KR20060004252A

KR20060004252A - 자동 초점 조절기능을 구비한 촬영장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20060004252A
Application number: KR1020040053300A
Authority: KR
Inventors: 전영철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-01-12

Abstract

자동 초점 조절기능을 구비한 촬영장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 촬영장치의 자동 초점 조절방법은, 포커스렌즈를 이용하여 촬영한 영상신호로부터 분리된 휘도신호를 적분하여 출력하는 단계와, 휘도신호의 적분값의 증감 패턴을 확인하여 휘도신호의 변화유무를 판단하는 단계 및 휘도신호에 변화가 발생한 것으로 판단되면 포커스렌즈의 현재 동작을 중지시키고 새로운 초점 위치를 검색하기 위한 동작을 수행시키는 단계를 포함한다. 따라서, 본 발명에 따르면 자동 초점 조절시 휘도 변화를 고려함으로써 보다 정확한 초점 조절이 가능하다.

Description

자동 초점 조절기능을 구비한 촬영장치 및 그 방법{Photographing apparatus having auto focus control function and control method thereof}

도 1a는 포커스렌즈의 위치에 따른 AF 데이터의 변화량을 설명하기 위해 도시한 파형도이고, 도 1b는 휘도 변화가 발생한 경우의 AF 데이터의 변화량을 설명하기 위해 도시한 파형도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 초점 조절기능을 갖는 촬영장치에 대한 블록도, 그리고,

도 3은 도 2에 도시된 촬영장치의 자동 초점 조절방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 촬영장치 110 : 렌즈부

120 : 렌즈구동부 140 : CCD

150 : CDS/AGC 160 : A/D 변환부

170 : DSP 172 : ODM

190 : 제어부

본 발명은 자동 초점 조절기능을 구비한 촬영장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 포커스렌즈의 초점 조절시 휘도 변화를 고려하여 보다 정확하게 초점을 맞출 수 있도록 한 자동 초점 조절기능을 구비한 촬영장치 및 그 방법에 과한 것이다.

일반적으로 캠코더, 카메라와 같은 촬영장치는 렌즈를 이용하여 촬상한 광신호를 전기신호로 광전 변환한 후, 광전 변환된 영상신호에 대해 소정의 영상 처리를 수행하여 출력하는 기기이다.

이러한 촬영장치는 줌렌즈를 와이드 방향 또는 텔레 방향으로 이동시켜 피사체를 확대 또는 축소시켜 촬영할 수 있도록 한 줌(zoom) 기능과, 줌렌즈의 줌배율 및 피사체와의 거리에 따라 포커스렌즈의 초점을 자동으로 조절하는 자동 초점(auto focus) 기능을 제공하고 있다.

도 1a는 포커스렌즈의 위치에 따른 AF 데이터의 변화량을 설명하기 위해 도시한 파형도이다.

도 1a를 참조하면, 자동 초점 데이터(이하, "AF 데이터"라 한다)는 최적 초점 위치 즉, 피사체에 정확히 초점이 맞는 위치(PF)에서 가장 큰 값을 가진다. 그리고, 포커스렌즈가 초점이 맞지 않는 위치로부터 초점이 맞는 위치로 이동하는 경우 AF 데이터는 점점 증가하며, 초점이 맞는 위치를 지나면 점점 감소한다.

따라서, 종래 촬영장치는 AF 데이터가 증가하는 방향으로 포커스렌즈를 이동시키다가, AF 데이터가 감소되면 포커스렌즈가 이동한 위치 중 AF 데이터가 피크값 을 갖는 위치로 이동시키는 방식으로 초점을 맞추고 있다. 즉, 종래 촬영장치는 포커스렌즈의 위치에 대응하여 입력되는 AF 데이터를 증감량을 기초로 포커스렌즈의 초점을 맞추고 있다.

