JP3500768B2 - オートホワイトバランス装置 - Google Patents

オートホワイトバランス装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子スチルカメラやビ
デオカメラなどに用いられるオートホワイトバランス装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ビデオカメラなどに用いられるオートホ
ワイトバランス装置の方式には、従来より、色拡散板と
色温度センサーをビデオカメラに装着しセンサー出力よ
り色温度を推定する外部センサー方式と、撮影レンズを
介して得られた映像信号から光源の色温度を推定するT
TL(Through The Lens)方式と、その2つの方式を組
み合わせたハイブリッド方式とがある。
【0003】外部センサー方式は、色拡散板を用いるこ
とにより色温度センサー周辺の光源の色温度を高精度に
推定できるという特徴をもつが、撮影対象の被写体を照
らす光源とビデオカメラに設置した色温度センサーを照
らす光源とが異なる場合(以下、ミックス光の光源と称
す)には光源が正しく推定できず破綻をきたすことがあ
る。また、撮影素子以外に特別なセンサーを必要とする
ため構造が複雑になり小型化、低コスト化にとって不利
である。
【0004】一方、TTL方式は、撮影素子を色温度セ
ンサーとして共用しており、外部センサー方式のように
特別なセンサーや色拡散板を必要としないため、小型
化、低コスト化を図る上で有利である。また、撮影対象
の被写体から色温度情報を検出するため、ミックス光の
光源に対しても破綻をきたすことはない。
【0005】以下、図面を参照しながら従来のTTL方
式のオートホワイトバランス装置の一例を説明する。図
10は従来のTTL方式のオートホワイトバランス装置
の構成を示すブロック図である。
【0006】図10において、撮影レンズ101は被写
体光学像を所定面に結像させ、CCD102はこの結像
面に配置された複数の光電変換素子によって光信号を電
気信号に変換する。CCD駆動回路103はCCD10
2で生成された電気信号からR、G、B信号を生成す
る。ゲイン調整回路104ではCCD駆動回路103で
生成されたR,G,B信号を用いてR信号の積分値(Σ
R)とG信号の積分値(ΣB)およびB信号の積分値
(ΣB)を算出し、ΣR、ΣG、ΣBよりR信号および
B信号に対するゲイン調整値を算出する。ここでゲイン
調整値は、それぞれΣG/ΣR、ΣG/ΣBで与えられ
る。信号処理回路105ではこれらのゲイン調整値をそ
れぞれR信号、B信号に乗ずることによりR信号、G信
号、B信号の画面全体の平均値の比を1:1:1にす
る。これによりホワイトバランスの合った状態になる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、例えば撮影画面内に特定の有彩色(例
えば赤や青)をもつ被写体が画面の大部分を占めて存在
する時、信号データに光源の情報とは異なる色分布の偏
りが生じてしまう。そして、この偏りをもったデータの
積分結果に基づいてR信号、G信号、B信号のゲイン比
を等しくしようとするため、結果として有彩色の被写体
色を薄くする(以下、退色と称す)といったホワイトバ
ランスの誤動作を生じる場合がある。
【0008】本発明は上記の点に鑑み、有彩色の被写体
の影響を受けにくい、または全く受けない構成とするこ
とで、外部センサーなどの特別な装置がなくても誤動作
なく精度の高いホワイトバランス補正を可能にしたオー
トホワイトバランス装置を提供することを目的とする。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のオートホワイトバランス装置は、 光軸を変化
させるプリズムを含み被写体の光学像を撮像面上に結像
させる撮影レンズと、このプリズムを前後左右に駆動さ
せるかあるいは回転させて光軸を変化させるプリズム駆
