KR20050053998A - 스팟 상태에서의 촬상 장치의 오토 포커스 제어 장치 및그 방법 - Google Patents

스팟 상태에서의 촬상 장치의 오토 포커스 제어 장치 및그 방법 Download PDF

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촬상 장치의 오토 포커스 제어 장치가 개시된다. 오토 포커스 제어장치는, 렌즈를 통해 결상한 피사체의 광학상이 촬상장치에 의해 광전변환된 전기적인 영상 신호를 기초로 피사체가 배경에서 소정의 조도값 이상의 밝은 부분이 존재하는 스팟(Spot)상태인지를 판단하는 스팟판단부, 스팟상태인 경우 영상 신호로부터 소정의 문턱값 이상의 레벨을 갖는 영상 신호를 검출하는 스팟검출부, 검출된 영상 신호에서 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 부분을 소정의 단위에 따라 계수하는 계수부 및 계수부에서 출력된 계수값에 따라 포커스모터의 구동을 제어하여 오토 포커싱을 수행하는 제어부를 포함한다. 따라서, 스팟상태에서 피사체를 보다 정확하게 오토 포커싱할 수 있어 야경 촬영시 보다 선명한 화면을 제공할 수 있다.

Description

스팟 상태에서의 촬상 장치의 오토 포커스 제어 장치 및 그 방법{Auto focus controller for imaging device at spot status and a method thereof}
본 발명은 촬상 장치의 오토 포커스 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 촬상 장치에 있어서, 스팟 상태의 피사체의 영상 신호 특성을 이용하여 피사체를 보다 정확하게 포커싱할 수 있는 촬상 장치의 오토 포커스 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 촬상 장치란 캠코더, 카메라와 같이 렌즈를 통해 입사되는 광신호를 전기신호로 광전변환한 후, 광전 변환된 영상신호에 대해, 소정의 영상 처리를 수행하여 촬상 동작을 수행하는 기기이다.
최근 이러한 촬상 장치가 상용화됨에 따라 전문가가 아닌 일반적인 사용자도 촬상 장치를 용이하게 조작하고 선명한 화면을 얻을 수 있도록 오토 포커싱 기능이 제공되고 있다.
종래의 오토 포커싱 방식은, 렌즈로부터 소정 거리 구간에 대해 휘도에 근거한 콘트라스트(Contrast)를 데이터화한 값인 오토 포커스 데이터(이하, AF 데이터)가 최대가 되는 지점에 대해 자동적으로 포커스를 맞추는 방식으로, 화면이 가장 선명한 위치를 자동적으로 포커싱해주기 때문에 사용이 편리하다.
이러한 오토 포커싱 방식은 일반적인 조도 분포를 나타내는 상황에서는 상당히 정확하게 오토 포커싱을 수행한다. 그러나, 조도 분포가 극단적인 경우, 특히 야간 등의 조도가 매우 낮은 상황에서 소정의 조도 이상의 밝은 부분이 소정 비율 이상으로 존재하는 경우, 즉 스팟(spot) 상태의 피사체의 경우에는 상기한 방법으로는 오토 포커싱이 정확하게 수행되지 않는 문제점이 있다.
일반적으로, 포커스가 맞지 않을 경우에는, 피사체의 형태가 흐려지면서 명암의 구분이 불분명해지기 때문에, AF 데이터량은 작아지고, 초점이 맞아가면서 피사체의 형태가 선명해 짐에 따라, AF 데이터 량은 증가하게 된다.
그러나, 스팟 상태의 피사체의 경우에는 초점이 정확하게 맞는 지점(just focus)에서의 AF 데이터량보다 초점이 정확히 맞는 지점을 약간 벗어난 지점에서 오히려 AF 데이터량이 증가하는 양상을 나타낸다. 따라서, 상기한 일반적인 오토 포커싱 방식으로는 스팟 상태의 피사체를 선명하게 오토 포커싱할 수 없게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 스팟 상태에서는 기존의 일반적인 AF 데이터를 그대로 사용하지 않고 한번 더 처리한 후 사용하여 오토 포커싱을 수행하는 방식이 제안되었다.
