KR970011536B1 - 고속 비디오 카메라 - Google Patents

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Abstract

요약없음

Description

고속 비디오 카메라
제1도는 본 발명의 고속 촬상 카메라의 기본 블록도.
제2도 및 제3도는 고체 촬상 소자의 주사 방법중 한 실시예의 설명도.
제4도 및 제5도는 고체 촬상 소자의 주사 방법중 다른 실시예의 설명도.
제6도, 제7도 및 제8도는 고체 촬상 소자의 주사 방법중 또다른 실시예의 설명도.
제9도는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 고속 칼라 촬상 카메라의 기본 블록도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 피사체1a,2a,2c : 하프미러(half mirror)
1b,2b,2d : 전반사 미러(total reflection mirror)
3a,3b : 고체 촬상 소자(흑백용)
4a,4b : 판독회로(증폭 처리회로)3c,3d : 칼라용 고체 촬상 소자
본 발명은 고체 촬상 소자를 사용한 고속 비디오 카메라에 관한 것이다.
가정용 비디오 레코더, 및 산업용에 넓게 사용되고 MOS형 또는 CCD형 고체 촬상 소자를 이용한 칼라 비디오 카메라를 위한 고속 촬상의 수단에 관하여는, 수평·수직 구동주파수를 증가시켜 고속으로 주사하고 순차적으로 판독하는 방식이 있다.
또한 화상이 다수의 영역 또는 블럭으로 분할되고 각 블럭내의 광전 변환소자 열(row)의 병렬 및 동시적 주사가 각 블럭에 대해서 순차적으로 수행되어, 고속의 판독을 할 수 있는 방식도 있다.
상술한 공지의 판독 방식에 있어서, 전자(前者)의 방식은 표준 텔레비젼 방식과 유사하며, 고체 촬상 소자를 고속으로 구동함으로써 판독된다.
실용적인 화소수로서 25만개 이상을 생각할때, 주사 회로를 구성하는 MOS 시프트 레지스터(shift register)의 단계수는 많아지고, 클럭 주파수는 주사속도에 비례하여 증가한다. 그 결과, 클럭회로의 배선용량 및 클럭펄스(pluse) 자체의 상승 시간의 증가는 역효과를 가져오고 결국 시프트 레지스터는 주사를 수반할 수 없게 된다. 게다가 MOS형 소자의 경우, 수평·수직 신호선 용량에 기인하는 문제가 있고, 또한 CCD형의 경우는 전송 효율의 손상에 기인하여 고속 주사에 한계가 있다.
후자의 방식은, 예를들면 국내공개 번역문 제501704/1981호 공보에 나타나 있는 것처럼, 하나의 화상이 다수의 블럭으로 분활되고, 하나의 블럭에 있어서의 모든 광전변환 소자열을 병렬로 동시에 판독하고, 이후 다수의 블럭을 순차적으로 판독하는 방식이다.
그런데 이 방법에서는, 블럭내의 모든 광전변환 소자열을 병렬로 동시에 주사하는 기능, 병렬로 동시에 주사함으로써 발생된 모든 신호를 끄집어 내기 위한 다수의 메카니즘과, 그 신호를 증폭 및 처리하기 위한 다수의 회로를 갖춘 특수한 고체 촬상 소자를 필요로 한다. 더욱이, 신호를 판독한 후 신호를 기록하기 위한 전자적인 수단은 복잡해지고, 또한 제조상의 어려움이 따른다.
따라서 상술한 종래기술에 있어서의 상기 전자(前者)의 방식에 의해 얻어진 주사 속도는 표준 텔레비젼(표준 텔레비젼의 주사속도 매초 60 도는 50필드(field)의 주사속도보다 기껏해야 2~3배 높고, 이 이상의 고속 주사를 표준 텔레비젼용 고체 촬상 소자를 사용하여 얻는 것은 불가능했다.
또한, 상기 후자(後者)의 방식에서는, 동일한 수직 시프트 레지스터로부터 다수의 화소선택 펄스를 동시에 발생시키며 얻어진 출력을 동시에 처리하는 메카니즘을 갖는 특수한 고체 촬상 소자를 필요로 하는 결점이 있었다.
EP-A-0251790에서는, 카메라의 불필요한 부분에 대응하는 수직 및/또는 수평주사가 높은 비율로 수행되거나 또는 그 주사로부터 생략되는 수직 및/또는 수평 윈도우기능을 갖는 고체 화상시스템이 설명되어 있다.
