KR101544033B1 - 디지털 카메라 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 디지털 카메라 및 그 제어방법이 개시된다. 상기 디지털 카메라는 피사체에 광을 조사하는 것으로, 본 발광 이전에 선 발광을 수행하는 플래시 유닛, 선 발광과 본 발광에 수반하여 판독동작을 수행하는 것으로, 다수의 라인들을 따라 배열된 픽셀 어레이를 포함하여 1 화면 분의 영상 프레임을 판독해내는 이미지 센서 및 플래시 유닛의 발광동작을 제어하는 것으로, 일 프레임에 대한 판독개시로부터 종료시까지 선 발광을 지속시키는 디지털 신호 처리기를 포함한다.

본 발명에 의하면, 플래시의 발광제어를 위한 정확한 광량을 산출할 수 있는 디지털 카메라 및 그 제어방법이 제공된다.

Description

디지털 카메라 및 그 제어방법{Digital camera and controlling method of the same}

본 발명은 디지털 카메라 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 플래시의 발광제어를 위한 정확한 광량을 산출할 수 있는 디지털 카메라 및 그 제어방법에 관한 것이다.

카메라를 이용하여 피사체를 촬영함에 있어 피사체를 둘러싼 주위 환경의 조도 상태에 따라 촬영상태가 크게 좌우되므로, 주위 배경이 어두운 실내 또는 야간에 촬영할 때에는 플래시를 가동하여 짧은 시간 동안에 큰 광량의 섬광을 만들어낸다. 플래시 촬영시의 피사체 밝기는 발광시간에 따라 제어되므로, 플래시의 발광시간을 제어하기 위한 알고리즘이 필요하다. 그 중, 조광방식은 플래시 발광과 함께 조광센서를 이용하여 피사체의 밝기를 측정하고 피사체의 밝기가 미리 설정된 밝기에 도달할 때까지 발광을 지속하는 방식이다. 또 다른 발광제어 알고리즘으로 선 발광방식은 약한 밝기로 미리 플래시를 발광시켜 피사체의 밝기를 측정하고 이를 토대로 본 발광시의 발광시간을 계산하는 방식이다. 그런데, 상기 선 발광방식에서는 이미지 센서의 셔터방식에 따라 본 발광시의 광량을 정확하게 산출할 수 없는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 플래시의 발광제어를 위한 정확한 광량을 산출할 수 있는 디지털 카메라 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 디지털 카메라는 피사체에 광을 조사하는 것으로, 본 발광 이전에 선 발광을 수행하는 플래시 유닛;

상기 선 발광과 본 발광에 수반하여 판독동작을 수행하는 것으로, 다수의 라인들을 따라 배열된 픽셀 어레이를 포함하여 1 화면 분의 영상 프레임을 판독해내는 이미지 센서; 및

상기 플래시 유닛의 발광동작을 제어하는 것으로, 일 프레임에 대한 판독개시로부터 종료시까지 선 발광을 지속시키는 디지털 신호 처리기를 포함한다.

예를 들어, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 일 프레임 구간동안에 상기 플래시 유닛의 선 발광동작과 상기 이미지 센서의 판독동작을 서로 동기시킬 수 있다.

상기 이미지 센서는 프레임 단위의 판독을 지시하는 수직동기신호와, 라인 단위의 판독을 지시하는 수평동기신호에 따라 판독동작을 수행할 수 있다. 이때, 상기 선 발광동작은 상기 수직동기신호의 동기펄스와 함께 개시되고, 다음번 동기펄스와 함께 종료될 수 있다.

상기 플래시 유닛은 구동 전원의 연결/차단에 따라 발광시간이 제어되는 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 이때, 상기 디지털 카메라는 발광 다이오드를 가동하여 선 발광과 본 발광을 모두 수행할 수 있다.

한편, 상기 플래시 유닛은 기체방전 구조를 갖춘 제논 플래시와, 구동 전원의 연결/차단에 따라 발광시간이 제어되는 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 이때, 상기 디지털 카메라는 상기 발광 다이오드를 가동하여 선 발광을 수행하고, 상기 제논 플래시를 가동하여 본 발광을 수행할 수 있다.

상기 본 발광은 단위 프레임에 대한 판독시간 보다 짧게 유지되는 스폿 발광으로 이루어질 수 있다.

