KR100350832B1 - 자동 초점 장치 및 그 초점 정합 방법 - Google Patents

자동 초점 장치 및 그 초점 정합 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100350832B1
KR100350832B1 KR1020000047696A KR20000047696A KR100350832B1 KR 100350832 B1 KR100350832 B1 KR 100350832B1 KR 1020000047696 A KR1020000047696 A KR 1020000047696A KR 20000047696 A KR20000047696 A KR 20000047696A KR 100350832 B1 KR100350832 B1 KR 100350832B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
focus
point
focus matching
color
distance
Prior art date
Application number
KR1020000047696A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010039825A (ko
Inventor
사또마사키
Original Assignee
가부시키가이샤 리코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 리코 filed Critical 가부시키가이샤 리코
Publication of KR20010039825A publication Critical patent/KR20010039825A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100350832B1 publication Critical patent/KR100350832B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/673—Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/95—Computational photography systems, e.g. light-field imaging systems
    • H04N23/958—Computational photography systems, e.g. light-field imaging systems for extended depth of field imaging
    • H04N23/959—Computational photography systems, e.g. light-field imaging systems for extended depth of field imaging by adjusting depth of field during image capture, e.g. maximising or setting range based on scene characteristics
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/61—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise the noise originating only from the lens unit, e.g. flare, shading, vignetting or "cos4"
    • H04N25/615—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise the noise originating only from the lens unit, e.g. flare, shading, vignetting or "cos4" involving a transfer function modelling the optical system, e.g. optical transfer function [OTF], phase transfer function [PhTF] or modulation transfer function [MTF]
    • H04N25/6153—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise the noise originating only from the lens unit, e.g. flare, shading, vignetting or "cos4" involving a transfer function modelling the optical system, e.g. optical transfer function [OTF], phase transfer function [PhTF] or modulation transfer function [MTF] for colour signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Abstract

다판식(multiple plate type)의 촬상 소자(image sensing device)를 사용한 자동 초점 장치에 있어서, 간단한 구성으로 고속의 초점 정합 동작이 가능한 자동 초점 장치를 제공하는 것이다.
초점 렌즈(101)를 통한 피사체 광을 R,G,B로 분리하는 색 분해 프리즘(103)과, 촬상 구역의 중앙 부분에 AF(Automatic Focusing)구역이 설정되고, 각색 성분을 각각 수광하여 화상 데이터로 변환하는 흑백용 이미지 센서(104A,B,C)와, 수광 거리가 서로 상이한 상태로 배치된 흑백용 이미지 센서(104A,B,C)의 각 AF구역의 화상 데이터의 각색마다 초점이 빗나는 특성 정보를 산출하고 각색의 초점이 빗나는 특성 정보에 의거하여 초점 정합점의 방향 및 초점 정합점까지의 거리를 추정하는 거리 방향 산출부(111)와, 초점 정합점의 거리에 의거하여 초점 정합 상태에 있는지 여부를 판단하며 초점 정합 상태에 없다고 판단된 경우에, 추정된 초점 정합점의 방향으로 초점 정합점까지의 거리만큼 초점 렌즈(101)를 이동시키는 초점 조정 구동 장치(112)를 마련한다.

Description

자동 초점 장치 및 그 초점 정합 방법{AUTOMATIC FOCUSING SYSTEM AND FOCUSING METHOD THEREFOR}
본 발명은 자동 초점 장치 및 그 초점 정합 방법에 관한 것이며, 상세하게는 비디오 카메라, 디지털 카메라 등 촬상 소자(image sensing device)를 이용한 화상 입력 기기에 적용되는 자동 초점 장치 및 그 초점 정합 방법에 관한 것이다.
최근에 디지털 카메라 시장의 격화에 따라 저비용화가 요구되어 부품수 삭감이 중요 과제로 되고 있다. 이 환경중에서 디지털 카메라의 주요 부품중 하나로 마이크로 프로세서(DSP포함)가 있는데, 최근의 마이크로 프로세서는 염가이면서 디지털 카메라의 제어기로서의 처리 능력을 충분히 상회하는 성능에 이르고 있다. 이 때문에 예컨대, 은염 카메라의 측정 거리 모듈(AF센서)부품의 기능을 디지털 카메라에서는 촬상계 + 디지털 신호 처리로 대용하는 추세에 있다. 디지털 카메라의 초점 정합 방식으로서는 주요하게 [조사법](exploratory method)이나 [상관법]이 있고, 이하 [조사법]과 [상관법] 에 관하여 설명한다.
일반적으로 알려져 있는 [조사법]에 의한 초점 정합 방식에서는 화상 판독 위치에서의 AF평가값 (화상 고주파 성분으로부터 산출)을 얻을 수 있는데, 판독 위치의 앞쪽 또는 뒤쪽의 어느 한 방향에 초점 정합점이 있는가, 또한 어느 정도의 거리에 초점 정합점이 존재하는가를 검출하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 극대(極大)점을 피하여 초점 정합 위치를 검출하는 데는, 렌즈 이동 범위 전체 영역의 AF평가값이필요하게 되므로 이 전체 영역 분(分)의 촬영 횟수가 필요하게 되고 동시에 초점 정합 위치까지 복귀시키는 조작이 가해져 정확한 초점 위치를 얻을 때까지 시간이 걸린다는 문제가 있다.
[상관법]에는 자기 상관법과 상호 상관법이 있다. 우선 자기 상관법에 의한 초점 정합 방식에서는 2개 이상의 상이한 광속에 관하여 1개 프레임에 화상 취득(image pickup)하는 것인데, 1프레임 분의 취득 화상으로부터 초점 정보를 얻을 수 있는 반면, 동일 데이터에 의한 상관이므로 자기상관계수의 원점 위치(초점 정합점)에 있어서 아주 높은 정점값을 나타내는 결과로 된다. 따라서 초점 정합 근처에서는 이 정점값에 의해 AF정보가 매몰되기 때문에 초점 정합점 근처에서는 초점 정합점의 검출이 곤란하게 되어 초점 정합점 근처에서는 다른 방식에 의해 초점 정합점을 검출하지 않으면 안된다는 문제가 있다.
한편, 상호 상관법에 의한 초점 정합 방식에서는 2개의 상이한 광속에 대하여, 각각의 AF구역에 관하여 화상을 취득하는데, 이것은 2개의 화상 메모리를 준비할 필요가 있는 반면, 자기 상관법과 같은 원점 위치에 아주 높은 정점값을 발생시키는 일은 없다. 이것으로부터 초점 정합점 근처로부터 먼 곳까지 이 정점값에 매몰됨이 없이 초점 정보를 얻을 수 있다. 그러나 상호 상관법에서는 초점 정보를 얻기 위하여 AF용 조리개판으로 2개의 상이한 광속을 준비할 필요가 있고, 쵤영시에는 이 AF용 조리개 판은 불필요하게 된다는 문제가 있다. 또한 AF용 조리개 판은 구멍 크기가 고정되고 이미지 센서로 수광하는 광량을 최적화하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.
또한 다판식의 컬러 비디오 카메라에 있어서, 피사체 광의 색 수차(收差)를 이용하여 초점 정합점을 검출하는 방법도 제안되어 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 공보 평 07-084177호에 기재된 [화상 취득 장치](image pickup apparatus)는 촬영 렌즈로부터의 광속을 색분해 광학계를 통하여 복수의 색광으로 분해한 후, 각각의 색광에 따른 물체상을 각각 대응하는 화상 취득 수단으로 유도하는 화상 취득 장치에 있어서, 이 복수의 촬상 수단중 한개를 기준으로 되는 화상 취득 수단으로 하고, 이 기준으로 되는 화상 취득 수단에 물체상이 초점 정합하도록 이 촬영 렌즈내의 적어도 1부의 렌즈를 구동시키고, 그 후 이 기준으로 되는 화상 취득 수단이외의 화상 취득 수단은 이 화상 취득 수단으로부터의 신호를 초점 검출 수단에 입사시켜 이 초점 검출 수단으로부터의 신호를 이용하여 광축 상의 위치를 설정한 것이다.
