KR101750050B1 - 촬상 장치 및 촬상 방법 - Google Patents
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Abstract
촬상소자에 축적된 전하를 소출하는 시간을 조정하여 다이나믹 레인지가 넓은 촬영을 한다. 촬상 장치(10)는, 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소를 가지는 촬상소자를 포함하고, 촬상소자를 노광하여 피사체를 촬상하는 촬상 장치로서, 피사체의 촬상 상태를 검출하는 검출부(202); 촬상소자를 차광하도록 주행하는 막체의 동작을 제어하는 동작 제어부(206); 막체의 주행에 선행하여, 촬상소자에 축적된 전하를 소출함으로써 촬상소자의 노광 개시 주사를 제어하는 주사 제어부(204);를 포함하고, 주사 제어부(204)는, 피사체의 촬상 상태에 따라 촬상소자에 축적된 전하를 소출하기 위한 소출 시간을 조정한다.
Description
본 발명은 촬상 장치 및 촬상 방법에 관한 것으로, 특히, 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소를 가지는 촬상소자를 구비하는 촬상 장치 및 촬상 방법에 관한 것이다.
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 형의 촬상소자를 탑재한 촬상 장치에 있어서, 셔터 동작의 선막(先幕)을 전자 셔터로 수행하고, 후막(後幕)을 메카니컬 셔터로 수행하는 것이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 또한, 전자 셔터와 메카니컬 셔터를 조합하는 방식에 있어서, 영역 또는 라인마다 전하 축적을 개시하는 타이밍을 변경하여 렌즈의 종류나 조리개 값, 셔터 속도의 차이로 발생하는 노광 얼룩을 방지하는 기술도 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 및 3).
특허문헌 2 및 3에서는, 종래의 메카니컬한 선막을 전자적인 리셋 기능으로 치환함으로써 생기는 화질적인 결함을 보정하는 것을 목적으로 하고 있다. 따라서, 선막이 되는 전자 셔터의 동작 타이밍은, 후막이 되는 메카니컬 셔터의 후막과 거의 같은 특성을 가지도록 설정된다. 또한, 렌즈의 종류나 조리개 값 등 셔터의 특성을 변화시키는 요인에 대해, 보정 파라미터를 포함하여 동작 타이밍이 설정된다.
<선행기술문헌>
특허문헌 1: 일본특허공개 평11-41523호 공보
특허문헌 2: 일본특허공개 2007-159061호 공보
특허문헌 3: 일본특허공개 2007-53742호 공보
그런데, 일반적으로 촬상소자의 다이나믹 레인지는 아직 낮아, 어두운 곳에서 밝은 곳까지를 하나의 화상으로 재현할 수 없는 경우가 많다. 예를 들면, 밝은 푸른 하늘을 배경으로 인물을 촬영하고자 한 경우, 인물에 노출을 맞추면 하늘은 포화되어, 이른바 흰색 날림을 일으켜 푸른 하늘을 재현할 수 없다. 한편, 푸른 하늘에 노출을 맞추면 인물이 노광 부족으로 검게 되어 버리는 경우가 있었다.
상기한 전자 셔터는, 촬상소자에 축적된 전하를 소거함으로써 촬상소자의 노광을 개시하는 셔터의 선막으로서 기능을 수행하는데, 전하를 소거하는 시간이 부족한 경우에는, 잔류 전하가 발생하여 잔상 현상이 생긴다. 통상은, 잔상 현상이 생기지 않도록 전하를 완전히 소거하는 데에 필요 충분한 소거 시간이 설정되어 있다. 그러나, 잔류 전하를 일부러 발생시킴으로써 장시간 노광한 것과 같은 효과를 얻을 수 있기 때문에, 영역마다 또는 라인마다 전하를 소거하는 시간을 조정하여 다이나믹 레인지가 넓은 양호한 화상을 얻는 것이 요구되고 있다.
그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 전자 셔터와 메카니컬 셔터를 병용하는 구성에 있어서, 촬상소자에 축적된 전하를 소거하는 시간을 조정하여 다이나믹 레인지가 넓은 촬영을 하는 것이 가능한 신규이면서 개량된 촬상 장치 및 촬상 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 관점에 의하면, 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소를 가지는 촬상소자를 포함하고, 촬상소자를 노광하여 피사체를 촬상하는 촬상 장치로서, 피사체의 촬상 상태를 검출하는 검출부; 촬상소자를 차광하도록 주행하는 막체의 동작을 제어하는 동작 제어부; 막체의 주행에 선행하여, 촬상소자에 축적된 전하를 소거함으로써 촬상소자의 노광 개시 주사를 제어하는 주사 제어부;를 포함하고, 주사 제어부는, 피사체의 촬상 상태에 따라 촬상소자에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 시간을 조정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치가 제공된다.
이러한 구성에 의하면, 피사체의 촬상 상태를 검출하고, 이 촬상 상태에 따라 촬상소자에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 시간을 조정하여 촬상소자에 축적된 전하를 소거하여 촬상소자의 노광이 개시된 후, 막체가 촬상소자를 차광하도록 주행한다. 이에 의해, 촬상 상태에 따라 촬상소자의 노광 시간을 조정하여 다이나믹 레인지가 넓은 촬영을 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 주사 제어부는, 촬상소자의 노광 개시 주사를, 주사 패턴에 기초하여 리셋 신호를 각 화소에 부여함으로써 촬상소자의 노광을 개시하는 셔터의 선막(이후, 전자 선막 셔터라고도 칭함.)으로 기능하도록 하고, 동작 제어부는 촬상소자를 차광하는 막체를 셔터의 후막(이후, 메카 후막 셔터라고도 칭함.)으로서 기능시킨다. 이에 의해, 선막으로서의 전자 셔터와 후막으로서의 메카니컬 셔터를 병용하고, 선막이 되는 전자 셔터의 타이밍을 제어하여 노광 시간을 조정할 수 있다.
또한, 검출부는, 피사체의 촬상 상태가 화상을 재현할 때에 적절한 다이나믹 레인지의 범위 내가 되는지 여부를 검출하고, 주사 제어부는, 검출부에 의해 피사체의 촬상 상태가 적절한 다이나믹 레인지 밖이라고 검출된 경우에, 촬상소자에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 시간을 조정해도 된다. 이에 의해, 촬상 상태가 다이나믹 레인지 밖, 즉 흰색 날림이나 흑색 번짐으로 화상을 재현할 수 없는 경우에 노광 시간을 조정할 수 있다.
또한, 주사 제어부는, 막체의 주행 커브에 대응하도록 촬상소자에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 펄스를 발생시키고, 피사체의 촬상 상태에 따라 소거 펄스의 펄스 폭을 조정한다. 이에 의해, 소거 펄스를 막체의 주행 커브에 대응시켜 전자 선막의 주사 개시 속도를 제어함과 동시에, 소거 펄스의 펄스 폭을 촬상 상태에 따라 가변으로 함으로써 촬상소자의 노광 시간을 조정할 수 있다.
