KR20190035175A - 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈 - Google Patents

스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈 Download PDF

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KR20190035175A
KR20190035175A KR1020170124101A KR20170124101A KR20190035175A KR 20190035175 A KR20190035175 A KR 20190035175A KR 1020170124101 A KR1020170124101 A KR 1020170124101A KR 20170124101 A KR20170124101 A KR 20170124101A KR 20190035175 A KR20190035175 A KR 20190035175A
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Abstract

본 발명은 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈에 관한 것이다. 본 발명은, 토탈 셔터 방식을 사용하여 찍고자 하는 이미지를 모삭 패턴(Mosaic pattern, 베이어 패턴(Bayer pattern))으로 획득하는 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)으로, 드라이브 회로(Drive Circuit)(111e)를 통해 이미지 센서(111a)를 제어하며, ISP(112)로부터 이미지 센서(111a)에 대한 토탈 셔터 방식으로 하나의 영상 이미지를 저장하는 과정에서 카메라 이미지 프레임의 가장 첫 행부터 마지막 행까지 같은 시간에 셔터를 동작하여 빛을 받아들여 하나의 영상 이미지를 저장하여 모든 픽셀이 같은 시간 동안 노출되는 동시에 디스플레이 컨트롤 시스템(130)에 의한 스트로보 광원부(120)의 제어에 따라, 스트로보(strobo) 조명이 켜져서 이미지 센서(111a)의 타이밍(timing)에 종속되지 않게, 하나의 영상 이미지를 획득하도록 하는 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 스트로보스코프에 의해 획득된 영상을 디스플레이 모니터를 통해 표시하여 후두의 영상을 관찰하는 동안 디스플레이 모니터를 통해 표시된 후두의 영상을 관찰하는 동안 "왜곡 현상", "떨림 현상", "부분 노출 현상"이 발생되지 않아 육안관찰과 같이 우수한 화상을 제공할 수 있어, 뛰어난 진단 및 검사기능과 함께 기존의 관련 장비와의 시장 차별화로 경제적 산출을 기대할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈{Total shutter image sensor module for stroboscope}
본 발명은 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 후두비디오 스트로보스코프용으로 활용될 수 있는 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈에 관한 것이다.
기존 스트로보스코프(Stroboscope)에서 사용하고 있던 CMOS 이미지 센서(CMOS Image Sensor)의 이미지 촬상을 위한 셔터(Shutter) 방식은 한 장의 화면(프레임)을 촬상하기 위하여, 전체 프레임이 노출될 때까지 프레임을 위에서 아래로 여러 순간에 걸쳐 빛에 반응하는 방식을 사용하고 있었다. 이때, 셔터란 비디오 캡처 과정 중 센서가 노출된 시간을 의미한다.
도 1은 롤링 셔터 방식을 통해 하나의 영상 이미지를 저장하는 과정을 보여주는 예시이다. 기존의 방식으로 롤링 셔터(Rolling Shutter) 방식은 카메라 이미지 프레임의 가장 첫 행부터 마지막 행까지 순차적으로 셔터를 동작하여 빛을 받아들여 하나의 영상 이미지를 1/30초 또는 1/60초 마다 저장한다.
그러나 기존 스트로보스코프 상에서 이와 같은 롤링 셔터 방식을 사용할 경우, 아래와 같은 "왜곡 현상", "떨림 현상", "부분 노출 현상"이 발생할 수 있다.
즉, "왜곡 현상"으로, 주로 빠른 수평 이동이나 느린 프레임 네이트 환경에서만 기울어짐 현상이 발생하기는 하지만 이에 따른 이미지를 왜곡하는 현상이 발생할 수 있다. 왜곡 현상이 나타나는 원인은, 기존 시스템에서 채택한 셔터 방식은 이미지 센서의 전체 화소를 동일한 순간에 읽어 들이지 못하기 때문에, 도 1과 같이 위부터 아래로, 또는 반대로 아래에서 위로 한 줄씩 읽어 들이다 보니 카메라가 위 아래로 흔들리는 경우 촬영되는 이미지 역시 위 아래로 압축과 확대가 반복되면서 발생하는 젤로 현상(Jell Effect)과 가로로 빠르게 움직이는 물체가 기울어지는 스튜 현상(Skew Effect)이 나타나기 때문이다.
