KR100274609B1 - 비디오 카메라의 촛점을 자동적으로 조절하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적인 촬영 환경에서 촛점을 피사체보다 앞에 맞추고 있어서 생기는 블러(near focus-blur) 일때는 화면의 전체에 걸쳐 블러 효과가 나타나지만, 촛점을 피사체의 뒤에 맞추고 있는 생기는 블러(far focus blur) 일 때는 피사체보다 후방에 있는 어떠한 배경 물체에 촛점이 가까워져서 부분적으로 촛점 값이 커지므로, 화면 전체를 적당한 방법으로 분할하여 각각의 블럭에서의 촛점값들의 편차를 계산한다음 편차가 임계치보다 작으면 촛점이 피사체보다 앞에 맞추고 있어서 생기는 블러라고 판단하여 모터를 후방으로 구동시키고, 편차가 임계치보다 크면 촛점이 피사체보다 뒤에 맞추고 있어서 생기는 블러라고 판단하여 모터를 전방으로 구동시켜서, 종래처럼 모터를 임의의 방향으로 구동하여 보는 시간을 없애고 처음부터 촛점이 맞는 방향으로 모타구동방향을 결정시켜 신속하게 촛점을 맞추는 방법과 장치이다.

Description

비디오 카메라의 촛점을 자동적으로 조절하는 방법

제1도는 촛점제어 렌즈의 위치와 촛점값의 관계를 나타내는 그래프이다.

제2도는 화면을 블럭으로 분할하는 방법의 일례를 도시한 것이다.

제3도는 블록촛점값의 편차에 따른 촛점영역(window) 설정방법의 예를 도시한 것이다.

제4도는 촛점값 계산방식을 달리하여 얻은 촛점값을 이용하여 촛점을 맞추는 방법을 설명하기 위한 것이다.

제5도는 화면을 몇개의 영역으로 분할하는 방법의 일례를 도시한 것이다.

제6도는 본 발명의 방법을 실행시키기 위한 회로의 일례를 설명하기 위한 블록도이다.

제7도 내지 제10도는 차이신호발생회로의 일례를 설명하기 위한 블록도이다.

제11도는 누적회로의 일례를 설명하기 위한 블록도이다.

제12도는 자동제어부의 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

제13도는 화면을 윈도우로 분할하는 방법의 일례를 도시한 것이다.

제14도는 블럭촛점값중에서 가장큰 것만으로 촛점값을 계산하는 방법의 일례를 설명하기 위한 것이다.

본 발명은 비디오 카메라의 촛점을 자동으로 조절하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 카메라의 촛점이 촬영하고자하는 피사체의 앞, 또는 뒤에 맞추고 있어서 합촛점상태가 아니라는 것을 판단하여 촛점렌즈의 이동방향을 합촛점방향으로 결정하고, 또 피사체가 움직일 때도 자동적으로 따라가면서 촛점조절이 가능하도록 한 것이다.

종래 수동(passive) 방식의 비디오 카메라에서는 촛점 구동방향을 매 화면 혹은 수개의 화면에 걸쳐서 각 화소사이의 밝기신호의 차이성분 즉 휘도 신호의 고역 주파수 성분이 커지는 방향으로 촛점렌즈를 움직여 이 차이성분의 합이 가장 큰 상태에서 렌즈의 움직임이 정지되도록 함으로써 자동 촛점 조절 기능을 수행한다.

이러한 종래의 수동 방식의 비디오 카메라는 블러(blur)상태 즉 촛점이 맞지 않은 상태에서 차이성분의 합 즉 콘트라스트가 커지는 방향을 찾기 위해 어쩔 수 없이 임의의 방향으로 촛점조절용 모터를 구동시켜 보아야 했다.

이와 같은 방법은 카메라의 촛점이 촬영하고자하는 피사체의 앞에 맞추고 있어서 합촛점상태가 아니된 것인지, 아니면 카메라의 촛점이 촬영하고자하는 피사체의 뒤를 맞추고 있어서 합촛점상태가 아니된 것인지를 모르기 때문이며, 따라서 촛점렌즈의 이동방향을 우선 임의의 방향으로 움직여 보아서 촛점이 맞아 가는지, 아니면 더욱 안맞는지를 판단하여 촛점렌즈의 이동방향을 결정하여야 한다.

