JP2003032543A - 撮像装置、露出制御方法、記録媒体及びプログラム - Google Patents

撮像装置、露出制御方法、記録媒体及びプログラム

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JP2003032543A JP2001210868A JP2001210868A JP2003032543A JP 2003032543 A JP2003032543 A JP 2003032543A JP 2001210868 A JP2001210868 A JP 2001210868A JP 2001210868 A JP2001210868 A JP 2001210868A JP 2003032543 A JP2003032543 A JP 2003032543A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 AGC回路のゲイン制御時のS/N比の劣化
を抑え、被写体の不自然な明るさを防止する撮像装置を
提供する。 【解決手段】 CCD502にて入射光を光電変換して
映像信号を生成し、AGC回路503で映像信号のゲイ
ンを制御して出力すると共に、前記映像信号の輝度を示
す映像輝度信号を出力し、輝度信号検波回路505及び
測光値演算回路506は、AGC回路503より得られ
る映像輝度信号から撮像画面上の平均光量を測光値とし
て求め、測光値変換回路508は、AGC回路503の
ゲイン値に応じた補正係数に基づき測光値を変換し、A
E制御信号演算回路507は、測光値変換回路508に
て変換された測光値に応じてAGC回路503のゲイン
を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動露出制御に伴
う撮影画像の劣化に考慮した撮像装置、露出制御方法、
記録媒体及びプログラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ビデオカメラなどの撮像装置にお
いて露出制御を自動的に行う手段が考案されている。こ
れは、例えば、図6に図示したように、被写体の照度が
明るいときには、AGC回路のゲインを0dBに固定し
てアイリスで露出を制御し、一方、被写体の照度が暗い
時にはアイリスは開放端に固定してAGC回路のゲイン
制御で露出を制御する。
【0003】ここで、アイリスとは、入射光量を調節す
るものであり、アイリスによって光量を調節された画像
は、CCD等の撮像素子で光電変換して映像信号に変換
される。また、AGC回路とは、撮像素子により出力さ
れた映像信号にゲインを持たせるものである。このよう
なアイリスおよびAGC回路に対する制御の結果は、図
7に示すように、被写体照度の明暗によらず露出状態は
常に一定になる。
【0004】このように、従来の撮像素子では、被写体
の照度が明るい暗いに関わらず、全面白の被写体を撮像
したときに映像レベルが50IREになるように目標値
が設定されているため、低照度下で被写体に照度不足が
生じた場合にも、AGC回路のゲインを上げるように制
御される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにAGC回路のゲインを上げると、S/N比が劣化す
るという問題点があり、更に、見た目よりも被写体が明
るくなり過ぎて、不自然な印象になるという問題点もあ
った。
【0006】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、AGC回路のゲイン制御時のS/N比の劣化
を抑え、被写体の不自然な明るさを防止する撮像装置を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項1記載の撮像装置は、入射光を光電変換し
て映像信号を生成する映像信号生成手段と、該映像信号
生成手段により生成される映像信号のゲインを制御して
出力すると共に、前記映像信号の輝度を示す映像輝度信
号を出力するゲイン制御手段と、該ゲイン制御手段によ
り得られる映像輝度信号から撮像画面上の平均光量を測
光値として求める測光値算出手段と、前記ゲイン制御手
段のゲイン値に応じた補正係数に基づき、前記測光値算
出手段により算出された測光値を変換する測光値変換手
段と、該測光値変換手段により変換された測光値に応じ
て前記ゲイン制御手段のゲインを制御する制御手段とを
有することを特徴とする。
【0008】また、請求項2記載の撮像装置は、請求項
1記載の発明において、前記制御手段は、前記測光値変
換手段による変換後の測光値が所定の範囲内となるよう
に、前記ゲイン制御手段のゲインを制御することを特徴
とする。
【0009】また、請求項3記載の撮像装置は、請求項
1記載の発明において、前記測光値変換手段は、前記ゲ
イン制御手段のゲイン値が高い値である程高い値の補正
係数を用い、前記ゲイン制御手段のゲイン値が低い値で
ある程低い値の補正係数を用いることを特徴とする。
【0010】また、請求項4記載の撮像装置は、請求項
1記載の発明において、前記測光値変換手段は、撮像画
面上を複数の画面に分割し、それぞれの画面領域毎に映
像輝度信号を積分してその平均値を求め、各画面領域の
平均値に所定の比率を掛け合わせて、更にそれぞれを加
算することにより測光値を算出することを特徴とする。
【0011】また、請求項5記載の撮像装置は、請求項
