KR100760890B1

KR100760890B1 - Flickerless laryngovideostroboscope

Info

Publication number: KR100760890B1
Application number: KR1020060014905A
Authority: KR
Inventors: 이재우; 권기식; 장성기; 이규원; 한인숙; 최신영
Original assignee: 유메디칼 주식회사
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2007-09-21
Also published as: KR20060019629A

Abstract

본 발명은 내시경을 통한 후두스트로보스코프로 관찰된 후두 영상에 대해 화상 깜빡임을 제거하여 자연스런 영상을 얻을 수 있도록 한 후두비디오스트로보스코프에 관한 것으로서, 상세하게는 후두의 움직임의 기본 주파수를 검출하는 기본주파수위상검출부와, 상기 기본주파수위상검출부로부터 위상제어한 음성동기신호를 발생시키는 음성동기신호발생부와, 상기 음성동기신호에 따라 단속적인 광을 발생시키는 스트로보광발생부와, 상기 스트로보광으로 조명된 후두의 모습을 후두내시경을 통하여 촬영하는 촬상소자와, 상기 촬상소자로 촬영한 영상을 표시하는 모니터를 포함하여 구성된 후두비디오스트로보스코프에 있어서, 상기 음성동기신호와 상기 촬상소자에 연결된 필드동기신호발생부로부터 검출된 필드동기신호를 입력받아, 상기 필드동기신호에 대응되는 상기 찰상소자의 전자셔터의 개방시기동안 상기 음성동기신호에 의해 연동되는 스트로보광이 한번 씩만 발생되도록 제어하는 광량제어장치가 더 형성된 것을 특징으로 하는 화면 깜박임이 없는 후두비디오스트로보스코프를 기술적 요지로 한다. 이에 따라 모니터를 통해 표시된 후두의 영상을 관찰하는 동안 화면 깜박임 현상이 발생되지 않아 육안관찰과 같이 우수한 화상을 제공할 수 있어, 뛰어난 진단 및 검사기능과 함께 기존의 관련 장비와의 시장 차별화로 경제적 산출을 기대할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a laryngeal video stroboscope to obtain a natural image by removing the image flicker for the laryngeal image observed with the laryngeal stroboscopic through the endoscope, in detail the fundamental frequency for detecting the fundamental frequency of the movement of the larynx A phase detection unit, a voice synchronization signal generation unit for generating a phase synchronized voice synchronization signal from the fundamental frequency phase detection unit, a strobe light generation unit for generating intermittent light according to the voice synchronization signal, and illuminated with the strobe light An occipital video stroboscope comprising an image pickup device for photographing the larynx through a laryngeal endoscope and a monitor for displaying an image captured by the image pickup device, wherein the voice synchronization signal and a field synchronization signal connected to the image pickup device are generated. The field synchronization signal detected from the A laryngeal video stroboscope without screen flicker, characterized in that a light quantity control device is further formed to control strobe light generated by the voice sync signal only once during the opening of the electronic shutter of the scratch element corresponding to the sync signal. As the technical gist. As a result, screen flicker does not occur while observing the image of the larynx displayed through the monitor, so it can provide excellent image like visual observation, and it is economically calculated by distinguishing the market from existing related equipment with excellent diagnosis and inspection function. There is an advantage to expect.

후두 비디오 스트로보스코프 화면 깜박임 Laryngeal video stroboscope screen flickers

Description

Laryngeal video stroboscope with no flickering screen {Flickerless laryngovideostroboscope}

도 1 - 종래 후두비디오스트로보스코프의 화면 깜박임 현상 발생에 대한 설명 예시도.1 is an exemplary view illustrating the occurrence of screen flicker in a conventional laryngeal video stroboscope.

도 2 - 본 발명에 따른 화면 깜박임이 없는 후두비디오스트로보스코프의 구성 블럭도.2 is a block diagram of a laryngeal video stroboscope without screen flicker according to the present invention;

도 3 - 본 발명에 따른 화면 깜박임이 없는 후두비디오스트로보스코프의 원리도.3-Principle diagram of the laryngeal video stroboscope without screen flicker according to the present invention.

