JP2007006343A - 撮像システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 フレームレートの変化に応じた適切な撮像条件を設定することができる撮像システムを提供する。
【解決手段】 輝度情報生成部106は、画像信号に基づいて被写体の輝度情報を生成する。情報出力部110はフレームレート情報および輝度情報を照明光源制御装置3へ出力する。照明条件記憶部304は、被写体に照射される照明光の光量に関する照明情報とフレームレート情報および輝度情報とが関連付けられた照明条件テーブルを予め記憶する。フレームレート変化検出部302は、フレームレートの変化を検出する。照明条件制御部305は、フレームレートの変化が検出された際に、照明条件テーブルに基づいて、検出されたフレームレートと輝度情報とに対応した照明情報を選択する。照明コントローラ306は、選択された照明情報に基づいて、照明光の光量を制御する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、フレームレートを可変に設定して被写体を撮像することができる、可変フレームレートに対応した撮像システムに関する。
従来のビデオカメラではフレームレートは一定の値に設定されており、シャッタースピードや絞りの調整によって、撮像素子への露光量の制御が行われて、画像の撮像条件が変更されていた。近年、撮像素子の駆動フレームレートを、予め記憶された複数のフレームレートから選択して撮影することができるビデオカメラが用いられるようになってきている。また、連続的にフレームレートを変化させることができるビデオカメラも現れており、画像にスローモーションやアクセレレーション等の特殊効果を付加することが、編集装置を用いることなくカメラ単体で実現することができ、注目を集めている。
ビデオカメラを用いてスタジオ等で撮影を行う際には、照明光の制御が必要となる。フレームレートを可変にすることを考慮していないビデオカメラの照明光の制御方法が、例えば特許文献1に記載されている。特許文献1に開示されたビデオカメラシステムでは、ビデオカメラのライト制御手段から照明光制御手段に露出情報が送られ、この露出情報に基づいて、照明光用ライトの発光量が制御されるようになっている。このビデオカメラシステムでは、ビデオカメラの露光情報を用いて、照明用光源の光量が制御されるが、ビデオカメラのフレームレート変化に伴って変化するシャッタースピードの変化や絞り量の変化を統合的に制御することによって、フレームレートの変化に応じて撮像条件を制御することについては考慮がなされていない。
特開平11−271850号公報
フレームレートが固定された従来のビデオカメラでは、シャッタースピードや絞り量の値を変化させて撮像条件の設定が行われていた。しかし、撮像素子を駆動するフレームレートを変化させて撮影を行う可変フレームレートビデオカメラでは、フレームレートを変化させると、1フレームあたりの撮像素子の露光時間が変化するので、それに合わせてシャッタースピードも変える必要がある。特に、露光時間が短くなった場合には、シャッタースピードを速くしなければならない。このような場合に絞りを開ければ、同じ露光量を確保することは可能であるが、被写界深度が変わる等、画像に影響が出る。
従来のビデオカメラではフレームレートは一定であったので、フレームレートの変化およびシャッタースピードの変化の両方を考慮して撮像条件を制御する必要がなかった。しかし、可変フレートレートビデオカメラでは、フレームレートの変化とシャッタースピードや絞り等の撮影条件を統合的に制御しないと、可変フレームレートの画像効果を持つ画像を記録し、かつ良好な画質が得られるような撮像条件を設定することが困難であった。
