KR101270653B1 - 디지털 광학장치의 자동초점 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 광학장치의 고속 자동초점 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 이미지센스를 적용하여 명암 데이터인 Y데이터를 이용하여 자동초점을 수행하는 디지털 광학장치에 있어, 자동초점 속도를 빠르게 하는 디지털 광학장치의 고속 자동초점 방법에 관한 것이다.

Description

디지털 광학장치의 자동초점 방법{Auto-focusing method for digital optical system}

본 발명은 디지털 광학장치의 자동초점 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 이미지센스를 적용하여 명암 데이터인 Y데이터를 이용하여 자동초점을 수행하는 디지털 광학장치에 있어, 자동초점 속도를 빠르게 확보하는 디지털 광학장치의 자동초점 방법에 관한 것이다.

광학장치는 감광 필름을 사용하는 아날로그 광학장치와 디지털 이미지센스 사용하는 디지털 광학장치로 구분된다.

종래 아날로그 광학장치의 포커싱 방법은 사용자가 직접 렌즈를 움직여 초점 거리를 맞추거나, 레이져 거리측정기 혹은 초음파 거리측정기 등 거리측정장치로 피사체와의 거리를 측정하고, 측정된 거리에 대응하는 초점 거리값을 프로세서가 자동으로 계산하여 스텝핑 모터와 기어로 구성된 엑츄에이터부로 렌즈를 초점거리값으로 이동시킴으로 자동초점 기능을 수행하였다.

또한 디지털 광학장치는 상기 아날로그 광학장치와 동일한 포커싱 방법으로 초점 거리를 맞추거나, 혹은 이미지센스 프로세스에서 출력되는 Yuv 이미지중 명암 데이터인 Y데이터를 이용하여, 자동초점 알고리즘이 적용된 프로그램에 따라 엑츄에이터부를 구동시켜 피사체의 상이 가장 선명한 초점거리로 렌즈를 이동시켜 자동초점 기능을 수행하였다.

종래 디지털 광학장치에서 거리측정장치를 이용하는 방법은 고가의 거리측정장치가 필요하고, 소형화 슬림화의 추세로 변화하는 디지털 광학장치에서 거리측정장치와 같은 부가 장치는 디지털 광학장치의 소형화 슬림화에 장애 원인을 제공한다.

최근 디지털 광학장치는 저가격화, 소형화, 슬림화의 추세에 맞추어, 자동 초점 방식은 Yuv 이미지 중 Y 데이터를 이용하는 방법을 많이 사용하고 있다.

Yuv 이미지 중 Y 데이터를 이용하여 자동 초점을 수행하는 방법은 VCM(Voice coil motor)계열의 리니어 모터와, 초음파 모터와, 피에죠 효과 모터와, 스텝핑모터와 기어를 이용한 리니어 모터 등으로 만들어진 엑츄에이터부를 구동시켜 렌즈를 한 단계씩 위치를 이동시키고, 렌즈가 이동하는 각 단계의 위치에서 이미지센스로 부터 출력된 원본 이미지에서 이미지센스 프로세서는 Y 데이터 값을 추출하여 초점값으로 하고 목표값과 비교 및 연산작업을 통해 Y 데이터 값이 초점값이 목표값보다 큰 값일 때, 렌즈는 해당 위치에서 초점거리가 확보됨을 가정하고 자동초점 완료한다.

Yuv 이미지중 Y데이터를 이용하여 AF를 수행하는 방법은 엑츄에이터부의 동작성능을 배제한 채, 이미지센스 혹은 이미지센스 프로세서의 Y데이터 추출 및 처리속도에 따름으로 자동초점 속도는 제한을 받게 된다.

본 발명의 목적은 이미지 센스의 화소수를 추출하여 생성된 원본 이미지 데이터를 통해 명암 데이터를 추출하여 자동초점을 확보함에 있어, 이미지 센서의 화소수들을 감소시켜 추출한 원본 이미지 데이터를 생성함으로써, 원본 이미지 데이터의 용량 감소를 통한 처리속도의 증대를 통해 자동초점을 고속으로 확보할 수 있도록 한 디지털 광학장치의 자동초점 방법을 제공함에 있다.

