JP2014171145A - 撮像装置、撮像方法、および、そのプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】バルブ撮影時の露光の連続性を確保しながら撮影画像のノイズを減らすことができ、被写体に応じた最適な表示更新を行う撮像装置を提供すること。
【解決手段】バルブ撮影中に、設定された周期で撮像センサに蓄積を行いながらフレーム画像を順次読み出すローリングシャッター駆動により撮像を行う撮像手段と、フレーム画像が読み出されるごとに、既に読み出されたフレーム画像と加算合成を行う加算演算手段と、フレーム画像と加算演算部によって生成された合成画像を記憶する記憶手段と、連続するフレーム画像から、被写体の動きの速さを検出する動き検出手段と、加算演算部によって生成された合成画像を順次表示デバイスに出力する表示手段とを備え、動き検出部によって検出された被写体の動きの速さに応じて撮像センサに蓄積を行う周期を変更し、また、表示部への合成画像の表示更新間隔を変更することを特徴とする構成とした。
【選択図】 図1
【解決手段】バルブ撮影中に、設定された周期で撮像センサに蓄積を行いながらフレーム画像を順次読み出すローリングシャッター駆動により撮像を行う撮像手段と、フレーム画像が読み出されるごとに、既に読み出されたフレーム画像と加算合成を行う加算演算手段と、フレーム画像と加算演算部によって生成された合成画像を記憶する記憶手段と、連続するフレーム画像から、被写体の動きの速さを検出する動き検出手段と、加算演算部によって生成された合成画像を順次表示デバイスに出力する表示手段とを備え、動き検出部によって検出された被写体の動きの速さに応じて撮像センサに蓄積を行う周期を変更し、また、表示部への合成画像の表示更新間隔を変更することを特徴とする構成とした。
【選択図】 図1
Description
本発明は、バルブ撮影中の撮影画像を表示する撮像装置および方法に関するものである。
従来、天体や、車のライトの軌跡や、花火などの撮影に、ユーザによる任意の撮影期間だけ露光を行うバルブ撮影が撮影方法として知られている。バルブ撮影では露光期間中、撮影画像の経過を確認することができないため、撮影結果がアンダーやオーバーになりユーザの意図した露出を得ることができないという問題がある。
そこで、バルブ撮影期間中に、撮影中の画像を確認できる撮像装置が開示されている。
特許文献1では、露光開始指示が行われると、所定の時間毎に撮像素子から画素信号を読み出すとともに、順次加算し、加算処理により生成された画素信号を表示デバイスに出力することで、撮影画像の経過を確認することが可能となる。
しかし、表示デバイスへの出力タイミングは所定間隔で固定されているため、ユーザが必ずしも意図する露出になるとは限らない。撮影後に、失敗画像であることに気付くこともあり得る。
そこで、バルブ撮影期間中の、被写体像を繰り返し撮像する周期を手動で設定可能とする撮像装置が開示されている。
特許文献2では、長秒時撮影中に、手動で設定された周期で被写体像を繰り返し撮像し、過去の画像データと加算演算した加算画像を順次独立して記憶する。表示デバイスに複数の加算画像を表示、選択できるようにすることでユーザは任意の露出画像を得ることが可能となる。
しかし、撮影する被写体に応じてユーザが手動で周期を設定し直さなければならないため、操作が煩わしいことや、ユーザの所望の露出結果を得るために常に短い周期を設定して撮像してしまうと、読み出し回数が増加し、読み出し回路によるノイズの増加が懸念される。
そこで、フレーム画像における被写体の動きを考慮して、撮影間隔を制御する画像処理装置が開示されている。
特許文献3では、フレーム画像から被写体の動きを検出し、被写体の動く速度に応じて撮像間隔を算出し、撮像制御を行う。動きの速い被写体ほど撮像間隔が短く、遅い被写体ほど撮像間隔が長くなるため、遅い被写体ほど読み出し回数を減らすことが可能となる。
しかしながら、従来技術では、フレーム画像を連写によって取得するため、長秒時露光撮影のような連続した露光ではないので、光の軌跡などを撮影する際には、連続性を損ねる可能性がある。
そこで、本発明の目的は、バルブ撮影において、撮像期間中、撮像センサに蓄積を行いながらフレーム画像を順次読み出すローリングシャッター駆動による撮像を行う。また、読み出したフレーム画像から動体検出して動体の速度に応じて読み出し回数を制御し、読み出した後に合成した撮影画像を表示デバイスに順次表示更新することで、被写体の連続性を損ねることなく、読み出し回数抑制による撮影画像のノイズを低減することを目的とする。
