KR20120070489A - 촬상 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하드웨어 자원의 사용량을 억제하면서, AF 기능의 저하를 억제한다. 복수의 샘플을 버퍼링하여 지연시키는 기능을 각각이 가지는 복수의 라인 버퍼를 포함한 지연기를 구비하고, 화상 신호를 구성하는 샘플을 라스터 주사에 의해 순차적으로 독출하며, 독출한 샘플을 지연기에 순차적으로 입력하여 화상 신호의 주파수 성분을 추출하는, 적어도 1차 IIR-필터와, 화상 신호로부터 라스터 주사에 의하여 순차적으로 독출되는 수평 방향의 샘플 수와 복수의 라인 버퍼의 각각에 의하여 버퍼링되는 복수의 샘플을 일치시키도록 IIR-필터를 제어하고, 복수의 라인 버퍼의 각각으로부터 주사 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 샘플을 독출하도록 IIR-필터를 제어하며, 독출한 샘플에 대하여 필터 처리를 수행하도록 IIR-필터를 제어하는 제어부를 구비하는 촬상 장치를 제공한다.

Description

촬상 장치 및 방법{IMAGE TAKING DEVICE AND METHOD}

본 발명은 촬상 장치 및 촬상 방법에 관한 것이다.

종래, 디지털 스틸 카메라(Digital Still Camera), 카메라 달린 휴대 전화, 디지털 비디오 카메라(Digital Video Camera) 등에는, 자동으로 초점을 조절하는 오토 포커스(Auto Focus)(이하, <AF>라고 칭한다.) 기능이 탑재되어 있는 것이 일반적이다. AF에는 크게 나누어 2개의 방식이 있으며, 측거 센서(range finding sensor)를 사용하여 광학적으로 피사체까지의 거리를 측정하는 위상차 검출 방식과, 화상의 콘트라스트(Contrast)가 가장 높아지는 위치를 포커싱 위치로서 검출하는 콘트라스트 검출 방식이 있다. 여기에서는, 콘트라스트 검출 방식에 관하여 설명한다.

콘트라스트 검출 방식은, 입력 화상 신호의 고주파 성분을 추출하고, 고주파 성분 에 의거하여 산출되는 콘트라스트 값(이하, <AF 평가값>이라고 칭한다.)이 최대가 되도록 포커스 렌즈를 구동하여 초점을 조절한다. 도 6은, 콘트라스트 검출 방식을 설명하기 위한 개념도이다.

여기에서, 화상의 고주파 성분을 추출하기 위해서, 하이 패스 필터(High-Pass Filter : 이하,「HPF」라고 칭한다.)가 이용되지만, 일반적으로는, 화상에 대하여 수평 방향의 HPF가 이용된다. 예를 들면, 도 7(a)에 도시하는 바와 같은 세로 줄무늬(vertical stripes)의 화상에 대하여 수평 방향　HPF를 적용하면, 도 7(b)와 같은 고주파 성분이 추출된다. 그러나, 도 8(a)와 같은 가로 줄무늬의 화상에 대해서는, 도 8(b)에 도시하는 바와 같이, 고주파 성분을 추출할 수 없다. 즉, 자동 초점을 조절할 수 없는 문제가 있다.

이러한 문제에 대처하기 위해서, 수직 방향의 고주파 성분을 추출하기 위한 기술이 있다. 예를 들면, 일본 특허 특개 2005-326621호(이하, <특허 문헌 2>이라고 칭한다.)에 기재된 기술에서는, 2차원의 필터를 구비함으로써, 수평, 수직 양방향의 고주파 성분을 추출한다.

또한, 일본 특허 특개 2007-94236호(이하, <특허 문헌 3>이라고 칭한다.)에 기재된 기술에서는, 입력 화상을 90도 회전시킨 후, 수평 방향에 필터를 적용함으로써, 수직 방향에 필터를 적용하였을 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 특허문헌 3에 기재된 기술에서는, 수평 방향에 더하여 수직 방향의 1차원 필터를 별도로 구비하고 있다. 이와 같이, 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향의 필터를 구비함으로써, 도 8(c)에 도시하는 바와 같이, 가로 줄무늬의 화상에 대해서도 고주파 성분을 추출할 수 있고, 수평선 등의 장면(Scene)에서도 고정밀도로 자동 초점을 조절할 수 있다.

일본 특허 특개평 9-107495호 일본 특허 특개 2005-326621호 일본 특허 특개 2007-94236호

그러나, 상기 종래 기술에는 이하와 같은 문제가 있었다. 예를 들면, 일본 특허 특개평 9-107495호 공보(이하, <특허 문헌 1>이라고 칭한다.)에 기재된 기술에서는, 2차원의 필터를 이용하고 있고, 포커싱(focusing) 정밀도를 높게 하기 위해서 탭(Tap)수를 크게 하면, 메모리 사이즈(Memory Size)가 커지는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 2에 기재된 기술에서는, 90도 회전시킨 화상을 보존하기 위해서 메모리 영역이 필요해지고, 메모리 영역을 확보하기 위한 비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 특허 문헌 3에는, 구체적인 하이 패스 필터의 구성, 특히, 수직 방향의 하이 패스 필터를 저렴한 비용으로 실현하는 방법에 대해서는 나타나 있지 않다. 그 때문에, 일반적으로 이용되는 유한 임펄스 응답(Finite Impulse Response : FIR)형의 필터를 이용하여 급격한 차단 특성(steep cut-off characteristics)을 얻기 위해서는 탭의 수가 증가하고, 그에 따라 메모리 량도 증가하는 문제가 있었다.

