KR0130189B1 - 전자 셔터의 스피드 안정화 장치와 안정화 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캠코더의 전자셔터를 구동 제어하는 장치와 그방법에 관한 것으로, 종래에는 주기적으로 점멸하는 외부 광원하에서 촬영할 때 광원의 점멸 주기와 영상신호의 주기(NTSC =59.94Hz의 필드 주파수)와의 차이로 인하여 촬영 화면의 밝기 변화가 셔터 스피드 시간이 작을수록 큰 폭으로 달라지게 되머 CCD의 광신호 추출량이 변동되고 이는 곧 화면의 밝기가 전기적, 광학적으로 진동하는 상태로 나타나게 되므로 화질을 악화시키는 문제점이 초래되었다.

본 발명은 카메라 주변의 외부 광원의 휘도 신호를 입력받아 이 휘도 신호로부터 외부광원(예 ; 형광등)의 주파수를 판독하고, 판독된 주파수에 따라 촬영 비디오 신호의 출력 타이밍을 제어하는 타이밍 제어신호를 발생시켜 이 타이밍 제어신호의 타이밍 제어를 통해 CCD의 광전 변환 비디오 신호를 출력 제어함으로써 외부광원에 의한 촬영 화면의 휘도변화와 진동을 방지하고, 이에따른 촬영 비디오 신호의 화질 향상을 확보할 수 있도록 한 전자 셔터의 스피드 안정화 장치이다.

Description

전자 셔터의 스피드 안정화 장치와 안정화 제어방법

제1도는 종래의 전자 셔터 제어회로의 블록 구성도.

제2도는 종래의 셔터 스피드 제어 타이밍도.

제3도는 종래의 형광등 발광 주기와 NTSC신호의 타이밍도.

제4도는 종래의 셔터구동회로에서 노말 모드의 광량 파형도.

제5도는 종래의 셔터구동회로에서 셔터 스피드 모드의 광량 파형도.

제6도는 본 발명의 전자 셔터의 스피드 안정화 장치의 블록 구성도.

제7도는 본 발명의 셔터 스피드 제어 타이밍도.

제8도는 본 발명의 셔터 스피드 모드에서의 광량파형도.

제9도는 본 발명의 형광등 모드 식별 과정의 플로우챠트.

제10도는 본 발명의 형광등 주기에 따른 모드 판별 관계를 나타낸 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 선택 스위치부 12 : 시스템 제어부

13 : 카메라 제어부 14 : 타이밍 발생기

15 : 촬상소자부 16 : 렌즈부

본 발명은 캠코더의 전자셔터를 구동 제어하는 장치와 그방법에 관한 것으로, 특히 일정한 주기로 점멸되는 외부광원, 예를 들면 형광등 불빛 아래서 촬영을 수행할 때 형광등과 같은 외부광원의 주파수에 맞는 제어펄스를 발생 시키고 이 제어펄스로 셔터 스피드(SHUTTER SPEED)기간 만큼 촬상소자에서 출력되는 정보를 읽어내지 않고 셔터 스피드 시간이 종료된 순간부터 촬영된 정보를 읽어내므로서 형광등의 점멸 주기에 따라 촬상소자(CCD)로 촬영되는 화상의 밝기가 진동하는 현상을 방지할 수 있도록 한 전자 셔터의 스피드 안정화 장치와 안정화 제어 방법에 관한 것이다.

종래의 캠코더에서의 전자셔터 제어장치는 제1도를 참조하면, 셔터 스피드를 선택하는 선택 스위치부(1)와, 상기 선택된 스피드 모드에 맞게 모드 제어신호를 출력하는 시스템 제어부(2)와, 피사체의 휘도 검출신호를 입력받고 상기 시스템 제어부(2)에서 제어신호를 받아 카메라 제어신호를 출력하는 카메라 제어부(3)와, 상기 카메라 제어부(3)의 제어를 받아 촬영 비디오 정보의 리드 타이밍 제어신호를 출력하는 타이밍 발생기(4)와, 상기 타이밍 발생기(4)의 타이밍 제어를 받아 촬영 비디오 정보를 적절한 타이밍에서 출력하는 촬상소자부(5)와, 상기 촬상 소자부(5)에 피사체의 촬영 정보를 제공하는 렌즈부(6)로 구성되며 그 동작을도면 제1도 내지 제5도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

