KR101080362B1 - 카메라의 자동 초점 조절 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

카메라의 자동 초점 조절 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명은 렌즈를 이동시켜 초점 거리를 변경하는 구동부, 상기 렌즈의 이동 중 상기 렌즈를 투과한 빛을 감지하여 이미지를 생성하는 센서부, 상기 이미지의 초점값(focal value)을 산출하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 미리 지정된 제1 스캔 구간 내에서 초점 거리에 따른 상기 초점값의 증감 형태에 따라, 제2 스캔 구간을 설정하거나 상기 제1 스캔 구간의 초점값의 증감 형태가 증가에서 감소로 변경되는 변곡점을 검출하고, 상기 제2 스캔 구간이 설정되는 경우, 상기 제2 스캔 구간의 상기 초점 거리에 따른 상기 초점값이 증가하다가 감소하는 변곡점을 검출하고, 상기 구동부는 상기 변곡점에 상응하는 초점 거리가 되도록 상기 렌즈를 이동시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 과초점 거리에 인접한 초점 거리를 우선 스캔한 결과에 따른 초점값에 따라 이후 스캔 방향을 결정함으로써, 초점 조절 시간을 단축하는 효과가 있다.

자동 초점, 카메라

Description

카메라의 자동 초점 조절 방법 및 장치{Method and apparatus for automatic focusing of camera}

본 발명은 카메라에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카메라의 자동 초점 조절 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 카메라의 자동 초점 조절 방법은 복수의 카메라 제품군에게 범용적으로 적용된다.

따라서, 카메라의 자동 초점 조절 방법은 복수의 카메라 제품군에 모두 적용 가능한 범위의 초점 거리를 스캔 해야 하는 제약이 있다.

하지만 상술한 제약사항 때문에 종래의 자동 초점 조절 방법은 초점 조절에 걸리는 시간(이하 초점 조절 시간이라 지칭)이 긴 문제점이 있다.

본 발명은 과초점 거리에 인접한 초점 거리를 우선 스캔함으로써, 초점 조절 시간이 단축된 자동 초점 조절 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 렌즈를 이동시켜 초점 거리를 변경하는 구동부;상기 렌즈의 이동 중 상기 렌즈를 투과한 빛을 감지하여 이미지를 생성하는 센서부;상기 이미지의 초점값(focal value)을 산출하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 미리 지정된 제1 스캔 구간 내에서 초점 거리에 따른 상기 초점값의 증감 형태에 따라, 제2 스캔 구간을 설정하거나 상기 제1 스캔 구간의 초점값의 증감 형태가 증가에서 감소로 변경되는 변곡점을 검출하고, 상기 제2 스캔 구간이 설정되는 경우, 상기 제2 스캔 구간의 상기 초점 거리에 따른 상기 초점값이 증가하다가 감소하는 변곡점을 검출하고, 상기 구동부는 상기 변곡점에 상응하는 초점 거리가 되도록 상기 렌즈를 이동시키는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 카메라가 자동으로 초점을 조절하는 방법에 있어서, (a)제1 스캔 구간 내의 초점 거리에 따른 이미지의 초점값을 산출하는 단계; (b)상기 제1 스캔 구간 내의 상기 초점 거리에 따른 이미지의 초점값의 증감 형태를 판단하는 단계; (c)상기 판단된 초점값의 증감 형태에 따라, 제2 스캔 구간을 설정하거나 상기 제1 스캔 구간에 상응하는 상기 초점값이 증가에서 감소로 변 경되는 변곡점을 검출하는 단계; (d)상기 제2 스캔 구간이 설정되는 경우, 상기 제2 스캔 구간의 상기 초점 거리에 따른 상기 초점값의 증감 형태가 증가하다가 감소하는 변곡점을 검출하는 단계; 및 상기 변곡점에 상응하는 초점 거리가 되도록 렌즈를 이동시키는 단계를 포함하는 자동 초점 조절 방법이 제공된다.

본 발명은 과초점 거리에 인접한 초점 거리를 우선 스캔한 결과에 따른 초점값에 따라 이후 스캔 방향을 결정함으로써, 초점 조절 시간을 단축하는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 컨텐츠 제공 방법 및 그 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치의 각 기능부를 도 시한 블록도이다.

도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석 되어야 할 것이며, 이러한 이유로 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치의 구성은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 도 1과는 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.

도 1을 참조하면, 자동 초점 조절 장치는 구동부(110), 센서부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.

