KR100704764B1 - 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치 및 그 방법, 및 이장치를 포함하는 카메라 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치 및 그 방법, 및 이 장치를 포함하는 카메라 시스템에 관한 것이다. 이 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치는 피사체의 명암 데이터를 측정하는 적어도 둘 이상의 센서 어레이를 포함하는 측거부; 및 측거부의 센서 어레이로부터 측정되는 명암 데이터 중 서로 인접하는 센서에 의해 측정되는 명암 데이터 사이의 차와 특정 기준값을 비교하여 자동 초점 조절 오류를 판정하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 피사체의 명암차가 완만하여 정상적인 측거가 불가능한 경우에도 정상적인 측거가 가능한 것으로 판정하는 종래 방식의 문제점이 제거되어 불량 사진이 촬영되는 것이 방지된다.

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Description

패시브 방식의 자동 초점 조절 장치 및 그 방법, 및 이 장치를 포함하는 카메라 시스템{PASSIVE AUTO FOCUSING APPARATUS AND METHOD THEREOF, AND CAMERA SYSTEM COMPRISING THE SAME APPARATUS}

도 1은 종래의 패시브 방식에 따라 정상적인 측거가 가능한 센서 데이터를 도시한 도면이다.

도 2는 종래의 패시브 방식에 따라 정상적인 측거가 가능한 제2 센서 데이터를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치의 블록도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패시브 방식의 자동 초점 조절 방법의 순서도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 패시브 방식에 따라 정상적인 측거가 가능한 센서 데이터를 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 패시브 방식에 따라 정상적인 측거가 불가능한 제2 센서 데이터를 도시한 도면이다.

본 발명은 패시브(passive) 방식의 자동 초점 조절 장치 및 그 방법, 및 이 장치를 포함하는 카메라 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 피사체의 명암차가 적은 경우 오류 판정이 잘못되어 불량 사진이 촬영되는 것을 방지하는 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치 및 그 방법, 및 이 장치를 포함하는 카메라 시스템에 관한 것이다.

카메라의 자동 초점 조절(auto focusing) 장치는 촬영하고자 하는 피사체를 향하여 구도를 잡아준 다음, 릴리즈 버튼이 작동되면 자동으로 초점을 맞추면서 촬영이 수행되도록 하는 장치이다.

이러한 자동 초점 조절 장치에서 초점을 조절하는 방식은 크게 액티브(active) 방식과 패시브 방식으로 나뉘어진다.

액티브 방식은 카메라 자체에서 적외선이나 초음파 등을 발사한 다음 피사체에서 반사되어 입사되는 빛이나 파동 등을 감지하여 피사체와의 거리를 측정하는 방식이다.

패시브 방식은 자연적인 조명하에서 피사체에서 나오는 빛을 수동적으로 받아 들여 거리를 측정하는 방식으로, 그 위상차를 이용하여 피사체와의 거리를 측정하는 방식이다.

패시브 방식에서 사용되는 수광 소자 즉, 자연 조명 하에서 피사체로부터 나오는 빛을 감지하는 수단으로는, 복수의 포토 셀(photo cell)로 이루어진 수광 센서 어레이를 사용하며, 이 때 포토 셀은 포토 다이오드(photo diode)로 이루어질 수 있다.

이러한 패시브 방식에서는 피사체의 명암차를 이용하여 피사체와의 거리를 판단하기 때문에 피사체의 명암차가 있는지의 여부를 먼저 판단한다.

만약 피사체의 명암차가 없다고 판단되는 경우에는 피사체까지의 거리 판단이 불가능하므로 오류 처리를 하고, 피사체의 명암차가 있다고 판단되는 경우에는 2개의 센서 어레이를 통해 구해진 명암의 위상차를 계산하여 피사체까지의 거리를 구한다.

도 1은 종래의 패시브 방식에 따라 정상적인 측거가 가능한 센서 데이터를 도시한 도면이다.

도 1에 도시되어 있듯이, 종래의 패시브 방식에서는 2개의 독립된 센서 어레이(우측 센서 어레이, 좌측 센서 어레이)가 피사체로부터 나오는 빛의 명암을 측정하여 각각 센서 데이터로써 출력한다.

