KR20060004253A

KR20060004253A - 촬영장치의 자동 초점 조절방법

Info

Publication number: KR20060004253A
Application number: KR1020040053301A
Authority: KR
Inventors: 정윤기; 전영철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-01-12

Abstract

촬영장치의 자동 초점 조절방법이 개시된다. 본 발명에 따른 자동 초점 조절방법은, 포커스렌즈를 제1위치로부터 제2위치로 이동시키면서 촬상대상 피사체와 초점이 맞는 위치를 검색하는 단계와, 피사체와의 초점이 맞는 위치가 검색되지 않으면, 포커스렌즈를 제1위치 및 제2위치 사이의 제3위치로 이동시키는 단계와, 포커스렌즈를 제2위치로부터 제3위치로 이동시키는 동안 피사체의 변화유무를 판단하는 단계 및 피사체에 변화가 발생한 것으로 판단되면 초점위치가 변동된 것으로 판단하여 제3위치로의 이동을 중지시키고, 초점위치 검색동작을 수행시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 포커스렌즈가 초점이 맞지 않는 위치에 맞춰지는 것을 방지할 수 있으므로 촬영장치의 자동 초점 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

촬영장치의 자동 초점 조절방법{Auto focus control method in photographing apparatus}

도 1은 포커스렌즈의 위치에 따른 AF 데이터의 변화량을 설명하기 위해 도시한 그래프

도 2는 AF 데이터의 변화량이 불안정한 경우의 자동 초점 조절방법을 설명하기 위해 도시한 그래프,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동초점 조절기능을 갖는 촬영장치에 대한 블록도,

도 4는 도 3에 도시된 촬영장치의 자동 초점 조절방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도, 그리고,

도 5는 도 4의 자동 초점 조절방법을 설명하기 위해 도시한 그래프이다.

* 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 촬영장치의 자동 초점 조절방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 포커스렌즈의 초점 조절시 피사체의 움직임을 고려하여 보다 정확하게 초점을 맞출 수 있는 촬영장치의 자동 초점 조절방법에 관한 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 줌(zoom) 기능 및 자동 초점(auto focus) 기능을 제공하고 있다. 줌 기능이란 줌렌즈를 저배율(와이드, wide) 위치 및 고배율(텔레, tele) 위치로 이동시켜 피사체를 확대 또는 축소시켜 촬영할 수 있도록 한 기능이다. 또한, 자동 초점 기능은 줌 배율 및 피사체와의 거리에 따라 포커스렌즈의 초점을 자동으로 조절하는 기능이다.

도 1은 포커스렌즈의 위치에 따른 AF 데이터의 변화량을 설명하기 위해 도시한 그래프이다.

도 1을 참조하면, 자동 초점 데이터(이하, "AF 데이터"라 한다)는 초점이 정확하게 맞는 포커스렌즈의 위치(PF)에서 가장 큰 값을 가진다. 그리고, 포커스렌즈가 초점이 맞지 않는 위치에서 맞는 위치로 이동하는 경우 AF 데이터는 점점 증가하며, 초점이 맞는 위치를 지나면 점점 감소한다.

종래 촬영장치는 AF 데이터가 증가하는 방향으로 포커스렌즈를 이동시키다가, AF 데이터가 감소되면 AF 데이터가 가장 큰 값을 갖는 위치로 이동시키는 방법으로 초점을 맞추고 있다.

상기와 같은 방법으로 줌렌즈를 고배율로하여 소정거리(예컨대, 1m 또는 무한대)에 위치한 피사체를 촬영하고 있는 중에 텔레 매크로 영역 내에 피사체가 나타나게 되면, 도 2에 도시된 바와 같이, AF 데이터의 변화는 거의 나타나지 않는다. 도 2에서, 실선으로 표기된 곡선은 목표거리에 위치한 피사체를 촬영하고 있는 중에 텔레 매크로 내에 피사체가 나타난 경우의 AF 데이터의 변화량을 나타낸 것이며, 점선으로 표기된 곡선은 텔레 매크로 내에 존재하는 피사체가 제거된 경우의 AF 데이터의 변화량을 나타낸 것이다.

