KR102156431B1 - Distance measurement device and operating method of distance measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 더 넓은 감지 범위를 가져 확장된 범위의 거리를 측정하는 거리 측정 장치 및 거리 측정 장치의 동작 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a distance measuring apparatus and a method of operating the distance measuring apparatus having a wider sensing range and measuring an extended range.
대상과의 거리를 측정하기 위하여, 다양한 형태의 거리 측정 장치가 사용되고 있다. 예를 들어, 거리 측정 장치들 중 일부는 다중 픽셀들로 대상을 촬영하고, 다중 픽셀들에서 보여지는 대상의 각도 차이에 따라 거리를 측정할 수 있다. 거리 측정 장치들 중 다른 일부는 대상을 향해 광을 조사하고, 광이 대상으로부터 반사되어 돌아오는 비행시간(ToF, Time of Flight)을 이용하여 대상까지의 거리를 측정할 수 있다.In order to measure the distance to the object, various types of distance measuring devices are used. For example, some of the distance measuring devices may photograph an object with multiple pixels and measure the distance according to an angle difference between the object seen from the multiple pixels. Some of the distance measuring devices irradiate light toward a target, and measure the distance to the target by using Time of Flight (ToF) when the light is reflected from the target and returned.
거리 측정 장치의 중요한 요소 중 하나는 측정 범위이다. 통상적으로, 아주 가까운 거리의 물체로부터 반사되는 광은 큰 광량을 가지며, 따라서 거리 측정 장치에서 포화(saturation)를 유발하여, 정확한 거리를 측정할 수 없게 한다. 또한, 아주 먼 거리의 물체로부터 반사되는 광은 매우 적은 광량을 가지며, 따라서 거리 측정 장치에서 의미있는 반응을 유발하지 못하고, 정확한 거리를 측정할 수 없게 한다.One of the important elements of a distance measuring device is the measuring range. Typically, light reflected from an object at a very close distance has a large amount of light, thus causing saturation in a distance measuring device, making it impossible to measure an accurate distance. In addition, light reflected from a very distant object has a very small amount of light, and thus does not induce a meaningful reaction in the distance measuring apparatus, and makes it impossible to measure an accurate distance.
기존의 거리 측정 장치로는 거리 측정 범위를 확장하는 데에 어려움이 있다. 따라서, 비용을 크게 증가시키지 않으면서도, 거리 측정 범위를 확장할 수 있는 새로운 장치 또는 방법이 요구되고 있다.It is difficult to extend the distance measurement range with the existing distance measurement device. Accordingly, there is a need for a new apparatus or method capable of extending the range of distance measurement without significantly increasing the cost.
본 발명의 목적은 향상된 거리 측정 범위를 갖는 거리 측정 장치 및 거리 측정 장치의 동작 방법을 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide a distance measuring device having an improved distance measuring range and a method of operating the distance measuring device.
본 발명의 실시 예에 따른 거리 측정 장치는, 광 반응부; 제1 및 제2 커패시터들; 제1 게이트 전압에 응답하여 상기 제1 커패시터를 상기 광 반응부와 연결하도록 구성되는 제1 전송 게이트; 그리고 제2 게이트 전압에 응답하여 상기 제2 커패시터를 상기 광 반응부와 연결하도록 구성되는 제2 전송 게이트를 포함하고, 상기 광 반응부는 제3 커패시터를 포함하고, 입사광에 응답하여 상기 제1 및 제2 전송 게이트들을 통해 상기 제1 내지 제3 커패시터들의 전하들을 공유하고, 그리고 상기 입사광의 광량에 응답하여 상기 전하들이 공유되는 시간을 가변하도록 구성된다.A distance measuring device according to an embodiment of the present invention includes a light reaction unit; First and second capacitors; A first transfer gate configured to connect the first capacitor to the photoreactive part in response to a first gate voltage; And a second transfer gate configured to connect the second capacitor to the photo-reactive part in response to a second gate voltage, and the photo-reactive part includes a third capacitor, and the first and second 2, the first to third capacitors share charges through the transfer gates, and the time at which the charges are shared is varied in response to the amount of incident light.
실시 예로서, 동일한 구간에서, 상기 제1 게이트 전압은 하이 레벨로부터 로우 레벨로 감소하고, 그리고 상기 제2 게이트 전압은 로우 레벨로부터 하이 레벨로 증가한다.As an embodiment, in the same period, the first gate voltage decreases from a high level to a low level, and the second gate voltage increases from a low level to a high level.
실시 예로서, 상기 광 반응부는 상기 입사광이 입사되는 시간 구간에 관계없이, 상기 입사광의 광량에 따라 상기 전하들이 공유되는 상기 시간을 가변한다.In an embodiment, the light reaction unit varies the time period during which the electric charges are shared according to the amount of the incident light, regardless of a time period in which the incident light is incident.
실시 예로서, 상기 광 반응부는, 제4 커패시터; 그리고 상기 입사광이 입사됨에 따라, 상기 제4 커패시터를 방전하도록 구성되는 포토다이오드를 더 포함한다.In an embodiment, the light reaction unit may include a fourth capacitor; And a photodiode configured to discharge the fourth capacitor as the incident light is incident.
실시 예로서, 상기 광 반응부는, 제5 커패시터; 그리고 상기 제4 커패시터가 방전됨에 따라 상기 제5 커패시터의 전압을 방전하도록 구성되는 제1 트랜지스터를 더 포함한다.In an embodiment, the light reaction unit may include a fifth capacitor; And a first transistor configured to discharge a voltage of the fifth capacitor as the fourth capacitor is discharged.
실시 예로서, 상기 입사광이 입사되기 전에, 상기 제4 커패시터에 상기 제1 트랜지스터의 문턱 전압에 대응하는 전압이 충전된다.In an embodiment, before the incident light is incident, a voltage corresponding to the threshold voltage of the first transistor is charged in the fourth capacitor.
실시 예로서, 상기 광 반응부는, 상기 제3 커패시터를 상기 제1 및 제2 전송 게이트들과 선택적으로 연결하도록 구성되는 제2 트랜지스터; 그리고 상기 제4 커패시터의 전압의 논리값을 반전하여 상기 제2 트랜지스터의 게이트에 전달하도록 구성되는 CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor 인버터(inverter)를 더 포함한다.In an embodiment, the photoreactive part may include: a second transistor configured to selectively connect the third capacitor to the first and second transfer gates; Further, it further includes a complementary metal-oxide-semiconductor inverter (CMOS) configured to invert the logic value of the voltage of the fourth capacitor and transfer it to the gate of the second transistor.
실시 예로서, 상기 CMOS 인버터는, 접지 노드와 상기 제2 트랜지스터의 상기 게이트의 사이에 연결되는 N형의 제3 트랜지스터; 그리고 상기 제5 커패시터와 상기 제2 트랜지스터의 상기 게이트의 사이에 연결되는 P형의 제4 트랜지스터를 포함한다.In an embodiment, the CMOS inverter includes: an N-type third transistor connected between a ground node and the gate of the second transistor; And a P-type fourth transistor connected between the fifth capacitor and the gate of the second transistor.
실시 예로서, 상기 CMOS 인버터는 상기 제4 커패시터의 전압이 하이 레벨일 때에 접지 전압을 출력하고, 그리고 상기 제4 커패시터의 전압이 로우 레벨일 때에 상기 제5 커패시터의 전압을 출력한다.As an embodiment, the CMOS inverter outputs a ground voltage when the voltage of the fourth capacitor is at a high level, and outputs a voltage of the fifth capacitor when the voltage of the fourth capacitor is at a low level.
실시 예로서, 상기 입사광이 입사되기 전에, 상기 제5 커패시터에 전원 전압이 충전된다.In an embodiment, before the incident light is incident, a power voltage is charged to the fifth capacitor.
실시 예로서, 상기 입사광이 입사되기 전에, 상기 제3 커패시터에 음의 전압이 충전된다.In an embodiment, before the incident light is incident, a negative voltage is charged to the third capacitor.
실시 예로서, 상기 입사광이 입사되기 전에, 상기 제1 및 제2 커패시터들에 전원 전압이 충전된다.In an embodiment, before the incident light is incident, a power voltage is charged to the first and second capacitors.
실시 예로서, 광원을 더 포함하고, 상기 입사광은 상기 광원으로부터 조사된 광의 반사광이다.In an embodiment, a light source is further included, and the incident light is reflected light of light irradiated from the light source.
실시 예로서, 선택 신호에 응답하여 상기 제1 및 상기 제2 커패시터들의 전압들을 출력하도록 구성되는 트랜지스터들을 더 포함한다.In an embodiment, it further includes transistors configured to output voltages of the first and second capacitors in response to a selection signal.
실시 예로서, 상기 제1 및 제2 커패시터들의 전압들에 기반하여 거리를 계산하도록 구성되는 데이터 처리부를 더 포함한다.As an embodiment, further comprising a data processing unit configured to calculate a distance based on the voltages of the first and second capacitors.
본 발명의 실시 예에 따른 거리 측정 장치의 동작 방법은, 제1 내지 제5 커패시터들을 충전하는 단계; 대상을 향해 광을 조사하는 단계; 포토다이오드에 입사되는 입사광의 광량에 비례하는 속도로 상기 제4 커패시터를 방전하는 단계; 상기 제4 커패시터의 방전에 응답하여, 상기 제1 내지 제3 커패시터들의 전하들을 공유하는 단계; 상기 입사광의 상기 광량에 비례하는 속도로 제5 커패시터를 방전하는 단계; 상기 제5 커패시터의 전압 레벨에 따라 상기 제1 내지 제3 커패시터들의 전하들의 공유를 중지하는 단계; 그리고 상기 제1 및 제2 커패시터들의 전압들을 이용하여 상기 대상과의 거리를 계산하는 단계를 포함한다.A method of operating a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes: charging first to fifth capacitors; Irradiating light toward the object; Discharging the fourth capacitor at a rate proportional to the amount of incident light incident on the photodiode; Sharing charges of the first to third capacitors in response to discharge of the fourth capacitor; Discharging a fifth capacitor at a rate proportional to the amount of the incident light; Stopping sharing of charges of the first to third capacitors according to the voltage level of the fifth capacitor; And calculating a distance to the object using voltages of the first and second capacitors.
실시 예로서, 제1 내지 제5 커패시터들을 충전하는 단계는, 상기 제5 커패시터를 방전하도록 구성되는 트랜지스터의 문턱 전압에 대응하는 전압으로 상기 제4 커패시터를 충전하는 단계를 포함한다.As an embodiment, charging the first to fifth capacitors includes charging the fourth capacitor with a voltage corresponding to a threshold voltage of a transistor configured to discharge the fifth capacitor.
실시 예로서, 상기 트랜지스터의 게이트에 상기 제4 커패시터의 전압이 전달된다.In an embodiment, the voltage of the fourth capacitor is transmitted to the gate of the transistor.
실시 예로서, 상기 제4 커패시터의 전압이 로우 레벨일 때, 상기 제5 커패시터의 전압에 응답하여 상기 제1 내지 제3 커패시터들이 상기 전하들이 공유하는지 결정된다.In an embodiment, when the voltage of the fourth capacitor is at a low level, it is determined whether the first to third capacitors share the charges in response to the voltage of the fifth capacitor.
실시 예로서, 제1 내지 제5 커패시터들을 충전하는 단계는, 상기 제3 커패시터에 음전압을 충전하고, 그리고 상기 제1 및 제2 커패시터들에 전원 전압을 충전하는 단계를 포함한다.As an embodiment, charging the first to fifth capacitors includes charging a negative voltage to the third capacitor, and charging a power voltage to the first and second capacitors.