動制御回路と、撮影レンズを介して結像した被写体光学
像を光電変換する撮像素子と、撮像素子の出力から画像
信号を生成する撮像素子駆動回路と、画像信号から光源
の色温度信号を検出し色温度信号に応じたゲイン調整信
号を出力するゲイン調整回路と、ゲイン調整信号に基づ
き画像信号のホワイトバランス調整を行い映像信号を生
成する信号処理回路とを備え、プリズム駆動制御回路は
所定時に光軸を変化させるようプリズムを駆動させ、ゲ
イン調整回路は光軸の変化により得られた画像信号を用
いて色温度信号を検出することを特徴としている。
【0017】
【0018】
【作用】本発明は上記した構成により、映像信号の表示
する撮影画像よりも広範囲に渡って撮影された画像から
色温度信号を検出するため、被写体特有の有彩色データ
による色分布の偏りが小さくなり、高精度でかつ誤動作
の少ないホワイトバランス調整が可能になる。
【0019】
【0020】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例におけるオート
ホワイトバランス装置について、図面を参照しながら説
明する。図1は本オートホワイトバランス装置の構成を
示すブロック図である。
【0021】まず、構成および機能を説明する。図1に
おいて1は、ビデオカメラなどに用いられる撮影レンズ
であり、4個のレンズ群より構成されている(各レンズ
群は便宜上各々1枚の凸レンズ、あるいは凹レンズとし
て1a〜1dにて示す)。
【0022】2は、撮影レンズ1を介して結像面に結像
した光学像を電気信号に変換するCCDであり、結像面
上の特定の撮像領域内に光電変換素子(以下、画素と称
す)を複数個、2次元的に配置して構成されている。3
は、CCD2で生成された電気信号を色分離しマトリッ
クス処理を施してR、G、B信号を生成するCCD駆動
回路である。
【0023】4は、CCD駆動回路3で生成されたR、
G、B信号にゲートをかけて、CCD2で電気信号に変
換された撮像領域と同範囲、あるいはそれより狭い範囲
の画像領域内のR、G、B信号を切り出す検出ゲート回
路である。
【0024】5は、検出ゲート回路4で切り出された画
像領域(以下、検出領域と称す)内のR、G、B信号を
用いて光源の色温度に応じたゲイン調整値を算出するゲ
イン調整回路であり、R信号の積分値(ΣR)とB信号
の積分値(ΣB)およびG信号の積分値(ΣG)を算出
し、このΣR、ΣB、ΣGからゲイン調整値(ΣG/Σ
R)および(ΣG/ΣB)を算出しゲイン調整信号rg
およびbgを出力する。
【0025】6は、CCD駆動回路3から出力された
R、G、B信号に信号処理を施しホワイトバランス調整
された映像信号を出力する信号処理回路であり、CCD
駆動回路3から出力された撮像領域内から映像信号とし
て出力する領域を切り出す映像ゲート回路6aと、映像
ゲート回路6aで切り出された画像領域(以下、映像領
域と称す)内のR信号およびB信号に対してゲイン調整
回路5から出力されたゲイン調整信号rgおよびrbを
乗じてホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調
整回路6bとで構成される。
【0026】7は映像信号出力端子であり、信号処理回
路6でホワイトバランス調整後の映像信号を出力する。
なお、映像信号はこの映像信号出力端子を介して、例え
ば表示装置や記録装置への入力信号となり、そこで処理
されてビューファインダーなどに表示あるいはテープな
どに記録される。
【0027】次に図1〜図3を参照しながら、本オート
ホワイトバランス装置の動作説明を行う。
【0028】撮影レンズ1を介して結像した被写体像は
CCD2にて光電変換され、CCD駆動回路3でR、
G、B信号が生成される。信号処理回路6では、図2に
示すようにCCD2で捉えられた撮像領域Aから映像領
域Bが切り出されR信号およびB信号に対してゲイン調
整信号rgおよびbgが乗じられてホワイトバランス調
整が行われ、映像信号出力端子7から映像信号として出
