JP2006261734A - カメラ装置、およびそれに用いるストロボ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】プリ発光により得られた画面データにより撮影用のストロボ発光量を決定する方式では、被写体に当たる光がプリ発光時のストロボの光が支配的だった場合には有効であるが、周囲の光、例えば蛍光灯や太陽光が存在する場合、その光の分も画像のデータとして取り込まれてしまうため、光が強い=近距離にあると誤動作し、ストロボの光量を落とし、十分な明るさが得られない場合がある。
【解決手段】ストロボ発光要求から所定時間経過後、図5(c)に示すようにCCD電荷放出パルスが入力され、このパルスに基づきCCD駆動手段3はCCD1を駆動制御して、それまでCCD1に蓄積していた電荷を全て掃き出す。よって、このタイミングで図5(a)に示すようにCCD1の蓄積電荷は一時的に0になる。さらに、所定時間経過後、図5(d)に示すようにプリ発光トリガが入力され、ストロボ8がプリ発光を行う。
【選択図】図5

Description

本発明は、ビデオカメラ、及びデジタルカメラにおけるストロボによる撮影に関するものである。
一般的にストロボ撮影は、被写体からの反射光を測量しストロボ発光を停止する測光センサータイプと、撮影用のストロボ発光(本発光)前に一度、定量のストロボ発光(以下プリ発光)を行い、その画面のデータより、撮影用のストロボ発光量を演算するタイプがある。後者は、測光センサーやストロボ発光停止回路などが必要でなく、画面データによりストロボ発光量が決定できるため、被写体情報から、ストロボ発光量に様々な補正を加える事ができ、常に安定したストロボ撮影が可能となる。
特開平10−32750号公報 特開2003−60977号公報
しかしながら、プリ発光により得られた画面データにより撮影用のストロボ発光量を決定する方式では、被写体に当たる光がプリ発光時のストロボの光が支配的だった場合には有効であるが、周囲の光、例えば蛍光灯や太陽光が存在する場合、その光の分も画像のデータとして取り込まれてしまうため、光が強い=近距離にあると誤動作し、ストロボの光量を落とし、十分な明るさが得られない場合がある。これは、一画面におけるCCDへの露光時間に対し、プリ発光の時間が極度に短いために発生する課題である。
従来、プリ発光の時間幅を変化させたり、本発光の時間を周囲の光の量合わせて補正演算することを行っていたが、これであると補正演算が非常に複雑になり、ソフトウェア容量などが膨大になってしまう事がある。
本発明は、上記の課題を解決するもので、プリ発光前の画面データや制御情報を元に、CCDに発生する電荷量をコントロールし、プリ発光によって取得される画面データを被写体や被写体の周囲の条件によらず、常に安定させることを目的とし、本発光における複雑な補正演算などを必要とせず、常に安定したストロボ撮影を提供する事を目的とする。
この課題を達成するために本発明のカメラ装置は、撮像時に発光する本発光の前にプリ発光を行うストロボを有し、前記ストロボを発光制御可能なカメラ装置であって、光を電気信号へ変換する撮像素子と、前記撮像素子への入射光量を制限する光量制限手段と、前記撮像素子から信号を取り出すための制御パルスを発生する撮像素子駆動手段と、前記撮像素子から出力された信号を増幅するアンプ回路と、前記光量制限手段と前記アンプ回路とを前記アンプ回路からの信号を元に制御する露光制御手段と、前記露光制御手段の前記光量制限手段と前記アンプ回路の制御情報を読み取り前記撮像素子駆動手段に割り込み制御をかける撮像素子制御手段と、前記露光制御手段から前記ストロボを制御するストロボ制御手段とを有し、ストロボ発光要求が入力された際、前記撮像素子制御手段は前記撮像素子駆動手段を制御して前記撮像素子に蓄積している電荷を掃き出し、前記ストロボ制御手段が前記ストロボに対してプリ発光をするよう制御するものである。
