KR102422125B1 - 자동 초점 조절 방법 - Google Patents

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KR102422125B1
KR102422125B1 KR1020150054496A KR20150054496A KR102422125B1 KR 102422125 B1 KR102422125 B1 KR 102422125B1 KR 1020150054496 A KR1020150054496 A KR 1020150054496A KR 20150054496 A KR20150054496 A KR 20150054496A KR 102422125 B1 KR102422125 B1 KR 102422125B1
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Abstract

본 발명의 실시예는 자동 초점 조절 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법은, 렌즈의 위치에 따른 초점 값의 증감률 변화를 기초로 상기 렌즈의 현재 위치가 힐 구간에 속하는지 판단하는 단계; 상기 현재 위치가 힐 구간에 속하면, 적어도 두 개의 이전 위치로부터 상기 현재 위치까지 상기 렌즈의 위치가 연속하여 증가 또는 하강하고, 상기 렌즈의 연속하는 위치 증가 또는 하강에 대응하여 초점 값이 증가 후 감소하는지 판단하는 단계; 및 상기 초점 값이 증가 후 감소하면, 세 개의 렌즈 위치들 및 각 렌즈 위치에서의 초점 값을 이용하여 렌즈 위치에 대한 초점 값의 이차 함수를 구하고, 상기 이차 함수의 도함수가 영이 되는 렌즈 위치를 피크 위치로 추정하는 단계;를 포함한다.

Description

자동 초점 조절 방법{Auto focusing method}
본 발명의 실시예들은 자동 초점 조절 시스템 및 방법에 관한 것이다.
자동 초점 기능은 초점이 맞지 않은 흐릿한 영상을 뚜렷한 영상으로 만들기 위해 렌즈의 위치를 앞/뒤로 조절하여 피사체의 영상이 영상 센서에 가장 선명하게 맺히도록 하는 기능이다.
감시 카메라의 경우 신속한 감시를 위해 초점 값이 가장 큰 지점을 신속하고 정확히 찾는 방법이 요구된다.
한국공개특허 제2010-0020685호
본 발명의 실시예들은 피사체에 대해 정확하고 신속하게 자동 초점 조절이 가능한 감시 카메라에서의 자동 초점 조절 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법은, 렌즈의 위치에 따른 초점 값의 증감률 변화를 기초로 상기 렌즈의 현재 위치가 힐 구간에 속하는지 판단하는 단계; 상기 현재 위치가 힐 구간에 속하면, 적어도 두 개의 이전 위치로부터 상기 현재 위치까지 상기 렌즈의 위치가 연속하여 증가 또는 하강하고, 상기 렌즈의 연속하는 위치 증가 또는 하강에 대응하여 초점 값이 증가 후 감소하는지 판단하는 단계; 및 상기 초점 값이 증가 후 감소하면, 세 개의 렌즈 위치들 및 각 렌즈 위치에서의 초점 값을 이용하여 렌즈 위치에 대한 초점 값의 이차 함수를 구하고, 상기 이차 함수의 도함수가 영이 되는 렌즈 위치를 피크 위치로 추정하는 단계;를 포함한다.
