KR100275951B1

KR100275951B1 - Ccd output to digital convertor having low pass filter

Info

Publication number: KR100275951B1
Application number: KR1019980021441A
Authority: KR
Inventors: 장철상
Original assignee: 김영환; 현대반도체주식회사
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR20000001259A

Abstract

본 발명에 따른 로우패스 필터를 내장한 CDC는 소프트 클리퍼의 출력에 포함된 신호의 왜곡을 로우패스 필터를 통하여 제거함으로써 원래의 영상에 매우 근접한 고화질의 영상을 얻을 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 이와 같은 목적의 본 발명에 따른 로우패스 필터를 내장한 CDC는 CCD와 CDS, 자동이득 제어기, 소프트 클리퍼, 로우패스 필터, 아날로그 디지털 변환기를 포함하여 이루어진다. CCD는 빛 에너지 형태의 영상 신호를 레퍼런스 신호 및 데이터 신호의 전기 신호로 변환한다. CDS는 CCD에서 출력되는 신호를 이중 샘플링 하여 레퍼런스 신호와 데이터 신호의 편차 신호를 출력한다. 자동이득 제어기는 CDS에서 출력되는 신호 파형의 레벨이 변화하지 않도록 일정한 이득을 발생시킨다. 소프트 클리퍼는 자동이득 제어기에서 출력되는 신호를 평탄화한다. 로우패스 필터는 소프트 클리퍼와 아날로그 디지털 변환기 사이에 연결되어 소프트 클리퍼의 출력 신호를 로우패스 필터링 한다. 아날로그 디지털 변환기는 소프트 클리퍼에서 출력되는 신호를 일정 간격으로 샘플링 하여 디지털 영상 신호를 출력한다.The CDC incorporating the low pass filter according to the present invention aims to obtain a high quality image very close to the original image by removing distortion of a signal included in the output of the soft clipper through the low pass filter. CDC incorporating a low pass filter according to the present invention for this purpose comprises a CCD and CDS, automatic gain controller, soft clipper, low pass filter, analog to digital converter. The CCD converts an image signal in the form of light energy into an electrical signal of a reference signal and a data signal. The CDS double-samples the signal output from the CCD and outputs a deviation signal between the reference signal and the data signal. The auto gain controller generates a constant gain so that the level of the signal waveform output from the CDS does not change. The soft clipper flattens the signal output from the auto gain controller. A lowpass filter is connected between the soft clipper and the analog-to-digital converter to lowpass filter the output signal of the softclipper. The analog-to-digital converter samples the signal output from the soft clipper at regular intervals and outputs a digital video signal.

Description

CCD OUTPUT TO DIGITAL CONVERTOR HAVING LOW PASS FILTER}

본 발명은 시디시(CDC:CCD output to Digital Converter)에 관한 것으로, CCD에 입력된 빛 에너지 형태의 영상 신호를 전기적인 디지털 신호로 변환하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CDD (CDC output to Digital Converter), and to an apparatus for converting an image signal in the form of light energy input to a CCD into an electrical digital signal.

도 1은 종래의 CDC 구성예를 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에서의 설명을 위한 각부 신호 파형도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 영상신호를 레퍼런스 및 데이터 파형으로 출력하는 CCD(100)와, CCD로부터 출력된 파형을 이중 샘플링 하여 레퍼런스 및 데이터의 편차 파형으로 출력하는 CDS(200)와, CDS로부터 출력되는 파형 레벨이 변동되지 않도록 이를 제어하는 자동이득 제어기(300)와, 자동이득제어기로부터 출력되는 파형을 클리핑 하여 왜곡된 파형으로 출력하는 소프트 클리퍼(400) 및 소프트 클리퍼로부터 출력되는 파형의 점선부분에 맞추어 샘플링 하여 원래의 신호와 근접한 데이터를 얻게 하는 아날로그 디지털 변환기(500)로 구성된다.FIG. 1 is a block diagram showing an example of a conventional CDC configuration, and FIG. 2 is a signal waveform diagram of each part for description in FIG. 1. As shown in FIG. 1, a CCD 100 for outputting an image signal as a reference and data waveform is shown. ), A CDS 200 that double-samples the waveform output from the CCD and outputs the deviation waveform of the reference and data, an auto gain controller 300 that controls the waveform level output from the CDS so that it does not change, and the auto gain. It consists of a soft clipper 400 that clips the waveform output from the controller and outputs it as a distorted waveform, and an analog-to-digital converter 500 that obtains data close to the original signal by sampling the sample along the dotted line of the waveform output from the soft clipper. do.

