KR830002783B1 - 컬러촬상장치(撮像裝置) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

컬러촬상장치(撮像裝置)

제1도, 제2도 및 제3도는 CCD를 사용한 고체촬상장치의 일례의 구조를 설명하기 위한 도면.

제4도는 고체촬상장치를 사용한 컬러촬상 장치의 종래의 일례의 계통도.

제5도 및 제6도는 그 설명을 위한 도면.

제7도는 본원 발명에 의한 컬러촬상장치의 요부의 일례를 나타낸 도면.

제8도는 본원 발명에 의한 컬러촬상장치의 요부의 일례를 설명하기 위한 도면.

제9도는 그 일례의 계통도.

제10도는 본원 발명의 요부의 다른 예를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 촬상부 FR : 적새용스트라이프상필터소자

FG : 녹색용스트라이프상필터소자 Fcy : 시안용스트라이프상필터소자

컬러촬상장치로서 촬상소자에 예를들어 CCD(Charge Coupled Device)를 사용한 고체촬상장치가 사용되고, 그 촬상부의 전면에 광학색분리필터가 배설되는 것이 있다.

제1도는 CCD를 사용한 고체촬상장치의 일례로서, 이 예는 CCD이미지 센서의 동작방식이 프레임수송방식일 경우의 예이다. 즉, 고치촬상장치는 화면의 수평방향에 대응하는 방향으로 피치 JH로 m 개이며, 화면의 수직 방향에 대응하는 방향에 피치 JH로 n 개의 화소(畵素)부분을 갖는 촬상부 (1)와, 마찬가지 구성의 축적부 (2)와, m 피트분의 출력시프트레지스터 (3)로 이루어져 있고, 각 수직주사구간 TS에 있어서, 피사체의 촬상에 의해 촬상부 (1)에 차아지가 주어지고, 제2도에 나타낸 바와 같이, 이것이 다음의 수직동기신호 SV를 포함하는 수직귀선구간(垂直歸線區間) TB내에서 전송개시마아커신호 MT에 계속되는 n 개의 전송펄스 CA에 의해서 각 라인위치마다 축적부 (2)에 순차 고속으로 전송되고, 전부 전송되면, 다음의 수직주사구간 TS에 있어서, 그 각 수평귀선구간내의 수평동기신호 SH의 나중의 시점에 있어서 전송펄스 C_B에 의해서 1라인분씩 순차 출력시프트레지스터 (3)에 전송되고, 출력시스트레지스터 (8)에서 각각의 수평주사구간에 있어서 전송펄스 Co에 의해서 m 피트분씩 직렬적으로 독출(讀出)되고) 이것이 출력취출부 (4)에서 꺼내지도록 되어 있다. 그리고 각 전송펄스 C_A, C_B, C_O는 이 예에서는 각기3상(相)의 클록펄스 C_A1, C_A2,및 C_A3, C_B1, C_B2, 및 C_B3, C_O1, C_O2, C_O3로 구성된다.

그리고, 이 고체촬상장치의 촬상부 (1)의 전면에 식분리필터 (5)가 배설되어서, 컬러촬상신호가 얻어지도록 되는 것이지만, 이 색분리필터 (5)로서는 종래 제3도에 나타낸 바와같은 것이 사용되고 있었다.

즉, 이 색분리필터 (5)는 적색광(赤色光)만을 투과하는 스트라이프상의 적색용필터소자 F_R와, 녹색광만을 투과하는 스트라이프상의 . 색용 필터소자 F_G와, 청색광만을 투과하는 스트라이프상의 . 색용 필터소자 F_B가 촬상부 (1)의 수평방향의 1화소(畵素)마다에 F_R, F_G, F_B……와 같이 순차 반복되도록 배열해서 형성된 것이다.

따라서 적색, 녹색, 청색의 각 필터소자 F_R, F_G, F_B는 각기 수평방향의 화소의 피치 JH의 3배의 피치 JC로 배열되는 동시에 그 배열위상이 순차 120도씩 어긋나도록 배열된 것으로 된다.

