KR900007052B1 - 고체 촬상장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도 및 제 2 도는 각각 본 발명 장치의 일실시예의 요부인 고체 촬상소자의 개략도 및 전하전송의 모양을 도식적으로 도시하는 도면.
제 3 도는 제 1 도에 도시하는 고체 촬상소자를 칼라 텔레비젼 카메라에 적용한 블럭계통도.
제 4 도는 본 발명 창치외의 실시예를 설명하는 도면.
제 5 도 및 제 6 도는 각각 종래의 칼라 텔레비젼 카메라의 동시화 회로의 일예의 블럭계통도 및 그것에 사용하는 색필터의 구성도.
제 7 도는 제 6 도에 도시하는 색필터에 의해 생기는 변조파의 2차원 스펙트럼.
제 8 도는 본 발명 장치에 사용하은 색필터의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 촬상부 11 : 포토다이오드
12 : 제1수직 CCD 13 : 선택스위치
14 : 축적부 15 : 제2수직 CCD
16 : 제3수직 CCD 17 : 제1수평 CCD
18 : 제2수평 CCD 22 : 고체 촬상소자
21a : 색필터 22 : 가산기
23 : 카메라회로 24 : R매트릭스회로
25 : B매트릭스회로 26 : 내지
30 : 수평 CCD S1,S2: 스위치
본 발명은 고체 촬상장치에 따라, 인터라인 전송형 CCD 고체 촬상소자를 사용한 칼라 텔레비젼 카메라등에 적용되며, 4화소 독립독출을 하여 수직 엣지의 색위신호의 발생을 방지할 수 있는 촬상장치에 관한 것이다.
제5도는 종래의 칼라 텔레비젼 카메라의 색복조 및 동시화 회로의 일예의 블럭계통도를 도시한다. 전면에 제6도에 도시하는 색필터(la)(가로 2화소주기, 세로 4화소주기)를 설치한 고체 촬상소자(1)에 있어서 광전 변환부에 축척된 각색에 대한 전하는 인터라인 CCD내에서 수직방향으로 2화소씩 혼합되어, 홀수필드및 짝수필드마다 조합을 달리하여 연출된다.
촬상소자(1)로부터의 신호는 저역필터(2)에서 휘도신호 Y로 되어서 부호기(3)에 공급되는 한편, 대역필터(4) 및 동기검파회로(5)에 공급되어 그곳에서 연산되어, n라인에 대해서는
인 색차신호,(n+l)라인에 대해서는
인 색차신호가 선 순서로 얻어진다.
색차신호 (R-Y) 또는 (B-Y)는 1H 지연회로(6) 및 라인마다 전환되는 스위치회로(7)에서 동시화되어서 인출되어, 부호기(3)에서 휘도신호 Y와 가산되어서 NTSC방식 합성 영상신호로 되어, 출력단자(8)로부터 인출된다.
상기하는 바와같은 칼라 텔레비젼 카메라의 색필터의 색정조 샘플링에 의해 생기는 변조파의 2차원 주파수 스펙트럼은 제7도에 도시하는 바와같이 된다. 가로축(U)는 수평 공간주파수, 종축(V)은 수직 공간주파수로, fs는 수평방향 샘플링 주파수, fv는(수직방향 샘플링 주파수)/2이다.
동일한 도면에서 명백한 바와같이, 점(0,fv/2)에 발생하는 변조파 a는 신호 대역대(동일도면중, 사선으로 도시하는 영역)이기 때문에 색모아레(moire)로 되어, 수직 엣지에 색위신호를 일으킨다. 또한 제6도에 도시하는 색필터의 경우, 각 변조파는 색차신호로 변조가 되기 때문에, 특정한 조명하에서의 무체색 피사체의 수직 엣지(색차는 영)에서는 색위신호를 일으키는 일은 없으나, 다른 조명하에서의 경우, 또는 특정의 조명하에서도 유채색 피사체의 수직 엣지에는 색위신호를 일으킨다.
이와같이, 수직 엣지에 색위신호를 발생하는 것은 색정보가 선순서로 밖에는 얻을 수 없기 때문이다.