또한, 주사 제어부는, 촬상소자의 라인마다 소거 펄스의 펄스 폭을 조정해도 된다. 또한, 주사 제어부는, 촬상소자의 영역마다 소거 펄스의 펄스 폭을 조정해도 된다. 이에 의해, 라인마다 또는 영역마다 촬상소자의 노광 시간을 조정할 수 있다.
또한, 주사 제어부는, 피사체의 휘도 정보에 따라 소거 시간을 조정해도 된다. 또, 주사 제어부는, 피사체의 휘도가 미리 설정된 기준치보다 낮은 경우에, 소거 시간을 미리 설정된 소거 시간보다 짧게 하는 것이 바람직하다. 또, 주사 제어부는, 피사체의 휘도가 미리 설정된 기준치보다 낮은 경우에, 피사체의 휘도에 따라 단계적으로 소거 시간을 짧게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 피사체의 휘도 정보에 따라 촬상소자의 노광 시간을 조정할 수 있다.
또한, 주사 제어부는, 촬상소자의 각 화소의 독출 주사를 제어하고, 주사 제어부에 의한 촬상소자의 수평방향의 화소의 독출에 동기시켜 미리 설정된 영역마다 게인을 조정하는 게인 조정부를 포함해도 된다. 이에 의해, 수평방향의 게인을 조정할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소를 가지는 촬상소자를 노광하여 피사체를 촬상하는 촬상 방법으로서, 피사체의 촬상 상태를 검출하는 단계; 피사체의 촬상 상태에 따라, 촬상소자에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 시간을 조정하여 촬상소자의 노광을 개시시키는 단계; 촬상소자의 노광 개시 후에 촬상소자를 차광하도록 주행하는 막체를 동작시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법이 제공된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 촬상소자에 축적된 전하를 소거하는 시간을 조정하여 다이나믹 레인지가 넓은 촬영을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화질 개선의 구체적 예에 대해 설명하는 설명도이다.
도 2는 도 1의 실시 예의 개요를 설명하는 설명도이다.
도 3은 도 1의 실시 예에 따른 촬상 장치의 기능 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 도 1의 실시 예에 따른 CPU의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 도 1의 실시 예에 따른 촬상 신의 검출에 대해 설명하는 설명도이다.
도 6은 도 1의 실시 예에 따른 촬상 신의 검출에 대해 설명하는 설명도이다.
도 7은 도 1의 실시 예에 따른 촬상 신과 전하 소거 펄스의 펄스 폭의 관계에 대해 설명하는 설명도이다.
도 8은 도 1의 실시 예에 따른 촬상 신과 전하 소거 펄스의 펄스 폭의 관계에 대해 설명하는 설명도이다.
도 9는 도 1의 실시 예에 따른 게인 및 셔터의 조정에 대해 설명하는 설명도이다.
도 10a는 도 1의 실시 예에 따른 촬상 장치의 동작의 상세를 도시하는 흐름도이다.
도 10b은 도 1의 실시 예에 따른 촬상 장치의 동작의 상세를 도시하는 흐름도이다.
도 2는 도 1의 실시 예의 개요를 설명하는 설명도이다.
도 3은 도 1의 실시 예에 따른 촬상 장치의 기능 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 도 1의 실시 예에 따른 CPU의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 도 1의 실시 예에 따른 촬상 신의 검출에 대해 설명하는 설명도이다.
도 6은 도 1의 실시 예에 따른 촬상 신의 검출에 대해 설명하는 설명도이다.
도 7은 도 1의 실시 예에 따른 촬상 신과 전하 소거 펄스의 펄스 폭의 관계에 대해 설명하는 설명도이다.
도 8은 도 1의 실시 예에 따른 촬상 신과 전하 소거 펄스의 펄스 폭의 관계에 대해 설명하는 설명도이다.
도 9는 도 1의 실시 예에 따른 게인 및 셔터의 조정에 대해 설명하는 설명도이다.
도 10a는 도 1의 실시 예에 따른 촬상 장치의 동작의 상세를 도시하는 흐름도이다.
도 10b은 도 1의 실시 예에 따른 촬상 장치의 동작의 상세를 도시하는 흐름도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 예에 대해 상세하게 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
또한, 이하에 나타내는 순서에 따라 해당 「발명을 실시하기 위한 최선의 형태」를 설명한다.
〔1〕본 실시 예의 목적
〔2〕촬상 장치의 개요
〔3〕촬상 장치의 기능 구성
〔4〕촬상 장치의 동작의 상세(詳細)
〔1〕본 실시 예의 목적
우선, 본 실시형태의 목적에 대해 설명한다. CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 형의 촬상소자를 탑재한 촬상 장치에 있어서, 셔터 동작의 선막을 전자 셔터로 수행하고, 후막을 메카니컬 셔터로 수행하는 것이 개시되어 있다. 또한, 전자 셔터와 메카니컬 셔터를 조합하는 방식에 있어서, 영역 또는 라인마다 전하 축적을 개시하는 타이밍을 변경하여 렌즈의 종류나 조리개 값, 셔터 속도의 차이로 발생하는 노광 얼룩을 방지하는 기술도 개시되어 있다.
상기 기술에서는, 종래의 메카니컬한 선막을 전자적인 리셋 기능으로 치환함으로써 생기는 화질적인 결함을 보정하는 것을 목적으로 하고 있다. 따라서, 선막이 되는 전자 셔터의 동작 타이밍은, 후막이 되는 메카니컬 셔터의 후막과 거의 같은 특성을 가지도록 설정된다. 또한, 렌즈의 종류나 조리개 값 등 셔터의 특성을 변화시키는 요인에 대해, 보정 파라미터를 포함하여 동작 타이밍이 설정된다.
그런데, 일반적으로 촬상소자의 다이나믹 레인지는 아직 낮아, 어두운 곳에서 밝은 곳까지를 하나의 화상으로 재현할 수 없는 경우가 많다. 예를 들면, 밝은 푸른 하늘을 배경으로 인물을 촬영하고자 한 경우, 인물에 노출을 맞추면 하늘은 포화되어, 이른바 흰색 날림을 일으켜 푸른 하늘을 재현할 수 없다. 한편, 푸른 하늘에 노출을 맞추면 인물이 노광 부족으로 검게 되어 버리는 경우가 있었다.