상기 방법은, 상기 추정된 피크 위치에서의 초점 값을 상기 추정된 피크 위치로부터 소정 스텝 이전 위치와 이후 위치에서의 초점 값들과 비교하여 가장 큰 초점 값에 대응하는 렌즈 위치를 피크 위치로 조정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 추정된 피크 위치로부터 상기 렌즈의 이동 방향 및 스텝 수를 변경하면서 초점 값이 최대인 렌즈 위치를 검색하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 추정된 피크 위치가 상기 세 개의 렌즈 위치들 중 최소 렌즈 위치와 최대 렌즈 위치 사이에 포함되는지를 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 추정된 피크 위치가 최소 렌즈 위치와 최대 렌즈 위치 사이에 포함되면, 상기 추정된 피크 위치에서의 초점 값을 상기 추정된 피크 위치로부터 소정 스텝 이전 위치와 이후 위치에서의 초점 값들과 비교하여 가장 큰 초점 값에 대응하는 렌즈 위치를 피크 위치로 조정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 추정된 피크 위치가 최소 렌즈 위치와 최대 렌즈 위치 사이에 포함되면, 상기 추정된 피크 위치로부터 상기 렌즈의 이동 방향 및 스텝 수를 변경하면서 초점 값이 최대인 렌즈 위치를 검색하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의해 피사체에 대하여 빠르고 정확한 초점을 추종하여 성능 향상 및 최적화된 자동 초점 조절이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 조절부의 초점 조절 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 고배율의 카메라 모듈에서 포커스 렌즈 위치에 대한 초점 값 그래프의 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 자동 초점 조절 시스템(1)은 광학부(10), 영상센서(20), 신호처리부(30), 초점 조절부(40), 메모리(50) 및 ㄱ구동부(60)를 포함할 수 있다. 자동 초점 조절 시스템(1)은 카메라 모듈에 내장될 수 있다.
광학부(10)는 피사체로부터의 빛을 광학적으로 처리하고, 줌 렌즈, 포커스 렌즈 등 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.
영상센서(30)는 CMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor) 또는 CCD(Charge Coupled Device)로 구현될 수 있으며, 광학부(10)를 통해 입력된 광학적 신호를 전기적인 영상신호로 변환한다.
신호처리부(30)는 영상센서(30)로부터 출력되는 전기적 영상신호의 컬러처리, 선명도 처리 등의 신호처리를 수행할 수 있다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈를 이동시키면서 촬영한 피사체의 영상신호를 분석하여 포커스 렌즈에 대한 초점 값을 산출한다. 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈 위치에 대한 초점 값의 증감 상태 및 증감률 변화를 기초로 포커스 렌즈의 피크 위치를 추정 및/또는 검색한다. 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈 위치에 대한 초점 값을 메모리(50)에 저장할 수 있다. 초점 조절부(40)는 추정 또는 검색된 피크 위치로 포커스 렌즈가 위치하도록 제어신호를 출력한다. 초점 조절부(40)의 피크 위치 추정 및/또는 검색에 대한 상세한 설명은 후술하겠다.
메모리(50)는 자동 초점 조절 시스템(1)에 내장되거나 또는 장착가능한 자기디스크, 광디스크, ROM, RAM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다.
구동부(60)는 줌 렌즈와 포커스 렌즈를 이동시키는 줌 모터와 포커스 모터, 및 줌 모터와 포커스 모터를 구동시키는 모터 드라이버를 포함할 수 있다. 구동부(60)는 초점 조절부(40)의 자동 초점 조절(AF) 수행에 의해 출력되는 제어신호에 따라 모터 속도를 제어하고, 포커스 렌즈를 피크 위치로 이동시킨다. 포커스 렌즈의 1회 이동량, 즉, 1 스텝 수는 가변될 수 있으며, 초점 값의 증감 상태 및 증감률 변화에 따라 1 스텝 수가 결정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 조절부의 초점 조절 방법을 설명하는 흐름도이다.