도 1은 스팟 상태에서의 종래의 오토 포커싱 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하면, 기존의 처리된 AF 데이터가 입력되면(S110), 영상 데이터를 분석하여 장면의 조도가 낮은지의 여부 및 조도가 낮음에도 불구하고 소정의 조도 이상을 나타내는 부분이 일정 비율이상 존재하는지의 여부를 판단하여 결론적으로 스팟 상태인지를 판단한다(S120).
스팟 상태인 것으로 판단되면, 입력된 AF 데이터를 서로 다른 주파수 대역을 필터링하는 두 개의 소정의 대역통과필터(BPF)를 통과시킨 후 필터를 통과한 데이터에 대해 소정의 비율에 따른 계산을 수행하여 AF 데이터를 다시 처리한다(S130). 그리고, 이와 같이 처리된 비율에 따른 AF 데이터를 사용하여 오토 포커싱을 수행한다(S140).
그러나, 상기한 바와같이 처리된 AF 데이터는 수치적인 비율을 이용하여 가공되는 것으로서, 실제로 초점이 정확하게 맞는 지점을 찾아서 포커싱을 수행하는 것이 아니고 계산에 의한 추정에 근거한 포커싱 방식이다. 따라서, 포커싱을 정확하게 수행할 수 없어서 화면이 다소 흐리게 보이는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 스팟 상태의 피사체의 영상 신호 특성을 이용하여 피사체를 보다 정확하게 포커싱할 수 있는 촬상 장치의 오토 포커스 제어 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 렌즈를 통해 결상한 피사체의 광학상을 전기적인 영상 신호로 광전변환하여 기록하는 촬상 장치에서 포커스모터의 구동을 제어하여 상기 피사체의 초점을 조정하는 오토 포커싱을 수행하는 오토 포커스 제어장치는, 상기 영상 신호를 기초로 상기 피사체가 배경에서 소정의 조도값 이상의 밝은 부분이 존재하는 스팟(Spot)상태인지를 판단하는 스팟판단부, 스팟상태인 경우 상기 영상 신호로부터 소정의 문턱값 이상의 레벨을 갖는 영상 신호를 검출하는 스팟검출부, 검출된 상기 영상 신호에서 상기 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 부분을 소정의 단위에 따라 계수하는 계수부 및 상기 계수부에서 출력된 계수값에 따라 상기 포커스모터의 구동을 제어하여 오토 포커싱을 수행하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 계수부에서 출력된 계수값이 최저가 되도록 상기 포커스모터의 구동을 제어하여 오토 포커싱을 수행하는 것이 바람직하고, 상기 계수부는 검출된 상기 영상 신호에서 상기 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 부분을 CCD 픽셀의 단위로 계수하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 렌즈를 통해 결상한 피사체의 광학상을 전기적인 영상 신호로 광전변환하여 기록하는 촬상 장치에서 포커스모터의 구동을 제어하여 상기 피사체의 초점을 조정하는 오토 포커싱을 수행하는 오토 포커스 제어방법은, 상기 영상 신호를 기초로 상기 피사체가 배경에서 소정의 조도값 이상의 밝은 부분이 존재하는 스팟상태인지를 판단하는 스팟 판단 단계, 스팟상태인 경우 상기 영상 신호로부터 소정의 문턱값 이상의 레벨을 갖는 영상 신호를 검출하는 스팟 검출 단계, 검출된 상기 영상 신호에서 상기 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 부분을 소정의 단위로 계수하는 계수 단계 및 상기 계수부에서 출력된 계수값에 따라 상기 포커스모터의 구동을 제어하여 오토 포커싱을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제어 단계에서는, 상기 계수 단계에서 출력된 계수값이 최저가 되도록 상기 포커스모터의 구동을 제어하여 오토 포커싱을 수행하는 것이 바람직하고, 상기 계수 단계에서는, 검출된 상기 영상 신호에서 상기 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 부분을 CCD 픽셀의 단위로 계수하는 것이 바람직하다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오토 포커스 제어장치가 적용되는 촬상장치를 개략적으로 나타낸 블럭도이다. 도면을 참조하면, 촬상 장치는, 렌즈부(210), CCD(220), AGC(230), ADC(240), DSP(250), 포커스모터구동부(260), 포커스모터(270) 및 오토 포커스 제어장치(300)를 포함한다.
