KR20230075016A - 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법 및 장치 - Google Patents

콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법은 콘택트 타입의 일차원 이미지 센서와 연결된 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU)의 입출력 포트(input/output port)를 통해 클럭 펄스(clock pulse)를 출력하는 단계, 시작 펄스를 출력하는 단계, 발광 다이오드(light-emitting diode, LED) 제어 신호를 출력하는 단계, 일차원 이미지 센서로부터 라인 스캔 값을 획득하는 단계 및 라인 스캔 값을 메모리에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR DIRECT CONTROL OF CONTACT TYPE ONE-DIMENSIONAL IMAGE SENSOR}
본 발명은 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중앙 처리 장치를 통해 콘택트 타입 일차원 이미지 센서를 직접 제어함으로써, 보다 적은 부품을 사용하면서 소비전류를 절감시키는 기술에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명에 따른 일 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
콘택트 타입 일차원 이미지 센서(contact image sensor, CIS)를 제어하기 위하여는 별도의 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA) 또는 타이밍 제너레이터(timing generator, TG)와 아날로그 프론트 엔드(analog front end, AFE) 또는 아날로그-디지털 변환기(analog to digital converter, ADC) 등이 필요하다. AFE/ADC는 CIS에서 출력된 아날로그 값을 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU)가 인식할 수 있는 디지털 값으로 변환한다. 이때, AFE/ADC 및 CIS에 인가되는 신호들을 만들기 위해 별도의 FPGA/TG가 필요하다.
KR 2004-0069198
본 발명은 중앙 처리 장치를 통해 콘택트 타입 일차원 이미지 센서를 직접 제어함으로써, 보다 적은 부품을 사용하면서 소비전류를 절감시키는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법은 콘택트 타입의 일차원 이미지 센서의 클럭 입력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU)의 제1 입출력 포트(input/output port)를 통해 하이(high, H) 논리 상태 및 로우(low, L) 논리 상태를 제1 주기로 반복하는 클럭 펄스(clock pulse)를 출력하는 단계, 일차원 이미지 센서의 라인 스캔 시작 신호 입력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치의 제2 입출력 포트를 통해 라인 스캔 시작을 제2 주기로 반복 지시하는 시작 펄스를 출력하는 단계, 일차원 이미지 센서의 발광 다이오드(light-emitting diode, LED) 제어 신호 입력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치의 제3 입출력 포트를 통해 발광 다이오드 제어 신호를 출력하는 단계, 일차원 이미지 센서의 센싱 신호 출력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치의 제4 입출력 포트를 통해 라인 스캔 값을 획득하는 단계 및 라인 스캔 값을 메모리에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 시작 펄스를 출력하는 단계는 제1 클럭 펄스를 출력하기 위한 클럭 신호가 제1 하이 논리 상태에서 제1 로우 논리 상태로 전환되는 제1 시점보다 늦은 제2 시점에 제1 시작 펄스를 출력하기 위한 시작 신호를 로우 논리 상태에서 하이 논리 상태로 전환시키는 단계 및 클럭 신호가 제1 로우 논리 상태에서 제2 하이 논리 상태를 거쳐 제2 로우 논리 상태로 전환된 후인 제3 시점에 시작 신호를 하이 논리 상태에서 로우 논리 상태로 전환시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드 제어 신호를 출력하는 단계는 제1 시점으로부터 기 설정된 제1 클럭 수만큼의 클럭 펄스가 출력된 후인 제4 시점에 발광 다이오드 제어 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드 제어 신호를 출력하는 단계는 제4 시점 이후의 제5 시점까지 발광 다이오드 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하고, 제5 시점은 제4 시점 및 제2 시작 펄스가 출력되기 제1 주기 전인 제6 시점 사이에서 설정될 수 있다.
