KR100524227B1 - 결상 기기의 진동 보상 장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은 결상 기기의 진동 보상 장치에 관한 것으로, 외부 진동에 의한 결상 기기의 결상 위치 변화를 보상하기 위한 진동 보상 렌즈와; 결상 기기 본체에 장착되어 상기 진동 보상 렌즈의 위치를 검출하는 위치 검출 수단과; 결상 기기로 가해지는 외부 진동에 따른 진동량을 검출하는 진동량 검출 수단과; 상기 위치 검출 수단에서 출력되는 신호에 따라 진동 보상 렌즈의 위치 변위량을 산출하고, 결상 기기로 가해지는 진동량과 산출된 위치 변위량에 따라 상기 진동 보상 렌즈의 위치를 보정하기 위한 보정량을 설정하여 그에 해당하는 구동 신호를 출력하는 제어 수단과; 상기 제어 수단에서 출력되는 구동 신호에 따라 상기 진동 보상 렌즈의 위치를 이동시키는 이동 수단을 포함하여 이루어지며, 외부 진동에 따른 렌즈의 위치 변화를 검출하기 위한 센서를 하나 사용하고, 결상 기기 본체내에 장착함으로써, 공간 효율성을 향상시키고, 센서의 조립 오차에서 발생되는 렌즈의 이동 거리 오차 발생을 감소시킬 수 있다.

Description

결상 기기의 진동 보상 장치

이 발명은 결상 기기의 진동 보상 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 결상 기기에 있어서, 외부의 진동에 따른 결상 기기의 위치 변위량을 보상하여 결상 성능을 향상시키기 위한 결상 기기의 진동 보상 장치에 관한 것이다.

달리는 자동차나 비행기에서 결상 장치를 이용하여 피사체를 기록하는 경우에는, 주위의 진동에 의하여 결상 장치의 광학계가 진동하여 피사체의 결상 성능이 급격히 저하된다.

종래의 상기와 같이 주위의 진동으로 인하여 광학계의 결상 성능이 저하되는 것을 방지하기 위한 광학식 진동 보상 장치로는, 결상 광학계에 경사진 거울을 설치한 다음, 외부 진동을 검출하는 센서의 출력을 이용하여 상기 거울을 구동시켜 진동에 따른 결상 성능을 보정하는 광학계가 있다.

또한, 광학계에 경사진 프리즘을 설정하여 보정하는 방법, 광학계의 렌즈군을 일부 광축과 직교되게 이동시키는 방법, 두 개의 평판 사이에 광학적 물질을 넣어서 액체 프리즘을 형성시켜서 보정하는 방법들이 개발되어 사용되고 있다.

상기와 같은 진동 보상 기능을 가지는 진동 보상형 카메라는 가해지는 진동을 검출하여 최적의 결상 상태를 유지하기 위하여, 진동량에 따라 렌즈를 이동시켜 상의 흔들림을 제거하고 있다.

종래의 진동 보상형 카메라는 카메라 렌즈의 광축에 대하여 수직한 방향과 수평한 방향에 각각 위치 검출 센서를 장착시켜 진동에 따른 카메라 렌즈의 이동량을 검출한다.

즉, 광축과 직교하는 평면상에서 광축에 직교하고 서로 직교하는 2개의 축상에 반사용 부재를 설치한 상태에서, 상기 반사용 부재에 의하여 반사되어 일차원 PSD(position senstive detector)로 입력되는 적외광에 따라 센서와 렌즈 사이의 거리를 삼각 측거법에 따라 측정하여, 렌즈의 이동량을 검출한다.

또한, 렌즈를 구동시키는 모터에 연결되어 있는 엔코더 등을 이용하여 렌즈의 이동량을 검출하거나 또는 오픈 루프(open loop) 방식에 따라 렌즈를 구동시키는 경우에는 모타를 구동시키는 시간에 따라 렌즈의 이동량을 검출하는 경우도 있다.

그러나 상기와 같이 위치 검출 센서를 배치시키는 경우에는, 위치를 알리기 위한 적외선 발광 소자와 상기 적외선 발광 소자에서 출력되는 빛을 검출하기 위한 위치 검출 센서의 조립 오차에 의하여, 렌즈가 광축에서 멀어짐에 따라 위치 검출 오차가 증가하는 단점이 발생한다.

또한 위치 검출 센서가 렌즈 시스템의 내부에 장착됨으로써, 공간 활용이 효율적이지 못하고, 공간 제약이 따르는 단점이 있다.