본 발명은 후두를 촬영하고 이를 모니터를 통하여 관찰하는 후두비디오스트로보스코프에 관한 것으로서, 특히 내시경을 통한 후두스트로보스코프로 관찰된 후두 영상에 대해 화상 깜빡임(flickering)을 제거하여 자연스런 영상을 얻을 수 있도록 만든 화면 깜박임이 없는 후두비디오스트로보스코프에 관한 것이다.The present invention relates to a laryngeal video stroboscope that photographs the larynx and observes it through a monitor. In particular, the present invention relates to a laryngeal image observed with a laryngeal stroboscope through an endoscope. It's about a laryngeal video stroboscope with no flicker.

일반적으로 인간의 눈은, 망막에 맺힌 영상이 0.2초 이상 잔상을 맺어 그 후에 오는 영상에 영향을 미치기 때문에 초당 5회 이상의 구분된 영상을 인지할 수 없는데, 이 현상을 Talbot의 법칙이라고 부른다.In general, the human eye cannot recognize five or more divided images per second because the image on the retina has an afterimage of 0.2 seconds or more and affects the subsequent image. This phenomenon is called Talbot's law.

통상의 비디오 시스템은 Talbot의 법칙에 바탕을 두어 인간의 시각에서 잔상이 유지되는 시간인 대략 0.2초보다 충분히 짧은 시간인 1/60 내지 1/50초의 주기(이하 To 라 하고, 1/To 의 주파수를 Fo 라고 한다)마다 하나의 화면을 구성하여 보여주게 된다. NTSC(National Television System Committee, 미텔레비젼방송규격심의위원회)나 PAL(Phase Alternation Line)과 같은 신호체제에서는 To 주기 마다 비월주사(interlaced scanning)하는 하나의 필드(field) 영상을 구성하고, 비월주사된 한 짝, 즉 두 개의 필드 영상을 조합하여 하나의 프레임(frame)영상을 이루어 보다 선명한 화상을 제공하도록 되어있다. Conventional video systems, based on Talbot's law, have a period of 1/60 to 1/50 seconds (hereinafter referred to as To, frequency 1 / To) which is sufficiently shorter than approximately 0.2 seconds, which is the time for image retention in human vision. Is called Fo) and displays one screen. In signal systems such as the National Television System Committee (NTSC) and the Phase Alternation Line (PAL), one field image is interlaced scanning every To cycle and interlaced. One frame, that is, two field images are combined to form one frame image to provide a clearer image.

CMOS나 CCD, 비디오카메라로 형성된 촬상소자에는 광범위한 외부 조도에서 적절한 화상을 얻기 위하여 하나의 필드를 구성하는 주기의 일부 시간동안만 들어온 빛으로 영상을 구성하는 전자셔터 기능이 있다. 이러한 전자셔터 기능은 외부조도에 따라 적절한 영상을 얻기 위하여 통상 짧게는 1/100000초에서부터 수초까지 조절이 가능하다.An image pickup device formed of a CMOS, CCD, or video camera has an electronic shutter function that composes an image with light which is only input for a part of the period constituting a field to obtain an appropriate image under a wide range of external illumination. This electronic shutter function is usually adjustable from 1/100000 seconds to a few seconds to obtain an appropriate image according to the external illumination.

그런데 스트로보스코프는 단속적인 조명을 하는 장치이므로 전자셔트가 닫힌 시간 동안 조광을 하는 경우, 잔상을 통하여 영상을 인지하는 인간의 시각으로 보는 경우와는 다르게 영상을 인식할 수 있어서, 스트로보 조명의 주기와 어울려 도 1과 같이 일종의 가영상(aliasing) 현상이 발생하게 된다.However, since the stroboscope is an intermittent lighting device, when the electronic shutter is dimmed for a closed time, the image can be recognized differently from the human view of recognizing the image through afterimages. Together, a kind of aliasing phenomenon occurs as shown in FIG. 1.

