KR20060063600A - 자동초점 제어장치 및 자동초점 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 점광원을 포함하는 피사체에서도 확실하게 초점위치로 렌즈를 제어할 수 있는 자동초점 제어방법 및 자동초점 제어장치를 제공한다. 이를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 영상신호의 고주파성분 레벨을 추출하고 이 영상신호의 고주파성분 레벨의 절댓값을 적분하여 AF 평가값을 취득함과 동시에 영상신호의 휘도 레벨을 검출하고 이 영상신호의 휘도 레벨에 상당하는 BR 평가값을 취득한다. 하이라이트의 피사체를 포함하지 않은 경우에는, 휘도신호 레벨에서 얻어지는 BR 평가값은 대략 일정해지는데 반해 하이라이트의 피사체를 포함한 피사체의 경우에는 BR 평가값은 AF 평가값과 동일하게 변화되어간다. BR 평가값을 사용하여 AF 평가값의 신뢰성을 판단하고 신뢰성이 높은 AF 평가값을 사용하여 합초를 제어한다.

Description

자동초점 제어장치 및 자동초점 제어방법{Automatic focusing control apparatus and method for controlling automatic focusing}

도 1은, 본 발명을 적용할 수 있는 디지털 카메라의 구성을 도시한 블록도이다.

도 2는, AF 평가값과 BR 평가값의 관계를 도시한 그래프이다.

도 3은, 본 발명이 적용된 AF 검출회로의 일례의 블록도이다.

도 4는, 본 발명이 적용된 AF 검출회로에서의 검색영역의 설명도이다.

도 5는, 본 발명이 적용된 AF 검출회로의 동작 설명에 사용하는 흐름도이다.

도 6은, 본 발명이 적용된 AF 검출회로에서의 AF 검색의 설명에 사용하는 그래프이다.

도 7은, 본 발명이 적용된 AF 검출회로에서의 신뢰성 평가값의 산출 설명에 이용하는 그래프이다.

도 8은, 종래의 AF 검출회로의 일례의 블록도이다.

도 9는, 종래의 AF 검출회로의 설명에 사용하는 파형도이다.

도 10은, 종래의 AF 검출회로의 설명에 사용하는 파형도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

3: 포커스렌즈 4: 촬상소자

7: 포커스모터 15: 제어회로

19: AF 검출회로 51: 하이패스 필터

52: 휘도값 적분 회로 53: 절댓값 회로

54: 적분 회로

본 발명은 화상의 고주파성분을 추출해 합초(合焦)의 정도(초점이 맞는지의 정도)를 평가하는 평가값을 취득하여 합초점을 구하도록 한 자동초점 제어방법 및 자동초점 제어장치에 관한 것으로서, 특히 점광원에서의 AF 평가값의 오검출 개선에 관한 것이다.

디지털 카메라에서는 영상신호의 고주파성분 레벨을 추출하고, 이 영상신호의 고주파성분 레벨의 절댓값을 적분하여 AF(Automatic Focus) 평가값을 얻고 이 AF 평가값이 최대가 되는 포커스렌즈의 위치를 합초점으로서 검색하여 이 합초점의 위치에 합초시키고 있다. 이와 같은 자동초점 제어는, 합초점에서의 화상이 감도가 정밀하여 높은 주파수 성분이 많아지는 것을 이용하여 합초 제어를 행하는 것으로서, 콘트라스트 검출방식이라 불리운다.

도 8은 이와 같은 콘트라스트 검출방식의 종래의 AF 검출회로의 일례를 도시하는 것이다. 도 8에서 촬상소자로부터 얻어진 영상신호는 하이패스 필터(101)에 공급된다. 하이패스 필터(101)에서 영상신호의 고주파성분이 추출된다. 하이패스 필터(101)의 출력신호가 절댓값 회로(102)를 통해 적분 회로(103)로 공급된다. 적분 회로(103)에서 영상신호의 고주파성분 레벨의 절댓값이 소정 검색영역 사이에서 적분 됨으로써 AF 평가값이 구해진다. 이와 같이 하여 구해진 AF 평가값은 제어회로(104)에 공급된다.

제어회로(104)는 포커스렌즈(미도시)를 단계적으로 이동시키면서 AF 평가값을 취득하고 AF 평가값이 최대가 되는 위치에 포커스렌즈를 위치 제어시킨다. 영상신호의 고주파성분은 합초점의 위치에서 최대가 되므로, AF 평가값이 최대가 되는 위치에 포커스렌즈를 위치 제어시킴으로써 포커스렌즈를 합초점에 위치 제어시킬 수 있다.

그러나 상기 종래의 콘트라스트 검출방식의 합초 제어에서는 고휘도의 물체나 야경의 점광원으로 초점을 오검출한다는 문제가 있다.

즉 합초점에서 영상신호의 고주파성분 레벨이 최대가 되는 것은, 하이라이트(휘도레벨이 포화된 화상)을 포함하지 않는 피사체의 경우이다. 고휘도의 물체나 야경의 점광원과 같이 하이라이트를 포함하는 피사체의 경우에는 합초점으로 영상신호의 고주파성분 레벨이 최대가 되는 것만은 아니다. 이에 대해 도 9 및 도 10을 사용하여 설명하기로 한다.

도 9 및 도 10은 점광원과 같은 하이라이트를 포함하는 피사체를 촬영했을 때의 AF 검출회로의 각 부의 파형을 도시한 것이다. 도 9는 합초상태를 나타내고 도 10은 비합초상태를 나타낸다.

