KR20160131460A - 자동 초점 조절방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법은, 초점렌즈를 일 방향으로 단위 스텝씩 이동시키면서 초점값의 변화율이 최대값인 초점렌즈의 위치를 검출하는 최대위치 검출단계; 상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 최대위치 검출단계에서 검출된 초점렌즈의 위치 이후의 제1 기준위치 및 제2 기준위치를 설정하는 기준위치 설정단계; 상기 초점렌즈의 위치를 제1 축, 상기 초점값의 변화율을 제2 축으로 하는 그래프에서, 상기 제1 기준위치에서의 초점값의 변화율의 값과 상기 제2 기준위치에서의 초점값의 변화율의 값을 지나는 일차함수를 생성하는 일차함수 생성단계; 및 상기 일차함수의 상기 제2 축의 값이 0이 되는 초점렌즈의 위치를 최적렌즈위치로 산출하는 초점위치 결정단계;를 포함한다.

Description

자동 초점 조절방법{Method to control Auto Focus}
본 발명은 자동 초점 조절방법에 관한 것으로, 초점의 변화율에 대한 1차함수로 최적의 초점렌즈 위치를 산출하는 자동 초점 조절방법에 관한 것이다.
오늘날 IT기술의 발달로 휴대폰, 태블릿 PC등의 다양한 멀티미디어 기기들이 개발되었고, 그에 따라 카메라모듈이 탑재되는 장비들이 증가하고 있다. 이러한 장비들에 탑재되는 카메라 모듈은 보다 선명한 사진을 얻기 위하여 자동초점기능이 탑재되는데, 리소스의 제한으로 빠르고 정확한 동작을 요한다.
한국공개특허 제2006-0004252호
본 발명의 실시예들은 CDAF, Hybrid Auto-Focusing등의 자동초점 기술에서 연산의 부하를 줄여 빠르고 효과적으로 최적의 초점위치를 찾을 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법은, 초점렌즈를 일 방향으로 단위 스텝씩 이동시키면서 초점값의 변화율이 최대값인 초점렌즈의 위치를 검출하는 최대위치 검출단계; 상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 최대위치 검출단계에서 검출된 초점렌즈의 위치 이후의 제1 기준위치 및 제2 기준위치를 설정하는 기준위치 설정단계; 상기 초점렌즈의 위치를 제1 축, 상기 초점값의 변화율을 제2 축으로 하는 그래프에서, 상기 제1 기준위치에서의 초점값의 변화율의 값과 상기 제2 기준위치에서의 초점값의 변화율의 값을 지나는 일차함수를 생성하는 일차함수 생성단계; 및 상기 일차함수의 상기 제2 축의 값이 0이 되는 초점렌즈의 위치를 최적렌즈위치로 산출하는 초점위치 결정단계;를 포함한다.
상기 기준위치 설정단계는, 상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 초점값의 변화율이 최초로 음수가 되는 초점렌즈의 위치를 상기 제1 기준위치로 설정하는 단계;및 상기 제1 기준위치보다 한 단위 스텝 이전의 위치를 상기 제2 기준위치로 설정 하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 기준위치 설정단계는, 상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 최대위치 검출단계에서 검출된 초점렌즈의 위치보다 한 단위 스텝 이후의 위치를 상기 제1 기준위치로, 상기 제1 기준위치보다 한 단위 스텝 이후의 위치를 상기 제2 기준위치로 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.
이때 자동 초점 조절 방법은 상기 최적렌즈위치로 초점렌즈를 이동시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법은, 초점렌즈를 일 방향으로 단위 스텝씩 이동시키면서 초점값의 변화율이 최소값인 초점렌즈의 위치를 검출하는 최소위치 검출단계; 상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 최소위치 검출단계에서 검출된 초점렌즈의 위치 이후의 제1 기준위치 및 제2 기준위치를 설정하는 기준위치 설정단계; 상기 초점렌즈의 위치를 제1 축, 상기 초점값의 변화율을 제2 축으로 하는 그래프에서, 상기 제1 기준위치에서의 초점값의 변화율의 값과 상기 제2 기준위치에서의 초점값의 변화율의 값을 지나는 일차함수를 생성하는 일차함수 생성단계; 및 상기 일차함수의 상기 제2 축의 값이 0이 되는 초점렌즈의 위치를 최적렌즈위치로 산출하는 초점위치 결정단계;를 포함한다.
