KR910006858B1 - 칼러 카메라의 영상신호처리회로 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

칼러 카메라의 영상신호처리회로
제1도는 본 발명의 칼러 카메라의 영상신호처리회로의 주요부의 블록구성도.
제2도는 본 발명 회로를 구성하는 휘도오차보정회로의 블록도.
제3도는 NTSC방식의 촬상 시스템도.
제4도는 본 발명 회로가 적용되는 칼러 카메라의 색필터의 일예의 원리설명도.
제5도는 본 발명 회로를 구성하는 난리니어엠프의 입출력 특성도.
제6도는 본 발명 회로의 제2실시예의 블록도.
제7도는 종래의 칼러 카메라에 있어서의 신호처리회로의 블록도.
제8도는 색온도를 구하고 그 색온도에 상당하는 보정량을 출력하는 색온도검출회로의 변환특성도.
제9도는 제8도의 보정량에 의해 제어되는 휘도보정제어회로의 제어특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 광학필터 2 : CCD이미지 감지기
5, 6, 9 : LPF 7 : BPF
8 : 동기검파회로 11, 27, 49 내지 51 : 가산기
12, 13 : 백 균형 GCA 14 : 이콜라이저
15, 24 : 클램프회로 16 내지 19 : 감마보정회로
20 : 영상신호 처리회로 21 : 트랩회로
22, 25, 34 : 지연회로 23, 26 : 연산회로
28, 29 : 색차신호회로 30, 40 : 휘도오차보정회로
31, 33 : 스위칭회로 35 : 앤코더
36 : 매트릭스회로 38 : 색온도보정회로
39 : 동시화회로 42, 44 : 난리니어회로
45 : 색온도검출회로 46 내지 48 : DC제어회로
52 : CPU
종래의 칼러 카메라의 영상신호처리회로에 대해서 제7도를 참조하면서 설명한다. 제7도는 종래의 칼러 카메라의 대표예로서 계시한 CCD보색단파식 칼러 카메라에서의 신호처리회로(10)의 블록도면이다. (2)는 CCD이미지 감지기이며, 렌즈(도시하지 않음)로부터의 입사광으로 여기에서 전하가 발생되며, 축적된다. 축적된 전하는 수평구동펄스(ψH), 수직구동펄스(ψV)에 의해서 차례로 판독되며 약 0.6VP-P인 CCD 출력 게이트 리세트 펄스(ψR)에 약 0.1VP-P의 영상신호가 중첩된 모양으로 샘플링 홀드회로(3)에 입력되며, 여기에서 연속적인 신호로 되어서 AGC(자동이득제어)회로(4)에 공급된다. AGC회로(4)는 예컨대 0 내지 9dB인 가변게인을 가지며, 이리리스(도시하지 않음)가 개방으로 되었을 때 동작하며, 입력영상신호를 적당한 레벨로 조정해서 차단계의 LPF(저역여파기)(5), (6) 및 BPF(대역여파기)(7)에 공급한다.
우선, 휘도신호의 처리동작에 대해서 설명하는데, LPF(5)는 약 3.2MHz인 컷오프 주파수를 가지고 있으므로 상기 LPF(5)에 의해서 휘도신호 YH가 얻어짐과 더불어 수평 해상도도 이 LPF(5)에 의해 거의 결정되며, 약 270TV개로 된다. 차단계의 이콜라이저(14)는 휘도신호(YH)계와 후술의 색신호계의 시간차를 보정하는 것이며 여기에서 약 0.4μsec의 지연시간이 부가되며, 클램프회로(15)에서 휘도신호의 세트업의 결정되며 다시 감마보정회로(16)에서 Г특성이 결정된다. CCD이미지 감지기(2)로부터 얻어지는 신호인 Г특성은 약 1이므로, 이 감마 보정회로(16)에서 약 0.45의 보정을 하고, 카메라 출력으로 Г 값 0.45를 얻도록 설계되어 있다. 차단계의 트랩회로(21)로. 3.97MHz의 색신호성분의 누설을 제거하고, 연산회로(23)에서 콘트어 보정신호가 가해진 후 가산기(28)에 출력된다. 상기 연산회로(23)에 내장되는 차동앰프와 지연회로(22)로 수평방향의 콘트어 보정신호를 약 0.8MHz의 컷오프 주파수를 가지는 LPF(6)에서 얻어지는 (YL)신호를 써서 만들어 내어진다. 즉, 클램프회로(24), 감마보정회로(17), 지연회로(25), 연산회로(26) 등으로 상기 (YH)신호와 마찬가지의 처리가 실시되어서 콘트어 보정신호가 가해지며, 가산기(27)에 출력된다.
