JPH04109774A - カメラの露光調整装置 - Google Patents

カメラの露光調整装置

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JPH04109774A
JPH04109774A JP2226607A JP22660790A JPH04109774A JP H04109774 A JPH04109774 A JP H04109774A JP 2226607 A JP2226607 A JP 2226607A JP 22660790 A JP22660790 A JP 22660790A JP H04109774 A JPH04109774 A JP H04109774A
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exposure
level
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signal
color
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Yutaka Maeda
豊 前田
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は、固体電子撮像素子を備え、この固体電子撮
像素子により撮像した被写体像を表わす映像信号を出力
するカメラにおける露光調整装置に関する。
固体電子撮像素子を備えたカメラ(スチル・ビデオ・カ
メラを含むビデオ−カメラ)では構成を簡素化するため
に、露光時間(シャッタ速度)を固定(たとえば1/6
0秒)にする場合がある。この場合には露光量はアイリ
ス(絞り)によって調整しなければならないが、適正な
露光レベルにあわせるのはむずかしい。露光が適正であ
るか異常であるかの単なる2状態の表示のみでは、アイ
リスをどちらの方向にどの程度動かせばよいのか分らな
いので長い時間にわたって試行錯誤を繰返さなければな
らない。
とくに、ネガ画像の適正露光レベル範囲は狭いのでその
調整が困難である上に、適正露光レベル範囲にないと適
切な白バランス調整もできないという問題がある。
ネガ画像の撮像は、たとえばネガフィルムに表わされた
画像を撮影し、その画像をネガのまま。
またはポジに反転して大型表示画面に表示またはスクリ
ーンに投影するシステムにおいて必要となる。このシス
テムは、光学的ないわゆるオーバ・ヘッド・プロジェク
タに代わって登場した新しいシステムであり、説明会、
研究発表会等において利用される。ネガ画像を撮像して
得られる映像信号は上述のようにポジ画像を撮像して得
られる映像信号と異なる特性を有するために同じように
取扱うことができない。
第1図はネガフィルムの階調特性(対数表現)の−例を
示しており、これはネガフィルムを感光したときの入射
光量とそれによって生じた現像後のネガフィルムの現像
濃度との関係を示している。全く感光していない部分(
完全遮光部分)では濃度が最も低く、完全に感光した部
分では濃度が最も高い。撮影画像の輝度レンジは完全遮
光部分から完全感光部分までの範囲ではなく、撮影画像
の最も暗い部分から最も明るい部分までの範囲である。
したがって、撮影画像の最も暗い部分が映像信号の黒レ
ベル、最も明るい部分が映像信号の白レベルとなる。
ネガ画像がカラー画像の場合には、その色を構成する三
原色R,GおよびBの色階調特性が第1図に示すように
相互に異なり、しかも各色階調特性において使用範囲が
相互に異なる。色階調特性が色によって異なると再生画
像の中間調に色づきが生じ、使用範囲が異なると色バラ
ンスがとれないという不具合が生じる。
したがって、ネガ画像の自バランス調整、ガンマ補正は
非常にむずかしく、適正な露光が絶対的に必要となる。
ところが、第1図に示されるようにネガ画像の適正露光
範囲は非常に狭いのでアイリスの微細な調整が必要であ
る。
第2a図から第2c図は光学くさび(グレイ・スケール
)を被写体としたときの各色信号G、 RおよびBの映
像信号レベルを示すものである。第2a図は適正露光の
