CN1501692B - 电荷耦合器件照相机及控制该电荷耦合器件照相机的方法 - Google Patents

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Abstract

一种电荷耦合器件(CCD)照相机和控制该照相机的方法。当通过用户操作而将摄影命令从输入单元输入时，控制器控制可变光阑驱动单元，以便以预定时间周期性地打开和关闭可变光阑。另外，控制器根据可变光阑的打开借助入射光读出累加在CCD成像单元的电信号，而后控制器将读出的CCD数据按半帧存储在存储器中。之后，每个从CCD成像单元读出的CCD数据以不附加相邻数据的原数据状态存储在存储器中。此外，控制器通过将偏移值按半帧附加到存储在存储器中的原状态的每个CCD数据上而产生第二奇数半帧和第二偶数半帧，此后，通过组合该第二奇数半帧和第二偶数半帧而形成静止图像。

Description

电荷耦合器件照相机及控制该电荷耦合器件照相机的方法
本申请根据35U.S.C.§119的规定要求2002年11月18日的韩国专利申请2002-71684的权利，该韩国专利申请全部内容在此引作参考。
技术领域
本发明涉及数字照相机(camera)，具体涉及使用多个CCD(电荷耦合器件)的CCD照相机和控制该CCD照相机的方法。
背景技术
如已有技术所知，CCD照相机是通过利用多个CCD将光亮度转换成电振幅信号，而后在不受时间限制的情况下通过利用该电信号产生目标图像的设备。这种CCD照相机的发展与电视紧密相关，并与电视扫描模式类似，可根据CCD的数据输出方式以帧(frame)输出模式和半帧(field)输出模式进行操作。
在帧输出模式中，如图1所示，沿所有像素垂直方向上的奇数像素的信号电荷(光电二极管PD)首先在光敏单元中被读出(见图1的(a))，偶数像素的信号电荷在下一半帧被读出(见图1的(b))。在这种情况下，帧输出模式也被称作帧累加模式，由于所有像素信号累加(accumulate)的持续时间对应于两个半帧周期，所以该持续时间被称作“一个帧同期”。类似地，由于读出所有像素需要一个帧周期，所以它被称作帧输出模式。
在上述帧输出模式中，每个像素被单独读出，所以垂直方向的分辩率良好。但是，因为帧输出模式要求1/30秒的时间以累加所有的像素，因此产生所谓的帧余像。即，当目标移动或照相机随动拍摄时，会产生从先前的半帧图像脱离的余像，余像将降低图像质量。
在图2所示的半帧输出模式中，当从CCD读数据时，首先读出增加的电荷，每个增加的电荷是通过在奇数半帧中增加每个奇数像素的以及与沿垂直方向的每个对应的偶数像素的信号电荷形成的(见图2的(a))。接着，在偶数半帧中，偶数和奇数像素的信号电荷以改变的组合被读出(见图2的(b))。即，所有信号电荷只以一个半帧被读出。另外，所有像素的存储持续时间是一个半帧周期，所以它被称作半帧累加模式或半帧输出模式。
采用半帧输出模式的CCD照相机包括使用通过附加操作所读出的偶数/奇数半帧中任一个半帧数据的帧。即，通过复制由附加操作所读出的原始半帧而形成一个帧，之后重叠该原始半帧和复制的半帧而使它们的水平线(horizontal line)重合。接着，通过利用未复制的其它半帧的数据确定复制半帧的亮度和彩色图像。
在使用上述半帧输出模式的CCD照相机中，虽然通过增加相邻像素而读出静止图像，但所读出的数据只是原始图像数据的一半。因此，图像质量下降。
此外，如果具有半帧输出模式的CCD照相机被设置成利用两个读出半帧表现静止图像，则它的分辨率大于使用上述只复制一个半帧的方法的照相机的分辨率。不过，当被摄目标移动时会产生模糊。即，在奇/偶半帧被读出的同时，下一半帧的图像因连续入射的光而在移动方向上移动的更远。所以，当前一个和下一个半帧相互组合时，所显示的图像可能比原始图像要大。
发明内容
因此，本发明要解决在已有CCD照相机中出现的上述问题。本发明的目的是提供一个能利用偶数和奇数半帧消除模糊从而改善静止图像分辨率的CCD照相机，以及控制该CCD照相机的方法。
