KR20230162944A - 화상 요소 판독 회로부, 화상 요소, 및 화상 요소 판독 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적으로 화상 요소 판독 회로부에 관한 것으로, 화상 요소 판독 회로부는, 감광성 요소에서 전기 캐리어들의 양을 감지하고 - 감광성 요소는 감광성 요소에 입사되는 광에 응답하여 전기 캐리어들을 생성하도록 구성됨 -; 전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달했을 때 감광성 요소로부터 상기 전기 캐리어들을 판독하도록 구성된다.

Description

화상 요소 판독 회로부, 화상 요소, 및 화상 요소 판독 방법

본 발명은 일반적으로 화상 요소 판독 회로부(image element readout circuitry), 화상 요소(image element) 및 화상 요소 판독 방법(image element readout method)에 관한 것이다.

일반적으로, (예를 들어, 카메라에서) 포토다이오드들에서 생성된 전하들을 판독하는 방법이 공지되어 있다.

미리 결정된 노출 시간 후에, 노출 시간이 만료된 후에 포토다이오드에서 더 이상의 전하들이 발생되지 않도록, (전기) 셔터(shutter)가 사용될 수 있다. 노출 시간은 자동으로 또는 사용자 선호도에 기초하여 설정될 수 있다.

이러한 디바이스들 및 방법들에서, 생성된 전하들은 포토다이오드로부터 배출되고 복원될 수 없어서, 이러한 방법들은 파괴 판독 방법들(destructive readout methods)로 지칭될 수 있다.

비-파괴 판독 방법들(non-destructive readout methods)이 또한 공지되어 있다. 예를 들어, 포토다이오드와 딥 트렌치 분리(deep trench isolation)(DTI) 사이의 기생 캐패시턴스(parasitic capacitance)가 판독 시점을 결정하기 위해 포토다이오드 전하를 감지하는 데 이용될 수 있고, 이에 대해서는 도 1을 참조하여 논의될 것이다.

포토다이오드들을 판독하는 기술들이 존재하지만, 일반적으로 화상 요소 판독 회로, 화상 요소, 및 화상 요소 판독 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

제1 양태에 따르면, 본 발명은 화상 요소 판독 회로를 제공하고, 화상 요소 판독 회로는,

감광성 요소(photosensitive element)에서 전기 캐리어들(electric carriers)의 양을 감지하고 - 감광성 요소는 감광성 요소에 입사되는 광에 응답하여 전기 캐리어들을 생성하도록 구성됨 -;

전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달했을 때 감광성 요소로부터 전기 캐리어들을 판독하도록

구성된다.

제2 양태에 따르면, 본 발명은 화상 요소를 제공하고, 화상 요소는,

감광성 요소; 및

화상 요소 판독 회로부

를 포함하고, 화상 요소 판독 회로부는:

감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 감지하고 - 감광성 요소는 감광성 요소에 입사되는 광에 응답하여 전기 캐리어들을 생성하도록 구성됨 -;

전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달할 때 감광성 요소로부터 전기 캐리어들을 판독하도록

구성된다.

제3 양태에 따르면, 본 발명은 화상 요소 판독 방법을 제공하며, 이 방법은,

감광성 요소에서 전기 캐리어들의 양을 감지하는 단계 - 감광성 요소는 감광성 요소에 입사되는 광에 응답하여 전기 캐리어들을 생성하도록 구성됨 -; 및

전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달했을 때 감광성 요소로부터 전기 캐리어들을 판독하는 단계

를 포함한다.

추가적인 양태들이 종속항들, 이하의 설명 및 도면들에 제시된다.

실시예들은 첨부 도면들과 관련하여 예로서 설명된다.
도 1은 일반적으로 알려진 화소를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 화상 요소 판독 회로를 포함하는 본 발명에 따른 화상 요소의 회로도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 화상 요소 판독 회로부를 포함하는 본 발명에 따른 화상 요소의 추가 실시예의 개략도를 도시하며, 포토다이오드와 기준 전압(reference voltage) 사이의 기생 캐패시턴스는 포토다이오드의 전압 변화를 감지하는 데 사용된다.
도 4는 본 발명에 따른 화상 요소 판독 방법의 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 5는 도 4의 화상 요소 판독 방법에서의 감지를 나타내기 위한 도면이다.
도 6은 포토다이오드와 전송 게이트(transfer gate) 사이의 기생 캐패시턴스가 포토다이오드의 전압 변화를 감지하는 데 사용되는 본 발명에 따른 화상 요소 판독 회로부를 포함하는 화상 요소의 다른 실시예를 나타낸다.
도 7은 포토다이오드와 피닝층(pinning layer) 사이의 기생 캐패시턴스가 포토다이오드의 전압 변화를 감지하는 데 사용되는 본 발명에 따른 화상 요소 판독 회로부를 포함하는 화상 요소의 다른 실시예를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 전하들을 판독하기 위해 CDS를 이용하는 감지 회로(sensing circuit)의 실시예를 도시한다.
도 9는 Vth 변조 감지(modulation sensing)를 이용한 본 발명에 따른 화상 요소 판독 회로부의 다른 실시예의 회로도를 도시한다.
도 10은 도 9의 화상 요소 판독 회로부의 평면도를 도시한다.
도 11은 제어 신호들이 도 9 및 도 10의 화상 요소 판독 회로부에 인가되는 타이밍도를 도시한다.
도 12는 용량성 감지(capacitive sensing)를 이용하는 본 발명에 따른 화상 요소 판독 방법의 추가 실시예를 도시한다.
도 13은 Vth 변조 감지를 이용한 본 발명에 따른 화상 요소 판독 방법의 추가 실시예를 도시한다.
도 14는 본 발명에 따른 반도체 디바이스의 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 반도체 디바이스들의 2개의 실시예들을 도시한다.
도 16은 운송수단 제어 시스템의 개략적인 구성의 예를 도시하는 블록도이다.
도 17은 운송수단 외부 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치들의 일례를 설명하는 것을 보조하는 도면이다.

도 2에서 시작하는 실시예들의 상세한 설명이 주어지기 전에, 일반적인 설명들이 이루어진다.

처음에 언급된 바와 같이, 비-파괴 화소 판독 방법들이 일반적으로 알려져 있다.

그러나, 예를 들어, 높은 다이내믹 레인지(high dynamic range)(HDR)를 갖는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 화상 센서들의 경우에, 낮은 비용으로 높은 해상도가 달성될 수 있도록, 화소들의 하향 확장성(downwards scalability)을 제공하는 것이 바람직하다는 것이 인식되었다.

공지된 HDR 화소들(예를 들어, DCG(dual conversion gain), 스플릿 PD(photodiode), LOFIC(lateral overflow integration capacitor) 또는 그와 유사한 것)은 포토다이오드가 너무 작아져서 충분한 저-광 퍼포먼스(low-light performance)를 가질 수 없기 때문에 대략 2 마이크로미터 미만으로 스케일링하기가 어려울 수 있다.

따라서, 판독 회로부의 크기를 감소시키는 것이 적합할 수 있다는 것이 인식되었다.

이웃 화소들을 조합(또는 빈(bin))하는 초고해상도(ultra-high-resolution) HDR 센서들은 높은 제조 복잡성 및 따라서 높은 비용을 가질 수 있다는 점이 더 인식되었다.

또한, 공지된 CMOS 화상 센서 화소는 포토다이오드에서 축적된 신호 전하들을 판독 또는 감지하여 비례 출력 전압(proportional output voltage)을 생성하기 위해, 상관된 이중 샘플링(correlated double sampling)(CDS)을 사용할 수 있다. 그러나, CDS 판독은 통상적으로 파괴적인데, 즉, 감지가 완료된 후에 포토다이오드에 더 이상의 전하가 남지 않는다. 더욱이, 각각의 판독 전에 광 전하에 대한 새로운 적분 프로세스가 수행될 수 있다.

따라서, 예를 들어, 비-파괴 화소-판독에 기초하여, 화소(들)에서의 광 레벨(light level)에 따라 각각의 화소(또는 화소들의 그룹)에 대한 적분 시간(integration time)에 대한 자동 제어를 제공하고, 그에 의해 또한 화상 센서의 다이내믹 레인지(dynamic range)를 증가시키는 것이 바람직하다는 것이 인식되었다.

그러나, 공지된 화소들에서는, 딥 트렌치 분리(DTI)를 제공함으로써 비-파괴 화소-판독이 달성될 수 있으며, 이는 제조 비용을 증가시킨다.

일반적으로 알려진 비-파괴 판독은 화소(1)을 도시하는 도 1을 참조하여 논의된다.

화소(1)에서, 포토다이오드(2)는 반도체 재료(3)의 N-웰(N-well)에 내장된다(embedded).

화소(1)은 일반적으로 알려진 바와 같이, 실리콘 이산화물 유전체층(silicon dioxide dielectric)(5) 아래의 피닝층(4), 전송 게이트(6) 및 플로팅 디퓨전(7)을 더 포함한다.

또한, 감지 트랜지스터(9)를 통해 포토다이오드(2)에 결합되는 금속 충전물(metal fill)을 포함하는 DTI(8)가 제공되며, 따라서 포토다이오드와 DTI 사이의 기생 캐패시턴스는 DTI(8)에 연결되는 감지 회로(10)에 의해 포토다이오드에서 전압 변화를 결정하는 데 사용될 수 있다. 화소(1)은 일반적으로 공지된 바와 같이 p-서프층(p-sup layer)(11) 상에 제공된다.

그러나, (하향) 확장성 및 제조 비용들의 관점에서, DTI의 사용을 피하는 것이 바람직할 수 있다는 것이 인식되었다.

그로 인하여, 일부 실시예들은, 감광성 요소에서 전기 캐리어들의 양을 감지하고 - 감광성 요소는 광이 감광성 요소에 입사하는 것에 응답하여 전기 캐리어들을 생성하도록 구성됨 -; 전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달했을 때 감광성 요소로부터 전기 캐리어들을 판독하도록 구성된 화상 요소 판독 회로부와 관계가 있다.

