KR19980041905A - How to increase the dynamic range of an active pixel sensor cell - Google Patents

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KR19980041905A
KR19980041905A KR1019970049649A KR19970049649A KR19980041905A KR 19980041905 A KR19980041905 A KR 19980041905A KR 1019970049649 A KR1019970049649 A KR 1019970049649A KR 19970049649 A KR19970049649 A KR 19970049649A KR 19980041905 A KR19980041905 A KR 19980041905A
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KR1019970049649A
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메릴리처드빌링즈
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네드위치 리차드
포베오닉스 인코오포레이드
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    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors

Abstract

영상 셀(image cell)의 동적 범위는 각 적분구간 동안에 영상 셀을 여러 번 판독하고, 그 판독된 다수의 수치들을 구함으로써 얻어진다. 다수의 판독 수치중 마지막 판독 수치가 셀이 포화되어 있음을 나타낼 때, 포화되기 전에 판독된 수치가, 영상 셀이 포화되지 않았었다면 영상 셀이 가지게 될 적당한 수치를 나타내게 되는 최종치를 외삽하기 위하여 사용되어 진다.The dynamic range of an image cell is obtained by reading the image cell several times during each integration period and obtaining the read multiple values. When the last read out of a plurality of readings indicates that the cell is saturated, the readout value before saturation is used to extrapolate the final value, which would be the appropriate value that the image cell would have if the image cell had not saturated Loses.

Description

액티브 픽셀 센서 셀의 동적 범위를 증가시키는 방법How to increase the dynamic range of an active pixel sensor cell

본 발명은 액티브 픽셀 센서 셀, 특히 액티브 픽셀 센서 셀의 동적 범위를 증가시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of increasing the dynamic range of an active pixel sensor cell, particularly an active pixel sensor cell.

전하결합소자(Charge-coupled devices, CCDs)는 빛에너지 픽셀을 빛에너지의 강도를 나타내는 전기적 신호로 변환시키기 위한 종래의 영상 회로에 대한 핵심부분이었다. 일반적으로 전하결합소자는 빛에너지를 전기적 전하로 변환시키기 위하여 광게이트를 사용하고, 게이트에 모아진 전하를 출력 센스 노드로 전달하기 위하여 일련의 전극들을 사용한다.Charge-coupled devices (CCDs) have been a key part of conventional imaging circuits for converting light energy pixels into electrical signals that represent the intensity of light energy. In general, a charge coupled device uses a photonic gate to convert light energy into an electrical charge, and a series of electrodes to transfer the charge collected at the gate to the output sense node.

비록 전하결합소자가 높은 민감도 및 충전요인(fill-factor)을 비롯하여 많은 장점들을 가지고 있지만, 전하결합소자는 많은 단점들도 있다. 제한된 판독율 및 동적 범위의 제한성 등의 단점들 중에서 가장 주목할 것은 CMOS를 바탕으로 한 마이크로프로세서를 가지고 있는 전하결합소자를 구현하는 데 있어서의 어려움이다.Although charge-coupled devices have many advantages, including high sensitivity and fill-factor, charge-coupled devices have many drawbacks as well. Among the drawbacks of limited read rate and dynamic range limitations, the most noteworthy is the difficulty in implementing a charge coupled device with a CMOS-based microprocessor.

전하결합소자에 바탕을 둔 영상 회로의 이러한 한계들을 해결하기 위하여, 최근의 영상 회로들은 빛에너지 픽셀을 전기적 신호로 변환시키기 위하여 액티브 픽셀 센서 셀을 사용한다. 액티브 픽셀 센서 셀을 가지고 있는 종래의 광다이오드는 전기적 신호의 형성뿐 아니라 증폭, 판독 조절(readout control) 및 리셋 조절의 기능 등을 제공하는 다수의 액티브 트랜지스터가 조합되어 있는 것이 전형적이다.To address these limitations of imaging circuits based on charge coupled devices, recent imaging circuits use active pixel sensor cells to convert light energy pixels into electrical signals. Conventional photodiodes with active pixel sensor cells are typically a combination of a number of active transistors that provide for the formation of electrical signals as well as the functions of amplification, readout control, and reset adjustment.

도 1 은 종래의 CMOS 액티브 픽셀 센서 셀 (10) 의 일례이다. 도 1 에 나타난 것처럼, 셀 (10) 은 제 1 의 중간노드 NIM1와 접지의 사이에 연결된 광다이오드 (12) 와, 전력 공급 노드 NPS와 제 1 의 중간노드 NIM1사이에 연결된 리셋 트랜지스터 (14) 를 구비한다.1 is an example of a conventional CMOS active pixel sensor cell 10. 1, the cell 10 includes a photodiode 12 coupled between a first intermediate node N IM1 and ground, a reset transistor (not shown) coupled between the power supply node N PS and the first intermediate node N IM1 14).

덧붙여서, 셀 (10) 은 또한 완충 트랜지스터 (16) 와 행선택(row-select) 트랜지스터 (18) 를 구비한다. 도 1 을 더 자세히 살펴보면, 완충 트랜지스터 (16) 는 전력 공급 노드 NPS에 연결된 드레인과 제 2 의 중간노드 NIM2에 연결된 소스 및, 제 1 의 중간노드 NIM1에 연결된 게이트를 구비하는 반면에, 행선택 트랜지스터 (18) 는 제 2 의 중간노드 NIM2와 출력 노드 NO사이에 연결되어 있다.In addition, the cell 10 also includes a buffer transistor 16 and a row-select transistor 18. 1, the buffer transistor 16 has a drain connected to the power supply node N PS , a source connected to the second intermediate node N IM2 , and a gate connected to the first intermediate node N IM1 , The row select transistor 18 is connected between the second intermediate node N IM2 and the output node N O.

액티브 픽셀 센서 셀 (10) 의 동작은 다음의 세 단계로 행해 진다: 셀 (10) 이 전단계의 적분 주기로부터 리셋되는 단계와, 빛에너지가 모아져서 전기적 신호로 변환되는 영상 적분 단계 및, 신호가 읽혀져 나오는 신호 판독 단계.The operation of the active pixel sensor cell 10 is performed in the following three steps: the cell 10 is reset from the integration period of the previous stage; the image integration step in which the light energy is collected and converted into an electrical signal; Read signal reading phase.

도 2A-2B 는 셀 (10) 에 관련된 리셋, 영상 적분 및 판독 단계를 도시하는 타이밍도이다. 도 1 과 2A-2B 에 나타나 있는 것처럼, 리셋 단계는 시간 t1에서 리셋 트랜지스터 (14) 의 게이트에 리셋 전압 VRT을 펄싱(pulsing)함으로써 시작된다. 리셋 전압 VRT은 리셋 트랜지스터 (14) 를 작동시켜서 광다이오드 (12) 와 완충 트랜지스터 (16)의 전압을 초기 적분 전압으로까지 상승시킨다. 차례로 완충 트랜지스터 (16) 의 소스상의 전압은, 완충 트랜지스터 (16) 의 소스-팔로어 작용에 의하여 완충 트랜지스터 (16) 의 초기 적분 전압보다 문턱전압 아래의 전압으로까지 상승된다.Figures 2A-2B are timing diagrams illustrating the reset, image integration, and reading steps associated with the cell 10. As shown in FIGS. 1 and 2A-2B, the reset step begins by pulsing the reset voltage V RT at the gate of the reset transistor 14 at time t 1 . The reset voltage V RT activates the reset transistor 14 to raise the voltage of the photodiode 12 and the buffer transistor 16 to the initial integrated voltage. In turn, the voltage on the source of the buffer transistor 16 is raised to a voltage below the threshold voltage by the source-follower action of the buffer transistor 16, rather than the initial integral voltage of the buffer transistor 16. [

이어서, 완충 트랜지스터 (16) 의 문턱 전압이 하강된 것보다 작은 초기 적분 전압의 수치가, 시간 t2 에서 행선택 전압 VRS로 행선택 트랜지스터 (18) 의 게이트에 펄싱을 함으로써 판독되어진다. 행선택 전압 VRS는, 완충 트랜지스터 (16) 의 소스상의 전압을 행선택 트랜지스터 (18) 의 소스상에 나타나게 하는, 행선택 트랜지스터 (18) 를 작동시킨다. 행선택 트랜지스터 (18) 의 소스상의 전압은 종래의 검출 회로에 의하여 검출되고 난 후, 리셋 전압으로 저장된다.Subsequently, a numerical value of the initial integration voltage smaller than the threshold voltage of the buffer transistor 16 is read by pulsing the gate of the row selection transistor 18 to the row selection voltage V RS at time t2. The row select voltage V RS activates the row select transistor 18, which causes the voltage on the source of the buffer transistor 16 to appear on the source of the row select transistor 18. The voltage on the source of the row select transistor 18 is detected by a conventional detection circuit and then stored as a reset voltage.

다음으로, 적분구간 동안에 광양자 형태로 빛에너지는 광다이오드 (12) 를 때리게 되어, 그리하여 다수의 전자-정공 쌍들을 만들어 낸다. 광다이오드 (12) 는 새롭게 형성된 전자-정공 쌍들 사이에 재조합을 제한하도록 설계되어 있다. 그 결과, 빛에 의하여 만들어진 정공들은 광다이오드 (12) 의 접지 단자로 끌려가게 되는 반면에, 빛에 의하여 만들어진 전자들은 광다이오드 (12) 의 양극 단자로 끌려가게되는데, 이곳에서 첨가된 각각의 전자는 광다이오드 (12) 상의 전압을 낮추게 된다.Next, during the integration period, the photon energy in the form of a photon will strike the photodiode 12, thus creating a number of electron-hole pairs. The photodiode 12 is designed to limit recombination between newly formed electron-hole pairs. As a result, the holes created by the light are attracted to the ground terminal of the photodiode 12, while electrons created by the light are attracted to the cathode terminal of the photodiode 12, The voltage on the photodiode 12 is lowered.

영상 적분 주기 다음으로, 셀 (10) 상의 최종 적분 전압이, 시간 t3에 행선택 전압 VRS로 행선택 트랜지스터 (18) 의 게이트에 펄싱함으로써 판독되어 진다. 이때, 완충 트랜지스터 (16) 의 문턱 전압보다 적은, 광다이오드 (12) 상의 최종 적분 전압은 행선택 트랜지스터 (18) 의 드레인에 존재한다. 결과적으로, 행선택 트랜지스터 (18) 가 작동되어졌을 때, 행선택 트랜지스터 (18) 의 드레인의 전압은 행선택 트랜지스터 (18) 의 소스에 나타나게 되는데, 이곳에서 전압이 검출되고 나서 판독 수치로서 저장되어진다.After the image integration period, the final integrated voltage on cell 10 is read by pulsing the gate of row select transistor 18 to row select voltage V RS at time t 3 . At this time, the final integrated voltage on the photodiode 12, which is less than the threshold voltage of the buffer transistor 16, is present at the drain of the row select transistor 18. [ As a result, when the row selection transistor 18 is activated, the voltage of the drain of the row selection transistor 18 appears at the source of the row selection transistor 18, where the voltage is detected and stored as a reading value Loses.

따라서 적분구간의 끝에서, 영상 적분 구간 동안에 광다이오드 (12) 에 의하여 흡수된 광양자들의 숫자를 나타내는 모아진 광양자 수치가, 적분구간의 끝에서 취해진 판독 수치로부터 적분구간의 초기에 취해진 리셋 수치를 감산함으로써 결정되어 질 수 있다.Thus, at the end of the integration period, a collected photon number value representing the number of photons absorbed by the photodiode 12 during the image integration period is calculated by subtracting the reset value taken at the beginning of the integration period from the readout value taken at the end of the integration period Can be determined.