특히 비디오 화상의 화면 구성 주기나 그 배수와 비슷한 주기로 스트로보광을 조사하는 경우는 시각적으로 인지할 만한 깜박임이 발생하게 된다. 도 1에 도시 된 바와 같이 화면의 재구성 주파수 즉 프레임동기신호(1) 또는 필드동기신호(2)의 Fo = 20Hz 이고 스트로보광의 조사 주파수가 Fo+1 = 21Hz인 경우(4)에 전자셔터신호(3)의 듀티(duty)비가 1: 2 이면 대략 0.75초는 밝고 0.25초는 완전히 어두운 영상이 보여진다(5). 스트로보광의 주파수가 2Fo + 1 = 41인 경우(6)에는 0.4초동안 밝고 0.6초 동안은 밝을 때 영상의 밝기의 반 정도의 밝기로 화상이 구성된다(7). In particular, when the strobe light is irradiated at a period similar to the screen composition period or a multiple of the video image, visually perceptible flicker occurs. As shown in FIG. 1, when the reconstruction frequency of the screen, that is, Fo = 20 Hz of the frame synchronization signal 1 or the field synchronization signal 2 and the irradiation frequency of the strobe light is Fo + 1 = 21 Hz (4), the electronic shutter signal ( If the duty ratio of 3) is 1: 2, an image of about 0.75 seconds is bright and 0.25 seconds is completely dark (5). If the frequency of strobe light is 2Fo + 1 = 41 (6), the image is composed of about half the brightness of the image when it is bright for 0.4 seconds and bright for 0.6 seconds (7).

이러한 현상은 스트로보 조명이 화면 구성 주파수 Fo의 정수 배수(3배인 경우(8),(9), 4배인 경우(10),(11))의 주파수일 때마다 발생하게 된다. 이 현상은 통상의 주파수의 합성에서 예측하는 차주파수나 합주파수로 예측되는 현상과는 매우 다른 결과이다.This phenomenon occurs whenever the strobe lighting is at an integer multiple of the screen composition frequency Fo (3 times (8), (9), and 4 times (10), (11)). This phenomenon is very different from the phenomenon predicted by the difference frequency or sum frequency predicted by the synthesis of normal frequencies.

인간의 음성의 기본주파수는 저음인 경우 80Hz 정도에서 고음인 경우 1500Hz에 이르기까지 넓은 영역이다. 출생 시의 성대의 기본 주파수는 대략 490Hz 정도이며, 10세에 이르면 280Hz 정도가 된다. 이후 성인이 되면 남성의 경우는 성대가 초당 100회 정도, 여성의 경우는 200회 정도 진동을 하게 된다. 따라서 인간 음성의 기본 주파수는 주로 화면 구성의 기본주파수 fo의 2배 이상의 영역에 존재하지만, fo의 정수배 영역에서 발성을 하게 되면 스트로보스코프 검사에서의 영상을 통상의 CCD나 CMOS 소자로 구성된 촬상소자를 통하여 관찰하게 되면 심각한 깜박임이 발생하는 문제가 있다.The fundamental frequency of human voice is in a wide range from about 80 Hz for low to 1500 Hz for high. At birth, the fundamental frequency of the vocal cords is about 490 Hz, and by the age of 10 it is about 280 Hz. Later in adulthood, the vocal cords oscillate about 100 times per second and women about 200 times. Therefore, although the fundamental frequency of human voice is mainly in the region of 2 times or more of the fundamental frequency fo of the screen configuration, when the speech is generated in the integer multiple region of the fo, the image of the stroboscopic inspection is used for the image pickup device composed of ordinary CCD or CMOS elements. If observed through the problem there is a serious flicker occurs.