1記載の発明において、前記映像信号生成手段への透過
光量を調節する透過光量調節手段を有し、前記制御手段
は、前記測光値変換手段により変換された測光値に応じ
て前記透過光量調節手段での透過光量の調節を制御する
ことを特徴とする。
【0012】また、請求項6記載の露出制御方法は、入
射光を光電変換して映像信号を生成する映像信号生成ス
テップと、該映像信号生成ステップにより生成される映
像信号のゲインを制御して出力すると共に、前記映像信
号の輝度を示す映像輝度信号を出力するゲイン制御ステ
ップと、該ゲイン制御ステップにより得られる映像輝度
信号から撮像画面上の平均光量を測光値として求める測
光値算出ステップと、前記ゲイン制御ステップのゲイン
値に応じた補正係数に基づき、前記測光値算出手段によ
り算出された測光値を変換する測光値変換ステップと、
該測光値変換ステップにより変換された測光値に応じて
前記ゲイン制御ステップのゲインを制御する制御ステッ
プとを有することを特徴とする。
【0013】また、請求項7記載の露出制御方法は、請
求項6記載の発明において、前記制御ステップでは、前
記測光値変換ステップによる変換後の測光値が所定の範
囲内となるように、前記ゲイン制御ステップのゲインを
制御することを特徴とする。
【0014】また、請求項8記載の露出制御方法は、請
求項6記載の発明において、前記測光値変換ステップで
は、前記ゲイン制御ステップのゲイン値が高い値である
程高い値の補正係数を用い、前記ゲイン制御ステップの
ゲイン値が低い値である程低い値の補正係数を用いるこ
とを特徴とする。
【0015】また、請求項9記載の露出制御方法は、請
求項6記載の発明において、前記測光値変換ステップで
は、撮像画面上を複数の画面に分割し、それぞれの画面
領域毎に映像輝度信号を積分してその平均値を求め、各
画面領域の平均値に所定の比率を掛け合わせて、更にそ
れぞれを加算することにより測光値を算出することを特
徴とする。
【0016】また、請求項10記載の露出制御方法は、
請求項6記載の発明において、前記映像信号生成ステッ
プへの透過光量を調節する透過光量調節ステップを有
し、前記制御ステップでは、前記測光値変換ステップに
より変換された測光値に応じて前記透過光量調節ステッ
プでの透過光量の調節を制御することを特徴とする。
【0017】また、請求項11記載の記録媒体は、請求
項1〜5の何れか1項に記載の各手段としてコンピュー
タを機能させるためのプログラムを記録したことを特徴
とする。
【0018】また、請求項12記載の記録媒体は、請求
項6〜10の何れか1項に記載の露出制御方法の処理ス
テップをコンピュータに実行させるためのプログラムを
記録したことを特徴とする。
【0019】また、請求項13記載のプログラムは、請
求項1〜5の何れか1項に記載の各手段としてコンピュ
ータを機能させることを特徴とする。
【0020】更に、請求項14記載のプログラムは、請
求項6〜10の何れか1項に記載の露出制御方法の処理
ステップをコンピュータに機能させることを特徴とす
る。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しながら詳細に説明する。
【0022】図1は、本発明の第1の実施形態における
撮像装置の機能構成を示したブロック図である。図1中
の501は、入射光量を調節するアイリス、502は、
前記アイリス501によって光量を調節された画像を光
電変換して映像信号に変換するCCD等の撮像素子、5
03は、前記撮像素子502より出力された映像信号に
ゲインを持たせるAGC回路、504は、映像信号に所
定の信号処理を施して規格化された映像信号に変換する
カメラ信号処理回路、505は、撮像画面上を複数画面
に分割し、任意の領域に相当する画像信号を抽出すべ
く、前記AGC回路503から得られた映像輝度信号に
複数のゲートをかけ、撮像画面上の指定領域内に相当す
る映像輝度信号を積分してその平均光量(測光値)をそ
れぞれ求める輝度信号検波回路、506は、前記輝度信
号検波回路505によって検波された複数の測光値か
ら、実際にAEを制御するための測光値を演算する測光
値演算回路、507は、前記測光値演算回路506によ
って生成された測光値を使って実際に前記アイリス50
1と前記AGC回路503のゲインを制御してAE制御
を行うAE制御信号演算回路、508は、前記測光値演
算回路506によって生成された測光値を、前記AGC
回路503のゲイン量に応じて予め定められた係数を掛
け合わせて測光値を変換するための測光値変換回路、5
09は、前記AGC回路503のゲイン量の情報を前記
測光値変換回路508に伝達するための経路である。
【0023】図2は、図1に示した輝度信号検波回路5
05において、撮像画面上を複数画面に分割した時の具
体的な図である。Aは、画面中心部にゲートをかけ映像
輝度信号を積分し、このエリアで求められた平均光量を
Ys3とする。Bは、画面周辺部にゲートをかけ映像輝
度信号を積分し、このエリアで求められた平均光量をY
s2とする。Cは、画面上部にゲートをかけ映像輝度信
号を積分し、このエリアで求められた平均光量をYs1
とする。
【0024】図3は、本実施形態における撮像装置によ
る動作の流れを示したフローチャートである。光学像が
前記アイリス501を介して、前記撮像素子502にて
光電変換される。前記撮像素子502より出力された映
像信号は、前記AGC回路503に入力され所定のゲイ
