KR101338353B1 - 영상 촬상 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상 촬상 장치 및 방법에 관한 것으로서, 영상 센서에서 각각의 단위 센서를 고감도 센서와 저감도 센서로 분리하여 입사되는 광신호를 감지하는 영상 촬상 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 촬상 장치는 광신호를 수신하는 광 수신부와, 하나의 픽셀 영역으로 입사된 상기 광신호를 감도가 서로 다른 복수 개의 센서로 감지하여, 감지된 광신호를 전기 신호로 변환하는 센서부, 및 상기 전기 신호를 참조하여 상기 복수 개의 센서에 의하여 감지된 광신호 각각에 대하여 축적된 전하량을 추출하는 신호 추출부를 포함한다.
영상 센서, 동적 범위(Dynamic Range)

Description

영상 촬상 장치 및 방법{Apparatus and method for photographing image}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬상 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고감도 센서의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저감도 센서와 고감도 센서에 의하여 감지된 광신호에 대한 전기 신호를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저감도 센서와 고감도 센서의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하나의 픽셀 영역에 포함된 저감도 센서와 고감도 센서의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬상 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고감도 센서의 세부 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110 : 광 수신부
120 : 센서부
130 : 신호 추출부
본 발명은 영상 촬상 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 영상 센서에서 각각의 단위 센서를 고감도 센서와 저감도 센서로 분리하여 입사되는 광신호를 감지하는 영상 촬상 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 디지털 카메라 및 카메라 폰 등과 같이 카메라를 장착한 장치들의 보급이 확산되고 있다.
카메라는 일반적으로 렌즈 및 영상 센서 등을 포함하여 구성되는데, 렌즈는 피사체에 반사된 광신호를 모으는 역할을 하며, 영상 센서는 렌즈에 의해 모아진 광신호를 검출하여 전기적인 영상 신호로 변환하는 역할을 한다. 영상 센서는 크게 촬상관과 고체 영상 센서로 분류될 수 있으며, 고체 영상 센서의 대표적인 예로서 전하 결합 소자(CCD, Charge Coupled Device)와 상보성 금속 산화물 반도체(CMOS, Complementary Metal Oxide Semiconductor)가 있다.
영상 센서에서 동적 범위(Dynamic Range)는 영상 센서가 감지할 수 있는 광신호 크기의 범위로서, 동적 범위의 크기에 따라 강한 광신호 및 약한 광신호의 감지 여부가 결정된다. 예를 들어, 동적 범위가 작으면 입사되는 광신호 세기를 모두 감지할 수 없으므로 너무 밝거나 너무 어두운 영상이 생성되는 것이다.
물론, 입사되는 광신호에 대한 노출 시간을 조절함으로써 영상의 어두운 부분과 밝은 부분을 구별할 수도 있으나, 노출 시간 조절만으로 확장된 동적 범위의 영상을 구현함에 있어서는 한계가 존재한다. 즉, 강한 광신호가 입사되는 경우 노출 시간을 짧게 하고, 약한 광신호가 입사되는 경우 노출 시간을 길게 함으로써 신호 레벨을 유지함과 동시에 확장된 동적 범위를 구현할 수 있으나, 강한 광신호와 약한 광신호가 동시에 입사되는 경우 이는 노출 시간 조절만으로는 충분히 신호 레벨을 유지할 수 없기 때문이다.
따라서, 별도의 방법으로 동적 범위를 확장하는 것이 바람직한데, 이를 위하여 자기 복귀(Self-Reset) 방식을 이용한 영상 센서가 연구 중에 있다. 자기 복귀 방식을 이용한 영상 센서는 하나의 프레임 동안 노출을 여러 번 반복하여 전하 축적 용량을 증가시킴으로써 동적 범위를 확장시킨다.
자기 복귀 방식을 이용한 영상 센서에서 광신호를 수신한 수광부는 수신된 광신호에 대한 신호 값을 출력하는데, 출력되는 신호 값은 광신호에 대한 전하가 축적됨에 따라 감소된다. 이 때, 출력되는 신호 값이 기 설정된 임계치보다 작게 되면 수광부는 리셋되고 전하는 다시 축적되는데, 이러한 과정은 하나의 프레임 동안 반복된다. 그리고, 하나의 프레임에 대한 전하 축적이 완료되면 전하 축적의 반복 횟수와 마지막 값을 이용하여 총 축적 용량이 확인되고, 이를 통하여 입사된 광신호의 세기가 검출된다.