上記露光制御手段の情報を常に監視しCCDの駆動制御を行う。プリ発光のタイミングは一般的に、CCDが露光している時間内に行われるが、周囲が明るいと、その光による電荷がCCDに発生し、それにプリ発光による電荷が加算されて出力されるため、画面データとして大きくなる。これを解決するため、上記露光制御手段の情報により、CCD駆動に割り込みをかけ、プリ発光時に、今までに露光されたCCDの電荷を捨ててしまう制御を行う。これにより、プリ発光により取り込まれた画面のデータが大きくなる過ぎることを防止し、周囲状況によらず、一定のストロボ発光を得られる事を目的とする。
以上のように本発明は、プリ発光直前に、CCDに露光された電荷を露光制御手段の情報より一旦捨ててしまうことにより、周り光量や、被写体の明るさなどによらない常に安定したストロボ撮影を可能とする優れた効果が得られる。
本発明の請求項1に記載の発明は、撮像時に発光する本発光の前にプリ発光を行うストロボを有し、前記ストロボを発光制御可能なカメラ装置であって、入射される光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子からの電気信号における光量を検出する信号処理手段と、前記信号処理手段からの制御に基づき前記ストロボの発光制御を行うストロボ制御手段と、前記信号処理手段からの制御に基づき前記撮像素子を駆動制御する撮像素子駆動制御手段とを備え、ストロボ発光要求が入力された際、前記信号処理手段は、まず撮像素子駆動制御手段に対して前記撮像素子に蓄積されている電荷を掃き出すよう制御し、次にストロボ制御手段が前記ストロボに対してプリ発光を行うよう制御し、次に前記信号処理手段が前記撮像素子で撮像した映像信号に基づき本発光の発光量を制御し、次に前記ストロボ制御手段が前記ストロボに対して本発光を行うよう制御するものである。
本発明の請求項2に記載の発明は、光を電気信号へ変換する撮像素子と、前記撮像素子への入射光量を制限する光量制限手段と、前記撮像素子から信号を取り出すための制御パルスを発生する撮像素子駆動手段と、前記撮像素子から出力された信号を増幅するアンプ回路と、前記光量制限手段と前記アンプ回路を前記アンプ回路からの信号を元に制御する露光制御手段と、前記露光制御手段の前記光量制限手段と前記アンプ回路の制御情報を読み取り、前記撮像素子駆動手段に割り込み制御をかける撮像素子制御手段と、前記露光制御手段から、ストロボを制御するストロボ制御手段と、前記ストロボ制御手段の出力に応じて発光量が変化可能なストロボを有することを特徴とするカメラ装置であって、前記露光制御手段からの情報を元に、前記CCD制御手段から前記CCD駆動手段へ割り込みを行い、前期CCDへの露光時間をコントロールし、プリ発光によって得られる画面データを常に一定に保てるようにし、周囲の光などに影響されず、安定してストロボ撮影を提供する作用を有する。
請求項3に記載の発明は、前記露光制御手段からの前記光量制限手段の制御情報へ重み付けが可能なアイリス情報重み付け手段と、前記露光制御手段からの前記アンプ回路の制御情報へ重み付けが可能なAGC情報重み付け手段と、前記アイリス情報重み付け手段と、前記AGC情報重み付け手段から、前記CCD駆動手段への割込みタイミングを決定するタイミング決定手段を有する事を特徴とする請求項1のカメラ装置であって、重み付けされた情報により、前記CCDに露光された電荷を前記タイミング決定手段により決定されたタイミングにより、プリ発光前に、電荷を前記CCDから排出させる作用を有する。
請求項4に記載の発明は、閃光を照射するストロボ装置であって、光を電気信号へ変換する撮像素子と、前記撮像素子への入射光量を制限する光量制限手段と、前記撮像素子から信号を取り出すための制御パルスを発生する撮像素子駆動手段と、前記撮像素子から出力された信号を増幅するアンプ回路と、前記光量制限手段と前記アンプ回路を前記アンプ回路からの信号を元に制御する露光制御手段と、前記露光制御手段の前記光量制限手段と前記アンプ回路の制御情報を読み取り、前記撮像素子駆動手段に割り込み制御をかける撮像素子制御手段と、前記露光制御手段から、ストロボを制御するストロボ制御手段とからなるカメラ装置に接続可能で、前記ストロボ制御手段の出力に応じて発光量を制御されることを特徴とするストロボ装置に関するものである。
