KR101295433B1 - 카메라의 자동초점조절 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

카메라(Camera)의 자동초점조절(Auto Focus) 방법에 있어서, 인코더(Encoder)를 이용하여 렌즈부의 초기 위치를 측정하여 인코더 초기값을 검출하는 과정과, 측정된 인코더 초기값을 자동초점조절을 수행하면서 이동할 렌즈부의 초기 위치 값으로 매칭시키는 과정과, 매칭된 초기 위치 값을 시작으로 상기 자동초점조절을 수행하면서 이동할 렌즈부의 거리를 미리 설정된 스텝 수로 나누는 과정과, 피사체 윤곽에 대한 밝기 변화를 나타내는 에지값(Edge Value)을 상기 미리 설정된 스텝 수만큼 검출하는 과정과, 검출된 에지값들 중 가장 큰 에지값에 대응되는 위치로 렌즈부를 이동시켜 자동초점조절 수행을 완료하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

인코더 초기값, 자동초점조절, 홀 센서

Description

카메라의 자동초점조절 장치 및 방법{AUTO FOCUS APPARATUS AND METHOD FOR CAMERA}

본 발명은 카메라에 관한 것으로서, 특히 인코더(Encoder)를 이용한 카메라의 자동초점조절(Auto Focus) 장치 및 방법에 관한 것이다.

통상의 카메라는 피사체의 이미지를 필름이나 이미지 센서면(image sensor)에 형성하기 위한 렌즈계(lens system)와 상기 렌즈계에 의해 형성된 이미지를 전기 신호로 검출하기 위한 이미지 센서(image sensor)를 포함한다. 이때의 필름이나 이미지 센서면이 상기 렌즈계의 이미지면이 된다. 상기 렌즈계의 초점은 렌즈와 피사체간의 거리에 따라 그 위치가 변화한다. 따라서 피사체의 위치에 따른 이미지면의 위치 변화량이 그 카메라의 초점 심도(depth of focus)범위 내에 있을 경우에 한하여 우수한 품질의 사진을 촬상 할 수 있다. 즉, 선명한 이미지를 얻기 위해서, 상기 이미지 센서는 그 수광면이 상기 렌즈계의 초점 심도 내에 위치하여야 한다.

따라서 통상적인 카메라, 특히 피사체와의 거리 변화에 따른 초점 위치의 변화가 큰 매크로(macro) 기능, 다시 말해서 근접 촬상 기능을 갖는 카메라는 피사체 와의 거리에 따라 렌즈의 위치를 이동 할 수 있는 장치가 부가되어야 하는데, 이 상대 위치를 자동으로 조절하는 수단을 구비한 카메라를 자동초점조절(Auto Focus : AF) 카메라라고 한다.

이러한 AF 카메라에서 특정 거리에 위치한 피사체와 렌즈 간의 정확한 초점 간격을 판단하기 위한 방법들로는, 카메라에서 피사체까지의 거리를 측정하는 방법과 프리뷰 이미지를 분석하여 초점 위치를 추정하는 방법이 있는데, 최근의 콤팩트 디지털 카메라들은 통상적으로 후자의 방법을 활용한다. 프리뷰 이미지를 분석하여 초점 위치를 추정하는 방법을 도 1의 구성도를 참조하여 설명하면 하기와 같다.

도 1은 기존의 AF 카메라의 개략적인 내부 구성도로서, AF 카메라의 내부 구성요소를 살펴보면, 렌즈부(110), 이미지 센서(120), 구동부(130), 이미지신호처리부(image signal processor: ISP, 140), 표시부(150), 제어부(160)로 구성된다.

