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KR0165380B1 - Pal 방식의 칼라 전하 결합 소자 카메라 - Google Patents

Pal 방식의 칼라 전하 결합 소자 카메라 Download PDF

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KR0165380B1
KR0165380B1 KR1019950008515A KR19950008515A KR0165380B1 KR 0165380 B1 KR0165380 B1 KR 0165380B1 KR 1019950008515 A KR1019950008515 A KR 1019950008515A KR 19950008515 A KR19950008515 A KR 19950008515A KR 0165380 B1 KR0165380 B1 KR 0165380B1
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윤민석
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이대원
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Abstract

본 발명은 PAL 방식 감시용 전하 결합 소자(Charge coupled device; 이하 CCD라 칭함) 카메라에 관한 것으로, 상세하게는 색동기 신호의 주파수가 주 클럭인 수정 발진기 주파수의 1/2인 NTSC 방식의 CCD 카메라와 달리 색동기 신호의 주파수가 주클럭의 주파수의 1/2이 아닌 주파수를 가지는 PAL 방식 CCD 카메라에 관한 것이다.
즉, 본 발명에 따른 PAL 방식의 칼라 CCD 카메라는 NTSC 방식의 CCD 칼라 카메라와는 달리 주구동 클럭의 주파수의 1/2을 색동기 신호의 주파수로 사용하지 않기 때문에, 주구동 클럭과 색동기 신호의 위상을 매 수평 주기마다 일치시키기 위해 색동기 신호 클럭을 제공하기 위한 VCO, 위상 비교 수단 및 위상차 신호인 디지털 펄스 신호를 아날로그 신호로 바꿔주는 로우 패스 필터가 사용되는 점에 특징이 있다.

Description

PAL 방식의 칼라 전하 결합 소자 카메라
제1도는 NTSC 방식의 컬러 CCD 카메라의 영상부 블록도이고,
제2도는 본 발명에 따른 PAL 방식의 컬러 CCD 카메라의 영상부 블록도이고,
제3도는 본 발명에 따른 PAL 방식의 컬러 CCD 카메라의 영상부의 동기 발생기의 내부 구성도이고,
제4도는 본 발명에 따른 PAL 방식의 컬러 CCD 카메라 타이밍 제어부의 각종 신호의 타이밍도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명
10 : CCD 촬상부 11 : CCD 소자
12 : 수직 구동기 20 : 타이밍 제어부
21 : 타이밍 발생기(IC) 22 : 동기 신호 발생기
23 : 수정 발진기 24 : 로우 패스 필터
25 : VCO 30 : 화이트 밸런스 IC
40 : 샘플/홀더 및 AGC IC 50 : 영상 처리기
60 : 인코더 70 : 6dB 앰프
80 : 영상 신호 처리부
본 발명은 PAL 방식 감시용 전하 결합 소자(Charge Coupled Device; 이하 CCD라 청함) 카메라에 관한 것으로, 상세하게는 색동기 신호의 주파수가 주 클럭 주파수의 1/2인 NTSC 방식 CCD 카메라와 달리 색동기 신호의 주파수가 주클럭 주파수의 1/2이 아닌 PAL 방식 CCD 카메라에 관한 것이다.
제1도는 NTSC 방식의 컬러 CCD 카메라의 영상부 블록도이다. 이 도면을 참조하여 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.
피사체의 반사광으로부터 전기적인 화소 신호를 축적하는 CCD촬상부(10)와, 이 CCD 촬상부로부터의 영상 신호를 인가 받아 영상 신호를 처리하는 영상 신호 처리부(80)와 R, G, B의 3색상이 동시에 겹쳤을 때 완벽한 흰 색상이 구현될 수 있도록 균형을 맞춰주는 화이트 밸런스부(30)와, 상기 CCD 촬상부(10), 화이트 밸런스부(30) 및 영상 신호 처리부(80)의 동작에 필요한 구동 클럭 및 동기 신호 등을 제공하는 타이밍 제어부(20)로 구성되어 있다.
그리고, CCD 촬상부(10)는 CCD 소자(11)와 수직 구동기(12)로 구성되며, 타이밍 제어부(20)는 타이밍 발생기(21), 동기 신호 발생기(22), 수정 발진기(23) 및 1/2 디바이더(24)로 구성된다.
또한 화이트 밸런스부(30)는 화이트 밸런스 IC로 구성되며, 영상 신호 처리부(80)는 샘플/홀더 및 AGC IC(40), 영상 처리기(50), 인코더(60), 6dB 증폭기(70) 그리고 3개의 딜레이로 구성된다.