力される。ここで、ゲイン調整信号rgおよびbgは、
CCD2で捉えられた撮像領域Aから映像領域Bよりも
広範囲に切り出された検出領域C内のR、G、B信号を
用いて算出されたものである。
【0029】すなわち、映像領域B内よりも広角に撮影
された被写体のR、G、B信号を用いてゲイン調整信号
を算出するため、映像領域B内の特定の有彩色の分布の
偏りによる誤差を小さくすることができ、精度が高く誤
動作の少ないホワイトバランス調整が行える。
【0030】なお、検出ゲート回路4で切り出す検出領
域は、必ずしも図2に示すような映像領域をすべて含む
ように設定する必要はない。例えば、図3に示すよう
に、映像領域よりも狭い範囲を検出領域としてもよく、
このような場合、フィールド毎あるいはフレーム毎に検
出領域の位置を変化させることで実質的に映像領域より
も広範囲の領域からR、G、B信号を得るため、図2の
例と同様にホワイトバランス調整の精度を上げることが
できる。このように検出領域を映像領域と異なる位置で
同範囲あるいはより狭い範囲にして、複数フィールドか
らR、G、B信号を得ることによっても実質的に広角な
画像からゲイン調整値を算出することができるため、精
度が高く誤動作の少ないホワイトバランス調整が行え
る。さらに、この場合には、ゲイン調整回路4で1フィ
ールドに処理するR、G、B信号のデータ数が少なくな
るため、回路規模を小さくできるという利点もある。
【0031】次に本発明の第2の実施例におけるオート
ホワイトバランス装置について、図面を参照しながら説
明する。図4は本オートホワイトバランス装置の構成を
示すブロック図である。図1と同一符号のブロックは同
一の構成および機能であるため詳細な説明は省く。図5
は、図4における撮影レンズ1を斜め前方から見た場合
の図である。
【0032】8は、その内面が無彩色に塗られた特定色
リングであり、この無彩色部分がCCD2の映像領域を
除く撮像領域に結像するように撮影レンズ1の筺体の最
前部に固定されている。
【0033】この構成により、特定色リング8の無彩色
部分のみが検出ゲート回路4によって切り出され、その
無彩色部分のR、G、B信号からゲイン調整信号rg、
bgが算出されるために、有彩色の被写体の影響を受け
ずに、常に光源の色温度に応じた正確なホワイトバラン
ス調整が行える。
【0034】また、検出ゲート回路4は無彩色部分の一
部を切り出せば良く、映像領域内よりも少ないR、G、
B信号で済み、ゲイン調整回路5の回路規模を大幅に減
少させることも可能になる。
【0035】なお、特定色リング8の内面の色を無彩色
にしたが、これに限定されるものではない。無彩色でな
い場合にはその色の分光特性に応じたR、G、B信号の
比になるようにゲイン調整値に重み付けを行うことで無
彩色の場合と同様の効果を得ることができる。
【0036】上記の例では、特定色の物体を結像させる
ために、撮影レンズ前面にリングを固定して、その内面
を特定色で塗る方法を用いたが、この方法に限られるも
のではなく、色特性が既知である物体を映像領域外の撮
像領域に結像させるような構成であればどのような手段
を用いても良い。
【0037】次に本発明の第3の実施例におけるオート
ホワイトバランス装置について、図面を参照しながら説
明する。図7は本オートホワイトバランス装置の構成を
示すブロック図である。図1と同一符号のブロックは同
一の構成および機能であるため詳細な説明は省く。
【0038】図7において、1eはプリズムであり、上
下左右あるいは前後に移動する、あるいは回転すること
で撮影レンズ1の光軸を変化させ、異なる範囲の被写体
光学像をCCD2に結像させる。映像領域15は、プリ
ズム1eの駆動方向および駆動量を制御するプリズム駆
動制御回路である。
【0039】本オートホワイトバランス装置の動作を電
源投入時を例に説明する。撮影者がビデオカメラの電源
を投入してから実際に撮影あるいは記録が可能になるま
での期間(以下、撮影準備期間と称す)に、プリズム駆