이 때, 좌측 센서 어레이에 의해 측정된 위치 A와 우측 센서 어레이에 의해 측정된 위치 B는 동일한 위상으로, 피사체의 거리에 따라 이 위상차가 변화하므로 이 위상차를 사용하여 피사체까지의 거리계산이 가능하다.

한편, 우측 센서 어레이 및 좌측 센서 어레이에 의해 측정된 센서 데이터의 최대치는 약 83이고, 최소치는 약 27로, 두 값의 차는 약 54 정도가 된다. 이 때, 종래의 패시브 방식에서 피사체의 명암차가 적어서 오류로 판정하는 방법은 각 센서 어레이에 의해 측정된 센서 데이터들 중에서 최대치와 최소치의 차가 오류 판정 기준, 예를 들어 약 20보다 작은 경우에 해당하고, 만약 그 값이 약 20보다 큰 경 우에는 정상으로 판정하여 피사체까지의 거리를 측정한 후 정상적인 촬영이 수행되도록 한다. 이 때, 오류 판정 기준은 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치에 따라서 가변될 수 있다.

따라서, 상기 예에서 각 센서 어레이에 의해 측정된 센서 데이터의 최대치와 최소치 사이의 차가 약 54로서 오류 판정 기준인 약 20보다 크므로 정상적인 측거가 수행된다.

도 2는 종래의 패시브 방식에 따라 정상적인 측거가 가능한 제2 센서 데이터를 도시한 도면이다.

도 2에 도시되어 있듯이, 좌측 센서 어레이를 통해 측정된 센서 데이터의 최대치는 104이고, 최소치는 25이므로 그 차이는 79로써 종래의 패시브 방식의 오류 판정 기준인 20보다 크므로 정상적인 측거가 가능한 것으로 판정되어 정상 측거되어 정상적인 촬영이 수행된다. 그러나, 상기 측정 방법으로 측거되어 계산된 자동 초점 영역(zone)은 55 영역으로, 실제 피사체의 자동 초점 영역인 50 영역과 5 영역의 차이가 발생하는 것으로 판명되었다. 따라서, 초점 조절이 5 영역만큼 오차가 발생되어 이로 인해 불량 사진이 촬영되는 것이다.

결국, 종래의 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치에서는 피사체로부터 측정된 명암의 최대치와 최소치 사이의 차이가 소정의 오류 판정 기준보다 크면 정상적인 측거가 수행되고, 만약 그 차이가 상기 오류 판정 기준보다 작으면 오류로 판정함으로써 불량 사진 촬영을 미리 방지하는 것이 그 특징이나, 상기 도 2의 예에서와 같이 피사체의 명암의 최대치와 최소치 사이의 차이는 상기 오류 판정 기준보다 커서 정상적인 측거가 가능한 것으로 판정되지만, 서로 인접하는 위치들 간의 명암차가 매우 적어서 그 위상차로부터 피사체까지의 거리를 정확하게 측정할 수 없는 경우에도 정상적인 측거가 가능한 것으로 판정되어 불량 사진이 촬영되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피사체의 명암차가 적은 경우 발생하기 쉬운 측거 오류를 방지하는 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명은 피사체의 명암 데이터를 측정하는 적어도 2 이상의 센서 어레이를 포함하는 측거부; 및 상기 측거부의 센서 어레이로부터 측정되는 명암 데이터 중 서로 인접하는 센서에 의해 측정되는 명암 데이터 사이의 차와 특정 기준값을 비교하여 자동 초점 조절 오류를 판정하는 제어부를 포함한다.

측거부에는 좌측 센서 어레이와 우측 센서 어레이가 포함되지만, 이것에만 한정되지 않고, 피사체의 명암 데이터를 정확하게 측정하기 위해 2 이상의 센서 어레이가 구비될 수 있다.

