(57)【要約】【課題】  イベントベースのセンサーから生成された光電流から飽和成分に対応するノイズを効果的に除去することによって、向上された信頼性を有するイベントベースのセンサー、その動作方法、及びそれを含む電子装置を提供する。【解決手段】  本発明に係るイベントベースのセンサーは暗電流（ｄａｒｋ  ｃｕｒｒｅｎｔ）である第１電流を生成するように構成されるダミーピクセル、第１電流に基づいてミラーリングされた電流（ｍｉｒｒｏｒｅｄ  ｃｕｒｒｅｎｔ）を出力するように構成される電流ミラー、及び入射される光の強度に基づいて第２電流を生成し、生成された第２電流から上記ミラーリングされた電流を差し引いた第３電流に基づいて、入射される光の変化量の感知の有無を示す活性化信号を出力するように構成されるセンシングピクセルを含む。【選択図】      図１
2018085725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暗電流である第１電流を生成するように構成されるダミーピクセルと、
前記第１電流に基づいてミラーリングされた電流を出力するように構成される電流ミラーと、
入射される光の強度に基づいて第２電流を生成し、前記生成された第２電流から前記ミラーリングされた電流を差し引いた第３電流に基づいて、前記入射される光の変化量の感知の有無を示す活性化信号を出力するように構成されるセンシングピクセルと、
を含むイベントベースのセンサー。
【請求項２】
前記電流ミラーは、前記ダミーピクセルに流れる前記第１電流をミラーリングして前記ミラーリングされた電流を生成し、前記センシングピクセルに前記ミラーリングされた電流を出力する、請求項１に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項３】
前記ダミーピクセルは、前記第１電流を生成するように構成される第１フォトダイオードを含む、請求項１に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項４】
前記センシングピクセルは、
前記入射される光に基づいて前記第２電流を生成する第２フォトダイオードと、
前記第３電流に基づいて前記活性化信号を出力するセンシングピクセル回路と、を含み、
前記電流ミラーは、前記第２フォトダイオードに前記ミラーリングされた電流を提供する、
請求項３に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項５】
前記センシングピクセル回路は、
前記第３電流を電圧に変換する電流−電圧変換器と、
前記変換された電圧の変化量を増幅する増幅器と、
前記増幅された変化量を所定の臨界値と比較し、比較結果に基づいて前記活性化信号を出力するイベント決定回路と、
を含む、請求項４に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項６】
前記ダミーピクセルは、前記第１電流を電圧に変換する電流−電圧変換器をさらに含む、請求項１に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項７】
前記第２電流から前記ミラーリングされた電流を差し引くことによって、前記センシングピクセルに含まれた第２フォトダイオードによって生成される前記第２電流から飽和成分に関連するノイズ電流が除去される、請求項１に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項８】
第２センシングピクセルをさらに含み、
前記電流ミラーは、前記第１電流に基づいて前記第２センシングピクセルのための第２のミラーリングされた電流をさらに出力し、
前記第２センシングピクセルは、入射される光に基づいて生成される電流から前記第２のミラーリングされた電流を差し引いた電流に基づいて第２活性化信号を出力する、
請求項１に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項９】
第２ダミーピクセルをさらに含み、
前記電流ミラーは、前記第１電流及び前記第２ダミーピクセルによって光が無い環境で生成される電流の総和に基づいて、前記ミラーリングされた電流を出力する、
請求項１に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項１０】
第２センシングピクセルをさらに含み、
前記センシングピクセルは、前記第２電流から前記ミラーリングされた電流のうち前記センシングピクセルに分配される電流を差し引いた前記第３電流に基づいて前記活性化信号を出力し、
前記第２センシングピクセルは、入射される光に基づいて生成される電流から前記ミラーリングされた電流のうち前記第２センシングピクセルに分配される電流を差し引いた電流に基づいて第２活性化信号を出力する、
請求項１に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項１１】
第２ダミーピクセルをさらに含み、
前記電流ミラーは、前記第１電流及び前記第２ダミーピクセルによって光が無い環境で生成される電流の平均に基づいて、前記ミラーリングされた電流を出力する、
請求項１に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項１２】
暗電流である第１電流を生成し、前記生成された第１電流を第１電圧に変換して第１電圧を生成するように構成されるダミーピクセルと、
前記第１電圧に基づいて前記第１電流を複製して第２電流を出力するように構成される第１トランジスタと、
入射される光の強度に基づいて第３電流を生成し、前記第２及び第３電流に基づいて前記入射される光の変化量の感知の有無を示す活性化信号を出力するように構成されるセンシングピクセルと、
を含むイベントベースのセンサー。
【請求項１３】
前記ダミーピクセルは、
前記第１電流を生成するように構成される第１フォトダイオードと、
前記第１電流を前記第１電圧に変換するように構成される第１電流−電圧変換器と、を含み、
前記センシングピクセルは、
前記第３電流を生成するように構成される第２フォトダイオードと、
前記第３電流から前記第２電流を差し引いた電流に基づいて前記活性化信号を出力するように構成されるセンシングピクセル回路と、を含む、
請求項１２に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項１４】
前記第１トランジスタのソースは電源電圧を受信し、ドレーンは前記第２フォトダイオードのカソードに連結され、ゲートは前記第１電圧を受信するように構成される、請求項１３に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項１５】
前記センシングピクセルは、前記第２及び第３電流に基づいて第２電圧を生成するように構成される第２電流−電圧変換器を含み、
前記第１電流−電圧変換器は、第１基準電圧を受信し、前記第２電流−電圧変換器は第２基準電圧を受信し、前記第１及び第２電流の大きさが互いに同一になるように前記第１及び第２基準電圧が調節される、
請求項１４に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項１６】
前記ダミーピクセルは、
前記第１電流を生成するように構成される第１フォトダイオードと、
前記第１電流に基づいて第１活性化信号を出力するように構成されるダミーピクセル回路と、を含み、
前記センシングピクセルは、
前記第３電流を生成するように構成される第２フォトダイオードと、
前記第３電流から前記第２電流を差し引いた電流に基づいて前記活性化信号を出力するように構成されるセンシングピクセル回路と、を含み、
前記ダミーピクセル回路の一部の構成は、非活性化される、
請求項１２に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項１７】
前記ダミーピクセル回路は、
前記第１電流を前記第１電圧に変換する第１電流−電圧変換器と、
前記第１電圧の変化量を出力する第１時変回路と、
前記第１電圧の変化量に基づいて前記第１活性化信号を出力する第１イベント決定回路と、を含み、
前記ダミーピクセルの前記第１時変回路及び前記第１イベント決定回路は、非活性化される、
請求項１６に記載のイベントベースのセンサー。
【請求項１８】
イベントベースのセンサーの動作方法において、
暗電流である第１電流を生成する段階と、
入射される光に基づいて第２電流を生成する段階と、
前記第１電流をミラーリングすることによってミラーリングされた電流を生成する段階と、
前記第２電流から前記ミラーリングされた電流を差し引いた第３電流に基づいて前記光の変化を感知することによって、ユーザー入力に関連するイベント情報を生成する段階と、
を含む動作方法。
【請求項１９】
前記第１電流を生成する段階及び前記第２電流を生成する段階は、同一の温度条件で遂行される、請求項１８に記載の動作方法。
【請求項２０】