따라서, 이 필름(5)이 촬상부 (1)의 전면에 배치된 컬러촬상장치의 취출회로 (4)에서는 청색신호 S_B, 녹색신호 S_G, 적색신호 S_R이 모두 반복해서 주파수 f_C로, 또한 위상이 120도씩 순차 어긋난 상태로 얻어지는 출력 Vo가 꺼내진다.

이렇게 해서 얻어진 출력 Vo는 제4도에 나타낸 바와 같이 색분리 회로 (6)에 공급되어서 적색, 녹색 및 청색의 각 색신호 S_R, S_G및 S_B로 분리되고, 각, 신호 S_R, S_G및 S_B는 각기 프로세서(7R), (7G) 및 (7B)를 통해서 매트릭스회로 (8)에 공급된다. 그리고, 이 매트릭스회로 (8)에서는 적색, 녹색 및 청색의 색신호 S_R, S_G및 S_B가 합성되어서 휘도신호(輝度信號)S_Y가 형성되는 동시에, 이 휘도신호 S_Y와 적색신호 S_R에서 적색의 색와신호 S_R-Y가, 이 휘도 신호 S_Y와 청색신호 S_B에서 청색의 색차신호 S_B-Y가, 각기 형성된다. 그리고, 이들 휘도신호 S_Y적색 및 청색의 색차신호 S_R-Y 및 S_B-Y는 NTSC 엔코오더(9)에 공급되고, NTSC 컬러영상신호로 변환되어서 꺼내진다.

그런데, 상술한 바와 같은 경우, 취출회로 (4)로부터의 출력 Vo의 주파수특성은 제5도의 파선(破線)으로 나타낸 바와 같은 것으로 된다. 즉, 출력 Vo는 화소피치 JH에 의한 주파수f_O의 성분과, 각 색필터 F_R, F_G, F_B의 반복피치 JC에 의한 주파수 f_C(f_C는 1/3f_O임)의 성분과, 주파수 f_O의

의 주파수 2f_C의 성분이 합성된 것으로 되어 있으며, 기본파에 다른 성분의 측대파(側帶波)가 혼입하는 부분에서는 이른바 반환변형이 생겨, 해상도(解像度)를 저하시킨다. 이 때문에 통상은 저역성분인 휘도성분에 색신호의 성분인 주파수 f_C및 2f_C의 성분의 측대파가 혼입하지 않도록 제5도에서 나타낸 바와 같은 특성의 오프리컬로우패스필터에 의해 대억제한을 학고 있다. 따라서, 엄격하게는 해상도는 제5도, 사선영역내, 즉 주파수적으로는 정도밖에 취하지 못하는 결점이 있다.

그런데, 이 휘도성분중에 대한 색신호 성분의 혼입을 막는데는 주파수 f_C및 2f_C의 성분을 소거시키면 된다. 그러기 위해서는 흑백촬영시에, 적색, 녹색 및 청색의 색신호 S_R, S_G, S_B의 출력레벨 L_R, L_G및 L_B가 L_R=L_G=L_B가 되도록 하면된다. 왜냐하면, 제5도의 백터도에서도 알 수 있듯이, 각 색신호 출력은 위상이 순차 120도씩 어긋난 것으로 되어 있으므로, L_R=L_G=L_B이라면, 그 합성벡터는 0이 되기 때문이다.

그러나, 일반적으로, CCD 등을 사용한 고체촬상장치의 분광특성은 제6도에 나타낸 바와 같이되며, 청색의 색신호 S_B의 출력신호량이 다른 색신호의 그것. 비해서 작고, 제5도의 실선의 벡터도처럼 되어 버린다. 따라서, 이대로는 주파수 f_C및 2f_C의 성분을 소거할 수 없다. 그래서, 적색 및 녹색의 색신호의 출력신호량을 광학적으로 감소시켜서, L_R=L_G=L_B가 되도록 하는 것이 생각되지만, 그것으로는 등가적(等價的)으로 감도의 저하를 초래한다고 하는 불합리한 점이 있다.

또한, 흑백촬상시, 적색, 녹색 및 청색의 광학적출력량이 L_R=L_G=L_B가 되도록 했을 경우에는, 이것으로부터는 직접적으로는 백색의 신호밖에 얻을 수 없으며, 제4도에 나타낸 바와 같이, 매트릭스회로 (8)에서, S_Y=0.3S_R+0.59S_G+0.11S_B라는 휘도신호 S_Y를 형성할 필요가 있고, 회로적으로 복작해진다고 하는 결점이 있다.