以下、本発明の実施の形態について図1から図8を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の請求項1に記載のカメラ装置の構成を示すブロック図であり、図1において、1はレンズ(図示せず)や光量制御手段2を介して入射する光を電気信号に変換する撮像素子(以下、CCDと記す)であり、本実施の形態では固体撮像素子(CCD)用いたが、これに限定されるものではない。
2はCCD1への光の量を制限する光量制限手段で、いわゆる絞り装置である。
3はCCD1を駆動するためのパルスを発生させる撮像素子駆動手段であるCCD駆動手段である。
4はCCD1からの電気信号を増幅する増幅手段であるアンプ回路で、通常は増幅率は0とするが、撮影環境や被写体周辺が暗くなった場合など、光の量が不足したきにCCD1からの電気信号の増幅を始める回路である。
5はアンプ回路4からの信号を元に、一定の信号を得られるように光量制限手段2とアンプ回路4の制御を行う露光制御手段であり、アンプ回路4と露光制御手段5とで信号処理手段を構成している。
6は露光制御手段5から光量制限手段2とアンプ回路4の制御情報を受け取り、CCD駆動手段3へ駆動方法の割り込み制御を行う撮像素子制御手段であるCCD制御手段である。CCD駆動手段3とCCD制御手段6とで撮像素子駆動制御手段を構成している。
7は露光制御手段5からの情報を受け取り、最適なストロボ発光時間を演算するストロボ制御手段である。
8は静止画撮影時に被写体方向へ閃光を照射するストロボで、ストロボ制御手段7で演算された信号により発光時間が可変可能なものである。プリ発光も本発光も行うことができる。本実施の形態では、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮影装置に内蔵されたストロボを想定しているが、ストロボ装置として単体ユニットとし、撮影装置に機械的及び電気的に着脱可能なものとしてもよい。
以上のように構成されたカメラ装置について、図面を用いてその動作を説明する。
まず、基本的な撮像の流れであるが、レンズ(図示せず)及び光量制限手段2を介して入射される光信号をCCD1が結像し、電気信号に変換して出力する。なお、CCD1における具体的な動作としては詳述しないが、一般的には複数のホトトランジスタ(画素)で受光した光信号を電気信号に変換し、所定のタイミングで垂直転送レジスタ及び水平転送レジスタを通じて出力している。
CCD1から出力された電気信号はアンプ回路4に入力されて、所定量ゲインを増幅する。アンプ回路4で増幅された電気信号は露光制御手段5に入力されて、電気信号である映像信号の明るさを判別して、その明るさに応じて光量制限手段2における絞り量を制御したり、その他にCCD制御手段6などを制御したりする。
また、露光制御手段5は映像信号の明るさが足りないと判断した場合は、ストロボ制御手段7に対して、ストロボ8を発光させるよう命令を行う。ストロボ制御手段7は露光制御手段5からの命令に基づき、ストロボ8に対して閃光を発光するよう制御する。以降の動作については説明の便宜上省略する。
次に、ストロボ発光時の動作について、さらに具体的に説明する。
露光制御手段5は、アンプ回路からの出力を一定に保つために、CCD1に当たる光の量を光量制限手段2と、アンプ回路4に対し、自動的に制御を行うが、その制御情報を常にCCD制御手段6へと送っている。
CCD制御手段6と、ストロボ制御手段7へストロボ発光要求が来た場合、まず、プリ発光を行い露光制御手段5へ入った画像データを元にストロボ制御手段7が撮影に必要なストロボ発光時間を演算し、撮影用ストロボ発光時間を決定する。
図2のように、CCD1などを代表とする撮像素子は、静止画を連続して出力することにより動画を構成しているが、その一画面あたりの露光時間は常に一定である。プリ発光時間はその露光時間内で行い、常に一定時間であるため、取り込まれる画像データの大きさは、被写体の距離にほぼ比例し、遠ければ小さく、近ければ大きくなる。この大小により本発光時間を決定している。なお、図2はCCD1における電荷蓄積の時間的変化を示した特性図であり、X軸が時間、Y軸が電荷量を示している。
