JP2015207809A - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】撮像装置でライブビュー表示する画像のノイズ抑制状態を揃えること。【解決手段】撮像装置1は、被写体像を撮像する撮像部30と、撮像部30に所定のタイミングで撮像させる撮像制御部10と、撮像部30によって撮像された複数フレームの画像を記憶する記憶部20と、記憶部20に記憶されている直近の複数フレームの画像を位置合わせして合成する画像合成部14と、画像合成部14による合成画像を表示部50に逐次表示させる表示制御部15と、を備える。【選択図】図4

Description

本発明は、撮像装置に関する。
所定のシャッター速度(例えば1/60秒)で撮像を繰り返し、撮像したライブビュー画像を表示装置に表示する場合において、1/60秒より長い長秒時露光に相当する画像を表示装置に表示させる撮像装置が知られている(特許文献1参照)。撮像装置は、長秒時露光(例えば1/2秒)に相当する数(N=30)のライブビュー画像を取り込んで合成し、合成画像を表示装置に表示させる。
特開平6−121222号公報
従来技術では、合成した画像数がN枚に達するとメモリの画像を一旦クリアし、新たに撮像した画像を1枚ずつ加えて合成する。表示する画像の合成枚数が変化することで、ノイズの抑制状態に差が生じてしまう。
本発明による撮像装置は、被写体像を撮像する撮像部と、撮像部に所定のタイミングで撮像させる撮像制御部と、撮像部によって撮像された複数フレームの画像を記憶する記憶部と、記憶部に記憶されている直近の複数フレームの画像を位置合わせして合成する画像合成部と、画像合成部による合成画像を表示部に逐次表示させる表示制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明による撮像装置では、ライブビュー表示する画像のノイズ抑制状態を揃えることができる。
本発明の一実施の形態によるデジタルカメラを例示する図である。 4フレームの画像を例示する図である。 4フレームの画像に基づいて1枚に合成された画像を例示する図である。 図1のデジタルカメラの構成を例示するブロック図である。 制御回路が実行する処理の流れを説明するフローチャートである。 ライブビュー処理の詳細を説明するフローチャートである。 画像合成に用いるフレーム画像を説明する図である。 画像合成に用いるフレーム画像を説明する図である。
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図1は、本発明の一実施の形態によるデジタルカメラ1を例示する図である。デジタルカメラ1の前面には、撮像レンズ2が設けられている。被写体光は、撮像レンズ2に入射される。撮像レンズ2は、撮像部30(図4)を構成する撮像素子31に被写体像を結像させる。デジタルカメラ1の上面には、レリーズボタン3が設けられている。なお、レンズ一体型カメラを例に説明するが、光学ファインダーを備えていないレンズ交換式カメラであっても構わない。
デジタルカメラ1は、撮影指示(例えばレリーズボタン3の押下操作)前において、所定のフレームレート(例えば60fps)で撮像を繰り返し、撮像したライブビュー画像をボディ背面に設けられた表示装置50(図4)に表示するように構成される。ライブビュー画像はスルー画像とも呼ばれ、構図確認などのために表示するモニタ用画像をいう。
デジタルカメラ1は、ライブビュー画像を表示中において所定の条件を満たす場合に、撮像部30(図4)によって上記フレームレートで取得された複数フレーム(例えば4フレーム)の画像を合成した合成画像をライブビュー画像として表示装置50に表示する。図2は、上記フレームレートで取得されたフレーム1〜4の4フレームの画像を例示する図である。図3は、図2の4フレームの画像に基づいて1枚に合成された画像を例示する図である。以下、このような合成画像を用いてライブビュー表示を行うカメラの構成について説明する。
図4は、図1のデジタルカメラ1の構成を例示するブロック図である。デジタルカメラ1は、撮像レンズ2と、制御回路10と、メモリ20と、撮像部30と、画像処理回路40と、表示装置50と、操作部材60と、ジャイロセンサ70とを有する。
<カメラの説明>
制御回路10は、搭載されているプログラムを実行することにより、ライブビュー表示や撮影動作などのカメラ動作を制御する。制御回路10には、画像入力部11と、動きベクトル検出部12と、画像合成制御部13と、画像合成部14と、表示制御部15と、感度制御部16とが含まれる。制御回路10は、操作部材60から入力される操作信号に応じて、カメラ動作を総括的に管理する。
