KR100723596B1 - 자동초점 조정장치 및 이것을 포함하는 촬상장치 - Google Patents

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Abstract

기록 포맷에 따라 초점 상태를 신뢰성있게 실현하는 자동초점 조정장치 및 촬상장치가 제공된다. 각 장치에서는, 촬영모드(기록방식)에 따라, 화상의 선예도를 나타내는 AF 평가값을 생성하는 처리를 변경함으로써, 자동초점 조절이 구현된다.
자동초점조정, 기록포맷, HF 포맷, SD 포맷, 선예도, AF 평가값

Description

자동초점 조정장치 및 이것을 포함하는 촬상장치{AUTO-FOCUSING APPARATUS AND IMAGE PICKUP APPARATUS INCLUDING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 국면에 따른 촬상장치의 개략 블록도이고,
도 2는 도 1에 도시된 촬상장치의 CCD의 일례를 도시하는 개략 평면도이고,
도 3은 촬상장치에서의 AF 제어에 대한 순서도이고,
도 4는 필터 계수가 설정되고 AF 평가값이 취득되는 도 3에 도시된 단계 301의 상세한 순서도이고,
도 5는 밴드패스필터인 유한 임펄스 응답(FIR) 디지털 필터의 구성예에 대한 개략 블록도이고,
도 6은 미세 구동처리가 수행되는 도 3에 도시된 단계 303의 상세한 순서도이고,
도 7은 미세 구동처리가 수행될 때, 시간 경과와 포커스렌즈의 위치간의 관계를 도시하는 그래프이고,
도 8은 힐-클라이밍 구동처리가 수행되는 도 3에 도시된 단계 310의 상세한 순서도이고,
도 9는 힐-클라이밍 구동처리가 수행될 때의 포커스렌즈의 동작에 대한 그래 프이고,
도 10은 도 1에 도시된 촬상장치의 변형예인 촬상장치의 개략 블록도이고,
도 11은 영상신호의 고주파 및 저주파성분에 대한 포커스렌즈의 위치와 AF 평가값간의 관계를 도시하는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 제1렌즈군 102 : 변배렌즈
103 : 조리개 104 : 제2렌즈군
105 : 포커스렌즈 106 : CCD
107 : TG 108 : A/D 변환기
109 : FIFO 메모리 110 : 카메라신호 처리회로
111 : 기록장치 113 : 모터
114 : 드라이버 115 : AF 평가값 처리회로
116 : 제어부
본 발명은 일반적으로 촬상장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 촬상장치의 자동초점 조정장치에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들어, 기록신호의 포맷에 따라 최적의 자동초점 제어를 수행하는 자동초점 조정장치 및 촬상장치에 적합하 다.
최근, 비디오 카메라의 자동초점(AF : auto-focus) 조정장치는, 촬상소자(예를 들어, CCD) 등에 의해 피사체 화상을 광전 변환해서 얻어지는 영상신호로부터 화면의 선예도(sharpness)가 검출되어 AF 평가값으로서 작용하고, 최대 AF 평가값을 달성하도록 포커스렌즈의 위치를 제어해서 초점 조절이 수행되는 방식이 주류이다.
AF 평가값으로서, 일반적으로, 밴드패스필터에 의해 추출된 영상신호의 고주파성분의 레벨이 사용되고 있다. 다시 말하면, 도 11에 도시한 것과 같이, 일반적인 피사체가 촬영될 경우, 피사체가 더 많이 초점에 맞을수록(피사체가 더욱 초점에 근접할수록), AF 평가값은 더욱 커진다. 이러한 경우, 그 때문에 레벨을 최대로 하는 점이 초점으로 규정된다. 한편, AF 평가값은, 영상신호의 주파수대역에 대한 밴드패스필터의 중심주파수를 높게 하면, AF 평가값의 그래프가 급격한 형상을 가지게 되고, 상기 중심주파수를 낮게 하면, 상기 그래프가 완만한 형상을 가지게 된다는 특성이 있다고 알려져 있다. 도 11은 영상신호의 고주파 및 저주파성분 각각의 포커스렌즈 위치와 AF 평가값간의 관계에 대한 그래프로서, 세로 및 가로축은 각각 AF 평가값과 포커스렌즈의 위치를 나타내고 있다.
AF 평가값을 추출하는 밴드패스필터의 주파수 특성은, 포커스렌즈를 그 초점의 인접한 곳에서 그리고 초점 심도 내에서 이동시킴으로써 AF 평가값의 충분한 변동(감소)이 얻어지도록 설정되어, AF 평가값의 피크를 명확하게 나타내며, 또한, 포커스렌즈가 초점으로부터 멀어지는 방향으로 이동하더라도, 초점 심도 정도의 포 커스렌즈의 이동에 의해 AF 평가값의 명확한 차이가 얻어질 수 있다.
