KR20180102976A - 픽셀, 픽셀 구동 회로 및 이를 포함하는 비전 센서 - Google Patents

픽셀, 픽셀 구동 회로 및 이를 포함하는 비전 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 픽셀은, 광전소자; 상기 광전소자에 흐르는 전류를 검출하여 입력 전압을 생성하는 전류 리드아웃부; 상기 입력 전압을 이용하여 이벤트 발생 여부 및 이벤트 종류를 판단하고 이벤트 감지 신호를 출력하는 이벤트 결정부; 및 이벤트 저장 구간 동안에는 상기 이벤트 감지 신호를 저장하고, 이벤트 홀드 구간이 도래하면 저장된 상기 이벤트 감지 신호를 출력하는 이벤트 출력부를 포함할 수 있다.

Description

픽셀, 픽셀 구동 회로 및 이를 포함하는 비전 센서 {PIXEL, PIXEL DRIVING CIRCUIT AND VISION SENSOR INCLUDING THE SAME}
본 출원은 픽셀, 픽셀 구동 회로 및 이를 포함하는 비전 센서에 관한 것이다.
비전 센서(VISION SENSOR)는 프레임 없이 시각적인 변화를 감지하는 방식으로 동작하는 센서로서, 자율 주행 차량, 인공 지능 등의 다양한 분야에 적용될 수 있다.
비전 센서는 빛을 감지하여 의미있는 변화가 감지될 때 이를 전기적 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 비전 센서가 출력하는 신호에는 변화를 감지한 시간 및 변화가 감지된 픽셀의 좌표 등의 정보를 포함할 수 있다.
비전 센서가 적용될 수 있는 분야가 늘어남에 따라, 비전 센서의 성능을 개선하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 과제 중 하나는, 성능을 개선한 픽셀, 픽셀 구동 회로 및 이를 포함하는 비전 센서를 제공하고자 하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀은, 광전소자; 상기 광전소자에 흐르는 전류를 검출하여 입력 전압을 생성하는 전류 리드아웃부; 상기 입력 전압을 이용하여 이벤트 발생 여부 및 이벤트 종류를 판단하고 이벤트 감지 신호를 출력하는 이벤트 결정부; 및 이벤트 저장 구간 동안에는 상기 이벤트 감지 신호를 저장하고, 이벤트 홀드 구간이 도래하면 저장된 상기 이벤트 감지 신호를 출력하는 이벤트 출력부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구동 회로는, 픽셀 어레이를 구성하는 복수의 칼럼 라인들 중 어느 하나를 선택하기 위한 신호를 생성하여 상기 픽셀 어레이에 입력하는 칼럼 드라이버; 상기 칼럼 드라이버에 의해 선택된 칼럼 라인에 연결된 픽셀들 각각으로부터 이벤트 발생 유무를 검출하는 로우 드라이버; 상기 칼럼 드라이버 및 상기 로우 드라이버의 동작 타이밍을 제어하는 컨트롤러; 및 상기 로우 드라이버에 의해 검출한 이벤트 발생 유무를 기초로 이벤트가 발생한 픽셀의 주소를 생성하여 출력하는 주소 생성기를 포함하며, 디지털 블록으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비전 센서는, 매트릭스 형태로 배치되는 복수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; 및 상기 픽셀 어레이를 구성하는 각각의 픽셀들의 이벤트 발생 유무를 검출하는 픽셀 구동 회로를 포함하며, 상기 복수의 픽셀 각각은, 광전소자; 상기 광전소자에 흐르는 전류를 검출하여 입력 전압을 생성하는 전류 리드아웃부; 상기 입력 전압을 이용하여 이벤트 발생 여부 및 이벤트 종류를 판단하고 이벤트 감지 신호를 출력하는 이벤트 결정부; 및 이벤트 저장 구간 동안에는 상기 이벤트 감지 신호를 저장하고, 이벤트 홀드 구간이 도래하면 저장된 상기 이벤트 감지 신호를 출력하는 이벤트 출력부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 비전 센서의 성능을 개선하고, 비전 센서에서 발생할 수 있는 오류를 제거할 수 있는 방안을 제공한다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 센서를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 픽셀 어레이를 구성하는 픽셀을 도시하는 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 픽셀에서 스위치의 턴오프 시에 정보 유지 성능을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 이벤트 출력부의 다른 구현예를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 이벤트 출력부의 또 다른 구현예를 도시하는 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 센서의 동작 타이밍 다이어그램이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 센서를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 센서(1)는 픽셀 구동 회로(10) 및 픽셀 어레이(20)를 포함할 수 있다.