画像入力部11は、撮像部30によって撮像された画像の画像信号を入力する。動きベクトル検出部12は、撮像タイミングが異なるフレーム間で画像を比較し、公知の動きベクトル検出を行う。例えば、画面を複数(例えば9つ)のブロックに分割し、各ブロックにおいて動きベクトルを検出する。制御回路10は、動きベクトル検出部12によって画面内の一部のブロックにおいて動きベクトルが検出された場合に、被写体が動いていると判定する。
画像合成制御部13は、動きベクトル検出部12による検出結果に基づいて、ライブビュー画像として表示装置50に表示する合成画像の合成に用いるフレーム数を決定する。画像合成制御部13は、例えば、撮像部30における撮像感度がISO400であり、かつ撮像部30において60fpsで撮像が繰り返される場合に、表示装置50に表示させる合成画像を合成するフレーム数を4枚とする。
画像合成制御部13はさらに、動きベクトル検出部12によって画面内の一部のブロックでのみ動きベクトルが検出された場合(被写体が動いていると判定した場合)に、表示装置50に表示させる合成画像を合成するフレーム数を、例えば4枚→2枚へ減少させる。
画像合成部14は、撮像部30によって上記フレームレートで取得された画像であって、画像合成制御部13で決定された合成枚数の画像を用いて、ライブビュー画像として表示装置50に表示する合成画像を合成する。合成の際は、フレーム間において公知の位置合わせ処理を行うことにより、合成画像に像ぶれが生じないようにする。図3は、このように位置合わせされた合成画像である。
表示制御部15は、表示装置50に画像や設定情報、メニュー画面、メッセージなどを表示させる。画像は、上述したライブビュー画像、またはメモリカードなどの不図示の記録媒体から読み出された画像である。
感度制御部16は、撮像素子31(図1)のISO感度を制御する。感度制御部16は、例えば動きベクトル検出部12によって画面内のブロックで動きベクトルが検出された場合には、撮像素子31のISO感度を高く変更するように制御する。
メモリ20は、不揮発性メモリによって構成され、画像データを一時的に記憶する。撮像部30は、CMOSイメージセンサなどによって構成される撮像素子31を含む。撮像部30は、撮像素子31に結像された被写体像を光電変換し、画像信号を生成する。画像信号は、デジタルデータに変換されてメモリ20に記憶される。
画像処理回路40は、メモリ20に記憶されている画像データに対して所定の画像処理(色補間処理、階調変換処理、輪郭強調処理など)を施す。表示装置50は、液晶表示パネルによって構成され、表示制御部15によって表示の制御が行われる。表示装置50は、ボディ背面の液晶表示パネルに限らず、電子ビューファインダー(EVF)としてファインダー部に設けられた液晶表示パネルでもよい。操作部材60は、レリーズボタン3(図1)やズームボタンなどを含み、各種操作に応じた操作信号を制御回路10へ出力する。
ジャイロセンサ70は、デジタルカメラ1のピッチ方向およびヨー方向の動き(手ぶれ揺動など)をそれぞれ検出し、検出信号を制御回路10へ出力する。制御回路10は、ジャイロセンサ70で検出された揺動に応じて、不図示の防振レンズの駆動方向および駆動量を演算する。
<撮像レンズの説明>
撮像レンズ2は、AF駆動部110と、ズーム駆動部120と、VR駆動部130とを有する。AF(自動焦点調節)動作時において、制御回路10は、被写体像のコントラストを最大にする位置へフォーカスレンズを移動するように、AF駆動部110へフォーカスレンズの駆動を指示する。AF駆動部110は、制御回路10からのフォーカスレンズ移動指示に基づいて、不図示のフォーカシングレンズを光軸方向に進退移動させる。
制御回路10は、操作部材60を構成する不図示のズームボタンが操作された場合に、ズームボタン操作に応じてズーム駆動部120へズームレンズの駆動を指示する。ズーム駆動部120は、制御回路10からの指示に基づいて不図示のズームレンズを光軸方向に進退移動させる。
制御回路10は、ジャイロセンサ70によって検出されたデジタルカメラ1の動きに基づいて、VR駆動部130へ防振レンズの駆動を指示する。VR駆動部130は、制御回路10からの指示に基づいて、不図示の防振レンズを光軸と直交する方向に移動させる。これにより、ジャイロセンサ70によって検出された揺動に起因する撮像素子31(図1)における被写体像の揺れが抑えられる。
<フローチャートの説明>
以下、図5および図6のフローチャートを参照して、デジタルカメラ1がライブビュー画像として合成画像を表示する処理を説明する。制御回路10は、不図示のメインスイッチがオン操作された状態で、図5による処理を繰り返し行う。
