KR950007866B1 - Apparatus and method for automatic focus control using a infrared light distantmeasuring type in a camcorder - Google Patents

Apparatus and method for automatic focus control using a infrared light distantmeasuring type in a camcorder Download PDF

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KR950007866B1 KR1019900017594A KR900017594A KR950007866B1 KR 950007866 B1 KR950007866 B1 KR 950007866B1 KR 1019900017594 A KR1019900017594 A KR 1019900017594A KR 900017594 A KR900017594 A KR 900017594A KR 950007866 B1 KR950007866 B1 KR 950007866B1
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Abstract

The automatic focusing control apparatus of video camera using the range finder method of infrared ray transforms the minute current signal of two channel being output from the ray receiving part into the wave of integral value. The lens are controlled according as the AF motor is activated by software, and the micro computer decides the signal size detecting the location of A and B channel.

Description

적외선측거방식을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절장치 및 그 방법Automatic Focus Control Device and Method of Video Camera Using Infrared Distance Detection Method

제1도는 일반적인 자동초점조절장치에 이용되는 능동방식의 원리를 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining the principle of the active method used in the general automatic focusing apparatus.

제2도는 일반적인 수광소자의 전기적인 등가회로도.2 is an electrical equivalent circuit diagram of a general light receiving element.

제3도는 종래의 자동초점조절장치의 전체구성블럭도.Figure 3 is a block diagram of the overall configuration of a conventional automatic focusing apparatus.

제4도는 본 발명에 의한 자동초점조절장치의 전체 구성블럭도.Figure 4 is a block diagram of the overall configuration of the automatic focusing apparatus according to the present invention.

제5도는 제4도에 따른 자동초점조절장치의 실시예시도.5 is a view illustrating an embodiment of an automatic focusing apparatus according to FIG. 4.

제6도는 제4도에 채용된 적외 LED 구동부의 상세회로도.6 is a detailed circuit diagram of the infrared LED driver employed in FIG.

제7도는 제4도에 채용된 적분부 전압제어발진부 및 마이콤으로부터 출력되는 신호들의 파형도.7 is a waveform diagram of signals output from the integrator voltage controlled oscillator and the microcomputer employed in FIG.

제8도는 제4도에 채용된 마이콤에서 각부를 제어하여 적외 LED 및 AF 모터를 구동하여 자동초점조절을 완료하기까지의 과정을 도시한 플로우챠트도.FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of controlling each part in the microcomputer employed in FIG. 4 to drive an infrared LED and an AF motor to complete autofocus control.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 발광부 20 : 수광부10 light emitting unit 20 light receiving unit

30,40 : 전류전압변환부 50 : 절환부30,40: current voltage conversion unit 50: switching unit

60 : 검파부 70 : 증폭 및 적분부60: detector 70: amplification and integration

80 : 전압제어발진부(VCO) 90 : 마이크로콤퓨터80: voltage controlled oscillator (VCO) 90: microcomputer

100 : 모터구동부 M : 모터100: motor drive unit M: motor

본 발명은 비디오카메라의 자동초점조절장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 적외선을 이용하여 측거하는 능동방식을 채용한 비디오카메라의 자동초점조절장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic focus control apparatus and a method of a video camera, and more particularly, to an automatic focus control apparatus and a method of a video camera that employs an active method to measure using infrared rays.

일반적으로, 카메라 일체형 비디오(이하 비디오카메라라고 함)의 자동초점(Auto Focusing : AF)방식은 적외선 및 초음파를 이용한 능동방식과, 이미지센싱 및 화상검출을 이용한 수동방식으로 크게 구별된다.In general, the auto focusing (AF) method of camera integrated video (hereinafter referred to as a video camera) is largely classified into an active method using infrared rays and ultrasonic waves and a passive method using image sensing and image detection.

특히, 적외선을 촬영할 피사체(이하 "피사체"로 약칭함)에 투광하여, 피사체에 의해 반사된 반사거리 측정신호에 의해 측거하는 능동방식의 원리는 제1도에 도시된 바와 같다.In particular, the principle of the active method, which emits infrared light to a subject (hereinafter, abbreviated as "subject") and measures it by the reflection distance measuring signal reflected by the subject, is shown in FIG.

제1도에 의하면, 적외선의 광원에서 방출된 적외광은 적외선 발광다이오드(이하 적외 LED라 함)의 렌즈(1)을 통하여 피사체(4)에서 반사되고, 그 반사광은 수광소자렌즈(2)를 통하여 수광소자(3)상에 결상된다.According to FIG. 1, the infrared light emitted from the infrared light source is reflected from the subject 4 through the lens 1 of the infrared light emitting diode (hereinafter referred to as infrared LED), and the reflected light is directed to the light receiving element lens 2. It forms on the light receiving element 3 through.

이때, L을 적외 LED의 렌즈(1)에서 피사체(4)까지의 거리, R을 적외 LED(1)와 수광소자렌즈(2)까지의 거리, F를 수광소자렌즈(2)의 초점거리, X를 수광소자(3)상에서 수광소자렌즈(2)를 통과한 적외선 비임까지 거리라고 하면, 이들 사이에는In this case, L is the distance from the lens 1 of the infrared LED to the subject 4, R is the distance between the infrared LED 1 and the light receiving element lens 2, F is the focal length of the light receiving element lens 2, If X is the distance from the light receiving element 3 to the infrared beam passing through the light receiving element lens 2,

L=R·와 같은 관계가 성립된다.L = R Relationship is established.

