KR940002708B1 - 비디오카메라의 자동광량조절장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

비디오카메라의 자동광량조절장치 및 그 방법

제1도는 종래의 자동광량조절장치의 전체구성블럭도.

제2도는 본 발명에 의한 자동광량조절장치의 전체구성블럭도.

제3도는 본 발명에 채용된 마이콤에 의해 수행되는 자동광량 조절방법을 도시한 플로우 차트도.

제4도는 제2도에 의한 자동광량조절장치의 입출력신호의 시간파형도.

제5도는 휘도레벨과 셔터속도와의 관계를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 촬상소자 20 : 영상신호처리부

30 : 게이팅부 40 : 적분부

50 : 증폭부 60 : A/D 변환부

70 : 마이콤

본 발명은 비디오카메라의 자동광량조절장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 촬상소자의 셔터속도를 이용하여 광량을 조절하는 자동광량 조절장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 비디오카메라에 있어서 피사체에 대한 화상을 재현하기 위해서는 적정한 노출을 필요로 한다. 이때, 수동적으로 조리개링을 조절하거나, 휘도레벨의 평균치나 피크치등을 기준치와 비교하여 그 차전압에 의해 조리개링(IRIS RING) 구동모터가 구동되고 조리개열림 상태를 제어하여 카메라에 입사되는 광량을 조절해 오고 있다.

따라서, 종래에는 제1도에 도시된 바와 같이 조리개 열림상태에 따라 광량을 자동으로 조절하는 자동광량조절장치는 당사에서 기출원된 특허 제89-14648호에 개시되어 있다.

여기서, 샘플 & 홀드부(6)로부터 출력되어 조리개링 구동모터(도면에는 도시되지 않음)에 공급되는 조리개 구동전압이 현상태의 휘도성분보다 크면 조리개가 닫혀지는 쪽으로 모터가 구동되고, 조리개 구동전압이 현상태의 휘도성분보다 작으면 조리개가 열리는 쪽으로 모터가 구동된다.

그러나, 상술한 바와 같은 조리개의 열림상태에 따라 광량을 조절하는 자동광량조절장치는 조리개의 개폐를 구동하는 모터가 필요로 하는 등의 회로가 복잡한 단점이 있었다.

상술한 문제점을 극복하기 위하여, 조리개의 열림상태를 제어하여 광량을 조절하지 않고, 촬상소자의 셔터속도에 따라 신호의 레벨이 변화하는 것을 이용하여 광량을 조절하는 비디오카메라의 자동광량조절장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자동광량조절장치는 셔터속도에 대응한 피사체에 대한 광학정보를 전기적인 신호로 변환하는 촬상소자 ; 상기 전기적인 신호를 영상처리한 후 휘도신호를 검출하는 영상신호 처리수단 ; 게이팅펄스에 의해 화면 중앙부의 휘도량을 검출하는 게이팅수단 ; 상기 게이팅수단의 휘도량을 수직구동펄스에 의해 저역필터링한 후 필터링되어 출력되는 직류레벨 신호를 디지탈 신호로 변환하는 휘도레벨검출수단 ; 휘도레벨검출수단의 출력신호와 기준신호를 비교하여 상기 촬상소자의 적정한 셔터속도를 가변시키는 출력하는 제어수단을 포함함을 특징으로 하고 있다.

또한 본 발명의 자동광량조절방법은 현상태 화면의 휘도성분을 디지탈신호로 변환시키는 휘도레벨검출단계와, 상기 휘도레벨검출단계로부터 검출된 현상태 화면의 휘도레벨과 기준레벨을 비교하는 비교단계와, 상기 비교단계로부터 현상태 화면의 휘도레벨이 기준레벨보다 클때는 셔터속도를 증가시켜 광량을 감소시키는 셔터속도증가단계와, 상기 비교단계로부터 현상태 화면의 휘도레벨이 기준레벨 보다 작을때는 셔터속도를 감소시켜 광량을 증가시키는 셔터속도감소단계를 포함함을 특징으로 하고 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 비디오 카메라의 자동광량조절장치의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

촬상소자(10)는 입사된 피사체에 대한 광학정보를 전기적인 신호로 변환시킨다. 영상신호처리부(20)는 상기 전기적인 신호를 영상처리한 후 휘도신호를 검출한다.

