KR20220085619A - 비전 센서 및 이의 동작 방법 - Google Patents

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백재호
김정석
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Abstract

비전 센서, 및 비전 센서의 동작 방법이 개시된다. 본 개시의 예시적 실시예에 따른 비전 센서는 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이, 복수의 픽셀들 각각으로 제공되는 리셋 바이어스 전압을 생성하는 전압 생성기, 온도 정보 및 적어도 하나의 기준 온도 값을 비교한 결과에 따라 스위칭 셋팅 값을 출력하는 온도 비교 모듈, 및 스위칭 셋팅 값에 기초하여 리셋 바이어스 전압의 전압 레벨을 조절하는 리셋 바이어스 셋팅 신호를 생성하는 전압 레벨 컨트롤러를 포함한다.

Description

비전 센서 및 이의 동작 방법 {VISION SENSOR, AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 개시의 기술적 사상은 비전 센서에 관한 것으로서, 온도 정보에 기초하여 동작하는 비전 센서, 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
인간과 컴퓨터 사이의 상호 작용(Human-computer interaction, HCI)은 유저 인터페이스에서 발현되어 작동한다. 사용자 입력을 인식하는 다양한 유저 인터페이스는 인간과 컴퓨터 사이의 자연스러운 상호 작용을 제공할 수 있다. 사용자 입력을 인식하기 위하여 다양한 센서들이 이용될 수 있다.
비전 센서, 예를 들어, 동적 비전 센서는 이벤트(예를 들어, 빛의 세기 변화)가 발생하면, 이벤트에 관한 정보, 즉 이벤트 신호를 생성하고, 이벤트 신호를 프로세서에 전달한다. 비전 센서에 포함된 픽셀은 온도에 따라 그 동작 특성이 변경될 수 있다.
본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는, 온도 정보를 검출하고 온도 정보에 따라 동작이 제어되는 비전 센서 및 이의 동작 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 비전 센서는 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이, 복수의 픽셀들 각각으로 제공되는 리셋 바이어스 전압을 생성하는 전압 생성기, 온도 정보 및 적어도 하나의 기준 온도 값을 비교한 결과에 따라 스위칭 셋팅 값을 출력하는 온도 비교 모듈, 및 스위칭 셋팅 값에 기초하여, 리셋 바이어스 전압의 전압 레벨을 조절하는 리셋 바이어스 셋팅 신호를 생성하는 전압 레벨 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 비전 센서는, 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이, 복수의 픽셀들 각각으로 제공되는 리셋 바이어스 전압을 생성하는 전압 생성기, 온도 정보를 생성하는 온도 센서 컨트롤러, 온도 정보에 따라 스위칭 셋팅 값을 출력하는 온도 비교 모듈, 및 스위칭 셋팅 값에 기초하여 리셋 바이어스 전압의 전압 레벨을 조절하는 리셋 바이어스 셋팅 신호를 생성하는 전압 레벨 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 복수의 픽셀들을 포함하는 비전 센서의 동작 방법에 있어서, 비전 센서의 온도를 감지하여 서로 다른 시점에서의 온도 정보들을 생성하는 단계, 지정된 수의 온도 정보들을 획득하는 단계, 및 획득된 온도 정보들에 기초하여 상기 복수의 픽셀들에 제공되는 리셋 스위칭 신호의 전압 레벨을 조절하는 단계를 포함하고, 리셋 스위칭 신호에 따라 복수의 픽셀들이 리셋될 수 있다.
본 개시에 따른 비전 센서는, 검출된 온도 정보에 따라 픽셀에 제공되는 리셋 스위칭 신호의 전압 레벨을 조절할 수 있다. 따라서, 고온에서 리셋 스위치에서 발생할 수 있는 누설 전류, 예를 들어, 채널에서의 누설 전류를 방지할 수 있고, 비전 센서가 이벤트의 발생 유무를 검출하는 데에 발생할 수 있는 오차를 방지할 수 있다.
그 밖에, 본 개시의 기술적 사상의 실시예로부터 다양한 기술적 효과를 도출할 수 있다. 그러한 언급되지 않은 기술적 효과는, 아래의 기재로부터 당업자가 쉽게 도출하거나 유추할 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 이미지 처리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 비전 센서를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 비전 센서의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 비전 센서의 픽셀의 일 구현 예를 나타내는 회로도이다.
도 5a는 온도에 따른 픽셀의 증폭기의 출력 전압의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 온도에 따른 주파수에 대한 픽셀의 증폭기의 이득의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 비전 센서의 온도 비교 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 6의 온도 비교 모듈에 포함된 카운터들을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 도 6의 온도 비교 모듈에 포함된 선택 신호 생성기 및 레지스터를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 비전 센서의 온도 비교 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 비전 센서의 전압 레벨 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 이미지 처리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 비전 센서가 적용된 전자 기기를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 이미지 처리 장치를 나타내는 블록도이다.
본 개시의 예시적 실시 예에 따른 이미지 처리 장치(10)는 이미지 또는 광 센싱 기능을 갖는 전자 기기에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 이미지 처리 장치(10)는 카메라, 스마트폰, 웨어러블 기기, 사물 인터넷(Internet of Things(IoT)) 기기, 태블릿 PC(Personal Computer), PDA(Personal Digital Assistant), PMP(portable Multimedia Player), 네비게이션(navigation), 드론(drone), 첨단 운전자 보조 시스템(Advanced Drivers Assistance System; ADAS) 등과 같은 전자 기기에 탑재될 수 있다. 또한 이미지 처리 장치(10)는 차량, 가구, 제조 설비, 도어, 각종 계측 기기 등에 부품으로서 구비될 수 있다.
도 1을 참조하면 이미지 처리 장치(10)는 비전 센서(100) 및 프로세서(200)를 포함할 수 있다.
비전 센서(100)는 입사되는 빛의 세기의 변화를 감지하여 이벤트 데이터(EDT)를 출력할 수 있다. 비전 센서(100)는 빛의 변화가 감지되는 픽셀(예를 들어, 도 2의 PX)들, 즉, 이벤트가 발생한 픽셀(PX)들에 의해 이벤트 데이터(EDT)들을 출력하는 동적 비전 센서일 수 있다. 빛의 세기 변화는 비전 센서(100)에 의해 촬영되는 오브젝트의 움직임에 기인하거나, 비전 센서(100) 또는 이미지 처리 장치(10) 자체의 움직임에 기인할 수 있다. 비전 센서(100)는 이벤트 데이터(EDT)들을 주기적 또는 비주기적으로 프로세서(200)로 전송할 수 있다. 비전 센서(100)는 이벤트 데이터(EDT)들을 패킷 또는 프레임 단위로 프로세서(200)로 전송할 수 있다.
비전 센서(100)는 이벤트 데이터(EDT)들을 선별적으로 프로세서(200)로 전송할 수 있다. 비전 센서(100)는 픽셀 어레이(PA)에 대응하여 생성되는 이벤트 신호들 중 픽셀 어레이(PA) 상에 설정된 관심 영역에 해당하는 픽셀(PX)들로부터 생성된 이벤트 데이터(EDT)들을 프로세서(200)로 전송할 수 있다.
예시적인 실시 예에 있어서, 비전 센서(100)는 온도 비교 모듈(150)을 포함할 수 있다. 비전 센서(100)의 온도 비교 모듈(150)은 온도 센서에서 검출된 온도 정보에 기초하여, 픽셀(PX)들 각각에 제공되는 리셋 스위칭 신호(예를 들어, 도 3의 SWS)의 전압 레벨을 조절할 수 있다. 예를 들어, 리셋 스위칭 신호(SWS)가 로직 하이일 때의 전압 레벨을 조절할 수 있다.