회로부는 CPU(중앙 처리 유닛), GPU(그래픽 처리 유닛), FPGA(필드-프로그래머블 게이트 어레이) 또는 그와 유사한 것과 같이, 본 발명에 따라 전기 캐리어들을 감지 및/또는 판독하도록 적응가능하고/하거나, 전기 캐리어들을 감지 및/또는 판독하기 위한 제어 신호들을 생성하도록 구성가능한 임의의 엔티티 또는 다수의 엔티티들과 관계가 있을 수 있다.

화상 요소 판독 회로부는 화상 요소 내에 또는 화상 요소를 위해 제공될 수 있고, 이는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 또는 그와 유사한 것과 같은 공지된 (반도체) 기술들에 기초할 수 있다.

따라서, 화상 요소는, 일반적으로 알려진 바와 같이, 광이 감광성 요소에 입사할 때 전기 캐리어들을 생성하도록 구성되는 감광성 요소를 포함할 수 있다. 감광성 요소는 예를 들어 포토다이오드에 기초할 수 있다.

따라서, 전기 캐리어들은, 전자들, 전자-정공-쌍들(electron-hole-pairs), 정공들 또는 그와 유사한 것과 같은, 광검출(photodetection) 프로세스에서 생성된 임의의 전기 캐리어들일 수 있다.

전기 캐리어들은, 이들이 생성된 후에, 예를 들어 전하, 전압, 전류 또는 그와 유사한 것(이하에서 더 논의됨)으로서 감광성 요소에 존재하는 것으로 감지될 수 있다. 촬상(imaging) 분야에서 일반적으로 알려진 바와 같이, 전하들은 전형적으로 미리 결정된 양의 노출 시간 후에 화상 요소로부터 또는 감광성 요소로부터 판독된다.

그러나, 본 발명에 따르면, 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달한 것이 감지될 때 감광성 요소로부터 전하들이 판독된다.

예를 들어, 공지된 촬상 디바이스들에서 노출 시간이 너무 길거나 너무 짧다면, 전기 캐리어들을 판독하도록 감지 가능한 시점이 결정되지 않기 때문에 결과 화상(resulting image)은 과-노출(over-exposed)되거나 부족-노출(under-exposed)될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 전하들은 감광성 요소가 광으로 충분히 노출되었지만 너무 많이 노출되지 않은 경우에만 판독될 수 있어서, 과-노출 또는 부족-노출이 회피될 수 있다.

미리 결정된 값은 임의의 값일 수 있고, 전기 캐리어들의 양이 어떻게 감지되는지에 의존할 수 있다. 예를 들어, 그것은 상대값(예를 들어, 0과 1 사이, 또는 20 퍼센트, 50 퍼센트, 70 퍼센트 또는 그와 유사한 것과 같은 0과 100 퍼센트 사이) 또는 절대값일 수 있다.

예를 들어, 전기 캐리어들의 양은 용량성 감지에 기초하여 감지될 수 있으며, 이 경우에 미리 결정된 값은 예를 들어 전하의 차원(dimension of a charge)을 가질 수 있다.

따라서, 전기 캐리어들의 양은, 예를 들어, 전자들의 절대량으로서, 또는 전하로서 감지될 수 있거나, 임의의 다른 간접 또는 직접 방식에 기초하여 감지될 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따르면, 화상 캡처 프로세스 동안 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 비-파괴 감지가 달성된다. 따라서, 화소-개별 적분 시간(pixel-individual integration time)이 제공될 수 있고, 그에 의해 화상 센서의 다이내믹 레인지(다수의 화소들 또는 화상 요소들의 경우에) 및 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)(예를 들어, 다수의 판독 동작들을 평균화함으로써)를 더 증가시킨다. 본 발명에 따른 비-파괴 판독은 또한 신호의 변화율을 측정하기 위해 화상 요소 또는 화소를 멀티-샘플링하여, 다이내믹 레인지를 더 증가시키는 데 이용될 수 있다. 더욱이, 화소별 A/D(analog/digital) 변환은, 예를 들어, 화소가 특정 신호 임계치 레벨에 도달하는 시간을 (각각의 클락(clock)에 의해) 측정함으로써 제공될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따르면, 전면 조명 화상 센서(front-side illuminated image sensor)뿐만 아니라 후면 조명 화상 센서(back-side illuminated image sensor)에 적용될 수 있는 화상 요소 판독 회로부가 제공될 수 있다.

일부 실시예들에서, 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양은, 상술한 바와 같이 용량성 감지에 기초하여 감지된다.

감광성 요소에 대한 기생 캐패시턴스는 전기 캐리어들의 양을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 대전된 요소들(예를 들어, 포토다이오드) 및 추가 요소가 알려진 거리(known distance)(예를 들어, 제조로 인해 알려짐)를 갖기 때문에 기생 캐패시턴스가 존재할 수 있으며, 따라서 이들은 일반적으로 알려진 바와 같이, 캐패시터(capacitor)로서 모델링될 수 있다. 따라서, 기생 캐패시턴스는 감광성 요소 내에 존재하는 전하들 또는 전기 캐리어들의 표시일 수 있다.

따라서, 일부 실시예들에서, 화상 요소 판독 회로부는 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 표시하는 감광성 요소 내의 전압 변화를 용량성으로(capacitively) 감지하도록 더 구성된다. 예를 들어, 포토다이오드와 추가 요소(예를 들어, 기준 전압 노드, 접지(ground), 피닝층, 전송 게이트, 플로팅 디퓨전, 적층 층(laminating layer), 반도체 층, 도핑된 영역 또는 그와 유사한 것) 사이의 기생 캐패시턴스에 기초하여, 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양이 결정될 수 있도록, 용량성 감지가 예상될 수 있다.

전압 변화는 감광성 요소 내의 (광자들로부터 축적된) 전기 캐리어들의 양에 비례할 수 있는 전압 강하(voltage drop) 또는 전압 상승(voltage rise)일 수 있거나, 임의의 다른 수학적 관계가 결정 가능할 수 있다.

일부 실시예들에서, 전기 캐리어들(또는 포토다이오드 전하)의 양은 기준 전압(또는 접지)에 대한 전압을 용량적으로 감지함으로써 더 감지된다. 예를 들어, 감광성 요소와 기준 전압(또는 접지) 사이의 기생 캐패시턴스는 감광성 요소 내의 전기 캐리어들을 감지하는 데 사용될 수 있다.

따라서, 용량성 감지 회로(capacitive sensing circuit) 또는 감지 노드(sense node)가 접지와 캐패시터 사이에 제공될 수 있다. 이에 기초하여, 예를 들어, 전압 변화가 결정될 수 있다.

일부 실시예들에서, 전기 캐리어들의 양은 전송 게이트와 감광성 요소 사이의 용량성 결합(capacitive coupling)에 기초하여 더 감지된다.

일반적으로 알려진 바와 같이, 전송 게이트가 화상 요소에 제공될 수 있고, 따라서, 용량성 감지 회로가 전송 게이트에 결합될 수 있다. 예를 들어, 이러한 구성에 기초하여, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 감광성 요소와 전송 게이트 사이의 기생 캐패시턴스는 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 감지하기 위해 사용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 전기 캐리어들의 양은 피닝층과 감광성 요소 사이의 용량성 결합에 기초하여 더 감지된다.

일반적으로 알려진 바와 같이, 피닝층이 화상 요소 내에 제공될 수 있으며, 따라서, 이는 감광성 요소와 용량성으로 결합될 수 있으며, 따라서 예를 들어, 전압 변화의 감지 또는 그와 유사한 것에 기초하여 포토다이오드 전하의 감지를 가능하게 할 수 있다.

따라서, 일부 실시예들에서 전압 변화는, 여기서 논의된 바와 같이, 용량성 결합에 기초하여 결정될 수 있다.

일부 실시예들에서, 전기 캐리어들의 양은 임계치 전압 변조 감지(threshold voltage modulation sensing)(Vth 변조 감지라고도 지칭됨)에 기초하여 감지된다.

일반적으로 알려진 바와 같이, Vth 변조 감지는 전기 캐리어들을 감지하기 위해 적응형 감지 전압(adaptive sensing voltage)을 사용할 수 있다. 감지 노드 또는 감지 회로의 인가 전압(applied voltage)은 감광성 요소 내에 존재하는 전기 캐리어들에 대해 변할 수 있어서, 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양은 전압(변화)에 기초하여 감지된다. 이러한 전압 변화는 대응하는 포토다이오드 전하로 변환될 수 있는 Vth 변조를 야기할 것이다.

여기서 논의된 바와 같이, 전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달할 때, 전기 캐리어들은 (촬상 신호를 생성하기 위해) 감광성 요소로부터 판독된다.

일부 실시예들에서, 전기 캐리어들은 상관된 이중 샘플링에 기초하여 감광성 요소로부터 판독된다.

상관된 이중 샘플링(CDS)은 일반적으로 공지되어 있으며, 따라서 그의 광범위한 논의는 생략된다. 그러나, 본 발명은 임의의 타입의 CDS로 제한되지 않으며, 따라서 아날로그 또는 디지털 CDS가 예상될 수 있다는 점에 유의해야 한다. CDS를 사용함으로써, 신호 대 잡음비가 더 최적화될 수 있다.

다수의 화상 요소들이 사용되는 경우(예를 들어, 화소 어레이에서), CDS 판독 후에, 각각의 화소 값은, 예를 들어, 화소 값을 적분 시간(integration time)으로 나눔으로써 선형화(linearized)(또는 정규화(normalized))될 수 있다. 예를 들어, 상이한 화소들은 이들이 미리 결정된 값에 도달할 때까지 상이한 적분 시간들을 필요로 할 수 있지만, 이들이 선형화되지 않으면, 이들은 상이하게 노출될 수 있어, 화상 내의 컬러 분포가 열화(deteriorated)될 수 있다.

더욱이, 다수의 화소들의 경우, 각각의 화소(화상 요소)에는 행 및 열 선택 스위치가 제공될 수 있으며, 따라서 화소-개별 판독(pixel-individual readout)이 달성될 수 있다. 대안적으로, 이웃 화소들 사이의 미리 결정된 상관(correlation)이 가정되면 그룹 선택 스위치들이 사용될 수 있다.

본 발명의 개념들은, 이와 관련하여 본 발명을 제한하지 않고, 이벤트 구동 기술들(event driven techniques)(예를 들어, 버스 중재(bus arbitration))과 더 조합될 수 있다.