그러나 상술한 공개 공보에 기재된 [화상 취득 장치]에 있어서는 초점 정합점까지의 거리 검출을 하지 않음으로써 초점 정합점에 도달하기 까지 몇번이나 초점 정합을 위한 화상 취득이 필요하게 되고, 상술한 [조사법]과 마찬가지로 정확한 초점 위치를 얻을 때까지 시간이 걸린다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제에 감안한 것으로, 다판식의 촬상 소자를 채용한 자동 초점 장치에 있어서, 간단한 구성으로 고속의 초점 정합 동작이 가능한 자동 초점 장치 및 그 초점 정합 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 설명도.
도 2는 흑백용 이미지 센서의 AF구역을 설명하기 위한 설명도.
도 3은 초점 방향 및 거리의 판별 방법을 설명하기 위한 설명도.
도 4는 점상 반경과 조리개 구멍 직경의 관계를 설명하기 위한 설명도.
도 5는 본 발명에 따른 디지털 카메라의 AF처리계 구성도.
도 6은 도 5의 디지털 카메라의 AF동작 및 촬영 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 도 6의 흐름도의 초점 거리 방향 산출 처리를 상세히 설명하기 위한 흐름도.
도 8은 도 6의 흐름도의 초점 거리 방향 산출 처리를 상세히 설명하기 위한 흐름도.
도 9는 흑백용 이미지 센서의 배치를 설명하기 위한 설명도.
도 10은 2차원 해밍 윈도 함수를 설명하기 위한 설명도.
도 11은 초점이 맞을 때의 점상 분포 계수를 설명하기 위한 설명도.
도 12는 초점이 빗날 때의 점상 분포 계수를 설명하기 위한 설명도.
도 13은 점상 반경의 산출 방법을 설명하기 위한 설명도.
도 14는 앞쪽 초점시의 초점 거리L를 설명하기 위한 설명도.
도 15는 뒤쪽 초점시의 초점 거리L를 설명하기 위한 설명도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101 초점 렌즈
102 촬상 조리개
103 색분해 프리즘
104A R색의 흑백용 이미지 센서
104B G색의 흑백용 이미지 센서
104C B색의 흑백용 이미지 센서
105 AF구역 화상 데이터 메모리
106 윈도 함수 곱셈부
107 2차원 FFT부
108 위상 조작부
109 2차원 IFFT부
110 점상 분포 계수 메모리
111 거리 방향 산출부
112 초점 조정 구동 장치
113 촬영/AF전환 장치
114 프레임용 화상 메모리
115 자동 노출 제어부
120 점상 분포 계수 산출부
상기 과제를 해결하기 위하여, 청구항 1에 따른 발명은 다판식 촬상 소자를 구비한자동초점장치에 있어서, 피사체 광을 색 수차 보정하여 결상하는 렌즈계와, 상기 렌즈계를 통하여 피사체 광을 각 색 성분으로 분리하는 색 분해 수단과, 촬상 구역의 중앙 부분에 AF구역이 설정되고, 상기 각색 성분을 각각 수광하여 화상 데이터로 변환하는 복수의 촬상 소자와, 수광 거리가 서로 상이한 상태에 배치된 상기 복수개 촬상 소자의 각 AF구역 화상 데이터의 각색마다 초점이 빗나는 특성 정보를 산출하고, 산출한 각색의 초점이 빗난 정보에 의거하여 초점 정합점의 방향 및 초점 정합점까지의 거리를 추정하는 초점 정합 위치 추정 수단과, 상기 초점 정합 위치 추정 수단에서 추정된 상기 초점 정합점의 거리에 의거하여 초점 정합 상태에 있는지 여부를 판단하는 초점 정합 상태 판별 수단과, 상기 초점 정합 상태 판별 수단에서 초점 정합 상태가 아니라고 판단된 경우에, 상기 초점 정합 위치 추정 수단에서 추정된 상기 초점 정합점의 방향으로 상기 초점 정합점까지의 거리만큼 상기 렌즈계 또는 색분해 수단을 이동시키는 구동 수단을 마련한 것이다.
또한 청구항 2에 따른 발명은 다판식 촬상 소자를 구비한 자동초점장치에 있어서, 피사체 광을 색 수차 보정하여 결상하는 렌즈계와, 상기 렌즈계를 통하여 피사체 광을 각 색 성분으로 분리하는 색 분해 수단과, 촬상 구역의 중앙 부분에 AF구역이 설정되고, 상기 각색 성분을 각각 수광하여 화상 데이터로 변환하는 복수의 촬상 소자와, 상기 촬상 소자를 이동시키는 촬상 소자 이동 수단과, 상기 촬상 소자 이동 수단에 의해 수광 거리가 서로 상이한 위치로 되도록 이동된 상기 복수의 촬상 소자의 각 AF구역의 화상 데이터의 각색마다 초점이 빗나는 특성 정보를 산출하고, 산출한 각색의 초점이 빗난 정보에 의거하여 초점 정합점의 방향 및 초점 정합점까지의 거리를 추정하는 초점 정합 위치 추정 수단과, 상기 초점 정합 위치 추정 수단에서 추정된 상기 초점 정합점의 거리에 의거하여 초점 정합 상태에 있는지 여부를 판단하는 초점 정합 상태 판별 수단과, 상기 초점 정합 상태 판별 수단에서 초점 정합 상태가 아니라고 판단된 경우에, 상기 초점 정합 위치 추정 수단에서 추정된 상기 초점 정합점의 방향으로 상기 초점 정합점까지의 거리만큼 상기 렌즈계 또는 색분해 수단을 이동시키는 구동 수단을 마련한 것이다.
또한 청구항 3에 따른 발명은 청구항 1 또는 청구항 2에 기재한 자동 초점 장치에 있어서, 상기 초점 정합 위치 추정 수단은 상기 AF구역의 화상 데이터에 윈도 함수를 곱셈한 후, 2차원 푸리에 변환하여 주파수 영역 진폭과 위상으로 변환하고, 이 전체 주파수 영역의 각 위상을 0으로 바꿔 놓은 후, 2차원 역 푸리에 변환하여 상기 점상 분포 계수를 산출하는 것이다.
또한 청구항 4및 5에 따른 발명은 청구항 2 또는 청구항 3에 기재한 자동 초점 장치에 있어서, 상기 초점 정합 위치 추정 수단은 상기 점상 분포 계수의 원점 정점값에 의거하여 산출한 임계값에 의해 단면적을 산출하고, 산출한 단면적에 의거하여 상기 점상 반경을 산출하는 것이다.
