JP2011188172A - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】被写体がフレームアウトしやすい場面においても充分な撮影フレーム調整をすることができる撮像装置を提供する。
【解決手段】上記課題を解決するために本発明の撮像装置は、被写体像のズーム倍率を変更するズーム部と、ズーム部がズーム倍率を変更する速度を調節するズーム速度調節部と、被写体像を撮像して画像データを生成する撮像部と、表示画面を有し画像データを出力する表示部と、被写体を指定する指定手段と、指定された被写体の表示画面上の位置に応じて、ズーム倍率を変更する速度を調節するようズーム速度調節部を制御する制御部とを備える。
【選択図】図4

Description

本発明は撮像装置に関し、特に被写体をズーム調節可能な撮像装置に関する。
光学ズーム機能を最適倍率に自動調整可能なカメラが知られている。例えば、特許文献1は、予め複数の被写体が撮影対象として登録されている状態において、撮影フレーム内の画像を解析することによって当該フレーム内に全ての登録被写体が含まれているか否かを認識し、全ての登録被写体が含まれていない場合にはズーム倍率を下げる方向へ光学ズーム機能を調整し、全ての登録被写体が含まれている場合にはズーム倍率を上げる方向へ光学ズーム機能を調節するカメラを開示している。これにより指定被写体をフレーム内に収めた最適な倍率に調整することができるとしている。
特開2005-269153号公報
特に被写体が表示画面の外周付近に位置しているときは、被写体の移動などに伴って、被写体が表示画面からフレームアウトしやすい。しかしながら、特許文献1に記載のカメラは、被写体が外周付近に位置していようが、中央付近に位置していようが関係なく、全ての登録被写体が撮影フレーム内にすべて含まれているか否かを判定する。そのため、フレームアウトしやすい場面において充分な撮影フレームの調整ができなかった。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、被写体がフレームアウトしやすい場面においても充分な撮影フレーム調整をすることができる撮像装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明の撮像装置は、被写体像のズーム倍率を変更するズーム部と、ズーム部がズーム倍率を変更する速度を調節するズーム速度調節部と、被写体像を撮像して画像データを生成する撮像部と、表示画面を有し画像データを出力する表示部と、被写体を指定する指定手段と、指定された被写体の表示画面上の位置に応じて、ズーム倍率を変更する速度を調節するようズーム速度調節部を制御する制御部とを備える。
本発明によれば、被写体がフレームアウトしやすい場面においても充分な撮影フレーム調整をすることができる撮像装置を提供することができる。
デジタルカメラ100の電気的構成図 デジタルカメラ100の背面構成図 デジタルカメラ100の動作フローチャート デジタルカメラ100のズーム動作を説明するための図
〔実施の形態1〕
実施の形態1に係るデジタルカメラ100は、液晶ディスプレイ123に指定被写体が常に含まれるようにズーム機能を自動調節することができる。これにより、デジタルカメラ100は、ユーザーの意図しないフレームアウトを防ぐことができる。以下、デジタルカメラ100の構成および動作を説明する。
〔1.構成〕
以下図を用いてデジタルカメラ100の構成を説明する。
〔1−1.デジタルカメラ100の構成〕
図1は、デジタルカメラ100の電気的構成図である。デジタルカメラ100は、光学系110を介して形成された被写体像をCCDイメージセンサ120で撮像する。CCDイメージセンサ120は撮像した被写体像に基づく画像データを生成する。撮像により生成された画像データは、AFE(アナログ・フロント・エンド)121や画像処理部122において各種処理が施される。生成された画像データはフラッシュメモリ142やメモリカード140に記録される。フラッシュメモリ142やメモリカード140に記録された画像データは、使用者による操作部150の操作を受け付けて液晶ディスプレイ123上に表示される。
