KR100819807B1 - 촬상 장치 및 촬상 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매우 어두운 피사체 또는 매우 밝은 피사체와 초점 검출 영역이 겹쳐져 있는 경우에, 그 초점 검출 영역에서 피사체의 합초 검출을 수행하기 위하여, 복수의 초점 검출 영역 중에서 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 초점 검출 영역을 검출하여 피사체의 촬상을 수행하는 촬상 장치로서, 복수의 다른 시간 간격을 갖는 노광시간에 주기적으로 노광처리를 반복하는 노광부로서의 CCD소자와, 각 초점 검출 영역에 있어서, 각 노광시간에 노광한 노광 데이터를 취득하는 노광 데이터 취득부로서의 화상 신호 처리부와, 노광 데이터에 기초하여 초점 검출 영역마다 최적의 노광시간을 결정하는 노광시간 결정부와, 초점 검출 영역마다 검출된 최적의 노광시간에 의한 노광 데이터를 비교하여 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 초점 검출 영역을 검출하는 합초 위치 검출부를 포함하는 촬상 장치 및 촬상 방법을 제공한다.

촬상장치, 촬상방법, AF(auto focusing)

Description

촬상 장치 및 촬상 방법{Image pickup apparatus and method of picking up images}

도 1은 제1 실시예에 의한 촬상 장치에 대해 설명하는 설명도이다.

도 2는 제1 실시예에 의한 CPU의 구성에 대해 설명하는 설명도이다.

도 3은 제1 실시예에 의한 촬상 방법에 대해 설명하는 흐름도이다.

도 4는 화상의 일 예를 나타내는 설명도이다.

도 5는 제1 실시예에 의한 초점 위치와 노광시간의 제어에 대해 설명하는 설명도이다.

도 6은 제1 실시예에 의한 초점 위치와 AF 평가값과의 관계를 나타내는 설명도이다.

도 7은 제2 실시예에 의한 촬상 방법에 대해 설명하는 흐름도이다.

도 8은 제2 실시예에 의한 초점 위치와 노광시간의 제어에 대해 설명하는 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

100: 촬상 장치 102: 줌 렌즈

102a, 104a, 106a: 구동 장치 104: 조리개

106: 초점 렌즈 108: CCD 소자

110: CDS회로 112: A/D 변환기

114: 화상 입력 콘트롤러 116: 화상 신호 처리부

118: 화상 합성부 120: 압축 처리부

122: LCD 드라이버 124: LCD

126: 타이밍 발생기 128: CPU

132: 조작부 133: 셔터 버튼

134: 메모리 136: VRAM

138: 미디어 콘트롤러 140: 기록 미디어

142a, 142b, 142c: 모터 드라이버 152: 적정 AE 레벨 산출부

154: 노광 제어부 156: 노광시간 결정부

158: 합초 위치 검출부 160: 화상

162a, 162b, 162c: 초점 검출 영역

본 발명은 촬상 장치 및 촬상 방법에 관한 것이다.

복수의 초점 검출 영역을 가진 촬상 장치에 있어서, 종래에는 화면 전체에 동일한 노광조건에서 촬영을 했기 때문에, 예를 들어, 도 4와 같이 화면 전체에 매우 어두운 피사체 또는 매우 밝은 피사체가 혼재해 있는 경우에는, 자동 초점의 평가값(합초 평가값)을 얻기 어렵다. 그 때문에, 매우 어두운 피사체 또는 매우 밝은 피사체와 초점 검출 영역이 겹쳐진 경우에는, 그 초점 검출 영역에서는 피사체의 합초 상태의 검출이 불가능하다는 문제가 있었다.

이 문제를 해결하기 위해, 특개평7-170446호 및 특개평7-154676호와 같이, 노광 동작을 수행하고 있는 중에도 화상 데이터를 출력할 수 있는 비파괴 독출형 촬상 소자를 이용하여 각각의 초점 검출 영역에서 최적의 노광시간을 제어하거나, 1필드 또는 1프레임 내에서 여러 번 광전변환 출력을 수행하거나 하고, 매우 어두운 피사체 또는 매우 밝은 피사체와 초점 검출 영역이 겹쳐진 경우라도, 피사체의 합초 검출을 수행하는 기술이 개시되어 있다. 그 밖에, 특개2001-264620호와 같이 하나의 초점 검출 영역에 대해 1회의 노광동작을 수행하여 여러 번의 노광동작을 수행함으로써 피사체의 합초 상태의 검출을 수행하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 특개평7-170446호 및 특개평7-154676호의 방법은, 촬상 소자로서 널리 이용되고 있는 CCD(Charge Coupled Devices) 소자나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)소자와 같은 비파괴 독출형이 아닌 촬상 소자로는 사용할 수 없다는 문제가 있었다. 또한 특개2001-264620호의 방법은 하나의 초점 검출 영역에 대해 1회의 노광동작을 수행하고 있기 때문에, 한 번의 촬영 조작으로 여러 번 노광동작을 할 필요가 있기 때문에, 효율면에 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 매우 어두운 피사체 또는 매우 밝은 피사체와 초점 검출 영역이 겹쳐진 경우에, 그 초점 검출 영역에서 피사체의 합초 검출을 수행하는 새로운 개량된 촬상 장치 및 촬상 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 어느 관점에 의하면, 복수의 초점 검출 영역 중에서 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 초점 검출 영역을 검출하여 피사체의 촬상을 수행하는 촬상 장치로서, 복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에 주기적으로 노광처리를 반복하는 노광부와; 각 초점 검출 영역에 있어서, 각 노광시간에 노광하여 얻어지는 화상 데이터의 노광데이터를 취득하는 노광데이터 취득부와; 노광 데이터에 기초하여 초점 검출 영역마다 최적의 노광시간을 결정하는 노광시간 결정부와; 초점 검출 영역마다 검출된 최적의 노광시간에 의한 노광데이터를 비교하여 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 초점 검출 영역을 검출하는 합초 위치 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치가 제공된다.

