KR101299645B1

KR101299645B1 - 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법

Info

Publication number: KR101299645B1
Application number: KR1020130070436A
Authority: KR
Inventors: 김경욱
Original assignee: (주)태극기전
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2013-08-23
Also published as: KR20130082127A

Abstract

본 발명은 고속의 AF 동작을 수행하는 초점모드와 고용량의 펑션용 이미지데이터를 펑션 처리 단계를 수행하는 한편, 펑션용 초점값을 검출하고 임계범위와 대조하는 펑션 모드로 구성하고, 초점 모드와 펑션 모드의 전환은 광학장치가 자동으로 수행하며, 피사체 혹은 광학장치 사용자가 이동하는 상태, 초점거리가 급변하는 광학장치 사용환경에서 초점이 조절된 고용량의 펑션용 이미지 데이터를 수득, 및 저장하는 광학장치 사용자가 요구명령을 한번 입력함으로 광학장치가 고속으로 요구명령을 수행하는 디지털 광학장치의 자동 초점 제어방법에 관한 것이다.

Description

디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법{Automatical control method for focusing digital optical instrument}

본 발명은 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일반적인 광학 장치 사용 상태와 사용 환경과; 피사체 혹은 광학장치 사용자가 이동중인 상태와; 피사체의 초점이 급변하는 광학장치 사용환경에서, 광학장치 프로세서부가 자동으로 이동 상태와 급변 환경에 대한 초점값을 감시하고, 고속으로 AF(Auto focus)동작을 수행하여 렌즈의 초점위치를 확보하고, 현재 피사체의 초점 정보를 기준으로 이동 상태와 급변 환경에 대응할 수 있는 임계범위를 재설정하고, 현재 피사체의 초점 정보가 재설정된 임계범위 내에 존재함으로 광학장치 사용자가 펑션 처리 명령을 입력하면, 요구된 펑션 처리 명령에 대해서 AF 동작은 임계범위 내에서 이루어짐으로 고속의 AF 동작이 가능하여, 광학장치 사용자의 펑션 처리 명령에 대하여 프로세서부가 신속히 펑션 처리 과정을 수행하여, 고용량의 이미지 데이터를 열람, 및 기록할 수 있도록 한 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰, 스마트폰 등을 포함하여 소형 카메라모듈을 사용하는 디지털 광학장치에는 이미지 데이터를 HPF(high pass filter)처리하거나, 혹은 샤프니스 펑션(sharpness fuction)처리하여 결과값을 초점값으로 하고, 초점값을 기준으로 AF 동작를 수행하는 방식을 사용하여, 초점이 조절된 이미지데이터를 수득하게 된다.

상기 디지털 광학장치에 있어 초점이 조절된 이미지데이터의 수득 과정은, 이미지 센서부를 통해 이미지데이터들이 출력되면, 광학장치 사용자는 반셔터 가압을 통해 AF 동작을 시행하고, 렌즈를 단위 이동시키는 렌즈 이동과정과 렌즈의 단위 이동 단계별로 이미지데이터를 수득 과정과, 수득된 이미지 데이터를 HPF처리, 혹은 샤프니스 펑션 처리 과정과, 초점값을 검출 과정과, 검출된 초점값을 이용하여 렌즈단위 이동과 최적 초점값을 검출하는 서칭 알고리즘 적용 과정을 수행하여, 렌즈의 최적 초점위치를 확보하는 AF 동작을 수행하고, AF 동작이 완료된 후, 광학장치 사용자는 셔터를 완전 가압하여 초점이 조절된 이미지 데이터를 수득, 및 기록하는 순으로 이루어진다.

그런데, 반셔터의 가압에 의해 렌즈의 초점위치를 확보하는 AF 방식은, 광학장치 사용자가 별도 반셔터를 가압하는 실행 명령을 입력하는 동작이 요구됨으로, 반셔터 가압 이전의 이미지데이터를 디스플레이부를 통해 화상으로 보여주는 프리뷰(Preview) 펑션 동작중에는 초점이 조절된 화상을 보여주기 힘든 문제점이 발생한다.

그리고, AF 동작중에 피사체 또는 광학장치 사용자가 이동하면, 피사체와 디지털 광학장치 사이의 초점거리도 이동속도에 비례하여 변경됨으로, AF 동작속도가 이동속도보다 늦게 되면, AF 동작 수행이 어려운 문제점이 발생한다.

또한, AF 동작이 완료된 후, 렌즈의 초점위치가 확보된 상태에서 피사체나 광학장치 사용자가 이동하면, 반셔터 가압으로 초점이 조절된 이미지 데이터가 셔터를 완전 가압하는 순간에 초점이 조절되지 않는 이미지 데이터를 수득, 및 기록하는 문제점이 발생한다.

상기한 문제점들을 해소하기 위해 본 발명에서는, 광학 장치 프로세서부가 자동으로 고속으로 초점이 조절된 프리뷰 펑션 동작을 수행하고, 광학 장치 사용자는 프리뷰 펑션 처리에 따른 디스플레이부로 화상을 보며, 반셔터 가압없이 셔트 가압만으로 초점이 조절된 이미지 데이터를 수득, 및 저장할 수 있는 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법은,

초점모드에서 렌즈를 단위 구간씩 이동시키면서, 이미지센서부로부터 출력되는 초점용 이미지데이터의 초점값을 검출하고, 검출된 초점값들을 통해 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점 위치를 확보하는 AF 단계와;

추후 펑션모드로 전환하여 이미지센서부로부터 최초 출력되는 펑션용 이미지 데이터의 초점값을 검출하여 검출된 초점값을 기준값으로 임계범위를 재설정하는 임계범위 재설정 단계와;

추후 펑션모드에서 이미지센서부로부터 출력되는 펑션용 이미지데이터의 초점값을 검출하는 초점값 검출 단계; 및

초점값 검출 단계에서 검출된 초점값과 임계범위 재설정 단계에서 재설정된 임계범위를 대조하여, 초점값이 임계범위에 포함되면 펑션모드를 유지하고, 초점값이 임계범위를 벗어나면 초점모드로 전환하여, 상기 AF 단계와 임계범위 재설정 단계를 재실시하도록 하는 검증 단계를 포함하여 구성되고,

상기 초점모드에서 이미지센서부를 통해 수득되는 초점용 이미지데이터는, 펑션모드에서 이미지센서부를 통해 수득되는 펑션용 이미지데이터보다 용량이 작은 저용량의 이미지 데이터임을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 AF 단계에서 초점 조절부의 엑츄에이터가 행정범위 내에서 렌즈를 단위 구간 이동시키면서, 구간별로 이미지센서부에서 출력되는 초점용 이미지데이터의 초점값을 검출하고, 전 구간에서 검출된 초점값과 현 구간에서 검출된 초점값 사이의 증감 여부와 오차범위를 포함한 조건에 따라, 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치를 확보하는 편차형 방식을 포함한 서칭(serching) 알고리즘을 통해서 AF 동작을 수행한다.

