KR20090126698A - 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 예를 들어 씨씨디(CCD) 또는 씨모스(CMOS) 등과 같은 촬상 소자를 이용하여, 동영상을 촬영하는 카메라에서, 저조도(Low Luminance) 피사체 촬영시, 슬로우 셔터 스피드(Slow Shutter Speed) 제어 모드를 자동으로 설정하되, 촬상 소자의 리셋 펄스(Reset Pulse)를 가변 출력하여, 현재의 셔터 스피드에서 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드로의 전환을 리니어(Linear)하게 수행함으로써, 슬로우 셔터 스피드 제어 동작을 수행하더라도, 자연스럽게 동영상을 촬영할 수 있게 된다.

촬상 소자, 슬로우 셔터 스피드, 리셋 펄스, 리니어

Description

카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어장치 및 방법 {Apparatus and method for controlling slow shutter speed of camera}

본 발명은, 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 예를 들어 씨씨디(CCD: Charge Coupled Device) 또는 씨모스(CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등과 같은 촬상 소자를 이용하여, 동영상을 촬영하는 카메라의 슬로우 셔터 스피드(Slow Shutter Speed) 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 동영상을 촬영하는 카메라에는, 씨씨디(CCD) 또는 씨모스(CMOS)등과 같은 촬상 소자(Photographing Device)가 널리 사용되고 있는 데, 예를 들어, 상기 카메라에서는, 고휘도 레벨의 피사체를 촬영하는 경우, 상기 촬상 소자에 입사되는 광량을 감소시키기 위해, 아이리스(IRIS)의 오픈 량을 자동으로 감소시키거나, 상기 촬상 소자의 출력 신호를 증폭하기 위한 아날로그 게인(Gain) 값을 자동으로 감소시키게 된다.

또한, 상기 카메라에서는, 상기와 같이 아이리스 오픈 량과 아날로그 게인 값을 자동으로 감소시킨 상태에서도, 적정 휘도 레벨의 피사체 촬영이 불가능한 경우, 상기 촬상 소자의 각 픽셀(Pixel)들에 의해 충전되는 전하(Charge) 량을 감소시키기 위해, 상기 촬상 소자의 셔터 스피드(Shutter Speed)를, 쇼트(Short) 셔터 스피드로 조절하게 된다.

한편, 상기 카메라에서는, 저휘도 레벨의 피사체를 촬영하는 경우, 상기 촬상 소자에 입사되는 광량을 증가시키기 위해, 아이리스(IRIS)의 오픈 량을 자동으로 증가시키거나, 상기 촬상 소자의 출력 신호를 증폭하기 위한 아날로그 게인(Gain) 값을 자동으로 증가시키게 된다.

또한, 상기 카메라에서는, 상기와 같이 아이리스 오픈 량과 아날로그 게인 값을 자동으로 증가시킨 상태에서도, 적정 휘도 레벨의 피사체 촬영이 불가능한 경우, 상기 촬상 소자의 각 픽셀(Pixel)들에 의해 충전되는 전하(Charge) 량을 증가시키기 위해, 상기 촬상 소자의 셔터 스피드(Shutter Speed)를, 롱(Long) 셔터 스피드, 즉 슬로우 셔터 스피드(Slow Shutter Speed)로 조절하게 된다.

이에 따라, 상기 카메라에서는, 고휘도 레벨의 피사체를 촬영하거나, 또는 저휘도 레벨의 피사체를 촬영하는 경우, 아이리스 오픈 량과, 아날로그 게인 값, 그리고 셔터 스피드를 자동으로 조절하여, 적정 레벨의 피사체 촬영 동작을 수행할 수 있게 된다.

