[发明专利]具有存储器接口的CMOS传感器阵列

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种图像传感器系统；具体来说，本发明涉及一种包括存储器接口的图像传感器。

背景技术

相关申请的相互参考

本发明是下述共同待审的美国专利申请No.09/567,638(代理卷号PIXI0002)的后续申请，该申请的题目为“具有检测区和数字存储区的集成数字像素传感器”，它在2000年5月9日提交且发明人为DavidYang等人，其中的两个人也是本发明的共同发明人。

发明背景

数字照相术是在过去一些年中出现的最令人兴奋的技术之一。通过使用合适的硬件和软件(以及一些知识)，任何人都可以把数字照相术的原理付诸实践。例如，数码相机就处于数字照相的前沿。伴随着电子邮件和万维网的出现，新产品的采用、技术的发展以及价格的下调均有助于使数码相机成为最热门的新型消费电子产品。

但是，数码相机并不是以传统胶片相机的方式进行工作。事实上，它们更接近于计算机扫描仪、复印机或传真机。大多数数码相机使用图像传感器或光敏器件，如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)来读出景物。光敏器件对从景物反射的光起反应并把该反应的强度转换为电子电荷信号，这些电子电荷信号进而被数字化。例如，通过使光经过红、绿和蓝滤色器，可测量每个单独色谱的反应。当读出数据是通过软件来组合并求值时，相机可确定画面每一部分的特定颜色。由于图像实际上是数值数据的集合，因此可以容易地将其下载到计算机中并进行处理以获得更丰富的艺术效果。

在传统的数字成像应用中，图像传感器与用于接收和处理捕获图像的图像处理单元(通常是集成电路或芯片)耦合。图1所示为一种传统数字成像系统，它包括与图像处理单元耦合的图像传感器。参考图1，图像传感器10可以是电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器，它通过像素数据线12与图像处理单元20通信。在图像传感器10捕获一个图像之后，通过在像素-比特宽像素数据总线12上在一个时刻输出一个像素的像素数据来执行传感器的读出。传统的图像传感器把数字像素数据或模拟像素值作为输出信号在像素数据总线上提供。在此，术语“像素数据”总体上指的是由图像传感器产生的数字像素数据和模拟像素值。图像处理单元20与存储器24耦合，在图像数据可被处理或控制之前，存储器24用于存储从图像传感器10接收的像素数据。参考图1，图像处理单元20通常包括两个接口：与图像传感器10耦合的传感器接口端口22a，用于接收来自该图像传感器的传感器读出；以及与存储器24耦合的存储器接口端口22b，用于存储传感器的读出。因此，在操作中，对于捕获的图像的每一帧来说，通过像素数据总线12，图像处理单元20首先从图像传感器10在一个时刻接收一个像素的传感器读出。图像处理单元20使接收的像素数据在存储器24中存储。之后，图像处理单元20可通过存储器接口端口22b存取该帧图像数据。

图1的传统数字成像系统有几个缺点。首先，由于像素数据是从图像传感器中一个时刻一个像素来读出的，所以传感器的读出可能会较慢，特别是对于大图像阵列来说。传统数字成像系统的速度受到像素数据总线12的像素传输率的限制，并且该像素数据总线成为成像系统的数据传输瓶颈。其次，图像传感器10根据预装的像素存取模式输出像素数据并且该存取模式在传感器读出期间不易改变。因此，如果希望像素存取模式变化，则图像处理单元20不得不首先停止当前的存取并在传感器读出可再次开始之前再装入新的存取模式。

因此需要的是一种与图像处理设备连接的能够提供合适有效的像素数据的图像传感器。

发明内容

根据本发明的一种图像传感器包括：传感器阵列、数据存储器和逻辑电路，它们均在同一个集成芯片上制造。该传感器阵列是一个二维像素单元阵列，它输出数字信号作为像素数据，以表示一个景物的图像。该数据存储器与该传感器阵列耦合以用于存储像素数据。该逻辑电路与该数据存储器耦合并提供一个存储器接口以用于输出像素数据。

在一个实施例中，存储器接口是SRAM、DRAM或包协议同步DRAM接口之一。

在一个实施例中，图像传感器的传感器阵列包括像素单元阵列，每个像素单元包括一个光检测器和一个模-数转换电路。光检测器在图像传感器曝露于目标时产生模拟信号。模拟信号被立即转换为数字信号。

在另一个实施例中，图像传感器包括诸如有源像素阵列这样的像素阵列来取代传感器阵列。像素阵列输出模拟像素值作为像素数据。图像传感器还可包括模-数转换电路以用于把来自像素阵列的模拟像素值转换为数字像素数据。