그리고, 상기 AF 단계에서는 이미지 센서부를 통해 수득되는 초점용 이미지 데이터를, 서브 샘플링 기법, AF Window 기법, 또는 어드레싱 픽셀 영역 지정 기법을 포함한 이미지센서의 부분적인 픽셀 영역만을 활성화하여, 저용량의 초점용 이미지 데이터를 수득하여 초점값을 검출한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 저용량의 초점용 이미지 데이터로 고속의 AF 동작이 수행되는 초점 모드와; 초점 모드 수행후, 최초 출력되는 고용량의 펑션용 이미지 데이터를 광학장치 사용자가 요구한 펑션 처리 단계를 수행하는 한편, 펑션용 초점값을 기준으로 하여, 요구된 펑션별로 오프셋(Offset)값을 반영하여, 임계범위를 재설정하고, 출력되는 고용량의 펑션용 이미지 데이터의 펑션 처리 단계를 수행하는 한편, 펑션용 초점값을 검출하여 임계범위와 대조하는 펑션 모드;로 구하여, 광학 장치 프로세서부가 자동으로 고속으로 초점이 조절된 프리뷰 펑션 동작을 수행하고, 광학 장치 사용자는 프리뷰 펑션 처리에 따른 디스플레이부로 화상을 보며, 반셔터 가압없이 셔트 가압만으로 초점이 조절된 이미지 데이터를 수득, 및 저장할 수 있는 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법을 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 광학장치가 프리뷰 펑션 동작시, 광학장치 프로세서부에서 자동으로 초점이 조절된 고용량의 펑션용 이미지 데이터를 화상으로 광학장치 사용자가 볼 수 있도록 제공한다.

또한, 본 발명에서는 초점 모드를 통해 고속의 AF동작을 수행하고, 임계범위를 설정함으로 피사체 혹은 광학장치 사용자가 이동하는 상태와 급격이 초점값이 변화하는 광학장치 사용환경에서 고속의 AF 동작과 일정 수준 이상의 초점이 조절된 펑션용 이미지 데이터 펑션 처리 과정을 수행할 수 있다.

그리고, 프리뷰 펑션에서 광학장치 사용자가 다른 펑션의 요구 명령을 입력하였을 때, 초점이 조절된 다른 펑션의 최적 초점값은 프리뷰 펑션의 임계범위 내에 존재함으로 프리뷰 펑션의 현재 렌즈위치에서 요구된 펑션의 렌즈의 최적 초점위치를 확보하는 AF 동작은 고속으로 수행할 수 있음으로, 요구된 펑션용 이미지 데이터의 펑션 처리 또한 고속으로 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법의 적용이 가능한 디지털 광학장치의 구성요소들을 보여주는 블럭도이고,
도 2과 도 3는 본 발명에 따른 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법에 있어, 초점모드에서 초점용 초점값을 이용하여 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치를 확보하는 과정에 대한 서칭 알고리즘을 보여주는 것이고,
도 4은 본 발명에 따른 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법이 적용된 프로그램 구성과 프로세서부의 처리 과정을 순차적으로 보여주는 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법에 따른 이미지센서부에서 출력되는 이미지프레임의 구조와; 초점모드와 펑션모드의 배치상태를 보여주는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법의 적용이 가능한 디지털 광학장치의 구성요소들을 보여주는 블럭도이고, 도 2과 도 3는 본 발명에 따른 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법에 있어, 초점모드에서 초점용 초점값을 이용하여 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치를 확보하는 과정에 대한 서칭 알고리즘을 보여주는 것이다.

본 발명을 구현하는 디지털 광학장치(1)는, 도 1에서 보는 바와 같이 엑츄에이터(12)는 구동부(13)에서 인가되는 전력에 의해 추력을 생성하고, 이 추력을 통해 렌즈(11)를 진퇴하여 렌즈의 초점위치를 확보하는 초점 조절부(10)와; RGB 픽셀들이 정형화되게 배열되어 렌즈(11)를 투과하여 생성된 광 이미지를 전기적 이미지 신호로 변환하는 이미지 센서(23)와, 이미지 센서(23)를 통해 생성된 전기적 이미지 신호를 Bayer, 디지털 RGB, Ycbcr, 또는 Yuv 형식의 이미지데이터(이하, 이미지 데이터로 칭함.)로 변환하고, 전기적 이미지와 이미지 데이터를 최적의 화질로 출력하기 위해서, 보정(compensate), 보상(enhancement), 및 조정(correction or adjustment)등을 포함한 이미지 데이터 처리과정을 수행하는 이미지 시그널 프로세서(ISP, 22)로 구성한 이미지 센서부(20)와; 이미지 데이터을 포함하는 각종 데이터와, 프로그램 코드를 포함하는 각종 코드들을 저장하는 메모리부(40)와; 구성요소에 전력을 공급하는 전원부(70)와; 동기신호의 근원을 제공하는 클럭부(81)와; 이미지 데이터을 포함하는 각종 데이터와 프로그램 코드를 포함하는 코드들을 프로그램에 따라 처리하는 프로세서부(50)를 기본 구성요소로 하여 구성한다.

또한, 광학장치 사용자가 광학장치에 키와 터치스크린을 포함하여 실행명령을 직접 입력할 수 있는 키입력부(60)와; 이미지 데이터를 화상으로 표현하는 디스플레이부(50)와; 외부장치와 데이터, 및 코드의 전송 경로를 제공하는 IF부(82)와; 마이크, 스피커, ADC, DAC, 증폭기를 포함하여 구성된 오디오부(83)를 추가적인 구성요소로 하여, 선별적으로 추가하여 구성할 수도 있다.

한편, 임벤디드 반도체 기술과 고성능 프로세서 기술의 발전으로 이미지센서, 이미지 시그널 프로세서, 프로세서부을 포함한 광학장치 각 구성요소는 선별적으로 조합하여 하나의 반도체 IC로 구성할 수 있고, 이미지 데이터를 최적의 화질로 출력하기 위해서, 보정, 보상, 및 조정을 포함한 이미지 데이터 처리과정을 수행하는 이미지데이터 처리 블럭, 혹은 처리 방법을 모듈단위로 구성하여, 이미지데이터 처리 과정의 적정 위치에 배치할 수 있다.

그리고, 이미지데이터 처리 과정에 있어서 이미지 시그널 프로세서(22)와 프로세서부(30)는 역활과 구성을 구분하기 힘드므로, 이하 이미지 시그널 프로세서(22)와 프로세서부(23)는 프로세서부로 표현하고, 이미지 센서부(20)와 이미지센서(23)는 이미지센서부로 표현한다.

상기 이미지 센서부(20)에서 출력되는 이미지데이터는 프로세서부에서 설정한 설정값에 따라, 엑티브 픽셀 영역(Active Pixels Area)의 전체 혹은 절반(half) 성분의 픽셀 영역을 활성화하여, 렌즈를 통과한 광이미지가 활성화된 전체 혹은 절반의 픽셀 영역에서 전기적 이미지신호로 변환되고, 이미지데이터 처리 과정을 통해 고용량의 이미지데이터(이하, 펑션용 이미지데이터로 칭함.)로 출력되거나, 혹은 엑티브 픽셀 영역 중에서 부분적인 성분의 픽셀 영역을 활성화하는 서브 샘플링 방식, AF Window 방식, 혹은 어드레싱 픽셀 영역 지정 방식 등을 적용하여, 렌즈를 통과한 광이미지가 활성화된 부분적인 픽셀 영역에서 전기적 이미지신호로 변환되고, 이미지데이터 처리 과정을 통해 저용량의 이미지데이터(이하, 초점용 이미지데이터로 칭함.)로 출력된다.

상기 펑션용 이미지데이터는 펑션모드 동작 수행시에 이미지센서부에서 출력되는 이미지데이터를 의미하고, 초점용 이미지데이터는 초점모드 동작 수행시에 이미지센서부에서 출력되는 이미지데이터를 의미하는데, 펑션용 이미지데이터 보다 초점용 이미지데이터가 데이터 용량이 작고, 프로세스부에서 처리되는 시간이 짧음 을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 디지털 광학장치(1)는, 일반적으로 광학장치 사용자가 키입력부(60)를 통해 광학장치 구동, 혹은 펑션(Function) 명령을 입력하면, 프로세서부(30)는 메모리부(40)에 저장된 프로그램에 따라 각 구성요소를 활성화시키고, 각 구성요소의 초기값들을 설정한다.

