JP4767118B2 - カメラ - Google Patents

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本発明は、撮影時に補助光を照射して画像記録するカメラに関するものである。
これまでの写真撮影法では、フラッシュ撮影などと称され、被写体が暗い場合には、撮影のタイミングのみ、キセノン(Xe)管等のストロボ光で被写体を照射する撮影方法がとられていた。フィルムを使用したカメラでは、現像やプリントアウトしてからでなければ結果が分からなかったために、それほどこの撮影方法には違和感がなかった。しかしながら、近年、デジタル化が進展し、即時に撮影結果がカメラ背面等に設けられた液晶などで確認可能となったために、撮影時だけに発光することによる問題点(例えば、思いがけぬ反射や光量過多、不足による雰囲気の変化等)や、目視との差異が気になるユーザが増えてきている。
そこで、下記特許文献1のように、常時、LED等を照射して撮影する方法が提案されている。
特開2004−242123号公報
しかしながら、上記特許文献1による撮影方法では、エネルギーがいたずらに消費されてしまい、すぐに電池の容量がなくなってしまうという問題を有していた。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、デジタルカメラならではの画像処理機能を有効利用して、撮影時に生じる画像の破綻や乱れを予測可能として、撮影時の雰囲気を正しく再現した写真を撮影することのできるカメラを提供するものである。
すなわち請求項1に記載の発明は、被写体を照射する照明光用の光源であって、撮影に先立つ第1のモードの発光と撮影時の第2のモードの発光とを行う光源と、上記被写体の像を撮像する撮像手段と、記光源を上記第1のモードで発光させた時の上記撮像手段の出力と、上記光源を発光させなかった時の上記撮像手段の出力と、上記光源の上記第1のモードの発光量と上記第2のモードの発光量との差異とに基づいて、上記光源を上記第2のモードで発光させた上記撮影時に得られる上記被写体の画像を予測して予測画像を作成し、該予測画像を表示する表示手段と、を具備することを特徴とする。
請求項に記載の発明は、撮影に先立つタイミングで、被写体をモニタする第1の撮像素子と、上記撮影に先立つタイミングで補助光照射する第1の光源と、撮影時に被写体像を取得する第2の撮像素子と、上記撮影時に補助光照射する第2の光源と、上記第1の撮像素子の出力に基づく画像を表示する表示手段と、上記第1の光源を発光させた時の上記第1の撮像素子の出力と、上記第1の撮像素子と第2の撮像素子の特性の差異と、上記第1の光源と第2の光源の特性の差異基づいて上記第2の光源を発光させた上記撮影時に得られる上記被写体の画像を予測して予測画像を作成し、該予測画像を上記表示手段に表示させる表示制御手段と、を具備することを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項1に記載の発明に於いて、上記表示手段は、上記予測画像と、上記第1のモードで発光させた時の上記撮像手段の出力に基づく画像とを、並べて表示することを特徴とする
本発明によれば、デジタルカメラならではの画像処理機能を有効利用して、撮影時に生じる画像の破綻や乱れを予測可能として、撮影時の雰囲気を正しく再現した写真を撮影することのできるカメラを提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの基本構成を示したブロック図である。このデジタルカメラ(以下、カメラと略記する)は、メインCPU(以下、MPUと記す)10と、ズーム制御部11と、ズームレンズ(撮影レンズ)13と、撮像素子14と、アナログフロントエンド部(AFE)15と、画像処理部17と、画像判定部18と、表示制御部20と、表示部21と、圧縮部23と、記録制御部24と、記録メディア25と、出力部26と、補助光発光部27と、複数のスイッチ28a、28b、28cとを有して構成される。