본 발명은 앞에서 논의한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 음성동기신호와 필드동기신호로부터 전자셔터가 개방되는 시기를 추측하고 그 시간동안 스트로보광의 조사광량이 일정하도록 제어하여 촬상소자로 촬영한 후두 영상에 대해 화상 깜빡임을 제거하여 자연스런 영상을 얻을 수 있도록 만든 화면 깜박임이 없는 후두비디오스트로보스코프의 제공을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is estimated that the electronic shutter is opened from the voice synchronous signal and the field synchronous signal, and the laryngeal image taken by the imaging device is controlled by controlling the amount of strobe light irradiated during that time. The purpose of the present invention is to provide a laryngeal video stroboscopic without screen flickering, which removes image flickering to obtain a natural image.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위해 본 발명은, 후두의 움직임의 기본 주파수를 검출하는 기본주파수위상검출부와, 상기 기본주파수위상검출부로부터 위상제어한 음성동기신호를 발생시키는 음성동기신호발생부와, 상기 음성동기신호에 따라 단속적인 광을 발생시키는 스트로보광발생부와, 상기 스트로보광으로 조명된 후두의 모습을 후두내시경을 통하여 촬영하는 촬상소자와, 상기 촬상소자로 촬영한 영상을 표시하는 모니터를 포함하여 구성된 후두비디오스트로보스코프에 있어서, 상기 음성동기신호와 상기 촬상소자에 연결된 필드동기신호발생부로부터 검출된 필드동기신호를 입력받아, 상기 필드동기신호에 대응되는 상기 찰상소자의 전자셔터의 개방시기동안 상기 음성동기신호에 의해 연동되는 스트로보광이 한번 씩만 발생되도록 제어하는 광량제어장치가 더 형성된 것을 특징으로 하는 화면 깜박임이 없는 후두비디오스트로보스코프를 기술적 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a fundamental frequency phase detection unit for detecting a fundamental frequency of the movement of the larynx, a voice synchronization signal generator for generating a phase synchronized voice synchronization signal from the fundamental frequency phase detection unit, and A strobe light generation unit for generating intermittent light according to a voice synchronization signal, an imaging device for photographing the larynx illuminated by the strobe light through a laryngoscope, and a monitor for displaying an image photographed by the imaging device; A laryngeal video stroboscope configured to receive an audio synchronization signal and a field synchronization signal detected from a field synchronization signal generator connected to the image pickup device, and to open the electronic shutter of the scratch element corresponding to the field synchronization signal. Control so that strobe light interlocked by the voice synchronization signal is generated only once Is the larynx video stroboscope no screen flicker, characterized in that the light quantity control device is formed of a more technical base.

이에 따라 모니터를 통해 표시된 후두의 영상을 관찰하는 동안 화면 깜박임 현상이 발생되지 않아 육안관찰과 같이 우수한 화상을 제공할 수 있어, 뛰어난 진단 및 검사기능과 함께 기존의 관련 장비와의 시장 차별화로 경제적 산출을 기대할 수 있는 이점이 있다.As a result, screen flicker does not occur while observing the image of the larynx displayed through the monitor, so it can provide excellent image like visual observation, and it is economically calculated by distinguishing the market from existing related equipment with excellent diagnosis and inspection function. There is an advantage to expect.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설 명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 1은 종래 후두비디오스트로보스코프의 화면 깜박임 현상 발생에 대한 설명 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 화면 깜박임이 없는 후두비디오스트로보스코프의 구성 블럭도이며, 도 3은 본 발명에 따른 화면 깜박임이 없는 후두비디오스트로보스코프의 원리도이다.1 is an exemplary view illustrating the occurrence of a screen flicker phenomenon of a conventional laryngeal video stroboscope, Figure 2 is a block diagram of a laryngeal video stroboscope without a screen flicker according to the present invention, Figure 3 is a screen flicker according to the present invention This is the principle diagram of the laryngeal video stroboscope.