그런데, 액티브 픽셀 센서 셀 (10) 에 있어서 한가지 문제점은, 액티브 픽셀 센서 셀의 배열을 사용하는 영상 시스템이 제한된 동적 범위를 갖는 것이다. 종래에 동적 범위는, 셀을 포화시키지 않고서, 즉 셀의 수용능력을 초과시키지 않고서 적분구간 동안에 셀이 모을 수 있는 광양자의 최대 숫자와, 노이즈 층에 걸쳐서 검출될 수 있고 적분구간 동안에 셀이 모을 수 있는 광양자의 최소 숫자에 의하여 정의되어져 왔다.However, one problem with the active pixel sensor cell 10 is that the imaging system using the array of active pixel sensor cells has a limited dynamic range. Conventionally, the dynamic range is defined as the maximum number of photons that a cell can collect during an integration period without saturating the cell, i. E., Without exceeding the capacity of the cell, and the maximum number of photons that can be detected over the noise layer, Has been defined by a minimum number of photons.

제한된 동적 범위의 효과는 밝은 빛과 낮은 광도의 빛을 함께 포함하고 있는 영상들에서 가장 뚜렷하다. 이러한 상황에서, 만약 배열의 적분구간이 밝은 빛영역의 정보 중 어떤 것도 소실되지 않는, 즉 밝은 빛에 노출된 셀에 의해 모아진 광양자의 숫자가 적분구간 동안에 셀의 수용능력을 초과하지 않는 때까지 단축된다면, 전부는 아니라 할지라도 낮은 광도에 노출된 셀의 낮은 광도영역의 정보의 대부분이 소실되어 결과적으로 흑색 영상을 초래할 것이다. 왜냐하면 모아진 광양자들이 노이즈층 전역에 걸쳐서 식별될 수 없을 것이기 때문이다.The effect of the limited dynamic range is most pronounced in images that include bright light and low intensity light. In this situation, if the integration period of the array is such that no information of the bright light region is lost, that is, the number of photons collected by the cells exposed to the bright light does not exceed the capacity of the cell during the integration period , Most of the information in the low luminous intensity region of the cell exposed to low luminous intensity will be lost, resulting in a black image. Because the collected photons can not be identified across the noise floor.

다른 한편으로, 배열의 적분구간이 낮은 광도영역의 정보를 포착하기 위하여, 즉 낮은 광도에 노출된 셀에 의하여 모아진 광양자들의 숫자가 노이즈층 전역에 걸쳐서 검출될 수 있을 정도로 증가된다면, 밝은 빛영역의 정보의 상당한 부분이 소실되어 결과적으로 백색 영상를 만들어 낼 것이다. 왜냐하면 밝은 빛에 노출된 셀에 의하여 모아진 광양자의 숫자가 이런 셀들의 수용능력을 훨씬 초과할 것이기 때문이다.On the other hand, if the integration interval of the array is increased to capture information of a low luminosity region, i.e., the number of photons collected by the cells exposed to low luminosity can be detected over the entire noise layer, A significant portion of the information will be lost, resulting in a white image. This is because the number of photons collected by the cells exposed to bright light will far exceed the capacity of these cells.

동적 범위에 관한 문제를 해결하기 위한 한 가지 접근방법은, 대수 반응을 얻기 위하여, 약한 전도(inversion)에서 MOSFET 다이오드와 같은 비선영 부하 장치를 가지고 있는 비적분 액티브 픽셀 센서 셀을 사용하는 것이다. 그런데, 이런 접근방법은 많은 결점들을 가지고 있다.One approach to solving the dynamic range problem is to use a non-integral active pixel sensor cell with a non-linear load device, such as a MOSFET diode, in weak inversion to obtain logarithmic response. However, this approach has many drawbacks.

우선, 비적분 셀의 노이즈는 도 1 의 셀 (10) 과 같은 종래의 적분 셀에 있어서의 노이즈보다 훨씬 크다. 종래의 적분 셀에 있어서는, 임의의 노이즈 이벤트들의 효과는 적분 구간에 대하여 평균되어지는 반면에, 비적분 셀에 있어서의 임의의 노이즈 이벤트들의 효과는 실질적인 왜곡을 만들어 낸다. 두 번째로, 이러한 형태의 장치의 정확한 비선형 전달 함수는 셀과 셀간의 변화를 피하기 위하여 및, 온도 변화 때문에 주의깊게 교정되어져야만 한다.First, the noise in the non-integral cell is much larger than the noise in the conventional integrating cell such as the cell 10 in Fig. In conventional integration cells, the effect of any noise events is averaged over the integration period, while the effect of any noise events in the non-integration cell produces substantial distortion. Secondly, the precise nonlinear transfer function of this type of device must be carefully calibrated to avoid changes between cell and cell and due to temperature variations.

CCD 시스템에 사용되어지는, 동적 범위의 문제를 해결하기 위한 또 다른 접근법은 두 번 적분하는 것이다: 한 번은 짧은 노출로 그리고 한 번은 긴 노출로서. 짧은 노출동안에 밝은 빛영역의 정보가 저장되고, 반면에 낮은 빛영역의 정보는 폐기된다. 이와같이, 긴 노출동안에는, 낮은 빛영역의 정보가 저장되고 반면에 밝은 빛영역의 정보는 폐기된다.Another approach to the problem of dynamic range used in CCD systems is to integrate twice: once with short exposure and once with long exposure. Information of the bright light region is stored during short exposure, while information of the low light region is discarded. Thus, during long exposures, information in the low light region is stored while information in the bright light region is discarded.

그리고 나서 두번의 노출들로부터의 정보는 조합되어 합성 영상을 형성한다. 그런데, 이러한 접근법의 단점은 결과적인 영상이 두가지의 다른 시간 구간 동안의 영상 데이터를 조합시켜서 형성된다는 것이다.The information from the two exposures is then combined to form a composite image. However, the disadvantage of this approach is that the resulting image is formed by combining the image data for two different time intervals.

따라서, 성공적으로 동일 영상에서 밝은 빛영역과 낮은 빛영역의 소스들을 포착하기 위하여, 실질적으로 증가된 동적 범위를 가지는 액티브 픽셀 센서 셀에 대한 필요가 있는 것이다.Thus, there is a need for an active pixel sensor cell having a substantially increased dynamic range in order to successfully capture sources of bright light and low light areas in the same image.

종래에는, 영상 시스템에 있어서 영상 셀의 동적 범위는, 셀을 포화시키지 않고서(셀의 수용능력을 초과시키지 않고서) 적분 구간 동안에 셀이 모을 수 있는 광양자들의 최대 숫자와, 노이즈층에 걸쳐서 검출될 수 있는, 셀이 적분 구간 동안에 모을 수 있는 광양자들의 최소 숫자에 의하여 정의되어져 왔다.Conventionally, the dynamic range of an image cell in an imaging system is determined by the maximum number of photons that the cell can collect during the integration interval (without exceeding the cell's capacity), and the maximum number of photons that can be detected over the noise layer , The cell has been defined by the minimum number of photons that can be collected during the integration interval.

그런데, 본 발명의 방법에 있어서는, 각 적분구간 동안에 다수의 판독 수치들을 얻기 위하여 셀을 여러 번 판독함으로써 영상 셀의 동적 범위를 상당히 연장시킨다. 적분 구간의 끝부분에서, 영상 시스템은, 다수의 판독 수치들 중에서 마지막으로 판독된 수치가 셀이 포화되었음을 나타내는 가를 결정한다. 다수의 판독 수치들 중에서 마지막으로 판독된 수치가 셀이 포화되었음을 나타낼 때, 영상 셀이 포화되기전에 취해진 판독 수치들은, 영상 셀이 포화되지 않았었다면 영상 셀이 가졌을 적당한 수치를 나타내는 최종 수치를 외삽하기 위하여 사용된다.However, in the method of the present invention, the dynamic range of the image cell is significantly extended by reading the cell several times to obtain a large number of read values during each integration period. At the end of the integration interval, the imaging system determines whether the last read out of a number of readings indicates that the cell is saturated. When the last read out of the plurality of readings indicates that the cell has saturated, the readings taken before the image cell saturates can be obtained by extrapolating the last number that the image cell would have had if the image cell had not saturated .

도 1 은 종래의 액티브 픽셀 센서 셀 (10) 을 나타내는 개략도.1 is a schematic diagram illustrating a conventional active pixel sensor cell 10;

도 2A - 2B 는 셀 (10) 에 관한 리셋, 영상 적분 및 판독단계를 도시하는 타이밍도(timing diagram).FIGS. 2A-2B are timing diagrams illustrating reset, image integration, and read steps for the cell 10. FIG.

도 3 은 본 발명에 따른 단일 셀 영상 시스템 (100) 을 보여주는 개략도.3 is a schematic diagram illustrating a single cell imaging system 100 in accordance with the present invention.

도 4A-4B 는 본 발명의 방법에 따른 영상 시스템 (100) 의 작동을 나타내는 타이밍도.Figures 4A-4B are timing diagrams illustrating operation of the imaging system 100 in accordance with the method of the present invention.

도 5 는 본 발명에 따른 영상 제어 및 기억장치 (110) 의 동작을 나타내는 도표.5 is a diagram illustrating the operation of image control and storage device 110 in accordance with the present invention.

도 6 은 액티브 픽셀 센서 셀 (10) 의 배열을 가지고 있는, 영상 시스템 (100) 을 구현해 놓은 영상 시스템 (200)을 도시하는 개략도.6 is a schematic diagram illustrating an imaging system 200 implementing an imaging system 100 having an array of active pixel sensor cells 10;

도 7 은 본 발명의 제 1 의 변형예의 방법에 따른 2개의 셀을 가진 영상 시스템 (300) 을 도시하는 개략적인 그림.FIG. 7 is a schematic illustration showing an imaging system 300 with two cells according to the method of the first variant of the present invention.

도 8A-8D 는 제 1 의 변형예의 방법에 따른 영상 시스템 (300) 의 작동을 도시하는 타이밍도.8A-8D are timing diagrams illustrating the operation of the imaging system 300 in accordance with the method of the first variant.

도 9 는 액티브 픽셀 센서 셀 (10) 의 배열을 가지고 있는 영상 시스템 (300) 을 구현해 놓은 영상 시스템 (400) 을 도시하는 개략적인 그림.9 is a schematic diagram illustrating an imaging system 400 implementing an imaging system 300 having an array of active pixel sensor cells 10.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※[Description of Reference Numerals]

10 : 액티브 픽셀 센서 셀 12 : 광다이오드10: active pixel sensor cell 12: photodiode

14 : 리셋 트랜지스터 16 : 완충 트랜지스터14: reset transistor 16: buffer transistor

18 : 행선택 트랜지스터 100 : 단일 영상 시스템18: Row select transistor 100: Single image system

110 : 영상 제어장치 및 기억장치110: Image control device and storage device

본 발명에 따라서 영상 셀의 동적 범위를 증가시키는 방법은, 최초로 영상 셀을 리셋하는 단계와, 영상 셀이 최초로 리셋되어진 뒤에 최초의 리셋 수치를 얻기위하여 영상 셀을 판독하는 단계를 포함한다. 최초의 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀이 판독되어진 후에, 영상 셀은 상응하는 다수의 판독 수치를 얻기 위하여 여러 번 읽혀진다. 그 다음에는, 영상 셀이 두 번째로 리셋되고, 그리고 나서 영상 셀이 두 번째로 리셋되어진 후에 두 번째의 리셋 수치를 얻기 위하여 읽혀진다. 다음으로는, 다수의 판독 수치들중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타내는 가를 결정하는 단계가 본 발명에 있어서 계속된다.A method of increasing the dynamic range of an image cell in accordance with the present invention includes resetting the image cell for the first time and reading the image cell to obtain the first reset value after the image cell is reset for the first time. After the image cell is read to obtain the initial reset value, the image cell is read many times to obtain a corresponding multiple readout value. Then, the image cell is reset a second time, and then the image cell is read out to obtain a second reset value after being reset a second time. Next, the step of determining whether the last read out of the plurality of readings indicates that the image cell is saturated continues in the present invention.