렌즈부(110)는 피사체의 이미지를 광학적으로 입력받으며, 적어도 하나 이상의 렌즈(112)를 포함한다. 이미지 센서(120)는 상기 렌즈부(110)에 의해 광학적으로 입력된 피사체의 이미지를 전기 신호로 변환한다. ISP(140)는 상기 이미지 센서(120)로부터 입력되는 전기 신호를 프레임(frame) 단위로 처리하며, 표시부(150)의 화면 특성(크기, 화질, 해상도 등)에 맞도록 변환된 이미지 프레임을 출력한다. 표시부(150)는 ISP(140)로부터 입력된 이미지 프레임을 화면에 표시한다. 구동부(130)는 제어부(160)의 제어에 따라 렌즈부(110)를 이동시키며, 구동력을 제공하는 모터(motor: M, 132)와, 구동력에 의해 렌즈부(110)를 진퇴 이동시키는 캐리어(Carrier, 134)를 포함한다. 제어부(160)는 구동부(130)를 제어하여 상기 초점 위치로 렌즈부(110)를 이동시키는 역할을 한다.

이제 상기에 나열한 도 1의 구성요소를 이용해 프리뷰 이미지를 분석하여 초점 위치를 추정하는 자동초점조절 절차를 살펴보면 하기와 같이 나타낼 수 있다.

먼저 렌즈부(110)를 시작 위치로 이동시킨다. 시작 위치에서 피사체를 촬상하여 이미지 센서(120)를 통하여 이미지 프레임을 형성하고, 이미지 프레임에서 통상적으로 화면 중앙부에 설정된 AF 윈도우 내의 에지값(edge value)을 추출하여 상기 시작 위치에서의 초점 특성을 검출한다. 이때, "에지"는 피사체의 윤곽에 해당하고, 상기 이미지 프레임 상에서 밝기가 급격하게 변하는 경계에 해당한다. 에지값은 이러한 "에지"의 밝기 차이를 나타낸다. 이미지 센서(120)의 각 픽셀(pixel)이 갖는 밝기를 산출하고, 이미지 센서(120)의 행 및 열 방향을 기준으로 인접한 두 픽셀들 간의 밝기 차이와 기준값을 비교하여, 두 픽셀들 간의 경계가 에지인지의 여부를 판별하고, 에지에 해당하는 픽셀 쌍들의 밝기 차이들을 누적 합산함으로써, 이러한 에지값을 산출한다.

에지값을 산출 한 후, 렌즈부(110)의 위치가 종료 위치에 해당하는지 확인하고, 렌즈부(110)가 종료 위치에 있지 않는 경우에, 렌즈부(110)를 다음 위치로 이동시키고, 상기와 같은 작업을 차례로 반복 수행한다. 렌즈부(110)가 종료 위치에 있는 경우에, 상기 반복 과정을 통해 얻은 에지값들 중 최대 에지값을 판별하고, 렌즈부(110)를 최대 에지값에 대응되는 위치로 이동시키면 AF 절차가 완료되고, 초점이 맞추어진 상태에서 피사체를 촬상한다.

상기에서 설명한 AF를 수행하는 과정에서 렌즈의 위치를 이동시키는 역할은 구동부의 모터(Motor)에서 담당하게 된다. 구동부에 사용되는 모터의 종류에는 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor : VCM)나 피에조 리니어 모터(Piezo Linear Motor : PLM) 등이 사용되며 주로 VCM이 사용된다. VCM은 빠른 응답 특성으로 직선 운동에 유리하고, 비교적 긴 행정 거리로 인하여 소형화 및 정밀 위치 제어에 유리한 모터이다. 이러한 특성을 가지는 VCM의 코일에 전류를 인가함으로써 렌즈의 위치를 변경하는 방식으로 동작된다.

이러한 VCM은 통상적으로 각 VCM을 구동하는 전류의 값이 조금씩 다르게 나타난다. 정확한 AF를 위해서는 각기 다른 해당 VCM 구동 전류 값에 맞추어 AF 카메라를 제조하는 것이 가장 이상적인 방법이지만, 이러한 방법은 많은 비용과 시간이 들어가게 되어 제조 수율을 높이는데 문제점이 생기게 된다.