이와 같은 자기 복귀 방식을 이용한 영상 센서는 출력되는 신호 값과 기 설정된 임계치를 비교하기 위하여 비교기를 구비하여야 하고, 전하 축적의 반복 횟수를 확인하기 위하여 카운터를 구비하여야 하며, 반복 횟수를 임시로 저장하기 위한 메모리를 구비하여야 한다. 즉, 기존의 영상 센서의 구성에 추가적인 구성 요소가 구비되어야 하는 것으로서, 이에 따라 하나의 픽셀을 표현하는 단위 센서의 크기가 증가할 수 있으며 단위 센서로부터 출력되는 출력 포트의 수가 증가할 수도 있다.
따라서, 수광부에 의한 전하 축적의 반복 횟수와 마지막 신호 값을 확인할 수 있는 보다 단순한 구조의 영상 센서의 발명이 요구된다.
본 발명은 영상 센서에서 각각의 단위 센서를 고감도 센서와 저감도 센서로 분리하여 입사되는 광신호를 감지하고, 저감도 센서에서 출력된 신호 값을 이용하여 고감도 센서에 의하여 축적된 전하의 양을 확인할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬상 장치는 광신호를 수신하는 광 수신부와, 하나의 픽셀 영역으로 입사된 상기 광신호를 감도가 서로 다른 복수 개의 센서로 감지하여, 감지된 광신호를 전기 신호로 변환하는 센서부, 및 상기 전기 신호를 참조하여 상기 복수 개의 센서에 의하여 감지된 광신호 각각에 대하여 축적된 전하량을 추출하는 신호 추출부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 촬상 방법은 광신호를 수신하는 단계와, 하나의 픽셀 영역으로 입사된 상기 광신호를 감도가 서로 다른 복수 개의 센서로 감지 하는 단계와, 상기 감지된 광신호를 전기 신호로 변환하는 단계, 및 상기 전기 신호를 참조하여 상기 복수 개의 센서에 의하여 감지된 광신호 각각에 대하여 축적된 전하량을 추출하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬상 장치를 나타낸 블록도로서, 영상 촬상 장치(100)는 광 수신부(110), 센서부(120) 및 신호 추출부(130)를 포함하여 구성된다.
광 수신부(110)는 광신호를 수신하는 역할을 하는데, 이를 위하여 광 수신부(110)는 렌즈부(미도시) 및 필터부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
렌즈부는 입사하는 빛을 집광하는 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함하여 구성 된다. 렌즈의 개수는 용도 및 필요에 따라 변경될 수 있다. 또한, 렌즈는 동일 평면 상에 다양한 형태로 배치될 수 있다. 예를 들면, 가로방향, 또는 세로방향으로 일렬로 배치되거나 가로×세로의 행렬 형태로도 배치될 수도 있다.
필터부는 렌즈부에 의해 집광된 광신호를 필터링하는 역할을 한다. 즉, 필터부는 렌즈부에 의해 집광된 광신호 중에서 소정 파장 대역의 광신호만을 통과시키는 역할을 한다.
센서부(120)는 하나의 픽셀 영역으로 입사된 광신호를 감도가 서로 다른 복수 개의 센서로 감지하여, 감지된 광신호를 전기 신호로 변환하는 역할을 한다. 즉, 센서부(120)는 각 픽셀 영역으로 입사된 광신호를 복수 개의 센서로 감지하는 것으로서, 구체적으로 복수 개의 센서는 서로 다른 감도를 갖는 센서로서 낮은 감도를 갖는 저감도 센서(121)와 높은 감도를 갖는 고감도 센서(122)를 포함하여 구성될 수 있다.
