KR20010091690A - A method of auto exposure control in a digital still camera - Google Patents
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Abstract
Description
이 발명은 카메라에 관한 것으로, 특히 디지탈 스틸 카메라(digital still camera: 이하 DSC라 한다)의 자동 노출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a camera, and more particularly, to an automatic exposure method of a digital still camera (hereinafter referred to as DSC).
일반적으로, 자동 노출은 촬영되는 영상이 적절한 노출이 되도록 해주는 기술이다. 이러한 자동 노출을 위해 일반 카메라에서는 조리개로 개구율을 조절하고,셔터의 스피드를 조절하여 노출을 제어한다.In general, autoexposure is a technique that allows an image to be captured to be properly exposed. For such automatic exposure, the general camera controls the aperture ratio with the aperture and the shutter speed to control the exposure.
반면에, DSC는 CCD 촬상 소자를 이용하여 자동 노출을 제어하는데, 이 촬상 소자는 영상을 받아들이는 시점을 조절하여 노출의 양을 조절한다. 이때, 노출이 되는 시점이 전자셔터의 스피드라고 할 수 있는데 전자셔터의 스피드를 변경하여 필요한 빛이 적정치만큼 들어 올 수 있도록 제어하는 것이 AE이다.On the other hand, DSC controls the automatic exposure using a CCD imaging device, which controls the amount of exposure by adjusting the point of time at which the image is received. At this time, the exposure time can be said to be the speed of the electronic shutter, AE is to control the light so as to enter the required value by changing the speed of the electronic shutter.
따라서, 종래의 DSC에서 자동 노출(auto exposure)의 알고리즘은 검출되는 휘도가 적정 휘도보다 높으면 셔터 스피드를 높여주고 낮으면 셔터 스피드를 낮혀줌으로서 촬영되는 사진의 휘도가 적정하도록 한다.Therefore, in the conventional DSC, the auto exposure algorithm increases the shutter speed when the detected luminance is higher than the appropriate luminance, and lowers the shutter speed when the luminance is lower than the appropriate luminance so that the luminance of the photographed picture is appropriate.
그러나, 이러한 종래의 자동 노출 알고리즘은 적정 휘도를 찾기위해 많은 시간이 걸리는 문제점이 있다. 즉, 적정 휘도 서칭(searching) 속도가 느리다는 것은 정확한 적정 휘도를 찾기 어려운 문제점이 있다.However, such a conventional automatic exposure algorithm has a problem that it takes a long time to find the appropriate brightness. In other words, a slow search speed of the appropriate brightness has a problem that it is difficult to find the correct brightness.
따라서, 이 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 적정 휘도를 찾는 것이 빨라지도록 하여 정확한 적정 휘도를 찾도록 한다.Accordingly, the present invention is to solve the conventional problems, so that it is faster to find the proper luminance to find the correct appropriate luminance.
도1은 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of an automatic exposure apparatus of a digital still camera according to an embodiment of the present invention.
도2는 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 장치가 다음 다음 셔터 스피드를 찾기 위한 수학식을 유도하기 위한 도면이다.2 is a diagram for deriving an equation for the next exposure of the shutter speed by the automatic exposure apparatus of the digital still camera according to the embodiment of the present invention.
도3은 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 장치의 동작 순서도이다.3 is an operation flowchart of the automatic exposure apparatus of the digital still camera according to the embodiment of the present invention.
