KR102230234B1 - Image Mask Processing Circuit Using Switch-Capacitor and Method Thereof - Google Patents

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KR102230234B1
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김수연
최재혁
송민규
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동국대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an image mask processing circuit using a switch-capacitor and a method thereof, which perform image mask processing on hardware using the capacitor characteristics. The power consumption can be reduced and processing speed can be improved since it is possible to process in hardware using a switch-capacitor structure in an analog pre-processing process without converting pixel values into digital codes within an image sensor. In addition, since it is easy to operate desired data in an image using the capacitor characteristics, the mask processing can be easily implemented in the hardware.

Description

스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리 회로 및 방법{Image Mask Processing Circuit Using Switch-Capacitor and Method Thereof}Image Mask Processing Circuit Using Switch-Capacitor and Method Thereof}

본 발명은 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리 회로 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커패시터 특성을 이용하여 하드웨어 상에서 이미지 마스크 처리를 수행하는 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리 회로 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image mask processing circuit and method using a switch-capacitor, and more particularly, to an image mask processing circuit and method using a switch-capacitor for performing image mask processing on hardware using capacitor characteristics.

컨벌루션 뉴럴 네트워크(Convolutional Neural Networks, CNN)는 딥러닝의 한 종류로 주로 이미지를 인식하는데 사용된다. CNN에서는 이미지나 데이터에 대해서 컨벌루션(Convolution) 연산, 즉 마스크 처리가 필요로 하는데 이는 일반적으로 소프트웨어를 통해 처리하게 된다.Convolutional Neural Networks (CNN) are a type of deep learning and are mainly used to recognize images. In CNN, a convolution operation, that is, mask processing is required for an image or data, which is generally processed through software.

도 1은 종래의 이미지 마스크 처리를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a conventional image mask process.

도 1을 참조하면, 종래의 이미지 마스크 처리는 일반적으로 소프트웨어를 통해 처리된다. 즉, 마스크 처리 과정인 입력 이미지에 마스크를 씌운 다음 각 픽셀과 마스크를 곱한 값들의 합을 출력이미지로 만드는 과정을 소프트웨어를 통해 처리하게 된다. 따라서, 소프트웨어 처리에서 과정이 복잡하고, 전력 소비가 크기 때문에 신호 처리 속도가 저하되며, 면적도 증가하는 단점을 갖는다.Referring to Fig. 1, the conventional image mask processing is generally processed through software. In other words, the process of masking the input image, which is a mask processing process, and then creating the sum of the values obtained by multiplying each pixel and the mask, is processed through software. Therefore, since the process is complicated and the power consumption is large in software processing, the signal processing speed is lowered and the area is also increased.

한국공개특허 10-2008-0069887Korean Patent Publication 10-2008-0069887

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 ISP(Image Signal Processor)를 사용하지 않고, 이미지 센서 자체 내에서 이미지 마스크 처리를 수행하는 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리 회로 및 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an image mask processing circuit and method using a switch-capacitor that performs image mask processing within an image sensor itself without using an image signal processor (ISP).

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리 회로는 제1 컬럼에 대한 데이터 정보를 커패시터에 저장하고, 상기 커패시터에 저장된 상기 제1 컬럼에 대한 데이터 정보를 출력하는 제1 컬럼 데이터 저장부 및 상기 제1 컬럼과 인접한 제2 컬럼에 대한 데이터 정보를 커패시터에 저장하고, 상기 커패시터에 저장된 상기 제2 컬럼에 대한 데이터 정보를 출력하는 제2 컬럼 데이터 저장부를 포함하고, 상기 제1 컬럼 데이터 저장부 및 상기 제2 컬럼 데이터 저장부의 커패시터에 각각 저장된 데이터 정보를 이용하여 마스크 처리를 수행한다.The image mask processing circuit using the switch-capacitor of the present invention for solving the above problem is a first column for storing data information for a first column in a capacitor and outputting data information for the first column stored in the capacitor. A data storage unit and a second column data storage unit for storing data information on a second column adjacent to the first column in a capacitor, and outputting data information on the second column stored in the capacitor, wherein the first Mask processing is performed using data information respectively stored in the column data storage unit and the capacitor of the second column data storage unit.

제1 컬럼 데이터 저장부의 커패시터와 상기 제2 컬럼 데이터 저장부의 커패시터는 서로 대칭 되도록 형성될 수 있다.The capacitor of the first column data storage unit and the capacitor of the second column data storage unit may be formed to be symmetrical to each other.

상기 제1 컬럼 데이터 저장부는, 상기 제1 컬럼에 대한 리셋 신호 또는 시그널 신호를 인가하는 제1 컬럼 입력 단자, 상기 리셋 신호 또는 시그널 신호를 커패시터에 제공하기 위한 제1 스위치, 상기 리셋 신호에 대한 데이터를 저장하는 제1 리셋 신호 저장부 및 상기 시그널 신호에 대한 데이터를 저장하는 제1 시그널 신호 저장부를 포함할 수 있다.The first column data storage unit includes: a first column input terminal for applying a reset signal or signal signal for the first column, a first switch for providing the reset signal or signal signal to a capacitor, and data for the reset signal It may include a first reset signal storage unit for storing the signal and a first signal signal storage unit for storing data on the signal signal.

상기 제1 리셋 신호 저장부는, 상기 제1 스위치와 연결되고, 상기 리셋 신호를 저장하는 제1 커패시터, 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결된 제2 커패시터, 상기 제2 커패시터와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제2 커패시터에 상기 리셋 신호를 제공하는 제2 스위치 및 기준전압 입력단자와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터에 기준전압을 제공하는 제3 스위치를 포함할 수 있다.The first reset signal storage unit is connected to the first switch and is connected to a first capacitor to store the reset signal, a second capacitor connected in parallel with the first capacitor, and connected to the second capacitor by a switching operation. A third switch connected to a second switch providing the reset signal to the second capacitor and a reference voltage input terminal, and providing a reference voltage to the first capacitor and the second capacitor through a switching operation may be included. .

상기 제1 시그널 신호 저장부는, 상기 제1 스위치와 연결되고, 상기 시그널 신호를 저장하는 제3 커패시터, 상기 제3 커패시터와 병렬로 연결된 제4 커패시터, 상기 제4 커패시터와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제4 커패시터에 상기 시그널 신호를 제공하는 제4 스위치 및 기준전압 입력단자와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제3 커패시터와 상기 제4 커패시터에 기준전압을 제공하는 제5 스위치를 포함할 수 있다.The first signal signal storage unit is connected to the first switch, a third capacitor for storing the signal signal, a fourth capacitor connected in parallel with the third capacitor, and connected to the fourth capacitor, by a switching operation. A fifth switch connected to a fourth switch providing the signal signal to the fourth capacitor and a reference voltage input terminal, and providing a reference voltage to the third capacitor and the fourth capacitor through a switching operation may be included. .

상기 제2 컬럼 데이터 저장부는, 상기 제2 컬럼에 대한 리셋 신호 또는 시그널 신호를 인가하는 제2 컬럼 입력 단자, 상기 리셋 신호 또는 시그널 신호를 커패시터에 제공하기 위한 제6 스위치, 상기 리셋 신호에 대한 데이터를 저장하는 제2 리셋 신호 저장부 및 상기 시그널 신호에 대한 데이터를 저장하는 제2 시그널 신호 저장부를 포함할 수 있다.The second column data storage unit may include a second column input terminal for applying a reset signal or signal signal for the second column, a sixth switch for providing the reset signal or signal signal to a capacitor, and data for the reset signal It may include a second reset signal storage unit for storing the signal and a second signal signal storage unit for storing data on the signal signal.

상기 제2 리셋 신호 저장부는, 상기 제6 스위치와 연결되고, 상기 리셋 신호를 저장하는 제5 커패시터, 상기 제5 커패시터와 병렬로 연결된 제6 커패시터, 상기 제6 커패시터와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제6 커패시터에 상기 리셋 신호를 제공하는 제7 스위치 및 기준전압 입력단자와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제5 커패시터와 상기 제6 커패시터에 기준전압을 제공하는 제8 스위치를 포함할 수 있다.The second reset signal storage unit is connected to the sixth switch and connected to a fifth capacitor to store the reset signal, a sixth capacitor connected in parallel with the fifth capacitor, and the sixth capacitor, by a switching operation. An eighth switch connected to a seventh switch providing the reset signal to the sixth capacitor and a reference voltage input terminal, and providing a reference voltage to the fifth capacitor and the sixth capacitor through a switching operation may be included. .

