KR100510120B1 - Apparatus and method for obtaining gamma characteristic curve of image sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 광축적 시간 동안 광원으로부터 입사되는 입사광을 광전 변환을 통해 광학상으로 결상시키는 광전 변환부와; 상기 광전 변환부의 출력 전압을 아날로그/디지털 변환하는 아날로그/디지털 변환부와; 상기 광전 변환부의 대한 감마 특성 곡선을 획득하기 위해 기설정된 화소당 비트수에 의해 결정되는 최저 계조값에서부터 최대 계조값까지에 대한 화소 계조값과 상기 광축적 시간이 선형 비례 관계를 유지하면서 증가하도록 제어하는 라인 클럭 신호를 발생시키는 광축적 시간 제어부; 및 상기 라인 클럭 신호가 인가됨에 따라 상기 아날로그/디지털 변환부의 출력을 저장함으로써 상기 광전 변환부의 입사 광량과 상기 광전 변환부의 출력 전압을 좌표축으로 하는 감마 테이블을 획득하는 감마 테이블 저장부를 이용한 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention includes a photoelectric conversion unit for forming an incident light incident from the light source during the optical accumulation time to an optical image through photoelectric conversion; An analog / digital converter configured to analog-to-digital convert the output voltage of the photoelectric converter; In order to obtain a gamma characteristic curve for the photoelectric conversion unit, the pixel gray scale value and the optical accumulation time increase from a minimum gray scale value determined by a predetermined number of bits per pixel to a maximum gray scale value while maintaining a linear proportional relationship. An optical accumulation time controller configured to generate a line clock signal; And a gamma table storage unit using a gamma table storage unit for storing a output of the analog / digital converter as the line clock signal is applied to obtain a gamma table having an incident light amount of the photoelectric converter and an output voltage of the photoelectric converter as a coordinate axis. An apparatus and method for obtaining characteristic curves.
본 발명에 따르면, 저 양자화 해상도의 감마 테스트 패턴을 이용하여 고 양자화 해상도의 이미지 센서에 대한 감마 특성 곡선을 획득하기 위해, 입사광에 대한 이미지 센서의 노광 시간을 광량에 비례하도록 조절함으로써 고신뢰성의 감마 특성 곡선을 용이하게 획득할 수 있는 이점이 있다. According to the present invention, in order to obtain a gamma characteristic curve for an image sensor having a high quantization resolution using a gamma test pattern having a low quantization resolution, a high reliability gamma is adjusted by adjusting the exposure time of the image sensor to incident light in proportion to the amount of light. There is an advantage that the characteristic curve can be easily obtained.
Description
본 발명은 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저 양자화 해상도의 감마 테스트 패턴을 이용하여 고 양자화 해상도의 이미지 센서에 대한 감마 특성 곡선을 획득하기 위해, 입사광에 대한 이미지 센서의 노광 시간을 광량에 비례하도록 조절함으로써 고신뢰성의 감마 특성 곡선을 용이하게 획득할 수 있는 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 장치 및 방법(Apparatus and method for acquiring the gamma characteristic curve of the visual image sensor)에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for obtaining a gamma characteristic curve of an image sensor, and more particularly, to obtain a gamma characteristic curve for an image sensor having a high quantization resolution by using a gamma test pattern having a low quantization resolution. Apparatus and method for acquiring the gamma characteristic curve of the visual image sensor that can easily obtain a high reliability gamma characteristic curve by adjusting the exposure time of the image sensor in proportion to the amount of light ).
반도체 산업의 급격한 발전으로 정보의 조작이 더욱 쉬어졌으며, 이러한 정보의 획득과 활용은 개인, 기업, 사회, 국가간에 가치 창출의 극대화를 위하여 필수적인 것이 되었다. 각처에 산재되어 있는 여러 가지 정보를 남보다 빠르게 획득하여 의사결정에 반영한다면, 일의 능률 및 생산성을 높일 수 있을 것이다. 이와 같이 정보를 획득하여 가공처리하는 과정을 통해 우리가 원하는 것을 적시에 얻어내기 위해서는 정보를 획득하는 수단이 중요하다. 과거 기술이 발전하지 못했을 때는 몇몇 제한된 방법으로 밖에는 정보를 얻을 방법이 없었지만 최근에 이르러서는 여러 가지 다양한 방법으로 정보를 획득할 수 있게 되었다.The rapid development of the semiconductor industry has made it easier to manipulate information, and the acquisition and use of this information has become essential for the maximization of value creation among individuals, companies, society and countries. If you get a lot of information scattered around the world faster than others, you can improve your work efficiency and productivity. The means for acquiring the information is important for obtaining the information we want in a timely manner through the process of acquiring and processing the information. In the past, when technology did not evolve, there were only a few ways to get information, but in recent years it has been possible to obtain information in a variety of ways.
멀티미디어 시대의 도래로 사람들은 영상(video)과 음성(audio) 정보를 마음대로 조작할 수 있게 되었고 이에 따라 사람들은 양질의 정보를 좀 더 빨리 생활의 전반에 이용하기를 원하게 되었다. 그 중에서도 화상 정보에 대한 인간의 욕구는 TV나 비디오(video)를 보는 수준에 머무르지 않고 직접 제작, 가공, 저장하는 수준에 이르게 되었다. 또한 통신에서는 기존 음성 위주에서 화상을 첨가하는 방향으로 기술이 발전하게 되어 화상 입력 도구에 대한 필요가 점점 커지고 있다. CCD 이미지 센서(Charge Coupled Device Image sensor)는 현재까지 개발된 화상 입력 도구 중 화질이 좋은 장치(device)로 평가받고 있다.With the advent of the multimedia era, people have been able to manipulate video and audio information at will, and they want to use high quality information more quickly throughout their lives. Among them, the human desire for image information has reached the level of producing, processing, and storing directly, not just watching TV or video. In addition, in communication, technology has been developed toward adding images in the existing voice-oriented manner, and the need for an image input tool is increasing. CCD coupled sensor (Charge Coupled Device Image sensor) has been evaluated as a device of good image quality among the image input tools developed to date.
통상적으로, 이미지 센서라 함은 CCD(Charge Coupled Device)나 CIS(Contact Image Sensor)와 같은 광전 변환 센서를 지칭하는 것으로, 다르게는 전하 결합 소자, 전하 촬상 소자 등으로 명명하기도 한다. In general, an image sensor refers to a photoelectric conversion sensor such as a charge coupled device (CCD) or a contact image sensor (CIS), and may also be referred to as a charge coupling device or a charge imaging device.
이미지 센서를 이용하는 시스템으로는 TV 카메라(TV camera), 캠코더(camcorder), 무인 감시 카메라와 같은 동화상 카메라를 비롯해서 디지털 스틸 카메라(Digital Still Camera; DSC), 흑백/칼라 스캐너(black and white/color scanner), 디지털 복사기(digital copier), 팩시밀리(facsimile), 복합기(MFP; Multi-Function Peripheral) 등과 같이 시스템이 대표적이다.Systems that use image sensors include video cameras such as TV cameras, camcorders, and unmanned surveillance cameras, as well as digital still cameras (DSCs) and black and white / color scanners. Systems such as digital copier, facsimile, multi-function peripheral (MFP), and the like.
