KR100220015B1 - 카메라의 자동 포커스(af) 제어방법 - Google Patents

카메라의 자동 포커스(af) 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카메라의 자동 포커스(AF: Auto Focusing) 제어기술에 관한 것으로서 특히, 포커스 심도를 이용해서 AF동작을 제어하는 방법이다.
종래의 AF기술은 포커스 동작 수행시에 포커스렌즈의 이동속도와 워블링폭이 포커스 심도(조리개 개방량)와 무관하게 임의로 결정되기 때문에 저포커스 심도시 헌팅현상이 크게 발생하게 된다.
본 발명은 조리개의 개방량과 줌위치를 검출하여 포커스 심도를 판단하고, 상기 검출 결과에 따라 줌상태 및 조리개 개방량을 고려하여 자동 포커싱의 워블링 폭과 그 속도를 가변 제어함으로써, 포커스 심도가 낮을 경우의 자동 포커싱 속도의 향상과 워블링을 최소화하고 헌팅을 방지할 수 있도록 한 카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법을 제공한다.

Description

카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법
본 발명은 카메라의 자동 포커스(AF: Auto Focusing) 제어기술에 관한 것으로서 특히, 포커스 렌즈의 위치와 조리개(Iris)의 개방(Open)량에 따른 포커스 심도를 검출하고, 이 포커스 심도에 따라 포커스 렌즈의 이동속도 또는 워블링(Wobbling)폭을 가변적으로 선택하여 상기 선택한 속도와 폭으로 포커스 렌즈를 이동 제어함으로써 저 포커스 심도에서 AF속도를 향상시킬 수 있도록 한 카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법에 관한 것이다.
카메라의 자동 포커싱 제어 기술은 카메라 렌즈로 포착되는 피사체의 휘도신호를 이용해서 피사체를 검출하고 이 검출된 피사체에 맞추어 광학계를 구동시켜 그 촛점을 자동적으로 맞춰주는 AF(오토 포커싱)기술로서 도면 제 1 도에 카메라의 자동 포커싱 제어를 위한 회로 구성을 간략하게 나타내었다.
대물렌즈(1a)와 줌렌즈(1b) 그리고 조리개(1c) 및 포커싱 렌즈(1d) 등을 포함하는 광학계(1)와, 상기 광학계로 포착된 피사체의 영상을 전기신호로 변환하는 광전변환수단(CCD)(2)과, 상기 광전변환수단(2)에 의해서 변환된 영상신호의 자동 이득 제어를 수행하는 AGC회로(3)와, 상기 AGC처리된 영상신호를 디지탈 변환하고 휘도신호와 칼라신호로 분리하여 처리하는 디지탈 신호 처리부(4)와, 상기 디지탈 신호 처리부(4)에서 분리된 휘도신호를 입력으로 하여 포커싱 제어를 위한 평가치를 검출하는 평가치 검출부(5)와, 상기 평가치 검출부(5)에서 검출된 평가치를 입력으로 하여 피사체의 검출 판단과 이 것에 대응하는 포커싱 영역의 제어 및 광학계 구동 제어신호를 출력하는 제어부(6)와, 상기 제어부(6)에서 출력되는 렌즈 구동 제어신호를 입력받아 포커싱 렌즈 구동모터를 구동시키는 포커스 모터 구동부(7a)와, 상기 포커스 모터 구동부(7a)의 제어를 받아 구동되어 포커싱 렌즈(1d)를 구동시키는 포커스 모터(8a)와, 상기 제어부(6)에서 출력되는 조리개 구동 제어신호를 입력받아 조리개 구동모터를 구동시키는 조리개 모터 구동부(7b)와, 상기 조리개 모터 구동부(7b)의 제어를 받아 구동되어 조리개(1c)를 구동시키는 조리개 모터(8b)와, 상기 제어부(6)에서 출력되는 줌 구동 제어신호를 입력받아 줌모터를 구동시키는 줌모터 구동부(7c)와, 상기 줌모터 구동부(7c)의 제어를 받아 구동되어 줌렌즈(1b)를 구동시키는 줌모터(8c)와, 상기 조리개(1c)의 개방량을 검출하여 제어부(6)에 입력하는 노출 검출부(9)와, 상기 줌렌즈(1b)의 위치를 검출하여 제어부(6)에 입력하는 줌 위치 검출부(10)를 포함하여 구성된다.
