KR101195018B1 - Electronic pen for capturing an image, and method thereof - Google Patents

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인텔렉추얼디스커버리 주식회사
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Abstract

본 발명은 정지 영상을 획득하기 위해 CMOS형 이미지 센서를 이용하는 전자펜에서 영상 프레임을 시작하는 수직동기 신호의 발생 시마다 동시에 LED를 발광시켜 프레임에 대한 모든 라인의 영상획득 동작이 종료될 때까지 LED의 발광이 일정시간 유지되도록 하는 방식으로 하나의 프레임에 대한 영상을 획득할 수 있도록 된, 영상 획득 전자펜 및 그의 영상 획득 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 영상 획득 전자펜은, 영상을 획득하기 위한 전자펜에 있어서, 상기 영상의 프레임에 관련된 수직동기(Vsync) 신호를 발생시키는 수직동기 발생부; 상기 프레임에 포함된 하나 이상의 라인(Line)에 관련된 수평동기(Hsync) 신호를 발생시키고, 상기 라인에 대한 수평동기 신호의 노출시간을 제어하는 수평동기 발생부; 상기 수직동기 신호의 발생시 LED 광을 노출시켜, 상기 노출된 LED 광이 다음 수직동기 신호의 시작 시까지 유지되도록 상기 LED를 구동하는 LED 구동부; 상기 LED의 구동이 종료 시까지 상기 영상이 획득되도록 제어하는 제어부; 및 상기 영상을 획득하는 이미지 센서를 포함한다.
The present invention emits LEDs at the same time each time a vertical synchronous signal that starts an image frame is generated in an electronic pen using a CMOS-type image sensor to obtain a still image. The present invention relates to an image acquisition electronic pen and an image acquisition method thereof capable of acquiring an image for one frame in such a manner that light emission is maintained for a predetermined time.
According to an aspect of the present invention, there is provided an electronic pen for acquiring an image, the electronic pen comprising: a vertical synchronization generator configured to generate a vertical synchronization (Vsync) signal related to a frame of the image; A horizontal sync generator for generating a horizontal sync signal (Hsync) associated with at least one line included in the frame and controlling an exposure time of the horizontal sync signal for the line; An LED driver which exposes the LED light when the vertical synchronization signal is generated, and drives the LED so that the exposed LED light is maintained until the start of the next vertical synchronization signal; A control unit which controls the image to be acquired until the driving of the LED is terminated; And an image sensor for acquiring the image.

Description

영상 획득 전자펜 및 그의 영상 획득 방법{Electronic pen for capturing an image, and method thereof}Electronic pen for capturing an image, and method

본 발명은 영상 획득 전자펜 및 그의 영상 획득 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 정지 영상을 획득하기 위해 상보성 금속 산화막 반도체(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, 이하 CMOS) 형 이미지 센서를 이용하는 전자펜에서 영상 프레임을 시작하는 수직동기 신호의 발생 시마다 순간적으로 LED를 발광시켜 한 프레임에 대한 영상을 획득하는 것에 관한 것이다.
The present invention relates to an image capturing electronic pen and an image capturing method thereof, and more particularly, to an image pen in an electronic pen using a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) type image sensor to obtain a still image. It relates to obtaining an image for one frame by instantaneously emitting an LED whenever a starting vertical synchronization signal is generated.

좌표의 정보를 담고 있는 코드가 인쇄된 종이(혹은 인쇄물) 상에서 사용자가 단일 전자펜을 이용하여 문서를 입력하는 것은 고속의 이미지 획득을 통하여 자연스러운 필기 입력이 가능하게 한다. 사용자는 전자펜을 이용하여 글자나 그림 등을 자유롭게 필기하여 입력하게 되고, 전자펜은 사용자가 필기한 글자나 그림 등을 데이터로 변환하여 인식한다. 전술한 바와 같이, 인쇄된 정보를 획득하기 위하여 전자펜은 광을 받아들여 전기신호로 전환하는 소자인 이미지 센서를 사용한다.Inputting a document using a single electronic pen on a paper (or printed matter) on which a code containing information of coordinates is printed enables natural handwriting input through fast image acquisition. The user freely writes and inputs a letter or picture using an electronic pen, and the electronic pen converts and recognizes a letter or picture written by the user into data. As described above, in order to obtain printed information, the electronic pen uses an image sensor, which is an element that receives light and converts it into an electrical signal.