이러한 구성에 의하면, 노광부는 복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에 주기적으로 노광처리를 반복하고, 노광 데이터 취득부는 각 노광시간에 노광하여 얻어지는 화상 데이터의 노광데이터를 취득하고, 노광시간 결정부는 노광데이터에 기초하여 초점 검출 영역마다 최적의 노광시간을 결정하며, 합초 위치 검출부는 노광데이터를 비교하여 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 초점 검출 영역을 검출한다. 그 결과, 본 발명의 일 관점에 따른 촬상 장치에 의하면, 초점 검출 영역마다 최적의 노광시간을 결정함으로써, 매우 어두운 피사체 또는 매우 밝은 피사체와 초점 검출 영역이 겹쳐진 경우에, 그 초점 검출 영역에서 피사체의 합초 검출을 수행할 수 있다.

상기 촬상 장치는 동일한 시간 간격을 가진 노광시간에 노광한 노광데이터를 조합함으로써 복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에 노광한 노광데이터와 등가의 노광데이터를 생성하는 화상 합성부를 더 포함할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 화상 합성부는 복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에 노광한 노광데이터와 등가의 노광데이터를 생성한다. 그 결과, 매우 어두운 피사체 또는 매우 밝은 피사체와 초점 검출 영역이 겹쳐진 경우에, 그 초점 검출 영역에서 피사체의 합초 검출을 수행할 수 있다.

노광시간 결정부는 각 초점 검출 영역에서의 화상 데이터의 합초 평가값에 기초하여 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 노광시간을 최적의 노광시간으로 결정할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 노광시간 결정부는 합초 평가값으로부터 적절한 합초 상태를 얻는데 최적인 노광시간을 결정한다. 그 결과, 각 초점 검출 영역에서의 화상 데이터의 합초 평가값을 산출하여 적절한 합초 상태를 얻는데 최적인 노광시간을 결정함으로써, 매우 어두운 피사체 또는 매우 밝은 피사체와 초점 검출 영역이 겹쳐진 경우에, 그 초점 검출 영역에서 피사체의 합초 검출을 수행할 수 있다.

복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에 초점 검출 영역내의 밝은 부분을 기준으로 하여 최고의 휘도를 가진 노광데이터가 포화하지 않는 노광시간을 포함시키도록 할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 노광부에서 노광처리를 수행할 때 화상 데이터가 포화하지 않는 노광시간에 노광처리를 수행한다. 그 결과, 점광원과 같이 매우 밝은 피사체를 포함하는 화상을 촬영하는 경우에도 정확하게 피사체의 합초 검출을 수행할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 복수의 초점 검출 영역 중에서 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 초점 검출 영역을 검출하여 피사체의 촬상을 수행하는 촬상 방법으로서, 복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에 주기적으로 노광처리를 반복하는 노광단계와; 각 초점 검출 영역에 있어서, 각 노광 시간에 노광하여 얻어지는 화상 데이터의 노광데이터를 취득하는 노광데이터 취득 단계와; 노광 데이터에 기초하여 초점 검출 영역마다 최적의 노광시간을 검출하는 최적의 노광시간 결정 단계와; 초점 검출 영역마다 검출된 최적의 노광시간에 의한 노광데이터를 비교하여 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 초점 검출 영역을 검출하는 합초 위치 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법이 제공된다.

이러한 구성에 의하면, 노광 단계는 복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에 주기적으로 노광처리를 반복하고, 노광데이터 취득 단계는 각 노광 시간에 노광하여 얻어지는 화상 데이터의 노광데이터를 취득하고, 노광시간 결정 단계는 노광데이터에 기초하여 초점 검출 영역마다 최적의 노광시간을 결정하며, 합초 위치 검출 단계는 노광데이터를 비교하여 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 초점 검출 영역을 검출한다. 그 결과, 본 발명의 다른 관점에 따른 촬상 방법에 의하면, 초점 검출 영역마다 최적의 노광시간을 결정함으로써 매우 어두운 피사체 또는 매우 밝은 피사체와 초점 검출 영역이 겹쳐진 경우에, 그 초점 검출 영역에서 피사체의 합초 검출을 수행할 수 있다.

상기 촬상 방법은 동일한 시간 간격을 가진 노광시간에 노광한 노광데이터를 조합함으로써 복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에 노광한 노광데이터와 등가의 노광데이터를 생성하는 화상 합성 단계를 더 포함하고 있을 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 화상 합성 단계는 복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에 노광한 노광데이터와 등가의 노광데이터를 생성한다. 그 결과, 매우 어두운 피사체 또는 매우 밝은 피사체와 초점 검출 영역이 겹쳐진 경우에, 그 초점 검출 영역에서 피사체의 합초 검출을 수행할 수 있다.