한편, 기록방식에 대하여, 표준해상도(SD : Standard Definition) 포맷(720H x 480V)의 공지된 방식에 더하여, 상기 공지된 SD 방식보다 더 높은 고해상도(HD : High Definition) 포맷(1440H x 1080V)의 방식이 제안되어 있다. 이러한 포맷에 대응하여, CCD의 모든 영역(area)으로부터 HF 포맷을 갖는 영상신호와, 축소처리를 적용하여 CCD의 일부의 영역으로부터 SD 포맷을 갖는 또 다른 영상신호를 생성하고, 이들 신호를 기록하는 비디오 카메라가 제안되어 있다. 전술한 것과 같이 서로 상이한 기록방식의 촬영모드를 가지는 이러한 비디오 카메라에 대해, HF 포맷을 갖는 영상신호에 대해 공통의 처리를 적용하여 AF 평가값을 생성하고, 포커스렌즈의 위치를 제어하여 초점을 조절하는(AF 제어를 수행하는) 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특개평7-107359호 참조)
전술한 특허 문헌에 제안된 방법에서는, 영상신호의 기록포맷에 관계없이, 화상신호에 대해 공통의 처리를 적용함으로써 AF 평가값을 생성하여, AF 제어를 수행한다. 따라서, HD 포맷에 대해 조절된 주파수특성을 갖는 밴드패스필터는, 초점 근처에서 포커스렌즈가 HD 포맷에 따라 초점 심도의 양에 의해 구동되더라도, AF 평가값의 변화(감소)가 그 피크를 인식할 수 있게 얻어지도록 설정된다. 상기 설정에 대응하여, AF 제어를 수행하기 위하여, 포커스 이동량의 값과, 평가값의 변화의 판정 등이 설정된다.
그러나, 화상은 SD 포맷에 따라 축소된 방식으로 표시되므로, 화면상에서 흐려짐(blur)을 인식시키기 위한 포커스 이동량은 HD 포맷보다 더 크다. 따라서, 동일한 포커스 이동량에 의한, 영상신호의 표시 화면상에서의 흐려짐의 변화는 HD 포맷보다 SD 포맷에서 인식하기 어려우므로, 촬영자가 AF의 움직임을 인식하는 것을 더 어렵게 한다. 바꾸어 말하면, HF 포맷에 따라 수행되는 것과 동일한 방식으로, SD 포맷에 따라 AF 동작이 수행되면, AF 대응에 대한 사용감이 상당히 열화된다.
SD 포맷에서의 AF 평가값의 생성처리가 HD 포맷에 맞추어지면, 밴드패스필터는 높은 중심주파수를 가지고, AF 평가값은 상기 공지된 SD 포맷보다 더 가파른 특성 형상을 가진다. 이에 따라, 큰 흐려짐이 발생할 때에 초점의 방향을 판정하기가 어렵게 되어, SD 포맷 전용의 다른 모델보다 AF 성능이 뒤떨어지게 된다.
한편, SD 포맷에 대해 맞춘 주파수특성을 갖는 밴드패스필터가 사용되면, AF 평가값이 포커스렌즈 위치에 대해 더 넓은 형상을 가지게 됨으로써, HD 포맷에 따른 초점 심도 내에서, 포커스렌즈가 초점 근처에서 구동되더라도, 초점이 명확하게 인식되지 않는다.
HD 및 SD 포맷에 대해 각각 최적인 AF 평가값이 필요하지만, 포맷 방식에 따라 최적의 AF 평가값을 생성하는 촬상장치 및/또는 AF 장치가 현재까지는 존재하지 않는다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 촬영모드(기록방식)에 따라, 초점 상태를 신뢰성 있게 실현할 수 있는 자동초점 조정장치, 촬상장치 및 그 제어방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 피사체를 반영하는 피사체 광속으로부터 제1영상신호를 생성하는 제1신호 생성부와, 상기 영상신호로부터 화상의 선예도를 나타내는 자동초점(AF) 평가값을 생성하는 평가값 생성부와, 최대 AF 평가값을 달성하도록 상기 피사체 광속의 초점의 위치를 조절하는 초점조정부재를 제어하는 제어부와, 상기 제1영상신호로부터 적어도 2개의 서로 상이한 기록 포맷에 대응하는 영상신호를 생성하는 제2신호 생성부와, 상기 기록 포맷들 중에서 대응하는 하나의 기록 포맷에 따라 상기 평가값 생성부의 특성을 변경하는 변경부를 구비하는 자동초점 조정장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부한 도면을 참조하여 이루어지는 아래의 설명으로부터 명확해지며, 도면 전반에 걸쳐, 동일한 도면번호는 동일 또는 유사한 부품을 나타낸다.
명세서의 일부에 포함되어 명세서를 구성하는 첨부 도면은 그 상세한 설명과 함께, 본 발명의 실시예를 예시하고, 본 발명의 원리를 설명하는데 기여한다.
첨부 도면에 따라, 본 발명의 전형적인 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 각 도면에서 동일한 부품은 동일한 번호로 식별되며, 그 설명은 반복되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상장치(1)의 개략 블록도이다. 도 1에 도시한 것과 같이, 촬상장치(1)는 고정된 제1렌즈군(101)과, 배율 변경을 수행하는 변배(變倍)렌즈(102)와, 제1렌즈군(101)과 변배렌즈(102)를 투과하는 광량을 조절하는 노출부로서 기능하는 조리개(aperture)(103)와, 제2렌즈군(104)과, 배율 변경에 의해 발생되는 초점면 이동의 보상 기능과, 초점조정 기능이 합성된 초점 보상렌즈(이하, "포커스렌즈"라 함)(105)를 포함한다.
또한, 촬상장치(1)는, 제1렌즈군(101), 변배렌즈(102), 조리개(103), 제2렌즈군(104) 및 포커스렌즈(105)를 투과한 피사체 화상이 결상되고, 이 피사체 화상을 광전 변환하는 CCD(Charge Coupled Device) 등의 고체촬상소자(106)를 포함한다. 도 2에 도시한 것과 같이, 본 실시예에 따른 CCD(106)는 HD 포맷용으로 충분한 화소와, 16:9의 가로세로 비율(aspect ratio)을 가진다. 도 2는 촬상장치(1)의 CCD(106)의 개략 평면도이다.