場合を示している。第2b図は露光不足の場合を示し、
この場合には色信号Bにいわゆる「黒つぶれ」という現
象が生じる。第2C図は露光過剰の場合を示し、この場
合には色信号Rにいわゆる「白とび」という現象が生じ
る。このような異常現象の発生を防止するためには露光
の適正化が絶対的に必要となる。
発明の概要 発明の目的 1この発明は、露光レベルを誰にでも容易に適正に調整
できる装置を提供することを目的とする。
発明の構成および効果 この発明によるカメラの露光調整装置は、固体電子撮像
素子を備え、この固体電子撮像素子により撮像した被写
体像を表わす映像信号を出力するカメラにおいて、上記
固体電子撮像素子への露光を制御するための手動で操作
されるアイリス、上記固体電子撮像素子から得られる映
像信号のレベルを検出する手段、検出された映像信号の
レベルと所定値とを比較することにより適正露光かどう
かを判定するとともに不適正露光の場合には露光不足、
または露光過剰の程度を判定する手段、および上記判定
手段の判定結果に応じて適正露光であることまたは露光
不足もしくは露光過剰の程度を、上記固体電子撮像素子
によって撮像されている被写体の画像上に重ねて、グラ
フィック表示する表示装置を備えていることを特徴とす
る。
この発明によると2表示装置上に、露光が適正であるこ
と、または露光が適正でない場合には露光不足か露光過
剰かということおよびその程度がグラフィック表示され
るから、この表示をみてアイリスを手動操作して露光調
整を行なうことができ、さらにこの露光調整にともなっ
て変化する露光状態も同じようにグラフィック表示され
るから、誰でも簡単に露光が適正な範囲になるよう調整
することができる。しかも撮像されている画像も上記表
示装置に表示されているから1表示画像をみて確認しな
がら露光調整が可能となる。ネガ画像のような適正露光
範囲の狭いものでも容易に露光調整か可能であり、露光
レベルを適正範囲に収めることにより適切な自バランス
調整も可能となる。
実施例の説明 以下この発明を、上述したいわゆる光学的なオーバ・ヘ
ッド・プロジェクタに代わる電子的オーバ・ヘッド・プ
ロジェクタに適用した実施例について詳述する。
第3図は電子的オーバ・ヘッド・プロジェクタの一部を
構成する撮像装置10を示すものである。
この装置IOは載置台7を備え、この載置台7の一側か
ら上方にのびるアーム8の上端にカメラ・ヘッド9が取
付けられている。カメラ・ヘッド9は、第4図に示すレ
ンズ系1.アイリス2.ロウ・バス・フィルタ3 固体
電子撮像素子としてのCCD4等を内蔵している。カメ
ラ・ヘッド9にはまたアイリス2の開口を手動で調整す
るための回転自在な調整リング6が設けられている。第
4図に示す各種信号処理回路は載置台7に内蔵されてい
る。この撮像装置10から出力されるNTSCフォーマ
ットの映像信号はモニタ表示装置20に送られる。すな
わち、載置台7上に置かれた原稿の像はカメラ・ヘッド
9によって撮影され、その映像信号が信号処理回路で処
理されてモニタ表示装置20に送られ1表示される。撮
像装置10から出力される映像信号はモニタ表示装置2
0に代えてまたは加えて、大型表示装置(図示略)に送
られ大画面に表示される。この実施例では載置台7上に
は原稿としてネガ・フィルムNFが置かれているものと
する。
第4図は上述のように撮像装置10の電気的構成を示す
ものである。第4図に示す回路は特殊な可変ガンマ補正
回路を含んでいるので、まずこの可変ガンマ補正回路の
原理的構成とガンマ補正の原理について第6図、第7a
図および第7b図を参照して説明する。第6図において
、各ブロックの前後に人、出力信号波形が模式化されて
示されている。
可変ガンマ補正回路は、前段の第1の可変ゲイン増幅回
路42と、 KNEE特性をもつガンマ補正回路4Iと
、後段の可変ゲイン増幅回路43とから構成されている
ガンマ補正回路41の入出力特性の一例が第7a図に示
されている。この図において実線が回路41の入出力特
性を表わしている。簡単のために可変ゲイン増幅回路4
2と43のゲインをそれぞれ1と仮定する。入力が0〜
100%(a点)の範囲の実線で示される曲線は零乗関