상기 클럭 펄스를 출력하는 단계 전에 제1 입출력 포트, 제2 입출력 포트, 제3 입출력 포트 및 제4 입출력 포트의 인터럽트(interrupt)를 비활성화 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 라인 스캔 값을 획득하는 단계는 제4 시점으로부터 기 설정된 제2 클럭 수만큼의 클럭 펄스에 동기된 센싱 신호 값을 라인 스캔 값으로서 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 중앙 처리 장치는 클럭 펄스를 출력하는 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 모듈을 포함하고, 클럭 펄스를 출력하는 단계는 펄스 폭 변조 모듈을 이용하여 클럭 펄스를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 클럭 펄스를 출력하는 단계는 펄스 폭 변조 모듈을 초기화 하는 단계; 펄스 폭 변조 모듈의 레지스터(register)를 설정하는 단계 및 펄스 폭 변조 모듈을 활성화하는 단계를 포함하고, 레지스터를 설정하는 단계는 펄스 폭 변조 모듈에서 출력되는 신호 주기를 제1 주기로 설정하는 단계 및 펄스 폭 변조 모듈에서 출력되는 신호의 듀티 사이클(duty cycle)을 50%로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 중앙 처리 장치는 클럭 펄스와 내부적으로 동기된 아날로그-디지털 변환 클럭에 기초하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환 모듈을 포함하고, 메모리에 저장하는 단계는 신호 변환 모듈에서 출력되는 라인 스캔 값을 메모리에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 라인 스캔 값을 획득하는 단계는 신호 변환 모듈에 의해 일차원 이미지 센서로부터 출력된 아날로그 센싱 신호가 디지털 변환된 라인 스캔 값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 메모리에 저장하는 단계는 직접 메모리 접근(direct memory access, DMA) 제어부가 신호 변환 모듈에서 출력되는 라인 스캔 값을 읽어 메모리에 저장하도록, 직접 메모리 접근 제어부에 제어 정보를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 적어도 하나의 프로그램이 기록된 메모리 및 프로그램을 실행하는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU)를 포함하고, 프로그램은 콘택트 타입의 일차원 이미지 센서의 클럭 입력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치의 제1 입출력 포트(input/output port)를 통해 하이(high, H) 논리 상태 및 로우(low, L) 논리 상태를 제1 주기로 반복하는 클럭 펄스(clock pulse)를 출력하는 단계, 일차원 이미지 센서의 라인 스캔 시작 신호 입력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치의 제2 입출력 포트를 통해 라인 스캔 시작을 제2 주기로 반복 지시하는 시작 펄스를 출력하는 단계, 일차원 이미지 센서의 발광 다이오드(light-emitting diode, LED) 제어 신호 입력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치의 제3 입출력 포트를 통해 발광 다이오드 제어 신호를 출력하는 단계, 일차원 이미지 센서의 센싱 신호 출력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치의 제4 입출력 포트를 통해 라인 스캔 값을 획득하는 단계 및 라인 스캔 값을 메모리에 저장하는 단계를 수행하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다.
상기 중앙 처리 장치는 클럭 펄스와 내부적으로 동기된 아날로그-디지털 변환 클럭에 기초하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환 모듈을 포함할 수 있다.
상기 중앙 처리 장치는 클럭 펄스를 출력하는 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 중앙 처리 장치를 통해 콘택트 타입 일차원 이미지 센서를 직접 제어함으로써, 보다 적은 부품을 사용하면서 소비전류를 절감시킬 수 있다.
도 1은 종래의 콘택트 이미지 센서의 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어를 위한 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치의 한 라인 스캔 구간 동안의 타이밍 도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 종래의 콘택트 이미지 센서의 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 콘택트 이미지 센서의 제어 장치는 콘택트 이미지 센서(10), 신호 변환 소자(21), 타이밍 발생 소자(22), 발진 소자(23) 및 중앙 처리 장치(30)를 포함할 수 있다.
콘택트 이미지 센서(10)는 라인(line) 스캔을 위한 일차원 이미지 센서로서, 클럭 신호(clock, CLK), 시작 신호 (start pulse, SI), 발광 다이오드 제어 신호(LEDr, ILL LED)를 입력 받아 동작하고, 아날로그(analog) 센싱 신호(SIGNAL)를 출력할 수 있다.
콘택트 이미지 센서(10)에서 나온 출력인 아날로그 센싱 신호는 신호 변환 소자(21)를 거쳐 디지털(digital) 병렬 신호로 변환되어 중앙 처리 장치(30)에 전달될 수 있다.