일부 실시예들은 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 감광성 요소; 및 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 감지하고 - 감광성 요소는 감광성 요소에 입사되는 광에 응답하여 전기 캐리어들을 생성하도록 구성됨 -; 전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달할 때 감광성 요소로부터 전기 캐리어들을 판독하도록 구성된 화상 요소 판독 회로부를 포함하는 화상 요소와 관계가 있다.

일부 실시예들에서, 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양은, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 용량성 감지에 기초하여 감지된다. 일부 실시예들에서, 화상 요소 판독 회로부는, 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 표시하는 감광성 요소 내의 전압 변화를 용량성으로 감지하도록 더 구성된다. 일부 실시예들에서, 전기 캐리어들의 양은, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 기준 전압에 대한 전압을 용량성으로 감지함으로써 더 감지된다. 일부 실시예들에서, 전기 캐리어들의 양은, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 전송 게이트와 감광성 요소 사이의 용량성 결합에 기초하여 더 감지된다. 일부 실시예들에서, 전기 캐리어들의 양은 본 명세서에 설명된 바와 같이 피닝층과 감광성 요소 사이의 용량성 결합에 기초하여 더 감지된다. 일부 실시예들에서, 전기 캐리어들의 양은, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 임계치 전압 변조 감지에 기초하여 감지된다. 일부 실시예에서, 전기 캐리어들은 상관된 이중 샘플링에 기초하여 감광성 요소로부터 판독된다.

일부 실시예들은, 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 감광성 요소에서 전기 캐리어들의 양을 감지하는 단계 - 감광성 요소는 광이 감광성 요소에 입사하는 것에 응답하여 전기 캐리어들을 생성하도록 구성됨 -; 및 전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달했을 때 감광성 요소로부터 전기 캐리어들을 판독하는 단계를 포함하는 화상 요소 판독 방법에 관한 것이다.

화상 요소 판독 방법은 본 발명에 따른 화상 요소 판독 회로부로 수행될 수 있다.

일부 실시예들에서, 화상 요소 판독 방법은, 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 표시하는 감광성 요소 내의 전압 변화를 용량성으로 감지하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 전기 캐리어들의 양은, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 임계치 전압 변조 감지에 기초하여 감지된다. 일부 실시예들에서, 전기 캐리어들은, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 상관된 이중 샘플링에 기초하여 감광성 요소로부터 판독된다.

본 명세서에서 설명되는 바와 같은 방법들은 또한 일부 실시예들에서 컴퓨터 및/또는 프로세서 상에서 수행될 때 컴퓨터 및/또는 프로세서로 하여금 방법을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램으로서 구현된다. 일부 실시예들에서, 또한 위에 설명된 프로세서와 같은 프로세서에 의해 실행될 때, 본 명세서에 설명된 방법들이 수행되게 하는 컴퓨터 프로그램 제품을 저장하는 비-일시적 컴퓨터-판독가능 기록 매체(non-transitory computer-readable recording medium)가 제공된다.

도 2로 돌아가면, 본 발명에 따른 화상 요소(20)가 회로도로 도시된다.

화상 요소(20)는 포토다이오드(21)를 포함한다. 상징적으로, 포토다이오드에 대해 존재하는 기생 캐패시턴스를 도시하기 위해, 감지 회로(23)(비-파괴 포토다이오드 감지 회로라고도 함)에 결합된 캐패시터(22)가 도시된다.

그러나, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 캐패시터(22)가 제공되지 않도록, 대전된 요소들로 인해 기생 캐패시턴스가 존재할 수 있고, 따라서 그것은 점선들로 도시된다. 이것은 캐패시터의 제공없이 캐패시턴스가 존재하는 것을 나타내기 위해, 캐패시터들(38, 66, 71, 및 82)을 상징적으로 도시하는 곧 있을 도 3, 도 6, 도 7, 및 도 8에도 적용된다.

도 2로 돌아가면, 감지 회로(23)는 여기서는 특정되지 않지만, 다음의 도면들에서 논의될 추가 요소와 포토다이오드(21) 사이의 기생 캐패시턴스 전압 강하를 감지 또는 결정함으로써 포토다이오드(21) 내의 전기 캐리어들의 양을 감지하도록 구성된다.

화상 요소(20)는 선택 회로부(selection circuitry)(24)를 더 포함하며, 따라서 전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달한 것이 감지될 때 포토다이오드가 판독될 수 있다.

선택 회로부는 포토다이오드(21)에 결합되는 전송 게이트 스위치(transfer gate switch)(25)를 포함한다. 전송 게이트 스위치(25)는 리셋 게이트 스위치(reset gate switch)(26) 및 소스 팔로워(source follower) SF(27)에 더 결합된다.

트랜지스터 SF(27)는 하나의 핀과 함께 열 선택 스위치(column select switch)(28)에 더 결합되고 다른 핀과 함께 행 선택 스위치(row select switch)(29)에 더 결합된다.

이 실시예에서, 화상 요소 판독 회로부는 감지 회로(23) 및 선택 회로부(24)를 포함한다.

캡처 시퀀스(capture sequence)는 (의사 코드(pseudo-code)로 설명될) 다음과 같이 수행될 수 있다:

I) 전송 게이트 스위치(25) 및 리셋 게이트 스위치(26)의 펄싱(pulsing)에 기초하여 포토다이오드(21)를 리셋하고;

II) i를 0으로 설정하고;

III) 광을 적분(integrate)하고;

IV) i를 증분하고;

V) 포토다이오드(21)를 비-파괴적으로 감지하고;

VI) 만약 포토다이오드 신호 > 임계치이면;

VII) IX)로 가고;

VIII) 그렇지 않으면 III)으로 가고;

IX) 포토다이오드(21)를 CDS 판독하고;

X) i로 나눔으로써 화소 값을 선형화한다.

도 3은 본 발명에 따른 화상 요소(30) 판독 회로부를 포함하는 화상 요소를 도시한다.

화상 요소(30)는 반도체 재료(32)의 N-웰(N-well)에 내장된 포토다이오드(31)를 포함한다. 화상 요소(30)는 피닝층(33), 전송 게이트(34) 및 플로팅 디퓨전(35)을 더 포함한다. 플로팅 디퓨전(35)은 공급 전압 VDD(37)에 결합된 리셋 스위치(36)와 더 결합된다.

포토다이오드(31)와 (일부 실시예들에서, 접지일 수 있는) 기준 전압 VREF 사이에, 기생 캐패시턴스의 존재를 나타내기 위한 상징적인 캐패시터(38)가 도시되어 있다. 더욱이, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 음으로 대전된 광전자들(photo-electrons)의 축적에 의해 야기되는 기생 캐패시턴스 전압 강하를 결정하기 위해 감지 스위치(39)가 접지 GND(선택적으로 VREF)와 감지 노드(40) 사이에 제공된다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 화상 요소(30)는 p-서프층(41) 상에 제공된다.

화상 요소(30)는 도 4 및 도 5를 참조하여 이하에서 논의되는 바와 같이, 화상 요소 판독 방법(50)으로 동작될 수 있다.

도 4는 위에서 주어진 의사 코드와 유사한 화상 요소 판독 방법(50)의 흐름도를 도시한다. 일반적으로, 위에서 주어진 의사 코드 또는 화상 요소 판독 방법(50)은 본 발명의 모든 실시예들에 적용될 수 있고, 도 2 및 도 3의 실시예들에 제한되지 않는다.

(51)에서, 포토다이오드(31)가 리셋되고, 감지 노드(40)가 Vref로 사전-설정(pre-set)되고, 반복 값 i가 0으로 설정된다.

(52)에서, 리셋 스위치(36)가 턴오프(turned off)(즉, 연결해제)되어, 감지 노드(40)가 플로팅(floating)하게 된다(즉, 높은 임피던스를 가진다).

(53)에서, 반복 i가 (54)에서 증분되도록 광(신호)이 적분된다.

(55)에서, 감지 노드(40)에서의 전압(V_sense)이 측정된다. (56)에서, 측정된 전압이 임계치 전압 V_th와 비교된다. 만약 V_sense가 V_th보다 작거나 같다면, (53)에서 광이 다시 적분되는 식으로 이어진다.

(57)에서, V_sense가 V_th보다 크면, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 포토다이오드가 CDS로 판독된다. 더욱이, 전기 캐리어들은 i-값에 기초하여 선형화되어(즉, 측정된 신호가 반복 횟수로 나누어져), 다수의 화소들 또는 화상 요소들의 경우에, 광 신호는 대략 동일한 레벨로 된다(이 경우, 다른 화상 요소들은 그만큼의 반복들을 필요로 하지 않음).

그러나, 일부 실시예들에서, Vth가 최대 적분 시간(maximum integration time)(센서 프레임 속도(sensor frame rate)에 의존할 수 있음)에 도달될 필요는 없다. 이러한 경우, 화상 요소는 "정규(regular)" CDS에 의해 판독될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 감지를 나타내기 위한 다이어그램(60)을 도시한다.

다이어그램(60)의 세로 좌표 상에는 포토다이오드의 전압 V_PD가 도시되어 있고, 가로 좌표 상에는 시간이 도시되어 있다.

더욱이, 감지 노드 상의 전압 V_pin(또는 V_sense)이 결정되는 반복들 i이 도시된다. 획득의 시작에서, V_pin은, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, GND로 설정된다. 만약 V_sense가 측정되면, 그것은 절댓값 아래로 시프트될 수 있는데, 즉, V_pin 대신에 GND에서 시작할 수 있다는 점에 유의해야 한다.

N번째 적분 후에, 포토다이오드가 판독되도록, 측정된 전압 V_PD이 임계값 V_th 미만의 값에 도달한 것으로 결정된다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 포토다이오드가 판독되었을 때, 포토다이오드는 리셋된다. N번째가 수행된 후의 측정 시간은, T_int(적분 시간)으로 명명되어, 포토다이오드는 포화에 도달하기 전에 판독된다.

도 6은 포토다이오드와 전송 게이트 사이의 기생 캐패시턴스가 결정되는 본 발명에 따른 화상 요소(65)의 추가 실시예를 도시한다.