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본 발명에 따른 디지털 광학장치의 자동초점 방법은,
디지털 이미지센스를 적용하여 명암 데이터를 이용하여 자동초점을 수행하는 디지털 광학장치의 자동초점 방법에 있어서,
상기 디지털 광학장치의 자동 초점 방법은, 이미지 센서를 통해 수득되는 총화소에서, 일부 화소 만를 추출하여 화소가 감소된 원본 이미지 데이터를 포함하는 초점블럭을 생성하는 초점 블럭 생성단계와;
상기 초점블럭에 포함된 원본 이미지 데이터를 이미지 센서 프로세스가 변환하여 명암 데이터를 추출하고, 상기 명암 데이터를 통해 렌즈의 초점거리를 확보하는 자동초점 단계와;
상기 자동초점 단계를 통해 초점거리가 확보된 상태에서, 이미지 센스를 통해 수득되는 화소 전체를 추출한 원본 이미지 데이터를 포함하는 초점 이미지 블럭을 생성하는 초점 이미지 블럭 생성단계; 및
상기 초점 이미지 블럭에 포함된 원본 이미지 데이터를 이미지 센서 프로세스가 변환시켜, 이미지 또는 동영상으로 압축시켜 메모리부에 저장하거나, 이미지 재생부를 통해 재생하는 이미지 처리단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 자동초점 단계에서 하나의 초점 블럭만으로 자동으로 초점거리를 확보할 수 없는 Over flow의 상태일 때, 초점 블럭 생성단계를 반복하여 새로이 생성된 초점 블럭의 원본 이미지 데이터를 통해 초점거리를 확보하도록 구성한다.

이상에서 엑츄에이터부의 동작특성에 맞추어, 이미지 센스 혹은 이미지 센스 프로세서의 Y 데이터 출력 특성을 최적화함으로, 고속의 AF 동작이 가능해 지며, 고속으로 자동초점이 되면, 종래의 기술로는 구현이 어려운 동영상 촬영시 실시간으로 초점거리가 확보된 선명한 영상을 촬영할 수 있고, 이미지 촬영시 사용자가 손의 떨림으로 화질이 흐려지는 문제점에서 손이 떨리는 시간보다 더 빠르게 초점거리를 확보할 수 있으므로 사용자의 손떨림에도 선명한 이미지를 촬영할 수 있고, 이동하는 물체에 대해 초점 확보가 어려워 이동하는 물체의 선명한 이미지 촬영할 수 없는 문제점에서 이동 물체의 속도보다 더 빠르게 초점거리를 확보함으로 이동물체의 선명한 이미지 촬영이 가능토록하는 등의 부가적인 기능의 구현을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 광학장치의 기본 구성도를 보여 주는 것이며,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 초점 거리와 피사체와의 거리 관계를 도시한 예시도를 보여주는 것이며,
도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하나의 이미지 정보를 포함한 이미지 데이터 파일이 프로세스에 의해 데이터 처리되는 계통도를 보여주는 것이며,
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지센스의 전체의 화소를 센스 감지함을 도시한 예시도를 보여주는 것이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지센스의 일부분의 화소를 센스 감지함을 도시한 예시도를 보여주는 것이며,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 종래의 기술인 이미지 데이터 파일의 시간영역에서의 순차적인 흐름도를 보여주는 것이며,
도 7은 본 발명에서 바람직한 일 실시 예로 제안하고 있는 이미지 데이터 파일의 시간영역에서의 순차적인 흐름도를 보여 주는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시 예로 제안하고 있는 디지털 광학장치의 자동초점 방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에서 본 발명과 관련된 디지털 광학장치의 구성에 대한 실시 예로서 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 디지털 광학장치의 기본적인 구성은 렌즈(203)를 포함하는 렌즈부(102)와, 입출력 제어부(110)의 제어신호에 의해 스트로커 범위(209)내의 광축(208)의 전후 방향으로 렌즈부(203)의 위치를 변화시킬 수 있는 엑츄에이터부(105)와, 렌즈를 통과한 피사체(207)의 이미지를 감지하여 하나의 이미지 정보를 포함한 원본 이미지 데이터 파일(300)을 만드는 이미지센스(103)와 원본 이미지 데이터(300) 파일을 RGB 이미지 데이터 파일로 변환(301)하고 Yuv 이미지 데이터 파일로 변환(302)하여 동기 신호(307)를 출력하는 이미지 센스 프로세스(104)로 구성된 이미지 센스부(205)와 PCB 혹은 F-PCB(206)와 콘넥터(미도시)와 고정체(201)와 IR 필터(204)를 기본 구성으로 하는 광학부(101)와, Yuv 이미지 데이터 파일의 데이터 처리와 프로그램에 따른 명령을 수행하는 메인 프로세스(100)와, 이미지 데이터 파일을 디지털 광학장치 사용자가 확인할 수 있도록 이미지 재생(306)해 주는 이미지 재생부(106)와, 디지털 광학장치 사용자가 원하는 동작을 입력할 수 있는 키입력부(107)와, 프로그램 혹은 데이터를 저장하고 읽을 수 있는 메모리부(108)와, 메인 프로세스(100)와 외부 구성부 사이의 제어신호를 입출력하는 입출력제어부(110)와 디지털 광학장치의 각 구성부에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부(109)와, 마이커와 스피커를 포함하고 Audio신호를 처리하는 Audio부(111)로 기본 구성을 갖는다.