그러므로, 본 발명은, 하드웨어 자원의 사용량을 억제하면서, AF 기능의 저하를 억제하는 것이 가능한 신규 또한 개량된 촬상 장치를 제공하고자 하는 것이다.

이를 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 따르면, 본 발명은 화상 신호로부터 추출한 주파수 성분에 의거하여 초점 조절을 수행하는 촬상 장치에 있어서, 복수의 샘플을 버퍼링하여 지연시키는 기능을 각각이 가지는 복수의 라인 버퍼를 포함한 복수의 샘플 지연기를 가지고, 상기 화상 신호를 구성하는 화소를 라스터(raster) 주사에 의해 순차적으로 독출하고, 독출한 상기 화소로부터 상기 복수의 샘플 지연기를 이용하여 상기 화상 신호의 주파수 성분을 추출하는, 적어도 1차 IIR-필터와, 상기 화상 신호로부터 라스터 주사에 의해 순차적으로 독출되는 수평 방향의 화소 수와 상기 복수의 라인 버퍼의 각각에 의해 버퍼링되는 상기 복수의 샘플 수를 일치시키도록 상기 IIR-필터를 제어하는 지연 샘플수 제어부를 구비하고, 상기 지연 샘플수 제어부는, 상기 복수의 라인 버퍼의 각각으로부터 상기 주사 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 샘플을 독출하도록 상기 IIR-필터를 제어하고, 상기 독출한 샘플에 대하여 필터 처리를 수행하도록 상기 IIR-필터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 수평 방향의 주파수 추출에 적용하는 필터와 동일 구성의 필터를, 수직 방향의 주파수 추출에 적용할 수 있기 때문에, 하드웨어 자원의 사용량을 억제하면서, AF 기능의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 촬상 장치는, 상기 복수의 샘플 지연기가 가지는 상기 복수의 라인 버퍼에 의해 버퍼링되는 상기 복수의 샘플 수를 설정하는 샘플수 설정부를 더 구비하고, 상기 지연 샘플수 제어부는, 상기 샘플수 설정부에 의해 설정된 상기 샘플수에 해당하는 복수의 샘플을 버퍼링하여 지연시키도록 상기 복수의 샘플 지연기를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 촬상 장치는, 상기 화상 신호를 구성하는 복수의 화소 일부를 수평 방향으로 시닝 처리(thinning processing)를 수행하는 수평 화소 시닝부(horizontal pixel thinning part)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 본 발명은 화상 신호로부터 추출한 주파수 성분에 의거하여 초점 조절을 수행하는 촬상 장치에서의 촬상 방법에 있어서, 상기 촬상 장치는, 복수의 샘플을 버퍼링하여 지연시키는 기능을 각각이 가지는 복수의 라인 버퍼를 포함한 복수의 샘플 지연기를 가지고, 상기 화상 신호를 구성하는 샘플을 라스터 주사에 의해 순차적으로 독출하고, 독출한 상기 샘플을 상기 복수의 샘플 지연기에 순차적으로 입력하여 상기 화상 신호의 주파수 성분을 추출하는, 적어도 1차 IIR-필터와, 상기 IIR-필터를 제어하는 지연 샘플수 제어부를 구비하고, 상기 지연 샘플수 제어부는, 상기 화상 신호로부터 라스터 주사에 의해 순차적으로 독출되는 수평 방향의 샘플수와 상기 복수의 라인 버퍼의 각각에 의해 버퍼링되는 상기 복수의 샘플 수를 일치시키도록 상기 IIR-필터를 제어하는 스텝과, 상기 복수의 라인 버퍼의 각각으로부터 상기 주사 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 샘플을 독출하도록 상기 IIR-필터를 제어하는 스텝과, 상기 독출한 샘플에 대하여 필터 처리를 수행하도록 상기 IIR-필터를 제어하는 스텝을 실행하는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 촬상 장치는 하드웨어 자원의 사용량을 억제하면서, AF 기능의 저하를 억제할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 촬상 장치의 구성을 나타내는 블럭도
도 2는 본 발명의 실시예에 관한 AF 평가값 산출부의 구성을 나타내는 블럭도
도 3은 본 발명의 실시예에 관한 수평 방향 고주파 성분 추출부의 회로 구성을 나타내는 블럭도
도 4는 본 발명의 실시예에 관한 수직 방향 고주파 성분 추출부(203)의 회로 구성을 나타내는 블록도
도 5는 본 발명의 실시예에 관한 수직 방향의 AF 평가값 산출의 흐름도
도 6은 콘트라스트 검출 방식을 설명하기 위한 개념도
도 7(a)는 세로 줄무늬의 화상의 일 예를 나타내는 도면
도 7(b)는 세로 줄무늬의 화상(a)에 대하여 수평 방향 HPF를 적용한 경우에 얻어지는 화상의 일 예를 나타내는 도면
도 7(c)는 세로 줄무늬의 화상(a)에 대하여 수직 방향 HPF의 각각을 적용한 경우에 얻어지는 화상의 일 예를 나타내는 도면
도 8(a)는 가로 줄무늬의 화상의 일 예를 나타내는 도면
도 8(b)는 가로 줄무늬의 화상(a)에 대하여 수평 방향 HPF를 적용한 경우에 얻어지는 화상의 일 예를 나타내는 도면
도 8(c)는 가로 줄무늬의 화상(a)에 대하여 수직 방향 HPF의 각각을 적용한 경우에 얻어지는 화상의 일 예를 나타내는 도면

