KR20100027943A - 촬상장치 및 촬상방법 - Google Patents

Abstract

포커스 제어에 있어서, 합초위치의 검출 정밀도를 향상시키는 것이 가능한 촬상장치 및 촬상방법을 제공하는 것으로, 포커스 제어시, 촬상면의 하나 또는 복수의 영역에서 화상신호에서의 콘트라스트값에 기초하여 적어도 하나의 주 피사체상을 결정하는 주 피사체상 결정부(126), 콘트라스트값의 피크값에 의해 주 피사체상이 촬상면에 합초할 때의 포커스 렌즈의 합초위치를 검출하는 합초위치 검출부(126), 주 피사체상을 결정하는 포커스 렌즈의 제1 구동 및 주 피사체상에 대응하는 콘트라스트값의 피크값 근방 범위만 구동하여 합초위치를 검출하는 포커스 렌즈의 제2 구동을 제어하는 포커스 제어부(126), 제2 구동시에 촬상면의 복수의 영역 중에서 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나의 영역의 화상신호에 의한 휘도 정보에 기초하여 노광을 제어하는 노광 제어부(124)를 구비한다.

Description

촬상장치 및 촬상방법{Imaging apparatus and imaging method}

본 발명은 촬상장치 및 촬상방법에 관한 것이다.

디지털 스틸 카메라 등의 촬상장치에는 액정 화면(LCD) 등의 표시부가 설치된 것이 있다. 이 표시부는, 촬영 전의 피사체상을 리얼 타임(실시간)으로 표시하거나, 촬영이 완료되어 기록매체에 기록된 화상을 표시한다.

또한, 촬상장치는 피사체가 촬상면에서 포커스(합초(合焦))하도록 포커스 제어한다. 포커스 제어에는, 예를 들면 콘트라스트 검출방식이 있다. 콘트라스트 검출방식은, 포커스 렌즈를 이동시키면서 화상정보를 취득하고, 콘트라스트값이 가장 높아지는 위치(화상 중에 엣지를 가장 많이 검출한 위치)를 검출하여 그 때의 포커스 렌즈의 위치를 합초위치로서 결정한다.

또, 특허문헌 1에는, 비파괴 판독형 고체촬상소자를 이용함으로써, 복수의 AF영역이 설치되어 있는 경우에서도 각 AF영역에서 최적 노광 제어를 수행하는 것이 가능한 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 비파괴 판독형 고체촬상소자로부터 1필드 또는 1프레임 기간 내에 복수회 광전변환출력을 수행하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본특허공개 평7-170446호 공보

특허문헌 2: 일본특허공개 평7-154676호 공보

그런데, 포커스 제어에는, 복수의 영역(AF영역)에서 피사체의 합초위치를 검출하고, 검출된 복수의 합초위치에서 최적의 합초위치를 선택하는 방법(이른바 다점 AF)이 있다. 포커스 제어에서의 콘트라스트 검출방식에서는, 한번 포커스 제어가 개시되면, 노광조건은 고정된 채로 있었다. 이 노광조건은, 합초위치를 검출하는 복수의 영역 전체가 적정하게 되도록 설정된다.

그러나, 주 피사체가 포함되는 것에 의해 최종적으로 선택되는 합초위치 검출영역에서는 노광조건이 적절하지 않을 가능성이 있다. 그 때문에, 최적의 합초위치가 선택된 경우에서도, 노광이 불충분한 등의 이유에 의해 정밀도가 높은 합초위치를 검출하기 어려운 문제가 있었다.

또한, 상기 특허문헌 1 및 2에서는 비파괴 판독형 고체촬상소자를 이용하고 있는데, 비파괴 판독형 고체촬상소자란, 노광 도중에도 도중 결과의 출력이 가능한 소자이다. 한편, CCD(charge coupled device) 센서, CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 센서 등의 촬상소자는 노광 도중에 판독이 불가능하다. 그 때문에, 종래 노광 도중에 판독이 불가능한 CCD 센서나 CMOS 센서에서는, 복수의 AF영역이 설치되어 있는 경우, 상기 특허문헌 1 및 2의 기술에서는 각 AF영역에서 최적 노광 제어를 할 수 없다는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이고, 본 발명의 목적으로 하는 바는 포커스 제어에 있어서 합초위치의 검출 정밀도를 향상시키는 것이 가능한 신규이면서 개량된 촬상장치 및 촬상방법을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 관점에 의하면, 촬상면에 조사된 피사체상을 전기신호로 변환하는 광전변환소자와, 피사체상을 촬상면에 합초 가능한 포커스 렌즈와, 포커스 제어시, 촬상면의 하나 또는 복수의 영역에서 전기신호에 기초한 화상신호에서의 콘트라스트값을 산출하는 콘트라스트값 산출부와, 콘트라스트값에 기초하여 적어도 하나의 주 피사체상을 결정하는 주 피사체상 결정부와, 콘트라스트값의 피크값에 의해 주 피사체상이 촬상면에 합초할 때의 포커스 렌즈의 합초위치를 검출하는 합초위치 검출부와, 주 피사체상을 결정하는 포커스 렌즈의 제1 구동 및 제1 구동에서 결정된 주 피사체상에 대응하는 콘트라스트값의 피크값 근방 범위만 구동하여 합초위치를 검출하는 포커스 렌즈의 제2 구동을 제어하는 포커스 제어부와, 촬상면의 복수의 영역의 화상신호에 의한 휘도 정보에 기초하여 노광을 제어하는 노광 제어부를 구비하고, 제2 구동시에, 노광 제어부가 촬상면의 복수의 영역 중에서 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나의 영역의 휘도 정보에 기초하여 노광을 제어하고, 합초위치 검출부가 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나의 영역에서 합초위치를 검출하는 촬상장치가 제공된다.

