JP2010171769A - 電子カメラ - Google Patents

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Abstract

【課題】ブレを抑えて適切に画像合成する電子カメラを提供する。
【解決手段】電子カメラ1は、被写体像を撮像して画像データを出力する撮像手段14,15と、被写体像のブレを所定範囲内にする第1シャッター秒時で撮像手段14,15に複数回の撮像をさせる撮像制御手段16と、撮像手段14,15から出力される複数の画像データを用いて、各画像から主要被写体を検出する検出手段16と、検出手段16によって検出された主要被写体の位置を基準に複数の画像データを重ね合わせて1つの画像を生成する画像合成手段17とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子カメラに関する。
複数の画像を合成するカメラが知られている(特許文献1参照)。
特開2004−208000号公報
従来技術では、たとえば低速撮影の場合に、カメラの揺れや被写体の動きに起因するブレが生じていた。
(1)本発明による電子カメラは、被写体像を撮像して画像データを出力する撮像手段と、被写体像のブレを所定範囲内にする第1シャッター秒時で撮像手段に複数回の撮像をさせる撮像制御手段と、撮像手段から出力される複数の画像データを用いて、各画像から主要被写体を検出する検出手段と、検出手段によって検出された主要被写体の位置を基準に複数の画像データを重ね合わせて1つの画像を生成する画像合成手段とを備えることを特徴とする。
(2)請求項1に記載の電子カメラにおいて、撮像制御手段は、電子カメラの揺れに起因する第1のブレを第1所定範囲内にする第2シャッター秒時、および被写体の動きに起因する第2のブレを第2所定範囲内にする第3シャッター秒時のうち短い方を第1シャッター秒時とすることもできる。
(3)請求項1に記載の電子カメラにおいて、検出手段は、各画像から顔を検出することもできる。
(4)請求項2に記載の電子カメラにおいて、撮像制御手段は、撮影指示に応じて重ね合わせ用として撮像手段に複数回の撮像をさせる一方、撮影指示前に重ね合わせ用と異なる複数回の撮像を撮像手段にさせた上で、撮影指示前の画像データから第2のブレを算出することもできる。
(5)請求項4に記載の電子カメラにおいて、撮影指示前の複数回の撮像は焦点調節時のコントラスト検出用であり、撮像制御手段は、コントラスト検出用の画像データから第2のブレを算出することもできる。
(6)請求項2に記載の電子カメラにおいて、撮像制御手段は、撮影光学系の焦点距離情報から第1のブレを算出することもできる。
(7)請求項2に記載の電子カメラにおいて、撮像制御手段は、露出演算に基づいて算出される第4シャッター秒時と第1シャッター秒時との比に基づいて、第1シャッター秒時で撮像手段に撮像をさせる回数を決定することもできる。
本発明による電子カメラでは、ブレを抑えて適切に画像合成できる。
本発明の一実施の形態による電子カメラのブロック図である。 「合成」モード用の撮影処理の流れを説明するフローチャートである。 重ね合わせ処理を説明する図である。 分割秒時および分割数の決定方法を説明するフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図1は、本発明の一実施の形態による電子カメラのブロック図である。図1において、電子カメラ1は、絞り11と、シャッタ12と、撮影光学系13と、防振光学系13bと、撮像素子14と、A/D変換回路15と、CPU16と、画像処理回路17と、バッファメモリ18と、絞り駆動回路19と、シャッタ駆動回路20と、LCDモニタ21と、フラッシュメモリ22と、メモリカードインターフェース(I/F)23と、操作部材24とを備える。
CPU16、A/D変換回路15、画像処理回路17、バッファメモリ18、LCDモニタ21、フラッシュメモリ22、およびメモリカードインターフェース(I/F)23は、それぞれがバス26を介して接続されている。
絞り駆動回路19は、CPU16からの指示に応じて絞り11の開口サイズを変化させる。絞り11は、被写体からの光を多段階に減衰させる減光部材である。シャッタ駆動回路20は、CPU16からの指示に応じてシャッタ12の開閉制御を行う。
