KR20040076824A - Ｃｍｏｓ ａｐｓ 이미저들의 동시 판독 - Google Patents

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KR20040076824A
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다이얼로그 세미컨덕터 게엠베하
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Abstract

이미저에 관한 새로운 방법이 달성된다. 상기 방법은 n 개의 로우들(rows) 및 m 개의 컬럼들(columns)을 포함하는 이미저 어레이를 제공하는 단계를 포함하며, 로우 쌍은 단일 로우 액세스 시간 동안 판독될 수 있다. 제 1 이미지 필드는 이미저 어레이의 인접한 로우 쌍들의 화소값을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 완성된다. 상기 판독은 제 1 로우에서 시작되고, 상기 판독은 3 개 미만의 로우들이 판독되지 않을 때 중단된다. 그후 다음 로우값의 화소는 판독되고 저장되지 않는다. 그후 이미저 어레이의 제 1 로우의 화소값은 판독되고 저장되지 않는다. 제 2 이미지 필드는 인접한 로우 쌍들의 화소값들을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 완성된다. 상기 판독은 제 2 개의 로우에서 시작되고, 판독은 2 개 미만의 로우들이 판독되지 않을 때 중단된다.

Description

ＣＭＯＳ ＡＰＳ 이미저들의 동시 판독 {Simultaneous readout of ＣＭＯＳ ＡＰＳ imagers}
본 출원은 2003년 2월 26일 출원된 미국 예비 출원 제 60/450,090호에 대한 우선권을 주장하고, 본 명세서에 참조로써 포함된다.
본 발명은 이미징 어레이, 및 특히 이중 로우 액세스 능력(dual row access capability)을 가진 이미저(imager)에 대한 방법에 관한 것이다.
표준 CMOS 액티브 화소 센서들(APS : Active Pixel Sensors)은 화소 데이터를 어드레스하고 이미지 프레임을 생성하기 위하여 로우 스캐닝 아키텍쳐를 사용한다. 이미저의 각각의 로우를 순차적으로 스캐닝함으로써, 풀 이미지가 프로그래시브(progressive) 스캔 포맷으로서 알려진 바와 같이 생성된다. 컬러 이미지는 이미지를 그것의 기본 컬러 성분으로 분리하기 위하여 이미징 화소 상에 직접적으로 배치된 표준 모자이크 필터 패턴을 사용한다. 일차 컬러 필터는 이미지를 적색, 녹색 및 청색 성분으로 분리하고 상보적인 필터는 이미지를 황색, 청록색 및 머젠터(magenta) 성분들로 분리한다.
표준 패턴들은 표준화된 생성 방법들을 사용할 수 있도록 하기 위하여 일반적으로 사용된다. 대부분의 공통 표준화된 패턴은 도 2에 도시된 베이어 패턴(25)이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 베이어 패턴은 2 ×2 화소 서브 어레이들을 포함하는 어레이다. 각각의 2 ×2 서브 어레이(25)는 좌측에서 우측으로 제 1 로우(100)에서 녹색 화소 다음 적색 화소를 포함하고, 좌측에서 우측으로 제 2 개의 로우(101)에서 청색 화소 다음 녹색 화소를 포함한다. 이 배열은 차례로 상부에서 하부로 제 1 컬럼(200)에서 녹색 화소 다음 적색 화소를 유발하고, 상부에서 하부로 제 2 컬럼(201)에서 청색 화소 다음 녹색 화소를 유발한다. 이런 2 ×2 서브 어레이(25)는 도 3에 도시된 바와 같이 큰 이미저 화소 어레이를 형성하기 위하여 다수 번 반복된다.
제 1 화소에서 이미저 어레이 상에 컬러 이미지를 올바르게 재생하기 위하여, 적당한 특성으로 제 2 및 제 3 화소와 제 1 화소 신호를 조합하는 것이 필요하다. 특히, 임의의 선택된 제 1 화소에 인접한 제 2 및 제 3 화소들로부터의 컬러 신호들은 제 1 화소 컬러 신호를 올바르게 디멀티플렉스하기 위하여 필요한 부가적인 컬러 신호들을 공급한다. 만약 예를 들어 제 1 화소가 녹색 필터링 화소이면, 청색 및 적색 필터된 화소들로부터의 컬러 신호들은 녹색 화소 위치에 대한 컬러를 올바르게 재생하기 위하여 녹색 화소 신호와 비율적으로 조합된다. 그것은 어레이의 두개의 라인들 또는 로우들로부터 컬러 화소 신호들이 임의의 주어진 화소를 완전히 재생하거나 디멀티플렉스할 필요가 있다는 도 2 및 3의 어레이 구성으로부터 쉽게 도시될 수 있다.