구동부(110)는 카메라의 렌즈를 조절하여 초점 거리(focal length)를 변경하면서 초점을 조절한다. 즉, 구동부(110)는 포커스 렌즈를 특정 거리만큼 이동시켜 카메라의 초점 거리를 변경할 수 있다.

센서부(120)는 카메라의 렌즈를 통해 입사된 빛을 감지하여 이미지를 생성한다. 센서부(120)는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 또는 CCD(Charge-Coupled Device)일 수 있다.

제어부(130)는 특정 초점 거리로 초점을 조절하도록 구동부(110)를 제어하고, 센서부(120)로부터 이미지를 입력 받는다.

또한 제어부(130)는 이미지를 분석하여 초점값(focal value)를 산출하는 초점값 산출부(140)를 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 조절을 위한 제1 스캔 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하여 설명하기에 앞서, 본 실시예에서의 자동 초점 조절 장치는 카메라 제품군 중 A군, B군 및 C군에 대해 범용적으로 작동될 수 있음을 가정한다.

도 2를 참조하면, 제어부(130)는 시작점(210)이 초점 거리로 되도록 구동부(110)로 초점 조절을 요청한다. 이 때, 제어부(130)에는 자동 초점 조절 장치의 대상 제품군 중 분포 비율이 가장 큰 군의 과초점 거리(210)에서 원거리 방향으로 미리 지정된 거리만큼 이동된 초점 거리를 시작점(220)으로 미리 설정된다. 즉, 제어부(130)는 특정 초점 거리를 시작점으로 하도록 미리 설정될 수 있다.

예를 들어, 제어부(130)에는 분포 비율이 가장 큰 제품군 A군의 과초점 거리에서 원거리 방향으로 a만큼 이격된 점을 시작점으로 설정될 수 있다.

제어부(130)는 시작점에서 근거리 방향으로 미리 지정된 거리만큼 초점 거리를 변경하도록 구동부(110)로 요청한다. 이 때, 제어부(130)는 초점 거리를 변경하기 위해 렌즈를 이동시키는 도중 센서부(120)에 의해 촬상되어 생성된 이미지를 분석하여 초점값을 산출한다. 이하 상술한 시작점에서 미리 지정된 거리만큼 이격된 종료점(240)으로 이동하는 동안 이미지를 촬상 및 분석하는 과정을 제1 스캔이라 지칭하고, 제1 스캔 이후의 제1 스캔된 초점 거리의 구간(이하 제1 스캔 구간이라 지칭,230) 외에서 수행되는 이미지의 촬상 및 분석 과정을 제2 스캔이라 지칭하도록 한다.

제어부(130)는 제1 스캔에서 산출된 초점 거리에 따른 초점값에 따라 제2 스캔을 수행하도록 구동부(110) 및 센서부(120)를 제어한다.

이하 도 3을 참조하여 제2 스캔의 스캔 방향을 결정하기 위해 고려되는 각 케이스를 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치의 제1 스캔에 따른 초점 거리에 상응하는 초점값을 나타낸 그래프를 도시한 도면이다. 이 때, 도 3의 가로축(x축)은 초첨 거리에 대응하는 축이고, 세로축(y축)은 초점값에 대응하는 축이다.

곡선 310은 초점값이 제1 스캔과정에서 지속적으로 증가하는 케이스를 나타낸다. 제1 스캔과정에서 근거리 방향으로 초점 거리가 감소할수록 초점값이 증가한다는 것은 현재 사물이 제1 스캔이된 구간보다 근거리에 위치하는 것을 의미한다. 반대로, 곡선 320은 초점값이 제1 스캔과정에서 지속적으로 감소하는 케이스로, 시작점보다 원거리 방향에 사물이 위치하는 것을 의미한다. 또한 곡선 330과 같이 제1 스캔과정에서 초점값이 증가하다가 감소하는 변곡점이 발생할 경우, 해당 변곡점 지점의 근방에 사물이 위치하는 것을 의미한다.