撮影光学系13は、ズームレンズやフォーカシングレンズを含む複数のレンズ群で構成され、被写体像を撮像素子14の受光面に結像させる。なお、図1を簡単にするため、撮影光学系13を単レンズとして図示している。防振光学系13bは、撮影光学系13の光軸と垂直方向に進退移動する。不図示の光学系駆動機構がCPU16からの指示に応じて防振光学系13bを駆動制御することにより、電子カメラ1の振れに起因して生じる撮像素子14上の被写体像の揺動が抑制される。
撮像素子14は、受光面にフォトダイオードが二次元配列されたCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどによって構成される。受光面上には、フォトダイオードの位置に対応してR(赤)、G(緑)およびB(青)のカラーフィルタ(不図示)がベイヤー配列されている。このため、撮像素子14から出力される画像信号は、1画素当たりRGBのうちいずれか1つの色成分の情報を有する。すなわち、R色フィルタに対応する画素からはR色の信号が出力され、G色フィルタに対応する画素からはG色の信号が出力され、B色フィルタに対応する画素からはB色の信号が出力される。
A/D変換回路15は、撮像素子14から出力された画像信号をディジタルデータに変換する。変換後のデータはバス26を介してバッファメモリ18へ送られる。画像処理回路17は、バッファメモリ18に格納されている画像データに対して所定の信号処理を行う。信号処理には、色補間処理や、輪郭強調、色温度調整(ホワイトバランス調整)などが含まれる。画像処理回路17はさらに、後述する重ね合わせ処理も行う。
バッファメモリ18は、画像処理回路17による画像処理の前工程や後工程での画像データを一時的に記憶する。フラッシュメモリ22は、CPU16に実行させるプログラムを記憶する。LCDモニタ21は液晶パネルによって構成され、CPU16からの指示に応じて画像や操作メニュー画面などを表示する。
CPU16は、フラッシュメモリ22が記憶するプログラムを実行することによって電子カメラ1が行う動作を制御する。CPU16は、AF(オートフォーカス)動作制御や、自動露出(AE)演算も行う。AF動作は、たとえば、スルー画像のコントラスト情報に基づいてフォーカシングレンズ(不図示)の合焦位置を求めるコントラスト検出方式を用いる。スルー画像は、撮影指示前に撮像素子14によって所定の時間間隔(たとえば30コマ/毎秒)で繰り返し取得されるモニタ用画像のことをいう。
メモリカードインターフェース23はコネクタ(不図示)を有し、該コネクタにメモリカードなどの記録媒体50が接続される。メモリカードインターフェース23は、接続された記録媒体50に対するデータの書き込みや、記録媒体50からのデータの読み込みを行う。記録媒体50は、半導体メモリを内蔵したメモリカード、またはハードディスクドライブなどで構成される。
操作部材24は、不図時のレリーズボタン、ズームスイッチ、モードダイヤルなどを含む。操作部材24は、レリーズ半押し操作や全押し操作、ズーム操作、モード切替操作など、各操作に応じた操作信号をCPU16へ送出する。
振れセンサ25は、たとえば加速度センサによって構成される。振れセンサ25はピッチ方向およびヨー方向に生じた加速度を検出し、検出信号をCPU16へ送出する。
(手ブレによる影響の抑制)
CPU16は、振れセンサ25からの加速度検出信号に基づいて、電子カメラ1の揺動(いわゆる手ブレ)に起因して生じる撮像素子14上における被写体像の揺れを抑制するために必要な防振光学系13bの駆動量を演算し、その駆動量および駆動方向を示す防振光学系13bの駆動情報を不図示の光学系駆動機構へ送信する。光学系駆動機構は、防振光学系13bの駆動情報に基づいて防振光学系13bを光軸と直交する方向に進退駆動する。
(フォーカス調節、ズーム調節)
また、光学系駆動機構は、CPU16から出力されるフォーカス調節信号に基づいて、撮影光学系13を構成するフォーカスレンズ(不図示)を光軸方向に進退駆動する。さらにまた、光学系駆動機構は、CPU16から出力されるズーム調節信号に基づいて、撮影光学系13を構成するズームレンズ(不図示)を光軸方向(テレ側もしくはワイド側)へ進退駆動する。