노광시간 결정 단계는 각 초점 검출 영역에서의 화상 데이터의 합초평가값에 기초하여 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 노광시간을 최적의 노광시간으로 결정하도록 할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 노광시간 결정 단계는 합초 평가값으로부터, 적절한 합초상태를 얻는데 최적인 노광시간을 결정한다. 그 결과, 각 초점 검출 영역에서의 화상 데이터의 합초 평가값을 산출하여, 적절한 합초 상태를 얻는데 최적인 노광시간을 결정함으로써 매우 어두운 피사체 또는 매우 밝은 피사체와 초점 검출 영역이 겹쳐진 경우에 그 초점 검출 영역에서 피사체의 합초 검출을 수행할 수 있다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가진 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 첨부함으로써 중복 설명을 생략한다.

이하에서는, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 촬상 장치에 대해 설명하는 설명도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예로 의한 촬상 장치(100)는 줌 렌즈(102)와, 조리개(104)와, 초점 렌즈(106)와, 구동 장치(102a, 104a, 106a)와, CCD(Charge Coupled Devices) 소자(108)와, 앰프 일체형 CDS(Correlated Double Sampling) 회로(110)와, A/D 변환기(112)와, 화상 입력 콘트롤러(114)와, 화상 신호 처리부(116)와, 압축 처리부(120)와, LCD(Liquid Crystal Display) 드라이버(123)와, LCD(124)와, 타이밍 발생기(126)와, CPU(Central Processing Unit)(128)와, 조작부(132)와, 셔터 버튼(133)과, 메모리(134)와, VRAM(Video Random Access Memory)(136)과, 미디어 콘트롤러(138)와, 기록 미디어(140)와, 모터 드라이버(142a, 142b, 142c)를 포함한다.

이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 의한 촬상 장치(100)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.

줌 렌즈(102)는 구동 장치(102a)에 의해 광축 방향에 전후하여 이동시킴으로써 초점거리가 연속적으로 변화하는 렌즈이고, 피사체의 크기를 변화하여 촬영한다. 조리개(104)는 화상을 촬영할 때, 구동 장치(104a)에 의해 CCD 소자(108)에 들어오는 광량을 조절한다. 초점 렌즈(106)는 구동 장치(106a)에 의해 광축 방향으로 전후하여 이동시킴으로써 피사체의 핀트를 조절하는 것이다. 본 실시예에서는, 초점 렌즈(106)를 원거리에서 근거리로 구동시키면서 복수의 노광시간에 노광제어를 수행함으로써 합초 평가값을 얻는다.

본 실시예에 있어서는, 줌 렌즈(102) 및 초점 렌즈(106)는 1개만 나타내고 있는데, 줌 렌즈(102)의 수는 2개 이상일 수도 있고, 초점 렌즈(106)의 수도 2개 이상일 수도 있다.

CCD 소자(108)는 노광부의 일 예로, 줌 렌즈(102), 조리개(104) 및 초점 렌즈(106)로부터 입사된 광을 전기 신호로 변환하기 위한 소자이다. 본 실시예에 있어서는 전자 셔터에 의해 입사광을 제어하여 전기 신호를 출력하는 시간을 조절하고 있는데, 기계 셔터를 사용하여 입사광을 제어하여 전기 신호를 출력하는 시간을 조절할 수도 있다.

본 실시예에서는 노광부로서 CCD 소자(108)를 사용하고 있는데, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않고, CCD 소자(108) 대신에 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 소자를 사용할 수도 있고, 또한 기타 이미지 센서를 사용할 수도 있다. CMOS 소자는, CCD 소자보다도 고속으로 피사체의 영상광을 전기 신호로 변환할 수 있으므로, 피사체를 촬영하고나서 화상의 합성 처리를 하기까지의 시간을 단축할 수 있다.

CDS 회로(110)는 CCD 소자(108)로부터 출력된 전기 신호의 잡음을 제거하는, 샘플링 회로의 일종인 CDS 회로와, 잡음을 제거한 후에 전기 신호를 증폭하는 앰프가 일체로 된 회로이다. 본 실시예에서는 CDS 회로와 앰프가 일체로 된 회로를 사용하여 촬상 장치(100)를 구성하고 있는데, CDS 회로와 앰프를 각각 회로로 구성할 수도 있다.

A/D 변환기(112)는 CCD 소자(108)로 생성된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하고, 화상의 원(raw)데이터를 생성하는 것이다.

화상 입력 콘트롤러(114)는 A/D 변환기에서 생성된 화상의 원데이터를 메모리(134)로 입력하는 것을 제어하는 것이다.

화상 신호 처리부(116)는 CCD 소자(108)로부터 출력된 전기 신호나,화상 합성부(118)에서 합성한 화상에 대해, 광량의 게인 보정이나 화이트 밸런스의 조정을 수행하는 것이다. 화상 신호 처리부(116)는 본 발명의 노광데이터 취득부로서의 기능을 갖고 있고, 촬영한 화상의 노광데이터를 취득한다. 노광데이터에는 합초 평가값(AF 평가값)이나 AE(Auto Exposure;자동 노광) 평가값을 포함하고 있으며, 화상 신호 처리부(116)에 있어서 합초 평가값이나 AE 평가값의 산출을 수행한다.

화상 합성부(118)는 촬영한 복수의 화상 데이터를 합성하는 것이다.화상 합성부의 형태로, 화상을 합성하는 회로일 수도 있고, 화상을 합성하기 위한 컴퓨터 프로그램일 수도 있다.

