KR19990010997A - Ccd의 온도에 의한 암출력 보상회로 및 방법 - Google Patents

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본 발명은 CCD의 온도에 의한 암출력 보상 회로 및 방법에 관한 것으로, 광을 입사받아 전기적 신호로 출력하는 CCD와, 상기 CCD로 광을 입사하기 위한 램프(Lamp)에서 발생되는 온도를 감지하여 기준전압을 출력하는 써미스터(Thermister)와, 상기 써미스터(Thermister)의 저항값과 기준전압을 분압하여 제 1 기준전압을 출력하는 제 1 저항과, 전원 공급회로로부터 공급되는 전원을 인가받아 유기하여 제 2 기준전압을 발생하는 제 2 및 제 3 저항과, 상기 CCD에서 출력되는 전기적 신호를 인가받고 상기 제 1 저항과 상기 제 2 및 제 3 저항으로부터 출력되는 1 기준전압과 제 2 기준전압에 따라 인가된 전기적 신호를 아날로그 신호에서 디지털 데이터로 변환하여 디지털 화상 데이터를 출력하는 ADC로 구성하여, CCD 모듈이 램프등으로 인해 온도가 상승하여 암출력 특성이 변하게 되면, 온도가 상승되는 시점에서 온도 특성에 따라 변하는 암출력 특성을 보상함에 따라 CCD를 통해서 스캐닝되는 화상 데이터의 화질을 높을 수 있는 효과가 있다.

Description

ＣＣＤ의 온도에 의한 암출력 보상 회로 및 방법
본 발명은 전하결합소자(Charge coupled device; 이하 CCD로 약칭함)의 온도에 의한 암출력 보상 회로 및 방법에 관한 것으로, 특히 CCD 모듈에서 원고에 기록된 정보를 스캐닝하기 위한 매체인 광을 받아 전기적 신호로 전환하는 CCD의 암출력 특성이 온도에 의해 발생되는 편차를 보상하기 위한 암출력 보상 회로 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 CCD는 광센서의 일종으로 광량에 따라 전하를 축적 이를 전기적 신호로 출력하는 장치이다. 이러한 특성을 이용해 현재 군사, 사무자동화기 등의 다양한 분야의 화상입력장치의 핵심 부품으로 사용된다.
화상입력장치의 사용되는 CCD는, CCD로 입사되는 광이 단절된 상태에서도 일정한 전압 레벨을 출력하는 암(Dark)출력 특성을 갖는다. 일반적으로 CCD의 암출력 특성은, 광축적시간, CCD 자체 온도 특성과 밀접한 관계를 갖는다. 이중 CCD의 암출력 특성에 관련된 온도 특성은, 온도가 상승함에 따라 암출력이 선형적으로 증가하는 경향을 갖는다.
이러한 특성에 따라 CCD에서 발생되는 암출력 특성을 개선하고자, CCD 출력을 디지탈 데이터로 변환하여 보상하는 소프트웨어(Software) 방법을 사용하였다. 이는 CCD에 의해 스캐닝된 화상 데이터의 전반에 대한 이미지(Image) 처리일 뿐이고 실질적인 암출력에 대한 편차보상은 아니었다.