算出手段、予測手段としての機能を有するMPU10はマイクロコントローラ等から構成されるもので、ユーザによる各種の操作をスイッチ28a、28b、28cの状態によって検出する。MPU10は、上記スイッチ28a、28b、28cの検出結果と所定のプログラムに従って、撮影時に上述した各ブロックをシーケンシャルに制御する。これらのスイッチ28a、28b、28cの操作に従って、撮影/再生のモード切り替えや撮影モードの切り替え等も行えるようになっている。また、ズーミングの操作も、このように構成されたスイッチをユーザが操作することを、MPU10が検知して実行する。このズーム制御用の釦(図示せず)等も備えておき、ズームレンズ13をズーム制御部11で制御し、レンズでの被写体拡大ができない場合には、撮像素子14の中から像を取り出すエリアを、MPU10が限定する制御をAFE15に実行させて、部分画像を全画像として表示、記録することでズームの延長とする。
また、このMPU10と、画像処理部17と、画像判定部18と、表示制御部20とは、後述するように画像を合成して予測する合成表示手段を構成している。
尚、スイッチ28a〜28cは、電源のオン、オフを行う電源スイッチ(28a)や、レリーズ操作を行うためのレリーズスイッチ(28b)、撮影と再生やその他のスイッチ(28c)の機能を有しており、ユーザの操作を入力するものである。
被写体30からの像は、ズームレンズ13を介して多数の受光面(画素)から成るCMOSセンサやCCD等で構成される撮像素子14で受光される。撮像素子14では、これが電気的な信号に変換される。そして、この結果がA/D変換部を含むAFE15にてデジタル信号化され、更に画像処理部17に入力される。
また、AFE15は、撮像素子14の出力する信号を取捨選択する機能を有しており、全部の受光面から限られた範囲の画像データや、間引かれた画素データのみを抽出することができる。この制御によって、所定の領域のみの画像を記録すれば、いわゆるトリミングと同様の効果を出すことができる。画面に入ってくる全てのものを、必ずしも撮影したくない場合には、このような工夫が有効である。
また、撮像素子14は、無数の画素から構成されるが、幾つかの同色の画素信号を加算して利用することによって、S/Nを改善することが可能である。このような出力加算処理も、AFE15にて可能である。
画像処理部17は、入力信号の色や階調やシャープネスを補正処理し、撮影時には、後段の圧縮部23にて圧縮記録を行う。また、画像処理部17の信号を利用して、撮像素子14から入力されてくる画像の特徴等を判定する画像判定部18等が、このシステムには含まれている。後述するが、補助的な光を照射した方が良いシーン等を判定して、しかるべき制御を行う場合等にこの機能の出力を参照する。画像処理部17から出力された信号は、圧縮部23によって圧縮される。圧縮部23内には、JPEGコア部等の静止画像用圧縮部23a(図1には圧縮Sと示される)、またはMPEG4やH.264等の圧縮用コア部で構成される動画用圧縮部23b(図1には圧縮Mと示される)を有している。
この圧縮部23で圧縮された画像信号は、記録制御部24を介して記録メディア25に記録される。そして、ここで記録されたデータは、出力部26によって、図示されないパーソナルコンピュータ等を介して、ホームページやブログ等のサービスにアップロード可能である。こうした用途を前提にした画像は、撮影時から、それに相応しい撮影方法をとっておき、掲載時に所定の効果が得られるような工夫をしておく。そして、記録メディア25に記録された圧縮データは、画像処理部17によって伸張されて再生されるが、この結果は表示制御部20を介して表示部21にて鑑賞することが可能になっている。また、この表示部21は液晶や有機EL等から成るもので、カメラのファインダの機能を兼用している。
上記画像処理部17はリサイズ回路17aを有している。このリサイズ回路17aは、表示制御部20によって制御される表示部21に、撮像素子14からの信号を表示できるようなサイズに加工してリアルタイムに入力する。更に、所定の領域の画像のみを利用する場合に、枠表示をスーパーインポーズ式にできるように、表示制御部20内には枠表示部20aを有している。これは、ユーザが適宜、微調整できるようにしてもよい。
