KR100207984B1 - 3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치 - Google Patents

3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치에 관한 것으로, 보급형 3 판식 CCD를 이용한 HDTV용 촬상 장치의 신호 처리 장치에 있어서, 손떨림 보정을 위해 추가 주사 라인이 설정된 통상 해상도의 이미지 센서나 PAL 방식의 통상 해상도를 갖는 이미지 센서를 이용하여 적색 이미지 센서 및 청색 이미지 센서의 화소 위치를 녹색 이미지 센서에 대응하여 수직 방향 및 수평 방향으로화소 피치 만큼 교차시켜 배치하고, 적색 및 청색 채널용 라인 메모리를 구비한 본 발명의 영상 신호 합성 장치를 이용하여 적색 및 청색 성분 화소를 동일 필드 내의 인접 주사 라인에 존재하는 녹색 성분 화소로 하여금 공유하게 함으로써 수직 주사 라인수를 증가시킨다.
본 발명에 의한 3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치에 따르면, 종래의 3판식 색분해 광학계를 변형없이 이용하면서 동시에 추가적인 이미지 센서를 구비하지 않고 통상 해상도의 이미지 센서로 고해상도 HDTV용 촬상 장치를 구현할 수 있음에 따라 제품의 가격적인 용장성을 제거함으로써 HDTV 촬상 장치에 높은 실용성과 경제성을 부여한다.

Description

3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치.
본 발명은 고해상도 촬상 장치에 관한 것으로, 보급형 3 판식 CCD( Charge Coupled Device)를 이용한 고선명 텔레비젼(HDTV; High Definition TeleVision)용 촬상 장치에 있어서, 손떨림 보정을 위해 추가 주사 라인이 설정된 통상 해상도의 CCD나 PAL(Phase Alternation by Lines) 방식의 통상 해상도를 갖는 CCD(즉, 수직 해상도가 HDTV 수직 해상도의배 이상되는 통상 해상도의 CCD)와 적색 및 청색 채널용 라인 메모리(line memory)를 이용하여 적색 및 청색 성분 화소를 인접한 녹색 성분 화소가 공유함으로써 촬상 장치의 해상도를 높이는 3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치에 관한 것이다.
비디오 테이프 레코더(Video Tape Recorder), 텔레비젼, 컴퓨터 모니터 등과 같은 영상 시스템은 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Device), PDP(Plasma Display Panel) 등과 같은 영상 표시 장치의 화소를 영상 신호를 이용해 여기시킴으로써 초당 일정 프레임(frame)들로 구성된 연속 영상을 주사하게 되는 데, 이것은 단위 시간 당 영상 표시 장치 상의 특정 지점에 대한 영상 신호만을 제공하더라도 눈의 잔상 효과에 의해 연속된 영상으로 인식하게 되는 인간의 시감 특성을 이용한 것이다.
이때, 주사 방식은 한 프레임의 영상을 기수 필드(odd field)와 우수 필드(even field)로 나누어 격행 주사를 함으로써 플리커 현상(flicker effect)을 제거하는 비월 주사(interlace scanning) 방식과 행간을 두지 않고 주사 라인을 따라 순차적으로 주사하는 순차 주사(progressive scanning) 방식 등이 있다.
한편, 본 발명은 자연 상을 전기적인 신호로 변환하여 영상 시스템에 제공하는 촬상 장치(즉, 카메라 등)의 화면 종횡비(aspect ratio)와 해상도(resolution)에 직접적으로 관련된 바, 대표적인 칼라 텔레비젼 방식인 NTSC 방식과 대표적인 HDTV인 GA-HDTV(Grand Alliance HDTV)의 예를 들어 본 발명의 필요성을 설명하고자 한다.
비월 주사 방식이며, 한국과 북미, 일본 등에서 텔레비젼 규격으로 사용하고 있는, 525 주사 라인(scan line)과 30 fps(flame per second)의 전송 속도를 갖는 NTSC 방식의 화면 종횡비는 잘 알려진 바와 같이 4:3이다.
