KR100704759B1

KR100704759B1 - 광학 장치의 광량 제어 장치

Info

Publication number: KR100704759B1
Application number: KR1020000011839A
Authority: KR
Inventors: 이석근
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2007-04-09
Also published as: KR20010087951A

Abstract

이 발명은 광학 장치의 광량 조절 장치에 관한 것으로, 촬영 렌즈계의 전면에 위치한 투과형 흑백 LCD 패널, CCD부, 제어부, 자동 노출 조절부와 D/A 변환부를 포함하여 구성된다. 상기 LCD 패널은 자동 노출 조절부에서 출력하는 디지털 신호가 D/A 변환부에 의해 변환된 아날로그 전압을 인가받고, 그에 따라 구성된 액정에 미치는 전계의 세기가 조절되어 투과도가 가변되어 촬영 렌즈계로 입사하는 광량이 조절된다.

이 발명의 실시예에 따르면, 이 발명의 광학 장치의 광량 조절 장치는 정밀한 휘도 조절이 가능하고, 조리개와 전자 셔터의 역할을 동시에 수행하여 시스템이 간단해지고 전력의 소모가 적은 효과가 있다.

전자 셔터, LCD, 렌즈, 광학, 휘도 조절

Description

광학 장치의 광량 제어 장치{A DEVICE FOR CONTROLLING INPUTTING LINGHT IN OPTICAL DEVICE}

도1은 이 발명의 제1 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치의 블록 구성도이다.

도2는 이 발명의 제2 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치의 블록 구성도이다.

본 발명은 광학 장치에 관한 것으로서, 특히 광학 장치에 입사하는 광량을 조절하는 광량 조절 장치에 관한 것이다.

디지털 카메라를 비롯한 디지털 영상 재생 장치에서 노출 제어는 렌즈 외부에 장착된 조리개와, CCD 내부에서 제어되는 전자 셔터를 이용하여 수행하였다. 기계적인 조리개를 사용하는 경우에는 동영상의 자동 노출 보정이 가능한 정도의 정밀한 광량 제어가 불가능하고, 전자 셔터를 사용하는 경우에는 노출이 큰 경우와 노출이 작은 경우에 대한 광량 제어가 어렵다.

따라서, 일반적인 디지털 카메라의 경우에 기계적인 조리개와 전자 셔터를 동시에 사용하여 실내에서는 조리개를 개방한 상태에서 전자 셔터를 사용하여 자동 노출 보정을 수행하고, 야외에서는 조리개를 줄인 상태에서 전자 셔터를 사용하여 자동 노출을 보정하는 노출 보정 시스템으로 구성되었다.

이처럼 노출 제어를 위해 두가지 이상의 노출 제어수단을 사용하게 되면 노출제어 시스템이 복잡해지고 구성이 어려워지며, 기계적 조리개를 사용하는 경우에는 조리개를 구동시키는 전동식 모터에 많은 전력이 소모되는 등 여러 가지 문제가 발생한다.

따라서, 이 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시스템의 구성이 간단하고 전력 소모가 적으며 노출 보정을 위한 공간적 차별을 가지지 않도록 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 특징에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치는 촬영 렌즈계 전면에 액정 패널을 위치시키고, 액정 패널의 액정이 이루는 각도를 조절하여 촬영 렌즈계로 입사하는 광량을 조절한다. 여기서, 상기 액정은 두 전극 사이에 위치하고 있으며, 두 전극중 제1 전극에는 공통 전압이 인가되고 제2 전극에는 가변 전압이 인가된다. 따라서, 상기 액정은 두 기판의 전압 차 즉, 전계의 세기에 따라 위치하는 각도를 달리하여 입사하는 광을 차단 또는 통과시킨다. 이때, 이 발명의 특징에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치는 액정에 미치는 전계의 세기를 조절하기 위해 제2 전극에 인가되는 가변 전압의 레벨을 세분화하며, 세분화된 가변 전압의 레벨 결정은 사용자에 의해 또는 자동으로 설정되는 기준 광량과 입사하는 광량을 비교하고, 비교차에 해당하는 값에 따른다.