이상과 같이 구성된 컬러 CCD 카메라 영상부의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
타이밍 제어부(20)는 CCD 촬상부(10)에서 필요로 하는 구동용의 각종 타이밍 클럭을 제공하게 되며, CCD 촬상부(10)에서는 타이밍 회로에서 공급한 타이밍 클럭에 맞추어 화소(영상) 신호를 출력하게 된다.
CCD 촬상부(10)로부터 출력된 영상 신호는 샘플/홀더 기능 및 AGC(auto matic gain control) 회로(40)에 입력되고, 입력된 영상 신호는 AGC 회로에 의해 이득이 제어된 후, 영상 신호의 색 신호와 휘도 신호를 만들고 처리하는 영상 처리기(50)에 인가된다.
이 영상 처리기(50)에서 처리된 영상 신호는 인코더(60)에서 NTSC 방식의 방송 규칙에 맞도록 색신호와 휘도 신호를 변조(modulation)시킴과 아울러 그 레벨을 조정한 다음, 다시 6dB 증폭기(70)를 통해서 2배로 증폭시켜서 최종적인 복합 영상 신호를 얻게 된다.
이와 같이 종래 방식은 CCD 카메라가 설치되는 장소 즉 피사체의 조도에 맞도록 매뉴얼 렌즈의 조리개를 조절하여 CCD로 입사되는 광량을 조절하여 피사체가 정확히 보일 수 있도록 한다.
자동 조리개 렌즈를 사용하지 않는 경우에는 제1도에 도시된 바와 같은, 타이밍 제어 회로(20)의 타이밍 발생기(IC, 21)의 3입력의 셔트 스피드 제어 단자를 적절히 선택하여 CCD로 입사되는 광량을 제어할 수 있도록 되어 있어, CCD 촬상부(10)의 CCD 소자로 입사되는 광량이 너무 많이 모니터 상에 피사체를 제대로 구분할 수 없는 경우에 이 셔트 스피드 제어 단자를 적절히 선택하여 휘도 신호(복합 영상 신호를 지칭)를 적절한 값으로 일정하게 유지할 수 있다(8 step).
그리고, 이와 같은 NTSC 방식의 CCD 카메라에서는 주클럭 주파수는 28.63636MHz이고, 색동기 신호는 이 주클럭 주파수의 1/2인 14.318MHz가 된다. 따라서 NTSC 방식의 CCD 카메라에서는 28.63636MHz용 수정 발진기가 1개만 있으면 동작이 가능하였다.
그러나 PAL 방식의 CCD 카메라에서는 주클럭이 28.375MHz이고, 색동기 주파수는 주클럭의 1/2이 아닌 17.734MHz를 사용하기 때문에 이 두개의 클럭을 수평 주기마다 위상이 일치하도록 해주어야 하기 때문에 NTSC 방식의 CCD 카메라에서는 불필요했던 PLL(phase locked loop) 기능이 더 필요하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성을 충족시키기 위하여 창안된 것으로, PAL 방식의 방송 규격에 만족하는 PAL 방식의 CCD 카메라를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 PAL 방식의 컬러 CCD 카메라는, 조리개를 거쳐 입사되는 피사체의 반사광으로부터 전기적인 화소 신호를 축적하는 CCD 촬상 수단과, 상기 CCD 촬상부로부터의 화소 신호를 인가 받아 색 신호 및 휘도 신호를 만들고, 이를 소정의 영상 규격에 맞도록 색 신호 및 휘도 신호를 변조하여 복합 영상 신호로 만들어 주는 영상 신호 처리 수단과, 상기 영상 신호 처리 수단에서 복합 영상 신호를 만들 때 적, 녹, 청의 3색상이 동시에 겹쳤을 때 완벽한 흰 색상이 구현될 수 있도록 균형을 맞춰주는 화이트 밸런스 수단과, 상기 CCD 촬상 수단, 상기 영상 신호 처리 수단 및 상기 화이트 밸런스 수단에 필요한 구동 클럭, 동기 신호 및 색동기 주파수를 제공하며 주클럭과 색동기 주파수를 수평 주기마다 위상을 일치시켜 주는 PLL을 갖는 타이밍 제어 신호 발생 수단을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 영상 신호 처리 수단은 상기 CCD 촬상수단으로부터 출력된 영상 신호를 인가받아 샘플링/홀드 및 이득 제어하는 샘플/홀더, AGC; 상기 샘플/홀더, AGC 출력 영상 신호에서 색 신호와 휘도 신호를 만들고 처리하는 