본 발명에 따르면, 포토다이오드는 거리 측정을 위한 동작을 개시하는 트리거로 기능하며, 또한 거리 측정을 위한 동작을 지속하는 시간을 가변한다. 거리 측정을 위해 미리 충전된 커패시터들을 방전하는 것은 포토다이오드와 연관된 주변 장치들에 의해 수행된다. 따라서, 포토다이오드에 입사되는 입사광의 광량이 매우 크거나 매우 적은 경우에도, 목표와의 거리가 성공적으로 측정되므로, 향상된 거리 측정 범위를 갖는 거리 측정 장치 및 거리 측정 장치의 동작 방법이 제공된다.According to the present invention, the photodiode functions as a trigger for initiating an operation for measuring a distance, and also varies the duration of the operation for measuring a distance. Discharging pre-charged capacitors for distance measurement is performed by peripheral devices associated with the photodiode. Accordingly, even when the amount of incident light incident on the photodiode is very large or very small, since the distance to the target is successfully measured, a distance measurement apparatus having an improved distance measurement range and a method of operating the distance measurement apparatus are provided.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 거리 측정 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이미지 센서의 예를 보여주는 회로도이다.
도 3은 도 2의 이미지 센서에 공급되는 전압들 및 이미지 센서에 의해 생성되는 전압들의 예를 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광 반응부를 보여주는 회로도이다.
도 5는 도 3의 제3 시간 및 제4 시간과 연관되어, 광 반응부의 전압들이 변화하는 예를 보여준다.
도 6은 제3 내지 제5 리셋 신호들이 비활성화되고, 그리고 제2 광이 입사되기 전의 광 반응부의 상태를 보여준다.
도 7은 제3 시간에 제2 광이 입사되기 시작할 때의 광 반응부의 상태를 보여준다.
도 8은 제3_1 시간 시간에 제8 트랜지스터가 턴-온 되는 예를 보여준다.
도 9는 제4 및 제5 커패시터들의 전압들에 따라 제7 트랜지스터가 제어되는 예를 보여준다.
도 10은 제2 노드의 전압 및 제3 커패시터의 전압에 따라 제8 트랜지스터가 제어되는 예를 보여준다.
도 11은 도 5와 비교하여 제2 광의 광량이 더 큰 때의 광 반응부의 전압들의 변화를 보여준다.
도 12는 제2 광의 광량이 증가한 때에, 제4 및 제5 커패시터들의 전압들에 따라 제7 트랜지스터가 제어되는 예를 보여준다.
도 13은 제2 광의 광량이 증가한 때에, 제2 노드의 전압 및 제3 커패시터의 전압에 따라 제8 트랜지스터가 제어되는 예를 보여준다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 거리 측정 장치의 동작 방법을 보여주는 순서도이다.
도 15는 광 반응부를 대체하여 포토다이오드를 사용한 때의 시뮬레이션의 결과를 보여준다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서의 시뮬레이션의 결과를 보여준다.1 is a block diagram showing a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram illustrating an example of the image sensor shown in FIG. 1.
FIG. 3 shows an example of voltages supplied to the image sensor of FIG. 2 and voltages generated by the image sensor.
4 is a circuit diagram showing an optical reaction unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows an example in which voltages of the light reaction unit change in relation to the third time and the fourth time of FIG. 3.
6 shows a state of a light reaction unit before third to fifth reset signals are deactivated and second light is incident.
7 shows a state of the light reaction unit when the second light starts to be incident at a third time.
8 shows an example in which the eighth transistor is turned on at time 3_1.
9 shows an example in which a seventh transistor is controlled according to voltages of fourth and fifth capacitors.
10 shows an example in which the eighth transistor is controlled according to the voltage of the second node and the voltage of the third capacitor.
11 shows changes in voltages of the light reaction unit when the amount of second light is greater than that of FIG. 5.
12 shows an example in which a seventh transistor is controlled according to voltages of fourth and fifth capacitors when the amount of second light increases.
13 shows an example in which the eighth transistor is controlled according to the voltage of the second node and the voltage of the third capacitor when the amount of light of the second light increases.
14 is a flowchart illustrating a method of operating a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
15 shows the result of a simulation when a photodiode is used in place of the light reaction unit.
16 shows a result of a simulation of an image sensor according to an embodiment of the present invention.
이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough to enable a person of ordinary skill in the art to easily implement the technical idea of the present invention. .
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 거리 측정 장치(100)를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 거리 측정 장치(100)는 광원(110), 광원 구동부(120), 이미지 센서(130), 이미지 센서 구동부(140), 데이터 처리부(150), 그리고 제어부(160)를 포함한다.1 is a block diagram showing a
광원(110)은 광원 구동부(120)의 제어에 따라 제1 광(L1)을 조사할 수 있다. 예를 들어, 광원(110)은 광원 구동부(120)로부터 수신되는 펄스 신호(PUL)에 응답하여 펄스 형태의 제1 광(L1)을 대상(10)을 향해 조사할 수 있다. 예를 들어, 광원(110)은 펄스 레이저 광원일 수 있다.The
광원 구동부(120)는 제어부(160)의 제어에 따라 광원(110)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 광원 구동부(120)는 제어부(160)로부터 거리 측정의 시작을 알리는 명령을 수신하고, 명령이 수신된 때로부터 미리 정해진 시간이 경과한 때에 펄스 신호(PUL)를 광원(110)으로 출력할 수 있다. 다른 예로서, 광원 구동부(120)는 제어부(160)로부터 펄스 신호(PUL)를 출력할 것을 요청하는 명령을 수신하고, 수신된 명령에 따라 펄스 신호(PUL)를 광원(110)으로 출력할 수 있다.The
이미지 센서(130)는 이미지 센서 구동부(140)의 제어에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(130)는 이미지 센서 구동부(140)로부터 수신되는 리셋 신호들(RST)에 응답하여 리셋될 수 있다. 이미지 센서(130)가 리셋되는 것은 이미지 센서(130)에서 이전에 수집된 정보를 버리고 새로운 정보를 수집할 준비를 수행하는 것을 의미할 수 있다.The
이미지 센서(130)는 이미지 센서 구동부(140)로부터 수신되는 게이트 전압들(VG)에 응답하여 외부로부터 수신되는 광에 대한 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(130)는 제1 광(L1)이 대상(10)에서 반사된 제2 광(L2)의 강도(intensity)에 대한 정보를 생성할 수 있다.The
이미지 센서(130)는 이미지 센서 구동부(140)로부터 수신되는 선택 신호들(SEL)에 응답하여 수집된 정보를 이미지 센서 구동부(140)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 수집된 정보는 출력 전압들(VOUT)로 전달될 수 있다. 이미지 센서(130)는 또한, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명되는 바와 같이, 제2 광(L2)의 강도에 대한 정보를 생성하는 데에 필요한 다양한 전압들을 이미지 센서 구동부(140)로부터 수신할 수 있다The
이미지 센서 구동부(140)는 제어부(160)의 제어에 따라 이미지 센서(130)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서 구동부(140)는 제어부(160)로부터 거리 측정의 시작을 알리는 명령을 수신하고, 명령이 수신된 때로부터 미리 정해진 시간들이 경과한 때에 각각 리셋 신호들(RST), 게이트 전압들(VG) 및 선택 신호들(SEL)을 이미지 센서(130)로 출력할 수 있다.The
다른 예로서, 이미지 센서 구동부(140)는 제어부(160)로부터 리셋 신호들(RST), 게이트 전압들(VG) 및 선택 신호들(SEL)을 출력할 것을 요청하는 명령들을 수신하고, 수신된 명령들에 따라 각각 리셋 신호들(RST), 게이트 전압들(VG) 및 선택 신호들(SEL)을 이미지 센서(130)로 출력할 수 있다.As another example, the
이미지 센서 구동부(140)는 또한, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명되는 바와 같이, 이미지 센서(130)가 제2 광(L2)의 강도에 대한 정보를 생성하는 데에 필요한 다양한 전압들을 이미지 센서(130)로 전달할 수 있다.The
데이터 처리부(150)는 이미지 센서(130)로부터 출력 전압들(VOUT)을 수신할 수 있다. 데이터 처리부(150)는 출력 전압들(VOUT)로부터 대상(10)과 거리 측정 장치(100) 사이의 거리(DT)를 계산할 수 있다. 계산된 거리(DT)는, 예를 들어 제어부(160)로 전달될 수 있다.The
제어부(160)는 거리 측정을 수행하도록 광원 구동부(120), 이미지 센서 구동부(140), 그리고 데이터 처리부(150)를 제어할 수 있다. 제어부(160)는 데이터 처리부(150)에 의해 계산된 거리(DT)를 LCD (Liquid Crystal Display)와 같은 표시 장치를 통해 표시하거나, 유선 또는 무선 인터페이스를 통해 다른 장치로 전달할 수 있다.The
도 2는 도 1에 도시된 이미지 센서(130)의 예를 보여주는 회로도이다. 예시적으로, 이미지 센서(130)의 하나의 픽셀의 예가 도 2에 도시된다. 이미지 센서(130)는 복수의 픽셀들을 포함할 수 있으며, 이 경우에 각 픽셀은 도 2에 도시된 것과 동일한 구조를 가질 수 있다.2 is a circuit diagram showing an example of the
도 1 및 도 2를 참조하면, 이미지 센서(130)는 제1 내지 제6 트랜지스터들(TR1~TR6), 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2), 제1 및 제2 전송 게이트들(TG1, TG2), 그리고 광 반응부(200)를 포함한다.1 and 2, the
제1 및 제2 전송 게이트들(TG1, TG2)의 게이트들에 각각 제1 및 제2 게이트 전압들(VG1, VG2)이 공급된다. 제1 및 제2 게이트 전압들(VG1, VG2)은 이미지 센서 구동부(140)로부터 공급될 수 있다. 제1 및 제2 전송 게이트들(TG1, TG2)의 제2 노드들(예를 들어 드레인들)은 제1 및 제2 검출 노드들(FD1, FD2)에 연결된다. 제1 및 제2 전송 게이트들(TG1, TG2) 사이의 노드는 제1 노드(N1)일 수 있다. 제1 및 제2 전송 게이트들(TG1, TG2)은 N형 트랜지스터들일 수 있다. First and second gate voltages VG1 and VG2 are supplied to the gates of the first and second transfer gates TG1 and TG2, respectively. The first and second gate voltages VG1 and VG2 may be supplied from the
제1 커패시터(C1)는 제1 검출 노드(FD1)와 접지 단자 사이에 연결된다. 제1 검출 노드(FD1)는 제1 트랜지스터(TR1)의 제2 노드(예를 들어 드레인)에 연결되고, 제3 트랜지스터(TR3)의 게이트에 연결될 수 있다. 제2 커패시터(C2)는 제2 검출 노드(FD2)와 접지 단자 사이에 연결된다. 제2 검출 노드(FD2)는 제2 트랜지스터(TR2)의 제2 노드(예를 들어 드레인)에 연결되고, 제5 트랜지스터(TR5)의 게이트에 연결될 수 있다.The first capacitor C1 is connected between the first detection node FD1 and the ground terminal. The first detection node FD1 may be connected to a second node (eg, a drain) of the first transistor TR1 and may be connected to a gate of the third transistor TR3. The second capacitor C2 is connected between the second detection node FD2 and the ground terminal. The second detection node FD2 may be connected to a second node (eg, a drain) of the second transistor TR2 and may be connected to a gate of the fifth transistor TR5.
제1 트랜지스터(TR1)의 제1 노드(예를 들어 소스)는 전원 전압(VDD)이 공급되는 전원 노드에 연결된다. 제1 트랜지스터(TR1)의 제2 노드(예를 들어 드레인)는 제1 검출 노드(FD1)에 연결된다. 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트에 제1 리셋 신호(RST1)가 공급된다. 제1 리셋 신호(RST1)는 이미지 센서 구동부(140)로부터 공급될 수 있다.A first node (eg, a source) of the first transistor TR1 is connected to a power node to which the power voltage VDD is supplied. The second node (eg, the drain) of the first transistor TR1 is connected to the first detection node FD1. The first reset signal RST1 is supplied to the gate of the first transistor TR1. The first reset signal RST1 may be supplied from the
제2 트랜지스터(TR2)의 제1 노드(예를 들어 소스)는 전원 전압(VDD)이 공급되는 전원 노드에 연결된다. 제2 트랜지스터(TR2)의 제2 노드(예를 들어 드레인)는 제2 검출 노드(FD2)에 연결된다. 제2 트랜지스터(TR2)의 게이트에 제2 리셋 신호(RST2)가 공급된다. 제2 리셋 신호(RST2)는 이미지 센서 구동부(140)로부터 공급될 수 있다.A first node (eg, a source) of the second transistor TR2 is connected to a power node to which the power voltage VDD is supplied. The second node (eg, the drain) of the second transistor TR2 is connected to the second detection node FD2. A second reset signal RST2 is supplied to the gate of the second transistor TR2. The second reset signal RST2 may be supplied from the
제3 트랜지스터(TR3)의 제1 노드(예를 들어 소스)는 제4 트랜지스터(TR4)의 제2 노드(예를 들어 드레인)에 연결된다. 제3 트랜지스터(TR3)의 제2 노드(예를 들어 드레인)는 전원 단자에 연결된다. 제3 트랜지스터(TR3)의 게이트는 제1 검출 노드(FD1)에 연결된다.A first node (eg, a source) of the third transistor TR3 is connected to a second node (eg, a drain) of the fourth transistor TR4. The second node (eg, the drain) of the third transistor TR3 is connected to the power terminal. The gate of the third transistor TR3 is connected to the first detection node FD1.
