KR20150130303A - 안티 블루밍 특성 및 관련 방법을 가지는 높은 동적 범위의 cmos 이미지 센서 - Google Patents

Abstract

행렬로 배열되는 복수의 픽셀의 픽셀 배열을 가지는 CMOS 이미저에 블루밍 방지를 제공하는 방법이 제공되고, CMOS 이미저는 롤링 셔터를 이용하는 높은 동적 범위의 이미지를 캡쳐하도록 동작 가능하다. 이러한 방법은 제1 집적 시간의 리드아웃 행에서 픽셀에 의해 축적되는 전하를 리드아웃하는 단계, 리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 일어나기에 충분한 시간 동안 리셋을 리드아웃 행에 적용하는 단계, 및 리드아웃 행에서 픽셀의 제2 집적 시간을 시작하는 단계를 포함하고, 제2 집적 시간은 제1 집적 시간보다 짧고, 적어도 하나의 후속 행은 결합되는 리셋이 제2 집적 시간 동안 픽셀 배열로부터 블루밍 효과를 막게 하는 충분한 수의 행이다.

Description

안티 블루밍 특성 및 관련 방법을 가지는 높은 동적 범위의 CMOS 이미지 센서{HIGH DYNAMIC RANGE CMOS IMAGE SENSOR HAVING ANTI-BLOOMING PROPERTIES AND ASSOCIATED METHODS}

CMOS 이미지 센서에 연관되며, 보다 특정하게는 안티 블루밍 특성 및 관련 방법을 가지는 높은 동적 범위의 CMOS 이미지 센서에 연관된다.

일반적으로 CMOS 이미지 센서는 웰 커패시티(well capacity)의 제한으로 인해 제한된 동적 범위를 갖는 경향이 있다. 이러한 센서, 예를 들어 다중 노출(multiple exposure), 횡 오버플로우(lateral overflow), 로그 픽셀, 인픽셀 델타 시그마 ADC, 다중 사이즈 광다이오드를 가진 픽셀, 다른 중성 밀도 필터를 가진 픽셀 배열, 듀얼 변환 이득 등을 이용하는 동적 범위를 개선하기 위해 다양한 접근이 시도되었다. 다중 노출 접근은 높은 동적 범위(high dynamic range; HDR) 이미징을 위한 일반적인 하나의 테크닉이다.

횡 오버플로우 HDR 기법에서, 픽셀 집적 시간은 적어도 두 개의 세그먼트로 나뉜다. 각각의 세그먼트에서, 효과적인 픽셀 웰 커패시티는 다양하다. 집적의 마지막에서, 총 축적된 전하가 리드아웃된다. 그러나 이러한 접근은 보통 신호 반응 곡선의 각각의 (중간의 리셋전압이 적용되는 시간인) 니포인트(knee point)에서 고정된 패턴의 노이즈를 갖는다. 횡 오버플로우 접근은 또한 동적 범위 확장에 대해 유연한 경향이 있다.

델타-시그마 ADC(Analog to Digital Converter)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 엔코딩 또는 높은 해상도의 신호를 낮은 해상도의 신호로 엔코딩하기 위한 방법이다. 인-픽셀 델타-시그마 ADC 기법에서, 각각 픽셀의 집적 시간은 개별적으로 제어된다. 이론적으로 이런 접근은 가장 좋은 HDR 장면 캡쳐를 제공할 수 있고 가장 높은 가능성의 동적 범위를 달성하는 것에 가장 유연하다. 그러나 픽셀 사이즈가 크고 복잡하며 많은 소비자 어플리케이션에 매력적이지 못하다.

다중의 다이오드 픽셀 시스템에서, 각각의 픽셀은 다중의 광다이오드를 갖는다. 따라서 두 개의 광다이오드의 효과적인 감도는 디자인에 의해 달라질 수 있다. 따라서, HDR 장면의 다중-노출은 동시에 이뤄질 수 있다. 그러나 증가된 동적 범위는 디자인에서 고정되고 유연하지 않다.

본 발명의 다양한 측면의 예시가 이어진다. 예시 1에서, CMOS 이미저가 롤링 셔터를 이용하는 높은 동적 범위의 이미지를 캡쳐하도록 동작 가능하고, 행렬로 배열되는 복수의 픽셀의 픽셀 배열을 가지는 CMOS 이미저에 블루밍 방지를 제공하는 방법이 제공된다. 이러한 방법은 픽셀 행의 리드아웃을 선택하는 단계, 리드아웃 행에서 픽셀의 제1 집적 시간을 시작하는 단계, 제1 리드아웃을 획득하기 위해 리드아웃 행에서 픽셀에 의해 축적되는 전하를 리드 아웃하는 단계, 리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 발생하기에 충분한 리셋 시간 동안 리셋을 리드아웃 행에 적용하는 단계, 리드아웃 행에서 픽셀의 제2 집적 시간을 시작하고 리셋을 제거하는 단계를 포함하고, 제2 집적 시간은 제1 집적 시간보다 짧고, 적어도 하나의 후속 행은 결합되는 리셋이 제2 집적 시간 동안 리드아웃 행에서 픽셀 배열로부터 블루밍 효과를 적어도 실질적으로 막게 하는 충분한 수의 행이고, 제2 리드아웃을 획득하는 리드아웃 행의 픽셀에 의해 축적되는 전하를 리드아웃 하는 단계를 포함한다.

다른 예시에서, 예시 1의 방법은 적어도 하나의 후속 행에서 반복될 수 있다.

다른 예시에서, 적어도 하나의 후속 행은 픽셀 배열의 적어도 실질적으로 모든 행이다.

다른 예시에서, 예시 1의 방법은 순차적인 방법으로 적어도 실질적으로 모든 행에서 반복될 수 있다.

다른 예시에서, 예시 1의 방법은 비순차적인 방법으로 적어도 실질적으로 모든 행에서 반복될 수 있다.

다른 예시에서, 제1 리드아웃 및 제2 리드아웃은 높은 동적 범위의 이미지를 형성하기 위해 결합된다.

다른 예시에서, 예시 1의 방법은 리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 일어나기에 충분한 리셋 시간 동안 제2 리드아웃에 이어 리셋을 리드아웃에 적용하는 단계, 리드아웃 행에서 픽셀의 제3 집적 시간을 시작하고 리셋을 제거하는 단계를 포함하고, 제3 집적 시간은 제2 집적 시간보다 짧고, 적어도 하나의 후속 행은 결합되는 리셋이 제3 집적 시간 동안 리드아웃 행에서 픽셀 배열로부터 블루밍 효과를 적어도 실질적으로 막게 하는 충분한 수의 행이고, 제3 리드아웃을 획득하기 위해 리드아웃 행에서 픽셀에 의해 축적되는 전하를 리드아웃하는 단계를 포함한다.

다른 예시에서, 방법은 제4 또는 그 이상의 집적 시간 동안 반복될 수 있다.

다른 예시에서, 제1 집적 시간을 시작하는 단계는 리드아웃 행으로부터 리셋을 해제하고 리드아웃 행에 리셋을 적용하는 단계를 추가로 포함한다.

다른 예시에서, 리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 일어나기에 충분한 리셋 시간 동안 리셋을 리드아웃 행에 적용하는 단계는 리셋을 리셋 시간 기간 동안 연속적인 전압 레벨에서 적용하는 단계를 포함한다.

다른 예시에서, 리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 일어나기에 충분한 리셋 시간 동안 리셋을 리드아웃 행에 적용하는 단계는 리셋을 리셋 시간 기간 동안 가변 전압 레벨에서 적용하는 단계를 포함한다.

다른 예시에서, 리셋은 적어도 두 개의 후속 행 및 리드아웃 행이 동시에 리셋되기에 충분한 리셋 시간 동안 적용된다.

다른 예시에서, 리셋은 적어도 세 개의 후속 행 및 리드아웃 행이 동시에 리셋되기에 충분한 리셋 시간 동안 적용된다.

다른 예시에서, 리드아웃 행 및 적어도 세 개의 행은 순차적으로 인접하다.

다른 예시에서, 리드아웃 행 및 적어도 세 개의 행은 비순차적으로 인접하다.

다른 예시에서, 리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 일어나기에 충분한 리셋 시간은 약 10 나노초로부터 약 50 마이크로초까지이다.

다른 예시에서, 제1 집적 시간은 약 1 밀리초로부터 약 1 초까지이고, 제2 집적 시간은 약 10 나노초로부터 약 100 밀리초까지이다.

다른 예시에서 행렬로 배열되는 복수의 픽셀의 픽셀 배열을 가지고 높은 동적 범위 모드의 CMOS 이미저에서 블루밍 방지를 제공하는 롤링 셔터를 이용하는 방법은 제1 집적 시간을 가지는 픽셀 배열에서 제1 이미지를 캡쳐하는 단계, 제1 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행을 이용하는 행에 의해 픽셀 배열의 제1 이미지를 순차적으로 리드아웃하는 단계, 제1 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행에 근접하는 복수의 행을 하드 리셋하는 단계, 제2 집적 시간을 가지는 픽셀 배열에서 제2 이미지를 캡쳐하는 단계를 포함하고, 제2 집적 시간은 제1 집적 시간보다 짧고, 제2 이미지는 제1 이미지의 리드아웃 행에 근접하는 복수의 행의 하드 리셋에 의해 제1 이미지에 의해 유발되는 블루밍으로부터 방지되고, 제2 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행을 이용하는 행에 의해 픽셀 배열로부터 제2 이미지를 순차적으로 리드아웃하는 단계를 포함한다.

다른 예시에서, 제1 이미지 및 제2 이미지는 높은 동적 범위의 이미지를 형성하기 위해 결합된다.

