KR100431258B1 - 복수의 스토리지 영역 및 수평 ｃｃｄ를 갖는 ｎ배속ｈｄｔｖ 고속 카메라 - Google Patents

복수의 스토리지 영역 및 수평 ｃｃｄ를 갖는 ｎ배속ｈｄｔｖ 고속 카메라 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수개의 스토리지 에리어 및 수평 CCD를 포함하고, 이들 스토리지 에리어 및 수평 CCD 각각을 포토 다이오드 감광 기간에 시분할 방식으로 구동시키도록 하는 복수의 스토리지 영역 및 수평 CCD를 갖는 N배속 HDTV 고속 카메라에 관한 것으로,
본 발명은 입사되는 광을 수광하는 복수의 포토 다이오드(121); 상기 포토 다이오드(121)의 수광에 의해 발생된 전하를 전송받아 수직방향으로 전송하는 수직 전송 CCD(122); 상기 수직 전송 CCD(122)로부터 전하를 저장하는 병렬구조인 N개의 스토리지 에리어(123); 상기 수직 전송 CCD(122)를 N개의 스토리지 에리어(123)의 각 스토리지 에리어에 제어신호에 따라 순차적으로 연결하는 스위칭 소자(SW); 상기 N개의 스토리지 에리어(123)에 일대일 접속되어 해당 스토리지 에리어로부터 전하를 전송받아 수평방향으로 전송하는 N개의 수평 전송 CCD(124)를 구비한 CCD 소자를 제공하며, 또한, 이러한 CCD소자를 포함하는 복수의 스토리지 영역 및 수평 CCD를 갖는 N배속 HDTV 고속 카메라를 제공한다.

Description

복수의 스토리지 영역 및 수평 ＣＣＤ를 갖는 Ｎ배속 ＨＤＴＶ 고속 카메라{N-SPEED HDTV HIGH SPEED CAMERA WITH PLURAL STORAGE AREAS AND HORIZONTAL CCDs}
본 발명은 복수의 스토리지 영역 및 수평 CCD를 갖는 N배속 HDTV 고속 카메라관한 것으로, 특히 복수개의 스토리지 에리어 및 수평 CCD를 포토 다이오드 감광 기간에 시분할 방식으로 구동시키도록 함으로서, 렌즈의 크기를 변화시키지 않으면서 간단하고 저렴하게 임의의 배속을 구현할 수 있도록 하는 복수의 스토리지 영역 및 수평 CCD를 갖는 N배속 HDTV 고속 카메라에 관한 것이다.
일반적으로, TV등의 화면의 화질을 결정짓는 가장 큰 요인은 일정영역에 표시할 수 있는 화소수라고 보면 되고 화소수가 많을수록 고화질을 제공한다고 볼 수 있으며, 또한 일정 영역안에 화소수가 많아진다는 것은 화소의 크기가 작아진다는 것이다. 따라서 표시할 수 있는 화소수는 일정한데 표시화면의 크기가 커진다면 화소의 크기가 커져 결국 화질이 떨어진다. 따라서 현재의 아날로그 방식으로는 화질향상에 한계가 많다고 볼 수 있다.
이와 같이, 화질을 향상시키기 위해서 아날로그 TV방식에서 SDTV 및 HDTV 방식으로 변하하고 있으며, 최근에는 HDTV가 점차적으로 관심의 대상으로 떠오르고 있다.
SD(Standard Definition)급 카메라(Super Slow Motion Camera)(BVP9000PAC2)에서의 유효 화소수는 40만화소(예,710*480=345600, 즉 대략 35만화소) 내지 60만화소 정도이며, 그리고 수평 CCD의 동작속도는 14MHz 정도이다. 그리고, 이러한 SD 고속 카메라의 수평 CCD의 처리속도를 3배하면 53MHz(14MHz*3) 정도에 불과하다.
