KR20050103732A - 이미지센서의 인티그레이션 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로직 추가에 따른 하드웨어적인 부담없이 플리커 노이즈를 제거할 수 있는 이미지센서의 인티그레이션 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 라인 스캔 방식을 채용한 이미지센서의 인티그레이션 방법에 있어서, 광원 주파수의 정수배와 인티그레이션 타임이 다를 경우, 제1라인에 대한 인티그레이션이 완료된 후, 상기 제1라인의 인티그레이션이 시작된 위상과 실질적으로 동일한 위상에서 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 인티그레이션 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 라인 스캔 방식을 채용한 이미지센서의 인티그레이션 방법에 있어서, 제1라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 단계; 광원의 주파수의 정수배와 인티그레이션 타임을 비교하는 단계; 비교 결과, 상기 광원의 주파수의 정수배와 상기 인티그레이션 타임이 다름에 따라 상기 제1라인 인티그레이션시 시작된 광원 주파수의 위상과 실질적으로 동일한 위상이 될 때까지 제2라인에 대한 인티그레이션을 지연시키는 단계; 및 제1라인 인티그레이션시 시작된 광원 주파수의 위상과 실질적으로 동일한 위상에서 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 단계를 포함하는 이미지센서의 인티그레이션 방법을 제공한다.

Description

이미지센서의 인티그레이션 방법{METHOD FOR INTEGRATION OF IMAGE SENSOR}
본 발명은 이미지센서(Image sensor)에 관한 것으로, 특히 플리커 노이즈(Flicker noise)를 제거할 수 있는 이미지센서의 인티그레이션 방법에 관한 것이다.
이미지센서란 반도체가 빛에 반응하는 성질을 이용하여 이미지를 재생해내는 장치를 나타내는 바, 각각의 피사체에서 나오는 각기 다른 빛의 밝기 및 파장을 감지하여 전기적인 값을 읽어내는 장치이다, 이 전기적인 값을 신호처리가 가능한 레벨로 만들어 주는 것이 이미지센서의 역할이다.
즉, 이미지센서라 함은 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 이 중 전하결합소자(CCD; Charge Coupled Device)는 개개의 MOS 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서는 제어회로(Control circuit) 및 신호처리회로(Signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소 수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다, CMOS 이미지센서는 저전력 소비라는 큰 장점을 가지고 있기 때문에 휴대폰 등 개인휴대용 시스템에 매우 유용하다.
이미지센서의 응용분야는 스틸 카메라(Still-camera), PC 카메라(Personal computer camera), 의학용, 완구용, 휴대용 단말기 등 다양하다. 한편, 광원이 다르면 플리커 노이즈가 나타나게 되는데, 대부분의 경우 광원에 상관없이 사용하기를 요구하므로 자동적으로 플리커 노이즈를 제거하는 기능이 필요하다.
CMOS 이미지센서의 경우 센서가 빛에 노출되는 시간 즉, 인티그레이션 타임을 조절함으로 인해 이미지를 얻어내게 되어 있다. 문제는 이 노출 시간이 광원의 주파수와 비교하여 정수배로 인티그레이션 타임을 가져가면, 아무런 문제가 생기지 않으나, 광원의 주파수와 상이한 인티그레이션 타임을 가지게 되면, 라인별로 데이터를 가져가는 CMOS 이미지센서의 경우 각 라인별로 받아 들이는 빛의 양이 틀리게 되어서, 결국 최종 이미지는 줄이 가 있는 것처럼 보이게 되는데 이를 플리커 노이즈라고 한다.
도 1은 인티그레이션 타임과 광원의 주파수가 일치하는 경우의 시간에 따른 광 에너지의 분포를 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 그 주파수가 60Hz인 광원을 사용하였으며, 이 때 광원의 에너지 분포 주기는 1/120초가 된다. 인티그레이션 타임이 광원의 에너지 분포 주기인 1/120초 동일할 경우 라인 스캔 방식의 이미지센서의 인티그레이션(스캔)시 제1라인에 대한 인티그레이션을 광원의 위상이 "0"인 지점에서 실시한 'A'구간과 광원의 위상이 최대인 지점에서 실시한 'B'구간의 광 에너지는 동일하게 나타나므로 플리커 노이즈는 발생하지 않는다.