図2は、デジタルカメラ100の背面構成図である。デジタルカメラ100は、上面にレリーズ釦170、ズームレバー171、電源釦172などの操作釦を備える。また、デジタルカメラ100は、背面に選択釦173、決定釦174、ディスプレイ釦175、モードダイアル176などの操作釦や、液晶ディスプレイ123を備える。
光学系110は、フォーカスレンズ111やズームレンズ112、絞り113、シャッタ114等により構成される。図示していないが、光学系110は、光学式手ぶれ補正レンズOIS(Optical Image Stabilizer)を含んでいてもよい。なお、光学系110を構成する各種レンズは何枚から構成されるものでも、何群から構成されるものでもよい。
フォーカスレンズ111は被写体のフォーカス状態の調節に用いられる。ズームレンズ112は被写体の画角の調節に用いられる。絞り113は、CCDイメージセンサ120に入射する光量の調節に用いられる。シャッタ114は、CCDイメージセンサ120に入射する光の露出時間を調節する。
フォーカスモータ115は、コントローラ130から通知された制御信号に従ってフォーカスレンズ111を光軸に沿って進退駆動させる駆動手段である。ズームモータ116は、コントローラ130から通知された制御信号に従ってズームレンズ112を光軸に沿って進退駆動させる駆動手段である。絞りモータ117は、コントローラ130から通知された制御信号に従って絞り113を開閉駆動させる駆動手段である。シャッタモータ116は、コントローラ130から通知された制御信号に従ってシャッタ114を開閉駆動させる駆動手段である。これらの駆動手段は、DCモータやステッピングモータ等により実現できる。
CCDイメージセンサ120は、光学系110を通して形成された被写体像を撮像して画像データを生成する。CCDイメージセンサ120の受光面には多数のフォトダイオードが2次元的に配列されている。また、各フォトダイオードに対応してR、G、Bの原色カラーフィルタが所定の配列構造で配置されている。撮像対象となる被写体からの光は、光学系110を通過した後に、CCDイメージセンサ120の受光面に結像される。結像された被写体像は、各フォトダイオードへ入射した光量に応じてR、G、Bに仕分けられたそれぞれ色情報に変換される。その結果、被写体像を示す全体の画像データが生成される。CCDイメージセンサ120は、所定のフレームレート(例えば、30フレーム/秒)で新しいフレームの画像データを生成する。また、CCDイメージセンサ120は、プレビュー表示においては電子シャッタ動作により露出光量を調節する。CCDイメージセンサ120の画像データ生成タイミングおよび電子シャッタ動作は、コントローラ150によって制御される。この画像データをスルー画像として逐一表示部170にプレビュー表示することにより、ユーザーはリアルタイムに被写体の状況を表示部170で確認できる。
AFE121は、CCDイメージセンサ120が生成した画像データに対して、相関二重サンプリングによる雑音抑圧、アナログゲインコントローラによるADコンバータ133の入力レンジ幅への増幅、ADコンバータによるAD変換を施す。その後、AFE121は、画像データを画像処理部122に出力する。
画像処理部122は、AFE121から出力された画像データに対して各種の処理を施す。各種処理としては、スミア補正、ホワイトバランス補正、ガンマ補正、YC変換処理、電子ズーム処理、圧縮処理、伸張処理等などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
液晶ディスプレイ123は、デジタルカメラ100の背面に備わる。液晶ディスプレイ123は、画像処理部122にて処理された画像データに基づく画像を表示する。液晶ディスプレイ123が表示する画像には、スルー画像や記録画像がある。液晶ディスプレイ123は、CCDイメージセンサ120により一定時間毎に生成される画像をスルー画像として略リアルタイムで表示する。ユーザーは、液晶ディスプレイ123に表示されるスルー画像を参照することにより、被写体の構図を確認しながら撮影できる。記録画像は、メモリカード140やフラッシュメモリ142に記録された画像である。液晶ディスプレイ123は、ユーザーの操作に応じて、すでに記録した画像データに基づく画像を表示する。液晶ディスプレイ123はこの他、デジタルカメラ100の各種設定条件等を表示可能である。