반면에 흔히, 차세대 TV라고 불리는 HDTV(High Definition TeleVision)는 화면 종횡비를 16:9로 설정함으로써 인간의 시각 특성에 기반한 시각 영역에 대한 확장으로 화면의 임장감과 생동감을 확대시키고 있으며, 또한, HDTV의 일례로 미국의 GA-HDTV(Grand Alliance HDTV)를 들면, GA-HDTV는 프레임 당 1920화소×1080화소의 해상도를 갖음에 따라 HDTV는 현행 TV보다 2배 이상의 수직, 수평 해상도를 가지며, 크로스 컬러(cross color) 등과 같은 현행 TV의 문제점을 개선하고, 현행 TV보다 넓은 16:9의 화면 종횡비를 가지며, CD(Compact Disk) 음질 수준의 디지털 오디오 성능을 갖는다라는 ITU-RS(International Telecommunication Union-RS)의 정의를 일정 부분 만족시키고 있다.
상기한 바와 같이, HDTV의 일례로 든 GA-HDTV는 수평 해상도만 단순 비교하더라도 NTSC 방식에 비해 약 2배 이상의 주사선수를 필요로 함에 따라 이를 만족시키기 위해서는 상기 해상도를 제공할 수 있는 고밀도 이미지 센서(image sensor) 즉, 고해상도의 CCD가 필요하다.
그러나, 현재 CCD에 대한 기술 수준을 고려할 때, 이러한 HDTV의 규격을 만족하는 CCD는 매우 고가임에 따라 보급형으로 제공하고자 할 시에는 많은 문제를 동반한다. 즉, 고해상도이기 때문에 고속의 신호 처리가 필요하고, 큰 소비 전력이 필요하며, 주변 장치 또한 기술적인 높은 난이도를 요구함에 따라 이러한 요인은 제품의 가격과 직결되어 사용자에게 큰 경제적인 부담을 야기시키는 문제가 있다.
이러한 문제에 기인하여 HDTV용 촬상 장치가 널리 실용화되려면 많은 시간이 필요할 것이라는 예측이 일반적이었으나 최근 들어, 통상의 해상도를 갖는 CCD를 이용하여 HDTV용 해상도를 만족시킬 수 있는 다수의 장치 및 방법이 공지되어 있다.
그 일례를 들면, 하이 비젼(Hi-Vision)용 고해상도 영상 신호를 얻는 방법의 일종인 일본 특허 출원 평5-78730 호에 제안된 방법이 있는 데, 상기 특허 출원의 요지를 간단히 언급하면, 색분해 광학계에 의해 적색, 녹색, 청색(R,G,B)으로 분리된 각 분해 영상에서 녹색 성분 신호를 2분할하여 PAL 방식의 이미지 센서에서 각각 수광한다. 이때, 녹색 성분 신호의 이미지 센서를 수직 방향으로 한 화소 교차시켜 배치하는 것과 동시에 각 화소의 수광부에 마스킹(masking)을 실시하도록 하여 2배의 수직 해상도를 획득하는 방법이다.
그러나, 이러한 방법에는 이미지 센서를 구성하는 각 화소의 개구 부분이 상하 약 반정도를 마스킹하기 때문에 수광량이 반감되고 이에 따라 감도도 저하되는 문제가 있다.
이러한 문제와 기술적인 배경에 착안하여 제안·공지된 일본 특허 출원 평7-327233 호 촬상 장치 및 화상 신호 처리 장치는 본 발명의 기술적인 배경과 관계가 있음에 따라 여기에 그 요지를 인용하기로 한다.
일본 특허 출원 평7-327233 호 촬상 장치 및 화상 신호 처리 장치는 현재 널리 이용되고 있는 통상의 이미지 센서를 이용하여 청색 이미지 센서, 적색 이미지 센서, 제 1 녹색 이미지 센서, 제 2 녹색 이미지 센서로 이루어진 4판식 촬상 장치를 구성한다.
도 1의 (A)∼(C) 일본 특허 출원 평7-327233 호 촬상 장치 및 화상 신호 처리 장치의 화소 배치도를 나타낸 것으로, 통상의 해상도를 갖는 CCD를 이용하여 HDTV에 상당하는 유효 주사선수를 얻기 위해, 도 1의 (A)에 도시한 바와 같이, 청색 이미지 센서(DB), 적색 이미지 센서(DR), 제 1 녹색 이미지 센서(DG1), 제 2 녹색 이미지 센서(DG2)로 이루어진 4판식 CCD에 있어서, 청색 이미지 센서(DB) 및 적색 이미지 센서(DR)의 화소 위치를 제 2 녹색 이미지 센서(DG2)에 대응하여화소 피치 만큼 수직 방향으로 교차시켜 배치하는 데, 이와 같이 청색 이미지 센서(DB) 및 적색 이미지 센서(DR)의 화소 위치를 제 2 녹색 이미지 센서(DG2)에 대응하여화소 피치 만큼 수직 방향으로 엇갈려 배치함으로써 수직 방향에 대한 해상도의 향상을 기할 수 있다.