게이팅부(30)는 게이팅 펄스신호에 의해 화면 중앙부의 휘도량을 검출한다. 적분부(40)는 수직동기신호의 주기로 상기 게이팅부(30)의 출력신호를 DC화된 전압레벨신호로써 출력하는 저역통과필터로 구성된다. 증폭부(50)는 상기 적분부(40)의 출력레벨을 증폭시킨다.

A/D변환부(60)는 상기 증폭부(50)의 증폭된 레벨신호를 디지탈신호로 변환시킨다. 마이콤(70)은 상기 A/D변환부(60)로부터 출력되는 데이타를 기준데이타와 비교하여 촬상소자(10)의 적정한 셔터속도를 결정하고 제어하게된다.

제3도는 본 발명에 채용된 마이콤에서 수행되는 비디오카메라의 자동광량노출방법을 도시한 플로우챠트도이다. A1 내지 A2 단계는 휘도레벨검출단계로서, 입사되는 광학정보를 전기적인 신호로 변환한 후, 이 전기적인 신호중 휘도신호의 레벨을 검출하여 디지탈신호로 변환시킨다.

A3 내지 A4 단계는 비교단계로서 검출된 현상태 화면의 휘도레벨과 기준레벨을 비교한다. A5 내지 A10 단계는 셔터속도 증가단계로서 상기 비교단계로부터 현상태 화면의 휘도신호레벨이 기준레벨보다 클때는 셔터속도를 증가시켜 광량을 감소시킨다.

A11 내지 A14 단계에서는, 셔터속도감소단계로서 상기 비교단계로부터 현상태 화면의 휘도레벨이 기준레벨보다 작을때는 셔터속도를 감소시켜 광량을 증가시킨다.

본 발명에 의한 비디오카메라의 자동광량조절장치 및 그 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

제2도는 본 발명에 의한 비디오카메라의 자동광량조절장치의 전체 구성블럭도로써, 촬영렌즈(도면에는 도시되지 않음)로부터 입사된 빛은 광학조리개(도면에는 도시되지 않음)를 통하여 촬상소자(10)에 의하여 광전변환된 전하를 추출한다. 이때, 촬상소자(10)는 피사체를 짧은 순간 포착하기 위해 촬상소자(10)에서 광전변환되어 축전된 전하를 추출하는 기간은 제3a도에 도시된 바와 같이 수직블랭킹기간(a)에 셔터 속도에 의해 결정된 시간동안에만 추출하고 있다.

영상신호처리부(20)에서는 상기 촬상소자(10)로부터 출력되는 신호를 색분리, 화이트 밸런스, γ보정등을 행한 후 휘도신호(Y)를 출력한다.

게이팅부(30)에서는 펄스발생기(도면에는 도시되지 않음)로부터 출력되는 게이팅 펄스(GP)를 입력하여 화면 중앙부의 휘도량을 검출한다. 즉, 주요피사체는 대부분의 경우 화면의 중앙에 위치한다는 성질을 이용하여 화면 전체의 콘트라스트에 의해 역광이나 과순광의 상태를 차단하기 위하여 화면중앙부(b)의 휘도량을 검출한다. 이때 게이팅펄스 신호의 파형은 제3b도에 도시되어 있다.

적분부(40)는 펄스발생기로부터 출력되는 수직구동펄스신호(VDP)에 의해 저역통과필터(도면에는 도시되지 않음)에서 상기 게이팅된 휘도신호를 필터링한 후 DC화된 전압레벨신호로써 출력된다. 즉, 수직동기 신호주기로 한 화면을 DC화함으로써 입사되는 광량이 DC값으로 변환된다.