그러나, 종래에는 자동 초점 조절 시 휘도 변화를 고려하지 않고 있기 때문에, 휘도 변화에 의해 AF 데이터의 크기가 변하는 조건 하에서 최적의 초점 위치에 찾기란 쉽지가 않다. 즉, 사용자가 의도적으로 촬영장면을 변경하거나, 피사체의 조명이 변경되면 AF 데이터는 도 1b에 도시된 바와 같이, 불규칙적으로 증감된다.

이와 같이, 종래 자동 초점 조절방법에 의하면 휘도 데이터의 변화로 인해 AF 데이터의 크기가 변하는 조건 하에서 포커스렌즈의 초점을 정확히 맞추기란 쉽지 않으므로, 촬영장치의 자동 초점 제어 성능이 저하되는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 포커스렌즈의 초점 조절시 휘도 변화를 고려함으로써 자동 초점 제어 성능을 향상시킬 수 있도록 한 자동 초점 조절기능을 구비한 촬영장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 자동 초점 조절기능을 구비한 촬영장치는, 포커스렌즈를 소정 방향으로 이동시키는 포커스모터를 구동시키는 포커스모터 구동부; 상기 포커스렌즈를 통해 촬영된 피사체의 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 촬상소자; 상기 촬상소자의 출력신호를 디지털 영상신호로 변환하는 A/D 변환부; 상기 디지털 영상신호로부터 휘도신호를 분리하는 디지털 신호 처리부; 및 상기 휘도신호를 적분한 값을 기초로 상기 휘도신호의 변화유무를 판단하고, 상기 휘도신호에 변화가 발생한 것으로 판단되면 상기 포커스렌즈의 동작을 중지시키고, 새로운 초점 위치를 검색하기 위한 동작을 수행하도록 상기 포커스모터 구동부를 제어하는 제어부를 구비한다.

여기서, 상기 제어부는 현재 입력되는 휘도신호의 적분값과 이전에 입력된 휘도신호의 적분값의 증감량이 설정된 임계치 이상인 경우 상기 휘도신호에 변화가 발생한 것으로 판단한다.

바람직하게는, 상기 디지털 신호 처리부는 상기 휘도신호를 이용하여 상기 포커스렌즈 조절을 위한 자동 초점 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 포커스렌즈를 상기 자동 초점 데이터가 증가하는 방향으로 이동시키는 모드 및 상기 포커스렌즈의 위치가 상기 자동 초점 데이터가 피크값을 갖는 위치인지를 확인하는 모드 중 어느 하나의 모드인 경우에 상기 새로운 초점 위치를 검색하기 위한 수행시킨다.

한편, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 촬영장치의 자동 초점 조절방법은, a) 포커스렌즈를 이용하여 촬영한 영상신호로부터 분리된 휘도신호를 적분하여 출력하는 단계; b) 상기 휘도신호의 적분값의 증감 패턴을 확인하여 상기 휘도신호의 변화유무를 판단하는 단계; 및 c) 상기 휘도신호에 변화가 발생한 것으로 판단되면 포커스렌즈의 현재 동작을 중지시키고, 새로운 초점 위치를 검색하기 위한 동작을 수행시키는 단계를 포함한다.

상기 b) 단계는, 현재 입력되는 휘도신호의 적분값과 이전에 입력된 휘도신 호의 적분값의 증감량이 설정된 임계치 이상인 경우 상기 휘도신호에 변화가 발생한 것으로 판단한다.

바람직하게는, 상기 c) 단계의 검색동작은 상기 포커스렌즈의 동작모드가 상기 포커스렌즈를 자동 초점 데이터가 증가하는 방향으로 이동시키는 모드 및 상기 포커스렌즈의 위치가 상기 자동 초점 데이터가 피크값을 갖는 위치인지를 확인하는 모드 중 어느 하나의 모드인 경우에 수행된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 초점 조절기능을 갖는 촬영장치에 대한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자동초점 조절기능을 갖는 촬영장치(100)는 렌즈부(110), 렌즈구동부(120), 광전변환부(Charge Coupled Device, 이하 "CCD"라 칭함)(140), 샘플/자동이득조절부(Correlated Double Sampler/Automatic Gain Controller, 이하 "CDS/AGC"라 칭함)(150), A/D 변환부(160), 디지털 신호처리부(Digital Signal Processor, 이하 "DSP"라 칭함)(170), 저장부(180) 및 제어부(190)를 구비한다.