한편, 자동초점을 Auto Focus로 영문 표기되어 약어로 AF로 통상적으로 사용할 수 있고, 하나의 이미지 정보를 포함한 이미지 데이터 파일은 이미지 데이터들의 조합으로 구성됨으로 특별히 구분하여 표현치 않고 통상적으로 이미지 테이터 파일을 이미지 데이터로 표현함으로, 이하 자동초점을 AF로 표기하며, 이미지 데이터 파일을 이미지 데이터로 표기한다.

도 2에서, 광학부(101)의 구성부인 엑츄에이터부(105)에 결합되어 입출력 제어부(110)의 제어신호에 따라 렌즈부(102)의 렌즈(203)가 d0 위치일 때 이미지 센스부(205)의 이미지 센스(103)는 디지털 광학장치에서 D0 지점에 위치한 피사체의 이미지를 가장 선명하게 감지할 수 있고, 렌즈가 d1 위치일 때 D1 지점, 렌즈가 d2 위치일 때 D2 지점, 렌즈가 d3 위치일 때 D3 지점에서 위치한 피사체의 이미지를 가장 선명하게 감지할 수 있음을 보여준다.

도 3에서, 이미지 센스(103)에 의해 센스 감지된 하나의 이미지 정보를 포함하는 원본 이미지 데이터(300)가 도 1의 디지털 광학장치 구성도에서 메모리부(108)로 저장(304) 혹은 이미지 재생부(106)로 이미지 재생(306) 되기까지 프로세스에 의해 데이터 처리되는 절차를 보여주는 계통도이다.
상기 원본 이미지 데이터(300)는 이미지센스 프로세스(104)에 의해 RGB 데이터로 변환(301)되고 Yuv 데이터로 변환(302)되어 이미지와 이미지 사이의 경계를 구분하는 동기신호(307)에 의해 메인 프로세스(100)로 전송된다.
그리고, 상기 메인 프로세스(100)는 전송된 현재 렌즈의 위치에서 Yuv 데이터중 Y 데이터의 전체 합의 값을 추출하여 렌즈의 초점거리 확보하기 위한 초점값으로 사용하며, Yuv 이미지 데이터는 이미지 데이터 혹은 동영상 데이터 압축(303)을 통해 압축하여 압축된 이미지 혹은 동영상 데이터(303)를 메모리부(108)에 저장(304)하며, 이미지 재생부(106)의 화면 규격에 맞춘 RGB 이미지 데이터로 변환하는 스케일러(305)를 통해 이미지 재생부(106)에 이미지 재생(306)한다.
또한, 메모리부(108)에 저장된 압축 이미지 데이터 혹은 압축 동영상 데이터 는 이미지 혹은 동영상 압축 해제(303)를 통해서 Yuv 이미지 데이터로 환원되고, 이미지 재생부(106)의 화면 규격에 맞춘 RGB 데이터로 변환하는 스케일러(305)를 통해 이미지 재생부(106)에 이미지 재생(306)을 수행한다.

그리고, 상기 이미지센스 프로세스(104)와 메인 프로세스(100)은 하나의 프로세스 혹은 둘 이상의 프로세스로 구성할 수 있고, 이미지 센스와 이미지 센스 프로세스는 하나의 반도체 회로에 집적화할 수도 있다.

한편, 디지털 광학장치에 구비된 USB, 무선데이터 전송 기술 등과 같이, 입출력 인터페이스부(미도시)를 통해 외부 장치로 이미지 데이터를 전달하거나 외부 장치에서 이미지 데이터를 디지털 광학장치로 전달하여 압축된 이미지 데이터 혹은 압축된 동영상 데이터를 압축 해제하고 이미지 재생할 수도 있다.

그리고, 도 3에서 Yuv 이미지 데이터 변환을 생략하고 RGB 이미지 데이터만으로 이미지 데이터의 압축, 저장, 스케일러, 이미지 재생 등의 동작을 처리할 수도 있으며, 이 경우 Yuv 이미지 데이터의 변환은 RGB 이미지 데이터의 흐름에서 지선으로 분기하여 AF 동작 수행을 위해 사용한다.