数曲線である。入力が100%のとき出力も100%で
ある。一般にCRT表示装置は2.2乗の発光特性をも
っているので、幕数(ガンマ)は0.45に選定される
ことが多いが。
この値に限らないのはいうまでもない。とくにネガフィ
ルムの撮像の場合には他の適当な値が選択される。入力
の100%を超える範囲において、破線で表わされてい
るのが上述の寡乗関数曲線であり、実線で表わされてい
るのがKNEE曲線である。
KNEE曲線は幕乗関数曲線よりも傾きが小さく設定さ
れている。これは、たとえばそれぞれ異なるバイアスが
加えられかつ並列に接続されたダイオードを入力電圧の
増大にしたがい順次オンさせ、入力の増大に対する出力
の増大の比率を順次小さくすることにより実現すること
ができる。
前段の可変ゲイン増幅回路42のゲインを1より大きく
すると、ガンマ補正回路41の入力はみかけ上大きくな
るので、入力信号の変化範囲が100%を超えKNEE
曲線の領域に入る。後段の可変ゲイン増幅回路43のゲ
インを1より小さくすることにより、この増幅回路43
の出力は100%の範囲に入る。これは第7a図のグラ
フにおいて横軸と縦軸を相対的に縮小したことに相当す
る。前段の可変ゲイン増幅回路42のゲインを1より大
きくシ、後段の可変ゲイン増幅回路43のゲインを1よ
り小さくした場合における入出力特性が第7b図に実線
で示している。これは、ガンマ補正曲線がみかけ上、破
線(第7a図に示す入出力特性)から実線に変化したの
と等価である。このようにして、可変ゲイン増幅回路4
2と43のゲインを調整することによりガンマを変える
ことができる。
第4図において、撮像装置lOの載置台7上に置かれた
ネガ・フィルムNF上の画像はカメラ・ヘッド9内の撮
像光学系1によって、アイリス2およびロウ・パス・フ
ィルタ3を経て、CCD4上に結像する。CCD4から
は一定周期(たとえばl/60秒)ごとに信号電荷が読
出され、サンプリングおよび色分離回路5に与えられる
。この回路5はCCDからの読出し信号を相関二重サン
プリングするとともにG、RおよびBの色ごとに分離し
、ネガ・フィルムNFO像を表わす三原色信号G、Rお
よびBを出力する。ネガ・フィルムの像を表わす色信号
は上記一定周期で繰返し出力されることになる。回路5
から出力される色信号G、RおよびBが第5a図に示さ
れている。このように、この色信号G、RおよびBは上
述した色ごとの階調特性の違いを反映しており、かつ直
流信号成分のレベルも一般には異なっている。
これらの色信号のうち色信号Gは直接にクランプ回路2
1に与えられ、他の色信号RおよびBは可変ゲイン増幅
回路15および16において後述する適切なゲインで増
幅されたのちクランプ回路22および23にそれぞれ与
えられる。クランプ回路21.22および23には同じ
クランプ・レベルが設定されており、これらのクランプ
回路21.22および23によって色信号G、Rおよび
Bの直流信号成分が一定に揃うことになる。
クランプ回路21.22および23から出力される色信
号G、RおよびBは一方ではブランキング・ミックス回
路31.32および33にそれぞれ与えられるとともに
、他方では切換スイッチ(マルチプレクサ)24に与え
られる。切換スイッチ24はマイクロ・コンピュータ1
1によって一定時間ごとに切換えられ1私信号G、Rお
よびBが順次ピーク検波回路12に与えられる。
ピーク検波回路12は入力信号の最大レベルおよび最小
レベルを検出するものである。色信号G。
RおよびBがネガ画像を表わす場合には最大レベルは黒
ピーク・レベル、最小レベルは自ピーク・レベルに対応
するので、以下、黒、白ピーク・レベルの用語を使用す
る。切換スイッチ24によって色信号Gがピーク検波回
路12に入力しているときには色信号Gの黒、白ピーク
・レベルが検出される。切換スイッチ24が色信号Gを
選択している時間は一画面内の適当な領域を走査してい
る期間でよい。これにより画面にウィンドウが設定され
かつそのウィンドウ内の黒、白ピーク検出が行なわれる
のと等価となる。他の色信号RおよびBについても同じ
である。
このようにして、検出された色信号G、RおよびBのそ