이후, 이미지센서부(20)는 초점 조절부(10)의 렌즈(11)를 통과한 광 이미지를 전기적 이미지신호로 변환하고, 이미지데이터 처리 과정을 통해 펑션용 이미지데이터(B)와 펑션용 가드영역(Guard or vertical blanking Area, A)을 포함하여 펑션용 이미지프레임을 구성하고, 이 펑션용 이미지프레임들을 시차별로 출력하고, 프로세서부(30)는 시차별 이미지프레임에서 이미지데이터(B)을 다운 스케일(down scale), 포멧팅(formatting), 플립(Flip), 미러(mirror)을 포함한 프리뷰(preview) 펑션 처리 과정을 수행하여, 광학장치 사용자가 디스플레이부(50)를 통해 렌즈를 통과한 피사체의 광이미지를 화상으로 볼 수 있게 한다.

그리고, 광학장치 사용자는 디스플레이부를 통해 피사체의 광이미지를 화상으로 보며, 키입력부(60)를 통해 광학장치에 정지영상촬영 펑션 처리를 요구하면, 프로세서부(30)는 이미지센서부로부터 정지영상촬영 펑션용 이미지데이터를 입력받고, 이를 J-PEG을 포함한 정지영상 압축기를 통해 정지영상촬영 펑션 처리 과정을 수행하여, 정지영상 압축데이터로 변환하고, 이를 메모리부(40)에 저장한다.

또한, 광학장치 사용자는 디스플레이부를 통해 피사체의 광이미지를 화상으로 보며, 키입력부를 통해 광학장치에 동영상녹화 펑션 처리를 요구하면, 프로세서부는 이미지센서부로부터 동영상녹화 펑션용 이미지데이터를 입력받고, Audio부(83)로부터 오디오데이터를 입력받아, M-PEG 또는 H.264를 포함한 동영상 압축기를 통해 동영상녹화 펑션 처리 과정을 수행하여, 동영상 압축데이터로 변환하고 메모리부(40)에 저장한다.

또한, 광학장치 사용자는 디스플레이부를 통해 피사체의 광이미지를 화상으로 보며, 키입력부(60)를 통해 광학장치에 이미지인식 펑션 처리를 요구하면, 프로세서부(30)는 메모리부(40)에 저장되어 있는 데이터와 이미지센서부(20)를 통해 출력되는 이미지인식 펑션용 이미지데이터를 입력받아, 이미지인식 펑션 처리 과정을 수행하여 결과값을 생성하고, 이 결과값을 이미지인식 펑션의 출력 형식으로 변환하여, 디스플레이부(50)를 통해 출력하거나, 메모리부(40)에 저장한다.

또한, 상기 프리뷰, 정지영상촬영, 동영상녹화, 이미지인식을 포함한 펑션용 이미지데이터에 텍스터(Text) 또는 폰터(Pont)를 포함한 데이터들을 병합시켜, 새로운 이미지데이터을 생성하여, 디스플레이부(50)를 통해 출력하거나, 메모리부(40)에 저장할 수도 있다.

한편, 이러한 디지털 광학장치(1)에 적용되는 본 발명에 따른 자동 초점 제어방법은, 도 2 내지 도 5에서 보는 바와 같이 초점모드와, 펑션모드와, 초점값 검출 단계와, 임계범위 재설정 단계로 구분할 수 있다.

상기 초점모드는 초점용 이미지데이터를 이용하여 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치를 확보하는 자동 초점 조절(AF) 동작이 수행되고; 상기 펑션모드는 광학장치 사용자의 펑션(프리뷰 펑션, 정지 영상 촬영 펑션, 동영상 촬영 펑션, 이미지 인식 펑션) 요구 명령에 따라, 프로세서부에서 이미지센서부로 각 펑션용 이미지데이터를 출력할 수 있도록 설정값을 설정하고, 이미지센서부는 요구된 펑션별 펑션용 이미지데이터를 출력하고, 이 펑션용 이미지데이터를 이용하여 프로세서부는 요구된 펑션별 펑션 처리 과정을 수행한다.

그리고, 상기 임계범위 재설정 단계는 초점모드를 수행 완료한 후, 프로세서부는 이미지센서부에서 최초 출력되는 펑션용 이미지데이터의 펑션용 초점값을 검출하고, 검출된 초점값을 기준으로 각 펑션별로 지정된 오프셋값을 반영하여 임계범위를 산출하고, 이 산출된 임계범위를 지정된 임계범위변수에 대입하여 재설정한다.

상기 초점모드를 통한 렌즈의 자동 초점 조절(AF) 동작은, 렌즈를 단위 구간씩 이동시키고, 렌즈가 이동한 단위 구간에서 이미지센서부(20)는 초점용 이미지데이터를 출력하고, 출력된 초점용 이미지데이터를 HPF(High Pass Filter)처리하여 엣지(Edge) 성분값을 추출하거나, 샤프니스 펑션(Sharpness Function) 처리하여 결과값(이하, 초점값이라 칭함)을 초점값으로 하고, 단위 구간별 초점값들을 사용하여 프로세서부는 프로그램된 서칭(serching) 알고리즘을 적용하여, 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치를 확보한다.

상기 본 발명에 따른 자동 초점 제어 방법에 있어서, 초점모드에서 렌즈의 단위 이동과 렌즈의 단위 이동 구간별로 출력되는 이미지센서부의 초점용 이미지데이터에서 검출된 초점용 초점값을 이용하여, 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치를 확보하는 서칭(serching) 알고리즘 과정을 도 2와 도 3을 참조하여 예시하기로 한다.

도 2와 도 3에서 세로축(y축)은 초점값을 나타내며, 최적 초점값은 초점값의 최소치(m)와 최대치(n)의 범위 내에서 형성되고, 가로축(x축)은 이미지센서(22)를 구성하는 RGB 센서면과 렌즈 사이의 이격된 거리(이하, 초점위치로 칭함.)를 나타내며, 도면상에서 렌즈의 최적 초점위치는 초점위치의 최소치(i)와 최대치(j)의 범위(이하, 렌즈 행정범위로 칭함.) 내에서 형성된다.

또한, 도면상의 곡선은 초점위치별 초점값의 변화를 예시한 특성곡선으로, 예시된 특성곡선에서 초점위치 b와 교차하는 초점값 e가 최고 초점값이 되고, 최적 초점위치 a와 교차하는 초점값 d가 최적 초점값이 된다.

이때, 최고 초점값 e가 최적 초점값 d가 되는 것이 자동 초점 조절(AF) 광학장치의 가장 이상적인 자동 초점 조절(AF) 상태가 되지만, 엑츄에이터의 구동오차, 자동 초점 조절(AF) 소요시간을 포함한 광학장치 설계 조건에 따라 최고 초점값 e의 오차범위 내에 존재하는 최적 초점값 d와 교차하는 최적 초점위치 a에서 렌즈의 초점위치를 확보하여, 자동 초점 조절(AF) 동작을 완료한다.

따라서, 본 명세서에는 최고 초점값 e와 최적 초점값 d는 별도 구분하지 아니하고 "최적 초점값"이라 칭하며, 상기 최적 초점값을 갖는 펑션용 이미지데이터를 수득할 수 있는 최적 초점위치 a의 렌즈 위치를 "최적 초점위치"라 칭한다.

그리고, 도 2에서는, 초점 조절부(10)의 엑츄에이터(12)을 통해 렌즈 행정범위 내에서 렌즈를 단위 구간(A1. A2, A3 .....A8)씩 순차 이동시키고, 렌즈의 단위 이동 구간에서 초점값을 추출한 다음, 추출된 초점값들 중 프로그램에서 지정한 적정 초점값을 찾고, 적정 초점값을 갖는 위치(A9)로 렌즈를 이동시키고, 렌즈의 단위 이동 구간을 세분화하여 렌즈를 단위 이동(A10)시켜 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치(A10)를 확보하는 풀 스캔 방식의 서칭 알고리즘을 통해 자동 초점 조절 동작을 수행함을 예시하고 있다.