신호 변환 소자(21)는 타이밍 발생 소자(22)에서 출력되는 아날로그-디지털 변환 클럭(ADCCLK)과 동기하여 콘택트 이미지 센서(10)에서 나온 출력인 아날로그 센싱 신호를 디지털 병렬 신호로 변환할 수 있다.
타이밍 발생 소자(22)는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA)일 수 있다.
중앙 처리 장치(30)는 이차원(2-dimentional) CMOS(complementary metal-oxide-semiconductorr) 센서를 위한 인터페이스를 지원할 수 있다. 중앙 처리 장치(30)에 입력되는 신호들은 병렬의 픽셀 데이터(Digital), 픽셀 클럭(Pixel Clock), 수평 동기 신호(HSYNC)와 수직 동기 신호(VSYNC)일 수 있다. 여기서, 콘택트 이미지 센서(10)는 일차원(1-dimentional) 센서이므로 수직 동기 신호는 항상 활성화(논리 값을 '1'로 고정)될 수 있다. 픽셀 데이터는 수직 동기 신호가 활성화인 구간에서 픽셀 클럭에 동기 되어 출력되므로 중앙 처리 장치(30)는 픽셀 데이터를 콘택트 이미지 센서(10)의 픽셀 수만큼 수집하여 일차원(linear) 이미지를 생성할 수 있다.
이미지의 수집과 종료는 중앙 처리 장치(30)에서 제어할 수 있다. 예컨대, 중앙 처리 장치(30)는 캡처 시작(Start Capture) 신호를 타이밍 발생 소자(22)에 보내고 이 신호가 활성화(논리 값이 '1')일 때만 타이밍 발생 소자(22)가 신호들을 생성할 수 있다.
클럭 신호, 시작 신호, 발광 다이오드 제어 신호, 아날로그-디지털 변환 클럭 신호, 픽셀 클럭(Pixel Clock), 수평 동기 신호(HSYNC)와 수직 동기 신호(VSYNC)들은 타이밍 발생 소자(22)에서 만들어지는 데, 타이밍 발생 소자(22)는 이러한 신호들을 만들기 위해 외부에서 일정주파수의 발진 신호를 만들어 주는 발진 소자(23)와 연결될 수 있다.
본 발명은 종래 기술에서 중앙 처리 장치가 필요한 신호들을 직접 입출력하게 함으로써, 타이밍 발생 소자(22) 및 발진 소자(23)를 거치지 않고, 직접 일차원 이미지 센서를 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어를 위한 구성을 나타낸 블록도이다.
특히, 도 2는 중앙 처리 장치(130)가 클럭 펄스와 내부적으로 동기된 아날로그-디지털 변환 클럭(ADCCLK)에 기초하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환 모듈(131)을 포함하는 예이다.
비록 도 2에는 도시되지 아니하였으나 선택적 실시예로서, 콘택트 이미지 센서(110)가 신호 변환 모듈(미도시)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 중앙 처리 장치(130)를 통해 콘택트 이미지 센서(110)를 제어할 수 있다.
중앙 처리 장치(130)의 입출력 포트(port)는 콘택트 이미지 센서(110)와 직접 연결되고, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치가 중앙 처리 장치(130)의 입출력을 토글(toggle)하여 콘택트 이미지 센서(110)를 제어할 수 있다. 즉, 중앙 처리 장치(130)는 FPGA/TG 와 AFE/ADC 소자들을 거치지 않고 콘택트 이미지 센서(110)의 제어에 필요한 신호를 전송할 수 있다.
설명의 편의를 위해 콘택트 이미지 센서(110)가 1344 픽셀을 가지며, 5MHz의 주파수로 동작하는 경우의 예를 들어 설명하도록 한다. 이 경우, 콘택트 이미지 센서(110)에 인가되는 한 클럭 신호의 주기는 200ns (나노 세컨드, 1 ns = 10억분의 1초)일 수 있다.
먼저, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 중앙 처리 장치(130)의 모든 인터럽트(interrupt)를 비활성 시킬 수 있다.
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 콘택트 이미지 센서(110)의 CLK 입력부, SI 입력부와 연결된 중앙 처리 장치(130)의 포트 출력을 모두 로우(low, L) 논리 상태(논리 값 '0')로 만들 수 있다.
