KR960004928B1 - 자동 촛점 정합 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자동 촛점 정합 장치

제 1 도는 본 발명의 자동 촛점 정합 장치의 한 실시예를 도시하는 블록도.

제 2 도 및 제 3 도는 핀트링의 위치와 고주파 성분의 레벨 변화예를 도시하는 특성도.

제 4 도는 핀트링의 회전 각도와 촛점 거리와의 관계를 도시하는 특성도.

제 5 도는 제 1 도에 도시한 연산부의 촛점 제어 플로우 차트.

제 6 도는 종래의 자동 촛점 정합 장치의 한 예를 도시하는 블록도.

제 7 도는 제 6 도의 장치에 있어서의 렌즈 위치와 모터 구동 궤적과의 관계를 도시하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 렌즈 12 : 포커스 모터

13 : 촬상부 14 : 연산부

15 : 구동계 16 : 위치 검출부

17 : 줌모터

본 발명은 피사체에 대한 통상 영역 및 마크로 영역의 양 영역에서 촛점을 맞출 수 있는 렌즈계의 자동촛점 정합 장치에 관한 것이다.

종래, 카메라 또는 비디오 카메라에 사용되는 자동 촛점 정합 장치의 오토 포커스(이하 AF로 약칭) 방식에는 대별해서 액티브 방식과 패시브 방식이 있다. 액티브 방식에는 적외선 방식이나 초음파 방식 등이 있고, 패시브 방식에는 TCL 방식이나 화상 검출 방식이 있다.

액티브 방식은 카메라 측으로부터 전파 또는 음파 등을 발사하여 이들 발사파의 피사체로부터의 반사를 이용하여 피사체까지의 거리를 측정하기 때문에 거리 측정 매체의 피사체에 대한 반사율의 영향, 거리에 의한 감쇄, 거리 측정 공간의 상태 등에 의하여 그 성능에 한계가 따른다. 이것에 대하여 패시브 방식은 화상정보로부터 촛점 정합 지점을 얻는 방식이고(이시다 쥰이치 외, 산등(山登) 서보 방식에 의한 텔레비전 카메라의 자동 촛점 조절, NHK 기술 연구, 제17권 제 1 호 통권 86호, 소화 40년), 피사체의 콘트라스트, 휘도, 패턴에 의하여 촛점 정합, 검출의 어려움이 발생하는데, 화상 처리 기술의 향상에 따라 그 성능이 개선되고 있다.

상기와 같이 종래의 AF 기능은 각 방식에 의하여 상이한 촛점 정합 신호를 사용하여 촛점 정합, 비정합을 판정하고 비정합 상태이면 렌즈부의 핀트링을 촛점 정합 제어용 모터에 의하여 회전시켜 상기 렌즈의 촛점 정합을 행하는 방법을 채용하고 있다. 그러나 이때에 촛점 정합 지점이 없는 경우가 있고, 이러한 때에는 상기 렌즈부의 핀트링을 소정 위치에 고정함으로써 제어용 모터가 영구히 움직이게 되는 것을 방지하고 있다.

제 6 (a)도는 상기 비정합시에 제어용 모터가 영구히 동작하는 것을 방지하기 위한 제어계의 알고리듬을 나타내고, 제 6 (b)도는 AF 제어계의 한 예를 나타내는 블록도이다. 패시브 방식의 예를 취하면 우선 제어계(2)는 스텝 601에서 CCD(1)로부터 취출된 영상 신호에 의하여 핀트의 정합 정도를 판정하여 비정합으로 판정되었을 경우에는 스텝 602에서 구동계(3)를 개재하여 촛점 정합 제어용 모터(4)를 구동시킴으로써 촛점 정합 지점을 검출하는 처리를 실시한다. 그러나 이 제어시에 스텝 603에서 현재의 핀트링의 포지션을 위치 검출부(5)에 의하여 상시 검색하여 렌즈(6)가 일주해도 아직 가장 양호한 지점이 정해지지 않을 때는 스텝 601로 되돌아 가지 않고 스텝 604로 전진하여 여기에서 미리 정한 포지션(디폴트점)에 핀트링을 정지시키는 처리를 실시한다. 또, 렌즈의 포지션을 정하기 위해서는 포토 센서, 기계 SW, 모터의 카운터 등의 수법이 고려된다.

따라서 상기 종래의 AF 제어계에서는 렌즈(6)의 위치와 모터(4)의 구동 궤적과의 관계를 도시한 제 7 도에서 알 수 있는 바와 같이, 촛점 정합 지점을 검출하지 못하고 렌즈를 디폴트점에서 정지했을 경우에는 촛점 정합 제어용 모터(4)가 영구히 움직이고 있지는 않지만 영상으로서 보면 촛점 비정합의 상태가 발생되는 결점이 있었다.