한편, 도 1의 (B)에 도시한 바와 같이, 제 1 녹색 이미지 센서(DG1)의 화소 위치를 제 2 녹색 이미지 센서(DG2)의 화소 위치에 대하여 수직 방향으로 한화소 피치 만큼 교차시켜 배치하고, 또한, 도 1의 (C)에서와 같이, 제 1 녹색 이미지 센서(DG1)의 화소 위치와 제 2 녹색 이미지 센서(DG2)의 화소 위치를 수평 방향으로화소 피치 만큼 교차시켜 배치한다.
이와 같이, 제 1 녹색 이미지 센서(DG1)의 화소 위치와 제 2 녹색 이미지 센서(DG2)의 화소 위치를 수평 방향으로화소 피치 만큼 교차시켜 배치함으로써 수평 방향에 대한 해상도의 향상을 기할 수 있다.
이후, 이와 같이 화소의 위치가 배치된 청색 이미지 센서(DB) 및 적색 이미지 센서(DR)로부터 얻어낸 영상 신호에서 수직 방향의 고역 성분을 추출하여 녹색 이미지 센서들(DG1, DG2)로부터 얻은 필드 영상 신호에 부가함으로써 마스크 처리에 의한 개구율의 저하를 초래하지 않으면서 수직 해상도를 향상시키는 것을 요지로 하는 발명이다.
그러나, 종래 기술로써 상기에 언급한 일본 특허 출원 평7-327233 호 촬상 장치 및 화상 신호 처리 장치 및 일본 특허 출원 평5-78730 호는 이중 녹색 이미지 센서(즉, 제 1 녹색 이미지 센서, 제 2 녹색 이미지 센서)를 이용하는 4판식 촬상 장치임에 따라 경제적인 측면에서 볼 때, 단일 녹색 이미지 센서를 이용하는 3판식 촬상 장치에 비해 절대적인 가격 상승 요인을 동반하고 있다.
즉, 4판식 촬상 장치는 3판식 촬상 장치에 비해 또 다른 하나의 녹색 이미지 센서가 필요하며, 또한 이를 지원할 수 있는 새로운 색분해 광학계가 요구된다.
특히, 상기한 일본 특허 출원 평7-327233 호 촬상 장치 및 화상 신호 처리 장치는 상기한 바와 같이, 청색 이미지 센서(DB) 및 적색 이미지 센서(DR)로부터 얻어낸 영상 신호에서 수직 방향의 고역 성분을 추출하여 녹색 이미지 센서들(DG1, DG2)로부터 얻은 필드 영상 신호를 보상함에 따른 다수의 라인 메모리와 필드 메모리가 필요함에 따라 제품의 가격과 직결되는 추가적인 부담을 감수해야 하는 문제가 있다.
이것은 통상 해상도의 CCD를 이용하여 고해상도의 촬상 장치를 구현하고자 하는 취지를 일정 부분 만족시키고 있지만, 동시에 제품의 가격을 낮춤으로써 실용성과 경제성을 부여하여 보급형 HDTV 촬상 장치를 제공하고자 측면에는 가격적인 용장성이 잔재함에 따라 제품의 생산가를 일정치 이하로 낮출 수 없는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 현재 사용자에게 널리 보급되어 있으며, 생산자 측면에서는 기술적으로 저변화가 되어 있는 3판식 이미지 센서를 이용한 촬상 장치에 있어서, 4판식 이미지 센서를 이용한 촬상 장치에 비해 소정의 화질 열화를 감수해야 하지만 경제적인 부담 요인을 현격하게 줄이고자 하는 바, 3판식 CCD 촬상 장치를 지원하는 종래의 색분해 광학계를 이용하며, 손떨림 보정을 위해 추가 주사 라인이 설정된 통상 해상도의 CCD 또는 PAL 방식의 통상 해상도를 갖는 CCD와 적색 및 청색 채널용 라인 메모리(line memory)만를 구비하여 공간 화소 이동법에 의해 주사 라인수를 2배로 증가시킴으로써 촬상 장치의 해상도를 높여 HDTV용 촬상 장치로 이용할 수 있는 3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치를 제공함에 목적이 있다.