또한 청구항 6에 따른 발명은 복수의 촬상 소자를 각 수광 거리가 서로 상이한 상태로 배치하는 제1단계와, 렌즈계에 의해 피사체 광을 색 수차 보정하여 결상하는 제2단계와, 렌즈계를 통한 피사체 광을 각 색 성분으로 분리하는 제3단계와,
상기 복수의 촬상 소자는 각색 성분을 각각 수광하고, 각 AF구역의 화상 데이터 의 각색마다 초점이 빗나는 특성을 나타내는 점상 분포 계수를 각각 산출하고, 산출한 각색의 점상 분포 계수에 의거하여 각색의 점상 반경을 산출하고 산출한 각색 점상 반경에 의해 초점 정합점의 방향 및 초점 정합점까지의 거리를 추정하는 제4단계와, 상기 추정된 상기 초점 정합점까지의 거리에 의거하여 초점 정합 상태에 있는지 여부를 판단하는 제5단계와, 상기 제5단계에서 초점 정합 상태가 아니라고 판단된 경우에, 상기 추정된 상기 초점 정합점의 방향으로 상기 초점 정합점까지의 거리만큼 상기 렌즈계 또는 색분해 수단을 이동시키는 제6단계와, 상기 추정된 상기 초점 정합점의 방향으로 상기 초점 정합점까지의 거리만큼 상기 렌즈계 또는 색분해 수단을 이동시킨 후, 상기 제2단계∼제5단계를 반복하는 제7단계와, 상기 제5단계에서 초점 정합 상태에 있다고 판단된 경우에, 상기 복수의 촬상 소자를 각 수광 거리가 같게 되는 위치로 이동시킨 후, 통상의 촬영을 행하는 제8단계를 포함하는 것이다.
또한 청구항 7에 따른 발명은 청구항 5 에 기재한 자동 초점 장치의 초점 정합 방법에 있어서, 상기 제4단계에서는 상기 AF구역의 화상 데이터에 윈도 함수를 곱셈한 후, 2차원 푸리에 변환을 하여 주파수 영역 진폭과 위상으로 변환하고, 이 전체 주파수 영역의 각 위상을 0으로 바꿔 놓은 후, 2차원 역 푸리에 변환을 하여 상기 점상 분포 계수를 산출하는 것이다.
또한 청구항 8에 따른 발명은 청구항 5 또는 청구항 6에 기재한 자동 초점 장치의 초점 정합 방법에 있어서, 상기 제4단계에서는 상기 점상 분포 계수의 원점 정점값에 의거하여 산출한 임계값에 의해 단면적을 산출하고, 산출한 단면적에 의거하여 상기 점상 반경을 산출하는 것이다.
(실시예)
이하, 첨부 도면을 참조하여 이 발명에 따른 자동 초점 장치를 디지털 카메라에 적용한 최적한 실시예를 상세히 설명한다.
우선, 본 발명의 원리를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 설명도, 도 2는 컬러 이미지 센서의 AF구역을 설명하기 위한 설명도, 도 3은 초점 방향 및 거리의 판별 방법을 설명하기 위한 설명도, 도 4는 점상 반경과 조리개 구멍 직경의 관계를 설명하기 위한 도면을 나타낸다.
도 1에 있어서, 101은 초점 렌즈, 102은 촬상 조리개, 104A,104B,104C는 미도시한 색 분해 프리즘(도 5참조)을 통하여 입력된 R광, G광, 및 B광을 각각 수광하는 흑백용 이미지 센서, Rr는 R색의 점상 반경, Rg는 G색의 점상 반경, 및 Rb는 B색의 점상 반경을 나타낸다. 이 도면에서는 RGB광의 광로를 나타내고 있고, 흑백용 이미지 센서(104)가 뒤쪽 초점으로 되는 위치에 있는 경우와, 앞쪽 초점으로 되는 위치에 있는 경우를 나타내고 있다. 또, 도 1에 있어서는 설명을 간단히 하기 위하여 3색으로 분해되는 각 광축을 1개의 광축으로서 나타내고 있다. 또한 이 도면에서는 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C) 의 앞쪽에 배치되는 색 분해 프리즘의 도시를 생략하고 있다.
이 도면에 있어서, 왼쪽으로부터 오른쪽 방향으로 입사한 광은 초점 렌즈(101)를 통하여 촬상 조리개(102)를 통과한 후, 색 분해 프리즘(미도시)에 의해 분해된 RGB색광을 각각 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)로 수광한다. 이 경우에 초점 정보로서 필요로 되는 것은 촬영자가 초점을 맞추고자 하는 구역(AF구역)의 촬상 데이터이고, 프레임 전부의 데이터는 필요 없고 AF구역의 화상 데이터만을 전송한다.
도 2는 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)의 AF구역을 나타낸 도면이며, 이 도면에서 나타낸 바와 같이, AF구역은 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)의 프레임 내 광학계의 광축 중심 위치에 설정된다. 본 발명에서는 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)가 화소의 임의 접근이 가능하게 구성되어 있으므로 전송 대상이 AF구역 데이터만으로 되어 전송 시간이 대폭 단축된다.
이 후, 색별로 분리된 RGB 화상 데이터에 관하여 각 색별로 AF구역의 화상 데이터 점상 분포 계수를 구한다. 도 3은 앞쪽 초점(A), 초점 정합점(B), 뒤쪽 초점(C)일 때의 R색, G색, B색의 점상 분포 계수의 일례를 나타내고 있다.
도 4는 점상 반경과 조리개 구멍 직경의 관계를 나타낸 도면이다. 이 도면에 있어서, 횡축은 흑백용 이미지 센서 위치 (또는 렌즈 위치), 종축은 점상 반경을 나타낸다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 조리개 구멍 직경이 클수록 점상 반경이 커지고, 또한 초점 정합 위치에서 점상 반경이 최소로 되며 조리개의 정도에 비례하여 점상 반경의 크기에 영향을 준다.
그리고, 각 색마다의 AF구역의 화상 데이터 점상 분포 계수, 조리개 구멍 직경과 조리개면 수광면 거리의 정보, 및 G색 화상의 점상 반경 Rg으로부터 초점 정합점까지의 거리를 추정하고 RGB색 화상의 3개의 각 점상 반경 크기 관계로부터 초점 정합점이 있는 방향(앞쪽 초점 또는 뒤쪽 초점)을 추정한다. 또, 여기서는 G색 화상의 초점 위치를 목표 초점 거리로 선택한 경우를 나타내고 있다.
다음에, 구체적으로 실시예를 도 5∼도 15를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명에따른 디지털 카메라의 AF처리계 구성도를 나타낸다. 이 도면에 있어서, 101은 초점 렌즈를 나타내고, 초점 대상인 피사체의 피사체 광을 색 수차 보정하여 결상하기 위한 것이다. 102은 촬상 조리개를 나타내고 초점 렌즈(101)의 뒤쪽에 배치되며 초점 렌즈(101)를 통과하는 광속(광량)을 제한하기 위한 것이다. 103은 입력되는 피사체 광을 R광, G광, 및 B광으로 분해하는 색 분해 프리즘을 나타낸다. 104A∼104C는 색 분해 프리즘(103)의 RGB각 부에 배치되는 흑백용 이미지 센서를 나타내고, 결상되는 피사체 화상을 전기 신호로 변환하여 화상 데이터로서 출력한다. 이 흑백용 이미지 센서(104A∼104C)는 화소의 임의 접근이 가능하게 되어 있고, 화상 프레임내의 임의 구역의 화상 데이터가 전송 가능하게 되어 있다. 이들 초점 렌즈(101), 촬상 조리개(102), 색 분해 프리즘(103), 및 흑백용 이미지 센서(104A∼104C)는 촬상용 광학계를 구성한다. 115는 촬상 조리개(102)의 조림을 조절하여 자동 노출을 제어하는 자동 노출 제어부를 나타낸다.
105는 AF를 위한 촬상에서 취득된 화상의 각 화상 프레임내 AF구역의 화상 데이터(RGB데이터)를 저장하는 AF구역의 화상 데이터 메모리를 나타낸다. 120은 AF구역의 화상 데이터 메모리(105)에 저장된 화상 데이터의 점상 분포 계수를 산출하는 점상 분포 계수 산출부를 나타낸다. 이 점상 분포 계수 산출부(120)는AF구역의 화상 데이터 메모리(105)에 저장된 화상 데이터에 2차원 윈도 함수를 곱셈하는 윈도 함수 곱셈부(106)와, 윈도 함수 곱셈부(106)에서 2차원 윈도 함수가 곱셈된 화상 데이터를 2차원 프리에 변환하는 2차원 FFT부(107)와, 2차원 FFT부(107)에서 프리에 변환된 데이터의 위상 조작을 행하는 위상 조작부(108)와, 위상조작부(108)에서 위상 조작된 데이터를 2차원 역 프리에 변환하여 점상 분포 계수를 산출하는 2차원 IFFT(109)를 구비한다.