상기와 같이 종래의 AF 제어계에서는 촛점 정합 지점을 검출하지 못하고 렌즈를 디폴트점에서 정지했을 경우에는 영구히 촛점 정합 제어용 모터가 움직이는 일은 없지만, 영상으로서 보면 촛점 비정합 상태가 되는 결점이 있었다. 그 이유는, 통상의 경우의 렌즈에서는 1m 정도 이하의 거리에서 CCD의 최종 결상면이 렌즈의 회전 각도만으로는 스트로크가 모자라서 잘 안맞기 때문이다. 그러나 이러한 경우에는 줌링 위치를 이동시킴으로써 맞출 수 있으나 현재까지 렌즈 촛점을 연속적으로 맞출 수 있는 것은 없다.

그러므로 본 발명은 상기의 결점을 제거하기 위한 것으로 렌즈의 촛점을 모든 거리에서 자동적으로 맞출 수 있게 하고, 촛점 비정합 상태로 제어가 정지되는 것을 방지하는 자동 촛점 정합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 렌즈의 핀트링을 작동하여 피사체까지의 통상 거리에서 촛점 맞춤을 할 수 있는 동시에 상기 렌즈의 핀트링을 작동하여 피사체까지의 근거리에서 촛점 맞춤을 실시할 수 있는 렌즈계를 가지는 것에 있어서, 상기 렌즈계에 의하여 얻어진 광학상을 영상 신호로 변환하는 촬상 수단과, 이 촬상 수단에서 얻어지는 신호 또는 피사체로부터의 반사파에서 얻어지는 신호에 따라서 촛점 정합, 비정합을 판정하는 판정 수단과, 상기 렌즈의 핀트링 또는 줌링을 구동하는 구동 수단과, 상기 핀트링의 위치를 검출하는 위치 검출 수단과, 상기 구동 수단에 의하여 상기 렌즈의 핀트링을 작동시켜도 상기 판정 수단에 의하여 촛점 정합 지점을 얻을 수가 없고, 또 상기 위치 검출 수단에 의하여 상기 핀트링의 단점이 검출된 경우는 상기 구동 수단에 의하여 줌링을 동작시켜서 상기 판정 수단에 의하여 촛점 정합 지점을 찾는 제어를 실시하는 제어 수단을 구비한 구성을 갖는다.

본 발명의 자동 촛점 정합 장치에서 촬상 수단은 상기 렌즈계에 의하여 얻은 광학상을 영상 신호로 변환한다. 판정 수단은 상기 촬상 수단에서 얻어지는 신호 또는 피사체로부터의 반사파에서 얻어지는 신호에 따라 촛점 정합, 비정합을 판정한다. 구동 수단은 상기 렌즈의 핀트링 또는 줌링을 구동한다. 위치 검출 수단은 상기 핀트링의 위치를 검출한다. 제어 수단은 상기 구동 수단에 의하여 상기 렌즈의 핀트링을 동작시켜도 상기 판정 수단으로 촛점 정합 지점을 얻을 수가 없고, 또 상기 위치 검출 수단에 의하여 상기 핀트링의 단점이 검출된 경우는 상기 구동 수단에 의하여 줌링을 동작시켜서 상기 판정 수단에 의하여 촛점 정합 지점을 찾는 제어를 실시한다.

이하, 본 발명의 한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

제 1 도는 본 발명의 자동 촛점 정합 장치의 한 실시예를 도시하는 블록도이다. 11은 피사체를 포착하는 렌즈, 12는 렌즈(11)의 핀트링을 회전시키는 포커스 모터, 13은 렌즈(11)에서 결상된 광학상을 광전 변환하여 영상 정보를 얻는 촬상부, 14는 촬상부(13)에 의하여 얻어지는 영상 정보에 따라서 상기 광학상의 촛점정합, 비정합을 판정하여 모터 구동계(15)를 제어하는 정보를 작성하는 연산부, 15는 상기 포커스 모터(12) 또는 후기의 줌모터(17)를 구동하는 모터 구동계, 16은 렌즈(11)의 위치를 검출하는 위치 검출부, 17은 렌즈(11)의 줌링을 회전시키는 줌모터이다.

여기에서 촬상부(13)은 촬상 수단을, 연산부(14)는 판정 수단과 제어 수단을, 구동계(15)는 구동 수단을, 위치 검출부(16)는 위치 검출 수단을 구성하고 있다.

다음에 본 실시예의 동작에 대하여 설명한다. 렌즈(11)에 의하여 포착된 피사체의 광학상은 촬상부(13)에서 화상 정보로 변환되어서 연산부(14)에 입력된다. 연산부(14)는 촛점 정합, 비정합을 판정하여 렌즈의 촛점을 맞추는 제어 신호를 발생하여 이것을 구동계(15)에 부여한다. 구동계(15)는 상기 제어 신호에 따라 모터(12)를 구동하여 렌즈(11)의 핀트링을 회전시키기 때문에 결국 렌즈의 촛점을 맞추는 폐루프의 제어가 실행된다.