본 발명은 표준 텔레비젼의 3배 이상의 고속 주사를 실현하고 표준 텔레비젼용 고체 촬상 소자를 사용하여 전술의 결점을 해결한 낮은 가격의 고속 비디오 카메라를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 첨부된 청구범위 제1항 또는 제3항에 따른 본 발명의 고속 카메라에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 고속 비디오 카메라에 있어서는, 피사체가 각각의 고체 촬상 소자상에 동일하게 투영되며, 이들 고체 촬상 소자의 광전 변환부-소자열이 그 각각에 대응하는 주사 메카니즘에 의해 동시에 주사되며, 각 고체 촬상 소자의 주사된 광전 변환부-소자열은 상호 대응하지 않는 임의의 수가 되도록 세팅되고, 하나의 화면이 그렇게 얻어진 각 신호를 합성함으로써 형성된다.
상기 목적은 또한 첨부된 청구범위 제4항에 따른 본 발명의 고속 칼라 비디오 카메라에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 고속 칼라 비디오 카메라에 있어서는, 피사체 각각의 고체 촬상 소자상에 동일하게 투영되며, 이 각각의 고체 촬상 소자의 광전변환부-소자열이 그 각각에 대응하는 주사 메카니즘에 의해 동시에 주사되며, 고체 촬상 소자의 주사된 광전변환부-소자열은 상호 대응하지 않는 임의의 수가 되도록 세팅되고, 하나의 칼라 화면이 얻어진 신호를 합성함으로써 형성된다.
본 발명의 다른 목적 및 특징은 이하 도면의 설명과 함께 확실히 된다.
제1도는 2개의 고체 촬상 소자를 사용한 본 발명의 고속 촬상 카메라의 기본 블록도이다.
제1도는, 피사체(1), 입사광을 2개의 고체 촬상 소자(3a,3b)를 위해 나누는 예를들면 하프미러 같은 광학장치(2a), 전반사미러(2b), 각 고체 촬상 소자(3a,3b)로부터의 신호를 판독하고 각각 증폭하여 처리하는 회로(4a,4b), 한 프레임을 형성하기 위해 회로(4a,4b)로부터의 신호를 합성하는 기능을 갖는 합성회로(5)으로 구성되어 있다.
제2도, 제3도는 제1도에 있어서의 흑백용 고체 촬상 소자(3a,3b)가 각각 분할 또는 부분적 주사를 받는 상태를 나타낸다. 분할 또는 부분 주사할 수 있는 표준적인 고체 촬상 소자로서는 예를들면 TSL(Transversal Signal Line) MOS형 촬상 소자가 언급될 수 있다. 이같은 고체 촬상 소자에 관해서는, 예를들면 텔레비젼 학회 기술보고, EP 87-11, 1987년 발행 “가변전자 셔터가 부착된 TSL 촬상 소자”에 상세하게 서술되어 있다. 이 촬상 소자에서, 매트릭스 모양으로 배치된 광전변환부-소자로부터의 신호를 각각 판독하기 위해 수직 시프트 레지스터에 고주파수의 클럭 신호를 각각 공급하여, 판독하는데 불필요한 주사선을 주사하는 시간을 실질적으로 “제로”가 되게 할 수 있다.
분할 또는 부분 주사방법을 이하에 설명한다.
제2도에 있어서, 고체 촬상 소자(3a)의 촬상면의 상부영역, 즉 주사선 1~120까지의 영역은 수직 시프트 레지스터에 수직 클럭펄스를 입력함으로써, 예를들면 통상의 NTSC 방식 경우의 필드주사 시간에 상당하는 속도로 주사된다. 주사선 121에 대응하는 시간에서, 수직 시프트 레지스터에 리세트 펄스(reset pulse)를 입력함으로써 상기 시프트 레지스터는 클리어되고 주사는 강제적으로 그리고 순간적으로 주사선 1에 복귀된다.
이 결과, 촬상면의 하부영역, 즉 사선 부분의 주사선 121~240의 영역은 주사되지 않고, 고체 촬상 소자(3a)의 주사시간은 전체 촬상면을 표준 텔레비젼의 주사속도로 주사할때 경우의 1/2로 당연히 감소된다.
이와 대조적으로, 제3도에 있어서 고체 촬상 소자(3b)의 사선부분, 즉 주사선 1~120까지의 영역은 수직 시프트 레지스터에 수평 클럭 펄스를 주사선 1에 대응하는 시간에 입력하므로써, 주사선 120에 대응하는 시간까지 고속으로 주사된다. 수직 클럭 펄스의 주파수가 통상 15.75KHz인데 비하여, 수평 클릭 펄스의 주파수는 수 MHz이다.