비전 센서(100)가 동작하는 환경이 과도하게 온도가 증가될 경우, 픽셀(PX)들 각각에 포함되는 리셋 스위치(예를 들어, 도 3의 SW)에서 누설 전류, 예를 들어, 채널에서의 누설 전류가 증가될 수 있다. 따라서, 비전 센서(100)는 온도 정보에 기초하여 리셋 스위치(SW)에 제공되는 리셋 스위칭 신호(SWS)의 전압 레벨을 조절함으로써, 픽셀(PX)들 각각에 포함되는 리셋 스위치(SW)의 누설 전류를 조절할 수 있다.
프로세서(200)는 비전 센서(100)로부터 수신되는 이벤트 데이터(EDT)들을 처리할 수 있으며, 오브젝트의 움직임(또는 이미지 처리 장치(10)가 인지하는 이미지 상에서의 오브젝트의 움직임)을 검출할 수 있다. 프로세서(200)는 ASIC (application specific integrated circuit), FPGA (field-programmable gate array), 전용 프로세서 (dedicated microprocessor), 마이크로프로세서, 범용 프로세서 (general purpose processor)등을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에 있어서, 프로세서(200)는 어플리케이션 프로세서 또는 이미지 처리 프로세서일 수 있다.
비전 센서(100) 및 프로세서(200)는 각각 집적 회로(integrated circuit(IC)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 비전 센서(100) 및 프로세서(200)는 별개의 반도체 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 비전 센서(100) 및 프로세서(200)는 단일 칩으로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 비전 센서(100) 및 프로세서(200)는 SoC(system on chip)로 구현될 수 있다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 비전 센서(100)를 나타내는 블록도이다. 도 3은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 비전 센서(100)의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 비전 센서(100)는 픽셀 어레이(PA), 이벤트 검출 회로(110), 인터페이스(120), 및 전압 생성기(130)를 포함할 수 있다.
픽셀 어레이(PA)는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀(PX)을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀(PX)들 각각은 수신되는 빛의 세기가 증가하거나 감소하는 이벤트들을 감지할 수 있다. 예를 들어, 복수의 픽셀(PX)들 각각은 열 방향으로 연장된 컬럼 라인과 그리고 행 방향으로 연장된 로우 라인을 통하여 이벤트 검출 회로(110)에 연결될 수 있다. 이벤트가 발생한 픽셀(PX)로부터 이벤트가 발생하였음을 알리는 신호 및 이벤트의 극성 정보(즉, 빛의 세기가 증가하는 온-이벤트인지 또는 빛의 세기가 감소하는 오프-이벤트인지 여부)가 이벤트 검출 회로(110)로 출력될 수 있다.
이벤트 검출 회로(110)는 픽셀 어레이(PA)로부터 이벤트들을 독출하고, 이벤트들을 처리할 수 있다. 이벤트 검출 회로(110)는 발생한 이벤트의 극성 정보, 이벤트가 발생한 픽셀의 어드레스, 및 타임 스탬프를 포함하는 이벤트 신호(EVS)를 생성할 수 있다. 이벤트 검출 회로(110)는 픽셀 어레이(PA)에서 발생한 이벤트들을 픽셀 단위, 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀 그룹 단위, 컬럼 단위 또는 프레임 단위로 처리할 수 있다.
이벤트 검출 회로(110)는 로우 AER(Address Event Representation), 컬럼 AER, 및 이벤트 처리 신호부를 포함할 수 있다. 로우 AER은 이벤트가 발생한 픽셀(PX)로부터 이벤트가 발생을 알리는 신호, 예를 들어, 리퀘스트(예를 들어, 도 4의 REQ)를 수신하여 이벤트가 발생한 픽셀(PX)의 로우 어드레스를 생성할 수 있다. 컬럼 AER(122)은 이벤트가 발생한 픽셀(PX)로부터 이벤트가 발생을 알리는 신호, 예를 들어, 리퀘스트(예를 들어, 도 4의 REQ)를 수신하고, 이벤트가 발생한 픽셀(PX)의 컬럼 어드레스를 생성할 수 있다.
이벤트 처리 신호부는 로우 AER 및 컬럼 AER로부터 수신되는 로우 어드레스 및 컬럼 어드레스, 픽셀(PX)에서 생성된 극성 신호(예를 들어, 온-이벤트 또는 오프-이벤트 발생을 나타내는 신호) 및 타임 스탬프(예를 들어, 이벤트가 발생한 시간에 대한 정보)를 기초로 이벤트 신호(EVS)를 생성할 수 있다. 이벤트 처리 신호부는 노이즈 이벤트를 제거하고, 유효 이벤트들에 대한 이벤트 신호(EVS)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 이벤트 처리 신호부는 소정의 시간 동안 발생한 이벤트량이 설정된 임계값 미만일 경우, 이벤트들을 노이즈로 판단하고, 노이즈 이벤트에 대해서는 이벤트 신호(EVS)를 생성하지 않을 수 있다.
인터페이스(120)는 이벤트 신호(EVS)들을 수신하고, 설정된 프로토콜에 따라 프로세서(예를 들어, 도 1의 200)에 이벤트 데이터(EDT)들을 전송할 수 있다. 인터페이스(120)는 설정된 프로토콜에 따라 이벤트 신호(EVS)들을 개별 신호 단위, 패킷 단위 또는 프레임 단위로 패킹하여 이벤트 데이터(EDT)를 생성하고, 이벤트 데이터(EDT)를 프로세서(200)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(120)는 AER 인터페이스, MIPI (Mobile Industry Processor Interface) 인터페이스 및 병렬 인터페이스들 중 하나를 포함할 수 있다.
전압 생성기(130)는 픽셀 어레이(PA)에 제공되는 전압들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전압 생성기(130)는 픽셀(PX)에서 온-이벤트 및 오프-이벤트를 검출하기 위해 사용되는 기준 전압들, 또는 바이어스 전압들을 생성할 수 있다. 전압 생성기(130)는 전압 레벨 컨트롤러(140)의 제어에 따라 기준 전압들(또는 바이어스 전압들)의 전압 레벨을 변경할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 전압 생성기(130)는 픽셀(PX)의 리셋 스위치(예를 들어, 도 3의 SW)에 제공되는 리셋 스위칭 신호(SWS)의 전압 레벨을 결정하는 리셋 바이어스 전압(VIASR)을 생성할 수 있다.
비전 센서(100)는 전압 레벨 컨트롤러(140)를 포함할 수 있다. 전압 레벨 컨트롤러(140)는 리셋 바이어스 전압(VIASR)을 설정된 특정 레벨로 변경하는 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)를 생성할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 전압 레벨 컨트롤러(140)는 전압 레벨 컨트롤러(140) 내에 미리 설정된 레지스터 값에 대응하는 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)를 전압 생성기(130)로 제공할 수 있다. 또는, 예시적인 실시 예에서, 전압 레벨 컨트롤러(140)는 온도 비교 모듈(150)로부터 스위칭 셋팅 값(SSV)을 수신하여, 온도 정보(TI)에 따라 변경되는 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)를 전압 생성기(130)로 제공할 수 있다.