이러한 구성에 의해, 광전변환소자는 촬상면에 조사된 피사체상을 전기신호로 변환하고, 포커스 렌즈는 피사체상을 촬상면에 합초시킨다. 콘트라스트값 산출부는, 포커스 제어시, 촬상면의 하나 또는 복수의 영역에서 전기신호에 기초한 화상신호에서의 콘트라스트값을 산출하고, 주 피사체상 결정부는 콘트라스트값에 기초하여 적어도 하나의 주 피사체상을 결정하며, 합초위치 검출부는 콘트라스트값의 피크값에 의해 주 피사체상이 촬상면에 합초될 때의 포커스 렌즈의 합초위치를 검출한다. 또한, 포커스 제어부는 주 피사체상을 결정하는 포커스 렌즈의 제1 구동 및 제1 구동에서 결정된 주 피사체상에 대응하는 콘트라스트값의 피크값 근방 범위만 구동하여 합초위치를 검출하는 포커스 렌즈의 제2 구동을 제어한다. 노광 제어부는 촬상면의 복수의 영역의 화상신호에 의한 휘도 정보에 기초하여 노광을 제어한다. 제2 구동시에, 노광 제어부에 의해 촬상면의 복수의 영역 중에서 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나의 영역의 휘도 정보에 기초하여 노광이 제어되고, 합초위치 검출부에 의해 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나의 영역에서 합초위치가 검출된다.

상기 노광 제어부는 촬상면에 대한 노광시간, 피사체상으로부터 촬상면에 조사되는 광량을 제어하는 조리개, 콘트라스트값의 산출에 이용되는 게인 및 화상신호의 판독처리의 적어도 어느 하나에 의해 노광을 제어한다. 이러한 구성에 의해, 촬상면에 대한 노광시간, 피사체상으로부터 촬상면에 조사되는 광량을 제어하는 조리개, 콘트라스트값의 산출에 이용되는 게인 및 화상신호의 판독처리(예를 들면, 화소신호의 가산, 솎아냄 등)의 적어도 어느 하나에 의해 노광이 제어된다.

상기 노광 제어부가 산출하는 노광 제어값에 기초하여 화면의 밝기를 제어하는 표시 제어부를 더 가진다. 이러한 구성에 의해, 노광 제어값에 의해 화면의 밝기가 제어된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 촬상면에 조사된 피사체상을 전기신호로 변환하는 단계와, 포커스 제어시, 촬상면의 하나 또는 복수의 영역에서 전기신호에 기초한 화상신호에서의 콘트라스트값을 산출하는 단계와, 피사체상을 촬상면에 합초하는 포커스 렌즈의 제1 구동에서 콘트라스트값에 기초하여 적어도 하나의 주 피사체상을 결정하는 단계와, 포커스 렌즈의 제2 구동에서 제1 구동에서 결정된 주 피사체상에 대응하는 콘트라스트값의 피크값 근방 범위만 구동할 때, 촬상면의 복수의 영역 중에서 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나의 영역의 화상신호에 의한 휘도 정보에 기초하여 노광을 제어하는 단계와, 제2 구동시에, 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나의 영역에서 주 피사체상이 촬상면에 합초할 때의 포커스 렌즈의 합초위치를 검출하는 단계를 포함하는 촬상방법이 제공된다.

이러한 구성에 의해, 촬상면에 조사된 피사체상이 전기신호로 변환되고, 포커스 제어시, 촬상면의 하나 또는 복수의 영역에서 전기신호에 기초한 화상신호에서의 콘트라스트값이 산출되며, 피사체상을 촬상면에 합초시키는 포커스 렌즈의 제1 구동에서 콘트라스트값에 기초하여 적어도 하나의 주 피사체상이 결정된다. 포커스 렌즈의 제2 구동에서, 제1 구동에서 결정된 주 피사체상에 대응하는 콘트라스트값의 피크값 근방 범위만 구동할 때, 촬상면의 복수의 영역 중에서 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나의 영역의 화상신호에 의한 휘도 정보에 기초하여 노광이 제어되고, 제2 구동시에 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나의 영역에서 주 피사체상이 촬상면에 합초될 때의 포커스 렌즈의 합초위치가 검출된다.

본 발명에 의하면, 포커스 제어에 있어서 합초위치의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

이하에 첨부도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 중복설명을 생략한다.

(일실시예의 구성)

우선, 본 발명의 일실시예에 관한 촬상장치(100)의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시예에 관한 촬상장치(100)를 나타내는 블록도이다. 촬상장치(100)는, 예를 들면 콤팩트 디지털 스틸 카메라인데, 본 발명의 촬상장치는 이에 한정되지 않고, 정지화상이 촬영 가능한 비디오 카메라 등이어도 된다.

촬상장치(100)는, 예를 들면 결상광학계(101), 촬상소자(107), 화상 입력 콘트롤러(110), DSP/CPU(120), 타이밍 발생기(TG)(121), 조작부재(135), 드라이버(141, 143, 145), 모터(142, 144, 146), 화상신호 처리회로(152), 압축처리회로(154), LCD 드라이버(156), LCD(158), VRAM(162), SDRAM(164), 미디어 콘트롤러(166), 기록 미디어(168) 등으로 이루어진다.

