KR200150090Y1

KR200150090Y1 - 펄스폭 변조형 전자 조리개

Info

Publication number: KR200150090Y1
Application number: KR2019940019951U
Authority: KR
Inventors: 윤민석
Original assignee: 이해규; 삼성항공산업주식회사
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1994-08-08
Publication date: 1999-07-01
Also published as: KR960008921U

Abstract

이 고안은 전자 조리개에 관한 것으로, CCD 카메라용 타이밍 발생기의 Trig 단자를 이용해서 전자 조리개를 제어하는 방식으로, CCD 카메라용 자동이득 조정기에서 출력되는 iris out 신호를 직류 전압값으로 변환하고, 그 직류값에 해당되는 펄스를 만들어 Trig 단자에 인가해 주므로써, 외부 빛에 따른 iris out 신호의 변화를 선형적으로 추적해서 제어하고 좀더 높은 셔터 스피드를 구현할 수 있는 펄스폭 변조형 전자 조리개를 제공하고자 하는 목적으로, 빛을 입력받아서 이미지 신호를 출력하는 CCD 소자와, 상기 CCD 소자의 출력신호로 구동되는 스위칭 소자와, 상기 이미지화된 신호를 처리하는 자동이득조정기와, 상기 자동이득조정기에서 출력되는 신호를 직류값으로 만드는 적분기와, 외부에서 입사되는 빛에 따라 상기 자동이득조정기에서 출력되는 신호의 변화를 선형적으로 추적하여 그에 따른 제어신호를 제공하는 파형 변환회로와, 셔터 스피드 제어기능을 포함하는 타이밍 발생기로 구성되어짐을 특징으로 하는 펄스폭 변조형 전자 조리개에 관한 것.

Description

펄스폭 변조형 전자 조리개

제1도는 종래의 마이크로 컴퓨터로 제어되는 타이밍 발생기가 셔터 속도를 제어하는 전자 조리개의 구성 블록도.

제2도는 이 고안의 실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개의 구성 블럭도.

제3도는 이 고안의 실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개의 셔터 속도를 제어하는 타이밍 발생기에서 출력되는 신호들의 파형도.

제4도는 이 고안의 제1실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개에서 타이밍 발생기의 CCD 소자의 독출 펄스단자(xsg1) 출력 신호로 동기되는 램프파를 출력하는 파형 변환회로도.

제5도는 이 고안의 제1실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개에서 타이밍 발생기의 제1 CCD 소자의 독출펄스발생 단자(xsg1)신호로 동기되는 램프파를 출력하는 파형 변환회로의 비교기에 입력되는 신호와 출력되는 신호의 파형을 나타낸 파형도.

제6도는 이 고안의 제2실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개에서 타이밍 발생기의 수평동기단자(HD) 신호로 동기되는 램프파를 출력하는 파형 변환 회로도.

제7도는 이 고안의 제3실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개에서 타이밍 발생기의 수직동기단자(VD) 신호로 동기되는 램프파를 출력하는 파형 변환 회로도.

제8도는 이 고안의 제4실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개에서 타이밍 발생기의 제2 CCD 소자 독출펄스발생 단자(xsg2)신호로 동기되는 램프파를 출력하는 파형 변환 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

PG : 자동 이득 조정기의 이미지 입력단자

iris out : 자동 이득 조정기에서 발생하는 출력신호

ED0, ED1, ED2 : 셔터 속도 제어를 위해 마이크로 컴퓨터가 제공하는 제어신호를 받아들이는 타이밍 발생기의 입력단자

Xsub : 셔터 속도 제어를 위해 타이밍 발생기가 CCD 소자에 제공하는 신호

Trig : 타이밍 발생기의 셔터 제어용 트리거 단자

이 고안은 펄스폭 변조형 전자 조리개에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 전하결합디바이스(Charge Coupled Device : 이하, CCD라 한다)카메라의 조리개를 구동시키기 위한 방식의 하나로 전자적인 신호들을 사용해서 전자적으로 CCD 소자에 충적되는 광량을 시간적으로 제어하는 방식의 펄스폭 변조형 전자 조리개에 관한 것이다.

조리개란 카메라의 주요한 요소로서, 광학계를 통과하는 광선속이나 광량등을 제한하는 기능을 갖고 있기 때문에, 카메라에 들어오는 빛의 양을 조절할 수 있는데, 이를 전자적으로 구동시키는 것을 전자 조리개라 한다.