저감도 센서(121) 및 고감도 센서(122)는 입사된 광신호를 전기 신호로 변환하는데, 변환된 전기 신호는 시간의 흐름에 따라 방전되어 그 크기가 감소된다. 여기서, 저감도 센서(121)와 고감도 센서(122)에서 전기 신호가 방전되는 속도가 서로 상이하게 형성되는데, 저감도 센서(121)에 비하여 고감도 센서(122)에서의 방전 속도가 더 빠르게 형성된다.
고감도 센서(122)에 의하여 감지된 광신호에 대한 전기 신호는 그 크기가 기 설정된 임계치 미만으로 감소되면 초기값으로 리셋되고 다시 방전되는 과정을 반복하게 되는데, 이와 같은 반복 과정은 입사된 광신호에 의하여 하나의 프레임이 생 성되는 동안 수행된다. 고감도 센서(122)에 대한 자세한 설명은 도 2를 통하여 후술하기로 한다.
신호 추출부(130)는 센서부(120)로부터 전달받은 전기 신호를 참조하여 복수 개의 센서에 의하여 감지된 광신호 각각에 대하여 축적된 전하량을 추출하는 역할을 한다.
신호 추출부(130)는 입사된 광신호에 의하여 하나의 프레임이 생성되는 동안 수행되는 고감도 센서(122)에서의 리셋 회수와 고감도 센서(122)에 의하여 출력된 전기 신호의 최종값을 이용하여 고감도 센서(122)에 의하여 감지된 광신호에 대하여 축적된 전하량을 추출할 수 있는데, 여기서 리셋의 회수는 저감도 센서(121)에 의하여 감지된 광신호에 대한 전기 신호의 크기를 참조하여 추출될 수 있다. 리셋 회수의 추출에 대한 자세한 설명은 도 3을 통하여 후술하기로 한다.
저감도 센서(121) 및 고감도 센서(122)에 의하여 감지된 광신호에 대한 전하량이 추출되면, 신호 추출부(130)는 이를 이용하여 픽셀 영역으로 입사된 광신호에 대한 영상 신호를 생성한다. 즉, 픽셀상의 밝은 영역의 정보 및 어두운 영역의 정보를 이용하여 해당 픽셀의 영상 신호를 생성하는 것으로서, 방전과 리셋의 반복 과정을 통하여 추출된 전하량을 이용하여 영상 신호를 생성함에 따라 신호 추출부(130)는 높은 동적 범위의 영상 신호를 생성할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고감도 센서의 세부 구성을 나타낸 도면으로서, 고감도 센서(122)는 리셋 제어부(210), 비교부(220) 및 광신호 감지부(230)를 포함하여 구성된다.
광신호 감지부(230)는 입사된 광신호(200)를 감지하여 전기 신호로 변환하는 역할을 한다. 변환된 전기 신호(이하, 제 1 전기 신호라 한다)는 비교부(220)로 전달된다.
비교부(220)는 시간의 흐름에 따라 방전되어 특정 초기값에서부터 그 크기가 작아지는 제 1 전기 신호의 크기를 기 설정된 임계치와 비교하는 역할을 한다. 여기서, 임계치는 저감도 센서(121)에서 출력되는 전기 신호(이하, 제 2 전기 신호라 한다)의 크기를 결정하는 복수 개의 임계 범위에 따라 달라질 수 있다.
하나의 프레임 생성에 필요한 광신호가 입사된 경우 저감도 센서(121)에서 출력된 제 2 전기 신호는 방전됨에 따라 그 크기가 감소되어 기 설정된 복수 개의 임계 범위 중 하나에 포함될 수 있다. 여기서, 신호 추출부(130)는 제 2 전기 신호를 포함하는 임계 범위를 확인하여 제 1 전기 신호의 리셋 회수를 추출할 수 있는 것인데, 임계 범위가 클수록 임계치는 작아지고 임계 범위가 작을수록 임계치는 커지는 것이다.
리셋 제어부(210)는 비교부(220)에 의한 비교 결과에 따라 제 1 전기 신호의 크기가 임계치보다 작아지는 경우 광신호 감지부(230)를 리셋하여, 제 1 전기 신호의 크기를 초기값으로 전환하는 역할을 한다.