본 발명의 방법에 따르면, 최초의 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀이 판독된 후 두 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀이 판독되기 전에, 영상 셀이 포화되기 전에 영상 셀은 여러 번 판독된다.According to the method of the present invention, an image cell is read many times before the image cell is saturated before the image cell is read to obtain a second reset value after the image cell is read to obtain the initial reset value.

마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우에는, 판독 수치들 중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해진 것인가를 결정하는 단계와, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 판독 수치들로부터 외삽을 통하여 최종 수치를 결정하는 단계가 본 발명에 있어서 계속된다. 그 다음으로는, 최종 판독 수치와 최초 리셋 수치 또는 두 번째 리셋 수치사이의 차이를 계산함으로써, 모아진 광양자 수치가 계산되어 진다.Determining which of the readings is taken before the image cell is saturated if the last read value indicates that the image cell is saturated; and, if the last read value indicates that the image cell is saturated, The step of determining the numerical value is continued in the present invention. Next, the accumulated photon number values are calculated by calculating the difference between the final reading value and the initial reset value or the second reset value.

한편, 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우에는, 상기한 본 발명의 방법에, 판독 수치들 중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 판독 수치들과 최초의 리셋 수치 또는 두 번째 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 다수의 데이터 수치들을 형성하는 단계가 계속된다. 그 다음으로, 데이터 수치들을 외삽함으로써, 모아진 광양자 수치가 결정되어 진다.On the other hand, if the last read value indicates that the image cell is saturated, the method of the present invention as described above may include the steps of determining which of the read values was taken before the image cell was saturated, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > first reset value or a second reset value. Next, by extrapolating the data values, the aggregated photon number values are determined.

본 발명의 제 1 의 변형예의 방법에서, 영상 셀과 기준 셀을 가지고 있는 영상 시스템의 동적 범위는, 최초로 영상 셀을 리셋하고, 최초로 영상 셀이 리셋되어진 뒤에 최초의 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀을 판독함으로써 증가되어진다. 그 다음으로, 영상 셀이 최초의 리셋 수치를 얻기 위하여 판독된 뒤에 다수의 판독 수치들을 얻기 위하여 대응하여 여러 번 영상 셀이 판독된다. 영상 셀이 여러 번 판독된 뒤에, 영상 셀은 두 번째로 리셋되고, 그리고 나서 두 번째의 리셋 수치를 얻기 위하여 판독된다.In the method of the first modification of the present invention, the dynamic range of the image system having the image cell and the reference cell is determined by resetting the image cell for the first time and resetting the image cell to obtain the first reset value after the image cell is reset for the first time. Is increased by reading. Then, after the image cell is read to obtain the initial reset value, the image cell is read many times correspondingly to obtain a large number of read values. After the image cell is read many times, the image cell is reset a second time, and then read to obtain a second reset value.

덧붙여서, 기준 셀은 여러 번 리셋되어서, 영상 셀이 읽혀지는 매 번마다 기준 셀이 리셋되어진다. 또한 기준 셀은 다수의 리셋 수치들을 얻기 위하여 대응하여 여러 번 판독되어져서, 기준 셀이 리셋될 때마다 기준 셀이 판독되게 된다. 각각의 판독된 수치는 상응하는 리셋 수치를 가지고 있다. 다수의 판독 수치들 중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타내는 가를 결정하는 단계가 본 발명에 있어서 계속된다.In addition, the reference cell is reset several times, and the reference cell is reset each time the video cell is read. Also, the reference cell is read correspondingly several times in order to obtain a plurality of reset values, so that the reference cell is read every time the reference cell is reset. Each read value has a corresponding reset value. The step of determining whether the last read out of the plurality of readings indicates that the image cell is saturated continues in the present invention.

본 발명의 제 1 의 변형예의 방법에 따르면, 영상 셀이 최초의 리셋 수치를 얻기위하여 판독된 뒤 영상 셀이 두 번째의 리셋 수치를 얻기 위하여 판독되기 전에, 영상 셀이 포화되기전에 영상 셀은 또한 여러 번 읽혀진다.According to the method of the first modification of the present invention, before the image cell is read to obtain the first reset value and then after the image cell is read to obtain the second reset value, It is read many times.

마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 때, 판독 수치들 중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 판독 수치들과 상응하는 리셋 수치들사이의 차이를 결정함으로써 다수의 데이터 수치들을 형성하는 단계가 본 발명에 있어서 계속된다. 그 다음에는, 데이터 수치들로부터 외삽함으로써 모아진 광양자 수치가 결정되어 진다.Determining which one of the readings is taken before the image cell is saturated when the last read value indicates that the image cell is saturated, and comparing the read values with the readout values indicating that the image cell is not saturated, The step of forming a plurality of data values is determined in the present invention. Next, the collected photon number values are determined by extrapolating from the data values.

본 발명의 기술사상을 이용하는 예시적인 실시예를 기술하는 후술의 상세한 설명과 첨부된 도면들을 참조함으로써, 본 발명의 특징들 및 장점들이 더욱 잘 이해 될 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The features and advantages of the present invention will become better understood with reference to the following detailed description and the accompanying drawings, which illustrate an exemplary embodiment using the teachings of the present invention.

도 3 은 본 발명에 따른 단일 영상 시스템 (100) 의 개략도를 보여주고 있다. 도 3 에 나타난 것처럼, 영상 시스템 (100) 은 셀 (10) 의 동작을 제어하는 영상 제어장치와 기억장치 (110) 와 더불어 도 1 의 액티브 픽셀 센서 셀 (10) 을 포함하고 있다. (본 발명에 있어서는 도 1 의 셀 (10) 에 관하여 기술하고 있지만, 비파괴적인 판독값을 가지고 있는 다른 액티브 픽셀 센서 셀도 또한 사용될 수 있다.)FIG. 3 shows a schematic diagram of a single imaging system 100 in accordance with the present invention. As shown in FIG. 3, the imaging system 100 includes the active pixel sensor cell 10 of FIG. 1 with a storage device 110 and an image control device that controls the operation of the cell 10. (Other active pixel sensor cells that are described in the context of the cell 10 of Fig. 1 in the present invention but have non-destructive readings may also be used.)

도 4A-4B 는 본 발명의 방법에 따른 영상 시스템 (100) 의 동작을 예시하는 타이밍도들이다. 도 4A-4B 에 나타난 것처럼, 본 발명의 방법은 도 2A-2B 에 관하여 언급되어진 것처럼 시간 t1에 리셋 트랜지스터 (14) 의 게이트에 행(row) 리셋 전압 VRT을 인가하고, 그 다음으로 시간 t2에서 행선택 트랜지스터 (18) 의 게이트에 행선택 전압 VRS을 인가함으로써 시작된다.4A-4B are timing diagrams illustrating operation of the imaging system 100 in accordance with the method of the present invention. As shown in FIGS. 4A-4B, the method of the present invention applies a row reset voltage V RT to the gate of the reset transistor 14 at time t 1 , as described with respect to FIGS. 2A-2B, a row select voltage to the gate of the row select transistor 18 at t 2 is started by applying a V RS.

그리하여, 도 2A-2B 에서 처럼, 영상 시스템 (100) 의 셀 (10) 은 우선 리셋되고 그리고 나서, 완충 트랜지스터 (16) 의 문턱 전압 하강보다 적은 광다이오드 (12) 의 초기 적분 전압을 나타내는 리셋 수치를 얻기 위하여 판독된다.Thus, as in Figures 2A-2B, the cell 10 of the imaging system 100 is first reset, and then the reset value, which represents the initial integral voltage of the photodiode 12 less than the threshold voltage drop of the buffer transistor 16, ≪ / RTI >

다음에, 본 발명에 따르면, 일단 셀 (10) 이 리셋 수치를 얻기 위하여 판독되었으면, 셀 (10) 은 시간 t2에서 시작하고 시간 t7에서 끝나는 적분 구간의 나머지 동안에 다시 여러 번 판독된다.Next, according to the present invention, Once the cell 10 is read to obtain the reset level, the cell 10 is read multiple times during the remainder of the integral term starts and ends at time t 7 at time t 2.

적분 구간의 길이는 비디오 응용장치들에서 약 30 mS 의 스캔 비율에 의하여 정의되어지는 반면에, 정지 사진 응용장치들에 있어서 적분 구간의 길이는 포착되는 가장 낮은 빛 레벨 또는 가장 높은 빛 레벨에 의하여 정의되어진다. 더 긴 적분 구간들은 희미한 광원들로부터 더욱 더 많은 광양자들이 모아지게 하고, 이것은 차례로 이러한 모아진 광양자들의 더욱 더 많은 양이 노이즈층을 초과하도록 한다.The length of the integration interval is defined by a scan rate of about 30 mS in video applications whereas the length of the integration interval in still picture applications is defined by the lowest light level or the highest light level being captured . The longer integration periods cause more and more photons to gather from the dim light sources, which in turn causes more and more of these collected photons to exceed the noise layer.

또한, 본 발명의 방법에 의하면, 가장 밝은 빛에 노출되었을 때 셀 (10) 이 포화되기 전에 셀 (10) 은 적어도 두 번, 가급적이면 세 번 이상, 판독되어야 한다.Further, according to the method of the present invention, the cell 10 must be read at least twice, preferably three times, before the cell 10 is saturated when exposed to the brightest light.

도 4B 의 실시예에 나타나 있듯이, 셀 (10) 은 행선택 전압 VRS을 시간 t3, t4, t5, t6및 t7에 인가함으로써 적분 구간의 나머지 구간 동안에 다섯 번 더 판독된다. 행선택 전압 VRS은, 완충 트랜지스터 (16) 의 문턱 전압 하강보다 적은 광다이오드 (12) 의 전압으로 하여금, 시간 t3, t4, t5, t6및 t7에서 출력 전압 VO으로서 행선택 트랜지스터 (18) 의 소스에 나타나도록 하는데, 이 소스에서 출력 전압 VO은 영상 제어장치 및 기억장치 (110) 에 의하여 검출되고 저장된다.As shown in the embodiment of FIG. 4B, cell 10 is read five more times during the remainder of the integration interval by applying row select voltage V RS to times t 3 , t 4 , t 5 , t 6 and t 7 . Row selection voltage V RS, the line as cause the voltage of buffer transistor 16, a small photodiode 12 than the threshold voltage drop, time t 3, t 4, t 5 , t 6 , and the output voltage at t 7 V O so that it appears to the source of the selection transistor 18, the output voltage V O at the source are detected by the image control device and the storage device 110 and stored.