도 1은 일본 특허 출원 평7-327233 호 촬상 장치 및 화상 신호 처리 장치의 화소 배치도,
도 2는 일반적인 색분해 광학계를 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 이용되는 화소 배치의 일실시예를 나타낸 화소 배치도,
도 4a와 4b 및 4c는 적색 이미지 센서 및 청색 이미지 센서와 녹색 이미지 센서의 화소 위치를 각각 기수 필드 단위, 우수 필드 단위, 도 4c는 프레임 단위로 합하여 도시한 배치도,
도 5는 본 발명의 영상 신호 합성 장치를 도시한 블럭도.
〈도면의주요부분에대한부호의설명〉
100 : 라인 메모리부 200 : 신호 구성부
210 : 제 1 화소 신호 구성부 220 : 제 2 화소 신호 구성부
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치는 보급형 3 판식 CCD를 이용한 HDTV용 촬상 장치의 신호 처리 장치에 있어서, NTSC 방식이나 PAL 방식의 통상 해상도를 갖는 이미지 센서를 이용하여 적색 이미지 센서 및 청색 이미지 센서의 화소 위치를 녹색 이미지 센서에 대응하여 수직 방향 및 수평 방향으로화소 피치 만큼 교차시켜 배치하는 데, 이와 같이 이미지 센서들의 화소를 엇갈려 배치하고, 적색 및 청색 채널용 라인 메모리를 구비하여 공간 화소 이동법에 근거하여 적색 및 청색 성분 화소를 동일 필드 내의 인접 주사 라인에 존재하는 녹색 성분 화소로 하여금 공유하게 함으로써 촬상 장치의 해상도 향상을 도모하여 해상도가 낮은 통상의 이미지 센서를 이용함에 따른 화질 열화를 최소화시키면서 통상 해상도의 이미지 센서로 고해상도 HDTV용 촬상 장치를 구현할 수 있는 것이 특징이다.
본 발명에서 사용하는 색분해 광학계인 3판식 색분해 광학계를 일본 특허 출원 평7-327233 호 촬상 장치 및 화상 신호 처리 장치를 기반으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 일본 특허 출원 평7-327233 호 촬상 장치 및 화상 신호 처리 장치의 색분해 광학계에 대한 일실시예를 도시한 구성도이다.
광 입력측에는 청색광 성분(B)을 얻기 위한 청색광용 프리즘(10)이 배치되어 있으며, 청색광용 프리즘(10)의 광 출력측에는 적색광 성분(R)을 얻기 위한 적색광용 프리즘(12)이 배치되어 있다. 또한, 적색광용 프리즘(12)의 광 출력측에는 녹색광 성분(G)을 얻기 위한 녹색광용 프리즘(14)이 배치되어 있으며, 상기 녹색광용 프리즘(14)에는 반반사 미러(16)가 입사광축에 대하여 45°의 각도로 설치되어 있다. 즉, 녹색광용 프리즘(14)은 반반사 미러(16)를 경계로 하여 제 1 녹색광용 프리즘(16A)과 제 2녹색광 프리즘(16B)으로 분리된다.
이에 따라 청색광 성분(B) 및 적색광 성분(R)은 청색 트리밍 필터(trimming filter; 11_1) 및 적색 트리밍 필터(12_1)를 통해 각각 청색 이미지 센서(DB) 및 적색 이미지 센서(DR)에 결상되고, 제 1 녹색광 성분(G1) 및 제 2 녹색광 성분(G2)은 제 1 녹색 트리밍 필터(16_1) 및 제 2 녹색 트리밍 필터(16_2)를 통해 각각 제 1 녹색 이미지 센서(DG1) 및 제 2 녹색 이미지 센서(DG2)에 결상된다.
이때, 제 1 녹색 이미지 센서(DG1)와 제 2 녹색 이미지 센서( DG2)가 이루는 결상면은 서로 90°가 되어 제 1 녹색 이미지 센서(DG1)에 결상되는 제 1 녹색광 성분(G1)은 제 2 녹색 이미지 센서( DG2)에 결상되는 제 2 녹색광 성분(G2)과 청색광 성분(B) 및 적색광 성분(R)에 대하여 좌우가 반전되는 데, 좌우 반전된 제 1 녹색광 성분을 반전시키기 위해 라인 메모리나 프레임 메모리(frame memory) 등을 이용한다.