비전 센서(100)는 온도 비교 모듈(150) 및 온도 센서 컨트롤러(160)를 포함할 수 있다. 온도 센서 컨트롤러(160)는 비전 센서(100)가 동작하는 환경의 온도에 대응하는 온도 정보(TI)를 온도 비교 모듈(150)로 제공할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 비전 센서(100)는 온도 센서를 포함할 수 있고, 온도 센서에서 감지된 온도에 따른 온도 정보(TI)가 온도 비교 모듈(150)로 제공될 수 있다.
온도 비교 모듈(150)은 온도 정보(TI)를 수신하고, 기준 온도 값(RTV)과 온도 정보(TI)를 비교한 결과에 따른 스위칭 셋팅 값(SSV)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 온도 비교 모듈(150)에는 복수의 기준 온도 값(RTV)들이 설정될 수 있고, 온도 정보(TI)를 복수의 기준 온도 값(RTV)들 각각과 비교한 결과에 따른 스위칭 셋팅 값(SSV)을 전압 레벨 컨트롤러(140)로 제공할 수 있다. 전압 레벨 컨트롤러(140)는 스위칭 셋팅 값(SSV)에 기초하여, 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)를 생성할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 비전 센서(100)는 S10 단계에서, 온도를 감지하여 온도 정보(TI)들을 생성할 수 있다. 이 때, 온도 정보(TI)들은 각각 서로 다른 시점에서의 비전 센서(100)의 온도를 감지하여 생성된 것일 수 있다.
비전 센서(100)는 S20 단계에서, 지정된 수의 온도 정보(TI)들을 획득할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서 컨트롤러(160)는 주기적으로 온도 정보(TI)들을 온도 비교 모듈(150)로 전송할 수 있고, 온도 비교 모듈(150)은 지정된 수의 온도 정보(TI)들을 획득할 수 있다.
비전 센서(100)는 S30 단계에서, 획득된 온도 정보들에 기초하여, 픽셀(PX)들에 제공되는 리셋 스위칭 신호의 전압 레벨을 조절할 수 있다. 예를 들어, 온도 비교 모듈(150)은 기준 온도 값(RTV)과 획득된 온도 정보(TI)들을 비교하는 비교 동작들을 지정된 수만큼 수행할 수 있고, 비교 동작들을 수행한 결과에 따라 스위칭 셋팅 값(SSV)을 생성할 수 있다. 전압 레벨 컨트롤러(140)는 스위칭 셋팅 값(SSV)에 기초하여 리셋 바이어스 전압(VIASR)을 설정된 특정 레벨로 변경하는 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)를 생성할 수 있고, 전압 생성기(130)는 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)에 따라 리셋 스위칭 신호(SWS)의 전압 레벨을 결정하는 리셋 바이어스 전압(VIASR)을 생성할 수 있다. 이 때, 리셋 바이어스 전압(VIASR)은 리셋 스위치를 오프 시키기 위한 리셋 스위칭 신호(SWS)를 생성하는 데 이용될 수 있다.
본 개시에 따른 비전 센서(100)는 온도 정보(TI)에 따라 리셋 스위칭 신호의 전압 레벨을 조절하므로, 고온 상태에서 리셋 트랜지스터에 발생할 수 있는 누설 전류를 보상할 수 있다. 따라서, 비전 센서(100)가 고온에서 검출하는 이벤트의 극성 정보(즉, 빛의 세기가 증가하는 온-이벤트인지 또는 빛의 세기가 감소하는 오프-이벤트인지 여부)의 오류가 방지할 수 있다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 비전 센서의 픽셀의 일 구현 예를 나타내는 회로도이다.
도 4를 참조하면, 픽셀(PX)은 광전 변환 소자(PD), 제1 증폭기(A1), 제2 증폭기(A2), 제1 비교기(111), 제2 비교기(112), 온-이벤트 홀더(113), 오프-이벤트 홀더(114), 출력 로직(115), 리셋 로직(116), 버퍼(117) 및 리셋 스위치(SW)를 포함할 수 있다. 픽셀(PX)은 트랜지스터들(MN, MP), 커패시터들(C1, C2), 및 전류원(ISF) 등을 더 포함할 수 있다.
광전 변환 소자(PD)는 입사되는 빛, 즉 광 신호를 전기적 신호, 예를 들어, 전류(IPD)로 변환할 수 있다. 광전 변환 소자(PD)는 예를 들어, 포토(photo) 다이오드, 포토 트랜지스터, 포트 게이트 또는 핀드 포토 다이오드(pinned photodiode) 등을 포함할 수 있다. 광전 변환 소자(PD)는 입사되는 빛의 세기가 증가할수록 높은 레벨을 갖는 전기적 신호를 생성할 수 있다.
광전 변환 소자(PD)는 전류(IPD)를 생성할 수 있다. 트랜지스터(MN) 및 제1 증폭기(A1)는 전류-전압 변환기의 일 예시로서 전류(IPD)를 전압(VLOG)으로 변환할 수 있다. 전류-전압 변환기는 도 4에서 도시된 바와 달리 구현될 수도 있다. 트랜지스터(MN)는 일단에 전원 전압(VDD)이 인가되는, NMOS(n-type metal-oxide-semiconductor)일 수 있다.
전류원(ISF) 및 트랜지스터(MP)는 소스팔로워로서 동작하여 소스 팔로워 전압(VSF)을 출력할 수 있다. 트랜지스터(MP)는 일단에 접지 전압이 인가되는, PMOS(p-type metal-oxide-semiconductor)일 수 있다. 다만, 소스 팔로워는 전류원(ISF) 및 일단에 전원 전압(VDD)이 인가되는 NMOS 트랜지스터를 포함할 수도 있다.
커패시터들(C1, C2) 및 제2 증폭기(A2)는 증폭기로서 동작함으로써, 소스 팔로워 전압(VSF)을 정해진 비율로 증폭하여 출력 전압(VOUT)을 생성할 수 있다. 출력 전압(VOUT)은 제1 비교기(111) 및 제2 비교기(112)로 제공될 수 있다.
제2 증폭기(A2)의 입력단 및 출력단 사이에는 리셋 스위치(SW)가 연결될 수 있다. 리셋 스위치(SW)는 리셋 스위칭 신호(SWS)에 응답하여 온 또는 오프될 수 있고, 제2 증폭기(A2)의 입력단 및 출력단을 연결함으로써 제2 증폭기(A2)의 양단의 전압이 동일해지도록 출력 전압(VOUT)을 리셋시킬 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 리셋 스위치(SW)는 PMOS 트랜지스터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 리셋 스위치(SW)는 다양하게 구현될 수 있다.
제1 비교기(111)는 출력 전압(VOUT)을 온-임계 전압(VREF_ON)과 비교하고, 비교 결과에 따라 온 신호(E_ON)를 생성할 수 있다. 제2 비교기(112)는 증폭기의 출력 전압(VOUT)을 오프-임계 전압(VREF_OFF)과 비교하고, 비교 결과에 따라 오프 신호(E_OFF)를 생성할 수 있다. 제1 비교기(111) 및 제2 비교기(112)는 광전 변환 소자(PD)에 수신되는 빛의 변화량이 일정 변화 수준 이상일 경우 온 신호(E_ON) 또는 오프 신호(E_OFF)를 생성할 수 있다.
