KR101085925B1 - 복수개의 밴드패스필터를 이용하여 자동초점 조절 기능을 수행하는 촬영장치 및 이에 적용되는 자동초점 조절방법 - Google Patents

복수개의 밴드패스필터를 이용하여 자동초점 조절 기능을 수행하는 촬영장치 및 이에 적용되는 자동초점 조절방법 Download PDF

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Abstract

촬영장치 및 자동 초점 조절방법이 제공된다. 본 촬영장치는, 촬상된 이미지 신호의 복수개의 대역들에 대한 복수개의 포커스 신호값들을 산출하고, 두 지점에 대해 산출된 포커스 신호값들에 기초하여 포커스 렌즈의 디포커스량을 산출하고, 산출된 디포커스량에 따라 포커스 렌즈의 위치를 조절한다. 이에 따라, 촬영장치는 더욱 빠른 속도로 초점을 검출할 수 있게 된다.

Description

복수개의 밴드패스필터를 이용하여 자동초점 조절 기능을 수행하는 촬영장치 및 이에 적용되는 자동초점 조절방법{Image pickup apparatus to perform auto focusing function by using plurality of band pass filters and auto focusing method applied the same}
촬영장치 및 이에 적용되는 자동초점 조절방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 포커스를 자동으로 조절하는 기능인 자동초점 기능을 수행하는 촬영장치 및 이에 적용되는 자동초점 조절방법에 관한 것이다.
멀티미디어 기기 및 인터넷이 보급됨에 따라, 사용자들은 자신이 촬영한 사진을 멀티미디어 기기에 보관하거나 인터넷 블로그에 업로드하는 일이 잦아지고 있다. 이에 따라, 카메라의 보유율은 해마다 증가하는 추세이다.
최근, 카메라는 자동으로 초점을 조절해주는 기능인 자동 초점(AF : Auto Focusing) 기능이 지원된다. AF 장치의 초점 검출 방식은 일반적으로 콘트라스트 방식 또는 위상차 검출방식이 사용된다.
위상차 검출방식은 단시간에 초점조절이 가능하지만, 전용의 검출장치가 필요하고, 초점 검출을 위한 광속을 이끄는 별도의 광학계가 필요하다. 따라서, 위상차 검출방식은 가격이 상승된다는 점과 별도 공간의 필요하다는 점이 단점이다. 위상차 검출방식은 일반적으로 DSLR(Digital Single-Lens Reflex) 카메라에 많이 사용된다.
콘트라스트(contrast) 방식은 별도의 공간이 필요하지 않기 때문에, 소형 컴팩트 카메라에 주로 사용되는 방식이다. 하지만 콘트라스트 방식은 초점 검출 상태의 편차량(디포커스량)을 직접 측정할 수 없기 때문에, 여러 차례 측정을 해야한다. 따라서, 콘트라스트 방식은 초점 검출에 많은 시간이 걸리는 문제점이 있다.
따라서, 콘트라스트 방식의 경우 초점 검출에 걸리는 시간을 단축하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 촬상된 이미지 신호의 복수개의 대역들에 대한 복수개의 포커스 신호값들을 산출하고, 두 지점에 대해 산출된 포커스 신호값들에 기초하여 포커스 렌즈의 디포커스량을 산출하고, 산출된 디포커스량에 따라 포커스 렌즈의 위치를 조절하는 촬영장치 및 이에 적용되는 자동초점 검출방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 촬영장치는, 포커스 렌즈를 포함하는 광학계로 구성된 렌즈부; 상기 렌즈부를 구동하는 구동부; 상기 렌즈부를 통과한 빛을 촬상하여 이미지 신호를 생성하는 촬상부; 상기 촬상부에서 생성된 이미지 신호의 복수개의 대역들에 대한 복수개의 포커스 신호값들을 산출하여 출력하는 자동초점부; 및 상기 포커스 렌즈의 제1 위치에서의 복수개의 포커스 신호값들인 제1 포커스 신호값들과 제2 위치에서의 복수개의 신호값들인 제2 포커스 신호값들에 기초하여, 상기 포커스 렌즈의 디포커스량을 산출하고, 상기 산출된 디포커스량에 따라 상기 포커스 렌즈의 위치가 이동되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함한다.
그리고, 상기 자동초점부는, 상기 촬상부에서 생성된 이미지 신호의 일부 영역을 추출하도록 처리하는 이미지 처리부; 상기 처리된 이미지 신호의 서로 다른 대역을 각각 통과시키는 복수개의 밴드패스필터; 및 상기 복수개의 밴드패스필터를 통과한 각 대역의 이미지 신호들에 대한 포커스 신호값을 각각 산출하여 출력하는 포커스 신호값 산출부;를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 포커스 신호값 산출부는, 상기 복수개의 밴드패스필터들 중 하나를 통과한 한 대역의 이미지신호 당 하나의 포커스 신호값을 산출할 수도 있다.
그리고, 상기 복수개의 밴드패스필터는, 동일한 크기의 대역폭을 가지고, 각각의 중간 주파수는 최저 주파수부터 일정 간격으로 순차적으로 증가하는 값을 가질 수도 있다.
또한, 상기 포커스 신호값은, 상기 밴드패스필터를 통과한 상기 이미지 신호의 콘트라스트값일 수도 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 복수개의 대역들 각각에 대해 상기 제1 포커스 신호값에 대한 제2 포커스 신호값의 비율(제2 포커스 신호값 / 제1 포커스 신호값)인 포커스 신호 비율값을 산출하고, 상기 복수개의 대역들에 대한 포커스 신호 비율값들을 이용하여 디포커스량을 산출할 수도 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 복수개의 대역들에 대한 상기 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은 값일 경우, 상기 포커스 신호 비율값들 중 가장 큰 포커스 신호 비율값을 가지는 대역에 대응되는 디포커스량을 산출할 수도 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 복수개의 대역들에 대한 상기 포커스 신호 비율값들이 1 보다 작은 값일 경우, 상기 포커스 신호 비율값들 중 가장 작은 포커스 신호 비율값을 가지는 대역에 대응되는 디포커스량을 산출할 수도 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 복수개의 대역들에 대한 상기 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은지 또는 1 보다 작은지 여부에 따라 포커스 렌즈의 이동 방향을 결정할 수도 있다.
그리고, 상기 제1 위치는 상기 포커스 렌즈의 이전 위치이고, 상기 제2 위치는 상기 포커스 렌즈의 현재 위치일 수도 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 산출된 디포커스량이 클수록 상기 포커스 렌즈의 이동 속도가 빨라지도록 상기 구동부를 제어할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른, 자동 초점 조절방법은, 렌즈부를 통과한 빛을 촬상하여 이미지 신호를 생성하는 단계; 상기 생성된 이미지 신호의 복수개의 대역들에 대한 복수개의 포커스 신호값들을 산출하는 단계; 상기 포커스 렌즈의 제1 위치에서의 복수개의 포커스 신호값들인 제1 포커스 신호값들과 제2 위치에서의 복수개의 신호값들인 제2 포커스 신호값들에 기초하여, 상기 포커스 렌즈의 디포커스량을 산출하는 단계; 상기 산출된 디포커스량에 따라 포커스 렌즈의 위치가 이동되도록 상기 포커스 렌즈를 구동하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 포커스 신호값 산출단계는, 상기 촬상부에서 생성된 이미지 신호의 일부 영역을 추출하도록 처리하는 단계; 서로 다른 대역을 각각 통과시키는 복수개의 밴드패스필터를 이용하여 상기 처리된 이미지 신호를 복수개의 대역의 이미지 신호로 분리하는 단계; 및 상기 복수개의 밴드패스필터에 의해 분리된 각 대역의 이미지 신호들에 대한 포커스 신호값을 각각 산출하는 단계;를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 포커스 신호값 산출단계는, 상기 복수개의 밴드패스필터들 중 하나를 통과한 한 대역의 이미지신호 당 하나의 포커스 신호값을 산출할 수도 있다.
그리고, 상기 복수개의 밴드패스필터는, 동일한 크기의 대역폭을 가지고, 각각의 중간 주파수는 최저 주파수부터 일정 간격으로 순차적으로 증가할 수도 있다.
또한, 상기 포커스 신호값은, 상기 밴드패스필터를 통과한 상기 이미지 신호의 콘트라스트값일 수도 있다.
그리고, 상기 디포커스량 산출단계는, 상기 복수개의 대역들 각각에 대해 상기 제1 포커스 신호값에 대한 제2 포커스 신호값의 비율(제2 포커스 신호값 / 제1 포커스 신호값)인 포커스 신호 비율값을 산출하고, 상기 복수개의 대역들에 대한 포커스 신호 비율값들을 이용하여 디포커스량을 산출할 수도 있다.
또한, 상기 디포커스량 산출단계는, 상기 복수개의 대역들에 대한 상기 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은 값일 경우, 상기 포커스 신호 비율값들 중 가장 큰 포커스 신호 비율값을 가지는 대역에 대응되는 디포커스량을 산출할 수도 있다.