또한, CCD에서의 온도 상승에 의한 암출력 편차는, 입력시점에서 보정하는 것이 정밀한 이미지(Image) 데이터를 획득하는 것이 가능하다. 따라서, CCD에서 발생되는 암출력 편차가 시간에 따라 변하게 되므로 이로 인해 데이터를 획득한 시점에 암출력의 특성을 보상하지 않게 되면, CCD에서 획득한 데이터를 소프트웨어(Software) 방법을 이용해서 암출력 특성에 따른 편차를 보상하는 것은 부정확한 데이터가 획득되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 CCD 모듈에서 CCD와 인접한 거리에 써미스터(Thermister)를 고정하고 CCD의 온도 변화에 대해 써미스터에 저항값이 변화되는 특성을 이용하여 CCD의 온도에 의한 암출력 보상 회로 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광을 입사받아 전기적 신호로 출력하는 CCD와, 상기 CCD로 광을 입사하기 위한 램프(Lamp)에서 발생되는 온도를 감지하여 기준전압을 출력하는 써미스터(Thermister)와, 상기 써미스터(Thermister)의 저항값과 기준전압을 분압하여 제 1 기준전압을 출력하는 제 1 저항과, 전원 공급회로로부터 공급되는 전원을 인가받아 유기하여 제 2 기준전압을 발생하는 제 2 및 제 3 저항과, 상기 CCD에서 출력되는 전기적 신호를 인가받고 상기 제 1 저항과 상기 제 2 및 제 3 저항으로부터 출력되는 1 기준전압과 제 2 기준전압에 따라 인가된 전기적 신호를 아날로그 신호에서 디지털 데이터로 변환하여 디지털 화상 데이터를 출력하는 ADC로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징은, 스캔(Scan) 스텝에서 스캐닝 작업 중 온도가 증가하였는지를 판단하는 온도증가 판단 스텝과, 상기 온도증가 판단 스텝에서 온도가 증가되지 않으면 써미스터의 저항값을 유지하는 써미스터 저항값 유지 스텝과, 상기 써미스터 저항값 유지 스텝에서 써미스터 저항값이 일정하게 유지되면 ADC로 입력되는 제 1 기준전압이 일정하게 유지되는 제 1 기준전압 유지 스텝과, 상기 온도증가 판단 스텝에서 온도가 증감됨에 따라 제 1 기준전압의 변화가 선형적으로 변화되는 제 1 기준전압의 선형 변화 스텝으로 구성된다.
도 1은 본 발명에 따른 암출력 보상 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 암출력 보상 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도 1 내지 도 2를 이용하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 암출력 보상 회로도이다. 도시된 바와 같이, 광을 입사받아 전기적 신호로 출력하는 CCD(110)과, 상기 CCD(110)로 광을 입사하기 위한 램프(Lamp; 도시 않음)에서 발생되는 온도를 감지하여 기준전압을 출력하는 써미스터(Thermister)(120)과, 상기 써미스터(Thermister)(120)의 저항값과 기준전압을 분압하여 제 1 기준전압(VREF－)을 출력하는 제 1 저항(R1)과, 전원 공급회로(도시 않음)로부터 공급되는 전원을 인가받아 유기하여 제 2 기준전압(VREF＋)을 발생하는 제 2 및 제 3 저항(R2, R3)와, 상기 CCD(110)에서 출력되는 전기적 신호를 인가받고 상기 제 1 저항(R1)과 상기 제 2 및 제 3 저항(R2, R3)으로부터 출력되는 1 기준전압(VREF－)과 제 2 기준전압(VREF＋)에 따라 인가된 전기적 신호를 아날로그 신호에서 디지털 데이터로 변환하여 디지털 화상 데이터를 출력하는 아나로그 대 디지탈 변환기(Analog to digital conveter; 이하 ADC로 약칭함)(200)으로 구성된다.