렌즈부(110)는 포커스모터(270)에 의해 광축방향 앞뒤로 움직이면서 피사체의 초점을 맞추는 포커스 렌즈 및 광량을 조절하는 조리개를 포함하며, 외부 피사체로부터 광신호를 수신한다.
CCD(220)는 타이밍 발생부(미도시)에서 발생된 수평 수직 촬상 구동 펄스에 따라 동작하며, 렌즈부(210)를 통해 입력되는 피사체의 광신호를 하나의 필드분의 영상 신호로 변환하여 출력한다. AGC(Auto Gatin Control, 230)는 CCD(220)에서 변환된 영상 신호의 이득을 제어하여 출력하고, ADC(Analog to Digital Converter, 240)는 이득이 제어된 영상 신호를 디지털 신호로 변환한다.
DSP(250)는 화면(미도시)에 영상을 출력하기 위해 ADC(240)에서 출력된 영상 신호에 대해 소정의 처리를 수행하며, 영상 신호의 휘도 차에 기초한 콘트라스트(Contrast)를 데이터한 AF 데이터를 산출한다.
오토 포커스 제어장치(300)는 DSP(250)로부터 영상 신호와 AF 데이터를 입력받는다. 오토 포커스 제어장치(300)에 대해서는 상세히 후술한다.
포커스모터 구동부(260)는 오토 포커스 제어장치(300)로부터 수신한 포커싱 제어 신호에 따라 포커스모터(270)를 구동하여 렌즈부(210)의 포커스 렌즈를 광축방향 앞뒤로 움직이면서 피사체의 초점을 맞춘다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오토 포커스 제어 장치를 나타낸 블럭도이다. 도면을 참조하면, 오토 포커스 제어장치(300)는 스팟판단부(310), 스팟검출부(320), 계수부(330) 및 제어부(340)를 포함한다.
스팟판단부(310)는 DSP(250)로부터 입력된 영상 신호를 분석하여 스팟 상태인지를 판단한다. 스팟 상태인지를 판단하기 위해서는 피사체의 배경의 조도가 소정의 레벨이상으로 낮은지를 판단하고, 배경의 조도가 낮음에도 불구하고 소정의 조도 이상의 밝은 부분이 소정 비율 이상으로 존재하는지를 판단해야 한다.
이러한 스팟 상태의 영상 신호는 전반적으로 신호의 레벨이 상당히 낮으면서도, 적어도 하나의 상당히 높은 레벨의 신호가 존재하여 신호 레벨의 분포가 불규칙한 특성을 보인다.
스팟판단부(310)에서 피사체가 조도가 낮은 배경에서 소정의 조도값 이상의 밝은 부분이 존재하는 스팟상태인 것으로 판단하면, 스팟검출부(320)는 입력된 영상 신호로부터 소정의 문턱값 이상의 레벨을 갖는 신호를 검출한다.
계수부(330)는 검출된 소정의 문턱값 이상의 레벨을 갖는 신호에서, 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 부분을 구성하는 CCD 픽셀의 개수를 카운트 하는 등의 방법으로 문턱값 이상의 레벨을 갖는 신호의 부분을 소정의 단위에 따라 계수하여 계수값을 출력한다.