상기한 전자 셔터는, 촬상소자에 축적된 전하를 소거함으로써 촬상소자의 노광을 개시하는 셔터의 선막으로서 기능을 수행하는데, 전하를 소거하는 시간이 부족한 경우에는, 잔류 전하가 발생하여 잔상 현상이 생긴다. 통상은, 잔상 현상이 생기지 않도록 전하를 완전히 소거하는 데에 필요 충분한 소거 시간이 설정되어 있다. 그러나, 잔류 전하를 일부러 발생시킴으로써 장시간 노광한 것과 같은 효과를 얻을 수 있기 때문에, 영역마다 또는 라인마다 전하를 소거하는 시간을 조정하여 다이나믹 레인지가 넓은 양호한 화상을 얻는 것이 요구되고 있다.
그래서, 상기와 같은 사정을 하나의 착안점으로 하여, 본 발명의 실시 예에 따른 촬상 장치가 창작되는 데에 이르렀다. 본 실시 예에 따른 촬상 장치(10)에 의하면, 전자 셔터와 메카니컬 셔터를 병용하는 구성에 있어서, 촬상소자에 축적된 전하를 소거하는 시간을 조정하여 다이나믹 레인지가 넓은 촬영을 하는 것이 가능하게 된다.
〔2〕촬상 장치의 개요
다음으로, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시 예에 따른 촬상 장치(10)의 개요에 대해 설명한다. 우선, 도 1을 참조하여, 본 실시 예에 따른 촬상 장치(10)에 의한 화질 개선에 대해 설명한다. 도 1은, 촬상 장치(10)에 의한 화질 개선의 구체적 예에 대해 설명하는 설명도이다. 도 1의 화상 예 51~53은, 태양이나 산, 참억새 등을 포함하는 풍경을 촬영한 화상이다. 화상 예 51은, 화상 하부에 노출을 맞추어 촬영한 화상이다. 화상 예 51에서는, 화상 하부의 참억새 등은 잘 촬영되어 있지만, 상부의 태양 주변은 이른바 흰색 날림을 일으키고 있다. 또한, 화상 예 52는, 화상 상부의 태양에 노출을 맞추어 촬영한 화상이다. 화상 예 52에서는, 화상 상부의 태양은 잘 촬영되어 있지만, 화상 하부의 참억새 등은 노광 부족으로 검게 되어 버렸다.
화상 예 53은, 촬상 장치(10)에 의해 노출이 조정되어 촬영된 화상이다. 화상 예 53에서는, 태양 주변이 화상 예 51만큼 희지 않고, 화상 하부가 화상 예 52만큼 검게 되지 않으며, 태양도 산도 참억새도 잘 촬영되어 있는 화상이 되어 있다. 상기한 바와 같이, 촬상 장치(10)는 전자 셔터와 메카니컬 셔터를 병용하고 있다. 촬상 장치(10)는, 선막이 되는 전자 셔터(전자 선막 셔터)에 의해 노광을 개시할 때에, 촬상소자에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 시간을 조정하여 영역마다 또는 라인마다 노광 시간을 조정할 수 있다.
상기한 바와 같이, 촬상소자에 축적된 전하를 전부 소거하기 위한 시간이 부족한 경우에는 잔류 전하가 발생하고, 그 결과, 잔상 현상이 생긴다. 예를 들면, 화상의 어두운 부분에 대해 의도적으로 잔류 전하를 남기도록 전하를 소거하는 시간을 설정함으로써, 화상의 어두운 부분에 장시간 노광한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 구체적으로, 촬상 장치(10)는, 촬상 화면을 영역마다 분할하고, 영역마다의 밝기의 분포를 검출하여 촬상 신의 분석을 수행한다. 그리고, 영역마다의 측광값을 기초로 전자 선막 셔터의 전하 소거 시간을 변경하여, 화면 내에서의 노광 시간을 촬영 신에 맞추어 조정할 수 있다.
예를 들면, 화상 예 53에서는, 상부와 하부에서 밝기가 다르다. 즉, 상부는 밝고, 하부가 어두운 화상이다. 그래서, 촬상 장치(10)는, 화면의 상부에서는 축적된 전하가 전부 소거되도록 소거 시간을 설정하고, 화면의 하부에서는 전하 소거 시간을 짧게 설정하여 일부러 잔류 전하를 남겨 노광 시간이 길어지도록 한다.
예를 들면, 화면 내의 밝기(휘도)가 128보다 큰 경우에는, 전하가 전부 소거되는 소거 시간을 설정하고, 휘도가 128 이하인 경우에는, 휘도의 값에 따라 소거 시간을 조정하도록 해도 된다. 즉, 화면 내의 밝기가 어두워지고 휘도 값이 작아질수록 소거 시간을 짧게 하여 잔류 전하를 많이 남김으로써, 어두운 부분에 장시간 노광한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 도 2를 참조하여, 셔터의 선막과 후막에 대해 설명한다. 도 2는, 전자 선막 셔터와 기계식 셔터의 후막의 동작에 대해 설명하는 설명도이다. 도 2에서는, 가로축은 시간의 경과를 나타내고, 세로축은 촬상소자의 라인(Line) 수를 나타내고 있다. 여기서, Line[N]에서의 N은, 촬상소자의 수직방향의 유효 라인 수에 해당한다. 또한, 촬상 장치(10)를 사용한 촬영은, 라이브 뷰 모드로부터의 정지영상 촬영에서 사용되는 것으로 한다.
선막으로서 전자 셔터를 이용하는 경우에는, 촬상소자가 구비하는 각 화소에 리셋 동작을 하게 하는 리셋 신호를 화소 라인 단위로 순차적으로 부여하여 해당 촬상소자에 노광 동작을 개시시킨다. 그리고, 설정된 노광 시간의 경과 후에 막체(幕體)를 주행시키는 기계적인 차광을 수행하여 해당 촬상소자의 노광 동작을 종료시킨다. 촬상소자의 노광 동작이 종료되면, 촬상소자로부터 화상 데이터의 독출이 행해진다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기계식 셔터는, 막체의 이동 속도가 일정하지 않으며, 이동 시단(始端)에서는 비교적 막속도가 느리고, 이동 종단(終端)이 될수록 가속되어 비교적 막속도가 빨라진다. 또한, 온습도의 변화나 자세 차이 등에 따라서도 막속도가 변화하는 경우가 있다. 그래서, 촬상 장치(10)에서는, 선막으로서 이용하는 전자 셔터의 막속도를 기계식 셔터의 막속도에 맞추도록 하고 있다. 전자 셔터의 막속도를 기계식 셔터의 막속도에 맞춘다는 것은, 즉, 전자 선막 셔터의 리셋 주사(노광 개시 주사)의 주사 커브를 기계식 셔터의 주행 커브와 거의 같은 형상으로 하는 것을 의미한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전자 선막 셔터의 노광 개시 주사는, 전하 소거 펄스의 발생에 의해 개시된다. 구체적으로는, 전하 소거 포인터(Pointer)에 의해 전하가 소거되는 라인 어드레스가 지정된다. 전하 소거 펄스가 「H」(H=High)가 되었을 때, 전하 소거 포인터에서 지정된 라인의 촬상소자가 그라운드(GND)에 접속되어, 해당 화소에 축적되어 있던 전하가 소거된다. 촬상소자에 축적되어 있던 전하를 소거하는 것을, 이후 전하가 리셋된다고도 칭한다.