다음으로, "떨림 현상"으로, 떨림 현상은 영상을 잡아당겨 놓은 것 같은 늘어진 영상으로 보일 수 있으며, 이 현상에 대해서는 치명적으로 사후 보정이 불가능하다. 빠른 프레임은 느린 프레임에 비하여 적은 떨림을 보여주지만, 떨림 현상은 기존의 셔터 방식에서 나타나는 큰 단점이다.
마지막으로 "부분 노출 현상"으로 롤링 셔터 방식의 경우, 일반적인 조명 환경에서 프레임의 일부를 노출하게 되고, 플래시가 터질 때 현재 셔터에 노출되고 있는 프레임이 밝게 변한다. 이러한 경우 검거나 어두운 띠 혹은 밝은 띠와 같은 현상이 이미지상에 나타날 수가 있다. 부분 노출 현상은 롤링 셔터 방식을 채용한 기존 스트로보스코프 상에서 가장 심각하게 대두하고 있는 단점이다.
이에 따라 해당 기술분야에 있어서는 종래의 스트로보스코프에서 사용하고 있던 CMOS 이미지 센서에 있어서 셔터 방식의 문제점인 "왜곡 현상", "떨림 현상", "부분 노출 현상"을 해소하기 위한 기술개발이 요구되고 있다.
대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1739050호 "연속광원으로도 구현 가능한 단속광원을 구비한 일체형 후두 스트로보스코프 장치"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스트로보스코프에 의해 획득된 영상을 디스플레이 모니터를 통해 표시하여 후두의 영상을 관찰하는 동안 "왜곡 현상", "떨림 현상", "부분 노출 현상"이 발생하지 않아 육안관찰과 같이 우수한 화상을 제공할 수 있어, 뛰어난 진단 및 검사기능과 함께 기존의 관련 장비와의 시장 차별화로 경제적 산출을 기대할 수 있도록 하기 위한 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈은, 토탈 셔터 방식을 사용하여 찍고자 하는 이미지를 모삭 패턴(Mosaic pattern, 베이어 패턴(Bayer pattern))으로 획득하는 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)으로, 드라이브 회로(Drive Circuit)(111e)를 통해 이미지 센서(111a)를 제어하며, ISP(112)로부터 이미지 센서(111a)에 대한 토탈 셔터 방식으로 하나의 영상 이미지를 저장하는 과정에서 카메라 이미지 프레임의 가장 첫 행부터 마지막 행까지 같은 시간에 셔터를 동작하여 빛을 받아들여 하나의 영상 이미지를 저장하여 모든 픽셀이 같은 시간 동안 노출되는 동시에 디스플레이 컨트롤 시스템(130)에 의한 스트로보 광원부(120)의 제어에 따라, 스트로보(strobo) 조명이 켜져서 이미지 센서(111a)의 타이밍(timing)에 종속되지 않게, 하나의 영상 이미지를 획득하도록 하는 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈에 있어서, 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)은, ISP(112)로부터 수신된 clock과 data를 포함하는 제어신호들을 드라이브 회로(Drive Circuit)(111e)를 통해 이미지 센서(111a)로 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈은, 이미지 센서(111a)에 픽셀들에 축적된 이미지 신호들을 상호연관 이중 샘플링(correlated-double sampling) 방식으로 독출하기 위해 이미지 센서(111a)의 픽셀 어레이를 제어하는 CDS/칼럼 회로(111c); 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈에 있어서, CDS/칼럼 회로(111c)는, 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)의 제어에 따라 이미지 센서(111a)의 단위 픽셀에서 출력되는 리셋 성분과 신호 성분에 기초하여 유효 신호 성분을 추출하는 상관 이중 샘플링 동작을 칼럼별로 수행한 뒤, 4채널, 8채널, 16채널 중 하나의 채널을 통해 디지털 신호 출력을 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈에 있어서, 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)은, 이미지 센서(111a)의 픽셀 어레이 중 로우 어드레스(row address) 및 로우 주사(row scan)를 제어하기 위한 수직 주사 회로, 이미지 센서(111a)의 픽셀 어레이 중 칼럼 어드레스(column address) 및 칼럼 주사(column scan)를 제어하기 위한 수평 주사 회로를 활용하여 이미지 센서(111a)에 대한 토탈 셔터 방식으로 하나의 영상 이미지를 저장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈에 있어서, 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)은, CDS/칼럼 회로(111c)에 포함될 수 있는 아날로그-디지털 컨버터부에서 사용되는 복수의 전압들을 생성하기 위한 전압 생성 회로에 대한 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈은, 이미지 센서(111a)는 