또한, AF 동작 수행을 위해 사용되는 AF 알고리즘은 많은 종류의 알고리즘이 존재한다. AF 알고리즘에 따른 동작은 크게 두가지로 구분된다. 첫째는 렌즈를 초기위치로 이동시키는 초기위치 이동 동작과, 둘째는 초기위치에서 렌즈를 위치 이동시킨 후 Yuv 이미지 데이터중 Y 데이터의 전체 합의 값을 추출하여 초점값으로 하고, 목표값 대비 초점값을 비교하여 초점값이 크면 초점거리가 확보됨으로 AF 동작을 종료하고, 목표값 대비 초점값이 작으면 다음 위치로 렌즈를 이동시키고 초점값을 추출하고 초점값과 목표값을 비교하는 방법으로 초점거리가 확보될 때까지 상기 렌즈의 위치 이동과 초점값의 추출과 초점값과 목표값의 비교를 반복하는 초점거리 확보 동작으로 나눌 수 있다.

한편, 대표적인 AF 알고리즘인 스캔 방식 알고리즘 적용하여 AF 동작 수행 방법은 먼저 렌즈를 초기위치로 이동시키고, 스트로크 범위를 나누고 나누어진 위치들로 순차적으로 렌즈를 위치 이동시키고 각 위치에서 Yuv 이미지 데이터중 Y데이터의 전체 합의 값인 초점값과 위치 정보값를 기억하고, 기억된 초점값들중 최대값을 목표값으로 하고, 목표값이 읽혀진 위치로 위치 정보값을 통해서 렌즈를 이동시켜 목표값보다 큰 값을 갖는 초점값이 존재하는 위치를 찾아 초점거리를 확보하고 AF 동작을 종료하는 방법이다.

도 4 내지 도 7에서 본 발명과 관련된 디지털 광학장치에서 고속으로 초점거리를 확보할 수 있는 방법에 대한 실시 예로서 설명하면 다음과 같다.

도 4에서, 가로 100개의 화소수를 갖는 행과, 가로 100개의 화소수를 갖는 행을 세로 60개의 열로 배열한 총 100 x 60 = 6,000 개의 화소수를 갖는 이미지 센스(103)에서 순차적으로 100 x 60 = 6,000 개의 화소 전체를 센스 감지하여, 하나의 이미지 정보가 포함된 원본 이미지 데이터를 만드는 방법을 예시한 예시도로서, 카메라 사진 촬영 혹은 고화질의 동영상 촬영과 같은 최대 화소수의 이미지 데이터를 확보하고자 할 때 사용한다.

도 5에서, 상기 도 4에서 총 100 x 60 = 6,000 개의 화소수를 갖는 이미지 센스(103)에서 10의 배수 행의 열에 포함된 화소들을 순차적으로 센스 감지하여, 총 100 x 6 = 600개의 화소로 감지된 하나의 이미지 정보를 갖는 원본 이미지 데이터를 만드는 방법을 예시한 예시도로서, 본 발명과 관계된 고속의 AF 동작 수행을 위한 초점 블럭(700)의 초점용 이미지 블럭(720)의 초점용 이미지 데이터 처리 영역(722)에 적용되는 이미지 데이터이다.

또한, 상기 도 4 와 도 5를 통해서, 상기 도 4에서 총 100 x 60개의 화소수를 갖는 이미지 센스(103)에서 n의 배수 행의 열에 포함된 화소들을 센스 감지하여, 총 100 x 60 / n = 6,000 / n 개의 화소로 감지된 하나의 이미지 정보를 갖는 원본 이미지 데이터로 만드는 방법도 가능함을 알 수 있고, 상기 도 4에서 총 100 x 60개의 화소수를 갖는 이미지 센스(103)에서 2의 배수 행의 열에 포함된 화소들을 순차적으로 센스 감지하여, 총 100 x 30 = 3,000 개의 화소로 감지된 하나의 이미지 정보를 갖는 원본 이미지 데이터를 만드는 방법도 가능함을 알 수 있고, 상기 100 x 30 = 3,000 개의 화소로 센스 감지된 원본 이미지 데이터는 최대 화소수의 이미지 데이터를 필요로 하는 카메라 촬영 또는 고화소의 동영상 촬영 기능보다 2배 열화된 화질임을 인정하더라도 2배 빠른 속도에 목적을 두는 동영상 촬영 혹은 디지털 광학 장치 사용자가 카메라 사진 촬영시 피사체의 촬영 구도 및 초점 거리 확보 상태를 이미지 재생부(106)를 통해 육안으로 동적 영상으로 확인하기 위한 프리뷰 기능에 적용할 수도 있다.

한편, 상기 도 5의 원본 이미지 데이터를 기준으로 도 4의 원본 이미지 데이터에 대한 차이점은 원본 이미지 데이터의 량이 10 배 적음으로 이미지의 화질은 10 배 나빠지나, 이미지의 전송 및 처리속도는 상대적으로 약 10 배 빠른 효과가 생긴다.