上記目的を達成するために、バルブ撮影中に、設定された周期で撮像センサに蓄積を行いながらフレーム画像を順次読み出すローリングシャッター駆動により撮像を行う撮像手段と、前記フレーム画像が読み出されるごとに、既に読み出されたフレーム画像と加算合成を行う加算演算手段と、前記フレーム画像と前記加算演算部によって生成された合成画像を記憶する記憶手段と、連続する前記フレーム画像から、被写体の動きの速さを検出する動き検出手段と、前記加算演算部によって生成された前記合成画像を順次表示デバイスに出力する表示手段とを備え、前記動き検出部によって検出された被写体の動きの速さに応じて前記撮像センサに蓄積を行う周期を変更し、また、前記表示部への前記合成画像の表示更新間隔を変更することを特徴とする。
本発明によれば、バルブ撮影時の連続性を確保しながら撮影画像のノイズを減らすことができ、被写体に応じた最適な表示更新を行うことが可能となる。
[実施例1]
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態にかかわる撮像装置100の概略構成図である。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態にかかわる撮像装置100の概略構成図である。
図1において、110は電源であり、撮像装置100内の各回路に電源を供給する。172はカードスロットであり、メモリカード(着脱可能な記録媒体)173を差し込める。メモリカード173をカードスロット172に差し込んだ状態で、メモリカード173は、カード入出力部171と電気的に接続する。なお、本実施形態では記録媒体としてメモリカード173を採用しているが、その他の記録媒体、例えば、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスク、その他の固体メモリを使用してもよい。
101は被写体の光学像を撮像素子103に結像させる撮像レンズで、レンズ駆動部141によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などがおこなわれる。102はメカニカルシャッタでシャッタ制御部142によって制御される。
撮像素子103は、CMOS撮像素子等で構成される光電変換手段である。撮像素子103は、撮像レンズ101、シャッタ102からなる撮像光学系で形成された被写体像を光電変換し、画像信号を出力することができる。
映像信号処理部121は、撮像素子103で画像信号に変換された画像の補正処理や動き検出処理、加算演算処理、被写体検出処理、高輝度点光源検出処理などの画像信号処理を行う。
メモリ132は、映像信号処理部121の出力画像データの他、CPU105が各種処理を行なう際にデータを一時的に記憶する。
タイミングジェネレータ143は、撮像素子103、映像信号処理回路141にタイミングを提供する。
バス150には、レンズ駆動部141、シャッタ駆動部142、撮像素子103、タイミングジェネレータ143、映像信号処理部121、CPU131、電源110、メモリ132、表示制御装置151、メインスイッチ161、第1レリーズスイッチ162、第2レリーズスイッチ163、撮影モード設定スイッチ164、メニューボタン165、上下左右選択ボタン166、決定ボタン167、カード入出力部171が接続される。CPU131は、撮像素子103の画像信号読み出しを制御し、撮像素子103〜メモリ132の動作タイミングを制御する。表示制御装置151は、液晶表示素子からなるTFT152、VIDEO出力端子153、HDMI端子154の駆動および制御をする。また、表示制御装置151は、メモリ132に表示用の画像フォーマットで配置された画像データをそれぞれの表示装置へ出力する。ここでメモリ132に配置された表示用画像データ領域をVRAMと呼ぶ。
ユーザがメインスイッチ161をオンにすると、CPU131は所定のプログラムを実行する。メインスイッチ161をオフにすると所定のプログラムを実行し、カメラをスタンバイモードにする。第1レリーズスイッチ162は、レリーズボタンの第1ストローク(半押し状態)でオンになり、第2レリーズスイッチ163は、レリーズボタンの第2ストローク(全押し状態)でオンとなる。また、CPU131は、上下左右選択ボタン166、設定ボタン167の押下と撮像装置100の動作状態に応じて制御を行なう。
図2は、本発明にかかわる撮像装置100におけるバルブ撮影のローリングシャッター駆動と読み出し画像の合成制御を示す図である。
