KR101037939B1

KR101037939B1 - 디지털 이미지 촬영장치의 자동초점 조정방법

Info

Publication number: KR101037939B1
Application number: KR1020050015292A
Authority: KR
Inventors: 박병찬; 박혜성
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2011-05-30
Anticipated expiration: 2025-02-24
Also published as: KR20060094265A

Abstract

본 발명에 의한 디지털 이미지 촬영장치의 자동 초점 조정 방법은, 제1셔터가 입력되었는가를 계속적으로 판단하는 단계; 제1셔터가 입력되었다고 판단되면, 일정 시간 Δt 간격으로 2회의 측거를 수행하고, 2회의 측거시의 포커스 렌즈의 변위 Δl 을 계산하고, 포커스 렌즈의 이동속도를 Δl/Δt 에 의해 계산하는 단계; 포커스 렌즈를 이동속도로 구동하는 단계; 제2셔터가 입력되었는가를 계속적으로 판단하는 단계; 및 제2셔터가 입력되었다고 판단되면, 셔터가 개방되는 시점에서 포커스 렌즈를 정지하고 촬영하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 디지털 이미지 촬영장치의 자동 초점 조정 방법에 의하면 일정속도와 일정방향으로 진행하는 움직이는 피사체를 촬영하는 경우에 보다 정확하게 초점을 조정할 수 있는 효과가 있다.

Description

디지털 이미지 촬영장치의 자동초점 조정방법{Automatic focusing method for digital imaging device}

도 1은 일본공개특허 제1993-11171호에 개시된 자동초점카메라의 동체 예측 동작을 설명한 플로우차트이다.

도 2는 본 발명의 개념이 적용될 수 있는 예시적인 디지털 카메라의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 3의 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 디지털 카메라의 자동초점 조정방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 4는 도 3의 촬영방법에 의해 자동초점 조정을 수행하는 디지털 카메라 동작을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은, 디지털 카메라와 같은 디지털 이미지 촬영장치에 관한 것으로서, 특히 디지털 이미지 촬영장치의 자동 초점 조정에 관한 것이다.

일반적으로 카메라는 피사체까지의 거리를 측정하고 촬영렌즈를 자동적으로 이동하여 핀트가 맞는 사진을 촬영할 수 있게 하는 자동초점조점(auto-focusing, AF) 기능이 내장되어 있다.

그러나 이러한 자동초점조정 기능에도 불구하고 움직이는 피사체를 촬영할 때는 피사체 측거 후 실제 셔터 개방시까지 피사체가 이동하기 때문에 핀트가 잘 맞지 않게 되는 경우가 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로서 동체(動體) 예측 기술은 릴리스 버튼이 조작된 후 2회의 측거로부터 피사체의 이동속도를 연산하고, 촬영렌즈의 이동이나 셔터 개방에 필요한 시간을 고려하고 셔터 개방시에 피사체 거리를 예측 연산하여, 그 연산한 피사체 거리에 대응한 위치까지 촬영렌즈를 이동하여 촬영을 수행한다.

일본공개특허 제1993-11171호에 개시된 자동초점카메라는 피사체까지의 거리를 여러차례 측거하고, 얻어진 복수의 측거 정보의 적어도 2개부터 피사체의 이동속도를 연산하고, 그 이동 속도에 근거하고 피사체 거리를 예측 연산하고 그 연산한 피사체 거리에 대응한 위치까지 촬영 렌즈를 이동하는 자동초점 카메라에 있어서, 상기 측거 정보에 근거하고 피사체의 이동방향을 판별하는 방향 판별 수단과, 상기 방향 판별 수단에 의하여 판별한 피사체의 이동 방향과 측거 정보에 있어서 최종에 얻어진 측거 정보에 근거하는 상기 피사체의 이동 방향이 다른 때는 상기 예측 연산의 값에 바꾸고 상기 복수의 측거 정보에 있어서 최종에 얻어진 측거 정보를 피사체 거리로서 촬영 렌즈의 이동을 제어하는 제어 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

도 1을 참조하면 먼저 스위치 S1이 온 되면(F-1), 측거 시스템에 의한 제1회째의 측거가 행해지고(F-2), 피사체 거리로서 측거 데이터 d1 이 얻어진다. 그 뒤 100msec 지연시간을 설정하고(F-3), 제2회째의 측거에 의하여 측거 데이터 d2 가 얻어진다(F-4). 그리고 측거 데이터 d1, d2로부터 피사체의 이동속도 v를 수학식 1로부터 연산한다(F-5).

