KR19990015638A - 카메라 떨림보정 시스템에서 미러의 위치를 정확히검출하기 위한 장치 - Google Patents

카메라 떨림보정 시스템에서 미러의 위치를 정확히검출하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:
카메라 떨림 보정 시스템에 관한 기술이다.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:
광학식 떨림보정 방식중 MIS(Mirror type Image Stabilizer)방식에서 미러의 위치를 정확하게 검출하기 위한 장치를 구현한다.
다. 그 발명의 해결방법의 요지:
본 발명은 MIS(Mirror type Image Stabilizer)방식에서 미러의 위치를 정확하게 검출하기 홀센서를 이용한다.
라. 발명의 중요한 용도:
휴대용 촬영장치

Description

카메라 떨림 보정 시스템에서 미러의 위치를 정확히 검출하기 위한 장치
본 발명은 카메라 떨림 보정 시스템(camera shake correction system)에 관한 것으로, 특히 미러형 영상 안정장치방식에서 미러의 위치를 정확히 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.
비디오 카메라는 요즈음 디지털 줌에 의해 점점 고배율로 되고 있다. 배율을 크게하면 먼 피사체도 업(up)으로 찍는 것이 가능하지만, 그 한편으로는 손 떨림의 영향을 무시할 수 없게 된다. 손떨림이 있으면 비디오 카메라가 떨리게 되고 결국은 촬영되는 영상이 불안정하게 된다. 비디오 카메라를 삼각대에 거치하면 어느 정도 손 떨림의 영향을 방지할 수 있지만, 휴대용 비디오 카메라와 같은 경우에는 손에 들고 다니면서 촬영할 수 있음이 장점인데 이를 삼각대에 거치하게 되면 이러한 장점을 상실하게 된다. 그래서 통상적으로는 비디오 카메라(특히 휴대용 비디오 카메라)에 떨림보정을 위한 회로가 탑재되어 촬영자의 손떨림이 있음에도 불구하고 촬영되는 영상을 안정되게 하고 있다.
떨림보정 방식은 크게 광학식과 전자식으로 분류된다. 먼저 광학식 떨림보정 방식에는 VAP(Variable Angle Prizm)방식과 MIS(Mirror type Image Stabilizer)방식 이 있으며, 화질의 열화가 전혀 없고 줌(zoom)중이나 저조도라도 떨림보정이 가능하다는 것이 특징이다. 상기 VAP(Variable Angle Prism)방식에서는 VAP(Variable Angle Prism)를 사용하여 광축을 조절함으로써 떨림을 보정하며, 떨림을 검출하기 위해 각속도 센서(angular speed sensor)를 사용한다. 그리고 상기 MIS방식에서는 미러(mirror)를 이용하여 떨림을 보정하고 떨림을 검출하기 위해 각속도센서를 사용한다. 그리고 현재의 미러(mirror) 위치를 알기 위해 적외선(IR: infrared rays)센서를 사용한다. 한편 전자식 떨림보정 방식은 메모리제어방식과 CCD(Charge Coupled Device)구동제어방식 등으로 구분된다. 메모리제어방식은 DIS(Digital Image Stabilizer)방식과 EIS(Electronic Image Stabilizer)방식이 있으며, 광학식에 비해 화질이 열화가 있다. 상기 DIS방식은 필드 메모리를 사용하는데, 이전 필드 메모리와 현재 필드 메모리의 차를 구하여 떨림을 검출한다. EIS방식도 DIS방식과 마찬가지로 필드 메모리를 사용하지만, 떨림을 검출할 때는 각속도센서를 이용한다. 상기 전자식 떨림보정 방식에서 CCD구동제어 방식은 라인 메모리를 사용하고, 각속도센서를 사용하여 떨림을 검출한다.
이러한 떨림보정 방식중 광학식 떨림보정 방식에 포함되는 MIS(Mirror type Image Stabilizer)에 대해서는 1991년 8월 20일자로 발행된 미합국 특허번호 제5,041,852호(발명의 명칭: CAMERA SHAKE CORRECTION SYSTEM)에서 언급되고 있다. 상기 제5,041,852호에 개시된 MIS에서는, 미러(mirror)를 이용하여 떨림을 보정하고 떨림을 검출하기 위해 각속도센서를 사용한다. 그리고 현재의 미러(mirror) 위치를 알기 위해 각도센서(angular sensor)를 사용한다. 상기 각도센서는 적외선 발광 다이오드(IR-LED: infrared light emitting diode) 및 위치 검출기(PSD: position detector)로 구성된다.