여기서, 픽셀 어레이(20)는 매트릭스 형태로 배치되는 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 각각의 픽셀은 광전소자와 픽셀 회로를 포함할 수 있으며, 픽셀에 대해서는 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
픽셀 구동 회로(10)는 픽셀 어레이(20)를 구성하는 각각의 픽셀들의 이벤트 발생 유무를 검출하기 위한 것으로, 칼럼 드라이버(11), 로우 드라이버(12), 컨트롤러(13) 및 주소 생성기(14)를 포함하여 구성될 수 있다.
칼럼 드라이버(11)는 픽셀 어레이(20)를 구성하는 복수의 칼럼 라인들 중 어느 하나를 선택하기 위한 신호를 생성하여 픽셀 어레이(20)에 입력할 수 있다.
로우 드라이버(12)는 칼럼 드라이버(11)에 의해 선택된 칼럼 라인에 연결된 픽셀들 각각으로부터 이벤트 발생 유무를 검출할 수 있다. 또한, 로우 드라이버(12)는 칼럼 드라이버(11)가 다음에 선택하는 칼럼 라인에 연결된 픽셀들로부터 이벤트 발생 유무를 검출하기 위해, 칼럼 드라이버(11)가 현재 선택한 칼럼 라인에 연결된 픽셀들의 정보를 리셋하는 신호를 생성하여 픽셀 어레이(20)에 입력할 수 있다.
컨트롤러(13)는 칼럼 드라이버(11)와 로우 드라이버(12)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(13)는 칼럼 라인 및 로우 라인과 상관 없는 기타 제어신호를 생성할 수 있다.
주소 생성기(14)는 픽셀 어레이(20)를 구성하는 픽셀들로부터 검출한 이벤트 발생 유무를 기초로 이벤트가 발생한 픽셀의 주소를 생성하여 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 픽셀 구동 회로(10)는 디지털 블록으로 구현될 수 있다. 즉, 픽셀 어레이(20)에서 발생하는 이벤트를 검출하는 회로 및 이벤트 검출 동작을 제어하는 회로를 모두 디지털 블록으로 구현할 수 있다.
이와 같이, 픽셀 구동 회로(10)를 디지털 블록으로 구현하는 경우, 아날로그 회로와 달리 레지스터의 조정 등을 통해 리드아웃 시간, 프레임 레이트 등에 대한 제한 없이 픽셀 구동 회로(10)의 동작을 조정할 수 있다. 즉, 칼럼 드라이버(11)와 로우 드라이버(12)가 픽셀 어레이(20)로부터 신호를 검출하는 시간과, 픽셀 어레이(20)에 신호를 입력하는 시간 등을 독립적으로 조정할 수 있다. 따라서, 비전 센서(1)의 기능을 다양하게 변형하여 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 로우 드라이버(12)는 시프트 레지스터(shift register)로 구현되어 각 라인을 선택하도록 구현될 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 픽셀 어레이를 구성하는 픽셀을 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀(200)은 전류 리드아웃부(210), 이벤트 결정부(220), 이벤트 리셋부(230) 및 이벤트 출력부(240)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 각 구성요소의 회로도는 일 예시에 불과한 것으로 통상의 기술자에게 일반적인 기술 수준에서 다양하게 변경되어 구현될 수도 있다.
전류 리드아웃부(210)는 광전 소자(PD)에 흐르는 전류(IPD)를 검출하여 입력 전압(VIN)을 생성할 수 있다. 입력 전압(VIN)은 이벤트 결정부(220)로 인가되어 이벤트 발생 여부 및 발생한 이벤트의 종류를 판단하는 데에 이용될 수 있다.
여기서, 이벤트는 예를 들어 입사되는 빛의 명암 변화와 같은 동적 입력을 포함할 수 있다. 또한, 동적 입력은 객체의 움직임, 객체에 투사되는 빛의 변화, 또는 객체에 의해 발광되는 빛의 변화 등에 의해 발생할 수 있다.
이벤트 결정부(220)는 입력 전압(VIN)을 이용하여 이벤트 발생 여부 및 이벤트 종류를 판단하고, 판단 결과에 따라 이벤트 감지 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 광전 소자(PD)에 흐르는 전류(IPD)가 특정한 값 이상으로 증가하는 경우, 이벤트 결정부(220)는 온 이벤트(On-Event)가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 온 이벤트가 발생한 경우에는 이벤트 결정부(220)의 온 이벤트 감지 신호(ON_P)가 활성화될 수 있다.