대부분의 CMOS 이미저들은 랜덤 y 또는 랜덤 x 및 y 어드레싱 아키텍쳐를 사용한다. 이들 아키텍처들은 이미저들이 프로그레시브 또는 인터레이스된 스캐닝 방법들을 사용하여 판독되게 한다. 이들 이미저들은 화소들의 신호 라인이 임의의 신호 액세스 상에서 판독되게 한다. 로우 또는 라인은 선택되고 그 다음 판독된다. 연속적인 라인 판독은 그 다음 프레임을 형성하도록 수행된다. 이미저에서 풀 컬러 재생을 달성하기 위하여, 현재 이미저 라인 데이터는 상기된 바와 같이 이전 판독 라인과 조합되어야 한다. 그러므로, 메모리는 이전 이미저 라인 판독 결과를 저장하기 위하여 사용되어 현재 데이터와 조합될 수 있다.
몇몇 종래 기술 발명은 이미지 데이터를 판독 또는 조종하기 위한 방법들에 관한 것이다. 큐리 등에 의한 U.S 특허 5,742,325는 기록 매체 상에 이미지 데이터를 표현하기 위한 프린터 장치를 기술한다. 두개의 채널들은 데이터를 판독하기 위하여 사용되어 데이터가 두개의 방법들 중 하나에 따라 추가로 처리된다 : 화상 데이터에 대한 하프-토닝(half-toning) 및 라인 기술 또는 텍스트에 대한 드레스홀딩(thresholding). 쿠리 등에 의한 미국 특허 제 6,243,100 B1호의 삽입 성능에 대한 이미저 처리 시스템을 가리킨다.
본 발명의 목적은 이중 판독 가능 CMOS 이미저를 판독하기 위한 효과적이고 제조 가능한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 라인, 필드 또는 프레임 데이터의 오프 칩 저장을 요구하지 않고 이중 판독 CMOS 이미저 상에 인터레이스된(interlace) 스캔의 컬러 판독을 수행하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 컬럼 CMOS 이미저에 대한 이중 판독 프레임 속도를 2배화하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이중 라인 판독 CMOS 이미저를 사용하여 부가적인 이미저 처리 기능을 제공하는 것이다.
도 1은 로우 액세스 능력에 따라 이중 로우 판독을 가진 CMOS 이미저 어레이를 도시한 도면.
도 2는 기본 베이어 패턴(basic Bayer pattern), 즉 2 ×2 이미저 서브 어레이를 도시한 도면.
도 3은 베이어 패턴, 컬럼 이미지화를 위한 8 개의 로우 × 12 개의 컬럼 이미저 어레이를 도시한 도면.
도 4는 기수의 로우들을 포함하는 이중 로우 판독 이미저를 판독하기 위한 방법을 도시하는 본 발명의 제 1 바람직한 실시예를 도시한 도면.
도 5는 우수의 로우들을 포함하는 이중 로우 판독 이미저를 판독하기 위한 방법을 도시하는 본 발명의 제 1 실시예를 도시한 도면.
도 6은 이중 로우 액세스 쌍의 각각의 로우에 대한 화소값이 바람직하게 다시 맵핑되는 방법을 도시하는 본 발명의 제 2 바람직한 실시예를 도시한 도면.
도 7 내지 9는 이미저를 스캐닝하기 위한 다른 방법을 도시하고 이중 로우 판독 능력을 가진 이미지 어레이를 판독하기 위한 본 발명의 제 2 실시예를 도시한 도면.
도 10은 이미지 필드의 일부가 증가된 동적 범위를 갖는, 이미저 어레이를 판독하기 위한 본 발명의 제 4 실시예를 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
40 : 이미저 어레이 50 : 제 1 로우 버림
52, 54 : 화소값
본 발명의 목적에 따라, 이미저 판독 방법은 달성된다. 상기 방법은 n 개의 로우 및 m 개의 컬럼을 포함하는 이미저 어레이를 제공하고 로우 쌍은 단일 로우 액세스 시간 동안 판독될 수 있다는 것을 포함한다. 제 1 이미지 필드는 이미저 어레이의 인접한 로우 쌍들의 화소값들을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 완성된다. 판독은 제 1 로우에서 시작하고 판독은 3개의 로우 미만이 판독될 때 중단된다. 그후 다음 로우의 화소값은 판독되고 저장되지 않는다. 그후 이미저 어레이의 제 1 로우의 화소값은 판독되고 저장되지 않는다. 제 2 이미지 필드는 인접한 로우 쌍들의 화소값들을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 완성된다. 판독은 제 2 개의 로우에서 시작되고, 판독은 두개 미만의 로우들이 판독되지 않을 때 중단된다.
또한 본 발명의 목적들에 따라, 이미저 어레이의 이미지 필드를 판독하는 방법이 달성된다. 상기 방법은 n 개의 로우들 및 m 개의 컬럼들을 포함하는 이미저 어레이를 제공하는 것을 포함한다. 로우 쌍은 단일 로우 액세스 시간 동안 판독될 수 있다. 이미지 필드는 로우 쌍에 대한 화소값들의 스트링을 판독 및 저장하는 것을 포함하는 방법에 의해 완성된다. 화소값들은 컬럼들에 순차 대응하여 화소 스트링으로부터 제 1 로우 레지스터에 제 1 로우 쌍을 위해 복사된다. 화소값들은 컬럼들에 순차 대응하여 화소 스트링으로부터 제 2 개의 로우로 제 2 개의 로우 쌍을 위해 복사된다. 제 1 로우 쌍에 대한 화소값들을 판독 및 저장하고, 복사하는 단계들, 및 제 2 개의 로우 쌍에 대한 화소값들을 복사하는 단계는 이미저 어레이의 모든 로우들에 반복된다.
