[發(fā)明專利]具有存儲(chǔ)器接口的CMOS傳感器陣列

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01144444.4
• 申請(qǐng)日: 2001-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1363957A
• 公開(kāi)（公告）日: 2002-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: O·O·埃韋德米;鄧中韓;R·J·莫塔;楊曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 匹克希姆公司
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146;H04N5/335;H04N5/225;H04N3/15;G06K1/20
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 沙捷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及一種圖像傳感器系統(tǒng)；具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種包括存儲(chǔ)器接口的圖像傳感器。

背景技術(shù)

相關(guān)申請(qǐng)的相互參考

本發(fā)明是下述共同待審的美國(guó)專利申請(qǐng)No.09/567,638(代理卷號(hào)PIXI0002)的后續(xù)申請(qǐng)，該申請(qǐng)的題目為“具有檢測(cè)區(qū)和數(shù)字存儲(chǔ)區(qū)的集成數(shù)字像素傳感器”，它在2000年5月9日提交且發(fā)明人為DavidYang等人，其中的兩個(gè)人也是本發(fā)明的共同發(fā)明人。

發(fā)明背景

數(shù)字照相術(shù)是在過(guò)去一些年中出現(xiàn)的最令人興奮的技術(shù)之一。通過(guò)使用合適的硬件和軟件(以及一些知識(shí))，任何人都可以把數(shù)字照相術(shù)的原理付諸實(shí)踐。例如，數(shù)碼相機(jī)就處于數(shù)字照相的前沿。伴隨著電子郵件和萬(wàn)維網(wǎng)的出現(xiàn)，新產(chǎn)品的采用、技術(shù)的發(fā)展以及價(jià)格的下調(diào)均有助于使數(shù)碼相機(jī)成為最熱門的新型消費(fèi)電子產(chǎn)品。

但是，數(shù)碼相機(jī)并不是以傳統(tǒng)膠片相機(jī)的方式進(jìn)行工作。事實(shí)上，它們更接近于計(jì)算機(jī)掃描儀、復(fù)印機(jī)或傳真機(jī)。大多數(shù)數(shù)碼相機(jī)使用圖像傳感器或光敏器件，如電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)來(lái)讀出景物。光敏器件對(duì)從景物反射的光起反應(yīng)并把該反應(yīng)的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電子電荷信號(hào)，這些電子電荷信號(hào)進(jìn)而被數(shù)字化。例如，通過(guò)使光經(jīng)過(guò)紅、綠和藍(lán)濾色器，可測(cè)量每個(gè)單獨(dú)色譜的反應(yīng)。當(dāng)讀出數(shù)據(jù)是通過(guò)軟件來(lái)組合并求值時(shí)，相機(jī)可確定畫面每一部分的特定顏色。由于圖像實(shí)際上是數(shù)值數(shù)據(jù)的集合，因此可以容易地將其下載到計(jì)算機(jī)中并進(jìn)行處理以獲得更豐富的藝術(shù)效果。

在傳統(tǒng)的數(shù)字成像應(yīng)用中，圖像傳感器與用于接收和處理捕獲圖像的圖像處理單元(通常是集成電路或芯片)耦合。圖1所示為一種傳統(tǒng)數(shù)字成像系統(tǒng)，它包括與圖像處理單元耦合的圖像傳感器。參考圖1，圖像傳感器10可以是電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)傳感器，它通過(guò)像素?cái)?shù)據(jù)線12與圖像處理單元20通信。在圖像傳感器10捕獲一個(gè)圖像之后，通過(guò)在像素-比特寬像素?cái)?shù)據(jù)總線12上在一個(gè)時(shí)刻輸出一個(gè)像素的像素?cái)?shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行傳感器的讀出。傳統(tǒng)的圖像傳感器把數(shù)字像素?cái)?shù)據(jù)或模擬像素值作為輸出信號(hào)在像素?cái)?shù)據(jù)總線上提供。在此，術(shù)語(yǔ)“像素?cái)?shù)據(jù)”總體上指的是由圖像傳感器產(chǎn)生的數(shù)字像素?cái)?shù)據(jù)和模擬像素值。圖像處理單元20與存儲(chǔ)器24耦合，在圖像數(shù)據(jù)可被處理或控制之前，存儲(chǔ)器24用于存儲(chǔ)從圖像傳感器10接收的像素?cái)?shù)據(jù)。參考圖1，圖像處理單元20通常包括兩個(gè)接口：與圖像傳感器10耦合的傳感器接口端口22a，用于接收來(lái)自該圖像傳感器的傳感器讀出；以及與存儲(chǔ)器24耦合的存儲(chǔ)器接口端口22b，用于存儲(chǔ)傳感器的讀出。因此，在操作中，對(duì)于捕獲的圖像的每一幀來(lái)說(shuō)，通過(guò)像素?cái)?shù)據(jù)總線12，圖像處理單元20首先從圖像傳感器10在一個(gè)時(shí)刻接收一個(gè)像素的傳感器讀出。圖像處理單元20使接收的像素?cái)?shù)據(jù)在存儲(chǔ)器24中存儲(chǔ)。之后，圖像處理單元20可通過(guò)存儲(chǔ)器接口端口22b存取該幀圖像數(shù)據(jù)。

圖1的傳統(tǒng)數(shù)字成像系統(tǒng)有幾個(gè)缺點(diǎn)。首先，由于像素?cái)?shù)據(jù)是從圖像傳感器中一個(gè)時(shí)刻一個(gè)像素來(lái)讀出的，所以傳感器的讀出可能會(huì)較慢，特別是對(duì)于大圖像陣列來(lái)說(shuō)。傳統(tǒng)數(shù)字成像系統(tǒng)的速度受到像素?cái)?shù)據(jù)總線12的像素傳輸率的限制，并且該像素?cái)?shù)據(jù)總線成為成像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸。其次，圖像傳感器10根據(jù)預(yù)裝的像素存取模式輸出像素?cái)?shù)據(jù)并且該存取模式在傳感器讀出期間不易改變。因此，如果希望像素存取模式變化，則圖像處理單元20不得不首先停止當(dāng)前的存取并在傳感器讀出可再次開(kāi)始之前再裝入新的存取模式。

因此需要的是一種與圖像處理設(shè)備連接的能夠提供合適有效的像素?cái)?shù)據(jù)的圖像傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一種圖像傳感器包括：傳感器陣列、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和邏輯電路，它們均在同一個(gè)集成芯片上制造。該傳感器陣列是一個(gè)二維像素單元陣列，它輸出數(shù)字信號(hào)作為像素?cái)?shù)據(jù)，以表示一個(gè)景物的圖像。該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與該傳感器陣列耦合以用于存儲(chǔ)像素?cái)?shù)據(jù)。該邏輯電路與該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器耦合并提供一個(gè)存儲(chǔ)器接口以用于輸出像素?cái)?shù)據(jù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器接口是SRAM、DRAM或包協(xié)議同步DRAM接口之一。

在一個(gè)實(shí)施例中，圖像傳感器的傳感器陣列包括像素單元陣列，每個(gè)像素單元包括一個(gè)光檢測(cè)器和一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路。光檢測(cè)器在圖像傳感器曝露于目標(biāo)時(shí)產(chǎn)生模擬信號(hào)。模擬信號(hào)被立即轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，圖像傳感器包括諸如有源像素陣列這樣的像素陣列來(lái)取代傳感器陣列。像素陣列輸出模擬像素值作為像素?cái)?shù)據(jù)。圖像傳感器還可包括模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路以用于把來(lái)自像素陣列的模擬像素值轉(zhuǎn)換為數(shù)字像素?cái)?shù)據(jù)。