KR100195231B1 - 효율적인 영상 집광 장치를 갖는 비디오 카메라 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 효율적인 영상 집광 장치를 갖는 비디오 카메라 시스템을 공개한다. 영상을 촬영하고, 촬영된 상기 영상에 상응하는 비디오 신호를 영상 기록부 또는 텔레비젼 수상기등으로 출력하는 본 발명에 의한 비디오 카메라 시스템은, 촬영한 영상의 중앙 부분은 압축없이, 영상의 좌우 부분은 압축하여 통과시키는 비선형 압축 렌즈와, 비선형 압축 렌즈를 통과한 광학적 영상신호를 입력하여 해당하는 전기적 신호로 변환하고, 변환된 전기적인 영상 신호를 출력하는 전하 결합 소자 및 전하 결합 소자로부터 출력되는 영상 신호의 중앙 부분은 보간하지 않고, 좌우 부분은 보간하여 비선형 압축된 영상의 복원된 비디오 신호로서 출력하는 보간수단을 구비하는 것을 특징으로 하고, 고가의 넓은 모드 전용 CCD대신 노말 CCD를 이용하여 취득한 영상을 렌즈의 비선형 특성과 인버스(inverse) 특성을 갖는 비선형 보간을 통해 넓은 모드의 스크린으로 디스플레이할 경우에도 전체적인 해상도의 저하 없이 포맷 변환된 영상을 출력할 수 있는 효과가 있다.

Description

효율적인 영상 집광 장치를 갖는 비디오 카메라 시스템

본 발명은 비디오 카메라 시스템에 관한 것으로서, 특히 효율적인 영상 집광 장치를 갖는 비디오 카메라 시스템에 관한 것이다.

도 1은 종래의 비디오 카메라 시스템의 영상 집광 장치를 이용해 넓은 모드(wide mode)의 수신기로 변환하는 원리를 도식적으로 설명하기 위한 도면으로서, 영상(10)을 입력하는 렌즈(10) 및 고체 촬상 소자(30)로 구성되는 영상 집광 장치와 넓은 모드 수신기(40)로 구성된다.

일반적으로, 영상 집광 장치는 렌즈(20)와, 고체 촬상 소자(30)를 포함하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈(20)를 통해 영상(10)을 입력하고, 입력한 광학적 영상신호를 고체 촬상 소자(CCD:Charge Coupled Device)(30)를 통해 전기적인 영상 신호로 변환한다. 여기서, CCD(30)에 입력된 광학적 영상 신호는 균일한 밀도로 샘플링되어 결상된다. 영상 집광 장치의 후단에 위치한 영상 신호 처리부(미도시)는 CCD(30)에 결상된 영상(10)을 전자적으로 확대하거나 그 포맷을 변환하기 위해 보간(interpolation)한다. 그러나, 도 1에 도시된 넓은 모드의 수상기(40)에 디스플레이되는 영상은 보간 뒤에, 원 영상보다 좌우로 늘어나므로 영상의 열화가 기본적으로 초래된다.

예를 들어, 비디오 카메라 시스템이 화면 종횡비(Aspect Ratio)가 4:3인 노말(normal) CCD(30)를 이용하여 일반(wide가 아닌)규격의 영상을 입력한 후, 화면 종횡비가 16:9인 넓은 모드의 수상기를 통해 입력한 영상을 디스플레이 할 경우, 수평 방향으로 1.33배의 보간을 해야 하는데, 이 과정에서 해상도가 저하되며, 좌우로 늘어나는 영상에 왜곡이 발생한다. 왜냐하면 원래의 영상이 가지는 정보량은 일정하지만 없는 영상을 보간 과정을 통해 만들어내기 때문이다. 그러므로, 가로 방향의 왜곡으로 인해 전체 해상도가 저하되는 문제가 있다.