전하결합소자(CCD; Charge Coupled Device) 이미지 센서인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈에 있어서, 센서 이미지(111a)의 센서 사이즈는, 1/1.8”에서 1/2”사이인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈에 있어서, 센서 이미지(111a)는 개개의 MOS 캐패시터가 서로 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈에 있어서, 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)은, 제어회로(Control circuit) 및 신호처리회로(Signal processing circuit)를 구비한 ISP(112)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소 수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 MOS 트랜지스터를 이용하여 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈은, 스트로보스코프에 의해 획득된 영상을 디스플레이 모니터를 통해 표시하여 후두의 영상을 관찰하는 동안 디스플레이 모니터를 통해 표시된 후두의 영상을 관찰하는 동안 "왜곡 현상", "떨림 현상", "부분 노출 현상"이 발생되지 않아 육안관찰과 같이 우수한 화상을 제공할 수 있어, 뛰어난 진단 및 검사기능과 함께 기존의 관련 장비와의 시장 차별화로 경제적 산출을 기대할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 롤링 셔터 방식을 통해 하나의 영상 이미지를 저장하는 과정을 보여주는 예시이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)에 의한 하나의 영상 이미지를 저장하는 과정을 보여주는 예시이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)의 사이즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 토탈 셔터 이미지 센서(111)를 포함하는 스트로보스코프(100)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 토탈 셔터 이미지 센서(111)를 포함하는 카메라부(110)의 구성요소를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 토탈 셔터 이미지 센서(111)의 실물 이미지를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 토탈 셔터 이미지 센서(111)의 내부 구조를 나타내는 블록도이다.
도 8은 기존 롤링 셔터 방식과 본 발명에 따른 토탈 셔터 방식을 사용하는 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111) 기반으로 처리된 Space-Time Sampling 결과를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 토탈 셔터 방식에 대한 기존 롤링 셔터 방식의 단점을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(이하, 토탈 셔터 이미지 센서)(111)에 의한 하나의 영상 이미지를 저장하는 과정을 보여주는 예시이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)의 사이즈를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 토탈 셔터 이미지 센서(111)를 포함하는 스트로보스코프(100)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 토탈 셔터 이미지 센서(111)에 적용되는 토탈 셔터(Total Shutter) 방식은 기존 스트로보스코프에서 사용하던 셔터 방식의 단점을 보완하기 위하여, 기존과 다른 촬상 방식을 가진 이미지 센서를 적용하여 스트로보스코프(100)를 구현한다.
본 발명에서 스트로보스코프(100)의 토탈 셔터 이미지 센서(111)가 사용하는 토탈 셔터 방식은 하나의 영상 이미지를 저장하는 과정에서 카메라 이미지 프레임의 가장 첫 행부터 마지막 행까지 같은 시간에 셔터를 동작하여 빛을 받아들여 하나의 영상 이미지를 저장한다.
보다 구체적으로, 본 발명에서 스트로보스코프가 사용하는 토탈 셔터 방식은 전체적인 픽셀 어레이의 모든 픽셀이 동일한 시간 간격에 이미지를 포착하고 포토다이오드에 의해 포착된 신호를 저장하기 위해서 픽셀 내 메모리 소자를 필요로 하는 방식이다. 즉, 도 2와 같이, 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)을 통해 하나의 영상 이미지를 저장하는 방식이 도 1과 대비하여 비교될 수 있다.
이러한, 토탈 셔터 방식의 장점은, 모든 픽셀이 같은 시간 동안 노출되는 동시에 스트로보(strobo) 조명이 켜져서 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)의 타이밍(timing)에 종속되지 않는 곳에서 이미지 응용을 성공적으로 할 수 있다.