상기한 바와 같이, 촬상 장치(10)를 이용한 촬영은, 라이브 뷰 모드로부터의 정지영상 촬영에서 사용된다. 따라서, 전하 소거 펄스가 「H」가 되어 있는 동안에 라이브 뷰 모드에서 축적된 전하가 소거되게 된다. 통상, 전하를 완전히 소거하는 데에 필요 충분한 펄스 폭이 설정되어 있다. 그러나, 전하 소거 펄스가 「H」가 되어 있는 시간이 짧은 경우에는, 축적되어 있던 전하를 전부 소거하는 시간이 부족하여 잔류 전하가 발생하여 잔상 현상이 생긴다. 화상의 어두운 부분에 대해 의도적으로 잔류 전하를 남기도록 함으로써, 화상의 어두운 부분에 장시간 노광을 한 것과 같은 효과를 얻는 것이 가능하게 된다. 촬상 장치(10)에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전하 소거 시간, 즉 전하 소거 펄스가 「H」가 되는 시간을 가변으로 하여 전하를 완전히 소거하거나 의도적으로 잔류 전하를 발생시키거나 하여 노광 시간을 조정하고 있다.
도 2에서는, 촬상소자의 Line[N] 부근에서는 Line[0]보다도 펄스 폭이 좁아진다. Line[0]에서 전하를 완전히 소거하기 위해 필요한 펄스 폭이 설정되어 있고, Line[N] 부근에서는 펄스 폭을 좁게 하여 전하 소거 시간을 짧게 함으로써 잔류 전하를 발생시킨다. 따라서, Line[N] 부근에서는 결과적으로 노광 시간이 길어져 화상의 어두운 부분을 밝게 하는 것이 가능하게 된다.
촬상 장치(10)는, 화면의 영역마다 또는 라인마다의 측광값을 기초로 흰색 날림이 있는 영역이나 검게 되어 있는 영역 등 피사체의 촬상 신(촬상 상태)을 검출한다. 그리고, 검출한 촬상 신에 따라 전하 소거 시간을 조정하고 있다. 예를 들면, 검출한 촬영 신의 상부가 밝고 하부가 어두운 경우에는, 전자 선막의 이동 시단(Line[0] 부근)에서는 전하를 전부 소거하는 데에 필요 충분한 펄스 폭을 설정한다. 또한, 전자 선막의 이동 종단(Line[N] 부근)에서는 잔류 전하가 남도록 Line[0] 부근보다 좁은 펄스 폭을 설정한다. 이와 같이, 촬상 장치(10)에 의하면, 촬영 신에 따라 전하 소거 시간을 조정하여 다이나믹 레인지가 넓은 촬영을 하는 것이 가능하게 된다.
또, 영역마다의 측광값을 기초로 부분적으로 감도(게인)를 변경하도록 해도 된다. 예를 들면, 흰색 날림이 있는 화면 영역과 검게 되어 버리는 화면 영역의 비율이나, 콘트라스트, 각각의 위치 등으로부터, 1화면의 영역마다 전자 선막 셔터에 의해 노광 시간을 조정할지, 감도를 변경(게인 변경)할지 중 어느 하나 또는 양쪽에 의해 조정하도록 해도 된다. 이에 의해, 다이나믹 레인지가 넓은 양호한 화상을 취득하는 것이 가능하게 된다.
〔3〕촬상 장치의 기능 구성
이상, 촬상 장치(10)의 개요에 대해 설명하였다. 다음에, 도 3을 참조하여 촬상 장치(10)의 기능 구성에 대해 설명한다. 도 3은, 촬상 장치(10)의 기능 구성을 도시하는 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 촬상 장치(10)는 CMOS(102), 셔터(104a, 104b)(이후, 셔터 유닛(104)이라고도 칭함), AFE(Analog Front End: 아날로그 프론트 엔드)(106), TG(타이밍 발생기)(108), 촬상 신호 처리부(110), 메모리 콘트롤러(112), 메모리(114), 메모리 카드 콘트롤러(116), AE/AF/AWB(120), CPU(122), LCD/Image Output(LCD/IO)(124), LCD(126), RAM 테이블(130), 셔터 드라이버(132), 렌즈 유닛(15) 등을 포함한다.
CMOS(102)는, 본 발명의 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소를 가지는 촬상소자의 일례로서, 렌즈 유닛(15)으로부터 입사된 광을 전기 신호로 변환하기 위한 소자이다. 자세하게는, CMOS(102)는, 렌즈 유닛(15)에 의해 결상된 피사체의 광상을 R(적), G(녹), B(청)의 각 색 성분의 아날로그의 전기 신호(화상 신호)로 변환하고, R, G, B 각 색의 화상 신호로서 출력한다. 본 실시 예에서는, CMOS(102)의 각 화소에 소정의 타이밍으로 리셋 신호를 부여함으로써, CMOS(102)의 노광 동작을 개시시켜 전자 선막 셔터로서 기능시키고 있다.
셔터 유닛(104)은, CMOS(102)의 소정의 화소 라인의 수직방향으로 이동하는 막체를 포함하고, CMOS(102)에 노광되는 광의 차단 동작을 하는 후막으로서 기능을 수행한다. 셔터 유닛(104)의 동작은, 셔터 드라이버(132)에 의해 제어된다.
AFE(106)는 아날로그 전단(前段) 회로로서, CMOS(102)로부터 출력된 아날로그의 전기 신호를 촬상 신호 처리부(110)에 제공한다. TG(타이밍 발생기)(108)는, CMOS(102) 및 AFE(106)에 타이밍 신호를 입력하는 기능을 가진다. TG(108)로부터의 타이밍 신호에 의해 셔터 속도가 결정된다. 즉, TG(108)로부터의 타이밍 신호에 의해 CMOS(102)의 구동이 제어되고, CMOS(102)가 구동하는 시간 내에 피사체로부터의 영상 광을 입사함으로써, 화상 데이터의 기초가 되는 전기 신호가 생성된다.
촬상 신호 처리부(110)는, AFE(106)로부터 출력된 아날로그의 전기 신호를 디지털 신호로 변환한 화상의 RAW 데이터를 생성하는 기능을 가진다. 또한, 촬상 신호 처리부(110)는, CMOS(102)로부터 얻어지는 화상의 RAW 데이터에 대해 광량의 게인 보정이나 화이트 밸런스를 조정한다. 메모리 콘트롤러(112)는, 촬영한 화상을 메모리(114)에 일시적으로 저장시키거나, 저장된 화상을 독출하거나 하는 기능을 가진다. 메모리(114)는, 복수의 화상을 저장하는 것만큼의 저장용량을 가지고 있다. 메모리(114)로서는, 예를 들면 SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)를 이용해도 된다.