ユーザによる第2レリーズスイッチ163がオンになると、CPU131は、シャッタ102及びシャッタ駆動部142を制御し、シャッタを開放することにより露光を開始する。露光が開始されると撮像素子103には電荷が蓄積される。蓄積はライン毎に順次行われ、所定時間の蓄積が完了するとCPU131は映像信号処理121を制御してライン毎に順次読み出しを行い、最終ラインの読み出しが完了した時点で最初の読み出し画像Aがメモリ132に生成される。同様に、ライン毎に順次蓄積と読み出しを繰り返すことで最終的に読み出し画像A〜Eがメモリ132生成される。
また、CPU131は、映像信号処理121を制御してメモリ132に生成される画像を順次合成し、メモリ132に記憶する。すなわち、画像Bが生成されると過去に生成された画像Aと合成して画像A+Bを生成し、メモリ132に記憶する。同様に、画像Cが生成されると過去に生成した画像A+Bと合成して画像A+B+Cを生成し、メモリ132に記憶する。最終的にメモリ132には合成画像A+B+C+D+Eが生成される。
ユーザによる第2レリーズスイッチ163がオフされるまで以上の処理が繰り返される。
以上のように、蓄積と読み出しを並列に制御しながら画像を順次生成する撮像方法をローリングシャッター駆動と呼ぶ。
尚、ユーザによる任意の露光時間で長秒撮影する撮影方法には、第2レリーズスイッチ163が押しっぱなしの間を撮影期間とするバルブ撮影と、第2レリーズスイッチ163が一度押して離されてからもう一度押して離されるまでの間を撮影期間とするタイム撮影があるが、本発明の実施例ではどちらの撮影方式でも適用可能であり、本発明内では特に断りがない限りバルブ撮影と記述する。どちらの撮影方法も撮影期間中にローリングシャッター駆動を行うこととする。
図3と図4は本発明にかかる読み出し画像と表示画像(合成画像)の例である。
図3は被写体が花火の例であり、時系列で201〜206のフレーム画像が連続して読み出される。207は201のみ、208は201と202を加算合成した画像であり、209は201から203を加算合成した画像であり、同様に210から212までの合成画像が生成される。動きの多い被写体であるため読み出し間隔及び表示画像の更新間隔が短くなっている。
図4は被写体が天体の例であり、時系列で301〜304のフレーム画像が連続して読み出される。305は301のみ、306は301と302を加算合成した画像であり、307は301から303を加算合成した画像であり、同様に308の合成画像が生成される。動きが少ない被写体であるため読み出し間隔及び表示画像の更新間隔が長くなっている。
図5は、本発明の第1実施形態における、バルブ撮影処理のフローチャートである。
図6は、本発明の第1実施形態における、撮像装置100のバルブ撮影の動き量に応じた蓄積及び表示更新期間を制御する一例を示す図である。
図5と図6を参照して、本発明の第1の実施例による、撮像装置100のバルブ撮影のフローチャートについて説明する。
CPU131は、第2レリーズスイッチ163がオンか否かを判定し、撮影状態にあると判定した場合にはステップS502へ、そうでない場合はステップS503へ進む(ステップS501)。
CPU131は、撮影状態にあると判定した場合には、シャッタ102及びシャッタ駆動部142を制御し、シャッタを開放して、映像信号処理121を制御して、設定されている蓄積時間に応じたローリングシャッター駆動を開始してステップS504へ進む(ステップS502)。
CPU131は、撮影状態と判定した場合には、メモリ132に撮影した合成画像が生成されていれば合成画像をカード入出力部171とカードスロット172を通して記録媒体173に書き込んで終了する(ステップS503)。
CPU131は、映像信号処理121を制御してローリングシャッター駆動によってN番目のフレーム画像をメモリ132に読み出してステップS505に進む(ステップS504)。
同様にCPU131は、映像信号処理121を制御してローリングシャッター駆動によってN+1番目のフレーム画像をメモリ132に読み出してステップS506に進む(ステップS505)。
CPU131は、メモリ132に読み出したフレーム画像Nとフレーム画像N+1から動きベクトルVを取得してステップS507に進む(ステップS506)。
動きベクトルVを検出する方法としては、連続するフレーム画像から画像を一定の大きさの小ブロックに分割し、それぞれのブロックがどれくらい移動したかを探索することにより動きベクトルVを求めるブロックマッチング法などがある。ここでの動きベクトルVは、それぞれのブロックの動きベクトルの平均とする。
動きベクトルVが撮像装置100の持っている閾値P以上であれば、ステップS508に進み、閾値P未満であれば、ステップS509に進む(ステップS507)。
CPU131は、動きベクトルVが閾値P以上の場合、ローリングシャッター駆動による蓄積時間及び表示更新期間を「短い」に設定してステップS510に進む(ステップS508)。