도 2는 인티그레이션 타임과 광원의 주파수가 일치하지 않는 경우의 시간에 따른 광 에너지의 분포를 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 그 주파수가 60Hz인 광원을 사용하였으며, 이 때 광원의 에너지 분포 주기는 1/120초가 된다. 인티그레이션 타임이 광원의 에너지 분포 주기인 1/120초와 달리 1/100초인 경우 라인 스캔 방식의 이미지센서의 인티그레이션(스캔)시 제1라인에 대한 인티그레이션을 광원의 위상이 "0"인 지점에서 실시한 'C'구간과 광원의 위상이 최대인 지점에서 실시한 'D'구간의 광 에너지는 다르게 나타나므로 플리커 노이즈가 발생하게 된다.
하나의 주파수에 대해서는 대부분의 CMOS 이미지센서가 인티그레이션 타입을 조절해 플리커 노이즈 문제를 해결하고 있다. 그러나, 일본과 유럽의 일부 국가는 50Hz, 나머지 지역은 60Hz의 전기를 사용하고 있으며, 이 두가지 주파수에 대한 자동 주파수 제거(Auto Flicker Cancellation; 이하 AFC라 함) 기능은 대부분 로직을 이용하여 해결하고 있다.
그러나, 이렇게 로직을 이용할 경우 매우 많은 로직이 필요하며, 이는 디지털 회로에 큰 부담이 되고 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 로직 추가에 따른 하드웨어적인 부담없이 플리커 노이즈를 제거할 수 있는 이미지센서의 인티그레이션 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 라인 스캔 방식을 채용한 이미지센서의 인티그레이션 방법에 있어서, 광원 주파수의 정수배와 인티그레이션 타임이 다를 경우, 제1라인에 대한 인티그레이션이 완료된 후, 상기 제1라인의 인티그레이션이 시작된 위상과 실질적으로 동일한 위상에서 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 인티그레이션 방법을 제공한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 라인 스캔 방식을 채용한 이미지센서의 인티그레이션 방법에 있어서, 제1라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 단계; 광원의 주파수의 정수배와 인티그레이션 타임을 비교하는 단계; 비교 결과, 상기 광원의 주파수의 정수배와 상기 인티그레이션 타임이 다름에 따라 상기 제1라인 인티그레이션시 시작된 광원 주파수의 위상과 실질적으로 동일한 위상이 될 때까지 제2라인에 대한 인티그레이션을 지연시키는 단계; 및 제1라인 인티그레이션시 시작된 광원 주파수의 위상과 실질적으로 동일한 위상에서 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 단계를 포함하는 이미지센서의 인티그레이션 방법을 제공한다.
본 발명은 단순히 타이밍 컨트롤(Timing control) 만으로 서로 다른 주파수에 대한 AFC가 가능한 인티그레이션 방식을 제공한다. 즉, 인티그레이션 타임과 광원의 주파수가 다를 경우 각 라인의 인티그레이션이 시작되는 지점의 광원 주파수의 위상을 실질적으로 일치시키므로써 플리커 노이즈를 제거한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
플리커가 일어나는 현상은 광원의 주파수와 센서의 인티그레이션 타임이 다르기 때문에 일어나는 현상이라 하였다. 광원이란 우리가 일상생활에서 사용하는 빛 발생체를 말한다. 태양도 광원이며 형광등 역시 광원이 된다. 태양광의 경우 그 주파수가 상당히 높아서 인티그레이션 타임이 항상 태양광 주기의 수천배 이상이 되므로, 태양광 아래에서는 플리커 노이즈가 발생하지 않는다. 그러나, 형광등의 경우 주파수가 50Hz 또는 60Hz이기 때문에 보통 수십 ms의 인티그레이션 타임을 갖는 이미지센서에 있어서 플리커 노이즈의 원인이 된다.
CMOS 이미지센서에서 플리커 노이즈를 제거하기 위해서 여러가지 방법을 사용하는 이유는 화소로부터 데이터를 추출하는 방법이 한 라인씩 읽어가는 방법을 취하기 때문이다. 각 라인마다 동일한 인티그레이션 타임을 적용하기 때문에 인티그레이션 타임이 광원의 주파수와 틀리게 되면, 각각의 라인마다 광원에 의해서 형성된 에너지의 양이 인티그레이션 타임과 틀리게 되어 같은 양의 에너지가 입력되는 것이 아니라 다른 양의 에너지가 입력되어 플리커 노이즈가 나타나게 되는 것이다.
본 발명에서는 이를 해결하기 위해 하드웨어적인 로직의 추가없이 타이밍 컨트롤 만으로 이를 해결한다.
