KR20020059257A

KR20020059257A - 메모리 인터페이스를 구비한 씨모스 센서 어레이

Info

Publication number: KR20020059257A
Application number: KR1020020000096A
Authority: KR
Inventors: 오두토라오루사이에웨데미; 종한존뎅; 리카르도잔슨모타; 데이비드지아오동양
Original assignee: 존뎅; 픽심 인코포레이티드
Priority date: 2001-01-03
Filing date: 2002-01-02
Publication date: 2002-07-12
Also published as: JP2002312773A; TWI241844B; US20010040631A1; CN1363957A; US6985181B2; CN1312776C; EP1225758A2; EP1225758A3; KR100844317B1

Abstract

화상 센서는 모두 단일 집적 칩에 제조된 센서 또는 화소 어레이, 데이터 메모리 및 논리 회로를 포함한다. 센서 또는 화소 어레이는 한 장면의 화상을 표현하는 화소 데이터로서 디지털 신호를 출력한다. 데이터 메모리는 센서 또는 화소 어레이에 접속되어 화소 데이터를 저장한다. 논리 회로는 데이터 메모리에 접속되어 화소 데이터를 송출하기 위한 메모리 인터페이스를 제공한다. 메모리 인터페이스는 SRAM, DRAM 또는 패킷 프로토콜 동기 DRAM 인터페이스 중의 하나일 수 있다. 화상 센서에 메모리 인터페이스를 포함함으로써 외부 화상 처리 유닛의 메모리 인터페이스 포트에 직접 접속될 수 있다. 화상 처리 유닛은 종래의 메모리 액세스 프로토콜을 사용하여 화상 센서를 액세스할 수 있으므로, 화상 처리 유닛의 효율을 개선하고 동작 복잡도를 감소시킨다.

Description

메모리 인터페이스를 구비한 씨모스 센서 어레이{CMOS SENSOR ARRAY WITH A MEMORY INTERFACE}

본 발명은 화상 센서 시스템에 관한 것으로, 특히 메모리 인터페이스를 포함하는 화상 센서에 관한 것이다.

디지털 사진술은 지난 시기에 출현한 가장 흥미있는 기술 중의 하나에 속한다. 적절한 하드웨어와 소프트웨어(약간의 지식과 함께)만 있으면, 누구나가 다지털 사진술의 원리를 체험할 수 있다. 예를 들면, 디지털 카메라는 디지털 사진술의 최첨단에 있다. 이메일 및 월드와이드웹의 출현과 함께, 최신 제품 소개, 기술적 진보, 및 가격 하락은 디지털 카메라를 가전 제품의 가장 인기있는 새로운 카테고리의 하나로 만들게 되었다.

그러나, 디지털 카메라는 전통적인 필름 카메라와 같은 방식으로 작동하지 않는다. 사실, 디지털 카메라는 컴퓨터 스캐너, 복사기, 또는 팩시밀리와 보다 더 밀접하게 연관되어 있다. 대부분의 디지털 카메라는 장면을 감지하기 위해 CCD (charge-coupled device) 또는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)와 같은 화상 센서 또는 광감지 디바이스를 사용한다. 광감지 디바이스는 장면으로부터 반사된 광에 반응하여 반응의 강도를 수치적 등가치로 변환할 수 있다. 광이 적, 녹, 청 필터를 통과하면서, 예를 들면, 각각의 컬러 스펙트럼에 대해 반응이 측정될 수 있다. 소프트웨어를 통해 수치가 결합되고 계산되면, 카메라는 사진의 각 부분의 특정 컬러를 판정할 수 있다. 화상이 실제적으로 수치적 데이터의 집합이므로, 이는 용이하게 컴퓨터에 다운로드될 수 있고 보다 예술적인 효과를 내기위해 조작될 수 있다.