상기 조리개는 카메라에 들어오는 빛의 양을 조절하기 위해서 셔터 스피드를 조절하는데, 이 셔터 스피드란 카메라의 셔터 다이얼로 표시되는 숫자로서, 1초에서 1/1000초 까지의 10단계 정도로 표시된다. 그러나 기계적인 셔터의 경우 표시로는 1/125초라해도 실제로는 1/94∼1/175초 사이의 주정확하 값이된다. 자동노출 카메라의 경우 전자적인 셔터는 정확한 중간 스피드까지 실제 구현이 가능하다.

전자 조리개를 제어하는 종래의 방식은 CCD 카메라용 타이밍 발생기에서 지원되는 셔터 속도 제어기능을 사용해서 CCD 충전용 리셋 펄스신호를 제어하는 방식이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 펄스폭 변조형 전자 조리개를 설명한다.

제1도는 종래의 마이크로 컴퓨터로 제어되는 CCD 카메라용 타이밍 발생기가 셔터 속도를 제어하는 전자 조리개의 구성 블록도이다.

제1도에 도시되어 있듯이, 종래의 마이크로 컴퓨터로 제어되는 CCD 카메라용 타이밍 발생기로 셔터 속도를 제어하는 전자 조리개의 구성은, 입사광을 입력받아서 이미지 신호를 출력하는 CCD 소자(1)와, 상기 CCD 소자(1)의 출력신호가 게이트에 인가되어 구동을 결정하는 스위칭 소자(2)와, 상기 스위칭 소자(2)로 종래에 사용된 전계 효과 트랜지스터의 소스에서 출력되는 신호를 입력받아서, 그 샘플을 홀딩하고 이득을 조정하여 iris out(조리개 조절을 위한 출력신호) 신호를 출력하는 자동이득조정기(3)와, 상기 iris out 신호를 적분하여 직류값으로 만드는 적분기(4)와, 상기 출력되는 iris out신호를 변환시키는 아날로그/디지탈 변환기(5)와, 상기 변환기(5)에서 출력되는 디지탈 신호를 입력받아 3개의 출력신호를 내보내는 4비트용 마이크로 컴퓨터(6)와, 상기 3개의 출력신호를 입력받아서 구동하여 셔터 스피드를 조절하는 신호를 상기 CCD 소자(1)에 제공하는 셔터 스피드제어기를 포함하는 타이밍 발생기(7)로 이루어진다.

종래의 마이크로 컴퓨터(6)로 제어되는 CCD 카메라용 타이밍 발생기(7)가 셔터 속도를 제어하는 전자 조리개의 동작은, CCD 소자(1)에 의해서 입사광을 이미지 데이타로 변환시켜 출력하면, 자동이득 조정기(3)에서 상기 출력 신호를 홀드하고 이득을 조정하여 iris out으로 출력하고, 이 출력되는 신호로서 마이크로컴퓨터(6)를 작동시켜서 타이밍 발생기(7)의 셔터 속도 제어단자 ED₀, ED_1,ED₂에 신호를 제공한다. 일반적으로는 마이크로컴퓨터(6)를 사용해 ED₀, ED₁, ED₂단자에 데이타를 입력시키므로 셔터 속도의 제어단계는 상기 입력되는 신호에 의해서 8개의 단계로 이루어진다.

그러나, 종래의 타이밍 발생기(7)에서 지원되는 ED₀, ED₁, ED₂를 사용해서 전자 조리개를 제어할 경우에는, 마이크로 컴퓨터(6)를 활용해서 타이밍 발생기(7) 에 상기 3단자만을 제공하므로, 8가지 모드중에서 하나를 iris out 신호에 따라 선택할 수 있는데, 다시 말해서 세팅되어 있는 셔터값들이 1/60초, 1/125초, 1/250초, 1/500초, 1/1000초, 1/2000초, 1/4000초, 1/10000초 값으로 이산적이고, 또 최대로 설정할 수 있는 값이 작아 원하는 값을 실현할 수 없기 때문에, 최적의 셔터 스피드값을 제공할 수가 없게되고 전자 조리개의 제어는 외부빛의 변화에 민감히 선형하게 변화할 수 없는 단점이 있다.

그러므로, 이 고안의 목적은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로 CCD 카메라용 타이밍 발생기의 Trig 단자를 이용해서 전자 조리개를 제어하는 방식으로, CCD 카메라용 자동이득 조정기에서 출력되는 iris out 신호를 직류 전압값으로 변환하고, 그 직류값에 해당되는 펄스를 만들어 Trig 단자에 인가해 주므로써, 외부 빛에 따른 iris out 신호의 변화를 선형적으로 추적해서 제어하고 좀더 높은 셔터 스피드를 구현할 수 있는 펄스폭 변조형 전자 조리개를 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적을 달성하고자 하는 이 고안의 구성은, 빛을 입력받아서 이미지 신호를 출력하는 CCD 소자와, 상기 CCD 소자의 출력신호로 구동되는 스위칭 소자와, 상기 이미지화된 신호를 처리하는 자동이득조정기와, 상기 자동이득조정기에서 출력되는 신호를 직류값으로 만드는 적분기와, 외부에서 입사되는 빛에 따라 상기 자동이득조정기에서 출력되는 신호의 변화를 선형적으로 추적하여 그에 따른 제어신호를 제공하는 파형 변환회로와, 셔터 스피드 제어기능을 포함하는 타이밍 발생기로 이루어진다.

