KR101710627B1 - 촬상 장치 및 촬상 방법 - Google Patents

Abstract

촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하여 화질이 양호한 화상을 얻는다. 촬상 장치는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소를 가진 촬상소자를 포함하고, 촬상소자를 노광하여 피사체를 촬상하는 촬상 장치로서, 피사체의 촬상 상태를 검출하는 검출부와, 촬상소자를 차광하도록 주행하는 막체의 동작을 제어하는 동작 제어부와, 막체의 주행에 선행하여 촬상소자에 축적된 전하를 소거함으로써 촬상소자의 노광 개시 주사를 제어하는 주사 제어부를 포함하고, 주사 제어부는 피사체의 촬상 상태에 따라 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거한다.

Description

촬상 장치 및 촬상 방법{Photographing apparatus and photographing method}

본 발명은 촬상 장치 및 촬상 방법에 관한 것으로서, 특히 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소를 가진 촬상소자를 포함한 촬상 장치 및 촬상 방법에 관한 것이다.

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 타입의 촬상소자를 탑재한 촬상 장치에서 셔터 동작의 선막(先幕)을 전자 셔터로 수행하고, 후막(後幕)을 기계식 셔터로 수행하는 것이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 또 전자 셔터와 기계식 셔터를 조합하는 방식에서 영역 또는 라인마다 전하 축적을 개시하는 타이밍을 변경하여 렌즈의 종류나 조리개의 값, 셔터 속도의 차이에서 발생하는 노광 얼룩을 방지하는 기술도 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 및 3).

특허문헌 2 및 3에서는 종래의 메카니컬한 선막을 전자적인 리셋 기능으로 바꿈으로써 생기는 화질적인 문제점을 보정하는 것을 목적으로 하고 있다. 따라서 선막이 되는 전자 셔터의 동작 타이밍은 후막이 되는 기계식 셔터의 후막과 거의 같은 특성을 갖도록 설정된다. 또 렌즈의 종류나 조리개의 값 등 셔터의 특성을 변화시키는 요인에 대해서, 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

상기 전자 셔터는 촬상소자에 축적된 전하를 소거함으로써 촬상소자의 노광을 개시하는 셔터의 선막으로서 기능을 수행한다. 촬상소자에 축적된 전하를 완전히 소거하기 위해 필요한 시간은, 통상 각 장치의 사양으로서 전하 소거 펄스의 유효 펄스 폭이 정해져 있다. 화소 수가 많아져 수직 방향의 라인 수가 많아진 경우 전자 셔터의 노광 개시 속도를 기계식 셔터의 후막의 주행 속도에 추종시키기 위해 전하 소거 펄스의 펄스 폭을 좁게 할 필요가 있다. 그러나 해당 펄스 폭을 좁히면 촬상소자에 축적된 전하를 완전히 소거할 수 없어 잔류 전하가 발생하여 잔상이 증가한다는 문제가 있었다.

그래서 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로서 본 발명의 목적으로 하는 바는, 전자 셔터와 기계식 셔터를 병용하는 구성에서 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하여 화질이 양호한 화상을 얻을 수 있는 신규 및 개량된 촬상 장치 및 촬상 방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 관점에 의하면, 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소를 가진 촬상소자를 포함하고 촬상소자를 노광하여 피사체를 촬상하는 촬상 장치로서, 피사체의 촬상 상태를 검출하는 검출부와, 촬상소자를 차광하도록 주행하는 막체의 동작을 제어하는 동작 제어부와, 막체의 주행에 선행하여 촬상소자에 축적된 전하를 소거함으로써 촬상소자의 노광 개시 주사를 제어하는 주사 제어부를 포함하고, 주사 제어부는 피사체의 촬상 상태에 따라 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치가 제공된다.

상기 구성에 의하면, 피사체의 촬상 상태를 검출하고 해당 촬상 상태에 따라 촬상소자에 축적된 전하의 소거 횟수를 조정하여 촬상소자의 노광이 개시된 후 막체가 촬상소자를 차광하도록 주행한다. 이로써 촬상 상태에 따라 촬상소자에 축적된 전하의 소거 횟수를 조정하여 화질이 양호한 화상을 얻을 수 있다.

또 주사 제어부는 촬상소자의 노광 개시 주사를, 촬상소자에 축적된 전하를 소거함으로써 촬상소자의 노광을 개시하는 셔터의 선막으로서 기능시키고, 동작 제어부는 촬상소자를 차광하는 막체를 셔터의 후막으로서 기능시킨다. 이로써 선막으로서의 전자 셔터와 후막으로서의 메카니컬 셔터를 병용하고, 선막이 되는 전자 셔터의 주행 횟수를 제어하여 불필요한 전하의 축적에 의한 잔상 현상을 방지할 수 있다.

