KR910007703B1 - 고체촬상소자의 블루밍 측정방법 및 그 장치 - Google Patents

고체촬상소자의 블루밍 측정방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

고체촬상소자의 블루밍 측정방법 및 그 장치
제1도는 통상적인 고체촬상소자의 일례로서, 특히 인터라인(inter line)형 CCD 촬상소자를 보인 개략평면도.
제2도는 블루밍 현상의 발생원리를 나타내기 위한 개략도.
제3도는 본 발명에 따른 블루밍 측정장치의 구성을 보이는 블럭도.
제4도는 본 발명에 따라 고체촬상소자의 블루밍 특성을 측정하기 위한 광제한부인 테스트 패턴을 보이는 평면도.
제5도는 제4도의 테스트 패턴을 사용한 경우의 가시 화면을 보이는 평면도.
제6도는 제5도에 도시된 블루밍 측정장치의 작동을 보이는 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 고체촬상소자 2: 광원부
3 : 광제한부 4 : 구동신호 발생부
5 : 동시신호 발생부 6 : 가산신호 발생부
7 : 가산부 8 : 카운팅부
9 : 중앙처리부 10 : 리셋펄스 발생부
본 발명은 고체촬상소자의 블루밍(blooming) 측정 방법 및 이를 실시하기에 적합한 장치에 관한 것이다.
CCD(Charge Coupled Device : 전하결합장치)등의 광전변환기능, 신호전하 축적기능, 신호전하 전송기능을 이용한 고체촬상소자는 일반적으로 제1도에 보인 것과 같은 구성을 가지고 있다. 이것은 기판상에 통상적인 반도체 집적기술으로 제조된 인터라인형 CCD 촬상소자의 일례인데, 입사된 빛을 신호전하로 변환시키는 복수의 광전변환소자(11)와, 신호전하를 수직방향으로 전송시키는 복수의 수직 전송부(12)와, 광전변환부(11)에서 발생된 신호전하를 수직전송부(12)로 전송시키는 전송게이트(14)와, 수직전송부(12)에서 전송된 신호전하를 수평방향으로 전송하여 출력신호로 출력시키는 수평전송부(13)로 구성되어 있다.
여기서 신호전하의 전송은 CCD 소자에 있어서 전압이 인가되는 부분에 낮은 포텐셜 웰(potential well)이 형성되는 것을 이용하고 있는데, 이에 따라 수직전송부(12)에는 복수의 수직전송 전극(15)이 수평전송부(13)에는 복수의 수평전송전극(16)이 배열되어 각각 그 고저가 변화하는 ψV1∼ψV3, ψH1∼ψH3등의 수직 및 수평 구동신호가 인가됨으로써 신호 전하를 전송시키도록 되어 있다.
한편 이와 같은 고체촬상소자로 화상을 재현하는 방법으로는 통상 주사(scanning)방법이 쓰이고 있는데, 즉 소정의 시간간격을 두고 수평전송부(13)에서 출력신호를 반복적으로 출력함으로써 복수의 수직전송부(12)중 동일행(row)의 화소들을 1행씩 출력하여 화상을 구성하게 된다.
이와 같이 신호전하의 전송과 소정주기의 화상출력을 위해 수직전송부((12)와 수평전송부(13)를 제어하는 구동펄스 발생회로가 통상적으로 구비되어 있다.
이와 같은 고체촬상소자에 입사된 빛은 광전변환소자(11)에서 신호전하로 변환되어 이 광전변환소자(11)가 형성하는 포텐셜웰(W)에 수용된다. 그런데 제2도에 보는 바와 같이 강한 빛이 입사되어 발생된 신호전하가 이 포텐셜웰(W)의 전하 수용능력 이상으로 되면 이 과잉전하(C)는 인접 광전변환소자 또는 수직전송부의 포텐셜웰(W')로 유입되게 된다. 이에 따라 실제 피사체로부터 빛이 입사되지 않았음에도 불구하고 출력화면에는 위(僞) 신호에 의해 고(高)휘도의 화상주의에 흰 줄등의 모양의 화상이 형성되는 소의 블루밍 현상이 발생한다.