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구성하는 장치 및 동작 방법을 본 발명의 실시 예를 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 관한 촬상 장치에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 촬상 장치(1000)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1에 도시하는 촬상 장치(1000)는, 예를 들면, 디지털 스틸 카메라, 카메라 달린 휴대 전화, 정지 화상(still image)을 촬영하는 것이 가능한 비디오 카메라 등에 의해 구성되고, 오토 포커스(Auto Focus) (이하, 「AF」라 칭한다.) 기능을 구비한 장치의 일 예에 해당한다.

도 1에 도시한 촬상 장치(1000)는, 결상 광학계(100)(줌 렌즈(101), 조리개(102), 포커스 렌즈(103)를 구비한다.), 촬상 소자(104)(CDS/AMP부(105), A/D 변환부(106)를 구비한다.), 화상 입력 컨트롤러(107), VRAM(108), SDRAM(109), LCD 드라이버(110), 표시 부재(LCD) (111), 미디어 컨트롤러(112), 기록 미디어(113), 압축 처리 회로(114), 화상 신호 처리 회로(115)(AF 평가값 산출부(116)를 구비한다.), 조작 부재(117), DSP/CPU(118)(AF 동작 제어부(119)를 구비한다.), TG부(120), 렌즈 구동부(121), 드라이버(122), 모터(123) 등을 주로 구비하고 있다.

결상 광학계(100)는, 줌 렌즈(Zoom Lens)(101), 조리개(102), 포커스 렌즈(103)를 구비하고, 피사체로부터의 빛을 투과시켜서 촬상 소자(104)에 결상시키는 광학계 시스템이다. 줌 렌즈(101)는, 초점 거리를 변화시켜서 화각(angle of view)을 바꾸는 렌즈이다. 조리개(102)는, 투과하는 빛의 양(광량)을 조절하는 기구이다. 포커스 렌즈(103)는, 일측으로부터 타측으로 또는 타측으로부터 일측으로 이동함으로써 촬상 소자(104)의 촬상면에 피사체상을 포커싱시킨다.

촬상 소자(104)는, 광전 변환 소자이며, 결상 광학계(100)를 투과해서 입사한 광 정보를 전기 신호로 변환하는 광전 변환이 가능한 복수의 소자로 구성되고, 촬상 소자(104)로서는, 예를 들면, CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등이 사용된다.

또한, 촬상 소자(104)의 노광 시간을 제어하기 위해서, 비촬영 시에 빛을 가리고 촬영 시에만 촬상 소자(104)에 빛이 닿도록, 기계(수동) 셔터(Mechanical Shutter)(도시 생략) 또는 전자 셔터(도시 생략)를 적용할 수 있다. 더욱이, 기계 셔터 및 전자 셔터의 동작은, DSP/CPU(118)에 접속된 셔터 버튼(조작 부재(117))의 스위치에 의하여 이루어진다. 촬상 소자(104)는, CDS/AMP부(105), A/D 변환부(106)를 더 구비한다.

CDS/AMP부(상관 이중 샘플링 (Correlated Double Sampling) 회로 /증폭기(Amplifier))(105)는, 촬상 소자(104)에 의해 광 정보로부터 변환된 후의 전기 신호에 포함되는 저주파 잡음을 제거함과 함께, 전기 신호를 임의의 레벨까지 증폭한다.

A/D 변환부(106)는, CDS/AMP부(105)로부터 출력된 전기 신호를 디지털 변환해서 디지털 신호를 생성한다. A/D 변환부(106)는, 생성한 디지털 신호를, 화상 입력 컨트롤러(107)로 출력한다.

화상 입력 컨트롤러(107)는, A/D 변환부(106)로부터 출력된 디지털 신호에 대하여 처리를 실시하고, 화상 처리가 가능해지는 화상 신호를 생성하며, 생성한 화상 신호를, 예를 들면 화상 신호 처리 회로(115)로 출력한다. 또한, 화상 입력 컨트롤러(107)는, SDRAM(109)으로의 화상 데이터의 읽고 쓰기를 제어한다.