따라서, 제어부(130)는 제1 스캔과정에서 산출된 초점값을 분석하여 현재 사물이 위치를 추정하고, 추정된 위치에 따라 제2 스캔의 방향을 결정한다. 이하 도 4 내지 도 6을 참조하여, 제1 스캔 결과에 따른, 제어부(130)의 제2 스캔 과정을 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치가 제1 스캔구간보다 근거리에 사물이 위치할 경우, 제2 스캔을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치가 제1 스캔구간보다 원거리에 사물이 위치할 경우, 제2 스캔을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치가 제1 스캔구간에 사물이 위치할 경우, 제2 스캔을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 제어부(130)는 제1 스캔 이후, 근거리방향으로 초점 거리를 변경하는 제2 스캔을 수행한다. 제어부(130)는 제2 스캔을 수행하면서 초점값이 증가에서 감소로 변경되는 변곡점을 확인한다. 제어부(130)는 제2 스캔 도중 변곡점(410)을 확인하는 경우, 제2 스캔을 종료하고, 초점 거리를 해당 변곡점에서 미리 지정된 거리 내의 구간(420)에서 실제 사물에 대한 초점 거리를 판단하기 위해 파인 스캔을 수행한다. 이 때, 파인 스캔은 초점 거리 별 이미지를 생성하여 초점값을 산출하되, 미리 지정된 구간의 초점 거리에서 초점값을 산출하는 빈도가 제1 스캔 및 제2 스캔에 비해 잦은 스캔 방법으로 보다 정밀한 사물의 초점 거리를 측정할 수 있는 스캔 방법이다.

도 5를 참조하면, 제어부(130)는 제1 스캔 이후, 시작점부터 원거리 방향으로 초점 거리를 변경하는 제2 스캔을 수행한다. 이 때, 제어부(130)는 제2 스캔을 수행하면서 초점값이 증가에서 감소로 변경되는 변곡점(510)을 확인하고, 변곡점에서 미리 지정된 거리 내의 구간(520)에서 파인 스캔을 수행한다.

종래 자동 초점 조절 장치는 스캔 방향이 시작점에서 근거리 방향으로 스캔되는 방식이기 때문에, 사물 위치가 시작점보다 더 원거리에 있을 경우에는 초점이 맞지 않는 현상이 발생할 수 있으나, 본 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치는 스캔 방향이 시작점에서 원거리 방향으로 이루어질 수 있기 때문에 초점이 맞지 않는 현상이 발생하지 않는다.

도 6을 참조하면, 제어부(130)는 제1 스캔 이후, 제1 스캔에서 확인된 변곡점(610)에서 미리 지정된 거리 내의 범위(620)에서 파인 스캔을 수행한다.

따라서, 타 제품군에 비해 기종이 다양한 제품군의 경우, 시작점이 종래에 비해 상대적으로 근거리에 위치하기 때문에 전 제품군의 자동 초점 조절을 위해 소요되는 평균 시간이 절감될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 과정을 도시한 순서도이다.

도 7을 참조하면, 자동 초점 조절 장치는 미리 지정된 시작점이 초점 거리가 되도록 렌즈를 이동시킨다(710). 이 때, 시작점은 카메라의 제품군의 과초점 거리에서 원거리 방향으로 일정 거리만큼 이동된 지점일 수 있다.

자동 초점 조절 장치는 제1 스캔 구간의 종료점이 초점 거리가 되도록 렌즈 이동을 시작한다(720).

자동 초점 조절 장치는 이동 중인 렌즈를 통해 이미지를 생성한다(730).

자동 초점 조절 장치는 단계 730에서 생성된 이미지의 초점값을 산출한다(740).

자동 초점 조절 장치는 제1 스캔 구간의 종료점으로 렌즈 이동이 완료 되었는지 판단한다(750).

렌즈 이동이 완료되지 않았을 경우, 자동 초점 조절 장치는 단계 720 이후의 과정을 반복 수행한다.

렌즈 이동이 완료되었을 경우, 자동 초점 조절 장치는 제1 스캔 구간에서 초점 거리가 증가할 때 초점값이 증감 형태를 판단한다(760).

제1 스캔 구간에서 초점 거리가 증가할 때 초점값이 증가하는 경우, 자동 초점 조절 장치는 스캔 구간보다 원거리 지점을 제2 스캔 구간으로 설정한다(770).

자동 초점 조절 장치는 제2 스캔 구간에 대해 이미지 생성 및 초점값을 생성하면서, 초점 거리에 따른 초점값이 증가하다가 감소하는 변곡점을 검출한다(780).

제1 스캔 구간에서 초점 거리가 감소할 때 초점값이 감소하는 경우, 자동 초점 조절 장치는 스캔 구간보다 근거리 지점을 제2 스캔 구간으로 설정한다(790).

제1 스캔 구간에서 초점 거리가 증가할 때 초점값이 증가하다가 감소하는 경우, 자동 초점 조절 장치는 변곡점이 초점 거리가 되도록 렌즈를 이동시킨다(795).