매 H2개의 색정보가 얻어지며는, 변조파 a는(0,fv)로 시프트하기 때문에 대역밖으로 되어, 관상소자에 입사하는 광상을 신호 대역대(사선 영역대)에 대역 제한하므로서, 수직 엣지에 생기는 색의신호를 소멸할수 있다.
로 되어, 매 H,R신호, B신호를 얻을 수가 있다.
그런데, 인터라인 CCD에 의한 고체 촬상소자를 사용한 경우, 종래의 것에서는 세로방향의 2화소쌍을 동시에 수직 CCD에 전송하고 있으므로 제8a도에 도시하는 4화소를 독립적으로 독출하기 위해서는 수직CCD의 채널수를 배로 하지 않으면 아니되고, 이와같이 하면, 인터라인 CCD의 포토다이오드의 개구 면적이 저하하여, 감도가 저하하는 문제점이 있었다.
이경우, 이상적으로는 각 채널에서 전송하는 전하량이 반으로 되니까 각 수직 CCD의 크기도 반으로 되며, 수직 CCD의 총 면적은 증가하지 않으나, 실제로는 각 수직 CCD간에 분리영역을 부가하지 않으면 아니되므로 수직 CCD의 총면적은 증가하여, 그결과, 포토다이오드의 개구면적이 저하한다.
본 발명은, 포토다이오드의 개구율을 낮추지 않고(오히려 올려서)4화소를 독립으로 독출하여, 수직 앳지의 색위신호의 발생을 방지할 수 있고, 동시에 스메어도 저감할 수있는 고체 촬상창치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1도, 제3도에 있어서, (21a)는 가로 2화소 주기 및 세로 2화소주기로 구성이된 색필터, (10)은 인터라인 전송형 CCD에서 구성된 촬상부,(14)는 찰상부(10)에 축적된 광전하를 전송되는 2계통의 수직 CCD로 형성되는 축적부,(13)은 촬상부(10)에 축적된 광전하는 2계통의 수직 CCD(15), (16)에 선택적으로 전환 전송하는 선택스위치, (17), (18)는 축적부(14)에 전송된 광전하는 독출하는 수평 CCD를 최소한 포함하는 독출수단이다.
수직 블랭킹 기간에, 상기 촬상부(10)에 있어서 홀수행째의 화소신호를 독출하여 상기 1의 계통의 축적부(15)에 전송하여, 이어서 상기 촬상부(10)에 있어서 짝수행째의 화소신호를 독출하여 상기한 다른 계통의 축적부(16)에 송출하여, 그후, 영상기간의 수평 블랭킹기간에 상기 독출수단(17), (18)에서 이 1의 계통 및다른 계통의 축적부로부터의 화소신호를 수평 CCD를 거쳐서 독립으로 독출하므로서, 매라인 R신호, B신호를 동시에 복조출력하여, 따라서, 신호 대역내의 수직 엣지에 색위신호를 일으키는 일은 없다.
제 1 도는 본 발명 장치의 일실시예의 요부인 고체 촬상소자의 개략도를 도시한다. 동일 도면중, (10)은 촬상부에서, 포토다이오드(11) 및 제 1 수직 CCD(12)에서 구성되어 있다. (14)는 축적부에서, 제 2 수직CCD(15), 제3수직 CCD(16)에서 구성되어 있다. (13)은 선택스위치에서, 제 1 수직 CCD(l2)의 광전하를 제 2 수직 CCD(15) 또는 제3수직 CCD(16)에 선택적으로 전환 전송한다. (17)은 제 1 수평 CCD, (18)은 제 2수평 CCD, (19), (20)은 플로우팅, 디퓨젼, 앰프(FDA)이다.
또한, 본 발명에 사용하는 색필터(21a)는 예를들면 제 8A 도와 같은 가로 2화소주기, 세로 2화소주기의 것이다.
