KR20100047661A - 디지털 카메라의 노출 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디지털 카메라의 노출 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 줌 렌즈를 가지는 디지털 카메라에 있어서 줌 렌즈의 주밍시에 스트로보 촬영을 실시할 때 줌 렌즈의 배율을 고려하여 노출 정도를 제어할 수 있도록 하여 선명한 영상을 촬영할 수 있도록 하는 디지털 카메라의 노출 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
Figure P1020080106652
디지털 카메라, 밝기, 셔터 속도, 센서 게인

Description

디지털 카메라의 노출 제어 장치 및 그 방법{Exposure controller in the digital camera and method thereof}
본 발명은 디지털 카메라의 노출 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 줌 렌즈를 가지는 디지털 카메라에 있어서 줌 렌즈의 주밍시에 스트로보 촬영을 실시할 때 줌 렌즈의 배율을 고려하여 노출 정도를 제어할 수 있도록 하여 선명한 영상을 촬영할 수 있도록 하는 디지털 카메라의 노출 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자에 의해서 촬상된 화상 데이터를 기록하는 디지털 카메라의 기능이 휴대 전화에 탑재되는 예가 늘고 있다.
또한, 이미지 센서의 고기능화·고화소화에 따라 줌 렌즈나 스트로보를 채용한 휴대 전화도 등장해 왔다.
그러나, 촬영 거리가 먼 경우에 스트로보광이 피사체에 도달하지 않고 노광 부족이 생긴다. 이러한 문제를 해결하기 위해 촬상 소자로부터 얻어지는 영상 신호를 촬영 거리에 대응하는 게인으로 증폭해 촬영 감도를 변경함으로써 노광 부족을 해소한 디지털 카메라가 알려져 있다.
또한, 촬영 거리에 근거해, 촬영 감도 및 스트로보의 발광을 정지하기 위한 기준치가 되는 조광치를 설정해 스트로보 촬영함으로써, 자동 스트로보 기능으로 조광가능한 촬영 거리 범위를 넓힌 디지털 카메라가 알려져 있다.
그러나 상기 종래 기술들은 디지털 카메라에서는 줌 렌즈에 대해서 전혀 고려하지 않고 노출 정도를 제어하고 있으며, 이에 따라 줌 렌즈의 주밍시에 노출 정도가 변화되지 않아 선명하지 않은 영상을 얻게 되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 스트로보 촬영시에 줌 렌즈의 배율을 고려하여 선명한 영상을 얻을 수 있도록 하는 디지털 카메라의 노출 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 촬영 렌즈를 통과한 피사체광을 촬상하여 전기적 신호로 변환한 후에, 센서 게인에 따라 증폭하고, 증폭된 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하여 디지털 신호로 변환된 영상 데이터를 출력하는 이미지 센서; 상기 이미지 센서로부터 입력된 영상 데이터를 신호 처리하여 출력하며, 영상 데이터의 밝기를 측정하여 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하고, 릴리스 입력시에 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인에 비례하게 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하여 프리뷰시와 촬영시에 설정된 센서 게인에 따라 상기 이미지 센서의 센서 게인을 변화시키고, 설정된 셔터 속도에 따라 촬영 렌즈의 셔터를 개폐하며, 스트로보 설정시에 스트로보 설정값 이하의 셔터 속도가 설정되면 스트로보 제어 신호를 출력하는 이미지 신호 처리기; 및 상기 이미지 신호 처리기로부터 입력받은 스트로보 제어 신호에 따라 스트로보 발광을 제어하는 스트로보 발광 제어 회로를 포함하며, 상기 이미지 신호 처리기는 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정할 때 줌 렌즈의 위치에 따라 정해진 한계값 이내에서 셔터 속도와 센서 게인을 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 이미지 센서는, 촬영 렌즈를 통과한 피사체상을 촬상하여 전기적 신호로 변환시키는 촬상 소자; 상기 촬상 소자에서 출력되는 전기적 신호를 센서 게인에 따라 증폭하여 출력하는 전처리 회로; 및 상기 전처리 회로에서 출력되는 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 변환기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 이미지 신호 처리기는, 상기 이미지 센서로부터 입력된 영상 데이터를 신호 처리하여 출력하며, 영상 데이터의 밝기를 측정하여 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하고, 릴리스 입력시에 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인에 비례하게 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하는 화상 처리 장치; 및 상기 화상 처리 장치에 의해 프리뷰시와 촬영시에 설정된 센서 게인에 따라 상기 이미지 센서의 센서 게인을 변화시키고, 설정된 셔터 속도에 따라 촬영 렌즈의 셔터를 개폐하며, 스트로보 설정시에 스트로보 설정값 이하의 촬영시 셔터 속도가 설정되면 스트로보 제어 신호를 출력하는 제어 장치를 포함하며, 상기 화상 처리 장치는 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정할 때 프리뷰시의 셔터 속도가 임계값 이상일 때는 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인에 비례하게 설정하고, 프리뷰시의 셔터 속도가 임계값에 있을 때에는 프리뷰시의 센서 게인의 증가에 비례하게 셔터 속도를 느리게 되도록 셔터 속도를 