예를 들어, 온 신호(E_ON)는 광전 변환 소자(PD)에 수신되는 광량이 일정 수준이상 증가되는 경우에 하이 레벨이 되고, 오프 신호(E_OFF)는 광전 변환 소자(PD)에 수신되는 광량이 일정 수준 이상 감소되는 경우에 하이 레벨이 될 수 있다. 온-이벤트 홀더(113) 및 오프-이벤트 홀더(114)는 각각 온 신호(E_ON) 및 오프 신호(E_OFF)를 홀딩한 후, 출력할 수 있다. 온-이벤트 홀더(113) 및 오프-이벤트 홀더(114)는 픽셀(PX)이 스캐닝될 때, 온 신호(E_ON) 및 오프 신호(E_OFF)를 출력할 수 있다.
출력 로직(115)은 온 신호(E_ON) 및 오프 신호(E_OFF)를 수신하고, 온 신호(E_ON) 및 오프 신호(E_OFF)에 기초하여 신호를 출력할 수 있는 상태를 알리는 신호, 즉, 리퀘스트(REQ)를 출력할 수 있고, 이벤트 검출 회로(예를 들어, 도 2의 110)으로 리퀘스트(REQ)를 전송할 수 있다. 이벤트 검출 회로(110)는 리퀘스트(REQ)를 수신하면 응답 신호(ACK)를 픽셀(PX)로 전송할 수 있다. 응답 신호(ACK)는 이벤트 검출 회로(110)가 픽셀(PX)로부터 극성 정보(예를 들어, 온-이벤트 또는 오프-이벤트 발생을 나타내는 신호)를 리드했음을 알리는 신호일 수 있다.
리셋 로직(116)은 응답 신호(ACK)를 수신하여 리셋 신호(RST)를 생성할 수 있고, 버퍼(117)로 리셋 신호(RST)를 전송할 수 있다. 버퍼(117)는 리셋 신호(RST)에 응답하여 리셋 스위치(SW)를 제어하기 위한 리셋 스위칭 신호(SWS)를 생성할 수 있다. 리셋 신호(RST)는 픽셀 어레이(예를 들어, 도 2의 PA)에 포함한 픽셀(PX)을 개별적으로 리셋시키기 위한 신호일 수 있다.
버퍼(117)는 글로벌 리셋 신호(GRST)를 수신하여 리셋 스위칭 신호(SWS)를 생성할 수도 있다. 글로벌 리셋 신호(GRST)는 픽셀 어레이(PA)를 모두 리셋하기 위한 신호일 수 있고, 버퍼(117)는 글로벌 리셋 신호(GRST)에 응답하여 리셋 스위치(SW)를 제어하기 위한 리셋 스위칭 신호(SWS)를 생성할 수 있다. 즉, 글로벌 리셋 신호(GRST)는 픽셀 어레이(PA)에 포함한 픽셀(PX)들을 공통적으로 리셋시키기 위한 신호일 수 있다.
버퍼(117)는 전압 생성기(130)로부터 리셋 바이어스 전압(VIASR)을 제공받고, 리셋 바이어스 전압(VIASR)을 이용하여 리셋 스위칭 신호(SWS)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 리셋 스위치(SW)는 PMOS 트랜지스터일 수 있고, 버퍼(117)는 리셋 바이어스 전압(VIASR)을 이용하여 리셋 스위치(SW)를 오프시키기 위한 리셋 스위칭 신호(SWS_OFF)를 생성할 수 있다. 리셋 바이어스 전압(VIASR)의 전압 레벨이 변경됨에 따라, 리셋 스위치(SW)를 오프시키기 위한 리셋 스위칭 신호(SWS_OFF)의 전압 레벨도 달라질 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 리셋 바이어스 전압(VIASR)은 비전 센서가 동작하는 온도에 따라 전압 레벨이 달라질 수 있다.
도 5a는 온도에 따른 픽셀의 증폭기의 출력 전압(VOUT)의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 5b는 온도에 따른 주파수에 대한 픽셀의 증폭기의 이득의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 5a는 비교 예에 따라 서로 다른 온도에서 동일한 전압 레벨의 리셋 스위칭 신호(SWS)가 리셋 스위치(SW)에 인가될 때의 출력 전압(VOUT)의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 5b는 비교 예에 따라 서로 다른 온도에서 동일한 전압 레벨의 리셋 스위칭 신호(SWS)가 리셋 스위치(SW)에 인가될 때의 픽셀의 증폭기의 이득의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5a를 참조하면, 온-이벤트가 발생됨에 따라 소스 팔로워 전압(VSF)의 전압은 증가할 수 있고, 제1 출력 전압(VOUT1)은 감소할 수 있다. 이 때, 일반적인 온도에서의 제1 출력 전압(VOUT_NT1)은 감소한 상태를 유지하는 반면, 리셋 스위치(SW)에 발생되는 누설 전류에 의하여, 고온 상태에서의 제1 출력 전압(VOUT_HT1)은 감소한 후 점차 증가할 수 있다. 픽셀(PX)이 온-이벤트를 감지하기 위해서는 제1 출력 전압(VOUT1)이 온-임계 전압(VREF_ON)보다 낮은 레벨을 유지해야하므로, 고온에서는 온-이벤트를 감지할 수 있는 시간이 감소할 수 있다.
오프-이벤트가 발생됨에 따라 소스 팔로워 전압(VSF)의 전압이 감소할 수 있고, 제2 출력 전압(VOUT2)은 증가할 수 있다. 이 때, 일반적인 온도에서의 제2 출력 전압(VOUT_NT2)은 증가한 상태를 유지하는 반면, 리셋 스위치(SW)에 발생되는 누설 전류에 의하여, 고온 상태에서의 제2 출력 전압(VOUT_HT2)은 증가한 후 점차 감소할 수 있다. 픽셀(PX)이 오프-이벤트를 감지하기 위해서는 제2 출력 전압(VOUT2)이 오프-임계 전압(VREF_OFF)보다 높은 레벨을 유지해야하므로, 고온에서는 오프-이벤트를 감지하기 위한 시간이 감소할 수 있다.
본 개시에 따른 비전 센서는 리셋 스위치(SW)에 인가되는 리셋 스위칭 신호(SWS)의 전압 레벨을 온도에 따라 다르게 조절함으로써, 리셋 스위치(SW)에 흐르는 누설 전류를 제어할 수 있고, 온-이벤트에 대응하는 제1 출력 전압(VOUT1) 및 오프-이벤트에 대응하는 제2 출력 전압(VOUT2)이 시간에 따라 레벨이 변하는 정도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 비전 센서는, 온-이벤트 및 오프-이벤트를 감지하는 시간을 증가시킬 수 있고, 온-이벤트 및 오프-이벤트의 감지 정확도를 증가시킬 수 있다.
도 4 및 도 5b를 참조하면, 제1 온도(T1)는 제2 온도(T2)보다 낮을 수 있고, 제2 온도(T2)는 제3 온도(T3)보다 낮을 수 있다. 상대적으로 낮은 주파수 영역에서는, 온도가 증가할수록 커패시터들(C1, C2) 및 제2 증폭기(A2)를 포함하는 증폭기의 이득이 급격히 감소될 수 있고, 비교예에 따른 비전 센서가 고온 상태에서 저주파수로 구동 중일 때 온-이벤트 또는 오프-이벤트를 감지하는 데에 오류가 발생될 수 있다. 따라서, 본 개시에 따른 비전 센서는, 리셋 스위치(SW)에 인가되는 리셋 스위칭 신호(SWS)의 전압 레벨을 온도에 따라 따르게 조절할 수 있고, 조절된 리셋 스위칭 신호(SWS)의 전압 레벨에 따라 동작 주파수를 조절함으로써, 온-이벤트 및 오프-이벤트의 감지 정확도를 증가시킬 수 있다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 비전 센서(100)의 온도 비교 모듈(150)을 나타내는 블록도이다. 도 7은 도 6의 온도 비교 모듈(150)에 포함된 카운터들(154~156)을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 온도 비교 모듈(150)은 서로 다른 시점에서 생성된 온도 정보(TI)들을 수신할 수 있고, 지정된 수의 온도 정보(TI)들을 이용하여 스위칭 셋팅 값(SSV)을 출력할 수 있다. 온도 비교 모듈(150)은 복수의 비교 회로들(151~153), 복수의 카운터들(154~156), 선택 신호 생성기(157), 레지스터(158) 및 선택기(159)를 포함할 수 있다.