본원 발명은 상술한 결점을 일소할 수 있도록 한 컬러촬상장치를 제공하려고 하는 것이다.

다음에 본원 발명의 일실시예를 도면에 의거하여 설명한다

제7도는 본원 발명에 사용되는 색분리필터의 구성의 일례이며, 제3도에 나타낸 적색, 녹색 및 청색의 스트라이프상 필터소자 F_R, F_G및 F_B로 이루어지는 종래의 색분리필터 (5)에 대해서, 그 청색의 스트라이프상 필터소자 F_B대신에 청색광뿐만 아니라 녹색광도 투과하는 시안의 스트라이프상필터소자 F_CY를 사용하는 것이다.

이처럼 본원 발명에 있어서는 청색의 필터소자 F_B대신에 시안의 필터소자 F_CY를 사용했으므로, 흑백촬상의 경우에는 적색 및 녹색의 색신호 S_R및 S_G의 출력레벨 L_R및 L_G와, 시안의 색신호 S_CY의 출력레벨 L_CY는, L_R=L_G=L_CY가 되므로, 제8도중의 벡터도로부터도 알수 있듯이 주파수 f_C및 2f_C의 성분이 소거된다.

따라서, 이 경우에는 옵티컬필터는 제8도의 실선으로 나타낸 바와 같은 특성의 것으로 좋으며, 해상도를 사선으로 둘러싼 영역내(7), 즉

+0위정도까지 올릴수 있다.

더구나, 본원 발명의 경우에는, 적색 및 녹색신호의 출력신호량은 광학적으로 감소시킬 필요는 없으므로 감도의 저하를 초래하는 일은 없다. 또 본원 발명에 있어서는 다시 시안용필터소자 F_CY의 청색광의 투과량과, 녹색광의 투과량과의 분배비가 선정되어서, 휘도신호를 나타내는 스펙트럼감도 특성비,

S_R: S_G: S_B=0.3 : 0.59 : 0.11……(a)

이 되도록 된다. 예를들어 필터 F_CY를,

녹색의 투과량 : 청색의 투과량=

:

이 되도록 형성하면, 취출회로(4)로부터의 출력신호비는

S_R: S_G: S_B=1 : 1+

:

=3 : 5 : 1

이 되고, 상술한 (a)식에 근사해질 수 있다.

이처럼, 시안의 필터소자 F_CY의 분광특성을 결정하면, 매트릭스 회로를 거치지 않고 촬상장치의 출력신호에서 직접적으로 NTSC 휘도신호 S_Y=0.3S_R+0.59S_G+0.11S_B를 얻을 수 있다.

제9도는 본원 발명에 의한 컬러촬상장치의 일례의 계통도이며, 출력회로 (4)로부터의 신호는 그대로 휘도신호용 프로세서 (12Y)에 공급되는 동시에 색분리회로 (11)에 공급된다. 프로세서 (12Y)는 로우파스필터를 가지고 있다. 따라서, 이 프로세서 (12Y)로부터는 0.3S_R+0.59S_G+0.11S_B인 휘도신호 S_Y가 얻어지며, 이것이 NTSC 엔코오더 (13)에 공급된다.

한편, 색분리회로 (11)로부터는 적색 바 청색의 색신호 S_R및 S_B가 얻어지며, 적색의 색신호 S_R는 프로세서 (12R)를 통해서 감산기 (14)에 공급되고, 청색의 색신호 S_B는 프로세서 (12B)를 통해서 감산기 (15)에 공급된다. 그리고, 이들 감산기 (14) 및 (15)에는 프로세서 (12Y)로부터의 휘도신호 S_Y가 공급되고, 감산기 (14)로부터는 적색의 색신호 S_R-Y가 감산기(15)로부터는 청색의 색차신호 S_B-Y가 각각 얻어지며, 각기 NTSC 엔코오더 (13)에 공급된다. 그리고 NTSC 엔코오더 (13)에서 NTSC 컬러신호가 얻어진다.

