KR20160048552A - 이미지 신호와 근접 신호를 동시에 생성하는 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

이미지와 근접도를 동시에 획득하는 이미지 센서가 개시된다. 그 센서는, 픽셀 어레이의 픽셀 신호에 기초하여 대상 물체의 근접 신호를 생성하는 근접 신호 생성 회로를 포함한다. 상기 근접 신호 생성 회로는, 상기 픽셀 어레이에 포함된 복수의 픽셀로부터 출력된 픽셀 신호의 평균에 기초하여 상기 근접 신호를 생성한다.

Description

이미지 신호와 근접 신호를 동시에 생성하는 이미지 센서{IMAGE SENSOR GENERATING IMAGE SIGNAL AND PROXIMITY SIGNAL simultaneously}
본 명세서에 기재된 다양한 실시예들은 이미지 센서 및 이미지 센서를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
최근 다양한 모바일 단말에는 이미지 촬영을 위해 이미지 센서 가 내장되어 있다. 모바일 단말은 사용자의 편의를 증대시키기 위해 근접 센서, 조도 센서, 자이로 센서 등 다양한 센서들을 제공한다. 모바일 단말은 다양한 센서들을 통해 비 접촉 제어(touch-less control)와 같은 다양한 인터페이스 환경을 제공한다. 센서의 종류 및 센서의 사용 환경이 다양해지는 반면에, 모바일 단말의 배터리 용량에는 한계가 있다. 배터리 용량으로 인해 상시(Always-On: AO) 센싱에도 한계가 있다. 또한, 센서의 증가는 기기의 소형화를 어렵게 한다.
모바일 단말에 내장된 이미지 센서는 고해상도 이미지를 제공한다. 모바일 단말은 고해상도 이미지에 대한 사용자의 얼굴 검출, 얼굴 인식, 눈 추적(eye tracking), 제스쳐 검출 등과 같은 후 처리(post processing)을 통해 다양한 UX(User eXperience)를 제공할 수 있다. 모바일 단말에 내장된 이미지 센서는 고해상도 이미지로 인해 큰 전력을 소모하므로, 상시 센싱이 어렵다. 또한, 저 조도 환경에서 감도의 한계로 인해 이미지의 획득이 어렵다. 저 조도 영상의 획득을 위해, 적외선(Infrared Ray: IR) 광원이 이용될 수 있으나, 통상적인 모바일 단말은 고해상도 이미지의 획득을 위해 적외선 제거 필터(IR cut filter)를 사용하므로, 적외선 광원을 이용한 영상 획득이 불가하다. 따라서, 저 조도 환경에서 이미지를 획득할 수 있고, 저 전력으로 상시 동작 가능한 이미지 센서가 요구된다.
일측에 따르면, 이미지 센서는, 대상 물체로부터 반사된 반사광에 기초하여 픽셀 신호를 생성하는 픽셀 어레이; 상기 픽셀 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 이미지 신호를 생성하는 아날로그 디지털 컨버터; 및 상기 픽셀 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 근접 신호를 생성하는 근접 신호 생성 회로를 포함한다.
상기 근접 신호 생성 회로는, 상기 픽셀 어레이에 포함된 복수의 픽셀로부터 출력된 픽셀 신호의 평균에 기초하여 상기 근접 신호를 생성할 수 있다.
상기 근접 신호 생성 회로는, 상기 픽셀 어레이의 제1 행으로부터 출력된 픽셀 신호의 평균과, 상기 픽셀 어레이의 제2 행으로부터 출력된 픽셀 신호의 평균을 누산(accumulation)함으로써, 상기 제1 행 및 상기 제2 행의 근접 신호를 생성할 수 있다.
상기 픽셀 어레이는, 복수의 블록을 포함할 수 있고, 상기 근접 신호 생성 회로는, 상기 복수의 블록에서 생성된 픽셀 신호에 기초하여 상기 복수의 블록 각각에 대한 복수의 근접 신호를 생성할 수 있다.
상기 이미지 센서는, 상기 픽셀 신호의 전압과, 상기 픽셀 어레이의 플로팅 확산 노드(Floating diffusion node) 및 상기 픽셀 어레이의 포토 다이오드(Photodiode)의 리셋 전압의 차에 기초하여 저 전압 픽셀 신호를 생성하는 저 전압 처리 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 픽셀 신호의 전압은, 상기 플로팅 확산 노드 및 상기 포토 다이오드 사이의 셔터를 연 상태에서 미리 정해진 시간 동안 상기 플로팅 확산 노드 및 상기 포토 다이오드를 노출(exposure)하고, 상기 노출 이후에 상기 셔터를 닫은 상태에서 상기 플로팅 확산 노드에서 전역으로 검출될 수 있다.
상기 이미지 센서는, 상기 대상 물체로 광을 조사하는 하는 광원의 턴 온 상태에서 상기 픽셀 어레이에 의해 생성된 제1 픽셀 신호와, 상기 광원의 턴 오프 상태에서 상기 픽셀 어레이에 의해 생성된 제2 픽셀 신호의 차에 기초하여, 외광이 제거된 픽셀 신호를 생성하는 외광 제거 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 외광 제거 회로는, 상기 픽셀 어레이의 제1 행 및 상기 픽셀 어레이의 제2 행을 동시에 리셋 및 노출하여 상기 제1 픽셀 신호를 생성할 수 있고, 상기 제1 행 및 제2 행을 순차적으로 리셋 및 노출하여 상기 제2 픽셀 신호를 생성할 수 있다.
