JP2006345304A - 画像処理装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 フォーカス操作の操作性を向上することを課題とする。
【解決手段】 撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段と、前記撮像された画像に対して、ゲインと周波数帯域を調整して前記撮像光学系の合焦状態を強調する信号処理を行うフィルタ手段と、前記フィルタ手段の周波数特性を変更する変更手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置を提供する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、焦点調節機能を備えた画像処理装置及び方法に関する。
従来から、放送局のテレビカメラでの被写体に対するピント合わせは、ほぼカメラマンにより手動で焦点調節が行われるマニュアルフォーカス(Manual Focus 以下、MF)操作で行われている。また、民生用のデジタルビデオカメラ(以下、DVC(Digital Video Camcorder))等でも、一部モデルにおいては自動で焦点調節を行うオートフォーカス(Auto Focus 以下、AF)だけでなく、MFにも切り替えることが可能なものがある。ここで一般的に、民生用のものでは特にEVF(Electrical View Finder)や液晶パネルのサイズも小さく、視認性が高いとは言い難く適正な焦点調節が難しかった。
また、昨今、ハイビジョンフォーマットの民生用デジタルビデオカメラも市場に登場し始めたが、ハイビジョン撮影映像(以下、HD映像)を大画面で見た場合、従来のSD映像(NTSCやPALなど)の場合以上に、ピントのボケは判ってしまうため、より精度の高い焦点調節を実現できる画像処理装置が求められている。そこで従来より、業務用モデルでも民生用モデルでもEVFでのフォーカス確認の視認性を上げるために、「輪郭補正、ピーキング、エンハンサ」などと称される、撮影映像から輪郭信号を抽出し、元映像に付加する形で、輪郭を強調する処理を行い、マニュアルフォーカス時のピント合わせの補助としている技術がある。
また、与えられた画像データから空間周波数の高域成分を抽出し、微分画像データを生成し、該微分画像データの高域成分を示す画素値に応じて、所定の色を割り当ててカラー化された微分画像信号を生成し、カラー化された微分画像データを表示することにより、色の違いからピント状態を知らせる合焦状態表示装置が提案されている。(例えば、文献1)
特開2002-196225号公報
しかしながら、上述の合焦状態表示装置では、表示装置の見え方は、それぞれの映像機器でのEVFの表示サイズや画素数などを始めとした特性や、撮影被写体によっても異なるため、合焦状態が分かりにくく、より精度の良い焦点調節を必要とする操作者に、煩わしさを感じさせる場合があった。
本発明の目的は、画像の合焦状態を適正に表示させることにより、操作者の操作性を向上させることである。
本発明の画像処理装置は、撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段と、前記撮像された画像に対して、ゲインと周波数帯域を調整して前記撮像光学系の合焦状態を強調する信号処理を行うフィルタ手段と、前記フィルタ手段の周波数特性を変更する変更手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の画像処理装置は、撮像光学系のフォーカスの調節を指示するための操作手段と、前記撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段と、前記撮像された画像に対して周波数帯域を調整する信号処理を行うフィルタ手段と、前記操作手段からの入力を基にしたフォーカスの調整動作の動作量を検出する動作量検出手段と、前記動作量に応じて前記フィルタ手段の周波数特性を変更する変更手段と備えたことを特徴とする。
本発明の画像処理装置は、撮像光学系のフォーカスの調節を指示するための操作手段と、前記撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段と、前記撮像された画像に対して周波数帯域を調整する信号処理を行うフィルタ手段と、前記操作手段によるフォーカスの調整動作を検出する動作検出手段と、所定時間以上、前記フォーカスの調整動作がないときには、前記フィルタ手段の信号処理を禁止する制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の画像処理装置は、撮像光学系のフォーカスを自動で調節するオートフォーカス機能を備えた画像処理装置であって、前記撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段と、前記撮像された画像に対して周波数帯域を調整する信号処理を行うフィルタ手段と、前記オートフォーカス機能により生成される前記撮像光学系の合焦状態を示す情報に応じて、前記フィルタ手段の周波数特性を変更する変更手段とを更に備えたことを特徴とする。
本発明の画像処理装置は、撮像光学系のフォーカスが調節された対象物光を受光して複数の画像を撮像する撮像手段と、前記撮像されたそれぞれの画像に対して、前記フォーカスの合焦状態に応じた所定の周波数帯域を強調する信号処理を行うフィルタ手段と、前記フィルタ手段により異なる周波数帯域を強調する信号処理が施された画像を順次表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の画像処理方法は、撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段を有する画像処理装置の画像処理方法であって、前記撮像された画像に対して、ゲインと周波数帯域を調整して前記撮像光学系の合焦状態を強調する信号処理を行うフィルタステップと、前記フィルタステップの周波数特性を変更する変更ステップとを有することを特徴とする。
本発明の画像処理方法は、撮像光学系のフォーカスの調節を指示するための操作手段と、前記撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段とを有する画像処理装置の画像処理方法であって、前記撮像された画像に対して周波数帯域を調整する信号処理を行うフィルタステップと、前記操作手段からの入力を基にしたフォーカスの調整動作の動作量を検出する動作量検出ステップと、前記動作量に応じて、前記フィルタステップの周波数特性を変更する変更ステップと備えたことを特徴とする。