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 한 클럭 신호의 반주기(100ns) 동안 콘택트 이미지 센서(110)의 CLK 입력부와 연결된 중앙 처리 장치(130)의 포트 출력을 하이(hjgh, H) 논리 상태(논리 값 '1')로 만들고, 이때부터 클럭을 하나씩 카운트할 수 있다.
하나의 클럭 카운트는 CLK 입력부에 대한 출력이 반주기(100ns) 동안 로우(L) 논리 상태가 되고, 나머지 반주기(100ns) 동안 하이(H) 논리 상태가 되도록 하는 것을 의미한다.
콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 콘택트 이미지 센서(110)의 SI(시작 신호) 입력부와 연결된 중앙 처리 장치(130)의 포트 출력을 0번째 클럭의 1/4(quarter) 주기(50ns) 이후 하이(H) 논리 상태로 만들고, 1번째 클럭의 1/4 주기(50ns) 이후 로우(L) 논리 상태로 만들 수 있다. 이를 통해 콘택트 이미지 센서(110)의 SI가 활성화되고, 콘택트 이미지 센서(110)는 CLK에 동기된 아날로그 센싱 신호(SIGNAL)를 출력할 수 있다.
콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 64번째 클럭에서 콘택트 이미지 센서(110)의 LEDr 입력부와 연결된 중앙 처리 장치(130)의 포트 출력을 하이(H) 논리 상태로 만들고, 콘택트 이미지 센서(110)에 포함된 발광 다이오드가 기 설정된 시간(Time for red LED on, Tred) 만큼 점등되도록 할 수 있다. 콘택트 이미지 센서(110)는 Tred 동안 빛을 수집하며, 따라서 Tred는 센싱되는 이미지의 밝기에 대응하여 설정될 수 있다. Tred가 최대(Tmax)로 설정되는 경우, 발광 다이오드는 다음 SI가 출력되기 한 클럭 전에 소등될 수 있다.
이에 따라 콘택트 이미지 센서(110)는 64번째 클럭부터 유효한 센싱 신호(SIGNAL)를 출력하며, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 64번째 클럭 이전에 센싱된 신호는 무시할 수 있다. 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 중앙 처리 장치(130)를 통해 64번째 클럭부터 1407번째 클럭까지에 대응하는 센싱 신호를 수집하여 메모리에 저장할 수 있다.
선택적 실시예로서, 중앙 처리 장치(130)는 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 모듈을 포함하고, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 콘택트 이미지 센서(110)에 입력되는 클럭 생성을 위해 펄스 폭 변조 모듈을 사용할 수 있다.
이 경우, 먼저 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 펄스 폭 변조 모듈을 초기화할 수 있다.
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 펄스 폭 변조 모듈의 레지스터(register)를 설정할 수 있다. 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 펄스 폭 변조 모듈에서 출력되는 주파수를 특정 값(예컨대, 5MHz)으로 설정하고, 듀티 사이클(duty cycle)을 50%로 설정할 수 있다.
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 시작 신호를 초기화(예컨대, 로우(L) 논리 상태로 설정)한 뒤, 펄스 폭 변조 모듈을 활성화시킬 수 있다. 펄스 폭 변조 모듈이 활성화되는 경우, 비활성화되기 전까지 반주기(예컨대, 100ns)동안 로우(L) 논리 상태 및 나머지 반주기(예컨대, 100ns)동안 하이(H) 논리 상태의 펄스가 무한 출력될 수 있다.
펄스 폭 변조 모듈에서 출력되는 펄스는 콘택트 이미지 센서(110)의 CLK 입력 신호이자, 중앙 처리 장치(130) 내부의 신호 변환 소자(104)의 ADCCLK 신호로 이용될 수 있다.
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 콘택트 이미지 센서(110)의 CLK 입력부와 연결된 중앙 처리 장치(130)의 입출력 핀(pin)의 상태를 읽을 수 있다. 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 CLK 입력부와 연결된 입출력 핀이 하이(H) 논리 상태에서 로우(L) 논리 상태로 변하는 시점을 감지할 수 있다. 감지 방법으로는 예컨대, 폴링 에지 감지(falling edge detection) 방식 또는 인터럽트(interrupt) 방식이 이용될 수 있으며, 본 발명에 감지 방법이 상기 예들에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 CLK 입력부와 연결된 입출력 핀이 하이(H) 논리 상태에서 로우(L) 논리 상태로 변하는 시점을 감지하고 1/4주기(예컨대, 50ns) 후 시작 신호를 하이(H) 논리 상태로 만들고, CLK 입력부와 연결된 입출력 핀이 하이(H) 논리 상태에서 로우(L) 논리 상태로 변하는 시점을 한 번 더 감지하고 1/4주기(예컨대, 50ns) 후 시작 신호를 로우(L) 논리 상태로 만들 수 있다.