뿐만 아니라 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)은 도 3과 같이 기존 방식에 적용된 이미지 센서에 비하여, 센서 사이즈가 커진 형태로(기존 방식에 적용된 이미지 센서 사이즈: 1/3”, 본 발명에 적용된 토탈 셔터 이미지 센서 사이즈: 1/1.8”), 좀 더 많은 빛을 받아들일 수 있는 장점으로 인하여, 좀 더 밝고 선명한 화질의 이미지를 표현할 수 있다.
즉, 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)의 이미지 센서(111a)는 1/1.8” 내지 1/2” 범위를 벗어나서 적용할 경우 좀 더 밝은 영상을 구현할 수는 있지만, 해당 사이즈 이상의 이미지 센서를 카메라 단에 적용할 경우, 진료시 손잡이 역할을 하게 되는 헤드 부분인 렌즈 어댑터의 부피가 커지는 관계로 사용상에 불편함이 있어 해당 사이즈 이상의 이미지 센서 적용은 고려하지 않는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 스트로보스코프(100)는 카메라부(110), 스트로보 광원부(120), 디스플레이 컨트롤 시스템(130)으로 이루어질 수 있다.
그리고 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 토탈 셔터 이미지 센서(111)를 포함하는 카메라부(110)의 구성요소를 구체적으로 나타내는 도면으로, 도 5를 참조하면, 카메라부(110)는 이미지 센서 모듈인 본 발명에 따른 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111) 외에 ISP(Image Signal Processor)(112)를 추가로 포함할 수 있다.
먼저, ISP(112)는 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)로부터 들어오는 RAW 데이터인 베이어 패턴(Bayer Pattern) 영상을 여러 가지 연산을 통해 가공하여, 컬러 재현과 화질의 선명함 등을 디스플레이 컨트롤 시스템(130)을 통해 디스플레이 장치로 표현하도록 하는 프로세서를 의미하며, AE(Automatic Exposure)/AWB(Automatic White-Balance)/AF(Automatic Focus)/DIS(Digital Image Stabilization)/저조도 보상 기능 등 영상 품질 개선에 필요한 여러 가지 기능을 지원할 수 있다.
이를 위해, ISP(112)는 도시되진 않았지만, 블랙 레벨 조절 모듈(Black Level Adjustment Module), 노이즈 감소 모듈(Noise Reduction Module), 화이트 밸런스 모듈(White Balance Module), CFA 보간 모듈(Color Filter Array Interpolation Module), 색상 보정 모듈(Color Correction Module), 감마 보정 모듈(Gamma Correction Module), 엣지 향상 모듈(Edge Enhance Module), 컨트라스트 향상 모듈(Contrast Enhance Module), 색상 향상 모듈(Color Enhance Module), 그리고 허위 크로마 억제 모듈(False Chroma Suppression Module)을 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명에서 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)은 반도체가 빛에 반응하는 성질을 이용하여 이미지를 재생해내는 장치를 나타내는바, 각각의 피사체에서 나오는 각기 다른 빛의 밝기 및 파장을 감지하여 전기적인 값을 읽어내는 장치이다. 이 전기적인 값을 ISP(112)에서 신호 처리가 가능한 레벨로 만들어 주는 것이 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)의 역할이다.
즉, 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)은 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서 이미지 센서(111a)를 포함하며, 이미지 센서(111a) 중 전하결합소자(CCD; Charge Coupled Device)는 개개의 MOS 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)은 제어회로(Control circuit) 및 신호처리회로(Signal processing circuit)를 구비한 ISP(112)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. 따라서, 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)은 PC(Personal Computer)용 카메라, 의학용, 완구용 등 다양하게 그 응용이 가능하며 특히 후두비디오 스트로보스코프용으로 큰 장점을 가질 수 있다.
본 발명에서 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)은 한 화소에 한 개의 색 필터만을 가지고 있어, 찍고자 하는 이미지를 모삭 패턴(Mosaic pattern, 베이어 패턴(Bayer pattern))으로 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 토탈 셔터 이미지 센서(111)의 실물 이미지를 나타내는 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 토탈 셔터 이미지 센서(111)의 내부 구조를 나타내는 블록도이다. 도 7을 참조하면, 토탈 셔터 이미지 센서(111)는 이미지 센서(111a), 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b), CDS/칼럼 회로(CDS(correlated-double sampling)/Column Circuit)(111c), 위상 고정 루프(Phase Lock Loop; PLL) 회로(111d), 드라이브 회로(Drive Circuit)(111e), Bias 등을 구비하여, 카메라부(110) 중 카메라 헤드 손잡이부에 내장되어 적용될 수 있다.