또한 본 발명의 목적들에 따라, 이미저를 판독하는 방법이 달성된다. 상기 방법은 n 개의 로우들 및 m 개의 컬럼들을 포함하는 이미저 어레이를 제공하는 것을 포함하고, 로우 쌍은 단일 로우 액세스 시간 동안 판독될 수 있다. 제 1 이미지 필드는 이미저 어레이의 우수 로우쌍들의 화소값들을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 완성된다. 판독은 제 1 우수 로우에서 시작하고, 상기 판독은 우수 로우들 모두가 판독되었을 때 중단된다. 제 2 이미지 필드는 인접한 로우 쌍들의 화소값들을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 완성되고, 판독은 로우 1에서 시작되고, 판독은 로우 n이 판독되었을 때 중단된다.
본 설명의 재료를 형성하는 첨부 도면이 도시된다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 이중 로우 판독할 수 있는 CMOS 이미저를 판독하기 위한 몇 가지 방법들을 개시한다. 당업자는 본 발명이 본 발명의 범위에서 일탈하지 않고 응용되고 확장된다는 것을 인식한다.
도 1을 참조하여, 이미저 어레이(10)는 도시된다. 특히, 이 이미저 어레이(10)는 이중 로우 판독 능력을 가진다. 통상적인 이미저에서, 화소들의 어레이는 n 개의 로우 및 m 개의 컬럼으로서 배열된다. 각각의 화소는 입사광을 감지하고 광 에너지를 전압 신호로 전환한다. 이미저는 화소 전압을 디지털 데이터를 전환하기 위하여 아날로그 대 디지털 컨버터(ADC)를 사용한다. 통상적으로, 화소들의 로우는 임의의 주어진 액세스시 판독될 수 있다. 판독 동안, 아날로그 대 디지털 전환은 로우에서 각각의 화소에 대해 수행된다. 로우에서 각각의 화소의 디지털 값들은 데이터 스트링으로서 데이터 버스를 통해 판독된다.
본 발명에서, 몇몇 유일한 방법들은 이중 로우 판독 가능 이미저를 판독하기 위하여 개시된다. 이중 로우 판독 가능 이미저에서, 이미저에 대한 각각의 로우 액세스는 단일 로우보다 오히려 이미저의 두개의 로우들에 대한 아날로그 대 디지털 전환 및 데이터 스트리밍을 수행한다. 예를 들어, 사르노프 코포레이션의 APS75 CMOS 이미저는 두개의 부분에서 화소를 판독하기 위해 제공되도록 설계된 두개의 출력을 포함한다. 두개의 동일하고 관련된 이중 샘플링 회로들(CDS)은 각각의 컬럼에 제공되고 두개의 분리된 아날로그 대 디지털 컨버터들은 두개의 로우들에 대한 동시 전환을 위해 제공된다. 두개의 샘플들은 시분할 멀티플렉스(TDM)되어 두배의 수평 클럭 출력을 제공한다. 이런 아키텍쳐는 화소 신호 분할보다 오히려 이중 로우 판독을 수행하도록 사용되어, 본 발명에 개시된 몇몇 유일한 이미징 방법들을 위해 허용된다. 상기 방법들은 컬러 및 그레이 스케일 이미저 양쪽에 적용된다.
도 1을 다시 참조하여, 이중 로우 판독 가능 이미저 어레이(10)는 간략화된 형태로 도시된다. 여기서, 어레이(10)는 n 개의 로우와 m 개의 컬럼 어레이로서 도시되고, 여기서 n은 8이고 m은 12이다. 각각의 화소(15)는 도시된 바와 같이, 로우 컬럼 좌표로서 배치될 수 있다. 본 발명에서 특히, 이미저 어레이(10)는 도시된 바와 같이 단일 화소값 스트림(20)을 생성하기 위하여 단일 이중 로우 판독을 사용하여 어드레스될 수 있다. 이 실시예에서, 로우(2) 및 로우(5)는 로우 쌍으로서 판독하기 위하여 선택된다. 화소값들은 수평 클럭 신호의 속도 두배로 이미저 데이터 버스 출력에 제공된다. 이런 방식으로, 종래 이미저에서 단일 로우 액세스를 위하여 요구된 시간에서 두개의 로우들의 데이터를 판독하는 것이 가능하다.