센서 어레이에는 복수의 센서가 포함되고, 복수의 센서가 각각 피사체의 명암 데이터를 측정하며, 서로 인접하는 센서는 직접 인접하는 센서이거나 또는 하나 이상의 센서를 사이에 두고 인접하는 센서일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 수단은 피사체의 명암 데이터를 측정하는 단계; 상기 측정된 명암 데이터 중 서로 인접하는 위치의 명암 데이터들 사이의 차와 특정 기준값을 비교하는 단계; 및 상기 단계에서 서로 인접하는 위치의 명암 데이터들 사이의 차가 특정 기준값보다 작은 경우 자동 초점 조절 오류로 판정하는 단계를 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 수단은 사용자의 조작에 따른 신호를 출력하는 스위치부; 피사체의 명암 데이터를 측정하는 적어도 둘 이상의 센서 어레이를 포함하는 측거부; 상기 스위치부를 통한 사용자의 조작에 따라 상기 측거부에게 피사체의 명암 데이터를 측정하도록 하고, 상기 측거부의 센서 어레이로부터 측정되는 명암 데이터 중 서로 인접하는 센서에 의해 측정되는 명암 데이터 사이의 차와 특정 기준값을 비교하여 초점 조절 오류를 판정하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 의해 피사체에 대한 초점 조절을 수행하는 초점 조절부; 및 상기 제어부의 제어에 의해 노출 동작을 행하여 촬영을 수행하는 셔터부를 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치의 블록도이다.

도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치는 스위치부(10), 측거부(20), 초점 조절부(30), 셔터부(40), 및 제어부(50)를 포함한다.

스위치부(10)는 릴리즈 1단 스위치(S1) 및 릴리즈 2단 스위치(S2)로 구분되 며, 사용자의 조작에 따라 해당 신호를 제어부(50)로 출력한다.

측거부(20)는 제어부(50)의 제어에 따라 피사체의 명암 데이터를 측정하여 제어부(50)로 출력한다. 즉, 측거부(20)는 자동 초점 조절에 필요한 피사체의 명암 데이터를 측정하기 위해 2개의 센서 어레이(좌측 센서 어레이, 우측 센서 어레이)를 포함하고, 2개의 센서 어레이를 통해 각각 측정된 센서 데이터는 제어부(50)로 전달된다.

제어부(50)는 측거부(20)에 의해 측정되는 센서 데이터를 사용하여 피사체까지의 거리를 측정한다.

제어부(50)가 센서 데이터를 사용하여 정상적인 측거가 가능한지의 여부를 판단하는 방법은 종래와는 달리 인접하는 센서 데이터들의 차 중 최대치와 최소치 사이의 차가 소정의 기준, 예를 들어 20보다 큰 경우 피사체의 명암차가 커서 정상적인 측거가 가능한 것으로 판단하고, 상기 차가 소정 기준, 즉 20보다 작은 경우에는 피사체의 명암차가 작아서 정상적인 측거가 불가능한 것으로 판단하여 오류로 판정한다.

초점 조절부(30)는 제어부(50)의 제어에 따라 피사체의 초점 조절 동작을 수행한다. 이 때, 초점 영역은 측거부(20) 및 제어부(50)에 의해 측정된 피사체까지의 거리를 통해 정해진다.

셔터부(40)는 제어부(50)의 제어에 따라 노출 동작을 행하여 촬영을 수행한다.

이하, 첨부한 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 패시브 방식의 자동 초점 조절 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 카메라 사용자가 특정 피사체를 촬영하기 위해 스위치부(10)를 조작하여 릴리즈 1단 스위치(S1)를 온시킨다(S10).

스위치부(10)의 릴리즈 1단 스위치(S1)가 온 상태가 되면, 제어부(50)는 피사체까지의 거리를 측정하기 위해 필요한 피사체의 명암 데이터를 측정하도록 측거부(20)에게 명령하고, 측거부(20)는 제어부(50)의 명령에 의해 2개의 센서 어레이를 사용하여 피사체의 명암 데이터를 측정한다. 이와 같이 2개의 센서 어레이에 의해 측정되는 피사체의 명암 데이터는 센서 데이터로써 제어부(50)로 전달된다(S20).

이 때, 측거부(20)로부터 제어부(50)로 전달되는 센서 데이터의 예가 도 5에 도시된다. 이 때, 도 5에 도시된 센서 데이터는 도 1에 도시된 데이터와 동일한 데이터를 사용한다.

제어부(50)는 도 5에 도시된 바와 같은 센서 데이터를 사용하여 피사체의 명암차가 정상 측거가 가능한 오류 판정 기준보다 큰지의 여부를 판단한다(S30).