최근 HD방식으로 제작된 프로그램을 방송할 예정이고, 이러한 HD(High Definition)급 영상 화면을 살펴보면, 예를들어, 실제 화면의 수평크기가 2200이고, 수직크기가 1125일 경우에는 247.5만(유효화소수=1920*1080=207만화소)이 되며, 이러한 화소수를 갖는 하나의 화면(프레임)을 1초에 30개를 처리하기 위해서는 74.25MHz(2475000*30) 정도의 처리속도가 요구되어진다. 따라서 1초에 60개(2배속) 및 90(3배속)개의 프레임을 처리하기 위해서는 각각 148.5MHz 및 222.75MHz 정도의 처리속도가 요구되어 진다.
한편, 전하 결합 소자(CCD)는 전하의 축적에 의한 기억과 전하의 이동에 의한 전송이라는 2가지 기능을 갖고 있어서 고집적화가 가능하며, 전하의 크기에 따른 아날로그 양의 기억 전송이 가능하기 때문에 TV 카메라의 영상 회로, 영상 기억 장치에 대한 응용화가 진행되었다. 그리고, 1983년부터 양산화되어 3분의 2인치 크기(2/3")의 25만 화소로부터 실용화가 본격화되었는데, 1991년에는 3분의 1인치(1/3") 크기의 38만 화소의 제품이 등장하고 그 후에 200만 화소의 제품도 고해상 TV용으로 등장하였다. CCD는 현재 디지털 카메라 및 많은 종류의 비디오 카메라의 고체 촬상 소자(이미지 센서)로 사용되고 있다.
도 1은 종래의 HDTV 고속 카메라의 CCD블럭의 개략도로서, 도 1을 참조하면, 입사되는 광을 설정 방향으로 분광시키는 프리즘(10)과, 이 프리즘(10)에 각 분방향으로 설치되어 적색(R),녹색(G) 및 청색(B)방향으로 해당 광을 선별하기 위한 색선별 미러(11)와, 상기 색선별 미러(11)에 의한 적색, 녹색 및 청색 광을 전기적인 신호로 변환하는 적색 CCD소자(20R), 녹색 CCD소자(20G) 및 청색 CCD소자(20B)와, 상기 각 CCD소자에 구동신호를 제공하는 CCD 구동부(30)와, 상기 각 CCD소자로부터의 신호를 버퍼링하는 멀티부와, 이 멀티부로부터의 신호를 샘플링 및 홀딩하는 S/H부와, 이 S/H부로부터 전송받아 처리하는 신호처리부(40)를 포함하고 있다.
도 2는 도 1의 FIT(Frame Interline Transfer) CCD소자 구성도로서, 도 2를 참조하면, 상기 CCD 구동부는 입사되는 광을 수광하기 위해 해상도에 해당하는 복수의 포토 다이오드(21)를 포함하는데, 예를들어, HDTV의 해상도가 1920 X 1080이라면, 상기 포토 다이오우드는 HDTV의 해상도에 해당하는 1920 X 1080개가 존재하게 된다. 그리고, 상기 CCD 구동부는 상기 포토 다이오드(21)의 수광에 의해 발생된 전하를 전송받아 수직방향으로 전송하는 수직 전송 CCD(22)를 포함하고, 상기수직 전송 CCD(22)로부터 전하를 저장하는 스토리지 에리어(23)를 포함하며, 상기 스토리지 에리어(23)로부터 전하를 전송받아 수평방향으로 전송하는 수평 전송 CCD(24)를 포함한다.
도 3은 CCD의 수직 구동신호(VD) 파형도로서, 상기 CCD 구동부는 1/60초 마다 수평구동신호를 제공하고, 이에 따라 1초에 60장의 프레임을 처리하여야 한다. 즉, 고속 카메라는 감광하는 시간의 간격을 조정하는 카메라로, 현재 사용하고 있는 카메라는 일초에 60 필드의 영상을 만들어 내지만, 2배속 카메라는 120 필드의 영상을 만들어 내게 한다. 이렇게 고속카메라는 감광하는 광 다이오우드수는 고정되어 있고, 감광하는 시간만 달라지는 카메라를 고속 카메라라고 한다.