또 주사 제어부는 막체의 주행 커브에 대응하도록 촬상소자에 축적된 전하를 소거하기 위한 소거 펄스를 발생시키고 피사체의 촬상 상태에 따라 소거 펄스를 복수 회 발생시킨다. 이로써 소거 펄스를 막체의 주행 커브에 대응시켜 전자 선막의 주사 개시 속도를 제어함과 동시에 전하의 소거 횟수를 촬상 상태에 따라 가변적으로 하여 불필요한 전하의 축적에 의한 잔상 현상을 방지할 수 있다.

또 주사 제어부는 촬상소자의 라인 단위로 소거 펄스를 복수 회 발생시키는 것이 바람직하다. 이로써 라인 단위로 소거 펄스를 복수 회 발생시켜 불필요한 전하의 축적에 의한 잔상 현상을 방지할 수 있다.

또 주사 제어부는 피사체의 잔상이 남는 촬상 상태인 경우에 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거해도 좋다. 또 주사 제어부는 피사체의 휘도가 미리 설정된 기준치보다 높은 경우에 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거해도 좋다. 또 주사 제어부는 피사체에 고휘도의 점 광원이 포함되어 있는 경우에 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거해도 좋다.

또 주사 제어부는 피사체의 움직임 벡터가 미리 설정된 문턱 값 이상인 경우에 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거해도 좋다. 이로써 피사체의 휘도가 높거나 피사체에 고휘도의 점 광원이 포함되어 있거나 움직임 벡터가 미리 설정된 문턱 값 이상이고 피사체의 잔상이 남는 촬상 상태인 경우에 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하여 화질이 양호한 화상을 얻을 수 있다.

또 검출부는 촬상시의 손떨림 정도를 검출하고, 주사 제어부는 검출부에 의해 검출된 손떨림 정도가 미리 설정된 값 이상인 경우에 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거해도 좋다. 이로써 손떨림에 의해 잔상이 남을 가능성이 높은 경우에 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하여 화질이 양호한 화상을 얻을 수 있다.

또 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 관점에 의하면, 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소를 가진 촬상소자를 노광하여 피사체를 촬상하는 촬상 방법으로서, 피사체의 촬상 상태를 검출하는 단계와, 피사체의 촬상 상태에 따라 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하여 촬상소자의 노광을 개시시키는 단계와, 촬상소자의 노광 개시 후에 촬상소자를 차광하도록 주행하는 막체를 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법이 제공된다.

이상 설명한 것처럼 본 발명에 의하면, 전자 셔터와 기계식 셔터를 병용하는 구성에서 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하여 화질이 양호한 화상을 얻을 수 있다.

도 1은 잔상의 발생에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 장치의 개요에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 촬상 장치의 개요에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 장치의 기능 구성을 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CPU의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 씬의 검출에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 촬상 씬의 검출에 대해서 설명하는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 촬상 장치의 구체적인 동작을 도시한 흐름도이다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가진 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.

또 이하에 나타내는 순서에 따라서 해당 「발명을 실시하기 위한 최선의 형태」를 설명하기로 한다.

〔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 실시 예의 목적에 대해서 설명하기로 한다. CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 타입의 촬상소자를 탑재한 촬상 장치에서 셔터 동작 선막을 전자 셔터로 수행하고, 후막을 기계식 셔터로 수행하는 것이 개시되어 있다. 또 전자 셔터와 기계식 셔터를 조합하는 방식에서 영역 또는 라인마다 전하 축적을 개시하는 타이밍을 변경하여 렌즈의 종류나 조리개의 값, 셔터 속도의 차이에서 발생하는 노광 얼룩을 방지하는 기술도 개시되어 있다.

상기 기술에서는, 종래의 메카니컬한 선막을 전자적인 리셋 기능으로 바꿈으로써 생기는 화질적인 문제점을 보정하는 것을 목적으로 하고 있다. 따라서 선막이 되는 전자 셔터의 동작 타이밍은 후막이 되는 기계식 셔터의 후막과 거의 같은 특성을 갖도록 설정된다. 또 렌즈의 종류나 조리개의 값 등 셔터의 특성을 변화시키는 요인에 대해서, 보정 파라미터를 포함시켜 동작 타이밍이 설정된다.

상기 전자 셔터는 촬상소자에 축적된 전하를 소거함으로써 촬상소자의 노광을 개시하는 셔터의 선막으로서 기능을 수행한다. 촬상소자에 축적된 전하를 완전히 소거하기 위해 필요한 시간은, 통상 각 장치의 사양으로서 전하 소거 펄스의 유효 펄스 폭이 정해져 있다. 화소 수가 많아져 수직 방향의 라인 수가 많아진 경우 전자 셔터의 노광 개시 속도를 기계식 셔터의 후막의 주행 속도에 추종시키기 위해 전하 소거 펄스의 펄스 폭을 좁힐 필요가 있다. 그러나 해당 펄스 폭을 좁히면 촬상소자에 축적된 전하를 완전히 소거하지 못하고 잔류 전하가 발생하여 잔상이 증가한다는 문제가 있었다.