메모리 카드 콘트롤러(116)는, 메모리 카드(118)에 촬영된 화상이나 합성된 화상을 기록시키는 기능을 가진다. 메모리 카드(118)는, 플래시 메모리에 데이터를 기록하는 카드형 저장 장치이다.
AE/AF/AWB(120)는, 촬상시에서의 주변 광량(밝기)이나, 초점 거리, 조리개 값(포커스), 색온도 등을 검출하여, 검출 결과를 CPU(122)에 제공하는 기능을 가진다. CPU(122)는, CMOS(102)나 TG(108) 등에 대해 신호계의 명령을 행하거나, 조작부(150)에 대한 조작계의 명령을 행하거나 한다. 본 실시 예에서는, 신호계의 명령과 주사계의 명령을 하나의 CPU(122)에서 행하고 있지만, 이러한 예에 한정되지 않고, 2개의 CPU에서 각각 실행하도록 해도 된다. CPU(122)에 의한 전자 셔터에 의한 선막과 메카니컬 셔터에 의한 후막의 제어에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.
LCD(126)는, 촬영 조작하기 전의 라이브 뷰 표시나, 촬상 장치(10)의 각종 설정 화면이나, 촬상한 화상을 표시하는 기능을 가진다. 또한, TV(128)는, 촬상한 화상 등을 텔레비전 수상기의 화면에 표시하는 기능을 가진다. 화상 데이터 등의 LCD(126)나 TV(128)에의 표시는, LCD/IO(Image Output)(124)를 개재하여 표시된다.
RAM 테이블(130)은, 본 발명의 주사 테이블을 저장하고 있는 테이블이다. RAM 테이블(130)에는, 미리 복수의 주사 패턴을 저장해 두고 촬상 신에 따른 주사 패턴을 선택하도록 해도 된다. 또한, 기준이 되는 주사 패턴을 RAM 테이블(130)에 저장시켜 두고, 촬상 신의 주변 광량 등의 값과 기준치의 차이에 따라 주사 패턴을 변경시키도록 해도 된다. 주사 패턴은, 전자 선막 셔터에 의한 리셋 타이밍(노광 개시 타이밍)을 출력하는 타이밍이다. 본 실시 예에서는, 전자 선막 셔터의 리셋 주사의 주사 커브를 기계식의 후막 셔터의 주행 커브와 거의 같은 형상으로 하고 있다.
또한, RAM 테이블(130)에는, 촬상소자의 전하 축적량과 축적한 전하를 소거하는 데에 필요로 하는 시간 특성이 저장되어 있다. 또한, 촬영 화상의 휘도 등의 촬상 신에 따른 전하 소거 시간의 비율을 저장해도 된다. 예를 들면, 촬상소자에 축적한 전하를 전부 소거하는 데에 필요로 하는 시간을 기준 시간으로 하고, 휘도값과 기준 시간에 대한 감산 비율의 관계를 나타내는 테이블을 저장한다. 이에 의해, 기준 시간과 감산 비율을 이용하여 촬상 신에 따른 전하 소거 시간의 조정을 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 주사 패턴을 저장하는 RAM 테이블(130)에 대신하여, 함수 발생 회로(미도시)를 탑재해도 된다. 이 경우, 함수는 단순히 2차 함수로 표현하는 방법이나, 1차 함수로 보간해 가는 방법 등을 들 수 있다. 함수 발생 회로에 의해 주사 타이밍을 출력함으로써, 탑재 회로를 작게 할 수 있다.
조작부(150)는, 촬상 장치(10)의 조작을 하거나, 촬상시의 각종 설정을 하거나 하기 위한 부재가 배치되어 있다. 조작부(150)에 배치되는 부재에는, 전원 버튼, 촬영 모드나 촬영 드라이브 모드의 선택 및 효과 파라미터를 설정하는 십자 키 및 선택 버튼, 피사체의 촬영 동작을 개시하는 셔터 버튼 등을 포함하고 있어도 된다.
다음으로, 도 4를 참조하여, CPU(122)에 의한 선막과 후막의 제어에 대해 설명한다. 도 4는, CPU(122)의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, CPU(122)는 검출부(202), 주사 제어부(204), 동작 제어부(206), 게인 조정부(208) 등을 포함한다.
검출부(202)는, 피사체의 촬상 상태를 검출하는 기능을 가진다. 구체적으로는, 검출부(202)는, AE/AF/AEB 등의 각종 센서(120)에 의해 검출된 주변 광량(밝기)이나, 초점 거리, 조리개 값, 색온도 등으로부터 촬상 상태(촬상 신)를 검출하고, 촬영 신이 화상을 재현할 때에 적절한 다이나믹 레인지의 범위 내가 되는지 여부를 검출한다. 예를 들면, 노광 과다로 흰색 날림이 발생하거나, 노광 부족으로 검게 되어 버리는 등 재현할 수 없는 화상이 있는지 여부를 검출한다.
여기서, 도 5 및 도 6을 참조하여, 검출부(202)에 의한 촬상 신의 검출에 대해 설명한다. 도 5 및 도 6은, 검출부(202)에 의한 촬상 신의 검출에 대해 설명하는 설명도이다. 도 5는, 화상의 상부가 이른바 흰색 날림을 일으켜 푸른 하늘을 재현할 수 없는 화상이다. 검출부(202)는, 화면(71) 내에서 하얗게 되어 있는 영역을 구한다. 예를 들면, 설명도 72에 도시된 바와 같이, 화면(71)을 소정 영역으로 분할하여 흰색 날림 있는 영역을 구하도록 해도 된다. 이 경우, 화면(71)의 상부 4개의 영역이 흰색 날림 있는 영역, 즉 다이나믹 레인지의 상한을 넘는 영역임을 검출한다.
또한, 도 6에 도시된 히스토그램(73)에 의해 화면 내의 흰색 날림 있는 영역을 구하도록 해도 된다. 히스토그램(73)에서는, 우측에 큰 산이 나타나 있다. 즉, 화면의 일부에 특히 흰색 날림 있는 영역이 있는 것을 알 수 있다. 촬상 장치(10)에서는, 후술하는 주사 제어부(204)에 의해 촬상소자의 노광량을 제어함으로써, 화면의 영역 또는 라인마다의 노광 시간을 보정하여 흰색 날림 있는 영역의 노출을 억제하는 것이 가능하게 된다.
