JP2012160855A - 画像処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 画像処理装置において、フォーカスロックした状態でもピントが合った撮影を可能とし、撮影チャンスを逃がさないことを目的とする。
【解決手段】 複数のフォーカスロック位置を記憶しておき、複数のフォーカスロック位置周辺の画像変化をチェックし、画像変化があった場合に記憶されたフォーカスロックポイントにフォーカスレンズを駆動させて、撮影を開始することで、フレームインした被写体にピントが合って、更にフレームインした瞬間の撮影を可能とする。
【選択図】 図3

Description

本発明は、静止画像を撮像、記録、再生する画像処理装置及び画像処理装置制御方法に関するものである。
撮像素子を有するメモリカードを記録媒体として、静止画像や動画像を記録再生するデジタルカメラ等の画像処理装置は既に市販されており、自動でピントを合わせるオートフォーカス機能を備えるデジタルカメラも販売されている。
これらのデジタルカメラによれば、使用者はピントを合わせることを意識することなく、撮影行為に専念でき、デジタルカメラの使用者にとって有益な機能となっている。
また、通常のデジタルカメラは、シャッタボタンの半押し時に自動焦点調節により合焦位置に移動した後のフォーカスレンズの移動を禁止(フォーカスロック)するフォーカスロック機能を有している。このフォーカスロック機能は、通常、ある被写体に焦点を合わせてから構図を変更する場合に使用され、これにより構図の変更後もフォーカスロックした被写体にピントを合わせることができる。
上記フォーカスロック機能は、シャッタチャンスを逃さないようにフォーカスロックした状態で待機し、被写体の状態(構図、動きなど)をみて撮影を行う場合にも使用される。
また、予め撮影したいピント位置の情報を複数記憶しておき、撮影するときには記憶した情報をもとにレンズ・露出を制御して、次の撮影をするときには、次に記憶したポイントでのAE/AF情報を使用する技術も開示されている(例えば、特許文献1)。
特開2004−096353号公報
このような従来のデジタルカメラ等の画像処理装置においては、被写体がフォーカスロックしたピント位置と異なる位置にフレームインした場合、ピントが合っていない撮影となってしまうことがあった。また、複数のピント位置を記憶しておく手段においても、ユーザーが複数のピント位置を指定しながら撮影を行わなければならないため、撮影チャンスを逃がしてしまうことがあった。
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、画像処理装置において、フォーカスロックした状態でもピントが合った撮影を可能とし、撮影チャンスを逃がさないことを目的とする。
本発明の画像処理装置は、
複数の画素を備える撮像素子と、前記撮像素子を用いて静止画像を記録媒体に記録及び再生表示する画像処理装置であって、
フォーカスレンズを駆動しながらピント検出を行い、前記ピント検出結果に基づいて、前記フォーカスレンズを最適なポイントに設定するオートフォーカス動作を実行するオートフォーカス手段と、
前記ピント検出位置を指定することができるピント位置指定手段と、
複数の前記ピント位置指定手段で設定された位置に応じた、前記オートフォーカス手段で得られたフォーカスレンズポイントを記憶するフォーカスレンズポイント記憶手段と、
被写体に変化があったことを検出する被写体変化検出手段と、
前記ピント位置指定手段で指定された位置周辺を、前記被写体変化検出手段の検出領域とするフレームイン枠設定手段と、
前記フレームイン枠設定手段で指定された位置の被写体に、前記被写体変化検出手段で変化が検出された場合、
前記フレームイン枠設定手段位置に応じた、前記フォーカスレンズポイント記憶手段に記憶されたポイントに、前記フォーカスレンズを移動する手段と、
静止画像の撮影を開始する手段と
を有する。
課題を解決するための手段に記載した構成により、ピント位置を複数記憶しておくことで、フレームインした場所によらず、ピントが合った撮影を可能とし、撮影チャンスと逃がさないことを可能とする。
本実施例のブロック図である。 本実施例の主ルーチンのフローチャートの一部である。 本実施例の主ルーチンのフローチャートの一部である。 本実施例の主ルーチンのフローチャートの一部である。 本実施例の側距・測光データ更新のフローチャートである。 本実施例の撮影ルーチンのフローチャートである。 本実施例の記録ルーチンのフローチャートである。 本実施例のピント位置設定ルーチンのフローチャートである。 本実施例の複数ピント撮影ルーチンのフローチャートである。