상기 외광 제거 회로는, 상기 제1 픽셀 신호를 비교기(comparator)의 제1 단자로 전달하고, 상기 제2 픽셀 신호를 상기 비교기의 제2 단자로 전달하고, 상기 제1 픽셀 신호 및 상기 제2 픽셀 신호의 레벨을 저 전력으로 쉬프팅하고, 상기 비교기의 출력에 기초하여 상기 외광이 제거된 픽셀 신호를 생성할 수 있다.
상기 외광 제거 회로는, 스위칭 동작에 따라, 상기 제1 픽셀 신호 및 상기 제2 픽셀 신호의 차를 출력하는 차동 비교기(differential comparator) 또는 상기 제1 픽셀 신호 및 상기 제2 픽셀 신호를 출력하는 소스 폴로어(source follower)로 동작하는 재구성가능 비교기(reconfigurable comparator)를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 전자 장치는, 대상 물체로 광을 조사하는 광원부; 상기 대상 물체로부터 반사된 반사광에 기초하여 상기 대상 물체의 제1 이미지 신호 및 상기 대상 물체의 근접 신호를 생성하는 제1 이미지 센서; 및 상기 제1 이미지 신호 또는 상기 근접 신호 중 적어도 하나에 기초하여 상기 대상 물체의 위치를 결정하는 프로세서를 포함한다.
상기 이미지 센서는, 픽셀 어레이의 복수의 블록에서 생성된 픽셀 신호에 기초하여 상기 복수의 블록 각각에 대한 복수의 근접 신호를 생성할 수 있고, 상기 프로세서는, 상기 복수의 근접 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 수직 방향 및 수평 방향의 위치 또는 상기 대상 물체의 깊이 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 제1 이미지 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 수직 방향 및 수평 방향의 위치를 결정할 수 있고, 상기 근접 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 깊이를 결정할 수 있다.
상기 전자 장치는, 상기 제1 이미지 센서의 센싱 각도와 상이한 센싱 각도에 대한, 상기 대상 물체의 제2 이미지 신호를 생성하는 제2 이미지 센서를 더 포함할 수 있고, 상기 프로세서는, 상기 제1 이미지 신호 및 상기 제2 이미지 신호에 기초하여 상기 대상 물체에 대한 스테레오 정보를 생성할 수 있다.
상기 대상 물체는, 사용자 신체의 적어도 일부를 포함할 수 있고, 상기 프로세서는, 상기 제1 이미지 신호에 기초하여 상기 사용자의 얼굴 또는 상기 사용자의 눈 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.
일측에 따르면, 이미지 센싱 방법은, 대상 물체에 의해 반사된 반사광을 수광하는 단계; 상기 반사광에 기초하여 픽셀 신호를 생성하는 단계; 상기 픽셀 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 이미지 신호를 생성하는 단계; 및 상기 픽셀 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 근접 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 대상 물체로부터 반사된 상기 반사광에 기초하여 상기 픽셀 신호를 생성하는 단계는, 상기 픽셀 신호의 전압과, 픽셀 어레이의 플로팅 확산 노드(Floating diffusion node) 및 상기 픽셀 어레이의 포토 다이오드(Photodiode)의 리셋 전압의 차에 기초하여 저 전압 픽셀 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대상 물체로부터 반사된 상기 반사광에 기초하여 상기 픽셀 신호를 생성하는 단계는, 상기 대상 물체로 광을 조사하는 하는 광원의 턴 온 상태에서 픽셀 어레이에 의해 생성된 제1 픽셀 신호와, 상기 광원의 턴 오프 상태에서 상기 픽셀 어레이에 의해 생성된 제2 픽셀 신호의 차에 기초하여, 외광이 제거된 픽셀 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 픽셀 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 상기 근접 신호를 생성하는 단계는, 픽셀 어레이에 포함된 복수의 픽셀로부터 출력된 픽셀 신호의 평균에 기초하여 상기 근접 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 픽셀 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 상기 근접 신호를 생성하는 단계는, 픽셀 어레이의 제1 행으로부터 출력된 픽셀 신호의 평균과, 상기 픽셀 어레이의 제2 행으로부터 출력된 픽셀 신호의 평균을 누산(accumulation)함으로써, 상기 제1 행 및 상기 제2 행의 근접 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 이미지 신호와 근접 신호를 동시에 생성하는 이미지 센서를 도시한 블록도이다.
도 2는 일실시예에 따른 픽셀 신호의 생성 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 픽셀 신호의 생성 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 근접 신호 생성 회로를 도시한 블록도이다.
도 5는 일실시예에 따른 외광 제거 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 복수의 블록에 대한 근접 신호를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 이미지 신호와 근접 신호를 동시에 생성하는 이미지 센서를 도시한 블록도이다.
도 8은 일실시예에 따른 저 전력 쉬프팅을 설명하기 위한 회로도이다.
도 9는 일실시예에 따른 저 전력 쉬프팅을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 10은 일실시예에 따른 재구성가능 비교기를 도시한 회로도이다.
도 11은 일실시예에 따른 이미지 센서를 통해 이미지 신호와 근접 신호를 동시에 획득하는 전자 장치를 도시한 블록도이다.
도 12는 일실시예에 따른 제스쳐 인식 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일실시예에 따른 이미지 신호와 근접 신호를 동시에 생성하기 위한 이미지 센싱 방법을 도시한 플로우 차트이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일실시예에 따른 이미지 신호와 근접 신호를 동시에 생성하는 이미지 센서를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 이미지 센서는 픽셀 어레이(100), 아날로그 디지털 컨버터(Analog-Digital Converter: ADC)(200) 및 근접 신호 생성 회로(300)를 포함한다. 또한, 이미지 센서는 저 전압 처리 회로(400) 및 외광 제거 회로(500)를 포함할 수 있다. 저 전압 처리 회로(400) 및 외광 제거 회로(500)는, 기능이 유지되는 범위에서, 픽셀 어레이(100), ADC(200) 및 근접 신호 생성 회로(300)의 회로 소자로 구현될 수 있다.