コントローラ130は、デジタルカメラ100全体の動作を統括制御する。コントローラ130は、プログラム等の情報を格納するROMや、プログラム等の情報を処理するCPUなどにより構成される。ROMは、オートフォーカス制御(AF制御)や自動露出制御(AE制御)に関するプログラムの他、デジタルカメラ100全体の動作を統括制御するためのプログラムを格納している。ROMはコントローラ130の内部構成である必要はなく、コントローラ130の外部に備わったものでもよい。
バッファメモリ124は、画像処理部122やコントローラ130のワークメモリとして機能する記憶手段である。バッファメモリ124はDRAM(Dynamic Random Access Memory)などで実現できる。コントローラ130は、読み出した焦点距離情報、被写体距離情報、絞り値情報(F値情報)などを一時的にバッファメモリ124に記憶しておき、各種演算において使用する。また、フラッシュメモリ142は、画像データ等を記録するための内部メモリとして機能する記憶手段である。
カードスロット141は、メモリカード140を着脱可能な接続手段である。カードスロット141は、メモリカード140を電気的及び機械的に接続可能である。また、カードスロット141は、メモリカード120を制御する機能を備えてもよい。
メモリカード140は、内部にフラッシュメモリ等の記憶手段を備えた外部メモリである。メモリカード140は、画像処理部122で処理される画像データなどのデータを記録可能である。
操作部150は、デジタルカメラ100の外装に備わっている操作釦や操作レバーの総称であり、使用者による操作を受け付ける。例えば図2に示したレリーズ釦170や、ズームレバー171、電源釦172、選択釦173、決定釦174、ディスプレイ釦175、モードダイアル176などがこれにあたる。操作部150は使用者による操作を受け付けると、コントローラ130に種々の動作指示信号を通知する。
レリーズ釦170は、二段押下式の押下釦である。レリーズ釦170が使用者により半押し操作されると、コントローラ130はAF動作やAE動作などを実行する。また、レリーズ釦170が使用者により全押し操作されると、コントローラ130は、押下操作のタイミングに撮像された画像データを記録画像としてメモリカード140等に記録する。
ズームレバー171は画角調節についての広角端と望遠端を有する中央位置自己復帰式のレバーである。ズームレバー171は、使用者により操作されるとコントローラ130にズームレンズ112を駆動するための動作指示信号を通知する。すわなち、ズームレバー171が広角端に操作されると、コントローラ130は、被写体を広角で捉えられるようにズームレンズ112を駆動する。同様に、ズームレバー171が望遠端に操作されると、コントローラ130は、被写体を望遠で捉えられるようにズームレンズ112を駆動する。また、ズームレバー171操作によりズームレンズ112が駆動されると、駆動先のズームレンズ112の位置に応じて焦点距離情報がコントローラ130に通知される。
電源釦172は、デジタルカメラ100を構成する各部への電力供給をON/OFFするための押下式釦である。電源OFF時に電源釦172が使用者により押下されると、コントローラ130はデジタルカメラ100を構成する各部に電力を供給し、起動させる。また、電源ON時に電源釦172が使用者により押下されると、コントローラ130は各部への電力供給を停止する。
選択釦173は、上下左右方向に設けられた押下式釦である。使用者は、選択釦173のいずれかの方向を押下することにより、液晶ディスプレイ123に表示される各種条件項目を選択することができる。
決定釦174は、押下式釦である。デジタルカメラ100が撮影モードあるいは再生モードにあるときに、決定釦174が使用者により押下されると、コントローラ130は液晶ディスプレイ123にメニュー画面を表示する。メニュー画面は、撮影/再生のための各種条件を設定するための画面である。決定釦174が各種条件の設定項目が選択されているときに押下されると、コントローラ130は、選択された項目の設定を確定する。
ディスプレイ釦175は、押下式釦である。ディスプレイ釦175が押下されると、コントローラ130は所定の画面を表示するよう液晶ディスプレイ123を制御する。