補助光発光部27では、撮影状況に応じて、被写体30に光を照射して、明るさの不足や、不均一な明るさを防止するようにしている。これは、図2に示されるように、カメラ35内の撮影レンズ13と同じサイドに配置されたLED11を想定しており、撮影範囲θに対して、より広い範囲に光を照射するような構成となっている。このLED11は、1つのチップでは発光量が不足するので、複数のチップで構成され、効率的な照射が行われるような配光が得られるような透明パッケージ内に収納されている。
例えば、図3(a)に示されるようなシーンに於いて、背景40と人物41の輝度差が大きい場合、図3(b)に示されるようにストロボ光(閃光発光管による光)を照射しても人物42にしか届かないような場合を考える。単純に人物が適正な明るさになるような自動制御では、そのシーンの雰囲気を適切に表現することができない。例えば、図3(a)のシーンに於いて、人物のみ適正な明るさにしようとした場合は、図4(a)に示されるように、人物41は正しく照明されても背景40の露出がオーバとなってしまい、真っ白になってしまうような現象となる。或いは、図4(b)に示されるように、ストロボによる発光光量が少なくて、人物41の明るさが不足してしまうような現象となる。
ここで、図4(a)のようにならないようにするには、シャッタスピードを速くすればよく、図4(b)のようにならないようにするには、シャッタスピードを遅くしたり発光光量を多くするようにする。また、図3(b)に示されるようなシーンに於いて、奥行きのある背景の雰囲気を出すためには、シャッタスピードを遅くしたり感度を向上させる制御を行えば良い。
このような加減を、撮影前に予め分かるようにするのが、本発明の目的である。
図5のタイミングチャートを参照して説明する。
高速の撮像素子を利用して繰り返し被写体の撮像を行い、例えばそのうちの奇数回目の撮像ではLED光を照射せず、偶数回目の撮像ではLED光を照射して、これらの撮像結果の差異から撮影時の効果を予測する。単に、表示を行う時にLED照射するのではないのは、撮影時と同じ条件でLED投射を行っていたら、上述したように、消費エネルギーが莫大なものとなってしまうからである。
つまり、撮影前の画像表示時の撮像は、撮影時のLED照射の光量より、図6(b)に示されるように抑えてある。このような光量で照射すれば、図7に示されるように、LEDによる照射が全く無い場合の像Im1よりも、人物は明るくなる(Im2)。したがって、これより強い所定の光量で撮影を行えば、Im2−Im1の値(差)の所定の割合で明るい像が得られる(Im3)ことが予測できる。つまり、Im2−Im1で表される差分が、LEDによって明るくなった値を示しているので、この値(輝度値)を基にしてIm3を求めるわけである。そして、LEDならば、このような高速の発光制御や、発光量の切り替えを自由に制御することができる。
この時の人物画像のイメージが、図6に示される。補助光の発光なしの画像45は、図6(a)に示されるようなものとなる。しかしながら、モニタ時に補助光の発光を伴えば、図6(b)に示されるような画像45となり、更にその時の明るさ(輝度)の変化を強調して表示すれば、図6(c)に示されるような画像45が得られる。この画像は、ノイズ部も強調してしまうので最終的な画像にするには相応しくないが、カメラのモニタ(表示部)上に於いて、人物と背景とのバランス等をチェックするには十分なものとなる。したがって、図5(c)のタイミングで液晶等の表示部21に画像を表示すれば、随時、構図が変化しても、それに追従して、補助光発光の効果が分かる。
このように、高速で画像を読出しながら、所定タイミングでLED光を照射して、所定タイミングでは照射をせず、その差異から補助光照射の結果を予測した表示を繰り返すので、リアルタイムで照明状況を把握しながら撮影を行うことが可能となる。
図8は、このようなリアルタイムで照明状況を把握しながら撮影を行うことが可能なカメラの動作を説明するためのフローチャートである。尚、このフローチャートによる処理動作は、主にMPU10の指令に従って行われる。