설정하며, 이때 셔터 속도가 임계값에 도달하면 프리뷰시의 센서 게인에 비례하도록 다시 촬영시의 센서 게인을 증가시키며, 스트로보 설정시에 센서 게인의 최종값을 줌 렌즈의 위치에 따라 정해진 한계 값 이내에서 설정되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 화상 처리 장치는, 영상 데이터의 밝기를 측정하여 출력하는 측광 제어 회로; 상기 측광 제어 회로에 의해 측정된 밝기에 따라 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하고, 릴리스 입력시에 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인에 비례하게 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하는 프리뷰 셔터 속도/게인 설정부; 및 릴리스 입력시에 상기 프리뷰 셔터 속도/게인 설정부에서 설정된 프리뷰 셔터 속도와 센서 게인에 비례하게 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하며, 이때 프리뷰시의 셔터 속도가 임계값 이상일 때는 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인에 비례하게 설정하고, 프리뷰시의 셔터 속도가 임계값에 있을 때에는 프리뷰시의 센서 게인의 증가에 비례하게 셔터 속도를 느리게 되도록 셔터 속도를 설정하며, 셔터 속도가 임계값에 도달하면 프리뷰시의 센서 게인에 비례하도록 다시 촬영시의 센서 게인을 증가시키며, 스트로보 설정시에 센서 게인의 최종값을 줌 렌즈의 위치에 따라 정해진 한계값 이내에서 설정되도록 하는 촬영 셔터 속도/게인 설정부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제어 장치는, 상기 촬영 렌즈의 줌렌즈와 포커스 렌즈를 조절하며, 조리개 셔터를 설정된 셔터 속도에 따라 개폐하는 렌즈 구동부; 상기 렌즈 구동부의 줌 렌즈를 구동하기 위한 출력신호를 분석하여 줌 렌즈 위치를 산출하여 출력하는 줌 렌즈 위치 산출부; 사용자로부터 릴리즈를 입력받아 상기 화상 처리 장치에 제공하는 릴리즈 입력부; 스트로보 설정시에 셔터 속도가 스토로보 설정값 이하일 때 스트로보를 발광하도록 제어하는 스트로보 구동부; 및 상기 렌즈 구동부와, 줌렌즈 위치 산출부, 스트로보 구동부를 제어하며, 설정된 센서 게인에 따라 상기 이미지 센서이 센서 게인을 조정하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 (A) 프리뷰 기동시에 측광 제어회로로 밝기를 측정하여 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하는 단계; (B) 릴리스 입력시에 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 감도를 파악하는 단계; (C) 상기 (B)단계에서 파악된 셔터 속도가 임계값 이상이면 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 감도에 비례하게 촬영시의 셔터 속도와 센서 감도를 설정하는 단계; 및 (D) 상기 (B) 단계에서 파악된 셔터 속도가 임계값일 때, 프리뷰시의 센서 감도의 증가에 비례하게 셔터 속도를 증가시켜 촬영시의 셔터 속도와 센서 감도를 설정하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 (E)상기 (D) 단계의 프리뷰시의 센서 감도의 증가에 비례하게 셔터 속도를 증가시켜 촬영싱의 셔터 속도를 설정할 때 셔터 속도의 임계값에 도달하였는지 판단하는 단계; 및 (F) 상기 (E) 단계의 판단 결과 셔터 속도의 임계값에 도달하였으면 다시 센서 게인을 증가시키는 단계를 포함하여 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 (G) 상기 (F) 단계에서 센서 게인을 증가시킬 때 스트로보 설정 상태인지를 파악하는 단계; (H) 파악 결과 스트로보 설정 상태이면 줌 렌즈 위치를 파악하는 단계; 및 (I) 상기 파악된 줌 렌즈 위치에 따라 설정된 센서 게인의 한계값 내에서 센서 게인을 설정하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으 로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 줌 렌즈의 줌 위치에 근거해 이미지 센서의 센서 게인을 설정하므로, 촬영 렌즈의 초점 거리를 변경해 렌즈의 밝기가 변화했을 경우에 노출을 적절히 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 줌 렌즈의 렌즈 위치에 따라 노출 정도를 적절히 제어함으로 선명한 영상을 얻을 수 있도록 하는 효과가 있다.
이제, 도 1 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 디지털 카메라의 노출 제어 장치 및 그 방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 노출 제어 장치를 포함한 디지털 카메라의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 노출 제어 장치를 포함한 디지털 카메라는, 촬영 렌즈(1), 모터 드라이버 회로(2), 이미지 센서(3), 이미지 신호 처리기(4), 스트로보(5), 스트로보 발광 제어 회로(5a), 외부 기억 장치(6)를 구비하고 있다.
여기에서, 촬영 렌즈(1)는 영상을 촬영하여 이미지 센서(3)로 통과시키기 위한 것으로 줌렌즈(1a), 조리개/셔터(1b), 포커스 렌즈(1c)로 구성되어 있으며, 줌 렌즈(1a)를 이동하여 주밍을 수행하고, 포커스 렌즈(1c)를 이동하여 포커싱을 수행하여 사용자가 원하는 배율의 선명한 영상을 얻을 수 있도록 한다.
그리고, 모터 드라이버 회로(2)는 제어 장치(4d)의 제어에 의해 모터(M)를 구동시켜 줌렌즈(1a)를 이동하여 주밍을 수행하거나, 조리개/셔터(1b)를 열고 닫으며, 포커스 렌즈(1c)를 이동하여 포커싱을 수행한다.