이와 같은 블루밍현상은 화질을 현저히 손상시키는 고체촬상소자의 큰 결점이므로 이를 해결하기 위해 오버 플로우 드레인을 설치하는 등 많은 기술수단이 강구되었으나 아직 근본적인 해결책을 출현하지 않았으며, 이에 따라 고체촬상소자의 블루밍 특성은 그 설계에 있어서 주요한 관리항목이 되고 있다.
상술한 블루밍 특성을 파악하기 위해 블루밍을 측정하는 종래의 방법은 고체촬상소자의 수광부(受光部)의 높이의 1/10정도의 높이를 갖는 스포트(spot)광을 비춰 발생된 신호전하를 신호처리회로를 통해 영상신호로 변환시킨 뒤 영상 모니터의 파형(波形)모니터를 이용하여 표현되는 화상을 시간적으로 인식하고 파형의 모양을 관찰함으로써 블루밍 특성을 파악하였다.
그런데 이와 같은 종래의 블루밍 측정방법에 있어서는 고체촬상소자에서 출력된 신호전하가 신호처리회로를 거쳐 영상신호로 변환되는 동안 신호처리회로의 구성소자와 주변 조건에 의해 영향을 받아 그 특성이 변화되기 때문에 정확하고 정밀한 블루밍 특성을 측정하는 것이 곤란하였으며, 또 정량적인 측정도 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로, 발생된 블루밍을 직접적으로, 그리고 정량적으로 측정할 수 있는 고체촬상소자의 블루밍 측정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적을 상술한 본 발명 방법을 실시하는데 특히 적합한 고체촬상소자의 블루밍 측정장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 고체촬상소자의 블루밍 측정방법을 고체촬상소자의 수광 영역에 소정면적의 스포트광을 조사(照射)하고, 이 고체 촬상소자로부터 출력되는 한 화면분의 신호전하중 "High"레벨의 신호전하의 갯수를 카운팅하여, 이 카운팅 값을 상기 스포트광의 면적과 비교하는 것을 특징으로 한다.
또한 이러한 본 발명 방법을 실시하는데 특히 적합한 고체촬상소자의 블루밍 측정장치는 고체촬상소자에 소정 면적의 스포트광을 공급하는 광 공급수단과, 고체촬상소자를 구동시키는 구동신호발생수단과, 이 구동신호발생수단과 동기되어 고체촬상소자의 출력신호중 신호전하에 대응하는 신호만을 검출하여 출력하는 신호검출수단과, 이 신호검출수단의 출력신호중 "하이"레벨의 출력 신호의 갯수를 카운팅하는 카운팅 수단을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서 카운팅 수단의 출력은 고체촬상소자에 있어서 전하가 발생된 광전변환소자의 갯수 또는 그 면적에 대응하는 수치이므로 이를 별도의 중앙처리부 등의 연산 처리수단에서 상술한 스포트광의 면적과 비교하면 블루밍의 발생정도를 정량적으로 파악할 수 있게 된다.
이하에 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
제3도에 도시된 본 고안에 따라 구성된 고체촬상소자의 블루밍 측정장치는 고체촬상소자(1)에 소정면적의 스포트광을 공급하는 광 공급수단으로서, 그 광도를 조절할 수 있는 광원부(2)와 이 광원부(2)로부터 발생된 빛을 소정면적을 갖는 스포트광으로 고체촬상소자(1)에 제공하기 위한 광제한부(3)를 구비한다.
한편 고체촬상소자(1)는 구동신호발생수단인 구동신호발생부(4)로부터 수직구동신호(ψV)와 수평구동신호(ψH) 및 리셋신호(ψR)등이 공급되어 입사광의 변환에 의해 발생된 신호전하를 주기적으로 출력하도록 되어 있다.
상술한 고체촬상소자(1)의 출력신호에는 신호전하에 대응하는 신호와 리셋신호등 그 자체의 구동에 필요한 신호가 혼합되어 있는데, 신호검출수단은 이 고체촬상소자(1)의 출력신호중 신호전하에 대응하는 신호만을 추출해내도록 구성된다.