사용자가 선택스위치부(1)를 조작하여 셔터 스피드 모드를 노말(NORMAL)또는 셔터 스피드(SHUTTER SPEED)모드로 선택하고, 이 선택된 신호는 시스템 제어부(2)에 입력되며, 시스템제어부(2)는 입력된 모드선택신호에 따라 미리 결정된 포맷으로 카메라 제어부(3)에 선택 데이터(DATA)를 입력한다.

카메라 제어부(3)는 입력된 데이터를 해독하고, 카메라로 촬영되는 피사체의 휘도 신호(Ya)(AUTO EXPOSURE 용 LUMINANCE 신호)를 입력받아 셔터 스피드 모드인 경우 타이밍 발생기(4)에 클럭(CLK)과 데이터(DATA) 및 로드신호(LOAD)를 출력한다.

타이밍 발생기(4)는 상기 입력된 각 테이타와 클럭 및 로드신호에 따라 촬상 소자부(5)의 타이밍 제어신호(SG1)(V-SUB)를 출력하고, 촬상소자부(5)는 입력된 타이밍 제어신호에 따라 렌즈부(6)의 피사체 촬영 비디오 신호를 출력한다.

즉, 타이밍 제어신호(V-SUB)가 입력되는 타이밍에서는 CCD에 충전되는 비디오 신호를 기판에 방전하여 제거하고, 타이밍 제어신호(V-SUB)가 없는 타이밍에서는 상기 렌즈부(6)로 입력된 피사체의 광학상을 전기적인 신호로 광전변환하여 타이밍 제어신호(SG1)가 액티브되는 순간 읽어서 출력(CCD OUT)하는 것이다.

이와같은 타이밍 관계를 제2도에 나타내었다.

즉, NTSC방식에서의 화면 1 프레임을 기수와 우수의 2개 필드로 구분하여 비월주사하고 있으므로 제2도의 (가)에서의 같이 각 필드와 같이 각 필드의 주파수(59.94Hz)에 대응하는 신호(VD)의 입력 타이밍에서 상기 타이밍 발생기(4)가 제2도의 (나)와같은 타이밍 제어신호(SG1)를 출력하고, 이 타이밍 제어신호의 끝부분에서 역으로 셔터 스피드 기간(Shutter Speed Time = 1/120 SEC)의 신호만을 신호화하여 타이밍 제어신호(SG)의 입력 시간을 읽어내고, 그 이외의 타이밍(V-SUB)에서는 촬영된 비디오 신호를 소멸시키는 것이다.

그런데 상용 교류전원은 AC 60 Hz 로서 형광등을 통해서는 제3도의 (가)와 같이 120Hz를 갖고 발광하게 되기 때문에 상기와 같이 표준 NTSC 방식의 주기(제3도의 (나)참조)와 광원인 형광등의 주기가 서로 다른 경우(형광등이 NTSC주기와 다른 주기로 발광하는 경우)에는 제5도와 같이 화면의 밝기가 변동(진동)하게 된다.

즉, 제3도의 (가), 제4도의 (가), 제5도의 (가)와 같이 형광등은 60Hz의 (+)(-)주기에서의 각각 1회씩 발광하여 그 밝기가 증가하고, NTSC에서는 제3도의 (나), 제4도의 (나), 제5도의(나)와 같이 59.94 Hz이므로 0.06Hz의 차이가 발생하고, 이 차이는 노말모드에서는 제도4와 같이 한 필드의 전체 광량이 큰 변화가 없지만 셔터 스피드 모드에서는 제5도의(다)와 같이 상기 차이로 인한 밝기 변화가 셔터 스피드 시간이 작을수록 큰 폭으로 달라지게 되어 CCD의 광신호 추출량이 변동되고 이는 곧 화면의 밝기가 전기적, 광학적으로 진동하는 태로 나타나게 되므로 화질을 악화시키게 되는 문제점이 된다.