이와 같이 구성된 종래의 CDC는, 먼저 도 1(a)와 같은 영상신호 파형이 CCD(100)에 입력되면 CCD(100)는 도 2(b)에서와 같은 레퍼런스(reference) 및 데이터 파형으로 출력한다. 따라서 CDS(200)는 CCD(100)로부터 출력된 레퍼런스 및 데이터 파형을 이중 샘플링 하여 레퍼런스 및 데이터의 편차만(도 2(c)파형 참조) 출력한다. 이렇게 CDS(200)로부터 출력된 파형이 연속 시스템인 자동 이득 제어기(300)를 통해 소프트 클리퍼(400)에 의해 도 2(e)에서와 같은 왜곡된 파형을 출력한다.In the conventional CDC configured as described above, when the image signal waveform shown in FIG. 1 (a) is first input to the CCD 100, the CCD 100 outputs the reference and data waveforms as shown in FIG. 2 (b). . Therefore, the CDS 200 double-samples the reference and data waveforms output from the CCD 100 and outputs only deviations of the reference and data (refer to the waveform of FIG. 2C). Thus, the waveform output from the CDS 200 outputs the distorted waveform as shown in FIG. 2E by the soft clipper 400 through the automatic gain controller 300 which is a continuous system.

이때 아날로그 디지털 변환기(500)에서는 클럭을 도 2(e)파형의 점선원 부분에 맞추어 샘플링 해야만 원래의 신호와 근접한 데이터를 얻게 되고, 그렇지 않을 경우 왜곡된 부분을 샘플링 함으로서 영상 모니터 상의 화질에 좋지 않은 영향이 미치게 된다.In this case, the analog-to-digital converter 500 obtains data close to the original signal only when the clock is sampled according to the dotted circle portion of the waveform of FIG. 2 (e). Otherwise, the distorted portion is sampled, which is not good for the image quality of the video monitor. It will affect you.

그러나, 상술한 종래의 CDC는, 아날로그 디지털 변환기의 클럭 타이밍에 따라 화질이 민감하여 영상 모니터 상의 화질에 좋지 않은 영향이 미치게 되고, 또한 소프트 클리퍼로부터 발생되는 왜곡(고주파 노이즈)을 제거하지 못하는 문제점을 야기하고 있다.However, the above-described conventional CDC has a problem in that the image quality is sensitive to the clock timing of the analog-to-digital converter, which adversely affects the image quality on the video monitor, and does not eliminate distortion (high frequency noise) generated from the soft clipper. It is causing.

본 발명에 따른 로우패스 필터를 내장한 CDC는 소프트 클리퍼의 출력에 포함된 신호의 왜곡을 로우패스 필터를 통하여 제거함으로써 원래의 영상에 매우 근접한 고화질의 영상을 얻을 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The CDC incorporating the low pass filter according to the present invention aims to obtain a high quality image very close to the original image by removing distortion of a signal included in the output of the soft clipper through the low pass filter.