본 발명에서는 자동촛점조절방법에서의 이러한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 일반적인 촬영 환경에서 촛점을 피사체보다 앞에 맞추고 있어서 생기는 블러(near focus-blur) 일때는 화면의 전체에 걸쳐 블러 효과가 나타나지만, 촛점을 피사체의 뒤에 맞추고 있어 생기는 블러(far focus blur) 일 때는 피사체보다 후방에 있는 어떠한 배경 물체에 촛점이 가까워져서 부분적으로 촛점값이 커지므로, 화면 전체를 적당한 방법으로 분할하여(화면분할은 64 분할로 하는 것이 좋다) 각각의 블럭에서의 촛점값들의 편차를 계산한다음 편차가 임계치보다 작으면 촛점이 피사체보다 앞에 맞추고 있어서 생기는 블러라고 판단하여 모터를 후방으로 구동시키고, 편차가 임계치보다 크면 촛점이 피사체보다 뒤에 맞추고 있어서 생기는 블러라고 판단하여 모터를 전방으로 구동시켜서 모터를 임의의 방향으로 구동하여 보는 시간을 없애고 처음부터 촛점이 맞는 방향으로 모타구동방향을 결정시키 준다.

본 발명은 비디오 카메라의 화상에서 추출한 영상신호를 이용하여 촛점을 자동적으로 조절하는 비디오카메라 자동촛점조절방법으로서, (1) 화면을 다수개의 블럭으로 구분하고 영상신호를 처리하여 각 블럭에서의 콘트라스트를 나타내는 촛점값을 얻는 단계, (2) 촛점값의 변화분을 비교판단하여 블러상태인지 아닌지를 판단하여 블러이면 블러조절단계를 실행케하고, 블러가 아니면 일반적인 합촛점조정단계를 실행케하는 단계를 포함하여 이루어지고, 합촛점조정단계는; 촛점값이 최대가 되는 렌즈의 위치로 렌즈를 이동시키기 위하여 (3) 촛점값변화분이 소정값(ε_TH)보다 작거나 "0"이 되는지를 판단하는 단계와, (4) 촛점제어구동모타구동방향과 구동모타속도를 정하여 촛점제어구동모타를 구동하는 단계로 이루어지고; 블러조절단계는 (5) 다수개의 블럭에서 얻은 블럭촛점값들의 편차를 계산하는 단계와, (6) 이 편차가 미리정한 임계치보다 작으면 렌즈의 촛점이 현재보다 더 먼 곳에 맞도록 초점제어구동모타의 구동방향을 정하고, 이 편차가 미리정한 임계치보다 크면 렌즈의 촛점이 현재보다 더욱 가까운 곳에 촛점이 맞도록 촛점제어구동모타의 구동방향을 정하는 단계와, (7) 촛점제어구동모타를 정해진 방향으로 구동하는 단계들로 이루어진다.

제1도는 렌즈의 위치와 촛점값의 관계를 나타내는 그래프이다. 촛점제어구동모타를 구동하여 합촛점이 되도록하는 방법은 촛점값이 커지는 방향으로 렌즈를 움직이도록 렌즈모터를 구동하여 이전 화면 프레임(frame)의 촛점값과 비교하여 콘트라스트가 커지는 즉 초점값이 커지는 방향으로 촛점제어구동모타를 구동시키고, 촛점값이 최대가 되는 곳에서 모터를 정지시킨다. 자동촛점조절과정에서 처음에 모터의 구동방향을 결정하는 방법은 니어포카스블러(near-focus-blur)(제1도의 A영역)에서는 화면의 전체에 걸쳐 블러가 일어나고, 파포카스블러(far focus blur)(제1도의 B영역)에서는 화면의 일부에서 블러가 약하여져서(화면의 일부는 비교적 촛점이 맞는다) 주로 뒷 배경부분에서 콘트라스트가 커진다는 사실을 이용하여 렌즈의 초기 구동 방향을 결정해준다. 니어포카스블러인가 파포카스블러인가를 판단하기 위하여 카메라로 부터의 거리가 다른 물체들이 어느정도 구분될 수 있도록 충분히 작은 영역으로 화면을 분할하고, 각 영역에서 영상신호의 고역주파수성분으로 이루어지는 초점값을 계산하여, 이들의 편차를 편차함수를 이용하여 구한 뒤 합당한 임계값보다 적을 경우 화면전체에 걸쳐 블러가 일어난 니어포카스블러로 판단하고, 각 영역의 촛점값들의 편차가 임계값보다 클 경우 화면이 부분적으로 촛점에 가까워진 파포카스블러로 판단한다.

제2도는 화면분할과 촛점값계산방법을 설명하기 위한 것이다.

화면분할은 카메라로 부터의 거리가 다른 물체들이 어느정도 구분될 수 있도록 화면을 다수개의 블록으로 분할하면 되는데, 예를 들어 가로로 8개 세로로 8개씩 분할하여 64개블록을 만든다.

이하에서는 64개블록으로 분할하는 것을 예를 들어 설명한다. 즉 가로로 8개 세로로 8개씩 분할하여 64개블록을 만든다.