제4 트랜지스터(TR4)의 제1 노드(예를 들어 소스)는 제1 출력 전압(VOUT1)을 출력하는 제1 출력 단자일 수 있다. 제4 트랜지스터(TR4)의 제2 노드(예를 들어 드레인)는 제3 트랜지스터(TR3)의 제1 노드(예를 들어 소스)에 연결된다. 제4 트랜지스터(TR4)의 게이트에 제1 선택 신호(SEL1)가 공급된다. 제1 선택 신호(SEL1)는 이미지 센서 구동부(140)로부터 공급될 수 있다.The first node (eg, a source) of the fourth transistor TR4 may be a first output terminal that outputs the first output voltage VOUT1. A second node (eg, a drain) of the fourth transistor TR4 is connected to a first node (eg, a source) of the third transistor TR3. The first selection signal SEL1 is supplied to the gate of the fourth transistor TR4. The first selection signal SEL1 may be supplied from the
제5 트랜지스터(TR5)의 제1 노드(예를 들어 소스)는 제6 트랜지스터(TR6)의 제2 노드(예를 들어 드레인)에 연결된다. 제5 트랜지스터(TR5)의 제2 노드(예를 들어 드레인)는 전원 단자에 연결된다. 제5 트랜지스터(TR5)의 게이트는 제2 검출 노드(FD2)에 연결된다.A first node (eg, a source) of the fifth transistor TR5 is connected to a second node (eg, a drain) of the sixth transistor TR6. The second node (eg, the drain) of the fifth transistor TR5 is connected to the power terminal. The gate of the fifth transistor TR5 is connected to the second detection node FD2.
제6 트랜지스터(TR6)의 제1 노드(예를 들어 소스)는 제2 출력 전압(VOUT2)을 출력하는 제2 출력 단자일 수 있다. 제6 트랜지스터(TR6)의 제2 노드(예를 들어 드레인)는 제5 트랜지스터(TR5)의 제1 노드(예를 들어 소스)에 연결된다. 제6 트랜지스터(TR6)의 게이트에 제2 선택 신호(SEL2)가 공급된다. 제2 선택 신호(SEL2)는 이미지 센서 구동부(140)로부터 공급될 수 있다.The first node (eg, the source) of the sixth transistor TR6 may be a second output terminal that outputs the second output voltage VOUT2. A second node (eg, a drain) of the sixth transistor TR6 is connected to a first node (eg, a source) of the fifth transistor TR5. The second select signal SEL2 is supplied to the gate of the sixth transistor TR6. The second selection signal SEL2 may be supplied from the
예시적으로, 제1 및 제2 트랜지스터들(TR1, TR2)은 거리 측정이 시작되기 전에, 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)에 전원 전압(VDD)을 충전할 수 있다. 제1 및 제2 전송 게이트들(TG1, TG2)은 거리 측정이 수행되는 동안에, 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)을 광 반응부(200)와 전기적으로 연결할 수 있다.For example, the first and second transistors TR1 and TR2 may charge the power voltage VDD in the first and second capacitors C1 and C2 before the distance measurement starts. The first and second transfer gates TG1 and TG2 may electrically connect the first and second capacitors C1 and C2 to the
광 반응부(200)는 제1 노드(N1)와 접지 노드의 사이에 연결된다. 광 반응부(200)는 입사광의 광량에 응답하여 제1 및 제2 전송 게이트들(TG1, TG2)을 통해 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)을 방전할 수 있다. 예를 들어, 광 반응부(200)는 입사광의 광량에 반비례하는 시간 동안 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)을 방전할 수 있다.The
입사광의 광량이 클수록, 광 반응부(200)는 더 짧은 시간 동안 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)을 방전할 수 있다. 입사광이 작을수록, 광 반응부(200)는 더 긴 시간 동안 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)을 방전할 수 있다. 예를 들어, 광 반응부(200)는 제1 노드(N1)로부터 전하들을 방전하는 용량을 일정하게 유지할 수 있다. 광 반응부(200)가 실제 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)로부터 방전하는 전하들의 양은 제1 및 제2 게이트 전압들(VG1, VG2)에 의해 각각 제어될 수 있다.As the amount of incident light increases, the
대상(10)과의 거리와 연관되어 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)이 방전된 후에, 제3 및 제5 트랜지스터들(TR3, TR5)은 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)의 전압들을 증폭할 수 있다. 제4 및 제6 트랜지스터들(TR4, TR6)은 증폭된 전압들을 제1 및 제2 출력 전압들(VOUT1, VOUT2)로 출력할 수 있다.After the first and second capacitors C1 and C2 are discharged in relation to the distance to the
예시적으로, 제1 및 제2 트랜지스터들(TR1, TR2)은 PMOSFET들일 수 있다. 제3 내지 제6 트랜지스터들(TR3~TR6)은 NMOSFET들일 수 있다. 제1 및 제2 전송 게이트들(TG1, TG2)은 NMOFET들일 수 있다. 그러나 본 발명의 기술적 사상에 따른 이미지 센서(130)의 픽셀은 도 2에 도시된 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, PMOSFET들과 NMOSFET들이 서로 교체되고, 전원 단자와 접지 단자가 서로 교체될 수 있다.For example, the first and second transistors TR1 and TR2 may be PMOSFETs. The third to sixth transistors TR3 to TR6 may be NMOSFETs. The first and second transfer gates TG1 and TG2 may be NMOFETs. However, the pixel of the
도 3은 도 2의 이미지 센서(130)에 공급되는 전압들 및 이미지 센서(130)에 의해 생성되는 전압들의 예를 보여준다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 거리 측정 장치(100)가 거리 측정을 실시하고자 할 때에, 이미지 센서 구동부(140)는 우선 제1 시간(T1)에 리셋 신호들(RST1, RST2)을 활성화(예를 들어 로직 로우)한 후에 비활성화(예를 들어 로직 하이)할 수 있다.3 shows an example of voltages supplied to the
리셋 신호들(RST1, RST2)이 활성화된 동안에, 제1 및 제2 트랜지스터들(TR1, TR2)이 턴-온 된다. 제1 및 제2 트랜지스터들(TR1, TR2)이 턴-온 되면, 제1 및 제2 검출 노드들(FD1, FD2)의 전압들이 전원 전압(VDD)으로 충전된다. 제1 및 제2 검출 노드들(FD1, FD2)에 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)이 각각 연결되어 있으므로, 제1 및 제2 트랜지스터들(TR1, TR2)이 턴-오프 되어도 제1 및 제2 검출 노드들(FD1, FD2)의 전압들은 전원 전압(VDD)을 유지할 수 있다. 예시적으로, 리셋 신호들(RST1, RST2)이 활성화된 동안에, 제1 및 제2 출력 전압들(VOUT1, VOUT2)은 초기값, 예를 들어 접지 전압으로 리셋될 수 있다.While the reset signals RST1 and RST2 are activated, the first and second transistors TR1 and TR2 are turned on. When the first and second transistors TR1 and TR2 are turned on, the voltages of the first and second detection nodes FD1 and FD2 are charged to the power voltage VDD. Since the first and second capacitors C1 and C2 are connected to the first and second detection nodes FD1 and FD2, respectively, even when the first and second transistors TR1 and TR2 are turned off. Voltages of the first and second detection nodes FD1 and FD2 may maintain the power voltage VDD. For example, while the reset signals RST1 and RST2 are activated, the first and second output voltages VOUT1 and VOUT2 may be reset to an initial value, for example, a ground voltage.
이미지 센서(130)가 리셋된 후에, 즉 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)이 전원 전압(VDD)으로 충전된 후에 제2 시간(T2)에, 광원 구동부(120)는 펄스 신호(PUL)를 출력한다. 펄스 신호(PUL)에 응답하여 광원(110)은 펄스 형태의 제1 광(L1)(예를 들어 레이저)을 대상(10)을 향해 조사할 수 있다.After the
광원(110)이 제1 광(L1)을 조사하는 것에 동기되어 제2 시간(T2)에, 제1 게이트 전압(VG1) 및 제2 게이트 전압(VG2)이 상보적으로 또는 차동적으로 제어(또는 구동)된다. 예를 들어, 이미지 센서 구동부(140)는 미리 정해진 듀티 시간(duty time), 예를 들어 제2 시간(T2) 및 제5 시간(T5) 사이의 시간 동안에 제1 게이트 전압(VG1)을 저 레벨(예를 들어, 로우 레벨)로부터 고 레벨(예를 들어, 하이 레벨)로 점차 증가시킬 수 있다.The first gate voltage VG1 and the second gate voltage VG2 are controlled complementarily or differentially at a second time T2 in synchronization with the
또한, 이미지 센서 구동부(140)는 미리 정해진 듀티 시간(duty time), 예를 들어 제2 시간(T2) 및 제5 시간(T5) 사이의 시간 동안에 제2 게이트 전압(VG2)을 고 레벨(예를 들어, 하이 레벨)로부터 저 레벨(예를 들어, 로우 레벨)로 점차 감소시킬 수 있다.In addition, the
제1 게이트 전압(VG1) 및 제2 게이트 전압(VG2)이 상보적 또는 차동적으로 구동되는 동안에, 광 반응부(200)는 제1 및 제2 검출 노드들(FD1, FD2)을 통해 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)을 방전한다. 예를 들어, 제3 시간(T3) 및 제4 시간(T4) 사이에 제2 광(L2)이 입사광으로서 광 반응부(200)에 입사될 수 있다. 광 반응부(200)는 제2 광(L2)이 입사되는 제3 시간(T3)부터 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)의 방전을 시작할 수 있다.While the first gate voltage VG1 and the second gate voltage VG2 are complementarily or differentially driven, the
광 반응부(200)는 제2 광(L2)의 입사가 종료되는 제4 시간(T4)에 관계없이, 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)을 방전하는 시간을 가변할 수 있다. 예를 들어, 광 반응부(200)는 제2 광(L2)의 광량에 따라, 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)을 방전하는 시간을 가변할 수 있다.The
제2 광(L2)의 광량이 증가할수록, 광 반응부(200)는 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)을 방전하는 시간 구간을 줄일 수 있다. 제2 광(L2)의 광량이 감소할수록, 광 반응부(200)는 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)을 방전하는 시간 구간을 늘릴 수 있다.As the amount of light of the second light L2 increases, the
광 반응부(200)는 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)로부터 총괄적으로 방전하는 전하들의 양을 일정하게 유지할 수 있다. 제1 및 제2 게이트 전압들(VG1, VG2)의 레벨들에 따라, 광 반응부(200)가 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)로부터 각각 방전하는 전하들의 양이 조절될 수 있다.The
제1 게이트 전압(VG1)은 듀티 시간 동안에 점차 증가한다. 따라서 제2 광(L2)이 입사되는 시간이 제2 시간(T2), 즉 제1 광(L1)이 조사되는 시간과 가까울수록 제1 전송 게이트(TG1)를 통해 전달될 수 있는 전자들의 수가 감소한다. 제2 광(L2)이 입사되는 시간이 제5 시간(T5), 즉 제1 게이트 전압(VG1)의 구동이 종료되는 시간과 가까울수록 제1 전송 게이트(TG1)를 통해 전달될 수 있는 전자들의 수가 증가한다.The first gate voltage VG1 gradually increases during the duty time. Therefore, the number of electrons that can be transferred through the first transfer gate TG1 decreases as the time when the second light L2 is incident is closer to the second time T2, that is, the time when the first light L1 is irradiated. do. As the incident time of the second light L2 is closer to the fifth time T5, that is, the time when the driving of the first gate voltage VG1 is terminated, electrons that can be transferred through the first transfer gate TG1 are The number increases.