구동부(60)의 구동에 의해 포커스 렌즈가 시작 위치로 이동된다(S21). 포커스 렌즈의 시작 위치는 영상센서(20)로부터 가장 가까운 위치 또는 가장 먼 위치일 수 있다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈가 움직일 방향을 결정하고, 결정된 방향으로 설정된 스텝 수에 따라 이동한 포커스 렌즈의 위치마다 초점 값을 산출한다(S22). 산출된 초점 값은 시간 및/또는 포커스 렌즈 위치에 매칭되어 메모리(50)에 저장될 수 있다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S23). 도 8은 고배율의 카메라 모듈에서 포커스 렌즈 위치에 대한 초점 값의 그래프의 예시도이다. 도 8을 참조하면, 포커스 렌즈 위치에 대한 초점 값의 그래프는 평탄한 구간인 플랫(Flat) 구간(A), 아래가 볼록한 모양인 밸리(Valley) 구간(B), 위가 볼록한 모양인 힐(Hill) 구간(C1, C2)을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 복수의 힐 구간들(C1, C2) 중 피크 위치(Peak)를 포함하는 힐 구간(C2)(이하, '피크 힐 구간'이라 함)을 찾고, 힐 구간(C2)에서의 피크 위치를 추정함으로써 신속하고 정확하게 초점을 조절한다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치가 피크 힐 구간(C2)에 속하는지 여부를 판단한다. 초점 조절부(40)는 하기 식 (1) 내지 식 (4)와 같이, 포커그 렌즈의 위치에 따른 초점 값의 증감률 변화를 기초로 포커스 렌즈의 현재 위치가 힐 구간(C2)에 속하는지 판단한다. Fp(t)는 포커스 렌즈의 위치, Fv(Fp(t))는 포커스 렌즈의 위치에서의 초점 값이다. 포커스 렌즈는 (t-2), (t-1), (t) 시점에 각각 Fp(t-2), Fp(t-1), Fp(t)에 위치하고, 각 위치에서 Fv(Fp(t-2)), Fv(Fp(t-1)), Fv(Fp(t))의 초점 값을 갖는다.
B(t)는 식 (1) 및 식 (2)와 같이, 포커스 렌즈의 현재 위치와 이전 위치 간의 초점 값의 변화량(A(t))에 대해 포커스 렌즈의 이전 위치의 초점 값의 역수가 가중치로 적용된 값이다. 즉, B(t)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 이전 위치로부터의 초점 값의 증감률을 나타낸다. 초점 조절부(40)는 식 (3) 또는 식 (4)와 같이, B(t-2) 또는 B(t-1)이 기 설정된 임계값(α) 이상인 경우 포커스 렌즈의 현재 위치가 피크 힐 구간(C2)에 속한다고 판단한다. 임계값(α) 설정에 의해 피크 위치가 아닌 힐 구간(C1)을 피크 힐 구간으로 판단하는 오류를 방지할 수 있다. 임계값(α)은 초점 값의 평균 증감률을 기초로 설정될 수 있다.
식 (3)은 시간(t, 1VD)에 따른 포커스 렌즈 위치 변화가 클 때, 식 (4)는 시간에 따른 포커스 렌즈 위치 변화가 작을 때 적용할 수 있다. 30fps 의 경우, 1/30초마다 포커스 렌즈 위치를 이동시키며 초점 값을 산출하고, 이때 1/30초를 1VD라 한다.
Figure 112015037678821-pat00001
...(1)
Figure 112015037678821-pat00002
...(2)
Figure 112015037678821-pat00003
,
Figure 112015037678821-pat00004
...(3)
Figure 112015037678821-pat00005
,
Figure 112015037678821-pat00006
...(4)
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치가 피크 힐 구간(C2)에 속하면, 포커스 렌즈의 현재 위치가 피크 위치의 전후 위치 중 하나인지를 판단한다. 초점 조절부(40)는 식 (5)와 같이 포커스 렌즈의 현재 위치와 적어도 두 개의 이전 위치 사이에 포커스 렌즈의 위치가 연속하여 증가 또는 하강하고, 식 (6)과 같이 포커스 렌즈의 연속하는 위치 증가 또는 하강에 대응하여 초점 값이 증가 후 감소하는지를 판단한다.
Figure 112015037678821-pat00007
...(5)
Figure 112015037678821-pat00008
...(6)
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 식 (3) 내지 식 (6)의 힐 구간 조건이 만족하면, 이차 함수를 이용한 피크 추정을 수행한다(S24).
초점 조절부(40)는 세 개의 포커스 렌즈 위치를 선택하고, 선택된 세 개의 포커스 렌즈 위치에서의 초점 값을 이용하여 렌즈 위치에 대한 초점 값의 이차 함수를 구하고, 이차 함수의 도함수가 영이 되는 렌즈 위치를 피크 위치로 추정할 수 있다.
세 지점을 알고 있는 경우 식 (7)의 이차 함수의 각 항의 계수를 구할 수 있다. 세 지점은 포커스 렌즈의 현재 위치와 적어도 두 개의 이전 위치들(Fp(t-2), Fp(t-1), Fp(t))이다.