本発明の画像処理方法は、撮像光学系のフォーカスの調節を指示するための操作手段と、前記撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段とを有する画像処理装置の画像処理方法であって、前記撮像された画像に対して周波数帯域を調整する信号処理を行うフィルタステップと、前記操作手段によるフォーカスの調整動作を検出する動作検出ステップとを備え、所定時間以上、前記フォーカスの調整動作がないときには、前記フィルタステップの信号処理を禁止することを特徴とする。
本発明の画像処理方法は、撮像光学系のフォーカスを自動で調節するオートフォーカス機能を備えた画像処理装置の画像処理方法であって、前記撮像光学系を通過した対象物光を受光して撮像された画像に対して周波数帯域を調整する信号処理を行うフィルタステップと、前記オートフォーカス機能により生成される前記撮像光学系の合焦状態を示す情報に応じて、前記フィルタステップの周波数特性を変更する変更ステップとを備えたことを特徴とする。
本発明の画像処理方法は、撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段とを有する画像処理装置の画像処理方法であって、前記撮像されたそれぞれの画像に対して、前記フォーカスの調整状態に応じた所定の周波数帯域を強調する信号処理を行うフィルタステップと、前記フィルタステップにより異なる周波数帯域を強調する信号処理が施された画像を順次表示する表示ステップとを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、フォーカス確認の視認性を上げることができる。
以下、必要に応じて図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
(第1の実施形態)
以下に本発明の第1の実施形態による画像記録(処理)装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態における説明に対応する請求項は1つとは限らない。また、この説明をもってそれぞれの請求項の構成要素を制限するものではない。
図2に、本発明の第1の実施形態に係る画像記録装置としてデジタルビデオカメラの概略ブロック図を、図3に本デジタルビデオカメラの外見図を、図1にFIRデジタル水平フィルタ部(Finite Impulse Response Filter)の回路例を、図4に本実施形態を実現するための制御手順(フローチャート)を示す。
まず、図2を参照しながら、デジタルビデオカメラの構成例を説明する。
201はビデオカメラのレンズ部(光学系)で、不図示の被写体を撮像するためのズーム機能、フォーカス調整機能付きレンズ群及びレンズ機構である。
202はCCD(Charge Coupled Device)で、レンズ部201で構成される光学系より入ってくる像を撮像する撮像素子である。
203は撮像素子駆動部で、カメラ信号処理部206からのタイミング信号に従ってCCD202を駆動する。
204はCDS(Correlated Double Sampling)、AGC(Auto Gain Controller)部で、CCD202からのアナログ信号をサンプリングすると共に、システム制御部209からの制御により、信号レベルのゲインコントロールを行う。
205はA/D(Analog to Digital)変換器で、前段からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。
206はカメラ信号処理部で、タイミング生成や、AE(Auto Exposure)制御、AF(Auto Focus)制御など、システム制御部209と連携して、カメラ撮像系の制御を担う。
207はレンズ駆動部で、レンズ部201を駆動して、ズーム倍率やピント調整を行う。オートフォーカス時には、カメラ信号処理部206はフォーカス調整情報を検出し、システム制御部209はその検出された情報に基づき制御信号をレンズ駆動部207に出力する。レンズ駆動部207は、その制御信号に基にレンズ部201を駆動制御してピント調整を行う。マニュアルフォーカス時には、入力操作部214に属する、一般的にはレンズの外周に設けられた図3のフォーカスリング307を操作者が調整し、電子的な機構ではシステム制御部209がフォーカスリング307の回転方向と回転量を検出する。システム制御部209は、その検出情報に応じてレンズ駆動部207を駆動して、レンズ部201を制御してピント調整を行う。機械的な機構では、フォーカスリング307が機械的にレンズ部201と繋がっており、フォーカスリング307を操作者が回すことで、機械的にレンズ部201が動かされピント調整が行われる。
カメラ撮像系は、マニュアルフォーカスモード(機能)及びオートフォーカスモード(機能)を有し、映像(画像)を撮像することができる。マニュアルフォーカスモード及びオートフォーカスモードの切り替えは、切り替えスイッチ又はメニュー設定により行うことができる。
208はマイクで、撮像系を経て入ってきた映像と合わせて周囲の音を記録するために集音する。
209は本実施形態の各制御手順を実行するためのシステム制御部で、後述する図4で示すフローチャートのような各種制御手順を実行する。
210はメモリ制御部で汎用記憶部211へのアクセスを制御する。
211は汎用記憶部(メモリ)で、映像信号処理のバッファであると共に、本実施形態の各種制御手段を実現するためのプログラム及びデータ等を格納し、制御実行のために必要に応じて作業領域としても使用するROMやRAMを総称している。
212は外部記録媒体接続インタフェースで、ここでは、メモリカードのスロットとする。
213は外部記憶媒体で、ここではメモリカードとする。通常、このメモリカード213に対して、静止画撮影時にはjpegファイルを保存する。
214は入力操作部で、撮影スタート・ストップボタンや、選択ボタンや決定ボタン、静止画撮影用のシャッターボタン、マニュアルフォーカスリングなどを備えている。
215は計時部で、リアルタイムクロック(RTC)とバックアップ電池を備え、日時をカウントしており、システム制御部209からの要求に応じて、日時情報を返信する。