종래의 디지털 화상 어플리케이션에서 화상 센서는 캡처된 화상을 수신하고 처리하기 위한 화상 처리 유닛(통상적으로 집적 회로 또는 칩)에 접속되어 있다. 도 1은 화상 처리 유닛에 접속된 화상 센서를 포함하는 종래의 디지털 화상 시스템을 도시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, CCD(charged-coupled device) 또는 CMOS (complementary metal-oxide semiconductor)일 수 있는 화상 센서(10)는 화소 데이터 버스(12)를 통해 화상 처리 유닛(20)과 통신할 수 있다. 화상 센서(10)가 화상을 캡처한 후, 화소 비트 폭 화소 데이터 버스(12)상에서 한번에 한 화소씩 화소 데이터를 송출하여 센서 독출이 수행된다. 종래의 화상 센서는 디지털 화소 데이터 또는 아날로그 화소값을 화소 데이터 버스상에 출력 데이터로서 제공할 수 있다. 여기서, '화소 데이터'란 화상 센서에 의해 발생된 디지털 화소 데이터 및 아날로그 화소값 모두를 지칭하기 위해 포괄적으로 사용된다. 화상 처리 유닛(20)은 화상 데이터가 처리되거나 조작되기 전에 화상 센서(10)로부터 수신된 화소 데이터를 저장하기 위해 메모리(24)에 접속된다. 도 1을 참조하면, 화상 처리 유닛(20)은 통상적으로 두 개의 인터페이스를 포함한다. 이는 화상 센서로부터의 센서 독출을 수신하기 위해 화상 센서(10)에 접속된 센서 인터페이스 포트(22a)와 센서 독출을 저장하기 위해 메모리(24)에 접속된 메모리 인터페이스 포트(22b)이다. 그러므로, 동작에 있어서, 캡처된 화상의 매 프레임에 대해, 화상 처리 유닛(20)은 맨먼저 화상 센서(10)로부터 화소 데이터 버스(12)상에서 한번에 한 화소씩 센서 독출을 수신한다. 화상 처리 유닛(20)은 수신된 화소 데이터가 메모리(24)에 저장되게 한다. 그후에, 화상 처리 유닛(20)은 메모리 인터페이스 포트(22b)를 통해 화상 데이터의 프레임을 액세스할 수 있다.

도 1의 종래의 디지털 화상 시스템은 여러 가지 불리함이 있다. 우선, 화소 데이터가 화상 센서로부터 한번에 한 화소씩 독출되므로, 센서 독출은 바람직하지 않게 느리고, 특히 큰 화상 어레이인 경우 그럴 수 있다. 종래의 디지털 화상 시스템의 속도는 화소 데이터 버스(12)의 화소 전송 레이트에 의해 제한되고 화소 데이터 버스는 화상 시스템의 데이터 전송 병목현상을 일으킨다. 다음으로, 화상 센서 (10)는 미리 로드된 화소 액세스 패턴에 따라 화소 데이터를 송출하고 액세스 패턴은 센서 독출 중에 용이하게 변경될 수 없다. 따라서, 화소 액세스 패턴의 변경을 원하는 경우, 화상 처리 유닛(20)은 먼저 현재의 액세스를 중지하고, 센서 독출이 다시 시작할 수 있기 전에 새로운 액세스 패턴을 다시 로드하여야 한다.

화상 처리 장치에 편리하고 효율적인 화소 데이터 인터페이스를 제공하는 화상 센서가 요구된다.

본 발명에 따르면, 화상 센서는 모두 단일 집적 칩에 제조된 센서 어레이, 데이터 메모리, 및 논리 회로를 포함한다. 센서 어레이는 한 장면의 화상을 표현하는 화소 데이터로서 디지털 신호를 출력하는 화소 소자의 2차원 어레이이다. 데이터 메모리는 화소 데이터를 저장하기 위해 센서 어레이에 접속된다. 논리 회로는 데이터 메모리에 접속되고 화소 데이터를 송출하기 위해 메모리 인터페이스를 제공한다.

일실시예에서, 메모리 인터페이스는 SRAM, DRAM, 또는 패킷 프로토콜 동기 DRAM 인터페이스 중의 하나이다.

일실시예에서, 화상 센서의 센서 어레이는 화소 소자의 어레이를 포함하고, 각 화소 소자는 광검출기 및 아날로그 대 디지털 변환 회로를 포함한다. 광검출기는 화상 센서가 목표물에 노출될 때 아날로그 신호를 생성한다. 아날로그 신호는 즉시 디지털 신호로 변환된다.

다른 실시예에서, 화상 센서는 센서 어레이 대신에 능동 화소 어레이와 같은 화소 어레이를 포함한다. 화소 어레이는 화소 데이터로서 아날로그 화소값을 출력한다. 화상 센서는 화소 어레이로부터의 아날로그 화소값을 디지털 화소 데이터로 변환하는 아날로그 대 디지털 변환 회로를 더 포함할 수 있다.

또다른 실시예에서, 화상 센서는 모두 단일 집적 칩에 제조된 센서 어레이 또는 화소 어레이 및 센서 또는 화소 어레이에 접속된 듀얼 포트 메모리를 포함한다. 듀얼 포트 메모리는 화소 데이터를 송출하기 위한 메모리 인터페이스를 제공한다.

본 발명의 화상 센서에 메모리 인터페이스를 포함함으로써, 화상 센서는 외부 화상 처리 유닛의 메모리 인터페이스 포트에 직접 접속될 수 있다. 화상 처리 유닛은 종래의 메모리 액세스 프로토콜을 사용하여 화상 센서를 액세스할 수 있고, 그러므로, 화상 처리 유닛의 효율을 개선하고 동작 복잡도를 감소시킬 수 있다.