VRAM(Video RAM)(108)은, 화상 표시용의 메모리이고, 복수의 채널을 가진다. VRAM(108)은, SDRAM(109)으로부터의 화상 표시용의 화상 데이터의 입력과, LCD 드라이버(110)로의 화상 데이터의 출력을 동시에 실행할 수 있다. LCD(111)의 해상도나 최대 발색수는 VRAM(108)의 용량에 의존한다.

SDRAM(Synchronous DRAM)(109)은, 기억부의 일 예이고, 촬영한 화상의 화상 데이터를 일시적으로 보존한다. SDRAM(109)은, 복수의 화상 데이터를 기억할 수 있는 기억 용량을 가지고 있으며, 포커스 제어 시의 화상 신호를 순차적으로 유지하고, 화상 신호를 출력한다. 또한, DSP/CPU(118)의 동작 프로그램을 보존한다. SDRAM(109)으로부터의 화상 데이터의 독출과, SDRAM(109)으로의 화상 데이터의 기입은, 화상 입력 컨트롤러(107)에 의해 제어된다.

LCD 드라이버(110)는, 예를 들면, VRAM(108)으로부터 화상 데이터를 수신하여, LCD(Liquid Crystal Display : 액정 화면)(111)에 화상을 표시하는 표시 구동부이다.

LCD(111)는, 촬상 장치(1000) 본체에 구비된 표시부의 일 예이며, 예를 들면, VRAM(108)으로부터 독출된 촬영 전의 화상(Live view 표시), 각종 설정 화면, 촬상하여 기록된 화상 등을 표시한다. 본 실시예에서는, LCD(111)가 표시부로서 기능하고, LCD 드라이버(110)가 그 표시부의 표시 구동부로서 기능하는 것으로 하였지만, 본 발명은, 이러한 예에 한정되지 않고, 예를 들면, 유기 EL 디스플레이(Organic Electroluminescence display)가 표시부로서 기능하며, 유기 EL 디스플레이 구동부가 표시 구동부로서 기능해도 된다.

미디어 컨트롤러(112)는, 기록 미디어(113)로의 화상 데이터의 기입 또는 기록 미디어(113)에 기록된 화상 데이터나 설정 정보 등의 독출을 제어한다.

기록 미디어(113)는, 예를 들면, 광 디스크(CD, DVD, Blu-ray Disc 등), 광 자기 디스크, 자기 디스크, 반도체 기억 매체 등이며, 촬영된 화상 데이터를 기록한다. 여기에서, 미디어 컨트롤러(112), 기록 미디어(113)는, 촬상 장치(1000)로부터 착탈 가능하게 구성되어도 된다.

압축 처리 회로(114)는, 압축 처리 전의 화상 신호를 수신하여, 예를 들면, JPEG 등의 압축 형식으로 화상 신호를 압축 처리한다. 압축 처리 회로(114)는, 압축 처리에 의해 생성한 화상 데이터를, 예를 들면, 미디어 컨트롤러(112)에 보낸다.

화상 신호 처리 회로(115)는, 화상 입력 컨트롤러(107)로부터 화상 신호를 수신하여, 화이트 밸런스(White Balance) 제어값, 昇◎ 윤곽 강조 제어값 등을 바탕으로 화상 신호에 대하여 각종 화상 처리를 실행하고, 화상 처리 후의 화상 신호를 생성한다. 또한, 본 실시예에 관한 화상 신호 처리 회로(115)는, AF 평가값 산출부(116)를 구비하고, AF 평가값 산출부(116)는, 화상 신호에 의거하여 AF 평가값을 산출하여, 산출한 AF 평가값을 DSP/CPU(118)에 보낸다. AF 평가값 산출부(116)의 자세한 설명은 후술한다.

조작 부재(117)는, 예를 들면, 촬상 장치(1000)에 구비된 상하 좌우 키(Key), 전원 스위치(Switch), 모드 다이얼(Mode Dial), 셔터 버튼(Shutter Button) 등이며, 사용자(User)에 의한 조작에 의거하여 조작 신호를 DSP/CPU(118) 등에 보낸다. 예를 들면, 셔터 버튼은, 사용자에 의한 반 누름, 완전 누름, 해제가 가능하다. 셔터 버튼은, 반쯤 눌러졌을 시에 포커스 제어 개시의 조작 신호를 출력하고, 반 누름 해제로 포커스 제어 종료의 조작 신호를 출력한다. 또한, 셔터 버튼은, 완전히 눌러졌을 시에, 촬영 개시의 조작 신호를 출력한다.

DSP/CPU(118)는, 프로그램에 의해 연산 처리 장치 및 제어 장치로서 기능하고, 촬상 장치(1000) 내에 구비된 각 구성 요소의 처리를 제어한다. DSP/CPU(118)는, 예를 들면, 포커스 제어나 노출 제어에 의거하여 드라이버(122)에 신호를 출력하여 결상 광학계(100)를 구동시킨다. 또한, 조작 부재(117)로부터의 조작 신호에 의거하여 촬상 장치(1000)의 각 구성 요소를 제어한다. 더욱이, 본 실시예에 있어서는, DSP/CPU(118)가 하나로만 이루어지는 구성이지만, 신호계의 명령과 조작계의 명령을 별개의 CPU에서 수행하는 등 복수의 CPU로 구성되어도 된다. 본 실시예의 DSP/CPU(118)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, AF 동작 제어부(119)를 내부에 구비한다.