本実施形態の電子カメラ1は、複数の画像を合成した画像を記録する撮影モードを有する。画像合成を許可する「合成」モードに設定された電子カメラは、撮影時に複数の画像を取得して合成し、合成画像を記録する。複数の画像(レリーズボタンの全押し操作で取得される本画像)の取得は、所定のフレームレートで行う。一方、「合成」モードでない「通常」モードの場合には通常撮影と同様に1枚の画像を取得して記録する。「合成」モードまたは「通常」モードは、モード切替操作によって電子カメラ1に設定される。
本実施形態は、「合成」モードの場合に電子カメラ1が行う撮影処理に特徴を有するので、「合成」モード時の処理を中心に説明する。CPU16は、撮影モードが「合成」モードに設定されると、「合成」モード用の撮影処理を行うプログラムを起動する。図2は、「合成」モード用の撮影処理の流れを説明するフローチャートである。
<撮影処理>
図2のステップS101において、CPU16は、スルー画像を入力してステップS102へ進む。具体的には、バッファメモリ18に新たに格納されたスルー画像データを読み出す。CPU16は、スルー画像データに基づいて被写体検出、たとえば顔検出処理を行うことにより、スルー画像内に含まれる人物の顔を検出する。顔検出処理は、公知の技術であるため説明を省略する。なお、スルー画像データのサイズは、LCDモニタ21の表示解像度に合わせて決定されるため、後述する本画像データのサイズに比べて小さく抑えられている。
CPU16は、直近のスルー画像データから検出した顔の位置(スルー画像において顔に対応するデータの座標)と、前フレームのスルー画像データから検出した顔の位置とに基づいて被写体の動きを検出する。
ステップS102において、CPU16は、レリーズボタンが半押し操作されたか否かを判定する。半押し操作は、全押し操作時の略半分の押し下げ量で行われる押下げ操作である。CPU16は、操作部材24から半押し操作信号が入力された場合にステップS102を肯定判定してステップS103へ進む。CPU16は、操作部材24から半押し操作信号が入力されない場合にはステップS102を否定判定してステップS101へ戻る。ステップS101へ戻る場合は、スルー画像データの入力と、被写体の動き検出とを繰り返す。
ステップS103において、CPU16は、直近のスルー画像のデータに基づいてAE(自動露出演算)およびAF(自動焦点調節)処理を行う。CPU16は、スルー画像のデータに基づいて測光値を取得し、該測光値に基づいて自動露出演算を行うことにより、絞り値A、シャッター秒時Tp、撮像感度(撮像信号に対する増幅利得)Sを決定する。
CPU16はさらに、スルー画像のコントラスト情報に基づいて、コントラストを高くするようにフォーカシングレンズ(不図示)の移動方向および移動量を演算する。CPU16は、演算した移動方向および移動量を示すフォーカス調節信号を光学系駆動機構(不図示)へ送出する。
ステップS104において、CPU16は、複数の画像を取得する際の分割秒時Tf、および分割数Nを決定してステップS106へ進む。決定処理の詳細については後述する。ステップS106において、CPU16は、レリーズボタンが全押し操作されたか否かを判定する。CPU16は、操作部材24から全押し操作信号が入力された場合にステップS106を肯定判定してステップS107へ進む。CPU16は、操作部材24から全押し操作信号が入力されない場合にはステップS106を否定判定して当該判定処理を繰り返す。
ステップS107において、CPU16は分割秒時Tfで撮像素子14に撮像を開始させてステップS108へ進む。これにより、セットされた撮像条件で撮像(本画像の取得動作)が開始される。なお、分割秒時Tfを除く他の撮像条件は、ステップS103において決定した絞り値A、撮像感度(撮像信号に対する増幅利得)Sがセットされる。ステップS108において、CPU16は、最新の画像データをバッファメモリ18へ格納させてステップS109へ進む。この場合にバッファメモリ18に格納するデータ形式は、たとえば、YCbCrデータとする。