前記イベント情報は、前記光の変化を感知したセンシングピクセルの識別情報及び前記光の変化が感知された時間情報を含む、請求項１８に記載の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイメージセンサーに係り、より詳細にはイベントベースのセンサー、それを含むユーザー装置、及びその動作方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
人間とコンピュータとの間の相互作用（Ｈｕｍａｎ−ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ、ＨＣＩ）はユーザーインターフェイスで実現されて作動する。ユーザー入力を認識する多様なユーザーインターフェイスは人間とコンピュータとの間の自然な相互作用を提供することができる。ユーザー入力を認識するために多様なセンサーが利用されることができる。自然な相互作用を提供するために、ユーザー入力に対する応答速度が速いセンサーが必要である。また、多様なモバイル機器の場合、ユーザーインターフェイスを通じた様々なスマート機能を遂行しながら、電力消費を少なくしなければならない必要性が存在する。したがって、電力消費は低く、応答速度は速く、センシング目的に合う信頼度が高いセンサーが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７，６４６，４１０号公報
【特許文献２】米国特許第９，３８９，６９３号公報
【特許文献３】韓国特許第１０−１５１２８１０号公報
【特許文献４】米国特許公開第２０１０／０２９５９８２号明細書
【特許文献５】米国特許公開第２０１２／０１７７２５４号明細書
【特許文献６】米国特許公開第２０１６／０１３４８２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的はイベントベースのセンサーから生成された光電流から飽和成分に対応するノイズを効果的に除去することによって、向上された信頼性を有するイベントベースのセンサー、その動作方法、及びそれを含む電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態に係るイベントベースのセンサーは暗電流（ｄａｒｋ  ｃｕｒｒｅｎｔ）である第１電流を生成するように構成されるダミーピクセル、前記第１電流に基づいてミラーリングされた電流（ｍｉｒｒｏｒｅｄ  ｃｕｒｒｅｎｔ）を出力するように構成される電流ミラー、及び入射される光の強度に基づいて第２電流を生成し、前記生成された第２電流から前記ミラーリングされた電流を差し引いた第３電流に基づいて、前記入射される光の変化量の感知の有無を示す活性化信号を出力するように構成されるセンシングピクセルを含む。
【０００６】
本発明の実施形態に係るイベントベースのセンサーは暗電流である第１電流を生成し、前記生成された第１電流を第１電圧に変換して第１電圧を生成するように構成されるダミーピクセル、前記第１電圧に基づいて前記第１電流を複製して第２電流を出力するように構成される第１トランジスタ、及び入射される光の強度に基づいて第３電流を生成し、前記第２及び第３電流に基づいて前記入射される光の変化量の感知の有無を示す活性化信号を出力するように構成されるセンシングピクセルを含む。
【０００７】
本発明の実施形態に係るイベントベースのセンサーの動作方法は暗電流である第１電流を生成する段階、ユーザー入力に対応して変わる光に基づいて第２電流を生成する段階、前記第１電流をミラーリングすることによってミラーリングされた電流を生成する段階、前記第２電流から前記ミラーリングされた電流を差し引いた第３電流に基づいて前記光の変化を感知することによって、前記ユーザー入力に関連するイベント情報を生成する段階を含む。
【０００８】
本発明の実施形態に係る電子装置は暗電流である第１電流を生成し、入射される光に基づいて第２電流を生成し、前記第２電流から前記第１電流のミラーリングされた電流を差し引いた第３電流に基づいて前記入射される光の変化に対応するイベント信号を出力するように構成されるイベントベースのセンサー、及び前記イベント信号に基づいて前記入射される光の変化に対応する動作を遂行するプロセッサを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ダミーピクセルを使用して暗電流を生成し、生成された暗電流に基づいて、センシングピクセルで暗電流に対応するノイズ成分（即ち、飽和成分に対応するノイズ成分）を除去することができる。したがって、向上された信頼性を有するイベントベースのセンサー、その動作方法、及びそれを含む電子装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るイベントベースのセンサーを示すブロック図である。
【図２】図１のピクセルに含まれたフォトダイオードの電流−電圧特性を示すグラフである。
【図３】低照度環境での暗電流の影響を説明するためのグラフである。
【図４】高温での暗電流の影響を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係るセンシングピクセル、ダミーピクセル及び電流ミラーを示す図である。
【図６】図５の電流ミラーを詳細に示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るダミーピクセル、センシングピクセル、及び電流ミラーの構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係るダミーピクセル、センシングピクセル、及び電流ミラーの構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係るダミーピクセル、センシングピクセル、及び電流ミラーの構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る電流ミラーの構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るセンシングピクセルを示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る電子装置を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施形態に係るイベントベースのセンシング方法を示す順序図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るダミーピクセル及びセンシングピクセルの構成を示す図である。
【図１５】図１４のセンシングピクセル及びダミーピクセルの構造を示すブロック図である。
【図１６】図１５のセンシングピクセル及びダミーピクセルの一部の構成を示す回路図である。
【図１７】本発明に係るイベントベースのセンサーが適用された電子装置を例示的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書で開示されている特定の構造的又は機能的説明は、単に技術的概念にしたがう実施形態を説明するための目的で例示されたものであって、実施形態は多様な他の形態に実施されることができ、本明細書に説明された実施形態に限定されない。
【００１２】
第１又は第２等の用語が多様な構成要素を説明するために使用されることがあるが、このような用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに理解されなければならない。例えば、第１構成要素が第２構成要素と称され、同様に第２構成要素が第１構成要素と称されてもよい。
【００１３】
単数の表現は、文脈上明確に異なる表現がない限り、複数の表現を含む。本明細書で、“含む”等の用語は、記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品又はこれらの組み合わせが存在することを指すものであり、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品又はこれらの組み合わせの存在又は付加可能性を予め排除しないことと理解されなければならない。
【００１４】
異なるように定義されない限り、技術的であるか、或いは科学的な用語を含んでここで使用されるすべての用語は実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されることと同一の意味を有する。一般的に使用される事前に定義されているような用語は関連技術の文脈の上に有する意味と一致する意味を有することと解釈されなければならなく、本明細書で明確に定義しない限り、理想的であるか、或いは過度に形式的な意味として解釈されない。
【００１５】
以下で、本発明に係る一部の実施形態が添付された図面を参照して詳細に説明される。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示すことができる。