본 발명의 제 1 바람직한 실시예는 컬러 이미지에 대한 이중 판독 가능 이미저를 판독 및 처리하기 위한 유일한 방법을 포함한다. 기본적인 베이어 서브 어레이(25)는 상기되었고 도 2에 도시된다. 베이어 패턴은 좌측에서 우측으로 제 1 로우(100)에서 녹색 화소 다음 적색 화소 및 좌측에서 우측으로 제 2 개의 로우(101)에서 청색 화소 다음 녹색 화소의 2 ×2 화소 어레이(25)를 포함한다. 이 배열은 차례로 상부에서 하부로 제 1 컬럼(200)에서 녹색 화소 다음 적색 화소 및 상부에서 하부 제 2 컬럼(201)에서 청색 화소 다음 녹색 화소를 유발한다. 이런 2 ×2 서브 어레이는 도 3에 도시된 바와 같이 이미지 이미저 화소 어레이를 생성하기 위하여 다수 번 반복된다. 도 3을 다시 참조하여, 베이어 패턴에 배열된 화소들의 이미저 어레이는 도시된다. 이 실시예에 도시된 어레이는 8 개의 로우 :R1 내지 R8 및 12 개의 컬럼들: C1 내지 C12를 가진 8-로우 × 12-컬럼 어레이다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 제 1 바람직한 실시예는 개략적인 형태로 도시된다. 이 방법에서, 이미저 어레이(40)는 n 개의 로우들 및 m 개의 컬럼들을 포함한다. 이 실시예에서, n = 7이고 m = 6이다. 실제로, 수천의 화소들을 포함하는 많은 큰 어레이들이 사용된다. 특히, 이 이미저 어레이(40)는 로우 쌍이 단일 로우 액세스 시간 동안 판독될 수 있는 타입이다. 제 1 단계에서, 제 1 이미지 필드는 인접한 로우들(R1 및 R2, R3 및 R4, R5 및 R6)의 쌍들의 화소값들(42, 44 및 46)을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 완성된다. 판독은 제 1 로우(R1)에서 시작되고, 판독은 3 미만의 로우들이 판독되지 않았을 때 중단된다. 다른 말로, 만약 판독하기 위하여 하나 또는 두개의 로우들이 남아 있을 때, 판독 및 저장 데이터 처리가 중단된다. 이 경우, 최종 로우(R7)는 로우(R5 및 R6)의 판독 및 저장후 남아 있다. 로우 R7은 다음 로우이고 판독(48)된다. 그러나, 로우(R7)의 화소값들은 저장(48)되지 않는다. 이 포인트에서, 데이터의 제 1 이미지 필드는 판독 및 저장된다.
제 2 이미지 필드를 판독하기 전에, 상기 어레이의 제 1 로우(R1)는 판독되고 버려진다(50). 제 2 이미지 필드는 인접한 로우 쌍들의 화소값(52 및 54)을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 완료된다. 제 2 이미지 필드의 판독은 제 2 개의 로우(R2)에서 시작된다. 판독은 2개 미만의 로우들이 판독되지 않았을 때 중단된다. 이 경우, 로우 쌍(R2 및 R3, 및 R4 및 R5)은 판독 및 저장된다(52 및 54). 최종 로우 쌍(R6 및 R7)은 판독되지만 버려진다.
이미저 어레이를 판독하는 이 방법은 제 1 이미지 필드 및 제 2 이미지 필드인 두개의 이미지 필드를 유발한다. 두개의 인접한 로우들이 단일 판독 시간 동안 동시에 판독되기 때문에, 인접한 로우들(Rn 및 Rn+1)은 이중 판독 구조를 사용하여 동시에 판독된다. 적색, 녹색 및 청색 신호들은 컬럼들(Cm 및 Cm+1)에서 사용되어, 이미저에 의해 검출된 이미지의 완전한 컬러 재생을 허용한다. 이런 본 발명의 방법은 이미저 출력에서 병렬로 두개의 라인들을 제공하기 위하여 이중 판독 구조를요구한다. 그러나, 라인 또는 프레임 메모리들을 요구하지 않는다.
이미저 어레이(40)는 도시된 바와 같이 컬러 필터 어레이를 요구한다. 컬러 필터 어레이는 이미저 어레이 상에 놓인다. 컬러 필터 타입들 중 하나는 이미저 어레이(40)에서 각각의 화소 위에 놓인다. 이 경우, 베이어 패턴은 3개의 컬러 필터 타입 : 적색, 녹색 및 청색에 사용된다. 제 1 및 제 2 이미지 필드를 컬러 이미지를 전환하기 위하여, 제 1 필터 타입을 가진 제 1 화소의 화소값은 제 2 타입의 필터를 가진 제 2 화소의 화소값 및 제 3 타입의 필터를 가진 제 3 화소의 화소값들을 비례하여 조합한다. 베이어 패턴의 구성은 각각의 3개의 타입일 인접한 화소들을 허용한다. 도 4에 도시된 바와 같이 이중 로우 액세스를 사용하는 제 1 및 제 2 이미지 필들을 판독함으로써, 전체 어레이에 대한 데이터는 수평 클럭 속도의 두배로 컬러 전환에 사용된다. 동일한 수의 로우 액세스가 각각의 이미지 필드에 사용되는 것이 추가로 주의된다. 이것은 각각의 이미지 필드에 대하여 동일한 적분 시간을 허용한다. 이것은 왜 몇몇 로우들이 판독되고 제 1 필드에서 로우(R7) 및 제 2 필드에서 로우들(1 및 6과 7)이 버려지는가에 대한 이유이다.