이와 같은 목적의 본 발명에 따른 로우패스 필터를 내장한 CDC는 CCD와 CDS, 자동이득 제어기, 소프트 클리퍼, 로우패스 필터, 아날로그 디지털 변환기를 포함하여 이루어진다. CCD는 빛 에너지 형태의 영상 신호를 레퍼런스 신호 및 데이터 신호의 전기 신호로 변환한다. CDS는 CCD에서 출력되는 신호를 이중 샘플링 하여 레퍼런스 신호와 데이터 신호의 편차 신호를 출력한다. 자동이득 제어기는 CDS에서 출력되는 신호 파형의 레벨이 변화하지 않도록 일정한 이득을 발생시킨다. 소프트 클리퍼는 자동이득 제어기에서 출력되는 신호를 평탄화한다. 로우패스 필터는 소프트 클리퍼와 아날로그 디지털 변환기 사이에 연결되어 소프트 클리퍼의 출력 신호를 로우패스 필터링 한다. 아날로그 디지털 변환기는 소프트 클리퍼에서 출력되는 신호를 일정 간격으로 샘플링 하여 디지털 영상 신호를 출력한다.CDC incorporating a low pass filter according to the present invention for this purpose comprises a CCD and CDS, automatic gain controller, soft clipper, low pass filter, analog to digital converter. The CCD converts an image signal in the form of light energy into an electrical signal of a reference signal and a data signal. The CDS double-samples the signal output from the CCD and outputs a deviation signal between the reference signal and the data signal. The auto gain controller generates a constant gain so that the level of the signal waveform output from the CDS does not change. The soft clipper flattens the signal output from the auto gain controller. A lowpass filter is connected between the soft clipper and the analog-to-digital converter to lowpass filter the output signal of the softclipper. The analog-to-digital converter samples the signal output from the soft clipper at regular intervals and outputs a digital video signal.

도 1은 종래의 CDC 구성예를 나타낸 블록도.1 is a block diagram showing a conventional CDC configuration example.

도 2는 종래의 CDC의 동작 특성을 설명하기 위한 각부의 신호 파형도.Fig. 2 is a signal waveform diagram of each part for explaining the operation characteristics of the conventional CDC.

도 3은 본 발명에 따른 로우패스 필터를 내장한 CDC의 블록도.3 is a block diagram of a CDC incorporating a low pass filter in accordance with the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 CDC의 동작 특성을 설명하기 위한 각부의 신호 파형도.4 is a signal waveform diagram of each part for explaining the operating characteristics of the CDC according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100:CCD(Charge Coupled Device) 200:CDS(Correlated Double Sampling)100: CCD (Charge Coupled Device) 200: CDS (Correlated Double Sampling)

300:자동 이득 제어기 400:소프트 클리퍼300: Automatic gain controller 400: Soft clipper

500:아날로그 디지털 변환기 600:로우패스 필터500: analog-to-digital converter 600: low-pass filter

본 발명에 따른 로우패스 필터를 내장한 시디시의 바람직한 실시예를 도 3과 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명에 따른 로우패스 필터를 내장한 CDC의 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 CDC의 동작 특성을 설명하기 위한 각부의 신호 파형도이다.A preferred embodiment of a CD with a low pass filter according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 as follows. 3 is a block diagram of a CDC incorporating a low pass filter according to the present invention, and FIG. 4 is a signal waveform diagram of each part for explaining an operating characteristic of the CDC according to the present invention.

디지털 카메라에 입력되는 신호는 빛 에너지 형태의 아날로그 신호이므로 이를 CCD를 이용하여 전기적인 신호로 변환할 필요가 있다. 이때 필요한 과정이 자연적인 아날로그 신호를 전기적인 아날로그 신호로 변환하고 이를 다시 디지털 신호로 변환하는 과정이다. 이 과정을 수행하는 장치가 CDC인데, 이를 도 3에 나타내었다.Since the signal input to the digital camera is an analog signal in the form of light energy, it needs to be converted into an electrical signal using a CCD. The necessary process is to convert a natural analog signal into an electrical analog signal and convert it back into a digital signal. An apparatus for performing this process is CDC, which is shown in FIG. 3.