픽셀 어레이(100)는 대상 물체로부터 반사된 반사광에 기초하여 픽셀 신호를 생성한다. 대상 물체는 비 접촉 입력을 위한 사용자의 손가락 또는 스타일러스 펜 등일 수 있다. 또한, 대상 물체는 사용자의 얼굴 또는 상기 사용자의 눈 중 적어도 하나를 검출하기 위한 사용자 신체의 적어도 일부일 수 있다. 반사광은 대상 물체로 조사된 적외선 성분을 포함할 수 있다. 반사광은 가시광선 성분을 포함하는 외광을 포함할 수 있다. 반사광은 렌즈와 같은 집광부를 통해 수광될 수 있다.
픽셀 어레이(100)는 복수의 픽셀을 포함한다. 복수의 픽셀은 복수의 행(row)과 복수의 열(column)로 구분될 수 있다. 이미지 센서는 복수의 행 중에 적어도 하나의 행을 선택하기 위한 행 스캐너(row scanner) 및 복수의 열 중에 적어도 하나의 열을 선택하기 위한 열 스캐너(row scanner)를 포함할 수 있다. 복수의 픽셀은 각각 픽셀 신호를 출력한다. 픽셀 신호의 생성 과정은 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 일실시예에 따른 픽셀 신호의 생성 과정을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, (a) 단계, (b) 단계, 및 (c) 단계에서의 픽셀이 도시되어 있다. 도 2에서, TX는 전자 셔터(electronic shutter)를, PPD는 핀 포토 다이오드(pinned-photodiode)를, FD 노드는 플로팅 확산 노드(floating diffusion node)를 의미한다. (a) 단계에서, PPD는 미리 정해진 시간 동안 빛에 노출된다. (b) 단계에서 FD 노드는 고 전압인 VDDH로 리셋된다. 리셋 전압을 의미하는 VRST는 VDDH이다. (c) 단계에서 TX가 열리고, PPD에 축적된 전하가 FD 노드로 전달(transfer)된다. FD 노드로 전달된 전하의 전압(VSIG)은 픽셀 신호로 출력된다. 픽셀 신호는 소스 폴로어(source follower)를 통해 출력될 수 있다.
(b) 단계 및 (c) 단계는 픽셀 어레이의 모든 픽셀에 대해 동시에 진행된다. 다시 말해, (b) 단계는 전역 리셋(global reset) 단계이고, (c) 단계는 전역 전달(global transfer) 단계일 수 있다. (b) 단계 및 (c) 단계를 모든 픽셀에 대해 수행하기 위해서는, FD 노드를 고 전압으로 리셋해야 하고, 고 전압으로 리셋된 FD 노드에 축적된 전하를 소스 폴로어로 전달시키는데도 고 전압이 요구된다. 고 전압은 3.3V일 수 있다. 소스 폴로어에는 바이어싱(biasing)을 위한 직류 전류가 흐르므로, 고 전압을 사용할수록 전력 소모도 커진다. 본 명세서에서 TX를 닫은 상태에서 PPD를 노출함으로써 생성된 픽셀 신호를 고 전압 픽셀 신호로 정의한다.
도 3은 일실시예에 따른 픽셀 신호의 생성 과정을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, (a) 단계, (b) 단계, 및 (c) 단계에서의 픽셀이 도시되어 있다. 도 3에서, TX는 전자 셔터(electronic shutter)를, PPD는 핀 포토 다이오드(pinned-photodiode)를, FD 노드는 플로팅 확산 노드(floating diffusion node)를 의미한다. (a) 단계에서, PPD와 FD는 저 전압인 VDDL로 리셋된다. 리셋 전압을 의미하는 VRST는 VDDL이다. (b) 단계에서 PPD와 FD는 TX가 열린 상태에서 미리 정해진 시간 동안 빛에 노출된다. (c) 단계에서 TX가 닫히고, FD 노드에 축적된 전하의 전압(VSIG)은 픽셀 신호로 출력된다. 픽셀 신호는 소스 폴로어(source follower)를 통해 출력될 수 있다.
(a) 단계 및 (b) 단계에서 TX는 열린 상태를 위해 고 전압을 인가 받는다. TX에 고 전압이 인가되어도, TX에는 전류가 흐르지 않으므로, TX의 전력 소모는 없다. 또한, (a) 단계 및 (b) 단계에서 PD와 FD의 전자 전위(electron potential)는 동일하다. 도 2에서 설명한 방법과 같이, 전하 전달을 위한 높은 리셋 전압이 요구되지 않는다. 저 전압을 통한 리셋이 가능하다. 저 전압은 1V 이하일 수 있다. 또한, 소스 폴로어의 전압도 낮출 수 있다. 본 명세서에서 TX를 연 상태에서 PPD를 노출함으로써 생성된 픽셀 신호를 저 전압 픽셀 신호로 정의한다.
다시 도 1을 참조하면, ADC(200) 픽셀 신호에 기초하여 대상 물체의 이미지 신호를 생성한다. ADC(200)는 저 전압 픽셀 신호에 기초하여 이미지 신호를 생성할 수 있다. ADC(200)는 행 스캐너 및 열 스캐너에 의해 선택된 픽셀의 픽셀 신호에 기초하여 이미지 신호를 생성할 수 있다. 이미지 신호는 적외선 성분의 신호일 수 있다.
근접 신호 생성 회로(300)는 픽셀 신호에 기초하여 대상 물체의 근접 신호를 생성한다. 근접 신호 생성 회로(300)는 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 일실시예에 따른 근접 신호 생성 회로를 도시한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 근접 신호 생성 회로는 평균화(averaging) 회로(310), ADC(320) 및 누산(accumulating) 회로(330)를 포함한다.