촛점값은 각 블록에서 영상신호의 고역주파수성분으로 이루어지는 블럭촛점값(f1, f2, f3,....f63, f64)을 계산하고, 전체화면의 촛점값을 합하든지, 일부영역을 구분하여 합하든지, 또는 적당한 선택기준으로 블럭별로 선택하여 가중치를 부여하면서 합하여 촛점값을 구한다.

이 블럭촛점값들의 편차를 편차함수를 이용하여 구한 뒤 합당한 임계값보다 적을 경우 화면전체에 걸쳐 블러가 일어난 니어포카스블러로 판단하고, 각 영역의 촛점값들의 편차가 임계값보다 클 경우 화면이 부분적으로 촛점에 가까워진 파포카스블러로 판단한다.

그래서 니어포카스블러로 판단되면 렌즈를 후방(far)(제1도의 F 방향)으로 구동시키도록 방향결정하고, 파포카스-블러로 판단되면 렌즈를 전방(제1도의 N방향)으로 구동시키도록 방향을 결정한다.

제3도의 (1)(2)는 블록촛점값의 편차에 따라 촛점구역(window)을 설정하고 촛점값을 구하는 방법의 예를 도시한 것이다.

적당한 화면 분할 방법으로 부활된 각 블럭(block)의 블럭촛점값과 화면 전체의 평균촛점값과의 편차를 구하여 그것이 임계값(편차값)보다 작은 부분은 L구역(제1구역), 큰 부분은 H구역(제2구역)으로 나누어, 필요에 따라 원하는 구역의 촛점값을 단독으로 이용하거나, L 및 H구역의 촛점값 모두를 이용한다.

즉, 제1구역의 촛점값이 최대가 되도록 촛점제어 구동모타를 제어하거나, 제2구역의 촛점값이 최대가 되도록 촛점제어 구동모타를 제어하거나, 제1구역 및 제2구역의 촛점값을 합한 촛점값이 최대가 되도록 촛점제어 구동모타를 제어하여 비디오 카메라의 촛점을 자동적으로 조절한다.

이 촛점구역설정방법을 매 필드 또는 합촛점상태(in-focus) 이후에도 적용시키면 피사체의 움직임 또는 촛점값의 국부적인 변화가 있을 경우 촛점영역이 변화된다. 즉, 매 필드마다 블록 촛점값의 편차를 계산하여 촛점영역을 결정하므로 마치 움직임을 따라 가면서 촛점을 맞추는 것 같은 효과를 얻을 수 있다.

또, 가중치를 부여하여 촛점값을 구하는 방법으로, 제5도에 보인바와 같이, 화면을 여러개의 영역(Region)(R1, R2, R3, R4, R5 등)으로 나누어 각각의 영역에서 추출한 초점값에 가중치를 부여하여 합한 것을 촛점값으로 이용하는 방법이다. R1에서의 촛점값을 F1, R2에서의 촛점값을 F2, RN에서의 촛점값을 FN라 하고 각각의 영역에서의 가중치를 a1, a2, aN라 했을 때, 촛점제어용으로 이용하는 가중치촛점값은

F=a1*F1+a2*F2+a3*F3...aN*FN

이 된다.

블럭 촛점값을 구하는 방법으로는 영상신호를 소정의 주기로 샘플링하여 병렬 디지탈 신호로 만들고, 인접한 주기의 병렬디지탈 신호간의 차이를 구하여 1주기차이 신호를 만들고, 이 1주기차이신호의 소정구역분을 누적하여 1주기 차이촛점값으로 하고, 영상신호를 소정의 주기로 샘플링하여 병렬 디지탈 신호로 만들고, 2주기이상 이격된 주기의 병렬디지탈 신호간의 차이를 구하여 다수주기차이신호를 만들고, 이 다수주기차이신호의 소정구역분을 누적하여 다수주기차이촛점값으로 한다.

제4도는 블럭촛점값 계산방식을 달리하여 얻은 촛점값을 이용하여 촛점을 맞추는 방법을 설명하기 위한 것이다.