따라서, 적외 LED렌즈(1)에서 피사체(4)까지의 거리(L)는 수광소자(3)의 광입사위치(X)에 역비례하는 관계가 있으므로 측거할 수 있게 된다.Therefore, since the distance L from the infrared LED lens 1 to the subject 4 is inversely proportional to the light incident position X of the light receiving element 3, the distance L can be measured.

여기서, 수광소자(3)의 전기적인 등가회로는 제2도에 도시된 바와 같이 수광소자의 구조상 P측 전극을 A 및 B, N측 전극을 C라고 할때, Io는 광점조사위치에 의해서 생기는 총전류량이고, D1는 이상다이오드, Cj는 접합용량, Rsh는 분류기저항, 광점조사위치에서 전극 A까지의 저항을 R1 및 전극 B까지의 저항 R2, S는 전류원 및 R은 부항저항을 나타내고 있다.Here, in the electrical equivalent circuit of the light receiving element 3, when the P-side electrode is A and B and the N-side electrode is C as shown in FIG. 2, Io is generated by the light spot irradiation position. The total current is D1, the ideal diode, Cj is the junction capacitance, Rsh is the classifier resistance, the resistance to the electrode A at the light spot irradiation position, the resistances R2 and S to the electrode B, and the current source and R are the negative resistance.

이때, 수광소자에서 출력되는 광전류 I1및 I2는 다음식과 같이 표시될 수 있다.In this case, the photocurrents I 1 and I 2 output from the light receiving element may be expressed as follows.

[수학식 1][Equation 1]

상기 ①식에 의하면 출력전류의 차와 합의 비는 전극 A 및 B중점에서 광점조사위치점까지의 거리(X)에 비례한다.According to the above equation ①, the difference between the output current and the ratio Is proportional to the distance X from the electrodes A and B center points to the light spot irradiation position point.

따라서, 피사체의 초점이 맞으면 반사광의 입사위치가 수광소자의 중앙에 결상되어 같은 크기의 전류신호로 변화된다. 촛점이 틀어지면 반사광의 입사위치가 수광소자의 한쪽으로 치우쳐 결상되므로 양 채널의 전류크기가 다르게 된다. 여기서 전극 A, B의 중점에서 광점조사위치점까지의 거리(X)와 출력전류의 차와 합의 비는 직선성을 유지하고 있을때 AF 모터를 제어하여야만 정확한 초점을 맞출 수 있게 된다.Therefore, when the subject is in focus, the incident position of the reflected light is formed in the center of the light receiving element, and is changed into a current signal of the same magnitude. If the focus is shifted, the incident position of the reflected light is imaged by being biased to one side of the light receiving element, so that the current magnitude of both channels is different. Where the distance (X) from the center of the electrodes A and B to the light spot irradiation position point and the difference between the output current and the sum While maintaining linearity, the AF motor must be controlled to achieve the correct focus.

종래에는, 제3도에 도시된 바와 같이 당사에서 기출원된 특허 90-15683호의 비디오카메라의 자동초점조절장치는 수광소자(2)로부터 출력되는 A, B 두채널의 위치검출신호를 절환부(5)에 의해 한채널씩 시분할로 절환하여 증폭 및 적분부(7)에서 적분시킨다. 비교부(8)에서는 상기 증폭 및 적분부(7)의 출력값이 세트 전압 이상일 때에만 마이콤(9)으로 레벨신호를 출력한다. 그러나, 피사체의 반사율이 낮고 측거거리가 멀 경우에는 증폭 및 적분부(7)의 출력신호가 상대적으로 작아지게 되어 세트전압에 미치지 못하게 되므로 마이콤(9)에서 인식하지 못하여 정확한 초점조절을 할 수 없는 단점이 있었다.Conventionally, as shown in FIG. 3, the automatic focusing apparatus of the video camera of Patent No. 90-15683, which was previously filed by the company, switches the position detection signals of two channels A and B output from the light receiving element 2 to the switching unit ( 5) is switched to time division by one channel and integrated in the amplification and integration section 7. The comparing section 8 outputs the level signal to the microcomputer 9 only when the output value of the amplifying and integrating section 7 is equal to or higher than the set voltage. However, when the reflectance of the subject is low and the distance is far, the output signal of the amplifying and integrating unit 7 becomes relatively small to reach the set voltage, so that the microcomputer 9 cannot recognize the focus and cannot accurately adjust the focus. There was a downside.

또한, 상기와 같은 자동초점시스템 전체 제어루프의 전체이득이 100dB이상이 되기 때문에 회로의 다이나믹레인지를 맞추기 위해 적외 LED의 파워를 4단계로 나누어 조절해야 하는 또다른 단점이 있었다.In addition, since the overall gain of the entire control loop as described above is 100 dB or more, there is another disadvantage that the power of the infrared LED must be divided into four stages to adjust the dynamic range of the circuit.

