KR920009610B1 - 오토 포커스 장치 - Google Patents

오토 포커스 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

오토 포커스 장치
제1도는 본 발명에 따르는 한 실시예를 도시하는 블럭도.
제2도는 초점 전압을 도시하는 그래프.
제3도 및 제4도는 저스트 핀트(초점맞춤) 위치 근처에 있어서 초점 전압과 기준 전압값과의 관계를 각각 도시하는 그래프.
제5도는 포커싱시에 있어서 포커스렌즈와 줌렌즈와의 이동 상태를 도시하는 그래프.
제6도는 저스트 핀트 상태가 얻어지는 포커스렌즈의 위치와 줌렌즈의 위치와 피사체의 거리와의 관계를 도시하는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 포커스렌즈 2 : 줌렌즈
4 : 펄스 모터 5 : 포커싱 회로
6 : DC 모터 7 : 위치 제어 회로
본 발명은 주밍 기능을 구비한 각종 비디오 카메라 등에 사용되는 오토 포커스 장치에 관한 것이다.
각종의 비디오 카메라에 있어서 광학계로서는 포커스렌즈와 줌렌즈를 구비한 것이 있으며, 그와같은 광학계를 구비한 비디오 카메라는 상기 포커스렌즈를 광축 방향으로 이동시켜서 포커싱을 행함과 동시에, 줌렌즈를 광학 방향으로 이동시켜서 주밍을 행하도록 되어 있다.
이와같은 비디오 카메라에 있어서는, 제6도에 도시하는 바와같이 주밍시에 줌렌즈의 광축위의 위치를 초점거리가 길어지는 방향인 텔리(Tele-)측에서 초점거리가 짧아지는 방향인 와이드측, 혹은 와이드측에서 텔리측으로 이동시킨 경우에는, 이 줌렌즈의 이동에 따라서 포커스렌즈를 피사체의 거리에 따라서 이동시킴으로서 피사체에 대해서 초점맞춤(이하, 저스트 핀트라 함.)상태를 항상 유지하도록 되어 있다.
그런데, 상술하는 바와같은 주밍 기능을 구비하는 비디오 카메라에 있어서 포커스렌즈의 광축상의 위치와 줌렌즈의 광축위의 위치와의 관계는 제6도에 도시하는 바와같이 피사체의 거리 U1, U2… Un에 따라서 각각 다르다.
그래서, 포커스렌즈의 위치와 줌렌즈의 위치 관계를 도시하는 곡선은, 피사체가 가까울수록 곡선 Un와 같은 완만한 경사를 이루어, 피사체가 멀수록 곡선 U1과 같이 급해진다.
따라서, 종래의 비디오 카메라에 따라서 근접 촬영을 행하는 경우에, 줌렌즈가 텔리측에 있다고 하면 포커스렌즈의 이동 범위내에서 저스트 핀트 상태가 얻어지지 않게 되어버리는 문제가 생겨져 버린다.
본 발명은 상술하는 바와같은 실정에 감안하여 이루어진 것이며, 주밍 기능을 구비한 비디오 카메라에 있어서, 줌렌즈가 어느 위치에 있어서도 확실하게 포커싱을 할 수가 있는 오토 포커스 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그래서, 본 발명은 이 목적을 달성하기 위해서, 포커스렌즈를 광축 방향으로 이동시켜서 포커싱을 행함과 동시에, 줌렌즈를 광축 방향으로 이동시켜서 주밍을 행하는 카메라에 있어서 오토 포커스 장치로서, 상기 포커스렌즈의 이동 가능한 범위내에 있어서 이동에 의해 저스트 핀트하지 아니한 경우에는, 상기한 줌렌즈를 와이드측에 소정량 이동시킨 후, 재차 포커스렌즈를 이동시켜서 포커싱을 하는 것을 특징으로 하는 오토포커스 장치를 제공하는 것이다.
다음에, 본 발명에 따르는 오토 포커스 장치의 적합한 실시예를 제1도 내지 제5도를 써서 상세하게 설명을 한다.
제1도는 본 발명에 따르는 오토 포커스 장치를 실현하기 위한 오토 포커스 장치의 구성을 도시하는 블럭도이며, 이 오토 포커스 장치는 뒤 알맹이의 포커스렌즈(1)와 앞 알맹이의 줌렌즈(2)를 갖는 주지의 광학계(3)를 구비하고 있다.