그리고, 상기 디포커스량 산출단계는, 상기 복수개의 대역들에 대한 상기 포커스 신호 비율값들이 1 보다 작은 값일 경우, 상기 포커스 신호 비율값들 중 가장 작은 포커스 신호 비율값을 가지는 대역에 대응되는 디포커스량을 산출할 수도 있다.
또한, 상기 구동단계는, 상기 복수개의 대역들에 대한 상기 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은지 또는 1 보다 작은지 여부에 따라 포커스 렌즈의 이동 방향을 결정할 수도 있다.
그리고, 상기 제1 위치는 상기 포커스 렌즈의 이전 위치이고, 상기 제2 위치는 상기 포커스 렌즈의 현재 위치일 수도 있다.
또한, 상기 구동단계는, 상기 산출된 디포커스량이 클수록 상기 포커스 렌즈의 이동 속도가 빨라지도록 포커스 렌즈를 구동할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 촬상된 이미지 신호의 복수개의 대역들에 대한 복수개의 포커스 신호값들을 산출하고, 두 지점에 대해 산출된 포커스 신호값들에 기초하여 포커스 렌즈의 디포커스량을 산출하고, 산출된 디포커스량에 따라 포커스 렌즈의 위치를 조절하는 촬영장치 및 이에 적용되는 자동초점 검출방법을 제공할 수 있게 되어, 촬영장치는 더욱 빠른 속도로 초점을 검출할 수 있게 된다.
특히, 디포커스량을 산출하여 현재 포커스 렌즈가 초점에서 어느정도 벗어나 있는지를 알 수 있기 때문에, 촬영장치는 온포커스 위치를 빠르게 검출할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 카메라의 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 카메라의 상세한 구성을 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 자동초점 조절방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 포커스 렌즈의 위치 및 주파수에 따른 포커스 신호값을 나타내는 그래프,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 포커스 렌즈의 위치 및 주파수에 따른 포커스 신호값 및 포커스 신호 비율값을 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 4개의 주파수 대역에 대한, 포커스 렌즈의 위치에 따른 포커스 신호 비율값을 나타내는 그래프,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 5개의 밴드패스필터에서 출력되는 포커스 신호의 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 2회의 디포커스량 산출을 통해 온포커스 지점을 검출하는 과정을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 1회의 디포커스량 산출을 통해 온포커스 지점을 검출하고, 3Fδ의 구동간격으로 3점 보간을 하는 과정을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 1회의 디포커스량 산출을 통해 온포커스 지점을 검출하고, 6Fδ의 구동간격으로 3점 보간을 하는 과정을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 1회의 디포커스량 산출을 통해 바로 온포커스 근처의 지점으로 이동하여 3점 보간을 수행하는 과정을 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 최초 위치가 온포커스 지점을 지난 위치에서 시작되는 경우 자동초점 조절 과정을 도시한 도면이다.
이하에서는, 도면을 참고하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 자동초점 검출장치가 포함된 카메라(100)의 구조를 도시한 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈부(110), 촬상부(120), 자동초점부(130), 제어부(140), 및 구동부(150)를 포함한다.
렌즈부(110)는 피사체의 빛을 모아서 촬상부(120)에 상이 맺히게 한다. 렌즈부(110)는 복수개의 렌즈들로 구성되된 광학계로 구성되어 있으며, 렌즈들은 기능별로 광학군을 형성한다. 렌즈부(110)는 초점을 조절하는 기능을 하는 포커스 렌즈(115)를 포함한다.
포커스 렌즈(115)는 위치가 조절됨으로써 렌즈부(110)의 초점을 조절하게 된다. 구체적으로, 포커스 렌즈(115)는 구동부(150)에 의해 위치가 조절되며, 구동부(150)의 구동에 의해 온포커스 위치로 이동된다.
촬상부(130)는 렌즈부(110)를 통과한 빛을 감지하여 피사체의 상에 대한 이미지 신호를 생성한다. 필름 카메라의 경우, 촬상부(130)에 필름이 놓여진다. 하지만, 디지털 카메라의 경우는, 촬상부(130)에 이미지 센서들이 배열된다. 본 실시예에서는 디지털 카메라인 경우에 대해 설명한다.
촬상부(130)에는 피사체의 상을 감광하기 위한 이미지 센서가 분포되어 있다. 디지털 카메라에 쓰이는 이미지 센서는 보통 크게 CCD(charge coupled devices)와 CMOS(complementary metal oxide semi-conductor)로 나뉘며 방식은 다르지만 기본원리는 동일하다.
CCD는 약한 빛에도 민감하게 반응하며 이미지품질이 높아 대부분의 디지털카메라에 사용된다. 하지만 생산 공정이 까다롭고 생산단가가 비싸다는 단점이 있다.
반면, CMOS는 CCD에 비해 생산 단가가 적게 들고 생산과정도 비교적 쉬워 저가형 디지털 카메라의 센서로 많이 사용됐었으며, 최근에는 영상처리기술의 발달로 인하여 고화질 고품질의 이미지 구현이 가능해져 전문가용 DSLR에도 쓰이면서 많이 사용되고 있다.
그리고, 촬상부(120)는 생성된 이미지 신호를 자동초점부(130)로 전송한다.
자동초점부(130)는 포커스 렌즈(115)의 특정 지점에 대해, 촬상부(120)에서 생성된 이미지 신호의 복수개의 대역들에 대한 복수개의 포커스 신호값들을 산출하여 출력한다. 자동초점부(130)에 관하여는 도 2를 참고하여 이하에서 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 카메라(100)의 상세한 구성을 도시한 블럭도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 자동초점부(130)는 이미지 처리부(210), 복수개의 밴드패스필터(221 ~ 225) 및 포커스 신호값 산출부(230)를 포함한다.
이미지 처리부(210)는 촬상부(120)에서 생성된 이미지 신호의 일부 영역을 추출하도록 처리한다. 여기에서, 촬상된 이미지 신호의 일부 영역은 포커스 검출을 위해 사용되는 부분을 나타낸다. 카메라는 촬영된 이미지의 일부 영역에 대해 초점을 맞추게 되어 있으며, 일반적으로는 화면의 중앙부분의 일부 영역에 초점을 맞추게 되어 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 촬상된 이미지 신호의 다양한 부분에 대해 초점을 검출하도록 구현될 수도 있음은 물론이다. 이와 같이, 이미지 처리부(210)가 추출한 일부 영역에 대해 초점을 맞춤으로써, 카메라(100)는 자동초점 기능을 수행하기 위한 연산량을 줄이고 초점 조절 속도를 향상시킬 수 있게 된다.
복수개의 밴드패스필터(BPF : Band Pass Filter)(221~225)는 처리된 이미지 신호의 서로 다른 대역을 각각 통과시킨다. 구체적으로, 복수개의 밴드패스필터(221~225)는 모두 동일한 크기의 대역폭을 가지고, 각각의 중간 주파수는 최저 주파수부터 일정 간격으로 순차적으로 증가하는 값을 가진다. 예를 들어, 복수개의 밴드패스필터는 BPF1(221) 내지 BPF5(225)를 포함하고, 각각은 5 lp/mm의 대역폭을 가지고, 중간 주파수가 각각 5 lp/mm, 10 lp/mm, 15 lp/mm, 20 lp/mm, 25 lp/mm인 경우를 가정한다. 그러면, BPF1(221)의 통과 대역은 2.5 ~ 7.5 lp/mm가 되고, BPF2(222)의 통과 대역은 7.5 ~ 12.5 lp/mm가 되며, BPF3(223)의 통과 대역은 12.5 ~ 17.5 lp/mm가 되고, BPF4(224)의 통과 대역은 17.5 ~ 22.5 lp/mm가 되며, BPF1(225)의 통과 대역은 22.5 ~ 27.5 lp/mm가 된다.
낮은 주파수 대역의 포커스 신호는 피크의 폭이 넓기 때문에 포커스 렌즈(115)의 구동 방향을 산출하는데 유용하다. 그리고, 높은 주파수 대역의 포커스 신호는 온 포커스 위치에서 피크의 폭이 좁게 형성되기 때문에 정밀한 초점 검출에 유용하다. 따라서, 복수개의 밴드패스필터를 이용하여 자동초점 기능을 수행할 경우, 포커스 신호의 낮은 주파수 대역과 높은 주파수 대역을 모두 이용할 수 있기 때문에, 더욱 정밀한 자동초점 조절이 가능하게 된다.
하지만, 복수개의 밴드패스필터의 개수, 중간 주파수, 및 대역폭은 상술한 내용에 제한되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변경될 수도 있음은 물론이다.
포커스 신호값 산출부(230)는 복수개의 밴드패스필터(221~225)를 통과한 각 대역의 이미지 신호들을 입력받는다. 예를 들어, 도 2의 경우, 포커스 신호값 산출부(230)는 5개의 밴드패스필터로부터 5개의 대역에 대한 이미지 신호를 수신하게 된다.
