KR19990055039A - 비디오 카메라의 화상 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비디오 카메라의 화상 처리장치에 관한 것으로서, 배럴 마스터의 선단에는 고체 촬상소자의 수광면에 결상된 화상의 위치를 1피치만큼 반복 이동시킬 수 있도록 하기 위해 한 쌍의 압전소자에 의해 수평 및/또는 수직방향으로 평행하게 이동되는 제1고화질 유니트가 설치되고, 고체 촬상소자 전방에는 피사체의 화상인식범위를 넓히기 위해 제1 및 제2압전소자에 의해 전후 및/또는 좌우방향으로 회전하는 제2고화질 유니트가 설치됨으로써, 피사체로부터 입사된 입사광의 광축을 중심으로 하여 고정렌즈와 광 로워 패스 필터를 수평, 수직방향으로 평행하게 이동시키거나 또는 전후, 좌우방향으로 회전시켜 저분해능 고체 촬상소자로부터 고해상력 및 고분해능 화질의 화상을 얻을 수 있다.

Description

비디오 카메라의 화상 처리장치

본 발명은 비디오 카메라의 화상 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정렌즈와 광 로워 패스 필터를 수평,수직 및/또는 전후, 좌우방향으로 구동시켜 저분해능 고체 촬상소자로부터 해상력 및 색분해능이 향상된 고화질의 화상을 얻을 수 있도록 한 비디오 카메라의 화상 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, CCD(charge coupled device)와 같은 저분해능 고체 촬상소자를 이용한 캠코더 또는 프로젝션 텔레비전 등의 화상 처리장치는 화상을 촬영하여 기록매체에 녹화하고, 녹화된 화상을 재생하기 위한 장치로서, 이러한, 종래의 화상 처리장치는 도 1에 도시된 바와같이, 렌즈부(10)가 그의 선단에 장착된 렌즈경통(12)이 마련되며, 렌즈경통(12) 내부에는 피사체로부터 입사되는 광의 배율을 확대 및/또는 축소시키기 위한 줌 렌즈(14)가 직선이동 가능하게 설치되고, 렌즈경통(12) 후방에는 배럴 마스터(16)가 결합된다.

렌즈경통(12)과 배럴 마스터(16) 사이에는 피사체로부터 입사된 광량을 조절할 수 있도록 조리개(iris)(18)가 장착되고, 배럴 마스터(16) 내부에는 고정렌즈(20) 및 줌 렌즈(14)와 동일방향 및 속도로 이동하면서 수광면에 입사광의 초점을 결상시키는 포커싱 렌즈(22)가 설치되며, 줌 렌즈(14) 및 포커싱 렌즈(22)는 리니어모터에 의해 동작된다. 그리고, 배럴 마스터(16)의 후방측에는 광 로워 패스 필터(optical low pass filter)(24)를 포함한 고체 촬상소자(26)가 고정된다.

이와같이 구성된 종래의 화상 처리장치는, 피사체로부터 입사되는 입사광이 렌즈경통(12)의 렌즈부(10)를 통과함과 동시에 리니어모터에 의해 직선 이동하는 줌 렌즈(14)를 통과하면서 고배율로 확대되거나 또는 축소되고, 조리개(18)에 의해 입사광의 광량이 조절되면서 고정렌즈(20), 포커싱 렌즈(22) 및 광 로워 패스 필터(24)를 통해 고체 촬상소자(26)의 수광면 상에 결상된다.

그 후, 결상된 입사광은 고체 촬상소자(26)로부터 전기적인 신호를 거쳐 디지털 화상신호로 변환되고, 디지털 화상신호는 다시 픽셀들을 스캔닝한 상태에서 필드 메모리에 저장된 후 필드 주파수로 출력하여 기록재생장치(도시되지않음)에서 화상을 녹화하게 된다.

그러나, 상기와 같이 배럴 마스터에 고정된 고체 촬상소자는 반도체 칩상에서 형성되기 때문에 해상도 및 색수차가 저하됨은 물론 분해능이 낮아지는 단점이 있었다.

