KR101436836B1

KR101436836B1 - 디지털 영상 처리기에서 포커스 오차 보정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101436836B1
Application number: KR1020080051068A
Authority: KR
Inventors: 김영걸
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2014-09-02
Also published as: CN101594463A; US8363154B2; KR20090124709A; US20090295980A1; CN101594463B; GB2460312B; GB0904740D0; GB2460312A

Abstract

본 발명은 디지털 영상 처리장치 및 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 영상 처리 장치 공정 출고 시 및 사용 중에 포커스 오차를 보정할 수 있는 포커스 오차 보정 장치 및 방법에 관한 것이다. 디지털 영상 처리기에서 포커스 오차 보정 장치는 디지털 영상 처리기로서, 포커스가 조정된 첫번째 영상을 촬영하고, 첫번째 영상을 기준으로 포커스 모터의 이동값을 변경하면서 다수의 영상을 촬영하는 촬상수단 및 영상 촬영을 위해 촬상수단으로 포커스 모터 제어신호를 출력하고, 촬영된 영상들로부터 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상을 검출하며, 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상에 대한 포커스 모터의 변경값 만큼 상기 포커스 모터의 이동을 보정하는 디지털 신호처리수단을 포함한다.

위상차 검출 방식, 포커스 모터, 콘트라스트 검출 방식, 최대 포커스 피크값

Description

디지털 영상 처리기에서 포커스 오차 보정 장치 및 방법{Apparatus and method for adjusting focuss error in digital imgage processing device}

본 발명은 디지털 영상 처리장치 및 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 영상 처리 장치 공정 출고 시 및 사용 중에 포커스 오차를 보정할 수 있는 포커스 오차 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 디지털 영상 처리 장치는 보급형 컴팩트 타입에서 고급형 디지털 일안 반사식(DSLR: digital single lens reflex) 타입으로 이동되고 있는 추세이다.

현재 디지털 일안 반사식 타입의 디지털 영상 처리기에서 채용하고 있는 포커스 조정 방식으로, TTL(through the lens) 측거를 통한 위상차 검출 방식을 사용하고 있으며, 이 경우 라이브뷰 모드를 통한 콘트라스트 검출 방식에 비해 속도가 빠르고 정확하다는 장점이 있다.

그러나 위상차 검출 방식이 빠르고 정확한 성능을 지녔음에도 불구하고 제조 시의 기구적인 오차 및 사용 중의 충격으로 인해 포커스가 어긋날 경우가 있다. 이러한 경우 포커스를 보정할 수 있는 방법은 첫째, 기구적으로 직접 오차를 수정하면서 결과를 확인하거나, 둘째, 포커스 보정과 관련된 파라미터 등을 소프트웨어 적으로 보정한 후 결과를 확인하는 방법이 있다.

그러나, 첫번째 방법의 경우 사용자가 직접 기구적 장치(예를 들어 미러)를 조작해야하기 때문에 디지털 영상 처리 장치가 손상될 수 있고, 두번째 방법의 경우 사용자가 펌웨어를 수정함으로써 생길 수 있는 소프트웨어적인 문제점과, 펌웨어의 노출로 기술 누출의 문제가 발생할 수 있다.