또한, 수직블랭킹기간마다 직류화된 신호를 리세트시켜 수직동기 신호주기마다 입사되는 피사체정보를 직류화시킨다. 여기서, 수직구동 펄스(VDP)의 파형은 제3c도에 도시된 바와 같이 제3a도에 도시된 수직블랭킹기간(a)내에 발생되고 있다. 이때, 수직구동펄스(VDP)가 마이콤(70)의 인터럽트단자(INT)에 입력되어 제3d도와 같은 인터럽트신호가 발생되고, 상기 마이콤(70)에서는 A/D변환부(50)에 제3e도와 같은 파형의 제어신호를 출력하게 된다. 증폭부(50)는 상기 적분부(40)의 출력레벨을 증폭시킨다. A/D변환부(60)는 상기 증폭부(50)의 출력레벨을 마이콤(70)으로부터 출력되는 제어신호 제3e도에 따라 디지탈신호로 변환시킨다.

마이콤(70)에서는 상기 A/D변환부(60)로부터 출력되는 데이타 즉, 현상태 화면의 휘도레벨과 셔터속도에 설정된 기준레벨을 비교하여 촬상소자(10)의 적정한 셔터속도를 결정하여 제어신호를 출력하게 된다.

제4도는 본 발명에 채용된 마이콤에서 수행되는 비디오카메라의 자동광량노출방법을 도시한 플로우챠트도로서, 제2도를 결부시켜 설명하기로 한다.

제3도에 의하면, A1 내지 A2 단계에서는 수직구동펄스신호(VDP)가 마이콤(70)의 인터럽트단자(INT)에 입력되었는지 판단해서 수직구동펄스(VDP)가 입력되었으면 인터럽트신호를 발생하여 동작을 계속하고 입력되지 않았으면 동작을 끝내고(A1 단계), A/D변환부(60)에 상기 인터럽트신호에 동기되는 제어신호를 출력하여 화면중앙부의 휘도레벨신호를 동기되는 제어신호를 출력하여 화면중앙부의 휘도레벨신호를 디지탈 데이타로 변환시킨다(A2 단계).

A3 내지 A4 단계에서는 상기 디지탈데이타를 읽어들이고(A3 단계), 휘도레벨이 셔터속도에 대응한 표준 신호의 크기에 해당하는 기준치와 입력된 디지탈데이타와 비교한 차값(M)을 계산한다(A4 단계).

A5 내지 A6 단계에서는 기준치와 현상태 화면의 휘도량을 비교한 차값(M)이 0 이상인지를 판단해서(A5 단계), M값이 0 이상이면 M값이 셔터속도가 한단계 변했을때 변화하는 적정한 휘도량의 디지탈값(N)보다 큰지를 판단한다(A6단계). 이때, 상기 N값과 휘도레벨에 따른 셔터속도의 관계에 의해 결정되는 기준값은 제5도에 도시되어 있다.

A7 내지 A10 단계에서는 상기 M값이 N값 이상일때 셔터 속도 출력값을 증가시키고, M값이 N값 미만 일때의 변화량은 셔터속도출력값의 조절에 의해 제어될 수 없기 때문에 현상태의 셔터속도값을 유지하도록 동작을 중단시키고(A7 단계), 셔터속도가 최대치인지를 판단해서(A8 단계), 셔터 속도가 최대치이면 현상태의 화면이 노출부족상태임을 경고하게 되고(A9 단계), 그렇지 않으면 셔터속도값을 출력한다(A10 단계).

A11 내지 A12 단계에서는 상기 A5 단계로부터 M값이 0보다 작을때, M값이 N값보다 클때는 현상태의 셔터속도값을 유지하도록 동작을 종료시키고(A11단계) 그렇지 않으면, 셔터속도 출력값을 감소시킨다(A12 단계).

A13 내지 A14 단계에서는 상기 셔터속도출력값이 최소치인지를 판단해서 (A13 단계), 셔터속도출력값이 최소치면 현상태 화면이 화면전체가 노출부족임을 경고하고(A14 단계), 그렇지않으면 셔터속도값을 출력하는 A10 단계를 수행한다.

여기서, 현상태 필드의 휘도레벨이 기준레벨이 될때까지 수직동기 신호주기로 상술한 A1 내지 A14 단계를 수행한다. 즉, 적정한 셔터속도값은 현재 신호레벨이 기준신호레벨이 되도록 하는 셔터속도값이다.