本発明をデジタルカメラを例に用いて説明をおこなう。
<第1の実施形態>
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図1は、本発明の実施例の構成を示す図である。
図1において、100は画像処理装置である。
10は撮影レンズ、12は絞り機能を備える機械式シャッター、14は光学像を電気信号に変換する撮像素子、16は撮像素子14のアナログ信号出力をデジタル信号に変換するA/D変換器である。
18は撮像素子14、A/D変換器16にクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であり、メモリ制御回路22及びシステム制御回路50により制御される。12の機械式シャッター以外にも、18の撮像素子のリセットタイミングの制御によって、電子シャッタとして、蓄積時間を制御することが可能であり、動画撮影などに使用可能である。
20は画像処理回路であり、A/D変換器16からのデータ或いはメモリ制御回路22からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。また20の画像処理回路によって画像の切り出し、変倍処理を行うことで電子ズーム機能が実現される。
また、画像処理回路20においては、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてシステム制御回路50が露光制御手段40、測距制御手段42に対して制御を行う、TTL方式のAF処理、AE処理、EF処理を行っている。さらに、画像処理回路20においては、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてTTL方式のAWB(オートホワイトバランス)処理も行っている。
22はメモリ制御回路であり、A/D変換器16、タイミング発生回路18、画像処理回路20、メモリ30、圧縮・伸長回路32を制御する。
A/D変換器16のデータが画像処理回路20、メモリ制御回路22を介して、或いはA/D変換器16のデータが直接メモリ制御回路22を介して、メモリ30に書き込まれる。
28はTFT LCD等から成る画像表示部であり、メモリ20に書き込まれた表示用の画像データはメモリ制御回路22を介して画像表示部28により表示される。画像表示部28を用いて撮像した画像データを逐次表示すれば、電子ファインダー機能を実現することが可能である。
また、画像表示部28は、システム制御回路50の指示により任意に表示をON/OFFすることが可能であり、表示をOFFにした場合には画像処理装置100の電力消費を大幅に低減することが出来る。また、画像表示部28にタッチパネルを用いた場合、タッチパネルを操作部としても使用することで、操作部70を省くことも可能である。
30は撮影した静止画像や動画像を格納するためのメモリであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を格納するのに十分な記憶量を備えている。これにより、複数枚の静止画像を連続して撮影する連写撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ30に対して行うことが可能となる。また、メモリ30はシステム制御回路50の作業領域としても使用することが可能である。
31はFlashROM等で構成された不揮発性メモリである。システム制御回路50が実行するプログラムコードは不揮発性メモリ31に書き込まれ、逐次読み出しながらプログラムコードを実行する。また、不揮発性メモリ内にはシステム情報を記憶する領域や、ユーザー設定情報を記憶する領域を設け、さまざまな情報や設定を次回起動時に読み出して、復元することを実現している。
32は適応離散コサイン変換(ADCT)等により画像データを圧縮伸長する圧縮・伸長回路であり、メモリ30に格納された画像を読み込んで圧縮処理或いは伸長処理を行い、処理を終えたデータをメモリ30に書き込む。
40は絞り機能を備えるシャッター12を制御する露光制御手段であり、フラッシュ48と連動することによりフラッシュ調光機能も有するものである。
42は撮影レンズ10のフォーカシングを制御する測距制御手段、44は撮影レンズ10のズーミングを制御するズーム制御手段である。
48はフラッシュであり、AF補助光の投光機能、フラッシュ調光機能も有する。