제4도에서 보인 바와 같이, 다수주기차이촛점값의 최대가 되도록 촛점제어 구동모터를 구동하여 어느정도 합촛점 상태로 판단되면, 다시 1주기차이촛점값이 최대가 되도록 촛점제어구동모타를 구동시키면 더욱 효과적으로 촛점을 맞추는데 걸리는 시간을 줄일 수 있다. 즉, 블러 상태의 촛점값이 임계치보다 적을 때에서는 표본화(샘플링)된 수평 주사신호의 현재의 표본값(sample value)와 시간상 두개 전 혹은 수개전의 표본값과의 차이값을 촛점 구역안에서 누산한 값(Vm)을 촛점값으로 사용하여 촛점값이 커지는 방향으로 촛점 구동하고, 촛점 값 곡선의 최대치(peak)가 검출되어 합촛점 영역(in-focus)이라 판단되어지면 현재의 표본값과 한 시간단위(sampling clock) 전의 표본값과의 차이를 촛점 구역 안에서 누산한 값(V1)을 촛점값으로 하여 촛점값곡선의 최대치가 생기는 곳을 찾아 렌즈를 정지시킨다.

또 다른 방법으로 블럭촛점값을 얻는 방법은 영상신호를 소정의 주기로 샘플링하여 병렬디지탈신호를 만들고, 화면의 같은 수직위치에 있는 인접한 주사선 사이의 병렬디지탈신호간의 차이를 구하여 1주사선수직차이신호를 만들고, 이 1주사선수직차이신호의 소정 구역분을 누적하여 1주사선차이촛점값으로 하는 것이다.

1주사선(수직)차이촛점값은 영상신호의 한 수평 주사선 내의 각 표본값과 그전 수평 주사선의 같은 위치의 표본값과의 차이를 화면의 촛점영역내에서 누산하여 얻은 것이다.

또 영상신호를 소정의 주기로 샘플링하여 병렬디지탈신호를 만들고, 화면의 같은 수직위치에 있는 2개이상 이격된 주사선 사이의 병렬디지탈신호간의 차이를 구하여 다수주사선수직차이신호를 만들고, 이 다수주사선수직차이신호의 소정 구역분을 누적하여 다수주사선차이촛점값을 얻는다.

그래서 다수주사선차이촛점값이 최대가 되도록 촛점제어 구동모터를 구동하고, 어느정도 합촛점 상태로 판단되면, 다시 1주사선차이촛점값이 최대가 되도록 촛점제어구동모타를 구동시켜서 비디오 카메라의 촛점을 자동적으로 조절하여도 된다.

그외에도 1주기차이촛점값, 다수주기차이촛점값, 1주사선차이촛점값, 또는 다수 주사선차이촛점값들을 두개이상 조합한 것을 촛점값으로하여 모타를 구동하여도 된다.

1주기차이촛점값, 다수주기차이촛점값, 1주사선차이촛점값, 또는 다수 주사선차이촛점값들은 한블럭에 대한것이면 블럭촛점값을 의미하고, 블럭촛점값을 더하거나 가공하여서 촛점조절용으로 사용하는 것이면 그냥 촛점값, 즉 그화면이나 그필드를 대표하는 촛점값을 의미한다.

제13도는 촛점값 계산방법의 다른 예를 설명하기 위한 것이다.

64개로 분할된 화면을 몇개의 윈도우로 나눈다. 각 윈도에는 소정개수의 브록들로 이루어진다.

도시된 것처럼 중앙의 윈도우부터 W0, W1, W2, W3라고 하고, 각 윈도우의 면적은 내측윈도우가 우선하여 서로 중복되는 부분은 제외되게 정하면 촛점값 F는 다음식으로 구하여진다.

여기서 W0, W1, W2, W3는 윈도우 번호를 나타내고, wo, w1, w2, w3은 각 윈도우에서의 웨이트를 가르킨다. 즉 wo=8, w1=4, w2=2, w3=1 등으로 임의로 정하면 된다.

Fi⁽ⁿ⁾는 n필드의 i블럭의 블럭촛점값이고, thr은 임계값이며, A는 상수이다. A는 100, 500 등 임의로 정한다.

sign(a)의 값은 a〉thr 이면 "+1", -thr〈a〈thr 이면 "0", a〈-thr 이면 "-1"이 되는 것을 의미한다.

이 식에 의하여 촛점값을 구하는 방법은, 바로전 필드의 모든 블럭에 대한 블럭촛점값(위에 설명하는 누적회로에서 보내어진 누적값)을 기억하여, 이것에서 해당 블럭의 현재 필드의 블럭 촛점값을 빼어서 어떤 임계값(thr) 보다 크면 "+1", -임계값의 +임계값 사이에 있으면 "0", -임계값보다 작으면 "-1"을 해당 블럭촛점값에 곱하여 이 블럭이 속한 윈도우의 가중치 wi와 곱하여 상수 A에 더한다.

이렇게 하므로써 촛점값이 완만한 직선 형태로 변화되어 합촛점으로의 조절이 용이하게 된다.

제14도(a)(b)는 또 다른 예의 촛점값계산방법을 설명하기 위한 것이다.