モードダイアル176は、使用者の操作を受け付ける。使用者はモードダイアル176を操作することで、デジタルカメラ100のモードを切り替えることができる。デジタルカメラ100のモードには、通常撮影モード、再生モードがある。
撮影モードの中には、いくつかシーンモードが用意されている。シーンモードには、撮影シーンごとに好適な撮影条件等が設定されている。ユーザーは、撮影シーンに応じて、所望のシーンモードを選択することができる。詳細を後述するフレームアウト防止ズームは、シーンモードに含まれるモードの1つで、ユーザーがそのモードを選択することで行われる。
〔1−2.本発明との対応関係〕
ズームレンズ112は、本発明のズーム部の一例である。ズームモータ116とコントローラ130とからなる構成は、本発明のズーム速度調節部の一例である。CCDイメージセンサ120は、本発明の撮像部の一例である。液晶ディスプレイ123は、本発明の表示部の一例である。操作部150は、本発明の指定手段の一例である。コントローラ130は、本発明の制御部の一例である。デジタルカメラ100は、本発明の撮像装置の一例である。
〔2.動作〕
以下図3、図4を用いてデジタルカメラ100のフレームアウト防止ズームの動作を説明する。フレームアウト防止ズームは、ユーザーが指定の被写体が液晶ディスプレイ123内の外周付近に位置したとき、ユーザーがズームレバー171を操作しなくても、常に液晶ディスプレイの中央付近に被写体が位置するように自動でズーム調整を行う。以下、ユーザーによる被写体の指定動作と、フレームアウト防止ズーム動作のそれぞれについて説明する。
まず、ユーザーによる被写体の指定について説明する。ユーザーは、予め被写体である人物の顔をデジタルカメラ100に登録しておくことができる。例えば、コントローラ130は、撮影中に検出した顔の特徴量を抽出して、顔画像と関連付けてフラッシュメモリ142に記録しておく。ユーザーは、所定の操作を行うことにより、フラッシュメモリ142に記録されている顔画像の中から、フレームアウト防止ズームの対象としたい顔の画像をいずれか1つ指定する。コントローラ130は、ユーザーが指定した顔の特徴量が撮影中の画像から検出されたとき、指定された顔の被写体が撮影フレーム内に含まれると判断する。このとき、図4に示すように被写体の顔には顔枠D403が表示され、ユーザーはコントローラ130が指定の顔を検出したことを確認することができる。なお、撮影フレーム内に登録された顔が含まれている場合に、その顔をフレームアウト防止ズームの対象として自動的に指定するようにしてもよい。このとき、撮影フレーム内に登録された顔が複数含まれる場合は、ユーザーが予めフレームアウト防止ズームの対象とする顔の優先度を指定しておけば、登録された顔のいずれかを指定することができる。
続いて、図3を用いてフレームアウト防止ズームの動作の詳細を説明する。図3は、実施の形態1に係るデジタルカメラ100のフレームアウト防止ズームのフローチャートである。
ユーザーがデジタルカメラ100の電源釦172を押すことで、デジタルカメラ100の液晶ディスプレイ123にスルー画像が表示される(S300)。
ユーザーがモードダイアル176の操作を行うことにより、デジタルカメラ100のシーンモードの中のフレームアウト防止ズームが選択される。
コントローラ130は、液晶ディスプレイ123内に指定被写体がいるかどうか判断する(S301)。指定被写体が液晶ディスプレイ123内にいる場合、画像処理部122が指定被写体の色情報、輝度情報等(顔の特徴量)を用いて計算を行い、どこに顔があるかを検知し、図4(a)から図4(c)に示すように液晶ディスプレイ123内に指定被写体D404の顔枠D403を表示する(S302)。このときの顔検出方法は周知のいずれの技術を用いてもよい。指定被写体D404が撮影フレーム内で移動したときは、その被写体の移動に伴って顔枠D403も移動する。要するに、顔枠D403は、指定被写体D404の位置を表している。
続いて、コントローラ130は、顔枠D403が撮影フレーム内のどの領域にあるかを判断する(S303)。ここで、顔枠D403が撮影フレーム内のどの領域にあるかの判断は、顔枠D403の重心位置がどの領域にあるかで決まるとする。デジタルカメラ100には、図4に示すように第一の囲領域D400、第二の囲領域D401、自由領域D402が存在し、顔枠D403がどの領域にあるかで動作が変化する。