고체촬상소자(1)의 출력신호중 불필요신호를 제거하는 방법은 이 불필요신호와 동일한 형태의 역(逆)전위신호를 상기 출력신호에 가산(加算)하여 주는 방법이 바람직한 바, 이에 따라 신호검출수단은 구동신호 발생부(4)와 동기되는 동기신호를 출력하는 동기신호 발생부(5)와, 고체촬상소자(1)의 출력신호중 불필요신호와 동일한 형태의 역전위 신호를 출력하는 가산신호발생부(6)와, 고체촬상소자(1)의 출력신호와 가산신호발생부(6)가 출력하는 역전위신호를 합성하는 가산부(7)를 구비하여 구성되는 것이 바람직하다.
이 신호검출수단의 출력은 카운팅수단으로 인가되는데, 이 카운팅수단은 신호검출수단의 출력신호중 하이레벨의 신호를 일정시간, 예컨대 고체촬상소자(1)에서 1화면분의 신호전하를 출력하는데 소요되는 시간을 주기로 카운팅하는 카운팅부(8)로 구성되는 것이 바람직하다.
이 카운팅부(8)의 출력은 적절한 인디케이터를 통해 측정자가 인식하도록 출력될 수도 있으나, 광공급수단에서 공급된 스포트광의 면적과 카운팅부(8)의 출력을 비교하거나 반복측정을 하는 경우 기억 및 연산이나 측정장치 전체를 제어하기 위한 중앙처리부(9)가 구비되어 구성되는 것이 바람직하며, 도시되지는 않았으나 모니터 및/또는 프린터등 적절한 출력수단이 구비되는 것이 바람직하다.
한편 반복측정을 하고자 하는 경우에는 측정자 또는 중앙처리부(9)의 제어에 의해 측정장치 전체를 초기화시키는 리셋 펄스발생부(10)가 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에 따른 블루밍 측정장치에 있어서 광공급수단에 사용되는 광제한부(3)로는 제4도에 보인 바와 같은 테스트 패턴을 사용하는 것이 바람직한 바, 이 테스트 패턴은 고체촬상소자의 수광영역의 폭과 높이와 같은 폭(H) 및 높이(V)를 가지고 있으며 그 중앙부에 예를 들어 V/10의 높이를 갖는 투광부(3a)가 형성되어 있다. 테스트 패턴에 투광부(3a)를 형성하는 방법으로는 얇은 유리판 상에 투광부(3a)가 형성될 부분을 제외하고 크롬등의 불투명막을 피복하는 방법등이 사용될 수 있으며, 이 투광부(3a)의 면적은 소정갯수의 광전변환소자(11)에 대응하게 된다.
이러한 테스트 패턴으로 고체촬상소자(1)를 차폐하고 소정광도 이상의 빛, 즉 고체촬상소자의 포화광도레벨 이상의 빛을 조사하는 경우에는 제5도에 보인 바와 같은 가시화면을 형성하게 되는데 이때 투광부의 화상(A) 부위에 형성되는 부가적 화상이 블루밍 발생부(B)로서 이것을 이 부분에 실제 빛이 조사되지 않았음에도 불구하고 고광도의 광조사부(光照射部)에서 발생된 신호전하가 유입됨으로써 발생된 위(僞)신호에 의해 발생된 화상이다.
본 발명에 따라 구성된 블루밍 측정장치의 작동을 특히 제6도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 고체촬상소자(1)에 소정면적의 투광부(3a)가 형성된 테스트 패턴을 얹고, 광원부(2)를 조절하여 적절한 광도의 빛을 공급한다. (광원 밝기 조정단계)
다음 구동신호발생부(4)에서 구동신호가 발생되어 고체촬상소자(1)가 구동을 개시하면 가산신호발생부(6)는 동기신호발생부(5)에 의해 구동신호발생부(4)와 동기되어 고체촬상소자(1)의 출력신호중 불필요신호와 동일한 형태의 역전위신호를 출력하고, 이 출력신호는 가산부(7)로 인가되어 고체촬상소자(1)의 출력신호와 합산된다. 이에 따라 가산부(7)에서는 고체촬상소자(1)의 신호전하에 대응하는 신호만을 출력하게 된다. (신호검출단계)
다음 가산부(7)에서 출력된 출력신호중 하이레벨의 신호의 갯수를 카운팅부(8)에서 카운팅하는데, 이 카운팅은 고체촬상소자(1)가 1화면을 주사(走射)하는 동안 계속된다.
다음 이 카운트값을 중앙처리부(9)에 기억시키고(메모리단계), 장치를 리세트시킨 뒤(리세트단계) 전술한 작동을 수회 반복한다.