광학계(1)에서 포착한 피사체의 영상은 대물렌즈(1a)와 줌렌즈(1b),조리개(1c), 포커싱 렌즈(1d)를 통해서 광전변환수단(2:CCD)에서 전기적인 영상신호로 변환되고, 이 영상신호는 AGC회로(3)를 거쳐서 디지탈 신호 처리부(4)로 입력된다.
디지탈 신호 처리부(4)는 입력된 아날로그 영상신호를 디지탈 신호로 변환하고, 디지탈 영상신호를 휘도신호(Y)와 칼라신호(C)로 분리하여 분리된 칼라신호(C)는 칼라신호 처리부를 거쳐서 처리되고, 휘도신호(Y)는 휘도신호 처리부를 거쳐서 처리되어 합성 영상신호(CVS)가 출력된다.
이때, 휘도신호 처리된 휘도신호를 평가치 검출부(5)가 받아들여서 제어부(6)에 피사체 영상의 휘도신호 평가치를 입력해주고, 이 평가치에 근거하여 제어부(6)가 AF 및 AE(자동 노출) 등의 제어를 수행하게 된다.
그런데, 종래의 AF제어 기술에서는 포커스 심도와 무관하게 포커스 렌즈의 이동속도 및 워블링폭이 결정되고 있다.
여기서, 포커스 심도(FNO)는 FNO= f/D, (f는 줌에 의한 촛점거리, D는 조리개 개방량에 따른 사용 렌즈의 직경)로 정해지며, 조리개 개방량과 비례 관계에 있다.
즉, 조리개의 개방량이 큰 경우는 포커스심도가 낮고, 조리개의 개방량이 작은 경우는 포커스심도가 깊어진다.
그런데, 종래의 AF 제어기술에서는 이러한 포커스 심도와 무관하게 워블링폭과 렌즈 이동속도가 제어되고 있다.
즉, 제 2 도에 도시된 바와같이, 임의의 포커스 위치에서 고정된 워블링폭으로 포커스 모터 구동부(7a)를 통해 포커스모터(8a)를 제어하여 포커싱렌즈(1d)를 구동시켜 AF방향을 판단하고, 상기 판단된 방향에 맞추어 포커싱 렌즈(1d)를 구동시켜 정점모드까지 추적을 실시한 다음, 검출 휘도신호 평가치가 증가하다가 감소하는 정점(Z0)에서 포커스 위치를 잡아주는 것이다.
종래의 AF제어 기술에서는 포커스 동작 수행시에, 고정된 워블링폭에서 포커스 심도와 무관하게 포커스 렌즈 속도가 결정되므로, 저포커스심도일 경우 헌팅현상이 두드러지게 된다.
본 발명은 조리개의 개방량을 검출하여 포커스 렌즈의 이동속도 및 워블링폭을 가변 설정함으로써 포커스 심도 상태에 따른 헌팅 방지 및 신속한 AF동작 수행을 가능하게 하는 카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법을 제공한다.
또한 본 발명은 조리개의 개방량을 검출하여, 미리 설정한 기준치가 되도록 조리개를 제어한 후 AF동작을 수행함으로써 헌팅 방지 및 신속한 AF동작 수행을 가능하게 하는 카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법을 제공한다.
이 것을 위해서 본 발명은 제 1 도에 도시한 바와같이 조리개의 개방량을 검출하기 위한 노출 검출부(9)를 더 포함하고, 또 줌위치 검출부(10)를 이용해서 줌위치를 검출한 정보와 상기 조리개 개방량을 검출한 정보를 이용해서 포커스 렌즈 이동속도 및 워블링폭을 가변 설정함을 특징으로 한다.