평균화 회로(310)는 픽셀 어레이(100)에 포함된 복수의 픽셀로부터 출력된 픽셀 신호의 평균 값을 생성한다. 평균화 회로(310)는 복수의 커패시터 및 복수의 스위치로 구성될 수 있다. 평균화 회로(310)는 평균화 처리를 위한 다양한 소자 및 구성으로 구현될 수 있다.
ADC(320)는 평균화 회로(310)에서 생성된 평균 값을 디지털 신호로 변환한다. ADC(320)는 ADC(200)와 동일한 구조를 가질 수 있다.
누산 회로(330)는 ADC(320)에서 생성된 디지털 신호를 누산함으로써 근접 신호를 생성한다. 누산 회로(310)는 누산 처리를 위한 다양한 소자 및 구성으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 픽셀 어레이(100)의 제1 행 및 제 2 행에 대한 근접 신호를 생성할 경우, 평균화 회로(310)는 픽셀 어레이(100)의 제1 행으로부터 출력된 픽셀 신호의 평균 값과, 픽셀 어레이(100)의 제2 행으로부터 출력된 픽셀 신호의 평균 값을 생성한다. ADC(320)는 평균 값을 디지털 신호로 변환한다. 누산 회로(300)는 디지털 신호를 누산함으로써, 픽셀 어레이(100)의 제1 행 및 제 2 행에 대한 근접 신호를 생성한다.
다시 도 1을 참조하면, 저 전압 처리 회로(400)는 픽셀 신호의 전압(VSIG)과, 픽셀 어레이(100)의 FD 노드 및 픽셀 어레이(100)의 PPD의 리셋 전압(VRST)의 차에 기초하여 저 전압 픽셀 신호를 생성한다. 픽셀 신호의 전압(VSIG)은, FD 노드 및 PPD 사이의 TX를 연 상태에서 FD 노드 및 PPD를 노출하고, 상기 노출 이후에 TX를 닫은 상태에서 FD에서 전역(global)으로 검출될 수 있다. 저 전압 처리 회로(400)는 FD 노드로부터 픽셀 신호의 전압(VSIG)을 읽어내기(readout) 위한 소자 및 픽셀 신호의 전압(VSIG)과 리셋 전압(VRST)의 차를 구하기 위한 소자를 포함할 수 있다.
외광 제거 회로(500)는 외광이 제거된 픽셀 신호를 생성한다. 이미지 센서는 적외선을 이용하여 저 조도 환경에서 이미지 신호 및 근접 신호를 생성할 수 있다. 적외선은 별도의 광원으로부터 조사될 수 있다. 적외선에 기초하여 이미지 신호 및 근접 신호를 생성하는 경우, 적외선과 함께 가시광과 같은 외광이 수광될 수 있다. 이 때, 외광 제거 회로(500)는 감도를 높이기 위해 외광을 제거할 수 있다. 또한, 전력 소비를 낮추기 위해, 광원이 버스트 모드(burst mode)로 동작하는 경우, 광원의 턴 오프 사이클에서 외광이 수광될 수 있다. 버스트 모드는 광을 조사하는 턴 온 사이클과 광을 조사하지 않는 턴 오프 사이클을 주기적으로 반복하는 동작 모드를 의미한다. 이 때, 외광 제거 회로(500)는 턴 오프 사이클에서 수광된 외광을 제거할 수 있다. 외광 제거 회로(500)의 외광 제거 과정은 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5는 일실시예에 따른 외광 제거 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 시간 t1 내지 t6에 따른, 광원의 제어 신호(IR), 픽셀 어레이(100)의 제어 신호(RST1, RST2 및 TX) 및 각 열의 픽셀 신호가 도시되어 있다. 광원은 IR에 의해 t1에서 t2까지 적외선을 조사한다. t1에서, 픽셀 어레이(100)의 모든 픽셀의 FD 노드 및 PPD는 동시에 리셋된다. t2에서, 광원의 턴 온 상태에서 노출 시간(t2-t1) 동안 축적된 전하의 픽셀 신호는 모든 픽셀에서 FD 노드로 동시에 전달된다. FD 노드에 전달된 전하는 가시광에 의한 픽셀 신호의 획득 전까지 FD 노드에 저장된다. 또한, t2에서 Row 0의 PPD가 RST2를 통해 리셋된다. t3에서, Row 1의 PPD가 RST2를 통해 리셋된다. 이와 같이, 모든 열의 PPD는 롤링 셔터(rolling shutter) 방식으로 리셋된다. t4에서, 외광 제거 회로(500)는 Row 0의 FD에 저장된 적외선에 의한 픽셀 신호를 읽어내고, PPD에 축적된 가시광에 의한 전하를 FD로 전달하여, FD에서 가시광에 의한 픽셀 신호를 읽어낸다. t5에서, 외광 제거 회로(500)는 Row 1의 FD에 저장된 적외선에 의한 픽셀 신호를 읽어 내고, PPD에 축적된 가시광에 의한 전하를 FD로 전달하여, FD에서 가시광에 의한 픽셀 신호를 읽어낸다. 이와 같이, 외광 제거 회로(500)는 롤링 셔터 방식으로 모든 열의 가시광에 의한 픽셀 신호와 적외선에 의한 픽셀 신호를 읽어낸다.