또한 암출력 보상 방법은 도 2에서와 같이, CCD 모듈(100)을 구동시키는 시작 스텝(S110)과, 상기 시작 스텝(S110)에서 CCD 모듈(100)이 구동되면 정보가 기록된 원고를 스캐닝하는 스캔(Scan) 스텝(S120)과, 상기 스캔(Scan) 스텝(S120)에서 스캐닝 작업 중 온도가 증가하였는지를 판단하는 온도증가 판단 스텝(S130)과, 상기 온도증가 판단 스텝(S130)에서 온도가 증가되지 않으면 써미스터(Thermister)(120)의 저항값을 유지하는 써미스터(Thermister) 저항값 유지 스텝(S140)과, 상기 써미스터(Thermister) 저항값 유지 스텝(S140)에서 써미스터(Thermister) 저항값이 일정하게 유지되면 ADC(200)으로 입력되는 제 1 기준전압(VREF－)이 일정하게 유지되는 제 1 기준전압(VREF－) 유지 스텝(S150)과, 상기 온도증가 판단 스텝(S130)에서 온도가 증감됨에 따라 제 1 기준전압(VREF－)의 변화가 선형적으로 변화되는 제 1 기준전압(VREF－)의 선형 변화 스텝(S160)과, 상기 제 1 기준전압(VREF－) 유지 스텝(S150)과 제 1 기준전압(VREF－)의 선형 변화 스텝(S160)에서 제 1 기준전압(VREF－)이 일정하게 유지되거나 선형적으로 변화된 상태에서 스캐닝 작업이 완료되었는지를 판단하는 스캔(Scan)종료 판단 스텝(S170)과, 상기 스캔종료 판단 스텝(S170)에서 스캐닝 작업이 종료되지 않으면 상기 스캔 스텝(S120)으로 리턴(Return)하여 스캔 작업을 연속 실행하는 리턴(Return) 스텝(S180)과, 상기 스캔 종료 판단 스텝(S170)에서 스캐닝 작업이 종료되면 CCD(110)의 암출력 특성에 따른 편차를 보상하여 스캐닝하는 방법을 종료하는 종료 스텝(S190)으로 구성된다.
이러한 구성 중에 상기 제 1 기준전압(VREF－)의 선형 변화 스텝(S160)은, 상기 온도증가 판단 스텝(S130)에서 온도가 증가되면 써미스터(Thermister)(120)의 저항값이 감소되는 써미스터(Thermister) 저항값 감소 스텝(S161)과, 상기 써미스터(Thermister) 저항값 감소 스텝(S161)에서 써미스터(Thermister)(120)의 저항값이 감소하면 제 1 기준전압(VREF－)이 선형적으로 증가하는 제 1 기준전압(VREF－)의 선형적 증가 스텝(S162)와, 상기 제 1 기준전압(VREF－)의 선형적 증가 스텝(S162)에서 제 1 기준전압(VREF－)이 선형적으로 증가된 상태에서 온도가 상온인지를 판단하는 온도 상온 판단 스텝(S163)과, 상기 온도 상온 판단 스텝(S163)에서 온도가 상온이 아니면 써미스터(Thermister)(120)의 저항값이 증가하는 써미스터(Thermister) 저항값 증가 스텝(S164)와, 상기 써미스터(Thermister) 저항값 증가 스텝(S161)에서 써미스터(Thermister)(120)의 저항값이 증가하면 제 1 기준전압(VREF－)이 감소하는 제 1 기준전압(VREF－)의 감소 스텝(S165)로 구성된다.
또한, 상기 온도 상온 판단 스텝(S163)에서 온도가 상온이면 제 1 기준전압(VREF－)을 일정하게 유지하도록 제 1 기준전압(VREF－) 유지 스텝(S150)을 실행하도록 구성된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명을 CCD 모듈(100)이 적용된 스캐너의 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 스캐너에 적용된 CCD 모듈(100)은, 원고에 기록된 정보를 스캐닝하기 위한 광을 발생하는 램프(Lamp; 도시 않음)가 구성된다. 따라서, 시작 스텝(S110)에서 사용자 스캐너를 구동하게 되면 스캐너는 원고에 기록된 정보를 스캐닝하기 위해 램프(Lamp)를 온하게 된다.
램프가 온이 되면 램프에서 발생된 광은 원고의 표면에 반사되어 렌즈(Lens)(도시 않음)에 집속되어 CCD 모듈(100)으로 입사된다.
CCD 모듈(100)으로 입사된 광은 CCD(110)에 의해 전기전 신호를 변화되어 ADC(200)의 입력포트(VIN)으로 입력되어 아날로그 신호에서 디지털 데이터로 샘플링(Sampling)되어 디지털 화상 데이터로 출력된다. 즉 스캔 스텝(S120)을 통해서 원고에 기록된 정보를 스캐닝하게 된다.