도 4의 실시예에서, 이미저는 기수의 로우들(n=7)을 가진다. 만약 이미저가 우수의 로우들을 가지면, 상기 방법은 도 5에 도시된 바와 같이 나타난다. 이 경우, 어레이(40)는 우수의 로우들(n=6)을 가진다. 제 1 필드는 3개의 판독(60, 62 및 64)을 요구하고 제 2 필드는 3개의 판독(66, 68 및 70)을 요구한다. 다시, 제 1 및 제 2 이미지 필드에 대한 적분 시간은 "판독 및 버림" 단계(64 및 66)를 사용하여 동일하게 유지된다. 제 1 예시적인 방법을 사용하여, 순차적 필드들(제 1 및 제2)은 서로 하나의 필드를 판독하고 하나의 로우에 의해 오프셋되는 인터레이스된 스캔을 이룬다.
도 6 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 제 2 바람직한 실시예가 도시된다. 도 6을 참조하여, 화소값 비트 스트림(401)은 이미저의 이중 로우 액세스로부터 생성된다. 비트 스트림(401)은 두개의 로우 각각의 비트에 대한 데이터 값(바이트 또는 워드)을 포함한다. 일반적으로, 제 1 로우는 Rn이라 하고, 제 2 개의 로우는 Rn+1이라 한다. 사르노프 코포레이션 APS75 CMOS 이미저에서, 화소 비트 스트림은 교번하는 방식으로 컨버트된 화소값들을 나타낸다. 특히, 화소값들은 컬럼 1 내지 컬럼 n으로부터 상승하는 순서로 나타나고 제 1 로우 Rn 및 제 2 개의 로우 Rn+1 쌍 사이에 교번하여 제공된다. 그러므로, 제 1 데이터 값은 Rn/C1이고, 제 2 데이터 값은 Rn+1/C1이고, 제 3 값은 Rn/C2이다. 재맵핑된 비트 스트림(402)의 제 1 하프가 컬럼 1로부터 컬럼 n으로 로우 n 데이터를 포함하도록 데이터 값들을 재맵핑하기 위하여 제 2 바람직한 실시예가 사용 가능하고, 재맵핑된 비트 스트림의 제 2 하프는 컬럼 1에서 컬럼 n으로 로우 n+1 데이터를 포함한다.
이 방법의 다른 유용한 특징은 재맵핑된 제 1 및 제 2 개의 로우들 각각에 대해 레지스터들(403a 및 403b)을 디스플레이한다. 두개의 재맵핑된 라인들은 디스플레이를 위해 재맵핑된 레지스터들(402a 및 402b)로부터 두개의 라인 저장 엘리먼트(403a 및 403b)로 전달된다. 다음 두개의 라인들은 재구성되고, 이전 두개의 라인들은 이전 라인으로부터 판독된다. 그러므로, 디스플레이 속도는 이미저 라인 쌍 어드레싱 속도의 두배이다. 이미저는 이미저 화소 판독 속도를 효과적으로 두배로하기 위하여 이중 수평 판독을 사용함으로써 공칭 수평 판독 속도로 동작할 수 있다.
이미지 필드는 로우쌍에 대한 화소값들의 스트링(401)을 판독 및 저장하는 제 2 예시적인 방법에 의해 완성된다. 그 다음, 화소값들은 컬럼들에 순차 대응하는 화소 스트링으로부터 제 1 로우 레지스터(402a)로 쌍의 제 1 로우를 위해 복사된다. 화소값들은 컬럼들에 순차 대응하여 제 2 개의 로우 쌍을 위해 화소 스트링으로부터 로우 레지스터(402b)로 복사된다. 제 1 쌍의 제 1 로우에 대한 화소값들을 판독 및 저장하고 복사하는 단계, 및 제 2 개의 로우 쌍에 대한 화소값들을 복사하는 단계는 이미저 어레이의 모든 로우들에 대해 반복된다. 이들 단계들은 도 7, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 임의의 몇몇 가능한 패턴들에 따라 반복된다.
특히, 도 7은 화소 데이터 스트림을 판독 및 재맵핑하는 방법이 왜 이미저(200)아래 인덱스를 간략화하기 위하여 사용될 수는 있는지를 도시한다. 제 1 두개의 로우들은 제 1 액세스(202)시 레지스터들(204)에 판독 및 재맵핑된다. 액세스는 로우 n이 판독될 때까지 나머지 로우들을 레지스터들(208 및 212)에 채우는 것을 계속(206 및 208)한다. 각각의 새로운 재맵핑이 로우 레지스터들(204, 208 및 212)을 채우기 위하여 수행될 때, 데이터는 도시되지 않은 디스플레이 레지스터들에 추가로 시프트되어 연속적인 이미지 데이터의 디스플레이는 수평 클럭 속도를 두배로 달성하게 된다. 이런 프로그래시브 스캔 판독시, 전체 이미지 프레임은 단일 로우 액세스 이미저의 반시간 동안 라인 쌍을 판독할 수 있다. 게다가, 각각의 쌍 판독은 동일한 적분 시간을 가진다. 그러므로, 만약 모션이 발생하면, 스캔 오브젝트의 변위는 각각의 라인 대신 모든 다른 라인에서 발생할 것이다.