그리고, 포커스 신호값 산출부(230)는 각 대역의 이미지 신호에 대한 포커스 신호값을 산출한다. 즉, 포커스 신호값 산출부(230)는 복수개의 밴드패스필터들 중 하나를 통과한 대역의 이미지 신호당 하나의 포커스 신호값을 산출한다. 따라서, 포커스 신호값 산출부(230)에 의해 생성된 포커스 신호값의 개수는 밴드패스필터의 개수와 같게 된다.
예를 들어, 도 2의 경우, 포커스 신호값 산출부(230)는 BPF1(221)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 a, BPF2(222)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 b, BPF3(223)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 c, BPF4(224)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 d, 및 BPF5(225)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 e를 생성하여, 총 5개의 포커스 신호값을 생성하게 된다.
여기에서, 포커스 신호값은 초점을 검출하기 위해 사용되는 값으로, 하나의 대역의 이미지 신호에 대해 하나의 값으로 산출된다. 구체적으로, 포커스 신호값은 콘트라스트(contrast) 값이 된다. 이는 콘트라스트 방식에 의한 자동초점 방식을 이용하기 위함이다.
이와 같은 구성을 가진 자동 초점부(130)는 포커스 렌즈(115)의 특정 지점에 대해, 복수개의 대역에 대한 포커스 신호값들을 산출하게 된다. 그리고, 자동 초점부(130)는 산출된 포커스 신호값들을 제어부(140)로 전송한다.
제어부(140)는 자동 초점부(130)에서 산출된 포커스 신호값들을 수신한다. 그리고, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)의 제1 위치에서의 복수개의 포커스 신호값들인 제1 포커스 신호값들과 포커스 렌즈(115)의 제2 위치에서의 복수개의 신호값들인 제2 포커스 신호값들에 기초하여, 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 산출하고, 산출된 디포커스량에 따라 포커스 렌즈(115)의 위치가 이동되도록 구동부(150)를 제어한다. 여기에서, 디포커스량은 포커스 렌즈(115)가 온 포커스(on-focus) 지점(즉, 초점이 맞는 지점)에서 벗어난 정도를 나타내는 값이다.
구체적으로, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)가 제1 위치에 있는 상태에서 자동 초점부(130)로부터 제1 포커스 신호값들을 수신한다. 그 후에, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)가 제2 위치로 이동되도록 구동부(150)를 제어한다. 그리고, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)가 제2 위치에 있는 상태에서 자동 초점부(130)로부터 제2 포커스 신호값들을 수신한다. 즉, 제1 위치는 포커스 렌즈(115)의 이전 위치가 되고, 제2 위치는 포커스 렌즈(115)의 현재 위치가 된다.
그 후에, 제어부(140)는 복수개의 대역들 각각에 대해 상기 제1 포커스 신호값에 대한 제2 포커스 신호값의 비율(제2 포커스 신호값 / 제1 포커스 신호값)인 포커스 신호 비율값을 산출한다. 즉, 하나의 대역 당 하나씩 포커스 신호 비율값을 산출하게 된다. 예를 들어, 도 2와 같이 5개의 밴드패스필터(221~225)가 포함된 경우, 대역이 5개가 되므로, 제어부(140)는 5개의 포커스 신호 비율값을 산출하게 된다. 이와 같이, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)의 2개의 지점에 대한 대역별 포커스 신호 비율값들을 산출하게 된다.
예를 들어, 제어부(140)는, 포커스 렌즈(115)가 제1 위치에 있는 상태에서, 포커스 신호값 산출부(230)가 BPF1(221)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 a1, BPF2(222)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 b1, BPF3(223)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 c1, BPF4(224)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 d1, 및 BPF5(225)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 e1를 생성하고, 그 후에, 포커스 렌즈(115)가 제2 위치에 있는 상태에서, 포커스 신호값 산출부(230)가 BPF1(221)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 a2, BPF2(222)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 b2, BPF3(223)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 c2, BPF4(224)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 d2, 및 BPF5(225)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 e2를 생성하였다고 가정한다. 그러면, 제어부(140)는 각 대역에 대한 포커스 신호 비율값으로, a2/a1, b2/b1, c2/c1, d2/d1, 및 e2/e1를 산출하게 된다.
그 다음, 제어부(140)는 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은지, 또는 1 보다 작은지 여부를 판단한다. 이 경우, 낮은 주파수 대역의 포커스 신호 비율값이 1 보다 크거나 같은지, 또는 1 보다 작은지 여부를 판단하는 것이 정확성이 높다. 낮은 주파수 대역의 포커스 신호가 피크가 완만하고 노이즈가 적기 때문이다. 따라서, 제어부(140)는 복수의 대역들 중 가장 낮은 주파수 대역에 대한 포커스 신호 비율값이 1 보다 크거나 같은지, 또는 1 보다 작은지 여부를 판단할 수도 있다.
포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은 경우는, 포커스 렌즈(115)의 제1 위치에서 제2 위치로의 이동방향이 온 포커스 지점으로 가까워지는 방향임을 나타낸다. 그리고, 포커스 신호 비율값들이 1 보다 작은 경우는, 포커스 렌즈(115)의 제1 위치에서 제2 위치로의 이동방향이 온 포커스 지점에서 멀어지는 방향임을 나타낸다.
따라서, 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은 경우, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)가 제1 위치에서 제2 위치로의 이동방향으로 이동하도록 구동하게 된다. 반면, 포커스 신호 비율값들이 1 보다 작은 경우, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)가 제1 위치에서 제2 위치로의 이동방향의 반대방향으로 이동하도록 구동하게 된다.
이와 같이, 제어부(140)는 복수개의 대역들에 대한 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은지 또는 1 보다 작은지 여부에 따라 포커스 렌즈의 구동 방향을 결정하게 된다.
또한, 제어부(140)는 복수개의 대역들에 대한 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은 값일 경우, 포커스 신호 비율값들 중 가장 큰 포커스 신호 비율값을 가지는 대역에 대응되는 디포커스량을 산출한다. 반면, 복수개의 대역들에 대한 포커스 신호 비율값들이 1 보다 작은 값일 경우, 포커스 신호 비율값들 중 가장 작은 포커스 신호 비율값을 가지는 대역에 대응되는 디포커스량을 산출하게 된다.
상술한 제어부(140)의 포커스 렌즈(115) 이동방향 결정 원리 및 디포커스량 산출 원리에 대해, 도 6을 참고하여 상세히 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 4개의 주파수 대역에 대한, 포커스 렌즈(115)의 위치에 따른 포커스 신호 비율값을 나타내는 그래프이다.
도 6에서 그래프의 x축은 디포커스량을 나타내고, y축은 포커스 신호 비율값을 나타내며, 4개의 그래프 각각은 4개의 주파수 대역을 나타낸다. 여기에서, 디포커스량이 0인 지점은 온 포커스 지점을 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 온 포커스 지점(디포커스량이 0인 지점)을 중심으로 왼쪽(디포커스량이 마이너스인 영역)은 포커스 신호 비율값이 1 보다 큰 값이고, 오른쪽은(디포커스량이 플러스인 영역)은 포커스 신호 비율값이 1 보다 작은 값인 것을 확인할 수 있다. 즉, 포커스 신호 비율값이 1 보다 큰 값인 경우, 포커스 렌즈(115)의 현재 이동 방향이 온 포커스 지점에 가까워지는 방향이라는 점을 확인할 수 있다. 반면, 포커스 신호 비율값이 1보다 작은 값인 경우, 포커스 렌즈(115)의 현재 이동 방향이 온 포커스 지점에서 멀어지는 방향이라는 점을 확인할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 높은 주파수 대역의 경우 포커스 신호 비율값은 온 포커스 지점 근처에서 피크의 포커스 신호 비율값을 가지고, 주파수 대역이 낮아질수록 피크가 온 포커스 지점에서 멀어지는 것을 확인할 수 있다.
도 6에서 A 영역은 가장 높은 주파수 대역(25~30 lp/mm)을 가진 이미지 신호의 포커스 신호 비율값이 다른 주파수 대역의 포커스 신호 비율값보다 높은 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 그리고, B 영역은 두번째로 높은 주파수 대역(12.5~17.5 lp/mm)을 가진 이미지 신호의 포커스 신호 비율값이 가장 높은 값을 가진 것을 확인할 수 있다. 또한, C 영역은 세번째로 높은 주파수 대역(7.5~12.5 lp/mm)을 가진 이미지 신호의 포커스 신호 비율값이 가장 높은 값을 가진 것을 확인할 수 있다. 그리고, C영역을 벗어난 마이너스 디포커스량을 가진 영역은 최저 주파수 대역(2.5~7.5 lp/mm)을 가진 이미지 신호의 포커스 신호 비율값이 가장 높은 값을 가지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 6에서 a 영역은 가장 높은 주파수 대역(25~30 lp/mm)을 가진 이미지 신호의 포커스 신호 비율값이 다른 주파수 대역의 포커스 신호 비율값보다 낮은 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 그리고, b 영역은 두번째로 높은 주파수 대역(12.5~17.5 lp/mm)을 가진 이미지 신호의 포커스 신호 비율값이 가장 낮은 값을 가진 것을 확인할 수 있다. 또한, c 영역은 세번째로 높은 주파수 대역(7.5~12.5 lp/mm)을 가진 이미지 신호의 포커스 신호 비율값이 가장 낮은 값을 가진 것을 확인할 수 있다. 그리고, c 영역을 벗어난 플러스 디포커스량을 가진 영역은 최저 주파수 대역(2.5~7.5 lp/mm)을 가진 이미지 신호의 포커스 신호 비율값이 가장 낮은 값을 가지는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 특성을 이용하여, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)의 이전 지점 및 현재 지점의 각 대역별 포커스 신호 비율값을 기초로, 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 산출할 수 있게 된다.