일 실시예에서, 광전 소자(PD)에 흐르는 전류(IPD)가 특정한 값 이하로 감소하는 경우, 이벤트 결정부(220)는 오프 이벤트(Off-Event)가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 오프 이벤트가 발생한 경우에는 이벤트 결정부(220)의 오프 이벤트 감지 신호(OFF_P)가 활성화될 수 있다.
온 이벤트 감지 신호(ON_P)와 오프 이벤트 감지 신호(OFF_P) 각각은, 이벤트 출력부(240)의 온 이벤트 출력단(ON)과 오프 이벤트 출력단(OFF)을 통해 출력될 수 있다.
이벤트 리셋부(230)는 리셋 신호(RST)에 따라 픽셀들을 초기 상태로 리셋할 수 있다.
이벤트 출력부(240)는 이벤트 저장 구간 동안에는 이벤트 결정부(220)에서 출력되는 이벤트 감지 신호를 저장하고, 이벤트 홀드 구간이 도래하면 저장된 이벤트 감지 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 이벤트 출력부(240)는 오프 이벤트 출력단(OFF)에 연결되는 노드(N2)와 접지 사이에 연결되는 오프-커패시터(COFF)와, 온 이벤트 출력단(ON)에 연결되는 노드(N1)와 접지 사이에 연결되는 온-커패시터(CON)를 포함할 수 있다.
또한, 오프-커패시터(COFF) 및 온-커패시터(CON)에는 각각 오프-스위치(SWOFF) 및 온-스위치(SWON)를 통해 오프 이벤트 감지 신호(OFF_P) 및 온 이벤트 감지 신호(ON_P)가 입력될 수 있다. 오프-커패시터(COFF)와 온-커패시터(CON)는 이벤트 감지 신호를 저장하는, 일종의 샘플링 회로로 동작할 수 있다.
일 실시예에서, 오프-스위치(SWOFF) 및 온-스위치(SWON)가 턴온되어 있는 동안에는 이벤트 결정부(220)에 의해 결정된 이벤트 발생 정보가 오프-커패시터(COFF) 및 온-커패시터(CON)에 저장될 수 있다. 스위치 제어 신호(CTR)에 따라 오프-스위치(SWOFF) 및 온-스위치(SWON)가 턴오프되면, 턴오프되는 순간의 이벤트 발생 정보가 오프-커패시터(COFF) 및 온-커패시터(CON)에 저장된다. 따라서, 픽셀 어레이(20)를 구성하는 복수의 픽셀들에 포함된 오프-스위치(SWOFF) 및 온-스위치(SWON)를 동시에 턴오프함으로써 동일 시점의 이벤트 발생 정보를 커패시터에 저장할 수 있다.
이벤트 출력부(240)의 온 이벤트 출력단(ON) 및 오프 이벤트 출력단(OFF)의 전압에 의해 각 픽셀의 이벤트 발생 여부 및 이벤트 종류가 결정될 수 있다. 상술한 실시예에서는, 오프 이벤트 출력단(OFF) 및 온 이벤트 출력단(ON)에 각각 오프-커패시터(COFF) 및 온-커패시터(CON)가 연결되어 있고, 각각의 커패시터(CON, COFF)에 저장된 정보는 스위치(SWOFF, SWON)가 턴오프되더라도 일정 시간 유지될 수 있으므로, 해당 시간 동안 모든 픽셀들을 스캔하는 글로벌 셔터 동작을 구현할 수 있다. 이로써, 동일 시점의 이벤트 발생 정보를 처리할 수 있어 이미지 왜곡을 최소화할 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 이벤트 감지 신호를 저장하는 수단으로서 오프-커패시터(COFF)와 온-커패시터(CON)의 예를 들었으나, 커패시터 이외에 SRAM 등과 같은 저장 소자로 대체되어 구현될 수도 있다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 픽셀에서 스위치의 턴오프 시에 정보 유지 성능을 나타내는 도면으로, 도 3은 온 이벤트가 발생한 경우를 나타내고, 도 4는 온 이벤트가 발생하지 않은 경우를 나타낸다.
우선, 도 3을 참조하면, 시점 t1 이전에, (a)에 도시된 바와 같이 온 이벤트가 발생함에 따라 이벤트 결정부(220)가 출력하는 온 이벤트 감지 신호(ON_P)가 로우(low) 논리 값에서 하이(high) 논리 값으로 변할 수 있다.