점광원을 포함한 화상은, 점광원의 부분은 과다노출의 하이라이트가 되고 합 초상태에서는 도 9(A)에 도시한 작은 면적의 하이라이트가 된다. 이에 반해 비합초상태가 되면 도 10(A)에 도시한 바와 같이 하이라이트의 부분이 증가한다.

도 9에 도시한 합초상태에서는, 영상신호가 도 9(B)에 도시한 바와 같이 되고, 이 영상신호로부터 하이패스 필터(101)에 의해 고주파성분을 추출하면 도 9(C)에 도시한 바와 같이 되고, 절댓값 회로(102)에 의해 이 영상신호의 고주파성분의 절댓값을 취하면 도 9(D)에 도시한 바와 같이 되고, 적분 회로(103)에 의해 이것을 적분하여 AF 평가값을 구하면 도 9(E)에 도시한 바와 같이 된다.

이에 반해 도 10에 도시한 비합초상태에서는, 영상신호가 도 10(B)에 도시한 바와 같이 되고, 이 영상신호로부터 하이패스 필터(101)에 의해 고주파성분을 추출하면 도 10(C)에 도시한 바와 같이 되고, 절댓값 회로(102)에 의해 이 영상신호의 고주파성분의 절댓값을 취하면 도 10(D)에 도시한 바와 같이 되고, 적분회로(103)에 의해 이것을 적분하여 AF 평가값을 구하면 도 10(E)에 도시한 바와 같이 된다.

이와 같이 점광원과 같은 하이라이트를 포함하는 화상의 경우에는 비합초상태일 때가 합초상태일 때보다도 하이라이트 부분의 면적이 넓어진다. 그 결과 비합초임에도 불구하고 AF평가 위치가 커지는 현상이 발생한다. 이와 같은 상태에서 초점정보에 따라 핀트를 맞추면 핀트가 맞지 않는 실패한 촬영이 되어버린다.

따라서 일본특개공보 제2001-141989호에서는, 휘도분포를 검출하고 이 휘도분포에 의해 적분값과 피크값을 절환하도록 한 것이 제안되어 있다.

일본특개공보 제2001-141989호에 개시된 바로는, 상기 초점정보 이외에 영상신호로부터 추출된 고주파성분의 적분영역 내에서의 최대값을 이용하여 야경과 같 은 조건에는 피크 초점정보에 따라 핀트를 맞추도록 하여 이 문제를 해결하고 있다. 이에 따르면 초점정보를 검출하는 영역 내에, 핀트가 어긋난 상태의 하이라이트부부터 핀트가 맞는 상태의 하이라이트부까지 포함하는 경우에는 피크 초점정보가 기대한 대로의 초점정보가 될 수 있다.

그러나 그 밖의 경우, 예를 들어 피크 초점정보의 검출영역 내로, 핀트의 이동에 따라 확대되는 하이라이트부가 들어온 경우, 핀트가 어긋난 피크 초점정보가 핀트가 맞는 피크 초점정보보다 큰 값이 되기 때문에 피크 초점정보로 핀트를 맞춰도 핀트가 어긋난 실패한 촬영이 되어버린다.

점광원에 비해 여유가 있는 비교적 큰 검출영역에서 초점정보를 취득하는 경우에는 문제는 거의 없지만 비교적 잘게 세분화된 멀티윈도우에서는 점광원의 문제를 해결할 수 없는 경우가 많다. 또 피크 초점정보를 얻으려면 고주파성분의 추출회로와 적분 회로 외에 핀트가 어긋난 회로를 미리 준비할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하는 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 점광원을 포함하는 피사체에서도 확실히 합초위치로 렌즈를 제어할 수 있는 자동초점 제어방법 및 자동초점 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 청구항 1에 관한 자동초점 제어장치는, 촬상소자로부터 영상신호를 일어내는 촬상수단과, 합초상태를 나타내는 신호를 영상신호로부터 추출하고, 상기 합초상태를 나타내는 신호를 화상의 소정 영역에 대해 적분하 여 AF 평가값을 검출하는 AF 평가값 검출수단과, 상기 소정 영역과 동일 영역 또는 소정 영역을 포함하는 영역의 휘도 레벨에 상당하는 BR 평가값을 검출하는 BR 평가값 검출수단과, 렌즈를 이동시키면서 AF 평가값 및 BR 평가값 모두를 취득하고 상기 취득한 BR 평가값의 특성에 따라 AF 평가값의 신뢰성을 판단하기 위한 신뢰성 평가값을 산출하고, 상기 산출한 신뢰성 평가값의 결과, 상기 취득한 AF 평가값이 소정값 이상의 신뢰성을 가지고 있다고 판단된 경우 상기 취득한 AF 평가값에 따라 합초를 제어하는 제어수단을 갖도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1의 발명에서 신뢰성 평가값은, BR 평가값의 변화가 적은 경우 AF 평가값의 신뢰성이 높아지고, BR 평가값의 변화가 큰 경우 AF 평가값의 신뢰성이 낮아지는 특성의 함수에 의해 구하도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은, 청구항 1의 발명에서 제어수단은, 신뢰성 평가값을 산출한 결과, 취득한 AF 평가값의 신뢰성이 소정값 이하라고 판단된 경우 다른 검색영역에 옮겨 합초 제어하도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명은, 청구항 3의 발명에서 모든 검색영역에서 신뢰성 평가값을 산출한 결과, 취득한 AF 평가값의 신뢰성이 소정값 이하라고 판단된 경우 합초 불가능인 것을 나타내는 경고를 행하도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 관한 자동초점 제어방법은, 렌즈를 이동시키면서 촬상소자로부터 영상신호를 읽어내는 공정과, 영상신호로부터 합초상태를 나타내는 신호를 추출하고, 이 합초상태를 나타내는 신호를 화상의 소정 영역에 대해 적분하여 AF 평가값을 취득함과 동시에, 소정 영역과 동일 영역 또는 소정 영역을 포함하는 영역에 대 해 휘도 레벨을 적분하여 BR 평가값을 취득하는 공정과, 취득한 BR 평가값의 특성에 따라 AF 평가값의 신뢰성을 판단하기 위한 신뢰성 평가값을 산출하는 공정과, 산출한 신뢰성 평가값의 결과, 취득한 AF 평가값이 소정값 이상의 신뢰성을 갖고 있다고 판단된 경우 취득한 AF 평가값에 따라 합초를 제어하는 공정을 포함하도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 발명은, 청구항 5의 발명에서 신뢰성 평가값은, BR 평가값의 변화가 적은 경우 AF 평가값의 신뢰성이 높아지고, BR 평가값의 변화가 큰 경우 AF 평가값의 신뢰성이 낮아지는 특성의 함수에 의해 구하도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 7의 발명은, 청구항 5의 발명에서 제어수단은, 신뢰성 평가값을 산출한 결과, 취득한 AF 평가값의 신뢰성이 소정값 이하라고 판단된 경우 다른 검색영역으로 옮겨 합초를 제어하도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 8의 발명은, 청구항 7의 발명에서 모든 검색영역에서 신뢰성 평가값을 산출한 결과, 취득한 AF 평가값의 신뢰성이 소정값 이하라고 판단된 경우 합초가 불가능인 것을 나타내는 경고를 행하도록 한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시 예에 대해 도면을 참조하면서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명이 적용할 수 있는 디지털 카메라의 전체 구성을 도시한 블록도이다. 도 1에서 1은 줌렌즈, 2는 아이리스, 3은 포커스렌즈이다.