그런데 상기한 제5,041,852호는 세트 동작상 실외에서는 태양광에 적외선 성분이 있어 기구적으로 빛을 차단해야만 미러의 정확한 위치검출이 가능했으며, 실수로 적외선 발광 다이오드(IR-LED)가 파손되면 세트 전체를 교체하든지 아니면 적외선 발광 다이오드(IR-LED)의 위치를 재설정하야야 한다. 세트 전체를 교체하면 비용이 많이 들고 적외선 발광 다이오드(IR-LED)의 위치를 재설정하면 위치의 바뀜에 따른 특성변화가 있어 문제가 될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 광학식 떨림보정 방식중 MIS(Mirror type Image Stabilizer)방식에서 미러의 위치를 정확하게 검출하기 위한 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 위치검출기(PSD)와 적외선 발광다이오드(IR-LED)를 사용했을 때의 외란 광을 차단해야하는 불편함과 적외선 발광다이오드의 파손으로부터 보호될 수 있으면서도 미러의 위치를 정확하게 검출하기 위한 장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적에 따라, 본 발명은, 광학식 떨림보정 방식중 미러형 영상 안정장치(MIS: Mirror type Image Stabilizer)방식에서 미러의 위치를 정확하게 검출하기 위한 카메라 떨림보정시스템의 장치에 있어서, 카메라 떨림보정을 위한 상기 미러의 수평 및 수직 위치 제어에 따라 상기 미러의 수평 구동코일 및 수직 구동코일을 통해 흐르는 구동전류로 인해 형성되는 자장을 감지하여 그에 상응하는 전압으로 변환하여 떨림보정을 제어하는 장치로 인가하는 자장검출기를 구비함을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 떨림 보정시스템을 설명하기 위한 예시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 미러의 위치제어에 의해 흐르는 구동전류에 대응한 미러의 이동 각도 및 그에 대응된 ADC(Analog to Digital Converter)의 출력값을 보여주는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들중 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 떨림 보정시스템의 미러 위치 감지를 설명하기 위한 예시도이다. 도 1을 참조하면, 입사되는 광은 미러 10에서 90°로 굴절되어 렌즈부 50에 인가되며, 그후 비디오 신호처리부 52에서 비디오신호 처리된다. 그후에는 녹화신호처리부 54에서 녹화신호처리된 후 비디오녹화부 56에 의해서 비디오테이프에 녹화된다.
한편 휴대용 촬영장치를 휴대한 사용자의 손떨림과 이동 등에 따른 카메라의 떨림을 감지하기 위해, 수평 및 수직 방향 자이로 센서(gyro sensor) 28, 30이 카메라 떨림 보정 시스템에 있다. 여기서 수평방향이라 함은 X축 방향을 의미하고 수직방향이라 함은 Y축 방향을 의미한다. 수평방향 자이로 센서 28 및 수직방향 자이로 센서 30은 각각 수평 및 수직 각속도(속도 변화량)을 감지하여 이를 전기적 신호로 변환하여 자이로센서 온도변화 보정부 100으로 출력한다. 자이로센서 온도변화 보정부 100은 수평 및 수직 자이로센서 28, 30이 온도에 따른 출력값이 변화는 것을 보정하기 위해 마련된 것으로, LPF(Low Pass Filter) 32와 38, DC(Direct Current) 컷팅부 34와 40, 증폭기(AMP: amplifier) 36과 42로 구성된다. LPF 32,38은 수평 및 수직 자이로센서 28, 30의 출력값에 대해 로우패스 필터링을 수행하고 DC컷팅부 34, 40은 LPF 32,38의 출력값에서 직류성분을 컷팅하고 소정 볼트(예컨대, 2.5볼트)로 바이어스를 걸어서 출력한다. 온도에 따른 변화는 직류성분의 증가 또는 감소로 나타나는데, 손떨림감지를 위해 요구되는 것은 수평 및 수직 자이로센서 28,30에서 감지한 주파수 값이다. 그러므로 DC컷팅부 34,40에서 DC컷팅을 하게 되면 온도변화에 따라 변화되었던 수평 및 수직 자이로 센서 28, 30의 출력값은 보정되고 그 결과 주파수 값 성분만 남게 된다. DC컷팅부 34,40의 출력값은 증폭기 36, 42에서 증폭된 후 ADC 44에서 디지털 값으로 변환되어 마이크로 컴퓨터 200에 인가된다.