이 발명의 목적은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 결상 기기에 있어서 결상 기기 본체에 장착된 위치 검출 소자를 이용하여 외부 진동에 따른 보정 렌즈의 위치를 용이하게 검출함으로써, 공간 이용 효율성을 증가시키고 위치 검출 소자의 조립 오차에 따른 위치 검출 오차 발생을 감소시켜 결상 기기의 결상 성능을 향상시키기 위한 결상 기기의 진동 보상 장치를 제공하고자 하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은,

외부 진동에 의한 결상 기기의 결상 위치 변화를 보상하기 위한 진동 보상 렌즈와;

결상 기기 본체에 장착되어 상기 진동 보상 렌즈의 위치를 검출하는 위치 검출 수단과;

결상 기기로 가해지는 외부 진동에 따른 진동량을 검출하는 진동량 검출 수단과;

상기 위치 검출 수단에서 출력되는 신호에 따라 진동 보상 렌즈의 위치 변위량을 산출하고, 결상 기기로 가해지는 진동량과 산출된 위치 변위량에 따라 상기 진동 보상 렌즈의 위치를 보정하기 위한 보정량을 설정하여 그에 해당하는 구동 신호를 출력하는 제어 수단과;

상기 제어 수단에서 출력되는 구동 신호에 따라 상기 진동 보상 렌즈의 위치를 이동시키는 이동 수단을 포함하여 이루어진다.

상기한 구성에 의하여, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 결상 기기의 진동 보상 장치의 물체 위치 측정 원리를 나타낸 단면 구성도이고,

도2는 이 발명의 실시예에 따른 결상 기기의 진동 보상 장치의 구성 블록도이다.

첨부한 도1 및 도2에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 결상 기기의 진동 보상용 광학 장치의 구성은, 카메라의 결상 광학계와 결상면 사이에 장착된 진동 보상 렌즈(10)와, 상기 진동 보상 렌즈(10)의 광축에 대하여 수직 방향에 위치한 2차원 위치 감지부(30)와, 상기 진동 보상 렌즈(10)의 광측에 장착되어 인가되는 빛을 반사시켜 상기 2차원 위치 감지부(30)로 출력하는 빔 스플리터(beam spliter)(20)와, 결상 기기 자체의 진동량을 검출하는 X 방향 각속도 감지부(40)와, Y 방향 각속도 감지부(50)와, 상기 2차원 위치 감지부(30)와 X 방향 각속도 감지부(40)와 Y 방향 각속도 감지부(50)에서 출력되는 신호(X 방향 각속도, Y 방향 각속도, (X, Y)에 따라 진동 보상 렌즈(10)의 위치 변위량을 검출하고, 그에 따른 보정량을 산출하여 상기 진동 보상 렌즈(10)가 설정된 위치에 위치하도록 해당하는 렌즈 구동 신호를 출력하는 렌즈 제어부(60)와, 상기 렌즈 제어부(60)의 출력단에 연결되어 인가되는 렌즈 구동 신호에 따라 진동 보상 렌즈(10)를 X 방향으로 이동시키는 X 방향 구동부(70)와, 상기 렌즈 구동 신호에 따라 진동 보상 렌즈(10)를 Y 방향으로 이동시키는 Y 방향 구동부(80)로 이루어진다.

이 발명의 실시예에 따른 상기 2차원 위치 감지부(30)는 카메라 렌즈 내부가 아닌 카메라 외부 본체에 장착된 것으로, 기존의 피사체 거리를 검출하기 위하여 발사된 다음 피사체 반사되어 입사되는 적외광을 검출한다.

상기 진동 보상 렌즈(10)는 광축에 대하여 수직인 방향으로 이동을 하며, 이동 방향은 최소한 한방향 이상이고, 결상 광학계내에 장착되어 초점 위치를 가변시키는 작용을 한다. 상기 2차원 위치 감지부(30)는 결상 광학계의 렌즈와 결상면 사이에 장착된 광선 분할 소재 즉, 빔 스플리터(20)에 의하여 광축에 대하여 일정한 각도를 유지하면서 설치된다.

또한 상기 2차원 위치 감지부(30)는 진동 보상 렌즈(10)의 위치를 연속적 또는 정기적 또는 부정기적 간격으로 검출한다.

상기 빔 스플리터(20)는 촬영시 노출중의 상황에서도 연속적으로 동작하기 위하여 위치가 고정되어 있다.

X 방향 각속도 감지부(40)와 Y 방향 각속도 감지부(50)는 내부에 자이로스코프(gyroscope)가 내장되어 있어, 수평면에 대한 이동체 즉, 결상 기기의 진동량을 측정하며, 그 측정 기술은 공지된 기술과 동일하다.

상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 결상 기기의 진동 보상 장치의 작용은 다음과 같다.