다음에 색신호의 처리동작에 대해서 설명한다. BPF(7)은 3.97±1MHz의 대연을 가지고 있으며, 이것에 의해서 발출된 신호를 동기검파회로(디텍터)(8)에서 검파하면, 색차신호(2R-G,2B-G)가 얻어진다. 이 색차신호는 주사선(1)라인마다에 (2R-G)와 (2B-G)가 서로 반복하면서 나타난다("선순차신호"라 부른다). 이 선순차 색신호는 LPF(9)에서 MHz의 대역제한을 받은 후, 가산기(11)에서 전기 LPF(6)으로부터의 (YL)신호가 가해진다. 이것으로, 선순차 색차신호(2R-G, 2B-G)의 그린(G) 성분이 서로 소거하며, 그 결과 가산기(11)로부터는 (2R)와 (2R)의 선순차 색신호가 출력된다. 백균형 GCA(이득제어증폭기)(12) 및 (13)에 있어서 각각 R(적)신호 및 B(청)신호의 세트업, 백균형이 결정되며, 차단계의 감마보정회로(18) 및 (19)에서 감마보정을 각각 받은 다음, 색차신호회로(감산회로)(28) 및 (29)에 각각 공급된다. 이 색차신호회로(28), (29)에는 상기(YL)신호가 공급되고 있으며, 여기에서 각각 선순차색차신호(R-YL,B-YL)가 만들어지며, 스위칭회로(31)에서 1주사선마다 절환되어 선택되므로서 일연의 선순차색차신호가 얻어진다. 이 선순차색차신호는(1H) 딜레이라인(지연회로)(34) 및 스위칭회로(32),(33)로 되는 순차-동시변환회로에 의해서 2종류의 동시화된 색차신호(R-YL) 및 (B-YT)로 되며, 엔코더(35)에 공급된다. 여기에서 색차신호(R-YL,B-YL)가 각각 색부반송파로 평형변조후 혼합되어, 예컨대 3.58Mhz(NTSC방식의 경우)의 크로마 신호로서 출력된다.
또한, 종래의 CCD보색단판식 칼러 카메라에 있어서는, 휘도오차를 전기적으로 보정하는 것 같은 구성은 없으며, 광학적인 구성으로 보정하고 있었다. 즉, 색온도가 변화되었을 때 색온도변환필터(광학필터)(1)를 렌즈의 앞에 삽입함으로서 휘도오차를 보정하고 있었다.
일반으로 칼러 카메라는 소정의 색온도(예컨대 3200˚K)로 조명된 피사체로 조정되어 있는데 색온도가 다른 빛으로 조명된 파사체를 촬상하는데는 카메라를 조정할 필요가 있으며, 그 조정방법으로서는 광학적 렌즈 앞에 색온도변환필터를 삽입하고, 상이한 색온도를 3200˚K로 변환한다는 방법이었다.
이상과 같은 종래 회로에 있어서의 색온도의 조정방법으로는 삽입된 광학필터의 색온도에 있어서는 휘도오차감소라는 장점이 있기는 하나 중량이 증대되므로 칼러 카메라 전체로서의 소형화, 경량화의 방해가 되지 않는다는 결점이 있었다.
본 발명은 색온도검출수단을 다시 갖춤과 동시에 보정신호를 휘도오차보정회로에 있어서 색온도검출수단으로부터의 출력신호로 제어하도록 구성하므로서 상기 제 문제점을 해소했다.