그러나, HDTV CCD는 74.25MHz (2200 X 1125 X 30 =74.25MHz)로 수평 CCD가 데이터를 읽어내기 때문에, 2배속 이상의 카메라가 된다 하더라도 대략 150MHz 정도밖에 되지 않기 때문에, 현재 기술로 배속 카메라를 구현한다는 것이 상당히 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 CCD의 크기(inch)는 광 다이오우드 부분(렌즈의 크기)을 결정하지만, 스토리지 에리어 및 수평 CCD 부분의 부가는 렌즈의 크기에 무관한 점에 착안하였다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 복수개의 스토리지 에리어 및 수평 CCD를 포함하고, 이들 스토리지 에리어 및 수평 CCD 각각을 포토 다이오드 감광 기간에 시분할 방식으로 구동시키도록 하는 복수의 스토리지 영역 및 수평 CCD를 갖는 N배속 HDTV 고속 카메라를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 렌즈의 크기를 변화시키지 않으면서 간단하고 저렴하게 임의의 배속을 구현할 수 있도록 하는 복수의 스토리지 영역 및 수평 CCD를 갖는 N배속 HDTV 고속 카메라를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 HDTV 고속 카메라의 CCD블럭의 개략도이다.
도 2는 도 1의 FIT CCD소자 구성도이다.
도 3은 도 1의 FIT CCD소자의 수직 구동신호(HD) 파형도이다.
도 4는 본 발명에 따른 HDTV 고속 카메라의 CCD블럭의 개략도이다.
도 5는 도 4의 FIT CCD소자 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 배속 HDTV 고속 카메라의 내부 블록 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 3배속 HDTV 고속 카메라의 동작 타이밍도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 프리즘 111 : 색선별 미러
120R : 적색 CCD소자 120G : 녹색 CCD소자
120B : 청색 CCD소자 121 : 포토 다이오드
122 : 수직 전송 CCD 123 : 스토리지 에리어
124 : 수평 전송 CCD 130 : CCD 구동부
200 : 제어부 300 : 영상신호처리부
400 : 영상녹화부 SW : 스위칭 소자
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 입사되는 광을 수광하는 복수의 포토 다이오드; 상기 포토 다이오드의 수광에 의해 발생된 전하를 전송받아 수직방향으로 전송하는 수직 전송 CCD; 상기 수직 전송 CCD로부터 전하를 저장하는 병렬구조인 N개의 스토리지 에리어; 상기 수직 전송 CCD를 N개의 스토리지 에리어의 각 스토리지 에리어에 제어신호에 따라 순차적으로 연결하는 스위칭 소자; 상기 N개의 스토리지 에리어에 일대일 접속되어 해당 스토리지 에리어로부터 전하를 전송받아 수평방향으로 전송하는 복수의 스토리지 영역 및 수평 CCD를 갖는 N배속 HDTV 고속 카메라를 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 N배속 HDTV 고속 카메라에 대하여 첨부도면을 참조하여 그 구성 및 작용을 상세하게 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 HDTV 고속 카메라의 CCD블럭(100)의 개략도로서, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 HDTV 고속 카메라의 CCD블럭(100)은 입사되는 광을 설정 방향으로 분광시키는 프리즘(110)과, 상기 프리즘(110)의 분광 방향에 설치하여 분광되는 광을 적색(R),녹색(G) 및 청색(B) 광으로 각각 선별하는 색선별 미러(11)와, 상기 색선별 미러(111)에 의해 선별된 적색, 녹색 및 청색 광을 각각 전기적인 신호로 변환하는 적색, 녹색 및 청색 CCD소자(120R,120G,120B)를 포함한다.
도 5는 도 4의 FIT CCD소자 구성도로서, 도 5를 참조하면, 상기 각 CCD소자는 입사되는 광을 수광하기 위해 적용되는 HDTV 고속 카메라의 해당도에 해당하도록 배열된 복수의 포토 다이오드(121)와, 상기 포토 다이오드(121)의 수광에 의해 발생된 전하를 전송받아 수직방향으로 전송하는 수직 전송 CCD(122)와, 상기 수직 전송 CCD(122)로부터 전하를 저장하는 병렬구조인 N개의 스토리지 에리어(123)와, 상기 수직 전송 CCD(122)를 상기 N개의 스토리지 에리어(123)의 각 스토리지 에리어에 제어신호에 따라 순차적으로 연결하는 스위칭 소자(SW)와, 상기 N개의 스토리지 에리어(123)에 일대일 접속되어 해당 스토리지 에리어로부터 전하를 전송받아수평방향으로 전송하는 N개의 수평 전송 CCD(124)를 포함한다.