줌렌즈(1)의 위치는 줌모터(5)에 의해 이동 가능하도록 되어 있다. 아이리스(2)의 개방도는 아이리스 모터(6)에 의해 제어 가능하도록 되어 있다. 포커스렌즈(3)의 위치는 포커스모터(7)에 의해 제어 가능하도록 되어 있다. 줌렌즈(1), 아이 리스(2), 포커스렌즈(3)를 통과한 피사체상광(被寫體象光)은 촬상소자(4)의 수광면에 결상된다.

촬상소자(4)는 그 수광면에 결상된 피사체상광을 광전변환한다. 촬상소자(4)로는 CCD(Charge Coupled Device) 촬상소자나 CMOS(Complementary MOS) 촬상소자가 사용된다. 촬상소자의 앞면에는 색필터가 배열되어 있다. 색필터의 배열의 구성으로는 R(레드), G(그린), B(블루)의 원색계 필터를 사용하는 경우와, Cy(시안), Mg(마젠타),Ye(옐로우)의 보색계 필터를 사용하는 경우가 있다. 촬상소자(4)는 타이밍 발생기(8)로부터의 타이밍 신호에 의해 구동된다.

촬상소자(4)의 출력신호는 CDS(Corelated Double Sampling) 및 AGC(Automatic Gain Control)회로(9)를 통해 A/D(Analog to Digital) 컨버터(10)에 공급된다. A/D 컨버터(10)에 영상신호가 디지털화 된다. A/D 컨버터(10)의 출력신호는 화상입력 컨트롤러(11)을 통해 입력된다.

제어회로(15)는 디지털 카메라 전체를 제어하고 있다. 제어회로(15)에는 셔터스위치(16), 줌 스위치(17), 기록/재생 스위치(18) 등에서 입력신호가 주어진다. 또 제어회로(15)로부터는 줌렌즈(1)를 이동시키기 위한 줌 구동신호, 포커스렌즈(3)를 이동시키기 위한 초점 구동신호, 아이리스(2)를 개폐시키기 위한 아이리스 구동신호, CDS 및 AGC 회로의 게인을 제어하기 위한 게인 제어신호가 출력된다.

AF(Automatic Focus) 검출회로(19)는 초점 제어를 수행하기 위해 영상신호의 고주파성분 레벨을 검출하는 것이다. 즉 합초점에서는 영상신호의 고주파성분 레벨이 커짐으로써, 영상신호의 고주파성분 레벨을 검출하면 합초상태를 판단할 수 있 다. AF 검출회로(19)에 의해 영상신호의 고주파성분 레벨이 검출되고 이 영상신호의 고주파성분 레벨이 소정의 검색영역 사이에서 적분되어 AF 평가값이 구해진다. AF 검출회로(19)에서 구해진 AF 평가값이 제어회로(15)에 공급된다. 제어회로(15)는 이 AF 평가값에 따라 모터 드라이버(21)를 통해 포커스모터(7)에 포커스 구동신호를 주고 포커스렌즈(3)를 합초점의 위치로 제어한다. 또 본 발명이 적용된 AF 검출회로(19)에서는 이하 설명하는 바와 같이 영상신호의 휘도레벨(Brightness)이 검출되고, 이 영상신호의 휘도레벨을 적분하여 BR 평가값이 구해지며 이 BR 평가값에 의해 AF 평가값의 신뢰성이 판단된다.