여기서, 이 발명의 특징에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치는 액정에 인가되는 전계의 세기를 세분화하기 위해 비교차에 해당하는 값을 n비트의 디지털 신호가 되도록하고, n비트의 디지털 신호를 다시 아날로그 신호로 변환시켜 제2 전극에 인가되는 가변 전압으로 한다. 따라서, 이 발명의 특징에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치는

개의 가변 전압 레벨을 가지게 되어 미세 광량 조절이 가능해진다.

이상과 같은 이 발명의 특징을 달성하기 위해 이 발명의 특징에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치는,

공통 전압이 인가되는 제1 전극, 제1 전압이 인가되는 제2 전극과, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치한 액정을 포함하며, 상기 액정을 통해 입사하는 광량을 조절하는 액정 패널;

상기 액정 패널을 통과하는 광을 일정 굴절력을 가지고 결상하는 촬영 렌즈계;

상기 촬영 렌즈계에 의해 결상된 상을 전기적 신호로 변환시켜 출력하는 촬상 소자부;

상기 촬상 소자부에서 출력하는 신호로 입사하는 광의 평균 휘도를 산출하고, 산출한 평균 휘도를 설정 휘도와 비교하여 비교 결과에 대응하는 노출 보정이 수행되도록 하는 제어 신호를 출력하는 제어부;

상기 제어부에서 출력하는 제어 신호에 대응하는 상기 제1 전압에 대한 디지털 신호를 출력하는 노출 조정부; 및

상기 노출 조정부에서 출력하는 디지털 신호를 아날로그의 제1 전압으로 변환시켜 상기 액정 패널의 제2 전극으로 인가하는 디지털/아날로그 변환기를 포함한다.

이하, 첨부한 도1을 참조로 하여 이 발명의 제1 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치를 설명한다.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치의 블록 구성도이다. 도1에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치는, LCD(Liquid Crystal Display) 패널(100), 렌즈부(200), CCD(Charge Coupled Device)부(300), 제어부(400), 자동노출 조절부(500) 및, D/A 변환부(600)로 이루어진다.

이상과 같이 구성된 이 발명의 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치에 입사하는 광은 1차적으로 LCD 패널(100)을 거친다.

LCD 패널(100)은 투과형 흑백 LCD 패널로서, 2개의 전극과, 2개의 전극 사이에 위치한 다수의 액정을 포함하고 있다. 2개의 전극 중 제1 전극은 공통 전압이 인가되고, 제2 전극은 D/A 변환부(600)로부터 출력하는 가변 전압이 인가된다. 따라서, 두 전극 사이에 형성되는 전계의 세기는 제2 전극에 인가되는 가변 전압의 레벨에 따라 조절되고 결정된다. 액정은 주위에 형성된 전계의 세기에 따라 배열 각도가 결정됨은 이미 공지된 사실이다. 그러므로, LCD 패널(100)의 액정은 제2 전 극에 인가되는 가변 전압에 따라 그 배열 각도가 결정된다.

여기서, 초기 LCD 패널(100)의 액정은 사용자 또는 자동으로 설정된 노출량에 따라 해당 각도로 배열되어 있다고 한다. 이때, 제2 전극에는 설정된 노출량에 대응하는 전압이 인가되고 있을 것이다.

이러한 상태에서, LCD 패널(100)에 입사하는 광은 액정의 배열각도에 의해 일정량이 차단된 나머지 광이 렌즈부(200)로 입사한다.

렌즈부(200)는 다수의 렌즈로 구성되어 있으며, 일정 굴절력을 가지고 입사하는 광을 CCD부(300)에 결상시킨다.

CCD부(300)는 다수의 CCD 소자를 포함하고 있으며, 이 CCD 소자에 광이 결상된다. 이때, CCD 소자가 위치하는 위치는 상황에 따라 다양하게 위치할 수 있으나, 영상의 중앙부에 위치하는 것이 바람직하다. 이와 같은 CCD부(300)는 CCD 소자를 통해 입사하는 광의 세기를 전기적 신호로 변환시켜 제어부(400)로 출력한다.