为实现这一目的，本发明实施例提供的CCD照相机包括：输入单元，用于接收摄影命令；CCD成像单元，它具有多个CCD，用于根据入射光输出电信号；存储器，用于存储从CCD成像单元输出的电信号；和控制器，当摄影命令从输入单元输入时，控制器以原数据状态读出由入射光在CCD成像单元的每个CCD元件中累加的电信号，将所读出的电信号按照半帧记录在存储器中，通过将偏移值附加到记录在存储器内的奇数半帧和偶数半帧的原数据上而组成静止图像，其中，控制器分别从存储器中顺序地读出奇数半帧的每个CCD信号值和偶数半帧的每个CCD信号值，将偏移值附加到所读出的奇数半帧CCD信号值和偶数半帧CCD信号值，从而通过利用奇数半帧CCD信号值和偶数半帧CCD信号值的平均值至少形成第二奇数半帧和/或第二偶数半帧的其中之一。
在这个实施例中，控制器对于CCD成像单元在一个半帧周期内执行曝光而得到静止图像。
另外，控制器记录奇数半帧和偶数半帧的每一水平线而使它们具有存储器中的交变地址。
再有，控制器分别从存储器中顺序地读出奇数半帧的每个CCD信号值和偶数半帧的每个CCD信号值，将偏移值附加到所读出的奇数半帧CCD信号值和偶数半帧CCD信号值，而通过利用奇数半帧CCD信号值和偶数半帧CCD信号值的平均值形成第二奇数半帧和/或第二偶数半帧。同时，控制器顺序地从存储器中读出奇数半帧的每个CCD信号值和偶数半帧的每个CCD信号值并能附加偏移值，从而通过利用所读出的偶数半帧/奇数半帧CCD信号值和前面或后面的奇数半帧/偶数半帧CCD的信号值的平均值形成第二奇数半帧和/或偶数半帧。另外，控制器可通过利用按照半帧顺序的CCD信号值的平均值形成第二奇数半帧/偶数半帧的其中之一，和通过利用前面或后面的按照半帧所读出的CCD信号的CCD信号值的平均值形成第二奇数半帧/偶数半帧中的其它半帧。
此外，控制器将第二奇数半帧和第二偶数半帧存储在存储器的第二区。
另外，照相机可包括用于存储第二奇数半帧和第二偶数半帧的第二存储器。控制器可控制附加偏移值的第二奇数半帧和第二偶数半帧，并将它们存储在第二存储器中，而不存储在存储器的第二区中。
为了实现这个目的，本发明还提供控制CCD照相机的方法，该方法步骤包括：当输入摄影命令时，使CCD成像单元曝光预定时间以产生静止图像；读出原状态的电信号，该电信号经曝光累加在CCD成像单元的每个CCD元件上；将读出的原数据按半帧记录在存储器中；通过将偏移值附加到记录在存储器中的原数据的奇数半帧和偶数半帧而形成静止图像。
形成静止图像的步骤包括：从存储器中按顺序分别读出奇数半帧的每个CCD信号值和偶数半帧的每个CCD信号值；附加偏移值以便通过利用读出的奇数半帧CCD信号值和读出的偶数半帧CCD信号值形成第二奇数半帧和/或第二偶数半帧；通过组合第二奇数半帧和第二偶数半帧而形成静止图像，其中，形成静止图像的步骤包括：按顺序从所述存储器读出所述奇数半帧的每个CCD信号值和所述偶数半帧的每个CCD信号值；附加偏移值，从而通过利用奇数半帧CCD信号值和偶数半帧CCD信号值的平均值至少形成第二奇数半帧和第二偶数半帧的其中之一；通过组合所述的第二奇数半帧和第二偶数半帧而形成静止图像。
根据本发明实施例的CCD照相机和控制该CCD照相机的方法，形成一帧的两个半帧用于组成静止图像。因此，通过进行半帧之间的偏移补偿，可得到较高的分辨率并能提供消除模糊的静止图像。
附图说明
以下结合附图的详细说明将使本发明的上述和其它目的、特征和优点变得更加清楚，在附图中：
图1是说明常规CCD照相机的帧输出模式的视图；
图2是说明常规CCD照相机的半帧输出模式的视图；
图3是本发明实施例的CCD照相机的示意框图；
图4是图3所示控制器的操作实例的流程图；
图5是表示基于图4操作的CCD照相机的信号处理关系的时序图；
图6表示格式实例，其中，图3所示的控制器将从成像单元读出的CCD数据记录在存储器中；