이미지 센서는 전자 정공이 신호를 형성하여 출력부까지 전송되는 방식에 따라 고체 촬상 소자(Charge Coupled Device: CCD) 형 이미지 센서와, 상보성 금속 산화막 반도체(Complementary Metal-Oxide Semiconductor: CMOS) 형 이미지 센서로 대별할 수 있다.The image sensor is a solid-state image sensor (CCD) type image sensor and a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) type image sensor according to a method in which an electron hole forms a signal and is transmitted to an output part. It can be distinguished.

CCD형 이미지 센서와 CMOS형 이미지 센서는 공통적으로 광을 받아들여 전기신호로 전환하는 수광부를 가지고 있다. CCD형 이미지 센서는 이 전기신호를 CCDFMF를 통해 전달하여 마지막 단에서 전압으로 변환하게 된다. 반면, CMOS형 이미지 센서는 각 화소에서 전압으로 신호를 변환하여 외부로 보내게 된다.The CCD image sensor and the CMOS image sensor have a light receiving part which receives light and converts it into an electric signal in common. The CCD image sensor transfers this electrical signal through the CCDFMF and converts it to voltage at the last stage. On the other hand, a CMOS image sensor converts a signal from each pixel to a voltage and sends the signal to the outside.

전술한 이미지 센서를 영상 획득 측면에서 보면, CCD형 이미지 센서가 프레임 단위의 노출을 통해 영상 데이터를 획득하는 프레임 노출 방식이 적용되는 반면, CMOS형 이미지 센서는 프레임 전체 픽셀을 라인별로 구분하여 일정한 시간차에 의해 영상 데이터를 획득하는 라인 노출 방식을 사용하고 있다.In terms of image acquisition, the above-described image sensor is applied to a frame exposure method in which a CCD-type image sensor acquires image data through frame-by-frame exposure. A line exposure method is used for acquiring image data by means of.

CMOS형 이미지 센서의 라인 노출 방식에 의한 영상 획득 방법은 CCD형 이미지 센서의 프레임 노출 방식에 비해 낮은 소비 전력의 장점이 있고, 센서를 제조하는 데 따른 편리성이 있는 장점이 있다. 이러한 이유로 인해 그 수요나 사용이 점점 늘어가고 있는 추세이다.The image acquisition method by the line exposure method of the CMOS image sensor has the advantage of lower power consumption than the frame exposure method of the CCD image sensor, and has the advantage of convenience in manufacturing the sensor. For this reason, the demand or use is increasing.

이러한 수요의 증대에도 불구하고 CMOS형 이미지 센서는 고속의 영상 데이터를 획득하기 위하여서는 고속의 프레임 레이트를 가져야 한다. 하지만 어떤한 응용 제품에 적용하는가에 따라 고속의 프레임 레이트의 정의가 달라지며, 모든 고속 영상 획득 응용제품을 만족 시키는 CMOS형 이미지 센서는 매우 고가이거나 혹은 건전지를 사용하는 제품에 적용하기에는 그 전력 소모가 많다는 문제점을 가지고 있다.
Despite the increasing demand, CMOS image sensors must have a high frame rate in order to obtain high speed image data. However, the definition of high-speed frame rate varies depending on which application is applied, and CMOS image sensors that satisfy all high-speed image acquisition applications are very expensive or have low power consumption for battery-based applications. There are many problems.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 펜으로 필기나 그림을 그리는 것과 같이 고속으로 움직이는 장치에서 촬영면의 정확한 정지 영상을 획득하기 위해 CMOS형 이미지 센서를 이용하는 전자펜에서 영상 프레임을 시작하는 수직동기 신호의 발생 시마다 순간적으로 LED를 발광시켜 하나의 프레임이 정확한 정지 영상을 획득 할 수 있도록 된, 영상 획득 전자펜 및 그의 영상 획득 방법을 제공함에 있다.
An object of the present invention for solving the above problems is to start an image frame in an electronic pen using a CMOS image sensor to obtain an accurate still image of a photographing surface in a fast moving device such as writing or drawing with a pen. To provide an image acquisition electronic pen and an image acquisition method thereof, the LED can be instantaneously emitted every time a vertical synchronization signal is generated, so that one frame can acquire an accurate still image.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 획득 전자펜은, 영상을 획득하기 위한 전자펜에 있어서, 상기 영상의 프레임에 관련된 수직동기(Vsync) 신호를 발생시키는 수직동기 발생부; 상기 프레임에 포함된 하나 이상의 라인(Line)에 관련된 수평동기(Hsync) 신호를 발생시키고, 상기 라인에 대한 수평동기 신호의 노출시간을 제어하는 수평동기 발생부; 상기 수직동기 신호의 발생시 LED 광을 노출시켜, 상기 노출된 LED 광이 CMOS형 이미지 센서의 포톤(Photon)의 전하량으로 다음 수직동기 신호의 시작 시까지 유지되도록 상기 LED를 구동하는 LED 구동부; 상기 LED의 구동이 종료 시까지 상기 영상이 획득되도록 제어하는 제어부; 및 상기 영상을 획득하는 이미지 센서를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electronic pen for acquiring an image, comprising: a vertical synchronization generator configured to generate a vertical sync (Vsync) signal related to a frame of the image; A horizontal sync generator for generating a horizontal sync signal (Hsync) associated with at least one line included in the frame and controlling an exposure time of the horizontal sync signal for the line; An LED driver which exposes the LED light when the vertical synchronization signal is generated, and drives the LED so that the exposed LED light is maintained until the start of the next vertical synchronization signal by the amount of photon charge of the CMOS image sensor; A control unit which controls the image to be acquired until the driving of the LED is terminated; And an image sensor for acquiring the image.