다른 예시에서, 방법은 제2 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행에 근접하는 복수의 행을 하드 리셋하는 단계, 제3 집적 시간을 가지는 픽셀 배열에서 제3 이미지를 캡쳐하는 단계를 포함하고, 제3 집적 시간은 제2 집적 시간보다 짧고, 제3 이미지는 제2 이미지의 리드아웃 행에 근접하는 복수의 행의 하드 리셋에 의한 제1 및 제2 이미지에 의해 유발되는 블루밍으로부터 보호되고, 제3 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행을 이용하는 행에 의해 픽셀 배열의 제3 이미지를 순차적으로 리드아웃하는 단계를 포함한다.

다른 예시에서, 제1 이미지, 제2 이미지, 및 제3 이미지는 높은 동적 범위의 이미지를 형성하기 위해 결합된다.

본 발명의 원리 및 장점의 완전한 이해를 위해, 선호되는 실시예의 상세한 설명이 이어지고 첨부된 도면과 연결되어 참조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 측면에 따른 네 개의 트랜지스터 COMS 이미지 센서 픽셀의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 측면에 따라 블루밍 방지를 제공하는 방법을 도시한다.
도 3는 본 발명의 다른 측면에 따라 블루밍 방지를 제공하는 방법을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 측면에 따른, 2-포인터 HDR 이미지 센서 리드아웃 및 셔터 타이밍 기법의 도식적 표현이다.
도 5는 본 발명의 다른 측면에 따른, 2-포인터 HDR 이미지 센서 리드아웃 및 셔터 타이밍 기법의 도식적 표현이다.
도 6은 본 발명의 다른 측면에 따른, 롤링 셔터 리드아웃 기법을 위한 타이밍 다이어그램의 도식적 표현이다.

본 서에서 본 발명이 설명되기 전에, 본서에 설명되는 특정 구조, 프로세스 단계 또는 물질은 제한적이지 않으며, 당업자에 의해 인지될 수 있는 그것들의 등가물로 확장될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한 본서에서 채용되는 전문용어는 오직 특정 실시예를 설명하기 위한 목적으로만 이용되며 제한적 의도가 아님이 이해되어야 한다.

정의

다음의 전문용어는 아래의 정의에 따라 이용된다.

명세서 및 청구항에서 이용되는 바와 같이, "어떤", "그"와 같은 관사는 본문에서 명확하게 가리키지 않는 한 복수의 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어 "어떤 픽셀"의 기재는 적어도 하나의 픽셀을, "그 셔터"의 언급은 적어도 하나의 셔터를 포함한다.

본 출원에서 "포함하고(comprises)", "포함하는(comprising)", "함유하는(containing)", 및 "가지는(having)" 등 이와 비슷한 종류의 것은 미국 특허법에서 부여된 의미를 가질 수 있고, "포함하고(includes)", "포함하는(including)" 등 이와 비슷한 뜻을 지나고, 일반적으로 제한되지 않게 해석된다. "구성하는(consisting of)", "구성하고(consists of)" 용어는 제한적인 용어이고, 미국 특허법에 의한 것뿐만 아니라 특별히 이런 용어와 연관되어 나열되는 성분, 구조, 단계 등 이와 비슷한 종류의 것만을 포함한다. "필수적으로 구성하고(Consisting essentially of)" 또는 "필수적으로 구성하는(consists essentially of)"은 미국 특허법에 의해 일반적으로 부여된 의미를 가진다. 특히, 이런 용어는 일반적으로 제한적인 용어이고, 추가의 항목, 물질, 성분, 단계 또는 요소를 포함하는 예외를 가지고, 이런 것들과 연관되어 이용되는 항목(들)의 기능 또는 기본적이고 새로운 특성에 실질적으로 영향을 주지 않는다. 예를 들어, 구성에 존재하지만 구성의 본질 또는 특성에 영향을 주지 않는 미량 원소는 비록 이런 전문용어를 따르는 항목의 리스트에 명시적으로 언급되지 않았더라도 "필수적으로 구성하는" 언어 하에서 존재하는 경우 허용될 수 있다. "포함하는(comprising)" 또는 "포함하는(including)"과 같은 제한적이지 않은 용어를 이용하는 경우, 직접적인 지원(direct support)은 또한 마치 명시적으로 언급한 것처럼 "구성하는" 뿐만 하니라 "필수적으로 구성하는"까지 가져올 수 있고, 반대의 경우도 마찬가지이다. 추가로, 구성, 종류 또는 그룹 내에 이와 유사한 것은 편의의 목적으로 행해질 수 있고 이러한 그룹은 완전한 것으로 해석되지 않고 문헌에서 다르게 언급하지 않는 한 그룹의 다른 멤버 없이 개인적으로 분리되어 그룹의 각각의 멤버가 연결된 것임이 이해되어야 한다. 이는 본 출원의 청구항 및 명세서 모두에서 포함된 정확한 그룹이다. 추가로 그룹의 어떤 개별적 멤버도 별도의 지시 없이 일반적인 그룹에서 그들의 존재에 기반하여 단독으로 동일한 그룹의 다른 멤버와 사실상의 등가로 해석되지 않는다.

본서에서 이용된 바와 같이 "실질적으로" 용어는 행동, 특성, 성질, 상태, 구조, 항목, 또는 결과의 완전하거나 거의 완전한 확대 또는 정도를 참조한다. 예를 들어, "실질적으로" 포함되는 객체는 객체가 완전히 포함되거나 거의 완전히 포함되는 것을 의미한다. 절대적인 완전으로부터 벗어나는 것의 정확히 허용되는 정도는 일부 경우에서 특별한 문맥에 의존한다. 그러나, 일반적으로 언급되는 완전함의 근접함은 절대적이고 전체 완성이 획득되는 것처럼 동일한 전체 결과를 가지는 것이기 위함일 수 있다. "실질적으로"의 이용은 행동, 특성, 성질, 상태, 구조, 항목, 또는 결과의 완전하거나 거의 완전한 결핍을 언급하는 부정적 함축에 이용되는 경우 등가적으로 적용될 수 있다. 예를 들어 입자가 "실질적으로 없는" 구성은 완전히 입자가 결핍일 수 있거나 마치 입자가 완전이 결핍된 것과 동일할 수 있는 효과를 내며 거의 입자가 결핍일 수 있다. 다르게 설명하면 재료 또는 요소가 "실질적으로 없는" 구성은 이런 항목을 실제로 포함하였지만, 이것들의 의미 있는 효과가 없는 경우일 수 있다.

본서에 이용된 바와 같이, "약"이란 용어는 주어진 값이 엔드포인트(endpoint)에서 "조금 위" 또는 "조금 아래"일 수 있는 경우 수치적 범위의 엔드포인트에서 유연성을 제공하기 위해 이용된다.

농도, 양, 및 다른 수치적 데이터는 본서에서 범위의 포맷으로 제시되거나 설명될 수 있다. 이러한 범위의 포맷은 단순히 편의와 단순의 이유로 이용되며 이에 따라 마치 각각의 수치 값 및 하부 범위가 명시적으로 언급된 것처럼 범위의 제한으로 명시적으로 언급되는 수치 값을 포함할 뿐만 아니라, 그 범위 내에 포함되는 하부 범위 또는 모든 개개의 수치 값을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 수치 범위 "약 1부터 5까지"는 약 1부터 5까지의 명시적으로 언급된 값뿐만 아니라, 지시되는 범위 내의 개개의 값 및 하부 범위까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 개개의 1, 2, 3, 4, 및 5뿐만 아니라 1-3, 2-4, 2-5 등과 같은 하부 범위 및 개개의 2, 3, 및 4와 같은 값들이 이런 수치의 범위에 들어간다.

이와 동일한 원리가 최소 또는 최대로서 하나의 수치값을 언급하는 범위에 적용된다. 추가로 이러한 해석은 설명되는 특성 또는 범위의 폭과 상관없이 적용될 수 있다.

발명의 개시

본 발명은 CMOS 이미저를 사용하는 고 동적 범위(high dynamic range; HDR)의 이미지를 캡쳐하는 것에 이용되는 시스템, 방법, 및 장치를 제시한다. 보다 특정하게는 다른 집적 시간에서 캡쳐되는 이미지 사이에서 셔터링의 중요한 이용을 통해 제공되는 블루밍 방지가 제공된다. 이런 새로운 테크닉은 예를 들어 롤링 셔터 CMOS 이미저와 같은 임의의 행 방식의 HDR CMOS 이미저에 적용되어 블루밍 문제를 줄일 수 있다.

CMOS 이미지 센서는 일반적으로 행렬로 배열된 픽셀 배열을 포함한다. 각각의 픽셀은 일반적으로 포토다이오드 및 전달 게이트를 포함하고, 이는 포토다이오드로부터 수집된 전하의 전달을 제어하기 위한 이미지 리드아웃에서 이용된다. 이미저는 복수의 픽셀(즉, 일부 측면에서 적어도 하나의 픽셀 행), 행 선택 트랜지스터, 및 이들 사이를 셔터 또는 리셋하는 것에 이용되는 리셋 게이트를 포함한다. CMOS 이미저는 공지된 성분 같은 종래의 기술에서 잘 알려져 있고, 행 방식의 리드아웃 기법을 이용하는 이미저로 통합되는 디자인은 본 발명의 범위 내에 통합될 수 있다. 예를 들어, 네 개의 트랜지스터(4T), 5T, 또는 그 이상을 가진 CMOS 이미저가 이용될 수 있다. 4T CMOS 이미저의 제한적이지 않은 예시가 도 1에 도시된다. 이러한 장치는 포토다이오드(102), 전달 트랜지스터(104), 플로팅 확산 영역(106), 리셋(108), 소스 팔로어(110), 행 선택(112), 픽셀 배열을 위한 파워 서플라이 전압(114), 및 전압 출력(116)을 포함할 수 있다.

