KR0126021Y1 - 자동 초점 조절회로의 a/d 변환회로 - Google Patents

자동 초점 조절회로의 a/d 변환회로 Download PDF

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Abstract

V/T변환기를 이용하여 출력전압을 시간으로 변환하고 시간으로 변환된 신호를 다시 직렬데이타로 변환하므로 A/D 변환기를 이용한 것과 같은 역할을 하고 회로를 간단하게 구현하여 소비전력을 줄일 수 있으며 카메라의 소형화에 알맞게 사용할 수 있도록 하기 위해서 피사체에 반사되어 입사되는 적외선의 입사각을 감지하여 거리에 비례하는 1쌍의 미소전류를 출력하는 수광소자와; 수광소자에서 출력되는 1쌍의 미소전류를 전압으로 변환하여 증폭하기 위한 I/V변환부와, I/V변환부에서 증폭된 신호를 로그 연산을 취하여 변환될 1쌍의 전압의 차를 구한 후 증폭하는 로그 중폭부와; 로그연산된 값을 적분하기 위한 적분회로와; 적분된 신호인 전압을 시간의 값으로 변환하기 위한 V/T변환부와, V/T변환부에서 입력되는 카운터회로를 이용하여 신호를 카운트하기 위한 카운터부와, 카운터부에서 카운터된 병렬로 입력되는 신호를 클럭신호에 따라 차례로 시프트하여 순차적으로 출력하기 위한 직렬/병렬 변환부로 이루어져 있는 A/D변환부로 이루어져 있는 자동 초점 조절회로의 A/D변환회로에 관한 것.

Description

자동 초점 조절회로의 A/D변환회로
제1도는 이 고안의 실시예에 따른 자동 초점 조절회로의 A/D변환회로의 블록도이고,
제2도는 이 고안의 실시예에 따른 자동 초점 조절회로의 A/D변환회로의 상세회로도이고,
제3도는 이 고안의 실시예에 따른 자동 초점 조절회로의 A/D변환회로의 동작 타이밍도이다.
이 고안은 피사체와의 정확한 거리를 측정하여 카메라의 초점을 자동으로 조정할 수 있는 자동 초점 조절회로에 관한 것으로 특히, 자동 초점 조절회로의 출력단인 A/D변환회로를 개선하여 복잡한 회로를 단순화하며 소비전력을 감소시킨 자동 초점 조절회로의 A/D변환회로에 관한 것이다.
초점을 자동으로 조절하는 장치는 사용자가 노출과 거리조절을 하지 않고도, 자동적으로 초점이 맞춰지므로 사용이 용이하며 선명한 상을 얻을 수 있게 된다. 종래에 피사체와의 거리를 측정하여 초점거리를 구하는 방법은 적외선 다이오드에서 나오는 빛이 피사체에서 반사되어 나오는 적외선 빛을 감지하여 해당하는 전류로 변환시키는 수광소자(PSD, Position Sensitive Device)를 이용하여 피사체와의 거리를 측정하여 피사체의 초점을 자동으로 조절하는 등의 방법을 이용하였다.
상기한 방법을 이용하여 피사체와의 거리를 측정할 때, 수광소자(PSD)는 수광소자(PSD)로 입력되는 적외선의 입사각에 비례하여 해당하는 전류값을 갖는 1쌍의 미소 전류를 출력하게 된다.
그리고 출력된 1쌍의 미소전류를 헤드증폭기를 이용하여 증폭한 후 전류를 전압으로 변환시키고 A/D 변환부를 거쳐 해당하는 전압에 비례한 디지털 값을 마이크로 프로세서로 입력하여 피사체와의 거리에 알맞게 초점을 정확히 조정하게 된다.
그러나 상기와 같이 자동 초점부에서 A/D변환기를 이용하여 아날로그 값에 해당하는 값을 디지탈 전압으로 변환하여 사용할 때 ASIC(Applicant System Intergrate Circuit)화 하기가 어려워 소형의 카메라에 설계하기가 매우 어려우며, 여러비트를 사용할 때에는 소비전력이 매우 크기 때문에 하나의 칩(one chip)으로 만들어 소형 카메라에 사용하기가 매우 어려웠다.