여기서 구한 이동속도 v가 정인지 부인지를 판단한다(F-6).

이동속도 v≥0 이면 피사체가 카메라 방향으로 접근/정지하고 있다고 판단하고 방향 플래그를 "1"로 세트한다(F-7).

이동속도 v＜0 이면 피사체가 카메라로부터 멀어지고 있다고 판단하고 방향 플래그를 "0"으로 세트한다(F-8).

그 위 스위치 S2가 온 되면(F-9), 제3회째의 측거를 행하고 측거 데이터 d3를 얻는다(F-10).

그리고 방향 플래그가 "1" 인지 "0" 인지를 판단하여(F-11),

방향 플래그가 "1" 인 경우에는 d3와 d2를 비교한다(F-12). d2＞d3인 경우에는 피사체가 카메라에 접근하고 있다고 판단하고 측거 데이터 d3를 이용하고, 촬영렌즈를 초점 위치까지 이동하는데 필요한 렌즈 드리이브 시간, 셔터 개방에 소요되 는 시간 등에 의해 결정되는 시간차(time lag) Tx 를 연산한다(F-13).

이렇게 연산한 시간차 Tx 와 피사체의 이동속도로부터 제3회 측거 후의 피사체 이동거리 dx를 연산한다(F-14).

그런데 스텝 F-12에 있어서 d2≤d3 라고 판단된 경우에는 피사체의 움직임이 정지 또는 멀어지는 방향으로 이동하고 있으므로 피사체의 이동방향이 반전한 것이 되므로 거리 데이터 d3를 채용하여 스텝 F-17 이하의 초점조정 동작에 의하여 촬영을 수행한다.

한편 스텝 F-11에서 방향 플래그가 "0"(피사체가 카메라로부터 멀어지고 있는 경우)이라고 판단한 때에는 d3와 d2를 비교하여(F-16), d3＞d2인 경우에는 피사체가 카메라로부터 확실하게 멀어지고 있기 때문에, 타임래그 Tx를 연산한다(F-13). 반대로 d3≤d2인 경우에는 피사체는 카메라에 가까워지고 있으므로 이동방향이 반전하거나 정지한 것이므로, 거리 데이터 d3를 채용하여(F-15) 스텝 F-17 이하의 초점조정 동작에 들어간다.

그 뒤 촬영렌즈의 구동(F-17)으로부터 시작되는 일련의 촬영 시퀀스에 들어가고 셔터 구동(F-18), 필름 감기(F-19) 수행에 의해 1매의 촬영이 종료되고 메인 시퀀스로 복귀한다.

전술한 종래의 자동초점 카메라의 동체 예측 촬영 방법은 스위치 S1 이 입력되면 소정 지연시간을 갖는 2회의 측거에 의하여 피사체의 속도를 계산하고 이로부터 피사체의 진행 방향을 결정하고, 다시 스위치 S2 가 입력되면 측거를 구행하고 타임래그를 결정하고 피사체 거리를 연산한 후에 촬영렌즈를 구동하고 셔터를 구동 하여 촬영을 수행한다. 따라서 스위치 S2가 입력된 순간으로부터 촬영하기까지 F-10 내지 F-17 스텝의 시간차가 발생한다. 이 때문에 전술한 종래 동체 예측에 의한 촬영방법은 사용자가 원하는 순간 즉 스위치 S2 가 입력된 순간에 촬영을 수행할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 움직이는 피사체를 촬영할 때 보다 정확하게 초점을 조정할 수 있는 디지털 이미지 촬영장치의 자동 초점 조정 방법을 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 디지털 이미지 촬영장치의 자동 초점 조정 방법은, 제1셔터가 입력되었는가를 계속적으로 판단하는 단계; 상기 제1셔터가 입력되었다고 판단되면, 일정 시간 Δt 간격으로 2회의 측거를 수행하고, 2회의 측거시의 포커스 렌즈의 변위 Δl 을 계산하고, 상기 포커스 렌즈의 이동속도를 Δl/Δt 에 의해 계산하는 단계; 포커스 렌즈를 상기 이동속도로 구동하는 단계; 제2셔터가 입력되었는가를 계속적으로 판단하는 단계; 및 상기 제2셔터가 입력되었다고 판단되면, 셔터가 개방되는 시점에서 상기 포커스 렌즈를 정지하고 촬영하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구성과 동작을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면에 도시된 동일한 참조 부호는 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 의미한다.

