KR0162217B1 - Camera's sensitivity compensation device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전하제어축적모드에서 축적시간의 단축에 의해 화면의 밝기가 변화하는 것을 자동으로 보상하도록 한 카메라의 감도보상장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 신호발생기에서 수직동기신호에 동기된 1H기간의 펄스신호를 발생시키면, 적분기에서 CCD출력신호를 적분하여 소거된 전하량을 검출한다. 적분기 끝난 신호는 기억장치에 기억되어 적분기의 출력신호가 1필드기간동안 유지되고, 전압제어증폭기는 기억장치의 출력전압에 따라 CCD출력신호를 증폭하여 감도가 보상된 화상신호를 출력한다. 따라서, 화면의 밝기변화를 광범위하게 보상할 수 있고, 촬영상의 편리를 도모할 수 있으며, 화면의 재현성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a sensitivity compensation device of a camera which automatically compensates for a change in brightness of a screen by shortening an accumulation time in a charge control accumulation mode. In the present invention, when the signal generator generates a pulse signal of 1H period synchronized with the vertical synchronous signal, the integrator detects the erased amount of charge by integrating the CCD output signal. The signal of the integrator is stored in the storage device so that the output signal of the integrator is maintained for one field period, and the voltage control amplifier amplifies the CCD output signal according to the output voltage of the storage device and outputs an image signal whose sensitivity is compensated for. Therefore, the change of the brightness of the screen can be compensated in a wide range, the photographing convenience can be achieved, and the reproducibility of the screen can be improved.
Description
제1도는 종래의 FIT-CCD의 구성도.1 is a block diagram of a conventional FIT-CCD.
제2도는 FIT-CCD 구동에 필요한 수직구동펄스를 나타낸 타이밍도.2 is a timing diagram showing vertical driving pulses required for FIT-CCD driving.
제3도는 FIT-CCD의 신호축적모드를 설명하기 위한 타이밍도로서,3 is a timing diagram illustrating the signal accumulation mode of the FIT-CCD.
(a)는 프레임축적모드일 경우이고, (b)는 필드축적모드일 경우이다.(a) is the case of frame accumulation mode and (b) is the case of field accumulation mode.
제4도는 FIT-CCD의 전하제어축적구동에 필요한 수직구동펄스신호를 나타낸 타이밍도로서,4 is a timing diagram showing a vertical drive pulse signal required for charge control accumulation driving of the FIT-CCD.
(a)는 A필드일 경우이고, (b)는 B필드일 경우이다.(a) is a case of A field, and (b) is a case of B field.
제6도의 (a)~(f)는 제5도의 각부 입출력신호를 나타낸 타이밍도.6 (a) to 6 (f) are timing diagrams showing input / output signals of each part of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 촬상부 2 : 축적부1 imaging unit 2 accumulation unit
3 : 수평CCD 4 : 포토다이오드3: Horizontal CCD 4: Photodiode
5,6 : 수직CCD 10 : 구동신호발생기5,6: Vertical CCD 10: Driving signal generator
40 : 적분기 50 : 기억장치40: Integrator 50: Memory
60 : 전압제어증폭기 70 : 신호발생기60: voltage controlled amplifier 70: signal generator
본 발명은 FIT-CCD를 촬상소자로 사용하는 카메라에 관한 것으로, 특히 전하제어축적법에 따라 CCD를 구동시킬 때 축적시간단축에 의해 화면의 밝기가 변화하는 것을 보상하여 원래의 밝기로 그림을 재현할 수 있도록 한 카메라의 감도보상장치에 관한 것이다.The present invention relates to a camera using the FIT-CCD as an image pickup device, and in particular, to compensate for the change in the brightness of the screen due to the reduction of the accumulation time when driving the CCD according to the charge control accumulation method to reproduce the picture at the original brightness A sensitivity compensator for a camera is provided.
일반적으로 카메라의 촬상소자는 CCD(Charge Coupled Device)를 사용하는데, 방송용이나 업무용과 같이 높은 화질을 추구하는 카메라에는 FIT-CCD를 많이 이용한다.In general, an image pickup device of a camera uses a charge coupled device (CCD), but a FIT-CCD is often used for a camera that pursues high image quality such as broadcasting or business.