상기한 문제점들을 극복하기 위하여 본 발명은 창출된 것으로, 적외 LED로부터 투광되어 피사체에 반사된 적외광을 수신하여 2분할 수광소자에 출력되는 두채널의 위치검출신호를 한채널씩 시분할로 절환하여 소정주기로 상기 위치검출신호들의 적분한 값을 주파수로 변환한 값으로써 마이크로콤퓨터에 인식시켜 자동으로 초점을 조절할 수 있는 상기 적외선 측거방식을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to overcome the above-mentioned problems, the present invention has been created, and receives a infrared light projected from an infrared LED and reflected on a subject to switch the position detection signals of two channels to a time division by one channel at a predetermined period. It is an object of the present invention to provide an automatic focus control apparatus for a video camera using the infrared ranging method that can automatically adjust focus by recognizing the integrated value of the position detection signals into a frequency.

다른 목적은 수광소자로부터 출력되는 두채널의 위치검출신호를 마이크로콤퓨터에서 카운터량으로 변환하여 소프트웨어적으로 적외 LED 및 AF 모터를 구동하는 적외선측거방식을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an automatic focus control method of a video camera using an infrared ranging method that converts two channel position detection signals outputted from a light receiving element into a counter amount in a microcomputer to drive an infrared LED and an AF motor by software. There is a purpose.

상기한 목적들을 달성하기 위하여, 적외선측거방식을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절장치는 거리측정용 광비임을 피사체에 투광하는 발광부와, 상기 발광부로부터 투사되어 피사체에 의해 반사된 반사광의 수광면상에 결상위치에 따라서 미소한 광전류를 출력하는 수광부와, 상기 수광부로부터 출력되는 전류신호를 증폭된 전압신호로 변환하는 제1 및 제2전류전압변환부와, 상기 제1 및 제2전류전압변환부로부터 출력되는 신호를 한 채널씩 시분할로 절환하는 절환부와, 상기 절환부에 의해 절환된 채널의 출력신호가 소정의 주파수대역을 갖도록 필터링 및 증폭하는 검파부와, 상기 검파부의 출력신호를 증폭하고, 소정주기동안 적분하는 증폭 및 적분부와, 상기 증폭 및 적분부로부터 출력되는 전압신호를 주파수로 변환하는 전압제어발진부(VCO)와, 적외 LCD의 온/오프를 위한 구동신호 및 상기 적분부에 충·방전신호를 전송하고, 상기 전압제어발진부로부터 출력되는 주파수를 시간으로 카운트하여 AF 모터를 구동하는제어신호를 출력하는 마이크로콤퓨터와 상기 마이크로콤퓨터로부터 모터(M)의 방향 및 속도제어신호에 의해 촬영렌즈를 최적 초점위치로 구동하기 위한 모터를 제어하는 모터구동부를 포함함을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, an automatic focusing apparatus of a video camera using an infrared distance measuring method includes a light emitting part for projecting a distance light beam to a subject, and a light receiving surface of reflected light projected from the light emitting part and reflected by the subject. A light receiving unit for outputting a minute photocurrent according to an imaging position, a first and second current voltage converting unit for converting a current signal output from the light receiving unit into an amplified voltage signal, and from the first and second current voltage converting units A switching unit for time-switching the output signal by one channel, a detector for filtering and amplifying the output signal of the channel switched by the switching unit to have a predetermined frequency band, and amplifying the output signal of the detector, An amplifying and integrating unit for integrating a predetermined period, and a voltage controlled oscillating unit for converting a voltage signal output from the amplifying and integrating unit into a frequency ( VCO), a drive signal for turning on / off the infrared LCD, and a charge / discharge signal transmitted to the integrator, and counting the frequency output from the voltage controlled oscillator as time to output a control signal for driving the AF motor. And a motor driver for controlling a motor for driving the photographing lens to an optimal focus position by the direction of the microcomputer and the direction and speed control signals of the motor M from the microcomputer.

또한, 본 발명에 의한 적외선 측거방식을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절방법은 초기화단계와, 피사체의 반사광에 대응된 수광부로부터 두채널로 출력되는 위치검출신호중 A채널의 위치검출신호를 시분할로 절환한 후 적분기로부터 출력되는 적분치를 주파수로 변환 및 저장하는 A채널 신호검출단계와, 상기 A채널 신호검출단계로부터 A채널 위치검출신호를 검출한 후 B채널의 위치검출신호를 절환하여 적분기로부터 출력되는 적분치를 주파수로 변환 및 저장하는 B채널 신호검출단계와, 상기 A 및 B채널 신호검출단계로부터 출력되는 주파수를 시간으로 카운트한 카운터량을 계산하는 카운터량 계산단계와 ; 상기 카운트량 계산단계로부터 모터의 방향 및 속도를 제어하는 모터제어단계를 포함함을 특징으로 하고 있다.In addition, the automatic focus adjustment method of the video camera using the infrared range detection method according to the present invention is the time-switched position detection signal of the A channel of the position detection signal output to the two channels from the light receiving unit corresponding to the reflected light of the subject An A-channel signal detection step of converting and storing the integral value output from the integrator into a frequency, and after detecting the A-channel position detection signal from the A-channel signal detection step, switch the position detection signal of the B-channel and output it from the integrator. A B channel signal detecting step of converting and storing the value into a frequency, and a counter amount calculating step of calculating a counter amount counting the frequency output from the A and B channel signal detecting steps in time; And a motor control step of controlling the direction and speed of the motor from the count amount calculation step.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 적외선 측거방식을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절장치 및 그 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the automatic focus control apparatus and method of the video camera using the infrared distance measuring method according to the present invention.