또 다른 실시 예를 보여주는 도 3에서는, 렌즈를 단위 구간 이동시키고, 초점값을 추출하여 이전 구간에서의 초점값이 현재 구간의 초점값 보다 작은 값이고 오차범위에서 벗어난 값일 때, 순방향으로 렌즈를 단위 이동(A1,A2...A5)하고; 이전 구간에서의 초점값이 현재 구간의 초점값보다 큰 값이고 오차범위에서 벗어난 값일 때, 역방향으로 렌즈의 단위 이동 구간을 세분화하여 단위 이동(A6)시키고; 이전 구간에서의 초점값이 현재 구간의 초점값과 같거나 오차범위 이내에 포함될 때, 렌즈를 현재의 위치에서 고정(A7)시켜, 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치(A7)를 확보하는 편차형 방식의 서칭 알고리즘을 통해 자동 초점 조절(AF) 동작을 수행함을 예시하고 있다.

도 4은 본 발명에 따른 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법이 적용된 프로그램 구성과 프로세서부의 처리 과정을 순차적으로 보여주는 것이며, 도 5는 본 발명에 따른 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법에 따른 이미지센서부에서 출력되는 이미지프레임의 구조와; 초점모드 또는 펑션모드의 배치상태를 보여주는 것이다.

본 발명을 구현하는 광학장치의 프로그램 구성과 프로세서부의 프로그램 처리 과정은, 도 4에서 보는 바와 같이, 초점모드 신호(126)에 따라 초점모드 유지 경로(108)와 초점모드를 벗어나는 경로(109)를 구분하여 지정하는 제 1 조건문(107)과; 초점모드 종료 신호(128)에 따라 제 3 조건문의 임계범위변수에 임계범위를 재설정하는 경로(113)와 기설정된 임계범위를 적용하는 경로(112)를 구분하여 지정하는 제 2 조건문(110)과; 이미지센서부에서 출력된 펑션용 이미지데이터(103)로부터 검출된 펑션용 초점값(106)이 임계범위에 존재하는가?에 따라 펑션모드 경로(115)와 초점모드 경로(118)를 구분하여 지정하는 제 3 조건문(114)과; 이미지센서부에서 출력되는 초점용 이미지데이터(103)로부터 검출된 초점용 초점값(106)이 서칭 알고리즘(122)에서 지정한 조건에 적합한 최적 초점값인가?에 따라 초점모드 종료 경로(120)와 초점모드 유지 경로(121)를 구분하여 지정하는 제 4 조건문(119)으로 구성된다.

또한, 초점모드 진입(125) 단계는 이미지센서부에서 초점용 이미지데이터를 출력할 수 있도록 설정값을 설정하고, 제 1 조건문의 초점모드 유지 경로(108)를 활성화시키는 초점모드 신호(126)을 출력하고;

펑션모드 진입(116) 단계는 광학장치 사용자가 키입력부를 통해 입력한 펑션 요구 명령에 따라 이미지센서부에서 요구된 각 펑션별 지정된 펑션용 이미지데이터(103)를 출력할 수 있도록 설정값을 설정하고, 펑션모드 신호(117)을 출력하고;

초점값 검출(105) 단계는 이미지센스부로부터 출력되는 이미지데이터(103)를 HPF(High Pass Filter)를 통해 처리하거나, 샤프니스 펑션(Sharpness Function)으로 처리하여 제 3 조건문과 제 4 조건문의 입력값과, 임계범위 재설정(113) 단계의 기준값이 되는 초점값(106)을 검출하여 출력하고;

임계범위 재설정(113) 단계는 초점모드를 종료(127)하고, 펑션모드로 진입(116)하여 이미지센서부로부터 출력되는 최초 펑션용 이미지데이터(103)에서 검출한(105) 펑션용 초점값(106)을 기준값으로 하여, 상측 혹은 하측의 오프셋(Offset)값을 적용하여 제 1 임계값과 제 2 임계값, 및 이들 사이의 범위를 산출하여 임계범위로 하고, 제 3 조건문(114)의 임계범위변수에 대입(113)하여 임계범위를 재설정하고;

초점모드 종료(127) 단계는 제 4 조건문의 판단 결과가 초점용 초점값이 최적 초점값일 때, 초점모드 폐루프를 종료(120)하고, 제 2 조건문의 임계범위 재설정 경로(111)를 활성화시키고, 펑션모드 진입(116)을 위한 초점모드 종료신호(128)를 출력하고;

서칭 알고리즘(122) 단계는 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치를 검출하는 서칭 알고리즘이 수행되는 단계로써, 적용된 서칭 알고리즘에서 지정한 렌즈의 단위 이동 거리에 상응하는 제어값을 렌즈 이동(123) 단계에 공급하고, 최적 초점값을 확보하기 위한 제 4의 조건문에 오차범위와 동작시점을 포함한 조건값을 설정하고, 초점모드 진입(125)을 위한 초점모드 진입 신호(127)를 출력하고;

렌즈 이동(123) 단계는 렌즈(11)의 이동과 정지 동작을 위한 추력을 제공하는 엑츄에이터(12)에 구동 전력을 공급하는 구동부(13)를 제어하는 렌즈 이동 신호(124)을 출력하고;

펑션 처리(104) 단계는 이미지센서부로부터 출력된 이미지데이터를 광학장치 사용자가 요구한 펑션에 대한 처리 동작을 수행한다.

한편, 본 발명에 따른 디지털 광학장치의 자동 초점 제어 방법이 적용되어, 프리뷰(preview) 펑션 처리 과정을 설명하면,

디지털 광학장치 사용자가 키입력부(60)를 통해 광학장치 구동의 시작(100) 명령을 입력하면, 전원부와 클럭부가 활성화되고, 메모리부에 저장된 프로그램에 따라 프로세서부(30)는 이미지센서부(20)을 포함한 각 구성요소들을 활성화시키고, 각 구성요소들의 초기값을 설정(101)한다.

이후, 설정된 초기값(101)에 따라 이미지센서부는 렌즈를 통과한 광이미지를 프리뷰 펑션용 이미지데이터(103)로 출력하고, 프로세서부는 프리뷰 펑션용 이미지데이터를 디스플레이부에 적합한 화상으로 변환하는 프리뷰 펑션 처리(104) 단계를 수행하는 한편, 초점값 검출(105) 단계를 수행하여 펑션용 초점값을 출력(106)하고, 초점모드 신호(126)와 초점모드 종료신호(128)가 출력되지 않았으므로, 펑션용 초점값이 초기값 설정(101) 단계에서 기설정된 임계범위에 존재하는가?를 판단한다.

예컨대, 펑션용 초점값이 임계범위에 존재하면, 프로세서부는 펑션모드 진입(116) 단계를 수행하여 이미지센서부가 지정한 프리뷰 펑션용 이미지데이터를 출력할 수 있도록 설정값을 설정하고, 펑션모드 신호(117)를 출력하고, 이미지센서부는 프리뷰 펑션용 이미지데이터(103)를 출력하고, 프로세스부는 출력된 프리뷰 펑션용 이미지데이터에 대하여 프리뷰(preview) 펑션 처리(104) 단계을 수행하는 한편, 초점값 검출(105) 단계를 수행하여 펑션용 초점값을 출력(106)한다.