제1도는 종래 FIT-CCD의 구성도를 나타낸 것으로, 크게 활상부(1)와 축적부(2)와 수평CCD(3)로 이루어진다. 촬상부(1)는 입사된 광을 광전변환하는 다수개의 PN접합 포토다이오드(4)와, 4상구동에 의해 동작하여 포토다이오드(4)에서 발생된 전하를 전송하는 수직CCD(VCCD; 5)로 구성된다. 축적부(2)는 촬상부(1)와 같은 단수의 4상구동에 의한 수직CCD(6)로 구성되어, 촬상부(1)에서 전송된 전하를 일정시간동안 축적한다. 수평CCD(3)는 일종의 레지스터로서, 축적부(2)로부터 1라인씩 이동된 전하를 수평구동펄스신호(H1, H2)에 따라 순차적으로 출력한다. 촬상부(1)의 상부에는 불필요한 신호전하를 흡수하여 제거하여 드레인(drain)부(7)가 설치되어 있다.FIG. 1 shows a configuration diagram of a conventional FIT-CCD, and is mainly composed of a live section 1, an accumulation section 2, and a horizontal CCD 3. The imaging unit 1 includes a plurality of PN junction photodiodes 4 for photoelectric conversion of incident light, and a vertical CCD (VCCD; 5) for transferring charge generated in the photodiode 4 by four-phase driving. It consists of. The accumulator 2 is constituted of a vertical CCD 6 by the same number of four-phase driving as in the image capturing unit 1, and accumulates charges transferred from the image capturing unit 1 for a predetermined time. The horizontal CCD 3 is a kind of register. The horizontal CCD 3 sequentially outputs electric charges moved from the storage unit 2 by one line in accordance with the horizontal drive pulse signals H1 and H2. The drain portion 7 is provided on the upper portion of the imaging unit 1 to absorb and remove unnecessary signal charges.
이와 같이 구성된 FIT-CCD에서 촬상부(1)에 빛이 입사되면 입사된 빛은 포토다이오드(4)에 의해 광전변환되고, 포토다이오드(4)에서 발생된 전하는 수직CCD(5)로 이동되어 주기적으로 일정시간동안 축적된다. 촬상부(1)에 축적된 전하는 인접한 축적부(2)의 수직CCD(6)로 들어가지만, 이때 기판심부에서 발생된 전하의 일부와 광의 누설에 의해 발생된 전하도 수직CCD(6)로 들어가 존재하게 된다.When light is incident on the imaging unit 1 in the FIT-CCD configured as described above, the incident light is photoelectrically converted by the photodiode 4, and the charge generated in the photodiode 4 is moved to the vertical CCD 5 to periodically. Accumulate for a certain period of time. The charge accumulated in the imaging section 1 enters the vertical CCD 6 of the adjacent accumulation section 2, but at this time part of the charge generated at the substrate core and the charge generated by leakage of light also enter the vertical CCD 6 It exists.
이러한 전하는 스미어의 일부가 되기 때문에 이 전하를 제거함으로써 CCD고유의 스미어현상을 격감시킬 수 있다. 이 전하제거동작후 포토다이오드(4)의 신호전하는 수직CCD(5)로 이동되고 짧은 시간내에 다시 축적부(2)로 전송된다. 축적부(2)로 전송된 전하는 수평CCD(3)에 1라인씩 이동되어 순차적으로 출력되고, 이와 같은 구조는 전자샤터제어의 자유도를 향상시킬 수 있다.Since these charges become part of the smear, the charge can be reduced to reduce the smear phenomenon unique to the CCD. After this charge removing operation, the signal charge of the photodiode 4 is transferred to the vertical CCD 5 and transferred to the accumulation unit 2 within a short time. The charges transferred to the accumulator 2 are moved one by one to the horizontal CCD 3 and are sequentially output. Such a structure can improve the degree of freedom of the electronic shutter control.
제2도는 FIT-CCD의 일반동작에 필요한 수직구동펄스신호를 나타낸 타이밍도이다. 제2도의 펄스신호들은 카메라의 타이밍발생기에서 공급되고, 불필요한 전하(스미어전하)의 제거와 신호전하의 프레임전송은 수직블랭크기간(V-BLK)에서 이루어진다. 제2도에 도시된 바와 같이, T1기간에 수직CCD(5)(6)에 전송펄스(VA1~VA4, VB1, VB2)를 인가하면, 스미어전하가 드레인부(7) 또는 축적부(2)를 통해 수평CCD(3)로 전송됨으로써 소거가 가능하다.2 is a timing diagram showing a vertical drive pulse signal required for normal operation of the FIT-CCD. The pulse signals of FIG. 2 are supplied from a timing generator of the camera, and removal of unnecessary charges (smear charges) and frame transfer of signal charges are performed in the vertical blank period V-BLK. As shown in FIG. 2, when the transfer pulses VA1 to VA4, VB1 and VB2 are applied to the vertical CCDs 5 and 6 in the period T1, smear charges are applied to the drain portion 7 or the accumulation portion 2; By transmitting to the horizontal CCD (3) through the erasing is possible.