외광 제거 회로(500)는 적외선에 의한 픽셀 신호와 가시광에 의한 픽셀 신호를 FD에서 연속적으로 읽어낼 수 있으므로, 적외선에 의한 픽셀 신호를 저장할 메모리가 필요로 하지 않는다. 따라서, 메모리를 위한 생산 비용이 감축될 수 있고, 칩의 크기가 작아질 수 있다. 외광 제거 회로(500)는 적외선에 의한 픽셀 신호와 가시광에 의한 픽셀 신호의 차에 기초하여 외광이 제거된 픽셀 신호를 생성한다. 외광 제거 회로(500)는 적외선에 의한 픽셀 신호와 가시광에 의한 픽셀 신호 차를 구하기 위한 소자를 포함할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 복수의 블록에 대한 근접 신호를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 복수의 블록을 포함하는 픽셀 어레이(100) 및 근접 신호 생성 회로(300)가 도시되어 있다. 픽셀 어레이(100)는 복수의 블록으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 픽셀 어레이(100)는 2 X 2의 4개의 블록, 3 X 3의 9개의 블록으로 구성될 수 있다. 각각의 블록은 복수의 행 및 복수의 열로 구성될 수 있다.
근접 신호 생성 회로(300)는 복수의 블록에서 생성된 픽셀 신호에 기초하여 복수의 블록 각각에 대한 복수의 근접 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 근접 신호 생성 회로(300)는, 블록 1에서 생성된 픽셀 신호에 기초하여 블록 1에 대한 근접 신호를 생성하고, 블록 2에서 생성된 픽셀 신호에 기초하여 블록 2에 대한 근접 신호를 생성할 수 있다. 근접 신호 생성 회로(300)는 블록 1에 포함된 복수의 픽셀로부터 출력된 픽셀 신호의 평균에 기초하여 블록 1에 대한 근접 신호를 생성할 수 있다. 또한, 근접 신호 생성 회로(300)는 블록 2에 포함된 복수의 픽셀로부터 출력된 픽셀 신호의 평균에 기초하여 블록 2에 대한 근접 신호를 생성할 수 있다. 복수의 블록에 대한 근접 신호는 대상 물체의 위치를 결정하는데 이용될 수 있다.
도 7은 일실시예에 따른 이미지 신호와 근접 신호를 동시에 생성하는 이미지 센서를 도시한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 픽셀 어레이(100)와, 이미지 신호를 생성하는 ADC(200)와, 근접 신호 생성 회로(300)의 평균화 회로(310), ADC(320) 및 누산 회로(330)가 도시되어 있다.
ADC(200)는 복수의 블록을 포함할 수 있다. 각각의 블록은 복수의 열로 구성된다. 블록의 수와 블록을 구성하는 열의 수는 다양할 수 있다. 아날로그 디지털 변환 시 픽셀 신호는 커패시터 CS에 샘플링된다. 각 열의 CS는 스위치 M로 연결된다. 아날로그 디지털 변환 후 스위치 M을 연결시키면, 블록 내의 모든 열의 커패시터 CS의 전압이 평균화된다. 평균화된 전압 VPX를 아날로그 버퍼(50)를 통해 PX 라인으로 읽어내어, ADC(320)로 샘플링 시킨다.
ADC(320)의 수는 ADC(200)의 블록의 수와 동일하고, ADC(320)의 구조는 ADC(200)의 구조와 동일하다. 샘플링된 평균화 신호는 ADC(320)에 저장되어 있다가, ADC(200)에 의한 다음 열의 아날로그 디지털 변환 시 디지털 신호로 변환된다. ADC(200)와 ADC(320)의 구조가 동일하므로, 추가적인 제어 신호 및 타이밍 버짓(timing budget)이 요구되지 않는다. 아날로그 디지털 변환된 근접 신호는, 누산 회로(300)에 입력되고, 이전 열에 누산된 근접 신호와 합해진다.
도 5에서 설명한, 적외선에 의한 픽셀 신호(PS1)와 가시광에 의한 픽셀 신호(PS2)에 대해, 동일한 근접 신호 생성 과정이 적용될 수 있다. 예를 들어, PS1에 대해 샘플링된 평균화 신호를 ADC(320)에 저장하고, PS2에 대해 샘플링된 평균화 신호를 ADC(320)에 입력하고, ADC(320)의 아날로그 디지털 변환 시 PS1에 대해 샘플링된 평균화 신호와 PS2에 대해 샘플링된 평균화 신호의 차를 구함으로써, 외광이 제거된 근접 신호를 생성할 수 있다.
도 8은 일실시예에 따른 저 전력 쉬프팅을 설명하기 위한 회로도이다. 도 9는 일실시예에 따른 저 전력 쉬프팅을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 8 및 도 9를 참조하여 저 전력 쉬프팅 과정을 상세하게 설명한다.
SAR ADC(Successive Approximation ADC)를 통해 소비전력을 낮출 수 있다. SAR ADC는 바이너리 서치(binary search) 알고리즘을 이용하여 N 사이클에 변환을 완료할 수 있으므로, 고주파 클락(clock)을 필요로 하지 않는다. SAR ADC는, 바이너리 서치 알고리즘을 위한 다양한 레퍼런스 전압을 생성하기 위해, 캐패시터 어레이 로 구성된 용량성(capacitive) DAC를 필요로 한다.
N-비트 변환을 위한 단위(unit) 캐패시턴스를 C라고 할 경우, 2NC의 캐패시터가 요구된다. SAR ADC에서 캐패시턴스를 줄이기 위해 도 8에 도시된 직렬 캐패시터가 사용될 수 있다.
MSB(Most Significant Bit) 커패시터 어레이와 LSB(Least Significant Bit) 커패시터 어레이가 직렬 캐패시터를 통해 연결되어 총 캐패시터의 면적을 감소시킬 수 있다. 도 8에는 1C의 직렬 캐패시터를 사용한 구조를 도시하였으나, 직렬 커패시터는 다양하게 구현될 수 있다. 도 8에서 8-비트 DAC의 총 캐패시턴스는 31C 이다. 1C 의 직렬 커패시터를 사용할 경우, 2NC의 캐패시터를 사용하는 경우보다 선형성이 저하되나, 전력 및 면적을 감소시킬 수 있다.