한편, 상기 도 4와 도 5에서 100 x 60 = 6,000개의 화소수를 갖는 이미지 센스(103)를 본 발명의 실시 예로서 예시하였으나, 실질적인 이미지 센스(103)는 30만, 100만, 300만, 500만, 800만, 1,200만 개의 화소수를 가지며, 반도체 집적화 기술의 발달로 화소수는 증가하고 있다.

도 6은 종래 기술인 각각 하나의 이미지 정보를 포함하는 이미지 데이터들의 시간 영역에서 연속적인 흐름에 관한 것으로, 이미지 데이터들의 연속적 흐름에서 하나의 이미지 정보를 갖는 하나의 이미지 데이터의 시간 영역을 이미지 블럭(601)으로 표현하고, 상기 이미지 블럭(601)은 A 영역(620)과 B 영역(621)으로 나누며, A 영역(620)은 디지털 광학장치의 동작 특성과 최적의 이미지 전송 효율 등을 고려한 이미지 보호 영역이며, B 영역(621)은 실질적인 이미지 데이터의 처리 영역이다.

한편, 상기 엑츄에이터부(105)에 의한 렌즈(203)의 위치 이동은 상기 A 영역(620)에서 수행되며, B 영역에서 이미지 센스(103)에 의한 원본 이미지 데이터(300)의 추출과 이미지 센스 프로세스(104)에 의한 Yuv 이미지 데이터로 변환(302) 및 이미지 센스 프로세스(104)에서 메인 프로세스(100)로 동기신호(307)에 의한 이미지 데이터의 전송이 수행되고 메인 프로세스(100)는 초점값의 추출 및 비교 연산과 이미지의 압축(303)과 저장(304)과 재생(306)을 수행한다.

한편, 상기 도 6에서 설명한 이미지 블럭(601)을 이용하여 AF을 수행하는 종래 기술 방법은 다음과 같은 문제점을 가진다. 첫째는 하나의 이미지 블럭(601)에서 초점 값인 Y 데이터 전체 합의 값은 한번 추출되므로 목표값과 추출된 초점값의 비교 연산은 하나의 이미지 블럭(601)에서 한 번의 비교 연산이 가능하기 때문에, 상기 AF 알고리즘을 이용하여 AF 동작을 수행하기 위해서는 다수 개의 이미지 블럭(601)을 사용하여 AF 동작을 수행할 수 있으므로 AF 속도가 늦어진다. 둘째는 상기 다수 개의 이미지 블럭(601)으로 AF 동작이 수행됨으로 AF 동작 수행시 포함된 다수 개의 이미지 블럭(601)은 초점이 맞지 않는 상태의 이미지 데이터들이므로 디지털 광학장치 사용자에게 불필요한 이미지데이터가 될 수도 있다.

도 7은 상기 도 6의 문제점을 해결하는 방법을 제공하는 실시 예로서, 종래 기술과 다른 점은 종래 기술은 이미지 블럭(601) 만으로 구성되어 이미지 블럭(601)들이 시간 축으로 나열된 흐름이었으나, 본 발명의 실시 예는 초점 블럭(700)과 초점 이미지 블럭(610)으로 구분하고 초점 블럭(700)과 초점 이미지 블럭(610)으로 초점 이미지 블럭군(701)을 구성하여 초점 이미지 블럭군(701)들이 시간 축으로 나열된 흐름을 갖도록 하고, 상기 초점 블럭(700)은 상기 설명된 AF 알고리즘을 이용하여 AF 동작을 수행하기 위한 시간 영역으로서 초점 블럭(700)의 시간 영역을 하나 이상의 시간 영역으로 나누고, 나누어진 시간영역을 초점용 이미지 블럭(720)으로 표현하고, 초점용 이미지 블럭(720)은 상기 이미지 블럭(601)과 같은 형태인 a 영역(721)과 b 영역(722)으로 나누며, a 영역(721)은 디지털 광학장치 시스탬의 동작 특성과 최적의 데이터 전송 효율의 반영와 렌즈의 위치 이동이 수행되는 초점용 이미지 데이터 보호 영역이며, b 영역(722)은 프로세스에 의한 실질적인 초점용 이미지 데이터의 처리 영역이며, 상기 이미지 블럭(601)과 초점용 이미지 블럭(720)의 차이점은 이미지 데이터 량의 차이에 따른 시간 영역의 길이가 다른 차이점을 갖고, 상기 초점 이미지 블럭(610)은 상기 이미지 블럭(601)과 같은 형태와 동일한 시간 영역의 길이를 가지고, 차이점은 초점 블럭(700)에서 AF 동작이 수행되어 초점거리가 확보된 선명한 화질의 이미지 데이터가 처리되는 시간 영역이라는 차이점이 있다.