구체적으로, 제어부(140)에 의해 산출된 포커스 신호 비율값이 1 보다 크거나 같을 때, 제어부(140)는 복수의 대역들 중 가장 높은 포커스 신호 비율값을 가진 대역을 선별한다.
복수의 대역들 중 가장 높은 주파수 대역(25~30 lp/mm)이 가장 높은 포커스 신호 비율값을 가진 경우, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량은 A의 범위에 위치되어 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 A 범위의 중간값인 -0.2로 설정하게 된다. 또한, 제어부(140)에 의해 산출된 포커스 신호 비율값이 1 보다 크거나 같으므로, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)의 이동 방향을 현재 이동방향과 동일하게 설정한다.
또한, 복수의 대역들 중 두번째로 높은 주파수 대역(12.5~17.5 lp/mm)이 가장 높은 포커스 신호 비율값을 가진 경우, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량은 B의 범위에 위치되어 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 B 범위의 중간값인 -0.6으로 설정하게 된다. 또한, 제어부(140)에 의해 산출된 포커스 신호 비율값이 1 보다 크거나 같으므로, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)의 이동 방향을 현재 이동방향과 동일하게 설정한다.
그리고, 복수의 대역들 중 세번째 높은 주파수 대역(7.5~12.5 lp/mm)이 가장 높은 포커스 신호 비율값을 가진 경우, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량은 C의 범위에 위치되어 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 C 범위의 중간값인 -1로 설정하게 된다. 또한, 제어부(140)에 의해 산출된 포커스 신호 비율값이 1 보다 크거나 같으므로, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)의 이동 방향을 현재 이동방향과 동일하게 설정한다.
마지막으로, 복수의 대역들 중 가장 낮은 주파수 대역(2.5~7.5 lp/mm)이 가장 높은 포커스 신호 비율값을 가진 경우, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량은 C를 벗어난 범위에 위치되어 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 C 범위의 최저값인 -1.2로 설정하게 된다. 또한, 제어부(140)에 의해 산출된 포커스 신호 비율값이 1 보다 크거나 같으므로, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)의 이동 방향을 현재 이동방향과 동일하게 설정한다.
반면, 제어부(140)에 의해 산출된 포커스 신호 비율값이 1 보다 작을 때, 제어부(140)는 복수의 대역들 중 가장 낮은 포커스 신호 비율값을 가진 대역을 선별한다.
복수의 대역들 중 가장 높은 주파수 대역(25~30 lp/mm)이 가장 낮은 포커스 신호 비율값을 가진 경우, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량은 a의 범위에 위치되어 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 a 범위의 중간값인 0.4로 설정하게 된다. 또한, 제어부(140)에 의해 산출된 포커스 신호 비율값이 1 보다 작으므로, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)의 이동 방향을 현재 이동방향의 반대방향으로 설정한다.
또한, 복수의 대역들 중 두번째로 높은 주파수 대역(12.5~17.5 lp/mm)이 가장 낮은 포커스 신호 비율값을 가진 경우, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량은 b의 범위에 위치되어 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 b 범위의 중간값인 0.8으로 설정하게 된다. 또한, 제어부(140)에 의해 산출된 포커스 신호 비율값이 1 보다 작으므로, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)의 이동 방향을 현재 이동방향의 반대방향으로 설정한다.
그리고, 복수의 대역들 중 세번째 높은 주파수 대역(7.5~12.5 lp/mm)이 가장 낮은 포커스 신호 비율값을 가진 경우, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량은 c의 범위에 위치되어 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 c 범위의 중간값인 1.4로 설정하게 된다. 또한, 제어부(140)에 의해 산출된 포커스 신호 비율값이 1 보다 작으므로, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)의 이동 방향을 현재 이동방향의 반대방향으로 설정한다.
마지막으로, 복수의 대역들 중 가장 낮은 주파수 대역(2.5~7.5 lp/mm)이 가장 낮은 포커스 신호 비율값을 가진 경우, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량은 c를 벗어난 범위에 위치되어 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 현재 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 c 범위의 최대값인 1.7로 설정하게 된다. 또한, 제어부(140)에 의해 산출된 포커스 신호 비율값이 1 보다 작으므로, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)의 이동 방향을 현재 이동방향의 반대방향으로 설정한다.
이와 같은 원리에 의해, 제어부(140)는 포커스 신호 비율값을 이용하여 디포커스량을 산출할 수 있게 된다. 또한, 상술한 설명에서는 A, B, C 범위 및 a, b, c 범위의 중간값을 디포커스량으로 설정한다고 하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 일 예에 불과하며, 제어부(140)는 A, B, C 범위 및 a, b, c 범위의 어떤 값이라도 디포커스량으로 설정할 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 산출한 후에, 디포커스량에 따라 포커스 렌즈(115)가 이동되도록 구동부(150)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(140)는 산출된 디포커스량의 크기가 클수록 포커스 렌즈(115)의 이동 속도가 빨라지도록 구동부(150)를 제어한다. 또한, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)가 한번에 온 포커스 지점의 부근까지 이동되도록 제어하거나, 중간에 한번 더 디포커스량을 산출한 후에 온 포커스 지점의 부근까지 이동되도록 제어할 수도 있다.
또한, 제어부(140)는 포커스 렌즈(115)가 온 포커스 지점의 부근까지 이동된 것으로 판단되면, 3점 보간에 의해 정확한 온 포커스 지점을 산출하게 된다. 구체적으로, 제어부(140)는 온 포커스 지점 부근에서 3개의 지점에 대한 포커스 신호값을 산출하고, 하나의 지점의 접선과 두개의 지점의 연결선이 만나는 지점을 온 포커스 지점으로 결정하게 된다. 이와 같은 과정에 대해서는 추후 도 8을 참고하여 상세히 설명한다.
그리고, 제어부(140)는 3점 보간에 의해 산출된 온 포커스 지점으로 포커스 렌즈(115)가 이동되도록 제어하게 된다.
구동부(150)는 렌즈부(110)를 구동시킨다. 구체적으로, 제어부(140)의 제어에 따라 포커스 렌즈(115)가 이동되도록 구동한다.
이와 같은 구성을 통해, 카메라(100)는 복수개의 대역에 대한 포커스 신호를 이용하여 디포커스량을 산출하고, 디포커스량에 따라 포커스 렌즈(115)의 위치를 이동시킴으로써, 자동초점 기능을 수행하게 된다. 따라서, 카메라(100)는 디포커스량이 큰 경우에는 포커스 렌즈(115)의 이동속도를 빠르게 하기 때문에, 짧은 시간에 초점을 검출할 수 있게 된다.
이하에서는, 도 3을 참고하여, 자동 초점 조절 방법에 대해 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 자동초점 조절방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
일단, 카메라(100)는 렌즈부(110)를 통해 입사된 피사체의 빛을 감지하여 피사체의 상에 대한 이미지 신호를 생성한다(S310). 그리고, 카메라(100)는 생성된 이미지 신호의 일부 영역을 추출하도록 처리한다(S320). 여기에서, 촬상된 이미지 신호의 일부 영역은 포커스 검출을 위해 사용되는 부분을 나타낸다. 카메라는 촬영된 이미지의 일부 영역에 대해 초점을 맞추게 되어 있으며, 일반적으로는 화면의 중앙부분의 일부 영역에 초점을 맞추게 되어 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 촬상된 이미지 신호의 다양한 부분에 대해 초점을 검출하도록 구현될 수도 있음은 물론이다. 이와 같이, 이미지 처리부(210)가 추출한 일부 영역에 대해 초점을 맞춤으로써, 카메라(100)는 자동초점 기능을 수행하기 위한 연산량을 줄이고 초점 조절 속도를 향상시킬 수 있게 된다.
그 후에, 카메라(100)는 복수개의 밴드패스필터를 이용하여 이미지 신호를 서로 다른 복수개의 대역으로 분리한다(S330).