특히, 이와 같은 시스템들 중에서 대중적인 친화성이 좋은 흑백/칼라 스캐너와 같은 화상 스캐닝 장치는 인쇄물, 사진, 사람의 손으로 작성한 메모 형태의 글자나 그림 등을 스캐닝(scanning, 즉, 독취)하기 위한 가장 일반적인 수단으로써, 복합기, 문서 번역기, CAD(Computer Aided Design)용 컴퓨터, 팩시밀리, 문자 인식기, 디지털 복사기 등의 필수 구성 요소인 데, 여기서 이미지 센서의 동작 특성은 시스템의 성능을 좌우하는 결정적인 요소가 되고 있다.In particular, among such systems, an image scanning device such as a black-and-white / color scanner, which is popular with affinity, is used for scanning (i.e., reading) printed text, photographs, memos or letters in the form of human hands. The most common means are essential components such as multifunction devices, document translators, computers for CAD (Computer Aided Design), facsimiles, character recognizers, and digital copiers, where the operating characteristics of the image sensor are the decisive factors that determine the performance of the system. It is becoming.
CCD 이미지 센서는 크게 2차원 CCD 이미지 센서(area CCD image sensor)와 1차원 CCD 이미지 센서(linear CCD image sensor)로 나눌 수 있는 데, 이와 같이 분류하는 기준은 화상 정보를 한번에 2차원적으로 획득하느냐 1차원적으로 획득하느냐에 따른다. 2차원 CCD 이미지 센서(area CCD image sensor)는 전송 방식에 따라 프레임 전송(Frame transfer) 방식 CCD와 인터라인 전송(interline transfer) 방식 CCD, 그리고 프레임-인터라인(frame interline transfer) 방식 CCD로 나눌 수 있다.The CCD image sensor can be largely divided into a two-dimensional CCD image sensor and a linear one-dimensional CCD image sensor. The criteria for this classification are to obtain image information two-dimensionally at a time. It depends on whether you acquire in one dimension. The two-dimensional CCD image sensor can be divided into a frame transfer CCD, an interline transfer CCD, and a frame interline transfer CCD according to a transmission method. have.
CCD 이미지 센서는 아날로그 신호(analog signal)를 다루며 그 구동은 디지털 클럭(digital clock)을 사용하는 장치이며, 동시에 입력 신호가 빛인 아주 독특한 장치이다. CCD image sensors handle analog signals and their driving is a device that uses a digital clock, while at the same time a very unique device whose input signal is light.
통상적으로, 이미지 센서는 화상 재현 특성을 인간의 시감 특성과 일치시키고자 다양한 신호처리적 기술을 동원하여 각종 보정 처리를 수행하는 데, 대표적인 보정 처리로는 계조 보정 처리가 있다. 계조 보정은 계조 재현 특성을 인간의 시감 특성과 일치시키기 위해, 원고의 광학적 밀도와 재현 화상의 광학적 밀도를 두 축으로 하는 좌표상에서 원고 화상의 광학적 밀도와 재현 화상의 광학적 밀도 간의 함수의 기울기가 선형성을 갖도록 제어하는 것이다. 이 기울기를 계조 재현 곡선(tone reproduction curve) 또는, 흔히 감마(γ ) 특성 곡선이라고 말한다. 바람직한 계조 재현 특성을 갖도록 하기 위해서는 감마 특성 곡선에 선형성을 부여하는 감마 보정을 수행하는 것이 필요한 데, 즉, 감마 보정은 계조 보정의 대표적인 일례가 되고 있다.In general, an image sensor performs various correction processes by employing various signal processing techniques to match image reproduction characteristics with human viewing characteristics. A typical correction process is a gradation correction process. Gradation correction matches the linearity of the gradient between the optical density of the original image and the optical density of the reproduced image on the coordinates of the optical density of the original and the optical density of the reproduced image in order to match the gray scale reproduction characteristics with the human viewing characteristics. It is to control to have. This slope is referred to as a tone reproduction curve, or often a gamma characteristic curve. In order to have desirable gradation reproduction characteristics, it is necessary to perform gamma correction that gives linearity to the gamma characteristic curve, that is, gamma correction has become a typical example of gradation correction.
도 1a는 일반적인 스캐너의 이미지 센서와 광원의 배치를 나타낸 평면도이고, 도 1b는 입력 용지에 대한 광원과 이미지 센서의 광학적인 작용에 의해 감마 테이블을 획득하는 예를 나타낸 구성도이다.FIG. 1A is a plan view illustrating an arrangement of an image sensor and a light source of a general scanner, and FIG. 1B is a configuration diagram illustrating an example of obtaining a gamma table by optical effects of a light source and an image sensor on an input sheet.
통상, 스캐너의 광원으로는 LED(Light Emitting Diode)가 사용되는 데, 도 1a에 도시한 바와 같이, 광원으로부터 입력 용지에 입사된 빛이 대향한 이미지 센서에 반사됨으로써 입력 용지 상의 광학적 농도를 획득할 수 있다.In general, a light emitting diode (LED) is used as a light source of a scanner. As shown in FIG. 1A, light incident on an input paper from a light source is reflected by an opposite image sensor to obtain an optical density on the input paper. Can be.
종래 기술에 따른 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 방법은 통상, 16가지의 밝기(즉, 16계조)를 갖는 감마 테스트 패턴(일례로, 입력 용지 등)을 스캐닝하여 결과 영상의 밝기값(광학적 농도)을 측정하여 16 계조에 해당하는 감마 특성 곡선을 유추한다.The gamma characteristic curve acquisition method of the image sensor according to the prior art typically scans a gamma test pattern (e.g., input paper, etc.) having 16 kinds of brightness (ie, 16 gradations), and thus the brightness value (optical density) of the resulting image. We estimate the gamma characteristic curve corresponding to 16 gray levels by measuring.
그러나, 최근의 스캐너와 복사기 등의 경우, 입력 영상의 양자화 비트율이 8비트 이상인 바, 256 계조 이상의 밝기값을 갖는 감마 테스트 패턴을 이용해야 하는 데, 이런 감마 테스트 패턴을 만드는 것은 거의 불가능한 문제가 있다.However, in recent scanners and copiers, since the quantized bit rate of the input image is 8 bits or more, it is necessary to use a gamma test pattern having a brightness value of 256 gradations or more. However, it is almost impossible to make such a gamma test pattern. .