복수의 비교 회로들(151~153)은 제1 비교 회로(151), 제2 비교 회로(152) 및 제3 비교 회로(153)를 포함할 수 있다. 제1 비교 회로(151)는 온도 센서 컨트롤러(160)로부터 온도 정보(TI)를 수신하여, 온도 정보(TI)와 제1 기준 온도 값(RTV1)을 비교한 제1 결과 값(TR1)을 출력할 수 있다. 제2 비교 회로(152)는 온도 센서 컨트롤러(160)로부터 온도 정보(TI)를 수신하여, 온도 정보(TI)와 제2 기준 온도 값(RTV2)을 비교한 제2 결과 값(TR2)을 출력할 수 있다. 제3 비교 회로(153)는 온도 센서 컨트롤러(160)로부터 온도 정보(TI)를 수신하여, 온도 정보(TI)와 제3 기준 온도 값(RTV3)을 비교한 제3 결과 값(TR3)을 출력할 수 있다. 도 6에서는 3개의 비교 회로들이 도시되어 있으나 이는 일 예시이며, 온도 비교 모듈(150)에 포함된 비교 회로의 수는 다양하게 구성될 수 있다.
이 때, 복수의 비교 회로들(151~153)은 주기적으로 온도 정보(TI)들을 수신하므로, 복수의 기준 온도 값들(RTV1~RTV3)과 주기적으로 수신되는 온도 정보(TI)들 각각을 비교할 수 있다. 따라서, 제1 비교 회로(151)는 주기적으로 제1 결과 값(TR1)들을 출력할 수 있고, 제2 비교 회로(152)는 주기적으로 제2 결과 값(TR2)들을 출력할 수 있고, 제3 비교 회로(153)는 주기적으로 제3 결과 값(TR3)들을 출력할 수 있다.
제1 내지 제3 기준 온도 값(RTV1~RTV3)은 온도 비교 모듈(150)에 미리 설정될 수 있다. 또는, 예시적인 실시 예에서, 복수의 비교 회로들(151~153)은 온도 센서 컨트롤러(160)로부터 제1 내지 제3 기준 온도 값(RTV1~RTV3)을 수신할 수도 있다.
제1 내지 제3 기준 온도 값(RTV1~RTV3) 각각에 대응하는 온도는 점차 증가할 수 있다. 예를 들어, 제1 기준 온도 값(RTV1)에 대응하는 온도는 제2 기준 온도 값(RTV2)에 대응하는 온도보다 낮을 수 있고, 제2 기준 온도 값(RTV2)에 대응하는 온도는 제3 기준 온도 값(RTV3)에 대응하는 온도보다 낮을 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 복수의 카운터들(154~156)은 제1 카운터(154), 제2 카운터(155) 및 제3 카운터(156)를 포함할 수 있다. 온도 비교 모듈(150)에 포함된 카운터의 수는 비교 회로의 수와 일치할 수 있다.
제1 카운터(154)는 제1 비교 회로(151)로부터 제1 결과 값(TR1)을 수신할 수 있고, 클락 신호(CLK)를 이용하여 제1 결과 값(TR1)을 카운팅한 제1 카운팅 비트(CB1)를 출력할 수 있다. 제2 카운터(155)는 제2 비교 회로(152)로부터 제2 결과 값(TR2)을 수신할 수 있고, 클락 신호(CLK)를 이용하여 제2 결과 값(TR2)을 카운팅한 제2 카운팅 비트(CB2)를 출력할 수 있다. 제3 카운터(156)는 제3 비교 회로(153)로부터 제3 결과 값(TR3)을 수신할 수 있고, 클락 신호을 이용하여 제3 결과 값(TR3)을 카운팅한 제3 카운팅 비트(CB3)를 출력할 수 있다.
이 때, 제1 카운터(154)는 제1 비교 회로(151)로부터 주기적으로 제1 결과 값(TR1)들을 수신할 수 있고, 주기적으로 수신된 제1 결과 값(TR1)들을 각각 카운팅하여, 주기적으로 제1 카운팅 비트(CB1)들을 출력할 수 있다. 제2 카운터(155)는 제2 비교 회로(152)로부터 주기적으로 제2 결과 값(TR2)들을 수신할 수 있고, 주기적으로 수신된 제2 결과 값(TR2)들을 각각 카운팅하여, 주기적으로 제2 카운팅 비트(CB2)들을 출력할 수 있다. 제3 카운터(156)는 제3 비교 회로(153)로부터 주기적으로 제3 결과 값(TR3)들을 수신할 수 있고, 주기적으로 수신된 제3 결과 값(TR3)들을 각각 카운팅하여, 주기적으로 제3 카운팅 비트(CB3)들을 출력할 수 있다.
복수의 카운터들(154~156)은 온도 센서 컨트롤러(160)로부터 클락 신호(CLK)를 수신할 수 있고, 클락 인에이블 신호(CLKEN)를 수신할 수 있다. 복수의 카운터들(154~156)은 클락 인에이블 신호(CLKEN)가 활성화되면 카운팅 동작을 수행할 수 있다. 다만, 도 7에 도시된 바와 달리, 온도 센서 컨트롤러(160)로부터 클락 신호(CLK)를 수신하지 않고, 온도 비교 모듈(150) 내에서 클락 신호(CLK)를 생성할 수도 있다.
다시 도 6을 참조하면, 선택 신호 생성기(157)는 주기적으로 생성되는 제1 카운팅 비트(CB1)들, 제2 카운팅 비트(CB2)들, 및 제3 카운팅 비트(CB3)들을 수신하고, 특정 수의 제1 카운팅 비트(CB1)들, 제2 카운팅 비트(CB2)들, 및 제3 카운팅 비트(CB3)들에 기초하여 선택 신호(SS)를 생성할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 선택 신호 생성기(157)는 미리 설정된 수의 제1 카운팅 비트(CB1)들, 제2 카운팅 비트(CB2)들, 및 제3 카운팅 비트(CB3)들을 수신한 후, 선택 신호(SS)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 비교 회로들(151~153) 각각이 비교 동작을 수행하고, 복수의 카운터들(154~156) 각각이 카운팅 동작을 수행함으로써 생성된 제1 내지 제3 카운팅 비트(CB1~CB3)를, 선택 신호 생성기(157)는 시간 순서에 따라 순차적으로 지정된 비교 횟수만큼 수신할 수 있다. 선택 신호 생성기(157)는 서로 다른 시점에 생성된 상기 비교 횟수 개의 제1 카운팅 비트(CB1)들, 서로 다른 시점에 생성된 비교 횟수 개의 제2 카운팅 비트(CB2)들, 및 서로 다른 시점에 생성된 비교 횟수 개의 제3 카운팅 비트(CB3)들에 기초하여, 선택 신호(SS)를 출력할 수 있다.