상기 디지털 신호 처리기는 선 발광시 획득된 영상 프레임의 휘도신호를 분석하고, 본 발광시에 필요한 광량을 산출해낼 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 디지털 카메라는, 피사체에 광을 조사하는 것으로, 본 발광 이전에 선 발광을 수행하는 플래시 유닛;

다수의 라인들을 따라 배열된 픽셀 어레이를 포함하여 1 화면 분의 영상 프레임을 판독해내고, 프레임 단위의 판독 개시를 지시하는 수직동기신호와 라인 단위의 판독 개시를 지시하는 수평동기신호에 따라 판독동작을 수행하는 이미지 센서; 및

상기 플래시 유닛의 발광동작을 제어하는 것으로, 상기 수직동기신호의 동기펄스와 함께 선 발광을 개시하고, 다음번 동기펄스와 함께 선 발광을 종료시키는 디지털 신호 처리기;를 포함한다.

상기 선 발광은 상기 수직동기신호의 동기펄스들 사이에서 일정하게 유지될 수 있다.

상기 본 발광은 상기 수직동기신호의 동기펄스들 사이보다 짧게 유지되는 스폿 발광으로 이루어질 수 있다.

상기 플래시 유닛은 기체방전 구조를 갖춘 제논 플래시와, 구동 전원의 연결/차단에 따라 발광시간이 제어되는 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 이때, 상기 디지털 카메라는 발광 다이오드를 가동하여 선 발광을 수행하고, 제논 플래시를 가동하여 본 발광을 수행할 수 있다.

상기 디지털 신호 처리기는 선 발광시 획득된 영상 프레임의 휘도신호를 분석하고, 본 발광시에 필요한 광량을 산출해낼 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 디지털 카메라의 제어방법은,

촬영용 광원을 제공하는 플래시 유닛과, 다수의 라인들을 따라 배열된 픽셀 어레이를 포함하여 1 화면 분의 영상 프레임을 판독해내는 이미지 센서를 포함하는 디지털 카메라의 제어방법으로서,

상기 플래시 유닛을 가동하여 선 발광을 수행하되, 일 프레임에 대한 판독개시로부터 종료시까지 선 발광을 지속시키는 선 발광단계;

피사체에서 수광된 휘도신호를 분석하여 본 발광시의 광량을 산출하는 측광 단계; 및

결정된 광량에 따라 본 발광을 수행하는 단계;를 포함한다.

예를 들어, 상기 선 발광단계에서는 프레임 단위의 판독 개시를 지시하는 수 직동기신호의 동기펄스와 함께 선 발광을 개시하고, 다음번 동기펄스와 함께 선 발광을 종료시킬 수 있다.

본 발명의 디지털 카메라 및 그 제어방법에 의하면, 플래시의 선 발광동작을 이미지 센서의 판독동작에 동기시킴으로써 개별 이미지 센서가 지원하는 셔터방식에 영향 받지 않고, 본 발광시의 광량을 높은 정밀도로 산출할 수 있다.

이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 통하여 디지털 카메라란 사용자가 소지하고 이동할 수 있도록 모바일 환경에 적합하게 설계되는 한편으로, 적정의 촬영기능을 갖춘 모바일 기기로서, 단순히 카메라라는 형태적인 특징에 기반하여 분류된 협의의 카메라만을 의미하는 것은 아니며, 이외에도 캠코더, 휴대폰, PDA 등과 같이 휴대성과 촬영기능을 겸비한 모바일 기기들을 모두 포괄하는 광의적인 의미로 사용된다. 도 1에는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 관한 디지털 카메라의 전체적인 구성이 개괄적으로 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 디지털 카메라는, 다수의 광학 렌즈들을 포함하여 피사체 영상을 촬상면에 대해 결상시키기 위한 광학 유닛(110), 상기 광학 유닛(110)을 경유한 피사체 영상을 전기적인 영상신호로 변환하기 위한 이미지 센서(120), 상기 이미지 센서(120)의 출력신호를 처리하여 양자화된 디지털 영상신호로 변환하기 위한 아날로그 프론트엔드(Analog Front End;AFE) 회로(130), 신호처리를 위한 작업영역을 제공하도록 영상신호를 일시적으 로 저정하는 DRAM(140;Dynamic Random Access Memory), 피사체의 영상 데이터가 파일 형태로 저장되는 기록매체(170), 그리고, 전반적인 데이터 흐름과 각 구성부분들을 총괄적으로 제어하는 디지털 신호 처리기(150)를 포함한다.