【００１６】
図１は本発明の実施形態に係るイベントベースのセンサーを示す図である。図１を参照すれば、イベントベースのセンサー１００はコントローラ１１０及びピクセルアレイ１２０を含む。
【００１７】
イベントベースのセンサー１００はニューロモルフィック（ｎｅｕｒｏｍｏｒｐｈｉｃ）センシング技法に基づいて動作する。より具体的に、ピクセルアレイ１２０に含まれたセンシングピクセル１２１はピクセルアレイ１２０に入射される光の変化を感知し、ピクセルアレイ１２０に入射される光の変化が所定の臨界値を超過することに応じて活性化信号を出力する。光の変化は客体の動き、イベントベースのセンサー１００の動き、客体に投射される光の変化及び客体によって発光される光の変化のうちの少なくとも１つによって発生する。例えば、ピクセルアレイ１２０はユーザーの手の動きによる光の変化を感知し、光の変化を感知したことを示す活性化信号を出力する。
【００１８】
コントローラ１１０はピクセルアレイ１２０によって出力された活性化信号を受信する。コントローラ１１０は活性化信号に基づいてイベント信号を出力する。イベント信号は活性化信号を出力したピクセルの識別情報及び活性化信号が出力された時間情報を含む。識別情報は活性化信号を出力したピクセルのアドレスを含み、時間情報は活性化信号が出力された時間のタイムスタンプを含む。複数のイベント信号に含まれた識別情報及び時間情報を通じて光の変化パターンが分析されるので、イベントベースのセンサー１００は光の変化を発生させるユーザーのジェスチャー認識等に活用されることができる。イベントベースのセンサー１００は時間非同期的にイベント信号を生成及び出力するので、フレーム毎にすべてのピクセルをスキャンするフレームベースのビジョンセンサーに比べて低電力、高速に動作する。
【００１９】
センシングピクセル１２１は内部にフォトダイオードを含む。フォトダイオードはフォトダイオードに入射される光の強度（ｌｉｇｈｔ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）に比例する電流Ｉ＿ＰＤを生成し、センシングピクセル１２１は電流Ｉ＿ＰＤに基づいて活性化信号を出力する。電流Ｉ＿ＰＤに関しては図２を参照して説明する。
【００２０】
図２は図１のピクセルに含まれたフォトダイオードの電流−電圧特性を示した図である。図２のＸ軸は電圧を示し、Ｙ軸は電流を示す。図２に図示された曲線は光の強度に応じる逆バイアスの飽和電流を示す。Ｅ０乃至Ｅ４は一定な間隔の光の強度を示し、Ｅ０は強度０を示す。Ｅ０に対応する曲線は光が無い環境でフォトダイオードによって生成される暗電流（ｄａｒｋ  ｃｕｒｒｅｎｔ）Ｉ＿ＳＡＴを示す。
【００２１】
センシングピクセルによって生成される電流Ｉ＿ＰＤは、光が無い環境で生成される暗電流Ｉ＿ＳＡＴ成分と、フォトダイオードに入射される光に応じて生成される光電流Ｉ＿ＰＨＯＴＯ成分とを含む。例えば、Ｅ２に該当する強度の光が入射される場合、フォトダイオードは電流Ｉ＿ＰＤ１を生成する。この時、電流Ｉ＿ＰＤ１は暗電流Ｉ＿ＳＡＴ成分及び光電流Ｉ＿ＰＨＯＴＯ１成分を含む。
【００２２】
電流Ｉ＿ＰＤで実際に入射される光による成分は光電流Ｉ＿ＰＨＯＴＯであるので、暗電流Ｉ＿ＳＡＴに対応する成分は雑音として作用する。光電流Ｉ＿ＰＨＯＴＯは入射される光の強さに比例して増加され、暗電流Ｉ＿ＳＡＴの量は温度に比例して増加される。
【００２３】
一例として、フォトダイオードに入射される光の強度が十分であるか、或いはフォトダイオードの温度が高くない場合、電流Ｉ＿ＰＤのうち暗電流Ｉ＿ＳＡＴに対応する成分が占める比率は非常に小さい。この場合、暗電流Ｉ＿ＳＡＴに対応する成分はコントラスト感度（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）のようなセンシング性能に大きい影響を及ぼさないとし得る。しかし、低照度環境又はフォトダイオードの温度が高い場合、暗電流Ｉ＿ＳＡＴに対応する成分はセンシング性能を低下させる要因になる可能性がある。具体的に、電流Ｉ＿ＰＤのうち暗電流Ｉ＿ＳＡＴに対応する成分が占める比率が大きくなることに応じて、臨界値を超過する光の変化がないにもかかわらず、活性化信号が出力される可能性がある。環境に応じた暗電流Ｉ＿ＳＡＴの影響に関しては図３及び図４を参照して説明する。
【００２４】
図３は低照度環境での暗電流の影響を説明するためのグラフである。図３のＸ軸は電圧Ｖ＿ＰＲを示し、Ｙ軸は電流Ｉ＿ＰＤを示す。例示的に、電流Ｉ＿ＰＤはセンシングピクセル内のフォトダイオードによって生成される電流を示し、電圧Ｖ＿ＰＲはセンシングピクセルによって電流Ｉ＿ＰＤが変換された値である。例示的に、センシングピクセルは電圧Ｖ＿ＰＲの変化量に基づいて活性化信号を出力することができる。
【００２５】
イベントベースのセンサーは電流Ｉ＿ＰＤを電圧Ｖ＿ＰＲに変換し、電圧Ｖ＿ＰＲを利用して活性化信号を生成する。活性化信号が正常に出力されるためには、光の強度と電圧Ｖ＿ＰＲとの間に正比例関係が形成されなければならない。暗電流Ｉ＿ＳＡＴは低照度環境で光の強度と電圧Ｖ＿ＰＲとの関係に影響を及ぼす。図３の電流Ｉ＿ＰＤ及び電圧Ｖ＿ＰＲに関する理想的な電流−電圧曲線Ｉｄｅａｌ  Ｉ−Ｖ  ｃｕｒｖｅによれば、光の強度に応じる電流Ｉ＿ＰＤと電圧Ｖ＿ＰＲとの間に正比例関係が形成される。しかし、低照度環境での暗電流Ｉ＿ＳＡＴの影響が反映された曲線３１０によれば、電流Ｉ＿ＰＤのうち暗電流Ｉ＿ＳＡＴに対応する成分が占める比率が大きくなることによって、電流Ｉ＿ＰＤと電圧Ｖ＿ＰＲとの正比例関係が崩れる。したがって、低照度環境で暗電流Ｉ＿ＳＡＴによるノイズによって、イベントベースのセンサーの性能が低下される。
【００２６】
図４は高温での暗電流の影響を説明するためのグラフである。図４のＸ軸は電圧Ｖ＿ＰＲを示し、Ｙ軸は電流Ｉ＿ＰＤを示す。電圧Ｖ＿ＰＲ及び電流Ｉ＿ＰＤは図３を参照して説明したので、これに関する詳細な説明は省略する。
【００２７】
図４の理想的な電流−電圧曲線（Ｉｄｅａｌ  Ｉ−Ｖ  ｃｕｒｖｅ）を参照すれば、入射される光の変化量△Ｅによって電位差Ｖ＿ＰＲ１が発生される。上述されたように、フォトダイオードの温度が高くなるほど、暗電流Ｉ＿ＳＡＴの大きさは大きくなる。高温環境での暗電流Ｉ＿ＳＡＴの影響が反映された曲線４１０を参照すれば、温度上昇によって暗電流Ｉ＿ＳＡＴの大きさが大きくなることによって同一の光の変化量△Ｅに応じて歪曲された電位差Ｖ＿ＰＲ２のみが発生される。したがって、高温環境で暗電流Ｉ＿ＳＡＴによるノイズによって、イベントベースのセンサーの性能が低下される。
【００２８】
本発明の実施形態に係るイベントベースのセンサーはダミーピクセルを利用して暗電流Ｉ＿ＳＡＴの影響を除去することができる。再び図１を参照すれば、ピクセルアレイ１２０はダミーピクセル１２２を含む。ダミーピクセル１２２に提供される光は遮断され、ダミーピクセル１２２は光が無い環境で電流（即ち、暗電流）を生成する。イベントベースのセンサー１００はこの電流を利用して電流Ｉ＿ＰＤのうち暗電流Ｉ＿ＳＡＴに対応する飽和成分を除去する。
【００２９】
より具体的に、イベントベースのセンサー１００は電流ミラー（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｍｉｒｒｏｒ）を利用してダミーピクセル１２２に流れる電流Ｉ＿Ｄをミラーリングし、ミラーリングされた電流を利用してセンシングピクセル１２１に流れる電流Ｉ＿ＰＤから暗電流Ｉ＿ＳＡＴに対応する飽和成分を差し引く。センシングピクセル１２１のフォトダイオードとダミーピクセル１２２のフォトダイオードとが同一の条件で電流Ｉ＿ＰＤ及び電流Ｉ＿Ｄを生成すると仮定すれば、電流Ｉ＿ＰＤに含まれた暗電流Ｉ＿ＳＡＴの大きさと電流Ｉ＿Ｄの大きさとは同一である。ここで、条件は温度、ｐ−ｎ接合、及びドーピング濃度等を含むことができる。したがって、センシングピクセル１２１は電流Ｉ＿ＰＤから暗電流Ｉ＿ＳＡＴを差し引いた電流Ｉ＿ＰＨＯＴＯを利用して活性化信号を出力することができる。この場合、活性化信号の出力の可否を決定する時、暗電流Ｉ＿ＳＡＴの影響が除去されるので、低照度環境又は高温環境でイベントベースのセンサー１００のセンシング性能が向上されることができる。
【００３０】
一側によれば、ダミーピクセルは多様な配置を有することができ、ダミーピクセルの数は多様に調節されることができる。例えば、ダミーピクセルはピクセルアレイ１２０の外側に配置されるか、ピクセルアレイ１２０の中心に配置されるか、或いはダミーピクセルに対応するセンシングピクセルの周辺にセンシングピクセルと並べて配置されることができる。ダミーピクセルの数はセンシングピクセルの数と同一であるか、センシングピクセルの数より多いか、或いは少なくともよい。
【００３１】