본 발명은 후술하는 설명 및 첨부된 도면을 참조함으로써 보다 잘 이해될 수 있다.

도 1은 화상 처리 유닛에 접속된 화상 센서를 포함한 종래의 화상 시스템을 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 화상 센서의 블럭도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 APS 화소 어레이를 포함하는 화상 센서의 블럭도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼 포트 메모리를 포함하는 화상 센서의 블럭도.

도 5는 SRAM 인터페이스와 DRAM 인터페이스 사이를 변환하는데 사용하기 위한 인터페이스 프로토콜 변환 회로의 일실시예를 도시하는 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10, 100, 200, 300 : 화상 센서20 : 화상 처리 유닛

22b : 메모리 인터페이스24 : 메모리

114, 214 : 인터페이스 프로토콜 변환 회로

310 : 로컬 듀얼 포트 메모리

본 발명에 따르면, 화상 센서는 칩 상 집적된 메모리 및 화소 데이터를 출력하기 위한 메모리 인터페이스를 포함한다. 메모리 인터페이스를 본 발명의 화상 센서에 포함함으로써, 화상 센서는 메모리 외부 화상 처리 유닛의 메모리 인터페이스 포트에 직접 접속될 수 있다. 화상 처리 유닛은 종래의 메모리 액세스 프로토콜을 사용하여 화상 센서에 액세스할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 본 발명의 화상 센서는 SRAM, DRAM 또는 RAMBUS 메모리 인터페이스를 지원한다. 칩 상 메모리 및 메모리 인터페이스를 화상 센서에 제공함으로써, 본 발명의 화상 센서는 화상 센서와 화상 처리 디바이스 사이에서 고속 화소 독출을 용이하게 한다. 화소 데이터 전송 대역폭은 메모리 인터페이스의 속도에 의해서만 제한된다. 또한, 센서 독출을 위해 화상 센서의 메모리 인터페이스를 사용함으로써, 화상 처리 디바이스는 종래의 화상 센서에서 가능하지 않았던 보다 편리하고 융통성있게 화상 센서의 화소 데이터를 액세스할 수 있다. 예를 들면, 화소 데이터 액세스 패턴은 미리 로드된 액세스 패턴으로 제한되지 않고, 화상 처리 유닛이 화소 액세스 패턴을 화상 어플리케이션에 따라 필요한 대로 빠르게 화소 액세스 패턴을 변경할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 화상 센서의 블럭도를 도시한다. 화상 센서(100)는 정지화상 또는 동화상을 캡처하기 위한 디지털 카메라와 같은 화상 캡처링 디바이스에서 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 화상 센서(100)는 센서 어레이 (102), 로컬 메모리(110) 및 인터페이스 프로토콜 변환 회로(114)를 포함한다. 센서 어레이(102)는 광 검지 소자의 2차원 어레이이고, 광검출기로도 지칭된다. 도 2에서, 센서 어레이(102)는 광검출기의 N행 M열로 정렬되어 있고 NxM 화소의 화상 해상도를 갖는다. 컬러 어플리케이션이 소망된다면, 광검출기의 제1, 제2, 제3 그룹이 예를 들면 가시 스펙트럼의 적, 녹, 청 범위의 세 가지 다른 색을 각각 감지하게 되도록 선택적으로 투과 필터의 모자이크가 광검출기 각각의 표시에 포개진다.

도 2의 화상 센서(100)에서, 화상 어레이(102)는 출력 버스(103) 상에 센서 독출로서 디지털 신호를 발생시키는 디지털 화소 센서(DPS) 어레이로서 구현된다. 본 명세서에서, DPS 어레이 또는 센서 어레이는 각 화소 소자가 광 검출기 및 아날로그 대 디지털(A/D) 변환 회로를 포함하는 화소 소자의 어레이를 의미한다. 광검출기는 화상 센서가 목표 광원에 노출될 때 아날로그 신호를 생성한다. 아날로그 신호는 각 화소 소자가 디지털 출력 신호를 생성하도록 A/D 변환 회로에 의해 즉시 디지털 신호로 변환된다. 그러므로, 화상 센서는 디지털 화소 센서(DPS)로 지칭되고 화소 어레이는 센서 어레이 또는 DPS 어레이로 지칭된다.