결상광학계(101)는, 예를 들면 줌 렌즈(102), 조리개(103), 포커스 렌즈(104) 등으로 이루어진다. 결상광학계(101)는 외부의 광 정보를 촬상소자(107)에 결상시키는 광학계 시스템으로, 피사체로부터의 광을 촬상소자(107)까지 투과시킨다. 줌 렌즈(102)는 초점거리를 변화시켜 화각을 바꾸는 렌즈로서, 모터(146)에 의해 구동된다. 조리개(103)는 투과하는 광량을 조절하는 기구로서, 모터(142)에 의해 구동된다. 포커스 렌즈(104)는, 한 쪽에서 다른 쪽으로 또는 다른 쪽에서 한 쪽으로 이동함으로써 촬상소자(107)의 촬상면에 피사체상을 합초시킨다. 포커스 렌즈(104)는 모터(144)에 의해 구동된다. 모터(142, 144, 146)는 각각 드라이버(141, 143, 145)로부터 구동신호를 받아 구동한다.

촬상소자(107)는 광전변환소자의 일례로서, 결상광학계(101)를 투과하여 입사한 광 정보를 전기신호로 변환하는 광전변환이 가능한 복수의 소자로 구성된다. 각 소자는 수광한 광에 따른 전기신호를 생성한다. 촬상소자(107)는 CCD(charge coupled device) 센서, CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 센서 등을 적용할 수 있다.

또, 촬상소자(107)의 노광시간을 제어하기 위해, 비촬영시에 광을 차단하고 촬영시만 광이 비치도록 메카니컬 셔터(미도시)를 적용할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 전자 셔터(미도시)를 적용해도 된다. 또, 메카니컬 셔터 또는 전자 셔터의 동작은 DSP/CPU(120)에 접속된 셔터 버튼(조작부재(135))의 스위치에 의해 행해진다.

촬상소자(107)는 CDS/AMP부(108), A/D변환부(109)를 더 가진다. CDS/AMP부 (상관 이중 샘플링 회로(correlated double sampling)/증폭기(amplifier))(108)는, 촬상소자(107)로부터 출력된 전기신호에 포함되는 저주파 잡음을 제거함과 동시에, 전기신호를 임의의 레벨까지 증폭한다. A/D변환부(109)는, CDS/AMP부(108)로부터 출력된 전기신호를 디지털 변환하여 디지털 신호를 생성한다. A/D변환부(109)는, 생성한 디지털 신호를 화상 입력 콘트롤러(110)에 출력한다.

화상 입력 콘트롤러(110)는, A/D변환부(109)로부터 출력된 디지털 신호에 대해 처리를 실시하고, 화상처리가 가능하게 되는 화상신호를 생성한다. 화상 입력 콘트롤러(110)는 생성한 화상신호를 예를 들면 화상신호 처리회로(152)에 출력한다. 또한, 화상 입력 콘트롤러(110)는 SDRAM(164)으로의 화상 데이터의 판독/기입을 제어한다.

DSP/CPU(120)는, 프로그램에 의해 연산처리장치 및 제어장치로서 기능하고, 촬상장치(100) 내에 설치된 각 구성요소의 처리를 제어한다. DSP/CPU(120)는, 예를 들면 포커스 제어나 노출 제어에 기초하여 드라이버(141, 143, 145)에 신호를 출력하여 결상광학계(101)를 구동시킨다. 또한, DSP/CPU(120)는 조작부재(135)로부터의 신호에 기초하여 촬상장치(100)의 각 구성요소를 제어한다. 또, 본 실시예에서는 DSP/CPU(120)가 하나만으로 이루어진 구성인데, 신호계의 명령과 조작계의 명령을 다른 CPU에서 행하는 등 복수의 CPU로 구성되어도 된다.

DSP/CPU(120)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 적정 노광 산출부(122), 노광 제어부(124), AF동작 제어부(126) 등을 가진다.

적정 노광 산출부(122)는, 화상신호 처리회로(152)에서 산출된 AE(auto exposure: 자동노광) 평가값에 기초하여 조리개(103)의 조리개량이나 셔터속도를 산출한다. 또, AE 평가값은 화상신호의 휘도값에 기초하여 화상신호 처리회로(152)에서 산출된 것이다.

적정 노광 산출부(122)는, 포커스 제어시의 포커스 렌즈(104)의 구동에 따른 적정한 노광조건을 산출한다. 예를 들면, 포커스 제어 개시부터 대강의 합초위치를 검출하기까지의 제1 구동기간에서는, 적정 노광 산출부(122)는 복수의 합초위치 검출영역 전체에서 노광조건이 적정하게 되는 조건을 산출한다. 다음에, 더욱 정밀도가 높은 합초위치를 검출하기까지의 제2 구동기간에서는, 적정 노광 산출부(122)는 최적의 합초위치(예를 들면, 주 피사체에 대응한 합초위치)로서 선택된 하나의 합초위치 검출영역에서 노광조건이 최적이 되는 조건을 산출한다.

노광 제어부(124)는, 적정 노광 산출부(122)에서 산출된 조리개량을 제어신호로서 드라이버(141)에 출력한다. 드라이버(141)는, 노광 제어부(124)로부터 받은 제어신호에 기초하여 구동신호를 생성한다. 드라이버(141)는 생성한 구동신호를 모터(142)에 보낸다. 노광 제어부(124)는 그 밖에 노광시간, 게인, 촬상소자(107)의 판독 모드에 따라 노광을 제어한다. 게인은 콘트라스트값의 산출에 이용된다. 촬상소자(107)의 판독 모드란, 예를 들면 촬상소자(107)로부터 화상 데이터를 판독할 때의 신호처리 모드로서, 피사체상이 어두울 때는 화소 가산을 하거나 또는 피사체상이 밝을 때는 화소 전부를 그대로 판독하는 등의 처리이다.

