KR101589013B1 - 플래시 발광 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플래시 발광 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플래시 발광 제어 방법은 플래시를 프리 발광시키는 경우, 프리 발광 시간에 이미지 센서의 노출 시간을 동기시킴으로써 롤링 셔터로 동작하는 이미지 센서에서의 프리 발광시 국부적으로 노출되는 문제점을 해결할 수 있다.
플래시, 글로벌 셔터, 롤링 셔터, 프리 발광, 동기

Description

플래시 발광 제어 방법 및 장치{Method and apparatus for controlling flash emission}
본 발명은 플래시의 발광 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 롤링 셔터를 사용하는 이미지 센서, 특히 CMOS 센서에서의 플래시 발광 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
현재 디지털 카메라에는 일반적으로 제논(Xenon) 튜브를 사용한 플래시가 사용된다. 플래시는 이미지 센서가 어두운 환경에서 노출될 때 피사체의 광량을 보정하기 위해 사용된다. 일반적으로 플래시에 의한 발광 보정은 플래시의 발광 시간을 통해 조절된다. 즉, 발광 시간이 긴 경우 피사체는 밝게 촬영되고, 발광 시간이 짧은 경우 피사체는 어둡게 촬영된다. 플래시 발광 시간에 의해 피사체의 밝기가 제어되므로 플래시의 발광 시간을 제어하기 위한 알고리즘이 필요하며, 크게 두 가지 발광 시간 제어 알고리즘을 사용한다.
먼저, 조광 센서를 이용한 조광 방식은 이미지 촬영 시 플래시를 발광 시키고, 동시에 조광 센서를 이용하여 피사체의 밝기를 측정한다. 그리고 플래시 발광에 의해 피사체의 밝기가 미리 설정된 밝기에 도달하는 경우 플래시 발광을 멈춘 다. 플래시가 발광된 시간만큼 피사체가 촬영된다.
다음으로, 미리 플래시를 약한 밝기로 발광시켜 촬영할 플래시의 발광 시간을 계산하는 선발광 방식은 플래시를 약한 밝기로 발광 시켜 피사체의 밝기를 측정하고, 이때 피사체의 밝기 측정하여 피사체를 미리 설정된 밝기로 만들기 위한 플래시 발광 시간을 계산하고, 계산된 발광 시간만큼 플래시를 발광 시키며 이미지를 촬영한다.
한편, CMOS 이미지 센서는 라이브 뷰 모드에서 롤링 셔터(Rolling Shutter) 모드로 동작한다. 여기서, 롤링 셔터는 하나의 프레임에서 각 픽셀이 순차적으로 노출된다. 즉, 각 픽셀간의 노출 시각의 차이가 생긴다. 이미지 센서가 롤링 셔터로 동작하는 경우 피사체나 촬영자가 촬영 중 이동하는 경우, 노출 시각 차이로 인해 피사체의 왜곡이 나타날 수 있다. 이를 롤링 셔터 효과(Rolling Shutter effect)라 한다.
전술한 플래시 발광 시간 제어 알고리즘을 CMOS 이미지 센서에 적용할 경우에는 다음과 같은 문제점이 있다. 조광 방식은 기존의 방식과 동일하게 구현 가능하지만, 조광 센서를 사용하는 경우 조광 센서 가격이 추가되며, 피사체가 국부적으로 포화되는 경우를 보정하기 어려우며, 생산 과정에서 조광 센서를 조정하는 과정이 추가되어야 하는 단점이 있다.
선 발광 방식은 일반적으로 사용되는 방식이지만 CMOS 이미지 센서에서는 롤링 셔터로 인해 선 발광 했을 때, 국부적으로 노출되는 문제점이 발생된다. 즉, 선 발광 시에 국부적으로 이미지의 밝기가 측정되는 경우 정상적으로 본 발광 밝기 를 계산할 수 없다. 이는 롤링 셔터로 동작하는 이미지 센서에서 공통으로 발생하는 문제점이다.