그래서 상기와 같은 사정을 하나의 착안점으로 하여 본 발명의 실시 예에 관한 촬상 장치가 창작되기에 이르렀다. 본 실시 예에 따른 촬상 장치(10)에 의하면, 전자 셔터와 기계식 셔터를 병용하는 구성에서 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하여 화질이 양호한 화상을 얻을 수 있게 된다.

〔2〕촬상 장치의 개요

다음으로 도 1∼도 3을 참조하여 본 실시 예에 따른 촬상 장치(10)의 개요에 대해서 설명하기로 한다. 우선 도 1을 참조하여 잔상의 발생에 대해서 설명하기로 한다. 잔상 현상은 피사체의 광이 없어져도 수(數) 프레임 동안 신호가 남는 현상으로서, 도 1의 화상예 302에 도시한 것처럼 움직이는 피사체에 꼬리가 끌리듯이 비치는 현상이다. 이것은 촬상소자의 노광을 개시할 때에 촬상소자에 축적된 전하를 완전히 소거할 수 없어 촬상소자에 잔류된 전하가 다음 프레임 이후에 조금씩 독출되는 것에 따른 것이다.

상기와 같이 화소 수가 많아져 수직 방향의 라인 수가 많아지면, 전하 소거 펄스의 펄스 폭을 좁히지 않으면 전자 셔터의 노광 개시 속도를 기계식 셔터의 후막의 주행 속도에 추종시킬 수 없게 된다. 그러나 펄스 폭을 좁히면 촬상소자에 축적된 전하를 완전히 소거할 수 없어 잔류 전하가 발생하여 도 1의 화상예 302에 도시한 것과 같은 잔상 현상이 발생한다.

한편 도 1의 화상예 301에서는, 촬상소자에 축적된 전하가 완전히 소거되어 잔상이 없는 영상이 되었다. 도 1의 화상예 302와 같은 잔상 현상을 발생시키지 않기 위해 전화소의 전하를 일시에 소거하는 전화소 리셋을 수행하는 것도 생각할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시한 것처럼 전자 선막 셔터의 노광 개시 전에 전화소를 리셋하여 촬상소자에 축적된 전하를 소거한다. 그러나 통상 디지털 카메라 등의 촬상 장치를 사용하여 피사체를 촬상할 경우에는 라이브뷰 모드에서 셔터를 눌러 촬상한다. 라이브뷰 모드란, 셔터가 오픈된 상태로서 항상 빛이 촬상소자에 조사되고 있는 상태이다.

도 2에 도시한 것처럼 라이브뷰 모드에서 전화소 리셋이 수행되면 촬상소자의 표시 화면이 일단 매우 어두워지거나, 셔터를 누를 때부터 노광이 개시될 때까지의 타임 래그(time lag)가 발생한다. 따라서 라이브뷰 모드에서 연속적으로 정지화상을 촬상할 수 없어 원활한 촬상을 방해하게 된다.

그래서 본 실시 예에 따른 촬상 장치(10)에서는, 전자 선막 셔터를 복수 회 동작시킴으로써 라이브뷰 모드에서 촬상소자에 축적된 전하를 노광 개시 주사에 의해 일단 소거하고, 복수 회째의 전자 선막 셔터의 노광 개시 주사를 본 노광 개시로 한다. 상기 전화소 리셋에 의해 촬상소자에 축적된 전하를 소거한 경우 전화소 리셋을 위한 시간이 필요할 뿐만 아니라 화면의 위아래에서 잔류 전하의 양이 서로 달라 화상 얼룩이 발생한다. 그러나 복수 회 전자 선막 셔터를 동작시킴으로써 화면의 위아래에서 잔류 전하의 양이 다르게 되지 않으며 화상 얼룩을 감소시킬 수 있다.

예를 들면 도 3에서는 전자 선막 셔터를 2회 동작시킨다. 도 3에 도시한 것처럼 1번째, 2번째 전자 선막 셔터의 노광 개시 주사 주행 커브는 기계식 셔터의 후막의 주행 커브와 같은 주행 커브로 되어 있다. 전자 선막 셔터와 기계식 셔터의 주행 커브를 같은 주행 커브로 함으로써 화면의 상부와 하부에서 잔류 전하의 양을 동등하게 하여 얼룩이 더 적은 화상을 얻을 수 있게 된다.