영상 처리 수단; 상기 영상 처리 수단에서 처리된 영상 신호를 PAL 방식의 방송 규격에 맞도록 색 신호와 휘도 신호를 변조시킴과 아울러 그 레벨을 조정하는 인코드 수단; 및 상기 인코드 수단에서 출력된 영상 신호를 2배로 증폭시켜서 최종적인 복합 영상 신호를 얻도록 하여 주는 증폭 수단;을 구비하여 된 것이 바림직하며, 상기 타이밍 제어 신호 발생 수단은 상기 주클럭을 제공하는 수정 발진기; 상기 주클럭의 1/2분주 클럭을 인가받아 수평 및 수직 신호를 상기 타이밍 발생 수단 및 상기 인코드 수단에 제공하는 동기 신호 발생 수단; 상기 동기 신호 발생 수단에 상기 색동기 신호를 제공하는 전압 제어 발진기(VCO); 상기 1/2분주 클럭과 상기 색동기 신호에 의해 얻어진 OHD 신호와 fH 신호를 비교하여 두 신호의 위상차 신호를 얻어 적분하여 주는 로우 패스 필터; 및 상기 CCD 촬상 수단에서 화소 신호 형성에 필요로 하는 수평 및 수직 구동용의 타이밍 클럭을 제공하고, 상기 1/2 분주 클럭을 상기 동기 신호 발생 수단에 제공하며, 상기 적분된 신호를 상기 수정 발전기를 통하여 상기 타이밍 발생 수단에 인가함으로써 상기 수정 발진기의 발진 주파수의 위상이 수평 한 주기마다 상기 색동기 신호의 위상과 일치하도록 하는 타이밍 발생 수단;을 구비하여 된 것이 바람직하다.
또한, 상기 주 구동 클럭의 주파수는 28.375MHz인 것이 바람직하며, 상기 색동기 신호의 주파수는 17.734MHz인 것이 바람직하다.
이하 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 PAL 방식의 칼라 CCD 카메라를 상세히 설명하기로 한다.
제2도는 본 발명에 따른 PAL 방식의 컬러 CCD 카메라의 영상부 블록도이다. 여기서 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.
조리개를 거쳐 입사되는 피사체의 반사광으로부터 전기적인 화소 신호를 축적하는 CCD 촬상부(10)와, 이 CCD 촬상부로부터의 영상 신호를 인가받아 영상 신호를 처리하는 영상 신호 처리부(80)와, R, G, B의 3색상이 동시에 겹쳤을 때 완벽한 흰 색상이 구현될 수 있도록 균형을 맞춰주는 화이트 밸런스부(30)의 동작에 필요한 주 구동 클럭, 동기 신호 및 색동기 신호를 제공하는 타이밍 제어부(20)로 구성된다.
그리고, CCD 촬상부(10)는 CCD 소자(11)와 수직 구동기(12)로 구성된다. 여기서 CCD 소자(11)는 수직 및 수평 구동 클럭에 따라 외부로부터 입사되는 물체의 반사광으로부터 화소 신호를 생성하며, 수직 구동기(12)는 CCD 소자(11)가 화소 신호를 형성할 수 있도록 수직 구동 신호를 제공한다.
타이밍 제어부(20)는 타이밍 발생기(21), 동기 신호 발생기(22), VCO(25), 수평 발진기(23) 및 로우 패스 필터(24)로 구성된다.
타이밍 발생기(21)느 화소 신호 형성에 필요로 하는 수평 및 수직 구동용의 타이밍 클럭을 제공하고, 주 구동 클럭의 1/2분주 클럭을 동기 신호 발생기(22)에 제공하며, 상기 적분된 신호를 수정 발진기(23)를 통하여 상기 타이밍 발생기(21)에 인가함으로써 수정 발진기(23)의 발진 주파수의 위상이 수평 한 주기마다 주파수 17.734 MHz의 색동기 신호의 위상과 일치하도록 한다.
동기 신호 발생기(22)는 타이밍 발생기(21)로부터 주 구동 클럭의 1/2분주 클럭을 인가받아 상기 타이밍 발생기(21) 및 인코더(60)에 수평 및 수직 동기 신호를 제공한다. 수정 발진기(23)는 주구동 클럭인 주파수 28.375MHz의 클럭을 발생시킨다. VCO(voltage controlled oscillator; 25)는 동기 신호 발생기(22)에 17.734MHz의 색동기 신호를 제공한다. 로우 패스 필터(24)는 1/2분주 클럭과 색동기 신호에 의해 얻어진 OHD 신호와 fH 신호를 비교하여 두 신호의 위상차 신호를 얻어 적분하여 수정 발진기(23)를 거쳐 타이밍 발생기(21)에 제공한다.