도 8을 참조하여, 제 2 실시예는 상부 및 하부 에지에서 중심쪽으로 이미저(200)를 스캔하기 위하여 사용된다. 이 경우, 제 1 판독 및 재맵핑(222)은 제 1 값들(224)을 저장하기 위하여 로우(1 및 n)에 있다. 추후 판독(226)은 최종 판독 및 재맵핑(230)이 최종 저장된 값들(232)을 생성하도록 로우 n/2 및 로우 (n/2)+1에 있도록 저장 값(228)을 생성하고 어레이의 중간으로 이동한다. 도 9를 참조하여, 제 2 실시예는 상반부 섹션 및 하반부 섹션으로서 이미저(200)를 스캔하기 위하여 사용된다. 이 경우, 제 1 판독 및 재맵핑(242)은 제 1 값들(244)을 저장하기 위하여 로우 1 및 (n/2)+1에 있다. 추후 판독(246)은 저장값(248)을 생성하고 어레이 아래쪽으로 이동하여 최종 판독 및 재맵핑(250)은 최종 저장된 값들(252)을 생성하기 위하여 로우(n/2) 및 로우(n)에 있다.
도 10을 참조하여, 본 발명의 제 3 바람직한 실시예는 도시된다. 쌍을 이룬 이중 라인 판독의 임의의 패턴은 이런 이중 라인/컬럼 판독 아키텍쳐로 설계된 이미저(300)와 함께 사용될 수 있다. 이 경우, 라인 쌍들은 동일한 광학 적분 시간을 가질 필요가 없다. 특히, 제 3 실시예에서 제 1 이미지 필드는 이미저 어레이(300)의 우수 로우 쌍들의 화소값들을 순차적으로 판독 및 저장(304, 308 및 312)함으로써 완성된다. 판독은 우수 로우(로우 2)에서 시작하고, 판독은 우수의 모든 로우들이 판독되었을 때(만약 우수 어레이이면 로우 n이거나 기수 어레이이면 n-1) 중단된다. 제 2 이미지 필드는 인접한 로우 쌍들의 화소값들을 순차적으로 판독 및 저장(316, 320, 및 324)함으로써 완성되고, 여기서 판독은 로우 1에서 시작되고, 판독은 로우 n이 판독되었을 때(우수 어레이에 대한 로우 n-1) 중단된다.
도시된 바와 같이 제 3 실시예에서, 제 1 이미지 필드는 우수 로우만을 포함하고 제 2 이미지 필드는 우수 및 기수 로우 모두를 포함한다. 이 방법을 사용하여 이미저의 동적 범위를 확장시키는 것은 가능하다. 오프칩 처리는 확장된 동적 범위를 가진 이미지를 생성하고 여기서 데이터는 갱신된 모든 프레임이다. 단지 우수의 로우들만이 매 프레임마다 갱신되고, 기수 로우들(장면의 보다 어두운 부분을 표현하는)은 매번 다른 프레임 갱신된다.
본 발명의 장점은 이하에서 요약된다. 이중 로우 판독 가능 CMOS 이미저를 판독하기 위한 효과적이고 제조 가능한 방법이 달성된다. 라인, 필드 또는 프레임 데이터의 오프 칩 저장을 요구하지 않고 이중 판독 CMOS 이미저 상에서 인터레이스된 스캔의 컬러 판독을 수행하기 위한 방법은 달성된다. 컬럼 CMOS 이미저 당 이중 판독 프레임 속도를 22배로 하는 방법은 달성된다. 이중 라인 판독 이미저를 사용하여 부가적인 이미지 처리 기능은 제공된다.
바람직한 실시예에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 새로운 방법들은 종래 기술에 비해 효과적인 생산적인 대안을 제공한다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 도시 및 기술되었지만, 당업자는 다양한 변화가 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명은 이중 로우 판독 가능 CMOS 이미저를 판독하기 위한 효과적이고 생산적인 방법을 제공하는 효과를 가진다. 본 발명은 라인, 필드 또는 프레임 데이터의 오프 칩 저장을 요구하지 않고 이중 판독 CMOS 이미저 상에 인터레이스된 스캔의 컬러 판독을 수행하기 위한 방법을 제공하는 효과를 가진다. 본 발명은 컬럼 CMOS 이미저에 대한 이중 판독 프레임 속도를 2 배로 하기 위한 방법을 제공하는 효과를 가진다.