상기 광학 유닛(110)은 광축 방향을 따라 전후 이동하며 초점 거리를 변화시키는 줌 렌즈(112), 이미지 센서(120)로의 노출시간 및 노출광량을 조절하기 위한 셔터(114)와 조리개(116), 그리고, 이미지 센서(120)에 결상되는 피사체 영상의 초점을 조절하는 포커스 렌즈(118)를 포함한다. 상기 줌 렌즈(112), 셔터(114), 조리개(116), 그리고 포커스 렌즈(118)는 드라이버(111)로 제어되는 액츄에이팅 모터(미도시)에 의해 구동된다.

상기 이미지 센서(120)는, 예를 들어, CCD(Charged Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서로서, 광학 유닛(110)을 경유하여 입사된 피사체의 영상을 전기적인 화상 신호로 변환한다. 예를 들어, 상기 이미지 센서(120)의 촬상면에는 다수의 픽셀영역이 매트릭스 형태로 배열되어 픽셀 어레이가 형성되고, 각 픽셀영역에는 포토다이오드와 같은 광전변환소자가 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 이미지 센서(120)는 디지털 신호 처리기(150)의 동기신호에 따라 촬상면을 스캔하면서 각 광전변환소자에 축적된 전하를 검출함으로써 1 화면 분에 관한 프레임 영상을 판독하게 된다. 셔터(114)와 조리개(116)를 통하여 이미지 센서(120) 상으로 노출된 피사체 영상은 이미지 센서(120)의 판독동작에 따라 전기적인 형태로 독출될 수 있다. 노광은 피사체 영상을 이미지 센서(120)의 촬상면 상으로 받아들이는 것이고, 판독은 촬상면 상으로 노출된 광 신호를 전 기적인 형태의 신호로 변환하여 읽어들이는 것이므로, 이들은 서로 구분되는 개념이다. 상기 이미지 센서(120)는 디지털 신호 처리기(150)의 동기신호에 따라 초당 일정한 수의 프레임들을 판독할 수 있으며, 예를 들어, 30FPS(Frame Per Second)의 프레임 레이트로 영상 데이터를 판독할 수 있다.

상기 아날로그 프론트엔드 회로(130, AFE 회로)는 이미지 센서(120)의 출력 신호에 대해 CDS(Correlated Double Sampling) 처리와 ADC(Analog Digital Conversion) 처리를 수행할 수 있으며, 아날로그 프론트엔드 회로(130)의 출력신호는 인코더/디코더(160)로 전달되어 JPEG(Joint Photographic Expert Group) 또는 MPEG(Moving Picture Expert Group) 등의 규정된 압축 부호화 방식에 따라 압축 데이터로 변환된 후 기록매체(170)에 저장된다. 상기 DRAM(140;또는 SDRAM)은 인코더/디코더(160)와, 디지털 신호 처리기(150)의 데이터 처리를 위한 작업영역을 제공한다.

상기 디지털 신호 처리기(150)는 EEPROM(165;Electronically Erasable and Programmable ROM)에 기록된 프로그램을 실행함으로써 디지털 카메라의 각 구성요소들을 총괄적으로 제어하며, 각종 처리를 수행하게 된다. 특히, 본 발명과 관련하여 상기 디지털 신호 처리기(150)는 동기신호 발생부(153,155), 플래시 제어부(157), 광량 산출부(159)를 포함할 수 있다. 상기 동기신호 발생부(153,155)는 이미지 센서(120)의 판독동작을 제어한다. 보다 구체적으로, 수직동기신호 발생부(153)는 프레임 단위의 판독을 지시하는 수직동기펄스를 생성하고, 수평동기신호 발생부(155)는 라인 단위의 판독을 지시하는 수평동기펄스를 생성한다. 상기 동기 신호 발생부(153,155)는 클럭 발생부(151)에서 생성되는 구동클럭을 분주하여 동기신호를 생성할 수 있고, 이미지 센서(120)를 구성하는 픽셀 어레이 상에서 판독위치를 지시하며, 각 프레임에 대한 판독종료와 동시에 수직동기펄스를 출력하여 새로운 프레임의 판독을 지시하고, 수평라인의 판독종료와 동시에 수평동기펄스를 출력하여 다음 번 수평라인의 판독을 지시할 수 있다.