상기 기준위치 설정단계는, 상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 초점값의 변화율이 최초로 양수가 되는 초점렌즈의 위치를 상기 제1 기준위치로 설정하는 단계;및 상기 제1 기준위치보다 한 단위 스텝 이전의 위치를 상기 제2 기준위치로 설정 하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 기준위치 설정단계는, 상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 최소위치 검출단계에서 검출된 초점렌즈의 위치보다 한 단위 스텝 이후의 위치를 상기 제1 기준위치로, 상기 제1 기준위치보다 한 단위 스텝 이후의 위치를 상기 제2 기준위치로 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.
이때 자동 초점 조절 방법은 상기 최적렌즈위치로 초점렌즈를 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법은, 초점렌즈를 일 방향으로 단위 스텝씩 이동시키면서 이전 스텝의 초점값의 변화율에 대한 현재스텝의 초점값의 변화율의 비율이 최대값인 초점렌즈의 위치를 검출하는 최대위치 검출단계; 상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 최대위치 검출단계에서 검출된 초점렌즈의 위치 이후의 제1 기준위치 및 제2 기준위치를 설정하는 기준위치 설정단계; 상기 초점렌즈의 위치를 제1 축, 상기 초점값의 변화율의 비율을 제2 축으로 하는 그래프에서, 상기 제1 기준위치에서의 초점값의 변화율의 비율 값과 상기 제2 기준위치에서의 초점값의 변화율의 비율 값을 지나는 일차함수를 생성하는 일차함수 생성단계; 및 상기 일차함수의 상기 제2 축의 값이 1이 되는 초점렌즈의 위치를 최적렌즈위치로 산출하는 초점위치 결정단계; 를 포함한다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 자동 초점 조절 방법에 따르면 연산의 부하를 줄여 빠르고 효과적으로 최적의 초점위치를 찾을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치를 구비한 카메라를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치의 예시이다.
도 3은 초점렌즈가 Near에서 Far 방향으로 이동하는 경우 초점값과 초점값의 변화율을 보여주는 그래프이다.
도 4는 초점렌즈가 Far에서 Near 방향으로 이동하는 경우 초점값과 초점값의 변화율을 보여주는 그래프이다.
도 5 내지 도 6은 초점의 정확도를 우선순위로 할 경우의 기준위치 설정 방법의 예시이다
도 7내지 도 8은 빠른 초점 조절 속도를 우선순위로 할 경우의 기준위치 설정 방법의 예시이다.
도 9 내지 도 10은 초점렌즈가 Far 에서 Near 방향으로 이동할 경우의 기준위치 설정 방법의 예시이다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하의 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예들은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다.
본 발명의 실시예의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 잇는 것과 유사하게, 본 발명의 실시예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. 매커니즘, 요소, 수단, 구성과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치를 구비한 카메라를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치의 예시이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치(1)는 카메라(3) 내에 설치될 수 있으며, 이때 자동 초점 조절 장치(1)는 초점렌즈(2)의 구동을 위하여 렌즈 구동장치(4)와 연결될 수 있다.
자동 초점(Auto Focus, AF)이란 영상장치에서 자동으로 초점을 맞추는 기능으로서 크게 4가지로 분류할 수 있다. 1)IRAF(Infrared Auto-Focusing)는 적외선 센서 이용하여 피사체의 거리 측정을 통해 최적의 초점렌즈 위치를 추정한다. 2)TTLAF(Through-The Lens Auto Focusing)는 복수개의 센서를 이용하여 두 이미지의 위상 차를 통해 최적의 초점렌즈 위치를 추정한다. 3)CDAF(Contrast Detection Auto-Focusing)는 이미지의 고주파 성분을 계산하여 최적의 초점렌즈 위치를 추정한다. 4)Hybrid Auto-Focusing은 TTLAF와 CDAF를 혼합하여 사용하여 최적의 초점렌즈 위치를 추정한다.
상기 기술 중 본 발명은 CDAF에서 빠르고 효과적으로 AF를 할 수 있는 방법에 관한 것이다. CDAF는 초점값(Focus Value) 즉 이미지의 고주파 성분을 분석하여 자동으로 초점을 조절하는데, 이러한 고주파 성분은 Sobel, SML(Sum Modified Laplacian), EOL(Energy of Laplacian), FSWM(Frequency-Selective Weighted Median Filter), Bayes-Spectral-Entropy, Focus Measure Using DCT Coefficients 등을 통해 구할 수 있다.