본 발명은 카메라 주변의 외부 광원의 휘도 신호를 입력받아 이 휘도 신호로부터 외부광원(예 ; 형광등)의 주파수를 판독하고, 판독된 주파수에 따라 촬영 비디오 신호의 출력 타이밍을 제어하는 타이밍 제어신호를 발생시켜 이 타이밍 제어신호의 타이밍 제어를 통해 CCD의 광전 변환 비디오 신호를 출력 제어함으로써 외부광원에 의한 촬영 화면의 휘도변화와 진동을 방지하고, 이에따른 촬영 비디오 신호의 화질 향상을 학보할 수 있도록 한 전자 셔터의 스피드 안정화 장치와 안정화 제어 제어 방법을 제공함을 목적으로 하여, 이하 첨부된도면을 참조하여 본 발명의 구성과 그에 따른 작용효과를 설명하면 다름과 같다.

먼저 제6도를 참조하면 본 발명장치는, 셔터 스피드를 선택하는 선택스위치부(11)와, 상기 선택된 스피드 모드에 맞게 모드 제어신호를 출력하는 시스템제어부(12)와, 피사체의 휘도검출신호를 입력받고 이 휘도신호로부터 광원의 주파수를 검출하여 광원의 간섭을 배제시킬 수 있는 타이밍 제어신호와 상기 시스템 제어부(12)에서 제어신호를 받아 카메라 제어신호를 출력하는 카메라 제어부(13)와, 상기 카메라 제어부(13)의 제어를 받아 외부 광원의 발광주기에 맞쳐 촬영 비디오 정보의 리드 타이밍 제어신호를 출력하는 타이밍 발생기(14)와, 상기 타이밍 발생기(14)의 타이밍 제어를 받아 외부광원의 간섭이 배제되는 타이밍에서 촬영 비디오 정보를 출력하는 촬상소자부(15)와, 상기 촬상 소자부(15)에 피사체의 촬영 정보를 제공하는 렌즈부(16)로 구성되며 상기한 바와같이 구성된 본 발명에서의 셔터 스피드 안정화 제어방법은, 카메라 촬영환경에서 일정한 주기로 점멸하는 외부광원의 휘도를 입력받아 이 휘도로부터 외부광원의 주기를 판단하는 제1과정과, 상기 제1과정의 판단 결과 외부 광원이 일정한 주기로 점멸하는 경우에, 촬영 비디오 화면의 비디오 신호의 출력을 외부광원의 간섭이 배제되는 타이밍에서 보장하도록 상기 점멸 주기에 맞춘 일정한 타이밍의 제어신호를 출력하는 제2과정과, 상기 제2과정에서 출력되는 타이밍 제어신호를 입력으로하여 이 신호가 입력되는 타이밍을 기점으로 촬영 비디오 신호를 선택적으로 출력 및 차단하여 최종 비디오 신호로 출력해주는 제3과정으로 이루어진 것이다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 셔터 스피드 안정화 제어 동작을도면 제6도 내지 제10도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

사용자가 선택스위치부(11)를 조작하여 셔터 스피드 모드를 노말(NORMAL)또는 셔터스피드(SHUTTER SPEED)모드로 선택하고, 이 선택된 신호는 시스템 제어부(12)에 입력되며, 시스템 제어부(12)는 입력된 모드선택신호에 따라 미리 결정된 포맷으로 카메라 제어부(13)에 선택 데이타(DATA)를 입력한다.

카메라 제어부(13)는 입력된 데이타를 해독하고, 카메라로 촬영되는 피사체의 휘도신호(Ya)(AUTO EXPOSURE 용 LUMINANCE 신호)를 입력받아 셔터 스피드 모드인 경우 타이밍 발생기(14)에 클럭(CLK)과 데이타(DATA) 및 로드신호(LOAD)를 출력한다.