しかしながら、図3のように周囲の光が少ないあるいは周囲が暗い場合には、プリ発光によって発生する電荷が画面データを支配的にし、最適な本発光時間を演算する事ができる。なお、図3は周囲の光が少ないあるいは周囲が暗い場合の、CCD1における電荷蓄積の時間的変化を示した特性図であり、X軸が時間、Y軸が電荷量を示している。図示のように、プリ発光前に蓄積される電荷量は比較的少ないが、プリ発光以降は急激に電荷量が増える。
また、図4のように周囲の光が多い場合、その光の分まで、CCD1に露光されてしまうため、プリ発光によるCCD1の露光量との合計になってしまい、画像データが大きくなってしまう。画像データが大きくなってしまうと、近距離に被写体があると誤動作し、撮影用のストロボ発光時間が短くなってしまうため、撮影用のストロボ発光時間が短くなり、意図とする明るさまで到達しないことがある。なお、図4は周囲の光が多いあるいは周囲が明るい場合の、CCD1における電荷蓄積の時間的変化を示した特性図であり、X軸が時間、Y軸が電荷量を示している。図示のように、プリ発光前に蓄積される電荷量は比較的多く、プリ発光以降も急激に電荷量が増えることはない。
これを解決するために、CCD制御手段6は、ストロボ発光要求が来る直前の露光制御手段5の情報を監視し、CCD駆動手段3へ対し、割り込みをかける機能を有する。露光制御手段5からCCD制御手段6へは、「周囲の光の量が大きい=光量制限手段2が制限大、アンプ回路4の増幅率が小さくなる」という情報を出しているため、CCD制御手段6はこの情報を元に、CCD1に露光された電荷を一定に保つべく割り込み動作をかける。具体的には、CCD制御手段6は、CCD駆動手段3に対してCCD1を駆動制御するよう制御している。
上記で説明したとおり、撮影環境の周囲に、ある程度の光が存在すると、その分の露光時間もCCD1から電荷が発生してしまい、撮影用ストロボ発光時間を低下させる原因となる。
そこで本実施の形態は、図5のようにCCD制御手段6は、プリ発光の直前になると、CCD駆動手段3へCCD1の今まで露光されていた電荷を捨ててしまうように、CCD電荷放出パルスの出力命令を出す。なお、図5は本実施の形態におけるプリ発光時の動作について示した特性図であり、同図(a)はCCD1における電荷蓄積の時間的変化を示した特性図であり、X軸が時間、Y軸が電荷量を示している。同図(b)はストロボ発光要求を示しており、具体的には、本装置を備えた撮影装置において、ストロボの発光設定が成されている状態(いわゆる「強制発光モード」や「自動発光モード」など)で、使用者によってレリーズボタンが押された時に、Hiになる信号である。同図(c)はCCD電荷放出パルスを示すものであり、ストロボ発光要求から所定時間経過後にCCD1に蓄積している電荷を全て掃き出すよう制御するパルスである。このパルスが入力されると、同図(a)に示すように一時的にCCD1における蓄積電荷が0となる。同図(d)はプリ発光トリガを示すものであり、CCD電荷放出パルスから所定時間経過後に入力されるトリガであり、このパルスに基づいてストロボ8がプリ発光する。同図(e)は本発光トリガであり、このトリガが入力されることでストロボ8の本発光動作が行われる。
図5において、まず使用者によって予めストロボ発光許可の設定が成された状態で、レリーズボタンが押されると、図5(b)に示すようにストロボ発光要求がHiになる。所定時間経過後、図5(c)に示すようにCCD電荷放出パルスが入力され、このパルスに基づきCCD駆動手段3はCCD1を駆動制御して、それまでCCD1に蓄積していた電荷を全て掃き出す。よって、このタイミングで図5(a)に示すようにCCD1の蓄積電荷は一時的に0になる。さらに、所定時間経過後、図5(d)に示すようにプリ発光トリガが入力され、このトリガに基づきストロボ制御手段7がストロボ8に対してプリ発光を行うよう制御する。ストロボ8はこの制御により、プリ発光を行う。そして、図5(e)に示すように所定時間経過後に本発光を行い、映像信号を取り込む。