현재 나와 있는 가장 발전된 포커스 보정 방식의 경우, 사용자가 UI(user interface) 상에서 파라미터를 수동 조작함으로써 포커스의 오차를 조정할 수 있는 방식이 나와 았으나, 한정된 디지털 영상 처리 장치에서만 이를 채용하고 있고, 이 또한 사용자가 직접 수정해야 함에 따라 포커스가 정확히 맞았는지 판단하는 것은 사용자의 육안 판단에 맞기고 있어 사용자의 편의성에 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제는 위상차 검출방식의 기구적인 포커스 오차를 콘트라스트 검출방식을 이용하여 보정함으로써, 디지털 영상 처리 장치 공정 출고 시 및 사용자가 디지털 영상 처리 장치 사용 중에 쉽고 정확하게 포커스 오차를 보정할 수 있는 포커스 오차 보정 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 해결하기 위한 디지털 영상 처리기에서 포커스 오차 보정 장치는 디지털 영상 처리기로서, 포커스가 조정된 첫번째 영상을 촬영하고, 상기 첫번째 영상을 기준으로 포커스 모터의 이동값을 변경하면서 다수의 영상을 촬영하는 촬상수단; 및 상기 영상 촬영을 위해 상기 촬상수단으로 포커스 모터 제어신호를 출력하고, 상기 촬영된 영상들로부터 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상을 검출하며, 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상에 대한 상기 포커스 모터의 변경값 만큼 상기 포커스 모터의 이동을 보정하는 디지털 신호처리수단을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 디지털 신호 처리수단은 상기 첫 번째 영상 촬영 시에 위상차 검출방식으로 포커스를 조정하는 제어신호를 출력할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 디지털 신호 처리수단은 상기 촬상수단으로 상기 첫 번째 영상을 기준으로 상기 포커스 모터를 일 방향 및 타 방향으로 이동시켜 상기 영상을 촬영하는 제어신호를 출력할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 디지털 신호 처리수단은 상기 포커스 모터를 최소한의 스텝 만큼 이동시키는 제어신호를 출력할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 디지털 신호 처리수단은 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상이 상기 첫번째 영상인 경우 상기 포커스 모터의 변경값을 제로로 설정하고, 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상이 상기 첫번째 영상이 아닌 경우, 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상에 대한 상기 포커스 모터의 변경값 만큼 상기 포커스 모터의 이동을 보정할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 고주파 성분의 평가치는 촬영된 영상들에 콘트라스트 방식을 적용하여 산출된 포커스 피크값일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 디지털 신호 처리수단은 상기 영상의 포커스를 조정하는 포커스 조정부; 상기 촬영된 영상들로부터 포커스 피크값을 산출하는 포커스값 산출부; 및 상기 포커스 피크값이 가장 큰 영상이 상기 첫번째 영상이 아닌 경우, 상기 포커스 피크 값이 가장 큰 영상에 대한 상기 포커스 모터의 변경값 만큼 상기 포커스 모터의 이동을 보정하는 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 포커스 피크값이 가장 큰 영상을 기준영상으로 재설정하고, 상기 재설정된 기준영상을 기준으로 포커스 모터의 이동값을 변경하면서 영상이 촬영되도록 제어하고, 상기 포커스 피크값이 가장 큰 기준영상에 대한 상기 포커스 모터의 변경값 만큼 상기 포커스 모터의 이동을 보정할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 포커스 피크값이 가장 큰 영상이 상 기 기준영상이 될때까지 상기 기준영상 재설정 및 상기 모터 이동에 따른 영상 촬영을 반복할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 해결하기 위한 디지털 영상 처리기에서 포커스 오차 보정 방법은 디지털 영상 처리기의 동작 방법으로서, (a) 포커스가 조정된 첫번째 영상을 촬영하는 단계; (b) 상기 첫번째 영상을 기준으로 포커스 모터의 이동값을 변경하면서 다수의 영상을 촬영하는 단계; (c) 상기 촬영된 영상들로부터 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상을 검출하는 단계; 및 (d) 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상에 대한 상기 포커스 모터의 변경값 만큼 상기 포커스 모터의 이동을 보정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 첫 번째 영상은 위상차 검출방식으로 포커스를 조정하여 촬영할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 (b)단계는 (b-1) 상기 첫 번째 영상을 기준으로 상기 포커스 모터를 일 방향으로 이동시켜 상기 영상을 촬영하는 단계; 및 (b-2) 상기 첫 번째 영상을 기준으로 상기 포커스 모터를 타 방향으로 이동시켜 상기 영상을 촬영하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 포커스 모터는 최소한의 스텝 만큼 이동할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 (c)단계는 상기 촬영된 영상들에 콘트라스트 검출방식을 적용하여 포커스 피크값이 가장 큰 영상을 검출할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 (d)단계에서 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상이 상기 첫 번째 영상인 경우, 상기 포커스 모터의 변경값을 제로로 판단하고 종료할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상이 상기 첫 번째 영상이 아닌경우, (d-1) 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상을 기준영상으로 재설정하는 단계; (d-2) 상기 기준영상을 기준으로 포커스 모터의 이동값을 변경하면서 영상을 촬영하는 단계; 및 (d-3) 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 기준영상에 대한 상기 포커스 모터의 변경값 만큼 상기 포커스 모터의 이동을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상이 상기 기준영상이 될때까지 상기 (d-1) 및 (d-2)단계를 반복할 수 있다.

본 발명에 따르면, 위상차 검출방식의 기구적인 포커스 오차를 콘트라스트 검출방식을 이용하여 보정함으로써, 디지털 영상 처리 장치 공정 출고 시 및 사용자가 디지털 영상 처리 장치 사용 중에 쉽고 정확하게 포커스 오차를 보정할 수 있는 효과를 창출한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 디지털 영상 처리기의 앞쪽 외형을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면 디지털 영상 처리 장치의 앞쪽에는 셔터-릴리즈 버튼(11), 조그 다이얼(13) 모드 다이얼(15) 및 렌즈부(17)가 구비되어 있다.

디지털 영상 처리기의 셔터-릴리즈 버튼(11)은 정해진 시간 동안 영상 취득 소자(예를 들어, CCD 또는 COMS)를 빛에 노출시키기 위해 열리고 닫히며, 조리개(미도시)와 연동하여 피사체를 적정하게 노출시켜 영상 취득소자에 영상을 기록한다.

제1 셔터-릴리즈 버튼(11)은 촬영자 입력에 의해 제1 및 제2 영상 촬영 신호를 생성한다. 반셔터 신호로써의 제1 셔터-릴리즈 버튼(11)이 입력되면, 디지털 영상 처리 장치는 포커스를 잡고 빛의 양을 조절하며, 이때 포커스가 맞은 경우 디스플레이부(도 2의 25)에 녹색 불이 켜지게 된다. 제1 셔터-릴리즈 버튼(11)의 입력으로 포커스가 잡히고 빛의 양이 조절되면, 비로소 완전셔터 신호로써의 제2 셔터-릴리즈 버튼(11)을 입력하여 영상을 촬영한다.

조그 다이얼(13)은 뷰 파인더 또는 디스플레이부(25)를 보면서 설정값을 지정하기 위해 입력되며, 조그 다이얼(13)을 이용하여 셔터 스피드, 조리개 값 등을 설정할 수 있다.