제 1 도는 카메라의 자동 포커스 제어장치의 블럭 구성도
제 2 도는 피사체 추적과 포커싱을 설명하기 위한 포커스 렌즈의 위치와
각 위치에서 검출되는 피사체 휘도신호 레벨의 그래프
제 3 도는 본 발명의 AF제어방법의 제 1 실시예를 나타낸 플로우차트
제 4 도는 본 발명의 AF제어방법의 제 2 실시예를 나타낸 플로우차트
제 5 도는 본 발명의 AF제어방법의 제 3 실시예를 나타낸 플로우차트
도면 제 3 도는 본 발명의 카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법의 제 1 실시예를 나타낸다.
제 3 도에 도시한 바와같이, 포커스렌즈 이동시에 조리개의 개방량(Io)과 줌렌즈에 의한 줌위치(Zp)를 검출하는 단계와, 상기 단계에서 검출된 조리개 개방량과 줌위치 정보를 이용해서 포커스 심도(FNO)를 구하고 이 것에 대응하여 포커스렌즈 이동속도(Fs) 및 워블링폭(Fw)을 산출하는 단계와, 상기 단계에서 산출된 속도(Fs)와 워블링폭(Fw)으로 포커스 렌즈를 이동시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
이와같이 이루어진 본 발명의 AF 제어 수순을 설명한다.
먼저, 임의의 포커스 위치에서 포커싱을 위한 렌즈 이동 여부를 판단하고, 포커스 렌즈의 이동 실행인 경우에는 노출 검출부(9)에서 조리개(1c)의 개방량(Io)을 검출하는 한편, 줌위치 검출부(10)에서 줌렌즈(1b)의 위치(Zp)를 검출한다.
상기 검출된 조리개 개방량(Io)과 줌위치(Zp)를 이용해서 상기한 포커스 심도(FNO)를 산출한다.
이 산출된 포커스 심도(FNO)에 대응하여 포커스 렌즈의 이동 속도(Fs)와 워블링폭(Fw)을 결정하는데, 예를 들어 피사체 조도가 낮을 경우(조리개 개방량은 큰값이 되고, 포커스 심도는 낮은 값이 된다)에는 워블링폭(Fw)과 포커스 렌즈의 이동속도(Fs)를 줄여주고, 반대의 경우에는 증가시켜 준다.
이렇게 하여 AF제어를 수행하면 심도를 고려한 포커스 렌즈의 구동 제어가 이루어지기 때문에 정점모드에서의 헌팅현상 방지 및 빠른 속도의 AF 수행이 가능하게 되는 것이다.
도면 제 4 도는 본 발명의 카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법의 제 2 실시예를 나타낸다.
제 4 도에 도시한 바와같이, 포커스렌즈 이동시에 조리개의 개방량(Io)과 줌렌즈에 의한 줌위치(Zp)를 검출하는 단계와, 상기 단계에서 검출된 조리개 개방량과 줌위치 정보를 이용해서 포커스 심도(FNO)를 구하는 단계와, 상기 단계에서 구한 포커스 심도(FNO)를 기준치와 비교하여 그 비교 결과에 따라 조리개의 개방량(Io)을 제어하고 이 것에 대응하는 포커스 심도(FNO)를 구하여 대소 비교에 따른 조리개 제어를 수행하는 단계와, 상기 조리개 제어 단계 이후에 상기 산출된 포커스 심도(FNO)를 이용해서 포커스렌즈 이동속도(Fs) 및 워블링폭(Fw)을 산출하는 단계와, 상기 단계에서 산출된 속도(Fs)와 워블링폭(Fw)으로 포커스 렌즈를 이동시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
이와같이 이루어진 본 발명의 AF 제어 수순을 설명한다.
먼저, 임의의 포커스 위치에서 포커싱을 위한 렌즈 이동 여부를 판단하고, 포커스 렌즈의 이동 실행인 경우에는 노출 검출부(9)에서 조리개(1c)의 개방량(Io)을 검출하는 한편, 줌위치 검출부(10)에서 줌렌즈(1b)의 위치(Zp)를 검출한다.