마이크로 컴퓨터 200은 ADC 44, 손떨림검출 및 미러 위치검지부 46, 미러위치제어부 48로 구성된다. 수평 및 수직 방향 자이로 센서 28에 의해 감지된 손떨림에 대응된 신호는 마이크로 컴퓨터 200의 ADC 44를 통해 손떨림검출 및 미러 위치 검지부 46에 인가된다. 손떨림검출 및 미러 위치 검지부 46은 사용자의 손떨림에 대응된 디지털신호로부터 손떨림을 검출하고 검출된 값을 미러 위치제어부 48로 인가한다. 상기 손떨림검출 및 미러 위치 검지부 46은 미러 10의 수평 및 수직 위치도 검출하는데 이에 대해서는 하기에서 자세히 설명되어질 것이다. 마이크로 컴퓨터 200의 미러 위치제어부 48은 손떨림에 의한 영상의 떨림을 보정하기 위해 현재의 미러 위치를 수평 및 수직 편향되게 제어한다. 즉, 보정한 미러의 위치 제어값을 수평 및 수직 방향 코일 구동부 16, 18에 인가한다. 그에 따라 수평 및 수직 방향 코일 구동부 16, 18은 미러 10을 수평 및 수직방향으로 편향되게 한다. 더욱 구체적으로 설명하면, 수평 및 수직방향 코일 구동부 16, 18의 구동에 의해 구동전류는 미러 10에 있는 수평 및 수직방향 편향용 코일 12, 14를 통해 흐르고 그에 따라 미러 10은 위치가 수평 및 수직방향으로 편향된다.
마이크로 컴퓨터 200내 미러위치제어부 48은 사용자의 손떨림 뿐만 아니라 미러의 현재 위치(즉 현재의 편향된 위치)를 알아야 손떨림에 따른 미러 10의 위치 편향 보정을 수행할 수 있다. 미러 10의 현재 위치를 알기 위해 본 발명의 실시예에서는 홀센서 20, 24를 이용한다.
도 1을 참조하면, 홀센서 20 및 24는 각각 수평방향 편향용 코일 12 및 수직방향 편향용 코일 14에 밀접되어 있다. 수평 및 수직방향 코일 구동부 16에 의해 미러 10에 있는 수평방향 편향용 코일 12 및 수직방향 편향용 코일 14에 흐르는 구동전류가 흐르면 상기 코일 12, 14에는 자장이 형성되는데, 홀 센서 20 및 24는 이 때 코일 12 및 14에 각각 형성된 자장을 감지하여 그에 상응하는 전압으로 변환한다. 홀소자의 특성상 코일 12 및 14에 형성되는 자장의 크기는 홀센서 20 및 24에서 출력되는 전압에 비례한다. 홀센서 20의 두 개의 출력선은 각각 차동증폭기 22의 비반전입력단자(+) 및 반전입력단자(-)에 연결되어 있고, 홀센서 24의 두 개의 출력선은 각각 차동증폭기 26의 비반전입력단자(+) 및 반전입력단자(-)에 연결되어 있다. 차동증폭기 22 및 26은 비반전입력단자(+) 및 반전입력단자(-)에 인가되는 전압의 차를 차동증폭하여 출력한다. 구체적으로 설명하면, 수평 및 수직 방향 편향용 코일 12, 14에 구동전류가 흐르지 않으면 차동증폭기 22 및 26의 출력값은 0이고, 만약 상기 코일 12, 14를 통하여 어느 한 방향(정(+)의 방향이라 가정)으로 구동전류가 흐를 때의 차동증폭기 22 및 26의 출력이 VH(+)라 하면 그 반대방향(부(-)의 방향)으로 구동전류가 흐를 때의 차동증폭기 22 및 26의 출력은 VH(-)가 된다. 차동증폭기 22 및 26의 출력은 마이크로 컴퓨터 200의 ADC 44를 통해 디지털값으로 변환되어 손떨림 검출 및 미러위치 검지부 46으로 인가된다. 본 발명의 실시예에서 미러위치검지를 위한 ADC 44의 해상도는 8비트로서 256단계를 가진다.