본 발명의 상기 종래 방식의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 롤링 셔터로 동작하는 이미지 센서에서도 프리 발광 시 밝기 측정을 정확하게 수행할 수 있는 플래시 발광 제어 방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플래시 발광 제어 방법은 롤링 셔터 모드에서, 상기 플래시를 프리 발광시키는 단계; 프리 발광 시간과 노출시간이 겹치도록, 상기 프리 발광의 시간에 이미지 센서의 노출 시간을 동기시키는 단계; 상기 이미지 센서의 노출에 따라 소정의 피사체를 측광하고, 상기 측광 결과에 따라 상기 플래시의 메인 발광 시간을 계산하는 단계; 및 상기 계산한 발광 시간 동안 상기 플래시가 메인 발광하도록 제어하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 이미지 센서는 CMOS 이미지 센서인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 CMOS 이미지 센서의 노출 시간은 상기 프리 발광의 시간보다 짧은 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 플래시 발광 제어 방법은 라이브 뷰 모드를 실행하는 단계; 및 상기 CMOS 이미지 센서를 롤링 셔터(rolling shutter)로 동작시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 플래시는 제논(Xenon) 플래시인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 계산 단계는, 상기 플래시의 발광 곡선의 역함수를 이용하 여 상기 측광한 이미지의 밝기 편차를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 메인 발광 시간 계산은, 상기 보정한 이미지의 밝기를 기초로 상기 플래시의 메인 발광 시간을 계산하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 계산 단계는 상기 플래시의 발광 곡선의 역함수에 상응하는 밝기 편차를 상기 측광한 이미지의 세로 방향으로 적용하여 보정하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 다른 실시 예에 다른 플래시 발광 제어 장치는 롤링 셔터 모드에서, 상기 플래시를 프리 발광시키는 경우, 프리 발광 시간과 노출 시간이 겹치도록, 상기 프리 발광의 시간에 이미지 센서의 노출 시간을 동기시키는 이미지 센서 제어부; 상기 노출에 따라 소정의 피사체를 측광하도록 제어하는 메인 제어부; 상기 측광 결과에 따라 상기 플래시의 메인 발광 시간을 계산하는 플래시 발광 시간 계산부; 및 상기 계산한 발광 시간 동안 상기 플래시가 메인 발광하도록 제어하는 플래시 제어부를 포함한다.
바람직하게, 상기 이미지 센서는, CMOS 이미지 센서인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 CMOS 이미지 센서의 노출 시간은 상기 프리 발광 시간보다 짧은 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 이미지 센서 제어부는, 상기 CMOS 이미지 센서를 롤링 셔터(rolling shutter)로 동작시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 플래시는, 제논(Xenon) 플래시인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 플래시 발광 제어 장치는, 상기 플래시의 발광 곡선의 역함수를 이용하여 상기 측광한 이미지의 밝기 편차를 보정하는 밝기 편차 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 플래시 발광 시간 계산부는, 상기 보정한 이미지의 밝기를 기초로 상기 플래시의 메인 발광 시간을 계산하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 밝기 편차 보정부는, 상기 플래시의 발광 곡선의 역함수에 상응하는 밝기 편차를 상기 측광한 이미지의 세로 방향으로 적용하여 보정하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상기 방법들을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플래시 발광 제어 방법은 플래시를 프리 발광시키는 경우, 프리 발광 시간에 이미지 센서의 노출 시간을 동기시킴으로써 롤링 셔터로 동작하는 이미지 센서에서의 프리 발광시 국부적으로 노출되는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 롤링 셔터로 동작하는 이미지 센서에서 프리 발광 시, 플래시 특성에 따른 이미지의 밝기 편차를 보정해줌으로써 밝기 측정을 정확하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 수 있다.
또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 촬영 장치(100)의 개략적인 블록도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 관한 디지털 촬영 장치는, 줌렌즈(102), 조리개(104), 포커스 렌즈(106), 구동장치(102a, 104a, 106a), CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)소자(108), 앰프 일체형의 CDS(Correlated Double Sampling)회로(110), A/D변환기(112), 화상 입력 콘트롤러(114), 화상신호 처리부(116), 압축 처리부(120), OSD(On Screen Display)(121), LCD(Liquid Crystal Display)드라이버(122), LCD(124), 타이밍 발생기(126), CPU(Central Processing Unit)(128), 조작부(132), 셔터버튼(133), 메모리(134), VRAM(Video Random Access Memory)(136), 미디어 콘트롤러(138), 기록 미디어(140), 모터 드라이버(142a, 142b, 142c), 플래시(144)를 포함하여 구성된다.