상기 검출된 조리개 개방량(Io)과 줌위치(Zp)를 이용해서 상기한 포커스 심도(FNO)를 산출한다.
상기 산출된 포커스 심도(FNO)를 미리 설정해둔 소정의 기준치(Ref)와 비교하여, 포커스 심도가 기준치 이하이면(저심도) 조리개(1c)를 제어하여 그 개방량을 감소시켜 주고, 이 것에 의해서 새롭게된 조리개 개방량과 줌위치로부터 포커스 심도(FNO)를 구한다음 기준치(Ref)와 비교하는 과정을 포커스 심도(FNO)가 기준치를 초과할때 까지 반복한다.
상기 과정에 의해서 포커스 심도(FNO)가 기준치(Ref)를 초과하면(고심도) 이때 산출된 포커스 심도(FNO)에 대응하여 포커스 렌즈의 이동 속도(Fs)와 워블링폭(Fw)을 결정하여 AF제어를 수행한다.
한편, 상기 포커스 심도를 기준치와 비교하여 조리개의 개방량을 제어하는 단계에서 동시에 AGC회로(3)를 제어하여 포커스 심도에 따라 AGC를 증감시키는 과정을 병행하는 제어도 가능하다.
즉, 저조도에서 포커스 심도(FNO)가 기준치(Ref) 이하이면 AGC회로(3)를 제어하여 AGC를 증가시켜주고, 반대의 경우에는 AGC를 감소시켜 줌으로써, 조리개의 개방량(Io)에 대응하여 적절한 AGC가 걸리도록 함으로써 더욱 효과적인 AF수행을 가능하게 하는 것이다.
도면 제 5 도는 본 발명의 카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법의 제 3 실시예를 나타낸다.
제 5 도에 도시한 바와같이, 포커스렌즈 이동시에 조리개의 개방량(Io)을 검출하여 소정의 기준치(Ref)와 비교하고 그 비교 결과에 따라 조리개 개방량을 조절하는 단계와, 상기 단계에 의해서 조리개 개방량이 소정의 기준치 이상이 되면 줌렌즈에 의한 줌위치(Zp)를 검출하는 단계와, 상기 단계에서 검출된 조리개 개방량과 줌위치 정보를 이용해서 포커스 심도(FNO)를 구하고 이 산출된 포커스 심도(FNO)를 이용해서 포커스렌즈 이동속도(Fs) 및 워블링폭(Fw)을 산출하는 단계와, 상기 단계에서 산출된 속도(Fs)와 워블링폭(Fw)으로 포커스 렌즈를 이동시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
이와같이 이루어진 본 발명의 AF 제어 수순을 설명한다.
먼저, 임의의 포커스 위치에서 포커싱을 위한 렌즈 이동 여부를 판단하고, 포커스 렌즈의 이동 실행인 경우에는 노출 검출부(9)에서 조리개(1c)의 개방량(Io)을 검출하고, 이 검출된 조리개 개방량(Io)을 소정의 기준치(Ref)와 비교한다.
상기 비교결과 조리개의 개방량(Io)이 기준치(Ref)를 초과하면(저심도) 조리개(1c)를 제어하여 그 개방량을 감소시켜 주고, 이 것에 의해서 새롭게된 조리개 개방량(Io)을 기준치(Ref)와 비교하는 과정을 조리개 개방량(Io)이 목표치에 도달할때 까지 반복한다.
상기 과정에 의해서 조리개 개방량(Io)이 기준치(Ref) 이하가 되면(고심도) 줌위치 검출부(10)에서 줌렌즈(1b)의 위치(Zp)를 검출한다.
상기 최종적으로 검출된 조리개 개방량(Io)과 줌위치(Zp)를 이용해서 상기한 포커스 심도(FNO)를 산출한다.
상기 과정에 의해서 산출된 포커스 심도(FNO)에 대응하여 포커스 렌즈의 이동 속도(Fs)와 워블링폭(Fw)을 결정하여 AF제어를 수행한다.
한편, 상기 조리개 개방량(Io)을 기준치(Ref)와 비교하여 조리개의 개방량을 제어하는 단계에서 동시에 AGC회로(3)를 제어하여 포커스 심도에 따라 AGC를 증감시키는 과정을 병행하는 제어도 가능하다.