그러나, 일반적인 카메라에서는, 상기와 같이 저휘도 레벨의 피사체를 촬영 하는 저조도(Low illuminance) 촬영 모드가 설정되면, 예를 들어 1 필드 주기의 셔터 스피드를, 2 필드 주기 또는 3 필드 주기의 슬로우(Slow) 셔터 스피드로 조절하게 되는 데, 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 1 필드 주기의 셔터 스피드에서 2 필드 주기의 셔터 스피드로의 전환 동작이 순간적으로 수행되는 경우, 부자연스러운 영상이 촬영되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 예를 들어 씨씨디(CCD) 또는 씨모스(CMOS) 등과 같은 촬상 소자를 이용하여, 동영상을 촬영하는 카메라에서, 저조도(Low Luminance) 피사체 촬영시, 슬로우 셔터 스피드(Slow Shutter Speed) 제어 모드를 자동으로 설정하되, 촬상 소자의 리셋 펄스(Reset Pulse)를 가변 출력하여, 현재의 셔터 스피드에서 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드로의 전환을 리니어(Linear)하게 수행할 수 있도록 하기 위한 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어장치 및 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어방법은, 저조도 피사체 촬영시, 슬로우 셔터 스피드 제어 모드를 자동으로 설정하는 1단계; 및 현재의 셔터 스피드에서 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드로 의 전환을 리니어(Linear)하게 수행하는 2단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 2단계는, 상기 슬로우 셔터 스피드 제어 모드가 설정되면, 현재의 셔터 스피드와 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드간의 차 값을 계산하는 하위 1단계; 및 상기 차 값에 상응하는 촬상 소자의 충전 리셋 펄스의 개수를 계산한 후, 그 계산된 개수 보다 하나씩 작아지는 개수만큼의 충전 리셋 펄스를 출력하는 하위 2단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 촬상 소자의 충전 리셋 펄스의 개수는, 현재의 셔터 스피드와 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드간의 차 값에 비례하는 것을 특징으로 하며,

또한, 본 발명에 따른 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어장치는, 촬상 소자를 구동하기 위한 구동수단; 저조도 피사체 촬영 상태를 검출하기 위한 검출수단; 및 상기 저조도 피사체 촬영시, 슬로우 셔터 스피드 제어 모드를 자동으로 설정한 후, 현재의 셔터 스피드에서 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드로의 전환이, 리니어(Linear)하게 수행되도록, 상기 구동수단을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 제어수단은, 상기 슬로우 셔터 스피드 제어 모드가 설정되면, 현재의 셔터 스피드와 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드간의 차 값을 계산하고, 상기 차 값에 상응하는 촬상 소자의 충전 리셋 펄스의 개수를 계산한 후, 그 계산된 개수 보다 하나씩 작아지는 개수만큼의 충전 리셋 펄스가 출력되도록, 상기 구동수단을 제어하는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 촬상 소자의 충전 리셋 펄스의 개수는, 현재의 셔터 스피드와 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드간의 차 값에 비례하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어장치 및 방법은, 예를 들어 씨씨디(CCD) 또는 씨모스(CMOS) 등과 같은 촬상 소자를 이용하여, 동영상을 촬영하는 카메라에서, 저조도 피사체 촬영시, 슬로우 셔터 스피드 제어 모드를 자동으로 설정하되, 촬상 소자의 리셋 펄스를 가변 출력하여, 현재의 셔터 스피드에서 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드로의 전환을 리니어(Linear)하게 수행함으로써, 슬로우 셔터 스피드 제어 동작을 수행하더라도, 자연스럽게 동영상을 촬영할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 본 발명에 따른 슬로우 셔터 스피드 제어장치 및 방법은, 예를 들어, 동영상 촬영에 널리 사용되는 씨씨디(CCD) 또는 씨모스(CMOS) 등의 촬상 소자가 구비된 감시용 카메라(Monitoring Camera) 등과 같은 다양한 유형의 카메라에 적용된다.

도 2는, 본 발명이 적용되는 카메라에 대한 구성을 도시한 것으로, 예를 들 어, 상기 카메라에는, 줌 렌즈(10), 포커스 렌즈(11), 아이리스(12), 촬상 소자(13), 아날로그 프론트 엔드(AFE: Analog Front End)(14), 디지털 신호 처리부(15), 드라이버(16), 타이밍 클럭 발생부(17), 저조도 검출부(18), 메모리(19), 그리고 마이컴(20) 등이 포함 구성된다.

한편, 상기 마이컴(20)에서는, 상기 타이밍 클럭 발생부(17)를 동작 제어하여, 소정 주파수의 타이밍 클럭(Timing Cluck)을 발생시키고, 상기 드라이버(16)에서는, 상기 타이밍 클럭을 이용하여, 상기 촬상 소자(13)의 픽셀(Pixel)들에 의해 충전된 전하(Charge)의 출력 타이밍을 제어하게 된다.