이때 축적부(2)의 수직CCD(6)에도 전송펄스(VB1~VB4)를 인가하여 암전류를 드레인부(7) 또는 수평CCD(3)에 전송함으로써 전하를 제거한다. 신호전하의 전송방향은 수직CCD 구동펄스(VA1~VA4, VB1~VB4)의 위상에 의해서 결정된다. 수평CCD(3)를 이용한 전하의 소거는 통상의 신호전송방향과 같기 때문에 촬상부(1)와 축적부(2)의 수직CCD를 같은 위상의 펄스신호로 구동하는 것이 가능하여 구동회로가 간단해진다. 그러므로 수평CCD(3)로 스미어전하를 전송하는 방식이 일반적으로 사용된다.At this time, the transfer pulses VB1 to VB4 are also applied to the vertical CCD 6 of the accumulation unit 2 to transfer the dark current to the drain unit 7 or the horizontal CCD 3 to remove the charge. The transmission direction of the signal charge is determined by the phases of the vertical CCD drive pulses VA1 to VA4 and VB1 to VB4. Since the charge cancellation using the horizontal CCD 3 is the same as the normal signal transmission direction, the vertical CCDs of the imaging unit 1 and the accumulation unit 2 can be driven by pulse signals of the same phase, thereby simplifying the driving circuit. . Therefore, a method of transmitting smear charges to the horizontal CCD 3 is generally used.
T1기간에서 스미어전하의 소거동작이 끝나면 T2기간동안 신호전송 펄스신호보다 높은 펄스전압을 공급하여 포토다이오드(4)에서 발생된 신호전하를 수직CCD(5)로 이동시킨다. 수직CCD(5)에 이동된 전하는 T3기간에서 축적부(2)의 수직CCD(6)로 고속으로 전송된다. 이러한 프레임전송이 끝나고 수직블랭크기간(V-BLK)이 지나면 축적부(2)의 신호전하는 1라인씩 수평CCD(3)로 이동되고, 수평CCD(3)에 수평구동펄스신호(H1, H2)를 공급하면 신호가 CCD로부터 출력된다.After the erase operation of the smear charge in the T1 period, a pulse voltage higher than the signal transmission pulse signal is supplied during the T2 period to move the signal charge generated in the photodiode 4 to the vertical CCD 5. Charges transferred to the vertical CCD 5 are transmitted at high speed to the vertical CCD 6 of the accumulation unit 2 in the period T3. After the frame transmission is finished and the vertical blank period V-BLK has passed, the signal charges of the accumulator 2 are moved to the horizontal CCD 3 by one line, and the horizontal driving pulse signals H1 and H2 are applied to the horizontal CCD 3. When is supplied, the signal is output from the CCD.
다음에, FIT-CCD의 신호축적모드의 종류와 각 축적모드의 동작 및 장단점에 대해서 설명한다. FIT-CCD에는 광을 축적하는 기간에 따라 프레임축적모드(고수직해상도모드)와 필스축적모드(고감도모드)가 있으며, 제3도에 이 두가지 축적모드의 차이를 나타내었다.Next, the types of the signal accumulation mode of the FIT-CCD, the operation and the advantages and disadvantages of each accumulation mode will be described. The FIT-CCD has a frame accumulation mode (high vertical resolution mode) and a fill accumulation mode (high sensitivity mode) according to the light accumulation period, and FIG. 3 shows the difference between the two accumulation modes.
통상적으로 CCD에서는 포토다이오드에 축적된 신호전하를 수직CCD로 이동시킬 때 수직방향의 홀수번째 포토다이오드와 짝수번째 포토다이오드를 분리해서 읽어낼 수 있도록 되어 있다. 예를들어, 제2도의 T2기간동안 구동펄스(VA1)에 의해 홀수번째 포토다이오드에 축적된 전하가 수직CCD의 옮겨지면, 짝수번째 포토다이오드의 신호전하는 다른 구동펄스(VA3)에 의해서 옮겨진다. 이러한 분리처리는 CCD에서 프레임축적모드와 필드축적모드를 실현하는데 매우 중요하다.In general, in the CCD, when the signal charge accumulated in the photodiode is moved to the vertical CCD, the odd-numbered photodiode and even-numbered photodiode in the vertical direction can be read out separately. For example, if the charge accumulated in the odd-numbered photodiode by the driving pulse VA1 during the period T2 of FIG. 2 is transferred in the vertical CCD, the signal charge of the even-numbered photodiode is transferred by the other driving pulse VA3. This separation process is very important for realizing the frame accumulation mode and the field accumulation mode in the CCD.