動制御回路15はプリズム1eを駆動させ光軸を変化さ
せる。光軸が変化した状態でCCD2に結像した被写体
光学像はCCD駆動回路3よりR、G、B信号となって
出力される。ゲイン調整回路5ではこのR、G、B信号
の積分値ΣR、ΣG、ΣBを算出する。その後、プリズ
ム駆動制御回路15は駆動方向および駆動量を変化させ
てプリズム1eを駆動させ、光軸を以前と異なる方向に
変化させる。この状態でCCD2に結像した被写体光学
像から同様にゲイン調整回路5ではΣR、ΣG、ΣBを
算出する。このような動作を複数フィールド行い、それ
ぞれのフィールドで得られたΣR、ΣG、ΣBをさらに
積分して得られたΣR、ΣG、ΣBからゲイン調整値
(ΣG/ΣR)、(ΣG/ΣB)を算出し、ゲイン調整
信号rg、bgとして出力する。その後、プリズム駆動
制御回路はプリズム1eを初期状態の位置で停止させ
て、ビデオカメラは撮影あるいは記録可能な状態にな
る。信号処理回路6では、このゲイン調整信号rg、b
gに基づいて映像領域のR、G、B信号のホワイトバラ
ンス調整を行う。
【0040】以上により、ゲイン調整回路5は、プリズ
ム1eおよびプリズム駆動制御回路15によって、表示
あるいは記録される映像領域よりも広範囲の領域から得
られるR、G、B信号を用いてゲイン調整信号rg、b
gを算出するため、被写体のもつ特定の有彩色による色
分布の偏りを小さくすることができ、精度の高いホワイ
トバランス調整が行える。また、この方法を用いれば、
検出領域は映像領域と同範囲あるいはそれより狭い範囲
にすることができるため、ゲイン調整回路5の回路規模
を小さくすることも可能となる。
【0041】次に本発明の第4の実施例におけるオート
ホワイトバランス装置について、図面を参照しながら説
明する。図8は本オートホワイトバランス装置の構成を
示すブロック図である。図1と同一符号のブロックは同
一の構成および機能であるため詳細な説明は省く。図8
において、1fは、CCD2に結像させる被写体光学像
の画角をより広角化するワイドコンバージョンレンズで
ある。16は、ワイドコンバージョンレンズ1fを所定
時に摺動させて撮影レンズ1の光軸上に配置させるワイ
ドコンバージョンレンズ駆動制御回路である。
【0042】本オートホワイトバランス装置の動作を電
源投入時を例に説明する。所定時(例えば、撮影準備期
間)にワイドコンバージョンレンズ駆動制御回路16は
ワイドコンバージョンレンズ1fを光軸外から光軸上に
移動させ、CCD2に結像する被写体範囲を広角化す
る。この状態で得たR、G、B信号を用いてゲイン調整
回路5はゲイン調整信号rg、bgを生成する。その
後、ワイドコンバージョンレンズ駆動制御回路16はワ
イドコンバージョンレンズ1fを光軸外に移動させ、ビ
デオカメラは撮影あるいは記録可能な状態になる。以
降、このワイド状態で算出されたゲイン調整信号rg、
bgに基づいて、映像領域のR、G、B信号に対してホ
ワイトバランス調整が行われる。
【0043】このようにゲイン調整回路5は、ワイドコ
ンバージョンレンズ1fおよびワイドコンバージョンレ
ンズ駆動制御回路16によって、表示あるいは記録され
る映像領域よりも広範囲の領域を撮影した画像から得ら
れるR、G、B信号を用いてゲイン調整信号rg、bg
を算出するため、被写体のもつ特定の有彩色の分布の偏
りを小さくすることができ、精度の高いホワイトバラン
ス調整が行えるようになる。
【0044】なお、この広角動作は電源投入時に限ら
ず、通常撮影中に行ってもよく、この場合にもホワイト
バランス調整の精度を向上させる同様の効果が得られ
る。
【0045】次に本発明の第5の実施例におけるオート
ホワイトバランス装置について、図面を参照しながら説
明する。図9は本オートホワイトバランス装置の構成を
示すブロック図である。図1と同一符号のブロックは同
一の構成および機能であるため詳細な説明は省く。図9
において、1bは、光軸上を前後に移動することで撮影
倍率を変化させるズームレンズである。11は、ズーム