露光制御手段40、測距制御手段42はTTL方式を用いて制御されており、撮像した画像データを画像処理回路20によって演算した演算結果に基づき、システム制御回路50が露光制御手段40、測距制御手段42に対して制御を行う。
50は画像処理装置100全体を制御するシステム制御回路である。
60、62、64、66、70、72及び74は、システム制御回路50の各種の動作指示を入力するための操作手段であり、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置等の単数或いは複数の組み合わせで構成される。
ここで、これらの操作手段の具体的な説明を行う。
60はモードダイアルスイッチで、電源オフ、自動撮影モード、撮影モード、パノラマ撮影モード、動画撮影モード、再生モード、PC接続モード等の各機能モードを切り替え設定することが出来る。
62はシャッタースイッチSW1で、シャッターボタンの操作途中でONとなり、AF(オートフォーカス)処理、AE(自動露出)処理、AWB(オートホワイトバランス)処理等の動作開始を指示する。
64はシャッタースイッチSW2で、シャッターボタンの操作完了でONとなる。フラッシュ撮影の場合、EF(フラッシュプリ発光)処理を行った後に、AE処理で決定された露光時間分、撮像素子14を露光させ、フラッシュ撮影の場合、この露光期間中に発光させて、露光期間終了と同時に露光制御手段40により遮光することで、撮像素子14への露光を終了させる。撮像素子14から読み出した信号をA/D変換器16、メモリ制御回路22を介してメモリ30に画像データを書き込む読み出し処理、画像処理回路20やメモリ制御回路22での演算を用いた現像処理、メモリ30から画像データを読み出し、圧縮・伸長回路32で圧縮を行う、次に記録媒体200に画像データを書き込む記録処理という一連の処理の動作開始を指示する。
66は表示切替スイッチで、画像表示部28の表示切替をすることが出来る。この機能により、光学ファインダー104を用いて撮影を行う際に、TFT LCD等から成る画像表示部への電流供給を遮断することにより、省電力を図ることが可能となる。
70は各種ボタン、タッチパネルや回転式ダイアル等からなる操作部で、メニューボタン、セットボタン、マクロボタン、マルチ画面再生改ページボタン、フラッシュ設定ボタン、単写/連写/セルフタイマー切り替えボタン等がある。またメニュー移動+(プラス)ボタン、メニュー移動−(マイナス)ボタン、再生画像移動+(プラス)ボタン、再生画像−(マイナス)ボタン、撮影画質選択ボタン、露出補正ボタン、日付/時間設定ボタン等もある。
72はユーザーが撮像画像の倍率変更指示を行うズーム操作手段としてのズームスイッチ部である。以下、ズームスイッチ72ともいう。このズームスイッチ72は、撮像画角を望遠側に変更させるテレスイッチと、広角側に変更させるワイドスイッチからなる。このズームスイッチ72を用いることにより、ズーム制御手段44に撮影レンズ10の撮像画角の変更を指示し光学ズーム操作を行うトリガとなる。また、画像処理回路20による画像の切り出しや、画素補間処理などによる撮像画角の電子的なズーミング変更のトリガともなる。74は被写体検出部で、被写体を検出する素子などがある。被写体として、顔検出する場合も考えられる。
86はアルカリ電池の一次電池やNiCd電池やNiMH電池、Liイオン電池等の二次電池、ACアダプター等からなる電源手段である。
90はメモリカードやハードディスク等の記録媒体とのインタフェース、92はメモリカードやハードディスク等の記録媒体と接続を行うコネクタである。
102は、画像処理装置100のレンズ10を含む撮像部を覆う事により、撮像部の汚れや破損を防止するバリアである保護手段である。
104は光学ファインダであり、画像表示部28による電子ファインダー機能を使用すること無しに、光学ファインダのみを用いて撮影を行うことが可能である。
110は通信手段でUSB、IEEE1394、LAN、無線通信、等の各種通信機能を有する。
112は通信手段110により画像処理装置100を他の機器と接続するコネクタ或いは無線通信の場合はアンテナである。
200はメモリカードやハードディスク等の記録媒体である。
記録媒体200は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部202、画像処理装置100とのインタフェース204、画像処理装置100と接続を行うコネクタ206を備えている。
210はメモリカードやハードディスク等の記録媒体である。
