KR20060019629A - 화면 깜박임이 없는 후두비디오스트로보스코프 - Google Patents

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.

후두 비디오 스트로보스코프 화면 깜박임

Description

화면 깜박임이 없는 후두비디오스트로보스코프{Flickerless laryngovideostroboscope}

도 1 - 종래 후두비디오스트로보스코프의 화면 깜박임 현상 발생에 대한 설명 예시도.

도 2 - 본 발명에 따른 화면 깜박임이 없는 후두비디오스트로보스코프의 구성 블럭도.

도 3 - 본 발명에 따른 화면 깜박임이 없는 후두비디오스트로보스코프의 원리도.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설 명하고자 한다.

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.

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.

상기 광량제어장치는 상기 음성동기신호와 상기 촬상소자에 연결된 필드동기신호발생부로부터 검출된 필드동기신호를 입력받아, 상기 필드동기신호에 대응되는 상ㄱ 촬상소자의 전자셔터의 개방시기동안 상기 음성동기신호에 의해 연동되는 스트로보광이 한번 씩만 발생되도록 제어하도록 형성된다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Claims (1)

1. 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 후두비디오스트로보스코프.

Images