이와 같은 모터 드라이버 회로(2)가 구동하는 모터(M)는 일예로 스텝 모터일 수 있으며, 모터 드라이버 회로(2)는 제어 장치(4d)로부터 구동스텝수를 입력받아 구동 스텝수에 따라 모터(M)를 구동하여 주밍이나 포커싱을 수행한다.
그리고, 이미지 센서(3)는 CCD 이미지 센서나 CMOS 이미지 센서일 수 있으며, 촬상 렌즈를 투과한 피사체상을 결상하여 전기적 신호를 생성하고 생성된 전기적 신호를 증폭하여 센서 감도를 개선한 후에 센서 감도가 개선된 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하기 위한 것으로, 촬영 렌즈(1)를 투과한 피사체광을 결상하여 전기적 신호를 형성하는 촬상 소자(3a)와, 촬상 소자(3a)의 출력 전기신호의 크기를 증폭하여 센서 감도를 개선하기 위하여 게인 조정회로를 포함하고 있는 전처리 회로(3b)와, 전처리 회로(3b)의 출력값을 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 변환기(3c)를 포함하고 있다.
한편, 이미지 신호 처리기(image signal processor)(4)는 이미지 센서(3)로부터 입력되는 디지털 영상 데이터에 대한 계조변환, 화이드 밸런스 보정, YC 변환 등을 수행한다.
그리고, 이미지 신호 처리기(4)는 이미지 센서(3)로 입력되는 영상의 밝기를 측정하여 프리뷰(pre-view)나 촬영시의 셔터 속도나 센서 게인을 설정한다.
이때, 이미지 신호 처리기(4)는 프리뷰시에 결정된 셔터 속도나 센서 게인을 참조하여 촬영시의 셔터 속도나 센서 게인을 결정하게 되는데 특히 어두운곳에서 스트로보 촬영을 할때에는 프리뷰시에 결정된 셔터 속도나 센서 게인에 비례하게 촬영시의 셔터 속도나 센서 게인등을 적용하면 너무 밝게 되기 때문에 셔터 속도나 센서 게인에 일정한 제한을 가하여 촬영시 너무 밝게 되어 촬영된 영상에 얼룩등이 발생하지 않도록 한다.
여기에서 이미지 신호 처리기(4)가 셔터 속도나 센서 게인에 가하는 제한은 줌 위치를 참조하여 결정된다.
한편, 이미지 신호 처리기(4)는 그 외에 자동 초점 기능을 수행하여 초점을 맞추고, 모터 드라이버 회로(2)를 구동하여 줌렌즈(1 a) 나 포커스 렌즈(1c)를 이동시키며 조리개/셔터(1b)를 개폐하며, 스트로보 발광 제어 회로(5a)를 제어하여 스트로보가 발광되도록 한다.
이와 같은 기능을 수행하기 위하여 이미지 신호 처리기(4)는 이미지 센서(3)로부터 입력되는 디지털 영상 데이터에 대한 계조변환, 화이드 밸런스 보정, YC 변환 등을 수행하고, 이미지 센서(3)로 입력되는 영상의 밝기를 측정하여 프리뷰나 촬영시의 셔터 속도나 센서 게인을 설정하며, 자동으로 초점을 맞추는 자동초점기능을 구비한 화상 처리 장치(4a)를 포함한다.
그리고, 이처럼 이미지 신호 처리기(4)에 포함된 화상 처리 장치(4a)는 밝기를 측정하기 위한 측광 제어 회로(10), 화이트 밸런스를 조정하기 위한 화이트 밸 런스 제어 회로(12), 자동으로 초점을 맞추기 위한 초점 제어 회로(14), 측광 제어 회로(10)에서 측정한 밝기에 근거하여 프리뷰시에 셔터속도와 센서 게인을 설정하는 프리뷰 셔터속도/게인 설정부(16), 프리뷰시에 설정된 셔터 속도와 센서 게인을 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인으로 변환하며 특히 스트로보 촬영시에는 줌 렌즈의 위치를 고려하여 센서 게인의 최대값을 제한하여 선명한 영상을 얻을 수 있도록 하는 촬영 셔터 속도/게인 변환부(18)를 포함하고 있다.
또한, 이미지 신호 처리기(4)는 화상 처리 장치(4a)에서 설정된 셔텨 속도로 셔터가 구동되도록 제어하고, 촬상 렌즈(1a, 1b, 1c)를 구동하여 줌 배율을 설정하며 포커스 렌즈를 구동하여 포커싱을 수행하고 줌 위치를 측정하여 화상 처리 장치(4a)로 제공하는 제어 장치(4d)를 포함하고 있다.
이와 같이 이미지 신호 처리기(4)에 포함된 제어 장치(4d)는 구비된 여러 장치들을 제어하기 위한 제어부(20), 촬영 렌즈(1)를 구동하기 위한 렌즈 구동부(22), 렌즈 구동부(22)의 출력을 이용하여 줌렌즈의 위치를 산출하는 줌 렌즈 위치 산출부(24), 스트로보를 구동하기 위한 스트로보 구동부(26), 릴리즈를 입력받기 위한 릴리즈 입력부(28)를 포함하고 있다.
이러한 구성을 가지고 있는 디지털 카메라에서 이미지 센서(3)의 전처리 회로(3b)와, 이미지 신호 처리기(4), 스트로보(5), 스트로보 발광 제어 회로(5a)는 본 발명의 노출 제어 장치를 구성한다.