下で詳細に説明されるが、ダミーピクセルの数又はセンシングピクセルの数は電流Ｉ＿ＰＤのうち暗電流Ｉ＿ＳＡＴ成分が除去されるように調節されることができる。イベントベースのセンサー１００はダミーピクセル１２２に提供される光を遮断するための構造を有する。センシングピクセルは光に露出される部分に配置され、ダミーピクセルは光が遮断される部分に配置される。一例として、ダミーピクセルに提供される光を遮断するために、メタルシールディングレイヤー（ｍｅｔａｌ  ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）等がダミーピクセルの上部に積層されることができる。
【００３２】
例示的に、ダミーピクセルはセンシングピクセルと同様の構造を有することができる。即ち、ダミーピクセルはイベントベースのセンサー１００の動作モードに応じてセンシングピクセルとして使用されることができる。又はセンシングピクセルはイベントベースのセンサー１００の動作モードに応じてダミーピクセルとして使用されることができる。
【００３３】
図５は一実施形態に係るセンシングピクセル、ダミーピクセル、及び電流ミラーを示した図である。図の簡易化及び説明を簡易にするために、ダミーピクセル又はセンシングピクセルの一部の構成のみが図５に図示される。しかし、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。
【００３４】
図５を参照すれば、ダミーピクセル５１０はフォトダイオード５１５を含む。フォトダイオード５１５は光が無い環境で電流Ｉ１（即ち、暗電流）を生成する。電流ミラー５３０は、ダミーピクセル５１０に流れる電流Ｉ１をミラーリングして、ミラーリングされた電流ＩＭを生成し、センシングピクセル５２０にミラーリングされた電流ＩＭを出力する。センシングピクセル５２０はフォトダイオード５２１及びピクセル回路５２２を含む。フォトダイオード５２１には光が提供される。フォトダイオード５２１は入射された光に基づいて電流Ｉ２を生成する。ピクセル回路５２２には電流Ｉ２から電流ＩＭを差し引いた電流Ｉ３が流れる。さらに詳細には、先に説明されたように、センシングピクセル５２０のフォトダイオード５２１によって生成された電流Ｉ２は暗電流成分及び光電流成分を含む。この時、光電流成分は実際にフォトダイオード５２１に入射される光の強さに応じて比例する大きさを有し、暗電流成分はノイズとして作用する。ミラーリングされた電流ＩＭは暗電流成分を含む。したがって、電流Ｉ２から電流ＩＭが差し引かれることによって、電流Ｉ３は光電流成分のみを含み、ノイズとして作用する暗電流成分が除去される。
【００３５】
下で詳細に説明されるが、ピクセル回路５２２は電流−電圧変換器、時変回路、及びイベント決定回路を含む。電流−電圧変換器は電流Ｉ３を電圧Ｖ＿ＰＲに変換し、時変回路は電圧Ｖ＿ＰＲの変化量を所定の比率で増幅し、イベント決定回路は増幅された変化量を所定の臨界値と比較して活性化信号を出力する。
【００３６】
電流Ｉ２は暗電流Ｉ＿ＳＡＴ成分と、フォトダイオード５２１に入射される光に応じて生成される電流Ｉ＿ＰＨＯＴＯ成分とを含む。フォトダイオード５１５及びフォトダイオード５２１の条件（例えば、温度、ドーピング濃度等）が同一であれば、電流Ｉ２に含まれた暗電流Ｉ＿ＳＡＴの大きさ、電流Ｉ１の大きさ、及び電流ＩＭの大きさは実質的に互いに同一である。したがって、電流Ｉ３には電流Ｉ２のうち暗電流Ｉ＿ＳＡＴ成分が除去された、電流Ｉ＿ＰＨＯＴＯ成分のみが含まれ、ピクセル回路５２２は電流Ｉ３を利用して低照度又は高温環境でも暗電流Ｉ＿ＳＡＴの影響無しで光の変化を感知して活性化信号を出力する。
【００３７】
電流ミラー５３０は電流Ｉ１をミラーリングするための多様な方式に具現されることができる。下では電流ミラー５３０の構成に関する一部の実施形態が説明されるが、電流ミラー５３０の構成は後述される実施形態に限定されるものではない。
【００３８】
図６は一実施形態に係る電流ミラーの構成を示した図面である。図６を参照すれば、電流ミラー６３０はトランジスタ６３１及びトランジスタ６３２を含む。
【００３９】
トランジスタ６３１のゲート、トランジスタ６３１のドレーン、及びトランジスタ６３２のゲートはフォトダイオード６１５のカソードに連結される。トランジスタ６３２のドレーンはフォトダイオード６２１のカソードに連結される。トランジスタ６３１のソース及びトランジスタ６３２のソースへ電源電圧が供給される。トランジスタ６３１及びトランジスタ６３２はＰＭＯＳ（ｐ−ｔｙｐｅ  ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタであるが、本発明はこれに限定されるものではない。ダミーピクセル６１０のフォトダイオード６１５は光が無い環境で電流Ｉ１を生成する。電流ミラー６３０はダミーピクセル６１０に流れる電流Ｉ１を複製して、ミラーリングされた電流ＩＭ（即ち、複製された電流）をトランジスタ６３２のドレーンに出力する。センシングピクセル６２０はフォトダイオード６２１及びピクセル回路６２２を含む。トランジスタ６３２のドレーンはピクセル回路６２２とフォトダイオード６２１との間のノードに連結される。
【００４０】
図７は一実施形態に係るダミーピクセル及びセンシングピクセルの構成を示した図面である。図７を参照すれば、センシングピクセル７２０はフォトダイオード７２１及び電流−電圧変換器７２２を含む。電流−電圧変換器７２２はセンシングピクセル７２０のピクセル回路に含まれる回路である。ダミーピクセル７１０はフォトダイオード７１１及び電流−電圧変換器７１２を含む。
【００４１】
理想的ではない実際環境で、多様な要因によって電流Ｉ１の大きさと電流Ｉ２に含まれた暗電流Ｉ＿ＳＡＴの大きさとが互いに変わることがあり得る。例えば、ダミーピクセル７１０は電流−電圧変換器７１２を含まなく、センシングピクセル７２０は電流−電圧変換器７２２を含む場合、電流−電圧変換器７２２によって暗電流Ｉ＿ＳＡＴの大きさが電流Ｉ１の大きさと変化することができる。一実施形態に係るダミーピクセル７１０は電流−電圧変換器７１２を含むことによって、ダミーピクセル７１０は、センシングピクセル７２０に光が入射されることを除いて、センシングピクセル７２０と同一な条件及び環境で動作することができる。
【００４２】
より具体的に、フォトダイオード７１１は電流Ｉ１を生成し、電流−電圧変換器７１２は電流Ｉ１を電圧に変換する。ここで、電流−電圧変換器７１２はダミーピクセル７１０がセンシングピクセル７２０と同一な条件及び環境で動作するようにするダミー回路であり、電流−電圧変換器７１２の出力電圧はイベントベースのセンサーによって別に利用されないこともあり得る。電流ミラーは電流Ｉ１をミラーリングして電流ＩＭを出力する。フォトダイオード７２１は電流Ｉ２を生成し、電流−電圧変換器７２２には電流Ｉ３が流れる。電流−電圧変換器７２２は電流Ｉ３を電圧に変換する。電流−電圧変換器７１２及び電流−電圧変換器７２２は各々トランジスタ及び増幅器を含む。電流−電圧変換器７１２及び電流−電圧変換器７２２に含まれたトランジスタはＮＭＯＳ（ｎ−ｔｙｐｅ  ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）である。センシングピクセル７２０のピクセル回路は電流−電圧変換器７２２の他に、時変回路及びイベント決定回路をさらに含むが、説明の簡易さのためにピクセル回路に含まれた複数の回路のうち、電流Ｉ２が流れる電流−電圧変換器７２２のみが図示されたことと理解されるべきである。
【００４３】
図８は一実施形態に係るピクセルの構成を示した図である。図８を参照すれば、電流ミラー８３０はトランジスタ８３１、トランジスタ８３２、及びトランジスタ８３３を含む。
【００４４】
トランジスタ８３１のゲート、トランジスタ８３１のドレーン、トランジスタ８３２のゲート、及びトランジスタ８３３のゲートは互いに連結される。電流ミラー８３０はダミーピクセル８１０に流れる電流Ｉ１に基づいてミラーリングされた電流ＩＭ１及びミラーリングされた電流ＩＭ２を生成する。電流Ｉ１の量、ミラーリングされた電流ＩＭ１の量、及びミラーリングされた電流ＩＭ２の量は互いに同一である。ミラーリングされた電流ＩＭ１はセンシングピクセル８２１に出力され、ミラーリングされた電流ＩＭ２はセンシングピクセル８２５に出力される。説明を簡易にするために、ダミーピクセル８１０がフォトダイオードのみを含むことと図示したが、図７で説明したことのようにダミーピクセル８１０は電流−電圧変換器をさらに含む。
【００４５】
フォトダイオード８２２はフォトダイオード８２２に入射される光に基づいて電流Ｉ２１を生成する。ピクセル回路８２３は電流Ｉ２１からミラーリングされた電流ＩＭ１を差し引いた電流Ｉ３１に基づいて第１活性化信号を出力する。また、フォトダイオード８２６はフォトダイオード８２６に入射される光に基づいて電流Ｉ２２を生成する。ピクセル回路８２７は電流Ｉ２２からミラーリングされた電流ＩＭ２を差し引いた電流Ｉ３２に基づいて第２活性化信号を出力する。図８の実施形態によれば、ピクセルアレイはセンシングピクセルより少ない数のダミーピクセルを含む。
【００４６】