제4도는 본 발명에 의한 적외선측거방식을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절장치의 전체구성블럭도이다.4 is a block diagram of the overall configuration of the automatic focusing apparatus of the video camera using the infrared distance measuring method according to the present invention.

제4도에 의하면, 발광부(10)는 적외 LED 구동부의 구동신호에 따라 적외 LED를 통하여 적외선을 투광렌즈(도면에는 도시되지 않음)을 통하여 촬영할 피사체(도면에는 도시되지 않음)에 투광하게 된다. 이때, 적외 LED 구동부에서는 마이크로콤퓨터(90)로부터 10kHz의 버스터신호를 입력하여 적외 LED의 파워를 1단계로 세트하여 적외 LED를 발광시킨다. 피사체에 의해 반사된 반사적외선을 수광부(20)의 수광렌즈(도면에는 도시되지 않음)에 의해 수광면상의 광입사 위치를 집속된다.According to FIG. 4, the light emitter 10 emits infrared light through an infrared LED to a subject (not shown in the drawing) through an infrared LED in response to a driving signal of the infrared LED driver. . At this time, the infrared LED driver inputs a 10kHz buster signal from the microcomputer 90 to set the power of the infrared LED in one step to emit the infrared LED. The reflected infrared rays reflected by the subject are focused by the light receiving lens (not shown in the figure) of the light receiving unit 20 to condense the light incident position on the light receiving surface.

제1 및 제2전류전압변환부(30,40)는 상기 수광부(20)로부터 출력되는 두채널의 미소전류신호(I1,I2)를 증폭한 전압신호로써 출력한다.The first and second current voltage converters 30 and 40 output the two-channel microcurrent signals I 1 and I 2 output from the light receiver 20 as amplified voltage signals.

절환부(50)는 애널로그스위치로 되어 있고, 상기 제1 및 제2전류전압변환부(30,40)에서 두 채널(A,B)로 전송되는 출력신호를 마이크로콤퓨터(90)의 제어하에 검파부(60)에 출력한다.Switching section 50 is an analog switch, the output signal transmitted from the first and second current voltage converter 30, 40 to the two channels (A, B) under the control of the microcomputer 90. Output to the detector 60.

상기 검파부(60)에서는 상기 절환부(50)에 의해 선택된 채널의 출력신호중 적외 LED의 구동주파수의 포함한 좁은 대역내의 주파수성분만을 통과시킴으로써 신호대잡음(S/N)비가 개선됨과 동시에 증폭된 신호를 출력한다.The detector 60 passes only the frequency components within a narrow band including the driving frequency of the infrared LED among the output signals of the channel selected by the switching unit 50 to improve the signal-to-noise (S / N) ratio and simultaneously amplify the signal. Output

증폭 및 적분부(70)에서는 검파부(60)에서 증폭 및 필터링된 신호를 다시 증폭한 신호를 수신하여 그것에 대응하는 전류신호로 변환되고, 상기 전류신호는 시간에 따라 선형적으로 증가하는 적분치의 전압신호로써 출력된다.The amplifying and integrating unit 70 receives a signal obtained by re-amplifying the signal amplified and filtered by the detector 60 and converts it into a current signal corresponding to the amplifying and integrating unit 70. It is output as a voltage signal.

전압제어발진부(80)에서는 상기 증폭 및 적분부(70)로부터 출력되는 전압신호를 주파수신호로 변환하여 마이크로콤퓨터(90)에 출력한다. 즉, 상기 증폭 및 적분부(70)의 적분치가 클 경우에는 고주파수로 마이크로콤퓨터(90)이 인식하고, 상기 증폭 및 적분부(70)의 적분치가 작은 경우에는 저주파수로 마이크로콤퓨터(90)가 인식하게 된다.The voltage controlled oscillator 80 converts the voltage signal output from the amplification and integration unit 70 into a frequency signal and outputs the frequency signal to the microcomputer 90. That is, when the integral value of the amplification and integration unit 70 is large, the microcomputer 90 recognizes the high frequency, and when the integral value of the amplification and integration unit 70 is small, the microcomputer 90 recognizes the low frequency. Done.

상기 마이크로콤퓨터(90)에서는 상기 전압제어발진부(80)의 출력신호를 카운터에서 카운트한 신호로써 모터구동부(100)를 제어하게 된다.The microcomputer 90 controls the motor driver 100 using a signal obtained by counting an output signal of the voltage controlled oscillator 80 at a counter.

모터구동부(100)에서는 상기 마이크로콤퓨터(90)로부터 출력되는 속도제어신호(V) 및 방향제어신호(F,B)를 입력하여 촬영렌즈를 최적초점위치로 구동하기 위한 모터(M)를 구동하게 된다.The motor driving unit 100 inputs the speed control signal V and the direction control signals F and B output from the microcomputer 90 to drive the motor M for driving the photographing lens to the optimum focus position. do.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 적외선 측거방법을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절장치의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.A preferred embodiment of the automatic focus control apparatus for a video camera using the infrared distance measuring method according to the present invention having the above configuration will be described.

제5도는 제4도에 따른 자동초점조절장치의 상세회로도이다.5 is a detailed circuit diagram of the automatic focusing apparatus according to FIG.