제어부(400)는 기본적으로 도시하지 않은 메인 전원 스위치가 온 되면 CCD부(300)와 자동 노출 조절부(500) 및 그 외의 전기적 동작부로 제어 신호를 출력하여 동작을 제어한다. 그리고, 이 발명의 특징에 따른 제어부(400)는 CCD부(300)에서 출력하는 입사하는 광의 세기에 대한 신호를 입력받아 입사하는 광의 휘도를 판단하고, 평균 휘도를 산출한다. 그런 다음, 제어부(400)는 산출한 평균 휘도를 사용자에 의해 또는 자동 노출 동작에 의해 설정된 휘도와 비교하여, 비교차를 산출한다. 제어부(400)는 이 비교차로서 입사하는 광의 평균 휘도가 설정 휘도보다 높은지 또는 낮은지를 판단한다.

이때, 제어부(400)는 판단한 비교차가 양의 값 즉, 평균 휘도가 설정 휘도보다 높으면 평균 휘도가 한 등급 낮아지도록 하는 제어 신호를 자동 노출 조절부(500)로 출력하고, 판단한 비교차가 음의 값 즉, 평균 휘도가 설정 휘도보다 낮으면 평균 휘도가 한 등급 높아지도록 하는 제어 신호를 자동 노출 조절부(500)로 출력한다.

자동 노출 조절부(500)는 제2 전극에 인가되는 가변 전압(Va)에 대한 디지털 값이 저장되어 있으며, 가변 전압(Va)에 대한 디지털값은 1024개로 세분화되어 있다. 따라서, 가변 전압(Va)의 최대값과 최소값 사이의 범위는 1024개로 레벨이 차별화되어 있고, 그에 따라 이 발명의 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치는 조절 가능한 휘도의 등급이 1024개이다.

한편, 자동 노출 조절부(500)는 사용자에 의해 또는 자동 노출 보정에 의해 제어부(400)에 설정된 설정 휘도에 대한 디지털값이 설정되어 있으며, 설정된 디지털값을 D/A 변환부(600)로 출력하여 LCD 패널(100)의 액정이 해당 각도로 배열하여 설정 휘도가 입사되도록 하고 있는 상태이다.

이러한 상태에서, 자동 노출 조절부(500)는 제어부(400)로부터 제어 신호를 입력받으면, 제어 신호에 따라 디지털 값을 1증가 또는 1 감소시켜 출력한다. 즉, 평균 휘도가 설정 휘도보다 높은 경우이면, 자동 노출 조절부(500)는 평균 휘도 레벨을 '1' 감소되는 가변 전압(Va)에 대한 디지털 값을 D/A 변환부(600)로 출력한다. 반면에, 평균 휘도가 설정 휘도보다 낮은 경우이면 자동 노출 조절부(500)는 평균 휘도 레벨을 '1' 증가되는 가변 전압(Va)에 대한 디지털 값을 D/A 변환부(600)로 출력한다. 이때, 자동 노출 조절부(500)에서 출력하는 디지털 신호는 10비트이다.

D/A 변환부(600)는 자동 노출 조절부(500)에서 출력하는 10비트 디지털 신호를 입력받아 아날로그 신호로 변환시킨 다음, LCD 패널(100)의 제2 전극으로 출력한다. 이때, 변환된 아날로그 신호는 가변 전압(Va)이다. 따라서, D/A 변환부(600)에서 출력하는 가변 전압(Va)은 10비트 디지털 신호에 대응하는 1024개의 레벨을 가지게 된다.

LCD 패널(100)의 제2 전극에 인가된 가변 전압(Va)은 공통 전압과의 전위차에 따라 전계를 형성하고 액정의 배열 각도를 가변시키고, 입사하는 광의 투과도를 가변시킨다. 이때 가변되는 투과도는 1024개의 등급중 한 등급이다.

이렇게 가변된 투과도에 따라 입사하는 광의 평균 휘도는 다시 제어부(400)에 의해 설정 휘도와 비교되고, 평균 휘도가 설정 휘도와 같지 않으면 다시 LCD 패널(100)의 투과도를 가변시키기 위해 자동 노출 조절부(500)로 제어 신호를 출력하고, 그에 따라 자동 노출 조절부(500)는 제어부(400)의 제어 신호에 따라 설정 디지털값을 1증가 또는 감소시켜 D/A 변환부(600)로 출력하며, D/A 변환부(600)는 입력되는 디지털 신호에 해당하는 아날로그 가변 전압을 형성하여 제2 전극에 인가한다.