압축 처리부(120)는 화상 합성부(118)에서 합성한 화상을 적절한 형식의 화상 데이터로 압축하는 압축 처리를 수행한다. 화상의 압축 형식은 가역 형식일 수도, 비가역 형식일 수도 있다. 적절한 형식의 예로, JPEG(Joint Photographic Experts Group) 형식이나 JPEG 2000형식으로 변환할 수도 있다.

LCD(124)는 촬영 조작을 수행하기 전의 라이브뷰(live view) 표시나, 촬상 장치(100)의 각종 설정 화면이나, 촬영한 화상의 표시 등을 수행한다. 화상 데이터나 촬상 장치(100)의 각종 정보의 LCD(124)로의 표시는 LCD 드라이버(122)를 통해 수행된다.

타이밍 발생기(126)는 CCD 소자(108)에 타이밍 신호를 입력한다. 타이밍 발 생기(126)로부터의 타이밍 신호에 의해 셔터 속도가 결정된다. 즉, 타이밍 발생기(126)로부터의 타이밍 신호에 의해 CCD 소자(108)의 구동이 제어되고, CCD 소자(108)가 구동하는 시간 내에 피사체로부터의 영상광을 입사함으로써, 화상 데이터의 기초가 되는 전기 신호가 생성된다.

CPU(128)는 CCD 소자(108)나 CDS 회로(110) 등에 대해 신호계의 명령을 수행하거나, 조작부(132)의 조작에 대한 조작계의 명령을 수행한다. 본 실시예에 있어서는, CPU를 하나만 포함하고 있는데, 신호계의 명령과 조작계의 명령을 각각 CPU에 수행하도록 할 수도 있다.

조작부(132)는 촬영 모드 선택부로서의 기능을 포함하고, 촬상 장치(100)의 조작을 수행하거나 촬영시 각종 설정을 수행하기 위한 부재가 배치 되어 있다. 조작부(132)에 배치되는 부재에는, 전원 버튼, 촬영 모드나 촬영 드라이브 모드의 선택 및 효과 파라미터를 설정하는 십자키 및 선택 버튼 등이 배치된다. 셔터 버튼(133)은 촬영 조작을 하기 위한 것이고, 반누름 상태에서 피사체를 합초하고, 전체누름 상태에서 피사체의 촬상을 수행한다.

메모리(134)는 화상 기억부의 일 예로, 촬영한 화상이나 화상 합성부(118)에서 합성한 화상을 일시적으로 기억하는 것이다. 메모리(134)는 복수의 화상을 기억할 수 있을 정도의 기억용량을 갖고 있다. 메모리(134)에 대한 화상의 재생/기록은 화상 입력 콘트롤러(114)에 의해 제어된다.

VRAM(136)은 LCD(124)에 표시하는 내용을 유지하는 것이고, LCD(124)의 해상도나 최대 발색수는 VRAM(136)의 용량에 의존한다.

기록 미디어(140)는 화상 기록부의 일 예로, 촬영한 화상이나 화상 합성부(118)에서 합성한 화상을 기록하는 것이다. 기록 미디어(140)에의 입출력은 미디어 콘트롤러(138)에 의해 제어된다. 기록 미디어(140)에는 플래쉬 메모리에 데이터를 기록하는 카드형 기억장치인 메모리 카드를 사용할 수 있다.

모터 드라이버(142a, 142b, 142c)는 줌 렌즈(102), 조리개(104) 및 초점 렌즈(106)을 동작시키는 구동 장치(102a, 104a, 106a)를 제어한다. 모터 드라이버(142a, 142b, 142c)를 통해 줌 렌즈(102), 조리개(104) 및 초점 렌즈(106)를 동작시킴으로써 피사체의 크기나 광량, 핀트를 조절한다.

이상, 도 1을 사용하여 본 발명의 제1 실시예에 의한 촬상 장치에 대해 설명했다. 이어, 본 발명의 제1 실시예에 의한 촬상 장치의 CPU 구성에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 CPU(128)의 구성에 대해 설명하는 설명도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 CPU(128)는 적정 AE 레벨 산출부(152)와, 노광 제어부(154)와, 노광시간 결정부(156)와, 합초 위치 검출부(158)를 포함한다.

적정 AE 레벨 산출부(152)는 촬상 장치(100)에서 자동노광을 수행하고, EV(Exposure Value)값을 취득한다. 취득한 EV값에 기초하여 적정한 노광시간 및 셔터 속도의 그룹이 결정된다. EV값은 조리개 값이 F1, 셔터 속도가 1초일 때에 적절한 노출을 얻을 수 있는 광량을 EV=0으로 하고, 조리개 값이나 셔터 속도를 변화시킴으로써 EV값이 변화한다. EV값은 F를 조리개 값, T를 셔터 속도로 하여 EV=log2(F2/T)로 구할 수 있다. 따라서, 같은 조리개 값에서는 셔터 속도가 고속이 되면 될 수록, EV값이 상승하고, 같은 셔터 속도에서는 조리개 값을 크게 하면 할수록, EV값이 상승한다.

노광 제어부(154)는 적정 AE 레벨 산출부(152)에서 산출한 노광시간에 기초하여 피사체를 촬영할 때의 노광시간을 결정한다. 결정한 노광시간에 기초하여 피사체로부터의 영상광의 CCD 소자(108)에의 입사 시간을 제어한다.