제5도에 의하면 수광부(20), 제1 및 제2전류전압변환부(30,40), 절환부(50), 검파부(60), 증폭 및 적분부(70)의 동작설명은 당사에서 기출원된 특허 90-15683호에 개시되어 있으므로 상세한 동작설명은 언급하지 않기로 한다.5 shows the operation of the light receiving unit 20, the first and second current voltage conversion units 30 and 40, the switching unit 50, the detector 60, the amplifying and integrating unit 70, and the like. Since the present disclosure is disclosed in the patent application No. 90-15683, detailed operation description will not be mentioned.

전압제어발진부(80)에서는 상기 증폭 및 적분부(70)로부터 출력되는 전압신호(Vc)에 의해 전류(I)가 흐르게 되어 콘덴서(C)에 충전된다. 상기 저항(R) 및 콘덴서(C)는 시정수를 결정하게 된다.In the voltage controlled oscillator 80, a current I flows through the voltage signal Vc output from the amplification and integration unit 70, and is charged in the capacitor C. The resistor R and the capacitor C determine the time constant.

히스테리시스 밴드를 주기 위한 저항(R22)에 의해 상기 연산증폭기(OP7)의 출력이 "하이"가 되면 트랜지스터(TR4)가 도통하므로 상기 콘덴서(C)에서는 방전된다.When the output of the operational amplifier OP7 becomes "high" by the resistor R22 for giving a hysteresis band, the transistor TR4 conducts and is discharged in the capacitor C.

P1점은 구동전압에 의해 풀업되고 있다.P 1 point is the driving voltage It is pulled up by.

이때 상기 연산증폭기(OP7)의 출력은 상기 콘덴서(C)가 방전되는 동안 구형파가 발생하게 된다.At this time, the output of the operational amplifier OP7 generates a square wave while the capacitor C is discharged.

제6도는 제4도에 채용된 발광부(10)의 상세회로도이다.6 is a detailed circuit diagram of the light emitting unit 10 employed in FIG.

제6도에 의하면, 마이크로콤퓨터(90)로부터 출력되는 10kHz 버스터신호가 "로우"일 때 트랜지스터들(TR5,TR6)은 차단되고 트랜지스터(TR7)는 도통된다.According to FIG. 6, when the 10 kHz buster signal output from the microcomputer 90 is "low", the transistors TR5 and TR6 are cut off and the transistor TR7 is turned on.

상기 마이크로콤퓨터(90)로부터 출력되는 상기 버스터신호가 "하이"일때 트랜지스터들(TR5,TR6)은 도통하고 트랜지스터(TR7)는 차단된다.When the buster signal output from the microcomputer 90 is "high", transistors TR5 and TR6 are turned on and transistor TR7 is cut off.

따라서 마이크로콤퓨터(90)로부터 출력되는 버스터신호가 "로우"일 경우에는 부하저항(R29)에 전류가 흐르게 되고 적외 LED가 발광되고, 상기 버스터신호가 "하이"일때 트랜지스터(I7)가 차단됨에 따라 부하저항(R29)으로 전류가 흐르지 않는다.Therefore, when the buster signal output from the microcomputer 90 is "low", current flows through the load resistor R29, the infrared LED is emitted, and when the buster signal is "high", the transistor I7 is cut off. No current flows through the load resistor R29.

이때, 상기 마이크로콤퓨터(90)로부터 출력되는 10kHz 버스터 신호 즉, 100μsec의 주기를 갖는 신호의 파형은 제7A도에 도시된 바와 같다.At this time, the waveform of the 10kHz buster signal output from the microcomputer 90, that is, the signal having a period of 100μsec is as shown in Figure 7A.

상기 마이크로콤퓨터(90)로부터 출력되는 적외 LED 버스터신호가 10msec동안 적외 LED를 발광케 하여, 피사체로 부터 투사하여 반사되는 반사광을 2분할 수광소자(20)에 의해 전기적인 신호로 변환하게 된다.The infrared LED buster signal output from the microcomputer 90 causes the infrared LED to emit for 10 msec, thereby converting the reflected light reflected from the subject into the electrical signal by the two-split light receiving element 20.

상기 마이크로콤퓨터(90)에서 상기 전기적인 신호를 카운터량으로 변환하여 40msec동안 모터구동부(100)를 제어하게 된다.The electrical signal is converted into a counter amount in the microcomputer 90 to control the motor driving unit 100 for 40 msec.

제7B도는 상기 2분할수광소자로부터 출력되는 A 및 B채널 위치검출신호가 증폭 및 적분부(70)에서 샘플링주기(T)동안 적분되는 신호의 파형을 도시하고 있다.FIG. 7B shows waveforms of signals in which the A and B channel position detection signals output from the two-component photodetector are integrated during the sampling period T in the amplification and integration section 70. FIG.

A채널의 위치검출신호를 증폭 및 적분부(70)에서 샘플링주기(T)동안 적분되어 출력되는 신호의 진폭은 I1에 해당하고 소정시간(dT) 경과후 B채널의 위치검출신호가 증폭 및 적분부(70)에서 상기 A채널의 적분주기와 같은 샘플링주기(T)동안 적분되어 출력되는 신호의 진폭은 I2에 해당한다.The amplitude of the signal detected by integrating the position detection signal of the A channel during the sampling period T by the amplification and integrating unit 70 corresponds to I 1 , and the position detection signal of the B channel is amplified after a predetermined time dT. The amplitude of the signal integrated and output during the sampling period T that is the same as the integration period of the A channel in the integrating unit 70 corresponds to I 2 .