한편, 상기 초점 이미지 블럭(610)의 초점 이미지 데이터 처리 영역(612)에서는 상기 도 4에서 하나의 이미지 정보에 포함되는 총 100 x 60 = 6,000 개의 화소에 의해 감지된 원본 이미지 데이터를 Yuv 이미지 데이터로 변환(302)하고 초점값을 추출 및 목표값과의 비교 연산과, 압축(303), 저장(304), 재생(306), 동작을 수행되며, 초점 블럭(700)의 초점용 이미지 블럭(720)의 초점용 이미지 데이터 영역(722)에서는 상기 도 5에서 하나의 이미지 정보에 포함되는 총 100 x 6 = 600 개의 화소에 의해 감지된 원본 이미지 데이터를 Yuv 이미지 데이터로 변환하고 초점값 추출 및 목표값과의 비교 연산을 수행한다. 이때, 상기 도 4와 도 5에서 설명한 바와 같이, 도 5의 100 x 6 = 600 개의 화소수에 의해 감지된 원본 이미지 데이터는 도 4의 100 x 60 = 6,000 개의 화소수에 의해 감지된 원본 이미지보다 데이터 량이 10 배 작고, 이미지의 처리 속도는 10 배 빠르므로 초점 블럭(700)과 초점 이미지 블럭(610)이 동일한 시간 길이를 갖는다면, 초점 블럭(700)의 시간 영역은 최대 10 개의 초점용 이미지 블럭(720)을 수용할 수 있는 시간 영역이 되므로 초점 블럭(700)은 최대 10개의 초점용 이미지 블럭(720)으로 구성될 수 있다.

한편, 초점 블럭(700)은 상기 AF 알고리즘의 설명에서 설명한 바와 같이 렌즈의 초기위치 이동 동작을 위한 초기위치 시간 영역(723)과 초점 거리 확보 동작을 위한 초점확보 시간 영역(724)으로 구분될 수 있다.

한편, 초점블럭(700)과 초점 이미지블럭(610)은 시간 영역의 길이가 다를 수 있고, 상기 디지털 광학장치의 동작 특성과 최적의 이미지 데이터 전송 효율 등을 고려한 최소의 초점용 이미지 데이터 보호 영역(721)의 시간 길이를 필요하므로, 상기 초점 블럭(700)에 대한 초점용 이미지 블럭(720)의 수는 줄어들 수도 있다.

도 1 내지 도 7에서 고속의 AF 동작 방법 및 구성을 스캔 방식 AF 알고리즘을 이용하여 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