그런데, 펑션용 초점값이 임계범위를 벗어나면, 프로세서부는 초점모드로 진입(118)하고, 서칭 알고리즘(122) 단계를 수행하여 렌즈의 단위 이동과, 제 4의 조건문(119)의 조건값을 설정하고, 초점모드 진입 신호(127)을 출력하고, 초점모드 진입(125) 단계를 수행하여 이미지센서부가 초점용 이미지데이터(103)를 출력할 수 있도록 설정값을 설정하고, 초점모드 신호(126)을 출력하고, 이미지센서부는 초점용 이미지데이터(103)을 출력하고, 초점값 검출(105) 단계를 수행하여 초점용 초점값(106)를 출력하고, 초점모드 신호(126)에 의해 제 4 조건문을 수행하여 초점용 초점값이 최적 초점값인가?를 판단하는 초점모드 폐루프 동작을 초점용 초점값이 최적 초점값이 될 때까지 반복 수행한다.

이후, 상기 초점용 초점값이 최적 초점값이 되면, 초점모드를 통해 렌즈의 최적 초점위치를 확보한 상태이므로, 초점모드 종료(127) 단계를 수행하여 초점모드 종료 신호(128)를 출력하고, 펑션모드 진입(116) 단계를 수행하여 이미지센서부가 지정한 프리뷰 펑션용 이미지데이터를 출력하도록 설정값을 설정하고, 펑션모드 신호(117)을 출력하고, 이미지센서부는 초점이 조절(초점모드 종료, 또는 AF 단계 종료)된 최초 프리뷰 펑션용 이미지데이터를 출력(103)하고, 프로세서부는 초점이 조절된 최초 프리뷰 펑션용 이미지데이터에 대하여 프리뷰 펑션 처리(104) 단계를 수행하는 한편, 초점값 검출(105) 단계를 수행하여 펑션용 초점값(106을 출력한다.

그리고, 초점모드 종료신호(128)에 의해 임계범위 재설정(113) 단계를 수행하여 초점이 조절된 최초 프리뷰 펑션용 이미지데이터의 펑션용 초점값을 기준값으로 하여 오프셋(Offset)값을 반영하여, 제 1 임계값과 제 2 임계값을 포함하여 임계범위를 산출하고, 제 3 조건문의 임계범위변수에 대입하여 임계범위를 재설정하고, 제 3 조건문을 수행하여 펑션용 초점값이 임계범위에 존재함으로, 펑션모드 진입(116) 단계를 수행하여 이미지센서부가 지정된 프리뷰 펑션용 이미지 데이터를 출력할 수 있도록 설정값을 설정하고, 펑션모드 신호(117)를 출력하고, 이미지 센서부는 프리뷰 펑션용 이미지데이터(103)가 출력하고, 프로세서부는 프리뷰 펑션 처리(104) 단계를 수행하는 한편, 초점값 검출(105) 단계를 수행하여 펑션용 초점값을 출력(106)하고, 초점 모드 종료 신호(128)와 초점 모드 신호(126)이 공급되지 않았음으로, 제 3 조건문(114)을 수행하여 입력된 펑션용 초점값이 기설정된 임계범위에 존재하는가?를 판단한다.

예컨데, 펑션용 초점값이 기설정된 임계범위에 존재할 때, 펑션모드로 진입하고, 이미지센서부는 프리뷰 펑션용 이미지데이터를 출력하고, 프로세서부는 프리뷰 펑션 처리 단계를 수행하는 한편, 펑션용 초점값을 검출하고, 재설정된 임계범위에 속하는가?를 판단하는 펑션모드 폐루프를 반복 수행한다.

그런데, 펑션용 초점값이 기설정된 임계범위를 벗어날 때, 자동으로 초점모드로 전환되고, 서칭 알고리즘(122)에 따라 렌즈의 단위 이동과 초점용 초점값이 최적 초점값이 될 때까지 초점 모드 폐루프를 반복 수행한다.

이후, 초점용 초점값이 최적 초점값이 되면, 초점모드를 종료하고, 초점이 조절된 최초 프리뷰 펑션용 이미지데이터로 프리뷰 펑션 처리 단계를 수행하는 한편, 펑션용 초점값을 검출하고, 임계범위 재설정 단계를 수행하여 검출된 펑션용 초점값을 기준값으로 하여 임계범위를 재설정하고, 이후 펑션모드 폐루프를 펑션 초점값이 재설정된 임계범위를 벗어날 때까지 반복 수행한다.

한편, 광학장치 사용자는 프리뷰 펑션을 화상으로 보며, 키입력부를 통해서 정지영상촬영, 동영상녹화, 혹은 이미지인식을 포함한 다양한 펑션에서 특정 펑션의 처리를 요구할 수 있다.

그리고, 광학장치의 프로세서부는 요구된 펑션 처리를 수행함에 있어, 본 발명에 따른 디지털 광학장치의 자동 초점 제어방법이 적용되는 프리뷰 펑션과 요구된 펑션 사이의 전환 과정과, 전환 후 요구된 펑션 처리 과정을 설명하면,

광학장치 사용자는 프리뷰 펑션을 화상으로 보며, 상기 임계범위을 조건값으로 하여 초점모드 동작과 펑션모드 동작을 반복 수행중인 광학장치 프로세서부에, 키입력부를 통해서 프로세서부의 각 모드별 동작 시점에 상관없이, 특정 펑션 처리 요구 명령을 입력시키고, 프로세서부는 요구된 펑션의 동작을 수행한다.

예컨대, 초점모드에서 요구된 펑션 처리 명령이 입력되면, 프로세서부는 현재 초점모드를 수행한 후, 펑션모드 진입(116) 단계를 수행하여 이미지센서부가 요구된 펑션용 이미지데이터를 출력할 수 있도록 설정값을 설정하고, 펑션모드 신호를 출력하고, 이미지센서부는 요구된 펑션용 이미지데이터를 출력하고, 프로세서부는 요구된 최초 펑션용 이미지 데이터에 대하여 요구된 펑션 처리 단계를 수행하는 한편, 초점값 검출(105) 단계를 수행하여 펑션용 초점값을 출력하고, 펑션용 초점값을 기준값으로 하여 요구된 펑션의 오프셋값을 반영하여, 제 1 임계값과 제 2 임계값을 포함하여 임계범위를 산출하고, 제 3 조건문의 임계범위변수에 대입하여 임계범위를 재설정한다.

그런데, 펑션모드에서 요구된 펑션 처리 명령이 입력되면, 프로세서부는 현재 임계범위 재설정의 기준값이었던 초점모드 종료된 최초 프리뷰 펑션용 이미지 데이터의 펑션용 초점값을 기준값으로 하여 요구된 펑션의 오프셋값을 반영하여, 제 1 임계값과 제 2 임계값을 포함하여 임계범위를 산출하고, 제 3 조건문의 임계범위변수에 대입하여 임계범위를 재설정하는 한편, 현재 펑션모드의 프리뷰 펑션용 이미지데이터를 입력받고, 입력된 프리뷰 펑션용 이미지데이터에 대해서 프리뷰 펑션 처리(104) 단계를 수행하는 한편, 초점값 검출(105) 단계를 수행하여 펑션용 초점값을 출력하고, 제 3 조건문을 수행하여 검출된 펑션용 초점값과 재설정된 임계범위를 대조한다.

예컨대, 검출된 펑션용 초점값이 재설정된 임계범위에 존재하면, 펑션모드로 진입(116) 단계를 수행하여 이미지센서부가 요구된 펑션용 이미지데이터를 출력할 수 있도록 설정값을 설정하고, 펑션모드 신호(117)를 출력하고, 이미지센서부는 요구된 펑션용 이미지데이터를 출력하고, 프로세서부는 요구된 펑션용 이미지데이터에 대해서 요구된 펑션 처리(104) 단계를 수행하는 한편, 초점값 검출(105) 단계를 수행한다.