선택기(159)는 레지스터(158)에 미리 설정된 제1 세팅 값(SV1), 제2 세팅 값(SV2), 및 제3 세팅 값(SV3)을 레지스터(158)로부터 수신할 수 있고, 선택 신호(SS)에 응답하여, 제1 내지 제3 세팅 값(SV1~SV3) 중 하나를 스위칭 셋팅 값(SSV)으로써 온도 비교 모듈(150)의 외부로 출력할 수 있다. 예를 들어, 선택기(159)는 멀티플렉서일 수 있다.
제1 세팅 값(SV1), 제2 세팅 값(SV2), 및 제3 세팅 값(SV3) 각각이 전압 레벨 컨트롤러(140)로 전송될 수 있고, 전압 레벨 컨트롤러(140)는 제1 세팅 값(SV1), 제2 세팅 값(SV2), 및 제3 세팅 값(SV3) 각각에 따른 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)를 생성할 수 있다. 따라서, 전압 생성기(130)는 제1 세팅 값(SV1), 제2 세팅 값(SV2), 및 제3 세팅 값(SV3) 각각에 대응하는 리셋 바이어스 전압(VIASR)을 생성할 수 있다.
도 8은 도 6의 온도 비교 모듈(150)에 포함된 선택 신호 생성기 및 레지스터를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 선택 신호 생성기(157)는 온도 센서 컨트롤러(160)로부터 수신된 레벨 카운트 숫자 정보(LCN)를 수신할 수 있다. 레벨 카운트 숫자 정보(LCN)에 따라, 선택 신호 생성기(157)가 선택 신호(SS)를 생성하기 위해 수신하는 제1 카운팅 비트(CB1)들의 수(예를 들어, n), 제2 카운팅 비트(CB1)들의 수(n) 및 제3 카운팅 비트(CB3)들의 수(n)가 설정될 수 있다.
예를 들어, 레벨 카운트 숫자 정보(LCN)에 따라 선택 신호(SS)를 생성하기 위해, 서로 다른 시점에서 카운팅 비트를 수신하는 횟수는 n개로 설정될 수 있다. 선택 신호 생성기(157)는 제1 시점에서 제1 카운팅 비트(CB11), 제2 카운팅 비트(CB21), 및 제3 카운팅 비트(CB31)를 수신하고, 제2 시점에서 제1 카운팅 비트(CB12), 제2 카운팅 비트(CB22), 및 제3 카운팅 비트(CB32)를 수신하고, 제n 시점에서 제1 카운팅 비트(CB1n), 제2 카운팅 비트(CB2n), 및 제3 카운팅 비트(CB3n)를 수신할 수 있다. 선택 신호 생성기(157)는 수신한 제1 카운팅 비트들(CB11~CB1n), 제2 카운팅 비트들(CB21~CB2n), 및 제3 카운팅 비트들(CB31~CB3n)에 기초하여, 선택 신호(SS)를 생성할 수 있다.
레지스터(158)는 온도 센서 컨트롤러(160)로부터 수신된 레지스터 셋팅 신호(RSS)를 수신할 수 있다. 레지스터 셋팅 신호(RSS)에 의해 레지스터(158)에는 제1 세팅 값(SV1), 제2 세팅 값(SV2), 및 제3 세팅 값(SV3)이 설정될 수 있다. 제1 세팅 값(SV1), 제2 세팅 값(SV2), 및 제3 세팅 값(SV3)은 온도 센서 컨트롤러(160)의 제어에 따라 그 값이 변경될 수 있다. 레지스터(158)는 설정된 제1 세팅 값(SV1), 제2 세팅 값(SV2), 및 제3 세팅 값(SV3)을 선택기(159)로 출력할 수 있다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 비전 센서(100)의 온도 비교 모듈(150a)을 나타내는 블록도이다. 도 9에 대한 설명에서는 도 6에서와 동일한 부호에 대해 중복 설명을 생략하겠다.
도 9를 참조하면, 온도 비교 모듈(150a)은 온SS도 센서 컨트롤러(160)로부터 온도 정보(TI)를 수신하여, 복수의 기준 온도 값들(RTV1~RTV3)과 비교한 결과에 따른 스위칭 셋팅 값(SSV)을 출력할 수 있다. 온도 비교 모듈(150a)은 온도 센서 컨트롤러(160)로부터 프레임이 종료되었음을 알리는 프레임 종료 신호(FE)를 수신할 수 있다. 온도 비교 모듈(150a)은 프레임 종료 신호(FE)에 응답하여, 상기 스위칭 셋팅 값(SSV)을 출력할 수 있다. 따라서, 픽셀의 리셋 스위치에 제공되는 리셋 스위칭 신호의 전압 레벨, 예를 들어, 리셋 스위치를 오프 시키기 위한 리셋 스위칭 신호의 전압 레벨은 하나의 프레임이 종료된 후, 다음 프레임이 시작될 때 결정될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 온도 비교 모듈(150a)은 복수의 비교 회로들(151~153), 복수의 카운터들(154~156), 선택 신호 생성기(157), 레지스터(158), 선택기(159), 및 AND 게이트(ANDG)를 포함할 수 있다. AND 게이트(ANDG)는 온도 센서 컨트롤러(160)로부터 프레임 종료 신호(FE)를 수신하고, 선택기(159)로부터 스위칭 셋팅 값(SSV)을 수신할 수 있다. AND 게이트(ANDG)는 프레임 종료 신호(FE)가 활성화(예를 들어, 하이 레벨)될 때, 스위칭 셋팅 값(SSV)을 온도 비교 모듈(150a)의 외부(예를 들어, 도 2의 전압 레벨 컨트롤러(140))로 출력할 수 있다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 비전 센서(100)의 전압 레벨 컨트롤러(140)를 나타내는 블록도이다.
도 10을 참조하면, 전압 레벨 컨트롤러(140)는 온도 비교 모듈(예를 들어, 도 6의 150 또는 도 9의 150A)로부터 스위칭 셋팅 값(SSV)을 수신할 수 있고, 리셋 바이어스 전압(예를 들어, 도 2의 VIASR)을 설정된 특정 레벨로 변경하는 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)를 생성할 수 있다. 전압 레벨 컨트롤러(140)는 레지스터(141) 및 선택기(143)를 포함할 수 있다.