상기의 단점의 해소하기 위해서는 수광 영역내에 많은 수광 소자를 집적시켜 고체 촬상소자의 분해능을 높일 수 있지만, 이에 따른 반도체 설계 및 제조 부담이 커짐에 따라 경제적인 비용이 상승되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 피사체로부터 입사된 입사광의 광축을 중심으로 하여 고정렌즈와 광 로워 패스 필터를 수평, 수직방향으로 평행하게 이동시키거나 또는 전후, 좌우방향으로 회전시켜 저분해능 고체 촬상소자로부터 고해상력 및 고분해능 화질의 화상을 얻을 수 있는 비디오 카메라의 화상 처리장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 화상 처리장치를 개략적으로 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 비디오 카메라의 화상 처리장치를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 화상 처리장치에 적용되는 고정렌즈를 수직 및/또는 수평방향으로 구동시키기 위한 제1구동수단을 도시한 정면도,

도 4는 도 3에 도시된 제1구동수단의 요부를 확대한 단면도,

도 5a는 본 발명에 따른 제1구동수단이 구동되지 않을 때 수광면에 결상된 화상을 도시한 도면,

도 5b,5c는 도 5a의 제1구동수단이 수평방향으로 구동될 때 화상을 도시한 도면,

도 5d,5e는 도 5a의 제1구동수단이 수직방향으로 구동될 때 화상을 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 화상 처리장치에 적용되는 고체 촬상소자를 전후 및/또는 좌우방향으로 구동시키기 위한 제2구동수단을 도시한 정면도,

도 7은 도 6에 도시된 제2구동수단의 A-A 단면도,

도 8a는 본 발명에 따른 제2구동수단이 구동되지 않을 때 수광면에 결상된 화상을 도시한 도면,

도 8b 내지 도8d는 본 발명에 따른 제2구동수단이 도 8a에 대해 전후 및/또는 좌우방향으로 구동될 때 화상을 도시한 도면,

도 9는 도 8a 내지 도 8d의 화상을 합성하여 얻어지는 고화질 화상을 보인 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

40,50 : 제1 및 제2고화질 유니트 42 : 고정렌즈

44,54 : 제1 및 제2보빈 46 : 판스프링

52 : 광 로워 패스 필터 56 : 브래킷

58 : 볼 60 : 압전소자

62,64 : 제1 및 제2압전소자

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 렌즈부가 장착된 렌즈경통과 상기 렌즈경통 후방측에 결합되는 배럴 마스터 및 상기 렌즈경통과 배럴 마스터 사이에 설치되는 조리개 그리고, 상기 배럴 마스터에 고정되어 피사체로부터 입사된 입사광이 그 수광면에 결상되는 저분해능 고체 촬상소자로 구비된 비디오 카메라의 화상 처리장치에 있어서, 상기 배럴 마스터의 선단에 설치되어 상기 고체 촬상소자의 수광면에 결상되는 화상의 위치를 1피치만큼 반복 이동시키는 제1고화질 유니트와; 상기 제1고화질 유니트에 결합되어 상기 피사체로부터 입사된 입사광의 광축에 대해 상기 제1고화질 유니트를 수평 및/또는 수직방향으로 평행하게 이동시키기 위한 제1구동수단; 및 상기 고체 촬상소자의 전방에 설치되어 상기 고체 촬상소자의 수광면에 결상되는 피사체의 화상인식범위를 넓히기 위한 제2고화질 유니트와; 상기 제2고화질 유니트에 결합되어 상기 피사체로부터 입사된 입사광의 광축에 대해 상기 제2고화질 유니트를 전후 및/또는 좌우방향으로 회전시키기 위한 제2구동수단이 마련되는 것에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 제1고화질 유니트는 고정렌즈가 그의 중앙에 고정된 제1보빈과 상기 제1보빈과 상기 배럴 마스터의 연장돌기부에 일끝단이 각각 사출 성형되는 판스프링으로 구비된 것에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 제1구동수단은 상기 배럴 마스터의 연장돌기부에 일단부가 고정되고 타단부는 상기 제1보빈에 고정되어 외부에서 인가되는 전압에 의해 변형되는 한 쌍의 압전소자가 사용되는 것에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 제2고화질 유니트는 상기 포커싱 렌즈와 고체 촬상소자 사이에 설치된 광 로워 패스 필터와 상기 광 로워 패스 필터의 외측으로 위치되는 제2보빈과 상기 제2보빈을 전후 및/또는 좌우방향으로 회전시키기 위해 상기 배럴 마스터와 결합된 브래킷과 상기 광 로워 패스 필터와 제2보빈의 회전중심이 되는 볼로 구비된 것에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 제2구동수단은 상기 배럴 마스터와 제2보빈에 각각 일끝단이 고정되어 상기 광 로워 패스 필터를 좌우방향으로 회전시키기 위한 제1압전소자와 상기 배럴 마스터와 브래킷에 일끝단이 고정되어 상기 광 로워 패스 필터를 포함한 제2보빈을 전후방향으로 회전시키기 위한 제2압전소자가 사용된 것에 의해 달성된다.