도 4로 되돌아가서, CPU(122)의 구성에 대한 설명을 계속한다. 주사 제어부(204)는, 후술하는 동작 제어부(206)에 의한 막체의 주행에 선행하여, CMOS(102)에 축적된 전하를 소거함으로써 CMOS(102)의 노광을 개시한다. 주사 제어부(204)는, 검출부(202)에 의해 검출된 피사체의 촬상 상태에 따라, 촬상소자에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 시간을 조정한다. 주사 제어부(204)는, 주사 패턴 저장부(RAM 테이블)(130)에 저장되어 있는 주사 패턴에 기초하여 CMOS(102)에 축적된 전하를 소거한다.
또한, 주사 패턴 저장부(130)에 저장되어 있는 전하 소거 시간의 비율을 기초로 CMOS(102)에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 시간을 조정한다. CMOS(102)에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 시간은, 전하 소거 펄스의 펄스 폭을 조정함으로써 가변으로 할 수 있다.
여기서, 도 7 및 도 8을 참조하여, 촬상 신과 전하 소거 펄스의 펄스 폭의 관계에 대해 설명한다. 도 7 및 도 8은, 촬상 신과 전하 소거 펄스의 펄스 폭의 관계에 대해 설명하는 설명도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 촬상소자의 Line[0]~Line[M]까지는, 촬상소자에 축적된 전하를 전부 소거하는(잔류 전하 제로) 완전 소거 영역이 되어 있다. 또한, 촬상소자의 Line[M]~Line[N]까지는, 촬상소자에 축적된 전하를 의도적으로 잔류시키는(잔류 전하 있음) 불완전 소거 영역이 되어 있다.
Line[0]~Line[M]까지의 완전 소거 영역에서는, 전하 소거 펄스의 펄스 폭은 일정한 폭이 되어 있고, CMOS(102)에 축적된 전하를 소거하는 데에 필요 충분한 펄스 폭이 설정되어 있다. 또한, Line[M]~Line[N]까지의 불완전 소거 영역에서는, Line[0]~Line[M]에서 설정된 펄스 폭보다 짧은 펄스 폭이 설정되어 축적된 전하가 잔류하는 펄스 폭으로 되어 있다. 또, Line[M]부터 Line[N]까지 라인 수가 늘어날 때마다 펄스 폭이 좁아진다. 상기한 바와 같이 펄스 폭을 좁게 함으로써, 보다 많은 전하가 촬상소자에 잔류하여 보다 장시간 노광한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
예를 들면, 촬상 장치(10)에서는, 촬상 화상의 하부에서 상부로 향하여 노광 개시 주사가 행해진다. 촬상 화상의 상부가 어두워지는, 즉 촬상 화상의 상부의 휘도값이 낮은 경우에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 촬상 화상의 상부의 Line에서의 펄스 폭을 촬상 화상의 하부의 Line에서의 펄스 폭보다 좁게 하여 촬상 화상의 상부의 어두워지는 부분의 노광 시간을 길게 할 수 있다.
예를 들면, 화면의 밝기(휘도)를 0~255의 256단계로 나타내는 경우에는, 휘도값이 128 이상인 경우는 적정 노광이라고 판단하여, 잔류 전하가 제로가 되도록 펄스 폭을 설정한다. 한편, 휘도가 128보다 작은 값인 경우에는, 어두운 화상이라고 판단하여, 축적된 전하가 잔류하도록 완전 소거 영역의 펄스 폭보다 좁은 펄스 폭을 설정한다. 또, 휘도가 128보다 작은 값인 경우에는, 휘도의 값에 대한 펄스 폭의 감산 비율을 설정하여 휘도가 작아질수록 펄스 폭이 좁아지도록 한다. 이에 의해, 라인마다 노광 시간을 조정하여 다이나믹 레인지가 넓은 양호한 화상을 얻는 것이 가능하게 된다.
또한, 촬상 화상의 하부가 어두워지는, 즉 촬상 화상의 하부의 휘도값이 낮은 경우에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 촬상 화상의 하부의 Line에서의 펄스 폭을 촬상 화상의 상부의 Line에서의 펄스 폭보다 좁게 하여 촬상 화상의 하부의 어두워지는 부분의 노광 시간을 길게 할 수 있다.
도 8에서는, 촬상소자의 Line[M]~Line[N]까지는, 촬상소자에 축적된 전하를 의도적으로 잔류시키는(잔류 전하 있음) 불완전 소거 영역이 되어 있다. 또한, 촬상소자의 Line[0]~Line[M]까지는, 촬상소자에 축적된 전하를 전부 소거하는(잔류 전하 제로) 완전 소거 영역이 되어 있다.
또한, Line[M]~Line[N]까지의 불완전 소거 영역에서는, Line[0]~Line[M]에서 설정된 펄스 폭보다 짧은 펄스 폭이 설정되어 축적된 전하가 잔류하는 펄스 폭으로 되어 있다. 또, Line[M]부터 Line[N]까지 라인 수가 늘어날 때마다 펄스 폭이 좁아진다. 상기한 바와 같이 펄스 폭을 좁게 함으로써, 보다 많은 전하가 촬상소자에 잔류하여 보다 장시간 노광한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 한편, Line[0]~Line[M]까지의 완전 소거 영역에서는, 전하 소거 펄스의 펄스 폭은 일정한 폭이 되어 있고, CMOS(102)에 축적된 전하를 소거하는 데에 필요 충분한 펄스 폭이 설정되어 있다.
도 4로 되돌아가서, 동작 제어부(206)는, CMOS(102)를 차광하도록 주행하는 막체의 동작을 제어하는 기능을 가진다. 동작 제어부(206)는, 셔터 드라이버(132)를 개재하여 막체의 동작을 제어한다. 동작 제어부(206)는, 주사 제어부(204)의 제어에 의해 CMOS(102)에 노광 동작을 개시시킨 후, 설정된 노광 시간의 경과 후에 막체를 주행시킴으로써, 기계적인 차광을 하여 CMOS(102)의 노광 동작을 종료시킨다.
주사 제어부(204)는, CMOS(102)의 노광 개시 주사를, 주사 패턴에 기초하여 리셋 신호를 각 화소에 부여함으로써 CMOS(102)의 노광을 개시하는 셔터의 선막으로서 기능시킨다. 그리고, 동작 제어부(206)는, CMOS(102)를 차광하는 막체를 셔터의 후막으로서 기능시킨다. 또한, 주사 제어부(204)는, 촬상 신에 따라 리셋 신호의 펄스 폭을 조정한다. 이와 같이, 주사 제어부(204)가 촬상 신에 따른 리셋 신호의 펄스 폭에 기초하여 전자 선막 셔터를 제어하고, 동작 제어부(206)가 메카니컬 후막 셔터를 제어함으로써, 라인마다 또는 영역마다 노출을 조정하는 것이 가능하게 된다.