초기값으로 전환된 제 1 전기 신호는 다시 방전이 진행됨에 따라 그 크기가 감소하게 되고, 이와 같은 과정은 하나의 프레임을 구성하기 위한 모든 광신호가 입사될 때까지 진행된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저감도 센서와 고감도 센서에 의하여 감지 된 광신호에 대한 전기 신호를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 저감도 센서(121)와 고감도 센서(122)는 서로 다른 감도를 갖는데 이에 따라 초기값(340)에서부터 방전되는 속도가 서로 상이하게 형성된다. 즉, 고감도 센서(122)에서 출력되는 제 1 전기 신호는 빠른 속도로 방전되는 반면, 저감도 센서(121)에서 출력되는 제 2 전기 신호는 느린 속도로 방전되는 것이다.
또한, 저감도 센서(121) 또는 고감도 센서(122)에서 출력되는 전기 신호(제 1 전기 신호 또는 제 2 전기 신호)는 입사되는 광신호의 세기에 따라 그 방전되는 속도가 달라질 수 있다.
즉, 입사되는 광신호의 세기가 강한 경우 전기 신호의 방전 속도는 빠르게 형성되고, 입사되는 광신호의 세기가 약한 경우 전기 신호의 방전 속도는 느리게 형성되는 것이다.
도 3에서 311, 312 및 313은 저감도 센서(121)에서 출력되는 제 2 전기 신호가 입사되는 광신호의 세기에 따라 다르게 형성되는 것을 나타낸 그래프로서, 제 2 전기 신호는 하나의 프레임을 구성하기 위한 모든 광신호가 입사되는 시점 t(360)에 복수 개의 임계 범위(331, 332, 333) 중 하나에 포함된다. 즉, 311, 312 및 313은 각각 제 1 범위(331), 제 2 범위(332) 및 제 3 범위(333)에 포함되는 것이다.
도 3에서 321, 322 및 323은 고감도 센서(122)에서 출력되는 제 1 전기 신호가 입사되는 광신호의 세기에 따라 다르게 형성되는 것을 나타낸 그래프로서, 제 1 전기 신호는 하나의 프레임을 구성하기 위한 모든 광신호가 입사되는 시점 t(360) 이전에 방전 및 리셋 과정을 수회 반복하게 된다. 여기서, 리셋은 비교부(220)에 의한 비교 결과에 따라 수행될 수 있다. 즉, 제 1 전기 신호가 초기값(340)을 시작으로 방전이 수행됨에 따라 그 크기가 감소하게 되는데, 비교부(220)는 감소하는 제 1 전기 신호의 크기가 임계치(350) 미만이 되는지를 확인하여 리셋 제어부(210)로 하여금 리셋 작업이 수행되도록 하는 것이다.
방전 및 리셋 과정은 최초 광신호가 입사되는 시점부터 t 시점(360)까지 수행되는데, 입사되는 광신호의 세기가 큰 경우 리셋 반복 회수가 더 많은 것을 알 수 있다. 즉, 입사되는 광신호의 세기가 상대적으로 큰 경우에 형성된 321의 리셋 반복 회수가 322 또는 323보다 많은 것이다.
이와 같은 제 1 전기 신호 및 제 2 전기 신호의 출력 값을 이용하여 신호 추출부(130)는 각 센서에 대하여 축적된 전하량을 추출할 수 있다. 우선, 신호 추출부(130)는 t 시점(360)에서의 제 2 전기 신호를 이용하여 저감도 센서(121)에 대하여 축적된 전하량을 추출한다. 그리고, 신호 추출부(130)는 t 시점(360)에서 제 2 전기 신호가 포함된 임계 범위를 이용하여 제 1 전기 신호의 리셋 반복 회수를 확인하고, 확인된 리셋 반복 회수와 t 시점에서의 제 1 전기 신호의 크기를 이용하여 고감도 센서(122)에 대하여 축적된 전하량을 추출할 수 있는 것이다.