이 때, CCD(110)에서 발생된 전기적 신호인 아날로그 신호의 샘플링은, 써미스터(Thermister)(120) 및 제 1 저항(R1)에의 분압된 제 1 기준전압(VREF－)과 전원공급 회로(도시 않음)로부터 공급되어 제 2 및 제 3 저항(R2, R3)을 통해서 유기되는 제 2 기준전압(VREF＋)의 범위 내에서 샘플링(Sampling)된다.
제 1 기준전압(VREF－)을 발생하는 써미스터(120) 및 제 1 저항(R1)에서 써미스터(120)는 램프(Lamp)에서 발생되는 열을 감지하게 된다. 써미스터(120)에서 온도가 감지되면, 온도증가 판단 스텝(S130)을 통해서 온도가 증가되었는지를 판단한게 된다. 판단 결과, 온도가 증가되지 않으면, 써미스터 저항값 유지 스텝(S140) 및 제 1 기준전압(VREF－) 유지 스텝(S150)을 통해서 온도가 변화지 않음에 온도에 의한 암출력 특성을 보정하지 않고 스캐닝을 작업을 실시하게 된다.
이러한 상태에서, 스캔종료 스텝(S170)에서, 현지 진행 중인 스캐닝 작업이 종료되었는지를 판단하게 된다. 판단 결과 스캐닝 작업이 종료되지 않으며 리턴(Return) 스텝(S180)을 통해서 스캔 스텝(S120)으로 리턴(Return)하고, 스캐닝 작업 중에 온도 상승되었는지를 온도증가 판단 스텝(S130)을 통해서 감지하게 된다.
판단 결과 온도가 증가됨으로 판단되면, 제 1 기준전압(VREF－)의 선형 변화 스텝(S160)의 써미스터(Thermister) 저항값 감소 스텝(S161) 및 제 1 기준전압(VREF－)의 선형적 증가 스텝(S162)이 실행된다. 즉, 램프에서 발생된 열에 의해 써미스터(120)의 저항값이 감소하게 되고 이로 인해 제 1 저항(R1)에 분압되는 제 1 기준전압(VREF－)은 증가하게 된다. 이 때, 제 1 기준전압(VREF－)의 증가는 선형적으로 증가하게 되므로, ADC(200)에서 샘플링 범위인 제 1 기준전압(VREF－)과 제 2 기준전압(VREF＋)의 범위는 선형적으로 변하게 되어 온도에 의한 CCD(110)의 암출력 특성의 편차를 보상하게 된다.
또한, 제 1 기준전압(VREF＋)이 선형적으로 변화되어 증가되는 상태에서 다시 온도 상온 판단 스텝(S163)을 실행하여 온도 상온이 있는지 여부를 판단하게 된다. 즉 온도가 25 °C인지를 판단하게 된다. 판단 결과 온도가 상온이면, 제 1 기준전압(VREF－) 유지 스텝(S150)이 실행되어 상승된 제 1 기준전압(VREF－)을 유지하게 된다.
반대로 온도가 상온이 아니고 감소하면, 써미스터(Thermister) 저항값 증가 스텝(S164)과 제 1 기준전압(VREF－)의 감소 스텝(S165)가 실행된다. 즉, 온도의 감소의 램프의 온도가 감소됨을 의미하고 그 의미는 광을 발생하지 않는 것을 의미한다. 따라서, 램프에서 광이 발생되지 않으면, 스캔종료 스텝(S170)을 실행하여 스캐닝 작업을 종료 여부를 확인하게 된다. 확인 결과, 스캐닝 작업의 종료이면 종료 스텝(S190)을 통해서 스캐닝 작업을 종료하게 된다.