마찬가지로, 제2 게이트 전압(VG2)은 듀티 시간 동안에 점차 감소한다. 따라서 제2 광(L2)이 입사되는 시간이 제2 시간(T2), 즉 제1 광(L1)이 조사되는 시간과 가까울수록 제2 전송 게이트(TG2)를 통해 전달될 수 있는 전자들의 수가 증가한다. 제2 광(L2)이 입사되는 시간이 제5 시간(T5), 즉 제2 게이트 전압(VG2)의 구동이 종료되는 시간과 가까울수록 제2 전송 게이트(TG2)를 통해 전달될 수 있는 전자들의 수가 감소한다.Likewise, the second gate voltage VG2 gradually decreases during the duty time. Therefore, the number of electrons that can be transferred through the second transfer gate TG2 increases as the time when the second light L2 is incident is closer to the second time T2, that is, the time when the first light L1 is irradiated. do. As the incident time of the second light L2 is closer to the fifth time T5, that is, the time at which the driving of the second gate voltage VG2 is terminated, electrons that can be transmitted through the second transfer gate TG2 are The number decreases.
즉, 제1 전송 게이트(TG1)는 광 반응부(200)에 입사되는 제2 광(L2)의 광량(또는 광의 강도 또는 세기)에 응답하여(예를 들어, 반비례하여), 그리고 제1 광(L1)이 조사되는 또는 제1 게이트 전압(VG1)이 구동되는 제2 시간(T2)으로부터 경과한 시간에 비례하여 제1 검출 노드(FD1)의 전압을 감소시킬 수 있다.That is, the first transfer gate TG1 responds to (for example, inversely proportional) the amount of light (or the intensity or intensity of light) of the second light L2 incident on the
제2 전송 게이트(TG2)는 광 반응부(200)의 포토다이오드(PD)에 입사되는 제2 광(L2)의 광량(또는 광의 강도 또는 세기)에 응답하여(예를 들어, 반비례하여), 그리고 제1 광(L1)이 조사되는 또는 제2 게이트 전압(VG2)에 구동되는 제2 시간(T2)으로부터 경과한 시간에 반비례하여 제2 검출 노드(FD2)의 전압을 감소시킬 수 있다.The second transfer gate TG2 responds (for example, in inverse proportion) to the amount of light (or intensity or intensity of light) of the second light L2 incident on the photodiode PD of the
제2 광(L2)이 입사되는 제1 노출 구간(EI1)을 참조하면, 제2 시간(T2) 및 제5 시간(T5) 사이에서, 제2 광(L2)이 입사되는 제3 시간(T3)은 제5 시간(T5)보다 제1 시간(T1)에 더 가깝다. 따라서, 제2 검출 노드(FD2)의 전압이 제1 검출 노드(FD1)의 전압보다 더 많이 감소한다.Referring to the first exposure section EI1 in which the second light L2 is incident, between the second time T2 and the fifth time T5, a third time T3 at which the second light L2 is incident. ) Is closer to the first time T1 than the fifth time T5. Accordingly, the voltage of the second detection node FD2 decreases more than the voltage of the first detection node FD1.
듀티 시간이 종료되는 제5 시간(T5)에, 이미지 센서 구동부(140)는 제1 및 제2 전송 게이트들(TG1, TG2)이 턴-오프 되도록 제1 및 제2 게이트 전압들(VG1, VG2)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서 구동부(140)는 제1 및 제2 게이트 전압들(VG1, VG2)로 접지 전압을 공급할 수 있다.At the fifth time T5 when the duty time ends, the
제6 시간(T6)에, 이미지 센서 구동부(140)는 제1 및 제2 선택 신호들(SEL1, SEL2)을 활성화한다. 제1 및 제2 선택 신호들(SEL1, SEL2)이 활성화되면, 제1 및 제2 검출 노드들(FD1, FD2)의 전압들이 제3 및 제5 트랜지스터들(TR3, TR5)에 의해 증폭되고, 제4 및 제6 트랜지스터들(TR4, TR6)을 통해 출력된다. 예를 들어, 제4 및 제6 트랜지스터들(TR4, TR6)은 제1 및 제2 출력 전압들(VOUT1, VOUT2)을 출력할 수 있다.At the sixth time T6, the
제7 시간(T7)에 다음 거리 측정을 위한 제1 및 제2 리셋 신호들(RST1, RST2)이 수신될 수 있다. 이후에, 제8 시간(T8) 내지 제11 시간(T11) 동안에, 다음 거리 측정이 실시될 수 있다. 다음 거리 측정 동안에, 제2 광(L2)이 입사되는 제2 노출 구간(EI2)을 참조하면, 제2 광(L2)이 입사되는 시간은 제9 시간(T9) 및 제10 시간(T10)이며, 이들은 제1 광(L1)이 조사되는 제8 시간(T8) 보다는 듀티 시간이 종료되는 제11 시간(T11)에 더 가깝다. 따라서, 제1 검출 노드(FD1)의 전압이 제2 검출 노드(FD2)의 전압보다 더 많이 감소한다.The first and second reset signals RST1 and RST2 for the next distance measurement may be received at the seventh time T7. Thereafter, during the eighth time period T8 to the eleventh time period T11, the next distance measurement may be performed. During the next distance measurement, referring to the second exposure section EI2 in which the second light L2 is incident, the times when the second light L2 is incident are the ninth time T9 and the tenth time T10. , These are closer to the eleventh time T11 at which the duty time ends than the eighth time T8 at which the first light L1 is irradiated. Accordingly, the voltage of the first detection node FD1 decreases more than the voltage of the second detection node FD2.
상술된 바와 같이, 광 반응부(200)는 입사되는 광, 예를 들어 제2 광(L2)의 광량 반비례하여 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)을 방전한다. 즉, 제1 및 제2 전송 게이트들(TG1, TG2)은 제2 광(L2)의 광량에 반비례하여 제1 및 제2 검출 노드들(FD1, FD2)의 전압들을 감소시킨다.As described above, the
제1 및 제2 게이트 전압들(VG1, VG2)은 상보적 또는 차동적으로 제어된다. 제1 게이트 전압(VG1)은 저 레벨로부터 고 레벨로 상승하며, 제2 게이트 전압(VG2)은 고 레벨로부터 저 레벨로 감소한다. 따라서 제1 전송 게이트(TG1)는 제1 광(L1)이 조사되는 시간으로부터 경과한 시간에 비례하여 제1 검출 노드(FD1)의 전압을 감소시키고, 제2 전송 게이트(TG2)는 제1 광(L1)이 조사되는 시간으로부터 경과한 시간에 반비례하여 제2 검출 노드(FD2)의 전압을 감소시킨다.The first and second gate voltages VG1 and VG2 are controlled complementarily or differentially. The first gate voltage VG1 rises from the low level to the high level, and the second gate voltage VG2 decreases from the high level to the low level. Therefore, the first transfer gate TG1 decreases the voltage of the first detection node FD1 in proportion to the time elapsed from the time when the first light L1 is irradiated, and the second transfer gate TG2 reduces the voltage of the first light. The voltage of the second detection node FD2 is reduced in inverse proportion to the time elapsed from the time L1 is irradiated.
제1 출력 전압(VOUT1) 및 제2 출력 전압(VOUT2)은 제2 광(L2)의 광량에 대한 정보뿐 아니라 제2 광(L2)이 입사된 시간이 듀티 시간의 시작점에 가까운지 또는 종료점에 가까운지에 대한 정보를 상보적 또는 차동적으로 내포한다. 제1 광(L1)이 조사된 시간과 제2 광(L2)이 입사되는 시간 사이의 시간은 비행시간(TOF, Time of Flight)일 수 있다.The first output voltage VOUT1 and the second output voltage VOUT2 are not only information about the amount of light of the second light L2, but also whether the incident time of the second light L2 is close to the start or end point of the duty time. Complementarily or differentially contain information about whether it is close. The time between the time when the first light L1 is irradiated and the time at which the second light L2 is incident may be a time of flight (TOF).
즉, 제1 출력 전압(VOUT1) 및 제2 출력 전압(VOUT2)은 비행시간(TOF)이 듀티 시간의 몇 퍼센트를 차지하는지에 대한 정보를 더 포함한다. 따라서, 제1 출력 전압(VOUT1) 및 제2 출력 전압(VOUT2)을 상보적 또는 차동적으로 이용하여 거리가 계산되면, 계산된 거리의 신뢰도가 향상된다.That is, the first output voltage VOUT1 and the second output voltage VOUT2 further include information on what percentage of the duty time the flight time TOF occupies. Accordingly, when the distance is calculated using the first output voltage VOUT1 and the second output voltage VOUT2 complementarily or differentially, the reliability of the calculated distance is improved.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광 반응부(200)를 보여주는 회로도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 광 반응부(200)는 포토다이오드(PD), 제7 내지 제13 트랜지스터들(TR7~TR13), 그리고 제3 내지 제5 커패시터들(C3~C5)을 포함한다.4 is a circuit diagram showing a
포토다이오드(PD)는 제4 커패시터(C4)와 병렬 연결된다. 포토다이오드(PD) 및 제4 커패시터(C4)는 접지 노드와 제12 트랜지스터(TR12)의 사이에 연결될 수 있다. 제12 트랜지스터(TR12)는 트리거 전압(VTRIG)이 공급되는 노드와 제4 커패시터(C4) 및 포토다이오드(PD)의 사이에 연결된다. 제4 커패시터(C4) 및 포토다이오드(PD)와 접지 노드 사이의 노드는 제3 노드(N3)일 수 있다.The photodiode PD is connected in parallel with the fourth capacitor C4. The photodiode PD and the fourth capacitor C4 may be connected between the ground node and the twelfth transistor TR12. The twelfth transistor TR12 is connected between the node to which the trigger voltage VTRIG is supplied and the fourth capacitor C4 and the photodiode PD. A node between the fourth capacitor C4 and the photodiode PD and the ground node may be a third node N3.
제12 트랜지스터(TR12)는 제5 리셋 신호(RST5)에 응답하여 제4 커패시터(C4)에 트리거 전압(VTRIG)을 충전할 수 있다. 제5 리셋 신호(RST5)는 제1 및 제2 리셋 신호들(RST1, RST2)과 동일한 파형을 가질 수 있다.The twelfth transistor TR12 may charge the trigger voltage VTRIG in the fourth capacitor C4 in response to the fifth reset signal RST5. The fifth reset signal RST5 may have the same waveform as the first and second reset signals RST1 and RST2.
제9 및 제10 트랜지스터들(TR9, TR10)은 직렬 연결된다. 제9 및 제10 트랜지스터들(TR9, TR10)은 접지 노드 및 제5 커패시터(C5)의 사이에 연결된다. 제9 및 제10 트랜지스터들(TR9, TR10)의 게이트들에 제4 커패시터(C4)의 전압이 전달된다. 제9 및 제10 트랜지스터들(TR9, TR10) 사이의 노드는 제2 노드(N2)일 수 있다.The ninth and tenth transistors TR9 and TR10 are connected in series. The ninth and tenth transistors TR9 and TR10 are connected between the ground node and the fifth capacitor C5. The voltage of the fourth capacitor C4 is transmitted to the gates of the ninth and tenth transistors TR9 and TR10. A node between the ninth and tenth transistors TR9 and TR10 may be a second node N2.