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 64번째 클럭에서 콘택트 이미지 센서(110)의 LEDr 입력부와 연결된 중앙 처리 장치(130)의 포트 출력을 하이(H) 논리 상태로 만들어 콘택트 이미지 센서(110)에 포함된 발광 다이오드가 점등되도록 할 수 있다.
이에 따라 콘택트 이미지 센서(110)는 64번째 클럭부터 유효한 센싱 신호(SIGNAL)를 출력하며, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 중앙 처리 장치(130)를 통해 64번째 클럭부터 1407번째 클럭까지에 대응하는 센싱 신호를 수집하여 메모리에 저장하고, 펄스 폭 변조 모듈을 비활성화시킬 수 있다.
선택적 실시예로서, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 직접 메모리 접근(direct memory access, DMA) 제어부에 신호 변환 모듈(131)에서 출력되는 라인 스캔 값을 읽어 메모리에 저장하도록 하기 위한 제어 정보를 전송할 수 있다.
이 경우, 직접 메모리 접근 제어부는 내부적으로 동기된 ADCCLK가 로우(L) 논리 상태로 변환되고 유효한 픽셀일때 인터럽트를 일으켜서 신호 변환 모듈(131)의 출력 값을 읽어서 바로 메모리에 저장할 수 있다.
이를 통해, 중앙 처리 장치(130)의 동작 속도가 콘택트 이미지 센서(110)보다 느린 경우에도 라인 스캔 값을 저장할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 클럭 펄스 출력, 시작 펄스 출력, 다이오드 제어 신호 출력, 라인 스캔 값 획득 및 라인 스캔 값 저장을 통해 일차원 이미지 센서를 직접 제어할 수 있다.
먼저, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 콘택트 타입의 일차원 이미지 센서의 클럭 입력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU)의 제1 입출력 포트(input/output port)를 통해 하이(high, H) 논리 상태 및 로우(low, L) 논리 상태를 제1 주기로 반복하는 클럭 펄스(clock pulse)를 출력할 수 있다(S310).
여기서, 중앙 처리 장치는 클럭 펄스를 출력하는 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 모듈을 포함하고, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 펄스 폭 변조 모듈을 이용하여 클럭 펄스를 출력할 수 있다.
펄스 폭 변조 모듈을 이용한 클럭 펄스를 출력하는 세부 구성은 도 5를 참조하여 후술한다.
비록 도 3에는 도시되지 아니하였으나, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 클럭 펄스를 출력하는 단계(S310) 전에 제1 입출력 포트, 제2 입출력 포트, 제3 입출력 포트 및 제4 입출력 포트의 인터럽트(interrupt)를 비활성화할 수 있다.
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 일차원 이미지 센서의 라인 스캔 시작 신호 입력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치의 제2 입출력 포트를 통해 라인 스캔 시작을 제2 주기로 반복 지시하는 시작 펄스를 출력할 수 있다(S320).
첫번째 시작 펄스(제1 시작 펄스)는 첫번째 클럭 펄스(제1 클럭 펄스)를 출력하기 위한 클럭 신호가 하이(H) 논리 상태에서 로우(L) 논리 상태로 전환되는 제1 시점(t1)보다 늦은 제2 시점(t2)부터 제3 시점(t3)까지 하이(H) 논리 상태를 갖는 펄스일 수 있다.
시작 펄스를 출력하는 세부 구성은 도 4를 참조하여 후술한다.
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 일차원 이미지 센서의 발광 다이오드(light-emitting diode, LED) 제어 신호 입력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치의 제3 입출력 포트를 통해 발광 다이오드 제어 신호를 출력할 수 있다(S330).
콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 제1 시점(t1)으로부터 기 설정된 클럭 수(예컨대, 64 클럭)만큼의 클럭 펄스가 출력된 후인 제4 시점(t4)에 발광 다이오드 제어 신호를 출력할 수 있다.
콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 발광 다이오드 제어 신호를 제4 시점(t4)부터 제5 시점(t5)까지 출력할 수 있다.
여기서, 제5 시점(t5)은 제4 시점(t4)과 첫번째 시작 펄스의 다음에 출력되는 두번째 시작 펄스(제2 시작 펄스)가 출력되기 제1 주기(1 클럭) 전인 제6 시점(t6) 사이에서 설정될 수 있다.
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 일차원 이미지 센서의 센싱 신호 출력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치의 제4 입출력 포트를 통해 라인 스캔 값을 획득할 수 있다(S340).
콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 제4 시점(t4)으로부터 기 설정된 클럭 수(예컨대, 이미지 센서의 픽셀 수에 대응하는 1344 클럭)만큼의 클럭 펄스에 동기된 센싱 신호 값을 라인 스캔 값으로서 획득할 수 있다.
여기서, 중앙 처리 장치는 클럭 펄스와 내부적으로 동기된 아날로그-디지털 변환 클럭에 기초하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환 모듈을 포함하고, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 신호 변환 모듈에 의해 일차원 이미지 센서로부터 출력된 아날로그 센싱 신호가 디지털 변환된 라인 스캔 값을 획득할 수 있다.
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 라인 스캔 값을 메모리에 저장할 수 있다(S350).
콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 신호 변환 모듈에서 출력되는 라인 스캔 값을 메모리에 저장할 수 있다.
선택적 실시예로서, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 직접 메모리 접근(direct memory access, DMA) 제어부가 신호 변환 모듈에서 출력되는 라인 스캔 값을 읽어 메모리에 저장하도록, 직접 메모리 접근 제어부에 제어 정보를 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 시작 펄스를 출력하는 단계(S320)에서 제1 시작 펄스를 출력하기 위한 시작 신호를 하이(H) 논리 상태로 전환 후, 다시 로우(L) 논리 상태로 전환할 수 있다.
먼저, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 제1 클럭 펄스를 출력하기 위한 클럭 신호가 제1 하이(H) 논리 상태에서 제1 로우(L) 논리 상태로 전환되는 제1 시점(t1)보다 늦은 제2 시점(t2)에 제1 시작 펄스를 출력하기 위한 시작 신호를 로우(L) 논리 상태에서 하이(H) 논리 상태로 전환시킬 수 있다(S410).
여기서, 제2 시점(t2)은 제1 시점(t1)보다 1/4 주기(예컨대, 50ns) 늦을 수 있다.
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 클럭 신호가 제1 로우(L) 논리 상태에서 제2 하이(H) 논리 상태를 거쳐 제2 로우(L) 논리 상태로 전환된 후인 제3 시점(t3)에 시작 신호를 하이(H) 논리 상태에서 로우(L) 논리 상태로 전환시킬 수 있다(S420).
여기서, 제3 시점(t3)은 제1 클럭 펄스가 제2 하이(H) 논리 상태에서 제2 로우(L) 논리 상태로 전환되는 시점(미도시)보다 1/4 주기(예컨대, 50ns) 늦을 수 있다.
이를 통해, 제1 시작 펄스는 제1 클럭 펄스의 하이(H) 논리 상태 이전인 제2 시점(t2)부터 제1 클럭 펄스의 하이(H) 논리 상태 이후인 제3 시점(t3)까지 하이(H) 논리 상태를 갖는 펄스 형태로 출력될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 클럭 펄스를 출력하는 단계(S310)에서 먼저, 펄스 폭 변조 모듈을 초기화할 수 있다(S510).
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 펄스 폭 변조 모듈의 레지스터(register)를 설정할 수 있다(S520).
콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 펄스 폭 변조 모듈에서 출력되는 신호 주기를 제1 주기(예컨대, 200ns)로 설정할 수 있다.
또한, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 펄스 폭 변조 모듈에서 출력되는 신호의 듀티 사이클(duty cycle)을 50%로 설정할 수 있다.
다음으로, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 펄스 폭 변조 모듈을 활성화할 수 있다(S530).