110은 점상 분포 계수 산출부(120)에서 산출된 각색마다의 점상 분포 계수를 저장하는 점상 분포 계수 메모리를 나타낸다. 111은 점상 분포 계수 산출부(120)에서 산출된 각색마다의 점상 분포 계수에 의거하여 G색(기준색)의 이미지 센서(104B)의 초점 정합 위치까지의 방향과 거리를 산출하는 거리 방향 산출부를 나타낸다.
112는 거리 방향 산출부(111)의 연산 결과에 의거하여 초점 렌즈(101)를 전후로 이동하기 위한 초점 조정 구동 장치를 나타낸다. 113은 AF시와 통상의 촬영시에 흑백용 이미지 센서(104A,104B)의 수광 위치를 전환하는 촬영/AF전환 장치를 나타낸다. 114는 통상의 촬영인 경우에, 촬상한 1프레임 분의 화상 데이터가 각색별로 저장되는 프레임용 화상 메모리를 나타낸다.
또, 여기서는 초점 렌즈(101)를 광축 방향으로 이동시켜 초점 조정을 하는 구성을 나타내는데, 초점 렌즈(101)를 이동시키는 대신에 색 분해 프리즘(103)을 전후로 이동시켜 초점 조정을 해도 좋다. 또 이와 같은 경우의 상세한 구성의 설명은 생략한다.
다음에, 상기 도 5의 디지털 카메라의 AF동작 및 촬영 동작을 도 6 내지 도 8의 흐름도에 따라 도 9 내지 도 15를 참조하면서 설명한다. 도 6은 AF동작 및 촬영 동작을 설명하기 위한 흐름도, 도 7은 도 6의 AF동작의 점상 반경 산출 처리를 상세히 설명하기 위한 흐름도, 도 8은 도 6의 AF동작의 초점거리 방향 산출 처리를 상세히 설명하기 위한 흐름도를 나타낸다.
도 9는 통상의 촬영시와 AF시의 흑백용 이미지 센서의 배치 위치를 나타낸 도면이다. 도 10은 2차원 해밍 윈도 함수를 설명하기 위한 설명도, 도 11은 초점 정합시의 점상 분포 계수를 설명하기 위한 설명도, 도 12는 초점이 빗날 때의 점상 분포 계수를 설명하기 위한 설명도, 도 13은 점상 반경의 산출 방법을 설명하기 위한 설명도, 도 14는 앞쪽 초점시의 초점거리L를 설명하기 위한 설명도, 도 15는 뒤쪽 초점시의 초점거리L를 설명하기 위한 설명도를 나타낸다.
도 6의 흐름도에 있어서, 우선, 도 5에 나타낸 디지털 카메라에서는 조작자의 조작에 의해, 미도시한 셔터 단추가 절반 눌러진 상태로 되면, 디지털 카메라의 촬상용 광하계는 AF센서로서 작동한다. 그리고 AF센서 동작시에는 촬영/AF전환 장치(113)는 R색, B색의 각 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)를 AF위치에 배치한다(스텝 S101).
도 9는 통상의 촬영시와 AF시의 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)의 배치 위치를 나타낸 도면이며, (A)는 통상의 촬영시의 흑백용 이미지 센서의 배치 위치, (B)는 AF시의 흑백용 이미지 센서의 배치 위치를 나타낸다. 통상의 촬영시의 경우에는 이 도 (A)에 나타낸 바와 같이 각 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)의 수광거리가 동일하게 되도록 각 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)를 배치한다. 한편, AF시에는 이 도 (B)에 나타낸 바와 같이, R색과 B색의 흑백용 이미지 센서(104A,104C)의 수광거리를 G색(기준색)의 흑백용 이미지 센서(104B)의 수광거리와 상이하도록 배치한다. 구체적으로는 AF시에는 통상의 촬영시에 비하여 R색의 흑백용 이미지 센서(104A)를 화살표a방향으로 이동시켜 색 분해 프리즘(103)의 R부에 근접시키는 한편, B색의 흑백용 이미지 센서(104C)를 화살표b방향으로 이동시켜 색분해 프리즘(103)의 B부로부터 이간시킨다.
또한 노출 제어부(115)는 광학계의 촬상 조리개(102)를 사용하여 외부로부터 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)로 입사하는 피사체의 광량을 항상 최적하게 되도록 노출 제어한다. 이 상태에서 AF를 위한 촬상을 행하고(스텝 S102), 피사체 광은 초점 렌즈(101)로 색 수차가 보정되어 촬상 조리개(102)를 통과한 후, 색 분해 프리즘에 의해 R,G,B성분으로 분해되고 각각 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)에서 수광된다. 그리고 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)상의 AF구역(도 2참조)의 R,G,B각 화상 데이터가 AF구역 화상 데이터 메모리(105)로 전송되고, AF구역 화상 데이터 메모리(105)에는 AF구역 화상 데이터가 RGB별로 저장된다(스텝 S103).
다음에, AF구역 화상 데이터 메모리(105)에 저장된 각색 성분(R,G,B)의 화상 데이터에 의거하여 각색(R,G,B)별로 점상 분포 계수를 산출한다. 구체적으로는 윈도 함수 곱셈부(106)는 아래 수학식(1)에 나타낸 바와 같이, AF구역 화상 데이터fo(u,v)에 관하여 화상 경계의 고주파 성분의 영향을 감소시키기 위하여 예컨대, 도 10에 나타낸 바와 같은 해밍 윈도 등 2차원 윈도 함수w(u,v)를 곱한다(스텝 S104).
f (u,v) = w(u,v)·fo(u,v) ···(1)
w(u,v) = w(u)·w(v)
w(u) = 0.54+0.46·cos(2πu/N)
w(v) = 0.54+0.46·cos(2πv/N)
N:화상 크기
다음에, 2차원 FFT부(107)는 이 f(u,v)에 관하여 2차원의 이산 프리에 변환 DFT(실제로는 고속 프레에 변환 FFT를 행한다)를 행하고 주파수 영역의 데이터 F(U,A)를 얻는다(스텝 S105).
그리고, 위상 조작부(108)는 주파수 영역에서의 점상 분포 계수를 복소수(複素數) H(U,V)로 한 경우에, 이H(U,V)를 구하기 위하여 주파수 영역에 있는 화상 데이터F(U,A)의 각 위상을 0으로 바꿔놓는다(스텝 S106). 즉, 아래 수학식(2),(3)에 나타낸 바와 같이, F(U,A)의 진폭을 H(U,V)의 실부(實部)로, 또한 H(U,V)의 허부(虛部)를 0으로 한다.
Re{H(U,V)} = ｜F(U,A)｜···(2)
Im {H(U,V)} = 0 ···(3)
단, ｜F(U,A)｜=√ [Re{F(U,V)}2+ Im {F(U,A)}2]
2차원 IFFT부(109)는 이 결과에 대해 2차원의 역 이산 프리에 변환IDFT(실제로는 역 고속 프리에 변환IFFT를 행한다)를 행함으로써 점상 분포 계수h(u,v,)를 산출한다(스텝 S107). 그리고 각 색별(R,G,B)로 산출된 점상 분포 계수h(u,v,)는 점상 분포 계수 메모리(110)에 저장된다.