AE(Automatic Exposure)및 AWB(Automatic White Balance) 검출회로(20)는, 노광 및 화이트밸런스를 수행하기 위해 영상신호 레벨을 검출하는 것이다. AE 및 AWB 검출회로(20)에 의해 영상신호 레벨이 검출되고, 노광 제어신호 및 화이트밸런스 신호가 형성된다. 이 노광 제어신호 및 화이트밸런스 제어신호가 제어회로(15)에 공급된다. 이 노광 제어신호에 따라 제어회로(15)에서 아이리스 구동신호가 출력됨과 동시에 게인 설정신호가 출력된다. 제어회로(15)로부터의 아이리스 구동신호가 모터 드라이버(22)를 통해 아이리스 모터(6)에 공급되어 소정의 신호레벨이 되도록 아이리스(2)의 개방도가 제어된다. 또 제어회로(15)로부터의 게인 제어가 CDS 및 AGC 회로(9)에 공급되어 소정의 신호레벨이 되도록 CDS 및 AGC 회로(9)의 게인이 제어된다. 또 AE 및 AWB 검출회로(20)로부터의 화이트밸런스 제어신호에 응해 화상 신호 처리회로(24)에서 3원색 신호의 게인이 제어된다.

줌 스위치(17)를 조작함으로써 줌렌즈(1)를 이동시킬 수 있다. 즉 줌 스위치 (17)가 조작되면 이에 따라 제어회로(15)로부터 줌 구동신호가 출력된다. 이 줌 구동 신호가 모터 드라이버(23)를 통해 줌모터(5)에 공급되고 줌렌즈(1)가 이동된다.

기록/재생 스위치(18)를 조작함으로써 기록모드와 재생모드를 설정할 수 있다. 기록모드로 설정되어 있을 때에는 촬상소자(4)의 출력신호는 CDS 및 AGC 회로(9)를 통해 A/D 컨버터(10)에서 디지털화된 후 화상신호 처리회로(24)에 공급된다. 화상신호 처리회로(24)에서 감마 보정, 엣지 강조, 화이트밸런스 등의 화상처리가 이루어진다. 이 영상신호는 비디오 인코더(25)에 공급된다. 비디오 인코더(25)에 컴포넌트 컬러 비디오신호가 형성되고 이 컬러 비디오신호가 VRAM(Video RAM)(30)에 전개된다. 이 컬러 비디오신호가 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 화상 표시장치(29)에 공급되고 화상 표시장치(29)에 촬영중인 모니터 화상이 표시된다.

화상을 촬영하는 경우에는 셔터 스위치(16)가 눌려진다. 셔터 스위치(16)가 눌려지면 타이밍 발생기(8)로 셔터신호가 보내지고 그 때의 화상이 촬상소자(4)에 획득된다. 그리고 이 때의 1화면분의 화상신호가 메모리(12)에 축적된다.

메모리(12)에 획득된 1화면분의 화상신호는, 화상신호 처리회로(24)에서 화상처리된 후 화상 압축/신장회로(26)에 공급된다. 화상 압축/신장회로(26)에서 화상데이터가 압축 부호화된다. 화상데이터의 압축방식으로는, 예를 들면 JPEG(Joint Photographic Experts Group)가 사용된다. JPEG는 DCT(Discrete Cosine Transform)을 사용하여 화상 압축하기 위한 규격이다. 더욱이 화상데이터의 압축방식은 JPEG에 한정되지 않는다.

압축 부호화된 화상신호는 미디어 컨트롤러(31)를 통해 기록미디어(32)에 공 급되어 기록미디어(32)에 기록된다. 기록미디어(32)로는 플래시 메모리를 사용한 카드형의 착탈 가능한 메모리가 사용된다. 또 이 예에서는 기록미디어(32)로서 메모리카드를 사용하고 있는데 이에 한정되지는 않는다. 화상신호를 내장한 비휘발성 메모리에 기록하거나 자기 테이프나 자기 디스크, 광디스크 등에 기록해도 좋다.

재생시에는 기록/재생 스위치(18)가 재생측으로 조작된다. 기록/재생 스위치(18)가 재생측으로 조작되면 재생모드로 설정된다. 재생모드에서는 기록미디어(32)의 화상파일이 열리고 화상데이터가 읽어내어진다. 기록미디어(32)에서 읽어내어진 화상데이터는 화상 압축/신장회로(26)에 공급된다. 화상 압축/신장회로(26)에 의해 화상신호가 신장 처리된다. 화상 압축/신장회로(26)의 출력이 비디오 인코더(25)에 공급된다. 비디오 인코더(25)의 출력신호가 화상 표시장치(29)에 공급되어 화상 표시장치(29)에 재생 화상이 표시된다.

다음으로 본 발명이 적용된 AF 검출회로(19)에 대해 상세히 설명하기로 한다. 상기와 같이 본 발명이 적용된 AF 검출회로(19)에서는 영상신호의 고주파성분 레벨을 추출하고, 이 영상신호의 고주파성분 레벨을 소정의 검색영역 사이에서 적분하여 AF 평가값을 구하고 AF 평가값이 최대가 되도록 렌즈를 위치 제어 시킴으로써 합초를 제어한다. 그러나 하이라이트의 피사체를 포함하는 피사체의 경우에는 합초 위치에서 멀어지면 피사체의 면적이 커지고 그만큼 고주파성분 레벨의 적분값이 커져 AF 평가값의 신뢰성이 낮아진다.