상기 제2 시그널 신호 저장부는, 상기 제6 스위치와 연결되고, 상기 시그널 신호를 저장하는 제7 커패시터, 상기 제7 커패시터와 병렬로 연결된 제8 커패시터, 상기 제8 커패시터와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제8 커패시터에 상기 시그널 신호를 제공하는 제9 스위치 및 기준전압 입력단자와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제7 커패시터와 상기 제8 커패시터에 기준전압을 제공하는 제10 스위치를 포함할 수 있다.The second signal signal storage unit is connected to the sixth switch, a seventh capacitor for storing the signal signal, an eighth capacitor connected in parallel with the seventh capacitor, and the eighth capacitor, by a switching operation. A tenth switch connected to a ninth switch providing the signal signal to the eighth capacitor and a reference voltage input terminal, and providing a reference voltage to the seventh capacitor and the eighth capacitor through a switching operation may be included. .

상기 제1 컬럼 데이터 저장부 및 상기 제2 컬럼 데이터 저장부를 연결하는 제11 스위치를 더 포함할 수 있다.It may further include an eleventh switch connecting the first column data storage unit and the second column data storage unit.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리방법은 n번째 로우(row)에 해당하는 제1 컬럼 및 상기 제1 컬럼에 인접한 제2 컬럼의 데이터 정보를 커패시터에 저장하는 단계(n은 1이상의 자연수), 상기 n번째 로우에 인접한 n+1번째 로우에 해당하는 제1 컬럼 및 상기 제2 컬럼의 데이터 정보를 커패시터에 저장하는 단계 및 상기 n번째 로우 및 상기 n+1번째 로우에서 출력된 데이터 정보를 합산하여 마스크 처리를 수행하는 단계를 포함한다.The image mask processing method using a switch-capacitor of the present invention for solving the above problem includes storing data information of a first column corresponding to an n-th row and a second column adjacent to the first column in a capacitor. (n is a natural number greater than or equal to 1), storing data information of the first column and the second column corresponding to the n+1th row adjacent to the nth row in a capacitor, and the nth row and the n+1th row And performing mask processing by summing the data information output from the rows.

상기 n번째 로우에 해당하는 컬럼의 데이터 정보를 커패시터에 저장하는 단계는, 상기 n번째 로우에 제1 리셋 신호를 인가하고, 인가된 상기 제1 리셋 신호를 상기 커패시터에 저장하는 단계 및 상기 n번째 로우에 제1 시그널 신호를 인가하고, 인가된 상기 제1 시그널 신호를 상기 커패시터에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.The storing of the data information of the column corresponding to the n-th row in the capacitor includes applying a first reset signal to the n-th row, storing the applied first reset signal in the capacitor, and the n-th row It may include applying a first signal signal to a row and storing the applied first signal signal in the capacitor.

상기 n+1번째 로우에 해당하는 컬럼의 데이터 정보를 커패시터에 저장하는 단계는, 상기 n+1번째 로우에 제2 리셋 신호를 인가하고, 인가된 상기 제2 리셋 신호를 상기 커패시터에 저장하는 단계 및 상기 n+1번째 로우에 제2 시그널 신호를 인가하고, 인가된 상기 제2 시그널 신호를 상기 커패시터에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.Storing the data information of the column corresponding to the n+1th row in the capacitor may include applying a second reset signal to the n+1th row and storing the applied second reset signal in the capacitor. And applying a second signal signal to the n+1th row and storing the applied second signal signal in the capacitor.

본 발명에 따르면, 종래의 마스크 처리 방식은 소프트웨어를 이용한 처리 방식을 가지나, 본 발명에 따른 마스크 처리 방식은 기본적인 상관 이중 샘플링(Correlated Double Sampling, CDS)을 수행하는 동시에 소프트웨어 처리 없이 이미지 센서 자체 내에서 컨벌루션(Convolution) 연산을 수행하기 때문에 전력소비를 줄일 수 있고, 처리 속도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the conventional mask processing method has a processing method using software, but the mask processing method according to the present invention performs a basic Correlated Double Sampling (CDS) and at the same time, within the image sensor itself without software processing. Since the convolution operation is performed, power consumption can be reduced and processing speed can be improved.

또한, 커패시터 특성을 이용하여 이미지에서 원하는 데이터만을 추출할 수 있기 때문에 마스크 처리를 하드웨어 상에서 쉽게 구현이 가능하다.In addition, since only desired data can be extracted from an image using capacitor characteristics, mask processing can be easily implemented on hardware.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 종래의 이미지 마스크 처리를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 이미지 센서를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 이미지 마스크 처리를 설명하기 위한 마스크의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 이미지 마스크 처리 회로를 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 이미지 마스크 처리 회로의 동작을 설명하기 위한 출력 파형도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 이미지 마스크 처리 회로의 동작 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
1 is a diagram showing a conventional image mask process.
2 is a diagram showing an image sensor according to the present invention.
3 is a diagram showing an embodiment of a mask for explaining image mask processing according to the present invention.
4 is a circuit diagram showing an image mask processing circuit according to the present invention.
5 is an output waveform diagram for explaining the operation of the image mask processing circuit of the present invention.
6 to 9 are circuit diagrams for explaining a method of operating the image mask processing circuit of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are assigned the same reference numbers, and redundant descriptions thereof will be omitted. It should be.

실시예Example

도 2는 본 발명에 따른 이미지 센서를 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing an image sensor according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 이미지 마스크 처리를 설명하기 위한 마스크의 일 실시예를 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing an embodiment of a mask for explaining image mask processing according to the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 이미지 센서는 로우 드라이버(row driver)를 이용한 컬럼 병렬(Column parallel) 구조를 갖는다. 따라서, 픽셀 데이터가 한 로우씩 출력되며 4-tr 픽셀을 사용해 한 픽셀에서 리셋 신호(Vrst) 및 시그널 신호(Vsig) 두 개의 데이터가 출력된다. 이러한 리셋 신호(Vrst) 및 시그널 신호(Vsig) 데이터로 본 발명의 이미지 마스크 처리 회로의 스위치-커패시터 구조를 활용하여 두 데이터의 차이값(ΔPixel)을 검출할 수 있고, 이를 통해 픽셀에서 발생되는 원하지 않은 옵셋(offset)을 제거할 수 있다.2 and 3, the image sensor according to the present invention has a column parallel structure using a row driver. Accordingly, pixel data is output one row at a time, and two data of a reset signal Vrst and a signal signal Vsig are outputted from one pixel using a 4-tr pixel. With these reset signal (Vrst) and signal signal (Vsig) data, it is possible to detect the difference value (ΔPixel) between the two data by using the switch-capacitor structure of the image mask processing circuit of the present invention. Offsets that are not available can be removed.

일예로, 도 3에 도시한 바와 같이 2×2의 마스크 구조를 가질 수 있다. 즉, 즉, 수직방향의 N번째 row 및 N+1번째 row와 수평방향의 C1 및 C2번째 픽셀 구조를 가질 수 있다.For example, as shown in FIG. 3, a 2×2 mask structure may be provided. That is, it may have an Nth row and an N+1th row in a vertical direction, and a C1 and C2th pixel structure in a horizontal direction.

이러한 마스크 구조에서 픽셀에 대한 데이터는 하나의 로우씩 출력되며, 각각의 픽셀에는 리셋 신호(Vrst)와 시그널 신호(Vsig)에 대한 데이터가 각각 출력될 수 있다. 또한, 이러한 데이터는 이미지 마스크 처리 회로의 커패시터에 저장된 커패시턴스(capacitance) 값에 따라 마스크처리 된 값으로 변환되고 간단하게 컨벌루션(convolution) 연산을 수행하게 된다.In this mask structure, data for a pixel is output one row at a time, and data for a reset signal Vrst and a signal signal Vsig may be respectively output to each pixel. In addition, such data is converted into a masked value according to a capacitance value stored in a capacitor of the image mask processing circuit, and a convolution operation is simply performed.

도 4는 본 발명의 이미지 마스크 처리 회로를 나타낸 회로도이다.4 is a circuit diagram showing an image mask processing circuit according to the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이미지 마스크 처리 회로는 제1 컬럼 데이터 저장부(100) 및 제2 컬럼 데이터 저장부(200)를 포함한다.3 and 4, the image mask processing circuit according to the present invention includes a first column data storage unit 100 and a second column data storage unit 200.