도 2로부터 알 수 있는 것과 같이, SD 포맷 및 HD 포맷에 대하여, CCD(106)는 예를 들어, 16:9의 가로세로 비율을 갖는 영역(1440H x 1080V)으로부터 HD 포맷(1440H x 1080V)에 따른 영상신호와, 축소처리를 적용하여 4:3의 가로세로 비율을 갖는 영역(예를 들어, 1080H x 1080V)으로부터 SD 포맷(720H x 480V)에 따른 또 다른 영상신호를 생성한다.
다시 도 1로 돌아가서, 촬상장치(1)는, CCD(106)를 구동하기 위한 소정 타이밍의 타이밍신호를 생성하는 펄스발생기(타이밍 발생기(TG : Timing Generator))(107)와, 샘플링 및 이득 조절한 후에, CCD(106)에 의해 광전 변환된 전기신호를 디지털 영상신호로 변환(디지털화)하는 CDS/AGC/A/D 변환기(이하, "A/D 변환기"라 함)를 더 포함한다.
또한, 촬상장치(1)는, FIFO(First-in First-out) 메모리(109)와, 후술하는 카메라신호 처리회로(110)를 포함한다. FIFO 메모리(109)는 H 방향을 따라 A/D 변환기(108)의 출력으로부터, 카메라신호 처리회로(110)에서 사용되는 영역에 존재하는 신호만(예를 들어 HD 포맷에서는, 1H 당 1440화소 모두, SD 포맷에서는, 1H 당 1080 화소만)을 절단하여, 클록의 타이밍을 조절한다.
카메라신호 처리회로(110)는 FIFO 메모리(109)의 출력신호를 후술하는 기록장치(111)에 대응한 신호로 처리한다. 카메라신호 처리회로(110)는, 예를 들어, HD 포맷을 갖는 1440H x 1080V의 영상신호와, 축소처리를 적용하여 SD 포맷을 갖는 720H x 480V의 영상신호를 생성한다.
촬상장치(1)는 자기 테이프, 광 디스크, 반도체 메모리로 이루어지며 화상 데이터를 기록하는 기록장치(111)와, HD 및 SD 포맷 사이에서 기록모드를 선택하는 선택스위치(112)이다.
촬상장치(1)는 후술하는 제어부(116)와, 포커스렌즈(105)를 구동하는 액추에이터로서 기능하는 모터(113)와, 제어부(116)로부터의 신호에 응답하여 모터(113)를 구동하는 드라이버(114)를 더 포함한다.
촬상장치(1)는, FIFO 메모리(109)의 출력신호 중에서 초점 검출에 사용되는 고주파성분을 추출하는 AF 평가값 처리회로(115)와, AF 평가값 처리회로(115)의 출력신호에 의거하여 드라이버(114)를 제어하여 포커스렌즈(105)를 구동하는 제어부(116)를 더 포함한다.
이하, 촬상장치(1)의 촬영동작에 대해 설명한다. 촬상장치(1)의 제1렌즈군(101) 및 변배렌즈(102)를 투과하는 피사체의 광속의 양은 조리개(103)에 의해 조절되고, 그 다음, 제2렌즈군(104)및 포커스렌즈(105)를 통해 CCD(106)의 수광면에 광속의 화상이 결상된다. 피사체 화상은 CCD(106)의 광전 변환에 의해 전기신호로 변환되어 A/D 변환기(108)에 출력된다. A/D 변환기(108)는 받아들인 신호에 대하여 각종 신호처리를 적용하여 소정의 신호를 생성하고, 생성된 신호를 디지털신호(화상 데이터)로 변환한다.
신호처리회로(110)에서 사용되는 영역에 존재하는, A/D 변환기(108)로부터 출력된 디지털신호의 일부만 FIFO 메모리(109)에 의해 절단되고, 신호처리회로(110)에 송신되며, 기록장치(111)에 대응하는 신호로 처리되어, 영상신호로서 기록장치(111)에 기록된다.
FIFO 메모리(109)에 의해 절단된 영상신호는 전술한 신호처리회로(110)와 함께, AF 평가값 처리회로(115)에도 출력된다. 상기 신호를 수신하고 나서, AF 평가값 처리회로(115)는 밴드패스필터 등에 의해 그 고주파성분을 추출하여, AF 평가값을 산출한다. 전술한 것과 같이, AF 평가값 처리회로(115)는 AF 제어를 수행하는 공정에서, CCD(106)에 의해 생성되는 영상신호의 소정의 고주파성분을 검출하는 고주파 추출부를 가진다.
TG(107)는 소정의 타이밍신호를 CCD(106)에 출력한다. 수신된 타이밍신호에 응답하여, CCD(106)는 상기 타이밍신호에 동기되어 구동된다.
제어부(116)는 드라이버(114)를 제어함으로써, 모터(113)에 의해 포커스렌즈(105)를 구동한다. 즉, AF 평가값 처리회로(115)에서 산출된 AF 평가값에 의거하 여, 제어부(116)는 드라이버(114)를 제어하여 모터(113)를 구동하고, 포커스렌즈(105)를 초점 위치에 이동시키는 AF 제어를 수행한다.
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여, 촬상장치(1)의 제어부(116)에 의해 수행되는 AF 제어에 대해 상세하게 설명한다. 도 3은 촬상장치(1)에서 수행되는 AF 제어(300)의 순서도이다.