상기 구성에 의하여 이 고안을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

제2도는 이 고안의 실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개의 구성 블럭도이다.

제2도에 도시되어 있듯이 이 고안의 실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개의 구성은, 입사광과 카메라 제어장치들의 제어신호를 특히 타이밍 발생기(7)에서 출력되는 Xsub 신호를 입력받아서 셔터를 제어하여 카메라에 표시되는 셔터 속도를 변화시키고, 펄스폭 변조형 전자 조리개 장치가 처리할 이미지 신호를 출력하는 CCD 소자(1)와, 상기 CCD 소자(1)의 출력신호가 게이트에 인가되어 구동을 결정하는 장치로서 이 고안에서는 전계 효과 트랜지스터를 사용하는 스위칭 소자(2)와, 상기 전계효과 트랜지스터의 소스단자에서 출력되는 이미지 신호를 두개의 입력단자(PG단자와 data 입력단자)로 입력받아서 홀딩하면서 이상 펄스의 영향을 없애고, 또 신호를 증폭시켜고, 색분리하고, 고휘도를 검출하는 기능을 수행해서 iris out 신호를 출력하는 자동이득조정기(3)와, 상기 자동이득조정기(3)에서 출력되는 신호를 직류값으로 변환시켜서 펄스폭 변조시에 기준값으로 작용하게 하는 적분기(4)와, 상기 적분기(4)에서 직류값의 신호를 입력받아서, 외부에서 입사되는 빛에 따라 iris out 신호의 변화를 선형적으로 추적하여 그에 해당하는 펄스파를 제공하는 타이밍 발생기(7)의 Trig 단자로 입력하는 파형 변환회로(8)와, 상기 파형 변환회로(8)에서 출력되는 펄스파를 Trig 단자로 입력 받아서 이 Trig 단자의 신호에 따라 셔터 스피드를 제어하는 기능의 CCD 카메라용 타이밍 발생기(7)로 이루어진다.

상기 구성에 의한 이 고안의 실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개의 작용은 다음과 같다.

타이밍 제어기(7)의 Trig 단자를 이용해서 전자 조리개 기능을 수행하는 방식으로 CCD 카메라용 자동이득조정기(3)에서 출력되는 iris out을 직류 전압값으로 변환하고 그 직류값에 따라서 펄스폭을 조절된 펄스를 만들어 Trig 단자에 인가해준다.

그렇게 함으로써 외부 빛에 따른 iris out의 변화를 선형적으로 추적해서 제어하고, 좀더 높은 셔터 스피드를 구현한다.

따라서 CCD 카메라용 자동이득조정기(3)에서 출력되는 iris out을 직류값으로 변화시키고 그 직류값에 해당하는 적절한 펄스를 만들어 줄 수 있다면 전자 조리개의 선형적인 기능 수행과 성과 높은 셔터 스피드를 실현할 수 있다.

제3도는 이 고안의 실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개의 셔터 속도를 제어하는 타이밍 발생기에서 출력되는 신호들의 파형도이다.

제3도에 도시되어 있듯이, 펄스폭 변조형 전자 조리개의 셔터 속도를 제어하는 타이밍 발생기(7)에서 출력되는 신호들의 파형도는 우선 수직동기단자(VD)에서 발생하는 신호의 상승 에지에 동기해서 제1 CCD 소자 독출 펄스 발생 단자(xsg1)의 신호가 발생하고 첫번째 제1 CCD 소자 독출 펄스 발생 단자의 신호(xsg1) 이후에 오는 첫번째 타이밍 발생기(7)의 셔터 제어용 트리거 단자(Trig) 펄스의 하강 에지부분부터 셔터 속도 제어를 위해 타이밍 발생기(7)가 CCD 소자(1)에 제공하는 신호(Xsub)는 논리적 레벨 하이상태로 유지되어 CCD 소자(1)에 광량을 충전하기 시작하고 두번째로 발생하는 제1 CCD 소자 독출 펄스 발생단자(xsg1)의 신호에서 정지한다.