이상과같이 해서, 본원 발명에 의하면 휘도신호는 매트릭스회로를 거치지 않고, 고체촬상장치의 출력에서 직접적으로얻을 수 있으므로, 그만큼 구성이 간략화된다고 하는 효과가 있다.

그리고, 색분리필터의 특히 시안의 필터소자부분의 구성. 방법으로서는 제10도에 나타낸 바와 같은 것이라도 좋다. 즉, 1화소마다에 소정의 크기의 창부분 (16)을 형성해 놓고, 적색의 필터소자 F_R및 녹색의 필터소자 F_G는, 이 창부분 (16)을 포함해서 1화소의 모든 부분을 덮도록 형성하지만, 시안의 필터소자 F_CY에 대응하는 부분에서는 이 창부분 (16)을 제외한 영역은 녹색광만을 투과하는 필터소자 F_G'로 하고, 창부분(16)에서는 청색광만을 투과하도록 한 필터소자 F_B'를 형성한다.

이와 같이하면, 1화소단위로 보면, 창부분 (16)과, 그 외의 부분과의 혼합된 색광이 투과하는 것과 등가이므로, 적색, 녹색 및 시안의 색필터가 배열된 것과 같은 것으로 된다. 이 경우에는 1화소 영역내에서 창부분 (16)의 크기를 적절히 선정함으로써, 시안의 색필터의 분광특성을 정하는 것이 가능하다.

이상과 같이 해서, 본원 발명에 의하면, 종래의 결점을 일소하는 동시에 종래의 장치보다도 간간한 구성의 컬러촬상장치가 얻어지는 것이다.

또한, 색필터소자 F_R, F_G, F_CY를 사용한 것에 의해, 해상도의 향상, 분광특성의 향상을 도모할 수 있다.

즉, 첫째로 상술한 바와 같이, 필터소자 F_R, F_G, F_CY를 사용한 것에 의해, 주파수 f_C와 2f_C를 중심으로 한 각 색신호 성분 S_R, S_G, S_CY의 크기를 용이하게 또한 효율좋게 똑같게 할 수 있으며, 따라서 흑백신호의 촬상의 경우, 주파수 f_C, 2f_C의 각 성분의 합성 신호벡터를 0으로 할수 있다. 이 일로 인해, 기본파성분과 f_C,2f_C의한 측대파성분이 겹치는 일이 없어, 측대파는 발생하지 않는다. 따라서 이른바 반환변형(Aliashing Noise)의 발생이 없고 따라서 제5도의 사선영역에서 나타낸 필터를 사용할 필요가 없으며, 그로 인하여 높은 주파수성분의 신호를 얻을 수 있으므로 해상도의 향상을 도모할 수 있다.

둘째로, 필터소자 F_CY는 청색신호 S_R뿐만 아니라 녹색신호 S_G도 통과시키므로, 녹색신호용의 필터소자 F_G의 통과 신호 S_G와 상승(相乘)하여 해상도에 가장 기여하는 녹색의 레벨을 올릴 수 있다. 또 상술한 바와 같이 신호성분을 L_R=L_G=L_CY로 했을 경우일지라도, 적색 및 녹색신호의 출력신호량을 광학적으로 감소시킬 필요가 없으므로, 따라서 감도의 저하를 초래하는 일은 없으며, 그만큼 분광특성이 향상된 것으로 된다.

또 필터소자 L_CY의 특성을 녹색신호 성분을 청색신호 성분과 비(比)를 가장 적절하게 선택할 수 있는 것이므로, 그만큼 분광특성의 향상에 기여할 수 있는 것이다.

그리고 상술한 예는 1개의 고체촬상장치를 사용한 컬러촬상장치의 경우이지만, 2개 또는 3개의 고체촬상장치를 사용한 경우에도 본원 발명은 적용할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 촬상수단으로서 고체촬상장치가 사용되고, 그 촬상부(1)의 전면에 광학색 분리필터가 배설되는 것에 있어서, 상기 광학색분리필터는 적색용필터부와, 녹색필터부와, 시안필터부로 이루어지는 동시에 상기 시안용 필터부에서는 청색광과 녹색광의 투과량의 배분이 선정되어서, 상기 고체촬상장치의 출력에서 직접적으로 휘도신호가 얻어지도록 이루어진 컬러촬상장치.

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