제 2 도는 제 1 도시의 고체 촬상소자에 있어서 광전하전송의 모양을 모식적으로 도시하는 도면이며, 다음, 제 1 도 및 제 2 도와 함께 그 동작에 대해서 설명을 한다.
먼저, 1필드 기간 포토다이오드(11)에 축적된 광전하는 수직 블랭킹 기간에서 홀수행분만이 제 1 수직CCD(12)에 전송되어(제2a도), 선택스위치(13)에 의해 선택된 제 2수직 CCD(15)에 fH(fH는 수평주사 주파수)보다 충분히 높은 주파수의 고속전송에 의해 일제히 전송된다(같은 도면 b도).
다음은, 짝수행분의 광전하도 동일하게 제1수직 CCD(12)에 전송되어(동일한 c도), 선택스위치 (13)에 의해 선택된 제 3 의 수직 CCD(16)에 고속 전송에 의해 일제히 전송된다(동일한 d도). 이에 의해 홀수행의 포토다이오드 전하는 제2수직 CCD(15)에, 짝수행의 포토다이오드 전하는 제 3 수직 CCD(16)에 각각 축적된다.
그후, 영상기간의 수평 블랭킹 기간에 제 2 수직 CCD(15), 제 3 수직 CCD(16)는 (1단/1H)의 비율(fH=15.7KHz)로 저속 구동되어, 제 2 수직 CCD(15)의 최종단계의 전하는 제 1 수평 CCD(17)에, 제 3 수직CCD(16)의 최종단계의 전하는 제 2 수평 CCD(18)에 각각 전송되어(동일 e도), 수평 영상기간중에 제 1 및 제 2 수평 CCD(17),(18)가 fs로 고속전송되어, 12개의 독립된 출력 A,B이 인출된다(동일 f도).
제 3 도는 제 1 도에 도시하는 고체 촬상소자(21)를 칼라 텔레비젼 카메라에 적용한 블럭계통도를 도시한다. 색필터(21a)로서 예를들면 제8a도에 도시하는 구성의 것을 사용을 하면, 고체 촬상소자(21)의 출력A, B는 fs/2의 주파수에서
A……W,G,W,G
B……Cy,Ye,Cy,Ye
로 된다. 신호 A,B는 가산기(22)에서 가산되어서 휘도신호로 되어, 카메라 회로(23)에 공급된다.
한편, 신호 A,B는 fs/2의 주기로 전환동작하는 스위치 S1,S2에 공급되어서 각 화소마다 선택되어, 스위치 S1에서는 신호 W,G가 스위치 S1에서는 신호 W,G가 각각 인출되어, 각 신호 W,G,Cy,Ye가 독립으로연출된다. 신호 W,G,Cy,Ye는 R매트릭스 회로(24), B매트릭스 회로(25)에 공급되어, R신호, B신호가 동시에 매라인 복조되어서 인출된다. R신호, B신호는 카메라 회로(23)에 공급되어, 카메라 회로(23)에서는 NTSC방식 합성 영상신호가 연출된다.
이와같이, 본 발명에서는 가로 2화소주기, 세로 2화소주기의 색필터(21a)를 사용하고 있으므로, 매라인 동시에 R신호, B신호를 복조출력할 수 있고, 제6도에 도시하는 색필터(la)를 사용해서 색정보를 선순서로 밖에 인출할 수 없는 종래장치에 비해서 신호대역대의 수직 엣지에 색위신호를 일으키는 일은 없다.
수직 CCD(12)의 1단망의 최대 전송 전하량은 종래의 인터라인 CCD의 프레임 축적 및 필드축척의 최대전송 전하량의 반으로 족하기 때문에, 수직 CCD(12)의 면적도 단으로 된다. 따라서, 포토다이오드(11)의 면적을 크게할 수가 있어, 감도를 향상할 수 있다.
또다시, 촬상부와 축적부를 독립적으로 설치, 제1수직 CCD에 있어서 광전하 전송시간을 고속으로 하고있으므로, 그 몫만큼 포토다이오드 부근의 광 통과시간이 짧아도 되므로 스메어를 저감할 수 있다. 또한, 이것은 종래 공지의 프레임 인터라인 CCD(축적부로서 1계통의 수직 CCD를 사용하는 구정)에 있어서의 효과와 동일하다.