모드 다이얼(15)은 촬영모드 선택을 위해 입력된다. 디지털 영상 처리기의 DSLR 및 High-end 기종에서, 모드 다이얼(15)에는 사용자 설정을 최소화 하고 사용 목적에 따라 빠르고 간편하게 영상을 촬영하고자 할 때 이용하는 AUTO(자동 촬영) 모드, 촬영 상황 또는 피사체의 상태에 따라 최적의 카메라 설정을 간단히 설정하기 위해 이용하는 SCENE 모드, 연속촬영 장면촬영 등 영상 촬영에 특별한 효과를 주기 위해 이용하는 EFFECT 모드, 조리개와 셔터속도를 포함한 각종 기능을 수동으로 설정하여 영상을 촬영하기 위해 이용하는 A/S/M 모드 등을 지원하고 있으며, 상기 모드들로 국한되지 않는다. 그 밖에 High-end 기종의 경우, DSLR에 비해, 모드 다이얼(15)에서 메모리 카드와 같은 저장 공간이 허용하는 시간 동안 움직이는 영상을 촬영 및 저장하기 위해 이용하는 동영상 촬영모드, 메모리 저장 공간이 허용하는 시간 동안 음성만을 녹음, 저장하기 위해 이용하는 음성녹음 모드를 더 지원하고 있다.

렌즈부(17)는 외부 광원으로부터 빛을 받아 영상을 처리한다.

도 2는 디지털 영상 처리기의 뒤쪽 외형을 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 디지털 영상 처리 장치의 뒤쪽에는 뷰 파인더의 접안렌즈부(19), 광각(wide angle)-줌(zoom) 버튼(21w), 망원(telephoto)-줌 버튼(21t), 기능버튼(23) 및 디스플레이부(25)가 구비되어 있다.

디지털 영상 처리 장치에서 뷰 파인더의 접안렌즈부(17)는 촬영할 피사체를 보고 구도를 설정하기 위한 작은 창이다.

High-end 기종의 경우, 광각-줌 버튼(21w) 또는 망원-줌 버튼(21t)은 입력에 따라 화각이 넓어지거나, 화각이 좁아지는데, 특히, 선택된 노출영역의 크기를 변경시키고자 할 때 입력할 수 있다. 광각-줌 버튼(21w)이 입력되면, 선택된 노출영역의 크기가 작아지고, 망원-줌 버튼(21t)이 입력되면, 선택된 노출영역의 크기가 커진다.

기능버튼(23)은 상향버튼, 하향 버튼, 좌향버튼, 우향버튼 및 메뉴/OK버튼을 포함하여 총 5개의 버튼을 포함한다. 기능버튼(23)은 디지털 영상 처리 장치의 동작에 관한 각종 메뉴를 실행시키기 위해 입력되며, 상기 각 키들은 단축키로써도 이용될 수 있으며 기능버튼(23)은 각 제조사에 따라 다를 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 디지털 영상 처리기에서 포커스 오차 보정 장치의 구성을 보이는 블록도 이다.

도 3을 참조하면, 포커스 오차 보정 장치는 디스플레이부(25), 사용자 입력부(31), 촬상부(33), 영상 처리부(35), 메모리(37) 및 디지털 신호 처리부(39)를 포함한다.

디지털 영상 처리기의 사용자 입력부(31)는 도 1 및 도 2를 참조하면, 정해진 시간 동안 영상 취득소자를 빛에 노출시키기 위해 열리고 닫히는 셔터-릴리즈 버튼(11), 셔터 스피드, 조리개 값 등을 설정하고 재생 중인 썸네일 영상들은 한꺼번에 원하는만큼 선택되도록 조작되는 조그 다이얼(13), High-End의 기종의 경우, 촬영모드 선택을 위해 입력되는 모드 다이얼(15), 입력에 따라 화각을 넓어지게 하거나, 화각을 좁아지게 하는 광각-줌 버튼(21w) 또는 망원-줌 버튼(21t)이 있고, DSLR의 경우는 수동으로 줌을 구동하기 때문에 상기의 버튼이 없는 경우가 있다. 또한 디지털 영상 처리 장치의 동작에 관한 각종 메뉴를 실행시키기 위해 입력하는 기능 버튼(23)이 있다.

촬상부(33)는 줌 렌즈(33-1), 포커스 렌즈(33-2), 포커스 모터(33-3), 이미지 센서(33-4), ADC(33-5)와 함께 도면에 도시되지 않은 셔터 및 조리개를 포함한다.

셔터(11)는 조리개와 함께 노광하는 빛의 양을 조절하는 기구이다. 줌 렌즈(33-1), 포커스 렌즈(33-2)는 외부 광원으로부터 빛을 받아 영상을 처리한다. 이 때, 조리개는 개폐 정도에 따라 입사되는 빛의 양(광량)을 조절한다. 조리개의 개폐 정도는 디지털 신호 처리부(39)에 의해 제어된다.

줌 렌즈(33-1) 및 포커스 렌즈(33-2)는 그 광축이 이미지 센서(33-4) 수광면의 대략 중심으로부터 연장된 연직선과 일치하는 위치에 마련되어 있다. 포커스 렌즈(33-2)는 광축상을 전후로 직선으로 이동 가능하게 마련되며, 그 이동 위치에 따라서 이미지 센서(33-4)의 수광면 상에 맺히는 화상의 초점 위치를 바꾼다. 포커스 렌즈(33-2)는 그 이동 위치가 포커스 모터(33-3)를 통해 디지털 신호 처리부(39)에 의해 제어된다.