그리고 거리 방향 산출부(111)는 각 색의 점상 분포 계수h(u,v,)에 의거하여 각 색별로 점상 반경R(R색의 점상 반경은 Rr, G색의 점상 반경은 Rg, B색의 점상 반경은 Rb로 한다)를 산출한다(스텝 S108). 점상 반경R의 구체적인 산출방법을 도 7의 흐름도를 참조하여 설명한다. 또 점상 분포 계수h(u,v)는 원점에 있어서 정점값을 나타낸다. 초점이 맞는 화상으로부터 얻은 점상 분포 계수의 일례를 도 11에, 초점이빗난 화상으로부터 얻은 점상 분포 계수의 일례를 도 12에 나타낸다. 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이 초점 정합 화상의 점상 분포 계수의 분포는 임펄스 형상으로 되고, 초점이 빗난 화상의 점상 분포 계수의 분포는 초점이 빗난 정도에 따라 완만한 원뿔 형상으로 된다.
도 7에 있어서, 예컨대 임펄스 형상이나 원뿔 형상의 원점 정점값을 입력하고(스텝 S201), 원점 정점값에 의거하여 단면 임계값을 산출하고(스텝 S202), 예컨대 도 13에 나타낸 바와 같이, 산출한 단면 임계값으로 점상 분포 계수를 얇게 절단한 점상 분포 계수의 단면적(단면 화소수)S를 산출한다(스텝 S203). 구체적으로는 도 13(A)에 나타낸 바와 같이, 단면부에 대응한 화소수를 카운트함으로써 단면적S를 산출한다. 이 도면에 나타낸 예에서는 단면적S은 [52]로 되어 있다. 그리고 산출한 단면적 S에 의거하여 아래 수학식(4)의 연산을 행함으로써 점상 반경R을 산출하고(스텝 S204), 산출한 점상 반경R을 출력한다(스텝 S205). 도 13(B)에 나타낸 예에서는 점상 반경R은 [4]로 되어 있다.
R = (S /π) ···(4)
단, π는 원주율
다음, 도 6에 있어서 거리 방향 산출부(111)는 각 색마다의 점상 반경R을 산출한 후, 초점 방향의 판별과 초점거리L의 산출을 행한다(스텝 S109). 도 8을 참조하여 초점 방향의 판별과 초점거리의 산출 방법을 구체적으로 설명한다. 여기서는 G색 화상의 초점 위치를 목표 초점거리로 선택한 경우에 관하여 설명한다.
거리 방향 산출부(111)에서는 RGB색 화상의 각 점상 반경의 Rr:Rg:Rb의 크기 관계를 판단하여 초점 정합점의 방향을 추정하고, 나아가 초점 방향에 따라 초점 정합점까지의 거리를 추정한다.
구체적으로는 RGB색 화상의 각 점상 반경의 Rr:Rg:Rb의 입력, 조리개 구멍 반경Ro의 입력, 조리개 수광면 거리Lo 의 입력이 수행되면(스텝 S301), RGB색 화상의 각 점상 반경의 Rr:Rg:Rb의 크기 관계를 판단한다(스텝 S302). Rr < Rg < Rb의 경우에는 스텝 S303으로 이행하여 앞쪽 초점이라고 추정하고(스텝 S303), 초점거리L에 관해서는 조리개 구멍 반경Ro, 조리개 수광면 거리Lo의 정보, 및 G색 화상의 점상 반경Rg에 의거하여 아래 수학식(5)에 의해 초점거리L(G색의 흑백용 이미지 센서(104B)의 초점 정합점까지의 거리)를 산출한다. 도 14는 앞쪽 초점시의 초점거리L의 일례를 나타낸 도면이다.
L = Lo· Rg / (Ro + Rg) ···(5)
또한 스텝 S302에 있어서, Rr > Rg < Rb의 경우에는, 스텝 S304로 이행하여 초점 정합이라고 추정하고, 초점거리L = 0이라고 추정한다(스텝 S307).
또한 스텝 S302에 있어서, Rr > Rg > Rb의 경우에는, 스텝 S305으로 이행하여 뒤쪽 초점이라고 추정하고, 초점거리L 를 조리개 구멍 반경Ro 과 조리개면 수광면 거리Lo 의 정보 및 G색 화상의 점상 반경Rg에 의거하여 아래의 수학식(6)에 의해 산출한다. 도 15는 뒤쪽 초점시의 초점거리L의 일례를 나타낸 도면이다.
L = Lo· Rg / (Ro - Rg) ···(6)
그리고, 산출한 초점거리L를 출력한다(스텝S309). 다음 처리는 도 6의 스텝 S110으로 이행하고, 초점 구동 제어 장치(112)는 산출한 초점거리L에 의거하여 초점 정합상태에 있는지 여부(G색의 흑백용 이미지 센서(104B)의 수광 위치와 초점 렌즈(101)의 초점 정합점이 일치한지 어떤지)를 판단하고, 초점 정합 상태가 아닌 경우에는 초점 렌즈(101)(또는 색 분해 필터(103))를 초점 정합 위치(산출한 초점 위치 방향으로 초점거리L만큼)로 신속히 이동한 (스텝 S111)후, 스텝 S102으로 복귀하여 진짜로 초점 정합 위치(초점 정합 상태)에 도달했는가를 판단하기 위하여 재차 동일한 AF처리를 반복하여 초점 정합 상태에 있는지 어떤지를 판단하고, 초점 정합 상태로 될 때까지 동일한 AF처리(스텝 S102∼S111)를 반복한다.
한편, 스텝 S110에서 초점 정합이라고 판단한 경우에는 촬영/AF전환 장치(113)는 흑백용 이미지 센서(104A,104C)를 도 9(A)에 나타낸 바와 같이, 통상의 촬영시의 위치로 변경하고(스텝 S112), 피사체 촬영의 준비 완료로 되어 셔터 단추를 완전히 누르기를 기다리는 상태로 된다. 이 후, 셔터 단추가 완전히 눌러지면 그것에 연동하여 일정 시간 셔터가 열리고 피사체의 빛을 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)에서 수광한다. 그리고 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)로부터 화상 데이터는 각자의 프레임용 화상 메모리(R/G/B)(114)로 전송되고 이들 데이터는 백색 평형(white balance)등 화상 처리 후, 보존 또는 모니터에 표시된다(스텝 S113).
또, AF동작 횟수에 관해서는 초점 렌즈(101)(또는 색 분해 필터(103))의 이동 개시 위치가 초점 정합 위치의 근처인 경우에는 거의 초점이 맞는 화상으로부터 초점 정보를 얻으므로 점상 분포 계수는 도 11에 나타낸 바와 같은 예리한 정점을 나타내고, 1회의 AF동작으로 초점 정합 위치의 허용 범위내에 도달한다. 한편, 초점 렌즈(101)(또는 색 분해 필터(103))의 이동 개시 위치가 초점 정합 위치로부터 먼경우에는 초점이 빗난 화상으로부터 초점 정보를 얻으므로 점상 분포 계수는 도 12에 나타낸 바와 같이 완만한 정점을 나타내고, 복수회의 AF동작으로 초점 정합 위치의 허용범위내에 도달한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 있어서는 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)촬상 공간(촬상 프레임)의 중앙 부분에 AF구역을 설정해 두고, AF를 위한 촬상에서는 우선, 각 수광거리가 서로 상이하도록 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)를 배치하고 이 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)는 초점 렌즈(101)로 색 수차 보정이 행해지고, 각 AF구역의 화상 데이터 각 색마다의 초점이 빗난 특성 정보(점상 분포 계수)에 의거하여 초점 정합점까지의 거리와 방향을 추정하고, 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)의 수광 위치와 초점 렌즈(101)의 초점 정합점이 일치하도록 초점 렌즈(101) 또는 색 분해 프리즘(103)을 이동한 후, 흑백용 이미지 센서(104A,104B,104C)를 각 수광거리가 동일하게 되는 위치에 배치하고 통상의 촬영을 하도록 했으므로 1회의 AF를 위한 촬상만으로 초점 위치까지의 거리와 방향의 정보를 얻을 수 있어 신속히 초점을 정합시킬 수 있다. 또한 피사체의 움직임에 따라서 초점을 정합시킬 수 있다.