제9 및 제10 트랜지스터들(TR9, TR10)은 제4 커패시터(C4)의 전압의 논리 레벨을 반전하여 제2 노드(N2)로 출력하는 CMOS 인버터를 형성할 수 있다. 제4 커패시터(C4)의 전압의 논리 레벨이 하이 레벨일 때, 제9 및 제10 트랜지스터들(TR9, TR10)은 로우 레벨의 접지 전압을 제2 노드(N2)로 출력할 수 있다.The ninth and tenth transistors TR9 and TR10 may form a CMOS inverter that inverts the logic level of the voltage of the fourth capacitor C4 and outputs it to the second node N2. When the logic level of the voltage of the fourth capacitor C4 is a high level, the ninth and tenth transistors TR9 and TR10 may output a low-level ground voltage to the second node N2.
제4 커패시터(C4)의 전압의 논리 레벨이 로우 레벨일 때, 제9 및 제10 트랜지스터들(TR9, TR10)은 하이 레벨로서 제5 커패시터(C5)의 전압을 제2 노드(N2)로 출력할 수 있다. 제5 커패시터(C5)는 제10 트랜지스터(TR10)와 접지 노드의 사이에 연결될 수 있다.When the logic level of the voltage of the fourth capacitor C4 is a low level, the ninth and tenth transistors TR9 and TR10 are at a high level and output the voltage of the fifth capacitor C5 to the second node N2 can do. The fifth capacitor C5 may be connected between the tenth transistor TR10 and the ground node.
제7 트랜지스터(TR7)는 제5 커패시터(C5)와 병렬 연결된다. 제5 커패시터(C5) 및 제7 트랜지스터(TR7)는 제10 트랜지스터(TR10)와 접지 노드의 사이에 병렬 연결될 수 있다. 제7 트랜지스터(TR7)의 게이트에 제4 커패시터(C4)의 전압이 전달될 수 있다. 제7 트랜지스터(TR7)는 제5 커패시터(C5)의 전압을 방전할 수 있다.The seventh transistor TR7 is connected in parallel with the fifth capacitor C5. The fifth capacitor C5 and the seventh transistor TR7 may be connected in parallel between the tenth transistor TR10 and the ground node. The voltage of the fourth capacitor C4 may be transmitted to the gate of the seventh transistor TR7. The seventh transistor TR7 may discharge the voltage of the fifth capacitor C5.
제11 트랜지스터(TR11)는 전원 전압(VDD)이 공급되는 전원 노드, 그리고 제10 트랜지스터(TR10) 및 제5 커패시터(C5)의 사이의 노드의 사이에 연결될 수 있다. 제11 트랜지스터(TR11)는 제4 리셋 신호(RST4)에 응답하여 제5 커패시터(C5)에 전원 전압(VDD)을 충전할 수 있다. 제4 리셋 신호(RST4)는 제1 및 제2 리셋 신호들(RST1, RST2)과 동일한 파형을 가질 수 있다.The eleventh transistor TR11 may be connected between a power node to which the power voltage VDD is supplied and a node between the tenth transistor TR10 and the fifth capacitor C5. The eleventh transistor TR11 may charge the power voltage VDD in the fifth capacitor C5 in response to the fourth reset signal RST4. The fourth reset signal RST4 may have the same waveform as the first and second reset signals RST1 and RST2.
제8 트랜지스터(TR8)는 제2 노드(N2)의 전압에 응답하여, 제3 커패시터(C3)를 제1 노드(N1)에 선택적으로 연결할 수 있다. 즉, 제8 트랜지스터(TR8)는 제3 커패시터(C3)가 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)과 선택적으로 전하들을 공유하게 할 수 있다.The eighth transistor TR8 may selectively connect the third capacitor C3 to the first node N1 in response to the voltage of the second node N2. That is, the eighth transistor TR8 may allow the third capacitor C3 to selectively share charges with the first and second capacitors C1 and C2.
제13 트랜지스터(TR13)는 신호 전압(VSIG)이 공급되는 노드, 그리고 제8 트랜지스터(TR8) 및 제3 커패시터(C3) 사이의 노드의 사이에 연결된다. 제13 트랜지스터(TR13)는 제3 리셋 신호(RST3)에 응답하여 제3 커패시터(C3)에 신호 전압(VSIG)을 충전할 수 있다. 제3 리셋 신호(RST3)는 제1 및 제2 리셋 신호들(RST1, RST2)과 반대의 파형을 가질 수 있다. 즉, 제1 및 제2 리셋 신호들(RST1, RST2)을 반전한 형태가 제3 리셋 신호(RST3)일 수 있다.The thirteenth transistor TR13 is connected between a node to which the signal voltage VSIG is supplied and a node between the eighth transistor TR8 and the third capacitor C3. The thirteenth transistor TR13 may charge the signal voltage VSIG in the third capacitor C3 in response to the third reset signal RST3. The third reset signal RST3 may have a waveform opposite to that of the first and second reset signals RST1 and RST2. That is, a form obtained by inverting the first and second reset signals RST1 and RST2 may be the third reset signal RST3.
도 5는 도 3의 제3 시간(T3) 및 제5 시간(T5)과 연관되어, 광 반응부(200)의 전압들이 변화하는 예를 보여준다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 제1 시간(T1) 및 제2 시간(T2)의 사이에서, 제3 내지 제5 리셋 신호들(RST3~RST5)에 응답하여, 제3 커패시터(C3)에 신호 전압(VSIG)이 충전되고, 제4 커패시터(C4)에 트리거 전압(VTRIG)이 충전되고, 그리고 제5 커패시터(C5)에 전원 전압(VDD)이 충전될 수 있다.5 shows an example in which voltages of the
신호 전압(VSIG)은 음전압일 수 있다. 트리거 전압(VTRIG)은 전원 전압(VDD)보다 낮은 양전압일 수 있다. 제3 내지 제5 리셋 신호들(RST3~RST5)이 비활성화되고, 그리고 제2 광(L2)이 입사되기 전의 광 반응부(200)의 상태가 도 6에 도시된다. 도 6을 참조하면, 제9 트랜지스터(TR9)를 제외한 나머지 트랜지스터들은 턴-오프될 수 있다. 제4 커패시터(C4)에 트리거 전압(VTRIG)이 충전되면, 제9 트랜지스터(TR9)가 턴-온 되어 제2 노드(N2)에 접지 전압(VSS)을 공급할 수 있다. 제3 및 제5 케패시터들(C3, C5)은 각각 신호 전압(VSIG) 및 전원 전압(VDD)을 가질 수 있다.The signal voltage VSIG may be a negative voltage. The trigger voltage VTRIG may be a positive voltage lower than the power voltage VDD. 6 illustrates a state of the
다시 도 2 내지 도 5를 참조하면, 제3 시간(T3)에 제2 광(L2)이 입사되기 시작할 수 있다. 제2 광(L2)이 입사되기 시작하면, 포토다이오드(PD)는 전자들을 생성할 수 있다. 전자들에 의해, 제4 커패시터(C4)의 전압이 트리거 전압(VTRIG)으로부터 감소할 수 있다. 예를 들어, 제4 커패시터(C4)의 전압이 감소하기 시작할 때, 제7 및 제8 트랜지스터들(TR7, TR8)이 턴-온 될 수 있다.Referring back to FIGS. 2 to 5, the second light L2 may start to be incident at the third time T3. When the second light L2 starts to be incident, the photodiode PD may generate electrons. Due to the former, the voltage of the fourth capacitor C4 may decrease from the trigger voltage VTRIG. For example, when the voltage of the fourth capacitor C4 starts to decrease, the seventh and eighth transistors TR7 and TR8 may be turned on.
제3 시간(T3)에 제2 광(L2)이 입사되기 시작할 때의 광 반응부(200)의 상태가 도 7에 도시된다. 도 7을 참조하면, 제7 트랜지스터(TR7)가 턴-온 되고, 제5 커패시터(C5)는 접지 노드에 연결될 수 있다. 제1 화살표(A1)로 도시된 바와 같이, 제5 커패시터(C5)로부터 접지 노드로 전류가 흐르고, 제5 커패시터(C5)가 방전되어 제5 커패시터(C5)의 전압이 감소할 수 있다. 제2 화살표(A2)로 도시된 바와 같이, 제10 트랜지스터(TR10)가 턴-온 되고, 제5 커패시터(C5)의 전압이 제8 트랜지스터(TR8)로 전달되기 시작할 수 있다.7 shows a state of the
다시 도 2 내지 도 5를 참조하면, 제3_1 시간(T3_1)에 제2 노드(N2)의 전압과 제3 커패시터(C3)의 전압의 차이가 제8 트랜지스터(TR8)의 문턱 전압보다 높아지면, 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-온 된다. 제3_1 시간(T3_1) 시간에 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-온 되는 예가 도 8에 도시된다.Referring back to FIGS. 2 to 5, when the difference between the voltage of the second node N2 and the voltage of the third capacitor C3 is higher than the threshold voltage of the eighth transistor TR8 at a time 3_1 time T3_1, The eighth transistor TR8 is turned on. An example in which the eighth transistor TR8 is turned on at a time 3_1 time T3_1 is shown in FIG. 8.
도 8을 참조하면, 제2 화살표(A2)로 도시된 바와 같이, 제5 커패시터(C5)의 전압은 제10 트랜지스터(TR10)를 통해 제8 트랜지스터(TR8)로 전달된다. 제5 커패시터(C5)의 전압에 의해, 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-온 된다. 제3 화살표(A3)로 도시된 바와 같이, 제3 커패시터(C3)는 제8 트랜지스터(TR8)를 통해 제1 노드(N1)와 연결된다.Referring to FIG. 8, as shown by the second arrow A2, the voltage of the fifth capacitor C5 is transmitted to the eighth transistor TR8 through the tenth transistor TR10. The eighth transistor TR8 is turned on by the voltage of the fifth capacitor C5. As shown by the third arrow A3, the third capacitor C3 is connected to the first node N1 through the eighth transistor TR8.
다시 도 2 내지 도 5를 참조하면, 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-온 됨에 따라, 제1 내지 제3 커패시터들(C1~C3)은 전하들을 공유한다. 예를 들어, 신호 전압(VSIG)이 음전압이므로, 광 반응부(200)의 제3 커패시터(C3)는 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)을 방전할 수 있다. 전하 공유로 인해, 제3 커패시터(C3)의 전압은 신호 전압(VSIG)으로부터 상승할 수 있다.Referring back to FIGS. 2 to 5, as the eighth transistor TR8 is turned on, the first to third capacitors C1 to C3 share charges. For example, since the signal voltage VSIG is a negative voltage, the third capacitor C3 of the
예를 들어, 제4_1 시간(T4_1)에, 제2 노드(N2)의 전압은 제5 커패시터(C5)의 전압(예를 들어, 제2 전압(V2))에 도달할 수 있다. 제4_1 시간(T4_1)부터, 제2 노드(N2)의 전압은 제5 커패시터(C5)의 전압을 추종하여 낮아질 수 있다. 도 5에서, 제2 노드(N2)의 전압이 제5 커패시터(C5)의 전압과 같아지는 시점이 제4_1 시간(T4_1)으로 도시되지만, 제2 노드(N2)의 전압이 제5 커패시터(C5)의 전압과 같아지는 시점은 한정되지 않으며 달라질 수 있다.For example, in the 4_1 time T4_1, the voltage of the second node N2 may reach the voltage of the fifth capacitor C5 (eg, the second voltage V2). From the 4_1 time T4_1, the voltage of the second node N2 may be lowered by following the voltage of the fifth capacitor C5. In FIG. 5, a point in time when the voltage of the second node N2 is equal to the voltage of the fifth capacitor C5 is shown as a 4_1 time T4_1, but the voltage of the second node N2 is the fifth capacitor C5. The point of time equal to the voltage of) is not limited and may vary.
제8 트랜지스터(TR8)가 턴-온 되면서, 제1 노드(N1)의 전압이 제3 커패시터(C3)의 전압과 같아진다. 제1 노드(N1)의 전압은 제1 노드(N1)의 전압이 제3 커패시터(C3)의 전압과 같아지는 제4_1 시간(T4_1)까지 감소한다. 이후에, 제1 노드(N1)의 전압은 제3 커패시터(C3)의 전압을 추종하여 높아질 수 있다.As the eighth transistor TR8 is turned on, the voltage of the first node N1 becomes equal to the voltage of the third capacitor C3. The voltage of the first node N1 decreases until the 4_1 time T4_1 when the voltage of the first node N1 is equal to the voltage of the third capacitor C3. Thereafter, the voltage of the first node N1 may be increased by following the voltage of the third capacitor C3.