이미지 센서(33-4)는 줌 렌즈(33-1) 및 포커스 렌즈(33-2)를 통하여 입력되는 광량을 축적하고, 그 축적된 광량에 따라 줌 렌즈(33-1) 및 포커스 렌즈(33-2)에서 촬상된 영상을 수직 동기신호에 맞추어 출력한다. 디지털 영상 처리기의 영상 획득은 피사체로부터 반사되어 나오는 빛을 전기적인 신호로 변환시켜 주는 이미지 센서(33-4)에 의해 이루어진다. 이미지 센서(33-4)를 이용하여 컬러 영상을 얻기 위해서는 컬러 필터를 필요로 하며, 대부분 CFA(Color filter array) 라는 필터(미도시)를 채용하고 있다. CFA는 한 픽셀마다 한 가지 컬러를 나타내는 빛만을 통과시키며 규칙적으로 배열된 구조를 가지고 있으며, 배열 구조에 따라 여러 가지 형태를 가지고 있다. ADC(33-5)는 이미지 센서(33-4)로부터 출력되는 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환한다.

영상 처리부(35)는 디지털 변환된 RAW 데이터를 디스플레이 가능하도록 신호처리 한다. 영상 처리부(35)는 온도변화에 만감한 이미지 센서(33-4) 및 CFA 필터에서 발생하는 암 전류에 의한 블랙레벨(Black level)을 제거한다. 영상 처리 부(35)는 인간 시각의 비선형성에 맞추어 정보를 부호화 하는 감마 보정을 수행한다. 영상 처리부(35)는 감마 보정된 소정 데이터의 RGRG라인 및 GBGB 라인으로 구현된 베이어 패턴을 RGB 라인으로 보간하는 CFA 보간을 수행한다. 영상 처리부(35)는 보간된 RGB 신호를 YUV 신호로 변환하고, 고 대역 필터에 의해 Y 신호를 필터링 하여 영상을 뚜렷하게 처리하는 에지 보상과, 표준 컬러 좌표계를 이용하여 U, V 신호의 컬러 값을 정정하는 컬러 정정을 수행하며, 이들의 노이즈를 제거한다. 영상 처리부(35)는 노이즈가 제거된 Y, U, V 신호를 압축 및 신호 처리하여 JPEG 파일을 생성하고, 생성된 JPEG 파일은 디스플레이부(23)에 디스플레이 되고, 저장부(37)에 저장된다. 이와 같은 영상 처리부(35)의 모든 동작은 디지털 신호 처리부(39)의 제어 하에 동작한다.

디지털 신호 처리부(39)는 포커스가 조정된 첫번째 영상을 촬영한 후, 첫번째 영상을 기준으로 포커스 모터(33-3)의 이동값을 변경하면서 다수의 영상을 촬영하며, 촬영된 영상들로부터 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상을 검출하여, 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상에 대한 포커스 모터(33-3)의 변경값 만큼 포커스 모터(33-3)의 이동을 보정한다.

이를 위해 디지털 신호 처리부(39)는 포커스 조정부(39-1), 포커스 모터 제어부(39-2), 포커스값 산출부(39-2) 및 제어부(39-4)를 포함한다.

디스플레이부(25)에 디스플레이된 영상의 촬영을 위해 제1 셔터-릴리즈 버튼(11)이 입력되면, 포커스 조정부(39-1)는 디스플레이된 영상의 포커스를 조정한다. 포커스 조정부(39-1)는 라이브뷰 영상에 대하여 위상차 검출방식으로 포커스 를 조정한다. 위상차 검출 방식은 촬영 광속의 일부를 두 개로 분할하고, 분할된 두 개의 광속을 각각 라인 센서(line sensor, 미도시) 상에 결상시킨 후, 라인 센서 상에서 두 개의 상이 어긋난 방향과 차이값을 검출하는 것에 의해, 예정된 포커스 면으로 포커스를 맞추기 위해 필요한 포커스 렌즈(33-2)의 이동 방향 및 이동량을 산출하는 것이다.

제어부(39-4)는 제1 셔터-릴리즈 버튼(11)이 입력되면 포커스 조정부(39-1)를 동작시키고, 제2 셔터-릴리즈 버튼이 입력되면, 촬상부(33)를 동작시켜 영상이 촬영되도록 하고, 이어서 포커스 모터 제어부(39-2)의 동작을 제어한다. 여기서, 위상차 검출 방식에 의해 포커스 조정을 수행하여 처음으로 촬영된 영상을 제N 영상이라고 가정한다. 제N 영상은 포커스 모터(33-3)의 기준 이동치를 갖는다.

제N 영상에 대해 포커스 조정이 정확히 수행되었는지 판단하기 위해, 포커스 모터 제어부(39-2)는 제N 영상의 포커스 모터(33-3) 이동치를 기준으로 하여 포커스 모터(33-3)를 + 방향(무한대 방향)으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 시킨다. 포커스 모터(33-3)가 + 방향으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 되면, 제어부(39-4)는 촬상부(33)를 동작시켜 영상이 촬영되도록 한다. 여기서, 포커스 모터(33-3)를 + 방향으로 이동시켜 촬영한 영상을 제N+1 영상이라고 가정한다.

이어서, 포커스 모터 제어부(39-2)는 제N 영상의 포커스 모터(33-3) 이동치을 기준으로 하여 포커스 모터(33-3)를 - 방향(근접 방향)으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 시킨다. 포커스 모터(33-3)가 - 방향으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 되면, 제어부(39-4)는 촬상부(33)를 동작시켜 영상이 촬영되도록 한다. 여기서, 포커스 모터(33-3)를 - 방향으로 이동시켜 촬영한 영상을 제N-1 영상이라고 가정한다.