도 3은 촬상장치(1)에서 수행되는 AF 제어(300)의 순서도이다. 제어부(116)는 후술하는 필터계수를 설정하여 AF 평가값 처리회로(115) 내의 밴드패스필터의 주파수특성을 변경하고, AF 평가값 처리회로(115)로부터 AF 평가값을 취득한다(단계 301). 이하, 도 4를 참조하여, AF 평가값의 취득 및 필터계수의 설정에 대해 설명한다. 도 4는 필터계수의 설정 및 AF 평가값의 취득이 수행되는 단계 301의 상세한 순서도이다.
촬상장치(1)의 촬영모드로서 HD 및 SD 포맷 모드 중에서 어느 모드가 선택되는지 판단된다(단계 3011). 본 실시예에서는, 예시적으로, 촬상장치(1)가 HD 포맷 모드가 선택된 것으로 판단하고 있지만, 물론, 상기 장치가 SD 포맷 모드가 선택된 것으로 판단할 수도 있음은 당업자라면 이해할 것이다.
촬상장치(1)의 촬영모드가 HD 포맷 모드이면, HD 포맷용의 필터 설정이 수행되며(단계 3012), SD 포맷 모드이면(즉, HD 포맷 모드가 아니면), SD 포맷용의 필터 설정이 수행된다(단계 3013). 한편, 필터 설정부는 AF 평가값 처리회로(115) 내의 밴드패스필터의 설정값을 변경한다. 보다 구체적으로, 밴드패스필터가 도 5에 도시한 것과 같은 FIR 디지털 필터인 경우, 도 5에 도시된 h0 내지 h4 값을 변경 함으로써, 밴드패스필터의 설정값이 변경될 수 있다. 본 실시예에서는, 밴드패스필터의 예로서 FIR 디지털 필터가 도시되어 있지만, 밴드패스필터는 이것에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시를 가능하게 하는 것이면, 무한 임펄스 응답(IIR : Infinite Impulse Response)형이나, 그 외의 형태일 수도 있다. 도 5는 밴드패스필터의 일례로서의 FIR 디지털 필터의 개략 블록도이다.
도 4로 돌아가서, 필터 설정을 완료한 후, 설정된 필터에 대응(즉, HD 포맷 모드나 SD 포맷 모드에 대응함)하는 AF 평가값이 취득되고(단계 3014), 단계 301의 처리가 종료된다. 예를 들어, 각각의 HD 포맷 및 SD 포맷에 따른 AF 평가값의 피크가 서로 일치하도록 이득 조절이 수행된다.
단계 3011 내지 단계 3013에 의해, 서로 상이한 HD 및 SD 포맷 모드의 촬영모드 중에서 하나의 모드에 따라 AF 평가값 생성처리의 특성이 변경될 수 있음으로써, 각각의 촬영모드에 대해 최적의 AF 평가값을 제공할 수 있다.
그 결과, SD 포맷 모드에서는, 공지된 SD 포맷과 유사한 AF 평가값의 특성을 제공하도록 밴드패스필터의 주파수특성이 설정됨으로써, SD 포맷 전용의 필터 모델과 유사한 AF 성능을 달성할 수 있다.
한편, HD 포맷 모드에서는, 밴드패스필터의 중심주파수를 SD 포맷 모드보다 더 높게 설정함으로써, SD 포맷에 따른 AF 평가값보다 밴드패스필터의 더 가파른 특성 형상을 달성하기 위하여, 초점 근처에서 HD 포맷에 따른 초점 심도 내에서 포커스렌즈(105)가 구동되면, 초점이 명확하게 인식되어, 초점 상태를 신뢰성 있게 달성할 수 있다.
도 3으로 돌아가서, 필터 계수의 설정과 AF 평가값의 취득을 완료한 후에는, 촬상장치(1)가 미세 구동모드인지 판단된다(단계 302). "예"이면, 미세 구동처리가 수행되고(단계 303), "아니오"이면, 후술하는 단계 309로 이행한다.
미세 구동처리에서는, 포커스렌즈(105)를 화면상에서 인식할 수 없을 정도로 미세한 진폭으로 이동시킴으로써, 초점 상태에 도달한 것인지 판단된다. 초점 상태에 도달하지 않은 경우에는, 초점 상태에 도달하기 위해 어느 방향으로 포커스렌즈(105)를 구동해야 하는지, 즉, 초점이 어느 방향에 존재하는지 판단된다. 이하, 도 6을 참조하여 미세 구동처리에 대해 상세하게 설명한다. 도 6은 미세 구동처리가 수행되는 단계 303의 상세한 순서도이다.
도 6으로부터 알 수 있는 것과 같이, 우선, 현재의 모드가 0(zero)인지 판단된다(단계 3031). "예"이면, 최고 근접측의 렌즈 위치에서의 처리가 수행되고, "아니오"이면, 후술하는 단계 3034로 이행한다.
최고 근접측의 렌즈 위치에서의 처리로서는, 우선, AF 평가값이 무한측 AF 평가값으로서 기억된다(단계 3032). 한편, 여기서 설명되는 AF 평가값은, 후술하는 모드 2에서 무한측에 포커스렌즈(105)가 배치되어 있을 때에 CCD(106)에 축적된 전하로부터 생성되는 영상신호에 의한 것이다. 그리고, 모드가 가산되고(단계 3033), 미세 구동처리(최고 근접측의 렌즈 위치에서의 처리)가 종료된다. 상기 가산으로 인해 모드가 4이상이 될 경우에는, 모드가 0으로 리셋된다.