도 3에 나타낸 바와 같이, CCD(100)에서는 렌즈를 통해 입력된 빛 에너지 형태의 영상 신호가 레퍼런스 신호 및 데이터 신호의 전기 신호로 변환되어 출력된다. CDS(Correlated Double Sampling)(200)는 CCD(100)로부터 출력되는 레퍼런스 신호 및 데이터 신호를 이중 샘플링(Correlated Double Sampling)하여 레퍼런스 및 데이터 신호의 편차 신호 파형을 출력한다. 자동이득 제어기(300)는 CDS(200)로부터 출력되는 신호 파형의 레벨이 변화하지 않도록 안정된 일정한 이득을 발생시킨다. 소프트 클리퍼(400)는 자동이득 제어기(300)에서 출력되는 파형을 클리핑(clipping)하여 구형파 신호를 평탄화된 사인파 신호에 가깝게 변환한다.As shown in FIG. 3, in the CCD 100, an image signal in the form of light energy input through a lens is converted into an electrical signal of a reference signal and a data signal and output. The correlated double sampling (CDS) 200 double-samples the reference signal and the data signal output from the CCD 100 to output a deviation signal waveform of the reference and data signals. The automatic gain controller 300 generates a stable constant gain so that the level of the signal waveform output from the CDS 200 does not change. The soft clipper 400 converts the square wave signal to a flattened sine wave signal by clipping a waveform output from the auto gain controller 300.

그러나 소프트 클리퍼(400)에 의한 평활 작용(smoothing)에는 한계가 있어서, 일정한 간격마다 왜곡이 발생하게 된다(도 4ⓔ의 점선 부분). 따라서 이를 그대로 아날로그 신호로 변환하게 되면 상술한 왜곡 때문에 고화질의 영상을 기대할 수 없다. 이를 해결하기 위하여 로우패스 필터를 이용하는데, 로우패스 필터(600)는 소프트 클리퍼(400)에서 출력되는 왜곡 파형을 필터링 하여 소프트 클리퍼(400)에서 발생하는 왜곡을 보상한다. 즉, 소프트 클리퍼(400)의 출력을 더욱 아날로그 신호에 가깝게 만드는 것이다.However, there is a limit to the smoothing action by the soft clipper 400, so that distortion occurs at regular intervals (dashed line in Fig. 4?). Therefore, if it is converted into an analog signal as it is, it is impossible to expect a high quality image due to the above-described distortion. To solve this problem, a low pass filter is used. The low pass filter 600 filters the distortion waveform output from the soft clipper 400 to compensate for the distortion generated in the soft clipper 400. That is, the output of the soft clipper 400 is closer to the analog signal.

아날로그 디지털 변환기(500)는 소프트 클리퍼(400)에서 출력되는 신호를 일정한 간격으로 샘플링 하여 CCD(100)에 입력된 최초의 영상 신호에 근접한 영상 데이터 신호를 발생시킨다. 아날로그 디지털 변환기(500)에서 왜곡이 보상된 영상 데이터 신호는 모니터를 통하여 출력된다.The analog-to-digital converter 500 samples the signal output from the soft clipper 400 at regular intervals to generate an image data signal close to the first image signal input to the CCD 100. The distortion-compensated image data signal in the analog-to-digital converter 500 is output through the monitor.

본 발명에 따른 로우패스 필터를 내장한 CDC는 소프트 클리퍼의 출력에 포함된 신호의 왜곡을 로우패스 필터를 통하여 제거함으로써 원래의 영상에 매우 근접한 고화질의 영상을 얻을 수 있다.The CDC incorporating the low pass filter according to the present invention can obtain a high quality image very close to the original image by removing distortion of a signal included in the output of the soft clipper through the low pass filter.

Claims

A CCD that converts an image signal in the form of light energy into an electrical signal of a reference signal and a data signal, a CDS that double-samples a signal output from the CCD and outputs a deviation signal of the reference signal and the data signal, and in the CDS An automatic gain controller for generating a constant gain so that the level of the output signal waveform does not change, a soft clipper for flattening the signal output from the automatic gain controller, and a signal output from the soft clipper at a predetermined interval for digital image. In a CDC comprising an analog to digital converter for outputting a signal,

And a low pass filter provided between the soft clipper and the analog to digital converter to low pass filter the output signal of the soft clipper.