상기 플래시 제어부(157)는 플래시 유닛(180)의 발광동작을 제어한다. 상기 플래시 제어부(157)는 피사체를 둘러싼 조명상태에 따라 주위 배경이 어두운 실내 또는 야간에 촬영할 때에 플래시 유닛(180)을 가동하여 짧은 시간 동안에 큰 광량을 만들어낸다. 본 발명의 디지털 카메라는 본 촬영에 앞서 미리 선 발광을 수행하고 피사체로부터의 반사광을 검출함으로써 본 발광시의 적절한 광량을 산출하는 선 발광방식을 지원한다. 상기 플래시 제어부(157)는 1 화면 분의 판독이 진행되는 동안에 선 발광을 지속시킴으로써 피사체의 전체 영역에서 반사광을 측정하여 본 발광시의 광량을 정확히 산출할 수 있도록 한다. 예를 들어, 상기 플래시 제어부(157)는 플래시 유닛(180)의 선 발광동작을 이미지 센서(120)의 판독동작에 동기시킴으로써 1 프레임에 대한 판독이 진행되는 동안에 선 발광을 일정하게 지속시킬 수 있다. 한편, 상기 광량 산출부(159)는 선 발광시에 획득된 영상 이미지 내에서 휘도신호를 분석하고, 목적하는 휘도를 얻기 위해 본 발광시에 요구되는 적정의 광량을 산출해낸다.

도 2는 플래시 유닛(180)의 구성을 개략적으로 보여주는 블록 구성도이다. 도면을 참조하면, 상기 플래시 유닛(180)은 발광 메커니즘이 서로 다른 제논 플래 시부(181)와 LED부(186)를 포함한다. 상기 제논 플래시부(181)는 고전압으로 충전된 스트로보 커패시터(미도시)의 순간적인 방전을 통하여 발광하게 된다. 보다 구체적으로 상기 제논 플래시부(181)는 충전전류를 생성하는 충전부(182), 충전전류를 적정의 고전압으로 승압시키는 승압부(183), 스트로보 커패시터에 충전된 충전전류를 순간적으로 방출하여 기체방전에 의한 발광을 일으키는 발광부(185)를 포함한다. 그리고, 상기 제논 플래시부(181)는 스트로보 커패시터의 충전전압을 검출하여 충전완료 여부를 판단하기 위한 충전검출부(184)를 더 포함할 수 있다. 상기 제논 플래시부(181)의 충전 및 방전과 관련된 제반 동작은 디지털 신호 처리기(150)에 의해 제어된다. 한편, 상기 LED부(186)는 발광 다이오드(ex. 고휘도 LED)를 포함하는 발광부(188)와, 발광부(188)에 구동신호를 인가하는 LED 드라이버(187)를 포함한다. 상기 발광부(188)는 LED 드라이버(187)의 전원인가에 따라 발광을 개시하고, 전원차단에 따라 발광을 종료함으로써 발광시간의 제어가 가능하다. 상기 제논 플래시부(181)는 기체방전에 의한 방전광을 이용하므로, 높은 휘도를 발휘하는 대신에 발광시간이 짧은 특성이 있고, LED부(186)는 상대적으로 휘도가 낮은 대신에 발광시간이 긴 특성이 있다. 발광시간이 상대적으로 길게 유지되는 선 발광시에는 LED부(186)를 가동하고, 상대적으로 큰 발광량이 요구되는 본 발광시에는 제논 플래시부(181)를 가동함으로써, 각자의 발광특성에 적합하게 이들을 병용할 수 있다.

한편, 본 발명의 플래시 유닛(180)은 방전 메커니즘에 의한 제논 플래시부(181)를 구비하지 않고, 도 3에 도시된 바와 같이 LED 만으로 구성될 수도 있으 며, 도시된 플래시 유닛(280)은 전기적인 제어신호에 따라 고휘도의 섬광을 발하는 발광 다이오드를 포함하는 발광부(288)와, 발광부(288)에 구동신호를 출력하는 LED 드라이버(287)를 포함한다.

도 4는 이미지 센서(120)의 글로벌 셔터(global shutter) 동작을 설명하기 위한 도면이다. 글로벌 셔터 동작은 한번에 모든 픽셀들에 대한 판독동작을 수행함으로써 1 화면 분의 이미지 정보를 획득하는 균일 동기 셔터(uniform synchronous shutter) 방식이다. 따라서 도면에 도시된 바와 같이, 시간 t에서 촬상동작이 개시된다면, 모든 픽셀에 대한 판독이 동일한 시점 t에서 판독된다는 것이다. 예를 들어, CCD 이미지 센서는 글로벌 셔터 방식으로 구동될 수 있고, CMOS 이미지 센서도 촬영모드에서는 글로벌 셔터방식으로 구동될 수 있다.