Figure 112015037678821-pat00009
...(7)
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈 위치들(Fp(t-2), Fp(t-1), Fp(t)) 및 각 렌즈 위치에서의 초점 값(Fv(Fp(t-2)), Fv(Fp(t-1)), Fv(Fp(t))을 식 (7)의 X 및 Y에 각각 대입하여 각 항의 계수(a, b, c)를 구할 수 있다. 계수는 크레머의 공식(cramer's rule) 또는 가우스 소거법 등 다양한 방법을 이용하여 구할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
초점 조절부(40)는 식 (8)과 같이 이차 함수의 도함수가 영이 되는 값, 즉 Y 값이 최대인 X 값을 피크 위치(Peak)로 결정할 수 있다.
Figure 112015037678821-pat00010
...(8)
초점 조절 시스템(1)은 포커스 렌즈의 현재 위치가 힐 구간에 속하면 추가로 포커스 렌즈를 이동하며 피크 위치를 검색하지 않고, 기 산출된 정보들을 이용하여 이차 함수를 통해 피크 위치를 추정함으로써, 신속하게 초점 조절을 수행할 수 있다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건을 만족하지 않으면, 계속하여 포커스 렌즈를 이동시키며 초점 값을 산출한다. 초점 조절부(40)는 최종 포커스 렌즈의 위치까지 힐 구간 조건을 만족하지 않으면, 포커스 렌즈의 이동 방향 및 스텝 수를 변경하면서 초점 값이 최대인 포커스 렌즈 위치를 검색한다(S25). 초점 조절부(40)는 최종 포커스 렌즈 위치까지 산출된 초점 값들 중 초점 값이 최대인 제1 위치와 제1 위치로부터 소정 스텝 수 떨어진 전후 제2 위치들에서의 초점 값들을 비교하여 이 중 최대 초점 값을 갖는 제3 위치를 찾는다. 초점 조절부(40)는 다시 제3 위치와 제3 위치로부터 소정 스텝 수 떨어진 전후 제4 위치들에서의 초점 값들을 비교하여 이 중 최대 초점 값을 갖는 제5 위치를 찾는다. 초점 조절부(40)는 이러한 과정을 반복 수행함으로써 초점 값 변화 패턴(추이)을 분석하며, 최대 초점 값을 갖는 포커스 렌즈 위치를 검색하고, 최종 렌즈 위치를 피크 위치로 결정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초점 조절부의 초점 조절 방법을 설명하는 흐름도이다. 이하에서는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략하겠다.
구동부(60)의 구동에 의해 포커스 렌즈가 시작 위치로 이동된다(S31).
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈가 움직일 방향을 결정하고, 결정된 방향으로 설정된 스텝 수에 따라 이동한 포커스 렌즈의 위치마다 초점 값을 산출한다(S32).
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S33). 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서의 초점 값의 증감률을 산출하여 식 (3) 및 식 (4) 중 하나를 만족하는지 여부에 의해 현재 위치가 피크 힐 구간에 속하는지를 판단한다. 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치가 피크 힐 구간에 속하면, 식 (5) 및 식 (6)을 만족하는지 여부에 의해 현재 위치가 피크 위치의 전후 위치 중 하나인지를 판단한다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건이 만족되면, 이차 함수를 이용한 피크 추정을 수행한다(S34). 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치와 적어도 두 개의 이전 위치들 및 각 위치에서의 초점 값을 식 (7) 및 식 (8)에 적용하여, 렌즈 위치에 대한 초점 값의 이차함수의 도함수가 영이 되는 피크 위치를 추정할 수 있다.