이제, 본 발명의 일실시예에 따른 노출 제어 장치를 포함한 디지털 카메라의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 디지털 카메라의 촬영 렌즈(1)는 위에서 설명한 바와 같이 줌 렌즈(1a), 조리개/셔터(1b), 포커스 렌즈(1c)로 구성되며, 줌 렌즈(1a)와 포커스 렌즈(1c)는 제어 장치(4b)의 렌즈 구동부(22)가 모터 드라이버 회로(2)를 제어하여 각각의 모터(M)를 구동함으로써 위치를 제어할 수 있다.
예를 들면 이러한 모터(M)가 스텝 모터일 때, 제어 장치(4b)의 렌즈 구동부(22)는 모터 드라이버 회로(2)에 구동 스텝수를 설정함으로써 줌 렌즈(1a)와 포커스 렌즈(1c)를 구동한다.
이때, 줌 렌즈 위치 산출부(24)는 렌즈 구동부(22)로부터 구동 스텝수를 입력받아 포토 인터럽터(미도시)의 오픈과 클로즈가 바뀌는 위치를 기준 위치로 해서 구동한 스텝수를 가감하여 줌 렌즈 위치와 포커스 렌즈 위치를 산출하여 산출된 줌 렌즈 위치를 화상 처리 장치(4a)의 촬영 셔터 속도/게인 변환부(18)로 전송한다.
한편, 촬영 렌즈(1)를 투과한 피사체광은 이미지 센서(3)의 촬상 소자(3a)상에 결상해 전기신호로 변환되고, 게인 조정 회로를 포함한 전처리 회로(3b)를 통하여 증폭되어 센서 감도가 개선된 후에, 아날로그 디지털 변환기(3c)에 의해 디지털 신호에 변환된다.
그리고, 화상 처리 장치(4a)에 의해 계조 변환, 화이트 밸런스 보정, YC변환 등의 소정의 신호 처리를 가한 후, 화상 표시장치(미도시)에 프리뷰 표시되거나 외부 기억장치(6)에 기록된다.
프리뷰 모드에서는, 화상 처리 장치(4a)의 측광 제어 회로(10)는 밝기를 측정하고, 프리뷰 셔터 속도/게인 설정부(16)는 측광 제어 회로(10)에 의해 측정된 밝기를 이용하여 적절한 밝기가 되도록 이미지 센서(3)의 전처리 회로(3b)의 센서 게인과 촬영 렌즈(1)의 조리개/셔터(1b)의 셔터 속도를 결정한다.
동시에 화상 처리 장치(4a)의 화이트 밸런스 제어 회로(12)는 적절한 색이 되는 화이트 밸런스 보정치를 설정하며, 이 상태로 사용자가 릴리즈 스위치를 누를 때까지 프리뷰를 계속한다.
사용자가 릴리즈 스위치를 누르면 릴리즈 입력부(28)는 릴리즈 입력 신호를 제어부(20)와 촬영 셔터 속도/게인 변환부(1)로 전송하여 릴리즈 상태로 변화되었음을 알린다.
그러면, 화상 처리 장치(4a)의 초점 제어 회로(14)는 초점을 조정하고, 촬영 셔터 속도/게인 변환부(18)는 프리뷰 시의 셔터 속도와 센서 게인을 촬영용의 셔터 속도와 센서 게인으로 변환하고, 화이트 밸런스 제어 회로(12)는 프리뷰 시의 화이트 밸런스 보정치를 촬영용의 화이트 밸런스 보정치로 변환하여 출력한다.
이때, 촬영 셔텨 속도/게인 변환부(18)는 프리뷰시에 설정된 셔터 속도와 센서 게인을 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인으로 변환할 때 스트로보 촬영시에는 줌 렌즈의 위치를 고려하여 센서 게인의 최대값을 제한하여 선명한 영상을 얻을 수 있도록 한다.
이와 같이 모든 설정치를 촬영시 사용의 값으로 설정한 후에 제어장치(4b)의 제어부(20)는 이미지 센서(3)를 셔터 모드로 기동하며, 스트로보 구동부(26)는 스트로보 발광의 설정이 유효하면 스트로보 발광 제어 회로(5a)를 제어하여 스트로보(5)를 발광하고, 렌즈 구동부(22)는 모터 드라이버 회로(2)를 제어하여 설정된 셔터 속도로 조리개 셔터를 닫은 후 화상 데이터를 읽어내 기록한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 카메라의 노출 제어 방법의 흐름도이다.
도시되어 있지 않은 스위치 등으로 사용자가 기동을 지시하면, 촬상 장치는 프리뷰 모드에 들어간다.
*프리뷰 모드에서는 화상 처리 장치의 측광 제어 회로에 의해 밝기를 측정하고(S101), 프리뷰 셔터속도/게인 설정부에 의해 측광 제어 회로에서 측정한 밝기를 참조하여 적절한 밝기가 되도록 이미지 센서의 센서 게인과 셔터 속도를 설정한다(S102). 이를 도 3과 4를 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 줌 렌즈 위치가 와이드(x1.0) 때의 셔터 속도와 센서 게인의 설정 과정을 설명하기 위한 예시도로서, X축은 셔터 속도를 나타내고 Y축은 F수를 나타내며, 2단의 조리개를 갖고 있으며 F2.8으로부터 F4.0치로 변환되거나 F4.0으로부터 F2.8로 변환된다.