제어부(340)는 계수부에서 출력된 계수값에 따라 촬상 장치의 포커스모터 구동부(260)에 포커싱 제어 신호를 전송하여 포커스모터(270)의 구동을 제어함으로써 렌즈부(210)의 포커스 렌즈의 초점을 조절하여 오토 포커싱을 수행한다.
도 4는 스팟 상태의 피사체의 영상 신호 특성을 나타내는 도면이다. 도면을 참조하면, 스팟 상태에서의 불빛 등에 의한 높은 조도를 갖는 부분을 나타내는 영상 신호는 초점이 정확한 지점에서는 도면 부호 "a"로 나타낸 신호1과 같은 특성을 나타내며, 정확한 초점으로부터 멀어질수록 도면 부호 "b"로 나타낸 신호2와 같은 특성을 나타낸다.
신호1(a) 및 신호2(b)를 참조하면, 신호1(a)은 신호2(b)에 비해 신호의 폭이 좁으며 신호의 최고 레벨은 더 높다. 이러한 특성은 신호 레벨이 문턱값 이상에 해당하는 부분을 확대한 도면을 보면 더욱 두드러 진다.
확대 부분을 참조하면, 신호1(a)에서 문턱값을 초과하는 부분의 폭(A)은 신호2(b)에서 문턱값을 초과하는 부분의 폭(B)보다 좁다. 따라서, 스팟 상태에서의 영상 신호의 특성에 따르면 소정의 문턱값을 초과하는 영상 신호를 검출하고 검출된 신호로부터 소정의 문턱값을 초과하는 부분의 폭을 소정의 단위로 측정하면, 측정값이 보다 작아지는 경우에 초점은 더욱 정확해지는 것을 알 수 있다.
따라서, 제어부(340)는 계수부(330)에서 출력된 계수값이 가장 작아지도록 포커스모터(270)를 구동하여 포커스 렌즈의 초점을 조절하여 오토 포커싱을 수행한다. 여기서는 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 부분을 구성하는 CCD 픽셀의 개수를 카운트하는 방법으로 문턱값 이상의 레벨을 갖는 신호의 부분을 계수하는 방법을 사용하였으나, 영상 신호에서 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 부분을 측정하는 방법은 공지된 다른 방법에 의해서도 가능하다.
즉, 본 발명에 따른 오토 포커싱 제어방법은 영상 신호에서 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 부분을 측정하기 위해 채택된 방법에 관계없이 측정값의 상대적인 비교에 의해 포커싱을 수행한다.
한편, 스팟판단부(310)에서 피사체가 스팟 상태가 아닌 것으로 판단하면 오토 포커스 제어장치(300)는 일반적인 오토 포커싱 방식으로 동작한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오토 포커스 제어 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
스팟판단부(310)는 DSP(250)로부터 피사체의 영상 신호를 입력받고(S510) 입력된 영상 신호를 분석하여 스팟 상태인지를 판단한다(S520). 스팟 상태인지를 판단하기 위해서는 피사체의 배경의 조도가 소정의 레벨이상으로 낮은지를 판단하고, 배경의 조도가 낮음에도 불구하고 소정의 조도 이상의 밝은 부분이 소정 비율 이상으로 존재하는지를 판단하여 스팟상태인지를 판단한다.
스팟판단부(310)에 의해 피사체가 스팟상태인 것으로 판단되면, 스팟검출부(320)는 피사체의 광신호가 전기적 신호로 광전변환되어 소정의 처리과정을 거쳐 입력된 영상 신호로부터 소정의 문턱값 이상의 레벨을 갖는 신호를 검출한다(S530).
계수부(330)는 검출된 소정의 문턱값 이상의 레벨을 갖는 신호에서, 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 신호 부분을 구성하는 CCD 픽셀의 개수를 계수하여 계수값을 출력한다(S540).