이를 위하여, 신호 추출부(130)는 임계 범위와 리셋 반복 회수간의 관계가 명시된 테이블을 이용할 수 있으며, 영상 촬상 장치(100)에는 테이블을 저장하는 저장부(미도시)가 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저감도 센서와 고감도 센서의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따라, 저감도 센서(121) 및 고감도 센서(122)는 픽셀 단위로 하나의 그룹(400)으로 형성될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 저감도 센서(121) 및 고감도 센서(122)를 기본 구조로 하여, 하나의 픽셀에 두 개의 센서(121, 122)가 대응될 수 있는 것이다.
이 때, 저감도 센서(121) 및 고감도 센서(122)는 다양한 방식으로 배치될 수 있는데, 도 4는 세로 방향으로 나란히 배치된 저감도 센서(121) 및 고감도 센서(122)가 하나의 센서 조합(400)을 이루고, 동일한 형태의 센서 조합(400)이 각 행 및 열에서 반복적으로 배치된 것을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하나의 픽셀 영역에 포함된 저감도 센서와 고감도 센서의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
저감도 센서(121)는 하나의 광신호 감지 다이오드(514) 및 세 개의 트랜지스터(511, 512, 513)를 포함하여 구성된다. 세 개의 트랜지스터(511, 512, 513)는 리셋 트랜지스터(511), 소스 폴로어(Source Follower)(512) 및 행 선택 트랜지스터(513)가 포함될 수 있다.
리셋 트랜지스터(511)는 광신호 감지 다이오드(514)를 리셋하는 역할을 한다. 광신호 감지 다이오드(514)는 광신호를 수신함에 따라 초기 전기 신호를 출력하고, 출력되는 전기 신호는 방전이 진행됨에 따라 감소되는데, 리셋 트랜지스터(511)에 의하여 리셋됨에 따라 광신호 감지 다이오드(514)는 다시 초기 전기 신호를 출력하게 된다. 하나의 프레임을 구성하기 위한 모든 광신호가 입사된 경우 리셋 트랜지스터(511)는 광신호 감지 다이오드(514)를 리셋한다.
광신호 감지 다이오드(514)에서 출력되는 전기 신호는 소스 폴로어(512)로 전달되고, 소스 폴로어(512)는 전달받은 전기 신호를 증폭시킨다. 그리고, 증폭된 전기 신호는 행 선택 트랜지스터(513)에 의하여 출력 여부가 결정된다. 그리하여, 출력된 전기 신호(530)는 신호 추출부(130)로 전달된다.
고감도 센서(122)는 하나의 광신호 감지 다이오드(524), 세 개의 트랜지스터(521, 522, 523) 및 비교기(525)를 포함하여 구성된다. 세 개의 트랜지스터(521, 522, 523)는 리셋 트랜지스터(521), 소스 폴로어(522) 및 행 선택 트랜지스터(523)가 포함될 수 있는데, 고감도 센서(122)의 광신호 감지 다이오드(524) 및 트랜지스터(521, 522, 523)의 역할은 저감도 센서(121)의 그것과 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
고감도 센서(122)의 비교기(525)는 소스 폴로어(522)에서 출력된 전기 신호(540)의 크기와 입력된 임계치(550)와 비교하는데, 만일 소스 폴로어(522)에서 출력된 전기 신호(540)의 크기가 임계치(550) 미만인 경우 비교부(220)는 리셋 신호를 리셋 트랜지스터(521)로 전달하고, 이에 따라 리셋 트랜지스터(521)는 광신호 감지 다이오드(524)를 리셋한다.
행 선택 트랜지스터(523)는 선택 신호를 수신함에 따라 소스 폴로어(522)로부터 전달받은 전기 신호를 출력하는데, 저감도 센서(121) 및 고감도 센서(122)에서 출력된 전기 신호(제 1 전기 신호 및 제 2 전기 신호)(530, 550)는 신호 추출부(130)로 전달되어 영상 신호의 생성에 이용된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 영상 촬상 과정을 나타낸 흐름도이다.
동적 범위를 확장하여 광신호를 감지하기 위하여 영상 촬상 장치(100)의 광 수신부(110)는 광신호를 수신한다(S610).
수신된 광신호는 센서부(120)로 전달되고, 센서부(120)는 광신호에 대한 감도가 서로 다른 복수 개의 센서로 수신된 광신호를 감지한다(S620). 여기서, 복수 개의 센서는 저감도 센서(121) 및 고감도 센서(122)를 포함한다.