그래서 본 발명이 적용된 AF 검출회로(19)에서는 영상신호의 휘도레벨을 검출하고 이 영상신호의 휘도레벨을 적분하여 BR 평가값을 구하고 이 BR 평가값을 사 용하여 AF 평가값의 신뢰성을 판단하도록 되어 있다. 더욱이 BR 평가값의 산출방법은 상기 적분에 의한 방법 이외에도 소정값 이상의 휘도레벨로 되어 있는 픽셀수를 검지하는 방법이나 영역 내의 휘도레벨의 피크값을 검지하는 방법 등에 의해도 좋다.

이하에서는 상기와 같이 영상신호의 휘도레벨을 검출하고 이 영상신호의 휘도레벨로부터 BR 평가값을 얻음으로써 AF 평가값의 신뢰성을 판단할 수 있는 것에 대해 설명하기로 한다.

도 2(A)및 도 2(B)는 포커스렌즈(2)의 렌즈위치와 AF 평가위치 및 BR 평가값과의 관계를 도시한 것으로서, 도 2(A)는 하이라이트의 피사체를 포함하지 않는 경우를 나타내고, 도 2(B)는 하이라이트인 피사체를 포함하는 경우를 나타낸다. 도 2(A)및 도 2(B)에서, 횡축은 포커스렌즈(3)의 위치를 가리키고 FAR는 무한히 먼 위치를 가리키고, MOD는 가장 가까운 거리의 위치를 가리킨다. 종축은 AF 평가값 및 BF 평가값을 나타내고 있다. 또 곡선(A1) 및 (A2)는 AF 평가값의 특성을 나타내고, 곡선(B1) 및 (B2)는 BR 평가값의 특성을 나타내고 있다.

도 2(A)에 도시한 바와 같이 하이라이트의 피사체를 포함하지 않은 경우에는 합초점에서는 선명한 화상이 되고 화상의 고주파성분 레벨이 최대가 되는 점에서, AF 평가값(곡선(A1))은 합초점에서 최대가 되고, 합초점에서 멀어짐에 따라 작아지는 특성을 나타낸다. 그리고 BR 평가값(곡선(B1))은 노광 제어에 의해 영상신호의 휘도 레벨이 일정해지도록 제어되기 때문에 합초점과는 상관없이 거의 일정해진다.

이에 반해 도 2(B)에 도시한 바와 같이, 점광원과 같이 하이라이트의 피사체 를 포함하는 피사체의 경우에는 합초위치에서 벗어나더라도 하이라이트의 부분 면적이 커지기 때문에 화상의 고주파성분 레벨이 도리어 커지고 AF 평가값(곡선(A2))은 합초점에서 벗어나더라도 상승하는 경우가 있다. 또 하이라이트의 부분은 노광 제어 범위 밖이기 때문에 합초위치에서 벗어나 하이라이트의 부분 면적이 증가하면 그에 따라 영상신호의 휘도 레벨의 적분값은 커지기 때문에 BR 평가값(곡선(B2))은 AF 평가값과 마찬가지로 변화되어간다.

이와 같이 하이라이트를 포함하지 않은 피사체의 경우와, 하이라이트를 포함한 피사체의 경우에서는 AF 평가값 및 BR 평가값은 이하에 도시한 바와 같은 특성이 된다.

(1) 하이라이트를 포함하지 않은 피사체: AF 평가값이 합초점에서 최대가 된다. BR 평가값은 대략 일정하다.

(2) 하이라이트를 포함한 피사체: AF 평가값은 합초점을 지나도 증가하는 경우가 있다. BR 평가값은 AF 평가값과 거의 동일하게 변화되어간다.

이상으로부터 BR 평가값이 대략 일정하면 하이라이트를 포함하지 않은 피사체이고 AF 평가값은 신뢰성이 높다고 판단할 수 있다. BR 평가값의 변동이 크면 하이라이트를 포함하는 피사체일 가능성이 크고 AF 평가값은 신뢰성이 낮다고 판단할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 이와 같은 원리에 기초하여 영상신호의 고주파성분 레벨을 추출하고 이 영상신호의 고주파성분 레벨의 절댓값을 적분하여 AF 평가값을 얻음과 동시에 영상신호의 휘도레벨을 검출하고, 이 영상신호의 휘도레벨을 적분하 여 BR 평가값을 얻도록 하고 이 BR 평가값을 사용하여 AF 평가값의 신뢰성을 판단하도록 되어 있다.

도 3은 본 발명이 적용된 AF 검출회로(19)의 구성을 도시한 것이다. 도 3에서 촬상소자(4)로부터 얻어진 영상신호는 하이패스 필터(51)로 공급됨과 동시에 휘도값 적분 회로(52)로 공급된다. 하이패스 필터(51)에 영상신호의 고주파성분이 추출된다. 하이패스 필터(51)의 출력신호가 절댓값 회로(53)를 통해 적분회로(54)로 공급된다. 적분회로(54)에서 영상신호의 고주파성분 레벨의 절댓값이 소정 검색영역 사이에서 적분됨으로써 AF 평가값이 구해진다. 이와 같이 하여 구해진 AF 평가치는 제어회로(15)에 공급된다.

또 휘도값 적분회로(52)에서 촬상소자(4)로부터 얻어진 영상신호의 휘도레벨이 소정의 검색영역 사이에서 적분됨으로써 BR 평가값이 구해진다. 이와 같이 하여 구해진 BR 평가값은 제어회로(15)에 공급된다.