図2及び図3、図4は本実施例の画像処理装置100の主ルーチンのフローチャートを示す。
電池交換等の電源投入により、システム制御回路50はフラグや制御変数等を初期化し(S101)、画像表示部28の画像表示をOFF状態に初期設定する(S102)。
システム制御回路50は、モードダイアル60の設定位置を判断し、モードダイアル60が撮影モードに設定されていたならば(S103)、S106に進む。モードダイアル60がその他のモードに設定されていたならば(S103)、システム制御回路50は選択されたモードに応じた処理を実行し(S104)、処理を終えたならばS103に戻る。
システム制御回路50は、電源制御手段80により電池等により構成される電源86の残容量や動作情況が画像処理装置100の動作に問題があるか否かを判断し(S106)、問題があるならば画像表示部28を用いて画像や音声により所定の警告表示を行った後に(S108)、S103に戻る。
電源86に問題が無いならば(S106)、システム制御回路50は記録媒体200の動作状態が画像処理装置100の動作、特に記録媒体に対する画像データの記録再生動作に問題があるか否かを判断し(S107)、問題があるならば画像表示部28を用いて画像や音声により所定の警告表示を行った後に(S108)、S103に戻る。
記録媒体200の動作状態に問題が無いならば(S107)、画像表示部28を用いて画像や音声により画像処理装置100の各種設定状態の表示を行う(S109)。
システム制御回路50は、撮像した画像データを逐次表示するスルー表示状態に設定して(S116)、S150に進む。
スルー表示状態に於いては、撮像素子14、A/D変換器16、画像処理回路20、メモリ制御回路22を介して、メモリ30に逐次書き込まれたデータを、画像表示部28により逐次表示することにより、電子ファインダー機能を実現している。
撮影モード選択でピント位置設定撮影モードが選択されているならば(S150)、ピント位置設定処理(S151)を実行する。
このピント位置設定処理(S151)の詳細は図8を用いて後述する。
設定された複数のピント位置で複数の撮影を行わない場合において(S160)、SW1(S152)が押されたならば、ピント位置設定(S151)で設定されたフレームイン枠の画像変化を被写体検出部74でチェックし(S153)、画像変化があれば(S154)、変化したフレームイン枠のピント位置へフォーカスを移動させる(S155)。その後、撮影処理(S156)を行い、記録処理(S157)を実行し、S103の状態に戻る。
設定された複数のピント位置で複数の撮影を行う場合においては(S160)、図9を用いて後述説明する。
撮影処理(S156)、記録処理(S157)の詳細は図6、図7を用いて後述する。
撮影モード選択でピント位置設定撮影モードが選択されていないならば(S150)、S119に進む。
シャッタースイッチSW1が押されていないならば(S119)、S103に戻る。
シャッタースイッチSW1が押されたならば(S119)、S122に進む。
システム制御回路50は、測距処理を行って撮影レンズ10の焦点を被写体に合わせ、測光処理を行って絞り値及びシャッター時間を決定する(S122)。測光処理に於いて、必要であればフラッシュの設定も行う。
この測距・測光処理S122の詳細は図5を用いて後述する。
測距・測光処理S122を終えたならば、S125に進む。
シャッタースイッチSW2が押されずに(S125)、さらにシャッタースイッチSW1も解除されたならば(S126)、S103に戻る。
シャッタースイッチSW2が押されたならば(S125)、S129に進む。この撮影処理S129の詳細は図6を用いて後述する(上記S156処理と同様)。
図5は、図4のS122における測距・測光処理の詳細なフローチャートを示す。
システム制御回路50は、撮像素子14から電荷信号を読み出し、A/D変換器16を介して画像処理回路20に撮影画像データを逐次読み込む(S201)。この逐次読み込まれた画像データを用いて、画像処理回路20はTTL(スルー・ザ・レンズ)方式のAE(自動露出)処理、EF(フラッシュプリ発光)処理、AF(オートフォーカス)処理に用いる所定の演算を行っている。
なお、ここでの各処理は、撮影した全画素数のうちの必要に応じた特定の部分を必要個所分切り取って抽出し、演算に用いている。これにより、 TTL方式のAE、EF、AWB、AFの各処理において、中央重点モード、平均モード、評価モードの各モード等の異なるモード毎に最適な演算を行うことが可能となる。