그래서, 이 오토 포커스 장치에 있어서는, 상기 포커스렌즈(1)를 펄스 모터(4)에서 ℓ1의 범위내에서 광축방향(화살표 A,B 방향)으로 이동을 시킴으로서 포커싱을 하도록 되어 있으며, 상기 포커스렌즈(1)의 광축상의 위치는 상기 펄스 모터(4)를 회전 구동시키는 펄스를 카운트함으로서 포커싱 회로(5)에 기억되어 있다.
또한, 상기 줌렌즈(2)는 DC 모터(6)로서의 I2의 범위내에서 광축 방향으로 이동되어서 주밍이 행해지도록 되어 있으며, 이 줌렌즈(2)의 광축위의 위치는 상기 DC 모터(6)에 설치된 로터리 엔코더의 출력이 공급되는위치 제어 회로(7)에서 검출되어서 상기 포커싱 회로(5)에 공급되도록 되어 있다.
한편, 상술하는 바와같은 광학계(3)를 거쳐서 입사되는 피사체로부터의 촬상광은 CCD(전하 결합 소자)등을 사용한 촬상 소자(8)에서 광전 변환되어서 촬상 신호가 얻어져 이 촬상 신호는 증폭기(9)에서 증폭되어서 도시하지 않는 일반적인 카메라 회로에 공급이 됨과 동시에 필터 회로(10)에 공급된다.
그래서, 이 필터 회로(10)는 상기 영상 신호로부터 소정의 주파수 성분을 추출하여 신호 자동 이득 제어 회로(AGC)(11)에 공급한다.
그래서, 이 자동 이득 제어 회로(11)는 상기 소정의 주파수 성분을 이득 제어한 후 검파기(DET)(12)에 공급하고, 이 검파기(12)에서 상기 영상 신호의 소정의 주파수 성분에 대응한 제2도에 도시하는 바와같은 초점 전압 E이 인출된다.
여기에서, 이 초점 전압 E은, 상기 영상 신호를 재생한 재생 화상을 정세도에 대응하는 것이며, 상기 포커스렌즈(1)가 저스트 핀트 위치 P에 있을 때에 그 레벨이 최대로 된다.
그래서, 이 초점 전압 E은 A/D(아나로그-디지탈) 변환기(13)에서 디지탈화되어서 상기 포커싱 회로(5)에 공급된다.
이 포커싱 회로(5)는, 상술하는 바와같이 피사체를 촬영함으로서 얻어지는 영상 신호의 고역 성분의 전압레벨이 재생 화상의 정세도에 대응하고 있는 것에 착안하여 이 고역 성분의 전압을 초점 전압으로 하여 인출하고, 이 초점 전압이 최대 레벨로 되도록 상기 포커스렌즈(1)를 구동시킴으로서 이 포커스렌즈(1)를 저스트 핀트 위치 P로 이동시키는 포커싱 제어를 행하는 것이다.
즉, 이 포커싱 회로(5)는, 상기 포커싱렌즈(1)의 광축 방향으로의 이동에 수반하는 초점 전압 E을 포커싱 개시에서 1필드 기간마다 차례로 샘플링한다.
또한, 이 포커싱 회로(5)는 제2도에 도시하는 바와같은 복수의 기준 전압값 SEn을 기억하고 있으며, 상술하는 바와 같이 차례로 샘플링되는 초점 전압과 각 기준 전압값 SEn을 차례로 레벨 비교하고, 이들을 일치하였을 때에 일치하는 기준 전압값을 독출한다.
그래서, 이와같이 독출된 기준 전압값 SEn이 먼저 독출된 기준 전압값보다 큰 경우에는, 상기 포커스렌즈(1)가 아직 저스트 핀트 위치 P에 이르지 못한 것으로 판단하여 이 포커스렌즈(1)를 그대로 이동시켜 가도록 포커싱 제어 신호를 드라이브 회로(14)를 거쳐서 상기 펄스 모터(4)에 공급한다.
또한, 본 실시예에 있어서 상기 초점 전압 E은 1필드마다의 이산적인 정보로서 포커싱 회로(5)에 취입된다. 거기에서, 본 실시예에서는 취입된 초점 전압이 각 기준 전압 SEn을 최초로 오우버한때에, 검출된 초점 전압 E이 기준 전압값 SEn에 일치한 것으로 보고서 그 기준 전압값을 독출하도록 되어 있다.