도4는 현재 휘도가 적정 휘도보다 높을 때의 이 발명의 실시예에 따른 동작 상태 천이도이다.4 is a transition diagram of an operating state according to an embodiment of the present invention when the current luminance is higher than the appropriate luminance.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 이 발명의 특징에 따른 DSC의 자동 노출 방법은 셔터 스피드와 휘도와의 특성 곡선을 이용한다. 즉, 카메라에 입사하는 휘도는 셔터 스피드에 따라 결정된다. 즉, 셔터 스피드가 크면 즉 빠르면 휘도는 낮아지고 셔터 스피드가 느리면 휘도는 높아지게 되는데, 이를 그래프로 그리면 일정 형태를 나타내게 된다. 따라서, 상기 그래프 상에서 보면 현재 휘도 값은 산출함에따라 알려지게 되고, 산출한 휘도에 따른 셔터 스피드는 저장되어 있으므로 또한 알려지게 된다. 그리고 도달하고자하는 기준 휘도는 이미 설정되어 있다. 그러므로, 이 발명은 현재 셔터 스피드에서의 휘도와 최고 스피드에서의 휘도를 근사화하여 기준 휘도의 셔터 스피드를 쫓아가도록 한다.The automatic exposure method of the DSC according to the characteristics of the present invention for achieving the above technical problem uses a characteristic curve of the shutter speed and brightness. That is, the luminance incident on the camera is determined according to the shutter speed. In other words, if the shutter speed is large, that is, the brightness is low, and the shutter speed is slow, the brightness is high. Therefore, when viewed on the graph, the current luminance value is known as it is calculated, and the shutter speed according to the calculated luminance is also known as it is stored. And the reference luminance to be reached is already set. Therefore, the present invention approximates the luminance at the current shutter speed and the luminance at the highest speed to follow the shutter speed of the reference luminance.
이를 위해, 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 제어 방법은,To this end, the automatic exposure control method of the digital still camera according to an embodiment of the present invention,
입사하는 광의 평균 휘도를 산출하는 제1 단계;Calculating a mean brightness of incident light;
상기 평균 휘도가 설정된 기준 휘도 범위에 속하는 지를 판단하는 제2 단계;A second step of determining whether the average brightness falls within a set reference brightness range;
상기 평균 휘도가 기준 휘도 범위에 있지 않으면 다음의 수학식1 또는 2를 이용하여 보정 셔터 스피드를 산출하는 제3 단계;A third step of calculating a corrected shutter speed using Equation 1 or 2 if the average brightness is not within a reference brightness range;
셔터 스피드를 보정 셔터 스피드로 고정하여 제1 단계로 리턴하는 제4 단계; 및A fourth step of fixing the shutter speed to the corrected shutter speed and returning to the first step; And
상기 평균 휘도가 기준 휘도 범위에 있으면 현재의 셔터 스피드를 고정하여 상기 제1 단계로 리턴하는 제5 단계를 포함한다.And a fifth step of fixing the current shutter speed and returning to the first step if the average brightness is in the reference brightness range.
상기 수학식1은 평균 휘도가 기준 휘도보다 클때 보정 셔터 스피드를 산출하는 수학식이고, 수학식2는 평균 휘도가 기준 휘도보다 작을때 보정 셔터 스피드를 산출하는 수학식이다. 수학식1과 수학식2에서, Sn은 보정 셔터 스피드, Sm은 최대 셔터 스피드, Sc는 현재 셔터 스피드, Yave는 평균 휘도, Yref는 기준 휘도이다.Equation 1 is an equation for calculating the corrected shutter speed when the average brightness is greater than the reference brightness, and Equation 2 is an equation for calculating the corrected shutter speed when the average brightness is less than the reference brightness. In Equations 1 and 2, Sn is a corrected shutter speed, Sm is a maximum shutter speed, Sc is a current shutter speed, Yave is an average brightness, and Yref is a reference brightness.
이하, 첨부한 도1 내지 도4를 참조로 이 발명의 실시예에 따른 DSC의 자동 노출 제어 방법을 설명한다.Hereinafter, an automatic exposure control method of a DSC according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
도1은 이 발명의 실시예에 따른 DSC의 자동 노출 장치의 블록도이다. 도1에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 DSC의 자동 노출 장치는 렌즈부(10)와, CCD부(20)와, 제어부(30)와, 셔터부(40)를 포함한다.1 is a block diagram of an automatic exposure apparatus of a DSC according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, the automatic exposure apparatus of the DSC according to the embodiment of the present invention includes a lens unit 10, a CCD unit 20, a control unit 30, and a shutter unit 40.