상기와 같이 종래에는 AF 데이터의 변화량이 거의 없는 경우, 즉 피크점(peak point)를 찾기 어려운 경우 초점을 맞추기 위해 포커스렌즈가 이동한 위치 중 AF 데이터가 가장 큰 위치(A지점)에 포커스렌즈를 고정시키는 방식으로 초점을 조절하였다. 포커스렌즈를 A지점으로 재 이동시키고 있는 중에 피사체에 변화가 생겨 텔레 매크로 영역 내에 위치한 피사체가 제거되면, AF 데이터는 도 2에서 점선으로 표기된 곡선과 같이 변화량을 갖는다. 이 경우, 실제 초점이 맞는 위치는 B지점이 된다.

그런데, 종래에는 피사체 변화를 고려하지 않고 있기 때문에, 실제 초점이 맞는 위치는 B지점임에도 불구하고 포커스렌즈는 A지점로 이동하게 된다. 즉, 포커스렌즈는 실제 초점이 맞는 위치인 B지점이 아닌, 초점을 맞추기 위해 이동한 위치 중 AF 데이터가 가장 큰 위치인 A지점에 고정된다.

이와 같이, 종래 자동 초점 제어방법에 의하면 포커스렌즈의 초점을 정확히 맞추기 어려우므로, 촬영장치의 자동 초점 제어 성능이 저하되는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 포커스렌즈의 초점 조절을 위한 자동 초점 데이터가 불안정한 경우 시 피사체의 변동여부를 확인하여 포커스렌즈의 초점 위치를 변경시킴으로써 정확한 초점 조절이 가능하도록 한 촬영장치의 자동 초점 조절방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 피사체와의 거리에 대응하여 포커스렌즈의 초점을 자동으로 조절하는 촬영장치의 자동 초점 조절방법은, 상기 포커스렌즈를 제1위치로부터 제2위치로 이동시키면서 촬상대상 피사체와 초점이 맞는 위치를 검색하는 단계; 상기 피사체와의 초점이 맞는 위치가 검색되지 않으면, 상기 포커스렌즈를 상기 제1위치 및 상기 제2위치 사이의 제3위치로 이동시키는 단계; 상기 포커스렌즈를 상기 제2위치로부터 상기 제3위치로 이동시키는 동안 상기 피사체의 변화유무를 판단하는 단계; 및 상기 피사체에 변화가 발생한 것으로 판단되면 초점위치가 변동된 것으로 판단하여 상기 제3위치로의 이동을 중지시키고, 초점위치 검색동작을 수행시키는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 제3위치는 상기 제1위치 및 상기 제2위치 사이의 위치 중 자동 초점 데이터가 피크값을 갖는 위치이다.

바람직하게는, 상기 제3위치에 대응되는 제1자동초점데이터와 상기 포커스렌즈를 상기 제3위치로 이동시키는 동안 입력되는 제2자동초점데이터를 비교하는 단계를 더 포함하며, 상기 판단단계는 상기 제2자동초점데이터가 상기 제1자동초점데이터보다 소정 레벨이상 큰 것으로 판단되는 경우 상기 피사체에 변화가 발생한 것으로 판단한다.

상기 피사체에 변화가 발생하지 않은 것으로 판단되면, 상기 포커스렌즈를 상기 제3위치에 고정시킨 후 상기 자동 초점 데이터의 변화를 확인하여 초점 위치 변동여부를 감시하는 동작을 수행하는 단계를 더 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동초점 조절기능을 갖는 촬영장치에 대한 블록도이다.

도 3을 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 방향 또는 텔레 방향으로 이동시키는 줌모터(130)의 구동을 제어한다.

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

CCD(140)는 렌즈부(110)를 통해 입사되는 피사체의 광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 촬상소자이다.

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)로부터 포커스렌즈(114)의 초점을 자동으로 맞추기 위한 AF(Auto Focus) 데이터를 추출하는 ODM(Optical Detection Module)을 구비한다. ODM(172)은 AF 데이터를 추출하기 위해 밴드패스필터(Band Pass Filter) 및 적분기를 포함하고 있다. ODM(172)에 의해 추출된 AF 데이터는 제어부(190)로 인가된다.