레지스터(141)에는 기준 셋팅 값(RSV)이 미리 설정될 수 있고, 레지스터(141)는 선택기(143)로 기준 셋팅 값(RSV)을 출력할 수 있다. 선택기(143)는 레지스터(141)로부터 기준 셋팅 값(RSV)을 수신하고, 온도 비교 모듈(150, 150A)로부터 스위칭 셋팅 값(SSV)을 수신할 수 있다. 선택기(143)는 전압 레벨 제어 신호(VCS)를 수신하고, 전압 레벨 제어 신호(VCS)에 응답하여 기준 셋팅 값(RSV) 및 스위칭 셋팅 값(SSV) 중 하나를 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)로서 출력할 수 있다. 따라서, 전압 레벨 컨트롤러(140)는 미리 설정된 레지스터 값인 기준 셋팅 값(RSV)을 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)로서 전압 생성기(예를 들어, 도 2의 130)로 제공하거나, 온도 정보(TI)에 따라 변경되는 스위칭 셋팅 값(SSV)을 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)로서 전압 생성기(130)로 제공할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 전압 레벨 제어 신호(VCS)는 비전 센서의 외부로부터 선택기(143)로 수신될 수 있다. 예를 들어, 전압 레벨 제어 신호(VCS)는 프로세서(예를 들어, 도 1의 200)로부터 수신될 수 있고, I2C(inter-integrated circuit)를 통해 수신될 수 있다. 프로세서(200)는 비전 센서의 동작 환경에 따라 비전 센서가 미리 설정된 값에 따른 일정한 값의 리셋 신호를 생성하거나, 온도에 따라 전압 레벨이 조절되는 리셋 신호를 생성하도록 비전 센서를 제어할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 프로세서(200)는 이미지 처리 장치(예를 들어, 도 1의 10)의 온도가 문턱 값을 초과하는 고온 상태라고 판단하는 경우, 비전 센서의 전압 레벨 컨트롤러(140)로 전압 레벨 제어 신호(VCS)를 전송하여, 온도 정보(TI)에 따라 변경되는 스위칭 셋팅 값(SSV)을 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)로서 출력하도록 전압 레벨 컨트롤러(140)를 제어할 수 있다. 이 때, 프로세서(200)는 비전 센서 외부의 온도 센서를 통해 이미지 처리 장치(10)가 고온 상태임을 감지할 수 있고, 프로세서(200)는 비전 센서 내부의 온도 센서는 동작하지 않도록 제어함으로써, 불필요한 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 비전 센서가 문턱 값을 초과하는 고주파수로 동작하는 경우에 프로세서(200)는, 비전 센서의 전압 레벨 컨트롤러(140)로 전압 레벨 제어 신호(VCS)를 전송하여, 미리 설정된 레지스터 값인 기준 셋팅 값(RSV)을 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)로서 출력하도록 제어할 수 있다. 또한 예시적인 실시 예에서, 비전 센서가 문턱 값 이하의 저주파수로 동작하는 경우에 프로세서(200)는, 비전 센서의 전압 레벨 컨트롤러(140)로 전압 레벨 제어 신호(VCS)를 전송하여, 온도 정보(TI)에 따라 변경되는 스위칭 셋팅 값(SSV)을 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)로서 출력하도록 전압 레벨 컨트롤러(140)를 제어할 수 있다. 도 5b에서 설명된 바와 같이 비전 센서가 저주파수에서 동작할 때, 온도 변화에 따른 증폭기 이득의 차이가 커질 수 있다. 따라서, 저주파수로 동작할 때는 온도 정보(TI)에 따라 변경되는 스위칭 셋팅 값(SSV)을 리셋 바이어스 셋팅 신호(RVS)로서 출력하도록 전압 레벨 컨트롤러(140)가 제어될 수 있다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시 예에 따른 이미지 처리 장치(10b)를 나타내는 블록도이다.
도 11을 참조하면, 이미지 처리 장치(10b)는 제1 센서, 즉 비전 센서(100b), 프로세서(200) 및 제2 센서(300)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 센서(300)는 이미지 처리 장치(10b)가 동작할 때의 외부 환경, 예를 들어, 오브젝트 주변의 조도, 또는 오브젝트의 휘도를 검출하거나, 또는 이미지 처리 장치(10b)의 위치를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제2 센서(300)는 자이로스코프 센서 또는 조도 센서일 수 있다.
제2 센서(300)는 센싱된 신호를 프로세서(200)를 통해 비전 센서(100b)로 제공하거나, 직접 비전 센서(100b)로 제공할 수 있다. 비전 센서(100b)는 제2 센서(300)로부터 수신되는 신호를 기초로 비전 센서(100b)의 동작을 제어할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 비전 센서(100b)는 제2 센서(300)로부터 수신되는 신호를 기초로, 픽셀 어레이(예를 들어, 도 2의 PA)에 제공되는 전압들의 레벨을 결정할 수 있다. 예를 들어, 비전 센서(100b)는 제2 센서(300)로부터 수신되는 신호를 기초로, 픽셀 어레이(PA)에 제공되는 리셋 바이어스 전압(VIASR)의 전압 레벨을 조절할 수 있다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 비전 센서(1100)가 적용된 전자 기기(1000)를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 12를 참조하면, 전자 기기(1000)는 비전 센서(1100), 메인 프로세서(1200), 워킹 메모리(1300), 스토리지(1400), 디스플레이 장치(1500), 통신부(1600) 및 유저 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한 비전 센서(100, 100b)가 비전 센서(1100)로서 적용될 수 있다. 비전 센서(1100)는 오브젝트를 센싱하여 이벤트 신호들을 생성하고, 생성된 이벤트 신호들을 메인 프로세서(1200)로 전송할 수 있다. 비전 센서(1100)는 온도에 따라 픽셀에 제공되는 리셋 신호의 전압 레벨을 변경함으로써, 비전 센서(1100)의 감지 정확도를 향상시킬 수 있다.
메인 프로세서(1200)는 전자 기기(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 비전 센서(1100)로부터 수신되는 이벤트 데이터, 즉 이벤트 신호들을 처리하여 오브젝트의 움직임을 검출할 수 있다.
워킹 메모리(1300)는 전자 기기(1000)의 동작에 이용되는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 워킹 메모리는 (1300)는 프로세서(1120)에 의해 처리된 패킷들 또는 프레임들을 일시적으로 저장할 수 있다. 예를 들어, 워킹 메모리(1300)는 DRAM (Dynamic RAM), SDRAM (Synchronous RAM) 등과 같은 휘발성 메모리, 및/또는 PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magneto-resistive RAM), ReRAM (Resistive RAM), FRAM (Ferro-electric RAM) 등과 같은 불휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
스토리지(1400)는 메인 프로세서(1200) 또는 다른 구성들로부터 저장이 요청된 데이터를 저장할 수 있다. 스토리지(1400)는 플래시 메모리, PRAM, MRAM, ReRAM, FRAM 등과 같은 불휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(1500)는 디스플레이 패널, 디스플레이 구동 회로, 및 DSI (display serial interface)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널은 LCD (Liquid Crystal Display) 장치, LED (Light Emitting Diode) 표시 장치, OLED(Organic LED) 표시 장치, AMOLED (Active Matrix OLED) 표시 장치 등과 같은 다양한 장치로 구현될 수 있다. 디스플레이 구동 회로는 디스플레이 패널을 구동하는데 필요한 타이밍 컨트롤러, 소스 드라이버 등을 포함할 수 있다. 메인 프로세서(1200)에 내장된 DSI 호스트는 DSI를 통하여 디스플레이 패널과 시리얼 통신을 수행할 수 있다.
통신부(1600)는 안테나(1630)를 통해 외부 장치/시스템과 신호를 교환할 수 있다. 통신부(1600)의 송수신기(1610) 및 MODEM (Modulator/Demodulator, 1620)은 LTE (Long Term Evolution), WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), GSM (Global System for Mobile communication), CDMA (Code Division Multiple Access), Bluetooth, NFC (Near Field Communication), Wi-Fi (Wireless Fidelity), RFID(Radio Frequency Identification) 등과 같은 무선 통신 규약에 따라, 외부 장치/시스템과 교환되는 신호를 처리할 수 있다.