Claims (27)

  1. 이미저 판독 방법에 있어서,
    n 개의 로우들 및 m 개의 컬럼들을 포함하는 이미지 어레이를 제공하는 단계로서, 상기 로우 쌍은 단일 로우 액세스 시간 동안 판독될 수 있는, 상기 이미지 어레이 제공 단계;
    상기 이미저 어레이의 인접한 로우 쌍들의 화소값들을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 제 1 이미지 필드를 완성하는 단계로서, 상기 판독은 제 1 상기 로우에서 시작되고, 상기 판독은 3 개 미만의 로우가 판독되지 않을 때 중단되는, 상기 제 1 이미지 필드 완성 단계;
    그 후에, 다음 상기 로우의 화소값들을 판독하고 저장하지 않는 단계;
    그 후에, 상기 이미저 어레이의 상기 제 1 로우의 화소값들을 저장하고 저장하지 않는 단계; 및
    인접한 상기 로우 쌍들의 화소값들을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 제 2 이미지 필드를 완성하는 단계로서, 상기 판독은 2 개 미만의 상기 로우들이 판독되지 않을 때 중단되는, 상기 제 2 이미지 필드 완성 단계를 포함하는 이미저 판독 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다음 상기 로우의 화소값들을 판독하고 저장하지 않는 단계는 상기 다음 로우에서 시작하는 인접한 상기 로우 쌍을 판독하는 단계를 포함하는, 이미저 판독 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미저 어레이는 컬러 필터 어레이를 더 포함하는, 이미저 판독 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 이미지 필드와 상기 제 2 이미지 필드를 조합함으로써 컬러 이미지 필드를 완성시키는 단계를 더 포함하는, 이미저 판독 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 어레이는 3 개의 필터 타입을 포함하는, 이미저 판독 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 3개의 컬럼 필터 타입은 적색, 녹색 및 청색을 포함하는, 이미저 판독 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 3개의 컬러 필터 타입은 상기 이미저 어레이의 각 화소가 상기 컬러 필터 타입들 중 하나에 의해 필터되도록 배열되고, 제 1 상기 컬러 필터 타입에 의해필터되는 임의의 상기 화소는 제 2 상기 컬러 필터 타입에 의해 필터되는 제 1 인접한 상기 화소를 포함하는 컴플리먼트리(complimentary) 화소들을 가지고, 제 3 상기 컬러 필터 타입에 의해 필터되는 제 2 인접한 상기 화소를 가지는, 이미저 판독 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    컬러 화소값들의 어레이를 포함하는 컬러 이미지 필드를 완성시키는 단계를 더 포함하고, 각각의 상기 컬러 화소값은 상기 컴플리먼트리 화소들의 상기 값들과 상기 화소의 상기 값을 조합함으로써 결정되는, 이미저 판독 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 이미지 필드들은 동일한 적분 시간들을 포함하는, 이미저 판독 방법.
  10. 이미저 판독 방법에 있어서,
    n 개의 로우들 및 m 개의 컬럼들을 포함하는 이미지 어레이를 제공하는 단계로서, 상기 로우 쌍은 단일 로우 액세스 시간 동안 판독될 수 있고, 컬러 필터 어레이는 상기 이미저 어레이 위에 놓이는, 상기 이미지 어레이 제공 단계;
    상기 이미저 어레이의 인접한 로우 쌍들의 화소값들을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 제 1 이미지 필드를 완성하는 단계로서, 상기 판독은 제 1 상기 로우에서 시작되고, 상기 판독은 3 개 미만의 로우가 판독되지 않을 때 중단되는, 상기 제 1 이미지 필드 완성 단계;
    그 후에, 다음 상기 로우의 화소값들을 판독하고 저장하지 않는 단계;
    그 후에, 상기 이미저 어레이의 상기 제 1 로우의 화소값들을 저장하고 저장하지 않는 단계;
    인접한 상기 로우 쌍들의 화소값들을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 제 2 이미지 필드를 완성하는 단계로서, 상기 판독은 2 개 미만의 상기 로우들이 판독되지 않을 때 중단되는, 상기 제 2 이미지 필드 완성 단계; 및
    상기 제 1 이미지 필드와 상기 제 2 이미지 필드를 조합함으로써 컬러 이미지 필드를 완성하는 단계를 포함하는, 이미저 판독 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    다음 상기 로우의 화소값들을 판독하고 저장하지 않는 단계는 상기 다음 로우에서 시작하는 인접한 상기 로우 쌍을 판독하는 단계를 포함하는, 이미저 판독 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 어레이는 3 개의 필터 타입을 포함하는, 이미저 판독 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 3개의 컬럼 필터 타입은 적색, 녹색 및 청색을 포함하는, 이미저 판독 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 3개의 컬러 필터 타입은 상기 이미저 어레이의 각 화소가 상기 컬러 필터 타입들 중 하나에 의해 필터되도록 배열되고, 제 1 상기 컬러 필터 타입에 의해 필터되는 임의의 상기 화소는 제 2 상기 컬러 필터 타입에 의해 필터되는 제 1 인접한 상기 화소를 포함하는 컴플리먼트리 화소들을 가지고, 제 3 상기 컬러 필터 타입에 의해 필터되는 제 2 인접한 상기 화소를 가지는, 이미저 판독 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 컬러 이미지 필드를 완성하는 단계는 상기 컴플리먼트리 화소들의 상기 값들과 상기 화소의 상기 값을 조합하는 단계를 포함하는, 이미저 판독 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 이미지 필드들은 동일한 적분 시간들을 포함하는, 이미저 판독 방법.