종래의 초점값을 기반으로 초점을 조절하는 기술들은 Hill Climb Algorithm을 사용하기 때문에 초점렌즈의 위치를 바꾸어 가면서 초점값이 가장 큰 지점을 찾아야 했고, 이로 인하여 시간과 리소스를 많이 소비하는 문제점이 있었다.
본 발명은 연산량이 줄여 보다 빠르게 초점의 위치를 찾을 수 있고, 기준점을 적절하게 설정함으로써 정확한 초점위치를 찾을 수 있다.
도 2를 참조하면, 자동 초점 조절 장치(1)는 최대위치 검출부(10), 기준위치 설정부(20), 일차함수 생성부(30) 및 초점위치 결정부(40)를 포함한다. 최대위치 검출부(10)는 초점값의 변화율이 최대인 위치를 검출하고, 기준위치 설정부(20)는 최대위치 검출부(10)에서 검출된 최대위치를 기초로 1차 함수 생성의 기준이 될 제1 기준위치 및 제2 기준위치를 설정한다. 일차함수 생성부(30)는 제1 기준위치 및 제2 기준위치를 기반으로 일차함수를 생성하고, 초점위치 결정부(40)는 생성된 일차함수를 이용하여 최적의 초점렌즈 위치를 결정한다. 초점위치 결정부(40)는 결정된 최적의 초점렌즈 위치를 기반으로 하는 제어신호를 자동 초점 조절 장치(1)와 연결된 렌즈 구동장치(4)에 전달하여 초점렌즈(2)를 최적의 위치로 이동시킬 수 있다.
최대위치 검출부(10)는 초점렌즈를 일 방향으로 단위 스텝씩 이동시키면서 초점값의 변화율이 최대값인 초점렌즈의 위치를 검출한다. 초점렌즈의 이동은 스텝모터, 직류모터, 초음파 모터 등으로 구동되는 기구부에 의하여 이루어 질 수 있으며, 단위 스텝은 사용자에 의해 설정될 수 있다.
단위스텝의 크기가 커질수록 초점 조절에 소요되는 리소스와 시간은 단축되나 정확도가 떨어지고, 단위스텝의 크기가 작아질수록 초점 조절에 소요되는 리소스와 시간은 증가되나, 정확도가 향상된다.
도 3은 초점렌즈가 제1 방향(110)으로 이동하는 경우 초점값과 초점값의 변화율을 보여주는 그래프이다. 상세히, 도 3의 (a)는 초점렌즈의 위치에 따른 초점값을, 도 3의 (b)는 초점렌즈의 위치에 따른 초점값의 변화율을 나타낸다. 이하에서, 제1 방향(110)은 초점렌즈의 위치가 Near에서 Far방향으로 이동하는 것을 의미한다.
도 3의 (a)를 참고하면, 초점렌즈가 제1 방향(110)으로 이동하는 경우 초점값은 한 번의 최대값(112)을 가지게 되는데, 이 때의 초점렌즈의 위치가 화상을 가장 선명하게 얻을 수 있는 최적렌즈위치이다.
종래기술은 최적렌즈위치를 산출하기 위하여 초점값의 그래프에서 몇 개의 샘플링 된 데이터를 통하여 최대값을 갖는 초점렌즈의 위치를 추정하거나, 초점값의 그래프와 유사한 형태의 그래프를 가정하여, 그 그래프를 통하여 최대값의 위치 즉 최적렌즈위치를 산출하였다.
그러나 본 발명은 종래기술과 달리 초점값이 아닌 '초점값의 변화율'의 그래프를 이용하여 최적렌즈위치를 결정하며, 이때 최대위치 검출부(10)는 초점값의 변화율이 최대값(113)인 초점렌즈의 위치(114)를 검출하여 두 개의 기준위치 탐색의 시작점 역할을 할 수 있도록 한다.
도 3의 (b)를 참고 하면, 초점렌즈가 제1 방향(110)으로 이동할 경우 초점값의 변화율은 급격히 증가하다가 최대값(113)을 갖고, 또 다시 급격히 감소하여 최소값(116)을 가진 뒤 다시 급격히 증가하여 0에 수렴하는 경향을 보인다.