제조 수율을 높이기 위해서 각각의 해당 VCM 구동 전류 값에 맞추어 AF 카메라를 제조하지 않고, 제조 공정상 정하여진 범위 내의 VCM 구동 전류 값들 중 최소 전류 값을 VCM에 일괄적으로 적용하게 된다. 이를 통해 하나의 VCM 구동 전류 값이 서로 다른 구동 전류 값을 가지는 VCM에 적용되고, 각각의 VCM에 최적화된 전류 값이 아니므로 AF 카메라 모듈에 따라 실제 AF 구동에 이용되지 않는 AF 스텝이 나오게 되며, 이는 AF 구동 시간의 증가로 이어진다. 상기 설명에 대한 예를 그래프로 나타내면 하기의 도 2와 같다.

도 2는 기존의 제조 공정상 정하여진 VCM 구동 전류 값을 적용한 AF 카메라 모듈에서 VCM에 렌즈를 이동시키기 위한 특정 구동 전류 값이 가해 졌을 경우에, 각 전류 값에 대응하는 곳으로 이동한 렌즈부의 위치를 나타낸 그래프이다.

도 2를 살펴보면, 첫 번째 AF 시작 스텝인 A와 두 번째 AF 스텝인 A+Δ가 같은 렌즈 위치(0)를 가지게 되므로 1 스텝만큼 AF 시간이 지연되게 된다. 즉 제조 공정상 정하여진 VCM 구동 전류 값 때문에 최적화된 구동 전류 값을 가지지 못하게 되고, 최초 AF 시작 스텝인 A는 실제 AF 구동에 이용되지 않는 낭비 스텝임을 알 수 있다. 통상적으로 AF 이후엔 렌즈가 최초 설정된 자리로 다시 돌아가게 됨으로 상기와 같은 낭비 스텝이 계속 발생하게 된다.

이는 실제로 사용되지 않는 스텝을 가지게 되어 최대 에지 값을 검색하는 시간이 늘어나는 문제점이 발생하게 되고, 이를 개선하기 위해서는 개별 구동부의 모터가 가지는 VCM 구동 전류 값에 상관없이 AF 카메라의 빠른 AF 동작 특성을 보장할 수 있는 AF 방법이 요구된다.

본 발명은 각각의 구동부의 구동 전류 값의 변화에 상관없이 일정한 위치에서 자동초점조절(Auto Focus) 구동을 시작하여, 최소의 자동초점조절 이동 단계만으로 자동초점조절이 이루어지고 자동초점조절 구동 시간을 단축시켜 자동초점조절 카메라의 빠른 동작 특성을 보장하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 견지에 따르면, 카메라(Camera)의 자동초점조절(Auto Focus) 방법에 있어서, 인코더(Encoder)를 이용하여 렌즈부의 초기 위치를 측정하여 인코더 초기값을 검출하는 과정과, 측정된 상기 인코더 초기값을 자동초점조절을 수행하면서 이동할 렌즈부의 초기 위치 값으로 매칭시키는 과정과, 상기 매칭된 초기 위치 값을 시작으로 상기 자동초점조절을 수행하면서 이동할 렌즈부의 거리를 미리 설정된 스텝 수로 나누는 과정과, 피사체 윤곽에 대한 밝기 변화를 나타내는 에지값(Edge Value)을 상기 미리 설정된 스텝 수만큼 검출하는 과정과, 상기 검출된 에지값들 중 가장 큰 에지값에 대응되는 위치로 렌즈부를 이동시켜 자동초점조절 수행을 완료하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 렌즈부의 초기 위치를 측정하는 것은 상기 인코더의 홀 센서(Hall Sensor)를 이용하여 상기 렌즈부의 초기 위치를 측정하는 것을 특징으로 하고,

상기 홀 센서를 이용하여 측정한 인코더 초기값은 상기 렌즈부의 체결 형태와 체결 위치에 따라 다른 인코더 초기값이 검출될 수 있는 것을 특징으로 하고,

상기 인코더 초기값을 상기 이동할 렌즈부의 초기 위치 값으로 매칭시키는 것은 구동 전류 값이 상기 인코더 초기값에 해당하는 값이 되기 전까지 자동초점조절 수행을 하지 않는 것을 특징으로 하고,