  17. 이미저 어레이의 이미지 필드를 판독하는 방법에 있어서,
    n 개의 로우들 및 m 개의 컬럼들을 포함하는 이미지 어레이를 제공하는 단계로서, 상기 로우 쌍은 단일 로우 액세스 시간 동안 판독될 수 있는, 상기 이미지 어레이 제공 단계;
    상기 로우 쌍에 대한 화소값들의 스트링을 판독 및 저장하고,
    상기 컬럼들에 순차 대응하여 상기 화소 스트링에서 제 1 로우 레지스터로 제 1 상기 로우 쌍에 대한 상기 화소값들을 복사하고,
    상기 컬럼들에 순차 대응하여 상기 화소 스트링에서 제 2 개의 로우 레지스터로 제 2 상기 로우 쌍에 대한 상기 화소값들을 복사하고, 및
    상기 판독 및 저장 단계들을 반복하는 단계들을 포함하는 방법에 의해 이미지 필드를 완성하는 단계; 및
    제 1 상기 로우 쌍에 대한 화소값들을 복사하고, 상기 이미저 어레이의 모든 상기 로우들에 대해 제 2 상기 로우 쌍에 대한 상기 화소값들을 복사하는 단계를 포함하는 이미지 필드 판독 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    제 1 로우 디스플레이 레지스터에 상기 제 1 로우 레지스터를 복사하는 단계; 및
    제 2 개의 로우 디스플레이 레지스터에 상기 제 2 개의 로우 레지스터를 복사하는 단계를 더 포함하는, 이미지 필드 판독 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 개의 로우 디스플레이 레지스터들의 콘텐트들은 이미저 재생 디바이스 상에 디스플레이되는, 이미지 필드 판독 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 로우 쌍들 각각은 상기 이미저 어레이 상에 인접한 상기 로우들을 포함하는, 이미지 필드 판독 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 반복 단계는 로우 1에서 로우 n으로 또는 로우 n에서 로우 1로 순차적으로 인덱싱하는 단계를 포함하는, 이미지 필드 판독 방법.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 로우 쌍들 각각은 상기 이미저 어레이의 상반부로부터의 하나의 상기 로우 및 상기 이미저 어레이의 하반부로부터의 하나의 상기 로우를 포함하고, 상기 반복 단계는 로우 1 및 로우 n을 포함하는 상기 로우 쌍으로부터 로우 n/2 및 로우 (n/2)+1을 포함하는 로우 쌍으로 인덱싱하는 단계를 포함하는, 이미지 필드 판독 방법.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 로우 쌍들 각각은 상기 이미저 어레이의 상반부로부터의 하나의 상기로우 및 상기 이미저 어레이의 하반부로부터의 하나의 상기 로우를 포함하고, 상기 반복 단계는 로우 n/2 및 로우 (n/2)+1을 포함하는 상기 로우 쌍으로부터 로우 1 및 로우 n을 포함하는 상기 로우 쌍으로 인덱싱하는 단계를 포함하는, 이미지 필드 판독 방법.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 로우 쌍들 각각은 상기 이미저 어레이의 상반부로부터의 하나의 상기 로우 및 상기 이미저 어레이의 하반부로부터의 하나의 상기 로우를 포함하고, 상기 반복 단계는 로우 1 및 로우 (n/2)+1을 포함하는 상기 로우 쌍으로부터 로우 n/2 및 로우 n을 포함하는 상기 로우 쌍으로 인덱싱하는 단계를 포함하는, 이미지 필드 판독 방법.
  25. 이미저 판독 방법에 있어서,
    n 개의 로우들 및 m 개의 컬럼들을 포함하는 이미지 어레이를 제공하는 단계로서, 상기 로우 쌍은 단일 로우 액세스 시간 동안 판독될 수 있는, 상기 이미지 어레이 제공 단계;
    상기 이미저 어레이의 인접한 로우 쌍들의 화소값들을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 제 1 이미지 필드를 완성하는 단계로서, 상기 판독은 상기 우수 로우(even numbered row)에서 시작되고, 상기 판독은 모든 우수 로우들이 판독되었을 때 중단되는, 상기 제 1 이미지 필드 완성 단계; 및
    인접한 상기 로우 쌍들의 화소값들을 순차적으로 판독 및 저장함으로써 제 2 이미지 필드를 완성하는 단계로서, 상기 판독은 로우 1에서 시작되고, 상기 판독은 로우 n이 판독되었을 때 중단되는, 상기 제 2 이미지 필드 완성 단계를 포함하는 이미저 판독 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 우수 로우들이 매 프레임마다 갱신되고 기수(odd numbered) 상기 로우들이 매 다른 프레임마다 갱신되도록 상기 제 1 및 제 2 이미지 필드들을 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 이미저 판독 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 이미지 필드들은 적분 시간들을 포함하는, 이미저 판독 방법.
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