여기서, 상기 이미지 센서는 상보성 금속 산화막 반도체(Complementary Metal-Oxide Semiconductor: CMOS) 형 이미지 센서이다.The image sensor is a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) type image sensor.

또한, 상기 수평동기 발생부는 상기 이미지 센서에 맺히는 이미지의 밝기 상태에 따라 각 라인에 대한 수평동기 신호의 노출시간을 제어한다.In addition, the horizontal synchronization generating unit controls the exposure time of the horizontal synchronization signal for each line in accordance with the brightness state of the image formed on the image sensor.

또한, 상기 LED 구동부는 상기 수직동기 신호의 발생 순간에 상기 LED 광을 발광시켜 CMOS형 이미지 센서의 포톤(Photon)이 고속으로 움직이는 상황에 있어서 이미지 흔들림(Motion blur)가 없도록 구동시킨다.In addition, the LED driver emits the LED light at the instant of generating the vertical synchronization signal to drive the image blur in a situation where the photon of the CMOS image sensor moves at high speed.

그리고, 상기 LED 구동부는 상기 이미지 센서에 맺히는 이미지의 밝기에 따라 상기 LED에 대한 구동 시작 시간, 광량, 구동 전류 값 및 구동 종료 시간 등에서 하나 이상을 제어한다.
The LED driver controls at least one of driving start time, light quantity, driving current value, and driving end time for the LED according to the brightness of the image formed on the image sensor.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자펜의 영상 획득 방법은, 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 형 이미지 센서와 수직동기(Vsync) 발생부 및 LED 발광부를 구비한 전자펜의 영상 획득 방법으로서, (a) 영상의 프레임에서 라인의 시작 시 수직동기(Vsync) 신호를 발생시킴과 더불어 LED를 발광시키는 단계; (b) 상기 LED의 발광으로 인해 상기 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 형 이미지 센서가 다음 수직동기 신호의 시작 시까지 영상을 유지하는 단계; 및 (c) 상기 LED의 구동이 종료 시까지, 상기 이미지 센서를 통해 상기 영상을 획득하는 단계를 포함한다.On the other hand, the image acquisition method of the electronic pen according to the present invention for achieving the above object, the image acquisition of the electronic pen having a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor, a vertical synchronization (Vsync) generating unit and the LED light emitting unit A method, comprising: (a) generating a Vsync signal at the start of a line in a frame of an image and emitting an LED; (b) maintaining the image by the complementary metal oxide semiconductor (CMOS) type image sensor due to the light emission of the LED until the start of the next vertical synchronization signal; And (c) acquiring the image through the image sensor until the driving of the LED is terminated.