외광 제거 시 픽셀 신호는 고 전압이다. ADC 회로를 저 전압으로 구동하기 위해서는, 레벨 쉬프팅이 필요하다.
용량성 DAC에 연결된 스위치는, 초기 상태에서 노드 1의 고 전압 VH에 연결된다. t1에서, S1이 인가되어 FD 노드에 저장된 적외선에 의한 픽셀 신호(PS1)가 VPIX를 통해 CD0와 CD1에 샘플링된다. t2에서, S2가 인가되어 FD 노드에 저장된 가시광에 의한 픽셀 신호(PS2)가 CS에 샘플링된다. t3에서, 스위치는 노드 2로 이동한다. 스위치의 이동에 의해, CD0와 CD1의 전압은 VPIX - (VH - VREF)가 된다. 다시 말해, 고 전압의 픽셀 전압은 VSHIFT = VH - VREF 만큼 레벨 쉬프팅 된다. VREF는 SAR ADC의 레퍼런스 전압이다. t4에서, 레벨 쉬프팅이 완료되고, 비교기 양단의 입력 전압이 저 전압 영역으로 들어온 이후에, SAR ADC의 아날로그 디지털 변환이 시작된다. ADC는 PS1과 PS2의 차에 대한 디지털 신호를 출력한다.
저 전압 픽셀 신호의 경우, 레벨 쉬프팅을 필요로 하지 않으므로, 스위치는 초기 상태에서 노드 1에 연결될 수 있다. VSIG는 CD0, CD1에, VRST은 CS에 각각 샘플링 될 수 있다. 아날로그 디지털 변환이 완료되면, VRST - VSIG의 디지털 값이 출력될 수 있다.
도 10은 일실시예에 따른 재구성가능 비교기를 도시한 회로도이다.
도 7에서와 같이, 평균화된 전압을 읽어 내기 위해서는 아날로그 버퍼(50) 가 필요하다. 이 때, 도 10에 도시된 재구성가능 비교기를 이용하여, 부가적인 회로 없이, 평균화된 전압을 읽어낼 수 있다.
재구성가능 비교기는 스위칭 동작에 따라, 적외선에 의한 픽셀 신호(PS1) 및 가시광에 의한 픽셀 신호(PS2)의 차를 출력하는 차동 비교기(differential comparator) 또는 PS1 및 PS2를 출력하는 소스 폴로어(source follower)로 동작할 수 있다. 도 10에서, 스위치가 노드 1에 연결될 경우, 재구성가능 비교기는 차동 비교기로 동작하고, 스위치가 노드 2에 연결될 경우, 재구성가능 비교기는 소스 폴로어로 동작한다. 외광 제거 회로(500)는 전력 및 면적을 감소시키기 위해, 재구성가능 비교기를 포함할 수 있다.
도 11은 일실시예에 따른 이미지 센서를 통해 이미지 신호와 근접 신호를 동시에 획득하는 전자 장치를 도시한 블록도이다.
도 11을 참조하면, 전자 장치(600)는 광원부(610), 제1 이미지 센서(620) 및 프로세서(640)를 포함한다. 전자 장치(600)는 제2 이미지 센서(630)를 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치(600)는 주위의 조도에 관한 정보를 획득하기 위한 조도 센서를 포함할 수 있다.
광원부(610)는 대상 물체로 광을 조사한다. 광원부(610)는 LED-기반 소스, 레이저, 백열 소스(예를 들어, 필라멘트 램프, 할로겐 램프) 및 형광 소스일 수 있다. 여기서, LED-기반 소스는 적외선 LED, 자외선 LED, 레드 LED, 블루 LED, 그린 LED, 옐로우 LED, 앰버 LED, 오렌지 LED, 및 화이트 LED일 수 있다. 바람직하게는, 광원부(110)는 적외선 LED일 수 있다.
제1 이미지 센서(620)는 대상 물체로부터 반사된 반사광에 기초하여 대상 물체의 제1 이미지 신호 및 대상 물체의 근접 신호를 생성한다. 제1 이미지 센서(620)는 픽셀 어레이의 복수의 블록으로부터 출력된 픽셀 신호에 기초하여 복수의 블록 각각에 대한 복수의 근접 신호를 생성할 수 있다. 제1 이미지 센서(620)는 픽셀 어레이(100), ADC(200), 근접 신호 생성 회로(300), 저 전압 처리 회로(400) 및 외광 제거 회로(500)를 포함할 수 있다. 제1 이미지 센서(620)에 대해서는 도 1 내지 도 10에서 적용된 내용이 적용될 수 있다.
제2 이미지 센서(630)는 대상 물체의 제2 이미지 신호를 생성한다. 제2 이미지 센서(630)는 일반적인 휴대용 기기에 탑재되는 카메라일 수 있다. 제1 이미지 센서(620)와 제2 이미지 센서(630)는 서로 상이한 각도로 대상 물체를 촬영할 수 있다. 다시 말해, 제2 이미지 센서(630)는 제1 이미지 센서(620)의 센싱 각도와 상이한 센싱 각도에 대한, 대상 물체의 제2 이미지 신호를 생성할 수 있다.
프로세서(640)는 제1 이미지 신호, 제2 이미지 신호 또는 근접 신호 중 적어도 하나에 기초하여 대상 물체의 위치를 결정한다. 프로세서(640)는 제1 이미지 센서(620)에 의해 생성된 복수의 근접 신호에 기초하여 대상 물체의 수직 방향 및 수평 방향의 위치 또는 대상 물체의 깊이 중 적어도 하나를 결정할 수 있다. 복수의 근접 신호에 기초한 위치 결정에 대해서는 도 12를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 12는 일실시예에 따른 제스쳐 인식 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12의 (a)에는, 복수의 블록을 포함하는 픽셀 어레이, 대상 물체로써의 사용자의 손가락, 사용자의 손가락에 의한 제스쳐가 도시되어 있다. 또한, 도 12의 (b), (c) 및 (d)에는 근접 신호의 검출 위치가 도시되어 있다.