센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)은 드라이브 회로(Drive Circuit)(111e)를 통해 이미지 센서(111a)를 제어할 수 있다. 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)은 ISP(112)로부터 이미지 센서(111a)에 대한 토탈 셔터 방식으로 하나의 영상 이미지를 저장하는 과정에서 카메라 이미지 프레임의 가장 첫 행부터 마지막 행까지 같은 시간에 셔터를 동작하여 빛을 받아들여 하나의 영상 이미지를 저장하여 모든 픽셀이 같은 시간 동안 노출되는 동시에 디스플레이 컨트롤 시스템(130)에 의한 스트로보 광원부(120)의 제어에 따라, 스트로보(strobo) 조명이 켜져서 이미지 센서(111a)의 타이밍(timing)에 종속되지 않게, 하나의 영상 이미지를 획득하도록 한다. 이 과정에서, 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)은 ISP(112)로부터 수신된 clock과 data를 포함하는 제어신호들을 드라이브 회로(Drive Circuit)(111e)를 통해 이미지 센서(111a)로 제공할 수 있다.
이에 따라, CDS/칼럼 회로(111c)는 이미지 센서(111a)에 픽셀들에 축적된 이미지 신호들을 상호연관 이중 샘플링(correlated-double sampling) 방식으로 순간적으로 독출하기 위해 이미지 센서(111a)의 픽셀 어레이를 제어할 수 있다.
즉, CDS/칼럼 회로(111c)는 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)의 제어에 따라 이미지 센서(111a)의 단위 픽셀에서 출력되는 리셋 성분과 신호 성분에 기초하여 유효 신호 성분을 추출하는 상관 이중 샘플링 동작을 칼럼별로 수행한 뒤, 4채널, 8채널, 16채널 등의 디지털 신호 출력을 수행할 수 있다.
센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)은 이미지 센서(111a)의 픽셀 어레이 중 로우 어드레스(row address) 및 로우 주사(row scan)를 제어하기 위한 수직 주사 회로, 이미지 센서(111a)의 픽셀 어레이 중 칼럼 어드레스(column address) 및 칼럼 주사(column scan)를 제어하기 위한 수평 주사 회로를 활용하여 이미지 센서(111a)에 대한 토탈 셔터 방식으로 하나의 영상 이미지를 저장하는 과정에서 카메라 이미지 프레임의 가장 첫 행부터 마지막 행까지 같은 시간에 셔터를 동작하여 빛을 받아들여 하나의 영상 이미지를 저장하여 모든 픽셀이 같은 시간 동안 노출되는 동시에 디스플레이 컨트롤 시스템(130)에 의한 스트로보 광원부(120)의 제어에 따라, 스트로보(strobo) 조명이 켜져서 이미지 센서(111a)의 타이밍(timing)에 종속되지 않게 하는 것이다.
이때, 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)은 CDS/칼럼 회로(111c)에 포함될 수 있는 아날로그-디지털 컨버터부에서 사용되는 복수의 전압들을 생성하기 위한 전압 생성 회로(예를 들어, 로직 제어(logic control) 회로, 위상 고정 루프(Phase Lock Loop; PLL) 회로(111d), 타이밍 제어 회로 및 통신 인터페이스 회로 등) 등과 연동되는 기능을 수행하는 것이다.