롤링 셔터로서도 알려진 행 방식의 리드아웃은 픽셀이 입사광에 노출되는 시간을 제어하는 CMOS 이미지의 메커니즘으로서 종종 이용된다. 롤링 셔터는 픽셀의 레벨을 작동하는 전자 셔터이고, 행에 따른 픽셀 배열을 따라 전진한다. 행이 셔터가 되는 것으로 선택되는 경우, 리셋 전압은 리셋 트랜지스터를 경유하여 픽셀에 적용되고 전압은 전달 게이트에 적용되고, 이에 따라 픽셀의 광다이오드의 내용이 지워지고 리셋 상태에 픽셀이 놓여진다. 리셋 상태에 있는 동안, 픽셀은 유입되는 광자로부터 전하를 축적하지 않는다. 일단 리셋 전압 및 전달 게이트 전압이 지워지면, 픽셀은 유입되는 광자를 흡수할 수 있고 광자에 따른 전하를 축적할 수 있다. 전형적인 롤링 셔터 프로세스의 제한적이지 않은 예시에서, 이미저의 픽셀 행은 시퀀스에서 리셋될 수 있고, 배열의 상단에서 행에 따라 전진하며 배열의 하단으로 출발할 수 있다. 그러나 롤링 셔터 프로세스는 배열의 임의 포인트에서 다른 곳으로 이동할 수 있고 이는 예시적일 뿐이다. 일단 리셋 동작이 픽셀의 행을 지나 이동하면 전하 축적이 시작된다. 주어진 집적 시간을 따라, 사용자의 장치에 의해 세팅된 리드아웃 동작이 시작된다. 행은 롤링 셔터의 순서가 각각의 행의 일정한 집적 시간을 유지하기 위해 픽셀 배열을 리드아웃할 수 있다. 따라서, 픽셀 배열의 노출 시간은 롤링 셔터의 통과와 배열 행의 리드아웃 사이의 타이밍 차이에 의해 제어된다. 이런 노출 시간은 종종 집적 시간으로서 언급된다. 집적 시간의 증가는 픽셀이 전하를 축적하는 기간을 증가시키지만, 집적시간의 감소는 전하 축적을 감소시킨다.

통상의 한 문제가 이미지를 캡쳐할 때, 특히 긴 집적 시간 생길 수 있고, 이는 "블루밍(blooming)"으로 참조된다. 픽셀은 제한된 전하 웰 커패시티를 가지고 있고, 이에 따라 오직 제한된 양의 전하만 축적할 수 있다. 이런 웰(well)이 가득 차면, 특히 픽셀이 광자를 전하로 바꾸는 경우, 초과 전하는 이웃한 픽셀로 넘칠 수 있고, 이에 따라 이런 픽셀에서 관련 전하 농도에 오류를 일으키게 한다. 이런 네커티브 효과는 픽셀의 다중 행을 넘치게 할 수 있고, 블루밍의 소스 및 영향을 받는 행, 픽셀 사이즈, 에피택시 층의 두께 등 사이에서 대응하는 전하에 의존한다. 이는 특히 어두운 곳에서 자동차 전조등처럼 어두운 배경에서의 밝은 빛을 가진 이미지 장면과 같은 문제가 될 수 있다. 따라서 이런 블루밍은 이미지의 일부 부분에서 원치 않는 노이즈를 야기하며 퍼져나간다.

전술된 바와 같이, 다중의 노출 이미지는 CMOS 기술을 가진 HDR(high dynamic range) 이미지를 생성하는 하나의 테크닉이다. HDR 이미지는 정상의 이미지 기술과 비교했을 때 주어진 장면의 가장 밝은 영역과 가장 어두운 영역 사이에서 더 큰 동적 범위를 캡쳐한다. 일반적인 HDR 장면은 밤의 자동차 전조등의 조명처럼 장면의 객체 사이에서 빛의 강도의 큰 대비가 있는 경우 생긴다. 다중의 노출 HDR 기법에서, 다중의 이미지는 동일한 장면의 각각의 프레임의 다른 집적 시간에서 획득된다. 다음으로, 다중의 이미지는 마지막 이미지를 재구축하기 위해 결합된다. 전형적으로, 다중의 노출 HDR 기법은 프레임 방식 또는 행 방식일 수 있다. 프레임 방식의 HDR 기법에서, 두 개 (또는 그 이상의) 프레임들이 순차적으로 리드아웃될 수 있고, 이는 전체 초점의 평면 배열이 적어도 두 번 리드아웃되어 HDR 이미지를 생성하기 위해 결합되는 것을 의미한다. 제1 프레임은 노출 시간을 알려진 미리 정해진 집적 시간을 가질 수 있고, 제2 프레임은 미리 정해진 집적 시간을 가질 수 있다. 전형적으로 장면의 낮은 빛의 강도를 캡쳐하는 프레임은 주어진 장면의 높은 강도 또는 정상적인 빛의 강도를 캡쳐하는 프레임보다 긴 노출 또는 집적 시간을 가진다. 일단 두 개의 프레임으로부터 로우 이미지 데이터가 리드아웃되면, 이것들은 HDR 이미지를 생성하기 위해 결합된다. 반면에, 행 방식의 HDR 이미지에서 모든 행은 단일 프레임 이미지에서 다중 횟수 리드아웃되고, 각각의 리드아웃에서 집적 시간을 가지고, 이는 일부 경우에 다른 집적 시간일 수 있다. 예를 들어, 세 개의 노출 HDR 리드아웃 기법에서 각각의 행은 다른 집적 시간에서 세 번 리드 아웃된다. 마지막 HDR 이미지를 재구축하기 위해, 행 방식의 HDR로부터의 행 이미지 데이터는 개개의 프레임 데이터로 먼저 분리된다. 프레임 방식과 행 방식의 HDR 접근 모두 확장된 동적 범위에 대해 유연하고 최소의 디자인 변경으로 대부분의 CMOS 이미저에 적용될 수 있다. 그러나 두 디자인 모두 마지막 이미지의 재구축 이전에 이미지 데이터를 저장하기 위해 온칩 또느 오프칩을 이용할 수 있다.

행 방식의 HDR 이미지 기법의 한 실시예는 롤링 셔터를 이용하는 긴 집적 시간 노출을 가지는 제1 이미지 프로세스로 시작되고, 짧은 집적시간을 가지는 제2 이미지 프로세서는 제1 이미지의 리드아웃에 뒤이어 시작된다. 긴 집적 시간 이미지에서 블루밍이 일어난 경우에, 이런 블루밍 전하는 짧은 집적 시간을 가지는 제2 이미지로 리셋 픽셀을 교차할 수 있고, 이에 따라 원치 않는 노이즈가 유발된다. 하나의 예로서 롤링 셔터의 하나의 행의 폭이 픽셀 배열을 가로질러 진행하고, 집적을 시작한다고 가정하자. 100개의 행 집적 시간의 마지막에, 각각의 행이 리드아웃되고 제2 롤링 셔터와 함께 리셋되고, 다시 하나의 행의 혹이 짧은 3번의 집적 시간동안 픽셀의 집적을 시작한다. 이 경우에, 긴 집적 시간 동안 아직 리드아웃되지 않은 행은 블룸되기에 충분한 전하를 가진 웰을 가질 수 있고, 이는 행의 리드아웃에 앞서 제2 롤링 셔터를 크로스할 수 있고, 짧은 집적을 지난 픽셀에서 전하의 교란을 유발할 수 있다.

본 기술은 긴 집적 시간의 이미지의 리드아웃을 따라 리셋되거나 셔터되는 행을 가로지르는 블루밍을 제한하는 셔터링의 중요한 이용을 통해 이런 의도되지 않은 블루밍을 제거하거나 줄인다. 이런 중요한 셔터링은 예를 들어 셔터되는 행 숫자의 변화, 셔터되는 행 패턴, 셔터링 전압의 일시적 변화 등 이와 유사한 것 등의 다양한 방법에 의해 성취된다. 일측에서, 셔터되는 행의 수는 증가되어 다른 하나에 직접적으로 인접한다. 이런 경우에, 긴 집적 시간의 리드아웃은 2, 3, 4 이상의 행의 폭인 셔터를 따라 증가한다. 이렇게 확대되는 셔터를 따라, 리셋은 제거되고 픽셀은 짧은 집적 시간 동안 집적하는 것이 허용된다. 이에 따라, 긴 집적 시간 영역에서 리드아웃되지 않은 전하 웰을 가득 가지고 있는 픽셀로부터의 전하가 방지되고 다중의 행 셔터를 크로스 하는 것이 제한되며, 다중의 행이 리셋 상태에 놓인다. 예를 들어 4개의 행이 셔터되는 경우에, 주어진 행은 긴 집적 시간 이미지에서 리드아웃되고, 다음의 3행의 리드아웃을 위해 존재하는 리셋이 뒤따른다. 다음으로 주어진 행에서의 리셋이 해제되고, 짧은 집적 시간이 시작된다. 마지막 행의 리드아웃이 셔터되고 4 행의 롤링 셔터가 행 방식의 방법에서 픽셀 배열을 가로질러 이동하고, 이에 따라 짧은 시간 영역에서 블룸 방지가 제공된다. 짧은 집적 시간의 시작은 리셋의 폭 때문에 종해의 롤링 셔터에 비해 지연될 수 있다.

추가로, 본 기술은 두 개의 집적 시간을 가지는 HDR에 국한되지 않을 뿐만 아니라, 다른 집적 시간을 가지는 제3, 제4 또는 그 이상의 이미지에 적용될 수 있는 동일하거나 유사한 이미징 프로세스이다. 따라서, 전술된 예시에서 주어진 행이 제2 집적 시간 동안 리드 아웃되는 경우, 행은 제3 집적 이미지에 대한 블룸 방지를 제공하는 특성을 가진 셔터와 함께 리셋될 수 있다.