초점 조절부(40)는 추정된 피크 위치를 보정할 수 있다(S36). 초점 조절부(40)는 추정된 피크 위치에서의 초점 값을 추정된 피크 위치로부터 소정 스텝 수만큼 떨어진 전후 포커스 렌즈 위치에서의 초점 값들과 비교할 수 있다. 초점 조절부(40)는 비교 결과 가장 큰 초점 값을 갖는 위치를 피크 위치로 보정할 수 있다. 보정 횟수는 사용자의 설정에 따라 결정되며, 예를 들어, 1회 또는 2회 수행될 수 있다. 피크 위치 추정 후 피크 위치를 확인하는 과정을 추가함으로써 보다 정확한 피크 위치를 찾아 초점 조절을 수행할 수 있다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건을 만족하지 않으면, 계속하여 포커스 렌즈의 이동 방향 및 스텝 수를 변경하면서 초점 값이 최대인 포커스 렌즈 위치를 검색한다(S35). 초점 조절부(40)는 최종적으로 검색된 최대 초점 값을 갖는 포커스 렌즈 위치를 피크 위치로 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초점 조절부의 초점 조절 방법을 설명하는 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예와 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략하겠다.
구동부(60)의 구동에 의해 포커스 렌즈가 시작 위치로 이동된다(S41).
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈가 움직일 방향을 결정하고, 결정된 방향으로 설정된 스텝 수에 따라 이동하는 포커스 렌즈의 위치마다 초점 값을 산출한다(S42).
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S43). 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서의 초점 값의 증감률을 산출하여 식 (3) 또는 식 (4)를 만족하는지 여부에 의해 현재 위치가 피크 힐 구간에 속하는지를 판단한다. 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치가 피크 힐 구간에 속하면, 식 (5) 및 식 (6)을 만족하는지 여부에 의해 현재 위치가 피크 위치의 전후 위치 중 하나인지를 판단한다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건이 만족되면, 이차 함수를 이용한 피크 추정을 수행한다(S44). 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치와 적어도 두 개의 이전 위치들 및 각 위치에서의 초점 값을 식 (7) 및 식 (8)에 적용하여, 렌즈 위치에 대한 초점 값의 이차함수의 도함수가 영이 되는 피크 위치를 추정할 수 있다.
초점 조절부(40)는 피크 위치를 추정한 후, 추정된 피크 위치에서 포커스 렌즈의 이동 방향 및 스텝 수를 변경하면서 초점 값이 최대인 포커스 렌즈 위치를 검색한다(S46). 초점 조절부(40)는 추정된 피크 위치와 소정 스텝 수만큼 떨어진 전후 위치들에서의 초점 값들을 비교하여 최대 초점 값을 갖는 위치를 찾는 알고리즘을 반복하고, 최종적으로 검색된 최대 초점 값을 갖는 포커스 렌즈 위치를 피크 위치로 결정할 수 있다. 피크 위치 추정 후 피크 위치를 확인하는 과정을 추가함으로써 보다 정확한 피크 위치를 찾아 초점 조절을 수행할 수 있다. 도 4의 실시예에서 S46은 도 3의 실시예에서 S36의 피크 보정 과정에 비해 시간이 더 소요되나 정확성을 높일 수 있다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건을 만족하지 않으면, 계속하여 포커스 렌즈의 이동 방향 및 스텝 수를 변경하면서 초점 값이 최대인 포커스 렌즈 위치를 검색한다(S45). 초점 조절부(40)는 최종적으로 검색된 최대 초점 값을 갖는 포커스 렌즈 위치를 피크 위치로 결정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초점 조절부의 초점 조절 방법을 설명하는 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예와 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략하겠다.
구동부(60)의 구동에 의해 포커스 렌즈가 시작 위치로 이동된다(S51).
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈가 움직일 방향을 결정하고, 결정된 방향으로 설정된 스텝 수에 따라 이동하는 포커스 렌즈의 위치마다 초점 값을 산출한다(S52).
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S53). 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서의 초점 값의 증감률을 산출하여 식 (3) 또는 식 (4)를 만족하는지 여부에 의해 현재 위치가 피크 힐 구간에 속하는지를 판단한다. 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치가 피크 힐 구간에 속하면, 식 (5) 및 식 (6)을 만족하는지 여부에 의해 현재 위치가 피크 위치의 전후 위치 중 하나인지를 판단한다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건이 만족되면, 이차 함수를 이용한 피크 추정을 수행한다(S54). 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치와 적어도 두 개의 이전 위치들 및 각 위치에서의 초점 값을 식 (7) 및 식 (8)에 적용하여, 렌즈 위치에 대한 초점 값의 이차함수의 도함수가 영이 되는 피크 위치를 추정할 수 있다.