예를 들어, 제4 시간(T4)에 제4 커패시터(C4)의 전압은 제1 전압(V1)에 도달할 수 있다. 포토다이오드(PD)에서 생성되는 전자들로 인해, 제1 전압(V1)은 음전압일 수 있다. 도 5에서 제4 커패시터(C4)의 전압은 제4_1 시간(T4_1)에 제1 전압(V1)에 도달하는 것으로 도시되지만, 제4 커패시터(C4)의 전압이 제1 전압(V1)에 도달하는 시간은 한정되지 않으며 변경될 수 있다.For example, the voltage of the fourth capacitor C4 may reach the first voltage V1 at the fourth time T4. Due to electrons generated in the photodiode PD, the first voltage V1 may be a negative voltage. In FIG. 5, the voltage of the fourth capacitor C4 is shown to reach the first voltage V1 at the time 4_1 time T4_1, but the voltage of the fourth capacitor C4 reaches the first voltage V1. The time is not limited and is subject to change.
제2 노드(N2)의 전압이 감소하고 그리고 제3 커패시터(C3)의 전압이 상승함에 따라, 제4_2 시간(T4_2)에, 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-오프될 수 있다. 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-오프 되면, 제3 커패시터(C3)는 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)과 분리된다. 따라서, 제3 커패시터(C3)의 전압은 유지될 수 있다. 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-오프 됨에 따라, 제1 노드(N1)의 전압은 접지 전압을 향해 상승하기 시작한다.As the voltage of the second node N2 decreases and the voltage of the third capacitor C3 increases, the eighth transistor TR8 may be turned off at the 4_2th time T4_2. When the eighth transistor TR8 is turned off, the third capacitor C3 is separated from the first and second capacitors C1 and C2. Accordingly, the voltage of the third capacitor C3 may be maintained. As the eighth transistor TR8 is turned off, the voltage of the first node N1 starts to rise toward the ground voltage.
제4_3 시간(T4_3)에, 제1 노드(N1)의 전압은 접지 전압으로 복원될 수 있다. 그러나 제1 노드(N1)의 전압이 접지 전압으로 복원되는 시점은 한정되지 않으며, 변경될 수 있다. 제5 커패시터(C5)의 전압이 감소함에 따라, 제4_4 시간(T4_4)에, 제7 트랜지스터(TR7)가 턴-오프 될 수 있다. 제7 트랜지스터(TR7)가 턴-오프 됨에 따라, 제5 커패시터(C5)의 전압은 제3 전압(V3)으로 유지될 수 있다. 또한, 제2 노드(N2)의 전압은 제3 전압(V3)으로 유지될 수 있다.At the 4th_3th time T4_3, the voltage of the first node N1 may be restored to the ground voltage. However, the time point at which the voltage of the first node N1 is restored to the ground voltage is not limited and may be changed. As the voltage of the fifth capacitor C5 decreases, the seventh transistor TR7 may be turned off at a 4_4 time T4_4. As the seventh transistor TR7 is turned off, the voltage of the fifth capacitor C5 may be maintained at the third voltage V3. Also, the voltage of the second node N2 may be maintained at the third voltage V3.
도 9는 제4 및 제5 커패시터들(C4, C5)의 전압들에 따라 제7 트랜지스터(TR7)가 제어되는 예를 보여준다. 도 9에서, 가로축은 시간(T)을 가리키고, 세로축은 전압(V)을 가리킨다. 도 9에서, 접지 전압(VSS)의 레벨이 점선으로 도시되어 있다.9 shows an example in which the seventh transistor TR7 is controlled according to voltages of the fourth and fifth capacitors C4 and C5. In Fig. 9, the horizontal axis indicates time (T), and the vertical axis indicates voltage (V). In FIG. 9, the level of the ground voltage VSS is shown by a dotted line.
도 4, 도 5 및 도 9를 참조하면, 제4 및 제5 커패시터(C4, C5)는 초기에 각각 트리거 전압(VTRIG) 및 전원 전압(VDD)으로 충전될 수 있다. 트리거 전압(VTRIG)은 예를 들어 전원 전압(VDD)보다 낮고 접지 전압(VSS)보다 높을 수 있다.4, 5, and 9, the fourth and fifth capacitors C4 and C5 may be initially charged with a trigger voltage VTRIG and a power voltage VDD, respectively. The trigger voltage VTRIG may be lower than the power voltage VDD and higher than the ground voltage VSS, for example.
예를 들어, 전원 전압(VDD)과 트리거 전압(VTRIG)의 전압 차이가 제7 트랜지스터(TR7)의 문턱 전압(예를 들어, 제1 문턱 전압(VTH1))에 의존하여 결정될 수 있다. 트리거 전압(VTRIG)은 트리거 전압(VTRIG)이 감소하기 시작하면 제7 트랜지스터(TR7) 또는 제10 트랜지스터(TR10)가 바로 턴-온 되도록 설정될 수 있다. 따라서, 제3 시간(T3)에 제4 커패시터(C4)의 전압이 감소하기 시작하면, 제7 및 제10 트랜지스터들(TR7, TR10)은 턴-온 될 수 있다.For example, a voltage difference between the power voltage VDD and the trigger voltage VTRIG may be determined depending on the threshold voltage (eg, the first threshold voltage VTH1) of the seventh transistor TR7. The trigger voltage VTRIG may be set such that when the trigger voltage VTRIG starts to decrease, the seventh transistor TR7 or the tenth transistor TR10 is immediately turned on. Accordingly, when the voltage of the fourth capacitor C4 starts to decrease at the third time T3, the seventh and tenth transistors TR7 and TR10 may be turned on.
트리거 전압(VTRIG)이 급격히 감소함에 따라, 제3 시간(T3) 내지 제4_4 시간(T4_4)의 사이에서, 제4 커패시터(C4)의 전압들, 즉 제7 트랜지스터(TR7)의 게이트 전압은 제5 커패시터(C5)의 전압, 즉 소스의 전압보다 낮게 유지된다. 따라서, 제7 트랜지스터(TR7)는 턴-온 상태를 유지한다.As the trigger voltage VTRIG rapidly decreases, the voltages of the fourth capacitor C4, that is, the gate voltage of the seventh transistor TR7, between the third time T3 and the fourth_4 time T4_4 5 It is kept lower than the voltage of the capacitor C5, that is, the voltage of the source. Accordingly, the seventh transistor TR7 maintains a turned-on state.
제4_4 시간(T4_4)에, 제5 커패시터(C5)의 전압과 제4 커패시터(C4)의 전압의 차이는 제1 문턱 전압(VTH1)과 같아지거나 그보다 작아질 수 있다. 따라서, 제4_4 시간(T4_4)에 제7 트랜지스터(TR7)가 턴-오프될 수 있다. 제3 시간(T3) 및 제4_4 시간(T4_4) 사이의 시간 구간은 제7 트랜지스터(TR7)가 턴-온 되는 제1 온 시간(T_ON1)일 수 있다.At the 4th_4th time T4_4, a difference between the voltage of the fifth capacitor C5 and the voltage of the fourth capacitor C4 may be equal to or smaller than the first threshold voltage VTH1. Accordingly, the seventh transistor TR7 may be turned off during the 4_4 time T4_4. A time period between the third time T3 and the fourth time T4_4 may be a first ON time T_ON1 when the seventh transistor TR7 is turned on.
도 10은 제2 노드(N2)의 전압 및 제3 커패시터(C3)의 전압에 따라 제8 트랜지스터(TR8)가 제어되는 예를 보여준다. 도 10에서, 가로축은 시간(T)을 가리키고, 세로축은 전압(V)을 가리킨다. 도 10에서, 접지 전압(VSS)의 레벨이 점선으로 도시되어 있다.10 shows an example in which the eighth transistor TR8 is controlled according to the voltage of the second node N2 and the voltage of the third capacitor C3. In FIG. 10, the horizontal axis indicates time (T), and the vertical axis indicates voltage (V). In FIG. 10, the level of the ground voltage VSS is shown by a dotted line.
도 4, 도 5 및 도 10을 참조하면, 제3 시간(T3)에 제2 노드(N2)의 전압이 상승하기 시작한다. 제2 노드(N2)의 전압은 제8 트랜지스터(TR8)의 게이트 전압이고, 제3 커패시터(C3)의 전압은 제8 트랜지스터(TR8)의 소스의 전압일 수 있다.4, 5, and 10, the voltage of the second node N2 starts to rise at a third time T3. The voltage of the second node N2 may be the gate voltage of the eighth transistor TR8, and the voltage of the third capacitor C3 may be the voltage of the source of the eighth transistor TR8.
제3_1 시간(T3_1)에, 제2 노드(N2)의 전압과 제3 커패시터(C3)의 전압 사이의 차이가 제8 트랜지스터(TR8)의 문턱 전압(예를 들어, 제2 문턱 전압(VTH2))과 같거나 그보다 높아지면, 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-온 된다. 제4_2 시간(T4_2)에, 제2 노드(N2)의 전압과 제3 커패시터(C3)의 전압 사이의 차이가 제2 문턱 전압(VTH2)과 같아지거나 그보다 낮아지면, 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-오프 된다. 제3_1 시간(T3_1) 및 제4_2 시간(T4_2) 사이의 시간 구간은 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-온 되는 제2 온 시간(T_ON2)일 수 있다.At time 3_1 (T3_1), the difference between the voltage of the second node N2 and the voltage of the third capacitor C3 is the threshold voltage of the eighth transistor TR8 (for example, the second threshold voltage VTH2) When it is equal to or higher than ), the eighth transistor TR8 is turned on. At a time 4_2 (T4_2), when the difference between the voltage of the second node N2 and the voltage of the third capacitor C3 becomes equal to or lower than the second threshold voltage VTH2, the eighth transistor TR8 is It turns off. A time interval between the 3_1 time T3_1 and the 4_2 time T4_2 may be a second ON time T_ON2 when the eighth transistor TR8 is turned on.
도 11은 도 5와 비교하여 제2 광(L2)의 광량이 더 큰 때의 광 반응부(200)의 전압들의 변화를 보여준다. 도 4 및 도 11을 참조하면, 그리고 도 5와 비교하면, 제2 광(L2)이 입사되는 제3 시간(T3) 내지 제4 시간(T4)의 사이에, 포토다이오드(PD)는 도 5에서보다 더 많은 전자들을 생성할 수 있다. 더 많은 전자들이 생성됨에 따라, 제4 커패시터(C4)의 전압은 도 5의 경우보다 더 빠르게 방전될 수 있다.11 shows changes in voltages of the
제4 및 제5 커패시터들(C4, C5)이 방전되는 속도가 가속됨에 따라, 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-온 되는 제3_1 시간(T3_1), 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-오프 되는 제4_2 시간(T4_2), 그리고 제7 트랜지스터(TR7)가 턴-오프 되는 제4_4 시간(T4_4)이 도 5의 경우보다 당겨질 수 있다.As the speed at which the fourth and fifth capacitors C4 and C5 are discharged is accelerated, the eighth transistor TR8 is turned on at a time 3_1 (T3_1) and the eighth transistor TR8 is turned off. The 4_2th time T4_2 and the 4_4th time T4_4 when the seventh transistor TR7 is turned off may be longer than that of FIG. 5.
도 12는 제2 광(L2)의 광량이 증가한 때에, 제4 및 제5 커패시터들(C4, C5)의 전압들에 따라 제7 트랜지스터(TR7)가 제어되는 예를 보여준다. 도 12에서, 가로축은 시간(T)을 가리키고, 세로축은 전압(V)을 가리킨다. 도 12에서, 접지 전압(VSS)의 레벨이 점선으로 도시되어 있다.12 shows an example in which the seventh transistor TR7 is controlled according to voltages of the fourth and fifth capacitors C4 and C5 when the amount of light of the second light L2 increases. In FIG. 12, the horizontal axis indicates time (T), and the vertical axis indicates voltage (V). In FIG. 12, the level of the ground voltage VSS is shown by a dotted line.