도 8은 기존 롤링 셔터 방식과 본 발명에 따른 토탈 셔터 방식을 사용하는 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(Total Shutter Image Sensor Module)(111) 기반으로 처리된 Space-Time Sampling 결과를 나타내며, 도 9는 본 발명에 따른 토탈 셔터 방식에 대한 기존 롤링 셔터 방식의 단점을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 기존 롤링 셔터 방식의 경우 한 프레임의 이미지를 저장시, 순차적으로 각 행을 읽어 들여 저장하는 방식으로 인하여, 왜곡 현상", "떨림 현상", "부분 노출 현상" 등에 의해 영상 왜곡 및 검은 띠와 같은 현상이 나타나는 단점이 있는 반면, 본 발명에서 채용한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)은 한 장의 이미지를 저장시 모든 픽셀이 동시에 노출되는 형태이므로 기존 시스템상에서 가지고 있던 단점을 보완할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 스트로보스코프
110 : 카메라부
111 : 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(Total Shutter Image Sensor Module)
111a : 이미지 센서
111b : 센서 컨트롤 유닛(SCU)
111c: CDS/칼럼 회로(CDS(correlated-double sampling)/Column Circuit)
111d : 위상 고정 루프(Phase Lock Loop; PLL) 회로
111e : 드라이브 회로(Drive Circuit)

Claims (9)

  1. 토탈 셔터 방식을 사용하여 찍고자 하는 이미지를 모삭 패턴(Mosaic pattern, 베이어 패턴(Bayer pattern))으로 획득하는 토탈 셔터 이미지 센서 모듈(111)으로,
    드라이브 회로(Drive Circuit)(111e)를 통해 이미지 센서(111a)를 제어하며, ISP(112)로부터 이미지 센서(111a)에 대한 토탈 셔터 방식으로 하나의 영상 이미지를 저장하는 과정에서 카메라 이미지 프레임의 가장 첫 행부터 마지막 행까지 같은 시간에 셔터를 동작하여 빛을 받아들여 하나의 영상 이미지를 저장하여 모든 픽셀이 같은 시간 동안 노출되는 동시에 디스플레이 컨트롤 시스템(130)에 의한 스트로보 광원부(120)의 제어에 따라, 스트로보(strobo) 조명이 켜져서 이미지 센서(111a)의 타이밍(timing)에 종속되지 않게, 하나의 영상 이미지를 획득하도록 하는 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)은,
    ISP(112)로부터 수신된 clock과 data를 포함하는 제어신호들을 드라이브 회로(Drive Circuit)(111e)를 통해 이미지 센서(111a)로 제공하는 것을 특징으로 하는 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이미지 센서(111a)에 픽셀들에 축적된 이미지 신호들을 상호연관 이중 샘플링(correlated-double sampling) 방식으로 독출하기 위해 상기 이미지 센서(111a)의 픽셀 어레이를 제어하는 CDS/칼럼 회로(111c); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 CDS/칼럼 회로(111c)는,
    상기 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)의 제어에 따라 상기 이미지 센서(111a)의 단위 픽셀에서 출력되는 리셋 성분과 신호 성분에 기초하여 유효 신호 성분을 추출하는 상관 이중 샘플링 동작을 칼럼별로 수행한 뒤, 4채널, 8채널, 16채널 중 하나의 채널을 통해 디지털 신호 출력을 하는 것을 특징으로 하는 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)은,
    상기 이미지 센서(111a)의 픽셀 어레이 중 로우 어드레스(row address) 및 로우 주사(row scan)를 제어하기 위한 수직 주사 회로, 상기 이미지 센서(111a)의 픽셀 어레이 중 칼럼 어드레스(column address) 및 칼럼 주사(column scan)를 제어하기 위한 수평 주사 회로를 활용하여 상기 이미지 센서(111a)에 대한 토탈 셔터 방식으로 하나의 영상 이미지를 저장하는 것을 특징으로 하는 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈.
  6. 제5항에 있어서, 상기 센서 컨트롤 유닛(SCU)(111b)은,
    상기 CDS/칼럼 회로(111c)에 포함될 수 있는 아날로그-디지털 컨버터부에서 사용되는 복수의 전압들을 생성하기 위한 전압 생성 회로에 대한 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이미지 센서(111a)는 전하결합소자(CCD; Charge Coupled Device) 이미지 센서인 것을 특징으로 하는 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센서 이미지(111a)의 센서 사이즈는, 1/1.8”에서 1/2”사이인 것을 특징으로 하는 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센서 이미지(111a)는 개개의 MOS 캐패시터가 서로 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 것을 특징으로 하는 스트로보스코프를 위한 토탈 셔터 이미지 센서 모듈.
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