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 저 양자화 해상도의 감마 테스트 패턴을 이용하여 고 양자화 해상도의 이미지 센서에 대한 감마 특성 곡선을 획득하기 위해, 입사광에 대한 이미지 센서의 노광 시간을 광량에 비례하도록 조절함으로써 고신뢰성의 감마 특성 곡선을 용이하게 획득할 수 있는 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and in order to obtain a gamma characteristic curve for an image sensor having a high quantization resolution using a gamma test pattern having a low quantization resolution, an exposure time of the image sensor with respect to incident light It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for obtaining a gamma characteristic curve of an image sensor that can easily obtain a high reliability gamma characteristic curve by adjusting the proportional to the amount of light.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 광축적 시간 동안 광원으로부터 입사되는 입사광을 광전 변환을 통해 광학상으로 결상시키는 광전 변환부와; 상기 광전 변환부의 출력 전압을 아날로그/디지털 변환하는 아날로그/디지털 변환부와; 상기 광전 변환부의 대한 감마 특성 곡선을 획득하기 위해 기설정된 화소당 비트수에 의해 결정되는 최저 계조값에서부터 최대 계조값까지에 대한 화소 계조값과 상기 광축적 시간이 선형 비례 관계를 유지하면서 증가하도록 제어하는 라인 클럭 신호를 발생시키는 광축적 시간 제어부; 및 상기 라인 클럭 신호가 인가됨에 따라 상기 아날로그/디지털 변환부의 출력을 저장함으로써 상기 광전 변환부의 입사 광량과 상기 광전 변환부의 출력 전압을 좌표축으로 하는 감마 테이블을 획득하는 감마 테이블 저장부를 이용하는 것이 특징이다.In order to achieve the above object, the present invention includes a photoelectric conversion unit for imaging the incident light incident from the light source during the optical accumulation time to the optical image through photoelectric conversion; An analog / digital converter configured to analog-to-digital convert the output voltage of the photoelectric converter; In order to obtain a gamma characteristic curve for the photoelectric conversion unit, the pixel gray scale value and the optical accumulation time increase from a minimum gray scale value determined by a predetermined number of bits per pixel to a maximum gray scale value while maintaining a linear proportional relationship. An optical accumulation time controller configured to generate a line clock signal; And a gamma table storage unit which obtains a gamma table having an incident light amount of the photoelectric conversion unit and an output voltage of the photoelectric conversion unit as coordinate axes by storing the output of the analog / digital conversion unit as the line clock signal is applied.
이하, 본 발명에 따른 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of a gamma characteristic curve acquisition device of an image sensor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 장치의 바람직한 실시예를 나타낸 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing a preferred embodiment of the gamma characteristic curve acquisition device of the image sensor according to the present invention.
본 발명에 따른 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 장치의 바람직한 실시예는 도 2에 도시한 바와 같이, 광축적 시간 동안 광원으로부터 입사되는 입사광을 광전 변환을 통해 광학상으로 결상시키는 광전 변환부(100)와;As shown in FIG. 2, in the preferred embodiment of the apparatus for acquiring a gamma characteristic curve of the image sensor according to the present invention, the photoelectric conversion unit 100 is configured to form incident light incident from a light source during an optical accumulation time into an optical image through photoelectric conversion. Wow;
상기 광전 변환부(10)의 출력을 아날로그/디지털 변환하는 아날로그/디지털 변환부(110)와;An analog / digital converter 110 for converting the output of the photoelectric converter 10 into an analog / digital converter;
상기 광전 변환부(100)의 대한 감마 특성 곡선을 획득하기 위해 기설정된 화소당 비트수에 의해 결정되는 최저 계조값에서부터 최대 계조값까지에 대한 화소 계조값과 상기 광축적 시간이 선형 비례 관계를 유지하면서 증가하도록 제어하는 라인 클럭 신호를 발생시키는 광축적 시간 제어부(120); 및In order to obtain a gamma characteristic curve of the photoelectric conversion unit 100, the pixel gray scale value and the optical accumulation time maintained from the lowest gray scale value determined by a predetermined number of bits per pixel and the maximum gray scale value maintain a linear proportional relationship. An optical accumulation time control unit 120 generating a line clock signal controlling to increase while increasing; And
상기 라인 클럭 신호가 인가됨에 따라 상기 아날로그/디지털 변환부(110)의 출력을 저장함으로써 상기 광전 변환부의 입사 광량과 상기 광전 변환부의 출력 전압을 좌표축으로 하는 감마 테이블을 획득하는 감마 테이블 저장부(130)를 포함하여 구성한다.As the line clock signal is applied, the gamma table storage unit 130 stores the output of the analog / digital converter 110 to obtain a gamma table having an incident light amount of the photoelectric converter and an output voltage of the photoelectric converter as coordinate axes. ), Including
이하, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 장치의 바람직한 실시예의 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the preferred embodiment of the gamma characteristic curve acquisition device of the image sensor according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명은 다음과 같은 가정을 전제로 한다. 광전 변환부(100)에 축적되는 광량은 1룩스(lux)의 빛을 1초 동안 축적한 량과 2룩스의 빛을 0.5초 동안 축적한 량이 동일하다는 가정 하에 빛의 세기를 0룩스에서 256룩스까지 입력하여 그 출력값을 측정하는 것이 아니라 일정한 빛의 광원을 두고 광전 변환부(100)로 유기되는 시간, 즉, 광원이 켜져있는 시간을 조절하여 광전 변환부(100)에 축적되는 광량을 비례적으로 조절하여 감마 테이블을 작성하고자 하는 것이다. 잘 알려진 바와 같이, 이와 같은 가정은 영상 처리 분야에서 공히 인정되고 있는 이론임에 따라 본원에서는 더 이상의 상세한 설명은 피하기로 한다.First, the present invention assumes the following assumptions. The amount of light accumulated in the photoelectric conversion unit 100 is equal to the amount of light accumulated for 1 second for 1 second and that for 2 seconds of light for 2 seconds. The amount of light accumulated in the photoelectric conversion unit 100 is proportionally controlled by adjusting the time of induction to the photoelectric conversion unit 100, that is, the time that the light source is turned on, with a constant light source, instead of measuring the output value by inputting the measured value. To adjust the gamma table. As is well known, such a hypothesis is a theory accepted in the field of image processing, and thus, further detailed description will be avoided here.
더불어, 본 발명을 구현함에 있어서, CCD나 CIS와 같은 이미지 센서의 입사광 축적 시간을 효과적으로 제어하기 위해, 기설정된 화소당 비트수에 의해 결정되는 최저 계조값에서부터 최대 계조값까지에 대한 화소 계조값과 상기 광축적 시간이 선형 비례 관계를 유지하면서 증가하도록 시스템에 인가되는 시스템 클럭을 분주함으로써 시스템 클럭의 주파수를 배가하고, 이 배가된 클럭을 이미지 센서의 라인 클럭 신호로 이용하는 것이다.In addition, in implementing the present invention, in order to effectively control the incident light accumulation time of an image sensor such as a CCD or a CIS, the pixel gray scale value from the lowest gray scale value determined by the predetermined number of bits per pixel to the maximum gray scale value and The frequency of the system clock is doubled by dividing the system clock applied to the system so that the optical accumulation time increases while maintaining the linear proportional relationship, and uses the doubled clock as the line clock signal of the image sensor.
우선, 광전 변환부(100)는 광축적 시간 동안 광원으로부터 입사되는 입사광을 광전 변환을 통해 광학상으로 결상시킨다. 본 발명의 광전 변환부(100)는 일반적인 이미지 센서의 광전 변환부와 동일하며 여타의 이미지 센서를 이용할 수도 있다.First, the photoelectric conversion unit 100 forms incident light incident from a light source during an optical accumulation time into an optical image through photoelectric conversion. The photoelectric conversion unit 100 of the present invention is the same as the photoelectric conversion unit of a general image sensor and may use other image sensors.
도 3은 본 발명의 광전 변환부(100)를 나타낸 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating the photoelectric conversion unit 100 of the present invention.
본 발명의 광전 변환부(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 광전 변환 소자부(101)와 전하 전송부(102) 및 신호 검출부(103)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion unit 100 of the present invention includes a photoelectric conversion element unit 101, a charge transfer unit 102, and a signal detection unit 103.