コントローラ130が、第一の囲領域D400に顔枠D403が位置すると判断した場合を説明する(S304)。図4(a)は、顔枠D403が第一の囲領域に位置している場合である。第一の囲領域D400は、液晶ディスプレイ123内の外側にあるために、この範囲に含まれる指定被写体はフレームアウトする可能性が高い。そのため、コントローラ130は、指定被写体がフレームアウトしてしまわないように早急に対応する必要がある。そこで、この範囲に指定被写体が位置すると、コントローラ130が、顔枠D403を元に、ズームモータ116に制御信号を通知し、ズームレンズ112をW側に高速で移動させる(S305)。W側に移動することで、画角が広くなり、指定被写体は、撮影フレーム内において、外側の位置から内側の位置に移行する。すなわち、指定被写体は、第一の囲領域D400より内側にその位置を移行する。
コントローラ130が、第二の囲領域D401に顔枠D403が位置すると判断した場合を説明する(S306)。図4(b)は、顔枠D403が第二の囲領域D401に位置している場合である(S306)。第二の囲領域D401に位置する指定被写体もフレームアウトする可能性はあるが、第一の囲領域D400と比べるとフレームアウトする可能性は低くなる。指定被写体が第二の囲領域D401に位置するときも、第一の囲領域D400に位置するときと同様に高速でズームレンズ112を駆動したとする。この場合だと、指定被写体が撮影フレーム内の中央付近から少し移動しただけで第二の囲領域D401に進入し、ズームレンズ112が駆動していない状態から、突然ズームレンズ112が高速駆動することになる。使用者は、撮影フレームを見ながら被写体の構図を決定しているため、突然ズームレンズ112が高速駆動するのは望ましくない。そのため、実施の形態1に係るデジタルカメラ100では、撮影フレーム内に第一の囲領域D400と第二の囲領域D401といった複数の囲領域を設け、指定被写体の位置に応じて段階的にズームレンズ112の駆動速度を変化させる。従って、指定被写体が第二の囲領域D401に位置するときは、第一の囲領域D400に位置するときよりも低速でズームレンズ112を駆動させる。コントローラ130は、顔枠D403を元に、ズームモータ116に制御信号を通知し、ズームレンズ112をW側に、第一の囲領域D400に位置している場合のズーム速度より遅い速度で移動させる(S307)。W側に移動することで、画角が広くなり、指定被写体は、撮影フレーム内において、外側の位置から内側の位置に移行する。すなわち、指定被写体は、第二の囲領域D400より内側にその位置を移行する。
コントローラ130が、自由領域D402に顔枠D403が位置すると判断した場合を説明する図4(c)は、顔枠D403が自由領域D402に位置している場合である(S308)。この領域に位置する指定被写体はフレームアウトする可能性が低い。また、自由領域D402は、撮影フレーム内において中央付近に位置する領域である。指定被写体D404が自由領域D402に位置しているときにズーム駆動したとすると、デジタルカメラ100は常に動作することとなる。この場合だと、使用者は撮影フレームを見ながら構図を決めるのが困難であるのみならず、電力の消費が大きい。そのため、指定被写体D404が、自由領域D402に位置している場合、コントローラ130は、ズームモータ116に制御信号を通知せず、ズーム動作は行わない。
コントローラ130は、レリーズ釦170の押下操作を受け付けるまで、撮影フレーム内の顔枠D403の位置を判断し続ける。つまり、コントローラ130は、ステップS301からステップS308の動作を繰り返す。例えば、最初、顔枠D403が第一の囲領域D400に位置していたとき、コントローラ130が、顔枠D403を元に、ズームモータ116に制御信号を通知し、ズームレンズ112をW側に移動させる。W側に移動すると、顔枠D403は、第一の囲領域D400の内側に存在する第二の囲領域D401に位置することになる。顔枠D403が第二の囲領域D401に位置すると、次は、第一のズーム速度より遅い速度で再びW側にズームを行い、最終的に自由領域D402内に収まることになる。