AF동작 제어부(126)는, 포커스 제어 개시의 조작신호를 받으면, 포커스 렌즈(104)를 일방향으로 이동시키는 제어신호를 생성하여, 생성한 제어신호를 드라이 버(143)에 출력한다. AF동작 제어부(126)는 포커스 제어부의 일례로서, 주 피사체상을 결정하는 포커스 렌즈의 제1 구동 및 제1 구동에서 결정된 주 피사체상에 대응하는 콘트라스트값의 피크값 근방 범위만 구동하여 합초위치를 검출하는 포커스 렌즈의 제2 구동을 제어한다.

AF동작 제어부(126)는 콘트라스트값 산출부 및 합초위치 검출부의 일례로서, 화상신호 처리회로(152)에서 산출된 AF(auto focus: 자동초점) 평가값에 기초하여 포커스 렌즈(104)의 합초위치를 산출한다. 또, AF 평가값은 화상신호의 휘도값에 기초하여 화상신호 처리회로(152)에서 산출된 것이다. AF 평가값은, 예를 들면 화상의 콘트라스트값이고, 콘트라스트값이 피크가 되었을 때, 피사체상이 촬상소자(107)의 촬상면에서 합초하고 있다고 판단한다(콘트라스트 검출방식).

또한, AF동작 제어부(126)는 주 피사체상 결정부의 일례로서, 피사체상과의 거리에 기초하여 적어도 하나의 주 피사체상을 결정한다. AF동작 제어부(126)는 산출의 결과 얻어진 합초위치를 제어신호로서 드라이버(143)에 출력한다. 드라이버(143)는 AF동작 제어부(126)로부터 받은 제어신호에 기초하여 구동신호를 생성한다. 드라이버(143)는 생성한 구동신호를 모터(144)에 보낸다.

타이밍 발생기(121)는 촬상소자(107)나 CDS/AMP부(108)에 타이밍 신호를 출력하고, 촬상소자(107)를 구성하고 있는 각 화소의 노광기간의 제어나 전하의 판독제어를 한다.

조작부재(135)는, 예를 들면 촬상장치(100)에 설치된 상하좌우 키, 전원 스위치, 모드 다이얼, 셔터 버튼 등이다. 조작부재(135)는, 사용자에 의한 조작에 기 초하여 조작신호를 DSP/CPU(120) 등에 보낸다. 예를 들면, 셔터 버튼은 사용자에 의한 반누름, 전체누름, 해제가 가능하다. 셔터 버튼은 반누름(S1조작)되었을 때, 포커스 제어 개시의 조작신호를 출력하고, 반누름 해제로 포커스 제어가 종료된다. 또한, 셔터 버튼은 전체누름(S2조작)되었을 때, 촬영 개시의 조작신호를 출력한다.

화상신호 처리회로(152)는, 화상 입력 콘트롤러(110)로부터 화상신호를 받고, WB제어값, γ값, 윤곽 강조 제어값 등에 기초하여 화상 처리된 화상신호를 생성한다. 화상신호 처리회로(152)는, 화상신호에 기초하여 AE 평가값 및 AF 평가값을 산출하여 각각을 DSP/CPU(120)에 보낸다.

압축처리회로(154)는, 압축처리 전의 화상신호를 받아, 예를 들면 JPEG 압축형식 또는 LZW 압축형식 등의 압축형식으로 화상신호를 압축 처리한다. 압축처리회로(154)는, 압축처리로 생성한 화상 데이터를 예를 들면 미디어 콘트롤러(166)에 보낸다.

LCD 드라이버(156)는, 예를 들면 VRAM(162)으로부터 화상 데이터를 받아 LCD(liquid crystal display: 액정화면)(158)에 화상을 표시한다. LCD(158)는 촬상장치(100) 본체에 설치된다. LCD(158)가 표시하는 화상은, 예를 들면 VRAM(162)으로부터 판독된 촬영 전의 화상(라이브 뷰 표시), 촬상장치(100)의 각종 설정화면이나 촬상하여 기록된 화상 등이다. 본 실시예에서는 표시부로서 LCD(158), 표시 구동부로서 LCD 드라이버(156)로 하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않고, 예를 들면 유기EL 디스플레이, 그 표시 구동부 등이어도 된다.

VRAM(video RAM)(162)은 화상 표시용의 메모리로서, 복수의 채널을 가진다. VRAM(162)은 SDRAM(164)으로부터의 화상 표시용의 화상 데이터의 입력과 LCD 드라이버(156)로의 화상 데이터의 출력을 동시에 실행할 수 있다. LCD(158)의 해상도나 최대 발색수는 VRAM(162)의 용량에 의존한다.

SDRAM(synchronous DRAM)(164)은 기억부의 일례로서, 촬영한 화상의 화상 데이터를 일시적으로 저장한다. SDRAM(164)은 복수의 화상의 화상 데이터를 기억할 수 있는 기억용량을 가지고 있다. 또한, SDRAM(164)은 포커스 제어시의 화상신호를 차례대로 유지하고, 화상신호를 출력한다. 또한, SDRAM(164)은 DSP/CPU(120)의 동작 프로그램을 저장한다. SDRAM(164)으로의 화상의 판독/기입은 화상 입력 콘트롤러(110)에 의해 제어된다.

미디어 콘트롤러(166)는 기록 미디어(168)로의 화상 데이터의 기입 또는 기록 미디어(168)에 기록된 화상 데이터나 설정정보 등의 판독을 제어한다. 기록 미디어(168)는, 예를 들면 광디스크(CD, DVD, 블루레이 디스크 등), 광 자기 디스크, 자기 디스크, 반도체 기억매체 등이고, 촬영된 화상 데이터를 기록한다. 미디어 콘트롤러(166), 기록 미디어(168)는 촬상장치(100)로부터 착탈 가능하게 구성되어도 된다.