제7C도 및 7D는 각각 A채널 및 B채널 위치검출신호의 적분치가 전압제어발진부(80)에서 주파수로 변환하여 출력되는 신호의 파형도이다.7C and 7D are waveform diagrams of signals obtained by converting the integrated values of the A-channel and B-channel position detection signals into the frequency in the voltage controlled oscillator 80, respectively.

제8도는 제4도에 채용된 마이크로콤퓨터(90)에서 각부를 제어하여 적외 LED 및 AF 모터를 구동하여 자동초점조절을 완료하기까지의 과정을 도시한 플로우챠트도이다.FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of controlling each unit in the microcomputer 90 employed in FIG. 4 to drive an infrared LED and an AF motor to complete autofocus control.

제8도를 제4도 내지 제7를 결부시켜 설명하기로 한다.8 will be described with reference to FIGS. 4 to 7.

S1단계에서는 마이크로콤퓨터(90)의 포트(PORT)을 초기화하고 메모리 및 카운트모드를 선택 클리어시킨 후 잡음을 방지하기 위해 적분기(72)의 콘덴서(C9)를 1msec동안 방전시키게 된다.In step S1, the port C of the microcomputer 90 is initialized, the memory and the count mode are cleared, and the capacitor C9 of the integrator 72 is discharged for 1 msec to prevent noise.

S2 내지 S3단계에서는 수광부(20)로부터 출력되는 A, B채널의 위치검출신호중 절환부(50)에 제어신호를 출력하여 A채널을 선택하고(S2단계), 상기 A채널의 전송된 신호를 증폭 및 적분부(70)에 충전시킨다(S3단계).In steps S2 to S3, a control signal is output to the switching unit 50 among the position detection signals of the A and B channels output from the light receiving unit 20 to select the A channel (step S2), and amplify the transmitted signal of the A channel. And the integrating unit 70 (step S3).

S4 내지 S5단계에서는 적외 LED를 구동시키는 10kHz의 버스터신호를 50μsec동안 "온" 및 카운터를 "온"시키고(S4단계), 상기 버스터신호를 50μsec동안 오프시킴으로써 100μsec의 주기를 갖는 적외 LED 버스터신호를 출력한다(S5단계).In steps S4 to S5, the 10 kHz buster signal for driving the infrared LED is turned “on” and the counter is turned “on” for 50 μsec (step S4), and the infrared LED buster signal having a cycle of 100 μsec is turned off by turning off the buster signal for 50 μsec. Output (step S5).

S6 내지 S7단계에서는 상기 버스터신호가 n개 이상인지를 판단해서(S6단계), 상기 버스터신호가 n개 이상이면 전압제어 발진부(80)에서 상기 증폭 및 적분부(70)로부터 출력되는 적분값을 주파수로 변환한 값을 마이크로콤퓨터(90)에 입력시키고(S7단계), 상기 주파수를 카운트하여 카운터에 저장한 후(S8단계) 1msec지연시킨다(S9단계).In steps S6 to S7, it is determined whether there are n or more buster signals (step S6). When the number of buster signals is n or more, the integral value output from the amplifying and integrating unit 70 from the voltage controlled oscillator 80 is determined. The value converted into the frequency is input to the microcomputer 90 (step S7), the frequency is counted and stored in the counter (step S8), and delayed by 1 msec (step S9).

S10 내지 S11단계에서는 상기 S9단계로부터 절환부(50)에 의해 B채널이 선택되었는지를 판단해서(S10단계) B채널이 선택되지 않았으면 B채널을 선택하여 상기 S3단계로 피이드백시킨다(S11단계).In steps S10 to S11, it is determined whether the B channel is selected by the switching unit 50 from step S9 (step S10). If the B channel is not selected, the channel B is selected and fed back to the step S3 (step S11). ).

S12 내지 S14단계에서는 상기 S10단계로부터 A, B 두채널의 위치검출신호의 적분치를 주파수로 변환해서 카운트한 카운터량의 차와 곱의 비는 레지스터(r5)에 저장하고(S12단계), 카운터량의 합과 곱의 비는 레지스터(r4)에 저장하고(S13단계), 레지스터(r5)에 저장된 값과 레지스터(r4)에 저장된 값의 비 즉, 카운터량의 차와 합의 비값은 레지스터(r3)에 저장한다(S14단계).In steps S12 to S14, the difference between the product and the difference of the counter amount calculated by converting the integral value of the position detection signals of the two channels A and B from the step S10 into frequency. Is stored in the register r5 (step S12), and the sum of the counter amounts and the product Is stored in the register r4 (step S13), and the ratio of the value stored in the register r5 and the value stored in the register r4, that is, the difference between the counter amounts and the sum The value is stored in the register r3 (step S14).

S15 내지 S17단계에서는 레지스터(r5)에 저장된 값으로부터 캐리가 발생되었는지를 판단해서(S15단계) 캐리가 생겼으면 모터를 역방향으로 이동시키고(S16단계), 그렇지 않으면 모터를 정방향으로 이동시킨다(S17단계).In steps S15 to S17, it is determined whether a carry has occurred from the value stored in the register r5 (step S15). If a carry occurs, the motor is moved in the reverse direction (step S16). Otherwise, the motor is moved forward (step S17). ).