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、フレームレートの変化に応じた適切な撮像条件を設定することができる撮像システムを提供することを目的とする。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、被写体を撮像し、被写体像に基づいた画像信号を生成する、前記画像信号のフレームレートを可変に設定可能な撮像手段と、前記画像信号に基づいて輝度情報を生成する輝度情報生成手段と、前記被写体に照射される照明光の光量に関する照明情報と前記フレームレートおよび前記輝度情報とが関連付けられた照明条件テーブルを予め記憶する照明条件記憶手段と、前記フレームレートの変化を検出するフレームレート変化検出手段と、前記フレームレート変化検出手段によって前記フレームレートの変化が検出された際に、前記照明条件テーブルに基づいて、前記フレームレートと前記輝度情報とに対応した前記照明情報を選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された前記照明情報に基づいて、前記照明光の光量を制御する光量制御手段とを有することを特徴とする撮像システムである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の撮像システムにおいて、前記フレームレート変化検出手段によって前記フレームレートの変化が検出された際に、前記フレームレートの値が、前記照明条件テーブル中の前記フレームレートの値によって構成される数値範囲内になかった場合に、警告情報を生成する警告情報生成手段と、前記警告情報に基づいた内容の警告を表示する警告表示手段とをさらに有することを特徴とする。
本発明によれば、フレームレートが変化した際に照明光量を制御することによって、被写界深度を変えることなく、また、画質に影響を与えることなく、フレームレートの変化に応じた適切な撮像条件を設定することができるという効果が得られる。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の第1の実施形態による撮像システムの構成を示している。本実施形態による撮像システムは、被写体を撮像し、被写体像に基づいた画像信号を生成するビデオカメラ1と、被写体に照明光を照射するための照明光源を有する照明装置2と、照明装置2の照明光源の光量を制御する照明光源制御装置3とを有している。この撮像システムは、画像信号のフレームレートが変化した場合でも、撮像された画像の輝度レベルが一定となるような制御を行う。
ビデオカメラ1において、被写体からの光はレンズ101に入射する。レンズ101によって集光された光は、絞り102およびシャッター103によって調節され、撮像素子104の撮像面に結像される。撮像素子104はフレームレートを可変に設定可能であり、被写体像に対応して各画素に蓄積された電荷に基づいた画素信号を出力する。撮像素子104から出力された画素信号は、A/D変換部105によって、デジタル化されて画像信号に変換される。輝度情報生成部106は、この画像信号に基づいて被写体の輝度情報(例えば1フレーム当たりの輝度信号の平均値等)を生成し、輝度情報をCPU108へ出力すると共に、画像信号を画像データ出力部107へ出力する。
画像データ出力部107は、輝度情報生成部106から出力された画像信号をビデオカメラ1の外部に出力する。ビデオカメラ1の外部において、画像信号の記録または画像の表示が行われる。CPU108はビデオカメラ1の各構成の制御を行う。フレームレート設定部109は、ビデオカメラ1の外部(例えばビデオカメラ1の筐体表面等)に設けられている。このフレームレート設定部109は、ユーザが画像信号のフレームレートを入力および設定するためのつまみ、スイッチ、レバー等の可動部材を備えており、その可動部材の操作に応じた信号をCPU108へ出力する。ユーザが手動でつまみを回転させる等の可動部材の操作を行うことによって、撮影中にフレームレートの値を任意に変更することが可能である。
CPU108は、フレームレート設定部109に入力され、設定されたフレームレートの値に基づいて、撮像素子104による各画素からの電荷の読み出しのタイミングを制御する。また、CPU108は、そのフレームレートの値を示すフレームレート情報と、輝度情報生成部106によって生成された輝度情報とをフレーム毎に対応付けて、情報出力部110へ出力する。情報出力部110はフレームレート情報および輝度情報をCPU108から受け取り、照明光源制御装置3へ出力する。フレームレート情報および輝度情報は各フレームにおいて生成され、フレーム番号等の識別情報が付与されること等によって、両者が1対1に対応付けられている。ビデオカメラ1と照明光源制御装置3は、通信線40によって接続されており、情報出力部110から出力されたフレームレート情報および輝度情報は照明光源制御装置3に入力される。