줌렌즈(102)는, 구동장치(102a)에 의해 광축방향으로 전후하여 이동시킴으 로써 초점거리가 연속적으로 변화하는 렌즈로서, 피사체의 크기를 변화하여 촬영한다. 조리개(104)는, 화상을 촬영할 때에, 구동장치(104a)에 의해 CMOS소자(108)에 들어오는 광량의 조절을 행한다. 포커스 렌즈(106)는, 구동장치(106a)에 의해 광축방향으로 전후하여 이동시킴으로써 피사체의 핀트를 조절하는 것이다.
본 실시 예에서는, 줌렌즈(102) 및 포커스 렌즈(106)는 1장만 나타내고 있는데, 줌렌즈(102)의 매수는 2장 이상이어도 되고, 포커스 렌즈(106)의 매수도 2장 이상이어도 된다.
CMOS소자(108)는, 줌렌즈(102), 조리개(104) 및 포커스 렌즈(106)로부터 입사된 광을 전기신호로 변환하기 위한 소자이다. 본 실시 예에서는, 전자셔터에 의해 입사광을 제어하여 전기신호를 추출하는 시간을 조절하고 있는데, 메카셔터를 이용하여 입사광을 제어하여 전기신호를 추출하는 시간을 조절해도 된다. 본 실시 예에서는, 줌렌즈(102), 조리개(104), 포커스 렌즈(106) 및 CCD소자(110)로 촬상부를 구성한다. 또, 촬상부의 세트는 이에 한정되지 않고, 줌렌즈(102)나 조리개(104)를 포함하지 않는 구성이어도 된다.
본 실시 예에서는 CMOS소자(108)를 사용하고 있으며, CDS회로(110)는, CMOS소자(108)로부터 출력된 전기신호의 잡음을 제거하는, 샘플링 회로의 일종인 CDS회로와, 잡음을 제거한 후에 전기신호를 증폭하는 앰프가 일체로 된 회로이다. 본 실시 예에서는 CDS회로와 앰프가 일체로 된 회로를 이용하여 디지털 촬영 장치(100)를 구성하고 있는데, CDS회로와 앰프를 별도의 회로로 구성해도 된다.
A/D변환기(112)는, CMOS소자(108)에서 생성된 전기신호를 디지털신호로 변 환하여, 화상의 RAW 데이터를 생성하는 것이다.
화상 입력 콘트롤러(114)는, A/D변환기에서 생성된 화상의 RAW 데이터의 메모리(134)에의 입력을 제어하는 것이다.
화상신호 처리부(116)는, CMOS소자(108)로부터 출력된 전기신호에 대해, 광량의 게인 보정이나 화이트 밸런스의 조정을 행하는 것이다. 화상 신호 처리부(116)는 촬영한 화상의 노광 데이터를 취득한다. 노광 데이터에는 합초평가값(AF평가값)이나 AE(Auto Exposure;자동노광)평가값이 포함되고 있고, 화상 신호 처리부(116)에서 합초평가값이나 AE평가값의 산출을 행한다.
압축 처리부(120)는, 화상 신호 처리부(116)에서 현상 처리된 영상을 적절한 형식의 화상 데이터로 압축하는 압축처리를 행한다. 화상의 압축형식은 가역형식 또는 비 가역 형식이어도 된다. 적절한 형식의 예로서, JPEG(Joint Photographic Experts Group)형식이나 JPEG 2000형식으로 변환해도 된다.
OSD(121)는, 디지털 촬영 장치(100)의 설정화면을 LCD(124)에 표시시키는 기능이다. LCD(124)는, 촬영조작을 행하기 전의 라이브 뷰 표시나, 촬상장치(100)의 각종 설정화면이나, 촬영한 화상의 표시 등을 행한다. 화상 데이터나 촬상장치(100)의 각종 정보의 LCD(124)에의 표시는, LCD드라이버(122)를 개재하여 행해진다.