YCbCrデータは、色補間処理後のRGBデータに基づいて算出される。色補間処理は、画素位置において出力されない色成分データ(たとえば、R色の信号が出力される画素位置におけるG色およびB色のデータ)を、近傍のG色信号、近傍のB色信号を用いた補間演算によって算出することをいう。
ステップS109において、CPU16は分割数Nに達したか否かを判定する。CPU16は、全押し操作後に撮像した回数が分割数Nに達した場合にステップS109を肯定判定してステップS110へ進む。CPU16は、全押し操作後に撮像した回数が分割数Nに達していない場合にはステップS109を否定判定し、ステップS107へ戻る。ステップS107へ戻る場合は、分割数Nに達するまで分割秒時Tfで撮像を繰り返す。これにより、画像1〜画像NまでのN枚の本画像が取得される。
ステップS110において、CPU16は、バッファメモリ18に格納したN枚の本画像を用いて被写体の動きを解析する。先ず、本画像データに基づいて被写体検出、たとえば顔検出処理を行うことにより、本画像内に含まれる人物の顔を検出する。本画像における顔の位置は、半押し操作前に検出したスルー画像データにおける顔の位置とする。つまり、スルー画像データに基づいて検出した位置情報をフラッシュメモリ22に残しておき、本画像データのうち、フラッシュメモリ22に残されている位置情報に対応するデータに基づいて顔を検出する。
CPU16はさらに、画像1〜画像Nのうち、連続する2枚の本画像データからそれぞれ検出した顔の位置に基づいて、被写体の動き(前フレームに対して移動した方向、および移動量(画素数))を検出する。CPU16は、このように被写体の動きを解析するとステップS111へ進む。
ステップS112において、CPU16は画像処理回路17へ指示を送り、N枚の本画像を重ね合わせ合成させる。画像処理回路17は、検出した被写体の動きを抑えるように、各本画像の顔に対応するデータの位置を一致させて各画像を重ね、重ねたN枚の本画像間で共通する画素データをそれぞれ加算することによって1枚の本画像(合成画像)を得る。
図3は、重ね合わせ処理を説明する図である。1枚目の本画像、2枚目の本画像、…N枚目の本画像の被写体(本例では顔)を重ねて、N枚の画像に共通に含まれる画素データを加算する。重ね合わせるデータ形式は、バッファメモリ18に格納されているYCbCrデータとする。
CPU16は、以上のような重ね合わせ処理の後に、図3の合成画像データに対する階調変換処理、輪郭強調処理、ホワイトバランス調整処理を画像処理回路17に行わせてステップS112へ進む。ステップS112において、CPU16は、画像処理後のデータに対する所定の圧縮処理を行わせてステップS113へ進む。ステップS113において、CPU16はメモリカードインターフェース23へ指示を送り、処理後の合成画像データを記録媒体50へ記録する処理を行わせて図2による処理を終了する。なお、CPU16は、合成画像データに基づく再生画像をLCDモニタ21に所定時間表示させる。
<分割秒時および分割数の決定処理>
分割秒時Tfおよび分割数Nの決定方法について、図4のフローチャートを参照して説明する。図4のステップS201において、CPU16は、撮影光学系13の焦点距離情報に応じて、手ブレ限界秒時TL1を算出してステップS202へ進む。焦点距離情報は、ズーム調節時に光学系駆動機構(不図示)へ送出したズーム調節値をフラッシュメモリ22に残しておき、この情報を参照する。手ブレ限界秒時TL1は、たとえば、1/f(秒)とする。fは35mm判カメラの場合に換算した焦点距離(mm)である。
ステップS202において、CPU16は、フレーム間の動き情報に応じて像ブレ限界秒時TL2を算出してステップS203へ進む。たとえば、ステップS101およびステップS102を繰り返し中に取得したスルー画像のフレーム間(本例では30コマ/毎秒)で、顔の位置(スルー画像において顔に対応するデータの座標)が許容画素数cのd倍(c×d画素分)ずれている場合、像ブレ限界秒時TL2=1/30×1/d=1/(30d)(秒)とする。許容画素数cは、必要とする画質に応じて適宜決定すればよい。
ステップS203において、CPU16は、TL1およびTL2のうち短い方を分割秒時TfとしてステップS204へ進む。ステップS204において、CPU16は、分割数N=Tp/Tfを算出して図4による処理を終了する。Tpは ステップS103において決定したシャッター秒時である。