디지털 화소 센서(DPS)는 화소 소자에 의해 검출된 광 강도를 표현하는 각 화소 소자에서 디지털 출력 신호를 제공한다. 광검출기와 아날로그 대 디지털 변환 회로(예를 들면, A/D 변환기)의 조합으로 신호 검출이 강화되고 전력 소모가 감소되고 전체적인 시스템 성능이 개선된다. 본 실시예에서, DPS 어레이(102)는 디지털 화소 센서 구조를 구현한다. 한 예시적인 DPS 구조는 본 명세서에 참조로서 포함된 화소 레벨 아날로그 대 디지털 변환을 이용하는 미국 특허 제5,461,425호('425특허)에 설명되어 있다. DPS 어레이의 광검출기는 때때로 센서 화소 또는 센서 소자또는 디지털 화소로서 지칭되는데, 이 용어는 아날로그 대 디지털(A/D) 변환 회로를 포함하는 DPS 어레이의 광검출기의 각각을 지시하는데 사용되고, 광센서를 포함하고 아날로그 신호를 생성하는 종래의 광검출기와는 구별된다. DPS 어레이의 디지털 출력 신호는 종래의 아날로그 신호에 비해 디지털 신호는 훨씬 고속으로 독출될 수 있다는 이점이 있다. 물론, 구역 화상 센서의 화소 레벨 A/D 변환을 구현하는 다른 기법이 본 발명의 화상 센서에서 사용될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서, DPS 어레이(102)는 본 명세서에 참조로서 포함된 포우러 등의 미국 특허 제5,801,657호에 개시된 다중 채널 비트 시리얼(MCBS) 아날로그 대 디지털 변환(ADC)을 이용한다. DPS 어레이(102)는 k 비트 MCBS ADC를 사용하고 그레이 코드로 표현된 디지털 신호를 출력한다. MCBS ADC는 화상 획득에 적용가능한 많은 이점을 갖고, 보다 중요하게는 고속 독출을 용이하게 한다. 물론, 1차 시그마 델타 변조 ADC와 같은 다른 ADC 기술이 사용될 수도 있다.

물론, 본 발명의 화상 센서는, 능동 화소 센서(APS) 어레이를 포함하는, CCD 화소 어레이 또는 CMOS 화소 어레이와 같은 다른 유형의 화상 어레이를 사용하여 구현될 수도 있다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 APS 화소 어레이를 포함하는 화상 센서를 도시하고 있고 이하에서 상세하게 설명된다.

화상 센서(100)는 센서 어레이(102)로부터 적어도 한 프레임의 화상 데이터를 저장하기 위한 칩 상 집적된 메모리(로컬 메모리로도 지칭됨)(110)를 더 포함한다. 미국 특허출원 제09/567,638호는 적어도 한 프레임의 화상 데이터를 저장하기 위한 칩 상 메모리를 구비한 집적 디지털 화소 센서(DPS)를 개시한다. 화상 센서에칩 상 메모리를 결합하여 화소 데이터의 저장을 위한 칩 외부 메모리의 사용과 연관된 데이터 전송 병목 문제를 저감시킨다. 특히, 메모리와 DPS 센서의 집적은 캡처된 화상의 질을 개선하기 위한 다중 샘플링의 사용을 실현가능하게 한다. 미국특허출원 제09/567,786호는 시간 인덱스 방식을 사용하여 화상 다중 샘플링을 용이하게 하는 방법을 개시한다. 전술된 특허출원은 본 명세서에 참조로서 포함한다. 화상 센서(100)에서, 로컬 메모리(110)는 적어도 k 비트의 NxM 화소의 화소 데이터를 저장할 수 있는 용량을 갖는다. 물론, 로컬 메모리(110)는 다중 샘플링 동작에서 사용되는 데이터와 같은 화상 센서(100)의 동작에서 사용된 다른 파라미터를 저장하기 위한 추가적인 저장 용량도 포함한다. 다른 실시예에서, 로컬 메모리(110)는 화소 데이터의 다중 프레임을 또는 화소 데이터의 부분적 프레임을 저장하기 위한 용량을 갖는다.

동작에서, 화상은 센서 어레이(102)에 포커싱되어 포커싱된 화상의 다른 부분이 어레이의 센서 화소의 각각에 닿는다. 각 센서 화소는 전도성(즉, 전하 저장 레이트)이 광검출기에 닿는 광의 강도에 상관있는 광검출기를 포함한다. 광검출기를 통하는 아날로그 전류는 그러므로 광검출기에 닿는 광의 강도에 대응된다. 어레이(102)의 모든 광검출기로부터의 아날로그 신호는 각 센서 화소에 직접 접속된 전용 A/C 변환 회로에 의해 시리얼 비트 스트림으로 동시에 변환된다. 프레임 주기동안 발생된 시리얼 비트 스트림은 광검출기에 닿는 광의 평균 강도를 표현하는 디지털 출력 신호로서 버스(103)상에 제공된다.