제1 컬럼 데이터 저장부(100)는 제1 컬럼에 대한 데이터 정보를 커패시터에 저장하고, 커패시터에 저장된 상기 제1 컬럼에 대한 데이터 정보를 출력한다. 여기서, 제1 컬럼은 도 3에서 n번째(n은 1이상의 자연수) 및 n+1번째에 해당하는 C1 픽셀(a,c)일 수 있다.The first column data storage unit 100 stores data information on the first column in a capacitor and outputs data information on the first column stored in the capacitor. Here, the first column may be the nth (n is a natural number greater than or equal to 1) and the n+1th C1 pixel (a,c) in FIG. 3.

또한, 제1 컬럼 데이터 저장부(100)는 제1 컬럼 입력 단자(C1), 제1 스위치(SW1), 제1 리셋 신호 저장부(110) 및 제1 시그널 신호 저장부(120)를 포함할 수 있다.In addition, the first column data storage unit 100 includes a first column input terminal C1, a first switch SW1, a first reset signal storage unit 110, and a first signal signal storage unit 120. I can.

제1 컬럼 입력 단자(C1)은 제1 스위치(SW1)와 연결될 수 있다. 또한, 제1 스위치(SW1)의 스위칭 동작에 의해 제1 리셋 신호 저장부(110) 및 제1 시그널 신호 저장부(120)로 픽셀에 대한 리셋 신호 또는 시그널 신호를 인가할 수 있다.The first column input terminal C1 may be connected to the first switch SW1. In addition, a reset signal or a signal signal for a pixel may be applied to the first reset signal storage unit 110 and the first signal signal storage unit 120 by a switching operation of the first switch SW1.

제1 리셋 신호 저장부(110)는 제1 스위치(SW1)와 연결되고, 제1 컬럼 입력 단자(C1)에서 입력된 리셋 신호에 대한 데이터를 저장한다.The first reset signal storage unit 110 is connected to the first switch SW1 and stores data on the reset signal input from the first column input terminal C1.

또한, 제1 리셋 신호 저장부(110)는 2개의 커패시터와 2개의 스위치를 포함할 수 있다. 즉, 제1 리셋 신호 저장부(110)는 제1 스위치(SW1)와 연결되고, 리셋 신호를 저장하는 제1 커패시터(Cbr), 제1 커패시터(Cbr)와 병렬로 연결된 제2 커패시터(Car), 제2 커패시터(Car)와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 제2 커패시터(Car)에 리셋 신호를 제공하는 제2 스위치(SW2) 및 기준전압 입력단자(Vref)와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 제1 커패시터(Cbr)와 제2 커패시터(Car)에 기준전압을 제공하는 제3 스위치(SW3)를 포함할 수 있다.In addition, the first reset signal storage unit 110 may include two capacitors and two switches. That is, the first reset signal storage unit 110 is connected to the first switch SW1, a first capacitor Cbr storing a reset signal, and a second capacitor Car connected in parallel with the first capacitor Cbr. , Connected to the second capacitor (Car), connected to the second switch (SW2) and the reference voltage input terminal (Vref) providing a reset signal to the second capacitor (Car) by a switching operation, A third switch SW3 providing a reference voltage to the first capacitor Cbr and the second capacitor Car may be included.

일예로, 제1 스위치(SW1) 및 제3 스위치(SW3)의 스위칭 동작에 의해 제1 컬럼 입력 단자(C1)에서 입력되는 리셋 신호와 기준전압 입력단자(Vref)에서 입력되는 기준전압이 제1 커패시터(Cbr)에 저장되거나, 또는 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)의 스위칭 동작에 의해 제1 컬럼 입력 단자(C1)에서 입력되는 리셋 신호와 기준전압 입력단자(Vref)에서 입력되는 기준전압이 제1 커패시터(Cbr) 및 제2 커패시터(Car)에 각각 저장될 수 있다. 이러한 제1 리셋 신호 저장부(110)에 저장된 데이터 정보는 n번째 및 n+1번째 row에 있어서 C1 픽셀(a,c)에 해당하는 리셋 신호 정보일 수 있다.As an example, a reset signal input from the first column input terminal C1 and a reference voltage input from the reference voltage input terminal Vref by the switching operation of the first switch SW1 and the third switch SW3 are the first Reset signal and reference voltage stored in the capacitor Cbr or input from the first column input terminal C1 by the switching operation of the first switch SW1, the second switch SW2, and the third switch SW3 The reference voltage input from the input terminal Vref may be stored in the first capacitor Cbr and the second capacitor Car, respectively. The data information stored in the first reset signal storage unit 110 may be reset signal information corresponding to the C1 pixels (a,c) in the nth and n+1th rows.

제1 시그널 신호 저장부(120)는 제1 스위치(SW1)와 연결되고, 제1 컬럼 입력 단자(C1)에서 입력된 시그널 신호에 대한 데이터를 저장한다.The first signal signal storage unit 120 is connected to the first switch SW1 and stores data on a signal signal input from the first column input terminal C1.

또한, 제1 시그널 신호 저장부(120)는 2개의 커패시터와 2개의 스위치를 포함할 수 있다. 즉, 제1 시그널 신호 저장부(120)는 제1 스위치(SW1)와 연결되고, 시그널 신호를 저장하는 제3 커패시터(Cbs), 제3 커패시터(Cbs)와 병렬로 연결된 제4 커패시터(Cas), 제4 커패시터(Cas)와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 제4 커패시터(Cas)에 시그널 신호를 제공하는 제4 스위치(SW4) 및 기준전압 입력단자(Vref)와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 제3 커패시터(Cbs)와 제4 커패시터(Cas)에 기준전압을 제공하는 제5 스위치(SW5)를 포함할 수 있다.In addition, the first signal signal storage unit 120 may include two capacitors and two switches. That is, the first signal signal storage unit 120 is connected to the first switch (SW1), the third capacitor (Cbs) for storing the signal signal, the fourth capacitor (Cas) connected in parallel with the third capacitor (Cbs) , Connected to the fourth capacitor Cas, connected to the fourth switch SW4 and the reference voltage input terminal Vref for providing a signal signal to the fourth capacitor Cas by a switching operation, and controlled by a switching operation. A fifth switch SW5 providing a reference voltage to the third capacitor Cbs and the fourth capacitor Cas may be included.

일예로, 제1 스위치(SW1) 및 제5 스위치(SW5)의 스위칭 동작에 의해 제1 컬럼 입력 단자(C1)에서 입력되는 시그널 신호와 기준전압 입력단자(Vref)에서 입력되는 기준전압이 제3 커패시터(Cbs)에 저장되거나, 또는 제1 스위치(SW1), 제4 스위치(SW4) 및 제5 스위치(SW5)의 스위칭 동작에 의해 제1 컬럼 입력 단자(C1)에서 입력되는 시그널 신호와 기준전압 입력단자(Vref)에서 입력되는 기준전압이 제3 커패시터(Cbs) 및 제4 커패시터(Cas)에 각각 저장될 수 있다. 이러한 제1 시그널 신호 저장부(120)에 저장된 데이터 정보는 n번째 및 n+1번째 row에 있어서 C1 픽셀(a,c)에 해당하는 시그널 신호 정보일 수 있다.As an example, a signal signal input from the first column input terminal C1 and a reference voltage input from the reference voltage input terminal Vref by the switching operation of the first switch SW1 and the fifth switch SW5 are third. A signal signal and a reference voltage stored in the capacitor Cbs or input from the first column input terminal C1 by the switching operation of the first switch SW1, the fourth switch SW4, and the fifth switch SW5. The reference voltage input from the input terminal Vref may be stored in the third capacitor Cbs and the fourth capacitor Cas, respectively. The data information stored in the first signal signal storage unit 120 may be signal signal information corresponding to the C1 pixels (a,c) in the nth and n+1th rows.

제2 컬럼 데이터 저장부(200)는 제2 컬럼에 대한 데이터 정보를 커패시터에 저장하고, 커패시터에 저장된 상기 제2 컬럼에 대한 데이터 정보를 출력한다. 여기서, 제2 컬럼은 도 3에서 n번째 및 n+1번째에 해당하는 C2 픽셀(b,d)일 수 있다.The second column data storage unit 200 stores data information on the second column in a capacitor and outputs data information on the second column stored in the capacitor. Here, the second column may be the C2 pixel (b, d) corresponding to the nth and n+1th in FIG. 3.