이때, 셔터속도는 아래 별표에 도시된 바와같이, 마이콤(70)의 셔터속도제어출력단자(S3,S2,S1,S0)로부터 출력되어 촬상소자(10)에 입력되는 셔터속도출력값에 의해 결정된다.

[별 표]

상기 S3,S2,S1,S0 값이 1비트씩 증가함에 따라 셔터속도가 1/60초 내지 1/2000초까지 빨라진다. 즉, 상기 셔터속도 제어출력단자(S3,S2,S1,S0)의 출력값이 증가할수록 광량이 감소된다. 여기서, 셔터속도 1/60초 내지 1/2000초의 값들과 셔터속도 제어출력단자(S3,S2,S1,S0)의 값들은 가정치이며 조정이 가능하다.

제5도는 고정광원하에서 셔터속도와 디지탈신호로 변환된 휘도레벨의 관계를 도시하고 있다. 고정광원하에서 셔터속도는 휘도신호의 레벨이 클수록 증가하고 있다. 휘도신호의 레벨이 기준간보다 크면 셔터속도를 증가시켜 광량을 감소시킨다. 이때, 셔터속도가 빠를수록 촬상소자(10)에서 추출되는 전하량이 적어짐에 따라 렌즈의 조리개가 닫혀지는 효과와 같게 되고 셔터속도가 느리게 되면 조리개가 열려지는 효과와 같게 된다.

이상으로 상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 비디오 카메라의 자동광량노출장치 및 그 방법은 조리개를 사용하지 않고 고체촬상소자의 셔터속도를 이용하여 광량을 조절함으로써 카메라 렌즈의 구조가 간단해져 소형화 할 수 있다.

또한 본 발명에 일정 광원하의 감시용카메라에 응용되면 더욱 효과적으로 사용될 수 있다.

Claims (4)

1. 셔터속도에 대응하는 시간동안 피사체에 대한 광학정보를 전기적인 신호로 변환시키는 촬상수단 ; 상기 전기적인 신호를 영상처리한 후 휘도신호를 검출하는 영상신호 처리수단 ; 게이팅펄스에 의해 화면중앙부의 휘도신호량을 검출하기 위한 게이팅수단 ; 상기 게이팅수단의 휘도신호량이 저역필터링한 후 필터링되어 출력되는 직류레벨신호를 디지탈신호로 변환하는 휘도레벨검출수단 ; 및 디지탈데이타로 변환한 현상태 화면의 휘도신호레벨과 기준레벨을 비교하여 그 비교결과에 따라 상기 촬상수단의 셔터속도를 제어하는 제어수단을 포함함을 특징으로 하는 비디오카메라의 자동광량조절장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 휘도레벨 검출수단은 수직동기신호 주기마다 휘도레벨의 변화량을 검출함을 특징으로 하는 비디오카메라의 자동광량조절장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 휘도레벨 검출수단은 상기 게이팅수단의 출력신호를 직류레벨신호로 변환시키는 저역통과필터로 구성된 적분부와, 상기 직류레벨신호를 증폭시키는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력신호를 마이콤의 제어신호에 따라 디지탈데이타로 변환시키는 A/D변환부를 포함함을 특징으로 하는 비디오카메라의 자동광량조절장치.
4. 수직동기신호 주기마다 현상태 화면의 휘도신호를 디지탈신호로 변환하는 휘도신호레벨검출단계와, 상기 휘도신호레벨검출단계로부터 검출된 현상태 화면의 휘도레벨과 기준레벨을 비교하는 비교단계와, 상기 비교단계로부터 현상태 화면의 휘도레벨이 기준레벨 보다 클때는 셩터속도를 증가시켜 광량을 감소시키는 셔터속도증가단계와, 상기 비교단계로부터 현상태의 휘도레벨이 기준레벨 보다 작을때는 셔터속도를 감소시켜 광량을 증가시키는 셔터속도감소단계를 포함함을 특징으로 하는 비디오 카메라의 자동광량조절방법 .

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