도 3을 참조하면, 먼저, 프리뷰 시의 가장 긴 셔터 속도를1/5초로 하고, 셔터 속도가1/5초라도 화상이 어두운 경우에는, ISO800 상당으로부터 ISO100 상당의 사이로 센서 게인을 가변하면서 노출을 제어한다.
그리고, 셔터 속도가1/5초이고, 센서 감도가 ISO100 상당보다 밝은 피사체일 경우에는, 센서 감도를 ISO100 상당으로 한 채로, 셔터 시간을 짧게 해 노출을 제어한다.
다음에, 셔터 속도가1/30초이고, 센서 감도가 ISO100 상당보다 밝은 피사체의 경우에, ISO100 상당으로부터ISO50 상당의 사이에서 센서 게인을 가변하면서 노출을 제어한다.
한편, 셔터 속도가1/30초, 센서 감도가 ISO50 상당보다 밝은 피사체의 경우에는, 센서 감도를 ISO50 상당으로 한 채로 셔터 시간을 짧게 해 노출을 제어한다.
그리고, 셔터 속도가1/250초이고, 센서 감도가 ISO50 상당보다 밝은 피사체의 경우에는, 조리개를 F2.8으로부터 F4.0으로 변경한 후에 센서 감도를ISO50 상당으로 한 채로 셔터 시간이 1/125초보다 빠른 셔터 속도가 되도록 노출을 제어한다.
반대로 센서 감도가 ISO50 상당이고, 셔터 시간이 1/125초보다 빠른 셔터 속도인 상태에서는 어두운 피사체에 맞추도록 셔터 시간을 조정해 나갈 때는, 셔터 속도가1/60초가 된상태에서, 조리개를 F4.0에서 F2.8로 전환해 셔터 속도를1/125초가 되도록 제어한다.
이러한 프리뷰시의 셔터 속도와 게인 설정 관계를 위에서 도 3을 참조하여 설명하였지만, 도 4를 참조하여도 동일한 설명이 가능하다.
여기에서, 도 4는 줌 렌즈 위치가 와이드(x1.0) 때의 셔터 속도와 센서 게인의 설정 과정을 설명하기 위한 또 다른 예시도로서, X축은 셔터 속도를 APEX값으로 변환한 TV값을 나타내고, Y축은 센서 감도를 APEC 값으로 변환한 SV값을 나타낸다.
도 4에서 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 감도의 변화는 도 4에 도시된 프리뷰 선을 따라 진행하며, 프리뷰 선에서 도약이 있는 부분은 F수의 변화를 반영한 것이다.
한편, 위에서 설명한 바와 같이 프리뷰 셔터 속도/게인 설정부(16)에 의해 프리뷰 시의 셔터 속도와 센서 게인이 설정되면 동시에 화상 처리 회로의 화이트 밸런스 제어 회로에 의해, 적절한 색이 되는 화이트 밸런스 보정치가 설정된다(S103) 이 상태로 사용자가 릴리즈 스위치를 누를 때까지 프리뷰를 계속한다.
이후에, 사용자가 릴리즈 스위치를 누르면 릴리즈 입력부가 릴리즈 입력신호를 제어부와 촬영 셔터 속도/게인 변환부로 전송하며(S104), 화상 처리 장치의 초점 제어 회로에 의해 초점을 조정한다(S105).
다음에, 프리뷰 시의 셔터 속도와 센서 게인을 촬영용의 셔터 속도와 센서 게인으로 변환한다(S106).
이러한 촬영용의 셔터 속도와 센서 게인의 변화는 프리뷰 시의 셔터 시간과 센서 감도가 조정되었을 때에 다음과 같이 변환된다(도 3과 도 4를 참조하여 설명하면 아래와 같다).
(1) 프리뷰 시의 셔터 시간이 1/5초보다 빠른 경우
이 경우에는 촬영시의 셔터 시간과 센서 감도는 프리뷰 시의 셔터 시간과 센서 감도와 동일하게 설정한다. 이를 도 3을 참조하여 설명하면 셔터 시간이 1/5초보다 빠른 경우에 프리뷰선과 촬영선이 서로 동일하며 이에 따라 서로 겹치도록 표시되어 있다. 또한 도 4를 참조하여 설명하면 TV가 2.3보다 큰 경우에 프리뷰선과 촬영선이 서로 동일하며 이에 따라 서로 겹치도록 표시되어 있다.
(2) 프리뷰 시의 셔터 시간이 1/5초인 경우
프리뷰시의 셔터 시간이 1/5초인 경우에 센서 감도가 서서히 증가되면 이러한 증가는 일차적으로 촬영시의 센서 감도로 반영되는 것이 아니라 촬영시의 셔터 속도의 변화로 반영되어 센서 감도에 비례하여 셔터속도를 일정한 한계값까지 증가시킨다.
그리고, 이후에 셔터 속도의 변화가 한계값에 도달하면 센서 감도의 증가에 비례하도록 센서 감도를 다시 증가시켜 센서 감도의 증가가 반영되도록 한다.
이를 도 3을 참조하여 설명하면 프리뷰시의 셔터 속도가 1/5초일 때 센서 감도가 서서히 증가되면 이러한 증가는 일차적으로 촬영시의 센서 감도로 반영되는 것이 아니라 촬영시의 셔터 속도의 변화로 반영되며 프리뷰시의 센서 감도가 ISO400으로 변화될 때 촬영시의 셔터 속도가 1/1.25초로 증가되는 것을 볼 수 있다.