レンズ1bを前後に移動させるためのズームモータ(例
えば、ステッピングモータ)である。12は、ズームレ
ンズ1bの移動方向および移動量を示す制御信号を発生
し、ズームモータ11を駆動させるズームレンズ駆動制
御回路である。13は、ズーム位置を検出するズーム位
置検出回路であり、14は、ズーム位置検出回路で検出
されたズーム位置データを記憶するズーム位置記憶回路
である。
【0046】以下、本オートホワイトバランス装置の動
作を説明する。所定時、例えば、撮影準備期間に、まず
ズーム位置検出回路13によってズーム位置が検出さ
れ、ズーム位置記憶回路14に記憶される。その後、ズ
ームレンズ駆動制御回路12によってズームモータ11
が駆動され、ズームレンズ1bは1a側に近づく方向へ
移動して最広角の位置で停止される。この状態で得られ
た広角画像を用いてゲイン調整回路5ではゲイン調整値
が算出される。その後、ズームレンズ駆動制御回路12
によってズーム位置記憶回路14に記憶されていたズー
ム位置に基づきズームレンズ1bは広角動作前のズーム
位置へ移動される。
【0047】その後、ビデオカメラは撮影あるいは記録
を可能な状態にし、以降捉えられる被写体像に対して、
広角動作時に算出されたゲイン調整値に基づきホワイト
バランス調整が行われる。
【0048】このように、ズームレンズ1bをより広角
側へ移動させた状態から得られるR、G、B信号を用い
てゲイン調整値を算出するため、より精度の高いホワイ
トバランス調整が行える。
【0049】なお、この広角動作は電源投入時に限られ
るものではなく、例えば電源遮断時の一定期間(撮影者
が電源を遮断するスイッチを押下してから電源が遮断さ
れるまでの期間)内に同様の広角動作を行わせておくこ
ともでき、この場合には、電源投入時に広角動作を行わ
せる必要がなくなるため、撮影準備期間を短縮させる効
果がある。
【0050】また、電源遮断時や電源投入時に限らず、
通常撮影時に上記のような広角動作を行ってもよく、こ
の場合にもホワイトバランス調整の精度を向上させる同
様の効果が得られる。
【0051】なお、ズームモータはステッピングモータ
でなくても良く、ズームレンズ1bを光軸上に前後移動
させることが可能なモータ(リニアモータ、超音波モー
タ、DCモータなど)であれば何でも良い。例えば、リ
ニアモータを用いれば、レンズをダイレクトに駆動する
ため、他のモータに比べ高速なレンズ制御が可能にな
り、上記のホワイトバランス処理の一連の動作をより高
速に行えるという特長がある。
【0052】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、有彩色
被写体の影響を受けにくいため、外部センサー等の特別
な装置も必要とせず、退色などの誤動作がない高精度な
ホワイトバランス調整を行うことができる。また、外部
センサー等が必要ないため、小型化、低コスト化が可能
で、かつミックス光に対しても誤動作の少ないホワイト
バランス調整が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のオートホワイトバラン
ス装置の構成を示すブロック図
【図2】同オートホワイトバランス装置の撮像領域と映
像領域と検出領域の関係を示す図
【図3】同オートホワイトバランス装置の撮像領域と映
像領域と検出領域の関係を示す別の図
【図4】本発明の第2の実施例のオートホワイトバラン
ス装置の構成を示すブロック図
【図5】本発明の第2の実施例における特定色リングお
よび撮影レンズの斜視図
【図6】本発明の第2の実施例における特定色リングの
結像領域および検出領域を示す図
【図7】本発明の第3の実施例のオートホワイトバラン
ス装置の構成を示すブロック図
【図8】本発明の第4の実施例のオートホワイトバラン
ス装置の構成を示すブロック図
【図9】本発明の第5の実施例のオートホワイトバラン
ス装置の構成を示すブロック図
【図10】従来のオートホワイトバランス装置の構成を
