專利名稱：象限模式互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體攝象成象傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CMOS圖象傳感器，特別涉及可用作多角攝象監(jiān)視系統(tǒng)一部分的CMOS圖象傳感器。
集成電路技術(shù)已對(duì)包括計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)、電信和成象等各種領(lǐng)域進(jìn)行了革命。在成象領(lǐng)域，電荷耦合器件(CCD)傳感器已使較低制造成本和小的便攜式視頻攝象機(jī)成為可能。盡管如此，成象所需要的固態(tài)CCD集成電路的制造仍較困難，因而其價(jià)格昂貴。此外，由于在CCD集成電路的制造中存在與MOS集成電路的不同工藝方法，因而一般在分離的集成芯片上設(shè)置圖象傳感器的信號(hào)處理部分。這樣，CCD成象器件包括至少兩個(gè)集成電路一個(gè)用于CCD傳感器，一個(gè)用于信號(hào)處理邏輯電路。
對(duì)于CCD集成電路來(lái)說(shuō)，另一個(gè)低成本的技術(shù)是金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)集成電路。不僅使用MOS技術(shù)的成象器件的制造相對(duì)于CCD成象器件來(lái)說(shuō)不太昂貴，而且某些應(yīng)用MOS器件具有優(yōu)異的性能。例如，可使MOS器件中的象素元件更小，并因此提供高于CCD圖象傳感器的較高清晰度。此外，信號(hào)處理電路可集成在成象電路的旁邊，從而單個(gè)集成芯片允許形成可獨(dú)立應(yīng)用的成象器件。
MOS成象器件的實(shí)例詳細(xì)披露于Kawashima等人在IDEM，93-575(1993)的“A 1/4 inch format 250 K pixel amplified MOS imagesensor using CMOS process”，和Ozaki等人在IEEE Transactionson Electron Devices，Vol.38，No.5，May 1991的“A low noiseline-amplifier MOS imaging device”。此外Denyer等人的題目為“Matrix Array Image Sensor Chip”的美國(guó)專利5345266披露了一種MOS圖象傳感器。在披露于這些公開文獻(xiàn)中的器件提供了一般的設(shè)計(jì)MOS成象器件的方法。
這樣，MOS成象器件可用于形成較低成本的視頻攝象機(jī)。視頻攝象機(jī)的一種普遍應(yīng)用通常是用于安全監(jiān)視系統(tǒng)中，例如用于家庭或營(yíng)業(yè)地點(diǎn)。這種監(jiān)視系統(tǒng)經(jīng)常使用與單個(gè)監(jiān)視站耦接的多角攝象機(jī)，一個(gè)監(jiān)視站便可觀察所有監(jiān)視區(qū)域。這種現(xiàn)有技術(shù)的監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)例展示于

圖1中。
如圖1所示，監(jiān)視系統(tǒng)10包括四個(gè)視頻攝象機(jī)11-14。各視頻攝象機(jī)11-14分別將視頻信號(hào)輸出給四個(gè)視頻捕獲插件(cards)21-24中的一個(gè)。各視頻捕獲插件21-24分別將視頻信號(hào)輸出給四個(gè)緩沖器31-34中的一個(gè)。各緩沖器31-34將信號(hào)輸出給DSP視頻控制器和多路調(diào)制器40。DSP視頻控制器和多路調(diào)制器40將數(shù)字信號(hào)輸出給編碼器50。編碼器50將模擬信號(hào)輸出給用于顯示的電視機(jī)(未示出)。
當(dāng)圖1的監(jiān)視系統(tǒng)10未提供多角度觀察時(shí)，仍需要將視頻信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以進(jìn)行信號(hào)處理，然后從數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)以在電視上顯示。對(duì)于作為整體的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，從模擬到數(shù)字和其后再轉(zhuǎn)換回模擬的這種轉(zhuǎn)換，需要額外的處理電路和增加復(fù)雜性。此外，由于該系統(tǒng)利用數(shù)字處理，因而不能同步地尋址模擬視頻信號(hào)。