또, 촬상장치(100)에서의 일련의 처리는 하드웨어로 처리해도 되고, 컴퓨터 상의 프로그램에 의한 소프트웨어 처리로 실현해도 된다.

(일실시예의 동작)

다음에, 본 발명의 일실시예에 관한 촬상장치(100)의 동작에 대해서 설명한다.

우선, 도 2를 참조하여 포커스 제어에서의 콘트라스트 검출방식에 대해서 설명한다. 도 2는 콘트라스트값과 포커스 렌즈 위치의 관계를 나타내는 그래프이다.

포커스 제어에서는, 포커스 렌즈(104)를 한 쪽에서 다른 쪽으로 또는 다른 쪽에서 한 쪽으로 구동시켜 포커스 렌즈(104)의 위치를 변화시키면서, 화상신호의 휘도값으로부터 콘트라스트값을 검출한다. 포커스 렌즈(104)는, 예를 들면 무한원 촬영거리시의 포커스 렌즈(104)의 위치(∞위치)부터 최단 촬영거리시의 포커스 렌즈(104)의 위치(최단위치)까지 구동한다. 그리고, 산출된 콘트라스트값이 피크값이 되는 포커스 렌즈(104)의 위치를 합초위치로서 산출한다. 따라서, 콘트라스트 검출방식은 합초위치를 검출하기 위해 포커스 렌즈(104)를 반드시 구동시킬 필요가 있다.

촬상장치(100)에 있어서 콘트라스트 검출방식을 행할 때, 콘트라스트값이 검출되는 포커스 렌즈(104)의 위치는, 예를 들면 도 2의 흑점으로 나타내는 바와 같이 이산값이다. 따라서, 진짜 합초위치는 검출된 콘트라스트값에 대응하는 포커스 렌즈(104)의 위치가 아니라, 도 2의 점선 상에 있고, 진짜 합초위치 근방의 콘트라스트값을 이용하여 예를 들면 보간 계산에 의해 산출된다.

다음에, 도 3을 참조하여 본 실시예에 관한 촬상장치(100)의 포커스 제어의 동작에 대해서 설명한다. 도 3은 본 실시예에 관한 촬상장치(100)의 포커스 제어동작을 나타내는 흐름도이다.

우선, 촬상장치(100)는 전원이 ON이 됨과 동시에, 촬상소자(107)(예를 들 면, CCD 등)를 제어하여 일정 간격으로 노광하고, 화상 데이터의 판독을 한다. 이 일정 간격은, 예를 들면 1/30초 단위로서, 일정 간격으로 판독된 화상을 1프레임이라고 부른다. 1프레임마다의 화상은, 예를 들면 촬상장치(100)의 배면에 설치된 LCD(158)에 리얼 타임(실시간)으로 표시된다.

또한, 촬상장치(100)는 화상 데이터로부터 피사체상의 휘도값을 산출한다. 또, 휘도값의 산출방법은 일반적인 기술을 적용할 수 있고, 본 명세서에서는 상세한 설명을 생략한다. 실시간으로 화상을 표시(라이브 뷰 표시)하는 동안에 촬상장치(100)는 화면 전체의 휘도 정보를 참조하여 화면 전체가 적정한 밝기가 되는 노광 제어를 한다. 도 6A의 (A)에는, LCD(158)의 화면(160) 전체가 적정한 밝기가 되도록 표시되어 있는 상태를 나타낸다. 도 6A 및 도 6B는 LCD(158)의 화면(160) 및 화면(160)에 표시된 피사체를 나타내는 설명도이다. 화면(160) 내에는 피사체(10, 12)가 촬영되어 있다. 실시간으로 화상을 표시하는 동안에 합초위치 검출영역(162A, 162B, 162C)에 관계되지 않고, 화면 전체의 휘도 정보에 기초하여 노광 제어가 행해진다.

다음에, 예를 들면 사용자에 의해 셔터 버튼이 반누름 조작(S1조작)됨으로써 포커스 제어동작이 개시된다. 이하, 본 실시예에서는 합초위치 검출영역(AF영역)이 화면(160) 내에 3점(162A, 162B, 162C)으로 설치되는 경우에 대해 설명하는데, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 합초위치 검출영역은 2 또는 4 이상의 영역이어도 된다. 또한, 각각의 영역의 배치위치도 임의로 설정될 수 있다. 예를 들면, 합초위치 검출영역은 화면의 중앙 부근에 배치되는 경우에 한정되지 않 고, 화면 전체에 균등하게 배치되어도 된다. 또한, 예를 들면 합초위치 검출영역은 서로 이격하여 배치되는 경우에 한정되지 않고, 서로 인접하여 배치되어도 된다.

포커스 제어동작이 개시되면, 촬상장치(100)는 3점의 합초위치 검출영역이 최적의 노광이 되도록 노광제어를 한다(단계S101). 구체적으로는, 3점의 합초위치 검출영역에서 최적이 되는 노광 제어값이 산출되고, 산출된 노광 제어값에 기초하여 노광 제어가 행해진다. 이 때, 3점의 영역의 밝기의 평균값이 적정값이 되도록 제어된다. 그 때문에, 복수의 합초위치 검출영역에 있어서 밝은 영역과 어두운 영역이 동시에 있는 경우에 문제가 생긴다. 예를 들면, 우측 2개의 영역(162B, 162C)이 밝고, 좌측의 영역(162A)이 비교적 어두울 때, 노광 제어 결과는 도 6A의 (B)에 나타내는 바와 같이 우측 2개의 영역(162B, 162C)에 영향을 받아 왼쪽의 주 피사체가 포함되는 영역(162A)은 어두워진다. 그 결과, 피사체(10)는 어두워지기 때문에, 주 피사체에 관한 AF 평가값이 악화될 우려가 있다.

