JP5832618B2 - 撮像装置、その制御方法及びプログラム - Google Patents

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本発明は、撮像装置、その制御方法及びプログラムに関し、特に、映像信号から撮影シーンを判別し、複数の撮影モードから当該撮影シーンに最適な撮影モードを自動で決定する技術に関する。
近年、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置は自動化が進み、撮影者が撮影したシーンに応じて自動で撮影モードを切り替える機能を備えた撮像装置が開発されている。自動で撮影モードを切り替える機能としては、被写体の顔や動きの状態を判断して撮影モードを切り替えるものがある(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1では、被写体が顔を含むかを認識する顔認識手段と被写体の状態を検知する手段を備え、両手段の出力情報に基づいてカメラの撮影モードを設定する技術が開示されている。
特開2003−344891号公報
しかしながら、従来の撮像装置では、撮影シーンを判別してから撮影モードを決定するまでの時間は、撮影者の意図にかかわらず固定されている。撮影シーンを判別してから撮影モードを決定するまでの時間が短すぎると次のような問題がある。例えば、動画撮影時において、レンズの焦点距離や被写体の顔や動きの状態などの撮影条件が変動するたびに撮影モードが短期間で変更されることにより撮影映像の安定性が悪くなり、撮影者の望む映像が撮影できないという問題である。また、撮影シーンを判別してから撮影モードを決定するまでの時間が長すぎると、撮影者が意図的に撮影条件を変更した場合に撮影モードの追従性が悪くなり、撮影者の望む映像が撮影できないという問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、同じシーン判別結果が続いた場合に、撮影モードを切り替えることによって、撮影者の望む映像を撮影可能にする撮像装置、その制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、動画を撮像する撮像手段を備える撮像装置において、前記撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、前記撮像手段で得られた映像信号に基づいて撮影シーンを判別するシーン判別手段と、前記動き検出手段で検出された動きに基づいて係数を設定する設定手段と、前記シーン判別手段で同じ判別結果が続いた回数が、前記設定手段で設定した係数に達した場合に、前記撮像装置の撮影モードを、前記シーン判別手段の判別結果に応じた撮影モードに切り替える制御手段を有することを特徴とする。
本発明によれば、撮影者がシーンを変更していないときは撮影映像の安定性を高め、撮影者がシーンを変更した場合には追従性を高めることにより、撮影者の望む映像を撮影可能にする。
本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。 撮影モードを切り替える動作を説明するためのタイミングチャートであり、(a)はシーン情報がシーンAからシーンBに切り替わった場合、(b)はシーンAとシーンBとが細かく切り替わった場合を示す。 動き判定部から入力された動き情報に基づいて係数Kを決定する動作を説明するためのタイミングチャートである。 図3の動作処理を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施形態における、動き情報に基づいて撮影モードごとに係数Kを決定する動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第3の実施形態における、動き情報及びズーム情報に基づいて撮影モードごとに係数Kを決定する動作を説明するためのタイミングチャートである。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。
撮像装置は、動画を撮影する機能を有し、以下の構成を備える。光学処理部101は、光学レンズや絞りなどで構成され、また光学ズーム機能を有する。撮像素子102は、ハードウェアとして、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor)センサ等で構成される。AFE103は、撮像素子102から出力されるアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換するAFE(Analog Front End)である。映像信号処理部104は、AFE103から出力されるデジタル映像信号に各種画像処理を行う。
シーン判別部105は、映像信号処理部104から取得したデジタル映像信号(以下、単に「映像信号」とする)に基づいて、撮影シーンを判別する機能を有する。撮影モード決定部106は、シーン判別部105によるシーン判別結果に基づいて撮影モードを決定する機能を有する。光学制御部107は、光学処理部101を制御する機能を有する。