단계 3031에서 현재의 모드가 0이 아닌 것으로 판단되면, 다음으로, 현재의 모드가 1인지 판단된다(단계 3034). "예"이면, 렌즈를 무한측으로 구동하는 처리 가 수행된다. "아니오"이면, 후술하는 단계 3046으로 이행한다.
렌즈를 무한 거리를 향해 구동하는 처리로서는, 우선, 촬상장치(1)의 촬영모드로서 HD 및 SD 포맷 모드 중에서 어느 모드가 선택되는 것인지 판단된다(단계 3035). 한편, 본 실시예에서는, 예시적으로, 상기 촬상장치(1)가 HD 포맷 모드인 것으로 판단되며, 물론, 상기 장치가 SD 포맷 모드인 것으로 판단될 수도 있음을 당업자는 이해할 것이다.
촬상장치(1)의 촬영모드가 HD 포맷 모드이면, HD 포맷 모드용의 진동 진폭과 중심이동 진폭이 연산된다(단계 3036). 이들 각 진폭은 초점 심도에 대해, 화면에서 인식할 수 없는 크기로 설정되는 것이 일반적이다.
촬상장치(1)의 촬영모드가 SD 포맷 모드이면(즉, 촬영모드가 HD 포맷 모드가 아니면), SD 포맷 모드용의 진동 진폭과 중심이동 진폭이 연산된다(단계 3037). 이들 진폭은 초점 심도에 대해, 축소 처리를 고려하여, 화면에서 인식할 수 없는 크기로 설정하는 것이 일반적이다.
HD 포맷용 또는 SD 포맷용의 진동 진폭 및 중심이동 진폭의 연산을 완료하면, 모드 0에서의 무한측 AF 평가값과 후술하는 모드 3(HD 또는 SD모드에 대응)에서의 최고 근접측 AF 평가값이 서로 비교된다(단계 3038).
단계 3038에서, 무한측 AF 평가값이 최고 근접측 AF 평가값보다 더 크다고 판단되면, 렌즈의 구동 진폭은 (진동 진폭 + 중심이동 진폭)으로 설정된다(단계 3039). 무한측 AF 평가값이 최고 근접측 AF 평가값보다 더 작다고 판단되면, 렌즈의 구동 진폭은 진동 진폭으로 설정된다(단계 3040).
다음으로, 포커스렌즈(105)는 무한측을 향해 단계 3039 또는 단계 3040에서 판정된 구동 진폭에 의해 구동된다(단계 3041). 포커스렌즈(105)를 구동할 때에는, 소정의 연속 횟수 동안, 초점 방향으로 판정되는 방향이 서로 동일한지 판단된다(단계 3042).
"예"이면, 초점 방향이 판정되고(단계 3043), 단계 3033으로 이행한다. "아니오"이면, 포커스렌즈(105)가 동일 영역에서 소정의 횟수 동안 왕복을 반복하는지 더 판단된다(단계 3044).
"아니오"이면, 모드가 가산되고(단계 3033), 미세 구동처리가 종료된다. "예"이면, 초점 판정이 수행되고(단계 3045), 단계 3033으로 이행한다.
단계 3034에서, 현재의 모드가 1이 아닌 것으로 판단되면, 다음으로, 현재의 모드가 2인지 판단된다(단계 3046). "예"이면, 무한 렌즈 위치에서의 처리가 수행된다. "아니오"이면, 후술하는 단계 3048로 이행한다.
무한 렌즈 위치에서의 처리로서는, 취득된 AF 평가값이 최고 근접측 AF 평가값으로서 기억되고(단계 3047), 단계 3033으로 이행한다. 한편, 여기서 설명된 AF 평가값은, 모드 0에서 최고 근접측에 포커스렌즈(105)가 배치되어 있을 때에 CCD(106)에 축적된 전하로부터 생성되는 영상신호에 의한 것이다.
단계 3046에서, 현재의 모드가 2가 아닌 것으로 판단되면, 모드 3으로 판단된다. 다음으로, 촬상장치(1)의 촬영모드로서, HD 및 SD 포맷 모드 중에서 어느 모드가 선택되는지 판단된다(단계 3048).
HD 포맷 모드가 선택되면, HD 포맷 모드용의 진동 진폭과 중심이동 진폭이 연산된다(단계 3049). 이들 진폭은 초점 심도에 대해, 화면에서 인식할 수 없는 크기로 설정하는 것이 일반적이다.
SD 포맷 모드가 선택되면(즉, 촬영모드가 HD 포맷 모드가 아니면), SD 포맷용의 진동 진폭과 중심이동 진폭이 연산된다(단계 3050). 이들 진폭은 초점 심도에 대해, 축소처리를 고려하여, 화면에서 인식할 수 없는 크기로 설정하는 것이 일반적이다.
HD 포맷용 또는 SD 포맷용의 진동 진폭과 중심이동 진폭의 연산을 완료하면, 모드 0에서의 무한측 AF 평가값과 모드 2에서의 최고 근접측 AF 평가값이 서로 비교된다(단계 3051).
단계 3051에서, 최고 근접측 AF 평가값이 무한측 AF 평가값보다 더 크다고 판단되면, 렌즈의 구동 진폭은 (진동 진폭 + 중심이동 진폭)으로 설정되고(단계 3052), 최고 근접측 AF 평가값이 무한측 AF 평가값보다 더 작다고 판단되면, 렌즈의 구동진폭은 진동 진폭으로 설정된다(단계 3053).