포커스 제어가 개시되면, 촬상소자(107)의 제어와 연동하여 포커스 렌즈(104)가 일정 속도로 구동된다. 예를 들면, 포커스 렌즈(104)는 무한원 촬영거리시의 위치에 구동된다(단계S102). 그리고, 촬상소자(107)에 피사체상이 노광되면서(단계S103), 촬상소자(107)로부터 판독된 화상 데이터에 기초하여 콘트라스트값(AF 평가값)이 산출된다(단계S104).

그리고, 촬상장치(100)는 포커스 렌즈(104)를 무한원 촬영거리시의 위치부터 최단 촬영거리시의 위치까지 구동하면서 AF 평가값을 산출하는 스캔 동작(제1 구동)을 한다. 제1 구동에서는, 포커스 렌즈(104)가 최단거리 촬영시의 위치에 도 달했는지 판단되고(단계S105), 최단거리 촬영시의 위치에 도달하기까지, 예를 들면 6단계씩의 성긴 샘플링 폭으로 AF 평가값을 산출한다(단계S106).

도 4는, 도 6A의 화면에서 제1 구동시에 산출된 AF 평가값과 포커스 렌즈(104)의 위치의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4에서는 포커스 렌즈(104)의 위치를 0~120의 값으로 나타내어 무한원 촬영거리시의 위치(∞위치)를 0으로 하고, 최단 촬영거리시의 위치(최단위치)를 120으로 하였다.

도 4에 의하면, 중앙의 합초위치 검출영역(162B)에서 산출된 AF 평가값의 분포에 의하면, AF 평가값이 피크값이 되는 위치는 3점의 합초위치 검출영역 중 가장 무한원측에 있다.

우측의 합초위치 검출영역(162C)에서 산출된 AF 평가값의 분포에 의하면, AF 평가값이 피크값이 되는 위치는 3점의 합초위치 검출영역 중에서 중간의 거리에 있다. 즉, 우측의 합초위치 검출영역에서 검출된 피사체(12)는 좌측의 합초위치 검출영역(162A)에서 검출되어 있는 피사체(10)보다 먼 위치에 있음을 알 수 있다.

좌측의 합초위치 검출영역(162A)은 인물의 얼굴부분을 피사체(10)로서 검출하고 있기 때문에, 콘트라스트값이 낮아 AF 평가값은 낮다. 합초위치 검출영역(162A)에서 산출된 AF 평가값의 분포에 의하면, AF 평가값이 피크값이 되는 위치는 3점의 합초위치 검출영역 중에서 최단 촬영거리에 가장 가깝다. 따라서, 촬상장치(100)가 촬상장치(100)에서 가장 가까운 위치에 있는 피사체를 주 피사체라고 판정하는 경우, 촬상장치(100)는 좌측의 합초위치 검출영역(162A)에 포함되는 피사체(10)를 주 피사체라고 판정한다. 그리고, 도 6A에 나타내는 예에서는, 좌측의 합 초위치 검출영역(162A)이 최종적인 합초위치 검출에 최적의 피크를 가지는 영역으로서 선택된다(단계S107).

한편, 3점의 합초위치 검출영역의 어느 것에서도 AF 평가값의 피크가 검출되지 않는 피사체의 경우(예를 들면, 피사체에 콘트라스트 변화가 적은 경우 등)(단계S108), 포커스 제어를 중단한다(단계S109).

AF 평가값의 피크가 검출된 경우, 촬상장치(100)는 단계 S107에서 선택된 합초위치 검출영역에서 최적의 노광이 되도록 노광 제어를 한다(단계S110). 즉, 하나의 합초위치 검출영역에서 최적이 되는 노광 제어값이 산출되고, 산출된 노광 제어값에 기초하여 노광 제어가 행해진다. 이 때, 나머지의 2개의 영역은 노광 제어의 대상 밖이 된다. 도 6B의 (C)는 좌측의 합초위치 검출영역(162A)이 적정한 노광이 되도록 노광 제어가 행해진 예이다.

그리고, 제1 구동시에 최적의 피크라고 판단된 피크의 포커스 렌즈 위치보다 6단계 전에 포커스 렌즈(104)가 구동된다(단계S111). 그리고, 촬상소자(107)에 피사체상이 노광되면서(단계 S112), 촬상소자(107)로부터 판독된 화상 데이터에 기초하여 콘트라스트값(AF 평가값)이 산출된다(단계S113).

그 후, 제1 구동시에 있어서 최종적인 합초위치 검출에 최적의 피크라고 판단된 포커스 렌즈 위치의 ±6단계의 범위에 대해, 포커스 렌즈(104)를 구동하면서 AF 평가값을 산출하는 스캔 동작(제2 구동)을 한다. 제1 구동에서 포커스 렌즈(104)가 무한원 촬영시의 위치부터 최단거리 촬영시의 위치까지 구동된 경우, 제2 구동에서는 최단거리 촬영시의 위치측부터 무한원 촬영시의 위치측까지 포커스 렌즈(104)가 구동된다.