S18 내지 S19단계에서는 상기 레지스터(r3)에 저장된 카운터량의 차와 합의 비값이 히스테리시스 대역을 나타내는 입실론(ε)값과 비교해서(S18단계), 입실론값 미만일 때는 모터를 정지시켜서 자동초점조절을 완료한 후 S2단계로 피이드백시킨다(S19단계).In steps S18 to S19, the difference and the sum of the counter amounts stored in the register r3 The value is compared with the epsilon (ε) value representing the hysteresis band (step S18). When the value is less than the epsilon value, the motor is stopped to complete the autofocus control and then fed back to step S2 (step S19).

이때 입실론값(ε)은 레지스터 R3에 저장된 값이 5% 이하일 때를 말한다.In this case, the epsilon value ε refers to a value when the value stored in the register R3 is 5% or less.

S20 내지 S23단계에서는 상기 S20단계로부터 레지스터(R3)에 저장된 값이 입실론값(ε) 이상일 때 상기 레지스터(R3)에 저장된 값이 K값 이상인지를 판단해서(S20단계), K값 이상일때는 고속으로 모터(M)를 펄스폭변조(PWM)로 제어하고(S21,S23단계), K값 이하일 때는 저속으로 모터를 펄스폭변조(PWM)로 제어해서 초점을 맞춘 후 S2단계로 피이드백 시킨다(S22,S23단계).In steps S20 to S23, when the value stored in the register R3 is greater than or equal to the epsilon value ε from step S20, it is determined whether the value stored in the register R3 is greater than or equal to the K value (step S20). The motor M is controlled by pulse width modulation (PWM) (steps S21 and S23), and when it is less than or equal to K value, the motor is controlled by pulse width modulation (PWM) at low speed to focus and then feed back to step S2 ( Steps S22 and S23).

이때, K값은 레지스터(r3)에 저장된 값이 20% 이하일 때를 말한다.At this time, the K value refers to when the value stored in the register r3 is 20% or less.

이상으로 상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 적외선 측거방식을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절장치 및 그 방법은 수광부로부터 출력되는 두채널의 미소전류신호를 한 채널로 구성된 증폭 및 적분기의 적분값을 주파수로 변환하여 마이크로콤퓨터에서 A 및 B채널의 위치검출신호크기를 판단하여 소프트웨어적으로 AF 모터를 구동시킴으로써 피사체의 반사율이 낮고 측거거리가 멀 경우에도 초점조절을 할 수 있으며, 상기 수광부로부터 두채널로 출력되는 위치검출신호를 1채널적분방식으로 처리함으로써 시스템의 신뢰성 및 안정성을 증가시키는 효과가 있다.As described above, the automatic focus control apparatus and the method of the video camera using the infrared ranging method according to the present invention frequency and the integral value of the amplification and integrator composed of one channel of the micro-current signal of the two channels output from the light receiving unit By converting to, the microcomputer determines the position detection signal size of the A and B channels and software-drives the AF motor to adjust the focus even when the reflectance of the subject is low and the distance is far. There is an effect of increasing the reliability and stability of the system by processing the output position detection signal in a one-channel integration method.

Claims (5)