렌즈부와 필터부를 포함한 광학계(OPS)는 피사체로부터의 빛을 광학적으로 처리한다. 광학계(OPS) 안의 렌즈부는 줌 렌즈, 포커스 렌즈, 및 보상 렌즈를 포함한다.

CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)의 광전 변환부(OEC)는 광학계(OPS)로부터의 빛을 전기적 아날로그 신호로 변환시킨다. 여기서, 디지털 신호 처리기(7)는 타이밍 회로(2)를 제어하여 광전 변환부(OEC)와 아날로그-디지털 변환부(1)의 동작을 제어한다. 아날로그-디지털 변환부로서의 CDS-ADC(Correlation Double Sampler and Analog-to-Digital Converter) 소자(1)는, 광전 변환부(OEC)로부터의 아날로그 신호를 처리하여, 그 고주파 노이즈를 제거하고 진폭을 조정한 후, 디지털 신호로 변환시킨다. 디지털 신호 처리기(7)는 CDS-ADC 소자(1)로부터의 디지털 신호를 처리하여 휘도 및 색도 신호로 분류된 디지털 이미지 신호를 발생시킨다.

DRAM(Dynamic Random Access Memory, 4)에는 디지털 신호 처리기(7)로부터의 디지털 이미지 신호 및 기타 임시 처리 데이터가 일시 저장된다.

EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory, 5)에는 디지털 신호 처리기(7)의 동작에 필요한 알고리듬 및 설정 데이터가 저장된다. 메모리 카드 인터페이스(6)에는 사용자의 메모리 카드가 착탈된다.

디지털 신호 처리기(7)로부터의 디지털 이미지 신호는 LCD 구동부(14)에 입 력되고, 이로 인하여 칼라 LCD 패널(17)에 이미지가 디스플레이된다.

한편, 디지털 신호 처리기(7)로부터의 디지털 이미지 신호는, USB(Universal Serial Bus) 접속부(18) 또는 RS232C 인터페이스(8)와 그 접속부(19)를 통하여 직렬 통신으로써 전송될 수 있고, 비데오 필터(9) 및 비데오 출력부(20)를 통하여 비데오 신호로서 전송될 수 있다.

오디오 처리기(13)는, 마이크로폰(MIC)으로부터의 음성 신호를 디지털 신호 처리기(7) 또는 스피커(SP)로 출력하고, 디지털 신호 처리기(7)로부터의 오디오 신호를 스피커(SP)로 출력한다.

사용자 입력부(INP)에는, 셔터 버튼, 모드 선택 버튼, 기능 선택 버튼, 줌 버튼, 방향이동 버튼 등이 포함될 수 있다. 사용자 입력부(INP)는 사용자에 의해 조작되어, 사용자의 지시에 따라 각 기능 수행을 위한 명령을 발생한다.

마이크로제어기(12)는 렌즈 구동부(10)를 제어하고, 이에 따라 줌 모터(M_Z), 포커스 모터(M_F), 및 조리개(aperture) 모터(M_A)가 광학계(OPS) 안의 줌 렌즈, 포커스 렌즈, 및 조리개를 각각 구동한다. 마이크로제어기(12)에 의하여 구동되는 발광부(LAMP)에는, 셀프-타이머 램프, 자동-초점 램프, 플래시 대기 램프 등이 포함될 수 있다. 한편, 마이크로제어기(12)는 플래시-광량 센서(16)로부터의 신호에 따라 플래시 제어기(11)의 동작을 제어하여 플래시(15)를 구동한다.

본 발명이 적용될 수 있는 디지털 카메라는, 도 2의 구성요소들을 모두 구비하여야 하는 것은 아니며, 당업자라면 사양에 따라 그 구성요소 중 일부가 삭제되 거나, 또 다른 구성요소가 추가되거나, 일부 구성요소가 변형될 수 있음을 이해할 것이다.

먼저 제1셔터(S1)이 입력되었는가를 계속적으로 판단한다(S100).

제1셔터가 입력되면 일정시간 간격 Δt 간격으로 2회의 AF를 수행하고 2회의 AF 수행시의 포커스 렌즈의 변위 Δl을 계산한다(S102).

2회의 AF 수행에 의한 포커스 렌즈의 이동속도를 다음 수학식 2에 의해 계산한다(S104).