상기 각 스텝 수 만큼 에지값을 검출하는 것은 첫 번째 스텝부터 순차적으로 진행하면서 각 스텝 별로 실제로 이동된 렌즈부의 위치 값을 선형적인 형태가 되도록 조정하여 각 에지값(Edge Value)을 검출하는 것을 특징으로 하고,

상기 선형적인 형태가 되도록 조정하는 것은 상기 실제로 이동된 렌즈부의 위치 값과 상기 해당 스텝 별로 이동해야 할 렌즈부의 위치 값의 계수비(Scaling Factor)가 "1"을 만족하도록 선형적으로 상기 렌즈부의 위치를 재조정하여 에지값을 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 경지에 따르면, 카메라(Camera)의 자동초점조절(Auto Focus) 장치에 있어서, 렌즈부의 초기 위치를 측정하여 인코더 초기값을 검출하는 인코더(Encoder)와, 상기 인코더 초기값을 전송받아 자동초점조절 시작 위치로 매칭시키고, 자동초점조절 수행시 이동할 렌즈부의 거리를 임의의 스텝 수로 균등하게 조정하는 ISP(Image Signal Processor)와, 상기 각 스텝 별로 실제로 이동된 렌즈부의 위치 값을 선형적인 형태가 되도록 조정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 제어부는 상기 실제로 이동된 렌즈부의 위치 값과 상기 해당 스텝 별로 이동해야 할 렌즈부의 위치 값의 계수비(Scaling Factor)가 "1"을 만족하도록 선형적으로 상기 렌즈부의 위치를 재조정하는 피드백제어회로(Feedback Control Circuit)와, 상기 피드백제어회로에서 재조정된 렌즈부의 위치 값을 전송 받아 상기 렌즈부를 움직이는 구동부의 모터(Motor)를 제어하여 렌즈부를 이동시키는 드라이버(Driver)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 카메라의 자동초점조절 장치 및 방법에서 인코더의 초기값을 이용하여 구동부의 자동초점조절의 시작 위치를 "0"으로 설정하여, 구동부마다 다른 구동 전류 값에 상관없이 항상 일정한 위치에서 첫 번째 자동초점조절 스텝이 진행되어 자동초점조절 스텝의 낭비를 없애고, 이로 인해 자동초점조절 스텝 수를 최소로 설정하는 것이 가능해지므로, 자동초점조절 구동 시간을 단축시키는 효과가 있다.

이하 본 발명의 구성 및 동작 방법에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

종래의 기술에서 언급한 바와 같이 기존의 제조 공정상 정하여진 VCM 구동 전류 값들 중 최소 전류 값을 모든 VCM에 일괄적으로 적용하게 되면 최적화된 구동 전류 값을 가지지 못하게 되고, AF 구동 시간이 낭비되어 AF 구동 시간이 길어지는 문제점을 가지고 있었다. 따라서 종래 기술에서 언급한 문제를 해결하고자 본 발명에서는 VCM 구동 전류 값의 변화에 상관없이 일정한 위치에서 AF 구동을 시작하여 AF 구동 시간의 낭비 없이 최소의 AF 단계 숫자만으로 AF가 이루어지는 새로운 방법을 제안한다. 이하 본 발명의 내부 구성을 도시한 구성도와 각 실시 예 그래프를 참조하여 자세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인코더(Encoder)를 포함한 자동초점조절 카메라의 내부 구성도이다. 도 3의 내부 구성도에서 인코더는 구동부의 구성요소로 포함된다. 도 3의 (a)는 AF 카메라의 전체적인 내부 구성도를 도시하였고, 도 3의 (b)는 AF 카메라의 구성 요소인 구동부와 이미지 신호 처리부, 제어부를 좀 더 자세하게 나타내었다.

도 3의 (a)에 나타난 구성요소를 살펴보면, 크게 렌즈부(310), 이미지 센서(320), 구동부(330), 이미지신호처리부(ISP, 350), 표시부(360), 제어부(370), 인코더(340)로 구성될 수 있다.

렌즈부(310)는 피사체의 이미지를 형성하며, 적어도 하나 이상의 렌즈(312)를 포함한다. 렌즈(312)는 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 비구면 렌즈 등으로 구성될 수 있다. 렌즈부(310)는 광축(Optical Axis)에 대해 회전 대칭성을 가질 수 있으며, 광축은 다수의 렌즈면의 정점을 지나는 축으로 정의될 수 있다.

이미지 센서(320)는 렌즈부(310)에 의해 형성된 이미지를 전기 신호로 검출한다. ISP(350)는 이미지 센서(320)로부터 전송되는 실제 이미지 신호를 프레임(frame) 단위로 처리하며, 표시부(360)의 화면 특성(크기, 화질, 해상도 등)에 맞도록 변환하여 표시부(360)로 이미지 프레임을 전송한다. 이미지 센서(320)로는 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등을 사용할 수 있다. 표시부(360)는 ISP(350)로부터 입력된 이미지 프레임을 화면에 표시한다.

제어부(370)는 구동부(330)를 제어하여 특정 초점 위치로 렌즈부(310)를 이동시키는 역할을 한다. 제어부(370)는 피드백제어회로와 드라이버의 조합으로 이루어진다. 구동부(330)는 제어부(370)의 제어에 따라 렌즈부(310)를 이동시키며, 구동력을 제공하는 모터(332)와, 구동력에 의해 렌즈부(310)를 그 광축을 따라 진퇴 이동시키는 캐리어(334)를 포함한다.

인코더(340)는 렌즈부(310)의 위치를 검출하고, 위치를 나타내는 위치 검출 신호를 제어부(370)로 출력한다. 인코더(340)는 통상적으로 홀 센서(Hall Sensor, 342)와 영구자석(344)의 조합으로 구현될 수 있으며, 상기 홀 센서(342)는 가이드(334) 하단부에 설치되어 렌즈부(310)의 위치 변화를 검출하게 된다. 홀 센서(342)는 영구자석(344)에 의해 인가되는 자계의 세기에 따라 그 출력 전압이 변하며, 제어부(370)에서 홀 센서(342)로부터 입력된 위치 검출 신호의 전압을 바탕으로 렌즈부(310)의 위치를 파악한다.

상기에서 나열한 도 3의 (a)의 구성요소들 중 인코더(340)와 제어부(370)를 중심으로 AF를 수행하는 과정을 하기의 도 3의 (b)에 도시되어 있는 화살표를 참조하여 설명하고, 각 과정에서의 출력 값을 하기의 그래프를 이용하여 나타내면 다음과 같다.

도 3의 (b)에서 홀 센서(Hall Sensor)를 포함하는 인코더(41)와 실제 렌즈의 이동 유무를 파악하여 구동부를 제어하는 제어부(44)를 중심으로 설명하면 하기의 세 가지 과정으로 나타낼 수 있다.

첫 번째 과정으로 ISP(42)는 인코더(41)로부터 렌즈의 초기 위치값을 나타내는 인코더 초기값을 입력받는다. 이 후 ISP(42)는 입력받은 인코더 초기값을 이용하여 AF 스텝의 초기값 및 각 AF 스텝별 인코더 값을 정하고, 이를 전압 값으로 제어부로 전송한다.

여기서 인코더 초기값은 렌즈가 구동부에 의해 움직이기 시작하는 위치를 알아내어 항상 첫 자동초점조절 단계의 렌즈 위치를 "0"으로 두는 값을 의미하며, 항상 일정한 위치에서 자동초점조절 단계가 시작되도록 하는 값을 말한다.

인코더 초기값은 그 값이 정해져 있는 것이 아니라 해당 렌즈부의 체결 형태나 위치, 홀 센서의 특성 등에 따라 달라질 수 있고, 이러한 인코더 초기값 특성을 이용하여 인코더 초기값이 각기 다른 VCM에서 렌즈부의 위치 값을 각각 E1, E2, E3의 값으로 그래프에 나타내면 하기의 도 4와 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 AF 수행 과정에서 인코더 값에 따른 렌즈부의 위치 값을 나타낸 그래프이다.