또한 본 실시예1에 있어서는 각색의 점상 반경의 크기를 비교하여 초점 방향을 판별하는 구성으로 했으므로 필터 방식으로 고주파 성분의 크기에 의해 초점 방향을 판별하는 방식에 비하여 피사체의 각 성분에 쉽게 영향받지 않는다는 효과가 있다.
또한 실시예1에 있어서는 점상 분포 계수를 산출하는 방법으로서 AF구역의 화상 데이터에 윈도 함수를 곱셈한 후, 2차원 프리에 변환에 의해 주파수 영역의 진폭과위상으로 변환하고, 이 전체 주파수 영역의 각 위상을 0으로 바꿔놓은 후, 2차원 역 프리에 변환을 함으로써 점상 분포 계수를 얻도록 했기 때문에 DFT(이산 프리에 변환)이나 FFT(고속 프리에 변환)을 적용할 수 있고, DSP(Digital Signal Processor)등 디지털 집적 회로에 적합하고 있다.
또한 실시예 1에 있어서는 거리 방향 산출부(111)는 점상 분포 계수의 원점 정점값에 의거하여 산출한 임계값에 의해 단면적을 산출하고, 이 단면적에 의거하여 점상 반경을 얻도록 했으므로 실제 카메라의 조리개 구멍과 같이 점상 단면이 원형이 아닌 다각형인 바와 같은 경우라도 원형에 근사할 때의 점상 반경을 구할 수 있고 점상 반경을 간단하고도 고정밀도로 산출할 수 있다.
또한 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고 발명 요지를 변경하지 않는 범위에서 적당히 변경시킬 수 있다.
또한 상기한 실시예에서는 디지털 카메라를 예시하여 설명했지만. 본 발명은 원리상, 임의의 초점 렌즈 위치에 있어서 1회의 촬상만으로 초점 정합 위치까지의 거리와 방향의 정보를 얻을 수 있고 추적 서보로서 이용할 수 있으므로 디지털 비디오 카메라에도 적용할 수 있다.
또한 상기한 실시예에서는 초점 제어를 위한 점상 분포 계수를 구하는 데에 2차원의 이산 프리에 변환(DFT) 또는 고속 프리에 변환(FFT)에 의한 디지털 신호 처리를 적용한다. 이들 연산은 카메라 제어기용 프로세서의 여분의 능력을 이용하거나, 또는 IPP(Image Pre Processor)등의 집적 회로내에 연산 회로를 마련해도 좋다. 또한 윈도 함수에 관해서는 계산을 생략하기 위해 w(u,v)의 일부를 표로서 기억해 두고계수 곱셈만을 행하도록 해도 좋다.
청구항 1에 따른 발명에 의하면, 렌즈계에 의해 피사체 광을 색 수차 보정하여 결상하고, 색 분해 수단에 의해 렌즈계를 통하여 피사체 광을 각 색 성분으로 분리하고, 복수의 촬상 소자는 각각 촬상 구역의 중앙 부분에 AF구역이 설정되고 상기 각색 성분을 각각 수광하여 화상 데이터로 변환하고, 초점 정합 위치 추정 수단은 수광 거리가 서로 상이한 상태에 배치된 상기 복수의 촬상 소자의 각 AF구역의 화상 데이터의 각색마다 초점이 빗나는 특성 정보를 산출하고, 산출한 각색의 초점이 빗난 정보에 의거하여 초점 정합점의 방향 및 초점 정합점까지의 거리를 추정하고, 초점 정합 상태 판별 수단은 추정된 초점 정합점의 거리에 의거하여 초점 정합 상태에 있는지 여부를 판단하며, 구동 수단은 초점 정합 상태가 아니라고 판단된 경우에, 추정된 초점 정합점의 방향으로 상기 초점 정합점까지의 거리만큼 상기 렌즈계 또는 색분해 수단을 이동시키도록 했으므로 다판식의 촬상 소자에 있어서 1회의 AF를 위한 촬상만으로 초점 위치까지의 거리와 방향의 정보를 얻을 수 있어 신속히 초점을 정합시킬 수 있다. 또한 피사체의 움직임에 따라서 초점을 정합시킬 수 있다.
또한 청구항 2에 따른 발명에 의하면, 렌즈계에 의해 피사체 광을 색 수차 보정하여 결상하고, 색 분해 수단에 의해 렌즈계를 통하여 피사체 광을 각 색 성분으로 분리하고, 복수의 촬상 소자는 각각 촬상 구역의 중앙 부분에 AF구역이 설정되고 각색 성분을 각각 수광하여 화상 데이터로 변환하고, 촬상 소자 이동 수단은 복수의 촬상 소자를 이동시키고, 초점 정합 위치 추정 수단은 수광 거리가 서로 상이한 상태에 배치된 상기 복수의 촬상 소자의 각 AF구역의 화상 데이터의 각색마다 초점이 빗나는 특성 정보를 산출하고, 산출한 각색의 초점이 빗난 정보에 의거하여 초점 정합점의 방향 및 초점 정합점까지의 거리를 추정하고, 초점 정합 상태 판별 수단은 추정된 초점 정합점의 거리에 의거하여 초점 정합 상태에 있는지 여부를 판단하며, 구동 수단은 초점 정합 상태가 아니라고 판단된 경우에, 추정된 초점 정합점의 방향으로 상기 초점 정합점까지의 거리만큼 상기 렌즈계 또는 색분해 수단을 이동시키도록 했으므로 다판식의 촬상 소자에 있어서 1회의 AF를 위한 촬상만으로 초점 위치까지의 거리와 방향의 정보를 얻을 수 있어 신속히 초점을 정합시킬 수 있다. 또한 피사체의 움직임에 따라서 초점을 정합시킬 수 있다. 나아가 각색의 점상 반경 크기에 따라 초점 방향을 판별하는 구성으로 했으므로 필터 방식으로 고주파 성분 크기에 따라 초점 방향을 판별하는 방법에 비하여 피사체의 색 성분에 쉽게 영향받지 않는다는 효과가 있다.
또한 청구항 3에 따른 발명에 의하면, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재한 자동 초점 장치에 있어서, 초점 정합 위치 추정 수단은 AF구역의 화상 데이터에 윈도 함수를 곱셈한 후, 2차원 푸리에 변환을 하여 주파수 영역 진폭과 위상으로 변환하고, 이 전체 주파수 영역의 각 위상을 0으로 바꿔 놓은 후, 2차원 역 푸리에 변환을 하여 상기 점상 분포 계수를 산출하는 것으로 했으므로 필터 방식에서 고주파 성분의 크기에 따라 초점 방향을 판별하는 방법에 비하여 피사체의 색 성분에 쉽게 영향받지 않는다는 효과가 있다.
또한 청구항 4 또는 청구항 5에 따른 발명에 의하면, 청구항 2 또는 청구항 3에 기재한 자동 초점 장치에 있어서, 상기 초점 정합 위치 추정 수단은 상기 점상 분포 계수의 원점 정점값에 의거하여 산출한 임계값에 의해 단면적을 산출하고, 산출한 단면적에 의거하여 상기 점상 반경을 산출하는 것으로 했으므로 실제 카메라의 조리개 구멍과 같이 점상 단면이 원형으로 되지 않는 다각형과 같은 경우라도 원형에 근사한 경우의 점상 반경을 구할 수 이어 점상 반경을 간단하고도 고정밀도로 산출할 수 있다.
