 평균값과 결합된 픽셀의 평균값 사이의 차이가 계산된다(블록(420)). 블록(410 및 420)의 처리는 다크 행(315) 각각에 대해 반복된다(블록(430)). 각 행에 대해 광학적으로 검은 픽셀의 평균값과 결합된 픽셀의 평균값 사이의 차이가 계산되면, 차이의 평균이 계산된다(블록(440)). 차이의 계산된 평균은 결합된 픽셀 값과 합해져 전체 블랙 레벨값을 생성한다(블록(450)). 활성 영역(312)이나 다크 열(317)로부터의 픽셀 값이 판독될 때, 활성 영역(312) 및 다크 열(317)에서 각 픽셀의 값에서 전체 블랙 레벨값을 뺌으로써, 블랙 레벨 정정이 발생한다(블록(460)).
본 발명의 전술한 실시예는, 픽셀 어레이에서 픽셀의 아날로그 픽셀 신호 출력 상에서 블랙 레벨 정정 절차를 실행함으로써, 적절한 블랙 레벨을 설정하는 분야에 관한 것이다. 이러한 아날로그 블랙 레벨 정정은, 블랙 레벨 정정 회로(250 및 350) 및 피드백 루프(260 및 360)에 의해 구현된다(도 2 및 3). 그러나 블랙 레벨 정정 절차는 또한 디지털 픽셀 신호 출력 상에 적용될 수 있다. 이 경우, 블랙 레벨 정정 회로(250 및 350)는 기술한 바와 같이 동작하지만, 피드백 루프(260 및 360)는, 픽셀 출력이 디지털화된 후 프레임-범위 블랙 레벨을 조정하는 데 사용된다. 노이즈 정정 모듈(250, 350)을 사용하여 디지털 픽셀 출력에 블랙 레벨 정정을 적용함으로써, 블랙 레벨 정정은 하드웨어 솔루션이나 소프트웨어 솔루션으로서 구 현될 수 있다. 소프트웨어 솔루션으로서, 블랙 레벨 정정은 이미저(200, 300)와 통합된 소프트웨어로 구현되거나, 캐리어 매체 상에 저장되어 컴퓨터 시스템상에 설치된 독립형 소프트웨어 제품으로서 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 이미저 디바이스(1030)를 포함하는 통상의 프로세서 기반 시스템(1000)이 도 5에 예시되어 있다. 프로세서 기반 시스템은 이미저 디바이스를 포함할 수 있는 디지털 회로를 갖는 시스템의 예이다. 제한하지 않고, 그러한 시스템은 컴퓨터 시스템, 카메라 시스템, 스캐너, 머신 비전 시스템, 차량용 내비게이션 시스템, 비디오 전화, 감시 시스템, 자동 초점 시스템, 스타 트랙커(star tracker) 시스템, 모션 탐지 시스템, 또는 이미지 획득 시스템을 포함할 수 있다.
카메라 시스템과 같은 프로세서 시스템은 예컨대, 버스(1090)를 통해 입/출력(I/O) 디바이스(1020)와 통신하는 예컨대 마이크로프로세서와 같은 중앙처리장치(CPU)(1010)를 일반적으로 포함한다. 이미저(1030)는 또한 버스(1090)를 통해 시스템 소자와 통신한다. 컴퓨터 시스템(1000)은 또한 RAM(1040)을 포함하며, 이미징 시스템의 경우, 또한 버스(1090)를 통해 CPU(1010)와 통신하는 탈착 가능한 메모리(1050)와 같은 주변 디바이스를 포함할 수 있다. 이미저(1030)는 바람직하게는, 광게이트나 광다이오드와 같은 광센서를 포함하는 픽셀을 포함하는 집적회로로서 해석된다. 이미저(1030)는, 하나의 집적회로에 메모리 저장부를 갖거나 갖지 않는, CPU, 디지털 신호 프로세서 또는 마이크로프로세서와 같은 프로세서와 결합될 수 있거나, 이 프로세서와 다른 칩 상에 있을 수 있다.