노광시간 결정부(156)는 각 초점 검출 영역에 있어서, 피사체의 합초상태의 검출에 최적인 노광시간을 결정하는 것이다.

합초위치 검출부(158)는 노광시간 결정부(156)에서 결정한 각 초점 검출 영역에서 피사체의 합초 상태의 검출에 최적인 노광시간의 그룹 중에서,가장 피사체의 합초 상태의 검출에 적합한 합초 위치를 검출하는 것이다. 피사체의 합초 위치의 검출 방법에 대해서는 후술한다.

이상, 도 2를 이용하여 제1 실시예에 의한 촬상 장치의 CPU의 구성에 대해 설명했다. 이어, 도 3 내지 도 6을 이용하여 본 발명의 제1 실시예에 의한 촬상 방법에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 촬상 방법에 대해 설명하는 흐름도이다. 첫째, 촬영자는 셔터 버튼(133)을 반누름 상태로 한다(이하, 셔터 버튼(133)의 반누름 상태를 가리켜 「S1 상태」라고 한다). 셔터 버튼(133)을 S1 상태로 함으로써, CPU(128)로부터 모터 드라이버(142c)를 구동시키는 신호를 주고, 모터 드라이버(142c)가 초점 렌즈(106)을 구동시킴으로써 피사체에 초점을 맞춘다.

초점 렌즈(106)를 원거리에서 근거리로 이동시키면서 노광을 수행함으로써 피사체의 합초 위치를 검출한다. 본 실시예에서는 복수의 다른 노광시간의 그룹을 하나의 싸이클로 하여 그 싸이클을 반복함으로써 초점 검출 영역이 복수개 존재한 경우의 적절한 합초 위치를 얻는 것을 특징으로 한다.

초점 렌즈(106)의 구동이 시작되면, 전자 셔터를 이용하여 CCD 소자(108)를 동작시켜 제1 노광시간에서의 노광제어를 수행한다(S110 단계). 제1 노광시간이 경과하면 CCD 소자(108)는 동작을 멈추고, CCD 소자(108)에 입사된 피사체의 영상광으로부터 화상 데이터를 읽어낸다(S112 단계). 그리고, 출력한 화상 데이터의 각 초점 검출 영역에서의 AF 평가값을 화상 신호 처리부(116)에서 산출한다(S114 단계).

AF 평가값의 산출은 인접하는 화소간 데이터의 차를 쌓아올림으로써 수행한다. AF 평가값의 계산에는 IIR(Infinite Impulse Response) 필터나 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 사용한다. 피사체에 합초해 있는 합초 상태일 때, 화상 데이터에서의 화소간 데이터의 차가 가장 커진다.

제1 노광시간에 노광을 수행하여 생성된 화상 데이터의 AF 평가값을 산출하면, 계속해서 전자 셔터를 이용하여 CCD 소자(108)를 동작시켜 제1 노광시간보다 장시간의 제2 노광시간에서의 노광제어를 수행한다(S116 단계). 제2 노광시간이 경과하면 CCD 소자(108)의 동작을 멈추고, CCD 소자(108)에 입사된 피사체의 영상광으로부터 화상 데이터를 출력한다(S118 단계). 그리고, 출력한 화상 데이터의 각 초점 검출 영역에서의 AF 평가값을 화상 신호 처리부(116)에서 산출한다(S120 단계).

제2 노광시간에 노광을 수행하여 생성된 화상 데이터의 AF 평가값을 산출하면, 계속해서 전자 셔터를 이용하여 CCD 소자(108)를 동작시켜 제2 노광시간보다 장시간의 제3 노광시간에서의 노광제어를 수행한다(S122 단계). 제3 노광시간이 경과하면 CCD 소자(108)의 동작을 멈추고, CCD 소자(108)에 입사된 피사체의 영상광으로부터 화상 데이터를 출력한다(S124 단계). 그리고, 출력한 화상 데이터의 각 초점 검출 영역에서의 AF 평가값을 화상 신호 처리부(116)에서 산출한다(S126 단계).

또한, 본 실시예에 있어서는, 제2 노광시간은 제1 노광시간의 배의 시간으로 설정하고, 제3 노광시간은 제1 노광시간의 3배의 시간으로 설정하고 있는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 노광시간을 제1 노광시간의 3배로, 제3 노광시간을 제1 노광시간의 5배로 설정하여 각 초점 검출 영역에서의 AF 평가값을 산출할 수도 있다. 또한 본 실시예에 있어서는 짧은 노광시간부터 긴 노광시간의 노광처리를 주기적으로 반복하여 수행하고 있는데, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 긴 노광시간부터 짧은 노광시간의 노광처리를 주기적으로 반복할 수도 있다.

제3 노광시간에서의 노광이 끝나면, 초점 렌즈(106)가 최종 구동 위치인지 아닌지 판단한다(S128 단계). 초점 렌즈(106)가 최종 구동 위치가 아닌 경우에는, 상기 S110 단계로 되돌아가서 다시 한번 제1 노광시간에서의 노광을 수행한다. 한편, 초점 렌즈(106)가 최종 구동 위치인 경우에는, 각 초점 검출 영역에서의 적절한 노광시간을 선택한다(S130 단계).