図９は他の実施形態に係るピクセルの構成を示した図である。図９を参照すれば、ダミーピクセル９１０、９１２、９１４及びセンシングピクセル９２０、９２３、９２６が図示されている。
【００４７】
フォトダイオード９１１は電流Ｉ１１を生成し、フォトダイオード９１３は電流Ｉ１２を生成し、フォトダイオード９１５は電流Ｉ１３を生成する。説明を簡易にするために、ダミーピクセル９１０、９１２、９１４の各々がフォトダイオードのみを含むことと図示したが、図７で説明したことのようにダミーピクセル９１０、９１２、９１４の各々は電流−電圧変換器をさらに含む。
【００４８】
電流ミラー９３０は電流Ｉ１１、電流Ｉ１２及び電流Ｉ１３が合算された電流Ｉ１に基づいてミラーリングされた電流ＩＭをセンシングピクセル９２０、９２３、９２６に出力する。ミラーリングされた電流ＩＭはセンシングピクセル９２０、９２３、９２６のインピーダンスに基づいてセンシングピクセル９２０、９２３、９２６に分配される。
【００４９】
フォトダイオード９２１は電流Ｉ２１を生成し、フォトダイオード９２４は電流Ｉ２２を生成し、フォトダイオード９２７は電流Ｉ２３を生成する。ピクセル回路９２２は、電流Ｉ２１から、ミラーリングされた電流ＩＭのうちセンシングピクセル９２０に分配された電流を差し引いた電流Ｉ３１に基づいて、第１活性化信号を出力する。また、ピクセル回路９２５は、電流Ｉ２２から、ミラーリングされた電流ＩＭのうちセンシングピクセル９２３に分配された電流を差し引いた電流Ｉ３２に基づいて、第２活性化信号を出力し、ピクセル回路９２８は、電流Ｉ２３から、ミラーリングされた電流ＩＭのうちセンシングピクセル９２６に分配された電流を差し引いた電流Ｉ３３に基づいて、第３活性化信号を出力する。
【００５０】
上述されたように、理想的ではない実際環境で、多様な要因によってダミーピクセルのフォトダイオードで生成された電流Ｉ＿Ｄの大きさとセンシングピクセルのフォトダイオードで生成された電流に含まれた暗電流Ｉ＿ＳＡＴの大きさとは互いに異なる。この場合、ダミーピクセルの数とセンシングピクセルの数とを調節することによって、電流Ｉ＿Ｄの大きさと暗電流Ｉ＿ＳＡＴの大きさとを合わせることができる。例えば、１つの電流ミラーにｍ個のダミーピクセル及びｎ個のセンシングピクセルが連結された場合、ｎ個のセンシングピクセルの案電流の総和とｍ個のダミーピクセルに流れる電流の総和とが同一になるようにｍ及びｎのうちの少なくとも１つを調節することができる。ｍとｎとは各々１以上の整数である。
【００５１】
図９で、電流Ｉ２１、電流Ｉ２２及び電流Ｉ２３が各々暗電流Ｉ＿ＳＡＴを含む場合、電流Ｉ１の大きさと、暗電流Ｉ＿ＳＡＴの和の大きさが同一になるように、ダミーピクセルの数が調節されることができる。この時、暗電流Ｉ＿ＳＡＴの大きさは光が無い環境で測定された暗電流に基づいて決定されることができる。
【００５２】
図１０はその他の実施形態に係る電流ミラーの構成を示した図面である。図１０を参照すれば、電流ミラー１０３０はトランジスタ１０３１、１０３２、１０３３、１０３４を含む。
【００５３】
ダミーピクセル１０１０はフォトダイオード１０１１を含み、ダミーピクセル１０１５はフォトダイオード１０１６を含む。フォトダイオード１０１１は電流Ｉ１１を生成し、フォトダイオード１０１６は電流Ｉ１２を生成する。説明を簡易にするために、ダミーピクセル１０１０、１０１５の各々がフォトダイオードのみを含むことと図示したが、図７で説明したようにダミーピクセル１０１０、１０１５の各々は電流−電圧変換器をさらに含む。
【００５４】
トランジスタ１０３１のゲート、トランジスタ１０３１のドレーン、トランジスタ１０３２のゲート、トランジスタ１０３２のドレーン、トランジスタ１０３３のゲート、及びトランジスタ１０３４のゲートは互いに連結される。トランジスタ１０３１、１０３２のゲートが互いに連結されているので、電流ミラー１０３０は電流Ｉ１２と電流Ｉ１１との平均に該当する量の電流をミラーリングする。複数のダミーピクセルの平均に該当する量の電流をミラーリングすることによって、個別ダミーピクセル毎に発生される誤差の影響が減少されることができる。一実施形態によれば、イベントベースのセンサー内のダミーピクセルが他の用途として使用されない場合、全体ダミーピクセルが全て電流ミラーリングに利用されることができる。
【００５５】
電流ミラー１０３０はミラーリングされた電流ＩＭ１及びミラーリングされた電流ＩＭ２を生成する。ここで、ミラーリングされた電流ＩＭ１及びミラーリングされた電流ＩＭ２の各々は電流Ｉ１２と電流Ｉ１１の平均に該当する量の電流である。電流ミラー１０３０はミラーリングされた電流ＩＭ１をセンシングピクセル１０２０に出力し、ミラーリングされた電流ＩＭ２をセンシングピクセル１０２５に出力する。
【００５６】
センシングピクセル１０２０、１０２５には図８に図示されたセンシングピクセル８２１、８２５の動作がそのまま適用されるので、より具体的な説明は省略する。多様な例示のために、電流ミラー１０３０が複数のセンシングピクセル１０２０、１０２５のために複数のミラーリングされた電流ＩＭ１、ＩＭ２を生成する実施形態を説明したが、電流ミラー１０３０は単一センシングピクセルのために単一のミラーリングされた電流のみを生成する回路構造を有することができる。
【００５７】
図１１は一実施形態に係るセンシングピクセルを示したブロック図である。図１１を参照すれば、センシングピクセル１１００はフォトダイオード１１１０、電流−電圧変換器１１２０、時変回路１１３０、及びイベント決定回路１１４０を含む。
【００５８】
フォトダイオード１１１０はフォトダイオード１１１０に入射される光に基づいて電流Ｉ＿ＰＤを生成する。電流Ｉ＿ＰＤは暗電流Ｉ＿ＳＡＴ成分と、フォトダイオード１１１０に入射される光にしたがって生成される電流Ｉ＿ＰＨＯＴＯ成分とを含むが、上述された実施形態によれば、電流Ｉ＿ＰＤのうち暗電流Ｉ＿ＳＡＴ成分が除去されることができる。
【００５９】
電流−電圧変換器１１２０は暗電流Ｉ＿ＳＡＴ成分が除去された電流Ｉ＿ＰＤを電圧Ｖ＿ＰＲに変換する。電流−電圧変換器１１２０はトランジスタＭ＿ＬＯＧ及び増幅器Ａ１を含む。電流Ｉ＿ＰＤに対応してトランジスタＭ＿ＬＯＧに電流が流れ電圧Ｖ＿ＰＲが生成される。この時、トランジスタＭＬＯＧに流れる電流の量は感知された光の強さに線形に比例しないこともあり得る。増幅器Ａ１は電圧Ｖ＿ＰＲの大きさがフォトダイオード１１１０によって感知された光の強さに線形に比例するように、電流Ｉ＿ＰＤをログスケールに増幅することができる。
【００６０】
時変回路１１３０は電圧Ｖ＿ＰＲの変化量を所定の比率に増幅することができる。時変回路１１３０は増幅器であると称されることができる。時変回路１１３０は電圧Ｖ＿ＰＲの変化量を増幅して電圧Ｖ＿Ｃを生成する。例えば、時変回路１１３０はキャパシター及び増幅器を含む。キャパシターＣ１は増幅器Ａ１と直列に連結される。キャパシターＣ１は電圧Ｖ＿ＰＲが変化されることによって電荷を充電する。増幅器Ａ２はキャパシターＣ１に充電された電荷によって発生される電圧を所定の比率に増幅する。時変回路１１３０は増幅器Ａ２のフィードバックキャパシターであるキャパシターＣ２をさらに含む。増幅器Ａ２の増幅率はキャパシターＣ１、Ｃ２のキャパシタンス比率に決定される。キャパシターＣ１に充電された電荷は周期的に或いは必要である時点にリセットされる。キャパシターＣ１はリセット動作の時、電圧Ｖ＿ＰＲを基準にリセットされる。
【００６１】
イベント決定回路１１４０は電圧Ｖ＿Ｃを所定の臨界値と比較し、比較結果に基づいて活性化信号を出力する。イベント決定回路１１４０は電圧Ｖ＿Ｃを所定の臨界値と比較するための比較器を含む。比較器は電圧Ｖ＿Ｃを所定の臨界値に対応する基準信号と比較し、電圧Ｖ＿Ｃが基準信号より大きいことに応じて活性化信号を出力する。
【００６２】
図１２は一実施形態に係る電子装置を示したブロック図である。図１２を参照すれば、電子装置１２００はプロセッサ１２１０及びイベントベースのセンサー１２２０を含む。
【００６３】
イベントベースのセンサー１２２０は光が無い環境で電流Ｉ＿Ｄを生成し、入射される光に基づいて電流Ｉ＿ＰＤを生成し、電流Ｉ＿ＰＤから電流Ｉ＿Ｄのミラーリングされた電流を差し引いた電流に基づいて、入射される光の変化を感知することによって、イベント信号を出力する。プロセッサ１２１０はイベント信号に基づいて、入射される光の変化に対応する動作を遂行する。プロセッサ１２１０はイベント信号に基づいて入射される光の変化に応じるユーザー入力を認識する。プロセッサ１２１０はイベント信号に含まれたタイムスタンプに基づいてタイムスタンプマップを生成し、イベント信号の受信に応じてタイムスタンプマップをアップデートする。プロセッサ１２１０はタイムスタンプマップを通じてユーザー入力を認識する。
【００６４】