또한, 상기 (c) 단계는 상기 이미지 센서에 맺히는 이미지의 밝기에 따라 상기 LED의 구동 시작시간, 광량, 구동 전류값 및 구동 종료시간 중 하나 이상을 제어할 수 있다.In addition, the step (c) may control one or more of driving start time, light amount, driving current value and driving end time of the LED according to the brightness of the image formed on the image sensor.

또한, 상기 (c) 단계는 상기 LED에 대한 광량 및 상기 영상의 밝기에 따라 상기 영상의 출력 속도를 조절할 수 있다.In addition, the step (c) may adjust the output speed of the image according to the amount of light for the LED and the brightness of the image.

또한, 상기 (b) 단계는 상기 수직동기 신호의 발생 순간에 상기 LED를 발광시킨 상기 LED 구동부가 상기 영상 프레임의 최종 라인에 대한 이미지 스캔 동작이 종료되는 시각에 구동을 종료한다.In the step (b), the LED driver which emits the LED at the moment of generating the vertical synchronization signal ends the driving at the time when the image scanning operation for the last line of the image frame is finished.

그리고, 상기 (b) 단계는 상기 영상 프레임에 포함된 모든 라인에 대해, 각 라인마다 수평동기 신호의 발생 시부터 종료 시까지 반복되면서 상기 영상 프레임의 최종 라인에서 수평동기 신호가 발생되고 종료됨에 따라 LED의 발광도 서서히 줄어 들어 불필요한 영상이 획득되는 것을 방지 할 수 있도록 한다.
The step (b) is repeated for each line included in the image frame from the time of generating the horizontal synchronization signal to the end of each line, and the horizontal synchronization signal is generated and terminated at the last line of the image frame. The emission of LEDs is also gradually reduced to prevent unnecessary images from being acquired.

본 발명에 의하면, 영상을 이루는 프레임에서 각 라인마다 한번의 LED 발광 동작으로 영상을 획득하게 됨으로써, LED 구동 시간을 짧게 하고 구동 횟수를 줄임에 따라 LED 구동에 따른 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, 영상 획득을 위한 LED 구동 횟수를 줄이게 됨에 따라 LED 수명을 길게 할 수 있다. 그리고, LED가 켜지는 순간의 최대 광량을 사용할 수 있다.
According to the present invention, by acquiring an image by one LED light emission operation for each line in a frame forming an image, power consumption according to LED driving can be reduced by shortening the LED driving time and reducing the number of driving. In addition, as the number of LED driving for image acquisition is reduced, the LED life can be extended. The maximum amount of light at the moment the LED is turned on can be used.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 획득 전자펜의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시에 따른 전자펜의 영상 획득 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상 획득 전자펜의 수직동기 신호와 수평동기 신호, LED 발광 및 광량유지시간 간의 관계를 나타낸 도면이다.
1 is a block diagram schematically illustrating a functional block of an image capturing electronic pen according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an image acquisition method of an electronic pen according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a relationship between a vertical synchronization signal, a horizontal synchronization signal, LED light emission, and a light amount holding time of an image capturing electronic pen according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 획득 전자펜의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a functional block of an image capturing electronic pen according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 영상 획득 전자펜(100)은, 수직동기 발생부(110), 수평동기 발생부(120), LED 구동부(130), 제어부(140) 및 이미지 센서(150) 등을 포함한다.Referring to FIG. 1, the image acquisition electronic pen 100 according to the present invention may include a vertical synchronization generator 110, a horizontal synchronization generator 120, an LED driver 130, a controller 140, and an image sensor 150. ), And the like.

수직동기 발생부(110)는 영상의 프레임(Frame)에 관련된 수직동기(Vertical Synchronizing Signal: Vsync) 신호를 발생시킨다. 즉, 수직동기 발생부(110)는 영상의 프레임에서 각 라인을 시작할 때마다 수직동기(Vsync) 신호를 발생시킨다.The vertical synchronizing generator 110 generates a vertical synchronizing signal (Vsync) signal related to a frame of an image. That is, the vertical synchronization generator 110 generates a vertical synchronization signal (Vsync) at each start of each line in the frame of the image.