도 3에 도시한 것처럼 전자 선막 셔터의 노광 개시 주사는 전하 소거 펄스의 발생에 의해 개시된다. 구체적으로는 전하 소거 포인터(Pointer)에 의해 전하가 소거되어 라인 어드레스가 지정된다. 전하 소거 펄스가 「H」(H=High)가 되었을 때 전하 소거 포인터로 지정된 라인의 촬상소자가 그라운드(GND)에 접속되어 해당 화소에 축적되어 있던 전하가 소거된다. 촬상소자에 축적되어 있던 전하를 소거하는 것을, 이후 전하가 리셋된다고도 칭한다.

상기와 같이 촬상 장치(10)를 사용한 촬영은 라이브뷰 모드로부터의 정지화상 촬영에 사용된다. 따라서 전하 소거 펄스가 「H」가 되는 동안에 라이브뷰 모드에서 축적된 전하가 소거되게 된다. 도 3에서는 일단 Line[0]에서 Line[N]을 차례대로 지정하여 펄스를 발생시킨 후에 재차 Line[0]에서 Line[N]을 차례대로 지정하여 2번째 펄스를 발생시키고 있다.

촬상 장치(10)는 화면의 영역별 또는 라인별 측광 값을 토대로 피사체의 촬상 씬(촬상 상태)를 검출한다. 그리고 검출한 촬상 씬에 따라 전자 선막 셔터로서의 전하 소거 펄스열을 복수 회 출력한다.

촬상 장치(10)는 검출한 촬상 씬이 잔상이 남을 가능성이 높은 촬상 씬인 경우에, 전하 소거 펄스열을 복수 회 출력한다. 잔상이 남을 가능성이 높은 촬상 씬이란, 예를 들면 화면 내에 고휘도 부분이 많이 포함되는 경우나 야경 등의 어두운 씬으로서 또한 고휘도의 점 광원이 있는 경우 등을 들 수 있다. 또 화상 내의 움직임 벡터의 벡터량이 일정 값 이상이고 또한 고휘도인 경우에도 잔상이 남을 가능성이 높은 촬상 씬이다. 또 손떨림을 검출한 경우에는 손떨림에 의한 영향을 경감시키기 위해 전하 소거 펄스열을 복수 회 출력할 수도 있다. 이와 같이 잔상이 남을 가능성이 높은 촬상 씬을 촬상하는 경우나 손떨림이 발생한 경우에 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거함으로써 잔상에 의한 화상의 화질 열화를 줄일 수 있게 된다.

〔3〕촬상 장치의 기능 구성

이상 촬상 장치(10)의 개요에 대해서 설명하였다. 다음으로 도 4를 참조하여 촬상 장치(10)의 기능 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는, 촬상 장치(10)의 기능 구성을 도시한 블럭도이다. 도 4에 도시한 것처럼 촬상 장치(10)는 CMOS(102), 셔터(104a),(104b)(이후, 셔터 유닛(104)이라고도 칭한다), AFE(Analog Front End: 아날로그 프론트 엔드)(106), TG(Timing Generator: 타이밍 제너레이터)(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), RAM테이블(130), 셔터 드라이버(132), 렌즈 유닛(15) 등을 포함한다.

CMOS(102)는 본 발명의 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소를 가진 촬상소자의 일례로서, 렌즈 유닛(15)으로부터 입사된 빛을 전기 신호로 변환하기 위한 소자이다. 상세하게는, CMOS(102)는 렌즈 유닛(15)에 의해 결상된 피사체의 광상(光像)을 R(적), G(녹), B(청)의 각 색성분의 아날로그의 전기 신호(화상 신호)로 변환하여 R,G,B 각 색의 화상 신호로서 출력한다. 본 실시 예에서는 CMOS(102)의 각 화소에 소정의 타이밍으로 리셋 신호를 인가함으로써 CMOS(102)의 노광 동작을 개시시켜 전자 선막 셔터로서 기능을 수행시킨다.

셔터 유닛(104)은 CMOS(102)의 소정의 화소 라인의 수직 방향으로 이동하는 막체(幕體)를 구비하고 CMOS(102)에 노광되는 빛의 차단 동작을 수행하는 후막으로서의 기능을 수행한다. 셔터 유닛(104)의 동작은 셔터 드라이버(132)에 의해 제어된다.

AFE(106)는 아날로그 전단(前段) 회로로서, CMOS(102)에서 출력된 아날로그의 전기 신호를 촬상 신호 처리부(110)에 제공한다. TG(타이밍 제너레이터)(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 시간내에 피사체로부터의 영상광을 입사함으로써 화상 데이터의 기초가 되는 전기 신호가 생성된다.

촬상 신호 처리부(110)는 AFE(106)에서 출력된 아날로그의 전기 신호를 디지털 신호로 변환한 화상의 RAW 데이터를 생성하는 기능을 가진다. 또 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 독출하는 기능을 가진다. 메모리(114)는 복수의 화상을 저장할 수 있을 정도의 저장 용량을 갖는다. 메모리(114)로서는, 예를 들면 SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)를 사용해도 좋다.