제4도는 이 고안의 제1 실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개내의 파형 변환회로에서 제1 CCD 소자 독출펄스 발생단자(xsg1) 신호를 이용하는 파형 변환회로도이다.

제4도에 도시되어 있듯이, 이 고안의 제1실시예에 따른 파형 변환회로(8)도의 구성은, CCD 카메라용 타이밍 발생기(7)에서 CCD 소자(1)에 전하의 충전을 멈추게 하는 신호인 제1 CCD 소자 독출펄스 발생단자(xsg1)에서 출력되는 펄스를 입력받아서 반전시키는 인버터(11)와, 상기 인버터(11)를 게이트단과 연결되고, 소스단에 역전류를 방지하기 위해 접지와 연결되고 서로는 병렬로 연결되는 두개의 반대방향 다이오드(D1, D2)와 연결되고, 스위칭 작용을 하는 모스형 전계효과 트랜지스터(MOS FET)(Tr1)와, 전원(V_cc)을 저항(R1)을 통해 입력받아서 정전압을 유지하기 위해 제너 다이오드(Z1)를 연결하고, 가변저항(R2)과 연결된 적분형 저항(R0)을 통해서 상기 모스형 전계효과 트랜지스터(Tr1)의 드레인 단자와 연결되는 접점(In)을 이어서 반전단자로 입력하고, 적분형 콘덴서(C0)를 다시 상기 반전 단자로 입력되는 접점(In)에 연결시키고, 상기 적분형 콘덴서(C0)와 반전 단자의 접점(In)을 기점으로 하여 적분형 콘덴서(C0)와 병렬로 정전압용 제너 다이오드(Z2)와 다이오드(D3)를 반대방향으로, 그리고 사이에 접지를 통과하여 연결시키고, 출력단자와 상기 제너 다이오드(Z2)와 다이오드(D3)를 연결한 다른측 단과 상기 적분형 콘덴서(C0)와 저항(R3)을 통해서 상기 모스형 전계효과 트랜지스터의 소스단을 한접점(Out)을 기점으로 연결하여 신호를 출력하는 적분형 오피 앰프(Operation Amplifier)(02)와, 상기 자동이득조정기(3)에서 출력되는 iris out신호를 기준신호로 사용하기위해 적분기(4)를 통과하여 출력되는 신호를 비교기(01)의 비반전 단자에 입력하고, 상기 적분형 오피 앰프(02)의 출력단쪽의 기점(out)에서 출력되는 신호를 반전단자에 입력시켜 적분형 오피앰프(02)에서 출력되는 램프과정을 상기 기준신호와 만나는 점에서 리셋되는 펄스파를 출력하는 비교기(01)로 이루어진다.

상기 구성에 의한 이 고안의 제1실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개내의 파형 변환회로에서 제1 CCD 소자 독출펄스 발생단자(xsg1) 신호를 이용하는 파형 변환회로의 작용은, 상기 제4도에 도시되어 있듯이, iris out을 적분해서 직류 전압화하고, 기준 전압 파형으로 발생되는 적분형 램프파와 비교해서 펄스폭 변조형 파형을 얻어 타이밍 발생기의 셔터 제어용 트리거 단자(Trig)에 입력시킨다.

제1 CCD 소자 독출펄스 발생단자(xsg1)의 신호를 반전시켜서 모스형 전계효과 트랜지스터(Tr1)에 인가하면 제1 CCD 소자 독출펄스 발생단자(xsg1)의 신호가 논리적 레벨로 하이일때, 모스형 전계효과 트랜지스터(Tr1)는 턴오프되어 저항(R0)과 콘댄서(C0)를 거쳐 출력되는 신호에는 전압이 상승되는 램프파가 발생하고, 제1 CCD 소자 독출펄스 발생단자(xsg1) 신호가 논리적 레벨 로우일때 모스형 전계효과 트랜지스터(Tr1)는 턴온되어 이 회로는 초기화되어 새로운 램프파형을 출력한다.

그래서 입력신호 제1 CCD 소자 독출펄스 발생단자(xsg1)에 동기되는 램프파형을 만들어, 직류값으로 변환된 iris out 값과 비교하면 iris out 값이 높으면, 타이밍 발생기의 셔터 제어용 트리거 단자(Trig) 펄스 파형을 늦게 하강시켜 CCD 소자의 충전시간을 줄이고 iris out 값이 낮으면, 타이밍이 발생기의 셔터 제어용 트리거 단자(Trig) 펄스 파형을 빠르게 하강하게 되어 CCD 소자의 충전시간을 늘려줌으로써 셔터 스피드를 조절하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

제6도는 이 고안의 제2실시예에 따른 필스폭 변조형 전자 조리개에서 타이밍 발생기의 수평동기단자(HD) 신호로 동기되는 램프파를 출력하는 파형 변환 회로도이다.