照明光源制御装置3において、情報入力部301には、ビデオカメラ1の情報出力部110から出力されたフレームレート情報および輝度情報が入力される。情報入力部301はフレームレート情報をフレームレート変化検出部302へ出力すると共に、輝度情報を輝度情報検出部303へ出力する。フレームレート変化検出部302は、フレームレート情報に基づいて、前のフレームからフレームレートが変化したか否かをフレーム毎に判定し、フレームレートの変化を検出する。輝度情報検出部303は、輝度情報に基づいて、輝度レベルを検出する。
照明条件記憶部304は、予め作成された照明条件テーブルを記憶する。照明条件テーブルは、照明装置2によって被写体に照射される照明光の光量に関する照明光量制御情報(照明情報)とフレームレートと輝度情報とが関連付けられたテーブルである。図2は照明条件テーブルの内容例を、個々の輝度情報、フレームレート、および照明光量制御情報の値を識別する識別番号によって示している。
照明条件制御部305は、フレームレートが変化した際に、照明条件記憶部304から照明条件テーブルを読み出し、フレームレートの変化が検出されたフレームのフレームレートの値と、そのフレームの1つ前のフレームにおける輝度情報とに対応した照明光量制御情報を選択し、照明コントローラ306へ出力する。照明コントローラ306は、照明光量制御情報に基づいて照明装置2の照明光源の光量を制御(調節)する。例えば照明コントローラ306は、照明光源に印加される電圧値を、照明光量制御情報によって示される光量に対応した電圧値に設定する。
なお、フレームレートに応じて変化する1露光期間内に撮像素子104の露光を終了するために、フレームレートが変化した場合には、その変化に応じたシャッタースピードで撮像が行われる。また、絞り量の値は、フレームレートが変化しても一定である。さらに、照明装置2の光源は直流電圧で駆動され、フレームレートが変化しなければ、光源の光量は変化せず、一定であるものとする。
次に、照明条件記憶部304によって記憶される照明条件テーブルの作成方法を説明する。本番の撮影前に、撮影条件に合わせて輝度レベルを決定し、フレームレートが変化した際にも画像の輝度レベルが一定となるように以下のキャリブレーションを行い、照明条件テーブルを予め作成しておくことが必要である。例えば、フレームレートの値がF1に設定されて撮像が開始され、そのとき輝度情報検出部303によって検出された輝度レベルがL1であったとする。フレームレートがF1からF2に変化した際に、照明条件制御部305は照明光量制御情報を変化させながら、照明コントローラ306へ照明光量制御情報を出力すると共に、輝度情報検出部303によって検出された輝度レベルを監視する。
照明条件制御部305は、検出された輝度レベルがL1になった際の照明光量制御情報を、フレームレートの値F1および輝度レベルL1と関連付けて照明条件記憶部304に格納する。これによって、本番の撮影中にフレームレートがF1からF2に変化した際に、フレームレートの変化が検出されたフレームのフレームレートの値F1と、そのフレームの1つ前のフレームで検出された輝度レベルL1とを照明条件テーブルと照合することによって、対応する照明光量制御情報を照明条件記憶部304から読み出すことができ、フレームレートの変化後も画像の輝度レベルを一定に保つことができる。続いて、フレームレートの値がF1、輝度情報検出部303によって検出された輝度レベルがL1となるように撮像システムの各部が再度設定され、フレームレートがF1からF3に変化した際に、上記と同様にして輝度値がL1となる照明光量制御情報が求められ、フレームレートおよび輝度情報と関連付けられて、照明条件記憶部304に格納される。同様の動作が所定のフレームレートの範囲内で繰り返される。
続いて、フレームレートの値がF1、輝度情報検出部303によって検出された輝度レベルがL2となるように撮像システムの各部が再度設定され、フレームレートがF1からF2に変化した際に、輝度レベルがL2となる照明光量制御情報が求められ、フレームレートおよび輝度情報と関連付けられて、照明条件記憶部304に格納される。さらに、フレームレートの値がF1、輝度情報検出部303によって検出された輝度レベルがL2となるように撮像システムの各部が再度設定され、フレームレートがF1からF3に変化した際に、輝度レベルがL2となる照明光量制御情報が求められ、フレームレートおよび輝度情報と関連付けられて、照明条件記憶部304に格納される。同様の動作が所定のフレームレートの範囲内で繰り返される。上記の動作によって、図2に示される照明条件テーブルが作成される。