메모리 카드 콘트롤러(116)는 메모리 카드(118)에 촬영된 화상이나 합성된 화상을 저장하는 기능을 가진다. 메모리 카드(118)는 플래시 메모리에 데이터를 저장하는 카드형 저장 장치이다.

AE/AF/AWB(120)는 촬상시의 주변 광량(밝기)이나 초점 거리, 조리개 값(초점), 색 온도 등을 검출하여 검출 결과를 CPU(122)에 제공하는 기능을 가진다. CPU(122)는 CMOS(102)나 TG(108) 등에 대해 신호계의 명령을 수행하거나 조작부(150)에 대한 조작계의 명령을 수행한다. 본 실시 예에서는 신호계의 명령과 조작계의 명령을 하나의 CPU(122)에서 수행하는데, 상기 예로 한정되지 않으며 2개의 CPU에서 각각 실행하도록 해도 좋다. CPU(122)에 의한 전자 셔터에 의한 선막과 메카니컬 셔터에 의한 후막의 제어에 대해서는 나중에 상세히 설명하기로 한다.

LCD(126)는 촬영 조작하기 전의 라이브뷰 표시나, 촬상 장치(10)의 각종 설정 화면이나 촬상한 화상을 표시하는 기능을 가진다. 또 TV(128)는 촬상한 화상 등을 텔레비젼 수상기의 화면에 표시하는 기능을 가진다. 화상 데이터 등의 LCD(126)나 TV(128)에서의 표시는 LCD/IO(Image Output)(124)를 통해 표시된다.

RAM테이블(130)은 본 발명의 주사 테이블을 저장하고 있는 테이블이다. RAM테이블(130)에는 사전에 복수의 주사 패턴을 저장해 놓고 촬상 씬에 따른 주사 패턴을 선택하도록 해도 좋다. 또 기준이 되는 주사 패턴을 RAM테이블(130)에 저장시켜 놓고 촬상 씬의 주변 광량 등의 값과 기준치와의 차이에 따라 주사 패턴을 변경시키도록 해도 좋다. 주사 패턴은 전자 선막 셔터에 의한 리셋 타이밍(노광 개시 타이밍)을 출력하는 타이밍이다. 본 실시 예에서는 전자 선막 셔터의 리셋 주사의 주사 커브를 기계식 후막 셔터의 주행 커브와 거의 같은 형상으로 하고 있다.

또 RAM테이블(130)에 촬상 화상의 휘도 등의 촬상 씬에 따른 전하의 소거 횟수를 저장해도 좋다. 또 손떨림 정도에 따른 전자 셔터의 전하의 소거 횟수를 저장해두어도 좋다. 예를 들면 휘도 값이 소정 값 이상이거나 손떨림 정도가 소정 값 이상인 경우에 전자 셔터의 전하의 소거를 복수 회 수행하도록 해도 좋다.

또 주사 패턴을 저장하는 RAM테이블(130) 대신에 함수 발생 회로(미도시)를 탑재해도 좋다. 이 경우 함수는 단순하게 2차 함수로 표현하는 방법이나 1차 함수로 보간하는 방법 등을 들 수 있다. 함수 발생 회로에 의해 주사 타이밍을 출력함으로써 탑재 회로를 작게 할 수 있다.

조작부(150)는 촬상 장치(10)를 조작하거나 촬상시 각종 설정을 하기 위한 부재가 배치되어 있다. 조작부(150)에 배치되는 부재에는 전원 버튼, 촬영 모드나 촬영 드라이브 모드의 선택 및 효과 파라미터를 설정하는 십자키 및 선택 버튼, 피사체의 촬영 동작을 개시하는 셔터 버튼 등을 포함할 수 있다.

다음으로 도 5를 참조하여 CPU(122)에 의한 선막과 후막의 제어에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 CPU(122)의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 4에 도시한 것처럼 CPU(122)는 검출부(202), 주사 제어부(204), 동작 제어부(206), 게인 조정부(208) 등을 구비한다.

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, 색 온도 등으로부터 촬상 상태(촬상 씬)를 검출하여 촬영 씬이 화상을 재현할 때에 적절한 다이나믹 레인지의 범위내가 되는지 여부를 검출한다. 예를 들면 노광 과다로 흰색 날림이 발생하거나 노광 부족으로 흑색 번짐이 발생하여 재현할 수 없는 화상이 있는지 여부를 검출한다.

여기에서 도 6 및 도 7을 참조하여 검출부(202)에 의한 촬상 씬의 검출에 대해서 설명하기로 한다. 도 6 및 도 7은 검출부(202)에 의한 촬상 씬의 검출에 대해서 설명하는 설명도이다. 도 6은 화상의 상부가 이른바 흰색 날림으로 날려 푸른 하늘을 재현할 수 없는 화상이다. 검출부(202)는 화면(71) 내에서 흰색 날림이 발생한 영역을 구한다. 예를 들면 설명도(72)에 도시한 것처럼 화면(71)을 소정의 영역으로 분할하여 흰색 날림 영역을 구하도록 해도 좋다. 이 경우 화면(71)의 상부 4개의 영역이 흰색 날림 영역, 즉 다이나믹 레인지의 상한을 초과한 영역이라는 것을 검출한다.