이때, 위치 검출부(16)는 렌즈의 위치를 상시 검출하여 얻은 렌즈의 단점(端點) 정보 등을 연산부(14)에 부여한다. 이것에 의하여 연산부(14)는 렌즈 단점 정보를 얻으면 모터(12)의 인가 전압을 역전한 후, 촛점정합 지점을 검출하는 제어를 속행한다.

그런데, 영상 신호는 기본적으로 핀트가 맞음에 따라 그 고주파 성분이 증가하는 경향이 있다. 제 2 도는 그 한 예를 도시한다.

제 2 (a)도에 있어서는 핀트링의 중간점에 있어서 촛점 정합 지점이 있으므로 산 모양을 한 곡선이 된다. 이 경우에는 연산부(14)는 핀트링을 회전시켜 산의 정상을 검출시키는 알고리듬으로 자동 촛점 제어를 실시할 수 있다. 그런데 제 2 (b)도와 제 2 (c)도의 도시와 같이 핀트링이 단점에 있을 경우에는 단점에서 산의 오름(산등)이 중단될 수 있으나, 렌즈 위치 검출에 의하여 단점이고 또 산등 도중인 것으로 검출되면 연산부(14)는 단점이 촛점 정합 지점이라고 하는 제어가 필요해진다.

그러나 원방-근접 사이에서 영상 신호의 고주파 성분의 증감 특성에 산의 경사가 전혀 없는 경우에는 제 3 (a)도와 같이 된다. 이와 같은 경우에는 핀트링 회전 거리내에서 촛점 정합의 포인트가 없는 경우로 생각되고, 또 렌즈의 특성에 의해 원거리가 될수록 핀트링의 회전 각도는 제 4 도의 도시와 같이 된다. 즉, 제 3 (a)도의 도시와 같은 평탄한 곡선을 그리는 경우에는 대단히 근거리에서의 촬영으로 생각된다. 이 경우에는 줌링의 와이드 마크로 영역에서 제 3 (b)도의 도시와 같은 고주파 성분의 곡선을 그리게 된다.

통상 핀트링에서 촛점 정합 지점이 없고, 또 핀트링의 양단점을 검출했을 경우에는 연산부(14)는 핀트링 구동에 의한 촛점 정합 동작의 실행을 정지하고, 줌링을 구동시켜서 촛점 정합 동작을 실시하 제 5 도에 도시하는 알고리듬을 실행한다.

우선 제 5 도의 스텝 501에서 렌즈(11)에 의한 광학상이 촛점 정합되었는지의 여부를 판정하고, 촛점 정합된 것으로 판정된 경우에는 이 스텝 501에서 정지하고, 촛점 정합이 안된 것으로 판정된 경우는 스텝 502를 전진한다. 스텝 502에서는 구동계(15)를 개재하여 모터(12)(최초의 모터(12)를 구동 대상으로 한다)를 구동함으로써 핀트링을 회전시켜서 산등 제어 동작을 실시한다. 이것에 의하여 스텝 503에서 고주파 성분의 정상을 검출했는지의 여부를 판정하고 검출했을 경우에는 스텝 501로 되돌아가고, 검출 안했을 경우에는 스텝 504로 전진한다.

스텝 504에서는 위치 검출부(16)가 양단점을 검출했는지의 여부를 판정하고, 검출을 하지 않았을 경우는 스텝 502로 되돌아가고, 검출했을 경우에는 스텝 505로 전진한다. 스텝 505에서는 구동 대상 모터를 줌모터(17)로 전환하고 스텝 502로 되돌아간다.

본 실시예에 의하면, 렌즈(11)의 핀트링의 회전 각도만으로 촛점을 맞추지 못할 경우에는 줌링을 회전시켜서 촛점을 맞추는 제어를 하기 때문에 자동 촛점 제어를 실행하는 범위를 한정하는 일 없이 모든 거리에서 자동적으로 촛점을 맞출 수 있고, 촛점이 안 맞는 상태로 방치되는 것을 방지할 수 있다.

이상의 설명과 같이 본 발명의 자동 촛점 정합 장치에 의하면 렌즈의 촛점을 모든 거리에서 자동적으로 맞출 수 있고 촛점 비정합 상태에서 제어가 정지되는 것을 방지하는 자동 촛점 정합 장치를 제공할 수 있다.