본 발명의 여러 실시예가 상술되었지만, 이들은 예를 들어 제공된 것이며 제 한하는 것이 아님을 이해해야 한다. 형태 및 세부내용에서의 여러 변경이, 본 발명의 사상과 범주에서 벗어나지 않고 이들 실시예에서 이뤄질 수 있다. 그에 따라, 본 발명은 상술한 예시적인 실시예 중 임의의 예에 의해 제한되지 않아야 한다.

Claims (29)

  1. 복수의 픽셀 행 및 열로 구성된 픽셀의 활성 영역(active area); 및
    픽셀의 상기 활성 영역 인근에 있는 픽셀 행 및 픽셀 열 중 적어도 하나에 배열되고, 광학적으로 검은 픽셀(optically black pixels) 및 고정된 픽셀(tied pixels)을 포함하는 복수의 다크(dark) 픽셀을 포함하며, 상기 광학적으로 검은 픽셀은 광을 감지하는 것이 막힌 것이고, 상기 고정된 픽셀은 전압이 고정된 것인, 이미징 픽셀 어레이.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 다크 픽셀의 행에서의 상기 광학적으로 검은 픽셀 및 고정된 픽셀은 서양 장기판(checkerboard) 패턴으로 구성되는, 이미징 픽셀 어레이.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 다크 픽셀의 행의 각 행은 제 1 절반부와 제 2 절반부로 구성되고, 상기 제 1 절반부는 광학적으로 검은 픽셀을 포함하고, 상기 제 2 절반부는 고정된 픽셀을 포함하는, 이미징 픽셀 어레이.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 픽셀의 제 1 및 제 2 절반부는 인접한 다크 픽셀의 행의 교호하는 측 상에 위치하는, 이미징 픽셀 어레이.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 다크 픽셀의 행에서의 상기 광학적으로 검은 픽셀 및 상기 고정된 픽셀은 대칭하는 패턴으로 구성되는, 이미징 픽셀 어레이.
  6. 픽셀 어레이의 복수의 다크 픽셀의 행 중 적어도 하나로부터의 복수의 광학적으로 검은 픽셀 및 복수의 고정된 픽셀의 출력값을 기초로 블랙 레벨 정정값을 계산하는 블랙 레벨 정정 모듈을 포함하고, 상기 광학적으로 검은 픽셀은 광을 감지하는 것이 막힌 것이며, 상기 고정된 픽셀은 전압이 고정된 것인, 이미저를 위해 픽셀 정정값을 제공하는 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 블랙 레벨 정정 모듈은,
    상기 복수의 다크 픽셀의 행에서 각 행에 대한 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력 및 고정된 픽셀의 평균적인 출력을 계산하는 평균화 모듈; 및
    상기 블랙 레벨 정정값을 결정된 차이의 평균으로서 계산하는 계산 모듈을 더 포함하는, 이미저를 위해 픽셀 정정값을 제공하는 장치.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 복수의 다크 픽셀의 행에서의 상기 광학적으로 검은 픽셀 및 고정된 픽셀은 서양 장기판(checkerboard) 패턴으로 구성되는, 이미저를 위해 픽셀 정정값을 제공하는 장치.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 복수의 다크 픽셀의 행의 각 행은 제 1 절반부 및 제 2 절반부로 구성되며, 상기 제 1 절반부는 광학적으로 검은 픽셀을 포함하고, 상기 제 2 절반부는 고정된 픽셀을 포함하는, 이미저를 위해 픽셀 정정값을 제공하는 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 픽셀의 제 1 절반부 및 제 2 절반부는 인접한 다크 픽셀의 행의 교호하는 측 상에 위치하는, 이미저를 위해 픽셀 정정값을 제공하는 장치.
  11. 청구항 6에 있어서, 상기 복수의 다크 픽셀의 행에서의 상기 광학적으로 검은 픽셀 및 상기 고정된 픽셀은 대칭하는 패턴으로 구성되는, 이미저를 위해 픽셀 정정값을 제공하는 장치.
