KR100647552B1

KR100647552B1 - 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 제어 방법

Info

Publication number: KR100647552B1
Application number: KR1020000013649A
Authority: KR
Inventors: 조명희
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2006-11-17
Also published as: KR20010091690A

Abstract

이 발명은 셔터 스피드가 높을 때와 낮을 때에 능동적으로 대처할 수 있고, 처리 속도가 빨라지도록 한다.

이를 위해 이 발명은 촬영 주변 휘도의 평균이 적정 휘도인지를 판단하여 주변 휘도가 적정 휘도가 아니면 주변 휘도가 적정 휘도보다 높으면 수학식1을, 주변 휘도가 적정 휘도보다 낮으면 수학식2를 이용하여 보정 휘도를 구한 다음, 다시 보정 휘도가 적정 휘도인지 여부를 판단하여 그 결과에 따라 수학식1과 수학식2를 이용하여 계속해서 보정 휘도를 구한다. 이때, 상기 수학식1, 2의 이용이 보정 휘도가 적정 휘도 범위에 있도록 계속해서 보정 동작을 하고, 보정 휘도가 적정 휘도 범위내에 있을 경우 보정한 휘도가 N회 동안 계속해서 보정 휘도가 적정 휘도 범위에 있는지를 판단하여 동작을 중지한다.

디지탈 스틸 카메라, AE, 셔터 스피드, 휘도, 전자 셔터

Description

디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 제어 방법{A method of auto exposure control in a digital still camera}

도1은 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 장치의 블록도이다.

도2는 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 장치가 다음 다음 셔터 스피드를 찾기 위한 수학식을 유도하기 위한 도면이다.

도3은 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 장치의 동작 순서도이다.

도4는 현재 휘도가 적정 휘도보다 높을 때의 이 발명의 실시예에 따른 동작 상태 천이도이다.

이 발명은 카메라에 관한 것으로, 특히 디지탈 스틸 카메라(digital still camera: 이하 DSC라 한다)의 자동 노출 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동 노출은 촬영되는 영상이 적절한 노출이 되도록 해주는 기술이다. 이러한 자동 노출을 위해 일반 카메라에서는 조리개로 개구율을 조절하고, 셔터의 스피드를 조절하여 노출을 제어한다.

반면에, DSC는 CCD 촬상 소자를 이용하여 자동 노출을 제어하는데, 이 촬상 소자는 영상을 받아들이는 시점을 조절하여 노출의 양을 조절한다. 이때, 노출이 되는 시점이 전자셔터의 스피드라고 할 수 있는데 전자셔터의 스피드를 변경하여 필요한 빛이 적정치만큼 들어 올 수 있도록 제어하는 것이 AE이다.

따라서, 종래의 DSC에서 자동 노출(auto exposure)의 알고리즘은 검출되는 휘도가 적정 휘도보다 높으면 셔터 스피드를 높여주고 낮으면 셔터 스피드를 낮혀줌으로서 촬영되는 사진의 휘도가 적정하도록 한다.

그러나, 이러한 종래의 자동 노출 알고리즘은 적정 휘도를 찾기위해 많은 시간이 걸리는 문제점이 있다. 즉, 적정 휘도 서칭(searching) 속도가 느리다는 것은 정확한 적정 휘도를 찾기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 이 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 적정 휘도를 찾는 것이 빨라지도록 하여 정확한 적정 휘도를 찾도록 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 이 발명의 특징에 따른 DSC의 자동 노출 방법은 셔터 스피드와 휘도와의 특성 곡선을 이용한다. 즉, 카메라에 입사하는 휘도는 셔터 스피드에 따라 결정된다. 즉, 셔터 스피드가 크면 즉 빠르면 휘도는 낮아지고 셔터 스피드가 느리면 휘도는 높아지게 되는데, 이를 그래프로 그리면 일정 형태를 나타내게 된다. 따라서, 상기 그래프 상에서 보면 현재 휘도 값은 산출함에 따라 알려지게 되고, 산출한 휘도에 따른 셔터 스피드는 저장되어 있으므로 또한 알려지게 된다. 그리고 도달하고자하는 기준 휘도는 이미 설정되어 있다. 그러므로, 이 발명은 현재 셔터 스피드에서의 휘도와 최고 스피드에서의 휘도를 근사화하여 기준 휘도의 셔터 스피드를 쫓아가도록 한다.