本發(fā)明在于提供可克服上述和其它缺陷的用作監(jiān)視系統(tǒng)一部分的MOS圖象傳感器。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及MOS圖象傳感器，該MOS圖象傳感器具有在電視監(jiān)視器的各部分上可顯示的模擬輸出信號(hào)以及可使其視頻信號(hào)與其它MOS圖象傳感器同步。
公開一種用于多角攝象監(jiān)視系統(tǒng)的CMOS圖象傳感器。該圖象傳感器能夠處理圖象信號(hào)和將它們作為視頻信號(hào)提供給顯示器進(jìn)行顯示。多圖象傳感器用于形成多角攝象監(jiān)視系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的一個(gè)方案，圖象傳感器包括鎖相環(huán)電路。鎖相環(huán)電路接收基準(zhǔn)輸入信號(hào)和響應(yīng)于該信號(hào)使CMOS圖象傳感器的視頻輸出與基準(zhǔn)輸入信號(hào)同步。在一個(gè)結(jié)構(gòu)中，可接收來(lái)自用作主器件的一個(gè)CMOS圖象傳感器的基準(zhǔn)輸入信號(hào)，同時(shí)該系統(tǒng)的其它CMOS圖象傳感器用作從屬器件。在另一個(gè)結(jié)構(gòu)中，基準(zhǔn)輸入信號(hào)可來(lái)自外部同步控制電路。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方案，CMOS圖象傳感器包括狀態(tài)選擇電路。狀態(tài)選擇電路接收控制信號(hào)并響應(yīng)于該信號(hào)使來(lái)自CMOS圖象傳感器的視頻輸出按幾種可能狀態(tài)中的一種狀態(tài)提供。在第一狀態(tài)中，來(lái)自CMOS圖象傳感器的視頻輸出將僅在顯示器的四分之一上顯示。在第二狀態(tài)中，來(lái)自CMOS圖象傳感器的視頻輸出將在顯示器的二分之一上顯示，和在第三狀態(tài)中，視頻輸出將在整個(gè)顯示器上顯示。主控制電路傳送控制信號(hào)并協(xié)調(diào)將要在顯示器上顯示的各種圖象傳感器。
結(jié)合附圖參照下列詳細(xì)的描述，將更好地理解同時(shí)更充分地認(rèn)識(shí)本發(fā)明的前述方案和隨之具有的許多優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)監(jiān)視系統(tǒng)的方框圖；圖2是利用按照本發(fā)明形成的CMOS圖象傳感器的監(jiān)視系統(tǒng)的方框圖；和圖3是利用按照本發(fā)明形成的CMOS圖象傳感器的監(jiān)視系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。
參照?qǐng)D2，監(jiān)視系統(tǒng)100利用四個(gè)按照本發(fā)明形成的CMOS圖象傳感器101-104。按照共同未決的申請(qǐng)序號(hào)為09/110879的美國(guó)專利申請(qǐng)形成大多數(shù)MOS圖象傳感器101-104的電路，其中該申請(qǐng)?jiān)诖艘鲄⒖?。各CMOS圖象傳感器101-104分別輸出視頻信號(hào)OUT1、OUT2、OUT3或OUT4。輸出視頻信號(hào)OUT1-OUT4被合成然后通過(guò)公用信號(hào)線送至編碼器115。正如以下更詳細(xì)說(shuō)明的那樣，在某些實(shí)施例中，可不需要編碼器115。編碼器115的輸出由用四個(gè)象限QUAD1、QUAD2、QUAD3和QUAD4表示的監(jiān)視器150接收。正如以下更詳細(xì)的說(shuō)明那樣，從四個(gè)CMOS圖象傳感器101-104中的每一個(gè)輸出的視頻信號(hào)可以在監(jiān)視器150的屏幕區(qū)域的1/4、1/2或全部區(qū)域上顯示。
為了合成來(lái)自四個(gè)CMOS圖象傳感器101-104的模擬視頻信號(hào)，CMOS圖象傳感器必須同步。按照本發(fā)明，使用CMOS圖象傳感器101作為主器件，而利用鎖相環(huán)使其余三個(gè)圖象傳感器102-104跟隨同步信號(hào)。各CMOS圖象傳感器101-104分別包括鎖相環(huán)電路PLL1、PLL2、PLL3或PLL4。由CMOS圖象傳感器101-104的鎖相環(huán)電路PLL2-PLL4分別接收從第一CMOS圖象傳感器101輸出的同步信號(hào)SYNC。編碼器115也接收同步信號(hào)SYNC。該結(jié)構(gòu)允許從CMOS圖象傳感器101-104輸出的模擬視頻信號(hào)同步，以便合成該信號(hào)和將它們提供給監(jiān)視器150，而不需要將信號(hào)轉(zhuǎn)換成供處理的數(shù)字值。這是對(duì)要求將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為供處理的數(shù)字值然后又將其再轉(zhuǎn)換回模擬信號(hào)以在電視上進(jìn)行顯示的現(xiàn)有技術(shù)的重大改進(jìn)。