도 5는 이미지 센서(120)의 롤링 셔터(rolling shutter) 동작을 설명하기 위한 도면이다. 롤링 셔터 동작은 첫번째 수평라인으로부터 마지막 수평라인까지 행 단위로 판독동작을 수행함으로써, 1 화면 분의 이미지를 스캔하는 방식이다. 즉, 주사방향을 따라 개별 수평라인에 대한 판독동작이 이루어지고, 각 수평라인에 대한 판독이 종료됨과 동시에 수평동기펄스에 따라 다음 번 수평라인을 순차로 선택하여 판독동작을 수행하게 된다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 시간 t에서 촬상동작이 시작되면, 주사방향을 따라 첫번째 수평라인에 대한 판독동작을 수행하게 된다. 시간증분 x 가 경과된 시간 t+x에서 첫번째 수평라인에 대한 판독이 종료됨과 동시에, 수평동기펄스에 따라 다음번 행을 선택하여 판독동작을 수행한다. 시간증분 x 가 경과된 시간 t+2x에서 두번째 수평라인에 대한 판독이 종료됨과 동시 에 수평동기펄스에 따라 세번째 수평라인을 선택하여 판독동작을 수행하게 된다. 결론적으로, 롤링 셔터 방식에서는 행 단위로 판독동작을 수행하게 됨으로써 각 수평라인에 대한 판독시간이 서로 상이하다는 특징이 있다. 예를 들어, CMOS 이미지 센서는 각 픽셀 마다 스위칭 소자를 구비하고, 각 픽셀에 차례대로 접근하여 축적 전하를 검출함으로써 롤링 셔터 방식으로 구동될 수 있다. CMOS 이미지 센서는 촬영 이전의 라이브 뷰 모드(Live view mode)에서 롤링 셔터 방식으로 구동될 수 있고, 촬영모드에서는 글로벌 셔터 방식으로 구동될 수 있다.

본 발명의 디지털 카메라는 본 촬영에 앞서 미리 플래시를 가동하는 선 발광을 수행하고 피사체로부터의 반사광을 검출함으로써 본 발광시의 적절한 광량을 산출하는 선 발광방식을 지원한다. 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하면, 본 발광 직전에 선 발광을 수행하고, 선 발광으로 인한 피사체의 반사광을 수광하여 휘도신호를 분석한다. 선 발광시 검출된 피사체의 휘도는 주변 조명상태에 따른 주변 밝기와, 선 발광으로 인한 휘도게인을 합산한 것이 된다. 그리고, 예를 들어, 플래시 광량과 피사체 휘도 간의 선형적인 관계로부터 목표휘도를 얻기 위한 본 발광의 광량을 산출하게 된다.

프레임 상단으로부터 하단으로 스캔하면서 각 픽셀의 축적전하를 순차적으로 판독하는 롤링 셔터 방식에서, 스폿(spot) 발광 형태로 선 발광이 수행된다면, 선 발광이 유지되는 짧은 시간 동안에 판독되는 프레임 일부영역에 대해서만 반사광의 검출이 가능하며, 나머지 프레임 영역에 대해서는 반사광을 검출할 수 없고, 본 발광시의 광량을 정확하게 산출할 수 없는 문제가 있다. 도 7에는 본 발명과 대비되 는 비교예에서 수행되는 발광동작의 타이밍도가 도시되어 있다. 수직동기신호(VD)는 하나의 프레임에 대한 판독 개시를 지시하는 프레임 시작신호이며, 수평동기신호(HD)는 하나의 수평라인에 대한 판독 개시를 지시하는 라인 시작신호이다. 예를 들어, 1 회의 촬영 이벤트에 수반하여 연속적인 촬영이 이루어지는 연사촬영이나 동영상 촬영시에, 1 프레임 분에 대한 판독이 종료됨과 동시에 수직동기신호(VD)를 하이(high)에서 로우(low)로 전환하고 수직동기펄스(VP)를 생성함으로써 새로운 영상 프레임에 대한 판독동작을 지시할 수 있다. 그리고, 동일한 프레임 내에서 각 수평라인에 대한 판독이 종료됨과 동시에 수평동기신호(HD)를 하이(high)에서 로우(low)로 전환하고 수평동기펄스(HP)를 생성함으로써 다음 번 수평라인에 대한 판독동작을 지시할 수 있다.