이를 위해, 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 제어 방법은,

입사하는 광의 평균 휘도를 산출하는 제1 단계;

상기 평균 휘도가 설정된 기준 휘도 범위에 속하는 지를 판단하는 제2 단계;

상기 평균 휘도가 기준 휘도 범위에 있지 않으면 다음의 수학식1 또는 2를 이용하여 보정 셔터 스피드를 산출하는 제3 단계;

셔터 스피드를 보정 셔터 스피드로 고정하여 제1 단계로 리턴하는 제4 단계; 및

상기 평균 휘도가 기준 휘도 범위에 있으면 현재의 셔터 스피드를 고정하여 상기 제1 단계로 리턴하는 제5 단계를 포함한다.

상기 수학식1은 평균 휘도가 기준 휘도보다 클때 보정 셔터 스피드를 산출하 는 수학식이고, 수학식2는 평균 휘도가 기준 휘도보다 작을때 보정 셔터 스피드를 산출하는 수학식이다. 수학식1과 수학식2에서, Sn은 보정 셔터 스피드, Sm은 최대 셔터 스피드, Sc는 현재 셔터 스피드, Yave는 평균 휘도, Yref는 기준 휘도이다.

이하, 첨부한 도1 내지 도4를 참조로 이 발명의 실시예에 따른 DSC의 자동 노출 제어 방법을 설명한다.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 DSC의 자동 노출 장치의 블록도이다. 도1에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 DSC의 자동 노출 장치는 렌즈부(10)와, CCD부(20)와, 제어부(30)와, 셔터부(40)를 포함한다.

여기서, 렌즈부(10)는 입사되는 광을 CCD(20)에 결상하고, CCD(charge coupled device)부(20)는 다수의 CCD로 이루어져 결상된 광의 세기를 전기적 신호로 출력한다.

제어부(30)는 CCD부(20)의 출력 신호에 응답하여 평균 휘도(Yave)를 산출하고, 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)의 범위에 있지 않으면 셔터 스피드와 휘도와의 특성 곡선을 이용한 수학식1과 수학식2를 이용하여 보정 셔터 스피드(Sn)를 구하고, 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)의 범위에 있으면 현재 셔터 스피드(Sc)를 고정시켜 입사하는 광의 평균 휘도(Yave)를 계속적으로 산출한다.

셔터부(40)는 제어부(30)에서 출력하는 제어 신호에 따라 CCD부(20)의 구동 시작 시점이 조절되도록 하는 구동 신호를 CCD부(20)로 출력한다.

그러면, CCD부(20)는 셔터부(40)에서 출력하는 구동 신호에 따라 입사하는 광을 인식하는 시점을 달리한다. 이렇게 CCD부(20)는 입사하는 광을 인식하는 시점 을 달리하게 되면 입사하는 광을 충전하는 시간이 가변하게 되고 그에 따라 출력값을 달리하게 된다.

한편, 제어부(30)는 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)보다 큰 경우와 작은 경우에 대한 보정 셔터 스피드(Sn)를 구하는 수학식1과 수학식2가 프로그램되어 있다.

여기서, 제어부(30)에 프로그램된 수학식1과 수학식2를 도2를 참조로 설명한다. 도2는 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 장치가 다음 다음 셔터 스피드를 찾기 위한 수학식을 유도하기 위한 도면으로, 수학식1을 유도하기 위한 도면이다.

수학식1은 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)보다 높은 경우에 대한 것으로, 도2에 도시되어 있듯이 빗금친 작은 삼각형(A)과, 작은 삼각형(A)를 포함하는 큰 삼각형(B)과의 비례식에 의해 얻어진다.

작은 삼각형(T1)와 큰 삼각형(T2)의 비례식은 다음과 같다.