그러므로 이 고안의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, V/T변환기를 이용하여 출력전압을 시간으로 변환하고 시간으로 변환된 신호를 다시 직렬 데이타로 변환하므로 A/D변환기를 이용한 것과 같은 역할을 하고 회로를 간단하게 구현하여 소비전력을 줄일 수 있으며 카메라의 소형화에 알맞게 사용할 수 있도록 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 이 고안의 구성은 피사체에 반사되어 입사되는 적외선의 입사각을 감지하여 거리에 비례하는 1쌍의 미소전류를 출력하는 수광소자와; 수광소자에서 출력되는 1쌍의 미소전류를 전압으로 변환하여 증폭하기 위한 I/V변환부와, I/V변환부에서 증폭된 신호를 로그 연산을 취하여 변환된 1쌍의 전압을 차를 구한 후 증폭하는 로그 증폭부와; 로그 연산된 값을 적분하기 위한 적분회로와; 적분된 신호인 전압을 시간의 값으로 변환하기 위한 V/T변환부와, V/T변환부에서 입력되는 카운터 회로를 이용하여 신호를 카운트하기위한 카운터부와, 카운터부에서 카운터된 병렬로 입력되는 신호를 클럭신호에 따라 차례로 시프트하여 순차적으로 출력하기 위한 직렬/병렬 변환부로 이루어져 있는 A/D변환부로 이루어져 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로하여 이 고안의 실시예를 상세히 설명한다. 제1도는 이 고안의 실시예에 따른 자동 초점 조절회로의 A/D변환회로의 블럭도이고, 제2도는 이 고안의 실시예에따른 자동 초점 조절회로의 A/D변환회로의 상세회로도이고, 제3도는 이 고안의 실시예에 따른 자동 초점 조절회로의 A/D변환회로의 동작타이밍도이다.
제1도를 참고로 하면 이 고안의 실시예에 따른 자동 초점 조절회로의 A/D변환회로의 구성은, 1쌍의 수광소자(PSD)와, 수광소자(PSD)와 연결되어 입력신호를 전압으로 변환시키는 I/V변환부(10)와, I/V변환부(10)에서 입력되는 1쌍의 전압을 로그 연산하는 로그 연산부(20)와, 로그 연산된 값은 입력받아 적분하는 적분부(30)와, 적분된 신호를 입력으로 하여 전압을 시간의 값으로 변환하여 아날로그 신호를 디지탈 신호로 최종 변환하기 위한 A/D변환부(1)로 이루어져 있다.
상기한 A/D변환부(1)는 전압을 시간의 값으로 변환하는 V/T변환부(40)와, 시간으로 변환된 입력신호를 소정의 비트로 카운트하기 위한 카운터부(50)와, 카운터되어 병렬로 입력되는 신호는 순차적으로 작렬로 출력하기 위한 병렬/직렬 변환부(60)로 이루어져있다.
제2도를 참고로 하면 V/T변환부(40)는 적분부(30)의 출력단자(IN)에 일측단자가 열결되어 있는 스위치(SI)의 타측단자에 일측단자가 접지되어 있는 커패시터(C1)의 타측단자가 연결되어 있고, 스위치(S2)와 커패시터(C1)의 접속점에 반전단자가 접지되어 있는 비교기(COM1)의 비반전단자가 연결되어 있다. 스위치(S2)의 타측단자는 저항(R1)및 트랜지스터(Q1,Q2)로 이루어져있는 전류미러(current mirror)회로의 에미터 단자가 접지되어 있는 트랜지스터(Q2)의 컬렉터 단자와 베이스 단자 및 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 연결되어 있고 전원(Vcc)에 일측단자가 연결되어 있는 저항(R1)의 타측단자에 에미터 단자가 접지되어 있는 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 단자와 연결되어 있다.
비교기(COM1)의 출력단자는 일측단자가 전원(Vcc)과 연결되어 있는 저항(R2)의 타측단자, 베이스 단자에 입력단자(IN1)가 연결되어 있고 에미터 단자가 접지되어 있는 트랜지스터(Q3)의 컬렉터 단자와 연결되어 있다.
비교기(COM1)의 출력단자는 저항(R3)의 일측단자와연결되어 있고 저항(R3)의 타측단자는, 컬렉터 단자가 전원(Vcc)과 연결되어 있고 에미터단자에 일측단자가 접지되어 있는 저항(R4)의 타측단자와 연결되어 있는 트랜지스터(Q4)의 베이스 단자와연결되어 있다.