또한, 상기 복수의 포토 다이오드(121)는 적용되는 HDTV 고속 카메라의 해당도에 해당하도록 배열되는데, 도 5에 도시한 바와 같이, 해상도에 대응하는 매트릭스 구조로 배열되고, 이 매트릭스 구조상에서 수직방향의 복수의 포토 다이오드의 구룹 각각은 인접하는 대응 수직 전송 CCD로 전하를 전송하도록 배치되어 있다. 이러한 배열구조 및 동작은 종래와 동일하므로 더 자세한 설명은 생략한다.
상기 스위칭 소자(SW)는 제어신호에 따라 수직구동신호(VD)가 N분할된 각 시간동안에 상기 수직 전송 CCD(122)를 상기 N개의 스토리지 에리어(123)중의 하나에 순차 접속시키도록 구성된다.
상기 N개의 스토리지 에리어(123) 및 N개의 수평 전송 CCD(124) 각각은 상기 수평구동신호(HD)가 N분할된 구동신호 각각에 의해 순차적으로 동작상태(active state)로 된다.
이와 같은 구동신호는 상기 제어신호와 동기되어야 하는데, 상기 스위칭 소자(SW)에 의해 상기 N개의 스토리지 에리어(123)중에서 하나의 스토리지 에리어가 상기 수직 전송 CCD(122)에 연결되는 동안에, 이 수직 전송 CCD(122)에 연결된 임의의 스토리지 에리어가 구동신호를 받아 동작상태(active state)로 되고, 이와 동시에, 상기 N개의 수평 전송 CCD(124)중에서, 동작상태인 스토리지 에리어에 연결된 수평 전송 CCD(124)도 구동신호를 받아 동작상태로 된다.
또한, 상기 CCD블럭(100)은 상기 N개의 수평 전송 CCD(124)로부터의 신호를 퍼버링하는 N개의 멀티부와, 상기 N개의 멀티부로부터의 신호를 샘플링 및 홀딩시켜 영상신호처리부로 제공하는 S/H부를 더 포함할 수 잇다.
도 6은 본 발명에 따른 배속 HDTV 고속 카메라의 내부 블록 구성도로서, 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 N배속 HDTV 고속 카메라는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 상기 CCD블럭(100)과, 상기 CCD블럭(100)의 각 CCD소자에 구동신호를 제공하며, 해당 CCD소자 각각에 수평구동신호(HD)를 1/N 시분할하여 순차적으로 제공하는 CCD 구동부(130)와, 상기 CCD블럭(100)의 각 CCD소자의 스위칭 소자에 스위칭 제어신호를 제공하는 제어부(200)와, 상기 각 CCD소자로부터의 신호를 각각 전송받아 처리하는 N개의 신호처리부(300)와, 상기 N개의 신호처리부(300)로부터 순차적으로 입력되는 영상신호를 합성하여 저장하는 영상녹화부(400)를 포함한다.
상기 제어부(200)는 수평구동신호(HD)를 N분할하고, 각 분할된 시간동안에 상기 수직 전송 CCD(122)를 해당 스토리지 에리어로의 접속을 제어하는 제어신호를 각 스위칭 소자(SW)로 제공하고, 이에 따라, 상기 스위칭 소자(SW)는 상기 제어부(200)의 제어신호에 따라 상기 N개의 스토리지 에리어(123)중에서 하나의 스토리지 에리어를 상기 수직 전송 CCD(122)에 연결한다.