또한, 상기 아날로그 프론트 엔드(14)에서는, 상기 촬상 소자(13)에서 출력되는 아날로그 신호를, 소정 레벨로 증폭하는 자동 이득 조절(AGC: Auto Gain Control) 동작과, 상기 소정 레벨로 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 동작을 수행하게 된다.

그리고, 상기 디지털 신호 처리부(15)에서는, 상기 아날로그 프론트 엔드에서 변환 출력되는 디지털 신호에 대해, 디지털 게인(Digital Gain) 값을 적용하여 증폭한 후, 자동 화이트 밸런스(AWB: Auto White Balance) 등과 같은 디지털 신호 처리 동작을 수행하게 된다.

한편, 상기 저조도 검출부(18)에서는, 상기 디지털 신호 처리부(15)에 의해 신호 처리되는 비디오 데이터를 분석하여, 저조도 촬영 상태 여부를 검출하게 되는 데, 예를 들어, 저휘도 레벨의 피사체 촬영으로 인해, 아이리스 오픈 량을 증가시키고, 아날로그 게인 값을 증가시킨 상태에서도, 피사체 촬영 이미지의 평균 밝기 가, 사전에 설정된 기준 값 이상이 되지 않으면, 셔터 스피드의 조절이 필요한 저조도(Low Luminance) 촬영 상태라고 검출하게 된다.

그리고, 상기 마이컴(20)에서는, 상기 저조도 검출부(18)에서 출력되는 검출 신호에 따라, 저조도 촬영 상태라고 판별하게 되면, 슬로우 셔터 스피드(Slow Shutter Speed) 제어 모드를 자동으로 설정함과 아울러, 현재의 셔터 스피드에서 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드로의 전환 과정이, 리니어(Linear)하게 수행될 수 있도록 하는 데, 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은, 본 발명에 따른 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것으로, 예를 들어, 상기 마이컴(20)에서는, 사용자의 요청에 따라, 슬로우 셔터 스피드 제어 모드를 설정하거나, 또는 상기 저조도 검출부(18)에서 출력되는 검출 신호에 따라, 저조도 피사체 촬영 상태라고 판별되면, 슬로우 셔터 스피드 제어 모드를 자동으로 설정하게 된다(S10).

또한, 상기 마이컴(20)에서는, 현재의 셔터 스피드를 확인함(S11)과 아울러, 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드와의 차 값을 계산하게 되는 데(S12), 예를 들어, 현재의 셔터 스피드가, 1 필드 주기의 셔터 스피드이고, 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드가, 2 필드 주기의 셔터 스피드인 경우, 현재의 셔터 스피드와 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드간의 차 값을, 1 필드로 계산하게 된다.

그리고, 상기 1 필드에 상응하는 촬상 소자의 최대 리셋 펄스의 개수를 계산하게 되는 데(S13), 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 촬상 소자(13)에서 1 필드 사이에 충전되는 전하를 점차적으로 신호 처리하기 위해 필요한 레졸루션(Resolution)에 해당하는 촬상 소자의 최대 리셋 펄스의 개수가, 5 개라고 가정하면, 상기 마이컴(20)에서는, 상기 드라이버(16)를 동작 제어하여, 1 필드 주기의 셔터 스피드에서, 2 필드 주기의 셔터 스피드로 전환하는 첫 번째 과정에서는, 4 개의 리셋 펄스가 출력되도록 한다.

즉, 1 필드 주기의 셔터 스피드에서, 2 필드 주기의 셔터 스피드로 전환하는 첫 번째 과정에서는, 4 개의 리셋 펄스를 출력하여, 우수(even) 필드의 나머지 1/5와 다음 기수(odd) 필드 동안 충전된 전하가 출력되도록 하여, 1.2 필드 주기의 셔터 스피드가 되도록 한다.

그리고, 두 번째 과정에서는, 3 개의 리셋 펄스를 출력하여, 우수(even) 필드의 나머지 2/5와 다음 기수(odd) 필드 동안 충전된 전하가 출력되도록 하여, 1.4 필드 주기의 셔터 스피드가 되도록 하며, 세 번째 과정에서는, 2 개의 리셋 펄스를 출력하여, 우수(even) 필드의 나머지 3/5와 다음 기수(odd) 필드 동안 충전된 전하가 출력되도록 하여, 1.6 필드 주기의 셔터 스피드가 되도록 한다.