비록 도 5에는 도시되지 아니하였으나, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 펄스 폭 변조 모듈을 활성화하기 전에 시작 펄스를 로우(L) 논리 상태로 설정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치의 한 라인 스캔 구간 동안의 타이밍 도이다.
특히, 도 6은 일차원 이미지 센서가 하나의 라인에 해당하는 이미지를 수집하기 위한 타이밍 도로서, 복수의 라인을 수집하는 경우에는 도 6의 루틴을 반복 수행할 수 있다.
중앙 처리 장치의 제1 입출력은 CLK, 제2 입출력은 SI, 제3 입출력은 LEDr, 제4 입출력은 SIGNAL에 각각 대응할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명의 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체와 같은 컴퓨터 시스템(1100)에서 구현될 수 있다.
도 7을 참조하면, 컴퓨터 시스템(1100)은 버스(1120)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(1110), 메모리(1130), 사용자 인터페이스 입력 장치(1140), 사용자 인터페이스 출력 장치(1150) 및 스토리지(1160)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1100)은 네트워크(1180)에 연결되는 네트워크 인터페이스(1170)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1110)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(1130)나 스토리지(1160)에 저장된 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1130) 및 스토리지(1160)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(1131)이나 RAM(1132)을 포함할 수 있다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 콘택트 이미지 센서
130: 중앙 처리 장치
131: 신호 변환 모듈
1100: 컴퓨터 시스템 1110: 프로세서
1120: 버스 1130: 메모리
1131: 롬 1132: 램
1140: 사용자 인터페이스 입력 장치
1150: 사용자 인터페이스 출력 장치
1160: 스토리지 1170: 네트워크 인터페이스

Claims (14)

  1. 콘택트 타입의 일차원 이미지 센서의 클럭 입력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU)의 제1 입출력 포트(input/output port)를 통해 하이(high, H) 논리 상태 및 로우(low, L) 논리 상태를 제1 주기로 반복하는 클럭 펄스(clock pulse)를 출력하는 단계;
    상기 일차원 이미지 센서의 라인 스캔 시작 신호 입력부와 전기적으로 연결된 상기 중앙 처리 장치의 제2 입출력 포트를 통해 라인 스캔 시작을 제2 주기로 반복 지시하는 시작 펄스를 출력하는 단계;
    상기 일차원 이미지 센서의 발광 다이오드(light-emitting diode, LED) 제어 신호 입력부와 전기적으로 연결된 상기 중앙 처리 장치의 제3 입출력 포트를 통해 발광 다이오드 제어 신호를 출력하는 단계;
    상기 일차원 이미지 센서의 센싱 신호 출력부와 전기적으로 연결된 상기 중앙 처리 장치의 제4 입출력 포트를 통해 라인 스캔 값을 획득하는 단계; 및
    상기 라인 스캔 값을 메모리에 저장하는 단계
    를 포함하는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 시작 펄스를 출력하는 단계는
    제1 클럭 펄스를 출력하기 위한 클럭 신호가 제1 하이 논리 상태에서 제1 로우 논리 상태로 전환되는 제1 시점보다 늦은 제2 시점에 제1 시작 펄스를 출력하기 위한 시작 신호를 로우 논리 상태에서 하이 논리 상태로 전환시키는 단계; 및
    상기 클럭 신호가 상기 제1 로우 논리 상태에서 제2 하이 논리 상태를 거쳐 제2 로우 논리 상태로 전환된 후인 제3 시점에 상기 시작 신호를 하이 논리 상태에서 로우 논리 상태로 전환시키는 단계
    를 포함하는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 제어 신호를 출력하는 단계는
    상기 제1 시점으로부터 기 설정된 제1 클럭 수만큼의 클럭 펄스가 출력된 후인 제4 시점에 상기 발광 다이오드 제어 신호를 출력하는 단계
    를 포함하는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 제어 신호를 출력하는 단계는
    상기 제4 시점 이후의 제5 시점까지 상기 발광 다이오드 제어 신호를 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제5 시점은
    상기 제4 시점 및 제2 시작 펄스가 출력되기 상기 제1 주기 전인 제6 시점 사이에서 설정되는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 클럭 펄스를 출력하는 단계 전에