또한, 제2 컬럼 데이터 저장부(200)는 제2 컬럼 입력 단자(C2), 제6 스위치(SW6), 제2 리셋 신호 저장부(210) 및 제2 시그널 신호 저장부(220)를 포함할 수 있다.In addition, the second column data storage unit 200 includes a second column input terminal C2, a sixth switch SW6, a second reset signal storage unit 210, and a second signal signal storage unit 220. I can.

제2 컬럼 입력 단자(C2)는 제6 스위치(SW6)와 연결될 수 있다. 또한, 제6 스위치(SW6)의 스위칭 동작에 의해 제2 리셋 신호 저장부(210) 및 제2 시그널 신호 저장부(220)로 픽셀에 대한 리셋 신호 또는 시그널 신호를 인가할 수 있다.The second column input terminal C2 may be connected to the sixth switch SW6. In addition, a reset signal or a signal signal for a pixel may be applied to the second reset signal storage unit 210 and the second signal signal storage unit 220 by the switching operation of the sixth switch SW6.

제2 리셋 신호 저장부(210)는 제6 스위치(SW6)와 연결되고, 제2 컬럼 입력 단자(C2)에서 입력된 리셋 신호에 대한 데이터를 저장한다.The second reset signal storage unit 210 is connected to the sixth switch SW6 and stores data on the reset signal input from the second column input terminal C2.

또한, 제2 리셋 신호 저장부(210)는 2개의 커패시터와 2개의 스위치를 포함할 수 있다. 즉, 제2 리셋 신호 저장부(210)는 제6 스위치(SW6)와 연결되고, 리셋 신호를 저장하는 제5 커패시터(Cdr), 제5 커패시터(Cdr)와 병렬로 연결된 제6 커패시터(Ccr), 제6 커패시터(Ccr)와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 제6 커패시터(Ccr)에 리셋 신호를 제공하는 제7 스위치(SW7) 및 기준전압 입력단자(Vref)와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 제5 커패시터(Cdr)와 제6 커패시터(Ccr)에 기준전압을 제공하는 제8 스위치(SW8)를 포함할 수 있다.In addition, the second reset signal storage unit 210 may include two capacitors and two switches. That is, the second reset signal storage unit 210 is connected to the sixth switch SW6, the fifth capacitor Cdr storing the reset signal, and the sixth capacitor Ccr connected in parallel with the fifth capacitor Cdr. , Connected to the sixth capacitor Ccr, connected to the seventh switch SW7 and the reference voltage input terminal Vref for providing a reset signal to the sixth capacitor Ccr by a switching operation, and controlled by a switching operation. It may include an eighth switch SW8 providing a reference voltage to the fifth capacitor Cdr and the sixth capacitor Ccr.

일예로, 제6 스위치(SW6) 및 제8 스위치(SW8)의 스위칭 동작에 의해 제2 컬럼 입력 단자(C2)에서 입력되는 리셋 신호와 기준전압 입력단자(Vref)에서 입력되는 기준전압이 제6 커패시터(Ccr)에 저장되거나, 또는 제6 스위치(SW6), 제7 스위치(SW7) 및 제8 스위치(SW8)의 스위칭 동작에 의해 제2 컬럼 입력 단자(C2)에서 입력되는 리셋 신호와 기준전압 입력단자(Vref)에서 입력되는 기준전압이 제5 커패시터(Cdr) 및 제6 커패시터(Ccr)에 각각 저장될 수 있다. 이러한 제2 리셋 신호 저장부(210)에 저장된 데이터 정보는 n번째 및 n+1번째 row에 있어서 C2 픽셀(b,d)에 해당하는 리셋 신호 정보일 수 있다.As an example, the reset signal input from the second column input terminal C2 and the reference voltage input from the reference voltage input terminal Vref by the switching operation of the sixth switch SW6 and the eighth switch SW8 are the sixth. Reset signal and reference voltage stored in the capacitor Ccr or input from the second column input terminal C2 by the switching operation of the sixth switch SW6, the seventh switch SW7, and the eighth switch SW8 The reference voltage input from the input terminal Vref may be stored in the fifth capacitor Cdr and the sixth capacitor Ccr, respectively. The data information stored in the second reset signal storage unit 210 may be reset signal information corresponding to the C2 pixels (b,d) in the nth and n+1th rows.

제2 시그널 신호 저장부(220)는 제6 스위치(SW6)와 연결되고, 제2 컬럼 입력 단자(C2)에서 입력된 시그널 신호에 대한 데이터를 저장한다.The second signal signal storage unit 220 is connected to the sixth switch SW6 and stores data on a signal signal input from the second column input terminal C2.

또한, 제2 시그널 신호 저장부(220)는 2개의 커패시터와 2개의 스위치를 포함할 수 있다. 즉, 제2 시그널 신호 저장부(220)는 제6 스위치(SW6)와 연결되고, 시그널 신호를 저장하는 제7 커패시터(Cds), 제7 커패시터(Cds)와 병렬로 연결된 제8 커패시터(Ccs), 제8 커패시터(Ccs)와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 제8 커패시터(Ccs)에 시그널 신호를 제공하는 제9 스위치(SW9) 및 기준전압 입력단자(Vref)와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 제7 커패시터(Cds)와 제8 커패시터(Ccs)에 기준전압을 제공하는 제10 스위치(SW10)를 포함할 수 있다.In addition, the second signal signal storage unit 220 may include two capacitors and two switches. That is, the second signal signal storage unit 220 is connected to the sixth switch SW6, the seventh capacitor Cds for storing a signal signal, and the eighth capacitor Ccs connected in parallel with the seventh capacitor Cds. , Connected to the eighth capacitor Ccs, connected to the ninth switch SW9 and the reference voltage input terminal Vref for providing a signal signal to the eighth capacitor Ccs by a switching operation, and controlled by a switching operation. A tenth switch SW10 that provides a reference voltage to the seventh capacitor Cds and the eighth capacitor Ccs may be included.

일예로, 제6 스위치(SW6) 및 제10 스위치(SW10)의 스위칭 동작에 의해 제2 컬럼 입력 단자(C2)에서 입력되는 시그널 신호와 기준전압 입력단자(Vref)에서 입력되는 기준전압이 제7 커패시터(Cds)에 저장되거나, 또는 제6 스위치(SW6), 제9 스위치(SW9) 및 제10 스위치(SW10)의 스위칭 동작에 의해 제2 컬럼 입력 단자(C2)에서 입력되는 시그널 신호와 기준전압 입력단자(Vref)에서 입력되는 기준전압이 제7 커패시터(Cds) 및 제8 커패시터(Ccs)에 각각 저장될 수 있다. 이러한 제1 시그널 신호 저장부(120)에 저장된 데이터 정보는 n번째 및 n+1번째 row에 있어서 C1 픽셀(b,d)에 해당하는 시그널 신호 정보일 수 있다.As an example, a signal signal input from the second column input terminal C2 and a reference voltage input from the reference voltage input terminal Vref by the switching operation of the sixth switch SW6 and the tenth switch SW10 are the seventh. Signal signal and reference voltage stored in the capacitor Cds or input from the second column input terminal C2 by the switching operation of the sixth switch SW6, the ninth switch SW9, and the tenth switch SW10 The reference voltage input from the input terminal Vref may be stored in the seventh capacitor Cds and the eighth capacitor Ccs, respectively. The data information stored in the first signal signal storage unit 120 may be signal signal information corresponding to the C1 pixels (b, d) in the nth and n+1th rows.

또한, 스위칭 동작에 의해 제1 컬럼 데이터 저장부(100)에 저장된 데이터 정보와 제2 컬럼 데이터 저장부(200)에 저장된 데이터 정보를 연산하여 최종 출력하기 위한 제11 스위치(SW11)를 더 포함할 수 있다.In addition, an eleventh switch (SW11) for calculating and final outputting data information stored in the first column data storage unit 100 and the data information stored in the second column data storage unit 200 by the switching operation may be further included. I can.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지 마스크 처리 회로는 제1 컬럼에 대한 데이터 정보를 커패시터에 저장하고 출력하는 제1 컬럼 데이터 저장부(100)의 구성과 제2 컬럼에 대한 데이터 정보를 커패시터에 저장하고 출력하는 제2 컬럼 데이터 저장부(200)의 구성을 서로 대칭되도록 형성하여 연결함으로써 n번째 또는 n+1번째 row에 해당하는 C1,C2 픽셀의 리셋 신호 또는 시그널 신호 정보를 동시에 처리할 수 있다.As described above, in the image mask processing circuit according to the present invention, the configuration of the first column data storage unit 100 for storing and outputting data information on the first column and the data information on the second column are stored in the capacitor. By forming and connecting the configurations of the second column data storage unit 200 to be stored and output symmetrically to each other, the reset signal or signal signal information of the C1 and C2 pixels corresponding to the nth or n+1th row can be simultaneously processed. have.