렌즈부(110)는 피사체의 크기를 확대 또는 축소시킬 수 있는 줌렌즈(112) 및 피사체의 초점을 조절하는 포커스렌즈(114)를 포함한다.

렌즈구동부(120)는 줌모터 구동부(122) 및 포커스모터 구동부(122)를 포함한다.

줌모터 구동부(122)는 제어부(190)의 제어에 따라 줌렌즈(112)를 와이드 방 향 또는 텔레 방향으로 이동시키는 줌모터(130)의 구동을 제어한다.

포커스모터 구동부(122)는 제어부(190)의 제어에 따라 포커스렌즈(114)를 원거리(far)에서 근거리(near)로 이동시키는 포커스모터(135)의 구동을 제어한다.

CCD(140)는 촬상소자로서, 렌즈부(110)를 통해 입사되는 피사체의 광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력한다.

CDS/AGC(150)는 CCD(140)로부터 입력받은 전기적 신호에 포함된 잡음을 제거하고, 입력되는 영상신호의 레벨이 일정하게 유지되도록 이득을 조절한다. 즉, CDS/AGC(150)는 CCD(140)에 의해 전기적 신호로 변환된 영상신호를 필드 또는 프레임 단위로 샘플링 하여 소정의 이득값을 갖도록 이득을 조절한다.

A/D 변환부(160)는 CDS/AGC(150)로부터 입력되는 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환한다.

DSP(170)는 A/D 변환부(160)로부터 입력받은 디지털 영상신호를 NTSC(National Television System Committe) 또는 PAL(Phase Alternation by Line) 방식에 적합한 휘도신호(Y)와 색차신호(Cb, Cr)로 분리한다.

바람직하게는, DSP(170)는 분리된 휘도신호(Y)를 이용하여 자동초점(Auto Focus, 이하 "AF"라 칭함) 데이터와 자동노출(Auto Exposure, 이하 "AE"라 칭함) 데이터를 추출하는 ODM(Optical Detection Module)을 구비한다. 이를 위해 ODM(172)은 저역통과필터(Low Pass Filter), 밴드패스필터(Band Pass Filter), 고역통과필터(High Pass Filter) 중 적어도 하나의 필터 및 적분기를 포함하고 있다. ODM(172)에 의해 추출된 AF 데이터 및 AE 데이터는 제어부(190)로 인가된다.

AF 데이터는 최적의 초점 위치를 맞추기 위해 사용되며, AE 데이터는 통상적으로 자동 노출 제어를 위해 사용된다. 본 실시예에서 AE 데이터를 휘도 변화를 판단하기 위한 데이터로서 사용하기로 한다. 이는 본 발명에서 휘도 변화를 판단하기 위해 휘도신호(Y)를 적분한 값을 사용하는데, 통상 자동 노출 제어를 위해 휘도신호를 적분한 값을 사용하기 때문이다.

저장부(180)에는 촬영장치(100)의 기능을 구현하는 데 필요한 각종 제어 프로그램을 저장한다.

제어부(190)는 저장부(180)에 저장된 제어 프로그램에 따라 촬영장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 일 예로, 제어부(190)는 저장부(180)에 저장된 제어 프로그램 및 DSP(170)로부터 입력받은 AF 데이터를 기초로 포커스렌즈(114)의 초점을 조절하는 자동 초점 조절동작을 수행한다.