한편, 본 발명의 각 CCD소자의 N개의 스토리지 에리어(123) 및 N개의 수평 전송 CCD(124)를 포함하여 N배속으로 신호를 전송할 수 있게 되며, 예를 들어 3개의 스토리지 에리어(123) 및 수평 전송 CCD(124)를 포함하는 경우에는 3배속 신호 전송, 즉 신호처리가 가능해진다. 이 경우, 구동신호 및 스위칭 제어신호 각각은 수직 구동신호(HD)를 3분할되고, 이 각각 분할된 시간동안에 상기 3개의 스토리지 에리어(123) 및 수평 전송 CCD(124) 각각이 순차적으로 선택되어 동작하게 된다.
즉, 본 발명에 따른 CCD소자의 구조는 현재 사용하고 있는 FIT CCD소자에서 스토리지 에리어 및 수평 전송 CCD의 개수를 원하는 배속만큼 구성하고, 광다이오우드 및 수직 전송 CCD는 공유하는 구조이며, 전술한 바와같이, 2배속 카메라는 스토리지 에리어 및 수평 전송 CCD의 개수가 2배인 것을 의미하게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 3배속 HDTV 고속 카메라의 동작 타이밍도로서, 도 7은 본 발명의 CCD 소자가 3개의 스토리지 에리어(123) 및 수평 전송 CCD(124)를 포함하는 경우에 대해서 수평 구동신호(HD)를 3분할한 동작상태를 보이고 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.
도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 N배속 HDTV 고속 카메라에 대한동작을 설명하면, 먼저, 도 4에 도시한 CCD 블록(100)이 입사되는 광을 적색(R),녹색(G) 및 청색(B) 광으로 선별하여 광전변환하고, 이 광전변환된 신호는 멀티부 및 S/H부를 거친 후 신호처리부(300)로 제공하는데, 이 CCD 블록(100)에 대한 동작을 설명하면 다음과 같다.
상기 CCD 블록(100)의 프리즘(110)이 입사되는 광을 사전에 정해진 방향으로 분광시키는데, 이 프리즘(110)의 각 분광 방향에 설치한 색선별 미러(111)가 분광된 광을 적색(R),녹색(G) 및 청색(B) 광으로 각각 선별하여 대응되는 적색 CCD소자(120R), 녹색 CCD소자(120G) 및 청색 CCD소자(120B)로 각각 제공하고, 상기 적색 CCD소자(120R), 녹색 CCD소자(120G) 및 청색 CCD소자(120B)는 상기 색선별 미러(111)에 의해 선별된 적색, 녹색 및 청색 광을 각각 전기적인 신호로 변환하는데, 이 적색 CCD소자(120R), 녹색 CCD소자(120G) 및 청색 CCD소자(120B)에 대한 동작은 동일하며, 그 동작에 대해서 설명하면 다음과 같다.
상기 각 CCD소자의 복수의 포토 다이오드(121)에 의해 입사되는 광이 수광되는데, 이 복수의 포토 다이오드는 적용되는 고속 카메라의 해상도에 해당하도록 복수개로 배열되어 있어야 하며, 이들 포토 다이오드의 수광동작에 따라 저장되는 전하(charge)는 인접하여 대응된 수직 전송 CCD(122) 각각에 전송된다.
한편, 본 발명의 제어부(200)는 상기 각 CCD소자의 스위칭 소자에 스위칭제어신호를 제공하는데, 이 스위칭 제어신호는 수평구동신호(HD)를 N분할하고, 각 분할된 시간동안에 상기 수직 전송 CCD(122)를 해당 스토리지 에리어로의 접속을 제어하는 제어신호로서, 각 스위칭 소자에 각각 제공된다.
그리고, 상기 CCD 구동부(130)는 상기 각 CCD소자의 N개의 스토리지 에리어(123) 및 N개의 수평 전송 CCD(124) 각각에 수평 동기신호를 1/N 시분할하여 순차적으로 제공하는데, 이는 수평구동신호(HD)가 N분할된 구동신호를 상기 N개의 스토리지 에리어(123) 각각에 순차적으로 제공하고, 이에 따라, 상기 N개의 스토리지 에리어(123) 각각은 수평구동신호(HD)가 N분할된 구동신호에 의해 순차적으로 동작한다.