電源スイッチ28aがオンされることにより本ルーチンが開始され、先ず、ステップS1に於いてユーザによる撮影の操作が行われたか否かが判定される。ここで、撮影の操作が行われた場合はステップS2へ移行し、そうでない場合はステップS7へ移行する。
ステップS2では、補助光発光を伴う撮影か伴わない撮影かが判定される。ここで、補助光発光が行われる場合は、ステップS3に移行してパルス投光を伴う撮影が行われる。これは、液晶でのモニタ時に比べると大きな光量で瞬間的に発光して終了し、発熱を抑えて破壊を予防するものである。一方、補助光の発光が無いならば、ステップS4に移行して、シャッタスピードや絞り、感度等を最適化させた制御での撮影が行われる。
次いで、ステップS5にて寝撮影された画像が圧縮され、続くステップS6にて記録メディア25に記録される。その後、上記ステップS1に移行して、以降の処理動作が繰り返される。
一方、上記ステップS1にて撮影の操作が行われていないと判定された場合は、ステップS7に於いて、再生モードであるか否かが判定される。ここで、図示されないモードスイッチ等が使用されてユーザにより再生モードに設定されている場合は、ステップS8に移行して再生表示が行われる。これは、撮影結果からユーザによって選択されたものが液晶等の表示パネル(表示部21)に再生表示される。更に、ステップS9に於いて、転送したい画像があるか否かが判定される。その結果、転送する画像がある場合は、スイッチ28c等によって当該画像が指定されれば、ステップS10に移行して、出力部26を介して、外部の図示されないパーソナルコンピュータ等に画像転送される。
また、上記ステップS9にて転送画像がない場合、及びステップS10にて画像転送した後は、上記ステップS7に移行する。
上記ステップS7にて、再生モードでないと判定された場合は、次にステップS11に於いて電源スイッチ28aの状態が判定される。ここで、電源スイッチ28がオフの場合は、電源をオフにする制御が行われる。一方、それ以外の場合は、ステップS12に移行して、補助光の有無が判定される。
これは、撮像素子14からの信号をリアルタイムで液晶パネルに再生表示する。ユーザはこの表示を見ながら、撮影時の構図やタイミングを決定するが、この時、被写体が明るければ補助光無しとなり、被写体が暗い場合は補助光有りとなる。したがって、補助光無しの場合は、ステップS20に移行して、そのまま撮像素子14の出力を表示部21でモニタできるようにすれば良い。
一方、被写体が暗い場合は、ユーザにより補助光照射が選択され、ステップS13へ移行する。そして、ステップS13及びS14にて、LED発光無しの画像と発光有りの画像が取得される。次いで、ステップS15にて、これらの結果から上述した撮影時に像が照らされて強調される様子が予測され、画像処理にて効果が視覚的に表示部21に表示される。
この結果は、図9に示されるように、同時に画面47に表示(マルチ表示)して、発光なし画像47aと画像処理画像47bとを比較して、補助光の効果を確認できるようにしてもよい。この場合、ステップS16於いてマルチ画面表示の有無が判定される。その結果、マルチ画面表示である場合は、ステップS17に移行して、上述したような2つの画像が画面47に表示されるマルチ画面表示がなされる。一方、上記ステップS16にて、マルチ画面表示なしの場合は、ステップS18に移行してマルチ画面表示が解除されて、通常の1画面1画像の表示がなされる。
その後、ステップS19にて、シャッタスピード、絞り、感度等の撮影パラメータが設定されると、上記ステップS1に移行して、以降の処理動作が繰り返される。
また、マニュアル操作で、シャッタスピードや絞りや感度を切り替えられるカメラであれば、この設定に従って、ステップS15に於ける効果表示時の画像処理が切り替えられて、操作結果の確認を容易にすることができる。