これにより、CCD1に露光された電荷が一旦全てクリアされる。こうする事により、CCD1に露光された電荷が0に戻るため、プリ発光により発生した電荷量がその画面における画像データを支配的にするため、周囲の光の量に関わらず一定にする事ができる。
なお、図6は上記動作の流れを図示したフローチャートである。具体的な動作については前述しているので、図6を用いた動作説明は割愛する。
以上のように本実施の形態によれば、ストロボ発光量を、撮影したい被写体又は、周囲の光の量によらず常に安定したストロボ撮影を提供できる。
(実施の形態2)
図7は本発明のCCD制御手段6に関する詳細な構成図である。
図7において、9は、前記露光制御手段からの前記光量制限手段の制御情報を受け取り、その情報に重み付けを可能としたアイリス情報重み付け手段、10は前記露光制御手段からの前記アンプ回路の制御情報を受け取り、その情報に重み付けを可能としたAGC情報重み付け手段、11は前記アイリス情報重み付け手段と、前記AGC情報重み付け手段との情報を元に、その情報を合成し、図8のように前記CCD1へ対する電荷を排出するタイミング決定するタイミング決定手段である。
以上のように構成されたCCD制御手段6について、図6,7を用いて説明する。
電荷を排出するタイミングは、規定された一定のタイミングで行われるが、今まで露光された電荷を全て捨ててしまうと、周囲が真っ暗な状態で取得された画面データとほぼ等価となり、本発光による光量が大きくなる。撮影時には、周囲の光も取り込む必要があり、その本発光の光量に加算されるため、前記CCD1のダイナミックレンジの不足などにより白とびを起こす可能性がある。
そこで、CCD制御手段6は、アイリス情報重み付け手段9と、AGC情報重み付け手段10の情報を元に、CCD1から電荷を排出するタイミングに補正をかける作用を有する。アイリス情報重み付け手段9や、AGC情報重み付け手段10は、どちらかの情報に対し優先させるかが可能で、例えば、アイリス情報60%:AGC情報40%などで、重み付けが可能である。
最終的に、タイミング決定手段により合成され、一つの情報として扱われる。図6で前記タイミング決定手段11は、ストロボ発光要求を受け取ると、アイリス情報重み付け手段9の情報と、AGC情報重み付け手段10の情報を取得する。その情報を元に、図8のような2次元で規定されたタイミング補正値を元に、通常の電荷を排出するタイミングからその量をずらして、CCD駆動手段へ送る。その後、そのずらしたタイミングによりCCD1の電荷を排出させた後、プリ発光を行いストロボ制御手段7が画面データの取得を行う。その取得されたデータにより本発光に必要な時間を演算し、撮影が行われる。
このようにCCD1から電荷を排出するタイミングをずらす事で、プリ発光後の周囲の光への露光時間が変化し、画面データとして取得される情報が変化する。周囲の光が大きいときには、タイミングを前にすることにより、周囲の光の露光時間が長くなり、画面データが大きくなる。
これにより、本発光の光量が少なくなり、周囲の光との合計が最適になる。また、暗い場合には、タイミングを遅らせる事により、周囲の光の露光時間が短くなり、本発光の光量が大きくなる。このように、CCDの電荷を排出するタイミングをずらすことにより、プリ発光で得られる画面データの信頼性を高かめることで、本発光の撮影精度を高める事ができる。
以上のように、本実施の形態によれば、ストロボ発光量を、撮影したい被写体又は周囲の光の量によらず常に安定したストロボ撮影を提供することができる。
本発明のカメラ装置は、デジタルスチルカメラやビデオカメラやカメラ付携帯電話機などの撮影装置に適用して有効なものであり、少なくともストロボを用いて静止画撮影が可能な機器であればよい。
また、本発明のストロボ装置は、前述のカメラ装置に対して機械的及び電気的に着脱可能でかつ閃光を照射することができる単体としてのストロボ装置にも応用可能である。