최대위치 검출부(10)는 초점값의 변화율이 최대(113)인 경우의 초점렌즈의 위치(114)를 검출한다. 검출된 위치(114)는 기준위치 설정부(20)에서 두 개의 기준위치를 탐색하는 시작점의 역할을 한다.
도 4는 초점렌즈가 제2 방향(120)으로 이동하는 경우 초점값과 초점값의 변화율을 보여주는 그래프이다. 상세히, 도 4의 (a)는 초점렌즈의 위치에 따른 초점값을, 도 4의 (b)는 초점렌즈의 위치에 따른 초점값의 변화율을 나타낸다. 이하에서, 제2 방향(120)은 초점렌즈의 위치가 Far에서 Near 방향으로 움직이는 것을 의미한다.
도 4의 (a)를 참고하면, 초점렌즈가 제2 방향(120)으로 이동하는 경우에도 초점값은 한 번의 최대값(122)을 가지게 되는데, 이 때의 초점렌즈의 위치가 화상을 가장 선명하게 얻을 수 있는 최적렌즈위치이다.
초점렌즈가 제1 방향(110)으로 이동할 때와 유사하게 초점렌즈가 제2 방향(120)으로 이동하는 경우에도, 최대위치 검출부(10)는 초점값의 변화율이 음의 방향으로 최대값(123)인 초점렌즈의 위치(124)를 검출하여 두 개의 기준위치 탐색의 시작점 역할을 할 수 있도록 한다.
도 4의 (b)를 참고 하면, 초점렌즈가 제2 방향(120)으로 이동할 경우 초점값의 변화율은 급격히 감소하다가 최소값(123)을 갖고, 또 다시 급격히 증가하여 최대값(125)을 가진 뒤 다시 급격히 증가하여 0에 수렴하는 경향을 보인다.
최대위치 검출부(10)는 초점값의 변화율이 음의 방향으로 최대(123)인 경우의 초점렌즈의 위치(124)를 검출한다. 검출된 위치(124)는 기준위치 설정부(20)에서 두 개의 기준위치를 탐색하는 시작점의 역할을 한다.
다시 도 2를 참조하면, 기준위치 설정부(20)는 최대위치 검출부(10)에서 검출된 초점렌즈의 위치부터 초점렌즈를 원래의 이동방향과 동일한 방향으로 이동시키면서 제1 기준위치 및 제2 기준위치를 설정한다.
도 5 내지 도 10은 기준위치 설정부(20)를 설명하기 위한 도면으로, 도 5 내지 도 6은 초점의 정확도를 우선순위로 할 경우의 기준위치 설정 방법이고, 도 7내지 도 8은 빠른 초점 조절 속도를 우선순위로 할 경우의 기준위치 설정 방법이며, 도 9 내지 도 10은 초점렌즈가 제2 방향으로 이동할 경우의 기준위치 설정 방법을 도시한다.
도 5를 참고하면, 기준위치 설정부(20)는 최대위치 검출부(10)에서 검출된 초점렌즈의 위치(114)를 시작점으로 하여, 초점렌즈가 원래 이동하던 방향(110)과 동일한 방향인 제1 방향으로 초점렌즈를 단위 스텝씩 이동시킨다. 이 때 초점값의 변화율이 최초로 음수가 되는 지점(211)에서 초점렌즈의 위치를 제1 기준위치로 설정하고, 제1 기준위치보다 한 단위 스텝 이전의 지점(212)에서 초점렌즈의 위치를 제2 기준위치로 설정한다. 보다 상세한 설명을 위하여 그래프의 일부(213)를 도 6에 확대하여 도시하였다.
도 6을 참고하면, 기준위치 설정부(20)는 초점렌즈가 원래의 이동방향인 제1 방향(110)으로 이동할 때 초점값의 변화율이 최초로 음수가 되는 지점(211)에서의 초점렌즈의 위치(214)를 제 1기준위치로 설정하고, 이보다 한 단위 스텝 이전의 위치(215)를 제 2기준위치로 설정한다.