例えば、撮影当初よりも感度を上げた場合には、図9に示されるように、LEDによる補助光効果なし時の画像47aと補助光効果あり時の画像47bの画像比較によってその効果が分かる。但し、これは、背景も人物も像信号の強さが増幅されるので、図10に示されるように、人物と背景である木の両者が同時に明るくなる制御である。そして、例えば、当初の2倍の感度にすると、信号レベルは2倍になる。図10に於いて、Im4はIm5の2倍の振幅である。この場合、背景も同じであり、2倍の信号レベルになる。
また、撮影当初よりもレンズの絞りを開いた場合には、図11に示される画面48の左側の画像48aに対して、右側のような画像48bとなる。これは、感度上昇と違って、取り込まれる像の光量は多くなるが、焦点深度が浅くなるので、背景はコントラストが下がる。この時の像の信号レベルは図12に示されるようになる。この場合、人物は図10と同じであり、背景の明るさは上がる(△Im6として表示)が、コントラストは低下する。このように、マルチ画面表示とすることで、主被写体(人物)と風景(背景)との描写のバランスを、画面48を見比べながら判断することができる。
更に、撮影当初よりもシャッタスピードを速くした場合には、図13に示される画面49の左側の画像49aに対して、右側のような画像49bになる。この場合は、補助光のパルス光量は変わらないのに背景からの自然光は少なくなるので、△Im7だけ小さくなるため、背景は暗く描写される。
このように、モニタ時の露光時間や補助光発光量に従って、実際に撮影するときの像信号を論理的に予測して表示するので、本実施形態によれば、正しく撮影時の画像を認識しながら撮影を楽しむことができるので、クリエイティブな描写の撮影が楽しめる。
更に、上述したように、モニタ時には補助光発光の光量は撮影時より下げているので、消費電流を抑えることができる。
また、上述した実施形態の変形例として、LEDの発光量を切り替えるのではなく、LEDの光量とストロボ光量の差異を制御可能であれば、図15に示されるように、構成してもよい。この場合、モニタ時発光用のLED27aと、撮影時発光用のストロボ27bの2つの光源を有し、これらの光源を使い分けたカメラ35aとして構成している。尚、ここでは、概念的に表わしているので、投射方向の差異が近距離にて無視できないような配置となっているが、光源を近接させれば、暗い場合でも被写体30を視認することができ、且つ、撮影時の効果まで判断することができるという、本発明特有のモニタ効果を得ることができる。
また、本発明の他の実施形態として、例えば、一眼レフレックスカメラ(以下、単に一眼レフカメラと略記する)のように、撮影用の撮像素子への光路と、ファインダ用の光路が分けられているカメラにも応用することができる。
図16は、このような一眼レフカメラの概略構成を示したブロック図である。
図16に於いて、被写体30の像は、撮影レンズ13を介してメインの撮像素子14a(撮影時に画像を記録メディア25に記録するためのセンサ)に入射し、ここで取り込まれた像が記録部56に記録される。この時、反射ミラー51は、図示されないが撮影光路外に退避する。反射ミラー51が図示のような状態では、反射された被写体像は、ペンタプリズム52を介して接眼レンズ系53に導かれ、ユーザにより目視可能となっている。
このような構成にする理由は、撮像素子14aが大型、且つ高画素であり、高速な読み出しができないからである。メインの撮像素子14a以外に、ペンタプリズム52内で結像した画像をモニタするサブの撮像素子14bを利用すれば、撮影前に画像モニタが可能となる。この表示部55用の撮像素子14bに高速のものを利用すれば、本発明のような撮影効果やプレビュー可能な一眼レフカメラを提供することが可能となる。つまり、2つの撮像素子の特性の差異や、モニタ時と撮影時の発光の差異を考慮して、表示画像を加工し、ユーザは撮影時の効果を撮影前にリアルタイムで目視可能となる。
つまり、本実施形態では、撮影前の発光と撮影時の発光の差、撮影前の撮像素子及び光学系と、撮影後の撮像素子及び光学系の差異を考慮して、表示画像を強調等、加工して表示制御するので、非常に高画質で、レンズ交換可能なカメラでありながら、露出の効果をモニタ上で確認し、十分予測、把握した撮影が可能となる。