카메라 등에 있어서, 진동 발생시에 초점 거리를 가변시키기 위한 진동 보상용 렌즈의 이동과 노출 기구(셔터나 조리개)와의 연동을 위하여, 연속적으로 진동 보상용 렌즈의 위치를 검출하여야 한다.

따라서 이 발명의 실시예에서는 카메라 결상 광학계의 렌즈의 이동량을 검출하기 위하여 피사체 측에서 결상면으로 구성되는 광학 소자의 광측에 대하여 적외광을 공축화시키고, 결상 광학계에 의하여 구성되는 초점면에 2차원 위치 검출 소자를 배치함으로써, 렌즈의 이동량을 연속적으로 검출한다.

일반적으로 카메라의 본체의 렌즈측면에 장착된 측거 센서인 발광부(95)로부터 발사된 적외광이 피사체에 반사되어 결상 광학계로 입사된다. 이때, 상기 발광부(95)로부터 발사된 적외광은 일반적인 초점 거리용 적외광과는 다른 위치 검출용으로서, 일정 간격으로 발진되면서 피사체로 발사된다.

즉, 카메라 제어부(90)가 피사체 거리를 측정하고자하는 경우와 렌즈 위치를 검출하고자 하는 경우에 해당하는 적외광이 구분가능하도록, 발광부(95)의 발진의 간격을 이격시킨다.

상기와 같이 피사체에 반사된 위치 검출용 적외광은 첨부한 도1에 도시되어 있듯이 결상 광학계를 통하여 상면에 결상된다.

이 때, 상기 적외광은 결상면에 결상됨과 동시에 결상 광학계의 광축상에 장착된 빔스플리터(20)에 의하여 반사되어 2차원 위치 감지부(30)로 입사된다.

상기 2차원 위치 감지부(30)는 입사되는 적외광에 해당하는 전기적인 신호를 출력하고, 상기 2차원 위치 감지부(30)에서 출력된 아날로그 신호는 렌즈 제어부(60)의 도시하지 않은 A/D 변환부를 통하여 디지탈 신호로 변환된다.

상기 2차원 위치 감지부(30)에서 출력되는 신호는 결상 광학계의 위치에 따라 결상되는 피사체 위치에 해당하는 신호임으로, 결상 광학계의 진동 보상 렌즈(10)의 위치(x, y)에 해당하는 신호라고 할 수 있다.

이 때, X방향 각속도 감지부(40)와 Y 방향 각속도 감지부(50)는 카메라 즉, 결상 기기로 가해지는 진동의 크기 및 방향을 검출하여 그에 해당하는 신호를 렌즈 제어부(60)로 출력한다.

상기 X 방향 각속도 감지부(40)는 결상 기기의 X 방향으로 가해지는 진동의 크기를 검출하여 해당하는 X 방향 각속도를 출력하고, 상기 Y 방향 각속도 감지부(50)는 결상 기기의 Y 방향으로 가해지는 진동의 크기를 검출하여 해당하는 Y 방향 각속도를 출력한다.

상기 렌즈 제어부(60)는 2차원 위치 감지부(30)로부터 출력되는 신호(x, y)에 따라 현재 진동 보상 렌즈(10)의 위치 정보를 산출하고, X 방향 각속도 감지부(40)와 Y 방향 각속도 감지부(50)로부터 출력되는 X 방향 각속도와 Y 방향 각속도에 따라 카메라로 가해지는 진동의 크기 및 방향을 산출한다.

상기 렌즈 제어부(60)는 상기와 같이 산출된 진동 보상 렌즈(10)의 위치 정보를 내부의 도시하지 않은 메모리에 저장한 다음, 상기한 동작을 반복 수행하여 다시 진동 보상 렌즈(10)의 위치 정보를 산출한다.

다음에, 메모리로부터 이전에 산출된 진동 보상 렌즈(10)의 위치 정보를 판독하여 현재 산출된 진동 보상 렌즈(10)의 위치 정보와 비교한 다음, 그에 따라 외부 진동에 의하여 가변된 진동 보상 렌즈(10)의 위치 보상량을 결정한다.

다시 말하자면, 현재 외부로부터 가해지는 진동에 따라 진동 보상 렌즈(10)의 위치가 가변되면 결상 광학계를 통과하여 2차원 위치 감지부(30)에 결상되는 적외광의 위치가 가변됨으로써, 이전에 산출된 위치 정보와 현재 산출된 위치 정보를 비교하여 진동 보상 렌즈(10)의 이동 방향 빛 속도에 따른 위치 변위량을 측정한다.

다음에, 상기 진동 보상 렌즈(10)의 위치 변위량과 상기 X, Y 방향 각속도 감지부(40,50)에서 측정되는 카메라로 가해지는 진동의 크기 및 방향에 따라, 진동 보상 렌즈(10)를 설정된 위치(피사체 상이 필름면에 정확하게 결상되는 위치)로 위치시키기 위한 위치 보상량을 산출한다.