플래시 유닛(180)의 발광동작은 촬영에 앞서 미리 선 발광을 수행하고 피사체로부터 반사광을 수광함으로써 본 발광시의 광량을 검출하고, 결정된 광량에 따라 본 발광을 수행하는 선 발광방식에 따라 이루어진다. 프레임 상단으로부터 라인단위로 순차적으로 판독을 수행하는 롤링 셔터 방식에서 스폿(spot) 발광형태로 선 발광이 수행되면, 선 발광이 유지되는 짧은 시간 내에 판독될 수 있는 프레임 일부에서만 반사광이 수광되고, 프레임의 나머지 영역에 대해서는 반사광을 수광할 수 없다. 즉, 1 프레임 판독시간 중 빗금으로 표시된 부분에서만 유효한 선 발광의 효과를 거둘 수 있으며, 이외의 다른 부분에서는 발광의 효과를 기대할 수 없다. 도 8에서 확인할 수 있듯이, 선 발광중에 판독된 프레임 상부영역은 피사체로부터의 반사광을 수광하여 상대적으로 밝게 나타나는데 반하여, 발광이 종료된 이후에 판 독된 프레임 하부영역은 어둡게 나타나며 반사광을 검출할 수 없다.

본 발명의 선 발광단계에서는 각 픽셀 마다 판독시간이 서로 다른 롤링 셔터 방식을 고려하고, 프레임 전체영역에 대한 판독이 진행되는 동안에는 선 발광을 균일하게 지속시킴으로써, 롤링 셔터 방식에서도 피사체 주변의 전체영역을 측광하여 본 발광시의 광량을 높은 정확도로 산출한다. 도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 플래시 촬영의 발광 타이밍도이다. 도면을 참조하면, 선 발광동작은 프레임 전 영역에 대한 판독이 종료되기까지 일정하게 유지되며, 예를 들어, 수직동기신호(VD) 상에 나타나는 동기펄스(VP)의 하강에지(falling edge)로부터 다음 번 동기펄스(VP)의 상승에지(rising edge)까지 선 발광이 균일하게 유지될 수 있다. 예컨데, 초당 30 프레임이 판독되는 30FPS(Frame Per Second)에서는 단위 프레임 당 허여되는 판독시간 1VD는 대략 33.3msec가 되며, 동일한 판독시간 1VD 동안 선 발광이 일정하게 유지된다는 것이다. 일반화하면, 초당 판독되는 프레임 수가 n FPS(Frame Per Second)라면, 프레임 당의 판독시간 1VD는 1/n(sec)가 되며, 같은 시간 동안에 선 발광이 지속된다.

선 발광 후의 본 발광에서는 단위 프레임의 판독시간 1VD 보다 짧은 시간동안 스폿(spot) 발광이 이루어질 수 있다. 라이브 뷰 모드(Live view mode)가 아닌 촬영 모드에서는 모든 픽셀에 대한 판독이 동시에 수행되는 글로벌 셔터 동작이 수행되므로, 짧은 발광시간으로도 프레임 전체 영역에 걸쳐서 균일한 발광 휘도가 얻어질 수 있기 때문이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 플래시 유닛(180)은 발광 매커니즘이 서로 다른 LED부(186)와 제논 플래시부(181)를 갖출 수 있고, 선 발광시에 는 LED부(186)를 가동하고, 본 발광시에는 제논 플래시부(181)를 가동할 수 있다. 이것은 고휘도 LED와 제논 플래시의 개별 발광특성을 반영한 결과이다. LED는 발광광량은 적지만 비교적 장시간 동안 균일한 발광휘도를 제공할 수 있으므로, 단위 프레임의 판독시간 1VD 동안에 균일한 광량을 지속하는 선 발광용으로 적합하다. 반면에, 본 발광시에는 모든 픽셀에 대한 판독이 동시에 이루어지는 글로벌 셔터 동작이 수행되며 큰 광량이 요구되므로, 기체방전에 의해 순간적으로 많은 광량을 제공할 수 있는 제논 플래시를 가동하는 것이 보다 유리하다.