초점 조절부(40)는 피크 위치를 추정한 후, 추정된 피크 위치가 경계 범위 내에 속하는지 여부를 판단한다(S56). 경계 범위는 피크 힐 구간의 경계 범위를 의미하며, 현재 위치, 및 두 개의 이전 위치들 중 하나의 이전 위치가 피크 힐 구간의 좌우 경계로 설정될 수 있다. 초점 조절부(40)는 추정된 피크 위치가 경계 범위에 속하면, 추정된 피크 위치를 최종 피크 위치로 결정한다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건을 만족하지 않거나, 만족하더라도 추정된 피크 위치가 경계 범위에 속하지 않으면, 계속하여 포커스 렌즈의 이동 방향 및 스텝 수를 변경하면서 초점 값이 최대인 포커스 렌즈 위치를 검색한다(S55). 초점 조절부(40)는 최종적으로 검색된 최대 초점 값을 갖는 포커스 렌즈 위치를 피크 위치로 결정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초점 조절부의 초점 조절 방법을 설명하는 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 5에 도시된 실시예와 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략하겠다.
구동부(60)의 구동에 의해 포커스 렌즈가 시작 위치로 이동된다(S61).
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈가 움직일 방향을 결정하고, 결정된 방향으로 설정된 스텝 수에 따라 이동하는 포커스 렌즈의 위치마다 초점 값을 산출한다(S62).
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S63). 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서의 초점 값의 증감률을 산출하여 식 (3) 또는 식 (4)를 만족하는지 여부에 의해 현재 위치가 피크 힐 구간에 속하는지를 판단한다. 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치가 피크 힐 구간에 속하면, 식 (5) 및 식 (6)을 만족하는지 여부에 의해 현재 위치가 피크 위치의 전후 위치 중 하나인지를 판단한다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건이 만족되면, 이차 함수를 이용한 피크 추정을 수행한다(S64). 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치와 적어도 두 개의 이전 위치들 및 각 위치에서의 초점 값을 식 (7) 및 식 (8)에 적용하여, 렌즈 위치에 대한 초점 값의 이차함수의 도함수가 영이 되는 피크 위치를 추정할 수 있다.
초점 조절부(40)는 피크 위치를 추정한 후, 추정된 피크 위치가 경계 범위 내에 속하는지 여부를 판단한다(S66).
초점 조절부(40)는 추정된 피크 위치가 경계 범위에 속하면, 추정된 피크 위치를 보정할 수 있다(S67). 초점 조절부(40)는 추정된 피크 위치에서의 초점 값을 추정된 피크 위치로부터 소정 스텝 수만큼 떨어진 전후 포커스 렌즈 위치에서의 초점 값들과 비교할 수 있다. 초점 조절부(40)는 비교 결과 최대 초점 값을 갖는 위치를 피크 위치로 보정할 수 있다. 추정된 피크 위치에 대하여 경계 조건을 추가함으로써 정확성을 높일 수 있다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건을 만족하지 않거나, 만족하더라도 추정된 피크 위치가 경계 범위에 속하지 않으면, 계속하여 포커스 렌즈의 이동 방향 및 스텝 수를 변경하면서 초점 값이 최대인 포커스 렌즈 위치를 검색한다(S65). 초점 조절부(40)는 최종적으로 검색된 최대 초점 값을 갖는 포커스 렌즈 위치를 피크 위치로 결정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초점 조절부의 초점 조절 방법을 설명하는 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 6의 실시예와 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략하겠다.
구동부(60)의 구동에 의해 포커스 렌즈가 시작 위치로 이동된다(S71).
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈가 움직일 방향을 결정하고, 결정된 방향으로 설정된 스텝 수에 따라 이동하는 포커스 렌즈의 위치마다 초점 값을 산출한다(S72).