반면에, 비디오 카메라 시스템이 16:9의 화면 종횡비를 가진 스크린에 해상도의 저하가 없이 왜곡되지 않은 영상을 디스플레이하기 위해서는 노말 CCD(30)에 비해 고가인 넓은 모드 전용 CCD를 사용해야 하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 비선형 압축 렌즈를 사용하여, 결상되는 영상의 시각 정보량을 증가시킴으로서 노말 모드 CCD를 이용하여 넓은 모드 전용 CCD의 효과를 얻는 효율적인 영상 집광 장치를 갖는 비디오 카메라 시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 비디오 카메라 시스템의 영상 집광 장치를 도식적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명에 의한 비디오 카메라 시스템의 블럭도이다.

도 3은 본 발명에 의해 영상이 집광되고, 집광된 영상이 디스플레이되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

상기 과제를 이루기 위해, 영상을 촬영하고, 촬영된 상기 영상에 상응하는 비디오 신호를 영상 기록부 또는 텔레비젼 수상기등으로 출력하는 본 발명에 의한 비디오 카메라 시스템은, 촬영한 상기 영상의 중앙 부분은 압축없이, 상기 영상의 좌우 부분은 압축하여 통과시키는 비선형 압축 렌즈와, 상기 비선형 압축 렌즈를 통과한 광학적 영상신호를 입력하여 해당하는 전기적 신호로 변환하고, 변환된 전기적인 영상 신호를 출력하는 전하 결합 소자 및 상기 전하 결합 소자로부터 출력되는 영상 신호의 중앙 부분은 보간하지 않고, 좌우 부분은 보간하여 비선형 압축된 상기 영상의 복원된 상기 비디오 신호로서 출력하는 보간수단으로 구성됨이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 비디오 카메라 시스템의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 비디오 카메라 시스템의 블럭도로서, 비선형 압축 렌즈(52), CCD(54), 아날로그/디지탈 변환기(ADC:Analogue to digital Converter)(56), 디지탈 카메라 프로세서(58), 보간부(60) 및 디지탈/아날로그 변환기(DAC:Digital to Analogue Converter)(62)로 구성된다.

도 3은 본 발명에 의해 영상이 집광되고, 집광된 영상이 넓은 모드 수신기를 통해 디스플레이되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 수평적 비선형 특성을 갖는 비선형 압축 렌즈(52)는 촬영한 영상의 중앙 부분을 일반 렌즈와 마찬가지로 압축없이, 영상의 좌우 부분은 압축하여 통과시킨다. 그러므로, 좌우의 영상 영역은 많은 시각 정보가 압축되어 렌즈(52)를 통과하게 된다. CCD(54)는 비선형 압축 렌즈(52)를 통과한 광학적 영상신호를 입력하여 해당하는 전기적 신호로 변환하고, 변환된 전기적인 영상 신호를 출력한다. ADC(56)에서 디지탈 신호로 변환된 알.지.비.(RGB)형태의 영상신호는 디지탈 카메라 프로세서(58)로 입력되어, 비디오 신호로 변환되고, 변환된 비디오 신호는 넓은 모드 방식의 수신기를 통해 출력하기 위해서 보간 과정이 필요하며, 이를 위해 보간부(60)로 입력된다. 일반적으로, 화면 종횡비가 16:9인 넓은 모드 텔레비젼은 약 120°정도인 인간 시야각의 많은 부분을 이용하여 보다 많은 시각 정보를 전달하여 정보 전달 효과를 높이고 화면에 몰입되도록 하여 시청감을 향상시키며, 궁극적으로 고화질 텔레비젼의 전송 방식을 수용하기 위한 전단계의 형태라고 할 수 있다. 이러한 넓은 모드 텔레비젼을 이용하여 화면 종횡비가 4:3인 일반 방식의 영상을 수신하기 위해서 영상의 보간이 필요하다.