이 방법은 한 화면에 있는 64개의 블럭의 8개 블럭라인(BL1-BL8)에서 각개 블럭라인(BLi)에서 촛점값이 제일 큰 블럭의 블럭촛점값(제14도의 b에서 원으로 둘러싼 부분)을 그 블럭라인(BLi)의 가중치와 곱하여 합한 것이다. 즉 8개 블럭 라인에서 각각 하나의 블럭 촛점값을 해당 블럭라인 가중치와 곱하여 8개를 합하여 촛점값으로 하는 방법이다.

이상 설명한 방법을 실행하는 비디오 카메라의 자동촛점조절장치는, 제6도에도시한 바와 같이, 비디오 카메라의 화상신호를 소정주기로 샘플링하여 디지탈 병렬신호를 만드는 A/D 변환부와, 수평 및 수직 동기신호를 이용하여 화면을 소정 구역으로 나누고 샘플링 클럭을 발생시키는 클럭발생부(60)와, A/D 변환부와 디지탈병렬신호와 클럭발생부의 샘플링클럭을 받아서 촛점값을 만들어내는 촛점값발생회로와, 촛점값을 이용하여 비디오카메라의 렌즈를 이동시키는 렌즈모터구동회로를 제어하여 카메라의 촛점을 조절하는 자동제어부로 이루어진다.

전체적인 회로의 동작은, 렌즈 및 CCD부(10)와 TV신호처리부에서 얻은 화상신호 Y는 A/D 변환부에서 클럭펄스(예:8MHZ)에 의해 디지탈병렬신호(11)로 변환되고, 이것은 다시 촛점값발생회로에서 차이신호 및 누적신호로 만들어져 제어신호(12)에 따라서 1 필드(FIELD) 혹은 수필드가 끝날때마다 자동제어부(마이크로프로세서)로 전송된다. 자동제어부에서는 촛점값발생회로로 부터받은 촛점값(예로부터 64구역의 각각의 촛점값들)을 이용, 미리 정해진 촛점구역 혹은 계산에 의해 구해진 촛점영역등에 의해 최종적인 촛점값을 계산해내고, 이것으로 모터 구동 방향을 판별하여 모터제어신호(13)을 모터구동회로로 보내면 모터(M)는 렌즈를 움직여서 촛점을 조절하게 된다.

촛점값발생회로는 디지탈병렬신호들 간의 차이를 구하여 콘트라스트를 나타내는 차이신호들을 발생케하는 차이신호발생회로와, 클럭발생부의 클럭을 받아서 차이신호들을 소정 구역분씩 누적하여 촛점값을 만드는 누적회로를 포함하여 구성된다.

차이신호발생회로는 1주기 차이신호, 발생회로, 다수주기 차이신호 발생회로, 1주사선수직차이신호 발생회로, 다수주사선수직차이신호발생회로가 있다.

1주기 차이신호 발생회로는, 제7도에 보인바와 같이, A/D 변환부의 디지탈 병렬신호를 받는 제1래치(72)와, 제1래치에 연결된 제2래치(74)와 제1래치의 출려과 제2래치의 출력을 입력으로 받아서 1주기차이신호(14)를 발생시키는 ROM(PLA:programmable logic array)(76)으로 이루어진다.

1주기차이신호발생회로의 동작은, A/D 변환부의 디지탈병렬신호(11)가 샘플링신호(SAMPLING CLOCK)(12)에 따라 연속적으로 입력되어지고, 이 값은 제1래치(72)와 제2래치(74)에 차례로 저장되어지고, 제1래치(72)와 제2래치(74)의 인접한 두값(73)(74)은 CLOCK(12)에 따라서 ROM(76)에서 차이값을 계산하고 그 출력(14-1)은 누적회로로 보내어진다.

다수주기차이신호발생회로는, 제8도에 보인바와 같이, A/D 변환부의 디지탈 병렬신호(12)를 받는 리레이식으로 받는 다수개(제 1, 2, 3, ...n)의 직렬연결된 래치(82)들과, 다수개의 래치중에서 제1래치(82-1)의 출력을 하나의 입력에서 받고, 제2, 3,...n개의 래치들의 출력을 제1MUX(84)를 통하여 다른한 입력에서 받아서 다수주기차이신호를 발생하는 ROM 또는 PLA(86)으로 구성된다.

이 다수주기차이신호발생회로의 동작은 1주기차이신호발생회로의 동작과 비슷하지만, 연속적으로 입력되는 디지탈병렬신호(11)는 다수개의 래치(82)에 차례로 저장되고, 현재의 샘플값(83-1)과 임의의 클럭수 만큼 지연된 샘플값(83-2, 또는 83-n)의 차이를 ROM(86)에서 차이값을 계산하고 그 출력(14-2)은 누적회로로 보내어진다.