또한, 상술하는 바와같은 오토 포커스 장치에 있어서는, 제3도에 도시하는 바와같이 최대의 기준 전압값 SEmax가 2회 연속하여 검출된 경우에는, 저스트 핀트 위치 P가 이들 2회의 검출 위치의 중간에 있는 것으로 된다.
따라서, 이와같이 2회 연속해서 동일한 기준 전압값 SEmax이 독출된 경우에는 상기 포커스렌즈(1)를 2회 독출 위치의 중간 위치로 이동을 시키면 저스트 핀트 상태를 얻을 수가 있게 된다.
거기에서, 상기 포커싱 회로(5)는, 이와같은 경우에는 포커스렌즈(1)를 그곳까지의 이동 방향의 역방향으로 소정량만큼 이동시키는 포커싱 제어 신호를 출력하여 상기 펄스모터(4)를 반대 방향으로 회전시켜, 이에 따라 포커싱을 하도록 되어 있다.
또한, 이 경우에 있어서 상기 소정량 d1은, 상기 펄스 모터(4)에 설치된 로터리 엔코더의 출력을 카운트함으로서 얻어지는 포커스렌즈(1)의 위치 정보에 의거하여 산출되도록 되어 있다.
또한, 제4도에 도시하는 바와같이, 상술하는 바와같이 독출이 된 기준 전압값 SEmax-1이 그 전에 독출된 기준 전압값 SEmax보다 적어지는 경우에는, 그전의 독출 위치가 저스트 핀트 위치 P로 하게 된다.
따라서, 이 경우에는 상기 포커스렌즈(1)를 앞의 독출 위치로 되돌려주면 저스트 핀트 상태를 얻을 수가 있게 된다.
거기에서, 상기 포커싱 회로(5)는, 이와같은 경우에도 상기 포커스렌즈(1)를 반대방향으로 소정량 d2만큼 이동시키는 포커싱 제어 신호를 출력하여 상기 펄스 모터(4)를 반대 방향으로 회전시킴으로서 포커싱을 행하도록 되어 있다.
한편, 상기 포커싱 회로(5)는 제5도에 도시하는 바와 같이 상술하는 포커싱 동작에 의해 포커스렌즈(1)가 화살표 C방향으로 이동하여 최대 이동 범위 I1의 끝에 도달하였을 때에, 아직 저스트 핀트 상태가 얻어지지 않은 경우에는 상기 줌렌즈(2)를 와이드측, 즉 화살표 D방향으로 이동시키는 주밍 제어 신호를 상기 위치제어 회로(7)에 공급한다.
그래서, 이 위치 제어 회로(7)는, 상기 주밍 제어 신호에 따라서 구동 신호를 드라이브 회로(15)를 거쳐서 상기 DC 모터(6)에 공급한다.
여기에서, 상술하는 바와같은 포커스렌즈(1)를 이동시킨데도 불구하고 저스트 핀트 상태가 얻어지지 않는 경우는, 제5도에 도시하는 바와 같이 상기 포커스렌즈(1)가 텔리측의 X점에 위치하고 있을 때에 피사체의 거리가 U의 근접 촬영을 하는 경우에 일어나는 현상이다.
거기에서, 이와같은 경우에는 상술하는 바와같이 줌렌즈(2)를 피사체의 거리에 따라서 와이드측으로 이동시킴으로서, 저스트 핀트 상태를 얻을 수가 있다.
즉, 줌렌즈(2)를 와이드측으로 이동시킴으로서 초점 전압 E은 제2도에 도시하는 바와같이 변화하고, 이 초점 전압 E에 의거하여 줌렌즈(2)를 이동시켜서 상술하는 바와같은 포커싱을 행함으로서 저스트 핀트 상태를 얻을 수가 있다.
또한, 본 실시예에서는 줌렌즈(2)의 위치가, 저스트 핀트 상태가 얻어지는 위치를 통과한 경우에는 이 줌렌즈(2)의 이동을 정지함과 동시에, 동작 제어가 보다 정확한 상기 포커스렌즈(1)를 제5도 중 화살표 E방향으로 이동을 시킴으로서 최종적인 포커싱을 하도록 되어 있다.