图7表示格式实例，其中，图3所示的控制器将从CCD成像单元读出的CCD数据和根据该CCD数据产生的第二奇数半帧/第二偶数半帧的数据记录在存储器的第一区和第二区。
具体实施方式
下面，将结合附图说明本发明实施例的CCD照相机和控制该CCD照相机的方法。在以下的说明和附图中，相同的标号表示相同或相似的元件，因而省略对它们的重复性说明。
图3是本发明实施例的CCD照相机的示意框图。该CCD照相机包括：输入单元110，可变光阑120，可变光阑驱动单元130，CCD成像单元140，模/数转换器150，存储器160，信号处理单元170和控制器180。
输入单元110具有接收用户摄影命令的摄影命令键和提供摄影中所用的各种选择的控制键。
可变光阑120控制入射光的接收。可变光阑驱动单元130在控制器180的控制下以预定尺寸和预定时间打开和关闭可变光阑120。具有多个CCD的CCD成像单元140在可变光阑120打开期间接收入射光，并输出与该入射光对应的电信号。模/数转换器150将CCD成像单元140输出的模拟信号转换成数字信号。
存储器160存储从模/数转换器150输出的数字信号。另外，存储器160具有用于存储组成静止图像的第二奇数半帧和第二偶数半帧的数据的第二区。信号处理单元170执行信号处理，以便将模/数转换器150输出的数字信号记录到存储器160中，并将存储在存储器160的CCD数据信号输出到外部。
控制器180控制CCD照相机的整个***。即，当通过用户操作而将摄影命令从输入单元110输入时，控制器180控制可变光阑驱动单元130，以便以预定时间周期性地打开和关闭可变光阑120。另外，控制器180控制CCD成像单元140以使已经通过打开的可变光阑120而入射，并在CCD成像单元140中累加的电信号能够按半帧读出，而后控制器180将读出的CCD数据按半帧存储在存储器160中。之后，每个从CCD成像单元140读出的CCD数据以不附加相邻数据的原数据状态存储在存储器160中。此外，控制器180通过将偏移值按半帧附加到存储在存储器160中的原状态的每个CCD数据而产生第二奇数半帧和第二偶数半帧，此后，通过组合该第二奇数半帧和第二偶数半帧而形成静止图像。
图4是图3所示控制器的操作实例的流程图。当用户通过输入单元110中的摄影命令健输入摄影命令时，控制器180控制可变光阑驱动单元130，如图5中的(a)所示(步骤S410)。即，当接收摄影命令时，控制器180向可变光阑驱动单元130输出可变光阑打开控制信号以打开可变光阑120(步骤S420)。而后，当经过半帧周期(1/60秒)时，控制器180向可变光阑驱动单元130输出可变光阑关闭控制信号以关闭可变光阑120。于是，CCD成像单元140在图5(b)所示的一个半帧周期中被曝光，控制器180读出CCD成像单元140的每个CCD中以原数据状态累加的电信号，如图5(c)所示，以便在可变光阑120关闭的同时在一帧中得到静止图像(步骤S430)。而后，控制器180将读出的CCD信号按照半帧存储在存储器160中(步骤S440)。
图6表示格式实例，其中，读出的CCD数据记录在存储器160中。记录按半帧读出的CCD数据，以便具有相对水平线的不同地址，同时，奇数半帧的水平线(奇数A0～An)和偶数半帧的水平线(偶数B0～Bn)具有相互交替的地址。即，首先读出的奇数半帧的每个水平线数据组(奇数A0～奇数An)按顺序被记录，同时使用交替的地址以便交替地记录偶数半帧的每个水平线数据组(偶数B0～偶数Bn)。相继读出的偶数半帧的每个水平线数据组(偶数B0～偶数Bn)被顺序记录在奇数半帧的每个水平线数据组(奇数A0～奇数An)之间的空地址中。
此后，控制器180按顺序在同一时间分别读出奇数半帧CCD数据(A00～Ann)和偶数半帧CCD数据(B00～Bnn)(步骤S450)。而后，控制器180将偏移值附加到奇数半帧CCD数据(A00～Ann)和偶数半帧CCD数据(B00～Bnn)(步骤S460)。例如可按以下方式附加偏移值。在不同的方式中，第二奇数半帧和第二偶数半帧均可通过利用从每个奇数半帧和偶数半帧读出的每个CCD数据的平均值来产生。因此，控制器180通过将改善图像质量的滤色器施加到第二奇数半帧和第二偶数半帧而形成亮度和彩色信号。