다양한 셔터의 구성 및 셔터의 행동이 고려되어, HDR 이미지에 블루밍 방지를 제공하는 임의의 셔터 기법을 포함할 수 있다. 일반적으로 셔터는 블루밍 방지를 제공하기 위해 동시에 셔터되는 적어도 두 개의 행의 픽셀을 가진다. 일측에서 전술된 바와 같이 셔터는 2, 3, 4, 5, 또는 그 이상의 직접적으로 인접한 행을 가로질러 적용될 수 있다. 다른 측면에서, 셔터는 2, 3, 4, 5, 또는 그 이상의 직접적으로 인접하지 않은 행에 적용되거나, 동일한 셔터 내에서 직접적으로 인접한 행 및 직접적으로 인접하지 않은 행을 포함할 수 있다. 예를 들어, 4 개의 행 셔터는 행 10, 11, 12 및 13에 적용될 수 있거나 4 개의 행 셔터는 행 10, 12, 14 및 16에, 또는 행 10, 13, 14 및 17에 적용될 수 있거나, 또는 임의의 다른 조합이 블루밍 방지에 이용될 수 있다.

전술된 바와 같이, 블루밍의 기회는 블루밍의 소스와 영향 받는 행, 픽셀 사이즈, 에피택셜 층의 두께 등의 사이의 연관 전하에 의존하여 다양해질 수 있다. 이러한 셔터 구성은 이러한 인자를 설명하기 위해 디자인될 수 있다. 일측에서, 현재 기술은 약 1부터 10 마이크론까지의 에피택셜 층의 두께를 이용할 수 있고, 약 0.9부터 약 30 마이크론까지, 또는 0.9부터 약 6마이크론까지, 또는 0.9부터 약 3까지의 픽셀 사이즈를 가질 수 있고, 일부 제한되지 않는 예시를 지정할 수 있다. 픽셀의 사이즈가 감소할수록, 블루밍을 감소시키거나 방지하기 위해 셔터되는 행의 개수는 증가될 필요가 있다. 예를 들어, 0.9 마이크론 픽셀에서, 일부 경우에 셔터는 30행까지 증가될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성에서 이러한 변형을 계산하기 위해 필요한 셔터의 지속 시간은 당업자에 의해 쉽게 계산된다.

추가로 다양한 셔터의 행동이 고려되고, 디자인 및/또는 장치의 복잡성에 의존하여 변할 수 있다. 일측에서 장치는 고정된 셔터 기법을 가질 수 있다. 예를 들어, 셔터는 이미징 조건과 상관없이 장치의 4행의 폭에서 고정될 수 있다. 다른 측면에서, 장치의 셔터는 주어진 이미지 또는 이미지 조건에 따라 이용자에 의해 수동으로 설정될 수 있다. 다른 측면에서, 장치는 자동 모드를 포함할 수 있고, 이 경우 셔터 특성은 조명 조건에 맞춰 자동으로 설정된다. 추가로, 혼합의 접근이 고려되어 사용자가 원하는 방식으로 동작하도록 장치가 설정되고, 장치는 사용자에 의해 설정된 파라미터 내의 최적 또는 최적에 가까운 조건으로 자동으로 설정되거나 셔터의 특성을 변화시킨다.

셔터는 주어진 프레임 또는 이미지 프로세스 내에서 추가로 변할 수 있다. 예를 들어 일측에서 장치는 긴 집적 시간 프로세스와 중간 집적 시간 프로세스 사이에서 셔터의 지속 기간을 증가시킬 수 있지만, 중간 집적 시간 프로세서와 짧은 집적 시간 프로세스 사이에서 셔터의 지속 기간을 감소시킬 수 있다. 따라서, 셔터의 지속 기간은 블루밍 문제를 가질 수 있는 이미지 섹션 사이의 HDR 이미지 캡쳐 기간 동안 증가될 수 있지만, 블루밍을 경험할 수 없을 것 같은 이미지 섹션 사이에서 감소될 수 있다. 일부 장치에서 이런 동작이 고정되는 반면에, 다른 측면에서 장치는 셔터 기간을 동적으로 증가시키기 위해 로직을 포함할 수 있거나 블루밍이 검출되거나 블루밍이 일어날 수 있는 장면이 검출되는 경우에 주어진 셔터 패턴을 적용할 수 있다. 따라서, 로직은 집적 시간 이미지 사이에서 동적으로 셔터를 조정할 수 있거나, 일부 측면에서 주어진 집적 시간 동안 주어진 롤링 셔터의 동작을 조정할 수 있다. 이미지가 긴 집적 시간 동안 리드아웃되어 블루밍의 가능성이 검출되는 경우, 예를 들어 로직은 블루밍의 발생을 막거나 제한하기 위해 셔터를 조정할 수 있다.

추가로, 일부 측면에서 리셋의 강도(즉, 인가된 전압)는 주어진 셔터의 지속 기간을 통해 일정할 수 있고, 반면에서 다른 측면에서 셔터의 강도는 변할 수 있다. 예를 들어, 하나의 에너지 절약 기술은 셔터가 적용될 때 하드 리셋하는 것일 수 있고, 셔터의 중간 동안 리셋 전압을 낮추고, 다음의 집적 주기가 시작하기 이전에 다시 행을 하드 리셋하는 것일 수 있다. 셔터 강도의 변화는 장치에서 고정될 수 있고, 사용자 및/또는 장치에 의해 동적으로 제어되며 설정될 수 있다. 동적으로 제어되는 경우에, 장치의 로직은 블루밍 또는 블루밍의 가능성을 검출하기 위해 이용될 수 있고, 이에 따라 이러한 블루밍 기간 동안 리셋의 강도를 증가시킬 수 있고 블루밍의 가능성이 낮아지는 경우에 강도를 낮출 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 예시적인 방법은 행렬로 배열되는 복수의 픽셀의 픽셀 배열을 가지는 CMOS 이미저에 블루밍 방지를 제공하고, CMOS 이미저는 롤링 셔터를 이용하는 높은 동적 범위의 이미지를 캡쳐하기 위해 동작 가능하다. 방법은 픽셀의 리드아웃 행을 선택하는 단계(202), 리드아웃 행에서 픽셀의 제1 집적 시간을 시작하는 단계(204), 제1 리드아웃을 획득하는 리드아웃 행에서 픽셀에 의해 축적되는 전하를 리드아웃하는 단계(206)를 포함할 수 있다. 방법은 또한 리드 아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 발생하기에 충분한 리셋 시간 동안 리드아웃 행에 리셋을 적용하는 단계(208), 리드아웃 행에서 픽셀의 제2 집적 시간을 시작하고 리셋을 제거하는 단계(210)를 포함할 수 있고, 제2 집적 시간은 제1 집적 시간보다 짧고, 적어도 하나의 후속 행은 결합되는 리셋을 제2 집적 시간 동안 리드아웃 행에서 픽셀 배열로부터 적어도 실질적으로 블루밍 효과로부터 방지하는 충분한 수의 행이다. 후속 행은 리드아웃되었거나 이어서 프로세스되는 리드아웃 행이다. 리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 일어나기에 충분한 리셋 시간 동안 리드아웃에 리셋을 적용하는 단계는 적어도 하나의 후속 행이 리드아웃 및 리셋되도록 리셋이 리셋 행에서 적어도 충분한 시간을 주는 것을 이어가도록 허용하는 단계를 포함한다. 따라서, 리드아웃 행의 리셋이 두 개의 후속행을 리드아웃 및 리셋하기에 충분한 시간을 유지하도록 허용함으로써, 세 개의 행 셔터가 구현된다. 따라서, 일측에서 리셋은 적어도 두 개의 후속 행 및 리드아웃 행이 동시에 리셋 또는 리셋 상태에 있기에 충분한 리셋 시간 동안 적용된다. 다른 측면에서, 리셋은 적어도 세 개의 후속 행 및 리드아웃 행이 동시에 리셋되거나 리셋 상태에 있기에 충분한 리셋 시간 동안 적용된다.

행의 타이밍 관점에서 리셋 및 집적 시간을 설명하는 것은 편리하고, 실제 타이밍 범위를 설명하는 것에 유용할 수 있다. 예를 들어, 일측에서 리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 발생하기에 충분한 리셋 시간은 약 10 나노초에서 약 50 나노초일 수 있다. 다른 측면에서 리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 발생하기에 충분한 리셋 시간은 약 0.5 마이크로초에서 약 2 마이크로초일 수 있다. 이해하기 쉽게, 이런 리셋 시간은 집적 기간 및 배열의 가능성 있는 블루밍의 정도에 따라 변할 수 있다. 다른 측면에서, 제1 집적 시간은 약 1 밀리초에서 약 1 초일 수 있고, 제2 집적 시간은 약 10 나노초에서 약 100 밀리초일 수 있다. 또 다른 측면에서, 제1 집적 시간은 20 마이크로초에서 33 밀리초일 수 있고, 제2 집적 시간은 약 1마이크로초에서 약 16 밀리초일 수 있다.

전술된 바와 같이 본 발명의 범위는 순차적, 비순차적, 인접, 비인접한 셔터링 또는 리셋 기법을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일측에서 리드아웃 행 및 적어도 세 개의 후속 행은 순차적으로 인접할 수 있다. 다른 측면에서, 리드아웃 행 및 적어도 세 개의 후속 행은 순차적으로 비인접할 수 있다. 이에 따라 임의 개수의 하나 이상의 후속 행(즉, 2개 이상의 행, 리드아웃 행 및 적어도 하나의 후속 행)에 이와 같은 것이 적용될 수 있다.