광전 변환 소자부(101)는 입사광에 비례하는 전하는 축적하는 소자로, 빛을 흡수하여 전자를 생성하는 역할을 하며 포토 컨덕터(photo conductor), 포토 다이오드(photo diode), 포토 게이트(photo gate) 등 3가지 유형(type)의 단위 소자로 구성이 가능하다. The photoelectric conversion element unit 101 is an element that accumulates charges proportional to incident light, and absorbs light to generate electrons. The photoconductor, photo diode, photo gate, etc. Three types of unit devices are available.
전하 전송부(102)는 광전 변환 소자부(101)에서 발생한 전하를 신호 검출부(103)까지 전송하는 역할을 하며, 이때 전하 우물을 동적으로 움직여(coupling) 전하 전송을 실현한다. The charge transfer unit 102 serves to transfer charges generated in the photoelectric conversion element unit 101 to the signal detection unit 103. In this case, the charge wells are dynamically moved to realize charge transfer.
신호 검출부(103)는 전하 전송부(102) 끝단에서 신호 전하를 검출하는 장치로 보통 전하로부터 전류를 검출하는 방법과 전압을 검출하는 방법을 사용하여 광전 변환 소자부(101)에서 받아들여진 영상 정보를 최종적으로 전기적 신호로 변환하여 외부 세계로 내보내 주게 된다. 대부분의 CCD를 이용한 이미지 센서는 전술한 구성을 따르며 각각의 구성을 조금씩 변형한 다양한 종류의 이미지 센서들이 있다. The signal detector 103 is a device for detecting signal charge at the end of the charge transfer unit 102. Image information received by the photoelectric conversion element unit 101 using a method of detecting a current from a normal charge and a method of detecting a voltage. Is finally converted to an electrical signal and exported to the outside world. Most CCD image sensors follow the above-described configuration, and there are various kinds of image sensors in which each configuration is slightly modified.
한편, 본 발명의 아날로그/디지털 변환부(110)는 상기 광전 변환부(10)의 출력을 아날로그/디지털 변환하는 데, 통상, 광전 변환부(100)가 각각의 화소에 대응하는 축적 전하량을 전압의 형태로 출력함에 따라 이 출력 전압을 입력받아 샘플링 과정과 양자화 과정 및 부호화 과정을 경유하여 기설정된 화소당 비트수(bpp; bit per second)를 갖는 디지털 코드를 출력하게 된다.Meanwhile, the analog-to-digital converter 110 according to the present invention converts the output of the photoelectric converter 10 into analog-to-digital converter. In general, the photoelectric converter 100 converts an accumulated charge amount corresponding to each pixel into a voltage. As a result of outputting a digital signal having a predetermined number of bits per second (bpp) through the sampling process, the quantization process, and the encoding process, the output voltage is input.
통상적인 영상 신호 처리 분야에서 특수한 경우를 제외하고는 상기 화소당 비트수는 8비트는 사용하는 것이 일반적임에 따라 본 발명의 아날로그/디지털 변환부(110)도 8비트 아날로그/디지털 변환(8bit analogue/digital conversion)을 수행하는 것이 바람직하다.Except for the special case in the general video signal processing field, 8 bits are used as the number of bits per pixel. Accordingly, the analog / digital converter 110 of the present invention also uses 8-bit analog / digital conversion. / digital conversion) is preferred.
그리고, 광축적 시간 제어부(120)는 상기 광전 변환부(100)의 대한 감마 특성 곡선을 획득하기 위해 기설정된 화소당 비트수에 의해 결정되는 최저 계조값에서부터 최대 계조값까지에 대한 화소 계조값과 상기 광축적 시간이 선형 비례 관계를 유지하면서 증가하도록 제어하는 라인 클럭 신호를 발생시킨다. In addition, the optical accumulation time controller 120 may include a pixel gray scale value from a minimum gray scale value determined by a predetermined number of bits per pixel to obtain a gamma characteristic curve of the photoelectric conversion unit 100. A line clock signal is generated to control the optical accumulation time to increase while maintaining a linear proportional relationship.
이후, 감마 테이블 저장부(130)는 상기 라인 클럭 신호가 인가됨에 따라 상기 아날로그/디지털 변환부(110)의 출력을 저장함으로써 상기 광전 변환부(100)의 입사 광량과 상기 광전 변환부의 출력 전압을 좌표축으로 하는 감마 테이블을 획득한다.Thereafter, the gamma table storage unit 130 stores the output of the analog / digital converter 110 as the line clock signal is applied, thereby adjusting the incident light amount of the photoelectric converter 100 and the output voltage of the photoelectric converter. Acquire a gamma table of coordinate axes.
여기서, 상기 광축적 시간 제어부(120)의 제 1 실시예는, 시스템 클럭을 분주하기 위해 분주 배수를 설정하는 분주 설정부(121)와; 상기 분주 설정부로부터 상기 분주 배수를 로드하고 상기 시스템 클럭을 동작 클럭으로 입력받아 상기 분주 배수만큼 상기 시스템 클럭을 하향 카운팅(down counting)하여 오버플로우(overflow)에 따른 캐리(carry)를 발생시키는 하향 카운터(122; down counter)와;Here, the first embodiment of the optical accumulation time control unit 120 includes: a division setting unit 121 for setting a division multiple to divide a system clock; Downwards to load the frequency divider from the frequency division setting unit and receive the system clock as an operation clock to down-count the system clock by the frequency multiple to generate a carry according to an overflow. A counter 122;
상기 하향 카운터(122)의 캐리를 동작 클럭으로 입력받아 상향 카운팅(up counting)하여 제 1 상향 카운팅값을 출력하는 제 1 상향 카운터(123; the first up counter)와; 상기 라인 클럭 신호를 동작 클럭으로 입력받아 상향 카운팅(up counting)하여 제 2 상향 카운팅값을 출력하는 제 2 상향 카운터(124; the second up counter)와; 상기 제 1 상향 카운팅값과 상기 제 2 상향 카운팅값이 동일할 시에 상기 라인 클럭 신호를 발생하여 상기 감마 테이블 저장부(130)의 기록 명령 신호(Write)와 상기 제 1 상향 카운터(123)의 클리어 입력(clear input) 및 상기 제 2 상향 카운터(124)의 동작 클럭으로 제공하는 등가 비교부(125)로 구성된다.A first up counter (123) for receiving a carry of the down counter (122) as an operation clock and counting up to output a first up counting value; A second up counter (124) for receiving the line clock signal as an operation clock and counting up to output a second up counting value; When the first up counting value and the second up counting value are the same, the line clock signal is generated to generate a write command signal (Write) of the gamma table storage unit 130 and the first up counter 123. It is composed of an equivalent comparator 125 which provides a clear input and an operation clock of the second up counter 124.
바람직하게는, 상기 분주 설정부(121)는 10비트 또는 8비트의 분주 배수를 설정할 수 있도록 동작하면 되고, 상기 하향 카운터(122)는 각각 10비트 또는 8비트의 로더블 하향 카운터(10 bit or 8 bit loadable down counter)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 상향 카운터(123) 및 상기 제 2 상향 카운터(124)는 각각 8비트 상향 카운터(8bit up counter)이며, 상기 등가 비교부(125)는 8비트 데이터를 비교할 수 있는 8비트 등가 비교부인 것이 바람직하다.Preferably, the frequency division setting unit 121 may operate to set a frequency division multiple of 10 bits or 8 bits, and the downward counter 122 may be a 10 bit or 8 bit retractable down counter (10 bit or 8 bit loadable down counter). In addition, the first up counter 123 and the second up counter 124 are 8-bit up counters, respectively, and the equivalent comparator 125 is an 8-bit equivalent to compare 8-bit data. It is preferable that it is a comparison part.