도 10은 본 발명의 변형된 실시 형태에 따른 플래시 촬영의 발광 타이밍도이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 단위 프레임에 대한 판독시간 1VD 동안에 선 발광이 지속되며, 본 발광은 짧은 시간 동안 스폿 발광형태로 이루어질 수 있다. 도시된 실시형태는 제논 플래시를 갖추지 않고 고휘도 LED만을 갖춘 도 3의 플래시 유닛(280)에 적합하고, 고휘도 LED만으로 선 발광과 본 발광을 모두 수행한다. 본 발광시에는 고휘도 LED에 최대 수 암페어(A)의 구동전류를 인가하는 스폿 발광을 통하여 본 발광시에 요구되는 큰 광량을 얻을 수 있다.

도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 관한 디지털 카메라의 제어방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다. 셔터 릴리즈 버튼이 눌리면(S10), 플래시 작동모드 인가를 확인하고(S11), 그 결과에 따라 플래시를 가동하지 않는 일반 촬영을 수행하거나(S12), 또는 본 발광시의 광량을 산출하기 위한 선 발광을 개시한다(S13,S14). 상기 선 발광은 디지털 신호 처리기(150)의 지시에 따라 수행되며, 1 프레임에 대한 판독개시로부터 종료시까지 균일하게 지속되는 것이 바람직하다. 예 를 들어, 어느 1 프레임 동안에 이미지 센서(120)의 판독동작과 플래시 유닛(180)의 선 발광동작을 서로 동기시킬 수 있다. 즉, 동기펄스(VP)에 따라 새로운 영상 프레임에 대한 이미지 센서(120)의 판독이 개시됨과 동시에 플래시 유닛(180)의 선 발광이 개시될 수 있다(S13). 또한, 해당 프레임에 대한 이미지 센서(120)의 판독이 종료됨과 동시에 생성되는 동기펄스(VP)에 따라 플래시 유닛(180)의 선 발광도 종료될 수 있다(S14). 플래시 유닛(180)의 선 발광동작과 이미지 센서(120)의 판독동작을 서로 동기시킴으로써 프레임 전체 영역에 대한 판독이 진행되는 동안에 선 발광을 균일하게 지속시킬 수 있고, 롤링 셔터 방식에서도 피사체 주변의 전체영역을 측광하여 본 발광시의 광량을 정확하게 산출할 수 있다. 그리고, 선 발광시에 촬영된 이미지를 분석하여 본 발광시에 요구되는 적정의 광량을 산출해내며(S15), 산출된 광량에 따라 본 발광을 수행하고 플래시 촬영을 수행한다(S16).

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

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 관한 디지털 카메라의 전체적인 구성을 보여주는 블록 구성도이다.

도 2 및 도 3은 서로 다른 실시형태에 따른 플래시 유닛의 전체적인 구성을 개괄적으로 보여주는 블록 구성도들이다.

도 4는 이미지 센서의 글로벌 셔터 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 이미지 센서의 롤링 셔터 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 선 발광을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 본 발명과 대비되는 비교예에서 수행되는 플래시의 발광 타이밍도이다.

도 8은 도 7의 발광 타이밍에 따른 선 발광시에 획득되는 영상 이미지를 보여주는 도면이다.

도 9는 본 발명의 일 실시형태에서 적용되는 플래시의 발광 타이밍도이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시형태에서 적용되는 플래시의 발광 타이밍도이다.

도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 디지털 카메라의 제어방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 광학 유닛 102 : 줌 렌즈

104 : 셔터 106 : 조리개

110 : 포커스 렌즈 120 : 이미지 센서

130 : 아날로그 프론트엔드 회로 140 : DRAM

150 : 디지털 신호 처리기 151 : 클럭 발생부

153 : 수직동기신호 발생부 155 : 수평동기신호 발생부

157 : 플래시 제어부 159 : 광량 산출부

160 : 인코더/디코더 165 : EEPROM

170 : 기록매체 180 : 플래시 유닛

VD : 수직동기신호 HD : 수평동기신호

VP : 수직동기펄스 HP : 수평동기펄스

Claims (18)

1. 피사체에 광을 조사하는 것으로, 본 발광 이전에 선 발광을 수행하는 플래시 유닛;

   상기 선 발광과 본 발광에 수반하여 판독동작을 수행하는 것으로, 다수의 라인들을 따라 배열된 픽셀 어레이를 포함하여 1 화면 분의 영상 프레임을 판독해내는 이미지 센서; 및