제3도는 FIT-CCD의 신호축적모드를 설명하기 위한 타이밍도로서, (a)는 프레임축적모드일 경우이고, (b)는 필드축적모드일 경우이다. 프레임축적모드일 경우에는 제3도의 (a)에서와 같이 먼저 A필드에서 수직방향의 포토다이오드의 신호전하를 1개씩 걸러서 독립적으로 읽어낸다. 그후 B필드에서 나머지 포토다이오드의 신호전하를 읽어낸다. 필드축적모드일 경우에는 제3도의 (b)에서와 같이 A필드와 B필드에서의 신호출력시에 수직방향으로 인접하는 두 개의 포토다이오드의 신호전하를 가산하여 읽어낸다.3 is a timing diagram for explaining the signal accumulation mode of the FIT-CCD, where (a) is the frame accumulation mode and (b) is the field accumulation mode. In the frame accumulation mode, as shown in (a) of FIG. 3, first, the signal charges of the photodiodes in the vertical direction are filtered out one by one in the field A and read independently. The signal charges of the remaining photodiodes are then read in field B. In the field accumulation mode, as shown in (b) of FIG. 3, signal charges of two photodiodes adjacent in the vertical direction at the time of signal output in the A and B fields are added and read out.
상기 두 축적모드의 특성차이를 비교하면, 프레임축적모드는 포토다이오드의 신호전하를 1개씩 걸러서 읽어내기 때문에 높은 해상도가 얻어지는 장점이 있다. 그러나 포토다이오드당 신호축적시간이 1프레임(2필드)기간으로 길어지고, 특히 수직방향의 포토다이오드의 신호축적시간이 1개당 1필드기간씩 어긋나므로 잔상이 크게 나타나는 단점이 있다.Comparing the characteristic difference between the two accumulation modes, the frame accumulation mode has a merit that high resolution is obtained because the signal charges of the photodiodes are read out one by one. However, the signal accumulation time per photodiode is extended to one frame (two fields) period, and in particular, since the signal accumulation time of the vertical photodiode is shifted by one field period per one, there is a drawback that large afterimages occur.
필드축적모드는 수직방향의 신호전하를 가산하여 읽어내므로 해상도가 프레임축적모드에 비해 30%정도 떨어지는 단점이 있다. 그러나 신호축적시간이 1필드기간으로 짧아지고, 모든 포토다이오드의 신호전하를 동시에 읽어낼 수 있으므로 잔상이 줄어드는 장점이 있다.The field accumulation mode reads by adding the signal charge in the vertical direction, so that the resolution is reduced by about 30% compared to the frame accumulation mode. However, since the signal accumulation time is shortened to one field period and the signal charges of all the photodiodes can be read out simultaneously, the afterimage is reduced.
상기 축적모드에 의한 단점을 보완하기 위한 축적방식이 전하제어축적법(Charge Controled Frame 축적구동)이다. 전하제어축적법은 포토다이오드의 축적시간을 필드기간으로 단축시켜 잔상을 줄인 방법으로, 프레임축적모드에서 축적시간이 프레임기간으로 길어져 잔상이 증가하는 것을 감안한 것이다. 이 경우 포토다이오드의 신호출력 전후에 신호를 한번 더 읽어내고, 스미어전하를 제거할때와 같이 드레인부나 수평CCD로 전하를 전송시켜 전하를 소거한다. 그런데 전하제어축적법은 포토다이오드의 축적시간이 ½로 단축됨에 따라 감도가 ½배로 떨어지는 단점이 있다.An accumulation method to compensate for the disadvantages caused by the accumulation mode is a charge controlled frame accumulation drive. The charge control accumulation method reduces the afterimage by shortening the accumulation time of the photodiode to the field period, and takes into account that the afterimage is increased in the frame accumulation mode by increasing the accumulation time to the frame period. In this case, the signal is read once before and after the signal output of the photodiode, and the charge is erased by transferring the charge to the drain portion or the horizontal CCD as in the case of removing the smear charge. However, the charge control accumulation method has a disadvantage in that the sensitivity decreases ½ times as the accumulation time of the photodiode is shortened to ½.
프레임축적모드의 축적시간은 필드축적모드 축적시간의 두배이다. 그러나 필드축적모드는 2개의 포토다이오드의 전하가 합해져 하나의 화소가 되고, 프레임축적모드는 축적시간이 긴 반면 1개의 포토다이오드의 전하가 하나의 화소가 되므로 같은 감도를 갖는다.The accumulation time of the frame accumulation mode is twice the accumulation time of the field accumulation mode. In the field accumulation mode, however, the charges of the two photodiodes are combined to form one pixel. In the frame accumulation mode, the accumulation time is long, while the charge of one photodiode becomes one pixel.