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S73). 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서의 초점 값의 증감률을 산출하여 식 (3) 또는 식 (4)를 만족하는지 여부에 의해 현재 위치가 피크 힐 구간에 속하는지를 판단한다. 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치가 피크 힐 구간에 속하면, 식 (5) 및 식 (6)을 만족하는지 여부에 의해 현재 위치가 피크 위치의 전후 위치 중 하나인지를 판단한다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건이 만족되면, 이차 함수를 이용한 피크 추정을 수행한다(S74). 초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치와 적어도 두 개의 이전 위치들 및 각 위치에서의 초점 값을 식 (7) 및 식 (8)에 적용하여, 렌즈 위치에 대한 초점 값의 이차함수의 도함수가 영이 되는 피크 위치를 추정할 수 있다.
초점 조절부(40)는 피크 위치를 추정한 후, 추정된 피크 위치가 경계 범위 내에 속하는지 여부를 판단한다(S76).
초점 조절부(40)는 추정된 피크 위치가 경계 범위에 속하면, 추정된 피크 위치와 소정 스텝 수만큼 떨어진 전후 위치들에서의 초점 값들을 비교하여 최대 초점 값을 갖는 위치를 찾는다(S77). 초점 조절부(40)는 이러한 과정을 반복 수행함으로써 최대 초점 값을 갖는 포커스 렌즈 위치를 피크 위치로 결정할 수 있다. 이에 따라 보다 정확한 피크 위치를 찾음으로써 초점 조절을 수행할 수 있다.
초점 조절부(40)는 포커스 렌즈의 현재 위치에서 힐 구간 조건을 만족하지 않거나, 만족하더라도 추정된 피크 위치가 경계 범위에 속하지 않으면, 계속하여 포커스 렌즈의 이동 방향 및 스텝 수를 변경하면서 초점 값이 최대인 포커스 렌즈 위치를 검색한다(S75). 초점 조절부(40)는 최종적으로 검색된 최대 초점 값을 갖는 포커스 렌즈 위치를 피크 위치로 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법은 영상의 고주파 성분을 계산하여 힐 클라임 알고리즘(Hill Climb Algorithm)에 의해 초점 위치를 추정하는 CDAF(Contrast Detection Auto-Focusing) 기능을 사용하는 영상 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 렌즈의 현재 위치가 힐 구간 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 렌즈의 현재 위치가 상기 힐 구간 조건을 만족하면, 상기 렌즈의 현재 위치와 적어도 두 개의 이전 위치들 및 각 렌즈 위치에서의 초점 값을 이용하여 렌즈 위치에 대한 초점 값의 이차 함수를 구하고, 상기 이차 함수의 도함수가 영이 되는 렌즈 위치를 피크 위치로 추정하는 단계;를 포함하고,
    상기 렌즈의 현재 위치가 상기 힐 구간 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 렌즈의 현재 위치에서,
    상기 렌즈의 이전 위치와 상기 현재 위치 간의 초점 값의 증감률 변화가 임계값 이상인 제1 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및
    상기 적어도 두 개의 이전 위치들과 상기 현재 위치 사이에서 상기 렌즈의 위치가 연속하여 증가 또는 하강하고, 상기 렌즈의 연속하는 위치 증가 또는 하강에 대응하여 초점 값이 증가 후 감소하는 제2 조건을 만족하는지 판단하는 단계;를 포함하는 자동 초점 조절 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 추정된 피크 위치에서의 초점 값을 상기 추정된 피크 위치로부터 소정 스텝 이전 위치와 이후 위치에서의 초점 값들과 비교하여 가장 큰 초점 값에 대응하는 렌즈 위치를 피크 위치로 조정하는 단계;를 더 포함하는 자동 초점 조절 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 추정된 피크 위치가 상기 세 개의 렌즈 위치들 중 최소 렌즈 위치와 최대 렌즈 위치 사이에 포함되는지를 판단하는 단계;를 더 포함하는 자동 초점 조절 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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