이하, 본 발명에 따른 비디오 카메라의 화상 처리장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 다른 화상 처리장치를 도시한 도면으로서, 화상 처리장치는 렌즈부(10)가 그의 선단에 장착된 렌즈경통(12)과 이의 후방측에 결합되는 배럴 마스터(16)와 렌즈경통(12)과 배럴 마스터(16) 사이에 설치되어 피사체로부터 입사된 광량을 조절하기 위한 조리개(18) 그리고, 배럴 마스터(16)에 고정되는 저분해능 고체 촬상소자(26)로 구성된다.

렌즈경통(12)과 배럴 마스터(16) 내부에는 입사광의 배율을 확대 및/또는 축소시키기 위한 줌 렌즈(14)와 이 줌 렌즈(14)와 동일방향 및 속도로 이동하는 포커싱 렌즈(22)가 리니어 모터(도시되지않음)에 의해 직선이동 가능하게 장착되고, 배럴 마스터(16)의 선단에는 고체 촬상소자(26)의 수광면에 결상된 화상의 위치를 1피치(pitch)만큼 이동되는 제1고화질 유니트(40)가 도 3 및 도 4에서와 같이 설치되며, 이 제1고화질 유니트(40)에는 입사광의 광축에 대해 제1고화질 유니트(40)를 수평 및/또는 수직평방향으로 평행하게 이동시키기 위한 제1구동수단이 결합된다.

고체 촬상소자(26) 전방에는 수광면에 결상된 화상의 위치를 반 피치(0.5)만큼 반복이동시켜 화상의 인식범위를 넓히기 위한 제2고화질 유니트(50)가 도 6 및 도 7과 같이 설치되고, 제2고화질 유니트(50)에는 입사광의 광축에 대해 전후 및/또는 좌우방향으로 회전시키기 위한 제2구동수단이 결합된다.

제1고화질 유니트(40)는 고정렌즈(42)가 그의 중앙에 고정된 제1보빈(44)과 제1보빈(44)과 배럴 마스터(16)의 연장돌기부(16a)에 일끝단이 각각 사출 성형되는 판스프링(46)으로 구비된다.

제2고화질 유니트(50)는 포커싱 렌즈(22)와 고체 촬상소자(26) 사이에 설치된 광 로워 패스 필터(52)와 광 로워 패스 필터(52)의 외측으로 위치되는 제2보빈(54)과 이 제2보빈(54)을 좌우방향으로 회전시키기 위하여 배럴 마스터(16)와 결합된 브래킷(56) 그리고, 광 로워 패스 필터(52)와 제2보빈(54)을 각각 전후 및/또는 좌우방향으로 회전시킬 수 있도록 중심축이 되는 볼(58)로 구비된다.

제1구동수단은 배럴 마스터(16)의 연장돌기부(16a)에 일단부가 고정되고 타단부는 제1보빈(44)에 고정되어 외부에서 인가되는 전압에 의해 변형되는 한 쌍의 압전소자(piezo)(60)가 사용되며, 제2구동수단은 배럴 마스터(16)와 제2보빈(54)에 각각 일끝단이 고정되어 광 로워 패스 필터(52)를 좌우방향으로 회전시키기 위한 제1압전소자(62)와 배럴 마스터(16)와 브래킷(56)에 일끝단이 고정되어 광 로워 패스 필터(52)를 포함한 제2보빈(54)을 전후방향으로 회전시키기 위한 제2압전소자(64)가 사용된다.

여기에서, 제1 및 제2구동수단은 서로 교차되도록 설치되며, 제1 및 제2구동수단은 보이스 코일 모터(voice coil motor) 및/또는 스텝핑 모터 등을 대용하여 사용할 수 있다. 본 발명에서는 화상 처리장치의 소형화를 구현시키기 위해 압전소자를 사용한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 비디오 카메라의 화상 처리장치에 대한 작용을 도 5a 내지 도5e와 도 8a 내지 도 9를 참조하여 상세하게 설명한다.

피사체로부터 입사된 입사광은 렌즈부(10) 및 줌 렌즈(14)를 통하면서 줌 렌즈(14)의 직선이동에 따라 고배율로 확대되거나 또는 축소되고, 조리개(18)에 의해 그 광량이 조절되면서 제1고화질 유니트(40)의 고정렌즈(42)를 통과하게 된다.