次に、図3を参照し、本実施形態による撮像システムの動作を説明する。本番の撮影が開始されると、ビデオカメラ1の情報出力部110からフレーム毎にフレームレート情報および輝度情報が出力され、照明光源制御装置3の情報入力部301に入力される(ステップS31)。情報入力部301はフレームレート情報をフレームレート変化検出部302へ出力すると共に、輝度情報を輝度情報検出部303へ出力する。フレームレート変化検出部302は、フレームレート情報に基づいて、前のフレームからフレームレートが変化したか否かをフレーム毎に判定し、フレームレートの変化を検出する。また、輝度情報検出部303は、輝度情報に基づいて輝度レベルを検出し、照明条件制御部305に通知する(ステップS32)。
フレームレートの変化が検出されなかった場合(ステップS33においてNOの場合)、ステップS31に戻り、次のフレームの動作が行われる。また、フレームレートの変化が検出された場合(ステップS33においてYESの場合)、フレームレート変化検出部302は、フレームレートの変化を検出したことを照明条件制御部305に通知すると共に、フレームレートが変化した後のフレームレート情報を照明条件制御部305へ出力する。照明条件制御部305は、照明条件記憶部304によって記憶されている照明条件テーブルを参照し、フレームレートが変化した直後のフレームレート情報と、フレームレートが変化する直前のフレームで検出された輝度情報とに対応した照明光量制御情報を照明条件テーブルから選択し、照明コントローラ306へ出力する(ステップS34)。照明コントローラ306は、照明光量制御情報に基づいて照明装置2の照明光源の光量を制御(調節)する(ステップS35)。続いて、ステップS31へ戻り、次のフレームの動作が行われる。
なお、照明条件記憶部304の記憶容量には限界があるため、照明条件テーブル中の輝度レベルやフレームレートの値は全ての値を網羅したものではなく、離散的な値の集合となる。したがって、検出されたフレームレートおよび輝度レベルの値と同一の値が照明条件テーブルから常に見つかるとは限らない。そこで、一致する値が照明条件テーブル中に存在しなかった場合には、その値に最も近い値を選択することにすればよい。これによって、フレームレートが変化した際の画像の輝度レベルの変化を最小限に抑えることができる。また、照明光量制御情報は照明光の光量ではなく、その光量に対応した照明光源の印加電圧値であってもよい。
さらに、照明条件制御部305は、フレームレートの変化が検出されたフレームのフレームレート情報と、そのフレームの1つ前のフレームで検出された輝度情報とに基づいて、照明条件テーブルから照明光量制御情報を選択しているが、フレームレートの変化が検出されたフレームのフレームレート情報と、そのフレームで検出された輝度情報とに基づいて、照明条件テーブルから照明光量制御情報を選択してもよい。この場合に必要なキャリブレーションは以下のようにして行えばよい。
例えば、フレームレートの値がF1に設定されて撮像が開始され、そのとき輝度情報検出部303によって検出された輝度レベルがL1であったとする。また、フレームレートがF1からF2に変化した際に、輝度情報検出部303によって検出された輝度レベルがL2であったとする。フレームレートがF1からF2に変化した後、照明条件制御部305は照明光量制御情報を変化させながら、照明コントローラ306へ照明光量制御情報を出力すると共に、輝度情報検出部303によって検出された輝度レベルを監視する。
照明条件制御部305は、検出された輝度レベルがL1になった際の照明光量制御情報を、フレームレートの値F1および輝度レベルL2と関連付けて照明条件記憶部304に格納する。これによって、本番の撮影中にフレームレートがF1からF2に変化した際に、フレームレートの変化が検出されたフレームのフレームレートの値F1と、そのフレームで検出された輝度レベルL2とを照明条件テーブルと照合することによって、対応する照明光量制御情報を照明条件記憶部304から読み出すことができ、フレームレートの変化後も画像の輝度レベルを一定に保つことができる。