타이밍 발생기(126)는, CMOS소자(108)에 타이밍 신호를 입력한다. 타이밍 발생기(126)로부터의 타이밍 신호에 의해 셔터속도가 결정된다. 즉, 타이밍 발생기(126)로부터의 타이밍 신호에 의해 CMOS소자(108)의 구동이 제어되고, CMOS소 자(108)가 구동하는 시간 내에 피사체로부터의 영상 광을 입사함으로써, 화상 데이터의 기초가 되는 전기신호가 생성된다.
CPU(128)는, CMOS소자(108)나 CDS회로(110) 등에 대해 신호계의 명령을 행하거나, 조작부(132)의 조작에 대한 조작계의 명령을 행하거나 한다. 본 실시 예에서는 CPU를 하나만 포함하고 있는데, 신호계의 명령과 조작계의 명령을 별도의 CPU에서 행하도록 해도 된다.
조작부(132)는, 촬상장치(100)의 조작을 행하거나, 촬영시의 각종의 설정을 행하거나 하기 위한 부재가 배치되어 있다. 조작부(132)에 배치되는 부재에는, 전원버튼, 촬영모드나 촬영 드라이브 모드의 선택 및 소프트 포커스 효과의 설정을 행하는 십자키 및 선택버튼 등이 배치된다. 셔터버튼(133)은, 촬영조작을 행하기 위한 것으로, 반누름 상태에서 피사체를 합초하고, 완전누름 상태에서 피사체의 촬상을 행한다.
메모리(134)는, 화상 기억부의 일례로서, 촬영한 화상이나 화상 합성부(118)에서 합성한 화상을 일시적으로 기억하는 것이다. 메모리(134)는, 복수의 화상을 기억할 수 있을 만큼의 기억 용량을 가진다. 메모리(134)에의 화상의 판독 기입은 화상 입력 콘트롤러(114)에 의해 제어된다.
VRAM(136)은, LCD(124)에 표시하는 내용을 유지하는 것으로, LCD(124)의 해상도나 최대 발색수는 VRAM(136)의 용량에 의존한다.
기록 미디어(140)는, 화상 기록부의 일례로서, 촬영한 화상을 기록하는 것이다. 기록 미디어(140)에의 입출력은, 미디어 콘트롤러(138)에 의해 제어된다. 기록 미디어(140)에는, 플래시 메모리에 데이터를 기록하는 카드형의 기억장치인 메모리 카드를 사용할 수 있다.
모터 드라이버(142a, 142b, 142c)는 줌렌즈(102), 조리개(104) 및 포커스 렌즈(106)를 동작시키는 구동장치(102a, 104a, 106a)의 제어를 행한다. 모터 드라이버(142a, 142b, 142c)를 개재하여 줌렌즈(102), 조리개(104) 및 포커스 렌즈(106)를 동작시킴으로써, 피사체의 크기나 광량, 핀트의 조절을 행한다.
플래시(144)는, 야간의 옥외나 어두운 장소에서의 촬영시에 피사체를 밝게 비추기 위한 것이다. 플래시 촬영을 할 때에, CPU(128)로부터 발광명령이 플래시 장치(144)로 행해지고, CPU(128)로부터의 발광명령에 따라 플래시(144)를 발광시켜, 플래시(144)가 발광한 광에 따라 피사체를 밝게 비춘다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에서, 플래시(144)는 CPU(128)의 발광 명령에 따라 메인 발광의 발광량 또는 메인 발광 시간을 계산하기 위해, 촬영하고자 하는 피사체를 측광할 수 있는 프리 발광 또는 약 발광을 한다. 여기서, 플래시(144)는 제논(Zenon) 플래시를 사용하는데, 제논 플래시는 발광 시간이 짧지만 광량이 LED에 비해 뛰어나기 때문에 디지털 카메라 등에 주로 사용된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 플래시 발광 제어 기능을 수행하는 디지털 촬영 장치(200)의 개략적인 블록도이다.
도 2를 참조하면, CMOS 이미지 센서(108), CPU(128) 및 플래시(144)가 도시되어 있다.