반복과정에 있어서 각 과정의 카운트값은 중앙처리부(9)에 기억되어 적절히 연산처리함으로써 평균값등의 대표치를 구해 이를 발생신호 카운트값(n2)으로 한다. 이것은 제5도에 있어서 투광부(3a)의 면적 또는 그 화상(A)의 면적과 블루밍 발생부(B)의 면적을 합한 면적에 대응하는 광전변환소자(11)의 갯수라 할 수 있다. 다음 기억된 광공급 카운트값(n1)과 비교하여 적절한 형태로 출력하게 된다. (연산출력단계)
여기서 광공급 카운트값(n1)은 전술한 테스트 패턴의 투광부(3a)의 면적에 대응하는 광전변환소자(11)의 갯수인 바, 이를 본 발명에 따른 장치를 통해 카운트하고자 하는 경우에는 본 발명에 따른 장치를 다음과 같이 작동시키는 것이 바람직하다.
즉, 먼저 소정면적의 투광부(3a)가 형성된 테스트 패턴을 고체촬상소자(1)에 얹고 광원부(2)를 조정하여 블루밍이 발생되지 않을 정도의 낮은 광도레벨, 예를 들어 고체촬상소자(1)의 포화광도 레벨의 1/5 정도의 레벨로 조정한 뒤 본 발명에 따른 장치를 작동시키면 이때 카운팅부(8)에서 출력되는 카운트값이 테스트 패턴의 투광부(3a)의 면적에 대응하는 광공급 카운트값(n1)이 된다. 이를 중앙처리부(9)에 기억시킨 뒤 광원부(2)의 광도를 블루밍이 발생되는 레벨로 상승시킨 뒤 전술한 측정과정을 수행하게 된다.
한편 광공급 카운트 값(n1)과 발생신호 카운트값(n2)은 여러가지 형식으로 비교연산 및 출력될 수 있는데, 예를 들어 실제 빛이 공급된 부분과 신호전하가 발생된 비로서
Figure kpo00001
로 연산될 수 있으며, 블루밍이 발생된 양을 나타내는 수치로서
Figure kpo00002
로서 비교연산되어 출력될 수도 있다.
이상과 같이 본 발명 블루밍 측정방법 및 그 장치를 사용하면 영상적인 수단을 통하지 않고도 블루밍 특성을 직접 측정할 수 있게 되므로 신호처리 및 변환에 따른 특성의 변화등의 영향을 배제할 수 있어서 정확한 특성 파악이 가능할 뿐 아니라, 그 측정결과도 정량적으로 출력되므로 정밀한 특성파악도 가능해진다.
이에 따라 본 발명은 고체촬상소자의 고품질화에 크게 기여할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 고체촬상소자의 수광영역에 소정면적의 스포트광을 조사하고, 이 고체촬상소자로부터 출력되는 한 화면분의 신호전하중 "하이"레벨의 신호전하가 갯수를 카운팅하여, 이 카운팅값을 상기 스포트광의 면적과 비교하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 블루밍 측정방법.
  2. 고체촬상소자에 소정면적의 스포트광을 공급하는 광공급수단과, 고체촬상소자를 구동시키는 구동신호 발생수단과, 이 구동신호 발생수단과 동기되어 고체촬상소자의 출력신호중 신호전하에 대응하는 신호만을 검출하여 출력하는 신호검출수단과, 이 신호검출수단의 출력신호중 "하이"레벨의 출력신호의 갯수를 카운팅하는 카운팅수단을, 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 블루밍 측정장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스포트광의 면적과 상기 카운팅수단의 출력 카운팅값을 비교연산하는 중앙 처리부가 구비되어 구성되는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 블루밍 측정장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 신호검출수단이 상기 구동신호 발생수단과 동기되는 동시신호를 출력하는 동기신호 발생부와, 고체촬상소자의 출력신호중 불필요신호와 동일한 형태의 역전위신호를 출력하는 가산신호발생부와, 고체촬상소자의 출력신호와 상기 가산신호 발생부가 출력하는 역전위신호를 합성하는 가산부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 블루밍 측정장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 광공급수단이 그 광도를 조절할 수 있는 광원부와, 소정면적의 투광부가 형성된 광제한부를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 블루밍 측정장치.
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