고정렌즈(42)를 통과한 입사광이 포커싱 렌즈(22)에 의해 집광됨과 동시에 광 로워 패스 필터(52)를 거쳐 고체 촬상소자(26)의 수광면에 결상되면, 고체 촬상소자(26)에서는 이 화상신호를 전기적인 신호로 변환한 후 도 5a에서와 같은 초기화상을 필드 메모리에서 저장한다.

그 후, 저색분해능 고체 촬상소자(26)로부터 고색분해능의 화상을 얻기 위해 배럴 마스터(16)의 연장돌기부(16a)와 제1보빈(44)에 일끝단이 각각 사출 성형된 압전소자(60)에 전압을 인가하면, 고정렌즈(42)가 포함된 제1보빈(44)이 피사체로부터 입사된 입사광의 광축에 대해 수평방향으로 평행하게 이동하면서 고체 촬상소자(26)의 수광면에 입사되는 화상의 위치를 도 5b 및 도5c와 같이 1피치만큼 각각 반복이동시킨 후 결상된 화상을 저장한다.

그리고, 고정렌즈(42)가 포함된 제1보빈(44)을 입사광의 광축에 대해 수직방향으로 평행하게 이동시켜 도 5d와 도 5e에서와 같이 수직으로 1피치만큼 반복이동시킨 다음 도 5a 내지 도 5e에서 결상된 화상들을 합성하여 고색분해능의 화상을 얻을 수 있다. 즉, 합성한 색수차의 정보레벨을 약 2배 이상 높일 수 있는 것이다.

한편, 포커싱 렌즈(22)에 의해 집광된 입사광이 전후 및 좌우로 구동되지 않는 광 로워 패스 필터(52)를 거쳐 고체 촬상소자(26)의 수광면에 결상되면, 이 결상된 화상신호를 전기적 신호로 변경하여 디지털 화상신호로 변환한 후 도 8a에서와 같이 초기화상(x로 표시)을 필드 메모리에 저장한다.

그리고, 입사광의 광축에 대해 광 로워 패스 필터(52)를 전후 및/또는 좌우방향으로 회전시켜 저분해능 고체 촬상소자(26)로부터 고화질의 화상을 얻기 위해 제1 및 제2압전소자(62)(64) 측으로 외부 전압을 인가하면, 제2고화질 유니트(50)의 광 로워 패스 필터(52)를 포함한 제2보빈(54)이 X축 방향으로 결합된 볼(58)을 중심으로 좌우로 회전하고 또한, 제2보빈(54)을 포함한 브래킷(56)이 Y축 방향으로 결합된 볼(58)을 중심축으로 하여 전후로 회전함에 따라 고체 촬상소자(26)의 수광면상에 결상되는 위치가 변경하게 된다.

즉, 8b에서와 같이 X축 방향의 제1압전소자(62)를 구동시키면, 광 로워 패스 필터(52)를 통과하는 입사광이 초기화상(x)에 대해 0.5피치 이동된 위치에서 고체 촬상소자(26)의 수광면에 결상되고, 결상된 화상(ｏ로 표시)은 전술한 바와같이 디지털 화상신호로 변환한 후 필드 메모리에 저장한다.

이와같은 상태에서 Y축 방향의 제2압전소자(64)를 구동시키면, 8c와 같이 광 로워 패스 필터(52)가 회전되면서 입사광의 화상(ｏ)에 대해 다시 0.5피치만큼 이동된 위치의 수광면에 결상되고, 화상(ㅁ로 표시)을 후 필드 메모리에 저장한다.

또한, 수광면에 결상된 화상(ㅁ)을 저장한 후 다시 제1압전소자(62)를 구동시키면 화상(ㅁ)에 대해 0.5피치 이동된 화상(ㅿ)을 얻을 수 있어 이들을 저장한 필드 메모리에서 각각의 화상을 순차적으로 출력함과 동시에 합성하여 도 9에서와 같이 고체 촬상소자(26)로부터 고색분해능과 고해상력을 갖는 고화질의 화상을 얻을 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 고정렌즈(42)와 광 로워 패스 필터(52)를 동시에 구동시켜 저분해능 고체 촬상소자(26)로부터 고색분해능과 및 고해상력 화상을 얻을 수 있으며, 이와 반대로 고정렌즈와 광 로워 패스 필터에서 고해상력과 고색분해능을 실현할 수 있다.