큰 삼각형(T2)의 세로 변의 길이(Yave) 작은 삼각형(T1)의 세로 변의 길이(Yave-Yref) = 큰 삼각형(T2)의 가로 변의 길이(Sm-Sc): 작은 삼각형(T1)의 가로 변의 길이(Sn-Sc)

여기서, 얻고자 하는 보정 셔터 스피드는 Sn이다. 그러므로, Sn에 대해 수학식을 정립하면 수학식1과 같이 된다.

한편, 수학식2는 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)보다 낮은 경우에 대한 것이다. 그러므로, 수학식2는 수학식1의 삼각형 비례식을 이용하여 용이하게 얻을 수 있다.

이하, 상기와 같은 구성으로 가지는 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 장치의 동작을 도3과 도4를 참조로 설명한다.

카메라 전원 스위치가 온되어 카메라의 렌즈부(10)로 광이 입사하면, 렌즈부(10)는 입사하는 광을 집광하여 CCD부(20)에 결상한다. 그러면, CCD부(20)는 결상한 광의 세기에 따라 그 값을 달리하는 전기적 신호로 변환시켜 제어부(30)측으로 전달한다.

제어부(30)는 CCD부(20)에서 출력하는 신호에 응답하여 자동 노출을 제어하기 위해 피사체 주변의 평균 휘도(Yave)를 계산한다(S100).

그런 다음, 제어부(300)는 평균 휘도(Yave)를 저장된 적정 휘도(Yref)와 비교 즉, 평균 휘도(Yave)와 적정 휘도(Yref)와의 차이(Gab)를 구한다(S200).

그리고, 두 휘도(Yave, Yref)간의 차이(Gab)로서 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref)의 범위에 속하는 지를 판단한다. 즉, 제어부(300)는 두 휘도(Yave, Yref)간의 차이(Gab)의 크기가 최대 허용값(HY)보다 작거나, 최소 허용값(LY)보다 크면 면 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref)에 속한다고 판단한다(S300).

여기서, 제어부(300)는 상기 판단(S300)에서 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref)의 범위에 포함되면 현재의 셔터 스피드를 유지시킨 후, 다시 입사하는 광의 평균 휘도를 산출한다(S100). 이렇게, 계속해서 입사하는 광의 평균 휘도를 산출하는 것은 카메라의 주변 환경이 변하는 것에 대응하기 위한 것이다.

한편, 상기 판단(S300)에서 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref)의 범위에 벗 어나면, 제어부(300)는 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref) 이상인지 이하인지를 판단한다(S500).

제어부(300)는 상기 판단(S500)에서 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref)이상이면 수학식1을 이용하여 보정 셔터 스피드(Sn)를 산출하고(S610), 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref) 이하이면 수학식2를 이용하여 보정 셔터 스피드(Sn)를 산출한다(S620).

그리고, 제어부(300)는 산출한 보정 셔터 스피드(Sn)에 따른 제어 신호를 셔터부(400)로 출력하며, 셔터부(400)는 제어부(300)에서 출력하는 제어 신호를 입력받아 제어 신호에 부응하는 구동 신호를 CCD부(200)에 출력한다(S700).

그러면, CCD부(200)는 셔터부(400)에서 출력하는 구동 신호에 따라 광을 인식하는 달리한다. 여기서, 셔터부(400)가 CCD부(200)로 인에이블 신호를 출력하도록 하고, CCD부(200)가 셔터부(400)의 인에이블 신호에 동기하여 구동을 시작하도록 함으로써 광을 인식하는 시점을 달리하도록 할 수 있으며, 당업자라면 이러한 CCD부(200)의 동작 시점 즉, 광 인식 시점을 달리하도록 하는 것은 여러가지 방법을 통해 달성할 수 있을 것이다.

이렇게 셔터 스피드를 보정하면, 제어부(300)는 다시 입사하는 광의 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)의 범위에 속하는 지를 판단하여 입사하는 광의 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)의 범위에 속하게 되는 보정 셔터 스피드(Sn)을 구하는 단계(S100∼S700)를 반복 수행한다.