결국, 이상과 같은 이 발명의 제1 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치는 1024 등급의 LCD 패널(100)의 투과도를 가지며, 이러한 투과도 조절을 디지털값에 따라 수행하므로써 정확한 투과도 조절 및 미세한 광량 조절이 이루어지낟.

이하, 도2를 참조로 이 발명의 제2 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치를 설명한다.

도2는 이 발명의 제2 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치의 블록 구성도이다. 도2에 도시되어 있듯이, 이 발명의 제2 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치는, 제1 및 제2 LCD 패널(110, 120), 렌즈부(200), CCD부(300), 제어부(400), 제1 및 제2 자동 노출 조절부(510, 520)와 제1 및 제2 D/A 변환부(610, 620)로 이루어진다.

이상과 같은 이 발명의 제2 실시예에 따른 구성은 제1 실시예에 따른 구성과 거의 동일한 구성을 가진다.

그러나, 이 발명의 제2 실시예는 렌즈부(200)에 2개의 투과형 흑백 LCD 패널(110, 120)을 위치시켜 광량을 조절하므로서 제1 실시예보다 높은 투과도 등급을 가지고 정밀한 광량을 조절한다. 이때, 이 발명의 제2 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치는 제1 LCD 패널(100)의 투과도를 제어하기 위해 제1 자동 노출 조절부(510)와, 제1 D/A 변환부(610)를 이용하고, 제2 LCD 패널(120)의 투과도를 조절하기 위해 제2 자동 노출 조절부(520)와 제2 D/A 변환부(620)를 이용한다.

따라서, 이 발명의 제2 실시예는 하나의 LCD 패널(100)을 가진 이 발명의 제1 실시예보다 높은 투과도 등급을 가진다.

여기서, 이 발명의 제2 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치의 동작을 상세히 설명한다.

사용자에 의해 또는 자동 노출 동작에 의해 제1 및 제2 LCD 패널(100, 110) 의 액정이 각기 해당 배열 각도를 유지하고 있는 상태에서 광이 입사하면, 광은 제1 LCD 패널(100)을 투과한 후, 제2 LCD 패널(110)을 투과하여 렌즈부(200)에 입사한다.

렌즈부(200)는 입사하는 광을 일정 굴절력을 가지고 CCD부(300)에 결상시키고, CCD부(300)는 결상된 광에 대한 세기를 전기적 신호로 변환시켜 제어부(400)로 출력한다.

그러면, 제어부(400)는 CCD부(300)로부터 입력되는 신호로부터 입사한 광의 평균 휘도를 산출하고, 설정된 휘도와 비교하여 평균 휘도가 설정 휘도보다 높은지 또는 낮은지를 판단한다. 그런 다음, 제어부(400)는 판단 결과에 해당하는 제어 신호를 제1 또는, 제2 자동 노출 조절부(500)로 출력한다.

이때, 이 발명의 제2 실시예에 따른 제어부(400)에는 투과도 등급 조절에 대한 정보가 저장되어 있다. 투과도 등급 조절에 대한 정보는 투과도 등급을 1 증가 또는 감소시킬 경우 제1 및 제2 LCD 패널(110, 120) 중 어느쪽의 투과도를 조절할 것이가에 대한 정보와, 평균 휘도과 설정 휘도와의 차이가 클 경우 제1 및 제2 LCD 패널(110, 120)의 투과도를 어떻게 조절하여 전체 투과도 등급의 변화가 크도록 할 것인가에 대한 정보이다. 이때, 이 발명의 제2 실시예에 따른 제어부(400)는 두 휘도의 차이가 기준 휘도차보다 클 경우 투과도 등급을 어느 정도로 할 것이가에 대한 정보를 설정하는 것이 바람직하다.

따라서, 제1 또는 제2 자동 노출 조절부(510, 520)는 제어부(400)에서 출력하는 제어 신호에 따라 구동하여 각 LCD 패널(100)의 액정이 배열하는 각도를 가변 시키기 위한 디지털 신호를 제1 또는 제2 D/A 변환부(610, 620)로 출력한다.

그러면, 제1 또는 제2 D/A 변환부(610, 620)는 입력되는 디지털 신호를 아날로그의 가변 전압(Va1, Va2)으로 변환시켜 각 LCD 패널(110 또는 120)의 제2 전극에 인가한다.