수평동기 발생부(120)는 프레임에 포함된 하나 이상의 라인(Line)에 관련된 수평동기(Horizontal Synchronizing Signal: Hsync) 신호를 발생시키고, 각 라인에 대한 수평동기 신호의 노출시간을 제어한다. 또한, 수평동기 발생부(120)는 이미지 센서(150)에 맺히는 이미지의 밝기 상태에 따라 각 라인에 대한 수평동기 신호의 노출시간을 제어한다.The horizontal synchronizing generator 120 generates a horizontal synchronizing signal (Hsync) signal related to one or more lines included in the frame, and controls the exposure time of the horizontal synchronizing signal for each line. In addition, the horizontal synchronization generating unit 120 controls the exposure time of the horizontal synchronization signal for each line according to the brightness of the image formed on the image sensor 150.

LED 구동부(130)는 수직동기 신호의 발생시 LED 광을 노출시켜, 노출된 LED 광이 각 라인에 대한 수평동기 신호의 유효 구간 동안 일정 시간 유지되도록 LED를 구동한다.The LED driver 130 exposes the LED light when the vertical synchronization signal is generated, and drives the LED so that the exposed LED light is maintained for a certain time during the effective period of the horizontal synchronization signal for each line.

또한, LDE 구동부(130)는 수직동기 신호의 발생 순간에 LED 광을 발광시켜 상기 프레임의 최종 라인에 대한 수평동기 신호가 종료되는 시각 혹은 그 전후에 LED에 대한 구동을 종료시킨다.In addition, the LDE driver 130 emits LED light at the instant of the generation of the vertical synchronization signal to terminate the driving of the LED before or after the time when the horizontal synchronization signal for the last line of the frame ends.

또한, LED 구동부(130)는 수직동기 신호의 발생 순간에 LED 광을 발광시켜 각 라인에 대한 수평동기 신호가 종료되기 전 그리고 CMOS형 이미지 센서의 포톤(Photon)이 적정한 광량을 유지할 수 있는 시간 내에 LED에 대한 구동을 종료시킨다.In addition, the LED driver 130 emits LED light at the instant of vertical synchronization signal generation, before the horizontal synchronization signal for each line is terminated, and within a time period during which the photon of the CMOS image sensor can maintain an appropriate amount of light. Terminate the drive for the LED.

그리고, LED 구동부(130)는 이미지 센서(150)에 맺히는 이미지의 밝기에 따라 LED에 대한 구동 시작 시간, 광량, 구동 전류 값 및 구동 종료 시간 등에서 하나 이상을 제어할 수 있다.The LED driver 130 may control at least one of driving start time, light amount, driving current value, and driving end time for the LED according to the brightness of the image formed on the image sensor 150.

제어부(140)는 LED의 구동이 끝난 후에 이미지 센서(150)를 통해 영상이 획득되도록 제어한다.The controller 140 controls the image to be acquired through the image sensor 150 after the driving of the LED is finished.

이미지 센서(150)는 영상을 획득한다. 여기서, 이미지 센서는 광을 받아들여 전기신호로 전환하는 소자로써, 전자 정공이 신호를 형성하여 출력하는 방식에 따라, 프레임 노출 방식에 관련된 고체 촬상 소자(Charge Coupled Device: CCD)형 이미지 센서와 라인 노출 방식에 관련된 상보성 금속 산화막 반도체(Complementary Metal-Oxide Semiconductor: CMOS) 형 이미지 센서로 구분할 수 있는데, 본 발명에 따른 전자펜의 영상 획득 방법을 위한 이미지 센서는 영상 획득 전자펜(100)에 포함될 수 있고, CMOS형 이미지 센서를 제어하기 위한 프로세서가 포함될 수도 있다.The image sensor 150 acquires an image. Here, the image sensor is an element that receives light and converts it into an electric signal, and a solid-state image pickup device (CCD) type image sensor and line related to the frame exposure method according to a method in which an electron hole forms and outputs a signal. Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS) -type image sensor related to the exposure method can be classified, the image sensor for the image acquisition method of the electronic pen according to the present invention may be included in the image acquisition electronic pen 100. And a processor for controlling the CMOS image sensor.