즉, 제어부(39-4)는 한 번의 제2 셔터-릴리즈 버튼(11)의 입력으로 제N 영상, 제N+1 영상 및 제N-1 영상을 획득하는 브라켓 촬영을 수행한다. 본 발명에서는 한 번의 제2 셔터-릴리즈 버튼(11) 입력으로 3 장의 영상이 촬영되었으나, 이에 국한되지 않고 더 많은 영상이 촬영될 수 있다.

포커스값 산출부(39-3)는 촬영된 제N-1, N 및 N+1 영상으로부터 고주파 성분의 평가치 즉, 포커스 피크값을 산출한다. 이때 포커스값 산출부(39-3)는 제N-1, N 및 N+1 영상에 콘트라스트 검출 방식의 포커스 조정 알고리즘을 적용하여 포커스 피크값을 산출한다. 콘트라스트 검출 방식은 영상으로부터 고주파 성분을 추출하고, 이 고주파 성분의 레벨을 소정의 샘플링 간격으로 관찰하고, 고주파 성분의 레벨이 피크를 향하는 방향으로 포커스 렌즈(33-2)를 이동시키는 것이다. 즉, 포커스값 산출부(39-3)는 촬영된 제N-1, N 및 N+1 영상으로부터 고주파 성분을 추출하여 포커스 피크값을 계산한다.

계산된 포커스 피크값은 제어부(39-4)로 출력되고, 제어부(39-4)는 이로부터 가장 큰 포커스 피크값을 갖는 영상을 검색한다. 제어부(39-4)의 검색 결과, 제N 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검출된 경우, 위상차 검출 방식에 의한 포커스 조정의 오차가 없다고 판단한다. 그러나, 제N+1 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검출되거나, 제N-1 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크 값이 검출되는 경우, 위상차 검출 방식에 의한 포커스 조정의 오차가 있다고 판단하여 포커스 모 터(33-3) 기준 이동치를 변경할 필요가 있다.

그러나, 제N+1 영상 또는 제N-1 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검출되었다 하더라도 이 영상이 포커스가 정확하게 조정되었다고 판단할 수 없으므로, 가장 큰 포커스 피크값이 검출된 제N+1 영상 또는 제N-1 영상의 최소한의 포커스 모터(33-3) 이동치를 갖는 영상을 기준영상으로 재설정하고 이를 오차 변동치로써 저장한다.

설명의 편의상 먼저, 제N-1, N 및 N+1 영상 중에서 가장 큰 포커스 피크값이 검출된 영상을 제N+1 영상이라고 가정하고 설명한다.

기준이 제N+1 영상으로 바뀌었으므로, 포커스 모터 제어부(39-2)는 제N+1 영상을 기준으로 포커스 모터(33-3)를 + 방향으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 시키고, 제어부(39-4)는 촬상부(33)를 동작시켜 영상이 촬영되도록 한다. 여기서, 제N+1 영상을 기준으로 포커스 모터(33-3)를 + 방향으로 이동시켜 촬영한 영상은 제N+2 영상이 된다.

또한 포커스 모터 제어부(39-2)는 제N+1 영상을 기준으로 포커스 모터(33-3)를 - 방향으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 시키고, 제어부(39-4)는 촬상부(33)를 동작시켜 영상이 촬영되도록 한다. 여기서, 제N+1 영상을 기준으로 포커스 모터(33-3)를 - 방향으로 이동시켜 촬영한 영상은 제N 영상이 된다.

포커스값 산출부(39-3)는 촬영된 제N, N+1 및 N+2 영상으로부터 포커스 피크값을 산출하여 제어부(39-4)로 출력하고, 제어부(39-4)는 이로부터 가장 큰 포커스 피크값을 갖는 영상을 검색한다. 제어부(39-4)의 검색 결과, 제N+1 영상으로부 터 가장 큰 포커스 피크값이 검출된 경우, 위상차 검출 방식에 의한 포커스 조정의 오차가 없다고 판단한다. 이때, 제N+1 영상에 대한 포커스 모터(33-3) 변동치 만큼의 오차를 파라미터로 받아들여 포커스 모터(33-3)의 이동을 보정해줌으로써, 최적의 포커스 지점을 자동으로 찾을 수 있다.

그러나, 제N 영상 또는 제N+2 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검출되는 경우, 가장 큰 포커스 피크값이 검출된 영상을 기준으로 재설정하고, 재설정된 기준 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검출될 때 까지 새로운 영상 촬영 및 최대 포커스값 산출 과정을 반복한다.

다음에, 제N-1, N 및 N+1 영상 중에서 가장 큰 포커스 피크값이 검출된 영상을 제N-1 영상이라고 가정하여 설명한다.

기준이 제N-1 영상으로 바뀌었으므로, 포커스 모터 제어부(39-2)는 제N-1 영상을 기준으로 포커스 모터(33-3)를 + 방향으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 시키고, 제어부(39-4)는 촬상부(33)를 동작시켜 영상이 촬영되도록 한다. 여기서, 제N-1 영상을 기준으로 포커스 모터(33-3)를 + 방향으로 이동시켜 촬영한 영상은 제N 영상이 된다.

또한 포커스 모터 제어부(39-2)는 제N-1 영상을 기준으로 포커스 모터(33-3)를 - 방향으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 시키고, 제어부(39-4)는 촬상부(33)를 동작시켜 영상이 촬영되도록 한다. 여기서, 제N-1 영상을 기준으로 포커스 모터(33-3)를 - 방향으로 이동시켜 촬영한 영상은 제N-2 영상이 된다.