화상 요소(65)는 접지 대신에 전송 게이트(67)와 포토다이오드 사이에 기생 캐패시턴스(66)이 존재한다는 점에서 화상 요소(30)와 상이하다. 그러므로, 대응하는 감지 회로(68)가 전송 게이트(67)에 결합되어, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 각각의 기생 캐패시턴스가 포토다이오드 내의 전기 캐리어들의 양을 감지하는 데 사용될 수 있다.

나머지 요소들은 화상 요소(30)에 대응하며, 따라서 그의 반복적인 설명은 생략된다.

화상 요소(65)에 대한 획득 프로세스(acquisition process) 또는 캡처 프로세스는 다음의 의사 코드에 따라 수행될 수 있다:

I) 전송 게이트의 펄싱에 기초하여 포토다이오드를 V_pin으로 리셋한다;

II) 포토다이오드 노출 페이즈(phase);

전송 게이트 플로팅(그러나 오프(off) 상태에 머무르기에 충분히 낮음),

포토다이오드는 전자들(Q_PD)을 축적,

대응하는 전압에 의해 전송 게이트는 강하한다,

III) 포토다이오드 감지 페이즈: 전송 게이트 상의 강하를 측정하고 임계치와 비교한다.

도 7은 포토다이오드(72)와 피닝층(73) 사이에 기생 캐패시턴스(71)가 사용된다는 점에서 화상 요소들(30 및 65)과 다른, 본 발명에 따른 화상 요소(70)의 다른 실시예를 도시한다. 따라서, 감지 회로(74)는 피닝층(73)에 결합된다.

나머지 요소들은 본 명세서에서 논의된 다른 화상 요소들과 유사하므로, 그 반복적인 설명은 생략된다.

화상 요소(70)에 대한 획득 프로세스 또는 캡처 프로세스는 다음의 의사 코드에 따라 수행될 수 있다,

I) 포토다이오드 리셋 페이즈;

포토다이오드(72)를 V_pin으로 설정;

포토다이오드 전압에 기초하여 기생 캐패시턴스(71)를 설정(즉, V_pin으로);

P+ 층(75)을 GND로 프리차지(pre-charge)한다;

II) 포토다이오드 노출 페이즈;

P+ 층 플로팅;

포토다이오드 축적 전자들(photodiode accumulated electrons)(Q_PD);

P+ 층은 대응하는 전압에 의해 강하한다;

III) 포토다이오드 감지 페이즈: P+ 층 상의 강하를 측정하고 임계치와 비교한다.

도 8은 (본 발명에 따른 화상 요소 판독 회로부의 실시예로서) CDS를 이용하는 감지 회로(80)의 실시예를 블록도로 도시한다.

감지 회로(80)는 포토다이오드(83)에 대한 기생 캐패시턴스가 사용되도록, 프리차지 전압(pre-charge voltage) V_precharge을 임계치 전압 V_th과 비교하는 비교기(81)를 포함한다. V_precharge와 V_th 사이의 차이가 미리 결정된 값에 도달할 때, 적분이 중단되고 포토다이오드(83)가 판독된다.

도 9는, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, Vth 변조 감지에 기초하여 감광성 요소(91)를 판독하기 위한 본 발명에 따른 화상 요소 판독 회로부(90)의 추가 실시예를 도시한다.

감지 회로 SENS는 제1 플로팅 디퓨전 노드 FD에 결합되고 공급 전압 VDD이 공급되는 감광성 요소(91) 옆에 제공된다. 제2 플로팅 디퓨전 노드 FD는 다이오드를 통해 접지 결합된 신호 라인 전압(signal line voltage) VSL과 결합된다. 더욱이, 제2 플로팅 디퓨전 노드 FD는 리셋 트랜지스터와 결합된 제3 플로팅 디퓨전 노드 FD와 결합되고, 리셋 트랜지스터에는 VDD가 공급된다. 더욱이, 제3 플로팅 디퓨전은 (VDD가 공급되는) 증폭 트랜지스터(amplification transistor) AMP와 결합되고, 증폭 트랜지스터 AMP는 다이오드와 결합되는 선택 트랜지스터(selection transistor) SEL와 더 결합된다. 전송 게이트 TG는 SENS와 제3 플로팅 디퓨전 사이에 더 제공된다.

도 10은 감지 회로 SENS가 감광성 요소(91)의 상부에 제공되고 포토다이오드(91)가 전송 게이트 TG를 통해 플로팅 디퓨전 FD에 결합되는 것으로 도시되도록 화상 요소 판독 회로부(90)의 평면도를 도시한다. 나머지 요소들은 도 9를 참조하여 논의된 요소들 및 생략된다면 그 반복적인 설명에 대응한다.

도 11은 제어 신호들이 화상 요소 판독 회로부(90)에 인가되는 타이밍도(100)를 도시한다. 감지 신호는 제1 시간 지속기간 T1 동안 제1 시점 t1에서 비-파괴 신호로서 감지 회로 SENS에 인가된다.

도 9 내지 도 11을 참조하여 설명된 실시예에 따르면, 비-파괴 감지의 전기적 신뢰성(electrical reliability)이 제공되고, 여기서 포토다이오드와 감지 회로 사이의 결합이 최적화된다.

t1 이후에 있는 제2 시점 t2(T1이 끝날 때임)에서, 리셋 신호가 지속기간 T2 동안 RST에 인가되고 선택 신호가 지속기간 T3 동안 SEL에 인가된다.

대략 T3의 중간에서, 리셋 레벨에 도달한다. T3의 마지막 섹션에서, 대략 지속기간 T2 동안 전송 게이트에 펄스가 인가되는 시점 t3에 도달한다.

리셋이 필요한 경우, T3가 끝난 후에 있는 시점 t4에서, 지속기간 T2 동안의 펄스가 SENS에 인가되고, 그 후에, 지속기간 T3 동안 다시, 신호가 신호 레벨에 도달하기 위해 SEL에 인가된다.

이러한 판독 시퀀스의 끝에서, TG와 SENS 사이에 네거티브(negative) 바이어스(bias)가 존재한다.

도 12는 본 발명에 따른 화상 요소 판독 방법(110)의 추가 실시예를 도시한다.

(111)에서, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 표시하는 감광성 요소 내의 전압 변화가 용량성으로 감지된다.

(112)에서, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, CDS에 기초하여 감광성 요소로부터 전기 캐리어들이 판독된다.

도 13은 본 발명에 따른 화상 요소 판독 방법(120)의 추가 실시예를 도시한다.

(121)에서, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양이 Vth 변조 감지에 기초하여 감지된다.

(122)에서, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, CDS에 기초하여 감광성 요소로부터 전기 캐리어들이 판독된다.

도 14는 본 발명에 따른 반도체 디바이스(130)의 단면도이다.

반도체 디바이스(130)는 본 발명에 따른 온-칩 컬러 필터(on-chip color filter) OCCF(온-칩 렌즈들(on-chip lens) OCL이 그 위에 제공됨)와 판독 회로부(131) 사이에 제공되는 포토다이오드(PD)를 포함한다.

판독 회로부(131)는 플로팅 디퓨전(133)에 연결되는 수직 신호 라인 VSL(132)을 포함한다. 수직 신호 라인(132) 다음에, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 포토다이오드 PD 내의 전기 캐리어들을 용량적으로 감지하도록 적응되는 감지 회로 노드(134)가 제공된다. 더욱이, 기준 전압 VDD 노드(135)는 감지 회로 노드(134) 옆에 제공되고, 이는 기판 경계(136) 아래의 추가의 플로팅 디퓨전에 그리고 기판 경계(136) 위의 추가의 플로팅 디퓨전에 연결된다.

기준 전압 VDD 노드(135)의 다음에는, 상술한 바와 같이, 리셋 트랜지스터 RST(137)가 제공되고, 전송 게이트(138)가 리셋 트랜지스터의 다음에 제공된다. 전송 게이트(138)의 대략 아래에는 플로팅 디퓨전(139)이 있다. 더욱이, 연결부(connection)(146)는 플로팅 디퓨전(139) 위에 제공되고, 거기에는 기준 전압 VDD가 연결된다. 플로팅 디퓨전은 증폭기(140)와 더 연결된다. 전송 게이트(138)는 제1 실리콘 기판(143) 내로 연장되고, 이는 동일한 빗금으로 표시된다.

전송 게이트 다음에는, 선택 트랜지스터 SEL(141)이 제공되고, 선택 트랜지스터 SEL(141) 다음에는, 기판 경계(136) 위의 플로팅 디퓨전과 연결된 추가의 수직 신호선 VSL(142)이 제공된다.

포토다이오드 PD는 제1 실리콘 기판(143) 내에 제공되고, 판독 회로부는 제2 실리콘 기판(144) 상에 제공되고 제2 실리콘 기판(144)을 통해 각각의 연결부 도체들로 부분적으로 연장된다. 플로팅 디퓨전들이 각각의 실리콘 기판들 내에 제공되는데, 즉, 기판 경계(136) 위의 플로팅 디퓨전들이 제2 실리콘(144) 기판 내에 제공되고, 기판 경계(136) 아래의 플로팅 디퓨전들은 제1 실리콘 기판(143) 내에 제공되거나 그와 유사한 것이다.

더욱이, 포토다이오드의 좌측 및 우측에는, 제1 반도체 기판(143) 내에서, RDTI들(rear deep trench isolations)(145)이 제공되며, 그러한 RDTI들은 다른 실시예들에서도 적용될 수 있다.

도 15는 본 발명에 따른 반도체 디바이스(150)(의 일부)의 추가 실시예를 2개의 상이한 관점들에서 도시한다. 상부에는, SiO₂ 절연 부분(152) 옆에 얕은 트렌치 분리(shallow trench isolation)(151)가 제공되는 도면이 도시되어 있다.

하부에는, 수직 전송(153) 게이트가 얕은 트렌치 분리들 사이에 제공되어, 수직 전송 게이트와 포토다이오드(도시되지 않음) 사이의 용량성 감지에 기초하여 전압이 감지될 수 있도록 하는 것이 도시되어 있다.