도 4, 도 11 및 도 12를 참조하면, 그리고 도 9와 비교하면, 제3 시간(T3)에 제4 커패시터(C4)의 전압이 감소하기 시작함에 따라, 제7 트랜지스터(TR7)가 턴-온될 수 있다. 제7 트랜지스터(TR7)가 턴-온 되는 시점은 제2 광(L2)이 입사되기 시작하는 시점이며, 광량의 영향을 받지 않는다.4, 11, and 12, and compared with FIG. 9, as the voltage of the fourth capacitor C4 starts to decrease at a third time T3, the seventh transistor TR7 is turned- Can be turned on. The time when the seventh transistor TR7 is turned on is a time when the second light L2 starts to be incident, and is not affected by the amount of light.
제4_4 시간(T4_4)에 제5 커패시터(C5)의 전압이 감소함에 따라, 제7 트랜지스터(TR7)가 턴-오프 된다. 제2 광(L2)의 광량이 증가할수록, 제5 커패시터(C5)의 전압이 감소하는 속도가 빨라진다. 따라서, 제4 및 제5 커패시터들(C4, C5)의 전압 차이가 제1 문턱 전압(VTH1)에 도달하는 제4_4 시간(T4_4)이 당겨진다. 즉, 도 9의 경우와 비교하여, 제7 트랜지스터(TR7)가 턴-온 되는 제1 온 시간(T_ON1)이 짧아진다.As the voltage of the fifth capacitor C5 decreases during the 4_4 time T4_4, the seventh transistor TR7 is turned off. As the amount of light of the second light L2 increases, the speed at which the voltage of the fifth capacitor C5 decreases increases. Accordingly, the 4_4 time T4_4 is pulled when the voltage difference between the fourth and fifth capacitors C4 and C5 reaches the first threshold voltage VTH1. That is, compared to the case of FIG. 9, the first ON time T_ON1 at which the seventh transistor TR7 is turned on is shortened.
도 13은 제2 광(L2)의 광량이 증가한 때에, 제2 노드(N2)의 전압 및 제3 커패시터(C3)의 전압에 따라 제8 트랜지스터(TR8)가 제어되는 예를 보여준다. 도 13에서, 가로축은 시간(T)을 가리키고, 세로축은 전압(V)을 가리킨다. 도 13에서, 접지 전압(VSS)의 레벨이 점선으로 도시되어 있다.13 illustrates an example in which the eighth transistor TR8 is controlled according to the voltage of the second node N2 and the voltage of the third capacitor C3 when the amount of light of the second light L2 increases. In Fig. 13, the horizontal axis indicates time (T), and the vertical axis indicates voltage (V). In FIG. 13, the level of the ground voltage VSS is shown by a dotted line.
도 4, 도 11 및 도 13을 참조하면, 그리고 도 10과 비교하면, 제3_1 시간(T3_1)에 제2 노드(N2)의 전압이 증가함에 따라, 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-온될 수 있다. 제4 커패시터(C4)의 전압이 도 5의 경우보다 빠르게 감소함에 따라, 제2 노드(N2)의 전압 또한 도 5의 경우보다 빠르게 상승한다.Referring to FIGS. 4, 11, and 13, and comparing with FIG. 10, as the voltage of the second node N2 increases at a time 3_1 time T3_1, the eighth transistor TR8 may be turned on. have. As the voltage of the fourth capacitor C4 decreases faster than that of FIG. 5, the voltage of the second node N2 also increases faster than that of FIG. 5.
또한, 제5 커패시터(C5)의 전압이 도 5의 경우보다 빠르게 감소함에 따라, 제2 노드(N2)의 전압 또한 도 5의 경우보다 빠르게 감소한다. 따라서, 제2 노드(N2)의 전압 및 제3 커패시터(C3)의 전압 차이가 제2 문턱 전압(VTH2)에 도달하는 제4_2 시간(T4_2)이 당겨진다. 즉, 도 9의 경우와 비교하여, 제8 트랜지스터(TR8)가 턴-온 되는 제2 온 시간(T_ON2)이 짧아진다.In addition, as the voltage of the fifth capacitor C5 decreases faster than that of FIG. 5, the voltage of the second node N2 also decreases faster than that of FIG. 5. Accordingly, the 4_2th time T4_2 when the voltage difference between the voltage of the second node N2 and the third capacitor C3 reaches the second threshold voltage VTH2 is pulled. That is, compared to the case of FIG. 9, the second on time T_ON2 at which the eighth transistor TR8 is turned on is shortened.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 광 반응부(200)는 제2 광(L2)의 광량에 따라, 제1 노드(N1)로부터 전하들을 방전하는 시간 구간의 길이를 가변한다. 예를 들어, 광 반응부(200)는 광량에 반비례하여 시간 구간을 가변할 수 있다. 광량이 증가하면, 광 반응부(200)는 제1 노드(N1)를 방전하는 시간을 줄일 수 있다. 광량이 감소하면, 광 반응부(200)는 제1 노드(N1)를 방전하는 시간을 늘일 수 있다.As described above, the
광 반응부(200)는 포토다이오드(PD)에서 생성되는 전자들을 이용하여 제1 노드(N1)를 방전하는 대신, 포토다이오드(PD)에서 전자들이 생성되는 시점에 거리 측정을 위한 동작을 트리거(trigger)하도록 구성된다. 따라서, 포토다이오드(PD)에서 생성되는 전자들의 양이 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)에 충전된 전하들보다 미미한 경우에도, 측정을 위한 동작은 시작될 수 있다. 따라서, 제2 광(L2)의 광량이 기존보다 적은 경우에도 측정을 수행할 수 있다.Instead of discharging the first node N1 using electrons generated in the photodiode PD, the
광 반응부(200)는 측정을 위한 동작에서, 제3 커패시터(C3)가 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)과 전하를 공유하게 함으로써, 제1 노드(N1)를 방전한다. 방전량은 제1 내지 제3 커패시터들(C1~C3)의 용량들 및 제1 내지 제3 커패시터들(C1~C3)에 충전되는 전압들에 따라 결정된다.The
즉, 이미지 센서(130)가 제2 광(L2)을 측정하는 민감도는 포토다이오드(PD)가 아닌 제1 내지 제3 커패시터들(C1~C3)에 따라 결정된다. 미세한 광량을 측정하고, 그리고 제1 및 제2 게이트 전압들(VG1, VG2)이 인가되는 동안 제1 내지 제3 커패시터들(C1~C3)이 포화되지 않도록 제1 내지 제3 커패시터들(C1~C3)의 용량들 및 전압들을 설정함으로써, 이미지 센서(130)는 확장된 거리 측정 범위를 가질 수 있다.That is, the sensitivity at which the
본 발명의 실시 예에 따르면, 상대적으로 고비용인 고성능의 포토다이오드를 사용하지 않고, 기존의 포토다이오드에 몇 개의 트랜지스터들을 추가함으로써, 상대적으로 저비용의 기존의 포토다이오드를 이용하면서도 확장된 거리 측정 범위를 갖는 거리 측정 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, by adding a few transistors to an existing photodiode without using a relatively expensive high-performance photodiode, an extended distance measurement range can be achieved while using a relatively low-cost conventional photodiode. There is provided a distance measuring device.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 거리 측정 장치(100)의 동작 방법을 보여주는 순서도이다. 도 1 내지 도 5, 그리고 도 14를 참조하면, S110 단계에서, 이미지 센서(130)는 제1 내지 제5 커패시터들(C1~C5)을 충전할 수 있다.14 is a flow chart illustrating a method of operating the
S120 단계에서, 광원(110)은 대상(10)을 향해 제1 광(L1)을 조사할 수 있다. 제1 광(L1)은 대상(10)의 표면에서 반사되어, 제2 광(L2)으로서 이미지 센서(130)에 도달할 수 있다.In step S120, the
S130 단계에서, 광 반응부(200)는 입사광, 즉 제2 광(L2)의 광량에 비례하는 속도로 제4 커패시터(C4)를 방전할 수 있다. 제2 광(L2)의 광량이 증가할수록, 광 반응부(200)의 포토다이오드(PD)는 제4 커패시터(C4)를 더 빠르게 방전할 수 있다.In step S130, the
S140 단계에서, 제4 커패시터(C4)의 방전에 응답하여, 이미지 센서(130)는 제1 내지 제3 커패시터들(C1~C3)의 전하들을 공유할 수 있다. 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)의 전압들은 감소하고, 제3 커패시터(C3)의 전압은 증가할 수 있다.In step S140, in response to the discharge of the fourth capacitor C4, the
S150 단계에서, 광 반응부(200)는 입사광, 즉 제2 광(L2)의 광량에 비례하는 속도로 제5 커패시터(C5)를 방전할 수 있다. 제2 광(L2)의 광량이 증가할수록, 광 반응부(200)의 노드(N3)는 제5 커패시터(C5)를 더 빠르게 방전할 수 있다.In step S150, the
S160 단계에서, 광 반응부(200)는 제5 커패시터(C5)의 전압 레벨에 따라 제1 내지 제3 커패시터들(C1~C3)의 전하들의 공유를 중지시킬 수 있다. 예를 들어, 제5 커패시터(C5)의 전압이 특정 레벨까지 낮아지면, 전하들의 공유가 중지될 수 있다. 즉, 전하들이 공유되는 시간은 제5 커패시터(C5)의 전압이 감소하는 속도의 영향을 받을 수 있다.In step S160, the
예를 들어, 전하들이 공유되는 시간은 제2 광(L2)의 광량에 반비례할 수 있다. 제2 광(L2)의 광량이 증가할수록, 제1 내지 제3 커패시터들(C1~C3)이 전하들을 공유하는 시간은 감소할 수 있다.For example, the time during which charges are shared may be inversely proportional to the amount of light of the second light L2. As the amount of light of the second light L2 increases, the time during which the first to third capacitors C1 to C3 share charges may decrease.
S170 단계에서, 데이터 처리부(150)는 제1 및 제2 커패시터들(C1, C2)의 전압들, 예를 들어 제1 및 제2 출력 전압들(VOUT1, VOUT2)을 이용하여 거리 측정 장치(100)와 대상(10) 사이의 거리(DT)를 계산할 수 있다.In step S170, the
도 15는 광 반응부(200)를 대체하여 포토다이오드를 사용한 때의 시뮬레이션의 결과를 보여준다. 예시적으로, 도 2의 이미지 센서(130)에서 광 반응부(200)의 자리에 포토다이오드(PD)를 연결한 때의 시뮬레이션의 결과가 도 15에 도시된다. 도 15에서, 가로축은 시간 지연을 가리키고, 세로축은 제1 및 제2 출력 전압들(VOUT1, VOUT2) 사이의 차이를 나타낸다.15 shows the result of a simulation when a photodiode is used in place of the
도 15를 참조하면, 포토다이오드(PD)에 의해 생성되는 전류량이 400nA 내지 2uA 사이의 범위일 때, 시간 지연(예를 들어, 제1 광(L1)의 조사 시간 및 제2 광(L2)의 입사 시간 사이의 지연)에 따른 제1 및 제2 전압들(VOUT1, VOUT2)의 차이가 의미 있는 변화를 보인다. 즉, 거리가 성공적으로 측정될 수 있다.Referring to FIG. 15, when the amount of current generated by the photodiode PD is in the range of 400 nA to 2 uA, a time delay (for example, the irradiation time of the first light L1 and the second light L2) The difference between the first and second voltages VOUT1 and VOUT2 according to the delay between incident times) shows a significant change. That is, the distance can be successfully measured.