CMOS 이미지 센서(108)는 롤링 셔터와 글로벌 셔터로 동작 가능하다. 여기 서, 롤링 셔터의 동작 원리는 하나의 프레임에서 각 픽셀이 순차적으로 노출된다. 따라서, 각 픽셀간 노출 시각 차이가 있다. 반면 글로벌 셔터는 하나의 프레임에서 모든 픽셀이 동시에 노출된다. 따라서, 각각의 픽셀간 노출 시각 차이가 없다.
전술한 CMOS 이미지 센서(108)의 노출 동작 모드, 롤링 셔터 모드와 글로벌 셔터 모드의 특징은 다음과 같다. 롤링 셔터 모드는 빠른 이미지 출력이 가능하며, 일반적으로 라이브 뷰 모드에서 사용되며 화상 촬영 모드에도 사용이 가능하다. 또한, 기계적 셔터(Mechanical Shutter) 없이도 동작 가능하며 노출 시간이 전자 셔터(e-shutter)만으로 제어된다. 반면, 글로벌 셔터 모드는 빠른 이미지 출력이 불가능하고, 일반적으로 화상 촬영에 사용되며 기계적 셔터없이 동작이 불가능 하며, 노출 시간은 전자 셔터와 기계적 셔터의 복합으로 제어된다.
CMOS 이미지 센서(108)가 롤링 셔터 모드로 동작하는 경우 노출 제어 알고리즘은 다음과 같다. 노출 시간은 노출 시간을 제어하기 위한 레지스터를 제어함으로써 제어된다. 즉 레지스터 설정 시간이 길어 지는 경우 노출이 길어지고, 레지스터 설정 시간이 짧아지는 경우 노출이 짧아진다. 반면, CMOS 이미지 센서가 글로벌 셔터 모드로 동작하는 경우 노출 제어 알고리즘은 노출을 위한 레지스터 설정 시간과 기계적 셔터가 닫히기 전까지의 시간이 된다.
플래시(144)는 촬영하고자 하는 피사체의 노출 제어를 위해 프리 발광 및 메인 발광을 수행한다. 여기서, 프리 발광은 플래시를 약한 밝기로 발광 시켜 피사체의 밝기를 측정하기 위한 것이고, 메인 발광은 프리 발광시 피사체의 밝기 측정하여 피사체를 미리 설정된 밝기로 만들기 위한 것이다. 메인 발광은 플래시 발광 시간을 계산하고, 계산된 발광 시간만큼 플래시를 발광시키는 것을 의미한다. 본 발명의 바람직한 실시 예에서는, 플래시(144)만을 도시하였지만, 플래시(144)를 발광시키기 위한 구성, 충전부, 승압부, 충전 검출부 등을 포함하여 구성할 수 있음은 물론이다.
CPU(128)는 프리 발광 방식에 의해 플래시를 프리 발광시키고, 프리 발광의 시간에 CMOS 이미지 센서(108)의 노출 시간을 동기시킨다. 그리고, CMOS 이미지 센서(108)의 노출에 따라 피사체를 측광하고, 측광 결과에 따라 플래시(144)의 메인 발광 시간을 계산하여 메인 발광하도록 제어한다.
도 4는 종래 기술에 따른 플래시 발광 기능을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4를 참조하면, VD 주기, HD 주기, 플래시 온/오프, 디지털 촬영 장치의 동작 상태가 도시되어 있다. 여기서, VD 신호는 수직 동기화 신호로서 이미지의 한 프레임이 노출되는 주기를 나타낸다. 디지털 촬영 장치가 라이브 뷰 동작을 하다가, 플래시의 프리 발광 구간(400)에서, 플래시는 1 VD 동안 발광 할 수 없기 때문에, 전술한 롤링 셔터 효과로 인해 라이브 뷰 이미지의 한 프레임 전체가 노출되지 않고 일부분 만이 노출된다. 라이브 뷰 이미지는 일반적으로 이미지 센서가 롤링 셔터 모드에서 동작하여 노출을 수행하기 때문에, 프리 발광시에 픽셀 전체가 노출되지 않고 순차적으로 노출된다. 특히, 발광 시간이 짧은 제논 플래시의 경우에는 이미지 부분 노출 현상이 더 심하게 발생한다.