而后，控制器180将均施加了上述的偏移值和彩色的第二奇数半帧和第二偶数半帧再存储到存储器160的第二区中。图7表示第二奇数半帧和第二偶数半帧的存储格式。从CCD成像单元140读出的数据最初记录在存储器160的第一区300，与记录在第一区的数据相关产生的第二奇数半帧和第二偶数半帧被记录在存储器160的第二区400中。而后，记录每个半帧的水平线以便具有彼此交替的地址。另外，不需要记录每个半帧的水平线以具有彼此交替的地址，只需要记录能使控制器180读出两个半帧中每个水平线的区别数据的每个水平线。最后，通过将存储在存储器160中的第二奇数半帧和第二偶数半帧根据需要进行组合而可构成静止图像(步骤S480)。
根据上述本发明实施例的CCD照相机和控制该CCD照相机的方法，通过利用存储器将形成一帧的两个半帧用于组成静止图像，并可提供较高的分辨率。另外，在拍摄运动目标时，通过对两个半帧均附加偏移值，可消除因两个半帧之间的读出时间差所引起的模糊，因而可给用户提供更稳定的图像质量。
虽然针对直观的目的已经说明了本发明的几个优选实施例，但是可以理解，在不脱离附加权利要求书所述的本发明的范围和构思的前提下，本领域的技术人员可以作出各种改变。

Claims (8)

1.一种电荷耦合器件CCD照相机，包括：
输入单元，用于接收摄影命令；
CCD成像单元，它具有多个CCD，用于根据入射光输出电信号；
存储器，用于存储从CCD成像单元输出的电信号；和
控制器，当摄影命令从输入单元输入时，控制器以原数据状态读出由入射光在CCD成像单元的每个CCD元件中累加的电信号，将所读出的电信号按照半帧记录在存储器中，通过将偏移值附加到记录在存储器内的奇数半帧和偶数半帧的原数据上而组成静止图像，
其中，控制器分别从存储器中顺序地读出奇数半帧的每个CCD信号值和偶数半帧的每个CCD信号值，将偏移值附加到所读出的奇数半帧CCD信号值和偶数半帧CCD信号值，从而通过利用奇数半帧CCD信号值和偶数半帧CCD信号值的平均值至少形成第二奇数半帧和/或第二偶数半帧的其中之一。
2.如权利要求1的CCD照相机，其特征在于，控制器对于CCD成像单元在一个半帧周期内执行曝光而得到静止图像。
3.如权利要求2的CCD照相机，其特征在于，控制器记录奇数半帧和偶数半帧的每一水平线而使它们具有存储器中的交变地址。
4.如权利要求1的CCD照相机，其特征在于，控制器将第二奇数半帧和第二偶数半帧存储在所述存储器的第二区。
5.一种控制电荷耦合器件CCD照相机的方法，包括：
当输入摄影命令时，使CCD成像单元曝光预定时间以产生静止图像；
读出原状态的电信号，该电信号经曝光累加在CCD成像单元的每个CCD元件上；
将读出的原数据按半帧记录在存储器中；和
通过将偏移值附加到记录在存储器中的原数据的奇数半帧和偶数半帧而形成静止图像，
其中，形成静止图像的步骤包括：
按顺序从所述存储器读出所述奇数半帧的每个CCD信号值和所述偶数半帧的每个CCD信号值；
附加偏移值，从而通过利用奇数半帧CCD信号值和偶数半帧CCD 信号值的平均值至少形成第二奇数半帧和第二偶数半帧的其中之一；
通过组合所述的第二奇数半帧和第二偶数半帧而形成静止图像。
6.如权利要求5的控制CCD照相机的方法，其特征在于，在一个半帧周期中执行所述曝光步骤，以得到静止图像。
7.如权利要求6的控制CCD照相机的方法，其特征在于，执行在存储器中记录原数据的步骤，以便以相互交替的地址记录所述的奇数半帧水平线和偶数半帧水平线。
8.如权利要求5的控制CCD照相机的方法，其特征在于，该方法的步骤还包括：将所述第二奇数半帧和第二偶数半帧存储到所述存储器的第二区中。 
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