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 초점 위치와 노광시간의 제어에 대해 설명하는 설명도이다. 셔터 버튼(133)을 S1 상태로 하여 초점 렌즈(106)의 구동이 시작되면, 맨 처음에 초점 렌즈(106)의 초점 위치가 「100」인 곳에서 제1 노광시간에서의 노광을 수행한다. 이어, 초점 렌즈(106)를 구동하여 초점 위치가 「110」에 도달하면, 제2 노광시간에서의 노광을 수행한다. 이어, 초점 렌즈(106)를 구동하여 초점 위치가 「120」에 도달하면, 제3 노광시간에서의 노광을 수행한다.

이와 같이 초점 위치를 이동시키면서 제1 노광시간, 제2 노광시간 및 제3 노광시간에서의 노광을 초점 렌즈(106)가 최종 구동 위치에 도달할 때까지 반복한다.

이어, 노광시간 결정부(156)에서 각 초점 검출 영역에서의 최적의 노광시간을 선택한다(S132 단계). 초점 렌즈(106)의 위치와 그 위치에서의 노광의 결과 얻어진 화상 데이터의 AF 평가값으로부터 이른바 등산(登山)법에 의해 AF 평가값의 피크(peak)를 탐색하여 각 초점 검출 영역에서의 최적의 노광시간을 선택한다. 초점 렌즈(106)의 위치와 AF 평가값과의 관계를 그래프화 하고, 가장 경사가 큰 노광시간을 그 초점 검출 영역에서의 적절한 노광시간으로 한다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 의한 초점 위치와 AF 평가값과의 관계를 나타내는 설명도로, 3종류의 노광시간과, 그 노광시간에 노광을 수행했을 때의 각 초점 검출 영역에서의 AF 평가값과의 관계를 나타낸 것이다.

예를 들어, 사각의 점으로 표시된 그래프는, 도 4에 나타내는 화상(160) 중 좌측의 초점 검출 영역(162a)에서의 AF 평가값을 나타낸 것이다. 각각의 AF 평가값을 이은 곡선의 피크에 대한 경사가 가장 큰 것은, 굵은 선의 제3 노광시간에서의 AF 평가값이고, 피크시 초점 렌즈(106)의 초점 위치는 약「495」이다.

마찬가지로, 마름모꼴 점으로 표시된 그래프는 도 4에 나타내는 화상(160) 중 중앙의 초점 검출 영역(162b)에서의 AF 평가값을 나타낸 것이다. 각각의 AF 평가값을 이은 곡선의 피크에 대한 경사가 가장 큰 것은,제2 노광시간에서의 AF 평가값이고, 피크시 초점 렌즈(106)의 초점 위치는 약「500」이다.

마찬가지로, 삼각의 점으로 표시된 그래프는 도 4에 나타내는 화상(160) 중 우측의 초점 검출 영역(162c)에서의 AF 평가값을 나타낸 것이다.각각의 AF 평가값을 이은 곡선의 피크에 대한 경사가 가장 큰 것은 제2 노광시간에서의 AF 평가값이며, 피크시 초점 렌즈(106)의 초점 위치는 약 「335」이다.

이와 같이 각 초점 검출 영역에서 합초 상태의 검출을 수행하는데 최적인 노광시간의 데이터군으로부터 초점 위치를 취득함으로써, CCD 소자(108)의 다이내믹 레인지(dynamic range)를 초월하는 복수의 피사체를 촬영하려고 하는 경우에도 적절한 합초 검출이 가능해진다.

이와 같이 취득한 적절한 노광시간에서의 초점 위치와 AF 평가값의 관계 그래프에서의 피크시 초점 위치가, 각 초점 검출 영역에서의 합초 위치가 된다. 실제로 촬영할 때에는 이 중 하나의 초점 검출 영역에 초점을 맞춰서 촬영한다. 그것을 위해, 합초 위치 검출부(158)에서 복수의 합초 위치 중에서 하나를 선택하고(S132 단계), 선택한 합초 위치에 초점 렌즈(106)를 이동시켰다(S134 단계).

본 실시예에 있어서는, 주요 피사체는 촬영자로부터 가장 가까운 위치에 있다고 가정하면, 최종적인 합초 위치는 수치가 가장 큰 「500」이 되고, 중앙의 초점 검출 영역(162b)에 포함되는 피사체에 초점을 맞추기 위해, 초점 렌즈(106)의 초점 위치를 「500」에 대응하는 위치로 이동한다. 또한, 본 발명에 있어서는, 주요 피사체의 위치는 촬영자로부터 가장 가까운 위치가 아닌 위치에 있다고 가정하고, 합초 위치를 설정할 수도 있다.

초점 렌즈(106)의 위치가 결정되었으므로, 조작자는 그 후에 셔터 버튼(133)을 S2 상태로 하여 촬상동작을 수행한다. 촬상동작에 의해 촬영한 화상은 밝은 피사체와 어두운 피사체가 혼재한 경우에도 적절히 주요 피사체로 합초한 화상이 된다.

제1 노광시간, 제2 노광시간 및 제3 노광시간은 적정 AE 레벨 산출부(152)에서 산출한 노광시간으로부터 설정할 수도 있다. 또한, 본 실시예에 있어서는 3개의 노광시간의 그룹을 이용하고 있는데, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 2개일 수도, 4개일 수도 있다.