추가적으로, 상기 방법이 후속 행에서 반복될 수 있다. 일측에서 예를 들어 방법은 적어도 하나의 후속행, 적어도 두 개의 후속행, 적어도 세 개의 후속행 등에서 반복될 수 있다. 일부 측면에서 적어도 하나의 후속 행은 적어도 실질적으로 픽셀 배열의 모든 픽셀 행이다. 추가로, 장치의 디자인에 의존하여, 행은 다양한 순서에서 리드아웃될 수 있다. 예를 들어, 방법은 순차적인 순서로 픽셀 배열의 적어도 실질적으로 모든 픽셀 배열에서 반복될 수 있다. 이런 순서는 시퀀스로서 직접적으로 인접한 행을 포함할 수 있고, 시퀀스로서 행 및 이와 유사한 것 등을 대체할 수 있다. 대안으로, 방법은 비순차적인 순서의 픽셀 배열의 모든 픽셀 항에서 적어도 실질적으로 반복될 수 있다.

제1 및 제2 집적 시간에 추가하여, 본 발명은 HDR 이미지를 생성하는 것에 이용되는 제3, 제4, 또는 그 이상의 집적 시간을 포함하는 것이 추가적으로 고려된다. 일측에서 방법은 리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 발생하기에 충분한 리셋 시간을 위해 제2 리드아웃에 이어 리드아웃 행에 리셋을 적용하는 단계, 리드아웃 행에서 픽셀의 제3 집적 시간을 시작하고 리셋을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 제3 집적 시간은 제2 집적 시간보다 짧고, 적어도 하나의 후속 행은 결합되는 리셋이 제3 집적 시간 동안 리드아웃 행의 픽셀 배열로부터 블루밍 효과를 적어도 실질적으로 방지하게 하는 충분한 개수의 행이고, 제3 리드아웃을 획득하는 리드아웃 행에서 픽셀에 의해 축적되는 전하를 리드아웃한다. 유사한 단계가 제4 또는 그 이상의 집적 시간에서 획득될 수 있다.

그러나 "제1", "제2", "제3" 등의 용어는 획득되는 HDR 이미지의 첫 번째 집적, 두 번째 집적 등의 의미로서 해석되지 않고, 집적 시간의 실행의 순서를 단순히 설명하기 의해 의도된 것이다. 따라서 전술된 방법에서 예를 들어, "제1" 및 "제2"는 첫 번째와 두 번째 순서에서 임시적으로 정해진 두 개의 집적 시간을 설명하는 것이다. 따라서 HDR 이미지 프로세스에서, 제1 집적 시간 및 제2 집적 시간은 이미지의 첫 번째 또는 두 번째 집적을 표현할 수 있고, 또는 세 번째 또는 네 번째를 표현할 수 있고, 또는 두 번째 또는 세 번째를 표현할 수 있고, 또는 블루밍 방지에 적용되는 임의 쌍의 집적 동작을 표현할 수 있다. 따라서, HDR 이미지의 제1 집적에 상응하는 제1 집적 시간의 경우에, 제1 집적 시간을 시작하는 단계는 리드아웃 행으로부터 리셋을 해제하고 리드아웃 행에 리셋을 적용하는 단계를 구체적으로 포함할 수 있다. 방법에서 설명되는 제1 집적 시간이 HDR 이미지의 제1 집적에 상응하지 않는 경우, 집적은 이전 집적으로부터 리드아웃 행의 리셋 및 리드아웃에 의해 시작될 수 있다.

전술된 바와 같이, 일측에서 방법은 리셋 시간의 기간 동안 연속적인 전압 레벨에서 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 측면에서 리셋은 리셋 시간 기간 동안 가변 전압 레벨에서 적용될 수 있다. 추가로 다중 행의 셔터 리셋을 설명하는 것에 있어서, 셔터의 각각의 행의 후속 리드아웃 및 리셋 전압은 유지될 수 있고, 리셋 전압은 각각의 프로세싱 주기에서 재적용될 수 있다. 제한적이지 않는 예시로서, 행 5, 6, 7 및 8을 가로지르는 셔터에서 행 9는 리드아웃되고, 셔터는 행 6, 7, 8 및 9로 이동하고 행 5로부터 해제되어 다음의 이미지 파트의 집적을 시작한다. 이러한 경우에서, 리셋은 행 6, 7, 8 및 9에 적용되어 유지될 수 있고, 또는 리셋은 행 6, 7, 8 및 9에 재적용되어 유지될 수 있다. 이는 셔터가 적용되고 유지되는 법일 뿐 제한적이지 않고, 충분한 수의 셔터가 제공되어 셔터 사이의 오류로부터의 블루밍을 방지하거나 제한한다.

일부 측면에서 방법은 다른 집적, 일부 경우에서는 다른 집적 시간으로부터 유도되는 개별적인 이미지로부터 HDR 이미지의 구성을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 일측에서 제1 리드아웃 및 제2 리드아웃은 높은 동적 범위의 이미지를 형성하기 위해 결합될 수 있다. 따라서, 행의 레벨에서, 각각의 행에 대한 다양한 집적시간은 결과 이미지를 형성하기 위해 결합될 수 있다. 이미지 레벨에서, 다양한 집적 시간으로부터의 행의 데이터가 분리된 이미지 또는 이미지 데이터 세트로 형성될 수 있고, 다음으로 각각의 집적으로부터의 이미지 또는 이미지 세트가 HDR 이미지를 형성하기 위해 결합될 수 있다. 따라서, 두 개의 집적 이미지, 세 개의 집적 이미지, 네 개의 집적 이미지 또는 그 이상이 HDR 이미지로 결합될 수 있다. 일부 경우에 모든 집적 이미지가 결합되고, 다른 경우에 집적 이미지의 부분 집합만 결합된다.

본 발명의 다른 측면에서, 도 3에 도시된 바와 같이 행렬로 배열되는 복수의 픽셀의 픽셀 배열을 가지고, 높은 동적 범위의 CMOS 이미저에 블루밍 방지를 제공하는 롤링 셔터를 이용하는 방법이 제공된다. 이러한 방법은 제1 집적 시간을 가지는 픽셀 배열에서 제1 이미지를 캡쳐하는 단계(302), 제1 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행을 이용하는 행에 의해 순차적으로 픽셀 배열의 제1 이미지를 리드아웃하는 단계(304), 제1 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행에 근접하는 복수의 행을 하드 리셋하는 단계(306)를 포함한다. 또한 방법은 제2 집적 시간을 가지는 픽셀 배열에서 제2 이미지를 캡쳐하는 단계(308)를 포함하고, 제2 집적 시간은 제1 집적 시간보다 짧고, 제2 이미지는 제1 이미지의 리드아웃 행에 근접하는 복수의 행의 하드 리셋에 의해 제1 이미지에 의해 유발되는 블루밍으로부터 보호되고, 방법은 제2 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행을 이용하는 행에 의해 순차적으로 픽셀 배열의 제2 이미지를 리드아웃하는 단계(310)를 포함한다.

방법의 상기 측면들과 함께, 본 방법은 두 개의 이미지에 국한되지 않고, "제1" 및 "제2" 용어는 첫 번째 및 두 번째로 획득된 이미지로 해석되지 않고, 캡쳐된 이미지의 순서를 설명한다. 일부 측면에서 방법은 제2 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행에 근접하는 복수의 행을 하드 리셋하는 단계, 제3 집적 시간을 가지는 픽셀 배열에서 제3 이미지를 캡쳐하는 단계를 포함하고, 제3 집적 시간은 제2 집적 시간보다 짧고, 제3 이미지는 제2 이미지의 리드아웃 행에 근접하는 복수의 행의 하드리셋에 의한 제1 또는 제2 이미지에 의해 유발되는 블루밍으로부터 보호되고, 방법은 제3 이미지의 적어도 하나의 리드아웃을 이용하는 행에 의해 순차적으로 픽셀 배열의 제3 이미지를 리드아웃하는 단계를 포함한다.

추가적으로, 일부 측면에서 제1 이미지 및 제2 이미지는 HDR 이미지를 형성하기 위해 결합될 수 있다. 다른 측면에서, 제1 이미지, 제2 이미지, 및 제3 이미지는 HDR 이미지를 형성하기 위해 결합될 수 있다. 따라서, 임의 개수의 획득된 이미지가 결합될 수 있고, 모두 또는 이중의 일부가 HDR 이미지를 형성하기 위해 결합될 수 있다.

본 발명의 구현 및/또는 실현에 유용할 수 있는 CMOS 프로세싱, 성분, 및 방법론의 더 상세한 설명이 이어진다. 장치, 장치 구조, 장치 디자인 및 방법 구현의 넓은 변형이 고려될 수 있으며, 다양한 디자인 선호도, 장치 비용, HDR이 이용되는 특정 타입의 조명 장면, 요구되는 HDR 능력, 특별하게 사용되는 CMOS 기술 및 이와 유사한 것 등의 적어도 일부분에 의존할 수 있다. 발명의 범위는 이에 따라 국한되어서는 안된다. 당업자는 본 설명에 의해 본 기술을 통합하는 장치 및 시스템을 쉽게 생성하고 디자인할 수 있다. 일부 경우에, 이런 기술은 최소의 행 구동 디지털 디자인 변형을 이용하는 현재의 HDR 이미저로 구현될 수 있다.

추가적으로 다른 유리한 기술이 HDR 이미징 프로세스의 추가 개선을 위해 구현될 수 있다는 점이 고려된다. 리드아웃 프로세스 중에 이용될 수 있는 이런 기술의 하나의 예시는 CDS(correlated double sampling)이다. CDS는 (예를 들어, CMOS 픽셀의 kTC 노이즈 같은) 원치 않은 오프셋 및 저주파의 임시 노이즈의 제거를 위해 허용되는 신호를 측정한다. 이에 따라 출력 신호는 두 번: 알려진 조건에서 한 번 및 알려지지 않은 조건에서 한 번 측정된다. 다음으로 알려진 조건으로부터 측정되는 값은 측정되는 물리적 양과 알려진 관계를 가지는 값을 생성하기 위해 알려지지 않은 조건으로부터 차감된다. 일측에서 CDS 동작은 이미저로부터 리드아웃되는 행에서 수행될 수 있다.