다음으로, 포커스렌즈(105)는 무한측을 향해 단계 3052 또는 단계 3053에서 판단된 구동 진폭에 의해 구동되고, 단계 3042로 이행한다.
도 7은 단계 3031 내지 단계 3054에서 수행되는 미세 구동처리의 시간 경과에 대한 포커스렌즈(105)의 동작을 도시한 것이다. 도 7에서, 수평축 및 수직축은 각각 시간 및 포커스렌즈(105)의 위치를 나타낸다. 또한, 도면의 상부에 도시된 아래로 돌출된 주기적인 파형은 영상신호의 수직동기신호를 나타내고 있다.
도 7로부터 알 수 있는 것과 같이, 기간 A 및 B 동안에 CCD(106)에 축적된 전하(도면에서 타원으로 도시됨)에 각각 대응하는 AF 평가값 EVA 및 EVB는 시간 TA 및 TB에 제어부(116)에서 취득된다. 시간 TC에는, AF 평가값 EVA 및 EVB가 서로 비교된다. EVB가 EVA보다 더 크면, 진동 중심이 이동하게 되고, EVA가 EVB보다 더 크면, 진동 중심이 이동하지 않는다. 한편, 도 7에 도시된 포커스렌즈(105)의 이동량은 초점 심도에 대해 화면에서 인식할 수 없는 크기로 설정된다.
도 3으로 돌아가서, 미세 구동처리(단계 303)를 완료하면, 초점 판정(단계 3045)이 이루어지는지 판단된다(단계 304). "예"이면, 초점 상태에서 AF 평가값이 기억되고(단계 305), 재시작 판정모드로 이행한다(단계 306).
"아니오"이면, 미세 구동처리(단계 303)에서 초점 방향의 판정(단계 3043)이 수행되는지 판단된다(단계 307). "예"이면, 힐-클라이밍 구동 모드로 이행한다(단계 308). "아니오"이면, 단계 302로 돌아가서 미세 구동처리가 계속된다.
단계 302에서는, 촬상장치(1)가 미세 구동모드가 아닌 것으로 판단되면, 다음으로, 촬상장치(1)가 힐-클라이밍 구동 모드인지 판단된다(단계 309). "예"이면, 힐-클라이밍 구동처리가 수행되고(단계 310), "아니오"이면, 후술하는 단계 314로 이행한다.
힐-클라이밍 구동처리에서는, AF 평가값이 증가하는 방향으로 소정의 속도로 포커스렌즈(105)가 구동된다. 이제, 도 8을 참조하여, 힐-클라이밍 구동처리에 대해 설명한다.
도 8은 도 3의 단계 310에서 수행되는 힐-클라이밍 구동처리의 상세한 순서 도이다. 도 8로부터 알 수 있는 것과 같이, 우선, AF 평가값이 전회의 평가값보다 더 큰지 판단된다(단계 3101). "예"이면, 전회의 순방향으로 소정의 속도로 포커스렌즈(105)가 힐-클라이밍 구동되어(단계 3102), 힐-클라이밍 구동처리가 종료된다.
단계 3101에서, AF 평가값이 전회의 평가값보다 작은 것으로 판단되면, 다음으로, AF 평가값이 피크를 지난 것인지 판단된다(단계 3103). "예"이면, 힐-클라이밍 구동처리가 종료된다. 반면에, AF 평가값이 그 피크를 오르지 않고 감소하면, 전회의 역방향으로 소정의 속도로 포커스렌즈(105)가 힐-클라이밍 구동되고(단계 3104), 힐-클라이밍 구동처리가 종료된다.
도 9는 힐-클라이밍 구동처리가 수행될 때의 포커스렌즈(105)의 동작을 도시한 것이다. 도 9에서, 수평 및 수직축은 각각 포커스렌즈(105)의 위치와 AF 평가값을 나타내고 있다. 도 9를 참조하면, 동작 α의 경우에는, AF 평가값이 피크를 지나서 감소하고 있으므로, 그 초점이 존재하는 것으로 판정하여, 힐-클라이밍 구동처리가 종료되고, 그 동작은 미세 구동처리로 이행한다. 반면, 동작 β의 경우에는, AF 평가값이 피크를 넘지 않고 감소하고 있으므로, 포커스렌즈(105)가 잘못된 방향으로 이동하게 되는 것으로 판정하여, 그 방향이 반전되고, 힐-클라이밍 구동처리가 계속된다.
도 3으로 돌아가서, 힐-클라이밍 구동처리(단계 310)를 완료하면, 힐-클라이밍 구동처리에서 AF 평가값이 피크를 지난 것인지 판단된다(단계 311). "아니오"이면, 단계 301로 돌아가서 힐-클라이밍 구동처리가 계속된다.
"예"이면, 단계 310에서 수행되는 힐-클라이밍 구동처리에서, AF 평가값의 피크를 제공하는 위치로 돌아가도록 포커스렌즈(105)가 설정되고(단계 312), 그 다음에 정지 모드로 이행한다(단계 313).