제어회로(15)는 예를 들면 도 4에 도시한 3개의 검색영역(AR1),(AR2),(AR3)을 설정하고 각 검색영역(AR1)∼(AR3)에서 포커스렌즈(3)를 단계적으로 이동시키면서 AF 검출회로(19)로부터의 AF 평가값과 BR 평가값을 취득하고, 각 검색영역(AR1)∼(AR3)마다 BR 평가값을 사용하여 AF 평가값의 신뢰성 평가값(A1Eval)∼(A3Eval)을 구하고, 이 신뢰성 평가값(A1Eval)∼(A3Eval)으로부터 신뢰성이 높다고 판단된 검색영역의 AF 평가값을 이용하여 포커스렌즈(3)를 합초 위치로 제어하도록 되어 있다.

즉 예를 들면 중앙의 검색영역(AR2)에서의 BR 평가값에서 구한 신뢰성 평가 값(A2Eval)으로부터 신뢰성이 높은지가 판단된다. 여기에서 신뢰성이 높다고 판단되면 검색영역(AR2)에서 얻어진 AF 평가값을 사용하여 포커스렌즈(3)가 합초위치로 제어된다.

중앙의 검색영역(AR2)의 AF 평가값의 신뢰성은 낮다고 판단되면, 왼쪽의 검색영역(AR1)에서의 BR 평가값에서 구한 신뢰성 평가값(A1Eval)으로부터 신뢰성이 높은지가 판단된다. 여기에서 신뢰성이 높다고 판단되면 검색영역(AR1)에서 얻어진 AF 평가값을 사용하여 포커스렌즈(3)가 합초위치로 제어된다.

왼쪽 검색영역(AR1)의 AF 평가값은 신뢰성이 낮다고 판단되면 우측의 검색영역(AR3)에서의 BR 평가값에서 구한 신뢰성 평가값(A3Eval)으로부터 신뢰성이 높은지 여부가 판단된다. 여기에서 신뢰성이 높다고 판단되면 검색영역(AR3)에서 얻어진 AF 평가값을 사용하여 포커스렌즈(3)가 합초위치로 제어된다.

도 5는 합초 제어 처리를 나타내는 흐름도이다. 도 5에서 우선 검색영역이 「AR1」로 초기 설정된다(단계 S1). 그리고 포커스렌즈(3)가 초기위치(FAR의 위치)로 구동된다(단계 S2).

다음, 검색영역(AR1)의 AF 검색이 수행된다. AF 검색에서는 포커스렌즈(3)가 단계적으로 이동되고(단계 S3) 각 렌즈 위치에서 AF 검출회로(19)로부터 AF 평가값과 BR 평가값이 취득된다(단계 S4). 설정된 검색영역(AR1)에서의 AF 검색이 완료되었는지가 판단되고(단계 S5), 검색이 완료되지 않으면 단계 S3으로 되돌아간다. 단계 S3∼S5를 반복함으로써 도 6에 도시한 바와 같이 각 렌즈 위치에서의 AF 평가값이 취득된다.

그 후에, 단계 S5에서 FAR의 위치에서 MOD의 위치까지, 검색영역(AR1)에서의 AF 검색이 완료되었다고 판단되면 모든 검색영역(AR1)∼(AR3)의 AF 검색이 완료되었는지가 판단된다(단계 S6). 모든 검색영역의 AF 검색이 완료되지 않으면 검색영역이 「AR2」로 증가되어(단계 S7) 단계 S2로 되돌아간다.

단계 S2∼S5에서 상기한 바와 같이 검색영역(AR2)의 AF 검색이 수행된다. 그리고 단계 S5에서 검색영역(AR2)의 AF 검색이 완료되었다고 판단되면 단계 S6에서 모든 검색영역(AR1)∼(AR3)의 AF 검색이 완료되었는지 여부가 판단되고, 모든 검색영역의 AF 검색이 완료되지 않으면 단계 S7에서 검색영역이「AR3」로 증가되어 단계 S2로 되돌아간다.

단계 S2∼S5에서 상기한 바와 같이 검색영역(AR3)의 AF 검색이 수행된다. 그리고 단계 S5에서 검색영역(AR3)의 AF 검색이 완료되었다고 판단되면 단계 S6에서 모든 검색영역(AR1)∼(AR3)의 AF 검색이 완료되었는지 여부가 판단된다.

단계 S6에서, 검색영역(AR1)∼(AR3)의 모든 검색영역에서 AF 검색이 완료되었다고 판단되면 각 검색영역(AR1)∼(AR3)에서의 AF 평가값의 신뢰성 평가값(A1Eval)∼(A3Eval)이 산출된다(단계 S8).

이 예에서는 신뢰값(Fafv)와 신뢰값(Fbr)을 곱한 값(Fafv×Fbr)을 각 검색영역에서의 신뢰성 평가값(A1Eval)∼(A3Eval)로 하고 있다.

신뢰값(Fafv)는 AF 평가값으로부터 도 7(A)로 도시한 특성의 함수에 의해 구해진다. 이 함수에서는 AF 평가값이 소정의 레벨(a)보다 작을 때에는 신뢰성은 낮다고 하여 신뢰값(Fafv)를「0」으로 하고, AF 평가값이 소정의 레벨(a)보다 크면 신뢰성은 높다고 하여 신뢰값(Fafv)를「1」로 하고 있다.

신뢰값(Fbr)은 BR 평가값으로부터 이하와 같이 구해진다. 우선 취득된 BR 평가값(BRi)로부터 BR 평가값의 평균값(BRave)이 이하와 같이 구해진다.

BR 평가값의 평균값(BRave)가 요구되면 이 평균값(BRave)를 사용하여 BR 평가값의 분산값(BR Level Deflection)이 이하와 같이 구해진다.