도시된 바와 같이 본 발명은 발성에 따른 후두의 움직임을 음성신호로 받아들이는 마이크로폰으로부터 음성의 기본주파수를 찾고 정확한 위상을 검출하는 기본주파수위상검출부와, 상기 기본주파수위상검출부로부터 의도한 만큼의 위상변화를 부여하여 음성동기신호를 발생시키는 음성동기신호발생부와, 상기 음성동기신호에 따라 전력증폭기를 통해 단속적인 광을 발생시키는 스트로보광발생부와, 상기 스트로보광으로 조명된 후두의 모습을 후두내시경을 통하여 촬영하는 촬상소자와, 상기 촬상소자로 촬영한 영상을 표시하는 모니터, 또한 상기 촬영된 영상을 기록하는 영상기록부를 포함하여 구성된 종래의 후두비디오스트로보스코프에 광량제어장치가 더 형성된 것이다.As shown in the present invention, the fundamental frequency phase detection unit for finding the fundamental frequency of the voice from the microphone that receives the movement of the larynx according to the speech as a voice signal and detects the correct phase, and the phase change as intended from the fundamental frequency phase detection unit. A voice synchronous signal generator for generating a voice synchronous signal by providing a voice signal, a stroboscopic light generator for generating intermittent light through a power amplifier according to the voice synchronous signal, and a laryngeal endoscope illuminated by the strobe light. The light amount control device is further formed in a conventional laryngeal video stroboscope comprising an image pickup device for shooting through a monitor, a monitor for displaying an image captured by the image pickup device, and an image recording unit for recording the captured image.

상기 광량제어장치는 상기 음성동기신호와 상기 촬상소자에 연결된 필드동기신호발생부로부터 검출된 필드동기신호를 입력받아, 상기 필드동기신호에 대응되는 상기 촬상소자의 전자셔터의 개방시기동안 상기 음성동기신호에 의해 연동되는 스트로보광이 한번 씩만 발생되도록 제어하도록 형성된다.The light quantity control device receives the voice synchronous signal and the field synchronous signal detected from the field synchronous signal generator connected to the image pickup device, and the voice synchronous signal during the opening of the electronic shutter of the image pickup device corresponding to the field synchronous signal. The stroboscopic light interlocked by the signal is controlled to be generated only once.

즉 상기 촬상소자와 연결된 필드동기신호발생부로부터 필드동기신호를 검출하고 이와 동기하여, 상기 촬상소자가 광을 수광할 수 없는 전자셔터가 닫히는 시 간동안 조명되는 광량을 전자셔터가 열리는 시간의 광량에 보상하여 발생시키도록 한 것이다. That is, the field sync signal detection unit detects the field sync signal from the field sync signal generator connected to the imaging device and synchronizes the amount of light illuminated during the closing time of the electronic shutter in which the imaging device cannot receive light. To compensate for this.

통상적인 음성의 주파수는 비디오 카메라의 화상구성주파수 Fo보다 매우 높아서, 심각한 깜박임이 발생하는 주파수는 적어도 Fo의 2배나 3배의 영역에서부터 발생한다고 할 수 있다. 이 경우는 주기 To 동안에 적어도 2개의 스트로보광이 인가될 수 있다.The frequency of a typical voice is much higher than the picture composition frequency Fo of a video camera, so that the frequency of serious flickering can be said to occur at least twice or three times the area of Fo. In this case, at least two strobe lights may be applied during the period To.

그러므로 전자셔터의 개방률이 50% 이상인 경우 적어도 하나의 스트로보광이 인가될 수 있다. 전자셔터의 개방률은 높을수록 무효한 스트로보광이 조사될 확률이 줄어들게 되겠지만 통상의 촬상소자의 경우 전자셔터를 100% 개방할 수는 없으므로 광을 인식할 수 없는 불감시간(dead time)이 발생하게 되고, 무효한 스트로보광이 조사된 만큼 화상이 어둡게 인식된다. Therefore, when the opening ratio of the electronic shutter is 50% or more, at least one strobe light may be applied. The higher the opening rate of the electronic shutter is, the less likely the irradiated stroboscopic light is to be irradiated. However, in the case of a normal image pickup device, the electronic shutter cannot be opened 100%, which causes a dead time that cannot be recognized. As a result, the image is recognized as dark as the strobe light is irradiated.