또한, 도 1에 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 영상 획득 전자펜(100)은 LED 구동부(130)에 의해 구동되는 LED와 이미지 센서(150) 및 LED 구동부(130)의 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급 장치와, 이미지 센서(150)에 의해 획득된 정지영상을 저장할 수 있는 메모리를 포함할 수 있으며, 획득된 정지영상을 유선 또는 무선으로 전송할 수 있는 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
In addition, although not shown in FIG. 1, the image acquisition electronic pen 100 according to the present invention supplies power required for the operation of the LED, the image sensor 150, and the LED driver 130 driven by the LED driver 130. The apparatus may include a power supply device and a memory capable of storing a still image acquired by the image sensor 150, and may include a communication interface capable of transmitting the obtained still image by wire or wirelessly.

도 2는 본 발명의 실시에 따른 전자펜의 영상 획득 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating an image acquisition method of an electronic pen according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 영상 획득 전자펜(100)은 영상의 프레임에서 라인의 시작 시 수직동기(Vsync) 신호를 발생시킴과 더불어 LED를 발광시킨다(S210).Referring to FIG. 2, the image capturing electronic pen 100 according to the present invention generates a Vsync signal at the start of a line in a frame of an image and emits an LED (S210).

즉, 영상 획득 전자펜(100)은 수직동기 발생부(110)를 통해 영상 프레임의 각 라인의 시작을 알리는 수직동기(Vsync) 신호를 발생시킴과 동시에 LED 구동부(130)를 통해 LED를 발광시킨다. 이때, 상용 CMOS 센서의 감도에 따라 LED 구동 시간은 수직 동기(Vsync) 신호에 보다 조금 일찍 혹은 조금 늦게 동작시킬 수 있다.That is, the image capturing electronic pen 100 generates a vertical sync (Vsync) signal indicating the start of each line of the image frame through the vertical sync generator 110 and emits LEDs through the LED driver 130. . At this time, depending on the sensitivity of the commercially available CMOS sensor, the LED driving time may be operated a little earlier or later than the vertical sync (Vsync) signal.

이어, LED 구동부(130)를 통한 LED의 발광은 단일 영상획득을 할 정도의 시간 만큼만 유지된다(S220).Subsequently, the light emission of the LED through the LED driver 130 is maintained only for a time enough to acquire a single image (S220).

여기서, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상 획득 전자펜의 수직동기 신호와 수평동기 신호, LED 발광 및 광량유지시간 간의 관계를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a relationship between a vertical synchronization signal, a horizontal synchronization signal, LED light emission, and a light amount holding time of an image capturing electronic pen according to an embodiment of the present invention.

그리고, LED 구동부(130)는 영상 프레임에 포함된 모든 라인에 대해, 각 라인마다 수평동기 신호의 발생 시부터 종료 시까지 동일한 형태를 가지고 반복하게 되며, 이를 통해 연속적으로 정지된 영상 프레임을 획득할 수 있게 된다. 도 3에 도시된 바와 같이 LED의 발광에 따른 광량은 수직동기 신호의 시작 시에 최대가 되었다가 점점 줄어들어 다음 수직동기 신호가 시작되는 시점에 제로(0)에 가깝게 된다.In addition, the LED driver 130 repeats the same form for all the lines included in the image frame, from the generation of the horizontal synchronization signal to the end of each line, through which the image frame is continuously obtained. It becomes possible. As shown in FIG. 3, the amount of light according to the light emission of the LED becomes maximum at the start of the vertical synchronization signal and gradually decreases to near zero at the time of the start of the next vertical synchronization signal.

이어, 영상 획득 전자펜(100)은 LED의 구동이 종료 시까지 이미지 센서(150)를 통해 각 라인에 대한 영상을 획득한다(S230).Subsequently, the image acquisition electronic pen 100 acquires an image for each line through the image sensor 150 until the driving of the LED is terminated (S230).

또한, 영상 획득 전자펜(100)은 이미지 센서(150)에 맺히는 이미지의 밝기에 따라 LED의 구동 시작시간, 광량, 구동 전류값 및 구동 종료시간 중 하나 이상을 제어할 수 있다.In addition, the image capturing electronic pen 100 may control at least one of a driving start time, a light amount, a driving current value, and a driving end time of the LED according to the brightness of the image formed on the image sensor 150.