CPU131は、動きベクトルVが閾値P未満の場合、ローリングシャッター駆動による蓄積時間及び表示更新期間を「長い」に設定してステップS510に進む(ステップS509)。
図6の場合、フレーム画像N+4から蓄積時間の更新が反映される。
CPU131は、メモリ132のフレーム画像Nとフレーム画像N+1から加算処理により合成画像を生成し、メモリ132に記憶する(ステップS510)。
CPU131は、表示制御装置151を通してTFT152に合成画像を表示してステップ501に戻る(ステップS511)。
以上の処理の繰り返しにより、フレーム画像N〜N+5を順次読み出し、隣り合うフレーム画像を入力として順次動きベクトル検出を行って動きベクトルV〜V+4を算出する。動き量を評価して蓄積及び表示更新間隔を決定し、次に蓄積を行うフレーム画像に蓄積時間を反映することで被写体の動きに応じた制御を実現できる。
閾値Pは予め撮像装置100が持っている初期値であるが、これに限らずユーザが初期値を設定できる構成であってもよい。
以上の実施形態では、ローリングシャッター駆動により、バルブ撮影時の連続性確保が実現可能となる。また、被写体に応じて読み出し回数を増減させることにより、不必要な読み出しを抑制でき、撮影画像のノイズ低減と、合成画像の表示更新の最適化が実現でき、ユーザの手間を省きながら所望の合成画像を取得し易くすることが可能となる。
[実施例2]
図7は、本発明の第2実施形態における、バルブ撮影処理のフローチャートである。
図7は、本発明の第2実施形態における、バルブ撮影処理のフローチャートである。
図8は、本発明の第2実施形態における、撮像装置100のバルブ撮影の動き量に応じた蓄積及び表示更新期間を制御する一例を示す図である。
図7と図8を参照して、本発明の第2の実施例による、撮像装置100のバルブ撮影のフローチャートについて説明する。
フローチャート内のステップS701〜S706及びステップS708〜S711は、第1の実施例のフローチャート内のステップS501〜S506及びステップS508〜S511と同一のため説明を省略する。
ステップS706において、CPU131は、映像信号処理121を制御して動きベクトルVを取得すると、動きベクトルVが複数回以上閾値Pより小さければ、ステップS709に進み、それ以外であればステップS708に進む(ステップS712)。
以上の処理の繰り返しにより、図8ではフレーム画像Nとフレーム画像N+1から動きベクトルVが算出され、また、フレーム画像N+1とフレーム画像N+2から動きベクトルV+1が算出される。動きベクトルVとV+1が閾値Pより小さいと評価した場合、連続して閾値P以下となるため、CPU131は、蓄積及び表示更新間隔を決定し、フレーム画像N+4の撮影に反映する。
閾値Pは予め撮像装置100が持っている初期値であるが、これに限らずユーザが初期値を設定できる構成であってもよい。
また、本実施例の図8では動きベクトルVが2回以上閾値Pよう小さい場合に、蓄積及び表示更新間隔を変更する例を示したが、3回以上であってもよい。
以上の実施例では、動きベクトルの評価が頻繁に変わる場合に表示更新間隔も頻繁に変わることで起こるユーザの視認性の低下を防ぐことが可能となる。
[実施例3]
図9は、本発明の第3実施形態における、撮像装置100のバルブ撮影の蓄積及び表示更新間隔を判定するフローチャートである。
図9は、本発明の第3実施形態における、撮像装置100のバルブ撮影の蓄積及び表示更新間隔を判定するフローチャートである。
図9を参照して、本発明の第3の実施例による、撮像装置100のバルブ撮影における蓄積及び表示更新間隔の判定方法について説明する。
CPU131は、ユーザにより第2レリーズスイッチ163がオンされると、撮影モード設定スイッチで設定されている撮像装置100の撮影モードが花火モードであるか否かを判定し、花火モードであれば、ステップS905に進み、それ以外であればステップS902へ進む(ステップS901)。
次にCPU131は、映像信号処理121を制御してフレーム画像内の被写体の位置が所定範囲内に存在するか否かを判定し、所定以内の場合はステップS904へ進み、それ以外の場合はステップS908に進む(ステップS902)。
被写体の位置が所定範囲内の場合、CPU131はローリングシャッター駆動によって最初に生成されたフレーム画像Nを、映像信号処理121を制御して解析し、被写体に高輝度点光源が存在するか否かを判定する。存在する場合はステップS905へ進み、存在しない場合はステップS906へ進む(ステップS903)。