도 7을 참고하면, 기준위치 설정부(20)는 최대위치 검출부(10)에서 검출된 초점렌즈의 위치(114)를 시작점으로 하여, 초점렌즈가 원래 이동하던 방향(110)과 동일한 방향인 제1 방향으로 초점렌즈를 이동시킨다. 전술한 기준위치 설정 방법과 달리 최대위치 검출단계에서 검출된 초점렌즈의 위치(114)보다 한 단위 스텝 이후의 지점에서 초점렌즈의 위치를 제1 기준위치로, 제1 기준위치보다 한 단위 스텝 이후의 위치를 제2 기준위치로 설정한다. 즉 초점값의 변화율이 최대인 지점(113)보다 한 스텝 이후(220)일 때 초점렌즈의 위치와, 그보다 한스텝 더 이후(221)일 때 초점렌즈의 위치를 각각 제 1기준위치와 제 2기준위치로 설정한다. 보다 상세한 설명을 위하여 그래프의 일부(222)를 도 8에 확대하여 도시하였다.
도 8을 참고하면, 기준위치 설정부(20)는 초점렌즈가 원래의 이동방향인 제1 방향(110)으로 이동할 때 최대위치 검출단계에서 검출된 초점렌즈의 위치(114)보다 한 단위 스텝 이후의 초점렌즈의 위치를 제1 기준위치(223)로, 제1 기준위치보다 한 단위 스텝 이후의 초점렌즈의 위치를 제2 기준위치(224)로 설정한다. 이 경우 초점값의 변화율이 음수가 될 때까지 초점렌즈를 이동시킬 필요가 없으므로, 기준위치 설정까지 소요되는 시간이 단축되어 빠른 초점 조절이 가능하다.
도 9를 참고하면, 기준위치 설정부(20)는 최대위치 검출부(10)에서 검출된 초점렌즈의 위치(124)를 시작점으로 하여, 초점렌즈가 원래 이동하던 방향과 동일한 방향인 제2 방향(120)으로 초점렌즈를 이동시킨다. 이 때 초점값의 변화율이 최초로 양수가 되는 지점(231)의 초점렌즈의 위치를 제1 기준위치로 설정하고, 제1 기준위치보다 한 단위 스텝 이전의 위치를 제2 기준위치로 설정한다. 본 실시예는 제1 방향으로 초점렌즈를 이동시키면서 기준위치를 설정하는 실시예와 이동방향이 반대이고, 부호가 반대인 것을 제외하면 나머지 방법은 동일하다. 보다 상세한 설명을 위하여 그래프의 일부(233)를 도 10에 확대하여 도시하였다.
도 10을 참고하면, 기준위치 설정부(20)는 초점렌즈가 원래의 이동방향인 제2 방향(120)으로 이동할 때 초점값의 변화율이 최초로 양수가 되는 지점(231)에서의 초점렌즈의 위치(234)를 제 1기준위치로 설정하고, 이보다 한 단위 스텝 이전의 초점렌즈의 위치(235)를 제 2기준위치로 설정한다.
도 5, 도 6을 기준으로, 일차함수 생성부(30)는 초점렌즈의 위치를 제1 축, 초점값의 변화율을 제2 축으로 하는 그래프에서, 제 1기준위치(214) 및 제1 기준위치에서의 초점값의 변화율(216)을 하나의 점으로(211), 제 2기준위치(215) 및 제2 기준위치에서의 초점값의 변화율(217)을 또 하나의 점(212)으로 하여 두 점을 지나는 일차함수(218)를 생성한다.
초점렌즈의 위치를 P라고 하고, 초점렌즈 위치에 따른 초점값의 변화율을 F(P)라고 하면, 일차함수 생성부(30)에서 생성된 일차 함수를 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
……… (1)
A와 B는 상수로, 기준위치 설정부(20)에서 설정된 두 개의 기준위치를 각각
Figure pat00002
라고 할 경우 다음과 같이 계산할 수 있다.
Figure pat00003
……… (2)
Figure pat00004
……… (3)
도 7 및 도 8에 도시된 것과 같이 빠른 초점 조절 속도를 우선순위로 하여 기준위치를 설정하는 경우에도 전술한 바와 마찬가지로 일차함수 생성부(30)는 제1 기준위치(223)에서의 초점값의 변화율의 값(225)에 해당하는 점(220)과 과 제2 기준위치(224)에서의 초점값의 변화율의 값(226)에 해당하는 점(221)을 지나는 일차함수(227)를 생성한다.
도 9 및 도 10에 도시된 것과 같이 초점렌즈가 제2 방향으로 이동하는 경우에도 전술한 바와 마찬가지로 일차함수 생성부(30)는 제1 기준위치(234)에서의 초점값의 변화율의 값(236)에 해당하는 점(231)과 제2 기준위치(235)에서의 초점값의 변화율의 값(237)에 해당하는 점(232)을 지나는 일차함수(238)를 생성한다.