이후에, 센서 감도가 계속해서 증가되면 이러한 증가는 다시 촬영시의 센서 감도로 반영되어 프리뷰시의 센서 감도가 ISO800으로 변화될 때 촬영시의 셔터 속도가 1/1.25초를 유지한 상태에서 센서 감도가 ISO400으로 증가되는 것을 볼 수 있다.
이러한 설명은 도 4를 사용해서도 가능하며, 도 4에서 프리뷰 시의 셔터 시간이 1/5초인 경우에는, AV + TV = SV + BV 임을 이용하여 프리뷰시의 셔터 시간과 센서 감도를 촬영 시의 셔터 시간과 센서 감도를 변환한다. 여기서 AV는 렌즈 조리개를 APEX 단위로 환산한 값, TV는 셔터 시간을 APEX 단위로 환산한 값, SV는 센서의 ISO 감도를APEX 단위로 환산한 값, BV는 피사체의 밝기를APEX 단위로 환산한 값이다.
예를 들면 프리뷰 시의 셔터 시간이1/5초(V=2.3)로, 센서의 감도 설정이 ISO200(SV=6) 상당할 때 조리개는 프리뷰 시 촬영 시 모두 F2.8(AV=4)인 점에서,
BV = (AV: 4) + (TV: 2.3) - (SV: 6) = (AV: 4) + (TV: 1.3) - (SV: 5)
의 관계식이 성립되어, 센서의 감도를 ISO100(SV=5) 상당으로 한계를 설정하면 동일한 BV값을 유지하기 위해 촬영시의 셔터 시간을 증가시켜야 하며 이 경우에 TV=1.3(1/2.5초)로 설정하면 좋다.
또한, 도 4를 참조하여 설명하면 프리뷰시의 TV가 2.3(셔터 속도가 1/5초)일 때 센서 감도가 서서히 증가되어 SV값이 8.0으로 증가되면 이러한 증가는 일단 촬영시의 SV로 반영되는 것이 아니라 촬영시의 TV의 변화로 반영되며 프리뷰시의 SV가 4.0으로 변화될 때 TV가 0.0으로 감소되도록 한다.
그리고, 이처럼 TV가 한계값에 도달한 상태에서 프리뷰시의 TV가 2.3(셔터 속도가 1/5초)에서 센서 감도가 서서히 증가되어 SV값이 8.0으로 증가되면 이러한 증가는 다시 촬영시의 SV로 반영되어 SV를 4.0이 될 때까지 서서히 변화시킨다.
이처럼 프리뷰시의 센서 감도의 변화를 촬영시의 셔터 속도의 변화로 반영할 수 있는 이유는 일반적으로 촬영시의 셔터 속도가 프리뷰 시의 셔터 속도보다 늦게 설정하는 것이 가능하기 때문이다.
한편, 이 실시예의 경우, 촬영시의 센서 감도의 설정치는, 스트로보의 발광 을 수반하지 않을 경우, 그 최대치를 ISO400 상당으로 하고 있다.
하지만, 사용자가 스트로보를 강제 동작 모드로 설정했을 경우와 스트로보 오토 모드로 설정하고(이 실시 예의 촬상 장치에서는, 그 반응을 일으키는 최소한의 값은 1/15초로 하고 있다(도4의 STB_THRESH로 표시).
프리뷰 시의 셔터 속도가 반응을 일으키는 최소한의 값 보다 긴 경우에 촬영 시에 스트로보를 발광하게 되는데, 이때 제어부(20)는 스트로보 설정 상태를 촬영 셔터 속도/게인 변환부(18)로 알려주어 촬영 셔터 속도/게인 변환부(18)가 스토로보 설정 상태를 파악하여 설정된 한계값 이상으로 센서 게인이 증가하지 않도록 한계값 이하의 값으로 센서 게인을 설정하도록 한다.
이처럼, 촬영 셔터 속도/게인 변환부(18)가 스트로보 설정시에 센서 감도를 일정한 한계값 이하로 제한하는 이유는 스트로보가 발광한 상태에서 센서 게인값이 증가되게 되면 촬영 영상에 얼룩이 발생하기 쉽기 때문이다. 따라서, 촬영 셔터 속도/게인 변환부(18)는 스트로보가 발광한 경우에 센서 게인을 일정값으로 제한하게 되는데 그 제한값의 결정은 줌 렌즈 위치에 따라 결정하며 그 일예를 (표 1)에 나타내었다.
(표 1)
줌 위치 Fno ISO 감도 설정
*1.0(와이드 단) 2.8 ISO100
*1.5 3.5 ISO156
*2.0 4.2 ISO225
*2.5 4.9 ISO306
*3.0(텔레단) 5.6 ISO400
이처럼, 스트로보가 발광하는 경우에 촬영시 센서 감도 설정치를 스트로보의 발광을 수반하지 않는 경우와 비교해서 작은 값으로 할 수 있다.
이 실시 예의 경우, 줌 렌즈 위치가 와이드단이고 센서 감도를 ISO100 상당히 설정했을 경우에, 스트로보의 도달 거리가 적정하게 되도록 스트로보의 가이드 넘버가 설정되어 있는 것으로 한다.
그런데, 스트로보의 도달 거리는 이하의 식에서 산출된다.