本発明の実施の形態1におけるカメラ装置の構成を示すブロック図 同実施の形態1におけるCCDに発生する電荷量の説明のためのタイミング図 同実施の形態1における周囲が暗い場合のCCD電荷量の説明のためのタイミング図 同実施の形態1における周囲が明るい場合のCCD電荷量の説明のためのタイミング図 同実施の形態1におけるCCDの電荷量を排出する説明のためのタイミング図 本発明の実施の形態2におけるCCD制御手段の動作ステップを示すフローチャート 同実施の形態2におけるCCD制御手段の構成を示すブロック図 同実施の形態2における電荷を排出するタイミング補正カーブを示す特性図
符号の説明
1 CCD
2 光量制限手段
3 CCD駆動手段
4 アンプ回路
5 露光制御手段
6 CCD制御手段
7 ストロボ制御手段
8 ストロボ
9 アイリス情報重み付け手段
10 AGC情報重み付け手段
11 タイミング決定手段

Claims (4)

  1. 撮像時に発光する本発光の前にプリ発光を行うストロボを有し、前記ストロボを発光制御可能なカメラ装置であって、
    入射される光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子からの電気信号における光量を検出する信号処理手段と、前記信号処理手段からの制御に基づき前記ストロボの発光制御を行うストロボ制御手段と、前記信号処理手段からの制御に基づき前記撮像素子を駆動制御する撮像素子駆動制御手段とを備え、
    ストロボ発光要求が入力された際、前記信号処理手段は、まず撮像素子駆動制御手段に対して前記撮像素子に蓄積されている電荷を掃き出すよう制御し、次にストロボ制御手段が前記ストロボに対してプリ発光を行うよう制御し、次に前記信号処理手段が前記撮像素子で撮像した映像信号に基づき本発光の発光量を制御し、次に前記ストロボ制御手段が前記ストロボに対して本発光を行うよう制御することを特徴とするカメラ装置。
  2. 撮像時に発光する本発光の前にプリ発光を行うストロボを有し、前記ストロボを発光制御可能なカメラ装置であって、
    光を電気信号へ変換する撮像素子と、前記撮像素子への入射光量を制限する光量制限手段と、前記撮像素子から信号を取り出すための制御パルスを発生する撮像素子駆動手段と、前記撮像素子から出力された信号を増幅するアンプ回路と、前記光量制限手段と前記アンプ回路とを前記アンプ回路からの信号を元に制御する露光制御手段と、前記露光制御手段の前記光量制限手段と前記アンプ回路の制御情報を読み取り前記撮像素子駆動手段に割り込み制御をかける撮像素子制御手段と、前記露光制御手段から前記ストロボを制御するストロボ制御手段とを有し、
    ストロボ発光要求が入力された際、前記撮像素子制御手段は前記撮像素子駆動手段を制御して前記撮像素子に蓄積している電荷を掃き出し、前記ストロボ制御手段が前記ストロボに対してプリ発光をするよう制御することを特徴とするカメラ装置。
  3. 撮像素子制御手段は、前記露光制御手段からの前記光量制限手段の制御情報へ重み付けが可能なアイリス情報重み付け手段と、前記露光制御手段からの前記アンプ回路の制御情報へ重み付けが可能なAGC情報重み付け手段と、前記アイリス情報重み付け手段と、前記AGC情報重み付け手段から、前記撮像素子駆動手段への割込みタイミングを決定するタイミング決定手段を有する事を特徴とする請求項1のカメラ装置。
  4. 閃光を照射するストロボ装置であって、
    光を電気信号へ変換する撮像素子と、前記撮像素子への入射光量を制限する光量制限手段と、前記撮像素子から信号を取り出すための制御パルスを発生する撮像素子駆動手段と、前記撮像素子から出力された信号を増幅するアンプ回路と、前記光量制限手段と前記アンプ回路を前記アンプ回路からの信号を元に制御する露光制御手段と、前記露光制御手段の前記光量制限手段と前記アンプ回路の制御情報を読み取り前記撮像素子駆動手段に割り込み制御をかける撮像素子制御手段と、前記露光制御手段からストロボを制御するストロボ制御手段とからなるカメラ装置に接続可能で、
    前記ストロボ制御手段の出力に応じて発光量を制御されることを特徴とするストロボ装置。
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