MUX(84)의 제어신호(15)가 '1'값을 가질때에는 신호(83-1)과 (83-2)의 차이를 구하는 1주기 차이신호 발생회로로 동작한다.

1주사선수직차이신호발생회로는, 제9도에서 보인 바와 같이, A/D 변환부의 디지탈병렬신호(11)를 받는 제1래치(92)와, 제1래치에 연결된 1수평주사선메모리(94)와, 제1래치의 출력(93-1)과 1수평주사선메모리의 출력(93-2)을 입력으로 받아서 1주사선수직차이신호(14-3)를 발생시키는 ROM(96)으로 이루어진다.

1주사선수직차이신호발생회로는 디지탈병렬신호(11)가 래치(92)를 거쳐 라인 메모리(94)에 기록신호 WE(16)(WRITE ENABLE 신호)를 받아 차례로 1 주사선이 저장되며, 차이발생회로인 ROM(96)의 입력단에서 (93-1)과 (93-2)는 각각 현재와 바로 전 주사선의 같은 위치의 샘플값이 되고, 이것의 차분을 구하여 1주사선수직차이신호(14-3)를 발생시켜 누적회로로 보낸다.

다수주사선수직차이신호발생회로는 제10도에서 보인 바와 같이, A/D 변환부의 디지탈병렬신호(11)를 받는 제1래치(102)와, 제1래치에 연결된 직렬연결된 다수개의 1수평주사선메모리(104)와, 제1래치의 출력(103-1)을 하나의 입력에서 받고, 다수개의 1수평주사선메모리(104)들의 출력을 제2MUX(108)를 통하여 다른 한 입력에서 받아서 다수주사선수직차이신호(14-4)를 발생하는 ROM(106)으로 구성된다.

다수주사선수직차이신호발생회로는 1수평주사선메모리(104-1)에는 바로전 주사선 값들이 저장되고, 1수평주사선메모리(104-2)에는 2개전 주사선값들이 저장되어 신호(103-2)은 바로전 주사선의 수직화소(103-3)는 2개전 주사선의 수직방향 화소값을 나타내므로 MUX(108)의 제어신호(15)이 1일 때는 다수 수직선 차이 신호를 발생하고, 0일때는 1주사선 수직차이신호를 발생하며, 다른 부분에서의 동작은 1주사선수직차이신호발생회로에서와 같다.

제10도에서는 편의상 1수평주사선메모리(104)를 2개만 도시하였지만, 1수평주사선메모리(104)를 다수개 설치하여 다수개 전의 주사선 값들이 저장되게 하고, MUX(108)에서 어느 하나의 주사선 값을 선택하게 하면 다수주사선수직선 차이신호를 얻을 수가 있다.

누적회로는 차이신호발생회로의 차이신호(14)들을 입력으로 받아서 덧셈을 하는 덧셈기(120)와, 덧셈기의 출력과 데이타버스의 누적값을 누적/*교환신호(112)(*는 바아 표시임)에 의해 출력으로 연결시키는 제3MUX(121)와, 제3MUX의 출력을 래치시키고 덧셈기의 입력으로 연결시켜주는 래치1(122)과, 덧셈기의 출력과 버퍼(124)의 입력을 누적/*교환신호(112)에 의해 출력으로 연결시키는 제4MUX(125)와, 제4MUX의 출력을 래치시키고, 버퍼의 입력으로 연결시켜주는 래치2(123)로 구성된다.

버퍼(124)는 출력송출신호에 의하여 래치2의 출력을 데이타버스에 연결시키는 역할을 한다.

누적동작은 하나의 제어클럭에 의해 입력(111)이 래치1의 출력과 더하여지고, 래치1에 래치되며, 매번 클럭도래시 마다 이동작이 반복되어 누적이 이루어 진다.

누적회로 전체로는 차이신호발생회로의 차이신호(14)들이 덧셈기(120)의 입력(111)으로 공급되고, 지금까지 누적되어 있는 어떤 누적 초기값을 RAM(도시안함)에서 미리 읽어서 데이타버스(116)에 실어놓고, 누적/교환신호(112)을 "0"으로 만들면 누적초기값은 제3MUX(121)를 통하여 래치1(122)에 기억되고, 덧셈기의 출력인 그 때까지의 누적값은 제4MUX를 통하여 래치2(123)에 기억된다. 그리고 나서 누적/교환신호를 "1"로 만들면 래치1에는 새로 받은 누적초기값에서 부터 다시 입력(111)이 덧셈기(120)에서 차례로 더하여져서 누적되고, 래치2에는 덧셈기로부터 받은 누적값을 보존하게 된다. 덧셈기와 래치1에서 누적이 진행되고 있는 동안, 출력송출신호 OE(output enable)를 인에이블로 만들어 출력버퍼(124)를 동작시키면 래치2에 기억된 내용을 데이타 버스로 옮겨 RAM에 저장시킨다.