초점 블럭(700)의 초기위치 시간 영역(723)에서 입출력제어부(110)을 통해 엑츄에이터부(105)를 구동시켜 렌즈(203)를 초기위치(d0)로 이동시키고, 렌즈의 초기 위치(d0)에서 이미지 센스(103)를 통하여 총 100 x 6 = 600 개의 화소수에 의해 감지된 원본 이미지 데이터(300)를 생성하고 이미지센스 프로세스(104)에 의해 Yuv 이미지 데이터로 변환(302)시켜 동기신호(307)의 의해 메인 프로세스(100)에 전달하고, 메인 프로세스(100)는 Yuv 이미지 데이터에서 Y 데이터 전체 합의 값인 제 0의 초점 값을 추출하여 기억하고, 입출력제어부(110)을 통해 엑츄에이터부(105)를 구동시켜 렌즈를 제 1의 위치(d1)로 이동시키고, 제 1의 위치(d1)에서 이미지 센서를 통하여 총 100 x 6 = 600 개의 화소수에 의해 감지된 원본 이미지 데이터를 생성하여 이미지 센스 프로세스에 의해 Yuv 이미지 데이터로 변환시켜 메인 프로세스에 전달하고, 메인 프로세스는 Yuv 이미지 데이터에서 Y 데이터 전체 합의 값인 제 1의 초점값과 1단계 위치 이동 정보값을 기억하고, 입출력제어부(110)을 통해 엑츄에이터부(105)를 구동시켜 렌즈를 제 2의 위치(d2)로 이동시키고, 제 2의 위치(d2)에서 이미지 센서를 통하여 총 100 x 6 = 600 개의 화소수에 의해 감지된 원본 이미지 데이터를 생성하여 이미지 센스 프로세스에 의해 Yuv 이미지 데이터로 변환시켜 메인 프로세스에 전달하고, 메인 프로세스는 Yuv 이미지 데이터에서 Y 데이터의 전체 합의 값인 제 2의 초점 값과 2단계 위치 이동 정보값을 기억하고, 입출력제어부(110)을 통해 엑츄에이터부(105)를 구동시켜 렌즈를 제 3의 위치(d3)로 이동시키고, 제 3의 위치(d3)에서 이미지 센서를 통하여 총 100 x 6 = 600개의 화소수에 의해 감지된 원본 이미지 데이터를 생성하여 이미지 센스 프로세스에 의해 Yuv 이미지데이터로 변환시켜 메인 프로세스에 전달하고, 메인 프로세스는 Yuv 이미지데이터에서 Y데이터의 전체 합의 값인 제 3의 초점 값과 3단계 위치 이동 정보값을 기억하고, 메인 프로세스는 총 4개 위치에서 기억된 초점 값들에서 가장 큰 값을 갖는 d2 지점의 초점 값을 목표 값으로 하고 d2 지점의 위치가 기억된 위치 이동 정보값을 통해 위치 정보를 파악하여, 입출력 제어부을 통해 엑츄에이터부를 구동시켜 렌즈를 제 4의 위치인 d2 위치의 인접 위치로 이동시키고, 이미지 센서를 통하여 총 100 x 6 = 600 개의 화소수에 의해 감지된 원본 이미지데이터를 생성하여 이미지 센스 프로세스에 의해 Yuv 이미지 데이터로 변환시켜 메인 프로세스(100)에 전달하고, 메인 프로세스는 Yuv 이미지 데이터에서 Y 데이터의 전체 합의 값인 제 4의 초점 값과 상기 목표 값을 비교하여 제 4 초점 값이 목표 값보다 크면, 제 4의 위치에서 초점 거리를 확보하고 AF의 동작 수행을 종료하며, 작으면, 입출력 제어부을 통해 엑츄에이터부을 구동시켜 렌즈를 제 5 의 위치로 이동시키고 이미지 센서를 통하여 총 100 x 6 = 600 개의 화소수에 의해 감지된 원본 이미지 데이터를 생성하여 이미지센스 프로세스에 의해 Yuv 이미지 데이터로 변환시켜 메인 프로세스(100)에 전달하고, 메인 프로세스는 Yuv 이미지 데이터에서 Y 데이터의 전체 합의 값인 제 5의 초점값과 상기 목표 값과 비교하여 제 5 초점 값이 목표 값보다 크면, 제 5의 위치에서 초점 거리를 확보하고 AF 동작 수행을 종료하며, 작으면, 초점거리가 확보될 때까지 렌즈의 위치 이동과 초점 값의 추출과 목표 값의 비교를 반복 수행한다.

상기 초점 블럭(700)에서 AF 알고리즘을 이용하여 AF 동작이 수행되어 초점거리를 확보되면, 상기 초점 이미지 블럭(610)에서 이미지센스(103)는 총 100 x 60 = 6,000 개의 화소수에 의해 감지된 원본 이미지 데이터를 생성하고 이미지 센서 프로세스(104)를 통해 Yuv 이미지 데이터로 변환(302)한 후 메인 프로세스(100)로 이미지 데이터를 전달하고 전달된 Yuv 이미지 데이터는 메인 프로세스에 의해 이미지 또는 동영상 압축(303)되어 메모리부(108)에 저장(304)되거나 스케일러(305)되어 이미지 재생부(106)에 이미지 재생(306)된다.

한편, 상기 초점 블럭(700)과 초점 이미지 블럭(610)의 구분하기 위해서, 이미지 센서 프로세스(103)와 메인 프로세스(100) 사이에 구분 데이터를 전달하여 구분할 수도 있다.

한편, 상기 스캔 방식 AF 알고리즘을 적용하여 AF 동작 수행 방법의 설명에서, 스트로크 범위(209)를 3 등분하고 초점 블럭(700)이 총 10개의 초점용 이미지 블럭(720)으로 구성되어 10번의 렌즈 위치 이동을 통해 하나의 초점 블럭(700)으로 초점거리가 확보되어 AF 동작을 종료됨을 설명하였다.
그러나, 초점 블럭(700)에서 초점확보 시간 영역(724)에 포함된 초점용 이미지 블럭(720)의 수가 스트로크 범위의 등분 수보다 적을 때와 같이 하나의 초점 블럭(700)을 이용하여 초점거리를 확보할 수 없는 Over flow 상태일 때, 다음 초점 이미지 블럭군(701)의 초점 블럭(700)에서 초기위치 시간 영역(723)은 생략하고, 초점 블럭(700)의 전체 시간 영역을 초점 확보 시간영역(724)으로 사용하여 초점거리를 확보할 수도 있고, 상기와 같이 over flow 상태일 때 이미지센스 프로세스(104)와 메인 프로세스(100) 사이에 over flow 발생 정보 데이터를 전달할 수도 있다.