도 4를 살펴보면, 각 구동부 VCM의 인코더 초기값이 E1, E2, E3 순으로 표시되어 있다. 이는 각 VCM의 편차에 따라 초기값이 달라질 수 있음을 보여준다.

두 번째 과정으로 제어부(44)의 피드백제어회로는 인코더(41)로부터 인코더 초기값을 비롯한 각 스텝별로 실제로 렌즈가 이동한 거리 값을 전송 받는다. 이 후 피드백제어회로는 ISP(42)로부터 전송받은 AF 인코더 값과 실제로 렌즈가 이동한 거리 값을 해당 스텝별로 비교하여 구동부(40)를 제어하는 제어 신호를 생성하게 되는데, 두 값이 동일하도록 ISP(42)로부터 전송받은 AF 인코더 값을 기준으로 실제 렌즈의 이동 거리 값을 가감하여 제어 신호를 선형화 시킨다. 이렇게 선형화된 제어 신호는 피드백제어회로에서 제어부(44)의 모터 드라이버로 전송 되고, 선형 제어 신호를 전송 받은 모터 드라이버는 구동부(40)를 제어하여 각 스텝별로 렌즈부의 위치를 선형적으로 이동시킨다. 이를 하기의 도 5에 나타내었다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 AF 카메라에서 렌즈부의 위치에 따른 각 스텝별 인코더 값의 계수비가 "1"을 만족하는 선형 그래프이다.

도 5를 살펴보면, 선형적으로 제어되는 구동부의 위치로 인하여 E1 이라는 렌즈부 위치 값에 대해 E1 이라는 해당 스텝별 인코더 값이 나오게 된다. E2와 E2, E3와 E3 또한 동일하게 모두 같은 해당 스텝별 인코더 값이 나오게 된다.

마지막 세 번째 과정으로 구동부(40)의 VCM에서 렌즈부의 위치를 이동시켜 AF를 수행한다. 본 발명에 의한 각 스텝별 인코더 값에 따른 AF가 수행되는 과정을 그래프로 나타내면 하기의 도 6a, 6b와 같다.

도 6a, 6b는 각각 본 발명의 제 1, 2 실시 예에 따른 인코더 초기값을 이용하여 자동초점조절을 수행하는 과정을 나타낸 그래프로서, 도 6a와 도 6b 모두 최소의 AF 스텝 숫자만으로 AF가 이루어진다.

먼저 도 6a의 경우, 구동부의 인코더 초기값이 E1이라 가정하고 살펴보면, AF를 시작하기 전에 해당 구동부의 인코더 초기값을 알 수 있으므로, 첫 번째 AF 스텝의 인코더 값을 E1으로 놓는다. 그 결과 그래프에 도시된 바와 같이 캐리어의 위치는 0이다. 즉 인코더 값이 E1이 되기 전까지 구동부는 구동하지 않는다.

첫 AF 스텝 이후에 두 번째 AF 스텝의 인코더 값을 E1+Δ(AF 스텝 사이즈)로 하게 되면, 캐리어의 위치는 α(기울기ㅧΔ)가 된다.

다음으로 세 번째 AF 스텝의 인코더 값을 E1+2Δ로 하게 되면, 캐리어의 위치는 2α가 된다. 같은 방법으로 AF 스텝의 인코더 값을 매번 Δ만큼 늘리면 캐리어의 위치는 매번 α만큼 이동하게 된다. 이렇게 마지막 스텝까지 진행하여 AF를 완료한다.

도 6b의 경우, 먼저 구동부의 인코더 초기값을 도 6a와 다른 E2이라 가정한다. 상기 도 6a와 동일하게 AF를 시작하기 전에 해당 구동부의 인코더 초기값을 알 수 있으므로, 첫 번째 AF 스텝의 인코더 값을 E2로 놓는다. 그 결과 그래프에 도시된 바와 같이 캐리어의 위치는 0이다. 즉 인코더 값이 E2가 되기 전까지 구동부는 구동하지 않는다.