포커스값 산출부(39-3)는 촬영된 제N-2, N-1 및 N 영상으로부터 포커스 피 크값을 산출하여 제어부(39-4)로 출력하고, 제어부(39-4)는 이로부터 가장 큰 포커스 피크값을 갖는 영상을 검색한다. 제어부(39-4)의 검색 결과, 제N-1 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검출된 경우, 위상차 검출 방식에 의한 포커스 조정의 오차가 없다고 판단한다. 이때, 제N-1 영상에 대한 포커스 모터(33-3) 변동치 만큼의 오차를 파라미터로 받아들여 포커스 모터(33-3)의 이동을 보정해줌으로써, 최적의 포커스 지점을 자동으로 찾을 수 있다.

그러나, 제N-2 영상 또는 제N 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검출되는 경우, 가장 큰 포커스 피크값이 검출된 영상을 기준으로 재설정하고, 재설정된 기준 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검출될 때 까지 새로운 영상 촬영 및 최대 포커스값 산출 과정을 반복한다.

도 4는 도 3의 장치에서 포커스 오차 보정을 설명하기 위한 도면이다. 도 4에서, 포커스 모터(33-3)의 최근 거리부터 무한대까지의 거리를 편의상 0∼10으로 나눈다. 여기서, 위상차 검출 방식의 포커스 조정을 수행한 포커스 모터(33-3)의 이동치 기준 영상을 5로 설정하고, 그 근처의 4 및 6을 브라켓 촬영하여 4, 5, 6 세 장의 영상을 획득한다. 이를 가지고 콘트라스트 검출 알고리즘에 의해 가장 큰 포커스 피크값을 찾게 되면 포커스 검출이 양호한 영상의 경우 도 4의 (a), (b), (c) 중 한가지의 그래프 형태가 나온다.

도 4(a)와 같은 그래프가 출력되는 경우, 4, 5, 6번의 영상 중 6번이 가장 큰 포커스 피크값을 갖게되므로, 6번의 영상을 기준으로 7번의 영상을 새로 획득하여 5, 6, 7 영상으로부터 6번 영상에서 가장 큰 포커스 피크 값이 검출될때까지 새 로운 영상 촬영 및 최대 포커스값 산출 과정을 반복한다.

도 4(b)와 같은 그래프가 출력되는 경우, 4, 5, 6번의 영상 중 5번 즉, 현재 기준 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검색되었으므로, 위상차 검출 방식에 의한 포커스 조정이 양호하다고 판단할 수 있다.

도 4(c)와 같은 그래프가 출력되는 경우, 4, 5, 6번의 영상 중 4번이 가장 큰 포커스 피크값을 갖게되므로, 4번의 영상을 기준으로 3번의 영상을 새로 획득하여 3, 4, 5 영상으로부터 4번 영상에서 가장 큰 포커스 피크 값이 검출될때까지 새로운 영상 촬영 및 최대 포커스값 산출 과정을 반복한다.

위와 같은 과정을 통해 포커스 모터(33-3)의 오차 변동치를 저장하게 되는데, 이 오차 변동치는 교환식 렌즈의 경우 렌즈에 따라 달라지므로, 렌즈마다 이 오차 변동치를 저장할 수 있는 별도의 저장 공간이 필요하다.

가변 포커스 렌즈(줌 렌즈)의 경우, 포커스 거리에 따라 포커스 오차 변동치가 다를 수 있으므로, 포커스 거리에 다른 위치 변동치를 저장할 수 있는 공간이 추가로 필요하다.

또한 피사체의 거리에 따라 포커스 오차 변동치가 다를 수 있으므로 피사체 거리별로 포커스 오차 변동치를 저장할 수 있는 공간을 추가로 구비할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 디지털 영상 처리기에서 포커스 오차 보정 방법의 동작을 보이는 흐름도 이다. 본 발명에 따른 디지털 영상 처리기에서 포커스 오차 보정 방법은 도 3에 도시된 바와 같은 디지털 영상 처리기의 내부에서 수행될 수 있는데, 실시 예에 따라 동작 방법의 주 알고리즘은 장치 내의 주변 구성 요소들의 도움을 받아 디지털 신호 처리부(39) 내부에서 수행될 수 있다.

자동 포커스 조정 모드를 실행하고(501단계), 디지털 신호 처리부(39)는 라이브 뷰 영상에 대하여 제1 셔터-릴리즈 버튼(11)의 입력을 수신한다(503단계).

제1 셔터-릴리즈 버튼(11)의 입력이 수신되면, 디지털 신호 처리부(39)는 라이브뷰 영상에 대하여 자동 포커스 조정을 수행한다(505단계). 디지털 신호 처리부(39)는 라이브뷰 영상에 대하여 위상차 검출방식으로 포커스를 조정한다. 위상차 검출 방식은 촬영 광속의 일부를 두 개로 분할하고, 분할된 두 개의 광속을 각각 라인 센서 상에 결상시킨 후, 라인 센서 상에서 두 개의 상이 어긋난 방향과 차이값을 검출하는 것에 의해, 예정된 포커스 면으로 포커스를 맞추기 위해 필요한 포커스 렌즈(33-2)의 이동 방향 및 이동량을 산출하는 것이다.

라이브뷰 영상에 대하여 자동 포커스 조정이 완료된 후, 디지털 신호 처리부(39)는 제2 셔터-릴리즈 버튼(11)의 입력을 수신하고(507단계), 촬상부(33)를 동작시켜 영상이 촬영되도록 한다(509단계). 여기서, 위상차 검출 방식에 의해 포커스 조정을 수행하여 처음으로 촬영된 영상을 제N 영상이라고 가정한다. 제N 영상은 포커스 모터(33-3)의 기준 이동치를 갖는다.