비록, 본 발명에서는 제1고화질 유니트를 수평 및 수직으로 평행하게 이동시키고, 제2고화질 유니트를 전후 및 좌우방향으로 회전시켰지만, 고체 촬상소자로부터 고화질의 화상을 얻기 위해 제1고화질 유니트를 회전시키고 이와 동시에 제2고화질 유니트를 평행하게 이동시킬 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 비디오 카메라의 화상 처리장치에 의하면, 피사체로부터 입사된 입사광의 광축을 중심으로 하여 고정렌즈와 광 로워 패스 필터를 수평, 수직방향으로 평행하게 이동시키거나 또는 전후, 좌우방향으로 회전시켜 저분해능 고체 촬상소자로부터 고해상력 및 고분해능 화질의 화상을 얻을 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구 범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims (9)

1. 렌즈부가 장착된 렌즈경통과 상기 렌즈경통 후방측에 결합되는 배럴 마스터 및 상기 렌즈경통과 배럴 마스터 사이에 설치되는 조리개 그리고, 상기 배럴 마스터에 고정되어 피사체로부터 입사된 입사광이 그 수광면에 결상되는 저분해능 고체 촬상소자로 구비된 비디오 카메라의 화상 처리장치에 있어서,

   상기 배럴 마스터의 선단에 설치되어 상기 고체 촬상소자의 수광면에 결상되는 화상의 위치를 1피치만큼 반복 이동시키는 제1고화질 유니트와;

   상기 제1고화질 유니트에 결합되어 상기 피사체로부터 입사된 입사광의 광축에 대해 상기 제1고화질 유니트를 수평 및/또는 수직방향으로 평행하게 이동시키기 위한 제1구동수단; 및

   상기 고체 촬상소자의 전방에 설치되어 상기 고체 촬상소자의 수광면에 결상되는 피사체의 화상인식범위를 넓히기 위한 제2고화질 유니트와;

   상기 제2고화질 유니트에 결합되어 상기 피사체로부터 입사된 입사광의 광축에 대해 상기 제2고화질 유니트를 전후 및/또는 좌우방향으로 회전시키기 위한 제2구동수단이 마련되는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라의 화상 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1고화질 유니트는 고정렌즈가 그의 중앙에 고정된 제1보빈과 상기 제1보빈과 상기 배럴 마스터의 연장돌기부에 일끝단이 각각 사출 성형되는 판스프링으로 구비된 것을 특징으로 하는 비디오 카메라의 화상 처리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1구동수단은 상기 배럴 마스터의 연장돌기부에 일단부가 고정되고 타단부는 상기 제1보빈에 고정되어 외부에서 인가되는 전압에 의해 변형되는 한 쌍의 압전소자가 사용됨을 특징으로 하는 비디오 카메라의 화상 처리장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2고화질 유니트는 상기 포커싱 렌즈와 고체 촬상소자 사이에 설치된 광 로워 패스 필터와 상기 광 로워 패스 필터의 외측으로 위치되는 제2보빈과 상기 제2보빈을 전후 및/또는 좌우방향으로 회전시키기 위해 상기 배럴 마스터와 결합된 브래킷과 상기 광 로워 패스 필터와 제2보빈의 회전중심이 되는 볼로 구비된 것을 특징으로 하는 비디오 카메라의 화상 처리장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제2구동수단은 상기 배럴 마스터와 제2보빈에 각각 일끝단이 고정되어 상기 광 로워 패스 필터를 좌우방향으로 회전시키기 위한 제1압전소자와 상기 배럴 마스터와 브래킷에 일끝단이 고정되어 상기 광 로워 패스 필터를 포함한 제2보빈을 전후방향으로 회전시키기 위한 제2압전소자가 사용되는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라의 화상 처리장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1고화질 유니트는 전후, 좌우방향으로 회전되고, 상기 제2고화질 유니트는 수평 및 수직방향으로 평행하게 이동 가능하도록 설치됨을 특징으로 하는 비디오 카메라의 화상 처리장치.
7. 제3항 및 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2구동수단은 서로 교차되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 비디오 카메라의 화상 처리장치.
8. 제7에 있어서, 상기 제1 및 제2구동수단이 보이스 코일 모터로 된 것을 특징으로 하는 비디오 카메라의 화상 처리장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2구동수단이 스텝핑 모터로 된 것을 특징으로 하는 비디오 카메라의 화상 처리장치.