KR20000016918U - 씨씨디 카메라의 색 필터 장치 - Google Patents

Abstract

색 필터 장치는 회전 가능한 다각형의 구조체로 이루어지고, 서로 마주보는 면은 동일한 파장의 영상만을 필터링할 수 있는 코팅 물질로 각각 코팅되어 이루어져 있으므로, 각 파장대의 영상을 분리할 수 있는 다수개의 필터가 하나의 구조체로 이루어져 구조를 간소화할 수 있고, 설계가 용이하며, 렌즈부 및 촬상부와의 광축 조절이 용이하다.

Description

씨씨디 카메라의 색 필터 장치{color filter for a charge coupled device}

이 고안은 씨씨디 카메라(CCD(Charge Coupled Device) camera)에 관한 것으로써, 더욱 상세하게 말하자면, 결상된 영상을 각 파장별로 분리하기 위한 색 필터 장치에 관한 것이다.

씨씨디와 같은 고체 촬상 소자를 이용하는 씨씨디 카메라는 렌즈부에 의해 결상된 영상을 각 파장별로 적(R), 녹(G), 청(B)의 영상으로 분리한 후 1개 또는 3개의 고체 촬상 소자를 이용하여, 적(R), 녹(G), 청(B)의 세가지 영상 신호를 출력한다.

그러면, 도 1을 참고로 하여 각 파장별로 영상(R, G, B)을 분리하기 위한 일반적인 프리즘의 구조를 설명한다.

도 1은 결상된 영상을 적(R), 녹(G), 청(B)의 영상으로 분리하기 위한 일반적인 프리즘의 단면도이다.

도 1에 도시한 것과 같이, 적(R), 녹(G), 청(B)의 빛 파장을 각각 분리하기 위한 3개의 프리즘(11∼13)으로 이루어져 있다.

각 프리즘(11∼13)에서, 빛이 출사되는 부분에 각 해당 빛의 파장만을 통과시키기 위한 물질이 코팅(111,121,131)되어 있고, 빛이 입사되는 부분에는 각 해당 파장의 빛만을 반사시키기 위한 물질이 코팅되어 있다.

그로 인해, 도 1에 도시한 것과 같이. 도시되지 않은 렌즈부를 통해 빛의 영상이 입사되면, 각 해당 프리즘(11∼13)의 일측면에 각 해당 파장만의 빛이 반사된다.

따라서, 각 해당 프리즘(11∼13)으로 입사된 해당 파장의 영상(R, G, B)은 입사 각도에 따라 반사 각도가 결정되어, 해당 코팅 물질(111,121,131)을 통해 출사된다.

이와 같이 각 파장별로 해당 영상(R, G, B)이 분리되어 출력되면, 각 파장대를 갖는 영상(R, G, B)이 출사되는 위치에 도시되지 않은 3개의 씨씨디를 장착하여, 해당 파장의 영상(R, G, B)을 영상 신호로 출력한다.

그로 인해, 씨씨디 카메라는 각 씨씨디에서 출력되는 적(R), 녹(G), 청(B)의 영상 신호를 처리하여 고해상도를 갖는 컬러 영상을 출력하게 된다.

그러나 이와 같이 각 파장별로 빛의 영상(R, G, B)을 분리하여 해당 영상 신호로 출력할 경우 세 개의 프리즘(11∼13)을 이용하므로, 빛이 입사되는 면(입사면)에서부터 각 출사되는 면(출사면)까지의 광로가 일정하게 유지되어야 하므로, 각 해당 프리즘(11∼13)의 조립이 매우 난해하고 복잡하다.

또한 하나의 광로에 모든 프리즘(11∼13)를 정확하게 일치시켜야 하므로 많은 작업 시간이 요구되는 문제가 발생한다.

그러므로 이 고안이 이루고자하는 기술적 과제는 빛을 각 파장별로 분리하는 색 필터 장치의 구조를 간소화하는 것이다.

도 1은 종래의 씨씨디 카메라에서 파장별로 영상을 분리하기 위한 프리즘의 단면도이고,

도 2는 이 고안의 실시예에 따른 파장별로 영상을 분리하기 위한 색 필터 장치의 단면도이고,

도 3은 이 고안의 실시예에 따른 색 필터 장치의 장착도이고,

도 4은 이 고안의 실시예에 따른 영상 신호 처리 장치의 블럭도이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 이 고안에 따른 색 필터 장치는 하나의 구체로 이루어져 각 파장에 해당하는 빛을 필터링할 수 있도록 하는 것이다.

바람직하게, 색 필터 장치는 회전 가능한 다각형의 구조체로 이루어지고, 서로 마주보는 면은 동일한 파장의 영상만을 필터링할 수 있는 코팅 물질로 각각 코팅되어 있는 색 필터 장치.