또한 청구항 6에 따른 발명에 의하면, 복수의 촬상 소자를 각 수광 거리가 서로 상이한 상태로 배치하고, 렌즈계에 의해 피사체 광을 색 수차 보정하여 결상하고, 렌즈계를 통한 피사체 광을 각 색 성분으로 분리하며, 복수의 촬상 소자는 각색 성분을 각각 수광하고, 각 AF구역의 화상 데이터 의 각색마다 초점이 빗나는 특성을 나타내는 점상 분포 계수를 각각 산출하고, 산출한 각색의 점상 분포 계수에 의거하여 각색의 점상 반경을 산출하고 산출한 각색 점상 반경에 의해 초점 정합점의 방향 및 초점 정합점까지의 거리를 추정하며, 추정된 초점 정합점까지의 거리에 의거하여 초점 정합 상태에 있는지 여부를 판단하고, 초점 정합 상태가 아니라고 판단된 경우에, 추정된 초점 정합점의 방향으로 초점 정합점까지의 거리만큼 렌즈계 또는 색분해 수단을 이동시키며, 다른 한편, 추정된 초점 정합 상태라고 판단된 경우에, 복수의 촬상 소자를 각 수광 거리가 같게 되는 위치로 이동시킨 후, 통상의 촬영을 행하는 것으로 했으므로 다판식의 촬상 소자에 있어서 1회의 AF를 위한 촬상만으로 초점 위치까지의 거리와 방향의 정보를 얻을 수 있어 신속히 초점을 정합시킬 수 있다. 또한 피사체의 움직임에 따라서 초점을 정합시킬 수 있다. 나아가 각색의 점상 반경 크기에 따라 초점 방향을 판별하는 구성으로 했으므로 필터 방식으로 고주파 성분 크기에 따라 초점 방향을 판별하는 방법에 비하여 피사체의 색 성분에 쉽게 영향받지 않는다는 효과가 있다
또한 청구항 7에 따른 발명에 의하면, 청구항 5 에 기재한 발명에 있어서, AF구역의 화상 데이터에 윈도 함수를 곱셈한 후, 2차원 푸리에 변환을 하여 주파수 영역 진폭과 위상으로 변환하고, 이 전체 주파수 영역의 각 위상을 0으로 바꿔 놓은 후, 2차원 역 푸리에 변환을 하여 상기 점상 분포 계수를 산출하는 것으로 했으므로 필터 방식에서 고주파 성분의 크기에 따라 초점 방향을 판별하는 방법에 비하여 피사체의 색 성분에 쉽게 영향받지 않는다는 효과가 있다..
또한 청구항 8에 따른 발명에 의하면, 청구항 5 또는 청구항 6에 기재한 발명에 있어서, 점상 분포 계수의 원점 정점값에 의거하여 산출한 임계값에 의해 단면적을 산출하고, 산출한 단면적에 의거하여 점상 반경을 산출하는 것으로 했으므로 실제 카메라의 조리개 구멍과 같이 점상 단면이 원형으로 되지 않는 다각형과 같은 경우라도 원형에 근사한 경우의 점상 반경을 구할 수 이어 점상 반경을 간단하고도 고정밀도로 산출할 수 있다.

Claims (8)

  1. 다판식 촬상 소자를 구비한 자동 초점 장치에 있어서,
    피사체 광을 색 수차 보정하여 결상하는 렌즈계와,
    상기 렌즈계를 통한 피사체 광을 각 색 성분으로 분리하는 색 분해 수단과,
    촬상 구역의 중앙 부분에 AF구역이 설정되고, 상기 각색 성분을 각각 수광하여 화상 데이터로 변환하는 복수개 촬상 소자와,
    수광 거리가 서로 상이한 상태에 배치된 상기 복수개 촬상 소자의 각 AF구역 화상 데이터의 각색마다 초점이 빗나는 특성 정보를 산출하고, 산출한 각색의 초점이 빗난 특성 정보에 의거하여 초점 정합점의 방향 및 초점 정합점까지의 거리를 추정하는 초점 정합 위치 추정 수단과,
    상기 초점 정합 위치 추정 수단에서 추정된 상기 초점 정합점의 거리에 의거하여 초점 정합 상태에 있는지 여부를 판단하는 초점 정합 상태 판별 수단과,
    상기 초점 정합 상태 판별 수단에서 초점 정합 상태가 아니라고 판단된 경우에, 상기 초점 정합 위치 추정 수단으로 추정된 상기 초점 정합점의 방향으로 상기 초점 정합점까지의 거리만큼 상기 렌즈계 또는 색분해 수단을 이동시키는 구동 수단
    을 마련한 것을 특징으로 하는 자동 초점 장치.
  2. 다판식 촬상 소자를 구비한 자동초점장치에 있어서,
    피사체 광을 색 수차 보정하여 결상하는 렌즈계와,
    상기 렌즈계를 통하여 피사체 광을 각 색 성분으로 분리하는 색 분해 수단과,
    촬상 구역의 중앙 부분에 AF구역이 설정되고, 상기 각색 성분을 각각 수광하여 화상 데이터로 변환하는 복수개 촬상 소자와,
    상기 촬상 소자를 이동시키는 촬상 소자 이동 수단과,
    상기 촬상 소자 이동 수단에 의해 수광 거리가 서로 상이한 위치로 되도록 이동된 상기 복수개 촬상 소자의 각 AF구역 화상 데이터의 각색마다 초점이 빗나는 특성 정보를 산출하고, 산출한 각색의 초점이 빗난 정보에 의거하여 초점 정합점의 방향 및 초점 정합점까지의 거리를 추정하는 초점 정합 위치 추정 수단과,
    상기 초점 정합 위치 추정 수단에서 추정된 상기 초점 정합점의 거리에 의거하여 초점 정합 상태에 있는지 여부를 판단하는 초점 정합 상태 판별 수단과,
    상기 초점 정합 상태 판별 수단에서 초점 정합 상태가 아니라고 판단된 경우에, 상기 초점 정합 위치 추정 수단에서 추정된 상기 초점 정합점의 방향으로 상기 초점 정합점까지의 거리만큼 상기 렌즈계 또는 색분해 수단을 이동시키는 구동 수단
    을 마련한 것을 특징으로 하는 자동 초점 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재한 자동 초점 장치에 있어서,
    상기 초점 정합 위치 추정 수단은 상기 AF구역의 화상 데이터에 윈도 함수를 곱셈한 후, 2차원 푸리에 변환하여 주파수 영역 진폭과 위상으로 변환하고, 이 전체 주파수 영역의 각 위상을 0으로 바꿔 놓은 후, 2차원 역 푸리에 변환하여 상기 점상 분포 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 초점 정합 위치 추정 수단은 상기 점상 분포 계수의 원점 정점값에 의거하여 산출한 임계값에 의해 단면적을 산출하고, 산출한 단면적에 의거하여 상기 점상 반경을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 초점 정합 위치 추정 수단은 상기 점상 분포 계수의 원점 정점값에 의거하여 산출한 임계값에 의해 단면적을 산출하고, 산출한 단면적에 의거하여 상기 점상 반경을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 장치.