도 2의 화상 센서(100)에서, 센서 어레이(102)로부터의 센서 독출은 센서 독출 프로토콜을 사용하여 버스(103)상에서 수행된다. 센서 어레이(102)로부터의 화소 데이터는 로컬 메모리(110)에 한 번에 한 화소씩 기록된다. 몇몇 경우에서, 센서 어레이(102)는 비트 평면의 형태로 센서 독출을 제공하고 화소 데이터는 센서 비트 정렬로 로컬 메모리(110)에 저장된다. 로컬 메모리(110)에 저장된 화소 데이터가 화소 비트 정렬로 정렬되는 것이 중요하면, 화소 센서의 화소 비트 재정렬은 동시계류중이고 공동으로 양수된 에외데미 등의 미국 특허출원 제09/638,503호에 개시되어 있고, 로컬 메모리(110)에 화소 데이터를 재정렬하는데 사용될 수 있다. 또한, 그레이 코드의 이진 변환, 디지털 상관 더블 샘플링 동작 및 다중 샘플링 정규화 동작과 같은 다른 화소 정규화 기능을 수행하는 것이 중요하면, 동시계류중이고 공동으로 양수된 에외데미 등의 미국 특허출원 제09/638,502호 및 09/638,520호에 개시된 것과 같은 화소 정규화 회로가 본 발명의 화상 센서(100)에 포함될 수 있다.

센서 어레이(102)로부터 버스(103) 상의 센서 독출은 로컬 메모리(110)에 저장된다. 종래의 동작에서, 로컬 메모리(110)에 저장된 화소 데이터는 화소 비트 폭 화소 데이터 버스인 버스(109)상에서 외부 화상 처리 디바이스로 제공되는데, 화소 데이터는 한번에 한 화소씩 송출된다. 본 실시예에서, 화상 센서(100)는 화상 센서로부터 고속의 융통성있는 화소 데이터 출력을 용이하게 하는 다른 화소 데이터 인터페이스를 포함한다. 도 2를 참조하면, 화상 센서(100)는 로컬 메모리(110)에 저장된 화소 데이터를 송출하기 위한 메모리 인터페이스를 제공하기 위한 인터페이스 프로토콜 변환 회로(114)를 더 포함한다. 그러므로, 외부 화상 처리 디바이스는 종래의 화소 데이터 버스 프로토콜을 사용하는 대신에, 캡처되어 메모리 인터페이스 프로토콜을 사용하여 화상 센서(100)에 저장된 화소 데이터를 액세스할 수 있다.