이와 같이 CCD(110)이 램프등으로 인해 온도가 상승하여 암출력 특성이 변하게 되면, 온도 증가와 동시에 써미스터(120)에 의해 발생된 전압에 따라 선형적으로 증가되는 제 1 기준전압(VREF－)을 이용해 ADC(200)을 통해서 샘플링함에 따라 암출력 편차를 보상할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, CCD 모듈이 램프등으로 인해 온도가 상승하여 암출력 특성이 변하게 되면, 온도가 상승되는 시점에서 온도 특성에 따라 변하는 암출력 특성을 보상함에 따라 CCD를 통해서 스캐닝되는 화상 데이터의 화질을 높을 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 광을 입사받아 전기적 신호로 출력하는 CCD와, 상기 CCD로 광을 입사하기 위한 램프(Lamp)에서 발생되는 온도를 감지하여 기준전압을 출력하는 써미스터(Thermister)와,
    상기 써미스터(Thermister)의 저항값과 기준전압을 분압하여 제 1 기준전압을 출력하는 제 1 저항과,
    전원 공급회로로부터 공급되는 전원을 인가받아 유기하여 제 2 기준전압을 발생하는 제 2 및 제 3 저항과,
    상기 CCD에서 출력되는 전기적 신호를 인가받고 상기 제 1 저항과 상기 제 2 및 제 3 저항으로부터 출력되는 1 기준전압과 제 2 기준전압에 따라 인가된 전기적 신호를 아날로그 신호에서 디지털 데이터로 변환하여 디지털 화상 데이터를 출력하는 ADC를 포함하는 CCD의 온도에 의한 암출력 보상 회로.
  2. 스캔(Scan) 스텝에서 스캐닝 작업 중 온도가 증가하였는지를 판단하는 온도증가 판단 스텝과,
    상기 온도증가 판단 스텝에서 온도가 증가되지 않으면 써미스터의 저항값을 유지하는 써미스터 저항값 유지 스텝과,
    상기 써미스터 저항값 유지 스텝에서 써미스터 저항값이 일정하게 유지되면 ADC로 입력되는 제 1 기준전압이 일정하게 유지되는 제 1 기준전압 유지 스텝과,
    상기 온도증가 판단 스텝에서 온도가 증감됨에 따라 제 1 기준전압의 변화가 선형적으로 변화되는 제 1 기준전압의 선형 변화 스텝을 포함하는 CCD의 온도에 의한 암출력 보상 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 기준전압의 선형 변화 스텝은,
    상기 온도증가 판단 스텝에서 온도가 증가되면 써미스터의 저항값이 감소되는 써미스터 저항값 감소 스텝과,
    상기 써미스터 저항값 감소 스텝에서 써미스터의 저항값이 감소하면 제 1 기준전압이 선형적으로 증가하는 제 1 기준전압의 선형적 증가 스텝과,
    상기 제 1 기준전압의 선형적 증가 스텝에서 제 1 기준전압이 선형적으로 증가된 상태에서 온도가 상온인지를 판단하는 온도 상온 판단 스텝과,
    상기 온도 상온 판단 스텝에서 온도가 상온이 아니면 써미스터의 저항값이 증가하는 써미스터 저항값 증가 스텝과,
    상기 써미스터 저항값 증가 스텝에서 써미스터의 저항값이 증가하면 제 1 기준전압이 감소하는 제 1 기준전압 감소 스텝으로 구성됨을 특징으로 하는 CCD의 온도에 의한 암출력 보상 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 온도 상온 판단 스텝에서 온도가 상승이면 제 1 기준전압을 일정하게 유지하도록 제 1 기준전압(VREF－) 유지 스텝이 실행됨을 특징으로 하는 CCD의 온도에 의한 암출력 보상 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 기준전압 유지 스텝과 상기 제 1 기준전압의 선형 변화 스텝은,
    제 1 기준전압이 일정하게 유지되거나 선형적으로 변화된 상태에서 스캐닝 작업이 완료되었는지를 판단하는 스캔(Scan)종료 판단 스텝과,
    상기 스캔종료 판단 스텝에서 스캐닝 작업이 종료되지 않으면 스캔 스텝으로 리턴(Return)하여 스캔 작업을 연속 실행하는 리턴(Return) 스텝이 더 부가되어 구성됨을 특지응로 하는 CCD의 온도에 의한 암출력 보상 방법.
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