216はビデオ制御部で、本実施形態の図1の水平フィルタ機能部を含み、第1の表示部218、第2の表示部219、ライン出力部220への出力制御及び、テープ記録/再生部217の制御を行う。
217はテープ記録/再生部で、ビデオ制御部216によりSDモードではDVフォーマット、HDモードではHDVフォーマット等のテープ記録フォーマットでエンコードされた映像信号をテープに記録又はテープから再生する。
218は第1の表示部で、EVF(Electrical View Finder)であり、テープ記録/再生部217で記録する際には撮像系からの入力映像を表示し、再生する際には、テープに記録されている映像を表示する。また、第1の表示部218は、入力操作部214からの操作者による入力操作情報や、外部記録媒体内の任意の画像情報などを表示する。
219は第2の表示部で、液晶表示パネルであり、テープ記録/再生部217で記録する際には撮像系からの入力映像を表示し、再生する際には、テープに記録されている映像を表示する。また、第2の表示部219は、入力操作部214からの操作者による入力操作情報や、外部記録媒体内の任意の画像情報などを表示する。
120はライン出力部で、アナログコンポーネント映像出力や、S端子出力、コンポジット映像出力などのインタフェースであり、外部TVモニタ等に接続して、本デジタルビデオカメラからの映像出力をTV画面に表示する。
次に、図3を参照しながら、デジタルビデオカメラの外観を説明する。
301は本体で、レンズ光学系306や、記録再生用のテープカセットを装脱着可能とした不図示の映像記録/再生部や、EVF(Electrical View Finder)302、各種機能スイッチ303、304、305、310、311などを備える。液晶表示パネル308は回動ヒンジ309により本体301に取り付けられている。電源のバッテリーは、本体に内蔵されているものとする。
302はEVF(Electrical View Finder)で、液晶表示パネル308を使用しないときに、液晶表示パネル308を用いた場合と同様の内容を表示する。
303は視度調整スライダで、EVF302を覗いた時に操作者の見易いように接眼レンズを前後して、EVFの焦点距離を調整するためのものである。
304はスタート/ストップボタンで、ボタンの外周はモードダイヤルとなっており、OFF、カメラ撮影モード、テープ再生モードなど、カメラの動作モードを回転させることで切り替えられる。通常の使用では、モードダイヤルを回転させてカメラモードにした後に、スタート/ストップボタンを1度押すと撮影開始、再び押すと撮影スタンバイ、また再び押せば、再び撮影開始といったように、トグル動作する。
305はズームスイッチで、前後に押すことで、画角を望遠側に調整したりワイド側に調整したりすることが可能である。
306はレンズ光学系で、ズーム調整やピント調整を行い、被写体からの映像を本体301内部のCCD(Charge-Coupled Device 不図示)に結像させる。
307はマニュアルフォーカスリングである。切り替えスイッチ(不図示)によりマニュアルフォーカスモードに切り替えると、本リング307を円周方向に回すことで、ピント調整を操作者がマニュアルで行える。
308は液晶表示パネルで、レンズ光学系306より入力される映像を表示したり、不図示のテープへの映像記録/再生部から再生される映像などを表示したり、304、305、310、311などの各種機能スイッチによる制御に関する表示を行う。また、液晶表示パネル308は、ヒンジ309により、本体301に対して多方向に回動可能な構造となっている。
309はヒンジで、液晶表示パネル308と本体301とをつなぎ、図3中のX軸及び直行するY軸をそれぞれ回転軸として、液晶表示パネル308は回動することが可能である。例えば撮影者が本体301を高い位置に持ち上げての撮影では、表示画面を下方向に、低い位置に保持しての撮影では表示画面を上向きにするなどして、撮影者(不図示)が見やすい角度に液晶表示パネル308を調整可能である。また、機能的には回動ヒンジ309により液晶表示パネル308を動かしても、本体301内部と液晶表示パネル308を接続する電気信号配線(不図示)は、絡んだり引っ張られたりすることのない構造となっている。
310はシャッターボタンで、撮影スタンバイ状態で押すと静止画をテープ上に数秒間、動画と同じ扱いで記録する場合や、動画撮影中には外部記録媒体213であるメモリカード(不図示)などにjpegファイルとして記録する場合が多い。
311は操作ボタンで、各種モード設定や、テープ再生モードのときの再生ボタンなどに使われることが多い。
312はIEEE1394インタフェースで、デジタルビデオカメラ同士や、外部コンピュータなどの編集機器とケーブル接続し、映像情報や各種制御情報をやり取りすることのできるデジタルインタフェースである。
図1は、図2、図3に示すデジタルビデオカメラにおいて用いられる、本実施形態の特徴であるFIR(Finite Impulse Response)型水平フィルタ回路例を示す。なお、線形位相フィルタであるFIRフィルタ(Finite Impulse Response Filter)とは、インパルスを入力したときの出力信号が有限時間で0に収束するフィルタの総称である。FIRフィルタは、設計法が線形であるのでハードウェアで効率的に実現できる。
図1の水平フィルタ回路は、ビデオ制御部216内に構成されているものとする。また、ここでは、水平フィルタを効かせる信号として、輝度信号にのみ効かせた場合を想定している。無論、輝度信号だけでなく同時に、色差信号にも同様の構成を適用しても良いし、逆に色差信号にのみ適用することを考えると、様々なシステム構成や、撮影シーン、操作者の嗜好などに合わせたシステムを構成することが可能である。
水平フィルタ回路は、輝度信号、色差信号、又は赤(R)信号/緑(G)信号/青(B)信号に対して独立してフィルタリングを行うことができる。
101は入力映像信号で、テープ記録/再生部217へ出力されるのではなく、第1の表示部(EVF)218、第2の表示部(液晶表示パネル)219へ出力される信号である。ここでは便宜上、第1の表示部(EVF)218、第2の表示部(液晶表示パネル)219へ行く信号を同一信号として説明するが、水平フィルタ回路を独立して持ち、それぞれの表示系に合わせて独立して制御可能なように構成することもできる。