이와 같이, PAL 방식에서는 주 구동 클럭인 28.375MHz의 1/2이 색동기 주파수인 17.734MHz가 되지 않기 때문에, 이 두개의 클럭을 수평 주기마다 위상이 일치되도록 해주어야 하기 때문에 NTSC 방식에서는 불필요한 PLL(phase locked loop) 기능이 필요하다. 이 주 구동 클럭과 색동기 신호의 위상 비교는 다음의 동작을 설명하면서 함께 설명하기로 한다.
또한 화이트 밸런스부(30)은 화이트 밸런스 IC로 구성되며, 영상 신호 처리부(80)는 샘플/홀더 및 AGC IC(40), 영상 처리기(50), 인코더(60), 6dB 증폭기(70) 그리고 3개의 딜레이로 구성된다.
이상과 같이 구성된 PAL 방식의 컬러 CCD 카메라 영상부의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
타이밍 제어부(20)는 CCD 촬상부(10)에서 필요로 하는 구동용의 각종 타이밍 클럭을 제공하게 되며, CCD 촬상부(10)에서는 타이밍 제어부(20)에서 공급한 타이밍 클럭에 맞추어 화소(영상) 신호를 출력하게 된다. 특히, PAL 방식의 칼라 카메라에서는 주 구동 클럭과 색동기 신호의 위상이 한 수평 주기마다 일치시켜야 완전한 영상 신호를 얻을 수 있다. 이와 같은 위상 동기 방법을 제2도 내지 제4도를 참조하면서 설명한다.
먼저 수평 발진기(23)에서 발진된 28.375MHz의 주 구동 클럭을 타이밍 발생기(21)에 입력되면, 타이밍 발생기(21)에 내장된 1/2분주 기능에 의해 주 구동 클럭의 1/2 주파수인 14.18MHz의 클럭(CL)을 얻어서 동기 발생기(22)에 입력하는 동시에 VCO(25)에서 제공되는 17.734MHz의 색동기 신호도 동기 발생기(22)에 인가하여 동기 발생기(22)에 내장된 위상 비교 기능에 의해 두 클럭의 위상차 신호를 출력하고, 이 펄스 형태의 위상차 신호를 로우 패스 필터(LPF : 24)를 통하여 적분시켜서 아날로그 양으로 변환하여 주어 수정 발진기(23)의 발진 주파수가 선형적으로 제어되도록 함으로써, 수정 발진기(23)가 안정된 발진을 할 수 있도록 한다.
이와 같은 동작을 제3도에 도시된 실제의 동기 발생기의 내부 구성도를 참조하면서 설명하면 다음과 같다.
PLL 기능이 내장된 제3도에 도시된 바와 같은 동기 발생기의 4fsc IN 단자 10에 VCO(25)의 출력인 17.734MHz를 입력하고 주 구동 클럭인 28.375MHz의 1/2인 주파수를 CLIN 단자 26에 입력하여 만들어지는 OHD 8 펄스와 4fsc IN 10에 인가되어 만들어지는 fH 신호를 위상 비교해서 HCOMOUT 24로 출력하게 된다.
위상 비교 신호 OHD, fH 및 이 두 신호의 비교된 위상차 출력 HCOMOUT의 위상 관계는 제4도에 도시된 바와 같으며, 여기에 도시된 바와 같이, 비교 위상차 출력 HCOMOUT의 신호는 OHD 단자 신호와 fH 신호의 위상차 만큼의 폭을 갖는 펄스 형태의 신호로 출력된다.
위상 비교 출력 HCOMOUT의 펄스 신호(제4도 c)는 그대로 수정 발진기(23)로 입력시킬 수 없기 때문에 제4도의 D의 파형과 같은 아날로그 신호가 되도록 LPF(24)로 적분시켜서 수정 발진기(23)으로 입력시킨다. 따라서 이와 같은 아날로그적 신호량으로 수정 발진기의 발진 주파수를 가변시킴으로써, 원활한 발진 주파수 제어가 되도록 한다.