ンを持たせ、前記カメラ信号処理回路504に送られ
る。
【0025】また、AGC回路503からは露出を制御
するために当該映像信号の輝度を示す映像輝度信号も出
力され、この映像輝度信号はカメラ信号処理回路504
とともに前記輝度信号検波回路505にも入力される。
前記輝度信号検波回路505では、映像輝度信号に複数
のゲートをかけ撮像画面上の指定領域内に相当する映像
輝度信号を積分してその平均光量を求める。
【0026】例えば、輝度信号検波回路505は、撮像
画面上の画面上部に相当する領域を検波し、検波した映
像輝度信号を積分してその平均値を測光量Ys1として
算出する(ステップS201)。次に、輝度信号検波回
路505は、撮像画面上の画面周辺部に相当する領域を
検波し、検波した映像輝度信号を積分してその平均値を
測光量Ys2として算出する(ステップS202)。次
に、輝度信号検波回路505は、撮像画面上の画面中央
部に相当する領域を検波し、検波した映像輝度信号を積
分してその平均値を測光量Ys3として算出する(ステ
ップS203)。
【0027】次に、上記ステップS201〜ステップS
203で算出されたYs1〜Ys3に予め定められた中
央重点平均測光の比率(α:β:γ)を掛け合わせて、
更にそれぞれを加算して測光量を演算する(ステップS
204)。本実施形態では、次の式1に示すように、Y
s1、Ys2、Ys3の加算比率をそれぞれα:β:γ
として、それぞれを掛け合わせたものを加算して測光量
を演算している。
【0028】
【数1】
【0029】そして、前記測光値演算回路506によっ
て生成されたYsは、前記測光値変換回路508に入力
される。一方、測光値変換回路508には、前記ゲイン
量情報伝達経路509によって伝達されたゲイン量に応
じて予め定められた補正係数を決定する(ステップS2
05)。次に、測光値変換回路508は、前記補正係数
と前記測光量演算回路506で演算した測光値Ysとを
掛け合わせることにより、測光値Ys’を演算する(ス
テップS206)。この後、測光値Ys’が前記AE制
御信号演算回路507に入力され、AE制御が行われ
る。前記AE制御信号演算回路507では、前記測光値
変換回路508によって演算された測光値のレベルが予
め定められた所定の範囲内に入るように、前記アイリス
501と前記AGC回路503のゲインを制御する事に
よって行われる。
【0030】次に、図4及び図5を用いて上述した撮像
装置の動作について更に詳細に説明する。図4におい
て、横軸は被写体の照度を意味しており、図の左側が
「被写体照度が明るい場合」、図の右側が「被写体照度
が暗い場合」を意味していて、これらの間は被写体の照
度がリニアに変化していることを意味している。
【0031】測光値Ys(変換前)301は、図3のフ
ローチャートにあるステップS204の処理を行った後
のYsである。測光値Ys(変換前)301は、常時A
E制御が行われているために被写体照度に関わらず常に
一定の値となる。ゲイン(dB)302は前記AGC回
路503でAGCのゲインでAE制御した結果のゲイン
量である。このAGCのゲイン量は0dBから15dB
までの間を被写体の照度に応じて変化していることがわ
かる。
【0032】また、補正係数303は、前記ゲイン(d
B)302と1対1で決まっている予め定められた係数
であり、ゲイン302が高い値である程高い値の補正係
数が設定され、ゲイン値が低い値である程低い値の補正
係数が設定されている。測光値Ys’(変換後)304
は、測光値Ys(変換前)301と補正係数303を掛
け合わせ演算したことにより生成されたものである。図
からもわかるように被写体の照度が明るい場合は、測光
値Ys(変換前)301と測光値Ys’(変換後)30
4は同じになるが、被写体の照度が暗い場合は、測光値
Ys(変換前)301に比べて測光値Ys’(変換後)
が大きい値になることがわかる。
【0033】露出状態(IRE)305は、測光値Y
s’(変換後)304を前記AE制御信号演算回路50
7に入力し前記AGC回路503にてAE制御した後の
露出状態が、被写体の照度に応じてどのように変化する
かをまとめたものである。この測光値Ys’(変換後)
304を使って前記AE制御信号演算回路507で前記
AGC回路503のゲインを制御すると、ゲインが高く
なればなるほど測光値Ys’(変換後)304の値が大
きくなるため、305の露出状態(IRE)からもわか
るように被写体照度が暗くなるほど撮像結果、つまり露
出状態が暗くなることがわかる。
【0034】図5において、図4に示される露出状態
(IRE)305と被写体の照度との関係を図示したも
のである。被写体照度が明るい時は露出状態が一定にな
っているが、被写体照度が暗い時は露出状態が一定では
なく、前記AGC回路503のゲイン量に応じて露出状
態が下がっていることが図5中のに図示されている。
つまり、被写体の照度が暗くなった時に露出状態が図の
の様に変化することにより、被写体の照度が暗いとき
には必要以上にAGCゲインを上げないため、S/N比
の劣化が少なく、又、撮像結果が被写体の見た目に近
く、被写体の不自然な明るさを防止でき高品質の被写体
画像の撮影を行うことが可能になる。
【0035】このように、本実施形態による撮像装置に
よれば、被写体の照度が下がりAGCのゲインが上がっ
た時に、ゲインに応じた予め定められた補正係数と測光
値を掛け合わせ演算することにより測光値が変換され、