제4도는 FIT-CCD의 전하제어축적구동에 필요한 수직구동펄스신호를 나타낸 타이밍도이다. 이 펄스신호들은 전하제어축적모드의 A필드와 B필드에서 수직CCD에 공급하는 구동펄스로서, 제4도에 도시된 구동펄스(VA3, VA1)이외의 신호는 통상의 구동펄스의 타이밍(제2도 참조)과 같다.4 is a timing diagram showing a vertical drive pulse signal required for charge control accumulation driving of the FIT-CCD. These pulse signals are driving pulses supplied to the vertical CCDs in the A and B fields of the charge control accumulation mode, and signals other than the driving pulses VA3 and VA1 shown in FIG. See also).
B필드의 신호를 얻기 위해서는 제4도의 (b)와 같은 구동펄스를 공급하는데, T1기간앞에서 홀수번째 포토다이오드의 전하를 수직CCD로 옮긴 후 (a) T1기간에서 전하를 쓸어낸다. 다음에, T2기간동안 짝수번째 포토다이오드로부터 신호전하를 옮겨서(b) 전송한다. A필드의 신호를 얻기 위해서는 제4도의 (a)와 같은 구동펄스를 공급한다. 즉, T1기간앞에서 짝수번째 포토다이오드의 전하를 수직CCD로 옮겨서(a) T1기간에서 전하를 쓸어낸 후, T2기간동안 홀수번째 포토다이오드로부터 신호전하를 옮겨서(b) 전송한다.In order to obtain the signal of the field B, a driving pulse as shown in FIG. Next, the signal charge is transferred from the even photodiode for the period T2 (b). In order to obtain the signal of the A field, a driving pulse as shown in Fig. 4A is supplied. That is, before the T1 period, the charge of the even-numbered photodiode is transferred to the vertical CCD (a), and the charge is wiped out in the T1 period, and then the signal charge is transferred from the odd-numbered photodiode (b) during the T2 period.
이와 같이 FIT-CCD에서는 포토다이오드로부터 신호전하를 읽어내는 타이밍을 조정하고 스미어전하 제거방법과 같이 전하를 제거하여 전자샤터를 실현할 수 있다. 이 경우 감도는 샤터속도에 비례하여 떨어지는데, 감도의 변화는 화면의 밝기가 변화하는 것이므로 화면을 올바르게 재현하려면 보상이 필요하다. 종래에는 카메라의 광로에 설치된 조리개를 수동으로 조작하여 원래의 밝기가 되도록 열어줌으로써 화면의 밝기를 보상하였다.As described above, in the FIT-CCD, the timing of reading out the signal charge from the photodiode can be adjusted, and the electron shatter can be realized by removing the charge as in the smear charge removal method. In this case, the sensitivity falls in proportion to the shatter speed. The change in the sensitivity is a change in brightness of the screen, so compensation is required to reproduce the screen correctly. In the related art, the brightness of the screen is compensated by manually opening the iris installed in the optical path of the camera to open the original brightness.
그러나 이러한 종래기술에 의하면, 조리개가 완전히 열리는 것이상의 밝기보상이 불가능하고, 조리개가 화면의 심도를 조정하는 역할도 하기 때문에 밝기보상을 위한 조리개의 조정에 제한을 받게 되는 문제점이 있었다. 또한 사용자가 화면을 보면서 조리개를 수동으로 조정하여 원래의 밝기가 되도록 보상해야 하므로 사용이 불편하다는 문제점이 있었다.However, according to the related art, there is a problem that the compensation of the brightness of the aperture completely impossible is impossible, and the aperture also serves to adjust the depth of the screen, thereby limiting the adjustment of the aperture for brightness compensation. In addition, the user manually adjusts the aperture while watching the screen to compensate for the original brightness, there was a problem in that it is inconvenient to use.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은전하제어축적법에 따라 FIT-CCD를 구동시킬 때 축적시간단축에 의해 화면의 밝기가 변화하는 것을 보상하여 원래의 밝기로 그림을 재현할 수 있도록 한 카메라의 감도보상장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and an object of the present invention is to compensate for the change in the brightness of the screen due to the reduction of accumulation time when driving the FIT-CCD according to the charge control accumulation method. It is to provide a camera's sensitivity compensation device to reproduce the picture.