AF 동작 제어부(119)는, 포커스 제어 개시의 조작 신호를 받으면, 포커스 렌즈(103)를 한쪽 방향으로 이동하기 위한 제어 신호를 생성하여, 생성한 제어 신호를 드라이버(122)에 출력한다. AF 동작 제어부(119)는, 콘트라스트 값 산출부 및 포커싱 위치 검출부의 일 예이며, 화상 신호 처리 회로(115) 내부에 구비하는 AF 평가값 산출부(116)에서 산출된 AF 평가값을 바탕으로, 포커스 렌즈(103)의 포커싱 위치를 산출하고, 포커싱 위치를 제어 신호로서 드라이버(122)에 출력한다.

AF 평가값은, 예를 들면, 화상의 콘트라스트 값이며, 콘트라스트 값이 피크(Peak)가 되었을 시, 피사체상이 촬상 소자(104)의 촬상면에서 포커싱된다고 판단한다 (콘트라스트 검출 방식). 또한, AF 동작 제어부(119)는, 주 피사체상 결정부의 일 예이며, 피사체상과의 거리를 바탕으로 적어도 하나의 주 피사체상을 결정한다.

타이밍 발생기(Timing Generator(TG))(120)는, 촬상 소자(104)나 CDS/AMP부(105)에 타이밍 신호를 출력하고, 촬상 소자(104)를 구성하고 있는 각 화소의 노광 시간의 제어나, 전하의 독출 제어를 수행한다.

렌즈 구동부(121)는, 드라이버(122), 모터(123)를 구비하고, 드라이버(122)에 있어서 DSP/CPU(118)로부터 받은 제어 신호를 바탕으로 구동 신호를 생성하여, 생성한 구동 신호를 모터(123)에 보내서 모터(123)를 구동한다. 그 결과, 모터(123)는, 줌 렌즈(101), 조리개(102), 포커스 렌즈(103)를 제어한다.

또한, 촬상 장치(1000)에서의 일련의 처리는, 하드웨어로 처리해도 되고, 컴퓨터 상의 프로그램에 의한 소프트웨어 처리로 실현해도 된다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 관한 AF 평가값 산출부(116)에 대해서 도 2 내지 도 4를 이용하여 상세하게 설명한다.

콘트라스트 검출 방식을 이용한 AF에서는, 상술한 바와 같이, 포커스 렌즈를 이동시키면서 AF 평가값을 산출하고, AF 평가값이 최대가 되는 위치를 피사체의 포커싱 위치로서 검출한다. AF 평가값은, 화상의 고주파 성분에 의거하여 산출되고, 고주파 성분의 검출을 위해서는, 하이 패스 필터(이하, 「HPF」라고 칭한다.)가 이용된다.

도 2는, 본 발명의 실시예에 관한 AF 평가값 산출부(116)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 3 및 도 4는, 각각 수평 방향 고주파 성분 추출부(200), 수직 방향 고주파 성분 추출부(203)의 회로 구성을 나타내는 블럭도이다. 또한, 본 실시예에서는, 화상의 일부의 영역을 AF 평가 영역(AF 평가값을 산출하는 범위)으로 하고, AF 평가 영역에서의 화상 신호를 AF 평가값 산출부(116)의 입력 화상 신호(21)로 한다.

도 2에 도시한 AF 평가값 산출부(116)는, 수평 방향 고주파 성분 추출부(200), 수평 방향 노이즈 코링(Noise Coring)부(201), 수평 방향 평가값 산출부(202), 수직 방향 고주파 성분 추출부(203), 수직 방향 노이즈 코링부(204), 수직 방향 평가값 산출부(205)를 구비하고 있으며, 입력 화상 신호(21)에 대하여 수평 방향 및 수직 방향으로 HPF를 적용하고, 수평 방향 AF 평가값(24), 수직 방향 AF 평가값(27)을 각각 출력한다.

여기에서는, 우선, 본 발명의 실시예에 관한 수평 방향 AF 평가값(24)의 산출 방법에 관하여 설명한다.

이하, 본 실시예에서는, HPF로서 2차 IIR-필터를 이용한다. 여기에서는, 예로서 IIR-필터의 차수를 2로 하였지만, 다른 차수(2 이외의 차수)의 IIR-필터를 이용해도 된다.