먼저, 분주 설정부(121)는 유니트 타임 레지스터(unit time register)를 통해 시스템 클럭(SYSTEM CLK)을 분주하기 위해 분주 배수를 설정하면, 하향 카운터(122; down counter)는 데이터단(DATA)은 통해 상기 분주 설정부(121)로부터 상기 분주 배수를 로드하고 상기 시스템 클럭(SYSTEM CLK)을 동작 클럭(CLK)으로 입력받아 상기 분주 배수만큼 상기 시스템 클럭을 하향 카운팅(down counting)하여 오버플로우(overflow; OVF)에 따른 캐리(carry)를 발생시킨다.First, when the frequency divider setting unit 121 sets a frequency division multiple for dividing the system clock SYSTEM CLK through a unit time register, the down counter 122 may have a data stage DATA. Load the frequency division multiplex from the frequency division setting unit 121 and receive the system clock SYSTEM CLK as the operation clock CLK, and count down the system clock by the frequency multiple to overflow the system clock. Generate a carry according to OVF).
예컨대, 시스템 클럭이 25MHz(즉, 시스템 클럭의 주기는 40nsec임.)이고, 분주 설정부(121)가 10비트로 동작할 경우, 이때, 분주 설정부(121)에 입력된 값이 각각 1,2,3,4.....일 때, 하향 카운터(122)의 출력은 주기가 각각 40nsec, 80nsec, 90nsec, 120nsec.....로 증가하게 된다.For example, when the system clock is 25 MHz (that is, the period of the system clock is 40 nsec.), And the frequency division setting unit 121 operates with 10 bits, the values input to the frequency division setting unit 121 are 1, 2 and 2 respectively. When, 3,4 ....., the output of the down counter 122 has a period of 40 nsec, 80 nsec, 90 nsec, 120 nsec ....., respectively.
제 1 상향 카운터(123)는 상기 하향 카운터(122)의 캐리를 동작 클럭(CLK)으로 입력받아 상향 카운팅(up counting)하여 제 1 상향 카운팅값(CountD1)을 출력하고, 제 2 상향 카운터(124)는 상기 라인 클럭 신호(LINE CLK)를 동작 클럭(CLK)으로 입력받아 상향 카운팅(up counting)하여 제 2 상향 카운팅값(CountD2)을 출력한다.The first up counter 123 receives the carry of the down counter 122 as an operation clock CLK, counts up to output the first up counting value CountD1, and outputs the second up counter 124. ) Receives the line clock signal LINE CLK as an operation clock CLK and counts up to output the second up counting value CountD2.
그리고, 등가 비교부(125)는 상기 제 1 상향 카운팅값과 상기 제 2 상향 카운팅값이 동일할 시에 상기 라인 클럭 신호를 발생하여 상기 감마 테이블 저장부(130)의 기록 명령 신호와 상기 제 1 상향 카운터(123)의 클리어 입력(clear input) 및 상기 제 2 상향 카운터(124)의 동작 클럭으로 제공한다.The equivalent comparison unit 125 generates the line clock signal when the first up counting value and the second up counting value are the same to generate the write command signal of the gamma table storage unit 130 and the first. A clear input of the up counter 123 and an operation clock of the second up counter 124 are provided.
예컨대, 상기 제 1 상향 카운터(123) 및 상기 제 2 상향 카운터(124)는 각각 8비트 상향 카운터(8bit up counter)로 구성하고, 상기 등가 비교부(125)는 8비트 데이터를 비교할 수 있는 8비트 등가 비교부로 구성할 예를 설명함으로써 본 발명에 대한 이해도를 높이기로 한다.For example, the first up counter 123 and the second up counter 124 may be configured as 8-bit up counters, respectively, and the equivalent comparator 125 may compare 8-bit data. The understanding of the present invention will be improved by describing an example of configuring the bit equivalent comparator.
우선, 분주 설정부(121)에서는 시스템 클럭을 얼마의 크기로 분주할 것인가를 결정하기 위해 분주 배수를 설정하면, 하향 카운터(122)는 상기 분주 설정부(121)로부터 분주 배수를 로드하여 시스템 클럭을 분주 배수만큼 하향 카운팅한 후, 캐리를 발생함으로써 제 1 상향 카운터(123)의 동작 클럭을 결정하게 된다. 일례로, 제 1 상향 카운터(123)가 8비트로 동작할 경우, 0에서 255까지 카운팅이 가능하다. First, when the frequency division setting unit 121 sets the frequency division multiple to determine how much the system clock is divided, the down counter 122 loads the frequency division multiple from the frequency division setting unit 121 to divide the system clock. After counting down by the frequency division multiple times, by generating a carry to determine the operating clock of the first up counter (123). For example, when the first up counter 123 operates in 8 bits, counting is possible from 0 to 255.
이때, 하향 카운터(122)의 캐리는 제 1 상향 카운터(123)의 동작 클럭으로 입력됨과 동시에 자체의 로드(LOAD)로 재입력됨에 따라 데이터 단자(DATA)를 통해 분주 설정부(121)의 분주 배수값을 재로드한다. 여기서, 분주 배수값이 변경되지 않으면, 하향 카운터(122)의 캐리가 발생하는 주기는 일정해지는 반면에 분주 설정부(121)의 분주 배수값이 변경되면 이에 따라 가변됨은 주지의 사실이다.At this time, the carry of the down counter 122 is input to the operation clock of the first up counter 123 and is re-inputted into its own load LOAD, thereby dispensing the division setting unit 121 through the data terminal DATA. Reload the multiples. Here, it is well known that if the frequency division multiple value is not changed, the period in which the carry-down of the downward counter 122 is generated is constant, whereas if the frequency division multiple value of the frequency division setting unit 121 is changed, it is changed accordingly.
한편, 제 2 상향 카운터(124)는 라인 클럭 신호를 카운팅함에 따라 제 1 상향 카운터(123)와 상기 제 2 상향 카운터(124)는 상호 궤환을 통한 연동 작용을 수행하게 된다. 다시 말해서, 등가 비교부(125)가 제 1 상향 카운팅값(CountD1)과 제 2 상향 카운팅값(CountD2)의 동일 여부를 비교 판단하여 동일하면 라인 클럭 신호를 발생하고 이 라인 클럭 신호는 상기 감마 테이블 저장부(130)의 기록 명령 신호로 인가됨과 동시에 상기 제 1 상향 카운터(123)의 클리어 입력(clear input) 및 상기 제 2 상향 카운터(124)의 동작 클럭으로 제공된다.Meanwhile, as the second up counter 124 counts a line clock signal, the first up counter 123 and the second up counter 124 perform an interlocking operation through mutual feedback. In other words, the equivalent comparison unit 125 compares and determines whether the first up counting value CountD1 and the second up counting value CountD2 are equal to each other, and generates a line clock signal if the same is equal to the gamma table. In addition to being applied as the write command signal of the storage unit 130, it is provided as a clear input of the first up counter 123 and an operation clock of the second up counter 124.