表示部218及び219は、水平フィルタ回路によりフィルタリングされた映像を表示する。複数の水平フィルタ回路が設けられる場合、複数の水平フィルタ回路は独立に制御される。複数の表示部218及び219は、複数の水平フィルタ回路により独立にフィルタリングされた映像信号を表示することができる。
102はD−FF(Delay type Flip Flop)で、映像信号のピクセルクロックにより、入力映像信号101をラッチし、次段のD−FF103へ渡す。結果として、D−FF102の出力信号は、入力信号に対して、ピクセルクロック1クロック分遅延することになる。ここでのピクセルクロックは、入力映像信号をSD映像(NTSC又はPAL)と想定し、13.5MHzとする。
103〜109は102と同様に、D−FFであり、前段からのデータを映像信号のピクセルクロックによりラッチして、FIR型水平フィルタを構成するために、映像信号のデータを遅延させていく仕組みである。ここでは、Y(−4)からY(4)の9タップの内、強調する周波数によって組み合わせる3タップを選択する構成を考えるものとする。具体的には、センタータップY(0)は共通で、前後のタップの組み合わせを変えて、
Y(−1)、Y(0)、Y(1)
Y(−2)、Y(0)、Y(2)
Y(−3)、Y(0)、Y(3)
Y(−4)、Y(0)、Y(4)
と言うような組み合わせを考える。
また、それぞれの組み合わせにおいて選択されていないタップ部分の係数は、実質的にそのタップ係数を零にしたことと等価である。
上記のようにタップ係数の組み合わせを制御することで、強調周波数帯域を可変としている。
強調周波数帯域を可変にするために組み合わせる3つのタップ係数の内訳をここでは、以下のようにする。
センタータップのタップ係数: n+2α (nは自然数)
前後のタップのタップ係数: −α
DCゲインは、以下の通りである。
(n+2α−α−α)×(1/n)=1
110はゲイン調整信号で、システム制御部209により制御され、本水平フィルタでの強調周波数帯域のレベル調整を行うものである。ここでは、ゲイン調整信号110は4ビットの信号として、強調するゲインレベルを16段階に切り替えられる構成とする。
α=15:ゲイン最大〜α=0:OFF(ゲイン最小)
ここで、α=0は図1には図示していないが、便宜上水平フィルタをスルーする事とする。
111は周波数調整信号で、システム制御部209から制御され、本水平フィルタで強調する周波数の中心周波数の調整を行うものである。ここでは、周波数調整信号111は2ビットの信号として、強調する中心周波数ポイントを4種類切り替えられる構成とする。
112は信号セレクタで、周波数調整信号111により制御されて、本水平フィルタが効く中心周波数を切り替える。ここでの輝度信号への水平フィルタによる強調中心周波数ポイント設定は以下のようになる。
サンプリング周波数:13.5MHz
周波数調整信号:強調中心周波数(fc)
00:fc=f=6.75MHz
(センタータップ及びセンタータップと隣り合う前後のタップ使用)
01:fc=f/2=6.75/4=3.375MHz
(センタータップ及びセンタータップから前後に1つ飛ばしたタップ使用)
10:fc=f/3=6.75/4=2.25MHz
(センタータップ及びセンタータップから前後に2つ飛ばしたタップ使用)
11:fc=f/4=6.75/4=1.6875MHz
(センタータップ及びセンタータップから前後に3つ飛ばしたタップ使用)
113は水平フィルタ選択信号で、システム制御部209により制御され、本水平フィルタによる任意の周波数特性を持ったゲイン調整機能を通った映像信号(輝度信号)を出力するか、単にタップ(図1中、Y(0))からの映像信号(輝度信号)を出力するかを選択する。
114は信号セレクタで、水平フィルタ選択信号113に応じて、入力映像信号101に水平フィルタをかけた映像信号(輝度信号)、又は、単に、本水平フィルタ回路で周波数特性に影響を受けずに通過するだけの映像信号(輝度信号)を選択する。
115は出力映像信号で、信号セレクタ114により選択された出力信号である。
水平フィルタ回路は、撮像された映像信号101の水平方向に対してフィルタリングを行う。ゲイン調整信号110は、水平フィルタ回路のゲイン特性を制御することができる。周波数調整信号111は、水平フィルタ回路の周波数特性を制御することができる。水平フィルタ選択信号113は、水平フィルタの機能の有効又は無効を選択する信号セレクタ(選択手段)114を制御することができる。
図4に示す制御手順の例に従い、本実施形態の映像記録再生装置の制御手法を実現する。以下、図4を参照しながら、制御手順を説明する。
ステップS401のスタートで、スタート/ストップボタン304の外周のモードダイヤルにおいて、「OFF」→「カメラ撮影モード」とされ、撮影スタンバイ状態になったものとする。
ステップS402では、システム制御部209は、先のモードダイヤルが「カメラ撮影モード」→「OFF」など、「カメラ撮影モード」以外に変更されたかどうかを判断する。変更された場合には、ステップS411へ進み、ここでの制御モードは終了する。そのままであれば、ステップS403に進む。
ステップS403では、システム制御部209は、スタート・ストップボタン304が押されたかどうかを検出する。もし、操作者によりスタート・ストップボタン304が押され、システム制御部209が撮影開始を検出した場合にはステップS404に進む。そうでない場合には、ステップS402に進み、制御を続ける。
ステップS404では、システム制御部209は、マニュアルフォーカスモードであるかどうかを判断する。マニュアルフォーカスモードでない場合は、ステップS405に進み、オートフォーカスモードでの撮影を行う。マニュアルフォーカスモードである場合、ステップS408に進み、マニュアルフォーカスモードでの撮影となる。オートフォーカスモードでの撮影途中でも、別途、マニュアルフォーカスモードへの切り替えが行われた場合には、ステップS408へ進み、マニュアルフォーカスモードでの撮影を行うものとする。なお、オートフォーカスモードとマニュアルフォーカスモードの切り替え設定は、物理的なスイッチ(不図示)やメニュー設定により行えるものとする。
ステップS405では、オートフォーカスモードでの撮影が行われ、ステップS406へ進む。