이와같이, 본 실시예에 따르는 오토 포커스 장치는, 포커싱시에 포커스렌즈(1)뿐만아니라, 필요에 따라서 줌렌즈(2)도 이동시킴으로서, 줌렌즈(2)가 어느 위치에 있더라도 근접 촬영을 포함하는 모든 촬영 상태에서 확실하게 자동적으로 포커싱을 할 수가 있다.
또한, 상술하는 실시예에 있어서는, 초점 전압 E을 검출하여 가면서 줌렌즈(2)를 이동시키므로서, 포커싱을 위한 줌렌즈(2) 등의 이동 거리가 필요 최소한으로 되기 때문에 보다 신속한 포커싱을 실현할 수가 있음과 동시에, 특히 줌렌즈(2)의 이동 거리가 짧아지기 때문에 포커싱 개시시와 종료시와의 화각의 변화를 보다 적게 할 수가 있다.
또한, 본 발명으로서는, 상기 줌렌즈(2)를 초점 전압 E을 검출하지 않고 일정량씩 와이드측으로 이동시키거나, 혹은 단숨에 와이드 끝까지 이동시킨 후에 재차 포커스렌즈(1)의 이동에 의한 포커싱을 하도록 하여도 좋다.
상술하는 설명에서 명백한 바와같이, 본 발명은 포커스렌즈와 이동이 가능한 범위내에 있어서 이동에 의해 저스트 핀트하지 아니한 경우에는, 줌렌즈를 와이드측으로 이동시키도록 하였기 때문에, 포커싱 개시시에 있어서 줌렌즈의 위치에 관계없이 모든 촬영 상태에 있어서의 자동적인 포커싱을 실현할 수가 있다.
또한, 최종적인 포커싱은 이동 제어가 정확한 포커스렌즈의 이동에 의해 행하도록 하였기 때문에, 정확한 포커싱을 실현할 수가 있다.

Claims (1)

  1. 광학계(3)의 광축 방향으로 제1소정의 이동 가능 범위(I1)내에서 이동 가능한 적어도 하나의 포커스 렌즈(1)와 광축 방향으로 텔리측 및 와이드 간의 제2소정의 이동가능범위(I2)내에서 이동가능한 줌렌즈(2)를 갖는 광학계(3)를 구비하고, 상기 포커스렌즈(1) 및 상기 줌렌즈(2)를 통하여 피사체로 부터 입사한 광빔을 대응하는 전기 신호로 변환하기 위한 촬상 소자(8)를 또한 구비하는 오토 포커스 장치에 있어서, 상기 촬상 소자(8)로부터 상기 전기 신호의 소정 성분을 추출하기 위하여 상기 촬상 소자(8)에 결합된 필터수단(10)과, 상기 전기 신호의 추출된 소정 성분의 초점 전압(E)을 검파하기 위하여 상기 필터 수단(10)에 결합된 검파기 수단(12)으로서, 상기 검파된 초점 전압(E)의 레벨은 초점 위치가 상기 피사체에 관하여 맞춰질 때 최대 레벨로 되도록 상기 포커스렌즈(1) 및 상기 줌렌즈(2)의 위치에 따라서 변화되는 검파기 수단(12)과, 상기 포커스렌즈(1) 및 상기 줌렌즈(2)를 상기 광학계(3)의 광축 방향으로 구동시키기 위한 드라이브 수단(14,15)과, 상기 검파된 초점 전압(E)을 복수의 소정 기준 전압(SEn)의 각각과 연속적으로 비교하기 위하여 상기 검파기 수단(12)에 결합되고, 상기 포커스렌즈(1) 및 상기 줌렌즈(2)의 위치를 제어하기 위하여 상기 드라이브 수단(14,15)에 결합된 제어수단(5)으로서, 상기 포커스렌즈(1)의 초점 위치를 맞추도록 상기 드라이브 수단(14)에 의하여 상기 포커스렌즈(1)를 이동시키고, 상기 초점 위치가 제1소정의 이동 가능 범위(11)내에서 맞춰지지 않을 때, 그 초점 위치를 맞추기 위하여 상기 포커스렌즈(1)를 재차 이동시키기 전에 상기 줌렌즈(2)를 이동시키는 제어 수단(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 오토 포커스 장치.
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