바람직하게, 색 필터 장치는 정육면체의 형상으로 이루어져 있다.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 이 고안의 실시예에 따른 색 필터 장치에 대하여 이 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 고안을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2에는 이 고안의 실시예에 따른 색 필터 장치를 도시하고, 도 3에는 색 필터 장치의 장착 위치를 도시하고, 도 4에는 이 고안의 실시예에 따른 영상 신호 처리 장치의 구조를 도시한다.

도 2에 도시한 것과 같이, 각 파장별로 빛의 영상을 분리하기 위한 색 필터 장치(10)는 정육면체의 형상으로 이루어지고, 서로 마주보는 면은 각각 적(R)의 파장만을 통과시키는 필터(101), 녹(G)의 파장만을 통과시키는 필터(102), 및 청(B)의 파장만을 통과시키는 필터(103)가 코팅되어 있다.

또한, 적(R), 녹(G), 청(B) 파장의 빛을 통과시키기 위해, 색 필터 장치(10)는 도 2에 도시된 것과 같이 모터(M) 등과 같은 회전부재에 의해 중심축을 중심으로 회전되고, 원활한 회전을 위해 베어링 등을 이용할 수도 있다.

이 때 모터(M)는 도시되지 않은 제어부에 의해 동작 상태가 제어된다.

도 3에 도시한 것과 같이 색 필터 장치(10)는 상을 결상하는 렌즈부(L) 및, 씨씨디와 같은 촬상 소자(1) 사이에 장착되고 동일한 광축(X) 상에 위치한다. 그러나 색 필터 장치(10)는 렌즈부(L)와 동일한 광축(X) 상 위에 위치하면서 렌즈부(L) 앞에 장착될 수도 있다.

색 필터 장치(10)에서 각 파장별로 필터링한 영상을 신호 처리하기 위한 영상 신호 처리 장치의 구조를 도 4를 참고로 하여 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 촬상 소자(1)는 적(R), 녹(G), 청(B) 영상에 해당하는 전기적인 색 신호를 발생하여, 영상 처리부(2)로 입력한다.

영상 처리부(2)에는 제1 내지 제3 메모리(41∼43)가 연결되어, 영상 처리부(2)에 의해 처리된 각 영상 신호를 파장별로 각각 제1 내지 제3 메모리(41∼43)에 저장할 수 있도록 한다.

제3 메모리(43)에는 출력신호 생성부(5)가 연결되어, 영상 출력을 위한 비디오 신호가 출력될 수 있도록 한다.

또한, 영상 처리부(2)에는 회전체 동기신호 발생부(3)가 연결된다.

회전체 동기신호 발생부(3)는 색 필터 장치(10)의 필터(101∼103) 면이 광축(X)에 대하여 수직일 때 각 해당 필터(101∼103)를 통과한 빛에 해당하는 영상 신호만을 처리할 수 있도록 영상 처리부(2)로 동기 신호를 출력하는 것이다.

따라서, 회전체 동기신호 발생부(3)는 회전체인 색 필터 장치(10)와 연결된 모터(M)가 장착된 축의 반대쪽 축이나 색 필터 장치(10)의 상부 또는 하부면에 장착될 수 있고 포토 센서로 이루어져, 각 해당 필터(101∼103)가 광축에 대해 수직일 때만 발광된 빛을 수광한 후 이에 해당하는 상태의 신호를 동시 신호로 영상 처리부(2)로 입력한다.

그로 인해, 영상 처리부(2)는 회전체 동기신호 발생부(3)에서 동기 신호가 입력될 때만, 촬상 소자(1)에서 출력된 신호를 입력하여 처리할 수 있도록 하므로, 색 필터 장치(10)의 회전 상태와 영상 처리부(2)의 신호 처리가 정확하게 일치할 수 있도록 한다.

그러면, 이와 같은 구조로 이루어져 있는 영상 신호 처리 장치의 동작은 다음과 같다.

먼저, 렌즈부(L)에 의해 결상된 영상은 회전하는 색 필터 장치(10)로 입사된다.

색 필터 장치(10)는 순차적으로 각 해당 필터(101∼103)로 입사되는 빛의 영상중에서 각 필터(101∼103)에 해당하는 영상만을 필터링한다. 그로 인해 색 필터 장치(10)는 순차적으로 적(R), 녹(G), 청(B)의 파장을 갖는 영상을 분리하여 출력한다.

즉, 렌즈부(L)를 통해 입사되는 영상이 색 필터 장치(10)의 적(R)색의 영상만을 통과시키는 필터(101) 면으로 입사될 경우엔 적(R)색의 영상만이 통과되어 촬상 소자(1)로 입력되고, 녹(G)색의 영상만을 통과시키는 필터(102) 면으로 입사될 경우엔 녹(G)색의 영상만을 통과시키고, 청(B)색의 영상만을 통과시키는 필터(103) 면에 입사될 경우엔 청(B)색의 영상만을 통과시켜 촬상 소자(1)로 입력된다.