또한, (C)에 도시된 하이 논리 값을 갖는 스위치 제어 신호(CTR)에 의해 오프-스위치(SWOFF)와 온-스위치(SWON)가 턴온되어 있으며, 이에 따라 (b)에 도시된 바와 같이 온 이벤트 감지 신호(ON_P)에 의해 온-커패시터(CON)가 충전될 수 있다.
한편, 오프 이벤트와 온 이벤트가 동시에 발생할 수는 없으므로, 오프-스위치(SWOFF)의 턴온 상태가 오프-커패시터(COFF)에는 영향을 주지 않을 수 있다.
시점 t1 이후, (c)에 도시된 바와 같이 스위치 제어 신호(CTR)는 로우 논리 값으로 변경되고, 이에 따라 오프-스위치(SWOFF)와 온-스위치(SWON)가 턴오프될 수 있다.
(b)에 도시된 바와 같이, 온-스위치(SWON)가 턴오프된 이후에도 온-커패시터(CON)는 시점 t1 이전에 충전된 전압을 유지할 수 있으며, 따라서 온-커패시터(CON)와 연결된 온 이벤트 출력단(ON) 역시 높은 전압 값을 유지할 수 있다. 시점 t1을 기준으로 온 이벤트 감지 신호(ON_P)가 입력되지 않기 때문에, 온-커패시터(CON)의 전압은 제1 전위(ΔV1)만큼 감소할 수 있다. 그러나, 제1 전위(ΔV1)는 수십 mV에 불과한 아주 작은 값일 수 있으며, 따라서 온 이벤트 출력단(ON)을 통해 이벤트 출력부(240)가 출력하는 전압에 의해, 시점 t1 이후에도 온 이벤트 발생 상태를 감지할 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 시점 t2 이전에, (a)에 도시된 바와 같이 온 이벤트가 발생하지 않은 경우에는 온 이벤트 감지 신호(ON_P)가 하이 논리 값에서 로우 논리 값으로 변할 수 있다.
또한, (C)에 도시된 하이 논리 값을 갖는 스위치 제어 신호(CTR)에 의해 오프-스위치(SWOFF)와 온-스위치(SWON)가 턴온되어 있으며, 이에 따라 (b)에 도시된 바와 같이 온 이벤트 감지 신호(ON_P)에 의해 온 커패시터(CON)가 방전될 수 있다.
시점 t2 이후, (c)에 도시된 바와 같이 스위치 제어 신호(CTR)는 로우 논리 값으로 변경되고, 이에 따라 오프-스위치(SWOFF)와 온-스위치(SWON)가 턴오프될 수 있다.
(b)에 도시된 바와 같이, 온-스위치(SWON)가 턴오프된 이후에도 온-커패시터(CON)는 시점 t2 이전에 방전된 전압을 유지할 수 있으며, 따라서 온-커패시터(CON)와 연결된 온 이벤트 출력단(ON) 역시 낮은 전압 값을 유지할 수 있다. 시점 t2를 기준으로 온 이벤트 감지 신호(ON_P)가 입력되지 않기 때문에, 온-커패시터(CON)의 전압은 제2 전위(ΔV2)만큼 감소할 수 있다. 따라서, 온 이벤트 출력단(ON)을 통해 이벤트 출력부(240)가 출력하는 전압에 의해, 시점 t2 이후에도 온 이벤트가 발생하지 않은 상태를 감지할 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 이벤트 출력부의 다른 구현예를 도시하는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이벤트 출력부(240')는 이벤트 감지 신호를 저장하는 회로를 제1 및 제2 커패시터(COFF1, COFF2 및 CON1, CON2)와 입력 전압(VDD)이 인가되는 스위칭 소자로 구현할 수 있다.
구체적으로, 오프 이벤트 출력단(OFF)에 연결되는 노드(N2)와 접지 사이에 연결되는 제1 오프-커패시터(COFF1)와, 오프-스위치(SWOFF)에 연결되는 노드(N2')와 접지 사이에 연결되는 제2 오프-커패시터(COFF2)와, 노드들(N2 및 N2') 사이에 연결되는 스위칭 소자를 포함할 수 있으며, 스위칭 소자에는 입력 전압(VDD)이 인가될 수 있다.