포토다이오드(PD)에 의해 생성되는 전류량이 7.5nA이거나 7uA일 때, 시간 지연에 따른 제1 및 제2 전압들(VOUT1, VOUT2)의 차이는 의미 있는 변화를 보이지 않는다. 즉, 거리의 측정이 실패할 수 있다.When the amount of current generated by the photodiode PD is 7.5nA or 7uA, the difference between the first and second voltages VOUT1 and VOUT2 according to the time delay does not show any significant change. That is, the measurement of the distance may fail.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서(130)의 시뮬레이션의 결과를 보여준다. 도 1에서, 가로축은 시간 지연을 가리키고, 세로축은 제1 및 제2 출력 전압들(VOUT1, VOUT2) 사이의 차이를 나타낸다.16 shows a result of a simulation of the
도 16을 참조하면, 포토다이오드(PD)에 의해 생성되는 전류량이 7.5nA인 경우에도, 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서(130)에서, 시간 지연에 따른 제1 및 제2 전압들(VOUT1, VOUT2)의 차이가 의미 있는 변화를 보인다. 즉, 거리가 성공적으로 측정될 수 있다.Referring to FIG. 16, even when the amount of current generated by the photodiode PD is 7.5 nA, in the
또한, 포토다이오드(PD)에 의해 생성되는 전류량이 7uA를 넘어 70uA인 경우에도, 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서(130)에서, 시간 지연에 따른 제1 및 제2 전압들(VOUT1, VOUT2)의 차이가 의미 있는 변화를 보인다. 즉, 거리가 성공적으로 측정될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 거리 측정 장치(100)의 거리 측정 범위가 현저하게 향상됨이 확인된다.In addition, even when the amount of current generated by the photodiode PD exceeds 7uA and exceeds 70uA, the
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope and technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is limited to the above-described embodiments and should not be determined, but should be determined by the claims and equivalents of the present invention as well as the claims to be described later.
10: 대상
100: 거리 측정 장치
110: 광원
120: 광원 구동부
130: 이미지 센서
140: 이미지 센서 구동부
150: 데이터 처리부
160: 제어부
TR1~TR13: 제1 내지 제13 트랜지스터들
C1~C5: 제1 내지 제5 커패시터들
PD: 포토다이오드10: target
100: distance measuring device
110: light source
120: light source driver
130: image sensor
140: image sensor driver
150: data processing unit
160: control unit
TR1 to TR13: first to thirteenth transistors
C1 to C5: first to fifth capacitors
PD: photodiode
Claims (20)
제1 및 제2 커패시터들;
제1 게이트 전압에 응답하여 상기 제1 커패시터를 상기 광 반응부와 연결하도록 구성되는 제1 전송 게이트; 그리고
제2 게이트 전압에 응답하여 상기 제2 커패시터를 상기 광 반응부와 연결하도록 구성되는 제2 전송 게이트를 포함하고,
상기 광 반응부는 제3 커패시터를 포함하고, 입사광에 응답하여 상기 제1 및 제2 전송 게이트들을 통해 상기 제1 내지 제3 커패시터들의 전하들을 공유하고, 그리고 상기 입사광의 광량에 응답하여 상기 전하들이 공유되는 시간을 가변하도록 구성되고,
상기 광 반응부는 상기 입사광이 입사되는 시간 구간에 관계없이, 상기 입사광의 광량에 따라 상기 전하들이 공유되는 상기 시간을 가변하는 거리 측정 장치.Light reaction unit;
First and second capacitors;
A first transfer gate configured to connect the first capacitor to the photoreactive part in response to a first gate voltage; And
And a second transfer gate configured to connect the second capacitor with the photoreactive part in response to a second gate voltage,
The photo-reactive part includes a third capacitor, shares charges of the first to third capacitors through the first and second transfer gates in response to incident light, and shares the charges in response to the amount of light of the incident light. It is configured to vary the time to be
The optical reaction unit, regardless of the time interval in which the incident light is incident, the distance measuring device for varying the time the charges are shared according to the amount of the incident light.
동일한 구간에서, 상기 제1 게이트 전압은 하이 레벨로부터 로우 레벨로 감소하고, 그리고 상기 제2 게이트 전압은 로우 레벨로부터 하이 레벨로 증가하는 거리 측정 장치.The method of claim 1,
In the same period, the first gate voltage decreases from a high level to a low level, and the second gate voltage increases from a low level to a high level.
제1 및 제2 커패시터들;
제1 게이트 전압에 응답하여 상기 제1 커패시터를 상기 광 반응부와 연결하도록 구성되는 제1 전송 게이트; 그리고
제2 게이트 전압에 응답하여 상기 제2 커패시터를 상기 광 반응부와 연결하도록 구성되는 제2 전송 게이트를 포함하고,
상기 광 반응부는 제3 커패시터를 포함하고, 입사광에 응답하여 상기 제1 및 제2 전송 게이트들을 통해 상기 제1 내지 제3 커패시터들의 전하들을 공유하고, 그리고 상기 입사광의 광량에 응답하여 상기 전하들이 공유되는 시간을 가변하도록 구성되고,
상기 광 반응부는:
제4 커패시터; 그리고
상기 입사광이 입사됨에 따라, 상기 제4 커패시터를 방전하도록 구성되는 포토다이오드를 더 포함하는 거리 측정 장치.Light reaction unit;
First and second capacitors;
A first transfer gate configured to connect the first capacitor to the photoreactive part in response to a first gate voltage; And
And a second transfer gate configured to connect the second capacitor with the photoreactive part in response to a second gate voltage,
The photo-reactive part includes a third capacitor, shares charges of the first to third capacitors through the first and second transfer gates in response to incident light, and shares the charges in response to the amount of light of the incident light. It is configured to vary the time to be
The light reaction unit:
A fourth capacitor; And
Distance measuring apparatus further comprising a photodiode configured to discharge the fourth capacitor as the incident light is incident.
상기 광 반응부는:
제5 커패시터; 그리고
상기 제4 커패시터가 방전됨에 따라 상기 제5 커패시터의 전압을 방전하도록 구성되는 제1 트랜지스터를 더 포함하는 거리 측정 장치.The method of claim 4,
The light reaction unit:
A fifth capacitor; And
The distance measuring device further comprises a first transistor configured to discharge a voltage of the fifth capacitor as the fourth capacitor is discharged.
상기 입사광이 입사되기 전에, 상기 제4 커패시터에 상기 제1 트랜지스터의 문턱 전압에 대응하는 전압이 충전되는 거리 측정 장치.The method of claim 5,
A distance measuring device in which a voltage corresponding to the threshold voltage of the first transistor is charged in the fourth capacitor before the incident light is incident.
상기 광 반응부는:
상기 제3 커패시터를 상기 제1 및 제2 전송 게이트들과 선택적으로 연결하도록 구성되는 제2 트랜지스터; 그리고
상기 제4 커패시터의 전압의 논리값을 반전하여 상기 제2 트랜지스터의 게이트에 전달하도록 구성되는 CMOS 인버터를 더 포함하는 거리 측정 장치.The method of claim 5,
The light reaction unit:
A second transistor configured to selectively connect the third capacitor to the first and second transfer gates; And
The distance measuring apparatus further comprises a CMOS inverter configured to invert the logic value of the voltage of the fourth capacitor and transmit it to the gate of the second transistor.
상기 CMOS 인버터는:
접지 노드와 상기 제2 트랜지스터의 상기 게이트의 사이에 연결되는 N형의 제3 트랜지스터; 그리고
상기 제5 커패시터와 상기 제2 트랜지스터의 상기 게이트의 사이에 연결되는 P형의 제4 트랜지스터를 포함하는 거리 측정 장치.The method of claim 7,
The CMOS inverter is:
An N-type third transistor connected between a ground node and the gate of the second transistor; And
A distance measuring apparatus comprising a P-type fourth transistor connected between the fifth capacitor and the gate of the second transistor.
상기 CMOS 인버터는 상기 제4 커패시터의 전압이 하이 레벨일 때에 접지 전압을 출력하고, 그리고 상기 제4 커패시터의 전압이 로우 레벨일 때에 상기 제5 커패시터의 전압을 출력하는 거리 측정 장치.The method of claim 7,
The CMOS inverter outputs a ground voltage when the voltage of the fourth capacitor is at a high level, and outputs a voltage of the fifth capacitor when the voltage of the fourth capacitor is at a low level.
상기 입사광이 입사되기 전에, 상기 제5 커패시터에 전원 전압이 충전되는 거리 측정 장치.The method of claim 5,
A distance measuring device in which a power voltage is charged in the fifth capacitor before the incident light is incident.
상기 입사광이 입사되기 전에, 상기 제3 커패시터에 음의 전압이 충전되는 거리 측정 장치.The method of claim 5,
A distance measuring device in which a negative voltage is charged to the third capacitor before the incident light is incident.
상기 입사광이 입사되기 전에, 상기 제1 및 제2 커패시터들에 전원 전압이 충전되는 거리 측정 장치.The method of claim 4,
A distance measuring device in which a power voltage is charged to the first and second capacitors before the incident light is incident.
광원을 더 포함하고,
상기 입사광은 상기 광원으로부터 조사된 광의 반사광인 거리 측정 장치.The method of claim 4,
It further includes a light source,
The incident light is a distance measuring device that is reflected light of light irradiated from the light source.
선택 신호에 응답하여 상기 제1 및 상기 제2 커패시터들의 전압들을 출력하도록 구성되는 트랜지스터들을 더 포함하는 거리 측정 장치.The method of claim 4,
The distance measurement apparatus further comprising transistors configured to output voltages of the first and second capacitors in response to a selection signal.
상기 제1 및 제2 커패시터들의 전압들에 기반하여 거리를 계산하도록 구성되는 데이터 처리부를 더 포함하는 거리 측정 장치.The method of claim 4,
The distance measuring apparatus further comprises a data processing unit configured to calculate a distance based on voltages of the first and second capacitors.
제1 내지 제5 커패시터들을 충전하는 단계;
대상을 향해 광을 조사하는 단계;
포토다이오드에 입사되는 입사광의 광량에 비례하는 속도로 상기 제4 커패시터를 방전하는 단계;
상기 제4 커패시터의 방전에 응답하여, 상기 제1 내지 제3 커패시터들의 전하들을 공유하는 단계;
상기 입사광의 상기 광량에 비례하는 속도로 제5 커패시터를 방전하는 단계;
상기 제5 커패시터의 전압 레벨에 따라 상기 제1 내지 제3 커패시터들의 전하들의 공유를 중지하는 단계; 그리고
상기 제1 및 제2 커패시터들의 전압들을 이용하여 상기 대상과의 거리를 계산하는 단계를 포함하는 동작 방법.In the operating method of the distance measuring device:
Charging the first to fifth capacitors;
Irradiating light toward the object;
Discharging the fourth capacitor at a rate proportional to the amount of incident light incident on the photodiode;
Sharing charges of the first to third capacitors in response to discharge of the fourth capacitor;
Discharging a fifth capacitor at a rate proportional to the amount of the incident light;
Stopping sharing of charges of the first to third capacitors according to the voltage level of the fifth capacitor; And
And calculating a distance to the object using voltages of the first and second capacitors.
제1 내지 제5 커패시터들을 충전하는 단계는, 상기 제5 커패시터를 방전하도록 구성되는 트랜지스터의 문턱 전압에 대응하는 전압으로 상기 제4 커패시터를 충전하는 단계를 포함하는 동작 방법The method of claim 16,
Charging the first to fifth capacitors comprises charging the fourth capacitor with a voltage corresponding to a threshold voltage of a transistor configured to discharge the fifth capacitor.
상기 트랜지스터의 게이트에 상기 제4 커패시터의 전압이 전달되는 동작 방법.The method of claim 17,
An operating method in which the voltage of the fourth capacitor is transmitted to the gate of the transistor.
상기 제4 커패시터의 전압이 로우 레벨일 때, 상기 제5 커패시터의 전압에 응답하여 상기 제1 내지 제3 커패시터들이 상기 전하들을 공유하는지 결정되는 동작 방법.The method of claim 17,
When the voltage of the fourth capacitor is at a low level, it is determined whether the first to third capacitors share the charges in response to the voltage of the fifth capacitor.
제1 내지 제5 커패시터들을 충전하는 단계는, 상기 제3 커패시터에 음전압을 충전하고, 그리고 상기 제1 및 제2 커패시터들에 전원 전압을 충전하는 단계를 포함하는 동작 방법.The method of claim 17,
Charging the first to fifth capacitors includes charging a negative voltage to the third capacitor, and charging a power voltage to the first and second capacitors.
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KR101774779B1 (en) * | 2016-09-05 | 2017-09-06 | 한국표준과학연구원 | Distance measurement device and operating method of distance measurement device |
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