이와 같이, 상기 스위칭 제어신호에 의해, 상기 수직 전송 CCD(122)는 N개의 스토리지 에리어(123)에 순차적으로 연결되고, 이 수직 전송 CCD(122)에 연결된 스토리지 에리어(123)는 구동신호에 의해 동작상태에 됨과 동시에, 이 스토리지 에리어에 연결된 수평 전송 CCD도 동작상태로 된다. 여기서, 상기 CCD 구동부(130)의 구동신호는 상기 제어부(200)의 제어신호와 동기되는 것이 바람직하다.
즉, 발명에서 제안하는 방식에서는 CCD블록을 구동하는 신호로는 포토 다이오우드의 수직 전송 CCD를 구동하는 VA신호와 스토리지 에리어를 구동하는 VB신호로 구성되어 있는데, 포토 다이오우드의 수직 전송 CCD에 관련된 신호에서 음 전압을 유지하는 구간이 포토 다이오우드가 빛을 감광하는 구간에 해당되게 되고, 접지(ground) 레벨에서는 빛을 감광 할 수 없는 구간이 되게 된다.
이에 따라, 상기 스위칭 소자(SW)는 상기 제어부(200)의 제어신호에 따라 동작하는데, 이는 상기 제어부(200)로부터의 제어신호에 따라 상기 수직 전송 CCD(122)를 상기 N개의 스토리지 에리어(123)의 각 스토리지 에리어에 순차적으로 연결시키며, 예를들어, 3개의 제1,제2 및 제3 스토리지 에리어를 포함하는 경우, 상기 수직 전송 CCD(122)는 순차적으로 제1, 제2 및 제3 스토리지 에리어에 연결된다. 이러한 스위칭 소자(SW)에 의해서, 상기 수직 전송 CCD(122)는 연결되는 스토리지 에리어(123)로 저장되어 있는 전하를 전송하고, 이 스토리지 에리어(123)는 상기 수직 전송 CCD(122)로부터 전하를 저장하고 있다가 연결된 수평 전송 CCD(124)로 전송하며, 이후 N개의 수평 전송 CCD(124) 각각은 해당 스토리지 에리어로부터 전하를 전송받아 수평방향으로 전송하며, 이는 멀티부 및 S/H부를 거친 후 해당 영상신호 처리부(300)로 제공한다.
요약하면, 각 수직 전송 CCD는 포토 다이오우드로부터의 신호를 수직 전송 구간 동안에 해당 스토리지 에리어로 라인 단위로 전송하고, 이렇게 스토리지 에리어에 저장된 전하는, 유효영상 신호 구간 동안에 한 라인에 해당하는 영역이 수평 전송 CCD로 전송되며, 이렇게 전송되는 전하는 주 클록으로 영상 데이터가 읽혀지게 된다.
도 7을 참조하면, 수직 전송 CCD를 구동하는 신호의 하나로서 이 신호가 접지(Ground) 레벨을 유지하는 구간은 광 전하가 감광하지 못하는 구간을 의미함으로서, 3개의 제1,제2 및 제3 스토리지 에리어가 있다고 하면, 제1 스토리지 에리어에는 첫 번째 1/180초 동안 감광한 영상이 스토리지 에리어로 이동하고, 제2 스토리지 에리어에는 두 번째 1/180 초 동안 감광 한 영상이 들어가게 되며, 제3 스토리지 에리어에 해당하는 영상신호는 세 번째 1/180초 동안 감광한 영상이 들어가게 된다. 이와 같이 수직전송 CCD와 스토리지 에리어 사이의 스위칭 소자는 각 스토리지 에리어에 들어가는 영상을 분배하여 주는 역할을 한다. 물론 수평 전송 CCD는 스토리지 에리어의 개수 만큼 존재하게 되어 일대일로 접속된다.
그 다음, N개의 신호처리부(300)는 상기 CCD블럭(100)의 각 CCD소자로부터, 또는 S/H부로부터 신호를 각각 전송받아 영상 신호처리하여 영상녹화부(400)로 제공하고, 이 영상녹화부(400)에서는 전송받은 영상신호를 저장하여 녹화하게 된다.