거리측정용 광비임을 피사체에 투광하는 발광부(10)와, 상기 발광부(10)로부터 투사되어 피사체에 의해 반사된 반사광의 수광면상에 결상위치에 따라서 미소한 광전류를 출력하는 수광부(20)와, 상기 수광부(20)로부터 출력되는 미소전류신호를 증폭된 전압신호로 변환하는 제1 및 제2전류전압변환부(30,40)와, 상기 제1 및 제2전류전압변환부(30,40)에서의 출력신호를 시분할로 절환하는 절환부(50)와, 상기 절환부(50)에 의해 절환된 채널의 출력신호를 소정의 주파수대역을 갖도록 필터링 및 증폭하는 검파부(60)와, 상기 검파부(60)로부터 출력되는 신호를 증폭하고, 소정주기동안 적분하는 증폭 및 적분부(70)와, 상기 증폭 및 적분부(70)로부터 출력되는 전압신호를 주파수로 변환하여 출력하는 전압제어발진부(80)와, 상기 전압제어발진부(80)로부터 출력되는 주파수를 시간으로 카운트한 카운터량으로 AF 모터를 구동하는 제어신호를 출력하고, 상기 발광부(10), 상기 절환부(50), 증폭 및 적분부(70)를 제어하는 마이크로콤퓨터(90)와, 상기 마이크로콤퓨터(90)에서 출력되는 AF 모터 구동 제어신호에 의해 모터를 구동하기 위한 방향(F,B) 및 속도제어신호(V)를 출력하는 모터구동부(100)를 포함함을 특징으로 하는 적외선측거방식을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절장치.A light emitting unit 10 which transmits a distance measuring light beam to a subject, and a light receiving unit 20 which outputs a minute light current according to an imaging position on a light receiving surface of the reflected light projected from the light emitting unit 10 and reflected by the subject; First and second current voltage converters 30 and 40 converting the micro current signal output from the light receiver 20 into an amplified voltage signal, and the first and second current voltage converters 30 and 40. A switching unit 50 for switching the output signal from the signal to time division, a detector 60 for filtering and amplifying the output signal of the channel switched by the switching unit 50 to have a predetermined frequency band, and An amplifying and integrating unit 70 for amplifying a signal output from the detector 60, integrating for a predetermined period, and a voltage controlled oscillating unit for converting and outputting a voltage signal output from the amplifying and integrating unit 70 into a frequency; 80 and a main output from the voltage controlled oscillator 80 A microcomputer 90 for outputting a control signal for driving the AF motor with a counter amount counting the number of times, and controlling the light emitting unit 10, the switching unit 50, the amplifying and integrating unit 70; And a motor driver 100 for outputting a direction (F, B) and a speed control signal (V) for driving the motor by the AF motor driving control signal output from the microcomputer (90). Automatic focusing device for video camera using infrared distance measuring method. 제1항에 있어서, 상기 전압제어발진부(80)는 상기 증폭 및 적분부(70)의 출력신호를 연산증폭기(OP6)의 반전단자에 연결된 저항(R) 및 콘덴서(C)를 통해 흐르는 전류(I)에 의해 전하를 콘덴서(C)에 충전시키는 적분수단과, 상기 연산증폭기(OP6)의 출력전압에 따라 풀업되는 연산증폭기(OP7) 및 히스테리시스대역을 결정하는 저항(R22)으로 구성되어 구형파펄스를 발생시키기 위한 펄스발생수단과, 상기 연산증폭기(OP7)의 출력신호에 따라 상기 콘덴서(C)에서 방전되도록 제어하는 트랜지스터(TR4)로 구성된 스위칭 수단을 포함함을 특징으로 하는 적외선 측거방식을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절장치.According to claim 1, wherein the voltage-controlled oscillator 80 is a current flowing through the resistor (R) and the capacitor (C) connected to the inverting terminal of the operational amplifier (OP6) the output signal of the amplification and integration unit 70 ( A square wave pulse comprising an integration means for charging electric charges to the capacitor C by I), an operational amplifier OP7 pulled up according to the output voltage of the operational amplifier OP6, and a resistor R22 for determining the hysteresis band. And a switching means composed of a pulse generating means for generating a voltage and a transistor (TR4) for controlling to discharge from the capacitor (C) according to the output signal of the operational amplifier (OP7). Automatic focusing device for video camera. 제1항에 있어서, 상기 발광부(10)는 상기 마이크로콤퓨터(90)로부터 출력되는 제어신호에 따라 차단되거나 도통되는 능동소자(TR5,TR6)로 구성된 전류제한수단과, 상기 전류제한수단에 의해 차단되거나 도통되는 능동소자(TR7)와 부하저항(R29)으로 구성되어 적외 LED를 구동하는 스위칭수단을 포함함을 특징으로 하는 적외선 측거방식을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절장치.2. The light emitting unit (10) according to claim 1, wherein the light emitting unit (10) is constituted by current limiting means consisting of active elements (TR5, TR6) which are blocked or conducted in accordance with a control signal output from the microcomputer (90). An automatic focus control apparatus for a video camera using an infrared range detection method, comprising a switching means for driving an infrared LED, which is composed of an active element (TR7) and a load resistor (R29) that are blocked or conductive. 초기화단계와, A채널로 전송되는 수광부로부터 출력되는 전기적인 신호를 샘플링주기동안 적분한 후 주파수 변환하는 A채널 신호검출단계와, 상기 A채널 신호검출단계로부터 A채널의 위치검출신호를 검출한 후 B채널을 선택하여 B채널로 전송되는 수광부로부터 출력되는 전기적인 신호를 샘플링주기동안 적분해서 주파수로 변환하는 B채널 신호검출단계와, 상기 A 및 B채널 신호검출단계로부터 출력되는 주파수를 카운터량으로 변환하여 계산하는 카운터량 계산단계와, 상기 카운터량 계산단계로부터 모터의 방향 및 속도를 제어하는 모터제어단계를 포함함을 특징으로 하는 적외선 측거방식을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절방법.An A-channel signal detection step of integrating an electrical signal output from the light receiving unit transmitted to the A-channel during a sampling period and then frequency-converting, and detecting a position detection signal of the A-channel from the A-channel signal detection step The B channel signal detection step of selecting the B channel and integrating the electrical signal output from the light receiving unit transmitted to the B channel during the sampling period and converting the frequency into a frequency; and the frequency output from the A and B channel signal detection steps as a counter amount. And a motor control step of controlling a direction and a speed of the motor from the counter amount calculation step. 제4항에 있어서, 상기 A 및 B채널 신호검출단계는 상기 초기화단계로부터 수광부의 위치검출신호를 적분부의 콘덴서에 충전하도록 제어신호를 출력하는 적분단계와, 상기 적분단계로부터 발광부에 소정주파수의 버스터신호를 출력하는 버스터신호 온/오프단계와, 상기 버스터신호 온/오프단계로부터 버스터신호의 개수가 소정수 이상인지를 판단해서 소정수이상이면 전압제어 발진부로부터 출력되는 주파수를 인식하는 주파수변환단계를 포함함을 특징으로 하는 적외선 측거방식을 이용한 비디오카메라의 자동초점조절방법.The method of claim 4, wherein the detecting of the A and B channel signals comprises: an integration step of outputting a control signal so as to charge the position detection signal of the light receiving unit to the condenser of the integrator from the initialization step; A buster signal on / off step of outputting a buster signal, and a frequency conversion step of determining whether the number of buster signals is greater than or equal to a predetermined number from the buster signal on / off step and recognizing a frequency output from the voltage controlled oscillator Automatic focus control method of a video camera using an infrared ranging method characterized in that it comprises a.
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