제어부(190)는 포커스렌즈(114)의 초점 조절 동작을 수행하는 동안 ODM(172)으로부터 입력되는 AE 데이터의 증감패턴을 확인하여 휘도 변화를 판단한다. 보다 자세하게는, 제어부(190)는 소정주기(예컨대, NTSC : 6필드 주기, PAL : 5필드 주기)로 ODM(172)으로부터 입력되는 AE 데이터의 증감량을 확인하여 휘도 변화를 판단한다. 제어부(190)는 이전필드에 대응하는 AE 데이터와 현재필드에 대응하는 AE 데이터의 비교결과, 두 데이터의 증감량이 설정된 임계치 이상인 경우 휘도 변화가 발생한 것으로 판단한다. 휘도 변화가 발생하는 경우로는 갑자기 촬영대상 피사체의 조명이 바뀐 경우나, 사용자에 의해 갑자기 촬영장면이 변경된 경우를 예로 들 수 있다.

제어부(190)는 휘도 변화가 발생한 것으로 판단되면 포커스렌즈(114)의 동작모드를 판단한다. 포커스렌즈(114)의 동작모드가 포커스렌즈(114)를 AF 데이터가 증가하는 방향으로 이동시키는 클라임(Climb) 모드이거나, 포커스렌즈(114)가 현재 위치한 위치가 AF 데이터가 피크값(peak to peak)을 갖는 위치인지를 확인하는 피크점 확인모드인 것으로 판단되면, 제어부(190)는 포커스렌즈(114)의 현재 동작을 중지시키고 새로운 초점 위치를 검색하기 위한 동작을 수행시키도록 포커스모터 구동부(122)를 제어한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촬영장치의 자동 초점 조절방법을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 먼저, 제어부(190)는 포커스렌즈(114)의 초점 조절 동작을 수행시키는 동안 휘도 변화가 발생하였는지를 판단하기 위해, 소정 주기(예컨대, 6필드 주기 또는 5필드 주기)로 DSP(170)의 ODM(172)으로부터 출력되는 AE 데이터의 증감량을 확인한다(S210).

그리고, 제어부(190)는 이전필드에 대응하는 AE 데이터와 현재필드에 대응되는 AE 데이터의 증감량이 설정된 임계치 이상인지를 판단한다(S220). 여기서, 임계치는 휘도 변화유무를 판단하기 위해 설정된 기준값이다.

S220 단계에서, 이전필드에 대응하는 AE 데이터와 현재필드에 대응하는 AE 데이터의 증감량이 임계치 이하인 것으로 판단되면, 제어부(190)는 휘도 변화가 발 생하지 않은 것으로 판단하여 일반적인 자동 초점 조절 동작을 수행시킨다(S230). 즉, 제어부(190)는 포커스렌즈(114)를 AF 데이터가 증가하는 방향으로 이동시키다가, AF 데이터가 감소되면 포커스렌즈(114)가 이동한 위치 중 AF 데이터가 피크값을 갖는 위치로 이동시키는 방식으로 포커스렌즈(114)의 초점을 조절한다.

한편, S220 단계에서 이전필드에 대응하는 AE 데이터와 현재필드에 대응하는 AE 데이터의 증감량이 임계치 이상인 것으로 판단되면, 제어부(190)는 휘도 변화가 발생한 것으로 판단한다. 휘도 변화가 발생한 것으로 판단되면, 제어부(190)는 현재 포커스렌즈(114)의 동작모드가 피크점 확인모드 또는 클라임(Climb) 모드인가를 판단한다(S240). 여기서, 피크점 확인모드는 포커스렌즈(114)를 전후로 소정 스탭 이동시켜 현재위치가 피크값을 갖는 위치인지를 확인하는 모드이며, 클라임(Climb) 모드는 포커스렌즈(114)의 이동방향이 판단되어 포커스렌즈(114)를 빠른 속도로 AF 데이터가 증가하는 방향으로 이동시키는 모드이다.