또한 피사체가 점광원과 같이 매우 밝은 것인 경우, 화상 데이터가 포화되어 버릴 가능성이 높고, AF 평가값을 올바로 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 이것을 막기 위해, 가장 장시간의 노광시간은 가장 밝은 하이라이트부를 기준으로 화상 데이터가 포화되지 않는 노광시간으로 설정할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의하면, 초점 렌즈를 이동시키면서 복수의 서로 다른 노광시간에서의 노광을 반복하여 그 노광에 의해 얻어지는 화상 데이터의 AF 평가값을 산출함으로써 밝은 피사체와 어두운 피사체가 혼재한 상황에서도 적절히 주요 피사체에 합초한 화상을 촬영할 수 있다.

제1 실시예에서는 초점 렌즈를 이동시키면서 복수의 서로 다른 노광시간에서 의 노광을 반복하여 AF 평가값을 산출했다. 제2 실시예에서는 초점 렌즈를 이동시키면서 소정의 노광시간의 노광을 반복하여 노광에 의해 생성된 화상 데이터를 복수의 합성 패턴으로 합성하고, 그 합성한 화상 데이터를 이용하여 AF 평가값을 산출한다.

제2 실시예에 의한 촬상 장치 및 CPU의 구성은 제1 실시예에 의한 촬상 장치(100) 및 CPU(128)와 동일하기 때문에, 여기서는 상세한 설명은 생략한다. 이하, 도 7을 이용하여 본 발명의 제2 실시예에 의한 촬상 방법에 대해 설명한다.

초점 렌즈(106)의 구동이 시작되면, 전자 셔터를 이용하여 CCD 소자(108)를 동작시켜 소정의 노광시간에서의 노광제어를 수행한다(S210 단계).소정의 노광시간이 경과하면 CCD 소자(108)의 동작을 멈추고, CCD 소자(108)에 입사된 피사체의 영상광으로부터 화상 데이터를 출력한다(S212 단계).

소정의 노광시간에서의 노광을 수행하여 생성된 화상 데이터의 출력이 끝나면, 초점 렌즈(106)가 최종 구동 위치인지 아닌지 판단한다(S214 단계). 초점 렌즈(106)가 최종 구동 위치가 아닌 경우에는, 상기 S210 단계로 되돌아가서 다시 한 번 소정의 노광시간에서의 노광을 수행한다. 한편, 초점 렌즈(106)가 최종 구동 위치인 경우에는, 소정의 노광시간에서의 노광을 수행하여 생성된 화상 데이터를, 화상 합성부(118)에서 복수의 합성 패턴으로 합성한다(S216 단계). 화상 합성부(118)에서 복수의 합성 패턴으로 합성함으로써, 복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간을 가상적으로 생성할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의한 초점 위치와 노광시간의 제어에 대해 설명하는 설명도이다. 셔터 버튼(133)을 S1 상태로 하여 초점 렌즈(106)의 구동이 시작되면, 맨 처음에 초점 렌즈(106)의 초점 위치가 「100」인 곳에서 소정의 노광시간에서의 노광을 수행한다. 이어, 초점 렌즈(106)를 구동하여 초점 위치가 「110」에 도달하면, 소정의 노광시간에서의 노광을 수행한다. 이어, 초점 렌즈(106)를 구동하여 초점 위치가 「120」에 도달하면, 소정의 노광시간에서의 노광을 수행한다.

이와 같이 초점 위치를 구동시키면서 소정의 노광시간에서의 노광을, 초점 렌즈(106)이 최종 구동 위치에 도달할 때까지 반복한다.

초점 렌즈(106)가 최종 구동 위치에 도달하면, 화상 합성부(118)에서 화상 데이터의 합성을 수행한다. 본 실시예에서는 3개의 화상 데이터를 1조로 하여, 1번째의 화상 데이터와 2번째의 화상 데이터를 합성하여 하나의 화상 데이터를 작성하고, 3개의 화상 데이터를 모두 합성하여 별도의 화상 데이터를 작성한다.

또한, 제2 실시예에서는 1번째의 화상 데이터와 2번째의 화상 데이터를 합성하여 작성된 화상 데이터가, 제1 실시예에서의 제2 노광시간에 의해 생성된 화상 데이터와 등가인 것으로 하고, 또한 3개의 화상 데이터를 모두 합성하여 작성된 화상 데이터가 제1 실시예에서의 제3 노광시간에 의해 생성된 화상 데이터와 등가인 것으로 한다.

화상 데이터의 합성이 끝나면, 작성된 각각의 화상 데이터에 대해 AF 평가값을 산출한다(S218 단계). 본 실시예에 있어서는, 1번째의 화상 데이터, 1번째의 화상 데이터와 2번째의 화상 데이터를 합성하여 작성된 화상 데이터, 3개의 화상 데 이터를 모두 합성하여 작성된 화상 데이터에 대해 각각 AF 평가값을 산출한다.

본 실시예에 있어서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 각 피사체 영역에서의 적절한 노광시간을 검출하려면, 노광시간 결정부(156)에 있어서, 초점 렌즈(106)의 위치와 그 위치에서의 노광의 결과 얻어진 화상 데이터의 AF 평가값으로부터 AF 평가값의 피크를 탐색하여 각 초점 검출 영역에서의 최적의 노광시간을 선택한다(S220 단계). 초점 렌즈(106)의 위치와 AF 평가값과의 관계를 그래프화하고, 경사가 큰 노광시간을 그 피사체 영역에서의 적절한 노광시간으로 한다.