마찬가지로, 온 이벤트 출력단(ON)에 연결되는 노드(N1)와 접지 사이에 연결되는 제1 온-커패시터(CON1)와, 온-스위치(SWON)에 연결되는 노드(N1')와 접지 사이에 연결되는 제2 온-커패시터(CON2)와, 노드들(N1 및 N1') 사이에 연결되는 스위칭 소자를 포함할 수 있으며, 스위칭 소자에는 입력 전압(VDD)이 인가될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 이벤트 출력부(240')를 구현하는 경우, 오프-스위치(SWOFF) 및 온-스위치(SWON)가 턴오프되더라도 스위칭 소자에 의해 제1 오프-커패시터(COFF1) 또는 제1 온-커패시터(CON1)에서 전압이 손실되는 것을 최소화할 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 이벤트 출력부의 또 다른 구현예를 도시하는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 이벤트 출력부(240'')는 이벤트 감지 신호를 저장하는 회로를 제1 및 제2 커패시터(COFF1, COFF2 및 CON1, CON2)와 제1 및 제2 스위치(SWOFF1, SWOFF2 및 SWON1, SWON2)로 구현할 수 있다.
구체적으로, 오프 이벤트 출력단(OFF)에 연결되는 노드(N2)와 접지 사이에 연결되는 제1 오프-커패시터(COFF1)와, 제2 오프-스위치(SWOFF2)에 연결되는 노드(N2')와 접지 사이에 연결되는 제2 오프-커패시터(COFF2)와, 노드들(N2 및 N2') 사이에 연결되는 제1 오프-스위치(SWOFF1)를 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 오프-스위치(SWOFF1, SWOFF2)는 제어 신호(STR)에 따라 동시에 턴오프될 수 있다.
마찬가지로, 온 이벤트 출력단(ON)에 연결되는 노드(N1)와 접지 사이에 연결되는 제1 온-커패시터(CON1)와, 제2 온-스위치(SWON2)에 연결되는 노드(N1')와 접지 사이에 연결되는 제2 온-커패시터(CON2)와, 노드들(N1 및 N1') 사이에 연결되는 제1 온-스위치(SWON1)를 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 온-스위치(SWON1, SWON2)는 제어 신호(STR)에 따라 동시에 턴오프될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 이벤트 출력부(240')에서 캐패시터와 스위치를 2단으로 구현함으로써, 제1 오프-커패시터(COFF1) 또는 제1 온-커패시터(CON1)에서 전압이 손실되는 것을 최소화할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 센서의 동작 타이밍 다이어그램이다. 도 7 내지 도 9에 도시된 동작 타이밍 다이어그램은 도 1에 도시된 픽셀 구동 회로(10)의 동작을 설명하기 위한 일 예시일 뿐이며, 픽셀 구동 회로(10)는 도 7 내지 도 9에 도시된 동작 타이밍과 상이한 타이밍으로 동작할 수도 있다.
도 7을 참조하면, (a)에 도시된 바와 같이, 오프-스위치(SWOFF)와 온-스위치(SWON)를 제어하는 스위치 제어 신호(CTR)는 이벤트 저장 구간에서 하이 논리 값을, 이벤트 홀드 구간 동안 로우 논리 값을 가질 수 있다.
이에 따라, 이벤트 상태를 저장하는 이벤트 저장 구간 동안 오프-스위치(SWOFF)와 온-스위치(SWON)가 턴온되어 오프-커패시터(COFF)와 온-커패시터(CON)에 이벤트 발생 상태에 대한 정보를 저장할 수 있다.
이벤트 저장 구간이 도과하고 이벤트 홀드 구간이 도래하면, 스위치 제어 신호(CTR)에 의해 오프-스위치(SWOFF)와 온-스위치(SWON)가 턴오프될 수 있다. 이벤트 홀드 구간 동안, 이벤트 출력부(140)의 온 이벤트 출력단(ON)과 오프 이벤트 출력단(OFF)의 전압은 오프-커패시터(COFF)와 온-커패시터(CON) 각각의 전압으로 결정될 수 있다.
한편, (b)에 도시된 바와 같이, 리셋 신호(RST)는 리셋 구간에서 하이 논리 값을 가질 수 있다. 리셋 신호(RST)가 하이 논리 값을 갖는 리셋 구간에서 픽셀들이 모두 초기 상태로 리셋될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 이벤트 홀드 구간이 도래하여 오프-커패시터(COFF)와 온-커패시터(CON)에 의해 이벤트 출력부(140)의 온 이벤트 출력단(ON)과 오프 이벤트 출력단(OFF)이 지속적으로 이벤트 상태를 나타내는 전압을 출력하는 동안에 리셋 구간이 개시되어 픽셀들의 리셋이 진행될 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 모든 픽셀을 동시에 스캔하는 글로벌 셔터 기능을 구현함과 동시에 리드아웃 시간을 충분히 확보할 수 있어 빠른 움직임을 갖는 객체에 대한 이벤트 정보를 정확하게 생성할 수 있다.