도 6에서 타이밍 다이어그램으로서 롤링 셔터의 리드아웃 동작의 예시가 도시된다. 예시에서 집적 시간은 행 1이다. 신호를 리드아웃하기 위해 FD(floating diffusion)는 RST(reset signal)와 함께 리셋되고, FD로부터의 신호는 SHR 신호를 이용하여 샘플링된다. 다음으로, TX는 전하의 전달을 위해 활성화되고, 신호는 SHS 펄스와 함께 샘플링될 수 있다. SHR 및 SHS 신호 사이의 차이가 마지막 신호를 위해 이용될 수 있고, 이는 CDS 모두가 될 수 있다. CDS에 이어서, 셔터 동작이 수행될 수 있고, RST와 TX 모두에서 셔터 행 또는 일부 경우에서 행을 위해 펄스될 수 있다. 이런 리드아웃 동작은 배열의 다른 행에서 반복될 수 있다.

다른 예시로서, CDS 동작은 플로팅 확산 영역을 리드되고 있는 행에서 높은 파워의 서플라이로 세팅하기 위해 리드되고 있는 행의 셀렉트 트랜지스터를 높은 상태로 세팅하고 파워 서플라이를 높은 파워의 서플라이 세팅으로 세팅하는 것을 포함한다. 제한적이지 않은 예시로 파워 서플라이는 2.8V로부터 3.1V의 높은 파워의 서플라이 세팅까지 증가될 수 있다. 다음으로, 플로팅 확산 영역의 전기 전하는 제1의 전기 전하 값을 획득하기 위해 리드될 수 있다. 리드되고 있는 행의 전달 트랜지스터는 광다이오드의 전기 전하를 리드되고 있는 행의 플로팅 확산 영역으로 전달하기 위해 높은 상태로 세팅될 수 있다. 다음으로, 플로팅 확산 영역의 전기 전하는 제2 전기 전하 값을 획득하기 위해 리드될 수 있다. 다음으로, 제2 전하 값은 CDS 샘플링되는 출력을 획득하기 위해 제1 전기 전하 값으로부터 차감될 수 있다.

다음의 수식 및 기술은 HDR 이미징에서 롤링 셔터를 이용하는 블루밍 방지를 제공하는 다양한 방법론을 나타낸다. 이것들은 예시적일뿐, 제한적이지 않다. 다양한 수학적 수식은 안티 블루밍 프로세스 전체의 이해를 위해 이용될 수 있고, 이는 본 기술의 실현에 유용할 수 있다.

롤링 셔터 모드에서, CMOS 픽셀 배열은 일부 측면에서 하나 이상의 행이 동시에 리드아웃되거나 오버래핑되는 방식이 있을 수 있지만 기본적으로는 한 번에 한 행씩 리드아웃된다. 다음의 방정식에서,

는 리드아웃 행을 나타내거나 리드아웃 행의 포인터를 나타낸다. 리드아웃은 임의의 리드아웃 테크닉에 의해 수행될 수 있다. 전술된 바와 같이 하나의 유익한 리드아웃 테크닉은 CDS 모드 리드아웃이고, 이는 FD(floating diffusion)의 리셋과 연관되는 임시 노이즈 및/또는 원치 않는 오프셋의 제거를 허용한다. CDS 리드아웃의 모드는

항에 의한 다음의 수식에서 명시될 수 있고, 이는 CDS 모드에서 리드아웃 되고 있는 리드아웃 행을 표현한다. 따라서

의 경우에, 수식(1)에 의해 도시된 바와 같이, 물리적 행의 인덱스가 리드되고 있는 행 1로 세팅되고, 리드아웃 데이터는 동작이 이에 적용되는 CDS를 가진다.

"셔터" 용어는 셔터 동작 또는 픽셀 동작의 리셋을 참조한다. "셔터"와 "리셋"은 명시적으로 다르게 언급되지 않는 한, 교환 가능하게 이용될 수 있다. 따라서, 리셋은 "리셋 상태"를 생성하기 위해, 선택되는 픽셀 또는 픽셀 행 또는 행에서 발생할 수 있고, 또는 다르게 표현하면 이러한 상태에서 픽셀은 전하 축적 또는 집적의 상태가 아닐 수 있다. 따라서 리셋 상태는 픽셀이 이미지를 리드아웃하기 위한 목적으로 전하를 축적하지 않는 상태이다. 일반적으로 리셋은 축적된 전하를 제거하고 추가의 축적을 줄이거나 막기 위해 픽셀에 적용되는 리셋 전압이다. 적용되는 전압 및/또는 픽셀에 유지되는 전압에 의존하여 리셋 전압은 다른 레벨에서 적용되거나 및/또는 유지되는 것이 고려된다. 따라서, 예를 들어, 완전한 리셋은 추가의 전하 축적을 막거나 거의 막기 위해, 픽셀에서 유지되는 경우 축적되는 전하를 적어도 실질적으로 제거하기 위해 픽셀에 적용될 수 있다. 이러한 초기의 강력하고 날카로운 전압 적용은 본서에서 "하드 리셋"으로서 참조된다. 다른 경우에, 특히 파워 절약 동작을 위해, 낮은 전압이 필요 시 픽셀에서 적용 및/또는 유지될 수 있다. 일부 경우에 리셋 상태에서 픽셀은 전하를 축적할 수 있지만, 이러한 전하 축적은 이미지를 리드아웃하기 위한 목적의 전하 축적은 아니다.

따라서, 픽셀로부터 셔터가 제거되는 경우에, 픽셀은 유입되는 광자로부터 전하를 축적할 수 있다. 픽셀의 리드아웃으로의 이러한 전하 축적은 일반적으로 픽셀의 집적 시간으로 불리는 것으로부터 시작된다. 따라서, 롤링 셔터 모드에서, 셔터 또는 리셋 전압은 행을 리셋 상태로 위치시키기 위해 픽셀의 행에 적용될 수 있다. 리셋 전압이 제거되는 경우, 픽셀의 행은 유입되는 빛으로부터 전하를 축적하는 것을 시작하고 이에 따라 집적 상태가 된다. 본 발명의 목적을 위해

는

의 포인터 동작을 위해 셔터되는 픽셀 행의 물리적 행 인덱스로 참조되는 것에 이용된다. 또한

는 행 유닛에서 제1 포인터의 집적시간을 참조하고, "

"는 행 유닛에서

포인터의 집적 시간을 참조한다. 예를 들어, 주어진 행은 주어진 집적 시간동안 리셋되고 전하를 집적하는 것이 허용된다. 따라서, 리드아웃 행

는 식(2)에 의해 설명되는 바와 같이 행의 수(

)에서 집적 시간을 따라 셔터 또는 리셋 및 리드아웃된다.

롤링 셔터 모드의 일부 측면에서, 물리적 행

가 리드아웃되기 때문에, 행

는 하드 리셋될 수 있고, 이 경우에

는 적어도 하나의 행이지만, 이미저 배열에서 다중의 행을 포함할 수도 있다.

전술된 바와 같이, 블루밍 방지는 HDR 이미징 프로세서에서 이용되는 적어도 두 개의 이미지 사이에서 셔터의 중요한 이용을 통해 HDR 캡쳐에 제공될 수 있다. 이에 따라, 이러한 블루밍 방지는 배열의 한 영역으로부터 다른 영역까지 전하 블루밍의 크로스오버를 효과적으로 방지 또는 최소화한다. 다음의 식에서 항 "

" 는 이러한 중요한 셔터에 의해 제공되는 행의 개수에서 블루밍 방지 행의 카운트 (또는 정화된 행의 카운트)를 설명하기 위해 이용된다. 행은 순차적이거나 그렇지 않을 수 있고, 다양한 개수의 행 또는 행의 패턴은 블루밍 방지로서 이용될 수 있고, 이러한 변화는 발명의 범위 내에서 의도되는 것이다. 당업자는 디자인의 이러한 변형을 설명하기 위해 개시되는 식 및 방법론에서의 적절한 변형을 인식할 수 있다. 그러나 일측에서

는 하나의 행보다 클 수 있고, 또는 그 이상일 수 있다. 블루밍을 감소시키거나 제거할 수 있는 임의 개수의 행의 패턴 또는 행은 본 발명에 포함되는 것으로 고려된다.

식(3)에 도시된 바와 같이, 셔터는 블루밍 방지를 제공하기 위해 배열의 행 또는 행에 적용된다.

식의 항은 행이 CDS 모드에서 리드아웃되고 있는 것을 지시하지만, 임의의 리드아웃 모드가 추가적으로 고려될 수 있고, CDS 전문 용어가 편의를 위해 이용된다. 본서에 표현되는 다른 식에서도 마찬가지이다.

따라서, 행 1이상의 정화된 행은 HDR 이미저 장치가 블루밍 효과를 감소시키게 할 수 있다. 이러한 블루밍의 정화 카운트

는 리드아웃 및 셔터 행 인덱스에 대한 다른 포인터 동작 사이에서 추가의 시프트를 제공한다. 이러한 시프트는 주어진 특별한 장면에서 적절한 안티 블루밍 특성을 획득하기 위해 조정될 수 있다. 식(4)에서

횟수의 의 전체 셔터 카운트가 허용되고, 이러한 경우에 블루밍 방지가 제공된다. 한 측면에서 CMOS 이미저 디자인의 예시로서,

셔터가 CDS와 같은 리드아웃 후에 순차적으로 수행될 수 있다.