첫 번째 AF 스텝 이후에 두 번째 AF 스텝의 인코더 값을 E2+Δ(AF 스텝 사이즈)로 하게 되면, 캐리어의 위치는 α(기울기ㅧΔ)가 된다.

다음으로 세 번째 AF 스텝의 인코더 값을 E2+2Δ로 하게 되면, 캐리어의 위치는 2α가 된다. 같은 방법으로 AF 스텝의 인코더 값을 매번 Δ만큼 늘리면 캐리어의 위치는 매번 α만큼 이동하게 된다. 이렇게 마지막 스텝까지 진행하여 AF를 완료한다. 본 발명에서 인코더 초기값을 이용하여 AF를 수행하는 과정을 흐름도로 나타내면 하기의 도 7과 같다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인코더 초기값을 이용한 AF 카메라의 AF를 수행하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 7을 살펴보면, 먼저 701단계에서 인코더를 이용하여 렌즈부의 초기 위치를 검출한다. 검출된 렌즈부의 초기 위치 값은 인코더 초기값이 된다. 703단계에서 측정된 인코더 초기값을 AF 수행시 렌즈부가 처음 이동하기 시작하는 위치에 해당하는 렌즈부의 초기 위치 값으로 매칭시킨다. 인코더 초기값을 첫 번째 AF 스텝의 시작점으로 매칭함으로 인하여 낭비되는 스텝이 사라지게 된다. 다음으로 705단계에서 ISP에서 인코더 초기값을 이용하여 AF 수행시 이동할 렌즈부의 거리를 미리 설정된 스텝 수로 분할하여 조정한다. 707단계에서 제어부는 ISP로부터 전송받은 해당 스텝에서의 인코더 값에 해당하는 위치로 렌즈부를 이동한다.

709단계에서 제어부는 해당 스텝 별로 이동해야 할 렌즈부의 위치 값과 실제로 이동한 렌즈부의 위치 값을 비교하여, 만약 두 값이 같으면 713단계로 진행하여 해당 에지값을 검출하고, 만약 두 값이 다르다면 711단계로 진행하여 ISP에서 검출된 위치 값을 기준으로 실제로 이동된 렌즈부의 위치 값을 재조정하여 ISP에서 검출된 인코더 값과 같게 만들어준 다음 713단계로 진행하여 해당 에지값을 검출한다.

715단계에서 AF에 필요한 에지값을 모두 검출 할 때까지 707단계에서부터 713단계까지의 과정을 반복적으로 수행하며, 에지값이 모두 검출되었다면, 717단계로 진행하여 검출된 에지값들 중 최대 에지값을 판별하여 낭비되는 스텝 없이 AF를 수행하게 된다.

상기와 같이 기존의 에지값이 아닌 인코더의 초기값에 맞추어 항상 첫 번째 AF 스텝의 렌즈부 위치를 "0"으로, 두 번째 AF 스텝의 위치를 "α"로 설정할 수 있다. 즉, 구동부마다 다른 VCM 구동 전류 값에 상관없이 항상 일정한 위치에서 AF 스텝이 진행되어 AF 구동 시간을 단축할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라의 자동초점조절 장치 및 방법의 구성 및 동작이 이루어질 수 있다. 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

도 1은 기존의 자동초점조절(Auto Focus) 카메라의 내부 구성도

도 2는 기존의 제조 공정상 정하여진 VCM 구동 전류 값을 적용한 AF 카메라 모듈에서 VCM에 렌즈를 이동시키기 위한 특정 구동 전류 값이 가해 졌을 경우에, 각 전류 값에 대응하는 곳으로 이동한 렌즈부의 위치를 나타낸 그래프

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인코더(Encoder)를 포함한 자동초점조절 카메라의 내부 구성도

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동초점조절 과정에서 인코더 값에 따른 렌즈부의 위치 값을 나타낸 그래프

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동초점조절 카메라에서 렌즈부의 위치에 따른 각 스텝별 인코더 값의 계수비가 "1"을 만족하는 선형 그래프