포커스 렌즈를 이동속도 v로 구동한다(S106). 수학식 2의 포커스 렌즈의 이동속도 v는 피사체의 이동속도에 대응하므로, 만일 피사체가 일정한 방향으로 일정한 속도로 계속 움직이고 있다면, 포커스 렌즈가 이동속도 v로 구동되는 것에 의하여 계속적으로 핀트가 맞게 된다.

포커스 렌즈를 이동속도 v로 구동되는 도중에 제2셔터(S2)가 입력되면(S108), 셔터가 개방되는 시점에서 포커스 렌즈를 정지하고 촬영을 수행한다(S110).

도 4는 도 3의 촬영방법에 의해 자동초점 조정을 수행하는 디지털 카메라 동 작을 설명하기 위한 도면이다.

우선 움직이는 피사체가 Man-1 위치에 있을 때 제1셔터(S1)이 입력되면 제1회 자동초점조정(AF1)이 수행되어 측거(d1)가 행해지고 포커스 렌즈의 위치 l ₁이 저장된다. 그리고 시간 간격 Δt 후에 다시 제2회 자동초점조정(AF2)가 수행되어 Man-2 에 위치한 피사체의 측거(d2)가 행해지고 포커스 렌즈의 위치 l ₂가 저장된다. 2회의 AF에 의한 포커스 렌즈의 변위는 Δl=l ₂-l ₁이 된다.

그리고 포커스 렌즈의 이동속도 v가 수학식 2에 의해 계산되고, 포커스 렌즈가 v로 이동한다. 포커스 렌즈의 이동속도 v는 피사체가 일정방향으로 이동하는 속도에 대응한다. 피사체가 Man-2(d2) 위치에서 Man-3(d3) 위치까지 일정한 방향으로 일정한 속도로 계속 움직이고 있다면, 포커스 렌즈가 이동속도 v로 구동되는 것에 의하여 계속적으로 핀트가 맞게 된다.

속도 v로 포커스 렌즈가 이동하는 도중에 제2셔터(S2)가 입력되면 포커스 렌즈를 정지하고 즉시 셔터를 개방하여 촬영을 수행한다. 즉 제2셔터(S2)가 입력됨과 동시에 피사체 Man-3 위치(d3)에서 자동초점조정이 완료된 효과가 발생하여, 사용자가 원하는 순간에 움직이는 피사체의 촬영을 수행할 수 있게 된다.

전술한 실시예들은 본 발명이 적용될 수 있는 디지털 이미지 촬영장치의 일예로서 디지털 카메라를 중심으로 기술하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 당업자라면 본 발명이 저장된 이미지를 촬영하는 것이 가능한 장치로서 디지털 카메라가 내장된 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 개인용 컴퓨터 등에도 적용 가능함을 이해할 것이다. 또한 본 발명은 최근에 각광받기 시작한 PMP(portable multimedia player)에도 적용될 수 있다. PMP는 MP3와 같은 음악 재생, 방송수신, 게임, 전자사전, 동영상 재생, 디지털카메라 등의 복합적인 기능을 갖춘 휴대형의 차세대 멀티미디어 플레이어이다. 이와 같은 이미지 촬영이 가능한 PMP도 본 발명의 개념이 그대로 적용될 수 있는 디지털 이미지 촬영장치의 일 예가 된다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 디지털 이미지 촬영장치의 자동 초점 조정 방법에 의하면 일정속도와 일정방향으로 진행하는 움직이는 피사체를 촬영하는 경우에 보다 정확하게 초점을 조정할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 이상에서 설명되고 도면들에 표현된 예시들에 한정되는 것은 아니다. 전술한 실시 예들에 의해 가르침 받은 당업자라면, 다음의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위 및 목적 내에서 치환, 소거, 병합 등에 의하여 전술한 실시 예들에 대해 많은 변형이 가능할 것이다.

Claims

제1셔터가 입력되었는가를 계속적으로 판단하는 단계;

상기 제1셔터가 입력되었다고 판단되면, 일정 시간 Δt 간격으로 2회의 측거를 수행하고, 2회의 측거시의 포커스 렌즈의 변위 Δl 을 계산하고, 상기 포커스 렌즈의 이동속도를 Δl/Δt 에 의해 계산하는 단계;

포커스 렌즈를 상기 이동속도로 구동하는 단계;

제2셔터가 입력되었는가를 계속적으로 판단하는 단계; 및

상기 제2셔터가 입력되었다고 판단되면, 셔터가 개방되는 시점에서 상기 포커스 렌즈를 정지하고 촬영하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지 촬영장치의 자동 초점 조정 방법.