본 발명의 다른 목적은 광의 축적모드변환에 의한 화면밝기변화를 광범위하게 보상하여 화면의 재현성을 향상시키고 감도보상이 자동으로 이루어지게 하여 촬영상의 편리를 도모할 수 있도록 한 카메라의 감도보상장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a sensitivity compensation device of a camera that can compensate for the change in the brightness of the screen by changing the accumulation mode of light extensively to improve the reproducibility of the screen and to make the compensation automatically, so as to facilitate the shooting. It is.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 감도보상장치는 구동신호발생기의 출력신호를 이용해 수직동기신호에 동기된 1H기간의 펄스신호를 발생시키는 신호발생기를 구비한다. 신호발생기의 출력신호는 적분기와 기억장치로 각각 입력되어 적분타이밍과 기억장치의 동작을 제어한다. 적분기는 프리프로세서에서 출력된 CCD출력신호를 적분하여 소거된 전하량을 검출하고, 기억장치는 적분이 끝난 신호를 기억하여 적분기의 출력신호가 1필드기간동안 유지되도록 한다. 프리프로세서의 출력단에 연결된 전압 제어증폭기는 기억장치의 출력전압에 따라 CCD출력신호를 증폭하여 감도가 보상된 화상신호를 출력한다.The sensitivity compensation device of the present invention for achieving the above objects is provided with a signal generator for generating a pulse signal of the 1H period synchronized with the vertical synchronization signal using the output signal of the drive signal generator. The output signal of the signal generator is input to the integrator and the memory, respectively, to control the integral timing and the operation of the memory. The integrator integrates the CCD output signal output from the preprocessor to detect the erased charge amount, and the memory device stores the integrated signal so that the output signal of the integrator is maintained for one field period. The voltage control amplifier connected to the output terminal of the preprocessor amplifies the CCD output signal according to the output voltage of the memory device and outputs an image signal whose sensitivity is compensated.
이하, 첨부된 제5도 및 제6도를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.
제5도는 본 발명에 따른 카메라의 감도보상장치를 나타낸 블록구성도이다. 제5도에서 구동신호발생기(10)와 프리프로세서(Pre-processor; 30)는 종래 카메라의 CCD주변장치에 속하는 일부블럭이다. 구동신호발싱기(10)는 구동펄스신호를 발생시켜 CCD(20)를 구동함은 물론 카메라의 신호처리에 필요한 수직 및 수평기준타이밍신호를 출력하는 장치로서, 일반적으로 카메라에서는 타이밍발생기라 한다. CCD(20)의 출력단에 연결된 프리프로세서(30)는 각종 신호처리(CDS, CLAMP, BLANK등)를 하여 CCD(20) 의 출력신호에 포함된 노이즈를 제거하고 안정된 신호(s2)를 출력한다.5 is a block diagram showing a sensitivity compensation device of the camera according to the present invention. In FIG. 5, the driving signal generator 10 and the pre-processor 30 are some blocks belonging to the CCD peripheral device of the conventional camera. The driving signal generator 10 generates a driving pulse signal to drive the CCD 20 and outputs vertical and horizontal reference timing signals necessary for signal processing of the camera. In general, the driving signal generator 10 is referred to as a timing generator in the camera. The preprocessor 30 connected to the output terminal of the CCD 20 performs various signal processing (CDS, CLAMP, BLANK, etc.) to remove noise included in the output signal of the CCD 20 and output a stable signal s2.
본 발명의 감도보상장치는 상기 프리프로세서(30)의 출력단에 연결되어, 수평CCD에서 가장 먼저 출력되는 신호(s2)를 적분함으로써 소거된 전하량을 검출하는 적분기(40)를 구비한다. 적분기(40)의 출력신호는 기억장치(50)로 입력되어 기억되고, 기억장치(50)는 적분기(40)의 출력신호가 1필드기간에 걸쳐서 유지되도록 한다. 프리프로세서(30)의 출력단에 연결된 전압제어증폭기(60)는 기억장치(50)의 출력전압(s4)에 따라 CCD출력신호(s2)를 증폭하여 감도(화면밝기)가 보상된 화상신호를 출력한다.The sensitivity compensator of the present invention includes an integrator 40 connected to an output terminal of the preprocessor 30 to detect an erased charge amount by integrating the signal s2 output first in the horizontal CCD. The output signal of the integrator 40 is input to and stored in the storage device 50, and the storage device 50 allows the output signal of the integrator 40 to be maintained over one field period. The voltage control amplifier 60 connected to the output terminal of the preprocessor 30 amplifies the CCD output signal s2 according to the output voltage s4 of the memory device 50 and outputs an image signal whose sensitivity (screen brightness) is compensated for. do.