따라서, 제 1 상항 카운터(123)가 하향 카운터(122)의 캐리를 제 2 상향 카운터(124)의 제 2 상향 카운팅값(CountD2)까지만 카운팅하면, 등가 비교부(125)가 하나의 라인 클럭 신호를 발생함에 따라 감마 테이블 저장부(130)에 아날로그/디지털 변환부(110)의 출력이 기록됨과 동시에 8비트 제 2 상향 카운터(124)의 제 2 상향 카운팅값은 하나 증가하고, 8비트 제 1 상향 카운터(122)는 클리어됨에 따라 이와 같은 동작을 반복하면 0부터 255까지, 256 단계의 감마 테이블을 효과적으로 작성할 수 있게 된다.Therefore, when the first upper counter 123 counts the carry of the down counter 122 only to the second up counting value CountD2 of the second up counter 124, the equivalent comparator 125 determines one line clock signal. As the output of the analog-to-digital converter 110 is recorded in the gamma table storage unit 130, the second up counting value of the 8-bit second up counter 124 is increased by one, and the 8-bit first value is increased. As the upward counter 122 is cleared, if such an operation is repeated, the gamma table of 256 levels can be effectively generated from 0 to 255.
또한, 도 4는 본 발명에 따른 광축적 시간 제어부(120)의 제 2 실시예를 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a second embodiment of the optical accumulation time controller 120 according to the present invention.
상기 광축적 시간 제어부(120)의 제 2 실시예는, 기설정된 화소당 비트수에 의해 결정되는 최저 계조값에서부터 최대 계조값까지에 대한 화소 계조값과 상기 광축적 시간이 선형 비례 관계를 유지하면서 증가하도록 하기 위해 시스템 클럭을 분주하기 위한 분주 배수를 설정하는 분주 설정부(121a)와;The second embodiment of the optical accumulation time controller 120 maintains a linear proportional relationship between the pixel gray scale value and the optical gray scale time from the lowest gray scale value determined by a predetermined number of bits per pixel to the maximum gray scale value. A division setting unit 121a for setting a division multiple for dividing the system clock so as to increase;
상기 분주 설정부로(121a)부터 상기 분주 배수를 로드하고 상기 시스템 클럭을 동작 클럭으로 입력받아 상기 분주 배수만큼 상기 시스템 클럭을 하향 카운팅(down counting)하여 오버플로우(overflow)에 따른 캐리(carry)를 상기 라인 클럭 신호로써 출력하는 하향 카운터(122b; down counter)로 구성된다.The division multiplexing unit 121a loads the division multiples, receives the system clock as an operation clock, and counts down the system clock by the division multiples to carry a carry according to an overflow. And a down counter 122b output as the line clock signal.
여기서, 상기 분주 설정부(121a)는 256단계의 감마 특성 획득하고 싶은 경우, 8비트의 분주 배수를 설정할 수 있도록 동작하면 되고, 상기 하향 카운터(122b)는 8비트 로더블 하향 카운터(8 bit loadable down counter)로 동작하면 된다.In this case, when the division setting unit 121a wants to acquire a gamma characteristic of 256 steps, the division setting unit 121a may operate to set the division multiple of 8 bits, and the down counter 122b may be an 8 bit loadable down counter. down counter).
상기 광축적 시간 제어부(120)의 제 1 실시예에서 제 1 상향 카운터(123), 제 2 상향 카운터(124), 등가 비교부(125)를 제거한 상태에서 분주 설정부(121a)의 분주 배수를 0에서부터 255까지, 256단계로 가변시킴으로써 256단계의 광축적 시간을 제어함으로써 또 다른 구성예를 통해 본 발명의 광축적 시간 제어부(120)를 구현할 수 있다.In the first embodiment of the optical accumulation time controller 120, the multiplier of the frequency division setting unit 121a is removed while the first upward counter 123, the second upward counter 124, and the equivalent comparison unit 125 are removed. The optical accumulation time control unit 120 of the present invention can be implemented through another configuration example by controlling the optical accumulation time of 256 steps by varying from 0 to 255 in 256 steps.
즉, 분주 설정부(121a)는 기설정된 화소당 비트수에 의해 결정되는 최저 계조값에서부터 최대 계조값까지에 대한 화소 계조값과 상기 광축적 시간이 선형 비례 관계를 유지하면서 증가하도록 하기 위해 시스템 클럭을 분주하기 위한 분주 배수를 설정한다.In other words, the division setting unit 121a may adjust the system clock to increase the pixel gray scale value and the optical accumulation time from the lowest gray scale value determined by the preset number of bits per pixel to the maximum gray scale value while maintaining a linear proportional relationship. Sets the multiplier to dispense.
이에 따라, 하향 카운터(122b)는 상기 분주 설정부로부터 상기 분주 배수를 로드하고 상기 시스템 클럭을 동작 클럭으로 입력받아 상기 분주 배수만큼 상기 시스템 클럭을 하향 카운팅(down counting)하여 오버플로우(overflow)에 따른 캐리(carry)를 상기 라인 클럭 신호로써 출력한다.Accordingly, the down counter 122b loads the frequency division multiplex from the frequency division setting unit, receives the system clock as an operation clock, and counts down the system clock down by the frequency division multiplexing to overflow. The carry is output as the line clock signal.
이때, 하향 카운터(122b)의 캐리는 라인 클럭 신호로 입력됨과 동시에 자체의 로드(LOAD)로 재입력됨에 따라 데이터 단자(DATA)를 통해 분주 설정부(121a)의 분주 배수값을 로드함으로써 또 다른 화소 계조값을 대응하는 라인 클럭 신호를 반복적으로 발생시킬 수 있다.At this time, the carry of the down counter 122b is inputted as a line clock signal and is re-inputted into its own load LOAD, thereby loading another division multiple of the division setting unit 121a through the data terminal DATA. The line clock signal corresponding to the pixel gray value may be repeatedly generated.
물론, 분주 설정부(122a)의 분주 배수값은 일정한 값으로 유지하는 것이 아니라 기설정된 화소당 비트수에 의해 결정되는 최저 계조값에서부터 최대 계조값까지의 범위에서 순차적으로 가변됨은 주지의 사실이다.Of course, it is well known that the frequency division multiple value of the frequency division setting unit 122a is not maintained at a constant value but is sequentially changed in the range from the lowest gray value determined by the preset number of bits per pixel to the maximum gray value.
이와 같은 제 2 실시예에 따르면, 라인 클럭 신호의 발생 시점이 시스템 클럭에 종속되는 단점이 있으나, 본 발명에서 의도하는 소기의 목적을 달성하면서도 구현 회로를 간략하게 구성할 수 있는 장점이 있다.According to the second embodiment, there is a disadvantage in that the generation time of the line clock signal depends on the system clock, but there is an advantage in that the implementation circuit can be simply configured while achieving the intended purpose of the present invention.
도 5는 각 화소값에 대응하여 라인 클럭 신호가 발생하는 타이밍도를 나타낸 것이고, 도 6은 광전 변환부의 입사 광량과 상기 광전 변환부의 출력 전압을 좌표축으로 하여 획득한 감마 특성 곡선을 도시한 파형도이다.5 is a timing diagram of generating a line clock signal corresponding to each pixel value, and FIG. 6 is a waveform diagram illustrating a gamma characteristic curve obtained by using an incident light amount of a photoelectric converter and an output voltage of the photoelectric converter as coordinate axes. to be.