도 2에서는 본 발명의 실시예에 따라 미러 10의 위치 편향제어에 의해 수평방향 편향용 코일 12 및 수직방향 편향용 코일 14를 통해 흐르는 구동전류에 대응한 미러의 이동 각도 및 그에 대응된 ADC(Analog to Digital Converter)의 출력값을 보여주는 도면이다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 수평방향 편향용 코일 12 및 수직방향 편향용 코일 14에 흐르는 구동전류가 0일 때는 ADC 44의 출력은 128(80H)이 되고, 상기 구동전류가 (-)max일 때는 ADC 44의 출력은 0(00H)이 되며, 상기 구동전류가 (+)max일 때는 ADC 44의 출력은 255(FFH)가 되도록 대응되어 잇다. 이러한 경우에 미러 10의 편향각도는 도 2에서 예를 들어 도시 바와 같이, 구동전류(i)가 0일 때는 0°이고, 구동전류(i)가 (-)max일 때는 -2°이며 구동전류(i)가 (+)max일 때는 +2°이다. 그러므로 본 발명의 실시예에 따른 미러 10의 수평 및 수직 위치편향 제어는 4°까지 가능하다.
그러므로 마이크로 컴퓨터 200의 손떨림 검출 및 미러 위치 검지부 46은 수평 및 수직 자이로 센서 28,30에서 감지되는 손떨림에 대응된 출력값 및 홀센서 22, 24에서 감지되는 수평 및 수직 편향각도에 대응된 출력값에 의해 손떨림 및 현재의 미러 10의 위치를 검출할 수 있다. 그래서 미러위치 제어부 48로 인가한다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 위치검출기(PSD)와 적외선 발광다이오드(IR-LED)를 사용했을 때의 외란 광을 차단해야하는 불편함을 홀센서를 이용함으로써 해결가능하고 적외선 발광다이오드와 같이 파손될 위험성이 없다. 그리고 미러 편향제어를 위한 구동전류에 비례하는 출력신호를 얻으므로 정확한 미러 구동 제어에 의해 사용자의 손떨림에 의한 영상 불안정을 보정할 수 있다.

Claims (4)

  1. 광학식 떨림보정 방식중 미러형 영상 안정장치(MIS: Mirror type Image Stabilizer)방식의 카메라 떨림보정 시스템에서 미러의 위치를 정확하게 검출하기 위한 장치에 있어서,
    카메라 떨림보정을 위한 상기 미러의 수평 및 수직 위치편향 제어에 따라 상기 미러의 수평방향 편향용 코일 및 수직방향 편향용 코일을 통해 흐르는 구동전류로 인해 형성되는 자장을 각각 감지하여 그에 상응하는 전압으로 변환하여 떨림보정을 제어하는 장치로 인가하는 자장검출기를 구비함을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자장검출기의 출력을 차동 증폭하여 출력하는 차동증폭기를 더 구비함을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자장검출기는
    상기 미러의 수평방향 편향용 코일을 통해 흐르는 구동전류에 의해 형성되는 자장을 감지하여 그에 상응하는 전압으로 출력하는 제1홀센서와,
    상기 미러의 수평방향 편향용 코일을 통해 흐르는 구동전류에 의해 형성되는 자장을 감지하여 그에 상응하는 전압으로 출력하는 제2홀센서로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  4. 광학식 떨림보정 방식중 미러형 영상 안정장치(MIS: Mirror type Image Stabilizer)방식 카메라 떨림보정 시스템에서 미러의 위치를 정확하게 검출하기 위한 장치에 있어서,
    카메라 떨림보정을 위한 상기 미러의 수평 및 수직 위치편향 제어에 따라 상기 미러의 수평방향 편향용 코일 및 수직방향 편향용 코일을 통해 흐르는 구동전류로 인해 형성되는 자장을 각각 감지하여 그에 상응하는 전압으로 변환하여 출력하는 홀센서부와,
    상기 홀센서부의 출력을 차동 증폭하여 출력하는 차동증폭기와,
    상기 차동증폭기의 출력을 디지털값으로 변환하여 출력하는 아나로그/디지털 변환기와,
    상기 아나로그/디지털변환기의 출력을 이용하여 상기 미러의 현재 편향위치를 검지하는 미러위치 검지부로 구성함을 특징으로 하는 장치.
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