제2 구동에서는, 포커스 렌즈(104)가 제1 구동시에 최적의 피크라고 판단된 피크의 포커스 렌즈 위치보다 6단계 안까지 구동되었는지 판단된다(단계S114). 그리고, 제1 구동시에 최적의 피크라고 판단된 피크의 포커스 렌즈 위치보다 6단계 안에 도달할 때까지 제1 구동시의 샘플링폭보다 좁은 간격, 예를 들면 2단계씩의 샘플링폭으로 AF 평가값을 산출한다(단계S115). 이와 같이, 제1 구동에서 넓은 샘플링 간격으로 하고, 제2 구동에서 정밀도를 높이는 것이 가능한 좁은 샘플링 간격으로 한다. 이에 의해, 제1 구동에서는 콘트라스트값이 피크가 되는 위치를 검출하여 최종적인 합초위치 검출에 관한 시간을 단축시킨다. 또한, 제2 구동에서는 주 피사체가 포함된다고 판단되는 피크에 대해 중점적으로 합초위치 검출을 하여 합초위치의 정밀도를 향상시킨다.

제1 구동에 의해, 예를 들면 도 4에 나타내는 예에서 포커스 렌즈 위치가 78인 피크가 최적의 피크라고 판단된 경우, 피크의 포커스 렌즈 위치보다 최단거리 촬영시의 위치측인 84(피크시의 포커스 렌즈 위치 78+6)에 구동된다. 그리고, 무한원 촬영시의 위치측에 포커스 렌즈(104)를 구동하여 피크의 포커스 렌즈 위치보다 무한원 촬영시의 위치측인 72(피크시의 포커스 렌즈 위치 78-6)까지 포커스 렌즈(104)가 구동된다.

도 5는, 도 6B의 화면에서 제2 구동시에 산출된 AF 평가값과 포커스 렌즈(104)의 위치의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 결과에 의해, 최대의 AF 평가값이 된 포커스 렌즈 위치를 최종적인 합초위치로서 산출한다. 예를 들면, 도 5에 나 타내는 예에서는, 샘플링에 의해 얻어지는 AF 평가값은 이산적으로 취득되기 때문에, 포커스 렌즈 위치 78을 합초위치로서 결정해도 된다.

또한, 합초위치를 더욱 정확하게 산출하기 위해, 피크 및 피크 전후의 AF 평가값을 추출하고(단계S116), 이들 AF 평가값을 이용하여 보간 계산을 해도 된다. 그리고, 보간 계산에 의해 최종적인 합초위치가 산출된다(단계S117). 도 5에 나타내는 예에서는, 합초위치로서 포커스 렌즈 위치 77이 얻어진다. 그 후, 산출된 합초위치에 포커스 렌즈(104)가 구동된다(단계S118). 이상에 의해, 포커스 제어의 일련의 동작이 완료된다. 다음으로, 셔터 버튼이 전체누름(S2조작)됨으로써, 포커스 제어에 의해 얻어진 결과에 기초하여 본 촬영이 행해진다.

종래, 포커스 제어시, 노광 제어에 의한 노광조건은 고정되어 있었다. 주 피사체가 포함되는 점에서 최종적으로 선택되는 합초위치 검출영역에 있어서 노광조건이 적정하지 않을 가능성이 있다. 그 때문에, 최적의 합초위치가 선택된 경우에서도, 노광이 불충분한 등의 이유에 의해 정밀도가 높은 합초위치를 검출하는 것이 어려웠다.

한편, 본 실시예에 의하면, 포커스 제어의 제1 구동시에 콘트라스트값이 피크가 되는 위치를 검출할 수 있다. 그리고, 포커스 제어의 제2 구동시에 주 피사체가 포함되는 합초위치 검출영역의 노광이 최적이 되도록 노광 제어가 되기 때문에, 얻어지는 AF 평가값도 적정하게 되어 합초위치가 검출하기 쉬워진다. 그 결과, 포커스 제어에 있어서 합초 정밀도를 향상시킬 수 있다.

이상, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시예에 대해서 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속한 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자이면, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 각종의 변경예 또는 수정예에 상도(想到)할 수 있음은 명백하고, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

예를 들면, 상기 실시예에서는, 제1 구동은 포커스 렌즈(104)가 무한원 촬영거리시의 위치부터 최단 촬영거리시의 위치까지 구동하는 것을 말하고, 제2 구동은 포커스 렌즈(104)가 최단 촬영거리시의 위치측에서 무한원 촬영거리시의 위치측으로 구동하는 것을 말한다고 하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 구동은 포커스 렌즈(104)가 최단 촬영거리시의 위치부터 무한원 촬영거리시의 위치까지 구동해도 되고, 제2 구동은 포커스 렌즈(104)가 무한원 촬영거리시의 위치측에서 최단 촬영거리시의 위치측으로 구동해도 된다.

또한, 본 실시예에서는, 포커스 제어 전의 실시간으로 화상을 표시(라이브 뷰 표시)하고 있는 기간의 노광 제어, 포커스 제어의 제1 구동시의 노광 제어, 포커스 제어의 제2 구동시의 노광 제어가 다르다. 즉, 각각의 기간에서 서로 다른 노광 제어값이 산출되어 있고, 각각 다른 노광 제어값을 기초로 AF 평가값을 산출하여 합초위치의 검출 정밀도를 향상시킨다.

본 발명은, 예를 들면 각각의 기간에서 산출된 서로 다른 노광 제어값을 이용하여 촬상장치(100)의 LCD(158)의 표시의 밝기를 제어해도 된다.

종래, 포커스 제어 전의 실시간으로 화상을 표시(라이브 뷰 표시)하고 있는 기간과 포커스 제어시는 노광조건이 다르다. 그리고, 서로 다른 노광조건을 기초로 화면 표시하고 있기 때문에, 라이브 뷰에서 포커스 제어로 절환될 때, 밝기가 변화하여 사용자가 화면을 보기 어려운 결함이 있었다.