ユーザー入力はジェスチャーを含む。例えば、ユーザーが手を利用するジェスチャーを取る場合、プロセッサ１２１０はイベント信号に基づいて手が動く方向、手が動く方向の変化、手が動いた距離、及び開いた指の個数等を認識することができる。プロセッサ１２１０は認識されたユーザー入力に対応して予め設定された動作を遂行する。例えば、ユーザーの手のひらが第１方向に動く場合、プロセッサ１２１０は画面に表示されたページを以前ページに転換し、ユーザーの手のひらが第２方向に動く場合、画面に表示されたページを次のページに転換する。また、ユーザーが１つの指を開いた手を上下に動かす場合、プロセッサ１２１０は画面に表示されたページを上下にスクロールさせることができる。
【００６５】
図１３は一実施形態に係るイベントベースのセンシング方法を示した動作フローチャートである。図１３の動作流れ図はイベントベースのセンシング装置によって遂行される。イベントベースのセンシング装置は上述された実施形態に係るイベントベースのセンサーに含まれた回路と実質的に同一な機能を遂行するモジュールを含む。イベントベースのセンシング装置に含まれたモジュールは少なくとも１つのハードウェアモジュール、少なくとも１つのソフトウェアモジュール、又はこれらの多様な組み合わせで具現されることができる。
【００６６】
図１３を参照すれば、段階１３１０で、イベントベースのセンシング装置は光が無い環境で第１電流を生成する。段階１３２０で、イベントベースのセンシング装置は入射される光に基づいて第２電流を生成する。入射される光はユーザー入力に対応して変わる光である。段階１３３０で、イベントベースのセンシング装置は第１電流をミラーリングすることによってミラーリングされた電流を生成し、第２電流から第１電流のミラーリングされた電流を差し引いた第３電流に基づいて光の変化を感知する。イベントベースのセンシング装置は光の変化を感知することによってユーザー入力に関連するイベント情報を生成する。その他に、イベントベースのセンシング方法に関しては上述された内容が適用されることができ、より詳細な説明は省略する。
【００６７】
図１４は本発明の実施形態に係るダミーピクセル及びセンシングピクセルの構成を示す図面である。図１４を参照すれば、ピクセルアレイ２０００はセンシングピクセル２１００、ダミーピクセル２２００、及び伝達装置２３００を含む。図の簡易化のために、１つのダミーピクセル及び１つのセンシングピクセルを図１４で示したが、本発明の範囲がこれに限定されることはなく、ピクセルアレイ２０００は複数のダミーピクセル及び複数のセンシングピクセルをさらに含む。また、先に説明されたように、複数のダミーピクセルからの暗電流の平均値に基づいてミラーリングされた電流を生成し、ミラーリングされた電流に基づいて複数のセンシングピクセルの各々で暗電流を除去することができる。
【００６８】
センシングピクセル２１００はピクセル回路２１０１及びフォトダイオード２１１０を含む。ダミーピクセル２２００はピクセル回路２２０１及びフォトダイオード２２１０を含む。センシングピクセル２１００及びダミーピクセル２２００の構成は先に説明したので、これに対する詳細な説明は省略される。
【００６９】
先に説明された実施形態では、少なくとも２つのトランジスタを含む別の電流ミラーがダミーピクセルからの暗電流を複製するように構成される。しかし、図１４の実施形態では、先に説明された電流ミラーとは他の伝達装置２３００を通じてダミーピクセル２２００からの暗電流が複製される。例示的に、伝達装置２３００は１つのトランジスタで具現されることができる。
【００７０】
例えば、ダミーピクセル２２００のピクセル回路２２０１の全部又は一部の構成要素は伝達装置２３００と結合して電流ミラーを構成することができる。即ち、先に説明された電流ミラーはピクセル回路２２０１の一部及び伝達装置２３００を含むように構成されることができる。したがって、別の電流ミラーを追加すること無しでダミーピクセル２２００の一部の構成要素を電流ミラーとして使用して、暗電流Ｉ＿ＳＡＴを複製することができる。したがって、イメージセンシング装置の構成が単純になることができる。
【００７１】
図１５は図１４のセンシングピクセル及びダミーピクセルの構造を示すブロック図である。説明を簡易にするために、先に説明された構成要素と類似な構成要素に対する詳細な説明は省略される。
【００７２】
図１４及び図１５を参照すれば、センシングピクセル２１００はフォトダイオード２１１０、電流−電圧変換器２１２０、時変回路２１３０、及びイベント決定回路２１４０を含む。センシングピクセル２１００の電流−電圧変換器２１２０、時変回路２１３０、及びイベント決定回路２１４０は先に説明されたピクセル回路２１０１である。センシングピクセル２１００の構成要素は図１１を参照して説明したので、これに対する詳細な説明は省略される。
【００７３】
ダミーピクセル２２００はフォトダイオード２２１０、電流−電圧変換器２２２０、時変回路２２３０、及びイベント決定回路２２４０を含む。例示的に、ダミーピクセル２２００のフォトダイオード２２１０、電流−電圧変換器２２２０、時変回路２２３０、及びイベント決定回路２２４０はセンシングピクセル２１００と類似な構造又は類似な機能を遂行するように構成されることができる。ダミーピクセル２２００の電流−電圧変換器２２２０、時変回路２２３０、及びイベント決定回路２２４０は先に説明されたピクセル回路２１０１である。
【００７４】
例示的に、ダミーピクセル２２００は上述されたように暗電流Ｉ＿ＳＡＴを生成し、生成された暗電流Ｉ＿ＳＡＴを外部（例えば、電流ミラー）に提供するように構成されることができる。この時、暗電流Ｉ＿ＳＡＴを外部へ提供するのに不必要な構成要素は省略されるか、又は非活性化されることができる。
【００７５】
例えば、ダミーピクセル２２００構成要素の中で一部の構成要素（例えば、電流−電圧変換器２２２０又は時変回路２２３０又はイベント決定回路２２４０が省略されることができる。即ち、ダミーピクセル２２００はフォトダイオード２２１０を含むか、又はフォトダイオード２２１０及び電流−電圧変換器２２２０を含むように構成されることができる。
【００７６】
又はダミーピクセル２２００はフォトダイオード２２１０、電流−電圧変換器２２２０、時変回路２２３０、及びイベント決定回路２２４０を含み、一部の構成要素は非活性化されることができる。例えば、電流−電圧変換器２２２０、時変回路２２３０、及びイベント決定回路２２４０が非活性化されるか、又は時変回路２２３０、及びイベント決定回路２２４０が非活性化されることができる。
【００７７】
図５乃至図７を参照して説明された実施形態は暗電流Ｉ＿ＳＡＴをミラーリングするための別の電流ミラーを必要とする。図１４及び図１５の実施形態で、ダミーピクセル２２００の一部の構成要素は電流ミラーに含まれるように構成されることができる。
【００７８】
例えば、電流−電圧変換器２２２０からの電圧Ｖ＿ＰＲは伝達装置２３００に提供され、伝達装置２３００は受信された電圧Ｖ＿ＰＲに応答して、ダミーピクセル２２００で生成された暗電流Ｉ＿ＳＡＴを複製して、複製された電流ＩＭを他のセンシングピクセルに提供するように構成されることができる。例示的に、伝達装置２２５０は１つのトランジスタを含むことができる。伝達装置２３００は先に説明された電流ミラーと異なる構成を有するか、又は電流ミラーの一部の構成を含むことができる。
【００７９】
即ち、ダミーピクセル１４００の一部の構成要素（例えば、電流−電圧変換器１４２０）及び伝達装置１４５０は電流ミラーを構成することができる。したがって、別の電流ミラーを追加すること無しでダミーピクセル１４００の一部の構成要素を使用することによって、暗電流Ｉ＿ＳＡＴを複製することができる。したがって、イメージセンシング装置の構成が単純になることができる。
【００８０】
図１６は図１５のセンシングピクセル及びダミーピクセルの一部の構成を示す回路図である。図の簡易化及び説明を簡易にするために本発明の実施形態を説明するために不必要な構成要素は省略される。
【００８１】
センシングピクセル２１００はフォトダイオード２１１０及び電流−電圧変換器２１２０を含む。フォトダイオード２１１０のカソードは第１ノードｎ１に連結され、アノードは接地端に連結される。電流−電圧変換器２１２０は第１トランジスタＴＲ１及び第１比較器ＣＰ１を含む。第１トランジスタＴＲ１のソースは電源電圧に連結され、ゲートは第１比較器ＣＰ１の出力端に連結され、ドレーンは第１ノードｎ１に連結される。第１比較器ＣＰ１の第１入力端は第１ノードｎ１に連結され、第２入力端は第１基準電圧ＶＲＥＦ１を受信する。例示的に、第１比較器ＣＰ１の出力端はセンシングピクセル２１００の時変回路２１３０に連結される。
【００８２】
ダミーピクセル２２００はフォトダイオード２２１０及び電流−電圧変換器２２２０を含む。フォトダイオード２２１０のカソードは第２ノードｎ２に連結され、アノードは接地端に連結される。電流−電圧変換器２２２０は第２トランジスタＴＲ２及び第２比較器ＣＰ２を含む。第２トランジスタＴＲ２のソースは電源電圧を受信し、ゲートは第３ノードｎ３に連結され、ドレーンは第２ノードｎ２に連結される。第２比較器ＣＰ２の第１入力端は第２ノードｎ２に連結され、第２入力端は第２基準電圧ＶＲＥＦ２を受信し、出力端は第３ノードｎ３に連結される。