D = GN / Fno*SQRT((ISO)/ 100 )
여기서, D는 스트로보의 도달 거리(m), GN는 스트로보의 가이드 넘버, Fno는 렌즈의 F수, ISO는 센서의 ISO 감도, SQRT()는 2 승근을 요구하는 함수이다.
한편, 줌 렌즈는 초점 거리 거리에 따라 Fno가 변화하기 때문에, 스트로보의 가이드 넘버가 일정한 경우 스트로보의 도달 거리는 와이드단에서는 멀고 텔레(TELE)단에서는 가까워진다.
이 실시 예의 줌 렌즈의 Fno가 표1에 나타내도록 줌 렌즈 위치에 의해 변화할 때, 표 1에 나타내 바와 같이 ISO 감도 설정치를 촬영시의 센서 감도 설정치의 최대치로서 설정하면, 줌 렌즈 위치가 바뀌어도 스트로보의 도달 거리는 같다.
도 5는 도 2의 셔터 속도와 센서 게인의 변환과정을 구체적으로 나타낸 흐름도이다.
먼저, 촬영 셔터 속도/게인 설정부는 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 감도를 파악한다(S210).
그리고, 촬영 셔터 속도/게인 설정부는 프리뷰시의 셔터 속도가 일정값(일예로 1/5초) 이상이 되는지를 판단한다(S211).
판단결과, 일정값 이상을 가지면 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 감도를 촬영시의 셔터 속도와 센서 감도로 변환한다(S212).
이와 달리 판단 결과, 일정값이면 프리뷰시의 센서 감도에 비례하여 셔터 속도를 느리게 하며(S213) 느리게 한 셔터 속도의 속도가 한계값에 도달하였는지 파악한다(S214).
파악한 결과, 셔터 속도가 한계값에 도달하지 않았으며 고정된 센서 감도와 조정된 셔터 속도를 촬영시의 센서 감도와 셔터속도로 설정한다(S215).
파악한 결과, 셔터 속도가 한계값에 도달하였으면 스트로보가 설정되어 있는지 파악하여(S216), 설정되어 있지 않으면 프리뷰시의 센서 감도를 증가시켜 센서 감도를 설정하며(S217), 셔터 속도의 한계값과 증가된 센서 감도를 촬영시의 셔터 속도와 센서 감도로 설정한다(S220).
한편, 스트로보가 설정되어 있으면 줌 렌즈 위치를 파악하여(S218), 줌 렌즈 위치에 따라 설정된 한계값내에서 센서 감도를 설정하고(S219), 셔터 속도의 한계값과 증가된 센서 감도를 촬영시의 셔터 속도와 센서 감도로 설정한다(S220).
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 노출 제어 장치를 포함한 디지털 카메라의 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 카메라의 노출 제어 방법의 흐름도.
도 3은 줌 렌즈 위치가 와이드(x1.0) 때의 셔터 속도와 센서 게인의 설정 과정을 설명하기 위한 예시도.
도 4는 줌 렌즈 위치가 와이드(x1.0) 때의 셔터 속도와 센서 게인의 설정 과정을 설명하기 위한 또 다른 예시도.
도 5는 도 2의 셔터 속도와 센서 게인의 변환과정을 구체적으로 나타낸 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 촬영 렌즈 1a: 줌 렌즈
1b : 조리개/셔터 1c : 포커스 렌즈
2: 모터 드라이버 회로 3 : 이미지 센서
4 : 이미지 신호 처리기 4a: 화상 처리 회로
4b : 제어 장치 5 : 스트로보
5a: 스트로보 발광 제어 회로 6 : 외부 기억 장치
10 : 측광 제어 회로 12 : 화이트 밸런스 제어 회로
14 : 초점 제어 회로 16 : 프리뷰 셔터 속도/게인 설정부
18 : 촬영 셔터 속도/게인 변환부
20 : 제어부 22 : 렌즈 구동부
24 : 줌 렌즈 위치 산출부 26: 스트로보 구동부
28 : 릴리즈 입력부

Claims (8)

  1. 촬영 렌즈를 통과한 피사체광을 촬상하여 센서 게인에 따라 증폭된 영상 데이터를 출력하는 이미지 센서;
    영상 데이터의 밝기를 측정하여 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하고, 릴리스 입력시에 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인에 비례하게 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하여 설정된 센서 게인에 따라 상기 이미지 센서의 센서 게인을 변화시키고, 설정된 셔터 속도에 따라 촬영 렌즈의 셔터를 개폐하며, 스트로보 설정시에 스트로보 설정값 이하의 셔터 속도가 설정되면 스트로보 제어 신호를 출력하는 이미지 신호 처리기; 및
    상기 이미지 신호 처리기로부터 입력받은 스트로보 제어 신호에 따라 스트로보 발광을 제어하는 스트로보 발광 제어 회로를 포함하며,
    상기 이미지 신호 처리기는 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정할 때 줌 렌즈의 위치에 따라 정해진 한계값 이내에서 셔터 속도와 센서 게인을 설정하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라의 노출 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는,
    촬영 렌즈를 통과한 피사체상을 촬상하여 전기적 신호로 변환시키는 촬상 소 자;
    상기 촬상 소자에서 출력되는 전기적 신호를 센서 게인에 따라 증폭하여 출력하는 전처리 회로; 및
    상기 전처리 회로에서 출력되는 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 변환기를 포함하여 이루어진 디지털 카메라의 노출 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 신호 처리기는,
    영상 데이터의 밝기를 측정하여 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하고, 릴리스 입력시에 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인에 비례하게 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하는 화상 처리 장치; 및
    상기 화상 처리 장치에 의해 설정된 센서 게인에 따라 상기 이미지 센서의 센서 게인을 변화시키고, 설정된 셔터 속도에 따라 촬영 렌즈의 셔터를 개폐하며, 스트로보 설정시에 스트로보 설정값 이하의 촬영시 셔터 속도가 설정되면 스트로보 제어 신호를 출력하는 제어 장치를 포함하며,
    상기 화상 처리 장치는 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정할 때 프리뷰시의 셔터 속도가 임계값 이상일 때는 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인에 비례하게 설정하고, 프리뷰시의 셔터 속도가 임계값에 있을 때에는 프리뷰시의 센서 게인 의 증가에 비례하게 셔터 속도를 느리게 되도록 셔터 속도를 설정하며, 이때 셔터 속도가 임계값에 도달하면 프리뷰시의 센서 게인에 비례하도록 다시 촬영시의 센서 게인을 증가시키고, 스트로보 설정시에 센서 게인의 최종값을 줌 렌즈의 위치에 따라 정해진 한계값 이내에서 설정되도록 하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라의 노출 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 화상 처리 장치는,
    영상 데이터의 밝기를 측정하여 출력하는 측광 제어 회로;
    상기 측광 제어 회로에 의해 측정된 밝기에 따라 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하고, 릴리스 입력시에 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인에 비례하게 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하는 프리뷰 셔터 속도/게인 설정부; 및
    릴리스 입력시에 상기 프리뷰 셔터 속도/게인 설정부에서 설정된 프리뷰 셔터 속도와 센서 게인에 비례하게 촬영시의 셔터 속도와 센서 게인을 설정하며, 이때 프리뷰시의 셔터 속도가 임계값 이상일 때는 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 게인에 비례하게 설정하고, 프리뷰시의 셔터 속도가 임계값에 있을 때에는 프리뷰시의 센서 게인의 증가에 비례하게 셔터 속도를 느리게 되도록 셔터 속도를 설정하며, 셔터 속도가 임계값에 도달하면 프리뷰시의 센서 게인에 비례하도록 다시 촬영시의 센서 게인을 증가시키며, 스트로보 설정시에 센서 게인의 최종값을 줌 렌즈의 위치 에 따라 정해진 한계값 이내에서 설정되도록 하는 촬영 셔터 속도/게인 설정부를 포함하여 이루어진 디지털 카메라의 노출 제어 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 촬영 렌즈의 줌렌즈와 포커스 렌즈를 조절하며, 조리개 셔터를 설정된 셔터 속도에 따라 개폐하는 렌즈 구동부;
    상기 렌즈 구동부의 줌 렌즈를 구동하기 위한 출력신호를 분석하여 줌 렌즈 위치를 산출하여 출력하는 줌 렌즈 위치 산출부;
    사용자로부터 릴리즈를 입력받아 상기 화상 처리 장치에 제공하는 릴리즈 입력부;
    스트로보 설정시에 셔터 속도가 스트로보 설정값 이하일 때 스트로보를 발광하도록 제어하는 스트로보 구동부; 및
    상기 렌즈 구동부와, 줌렌즈 위치 산출부, 스트로보 구동부를 제어하며, 설정된 센서 게인에 따라 상기 이미지 센서이 센서 게인을 조정하는 제어부를 포함하여 이루어진 디지털 카메라의 노출 제어 장치.
  6. (A) 프리뷰 기동시에 측광 제어회로로 밝기를 측정하여 프리뷰시의 셔터 속 도와 센서 게인을 설정하는 단계;
    (B) 릴리스 입력시에 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 감도를 파악하는 단계;
    (C) 상기 (B)단계에서 파악된 셔터 속도가 임계값 이상이면 프리뷰시의 셔터 속도와 센서 감도에 비례하게 촬영시의 셔터 속도와 센서 감도를 설정하는 단계;
    (D) 상기 (B) 단계에서 파악된 셔터 속도가 임계값일 때, 프리뷰시의 센서 감도의 증가에 비례하게 셔터 속도를 증가시켜 촬영시의 셔터 속도와 센서 감도를 설정하는 단계를 포함하여 이루어진 디지털 카메라의 노출 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    (E)상기 (D) 단계의 프리뷰시의 센서 감도의 증가에 비례하게 셔터 속도를 증가시켜 촬영싱의 셔터 속도를 설정할 때 셔터 속도의 임계값에 도달하였는지 판단하는 단계; 및
    (F) 상기 (E) 단계의 판단 결과 셔터 속도의 임계값에 도달하였으면 다시 센서 게인을 증가시키는 단계를 포함하여 이루어진 디지털 카메라의 노출 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    (G) 상기 (F) 단계에서 센서 게인을 증가시킬 때 스트로보 설정 상태인지를 판단하는 단계;
    (H) 판단 결과, 스트로보 설정 상태이면 줌 렌즈 위치를 판단하는 단계; 및
    (I) 상기 판단된 줌 렌즈 위치에 따라 설정된 센서 게인의 한계값 내에서 센서 게인을 설정하는 단계를 포함하여 이루어진 디지털 카메라의 노출 제어 방법.
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