示すブロック図
【符号の説明】
1 撮影レンズ 1b ズームレンズ 1e プリズム 1f ワイドコンバージョンレンズ 2 CCD 3 CCD駆動制御回路 4 検出ゲート回路 5 ゲイン調整回路 6 信号処理回路 6a 映像ゲート回路 6b ホワイトバランス調整回路 7 映像信号出力端子 8 特定色リング 11 ズームモータ 12 ズームレンズ駆動制御回路 13 ズーム位置検出回路 14 ズーム位置記憶回路 15 プリズム駆動制御回路 16 ワイドコンバージョンレンズ駆動制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石黒 敬三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−284519(JP,A) 特開 昭62−132490(JP,A) 特開 平2−278984(JP,A) 特開 平5−260486(JP,A) 特開 昭64−27381(JP,A) 特開 平7−15650(JP,A) 特開 平6−261324(JP,A) 実開 平2−35586(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 9/73 H04N 9/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光軸を変化させるプリズムを含み被写体
    の光学像を撮像面上に結像させる撮影レンズと、前記プ
    リズムを前後左右に駆動させるかあるいは回転させて光
    軸を変化させるプリズム駆動制御回路と、前記撮影レン
    ズを介して結像した被写体光学像を光電変換する撮像素
    子と、前記撮像素子の出力から画像信号を生成する撮像
    素子駆動回路と、前記画像信号から光源の色温度信号を
    検出し前記色温度信号に応じたゲイン調整信号を出力す
    るゲイン調整回路と、前記ゲイン調整信号に基づき前記
    画像信号のホワイトバランス調整を行い映像信号を生成
    する信号処理回路とを備え、前記プリズム駆動制御回路
    は所定時に光軸を変化させるようプリズムを駆動させ、
    前記ゲイン調整回路は光軸の変化により得られた画像信
    号を用いて色温度信号を検出することを特徴としたオー
    トホワイトバランス装置。
  2. 【請求項2】 撮影倍率を変化させるズームレンズを含
    み被写体の光学像を撮像面上に結像させる撮影レンズ
    と、前記ズームレンズのズーム位置を検出するズーム位
    置検出回路と、前記ズームレンズを駆動しズーム位置を
    変化させるズームレンズ駆動制御回路とを備え、前記ゲ
    イン調整回路は、所定時に前記ズームレンズ駆動制御回
    路がズームレンズを広角側へ移動させてから色温度信号
    の検出を行うことを特徴とした請求項に記載のオート
    ホワイトバランス装置。
  3. 【請求項3】 撮影を停止した時、あるいは電源を遮断
    した時のズーム位置を記憶するズーム位置記憶回路を備
    え、ズームレンズ駆動制御回路は、撮影を停止した時あ
    るいは電源を遮断した時の所定の一定期間内に前記ズー
    ム位置記憶回路に記憶されたズーム位置よりも広角側へ
    レンズを移動させ、撮影開始時あるいは電源投入時にゲ
    イン調整回路が色温度信号を検出したのち、前記ズーム
    位置記憶回路に記憶されたズーム位置情報に基づき撮影
    を停止した時あるいは電源を遮断した時のズーム位置へ
    ズームレンズを移動させることを特徴とした請求項
    載のオートホワイトバランス装置。
  4. 【請求項4】 ズームレンズ駆動制御回路は、ズームレ
    ンズの駆動モータにリニアモータを用いることを特徴と
    した請求項記載のオートホワイトバランス装置。
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