フレーム画像Nに高輝度点光源が存在する場合、CPU131は、映像信号処理121を制御して被写体の高輝度点光源の大きさを判定し、所定の大きさ以上であればステップS905に進み、それ以外であればステップS906に進む(ステップS904)。
CPU131は、次のフレーム画像N+1の蓄積及び表示更新期間を「短い」に設定して終了する(ステップS905)。
一方CPU131は、次のフレーム画像N+1の蓄積及び表示更新期間を「長い」に設定して終了する(ステップS906)。
以上の処理により、花火などの動きのあるシーンが予め予想される撮影モードに設定されている場合は、蓄積及び表示更新期間を「短い」に設定し、それ以外の場合は、被写体の状態によって都度判定を行う。すなわち、天体や、車のライトの軌跡を判別する方法として、被写体が画面の中央付近にいるか否か、被写体が所定の大きさ以上の高輝度点光源を持つか否かによって、動きの少ない天体を撮影したいのか、動きの大きい車のライトの軌跡を撮影したいのかを最初のフレームのみで判定する。これらの判定に当てはまる場合は、車のライトの軌跡などの動きの大きい被写体と判定し、蓄積及び表示更新期間を「短い」に設定し、それ以外は天体などの動きの小さい被写体と判定して、蓄積及び表示更新期間を「長い」に設定する。
以上の実施例では、撮影前の状態または最初のフレーム画像のみから蓄積及び表示更新期間を判定できるため、判定までの遅延時間を削減することが可能となる。
100 撮像装置本体
101 撮像レンズ
102 シャッタ
103 撮像素子
110 電源
121 映像信号処理部
131 CPU
132 メモリ
141 レンズ駆動部
142 シャッタ駆動部
143 タイミングジェネレータ
150 バス
151 表示制御装置
152 TFT
153 VIDEO出力端子
154 HDMI端子
161 メインスイッチ
162 第1レリーズスイッチ
163 第2レリーズスイッチ
164 ライブビュー開始終了ボタン
165 AF開始終了ボタン
166 上下左右選択ボタン
167 設定ボタン
171 カード入出力部
172 カードスロット
173 メモリカード
201 表示更新期間が短い被写体の読み出し画像1
202 表示更新期間が短い被写体の読み出し画像2
203 表示更新期間が短い被写体の読み出し画像3
204 表示更新期間が短い被写体の読み出し画像4
205 表示更新期間が短い被写体の読み出し画像5
206 表示更新期間が短い被写体の読み出し画像6
207 表示更新期間が短い被写体の合成画像1
208 表示更新期間が短い被写体の合成画像2
209 表示更新期間が短い被写体の合成画像3
210 表示更新期間が短い被写体の合成画像4
211 表示更新期間が短い被写体の合成画像5
212 表示更新期間が短い被写体の合成画像6
301 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像1
302 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像2
303 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像3
304 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像4
305 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像1
306 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像2
307 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像3
308 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像4
101 撮像レンズ
102 シャッタ
103 撮像素子
110 電源
121 映像信号処理部
131 CPU
132 メモリ
141 レンズ駆動部
142 シャッタ駆動部
143 タイミングジェネレータ
150 バス
151 表示制御装置
152 TFT
153 VIDEO出力端子
154 HDMI端子
161 メインスイッチ
162 第1レリーズスイッチ
163 第2レリーズスイッチ
164 ライブビュー開始終了ボタン
165 AF開始終了ボタン
166 上下左右選択ボタン
167 設定ボタン
171 カード入出力部
172 カードスロット
173 メモリカード
201 表示更新期間が短い被写体の読み出し画像1
202 表示更新期間が短い被写体の読み出し画像2
203 表示更新期間が短い被写体の読み出し画像3
204 表示更新期間が短い被写体の読み出し画像4
205 表示更新期間が短い被写体の読み出し画像5