도 8을 참조하면, 우선 컨트롤러(13)는 글로벌 홀드를 위한 신호(global hold) 및 글로벌 리셋을 위한 신호(global reset) 중 적어도 하나를 생성할 수 있다. 예를 들어, 픽셀들로부터 신호를 리드아웃하는 구간(Pixel Read Time)이 도래하기 전인 구간 T3 동안 글로벌 리셋 동작이 실행될 수 있으며, 특히 구간 T3에 속하는 구간 T2 동안 글로벌 리셋 동작이 실행될 수 있다.
여기서, 글로벌 홀드는 도 2에 도시된 픽셀과 같이 이벤트 출력부가 이벤트 감지 신호를 저장하기 위한 커패시터와 이에 각각 연결된 스위치를 포함하는 경우에 스위치를 턴오프하여 턴오프 시점의 이벤트 감지 신호를 커패시터에 저장하는 것을 의미하고, 글로벌 리셋은 픽셀 어레이를 구성하는 모든 픽셀의 정보를 리셋하는 것을 의미한다.
한편, 도 8에 도시된 동작 타이밍과는 달리, 도 9에 도시된 바와 같이, 픽셀들로부터 신호를 리드아웃하는 구간(Pixel Read Time)이 도래한 후에 구간 T2 동안 글로벌 리셋 동작이 실행될 수도 있다.
경우에 따라, 글로벌 홀드 및 글로벌 리셋 동작을 실행하지 않을 수도 있으며, 이 경우 컨트롤러(13)는 글로벌 홀드를 위한 신호(global hold) 및 글로벌 리셋을 위한 신호(global reset)를 비활성화시킬 수 있다.
픽셀 리드아웃 동작이 개시되면, 칼럼 드라이버(11)는 SELX 신호에 의해 픽셀 어레이(20)에서 임의의 칼럼 라인을 선택할 수 있으며, 로우 드라이버(12)는 칼럼 드라이버(11)가 선택한 칼럼 라인에 연결된 픽셀들 각각으로부터 이벤트 발생 여부를 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 픽셀 어레이(20)는 640 x 480의 해상도를 가질 수 있다. 이 경우, 칼럼 드라이버(11)는 0번 칼럼 라인내지 639번 칼럼 라인을 하나씩 선택할 수 있으며, 로우 드라이버(12)는 선택된 칼럼 라인에 연결된 480개의 픽셀들 각각으로부터 이벤트 발생 여부를 검출할 수 있다. 픽셀 어레이(20)의 해상도는 실시예들에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
칼럼 드라이버(11)는 도 8에 도시된 바와 같이 0번째 칼럼 라인부터 순차적으로 칼럼 라인을 하나씩 선택할 수 있다. 그러나, 칼럼 드라이버(11)의 스캔 순서가 반드시 이로 제한되는 것은 아니고, 예를 들어 랜덤한 순서로 칼럼 라인을 하나씩 선택하거나, 이 밖에 기 정해진 규칙에 따라 칼럼 라인을 하나씩 선택할 수 있다.
도 8에 도시된 실시예에서, 칼럼 드라이버(11)은 구간 TSEL2AY 동안 0번째 칼럼 라인을 선택하며, 로우 드라이버(12)는 0번째 칼럼 라인에 연결된 픽셀들로부터 이벤트 발생 여부를 나타내는 이벤트 감지 신호를 수신할 수 있다.
로우 드라이버(12)는 이벤트 감지 신호를 주소 생성기(14)로 전송하고, 주소 생성기(14)는 이벤트 감지 신호를 이용하여 이벤트가 발생한 픽셀의 주소와 이벤트의 종류 등을 소정 포맷의 데이터로 변환하여 후단의 디지털 회로로 출력할 수 있다.