続いて、フレームレートの値がF1、輝度情報検出部303によって検出された輝度レベルがL1となるように撮像システムの各部が再度設定され、フレームレートがF1からF3に変化し、輝度レベルがL1からL3に変化した際に、上記と同様にして輝度レベルがL1となる照明光量制御情報が求められ、フレームレートおよび輝度情報と関連付けられて、照明条件記憶部304に格納される。同様の動作が所定のフレームレートの範囲内で繰り返される。
続いて、フレームレートの値がF1、輝度情報検出部303によって検出された輝度レベルがL4となるように撮像システムの各部が再度設定され、フレームレートがF1からF2に変化し、輝度レベルがL4からL5に変化した際に、輝度レベルがL4となる照明光量制御情報が求められ、フレームレートおよび輝度情報と関連付けられて、照明条件記憶部304に格納される。さらに、フレームレートの値がF1、輝度情報検出部303によって検出された輝度レベルがL6となるように撮像システムの各部が再度設定され、フレームレートがF1からF3に変化し、輝度レベルがL6からL7に変化した際に、輝度レベルがL6となる照明光量制御情報が求められ、フレームレートおよび輝度情報と関連付けられて、照明条件記憶部304に格納される。同様の動作が所定のフレームレートの範囲内で繰り返される。
上述したように、本実施形態による撮像システムは、フレームレートが変化した際に、絞り量の値を変化させることなく、照明光量を制御することによって、画像の輝度レベルを一定に制御する。これによって、フレームレートが変化した際にも、被写界深度が変わることがないので、画質に影響を与えることなく、フレームレートの変化に応じた適切な撮像条件を設定することができ、画像に特殊効果を付加することができる。また、照明条件記憶部304に予め照明条件テーブルが記録され、照明条件テーブルに基づいて照明光量制御情報(照明情報)が決定されることから、照明光量の調節処理を高速に行うことができる。
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。図4は、本実施形態による撮像システムの構成を示している。本実施形態においては、警告情報入力部111、警告情報表示部112、および警告情報出力部307が設けられている。照明条件記憶部304に格納されている照明条件テーブル内のフレームレートの値によって構成される数値範囲(例えば照明条件テーブル内のフレームレートの最高値と最低値とによって決まる範囲)は、キャリブレーション実行時に検出されたフレームレートの範囲であるため、この範囲を外れたフレームレートにおいては、照明光量が想定外の制御範囲となってしまう可能性がある。そこで、本実施形態による撮像システムは、このような場合に警告を表示し、ユーザに対してフレームレートの入力値の変更を促すようにしている。
警告情報出力部307は、照明条件制御部305によって上記のような異常なフレームレートが検出された場合に警告情報を生成して、通信線40を介してビデオカメラ1へ出力する。警告情報は警告の表示に必要な文字や図形等の情報を含んでいる。警告情報はビデオカメラ1の警告情報入力部111に入力される。警告情報表示部112は、警告情報に基づいて警告を、文字や図形等を含む画像として表示する。
以下、図5を参照し、本実施形態による撮像システムの動作を説明する。ステップS51〜S53の動作は図3のステップS31〜S33と同様であるので説明を省略する。フレームレートの変化が検出された場合(ステップS53においてYESの場合)、フレームレート変化検出部302は、フレームレートの変化を検出したことを照明条件制御部305に通知すると共に、フレームレートが変化した後のフレームレート情報を照明条件制御部305へ出力する。照明条件制御部305は、照明条件記憶部304によって記憶されている照明条件テーブルを参照し(ステップS54)、フレームレートが変化する直前のフレームで検出された輝度情報に対応した照明条件テーブル中の輝度情報に関連付けられているフレームレートによって構成される数値範囲内に変化後のフレームレートの値が含まれるか否かを判定する(ステップS55)。
変化後のフレームレートの値が上記の数値範囲内に含まれていなかった場合には、照明条件制御部305は警告情報出力部307に警告情報の生成を指示する。指示を受けた警告情報出力部307は警告情報を生成し、ビデオカメラ1へ出力する。警告情報はビデオカメラ1の警告情報入力部111に入力され、CPU108へ出力される。CPU108は、警告情報表示部112に対して警告情報を出力すると共に、警告情報の表示を指示する。警告情報表示部112は、警告情報に基づいて警告を表示する(ステップS56)。