여기에서, n: BR 평가값의 수, peakpoint: AF 평가값이 최대가 되는 점, Pixel:적분을 위한 화소수를 나타낸다.

상기와 같이 하이라이트의 광원을 포함하지 않은 피사체일 때에는 BR 평가값은 대략 일정해진다. 이 때문에 BR 평가값의 분산값은 작아진다. 이에 반해 하이라이트의 광원을 포함하는 피사체일 때에는 BR 평가값은 AF 평가값과 함께 변화한다. 따라서 BR 평가값의 분산값은 커진다.

BR 평가값의 분산값이 구해지면 도 7(B)에 도시한 특성의 함수에 의해 신뢰값(Fbr)이 구해진다.

도 7(B)에 도시한 함수에서는 BR 평가값이 대략 일정하고 BR 평가값의 분산값이 소정의 레벨(b)보다 작을 때에는 신뢰성은 높다고 하여 신뢰값(Fbr)「100」으로 한다. BR 평가값의 분산이 소정의 레벨(b)∼(c)일 때에는 BR 평가값의 분산값이 클수록 신뢰성은 낮다고 하여 신뢰값(Fbr)이「100∼0」의 사이에서 변화한다. BR 평가값의 분산이 소정의 레벨(c)보다 클 때에는 신뢰성은 낮다고 하여 신뢰값(Fbr)은「0」이 된다.

다시 도 5로 되돌아가서, 단계 S8에서 상기와 같이 하여 신뢰성 평가값(A1Eval)∼(A3Eval)이 구해지면 중앙의 검색영역(AR2)의 AF 신뢰성 평가값(A2Eval)이 소정의 임계값 레벨(TH)보다 큰지 여부가 판단된다(단계 S9).

검색영역(AR2)에서의 신뢰성 평가값(A2Eval)이 소정의 임계값 레벨(TH)보다 클 때에는 이 AF 평가값은 신뢰성이 높다고 하여 검색영역(AR2)가 선택된다(단계 S10). 그리고 검색영역(AR2)에서 얻어진 AF 평가값을 사용하여 포커스렌즈(3)를 합초점으로 이동시키는 처리가 수행되고(단계 S11), 합초처리가 종료된다.

단계 S9에서, 신뢰성 평가값(A2Eval)이 소정의 임계값 레벨(TH)보다 작을 때에는 이 검색영역에서 얻어진 AF 평가값은 신뢰성이 낮기 때문에, 합초 제어에는 사용할 수 없다. 이 경우에는 왼쪽의 검색영역(AR1)으로 옮겨지고 검색영역(AR1)에서의 신뢰성 평가값(A1Eval)이 소정의 임계값 레벨(TH)보다 큰지 여부가 판단된다(단계 S12).

검색영역(AR1)에서의 신뢰성 평가값(A1Eval)이 소정의 임계값 레벨(TH)보다 클 때에는 이 AF 평가값은 신뢰성이 높다고 하여 검색영역(AR1)이 선택된다(단계 S13). 그리고 검색영역(AR1)에서 얻어진 AF 평가값을 사용하여 포커스렌즈(3)을 합초점으로 이동시키는 처리가 수행되고(단계 S11), 합초처리가 종료된다.

단계 S12에서 신뢰성 평가값(A1Eval)이 소정의 임계값 레벨(TH)보다 작을 때에는 이 검색영역(AR1)에 얻어진 AF 평가값은 신뢰성이 낮기 때문에 합초 제어에는 사용할 수 없다. 이 경우에는 우측의 검색영역(AR3)으로 옮겨져 검색영역(AR3)에서의 신뢰성 평가값(A3Eval)이 소정의 임계값 레벨(TH)보다 큰지 여부가 판단된다(단계 S14).

검색영역(AR3)에서의 신뢰성 평가값(A3Eval)이 소정의 임계값 레벨(TH)보다 클 때에는 이 AF 평가값은 신뢰성이 높다고 판단하여 검색영역(AR3)이 선택된다(단계 S15). 그리고 검색영역(AR3)에서 얻어진 AF 평가값을 사용하여 포커스렌즈를 합초점으로 이동시키는 처리가 수행되어(단계 S11) 합초처리가 종료된다.

단계 S14에서 신뢰성 평가값(A3Eval)이 소정의 임계값 레벨(TH) 보다 작을 때에는 이 검색영역에서 얻어진 AF 평가값은 신뢰성이 낮기 때문에 합초 제어에 사용할 수 없다. 이 경우에는 합초 불가능 경고가 내려지고(단계 S16) 처리가 종료된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에서는 영상신호의 고주파성분 레벨을 추출하고, 이 영상신호의 고주파성분 레벨의 절댓값을 적분하여 AF 평가값을 얻음과 동시에 영상신호의 휘도레벨을 검출하고 이 영상신호의 휘도레벨을 적분하여 BR 평가값을 얻을 수 있도록 하고, 이 BR 평가값을 사용하여 AF 평가값의 신뢰성을 판단하고, 신뢰성이 높은 AF 평가값을 사용하여 합초를 제어하도록 되어 있 다. 이 때문에 점광원과 같은 하이라이트의 피사체인 경우에도 바르게 합초시킬 수 있다.