또한 이때 카메라 제어부(14)는 입력된 휘도신호(Ya)로부터 광원의 주파수를 판독한다.

광원 주파수 판독은도면 제9도에서와 같이 입력된 휘도 신호(Ya)를 적분하고 이 적된 휘도신호의 제로 크로싱(ZERO CROSSING) 타임을 카은트하여 그 카운트된 값으로 주파수를 산출하고 이 산출된 주파수가 19.88Hz 이거나(AC=50HZ) 또는 0.12Hz(AC=60Hz)이면 외부광원이 형광등인 경우로 판단하는 것이다.

즉, 상용 교류 전원 50Hz에서는 제10도의 (가)에서와 같이 입력된 신호를 (나)도 같이 적분하면 적분된 신호의 주기는 14.285Hz = (57.143Hz-50)*2 임을 알 수 있고, 이 50Hz의 점멸 형광등에서 59.94Hz의 신호를 추출할 때 (59.94-50)*2 = 19.88Hz임을 미리 구하여 알 수 있으며, 상용 교류 전원 60Hz에서는 상기와 동일한 방법으로(60-59.94)*2 = 0.12Hz가 되는 것이다. 그러므로 카메라 제어부(13)에서는 제10도의 (다)와 같이 적분된 휘도신호를 입력으로 하여 입력된 신호를 소정의 기준값(ref)과 비교하여 그 제로 크로싱점(A,B,C,D ....)을 검출하고, 그 주기를 이용하여 상기한 바와같은 광원의 주파수, 즉, 50Hz의 형광등인가 및 그때의 셔터 스피드모드, 또는 60Hz의 형광등인가 및 그때의 셔터 스피드 모드를 확인할 수 있는 것이다.

이와같은 외부 광원의 주파수 판독결과 그 광원이 형광등이면 상기 판독된 형광등의 발광주기에 맞취 타이밍 제어 펄스(TRIG)를 상기 데이터(DATA)와 클럭(CLK) 및 로드 신호(LOAD)와 함께 발생시켜 타이밍 발생기(14)에 제7도의 (나)와같이 공급하는 것이다. 즉, 제7도의(가)와같은 필드 주파수에 대응하는 타이밍 제어신호(VD)에 맞춰서 타이밍 제어신호(TRIG)을 형광등의 발광주기로 발생시키는 것이다. 즉 형광등의 주기로 제어신호(SG1)를 발생시키면 매번 이 제어신호가 발생될 때 마다 그 순간에서의 형광등의 광량은 일정하게 되므로(형광등 밝기가 주기적으로 변화되는데 이 변화되는 주기는 일정하므로(어느 타이밍에서나 60Hz가 된다)이 주기에 맞춰서항상 동일한 타이밍에서 제어신호(SG1)를 발생시키면 그 순간의 형광등 밝기는 동일한 것이다) 이 조명하에서 촬영되어 출력되는 화상의 밝기가 일정한 값이 되고, 화면 밝기의 진동이 배제되는 것이다.

타이밍 발생기(14)는 상기 입력된 타이밍 제어신호(TRIG) 및 데이터와 클럭, 로드신호에따라 촬상 소자부(15)의 타이밍 제어신호(SG1)(V-SUB)를 제7도의 (다) 및(라)와 같이 출력하고, 촬상소자부(15)는 입력된 타이밍 제어신호에 따라 렌즈부(16)의 피사체 촬영 비디오 신호를 출력한다.

제8도는 60Hz 형광등일 경우의 신호 타이밍 나타낸것으로, (가)도는 NTSC필드 주파수, (나)도는 60Hz의 형광등 발광주기, (다)는 이 경우에 상기한 바와같이검출되어 출력된 타이밍 제어신호(TRIG), (라)는 타이밍 발생기(14)에서 출력된 제어신호(SG1), (마)는 타이밍 발생기(14)에서 출력된 제어신호(V-SUB)를 각각 나타내고 있으며, 이 신호들은 촬상 소자부(15)에 공급된다.