  12. 이미저의 픽셀 어레이에서의 복수의 다크 픽셀의 행에서 각 행에 대한 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력 및 고정된 픽셀의 평균적인 출력을 계산하고, 상기 광학적으로 검은 픽셀은 광을 감지하는 것이 막힌 것이며, 상기 고정된 픽셀은 전압이 고정된 것인 단계;
    각 행에 대한 상기 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력 및 상기 고정된 픽셀의 평균적인 출력 사이의 차이를 결정하는 단계;
    블랙 레벨 정정값을 생성하기 위해 상기 결정된 차이의 평균을 내는 단계; 및
    상기 복수의 다크 픽셀의 행에 위치하지 않은 상기 이미저의 픽셀 어레이에서 각 픽셀의 픽셀 출력을 정정하기 위해 상기 블랙 레벨 정정값을 사용하는 단계를 포함하는, 이미저의 픽셀 신호를 정정하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 각 행에 대한 상기 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력 및 상기 고정된 픽셀의 평균적인 출력은, 상기 복수의 다크 픽셀의 행 내에서 서양 장기판 패턴으로 배열된 복수의 광학적으로 검은 픽셀 및 고정된 픽셀로부터 계산되는, 이미저의 픽셀 신호를 정정하는 방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 각 행에 대한 상기 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력 및 상기 고정된 픽셀의 평균적인 출력은, 상기 복수의 다크 픽셀 행 내에서 대칭하는 패턴으로 배열된 복수의 광학적으로 검은 픽셀 및 고정된 픽셀로부터 계산되는, 이미저의 픽셀 신호를 정정하는 방법.
  15. 픽셀의 행 및 열로 구성된 픽셀의 활성 영역; 및
    픽셀의 상기 활성 영역 인근에 있는 픽셀 행 및 픽셀 열 중 적어도 하나에 배열되고, 광학적으로 검은 픽셀 및 고정된 픽셀을 포함하는 복수의 다크 픽셀을 포함하며, 상기 광학적으로 검은 픽셀은 광을 감지하는 것이 막힌 것이고, 상기 고정된 픽셀은 전압이 고정된 것인,
    픽셀 어레이; 및
    상기 복수의 다크 픽셀의 행에서의 상기 광학적으로 검은 픽셀 및 상기 고정된 픽셀의 출력을 기초로 블랙 레벨 정정값을 계산하는 블랙 레벨 계산 모듈을 포함하는, 이미저.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 블랙 레벨 계산 모듈은,
    상기 복수의 다크 픽셀의 행에서 각 행에 대한 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력 및 고정된 픽셀의 평균적인 출력을 계산하는 평균화 모듈;
    각 행에 대한 상기 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력 및 상기 고정된 픽셀의 평균적인 출력 사이의 차이를 결정하는 비교 모듈; 및
    상기 블랙 레벨 정정값을 상기 결정된 차이의 평균으로서 계산하는 계산 모듈을 더 포함하는, 이미저.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 복수의 다크 픽셀의 행에서의 상기 광학적으로 검은 픽셀 및 고정된 픽셀은 서양 장기판 패턴으로 구성되는, 이미저.
  18. 청구항 15에 있어서, 상기 복수의 다크 픽셀의 행의 각 행은 제 1 절반부 및 제 2 절반부로 구성되고, 상기 제 1 절반부는 광학적으로 검은 픽셀을 포함하며, 상기 제 2 절반부는 고정된 픽셀을 포함하는, 이미저.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 픽셀의 제 1 절반부 및 제 2 절반부는 인접한 다크 픽셀의 행의 교호하는 측 상에 위치하는, 이미저.
  20. 청구항 15에 있어서, 상기 복수의 다크 픽셀의 행에서의 상기 광학적으로 검은 픽셀 및 상기 고정된 픽셀은 대칭하는 패턴으로 구성되는, 이미저.