그런데, 검출된 펑션용 초점값이 재설정된 임계범위에서 벗어나면, 서칭 알고리즘(122) 단계를 수행하고, 이미지센서부에서 출력되는 초점용 이미지 데이터의 초점용 초점값이 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치를 초점모드 폐루프를 반복 수행하여 확보하고, 초점모드 종료(127) 단계를 수행하여 초점모드 종료신호(128)을 출력하고, 펑션모드 진입(116) 단계를 수행하여 이미지센서부가 요구된 펑션용 이미지데이터를 출력할 수 있도록 설정값을 설정하고, 펑션모드 신호를 출력하고, 이미지센서부는 요구된 최초 펑션용 이미지데이터를 출력하고, 프로세서부는 요구된 펑션용 이미지데이터에 대하여 요구된 펑션 처리(104) 단계를 수행하는 한편, 펑션용 초점값을 검출하여 임계범위 재설정 단계를 수행하여 임계범위를 재설정하게 된다.

이후, 동영상녹화 펑션, 멀티샷촬영 펑션, 혹은 다수의 이미지데이터를 이용하는 이미지인식 펑션과 같이, 다수의 펑션용 이미지데이터를 필요로 하는 요구된 펑션의 처리 과정은 프리뷰 펑션 처리 과정과 동일하게 처리하고, 요구된 펑션의 종료는 키입력부를 통해서 종료하거나, 혹은 프로그램에 의해 자동으로 종료한다.

또한, 싱글샷촬영 펑션, 혹은 하나의 펑션용 이미지데이터를 이용하는 이미지인식 펑션과 같이, 하나의 펑션용 이미지데이터를 필요로 하는 요구된 펑션의 처리 과정은 초점모드를 종료한 후, 펑션모드 진입 단계를 수행하여, 이미지센서부가 요구된 펑션용 이미지데이터를 출력할 수 있도록 설정값을 설정하고, 펑션모드신호를 출력하고, 이미지센서부는 요구된 펑션용 이미지데이터를 출력하고, 프로세스부는 요구된 펑션 처리 단계를 수행하는 한편, 요구된 펑션의 종료한다.

상기 요구된 펑션이 종료되면, 프로그램에 따라 프리뷰 펑션으로 자동으로 전환되거나, 광학장치의 구동을 슬립(sleep)상태, 혹은 파워 오프( Power off) 상태로 종료할 수도 있다.

본 발명에 따른 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법에 적용되어 프리뷰 펑션 처리 과정에 따른 이미지센서부에서 출력되는 이미지프레임의 구조와; 초점모드 또는 펑션모드의 배치상태는, 도 5에서 보는 바와 같이,

펑션용 이미지프레임은 이미지센서부에서 출력되는 펑션용 이미지데이터가 차지하는 시간 영역인 펑션용 이미지데이터 시간 영역(B)과; 프로세스부가 이전 펑션용 이미지데이터를 분석하고, 최적화된 다음 펑션용 이미지데이터를 입력받기 위해서 이미지센서부(20)로 AE(Auto Expose), AWB(Auto White Ballence), 보정, 보강, 혹은 조정을 포함한 설정값을 설정하는 시간영역인 가드영역(Guard or vertical blanking Area, A)으로 구성되고, 펑션모드 구간은 펑션용 이미지프레임들이 시차를 두고 연속하여 배치되어 구성되고, 펑션모드 구간에서 프로세서부는 임계범위 재설정 단계를 포함하여 펑션모드 동작을 수행한다.

그리고, 초점모드 구간은 펑션모드에서 초점모드로의 전환에 필요한 시간영역인 초점모드 전환 시간 영역(Ta)과; 초점용 이미지프레임들이 시차를 두고 연속하여 배치되어 초점모드 동작을 수행하는 자동 초점 조절 시간영역(Af)과; 초점모드에서 펑션모드로의 전환에 필요한 시간영역인 펑션모드 전환 시간영역(Tb)으로 구성되며, 자동 초점 조절 시간영역(Af)은 초점용 이미지프레임들로 구성되며, 초점용 이미지프레임은 초점용 이미지데이터 영역(b)과 초점용 가드 영역(a)으로 구성되어, 초점모드 구간에서 프로세서부는 초점모드의 동작 수행과 모드 사이의 전환 동작을 수행한다.

상기 초점모드 구간의 자동 초점 조절 시간영역(Af)에서는 서칭 알고리즘에 따라 렌즈를 단위 이동시키고; 렌즈의 단위 이동 구간별로 이미지센서부에서 초점용 이미지데이터(b)가 출력되고; 초점값을 검출하고, 검출된 초점값들을 기준으로 최적 초점값을 갖는 최적 초점위치를 확보하는 고속의 자동 초점 조절(AF) 동작이 실행된다.

한편, 초점모드 구간이 과다하게 시간을 소요할 때, 초점모드 동작중에 포함된 이미지데이터들은 초점이 맞지 않는 문제점과; 피사체 혹은 광학장치 사용자가 이동될 때, 초점거리가 이동속도에 비례하여 변화함으로, 자동 초점 조절(AF) 동작 속도가 이동 속도보다 느릴 경우에 자동 초점 조절(AF)이 어렵게 되는 문제점이 발생함으로, 본 발명에서는 초점모드 구간을 최소화하는 방법을 적용함을 특징으로 한다.

상기 초점모드 구간을 최소화하는 방법으로 본 발명에서는, 초점모드 전환 시간(Ta)과 펑션모드로 전환 시간(Tb)의 시간 소요를 최소화하기 위해서, 이미지 센서부(20)의 OTP(one time processing) 메모리를 활용하여, OTP 메모리에 초점모드 전환영역을 구성하고, 구성된 초점모드 전환영역에 초점모드 전환에 필요한 프로그램, 혹은 설정값들을 포함하는 전환값을 저장하고;

또한 OTP 메모리에 펑션 모드 전환 영역을 구성하고, 구성된 펑션모드 전환영역에 펑션모드 전환에 필요한 프로그램, 혹은 설정값들을 포함하는 전환값을 저장하여 구성하고, 펑션모드에서 초점모드로 전환할 때, 프로세서부는 이미지센서부로 OTP 메모리의 초점모드 전환영역을 활성화하는 명령을 요구함으로 이미지센서부는 초점용 이미지데이터를 출력할 수 있도록 초점모드로의 전환을 수행하고;

초점모드에서 펑션모드로 전환할 때, 프로세서부는 이미지센서부로 OTP 메모리의 펑션모드 전환 영역을 활성화하는 명령을 요구함으로 이미지센서부는 펑션용 이미지데이터를 출력할 수 있도록 펑션모드로의 전환을 수행하도록 구성하여, 초점모드 전환 시간영역(Ta)과 펑션모드 전환 시간영역(Tb)의 소요 시간을 최소화한다.

그리고, 상기 초점용 이미지데이터 시간영역(b)은 이미지센서부(20)의 전체 엑티브 픽셀 영역(Active Pixels Area)을 활성화하지 않고, 서브 샘플링 방식, AF Window 방식, 혹은 어드레싱 픽셀 영역 지정 방식을 포함한 부분적인 픽셀 영역만을 활성화시키는 방식을 적용하여, 광이미지를 활성화된 부분적인 픽셀 영역에서만 전기적 이미지신호로 변환하고 초점용 이미지데이터를 출력시킴으로, 초점용 이미지데이터는 저용량의 이미지데이터가 되고, 도 5에서 보는 바와 같이 초점용 이미지데이터 시간 영역(b)은 이미지센서부(20)의 엑티브 픽셀 영역의 전체(full), 혹은 절반(half)의 영역을 활성화하여 고용량의 이미지데이터로 구성된 펑션용 이미지데이터 시간영역(B)보다 시간영역을 짧게 구성할 수 있다.