이와 같이 취득한 적절한 노광시간에서의 초점 위치와 AF 평가값의 관계 그래프에 있어서의 피크시 초점 위치가, 각 초점 검출 영역에서의 합초 위치가 된다. 실제로 촬영할 때에는, 이 중 하나의 초점 검출 영역에 초점을 맞춰 촬영한다. 그것을 위해, 합초 위치 검출부(158)에서 복수의 합초 위치 중에서 하나를 선택하고(S222 단계), 선택한 합초 위치에 초점 렌즈(106)를 이동시켰다(S224 단계).

초점 렌즈(106)의 위치가 결정되었으므로, 조작자는 그 후 셔터 버튼(133)을 S2 상태로 하여 촬상동작을 수행한다. 촬상동작에 의해 촬영한 화상은 밝은 피사체와 어두운 피사체가 혼재한 경우에도 적절히 주요 피사체에 초점이 맞는 화상으로 된다.

또한 제2 실시예에서는 3개의 화상 데이터를 1조로 했는데, 1조의 화상 데이터의 수나 화상 데이터의 합성 패턴은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 4개의 화상 데이터를 1조로 하여 이 4개의 화상 데이터로부터 1번째의 화상 데이터, 1번째의 화상 데이터와 2번째의 화상 데이터를 합성하여 작성된 화상 데이터, 4개의 화 상 데이터를 모두 합성하여 작성된 화상 데이터에 대해 각각 AF 평가값을 산출할 수도 있고, 1번째의 화상 데이터와 2번째의 화상 데이터를 합성하여 작성된 화상 데이터, 1번째 내지 3번째의 화상 데이터를 합성하여 작성된 화상 데이터, 4개의 화상 데이터를 모두 합성하여 작성된 화상 데이터에 대해 각각 AF 평가값을 산출할 수도 있다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다는 것은 물론이다. 당업자라면, 특허 청구 범위에 기재된 범위 내에서 각종 변경 또는 수정이 가능하다는 것은 명백하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것을 알 수 있다.

예를 들어, 상기 실시예에서의 촬상 장치(100)의 구성 요소의 일부는, 촬상 장치(100)의 내부에 기억된 컴퓨터 프로그램일 수도 있고, 각부의 기능을 실행하는 마이크로 프로세서 등의 하드웨어일 수도 있다.

본 발명에 의하면, 매우 어두운 피사체 또는 매우 밝은 피사체와 초점 검출 영역이 겹쳐진 경우에, 그 초점 검출 영역에서 피사체의 합초 검출을 수행할 수 있는 촬상 장치 및 촬상 방법을 제공할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이 다.

Claims (7)

1. 복수의 초점 검출 영역 중에서 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 초점 검출 영역을 검출하여 피사체의 촬상을 수행하는 촬상 장치로서,

   복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에 주기적으로 노광처리를 반복하는 노광부와;

   상기 각 초점 검출 영역에 있어서, 상기 각 노광시간에 노광하여 얻어지는 화상 데이터의 노광 데이터를 취득하는 노광데이터 취득부와;

   상기 노광 데이터에 기초하여 상기 초점 검출 영역마다 최적의 노광시간을 결정하는 노광시간 결정부와;

   상기 초점 검출 영역마다 검출된 최적의 노광시간에 의한 노광데이터를 비교하여 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 초점 검출 영역을 검출하는 합초 위치 검출부를 포함하는 촬상 장치.
2. 제1항에 있어서,

   동일한 시간 간격을 가진 노광시간에 노광한 노광데이터를 조합함으로써 상기 복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에 노광한 노광데이터와 등가의 노광데이터를 생성하는 화상 합성부를 더 포함하는 촬상 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 노광시간 결정부는 상기 각 초점 검출 영역에서의 상기 화상 데이터의 합초 평가값에 기초하여 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 노광시간을 상기 최적의 노광시간으로 결정하는 촬상 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에, 상기 초점 검출 영역내의 밝은 부분을 기준으로 하여 최고의 휘도를 가진 상기 화상 데이터가 포화하지 않는 노광시간을 포함시키는 촬상 장치.
5. 복수의 초점 검출 영역 중에서 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 초점 검출 영역을 검출하여 피사체의 촬상을 수행하는 촬상 방법으로서,

   복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에 주기적으로 노광처리를 반복하는 노광단계와;

   상기 각 초점 검출 영역에 있어서, 상기 각 노광시간에 노광하여 얻어지는 화상 데이터의 노광데이터를 취득하는 노광 데이터 취득 단계와;

   상기 노광 데이터에 기초하여 상기 초점 검출 영역마다 최적의 노광시간을 결정하는 노광시간 결정 단계와;

   상기 초점 검출 영역마다 검출된 최적의 노광시간에 따른 노광데이터를 비교하여 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 초점 검출 영역을 검출하는 합초 위치 검출 단계를 포함하는 촬상 방법.
6. 제5항에 있어서,

   동일한 시간 간격을 가진 노광시간에 노광한 노광 데이터를 조합함으로써, 상기 복수의 다른 시간 간격을 가진 노광시간에 노광한 노광 데이터와 등가의 노광데이터를 생성하는 화상 합성 단계를 더 포함하는 촬상 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 노광시간 결정 단계는 상기 각 초점 검출 영역에서의 상기 화상 데이터의 합초 평가값에 기초하여 최적의 합초 상태를 얻을 수 있는 노광시간을 상기 최적의 노광시간으로 결정하는 촬상 방법.

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