단계 309에서, 촬상장치(1)가 힐-클라이밍 구동 모드가 아닌 것으로 판단되면, 다음으로, 촬상장치(1)가 정지 모드인지 판단된다(단계 314). "예"이면, AF 평가값이 그 피크를 제공하는 포커스렌즈(105)의 위치에 돌아오는지 더욱 판단된다(단계 315). "예"이면, 미세 구동모드로 이행한다(단계 316). "아니오"이면, 변경없이 AF 평가값을 그 피크로 되돌아오게 하는 처리가 계속되고, 단계 301로 돌아간다. 촬상장치(1)가 정지 모드가 아니면(단계 314), 단계 317 및 그 이후로 진행하여 초점 및 재시작 판정처리가 수행된다.
초점 및 재시작 판정처리에서는, 우선, AF 평가값과 최신의 값을 비교하여 AF 평가값이 크게 변동하는지 판단된다(단계 317). "예"이면, 미세 구동모드로 이행한다(단계 318). "아니오"이면(즉, AF 평가값이 크게 변동하지 않으면), 변경없이 정지하여 단계 301로 돌아간다.
이상 설명한 것과 같이, 제어부(116)는, 재시작 판정처리, 미세 구동처리, 힐-클라이밍 구동처리, 및 정지를 반복하면서, AF 평가값의 최대값이 항상 얻어지도록 포커스렌즈(105)의 구동을 제어함으로써, 초점 상태를 유지할 수 있다.
다음으로, 도 10을 참조하여, 촬상장치(1)의 변형예인 촬상장치 1A에 대해 설명한다. 도 10은 촬상장치 1A의 개략 블록도이다. 도 10에 도시한 것과 같이, 촬상장치 1A는 제1렌즈군(101)과, 변배렌즈(102)와, 조리개(103)와, 제2렌즈군(104)과, 포커스렌즈(105)와, CCD(106)와, 펄스발생기(TG)(107)와, A/D 변환기(108)와, FIFO 메모리(109)와, 카메라신호 처리회로(110)와, 기록장치(111)와, 선택 스위치(112)와, 모터(113)와, 드라이버(114)와, AF 평가값 처리회로 115A와, 제어부(116)를 포함한다.
AF 평가값 처리회로 115A는 카메라신호 처리회로(110)의 출력신호 중에서 초점 검출에 사용되는 고주파성분을 추출한다. 본 실시예에서는, SD 포맷에 따른 신호가 축소처리를 행한 후에 AF 평가값 처리회로 115A로 입력되므로, 그 샘플링주기는 촬상장치(1)의 샘플링주기와 상이하다. 따라서, AF 평가값 처리회로 115A 내의 밴드패스필터는 샘플링 주기를 고려하여 상이한 방식으로 설정되어야 한다. 이에 따라, 촬상장치(1)의 HD 및 SD 포맷 중에서 대응하는 하나의 포맷에 따라 그것과 동일한 주파수대역을 추출하도록 필터 계수가 설정된다.
제어부(116)에 의해 수행되는 AF 제어는, AF 평가값 처리회로 115A에 대한 입력의 상이함을 제외하고는, 도 3 내지 도 9를 참조하여 설명한 것과 동일하다.
촬상장치 1 및 1A와, 촬상장치 1 및 1A에서 수행되는 AF 제어(300)에 의하면, 서로 상이한 HD 및 SD 포맷 모드의 촬영모드 중에서 어느 하나에 따라 AF 평가값 생성처리의 특성이 변경될 수 있으므로, 각각의 촬영모드에 대해 최적의 AF 평가값을 제공할 수 있다.
따라서, SD 포맷 모드에서, 촬상장치 1 및 1A는, AF 평가값이 공지된 SD 포맷 모드에서와 동일한 특성을 가지도록 밴드패스필터의 특성을 설정할 수 있으므로, SD 포맷 전용의 모델과 동일한 AF 성능을 실현할 수 있다.
반면, HD 포맷 모드에서는, 밴드패스필터의 중심주파수를 SD 포맷 모드보다도 높게 하여, SD 포맷에 따른 AF 평가값보다 더 가파른 형상의 밴드패스필터의 특성을 실현함으로써, 초점 근처에서 초점 심도 내에서 포커스렌즈(105)가 구동되면, 초점이 명확하게 인식될 수 있어서, 초점 상태를 신뢰성있게 달성할 수 있다.
본 발명의 전형적인 실시예에 의하면, 촬영모드(기록방식)에 따라, 신뢰성있게 초점 상태를 실현하는 자동초점 조정장치 및 촬상장치가 제공된다.
본 발명의 전형적인 실시예에 대해 설명되었지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않으며, 그 취지의 범위 내에서 각종 변경 및 변형이 가능하다.
본 발명은 전술한 실시예에 따른 장치에 한정되지 않으며, 복수의 기기를 포함하는 시스템이나, 단일 기기를 포함하는 장치에 적용 가능하다.
또한, 본 발명의 국면은, 전술한 실시예의 기능을 구현하는 소프트웨어 프로그램 코드를 내장한 기억매체(기록매체)를 시스템이나 장치에 공급하여, 상기 시스템이나 장치의 컴퓨터(CPU나 MPU)가 상기 프로그램 코드를 판독 및 실행함에 의해서도 달성된다. 이 경우, 기억매체로부터 판독된 프로그램 코드 자체는 전술한 실시예의 기능을 구현하므로, 상기 프로그램 코드를 기억하고 있는 기억매체는 본 발명을 구성하게 된다.
프로그램 코드를 제공하는 기억매체로서, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, 자기 테이프, 비휘발성 메모리 카드, ROM 등이 사용될 수 있다. 이와 달리, 프로그램 코드는 네트워크를 통해 다운로드될 수도 있다.