画像処理回路20での演算結果を用いて、システム制御回路50は露出(AE)が適正と判断されるまで(S202)、露光制御手段40を用いてAE制御を行う(S203)。
AE制御で得られた測定データを用いて、システム制御回路50はフラッシュが必要か否かを判断し(S204)、フラッシュが必要ならばフラッシュフラグをセットし、フラッシュ48を充電する(S205)。
露出(AE)が適正と判断したならば(S202)、測定データ及び或いは設定パラメータをメモリ30に記憶する。
画像処理回路20での演算結果及びAE制御で得られた測定データを用いて、システム制御回路50はホワイトバランス(AWB)が適正と判断されるまで(S206)、画像処理回路20を用いて色処理のパラメータを調節してAWB制御を行う(S207)。
ホワイトバランス(AWB)が適正と判断したならば(S206)、測定データ及び或いは設定パラメータをメモリ30に記憶する。
AE制御及びAWB制御で得られた測定データを用いて、システム制御回路50は測距(AF)が合焦と判断されるまで(S208)、測距制御手段42を用いてAF制御を行う(S209)。
測距(AF)が合焦と判断したならば(S208)、測定データ及び或いは設定パラメータをメモリ30に記憶し、測距・測光処理ルーチンS122を終了する。
図6は、図3のS156、図4のS129における撮影処理の詳細なフローチャートを示す。
システム制御回路50は、メモリ30に記憶される測光データに従い、露光制御手段40によって、絞り機能を有するシャッター12を絞り値に応じて開放して撮像素子10を露光する(S301、S302)。
フラッシュ・フラグによりフラッシュ48が必要か否かを判断し(S303)、必要な場合はフラッシュを発光させる(S304)。
システム制御回路50は、測光データに従って撮像素子12の露光終了を待ち(S305)、シャッター12を閉じる(S306)。
次に、撮像素子14から電荷信号を読み出し、A/D変換器16、画像処理回路20、メモリ制御回路22を介して、或いはA/D変換器16から直接メモリ制御回路22を介して、画像としてメモリ30にデータを書き込む(S310)。
その後、設定された撮影モードに応じて、現像処理(S330)を順次行った後、メモリ30に処理を終えた画像データを書き込む。
一連の処理を終えたならば、撮影処理ルーチンS156、S129を終了する。
図7は図3のS157、図4のS135における記録処理の詳細なフローチャートを示す。
システム制御回路50は、メモリ制御回路22を用いて、メモリ30に書き込まれた画像データを読み出して、設定したモードに応じた画像圧縮処理を圧縮・伸長回路32により行った後(S402)、インタフェース90、コネクタ92を介して、メモリカードやコンパクトフラッシュ(登録商標)カード等の記録媒体200へ圧縮した画像データの書き込みを行う(S403)。
記録媒体への書き込みが終わったならば、記録処理ルーチンS157、S135を終了する。
図8は図3のピント位置設定(S151)の詳細フローチャートを示す。ここでは、画像表示部28にタッチパネルを使用した場合について説明する。
画像表示部28で表示されている画像に対して、ピント位置設定したい位置を押すことで、ピント位置を選択する(S500)。その後、設定された位置の測距・測光処理(S501)を行う。処理内容としてはS122と同様である。また、S500で選択された位置と対応付けてして測距・測光値をメモリ30に記憶しておく。被写体検出部74で設定された位置の画像が認識できる場合(S502)、認識した画像を含むようにフレームイン枠を設定する(S503)。設定された位置の画像が認識できない場合(S502)、設定された位置の周辺をフレームイン枠として設定し(S504)、メモリ30にデータを書き込む。その後、更にピント位置設定を行う場合(S505)は、S500へ戻り、ピント位置設定を終了する場合はS151の処理を終了する。
ここで、画像が認識できる場合とは、設定したピント位置が花であると判断できる場合、花全体をフレームイン枠として設定する。人の顔を選択場合には人物と判断し、顔全体をフレームイン枠とする。
複数ピント位置設定する場合には、ピント位置の優先度を設定し、図3のS154の画像変化の有無を判断する優先度を設定することができるようにする。また、複数ピント位置設定された場合、ピントの位置が優先度の高い位置にフォーカスレンズを駆動しておく。また、フレームイン枠を中心に、画像処理回路20による画像の切り出しや、画素補間処理などによる撮像画角の電子的なズーミング撮影を行うことができるようにする。この場合、記録サイズ以下に撮像素子の画素サイズが小さくならないように設定するようにする。