제1도는 이후를 참조하면서 본 발명의 칼러 카메라의 영상신호처리회로의 일실시예에 대해서 설명한다. 제1도는 본 발명의 칼러 카메라의 영상신호처리회로(20)의 주요부의 블록구성도면이다. 또한, 이 도면에 있어서 제7도에 도시한 종래예와 동일구성요소에는 동일부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
우선, 본 발명의 영상신호처리회로가 적용되는 보색색차선순차방식인 단판 칼러 카메라(이하 단순히 "카메라"라고 기한다)에 대해서 설명한다. 이 방식의 카메라는 CCD 이미지 감지기 1매만을 사용하면, 색분리를 위한 색필터(1)는 제4도에 도시하듯이 Mg(마젠타), G(그린), Ye(옐로), Cy(시안) 등 4개의 색요소로 구성하고 있다. 본 발명 회로에서의 판독에서는 1피일드마다 모든 포토다이오드(CCD2)의 축적전하가 판독되며, 수직방향으로 인접한 2화소분의 신호전하는 각 피일드마다 1행분 이탈된 주사에 대응해서 제4도시와 같이 혼합된 인터레이스 동작을 한다. A, B 각 피일드 더불어 n라인에서는 (Ye+Mg)와 (Cy+G)의 수평방향의 반복이 되며 n+1라인에서는 (Ye+G)와 (Cy+Mg)의 수평방향의 반복이 된다.
이때의 각 라인의 휘도신호출력(감마보정회로(16),(17)의 출력)을 (Yn), (Yn+1)로 하면,
Figure kpo00001
로 되며, 각각의 색차성분을 (Cn), (Cn+1)로 하면,
Figure kpo00002
로 된다. 따라서, n라인 및 n+1라인에서 휘도성분이 서로 동등하다는 것을 알았고, 로우패스필터(5)를 통해서 그대로 휘도신호로 할 수 있다.
그러나, 휘도신호의 구성비율이 NTSC방식의 촬상시스템과는 다르며, 상기(1), (2) 양식에 도시하듯이 NTSC의 휘도를 Y로 하면,
Figure kpo00003
인 양의 오차가 있음을 알 수 있다. 제1도에 도시한 것같은 색요소배열의 색필터에서는 G신호를 분리할 수 없으며, 제3도에 도시하는 것같은 R, G, B신호로부터 매트랙스회로(36)로 Y신호를 만든다는 이상적인 NTSC촬상시스템을 구성할 수 없다. 그러므로 보정이 필요해진다.
본 발명의 칼라 카메라의 영상신호처리회로는 상기와 같은 결점도 해소한 것이며, 이하, 본 발명의 칼라 카메라의 영상신호처리회로의 구성 및 동작에 대해서 제1도를 재차 참조하면서 설명한다. LPF(6)로부터의 (YL)신호를 앰프(37)에서 적당히 중폭하고 나서부터 가산기(11)에 공급하고, 여기에서 동기검파회로(8)부터의 색차신호와 가산하므로서 R신호, B신호를 만들고, 화이트 균형 GCA(이득제어증폭기)(38), 감마보정회로(18)에서 각각을 실시하여 색차신호회로(29)에 공급하고, 이 색차신호회로(29)에서 상기(YL)신호를 감산해서 동시화회로(39)에 공급하고, 여기에서 색차신호(R-YL,B-YL)를 만들어 출력하는 구성으로 했다. 또한 화이트 균형 GCA(38)는 제7도의 화이트 균형 GCA(12)와 (13)을 합친것에 상당한다. 또, 동시화회로(39)는 제7도의 스위칭회로(31), (32), (33) 및 1H딜레이라인(34)을 합친 것이다.
이 도면으로 알듯이, 이 구성으로는 G신호를 분리할 수 없으므로 제3도의 NTSC 시스템에 도시하는 것 같은 색온도보정을 한 신호로 Y신호를 만들 수 없으며 색온도변화로 Y신호의 구성비율이 변화된다. 이같은 이유로 휘도오차가 생기는데, 색의 정보로서는 색상, 포화도와 휘도정보가 필요하며, 휘도정보가 다르면 다른 2개의 조건이 같아도 밝은 청(하늘빛), 짙은 청(감색)이라는 듯이 명도가 다르므로 명도(휘도) 보정이 필요해진다.