映像制御部108は、撮像素子102及び映像信号処理部104を制御する機能を有する。動き検出部109は、撮像装置自体または被写体の動きを検出する機能を有する。動き判定部110は、動き検出部109による検出結果から撮像装置の動きを判定する機能を有する。
顔検出部111は、映像信号中に顔があるかどうかを検出する機能を有する。上述したAFE103〜顔検出部111は、回路等のハードウェアで構成されていても、ソフトウェアモジュール等で構成されていてもよい。
ユーザ操作部112は、ハードウェアとして、シャッタスイッチ、ズームキー等を備えるユーザ・インタフェースである。ユーザ操作部112に対するユーザの操作入力は、信号として、撮影モード決定部106、光学制御部107に入力される。
次に、図1の撮像装置における各部の動作について説明する。
光学処理部101を通過し、撮像素子102で光電変換された映像信号は、AFE103でAD変換を行われた後、映像信号処理部104でアパーチャ補正、ガンマ補正、ホワイトバランス等の撮像系の映像信号処理が行われる。映像信号処理部104から映像信号は、顔検出部111及びシーン判別部105に入力される。
顔検出部111は、次の技術的手段により被写体の顔を検出する。すなわち、入力された映像信号から肌色データを抽出し、肌色範囲と判断された測光点のクラスタを顔とする方法(特開昭52−156624号公報参照)や、人の顔の形状の特徴量から顔領域を決定する方法(特開平8−063597号公報参照)などである。なお、顔検出方法については、これらに限定されるものではない。
顔検出部111による顔検出の結果は、信号としてシーン判別部105に入力される。
シーン判別部105は、顔検出部111による顔検出の結果の信号及び映像信号から撮影シーンを判別し、その判別結果をシーン情報として撮影モード決定部106に送出する。例えば、検出された顔が一つの場合はポートレートシーンと判別する。また、人の顔が検出されず、且つ背景が明るい場合は風景シーンと判別し、人の顔が検出されず、且つ背景が暗ければ夜景シーンと判別する(特開2003−344891号公報参照)。
撮影モード決定部106は、シーン判別部105から送出されたシーン情報に基づいて、複数の撮影モードから撮影シーンに最適な撮影モードの決定を行う。撮影モード決定部106の詳細な動作については後述する。
光学制御部107は、撮影モード決定部106で決定された撮影モードに従い、光学処理部101に対してズーム、フォーカス、絞り、測光などの制御を行う。映像制御部108は、撮影モード決定部106で決定された撮影モードに従い、撮像素子102及び映像信号処理部104に対して、映像信号のホワイトバランス、カラーバランス、NR、γ、シャッタースピードなどの制御を行う。つまり、撮影モードが変更されることによって、例えば、同一輝度の映像であっても、シャッタースピードや絞りの値に差が生じたり、同一彩度および同一色相の映像であっても、カラーバランスやNRの強度に差が生じたりする。
動き検出部109は、撮像装置自体または被写体の動きを検出する。検出方法としては、例えば、光軸に対してピッチ方向とヨー方向の角速度を検出するように配置された振動ジャイロを用いる方法や、映像信号の時間的な相関より単位時間あたりの動き量を測定する動きベクトル検出などがある。なお、これらの検出方法に限定されるものではない。
動き判定部110は、動き検出部109からの検出結果に基づいて、撮像装置の動き、例えば撮像装置が静止状態にあるか、パン方向に動かされているか、チルト方向に動かされているかを判定する。具体的には、検出出力レベルが一定時間以上閾値を越えているときにはパンニング又はチルティングであると判定する(特開平7−203285号公報参照)。本実施形態では、以下の説明において、撮像装置がパン方向に動かされた場合にはパン動作とし、撮像装置がチルト方向に動かされた場合にはチルト動作とする。動き判定部110による判定結果は、動き情報として撮影モード決定部106に入力される。
次に、撮影モード決定部106における動作処理について説明する。
図2は、シーン判別部105から送出されたシーン情報に基づいて、撮影モードを切り替える動作を説明するためのタイミングチャートである。図2(a)は、シーン情報がシーンAからシーンBに切り替わった場合、図2(b)は、シーンAとシーンBとが細かく切り替わった場合を示す。
図示のシーン情報201,202は、シーン判別部105から撮影モード決定部106に一定の周期tで出力されるものとする。撮影モード決定部106は、同じシーン情報が続く回数を測定し、予め設定された係数Kの回数以上連続して同じ撮影シーンが続いたと判定した場合、その撮影シーンに対応する撮影モードに切り替える。シーン情報がシーンAからシーンBに変わった場合、シーンAに対応する撮影モードAからシーンBに対応する撮影モードBに切り替わるまでに要する時間はK×tとなる。この(K×t)時間は、撮影シーンを判別してから撮影モードを切り替えるまでの時間となる。例えば、図2(a)のシーン情報201では、係数K=1のときはt時間後に撮影モードが切り替わり、係数K=3のときには(3×t)時間後に撮影モードが切り替わる。このように、シーン情報の切り替わりが乱れない場合には、係数Kが1のときは、撮影シーンを判別してから撮影モードを切り替えるまでの時間が短いが、係数Kが3になると長くなる。