제7도는 이 고안의 제3실시예에 따른 펄스폭 변조형 전자 조리개에서 타이밍 발생기의 수직동기단자(VD) 신호로 동기되는 램프파를 출력하는 파형 변환 회로도이다.

상기 파형 변환 회로의 중요한 부분은 타이밍 발생기(7)의 제1 CCD 소자 독출펄스 발생단자(xsg1) 신호에 동기되어 선형적이고 정확한 램프파를 얻어내는데 있다.

처음 한개의 프레임을 만들기 위한 타이밍 발생기(7)의 한개의 수직동기단자(VD) 안에는 256개의 타이밍 발생기(7)의 수평동기단자(HD)펄스가 존재하므로 256개의 타이밍 발생기(7)의 수평동기단자(HD)를 카운터해서 256번째 신호를 발생하는 카운터기를 사용해서 필요한 램프파를 만들 수 있다.

또는 타이밍 발생기(7)의 수직동기단자(VD)를 이용해서 1개의 타이밍 발생기(7)의 수직동기단자(VD)에 동기되는 램프파형을 만든다.

이 회로의 램프파형은 1개의 프레임마다 발생될 수 있는 타이밍 발생기(7)의 단자들인 수평동기단자(HD), 수직동기단자(VD), 제1 CCD 소자 독출펄스 발생단자(xsg1), 제2 CCD 소자 독출펄스 발생단자(xsg2)를 사용해서 만들 수 있다.

이상에서와 같이 이 고안의 실시예에서, 선형적으로 셔터 스피드를 조절할 수 있고, 조리개 출력 파형과 램프파를 비교하기 때문에 조리개 출력 파형에 따라서 펄스폭을 가변시키고 비교기를 사용해서 파형을 만들기 때문에 미세한 펄스폭도 만들 수 있고, 고도의 셔터 스피드를 구현할 수 있고, 랜덤하게 상승하지 않고 선형적으로 상승하는 램프파를 사용하기 때문에 정확한 비교 출력 파형을 만드는 효과를 가진 제공할 수 있다.

Claims

빛을 입력받아서 이미지 신호를 출력하는 CCD 소자(1)와, 상기 CCD 소자의 출력신호로 구동되는 스위칭 소자(2)와, 상기 이미지화된 신호를 처리하는 자동이득조정기(3)와, 상기 자동이득조정기에서 출력되는 신호를 직류값으로 만드는 적분기(4)와, 외부에서 입사되는 빛에 따라 상기 자동이득조정기에서 출력되는 신호의 변화를 선형적으로 추적하여 그에 따른 제어신호를 제공하는 파형 변환회로(8)와, 셔터 스피드 제어기능를 포함하는 타이밍 발생기(7)로 구성되어짐을 특징으로 하는 펄스폭 변조형 전자 조리개.
제1항에 있어서, 상기한 파형 변환회로(8)는 상기한 타이밍 발생기(7)에서 발생하는 동기신호를 입력받아서 동작함을 특징으로 하는 펄스폭 변조형 전자 조리개.
제1항에 있어서, 상기한 파형 변환회로(8)는 출력될 파형을 리셋시키는 기능을 하는 스위칭 수단(81)과, 상기 스위칭 수단(81)에 의해서 리셋되어 새로 파형을 시작하는 램프파를 출력하는 적분수단(82)과, 상기 적분수단(82)에서 출력되는 램프파형을 기준신호와 비교하여 펄스파의 진폭을 조정하는 비교기(83)로 구성되어짐을 특징으로 하는 펄스폭 변조형 전자 조리개.
제3항에 있어서, 상기한 스위칭 수단(81)은 입력되는 동기신호를 게이트 단자에 연결하여 구동을 결정하는 모스형 전계 효과 트랜지스터(Tr1)를 사용하는 것을 특징으로 하는 파형 변환회로(8)를 구비한 펄스폭 변조형 전자 조리개.
제3항에 있어서, 상기한 적분수단(82)은 적분형 오피 앰프(02)의 반전단자를 이용하는 것을 특징으로 하는 파형 변환회로(8)를 구비한 펄스폭 변조형 전자 조리개.
제3항에 있어서, 상기한 비교기(83)는 비반전단자로 입력되는 기준신호로 상기 적분기에서 출력되는 직류값을 이용하는 것을 특징으로 하는 파형 변환회로(8)를 구비한 펄스폭 변조형 전자 조리개.