特にゲインが高い時の補正係数をゲインが低い時の補正
係数と比較して大きい値に設定しているため、変換され
た測光値でAE制御した場合に、被写体の照度が暗くな
った時に露出状態が暗めになる。従って、低照度下にて
ゲインが高くなったときに必要以上にAGCゲインが上
がることが抑制される。その結果、S/N比の劣化が少
なく、又、撮像結果が被写体の見た目に近く、被写体の
不自然な明るさになることを防止でき高品質の被写体画
像の撮影を行うことが可能になる。
【0036】上述した実施形態の機能を実現するべく各
種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接
続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対
し、上記実施形態の機能を実現するためのソフトウェア
のプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装
置のコンピュータ(CPUあるいはMPU)に格納され
たプログラムに従って上記各種デバイスを動作させるこ
とによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
【0037】また、この場合、上記ソフトウェアのプロ
グラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現する
ことになり、そのプログラムコード自体、およびそのプ
ログラムコードをコンピュータに供給するための手段、
例えばかかるプログラムコードを格納した記録媒体は本
発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記
録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハード
ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−RO
M、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を
用いることができる。
【0038】また、コンピュータが供給されたプログラ
ムコードを実行することにより、上述の実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコン
ピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティング
システム)あるいは他のアプリケーションソフト等と共
同して上述の実施形態の機能が実現される場合にもかか
るプログラムコードは本発明の実施形態に含まれること
は言うまでもない。
【0039】さらに、供給されたプログラムコードがコ
ンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続され
た機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そ
のプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボー
ドや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の
一部または全部を行い、その処理によって上述した実施
形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれること
は言うまでもない。
【0040】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、ゲイン制御手段より得られる映像輝度信号か
ら撮像画面上の平均光量を測光値として求め、この測光
値をゲイン制御手段におけるゲイン値に応じた補正係数
で変換して、変換後の測光値に基づいてゲイン制御手段
を制御することにより、被写体の照度が暗いときにおけ
るゲイン制御手段でのゲイン制御を適正なものとし、ゲ
イン制御手段のゲイン制御時のS/N比の劣化を抑え、
また、被写体の不自然な明るさとなってしまうことを防
止して、高品質な被写体画像の撮影を可能とすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における撮像装置の機能的
構成を示したブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態における輝度信号検波回路
の撮像画面上を複数画面に分割したときの具体例を示し
た図である。
【図3】本発明の一実施形態における撮像装置による動
作の流れを示したフローチャートである。
【図4】本発明の一実施形態における撮像装置の動作を
具体的に説明するための図である。
【図5】本発明の一実施形態における撮像装置の動作を
具体的に説明するための図である。
【図6】従来例の撮像装置の動作を具体的に説明するた
めの図である。
【図7】従来例の撮像装置の動作を具体的に説明するた
めの図である。
【符号の説明】
501 アイリス 502 撮像素子(CCD) 503 AGC回路 504 カメラ信号処理回路 505 輝度信号検波回路 506 測光値演算回路 507 AE制御信号演算回路 508 測光値変換回路 509 ゲイン量情報伝達経路

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入射光を光電変換して映像信号を生成す