예를 들어, 도 4는 임의의 블루밍 방지(예를 들어,

) 없이 제1 및 제2 포인터의 행 방식의 HDR CMOS 이미지 센서 타이밍 기법을 가지는 명시적인 실시예를 도시한다. 이러한 타이밍 기법에서

이고

이다. 이러한 측면에서 유요한 행의 어드레스는 행 1에서 시작되어 행 N에서 끝나는 것으로 가정된다. 제1 포인터의 물리적 행의 리드아웃은 행 1에서 시작한다(CDS: 1). 제1 집적 시간이 100행의 유닛이기 때문에, 행 101은 셔터되고(S: 101), 행 1은 리드아웃된다. 타이밍 기법에서 다른 행(CDS: -2) 또한 리드아웃된다. 물리적 행 -2이 확장되지 않았기 때문에, 행의 데이터는 리드아웃되지 않는다. 일단 리드아웃되면, 행 1은 제2 집적을 준비하며 셔터된다(S: 1).

다음의 타임 프레임에서, 제2 물리적 행(CDS: 2)은 CDS 모드에서 리드아웃된다. 집적 시간이 100행이기 때문에, 행 102는 셔터되고(S: 102), 행 101은 집적을 시작한다. 행 2는 행 2의 제2 집적을 준비하며 셔터되고(S: 2), 셔터는 행 1로부터 제거되고, 이는 제2 집적을 시작한다(

). 셔터가 하나의 행의 폭이기 때문에, 블루밍은 제2 집적 시간으로 크로스할 수 있다.

도 4와 유사한 타이밍 기법이 도 5에 도시되지만, 3 행(

)의 블루밍 방지 또는 블루밍 정화 카운트를 가진다. 예를 들어, 집적 시간은 행

, 행

에서 집적시간을 유지한다. 이러한 집적 시간은 단순이 예시적인 목적이고, 일부 경우에 빛의 강도에 의존하여 임의의 집적 시간이 이용될 수 있다. 제1 집적 또는 행 1의 제1 포인터의 리드아웃 시퀀스는 CDS: 1; 셔터: 101, CDS: -5; 셔터: -2, -1, 0, 1이다. 물리적 행의 인덱스가 1에서 시작하고 -5가 유효한 물리적 행 어드레스가 아니기 때문에, 행 -5의 CDS는 아무런 데이터도 생성하지 못한다. 제2 포인터 셔터 동작에서, 4 행 전체가 -2, -1, 0, 1으로 리셋된다. 행 7이 제1 포인터로 리드아웃되는 경우, CDS 및 셔터 시퀀스는 예를 들어 식(1)-(4)의 세팅

에 의해 유도된다. 따라서, 결과 항은 CDS: 7; 셔터: 107, 108, 109, 110; CDS: 1, 셔터: 4, 5, 6, 7일 수 있다. 제2 포인터 셔터 동작에서 전체의 4행은 4, 5, 6, 및 7으로 순차적으로 리셋될 수 있다. 이러한 4 개의 순차적인 셔터 동작 사이에서, (행 4를 위한) 제1의 것은 제2 포인터를 위해 행 4의 집적을 시작하기 위해 이용된다. 추가의 블룸 정화 셔터(5, 6, 7)이 전술된 바와 같이 블루밍 방지를 제공하기 위해 이용된다. 물리적 행 5,6, 및 7에 높은 강도의 빛이 영향을 주는 경우 광원의 강도는 픽셀이 집적 시간에서 행 5를 넘는 포화에 이를 수 있게 한다. 일단 행 5, 6, 7이 셔터(리셋)되면, 이들은 포화 상태에서 불포화 상태로 변한다. 도 4의 예시에서 이용되는 동일한 빛의 강도를 위해 행 5, 6, 및 7은 제2 포인터 또는 제2 집적 시간동안 행 4의 집적 기간 동안 포화 또는 블루밍에 이르지 않는다. 따라서, 행 4를 위한 집적은 블루밍에 의해 방해되지 않는다. 블루밍 정화 카운트가 3으로 세팅(

)되었기 때문에, 추가의 순차적 셔터 카운트는 3이상이 아니다. 예를 들어 이 경우에 순차적 셔터는 4, 5 또는 4, 5, 6을 포함할 수 있다. 특히, 장면에 의존하여, 추가의 블루밍 정화 셔터는 더 나은 블루밍 방지를 제공할 수 있다. 그러나, 긴 셔터 기간을 이용하는 하나의 경고(caveat)는 일부 경우에 이미저 리드아웃 구조 및 셔터 동작의 적용법에 의존하여 네거티브한 영향을 프레임 속도에 미친다. ADC 변환 및 데이터 리드아웃 동안 셔터 동작이 병렬로 적용되면, 추가의 블루밍 정화 셔터가 프레임 속도에 영향을 미치지 않을 수 있다. 모든 행은 평균적인 다중의 리셋 시간을 갖기 때문에, 매우 뜨거운 픽셀의 신호 레벨은 추가의 블룸 정화 셔터에 의해 제거될 수 있다.

CMOS 이미저 디자인에서, 저항은 추가의 블룸 정화 셔터 카운트를 위해 이용될 수 있다. 이러한 블루밍 정화 카운트의 값은 이미지에서 블루밍 문제를 감지하는 이미지 프로세싱 알고리즘에 의해 사용자 또는 다른 사람에 의해 제어될 수 있다. 행 구동 제어 로직은 전술된 식(1)-(4)에 기반하여 디자인될 수도 있다.

추가로, 일측에서 추가의 블룸 정화 셔터는 각각의 포인터 셔터 동작에 순차적으로 적용될 수 있다. 그러나, 추가의 블룸 정화 셔터의 적용은 특정 포인터 동작에만 적용되어야 한다. 추가의 블루밍 정화 셔터가 프레임 속도에 부정적 영향이 있는 경우, 이는 유용할 수 있다. 예를 들어,

, 및

의 경우에 2 포인터 행 방식의 HDR 이미지 센서를 위해 제1 포인터 동작에 추가적인 블룸 정화 셔터를 추가하는 단계는 집적 시간이 이미 행 100이기 때문에, 필요하지 않을 수 있다. 추가의 정화 셔터는 장면의 밝은 부분을 정확하게 노출하기 위해 제2 포인터에 적용될 수 있다. 예를 들어, 3 포인터 행 방식의 HDR 이미지 센서에서

이고, 강렬한 광원이 5행의 집적 시간에 픽셀을 포화시키는 경우에, 추가의 블루밍 정화 셔터 카운트 3은 제3 포인터 셔터 동작에만 적용될 수 있다.

예를 들어, 제3 집적 시간을 위한 3포인터 행 방식의 이미지 센서 리드아웃 및 셔터 알고리즘이 식(5)-(10)에서 도시된다. 유사한 식이 제4, 제5 및 그 이상의 집적 시간에 대해 이들로부터 유도될 수 있다.

전술된 식을 이용하여 제1 포인터를 위해 행 4가 리드아웃되는 경우의 타이밍 기법의 이동 및 다른 예시로서, CDS 및 셔터 시퀀스는

의 설정에 의해 계산될 수 있다. 결과의 파라미터는 다음과 같다(CDS: 4; 셔터: 104; CDS: 1; 셔터: 4). 행 4로부터의 미가공 데이터가 리드아웃되고, 다음으로 셔터가 행 104, 105, 106 및 107에 적용되고, 행 1로부터의 데이터가 리드아웃되고, 행 1의 데이터 리드아웃은 행 3의 집적 시간 이후이고, 다음으로 셔터 동작이 행 4, 5, 6 및 6에 적용된다. 행 4는 행 7이 리드아웃되기 전까지 다시 리드아웃되지 않는다. 식(1)-(4)는 다음과 같이 전술된 예시에 적용될 수 있다; 행 4가 제1의 포인터 동작을 위해 리드아웃된 후에, 셔터는 제1 포인트 동작을 위해 행 104에 적용된다(즉,

). 따라서, 행 1은 제2 포인터 동작을 위해 리드아웃되고 셔터는 제2 포인터 동작을 위패 행 4에 적용된다(즉,

). 행 1이 유효한 행 어드레스이기 때문에, 데이터는 이미저로부터 출력될 수 있다. 제1 포인터를 위한 행 4의 리드아웃 후에, 이미지 데이터는 홀수 행이 하나의 집적 시간과 연관되고 짝수 행이 다른 집적 시간과 연관되는 엊갈리는 패턴의 행방식일 수 있다. 상기 동작 후에, 행 4는 제2 집적 시간 동안 집적을 시작한다. 고 강도의 광원이 행 5, 6, 및 7에 의해 집적되는 경우, 이러한 광원의 강도는 픽셀이 집적 시간동안 약 5행을 지나는 포화에 이르게 한다. 행 5, 6, 및 7은 (100 행의 집적 시간을 가지는) 제1 포인터 동작에 머무르고 있고, (이러한 행 99. 98, 97은 이미 각각의 물리적 행 5, 6, 7에 대하여 집적되었기 때문에) 모든 이러한 행은 포화되고, 이웃한 행으로 블루밍을 시작한다. 따라서, 제2 포인터를 위한 행 4의 집적 신호는 행 5, 6, 및 7로부터의 블루밍에게서 (픽셀 사이즈 및 도핑 조건에 의존하여) 방해를 받는다. 특히, 본 기술의 픽셀은 행 5, 6, 및 7이 비어있기 때문에 이미지 센서가 "안티 블루밍" 타이밍을 실현 중이며 구동되는 경우라도, 이웃한 행으로 블룸할 수 있다. 전형적으로 "안티 블루밍"으로 불리는 타이밍에서, 비어 있는 행의 리셋(RST) 및 전달(TX) 게이트는 블루밍 방지를 제공하기 위해 전체 비어있는 구간 동안 높게 세팅되어 높게 유지된다. 비어있는 행은 집적 중이지 않거나 셔터 동작 중인 센서 배열에서 물리적 행을 참조한다. 추가적으로, 비어 있는 행은 어드레스되는 이미지 출력 윈도우 외부에 있는 모든 행을 포함할 수 있다. 예를 들어, 100 행을 가지는 센서 배열에서, 이미지 출력 윈도우는 가운데의 50 행에 있고, 상위 25 행 및 하위 25 행은 비어있는 행 동작 또는 모드로 간주될 수 있다. "안티 블루밍" 타이밍을 구현하기 위해, 래치(latch) 기반의 행 디코더 디자인이 통상 요구된다. 따라서, 이러한 "안티 블루밍" 타이밍에서 동작하는 이미지 센서는 블루밍 방해로부터 제2 포인터에서 행을 보호할 수 없다.