또한, 픽셀에 리셋 정보 및 신호 정보를 인가하는 각각의 단자가 커패시터에 연결되고, 커패시터에 저장된 리셋 정보 및 시그널 정보의 특성을 이용하여 이미지에서 필요한 데이터 연산이 가능하기 때문에 이미지 센서 내에서 픽셀 데이터 정보를 디지털 코드로 변환하지 않고 아날로그 전처리 과정에서 스위치와 커패시터를 이용하여 하드웨어 상에서 처리할 수 있다.In addition, since each terminal for applying reset information and signal information to a pixel is connected to a capacitor, and data necessary for an image can be calculated using the characteristics of the reset information and signal information stored in the capacitor, the pixel data information within the image sensor It can be processed in hardware using switches and capacitors in the analog preprocessing process without converting the digital code.

동작모드Operation mode

도 5는 본 발명의 이미지 마스크 처리 회로의 동작을 설명하기 위한 출력 파형도이다.5 is an output waveform diagram for explaining the operation of the image mask processing circuit of the present invention.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 이미지 마스크 처리 회로의 동작 방법을 설명하기 위한 회로도이다.6 to 9 are circuit diagrams for explaining a method of operating the image mask processing circuit of the present invention.

도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 이미지 마스크 처리방법을 아래에 상세히 설명한다.The image mask processing method of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 3 to 9.

우선, 도 5의 출력 파형도를 살펴보면, 동작모드는 총 4개의 모드로 구분되며, 각각의 모드에 따라 클럭(clock, CLK) 신호가 인가되는 스위치와 신호의 형태가 정의된다. 즉, 모드1에서는 n번째 row에 리셋 신호가 인가되고, 모드2에서는 n번째 row에 시그널 신호가 인가된다. 또한, 모드3에서는 n+1번째 row에 리셋 신호가 인가되고, 모드4에서는 n+1번째 row에 시그널 신호가 인가된다.First, looking at the output waveform diagram of FIG. 5, operation modes are divided into a total of four modes, and a switch to which a clock (CLK) signal is applied and a shape of a signal are defined according to each mode. That is, in mode 1, a reset signal is applied to the nth row, and in mode 2, a signal signal is applied to the nth row. In addition, in mode 3, a reset signal is applied to the n+1th row, and in mode 4, a signal signal is applied to the n+1th row.

여기서, 인가되는 클럭 신호에 따른 스위칭 동작은 CLK1 신호에 의해 제1 스위치(SW1) 및 제6 스위치(SW6), CLK2 신호에 의해 제3 스위치(SW3) 및 제8 스위치(SW8), CLK3 신호에 의해 제2 스위치(SW2) 및 제7 스위치(SW7), CLK4 신호에 의해 제5 스위치(SW5) 및 제10 스위치(SW10), CLK5 신호에 의해 제4 스위치(SW4) 및 제9 스위치(SW9)가 각각 온/오프 제어될 수 있다.Here, the switching operation according to the applied clock signal is based on the first switch SW1 and the sixth switch SW6 by the CLK1 signal, and the third switch SW3 and the eighth switch SW8 and the CLK3 signal by the CLK2 signal. By the second switch (SW2) and the seventh switch (SW7), the fifth switch (SW5) and the tenth switch (SW10) by the CLK4 signal, the fourth switch (SW4) and the ninth switch (SW9) by the CLK5 signal Can be controlled on/off respectively.

도 6은 도 5의 모드1에 따른 회로 구성을 나타낸다. 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하여 모드1에 따른 회로 동작을 설명하면, 모드1에서는 N번째 row의 C1,C2 픽셀(a,b)에 해당하는 리셋 신호를 입력하기 위해 CLK1, CLK2 및 CLK3 클럭 신호가 인가되고, CLK1, CLK2 및 CLK3의 클럭 신호에 의해 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3), 제6 스위치(SW6), 제7 스위치(SW7) 및 제8 스위치(SW8)가 온 상태가 된다. 즉, 제1 컬럼 입력 단자(C1)에서는 N번째 row 중 C1 픽셀(a)의 리셋 신호인 C1R1 신호가 인가되고, 제2 컬럼 입력 단자(C2)에서는 N번째 row 중 C2 픽셀(b)의 리셋 신호인 C2R1 신호가 인가된다.6 shows a circuit configuration according to Mode 1 of FIG. 5. Referring to FIGS. 3, 5 and 6, the circuit operation according to mode 1 will be described. In mode 1, CLK1, CLK2 and CLK2 are used to input reset signals corresponding to pixels C1 and C2 of the Nth row (a, b) The CLK3 clock signal is applied, and the first switch SW1, the second switch SW2, the third switch SW3, the sixth switch SW6, and the seventh switch SW7 are applied by the clock signals of CLK1, CLK2 and CLK3. ) And the eighth switch SW8 are turned on. That is, the C1R1 signal, which is the reset signal of the C1 pixel (a) of the N-th row, is applied to the first column input terminal (C1), and the C2 pixel (b) of the N-th row is reset to the second column input terminal (C2). The signal C2R1 is applied.

따라서, 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)의 스위칭 동작에 의해 제1 커패시터(Cbr) 및 제2 커패시터(Car)에는 기준전압(Vref)과 N번째 row에 대한 C1 픽셀(a)의 리셋값인 Vref-C1R1이 각각 저장될 수 있다. 또한, 제6 스위치(SW6), 제7 스위치(SW7) 및 제8 스위치(SW8)의 스위칭 동작에 의해 제5 커패시터(Cdr) 및 제6 커패시터(Ccr)에는 기준전압(Vref)과 N번째 row에 대한 C2 픽셀(b)의 리셋값인 Vref-C2R1이 각각 저장될 수 있다.Therefore, by the switching operation of the first switch SW1, the second switch SW2, and the third switch SW3, the reference voltage Vref and the N-th row are applied to the first capacitor Cbr and the second capacitor Car. Each of the reset values Vref-C1R1 of the C1 pixel (a) for may be stored. In addition, the reference voltage Vref and the N-th row are applied to the fifth capacitor Cdr and the sixth capacitor Ccr by the switching operation of the sixth switch SW6, the seventh switch SW7, and the eighth switch SW8. Vref-C2R1, which is a reset value of the C2 pixel b for, may be stored, respectively.

도 7은 도 5의 모드2에 따른 회로 구성을 나타낸다. 도 3, 도 5 및 도 7을 참조하여 모드2에 따른 회로 동작을 설명하면, 모드2에서는 N번째 row의 C1,C2 픽셀(a,b)에 해당하는 시그널 신호를 입력하기 위해 CLK1, CLK4 및 CLK5의 클럭 신호가 인가되고, CLK1, CLK4 및 CLK5의 클럭 신호에 의해 제1 스위치(SW1), 제4 스위치(SW4), 제5 스위치(SW5), 제6 스위치(SW6), 제9 스위치(SW9) 및 제10 스위치(SW10)가 온 상태가 된다. 즉, 제1 컬럼 입력 단자(C1)에서는 N번째 row 중 C1 픽셀(a)의 시그널 신호인 C1S1 신호가 인가되고, 제2 컬럼 입력 단자(C2)에서는 N번째 row 중 C2 픽셀(b)의 시그널 신호인 C2S1 신호가 인가된다.7 shows a circuit configuration according to mode 2 of FIG. 5. Referring to FIGS. 3, 5 and 7, the circuit operation according to mode 2 will be described. In mode 2, CLK1, CLK4 and The clock signal of CLK5 is applied, and the first switch (SW1), the fourth switch (SW4), the fifth switch (SW5), the sixth switch (SW6), the ninth switch ( SW9) and the tenth switch SW10 are turned on. That is, the C1S1 signal, which is the signal signal of the C1 pixel (a) of the N-th row, is applied to the first column input terminal (C1), and the signal of the C2 pixel (b) of the N-th row is applied to the second column input terminal (C2). The signal C2S1 is applied.