  21. 픽셀의 행 및 열로 구성된 픽셀의 활성 영역; 및
    픽셀의 상기 활성 영역 인근에 있는 픽셀 행 및 픽셀 열 중 적어도 하나에 배열되고, 광학적으로 검은 픽셀 및 고정된 픽셀을 포함하는 복수의 다크 픽셀을 포함하며, 상기 광학적으로 검은 픽셀은 광을 감지하는 것이 막힌 것이고, 상기 고정된 픽셀은 전압이 고정된 것인,
    픽셀 어레이; 및
    상기 복수의 다크 픽셀의 행에서의 상기 광학적으로 검은 픽셀 및 상기 고정된 픽셀의 출력을 기초로 블랙 레벨 정정값을 계산하는 블랙 레벨 계산 모듈로 구성된
    이미저를 포함하는, 이미징 시스템.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 블랙 레벨 계산 모듈은,
    상기 복수의 다크 픽셀의 행에서의 각 행에 대한 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력 및 고정된 픽셀의 평균적인 출력을 계산하는 평균화 모듈;
    각 행에 대한 상기 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력과 상기 고정된 픽셀의 평균적인 출력 사이의 차이를 결정하는 비교 모듈; 및
    상기 블랙 레벨 정정값을 상기 결정된 차이의 평균으로서 계산하는 계산 모듈을 더 포함하는, 이미징 시스템.
  23. 청구항 21에 있어서, 상기 복수의 다크 픽셀의 행에서의 상기 광학적으로 검은 픽셀 및 고정된 픽셀은 서양 장기판 패턴으로 구성되는, 이미징 시스템.
  24. 청구항 21에 있어서, 상기 복수의 다크 픽셀의 행의 각 행은 제 1 절반부 및 제 2 절반부로 구성되고, 상기 제 1 절반부는 광학적으로 검은 픽셀을 포함하며, 상기 제 2 절반부는 고정된 픽셀을 포함하는, 이미징 시스템.
  25. 청구항 24에 있어서, 상기 픽셀의 제 1 및 제 2 절반부는 인접한 다크 픽셀의 행의 교호하는 측 상에 위치하는, 이미징 시스템.
  26. 청구항 21에 있어서, 상기 복수의 다크 픽셀의 행에서의 상기 광학적으로 검은 픽셀 및 상기 고정된 픽셀은 대칭하는 패턴으로 구성되는, 이미징 시스템.
  27. 픽셀 어레이에서의 복수의 다크 픽셀의 행에서 각 행에 대한 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력 및 고정된 픽셀의 평균적인 출력을 계산하고, 상기 광학적으로 검은 픽셀은 광을 감지하는 것이 막힌 것이며, 상기 고정된 픽셀은 전압이 고정된 것인 단계;
    각 행에 대한 상기 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력 및 상기 고정된 픽셀의 평균적인 출력 사이의 차이를 결정하는 단계;
    블랙 레벨 정정값을 생성하기 위해 상기 결정된 차이의 평균을 내는 단계; 및
    상기 복수의 다크 픽셀의 행에 위치하지 않은 상기 픽셀 어레이에서 각 픽셀의 픽셀 출력을 정정하기 위해 상기 블랙 레벨 정정값을 사용하는 단계를 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  28. 청구항 27에 있어서, 각 행에 대한 상기 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력과 상기 고정된 픽셀의 평균적인 출력은 상기 복수의 다크 픽셀 행 내에서 서양 장기판 패턴으로 배열된 복수의 광학적으로 검은 픽셀 및 고정된 픽셀로부터 계산되는, 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  29. 청구항 27에 있어서, 각 행에 대한 상기 광학적으로 검은 픽셀의 평균적인 출력과 상기 고정된 픽셀의 평균적인 출력은 상기 복수의 다크 픽셀의 행 내에서 대칭하는 패턴으로 배열된 복수의 광학적으로 검은 픽셀 및 고정된 픽셀로부터 계산되는, 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
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