도 6a, 6b는 각각 본 발명의 제 1, 2 실시 예에 따른 인코더 초기값을 이용하여 자동초점조절에 소요되는 시간을 나타낸 그래프

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인코더 초기값을 이용한 자동초점조절 카메라의 자동초점조절을 수행하는 과정을 나타낸 흐름도

Claims (8)

1. 카메라(Camera)의 자동초점조절(Auto Focus) 방법에 있어서,

   인코더(Encoder)를 이용하여 렌즈부의 초기 위치를 측정하여 인코더 초기값을 검출하는 과정과,

   측정된 상기 인코더 초기값을 자동초점조절을 수행하면서 렌즈부가 이동할 초기 위치 값으로 매칭시키는 과정과,

   상기 매칭된 초기 위치 값을 시작으로 상기 자동초점조절을 수행하면서 렌즈부가 이동할 거리를 미리 설정된 스텝 수로 나누는 과정과,

   피사체 윤곽에 대한 밝기 변화를 나타내는 에지값(Edge Value)을 상기 미리 설정된 각 스텝 별로 검출하는 과정과,

   상기 검출된 에지값들 중 상기 피사체 윤곽에 대한 밝기 변화가 가장 큰 에지값에 대응되는 위치로 렌즈부를 이동시켜 자동초점조절 수행을 완료하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점조절 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈부의 초기 위치를 측정하는 것은

   상기 인코더의 홀 센서(Hall Sensor)를 이용하여 상기 렌즈부의 초기 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 자동초점조절 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 홀 센서를 이용하여 측정한 인코더 초기값은 상기 렌즈부의 체결 형태와 체결 위치에 따라 다른 인코더 초기값이 검출될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동초점조절 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 이동할 렌즈부의 초기 위치 값으로 매칭시키는 것은

   구동 전류 값이 상기 인코더 초기값에 해당하는 값이 되기 전까지 자동초점조절 수행을 하지 않는 것을 특징으로 하는 자동초점조절 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 각 스텝 수 만큼 에지값을 검출하는 것은

   첫 번째 스텝부터 순차적으로 진행하면서 각 스텝 별로 실제로 이동된 렌즈부의 위치 값을 선형적인 형태가 되도록 조정하여 각 에지값(Edge Value)을 검출하는 것을 특징으로 하는 자동초점조절 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 선형적인 형태가 되도록 조정하는 것은

   상기 실제로 이동된 렌즈부의 위치 값과 상기 해당 스텝 별로 이동해야 할 렌즈부의 위치 값의 계수비(Scaling Factor)가 "1"을 만족하도록 선형적으로 상기 렌즈부의 위치를 재조정하여 에지값을 검출하는 것을 특징으로 하는 자동초점조절 방법.
7. 카메라(Camera)의 자동초점조절(Auto Focus) 장치에 있어서,

   렌즈부의 초기 위치를 측정하여 인코더 초기값을 검출하는 인코더(Encoder)와,

   상기 인코더 초기값을 전송받아 자동초점조절 시작 위치로 매칭시키고, 자동초점조절 수행시 이동할 렌즈부의 거리를 임의의 스텝 수로 균등하게 조정하는 ISP(Image Signal Processor)와,

   상기 각 스텝 별로 실제로 이동된 렌즈부의 위치 값을 선형적인 형태가 되도록 조정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점조절 장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 제어부는

   상기 실제로 이동된 렌즈부의 위치 값과 상기 해당 스텝 별로 이동해야 할 렌즈부의 위치 값의 계수비(Scaling Factor)가 "1"을 만족하도록 선형적으로 상기 렌즈부의 위치를 재조정하는 피드백제어회로(Feedback Control Circuit)와,

   상기 피드백제어회로에서 재조정된 렌즈부의 위치 값을 전송 받아 상기 렌즈부를 움직이는 구동부의 모터(Motor)를 제어하여 렌즈부를 이동시키는 드라이버(Driver)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점조절 장치.

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