그리고, 카메라(100)는 복수개의 밴드패스필터를 통과한 복수개의 대역의 이미지 신호들을 각각 입력받고, 각 대역의 이미지 신호에 대한 포커스 신호값을 산출한다(S340). 즉, 카메라(100)는 복수개의 밴드패스필터들 중 하나를 통과한 대역의 이미지 신호당 하나의 포커스 신호값을 산출한다. 따라서, 카메라(100)에 의해 산출된 포커스 신호값의 개수는 밴드패스필터의 개수와 같게 된다.
여기에서, 포커스 신호값은 콘트라스트(contrast) 값이 된다. 이는 콘트라스트 방식에 의한 자동초점 방식을 이용하기 위함이다.
그 후에, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)의 제1 위치에서의 복수개의 포커스 신호값들인 제1 포커스 신호값들과 포커스 렌즈(115)의 제2 위치에서의 복수개의 신호값들인 제2 포커스 신호값들에 기초하여, 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 산출하고, 산출된 디포커스량에 따라 포커스 렌즈(115)의 위치를 이동시킨다. 여기에서, 디포커스량은 포커스 렌즈(115)가 온 포커스(on-focus) 지점(즉, 초점이 맞는 지점)에서 벗어난 정도를 나타내는 값이다.
이를 위해, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)의 제1 위치에서의 복수개의 포커스 신호값들인 제1 포커스 신호값들과 포커스 렌즈(115)의 제2 위치에서의 복수개의 신호값들인 제2 포커스 신호값들의 비율을 산출한다(S350).
구체적으로, 카메라(100)는 먼저 포커스 렌즈(115)가 제1 위치에 있는 상태에서 제1 포커스 신호값들을 산출한다. 그 후에, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)를 제2 위치로 이동시킨다. 그리고, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 제2 위치에 있는 상태에서 제2 포커스 신호값들을 산출한다. 이 때, 제1 위치는 포커스 렌즈(115)의 이전 위치가 되고, 제2 위치는 포커스 렌즈(115)의 현재 위치가 된다.
그 후에, 카메라(100)는 복수개의 대역들 각각에 대해 제1 포커스 신호값에 대한 제2 포커스 신호값의 비율(제2 포커스 신호값 / 제1 포커스 신호값)인 포커스 신호 비율값을 산출한다. 즉, 하나의 대역 당 하나씩 포커스 신호 비율값을 산출하게 된다. 예를 들어, 도 2와 같이 5개의 밴드패스필터(221~225)가 포함된 경우, 대역이 5개가 되므로, 카메라(100)는 5개의 포커스 신호 비율값을 산출하게 된다. 이와 같이, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)의 2개의 지점에 대한 대역별 포커스 신호 비율값들을 산출하게 된다.
예를 들어, 카메라(100)는, 포커스 렌즈(115)가 제1 위치에 있는 상태에서, 포커스 신호값 산출부(230)가 BPF1(221)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 a1, BPF2(222)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 b1, BPF3(223)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 c1, BPF4(224)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 d1, 및 BPF5(225)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 e1를 생성하고, 그 후에, 포커스 렌즈(115)가 제2 위치에 있는 상태에서, 포커스 신호값 산출부(230)가 BPF1(221)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 a2, BPF2(222)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 b2, BPF3(223)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 c2, BPF4(224)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 d2, 및 BPF5(225)을 통과한 이미지 신호에 대한 포커스 신호값 e2를 생성하였다고 가정한다. 그러면, 제어부(140)는 각 대역에 대한 포커스 신호 비율값으로, a2/a1, b2/b1, c2/c1, d2/d1, 및 e2/e1를 산출하게 된다.
그 다음, 카메라(100)는 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은지 여부를 판단한다(S360). 이 경우, 낮은 주파수 대역의 포커스 신호 비율값이 1 보다 크거나 같은지, 또는 1 보다 작은지 여부를 판단하는 것이 정확성이 높다. 낮은 주파수 대역의 포커스 신호가 피크가 완만하고 노이즈가 적기 때문이다.
복수개의 대역들에 대한 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은 값일 경우(S360-Y), 카메라(100)는 포커스 신호 비율값들 중 가장 큰 포커스 신호 비율값을 가지는 대역에 대응되는 디포커스량을 산출한다(S370).
그리고, 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은 경우(S360-Y)는 포커스 렌즈(115)의 제1 위치(이전 위치)에서 제2 위치(현재 위치)로의 이동방향이 온 포커스 지점으로 가까워지는 방향임을 나타낸다. 따라서, 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은 경우(S360-Y), 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)를 현재 이동방향(제1 위치에서 제2 위치로의 이동방향)으로 디포커스량에 대응되는 이동 속도로 이동하도록 구동하게 된다(S375).
반면, 복수개의 대역들에 대한 포커스 신호 비율값들이 1 보다 작은 값일 경우(S360-N), 카메라(100)는 포커스 신호 비율값들 중 작은 큰 포커스 신호 비율값을 가지는 대역에 대응되는 디포커스량을 산출한다(S380).
그리고, 포커스 신호 비율값들이 1 보다 작은 경우(S360-N)는, 포커스 렌즈(115)의 제1 위치(이전 위치)에서 제2 위치(현재 위치)로의 이동방향이 온 포커스 지점에서 멀어지는 방향임을 나타낸다. 따라서, 포커스 신호 비율값들이 1 보다 작은 경우, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 현재 이동방향(제1 위치에서 제2 위치로의 이동방향)의 반대방향으로 디포커스량에 대응되는 이동 속도로 이동하도록 구동하게 된다(S385)
이와 같이, 카메라(100)는 복수개의 대역들에 대한 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은지 또는 1 보다 작은지 여부에 따라 포커스 렌즈의 구동 방향을 결정하게 된다.
또한, 카메라(100)가 디포커스량을 산출하는 방법에 대해서는 도 6을 참고하여 상술한바 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
이와 같이, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)를 이동시킨 후에, 포커스 렌즈가 온 포커스 위치에 근접하였는지 여부를 판단한다(S390). 구체적으로, 카메라(100)는 포커스 신호 비율값이 이전 지점에서는 1 보다 큰 값이었다가 현재 지점에서는 1보다 작은 값이 되었거나, 또는 포커스 신호 비율값이 이전 지점에서는 1 보다 작은 값이었다가 현재 지점에서는 1보다 큰 값이 된 경우를 온 포커스 위치에 근접한 것으로 판단할 수도 있다. 또한, 카메라(100)는 포커스 신호값이 증가하다가 감소되거나, 감소하다가 증가되게 된 경우에 온 포커스 위치에 근접한 것으로 판단할 수도 있다.
온 포커스 위치에 근접하지 않은 경우(S390-N), 카메라(100)는 S310 단계부터 다시 수행하게 된다. 반면, 온 포커스 위치에 접근한 경우(S390-Y), 카메라(100)는 3점 보간을 이용하여 온포커스 위치를 검출하고, 검출된 온 포커스 위치로 포커스 렌즈(115)를 이동시키게 된다.
이와 같은 과정을 통해, 카메라(100)는 복수개의 대역에 대한 포커스 신호를 이용하여 디포커스량을 산출하고, 디포커스량에 따라 포커스 렌즈(115)의 위치를 이동시킴으로써, 자동초점 기능을 수행하게 된다. 따라서, 카메라(100)는 디포커스량이 큰 경우에는 포커스 렌즈(115)의 이동속도를 빠르게 하기 때문에, 짧은 시간에 초점을 검출할 수 있게 된다.
이하에서는, 도 4a 내지 도 7을 참고하여, 포커스 신호의 특성에 대해 그래프를 이용하여 설명한다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 포커스 렌즈의 위치 및 주파수에 따른 포커스 신호값을 나타내는 그래프이다.
도 4a는 주파수에 대한 포커스 신호값을 나타내는 그래프이다. 도 4a에서, x축은 이미지 신호의 주파수 값을 나타내고, y축은 포커스 신호값(즉, 콘트라스트 값)을 나타낸다. 그리고, 그래프의 종류는 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 나타내고 있다. 여기에서 디포커스 량은 0일 때 온 포커스 지점에 해당되고, 0보다 크거나 작은 값으로 갈수록 온 포커스 지점에서 멀어지는 것에 해당된다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 온 포커스 지점에 가까울수록 주파수에 따른 포커스 신호값의 변화는 완만하고, 온 포커스 지점에서 멀어질수록 주파수가 증가함에 따라 포커스 신호값이 급격하게 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 온 포커스 지점에서 멀어질수록 고주파의 콘트라스트는 급격하게 떨어지는 것을 알 수 있다.
도 4b는 디포커스량에 대한 포커스 신호값을 나타내는 그래프이다. 도 4b에서, x 축은 포커스 렌즈(115)의 디포커스량을 나타내고, y축은 포커스 신호값(즉, 콘트라스트값)을 나타낸다. 그리고, 그래프의 종류는 이미지 신호의 주파수를 나타낸다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 온 포커스 지점에서는 대부분의 포커스 신호 값이 1에 가깝지만, 디포커스량이 커질수록 포커스 신호값은 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 특히, 주파수가 높을수록 포커스 신호값이 급격하게 낮아지는 것을 확인할 수 있다.