카운터부(50)는 V/T변환부(40)의 저항(R4)의 타측단자에, 제2단자가 기준 클럭신호선(CLK)과 연결되어 있는 AND게이트(AND)의 제1단자(V1)가 연결되어 있고 AND게이트(AND)의 출력단자(V2)는 2개의 4-비트 2진 카운터(4-bit binary counter, 51, 52)로 구성되어 있는 집적회로 74LS393의 제1카운터(51)의 입력단자(A)와 연결되어 있고, 제2카운터(52)의 입력단자(B)는 제1카운터(51)의 출력단자(1QD)와 연결되어 있다.
병렬/직렬 변환부(60)는 카운터부(50)의 출력단자(1QA~1QD, 2QA~2QD)에 집적회로 74LS165로 이루어져 있는 병렬/직렬 변환회로(61)의 입력단자(A~H)와 연결되어 있고 출력단자(QH)는 OR게이트(OR)의 제1입력단자와 연결되어 있다. 상기 카운터(50)의 출력단자(2QD)는 병렬/직렬 변환부(60)의 인버터(INV) 입력단자와 연결되어 있고 인버터(INV)의 출력단자는 D플립플럽(DF)의 클럭단자(CLK)와 연결되어 있다. D플립플럽(DF)의 출력단자(Q)는 OR게이트(OR)의 제2 입력단자와 연결되어 이루어져있다.
그러나 카운터부(50)에 사용되는 집적회로 74LS393과 병렬/직렬 변환부(60)에 사용된 집적회로 74LS165는 다만 이 고안의 실시예를 설명하기 위하여 사용된 것으로 이 고안의 기술적 범위는 상기한 집적회로에 한정되지 않는다.
상기와 같이 이루어져 있는 이 고안의 동작은 다음과 같다.
피사체에 반사되어 입력되는 적외선의 입사각을 감지하여 해당하는 전류로 변환하는 1쌍의 수광소자(PSD)에서 입력되는 1쌍의 전류를 I/V변환부(10)에서 전압으로 변환 증폭한 후 로그연산부(20)에서 로그 연선을 실행하여 1쌍의 입력되는 전압의 차를 구하고 적분부(30)를 거쳐 적분되는 신호를 디지탈로 변환하여 도시되지 않은 마이크로 컴퓨터를 입력하기 위하여 A/D변환부(1)로 출력된다.
적분된 신호를 변환하기 위하여 적분부(30)의 출력신호는 A/D변환부(1)의 V/T변환부(40) 입력단자(IN)로 입력한다. 먼저 스위치(S1)가 제3도의 (a)처럼 커패시터(C1)에 충전되어 있는 전하가 모두 방전하기전에 일정한 주기로 온/오프 동작하면 전압으로 변환된 신호가 입력되면 커패시터(C1)에 전하가 제3도의 (b)처럼 서서히 충전을 완료하게 된다. 커패시터(C1)에 전하가 충전되면 제3도의 (c)와 (d)처럼 스위치(S1)가 온되고 트랜지스터(Q3)의 베이스단자와 연결되어 있는 입력단자(IN1)의 신호는 H가 된다. 그러므로 스위치(S1)의 동작에 따라 커패시터(C1)에 충전되어 있던 전하는 제3도의 (b)처럼 방전을 시작하여 스위치(S2)를 통하여 트랜지스터(Q1,Q2)의 베이스 단자로 인가되어 트랜지스터(Q1,Q2)가 동작하게되며 트랜지스터(Q3)의 베이스 단자에 H가 인가되므로 트랜지스터(Q3)는 턴오프된다.
그러므로 비교기(COM1)의 출력은 H상태가 된다. 그러나 제3도의 (b)처럼 커패시터(C1)가 방전을 완료하면 비교기(COM1)의 출력은 L로 변하게된다.
그러므로 저항(R3)을 통하여 트랜지스터(Q4)의 베이스 단자로 H가 인가되어 트랜지스터(Q4)는 턴온상태가 되므로 트랜지스터(Q4)의 에미터 단자와 연결되어 있는 커패시터(C1)의 방전동작이 완료될 때까지 출력단자(V1)에는 제3도의 (e)처럼 H가 출력되고 커패시터(C1)가 모두 전하를 방전하게 되면 출력단자(V1)의 값은 L가 출력된다.
그러므로 커패시터(C1)의 충/방전시간을 이용하여 입력되는 신호를 시간에 따라 변환하게 된다.