따라서, 제1 스위치(SW1), 제4 스위치(SW4) 및 제5 스위치(SW5)의 스위칭 동작에 의해 제3 커패시터(Cbs) 및 제4 커패시터(Cas)에는 기준전압(Vref)과 N번째 row에 대한 C1 픽셀(a)의 시그널값인 C1S1-Vref이 각각 저장될 수 있다. 또한, 제6 스위치(SW6), 제9 스위치(SW9) 및 제10 스위치(SW10)의 스위칭 동작에 의해 제7 커패시터(Cds) 및 제8 커패시터(Ccs)에는 기준전압(Vref)과 N번째 row에 대한 C2 픽셀(b)의 시그널값인 C2S1-Vref이 각각 저장될 수 있다.Accordingly, the reference voltage Vref and the N-th row are applied to the third capacitor Cbs and the fourth capacitor Cas by the switching operation of the first switch SW1, the fourth switch SW4, and the fifth switch SW5. Each of the signal values C1S1-Vref of the C1 pixel (a) for may be stored. In addition, by the switching operation of the sixth switch SW6, the ninth switch SW9, and the tenth switch SW10, the seventh capacitor Cds and the eighth capacitor Ccs have a reference voltage Vref and an N-th row. C2S1-Vref, which is the signal value of the C2 pixel (b) for, may be stored, respectively.

계속해서, 도 8은 도 5의 모드3에 따른 회로 구성을 나타낸다. 도 3, 도 5 및 도 8을 참조하여 모드3에 따른 회로 동작을 설명하면, 모드3에서는 N+1번째 row의 C1,C2 픽셀(c,d)에 해당하는 리셋 신호를 입력하기 위해 CLK1 및 CLK2 클럭 신호가 인가되고, CLK1 및 CLK2의 클럭 신호에 의해 제1 스위치(SW1), 제3 스위치(SW3), 제6 스위치(SW6) 및 제8 스위치(SW8)가 온 상태가 된다. 즉, 제1 컬럼 입력 단자(C1)에서는 N+1번째 row 중 C1 픽셀(c)의 리셋 신호인 C1R2 신호가 인가되고, 제2 컬럼 입력 단자(C2)에서는 N+1번째 row 중 C2 픽셀(d)의 리셋 신호인 C2R2 신호가 인가된다.Subsequently, FIG. 8 shows a circuit configuration according to mode 3 of FIG. 5. Referring to FIGS. 3, 5, and 8, the circuit operation according to mode 3 will be described. In mode 3, CLK1 and CLK1 and The CLK2 clock signal is applied, and the first switch SW1, the third switch SW3, the sixth switch SW6, and the eighth switch SW8 are turned on by the clock signals of CLK1 and CLK2. That is, the C1R2 signal, which is the reset signal of the C1 pixel c of the N+1th row, is applied to the first column input terminal C1, and the C2 pixel (in the N+1th row) is applied to the second column input terminal C2. The C2R2 signal, which is the reset signal of d), is applied.

따라서, 제1 스위치(SW1) 및 제3 스위치(SW3)의 스위칭 동작에 의해 제1 커패시터(Cbr)에는 기준전압(Vref)과 N+1번째 row에 대한 C1 픽셀(c)의 리셋값인 Vref-C1R2이 저장된다. 또한, 제6 스위치(SW6) 및 제8 스위치(SW8)의 스위칭 동작에 의해 제5 커패시터(Cdr)에는 기준전압(Vref)과 N+1번째 row에 대한 C2 픽셀(d)의 리셋값인 Vref-C2R2이 저장될 수 있다. 이때, 제2 커패시터(Car) 및 제6 커패시터(Ccr)에 저장된 전하량은 변하지 않는다.Accordingly, by the switching operation of the first switch SW1 and the third switch SW3, the reference voltage Vref and the reset value of the C1 pixel c for the N+1 row are Vref in the first capacitor Cbr. -C1R2 is saved. In addition, by the switching operation of the sixth switch SW6 and the eighth switch SW8, the fifth capacitor Cdr has a reference voltage Vref and a reset value Vref of the C2 pixel d for the N+1th row. -C2R2 can be saved. In this case, the amount of charge stored in the second capacitor Car and the sixth capacitor Ccr does not change.

도 9는 도 5의 모드4에 따른 회로 구성을 나타낸다. 도 3, 도 5 및 도 9를 참조하여 모드4에 따른 회로 동작을 설명하면, 모드4에서는 N+1번째 row의 C1,C2 픽셀(c,d)에 해당하는 시그널 신호를 입력하기 위해 CLK1 및 CLK4 클럭 신호가 인가되고, CLK1 및 CLK4의 클럭 신호에 의해 제1 스위치(SW1), 제5 스위치(SW5), 제6 스위치(SW6) 및 제10 스위치(SW10)가 온 상태가 된다. 즉, 제1 컬럼 입력 단자(C1)에서는 N+1번째 row 중 C1 픽셀(c)의 시그널 신호인 C1S2 신호가 인가되고, 제2 컬럼 입력 단자(C2)에서는 N+1번째 row 중 C2 픽셀(d)의 시그널 신호인 C2S2 신호가 인가된다.9 shows a circuit configuration according to mode 4 of FIG. 5. Referring to FIGS. 3, 5, and 9, the circuit operation according to mode 4 will be described. In mode 4, CLK1 and CLK1 and The CLK4 clock signal is applied, and the first switch SW1, the fifth switch SW5, the sixth switch SW6, and the tenth switch SW10 are turned on by the clock signals of CLK1 and CLK4. That is, the C1S2 signal, which is the signal signal of the C1 pixel c of the N+1th row, is applied to the first column input terminal C1, and the C2 pixel of the N+1th row is applied to the second column input terminal C2. The C2S2 signal, which is the signal signal of d), is applied.

따라서, 제1 스위치(SW1) 및 제5 스위치(SW5)의 스위칭 동작에 의해 제3 커패시터(Cbs)에는 기준전압(Vref)과 N+1번째 row에 대한 C1 픽셀(c)의 시그널값인 C1S2-Vref이 저장된다. 또한, 제6 스위치(SW6) 및 제10 스위치(SW10)의 스위칭 동작에 의해 제7 커패시터(Cds)에는 기준전압(Vref)과 N+1번째 row에 대한 C2 픽셀(d)의 시그널값인 C2S2-Vref이 저장될 수 있다. 이때, 제4 커패시터(Cas) 및 제8 커패시터(Ccs)에 저장된 전하량은 변하지 않는다.Therefore, by the switching operation of the first switch SW1 and the fifth switch SW5, the third capacitor Cbs has a reference voltage Vref and a signal value C1S2 of the C1 pixel c for the N+1th row. -Vref is saved. In addition, by the switching operation of the sixth switch SW6 and the tenth switch SW10, the seventh capacitor Cds has a reference voltage Vref and C2S2, which is a signal value of the C2 pixel d for the N+1th row. -Vref can be saved. In this case, the amount of charge stored in the fourth capacitor Cas and the eighth capacitor Ccs does not change.

상기와 같이 모드1 내지 모드4의 동작에 의해 각각의 커패시터에 원하는 데이터를 저장한 후에 제1 스위치(SW1)를 OFF시키고, 제2 스위치(SW2), 제4 스위치(SW4) 및 제5 스위치(SW5)를 동작시키면 n번째 및 n+1번째 row의 C1 픽셀(a,c)에 해당하는 Vx값을 구할 수 있다. 여기서, Vx값은 Q=CV 수식에 의해 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.As described above, after storing desired data in each capacitor by the operation of mode 1 to mode 4, the first switch SW1 is turned off, the second switch SW2, the fourth switch SW4, and the fifth switch ( When SW5) is operated, Vx values corresponding to the C1 pixels (a,c) of the nth and n+1th rows can be obtained. Here, the Vx value can be expressed as Equation 1 by the Q=CV equation.

Figure 112019111561515-pat00001
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또한, 제1 스위치(SW1)를 OFF시키고, 제7 스위치(SW7), 제9 스위치(SW9) 및 제10 스위치(SW10)를 동작시키면 n번째 및 n+1번째 row의 C2 픽셀(b,d)에 해당하는 Vy값을 구할 수 있다. 여기서, Vy값은 Q=CV 수식에 의해 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.In addition, when the first switch SW1 is turned off and the seventh switch SW7, the ninth switch SW9, and the tenth switch SW10 are operated, the C2 pixels (b, d) of the nth and n+1th rows are operated. You can find the Vy value corresponding to ). Here, the Vy value can be expressed as Equation 2 by the Q=CV equation.