따라서, 수평 클럭 펄스에 의한 고속 주사에 필요한 시간은 순간이고, 실질적으로 무시될 수 있다. 다음에 상기 수직 시프트 레지스터에 수직 클럭 펄스를 주사선 121에 대응하는 시간에 입력시켜 촬상면 하부 영역, 즉 주사선 121~240의 영역을 표준 텔레비젼의 주사속도로 주사한다. 이 결과, 고체 촬상 소자(3b)의 주사시간은 고체 촬상 소자(3a)의 경우와 같이 전체 촬상면을 표준 텔레비젼의 주사속도로 주사할때 경우의 1/2로 감소된다. 이 두 공정으로 얻어진 신호는 증폭 처리회로(4a),(4b)에 의해 적정한 신호레벨로 처리되고, 하나의 프레임을 형성하기 위한 기록 기능을 갖는 합성회로(5)에서 합성된다.
이상, 고체 촬상 소자(3a,3b)를 상부영역 및 하부영역의 2개의 영역으로 각각 분할하고, 그 각각의 주사영역을 상호 중복되지 않도록 주사하는 실시예에 대해서 상세하게 설명했지만, 제4도, 제5도에 나탄내는 것같이 다수의 주사영역 및 주사가 불필요한 영역(사선부분)을 번갈아 제공하고, 또한 고체 촬상 소자(3a,3b)의 대응 영역을 상호 중복되지 않도록 분리하여 주사하는 것도 가능하다.
이 예에서는, 주사가 필요치 않은 영역의 판독을 위한 주사시간은 전술한 것과 같이 수직 시프트 레지스터에 수평클럭 펄스를 공급함으로써 실질적으로 제로가 되고 주사영역의 주사는 표준 텔레비젼 주사 속도로 다시 행해진다. 이로써, 모든 촬상면은 예를들면, 1/120초, 즉, 표준 텔레비젼 주사속도의 2배인 고속으로 판독될 수 있다.
제6도~제8도는 3개의 고체 촬상 소자를 각각 사용하는 다른 실시예를 나타낸다. 이 예에서, 각 고체 촬상 소자는 주사선 1~80, 81~160, 및 161~240같이 3개의 영역 또는 블럭으로 분할되어 주사된다.
여기에서 각 영역이 표준 텔레비젼의 주사속도로 주사될때 표준 텔레비젼의 주사속도보다 3배 높은 주사속도가 합성후에 얻어질 수 있고 각 영역이 표준 텔레비젼 주사속도의 2배의 주사속도로 주사될때 주사속도보다 6배 높은 속도가 합성후에 얻어질 수 있다는 것이 용이하게 이해된다.
본 발명은 4개 이상의 고체 촬상 소자가 이용되고 그 광전부-소자열이 4개 이상의 영역 또는 블럭으로 분할되는 경우에도 적용될 수 있다. 그러자, 소자의 수가 너무 증가될때, 그 비용이 상승할뿐 아니라 또한 하드웨어가 복잡해진다.
본 발명의 이 실시예에 따라, 고체 촬상 소자로서 표준 텔레비젼용의 소자를 사용할 수 있으며, 종래의 장치에서 이용하던 것처럼 특수한 고체 촬상 소자를 사용하지 않고 고속 비디오 카메라를 얻을 수 있다.
제9도는 2개의 흑백용 고체 촬상 소자와 2개의 칼라용 고체 촬상 소자를 사용한 본 발명의 고속 칼라 촬상 카메라의 기본 블록도이다.
이 실시예에 있어서는, 피사체(1)로부터의 입사광은 광학장치, 예를들면 하프미러(1a)의 전반사 미러(1b)를 통해 흑백용 및 칼라용의 2개의 광로에 공급되고, 각각의 광로에 있어서의 입사광은 광학장치, 예를들면 하프미러(2a,2c) 및 전바사 미러(2b,2d) 각각을 통해 2개의 흑백용 고체 촬상 소자(3a,3b) 및 2개의 칼라용 고체 촬상 소자(3c,3d)에 공급된다.
각 고체 촬상 소자(3a,3b,3c,3d)로부터의 신호는 각각 증폭-처리회로(4a,4b,4c,4d)를 통해 판독되고, 합성회로(5)에 의하여 각각 흑백프레임 및 칼라프레임을 형성하도록 합성된다.
상기 흑백 프레임으로부터 얻어진 휘도 성분과, 상기 칼라 프레임으로부터 얻어진 컬러 신호 성분은 합성회로(6)에 의해 합성되어 칼라화상을 형성한다.
본 발명의 추가 실시예에서는, 흑백용 및 칼라용의 3개 이상의 고체 촬상 소자를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면 고체 촬상 소자로서 표준 텔레비젼용의 소자를 사용할 수 있고 종래의 장치에서 이용되는 것과 같은 특수한 고체 촬상 소자를 사용함이 없이 고속 칼라 비디오 카메라를 얻을 수 있는 반면에 본 실시예에서는 휘도 신호 성분이 흑백용 고체 촬상 소자(3a,3b)로부터 얻도록 디자인되기 때문에, 칼라 비디오 신호의 충분히 큰 휘도 신호 성분이 얻어질 수 있고 또한 칼라용 고체 촬상 소자(3c,3d)로부터 휘도 신호 성분을 얻을 필요가 없으므로, 종래의 경우의 대역폭의 예를들면 1/10까지 칼라 신호의 대역폭을 축소함으로써 칼라 신호 성분을 증대할 수 있는 큰 이익이 있다.