다음에 본 발명 회로를 구성하는 휘도오차보정회로(30)에 대해서 제2도와 더불어 설명한다.
상기(1)식과 (5)식을 비교하면 NTSC특성 때문에 R신호성분이 적으며 B신호성분이 많으므로 제1도의 동시화회로(39)의 양 출력신호를 감산기(41)에 공급하며,
Figure kpo00004
으로서 보정신호를 만들고, 이것을 난리니어회로(42) 및 (DC)제어회로(46)를 거쳐서 가산기(49)에서 휘도신호(YW)에 가한다. 가한 휘도성분(YW')는
Figure kpo00005
이 된다. 여기에서 α는 변수이며, 제9도와 같은 제어특성을 가진 제2도의 DC제어회로(46)에서의 보정량에 상당한다. 즉, 보정량 설정 및 색온도변화에 따른 보정을 행하는 제8도에 도시하는 것같은 색온도 대DC전압의 변환특성을 가지는 색온도검출회로(45)로 제어되는 보정량이다.
또, 본 발명 회로의 촬상방식에서는 무채색 신호를 촬상했을때에 색취신호의 발생을 피하지 못하며, 감산기(41)의 출력신호 b(R-B)를 그대로 (YW)에 가하면 색위신호가 휘도위신호로 되며 화질이 열화된다.
그러므로 색위신호를 제5도에 도시하는 것같은 입출력 특성을 가지는 난리니어회로(42)를 통해서 색위치신호가 나오지 않도록 클립양을 DC전압으로 주어 설정하여 색위를 제거한 다음 이 설정치를 초과하는 신호를 보정신호로서 휘도신호에 가산(합성)하고 있다.
본 발명의 칼러 카메라의 영상신호처리회로의 제2실시예에 대해서 제6도를 참조하면서 설명한다. 또한, 이 도면에 있어서 제2도에 도시한 것과 동일 구성요소에는 동일부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다. 또, 변경하지 않은 구성부분의 도시도 생략한다. 제2실시예의 회로는 보정의 정밀도를 가일층 높일 수 있는 특성을 가진다. 구체적으로는 휘도오차보정회로(40)의 검출부의 구성을 바꿔서(가산기(50), (51)에 있어서 제1도의 감마보정회로(17)부터의 (YL)신호를 가하고 있다)(R), (B) 각 신호를 각각 검출하고, 난리니어회로(42) 각각에서 개별로 제어(보정)함으로서 보정의 자유도를 증가시키고 있다. 또, 색온도검검출회로(45)부터의 검출신호를 마이크로컴퓨터(52)가 A/D변환하고, 그 값에 대응해서 ROM에 기억되어서 각 온도에 대한 보정치를 판독하고 D/A변환하고, DC제어회로(46)에 가함으로서 각 색온도에 대한 최적의 값으로 보정하는 것을 가능하게 하고 있다.
본 발명의 칼러 카메라의 촬상신호처리회로는 상기와 같이 구성했으므로 종래의 카메라에 있어서의 전기재 결점을 해소하고 IC화, 콤팩트화가 용이해지며, 카메라 전체로서의 소형화, 경량화에 기여되며, 또한 성능향상을 염가로 실현할 수 있다는 장점을 가진다.

Claims (1)

  1. 보색 필터(1)를 사용한 고체촬상소자(2)와 상기 고체촬상소자의 출력신호로부터 휘도신호 및 2종류의 색차신호를 생성하는 회로(6,7,8,11,17,18,29,37,38)와 상기 2종류의 색차신호(R-YL,B-YL)의 색차신호의 차신호(b)로부터 보정신호(c)를 얻는 회로(41,42)와 상기 보정신호를 휘도신호에 가하는 회로(49)를 구비한 단판식 칼러 카메라의 화질개선회로에 있어서, 색온도검출회로(45)를 또한 갖춤과 더불어 상기 보정신호를 상기 색온도검출회로부터의 출력신호로 제어하는 제어회로(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 칼러 카메라의 영상신호처리회로.
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