일반적으로, STI들(얕은 트렌치 분리들) 및 VTG들(수직 전송 게이트들)은 본 발명의 실시예들에서 개별적으로 또는 함께 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 기술은 다양한 제품들에 적용가능하다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 기술은 임의의 종류들의 자동차들, 전기 운송수단들, 하이브리드 전기 운송수단들, 오토바이들, 자전거들, 개인 이동 운송수단들, 비행기들, 드론들, 선박들, 로봇들, 건설 기계류, 농업 기계류(트랙터들), 및 그와 유사한 것인 이동체에 포함되는 디바이스로서 구현될 수 있다.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 예로서 운송수단 제어 시스템(7000)의 개략적인 구성의 예를 도시하는 블록도이다. 운송수단 제어 시스템(7000)은 통신 네트워크(7010)를 통해 서로 연결된 복수의 전자 제어 유닛들을 포함한다. 도 16에 도시된 예에서, 운송수단 제어 시스템(7000)은 구동 시스템 제어 유닛(7100), 본체 시스템 제어 유닛(7200), 전지 제어 유닛(7300), 운송수단 외부 정보 검출 유닛(7400), 운송수단 내부 정보 검출 유닛(7500) 및 통합 제어 유닛(7600)을 포함한다. 복수의 제어 유닛들을 서로 연결하는 통신 네트워크(7010)는, 예를 들어, 계측 제어기 네트워크(controller area network) CAN, 로컬 상호연결 네트워크(local interconnect network) LIN, 근거리 네트워크(local area network) LAN, FlexRay(등록 상표) 또는 그와 유사한 것과 같은 임의의 표준에 따르는 운송수단 탑재형 통신 네트워크일 수 있다.

제어 유닛들 각각은 다양한 종류의 프로그램들에 따라 산술 처리를 행하는 마이크로컴퓨터와; 마이크로컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램들, 다양한 종류의 동작들에 사용되는 파라미터들 또는 그와 유사한 것을 저장하는 저장부; 및 다양한 종류의 제어 타겟 디바이스들을 구동하는 구동 회로를 포함한다. 제어 유닛들 각각은, 통신 네트워크(7010)를 통해 다른 제어 유닛들과의 통신을 수행하기 위한 네트워크 인터페이스(I/F); 및 유선 통신 또는 무선 통신에 의해 운송수단 내에서 및 운송수단 없이 디바이스, 센서 또는 그와 유사한 것과의 통신을 수행하기 위한 통신 I/F를 더 포함한다. 도 16에 나타낸 통합 제어 유닛(7600)의 기능적 구성은, 마이크로컴퓨터(7610), 범용 통신 I/F(7620), 전용 통신 I/F(7630), 측위부(positioning section)(7640), 비콘(beacon) 수신부(7650), 운송수단 내부 디바이스 I/F(7660), 소리/화상 출력부(7670), 운송수단 탑재형 네트워크 I/F(7680), 및 저장부(7690)를 포함한다. 다른 제어 유닛들은 마이크로컴퓨터, 통신 I/F, 저장부 또는 그와 유사한 것을 유사하게 포함한다.

구동 시스템 제어 유닛(7100)은 다양한 종류의 프로그램들에 따라 운송수단의 구동 시스템에 관련된 디바이스들의 동작을 제어한다. 예를 들어, 구동 시스템 제어 유닛(7100)은, 내연 기관, 구동 모터 또는 그와 유사한 것과 같은 운송수단의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 디바이스(driving force generating device), 바퀴들에 구동력을 전달하기 위한 구동력 전달 기구(driving force transmitting mechanism), 운송수단의 조향각을 조정하기 위한 조향 기구(steering mechanism), 운송수단의 제동력을 발생시키기 위한 제동 디바이스(braking device), 및 그와 유사한 것을 위한 제어 디바이스로서 기능한다. 구동 시스템 제어 유닛(7100)은, 앤티록식 제동 시스템(antilock brake system)(ABS), 전자 안정 제어(electronic stability control)(ESC) 또는 그와 유사한 것의 제어 디바이스로서의 기능을 가질 수 있다.

구동 시스템 제어 유닛(7100)은 운송수단 상태 검출부(7110)와 연결된다. 운송수단 상태 검출부(7110)는, 예를 들어, 차체의 축 회전 이동의 각속도를 검출하는 자이로 센서(gyro sensor), 운송수단의 가속도를 검출하는 가속도 센서, 및 가속기 페달의 동작량, 브레이크 페달의 동작량, 조향 핸들(steering wheel)의 조향각, 엔진 속도 또는 바퀴들의 회전 속도 또는 그와 유사한 것을 검출하기 위한 센서들 중 적어도 하나를 포함한다. 구동 시스템 제어 유닛(7100)은 운송수단 상태 검출부(7110)로부터 입력된 신호를 사용하여 산술 처리를 수행하고, 내연 기관, 구동 모터, 전동 조향 디바이스, 브레이크 디바이스, 및 그와 유사한 것을 제어한다.

본체 시스템 제어 유닛(7200)은 다양한 종류의 프로그램들에 따라 차체에 제공되는 다양한 종류의 디바이스들의 동작을 제어한다. 예를 들어, 본체 시스템 제어 유닛(7200)은 키리스 엔트리 시스템(keyless entry system), 스마트 키 시스템(smart key system), 파워 윈도우 디바이스(power window device), 또는 헤드 램프(headlamp), 백업 램프(backup lamp), 제동 램프(brake lamp), 방향 지시등(turn signal), 안개 램프(fog lamp) 또는 그와 유사한 것과 같은 다양한 종류의 램프들을 위한 제어 디바이스로서 기능한다. 이 경우, 다양한 종류의 스위치들의 신호들 또는 열쇠에 대한 대안으로서 모바일 디바이스로부터 송신된 전파가 본체 시스템 제어 유닛(7200)에 입력될 수 있다. 본체 시스템 제어 유닛(7200)은 이러한 입력 전파들 또는 신호들을 수신하고, 운송수단의 도어록 디바이스(door lock device), 파워 윈도우 디바이스(power window device), 램프들 또는 그와 유사한 것을 제어한다.

전지 제어 유닛(7300)은, 다양한 종류의 프로그램들에 따라, 구동 모터를 위한 전력 공급원인 이차 전지(7310)를 제어한다. 예를 들어, 전지 제어 유닛(7300)에는 이차 전지(7310)를 포함하는 전지 디바이스로부터 전지 온도, 전지 출력 전압, 전지에 잔류하는 충전량 또는 그와 유사한 것에 관한 정보가 공급된다. 전지 제어 유닛(7300)은 이들 신호들을 사용하여 산술 처리를 수행하고, 이차 전지(7310)의 온도를 조절하기 위한 제어를 수행하거나 전지 디바이스에 제공된 냉각 디바이스 또는 그와 유사한 것을 제어한다.

운송수단 외부 정보 검출 유닛(7400)은 운송수단 제어 시스템(7000)을 포함하는 운송수단의 외부에 관한 정보를 검출한다. 예를 들어, 운송수단 외부 정보 검출 유닛(7400)은 촬상부(7410) 및 운송수단 외부 정보 검출부(7420) 중 적어도 하나에 연결된다. 촬상부(7410)는 비상 시간(time-of-flight)(ToF) 카메라, 스테레오 카메라, 단안 카메라, 적외선 카메라, 및 다른 카메라들 중 적어도 하나를 포함한다. 운송수단 외부 정보 검출부(7420)는, 예를 들어, 현재 대기 조건들 또는 날씨 조건들을 검출하기 위한 환경 센서, 및 운송수단 제어 시스템(7000)을 포함하는 운송수단의 주변 상의 다른 운송수단, 장애물, 보행자 또는 그와 유사한 것을 검출하기 위한 주변 정보 검출 센서 중 적어도 하나를 포함한다.

환경 센서는, 예를 들어, 비를 검출하는 빗방울 센서, 안개를 검출하는 안개 센서, 일광 정도를 검출하는 일광 센서, 및 강설을 검출하는 눈 센서 중 적어도 하나일 수 있다. 주변 정보 검출 센서는 초음파 센서, 레이더 디바이스, 및 LIDAR 디바이스(광 검출 및 레인징 디바이스(Light detection and Ranging device), 또는 레이저 촬상 검출 및 레인징 디바이스(Laser imaging detection and ranging device)) 중 적어도 하나일 수 있다. 촬상부(7410) 및 운송수단 외부 정보 검출부(7420) 각각은 독립적인 센서 또는 디바이스로서 제공될 수 있거나, 복수의 센서들 또는 디바이스들이 적분된 디바이스로서 제공될 수 있다.

도 17은 촬상부(7410) 및 운송수단 외부 정보 검출부(7420)의 설치 위치들의 일례를 도시한다. 촬상부들(7910, 7912, 7914, 7916, 및 7918)은, 예를 들어, 운송수단(7900)의 전방 노즈(front nose), 사이드뷰 미러들(sideview mirrors), 후방 범퍼(rear bumper), 및 후방 도어(back door) 상의 위치들, 및 운송수단의 내부 내의 앞유리(windshield)의 상부 부분 상의 위치 중 적어도 하나에 배치된다. 전방 노즈에 제공된 촬상부(7910) 및 운송수단의 내부 내의 앞유리의 상부 부분에 제공된 촬상부(7918)는 주로 운송수단(7900)의 전방의 화상을 획득한다. 사이드뷰 미러들에 제공된 촬상부들(7912 및 7914)은 주로 운송수단(7900)의 측면들의 화상을 획득한다. 후방 범퍼 또는 후방 도어에 제공된 촬상부(7916)는 주로 운송수단(7900)의 후방의 화상을 얻는다. 운송수단의 내부 내의 앞유리의 상부 부분에 제공된 촬상부(7918)는 주로 선행 운송수단, 보행자, 장애물, 신호, 교통 표지, 차선 또는 그와 유사한 것을 검출하는 데 사용된다.

부수적으로, 도 17은 각 촬상부들(7910, 7912, 7914, 및 7916)의 촬영 범위들의 일례를 도시한다. 촬상 범위 a는 전방 노즈에 제공된 촬상부(7910)의 촬상 범위를 나타낸다. 촬상 범위들 b 및 c는 사이드뷰 미러들에 제공된 촬상부들(7912 및 7914)의 촬상 범위들을 각각 나타낸다. 촬상 범위 d는 후방 범퍼 또는 후방 도어에 제공된 촬상부(7916)의 촬상 범위를 나타낸다. 위에서 본 운송수단(7900)의 조감도 화상은, 예를 들어, 촬상부들(7910, 7912, 7914, 및 7916)에 의해 촬상된 화상 데이터를 중첩함으로써 획득될 수 있다.