게인 조정부(208)는, 주사 제어부(204)에 의해 CMOS(102)의 각 화소의 독출 조작이 제어된 경우에, 주사 제어부(204)에 의한 CMOS(102)의 수평방향의 화소의 독출에 동기시켜 소정의 영역마다 게인을 조정하는 기능을 가진다. 게인 조정부(208)는, CMOS(102)의 화소 단위로 게인을 조정하고, CMOS(102)의 수평방향의 화소의 독출 위치에 동기시켜 게인의 변화 폭을 나타내는 소정의 함수에 기초하여 게인을 조정한다.
예를 들면, 게인 조정부(208)는, CMOS(102) 내에서 수평방향으로 복수의 영역 또는 화소 단위의 독출 회로가 탑재되고, 그 각각에 이득 조정 앰프가 구비되어 있는 경우에는, 해당 앰프의 게인을 영역마다 조정한다. 또한, AFE(106) 내에 있는 게인 조정 회로의 이득을 수평방향의 화소 독출에 동기시켜 변경시키도록 해도 된다. 이 경우, 수평 위치에 맞추어 게인을 제시하는 회로는, AFE(106) 내부에 있어도 되고, 외부의 촬상 신호 처리부(110)나 TG(108)에 포함되도록 해도 된다. 또한, 게인 조정부(208)는, 촬상 신호 처리부(110) 내에 있는 게인 조정 회로의 이득을 수평방향의 화소 독출에 동기시켜 변경시키도록 해도 된다. 이 경우, 수평방향의 위치에 따른 게인의 변화량을 제공하는 회로를 촬상 신호 처리부(110)에 포함되도록 한다.
본 실시 예에서는, 게인 조정부(208)에 의해 소정의 영역 또는 화소마다 게인을 조정하였지만, 이러한 예에 한정되지 않고, 영역 단위로 감마 커브를 변경하도록 해도 된다. 감마 커브는, 입력되는 영상의 신호 레벨과 출력되는 영상의 밝기의 비율을 나타낸 특성 곡선이다. CPU(122)는, 이 감마 커브를 조정함으로써 화면의 노출을 조정해도 된다.
여기서, 도 9를 참조하여, 게인의 조정이나 셔터의 조정에 대해 설명한다. 도 9는, 게인 및 셔터의 조정에 대해 설명하는 설명도이다. 도 9의 그래프 81은, 수평방향으로 이득을 바꾼 예이다. 그래프 81에 의하면, 예를 들면, 화면의 우측 부분의 이득을 변경하여 노출을 조정하고 있다. 또한, 그래프 82는, 수직방향으로 셔터의 슬릿 폭을 변경시킨 예이다. 즉, 전자 선막 셔터의 노출 개시 타이밍을 라인마다 변경하여 셔터의 슬릿 폭을 변경시키고 있다. 그래프 82에 의하면, 예를 들면, 화면의 상부에서 슬릿 폭을 좁게 하고 있다.
또한, 그래프 83은, 수직방향으로 셔터의 슬릿 폭을 넓힌 예이다. 그래프 83에 의하면, 그래프 82의 경우에 비해 화면의 하부의 슬릿 폭이 넓어지고, 암부의 노광량이 많아진다. 이와 같이, 촬상 장치(10)에 의하면, 전자 선막 셔터의 노출 개시 타이밍을 라인마다 변경하여 셔터의 슬릿 폭을 바꿈으로써 수직방향의 노광량을 조정할 수 있다. 또, 셔터의 슬릿 폭을 바꾸는 것만으로는 조정되지 않는 수평방향의 노광량에 대해서는, 수평방향으로 이득을 변경하여 조정하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 보다 미세하게 노출을 조정할 수 있다.
〔4〕촬상 장치의 동작의 상세
이상, 촬상 장치(10)의 기능 구성에 대해 설명하였다. 다음에, 도 10a 및 도 10b를 참조하여, 촬상 장치(10)의 동작의 상세에 대해 설명한다. 도 10a 및 도 10b는, 수직 및 수평방향의 화상 보정 처리를 도시하는 흐름도이다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 우선, 검출부(202)는, 화면 내의 분할 영역마다의 측광 데이터를 취득한다(S102). 그리고, 단계 S102에서 취득한 분할 영역마다의 측광 데이터를 기초로 수직방향의 히스토그램과 수평방향의 히스토그램을 산출한다(S104).
단계 S104에서 산출한 수직/수평방향의 히스토그램으로부터, 수평방향 및 수직방향의 휘도 분포나 콘트라스트 등을 분석한다(S106). 그리고, 단계 S104에서 산출한 히스토그램으로부터 피사체(촬영 신)를 인식한다(S108). 단계 108에서는, AE 정보뿐만 아니라, AF/AWB정보를 이용해도 된다.
그리고, 단계 S108에서 인식한 촬영 신이 다이나믹 레인지(D레인지) 내인지 여부를 판정한다(S110).
단계 S110에서, 화면 내의 촬영 신이 다이나믹 레인지 안이라고 판정된 경우에는, 단계 S102에서 취득한 측광 데이터를 이용하여 분할 측광 알고리즘에 따라 노출을 산출한다(S112). 그리고, 설정되어 있는 모드에 따라 조리개 값과 셔터 스피드를 결정한다(S114). 그리고, 전자 선막의 노광 주사와 메카니컬 후막 셔터의 차광 동작에 의해, 촬상소자(CMOS)(102)에 노광되어 축적된 전하를 독출하여 촬영하거나 화상을 취득하거나 한다(S116).
단계 S110에서, 화면 내의 촬영 신이 다이나믹 레인지 안이 아니라고 판정된 경우에는, 다음에, 카메라의 세로/가로를 검출한다(S118). 단계 S118에서는, 사용자가 카메라를 세로로 취했는지 가로로 취했는지를 검출한다. 이 경우, 촬상 장치(10)에는, 하우징의 종횡을 검출하는 센서가 탑재되어 있고, 해당 센서에 의해 카메라의 종횡을 검출할 수 있다.
단계 S118에서, 카메라가 세로 위치라고 판정된 경우에는, 세로 위치 대응을 위한 기본 파라미터를 변경한다(S120). 구체적으로는, 화면의 분할 수나, 분할 범위, 분할 비율, 이득이나 셔터에 의한 조정 수단의 가중치 부여 등을 변경한다. 단계 S120에서 기본 파라미터를 변경하는 것은, 촬상 장치(10)의 화면이 직사각형인 경우, 카메라가 세로인지 가로인지에 따라서 화면의 분할 비나 면적이 다르기 때문이다. 또한, 셔터에 의해 노출을 조정하는 경우에는, 가로 위치인지 세로 위치인지에 따라서 셔터의 막속도가 다르기 때문에, 막속도에 따라 전자 선막의 주사 속도를 변경할 필요가 있다.