저장부(180)에는 촬영장치(100)의 기능을 구현하는 데 필요한 각종 제어 프로그램을 저장한다. 또한, 저장부(180)에는 포커스렌즈(114)의 초점을 맞추기 위해 포커스렌즈(114)가 이동한 위치에 대응되는 AF 데이터가 저장된다.

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.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촬영장치의 자동 초점 조절방법을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 도 3에 도시된 촬영장치의 자동 초점 조절방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이고, 도 5는 도 4의 자동 초점 조절방법을 설명하기 위해 도시한 그래프이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 먼저, 제어부(190)는 포커스렌즈(114)를 설정된 제1위치(a)로부터 제2위치(b)로 순차적으로 이동시키도록 포커스모터 구동부(122)를 제어한다(S210). 여기서, 포커스렌즈(114)의 초기위치인 제1위치 및 제2위치는 줌렌즈(112)의 위치에 따라 적응적으로 가변 된다.

제어부(190)는 포커스모터(135)에 의해 구동되는 포커스렌즈(114)의 이동 위치에 대응하여 DSP(170)의 ODM(172)으로부터 입력되는 AF 데이터의 증감여부를 확인하여 피사체와 초점이 맞는 위치가 존재하는지를 판단한다(S220).

S220 단계에서 포커스렌즈(114)를 설정된 제1위치(a)로부터 제2위치(b)로 이동시키는 동안 초점이 맞는 위치가 존재하는 것으로 판단되면, 제어부(190)는 일반적인 초점 조절 동작을 수행시킨다(S230). 즉, 제어부(190)는 포커스렌즈(114)를 AF 데이터가 증가하는 방향으로 이동시키다가, AF 데이터가 감소되면 AF 데이터가 피크값을 갖는 위치로 이동시키는 방식으로 포커스렌즈(114)의 초점을 조절한다.

한편, S220 단계에서 포커스렌즈(114)를 설정된 제1위치(a)로부터 제2위치(b)로 이동시키는 동안 초점이 맞는 위치가 존재하지 않는 것으로 판단되면, 즉, AF 데이터의 변화량이 거의 없는 것으로 판단되면, 제어부(190)는 포커스렌즈(114)를 제1위치(a)와 제2위치(b) 사이의 위치 중 AF 데이터가 피크값(peak to peak)을 갖는 위치인 제3위치(c)로 재 이동시키도록 포커스모터 구동부(122)를 제어한다(S240).

그리고, 제어부(190)는 포커스모터(135)를 역회전시켜 제2위치(b)에 위치한 포커스렌즈(114)를 제3위치(c)로 재 이동시키는 동안 촬상대상 피사체에 변화가 발생했는지를 판단하기 위해, 제3위치(c)에 대응되는 AF 데이터(이하 "제1AF 데이터"라 칭함)와 현재 ODM(172)으로부터 입력받은 AF 데이터(이하 "제2AF 데이터"라 칭함)를 비교한다(S250).

상기 비교결과 제2AF 데이터가 제1AF 데이터보다 소정레벨(예컨대, 2배) 이상 크지 않은 것으로 판단되면(S260), 제어부(190)는 포커스렌즈(114)를 제3위치 (c)에 고정시킨 뒤 AF 데이터를 확인하여 초점위치 변동유무를 감시하는 동작을 수행한다(S270). 이에 따라 촬영장치(100)는 초점위치 변동유무를 감시하는 감시모드로 동작된다. 여기서, 소정레벨은 피사체의 변동여부를 판단하기 위해 실험치에 의해 설정된 값이다.