    る映像信号生成手段と、 該映像信号生成手段により生成される映像信号のゲイン
    を制御して出力すると共に、前記映像信号の輝度を示す
    映像輝度信号を出力するゲイン制御手段と、 該ゲイン制御手段により得られる映像輝度信号から撮像
    画面上の平均光量を測光値として求める測光値算出手段
    と、 前記ゲイン制御手段のゲイン値に応じた補正係数に基づ
    き、前記測光値算出手段により算出された測光値を変換
    する測光値変換手段と、 該測光値変換手段により変換された測光値に応じて前記
    ゲイン制御手段のゲインを制御する制御手段とを有する
    ことを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記測光値変換手段に
    よる変換後の測光値が所定の範囲内となるように、前記
    ゲイン制御手段のゲインを制御することを特徴とする請
    求項1記載の撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記測光値変換手段は、前記ゲイン制御
    手段のゲイン値が高い値である程高い値の補正係数を用
    い、前記ゲイン制御手段のゲイン値が低い値である程低
    い値の補正係数を用いることを特徴とする請求項1記載
    の撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記測光値変換手段は、撮像画面上を複
    数の画面に分割し、それぞれの画面領域毎に映像輝度信
    号を積分してその平均値を求め、各画面領域の平均値に
    所定の比率を掛け合わせて、更にそれぞれを加算するこ
    とにより測光値を算出することを特徴とする請求項1記
    載の撮像装置。
  5. 【請求項5】 前記映像信号生成手段への透過光量を調
    節する透過光量調節手段を有し、 前記制御手段は、前記測光値変換手段により変換された
    測光値に応じて前記透過光量調節手段での透過光量の調
    節を制御することを特徴とする請求項1記載の撮像装
    置。
  6. 【請求項6】 入射光を光電変換して映像信号を生成す
    る映像信号生成ステップと、 該映像信号生成ステップにより生成される映像信号のゲ
    インを制御して出力すると共に、前記映像信号の輝度を
    示す映像輝度信号を出力するゲイン制御ステップと、 該ゲイン制御ステップにより得られる映像輝度信号から
    撮像画面上の平均光量を測光値として求める測光値算出
    ステップと、 前記ゲイン制御ステップのゲイン値に応じた補正係数に
    基づき、前記測光値算出手段により算出された測光値を
    変換する測光値変換ステップと、 該測光値変換ステップにより変換された測光値に応じて
    前記ゲイン制御ステップのゲインを制御する制御ステッ
    プとを有することを特徴とする露出制御方法。
  7. 【請求項7】 前記制御ステップでは、前記測光値変換
    ステップによる変換後の測光値が所定の範囲内となるよ
    うに、前記ゲイン制御ステップのゲインを制御すること
    を特徴とする請求項6記載の露出制御方法。
  8. 【請求項8】 前記測光値変換ステップでは、前記ゲイ
    ン制御ステップのゲイン値が高い値である程高い値の補
    正係数を用い、前記ゲイン制御ステップのゲイン値が低
    い値である程低い値の補正係数を用いることを特徴とす
    る請求項6記載の露出制御方法。
  9. 【請求項9】 前記測光値変換ステップでは、撮像画面
    上を複数の画面に分割し、それぞれの画面領域毎に映像
    輝度信号を積分してその平均値を求め、各画面領域の平
    均値に所定の比率を掛け合わせて、更にそれぞれを加算
    することにより測光値を算出することを特徴とする請求
    項6記載の露出制御方法。
  10. 【請求項10】 前記映像信号生成ステップへの透過光
    量を調節する透過光量調節ステップを有し、 前記制御ステップでは、前記測光値変換ステップにより
    変換された測光値に応じて前記透過光量調節ステップで
    の透過光量の調節を制御することを特徴とする請求項6
    記載の露出制御方法。
  11. 【請求項11】 請求項1〜5の何れか1項に記載の各
    手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム
    を記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能
    な記録媒体。
  12. 【請求項12】 請求項6〜10の何れか1項に記載の
    露出制御方法の処理ステップをコンピュータに実行させ
    るためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピ
    ュータ読み取り可能な記録媒体。
  13. 【請求項13】 請求項1〜5の何れか1項に記載の各
    手段としてコンピュータを機能させるためのプログラ
    ム。
  14. 【請求項14】 請求項6〜10の何れか1項に記載の
    露出制御方法の処理ステップをコンピュータに機能させ
    るためのプログラム。
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