도 4a 및 도 4b에서 확인할 수 있듯이, 포커스 신호값은 디포커스값이 커질수록 낮아지고, 주파수에 따라 낮아지는 정도의 차이가 있는 것을 확인할 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 포커스 렌즈의 위치 및 주파수 대역에 따른 포커스 신호값 및 포커스 신호 비율값을 나타내는 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4a 및 도 4b와 대부분 동일하지만, 도 4a 및 도 4b는 주파수 값에 대한 그래프이지만, 도 5a 및 도 5b는 주파수 대역에 대한 그래프라는 점에서 차이가 있다. 하지만, 도 5a와 도 5b는 도 4a 및 도 4b와 거의 유사한 것을 확인할 수 있다. 따라서, 포커스 신호는 주파수 대역에 특성이 주파수 값들에 대한 특성과 유사한 것을 알 수 있다. 도 5c는 도 5b의 그래프를 노멀라이제이션(normalization)한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5d는 디포커스량에 대한 포커스 신호 비율값을 나타낸 그래프이다. 도 5d에서 그래프의 x축은 디포커스량을 나타내고, y축은 포커스 신호 비율값을 나타내며, 4개의 그래프 각각은 4개의 주파수 대역을 나타낸다. 여기에서, 디포커스량이 0인 지점은 온 포커스 지점을 나타낸다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 온 포커스 지점(디포커스량이 0인 지점)을 중심으로 왼쪽(디포커스량이 마이너스인 영역)은 포커스 신호 비율값이 1 보다 큰 값이고, 오른쪽은(디포커스량이 플러스인 영역)은 포커스 신호 비율값이 1 보다 작은 값인 것을 확인할 수 있다. 이는 디포커스량이 마이너스인 경우 디포커스량이 커짐에 따라 포커스 신호값이 커지고, 디포커스량이 플러스인 경우 디포커스량이 커짐에 따라 포커스 신호값이 작아지기 때문이다. 또한, 포커스 신호 비율값이 1 보다 큰 값인 경우, 포커스 렌즈(115)의 현재 이동 방향이 온 포커스 지점에 가까워지는 방향이라는 점을 확인할 수 있다. 반면, 포커스 신호 비율값이 1보다 작은 값인 경우, 포커스 렌즈(115)의 현재 이동 방향이 온 포커스 지점에서 멀어지는 방향이라는 점을 확인할 수 있다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 높은 주파수 대역의 경우 포커스 신호 비율값은 온 포커스 지점 근처에서 피크의 포커스 신호 비율값을 가지고, 주파수 대역이 낮아질수록 피크가 온 포커스 지점에서 멀어지는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 특성을 이용하여, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)의 현재 지점의 포커스 신호 비율값을 기초로 디포커스량을 산출할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 4개의 주파수 대역에 대한, 포커스 렌즈의 위치에 따른 포커스 신호 비율값을 나타내는 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 4개의 주파수 대역을 선택하면, 포커스 신호 비율값의 특성을 더욱 쉽게 파악할 수 있는 것을 알 수 있다. 도 6에 대해서는 앞서 설명한 바 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 5개의 밴드패스필터(BPF)에서 출력되는 포커스 신호의 예를 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 밴드패스필터는 서로 다른 주파수 대역의 신호를 통과시키게 된다. 그리고, 포커스 신호는 주파수 대역에 따라 다른 특성을 보이며, 포커스 신호 비율값(Focus signal ratio)이 최대 또는 최소가 되는 주파수 대역은 디포커스량(즉, 포커스 위치 : Focus position)에 따라 달라지는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 포커스 신호 비율값의 특성을 이용하여, 카메라(100)는 디포커스량을 산출하고, 디포커스량에 따라 포커스 렌즈(115)의 위치를 이동시킴으로써, 자동초점 기능을 수행하게 된다.
이하에서는 도 8 내지 도 12를 참고하여, 포커스 렌즈(115)가 온 포커스 지점까지 이동되는 과정에 대해 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 2회의 디포커스량 산출을 통해 온포커스 지점을 검출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 8에서 윗부분에 그려진 그래프는 포커스 렌즈의 위치(Focus lens position, 즉 디포커스량)에 따른 포커스 신호값(Focus signal value)에 대한 그래프이다. 그리고, 도 8의 아랫부분에 그려진 그래프는, 포커스 렌즈의 위치에 따른 렌즈 구동 시간(Lens driving time)에 대한 그래프이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 카메라(100)는 시간간격 c당 한번씩 포커스 신호값을 산출하는 것을 알 수 있다.
도 8에서, 포커스 렌즈(115)의 최초 위치는 1번 위치이다. 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 1번 위치에 위치된 상태에서 제1 포커스 신호값을 산출한 후에, 2번 위치로 포커스 렌즈(115)를 이동시킨다. 그리고, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 2번 위치에 위치된 상태에서 제2 포커스 신호값을 산출한다. 이 때, 도 8의 윗부분에 그려진 그래프는 하나의 주파수 대역에 대해서만 그려져 있지만 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 실제로 본 실시예에서의 카메라(100)는 상술한 바와 같이 복수개의 주파수 대역에 대한 포커스 신호값을 산출하게 된다.
그 후에, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 2번 위치에 배치된 상태에서 제1 포커스 신호값과 제2 포커스 신호값의 비율값인 포커스 신호 비율값(제2 포커스 신호값 / 제1 포커스 신호값)을 산출한다. 그리고, 산출된 포커스 신호 비율값을 이용하여, 포커스 렌즈(115)의 2번 위치에서의 디포커스량을 산출한다.
그리고, 산출된 디포커스량에 따라 이동속도를 향상시켜 포커스 렌즈(115)를 온포커스 지점 방향의 3번 위치까지 이동시킨다. 그리고, 카메라(100)는 3번 위치를 거쳐 4번 위치로 이동하면서, 포커스 신호 비율값을 산출하고 디포커스량을 산출한다. 그리고, 카메라(100)는 디포커스량을 고려하여 5번 위치로 포커스 렌즈(115)를 이동시킨다.
포커스 렌즈(115)가 5번 위치에 도착하면, 카메라(100)는 온 포커스 근처임을 감지하고, 3점 보간을 실시하게 된다. 구체적으로, 카메라(100)는 5번 위치, 6번 위치, 및 7번 위치에서 각각 포커스 신호 값을 산출한 후에, 도 8의 윗부분 그래프에 도시된 바와 같이, 5번 위치 및 6번 위치의 포커스 신호 값을 연결한 선과 7번 위치의 포커스 신호 값의 접선이 만나는 점을 산출한다.
그리고, 카메라(100)는 두 선이 만나는 지점인 8번 위치를 온 포커스 지점으로 판단하고, 최종적으로 포커스 렌즈(115)를 8번 위치로 이동시키게 된다.
이와 같은 과정을 통해, 카메라(100)는 자동으로 초점을 조절하게 된다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 초점을 조절하는데 걸리는 시간은 대략 5c의 시간 간격인 것을 확인할 수 있다. 특히, 포커스 렌즈(115)가 1번 위치에서 2번 위치로 이동되는 속도보다 2번 위치에서 3번 위치로 이동되는 속도가 더 빠른 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 카메라(100)는 디포커스량에 따라 포커스 렌즈(115)의 이동 속도를 조절하기 때문에, 일정 속도로 포커스 렌즈(115)를 이동시키는 경우보다 빠른 시간 내에 초점을 검출할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 1회의 디포커스량 산출을 통해 온포커스 지점을 검출하고, 3Fδ의 구동 시간간격으로 3점 보간을 하는 과정을 도시한 도면이다. 여기에서, 시간간격 c는 6Fδ의 구동간격에 해당되므로, 3Fδ의 구동간격은 c/2의 시간 간격에 해당된다.
도 9에서 윗부분에 그려진 그래프는 포커스 렌즈의 위치(Focus lens position, 즉 디포커스량)에 따른 포커스 신호값(Focus signal value)에 대한 그래프이다. 그리고, 도 9의 아랫부분에 그려진 그래프는, 포커스 렌즈의 위치에 따른 렌즈 구동 시간(Lens driving time)에 대한 그래프이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 카메라(100)는 시간간격 c당 한번씩 포커스 신호값을 산출하는 것을 알 수 있다.
도 9에서, 포커스 렌즈(115)의 최초 위치는 1번 위치이다. 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 1번 위치에 위치된 상태에서 제1 포커스 신호값을 산출한 후에, 2번 위치로 포커스 렌즈(115)를 이동시킨다. 그리고, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 2번 위치에 위치된 상태에서 제2 포커스 신호값을 산출한다. 이 때, 도 9의 윗부분에 그려진 그래프는 하나의 주파수 대역에 대해서만 그려져 있지만 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 실제로 본 실시예에서의 카메라(100)는 상술한 바와 같이 복수개의 주파수 대역에 대한 포커스 신호값을 산출하게 된다.