一方、図2(b)のシーン情報202のようにシーン情報の切り替わりが細かい場合、係数Kが1のときは撮影モードが頻繁に切り替わるが、係数Kが3のときは、シーン判別の乱れには影響されにくくなる。すなわち、係数Kを小さくすると追従性は高くなるが安定性が低い動作になり、係数Kを大きくすると追従性は低くなるが安定性が高い動作になる。そこで、本実施形態では、撮像装置の動き情報を用いて、係数Kを適応的に制御することで、撮影モードの切り替えやすさを変更する。
図3は、動き判定部110から入力された動き情報に基づいて係数Kを決定する動作を説明するためのタイミングチャートである。図4は、図3の動作処理を示すフローチャートである。
まず、ステップS401では、動き判定部110は、動き検出部109からの検出結果に基づいて、撮像装置が静止状態か、パン動作か、チルト動作かを判定する。このとき、動き判定部110は、パン動作/チルト動作の速さの度合いを判定することも可能である。また、動き判定部110は、パン/チルト動作や撮像装置の動静状態を記録することができ、記録された過去の動作状態から、速いパン動作またはチルト動作後に撮像装置が静止状態になったか否か等の動きも判定することができる。
このように、動き判定部110は、上述した判定結果から、ユーザのカメラワークに応じて、撮像装置の動静止、遅いパン動作、速いパン動作、速いパン動作後の静止という4つの動きを検出して撮影モード決定部106に動き情報として出力する。
次に、ステップS402において、撮影モード決定部106は、動き情報から係数Kの設定を行う。例えば、動き情報が静止状態のとき(図示の「静止」)は、ユーザが同じ被写体を撮り続けていると考えられ、安定性を高く追従性を低くしてよいと判断され、係数Kに3(K3)が設定される。動き情報が遅いパン動作のとき(図示の「パン(遅)」)は、ユーザが意図して被写体を変えているので、ある程度の追従性と安定性が必要になると判断されて、係数Kに3(K3)よりも小さい2(K2)が設定される。動き情報が速いパン動作のとき(図示の「パン(速)」)は、ユーザは次の被写体を撮るためのカメラワークを行っている可能性が高いので、追従性は必要ないと判断され、係数Kに最も大きな値である4(K4)が設定される。動き情報が速いパン動作後の静止のとき(図示の「パン(速)後静止」)は、ユーザが目的の被写体を撮影しだしたと考えられ、追従性を高める必要があると判断して、係数Kに最も小さな値である1(K1)が設定される。
このように、撮影モード決定部106は、K1≦K2≦K3≦K4という関係となるように係数K1〜K4を設定する。
そして、ステップS403では、撮影モード決定部106は、シーン情報と係数Kに基づいて撮影モードの切り替え制御を行う。
このように動作させることで、撮像装置が静止している状態や速いパン動作がなされている状態では、撮影モードの短期間の切り替えによる映像への影響が低減される。さらに、速いパン動作後に撮像装置が静止した直後に、撮影モードの切り替えが行われるように制御される。
本実施形態によれば、撮影モード決定部106が、映像信号から撮影シーンを判別したシーン情報と撮像装置や被写体を判別した動き情報に基づいて、撮影シーンを判別してから撮影モードを切り替えるまでの時間にかかわる係数Kを変化させる。そして、撮影モード決定部106がシーン情報と係数Kに基づいて撮影モードの切り替え制御を行う。このように動作させることで、撮影者が撮影シーンを変更していないときは撮影映像の安定性を高め、撮影者が撮影シーンを変更した場合には追従性を高めることにより、撮影者の望む映像を撮影可能にする。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る撮像装置について説明する。
本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置は、その構成が上記第1の実施の形態で説明した図1の構成と同じであり、同様の部分については同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第1の実施の形態と異なる点のみを説明する。
第2の実施形態では、複数の撮影モードごとに動き情報に対応する係数Kが予め設定されており、撮影モード決定部106がシーン情報と動き情報に基づいて係数Kを変化させることを特徴とする。
図5は、本発明の第2の実施形態における、動き情報に基づいて撮影モードごとに係数Kを決定する動作を説明するためのタイミングチャートである。なお、図5の動作処理については図4を参照しながら説明する。
まず、動き判定部110は、動き検出部109からの検出結果に基づいて、撮像装置が静止状態か、パン動作か、チルト動作かを判定する(ステップS401に相当)。このとき、シーン判別部105は複数のシーン判別が可能であり、本実施形態では、例えばシーンA、シーンB、シーンCを判別する。シーンAに対応する撮影モードをAとし、シーンBに対応する撮影モードをBとし、シーンCに対応する撮影モードをCとする。