하지만, 메인 발광 구간(410)에서, 이미지 캡쳐 동작시에는 롤링 셔터 효과가 나타나지 않는 글로벌 셔터(Global Shutter) 모드로 동작하기 때문에 1VD 보다 짧게 발광 하더라도 1 프레임 전체에 발광 효과가 나타난다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 CPU(128) 또는 플래시 발광 제어 장치는 CPU(128)는 프리 발광 방식에 의해 플래시를 프리 발광시키고, 프리 발광의 시간에 CMOS 이미지 센서(108)의 노출 시간을 동기시킴으로써, 짧은 프리 발광 주기에 따른 이미지 부분 노출 현상을 없앤다. 이는 도 5 및 6을 참조하여 설명한다.
도 5 및 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플래시 발광 제어 장치의 기능을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5에 도시된 것처럼, 프리 발광의 시간 또는 주기에 VD 신호 주기, 즉 1 프레임 주기를 동기시킨다. 따라서, 측광한 이미지에 부분 노출 현상을 없앨 수 있다. 또한, 이미지 센서, 특히 CMOS 이미지 센서는 1000fps 이상의 고속 프레임 속도로 출력이 가능하다. 일반적으로 상용하는 CMOS 이미지 센서는 1200fps가 가능하며 추후 더 빠른 속도의 출력이 가능하다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 프리 발광 시에 프레임 속도를 증가시켜 롤링 셔터에 의한 국부 노출 현상을 제거한다.
도 6에 도시된 것처럼, 플래시, 예를 들면 제논 플래시는 짧은 시간 동안 지속적으로 발광이 가능하다. 이때, 제논 플래시의 발광 시간에 따라, VD 주기보다 빠르게 노출 시간을 동시킨다. 따라서, 발광 시간이 VD 주기에 동기된다면, 1000fps의 프레임 속도일 때 제논 플래시의 발광 시간은 1000us가 되지만, 노출 시간을 VD 주기보다 짧게 설정하면, 제논 플래시가 더 짧은 시간동안 프리 발광하더 라도 프레임 일 부분만이 노출되는 것을 피할 수 있다.
또한, 선택적으로, 노출 시간이 짧아지는 경우, 측광 이미지가 어두워질 때 ISO 게인 또는 디지털 게인 보정을 통해 측광 이미지의 밝기를 보상해 줄 수도 있다.
CPU(128) 또는 플래시 발광 제어 장치에 대한 구체적인 구성은 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하면, CPU(128)는 메인 제어부(300), 이미지 센서 제어부(301), 플래시 제어부(302), 플래시 발광 시간 계산부(303) 및 밝기 편차 보정부(304)를 포함한다. 여기서, CPU(128)는 특허청구범위에 사용된 플래시 발광 제어 장치와 동일한 의미로 이해되어야 한다.
CPU(128)는 디지털 촬영 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 또한, CPU(128)는 본 발명의 바람직한 실시 예들에서, 플래시(144) 발광을 제어한다.
CPU(128)는 메인 제어부(300), 이미지 센서 제어부(301), 플래시 제어부(302) 및 플래시 발광 시간 계산부(303)를 포함한다.
메인 제어부(300)는 CPU(128)의 각각의 구성들 및 디지털 촬영 장치의 전반적인 제어를 담당한다. 또한, 선 발광 방식이 따라, 예를 들면 사용자에 의해 플래시 촬영 모드가 선택된 경우, 플래시 제어부(302)를 통해 플래시(144)를 프리 발광시킨다. 이 경우, 이미지 센서 제어부(301)는 이미지 센서의 노출 시간을 프리 발광 시간 또는 프리 발광 주기에 동기시킨다. 따라서, 짧은 시간 동안 플래시가 발광하더라도 롤링 셔터 효과와 같은 이미지의 국부적인 노출 현상을 제거할 수 있 다.