운송수단(7900)의 전방, 후방, 측면들, 및 코너들 그리고 운송수단의 내부 내의 앞유리의 상부 부분에 제공되는 운송수단 외부 정보 검출부들(7920, 7922, 7924, 7926, 7928, 및 7930)은, 예를 들어, 초음파 센서 또는 레이더 디바이스일 수 있다. 운송수단(7900)의 전방 노즈, 후방 범퍼, 운송수단(7900)의 후방 도어, 및 운송수단의 내부 내의 앞유리의 상부 부분에 제공되는 운송수단 외부 정보 검출 부들(7920, 7926, 및 7930)은, 예를 들어, LIDAR 디바이스일 수 있다. 이들 운송수단 외부 정보 검출부들(7920 내지 7930)은 선행 운송수단, 보행자, 장애물 또는 그와 유사한 것을 검출하는 데 주로 사용된다.

도 16으로 돌아가서, 설명을 계속한다. 운송수단 외부 정보 검출 유닛(7400)은 촬상부(7410)가 운송수단 외부의 화상을 촬상하게 하고, 촬상된 화상 데이터를 수신한다. 또한, 운송수단 외부 정보 검출 유닛(7400)은 운송수단 외부 정보 검출 유닛(7400)에 연결된 운송수단 외부 정보 검출부(7420)로부터 검출 정보를 수신한다. 운송수단 외부 정보 검출부(7420)가 초음파 센서, 레이더 디바이스, 또는 LIDAR 디바이스인 경우, 운송수단 외부 정보 검출 유닛(7400)은 초음파, 전자기파 또는 그와 유사한 것을 송신하고, 수신된 반사파의 정보를 수신한다. 수신된 정보에 기초하여, 운송수단 외부 정보 검출 유닛(7400)은 사람, 운송수단, 장애물, 표지판, 노면 상의 문자 또는 그와 유사한 것과 같은 물체를 검출하는 처리, 또는 거기까지의 거리를 검출하는 처리를 수행할 수 있다. 운송수단 외부 정보 검출 유닛(7400)은 수신된 정보에 기초하여 강우, 안개, 노면 상태들 또는 그와 유사한 것을 인식하는 환경 인식 처리를 수행할 수 있다. 운송수단 외부 정보 검출 유닛(7400)은 수신된 정보에 기초하여 운송수단 외부의 물체까지의 거리를 계산할 수 있다.

또한, 수신된 화상 데이터에 기초하여, 운송수단 외부 정보 검출 유닛(7400)은 사람, 운송수단, 장애물, 표지판, 노면의 문자 또는 그와 유사한 것을 인식하는 화상 인식 처리, 또는 거기까지의 거리를 검출하는 처리를 수행할 수 있다. 운송수단 외부 정보 검출 유닛(7400)은 수신된 화상 데이터에 왜곡 보정, 정렬 또는 그와 유사한 것과 같은 처리를 실시하고, 복수의 상이한 촬상부들(7410)에 의해 촬상된 화상 데이터를 조합하여 조감 화상 또는 파노라마 화상을 생성할 수 있다. 운송수단 외부 정보 검출 유닛(7400)은 상이한 촬상부들을 포함하는 촬상부(7410)에 의해 촬상된 화상 데이터를 사용하여 시점 변환 처리를 수행할 수 있다.

운송수단 내부 정보 검출 유닛(7500)은 운송수단의 내부에 관한 정보를 검출한다. 운송수단 내부 정보 검출 유닛(7500)은, 예를 들어, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(7510)와 연결된다. 운전자 상태 검출부(7510)는 운전자를 촬상하는 카메라, 운전자의 생물학적 정보를 검출하는 바이오센서, 운송수단의 내부 내의 소리를 수집하는 마이크 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 바이오센서는, 예를 들어, 좌석 표면, 조향 핸들 또는 그와 유사한 것에 배치되고, 좌석에 앉아 있는 탑승자 또는 조향 핸들을 잡고 있는 운전자의 생물학적 정보를 검출한다. 운전자 상태 검출부(7510)로부터 입력된 검출 정보에 기초하여, 운송수단 내부 정보 검출 유닛(7500)은 운전자의 피로 정도 또는 운전자의 집중도를 계산할 수 있거나, 운전자가 졸고 있는지를 결정할 수 있다. 운송수단 내부 정보 검출 유닛(7500)은 소리의 수집에 의해 획득된 오디오 신호에 잡음 제거 처리 또는 그와 유사한 것과 같은 처리를 실시할 수 있다.

통합 제어 유닛(7600)은 다양한 종류의 프로그램들에 따라 운송수단 제어 시스템(7000) 내의 일반적인 동작을 제어한다. 통합 제어 유닛(7600)은 입력 부(7800)와 연결된다. 입력부(7800)는, 예를 들어, 터치 패널, 버튼, 마이크, 스위치, 레버 또는 그와 유사한 것과 같은, 탑승자에 의한 조작을 입력할 수 있는 디바이스에 의해 구현된다. 통합 제어 유닛(7600)에는 마이크를 통한 음성 입력의 음성 인식에 의해 획득된 데이터가 공급될 수 있다. 입력부(7800)는, 예를 들어, 적외선 또는 다른 전파들을 사용하는 원격 제어 디바이스, 또는 운송수단 제어 시스템(7000)의 동작을 지원하는 휴대폰, 개인용 정보 단말기(personal digital assistant)(PDA) 또는 그와 유사한 것과 같은 외부 연결 디바이스일 수 있다. 입력부(7800)는, 예를 들어, 카메라일 수 있다. 이 경우, 탑승자는 제스처에 의해 정보를 입력할 수 있다. 대안으로서, 데이터는 탑승자가 착용한 웨어러블 디바이스의 움직임을 검출함으로써 획득되는 입력일 수 있다. 또한, 입력부(7800)는, 예를 들어, 전술한 입력부(7800)를 사용하여 탑승자 또는 그와 유사한 것에 의해 입력된 정보에 기초하여 입력 신호를 생성하고, 생성된 입력 신호를 통합 제어 유닛(7600)에 출력하는 입력 제어 회로 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 탑승자 또는 그와 유사한 것은 입력부(7800)를 조작함으로써 다양한 종류의 데이터를 입력하거나 운송수단 제어 시스템(7000)에 처리 동작을 위한 명령을 제공한다.

저장부(7690)는 마이크로컴퓨터에 의해 실행되는 다양한 종류의 프로그램들을 저장하는 판독 전용 메모리(read only memory)(ROM) 및 다양한 종류의 파라미터들, 동작 결과들, 센서 값들 또는 그와 유사한 것을 저장하는 랜덤 액세스 메모리(random access memory)(RAM)를 포함할 수 있다. 또한, 저장부(7690)는 하드 디스크 드라이브(HDD) 또는 그와 유사한 것과 같은 자기 저장 디바이스, 반도체 저장 디바이스, 광 저장 디바이스, 광자기(magneto-optical) 저장 디바이스 또는 그와 유사한 것에 의해 구현될 수 있다.

범용(general-purpose) 통신 I/F(7620)는 널리 사용되는 통신 I/F이며, 이러한 통신 I/F는 외부 환경(7750)에 존재하는 다양한 장치들과의 통신을 중재한다. 범용 통신 I/F(7620)는 이동 통신들을 위한 글로벌 시스템(global system for mobile communications)(GSM(등록 상표)), 마이크로파 액세스를 위한 전세계 상호운용성(worldwide interoperability for microwave access)(WiMAX(등록 상표)), 롱 텀 에볼루션(long term evolution)(LTE(등록 상표)), LTE-어드밴스드(LTE-A) 또는 그와 유사한 것과 같은 셀룰러 통신 프로토콜, 또는 무선 LAN(Wi-Fi(wireless fidelity)(등록 상표)로도 지칭됨), 블루투스(등록 상표) 또는 그와 유사한 것과 같은 다른 무선 통신 프로토콜을 구현할 수 있다. 범용 통신 I/F(7620)는, 예를 들어, 기지국 또는 액세스 지점을 통해 외부 네트워크(예를 들어, 인터넷, 클라우드 네트워크, 또는 회사 특정 네트워크) 상에 존재하는 장치(예를 들어, 애플리케이션 서버 또는 제어 서버)에 연결할 수 있다. 또한, 범용 통신 I/F(7620)는, 예를 들어, 피어 투 피어(peer to peer)(P2P) 기술을 사용하여 운송수단 근방에 존재하는 단말(이 단말은, 예를 들어, 운전자, 보행자, 또는 상점의 단말, 또는 기계 유형 통신(machine type communication)(MTC) 단말임)에 연결될 수 있다.

전용(dedicated) 통신 I/F(7630)는 운송수단들에서 사용하기 위해 개발된 통신 프로토콜을 지원하는 통신 I/F이다. 전용 통신 I/F(7630)는, 예를 들어, 하위 계층으로서의 미국전기전자기술자협회(institute of electrical and electronic engineers) IEEE 802.11p와 상위 계층으로서의 IEEE 1609의 조합인 차량 환경용 무선 액세스(wireless access in vehicle environment)(WAVE), 단거리 전용 통신(dedicated short range communications)(DSRC), 또는 셀룰러 통신 프로토콜과 같은 표준 프로토콜을 구현할 수 있다. 전용 통신 I/F(7630)는 전형적으로 운송수단과 운송수단 사이의 통신(운송수단 대 운송수단), 도로와 운송수단 사이의 통신(운송수단 대 인프라), 운송수단과 가정 사이의 통신(운송수단 대 가정), 및 보행자와 운송수단 사이의 통신(운송수단 대 보행자) 중 하나 이상을 포함하는 개념으로서 V2X 통신을 수행한다.