그 후에, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 2번 위치에 배치된 상태에서 제1 포커스 신호값과 제2 포커스 신호값의 비율값인 포커스 신호 비율값(제2 포커스 신호값 / 제1 포커스 신호값)을 산출한다. 그리고, 산출된 포커스 신호 비율값을 이용하여, 포커스 렌즈(115)의 2번 위치에서의 디포커스량을 산출한다.
그리고, 산출된 디포커스량에 따라 이동속도를 향상시켜 포커스 렌즈(115)를 온포커스 지점 방향의 3번 위치까지 이동시킨다. 그리고, 카메라(100)는 3번 위치를 거쳐 4번 위치로 이동시킨다.
포커스 렌즈(115)가 4번 위치에 도착하면, 카메라(100)는 온 포커스 근처임을 감지하고, 3점 보간을 실시하게 된다. 구체적으로, 카메라(100)는 4번 위치, 5번 위치, 및 6번 위치에서 각각 포커스 신호 값을 산출한 후에, 도 9의 윗부분 그래프에 도시된 바와 같이, 4번 위치 및 5번 위치의 포커스 신호 값을 연결한 선과 6번 위치의 포커스 신호 값의 접선이 만나는 점을 산출한다. 이 때, 3점 보간을 수행하는 시간 간격은 c/2(즉 3Fδ)인 것을 확인할 수 있다.
그리고, 카메라(100)는 두 선이 만나는 지점인 7번 위치를 온 포커스 지점으로 판단하고, 최종적으로 포커스 렌즈(115)를 7번 위치로 이동시키게 된다.
이와 같은 과정을 통해, 카메라(100)는 자동으로 초점을 조절하게 된다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 초점을 조절하는데 걸리는 시간은 대략 4c의 시간 간격인 것을 확인할 수 있다. 특히, 포커스 렌즈(115)가 1번 위치에서 2번 위치로 이동되는 속도보다 2번 위치에서 3번 위치로 이동되는 속도가 더 빠른 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 카메라(100)는 디포커스량에 따라 포커스 렌즈(115)의 이동 속도를 조절하기 때문에, 일정 속도로 포커스 렌즈(115)를 이동시키는 경우보다 빠른 시간 내에 초점을 검출할 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 1회의 디포커스량 산출을 통해 온포커스 지점을 검출하고, 6Fδ의 구동간격으로 3점 보간을 하는 과정을 도시한 도면이다. 여기에서, 시간간격 c는 6Fδ의 구동간격에 해당된다.
도 10에서 윗부분에 그려진 그래프는 포커스 렌즈의 위치(Focus lens position, 즉 디포커스량)에 따른 포커스 신호값(Focus signal value)에 대한 그래프이다. 그리고, 도 10의 아랫부분에 그려진 그래프는, 포커스 렌즈의 위치에 따른 렌즈 구동 시간(Lens driving time)에 대한 그래프이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 카메라(100)는 시간간격 c당 한번씩 포커스 신호값을 산출하는 것을 알 수 있다.
도 10에서, 포커스 렌즈(115)의 최초 위치는 1번 위치이다. 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 1번 위치에 위치된 상태에서 제1 포커스 신호값을 산출한 후에, 2번 위치로 포커스 렌즈(115)를 이동시킨다. 그리고, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 2번 위치에 위치된 상태에서 제2 포커스 신호값을 산출한다. 이 때, 도 10의 윗부분에 그려진 그래프는 하나의 주파수 대역에 대해서만 그려져 있지만 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 실제로 본 실시예에서의 카메라(100)는 상술한 바와 같이 복수개의 주파수 대역에 대한 포커스 신호값을 산출하게 된다.
그 후에, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 2번 위치에 배치된 상태에서 제1 포커스 신호값과 제2 포커스 신호값의 비율값인 포커스 신호 비율값(제2 포커스 신호값 / 제1 포커스 신호값)을 산출한다. 그리고, 산출된 포커스 신호 비율값을 이용하여, 포커스 렌즈(115)의 2번 위치에서의 디포커스량을 산출한다.
그리고, 산출된 디포커스량에 따라 이동속도를 향상시켜 포커스 렌즈(115)를 온포커스 지점 방향의 3번 위치까지 이동시킨다. 그리고, 카메라(100)는 3번 위치를 거쳐 4번 위치로 이동시킨다.
포커스 렌즈(115)가 4번 위치에 도착하면, 카메라(100)는 온 포커스 근처임을 감지하고, 3점 보간을 실시하게 된다. 구체적으로, 카메라(100)는 4번 위치, 5번 위치, 및 6번 위치에서 각각 포커스 신호 값을 산출한 후에, 도 10의 윗부분 그래프에 도시된 바와 같이, 4번 위치의 포커스 신호 값의 접선과, 5번 위치 및 6번 위치의 포커스 신호 값을 연결한 선의 접선이 만나는 점을 산출한다. 이 때, 3점 보간을 수행하는 시간 간격은 c(즉 6Fδ)인 것을 확인할 수 있다.
그리고, 카메라(100)는 두 선이 만나는 지점인 7번 위치를 온 포커스 지점으로 판단하고, 최종적으로 포커스 렌즈(115)를 7번 위치로 이동시키게 된다.
이와 같은 과정을 통해, 카메라(100)는 자동으로 초점을 조절하게 된다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 초점을 조절하는데 걸리는 시간은 대략 6c의 시간 간격인 것을 확인할 수 있다. 특히, 포커스 렌즈(115)가 1번 위치에서 2번 위치로 이동되는 속도보다 2번 위치에서 3번 위치로 이동되는 속도가 더 빠른 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 카메라(100)는 디포커스량에 따라 포커스 렌즈(115)의 이동 속도를 조절하기 때문에, 일정 속도로 포커스 렌즈(115)를 이동시키는 경우보다 빠른 시간 내에 초점을 검출할 수 있게 된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 1회의 디포커스량 산출을 통해 바로 온포커스 근처의 지점으로 이동하여 3점 보간을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 11은 도 10에 비하여, 포커스 렌즈(115)의 위치가 2번 위치에서 바로 온포커스 지점 근처인 3번 위치로 이동된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 카메라(100)는 3번 위치, 4번 위치, 및 5번 위치를 이용하여 3점 보간을 수행하는 것을 확인할 수 있다.
도 11의 경우, 초점을 조절하는데 소요되는 시간은 총 5c로, 도 10의 경우보다 c만큼 더 빠른 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 카메라(100)는 2개의 지점의 포커스 신호 비율값을 이용하여 디포커스량을 산출하고 산출된 디포커스량을 이용하여 포커스 렌즈(115)를 온 포커스 근처로 이동시킴으로써, 더욱 빠른 속도로 자동 초점 조절 기능을 수행할 수 있게 된다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 최초 위치가 온포커스 지점을 지난 위치에서 시작되는 경우 자동초점 조절 과정을 도시한 도면이다.
도 12에서 윗부분에 그려진 그래프는 포커스 렌즈의 위치(Focus lens position, 즉 디포커스량)에 따른 포커스 신호값(Focus signal value)에 대한 그래프이다. 그리고, 도 12의 아랫부분에 그려진 그래프는, 포커스 렌즈의 위치에 따른 렌즈 구동 시간(Lens driving time)에 대한 그래프이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 카메라(100)는 시간간격 c당 한번씩 포커스 신호값을 산출하는 것을 알 수 있다.
도 12에서, 포커스 렌즈(115)의 최초 위치는 1번 위치이다. 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 1번 위치에 위치된 상태에서 제1 포커스 신호값을 산출한 후에, 2번 위치로 포커스 렌즈(115)를 이동시킨다. 그리고, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 2번 위치에 위치된 상태에서 제2 포커스 신호값을 산출한다. 이 때, 도 12의 윗부분에 그려진 그래프는 하나의 주파수 대역에 대해서만 그려져 있지만 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 실제로 본 실시예에서의 카메라(100)는 상술한 바와 같이 복수개의 주파수 대역에 대한 포커스 신호값을 산출하게 된다.
그 후에, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)가 2번 위치에 배치된 상태에서 제1 포커스 신호값과 제2 포커스 신호값의 비율값인 포커스 신호 비율값(제2 포커스 신호값 / 제1 포커스 신호값)을 산출한다. 이 때, 포커스 신호 비율값은 1보다 작은 값이 된다. 1번 위치보다 2번 위치의 포커스 신호값이 더 작기 때문이다. 따라서, 카메라(100)는 현재 이동 방향(즉, 1번 위치에서 2번 위치로의 이동방향)이 온포커스 지점에서 멀어지는 방향임을 알 수 있게 된다. 따라서, 카메라(100)는 포커스 렌즈(100)를 현재 이동 방향의 반대방향인 3번 위치로 이동시키게 된다.
그리고, 산출된 포커스 신호 비율값을 이용하여, 포커스 렌즈(115)의 2번 위치에서의 디포커스량을 산출한다. 이 때, 디포커스량은 플러스 값이 산출되게 된다. 그 후에, 카메라(100)는 디포커스량을 고려하여 이동 속도를 향상시키고, 포커스 렌즈(115)를 3번 위치, 4번 위치를 거쳐 5번 위치로 이동시킨다.