또 도 7에 도시한 히스토그램(73)에 의해 화면 내의 흰색 날림 영역을 구하도록 해도 좋다. 히스토그램(73)에서는 오른쪽에 큰 산이 나타나 있다. 즉, 화면의 일부에 특히 흰색 날림이 발생한 영역이 있다는 것을 알 수 있다. 화면 내의 흰색 날림 부분이 많은 경우, 즉, 화면 내에 고휘도 부분이 많이 포함되어 있는 경우에는 촬상소자에 축적된 전하가 소거되지 않아 잔상 현상이 발생할 가능성이 높다. 촬상 장치(10)에서는 잔상 현상이 발생할 가능성이 높은 경우에 후술하는 주사 제어부(204)에 의해 촬상소자의 노광 주사 횟수를 조정하여 화질이 양호한 화상을 얻을 수 있게 된다.

또 검출부(202)는 사용자가 촬상 장치(10)의 셔터 버튼을 눌렀을 때의 손떨림 정도를 검출하도록 해도 좋다. 예를 들면 검출부(202)는 촬상 장치(10)에 자이로 센서가 구비되어 있는 경우에 자이로 센서에서 검지되는 각속도를 사용하여 손떨림 정도를 검출한다.

도 5로 되돌아가 CPU(122)의 구성에 관한 설명을 계속하기로 한다. 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 횟수를 조정한다. 주사 제어부(204)는 주사 패턴 저장부(RAM테이블)(130)에 저장되어 있는 주사 패턴에 기초하여 CMOS(102)에 축적된 전하를 소거한다.

또 주사 패턴 저장부(130)에 휘도 값이나 손떨림 정도에 대응하는 전하 소거 횟수가 저장되어 있는 경우에는 해당 전하 소거 횟수를 토대로 전하 소거 펄스의 펄스열을 복수 회 출력한다.

도 3에 도시한 것처럼 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 포인터로 지정된 라인의 촬상소자가 그라운드(GND)에 접속되어 해당 화소에 축적되어 있던 전하가 소거된다.

예를 들면 주사 제어부(204)가 촬상소자에 축적된 전하를 2회 소거할 경우에는 기계식 셔터의 후막 개시 신호에 선행하여 선막 개시 신호1 및 선막 개시 신호2를 출력한다. 선막 개시 신호1이 출력되면 Line[0]에서 Line[N]까지의 라인 어드레스가 지정되어 1번째 전하 소거 펄스의 펄스열이 출력된다. 그리고 선막 개시 신호1이 출력된 후에 선막 개시 신호2가 출력되어 1번째와 같이 전하 소거 펄스의 펄스열이 출력된다. 도 3에 도시한 것처럼 전하 소거 펄스는 1번째도 2번째도 기계식 셔터의 주사 패턴과 같은 주사 패턴이 되도록 라인 단위로 차례대로 출력된다.

도 4로 되돌아와 동작 제어부(206)는 CMOS(102)를 차광하도록 주행하는 막체의 동작을 제어하는 기능을 가진다. 동작 제어부(206)는 셔터 드라이버(132)를 통해 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 수행하여 CMOS(102)의 노광 동작을 종료시킨다.

상기와 같이 주사 제어부(204)에 의해 복수 회 전자 선막 셔터가 동작될 경우에는 전자 선막 셔터의 본 노광이 되는 최후의 동작이 수행된 후에 막체를 주행시킨다. 상기와 같이 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. 또 주사 제어부(204)는 촬상 씬이나 손떨림에 따라 리셋 신호의 펄스를 복수 회 출력한다. 이와 같이 주사 제어부(204)가 촬상 씬이나 손떨림에 따른 리셋 신호의 출력 횟수를 조정하고, 동작 제어부(206)가 메카니컬 후막 셔터를 제어함으로써 잔상에 의한 화상의 화질 열화를 경감시킬 수 있다.

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 수평 방향의 화소의 독출에 동기시켜 소정 영역마다 게인을 조정하는 기능을 가진다. 게인 조정부(208)는 CMOS(102)의 화소 단위로 게인을 조정하고, CMOS(102)의 수평 방향의 화소의 독출 위치에 동기시켜 게인의 변화폭을 나타내는 소정의 함수에 기초하여 게인을 조정한다.