즉, 저조도에서 조리개 개방량(Io)이 기준치(Ref)를 초과하면 포커스 심도가 저심도인 경우이므로 AGC회로(3)를 제어하여 AGC를 증가시켜주고, 반대의 경우에는 AGC를 감소시켜 줌으로써, 조리개의 개방량(Io)에 대응하여 적절한 AGC가 걸리도록 함으로써 더욱 효과적인 AF수행을 가능하게 하는 것이다.
상기한 바와같이 본 발명의 카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법에 의하면, 조리개의 개방량과 줌위치를 검출한 정보를 이용해서 포커스 심도에 대응하는 포커스 렌즈 이동속도와 워블링폭의 가변적인 설정 제어가 가능하므로 특히, 저심도에 의한 AF헌팅을 방지할 수 있다.
또한, 낮은 포커스 심도일때 조리개를 제어하여 포커스 심도를 깊게해 줌으로써 AF시 헌팅을 방지하고, 또 포커스 속도도 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 포커스렌즈 이동시에 조리개의 개방량(Io)과 줌렌즈에 의한 줌위치(Zp)를 검출하는 단계와, 상기 단계에서 검출된 조리개 개방량과 줌위치 정보를 이용해서 포커스 심도(FNO)를 구하고 이 것에 대응하여 포커스렌즈 이동속도(Fs) 및 워블링폭(Fw)을 산출하는 단계와, 상기 단계에서 산출된 속도(Fs)와 워블링폭(Fw)으로 포커스 렌즈를 이동시키는 단계를 포함하여 이루어진 카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법.
  2. 포커스렌즈 이동시에 조리개의 개방량(Io)과 줌렌즈에 의한 줌위치(Zp)를 검출하는 단계와, 상기 단계에서 검출된 조리개 개방량과 줌위치 정보를 이용해서 포커스 심도(FNO)를 구하는 단계와, 상기 단계에서 구한 포커스 심도(FNO)를 기준치와 비교하여 그 비교 결과에 따라 조리개의 개방량(Io)을 제어하고 이 것에 대응하는 포커스 심도(FNO)를 구하여 대소 비교에 따른 조리개 제어를 수행하는 단계와, 상기 조리개 제어 단계 이후에 상기 산출된 포커스 심도(FNO)를 이용해서 포커스렌즈 이동속도(Fs) 및 워블링폭(Fw)을 산출하는 단계와, 상기 단계에서 산출된 속도(Fs)와 워블링폭(Fw)으로 포커스 렌즈를 이동시키는 단계를 포함하여 이루어진 카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 포커스 심도를 기준치와 비교하여 조리개의 개방량을 제어하는 단계에서 동시에 AGC 제어를 수행하여 포커스 심도에 따라 AGC를 증감시키는 과정을 병행하는 카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법.
  4. 포커스렌즈 이동시에 조리개의 개방량(Io)을 검출하여 소정의 기준치(Ref)와 비교하고 그 비교 결과에 따라 조리개 개방량을 조절하는 단계와, 상기 단계에 의해서 조리개 개방량이 소정의 기준치 이상이 되면 줌렌즈에 의한 줌위치(Zp)를 검출하는 단계와, 상기 단계에서 검출된 조리개 개방량과 줌위치 정보를 이용해서 포커스 심도(FNO)를 구하고 이 산출된 포커스 심도(FNO)를 이용해서 포커스렌즈 이동속도(Fs) 및 워블링폭(Fw)을 산출하는 단계와, 상기 단계에서 산출된 속도(Fs)와 워블링폭(Fw)으로 포커스 렌즈를 이동시키는 단계를 포함하여 이루어진 카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 조리개 개방량(Io)을 기준치(Ref)와 비교하여 조리개의 개방량을 제어하는 단계에서 동시에 AGC제어를 수행하여 포커스 심도에 따라 AGC를 증감시키는 과정을 병행하는 카메라의 자동 포커스(AF) 제어방법.
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