더욱이 상기 예에서는 이 영상신호의 휘도레벨을 적분하여 BR 평가값을 구할 때 이 휘도레벨의 적분 범위를 AF 평가값의 검색영역과 동일하게 하는데, 이 휘도레벨의 적분범위는 AF 평가값의 검색영역을 포함하고 있으면 되고 AF 평가값의 검색영역과 동일하게 하지 않아도 된다. 또 이 예에서는 3개의 검색영역을 설정하고 있는데 검색영역의 수는 이에 한정되지는 않는다. 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며 이 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변형이나 응용이 가능하다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에 의하면, 본 발명에 따르면 영상신호의 고주파성분 레벨을 추출하고, 이 영상신호의 고주파성분 레벨의 절댓값을 적분하여 AF 평가값을 얻음과 동시에 영상신호의 휘도레벨을 검출하고 이 영상신호의 휘도레벨을 적분하여 BR 평가값을 얻고 이 BR 평가값을 사용하여 AF 평가값의 신뢰성을 판단하고 있다.

즉, 하이라이트의 피사체를 포함하지 않은 경우에는 휘도신호레벨로부터 얻어지는 BR 평가값은 대략 일정해진다. 이에 반해 하이라이트의 피사체를 포함하는 피사체의 경우에는 BR 평가값은 AF 평가값과 같이 변화되어 간다. 이상으로 BR 평가값이 대략 일정하다면 하이라이트를 포함하지 않는 피사체이고 AF 평가값은 신뢰성이 높다고 판단할 수 있다. BR 평가값의 변동이 크면 하이라이트를 포함하는 피 사체일 가능성이 높고 AF 평가값은 신뢰성이 낮다고 판단할 수 있다.

이와 같이 BR 평가값을 사용하여 AF 평가값의 신뢰성을 판단하고, 신뢰성이 높은 AF 평가값을 사용하여 합초를 제어하도록 되어 있다. 이 때문에 점광원과 같은 하이라이트의 피사체인 경우에도 확실히 합초위치로 렌즈를 제어할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

1. 촬상소자로부터 영상신호를 독출하는 촬상수단;

   합초(合焦)상태를 나타내는 신호를 영상신호로부터 추출하고, 상기 합초상태를 나타내는 신호를 화상의 소정 영역에 대해 적분하여 AF 평가값을 검출하는 AF 평가값 검출수단;

   상기 소정 영역과 동일한 영역 또는 소정 영역을 포함하는 영역의 휘도레벨에 상당하는 BR 평가값을 검출하는 BR 평가값 검출수단; 및

   렌즈를 이동시키면서 AF 평가값 및 BR 평가값 모두를 취득하고, 상기 취득한 BR 평가값의 특성에 따라 AF 평가값의 신뢰성을 판단하기 위한 신뢰성 평가값을 산출하며, 상기 산출한 신뢰성 평가값의 결과 상기 취득한 AF 평가값이 소정값 이상의 신뢰성을 가지고 있다고 판단된 경우 상기 취득한 AF 평가값에 따라 합초를 제어하는 제어수단을 갖도록 한 자동초점 제어장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 신뢰성 평가값은, 상기 BR 평가값의 변화가 적은 경우 상기 AF 평가값의 신뢰성이 높아지고, 상기 BR 평가값의 변화가 큰 경우 상기 AF 평가값의 신뢰성이 낮아지는 특성의 함수에 의해 구하도록 한 것을 특징으로 하는 자동초점 제어장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어수단은, 상기 신뢰성 평가값을 산출한 결과, 취득한 AF 평가값의 신뢰성이 소정값 이하라고 판단된 경우 다른 검색영역으로 옮겨 합초 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 자동초점 제어장치.
4. 제3항에 있어서,

   모든 검색영역에서 상기 신뢰성 평가값을 산출한 결과, 취득한 AF 평가값의 신뢰성이 소정값 이하라고 판단된 경우 합초 불가능인 것을 나타내는 경고를 행하도록 한 것을 특징으로 하는 자동초점 제어장치.
5. 렌즈를 이동시키면서 촬상소자로부터 영상신호를 읽어내는 공정;

   상기 영상신호로부터 합초상태를 나타내는 신호를 추출하고, 상기 합초상태를 나타내는 신호를 화상의 소정 영역에 대해 적분하여 AF 평가값을 취득함과 동시에, 상기 소정 영역과 동일한 영역 또는 상기 소정 영역을 포함하는 영역에 대해 휘도레벨을 적분하여 BR 평가값을 취득하는 공정;,

   상기 취득한 BR 평가값의 특성에 따라 AF 평가값의 신뢰성을 판단하기 위한 신뢰성 평가값을 산출하는 공정; 및

   상기 산출한 신뢰성 평가값의 결과, 상기 취득한 AF 평가값이 소정값 이상의 신뢰성을 갖고 있다고 판단된 경우 상기 취득한 AF 평가값에 따라 합초를 제어하는 공정을 포함하도록 한 자동초점 제어방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 신뢰성 평가값은, 상기 BR 평가값의 변화가 적은 경우 상기 AF 평가값의 신뢰성이 높아지고, 상기 BR 평가값의 변화가 큰 경우 상기 AF 평가값의 신뢰성이 낮아지는 특성의 함수에 의해 구하도록 한 것을 특징으로 하는 자동초점 제어방법.
7. 제5항에 있어서,

   상기 제어수단은, 상기 신뢰성 평가값을 산출한 결과, 취득한 AF 평가값의 신뢰성이 소정값 이하라고 판단된 경우 다른 검색영역으로 옮겨 합초를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 자동초점 제어방법.
8. 제7항에 있어서,

   모든 검색영역에서, 상기 신뢰성 평가값을 산출한 결과 취득한 AF 평가값의 신뢰성이 소정값 이하라고 판단된 경우 합초가 불가능인 것을 나타내는 경고를 행하도록 한 것을 특징으로 하는 자동초점 제어방법.

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