초점위치 결정부(40)는 일차함수 생성부(30)에서 생성된 일차함수의 제2 축의 값이 0이 되는(F(P)=0)초점 초점렌즈의 위치를 최적렌즈위치로 산출한다.
다시 도 5 및 도 6을 참고하면, 초점위치 결정부(40)는 생성된 1차 함수(218)의 제2 축(초점값의 변화율)의 값이 0이 되는 초점렌즈의 위치(219)를 최적렌즈위치로 산출한다.
제2 축의 값이 0이 되는 초점렌즈의 위치(219)는 초점값의 변화율이 0이 되는 지점으로 이는 곧 초점값이 최대인 초점렌즈의 위치를 의미한다.
도 3을 참고하면, 제2축의 값이 0이 되는 초점렌즈의 위치(115)에서의 초점 값이 최대값(112)임을 알 수 있다.
이때 최적렌즈위치를
Figure pat00005
라고 한다면, 최적렌즈위치는 다음과 같이 구할 수 있다.
Figure pat00006
……… (4)
도 7 및 도 8을 참고하면, 초점위치 결정부(40)는 상술한 바와 같이 생성된 1차 함수(227)의 제2 축(초점값의 변화율)의 값이 0이 되는 초점렌즈의 위치(228)를 최적렌즈위치로 산출한다.
도 9 및 도 10을 참고하면, 초점위치 결정부(40)는 상술한 바와 같이 생성된 1차 함수(238)의 제2 축(초점값의 변화율)의 값이 0이 되는 초점렌즈의 위치(239)를 최적렌즈위치로 산출한다.
제2 축을 초점값의 변화율이 아닌 이전 스텝의 초점값의 변화율에 대한 현재스텝의 초점값의 변화율의 비율로 설정 할 경우, 상기 (1) 내지 (4)의 식들은 다음과 같이 쓸 수 있다.
Figure pat00007
……… (1')
Figure pat00008
……… (2')
Figure pat00009
……… (3')
Figure pat00010
……… (4')
도 11에 도시된 사람 계수 방법은 전술된 도 2의 자동 초점 조절 장치(1)에 의해 수행될 수 있다. 이하에서는 도 1 내지 도 10에서 설명한 내용과 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략하겠다.
자동 초점 조절 장치(1)의 최대위치 검출부(10)는, 초점렌즈를 한 단위스텝씩 이동시키면서 초점값의 변화율이 최대인 위치를 검출한다(S300). 이 때 피사체 및 초점렌즈의 위치에 따라 초점렌즈의 이동 방향이 결정될 수 있으며, 단위 스텝의 크기는 사용자에 의해서 결정될 수 있다. 기준위치 설정부(20)는 최대위치 검출부(10)에서 검출된 위치부터 원래 초점렌즈가 이동하던 방향으로 이동하며 1차 함수 생성의 기준이 될 제 1기준위치 및 제 2기준위치를 설정한다(S310). 설정된 두 개의 기준위치 및 그에 따른 각각의 초점값의 변화율은 2차원 공간에서 직선이 지나는 두 점이 된다. 일차함수 생성부(30)는 초점렌즈의 위치를 제1 축, 초점값의 변화율을 제2 축으로 하는 그래프에서, 제1 기준위치에서의 초점값의 변화율의 값과 제2 기준위치에서의 초점값의 변화율의 값을 지나는 일차함수를 생성한다(S320). 초점위치 결정부(40)는 생성된 일차함수의 제2 축의 값이 0이 되는 초점렌즈의 위치를 최적렌즈위치로 산출한다(S330).
본 발명의 실시예들은 이차함수를 이용하여 최적렌즈위치를 산출하는 기존 자동 초점 조절 방법과 달리 일차함수를 사용함으로써 연산의 부하를 줄여 빠르고 효과적으로 최적의 초점위치를 찾을 수 있다.