れぞれについての黒、白ピーク・レベルはマイクロ・コ
ンピュータ11に与えられる。マイクロ拳コンピュータ
IIは、入力する黒、白ピーク・レベルを表わすデータ
を用いて1私信号Gの黒ピーク・レベルと白ピーク・レ
ベルとの差と。
色信号Rの黒ピーク・レベルと白ピーク・レベルとの差
と1私信号Bの黒ピーク・レベルと白ピーク・レベルと
の差が一定の比率になるように、可変ゲイン増幅回路1
5.18のゲインを制御し、暫定的な白バランス調整を
行なう。このように暫定的に白バランス調整されかつ直
流成分がクランプされたのちの色信号G、RおよびBが
第5b図に示されている。3つの色信号G、RおよびB
の直流成分のレベルが揃っている。色信号G、Rおよび
Bの黒ピークまたは白ピークおよび階調特性の相違はま
だ調整されていない。第5b図では1私信号G、Rおよ
びBにおいて白ピークが相互に一致しているように描か
れているが、これは図示を簡単にするためである。
暫定的に白バランス調整された色信号G、RおよびBは
上述したようにブランキング・ミックス回路31.32
および33にそれぞれ与えられる。これらのブランキン
グ−ミックス回路31.32および33には2種類のブ
ランキング・タイミング信号BLKIおよびBIJ2が
入力している。ブランキング・タイミング信号BLK 
lはブランキング期間の前半部でHレベルとなる信号で
あり、ブランキング・タイミング信号BLK2はブラン
キング期間の後半部でHレベルとなる信号である。ブラ
ンキング・ミックス回路31.32および33にはまた
1私信号G、RおよびBの一定の比率に調整されたそれ
ぞれの黒ピーク・レベルおよび自ピーク・レベルを表わ
す信号がマイクロ・コンピュータ11からそれぞれ与え
られている。ブランキング・ミックス回路31.32お
よび33は、ブランキング・タイミング信号BLKIが
Hレベルの間、白ピーク・レベルを表わすパルス信号を
色信号G、RおよびBに重畳し、かつブランキング・タ
イミング信号BLK2がHレベルの間。
対応する黒ピーク・レベルを表わすパルス信号を色信号
G、RおよびBに重畳する。
このようにして、白ピーク・レベルおよび黒ピーク・レ
ベルを表わすパルス信号がブランキング期間に加えられ
た色信号G、RおよびBがブランキング・タイミング信
号B1、Kl、 BLK2とともに第5c図に示されて
いる。色信号G、RおよびBのブランキング期間に白ピ
ーク・レベルおよび黒ピーク・レベルが保存されている
ので、これらの白、黒ピーク・レベルを後段の回路で利
用することができる。たとえば黒ピーク・レベルはポジ
に反転された後、映像信号の黒の基準レベルとして用い
られる。また白ピーク・レベルはこれらのピーク・レベ
ルを一部レベルに揃えるだめのクランプ処理において用
いられる。
ブランキング・ミックス回路31.32および33の出
力信号はKNEE特性をもつガンマ補正回路4oに与え
られる。ガンマ補正回路40は上述したガンマ補正回路
41(第6図)と同じもの(同じ入出力特性をもつもの
)を9私信号G、RおよびBに対してそれぞれ有してい
る。このガンマ補正回路4oに入力した色信号G、Rお
よびBはその入力の大きさ(上記の比率)に応じて、 
KNEE曲線を一部に有する入出力特性曲線によってガ
ンマ補正されて出力される。ブランキング期間に加えら
れた黒ピーク・レベルを表わすパルス信号の高さ(振幅
)も同じようにガンマ補正される。ガンマ補正回路4゜
の出力信号が第5d図に示されている。
ガンマ補正回路40の出力信号G、RおよびBは一方で
は反転回路57.58および59でそれぞれポジに反転
され(反転された信号が第5e図に示されている)、他
方では切換スイッチ51.52および53のポジ端子P
にそれぞれ与えられる。
反転回路57.58および59で反転された色信号のう
ち信号RおよびBは可変ゲイン増幅回路55および56
にそれぞれ与えられる。この可変ゲイン増幅回路55お
よび56のゲインは、第5f図に示すように、増幅回路
55および5Bの出力信号RおよびBならびに反転回路
57の出力信号Gの階調特性が一致しかつ黒ピーク・レ
ベルと白ピーク・レベルとの差が色信号G、RおよびB