이와 달리, 상기 비교결과 제2AF 데이터가 제1AF 데이터보다 소정레벨(예컨대, 2배) 이상 큰 것으로 판단되면, 제어부(190)는 포커스렌즈(114)를 제3위치(c)로 이동시키는 중에 피사체에 변화가 생긴 것으로 판단하여, 포커스렌즈(114)의 이동을 중지시키고 새로운 초점 위치를 검색하기 위한 동작을 수행시킨다(S280). 이를 위해, 제어부(190)는 포커스렌즈(114)를 지그재그(zigzag)로 이동시키도록 포커스모터 구동부(122)를 제어하며, 포커스렌즈(114) 이동에 대응하여 ODM(172)으로부터 출력되는 AF 데이터를 확인하여 포커스렌즈의 이동방향을 판단한다. 이 때, 포커스렌즈(114)의 이동방향은 AF 데이터가 증가하는 방향이 된다.

포커스렌즈(114)의 이동방향이 결정되면, 제어부(190)는 포커스렌즈(114)를 AF 데이터가 증가하는 방향으로 이동시키도록 포커스모터 구동부(122)를 제어하며, 이에 대응하여 ODM(172)으로부터 출력되는 AF 데이터를 확인하여 AF 데이터가 피크값을 갖는 제4위치(d)를 검출한다. AF 데이터가 피크값을 갖는 제4위치(d)가 검출되면, 포커스렌즈(114)를 피크값을 갖는 제4위치(d)로 이동시킨다. 그리고, 제어부(190)는 포커스렌즈(114)를 전후로 소정 스탭 이동시켜 현재위치가 피크값을 갖는 제4위치(d)가 맞는지를 확인한 후, AF 데이터를 확인하여 초점위치 변동유무를 감시하는 동작을 수행시킨다(S290).

본 발명에 따른 자동 초점 조절 방법은, AF 데이터가 불안정한 경우, 예를 들면, 소정 거리(예컨대, 1m)에 존재하는 피사체를 타겟(target)으로 촬영하고 있는 중에 텔레 매크로(tele macro) 범위 내에 새로운 피사체가 나타나 초점을 맞추고 있는 중에 피사체의 변화로 초점 위치가 변경되는 경우에 적용하는 것이 바람직하다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 촬영장치의 자동 초점 조절방법에 의하면, AF 데이터가 불안정한 경우 자동 초점 조절시 피사체 변화를 고려하여 초점 위치를 변경함으로써 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

피사체와의 거리에 대응하여 포커스렌즈의 초점을 자동으로 조절하는 촬영장치의 자동 초점 조절방법에 있어서,

상기 포커스렌즈를 제1위치로부터 제2위치로 이동시키면서 촬상대상 피사체 와 초점이 맞는 위치를 검색하는 단계;

상기 피사체와의 초점이 맞는 위치가 검색되지 않으면, 상기 포커스렌즈를 상기 제1위치 및 상기 제2위치 사이의 제3위치로 이동시키는 단계;

상기 포커스렌즈를 상기 제2위치로부터 상기 제3위치로 이동시키는 동안 상기 피사체의 변화유무를 판단하는 단계; 및

상기 피사체에 변화가 발생한 것으로 판단되면 초점위치가 변동된 것으로 판단하여 상기 제3위치로의 이동을 중지시키고, 초점위치 검색동작을 수행시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영장치의 자동 초점 조절방법.
제 1항에 있어서,

상기 제3위치는 상기 제1위치 및 상기 제2위치 사이의 위치 중 자동 초점 데이터가 피크값을 갖는 위치인 것을 특징으로 하는 촬영장치의 자동 초점 조절방법.
제 1항에 있어서,

상기 제3위치에 대응되는 제1자동초점데이터와 상기 포커스렌즈를 상기 제3위치로 이동시키는 동안 입력되는 제2자동초점데이터를 비교하는 단계;를 더 포함하며,

상기 판단단계는, 상기 제2자동초점데이터가 상기 제1자동초점데이터보다 소정 레벨이상 큰 것으로 판단되는 경우 상기 피사체에 변화가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 촬영장치의 자동 초점 조절방법.
제 1항에 있어서,

상기 피사체에 변화가 발생하지 않은 것으로 판단되면, 상기 포커스렌즈를 상기 제3위치에 고정시킨 후 상기 자동 초점 데이터의 변화를 확인하여 초점 위치 변동여부를 감시하는 동작을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영장치의 자동 초점 조절방법.