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예를 중심으로 살펴보았다. 전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다. 본 발명이 속하 는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치의 각 기능부를 도시한 블록도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 조절을 위한 제1 스캔 과정을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치의 제1 스캔에 따른 초점 거리에 상응하는 초점값을 나타낸 그래프를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치가 제1 스캔구간보다 근거리에 사물이 위치할 경우, 제2 스캔을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치가 제1 스캔구간보다 원거리에 사물이 위치할 경우, 제2 스캔을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치가 제1 스캔구간에 사물이 위치할 경우, 제2 스캔을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 과정을 도시한 순서도.

Claims (6)

1. 렌즈를 이동시켜 초점 거리를 변경하는 구동부;

   상기 렌즈의 이동 중 상기 렌즈를 투과한 빛을 감지하여 이미지를 생성하는 센서부;

   상기 이미지의 초점값(focal value)을 산출하는 제어부를 포함하되,

   상기 제어부는 미리 지정된 제1 스캔 구간 내에서 초점 거리에 따른 상기 초점값의 증감 형태에 따라, 제2 스캔 구간을 설정하거나 상기 제1 스캔 구간의 초점값의 증감 형태가 증가에서 감소로 변경되는 변곡점을 검출하고,

   상기 제2 스캔 구간이 설정되는 경우, 상기 제2 스캔 구간의 상기 초점 거리에 따른 상기 초점값이 증가하다가 감소하는 변곡점을 검출하고,

   상기 구동부는 상기 변곡점에 상응하는 초점 거리가 되도록 상기 렌즈를 이동시키는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 초점 거리가 증가할 때 상기 초점값이 증가하는 경우, 상기 제1 스캔 구간보다 먼 지점에 상응하는 구간을 제2 스캔 구간으로 설정하고,

   상기 초점 거리가 증가할 때 상기 초점값이 감소하는 경우, 상기 제1 스캔 구간보다 가까운 지점에 상응하는 구간을 제2 스캔 구간으로 설정하고,

   상기 초점 거리가 증가할 때 상기 초점값이 증가하다가 감소하는 경우, 상기 제1 스캔 구간의 초점값의 증감 형태가 증가에서 감소로 변경되는 변곡점을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 장치.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 구동부는 제1 스캔 구간 및 제2 스캔 구간의 시작점에서 종료점으로 초점 거리가 변경되도록 상기 렌즈를 이동시키는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 장치.
4. 카메라가 자동으로 초점을 조절하는 방법에 있어서,

   (a)제1 스캔 구간 내의 초점 거리에 따른 이미지의 초점값을 산출하는 단계;

   (b)상기 제1 스캔 구간 내의 상기 초점 거리에 따른 이미지의 초점값의 증감 형태를 판단하는 단계;

   (c)상기 판단된 초점값의 증감 형태에 따라, 제2 스캔 구간을 설정하거나 상기 제1 스캔 구간에 상응하는 상기 초점값이 증가에서 감소로 변경되는 변곡점을 검출하는 단계;

   (d)상기 제2 스캔 구간이 설정되는 경우, 상기 제2 스캔 구간의 상기 초점 거리에 따른 상기 초점값의 증감 형태가 증가하다가 감소하는 변곡점을 검출하는 단계; 및

   상기 변곡점에 상응하는 초점 거리가 되도록 렌즈를 이동시키는 단계를 포함하는 자동 초점 조절 방법.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 단계 (c)는,

   상기 초점 거리가 증가할 때 상기 초점값이 증가하는 경우, 상기 제1 스캔 구간보다 먼 지점에 상응하는 구간을 제2 스캔 구간으로 설정하고,

   상기 초점 거리가 증가할 때 상기 초점값이 감소하는 경우, 상기 제1 스캔 구간보다 가까운 지점에 상응하는 구간을 제2 스캔 구간으로 설정하고,

   상기 초점 거리가 증가할 때 상기 초점값이 증가하다가 감소하는 경우, 상기 제1 스캔 구간의 초점값이 증가하다가 감소하는 변곡점을 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 방법.
6. 제4 항에 있어서,

   상기 단계 (a)는 초점거리가 상기 제1 스캔 구간의 시작점에서 종료점으로 이동하도록 상기 렌즈를 이동시키는 단계;

   상기 렌즈의 이동 중 상기 렌즈를 통해 촬상된 이미지를 생성하는 단계; 및

   상기 이미지의 초점값을 생성하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 방법.

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