도 5에 나타낸 바와 같이, 각각의 화소값이 증가함에 따라 라인 클럭 신호의 발생 시간이 두 배로 지연됨을 확인할 수 있다. 즉, 이는 아날로그/디지털 변환부(110)의 출력이 감마 테이블 저장부(130)에 저장되는 시점을 의미하는 것이다. 흔히, 감마 테이블 저장부(130)는 SRAM(Static Random Access Memory)로 구성할 수 있는 데, 라인 클럭 신호의 발생과 동시에 기록 명령이 인가됨에 전술한 바 있다.As shown in FIG. 5, it can be seen that the generation time of the line clock signal is delayed twice as each pixel value increases. That is, this means a point in time at which the output of the analog / digital converter 110 is stored in the gamma table storage 130. Often, the gamma table storage unit 130 may be configured as a static random access memory (SRAM), which has been described above because a write command is applied at the same time as the generation of the line clock signal.
전술한 바와 같은 동작에 의해 광축적 시간을 제어하여 도 6과 같은 감마 특성 곡선을 획득할 수 있으며, 이렇게 획득한 감마 특성 곡선을 토대로 시스템에 선형성을 부여하기 위해 감마 보정을 수행한다.By controlling the optical accumulation time by the operation as described above, a gamma characteristic curve as shown in FIG. 6 can be obtained, and gamma correction is performed to give linearity to the system based on the obtained gamma characteristic curve.
다시 말해서, 256개의 아날로그/디지털 변환값을 메모리(즉, 감마 테이블 저장부)에 저장하면 이 실험에 사용된 CCD나 CIS과 같은 이미지 센서의 감마 특성 곡선을 얻게 되는 데, 물론, 이때 얻을 수 있는 감마 특성은 천 개 이상의 단위 셀(cell)들로 이루어진 CCD나 CIS의 모들 셀들에 대해서 한 번에 구할 수 있는 것이 아님은 주지의 사실이다. 즉, 모든 셀들에 대한 감마 특성을 조사하기 위해서는 셀들의 갯수만큼 반복 수행해야 하지만 모든 셀들에 대해 이와 같이 감마 특성을 조사하는 것은 비효율적임에 따라 사용자가 임의로 몇 개의 샘플(sample)만 추출하여 감마 특성을 검사하여도 무방하다.In other words, storing 256 analog / digital conversion values in memory (i.e. gamma table storage) yields the gamma curves of image sensors such as CCD and CIS used in this experiment. It is well known that gamma properties are not available at once for all cells of a CCD or CIS consisting of more than a thousand unit cells. That is, in order to investigate gamma characteristics of all cells, it is necessary to repeat as many as the number of cells. However, it is inefficient to investigate gamma characteristics of all cells. Therefore, a user extracts only a few samples at random. You can also check.
이하, 본 발명에 따른 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 방법의 바람직한 실시예를 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the gamma characteristic curve acquisition method of the image sensor according to the present invention will be described with reference to FIG. 7.
도 7은 본 발명에 따른 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 방법의 바람직한 실시예를 나타낸 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a preferred embodiment of a method for obtaining a gamma characteristic curve of an image sensor according to the present invention.
본 발명에 따른 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 방법의 바람직한 실시예는, 도 7에 도시한 바와 같이, 이미지 센서가 광축적 시간 동안 광원으로부터 입사되는 입사광을 광전 변환을 통해 광학상으로 결상시키는 단계(S100)와;According to a preferred embodiment of the method for acquiring a gamma characteristic curve of an image sensor according to the present invention, as shown in FIG. 7, an image sensor forms an incident light incident from a light source during an optical accumulation time into an optical image through photoelectric conversion ( S100);
상기 이미지 센서의 출력을 아날로그/디지털 변환하는 단계(S200)와;Analog-to-digital conversion of the output of the image sensor (S200);
상기 이미지 센서의 대한 감마 특성 곡선을 획득하기 위해 기설정된 화소당 비트수에 의해 결정되는 최저 계조값에서부터 최대 계조값까지에 대한 화소 계조값과 상기 광축적 시간이 선형 비례 관계를 유지하면서 증가하도록 제어하는 라인 클럭 신호를 발생시키는 단계(S300)와;In order to obtain a gamma characteristic curve of the image sensor, the pixel gray scale value and the optical accumulation time of the lowest gray scale value determined by a predetermined number of bits per pixel and the maximum gray scale value are increased while maintaining a linear proportional relationship. Generating a line clock signal (S300);
상기 라인 클럭 신호가 인가됨에 따라 상기 아날로그/디지털 변환된 출력을 저장함으로써 상기 이미지 센서의 입사 광량과 상기 이미지 센서의 출력 전압을 좌표축으로 하는 감마 테이블을 획득하는 단계(S400)를 포함하여 구성한다.And storing the analog / digital converted output as the line clock signal is applied, thereby obtaining a gamma table having an incident light amount of the image sensor and an output voltage of the image sensor as coordinate axes (S400).
여기서, 상기 화소당 비트수는 8비트인 것이 바람직함에 따라 상기 최저 계조값은 0이고 상기 최대 계조값은 255이다. 또한 이미지 센서는 CCD 이미지 센서나 CIS 이미진 센서 등과 같은 일반적인 영상 획득 수단을 통칭하는 의미한다.Here, as the number of bits per pixel is preferably 8 bits, the lowest gray value is 0 and the maximum gray value is 255. Also, the image sensor refers to a general image acquisition means such as a CCD image sensor or a CIS image sensor.
이하, 본 발명에 따른 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 방법의 바람직한 실시예를 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the gamma characteristic curve acquisition method of the image sensor according to the present invention will be described with reference to FIG. 7.
우선, 단계 S100에서는 이미지 센서가 광축적 시간 동안 광원으로부터 입사되는 입사광을 광전 변환을 통해 광학상으로 결상시킨다.First, in step S100, the image sensor forms an incident light incident from the light source during the optical accumulation time into an optical image through photoelectric conversion.
단계 S200에서는 상기 이미지 센서의 출력을 아날로그/디지털 변환하고, 단계 S300에서는 상기 이미지 센서의 대한 감마 특성 곡선을 획득하기 위해 기설정된 화소당 비트수에 의해 결정되는 최저 계조값에서부터 최대 계조값까지에 대한 화소 계조값과 상기 광축적 시간이 선형 비례 관계를 유지하면서 증가하도록 제어하는 라인 클럭 신호를 발생시킨다.In step S200, the output of the image sensor is analog-to-digital converted, and in step S300, in order to obtain a gamma characteristic curve of the image sensor, the lowest gray value determined by the predetermined number of bits per pixel for the maximum gray value is obtained. A line clock signal is generated to control the pixel gray value and the optical accumulation time to increase while maintaining a linear proportional relationship.
단계 S400에서는 상기 라인 클럭 신호가 인가됨에 따라 상기 아날로그/디지털 변환된 출력을 저장함으로써 상기 이미지 센서의 입사 광량과 상기 이미지 센서의 출력 전압을 좌표축으로 하는 감마 테이블을 획득한다.In operation S400, as the line clock signal is applied, the analog / digital converted output is stored, thereby obtaining a gamma table having an incident light amount of the image sensor and an output voltage of the image sensor as coordinate axes.