도 2에서, 화상 센서(100)는 화상 처리 유닛(20)에 접속된 것으로 도시되어 있다. 화상 처리 유닛(20)은 화상 압축 및 분석 디바이스와 같은 디지털 신호 처리기(DSP) 또는 다른 화상 처리 디바이스일 수 있다. 화상 처리 유닛(20)은 종래의 화상 센서의 화상 데이터 인터페이스에 접속하기 위한 센서 인터페이스 포트(22a)를 포함한다. 화상 처리 유닛(20)은 메모리 인터페이스 포트(22b)를 더 포함하는데, 도 1에 도시된 것과 같은 종래의 구성에서는 센서 인터페이스 포트(22a) 상에서 화상 센서로부터 수신된 화소 데이터를 저장하는 메모리에 접속되어 있다. 도 2에서는 종래와 같이 센서 인터페이스 포트(22a)에 접속되어 있는 대신에, 화상 센서(100)는 화상 처리 유닛(20)의 메모리 인터페이스 포트(22b)에 접속되어 있다. 특히, 화상 센서(100)는 메모리 인터페이스 프로토콜을 사용하여 화소 데이터 버스 (115) 및 제어 버스(116) 상에서 화상 처리 유닛(20)과 통신한다. 일 예에서, 메모리(110)는 프레임 버퍼로서 구현되고 화상 처리 유닛(20)은 메모리 인터페이스 포트(22b) 상에 다이내믹 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 인터페이스를 지원한다. 인터페이스 프로토콜 변환 회로(114)는 프레임 버퍼 프로토콜을 사용하여 로컬 메모리 (110)를 액세스하고 DRAM 인터페이스 프로토콜을 사용하여 화상 처리 유닛(20)에 화소 데이터를 제공한다. 다른 예에서, 로컬 메모리(110)는 스태틱 랜덤 액세스 메모리(SRAM)로 구현되고 화상 처리 유닛(20)은 메모리 인터페이스 포트(22b) 상에 다이내믹 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 인터페이스를 지원한다. 인터페이스 프로토콜변환 회로(114)는 SRAM 인터페이스 프로토콜을 사용하여 로컬 메모리(110)를 액세스할 수 있고 DRAM 인터페이스 프로토콜을 사용하여 화상 처리 유닛(20)에 화소 데이터를 제공한다. 이와 같이, 인터페이스 프로토콜 변환 회로(14)는 로컬 메모리 (110)와 화상 처리 유닛(20) 사이의 메모리 인터페이스 프로토콜의 전환을 제공한다. 화상 센서(100)를 화상 처리 유닛(20)의 메모리 인터페이스 포트(22b)에 접속함으로써, 화상 처리 유닛(20)은 종래의 DRAM을 액세스하는 것처럼 화상 센서(100)를 액세스할 수 있다. 이 방식에서, 화상 센서(100)는 광대역폭과 고도의 독출 융통성을 갖는 표준 메모리 인터페이스 프로토콜을 외부 화상 처리 디바이스에 제공한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 화상 센서는 CCD 어레이 또는 APS 어레이를 포함하여 다른 유형의 화소 어레이를 사용하여 구현될 수 있다. 이 경우에, 화소 어레이는 화소 데이터 출력 버스상에 아날로그 화소 신호를 출력할 것이고 필요한 아날로그 대 디지털 변환 회로가 아날로그 화소 신호를 로컬 메모리에 저장할 디지털 화소 데이터로 변환하기 위해 제공된다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 APS 어레이를 포함하는 화상 센서의 블럭도를 도시한다. 도 3의 화상 센서(200)는 A/D 변환 회로(220)에 접속된 APS 화소 어레이(202)를 포함한다. APS 센서 어레이(202)에 의해 발생된 아날로그 화소 값은 디지털 화소 데이터로 변환하기 위한 A/D 변환 회로(220)에 제공된다. 화상 센서(200)의 동작은 도 2의 화상 센서(100)의 동작과 유사하다. 화상 센서(200)는 칩 상 메모리(210) 및 외부 화상 처리 디바이스에 메모리 인터페이스를 제공하기 위한 인터페이스 프로토콜 변환 회로(214)를 포함한다.본 구성에서, 화상 센서(200)는 화상 처리 유닛(20)의 메모리 인터페이스 포트 (22b)에 접속되고 화상 처리 유닛은 화상 센서가 메모리 디바이스인 것처럼 화상 센서(200)의 화소 데이터를 액세스할 수 있다. 다른 실시예에서, APS 어레이를 구비한 화상 센서는 A/D 변환 회로를 포함하지 않을 수 있다. 그 경우에, 화상 센서는 아날로그 화소값을 로컬 메모리에 저장하고 메모리 인터페이스에 아날로그 화소값을 출력한다. 외부 화상 처리 유닛은 그리고나서 화소값을 디지털 화소 데이터로 변환하는 일을 한다.

본 발명의 화상 센서의 인터페이스 프로토콜 변환 회로는 모든 유형의 메모리 인터페이스 프로토콜을 지원하도록 구성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 화상 센서는 적어도 SRAM, DRAM, 및 RAMBUS 메모리 인터페이스를 지원할 수 있다. 현재, 존재하는 화상 처리 디바이스는 통상적으로 산업 표준(예를 들면, JEDEC 21-C)에 의해 명시된 DRAM 인터페이스를 포함한다. 그러므로, DRAM 인터페이스를 화상 센서에 제공하면 화상 센서는 기존 화상 처리 디바이스에 용이하게 접속될 수 있고 화상 처리 디바이스에 DRAM류처럼 액세스된다. 또한, DRAM 인터페이스는 화소 데이터를 액세스하기 위해 높은 데이터 대역폭을 제공한다. 표준 DRAM 인터페이스는 133 MHz 및 16 비트 폭이므로, 총 2.218 Gbits/초의 대역폭을 갖는다. 이는 10 비트 25 MHz 화소 데이터 버스상의 종래의 화상 센서에 의해 제공되는 250 Mbits/초 데이터 대역폭에 비해 개선된 것이다. 종래의 DRAM 인터페이스는 양방향 데이터 버스, 어드레스 버스, CLK, CKE, CS, RAS, CAS, WE 및/또는 OE를 포함하는 제어 신호를 포함한다.

한편, SRAM 인터페이스는 일반적으로 DRAM 인터페이스와 유사한 데이터 대역폭 능력을 갖지만, 액세스와 제어에서 단순함을 제공한다. 특히, SRAM 인터페이스는 리푸레시 사이클을 요구하지 않고 리드/라이트 사이클 타이밍의 주기성을 제공한다. SRAM 인터페이스는 화상 센서가 화상 처리 디바이스와 단일 집적 회로에 집적될 때 특히 유용하다. 이러한 구성에서, 화상 센서의 SRAM 인터페이스는 넓은 데이터 액세스 지연을 감소시키는 데이터 버스를 제공할 수 있다. 통상의 SRAM 인터페이스는 양방향 데이터 버스, 어드레스 버스, RE/WE 및 CLK를 포함하는 제어 신호를 포함한다.