측위부(7640)는, 예를 들어, 세계 항행 위성 시스템(global navigation satellite system)(GNSS) 위성으로부터의 GNSS 신호(예를 들어, 위성 위치확인 시스템(global positioning system)(GPS) 위성으로부터의 GPS 신호)를 수신함으로써 측위를 수행하고, 운송수단의 위도, 경도 및 고도를 포함하는 위치 정보를 생성한다. 부수적으로, 측위부(7640)는 무선 액세스 포인트와 신호들을 교환함으로써 현재 위치를 식별할 수 있거나, 또는 이동 전화, 개인용 휴대전화 시스템(personal handyphone system)(PHS), 또는 측위 기능을 갖는 스마트폰과 같은 단말로부터 위치 정보를 획득할 수 있다.

비콘 수신부(7650)는, 예를 들어, 도로에 설치된 무선국(radio station) 또는 그와 유사한 것으로부터 전송되는 전파 또는 전자기파를 수신함으로써, 현재 위치, 혼잡, 폐쇄 도로, 필요 시간 또는 그와 유사한 것에 관한 정보를 획득한다. 부수적으로, 비콘 수신부(7650)의 기능은 전술한 전용 통신 I/F(7630)에 포함될 수 있다.

운송수단 내부 디바이스 I/F(7660)는 마이크로컴퓨터(7610)와 운송수단 내부에 존재하는 다양한 운송수단 내부 디바이스들(7760) 사이의 연결을 중재하는 통신 인터페이스이다. 운송수단 내부 디바이스 I/F(7660)는 무선 LAN, 블루투스(등록 상표), 근거리 무선 통신(near field communication)(NFC), 또는 무선 범용 직렬 버스(wireless universal serial bus)(WUSB)와 같은 무선 통신 프로토콜을 사용하여 무선 연결을 확립할 수 있다. 또한, 운송수단 내부 디바이스 I/F(7660)는 도면들에 도시되지 않은 연결 단말(connection terminal)(및 필요하다면 케이블)을 통해 범용 직렬 버스(universal serial bus)(USB), 고화질 멀티미디어 인터페이스(high-definition multimedia interface)(HDMI(등록 상표)), 모바일 고화질 링크(mobile high-definition link)(MHL) 또는 그와 유사한 것에 의해 유선 연결을 설정할 수 있다. 운송수단 내부 디바이스들(7760)은, 예를 들어, 탑승자에 의해 소유된 모바일 디바이스 및 웨어러블 디바이스, 및 운송수단 내에 탑재되거나 부착된 정보 디바이스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 운송수단 내부 디바이스들(7760)은 또한 임의의 목적지까지의 경로를 검색하는 내비게이션 디바이스를 포함할 수 있다. 운송수단 내부 디바이스 I/F(7660)는 이들 운송수단 내부 디바이스들(7760)과 제어 신호들 또는 데이터 신호들을 교환한다.

운송수단 탑재형 네트워크 I/F(7680)는 마이크로컴퓨터(7610)와 통신 네트워크(7010) 사이의 통신을 중재하는 인터페이스이다. 운송수단 탑재형 네트워크 I/F(7680)는 통신 네트워크(7010)에 의해 지원되는 미리 결정된 프로토콜에 따라 신호들 또는 그와 유사한 것을 전송 및 수신한다.

통합 제어 유닛(7600)의 마이크로컴퓨터(7610)는 범용 통신 I/F(7620), 전용 통신 I/F(7630), 측위부(7640), 비콘 수신부(7650), 운송수단 내부 디바이스 I/F(7660), 및 운송수단 탑재형 네트워크 I/F(7680) 중 적어도 하나를 통해 획득된 정보에 기초하여 다양한 종류의 프로그램들에 따라 운송수단 제어 시스템(7000)을 제어한다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(7610)는 운송수단의 내부 및 외부에 관한 획득된 정보에 기초하여 구동력 발생 디바이스, 조향 기구, 또는 제동 디바이스를 위한 제어 타겟 값을 계산하고, 제어 명령을 구동 시스템 제어 유닛(7100)에 출력할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(7610)는 고급 운전자 보조 시스템(advanced driver assistance system)(ADAS)의 기능들을 구현하도록 의도된 협동 제어를 수행할 수 있으며, 그러한 기능들은 운송수단에 대한 충돌 회피 또는 충격 완화, 추종(following) 거리에 기초한 추종 구동, 운송수단 속도 유지 주행, 운송수단의 충돌 경고, 차선으로부터의 운송수단의 이탈 경고 또는 그와 유사한 것을 포함한다. 또한, 마이크로컴퓨터(7610)는 운송수단의 주변들에 관한 획득된 정보에 기초하여 구동력 발생 디바이스, 조향 기구, 제동 디바이스 또는 그와 유사한 것을 제어함으로써, 운전자의 조작 또는 그와 유사한 것에 의존하지 않고 운송수단이 자율적으로 주행하게 하는 자동 운전을 위해 의도된 협동 제어를 수행할 수 있다.

마이크로컴퓨터(7610)는 범용 통신 I/F(7620), 전용 통신 I/F(7630), 측위부(7640), 비콘 수신부(7650), 운송수단 내부 디바이스 I/F(7660), 및 운송수단 탑재형 네트워크 I/F(7680) 중 적어도 하나를 통해 획득된 정보에 기초하여, 운송수단과 주변 구조물, 사람 또는 그와 유사한 것과 같은 물체 사이의 3차원 거리 정보를 생성하고, 운송수단의 현재 위치의 주변들에 관한 정보를 포함하는 로컬 맵(local map) 정보를 생성할 수 있다. 또한, 마이크로컴퓨터(7610)는 획득된 정보에 기초하여 운송수단의 충돌, 보행자 또는 그와 유사한 것의 접근, 폐쇄 도로로의 진입 또는 그와 유사한 것과 같은 위험을 예측하고, 경고 신호를 생성할 수 있다. 경고 신호는, 예를 들어, 경고음을 생성하거나 경고 램프를 점등하기 위한 신호일 수 있다.

소리/화상 출력부(7670)는 소리 및 화상 중 적어도 하나의 출력 신호를, 운송수단의 탑승자 또는 운송수단의 외부에 정보를 시각적으로 또는 청각적으로 통지할 수 있는 출력 디바이스에 전송한다. 도 16의 예에서는, 출력 디바이스로서 오디오 스피커(7710), 표시부(7720), 및 계기판(7730)이 나타나 있다. 표시부(7720)는, 예를 들어, 온-보드(on-board) 디스플레이 및 헤드-업 디스플레이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 표시부(7720)는 증강 현실(augmented reality)(AR) 디스플레이 기능을 가질 수 있다. 출력 디바이스는 이들 디바이스들 이외의 것일 수 있고, 헤드폰들, 탑승자가 착용한 안경형 디스플레이 또는 그와 유사한 것과 같은 웨어러블 디바이스, 프로젝터, 램프 또는 그와 유사한 것과 같은 또 다른 디바이스일 수 있다. 출력 디바이스가 표시 디바이스인 경우, 표시 디바이스는 마이크로컴퓨터(7610)에 의해 수행된 다양한 종류의 처리들에 의해 획득된 결과들 또는 다른 제어 유닛으로부터 수신된 정보를 텍스트, 화상, 표, 그래프 또는 그와 유사한 것과 같은 다양한 종류의 형태들로 시각적으로 표시한다. 또한, 출력 디바이스가 오디오 출력 디바이스인 경우, 오디오 출력 디바이스는 재생된 오디오 데이터 또는 소리 데이터 또는 그와 유사한 것으로 구성된 오디오 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 아날로그 신호를 청각적으로 출력한다.

부수적으로, 도 16에 도시된 예에서 통신 네트워크(7010)를 통해 서로 연결된 적어도 2개의 제어 유닛들이 하나의 제어 유닛에 적분될 수 있다. 대안적으로, 각각의 개별 제어 유닛은 복수의 제어 유닛들을 포함할 수 있다. 또한, 운송수단 제어 시스템(7000)은 도면들에 도시되지 않은 다른 제어 유닛을 포함할 수 있다. 또한, 상기 설명에서 제어 유닛들 중 하나에 의해 수행되는 기능들의 일부 또는 전부가 다른 제어 유닛에 할당될 수 있다. 즉, 정보가 통신 네트워크(7010)를 통해 송신 및 수신되는 한, 미리 결정된 산술 처리는 제어 유닛들 중 임의의 것에 의해 수행될 수 있다. 유사하게, 제어 유닛들 중 하나에 연결된 센서 또는 디바이스는 다른 제어 유닛에 연결될 수 있고, 복수의 제어 유닛들은 통신 네트워크(7010)를 통해 검출 정보를 상호 송신 및 수신할 수 있다.

부수적으로, 본 발명에 따른 화상 요소 판독 회로부의 기능들을 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램은 제어 유닛들 중 하나 또는 그와 유사한 것에서 구현될 수 있다. 또한, 이러한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 기록 매체(computer readable recording medium)도 제공될 수 있다. 기록 매체는, 예를 들어, 자기 디스크(magnetic disk), 광 디스크(optical disk), 광자기 디스크(magneto-optical disk), 플래시 메모리(flash memory) 또는 그와 유사한 것이다. 또한, 상술한 컴퓨터 프로그램은, 예를 들어, 기록 매체를 사용하지 않고, 네트워크를 통해 배포될 수 있다.

상술한 운송수단 제어 시스템(7000)에서, 본 발명에 따른 화상 요소 판독 회로부는 도 16에 도시된 적용예의 통합 제어 유닛(7600)에 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 화상 요소 판독 회로부의 적어도 일부는 도 16에 도시된 통합 제어 유닛(integrated control unit)(7600)을 위한 모듈(예를 들어, 단일 다이로 형성된 집적 회로 모듈)로 구현될 수 있다. 대안적으로, 본 발명에 따른 화상 요소 판독 회로부는 도 16에 도시된 운송수단 제어 시스템(7000)의 복수의 제어 유닛들에 의해 구현될 수 있다.

실시예들은 방법 단계들의 예시적인 순서를 갖는 방법들을 설명한다는 것을 인식해야 한다. 그러나 방법 단계들의 특정 순서는 단지 예시적인 목적들로 주어지며, 구속력 있는 것으로 해석되어서는 안 된다. 예를 들어, 도 4의 실시예에서 53과 54의 순서는 교환될 수 있다. 방법 단계들의 순서들의 다른 변경들은 통상의 기술자에게 명백할 수 있다.