메인 제어부(300)는 이미지 센서(108)가 노출되는 경우, 피사체를 측광하도록 제어한다. 플래시 발광 시간 계산부(303)는 측광 결과에 따라 플래시(144)의 메인 발광 시간을 계산한다. 일반적으로 플래시 발광 시간 계산은 주변 조도와 피사체의 밝기를 측정한 측광 결과에 따라 원하는 피사체의 밝기를 계산하고, 현재 주변 조도에서 추가되어야 할 플래시 양을 추정하여 발광 시간을 계산한다. 또한, 선발광 방식에 따라 다양한 플래시 발광 시간 계산 방법을 사용할 수 있음은 물론이다.
플래시 제어부(302)는 플래시 발광 시간 계산부(303)가 계산한 발광 시간 동안 플래시(144)가 발광하도록 제어한다.
밝기 편차 보정부(304)는 플래시의 발광 곡선의 역함수를 이용하여 상기 측광한 이미지의 밝기 편차를 보정한다. 밝기 편차 보정부(304)는 플래시를 프리 발광시켜 피사체를 측광하는데, 플래시 특성, 즉 발광 시간대비 발광량 곡선이 일정하지 않아서 발생하는 측광 이미지의 밝기 편차를 보정함으로써 메인 발광 시간 계산의 정확도를 높인다.
도 7a 내지 7d는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 밝기 편차 보정을 설명하기 위한 도면이다.
일반적으로 플래시, 특히 제논 플래시의 발광 시간 대비 노출 곡선은 일정하지 않고, 도 7a와 같은 곡선의 형태를 가진다. 이렇게 일정하지 않은 플래시 발광이 롤링 셔터로 노출한 이미지에 적용된다면, 결과 이미지의 부분 별로 밝기의 차 이가 발생하게 된다. 도 7b에는 이상적인 노출 곡선과 실제 노출 곡선에 따른 발광 시간 대비 이미지 밝기 곡선이 도시되어 있다. 특히, 플래시 특성에 따른 이미지 밝기 편차는 플래시의 발광이 일괄적으로 적용되지 않은 것과는 다르게, 이미지 전체에 플래시가 적용되었지만, 밝기의 차이가 나는 경우이다. 따라서, 적절한 메인 발광량 계산을 위해서는 이러한 부분적인 밝기 차이가 나지 않는 균일하게 노출된 이미지가 필요하다.
도 7c에는 발광 시간 대비 발광 량을 나타내는 발광 곡선과, 발광 곡선의 역함수인 보정 곡선이 도시되어 있다. 여기서, 발광 곡선은 이미 알고 있는 것으로 가정하고, 이 발광 곡선의 역함수, 즉 보정 곡선을 이용하여 이미지의 밝기 편차를 보정할 수 있다.
도 7d에 도시된 것처럼, 플래시 발광 곡선은 발광 시간 또는 이미지의 세로 방향으로 진행할수록 밝기가 어두워진다. 따라서, 상기 발광 곡선의 역함수인 보정 곡선은 발광 시간 또는 이미지의 세로 방향으로 진행할수록 이미지의 밝기를 밝게 보정해줌으로써 이미지 편차를 보정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플래시 발광 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 단계 800 및 802에서, 라이브 뷰 모드를 실행하고, 이미지 센서를 롤링 셔터 모드로 동작시켜 노출을 수행한다. 단계 804에서, 플래시를 프리 발광시킨다.
단계 806에서, 프리 발광 시간 또는 주기에 이미지 센서의 노출 시간을 동기 시킨다. 여기서, 노출 시간은 노출 시간을 제어하기 위한 레지스터를 제어함으로써 제어된다. 즉 레지스터 설정 시간이 짧게하여 노출을 짧게한다. 바람직하게, 노출 시간은 플래시 발광 시간보다 짧게 한다.
단계 808에서, 프리 발광에 의해 피사체를 측광하고, 단계 810에서, 측광한 이미지의 밝기 편차를 보정한다. 단계 812에서, 보정한 측광 이미지의 밝기를 기초로 플래시의 메인 발광 시간을 계산한다. 프리 발광에 따른 메인 발광 시간 제어 알고리즘은 종래 기술에서 사용되는 발광 시간 제어 알고리즘을 사용하여 메인 발광 시간을 계산한다. 그리고, 단계 814에서, 계산한 메인 발광 시간 동안 플래시를 메인 발광시키고 이미지를 촬영한다.