또한, 초점용 가드 영역(a)는 프로세서부(30)가 이전 이미지데이터를 분석하여 최적화된 다음 이미지데이터를 입력받기 위해서 이미지센서부(20)로 설정값을 설정하는 시간영역으로, 설정값을 초점모드 구간 이전의 펑션모드 구간의 마지막 설정값과 부분적으로 동일하게 적용함으로 설정값 변경 개수를 줄이거나; 이미지 센서부(20)와 프로세서부(30) 사이에 코드 및 데이터의 전송로를 속도가 빠른 전송 기술을 적용하거나; 응답속도가 빠른 엑츄에이터를 적용하여 렌즈의 단위 구간 이동속도를 빠르게 하거나; 초점모드 구간을 처리하는 프로그램에서 처리과정을 최적화하거나; OTP 메모리를 적용함으로 도 5에서 보는 바와 같이 초점용 가드 영역(a)은 펑션용 가드 영역(A)보다 시간영역을 짧게 구성할 수 있다.

이와 같이, 초점모드 전환 시간 영역(Ta)와; 초점용 이미지데이터 시간 영역(b)과 초점용 가드 시간 영역(a)와; 펑션모드 전환 시간영역을 짧게 구성함으로써, 초점모드 구간을 짧게 구성할 수 있다.

도 5에서 보는 바와 같이 하나의 펑션용 이미지프레임의 시간 영역과 대비하여, 다수의 초점용 이미지프레임이 배열할 수 있음으로, 시간 범위가 축소된 초점용 이미지프레임을 통해서 고속의 자동 초점 조절(AF) 동작을 수행할 수 있다.

한편, 초점모드의 시간영역 길이는, 도 2와 도 3에서 보는 바와 같이 초점 모드 구간의 자동초점 조절 시간 영역(Af)에 적용되는 서칭 알고리즘과; 행정범위 내에서 최적 초점값(d)을 갖는 렌즈의 최적 초점위치(a)에 따라 달라질 수 있고 초점모드 구간들은 상호 시간적 길이 차이가 발생되므로, 초점모드 구간들의 시간적 길이 차이는 펑션용 이미지프레임과 시간적으로 동기를 맞추는 동기 방식을 적용하거나; 펑션용 이미지프레임과 시간 길이가 무관한 비 동기 방식을 적용할 수 있다.

상기 동기 방식은 초점모드 구간의 시간 길이를 펑션용 이미지프레임의 시간 길이와 동일하게 설정하여 구성하거나, 초점모드 구간의 시간 길이를 펑션용 이미지프레임의 길이와 대비하여, 정수배의 시간 길이로 설정하여 구성할 수 있다.

그리고 동기 방식에 있어서, 펑션용 이미지프레임보다 상대적으로 짧은 시간 길이를 갖는 초점모드 구간은, 초점모드 구간내에서 지연하여 펑션모드용 이미지프레임과 시간 길이가 동일하게 동기를 맞추고; 펑션용 이미지프레임보다 상대적으로 길이가 긴 초점모드 구간은, 초점모드 구간의 시간 길이를 펑션용 이미지프레임의 시간 길이의 정수배의 시간 길이로 확장하여 시간 동기를 맞추거나; 초점모드 구간을 펑션용 이미지프레임의 시간 길이와 동일하게 설정하고 초점모드와 펑션모드을 반복 수행하여 렌즈의 최적 초점위치를 확보하는 동기 방식도 적용할 수도 있다.

상기 비동기 방식은 펑션용 이미지프레임과 초점모드 사이의 시간적 길이 차이에 무관하게 초점모드 구간에서 렌즈의 최적 초점위치가 확보하는 자동 초점 조절(AF) 동작이 완료되면, 시간을 지연시키지 않고 펑션 모드 전환(Ta)한 후, 펑션용 이미지프레임을 출력하는 방식을 적용할 수도 있다.

한편, 도 5에서 보는 바와 같이, 비주기성을 갖는 초점모드 구간이 주기성을 갖는 펑션용 이미지프레임들 사이에 삽입되는 프리뷰 펑션, 혹은 동영상녹화 펑션 처리에 있어서, 비주기적인 초점모드 구간에서 이미지데이터의 프리뷰 펑션, 혹은 동영상녹화 펑션 처리 방법으로는,

첫째, 초점모드 구간에 포함된 전체 혹은 일부의 초점용 이미지데이터(b)를 펑션용 이미지데이터로 펑션 처리하는 방법과;

둘째, 초점모드 구간에 포함된 초점용 이미지데이터(b)들을 렌즈의 최적 초점위치를 확보하는 용도로만 사용하고, 초점모드 구간을 제외한 펑션용 이미지데이터만으로 펑션 처리하는 방법과;

셋째, 초점모드 구간에 속하는 초점용 이미지데이터(b)들 중 일부 성분을 추출하고, 초점모드 전환되기 이전의 펑션용 이미지데이터와 병합 처리하여, 제 3의 펑션용 이미지데이터를 생성하여 펑션 처리하는 방법이 있다.

한편, 본 발명이 적용되는 디지털 광학장치는, 이미지센서부를 반드시 포함하고, 이미지센서부에 추가적인 구성요소를 더하여 구성된 장치를 디지털 광학장치라 한다.

그리고, 광학장치 프로세서부가 펑션 처리 요구 명령 수행함에 따른 펑션 처리 요구 명령으로는, 광학장치 사용자가 키입력부를 통해 요구하거나; 별도 센서부가 감지한 결과를 통해 요구하거나; 광학장치의 내부에서 펑션 요구 프로그램을 통해 요구할 수도 있다.

또한, 상기 서칭 알고리즘 단계에 적용되는 최적 초점값을 검출하는 알고리즘은 편차형 방식이나, 혹은 스캔 방식의 알고리즘을 포함하여 다양한 알고리즘들에서 선별하여 적용하거나, 혹은 상기 편차형 방식과 스캔방식의 알고리즘을 포함하여 다양한 알고리즘들에서 혼용하여 사용할 수도 있다.

따라서, 본 발명은 광학장치 사용자가 디스플레이부(50)를 통해 프리뷰 펑션 처리된 화상을 보며, 키입력부(60)을 통해 반셔터 가압할 때 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치를 확보하는 자동 초점 조절(AF) 방식과 달리 임계범위를 자동으로 설정하고, 이미지 센서부를 통해 출력되는 펑션용 이미지 데이터의 펑션용 초점값이 임계범위를 벗어날 때만 광학장치의 프로세서부는 자동으로 초점모드 동작을 수행하여 자동으로 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치를 확보하는 자동 초점 조절(AF) 방식임을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 광학 장치 사용 환경에 있어서 피사체 혹은 광학장치 사용자가 이동하는 상태일 때와 초점값이 급변하는 상태일 때 광학장치 프로세서부는 자동으로 자동 초점 조절 동작을 수행하고, 자동으로 펑션 모드 진입을 수행하여 최초 펑션용 이미지데이터의 펑션용 초점값을 검출하고, 자동으로 검출된 펑션용 초점값을 기준값으로 하여 임계범위 재설정을 수행함을 특징으로 한다.

또한, 상기 임계범위는 고정된 값이 아니라, 초점값 검출 단계에서 출력된 펑션용 초점값을 기준값으로 하여 임계범위 재설정 단계에서 요구된 펑션별로 지정된 오프셋(Offset)값을 반영하여 산출한 값으로, 피사체의 환경 변화에 따라 임계범위의 기준값이 되는 펑션용 초점값도 변화하므로 임계범위도 피사체의 환경 변화에 따라 자동으로 변화함을 특징으로 한다.