일부 실시예들에서, 또한 위에 설명된 프로세서와 같은 프로세서에 의해 실행될 때, 설명된 방법들이 수행되게 하는 컴퓨터 프로그램 제품을 저장하는 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 기록 매체가 제공된다.

본 명세서에서 설명되고 첨부된 청구항들에서 청구되는 모든 유닛들 및 엔티티들은, 달리 언급되지 않는 한, 예를 들어 칩 상의 집적 회로 로직으로서 구현될 수 있고, 이러한 유닛들 및 엔티티들에 의해 제공되는 기능은, 달리 언급되지 않는 한, 소프트웨어에 의해 구현될 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예들이 소프트웨어-제어 데이터 처리 장치(software-controlled data processing apparatus)를 이용하여 적어도 부분적으로 구현되는 한, 그러한 소프트웨어 제어를 제공하는 컴퓨터 프로그램 및 그러한 컴퓨터 프로그램이 제공되는 전송, 저장 또는 다른 매체가 본 발명의 양태들로서 예상된다는 것을 알 것이다.

또한, 본 기술은 또한 이하와 같이 구성될 수 있다.

(1) 화상 요소 판독 회로부로서,

감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 감지하고 - 감광성 요소는 감광성 요소에 입사되는 광에 응답하여 전기 캐리어들을 생성하도록 구성됨 -;

전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달할 때 감광성 요소로부터 전기 캐리어들을 판독하도록

구성된, 화상 요소 판독 회로부.

(2) (1)의 화상 요소 판독 회로부로서, 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양은 용량성 감지에 기초하여 감지되는, 화상 요소 판독 회로부.

(3) (2)의 화상 요소 판독 회로부로서,

감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 표시하는 감광성 요소 내의 전압 변화를 용량성으로 감지하도록 더 구성된, 화상 요소 판독 회로부.

(4) (2) 또는 (3)의 화상 요소 판독 회로부로서, 전기 캐리어들의 양은 기준 전압에 대한 전압을 용량성으로 감지함으로써 더 감지되는, 화상 요소 판독 회로.

(5) (2) 또는 (3)의 화상 요소 판독 회로부로서, 전기 캐리어들의 양은 전송 게이트와 감광성 요소 사이의 용량성 결합에 기초하여 더 감지되는, 화상 요소 판독 회로부.

(6) (2) 또는 (3)의 화상 요소 판독 회로부로서, 전기 캐리어들의 양은 피닝층과 감광성 요소 사이의 용량성 결합에 기초하여 더 감지되는, 화상 요소 판독 회로부.

(7) (1)의 화상 요소 판독 회로부로서, 전기 캐리어들의 양은 임계치 전압 변조 감지에 기초하여 감지되는, 화상 요소 판독 회로부.

(8) (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 화상 요소 판독 회로부로서, 전기 캐리어들은 상관된 이중 샘플링에 기초하여 감광성 요소로부터 판독되는, 화상 요소 판독 회로부.

(9) 화상 요소로서,

감광성 요소; 및

화상 요소 판독 회로부

를 포함하고, 화상 요소 판독 회로부는:

감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 감지하고 - 감광성 요소는 감광성 요소에 입사되는 광에 응답하여 전기 캐리어들을 생성하도록 구성됨 -;

전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달할 때 감광성 요소로부터 전기 캐리어들을 판독하도록

구성된, 화상 요소.

(10) (9)의 화상 요소로서, 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양은 용량성 감지에 기초하여 감지되는, 화상 요소.

(11) (10)의 화상 요소로서, 화상 요소 판독 회로부는,

감광성 요소 내의 전기 캐리어의 양을 표시하는 감광성 요소 내의 전압 변화를 용량성으로 감지하도록

더 구성된, 화상 요소.

(12) (10) 또는 (11)의 화상 요소로서, 전기 캐리어들의 양은 기준 전압에 대한 전압을 용량성으로 감지함으로써 더 감지되는, 화상 요소.

(13) (10) 또는 (11)의 화상 요소로서, 전기 캐리어들의 양은 전송 게이트와 감광성 요소 사이의 용량성 결합에 기초하여 더 감지되는, 화상 요소.

(14) (10) 또는 (11)의 화상 요소로서, 전기 캐리어들의 양은 피닝층과 감광성 요소 사이의 용량성 결합에 기초하여 더 감지되는, 화상 요소.

(15) (9)의 화상 요소로서, 전기 캐리어들의 양은 임계치 전압 변조 감지에 기초하여 감지되는, 화상 요소.

(16) (9) 내지 (15) 중 어느 하나에 따른 화상 요소로서, 전기 캐리어들은 상관된 이중 샘플링에 기초하여 감광성 요소로부터 판독되는, 화상 요소.

(17) 화상 요소 판독 방법으로서,

감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 감지하는 단계 - 감광성 요소는 감광성 요소에 입사되는 광에 응답하여 전기 캐리어들을 생성하도록 구성됨 -; 및

전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달할 때 감광성 요소로부터 전기 캐리어들을 판독하는 단계

를 포함하는, 방법.

(18) (17)의 화상 요소 판독 방법으로서,

감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 표시하는 감광성 요소 내의 전압 변화를 용량성으로 감지하는 단계를 더 포함하는, 방법.

(19) (17)의 화상 요소 판독 방법으로서, 전기 캐리어들의 양은 임계치 전압 변조 감지에 기초하여 감지되는, 방법.

(20) (17) 내지 (19) 중 어느 하나에 따른 화상 요소 판독 방법으로서, 전기 캐리어들은 상관된 이중 샘플링에 기초하여 감광성 요소로부터 판독되는, 방법.

Claims (20)

1. 화상 요소 판독 회로부(image element readout circuitry)로서,
   감광성 요소(photosensitive element) 내의 전기 캐리어들의 양을 감지하고 - 상기 감광성 요소는 상기 감광성 요소에 입사되는 광에 응답하여 상기 전기 캐리어들을 생성하도록 구성됨 -;
   상기 전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달할 때 상기 감광성 요소로부터 상기 전기 캐리어들을 판독하도록
   구성된, 화상 요소 판독 회로부.
2. 제1항에 있어서, 상기 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양은 용량성(capacitive) 감지에 기초하여 감지되는, 화상 요소 판독 회로부.
3. 제2항에 있어서,
   상기 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 표시하는 상기 감광성 요소 내의 전압 변화를 용량성으로 감지하도록 더 구성된, 화상 요소 판독 회로부.
4. 제2항에 있어서, 상기 전기 캐리어들의 양은 기준 전압에 대한 전압을 용량성으로 감지함으로써 더 감지되는, 화상 요소 판독 회로부.
5. 제2항에 있어서, 상기 전기 캐리어들의 양은 전송 게이트와 상기 감광성 요소 사이의 용량성 결합에 기초하여 더 감지되는, 화상 요소 판독 회로부.
6. 제2항에 있어서, 상기 전기 캐리어들의 양은 피닝층(pinning layer)과 상기 감광성 요소 사이의 용량성 결합에 기초하여 더 감지되는, 화상 요소 판독 회로부.
7. 제1항에 있어서, 상기 전기 캐리어들의 양은 임계치 전압 변조 감지(threshold voltage modulation sensing)에 기초하여 감지되는, 화상 요소 판독 회로부.
8. 제1항에 있어서, 상기 전기 캐리어들은 상관된 이중 샘플링(correlated double sampling)에 기초하여 상기 감광성 요소로부터 판독되는, 화상 요소 판독 회로부.
9. 화상 요소(image element)로서,
   감광성 요소; 및
   화상 요소 판독 회로부
   를 포함하고, 화상 요소 판독 회로부는:
   상기 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 감지하고 - 상기 감광성 요소는 상기 감광성 요소에 입사되는 광에 응답하여 상기 전기 캐리어들을 생성하도록 구성됨 -;
   상기 전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달할 때 상기 감광성 요소로부터 상기 전기 캐리어들을 판독하도록
   구성된, 화상 요소.
10. 제9항에 있어서, 상기 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양은 용량성 감지에 기초하여 감지되는, 화상 요소.
11. 제10항에 있어서, 상기 화상 요소 판독 회로부는,
    상기 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 나타내는 상기 감광성 요소 내의 전압 변화를 용량성으로 감지하도록
    더 구성된, 화상 요소.
12. 제10항에 있어서, 상기 전기 캐리어들의 양은 기준 전압에 대한 전압을 용량성으로 감지함으로써 더 감지되는, 화상 요소.
13. 제10항에 있어서, 상기 전기 캐리어들의 양은 전송 게이트와 상기 감광성 요소 사이의 용량성 결합에 기초하여 더 감지되는, 화상 요소.
14. 제10항에 있어서, 전기 캐리어들의 양은 피닝층과 감광성 요소 사이의 용량성 결합에 기초하여 더 감지되는, 화상 요소.
15. 제9항에 있어서, 상기 전기 캐리어들의 양은 임계치 전압 변조 감지에 기초하여 감지되는, 화상 요소.
16. 제9항에 있어서, 상기 전기 캐리어들은 상관된 이중 샘플링에 기초하여 상기 감광성 요소로부터 판독되는, 화상 요소.
17. 화상 요소 판독 방법(image element readout method)으로서,
    감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 감지하는 단계 - 상기 감광성 요소는 상기 감광성 요소에 입사되는 광에 응답하여 상기 전기 캐리어들을 생성하도록 구성됨 -; 및
    상기 전기 캐리어들의 양이 미리 결정된 값에 도달할 때 상기 감광성 요소로부터 상기 전기 캐리어들을 판독하는 단계
    를 포함하는, 화상 요소 판독 방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 감광성 요소 내의 전기 캐리어들의 양을 표시하는 상기 감광성 요소 내의 전압 변화를 용량성으로 감지하는 단계를 더 포함하는, 화상 요소 판독 방법.
19. 제17항에 있어서, 상기 전기 캐리어들의 양은 임계치 전압 변조 감지에 기초하여 감지되는, 화상 요소 판독 방법.
20. 제17항에 있어서, 상기 전기 캐리어들은 상관된 이중 샘플링에 기초하여 상기 감광성 요소로부터 판독되는, 화상 요소 판독 방법.

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