촬상 소자부는(15) 제어신호(TRIG)가 입력된 시간으로부터 셔터 스피드 시간동안만 상기 렌즈부(16)로 입력된 피사체의 광학상을 전기적인 신호로 광전변환하여 타이밍 제어신호(SG1)가 액티브되는 순간 읽어서 출력(CCD OUT)하고, 셔터 스피드 시간이 종료된 순간부터 제어신호(SG1)가 입력되면 그 이후의 신호는 출력을 저지(기판에 방전 처리한다)함으로써 셔터 스피드 시간이 작아지더라도 신호화하는 순간에서는항상 동일한 밝기의 광원하에 피사체의 촬영을 보장해 주게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 카메라로 실내 촬영을 수행할 때 CCD로 촬영되는 피사체의 화면 밝기가 외부 광원, 특히 일정한 주기로 점멸되는 형광등의 간섭을 받아 변화되는 현상을 방지하여 고화질의 촬영을 가능하고, 따라서 기기에 대한 품질 향상과 신뢰성 향상을 기할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 셔터 스피드를 선택하는 선택스위치부(11)와, 상기 선택된 스피드 모드에 맞게 모드 제어신호를 출력하는 시스템제어부(12)와, 피사체의 휘도 검출신호를 입력받고 이 휘도신호로부터 광원의 주파수를 검출하여 광원의 간섭을 배제시킬 수 있는 타이밍 제어신호와 상기 시스템 제어부(12)에서 제어신호를 받아 카메라 제어신호를 출력하는 카메라 제어부(13)와, 상기 카메라 제어부(13)의 제어를 받아 외부 광원의 발광주기에 맞춰 촬영 비디오 정보의 리드 타이밍 제어신호를 출력하는 타이밍 발생기(14)와, 상기 타이밍 발생기(14)의 타이밍 제어를 받아 외부광원의 간섭이 배제되는 타이밍에서 촬영 비디오 정보를 출력하는 촬상소자부(15)와, 상기 촬상 소자부(15)에 피사체의 촬영 정보를 제공하는 렌즈부(16)로 구성된 전자 셔터의 스피드 안정화 장치.

제1항에 있어서, 상기 카메라 제어부(13)는 입력된 외부 휘도 신호(Ya)의 주기를 검출하여 외부광원이 형광등인가의 여부를 판단하고 이 판단 결과로 형광등의 점멸주기에 맞는 타이밍 제어신호를 타이밍 발생기(14)에 공급하는 것을 특징으로 하는 전자 셔터의 스피드 안정화 장치.

카메라 촬영환경에서 일정한 주기로 점멸하는 외부광원의 휘도를 입력받아 이 휘도로부터 외부 광원의 주기를 판단하는 제1과정과, 상기 제1과정의 판단결과 외부 광원이 일정한 주기로 점멸하는 경우에, 촬영 비디오 화면의 비디오 신호의 출력을 외부 광원의 간섭이 배제되는 타이밍에서 보장하도록 상기 점멸주기에 맞춘 일정한 타이밍의 제어신호를 출력하는 제2과정과, 상기 제2과정에서 출력되는 타이밍 제어신호를 입력으로하여 이 신호가 입력되는 타이밍을 기점으로 촬영 비디오 신호를 선택적으로 출력 및 차단하여 최종 비디오 신호로 출력해주는 제3과정으로 이루어진 전자 셔터의 스피드 안정화 제어 방법.

제3항에 있어서, 상기 제1과정에서의 외부 광원의 주기 판단은, 외부 광원의 휘도 신호를 입력받아 이 휘도신호를 적분하여 적분된 신호를 일정한 기준값과비교하여 비교결과로 제로 크로싱 타임을카운트하여 이 카운트 값을 외부 광원의 주기로 판단함을 특징으로 하는 전자 셔터의 스피드 안정화 제어 방법.