여기서, 렌즈부(10)는 입사되는 광을 CCD(20)에 결상하고, CCD(charge coupled device)부(20)는 다수의 CCD로 이루어져 결상된 광의 세기를 전기적 신호로 출력한다.Here, the lens unit 10 forms the incident light onto the CCD 20, and the charge coupled device (CCD) unit 20 includes a plurality of CCDs and outputs the intensity of the formed light as an electrical signal.
제어부(30)는 CCD부(20)의 출력 신호에 응답하여 평균 휘도(Yave)를 산출하고, 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)의 범위에 있지 않으면 셔터 스피드와 휘도와의 특성 곡선을 이용한 수학식1과 수학식2를 이용하여 보정 셔터 스피드(Sn)를 구하고, 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)의 범위에 있으면 현재 셔터 스피드(Sc)를 고정시켜 입사하는 광의 평균 휘도(Yave)를 계속적으로 산출한다.The controller 30 calculates an average luminance Yave in response to the output signal of the CCD unit 20, and if the average luminance yave is not within the range of the reference luminance Yref, the controller 30 calculates a characteristic curve between the shutter speed and the luminance. Using the equations (1) and (2) used, the corrected shutter speed Sn is obtained, and if the average luminance Yave is in the range of the reference luminance Yref, the average shutter speed of the incident light is fixed by fixing the current shutter speed Sc. Calculate Yave) continuously.
셔터부(40)는 제어부(30)에서 출력하는 제어 신호에 따라 CCD부(20)의 구동 시작 시점이 조절되도록 하는 구동 신호를 CCD부(20)로 출력한다.The shutter unit 40 outputs a driving signal to the CCD unit 20 to control a driving start time of the CCD unit 20 according to the control signal output from the controller 30.
그러면, CCD부(20)는 셔터부(40)에서 출력하는 구동 신호에 따라 입사하는 광을 인식하는 시점을 달리한다. 이렇게 CCD부(20)는 입사하는 광을 인식하는 시점을 달리하게 되면 입사하는 광을 충전하는 시간이 가변하게 되고 그에 따라 출력값을 달리하게 된다.Then, the CCD unit 20 changes the time point at which the incident light is recognized according to the driving signal output from the shutter unit 40. In this way, when the CCD unit 20 recognizes incident light at different times, the charging time of the incident light is changed, and thus the output value is changed.
한편, 제어부(30)는 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)보다 큰 경우와 작은 경우에 대한 보정 셔터 스피드(Sn)를 구하는 수학식1과 수학식2가 프로그램되어 있다.On the other hand, the controller 30 is programmed with the equations (1) and (2) for obtaining the corrected shutter speed Sn for the case where the average luminance Yave is greater than and smaller than the reference luminance Yref.
여기서, 제어부(30)에 프로그램된 수학식1과 수학식2를 도2를 참조로 설명한다. 도2는 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 장치가 다음 다음 셔터 스피드를 찾기 위한 수학식을 유도하기 위한 도면으로, 수학식1을 유도하기 위한 도면이다.Here, Equations 1 and 2 programmed in the controller 30 will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a diagram for deriving an equation for finding a next next shutter speed by an automatic exposure apparatus of a digital still camera according to an embodiment of the present invention.
수학식1은 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)보다 높은 경우에 대한 것으로, 도2에 도시되어 있듯이 빗금친 작은 삼각형(A)과, 작은 삼각형(A)를 포함하는 큰 삼각형(B)과의 비례식에 의해 얻어진다.Equation 1 is for the case where the average luminance Yave is higher than the reference luminance Yref, and as shown in FIG. 2, a small triangle A and a large triangle B including a small triangle A are shown. It is obtained by the proportional expression of.
작은 삼각형(T1)와 큰 삼각형(T2)의 비례식은 다음과 같다.The proportional expression of the small triangle T1 and the large triangle T2 is as follows.