타이밍에 관하여 보면, 시간 t2, t3, t4, t5, t6및 t7사이의 경과시간은 지속기간에서 같게 설정되거나, 또는 이와는 달리, 다른 지속기간을 갖도록 설정될 수 있다. 그리하여, 예를 들면, 시간 t2와 t3사이의 시간과 시간 t3와 t4사이의 시간은 6 mS 로 같거나 또는, 각각 1μS 와 10μS 로 서로 다를 수 있다. 다른 지속기간들은 셀 (10) 이 포화되기 전에 최소 숫자의 판독횟수를 얻기 위하여 필요되어진다.In regard to timing, the time t 2, t elapsed time between 3, t 4, t 5, t 6 and t 7 are set equal in duration, or, or alternatively may be set otherwise, to have a different duration. Thus, for example, the time between times t 2 and t 3 and the time between times t 3 and t 4 may be equal to 6 mS, or may be different, respectively, between 1 μS and 10 μS. Other durations are needed to obtain a minimum number of read times before the cell 10 is saturated.

다음으로, 본 발명에 따라서, 일단 적분 구간이 끝났으면, 영상 제어 및 기억장치 (110) 가, 시간 t7에서 취해진 판독 수치와 셀의 포화 수치를 비교함으로써, 시간 t7에서 셀이 포화되었는 가를 결정한다. 만약 시간 t7에서 취해진 판독 수치가 셀 (10) 이 포화되지 않았음을 나타내면, 그러면 장치 (110) 는 셀 (10) 대한 모아진 광양자 수치를 결정하기 위하여 시간 t2에서 취해진 리셋 수치로부터 시간 t7에서 취해진 판독 수치를 감산한다. 그리하여, 모아진 광양자 수치는 얼마나 많은 광양자들이 적분 구간 동안에 셀 (10) 에 의하여 모아졌는 지를 나타낸다.Next, in accordance with the present invention, once the integration interval is over, the image control and storage device 110 compares the read value taken at time t 7 with the saturation value of the cell to determine whether the cell is saturated at time t 7 . If the time read value taken at t 7 has indicated that it is not saturated and the cell 10, then device 110 hours from the taken reset value at time t 2 to determine a combined photon numbers of cells 10 t 7 Lt; / RTI > Thus, the collected photon number indicates how many photons have been collected by the cell 10 during the integration interval.

다른 한편, 만약 시간 t7에서 취해진 판독 수치가 셀 (10) 이 포화되었음을 나타낸다면, 그러면 장치 (110) 는 시간 t3, t4, t5와 t6에서 취해진 판독 수치들 중에서 어느 것이 셀 (10) 이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정한다. 그 다음에, 장치 (110) 는 셀 (10) 이 포화되기 전에 취해진 판독수치를 사용하여, 셀 (10) 이 시간 t7에서 만약 포화되지 않았었다면 셀 (10) 이 가졌었을 적당한 판독수치를 나타내는 판독수치를 외삽하게 된다. 다음으로, 셀 (10) 에 대한 모아진 광양자 수치는 시간 t2에서 취해진 리셋 수치로부터 외삽된 판독 수치를 감산함으로써 계산되어진다.On the other hand, if the time t is read out value taken at 7 indicates that the cell 10 is a saturated surface, then device 110 at time t 3, t 4, t which one cell from among the taken in read value from 5 with t 6 ( 10) has been taken before it is saturated. The device 110 then uses the readout value taken before the cell 10 saturates to indicate the appropriate reading that the cell 10 would have had if the cell 10 had not saturated at time t 7 The readout value is extrapolated. Next, the accumulated photon number for cell 10 is calculated by subtracting the extrapolated read value from the reset value taken at time t 2 .

도 5 는 본 발명에 따른 영상 제어 및 기억장치 (110) 의 동작을 예시하는 도표이다. 도 5 에 나타난 것처럼, 선 L1 은 셀 (10) 이 밝은 빛에 노출되었을 때, 셀 (10) 에 의하여 모아지는 광양자들의 숫자를 나타내고, 한편 선 L2 는 셀 (10) 이 중간정도의 밝은 빛에 노출되었을 때, 셀 (10) 에 의하여 모아지는 광양자들의 숫자를 나타낸다.5 is a diagram illustrating operation of the image control and storage device 110 in accordance with the present invention. 5, line L1 represents the number of photons collected by the cell 10 when the cell 10 is exposed to bright light, while line L2 represents the number of photons collected by the cell 10, Represents the number of photons collected by the cell 10 when exposed.

마찬가지로, 선 L3 은 셀 (10) 이 중간정도의 낮은 빛에 노출되었을 때 셀 (10) 에 의하여 모아지는 숫자를 나타내고, 한편 선 L4 는 셀 (10) 이 낮은 빛에 노출되었을 때 셀 (10) 에 의하여 모아지는 광양자들의 숫자를 나타낸다.Likewise, line L3 represents the number collected by cell 10 when cell 10 is exposed to moderate low light while line L4 represents cell 10 when cell 10 is exposed to low light, The number of photons collected by.

전술한 바와 같이, 셀 (10) 이 선 L3 에 나타나 있듯이 중간정도의 낮은 빛에 노출되었을 때, 또는 선 L4 에 나타나 있듯이 아주 낮은 빛에 노출되었을 때, 셀 (10) 은 시간 t7에서 포화되지 않는다. 결과적으로, 이러한 조건하에서 셀 (10) 의 모아진 광양자 수치는, 시간 t2에서 얻어진 리셋 수치로부터 시간 t7에서 얻어진 수치를 감산함으로써 결정되어진다.As described above, when the cell 10 is exposed to, or line shown in L4 as very low light when exposed to low light, moderate As shown in the line L3, the cell 10 is not saturated at the time t 7 Do not. As a result, the accumulated photon number of the cell 10 under these conditions is determined by subtracting the value obtained at time t 7 from the reset value obtained at time t 2 .

그런데, 도 5 의 선 L1 에 나타난 것처럼, 셀 (10) 이 밝은 빛에 노출되었을 때, 셀 (10) 은 셀이 포화되기 전에 오직 세 번만이 판독될 수 있다. 이와같이, 선 L2 에 나타나 있듯이, 셀 (10) 이 중간정도의 밝은 빛에 노출되었을 때 셀 (10) 은 셀이 포화되기 전에 오직 네 번만이 판독될 수 있다. 일단 포화되면, 셀 (10) 로부터 판독된 수치는 본질적으로 일정하게 남아있다.By the way, when the cell 10 is exposed to bright light, as indicated by the line L1 in Fig. 5, the cell 10 can be read only three times before the cell is saturated. Thus, as indicated by line L2, when the cell 10 is exposed to medium bright light, the cell 10 can be read only four times before the cell is saturated. Once saturated, the values read from the cell 10 remain essentially constant.

따라서, 시간 t7에서 취해진 판독 수치는 셀 (10) 이 밝은 또는 중간정도의 밝은 빛에 노출되었을 때 셀 (10) 이 포화되었음을 나타낸다. 그런데, 밝은 빛에 있어서, 장치 (110) 는, 셀 (10) 이 포화되기 전에, 시간 t3, t4와 t5에서 취해진 판독 수치들로부터, 선 L1′ 에 나타난 것처럼 시간 t7에서 셀 (10) 이 가졌을 적당한 판독 수치를 외삽한다.Thus, the readout value taken at time t 7 indicates that the cell 10 is saturated when the cell 10 is exposed to bright or moderate bright light. By the way, in bright light, the device 110 is able to determine from the readings taken at times t 3 , t 4 and t 5 , before the cell 10 is saturated, the cell (s) at time t 7 Extrapolates the appropriate reading value that the readout data would have.

이와 유사하게, 중간정도의 밝은 빛에 있어서는, 장치 (110) 는 셀 (10) 이 포화되기 전에, 시간 t3, t4,t5와 t6에서 취해진 판독 수치들로부터, 선 L2′ 에 나타난 것처럼 시간 t7에서 셀 (10) 이 가졌을 적당한 판독 수치를 외삽한다.Similarly, in the light of the medium, the apparatus 110 includes a cell 10 is shown, the time t 3, t 4, t from the taken in read figures 5 and t 6, the line L2 'before saturation extrapolates as the cell 10, the appropriate read levels have had at time t 7.

들어오는 광양자들로부터 나타나는 전압에 있어서의 변화는, 무엇보다 커패시턴스에 있어서의 변화 때문에 비선형적이다. 그 결과, 셀 (10) 이 포화되기 전에 취해질 수 있는 판독 숫자가 많으면 많을수록, 외삽된 결과는 더욱 더 정확할 것이다. 따라서, 선 L2′ 의 정확성은 선 L1′ 의 정확성보다 더욱 더 정확한 것이 통상적이다.The change in voltage appearing from incoming photons is nonlinear, among other things, due to the change in capacitance. As a result, the greater the number of readings that can be taken before the cell 10 is saturated, the more accurate the extrapolated result will be. Thus, the accuracy of line L2 'is more accurate than the accuracy of line L1'.

리셋 수치로부터 감산되어지는 최종 판독 수치를 외삽하기 위하여 비포화 판독 수치들을 사용하는 대신에, 대안적 접근에서는, 각각의 비포화 판독 수치들은 적당한 모아진 광양자 수치를 외삽하는데 사용되어지는 일련의 데이터 수치들을 얻기 위하여 리셋 수치로부터 감산되어질 수 있다.Instead of using unsaturated readings to extrapolate the last readout value that is subtracted from the reset value, in an alternative approach, each non-saturated readout may include a series of data values that are used to extrapolate the appropriate aggregated photon- Can be subtracted from the reset value to obtain.

예를 들면, 만약 시간 t3, t4와 t5에서 취해진 판독 수치들이 셀 (10) 이 포화되지 않았다는 것을 나타내는 유일한 판독 수치들이라면, 그러면 이러한 수치들은 시간 t2에서 취해진 리셋 수치로부터 감산되어, 세 개의 데이터 수치를 만들게 된다. 그리고 나서 세 개의 데이터 수치들은, 만약 셀 (10) 이 시간 t7에서 포화되지 않았었다면 셀 (10) 이 가졌었을, 모아진 광양자 수치를 외삽하는데 사용되어진다.For example, if the readings taken at times t 3 , t 4 and t 5 are the only readings that indicate that the cell 10 is not saturated, then these values are subtracted from the reset value taken at time t 2 , Data values. The three data values are then used to extrapolate the collected photon number values that the cell 10 would have had if the cell 10 had not saturated at time t 7 .

따라서, 본 발명의 장점은, 적분 구간의 끝에서 취해진 판독 수치가 셀 (10) 이 포화되었음을 나타낼 때 셀 (10) 에 대한 판독된 또는 모아진 광양자 수치를 외삽함으로써, 영상 시스템 (100) 의 동적 범위가 실질적으로 증가될 수 있다는 것이다.Thus, an advantage of the present invention is that by extrapolating the read or collected photon number values for the cell 10 when the readout value taken at the end of the integration period indicates that the cell 10 is saturated, Can be substantially increased.