즉, 본 발명은 라인 스캔 방식을 채용한 이미지센서의 인티그레이션시, 광원 주파수의 정수배와 인티그레이션 타임이 다를 경우, 제1라인에 대한 인티그레이션이 완료된 후, 제1라인의 인티그레이션이 시작된 위상과 실질적으로 동일한 위상에서 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시한다.
도 3은 광원의 주파수가 50Hz의 정수배이고 인티그레이션 타임이 1/(60Hz의 정수배)인 경우의 타이밍 컨트롤을 도시한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 광원의 주파수가 50Hz이므로 광원의 에너지 분포 주기는 1/100초가 된다. 인티그레이션 타임이 광원의 에너지 분포 주기인 1/100초와 달리 1/120초이다. 제1라인에 대한 인티그레이션을 나타내는 'E'구간은 광원의 위상이 "0"인 지점에서 인티그레이션을 실시한 것을 나타내고, 제1라인에 대한 인티그레이션이 완료된 다음 'F' 구간에서 (1/(50의 정수배)-1/(60의 정수배)) 예컨대, (1/100-1/120)초 동안 대기한 후, 'G' 구간에서 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시한다.
같은 방식으로, 'G'구간에서 'E'구간과 광원의 위상이 실질적으로 동일한 "0"인 지점에서 인티그레이션을 실시한 다음, 'H' 구간에서 (1/100-1/120)초 동안 대기한 후, 'I'구간에서 'E'구간과 광원의 위상이 실질적으로 동일한 "0"인 지점에서 인티그레이션을 실시한다.
이렇듯, 광원의 주파수가 50Hz이고 인티그레이션 타임이 60Hz이더라도 타이닝 컨트롤 만으로 각 라인별 인티그레이션 시점을 광원의 위상 지점을 동일하도록 컨트롤함으로써, 각 모든 라인에서의 광 에너지를 거의 동일하게 유지할 수 있다.
도 4는 광원의 주파수가 60Hz의 정수배이고 인티그레이션 타임이 1/(50Hz의 정수배)인 경우의 타이밍 컨트롤을 도시한 그래프이다.
도4를 참조하면, 광원의 주파수가 60Hz이므로 광원의 에너지 분포 주기는 1/120초가 된다. 인티그레이션 타임이 광원의 에너지 분포 주기인 1/120초와 달리 1/100초이다. 제1라인에 대한 인티그레이션을 나타내는 'J'구간은 광원의 위상이 "0"인 지점에서 인티그레이션을 실시한 것을 나타내고, 제1라인에 대한 인티그레이션이 완료된 다음 'K' 구간에서 (2/(60의 정수배)-1/(50의 정수배)) 예컨대, (2/120-1/100)초 동안 대기한 후, 'L' 구간에서 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시한다.
같은 방식으로, 'L'구간에서 'J'구간과 광원의 위상이 실질적으로 동일한 "0"인 지점에서 인티그레이션을 실시한 다음, 'M' 구간에서 (2/120-1/100)초 동안 대기한 후, 다음 구간에서 'J' 및 'L'구간과 광원의 위상이 실질적으로 동일한 "0"인 지점에서 인티그레이션을 실시한다.
이렇듯, 광원의 주파수가 60Hz이고 인티그레이션 타임이 50Hz이더라도 타이닝 컨트롤 만으로 각 라인별 인티그레이션 시점을 광원의 위상 지점을 동일하도록 컨트롤함으로써, 각 모든 라인에서의 광 에너지를 거의 동일하게 유지할 수 있다.
따라서, 도 3 및 도 4의 모든 경우에서 플리커 노이즈를 제거할 수 있다.
도 5는 플리커 노이즈 제거를 위한 본 발명의 일실시예에 따른 라인 스캔 방식의 인티그레이션 방법을 도식화한 플로우 챠트이다.
도 5를 참조하여 본 발명의 라인 스캔 방식을 채용한 이미지센서의 인티그레이션 방법을 살펴 본다.
먼저, 제1라인에 대한 인티그레이션을 실시한 다음(S501), 광원의 주파수의 정수배와 인티그레이션 타임을 비교한다(S502).
비교 결과, 광원의 주파수의 정수배와 인티그레이션 타임이 다름에 따라 제1라인 인티그레이션시 시작된 광원 주파수의 위상과 실질적으로 동일한 위상이 될 때까지 제2라인에 대한 인티그레이션을 지연시킨 다음, 즉 동일 위상이 될 때까지 리턴 루프를 돌도록 한 다음, 동일 위상이 되었을 때, 제1라인 인티그레이션시 시작된 광원 주파수의 위상과 실질적으로 동일한 위상에서 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시한다.