在IEEE Press，1997，第529-34頁(yè)的“Industrial ElectronicsHandbook”中描述了一種基本類型的鎖相環(huán)電路。正如在該參考文獻(xiàn)中的描述那樣，鎖相環(huán)電路如PLL2-PLL4，利用基準(zhǔn)輸入信號(hào)保持與其頻率和相位同步的輸出信號(hào)。更準(zhǔn)確地說(shuō)，鎖相環(huán)系統(tǒng)是伺服系統(tǒng)，以使輸出相位與基準(zhǔn)相位之間的相位誤差減小到最小的方式控制其輸出信號(hào)的相位。在本發(fā)明中，由第一CMOS圖象傳感器101提供基準(zhǔn)信號(hào)，其余的CMOS圖象傳感器102-104分別通過(guò)它們的鎖相環(huán)電路PLL2-PLL4與其同步。
各CMOS圖象傳感器101-104還接收來(lái)自主控制電路110的控制信號(hào)S1、S2、S3和S4。主控制電路110控制從各CMOS圖象傳感器101-104輸出的視頻信號(hào)將如何在監(jiān)視器150上進(jìn)行顯示。在CMOS圖象傳感器101-104內(nèi)，用狀態(tài)選擇電路SEL1、SEL2、SEL3或SEL4接收各控制信號(hào)S1、S2、S3和S4。狀態(tài)選擇電路SEL1-SEL4使各CMOS圖象傳感器101-104產(chǎn)生按三個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)的視頻輸出。在第一狀態(tài)，在監(jiān)視器150的四個(gè)象限QUAD1-QUAD4的僅一個(gè)中顯示來(lái)自CMOS圖象傳感器的視頻輸出。在第二狀態(tài)，在二個(gè)象限中顯示來(lái)自CMOS圖象傳感器的視頻輸出。在第三狀態(tài)，在監(jiān)視器150的所有四個(gè)象限中顯示視頻輸出。這樣，如果所有四個(gè)圖象傳感器101-104都在第一狀態(tài)，那么監(jiān)視器150將同時(shí)顯示來(lái)自CMOS圖象傳感器101-104的每一個(gè)的視頻信號(hào)。如果圖象傳感器中的一個(gè)在第二狀態(tài)，那么將在二個(gè)象限中顯示視頻信號(hào)，其余的兩個(gè)象限將由來(lái)自第一狀態(tài)中的另二個(gè)圖象傳感器的視頻信號(hào)占據(jù)或者該其余的圖象傳感器中的另外一個(gè)在第二狀態(tài)中。在第三狀態(tài)中的圖象傳感器占據(jù)監(jiān)視器150的整個(gè)屏幕。
CMOS圖象傳感器101-104可按YUV、RGB或Cvo格式輸出視頻信號(hào)。如果圖象傳感器101-104可按YUV或RGB格式輸出視頻信號(hào)，那么需要用編碼器115來(lái)進(jìn)行信號(hào)處理?？墒?，在按Cvo格式輸出視頻信號(hào)的系統(tǒng)中，就不需要編碼器115。如上所述，編碼器115根據(jù)來(lái)自第一CMOS圖象傳感器101的同步信號(hào)SYNC進(jìn)行同步。編碼器115是可現(xiàn)用現(xiàn)購(gòu)買的相對(duì)昂貴的元件。
圖3示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖3的監(jiān)視系統(tǒng)200與圖2的監(jiān)視系統(tǒng)100類似，只是附加了SYNC控制器210。SYNC控制器210提供控制CMOS圖象傳感器101-104的同步信號(hào)SYNC。這樣，與其中由第一CMOS圖象傳感器101提供同步信號(hào)的圖2的監(jiān)視系統(tǒng)100不同，圖3的監(jiān)視系統(tǒng)200中的同步控制器210控制CMOS圖象傳感器101-104的同步。
盡管已展示和描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但應(yīng)該理解，其中可進(jìn)行各種修改而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神和范圍。已相對(duì)于最佳實(shí)施例及其幾種變化說(shuō)明了本發(fā)明。在閱讀上述說(shuō)明書之后，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤└鞣N改變、變更和等效替換而不會(huì)偏離所公開的總的發(fā)明構(gòu)思。因此僅由所附權(quán)利要求及其等價(jià)的定義來(lái)限制本專利申請(qǐng)要求保護(hù)的范圍，并且該要求保護(hù)的范圍不受所述實(shí)施例的限制。