수평 방향 고주파 성분 추출부(200)는, 입력 화상에 대하여 수평 방향 1차원 IIR-필터를 적용하고, 수평 방향의 고주파 성분을 추출하는 기능을 가진다. 수평 방향 고주파 성분 추출부(200)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 4개의 가산기(300~303), 5개의 곱셈기(304~308) 및 HD1, HD2로 나타난 샘플 지연기(309, 310)를 구비하고 있으며, 입력 화상 신호(21)의 수평 화소를 1화소씩 입력하고, 순차적으로 수평 방향 1차원의 IIR-필터를 적용해서 수평 고주파 성분(22)을 출력한다. 여기에서, 피드 포워드(Feed Forward) 계수(33, 34)를 a1, a2라 하고, 피드백 계수(35~37)를 b0, b1, b2라고 하면, 도 3에 도시한 수평 방향 고주파 성분 추출부(200)에 의해 사용되는 IIR-필터의 전달 함수 H(z)는, 다음과 같은 식 (1)로 표현된다.

본 발명의 실시예에 있어서는, HPF로서 IIR-필터를 이용한다. 무한 임펄스 응답(Infinite Impulse Response : IIR)은, 유한 임펄스 응답(finite Impulse Response : FIR)에 비하여 적은 차수로 급격한 차단 특성을 얻을 수 있다. 다만, IIR-필터를 사용할 경우에는, 안정성을 확보하도록 계수를 설계할 필요가 있다는 것에 유의해야 한다.

다음으로, 도 2에서의 수평 방향 노이즈 코링부(201)는, IIR-필터를 적용한 후의 수평 고주파 성분(22)의 절대값을 취하고, 문턱값 처리함으로써, 일정값 이하를 0으로 마무리하는(round-off) 코링 처리를 실행한다. 코링 처리에 의해, 노이즈가 평가값에 영향을 주지 않도록 함으로써, AF의 안정성을 향상시킨다. 수평 방향 평가값 산출부(202)는, 코링 처리 후의 수평 고주파 성분(23)을 누적 가산함으로써, AF 평가 영역 내의 모든 값을 곱한 후에, 곱해서 얻은 값을 수평 방향 AF 평가값(24)으로서 출력한다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 관한 수직 방향 AF 평가값(27)의 산출 방법에 관하여 설명한다.

수직 방향 고주파 성분 추출부(203)는, 입력 화상에 대하여 수직 방향 1차원 IIR-필터를 적용하고, 수직 방향의 고주파 성분을 추출하는 기능을 가진다. 수직 방향 고주파 성분 추출부(203)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 4개의 가산기(400~403), 5개의 곱셈기(404~408), 복수의 샘플 지연기(409, 410), 수평 화소 시닝부(horizontal pixel thinning part)(411), 샘플수 설정부(412), 지연 샘플수 제어부(413)를 구비하고 있다.

복수의 샘플 지연기(409, 410)는, 복수의 샘플을 지연시키는 기능을 가진다. 여기에서는, 복수의 샘플 지연기(409, 410)를 라인 버퍼(Line Buffer)로 구성한다. 복수의 샘플 지연기(409, 410)의 각각은, 복수의 샘플을 버퍼링하여 지연시키는 기능을 가지는 라인 버퍼를 포함하고 있다. IIR-필터는, 화상 신호를 구성하는 화소를 라스터 주사에 의해 순차적으로 독출하고, 독출한 화소로부터 복수의 샘플 지연기(409, 410)를 이용하여 화상 신호의 주파수 성분을 추출한다.

수평 화소 시닝부(411)는, 화상 신호를 구성하는 복수의 화소의 일부를 수평 방향으로 시닝 처리(thinning processing)를 실행하는 기능을 가진다. 보다 상세하게는, 수평 화소 시닝부(411)는, AF 평가 영역의 수평 화소 수가 상기 라인 버퍼의 사이즈를 초과할 경우에 수평 방향으로 입력 화소의 시닝 처리를 실행한다.

샘플수 설정부(412)는, 복수의 샘플 지연기(409, 410)의 샘플수 N(복수의 샘플 지연기(409, 410)가 가지는 복수의 라인 버퍼에 의해 버퍼링되는 복수의 샘플 수)을 설정한다. 여기에서, 샘플수 설정부(412)는, 샘플 수 N을, 필터 처리하는 화상 신호의 수평 화소 수와 동일해지도록 설정한다.

지연 샘플수 제어부(413)는, 샘플수 설정부(412)에 의해 설정된 샘플 수만큼 지연하도록 복수의 샘플 지연기(409, 410)를 제어한다. 즉, 지연 샘플수 제어부(413)는, 샘플수 설정부(412)에 의해 설정된 샘플 수에 해당하는 복수의 샘플을 버퍼링하여 지연시키도록 복수의 샘플 지연기(409, 410)를 제어한다.

또한, 지연 샘플수 제어부(413)는, 화상 주사 방향에 대하여 직교하는 방향으로 필터 처리를 수행하도록, 복수의 샘플 지연기(409)로부터 독출하는 샘플을 제어한다. 또한, 지연 샘플수 제어부(413)는, 화상 신호로부터 라스터 주사에 의하여 순차적으로 독출되는 수평 방향의 화소 수와 복수의 라인 버퍼의 각각에 의하여 버퍼링되는 복수의 샘플 수를 일치시키도록 IIR-필터를 제어한다.