시간 t2에서 취해진 리셋 수치를 사용하는 것에 덧붙여서, 다음 적분 구간의 시작단계에서 취해진 리셋 수치도 또한 사용될 수 있다. 도 4A-4B 로 다시 돌아가서, 첫 번째 적분 구간의 끝인 시간 t7에서 셀 (10) 이 판독된 후에, 셀 (10) 은 시간 t8에서 다시 리셋되어 두 번째 적분 구간을 시작한다. 셀 (10) 이 시간 t8에서 두 번째로 리셋된 후에, 행선택 전압 VRS이 다시 시간 t9에서 인가되어 두 번째 리셋 수치를 결정하게 된다.In addition to using the reset value taken at time t 2 , a reset value taken at the beginning of the next integration interval may also be used. Returning to Figures 4A-4B, after the cell 10 is read at time t 7 , the end of the first integration period, the cell 10 is reset again at time t 8 to start the second integration period. After the cell 10 is reset by the second at time t 8, the row selection voltage V RS is applied again at time t 9 will determine a second reset value.

시간 t7에서 취해진 판독 수치가 셀 (10) 이 포화되지 않았다는 것을 나타낼 때, 종래기술에서 일반적인 경우인, 시간 t2에서 취해진 리셋 수치로부터 시간 t7에서 취해진 판독 수치를 빼는 대신에, 본 발명에서는 시간 t7에서 취해진 판독 수치가 시간 t9에서 취해진 리셋 수치로부터 감산된다.Instead of subtracting the read value taken at time t 7 from the reset value taken at time t 2 , which is a common case in the prior art, when the read value taken at time t 7 indicates that the cell 10 is not saturated, the read value is taken at time t 7 is subtracted from the reset value taken at time t 9.

시간 t9에서 취해진 리셋 수치로부터 시간 t7에서 취해진 판독 수치를 감산하는 장점은, 리셋 수치가 취해질 때와 판독 수치들이 취해지는 때 사이의 시간이 최소로 감소된다는 것이다. 리셋 수치가 취해질 때와 판독 수치들이 취해질 때 사이의 시간을 감소시킴으로써, 완충 트랜지스터 (16) 로부터 유래하는 1/f 노이즈의 영향이 실질적으로 감소될 수 있다. 리셋 트랜지스터 (14) 에 미치는 1/f 노이즈의 영향은, 참조로 언급된 셀로부터 추출된 광정보에 있어 노이즈를 줄이는 액티브 픽셀 센서 셀을 동작시키기 위한 방법에 대하여 리차드 메릴이 1996년 9월 10일에 출원한 미국 특허출원 제 08/707,933 호에서 논의된 것처럼, 거의 제거될 수 있다.The advantage of subtracting the read value taken at time t 7 from the reset value taken at time t 9 is that the time between when the reset value is taken and when the read values are taken is minimized. By reducing the time between when the reset value is taken and when the read values are taken, the effect of the 1 / f noise originating from the buffer transistor 16 can be substantially reduced. The effect of the 1 / f noise on the reset transistor 14 is described by Richard Merrill on September 10, 1996, for a method for operating an active pixel sensor cell that reduces noise in optical information extracted from a cell As discussed in U. S. Patent Application Serial No. 08 / 707,933, which is incorporated herein by reference.

덧붙여서, 시간 t7에서 취해진 판독 수치가 셀 (10) 이 포화되었음을 나타낼 때 그리고 셀 (10) 이 포화되기 전에 취해진 판독 수치들을 장치 (110) 가 사용하여 시간 t7에서 셀 (10) 이 가졌었을 적절한 판독 수치를 나타내는 판독 수치를 외삽할 때, 셀 (10) 에 대한 모아진 광양자 수치가 시간 t2대신에 시간 t9에서 취해진 리셋 수치로부터 외삽된 판독 수치를 감산함으로써 또한 계산될 수 있다.In addition, when the readout value taken at time t 7 indicates that the cell 10 is saturated and the cell 110 has used the readings values taken before the cell 10 saturates at time t 7 when extrapolating the read value indicating the proper value read out, by subtracting the read value extrapolated from the reset value taken at time t 9 the photon numbers instead of time t 2 for the combined cell 10 can also be calculated.

또 다른 접근법에서는, 모아진 광양자 수치를 외삽하기 위하여 사용되어지는 일련의 데이터 자료들을 얻기 위하여 비포화 판독 수치들이 첫 번째 리셋 수치나, 두 번째 리셋 수치, 또는 양쪽 모두의 리셋 수치들에서 감산될 수 있다.In another approach, unsaturated readings may be subtracted from the first reset value, the second reset value, or both reset values to obtain a series of data sets that are used to extrapolate the collected photon quantities .

예를 들면, 만약 시간 t3, t4와 t5에서 취해진 판독 수치들이 셀 (10) 이 포화되지 않았음을 나타내는 유일한 판독 수치들이라면, 그러면 이러한 수치들은 세 개의 데이터 수치들을 형성하기 위하여, 모두 시간 t2에서 취해진 첫 번째 리셋 수치에서부터 감산될 수 있거나, 모두 시간 t9에서 취해진 두 번째 리셋 수치로부터 감산될 수 있거나, 또는 첫 번째 리셋 수치로부터 일부가 그리고 두 번째 리셋 수치로부터 일부가 감산될 수 있다. 이 세 개의 데이터 수치들은 그리고 나서, 만약 셀 (10) 이 시간 t7에서 포화되지 않았었다면 시간 t7에서 셀 (10) 이 가졌었을 적절한 모아진 광양자 수치를 외삽하기 위하여 사용되어 진다.For example, if the readings taken at times t 3 , t 4, and t 5 are the only readings indicating that the cell 10 is not saturated, then these values may be used to generate three data values, may be subtracted from the first reset value taken at t 2 , all subtracted from the second reset value taken at time t 9 , or some from the first reset value and some subtracted from the second reset value . The three data values are then, if the cell 10 is used for the time t Had not saturated at 7 to extrapolate proper collected photons value eoteul the cell 10 held at the time t 7.

도 6 은 액티브 픽셀 센서 셀 (10) 들의 배열을 가지고 있는 영상 시스템 (100) 을 구현한 영상 시스템 (200) 의 개략도를 보여준다. 도 6 에 나타난 것처럼, 영상 시스템 (200) 은 배열에서 셀들의 행 번호에 대응하는 일련의 리셋 전압들 VRT1-VRTn과 일련의 행선택 전압들 VRS1-VRSn을 양쪽 모두 사용한다.FIG. 6 shows a schematic diagram of an imaging system 200 implementing an imaging system 100 having an array of active pixel sensor cells 10. As shown in FIG. 6, the imaging system 200 uses both a series of reset voltages V RT1 -V RTn and a series of row selection voltages V RS1 -V RSn corresponding to the row number of cells in the array.

덧붙여서, 영상 시스템 (200) 은 배열에 있어서 열들의 번호에 해당하는 일련의 출력 라인들 VOUT1-VOUTn을 포함한다. 작동중에, 영상 시스템 (200) 은 먼저 한 행의 셀들상에서 병렬적으로 작동하고, 그리고 순차적으로 각각의 셀들에서 작동하게 된다.In addition, the imaging system 200 includes a series of output lines V OUT1 -V OUTn corresponding to the number of columns in the array. In operation, the imaging system 200 first operates in parallel on one row of cells and then sequentially in each of the cells.

도 7 은 본 발명의 제 1 의 변형예 방법에 따른 영상 이중셀(two-cell) 시스템 (300) 의 개략도를 보여준다. 도 7 에 나타난 것처럼, 영상 시스템 (300) 은, 도 1 의 액티브 픽셀 센서 셀 (10) 로서 구성된 영상 셀 C1 과, 또한 도 1 의 액티브 픽셀 센서 셀 (10) 로 구성된 기준 셀 C2 및, 도 3 의 영상 제어장치 및 기억장치 (110) 를 포함한다. (전술한 바와 같이, 비록 제 1 의 변형예 방법이 도 1 의 셀 (10) 에 관하여 기술하고 있지만, 비파괴적인 판독결과를 가지고 있는 다른 액티브 픽셀 센서 셀들이 또한 사용될 수 있다).FIG. 7 shows a schematic diagram of an image two-cell system 300 according to a first variant method of the present invention. As shown in FIG. 7, the imaging system 300 includes an image cell C1 configured as the active pixel sensor cell 10 of FIG. 1, a reference cell C2 comprised of the active pixel sensor cell 10 of FIG. 1, And an image control device and a storage device (110). (Other active pixel sensor cells having non-destructive readout results may also be used, although the first modified method describes cell 10 of FIG. 1, as described above).

도 8A-8D 는 제 1 의 변형예 방법에 따른 영상 시스템 (300) 의 작동을 예시하는 타이밍도를 보여주고 있다. 도 8A-8D 에 나타난 것처럼, 제 1 의 변형예 방법은 시간 t1에서 셀 C1 의 리셋 트랜지스터 (14) 의 게이트에 행 리셋 전압 VRT1을 인가함으로써 시작되고, 뒤이어 시간 t2에서 행선택 전압 VRS1을 인가하게 된다. 위에서처럼, 시간 t1에서의 행 리셋 전압 VRT1은 광다이오드 (12) 를 초기 적분 전압으로 리셋시키는 한편, 시간 t2에서의 행선택 전압 VRS1은 첫 번째 리셋 수치를 판독하게 된다.Figures 8A-8D show timing diagrams illustrating operation of the imaging system 300 in accordance with the first variant method. Also as shown in 8A-8D, a modified example In the first method begins by applying a row reset voltage V RT1 to the gate of the reset transistor 14 of cell C1 at time t 1, followed by the row select voltage from the time t 2 V RS1 is applied. As before, the row reset voltage V RT1 at time t 1 resets the photodiode 12 to the initial integrated voltage, while the row select voltage V RS1 at time t 2 reads the first reset value.

일단 셀 C1 이 첫 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 판독되면, 셀 C1 은 시간 t2 에서 시작해서 시간 t7 으로 끝나는 적분 구간의 나머지 구간 동안에 다시 여러 번 판독 된다. 위에서처럼, 가장 밝은 빛에 노출되었을 때 셀 C1 이 포화되기 전에 셀 C1 은 가급적이면 세 번, 적어도 두 번은 판독되어야 한다.Once the cell C1 is read to obtain the first reset value, the cell C1 is read again many times during the remaining interval of the integration interval, beginning at time t2 and ending at time t7. As above, cell C1 should be read at least three times, at least twice, before cell C1 is saturated when exposed to the brightest light.

도 8B 의 예에 나타나 있는 것처럼, 셀 C1 은 시간 t3, t4, t5, t6및 t7에서 행선택 전압 VRS1을 인가함으로써 적분 구간의 나머지 구간동안에 다섯 번 이상 판독되어 진다. 위에서처럼, 시간 t2, t3, t4, t5, t6및 t7들사이의 소요 시간은 일정한 지속기간을 갖도록 설정될 수 있거나, 대안적으로, 다른 지속기간들을 갖도록 설정될 수 있다.As shown in the example of FIG. 8B, cell C1 is read more than five times during the remainder of the integration interval by applying row select voltage V RS1 at times t 3 , t 4 , t 5 , t 6 and t 7 . As described above, the time required between times t 2 , t 3 , t 4 , t 5 , t 6, and t 7 can be set to have a constant duration or alternatively can be set to have different durations .

행선택 전압 VRS1은 완충 트랜지스터 (16) 의 문턱 전압 하강보다 적은, 광다이오드 (12) 상에서의 전압이 시간 t3, t4, t5, t6및 t7에서 행선택 트랜지스터 (18) 의 소스에 출력 전압 VO으로 나타나도록 한다. 이 소스에서 전압 VO은 영상 제어장치 및 기억장치 (110) 에 의하여 상응하는 다수의 판독 수치로서 검출되고 저장된다.Row selection voltage V RS1 is the buffer transistor little photodiode 12 voltage two hours t 3, t 4, t 5 , t 6 , and the row selection transistor 18 at t 7 on a sub-threshold voltage drop of the 16 So that the output voltage V O appears at the source. The voltage V O at this source is detected and stored as a corresponding number of readings by the image controller and storage device 110.