以上説明したように、本発明によれば、撮影時にストロボ等を発光させることによって生ずる画像の破綻を対策し、撮影者の思いを反映した、雰囲気豊かな写真をきれいに撮影することができるカメラを提供することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能であるのは勿論である。
更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの基本構成を示したブロック図である。 カメラの撮影範囲と補助光発光部27による補助光照射範囲の例を示した図である。 被写体としての人物と背景の輝度差について説明する図である。 図3(a)のシーンに於ける露出の例を示したもので、(a)は背景が露出オーバの状態を示した図、(b)は露出不足の状態を示した図である。 撮像素子とLEDとモニタ表示の動作タイミングを説明するためのタイミングチャートである。 人物画像に対して補助光発光の有無について説明するための図である。 人物部と背景部との信号レベルについて説明する図である。 本発明の一実施形態に於けるカメラの動作を説明するためのフローチャートである。 補助光無し画像と補助光により画像処理を施した画像とをマルチ画面にて表示した例を示した図である。 人物部と背景部との信号レベルについて説明する図である。 補助光無し画像と補助光により画像処理を施した画像とをマルチ画面にて表示した例を示した図である。 人物部と背景部との信号レベルについて説明する図である。 補助光無し画像と補助光により画像処理を施した画像とをマルチ画面にて表示した例を示した図である。 人物部と背景部との信号レベルについて説明する図である。 本発明の一実施形態の変形例としてのカメラの補助光照射範囲の例を示した図である。 本発明の他の実施形態としての一眼レフカメラの概略構成を示したブロック図である。
符号の説明
10…メインCPU(MPU)、11…ズーム制御部、13…ズームレンズ(撮影レンズ)、14…撮像素子、15…アナログフロントエンド部(AFE)、17…画像処理部、17a…リサイズ回路、18…画像判定部、20…表示制御部、20a…枠表示部、21…表示部、23…圧縮部、23a…静止画像用圧縮部(圧縮S)、23b…動画用圧縮部(圧縮M)、24…記録制御部、25…記録メディア、27…補助光発光部、26…出力部、28a、28b、28c…複数のスイッチ、30…被写体、35…カメラ。

Claims (3)

  1. 被写体を照射する照明光用の光源であって、撮影に先立つ第1のモードの発光と撮影時の第2のモードの発光とを行う光源と、
    上記被写体の像を撮像する撮像手段と、
    記光源を上記第1のモードで発光させた時の上記撮像手段の出力と、上記光源を発光させなかった時の上記撮像手段の出力と、上記光源の上記第1のモードの発光量と上記第2のモードの発光量との差異とに基づいて、上記光源を上記第2のモードで発光させた上記撮影時に得られる上記被写体の画像を予測して予測画像を作成し、該予測画像を表示する表示手段と、
    を具備することを特徴とするカメラ。
  2. 撮影に先立つタイミングで、被写体をモニタする第1の撮像素子と、
    上記撮影に先立つタイミングで補助光照射する第1の光源と、
    撮影時に被写体像を取得する第2の撮像素子と、
    上記撮影時に補助光照射する第2の光源と、
    上記第1の撮像素子の出力に基づく画像を表示する表示手段と、
    上記第1の光源を発光させた時の上記第1の撮像素子の出力と、上記第1の撮像素子と第2の撮像素子の特性の差異と、上記第1の光源と第2の光源の特性の差異基づいて上記第2の光源を発光させた上記撮影時に得られる上記被写体の画像を予測して予測画像を作成し、該予測画像を上記表示手段に表示させる表示制御手段と、
    を具備することを特徴とするカメラ。
  3. 上記表示手段は、上記予測画像と、上記第1のモードで発光させた時の上記撮像手段の出力に基づく画像とを、並べて表示することを特徴とする請求項1に記載のカメラ。
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