큰 삼각형(T2)의 세로 변의 길이(Yave) 작은 삼각형(T1)의 세로 변의 길이(Yave-Yref) = 큰 삼각형(T2)의 가로 변의 길이(Sm-Sc): 작은 삼각형(T1)의 가로 변의 길이(Sn-Sc)Length of vertical side of large triangle (T2) (Yave) Length of vertical side of small triangle (T1) (Yave-Yref) = Length of horizontal side of large triangle (T2) (Sm-Sc): Horizontal side of small triangle (T1) Length (Sn-Sc)
여기서, 얻고자 하는 보정 셔터 스피드는 Sn이다. 그러므로, Sn에 대해 수학식을 정립하면 수학식1과 같이 된다.Here, the corrected shutter speed to be obtained is Sn. Therefore, when Equation is established for Sn, Equation 1 is obtained.
한편, 수학식2는 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)보다 낮은 경우에 대한 것이다. 그러므로, 수학식2는 수학식1의 삼각형 비례식을 이용하여 용이하게 얻을수 있다.On the other hand, Equation 2 is for the case where the average luminance Yave is lower than the reference luminance Yref. Therefore, Equation 2 can be easily obtained using the triangular proportional expression of Equation 1.
이하, 상기와 같은 구성으로 가지는 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 장치의 동작을 도3과 도4를 참조로 설명한다.Hereinafter, the operation of the automatic exposure apparatus of the digital still camera according to the embodiment of the present invention having the above configuration will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
카메라 전원 스위치가 온되어 카메라의 렌즈부(10)로 광이 입사하면, 렌즈부(10)는 입사하는 광을 집광하여 CCD부(20)에 결상한다. 그러면, CCD부(20)는 결상한 광의 세기에 따라 그 값을 달리하는 전기적 신호로 변환시켜 제어부(30)측으로 전달한다.When the camera power switch is turned on and light enters the lens unit 10 of the camera, the lens unit 10 collects the incident light and forms an image on the CCD unit 20. Then, the CCD unit 20 converts the value into an electrical signal having a different value according to the intensity of the formed light and transmits the signal to the control unit 30.
제어부(30)는 CCD부(20)에서 출력하는 신호에 응답하여 자동 노출을 제어하기 위해 피사체 주변의 평균 휘도(Yave)를 계산한다(S100).The controller 30 calculates an average luminance Yave around the subject in order to control the automatic exposure in response to the signal output from the CCD unit 20 (S100).
그런 다음, 제어부(300)는 평균 휘도(Yave)를 저장된 적정 휘도(Yref)와 비교 즉, 평균 휘도(Yave)와 적정 휘도(Yref)와의 차이(Gab)를 구한다(S200).Then, the controller 300 compares the average luminance Yave with the stored appropriate luminance Yref, that is, obtains a difference Gab between the average luminance Yave and the appropriate luminance Yref (S200).
그리고, 두 휘도(Yave, Yref)간의 차이(Gab)로서 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref)의 범위에 속하는 지를 판단한다. 즉, 제어부(300)는 두 휘도(Yave, Yref)간의 차이(Gab)의 크기가 최대 허용값(HY)보다 작거나, 최소 허용값(LY)보다 크면 면 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref)에 속한다고 판단한다(S300).Then, it is determined whether the average luminance Yave falls within a range of the appropriate luminance Yref as the difference Gab between the two luminances Yave and Yref. That is, the controller 300 determines that the plane average luminance Yave is an appropriate luminance when the magnitude of the difference Gab between the two luminances Yave and Yref is smaller than the maximum allowable value HY or larger than the minimum allowable value LY. Yref) (S300).
여기서, 제어부(300)는 상기 판단(S300)에서 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref)의 범위에 포함되면 현재의 셔터 스피드를 유지시킨 후, 다시 입사하는 광의 평균 휘도를 산출한다(S100). 이렇게, 계속해서 입사하는 광의 평균 휘도를 산출하는 것은 카메라의 주변 환경이 변하는 것에 대응하기 위한 것이다.Here, if the average brightness Yave is included in the range of the appropriate brightness Yref in the determination S300, the controller 300 maintains the current shutter speed and then calculates the average brightness of the incident light again (S100). . In this way, the average luminance of the incident light is calculated to correspond to the change in the surrounding environment of the camera.