또한, 본 발명에 의하면, 영상 셀 C1 이 시간 t1 에서 리셋된 후에 판독되는 횟수에 상응하여 기준 셀 C2 가 또한 리셋되고 여러 번 판독된다. 그리하여, 도 8C-8D 에 나타난 것처럼, 셀 C2 는 시간 t8, t9, t10, t11및 t12에서 리셋 전압 VRT2을 인가함으로써 리셋되어지고, 그리고 시간 t13, t14, t15, t16및 t17에서 행선택 전압 VRS2을 인가함으로써 판독된다.Further, according to the present invention, the reference cell C2 is also reset and read many times corresponding to the number of times that the image cell C1 is read after reset at time t1. Thus, as shown in Figures 8C-8D, the cell C2 is reset by applying a reset voltage V RT2 at times t 8 , t 9 , t 10 , t 11 and t 12 , and at times t 13 , t 14 , t 15 , t 16 and t 17 by applying the row selection voltage V RS2 .

행선택 전압 VRS2은 완충 트랜지스터 (16) 의 문턱 전압 하강보다 적은, 광다이오드 (12) 상의 전압을, 시간 t13, t14, t15, t16및 t17에서 행선택 트랜지스터 (18) 의 소스에 출력 전압 VO으로서 나타나게 한다. 이 소스에서 전압 VO는 영상 제어장치 및 기억장치 (110) 에 의하여 상응하는 다수의 리셋 수치들로서 검출되고 저장된다.The row select voltage V RS2 is the voltage of the row select transistor 18 at times t 13 , t 14 , t 15 , t 16 and t 17 , which is less than the threshold voltage drop of the buffer transistor 16, And appear as an output voltage V O at the source. The voltage V O at this source is detected and stored as a corresponding plurality of reset values by the image controller and storage device 110.

일단 적분 구간이 끝나면, 영상 제어 및 기억장치 (110) 는 시간 t7 에서 취해진 셀 C1 의 판독 수치가 셀 C1 이 포화되었음을 나타내는 가를 결정한다. 만약 시간 t7 에서 취해진 판독 수치가 셀 C1 이 포화되었음을 나타내면, 그러면 장치 (110) 는 시간 t3, t4, t5및 t6에서 취해진 판독 수치들 중에서 어느 것이 셀 (10) 이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하게 된다. 그 다음에, 장치 (110) 는 일련의 데이터 수치들을 결정하기 위하여 상응하는 리셋 수치들로부터 비포화 판독 수치들을 감산한다.Once the integration period is over, the image control and storage device 110 determines whether the read value of cell C1 taken at time t7 indicates that cell C1 is saturated. If taking the read value is taken at time t7 indicates that the cell C1 is full, then the device 110 is time t 3, t 4, t 5, and among the taken in read value at t 6 before which one cell 10 is saturated To decide whether to lose. The device 110 then subtracts the non-saturated readings from the corresponding reset values to determine a series of data values.

예를 들면, 만약 시간 t3, t4및 t5에서 취해진 판독 수치들이 비포화 수치들을 나타내면, 그러면 이러한 수치들은 데이터 수치들을 얻기 위하여 시간 t13, t14및 t15에서 취해진 리셋 수치들로부터 각각 감산되어진다. 일단 데이터 수치들이 결정되면, 장치 (110) 는, 만약 셀 C1 이 시간 t7전에 포화되지 않았었다면 시간 t7에서 셀 C1 이 모을 수 있었던 광양자를 나타내는 데이터 수치들로부터, 적절한 모아진 광양자 수치를 외삽하게 된다.For example, if the readings taken at times t 3 , t 4, and t 5 represent non-saturating values, then these values are obtained from the reset values taken at times t 13 , t 14 and t 15 to obtain data values, respectively Is subtracted. Once the data points have been determined, the device 110, if in the cell C1 the time t 7 Had this is not in saturation prior to time t 7 from the data value representing the photons were able to collect the cell C1, the extrapolated proper collected photons figures do.

기준 셀을 사용하고, 셀 C2 의 리셋 수치로부터 대응하는 셀 C1 의 각각의 비포화 판독 수치를 감산하는 장점은, 각각의 판독과 리셋 수치사이의 시간이 최소로 감소될 수 있고, 그리하여 비포화 판독 수치들에 있어서 1/f 노이즈의 영향들을 더욱 더 감소시킬 수 있다는 것이다.The advantage of using the reference cell and subtracting each non-saturated read value of the corresponding cell C1 from the reset value of the cell C2 is that the time between each read and reset value can be minimized, It is possible to further reduce the effects of 1 / f noise on the values.

다른 한편으로, 만약 시간 t7에서 취해진 판독 수치가 셀 C1 이 포화되지 않았음을 나타낸다면, 그러면 장치 (110) 는 셀 C1 에 대한 모아진 광양자 수치를 결정하기 위하여 시간 t17에서 취해진 리셋 수치로부터 시간 t7에서 취해진 판독 수치를 감산한다.On the other hand, if the readout value taken at time t 7 indicates that cell C 1 is not saturated, then the device 110 determines the time from the reset value taken at time t 17 to determine the aggregated photon- subtracts the read value taken at t 7 .

시간 t7에서 셀 C1 이 비포화되었을 때 시간 t17에서 취해진 리셋 수치로부터 시간 t7에서 취해진 판독 수치를 감산하는 것에 덧붙여, 시간 t7에서 취해진 판독 수치가 다음 적분 구간의 시작에서 취해진 리셋 수치로부터 대신에 감산될 수 있다.Time In addition to subtracting the read value taken at time t 7 from the taken reset value at time t 17 when t is the cell C1 is a non-saturated 7, the read value is taken at time t 7 from the taken reset value from the start of the next integration interval It can be subtracted instead.

도 8A-8B 로 다시 돌아가서, 셀 C1 이 첫 번째 적분 구간의 끝인 시간 t7에서 판독된 뒤에, 셀 C1 은 다시 시간 t18에서 리셋되어 두 번째 적분 구간을 시작한다. 셀 C1 이 시간 t18에서 두 번째로 리셋된 후에, 행선택 전압 VRS1이 다시 시간 t19에서 인가되어 셀 C1 에 대한 두 번째 리셋 수치를 결정하게 된다.After also the Returning to 8A-8B, cell C1 is read out from the first integral term kkeutin time t 7, the cell C1 is reset again at the time t 18 to start the second integration interval. Cell C1 is applied this time in t 18 after both the second reset, the row selection voltage V RS1 from this time t 19 again is determined for the second reset value for the cell C1.

본 발명에 따르면, 시간 t17에서 취해진 리셋 수치로부터 시간 t7에서 취해진 판독 수치를 감산하기 보다, 오히려 시간 t7에서 취해진 판독 수치가 시간 t19에서 취해진 리셋 수치로부터 감산될 수 있다. 대안적으로, 시간 t7에서 취해진 판독 수치가 시간 t2에서 취해진 리셋 수치로부터 또한 감산될 수 있다.According to the present invention, rather than subtracting the read value taken at time t 7 from the reset value taken at time t 17 , the read value taken at time t 7 may be subtracted from the reset value taken at time t 19 . Alternatively, the read value taken at time t 7 may also be subtracted from the reset value taken at time t 2 .

시간 t19에서 취해진 리셋 수치로부터 시간 t7에서 취해진 판독 수치를 감산하는 장점은, 셀 (10) 이 비포화되었을 때 셀 C1 과 셀 C2 의 리셋 수치들사이의 차이가 제거될 수 있다는 것이다.The advantage of subtracting the read value taken at time t 7 from the reset value taken at time t 19 is that the difference between the reset values of cell C 1 and cell C 2 can be eliminated when cell 10 is non-saturating.

도 9 는 액티브 픽셀 센서 셀 (10) 의 배열을 가지고 있는 영상 시스템 (300) 을 구현한 영상 시스템 (400) 의 개략도를 보여준다. 도 9 에 나타난 것처럼, 영상 시스템 (400) 은, 배열에서 한 행의 셀들이 기준 셀 C2 의 행으로서 나타내어져서 영상 수집에는 사용되지 못한다는 점에서만 영상 시스템 (200) 과 차이가난다.FIG. 9 shows a schematic diagram of an imaging system 400 implementing an imaging system 300 having an array of active pixel sensor cells 10. As shown in FIG. 9, the imaging system 400 differs from the imaging system 200 only in that one row of cells in the array is represented as a row of reference cells C2 and thus is not used for image acquisition.

작동중에, 영상 시스템 (400) 은 영상 셀들의 첫 번째 행에 있는 셀 C1 들상에서 작동하는 동시에 기준 셀들의 행에 있는 셀 C2 들상에서 작동하고, 그리고 나서 영상 셀들의 두 번째 행에 있는 셀 C1 들상에서 작동하고 동시에 기준 셀들의 행에 있는 셀 C2 들상에서 다시 작동한다.In operation, the imaging system 400 operates on the cells C1 in the first row of image cells, while operating on the cells C2 in the row of reference cells, and then on the cells C1 Lt; RTI ID = 0.0 > C2 < / RTI > in the rows of reference cells.

그리하여, 장치 (110) 가 첫 번째 행에 있는 셀들상에서 작동하고 있을 때 셀 C11, C12, C13 및 C14 의 판독 수치들은 각각 셀 R11, R12, R13 및 R14 의 리셋 수치들로부터 감산되고, 동시에 장치 (110) 가 두 번째 행에 있는 셀들에서 작동되고 있을 때 셀 C21, C22, C23 및 C24 의 판독 수치들은 셀 R11, R12, R13 및 R14 의 리셋 수치들로부터 각각 감산된다.Thus, when the device 110 is operating on the cells in the first row, the read values of the cells C11, C12, C13 and C14 are subtracted from the reset values of the cells R11, R12, R13 and R14, respectively, 110 are operating in the cells in the second row, the read values of cells C21, C22, C23 and C24 are subtracted from the reset values of cells R11, R12, R13 and R14, respectively.

여기에서 언급된 본 발명의 실시예에 대한 다양한 변형예들이 본 발명을 실시하는데 있어서 적용될 수도 있는 것으로 이해하여야 한다. 예를 들면, 한 행의 기준 셀들을 사용하는 대신에, 단일의 기준 셀로부터 판독되는 기준 리셋 수치가 작동되고 있는 행의 셀 C1 들의 전부를 위하여 사용되는 경우에는, 배열의 가장자리에 형성된 단일의 기준 셀이 또한 사용되어질 수 있다.It should be understood that various modifications to the embodiments of the invention described herein may be applied in practicing the invention. For example, instead of using one row of reference cells, if a reference reset value read from a single reference cell is used for all of the cells C1 in the row being operated, a single reference Cells can also be used.

또한, 영상 셀 C1 이 판독될 때마다 기준 셀(또는 셀들) C2 을 리셋시키고 판독하는 대신에, 기준 셀(또는 셀들) C2 이 한 번 또는 그 이상 리셋되고 판독될 수 있다. 이 경우, 판독된 수치들은 첫 번째 리셋 수치, 두 번째 리셋 수치 그리고 기준 리셋 수치의 임의 조합으로부터 감산될 수 있다.Also, instead of resetting and reading the reference cell (or cells) C2 each time the video cell C1 is read, the reference cell (or cells) C2 can be reset and read once or more. In this case, the read values may be subtracted from any combination of a first reset value, a second reset value, and a reference reset value.