또한, 제2도에 도시하는 모식도에 있어서 설명을 한 것은 홀수필드(12)에 대한 동작이나, 다음의 짝수필드에서는 색필터의 쌍을 제2, 제3행(제4행, 제5행)과 같이 변경하여, 또한, 제3수직 CCD(16)보의 고속전용의 단수를 1단만 적게 하도록 동작시킨다. 이와같이 하면 연터레이스를 행할 수 있다.
상기 실시예에서는 수평 CCD를 2열로 하였으나, 이것에 한정이 되는 것은 아니고, 예를들면 제4a도에 도시하는 바와같이 4열(제1 내지 제4수평 CCD(26) 내지 (29))에 구성하여도 좋다. 이경우, 각각의 수정CCD에서 W,G,Cy,Ye를 독립으로 출력할 수 있으므로, 제3도에 도시하는 바와같은 스위치 S1,S2를 실치하지 아니하여도 된다.
역으로, 제4b도에 도시하는 바와같이 수평 CCD를 1연(수평 CCD(30))로 구성하여도 좋다. 이경우, W,G,Cy, Ye가 출력되므로 4값의 스위치를 사용해서 각 W,G,CY,Ye를 분리하면 된다.
또한, 색필터로서 제8b도에 도시하는 G,R,B,G와 같은 원색의 필터를 사용하면, 제3도에 있어서 R매트릭스회로(24), B매트릭스회로(25)를 설치하지 아니하여도된다.
본 발명 장치에 의하면, 색필터를 구성하는 예를올면 W,G,Cy,Ye의 각 4화소 신호를 독립적으로 연출할 수 있으므로, 매라인 R신호, B신호를 동시에 복조 출력할 수 있어, 이것에 의해, 신호대역대의 수직 엣지에 색위신호를 일으키는 일이 없고, 이경우, 포토다이오드의 재구율을 낮추지 않고(오히려 올러서)4화소 독립 독출을 할 수가 있으므로, 감도가 저하하는 일은 없고, 또한, 한편, 수직 CCD에 있어서 고속 전송하고있는 스메어를 저감할 수 있는 등의 특정을 갖는다.
Claims (3)
- 가로 2화소주기 및 세로 2화소주기로 구성된 색필더와, 인터라인 전송형 CCD로 구성된 촬상부와, 이 촬상부에 축적된 광전하를 전송되는 2계통의 수직 CCD로부터 형성되는 축적부와, 이 촬상부에 축적된 광전하를 이 2계통의 수직 CCD에 선택적으로 전환 전송하는 선택스위치와, 이 축적부에 전송된 광전하를 독출하는 수평 CCD를 최소한 포함하는 독출수단으로 되며, 수직 블래킹 기간에, 상기 촬상부에 있어서, 짝수행째의 화소신호를 독출하여 상기한 1의 계통의 축척부에 전송하여, 게속해서 상기 촬상부에 있어서, 짝수행째의 화소신호를 독출하여 상기한 다른 계통의 축적부에 전송하여, 그후, 영상기간의 수평 블랭킹 기간에 상기 독출수단에서 이 1의 계통 및 다른 계통의 축적부로부터의 화소신호를 독립적으로 독출하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 독출수단은, 상기 홀수행째의 화소신호를 연출하는 제 1 수정 CCD와, 상기 짝수행째의 화소신호를 인출하는 제 2 수평 CCD와, 상기 제 1 수평 CCD의 출력 및 상기 제 2 수정 CCD의출력을{(수평방향 샘플링 주파수)/2}로 전환하여 각 화소신호를 독립적으로 연출하는 스위치로 되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 독출수단은, 상기 홀수행째의 화소신호를 가로방향으로 각각 독출하는 제 1 및 제 2 수명 CCD와, 상기 짝수행째의 화소신호를 가로방향으로 각각 독출하는 제 3 및 제 4 수평 CCD로 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치.
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