Figure 112019111561515-pat00002
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최종적으로, 제11 스위치(SW11)가 동작하여 Vx와 Vy가 연결되면, 최종 출력 Vout값을 구할 수 있다. 여기서, Vout값은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.Finally, when the eleventh switch SW11 operates and Vx and Vy are connected, the final output Vout value can be obtained. Here, the Vout value can be expressed as Equation 3.

Figure 112019111561515-pat00003
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즉, 제1 컬럼 데이터 저장부(100)에 해당하는 Vx 및 제2 컬럼 데이터 저장부(200)에 해당하는 Vy의 커패시터에 저장된 각각의 커패시턴스(capacitance) 값 차이에 따라 마스크 처리 된 값으로 변환되고 간단하게 컨벌루션(convolution) 연산을 수행하게 된다. 또한, 커패시턴스 차이값(ΔPixel)을 통해 픽셀에서 발생하는 원하지 않는 offset을 제거할 수 있다.That is, it is converted into a masked value according to the difference in capacitance values stored in the capacitors of Vx corresponding to the first column data storage unit 100 and Vy corresponding to the second column data storage unit 200. It simply performs a convolution operation. In addition, unwanted offsets occurring in pixels can be removed through the capacitance difference value ΔPixel.

상술한 바와 같이, 종래의 이미지 마스크 처리 방식은 소프트웨어를 이용한 처리 방식을 가지나, 본 발명에 따른 마스크 처리 방식은 이미지 센서 내에서 픽셀 값을 디지털 코드로 변환하지 않고 아날로그 전처리 과정에서 스위치-커패시터 구조를 이용하여 하드웨어 상에서 처리가 가능하기 때문에 전력소비를 줄일 수 있고, 처리 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 커패시터 특성을 이용하여 이미지에서 원하는 데이터의 연산이 용이하기 때문에 마스크 처리를 하드웨어 상에서 쉽게 구현이 가능하다.As described above, the conventional image mask processing method has a processing method using software, but the mask processing method according to the present invention does not convert pixel values into digital codes in the image sensor, and changes the switch-capacitor structure in the analog preprocessing By using it, it is possible to process on hardware, so power consumption can be reduced and processing speed can be improved. In addition, since it is easy to calculate desired data in an image by using the capacitor characteristics, mask processing can be easily implemented on hardware.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is obvious to those of ordinary skill in the art that other modified examples based on the technical idea of the present invention may be implemented.

100 : 제1 컬럼 데이터 저장부 110 : 제1 리셋 신호 저장부
120 : 제1 시그널 신호 저장부 200 : 제2 컬럼 데이터 저장부
210 : 제2 리셋 신호 저장부 220 : 제2 시그널 신호 저장부
Cbr : 제1 커패시터 Car : 제2 커패시터
Cbs : 제3 커패시터 Cas : 제4 커패시터
Cdr : 제5 커패시터 Ccr : 제6 커피새터
Cds : 제7 커패시터 Ccs : 제8 커피새터
SW1 : 제1 스위치(SW1) SW2 : 제2 스위치
SW3 : 제3 스위치 SW4 : 제4 스위치
SW5 : 제5 스위치 SW6 : 제6 스위치
SW7 : 제7 스위치 SW8 : 제8 스위치
SW9 : 제9 스위치 SW10 : 제10 스위치
SW11 : 제11 스위치
100: first column data storage unit 110: first reset signal storage unit
120: first signal signal storage unit 200: second column data storage unit
210: second reset signal storage unit 220: second signal signal storage unit
Cbr: 1st capacitor Car: 2nd capacitor
Cbs: 3rd capacitor Cas: 4th capacitor
Cdr: 5th Capacitor Ccr: 6th Coffee Sat
Cds: 7th Capacitor Ccs: 8th Coffee Sat
SW1: first switch (SW1) SW2: second switch
SW3: 3rd switch SW4: 4th switch
SW5: 5th switch SW6: 6th switch
SW7: 7th switch SW8: 8th switch
SW9: 9th switch SW10: 10th switch
SW11: 11th switch

Claims (12)