예를 들면, 시간 t3, t4및 t5에서 취해진 판독 수치들은 각각 첫 번째 리셋 수치, 기준 리셋 수치, 및 두 번째 리셋 수치로부터 감산될 수 있거나 또는, 시간 t3및 t4에서 취해진 판독 수치들은 첫 번째 리셋 수치로부터 감산될 수 있고 동시에 시간 t5에서 취해진 판독 수치는 기준 리셋 수치로부터 감산될 수 있다. 이와 유사하게, 시간 t3및 t4에서 취해진 판독 수치들은 기준 리셋 수치로부터 감산될 수 있고 동시에 시간 t5에서 취해진 판독 수치는 두 번째 리셋 수치로부터 감산될 수 있다.For example, time t 3, t 4, and the read value is taken at t 5 are, respectively, the first reset value, a reference reset level, and the two may be subtracted from the first reset value or, time t 3 and taken read value from t 4 Can be subtracted from the first reset value and the read value taken at time t 5 can be subtracted from the reference reset value. Similarly, time t 3 and t 4 are taken from a read value can be subtracted from the reset reference value, and at the same time, the read value is taken at time t 5 can be subtracted from the second reset levels.

그리하여, 위의 관점에서 보면, 첨부의 특허 청구의 범위는 본 발명의 범위를 한정하고, 이러한 특허 청구범위 범위내의 방법들 및 구성들과 이들의 균등물이 본 발명의 범위에 포함될 수 있을 것으로 본다.It is therefore to be understood that within the scope of the appended claims, the appended claims define the scope of the invention and that methods and structures within the scope of such claims and their equivalents may be included within the scope of the invention .

전술한 바의 본 발명의 방법에 의하여, 각 적분구간 동안에 다수의 판독 수치들을 얻기 위하여 셀을 여러 번 판독함으로써 이미지 셀의 동적 범위를 상당히 연장시킬 수 있다.By the method of the present invention as described above, the dynamic range of the image cell can be significantly extended by reading the cell several times to obtain multiple readings during each integration period.

Claims (36)