한편, 로우 드라이버(12)는 구간 TAY 동안 0번째 칼럼 라인에 연결된 픽셀들의 정보를 리셋하기 위한 AY 신호를 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 로우 드라이버(12)는 이벤트가 발생한 픽셀들에 대해서만 AY 신호를 출력할 수도 있다. 이는 이벤트가 발생하지 않은 픽셀의 경우 리셋할 필요가 없기 때문일 수 있다. 또는 다음 프레임 주기가 도래하여 0번째 칼럼 라인이 다시 스캔되었을 때, 이벤트가 검출되어야 하는 픽셀이 AY 신호에 의해 미리 리셋되는 것을 방지하기 위함일 수 있다.
또한, 로우 드라이버(12)는 칼럼 드라이버(11)가 다음 칼럼 라인, 즉 1번째 칼럼 라인을 선택하기 전에 구간 TR 동안 R 신호를 출력하여, 픽셀을 초기 상태(initial state)로 만들 수 있다. 일 실시예에서, 로우 드라이버(12)는 이벤트가 발생하지 않은 것으로 판정된 픽셀들에만 R 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 이벤트가 발생하지 않은 픽셀은 풀-업(pull-up) 또는 풀-다운(pull-down) 등의 초기 상태로 만들어질 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1: 비전 센서
10: 픽셀 구동 회로
11: 칼럼 드라이버
12: 로우 드라이버
13: 컨트롤러
14: 주소 생성기
20: 픽셀 어레이
200: 픽셀
210: 전류 리드아웃부
220: 이벤트 결정부
230: 이벤트 리셋부
240: 이벤트 출력부

Claims (20)

  1. 광전소자;
    상기 광전소자에 흐르는 전류를 검출하여 입력 전압을 생성하는 전류 리드아웃부;
    상기 입력 전압을 이용하여 이벤트 발생 여부 및 이벤트 종류를 판단하고 이벤트 감지 신호를 출력하는 이벤트 결정부; 및
    이벤트 저장 구간 동안에는 상기 이벤트 감지 신호를 저장하고, 이벤트 홀드 구간이 도래하면 저장된 상기 이벤트 감지 신호를 출력하는 이벤트 출력부를 포함하는 픽셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이벤트 출력부는,
    이벤트 출력단에 연결되며 상기 이벤트 감지 신호를 저장하는 저장부; 및
    상기 저장부와 상기 이벤트 감지 신호의 입력단 사이에 연결되는 스위치부를 포함하는 픽셀.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 이벤트 출력부는,
    상기 스위치부가 턴온되어 있는 동안에는 상기 이벤트 감지 신호를 상기 저장부에 저장하고,
    상기 스위치부가 턴오프되면, 상기 저장부에 저장되어 있는 상기 스위치부가 턴오프되는 순간의 이벤트 감지 신호를 상기 이벤트 출력단을 통해 출력하는 픽셀.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 저장부는,
    온 이벤트 출력단에 연결되는 제1 노드와 접지 사이에 연결되는 온 커패시터; 및
    오프 이벤트 출력단에 연결되는 제2 노드와 접지 사이에 연결되는 오프 커패시터를 포함하는 픽셀.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 스위치부는,
    상기 온 커패시터와 온 이벤트 감지 신호의 입력단 사이에 연결되는 온 스위치; 및
    상기 오프 커패시터와 오프 이벤트 감지 신호의 입력단 사이에 연결되는 오프 스위치를 포함하는 픽셀.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 저장부는,
    온 이벤트 출력단에 연결되는 제1 노드와 접지 사이에 연결되는 제1 온-커패시터;
    온-스위치에 연결되는 제3 노드와 접지 사이에 연결되는 제2 온-커패시터;
    상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자;
    오프 이벤트 출력단에 연결되는 제2 노드와 접지 사이에 연결되는 제1 오프-커패시터;
    오프-스위치에 연결되는 제4 노드와 접지 사이에 연결되는 제2 오프-커패시터; 및
    상기 제2 노드와 제4 노드 사이에 연결되는 제2 스위칭 소자를 포함하는 픽셀.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 저장부는,
    온 이벤트 출력단에 연결되는 제1 노드와 접지 사이에 연결되는 제1 온-커패시터;
    제2 온-스위치에 연결되는 제3 노드와 접지 사이에 연결되는 제2 온-커패시터;
    상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 연결되는 제1 온-스위치;
    오프 이벤트 출력단에 연결되는 제2 노드와 접지 사이에 연결되는 제1 오프-커패시터;
    제2 오프-스위치에 연결되는 제4 노드와 접지 사이에 연결되는 제2 오프-커패시터; 및
    상기 제2 노드와 제4 노드 사이에 연결되는 제1 오프-스위치를 포함하는 픽셀.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 이벤트 결정부는 상기 광전소자에 흐르는 전류가 기 설정된 값 이상으로 증가하면 온 이벤트 감지 신호를 활성화하는 픽셀.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이벤트 결정부는 상기 광전소자에 흐르는 전류가 기 설정된 값 이하로 감소하면 오프 이벤트 감지 신호를 활성화하는 픽셀.