次に、撮影モード決定部106は、動き情報から撮影モードA,B,Cに対する係数Ka,Kb,Kcの設定を行う(ステップS402に相当)。例えば、動き情報が静止状態のとき(図示の「静止」)は、係数KaにK3、係数KbにK3よりも大きなK4、係数KcにK3よりも小さなK2が設定される。動き情報がパン状態のとき(図示の「パン」)は、係数KaにK2、係数KbにK2よりも小さなK1、係数KcにK2よりも大きなK3が設定される。このように、撮影モード決定部106は、K1≦K2≦K3≦K4という関係となるように係数K1〜K4を設定する。
上述した具体例において、静止状態では、撮影モードCになりやすいが撮影モードBにはなりにくく、パン状態では、撮影モードBになりやすいが撮影モードCになりにくいというように、撮影モードへの遷移のしやすさを制御することができる。すなわち、ユーザが撮像装置を静止させて撮影しているときに、人物が横切っても撮影モードをポートレートモードに切り替えにくくしたり、パン/チルト中には風景モードになりやすいが逆光モードにはなりにくいなどの制御を行うことが可能になる。なお、各モードに設定される係数Ka,Kb,Kcは予め設定された値でもよいし、ユーザが自分の撮影したい被写体に応じて任意に切り替えてもよい。切り替え時にはユーザ操作部112が利用され、ユーザ操作部112から撮影モード決定部106へ切り替え情報が入力される。
なお、上記第1の実施形態と同様に、動き判定部110が、撮像装置の静止、遅いパン動作、速いパン動作、速いパン動作後の静止という4つの動き情報を検出して撮影モード決定部106に出力するように構成してもよい。
本実施形態によれば、撮影モード決定部106が、シーン情報と動き情報に基づいて、撮影シーンを判別してから撮影モードを切り替えるまでの時間にかかわる係数Kを撮影モードごとに変化させる。そして、撮影モード決定部106がシーン情報と係数Kに基づいて撮影モードの切り替え制御を行う。これにより、撮影モードの切り替えを適切に制御することが可能になり、撮影者の望む映像を撮影可能にする。
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態に係る撮像装置について説明する。
本発明の第3の実施の形態に係る撮像装置は、その構成が上記第1の実施の形態で説明した図1の構成と同じであり、同様の部分については同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第1の実施の形態と異なる点のみを説明する。
第3の実施形態では、撮影モード決定部106がシーン情報と動き情報、及びユーザの操作によるズーム情報に基づいて係数Kを変化させることを特徴とする。
図6は、本発明の第3の実施形態における、動き情報及びズーム情報に基づいて撮影モードごとに係数Kを決定する動作を説明するためのタイミングチャートである。なお、図6の動作処理については図4を参照しながら説明する。
まず、動き判定部110は、上記第1の実施形態と同様に、動き検出部109からの検出結果に基づいて、撮像装置が静止状態か、パン動作か、チルト動作かを判定する(ステップS401に相当)。このとき、動き判定部110は、パン動作/チルト動作の速さを検出することも可能である。動き判定部110は、パン動作/チルト動作の速さを含むパン/チルト動作の判定結果、撮像装置の動静状態を記録するができ、記録された過去の動作状態から、速いパン動作またはチルト動作後に撮像装置が静止状態になったか否か等の動きも判定することができる。
また、動き判定部110での上記判定時に、ユーザ操作部112は、不図示のズームキーの押下によって光学制御部107に対してレンズ駆動を指示すると共に、光学処理部101(ズーム手段)のズーム状態をズーム情報として撮影モード決定部106に出力する。
このように、動き判定部110は、上述した判定結果から、ユーザのカメラワークに応じて、撮像装置の動静止、パン/チルト動作、パン動作後の静止という動きを検出して撮影モード決定部106に動き情報として出力する。また、撮影モード決定部106は、ユーザのカメラワークに応じて、ズーム動作、例えば、ズームのON(ズーム)/OFF(停止)、ズーム後の停止という動きをズーム情報として検出する。このとき、撮影モード決定部106は、ズーム判定手段として機能する。
次に、撮影モード決定部106は、動き情報、ズーム情報から係数Kの設定を行う(ステップS402に相当)。例えば、動き情報が静止状態でズーム情報が停止状態のときは、ユーザは同じ被写体を撮り続けていると考えられ、安定性を高く追従性を低くしてよいと判断され、係数KにK3が設定される。動き情報がパン状態でズーム情報が停止状態の場合もしくは動き情報が静止状態でズーム情報がズーム中のときは、ユーザが意図して被写体を変えているので、ある程度の追従性・安定性が必要になることから、係数KにK3より小さなK2が設定される。