영상 셀을 리셋시키는 단계와,Resetting the video cell, 영상 셀이 리셋된 후에 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀을 판독하는 단계와,Reading the image cell to obtain a reset value after the image cell is reset; 영상 셀이 리셋 수치를 얻기 위하여 판독된 후에 다수의 판독 수치를 얻기 위하여 대응하여 여러 번 영상 셀을 판독하는 단계 및,Reading the image cell correspondingly several times to obtain a plurality of readings after the image cell is read to obtain a reset value, 다수의 판독 수치들중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타내는 가를 결정하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는, 영상 셀을 가진 영상 시스템의 동적 범위를 증가시키기 위한 방법.Determining whether the last read out of the plurality of readings indicates that the image cell is saturated. ≪ Desc / Clms Page number 16 > 16. A method for increasing the dynamic range of an imaging system having an image cell. 제 1 항에 있어서, 상기 영상 셀은,The method of claim 1, 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀이 판독된 후 영상 셀이 판독되기 전에 여러 번 판독되는 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the image cell is read out several times before the image cell is read out to obtain a reset value. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우, 판독 수치들 중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와,If the last read value indicates that the image cell is saturated, determining which of the read values was taken before the image cell was saturated, 영상 셀이 포화되지 않았다는 것을 나타내는 판독 수치들로부터 외삽함으로써 최종 판독 수치를 결정하는 단계 및,Determining a final read value by extrapolating from readings that indicate that the image cell is not saturated, 최종 판독 수치와 리셋 수치사이의 차이를 계산함으로써 모아진 광양자 수치를 결정하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.Further comprising the step of determining a collected photon number value by calculating a difference between a final reading value and a reset value. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우, 판독된 수치들 중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와,Determining which of the readout values was taken before the image cell was saturated if the last readout value indicates that the image cell is saturated, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 판독 수치들과 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 다수의 데이터 수치들을 형성하는 단계 및,Forming a plurality of data values by determining a difference between reset values and read values indicating that the image cell is not saturated, 데이터 수치들로부터 외삽함으로써 모아진 광양자 수치를 결정하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.≪ / RTI > further comprising the step of determining an aggregated photon number value by extrapolating from the data values. 처음으로 영상 셀을 리셋하는 단계와,Resetting the video cell for the first time, 영상 셀이 처음으로 리셋된 후에 첫 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀을 판독하는 단계와,Reading an image cell to obtain a first reset value after the image cell is reset for the first time, 첫 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀이 판독되어진 후에 다수의 판독 수치들을 얻기 위하여 대응하게 여러 번 영상 셀을 판독하는 단계와,Reading the image cell correspondingly several times to obtain a plurality of readings after the image cell is read to obtain a first reset value, 영상 셀이 여러 번 판독된 후에 두 번째로 영상 셀을 리셋시키는 단계와,Resetting the image cell a second time after the image cell is read many times, 영상 셀이 두 번째로 리셋된 후에 두 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀을 판독하는 단계 및,Reading an image cell to obtain a second reset value after the image cell is reset a second time, 다수의 판독 수치들중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타내는 가를 결정하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.Determining whether the last read out of the plurality of readings indicates that the image cell is saturated. 제 5 항에 있어서, 영상 셀은,The method of claim 5, 첫 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀이 판독된 후 두 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀이 판독되기 전에, 영상 셀이 포화되기전에 여러 번 판독되는 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the image cell is read out several times before the image cell is saturated before the image cell is read to obtain a second reset value after the image cell is read to obtain the first reset value. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우, 판독 수치들중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와,If the last read value indicates that the image cell is saturated, determining which of the read values was taken before the image cell was saturated, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 판독 수치로부터 외삽함으로써 최종 판독 수치를 결정하는 단계 및,Determining the final read value by extrapolating from the read value indicating that the image cell is not saturated, 최종 판독 수치와 첫 번째 리셋 수치사이의 차이를 계산함으로써 모아진 광양자 수치를 결정하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.Further comprising the step of determining a collected photon number value by calculating a difference between a final read value and a first reset value. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우, 판독 수치들중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와,If the last read value indicates that the image cell is saturated, determining which of the read values was taken before the image cell was saturated, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 판독 수치들로부터 외삽함으로써 최종 판독 수치를 결정하는 단계 및,Determining the final read value by extrapolating from the read values indicating that the image cell is not saturated, 최종 판독 수치와 두 번째 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 모아진 광양자 수치를 결정하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.Further comprising the step of determining a collected photon number value by determining a difference between a final read value and a second reset value. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우, 판독 수치들중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와,If the last read value indicates that the image cell is saturated, determining which of the read values was taken before the image cell was saturated, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 판독 수치들과 첫 번째 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 다수의 데이터 수치들을 형성하는 단계 및,Forming a plurality of data values by determining a difference between readings and a first reset value indicating that the image cell is not saturated, 데이터 수치들로부터 외삽함으로써 모아진 광양자 수치를 결정하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.≪ / RTI > further comprising the step of determining an aggregated photon number value by extrapolating from the data values. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우, 판독 수치들중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와,If the last read value indicates that the image cell is saturated, determining which of the read values was taken before the image cell was saturated, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 판독 수치들과 두 번째 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 다수의 데이터 수치들을 형성하는 단계 및,Forming a plurality of data values by determining a difference between read values and a second reset value indicating that the image cell is not saturated, 데이터 수치들로부터 외삽함으로써 모아진 광양자 수치를 결정하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.≪ / RTI > further comprising the step of determining an aggregated photon number value by extrapolating from the data values. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우, 판독 수치들중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와,If the last read value indicates that the image cell is saturated, determining which of the read values was taken before the image cell was saturated, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 판독 수치와 첫 번째 리셋 수치사이 및 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 판독 수치와 두 번째 리셋 수치사이의 차이를 결정하는 단계 및,Determining a difference between a read value indicating that the image cell is not saturated and a first reset value and a read value indicating that the image cell is not saturated and a second reset value, 데이터 수치들로부터 외삽함으로써 모아진 광양자 수치를 결정하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.≪ / RTI > further comprising the step of determining an aggregated photon number value by extrapolating from the data values. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 다수의 판독 수치들 중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타낼 경우, 다수의 판독 수치들 중에서 마지막 판독 수치와 두 번째 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써, 모아진 광양자 수치를 형성하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.Forming a collected photon number value by determining a difference between a last read value and a second reset value among a plurality of read values when the last read out value among the plurality of read out values indicates that the image cell is not saturated ≪ / RTI > 영상 셀을 리셋시키는 단계와,Resetting the video cell, 영상 셀이 리셋된 후에 다수의 판독 수치들을 얻기 위하여 대응하여 여러 번 영상 셀을 판독하는 단계와,Reading the image cell correspondingly several times to obtain a plurality of read values after the image cell is reset, 영상 셀이 판독될 경우마다 기준 셀이 리셋되도록 기준 셀을 여러 번 리셋시키는 단계와,Resetting the reference cell many times so that the reference cell is reset every time the video cell is read; 기준 셀이 리셋될 경우마다 기준 셀이 판독되어, 각각의 판독수치가 대응하는 리셋 수치를 갖도록, 다수의 판독수치를 얻기 위하여 대응하게 여러 번 기준 셀을 판독하는 단계 및,Reading the reference cell correspondingly many times to obtain a plurality of readings so that the reference cell is read whenever the reference cell is reset and each readout value has a corresponding reset value, 다수의 판독 수치들중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타내는 가를 결정하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는, 영상 셀과 기준 셀을 가지고 있는 영상 시스템의 동적 범위를 증가시키기 위한 방법.Determining whether the last read out of the plurality of readings indicates that the image cell is saturated. ≪ Desc / Clms Page number 15 > 18. A method for increasing the dynamic range of an imaging system having an image cell and a reference cell. 제 13 항에 있어서, 영상 셀은,14. The method of claim 13, 영상 셀이 리셋된 후 영상 셀이 포화되기 전에 여러 번 판독되는 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the image cells are read out several times before the image cells are saturated after being reset. 제 13 항에 있어서,14. The method of claim 13, 다수의 판독 수치들중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타낼 경우, 다수의 판독 수치들중에서 마지막 판독 수치와 마지막 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 모아진 광양자 수치를 형성하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.Further comprising the step of forming a collected photon number value by determining a difference between a last read value and a last read value among a plurality of read values, when the last read value among the plurality of read values indicates that the image cell is not saturated ≪ / RTI > 제 13 항에 있어서,14. The method of claim 13, 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우, 판독 수치들중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와,If the last read value indicates that the image cell is saturated, determining which of the read values was taken before the image cell was saturated, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 판독 수치들과 대응하는 리셋 수치들 사이의 차이를 결정함으로써 다수의 데이터 수치들을 형성하는 단계 및,Forming a plurality of data values by determining a difference between readout values and corresponding reset values indicating that the image cell is not saturated, 데이터 수치들을 외삽함으로써 모아진 광양자 수치를 결정하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.≪ / RTI > further comprising the step of determining a collected photon number value by extrapolating the data values. 제 13 항에 있어서, 기준 셀은,14. The method of claim 13, 영상 셀이 판독된 바로 직후에 리셋되는 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the video cell is reset immediately after reading. 제 17 항에 있어서, 기준 셀은,18. The apparatus of claim 17, 기준 셀이 리셋된 바로 직후에 판독되어지는 것을 특징으로 하는 방법.And the reference cell is read immediately after reset. 영상 셀을 처음으로 리셋시키는 단계와,Resetting the video cell for the first time, 처음으로 영상 셀이 리셋된 후에 첫 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀을 판독하는 단계와,Reading the image cell to obtain a first reset value after the first time the image cell is reset; 첫 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀이 판독된 후에 다수의 판독 수치를 얻기 위하여 대응하여 여러 번 영상 셀을 판독하는 단계와,Reading the image cell correspondingly several times to obtain a plurality of read values after the image cell is read to obtain a first reset value, 영상 셀이 여러 번 판독된 후에 두 번째로 영상 셀을 리셋시키는 단계와,Resetting the image cell a second time after the image cell is read many times, 두 번째로 영상 셀이 리셋된 후에 두 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀을 판독하는 단계와,Reading an image cell to obtain a second reset value after the second reset of the image cell, 영상 셀이 판독될 경우마다 기준 셀이 리셋되도록 여러 번 기준 셀을 리셋시키는 단계와,Resetting the reference cell many times so that the reference cell is reset every time the video cell is read; 기준 셀이 리셋될 경우마다 기준 셀이 판독되어 각각의 판독 수치가 대응하는 리셋 수치를 가지도록, 다수의 리셋 수치를 얻기 위하여 대응하게 여러 번 기준 셀을 판독하는 단계 및,Reading the reference cell correspondingly many times to obtain a plurality of reset values so that the reference cell is read every time the reference cell is reset and each read value has a corresponding reset value, 다수의 판독 수치들 중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타내는 가를 결정하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는, 영상 셀과 기준 셀을 가지고 있는 영상 시스템의 동적 범위를 증가시키기 위한 방법.Determining whether the last read out of the plurality of readings indicates that the image cell is saturated. ≪ Desc / Clms Page number 15 > 18. A method for increasing the dynamic range of an imaging system having an image cell and a reference cell. 제 19 항에 있어서, 영상 셀은,20. The method of claim 19, 첫 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀이 판독된 후 영상 셀이 포화되기 전에 여러 번 판독되는 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the image cell is read out several times before the image cell is saturated after it has been read in order to obtain the first reset value. 제 19 항에 있어서,20. The method of claim 19, 다수의 판독 수치들중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타낼 경우, 다수의 판독 수치들중에서 마지막 판독 수치와 첫 번째 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 모아진 광양자 수치를 형성하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.Forming a collected photon number value by determining a difference between a last read value and a first reset value among a plurality of read values, when the last read value among the plurality of read values indicates that the image cell is not saturated ≪ / RTI > 제 19 항에 있어서,20. The method of claim 19, 다수의 판독 수치들중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타낼 경우, 다수의 판독 수치들중에서 마지막 판독 수치와 두 번째 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 모아진 광양자 수치를 형성하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.Forming a collected photon number value by determining a difference between a last read value and a second reset value among a plurality of read values when the last read out value of the plurality of readings indicates that the image cell is not saturated ≪ / RTI > 제 19 항에 있어서, 기준 셀은,20. The method of claim 19, 영상 셀이 판독된 바로 직후에 리셋되는 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the video cell is reset immediately after reading. 제 23 항에 있어서, 기준 셀은,24. The apparatus of claim 23, 기준 셀이 리셋된 바로 직후에 판독되는 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the reference cell is read immediately after reset. 영상 셀을 리셋시키는 단계와,Resetting the video cell, 영상 셀이 리셋된 후에 다수의 판독 수치를 얻기 위하여 대응하여 여러 번 영상 셀을 판독하는 단계와,Reading the image cell correspondingly several times to obtain a plurality of read values after the image cell is reset; 영상 셀이 리셋된 후에 기준 셀을 한 번 리셋시키는 단계와,Resetting the reference cell once after the video cell is reset; 기준 셀이 리셋될 경우마다 기준 셀이 판독되도록, 리셋 수치를 얻기 위하여 기준 셀을 한 번 판독하는 단계 및,Reading the reference cell once to obtain a reset value so that the reference cell is read whenever the reference cell is reset, 다수의 판독 수치들 중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타내는 가를 결정하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는, 영상 셀과 기준 셀을 가지고 있는 영상 시스템의 동적 범위를 증가시키기 위한 방법.Determining whether the last read out of the plurality of readings indicates that the image cell is saturated. ≪ Desc / Clms Page number 15 > 18. A method for increasing the dynamic range of an imaging system having an image cell and a reference cell. 제 25 항에 있어서, 영상 셀은,26. The method of claim 25, 영상 셀이 리셋된 후 영상 셀이 포화되기 전에 여러 번 판독되는 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the image cells are read out several times before the image cells are saturated after being reset. 제 25 항에 있어서,26. The method of claim 25, 다수의 판독 수치들 중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타낼 경우, 다수의 판독 수치들 중에서 마지막 판독 수치와 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 모아진 광양자 수치를 형성하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.Further comprising the step of forming a collected photon number value by determining a difference between a last read value and a reset value among a plurality of read values, when the last read value among the plurality of read values indicates that the image cell is not saturated Lt; / RTI > 제 25 항에 있어서,26. The method of claim 25, 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우, 판독 수치들 중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와,If the last read value indicates that the image cell is saturated, determining which of the read values was taken before the image cell was saturated, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 판독 수치들과 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 다수의 데이터 수치들을 형성하는 단계와,Forming a plurality of data values by determining a difference between read values and reset values that indicate that an image cell is not saturated, 데이터 수치들을 외삽함으로써 모아진 광양자 수치를 결정하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.≪ / RTI > further comprising the step of determining a collected photon number value by extrapolating the data values. 처음으로 영상 셀을 리셋시키는 단계와,Resetting the video cell for the first time, 영상 셀이 처음으로 리셋된 후에 첫 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀을 판독하는 단계와,Reading an image cell to obtain a first reset value after the image cell is reset for the first time, 첫 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀이 판독된 후에 다수의 판독 수치들을 얻기 위하여 대응하여 여러 번 영상 셀을 판독하는 단계와,Reading the image cell correspondingly several times to obtain a plurality of read values after the image cell is read to obtain a first reset value, 영상 셀이 여러 번 판독된 후에 두 번째로 영상 셀을 리셋시키는 단계와,Resetting the image cell a second time after the image cell is read many times, 두 번째로 영상 셀이 리셋된 후에 두 번째 리셋 수치를 얻기 위하여영상 셀을 판독하는 단계와,Reading an image cell to obtain a second reset value after the second reset of the image cell, 첫 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 영상 셀이 판독된 후에 기준 셀이 리셋될 수 있도록, 기준 셀을 한 번 리셋시키는 단계와,Resetting the reference cell once so that the reference cell can be reset after the video cell is read to obtain a first reset value; 기준 셀이 리셋될 경우마다 기준 셀이 판독되도록, 기준 리셋 수치를 얻기 위하여 기준 셀을 한 번 판독하는 단계 및,Reading the reference cell once to obtain a reference reset value so that the reference cell is read whenever the reference cell is reset, 다수의 판독 수치들 중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타내는 가를 결정하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는, 영상 셀과 기준 셀을 가지고 있는 영상 시스템의 동적 범위를 증가시키기 위한 방법.Determining whether the last read out of the plurality of readings indicates that the image cell is saturated. ≪ Desc / Clms Page number 15 > 18. A method for increasing the dynamic range of an imaging system having an image cell and a reference cell. 제 29 항에 있어서, 영상 셀은,30. The method of claim 29, 영상 셀이 첫 번째 리셋 수치를 얻기 위하여 판독된 후에 영상 셀이 포화되기 전에 여러 번 판독되는 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the image cell is read many times before it is saturated after the image cell is read to obtain the first reset value. 제 29 항에 있어서,30. The method of claim 29, 다수의 판독 수치들 중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타낼 경우, 다수의 판독 수치들 중에서 마지막 판독 수치와 첫 번째 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 모아진 광양자 수치를 형성하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.Forming a collected photon number value by determining a difference between a last read value and a first reset value among a plurality of read values, when the last read value among the plurality of read values indicates that the image cell is not saturated ≪ / RTI > 제 29 항에 있어서,30. The method of claim 29, 다수의 판독 수치들 중에서 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타낼 경우, 다수의 판독 수치들 중에서 마지막 판독 수치와 두 번째 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 모아진 광양자 수치를 형성하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.Forming a collected photon number value by determining a difference between a last read value and a second reset value among a plurality of read values when the last read out value of the plurality of readings indicates that the image cell is not saturated ≪ / RTI > 제 29 항에 있어서,30. The method of claim 29, 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우, 판독 수치들 중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와,If the last read value indicates that the image cell is saturated, determining which of the read values was taken before the image cell was saturated, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 첫 번째 그룹의 판독 수치들과 첫 번째 리셋 수치사이 및, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 두 번째 그룹의 판독 수치들과 기준 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 다수의 데이터 수치들을 형성하는 단계 및,By determining the difference between the readings of the first group and the first reset value indicating that the image cell is not saturated and the read value of the second group indicating that the image cell is not saturated and the reference reset value Forming a plurality of data values, 데이터 수치들로부터 외삽함으로써 모아진 광양자 수치를 결정하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.≪ / RTI > further comprising the step of determining an aggregated photon number value by extrapolating from the data values. 제 29 항에 있어서,30. The method of claim 29, 마지막 판독 수치가 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우, 판독 수치들 중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와,If the last read value indicates that the image cell is saturated, determining which of the read values was taken before the image cell was saturated, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 첫 번째 그룹의 판독 수치들과 두 번째 리셋 수치사이 및, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 두 번째 그룹의 판독 수치들과 기준 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 다수의 데이터 수치들을 형성하는 단계 및,By determining the difference between the read values of the first group and the second reset value indicating that the image cell is not saturated and the read values of the second group indicating that the image cell is not saturated and the reference reset value Forming a plurality of data values, 데이터 수치들로부터 외삽함으로써 모아진 광양자 수치를 결정하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.≪ / RTI > further comprising the step of determining an aggregated photon number value by extrapolating from the data values. 제 29 항에 있어서,30. The method of claim 29, 마지막 셀이 영상 셀이 포화되었음을 나타낼 경우, 판독 수치들 중에서 어느 것이 영상 셀이 포화되기 전에 취해졌는 가를 결정하는 단계와,If the last cell indicates that the image cell is saturated, determining which of the read values was taken before the image cell was saturated, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 첫 번째 그룹의 판독 수치들과 첫 번째 리셋 수치사이와, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 두 번째 그룹의 판독 수치들과 두 번째 리셋 수치사이 및, 영상 셀이 포화되지 않았음을 나타내는 두 번째 그룹의 판독 수치들과 기준 리셋 수치사이의 차이를 결정함으로써 다수의 데이터 수치들을 형성하는 단계 및,Between the readings of the first group and the first reset value indicating that the image cell is not saturated and between the readings of the second group and the second reset value indicating that the image cell is not saturated, Forming a plurality of data values by determining a difference between a readout value of a second group and a reference reset value, 데이터 수치들로부터 외삽함으로써 모아진 광양자 수치를 결정하는 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.≪ / RTI > further comprising the step of determining an aggregated photon number value by extrapolating from the data values. 제 29 항에 있어서, 기준 셀은,30. The apparatus of claim 29, 기준 셀이 리셋된 바로 직후에 판독되는 것을 특징으로 하는 방법.Characterized in that the reference cell is read immediately after reset.
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