Claims (13)

1. 복수의 단부 촛점을 갖는 렌즈 유닛(11)과 ; 상기 렌즈 유닛(11)을 구동하는 렌즈 구동 수단(12,17)과 ; 상기 렌즈 유닛(11)이 촛점 정합 상태에 있는지를 판정하고 상기 렌즈 구동 수단(12,17)을 제어하여 상기 렌즈 유닛(11)이 촛점 정합되도록 하는 제어기 수단(14)을 포함한 자동 촛점 정합 장치에 있어서, 상기 제어기 수단(14)은 상기 렌즈 유닛(11)이 그 단부 촛점까지 구동되었음을 상기 제어기 수단(14)이 판정할 때 상기 렌즈 구동 수단(12,17)을 촛점 구동에서 줌 구동으로 절환시키는 것을 특징으로 하는 자동 촛점정합 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈 유닛(11)을 통하여 수신된 광학 상을 영상 신호로 변환하는 촬상 수단(13)을 아울러 포함한 것을 특징으로 하는 자동 촛점 정합 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어기 수단(14)은 촬상 수단(13)으로부터의 영상 신호의 고주파 성분에 대한 정보를 사용하여 카메라가 촛점 정합 상태인지 아닌지를 검출하는 것을 특징으로 하는 자동 촛점 정합 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 렌즈 유닛(11)은 피사체가 소정 거리내에 있을 때 촛점 정합시키도록 사용되고, 렌즈 유닛(11)은 피사체가 상기 소정 거리보다 더 가까운 거리내에 있을 때 촛점 정합시키도록 사용되는 것을 특징으로 하는 자동 촛점 정합 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 렌즈 유닛(11)에 각각 결합된 포커스링과 줌링을 아울러 포함한 것을 특징으로 하는 자동 정합 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 렌즈 구동 수단(12,17)은 렌즈 유닛(11)의 포커스 구동 및 줌 구동을 실현하기 위하여 상기 포커스링 및 줌링에 결합된 것을 특징으로 하는 자동 촛점 정합 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 포커스링의 위치를 검출함으로써 렌즈 유닛(11)의 위치를 검출하는 위치 검출기(16)를 아울러 포함한 것을 특징으로 하는 자동 촛점 정합 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제어기 수단(14)은 자신이 렌즈 유닛(11)의 촛점 정합 지점을 검출하지 못하고 위치 검출기(16)가 렌즈 유닛(11)의 단부 촛점을 검출한 때에 렌즈 유닛(11)을 구동하도록 렌즈 구동 수단(12,17)을 작동시키는 것을 특징으로 하는 자동 촛점 정합 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 렌즈 유닛(11)의 위치를 검출하기 위한 위치 검출기(16)를 아울러 포함한 것을 특징으로 하는 자동 촛점 정합 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어기 수단(14)은 자신이 렌즈 유닛(11)의 촛점 정합 지점을 검출하지 못하고 위치 검출기(16)가 렌즈 유닛(11)의 단부 촛점을 검출한 때에 렌즈 유닛(11)을 줌 구동하도록 렌즈 구동수단(12,17)을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 촛점 정합 장치.
11. 렌즈 유닛(11), 상기 렌즈 유닛(11)을 구동하기 위한 렌즈 구동 수단(12,17) 및 상기 렌즈 유닛(11)이 촛점 정합 상태에 있는지를 판정하고 상기 렌즈 유닛(11)이 촛점 정합되도록 상기 렌즈 구동 수단(12,17)을 제어하며 상기 렌즈 구동 수단(12,17)을 촛점 구동에서 줌 구동으로 전환시키는 제어기 수단(14)을 구비한 카메라를 자동 촛점 정합하는 방법에 있어서, 상기 카메라를 촛점 정합하기 위해 상기 렌즈 유닛(11)을 구동하는 단계와 ; 상기 제어기 수단(14)을 사용하여 상기 렌즈 유닛(11)이 촛점 정합 상태에 있는지를 판정하는 단계와 : 상기 렌즈 유닛(11)이 촛점 비정합 상태에 있다고 판정되고, 상기 렌즈 유닛(11)이 최대 단부 촛점까지 구동되었음을 상기 제어기 수단(14)이 판정하였을때 상기 렌즈 유닛(11)을 구동하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 자동 촛점 정합 방법.
12. 제11항에 있어서, 위치 검출기를 사용하여 상기 렌즈 유닛(11)의 위치를 검출하는 단계를 아울러 포함한 것을 특징으로 하는 자동 촛점 정합 방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 렌즈 유닛(11)이 촛점 정합 상태에 있는지의 여부 판정 단계는 렌즈 유닛(11)을 통하여 얻어진 광학상을 영상 신호로 변환하는 촬상 장치(13)로부터 얻어진 상기 영상 신호로부터의 정보를 사용함으로써 상기 카메라가 촛점 정합 상태인지 아닌지를 검출하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 자동 촛점 정합 방법.