한편, CCD 촬상부(10)로부터 출력된 영상 신호는 샘플/홀더 기능 및 AGC(automatic gain control) 회로(40)에 입력되고, 입력된 영상 신호는 AGC 회로에 의해 이득이 제어된 후, 영상 신호의 색신호와 휘도 신호를 만들고 처리하는 영상 처리기(50)에 인가된다.
이 영상 처리기(50)에서 처리된 영상 신호는 인코더(60)에서 PAL 방송 규격에 맞도록 색 신호와 휘도 신호를 변조(modulation)시킴과 아울러 그 레벨을 조정한 다음, 다시 6dB 증폭기(70)을 통해서 2배로 증폭시켜서 최종적인 복합 영상 신호를 얻게 된다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 PAL 방식의 칼라 CCD 카메라는 NTSC 방식의 CCD 칼라 카메라와는 달리 주 구동 클럭의 주파수의 1/2을 색동기 신호의 주파수로 사용하지 않기 때문에, 주 구동 클럭과 색동기 신호의 위상을 매 수평 주기마다 일치시키기 위해 색도기 신호 클럭을 제공하기 위한 VCO, 위상 비교 수단 및 위상차 신호인 디지털 펄스 신호를 아날로그 신호로 바꿔주는 로우 패스 필터가 사용되는 점에 특징이 있다.

Claims (1)

  1. 조리개를 거쳐 입사되는 피사체의 반사광으로부터 전기적인 화소 신호를 축적하는 CCD 촬상 수단과, 상기 CCD 촬상부로부터의 화소 신호를 인가 받아 색 신호 및 휘도 신호를 만들고, 이를 소정의 영상 규격에 맞도록 색 신호 및 휘도 신호를 변조하여 복합 영상 신호로 만들어 주는 영상 신호 처리 수단과, 상기 영상 시호 처리 수단에서 복합 영상 신호를 만들 때 적, 녹, 청의 3색상이 동시에 겹쳤을 때 완벽한 흰 색상이 구현될 수 있도록 균형을 맞춰주는 화이트 밸런스 수단과, 상기 CCD 촬상 수단, 상기 영상 신호 처리 수단 및 상기 화이트 밸런스 수단에 필요한 구동 클럭, 동기 신호 및 색동기 주파수를 제공하며 주 클럭과 색동기 주파수를 수평 주기마다 위상을 일치시켜 주는 PLL을 갖는 타이밍 제어 신호 발생 수단을 구비하되, 상기 영상 신호 처리 수단은, 상기 CCD 촬상 수단으로부터 출력된 영상 신호를 인가받아 샘플링/홀드 및 이득 제어하는 샘플/홀더, AGC; 상기 샘플/홀더, AGC 출력 영상 신호에서 색 신호와 휘도 신호를 만들고 처리하는 영상 처리 수단; 상기 영상 처리 수단에서 처리된 영상 신호를 PAL 방식의 방송 규격에 맞도록 색 신호와 휘도 신호를 변조시킴과 아울러 그 레벨을 조정하는 인코드 수단; 및 상기 인코드 수단에서 출력된 영상 신호를 2배로 증폭시켜서 최종적인 복합 영상 신호를 얻도록 하여 주는 증폭 수단;을 구비하고, 상기 타이밍 제어 신호 발생 수단은, 상기 주 클럭을 제공하는 수정 발진기; 상기 주 클럭의 1/2분주 클럭을 인가받아 수평 및 수직 신호를 상기 타이밍 발생 수단 및 상기 인코드 수단에 제공하는 동기 신호 발생 수단; 상기 동기 신호 발생 수단에 상기 색동기 신호를 제공하는 전압 제어 발진기(VCO); 상기 1/2분주 클럭과 상기 색동기 신호에 의해 얻어진 OHD 신호와 fH 신호를 비교하여 두 신호의 위상차 신호를 얻어 적분하여 주는 로우 패스 필터; 및 상기 CCD 촬상 수단에서 화소 신호 형성에 필요로 하는 수평 및 수직 구동형의 타이밍 클럭을 제공하고, 상기 1/2분주 클럭을 상기 동기 신호 발생 수단에 제공하며, 상기 적분된 신호를 상기 수정 발진기를 통하여 상기 타이밍 발생 수단에 인가함으로써 상기 수정 발진기의 발진 주파수의 위상이 수평 한 주기마다 상기 색동기 신호의 위상과 일치하도록 하는 타이밍 발생 수단;을 구비하며, 상기 주 구동 클럭의 주파수는 28.375MHz 이며, 상기 색동기 신호의 주파수는 17.734MHz인 것을 특징으로 하는 PAL 방식의 칼라 CCD 카메라.
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