コントローラ130は、レリーズ釦170の押下操作を受け付けると、撮影している画像データをメモリカード140に記録する(S310)。以上の動作により、実施の形態1のデジタルカメラ100は、フレームアウト防止ズームの動作を終了する。
〔他の実施の形態〕
本発明は、上記実施の形態1に係るデジタルカメラ100に限定されず、様々な他の実施形態が考えられる。以下にまとめて記載する。
上記実施の形態1においては、ズームレンズ112とズームモータ116による光学ズームで駆動するように構成したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、デジタルズームを用いて行っても良い。デジタルズームは、光学ズームよりも高速なズームが可能であるため、指定被写体がフレームアウトしやすい第一の囲領域D400においては、デジタルズームを適用するとより効果を奏する。但し、デジタルズームを適用する場合は、W側にズームする画素数の余裕を持たせるために、フレームアウト防止ズーム動作にモードシフトしたときに、自動的に最大の画素数からは抑えた画素数に設定するのが望ましい。
上記実施の形態1においては、CCDイメージセンサ120を適用した場合で説明したが本発明はこれに限定されない。すなわち、CMOSイメージセンサやNMOSイメージセンサなど他の撮像手段であっても本発明に適用可能である。
上記実施の形態1においては、液晶ディスプレイを適用した場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、有機ELディスプレイなど他の表示手段であってもよい。
上記実施の形態1においては、顔枠D403が撮影フレーム内のどの領域にあるかの判断は、顔枠D403の重心位置がどの領域にあるかで決まるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、顔枠D403自体が第一の囲領域D400や、第二の囲領域D401に進入したか否かにより判断してもよい。
なお、第一の囲領域D400と第二の囲領域D401の大きさ、形は任意で状況に応じて変化させても良い。
以上のように、デジタルカメラ100によれば、被写体がフレームアウトしやすい場面においても充分な撮影フレーム調整をすることができる。
本発明はデジタルカメラ100への実施に限定されない。すなわち、ムービーカメラや、カメラ付携帯電話など、ズーム調節可能な撮像装置に本発明は適用可能である。
100 デジタルカメラ
111 フォーカスレンズ
112 ズームレンズ
113 絞り
114 シャッタ
120 CCDイメージセンサ
121 AFE(アナログ・フロント・エンド)
122 画像処理部
123 液晶ディスプレイ
124 バッファメモリ
130 コントローラ
140 メモリカード
141 カードスロット
142 フラッシュメモリ
150 操作部
170 レリーズ釦
171 ズームレバー
172 電源釦
173 選択釦
174 決定釦
175 ディスプレイ釦
176 モードダイアル

Claims (3)

  1. 被写体像のズーム倍率を変更するズーム部と、
    前記ズーム部がズーム倍率を変更する速度を調節するズーム速度調節部と、
    被写体像を撮像して画像データを生成する撮像部と、
    表示画面を有し、画像データを出力する表示部と、
    被写体を指定する指定手段と、
    指定された被写体の前記表示画面上の位置に応じて、ズーム倍率を変更する速度を調節するよう前記ズーム速度調節部を制御する制御部と、
    を備えた撮像装置。
  2. 前記制御部は、指定された被写体が前記表示画面の外周付近の第一の領域に位置するときは、前記第一の領域の内側の第二の領域に位置するときよりもズーム倍率を変更する速度が速くなるよう前記ズーム速度調節部を制御する、
    請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記制御部は、前記第二の領域の内側の第三の領域に指定された被写体が位置するときは、ズームしないように前記ズーム速度調節部を制御する、
    請求項2に記載の撮像装置。
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