ステップS406では、システム制御部209は、先のモードダイヤルが「カメラ撮影モード」→「OFF」など、「カメラ撮影モード」以外に変更されたかどうかを判断する。変更された場合には、ステップS411へ進み、ここでの制御モードは終了する。そのままであれば、ステップS407に進む。
ステップS407では、システム制御部209は、スタート・ストップボタン304が押されたかどうかを検出する。もし、操作者によりスタート・ストップボタンが押され、撮影中断を検出した場合にはステップS403に進む。そうでない場合には、ステップS404に進み、制御を続ける。
ステップS408では、マニュアルフォーカスモードでの撮影が行われ、ステップS409へ進む。
ステップS409では、システム制御部209は、先のモードダイヤルが「カメラ撮影モード」→「OFF」など、「カメラ撮影モード」以外に変更されたかどうかを判断する。変更された場合には、ステップS411へ進み、ここでの制御モードは終了する。そのままであれば、ステップS410に進む。
ステップS410では、システム制御部209は、スタート・ストップボタン304が押されたかどうかを検出する。もし、操作者によりスタート・ストップボタン304が押され、撮影中断を検出した場合にはステップS403に進む。そうでない場合には、ステップS404に進み、制御を続ける。
ステップS411では、ここでの制御モードを終了する。
以上の制御により、図1において、ゲイン調整信号110による制御は固定で、周波数調整信号111を変えて強調される中心周波数を変化させた時のイメージ図を、図5〜図8に示す。
図5は、周波数調整信号111=00の時で、fc=f=6.75MHzの画像を示し、501は水平方向エッジを示す。
図6は、周波数調整信号111=01の時で、fc=f/2=6.75/4=3.375MHzの画像を示し、601は水平方向エッジを示す。
図7は、周波数調整信号111=10の時で、fc=f/3=6.75/4=2.25MHzの画像を示し、701は水平方向エッジを示す。
図8は、周波数調整信号111=11の時で、fc=f/4=6.75/4=1.6875MHzの画像を示し、801は水平方向エッジを示す。
図5〜図8は、EVF218又は、液晶表示パネル219の表示画面を示すイメージ図(画像)である。図5から図8にかけて強調されるエッジの成分が、高い周波数から低い周波数に向けて変化している。結果として、被写体の水平境界部分のエッジ501(高強調中心周波数)が細く強調され、被写体の水平境界部分のエッジ801(低強調中心周波数)が太く強調されるように見える。また、それぞれの周波数ごとに強調されたエッジにおいて、操作者によるフォーカスレンズの合焦操作によりピントが合ってくると、被写体の水平境界部分のエッジのギラツキ感が強くなるので合焦点に近づいていることが、操作者に視認可能となる。
よって、操作者が手動でフォーカスの調節をする際に表示画面に表示される画像は、強調されるエッジの成分が高い周波数の場合には、合焦状態を細かく視認できるが、ピントが大幅にずれている場合には高周波成分を引き出してもピントを合わせづらく、強調されるエッジの成分が低い周波数の場合には、強調されるエッジの成分が高い周波数の場合ほど合焦状態を細かく視認できないが、ピントが大幅にずれていても合焦させるための操作方向がつかみやすいということになる。
ただ、この視認性には操作者ごとの個人差がある。そこで、本実施形態のように、画像(または映像)のエッジを強調するための周波数特性やゲインレベルが調整可能とすることにより、より操作性を高めた画像記録(処理)装置を提供することが可能となる。
また、このときの、図1の水平フィルタの周波数特性のイメージ図を図9に示す。
図9(A)は、周波数調整信号111=00の時で、fc=f=6.75MHzの周波数特性を示す。
図9(B)は、周波数調整信号111=01の時で、fc=f/2=6.75/4=3.375MHzの周波数特性を示す。
図9(C)は、周波数調整信号111=10の時で、fc=f/3=6.75/4=2.25MHzの周波数特性を示す。
図9(D)は、周波数調整信号111=11の時で、fc=f/4=6.75/4=1.6875MHzの周波数特性を示す。
なお、ここではSD映像を考えているので、映像周波数の上限は、5から6MHz程度以下であり、図9におけるそれ以上の帯域の周波数特性は、折り返りが出ないように、事前にプレフィルタ等で処理されているものとする。
一方、ここではゲイン調整信号110による制御は固定で、周波数調整信号111を変えて強調される中心周波数を変化させた時の効果の説明を行ったが、ゲイン調整信号110を調整することにより、逆に周波数調整信号111が固定であった場合でも、被写体の水平境界部分のエッジの見え方は変化する。ゲインを大きくしていくと、被写体の水平境界部分のエッジのギラツキ感は強くなる。輝度に水平フィルタをかけているので、その傾向は白黒表示にした時に、より、はっきり認識できる。
以上より、本実施形態の画像記録装置の一例であるデジタルビデオカメラによれば、操作者がEVFや液晶表示パネル、テレビモニタなどを見ながら、フォーカスをマニュアルで合わせる際に、シンプルなFIRディジタルフィルタ回路により、撮影システムや、操作者の好みに合わせて、リアルタイムに映像のエッジを強調するための周波数特性やゲインレベルが調整可能となる。
(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態による映像撮影装置及び映像編集装置について図面を参照しながら説明する。第2の実施形態で第1の実施形態と異なる点は、第1の実施形態での画像記録装置としてのデジタルビデオカメラに対して、被写体の水平境界部分のエッジに対する強調制御の制御方法についてである。
本実施形態では、第1の実施形態のケースに加えて、輝度に本実施形態の水平フィルタを効かせた場合には、マニュアルフォーカス操作時には、表示を白黒表示になるように設定したり、操作者により、フォーカスリングを回す量が大きい場合は、フォーカスの合わせ始めと判断して、エッジ強調する周波数を低くしたり、強調量を多く(ゲインを高く)したりして、フォーカスが合っていない時点での視認性を高くする制御を行う。また、段々フォーカスが合ってきて、フォーカスリングを回す量が減ってきた場合は、より高精度にフォーカスを合わせるために、強調する周波数を高くして、被写体の水平境界部分の強調されるエッジを細くしたり、強調量も多すぎないようにゲインを低したりするなどの制御を行う。