예를 들면, 게인 조정부(208)는, CMOS(102) 내에서 수평 방향으로 복수의 영역 또는 화소 단위의 독출 회로가 탑재되고 그 각각에 이득 조정 앰프가 구비되어 있는 경우에는, 해당 앰프의 게인을 영역별로 조정한다. 또 AFE(106) 내에 있는 게인 조정 회로의 이득을 수평 방향의 화소 독출에 동기시켜 변경시키도록 해도 좋다.

이 경우 수평 위치에 맞춰 게인을 제시하는 회로는 AFE(106) 내부에 있어도 좋고 외부의 촬상 신호 처리부(110)나 TG(108)에 부여해도 좋다. 또 게인 조정부(208)는 촬상 신호 처리부(110) 내에 있는 게인 조정 회로의 이득을 수평 방향의 화소 독출에 동기시켜 변경시키도록 해도 좋다. 이 경우 수평 방향의 위치에 의한 게인의 변화량을 제공하는 회로를 촬상 신호 처리부(110)에 부여한다.

본 실시 예에서는 게인 조정부(208)에 의해 소정의 영역 또는 화소마다 게인을 조정하였으나 상기 예로 한정되지 않으며 영역 단위로 감마 커브를 변경하도록 해도 좋다. 감마 커브는 입력되는 영상의 신호 레벨과 출력되는 영상의 밝기와의 비율을 나타낸 특성 곡선이다. CPU(122)는 이 감마 커브를 조정함으로써 화면의 노출을 조정해도 좋다.

〔4〕촬상 장치의 동작의 상세

이상, 촬상 장치(10)의 기능 구성에 대해서 설명하였다. 다음으로 도 8을 참조하여 촬상 장치(10)의 동작의 상세에 대해서 설명하기로 한다. 도 8은, 촬상 장치(10)의 구체적 동작을 도시한 흐름도이다. 도 8에 도시한 것처럼 우선 검출부(202)는 화면 내의 측광을 개시한다(S102).

그리고 단계S102에서 취득한 측광 데이터를 토대로 히스토그램을 산출한다(S104). 단계S104에서 산출되는 히스토그램은, 예를 들면 도 7에 도시한 그래프를 예시할 수 있다. 그리고 단계S104에서 산출한 히스토그램으로부터 화면 내의 휘도 분포나 콘트라스트를 분석한다(S106).

그리고 단계S106에서 수행된 화면 내의 휘도 분포나 콘트라스트의 분석을 토대로 피사체(씬)의 촬상 상태를 인식한다(S108). 단계S108에서는, AE정보뿐만 아니라 AF/AWB정보를 이용해도 좋고 움직임 벡터의 정보를 이용해도 좋다.

그리고 설정되어 있는 모드에 따라 조리개 값과 셔터 스피드를 결정한다(S110). 그리고 단계S110에서 결정된 조리개 값과 셔터 스피드, 기계식 후막 셔터의 주사 패턴 등을 토대로 전자 선막의 프로파일(특성 커브)을 설정한다(S112).

다음으로 단계S106∼단계S110에서 검출된 휘도 값 등을 토대로 촬상 씬이, 잔상이 발생하는 씬인지 여부를 판정한다(S114). 단계S114에서 잔상이 발생하는 씬이란, 예를 들면 화면 내의 고휘도 부분이 기준치를 초과한 경우나 어두운 씬에서 고휘도의 점 광원이 포함되어 있는 경우나 움직임 벡터량이 기준치를 초과한 경우 등을 들 수 있다.

화면 내의 고휘도 부분이 기준치를 초과한 경우란, 예를 들면 흰색 날림 부분이 많은 경우이다. 또 어두운 씬에서 고휘도의 점 광원이 포함되어 있는 경우란, 예를 들면 야경을 촬영하는 경우이다. 또 움직임 벡터량은 전의 프레임의 화상과 비교하여 물체가 움직이고 있는 빠르기를 검출한 값으로서, 움직임이 빠른 물체를 촬상할 경우에 벡터량이 기준치를 초과하게 된다. 상기의 경우에는 잔상이 남을 가능성이 높은 촬상 씬이라고 판단된다.

단계S114에서 촬상 씬이, 잔상이 발생하는 씬은 아니라고 판정된 경우에는 평소대로 본 노광을 개시한다(S116). 즉, 1회만 전자 선막을 동작시킨다. 단계S114에서 촬상 씬이, 잔상이 발생하는 씬이라고 판정된 경우에는 전자 선막을 복수 회 동작시킨다. 도 8에서는 전자 선막을 2회 동작시킨다. 우선 1번째 전자 선막의 노광을 개시하고(S120), 그 후 2번째 전자 선막의 노광을 개시한다(S122).

단계S120 및 단계S122에서 전자 선막의 노광 개시는, 촬상소자의 라인별로 차례대로 전하 소거 펄스를 발생시켜 촬상소자에 축적되어 있던 전하를 소거함으로써 수행된다. 도 3에 도시한 것처럼 촬상소자의 전하 소거 펄스는 후막이 되는 기계식 셔터의 후막과 같은 특성이 되는 타이밍으로 출력된다.