또한, 영상 획득 전자펜(100)은 LED에 대한 광량 및 영상의 밝기에 따라 영상의 출력 속도를 조절할 수도 있다.In addition, the image capturing electronic pen 100 may adjust the output speed of the image according to the amount of light for the LED and the brightness of the image.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 정지 영상을 획득하기 위해 CMOS형 이미지 센서를 이용하는 전자펜에서 영상 프레임을 시작하는 수직동기 신호의 발생 시마다 동시에 LED를 발광시켜 프레임에 대한 모든 라인의 영상획득 동작이 종료될 수 있을 만큼 LED의 발광이 유지되도록 하는 방식으로 하나의 프레임에 대한 영상을 획득할 수 있도록 된, 영상 획득 전자펜 및 그의 영상 획득 방법을 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, when the vertical synchronous signal starting the image frame is generated in the electronic pen using the CMOS image sensor to acquire a still image, LEDs are simultaneously emitted so that the image acquisition operation of all the lines for the frame is performed. An image capturing electronic pen and an image capturing method thereof can be realized in such a manner that an image for one frame can be obtained in such a manner that the light emission of the LED is maintained so that it can be terminated.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. Only. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

본 발명은 필기구 모양을 가지며 다양한 형태의 이미지를 그릴 수 있는 전자펜에 적용할 수 있다.The present invention can be applied to an electronic pen having a writing instrument shape and capable of drawing various types of images.

또한, 이미지를 획득하기 위해 LED 광을 이용하는 모든 전자 장치에 적용할 수 있다.
In addition, the present invention can be applied to any electronic device that uses LED light to acquire an image.

100 : 영상 획득 전자펜 110 : 수직동기 발생부
120 : 수평동기 발생부 130 : LED 구동부
140 : 제어부 150 : 이미지 센서
100: image acquisition electronic pen 110: vertical synchronization generating unit
120: horizontal synchronization generating unit 130: LED driving unit
140: control unit 150: image sensor

Claims (10)