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生模擬視頻輸出的CMOS圖象傳感器，該CMOS圖象傳感器包括傳感器陣列和用于處理來(lái)自該傳感器陣列的信號(hào)的處理電路，該圖象傳感器還包括輸出部分，用于輸出將顯示于顯示器上的被處理的模擬圖象信號(hào)，其改進(jìn)包括(a)鎖相環(huán)電路，用于接收基準(zhǔn)輸入信號(hào)并響應(yīng)于該信號(hào)使CMOS圖象傳感器的模擬視頻輸出與基準(zhǔn)輸入信號(hào)同步；(b)狀態(tài)選擇電路，用于接收控制信號(hào)并響應(yīng)于該信號(hào)改變模擬視頻輸出的狀態(tài)，由模擬視頻輸出的所選狀態(tài)確定在其上顯示模擬視頻輸出的顯示器的比例。
2.如權(quán)利要求1的圖象傳感器，其中模擬視頻輸出的可選狀態(tài)對(duì)應(yīng)于1/4屏幕、1/2屏幕和全屏。
3.如權(quán)利要求1的圖象傳感器，其中鎖相環(huán)電路能夠處理由附加圖象傳感器提供的基準(zhǔn)輸入信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1的圖象傳感器，其中鎖相環(huán)電路能夠處理由額外的同步控制器提供的基準(zhǔn)輸入信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1的圖象傳感器，其中圖象傳感器的模擬視頻輸出是Vco型，該類型可合成來(lái)自類似圖象傳感器的視頻輸出，然后直接在顯示器上顯示而不進(jìn)一步要求信號(hào)處理。
6.如權(quán)利要求1的圖象傳感器，其中來(lái)自CMOS圖象傳感器的模擬視頻輸出是YUV或RGB型，這些類型可與來(lái)自類似圖象傳感器的視頻輸出合成，然后利用編碼器在顯示器上進(jìn)行顯示。
7.一種利用多個(gè)CMOS圖象傳感器提供多角攝象監(jiān)視系統(tǒng)的方法，該方法包括(a)從各CMOS圖象傳感器提供模擬視頻輸出；(b)通過(guò)將基準(zhǔn)信號(hào)提供給至少一個(gè)CMOS圖象傳感器中的鎖相環(huán)電路，使模擬視頻輸出同步；(c)合成將要顯示于顯示器上的模擬視頻輸出，以便來(lái)自至少兩個(gè)圖象傳感器的視頻輸出可以同時(shí)顯示于顯示器上；和(d)沿從CMOS圖象傳感器到顯示器的整個(gè)信號(hào)通路按模擬模式保持來(lái)自CMOS圖象傳感器的模擬視頻輸出。
8.如權(quán)利要求7的圖象傳感器，其中由一個(gè)CMOS圖象傳感器產(chǎn)生提供給鎖相環(huán)電路的基準(zhǔn)信號(hào)。
9.如權(quán)利要求7的方法，其中所有的CMOS圖象傳感器包括鎖相環(huán)電路，由合成控制器產(chǎn)生提供給鎖相環(huán)電路的基準(zhǔn)信號(hào)。
10.如權(quán)利要求7的方法，其中多個(gè)CMOS圖象傳感器包括至少四個(gè)CMOS圖象傳感器，各CMOS圖象傳感器可同時(shí)在顯示器的所選1/4部分上顯示。
11.如權(quán)利要求7的方法，還包括協(xié)調(diào)多個(gè)CMOS圖象傳感器中的每一個(gè)的模擬視頻輸出，以確定在顯示器的那個(gè)部分上顯示那個(gè)模擬視頻輸出。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中各模擬視頻輸出可在顯示器的1/4屏幕、1/2屏幕或全屏上顯示。
全文摘要
一種可與附加的CMOS圖象傳感器組合形成多角攝象安全監(jiān)視系統(tǒng)的CMOS圖象傳感器。各CMOS圖象傳感器包括鎖相環(huán)電路。鎖相環(huán)電路接收基準(zhǔn)輸入信號(hào),并響應(yīng)于該信號(hào)使CMOS圖象傳感器的視頻輸出與基準(zhǔn)輸入信號(hào)同步。在一個(gè)結(jié)構(gòu)中,一個(gè)CMOS圖象傳感器提供基準(zhǔn)信號(hào),而在另一個(gè)結(jié)構(gòu)中,基準(zhǔn)輸入信號(hào)可來(lái)自外部電路。各CMOS圖象傳感器還包括狀態(tài)選擇電路。狀態(tài)選擇電路允許來(lái)自CMOS圖象傳感器的視頻輸出顯示于顯示器的1/4、1/2或全屏上。這樣,可在視頻監(jiān)視器上同時(shí)顯示來(lái)自多個(gè)CMOS圖象傳感器的視頻信號(hào)。
文檔編號(hào)H04N5/262GK1275811SQ00108239
公開日2000年12月6日 申請(qǐng)日期2000年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月3日
發(fā)明者K·董, X·賀, H·楊 申請(qǐng)人:全視技術(shù)有限公司