   상기 플래시 유닛의 발광동작을 제어하는 것으로, 일 프레임에 대한 판독개시로부터 종료시까지 선 발광을 지속시키는 디지털 신호 처리기;를 포함하고,

   상기 디지털 신호 처리기는 상기 일 프레임 구간동안에 상기 플래시 유닛의 선 발광동작과 상기 이미지 센서의 판독동작을 서로 동기시키는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 이미지 센서는 프레임 단위의 판독을 지시하는 수직동기신호와, 라인 단위의 판독을 지시하는 수평동기신호에 따라 판독동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
4. 제3항에 있어서,

   상기 선 발광동작은 상기 수직동기신호의 동기펄스와 함께 개시되고, 다음번 동기펄스와 함께 종료되는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
5. 제1항에 있어서,

   상기 플래시 유닛은 구동 전원의 연결/차단에 따라 발광시간이 제어되는 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
6. 제5항에 있어서,

   상기 발광 다이오드를 가동하여 선 발광과 본 발광을 모두 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
7. 제1항에 있어서,

   상기 플래시 유닛은 기체방전 구조를 갖춘 제논 플래시와, 구동 전원의 연결/차단에 따라 발광시간이 제어되는 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
8. 제7항에 있어서,

   상기 발광 다이오드를 가동하여 선 발광을 수행하고, 상기 제논 플래시를 가 동하여 본 발광을 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
9. 제1항에 있어서,

   상기 본 발광은 단위 프레임에 대한 판독시간 보다 짧게 유지되는 스폿 발광으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
10. 제1항에 있어서,

    상기 디지털 신호 처리기는 선 발광시 획득된 영상 프레임의 휘도신호를 분석하고, 본 발광시에 필요한 광량을 산출해내는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
11. 피사체에 광을 조사하는 것으로, 본 발광 이전에 선 발광을 수행하는 플래시 유닛;

    다수의 라인들을 따라 배열된 픽셀 어레이를 포함하여 1 화면 분의 영상 프레임을 판독해내고, 프레임 단위의 판독 개시를 지시하는 수직동기신호와 라인 단위의 판독 개시를 지시하는 수평동기신호에 따라 판독동작을 수행하는 이미지 센서; 및

    상기 플래시 유닛의 발광동작을 제어하는 것으로, 상기 수직동기신호의 동기펄스와 함께 선 발광을 개시하고, 다음번 동기펄스와 함께 선 발광을 종료시키는 디지털 신호 처리기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
12. 제11항에 있어서,

    상기 선 발광은 상기 수직동기신호의 동기펄스들 사이에서 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
13. 제11항에 있어서,

    상기 본 발광은 상기 수직동기신호의 동기펄스들 사이보다 짧게 유지되는 스폿 발광으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
14. 제11항에 있어서,

    상기 플래시 유닛은 기체방전 구조를 갖춘 제논 플래시와, 구동 전원의 연결/차단에 따라 발광시간이 제어되는 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
15. 제14항에 있어서,

    상기 발광 다이오드를 가동하여 선 발광을 수행하고, 상기 제논 플래시를 가동하여 본 발광을 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
16. 제11항에 있어서,

    상기 디지털 신호 처리기는 선 발광시 획득된 영상 프레임의 휘도신호를 분 석하고, 본 발광시에 필요한 광량을 산출해내는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
17. 촬영용 광원을 제공하는 플래시 유닛과, 다수의 라인들을 따라 배열된 픽셀 어레이를 포함하여 1 화면 분의 영상 프레임을 판독해내는 이미지 센서를 포함하는 디지털 카메라의 제어방법으로서,

    상기 플래시 유닛을 가동하여 선 발광을 수행하되, 일 프레임에 대한 판독개시로부터 종료시까지 선 발광을 지속시키는 선 발광단계;

    피사체에서 수광된 휘도신호를 분석하여 본 발광시의 광량을 산출하는 측광 단계; 및

    결정된 광량에 따라 본 발광을 수행하는 단계;를 포함하고,

    상기 선 발광단계에서는 프레임 단위의 판독 개시를 지시하는 수직동기신호의 동기펄스와 함께 선 발광을 개시하고, 다음번 동기펄스와 함께 선 발광을 종료시키는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라의 제어방법.
18. 삭제

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