전술한 실시 예들은 본 발명이 적용될 수 있는 디지털 촬영장치의 일 예로서 디지털 카메라를 중심으로 기술하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 당업자라면 본 발명이 카메라 기능이 부가된 카메라폰, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player)에도 적용될 수 있음을 이해할 것이다.
한편, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있 는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 촬영 장치(100)의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플래시 발광 제어 장치를 포함하는 디지털 촬영 장치(200)의 개략적인 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 플래시 발광 제어 장치(128)의 개략적인 블록도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 플래시 발광 기능을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5 및 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플래시 발광 제어 장치의 기능을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 7a 내지 7d는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 밝기 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플래시 발광 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100,200: 디지털 촬영 장치 108: CMOS 이미지 센서
128: CPU 144: 플래시
300: 메인 제어부 301: 이미지 센서 제어부
302: 플래시 제어부 303: 플래시 발광 시간 제어부

Claims (17)

  1. 플래시 발광 제어 방법에 있어서,
    롤링 셔터 모드에서, 상기 플래시를 프리 발광시키는 단계;
    프리 발광 시간과 노출시간이 겹치도록, 상기 프리 발광의 시간에 이미지 센서의 노출 시간을 동기시키는 단계;
    상기 이미지 센서의 노출에 따라 소정의 피사체를 측광하고, 상기 측광 결과에 따라 상기 플래시의 메인 발광 시간을 계산하는 단계; 및
    상기 계산한 발광 시간 동안 상기 플래시가 메인 발광하도록 제어하는 단계를 포함하는 플래시 발광 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는,
    CMOS 이미지 센서인 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 CMOS 이미지 센서의 노출 시간은 상기 프리 발광의 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    라이브 뷰 모드를 실행하는 단계; 및
    상기 CMOS 이미지 센서를 롤링 셔터(rolling shutter)로 동작시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플래시는,
    제논(Xenon) 플래시인 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 계산 단계는,
    상기 플래시의 발광 곡선의 역함수를 이용하여 상기 측광한 이미지의 밝기 편차를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 메인 발광 시간 계산은,
    상기 보정한 이미지의 밝기를 기초로 상기 플래시의 메인 발광 시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 계산 단계는,
    상기 플래시의 발광 곡선의 역함수에 상응하는 밝기 편차를 상기 측광한 이미지의 세로 방향으로 적용하여 보정하는 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체.
  10. 플래시 발광 제어 장치에 있어서,
    롤링 셔터 모드에서, 상기 플래시를 프리 발광시키는 경우, 프리 발광 시간과 노출 시간이 겹치도록, 상기 프리 발광의 시간에 이미지 센서의 노출 시간을 동기시키는 이미지 센서 제어부;
    상기 노출에 따라 소정의 피사체를 측광하도록 제어하는 메인 제어부;
    상기 측광 결과에 따라 상기 플래시의 메인 발광 시간을 계산하는 플래시 발광 시간 계산부; 및
    상기 계산한 발광 시간 동안 상기 플래시가 메인 발광하도록 제어하는 플래시 제어부를 포함하는 플래시 발광 제어 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는,
    CMOS 이미지 센서인 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 CMOS 이미지 센서의 노출 시간은 상기 프리 발광 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 이미지 센서 제어부는,
    상기 CMOS 이미지 센서를 롤링 셔터(rolling shutter)로 동작시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 플래시는,
    제논(Xenon) 플래시인 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 플래시 발광 제어 장치는,
    상기 플래시의 발광 곡선의 역함수를 이용하여 상기 측광한 이미지의 밝기 편차를 보정하는 밝기 편차 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 플래시 발광 시간 계산부는,
    상기 보정한 이미지의 밝기를 기초로 상기 플래시의 메인 발광 시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 밝기 편차 보정부는,
    상기 플래시의 발광 곡선의 역함수에 상응하는 밝기 편차를 상기 측광한 이미지의 세로 방향으로 적용하여 보정하는 것을 특징으로 하는 플래시 발광 제어 장치.
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