図9では複数ピント位置撮影モードが選択された場合の撮影が完了するまでのフローチャートを示す。
シャッタースイッチSW1が押されたならば(S170)、被写体検出部74でピント位置設定で設定されたフレームイン枠の画像変化をチェックし(S171)、画像変化があれば(S172)、変化したフレームイン枠のピント位置へフォーカスレンズを移動させる(S173)。その後、撮影処理(S174)を行い、記録処理(S175)を実行し、全てのピント位置で撮影が完了したならば(S176)、S103の状態に戻る。全てのピント位置で撮影が完了していないならば(S176)、S171の状態に戻る。
上記実施の形態では、ピント位置を複数記憶しておくことで、フレームインした場所によらず、ピントが合った撮影を可能とする。また、フレームインしてからオートフォーカス動作を行うことがないので、フレームインした瞬間の撮影を可能とする。
10:撮影レンズ 12:シャッター 14:撮像素子 16:A/D変換器 18:タイミング発生回路 20:画像処理回路 22:メモリ制御回路 28:画像表示部 30:メモリ 32:画像圧縮・伸長回路
40:露光制御手段 42:測距制御手段 44:ズーム制御手段y48:フラッシュ
50:システム制御回路
60:モードダイアルスイッチ 62:シャッタースイッチSW1 64:シャッタースイッチSW2 66:表示切替スイッチ
70:操作部 72:ズームスイッチ
90:インタフェース 92:コネクタ
100:画像処理装置 102:保護手段 104:光学ファインダ
110:通信手段 112:コネクタ(またはアンテナ)
200:記録媒体 202:記録部 204:インタフェース 206:コネクタ

Claims (7)

  1. 複数の画素を備える撮像素子と、前記撮像素子を用いて静止画像を記録媒体に記録及び再生表示する画像処理装置であって、
    フォーカスレンズを駆動しながらピント検出を行い、前記ピント検出結果に基づいて、前記フォーカスレンズを所定のポイントに設定するオートフォーカス動作を実行するオートフォーカス手段と、
    前記ピント検出位置を指定することができるピント位置指定手段と、
    複数の前記ピント位置指定手段で設定された位置に応じた、前記オートフォーカス手段で得られたフォーカスレンズポイントを記憶するフォーカスレンズポイント記憶手段と、
    被写体に変化があったことを検出する被写体変化検出手段と、
    前記ピント位置指定手段で指定された位置周辺を、前記被写体変化検出手段の検出領域とするフレームイン枠設定手段と、
    前記フレームイン枠設定手段で指定された位置の被写体に、前記被写体変化検出手段で変化が検出された場合、
    前記フレームイン枠設定手段位置に応じた、前記フォーカスレンズポイント記憶手段に記憶されたポイントに、前記フォーカスレンズを移動する手段と、
    静止画像の撮影を開始する手段と
    を有する画像処理装置。
  2. 複数の前記フレームイン枠設定手段の位置に、前記被写体変化検出手段の優先度を設定することができる手段を有する請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 複数の前記ピント位置指定手段の位置を設定した後、前記優先度の一番高い位置にフォーカスレンズを移動する手段を有する請求項1に記載の画像処理装置。
  4. 複数の前記フレームイン枠設定手段の位置に、前記被写体変化検出手段の検出結果が同時に発生した場合、
    前記フォーカスレンズポイント記憶手段に記憶されたフォーカスレンズポイントが近距離側になるポイントにフォーカスレンズを移動する手段を有する請求項1に記載の画像処理装置。
  5. 複数の前記ピント位置指定手段の位置を設定した後、前記フォーカスレンズを一番最初に設定された前記ピント位置指定手段の位置に対応したフォーカスレンズポイントに移動する手段を有する請求項1に記載の画像処理装置。
  6. 前記フォーカスレンズを移動した後、静止画像の撮影を開始する場合、前記フレームイン枠設定手段で設定された領域周辺を切り出して撮影する手段を有する請求項1に記載の画像処理装置。
  7. 設定された全ての前記ピント位置指定手段の位置での静止画の撮影が完了するまで撮影を繰り返す手段を有する請求項1に記載の画像処理装置。
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