포커스 렌즈(115)가 5번 위치에 도착하면, 카메라(100)는 온 포커스 근처임을 감지하고, 3점 보간을 실시하게 된다. 구체적으로, 카메라(100)는 5번 위치, 6번 위치, 및 7번 위치에서 각각 포커스 신호 값을 산출한 후에, 도 12의 윗부분 그래프에 도시된 바와 같이, 5번 위치 및 6번 위치의 포커스 신호 값을 연결한 선과 7번 위치의 포커스 신호 값의 접선이 만나는 점을 산출한다. 이 때, 3점 보간을 수행하는 시간 간격은 c/2인 것을 확인할 수 있다.
그리고, 카메라(100)는 두 선이 만나는 지점인 8번 위치를 온 포커스 지점으로 판단하고, 최종적으로 포커스 렌즈(115)를 8번 위치로 이동시키게 된다.
이와 같은 과정을 통해, 카메라(100)는 자동으로 초점을 조절하게 된다. 또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 카메라(100)는 포커스 렌즈(115)의 최초 이동 방향이 온 포커스 지점에서 멀어지는 방향이더라도, 이를 감지하고 포커스 렌즈(115)의 이동 방향을 바꾸게 된다. 이와 같은 과정을 통해 초점을 조절하는데 걸리는 시간은 대략 5c의 시간 간격인 것을 확인할 수 있다. 또한, 포커스 렌즈(115)가 1번 위치에서 2번 위치로 이동되는 속도보다 2번 위치에서 3번 위치로 이동되는 속도가 더 빠른 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 카메라(100)는 디포커스량에 따라 포커스 렌즈(115)의 이동 속도를 조절하기 때문에, 일정 속도로 포커스 렌즈(115)를 이동시키는 경우보다 빠른 시간 내에 초점을 검출할 수 있게 된다.
본 실시예에서, 촬영장치는 카메라(100)인 것으로 설명하였으나, 이는 일 예에 불과하며, 피사체의 이미지를 촬영할 수 있고 자동 초점 조절 기능이 제공되는 촬영장치라면 어떤 것이라도 적용될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 촬영장치는 캠코더, 디지털 카메라 등이 될 수 있음은 물론이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 카메라 110 : 렌즈부
115 : 포커스 렌즈 120 : 촬상부
130 : 자동초점부 140 : 제어부
150 : 구동부 210 : 이미지 처리부
221 내지 225 : BPF 230 : 포커스 신호값 산출부

Claims (22)

  1. 포커스 렌즈를 포함하는 광학계로 구성된 렌즈부;
    상기 렌즈부를 구동하는 구동부;
    상기 렌즈부를 통과한 빛을 촬상하여 이미지 신호를 생성하는 촬상부;
    상기 촬상부에서 생성된 이미지 신호의 복수개의 대역들에 대한 복수개의 포커스 신호값들을 산출하여 출력하는 자동초점부; 및
    상기 포커스 렌즈의 제1 위치에서의 복수개의 포커스 신호값들인 제1 포커스 신호값들과 제2 위치에서의 복수개의 신호값들인 제2 포커스 신호값들에 기초하여, 상기 포커스 렌즈의 디포커스량을 산출하고, 상기 산출된 디포커스량에 따라 상기 포커스 렌즈의 위치가 이동되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 촬영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자동초점부는,
    상기 촬상부에서 생성된 이미지 신호의 일부 영역을 추출하도록 처리하는 이미지 처리부;
    상기 처리된 이미지 신호의 서로 다른 대역을 각각 통과시키는 복수개의 밴드패스필터; 및
    상기 복수개의 밴드패스필터를 통과한 각 대역의 이미지 신호들에 대한 포커스 신호값을 각각 산출하여 출력하는 포커스 신호값 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 포커스 신호값 산출부는,
    상기 복수개의 밴드패스필터들 중 하나를 통과한 한 대역의 이미지신호 당 하나의 포커스 신호값을 산출하는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 밴드패스필터는,
    동일한 크기의 대역폭을 가지고, 각각의 중간 주파수는 최저 주파수부터 일정 간격으로 순차적으로 증가하는 값을 가지는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 포커스 신호값은,
    상기 밴드패스필터를 통과한 상기 이미지 신호의 콘트라스트값인 것을 특징으로 하는 촬영장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수개의 대역들 각각에 대해 상기 제1 포커스 신호값에 대한 제2 포커스 신호값의 비율(제2 포커스 신호값 / 제1 포커스 신호값)인 포커스 신호 비율값을 산출하고, 상기 복수개의 대역들에 대한 포커스 신호 비율값들을 이용하여 디포커스량을 산출하는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수개의 대역들에 대한 상기 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은 값일 경우, 상기 포커스 신호 비율값들 중 가장 큰 포커스 신호 비율값을 가지는 대역에 대응되는 디포커스량을 산출하는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수개의 대역들에 대한 상기 포커스 신호 비율값들이 1 보다 작은 값일 경우, 상기 포커스 신호 비율값들 중 가장 작은 포커스 신호 비율값을 가지는 대역에 대응되는 디포커스량을 산출하는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수개의 대역들에 대한 상기 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은지 또는 1 보다 작은지 여부에 따라 포커스 렌즈의 이동 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위치는 상기 포커스 렌즈의 이전 위치이고,
    상기 제2 위치는 상기 포커스 렌즈의 현재 위치인 것을 특징으로 하는 촬영장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 디포커스량이 클수록 상기 포커스 렌즈의 이동 속도가 빨라지도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 촬영장치.
  12. 렌즈부를 통과한 빛을 촬상하여 이미지 신호를 생성하는 단계;
    상기 생성된 이미지 신호의 복수개의 대역들에 대한 복수개의 포커스 신호값들을 산출하는 단계;
    상기 포커스 렌즈의 제1 위치에서의 복수개의 포커스 신호값들인 제1 포커스 신호값들과 제2 위치에서의 복수개의 신호값들인 제2 포커스 신호값들에 기초하여, 상기 포커스 렌즈의 디포커스량을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 디포커스량에 따라 포커스 렌즈의 위치가 이동되도록 상기 포커스 렌즈를 구동하는 단계;를 포함하는 자동초점 조절방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 포커스 신호값 산출단계는,
    상기 촬상부에서 생성된 이미지 신호의 일부 영역을 추출하도록 처리하는 단계;
    서로 다른 대역을 각각 통과시키는 복수개의 밴드패스필터를 이용하여 상기 처리된 이미지 신호를 복수개의 대역의 이미지 신호로 분리하는 단계; 및
    상기 복수개의 밴드패스필터에 의해 분리된 각 대역의 이미지 신호들에 대한 포커스 신호값을 각각 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 포커스 신호값 산출단계는,
    상기 복수개의 밴드패스필터들 중 하나를 통과한 한 대역의 이미지신호 당 하나의 포커스 신호값을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 복수개의 밴드패스필터는,
    동일한 크기의 대역폭을 가지고, 각각의 중간 주파수는 최저 주파수부터 일정 간격으로 순차적으로 증가하는 값을 가지는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 포커스 신호값은,
    상기 밴드패스필터를 통과한 상기 이미지 신호의 콘트라스트값인 것을 특징으로 하는 자동초점 조절방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 디포커스량 산출단계는,
    상기 복수개의 대역들 각각에 대해 상기 제1 포커스 신호값에 대한 제2 포커스 신호값의 비율(제2 포커스 신호값 / 제1 포커스 신호값)인 포커스 신호 비율값을 산출하고, 상기 복수개의 대역들에 대한 포커스 신호 비율값들을 이용하여 디포커스량을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 디포커스량 산출단계는,
    상기 복수개의 대역들에 대한 상기 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은 값일 경우, 상기 포커스 신호 비율값들 중 가장 큰 포커스 신호 비율값을 가지는 대역에 대응되는 디포커스량을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 디포커스량 산출단계는,
    상기 복수개의 대역들에 대한 상기 포커스 신호 비율값들이 1 보다 작은 값일 경우, 상기 포커스 신호 비율값들 중 가장 작은 포커스 신호 비율값을 가지는 대역에 대응되는 디포커스량을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 구동단계는,
    상기 복수개의 대역들에 대한 상기 포커스 신호 비율값들이 1 보다 크거나 같은지 또는 1 보다 작은지 여부에 따라 포커스 렌즈의 이동 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절방법.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 제1 위치는 상기 포커스 렌즈의 이전 위치이고,
    상기 제2 위치는 상기 포커스 렌즈의 현재 위치인 것을 특징으로 하는 자동초점 조절방법.
  22. 제12항에 있어서,
    상기 구동단계는,
    상기 산출된 디포커스량이 클수록 상기 포커스 렌즈의 이동 속도가 빨라지도록 포커스 렌즈를 구동하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절방법.
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