제어부(340)는 계수부에서 출력된 계수값에 따라 포커스모터(270)의 구동을 제어하여 렌즈부(210)의 포커스 렌즈의 초점을 조절함으로써 오토 포커싱을 수행한다(S550). 이경우 스팟 상태에서의 영상 신호 특성에 따라 이러한 계수값이 최대한 작아지도록 포커스 렌즈를 이동시켜 초점이 가장 정확한 지점을 찾음으로써 오토 포커싱을 정확하게 수행할 수 있다.
상기한 바와 같은 방법에 의해, 스팟 상태의 피사체에 대해 정확하게 오토 포커싱할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 야간에 불빛이 많은 장면의 촬영시 이러한 스팟 상태의 피사체의 영상 신호 특성을 이용하여 피사체를 보다 정확하게 오토 포커싱할 수 있어 야경 촬영시에 보다 선명한 화면을 제공할 수 있다.
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.
도 1은 스팟(Spot) 상태에서의 종래의 오토 포커싱 방법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오토 포커스 제어장치가 적용되는 촬상장치를 개략적으로 나타낸 블럭도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오토 포커스 제어 장치를 나타낸 블럭도,
도 4는 스팟 상태의 피사체의 영상 신호 특성을 나타내는 도면, 그리고
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오토 포커스 제어 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
310 : 스팟판단부 320 : 스팟검출부
330 : 계수부 340 : 제어부

Claims (6)

  1. 렌즈를 통해 결상한 피사체의 광학상을 전기적인 영상 신호로 광전변환하여 기록하는 촬상 장치에서 포커스모터의 구동을 제어하여 상기 피사체의 초점을 조정하는 오토 포커싱을 수행하는 오토 포커스 제어장치에 있어서,
    상기 영상 신호를 기초로 상기 피사체가 배경에서 소정의 조도값 이상의 밝은 부분이 존재하는 스팟(Spot)상태인지를 판단하는 스팟판단부;
    스팟상태인 경우 상기 영상 신호로부터 소정의 문턱값 이상의 레벨을 갖는 영상 신호를 검출하는 스팟검출부;
    검출된 상기 영상 신호에서 상기 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 부분을 소정의 단위에 따라 계수하는 계수부; 및
    상기 계수부에서 출력된 계수값에 따라 상기 포커스모터의 구동을 제어하여 오토 포커싱을 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치의 오토 포커스 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 계수부에서 출력된 계수값이 최저가 되도록 상기 포커스모터의 구동을 제어하여 오토 포커싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치의 오토 포커스 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 계수부는 검출된 상기 영상 신호에서 상기 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 부분을 CCD 픽셀의 단위로 계수하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치의 오토 포커스 제어장치.
  4. 렌즈를 통해 결상한 피사체의 광학상을 전기적인 영상 신호로 광전변환하여 기록하는 촬상 장치에서 포커스모터의 구동을 제어하여 상기 피사체의 초점을 조정하는 오토 포커싱을 수행하는 오토 포커스 제어방법에 있어서,
    상기 영상 신호를 기초로 상기 피사체가 배경에서 소정의 조도값 이상의 밝은 부분이 존재하는 스팟상태인지를 판단하는 스팟 판단 단계;
    스팟상태인 경우 상기 영상 신호로부터 소정의 문턱값 이상의 레벨을 갖는 영상 신호를 검출하는 스팟 검출 단계;
    검출된 상기 영상 신호에서 상기 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 부분을 소정의 단위로 계수하는 계수 단계; 및
    상기 계수부에서 출력된 계수값에 따라 상기 포커스모터의 구동을 제어하여 오토 포커싱을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치의 오토 포커싱 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어 단계에서는, 상기 계수 단계에서 출력된 계수값이 최저가 되도록 상기 포커스모터의 구동을 제어하여 오토 포커싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치의 오토 포커스 제어방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 계수 단계에서는, 검출된 상기 영상 신호에서 상기 문턱값 이상의 레벨에 해당하는 부분을 CCD 픽셀의 단위로 계수하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치의 오토 포커스 제어방법.
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