이때 커패시터(C1)의 방전동작은 V/T변환부(40)의 저항(R1)과 트랜지스터(Q1,Q2)로 이루어져 있는 전류미러회로로 일정하게 커패시터(C1)의 충전전하가 인가되므로 커패시터(C1)의 자연적인 충/방전 동작에 영향을 덜 받게 되므로 커패시터(C1)의 방전 동작은 선형성이 향상된 일차함수의 모습으로 방전하게 된다.
상기와 같이 시간에 따라, 입력되는 전압이 변환되면 카운터부(50)로 인가되어 V/T변환부(40)의 출력이 H일 경우에만 신호를 카운트할 수 있도록 AND게이트(AND)를 이용한다. 먼저 AND게이트(AND)의 제1입력단자로 신호(V1)가 인가되고 제2입력단자는 소정의 주파수를 갖는 기준 클럭신호(CLK)가 인가된다.
그러므로 AND게이트(AND)의 출력단자(V2)에 출력되는 신호는 제3도의 (f)처럼 기준 클럭신호(CLK)에따라 소정의 주기를 갖는 신호가 출력되어 카운터의 입력단자(A)로 인가된다. 2개의 4-비트 2진 카운터로 이루어져 있는 카운터(51,52)로 인가되어 입력단자(A)로 인가되는 신호에 따라 입력신호를 카운터하여 출력단자(1QA~1QD,2QA~2QD)로 출력한다.
카운터부(50)에서 출력되는 신호는 제3도의 (g)처럼 병렬/직렬 변환부(60)의 병렬/직렬 변환회로(61)의 시프트/로드단자(SH/)가 L를 유지하는 동안 병렬/직렬 변환부(60)의 병렬/직렬 변환회로(61)의 입력단자(A~H)로 인가된다. 시프트/로드단자(SH/)가 H로 변환되면 입력단자(A~H)로 인가된 신호가 제3도의 (h)처럼 클럭단자(CK)로 입력되는 클럭신호의 상태가 H에서 L로 변하는 하강에지에서 차례로 시프트되어 출력단자(QH)로 출력되므로 클럭신호(CK)에따라 병렬의 신호가 직렬로 변환되어 OR게이트(OR)로 입력되어 해당하는 정보를 제3도의 (i)처럼 출력단자(OUT)로 출력하게 된다.
그러나 V/T변환된 신호가 V/T변환회로의 스위치(S2)가 온되고 입력단자(IN1)가 H를 지속하는 최대시간보다 출력단자(V1)로 정보가 출력되는 시간이 오래지속될 경우에는 카운터부(50)에서 카운터되는 신호가 처음의 0부터 다시 카운터되기 때문에 원래의 정보를 잃어버리게 된다. 그러므로 인버터(INV)의 출력단자를 통하여 D플립플럽(DF)의 클럭단자(CLK)로 클럭신호가 인가되므로 D플립플럽(DF)을 이용하여 일정시간 지연된 전원(Vcc)과 연결된 입력신호가 출력되어 OR게이트(OR)의 제2입력단자로 1의 값이 인가된다. 그러므로 스위치(S2)가 온되고 입력단자(IN1)에 H가 인가되는 최대시간보다 V/T변환부(40)에서 출력되는 출력신호의 지속시간이 더 길 경우에는 병렬/직렬 변환부(60)의 출력단자(OUT)fh 1이 출력되어 초기상태로부터 다시 카운트되어 직렬로 출력되는 것을 방지하여 그릇된 정보가 출력단자(OUT)로 출력되어 도시되지 않은 마이크로 컴퓨터의 오동작을 방지할 수 있게 된다.
그러므로 상기와 같이 동작하는 이 고안의 효과는 전압을 시간으로 변환하여 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하여 도시되지 않은 마이크로 컴퓨터로 인가하여 마이크로 컴퓨터의 동작을 제어할 수 있어 종래의 복잡한 A/D변환기를 이용하지 않고도 같은 결과를 얻을 수 있다. 그리고 간단히 구현할 수 있으므로 소비전력을 줄일 수 있으며 제조원가의 상승을 방지할 수 있으므로 중급형이나 보급형의 자동으로 초점을 조절할 수 있는 카메라에 적합하며 ASIC화하여 하나의 칩으로 구현하여 카메라에 내장할 수 있게 된다.