이렇게하여, 소정의 블럭이나 구역, 영역들의 차이신호들을 누적하여 해당하는 촛점값을 얻을 수가 있다. 즉 분리된 시간구간들로 구성된 다수의 집합들에 대하여 서로 독립적으로 누적을 할 수 있게 된다.

누적 초기값은 블록이 바뀔때 마다 갱신되어지고 RAM에 누적값을 교환할 수 있도록 클럭신호 발생부에서 누적/교환 및 OE 신호를 발생시킨다.

RAM에는 각블럭의 누적값이 저장되고 자동제어장치가 이 누적값을 읽어 각 블럭촛점값으로 한다.

제12도는 자동제어부의 동작의 일실시예를 설명하기위한 플로우차트이다.

카메라를 켜면(200) 먼저 초기화 작업을 수행한다(210). 초기화단계에서는 자동조정을 위한 여러가지 파라미터들의 초기값을 결정하고, 촛점값과 편차 등이 정상동작상태와 같아 질때까지 초기화루틴을 실행한다.

초기화가 끝나면, 64블럭으로 나누어진 화면의 각 블럭촛점값을 읽어들인다(220단계).

읽어 들인 블럭촛점값을 이용하여 위에서 설명한 바와 같이 여러가지 방법중 하나의 방법으로 촛점값을 계산한다(220단계).

이렇게 구한 촛점값을 이용하여 촛점값의 변화분(현재의 촛점값과 전필드의 촛점값의 차이:△f)이 미리 설정된 어떤 임계값(f_TH)보다 작을 경우에는 촛점이 어느정도 맞은 상태로 보고 합촛점조정단계로 진행(280 단계) 하고, 촛점값의 변화분이 임계값(f_TH)보다 클 경우에는 촛점이 맞지 아니한 블러상태로 보고 블러상태조절단계(250)로 진행한다.

250 단계에서는 읽어들인 64개 블럭촛점값들을 가지고 평균촛점값과 블럭촛점값들의 편차를 구한다.

이 편차를 구하는 식은 여러가지가 있는데 예를들면

등의 식을 이용한다.

여기서 fi는 블럭촛점값이고 f는 그 평균값이다.

편차의 계산을 완료한 후에, 블러상태판정단계(260)를 실행한다. 이 단계에서는 편차가 미리 설정된 어떤 임계값보다 작을 경우에는 화면 전체에 걸쳐 블러가 일어난 니어포카스블러로 판단하고, 편차가 임계값보다 큰 경우에는 화면이 부분적으로 촛점에 가까워진 파포카스블러로 판단한다(260 단계).

다음에 니어포카스블러이면 촛점조절렌즈가 이동하여 후방에 촛점을 맞추도록 촛점제어구동모타구동방향을 정하고, 파포카스블러이면 전방으로 촛점이 맞도록 촛점제어구동모타의 구동방향을 정한다. 그리고 모타속도를 정하는데 이때는 되도록 고속스텝을 정한다(270단계).

모타의 구동방향과 모타구동속도(스텝)가 결정되면, 모타를 정하여진 방향과 속도로 구동한다(300단계).

이 단계후에는 다시 처음단계로 가서 220단계부터 300단계를 반복하여 실행한다.

모타가 구동되어 촛점조절렌즈가 움직이면 촛점상태가 변화되고 따라서 블럭촛점값이 변화되고, 합촛점 근처로 가까워 진다.

220 단계에서 읽어 들인 블럭촛점값을 이용하여 계산한 촛점값의 변화분이 임계값(f_TH)보다 작을 경우에는 촛점이 어느정도 맞은 상태 혹은 맞아가는 상태로 보고 합촛점조정단계로 진행(280 단계) 한다.

이 단계에서는 촛점값이 최대가 되는 렌즈의 위치인지 아닌지를 판단하여야 하는데, 이 판단을 위하여 촛점값변화분이 소정값(ε_TH)(임계값보다 더욱 작다)보다 작으면 합촛점상태로 판단하여 처음단계(220)단계로 가서 이상 단계를 반복한다.

촛점값변화분이 소정값(ε_TH)보다 크면 합촛점상태로 아직되지 아니한 것으로 판단하여, 촛점값변화분이 아직 "0"이 아니면 촛점제어구동모타구동방향을 같은 방향으로 정하고, 변화분이 "0"이면 촛점제어구동모타구동방향을 반대 방향으로 정하고, 모타속도를 저속스텝으로 정한다(290단계).

모타의 구동방향과 모타구동속도(스텝)가 결정된후 모타를 정하여진 방향과 속도로 구동한다(300단계). 이 단계 후에는 다시 처음단계로 가서 220단계부터 300단계를 반복하여 실행한다.

이렇게하여 피사체가 움직이거나 촬영자가 움직이거나 하여 촛점이 맞지 아니하게되면 이상 설명한대로 조절하여 항상 합촛점상태가 되도록 한다.

따라서 일반적인 촬영 환경에서 촛점을 피사체보다 앞에 맞추고 있어서 생기는 블러와 촛점을 피사체의 뒤에 맞추고 있어 생기는 블러를 정확히 판단하여 모터의 구동방향을 정하고 구동시키므로 모터를 임의의 방향으로 구동하여 보는 시간을 없애고 처음부터 촛점이 맞는 방향으로 모타구동를 구동하므로 빠르게 촛점을 맞출수 있다.

Claims (4)

1. 비디오 카메라의 화상에서 추출한 영상신호를 이용하여 촛점을 자동적으로 조절하는 비디오카메라의 자동촛점조절방법에 있어서, 화면을 다수개의 블럭으로 구분하고 영상신호를 처리하여 각 블럭에서의 콘트라스트를 나타내는 촛점값을 얻는 단계와, 상기 촛점값의 변화분을 비교 판단하여 블러 상태인지 아닌지를 판단하여 블러이면 블러조절을 실행하는 블러조절단계와, 상기 블러가 아니면 일반적인 합촛점 실행하는 합촛점조정단계로 이루어지되, 상기 합촛점조정단계는 촛점값이 최대가 되는 렌즈의 위치로 렌즈를 이동시키기 위하여 상기 촛점값변화분이 소정값(εTH)보다 작거나 "0"이 되는지를 판단하는 단계와, 촛점제어구동모터의 구동방향과 구동모터속도를 정하여 촛점제어구동모터를 구동하는 단계로 이루어지고, 상기 블러조절단계는 상기 다수개의 블럭에서 얻은 블럭촛점값들의 편차를 계산하는 단계와, 상기 편차가 미리 정한 임계치보다 작으면 렌즈의 촛점이 현재보다 더 먼 곳에 촛점이 맞도록 촛점제어구동모터의 구동방향을 정하고, 상기 편차가 미리 정한 임계치 보다 크면 렌즈의 촛점이 현재 보다 더욱 가까운 곳에 촛점이 맞도록 촛점제어구동모터의 구동방향을 정하는 단계와, 상기 촛점제어구동모터를 정해진 방향으로 구동하는 단계들로 이루어지는 비디오 카메라의 자동촛점조절방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 각 블럭의 블럭촛점값과 화면전체의 평균 촛점값과의 편차를 구하여, 상기 편차가 임계치보다 작은 부분을 제1구역으로 하고, 상기 편차가 임계치보다 큰 부분을 제2구역으로 하여 화면을 나누고, 상기 제1구역의 촛점값이 최대가 되도록 조절하는 비디오 카메라의 자동촛점조절방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 각 블럭의 블럭촛점값과 화면전체의 평균 촛점값과의 편차를 구하여, 상기 편차가 임계치보다 작은 부분을 제1구역으로 하고, 상기 편차가 임계치보다 큰 부분을 제2구역으로 하여 화면을 나누고, 상기 제2구역의 촛점값이 최대가 되도록 조절하는 비디오 카메라의 자동촛점조절방법.
4. 비디오 카메라의 화상신호를 소정주기로 샘플링하여 디지탈 병렬신호를 만드는 A/D 변환부와, 수평 및 수직 동기신호를 이용하여 화면을 소정 구역으로 나누고 샘플링 클럭을 발생시키는 클럭발생부와, 상기 A/D 변환부의 디지탈병렬신호와 상기 클럭발생부의 샘플링클럭을 받아서 촛점값을 만들어내는 촛점값발생회로와, 촛점값을 이용하여 비디오카메라의 초점제어구동모터를 구동하여 카메라의 촛점을 조절하는 자동제어부로 이루어지는 비디오 카메라의 자동촛점제어장치에 있어서, 상기 촛점값발생회로는 디지탈병렬신호들 간의 차이를 구하여 콘트라스트를 나타내는 차이신호들을 발생케하는 차이신호발생회로와, 상기 클럭발생부의 클럭을 받아서 상기 차이신호들을 소정 구역분씩 누적하여 초점값을 만드는 누적회로를 포함하여 구성되는 것이 특징인 비디오 카메라의 자동촛점장치.