도 8로 되돌아와 단계S116에서 본 노광이 개시된 후 손떨림이 발생하는지 여부가 판정된다(S118). 단계S118에서 손떨림이 발생하는 것은 자이로 센서의 출력 값이 소정의 기준치보다 큰 경우이다. 단계S118에서 손떨림이 발생한다고 판정된 경우에는 단계S120 및 단계S122의 처리를 실행한다. 단계S118에서 손떨림이 발생되고 있지 않다고 판정된 경우에는 처리를 종료한다.

단계S118에서 손떨림이 발생하는지 여부는 촬상 장치의 셔터가 눌릴 때에 판정된다. 따라서 단계S114에서 화면 내의 휘도나 피사체의 움직임에 따라 전하의 소거 횟수를 조정하였다. 그리고 단계S114에서 전자 선막을 복수 회 주사시킬 필요가 없다고 판정된 경우에도 단계S116에서 손떨림을 검출한 경우에는 전자 선막을 복수 회 주사시키게 된다.

이로써 화면의 휘도나 피사체의 움직임뿐만 아니라 손떨림에 의해 생기는 잔상 현상을 방지하여 화질이 양호한 화상을 얻을 수 있게 된다.

이상 촬상 장치(10)의 동작의 상세에 대해서 설명하였다. 촬상 장치(10)에 의하면, 피사체의 촬상 상태를 검출하고 해당 촬상 상태에 따라 촬상소자에 축적된 전하의 소거 횟수를 조정하여 촬상소자의 노광을 개시한 후 막체가 촬상소자를 차광하도록 주행한다. 이로써 잔상 현상이 발생하기 쉬운 피사체를 촬상할 경우에 전자 선막 셔터를 복수 회 주사시켜 잔상 현상을 저하시킬 수 있게 된다.

이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세로 설명하였으나 본 발명은 상기 예로 한정되지 않는다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주내에서 각종 변경 예 또는 수정 예를 생각해낼 수 있는 것은 명백하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

상기에서는 화면 내의 휘도나 피사체의 움직임 등에 따라 잔상 현상을 저하시키기 위해 전자 선막을 복수 회 주사시켰는데, 본 실시 예는 상기 예로 한정되지 않는다. 예를 들면 일부러 잔상이 남는 촬상을 수행할 때에는 원하는 잔상을 남기도록 전자 선막의 주사 횟수를 조정하도록 해도 좋다.

또 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 처리라도 병렬적으로 실행되어도 된다.

또 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. 또 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

Claims (10)

1. 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소를 가진 촬상소자를 포함하고, 상기 촬상소자를 노광하여 피사체를 촬상하는 촬상 장치로서,
   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 제어부를 포함하고,
   상기 주사 제어부는 상기 피사체의 휘도 정보 또는 촬상시의 손떨림 정도에 대응되는 전하 소거 회수에 따라 상기 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회(回) 소거하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 주사 제어부는,
   상기 촬상소자의 노광 개시 주사를, 상기 촬상소자에 축적된 전하를 소거함으로써 상기 촬상소자의 노광을 개시하는 셔터의 선막(先幕)으로서 기능시키고,
   상기 동작 제어부는 상기 촬상소자를 차광하는 상기 막체를 상기 셔터의 후막(後幕)으로서 기능시키는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
3. 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 펄스를 복수 회 발생시키는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 주사 제어부는,
   상기 촬상소자의 라인 단위로 상기 소거 펄스를 복수 회 발생시키는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 주사 제어부는,
   상기 피사체의 잔상이 남는 촬상 상태인 경우에 상기 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 주사 제어부는,
   피사체의 휘도가 미리 설정된 기준치보다 높은 경우에 상기 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 주사 제어부는,
   피사체에 고휘도의 점 광원이 포함되어 있는 경우에 상기 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 주사 제어부는,
   피사체의 움직임 벡터가 미리 설정된 문턱 값 이상인 경우에 상기 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 검출부는 촬상시의 손떨림 정도를 검출하고,
   상기 주사 제어부는 상기 검출부에 의해 검출된 손떨림 정도가 미리 설정된 값 이상인 경우에 상기 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
10. 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소를 가진 촬상소자를 노광하여 피사체를 촬상하는 촬상 방법으로서,
    피사체의 촬상 상태를 검출하는 단계;
    상기 피사체의 휘도 정보 또는 촬상시의 손떨림 정도에 대응되는 전하 소거 회수에 따라 상기 촬상소자에 축적된 전하를 복수 회 소거하여 상기 촬상소자의 노광을 개시시키는 단계; 및
    상기 촬상소자의 노광 개시 후에 상기 촬상소자를 차광하도록 주행하는 막체를 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.

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