그리고, 센서부(120)는 감지된 광신호를 전기 신호로 변환하여(S630) 출력하는데, 출력된 전기 신호는 신호 추출부(130)로 전달된다. 이 때, 저감도 센서(121) 및 고감도 센서(122)에 의하여 출력되는 전기 신호는 별도로 신호 추출부(130)로 전달된다.
전기 신호를 전달받음에 따라 신호 추출부(130)는 저감도 센서(121)에 의하여 감지된 광신호에 대한 전기 신호의 크기를 이용하여 고감도 센서(122)의 리셋 회수를 확인한다(S640). 고감도 센서(122)는 생성된 전기 신호에 대한 방전 및 리셋을 반복하는데, 신호 추출부(130)는 하나의 프레임을 구성하기 위한 광신호가 모두 수신된 시점에서의 리셋 회수를 추출하는 것이다.
그리고, 신호 추출부(130)는 감지된 광신호 각각에 대하여 축적된 전하량을 추출하고(S650) 이를 이용하여 영상 신호를 생성한다(S660).
하나의 프레임을 구성하기 위한 모든 광신호가 수신되면, 저감도 센서(121) 및 고감도 센서(122)에 대한 리셋이 수행되고, 이에 따라 저감도 센서(121) 및 고감도 센서(122)는 위와 같은 과정을 다시 반복하게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고감도 센서의 세부 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
고감도 센서(122)의 광신호 감지부(230)는 우선 감지된 광신호를 전기 신호로 변환한다(S710). 전기 신호는 방전이 수행됨에 따라 그 크기가 감소되면서 신호 추출부(130) 및 비교부(220)로 전달되는데, 비교부(220)는 전달받은 전기 신호의 크기가 기 설정된 임계치 미만인지 확인한다(S720).
그리하여, 전기 신호의 크기가 임계치 미만인 경우, 전기 신호의 크기를 초기값으로 리셋한다(S730).
이와 같은 과정은 하나의 프레임을 구성하기 위한 모든 광신호가 수신될 때까지 진행된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 영상 촬상 장치 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 영상 센서에서 하나의 픽셀을 감지하는 각각의 단위 센서를 고감도 센서와 저감도 센서로 분리하여 입사되는 광신호를 감지함으로써 동적 범위를 확장하 는 장점이 있다.
둘째, 저감도 센서에서 출력된 신호 값을 이용하여 고감도 센서에 의하여 축적된 전하의 양을 확인할 수 있도록 함으로써 장치의 구조를 단순화시키는 장점도 있다.

Claims (13)

  1. 광신호를 수신하는 광 수신부;
    하나의 픽셀 영역으로 입사된 상기 광신호를 감도가 서로 다른 복수 개의 센서로 감지하여, 감지된 광신호를 전기 신호로 변환하는 센서부; 및
    상기 전기 신호를 참조하여 상기 복수 개의 센서에 의하여 감지된 광신호 각각에 대하여 축적된 전하량을 추출하는 신호 추출부를 포함하는데,
    상기 복수 개의 센서 중 제 1 센서는 감지된 광신호를 제 1 전기 신호로 변환하는 광신호 감지부; 및
    상기 제 1 전기 신호의 크기를 기초로 상기 광신호 감지부를 리셋하여 상기 제 1 전기 신호의 크기를 초기값으로 전환하는 리셋 제어부 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 신호 추출부는 상기 복수 개의 센서 중 제 2 센서에 의하여 감지된 광신호에 대한 제 2 전기 신호의 크기를 참조하여 상기 리셋의 회수를 추출하는 영상 촬상 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 센서는 시간의 흐름에 따라 방전되어 특정 초기값에서부터 그 크기가 작아지는 상기 제 1 전기 신호의 크기를 기 설정된 임계치와 비교하는 비교부를 포함하는데,
    상기 리셋 제어부는 상기 비교 결과에 따라 상기 제 1 전기 신호의 크기가 상기 임계치보다 작아지는 경우 상기 광신호 감지부를 리셋하여, 상기 제 1 전기 신호의 크기를 상기 초기값으로 전환하는 영상 촬상 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 추출부는 상기 광신호에 의하여 하나의 프레임이 생성되는 동안 수행되는 상기 리셋의 회수와 상기 제 1 전기 신호의 최종값을 이용하여 상기 제 1 센서에 의하여 감지된 광신호에 대하여 축적된 전하량을 추출하는 영상 촬상 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 추출부는 기 설정된 복수 개의 크기 범위 중 상기 제 2 전기 신호의 크기가 포함된 크기 범위를 참조하여 상기 리셋의 회수를 추출하는 영상 촬상 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 추출부는 상기 추출된 전하량을 이용하여 상기 픽셀 영역으로 입사된 광신호에 대한 영상 신호를 생성하는 영상 촬상 장치.