図10、図11、図12に、図4におけるステップS408の中で行われる制御フロー例を示す。ステップS408の中の制御の任意の場所において、図10〜12中、処理端子Aから制御が流れてきて、処理端子Bに抜けていくものとする。
図10は、フォーカスリングの動作量(ここでの量は、絶対量でも、単位時間に移動した割合、即ち速度でも構わない)に応じて、図1の水平フィルタの中心周波数を動的に制御する例である。
ステップS1001では、システム制御部209は、予め別途、設定した設定値(操作者によりメニュー設定された値)に応じてマニュアルフォーカス操作時にEVF218又は、液晶表示パネル219の表示画面をカラー表示から白黒表示に変えるかどうかを判断する。カラー表示のままであれば、ステップS1003に進み、白黒表示に変える場合はステップS1002へ進む。
予め、マニュアルフォーカスモードであるときには、EVF218又は液晶表示パネル219に対してカラー表示とするか白黒表示とするかを選択して設定値として設定することができる。マニュアルフォーカスモードになったときには、設定値に応じて、EVF218又は液晶表示パネル219をカラー表示又は白黒表示に切り替えることができる。
ステップS1002では、システム制御部209は、EVF218又は、液晶表示パネル219の表示画面をカラー表示から白黒表示に変える。このように白黒表示にしたときのほうが、撮像された信号に水平フィルタをかけるので、より、はっきり合焦状態を認識できる。
ステップS1003では、システム制御部209は、フォーカスリングの動作量を検出し、ステップS1004に進む。フォーカスリングの動作量は、マニュアルフォーカス操作によるフォーカスを合わせる動作の動作量である。
ステップS1004では、システム制御部209は、フォーカスリングの動作量を任意の閾値と比較して、大きい場合にはステップS1005に進み、小さい場合にはステップS1006に進む。
ステップS1005では、フォーカスリングを回す量が大きいため、フォーカスの合わせ始めと判断して、図1の水平フィルタの中心周波数を現在の中心周波数から一段低いものを選択するように制御し、一番低い場合には、そのままとする。
ステップS1006では、フォーカスリングを回す量が小さく、より高精度にフォーカスを合わせる必要があるために、図1の水平フィルタの中心周波数を現在の中心周波数から一段高いものを選択するように制御し、一番高い場合には、そのままとする。
また図11は、フォーカスリングの動作量(ここでの量は、絶対量でも、単位時間に移動した割合、即ち速度でも構わない)に応じて、図1の水平フィルタのゲインを動的に制御する例である。
ステップS1101では、システム制御部209は、予め別途、設定した設定値(操作者によって設定された値)に応じてマニュアルフォーカス操作時にEVF218又は、液晶表示パネル219の表示画面をカラー表示から白黒表示に変えるかどうかを判断する。カラー表示のままであれば、ステップS1103に進み、白黒表示に変える場合はステップS1102へ進む。
ステップS1102では、システム制御部209は、EVF218又は、液晶表示パネル219の表示画面をカラー表示から白黒表示に変える。
ステップS1103では、システム制御部209は、フォーカスリングの動作量を検出し、ステップS1104に進む。
ステップS1104では、システム制御部209は、フォーカスリングの動作量を任意の閾値と比較して、大きい場合にはステップS1105に進み、小さい場合にはステップS1106に進む。
ステップS1105では、図1の水平フィルタのゲインを現在のゲインから一段低いものを選択するように制御し、一番低い場合には、そのままとする。
ステップS1106では、図1の水平フィルタのゲインを現在のゲインから一段高いものを選択するように制御し、一番高い場合には、そのままとする。
ここでは、マニュアルフォーカス時にフォーカスリングを調整した量によりダイナミックに、水平フィルタによる水平エッジの強調方法を変えたが、オートフォーカス機構(機能)のAF情報(ピントの合い具合を示す情報)をマニュアルフォーカスモード時にも活用することで、上記、図10や図11の制御が実現可能である。具体的には、オートフォーカス機構(機能)のAF情報より、フォーカスの合わせ始めでありピントが大幅にずれていると判断した場合には、エッジ強調する周波数を低くしたり、強調量を多く(ゲインを高く)したりすることにより、フォーカスが合っていない時点での視認性を高くし、オートフォーカス機構(機能)のAF情報より、段々フォーカスが合ってきた状態であると判断した場合には、強調する周波数を高くして、被写体の水平境界部分の強調されるエッジを細くしたり、強調量も多すぎないようにゲインを低くしたりすることにより、実現できる。
上述のように、フォーカスリングの動作量が所定の閾値よりも大きい場合(フォーカスリングを回す量が大きい場合)は、フォーカスの合わせ始めと判断して、エッジ強調する周波数を低くしたり、強調量を多く(ゲインを高く)したりすることにより、フォーカスが合っていない時点での視認性を高くできる。また、フォーカスリングの動作量が所定の閾値よりも小さい場合(段々フォーカスが合ってきて、フォーカスリングを回す量が減ってきた場合)は、強調する周波数を高くして、被写体の水平境界部分の強調されるエッジを細くしたり、強調量も多すぎないようにゲインを低くしたりすることにより高精度にフォーカスを合わせることができる。
図12は、フォーカスリングの動作量(ここでの量は、絶対量でも、単位時間に移動した割合、即ち速度でも構わない)がゼロになった時、即ち操作者によりピントが合わせられてフォーカスリングが回されていない状態になった時、その止まっている時間が一定以上になったら、エッジ強調を止めて、かつ、表示も白黒表示からカラー表示に戻す制御となっている例である。
ステップS1201では、システム制御部209は、予め別途、設定した設定値に応じてマニュアルフォーカス操作時にEVF218又は、液晶表示パネル219の表示画面をカラー表示から白黒表示に変えるかどうかを判断する。カラー表示のままであれば、ステップS1203に進み、白黒表示に変える場合はステップS1202へ進む。
ステップS1202では、システム制御部209は、EVF218又は、液晶表示パネル219の表示画面をカラー表示から白黒表示に変える。
ステップS1203では、システム制御部209は、フォーカスリングの動作量を検出し、ステップS1204に進む。