  6. 복수의 촬상 소자를 각 수광 거리가 서로 상이한 상태로 배치하는 제1단계와,
    렌즈계에 의해 피사체 광을 색 수차 보정하여 결상하는 제2단계와,
    렌즈계를 통한 피사체 광을 각 색 성분으로 분리하는 제3단계와,
    상기 복수의 촬상 소자는 각색 성분을 각각 수광하고, 각 AF구역 화상 데이터의 각색마다 초점이 빗나는 특성을 나타내는 점상 분포 계수를 각각 산출하고, 산출한 각색의 점상 분포 계수에 의거하여 각색의 점상 반경을 산출하고 산출한 각색 점상 반경에 의해 초점 정합점의 방향 및 초점 정합점까지의 거리를 추정하는 제4단계와,
    상기 추정된 상기 초점 정합점까지의 거리에 의거하여 초점 정합 상태에 있는지 여부를 판단하는 제5단계와,
    상기 제5단계에서 초점 정합 상태가 아니라고 판단된 경우에, 상기 추정된 상기 초점 정합점의 방향으로 상기 초점 정합점까지의 거리만큼 상기 렌즈계 또는 색분해 수단을 이동시키는 제6단계와,
    상기 추정된 상기 초점 정합점의 방향으로 상기 초점 정합점까지의 거리만큼 상기 렌즈계 또는 색분해 수단을 이동시킨 후, 상기 제2단계∼제5단계를 반복하는 제7단계와,
    상기 제5단계에서 초점 정합 상태에 있다고 판단된 경우에, 상기 복수의 촬상 소자를 각 수광 거리가 같게 되는 위치로 이동시킨 후, 통상의 촬영을 행하는 제8단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 장치의 초점 정합 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제4단계에서는 상기 AF구역의 화상 데이터에 윈도 함수를 곱셈한 후, 2차원 푸리에 변환하여 주파수 영역 진폭과 위상으로 변환하고, 이 전체 주파수 영역의 각 위상을 0으로 바꿔 놓은 후, 2차원 역 푸리에 변환하여 상기 점상 분포 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 장치의 초점 정합 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제4단계에서는 상기 점상 분포 계수의 원점 정점값에 의거하여 산출한 임계값에 의해 단면적을 산출하고, 산출한 단면적에 의거하여 상기 점상 반경을 산출하는것을 특징으로 하는 자동 초점 장치의 초점 정합 방법.
KR1020000047696A 1999-08-19 2000-08-18 자동 초점 장치 및 그 초점 정합 방법 KR100350832B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23320299A JP3980799B2 (ja) 1999-08-19 1999-08-19 自動合焦装置およびその合焦方法
JP11-233202 1999-08-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010039825A KR20010039825A (ko) 2001-05-15
KR100350832B1 true KR100350832B1 (ko) 2002-08-28

Family

ID=16951360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000047696A KR100350832B1 (ko) 1999-08-19 2000-08-18 자동 초점 장치 및 그 초점 정합 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6710806B1 (ko)
JP (1) JP3980799B2 (ko)
KR (1) KR100350832B1 (ko)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3890222B2 (ja) * 2001-11-22 2007-03-07 キヤノン株式会社 撮像装置、印刷システム、画像処理方法、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体及びコンピュータプログラム
US20040165090A1 (en) * 2003-02-13 2004-08-26 Alex Ning Auto-focus (AF) lens and process
US20070182844A1 (en) * 2003-03-09 2007-08-09 Latia Imaging Pty Ltd Optical system for producing differently focused images
US7369699B1 (en) 2003-08-29 2008-05-06 Apple Inc. Methods and apparatuses for restoring color and enhancing electronic images
US7706638B1 (en) * 2004-04-26 2010-04-27 National Semiconductor Corporation System, apparatus and method for color machine vision with black and white photoelectric sensor
US7319216B2 (en) * 2004-09-10 2008-01-15 Fujifilm Corporation Light receiving unit and image taking apparatus
JP2007102061A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Olympus Corp 画像撮影装置
JP4709071B2 (ja) * 2006-06-02 2011-06-22 キヤノン株式会社 撮像システム及び装置、撮像装置の制御方法
KR100869062B1 (ko) * 2007-08-02 2008-11-21 중앙대학교 산학협력단 렌즈 초점 보정기 및 렌즈 초점 보정 방법
WO2009019808A1 (ja) * 2007-08-03 2009-02-12 Panasonic Corporation 画像データを生成する装置、方法およびプログラム
US8018500B2 (en) * 2007-08-07 2011-09-13 Panasonic Corporation Image picking-up processing device, image picking-up device, image processing method and computer program
KR101399012B1 (ko) * 2007-09-12 2014-05-26 삼성전기주식회사 영상 복원 장치 및 방법
KR101415872B1 (ko) 2007-09-14 2014-07-11 삼성전기주식회사 영상 획득 장치의 자동초점조절 방법 및 장치
JP4819930B2 (ja) * 2009-07-28 2011-11-24 富士フイルム株式会社 撮影レンズのオートフォーカス装置
KR101026327B1 (ko) * 2010-07-07 2011-03-31 군산대학교산학협력단 다중 경통을 이용한 빠른 자동 초점 장치 및 초점 조절 방법
JP6080417B2 (ja) * 2011-08-19 2017-02-15 キヤノン株式会社 画像処理装置、及び画像処理方法
JP6205714B2 (ja) 2012-11-13 2017-10-04 株式会社リコー オートフォーカス装置、投射レンズ装置、及び画像投射装置
WO2017099890A1 (en) * 2015-12-09 2017-06-15 Quality Vision International, Inc. Focusing system for a telecentric optical measuring machine
CN117097984B (zh) * 2023-09-26 2023-12-26 武汉华工激光工程有限责任公司 一种基于标定和复合搜索的相机自动对焦方法及***

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03214133A (ja) * 1990-01-18 1991-09-19 Nikon Corp 焦点検出装置
JP2792376B2 (ja) * 1993-02-02 1998-09-03 松下電器産業株式会社 画像ぼかし処理装置
JP3203904B2 (ja) 1993-09-10 2001-09-04 キヤノン株式会社 撮像装置
KR100247938B1 (ko) * 1997-11-19 2000-03-15 윤종용 영상처리 시스템의 디지탈 초점 조절방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US6710806B1 (en) 2004-03-23
JP3980799B2 (ja) 2007-09-26
JP2001061155A (ja) 2001-03-06
KR20010039825A (ko) 2001-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100350832B1 (ko) 자동 초점 장치 및 그 초점 정합 방법
US7405762B2 (en) Camera having AF function
EP2335404B1 (en) Dithered focus evaluation
US8237097B2 (en) Focus detecting apparatus and imaging apparatus having center position detection of micro lenses in micro lens array
JP5211714B2 (ja) 撮像装置
KR101395015B1 (ko) 카메라, 초점 검출방법, 및 제어방법
CN103837959A (zh) 焦点检测设备、焦点检测方法及摄像设备
JP5845023B2 (ja) 焦点検出装置及びそれを有するレンズ装置及び撮像装置
JP2000199845A (ja) 自動合焦装置及び自動合焦方法
JP6175748B2 (ja) 撮像装置
JP2014081462A (ja) 焦点検出装置及びそれを有するレンズ装置及び撮像装置
JPH11344662A (ja) 自動合焦装置
US20090185798A1 (en) Focus detection device, focus detection method, and camera
US8823860B2 (en) Apparatus for auto-focusing detection, camera applying the same, and method for calculating distance to subject
JP2018180135A (ja) 撮像装置
JPH09274130A (ja) レンズ鏡筒及びカメラ
JP2000338385A (ja) 自動合焦装置およびその合焦方法
JP3143540B2 (ja) 合焦情報検出装置
US8040396B2 (en) Image capturing apparatus and image capturing method
JPH09297259A (ja) 焦点検出装置
JP2001008085A (ja) 撮像装置
JP6677336B2 (ja) 撮像装置
EP1972981A2 (en) Automatic focusing system
JP2874485B2 (ja) 合焦検出手段を有した撮像装置
JPH11344661A (ja) 自動合焦装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110818

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee