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KR101133733B1 - 전자 셔터를 이용한 다단계 노출 방법 및 이를 이용한 촬영 장치 - Google Patents

전자 셔터를 이용한 다단계 노출 방법 및 이를 이용한 촬영 장치 Download PDF

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KR101133733B1
KR101133733B1 KR1020090122706A KR20090122706A KR101133733B1 KR 101133733 B1 KR101133733 B1 KR 101133733B1 KR 1020090122706 A KR1020090122706 A KR 1020090122706A KR 20090122706 A KR20090122706 A KR 20090122706A KR 101133733 B1 KR101133733 B1 KR 101133733B1
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이태호
이정원
문재준
김일도
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삼성전자주식회사
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Abstract

전자 셔터를 이용한 다단계 노출 방법 및 이를 이용한 촬영 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 촬영 장치는 이미지 센서와 이미지의 영역을 제1 영역과 제2 영역으로 구분하고, 제2 영역에 포함된 행들 중 제1 행그룹 및 제2 행그룹에 대하여 서로 상이한 노출 시간을 갖도록 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 의하여 넓은 동적 영역을 갖는 이미지를 획득할 수 있다.
HDR, 동적 영역, 다단 노출, 전자 셔터

Description

전자 셔터를 이용한 다단계 노출 방법 및 이를 이용한 촬영 장치{Multi-Step Exposure Method By Electronic Shutter And Apparatus Using The Same}
본 발명은 전자 셔터를 이용한 다단계 노출 방법 및 이를 이용한 촬영 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이미지 센서의 리셋 타이밍을 조절함으로써 동적 영역(dynamic range)을 높일 수 노출 방법 및 이를 이용한 촬영 장치에 관한 것이다.
카메라의 셔터는 크게 분류하여 렌즈 셔터와 포컬 플레인 셔터(Focal Plane Shutter)로 분류할 수 있으며, 전자는 렌즈 근방에 셔터가 놓여져 있고, 후자는 초점면 근방에 셔터가 놓여져 있다.
포컬 플레인 셔터에는 선막 및 후막의 이동 방향에 따라서, 좌우식 셔터 및 상하식 셔터의 2종류가 있으나, 현재는 성능면에서 유리한 상하식 셔터가 많이 쓰이고 있다.
포컬 플레인 셔터를 채용하는 촬영 장치에 있어서는, 상기 선막 및 후막으로 이루어진 두 장의 막이 주행함으로써 촬영면에 렌즈를 통하여 입사된 피사체가 노광한다. 즉, 선막의 주행으로 촬영 장치의 촬영면이 열려서 노광이 시작되고, 기 설정된 셔터 속도에 기인하여 시간차를 두고 후막이 주행하여 촬영을 종료하는 방식을 이용한다.
그러나, 최근에는 머케니컬 셔터의 문제점, 예를 들어 선막 주행시 충격 진동에 의한 선막 쇼크나 선막을 차징(charging)하기 위해 필요한 시간적 간격인 release time lag 등의 문제점을 해결하기 위하여 Focal Plane Shutter의 선막을 전자적으로 처리하는 기술이 많이 제안되고 있다.
즉, 촬영 장치의 이미지 센서인 CCD(Charge-coupled Device) 또는 CIS(CMOS Image Sensor)에서 각 화소에 노광을 개시하는 Reset 신호를 이용하여 화소 라인 단위로 순차적으로 주사하여 선막의 역할을 대체하는 전자 셔터가 많이 이용되고 있다.
일반적으로 전자 셔터를 사용하는 촬영 장치의 경우 자동초점(Auto Focuse : AF)시스템과 자동노출(Auto Exposure : AE)시스템을 보유한다. AF 시스템은 피사체의 초점을 자동으로 맞추는 촬영 장치의 기능으로, 이미지 센서를 통해 얻은 영상의 대비를 분석하여 초점을 자동으로 맞춘다. 한편, AE 시스템은 피사체의 밝기를 카메라가 판단하여 자동으로 노출을 정해 주는 기능으로, 피사체의 적정 노출량에 대하여 조리개의 개도와 셔터의 속도를 제어하여 자동으로 적합한 노출을 맞춘다.
그러나, AE 시스템을 채용한 촬영 장치에 있어서도, 장치가 받아들일 수 있는 명부와 암부의 범위를 일컫는 동적 범위(dynamic range)를 향상시키기 위한 대안이 계속 제시되어 왔으나, 이러한 대안들은 촬영되는 피사체의 왜곡, resolution의 저하 등의 또 다른 문제점을 야기하였다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 높은 동적 범위를 가지는 노출 방법 및 이를 이용한 촬영 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 동적 범위를 향상시키면서 높은 resolution을 확보하고, 암부/명부 영역의 보정을 통하여 고화질의 이미지를 얻을 수 있는 노출 방법 및 이를 이용한 촬영 장치를 제공함에 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치는, 피사체의 이미지를 획득하는 이미지 센서; 및 상기 획득된 이미지의 휘도 정보를 이용하여 상기 이미지의 영역을 제1 영역과 제2 영역으로 구분하고, 상기 제2 영역에 포함된 행들 중 제1 행그룹 및 제2 행그룹에 대하여, 서로 상이한 노출 시간을 갖도록 제어하는 제어부;를 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제2 영역의 상기 제1 행그룹 및 상기 제2 행그룹에 대하여 리셋 펄스 타이밍을 상이하게 제어하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제1 영역 및 제2 영역의 이미지를 합성하여 전체 이미지를 생성하는 ISP(Image Signal Processor)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 ISP는, 상기 제2 영역에 대하여, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이의 경계영역의 상기 제1 행그룹 및 상기 제2 행그룹의 Y값들을 추출하고, 추출된 Y값을 기초로 상기 경계영역의 이미지를 보정하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 ISP는, 상기 제2 영역에 대하여, 상기 제1 행그룹의 Y값에 대한 상기 제2 행그룹의 Y값의 비율을 계산하고, 계산된 비율을 기초로 상기 제2 영 역의 이미지를 보정할 수 있다.
또한, 상기 ISP는, 상기 제2 영역에 대하여, 상기 제1 행그룹의 노출 시간에 대한 상기 제2 행그룹의 노출 시간의 비율을 계산하고, 계산된 비율을 기초로 상기 제2 영역의 이미지를 보정할 수 있다.
여기서, 상기 휘도 정보는 이미지의 Y값을 기초로 제공되는 정보인 것이 바람직하다.
또한, 제1 영역은 다단계 노출을 수행하는 영역이고, 상기 제2 영역은 이중 노출을 수행하는 영역인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 다단계 노출 영역은 이미지의 휘도 정보를 이용하여 계산된 적정 노출 시간을 기초로, 동일한 적정 노출 시간을 갖는 영역들 각각을 포함하고, 상기 제어부는 상기 각각의 영역들에 대하여, 리셋 펄스 타이밍을 조절하여 상이한 노출 시간을 갖도록 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이중 노출 영역은 상기 다단계 노출 영역 각각의 사이에 위치한 각각의 영역들을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 이중 노출 영역에 대하여, 각각의 이중 노출 영역이 인접하고 있는 다단계 노출 영역들의 노출 시간을 기초로 상기 각각의 이중 노출 영역의 노출 시간을 조절하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제1 행그룹은 짝수행에 해당하는 행들이고, 상기 제2 행그룹은 홀수행에 해당하는 행들인 것이 바람직하다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 방법은, 피사체의 이미지를 획득하는 단계; 상기 획득된 이미지의 휘도 정보를 이용하 여 상기 이미지의 영역을 제1 영역과 제2 영역으로 구분하는 단계; 및 상기 제2 영역에 포함된 행들 중 제1 행그룹 및 제2 행그룹에 대하여, 서로 상이한 노출 시간을 갖도록 제어하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 제어 단계는, 상기 제2 영역의 상기 제1 행그룹 및 상기 제2 행그룹에 대하여 리셋 펄스 타이밍을 상이하게 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 본 촬영 방법은 상기 제1 영역 및 제2 영역의 이미지를 합성하여 전체 이미지를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 생성 단계는, 상기 제2 영역에 대하여, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이의 경계영역의 상기 제1 행그룹 및 상기 제2 행그룹의 Y값들을 추출하고, 추출된 Y값을 기초로 상기 경계영역의 이미지를 보정하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 생성 단계는, 상기 제2 영역에 대하여, 상기 제1 행그룹의 Y값에 대한 상기 제2 행그룹의 Y값의 비율을 계산하고, 계산된 비율을 기초로 상기 제2 영역의 이미지를 보정하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 생성 단계는, 상기 제2 영역에 대하여, 상기 제1 행그룹의 노출 시간에 대한 상기 제2 행그룹의 노출 시간의 비율을 계산하고, 계산된 비율을 기초로 상기 제2 영역의 이미지를 보정하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 휘도 정보는 이미지의 Y값을 기초로 제공되는 정보인 것이 바람직하다.
또한, 제1 영역은 다단계 노출을 수행하는 영역이고, 상기 제2 영역은 이중 노출을 수행하는 영역인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 다단계 노출 영역은 이미지의 휘도 정보를 이용하여 계산된 적정 노출 시간을 기초로, 동일한 적정 노출 시간을 갖는 영역들 각각을 포함하고, 상기 제어 단계는, 상기 각각의 영역들에 대하여, 리셋 펄스 타이밍을 조절하여 상이한 노출 시간을 갖도록 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이중 노출 영역은 상기 다단계 노출 영역 각각의 사이에 위치한 각각의 영역들을 포함하고, 상기 제어 단계는, 상기 이중 노출 영역에 대하여, 각각의 이중 노출 영역이 인접하고 있는 다단계 노출 영역들의 노출 시간을 기초로 상기 각각의 이중 노출 영역의 노출 시간을 조절하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제1 행그룹은 짝수행에 해당하는 행들이고, 상기 제2 행그룹은 홀수행에 해당하는 행들인 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 실시예에 따르면, 높은 동적 범위를 가지는 노출 방법 및 이를 이용한 촬영 장치가 제공될 뿐만 아니라, 동적 범위의 향상과 더불어 높은 resolution을 확보하고, 암부/명부 영역의 보정을 통하여 고화질의 이미지를 얻을 수 있는 노출 방법 및 이를 이용한 촬영 장치를 제공할 수 있게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포컬 플레인 셔터(focal plane shutter)를 채용한 일반적인 촬영 장치의 구성을 나타낸다. 본 촬영 장치는 이미지 센서(10), 메커니컬 선막(20), 메커니컬 후막(30), 뷰 파인더(40), 렌즈(50) 및 조리 개(60)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이 포컬 플레인 셔터로 동작하는 촬영 장치는 이미지 센서(10) 앞에 포컬 플레인 셔터를 구성하는 메커니컬 선막(20) 및 메커니컬 후막(30)이 구비되어 있다.
한편, 이미지 센서(10)는, 렌즈(50)를 통하여, 광을 받아들여 전기적 신호로 변환하는 소자로 CCD(Charge-coupled Device)나 CIS(CMOS Image Sensor)가 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서는 이미지 센서(10)에 대하여 촬영 소자에 의한 전하 축적을 개시하기 위한 리셋(reset) 타이밍을 조절함으로써 노출량을 조절할 수 있다.
포컬 플레인 셔터의 메커니컬 선막(20) 및 메커니컬 후막(30)은, 이미지 센서(10)로의 광로를 개폐하는 역할을 한다. 선막 및 후막의 이동할 방향에 따라서, 좌우식 셔터와 상하식 셔터가 있으나, 이하에서는 상하식 셔터를 전제하여 설명하기로 한다.
선막(20)은 노광 전에 이미지 센서를 차광하고, 주행을 시작함으로써 노광을 개시한다. 한편, 후막(30)은 선막(20)이 노광을 개시한 후에 이어서 노광을 차단하는 역할을 한다. 이와 같은 방식으로, 포컬 플레인 셔터에서는 이미지 센서(10)를 스캔하는 형태로 슬릿 주행(일정한 간격의 틈을 두고 평행하게 동작함)하면서 이미지 센서로의 노광을 조절하게 된다.
조리개(60)는 렌즈내에 배치되어, 구경을 제어하고 렌즈를 통과하는 빛의 양을 제어한다. 렌즈 셔터의 경우 조리개 구경이 클수록 고속 셔터로 동작하기 어려 운 단점이 있으나, 포컬 플레인 셔터에서는 슬릿 주행하는 것에 의해서, 어떠한 조리개 값에서도 최고속 셔터를 사용할 수 있는 이점을 가지고 있다.
뷰 파인더(40)는 사용자가 촬영 장치를 이용하여 촬영하는 경우 이미징하기 위해 또는 초점을 맞추기 위해 들여다보는 장치이다.
본 실시예에 있어서는 촬영 장치를 카메라에 한정하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 캠코더, 모바일 등 촬영 기능을 갖고 있는 것이라면 본 발명의 기술적 사상이 이용될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시예에 따른 촬영 장치는 렌즈(100), 메커니컬 셔터(105), 이미지 센서(110), AGC(Automatic Gain Control), ADC(Anolog to Digital Converter), ISP(Image Signal Processor)(140), 디스플레이(150), AE 제어부(160), 제어부(170), 입력부(180) 및 저장부(190)를 구비한다.
렌즈(100)는 피사체의 상을 받아들이고, 메커니컬 셔터(105)는 슬릿 주행을 함으로써 이미지 센서(110)로의 노광량을 조절한다. 한편, 이미지 센서(110)는 입력되는 광신호를 전기적인 신호로 변환할 뿐만 아니라, 전자 선막 기능을 통하여 노출량을 조절하는 기능을 갖는다.
입력된 광신호가 이미지 센서(110)에 의하여 전기적 신호로 변환된 후에는 AGC(120) 회로에 의하여 다시 한번 적절한 크기의 신호로 증폭된다. 증폭된 신호는 ADC(130) 회로를 거치면서 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환된다.
이후, ISP(140)에서 디지털 신호 처리과정이 이루어진다. ISP(140)는 받아들 인 영상 신호를 디스플레이할 수 있도록 신호처리를 수행한다. 또한, ISP(140)는 상이하게 노출이 이루어진 이미지 센서의 각각의 영역들에 대한 신호를 받아들이고, 수신된 신호를 보정, 합성하여 전체 이미지 신호를 생성한 후, 생성된 전체 이미지 신호를 디스플레이(150)를 통하여 표시하게 한다.
디스플레이(150)는 ISP(140)에서 처리된 영상 신호를 바로 사용자가 확인할 수 있도록 디스플레이하며, OSD를 생성하여 사용자의 편리한 사용을 도모하는 등의 기능을 갖는다.
AE 제어부(160)는 ISP(140)에서 계산된 노출 정보를 이용하여 메커니컬 셔터(105)의 주행 및 이미지 센서(110)의 전자 셔터 동작을 제어하여, 이미지 센서(110)의 각 영역에 대하여 적절한 노출을 제공하는 기능을 갖는다.
제어부(170)는 신호의 증폭, 변환, 처리 등의 전반적인 과정을 제어하는 기능을 가지며, 입력부(180)에서 입력된 사용자의 명령을 수신하고, 수신된 명령에 기초하여 카메라 모듈을 제어한다.
또한, ISP(140)를 제어하여 자동 노출(Auto Exposure : AE)을 제어하기 위한 신호를 생성하게 하며, 구체적으로, 이미지 센서(110)로부터 받아들인 전체 이미지 신호로부터 노출량을 계산하고, 계산된 노출량에 대한 정보를 단위 영역별로 계산하여 다단계 노출 영역과 이중 노출 영역을 구분한다.
그리고 제어부(170)는 상기 구분된 영역에 대하여 계산된 적정 노출량에 따라 AE 제어부(160)를 제어하여 영역마다 상이한 노출을 인가한다.
여기서 다단계 노출 영역은 이미지의 휘도 정보를 이용하여 계산된 적정 노 출 시간을 기초로, 동일한 적정 노출 시간을 갖는 영역들로 구성된 영역을 말하며, 각각의 영역들은 제어부(170)의 제어에 의하여 각각 상이한 리셋 펄스 타이밍을 인가받아 상이한 노출 시간을 갖게 된다.
한편, 이중 노출 영역은 다단계 노출 영역 각각의 사이에 위치한 각각의 영역들을 말하며, 각각의 영역들은 제어부(170)의 제어에 의하여 각각의 이중 노출 영역이 인접하고 있는 다단계 노출 영역들의 노출 시간을 기초로 노출 시간이 조절된다.
한편, 저장부(190)는 현재의 이미지 또는 촬영 장치 제어를 위해 필요한 정보 등을 저장하는 기능을 갖는다.
이하에서는 도 3a 및 도 3b를 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 노출 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 3a는 이미지 센서가 받아들인 명부/암부로 이루어진 이미지를 나타내며, 도 3b는 이미지 센서의 각 영역에 따른 셔터 동작을 나타내는 도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이 이미지는 상부가 매우 밝고 하부는 매우 어두우며 중간 부분은 상대적으로 상부와 하부의 중간 정도의 밝기를 가진다.
우선 제어부(170)는 입력된 이미지 신호를 통하여 전체 밝기에 대한 정보에 기초하여, 적정 노출값을 계산하여 계산된 적정 노출값을 근거로 이미지의 영역을 구분한다. 도 3a에 있어서는 밝은 부분인 상부 A1(210)부분은 단노출시킬 필요가 있고, 어두운 부분인 하부 A3(250)는 상대적으로 장노출시킬 필요가 있다. 중간정도의 밝기를 갖는 부분인 중간부 A2(230)는 중노출이 요구될 것이다.
단노출은 이미지 센서(110)의 리셋 타이밍(reset timing)을 조절함으로써 노출되는 시간을 짧게 함으로써 수행될 수 있다. 도 3b에서는 제1 전자 셔터 ES1(320)의 주행 곡선에 따라 이미지 센서(110)의 리셋 펄스(reset pulse)를 생성시킴으로써, A1 영역은 상대적으로 짧은 노출 시간(a)을 갖게 된다.
중노출 역시 이미지 센서(110)의 리셋 타이밍을 조절함으로써 이루어지는데, 도 3b에서는 제2 전자 셔터(330)의 주행 곡선에 따라 이미지 센서(110)의 리셋 펄스를 생성시킴으로써, A2 영역은 중간 정도의 노출 시간(d)을 갖게 된다.
그리고, 장노출은 메커니컬 셔터(300, 310)의 주행에 의하여 노출 시간이 조절되며, A3 영역은 메커니컬 선막 MS1(300)의 주행 후 메커니컬 후막 MS2(310)의 주행까지 긴 노출 시간(g)을 갖게 된다.
여기서, 단노출 영역 A1(210) 및 중노출 영역 A2(230)의 경계 영역 D1(220)과 중노출 영역 A2(230) 및 장노출 영역 A3(250)의 경계 영역 D2(230)에 대하여는 이중 노출이 이루어진다.
구체적으로, D1 영역(220)의 경우, 이미지 센서(110)의 짝수행들(Even Rows)과 홀수행들(Odd Rows)에 대하여 리셋 펄스를 상이하게 생성함으로써 서로 다른 노출 시간을 갖도록 한다. 도 3b에 도시된 바와 같이 D1 영역(220)의 짝수행은 전자 선막 ES1(320)의 주행 곡선에 따라 이미지 센서(110)의 리셋 펄스를 생성하여 짧은 노출 시간(b)을 갖게 하고, 홀수행은 전자 선막 ES2(330)의 주행 곡선에 따라 이미지 센서(110)의 리셋 펄스를 생성하여 중간 노출 시간(c)을 갖게 한다.
이로써 A1 영역(210)과 A2 영역(230)의 경계 부분인 D1 영역(220)은 짝수행 과 홀수행에 각각 상이한 노출량을 갖는 이미지가 생성되며, ISP(140)에서는 생성된 이미지에 대한 신호를 입력받아 짝수행 및 홀수행의 이미지를 합성함으로써 보다 높은 동적 영역을 갖는 이미지를 생성할 수 있게 된다.
한편, D2 영역(240)의 경우 역시 이미지 센서(110)의 짝수행들(Even Rows)과 홀수행들(Odd Rows)에 대하여 리셋 펄스를 상이하게 생성함으로써 서로 다른 노출 시간을 갖도록 한다. 도 3b에 도시된 바와 같이 D2 영역(220)의 짝수행은 전자 선막 ES2(330)의 주행 곡선에 따라 이미지 센서(110)의 리셋 펄스를 생성하여 짧은 노출 시간(d)을 갖게 하고, 홀수행은 메커니컬 선막 MS1(300)과 메커니컬 후막 MS2(310)의 주행에 의하여 긴 노출 시간(f)을 갖게 된다.
이렇게 전체 영역을 노출 값에 의하여 다수의 영역으로 구분하고, 각각의 영역들에 대하여 메커니컬 셔터(105) 및 이미지 센서(110)의 리셋 펄스 타이밍을 조절함으로써 각기 상이한 노출 시간을 갖게 할 뿐만 아니라, 특히 경계 영역의 이중 노출이 행해지는 부분에 대하여 짝수행 및 홀수행에 상이한 노출 시간을 갖게 하고, 생성된 이미지를 합성함으로써 보다 동적 영역이 높은 촬영 장치를 제공할 수 있게 된다.
상기 본 발명의 일 실시예를 설명함에 있어서 3개의 다단계 노출 영역 및 2개의 이중 노출 영역을 상정하여 설명하였지만, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하며 이에 한정되지 않고 더 많은, 혹은 더 적은 영역을 상정할 수 있음은 당업자에 있어 자명할 것이다.
또한, 이중 노출 영역에 대하여 짝수행 그룹 및 홀수행으로 그룹을 구분하여 상이한 노출 시간을 갖도록 조절하는 방법에 대하여 설명하였으나, 그룹을 구분하는 방법과 관련하여서는 이에 한정되지 않을 것이다.
이하에서는 도 4를 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 다단계 노출 방법에 대하여 설명하기로 한다.
우선, 렌즈(100)를 통하여 피사체의 상이 입력된다(S400). 입력된 피사체의 이미지 신호 중 휘도 값에 해당하는 Y(luminance)값을 이용하여 적정 노출 값이 계산되고, 계산된 적정 노출 값에 따라 이미지 센서의 영역을 구분한다(S410).
구분된 영역은 다단계 노출 영역들 및 이중 노출 영역들로 구성되어 있고, 다단계 노출 영역에 대해서는 메커니컬 셔터 및 전자 선막을 제어하여 각각 단노출/중노출/장노출 시키게 되고, 이중 노출 영역에 대해서는 해당 영역의 홀수행 및 짝수행의 리셋 펄스 타이밍을 다르게 제어하여 상이한 노출 시간을 제공한다.
상기 상이한 노출 시간을 제공하는 과정은, 도 3a 및 도 3b를 참조하면서 상술한 것과 동일하다.
이후 동적 범위가 확장된 이미지를 촬영하고(S430), 생성된 이미지 신호는 각각의 영역에 대하여 보정이 이루어진다. 즉, 다단계 노출 영역에 대하여는 이미 적절한 노출을 가진 이미지 신호가 생성된 상태지만, 이중 노출 영역에 대하여는 홀수행 및 짝수행이 각각 다른 노출 시간을 가진 이미지가 생성되었으므로, 홀수 로우의 이미지 및 짝수 로우의 이미지를 보정하는 과정이 ISP(140)에서 이루어진다.
이후 다단계 노출 영역을 구성하는 이미지들 및 이중 노출 영역을 구성하는 보정된 이미지들을 합성하여 전체 이미지를 생성한다(S440).
이하에서는 도 5a 내지 도 5c를 참조하면서 이중 노출 영역에 대한 보정 과정을 상세히 설명하기로 한다.
도 5a는 가장 밝은 부분 A1(500) 및 가장 어두운 부분 A2(520)을 포함하며, A1과 A2의 중간 정도의 밝기를 가진 D1(510)을 가진 이미지이다.
상술한 바에 따르면 A1 및 A2는 다단계 노출 영역, 그리고 D1은 이중 노출 영역으로 설명할 수 있다.
도 5b에서 실선(540)은 실제 이미지의 Y값을 나타내며, 점선(530)은 실제 이미지에 대한 Y값의 오차를 나타낸다. 이와 같은 오차는 기존의 AE 시스템을 가진 촬영 장치에서 발생하는 것으로, 기존 AE에 의한 노출 정보에 따라 노출되어 생성된 이미지는 밝은 영역에서는 좀 더 밝게, 그리고 어두운 영역은 좀 더 어둡게 생성되기 때문에 발생하게 된다.
이와 같은 노출 오차를 제거하기 위하여, 본 발명에서는 밝은 영역 A1(570)에 대해서는 도 5c에서와 같이 단노출 곡선(560)을 따르도록 하여 노출 시간을 조절한다. 즉, 전자 선막의 리셋 타이밍을 조절하여 짧은 노출 시간을 갖는 이미지 신호를 생성할 수 있게 된다.
어두운 영역 A2(590)에 대해서는 장노출시킬 필요가 있으므로 메커니컬 셔터를 이용하여 장노출 곡선(560)을 따르도록 하여 노출 시간을 조절한다. 즉, 메커니컬 선막 및 메커니컬 후막의 주행을 따르게 함으로써 상대적으로 긴 노출 시간을 갖게 된다.
한편, 이중 노출 영역 D1(580)에 대하여는 메커니컬 셔터 및 전자 선막을 이용하여 짝수행 및 홀수행에 대하여 상이한 노출 시간을 제공한다. 즉, 짝수행에 대해서는 메커니컬 선막의 주행 후에 리셋 펄스를 생성함으로써 보다 짧은 노출 시간을 제공하고, 홀수행에 대해서는 메커니컬 선막의 주행후 메커니컬 후막의 주행할 때까지의 시간동안 노출이 이루어지게 된다.
이후, 상기 이중 노출 영역 D1(580)에 대하여 ISP는 상기 과정에 의하여 상이한 노출 시간을 갖는 짝수행 및 홀수행에 대한 Y값을 추출하고, 짝수행의 Y값에 대한 홀수행의 Y값의 비율을 기초로 D1 영역의 이미지를 보정한다. 이와 달리 ISP는 짝수행의 노출 시간에 대한 홀수행의 노출 시간의 비율을 기초로 D1 영역의 이미지를 보정할 수도 있다.
도 5에서 D1 영역(580)의 경우 짝수행은 단노출 곡선(560)을 따르게 되며 홀수행은 장노출 곡선(550)을 따르게 되며, ISP에서 보정된 이중 노출 영역의 이미지는 실제 이미지의 Y값 곡선(540)을 따르게 된다.
이후 각 영역별 이미지 A1(570), D1(580) 및 A2(590)을 합성하면 실제 이미지의 Y값 곡선을 따르는, 동적 영역이 확장된 전체 이미지를 얻을 수 있게 된다.
이하에서는 도 6을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 다단계 노출 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 6에서는 도 3a 및 도 3b의 설명과 마찬가지로 3개의 다단계 노출 영역 및 2개의 이중 노출 영역을 상정하여 설명하기로 한다. 본 실시예의 설명과 관련하여 이미 주요 기술 내용과 관련하여서는 상술한 바 있으므로, 중복되는 설명은 피하고 기술적 사상의 기본 흐름을 주로 설명하기로 한다.
입력된 이미지 데이터를 통하여 Y값을 기초로 적정 노출값을 계산하고, 계산된 노출값을 통하여 같은 적정 노출값을 갖는 영역을 검출한다(S600). 이로써, 다단계 노출 영역(S611, S613, S615) 및 이중 노출 영역(S612, S614)이 구분된다(S600). 이후, 메커니컬 셔터 및 전자 선막의 리셋 타이밍의 조절을 통하여 각 영역마다 다른 노출 시간을 제공한다(S621, S622, S623, S624, S625).
이 후, 상이한 노출 시간을 갖게 된 각 영역에 대한 이미지 신호를 읽어들인다(S631, S632, S633, S634, S635). 여기서, 이중 노출 영역에 대해서는 짝수행 및 홀수행의 Y값이 다르므로, ISP에서는 짝수행의 Y값에 대한 홀수행의 Y값의 비율을 기초로, 또는 ISP는 짝수행의 노출 시간에 대한 홀수행의 노출 시간의 비율을 기초로, 이중 노출 영역에 해당하는 이미지를 보정한다(S642, S644). 여기서 YL은 상대적으로 노출이 긴 행의 Y값을 말하고, YS는 상대적으로 노출이 짧은 행의 Y값을 말한다.
마지막으로 읽어들인 각 영역의 이미지를 합성(S651, S652, S653, S654, S655)하고, 합성된 전체 이미지를 생성한다(S660).
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명 의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치의 구성을 나타내는 도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단계 노출 방법을 설명하기 위한 도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단계 노출 방법을 설명하기 위한 도,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 노출 영역에 대한 보정 과정을 설명하기 위한 도, 그리고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단계 노출 방법을 설명하기 위한 도이다.

Claims (22)

  1. 피사체의 이미지를 획득하는 이미지 센서; 및
    상기 획득된 이미지의 휘도 정보를 이용하여 상기 이미지의 영역을 제1 영역과 제2 영역으로 구분하고, 상기 제2 영역에 포함된 행들 중 제1 행그룹 및 제2 행그룹에 대하여, 서로 상이한 노출 시간을 갖도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 영역의 상기 제1 행그룹 및 상기 제2 행그룹에 대하여 리셋 펄스 타이밍을 상이하게 제어하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 제2 영역의 이미지를 합성하여 전체 이미지를 생성하는 ISP(Image Signal Processor)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 ISP는,
    상기 제2 영역에 대하여, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이의 경계영역의 상기 제1 행그룹 및 상기 제2 행그룹의 Y값들을 추출하고, 추출된 Y값을 기초로 상기 경계영역의 이미지를 보정하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 ISP는,
    상기 제2 영역에 대하여, 상기 제1 행그룹의 Y값에 대한 상기 제2 행그룹의 Y값의 비율을 계산하고, 계산된 비율을 기초로 상기 제2 영역의 이미지를 보정하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 ISP는,
    상기 제2 영역에 대하여, 상기 제1 행그룹의 노출 시간에 대한 상기 제2 행그룹의 노출 시간의 비율을 계산하고, 계산된 비율을 기초로 상기 제2 영역의 이미지를 보정하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 휘도 정보는 이미지의 Y값을 기초로 제공되는 정보인 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    제1 영역은 다단계 노출을 수행하는 영역이고, 상기 제2 영역은 이중 노출을 수행하는 영역인 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 다단계 노출 영역은 이미지의 휘도 정보를 이용하여 계산된 적정 노출 시간을 기초로, 동일한 적정 노출 시간을 갖는 영역들 각각을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 각각의 영역들에 대하여, 리셋 펄스 타이밍을 조절하여 상이한 노출 시간을 갖도록 제어하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 이중 노출 영역은 상기 다단계 노출 영역 각각의 사이에 위치한 각각의 영역들을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 이중 노출 영역에 대하여, 각각의 이중 노출 영역이 인접하고 있는 다단계 노출 영역들의 노출 시간을 기초로 상기 각각의 이중 노출 영역의 노출 시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 행그룹은 짝수행에 해당하는 행들이고, 상기 제2 행그룹은 홀수행에 해당하는 행들인 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
  12. 피사체의 이미지를 획득하는 단계;
    상기 획득된 이미지의 휘도 정보를 이용하여 상기 이미지의 영역을 제1 영역과 제2 영역으로 구분하는 단계; 및
    상기 제2 영역에 포함된 행들 중 제1 행그룹 및 제2 행그룹에 대하여, 서로 상이한 노출 시간을 갖도록 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 제2 영역의 상기 제1 행그룹 및 상기 제2 행그룹에 대하여 리셋 펄스 타이밍을 상이하게 제어하는 것을 특징으로 하는 촬영 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 제2 영역의 이미지를 합성하여 전체 이미지를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 생성 단계는,
    상기 제2 영역에 대하여, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이의 경계영역의 상기 제1 행그룹 및 상기 제2 행그룹의 Y값들을 추출하고, 추출된 Y값을 기초로 상기 경계영역의 이미지를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 생성 단계는,
    상기 제2 영역에 대하여, 상기 제1 행그룹의 Y값에 대한 상기 제2 행그룹의 Y값의 비율을 계산하고, 계산된 비율을 기초로 상기 제2 영역의 이미지를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 생성 단계는,
    상기 제2 영역에 대하여, 상기 제1 행그룹의 노출 시간에 대한 상기 제2 행그룹의 노출 시간의 비율을 계산하고, 계산된 비율을 기초로 상기 제2 영역의 이미지를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 방법.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 휘도 정보는 이미지의 Y값을 기초로 제공되는 정보인 것을 특징으로 하는 촬영 방법.
  19. 제 12항에 있어서,
    제1 영역은 다단계 노출을 수행하는 영역이고, 상기 제2 영역은 이중 노출을 수행하는 영역인 것을 특징으로 하는 촬영 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 다단계 노출 영역은 이미지의 휘도 정보를 이용하여 계산된 적정 노출 시간을 기초로, 동일한 적정 노출 시간을 갖는 영역들 각각을 포함하고,
    상기 제어 단계는, 상기 각각의 영역들에 대하여, 리셋 펄스 타이밍을 조절하여 상이한 노출 시간을 갖도록 제어하는 것을 특징으로 하는 촬영 방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 이중 노출 영역은 상기 다단계 노출 영역 각각의 사이에 위치한 각각의 영역들을 포함하고,
    상기 제어 단계는, 상기 이중 노출 영역에 대하여, 각각의 이중 노출 영역이 인접하고 있는 다단계 노출 영역들의 노출 시간을 기초로 상기 각각의 이중 노출 영역의 노출 시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 촬영 방법.
  22. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 행그룹은 짝수행에 해당하는 행들이고, 상기 제2 행그룹은 홀수행에 해당하는 행들인 것을 특징으로 하는 촬영 방법.
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