또한, 당업자는, 컴퓨터에 의해 판독된 프로그램 코드를 실행함으로써, 전술한 실시예의 기능이 구현되는 경우 뿐만 아니라, 그 프로그램 코드의 지시에 의거하여, 컴퓨터 상에서 가동되고 있는 오퍼레이팅 시스템(OS) 등에 의해 실제 처리의 일부 또는 전부가 수행될 때, 전술한 실시예의 기능이 구현되는 경우도 본 발명에 포함된다는 점을 이해할 것이다.
또한, 당업자는, 기억매체로부터 판독된 프로그램 코드가 컴퓨터에 삽입된 확장카드나, 컴퓨터에 접속된 확장부에 포함된 메모리에 기록된 후, 그 프로그램 코드의 지시에 의거하여, 상기 확장카드나 확장부에 포함된 CPU 등에 의해 실제 처리의 일부 또는 전부가 수행되고, 상기 처리를 통해 전술한 실시예의 기능이 구현되는 경우도 본 발명에 포함된다는 점을 이해할 것이다.
전형적인 실시예를 참조하여 본 발명에 대해 설명하지만, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 반면, 본 발명은 후속 청구항의 취지 및 범위 내에 포함되는 각종 변형 및 등가의 구성을 포함하도록 하기 위한 것이다. 아래의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과, 등가의 구성 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.
이상으로 설명된 본 발명에 의하면, 촬영모드(기록방식)에 따라, 초점 상태를 신뢰성 있게 실현할 수 있는 자동초점 조정장치, 촬상장치 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. (1) 피사체를 반영하는 피사체 광속으로부터 제1영상신호를 생성하는 제1신호 생성수단과, (2) 상기 영상신호로부터 화상의 선예도를 나타내는 자동초점(AF) 평가값을 생성하는 평가값 생성수단과, (3) 최대 AF 평가값이 되도록 상기 피사체 광속의 초점의 위치를 조절하는 초점조정부재를 제어하는 제어수단을 구비하는 자동초점 조정장치에 있어서,
    상기 제1영상신호로부터 적어도 2개의 서로 상이한 기록 포맷에 대응하는 영상신호를 생성하는 제2신호 생성수단과,
    상기 기록 포맷들 중에서 대응하는 하나의 기록 포맷에 따라 상기 평가값 생성수단의 특성을 변경하는 변경수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평가값 생성수단은 밴드패스필터를 포함하고, 상기 특성은 상기 밴드패스필터의 주파수특성인 것을 특징으로 하는 자동초점 조정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밴드패스필터는 디지털 필터인 것을 특징으로 하는 자동초점 조정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 디지털 필터는 유한 임펄스 응답(FIR)형이나 무한 임펄스 응답(IIR)형인 것을 특징으로 하는 자동초점 조정장치.
  5. (1) 피사체를 반영하는 피사체 광속으로부터 제1영상신호를 생성하는 제1신호 생성수단과, (2) 상기 영상신호로부터 화상의 선예도를 나타내는 자동초점(AF) 평가값을 생성하는 평가값 생성수단과, (3) 최대 AF 평가값이 되도록 상기 피사체 광속의 초점의 위치를 조절하는 포커스렌즈를 제어하는 제어수단을 구비하는 자동초점 조정장치에 있어서,
    상기 제1영상신호로부터 적어도 2개의 서로 상이한 기록 포맷에 대응하는 영상신호를 생성하는 제2신호 생성수단과,
    상기 기록 포맷들 중에서 대응하는 하나의 기록 포맷에 따라 상기 포커스렌즈의 이동량을 변경하는 변경수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조정장치.
  6. (1) 피사체를 반영하는 피사체 광속으로부터 제1영상신호를 생성하는 제1신호 생성수단과, (2) 상기 영상신호로부터 화상의 선예도를 나타내는 자동초점(AF) 평가값을 생성하는 평가값 생성수단과, (3) 최대 AF 평가값이 되도록 상기 피사체 광속의 초점의 위치를 조절하는 포커스렌즈를 제어하는 제어수단을 구비하는 자동초점 조정장치에 있어서,
    상기 제1영상신호로부터 적어도 2개의 서로 상이한 기록 포맷에 대응하는 영상신호를 생성하는 제2신호 생성수단과,
    상기 기록 포맷들 중에서 대응하는 하나의 기록 포맷에 따라, 상기 선예도의 레벨과, 상기 포커스렌즈의 이동량을 모두 변경하는 변경수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조정장치.
  7. 피사체를 반영하는 피사체 광속으로부터 화상을 생성하고, 적어도 2개의 서로 상이한 기록 포맷에 따라 상기 화상을 기록하여, 상기 피사체 광속의 초점이 초점 상태가 되도록 제어하는 노광장치의 제어방법에 있어서,
    상기 화상을 기록하기 위한 기록 포맷들 중에서 하나의 기록 포맷을 취득하는 단계와,
    상기 취득단계에서 취득된 기록 포맷에 따라 상기 화상의 선예도를 나타내는 AF 평가값을 취득하는 방법을 변경하는 단계와,
    상기 AF 평가값이 최대가 되도록 상기 초점의 위치를 이동시키는 단계를 포 함하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 AF 평가값을 취득할 때,
    상기 화상에 대해 필터처리를 적용하기 위한 필터 계수를 상기 기록 포맷에 따라 변경하는 단계와,
    상기 변경된 필터 계수에 의해 상기 필터처리를 적용하여 상기 최대의 AF 평가값을 연산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 제어방법.
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