결국, 제1 및 제2 LCD 패널(110, 120)은 액정의 배열 각도에 따라 입사하는 광의 투과도를 가변시켜 렌즈부(200)에 입사하는 광량을 조절한다.

여기서, 제1 및 제2 자동 노출 조절부(510, 520)에서 출력하는 디지털 신호의 비트수가 10비트이면, 제1 및 제2 LCD 패널(110, 120)의 제2 전극에 인가되는 가변 전압(Va)의 레벨은 각각 1024 레벨로, 전체 1024×1024 레벨이 되며, 디지털 신호의 비트수가 8비트이면 256×256 레벨이된다.

따라서, 이 발명의 제2 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치는 제1 실시예에 따른 광학 장치의 광량 제어 장치보다 정밀한 투과도 조절이 가능함은 자명하다.

이 발명은 촬영 렌즈계 전면에 투과형 흑백 LCD 패널을 위치시키고, LCD 패널의 액정의 배열 각도를 디지털 신호로서 제어함으로써 정밀한 휘도 조절이 가능하고, 조리개와 전자 셔터의 역할을 동시에 수행하여 시스템이 간단해지고 전력의 소모가 적은 효과가 있다.

Claims

공통 전압이 인가되는 제1 전극, 제1 전압이 인가되는 제2 전극과, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치한 액정을 포함하며, 상기 액정을 통해 입사하는 광량을 조절하는 액정 패널;

상기 액정 패널을 통과하는 광을 일정 굴절력을 가지고 결상하는 촬영 렌즈계;

상기 촬영 렌즈계에 의해 결상된 상을 전기적 신호로 변환시켜 출력하는 촬상 소자부;

상기 촬상 소자부에서 출력하는 신호로 입사하는 광의 평균 휘도를 산출하고, 산출한 평균 휘도를 설정 휘도와 비교하여 비교 결과에 대응하는 노출 보정이 수행되도록 하는 제어 신호를 출력하는 제어부;

상기 제어부에서 출력하는 제어 신호에 대응하는 상기 제1 전압에 대한 디지털 신호를 출력하는 노출 조절부; 및

상기 노출 조정부에서 출력하는 디지털 신호를 아날로그의 제1 전압으로 변환시켜 상기 액정 패널의 제2 전극으로 인가하는 디지털/아날로그 변환기

를 포함하고,

상기 제1 전압에 대한 디지털 값은 2ⁿ(여기서 n은 1 이상의 정수)개의 레벨로 나뉘어져 있으며, 상기 노출 조절부는 상기 제어 신호에 따라 평균 휘도에 대응하는 레벨에서 1 씩 증가 또는 1 씩 감소된 레벨의 디지털 값에 해당하는 디지털 신호를 상기 디지털/아날로그 변환기로 출력하는 광학 장치의 광량 제어 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 노출 조절부는,

상기 제1 전압의 레벨을 256 등급 이상으로 나눈 정보를 가지며, 8비트 이상의 디지털 신호를 상기 디지털/아날로그 변환부로 출력하는 것을 특징으로 하는 광학 장치의 광량 제어 장치.
제1항에 있어서,

상기 액정 패널은,

입사하는 광축에 수직으로 나란하게 배열된 제1 액정 패널과 제2 액정 패널로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학 장치의 광량 제어 장치.
제4항에 있어서,

상기 노출 조절부는,

상기 제1 액정 패널의 제2 전극에 인가되는 전압을 다수 등급으로 나누어진 정보를 가지는 설정 비트 이상의 디지털 신호를 출력하는 제1 노출 조절부와, 상기 제2 액정 패널의 제2 전극에 인가되는 전압을 다수 등급 이상으로 나누어진 정보를 가지며 설정 비트 이상의 디지털 신호를 출력하는 제2 노출 조절부로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학 장치의 광량 제어 장치.
제5항에 있어서,

상기 디지털/아날로그 변환부는,

상기 제1 노출 조절부에서 출력하는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시켜 상기 제1 액정 패널의 제2 전극에 인가하는 제1 디지털 아날로그 변환부와, 상기 제2 노출 조절부에서 출력하는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시켜 상기 제2 액정 패널의 제2 전극에 인가하는 제2 디지털/아날로그 변환부로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학 장치의 광량 제어 장치.