매우 높은 데이터 대역폭이 소망된다면, 통상 RAMBUS(상표명) 인터페이스라 지칭되는 패킷 프로토콜 동기 DRAM 인터페이스가 본 발명의 화상 센서에 사용될 수 있다. RAMBUS 인터페이스는 표준 DRAM 인터페이스의 데이터 레이트의 6배나 되는 12.8 Gbits/초까지의 피크 데이터 레이트를 견딜 수 있다. RAMBUS 인터페이스는 화상 센서가 매우 큰 화소 어레이를 포함하거나 화상 센서가 실시간 화상 처리에 사용될 때 적절하다. 통상의 RAMBUS 인터페이스는 양방향 데이터 버스(BusData) 및 BusEnable, BusCtrl, RxClk 및 TxClk를 포함하는 제어 신호를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 화상 센서는 화소 데이터를 송출하기 위한 메모리 인터페이스를 제공하기 위한 칩 상 듀얼 포트 메모리를 포함한다. 도 4를 참조하면, 화상 센서(300)의 로컬 메모리(310)는 듀얼 포트 메모리로 구현된다. 예를 들면, 듀얼 포트 SRAM은 공지되어 있다. 듀얼 포트 메모리(310)를 화상 센서 (300)에서 사용함으로써, 센서 어레이(302)로부터의 화소 데이터는 포트 중의 하나를 통해 듀얼 포트 메모리(310)에 기록될 수 있고 화상 처리 유닛(20)은 다른 포트를 통해 저장된 화소 데이터를 액세스할 수 있다. 화상 센서(300)에서 듀얼 포트 메모리를 사용함으로써, 본 발명의 화상 센서를 보다 콤택트하게 구현할 수 있다.

도 5는 SRAM 인터페이스와 DRAM 인터페이스 사이를 변환하는데 사용하기 위한 인터페이스 프로토콜 변환 회로의 일실시예를 도시하는 도면이다. 인터페이스 프로토콜 변환 회로(414)는 화상 센서의 로컬 메모리와 인터페이스하기 위한 SRAM 인터페이스 포트(416)를 포함한다. RAM 인터페이스 포트(416)는 리드 인에이블/라이트 인에이블 출력 신호 및 어드레스 신호를 제공하고 로컬 메모리로부터 데이터를 입력으로서 수신한다. 인터페이스 프로토콜 변환 회로(418)는 화상 센서의 외부의 화상 처리 디바이스와 인터페이스하기 위한 DRAM 인터페이스 포트(418)도 포함한다. DRAM 인터페이스 포트(418)는 행 어드레스 스트로브(RAS) 신호, 열 어드레스 스트로브(CAS) 입력 신호 및 어드레스 신호를 입력으로서 수신한다. DRAM 인터페이스 포트(418)는 RAS, CAS 및 어드레스 입력 신호에 응답하여 데이터 출력을 제공한다.

상기 설명은 본 발명의 특정 실시예를 도시하기 위한 것으로서 한정하기 위한 의도는 아니다. 본발명의 사상 및 범주를 벗어남없이 다양한 변형 및 변화가 가능하다. 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위에 의해 정의된다.

본 발명은 편리하고 효율적인 화소 데이터 인터페이스를 제공하는 화상 센서를 구현할 수 있다.

Claims

화상 센서(image sensor)에 있어서,

화소 소자의 2차원 어레이를 포함하고, 한 장면의 화상을 표현하는 화소 데이터로서 디지털 신호를 출력하는 센서 어레이와,

상기 센서 어레이에 접속되고 상기 센서 어레이와 단일 집적 칩 상에 제조되고 상기 디지털 화소 데이터를 저장하는 데이터 메모리와,

상기 데이터 메모리에 접속되고 상기 데이터 메모리와 상기 단일 집적 칩 상에 제조되고 상기 화소 데이터를 송출하기 위한 메모리 인터페이스를 제공하는 논리 회로를 포함하는 화상 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 메모리 인터페이스는 SRAM 인터페이스인 화상 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 메모리 인터페이스는 DRAM 인터페이스인 화상 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 메모리 인터페이스는 패킷 프로토콜 동기 DRAM 인터페이스인 화상 센서.
화상 센서에 있어서,

화소 소자의 2차원 어레이를 포함하고 한 장면의 화상을 표현하는 화소 데이터로서 아날로그 신호를 출력하는 화소 어레이와,

상기 화소 어레이에 접속되고 상기 아날로그 신호를 디지털 화소 데이터로 변환하는 아날로그 대 디지털 변환기와,

상기 아날로그 대 디지털 변환기에 접속되고 상기 아날로그 대 디지털 변환기와 단일 집적 칩 상에 제조되고 상기 화소 데이터를 저장하는 데이터 메모리와,