【００８３】
伝達装置２３００は第３トランジスタＴＲ３を含む。第３トランジスタＴＲ３のソースは電源電圧を受信し、ドレーンは第１ノードｎ１に連結され、ゲートは第３ノードｎ３に連結される。
【００８４】
ダミーピクセル２２００の一部（即ち、電流−電圧変換器２２２０）及び伝達装置２３００は電流ミラーを構成する。例えば、ダミーピクセル２２００のフォトダイオード２２１０は第１電流Ｉ１を生成する。この時、第１電流Ｉ１は暗電流である。ダミーピクセル２２００の一部（即ち、電流−電圧変換器２２２０）及び伝達装置２３００は第１電流Ｉ１を複製してミラーリングされた電流ＩＭをセンシングピクセル２１００に提供する。例示的に、ミラーリングされた電流ＩＭはセンシングピクセル２１００の第１ノードｎ１に提供される。
【００８５】
以後、センシングピクセル２１００の動作は先に説明された暗電流によるノイズ成分除去動作と類似である。例えば、センシングピクセル２１００のフォトダイオード２１１０は入射された光の強度に応じて第２電流Ｉ２を生成する。この時、第２電流Ｉ２は暗電流成分及び光電流成分を含む。センシングピクセル２１００の第１ノードｎ１に第１電流（Ｉ１、即ち、暗電流ミラーリングされた電流ＩＭが提供されることによって、電流−電圧変換器２１２０は第３電流Ｉ３に基づいて電圧Ｖ＿ＰＲを出力する。例示的に、電圧Ｖ＿ＰＲは時変回路２１３０に提供される。
【００８６】
上述されたように、本発明の一部の実施形態によれば、ダミーピクセルのピクセル回路のうちの一部を使用して電流ミラーを構成することができ、構成された電流ミラーを通じて暗電流によるノイズ成分除去動作が遂行されることができる。即ち、電流ミラーを構成するための追加構成要素が単純化されることができる。したがって、向上された信頼性及び低減されたコストを有するイベントベースのセンサーが提供されることができる。
【００８７】
例示的に、センシングピクセル２１００に提供される第１基準電圧ＶＲＥＦ１及びダミーピクセル２２００に提供される第２基準電圧ＶＲＥＦ２は互いに独立に制御されることができる。例えば、イベントベースのセンサーのプロセス、電圧、温度ＰＶＴ変動に応じて第１及び第２基準電圧ＶＲＥＦ１、ＶＲＥＦ２が調節されるか、或いは設定されることができる。又はイベントベースのセンサーが動作する動作環境に応じて、第１及び第２基準電圧ＶＲＥＦ１、ＶＲＥＦ２が互いに独立に制御されることができる。
【００８８】
さらに詳細な例として、電流ミラーを構成する伝達装置２３００の第３トランジスタＴＲ３及びダミーピクセル２２００の第２トランジスタＴＲ２の動作特性が異なることがある。理想的な場合（即ち、第２及び第３トランジスタＴＲ２、ＴＲ３の動作特性が同一である場合）、第１及び第２基準電圧ＶＲＥＦ１、ＶＲＥＦ２が互いに同一であれば、第１電流Ｉ１及びミラーリングされた電流ＩＭの大きさは互いに同一である。
【００８９】
しかし、イベントベースのセンサーの製造過程で発生するＰＶＴ変動又は動作環境の変化によって、第２及び第３トランジスタＴＲ２、ＴＲ３の動作特性が互いに異なることがある。この場合、第１及び第２基準電圧ＶＲＥＦ１、ＶＲＥＦ２が互いに同一であると、第１電流Ｉ１及びミラーリングされた電流ＩＭの大きさが互いに異なり、センシングピクセル２１００でノイズ成分が完璧には除去されない可能性がある。
【００９０】
本発明の実施形態に係るイベントベースのセンサーはセンシングピクセル２１００に提供される第１基準電圧ＶＲＥＦ１及びダミーピクセルに提供される第２基準電圧ＶＲＥＦ２を独立に制御することによって、第１電流Ｉ１及びミラーリングされた電流ＩＭの大きさを同一に維持することができる。
【００９１】
さらに詳細な例として、第１基準電圧ＶＲＥＦ１を受信する第１比較器ＣＰ１は第１ノードｎ１の電圧を第１基準電圧ＶＲＥＦ１に維持するように構成されることができる。第２基準電圧ＶＲＥＦ２を受信する第２比較器ＣＰ２は第２ノードｎ２の電圧を第２基準電圧ＶＲＥＦ２に維持するように構成されることができる。第２及び第３トランジスタＴＲ２、ＴＲ３の異なる特性（即ち、ＰＶＴ変動又は動作環境による異なる特性）によってミラーリングされた電流ＩＭの大きさが第１電流Ｉ１の大きさより小さくなることがある。この場合、第２基準電圧ＶＲＥＦ２を所定のレベル程度高めるか、又は第１基準電圧ＶＲＥＦ１を所定のレベル程度下げることによって、第１電流Ｉ１の大きさ及びミラーリングされた電流ＩＭの大きさを同一に調節することができる。これと反対に、ミラーリングされた電流ＩＭの大きさが第１電流Ｉ１の大きさより大きい場合、第２基準電圧ＶＲＥＦ２を所定のレベル程度下げるか、又は第１基準電圧ＶＲＥＦ１を所定のレベル程度高めることによって、第１電流Ｉ１の大きさ及びミラーリングされた電流ＩＭの大きさを同一に調節することができる。
【００９２】
上述されたように、センシングピクセル２１００及びダミーピクセル２２００に提供される第１及び第２基準電圧ＶＲＥＦ１、ＶＲＥＦ２を制御することによって、ミラーリングされた電流ＩＭの精度を向上させることができる。
【００９３】
図１７は本発明に係るイベントベースのセンサーが適用された電子システムを示すブロック図である。図１７を参照すれば、例示的に、電子システム３０００は携帯用通信端末機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ＰＭＰ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｍｅｄｉａ  Ｐｌａｙｅｒ）、スマートフォン、又はウェアラブル（Ｗｅａｒａｂｌｅ）装置形態に具現されることができる。又は電子システム３０００はブラックボックス、デジタルカメラ、ビデオカムコーダーのような映像収集装置の形態に具現されることができ、マシン（ｍａｃｈｉｎｅ）のような装置に適用されることができる。例示的に、マシン（ｍａｃｈｉｎｅという用語はシングルマシン、仮想マシン、又はマシン、仮想マシン又は共に動作する装置が電気的に連結されたシステムを包括的に含むことと意図される。例示的なマシンは個人用コンピュータ、ワークステーション、サーバー、携帯用コンピュータ、ポケット用コンピュータ、電話機、タブレット等のようなコンピューティング装置のみならず、個人又は大衆交通手段、例えば、自動車、汽車、タクシー等のような輸送装置を含む。
【００９４】
また、図１７を参照して電子システム３０００が説明されるが、本発明の範囲がこれに限定されることはなく、一部の構成が省略されるか、又は他の構成要素が追加されることができる。
【００９５】
電子システム３０００はアプリケーションプロセッサ３１００、ディスプレイ３２２０、及びイメージセンサー３２３０を含む。例示的に、イメージセンサー３２３０は図１乃至図１６を参照して説明されたイベントベースのセンサーであり、アプリケーションプロセッサ３１００はイメージセンサー３２３０からの活性化信号に基づいてユーザーの動きを感知することができる。
【００９６】
アプリケーションプロセッサ３１００はＤｉｇＲＦマスター３１１０、ＤＳＩ（Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ホスト３１２０、ＣＳＩ（Ｃａｍｅｒａ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ホスト３１３０、及び物理階層３１４０を含む。
【００９７】
ＤＳＩホスト３１２０はＤＳＩを通じてディスプレイ３２２０のＤＳＩ装置３２２５と通信する。例示的に、ＤＳＩホスト３１２０には光シリアライザＳＥＲが具現されることができる。例として、ＤＳＩ装置３２２５には光デシリアライザＤＥＳが具現されることができる。
【００９８】
ＣＳＩホスト３１３０はＣＳＩを通じてイメージセンサー３２３０のＣＳＩ装置３２３５と通信することができる。例示的に、ＣＳＩホスト３１３０には光デシリアライザＤＥＳが具現されることができる。例として、ＣＳＩ装置３２３５には光シリアライザＳＥＲが具現されることができる。
【００９９】
電子システム３０００はアプリケーションプロセッサ３１００と通信するＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）チップ３２４０をさらに含む。ＲＦチップ３２４０は物理階層３２４２、ＤｉｇＲＦスレーブ３２４４、及びアンテナ３２４６を含む。例示的に、ＲＦチップ３２４０の物理階層３２４２とアプリケーションプロセッサ３１００の物理階層３１４０とはＭＩＰＩ  Ｄｉｇ  ＲＦインターフェイスによって互いにデータを交換することができる。
【０１００】
電子システム３０００はワーキングメモリ（Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｍｅｍｏｒｙ）３２５０及び埋め込み型／カードストレージ３２５５をさらに含む。ワーキングメモリ３２５０及び埋め込み型／カードストレージ３２５５はアプリケーションプロセッサ３１００から提供されたデータを格納する。ワーキングメモリ３２５０及び埋め込み型／カードストレージ３２５５は格納されたデータをアプリケーションプロセッサ３１００に提供する。