ステップS1204では、システム制御部209は、フォーカスリングの動作量がゼロの状態が、任意の閾値と比較して、長い場合にはステップS1205に進み、短い場合には処理端子“B”に進む。
ステップS1205では、システム制御部209は、図1の水平フィルタによる水平エッジ強調制御を、水平フィルタ選択信号113の制御によりスルーする設定とする。すなわち、水平フィルタの機能を無効にする。
ステップS1206では、システム制御部209は、ステップS1202で白黒表示としたEVF218又は、液晶表示パネル219の表示画面を白黒表示からカラー表示に変える。
以上より、本実施形態の画像記録装置の一例であるデジタルビデオカメラによれば、EVFや液晶表示パネル、テレビモニタなどを見ながら、フォーカスをマニュアルで合わせる際に、シンプルなFIRディジタルフィルタ回路により、撮影システムや、操作者の好みに合わせて、リアルタイムに映像のエッジを強調するための周波数特性やゲインレベルが調整可能となる。更に、表示色を切り替えたり、フォーカス調整の調整量や時間経過などとアシスト表示を連動させたりすることで、ビデオカメラ撮影時のマニュアルフォーカス操作において更なる利便性を生み出せる。
上述のように、第1及び第2の実施形態では、MF時のEVFに写る映像の視認性を上げるために輪郭信号を抽出した後に映像信号に重ねて輪郭強調をするのではなく、シンプルなFIRディジタルフィルタ回路を水平映像ラインに適用し、EVFや液晶表示パネルに表示する映像信号に対して、任意の帯域の周波数特性及びゲインを調整し、エッジ強調を行う。強調する周波数とレベルを可変とすることで、エッジの(精細さが)異なる様々な被写体や、その被写体を表示している表示装置の特性(物理的な解像度や、システム的な表示可能周波数など)に応じて、操作者が任意にエッジ強調のされ方を調整できるのである。
エッジ強調のレベルだけでなく、周波数特性を変える事が可能であるので、エッジ部分の強調のされ方(見え方)を可変し、システム仕様や撮影対象、操作者の好みに応じたMFアシスト機能の提供が実現できる。
更に、MFのための調整機能(例えば、フォーカスリングの動作状態、即ち、制御量の大小など)からピンボケの状態から調整している状態なのか、ピントが合ってきている状態なのかなどを判断したり、AF情報からピントの合い具合を判断したりすることにより、エッジ強調の周波数特性やゲイン特性を調整したり、更には、表示画面のカラー/白黒表示の切り替えたりといったアシスト機能の制御を実現できる。
各種映像装置に応用が可能であり、特に、カメラ付きの映像記録装置において、EVFや液晶表示パネル、テレビモニタなどを見ながら、フォーカスをマニュアルで合わせる際のアシスト機能を、シンプルな回路で実現することができる。しかも、撮影システムや、操作者の好みに合わせて、リアルタイムに映像のエッジを強調するための周波数特性やゲインレベルを調整可能であり、ユーザインターフェースとしても、フォーカス調整の調整量や、時間経過などとアシスト表示を連動させることで、カメラ撮影時のマニュアルフォーカス操作において更なる利便性を生み出している。
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明の一実施形態(第1の実施形態)における、FIRデジタル水平フィルタ部の回路イメージ図である。 本発明の一実施形態(第1の実施形態)における、デジタルビデオカメラのブロック図である。 本発明の一実施形態(第1の実施形態)における、デジタルビデオカメラの外観図である。 本発明の一実施形態(第1の実施形態)における、デジタルビデオカメラの制御フローチャートである。 本発明の一実施形態(第1の実施形態)における、強調される中心周波数がfc=f=6.75MHzのときのイメージ図である。 本発明の一実施形態(第1の実施形態)における、強調される中心周波数がfc=f/2=6.75/4=3.375MHzのときのイメージ図である。 本発明の一実施形態(第1の実施形態)における、強調される中心周波数がfc=f/3=6.75/4=2.25MHzのときのイメージ図である。 本発明の一実施形態(第1の実施形態)における、強調される中心周波数がfc=f/4=6.75/4=1.6875MHzのときのイメージ図である。 本発明の一実施形態(第1の実施形態)における、FIRデジタル水平フィルタの周波数特性のイメージ図である。 本発明の一実施形態(第2の実施形態)における、デジタルビデオカメラの制御フローチャートである。 本発明の一実施形態(第2の実施形態)における、デジタルビデオカメラの制御フローチャートである。 本発明の一実施形態(第2の実施形態)における、デジタルビデオカメラの制御フローチャートである。
符号の説明
101 入力映像信号
102 D−FF(フリップフロップ)
103〜109 D−FF(フリップフロップ)
110 ゲイン調整信号
111 周波数調整信号
112 信号セレクタ
113 水平フィルタ選択信号
114 信号セレクタ
115 出力映像信号

Claims (18)

  1. 撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段と、
    前記撮像された画像に対して、ゲインと周波数帯域を調整して前記撮像光学系の合焦状態を強調する信号処理を行うフィルタ手段と、
    前記フィルタ手段の周波数特性を変更する変更手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
  2. 撮像光学系のフォーカスの調節を指示するための操作手段と、
    前記撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段と、
    前記撮像された画像に対して周波数帯域を調整する信号処理を行うフィルタ手段と、
    前記操作手段からの入力を基にしたフォーカスの調整動作の動作量を検出する動作量検出手段と、
    前記動作量に応じて前記フィルタ手段の周波数特性を変更する変更手段と備えたことを特徴とする画像処理装置。
  3. 撮像光学系のフォーカスの調節を指示するための操作手段と、
    前記撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段と、
    前記撮像された画像に対して周波数帯域を調整する信号処理を行うフィルタ手段と、