한편, 구동신호발생기(10)의 출력단에 연결된 신호발생기(70)는 입력된 신호(s1)를 이용해 수직동기신호에 동기된 1H기간의 펄스신호(s3)를 발생시킨다. 신호발생기(70)의 출력신호(s3)는 적분기(40)로 인가되어 적분타이밍을 제어하게 되고, 아울러 기억장치(50)에도 인가되어 그 동작을 제어한다.On the other hand, the signal generator 70 connected to the output terminal of the drive signal generator 10 generates the pulse signal s3 of the 1H period synchronized with the vertical synchronous signal using the input signal s1. The output signal s3 of the signal generator 70 is applied to the integrator 40 to control the integral timing, and is also applied to the memory device 50 to control its operation.
상기와 같이 구성된 감도보상장치의 기본동작은 전하소거동작에서 소거되는 전하량을 검출하여 소거된만큼 신호를 증폭하는 것이다. 수직해상도와 잔상에 우수한 화상을 얻어내는 전하제어축적모드에서 화면의 밝기가 떨어지는 것은 필드기간에 축적딘 전하를 제거하기 때문이라고 앞에서 설명했다. 본 발명은 FIT-CCD에서 포토다이오드의 전하를 수평CCD에 전송하여 제거하는 경우에 대한 것으로, 수평CCD에 들어온 전하는 수평구동펄스신호(H1, H2)를 공급함에 따라 출력된다. 그런데 축적부의 전하를 내릴 때 수평CCD에 구동펄스를 공급하지 않으면 수평CCD에서 전하가 축적된다.The basic operation of the sensitivity compensation device configured as described above is to detect the amount of charge erased in the charge erasing operation and amplify the signal by the erased amount. In the charge control mode, which produces excellent images with vertical resolution and afterimage, the brightness of the screen is lowered because it removes the charge accumulated in the field period. The present invention relates to a case in which the charge of a photodiode is transferred to a horizontal CCD in a FIT-CCD to remove the charge. The charge that enters the horizontal CCD is output by supplying the horizontal driving pulse signals H1 and H2. However, if the driving pulse is not supplied to the horizontal CCD when the charge of the accumulation portion is lowered, the charge is accumulated in the horizontal CCD.
제6도는 제5도의 각부 입축력신호파형을 나타낸 타이밍도로서, 제6도의 (a)~(d)는 FIT-CCD의 전하제어축적구동에 필요한 수직구동펄스신호(VA3, VA1)와 수평구동펄스신호(H1, H2)를 나타낸다. 구동신호발생기(10)에서 수직CCD로 구동펄스(VA3, VA1)를 공급하면 a시점에서 포토다이오드의 전하가 수직CCD로 옮겨지고, 수직CCD는 T1기간동안 축적부로 전하를 전송한다. b시점에서 포토다이오드의 전하는 한번 더 수직CCD로 옮겨지고, T2기간동안 축적부의 전하가 수평CCD로 전송되면 b시점에서 읽어낸 전하가 축적부로 오게 된다.FIG. 6 is a timing diagram showing the respective input and output force waveforms of FIG. 5, and (a) to (d) of FIG. 6 are horizontal driving pulse signals VA3 and VA1 and horizontal driving required for charge control accumulation driving of the FIT-CCD. The pulse signals H1 and H2 are shown. When the driving signal generator 10 supplies the driving pulses VA3 and VA1 to the vertical CCD, the charge of the photodiode is transferred to the vertical CCD at time a, and the vertical CCD transfers the charge to the accumulation part for the period T1. At the point b, the charge of the photodiode is transferred to the vertical CCD once more, and during the period T2, when the charge in the accumulator is transferred to the horizontal CCD, the charge read at the point b comes to the accumulator.
수직구동펄스신호(VA3, VA1)에 의해 CCD(20)가 상기와 같이 동작하는 동안 구동신호발생기(10)는 수평CCD로 구동펄스(H1, H2)를 공급하지 않으므로 a시점에서 읽어낸 수직방향의 전하가 수평CCD에 모두 축적된다. 구동신호발생기(10)에서 제6도의 (c)(d)와 같은 구동펄스(H1, H2)를 공급하면 수평CCD에 축적된 전하가 CCD(20)밖으로 출력된다.The drive signal generator 10 does not supply the drive pulses H1 and H2 to the horizontal CCD while the CCD 20 operates as described above by the vertical drive pulse signals VA3 and VA1. Charges accumulate in the horizontal CCD. When the driving signal generator 10 supplies the driving pulses H1 and H2 as shown in FIG. 6 (c) (d), the charge accumulated in the horizontal CCD is output to the outside of the CCD 20.