한편, 본 발명에서는 상기한 바와 같이, 3판식 이미지 센서를 지원하는 종래의 3판식 색분해 광학계로 이용하는 데, 도 2의 4판식 색분해 광학계에서 제 1 녹색 트리밍 필터(16_1)와 반반사 미러(16) 및 제 1 녹색 이미지 센서(DG1)를 제거하면, 일반적인 3판식 색분해 광학계가 된다. 이것은 반반사 미러(16)를 경계로 하여 제 1 녹색광용 프리즘(16A)과 제 2녹색광 프리즘(16B)으로 분리되던 녹색광용 프리즘(14)을 단일 녹색광용으로만 단독적으로 사용하는 것을 의미한다.
다시 말해서, 4판식 색분해 광학계를 이용하게 되면, 3판식 광학계에 비해 또 다른 하나의 녹색 이미지 센서가 필요하며, 또한 이를 지원할 수 있는 새로운 색분해 광학계를 필요로 하는 추가적인 부담이 있다.
상기에 대한 더 이상의 자세한 설명은 1996년 일본 텔레비젼 학회지 제 50 권 20호에 발표된 민생용 4 판식 CCD를 이용한 하이비젼 카메라의 개발(Development of 4 CCD Comsumer Use Hi-Vision Camera) 및 일본 특허 출원 평7-327233 호 촬상 장치 및 화상 신호 처리 장치를 참조하기로 한다.
한편, 도 3은 본 발명에 이용되는 화소 배치의 일실시예를 나타낸 화소 배치도이다.
본 발명에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 청색 이미지 센서(DB), 적색 이미지 센서(DR), 녹색 이미지 센서(DG)로 이루어진 3판식 CCD에 있어서, 통상의 해상도를 갖는 CCD를 이용하여 HDTV에 상당하는 유효 주사선수를 얻기 위하여, 적색 이미지 센서(DR) 및 청색 이미지 센서(DB)의 화소 위치를 녹색 이미지 센서(DG)에 대응하여 수직 방향 및 수평 방향으로화소 피치 만큼 교차시켜 배치한다.
도 4a는 적색 이미지 센서(DR) 및 청색 이미지 센서(DB)와 녹색 이미지 센서(DG)의 화소 위치를 기수 필드 단위로, 도 4b는 우수 필드 단위로, 도 4c는 프레임 단위로 합하여 도시한 것으로, 비월 주사시에 있어, 기수 필드에 주사되는 화소는 실선 사각형으로 표시하고, 우수 필드에 주사되는 화소는 점선 사각형으로 표시한다. 또한, 화소 식별을 용이하게 하기 위해 화소 마다 색인(index)을 부여하는 데, 녹색 성분 화소는 Gmn로 나타내고, 적색 및 청색 성분 화소는 Rmn/Bmn로 나타낸다.
여기서, Gmn및 Rmn/Bmn의 아래 첨자 m은 수직 방향의 화소 위치에 대한 색인이며, 아래 첨자 n은 수평 방향의 화소 위치에 대한 색인이다. 설명의 편의상, 기수 필드 및 우수 필드의 구분을 m이 홀수면 기수 필드이고, m이 짝수면 우수 필드인 것으로 한다.
이때, m이 짝수인 화소를 상기에서와 같이 우수 필드로 생각해도 좋지만, m이 홀수인 화소를 현재 필드의 화소라고 할 때, m이 짝수인 화소는 현재 필드에 대하여 한 필드 이전의 화소로 간주하여도 무방하다.
도 4a∼4c에 있어서, 실선과 실선 간의 간격 및 점선과 점선 간의 간격은 1화소 피치이며, 실선과 점선 간의 간격은 반화소 피치이다.
이와 같이 적색 이미지 센서 및 청색 이미지 센서의 화소 위치를 녹색 이미지 센서에 대응하여 엇갈려 배치하고, 적색 및 청색 채널용 라인 메모리를 구비한 본 발명의 영상 신호 합성 장치를 이용하여 적색 및 청색 성분 화소를 동일 필드 내의 인접 주사 라인에 존재하는 녹색 성분 화소로 하여금 공유하게 함으로써 수직 주사 라인수를 증가시킨다.
한편, 적색 이미지 센서 및 청색 이미지 센서의 화소 위치를 녹색 이미지 센서에 대응하여 수직 방향으로만화소 피치 만큼 교차시켜 배치할 수도 있다.