이러한 관계를 이용하여 현재 사용하고 있는 카메라는 60필드의 데이터를 순차적으로 읽어내는 방식을 취하고 있으며, 사용하고자 하는 카메라가 3 배속이면 이 카메라는 180 필드로 데이터를 읽어 내는 성능을 구비하여야 하지만, 현재 사용중인 CCD블록의 클럭속도(clock speed)로는 한계가 있는 방식이므로, 이러한 방식을 해결하기 위해서 CCD블럭의 감광하는 시간을 순차적으로 조절함으로서 고속 카메라를 구현할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명은 CCD블럭은 HDTV 고속 카메라뿐만 아니라, SD 카메라 등과 같이, CCD블럭을 필요로 하는 디지털 카메라 장치에 적용될 수 있으며, 예를 들면, HDTV 슈퍼 슬로우 모션 카메라(super slow motion camera)로 스포츠 방송용 카메라에 활용할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 복수개의 스토리지 에리어 및 수평 CCD를 포함하고, 이들 스토리지 에리어 및 수평 CCD 각각을 포토 다이오드 감광 기간에 시분할 방식으로 구동시키도록 함으로서, 렌즈의 크기를 변화시키지 않으면서 간단하고 저렴하게 임의의 배속을 구현할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 구체적인 실시 예에 대한 설명에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 실시 예에 한정되지 않으며, 또한, 본 발명에 대한 상술한 구체적인 실시 예로부터 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

Claims (11)

  1. 입사되는 광을 수광하는 복수의 포토 다이오드(121);
    상기 포토 다이오드(121)의 수광에 의해 발생된 전하를 전송받아 수직방향으로 전송하는 수직 전송 CCD(122);
    상기 수직 전송 CCD(122)로부터 전하를 저장하는 병렬구조인 N개의 스토리지 에리어(123);
    상기 수직 전송 CCD(122)를 상기 N개의 스토리지 에리어(123)의 각 스토리지 에리어에 제어신호에 따라 순차적으로 연결하는 스위칭 소자(SW);
    상기 N개의 스토리지 에리어(123)에 일대일 접속되어 해당 스토리지 에리어로부터 전하를 전송받아 수평방향으로 전송하는 N개의 수평 전송 CCD(124)를 구비한 CCD 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 소자(SW)는
    수평구동신호(HD)를 N분할하고, 각 분할된 시간동안에 상기 수직 전송 CCD(122)를 해당 스토리지 에리어로의 접속을 제어하는 제어신호에 따라 동작하는 것을 특징으로 하는 CCD 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 N개의 스토리지 에리어(123) 각각은
    수평구동신호(HD)가 N분할된 구동신호에 의해 순차적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 CCD 소자.
  4. 입사되는 광을 설정 방향으로 분광시키는 프리즘(110);
    상기 프리즘(110)의 분광 방향에 설치하여 분광되는 광을 적색(R),녹색(G) 및 청색(B) 광으로 각각 선별하는 색선별 미러(111);
    상기 색선별 미러(111)에 의해 선별된 적색, 녹색 및 청색 광을 각각 전기적인 신호로 변환하는 적색 CCD소자(120R), 녹색 CCD소자(120G) 및 청색 CCD소자(120B)로서,
    상기 각 CCD소자는
    입사되는 광을 수광하는 복수의 포토 다이오드(121);
    상기 포토 다이오드(121)의 수광에 의해 발생된 전하를 전송받아 수직방향으로 전송하는 수직 전송 CCD(122);
    상기 수직 전송 CCD(122)로부터 전하를 저장하는 병렬구조인 N개의 스토리지 에리어(123);
    상기 수직 전송 CCD(122)를 상기 N개의 스토리지 에리어(123)의 각 스토리지 에리어에 제어신호에 따라 순차적으로 연결하는 스위칭 소자(SW); 및
    상기 N개의 스토리지 에리어(123)에 일대일 접속되어 해당 스토리지 에리어로부터 전하를 전송받아 수평방향으로 전송하는 N개의 수평 전송 CCD(124)를 구비한 CCD 블럭.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스위칭 소자(SW)는
    수평구동신호(HD)를 N분할하고, 각 분할된 시간동안에 상기 수직 전송 CCD(122)를 해당 스토리지 에리어로의 접속을 제어하는 제어신호에 따라 동작하는 것을 특징으로 하는 CCD 블럭.