한편, 상기 판단(S300)에서 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref)의 범위에 벗어나면, 제어부(300)는 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref) 이상인지 이하인지를 판단한다(S500).On the other hand, if the average luminance Yave is outside the range of the appropriate luminance Yref in the determination S300, the controller 300 determines whether the average luminance Yave is equal to or greater than the appropriate luminance Yref (S500). ).
제어부(300)는 상기 판단(S500)에서 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref)이상이면 수학식1을 이용하여 보정 셔터 스피드(Sn)를 산출하고(S610), 평균 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref) 이하이면 수학식2를 이용하여 보정 셔터 스피드(Sn)를 산출한다(S620).The controller 300 calculates the corrected shutter speed Sn by using Equation 1 when the average luminance Yave is greater than or equal to the appropriate luminance Yref in the determination S500 (S610), and the average luminance Yave is appropriate. If the luminance is less than Yref, the corrected shutter speed Sn is calculated using Equation 2 (S620).
그리고, 제어부(300)는 산출한 보정 셔터 스피드(Sn)에 따른 제어 신호를 셔터부(400)로 출력하며, 셔터부(400)는 제어부(300)에서 출력하는 제어 신호를 입력받아 제어 신호에 부응하는 구동 신호를 CCD부(200)에 출력한다(S700).The control unit 300 outputs a control signal according to the calculated shutter speed Sn to the shutter unit 400, and the shutter unit 400 receives a control signal output from the control unit 300 to control signals. The corresponding driving signal is output to the CCD unit 200 (S700).
그러면, CCD부(200)는 셔터부(400)에서 출력하는 구동 신호에 따라 광을 인식하는 달리한다. 여기서, 셔터부(400)가 CCD부(200)로 인에이블 신호를 출력하도록 하고, CCD부(200)가 셔터부(400)의 인에이블 신호에 동기하여 구동을 시작하도록 함으로써 광을 인식하는 시점을 달리하도록 할 수 있으며, 당업자라면 이러한 CCD부(200)의 동작 시점 즉, 광 인식 시점을 달리하도록 하는 것은 여러가지 방법을 통해 달성할 수 있을 것이다.Then, the CCD unit 200 recognizes light according to the driving signal output from the shutter unit 400. In this case, the shutter unit 400 outputs an enable signal to the CCD unit 200, and the CCD unit 200 starts driving in synchronization with the enable signal of the shutter unit 400. In this case, those skilled in the art will be able to achieve a different operation point of the CCD unit 200, that is, a point of time of optical recognition, through various methods.
이렇게 셔터 스피드를 보정하면, 제어부(300)는 다시 입사하는 광의 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)의 범위에 속하는 지를 판단하여 입사하는 광의 평균 휘도(Yave)가 기준 휘도(Yref)의 범위에 속하게 되는 보정 셔터 스피드(Sn)을 구하는 단계(S100∼S700)를 반복 수행한다.When the shutter speed is corrected as described above, the controller 300 determines whether the average luminance Yave of the incident light is within the range of the reference luminance Yref, and the average luminance Yave of the incident light is within the range of the reference luminance Yref. Steps S100 to S700 for obtaining the corrected shutter speed Sn belonging to the above are repeated.
결국, 이러한 이 발명의 실시예에 따른 디지탈 스틸 카메라의 자동 노출 장치의 반복적 동작은 도4와 같다고 할 수 있다.As a result, the repetitive operation of the automatic exposure apparatus of the digital still camera according to the embodiment of the present invention can be said as shown in FIG.