즉, 현재 진동 보상 렌즈(10)의 위치와 설정 위치와의 차이가 줄어드는 방향으로 렌즈를 이동시키기 위한 이동 거리 및 이동 방향에 해당하는 위치 보상량을 산출한다.

상기와 같이 외부 진동에 따른 진동 보상 렌즈(10)의 위치 보상량을 산출한 다음, 산출된 위치 보상량에 따라 X 방향 구동부(70) 및 Y 방향 구동부(80)를 구동시키기 위한 X 방향 구동 신호 및 Y 방향 구동 신호를 출력한다.

상기 X 방향 구동부(70) 및 Y 방향 구동부(80)는 렌즈 제어부(60)에서 출력되는 X, Y 방향 구동 신호에 따라 진동 보상 렌즈(10)를 설정된 방향으로 설정된 거리만큼 이동시켜, 외부 진동에 따른 위치 변위량을 보상하여 우수한 결상 성능이 유지되도록 한다.

예를 들어, 외부 진동에 따라 진동 보상 렌즈(10)가 설정 위치에서 X 방향으로 임의 거리만큼 벗어난 경우에는, X 방향 구동부(70)가 상기 X 방향 구동신호에 따라 진동 보상 렌즈(10)를 X 방향으로 벗어난 거리만큼 이동시킴으로써, 상기 진동 보상 렌즈(10)의 피사체 상이 정확하게 결상면(필름면)에 결상될 수 있는 위치로 이동된다.

상기한 동작은 카메라의 셔터가 개방되기 일정 시간 전부터 수행된 다음, 셔터가 완전히 닫힘을 알리는 정보가 카메라 제어부(90)로부터 출력될 때까지 계속된다.

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에 따라, 결상 기기에 있어서, 외부 진동에 따른 렌즈의 위치 변화를 검출하기 위한 센서를 하나 사용하고, 결상 기기 본체내에 장착함으로써, 공간 효율성을 향상시키고, 센서의 조립 오차에서 발생되는 렌즈의 이동 거리 오차 발생을 감소시킬 수 있다.

또한, 결상 기기에 가해지는 진동에 대하여 안정된 결상 능력을 확보할 수 있으며, 촬영중에도 진동 보상 렌즈가 일정한 범위내에서 이동할 수 있도록 진동 보상 렌즈의 위치 변위를 용이하게 검출할 수 있는 효과를 가지는 결상 기기의 진동 보상 장치를 제공할 수 있다.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 결상 기기의 진동 보상 장치의 물체 위치 측정 원리를 나타낸 단면 구성도이고,

도2는 이 발명의 실시예에 따른 결상 기기의 진동 보상 장치의 구성 블록도이다.

Claims (4)

1. 외부 진동에 의한 결상 기기의 결상 위치 변화를 보상하기 위한 진동 보상 렌즈;

   결상 기기 본체에 장착되며, 입사되는 적외광에 따라 상기 진동 보상 렌즈의 위치를 검출하는 위치 검출 수단;

   일정 간격으로 적외광을 발광하는 발광 수단;

   결상 기기와 결상면 사이에 장착되어, 상기 발광 수단에서 발사된 다음 임의 피사체에 반사되어 입사되는 상기 적외광을 상기 위치 검출 수단으로 반사시키는 빔스플리터;

   결상 기기로 가해지는 외부 진동에 따른 진동량을 검출하는 진동량 검출 수단;

   상기 위치 검출 수단에서 출력되는 신호에 따라 진동 보상 렌즈의 위치 변위량을 산출하고, 결상 기기로 가해지는 진동량과 산출된 위치 변위량에 따라 상기 진동 보상 렌즈의 위치를 보정하기 위한 보정량을 설정하여 그에 해당하는 구동 신호를 출력하는 제어 수단; 및

   상기 제어 수단에서 출력되는 구동 신호에 따라 상기 진동 보상 렌즈의 위치를 이동시키는 이동 수단

   을 포함하는 결상 기기의 진동 보상 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 진동 보상 렌즈는 광축에 대하여 수직인 방향으로 이동을 하며, 이동방향은 최소한 한방향 이상인 것을 특징으로 하는 결상 기기의 진동 보상 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 위치 검출 수단은 결상 광학계의 광축에 대하여 수직인 방향으로 장착되는 결상 기기의 진동 보상 장치.
4. 제1항에 있어서 ,

   상기 빔스플리터는 촬영시 노출중의 상황에서도 연속적으로 동작하기 위하여 위치가 고정되어 있는 결상 기기의 진동 보상 장치.

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