또한, 상기 프리뷰 펑션과 광학장치 사용자에 의해 요구된 펑션 사이의 전환에 있어서, 요구된 펑션의 최적 초점값은 프리뷰 펑션 동작시 임계범위 내에 포함되어 있고, 초점값 검출 단계에서 최적 초점값의 크기와 렌즈의 최적 초점위치에 대한 정보를 파악할 수 있으므로, 요구된 펑션의 동작 수행중에 초점모드로 동작할 때, 렌즈의 최적 초점위치를 확보하기 위한 초점모드 폐루프의 반복 횟수를 줄일 수 있다.

그러므로, 프리뷰 펑션에서 광학장치 사용자가 요구하는 펑션으로 전환하거나, 혹은 요구된 펑션에서 프리뷰 펑션으로 전환함에 있어서, 렌즈의 초기 위치는 현재 펑션이 수행 종료된 위치에서 펑션의 전환을 수행함으로, 프리뷰 펑션과 요구된 펑션 사이의 전환 동작과 펑션의 처리 동작을 고속으로 수행할 수 있음을 특징으로 한다.

한편, 본 명세서에서는 초점모드가 수행될 때, 렌즈 이동의 시작 위치를 렌즈의 초기 위치라 표현하고, 광학장치 사용자가 광학장치를 초기 구동하여, 광학장치가 초점모드를 수행할 때, 렌즈의 초기위치는 도 2와 3에서 보는 바와 같이 초기 원경(i 위치)위치를 기준으로 AF 동작을 수행한다.

한편, 제 2 임계값을 초점값축(Y축)의 최고치(이미지데이터로부터 검출할 수 있는 초점값의 최고 한계치, n)로 고정하여 설정하고, 펑션용 초점값(최적 초점값)을 기본값으로 하여 각 펑션별로 지정된 오프셋(Offset)값을 반영하여 제 1 임계값을 산출하고, 초점값축의 최고치(n)와 산출된 제 1 임계값 사이의 범위를 임계범위로 하여, 제 3 조건문의 임계범위변수에 대입하여 임계범위를 재설정할 수도 있다.

또한, 광학장치 제조사에서 Preview, 정지영상 촬영, 동영상 녹화, 이미지 인식 등을 포함한 각 펑션별로 오프셋(Offset)값을 설정하여 메모리부에 저장하거나, 혹은 광학장치 사용자가 키입력부를 통해 각 펑션별로 오프셋(Offset)값을 설정하여 메모리부에 저장하여, 각 펑션이 수행될 때, 임계범위 재설정 단계에서 펑션용 초점값을 기준값으로하여, 저장된 오프셋(Offset)값을 반영하여 임계범위를 산출하고, 산출된 임계범위를 임계범위변수에 대입하여 임계범위를 재설정할 수도 있다.

피사체 혹은 광학장치 사용자의 이동과, 피사체가 급격히 바뀌는 환경과, 프리뷰 펑션과 요구된 펑션 사이의 전환 동작시에, 본 발명에 따른 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법에 따른 고속의 초점 모드와; 임계범위의 적용과; 임계범위의 재설정과; 자동으로 초점 모드 폐루프 수행과; 자동으로 펑션 모드 수행과; 모드 사이의 자동전환 등이 적용됨으로써, 광학장치 사용자는 프리뷰(preview), 정지 영상촬영, 동영상녹화, 이미지인식 처리 등을 포함한 펑션별 요구 명령을 입력한 후, 광학장치로부터 초점 조절되고 요구된 펑션의 펑션용 이미지 데이터의 수득, 및 저장 동작이 고속으로 수행됨을 확인할 수 있다.

1. 디지털 광학장치
10. 초점 조절부 11. 렌즈
12. 엑츄에이터 13. 구동부
20. 이미지 센서부 21. 이미지 센서(IS)
22. 이미지 시그널 프로세서(ISP) 30. 프로세서부
40. 메모리부 50. 디스플레이부
60. 키입력부 70. 전원부
81. 클럭부 82. 인터페이서부
83. 오디오부

Claims

초점모드에서 렌즈를 단위 구간씩 이동시키면서, 이미지센서부로부터 출력되는 초점용 이미지데이터의 초점값을 검출하고, 검출된 초점값들을 통해 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점 위치를 확보하는 AF 단계와;
추후 펑션모드로 전환하여 이미지센서부로부터 최초 출력되는 펑션용 이미지 데이터의 초점값을 검출하여 검출된 초점값을 기준값으로 임계범위를 재설정하는 임계범위 재설정 단계와;
추후 펑션모드에서 이미지센서부로부터 출력되는 펑션용 이미지데이터의 초점값을 검출하는 초점값 검출 단계; 및
초점값 검출 단계에서 검출된 초점값과 임계범위 재설정 단계에서 재설정된 임계범위를 대조하여, 초점값이 임계범위에 포함되면 펑션모드를 유지하고, 초점값이 임계범위를 벗어나면 초점모드로 전환하여, 상기 AF 단계와 임계범위 재설정 단계를 재실시하도록 하는 검증 단계를 포함하여 구성되고,
상기 초점모드에서 이미지센서부를 통해 수득되는 초점용 이미지데이터는, 펑션모드에서 이미지센서부를 통해 수득되는 펑션용 이미지데이터보다 용량이 작은 저용량의 이미지 데이터임을 특징으로 하는 디지털 광학장치용 자동 초점 제어방법.
제 1항에 있어서, 임계범위 재설정 단계는 초점모드를 통한 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치에서 이미지센서부에서 최초 출력되는 펑션용 이미지데이터의 초점값을 기준값으로 하여, 지정된 오프셋값을 반영하여 임계범위를 산출하고, 산출된 임계범위를 지정된 임계범위변수에 대입하여 임계범위를 재설정함을 특징으로 하는 디지털 광학장치용 자동 초점 제어 방법.
제 1항에 있어서, 상기 AF 단계에서 초점 조절부의 엑츄에이터가 행정범위 내에서 렌즈를 단위 구간 이동시키면서, 구간별로 이미지센서부에서 출력되는 초점용 이미지데이터의 초점값을 검출하고, 전 구간에서 검출된 초점값과 현 구간에서 검출된 초점값 사이의 증감 여부와 오차범위를 포함한 조건에 따라, 최적 초점값을 갖는 렌즈의 최적 초점위치를 확보하는 편차형 방식의 서칭 알고리즘으로 렌즈의 최적 초점위치를 확보함을 특징으로 하는 디지털 광학장치용 자동 초점 제어 방법.
제 1항에 있어서, 프리뷰 펑션에서 광학장치 사용자가 요구하는 펑션으로 전환하거나, 혹은 요구된 펑션에서 프리뷰 펑션으로 전환할 때, 렌즈의 초기 위치는 전 펑션이 수행 종료된 위치로 하고, 전환된 펑션의 수행 과정에서 초점모드로 동작될 때, 렌즈의 초기 위치를 시작점으로 하여 AF 동작을 수행함을 특징으로 하는 디지털 광학장치용 자동 초점 제어 방법.
제 1항에 있어서, 상기 임계범위 재설정 단계에서 적용되는 오프셋(Offset)값은, 키입력부를 통해 사용자가 메모리부에 저장한 오프셋값이 적용됨을 특징으로 하는 디지털 광학장치용 자동 초점 제어 방법.
제 1항에 있어서,
상기 초점모드와 펑션모드에서, 이미지센서부의 OTP(One Time Processing) 메모리를 사용하여, 프로세서부가 이미지센서부로 지정된 이미지데이터를 출력할 수 있도록 명령을 전달함을 특징으로 하는 디지털 광학장치용 자동 초점 제어 방법.