또한, 네 번째 과정에서는, 1 개의 리셋 펄스를 출력하여, 우수(even) 필드의 나머지 4/5와 다음 기수(odd) 필드 동안 충전된 전하가 출력되도록 하여, 1.8 필드 주기의 셔터 스피드가 되도록 하고, 다섯 번째 과정에서는, 리셋 펄스를 출력하지 않음으로써, 우수(even) 필드와 다음 기수(odd) 필드 동안 충전된 전하가 모두 출력되도록 하여, 2.0 필드 주기의 셔터 스피드가 되도록 하는 리니어(Linear) 슬로우 셔터 스피드 동작을 수행하게 된다(S15).

그리고, 상기와 같은 과정을 수행하는 동안, 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드에 도달하는 지를 판별하게 되는 데, 예를 들어 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드에 아직 도달하지 못한 경우(S16), 전술한 바와 같이, 찰상 소자에 인가되는 리셋 펄스의 개수를 하나씩 감소시켜 가면서(S17), 리니어 슬로우 셔터 스피드 동작을 수행하게 된다.

한편, 상기 마이컴(20)에서는, 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드에 도달하게 되면, 상기 촬상 소자로 리셋 펄스가 더 이상 출력되지 않도록 함과 아울러, 슬로우 셔터 스피드 제어 모드를 해제하게 되므로(S18), 슬로우 셔터 스피드 제어 동작을 수행하더라도, 동영상을 자연스럽게 촬영할 수 있게 된다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

도 1은 일반적인 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어 과정에 대한 실시예를 도시한 것이고,

도 2는 본 발명이 적용되는 카메라에 대한 구성을 도시한 것이고,

도 3은 본 발명에 따른 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이고,

도 4는 본 발명에 따른 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어 과정에 대한 실시예를 도시한 것이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 줌 렌즈 11 : 포커스 렌즈

12 : 아이리스 13 : 촬상 소자

14 : 아날로그 프론트 엔드 15 : 디지털 신호 처리부

16 : 드라이버 17 : 타이밍 클럭 발생부

18 : 저조도 검출부 19 : 메모리

20 : 마이컴

Claims (6)

1. 저조도 피사체 촬영시, 슬로우 셔터 스피드 제어 모드를 자동으로 설정하는 1단계; 및

   현재의 셔터 스피드에서 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드로의 전환을 리니어(Linear)하게 수행하는 2단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 2단계는,

   상기 슬로우 셔터 스피드 제어 모드가 설정되면, 현재의 셔터 스피드와 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드간의 차 값을 계산하는 하위 1단계; 및

   상기 차 값에 상응하는 촬상 소자의 충전 리셋 펄스의 개수를 계산한 후, 그 계산된 개수 보다 하나씩 작아지는 개수만큼의 충전 리셋 펄스를 출력하는 하위 2단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 촬상 소자의 충전 리셋 펄스의 개수는, 현재의 셔터 스피드와 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드간의 차 값에 비례하는 것을 특징으로 하는 카메라의 슬로 우 셔터 스피드 제어방법.
4. 촬상 소자를 구동하기 위한 구동수단;

   저조도 피사체 촬영 상태를 검출하기 위한 검출수단; 및

   상기 저조도 피사체 촬영시, 슬로우 셔터 스피드 제어 모드를 자동으로 설정한 후, 현재의 셔터 스피드에서 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드로의 전환이, 리니어(Linear)하게 수행되도록, 상기 구동수단을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제어수단은,

   상기 슬로우 셔터 스피드 제어 모드가 설정되면, 현재의 셔터 스피드와 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드간의 차 값을 계산하고,

   상기 차 값에 상응하는 촬상 소자의 충전 리셋 펄스의 개수를 계산한 후, 그 계산된 개수 보다 하나씩 작아지는 개수만큼의 충전 리셋 펄스가 출력되도록, 상기 구동수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라의 슬로우 셔터 스피드 제어장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 촬상 소자의 충전 리셋 펄스의 개수는, 현재의 셔터 스피드와 목표로 하는 슬로우 셔터 스피드간의 차 값에 비례하는 것을 특징으로 하는 카메라의 슬로 우 셔터 스피드 제어장치.

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