206 表示更新期間が短い被写体の読み出し画像6
207 表示更新期間が短い被写体の合成画像1
208 表示更新期間が短い被写体の合成画像2
209 表示更新期間が短い被写体の合成画像3
210 表示更新期間が短い被写体の合成画像4
211 表示更新期間が短い被写体の合成画像5
212 表示更新期間が短い被写体の合成画像6
301 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像1
302 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像2
303 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像3
304 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像4
305 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像1
306 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像2
307 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像3
308 表示更新期間が長い被写体の読み出し画像4
Claims (3)
- バルブ撮影中に、設定された周期で撮像センサに蓄積を行いながらフレーム画像を順次読み出すローリングシャッター駆動により撮像を行う撮像部(103、131)と、
前記フレーム画像が読み出されるごとに、既に読み出されたフレーム画像と加算合成を行う加算演算部(121、131)と、
前記フレーム画像と前記加算演算部によって生成された合成画像を記憶する記憶部(132)と、
連続する前記フレーム画像から、被写体の動きの速さを検出する動き検出部(121、131)と、
前記加算演算部によって生成された前記合成画像を順次表示デバイスに出力する表示部(151)とを備え、
前記動き検出部によって検出された被写体の動きの速さに応じて前記撮像センサに蓄積を行う周期を変更し、また、前記表示部への前記合成画像の表示更新間隔を変更すること(131)を特徴とする撮像装置。 - 前記動き検出部によって検出された被写体の動きの速さを複数回判定した結果に応じて前記撮像センサに蓄積を行う周期を変更し、また、前記表示部への前記合成画像の表示更新間隔を変更すること(131)を特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 撮影したい被写体に応じて使用者が予め撮影条件を設定する撮影モード設定手段(164)と、
被写体の撮影範囲に対する位置を判定する被写体位置判定手段(121、131)と、
被写体に高輝度点光源があるか否かを前記フレーム画像から判定する高輝度点光源判定手段(121、131)と、
前記高輝点光源の大きさを判定する高輝度点光源測定手段(121、131)とをと備え、
前記撮影モード手段と、前記被写体位置判定手段と、前記高輝度点光源判定手段と、高輝度点光源測定手段の設定値及び判定値から前記撮像センサに蓄積を行う周期を変更し、また、前記表示部への前記合成画像の表示更新間隔を変更すること(131)を特徴とした、請求項1又は請求項2に記載の撮像装置。
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---|---|---|---|
JP2013042540A JP2014171145A (ja) | 2013-03-05 | 2013-03-05 | 撮像装置、撮像方法、および、そのプログラム |
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JP2014171145A true JP2014171145A (ja) | 2014-09-18 |
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JP2013042540A Pending JP2014171145A (ja) | 2013-03-05 | 2013-03-05 | 撮像装置、撮像方法、および、そのプログラム |
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- 2013-03-05 JP JP2013042540A patent/JP2014171145A/ja active Pending
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