하나의 색 화소를 구성하기 위해서는 원칙적으로 적색, 녹색, 청색(R,G,B)에 관련된 각각 화소 신호가 필요하지만, 본 발명에서는 주사 라인 단위의 화소 배치를 살펴 볼 때, 자원의 경제적인 이용을 위해 확장시킬 시에 해상도를 실질적으로 필요한 화소수보다 부족한 화소수를 이용하여 고해상도를 제공하는 데, 이것은 해상도 측면에서 인접 화소들 간의 상호 보완 관계를 이용한 의사 해상도(pseudo-resolution)를 제공함을 의미한다.
이하, 본 발명의 영상 신호 합성 장치에 대한 일실시예를 첨부한 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 영상 신호 합성 장치는 도 5에 도시한 바와 같이, 3 판식 CCD를 이용하는 촬상 장치의 각 필드에 있어서, 적색 화소 신호 및 청색 화소 신호를 입력받아 2주사 라인 시간 동안 지연시켜 각각 이전 청색 화소 신호(Rm-1n) 및 이전 적색 화소 신호(Bm-1n)를 만드는 라인 메모리부(100)와, 상기 이전 적색 화소 신호(Rmn)와 상기 이전 청색 화소 신호(Bmn)를 입력받고, 현 시점을 기준으로 하여 입력되는 색 화소 신호들인 현재 녹색 화소 신호(Gmn)와 현재 적색 화소 신호(Rmn) 및 현재 청색 화소 신호(Bmn)를 입력받아 상기 이전 청색 화소 신호(Rm-1n), 상기 이전 적색 화소 신호(Bm-1n) 및 현재 녹색 화소 신호(Gmn)로 구성된 제 1 화소 신호(Rm-1nGmnBm-1n)와 상기 제 1 화소 신호(Rm-1nGmnBm-1n)에 대하여 적어도 1라인 이후에 화소가 위치하며, 상기 현재 녹색 화소 신호(Gmn), 상기 현재 적색 화소 신호(Rmn) 및 상기 현재 청색 화소 신호(Bmn)로 구성된 제 2 화소 신호(RmnGmnBmn)를 출력하는 신호 구성부(200)로 구성된다.
여기서, 상기 신호 구성부(200)는 상기 이전 청색 화소 신호(Rm-1n), 상기 이전 적색 화소 신호(Bm-1n) 및 상기 현재 녹색 화소 신호(Gmn)를 입력받아 색신호 합성 방식에 의해 상기 제 1 화소 신호(Rm-1nGmnBm-1n)를 구성하는 제 1 화소 신호 구성부(210)와, 상기 현재 녹색 화소 신호(Gmn), 상기 현재 적색 화소 신호(Rmn) 및 상기 현재 청색 화소 신호(Bmn)를 입력받아 색신호 합성 방식에 의해 상기 제 2 화소 신호(RmnGmnBmn)를 출력하는 제 2 화소 신호 구성부(220)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 영상 신호 합성 장치에 대한 일실시예의 작용을 도 4a∼4c 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 각 필드에 있어서 라인당 RGB(Red Green Blue) 영상 신호가 인가되면, 상기 라인 메모리부(100)는 적색 화소 신호 및 청색 화소 신호를 입력받아 2주사 라인 시간 동안 지연시켜 각각 이전 청색 화소 신호(Rm-1n) 및 이전 적색 화소 신호(Bm-1n)를 만든다.
상기 신호 구성부(200)는 이전 적색 화소 신호(Rmn)와 이전 청색 화소 신호(Bmn)를 입력받고, 현 시점을 기준으로 하여 입력되는 색 화소 신호들인 현재 녹색 화소 신호(Gmn)와 현재 적색 화소 신호(Rmn) 및 현재 청색 화소 신호(Bmn)를 입력받아 제 1 화소 신호 구성부(210)를 이용하여 이전 청색 화소 신호(Rm-1n), 이전 적색 화소 신호(Bm-1n) 및 현재 녹색 화소 신호(Gmn)로 구성된 제 1 화소 신호(Rm-1nGmnBm-1n)를 출력하고, 제 2 화소 신호 구성부(220)를 이용하여 현재 녹색 화소 신호(Gmn), 현재 적색 화소 신호(Rmn) 및 현재 청색 화소 신호(Bmn)로 구성된 제 2 화소 신호(RmnGmnBmn)를 구성하여 제 2 화소 신호(RmnGmnBmn)에 의해 발생되는 화소가 제 1 화소 신호(Rm-1nGmnBm-1n)에 의해 발생되는 화소의 위치에 대하여 적어도 1라인 이후에 위치하도록 한다.