  10. 제 1 항에 있어서,
    입력된 리셋 신호에 따라 상기 픽셀을 초기 상태로 리셋하는 이벤트 리셋부를 더 포함하는 픽셀.
  11. 픽셀 어레이를 구성하는 복수의 칼럼 라인들 중 어느 하나를 선택하기 위한 신호를 생성하여 상기 픽셀 어레이에 입력하는 칼럼 드라이버;
    상기 칼럼 드라이버에 의해 선택된 칼럼 라인에 연결된 픽셀들 각각으로부터 이벤트 발생 유무를 검출하는 로우 드라이버;
    상기 칼럼 드라이버 및 상기 로우 드라이버의 동작 타이밍을 제어하는 컨트롤러; 및
    상기 로우 드라이버에 의해 검출한 이벤트 발생 유무를 기초로 이벤트가 발생한 픽셀의 주소를 생성하여 출력하는 주소 생성기를 포함하며,
    디지털 블록으로 구현되는 픽셀 구동 회로.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 로우 드라이버는 상기 칼럼 드라이버가 현재 선택한 칼럼 라인에 연결된 픽셀들의 정보를 리셋하는 리셋 신호를 생성하여 상기 픽셀 어레이에 입력하는 픽셀 구동 회로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 로우 드라이버는 상기 칼럼 드라이버가 현재 선택한 칼럼 라인에 연결된 픽셀들 중 이벤트가 발생한 픽셀들에 대해서만 상기 리셋 신호를 입력하는 픽셀 구동 회로.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 로우 드라이버는 상기 칼럼 드라이버가 다음 칼럼 라인을 선택하기 전에 현재 선택한 칼럼 라인에 연결된 픽셀을 풀-업 또는 풀-다운하는 신호를 생성하여 상기 픽셀 어레이에 입력하는 픽셀 구동 회로.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 로우 드라이버는 상기 칼럼 드라이버가 현재 선택한 칼럼 라인에 연결된 픽셀들 중 이벤트가 발생하지 않은 픽셀들에 대해서만 상기 신호를 입력하는 픽셀 구동 회로.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 로우 드라이버는 시프트 레지스터(shift register)로 구현되어 각 라인을 선택하도록 구현되는 픽셀 구동 회로.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 픽셀 어레이를 구성하는 복수의 픽셀에 각각 포함된 복수의 스위치를 동시에 턴오프하여 스위치의 턴오프 시점의 복수의 픽셀 각각에 의한 이벤트 감지 신호를 저장하도록 하는 글로벌 홀드 신호; 및
    상기 픽셀 어레이를 구성하는 복수의 픽셀의 정보를 리셋하도록 하는 글로벌 리셋 신호 중 적어도 하나를 생성하는 픽셀 구동 회로.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 글로벌 홀드 신호 및 상기 글로벌 리셋 신호를 비활성화 상태로 하는 픽셀 구동 회로.
  19. 매트릭스 형태로 배치되는 복수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; 및
    상기 픽셀 어레이를 구성하는 각각의 픽셀들의 이벤트 발생 유무를 검출하는 픽셀 구동 회로를 포함하며,
    상기 복수의 픽셀 각각은,
    광전소자;
    상기 광전소자에 흐르는 전류를 검출하여 입력 전압을 생성하는 전류 리드아웃부;
    상기 입력 전압을 이용하여 이벤트 발생 여부 및 이벤트 종류를 판단하고 이벤트 감지 신호를 출력하는 이벤트 결정부; 및
    이벤트 저장 구간 동안에는 상기 이벤트 감지 신호를 저장하고, 이벤트 홀드 구간이 도래하면 저장된 상기 이벤트 감지 신호를 출력하는 이벤트 출력부를 포함하는 비전 센서.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 이벤트 출력부는,
    이벤트 출력단에 연결되며 상기 이벤트 감지 신호를 저장하는 저장부; 및
    상기 저장부와 상기 이벤트 감지 신호의 입력단 사이에 연결되는 스위치부를 포함하는 비전 센서.
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