전술한 바와 같이, 본 발명은 이미지 센서에 축적되는 광량은 1룩스(lux)의 빛을 1초 동안 축적한 량과 2룩스의 빛을 0.5초 동안 축적한 량이 동일하다는 가정 하에 빛의 세기를 0룩스에서 256룩스까지 입력하여 그 출력값을 측정하는 것이 아니라 일정한 빛의 광원을 두고 이미지 센서로 유기되는 시간, 즉, 광원이 켜져있는 시간을 조절하여 이미지 센서에 축적되는 광량을 비례적으로 조절하여 감마 테이블을 작성하고자 하는 것이다. 이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 감마 테스트 패턴과 같은 별도의 테스트 패턴을 구비하지 않은 상태에서도 동일 광원을 이용하여 이미지 센서에 조사되는 광축적 시간을 단계적으로 조절함으로써 본 발명에서 의도하는 256 계조 범위를 갖는 감마 특성 곡선을 용이하게 획득할 수 있다.As described above, in the present invention, the amount of light accumulated in the image sensor is zero when the amount of light accumulated for 1 second is equal to the amount accumulated for 1 second and the amount of light accumulated for 2 seconds is equal to 0. Instead of measuring the output value by inputting lux to 256 lux, the gamma is controlled by proportionally adjusting the amount of light accumulated in the image sensor by adjusting the time when the light is turned on with a certain light source, that is, when the light source is turned on. You want to create a table. According to the present invention as described above, even in the absence of a separate test pattern, such as the gamma test pattern, 256 gray levels intended in the present invention by stepwise adjusting the optical accumulation time irradiated to the image sensor using the same light source Gamma characteristic curves having a range can be easily obtained.
본원에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본원의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Terminologies used herein are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or customs of those skilled in the art, and the definitions should be based on the contents throughout the present application. will be.
또한, 본원에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 설명했으므로 본 발명의 기술적인 난이도 측면을 고려할 때, 당분야에 통상적인 기술을 가진 사람이면 용이하게 본 발명에 대한 또 다른 실시예와 다른 변형을 가할 수 있으므로, 상술한 설명에서 사상을 인용한 실시예와 변형은 모두 본 발명의 청구 범위에 모두 귀속됨은 명백하다.In addition, since the present invention has been described through the preferred embodiment of the present invention, in view of the technical difficulty aspects of the present invention, those having ordinary skill in the art can easily be different from another embodiment of the present invention. Since modifications may be made, it is obvious that both the embodiments and modifications cited in the above description belong to the claims of the present invention.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 광축적 시간 동안 광원으로부터 입사되는 입사광을 광전 변환을 통해 광학상으로 결상시키는 광전 변환부와; 상기 광전 변환부의 출력 전압을 아날로그/디지털 변환하는 아날로그/디지털 변환부와; 상기 광전 변환부의 대한 감마 특성 곡선을 획득하기 위해 기설정된 화소당 비트수에 의해 결정되는 최저 계조값에서부터 최대 계조값까지에 대한 화소 계조값과 상기 광축적 시간이 선형 비례 관계를 유지하면서 증가하도록 제어하는 라인 클럭 신호를 발생시키는 광축적 시간 제어부; 및 상기 라인 클럭 신호가 인가됨에 따라 상기 아날로그/디지털 변환부의 출력을 저장함으로써 상기 광전 변환부의 입사 광량과 상기 광전 변환부의 출력 전압을 좌표축으로 하는 감마 테이블을 획득하는 감마 테이블 저장부를 이용한 본 발명에 의한 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 장치 및 방법에 따르면, 저 양자화 해상도의 감마 테스트 패턴을 이용하여 고 양자화 해상도의 이미지 센서에 대한 감마 특성 곡선을 획득하기 위해, 입사광에 대한 이미지 센서의 노광 시간을 광량에 비례하도록 조절함으로써 고신뢰성의 감마 특성 곡선을 용이하게 획득할 수 있는 이점이 있다. As described in detail above, the photoelectric conversion unit for forming the incident light incident from the light source during the optical accumulation time to the optical image through the photoelectric conversion; An analog / digital converter configured to analog-to-digital convert the output voltage of the photoelectric converter; In order to obtain a gamma characteristic curve for the photoelectric conversion unit, the pixel gray scale value and the optical accumulation time increase from a minimum gray scale value determined by a predetermined number of bits per pixel to a maximum gray scale value while maintaining a linear proportional relationship. An optical accumulation time controller configured to generate a line clock signal; And a gamma table storage unit for storing a output of the analog / digital converter as the line clock signal is applied to obtain a gamma table having an incident light amount of the photoelectric converter and an output voltage of the photoelectric converter as a coordinate axis. According to an apparatus and method for obtaining a gamma characteristic curve of an image sensor, in order to obtain a gamma characteristic curve for an image sensor having a high quantization resolution by using a gamma test pattern having a low quantization resolution, the exposure time of the image sensor with respect to incident light is converted into an amount of light. By adjusting the ratio, there is an advantage in that a high reliability gamma characteristic curve can be easily obtained.
도 1a는 일반적인 스캐너의 이미지 센서와 광원의 배치를 나타낸 평면도,1A is a plan view showing an arrangement of an image sensor and a light source of a typical scanner;
도 1b는 입력 용지에 대한 광원과 이미지 센서의 광학적인 작용에 의해 감마 테이블을 획득하는 예를 나타낸 구성도,1B is a configuration diagram showing an example of acquiring a gamma table by an optical action of a light source and an image sensor on an input sheet;
도 2는 본 발명에 따른 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 장치의 바람직한 실시예를 나타낸 블록도,Figure 2 is a block diagram showing a preferred embodiment of the gamma characteristic curve acquisition device of the image sensor according to the present invention,
도 3은 본 발명의 광전 변환부를 나타낸 블록도, 3 is a block diagram showing a photoelectric conversion unit of the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 광축적 시간 제어부의 제 2 실시예를 나타낸 블록도,4 is a block diagram showing a second embodiment of an optical accumulation time controller according to the present invention;
도 5는 각 화소값에 대응하여 라인 클럭 신호가 발생하는 타이밍도,5 is a timing diagram for generating a line clock signal corresponding to each pixel value;
도 6은 광전 변환부의 입사 광량과 상기 광전 변환부의 출력 전압을 좌표축으로 하여 획득한 감마 특성 곡선을 도시한 파형도,6 is a waveform diagram illustrating a gamma characteristic curve obtained by using an incident light amount of a photoelectric converter and an output voltage of the photoelectric converter as coordinate axes;
도 7은 본 발명에 따른 이미지 센서의 감마 특성 곡선 획득 방법의 바람직한 실시예를 나타낸 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a preferred embodiment of a method for obtaining a gamma characteristic curve of an image sensor according to the present invention.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 광전 변환부 101 : 광전 변환 소자부100: photoelectric conversion unit 101: photoelectric conversion element
102 : 전하 전송부 103 : 신호 검출부102: charge transfer unit 103: signal detection unit
110 : 아날로그/디지털 변환부 120 : 광축적 시간 제어부110: analog / digital conversion unit 120: optical accumulation time control unit
121 : 분주 설정부 122 : 하향 카운터121: frequency division setting unit 122: down counter
123 : 제 1 상향 카운터 124 : 제 2 상향 카운터123: first upward counter 124: second upward counter
125 : 등가 비교부 130 : 감마 테이블 저장부125: equivalent comparison unit 130: gamma table storage unit
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