사용자는 도 12의 (a)와 같이 픽셀 어레이의 우측 하단에서 좌측 상단으로 손가락을 움직일 수 있다. 이 때, 픽셀 어레이는 복수의 블록 각각에 대한 근접 신호를 생성할 수 있다. 각각의 근접 신호의 크기는 손가락에 의한 반사광의 강도에 따라 상이할 수 있다.
프로세서(640)는 복수의 블록 중에 근접 신호의 크기가 가장 큰 블록에 대응하는 위치에 손가락이 있는 것으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 시간(10)에서 크기가 가장 큰 근접 신호를 생성한 블록이 도 12의 (a)이고, 시간(20)에서 크기가 가장 큰 근접 신호를 생성한 블록은 도 12의 (b)이고, 시간(30)에서 크기가 가장 큰 근접 신호를 생성한 블록은 도 12의 (c)일 수 있다. 이 때, 프로세서(640)는 우측 하단에서 좌측 상단으로 움직이는 제스쳐를 인식할 수 있다.
또한, 프로세서(640)는 근접 신호의 크기에 기초하여 대상 물체의 깊이를 판단할 수 있다. 프로세서(640)는 근접 신호의 크기가 클수록 대상 물체의 깊이는 얕고, 근접 신호의 크기가 클수록 대상 물체의 깊이는 깊은 것으로 판단할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(640)는 복수의 근접 신호에 기초하여 대상 물체의 수직 방향 및 수평 방향의 위치 또는 대상 물체의 깊이 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.
다시 도 11을 참조하면, 프로세서(640)는 대상 물체의 수직 방향 및 수평 방향의 위치를 결정하기 위해 이미지 신호를 이용할 수 있다. 프로세서(640)는 이미지 신호에 기초하여 대상 물체의 수직 방향 및 수평 방향의 위치를 결정하고, 근접 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 깊이를 결정할 수 있다.
프로세서(640)는 제1 이미지 센서(620)에 의해 생성된 제1 이미지 신호 및 제2 이미지 센서(630)에 의해 생성된 제2 이미지 신호에 기초하여 대상 물체에 대한 스테레오 정보를 생성할 수 있다. 대상 물체는 사용자 신체의 적어도 일부를 포함한다. 프로세서(640)는 제1 이미지 신호에 기초하여 사용자의 얼굴 또는 사용자의 눈 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.
도 13은 일실시예에 따른 이미지 신호와 근접 신호를 동시에 생성하기 위한 이미지 센싱 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 13을 참조하면, 단계(1310)에서, 이미지 센서는 대상 물체에 의해 반사된 반사광을 수광한다.
단계(1320)에서, 이미지 센서는 픽셀 신호의 전압과, 픽셀 어레이의 플로팅 확산 노드 및 픽셀 어레이의 포토 다이오드의 초기 전압의 차에 기초하여 저 전압 픽셀 신호를 생성한다.
단계(1330)에서, 이미지 센서는 대상 물체로 광을 조사하는 하는 광원의 턴 온 상태에서 픽셀 어레이에 의해 생성된 제1 픽셀 신호와, 광원의 턴 오프 상태에서 픽셀 어레이에 의해 생성된 제2 픽셀 신호의 차에 기초하여, 외광이 제거된 픽셀 신호를 생성한다.
단계(1340)에서, 이미지 센서는 픽셀 신호에 기초하여 대상 물체의 이미지 신호를 생성한다.
단계(1350)에서, 이미지 센서는 픽셀 신호에 기초하여 대상 물체의 근접 신호를 생성한다. 이미지 센서는 픽셀 어레이에 포함된 복수의 픽셀로부터 출력된 픽셀 신호의 평균에 기초하여 근접 신호를 생성할 수 있다. 또한, 이미지 센서는 픽셀 어레이의 제1 행으로부터 출력된 픽셀 신호의 평균과, 픽셀 어레이의 제2 행으로부터 출력된 픽셀 신호의 평균을 누산함으로써, 제1 행 및 제2 행의 근접 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 대상 물체로부터 반사된 반사광에 기초하여 픽셀 신호를 생성하는 픽셀 어레이;
    상기 픽셀 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 이미지 신호를 생성하는 아날로그 디지털 컨버터; 및
    상기 픽셀 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 근접 신호를 생성하는 근접 신호 생성 회로
    를 포함하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 근접 신호 생성 회로는,
    상기 픽셀 어레이에 포함된 복수의 픽셀로부터 출력된 픽셀 신호의 평균에 기초하여 상기 근접 신호를 생성하는,
    이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 근접 신호 생성 회로는,
    상기 픽셀 어레이의 제1 행으로부터 출력된 픽셀 신호의 평균과, 상기 픽셀 어레이의 제2 행으로부터 출력된 픽셀 신호의 평균을 누산(accumulation)함으로써, 상기 제1 행 및 상기 제2 행의 근접 신호를 생성하는,
    이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이는,
    복수의 블록을 포함하고,
    상기 근접 신호 생성 회로는,
    상기 복수의 블록에서 생성된 픽셀 신호에 기초하여 상기 복수의 블록 각각에 대한 복수의 근접 신호를 생성하는,
    이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 신호의 전압과, 상기 픽셀 어레이의 플로팅 확산 노드(Floating diffusion node) 및 상기 픽셀 어레이의 포토 다이오드(Photodiode)의 리셋 전압의 차에 기초하여 저 전압 픽셀 신호를 생성하는 저 전압 처리 회로
    를 더 포함하는 이미지 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 픽셀 신호의 전압은, 상기 플로팅 확산 노드 및 상기 포토 다이오드 사이의 셔터를 연 상태에서 미리 정해진 시간 동안 상기 플로팅 확산 노드 및 상기 포토 다이오드를 노출(exposure)하고, 상기 노출 이후에 상기 셔터를 닫은 상태에서 상기 플로팅 확산 노드에서 전역으로 검출되는,
    이미지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 대상 물체로 광을 조사하는 하는 광원의 턴 온 상태에서 상기 픽셀 어레이에 의해 생성된 제1 픽셀 신호와, 상기 광원의 턴 오프 상태에서 상기 픽셀 어레이에 의해 생성된 제2 픽셀 신호의 차에 기초하여, 외광이 제거된 픽셀 신호를 생성하는 외광 제거 회로