動き情報がパン状態でズーム情報がズーム中のときは、次の被写体を撮るためのユーザのカメラワークである可能性が高いので、追従性は必要ないと判断されて、係数Kに最も大きなK4が設定される。一方、動き情報がパン動作後の静止状態でズーム情報が停止状態、または動き情報が静止状態でズーム情報がズーム動作後停止のときには、ユーザが目的の被写体を撮影しだしたと考えられ、追従性を高めるように、係数KにK2よりも小さなK1が設定される。
このように、撮影モード決定部106は、K1≦K2≦K3≦K4という関係になるように係数Kを設定する。そして、撮影モード決定部106は、シーン情報と係数Kに基づいて撮影モードの切り替え制御を行う。
このように動作させることで、撮像装置が静止している状態や、パン動作、ズーム動作している状態では、撮影モードの短期間の切り替えによる映像への影響が低減される。そして、撮像装置が静止した直後に、撮影モードの切り替えが行われるように制御される。
本実施形態によれば、撮影モード決定部106が、シーン情報と動き情報とズーム情報に基づいて、撮影シーンを判別してから撮影モードを切り替えるまでの時間にかかわる係数Kを変化させる。そして、撮影モード決定部106がシーン情報と係数Kに基づいて撮影モードの切り替え制御を行う。これにより、撮影者が撮影シーンを変更していないときは撮影映像の安定性を高め、撮影者が撮影シーンを変更した場合には追従性を高めることにより、撮影者の望む映像を撮影可能にする。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
102 撮像素子
105 シーン判別部
106 撮影モード決定部
108 映像制御部
109 動き検出部
110 動き判定部
111 顔検出部
112 ユーザ操作部

Claims (9)

  1. 動画を撮像する撮像手段を備える撮像装置において、
    前記撮像装置の動きを検出する動き検出手段と、
    前記撮像手段で得られた映像信号に基づいて撮影シーンを判別するシーン判別手段と、 前記動き検出手段で検出された動きに基づいて係数を設定する設定手段と、
    前記シーン判別手段で同じ判別結果が続いた回数が、前記設定手段で設定した係数に達した場合に、前記撮像装置の撮影モードを、前記シーン判別手段の判別結果に応じた撮影モードに切り替える制御手段を有することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記動き検出手段は、前記映像信号の被写体の動きに応じて、前記撮像装置の動きを検出することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記設定手段は、前記動き検出手段によって検出された動きに基づいて前記撮像装置が動いていると判定した場合には、前記撮像装置が動いた後に静止したと判定した場合に比べ、前記係数の値を大きく設定することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
  4. 前記設定手段は、前記動き検出手段によって検出された動きに基づいて前記撮像装置がパン方向およびチルト方向の少なくともいずれかの方向へ動いていると判定した場合には、前記撮像装置が動いた後に静止したと判定した場合に比べ、前記係数の値を大きく設定することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
  5. 前記設定手段は、前記動き検出手段によって検出された動きの速さに応じて前記係数を変更することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。
  6. 光学ズームを行うズーム手段を有し、
    前記設定手段は、前記動き検出手段で検出された動き、および、前記ズーム手段によるズーム状態に基づいて前記係数を設定することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の撮像装置。
  7. 前記設定手段は、前記動き検出手段によって検出された動きに基づいて前記撮像装置が静止していると判定した場合には、前記ズーム手段がズーム中である場合のほうが、前記ズーム手段がズーム中ではない場合よりも、前記係数の値を小さく設定することを特徴とする請求項に記載の撮像装置。
  8. 動画を撮像する撮像手段を備える撮像装置の制御方法において、
    前記撮像装置の動きを検出する動き検出工程と、
    前記撮像手段で得られた映像信号に基づいて撮影シーンを判別するシーン判別工程と、 前記動き検出工程において検出された動きに基づいて係数を設定する設定工程と、
    前記シーン判別工程において同じ判別結果が続いた回数が、前記設定工程において設定した係数に達した場合に、前記撮像装置の撮影モードを、前記シーン判別工程の判別結果に応じた撮影モードに切り替える制御工程を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
  9. 請求項記載の制御方法を撮像装置に実行させるための撮像装置が読み取り可能なプログラム。
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