영상을 획득하기 위한 전자펜에 있어서,
상기 영상의 프레임에 관련된 수직동기(Vsync) 신호를 발생시키는 수직동기 발생부;
상기 프레임에 포함된 하나 이상의 라인(Line)에 관련된 수평동기(Hsync) 신호를 발생시키고, 상기 라인에 대한 수평동기 신호의 노출시간을 제어하는 수평동기 발생부;
상기 수직동기 신호의 발생시 LED 광을 노출시켜, 상기 노출된 LED 광이 CMOS형 이미지 센서의 포톤(Photon)의 전하량으로 다음 수직동기 신호의 시작 시까지 유지되도록 상기 LED를 구동하는 LED 구동부;
상기 LED의 구동이 종료 시까지 상기 영상이 획득되도록 제어하는 제어부; 및
상기 영상을 획득하는 이미지 센서;
를 포함하고,
상기 LED 구동부는 상기 이미지 센서에 맺히는 이미지의 밝기에 따라 상기 LED에 대한 구동 시작 시간, 광량, 구동 전류 값 또는 구동 종료 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 영상 획득 전자펜.
In the electronic pen for obtaining an image,
A vertical synchronization generator for generating a vertical synchronization signal (Vsync) related to the frame of the image;
A horizontal sync generator for generating a horizontal sync signal (Hsync) associated with at least one line included in the frame and controlling an exposure time of the horizontal sync signal for the line;
An LED driver which exposes the LED light when the vertical synchronization signal is generated, and drives the LED so that the exposed LED light is maintained until the start of the next vertical synchronization signal by the amount of photon charge of the CMOS image sensor;
A control unit which controls the image to be acquired until the driving of the LED is terminated; And
An image sensor for acquiring the image;
Including,
And the LED driver controls a driving start time, an amount of light, a driving current value, or a driving end time for the LED according to the brightness of an image formed on the image sensor.
제 1 항에 있어서,
상기 LED 구동부는, 상기 수직동기 신호의 발생시 LED 광을 노출시켜, 상기노출된 LED 광이 각 라인에 대한 수평동기 신호의 유효 구간 동안 일정 시간 유지되도록 LED를 구동하는 것을 특징으로 하는 영상 획득 전자펜.
The method of claim 1,
The LED driver exposes the LED light when the vertical synchronization signal is generated, and drives the LED such that the exposed LED light is maintained for a predetermined time during the effective period of the horizontal synchronization signal for each line. .
제 1 항에 있어서,
상기 수평동기 발생부는 상기 이미지 센서에 맺히는 이미지의 밝기 상태에 따라 각 라인에 대한 수평동기 신호의 노출시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 영상 획득 전자펜.
The method of claim 1,
And the horizontal synchronization generating unit controls the exposure time of the horizontal synchronization signal for each line according to the brightness of the image formed on the image sensor.
제 1 항에 있어서,
상기 LED 구동부는 상기 수직동기 신호의 발생 순간에 상기 LED 광을 발광시켜 상기 프레임의 최종 라인에 대한 수평동기 신호가 종료되는 시각 혹은 그 전후에 상기 LED에 대한 구동을 종료시키는 것을 특징으로 하는 영상 획득 전자펜.
The method of claim 1,
The LED driver acquires the LED light at the instant of generation of the vertical synchronization signal to terminate driving of the LED before or after the time when the horizontal synchronization signal for the last line of the frame ends. Electronic pen.
삭제delete 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 형 이미지 센서와 수직동기(Vsync) 발생부 및 LED 발광부를 구비한 전자펜의 영상 획득 방법으로서,
(a) 영상 프레임에서 라인의 시작 시 수직동기(Vsync) 신호를 발생시킴과 더불어 LED를 발광시키는 단계;
(b) 상기 LED의 발광으로 인해 상기 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 형 이미지 센서가 다음 수직동기 신호의 시작 시까지 영상을 유지하는 단계; 및
(c) 상기 LED의 구동이 종료 시까지, 상기 이미지 센서를 통해 상기 영상을 획득하는 단계;
를 포함하고,
상기 (c) 단계는 상기 이미지 센서에 맺히는 이미지의 밝기에 따라 상기 LED의 구동 시작시간, 광량, 구동 전류값 또는 구동 종료시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자펜의 영상 획득 방법.
An image acquisition method of an electronic pen having a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) type image sensor, a vertical synchronization (Vsync) generator, and an LED light emitter,
(a) generating a Vsync signal at the start of a line in the image frame and emitting an LED;
(b) maintaining the image by the complementary metal oxide semiconductor (CMOS) type image sensor due to the light emission of the LED until the start of the next vertical synchronization signal; And
(c) acquiring the image through the image sensor until the driving of the LED is terminated;
Including,
In the step (c), the driving start time, the amount of light, the driving current value, or the driving end time of the LED is controlled according to the brightness of the image formed on the image sensor.
삭제delete 제 6 항에 있어서,
상기 (c) 단계는 상기 LED에 대한 광량 및 상기 영상의 밝기에 따라 상기 영상의 출력 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 전자펜의 영상 획득 방법.
The method according to claim 6,
In the step (c), the output speed of the image is adjusted according to the amount of light of the LED and the brightness of the image.
제 6 항에 있어서,
상기 (b) 단계는 상기 수직동기 신호의 발생 순간에 상기 LED를 발광시킨 상기 LED 구동부가 상기 영상 프레임의 최종 라인에 대한 이미지 스캔 동작이 종료되는 시각에 구동을 종료하는 것을 특징으로 하는 전자펜의 영상 획득 방법.
The method according to claim 6,
In the step (b), the LED driver which emits the LED at the moment of generating the vertical synchronization signal ends the driving at the time when the image scanning operation for the last line of the image frame is finished. Image Acquisition Method.
제 6 항에 있어서,
상기 (b) 단계는 상기 영상 프레임에 포함된 모든 라인에 대해, 각 라인마다 수평동기 신호의 발생 시부터 종료 시까지 반복되면서 상기 영상 프레임의 최종 라인에서 수평동기 신호가 발생되고 종료되어 상기 다음 수직동기 신호가 시작되는 때까지 상기 LED의 발광으로 인해 정지영상을 유지하는 것을 특징으로 하는 전자펜의 영상 획득 방법.
The method according to claim 6,
Step (b) is repeated for all the lines included in the image frame from the time of generating the horizontal synchronization signal to the end of each line, generating the horizontal synchronization signal at the last line of the image frame and ending the next vertical line. The image acquisition method of the electronic pen, characterized in that the still image is maintained by the light emission of the LED until the synchronization signal starts.
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