において一致するように(白バランス調整の完成)調整
される。換言すれば、上述した暫定的白バランス調整に
おける黒ピーク・レベルと白ピーク・レベルとの差の比
率は、 KNEE特性をもっガンマ補正回路4oと可変
ゲイン増幅回路55および56とによって、三原色信号
G、RおよびBにおいてそれらの階調特性が一致しかつ
黒ピーク・レベルと白ピーク。レベルとの差が一致する
ように、適切に設定される。色信号G、RおよびBにお
いて、黒ピーク会レベルまたは自ピーク・レベルは後述
するエンコーダ14等において必要に応じてクランプ処
理等によって揃えられる。このようにして1階調特性お
よび黒ピーク・レベルと白ピーク・レベルとの差(すな
わち完全に白バランスが調整された)が一致した信号G
、RおよびBは切換スイッチ51.52および53のネ
ガ端子Nにそれぞれ与えられる。
切換スイッチ51.52および53は各色信号G、 R
およびBについてそれぞれ設けられ、ポジ系のガンマ補
正後の色信号とネガ系のガンマ補正後の色信号とを切換
えるものである。もちろん、これらの切換スイッチ51
.52および53は相互に連動するものであることが好
ましい。これらのスイッチ51、52および53の出力
色信号G、RおよびBはマトリクス回路13に与えられ
、輝度信号Yならびに色差信号R−Y、B−Yに変換さ
れる。さらにこれらの信号Y、R−YおよびB−Yはエ
ンコーダ14においてNTSCフォーマットの映像信号
に変換される。
エンコーダ14にはブランキング・タイミング信号B 
L K 3が与えられている。このタイミング信号BL
K3は第5g図に示すように、ブランキング期間を表わ
す信号(この期間Lレベルとなる)で、タイミング信号
BLKIとBLK2のパルス幅をあわせた幅よりも少し
広い幅のパルス状信号である。このりイミング信号BL
K3のLレベルの期間において、信号Y、R−Yおよび
B−Yがタイミング信号BLK2のHレベルの期間にお
けるそれぞれのレベル(すなわち黒レベル)に一致する
ようにブランキングされることにより、 NTSCフォ
ーマットのブランキング期間を表わす信号成分が上記信
号Y、R−YおよびB−Yに付与される。最終的に得ら
れるNTSC出力が第5h図に示されている。
マイクロ・コンピュータ11はピーク検波回路12から
入力するいずれか一色の黒ピーク・レベルおよヒ自ピー
ク・レベルを用いて、露光の適、不適を判定するととも
に不適の場合にはその程度を判定する機能をもっている
。この実施例では色信号Gの黒ピーク・レベルと白ピー
ク・レベルを用いるものとする。
第1図に示すように、ネガ・フィルムの露光適正範囲は
狭い。この範囲の上限が適正な白ピーク中レベルに対応
し、下限が黒ビーク・レベルに対応する。したがって、
露光が適正に行なわれていれば自ピーク・レベルと黒ピ
ーク・レベルとの差はある一定の値となる。露光不足の
場合には白ピーク・レベルと黒ピーク・レベルとの差は
小さくなり2露光過剰の場合には白ピーク・レベルと黒
ピーク・レベルとの差が大きくなる。
マイクロ・コンピュータ11は複数のしきい値をもって
おり、ピーク検波回路12から入力する色信号Gの白ピ
ーク・レベルと黒ピーク・レベルとの差を算出し、この
差と上記しきい値とを比較する。そして、この比較結果
に応じて、露光が適切か、露光不足か、露光過剰かを判
定し、さらに露光不足および露光過剰の場合にはその程
度を判定する。このような判定結果に応じて表示データ
が作成され、キャラクタ・ゼネレータ17に送られる。
キャラクタ・ゼネレータ17はマイクロ・コンピュータ
11から与えられる表示データに基づいてその表示を行
なうための映像信号を作成しエンコーダ14に与える。
エンコーダ14ては、ネガ・フィルム画像を表わす映像
信号とキャラクタ・ゼネレータ17から与えられる露光
に関するグラフィック表示のための映像信号とをミック
スしてモニタ表示装置20に与える。この結果、モニタ
表示装置20には、第3図に示すように、ネガ・フィル
ム画像に重畳して画面の一部に露光レベルのグラフィッ
ク表示が行なわれる。
露光レベルのグラフィック表示は、この実施例では、中
央の縦バーEとその両側に並べられかつ中央を向いた複