도4는 현재 휘도가 적정 휘도보다 높을 때의 이 발명의 실시예에 따른 동작 상태 천이도이다. 도4에서, 세로축은 휘도값이고, 가로축은 셔터 스피드이며, A는 셔터 스피드에 따른 휘도량을 나타낸 그래프이고, B는 현재 휘도(Yave)가 적정 휘도(Yref)보다 높을 경우에 현재 휘도(Yave)와 최대 셔터 스피드의 휘도치를 1차 방정식으로 근사화한 것을 나타낸 그래프이고, C는 기준 휘도(Yref)이다.4 is a transition diagram of an operating state according to an embodiment of the present invention when the current luminance is higher than the appropriate luminance. In Fig. 4, the vertical axis is the luminance value, the horizontal axis is the shutter speed, A is a graph showing the amount of brightness according to the shutter speed, and B is the current brightness (Yave) when the current brightness (Yave) is higher than the appropriate brightness (Yref). And a luminance value of the maximum shutter speed are approximated by a linear equation, and C is a reference luminance (Yref).
최초 입사하는 광의 평균 휘도가 '1' 지점의 값을 가진다고 하자.Assume that the average luminance of the first incident light has a value of '1' point.
그러면, 이 발명의 실시예에 따른 디지털 스틸 카메라의 자동 노출 장치는 단계(S100∼S700)의 과정을 수행하여 다음 위치인 '2' 지점의 1차 보정 셔터 스피드를 산출한다.Then, the automatic exposure apparatus of the digital still camera according to the embodiment of the present invention performs the process of steps S100 to S700 to calculate the first corrected shutter speed at the next position '2'.
그런 다음, '2' 지점의 평균 휘도를 산출하여 기준 휘도와 비교한다. 이때 도4에 도시된 바와 같이 '2' 지점의 평균 휘도는 기준 휘도의 범위에 속하지 않는다. 그러므로, 이 발명의 실시예에 따른 디지털 스틸 카메라의 자동 노출 장치는 '2'의 지점을 현재 평균 휘도로 놓고 다시 한번 단계(S100∼S700)을 수행하여 '3' 지점의 2차 보정 셔터 스피드(S2)를 산출한다.Then, the average luminance at point '2' is calculated and compared with the reference luminance. In this case, as shown in FIG. 4, the average luminance at point '2' does not belong to the range of reference luminance. Therefore, the automatic exposure apparatus of the digital still camera according to the embodiment of the present invention performs the steps S100 to S700 once again with the point at '2' as the current average brightness and performs the second corrected shutter speed at the point '3'. S2) is calculated.
그리고, 이 발명의 실시예에 따른 디지털 스틸 카메라의 자동 노출 장치는 '3' 지점에서의 평균 휘도를 기준 휘도와 비교하는데, '3' 지점의 평균 휘도 또한 기준 휘도에 속하지 않으므로 또 다시 단계(S100∼S700)을 수행하여 3차 보정 셔터 스피드(S3)를 산출한다.In addition, the automatic exposure apparatus of the digital still camera according to the embodiment of the present invention compares the average luminance at the '3' point with the reference luminance, and since the average luminance at the '3' point also does not belong to the reference luminance, another step (S100). S700) is performed to calculate the third correction shutter speed S3.
이와 같은 도4에 도시된 과정을 보면 보정 셔터 스피드를 산출하는 횟수가증가할수록 산출되는 보정 셔터 스피드에서의 평균 휘도는 기준 휘도에 가까워짐을 알 수 있으며, 이러한 과정의 반복 횟수를 5회 정도 실시하면 평균 휘도가 기준 휘도에 속하게 됨을 알 수 있다.4, it can be seen that as the number of times the correction shutter speed is calculated increases, the average luminance at the calculated shutter speed approaches the reference luminance. It can be seen that the average luminance belongs to the reference luminance.
이 발명은 셔터 스피드가 높을 때와 낮을 때에 능동적으로 대처할 수 있고, 처리 속도가 빨라지는 효과가 있다.This invention can actively cope with when the shutter speed is high and when the shutter speed is high, and the processing speed is increased.
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