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)1撮影指示(全押し操作信号入力)に応じて、被写体像のブレを所定範囲内にするシャッター秒時(分割秒時Tf)で、複数の画像をそれぞれ取得するようにした。いわゆるブラケット撮影の場合と異なり、ユーザーは1コマ撮影と同様の感覚で撮影操作を行うことができる。
(2)複数の画像を重ね合わせ合成する際、各画像から検出した画像パターン(本例では人物の顔)の動きを抑えるように、各画像の顔に対応するデータの位置を基準に各画像を重ね、重ねた画像間で共通する画素データをそれぞれ加算することによって1枚の合成画像を得るようにした。これにより、たとえば、画像の四隅などを基準に各画像を重ね合わせる場合に比べて、重ね合わせ合成後の顔の輪郭のぼけを抑えることができる。とくに、撮影画面内で主要被写体が移動している場合に有効である。
(3)分割秒時Tfは、撮影光学系13の焦点距離情報に応じて算出する手ブレ限界秒時TL1、およびスルー画像のフレーム間の顔に対応するデータ座標のずれに基づいて算出する像ブレ限界秒時TL2のうち短い方とした。これにより、電子カメラ1の揺動に起因するブレも、被写体人物の動きに起因するブレも、所定範囲内に抑えられる。
(4)撮影指示前(ステップS101およびステップS102を繰り返し中)に取得したスルー画像のフレーム間の顔に対応するデータ座標のずれに基づいて像ブレ限界秒時TL2を算出した。像ブレ限界秒時TL2を算出するために専用の画像を取得しなくてよいので、電子カメラ1の負担を軽減できる。
(5)複数の画像を取得する際の分割秒時Tf以外の他の撮像条件は、ステップS103において決定した絞り値Aおよび撮像感度Sとしたので、本画像1枚当たりの露出はアンダーになるものの、重ね合わせ合成後も高輝度部分が白く飛ばないように制御できる。
(変形例1)
上記(5)の代わりに、ステップS103において決定した絞り値Aより絞り11を開放側に、またはステップS103において決定した撮像感度(撮像信号に対する増幅利得)Sより高い感度をセットするようにしてもよい。この場合には、本画像1枚当たりの露出が増え、重ね合わせ合成後に低輝度部分のS/N比が向上するように制御できる。
(変形例2)
上記実施形態では、電子カメラ1の振れを検出し、振れ検出値に応じて防振光学系13bを駆動する例を説明した。本発明は、このような防振機構をオフさせている場合、あるいは防振機構を備えていない場合にも有効である。
(変形例3)
焦点距離情報に応じて算出する手ブレ限界秒時TL1は、防振機構のオン時とオフ時との間で異ならせてもよい。たとえば、防振機構オン時には、防振機構オフ時に比べて手ブレ限界秒時TL1を2段階低速側にする。
(変形例4)
ステップS101およびステップS102を繰り返し中に取得したスルー画像のフレーム間の顔に対応するデータ座標のずれに基づいて像ブレ限界秒時TL2を算出する代わりに、ステップS103において行うAF処理において取得されるコントラスト検出用のスルー画像のフレーム間の顔に対応するデータ座標のずれに基づいて像ブレ限界秒時TL2を算出してもよい。この場合にも、像ブレ限界秒時TL2を算出するために専用の画像を取得しなくてよいので、電子カメラ1の負担を軽減できる。
(変形例5)
分割秒時Tfがシャッター12の高速側の限界秒時より短い場合は、所定の報知信号を発した上で該限界秒時を分割秒時Tfとしてもよい。あるいは、「合成」モードから「通常」モードへ切り替えて通常撮影を行うようにしてもよい。通常撮影は、操作部材24から全押し操作信号が入力された場合に、ステップS103において決定されている絞り値A、シャッター秒時Tp、撮像感度(撮像信号に対する増幅利得)Sをセットして1枚の本画像を取得する。
CPU16は、取得した本画像データに色補間処理を行った後に、階調変換処理、輪郭強調処理、ホワイトバランス調整処理を行わせる。そして、画像処理後のデータに対する所定の圧縮処理を行った後で当該画像データを記録媒体50へ記録させる。取得した画像データに基づく再生画像をLCDモニタ21に所定時間表示させる点は、「合成」モードの場合と同様である。