그러므로 T2기간뒤에서 처음으로 공급된 수평구동펄스신호(H1, H2)에 의해 출력되는 CCD(20)에 출력신호는 소거하고자 하는 신호이고, 이 신호를 적분하면 소거되는 전하량을 알 수 있다. 프리프로세서(30)를 통해 CCD(20)에 연결된 적분기(40)는 위의 적분동작을 위한 것으로, 신호발생기(70)에서 제6도의 (f)에 도시된 것과 같은 고전위신호(s3)를 출력할때만 입력신호(s2; 제6도의 (e)참조)를 적분한다.Therefore, the output signal to the CCD 20 outputted by the horizontal drive pulse signals H1 and H2 supplied for the first time after the T2 period is a signal to be erased, and when the signal is integrated, the amount of charge to be erased can be known. The integrator 40 connected to the CCD 20 via the preprocessor 30 is for the above integration operation, and the signal generator 70 generates a high potential signal s3 as shown in FIG. 6 (f). Only when outputting, the input signal s2 (see (e) of FIG. 6) is integrated.
신호발생기(70)의 출력신호(s3)는 수직동기신호에 동기된 1H기간의 펄스신호로서, 언제나 T2기간 뒤 수평구동펄스가 처음으로 공급되는 시점에서 발생된다. 이 신호(s3)의 발생시점은 고정되어 있으므로 신호발생기(70)의 지연회로와 멀티바이브레이터에서 구동신호발생기(10)의 수직동기신호나 수직동기신호와 같은 주기를 갖는 신호를 이용하여 만든다. 대부분의 구동신호발생기(10)에는 수평구동펄스가 공급되는 타이밍을 나타내는 신호가 있으므로 신호발생기(70)에서 이 신호를 직접 이용하여 제어신호(s3)를 발생할 수도 있다.The output signal s3 of the signal generator 70 is a pulse signal of the 1H period synchronized with the vertical synchronization signal, and is always generated when the horizontal driving pulse is first supplied after the T2 period. Since the time point of the generation of the signal s3 is fixed, the delay circuit of the signal generator 70 and the multivibrator use the signal having the same period as the vertical synchronization signal or the vertical synchronization signal of the drive signal generator 10. Since most drive signal generators 10 have a signal indicating a timing at which the horizontal drive pulses are supplied, the signal generator 70 may generate a control signal s3 using the signal directly.
적분기(40)의 출력단에 연결된 기억장치(50)는 적분동작이 끝나는 시점(s3신호가 고전위에서 저전위로 바뀌는 시점)에서 적분된 신호를 기억한다. 그리하여 적분기(40)의 출력신호가 1필드기간동안 전압제어증폭기(60)의 제어전압(s4)으로서 공급되도록 한다. 전압제어증폭기(60)는 이 제어전압(s4)에 따라 프리프로세서(30)에서 출력된 신호(s2)를 증폭하고, 전압제어증폭기(60)에서 출력된 화상신호는 소거된 전하량에 비례해서 커지게 되므로 전하소거로 인한 화면의 밝기변화를 보상할 수 있다.The memory device 50 connected to the output terminal of the integrator 40 stores the integrated signal at the time when the integration operation ends (the time at which the s3 signal changes from the high potential to the low potential). Thus, the output signal of the integrator 40 is supplied as the control voltage s4 of the voltage control amplifier 60 for one field period. The voltage control amplifier 60 amplifies the signal s2 output from the preprocessor 30 according to the control voltage s4, and the image signal output from the voltage control amplifier 60 is large in proportion to the erased amount of charge. As a result, it is possible to compensate for the change in brightness of the screen due to the charge elimination.
이상에서와 같이 본 발명은 전하제어축적법에 따라 CCD를 구동할 때 소거된 전하량을 검출하여 소거된만큼 신호를 증폭하므로 축적시간단축에 의한 화면밝기변화를 광범위하게 보상할 수 있는 효과가 있다. 또한 광의 축적모드변환에 의해 감도(화면밝기)가 떨어지는 것을 자동으로 보상하므로 촬영상의 편리르 도모할 수 있고, 원래의 밝기로 그림을 재현할 수 있어 화면의 재현성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention detects the erased charge amount when driving the CCD according to the charge control accumulation method and amplifies the signal as much as it is erased, thereby making it possible to widely compensate for the change in screen brightness due to the reduction of the accumulation time. In addition, since the sensitivity (screen brightness) is automatically compensated for by the change of the light accumulation mode, the photographing can be conveniently performed, and the picture can be reproduced at the original brightness, thereby improving the reproducibility of the screen.
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