한편, 각각의 기간에서 산출된 서로 다른 노광 제어값을 이용하여 촬상장치(100)의 LCD(158)의 밝기를 조정함으로써, 라이브 뷰 표시와 포커스 제어시의 표시의 화면의 밝기를 일정하게 유지할 수 있다. 예를 들면, 노광 제어값을 이용하여 화상 데이터 처리(예를 들면, 감마 처리에 의한 감마값의 조정이나 게인값의 조정)를 함으로써, 라이브 뷰 표시와 포커스 제어시의 표시의 화면의 밝기를 유지시킬 수 있다.

이 화면의 밝기 제어에 의하면, 라이브 뷰에서 포커스 제어로 절환될 때, 밝기가 변화하는 일이 없기 때문에, 안정된 화면을 사용자에게 제시할 수 있다. 또, 이 제어는 포커스 제어가 제1 구동과 제2 구동으로 이루어진 2단 구동의 경우뿐만 아니라, 1단 구동의 경우에도 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 관한 촬상장치를 나타내는 블록도이다.

도 2는 콘트라스트값과 포커스 렌즈 위치의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 3A는 동 실시예에 관한 촬상장치의 포커스 제어 동작을 나타내는 흐름도이다.

도 3B는 동 실시예에 관한 촬상장치의 포커스 제어 동작을 나타내는 흐름도이다.

도 4는 도 6A 및 도 6B의 화면에서 제1 구동시에 산출된 AF 평가값과 포커스 렌즈의 위치의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5는 도 6A 및 도 6B의 화면에서 제2 구동시에 산출된 AF 평가값과 포커스 렌즈의 위치의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 6A는 LCD의 화면 및 화면에 표시된 피사체를 나타내는 설명도이다.

도 6B는 LCD의 화면 및 화면에 표시된 피사체를 나타내는 설명도이다.

**부호의 설명**

100: 장치

102: 부품

100: 촬상장치

101: 결상광학계

102: 줌 렌즈

103: 조리개

104: 포커스 렌즈

107: 촬상소자

108: CDS/AMP부

109: A/D변환부

110: 화상 입력 콘트롤러

120: DSP/CPU

122: 적정 노광 산출부

124: 노광 제어부

126: AF 동작 제어부

135: 조작부재

141, 143, 145: 드라이버

142, 144, 146: 모터

152: 화상신호 처리회로

154: 압축처리회로

156: LCD 드라이버

158: LCD

162: VRAM

164: SDRAM

166: 미디어 콘트롤러

168: 기록 미디어

Claims (4)

1. 촬상면에 조사된 피사체상을 전기신호로 변환하는 광전변환소자;

   상기 피사체상을 상기 촬상면에 합초(合焦) 가능한 포커스 렌즈;

   포커스 제어시, 상기 촬상면의 하나 또는 복수의 영역에서 상기 전기신호에 기초한 화상신호에서의 콘트라스트값을 산출하는 콘트라스트값 산출부;

   상기 복수의 영역에서 산출한 콘트라스트값에 기초하여 적어도 하나의 주 피사체상을 결정하는 주 피사체상 결정부;

   상기 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나의 영역에서 산출한 상기 콘트라스트값의 피크값에 따라 상기 주 피사체상이 상기 촬상면에 합초할 때의 상기 포커스 렌즈의 합초위치를 검출하는 합초위치 검출부;

   상기 주 피사체상을 결정하는 상기 포커스 렌즈의 제1 구동 및 상기 제1 구동으로 결정된 상기 주 피사체상에 대응하는 상기 콘트라스트값의 피크값 근방 범위만 구동하여 상기 합초위치를 검출하는 상기 포커스 렌즈의 제2 구동을 제어하는 포커스 제어부; 및

   상기 촬상면의 복수의 영역의 상기 화상신호에 의한 휘도 정보에 기초하여 노광을 제어하는 노광 제어부를 구비하고,

   상기 제2 구동시에, 상기 노광 제어부가 상기 촬상면의 복수의 영역 중에서 상기 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나의 영역의 상기 휘도 정보에 기초하여 노광을 제어하고, 상기 합초위치 검출부가 상기 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나 의 영역에서 상기 합초위치를 검출하는 촬상장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 노광 제어부는, 상기 촬상면에 대한 노광시간, 상기 피사체상으로부터 상기 촬상면에 조사되는 광량을 제어하는 조리개, 상기 콘트라스트값의 산출에 이용되는 게인 및 상기 화상신호의 판독처리의 적어도 어느 하나에 의해 상기 노광을 제어하는 촬상장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 노광 제어부가 산출하는 노광 제어값에 기초하여 화면의 밝기를 제어하는 표시 제어부를 더 포함하는 촬상장치.
4. 촬상면에 조사된 피사체상을 전기신호로 변환하는 단계;

   포커스 제어시, 상기 촬상면의 하나 또는 복수의 영역에서 상기 전기신호에 기초한 화상신호에서의 콘트라스트값을 산출하는 단계;

   상기 피사체상을 상기 촬상면에 합초하는 포커스 렌즈의 제1 구동에서, 상기 복수의 영역에서 산출한 콘트라스트값에 기초하여 적어도 하나의 주 피사체상을 결정하는 단계;

   상기 포커스 렌즈의 제2 구동에서, 상기 제1 구동에서 결정된 상기 주 피사체상에 대응하는 상기 콘트라스트값의 피크값 근방 범위만 구동할 때, 상기 촬상면 의 복수의 영역 중에서 상기 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나의 영역의 상기 화상신호에 의한 휘도 정보에 기초하여 노광을 제어하는 단계; 및

   상기 제2 구동시에, 상기 주 피사체상이 포함되는 적어도 하나의 영역에서 상기 주 피사체상이 상기 촬상면에 합초할 때의 상기 포커스 렌즈의 합초위치를 검출하는 단계를 포함하는 촬상방법.

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