유저 인터페이스(1700)는 키보드, 마우스, 키패드, 버튼, 터치 패널, 터치 스크린, 터치 패드, 터치 볼, 자이로스코프 센서, 진동 센서, 가속 센서 등과 같은 입력 인터페이스들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전자 기기(1000)의 구성 요소들, 예를 들어 비전 센서(1100), 메인 프로세서(1200), 워킹 메모리(1300), 스토리지(1400), 디스플레이 장치(1500), 통신부(1600) 및 유저 인터페이스(1700)는 USB (Universal Serial Bus), SCSI (Small Computer System Interface), MIPI, I2C, PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), M-PCIe (Mobile PCIe), ATA (Advanced Technology Attachment), PATA (Parallel ATA), SATA (Serial ATA), SAS (Serial Attached SCSI), IDE (Integrated Drive Electronics), EIDE (Enhanced IDE), NVMe (Nonvolatile Memory Express), UFS (Universal Flash Storage) 등과 같은 다양한 인터페이스 규약 중 하나 이상에 의거하여 데이터를 교환할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이;
    상기 복수의 픽셀들 각각으로 제공되는 리셋 바이어스 전압을 생성하는 전압 생성기;
    온도 정보 및 적어도 하나의 기준 온도 값을 비교한 결과에 따라 스위칭 셋팅 값을 출력하는 온도 비교 모듈; 및
    상기 스위칭 셋팅 값에 기초하여, 상기 리셋 바이어스 전압의 전압 레벨을 조절하는 리셋 바이어스 셋팅 신호를 생성하는 전압 레벨 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀들 각각은,
    픽셀을 리셋시키는 리셋 스위치; 및
    상기 리셋 바이어스 전압을 이용하여 상기 리셋 스위치를 스위칭하는 리셋 스위칭 신호를 생성하는 버퍼를 포함하고,
    상기 버퍼는 대응하는 픽셀을 리셋하도록 제어하는 리셋 신호 및 상기 픽셀 어레이를 리셋하도록 제어하는 글로벌 리셋 신호 중 하나에 의해 상기 리셋 스위칭 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 온도 비교 모듈은,
    상기 온도 정보 및 제1 기준 온도 값을 비교한 제1 결과 값을 출력하는 제1 비교 회로;
    상기 온도 정보 및 제2 기준 온도 값을 비교한 제2 결과 값을 출력하는 제2 비교 회로;
    클락 신호를 이용하여 상기 제1 결과 값을 카운팅한 제1 카운팅 비트를 출력하는 제1 카운터;
    상기 클락 신호를 이용하여 상기 제2 결과 값을 카운팅한 제2 카운팅 비트를 출력하는 제2 카운터;
    상기 제1 카운팅 비트 및 상기 제2 카운팅 비트에 기초하여, 선택 신호를 생성하는 선택 신호 생성기; 및
    상기 선택 신호에 응답하여, 복수의 셋팅 값들 중 하나를 상기 스위칭 셋팅 값으로써 출력하는 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 복수의 셋팅 값들이 셋팅되는 레지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 온도 비교 모듈로 상기 온도 정보를 전송하는 온도 센서 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 선택 신호 생성기는,
    상기 제1 카운터로부터 서로 다른 시점에 생성된 제1 카운팅 비트들을 수신하고, 상기 제2 카운터로부터 서로 다른 시점에 생성된 제2 카운팅 비트들을 수신하고, 상기 제1 카운팅 비트들 및 상기 제2 카운팅 비트들에 기초하여, 상기 선택 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 선택 신호 생성기에는, 레벨 카운트 숫자 정보에 따라, 상기 선택 신호를 생성하기 위해 필요한 상기 제1 카운팅 비트들의 수 및 상기 제2 카운팅 비트들의 수가 설정되는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 온도 비교 모듈은,
    프레임이 종료됨에 따라 생성되는 프레임 종료 신호가 수신되면, 상기 스위칭 셋팅 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 레벨 컨트롤러에는 기준 셋팅 값이 미리 설정되고,
    상기 전압 레벨 컨트롤러는, 전압 레벨 제어 신호에 따라 상기 스위칭 셋팅 값 및 상기 기준 셋팅 값 중 하나를 상기 리셋 바이어스 셋팅 신호로서 출력하는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 전압 레벨 제어 신호는 온도에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  11. 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이;
    상기 복수의 픽셀들 각각으로 제공되는 리셋 바이어스 전압을 생성하는 전압 생성기;
    온도 정보를 생성하는 온도 센서 컨트롤러;
    상기 온도 정보에 따라 스위칭 셋팅 값을 출력하는 온도 비교 모듈; 및
    상기 스위칭 셋팅 값에 기초하여, 상기 리셋 바이어스 전압의 전압 레벨을 조절하는 리셋 바이어스 셋팅 신호를 생성하는 전압 레벨 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀들 각각은,
    픽셀을 리셋시키는 리셋 스위치; 및
    상기 리셋 바이어스 전압을 이용하여 상기 리셋 스위치를 스위칭하는 리셋 스위칭 신호를 생성하는 버퍼를 포함하고,
    상기 리셋 바이어스 전압은 상기 리셋 스위치를 오프 시키기 위한 전압인 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 온도 비교 모듈은,
    상기 온도 정보 및 제1 기준 온도 값을 비교한 제1 결과 값을 출력하는 제1 비교 회로;
    상기 온도 정보 및 제2 기준 온도 값을 비교한 제2 결과 값을 출력하는 제2 비교 회로;
    클락 신호를 이용하여 상기 제1 결과 값을 카운팅한 제1 카운팅 비트를 출력하는 제1 카운터;
    상기 클락 신호를 이용하여 상기 제2 결과 값을 카운팅한 제2 카운팅 비트를 출력하는 제2 카운터;
    상기 제1 카운팅 비트 및 상기 제2 카운팅 비트에 기초하여, 선택 신호를 생성하는 선택 신호 생성기; 및
    상기 선택 신호에 응답하여, 복수의 셋팅 값들 중 하나를 상기 스위칭 셋팅 값으로써 출력하는 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 온도 센서 컨트롤러는, 상기 온도 비교 모듈로 상기 클락 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 온도 센서 컨트롤러는, 상기 제1 기준 온도 값 및 상기 제2 기준 온도 값을 생성하여 상기 온도 비교 모듈로 전송하는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 전압 레벨 컨트롤러에는 기준 셋팅 값이 미리 설정되고,
    상기 전압 레벨 컨트롤러는, 전압 레벨 제어 신호에 따라 상기 스위칭 셋팅 값 및 상기 기준 셋팅 값 중 하나를 상기 리셋 바이어스 셋팅 신호로서 출력하는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 전압 레벨 제어 신호는 온도에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 비전 센서.
  18. 복수의 픽셀들을 포함하는 비전 센서의 동작 방법에 있어서,
    상기 비전 센서의 온도를 감지하여, 서로 다른 시점에서의 온도 정보들을 생성하는 단계;
    지정된 수의 온도 정보들을 획득하는 단계; 및
    획득된 온도 정보들에 기초하여, 상기 복수의 픽셀들에 제공되는 리셋 스위칭 신호의 전압 레벨을 조절하는 단계를 포함하고,
    상기 리셋 스위칭 신호에 따라 상기 복수의 픽셀들이 리셋되는 것을 특징으로 하는 비전 센서의 동작 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 리셋 스위칭 신호의 전압 레벨을 조절하는 단계는,
    상기 온도 정보들 각각을 기준 온도 값과 비교한 결과에 따라, 상기 리셋 스위칭 신호의 전압 레벨을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전 센서의 동작 방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 리셋 스위칭 신호의 전압 레벨을 조절하는 단계는, 프레임이 종료된 이후에 상기 복수의 픽셀들에 제공되는 리셋 스위칭 신호의 전압 레벨을 조절하는 것을 특징으로 하는 비전 센서의 동작 방법.
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