즉, 도 4a∼4c를 참조하여 본 발명의 화소 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
기수 필드일 경우, R31/B31, G31이 입력되는 시점을 현시점으로 삼을 때, 라인 메모리부(100)의 출력은 R11/B11이며, 제 1 화소 신호 구성부(210)는 R11/B11, G31을 이용하여 제 1 화소 신호(R11G31B11)를 구성하고, 제 2 화소 구성부(220)는 R31/B31, G31을 이용하여 제 2 화소 신호(R31G31B31)를 구성한다. 또한, R32/B32, G32가 입력되는 시점을 현시점으로 삼을 때, 라인 메모리부(100)의 출력은 R12/B12이며, 제 1 화소 신호 구성부(210)는 R12/B12, G32를 이용하여 제 1 화소 신호(R12G32B12)를 구성하고, 제 2 화소 신호 구성부(220)는 R32/B32, G32를 이용하여 제 2 화소 신호(R32G32B32)를 구성한다.
또한, 우수 필드일 경우, R41/B41, G41이 입력되는 시점을 현시점으로 삼을 때, 라인 메모리부(100)의 출력은 R21/B21이며, 제 1 화소 신호 구성부(210)는 R21/B21, G41을 이용하여 제 1 화소 신호(R21G41B21)를 구성하고, 제 2 화소 신호 구성부(220)는 R41/B41, G41을 이용하여 제 2 화소 신호(R41G41B41)를 구성한다. 또한, R42/B42, G42가 입력되는 시점을 현시점으로 삼을 때, 라인 메모리부(100)의 출력은 R22/B22이며, 제 1 화소 신호 구성부(210)는 R22/B22, G42를 이용하여 제 1 화소 신호(R22G42B22)를 구성하고, 제 2 화소 신호 구성부(220)는 R42/B42, G42를 이용하여 제 2 화소 신호(R42G42B42)를 구성한다.
이때, 최종적으로 해상도가 확장되어 표시되는 화소의 위치 관계를 프레임 단위를 기준하여 설명하면, 제 1 화소 신호(R11G31B11) 이후 동일 주사 라인 상에 제 1 화소 신호(R12G32B12)가 발생하는 화소가 위치하고, 제 1 화소 신호(R11G31B11)가 위치하는 주사 라인의 한 라인 이후의 주사 라인 상에 수평 방향으로 제 1 화소 신호(R11G31B11)와 동일한 위치에 제 1 화소 신호(R21G41B21)가 위치하고, 제 1 화소 신호(R21G41B21) 이후 동일 주사 라인 상에 제 1 화소 신호(R22G42B22)가 발생하는 화소가 위치한다.
이후, 상기와 동일한 방식으로 제 2 화소 신호(R31G31B31), 제 2 화소 신호(R32G32B32)가 동일 주사 라인 상에 존재하게 되며, 그 다음 주사 라인에 동일한 방식으로 제 2 화소 신호(R41G41B41), 제 2 화소 신호(R42G42B42)가 연속적으로 위치하게 된다.
결과적으로, 상기와 같은 영상 신호 합성 장치를 이용함으로써 주사 라인수를 2배로 증가시킬 수 있음은 명백하다.