제1 컬럼에 대한 데이터 정보를 커패시터에 저장하고, 상기 커패시터에 저장된 상기 제1 컬럼에 대한 데이터 정보를 출력하는 제1 컬럼 데이터 저장부; 및
상기 제1 컬럼과 인접한 제2 컬럼에 대한 데이터 정보를 커패시터에 저장하고, 상기 커패시터에 저장된 상기 제2 컬럼에 대한 데이터 정보를 출력하는 제2 컬럼 데이터 저장부를 포함하고,
상기 제1 컬럼 데이터 저장부 및 상기 제2 컬럼 데이터 저장부의 커패시터에 각각 저장된 데이터 정보를 이용하여 마스크 처리를 수행하는 것이며,
상기 제1 컬럼 데이터 저장부 및 상기 제2 컬럼 데이터 저장부를 연결하고, 스위칭 동작에 의해 상기 제1 컬럼 데이터 저장부에 저장된 데이터 정보와 상기 제2 컬럼 데이터 저장부에 저장된 데이터 정보를 연산하여 최종 출력하는 제11 스위치를 포함하고,
상기 제1 컬럼 데이터 저장부는, 상기 제1 컬럼에 대한 리셋 신호 또는 시그널 신호를 인가하는 제1 컬럼 입력 단자; 상기 리셋 신호 또는 시그널 신호를 커패시터에 제공하기 위한 제1 스위치; 상기 리셋 신호에 대한 데이터를 저장하는 제1 리셋 신호 저장부; 및 상기 시그널 신호에 대한 데이터를 저장하는 제1 시그널 신호 저장부를 포함하며,
상기 제1 리셋 신호 저장부는, 상기 제1 스위치와 연결되고, 상기 리셋 신호를 저장하는 제1 커패시터; 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결된 제2 커패시터; 상기 제2 커패시터와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제2 커패시터에 상기 리셋 신호를 제공하는 제2 스위치; 및 기준전압 입력단자와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터에 기준전압을 제공하는 제3 스위치를 포함하는 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리 회로.
A first column data storage unit that stores data information on a first column in a capacitor and outputs data information on the first column stored in the capacitor; And
A second column data storage unit storing data information on a second column adjacent to the first column in a capacitor and outputting data information on the second column stored in the capacitor,
Mask processing is performed using data information stored in capacitors of the first column data storage unit and the second column data storage unit, respectively,
The first column data storage unit and the second column data storage unit are connected, and data information stored in the first column data storage unit and the data information stored in the second column data storage unit are calculated by a switching operation, and the final output is performed. Including an eleventh switch,
The first column data storage unit may include: a first column input terminal for applying a reset signal or a signal signal to the first column; A first switch for providing the reset signal or signal signal to a capacitor; A first reset signal storage unit for storing data on the reset signal; And a first signal signal storage unit for storing data on the signal signal,
The first reset signal storage unit may include: a first capacitor connected to the first switch and storing the reset signal; A second capacitor connected in parallel with the first capacitor; A second switch connected to the second capacitor and providing the reset signal to the second capacitor by a switching operation; And a third switch connected to a reference voltage input terminal and providing a reference voltage to the first capacitor and the second capacitor by a switching operation.
제1항에 있어서,
상기 제1 컬럼 데이터 저장부의 커패시터와 상기 제2 컬럼 데이터 저장부의 커패시터는 서로 대칭 되도록 형성되는 것인 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리 회로.
The method of claim 1,
An image mask processing circuit using a switch-capacitor, wherein the capacitor of the first column data storage unit and the capacitor of the second column data storage unit are formed to be symmetric with each other.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제1 시그널 신호 저장부는,
상기 제1 스위치와 연결되고, 상기 시그널 신호를 저장하는 제3 커패시터;
상기 제3 커패시터와 병렬로 연결된 제4 커패시터;
상기 제4 커패시터와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제4 커패시터에 상기 시그널 신호를 제공하는 제4 스위치; 및
기준전압 입력단자와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제3 커패시터와 상기 제4 커패시터에 기준전압을 제공하는 제5 스위치를 포함하는 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리 회로.
The method of claim 1, wherein the first signal signal storage unit,
A third capacitor connected to the first switch and storing the signal signal;
A fourth capacitor connected in parallel with the third capacitor;
A fourth switch connected to the fourth capacitor and providing the signal signal to the fourth capacitor by a switching operation; And
An image mask processing circuit using a switch-capacitor comprising a fifth switch connected to a reference voltage input terminal and providing a reference voltage to the third capacitor and the fourth capacitor by a switching operation.
제1항에 있어서, 상기 제2 컬럼 데이터 저장부는,
상기 제2 컬럼에 대한 리셋 신호 또는 시그널 신호를 인가하는 제2 컬럼 입력 단자;
상기 리셋 신호 또는 시그널 신호를 커패시터에 제공하기 위한 제6 스위치;
상기 리셋 신호에 대한 데이터를 저장하는 제2 리셋 신호 저장부; 및
상기 시그널 신호에 대한 데이터를 저장하는 제2 시그널 신호 저장부를 포함하는 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리 회로.
The method of claim 1, wherein the second column data storage unit,
A second column input terminal for applying a reset signal or a signal signal to the second column;
A sixth switch for providing the reset signal or the signal signal to the capacitor;
A second reset signal storage unit for storing data on the reset signal; And
An image mask processing circuit using a switch-capacitor comprising a second signal signal storage unit that stores data for the signal signal.
제6항에 있어서, 상기 제2 리셋 신호 저장부는,
상기 제6 스위치와 연결되고, 상기 리셋 신호를 저장하는 제5 커패시터;
상기 제5 커패시터와 병렬로 연결된 제6 커패시터;
상기 제6 커패시터와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제6 커패시터에 상기 리셋 신호를 제공하는 제7 스위치; 및
기준전압 입력단자와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제5 커패시터와 상기 제6 커패시터에 기준전압을 제공하는 제8 스위치를 포함하는 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리 회로.
The method of claim 6, wherein the second reset signal storage unit,
A fifth capacitor connected to the sixth switch and storing the reset signal;
A sixth capacitor connected in parallel with the fifth capacitor;
A seventh switch connected to the sixth capacitor and providing the reset signal to the sixth capacitor by a switching operation; And
An image mask processing circuit using a switch-capacitor comprising an eighth switch connected to a reference voltage input terminal and providing a reference voltage to the fifth capacitor and the sixth capacitor by a switching operation.
제6항에 있어서, 상기 제2 시그널 신호 저장부는,
상기 제6 스위치와 연결되고, 상기 시그널 신호를 저장하는 제7 커패시터;
상기 제7 커패시터와 병렬로 연결된 제8 커패시터;
상기 제8 커패시터와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제8 커패시터에 상기 시그널 신호를 제공하는 제9 스위치; 및
기준전압 입력단자와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제7 커패시터와 상기 제8 커패시터에 기준전압을 제공하는 제10 스위치를 포함하는 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리 회로.
The method of claim 6, wherein the second signal signal storage unit,
A seventh capacitor connected to the sixth switch and storing the signal signal;
An eighth capacitor connected in parallel with the seventh capacitor;
A ninth switch connected to the eighth capacitor and providing the signal signal to the eighth capacitor by a switching operation; And
An image mask processing circuit using a switch-capacitor comprising a tenth switch connected to a reference voltage input terminal and providing a reference voltage to the seventh capacitor and the eighth capacitor by a switching operation.
삭제delete n번째 로우(row)에 해당하는 제1 컬럼 및 상기 제1 컬럼에 인접한 제2 컬럼의 데이터 정보를 제1 컬럼 데이터 저장부의 커패시터 및 제2 컬럼 데이터 저장부의 커패시터에 각각 저장하는 단계(n은 1이상의 자연수);
n+1번째 로우에 해당하는 제1 컬럼 및 상기 제2 컬럼의 데이터 정보를 상기 제1 컬럼 데이터 저장부의 커패시터 및 상기 제2 컬럼 데이터 저장부의 커패시터에 각각 저장하는 단계; 및
상기 제1 컬럼 데이터 저장부의 커패시터와 상기 제2 컬럼 데이터 저장부의 커패시터에 각각 저장된 데이터 정보를 합산하여 마스크 처리를 수행하는 단계를 포함하되,
상기 제1 컬럼 데이터 저장부 및 상기 제2 컬럼 데이터 저장부를 연결하고, 스위칭 동작에 의해 상기 제1 컬럼 데이터 저장부에 저장된 데이터 정보와 상기 제2 컬럼 데이터 저장부에 저장된 데이터 정보를 연산하여 최종 출력하는 스위치를 포함하고,
상기 제1 컬럼 데이터 저장부는, 상기 제1 컬럼에 대한 리셋 신호 또는 시그널 신호를 인가하는 제1 컬럼 입력 단자; 상기 리셋 신호 또는 시그널 신호를 커패시터에 제공하기 위한 제1 스위치; 상기 리셋 신호에 대한 데이터를 저장하는 제1 리셋 신호 저장부; 및 상기 시그널 신호에 대한 데이터를 저장하는 제1 시그널 신호 저장부를 포함하며,
상기 제1 리셋 신호 저장부는, 상기 제1 스위치와 연결되고, 상기 리셋 신호를 저장하는 제1 커패시터; 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결된 제2 커패시터; 상기 제2 커패시터와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제2 커패시터에 상기 리셋 신호를 제공하는 제2 스위치; 및 기준전압 입력단자와 연결되고, 스위칭 동작에 의해 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터에 기준전압을 제공하는 제3 스위치를 포함하는 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리방법.
Storing data information of a first column corresponding to an n-th row and a second column adjacent to the first column in a capacitor of a first column data storage unit and a capacitor of a second column data storage unit, respectively (n is 1 More than one natural number);
storing data information of the first column and the second column corresponding to the n+1th row in a capacitor of the first column data storage unit and a capacitor of the second column data storage unit, respectively; And
And performing mask processing by summing data information respectively stored in the capacitor of the first column data storage unit and the capacitor of the second column data storage unit,
The first column data storage unit and the second column data storage unit are connected, and data information stored in the first column data storage unit and the data information stored in the second column data storage unit are calculated by a switching operation, and the final output is performed. Including a switch to do,
The first column data storage unit may include: a first column input terminal for applying a reset signal or a signal signal to the first column; A first switch for providing the reset signal or signal signal to a capacitor; A first reset signal storage unit for storing data on the reset signal; And a first signal signal storage unit for storing data on the signal signal,
The first reset signal storage unit may include: a first capacitor connected to the first switch and storing the reset signal; A second capacitor connected in parallel with the first capacitor; A second switch connected to the second capacitor and providing the reset signal to the second capacitor by a switching operation; And a third switch connected to a reference voltage input terminal and providing a reference voltage to the first capacitor and the second capacitor by a switching operation.
제10항에 있어서, 상기 n번째 로우에 해당하는 픽셀의 데이터 정보를 제1 컬럼 데이터 저장부의 커패시터에 저장하는 단계는,
상기 n번째 로우에 제1 리셋 신호를 인가하고, 인가된 상기 제1 리셋 신호를 상기 제1 컬럼 데이터 저장부의 커패시터에 저장하는 단계; 및
상기 n번째 로우에 제1 시그널 신호를 인가하고, 인가된 상기 제1 시그널 신호를 상기 제1 컬럼 데이터 저장부의 커패시터에 저장하는 단계를 포함하는 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리방법.
The method of claim 10, wherein storing data information of a pixel corresponding to the n-th row in a capacitor of the first column data storage unit,
Applying a first reset signal to the n-th row and storing the applied first reset signal in a capacitor of the first column data storage unit; And
And applying a first signal signal to the n-th row and storing the applied first signal signal in a capacitor of the first column data storage unit.
제10항에 있어서, 상기 n+1번째 로우에 해당하는 픽셀의 데이터 정보를 제2 컬럼 데이터 저장부의 커패시터에 저장하는 단계는,
상기 n+1번째 로우에 제2 리셋 신호를 인가하고, 인가된 상기 제2 리셋 신호를 상기 제2 컬럼 데이터 저장부의 커패시터에 저장하는 단계; 및
상기 n+1번째 로우에 제2 시그널 신호를 인가하고, 인가된 상기 제2 시그널 신호를 상기 제2 컬럼 데이터 저장부의 커패시터에 저장하는 단계를 포함하는 스위치-커패시터를 이용한 이미지 마스크 처리방법.
The method of claim 10, wherein storing the data information of the pixel corresponding to the n+1th row in the capacitor of the second column data storage unit comprises:
Applying a second reset signal to the n+1th row and storing the applied second reset signal in a capacitor of the second column data storage unit; And
And applying a second signal signal to the n+1th row and storing the applied second signal signal in a capacitor of the second column data storage unit.
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KR20080069887A (en) 2007-01-24 2008-07-29 퍼듀 리서치 파운데이션 Image processing apparatus and image processing method thereof
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