(変形例6)
フレーム間の被写体の動きが所定値より大きい場合にも、「合成」モードから「通常」モードへ切り替えて通常撮影を行うようにしてもよい。たとえば、ステップS202において、「d」が所定値より大きいことが判明した場合には通常撮影を行うようにする。「d」が大きい場合は分割数Nが大きくなる可能性が高い。分割数Nを無制限に許容すると、必要なバッファメモリ18の容量も増大になる。「合成」モードから「通常」モードへ切り替えることで、大きな分割数Nでの撮像を行わないように制限できるので、電子カメラ1の負担を軽減できる。
(変形例7)
分割数Nが所定の分割数より大きい場合にも、「合成」モードから「通常」モードへ切り替えて通常撮影を行うようにしてもよい。上記(6)と同様に、電子カメラ1の負担を軽減できる。
(変形例8)
ステップS108においてバッファメモリ18に格納するデータ形式をYCbCrデータとしたが、このデータ形式はRAWデータでもRGBデータでもよい。たとえば、バッファメモリ18の容量や、他の処理との関連性を考慮して扱いやすいデータ形式で格納するとよい。
(変形例9)
主要被写体として画像から人物の「顔」を検出する例に説明したが、顔以外の画像パターンを検出してもよい。この場合には、各画像の画像パターンに対応するデータの位置を基準に各画像を重ね、重ねた画像間で共通する画素データをそれぞれ加算することによって1枚の合成画像を得るようにする。
(変形例10)
電子カメラ1は、一眼レフタイプの電子カメラでも、一眼レフタイプでない電子カメラであってもよい。
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。
1…電子カメラ
12…シャッタ
13…撮影光学系
14…撮像素子
15…A/D変換回路
16…CPU
17…画像処理回路
18…バッファメモリ
21…LCDモニタ
22…フラッシュメモリ
24…操作部材

Claims (7)

  1. 被写体像を撮像して画像データを出力する撮像手段と、
    前記被写体像のブレを所定範囲内にする第1シャッター秒時で前記撮像手段に複数回の撮像をさせる撮像制御手段と、
    前記撮像手段から出力される複数の画像データを用いて、各画像から主要被写体を検出する検出手段と、
    前記検出手段によって検出された前記主要被写体の位置を基準に前記複数の画像データを重ね合わせて1つの画像を生成する画像合成手段とを備えることを特徴とする電子カメラ。
  2. 請求項1に記載の電子カメラにおいて、
    前記撮像制御手段は、電子カメラの揺れに起因する第1のブレを第1所定範囲内にする第2シャッター秒時、および被写体の動きに起因する第2のブレを第2所定範囲内にする第3シャッター秒時のうち短い方を前記第1シャッター秒時とすることを特徴とする電子カメラ。
  3. 請求項1に記載の電子カメラにおいて、
    前記検出手段は、前記各画像から顔を検出することを特徴とする電子カメラ。
  4. 請求項2に記載の電子カメラにおいて、
    前記撮像制御手段は、撮影指示に応じて前記重ね合わせ用として前記撮像手段に複数回の撮像をさせる一方、前記撮影指示前に前記重ね合わせ用と異なる複数回の撮像を前記撮像手段にさせた上で、前記撮影指示前の画像データから前記第2のブレを算出することを特徴とする電子カメラ。
  5. 請求項4に記載の電子カメラにおいて、
    前記撮影指示前の複数回の撮像は焦点調節時のコントラスト検出用であり、
    前記撮像制御手段は、前記コントラスト検出用の画像データから前記第2のブレを算出することを特徴とする電子カメラ。
  6. 請求項2に記載の電子カメラにおいて、
    前記撮像制御手段は、撮影光学系の焦点距離情報から前記第1のブレを算出することを特徴とする電子カメラ。
  7. 請求項2に記載の電子カメラにおいて、
    前記撮像制御手段は、露出演算に基づいて算出される第4シャッター秒時と前記第1シャッター秒時との比に基づいて、前記第1シャッター秒時で前記撮像手段に撮像をさせる回数を決定することを特徴とする電子カメラ。
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