본 발명의 실시예들은 자동 초점 조절을 요하는 다양한 장치에 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 휴대폰, PDA, 태블릿 PC 등의 휴대용 단말기에 활용이 가능하다. 또한 본 발명의 실시예들은 감시카메라, 디지털카메라, 일안식 카메라 등에 활용이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
1: 자동 초점 조절 장치
2: 초점렌즈
3: 카메라
4: 렌즈 구동장치
10: 최대위치 검출부
20: 기준위치 설정부
30: 일차함수 생성부
40: 초점위치 결정부

Claims (6)

  1. 초점렌즈를 일 방향으로 단위 스텝씩 이동시키면서 초점값의 변화율이 최대값인 초점렌즈의 위치를 검출하는 최대위치 검출단계;
    상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 최대위치 검출단계에서 검출된 초점렌즈의 위치 이후의 제1 기준위치 및 제2 기준위치를 설정하는 기준위치 설정단계;
    상기 초점렌즈의 위치를 제1 축, 상기 초점값의 변화율을 제2 축으로 하는 그래프에서, 상기 제1 기준위치에서의 초점값의 변화율의 값과 상기 제2 기준위치에서의 초점값의 변화율의 값을 지나는 일차함수를 생성하는 일차함수 생성단계; 및
    상기 일차함수의 상기 제2 축의 값이 0이 되는 초점렌즈의 위치를 최적렌즈위치로 산출하는 초점위치 결정단계; 를 포함하는 자동 초점 조절 방법.
  2. 제 1항에 있어서 상기 기준위치 설정단계는,
    상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 초점값의 변화율이 최초로 음수가 되는 초점렌즈의 위치를 상기 제1 기준위치로 설정하는 단계; 및
    상기 제1 기준위치보다 한 단위 스텝 이전의 위치를 상기 제2 기준위치로 설정 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 방법.
  3. 제 1항에 있어서 상기 기준위치 설정단계는,
    상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 최대위치 검출단계에서 검출된 초점렌즈의 위치보다 한 단위 스텝 이후의 위치를 상기 제1 기준위치로, 상기 제1 기준위치보다 한 단위 스텝 이후의 위치를 상기 제2 기준위치로설정하고,
    상기 방법은 상기 최적렌즈위치로 초점렌즈를 이동시키는 단계;를 더 포함하는것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 방법.
  4. 초점렌즈를 일 방향으로 단위 스텝씩 이동시키면서 초점값의 변화율이 최소값인 초점렌즈의 위치를 검출하는 최소위치 검출단계;
    상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 최소위치 검출단계에서 검출된 초점렌즈의 위치 이후의 제1 기준위치 및 제2 기준위치를 설정하는 기준위치 설정단계;
    상기 초점렌즈의 위치를 제1 축, 상기 초점값의 변화율을 제2 축으로 하는 그래프에서, 상기 제1 기준위치에서의 초점값의 변화율의 값과 상기 제2 기준위치에서의 초점값의 변화율의 값을 지나는 일차함수를 생성하는 일차함수 생성단계; 및
    상기 일차함수의 상기 제2 축의 값이 0이 되는 초점렌즈의 위치를 최적렌즈위치로 산출하는 초점위치 결정단계; 를 포함하는 자동 초점 조절 방법.
  5. 제 4항에 있어서 상기 기준위치 설정단계는,
    상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 초점값의 변화율이 최초로 양수가 되는 초점렌즈의 위치를 상기 제1 기준위치로 설정하는 단계; 및
    상기 제1 기준위치보다 한 단위 스텝 이전의 위치를 상기 제2 기준위치로 설정 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 방법.
  6. 초점렌즈를 일 방향으로 단위 스텝씩 이동시키면서 이전 스텝의 초점값의 변화율에 대한 현재스텝의 초점값의 변화율의 비율이 최대값인 초점렌즈의 위치를 검출하는 최대위치 검출단계;
    상기 초점렌즈의 위치를 상기 일 방향으로 이동시키면서 상기 최대위치 검출단계에서 검출된 초점렌즈의 위치 이후의 제1 기준위치 및 제2 기준위치를 설정하는 기준위치 설정단계;
    상기 초점렌즈의 위치를 제1 축, 상기 초점값의 변화율의 비율을 제2 축으로 하는 그래프에서, 상기 제1 기준위치에서의 초점값의 변화율의 비율 값과 상기 제2 기준위치에서의 초점값의 변화율의 비율 값을 지나는 일차함수를 생성하는 일차함수 생성단계; 및
    상기 일차함수의 상기 제2 축의 값이 1이 되는 초점렌즈의 위치를 최적렌즈위치로 산출하는 초점위치 결정단계; 를 포함하는 자동 초점 조절 방법.
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