이때, 기수 필드 및 우수 필드에 있어서, 각 필드를 첫 주사 라인에는 이전 라인의 적색 및 청색 성분 화소가 존재하지 않음에 따라 상기한 제 1 화소 신호(Rm-1nGmnBm-1n)를 만드는 과정이 생략되고, 각 필드의 마지막 주사 라인에서는 이전 라인의 적색 및 청색 성분 화소를 참조할 주사 라인이 존재하지 않음에 따라 라인 메모리부(100)를 이용하여 적색 및 청색 성분 화소를 저장하여 지연시킬 필요가 없다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 보급형 3 판식 CCD를 이용한 HDTV용 촬상 장치의 신호 처리 장치에 있어서,손떨림 보정을 위해 추가 주사 라인이 설정된 이미지 센서나 PAL 방식의 통상 해상도를 갖는 이미지 센서를 이용하여 적색 이미지 센서 및 청색 이미지 센서의 화소 위치를 녹색 이미지 센서에 대응하여 수직 방향 및 수평 방향으로화소 피치 만큼 교차시켜 배치하고, 적색 및 청색 채널용 라인 메모리를 구비한 본 발명의 영상 신호 합성 장치를 이용하여 적색 및 청색 성분 화소를 동일 필드 내의 인접 주사 라인에 존재하는 녹색 성분 화소로 하여금 공유하게 함으로써 수직 주사 라인수를 증가시키는 본 발명에 의한 3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치에 따르면, 종래의 3판식 색분해 광학계를 변형없이 이용하면서 동시에 추가적인 이미지 센서를 구비하지 않고 통상 해상도의 이미지 센서로 고해상도 HDTV용 촬상 장치를 구현할 수 있음에 따라 제품의 가격적인 용장성을 제거함으로써 HDTV 촬상 장치에 높은 실용성과 경제성을 부여한다.

Claims (5)

  1. 3 판식 이미지 센서(image sensor)를 이용한 촬상 장치에 있어서:
    적색의 화상을 촬상하여 적색 화소 신호를 발생시키는 적색 이미지 센서;
    녹색의 화상을 촬상하여 녹색 화소 신호를 발생시키는 녹색 이미지 센서; 및
    청색의 화상을 촬상하여 청색 화소 신호를 발생시키는 청색 이미지 센서를 구비하여, 상기 적색 이미지 센서 및 상기 청색 이미지 센서의 화소 위치를 상기 녹색 이미지 센서의 화소 위치에 대응하여 수직 방향 및 수평 방향으로 각각화소 피치 만큼 교차시켜 배치하는 것을 특징으로 하는 3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치.
  2. 3 판식 이미지 센서(image sensor)를 이용한 촬상 장치에 있어서:
    적색의 화상을 촬상하여 적색 화소 신호를 발생시키는 적색 이미지 센서;
    녹색의 화상을 촬상하여 녹색 화소 신호를 발생시키는 녹색 이미지 센서; 및
    청색의 화상을 촬상하여 청색 화소 신호를 발생시키는 청색 이미지 센서를 구비하여, 상기 적색 이미지 센서 및 상기 청색 이미지 센서의 화소 위치를 상기 녹색 이미지 센서의 화소 위치에 대응하여 수직 방향으로화소 피치 만큼 교차시켜 배치하는 것을 특징으로 하는 3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적색 화소 신호 및 상기 청색 화소 신호를 입력받아 프레임을 기준하여 2주사 라인 시간 동안 지연시켜 각각 이전 청색 화소 신호 및 이전 적색 화소 신호를 만드는 데이터 저장부; 및
    상기 이전 적색 화소 신호와 상기 이전 청색 화소 신호를 입력받고, 현 시점을 기준으로 하여 입력되는 색 화소 신호들인 현재 녹색 화소 신호와 현재 적색 화소 신호 및 현재 청색 화소 신호를 입력받아 상기 이전 청색 화소 신호, 상기 이전 적색 화소 신호 및 상기 현재 녹색 화소 신호로 구성된 제 1 화소 신호를 출력하고, 상기 제 1 화소 신호에 대하여 적어도 1라인 이후에 화소가 위치하며, 상기 현재 녹색 화소 신호, 상기 현재 적색 화소 신호 및 상기 현재 청색 화소 신호로 구성된 제 2 화소 신호를 출력하는 신호 구성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 신호 구성부는,
    상기 이전 청색 화소 신호, 상기 이전 적색 화소 신호 및 상기 현재 녹색 화소 신호를 입력받아 색신호 합성 방식에 의해 상기 제 1 화소 신호를 구성하는 제 1 화소 신호 구성부; 및
    상기 현재 녹색 화소 신호, 상기 현재 적색 화소 신호 및 상기 현재 청색 화소 신호를 입력받아 색신호 합성 방식에 의해 상기 제 2 화소 신호를 구성하는 제 2 화소 신호 구성부로 구성되는 것을 특징으로 하는 3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 이미지 센서는,
    손떨림 보정을 위해 추가 주사 라인이 설정된 통상 해상도의 CCD나 PAL(Phase Alternation by Lines) 방식의 통상 해상도를 갖는 CCD(Charge Coupled Device)인 것을 특징으로 하는 3판식 이미지 센서를 이용한 고해상도 촬상 장치.
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