색 필터 장치(10)는 정육면체로 이루어져 있으므로 약 60。 간격으로 해당 필터(101∼103)를 이용하여 적(R), 녹(G), 청(B)에 해당하는 영상을 순차적으로 분리하면, 촬상 소자(1)는 각 분리된 영상(R, G, B)에 해당하는 전기적인 영상 신호를 영상 처리부(2)로 출려한다.

따라서 영상 처리부(2)는 회전체 동기신호 발생부(3)에서 동기 신호가 입력되면, 즉, 60°씩 회전하여 광축(X)에 대해 각 해당 필터(101∼103)면이 수직일 경우 파장별로 입력되는 영상 신호를 판독하여 일반적인 영상 신호 처리 동작에 따라 이용 가능한 상태로 영상 신호를 변환한 후, 제1 내지 제3 메모리(41∼43)에 각 파장별로 순차적으로 저장한다.

그로 인해, 적(R), 녹(G), 청(B)에 해당하는 영상 신호를 순차적으로 처리되므로, 적(R)색의 영상 데이터는 제1 메모리(41)에 입력되고, 녹(G)색의 영상 데이터는 제2 메모리(42)에 저장되고, 청(B)색의 영상 데이터는 제3 메모리(43)에 저장된다.

제3 메모리(43)에 청(B)색의 영상 데이터가 입력되면, 영상 처리부(2)는 제1 메모리(41)와 제2 메모리(42)에 저장된 적색과 녹색에 해당하는 영상 데이터를 제3 메모리(43)로 입력하여, 세가지 영상을 하나의 영상으로 합성한다.

그로 인해, 제3 메모리(43)에서, 3원색(적, 녹, 청)의 영상 데이터가 모두 하나의 영상 데이터로 합성된 후, 출력 신호 생성부(5)로 출력된다.

그러므로, 출력 신호 생성부(5)는 적(R), 녹(G), 청(B)의 데이터가 합성된 신호를 일반적인 영상 신호 처리 방법을 이용하여, 최종적으로 비디오 신호를 생성하여, 도시되지 않은 액정 표시 장치와 같은 영상 출력 장치로 출력한다.

따라서, 촬상 소자(1)를 통해 입력된 영상이 영상 출력 장치를 통해 출력되어, 촬영된 화상을 볼 수 있게 된다.

이와 같이 촬상 소자를 이용하여 피사체를 촬영할 경우, 해당(적,녹,청) 파장별로 영상을 분리할 수 있는 각각의 필터가 하나의 구조체로 이루어져 있으므로, 구조를 간소화할 수 있고, 설계가 용이하다.

또한 하나의 구조체로 이루어져 있으므로, 렌즈부 및 촬상부와의 광축 조절이 용이하므로, 조립이 용이하다.

Claims (3)

1. 각 파장별로 영상을 분리하기 위한 색 필터 장치에 있어서,

   회전 가능한 다각형의 구조체로 이루어지고, 서로 마주보는 면은 동일한 파장의 영상만을 필터링할 수 있는 코팅 물질로 각각 코팅되어 있는 색 필터 장치.
2. 제1항에서, 상기 색 필터 장치는,

   정육면체의 형상으로 이루어져 있고,

   영상을 결상하는 렌즈부와, 촬상 소자 사이에 장착되며, 동일한 광축상에 위치하는 것을 특징으로 하는 색 필터 장치.
3. 회전 가능한 다각형의 구조체로 이루어지고, 서로 마주보는 면은 동일한 파장의 영상만을 필터링할 수 있는 코팅 물질로 각각 코팅되어, 렌즈부에 의해 결상된 영상을 각 파장별로 분리하는 색 필터 장치와;

   상기 색 필터 장치에서 분리된 각 파장에 따른 영상을 전기적인 신호로 변환하는 촬상부와;

   상기 촬상부에서 출력되는 영상 신호를 입력하여, 영상 신호 처리하는 영상처리부와;

   상기 색 필터 장치의 각 코팅면이 광축에 대하여 수직일 경우, 동기 신호를 발생시키는 상기 영상 처리부로 출력하여 동기 신호가 입력될 때 영상 처리부로 입력되는 영상 신호를 처리할 수 있도록 하는 회전체 동기신호 발생부와;

   상기 영상 처리부와 연결되어, 각 파장별로 처리된 영상 데이터를 각각 저장할 수 있도록 하는 다수개의 저장장치를 포함하여 이루어져 있는 씨씨디 카메라.