    를 더 포함하는 이미지 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 외광 제거 회로는,
    상기 픽셀 어레이의 제1 행 및 상기 픽셀 어레이의 제2 행을 동시에 리셋 및 노출하여 상기 제1 픽셀 신호를 생성하고, 상기 제1 행 및 제2 행을 순차적으로 리셋 및 노출하여 상기 제2 픽셀 신호를 생성하는,
    이미지 센서.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 외광 제거 회로는,
    상기 제1 픽셀 신호를 비교기(comparator)의 제1 단자로 전달하고, 상기 제2 픽셀 신호를 상기 비교기의 제2 단자로 전달하고, 상기 제1 픽셀 신호 및 상기 제2 픽셀 신호의 레벨을 저 전력으로 쉬프팅하고, 상기 비교기의 출력에 기초하여 상기 외광이 제거된 픽셀 신호를 생성하는,
    이미지 센서.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 외광 제거 회로는,
    스위칭 동작에 따라, 상기 제1 픽셀 신호 및 상기 제2 픽셀 신호의 차를 출력하는 차동 비교기(differential comparator) 또는 상기 제1 픽셀 신호 및 상기 제2 픽셀 신호를 출력하는 소스 폴로어(source follower)로 동작하는 재구성가능 비교기(reconfigurable comparator)
    를 포함하는 이미지 센서.
  11. 대상 물체로 광을 조사하는 광원부;
    상기 대상 물체로부터 반사된 반사광에 기초하여 상기 대상 물체의 제1 이미지 신호 및 상기 대상 물체의 근접 신호를 생성하는 제1 이미지 센서; 및
    상기 제1 이미지 신호 또는 상기 근접 신호 중 적어도 하나에 기초하여 상기 대상 물체의 위치를 결정하는 프로세서
    를 포함하는 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이미지 센서는,
    픽셀 어레이의 복수의 블록에서 생성된 픽셀 신호에 기초하여 상기 복수의 블록 각각에 대한 복수의 근접 신호를 생성하고,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 근접 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 수직 방향 및 수평 방향의 위치 또는 상기 대상 물체의 깊이 중 적어도 하나를 결정하는,
    전자 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 이미지 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 수직 방향 및 수평 방향의 위치를 결정하고, 상기 근접 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 깊이를 결정하는,
    전자 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 이미지 센서의 센싱 각도와 상이한 센싱 각도에 대한, 상기 대상 물체의 제2 이미지 신호를 생성하는 제2 이미지 센서
    를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 이미지 신호 및 상기 제2 이미지 신호에 기초하여 상기 대상 물체에 대한 스테레오 정보를 생성하는,
    전자 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 대상 물체는,
    사용자 신체의 적어도 일부를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 이미지 신호에 기초하여 상기 사용자의 얼굴 또는 상기 사용자의 눈 중 적어도 하나를 검출하는,
    전자 장치.
  16. 대상 물체에 의해 반사된 반사광을 수광하는 단계;
    상기 반사광에 기초하여 픽셀 신호를 생성하는 단계;
    상기 픽셀 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 이미지 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 픽셀 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 근접 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 이미지 센싱 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 대상 물체로부터 반사된 상기 반사광에 기초하여 상기 픽셀 신호를 생성하는 단계는,
    상기 픽셀 신호의 전압과, 픽셀 어레이의 플로팅 확산 노드(Floating diffusion node) 및 상기 픽셀 어레이의 포토 다이오드(Photodiode)의 리셋 전압의 차에 기초하여 저 전압 픽셀 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 이미지 센싱 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 대상 물체로부터 반사된 상기 반사광에 기초하여 상기 픽셀 신호를 생성하는 단계는,
    상기 대상 물체로 광을 조사하는 하는 광원의 턴 온 상태에서 픽셀 어레이에 의해 생성된 제1 픽셀 신호와, 상기 광원의 턴 오프 상태에서 상기 픽셀 어레이에 의해 생성된 제2 픽셀 신호의 차에 기초하여, 외광이 제거된 픽셀 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 이미지 센싱 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 픽셀 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 상기 근접 신호를 생성하는 단계는,
    픽셀 어레이에 포함된 복수의 픽셀로부터 출력된 픽셀 신호의 평균에 기초하여 상기 근접 신호를 생성하는 단계를 포함하는,
    이미지 센싱 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 픽셀 신호에 기초하여 상기 대상 물체의 상기 근접 신호를 생성하는 단계는,
    픽셀 어레이의 제1 행으로부터 출력된 픽셀 신호의 평균과, 상기 픽셀 어레이의 제2 행으로부터 출력된 픽셀 신호의 평균을 누산(accumulation)함으로써, 상기 제1 행 및 상기 제2 행의 근접 신호를 생성하는 단계를 포함하는,
    이미지 센싱 방법.
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