상기 데이터 메모리에 접속되고 상기 데이터 메모리와 상기 단일 집적 칩 상에 제조되고 상기 화소 데이터를 송출하기 위한 메모리 인터페이스를 제공하는 논리 회로를 포함하는 화상 센서.
제 5 항에 있어서, 상기 메모리 인터페이스는 SRAM 인터페이스인 화상 센서.
제 5 항에 있어서, 상기 메모리 인터페이스는 DRAM 인터페이스인 화상 센서.
제 5 항에 있어서, 상기 메모리 인터페이스는 패킷 프로토콜 동기 DRAM 인터페이스인 화상 센서.
화상 센서에 있어서,

화소 소자의 2차원 어레이를 포함하고, 한 장면의 화상을 표현하는 화소 데이터로서 아날로그 신호를 출력하는 화소 어레이와,

상기 화소 어레이에 접속되고 상기 화소 어레이와 단일 집적 칩 상에 제조되고 상기 화소 데이터를 저장하는 데이터 메모리와,

상기 데이터 메모리에 접속되고 상기 데이터 메모리와 상기 단일 집적 칩 상에 제조되고 상기 화소 데이터를 송출하기 위한 메모리 인터페이스를 제공하는 논리 회로를 포함하는 화상 센서.
제 9 항에 있어서, 상기 메모리 인터페이스는 SRAM 인터페이스인 화상 센서.
제 9 항에 있어서, 상기 메모리 인터페이스는 DRAM 인터페이스인 화상 센서.
제 9 항에 있어서, 상기 메모리 인터페이스는 패킷 프로토콜 동기 DRAM 인터페이스인 화상 센서.
화상 센서에 있어서,

화소 소자의 2차원 어레이를 포함하고, 한 장면의 화상을 표현하는 화소 데이터로서 디지털 신호를 출력하는 센서 어레이와,

듀얼 포트 데이터 메모리를 포함하고,

상기 듀얼 포트 데이터 메모리의 제1 포트는 상기 화소 데이터를 저장하기 위해 상기 센서 어레이에 접속되고, 상기 듀얼 포트 데이터 메모리의 제2 포트는 상기 화소 데이터를 송출하기 위해 메모리 인터페이스를 제공하고, 상기 듀얼 포트 데이터 메모리는 상기 센서 어레이와 단일 집적 칩 상에 제조되는 화상 센서.
화상 시스템에 있어서,

화상 센서를 포함하고, 상기 화상 센서는

화소 소자의 2차원 어레이를 포함하고, 한 장면의 화상을 표현하는 화소 데이터로서 디지털 신호를 출력하는 센서 어레이와,

상기 센서 어레이에 접속되고 상기 센서 어레이와 단일 집적 칩 상에 제조되고 상기 화소 데이터를 저장하는 데이터 메모리와,

상기 데이터 메모리에 접속되고 상기 데이터 메모리와 상기 단일 집적 칩 상에 제조되고 상기 화소 데이터를 송출하기 위한 메모리 인터페이스를 제공하는 논리 회로와,

메모리 인터페이스 포트를 구비하는 화상 처리 디바이스를 포함하고,

상기 화상 센서는 상기 화상 처리 디바이스의 상기 메모리 인터페이스 포트에 접속되고 상기 화상 처리 디바이스는 메모리 인터페이스 프로토콜을 사용하여 상기 화상 센서의 화소 데이터를 액세스하는 화상 시스템.
제 14항에 있어서, 상기 화상 센서의 상기 메모리 인터페이스는 SRAM 인터페이스인 화상 시스템.
제 14항에 있어서, 상기 화상 센서의 상기 메모리 인터페이스는 DRAM 인터페이스인 화상 시스템.
제 14항에 있어서, 상기 화상 센서의 상기 메모리 인터페이스는 패킷 프로토콜 동기 DRAM 인터페이스인 화상 시스템.
화상 센서에서의 방법에 있어서,

센서 어레이를 사용하여 한 장면의 화상을 캡처하는 단계와,

상기 센서 어레이와 단일 집적 회로 상에 제조되는 데이터 메모리에 상기 화상을 표현하는 화소 데이터를 저장하는 단계와,

메모리 인터페이스 프로토콜을 사용하여 화상 처리 디바이스로 상기 화소 데이터를 출력하는 단계를 포함하는 방법.
제 18항에 있어서, 상기 메모리 인터페이스 프로토콜은 SRAM 인터페이스 프로토콜인 방법.
제 18항에 있어서, 상기 메모리 인터페이스 프로토콜은 DRAM 인터페이스 프로토콜인 방법.
제 18항에 있어서, 상기 메모리 인터페이스 프로토콜은 패킷 프로토콜 동기 DRAM 인터페이스 프로토콜인 방법.