    前記操作手段によるフォーカスの調整動作を検出する動作検出手段と、
    所定時間以上、前記フォーカスの調整動作がないときには、前記フィルタ手段の信号処理を禁止する制御手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
  4. 撮像光学系のフォーカスを自動で調節するオートフォーカス機能を備えた画像処理装置であって、
    前記撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段と、
    前記撮像された画像に対して周波数帯域を調整する信号処理を行うフィルタ手段と、
    前記オートフォーカス機能により生成される前記撮像光学系の合焦状態を示す情報に応じて、前記フィルタ手段の周波数特性を変更する変更手段とを更に備えたことを特徴とする画像処理装置。
  5. 前記フィルタ手段により信号処理された画像を表示する表示手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  6. 前記変更手段は、前記フィルタ手段による処理を行うか否かを選択する選択手段を更に備えたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  7. 撮像光学系のフォーカスが調節された対象物光を受光して複数の画像を撮像する撮像手段と、
    前記撮像されたそれぞれの画像に対して、前記フォーカスの合焦状態に応じた所定の周波数帯域を強調する信号処理を行うフィルタ手段と、
    前記フィルタ手段により異なる周波数帯域を強調する信号処理が施された画像を順次表示する表示手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
  8. 前記フィルタ手段は、前記撮像された画像に対してゲインと周波数帯域を調整する信号処理を行うFIRディジタルフィルタであることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。
  9. 前記FIRディジタルフィルタは、少なくとも3つのタップのタップ係数が−α、n+2α、−αの係数値の関係になることを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
  10. 前記フィルタ手段は、少なくとも輝度信号、色差信号、赤信号、緑信号又は青信号のいずれかの信号に対して信号処理を行うことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  11. フォーカスの調節を、前記操作手段からの入力を基に行うマニュアルフォーカスモードであるか否かを検出するマニュアルフォーカス検出手段を有し、
    前記表示手段は、前記検出手段による検出結果がマニュアルフォーカスモードである場合には、白黒表示にすることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  12. 前記操作手段によるフォーカスの調整動作を検出する動作検出手段を有し、
    前記表示手段は、所定時間以上、前記フォーカスの調整動作がないときには、白黒表示をカラー表示にすることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  13. 前記撮像手段により撮像された画像を記録手段に記録するように制御する記録制御手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  14. 撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段を有する画像処理装置の画像処理方法であって、
    前記撮像された画像に対して、ゲインと周波数帯域を調整して前記撮像光学系の合焦状態を強調する信号処理を行うフィルタステップと、
    前記フィルタステップの周波数特性を変更する変更ステップとを有することを特徴とする画像処理方法。
  15. 撮像光学系のフォーカスの調節を指示するための操作手段と、前記撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段とを有する画像処理装置の画像処理方法であって、
    前記撮像された画像に対して周波数帯域を調整する信号処理を行うフィルタステップと、
    前記操作手段からの入力を基にしたフォーカスの調整動作の動作量を検出する動作量検出ステップと、
    前記動作量に応じて、前記フィルタステップの周波数特性を変更する変更ステップと備えたことを特徴とする画像処理方法。
  16. 撮像光学系のフォーカスの調節を指示するための操作手段と、前記撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段とを有する画像処理装置の画像処理方法であって、
    前記撮像された画像に対して周波数帯域を調整する信号処理を行うフィルタステップと、
    前記操作手段によるフォーカスの調整動作を検出する動作検出ステップとを備え、
    所定時間以上、前記フォーカスの調整動作がないときには、前記フィルタステップの信号処理を禁止することを特徴とする画像処理方法。
  17. 撮像光学系のフォーカスを自動で調節するオートフォーカス機能を備えた画像処理装置の画像処理方法であって、
    前記撮像光学系を通過した対象物光を受光して撮像された画像に対して周波数帯域を調整する信号処理を行うフィルタステップと、
    前記オートフォーカス機能により生成される前記撮像光学系の合焦状態を示す情報に応じて、前記フィルタステップの周波数特性を変更する変更ステップとを備えたことを特徴とする画像処理方法。
  18. 撮像光学系を通過した対象物光を受光して画像を撮像する撮像手段とを有する画像処理装置の画像処理方法であって、
    前記撮像されたそれぞれの画像に対して、前記フォーカスの調整状態に応じた所定の周波数帯域を強調する信号処理を行うフィルタステップと、
    前記フィルタステップにより異なる周波数帯域を強調する信号処理が施された画像を順次表示する表示ステップとを備えたことを特徴とする画像処理方法。
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