  6. 제5항에 있어서, 상기 N개의 스토리지 에리어(123) 각각은
    수평구동신호(HD)가 N분할된 구동신호에 의해 순차적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 CCD 블럭.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 N개의 수평 전송 CCD(124)로부터의 신호를 퍼버링하는 N개의 멀티부;
    상기 N개의 멀티부로부터의 신호를 샘플링 및 홀딩시켜 영상신호처리부로 제공하는 S/H부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CCD 블럭.
  8. 입사되는 광을 설정 방향으로 분광시키는 프리즘(110);
    상기 프리즘(110)의 분광 방향에 설치하여 분광되는 광을 적색(R),녹색(G) 및 청색(B) 광으로 각각 선별하는 색선별 미러(111);
    상기 색선별 미러(111)에 의해 선별된 적색, 녹색 및 청색 광을 각각 전기적인 신호로 변환하는 적색 CCD소자(120R), 녹색 CCD소자(120G) 및 청색 CCD소자(120B)로서,
    상기 각 CCD소자는
    입사되는 광을 수광하는 복수의 포토 다이오드(121);
    상기 포토 다이오드(121)의 수광에 의해 발생된 전하를 전송받아 수직방향으로 전송하는 수직 전송 CCD(122);
    상기 수직 전송 CCD(122)로부터 전하를 저장하는 병렬구조인 N개의 스토리지 에리어(123);
    상기 수직 전송 CCD(122)를 상기 N개의 스토리지 에리어(123)의 각 스토리지 에리어에 제어신호에 따라 순차적으로 연결하는 스위칭 소자(SW);
    상기 N개의 스토리지 에리어(123)에 일대일 접속되어 해당 스토리지 에리어로부터 전하를 전송받아 수평방향으로 전송하는 N개의 수평 전송 CCD(124);
    상기 각 CCD소자에 구동신호를 제공하며, 해당 CCD의 N개의 스토리지 에리어(123) 및 N개의 수평 전송 CCD(124) 각각에 수평 동기신호를 1/N 시분할하여 순차적으로 제공하는 CCD 구동부(130);
    상기 각 CCD소자의 스위칭 소자에 스위칭 제어신호를 제공하는 제어부(200);
    상기 각 CCD소자로부터의 신호를 각각 전송받아 처리하는 N개의 신호처리부(300); 및
    상기 N개의 신호처리부(300)로부터 순차적으로 입력되는 영상신호를 합성하여 저장하는 영상녹화부(400)를 구비한 N배속 HDTV 고속 카메라.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부(200)는
    수평구동신호(HD)를 N분할하고, 각 분할된 시간동안에 상기 수직 전송 CCD(122)를 해당 스토리지 에리어로의 접속을 제어하는 제어신호를 각 스위칭 소자로 제공하고,
    상기 스위칭 소자(SW)는
    상기 제어부(200)의 제어신호에 따라 동작하는 것을 특징으로 하는 N배속 HDTV 고속 카메라.
  10. 제9항에 있어서, 상기 CCD 구동부(130)는
    수평구동신호(HD)가 N분할된 구동신호를 상기 N개의 스토리지 에리어(123) 각각에 순차적으로 제공하고,
    상기 N개의 스토리지 에리어(123) 각각은 수평구동신호(HD)가 N분할된 구동신호에 의해 순차적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 N배속 HDTV 고속 카메라.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 N개의 수평 전송 CCD(124)로부터의 신호를 퍼버링하는 N개의 멀티부;
    상기 N개의 멀티부로부터의 신호를 샘플링 및 홀딩시켜 영상신호처리부로 제공하는 S/H부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 N배속 HDTV 고속 카메라.
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