Claims (5)

  1. 소정수의 광전변환부-소자열을 각각 갖는 제1 및 제2고체 촬상 소자(3a,3b)와, 상기 제1 및 제2고체 촬상 소자(3a,3b)상에 동일하게 피사체(1)를 투영하는 메카니즘(2a,2b)을 포함하는 고속 비디오 카메라에 있어서, 상기 제1고체 촬상 소자(3a)에서 상기 제1선택의 열을 주사하는 제1주사 메카니즘 ; 상기 제2고체 촬상 소자(3b)에서 상기 제2선택의 열을 주사하며, 상기 제2선택의 열을 상기 제1선택의 열과 다르며, 상기 제1주사 메카니즘과의 동작에서 동기되는 제2주사 메카니즘과 ; 상기 제1 및 제2주사 메카니즘으로부터 얻어진 신호를 한 화상에 합성하는 메카니즘(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 비디오 카메라.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 주사 메카니즘이 상기 각각의 제1 및 제2선택의 열과는 다른 열을 주사하도록 상기 각각의 제1 및 제2선택의 열이 주사된 후에 즉시 이동되는 것을 특징으로 하는 고속 비디오 카메라.
  3. 소정수의 광전변환부-소자열을 각각 갖는 제1, 제2 및 제3고체 촬상 소자(3a,3b)와, 상기 제1, 제2 및 제3고체 촬상 소자(3a,3b)상에 동일하게 피사체(1)를 투영시키는 메카니즘(2a,2b)을 포함하는 고속 비디오 카메라에 있어서, 상기 제1고체 촬상 소자(3a)에서 상기 제1선택의 열을 주사하는데 제1주사 메카니즘 ; 상기 제2고체 촬상 소자(3b)에서 상기 제2선택의 열을 주사하는 제2주사 메카니즘 ; 상기 제3고체 촬상 소자에서 상기 제3선택의 열을 주사하며, 상기 제2선택의 열은 상기 제1선택의 열과 다르고 상기 제3선택의 열은 상기 제1 및 상기 제2선택의 열과 다르며, 상기 제1 및 제2주사 메카니즘과 상호 동작에서 동기되는 제3주사 메카니즘과 ; 상기 제1 및 제2주사 메카니즘으로부터 얻어진 신호를 한 화상에서 합성하는 메카니즘(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 비디오 카메라.
  4. 다수의 광전변환부-소자열을 각각 갖는 적어도 제1 및 제2흑백용 고체 촬상 소자(3a,3b)와, 다수의 광전변환부-소자열을 각각 갖는 적어도 제1 및 제2칼라용 고체 촬상 소자(3c,3d)를 포함하는 고속 비디오 카메라에 있어서, 상기 제1 및 제2흑백용 고체 촬상 소자(3a,3b)와 상기 제1 및 제2칼라용 고체 촬상 소자(3c,3d)상에 동일하게 피사체(1)를 투영하는 메카니즘(1a,1b,2a,2b,2c,2d) ; 상기 제1흑백용 및 상기 제1칼라용 촬상 소자(3a,3c)에서 상기 제1선택의 열을 주사하는 제1주사 메카니즘 ; 상기 제2흑백용 및 제2칼라용 촬상 소자(3b,3d)에서 상기 제2선택의 열을 주사하며, 상기 제2선택의 열을 상기 제1선택의 열과 다르며, 상기 제1주사 메카니즘과의 동작에서 동기되는 제2주사 메카니즘 ; 상기 제1 및 제2주사 메카니즘으로부터 얻어진 신호를 상기 제1 및 제2흑백용 고체 촬상 소자(3a,3b)를 위해 하나의 프레임에서 합성하여 휘도 신호 성분을 형성하는 메카니즘(5) ; 상기 제1 및 제2주사 메카니즘으로부터 얻어진 신호를 상기 제1 및 제2칼라용 고체 촬상 소자(3c,3d)를 위해 하나의 프레임에서 합성하여 칼라 신호 성분을 형성하는 메카니즘(5)과 ; 휘도 신호 성분 및 칼라 신호 성분을 한 칼라 화상에서 합성하는 메카니즘(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 비디오 카메라.
  5. 제4항에 있어서, 상기 각각의 주사 메카니즘이 상기 각각의 제1 및 제2선택의 열과는 다른 열을 주사하도록 상기 각각의 제1 및 제2선택의 열이 주사된 후에 즉시 이동되는 것을 특징으로 하는 고속 비디오 카메라.
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