이에 의해, 화상 신호를 라스터 주사 순으로 1화소씩 독출하면서, 도 3에 도시한 수평 방향 고주파 성분 추출부(200)에 의해 사용되는 수평 방향의 IIR-필터와 마찬가지로, 순차적으로 수직 방향으로 IIR-필터를 적용하는 것이 가능해진다. 즉, 피드 포워드(Feedforward) 계수(43, 44)를 a1, a2라 하고, 피드백(Feedback) 계수(45~47)를 b0, b1, b2라고 한다면, 도 4에 도시한 수직 방향 고주파 성분 추출부(203)에 의해 사용되는 수직 방향 IIR-필터의 전달 함수 H(z)는, 상기 수식 (1)과 동일한 식으로 표현된다.

다음으로, 수직 방향 1차원의 IIR-필터를 적용해서 수직 방향의 AF 평가값을 산출하는 방법에 관하여, 도 2, 도 4, 및 도 5를 이용하여 상세하게 설명한다. 도 5는, 수직 방향의 AF 평가값 산출의 흐름도이다.

여기에서는, AF 평가 영역을 직사각형이라 하고, 폭을 W, 높이를 H라고 한다(다만, W>1, H>1). 또한, AF 평가 영역 내의 좌표(x, y)의 화소를 p(x, y)라 하고, AF 평가 영역의 좌측 위의 좌표를 (1,1), 우측 아래의 좌표를 (W, H)라고 한다.

우선, 수직 방향 고주파 성분 추출부(203)는, 입력 화상 신호(21)를 획득한다(스텝 S100). 다음으로, 수직 방향 고주파 성분 추출부(203)는, AF 평가값 E를 0으로 초기화하고, 좌표(x, y)를 AF 평가 영역의 좌측 위의 좌표(1,1)로 초기화한다(스텝 S101).

다음으로, 도 4에 도시한 수평 화소 시닝부(411)는, AF 평가 영역의 폭 W와 샘플수 설정부(412)에 의하여 설정된 샘플 수 N을 비교한다(스텝 S102). 여기에서, 수평 화소 시닝부(411)는, W가 N보다 크면, 수평 방향으로 화소를 1/2 샘플링하고(스텝 S103), 폭 W를 2로 나눈 값에 의해 폭 W를 갱신한다(스텝 S104). 수평 화소 시닝부(411)는, 상기 스텝(S102~104)을 W≤N이 될 때까지 반복한다.

한편, 스텝 S102에서, W≤N을 충족시키는 경우에는, 샘플수 설정부(412)에 의하여 샘플 수 N에 W가 설정되고, 수직 방향 고주파 성분 추출부(203)는, AF 평가 영역의 수평 화소를 1화소씩 읽어 들여서, 이하의 스텝을 실행한다. 또한, 샘플수 설정부(412)에 의해 설정된 샘플 수 N에 의거하여, 복수의 샘플 지연기(409, 410)의 각각의 라인 버퍼(VD11~VD1N, VD21~VD2N)의 깊이가 결정된다.

다음으로, 수직 방향 고주파 성분 추출부(203)는, p (x, y)에 대하여 도 4에 도시한 회로에 의해 구성되는 IIR-필터를 적용하고, 필터 처리 후의 화소 F(x, y)를 생성한다(스텝 S105). 도 4에 도시한 수직 방향 고주파 성분 추출부(203)에 의해 사용되는 IIR-필터 회로에서는, 2개의 라인 버퍼가 복수의 샘플 지연기(409, 410)로서의 역할을 수행하고, 필터 대상 화소에 대하여 수직 방향에 위치하는 샘플을 라인 버퍼(409 및 410)가 참조하도록 지연 샘플수 제어부(413)에서 제어함으로써, 수직 방향 1차원의 IIR-필터를 적용한다.

다음으로, 도 2에 도시한 수직 방향 노이즈 코링부(204)에 있어서, 이하의 스텝(S106~S108)을 실행한다.

우선, 수직 방향 노이즈 코링부(204)는, 상기 필터 처리 후의 F(x, y)에 대하여 절대값을 취하고, 그것을 F(x, y)라고 한다(스텝 S106).

다음으로, 수직 방향 노이즈 코링부(204)는, F'(x, y)와, 미리 정한 소정의 문턱값(Th)을 비교하여(스텝 S107), F(x, y)가 Th 이하의 경우(또는, F'(x, y)가 Th보다 작은 경우), F'(x, y)=0이라 한다(스텝 S108). 이에 의하여, 노이즈가 평가값에 영향을 주지 않도록 함으로써, AF의 안정성을 향상시킨다.

다음으로, 도 2에 도시한 수직 방향 평가값 산출부(205)에 있어서, AF 평가값 E에 F'(x, y)를 누적 가산한다(스텝 S109). 본 실시예에 있어서는, 수직 방향 평가값 산출부(205)는, AF 평가값 E로서 고주파 성분의 곱셈값을 이용하고 있지만, 예를 들면, 고주파 성분의 최대값을 이용하여도 된다.