一方、変化後のフレームレートの値が上記の数値範囲内に含まれていた場合には、照明条件制御部305は、フレームレートが変化した直後のフレームレート情報と、フレームレートが変化する直前のフレームで検出された輝度情報とに対応した照明光量制御情報を照明条件テーブルから選択し、照明コントローラ306へ出力する(ステップS57)。照明コントローラ306は、照明光量制御情報に基づいて照明装置2の照明光源の光量を制御(調節)する(ステップS58)。続いて、ステップS51へ戻り、次のフレームの動作が行われる。
なお、警告情報を照明光源制御装置3が生成するのではなく、照明光源制御装置3は警告情報の生成をビデオカメラ1に指示し、ビデオカメラ1が警告情報を生成して表示するようにしてもよい。また、警告情報の表示は、画像の表示以外にも、警告音、音声、あるいは楽音等の発音や、LED等のランプの点灯あるいは点滅等によって行ってもよく、これらの形態も警告の表示に含まれるものとする。
上述したように、本実施形態による撮像システムは、フレームレートの変化が検出された際に、変化後のフレームレートの値が、照明条件テーブル中のフレームレートの値によって構成される数値範囲内になかった場合に、警告情報を生成し、警告情報に基づいて警告を表示する。これによって、フレームレートが変化した結果、その変化に応じてシャッタースピードが変化するために、光量不足で画像が暗くなったり、逆に光量が多すぎて画像が白飛びしたり等の撮影の失敗を防ぐことができる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記の各実施形態においては、ビデオカメラ1と照明光源制御装置3が別個の装置として構成されているが、両者を一体化してもよい。
1・・・ビデオカメラ、2・・・照明装置、3・・・照明光源制御装置、40・・・通信線、101・・・レンズ、102・・・絞り、103・・・シャッター、104・・・撮像素子、105・・・A/D変換部、106・・・輝度情報生成部、107・・・画像データ出力部、108・・・CPU、109・・・フレームレート設定部、110・・・情報出力部、111・・・警告情報入力部、112・・・警告情報表示部、301・・・情報入力部、302・・・フレームレート変化検出部、303・・・輝度情報検出部、304・・・照明条件記憶部、305・・・照明条件制御部、306・・・照明コントローラ、307・・・警告情報出力部
Claims (2)
- 被写体を撮像し、被写体像に基づいた画像信号を生成する、前記画像信号のフレームレートを可変に設定可能な撮像手段と、
前記画像信号に基づいて輝度情報を生成する輝度情報生成手段と、
前記被写体に照射される照明光の光量に関する照明情報と前記フレームレートおよび前記輝度情報とが関連付けられた照明条件テーブルを予め記憶する照明条件記憶手段と、
前記フレームレートの変化を検出するフレームレート変化検出手段と、
前記フレームレート変化検出手段によって前記フレームレートの変化が検出された際に、前記照明条件テーブルに基づいて、前記フレームレートと前記輝度情報とに対応した前記照明情報を選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された前記照明情報に基づいて、前記照明光の光量を制御する光量制御手段と、
を有することを特徴とする撮像システム。 - 前記フレームレート変化検出手段によって前記フレームレートの変化が検出された際に、前記フレームレートの値が、前記照明条件テーブル中の前記フレームレートの値によって構成される数値範囲内になかった場合に、警告情報を生成する警告情報生成手段と、
前記警告情報に基づいた内容の警告を表示する警告表示手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の撮像システム。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080606 |
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