보간부(60)는 종래의 비디오 카메라 시스템에서와 달리 일반 모드의 CCD영상 전체를 보간하는 것이 아니라, 렌즈(62)의 비선형 굴절 특성과 반대(inverse)인 형태의 특성을 갖는 보간 필터로 구현되어, 디지탈 카메라 프로세서(58)로부터 출력되는 영상 신호의 중앙 부분은 보간하지 않고, 다만, 좌우의 굴절되어 입력된 정보를 보간하여 비선형 압축된 영상의 복원된 비디오 신호로서 출력한다.

DAC(62)는 보간부(60)로부터 출력되는 복원된 디지탈 비디오 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력단자 OUT를 통해 넓은 모드 텔레비젼의 수신기, 일반 모드의 수신기 또는 기록부 등으로 출력한다.

이러한 과정의 이해를 돕기 위해, 도 1와 대비되는 영상 신호처리의 과정을 도 3에 도시하였으며, 영상(70)의 좌우 부분은 CCD(54)에 압축되어 결상되고, 결상된 영상은 보간되어(60) 다시 넓은 모드 텔레비젼(72)에 원래의 영상으로 디스플레이됨을 알 수 있다.

본 발명에서는, 일반 렌즈 대신 좌우 대칭인 수평 방향의 1차원 비선형 압축 렌즈(52)를 이용함으로서, 렌즈(52)의 중심부로 들어오는 정보는 일반 렌즈의 경우와 같지만 렌즈(52) 수평 방향의 가장자리로 입력되는 광원은 볼록 렌즈를 통해 크게 굴절됨으로서 일반 렌즈보다 더 많은 시각 정보를 포함하도록 한다. 즉, CCD(54)에 결상되는 영상의 샘플 밀도를 비선형으로 하여, 영상의 중심부는 정상적인 샘플 간격의 정보가 입력되도록 하고, 영상 수평 방향의 가장자리 부분은 조밀하게 압축된 영상 정보가 입력되도록 한다. 그러므로, 동일 크기의 CCD라 하더라도 CCD가 나타낼 수 있는 영상의 전체 정보량은 일정하지만, 실제로 받아 들여 결상되어지는 시각 정보의 양은 증가하게 된다.

이와 같이, 구성되어 동작하는 본 발명에 의한 비디오 카메라 시스템은 도 1에 도시된 종래의 비디오 카메라 시스템으로부터 출력되는 영상이 늘어져서 디스플레이되는 것과 달리, 더욱 많은 정보량을 이용하여 보간함으로서, 디스플레이되는 영상의 왜곡이 줄어들게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 비디오 카메라 시스템은 고가의 넓은 모드 전용 CCD대신 노말 CCD를 이용하여 취득한 영상을 렌즈의 비선형 특성과 인버스(inverse) 특성을 갖는 비선형 보간을 통해 넓은 모드의 스크린으로 디스플레이할 경우에도 전체적인 해상도의 저하 없이 포맷 변환된 영상을 출력할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 영상을 촬영하고, 촬영된 상기 영상에 상응하는 비디오 신호를 영상 기록부 또는 텔레비젼 수상기등으로 출력하는 비디오 카메라 시스템에 있어서,

   촬영한 상기 영상의 중앙 부분은 압축없이, 상기 영상의 좌우 부분은 압축하여 통과시키는 비선형 압축 렌즈;

   상기 비선형 압축 렌즈를 통과한 광학적 영상신호를 입력하여 해당하는 전기적 신호로 변환하고, 변환된 전기적인 영상 신호를 출력하는 전하 결합 소자; 및

   상기 전하 결합 소자로부터 출력되는 영상 신호의 중앙 부분은 보간하지 않고, 좌우 부분은 보간하여 비선형 압축된 상기 영상의 복원된 상기 비디오 신호로서 출력하는 보간수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 비디오 카메라 시스템은

   상기 전하 결합 소자로부터 출력되는 상기 영상 신호를 디지탈 신호로 변환하여 상기 보간수단으로 출력하는 아날로그/디지탈 변환수단; 및

   상기 보간수단으로부터 출력되는 상기 비디오 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지탈/아날로그 변환수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 보간수단은 상기 비선형 압축 렌즈와 반대되는 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라 시스템.