  7. 광신호를 수신하는 단계;
    하나의 픽셀 영역으로 입사된 상기 광신호를 감도가 서로 다른 복수 개의 센서로 감지하는 단계;
    상기 감지된 광신호를 전기 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 전기 신호를 참조하여 상기 복수 개의 센서에 의하여 감지된 광신호 각각에 대하여 축적된 전하량을 추출하는 단계를 포함하는데,
    상기 복수 개의 센서 중 제 1 센서가 상기 감지된 광신호를 상기 전기 신호로 변환하는 단계는
    상기 감지된 광신호를 제 1 전기 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 제 1 전기 신호의 크기를 기초로 상기 제 1 전기 신호의 크기를 초기값으로 리셋하는 단계 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 리셋의 회수는 상기 복수 개의 센서 중 제 2 센서에 의하여 감지된 광신호에 대한 제 2 전기 신호의 크기가 참조되어 추출되는 영상 촬상 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 센서가 상기 감지된 광신호를 상기 전기 신호로 변환하는 단계는 시간의 흐름에 따라 방전되어 특정 초기값에서부터 그 크기가 작아지는 상기 제 1 전기 신호의 크기를 기 설정된 임계치와 비교하는 단계를 포함하는데,
    상기 리셋하는 단계는 상기 비교 결과에 따라 상기 제 1 전기 신호의 크기가 상기 임계치보다 작아지는 경우 상기 제 1 전기 신호의 크기를 상기 초기값으로 리셋하는 단계를 포함하는 영상 촬상 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 전하량을 추출하는 단계는 상기 광신호에 의하여 하나의 프레임이 생성되는 동안 수행되는 상기 리셋의 회수와 상기 제 1 전기 신호의 최종값을 이용하여 상기 제 1 센서에 의하여 감지된 광신호에 대하여 축적된 전하량을 추출하는 단계를 포함하는 영상 촬상 방법.
  10. 삭제
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 리셋의 회수는 기 설정된 복수 개의 크기 범위 중 상기 제 2 전기 신호의 크기가 포함된 크기 범위가 참조되어 추출되는 영상 촬상 방법.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 추출된 전하량을 이용하여 상기 픽셀 영역으로 입사된 광신호에 대한 영상 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 영상 촬상 방법.
  13. 광신호를 수신하는 광 수신부;
    하나의 픽셀 영역으로 입사된 상기 광신호를 감도가 서로 다른 복수 개의 센서로 감지하여, 감지된 광신호를 전기 신호로 변환하는 센서부; 및
    상기 전기 신호를 참조하여 상기 복수 개의 센서에 의하여 감지된 광신호 각각에 대하여 축적된 전하량을 추출하는 신호 추출부를 포함하는데,
    상기 복수 개의 센서 중 제 1 센서는 감지된 광신호를 제 1 전기 신호로 변환하는 광신호 감지부; 및
    상기 제 1 전기 신호의 크기를 기초로 상기 광신호 감지부를 리셋하여 상기 제 1 전기 신호의 크기를 초기값으로 전환하는 리셋 제어부 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 신호 추출부는 상기 복수 개의 센서 중 제 2 센서에 의하여 감지된 광신호에 대한 제 2 전기 신호의 크기를 참조하여 상기 리셋의 회수를 추출하는 카메라.
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