본 발명에서는 후두스트로보스코프 검사에 있어서, CCD 나 CMOS 등으로 형성된 촬상소자가 하나의 화면을 이루는 동안 적어도 하나 이상의 스트로보광이 인가되는 점에 착안하여 전자셔터가 열린 시점을 판단하여 평균적인 조명을 일정하게 하도록 광량을 조정함으로써 상기의 문제를 해결한다. In the present invention, in the laryngeal stroboscope inspection, at least one stroboscopic light is applied while an image pickup device formed of a CCD or CMOS forms one screen, and the average illumination is determined by determining the timing at which the electronic shutter is opened. The above problem is solved by adjusting the amount of light to be made.

우선 촬상소자의 전자셔터를 최대한 개방한다. 만일 전자셔터가 90% 이상 개방이 된다면 1.1 Fo 이상의 주파수의 음성에서는 적어도 하나의 스트로보 신호를 전자셔터가 열린 시간에 인가할 수 있다. Fo가 60Hz인 경우라면 대부분의 음성의 기본주파수를 포함할 수 있게 된다.First, the electronic shutter of the image pickup device is opened as much as possible. If the electronic shutter is more than 90% open, at least one strobe signal may be applied at the time when the electronic shutter is opened in the voice of a frequency of 1.1 Fo or more. If Fo is 60Hz, it can include the fundamental frequency of most voices.

그 다음 상기 촬상소자의 필드동기신호(100)를 검출한다. 이 상기 필드동기 신호(100)를 기본으로 전자셔터가 개방되는 시점을 예측한다. 경우에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 한 번의 전자셔터 개방시간 동안(200) 두 번 혹은 세 번씩 조명되는 경우(300의 ★표 및 ☆표)에는 광의 세기나 섬광의 지속시간 등을 조정하여 전체적으로 일정한 광량이 되도록 조정할 수도 있지만, 가장 간단하게는 한 필드 당 전자셔터 개방시간 동안 한 번씩의 스트로보 조명만을 인가(400)할 수 있도록 조절하면(300의 ★표시) 항상 일정한 광량만으로 필드 화상을 형성하므로 조명의 차이로 인한 깜빡거림이 없는 영상을 구현할 수 있게 된다.Then, the field sync signal 100 of the imaging device is detected. The time point at which the electronic shutter is opened based on the field synchronization signal 100 is predicted. In some cases, as shown in FIG. 3, when the electronic shutter is illuminated twice or three times during the opening time of the electronic shutter (200), the light intensity or the duration of the flash is adjusted in total. Although it is possible to adjust the amount of light to be constant, but most simply, if only one strobe light is applied (400) once during the electronic shutter opening time per field (300 mark is displayed), a field image is always formed with a constant amount of light. It is possible to realize an image without flicker due to the difference in lighting.

상기 구성에 의해 본 발명은, 모니터를 통해 표시된 후두의 영상을 관찰하는 동안 화면 깜박임 현상이 발생되지 않아 육안관찰과 같이 우수한 화상을 제공할 수 있어, 뛰어난 진단 및 검사기능과 함께 기존의 관련 장비와의 시장 차별화로 경제적 산출을 기대할 수 있는 효과가 있다.According to the above configuration, the present invention can provide an excellent image such as visual observation because the screen flicker does not occur while observing the image of the larynx displayed through the monitor. The market differentiation has the effect of expecting economic output.

Claims

A fundamental frequency phase detection unit for detecting a fundamental frequency of movement of the larynx, a voice synchronization signal generation unit for generating a phase synchronized voice synchronization signal from the fundamental frequency phase detection unit, and a stroboscopic for generating intermittent light according to the voice synchronization signal In a laryngeal video stroboscope comprising a light generating unit, an imaging device for photographing the state of the larynx illuminated by the strobe light through a laryngoscope, and a monitor for displaying an image taken by the imaging device,

The voice synchronous signal and the field synchronous signal detected by the field synchronous signal generator connected to the image pickup device are input, and interlocked by the voice synchronous signal during the opening of the electronic shutter of the scratch element corresponding to the field synchronous signal. A laryngeal video stroboscope with no flicker, characterized in that a light quantity control device is further formed to control strobe light to be generated only once.