제N 영상에 대해 포커스 조정이 정확히 수행되었는지 판단하기 위해, 디지털 신호 처리부(39)는 제N 영상의 포커스 모터(33-3) 이동치를 기준으로 하여 포커스 모터(33-3)를 + 방향(무한대 방향)으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 시킨다(511단계).

포커스 모터(33-3)가 + 방향으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 되면, 디지털 신호 처리부(39)는 촬상부(33)를 동작시켜 영상이 촬영되도록 한다. 여기서, 포커스 모터(33-3)를 + 방향으로 이동시켜 촬영한 영상을 제N+1 영상이라고 가정한다.

이어서, 디지털 신호 처리부(39)는 제N 영상의 포커스 모터(33-3) 이동치을 기준으로 하여 포커스 모터(33-3)를 - 방향(근접 방향)으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 시킨다(515단계).

포커스 모터(33-3)가 - 방향으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 되면, 디지털 신호 처리부(39)는 촬상부(33)를 동작시켜 영상이 촬영되도록 한다(517단계). 여기서, 포커스 모터(33-3)를 - 방향으로 이동시켜 촬영한 영상을 제N-1 영상이라고 가정한다.

디지털 신호 처리부(39)는 한 번의 제2 셔터-릴리즈 버튼(11)의 입력으로 제N 영상, 제N+1 영상 및 제N-1 영상을 획득하는 브라켓 촬영을 수행한다. 본 발명에서는 한 번의 제2 셔터-릴리즈 버튼(11) 입력으로 3 장의 영상이 촬영되었으나, 이에 국한되지 않고 더 많은 영상이 촬영될 수 있다.

이어서, 디지털 신호 처리부(39)는 콘트라스트 검출 방식을 적용하여 촬영된 제N-1, N 및 N+1 영상으로부터 포커스 피크값을 산출한다(519단계). 콘트라스트 검출 방식은 영상으로부터 고주파 성분을 추출하고, 이 고주파 성분의 레벨을 소정의 샘플링 간격으로 관찰하고, 고주파 성분의 레벨이 피크를 향하는 방향으로 포커스 렌즈(33-2)를 이동시키는 것이다. 즉, 제어부(39)는 촬영된 제N-1, N 및 N+1 영상으로부터 고주파 성분을 추출하여 포커스 피크값을 계산한다.

디지털 신호 처리부(39)는 가장 큰 포커스 피크값을 갖는 영상을 검색하여, 기준영상인 제N 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검출되었는지 판단한다(521단계).

디지털 신호 처리부(39)의 판단 결과, 기준 영상인 제N 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검출된 경우, 위상차 검출 방식에 의한 포커스 조정의 오차가 없다고 판단하고, 제N 영상에 대한 포커스 모터(33-3)의 변동치를 저장한다(523단계).

그러나 디지털 신호 처리부(39)의 판단 결과, 기준 영상인 제N 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검출되지 않은 경우, 가장 큰 포커스 피크값이 검출된 영상을 기준영상으로 재 설정한다(525단계). 그리고 나서, 511 단계 내지 525단계를 반복한다.

제N+1 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검출되거나, 제N-1 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크 값이 검출되는 경우, 위상차 검출 방식에 의한 포커스 조정의 오차가 있다고 판단하여 포커스 모터(33-3) 기준 이동치를 변경할 필요가 있다.

예를 들어, 제N-1, N 및 N+1 영상 중에서 가장 큰 포커스 피크값이 검출된 영상을 제N+1 영상이라고 가정하고 설명한다.

기준이 제N+1 영상으로 바뀌었으므로, 디지털 신호 처리부(39)는 제N+1 영상을 기준으로 포커스 모터(33-3)를 + 방향으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 시키고, 디지털 신호 처리부(39)는 촬상부(33)를 동작시켜 영상이 촬영되도록 한다. 여기서, 제N+1 영상을 기준으로 포커스 모터(33-3)를 + 방향으로 이동시켜 촬영한 영상은 제N+2 영상이 된다.

또한 디지터러 신호 처리부(39)는 제N+1 영상을 기준으로 포커스 모터(33-3)를 - 방향으로 최소의 모터 이동치만큼 이동 시키고, 디지털 신호 처리부(39)는 촬상부(33)를 동작시켜 영상이 촬영되도록 한다. 여기서, 제N+1 영상을 기준으로 포커스 모터(33-3)를 - 방향으로 이동시켜 촬영한 영상은 제N 영상이 된다.

디지털 신호 처리부(39)는 촬영된 제N, N+1 및 N+2 영상으로부터 포커스 피크값을 산출하고, 가장 큰 포커스 피크값을 갖는 영상을 검색한다. 디지털 신호 처리부(39-4)의 검색 결과, 제N+1 영상으로부터 가장 큰 포커스 피크값이 검출된 경우, 위상차 검출 방식에 의한 포커스 조정의 오차가 없다고 판단한다. 이때, 제N+1 영상에 대한 포커스 모터(33-3) 변동치 만큼의 오차를 파라미터로 받아들여 포커스 모터(33-3)의 이동을 보정해줌으로써, 최적의 포커스 지점을 자동으로 찾을 수 있다.