한편, 상기 도 5에서 실시 예로서 설명된 동영상 촬영 혹은 프리뷰 동작시, 상기 초점 블럭(700)의 초점용 이미지 블럭(720)들 중 전체 혹은 일부의 이미지 데이터를 초점 이미지 블럭(610)의 이미지 데이터처럼, 압축(303)과 저장(304)하여 동영상용 이미지 파일로 만들거나 스케일러(305)를 통해 이미지 재생(306)하여 프리뷰을 위한 동적 이미지 파일로 사용할 수도 있다.

한편, 고화질의 이미지 데이터만을 요구하는 카메라 사진 촬영시는 초점 블럭(700)의 이미지는 초점거리 확보용으로만 사용하며, 초점블럭(700)에 의해 초점거리가 확보된 초점 이미지 블럭(610)의 이미지만을 압축(303)하여 압축된 이미지를 메모리부(110)에 저장(304)한다.

상기 도 7의 실시 예에서 설명한 바와 같이 초점 블럭(700)과 초점 이미지 블럭(610)으로 초점 이미지 블럭군(701)로 구성하면, 초점 블럭(700)은 AF 동작 수행의 AF 알고리즘이 적용되어 초점거리를 고속으로 확보할 수 있고, 초점 이미지 블럭(610)은 초점블럭(700)에서 초점거리가 확보된 상태의 선명한 화질의 이미지가 처리됨으로, 고속의 AF동작이 가능하며 저장 및 프리뷰되는 이미지는 초점거리가 확보된 선명한 이미지가 된다.

그리고, 본 발명에 따른 기술적 사상은 본 명세서에 기술된 실시예에 한정되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성 요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하거나, 사상의 범위에 속하지만 사용어의 우회적 변경을 통해서 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 기술적 사상 범위에 포함된다 할 것이다.

101. 광학부 102. 렌즈부
103. 이미지 센스 104. 이미지센스 프로세스
105. 엑츄에이터부 106. 이미지 재생부
107. 키입력부 108. 메모리부
109. 전원공급부 110. 입출력제어부
100. 메인 프로세스 111. Audio부
201. 고정체 203. 렌즈
204. IR필터 205. 이미지 센스부
206. F-PCB 207. 피사체
208. 광축
300.원본 이미지 데이터
301. RGB 이미지 데이터 변환
302. Yuv 이미지 데이터 변환
303. 이미지 또는 동영상 데이터 압축/압축해제
304. 저장 305. 스케일러
306. 이미지 재생 307. 동기신호
601. 이미지 블럭
610. 초점 이미지 블럭
611. 초점 이미지 데이터 보호 영역
612. 초점 이미지 데이터 처리 영역
620. 이미지 데이터 보호 영역
621. 이미지 데이터 처리 영역
700. 초점 블럭 701. 초점 이미지 블럭군
720. 초점용 이미지 블럭
721. 초점용 이미지 데이터 보호 영역
722. 초점용 이미지 데이터 처리 영역
723. 초기위치 시간 영역
724. 초점확보 시간 영역

Claims (3)

1. 디지털 이미지센스를 적용하여 명암 데이터를 이용하여 자동초점을 수행하는 디지털 광학장치의 자동초점 방법에 있어서,
   상기 디지털 광학장치의 자동 초점 방법은, 이미지 센서를 통해 수득되는 총화소에서, 일부 화소 만를 추출하여 화소가 감소된 원본 이미지 데이터를 포함하는 초점블럭을 생성하는 초점 블럭 생성단계와;
   상기 초점블럭에 포함된 원본 이미지 데이터를 이미지 센서 프로세스가 변환하여 명암 데이터를 추출하고, 상기 명암 데이터를 통해 렌즈의 초점거리를 확보하는 자동초점 단계와;
   상기 자동초점 단계를 통해 초점거리가 확보된 상태에서, 이미지 센스를 통해 수득되는 화소 전체를 추출한 원본 이미지 데이터를 포함하는 초점 이미지 블럭을 생성하는 초점 이미지 블럭 생성단계; 및
   상기 초점 이미지 블럭에 포함된 원본 이미지 데이터를 이미지 센서 프로세스가 변환시켜, 이미지 또는 동영상으로 압축시켜 메모리부에 저장하거나, 이미지 재생부를 통해 재생하는 이미지 처리단계를 포함하여 구성되며,
   상기 자동초점 단계에서 하나의 초점 블럭만으로 자동으로 초점거리를 확보할 수 없는 Over flow의 상태일 때, 초점 블럭 생성단계를 반복하여 새로이 생성된 초점 블럭의 원본 이미지 데이터를 통해 초점거리를 확보하도록 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 광학장치의 자동초점 방법.
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