이러한 판단을 하기 위해 제어부(50)는 각 센서 어레이에 의해 측정된 센서 데이터에서 인접한 센서 데이터들의 차를 먼저 구한다.

이 때, 인접한 센서 데이터들의 차는 바로 인접한 센서 데이터들의 차일 수도 있고, 또는 1개의 센서를 건너 그 다음 센서와의 데이터 차일 수도 있지만, 본 실시예에서는 후자인 1개의 센서를 사이에 둔 인접하는 센서 데이터들의 차를 구하는 것으로 가정하여 설명한다.

제어부(50)가 도 5에 도시된 센서 데이터 중 좌측 센서 어레이에 의해 측정된 센서 데이터를 사용하여 인접한 센서 데이터들의 차를 구한 결과, 최소치는 -26이고, 최대치는 23이 되고, 따라서, 최대치와 최소치 사이의 차는 49가 된다.

제어부(50)는 인접한 센서 데이터들의 차 중 최대치와 최소치 사이의 차가 오류 판정 기준, 예를 들어 20보다 큰 지의 여부를 판단한다.

상기 구해진 최대치와 최소치 사이의 차는 49로 오류 판정 기준인 20보다 크기 때문에 정상 측거가 가능한 것으로 판정되어 제어부(50)는 상기 센서 데이터를 사용하여 피사체까지의 거리를 계산한다(S40).

다음, 제어부(50)는 상기 측거 데이터에 의해 초점 조절량을 결정한 후, 초점 조절부(30)로 전달하여 카메라의 초점이 피사체에 맞춰지도록 한다(S50).

초점 조절부(30)에 의해 초점이 맞춰지면, 사용자는 피사체 촬영을 위해 릴리즈 2단 스위치(S2)를 온시킨다(S60).

릴리즈 2단 스위치(S1)가 온 상태가 되면, 제어부(50)는 셔터부(40)를 제어하여 촬영을 수행한다. 이 때, 셔터부(40)는 제어부(50)의 제어에 의해 셔터를 동작시켜 노출을 행하여 촬영을 수행한다(S70).

이상 설명한 바와 같이, 측거부(20)에 의해 측정된 피사체의 명암차가 본 발명의 실시예에 의한 오류 판정 기준보다 커서 정상 측거가 되어 정상 촬영이 수행되는 것은 종래의 방식에 의해 정상 측거가 되어 정상 촬영이 되는 경우와 그 결과가 동일하다. 즉, 종래의 방식에서도 도 5의 센서 데이터는 그 최대치가 83이고, 최소치가 27이며, 그 최대치와 최소치 사이의 차가 56으로 오류 판정 기준인 20보 다 크기 때문에 정상 측거가 되어 정상 촬영이 수행되는 측거 데이터가 된다.

이하, 측거부(20)로부터 측정되어 제어부(50)로 전달되는 피사체의 명암 데이터의 다른 예가 도 6에 도시된다. 도 6에 도시된 센서 데이터는 도 2의 센서 데이터와 동일하다.

제어부(50)는 도 6에 도시된 센서 데이터를 사용하여 피사체의 명암차가 정상 측거가 가능한 오류 판정 기준보다 큰 지의 여부를 판단하기 위해(S30), 각 센서 데이터에서 인접한 데이터들의 차를 구한다.

도 6에 도시된 센서 데이터 중 좌측 센서 어레이에 의해 측정된 센서 데이터를 예로 들어 설명하면, 인접한 데이터들의 차가 제어부(50)에 의해 처음부터 차례로 구해진다. 예를 들면, 차1, 차2, ···, 차N 순으로 구해진다. 이러한 차들 중에서 최대치와 최소치를 구하고, 그 최대치와 최소치 사이의 차를 또한 구한다.

이렇게 구해진 최소치는 0이고, 최대치는 7로써, 최대치와 최소치 사이의 차는 7이 된다.

제어부(50)는 상기에서 구해진 최대치와 최소치 사이의 차인 7이 오류 판정 기준인 20보다 작기 때문에 정상 측거가 불가능한 상태인 오류로 판정된다.