도 4는 도 3의 장치에서 포커스 오차 보정을 설명하기 위한 도면으로, 도 4(a)와 같은 그래프가 출력되는 경우, 4, 5, 6번의 영상 중 6번이 가장 큰 포커스 피크값을 갖게되므로, 6번의 영상을 기준으로 7번의 영상을 새로 획득하여 5, 6, 7 영상으로부터 6번 영상에서 가장 큰 포커스 피크 값이 검출될때까지 새로운 영상 촬영 및 최대 포커스값 산출 과정을 반복한다.

도 4는 도 3의 장치에서 포커스 오차 보정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 디지털 영상 처리기에서 포커스 오차 보정 방법의 동작을 보이는 흐름도 이다.

Claims

디지털 영상 처리기로서,

포커스가 조정된 첫번째 영상을 촬영하고, 상기 첫번째 영상을 기준으로 포커스 모터의 이동값을 변경하면서 다수의 영상을 촬영하는 촬상수단; 및

상기 영상 촬영을 위해 상기 촬상수단으로 포커스 모터 제어신호를 출력하고, 상기 촬영된 영상들로부터 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상을 검출하며, 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상에 대한 상기 포커스 모터의 변경값 만큼 상기 포커스 모터의 이동을 보정하는 디지털 신호처리수단을 포함하고,

상기 디지털 신호 처리수단은

상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상이 상기 첫번째 영상인 경우 상기 포커스 모터의 변경값을 제로로 설정하고,

상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상이 상기 첫번째 영상이 아닌 경우, 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상에 대한 상기 포커스 모터의 변경값 만큼 상기 포커스 모터의 이동을 보정하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 장치.
제 1항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리수단은

상기 첫 번째 영상 촬영 시에 위상차 검출방식으로 포커스를 조정하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 장치.
제 1항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리수단은

상기 촬상수단으로 상기 첫 번째 영상을 기준으로 상기 포커스 모터를 일 방향 및 타 방향으로 이동시켜 상기 영상을 촬영하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 장치.
제 1항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리수단은

상기 포커스 모터를 최소한의 스텝 만큼 이동시키는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 장치.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 고주파 성분의 평가치는 촬영된 영상들에 콘트라스트 방식을 적용하여 산출된 포커스 피크값인 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 장치.
제 1항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리수단은

상기 영상의 포커스를 조정하는 포커스 조정부;

상기 포커스 모터의 이동을 제어하는 포커스 모터 제어부;

상기 촬영된 영상들로부터 포커스 피크값을 산출하는 포커스값 산출부; 및

상기 포커스 피크값이 가장 큰 영상이 상기 첫번째 영상이 아닌 경우, 상기 포커스 피크 값이 가장 큰 영상에 대한 상기 포커스 모터의 변경값 만큼 상기 포커스 모터의 이동을 보정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 장치.
제 7항에 있어서, 상기 제어부는

상기 포커스 피크값이 가장 큰 영상을 기준영상으로 재설정하고,

상기 재설정된 기준영상을 기준으로 포커스 모터의 이동값을 변경하면서 영상이 촬영되도록 제어하고,

상기 포커스 피크값이 가장 큰 기준영상에 대한 상기 포커스 모터의 변경값 만큼 상기 포커스 모터의 이동을 보정하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 장치.
제 8항에 있어서, 상기 제어부는

상기 포커스 피크값이 가장 큰 영상이 상기 기준영상이 될때까지 상기 기준영상 재설정 및 상기 모터 이동에 따른 영상 촬영을 반복하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 장치.
디지털 영상 처리기의 동작 방법으로서,

(a) 포커스가 조정된 첫번째 영상을 촬영하는 단계;

(b) 상기 첫번째 영상을 기준으로 포커스 모터의 이동값을 변경하면서 다수의 영상을 촬영하는 단계;

(c) 상기 촬영된 영상들로부터 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상을 검출하는 단계; 및

(d) 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상에 대한 상기 포커스 모터의 변경값 만큼 상기 포커스 모터의 이동을 보정하는 단계를 포함하고,

상기 (d)단계에서,

상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상이 상기 첫 번째 영상인 경우, 상기 포커스 모터의 변경값을 제로로 판단하고 종료하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 방법.
제 10항에 있어서, 상기 (a) 단계의 첫 번째 영상은

위상차 검출방식으로 포커스를 조정하여 촬영하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 방법.
제 10항에 있어서, 상기 (b)단계는

(b-1) 상기 첫 번째 영상을 기준으로 상기 포커스 모터를 일 방향으로 이동시켜 상기 영상을 촬영하는 단계; 및

(b-2) 상기 첫 번째 영상을 기준으로 상기 포커스 모터를 타 방향으로 이동시켜 상기 영상을 촬영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 방법.
제 10항에 있어서, 상기 포커스 모터는 최소한의 스텝 만큼 이동하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 방법.
제 10항에 있어서, 상기 (c)단계는,

상기 촬영된 영상들에 콘트라스트 검출방식을 적용하여 포커스 피크값이 가장 큰 영상을 검출하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 방법.
삭제
제 10항에 있어서, 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상이 상기 첫 번째 영상이 아닌경우,

(d-1) 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상을 기준영상으로 재설정하는 단계;

(d-2) 상기 기준영상을 기준으로 포커스 모터의 이동값을 변경하면서 영상을 촬영하는 단계; 및

(d-3) 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 기준영상에 대한 상기 포커스 모터의 변경값 만큼 상기 포커스 모터의 이동을 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 방법.
제 16항에 있어서, 상기 고주파 성분의 평가치가 가장 큰 영상이 상기 기준영상이 될때까지 상기 (d-1) 및 (d-2)단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 포커스 오차 보정 방법.