수직 방향 고주파 성분 추출부(203)는, 상기 스텝(S105~S109)의 처리를 AF 평가 영역의 좌측 위의 화소로부터 우측 아래의 화소에 라스터 주사하면서 순차적으로 처리함으로써(스텝 S110~S113), AF 평가 영역 전체의 수직 방향 AF 평가값 E를 산출하는 것이 가능해진다.

마지막으로, 수직 방향 평가값 산출부(205)는, 산출한 Ｅ를 수직 방향 AF 평가값(27)으로서 출력한다(스텝 S114).

이상이, 본 발명의 실시예에 관한 수직 방향 1차원의 IIR-필터에 의한 AF 평가값 산출의 동작이다.

상기 본 발명에 관한 실시예에 의하여, 한정된 하드 리소스(Hard Resource)로 수직 방향으로 IIR-필터를 적용하여 AF 평가값을 산출할 수 있으며, 비용 증가를 억제하면서, 포커싱 정밀도가 높은 AF를 실현하는 것이 가능해진다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 장치 및 방법의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.

115 …… 화상 신호 처리 회로
116 …… AF 평가값 산출부
200 …… 수평 방향 고주파 성분 추출부
201 …… 수평 방향 노이즈 코링부
202 …… 수평 방향 평가값 산출부
203 …… 수직 방향 고주파 성분 추출부
204 …… 수직 방향 노이즈 코링부
205 …… 수직 방향 평가값 산출부
309, 310 …… 샘플 지연기
409, 410 …… 복수의 샘플 지연기
412 …… 샘플수 설정부
413 …… 지연 샘플수 제어부
1000 …… 촬상 장치

Claims (4)

1. 화상 신호로부터 추출한 주파수 성분에 의거하여 초점 조절을 수행하는 촬상 장치에 있어서,
   복수의 샘플을 버퍼링하고 지연시키는 기능을 수행하는 복수의 라인 버퍼를 포함한 복수의 샘플 지연기를 구비하고, 상기 화상 신호를 구성하는 화소를 라스터(raster) 주사에 의하여 순차적으로 독출하고, 독출한 상기 화소로부터 상기 복수의 샘플 지연기를 이용하여 상기 화상 신호의 주파수 성분을 추출하는 적어도 1차 IIR-필터와,
   상기 화상 신호로부터 라스터 주사에 의하여 순차적으로 독출되는 수평 방향의 화소 수와 상기 복수의 라인 버퍼의 각각에 의하여 버퍼링되는 상기 복수의 샘플 수를 일치시키도록 상기 IIR-필터를 제어하는 지연 샘플수 제어부를 구비하고,
   상기 지연 샘플수 제어부는, 상기 복수의 라인 버퍼의 각각으로부터 상기 주사 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 샘플을 독출하도록 상기 IIR-필터를 제어하고, 상기 독출한 샘플에 대하여 필터 처리를 수행하도록 상기 IIR-필터를 제어하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 촬상 장치는, 상기 복수의 샘플 지연기가 가지는 상기 복수의 라인 버퍼에 의하여 버퍼링되는 상기 복수의 샘플 수를 설정하는 샘플수 설정부를 더 구비하고,
   상기 지연 샘플수 제어부는, 상기 샘플수 설정부에 의하여 설정된 상기 샘플수에 해당하는 복수의 샘플을 버퍼링하여 지연시키도록 상기 복수의 샘플 지연기를 제어하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 촬상 장치는, 상기 화상 신호를 구성하는 복수의 화소의 일부를 수평 방향으로 시닝 처리(thinning processing)하는 수평 화소 시닝부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
4. 화상 신호로부터 추출한 주파수 성분에 의거하여 초점 조절을 수행하는 촬상 장치에서의 촬상 방법에 있어서,
   상기 촬상 장치는, 복수의 샘플을 버퍼링하여 지연시키는 복수의 라인 버퍼를 포함한 복수의 샘플 지연기를 구비하고, 상기 화상 신호를 구성하는 샘플을 라스터 주사에 의하여 순차적으로 독출하고, 독출한 상기 샘플을 상기 복수의 샘플 지연기에 순차적으로 입력하여 상기 화상 신호의 주파수 성분을 추출하는 적어도 1차 IIR-필터와, 상기 IIR-필터를 제어하는 지연 샘플수 제어부를 구비하고,
   상기 지연 샘플수 제어부가, 상기 화상 신호로부터 라스터 주사에 의하여 순차적으로 독출되는 수평 방향의 샘플수와 상기 복수의 라인 버퍼의 각각에 의하여 버퍼링되는 상기 복수의 샘플 수를 일치시키도록 상기 IIR-필터를 제어하는 과정과,
   상기 지연 샘플수 제어부가 상기 복수의 라인 버퍼의 각각으로부터 상기 주사 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 샘플을 독출하도록 상기 IIR-필터를 제어하는 과정과,
   상기 지연 샘플수 제어부가 상기 독출한 샘플에 대하여 필터 처리를 수행하도록 상기 IIR-필터를 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 촬상 방법.
   

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