그리고 전류미러회로를 이용하여 커패시터에 충전되었던 전하를 일정하게 방전시키므로 커패시터의 충/방전시간만을 이용할 경우보다 커패시터의 영향을 적게 받아 점차적으로 방전하게 되므로 동작의 선형성을 증가시킬 수 있게 된다. 그러므로 선형성을 요구하는 회로에 적합하다.

Claims (4)

  1. 피사체에 반사되어 입사되는 적외선의 입사각을 감지하여 거리에 비례하는 1쌍의 미소전류를 출력하는 수광소자와; 수광소자에서 출력되는 1쌍의 미소전류를 전압으로 변환하여 증폭하기 위한 I/V 변환부(10)와, I/V 변환부(10)에서 증폭된 신호를 로그 연산을 취하여 변환된 1쌍의 전압의 차를 구한 후 증폭하는 로그 증폭부(20)와; 로그 연산된 값을 적분하기 위한 적분회로(30)와; 적분된 신호인 전압을 시간의 값으로 변환하기 위한 V/T변환부(40)와, V/T변환부(40)에서 입력되는 카운터 회로를 이용하여 신호를 카운트하기 위란 카운터부(50)와, 카운터부(50)에서 카운터된 병렬로 입력되는 신호를 클럭신호에 따라 차례로 시프트하여 순차적으로 출력하기 위한 직렬/병렬 변환부(60)로 이루어져 있는 A/D변환부(1)로 이루어져 있는 것을 특징으로 한 자동 초점 조절회로 A/D변환회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 V/T변환부(40)는 적분부(30)의 출력단자(IN)에 일측단자가 연결되어 있는 스위치(S1)와, 스위치(S1)의 타측단자에 타측단자가 연결되어 있고 일측단자가 접지되어 있는 커패시터(C1)와, 커패시터(C1)의 타측단자가 일측단자에 연결되어 있는 스위치(S2)와, 스위치의 타측단자에 컬렉터와 베이스 단자가 연결되어 있고 에미터 단자가 연결되어 있는 트랜지스터(Q1)와, 전원(Vcc)에 저항(R1)의 일측단자가 연결되어 있고 저항(R1)의 타측단자에 컬렉터 단자가 연결되어 있고 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 베이스 단자가 연결되어 있고 에미터 단자가 접지되어 있는 트랜지스터(Q2)와, 커패시터(C1)의 타측단자에 비반전단자가 연결되어 있고 반전단자가 접지되어 있는 비교기(COM1)와, 비교기(COM1)의 출력단자에 컬렉터 단자가 연결되어 있고 베이스 단자에 입력단자(IN1)가 연결되어 있고 에미터 단자가 접지되어 있는 트랜지스터(Q3)와, 전원(Vcc)에 컬렉터 단자가 연결되어 있고 비교기(COM1)의 출력단자에 연결되어 있는 저항(R3)에 베이스 단자가 연결되어 있고 일측단자가 접지되어 있는 저항(R4)의 타측단자에 에미터 단자가 연결되어 있는 트랜지스터(Q4)로 이루어져 있는 것을 특징으로 한 자동초점회로의 A/D변환회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 카운터부(50)는 V/T변환부(40)의 트랜지스터(Q4) 에미터 단자에 제1입력단자가 연결되어 있고 제2입력단자에 기준클럭신호(CLK)가 인가되는 AND게이트(AND)와, AND게이트(NAND)의 출력단자에 제1입력단자(A)가 연결되어 있고, 제2입력단자에 출력단자(1QD)가 연결되어 있는 제1, 제2카운터(51,52)로 이루어져있는 것을 특징으로 한 자동 초점조절회로 A/D변환회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 병렬/직렬 변환부(60)는 입력단자(A~H)로 제1및 제2카운터(51,52)의 출력신호를 입력하고 시프트/로드 단자(SH/)로 입력신호(IN2)가 연결되어 있는 병렬/직렬 변환회로(61)와, 출력단자(QH)가 제1입력단자와연결되어 있는 OR게이트(OR)와, 카운터부(50)의 출력단자(2QD)에 입력단자가 연결되어 있는 인버터(INV)와, 인버터(INV)의 출력단자에 클럭단자(CLK)가 연결되어 있고 입력단자(D)에 전원(Vcc)가 연결되어 있고 출력단자(Q)가 OR게이트(OR)의 제2입력단자와 연결되어 있는 D플립플럽(DF)으로 이루어져 있는 것을 특징으로 한 자동 초점 조절회로의 A/D변환회로.
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