본 발명의 다양한 이익은 래치 기반의 행 구동기의 불필요, 핸들 2 포인터, 3 포인터, 또는 그 이상의 행 방식의 HDR 동작에 대한 유연함으로 인한 금형 사이즈의 감소를 포함하고, 픽셀이 평균적으로 다른 것들 사이에서 다중 리셋되기 때문에 마지막 이미지에서의 핫 픽셀의 감소를 포함한다.

본 발명의 범위는 추가적으로 현재 기술을 이용하는 시스템 및 장치를 포함한다. 이것들은 롤링 셔터를 이용하는 HDR 이미징을 허용하는 임의의 디자인 및/또는 CMOS 장치, 시스템 구조를 포함한다. 전술된 바와 같이 당업자는 본 발명에 포함되어 현재의 기술을 병합하는 시스템 및 장치의 생성 및 디자인을 쉽게 할 수 있다. 일부 경우에, 이러한 기술은 최소의 행 구동 디지털 디자인 수정을 이용하는 현재의 HDR 이미저로 구현된다.

물론, 전술되는 배열은 본 발명의 원리의 어플리케이션에 대해 오직 명시적임이 이해되어야 한다. 많은 수정 및 대안적 배열이 본 발명의 원리 및 범위를 벗어나지 않은 채 당업자에 의해 고안될 수 있고, 첨부된 청구항은 이러한 수정 및 배열을 다루도록 고안되었다. 따라서, 본 발명이 본 발명의 가장 실용적인 실시예로 간주되는 것에 연결되어 특수성 및 상세한 설명이 기술되었지만, 당업자에게 사이즈, 물질, 형태, 구성, 기능 및 동작 방법에 국한되지 않는 많은 변형이 가능하고, 조립 및 사용이 본서에 제시되는 원리 및 개념으로부터 벗어나지 않은 채 수행될 수 있다.

Claims (21)

1. 복수의 픽셀이 행렬로 배열되는 픽셀 배열을 가지는 CMOS 이미저에 블루밍 방지를 제공하는 방법에 있어서, -상기 COMS 이미저는 롤링 셔터를 이용하여 높은 동적 범위의 이미지를 캡쳐하도록 동작 가능함-
   픽셀의 리드아웃 행을 선택하는 단계;
   상기 리드아웃 행에서 상기 픽셀의 제1 집적 시간을 시작하는 단계;
   제1 리드아웃을 획득하도록 상기 리드아웃 행에서 상기 픽셀에 의해 축적되는 전하를 리드아웃하는 단계;
   리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 발생하는 것을 허용하기에 충분한 리셋 시간 동안 상기 리드아웃 행에 리셋을 적용하는 단계;
   상기 리드아웃 행에서 상기 픽셀의 제2 집적 시간을 시작하고 상기 리셋을 제거하는 단계 -단, 상기 제2 집적 시간은 상기 제1 집적 시간보다 짧고, 상기 적어도 하나의 후속 행은 결합되는 리셋이 상기 제2 집적 시간 동안 상기 리드아웃 행에서 상기 픽셀 배열로부터 블루밍 효과를 적어도 실질적으로 막게 하는 충분한 수의 행임-; 및
   제2 리드아웃을 획득하기 위해 상기 리드아웃 행에서 상기 픽셀에 의해 축적되는 전하를 리드아웃하는 단계
   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   적어도 하나의 후속 행에서 청구항 1의 상기 방법을 반복하는 단계를 더 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 후속 행은 상기 픽셀 배열에서 적어도 실질적으로 모든 픽셀 행인 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 방법은 적어도 실질적으로 모든 픽셀 행에서 순차적 순서로 반복되는 방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 방법은 적어도 실질적으로 모든 픽셀 행에서 비순차적 순서로 반복되는 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 리드아웃 및 상기 제2 리드아웃은 높은 동적 범위의 이미지를 형성하기 위해 결합되는 방법.
7. 제1항에 있어서,
   리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 발생하는 것을 허용하기에 충분한 리셋 시간 동안 상기 제2 리드아웃을 따라 상기 리드아웃 행에 상기 리셋을 적용하는 단계;
   상기 리드아웃 행에서 상기 픽셀의 제3 집적 시간을 시작하고 상기 리셋을 제거하는 단계 -상기 제3 집적 시간은 상기 제2 집적 시간보다 짧고, 상기 적어도 하나의 후속 행은 상기 제3 집적 시간 동안 상기 리드아웃 행에서 상기 픽셀 배열로부터 블루밍 효과를 적어도 실질적으로 막는, 결합되는 리셋을 가지는 충분한 수의 행임-; 및
   제3 리드아웃을 획득하는 상기 리드아웃 행에서 상기 픽셀에 의해 축적되는 전하를 리드아웃하는 단계
   를 더 포함하는 방법.
8. 제7항에 있어서,
   적어도 네 번의 집적 시간을 반복하는 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 집적 시간을 시작하는 단계는 상기 리셋을 상기 리드아웃 행에 적용하고 상기 리셋을 상기 리드아웃 행으로부터 해제하는 단계를 더 포함하는 방법.
10. 제1항에 있어서,
    리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 발생하는 것을 허용하기에 충분한 상기 리셋 시간 동안 상기 리셋을 상기 리드아웃 행에 적용하는 단계는 상기 리셋 시간의 기간 동안 연속 전압 레벨에서 상기 리셋을 적용하는 단계를 포함하는 방법.
11. 제1항에 있어서,
    리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 발생하는 것을 허용하기에 충분한 상기 리셋 시간 동안 상기 리셋을 상기 리드아웃 행에 적용하는 단계는 상기 리셋 시간의 기간 동안 가변 전압 레벨에서 상기 리셋을 적용하는 단계를 포함하는 방법.
12. 제1항에 있어서,
    상기 리셋은 적어도 두 개의 후속 행 및 상기 리드아웃 행이 동시에 리셋되기에 충분한 상기 리셋 시간 동안 적용되는 방법.
13. 제1항에 있어서,
    상기 리셋은 적어도 세 개의 후속 행 및 상기 리드아웃 행이 동시에 리셋되기에 충분한 상기 리셋 시간 동안 적용되는 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 리드아웃 행 및 상기 적어도 세 개의 후속 행은 순차적으로 인접한 방법.
15. 제13항에 있어서,
    상기 리드아웃 행 및 상기 적어도 세 개의 후속 행은 순차적으로 비인접한 방법.
16. 제1항에 있어서,
    리드아웃 및 리셋이 적어도 하나의 후속 행에서 발생하는 것을 허용하기에 충분한 상기 리셋 시간은 약 10 나노초로부터 약 50 마이크로초까지인 방법.
17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 집적 시간은 약 1 밀리초로부터 약 1 초까지이고 상기 제2 집적 시간은 약 10 나노초로부터 약 100 밀리초인 방법.
18. 높은 동적 범위 모드의 CMOS 이미저에서 블루밍 방지를 제공하기 위해 롤링 셔터를 이용하고, 복수의 픽셀의 픽셀 배열을 행렬로 정렬되게 하는 방법에 있어서,
    제1 집적 시간을 가지는 상기 픽셀 배열의 제1 이미지를 캡쳐하는 단계;
    상기 제1 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행을 이용하는 행에 의해 순차적으로 상기 픽셀 배열의 상기 제1 이미지를 리드아웃하는 단계;
    상기 제1 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행에 근접하는 복수의 행을 하드 리셋하는 단계;
    제2 집적 시간을 가지는 상기 픽셀 배열의 제2 이미지를 캡쳐하는 단계 -단, 상기 제2 집적 시간은 상기 제1 집적 시간보다 짧고, 상기 제2 이미지는 상기 제1 이미지의 상기 리드아웃 행에 근접하는 상기 복수의 행의 상기 하드 리셋에 의한 상기 제1 이미지에 의해 유발되는 블루밍으로부터 방지됨-; 및
    상기 제2 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행을 이용하는 행에 의해 상기 픽셀 배열의 상기 제2 이미지를 순차적으로 리드아웃하는 단계
    를 포함하는 방법.
19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지는 높은 동적 범위의 이미지를 형성하기 위해 결합되는 방법.
20. 제18항에 있어서,
    상기 제2 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행에 근접한 복수의 행을 하드 리셋하는 단계;
    제3 집적 시간을 가지는 상기 픽셀 배열의 제3 이미지를 캡쳐하는 단계 -단, 상기 제3 집적 시간은 상기 제2 집적 시간보다 짧고, 상기 제3 이미지는 상기 제2 이미지의 상기 리드아웃 행에 근접하는 상기 복수의 행의 상기 하드 리셋에 의한 상기 제1 또는 상기 제2 이미지에 의해 유발되는 블루밍으로부터 방지됨-; 및
    상기 제3 이미지의 적어도 하나의 리드아웃 행을 이용하는 행에 의해 상기 픽셀 배열의 상기 제3 이미지를 순차적으로 리드아웃하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
21. 제18항에 있어서,
    상기 제1 이미지, 상기 제2 이미지, 및 상기 제3 이미지는 높은 동적 범위의 이미지를 형성하기 위해 결합되는 방법.

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