数の矢印A−D、Fとから構成されている。縦バーEの
左側の矢印A−Dのいずれかが点滅することにより露光
不足であることを表わし、露光不足の程度は点滅する矢
印の位置によって表現される。最も左側の矢印Aが点滅
したときには最も露光が不足している。調整リング6を
回してアイリス2を開いていくと点滅する矢印がB、C
,Dと右側に移動していく。露光適正になれば縦バーE
が点滅する。逆に縦バーEの右側の矢印のいずれか(た
とえばF)が点滅することにより露光過剰が表わされ、
露光過剰の程度は点滅する矢印の位置によって表現され
る。最も右側の矢印が点滅したときには最も露光が過剰
である。調整リング6を上記と逆に回してアイリス2を
閉じていくと点滅する矢印は中央の縦バーEの位置まで
順次移動していく。
このようにして、露光レベルがグラフィック表示される
ので、露光が適切かどうか、不適切の場合には露光不足
または露光過剰の程度が表わされるので、誰でもきわめ
て容易に調整リング6を操作して適正露光に設定するこ
とができる。このようにして露光レベルが適正に設定さ
れると上述した白バランス調整およびガンマ補正が適切
に行なわれるようになるので、適正な画面表示が可能と
なる。モニタ表示装置20にはネガ・フィルムNFの画
像も表示されるので、アイリスの調整時に露光レベルに
応じて画面の明るさ等が変化していく様子がよく分るよ
うになっている。
上記実施例では色信号Gの自ピーク・レベルおよび黒ピ
ーク・レベルが用いられているが、他の色信号Rまたは
Bの白、黒ピーク中レベルを用いて露光レベルを判定す
ることもできるし、これら三原色信号G、RおよびBの
平均的な白、黒ピ−り・レベルを用いることもできるし
、平均映像レベル(APL)を表わすデータを用いて露
光レベルを検出することもてきる。モニタ表示装置20
への露光レベルのグラフィック表示は、撮像装置10に
設けられた露光レベル表示モード・スイッチ(図示路)
からの入力があった場合にのみ行なうようにしてもよい
この発明はネガ画像のみならずポジ画像に関してももち
ろん適用可能であり2表示装置もモニタに限らないのは
いうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図はネガ・フィルムに表わされた画像の階調特性を
示すグラフである。 第2a図から第2C図は三原色信号G、RおよびBのグ
レイ・レベルを示す波形図である。 第3図は撮像装置とモニタ表示装置とを示す斜視図であ
る。 第4図は撮像装置の電気的構成を示すブロック図である
。 第5a図から第5h図は第4図に示す回路の各ブロック
の人出力信号を示す波形図である。 第6図は可変ガンマ補正回路を示すブロック図である。 第7a図および第7b図は可変ガンマ補正回路の機能を
説明するための入出力特性を示すグラフである。 2・・・アイリス。 4・・・CCD。 6・・・調整リング。 9・・・カメラQヘッド。 IO・・・撮像装置。 11・・・マイクロ・コンピュータ。 12・・・ピーク検波回路。 20・・・モニタ表示装置。 以  上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 固体電子撮像素子を備え、この固体電子撮像素子により
    撮像した被写体像を表わす映像信号を出力するカメラに
    おいて、 上記固体電子撮像素子への露光を制御するための手動で
    操作されるアイリス、 上記固体電子撮像素子から得られる映像信号のレベルを
    検出する手段、 検出された映像信号のレベルと所定値とを比較すること
    により適正露光かどうかを判定するとともに不適正露光
    の場合には露光不足、または露光過剰の程度を判定する
    手段、および 上記判定手段の判定結果に応じて適正露光であることま
    たは露光不足もしくは露光過剰の程度を、上記固体電子
    撮像素子によって撮像されている被写体の画像上に重ね
    て、グラフィック表示する表示装置、 を備えたカメラの露光調整装置。
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