    상기 제1 입출력 포트, 상기 제2 입출력 포트, 상기 제3 입출력 포트 및 상기 제4 입출력 포트의 인터럽트(interrupt)를 비활성화 하는 단계
    를 더 포함하는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 라인 스캔 값을 획득하는 단계는
    상기 제4 시점으로부터 기 설정된 제2 클럭 수만큼의 클럭 펄스에 동기된 센싱 신호 값을 상기 라인 스캔 값으로서 획득하는 단계
    를 포함하는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 중앙 처리 장치는
    상기 클럭 펄스를 출력하는 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 모듈을 포함하고,
    상기 클럭 펄스를 출력하는 단계는
    상기 펄스 폭 변조 모듈을 이용하여 상기 클럭 펄스를 출력하는 단계
    를 포함하는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 클럭 펄스를 출력하는 단계는
    상기 펄스 폭 변조 모듈을 초기화 하는 단계;
    상기 펄스 폭 변조 모듈의 레지스터(register)를 설정하는 단계; 및
    상기 펄스 폭 변조 모듈을 활성화하는 단계
    를 포함하고,
    상기 레지스터를 설정하는 단계는
    상기 펄스 폭 변조 모듈에서 출력되는 신호 주기를 상기 제1 주기로 설정하는 단계; 및
    상기 펄스 폭 변조 모듈에서 출력되는 신호의 듀티 사이클(duty cycle)을 50%로 설정하는 단계
    를 포함하는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 중앙 처리 장치는
    상기 클럭 펄스와 내부적으로 동기된 아날로그-디지털 변환 클럭에 기초하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환 모듈
    을 포함하고,
    상기 메모리에 저장하는 단계는
    상기 신호 변환 모듈에서 출력되는 상기 라인 스캔 값을 메모리에 저장하는 단계
    를 포함하는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 라인 스캔 값을 획득하는 단계는
    상기 신호 변환 모듈에 의해 상기 일차원 이미지 센서로부터 출력된 아날로그 센싱 신호가 디지털 변환된 상기 라인 스캔 값을 획득하는 단계
    를 포함하는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 메모리에 저장하는 단계는
    직접 메모리 접근(direct memory access, DMA) 제어부가 신호 변환 모듈에서 출력되는 라인 스캔 값을 읽어 메모리에 저장하도록, 상기 직접 메모리 접근 제어부에 제어 정보를 전송하는 단계
    를 포함하는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 방법.
  12. 적어도 하나의 프로그램이 기록된 메모리; 및
    상기 프로그램을 실행하는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU)
    를 포함하고,
    상기 프로그램은
    콘택트 타입의 일차원 이미지 센서의 클럭 입력부와 전기적으로 연결된 중앙 처리 장치의 제1 입출력 포트(input/output port)를 통해 하이(high, H) 논리 상태 및 로우(low, L) 논리 상태를 제1 주기로 반복하는 클럭 펄스(clock pulse)를 출력하는 단계;
    상기 일차원 이미지 센서의 라인 스캔 시작 신호 입력부와 전기적으로 연결된 상기 중앙 처리 장치의 제2 입출력 포트를 통해 라인 스캔 시작을 제2 주기로 반복 지시하는 시작 펄스를 출력하는 단계;
    상기 일차원 이미지 센서의 발광 다이오드(light-emitting diode, LED) 제어 신호 입력부와 전기적으로 연결된 상기 중앙 처리 장치의 제3 입출력 포트를 통해 발광 다이오드 제어 신호를 출력하는 단계;
    상기 일차원 이미지 센서의 센싱 신호 출력부와 전기적으로 연결된 상기 중앙 처리 장치의 제4 입출력 포트를 통해 라인 스캔 값을 획득하는 단계; 및
    상기 라인 스캔 값을 메모리에 저장하는 단계
    를 수행하기 위한 명령어들을 포함하는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 중앙 처리 장치는
    상기 클럭 펄스와 내부적으로 동기된 아날로그-디지털 변환 클럭에 기초하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환 모듈
    을 포함하는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 중앙 처리 장치는
    상기 클럭 펄스를 출력하는 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 모듈을 포함하는, 콘택트 타입 일차원 이미지 센서의 직접 제어 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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