제어부(50)는 측거부(20)에 의해 측정된 센서 데이터가 오류로 판정되면 릴리즈 1단 스위치가 온 상태인가를 판단한 후(S80), 온 상태면 다시 릴리즈 2단 스위치가 온 상태인지를 판단한다(S90).

릴리즈 2단 스위치(S2)가 온 상태이면 촬영이 진행되는 상태이므로 촬영을 락(lock)시켜 불량 사진이 촬영되는 것을 방지한다(S100).

한편, 종래의 패시브 방식에서는 도 6에 도시된 센서 데이터는 그 최대치가 104이고, 최소치가 25로써, 최대치와 최소치 사이의 차가 79가 되어 오류 판정 기준인 20보다 크기 때문에 정상 측거가 되어 정상 촬영이 수행되었으나, 본 발명의 패시브 방식에 의해서는 상기 설명한 바와 같이 오류로 판정되어 촬영이 수행되지 않는다.

비록, 본 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.

본 발명에 따르면, 피사체의 명암차가 완만하여 정상적인 측거가 불가능한 경우에도 정상적인 측거가 가능한 것으로 판정하는 종래의 방식의 문제점이 제거되어 불량 사진이 촬영되는 것이 방지된다.

Claims (10)

1. 피사체의 명암 데이터를 측정하는 적어도 둘 이상의 센서 어레이를 포함하는 측거부; 및

   상기 측거부의 센서 어레이로부터 측정되는 명암 데이터 중 서로 인접하는 센서에 의해 측정되는 명암 데이터 사이의 차와 특정 기준값을 비교하여 자동 초점 조절 오류를 판정하는 제어부

   를 포함하며,

   상기 명암 데이터 사이의 차는 서로 인접하는 센서에 의해 측정된 명암 데이터들 사이의 차 중 최대치와 최소치 사이의 차인 것을 특징으로 하는 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 명암 데이터 사이의 차가 특정 기준값보다 작은 경우 자동 초점 조절 오류로 판정되는 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 서로 인접하는 센서는 직접 인접하는 센서인 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 서로 인접하는 센서는 하나의 센서를 사이에 두고 인접하는 센서인 패시브 방식의 자동 초점 조절 장치.
6. 피사체의 명암 데이터를 측정하는 단계;

   상기 측정된 명암 데이터 중 서로 인접하는 위치의 명암 데이터들 사이의 차와 특정 기준값을 비교하는 단계; 및

   상기 단계에서 서로 인접하는 위치의 명암 데이터들 사이의 차가 특정 기준값보다 작은 경우 자동 초점 조절 오류로 판정하는 단계

   를 포함하며,

   상기 명암 데이터들 사이의 차는 서로 인접하는 센서에 의해 측정된 명암 데이터들 사이의 차 중 최대치와 최소치 사이의 차인 것을 특징으로 하는 패시브 방식의 자동 초점 조절 방법.
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,

   상기 서로 인접하는 센서는 직접 인접하는 센서인 패시브 방식의 자동 초점 조절 방법.
9. 제6항에 있어서,

   상기 서로 인접하는 센서는 하나의 센서를 사이에 두고 인접하는 센서인 패시브 방식의 자동 초점 조절 방법.
10. 사용자의 조작에 따른 신호를 출력하는 스위치부;

    피사체의 명암 데이터를 측정하는 적어도 둘 이상의 센서 어레이를 포함하는 측거부;

    상기 스위치부를 통한 사용자의 조작에 따라 상기 측거부가 피사체의 명암 데이터를 측정하도록 제어하고, 상기 측거부의 센서 어레이로부터 측정되는 명암 데이터 중 서로 인접하는 센서에 의해 측정되는 명암 데이터 사이의 차와 특정 기준값을 비교하여 초점 조절 오류를 판정하는 제어부;

    상기 제어부의 제어에 의해 피사체에 대한 초점 조절을 수행하는 초점 조절부; 및

    상기 제어부의 제어에 의해 노출 동작을 행하여 촬영을 수행하는 셔터부

    를 포함하며,

    상기 명암 데이터 사이의 차는 서로 인접하는 센서에 의해 측정된 명암 데이터들 사이의 차 중 최대치와 최소치 사이의 차인 것을 특징으로 하는 패시브 방식의 자동 초점 조절 카메라 시스템.

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