【０１０１】
ワーキングメモリ３２５０はアプリケーションプロセッサ３１００によって処理された又は処理されるデータを一時的に格納することができる。ワーキングメモリ３２５０はＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ等のような揮発性メモリ、又はフラッシュメモリ、ＰＲＡＭ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ、ＦＲＡＭ（登録商標）等のような不揮発性メモリを含む。
【０１０２】
埋め込み型／カードストレージ３２５５は電源供給の有無に関わらず、データを記憶することができる。
【０１０３】
電子システム３０００はＷｉｍａｘ（Ｗｏｒｌｄ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｃｃｅｓｓ）３２６０、ＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）３２６２、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ）３２６４等を通じて外部システムと通信することができる。
【０１０４】
電子システム３０００は音声情報を処理するためのスピーカー３２７０及びマイク３２７５をさらに含む。例示的に、電子システム３０００は位置情報を処理するためのＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）装置３２８０をさらに含むことができる。電子システム３０００は周辺装置との連結を管理するためのブリッジ（Ｂｒｉｄｇｅ）チップ３２９０をさらに含む。
【０１０５】
以上で説明された実施形態はハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、及び／又はハードウェア構成要素及びソフトウェア構成要素の組み合わせで具現されることができる。例えば、実施形態で説明された装置及び構成要素は、例えばプロセッサ、コントローラ、ＡＬＵ（Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  Ｌｏｇｉｃ  Ｕｎｉｔ）、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコンピューター、ＦＰＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ａｒｒａｙ）、ＰＬＵ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、又は命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を実行し応答することができる他の何らかの装置のように、１つ以上の汎用コンピュータ又は特殊目的コンピュータを利用して具現されることができる。処理装置はオペレーティングシステム（ＯＳ）及びオペレーティングシステム上で遂行される１つ以上のソフトウェアアプリケーションを遂行することができる。また、処理装置はソフトウェアの実行に応答して、データを接近、格納、操作、処理及び生成することもできる。理解を容易にするために、処理装置は１つが使用されることと説明された場合もあるが、該当技術分野で通常の知識を有する者は、処理装置が複数の処理要素（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）及び／又は複数類型の処理要素を含むことができることが分かる。例えば、処理装置は複数個のプロセッサ又は１つのプロセッサ及び１つのコントローラを含むことができる。また、並列プロセッサ（ｐａｒａｌｌｅｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）の同一、又は異なる処理構成（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）も可能である。
【０１０６】
ソフトウェアはコンピュータプログラム（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｐｒｏｇｒａｍ）、コード（ｃｏｄｅ）、命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）、又はこれらのうちの１つ以上の組み合わせを含むことができ、望む通りに動作するように処理装置を構成するか独立的に又は結合的に（ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅｌｙ）処理装置に命令することができる。ソフトウェア及び／又はデータは、処理装置によって解釈されるか、或いは処理装置に命令又はデータを提供するために、いずれの類型の機械、構成要素（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）、物理的装置、仮想装置（ｖｉｒｔｕａｌ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、コンピュータ格納媒体又は装置、又は伝送される信号波（ｓｉｇｎａｌ  ｗａｖｅ）に永久的に、又は一時的に具体化（ｅｍｂｏｄｙ）されることができる。ソフトウェアはネットワークに連結されたコンピュータシステム上に分散されて、分散された方法に格納されるか、或いは実行されることもできる。ソフトウェア及びデータは１つ以上のコンピュータ読み取り可能記録媒体に格納されることができる。
【０１０７】
実施形態に係る方法は多様なコンピュータ手段を通じて遂行されるプログラム命令形態に具現されてコンピュータ読み取り可能媒体に記録されることができる。コンピュータ読み取り可能媒体はプログラム命令、データファイル、データ構造等を単独に又は組み合わせて含むことができる。媒体に記録されるプログラム命令は実施形態のために特別に設計され、構成されたものであるか、或いはコンピュータソフトウェア当業者に公知されて使用可能なものであってもよい。コンピュータ読み取り可能記録媒体の例としてはハードディスク、フロッピーディスク及び磁気テープのような磁気媒体（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍｅｄｉａ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体（ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｅｄｉａ）、フロプティカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｓｋ）のような磁気−光媒体（ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｅｄｉａ）、及びＲＯＭ（ＲＯＭ）、ＲＡＭ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ等のようなプログラム命令を格納し、遂行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例としてはコンパイラによって生成されたコードのような機械語コードのみならず、インタプリタ等を使用してコンピュータによって実行されることができる高級言語コードを含む。上述されたハードウェア装置は実施形態の動作を遂行するために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成されることができ、その逆も同様である。
【０１０８】
以上のように実施形態がたとえ限定された図面によって説明されたが、該当技術分野で通常の知識を有する者であれば、上述したことに基づいて多様な技術的な変更及び変形を適用することができる。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順序に遂行されるか、及び／又は説明されたシステム、構造、装置、回路等の構成要素が説明された方法と異なる形態に結合又は組み合わされるか、他の構成要素又は均等物によって置き換えられるか、或いは置換されても適切な結果が達成されることができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１００  イベントベースのセンサー
１１０  コントローラ
１２０  ピクセルアレイ
１２１  センシングピクセル
１２２  ダミーピクセル
５１０  ダミーピクセル
５１５、５２１  フォトダイオード
５２０  センシングピクセル
５２２  ピクセル回路
５３０  電流ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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