한편, 'S504' 단계에서의 비교 결과, 광원 주파수의 정수배와 인티그레이션 타임이 동일하면, 소정의 지연 시간 예컨대, 808 클럭 후 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시한다. 이러한 소정의 지연 시간 후 다음 라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 것은 라인 스캔 방식에서는 통상적으로 실시하는 것이며, 이러한 지연 시간은 각 이미지센서의 특성 및 동작 영역에 따라 가변적으로 콘트롤이 가능하다.
전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 하드웨어적인 부담없이 단순히 타이밍 컨트롤 만으로 서로 다른 주파수에 대한 AFC가 가능하게 함을 실시예를 통해 알아 보았다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 하드웨어적인 부담없이 플리커 노이즈를 제거할 수 있어, 이미지센서의 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 인티그레이션 타임과 광원의 주파수가 일치하는 경우의 시간에 따른 광 에너지의 분포를 개략적으로 도시한 그래프.
도 2는 인티그레이션 타임과 광원의 주파수가 일치하지 않는 경우의 시간에 따른 광 에너지의 분포를 개략적으로 도시한 그래프.
도 3은 광원의 주파수가 50Hz의 정수배이고 인티그레이션 타임이 1/(60Hz의 정수배)인 경우의 타이밍 컨트롤을 도시한 그래프.
도 4는 광원의 주파수가 60Hz의 정수배이고 인티그레이션 타임이 1/(50Hz의 정수배)인 경우의 타이밍 컨트롤을 도시한 그래프.
도 5는 플리커 노이즈 제거를 위한 본 발명의 일실시예에 따른 라인 스캔 방식의 인티그레이션 방법을 도식화한 플로우 챠트.

Claims (7)

  1. 라인 스캔 방식을 채용한 이미지센서의 인티그레이션 방법에 있어서,
    광원 주파수의 정수배와 인티그레이션 타임이 다를 경우, 제1라인에 대한 인티그레이션이 완료된 후, 상기 제1라인의 인티그레이션이 시작된 위상과 실질적으로 동일한 위상에서 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 인티그레이션 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원의 주파수가 50Hz의 정수배이고 상기 인티그레이션 타임이 1/(60Hz의 정수배)일 때, 상기 제1라인에 대한 인티그레이션이 완료된 다음 (1/(50의 정수배)-1/(60의 정수배))초 동안 대기한 후, 상기 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 인티그레이션 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원의 주파수가 60Hz의 정수배이고 상기 인티그레이션 타임이 1/(50Hz의 정수배)일 때, 상기 제1라인에 대한 인티그레이션이 완료된 다음 (2/(60의 정수배)-1/(50의 정수배))초 동안 대기한 후, 상기 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 인티그레이션 방법.
  4. 라인 스캔 방식을 채용한 이미지센서의 인티그레이션 방법에 있어서,
    제1라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 단계;
    광원의 주파수의 정수배와 인티그레이션 타임을 비교하는 단계;
    비교 결과, 상기 광원의 주파수의 정수배와 상기 인티그레이션 타임이 다름에 따라 상기 제1라인 인티그레이션시 시작된 광원 주파수의 위상과 실질적으로 동일한 위상이 될 때까지 제2라인에 대한 인티그레이션을 지연시키는 단계; 및
    제1라인 인티그레이션시 시작된 광원 주파수의 위상과 실질적으로 동일한 위상에서 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 단계
    를 포함하는 이미지센서의 인티그레이션 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 비교 결과, 상기 광원 주파수의 정수배와 상기 인티그레이션 타임이 동일함에 따라 소정의 시간 후 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 인티그레이션 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원의 주파수가 50Hz의 정수배이고 상기 인티그레이션 타임이 1/(60Hz의 정수배)일 때, 상기 제1라인에 대한 인티그레이션이 완료된 다음 (1/(의 정수배)50-1/(60의 정수배))초 동안 대기한 후, 상기 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 인티그레이션 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원의 주파수가 60Hz의 정수배이고 상기 인티그레이션 타임이 1/(50Hz의 정수배)일 때, 상기 제1라인에 대한 인티그레이션이 완료된 다음 (2/(60의 정수배)-1/(50의 정수배))초 동안 대기한 후, 상기 제2라인에 대한 인티그레이션을 실시하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 인티그레이션 방법.
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