그리고, 검출부(202)는, 화면 내에서 흰색 날림이 있는 영역을 구한다(S122). 또, 화면 내에서 검게 되어 있는(흑색 번짐) 영역을 구한다(S124).
도 10b를 참조하여 설명을 계속한다. 주사 제어부(204)는, 단계 S122 및 단계 S124에서 구해진 흰색 날림/흑색 번짐 정보로부터 화면 내의 수직방향의 보정해야 할 영역과 보정량을 결정한다(S126). 그리고, 단계 S126에서 결정된 보정해야 할 영역과 보정량으로부터, 전하 소거 펄스의 펄스 폭을 조정하여 보정하는 영역과 보정량을 결정한다(S128). 다음으로, 게인 조정이나 감마 커브에 의해 보정하는 영역과 보정량을 결정한다(S130).
그리고, 단계 S128에서 결정한 보정 영역과 보정량에 의해 전자 선막 셔터의 전하 소거량의 값을 갱신하고, 단계 S130에서 결정한 보정 영역과 보정량에 의해 수평 게인 테이블의 값을 갱신한다(S132). 전자 선막 셔터의 전하 소거량의 값을 갱신한다는 것은, 전하 소거 펄스의 펄스 폭의 값을 갱신하는 것을 의미한다.
그리고, 미리 설정된 주사 테이블의 값에 기초하여 전자 선막 셔터를 동작시키고, 단계 S132에서 갱신한 전하 소거 펄스의 펄스 폭을 이용하여 노광을 개시한다(S134). 단계 S134에서 노광이 개시되고, 메카니컬 후막 셔터의 차광 동작에 의해 CMOS(102)에 축적된 전하의 독출에 동기시켜 가로방향의 게인을 보정한다(S136).
이상, 수직 및 수평방향의 화상 보정 처리에 대해 설명하였다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 촬상 장치(10)에 의하면, 전자 선막 셔터의 전하 소거 펄스의 펄스 폭을 변경하여 수직방향의 노광량을 조정할 수 있다. 또, 셔터의 슬릿 폭의 조정만으로는 보정되지 않는 수평방향의 노광량에 대해서도, 수평방향의 이득을 조정하여 보정하는 것이 가능하게 된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속한 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자라면, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면, 본 명세서의 촬상 장치(10)의 처리에서의 각 단계는, 반드시 흐름도로서 기재된 순서에 따라 시계열로 처리할 필요는 없다. 즉, 촬상 장치(10)의 처리에서의 각 단계는, 다른 처리이어도 되고, 병렬적으로 실행되어도 된다.
또한, 촬상 장치(10) 등에 내장되는 CPU, ROM 및 RAM 등의 하드웨어를 상술한 촬상 장치(10)의 각 구성과 동등한 기능을 발휘시키기 위한 컴퓨터 프로그램도 작성 가능하다. 또한, 해당 컴퓨터 프로그램을 저장시킨 저장 매체도 제공된다.
10 촬상 장치
102 촬상소자(CMOS)
104a, 104b 셔터
202 검출부
204 주사 제어부
206 동작 제어부
208 게인 조정부
102 촬상소자(CMOS)
104a, 104b 셔터
202 검출부
204 주사 제어부
206 동작 제어부
208 게인 조정부
Claims (11)
- 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소를 가지는 촬상소자를 포함하고, 상기 촬상소자를 노광하여 피사체를 촬상하는 촬상 장치로서,
상기 피사체의 촬상 상태를 검출하는 검출부;
상기 촬상소자를 차광하도록 주행하는 막체(幕體)의 동작을 제어하는 동작 제어부; 및
상기 막체의 주행에 선행하여, 상기 촬상소자에 축적된 전하를 소거함으로써 상기 촬상소자의 노광 개시 주사를 제어하는 주사 제어부;를 포함하고,
상기 주사 제어부는, 상기 피사체의 휘도 정보를 포함하는 촬상 상태에 따라, 상기 촬상소자에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 시간을 조정하고,
상기 피사체의 휘도가 미리 설정된 기준치보다 낮은 경우에, 상기 소거 시간을 미리 설정된 소거 시간보다 짧게 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치. - 제1항에 있어서,
상기 주사 제어부는,
상기 촬상소자의 노광 개시 주사를, 상기 촬상소자에 축적된 전하를 소거함으로써 상기 촬상소자의 노광을 개시하는 셔터의 선막(先幕)으로 기능하도록 하고,
상기 동작 제어부는, 상기 촬상소자를 차광하는 상기 막체를 상기 셔터의 후막(後幕)으로 기능하도록 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치. - 제1항에 있어서,
상기 검출부는, 상기 피사체의 촬상 상태가 화상을 재현할 때에 적절한 다이나믹 레인지의 범위 내가 되는지 여부를 검출하고,
상기 주사 제어부는, 상기 검출부에 의해 상기 피사체의 촬상 상태가 적절한 다이나믹 레인지 밖이라고 검출된 경우에, 상기 촬상소자에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 시간을 조정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치. - 제1항에 있어서,
상기 주사 제어부는,
상기 막체의 주행 커브에 대응하도록, 상기 촬상소자에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 펄스를 발생시키고,
상기 피사체의 촬상 상태에 따라, 상기 소거 펄스의 펄스 폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치. - 제4항에 있어서,
상기 주사 제어부는,
상기 촬상소자의 라인마다 상기 소거 펄스의 펄스 폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치. - 제4항에 있어서,
상기 주사 제어부는,
상기 촬상소자의 영역마다 상기 소거 펄스의 펄스 폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 주사 제어부는,
상기 피사체의 휘도가 상기 기준치보다 낮은 경우에, 상기 피사체의 휘도에 따라 단계적으로 소거 시간을 짧게 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치. - 제1항에 있어서,
상기 주사 제어부는, 상기 촬상소자의 각 화소의 독출 주사를 제어하고,
상기 주사 제어부에 의한 상기 촬상소자의 수평방향의 화소의 독출에 동기시켜 미리 설정된 영역마다 게인을 조정하는 게인 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치. - 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소를 가지는 촬상소자를 노광하여 피사체를 촬상하는 촬상 방법으로서,
상기 피사체의 촬상 상태를 검출하는 단계;
상기 피사체의 촬상 상태에 따라, 상기 촬상소자에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 시간을 조정하여 상기 촬상소자의 노광을 개시시키는 단계; 및
상기 촬상소자의 노광 개시 후에 상기 촬상소자를 차광하도록 주행하는 막체를 동작시키는 단계;를 포함하고,
상기 촬상 방법은,
상기 피사체의 휘도 정보를 포함하는 촬상 상태에 따라, 상기 촬상소자에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 시간을 조정하고,
상기 피사체의 휘도가 미리 설정된 기준치보다 낮은 경우에, 상기 소거 시간을 미리 설정된 소거 시간보다 짧게 하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
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