S240 단계에서, 현재 동작모드가 피크점 확인모드 또는 클라임 모드인 것으로 판단되면, 제어부(190)는 포커스렌즈(114)의 현재 동작을 중지시키고, 새로운 초점 위치를 검색하기 위한 동작을 수행시킨다(S250). 즉, 제어부(190)는 지그재그(zigzag)로 포커스렌즈(114)의 위치를 이동시키도록 포커스모터 구동부(122)를 제어하며, 포커스렌즈(114) 이동에 대응하여 ODM(172)으로부터 출력되는 AF 데이터를 확인하여 포커스렌즈(114)의 이동방향을 판단한다. 포커스렌즈(114)의 이동방향이 판단되면, 제어부(190)는 포커스렌즈(114)를 판단된 방향으로 이동시키면서 최적의 초점 위치를 검색한다. 이에 따라, 포커스렌즈(114)를 검색된 최적의 초점 위치에 맞출 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 초점 조절기능을 구비한 촬영장치 및 그 방법에 의하면, 포커스렌즈의 자동 초점 조절시 휘도 변화를 고려함으로써 포커스렌즈의 초점 위치를 보다 정확하게 맞출 수 있다. 즉, 자동 초점 조절시 휘도신호를 적분한값을 이용하여 휘도 변화를 판단하고, 휘도 변화가 발생한 것으로 판단되면 초점 조절 동작을 재 수행 시킴으로써, 포커스렌즈가 초점이 맞지 않는 위치에 맞춰지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 촬영장치의 자동 초점 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

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.

Claims

포커스렌즈를 소정 방향으로 이동시키는 포커스모터를 구동시키는 포커스모터 구동부;

상기 포커스렌즈를 통해 촬영된 피사체의 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 촬상소자;

상기 촬상소자의 출력신호를 디지털 영상신호로 변환하는 A/D 변환부;

상기 디지털 영상신호로부터 휘도신호를 분리하는 디지털 신호 처리부; 및

상기 휘도신호를 적분한 값을 기초로 상기 휘도신호의 변화유무를 판단하고, 상기 휘도신호에 변화가 발생한 것으로 판단되면 상기 포커스렌즈의 동작을 중지시키고, 새로운 초점 위치를 검색하기 위한 동작을 수행하도록 상기 포커스모터 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절기능을 구비한 촬영장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어부는 현재 입력되는 휘도신호의 적분값과 이전에 입력된 휘도신호의 적분값의 증감량이 설정된 임계치 이상인 경우 상기 휘도신호에 변화가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절기능을 구비한 촬영장치.
제 1항에 있어서,

상기 디지털 신호 처리부는 상기 휘도신호를 이용하여 상기 포커스렌즈 조절을 위한 자동 초점 데이터를 생성하는 데이터 생성부;를 포함하며,

상기 제어부는 상기 포커스렌즈를 상기 자동 초점 데이터가 증가하는 방향으로 이동시키는 모드 및 상기 포커스렌즈의 위치가 상기 자동 초점 데이터가 피크값을 갖는 위치인지를 확인하는 모드 중 어느 하나의 모드인 경우에 상기 새로운 초점 위치를 검색하기 위한 수행시키는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절기능을 구 비한 촬영장치.
a) 포커스렌즈를 이용하여 촬영한 영상신호로부터 분리된 휘도신호를 적분하여 출력하는 단계;

b) 상기 휘도신호의 적분값의 증감 패턴을 확인하여 상기 휘도신호의 변화유무를 판단하는 단계; 및

c) 상기 휘도신호에 변화가 발생한 것으로 판단되면 포커스렌즈의 현재 동작을 중지시키고, 새로운 초점 위치를 검색하기 위한 동작을 수행시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영장치의 자동 초점 조절방법.
제 4항에 있어서,

상기 b) 단계는,

현재 입력되는 휘도신호의 적분값과 이전에 입력된 휘도신호의 적분값의 증감량이 설정된 임계치 이상인 경우 상기 휘도신호에 변화가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 촬영장치의 자동 초점 조절방법.
제 4항에 있어서,

상기 c) 단계의 검색동작은 상기 포커스렌즈의 동작모드가 상기 포커스렌즈를 자동 초점 데이터가 증가하는 방향으로 이동시키는 모드 및 상기 포커스렌즈의 위치가 상기 자동 초점 데이터가 피크값을 갖는 위치인지를 확인하는 모드 중 어느 하나의 모드인 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 촬영장치의 자동 초점 조절방법.