결국, 이러한 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 장 치의 반복적 동작은 도4와 같다고 할 수 있다.

도4는 현재 휘도가 적정 휘도보다 높을 때의 이 발명의 실시예에 따른 동작 상태 천이도이다. 도4에서, 세로축은 휘도값이고, 가로축은 셔터 스피드이며, A는 셔터 스피드에 따른 휘도량을 나타낸 그래프이고, B는 현재 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref)보다 높을 경우에 현재 휘도(Yave)와 최대 셔터 스피드의 휘도치를 1차 방정식으로 근사화한 것을 나타낸 그래프이고, C는 기준 휘도(Yref)이다.

최초 입사하는 광의 평균 휘도가 '1' 지점의 값을 가진다고 하자.

그러면, 이 발명의 실시예에 따른 디지털 스틸 카메라의 자동 노출 장치는 단계(S100∼S700)의 과정을 수행하여 다음 위치인 '2' 지점의 1차 보정 셔터 스피드를 산출한다.

그런 다음, '2' 지점의 평균 휘도를 산출하여 기준 휘도와 비교한다. 이때 도4에 도시된 바와 같이 '2' 지점의 평균 휘도는 기준 휘도의 범위에 속하지 않는다. 그러므로, 이 발명의 실시예에 따른 디지털 스틸 카메라의 자동 노출 장치는 '2'의 지점을 현재 평균 휘도로 놓고 다시 한번 단계(S100∼S700)을 수행하여 '3' 지점의 2차 보정 셔터 스피드(S2)를 산출한다.

그리고, 이 발명의 실시예에 따른 디지털 스틸 카메라의 자동 노출 장치는 '3' 지점에서의 평균 휘도를 기준 휘도와 비교하는데, '3' 지점의 평균 휘도 또한 기준 휘도에 속하지 않으므로 또 다시 단계(S100∼S700)을 수행하여 3차 보정 셔터 스피드(S3)를 산출한다.

이와 같은 도4에 도시된 과정을 보면 보정 셔터 스피드를 산출하는 횟수가 증가할수록 산출되는 보정 셔터 스피드에서의 평균 휘도는 기준 휘도에 가까워짐을 알 수 있으며, 이러한 과정의 반복 횟수를 5회 정도 실시하면 평균 휘도가 기준 휘도에 속하게 됨을 알 수 있다.

이 발명은 셔터 스피드가 높을 때와 낮을 때에 능동적으로 대처할 수 있고, 처리 속도가 빨라지는 효과가 있다.

Claims

입사하는 광의 평균 휘도를 산출하는 제1 단계;

상기 평균 휘도가 설정된 기준 휘도 범위에 속하는 지를 판단하는 제2 단계;

상기 평균 휘도가 기준 휘도 범위에 있지 않으면 다음의 수학식1 또는 2를 이용하여 보정 셔터 스피드를 산출하는 제3 단계;

셔터 스피드를 상기 보정 셔터 스피드로 고정하여 제1 단계로 리턴하는 제4 단계; 및

상기 평균 휘도가 기준 휘도 범위에 있으면 현재의 셔터 스피드를 고정하여 상기 제1 단계로 리턴하는 제5 단계를 포함하는 디지털 스틸 카메라의 자동 노출 제어 방법

수학식1과 수학식2에서, Sn: 보정 셔터 스피드, Sm: 최대 셔터 스피드,

Sc: 현재 셔터 스피드, Yave: 평균 휘도,

Yref: 기준 휘도.
제1항에 있어서, 상기 제3 단계는,

상기 평균 휘도가 상기 기준 휘도보다 클때 상기 수학식1을 이용하여 보정 셔터 스피드를 산출하고, 상기 평균 휘도가 상기 기준 휘도보다 작을때 상기 수학식2를 이용하여 보정 셔터 스피드를 산출하는 것을 특징으로 하는 디지털 스틸 카메라의 자동 노출 제어 방법.