図5のステップS10において、制御回路10は撮像部30へ指示を送り、所定のフレームレート(例えば60fps)で撮像を開始させてステップS20へ進む。これにより、撮像部30が60fpsで撮像を開始させる。ステップS20において、制御回路10は、図3に例示した合成画像を表示する機能がオン設定されているか否かを判定する。制御回路10は、オン設定されている場合にステップS20を肯定判定してステップS30へ進み、オン設定されていない場合にはステップS20を否定判定してステップS80へ進む。合成画像の表示機能についてのオン/オフの設定切替えは、例えば不図示のメニューボタンの押下操作に応じて起動するメニュー処理において行われる。
ステップS30において、制御回路10は、ライブビュー処理を行ってステップS40へ進む。ライブビュー処理は、所定の条件下で合成画像をライブビュー画像として表示する処理である。ライブビュー処理の詳細については図6を参照して後述する。一方ステップS80において、制御回路10は、上記60fpsで撮像した画像を合成しないで表示する通常のライブビュー表示を行ってステップS40へ進む。
ステップS40において、制御回路10は、撮影指示が行われたか否かを判定する。制御回路10は、操作部材60を構成するレリーズボタン3(図1)が押下された場合にステップS40を肯定判定してステップS50へ進む。制御回路10は、レリーズボタン3が押下されない場合にはステップS40を否定判定してステップS20へ戻る。ステップS20へ戻る場合は、上述した処理を繰り返す。
ステップS50において、制御回路10は、直近の撮像画像の画素信号値に基づいて自動露出(AE)演算およびAF動作を行ってステップS60へ進む。ステップS60において、制御回路10は、撮影動作を行ってステップS70へ進む。具体的には、制御回路10が撮像部30へ指示を送り、自動露出演算結果に基づく感度、シャッター速度にて記録用の撮像を行わせる。ステップS70において、制御回路10は、画像処理回路40によって処理された画像のデータを不図示の記録媒体に記録して図5による一連の撮影処理を終了させる。
<ライブビュー処理の説明>
ライブビュー処理の詳細について図6のフローチャートを参照して説明する。図6のステップS101において、制御回路10は、直近の撮像画像の画素信号値に基づいて輝度値を算出し、算出した輝度値が所定輝度以下か否かを判定する。制御回路10は、算出した輝度値が所定値以下の場合にステップS101を肯定判定してステップS102へ進み、算出した輝度値が所定値を超える場合はステップS101を否定判定してステップS111へ進む。所定輝度は、例えば、感度がISO400の場合に1/30秒のシャッター速度が必要な値とする。
算出した輝度値が所定輝度より低い場合は、図2に例示したようにフレーム1〜4のフレーム画像が暗くなる。このため、個々のフレーム画像を用いて通常のライブビュー表示を行うと観察しづらくなる。そこで、制御回路10は、観察に適した所定の明るさの合成画像をライブビュー表示するように画像の合成を行う設定をする。一方、算出した輝度値が所定輝度より高い場合は、個々のフレーム画像を用いた通常のライブビュー表示で観察に適した明るさのフレーム画像が得られる。この場合、制御回路10は画像の合成を行わない設定をする。
ステップS102において、制御回路10は、算出した輝度に応じた感度(例えばISO400)、算出した輝度に応じたシャッター速度(例えば1/60秒)、および算出した輝度に応じた合成枚数(例えば4枚)を設定してステップS103へ進む。ステップS102によれば、制御回路10が算出した輝度が異なると、制御回路10が設定する感度、シャッター速度、合成枚数は変化する。
ステップS103において、制御回路10は、三脚に固定されているか否かを判定する。制御回路10は、ジャイロセンサ70による検出信号に基づいて三脚に固定されていると判定した場合にステップS103を肯定判定してステップS107へ進む。制御回路10は、ジャイロセンサ70による検出信号に基づいて三脚に固定されていないと判定した場合には、ステップS103を否定判定してステップS104へ進む。
ステップS104において、制御回路10は、直近の撮像画像の画面全体で動きがあるか否かを判定する。制御回路10は、動きベクトル検出部12によって画面内の全てのブロックにおいて動きベクトルが検出された場合に画面全体で動きがあると判断し、ステップS104を肯定判定してステップS109へ進む。制御回路10は、画面内の全てのブロックにおいて動きベクトルが検出されない場合には、ステップS104を否定判定してステップS105へ進む。
ステップS105において、制御回路10は、直近の撮像画像の画面の一部で動きがあるか否かを判定する。制御回路10は、動きベクトル検出部12によって画面内のブロックの一部で動きベクトルが検出された場合に被写体の動きがあると判断し、ステップS105を肯定判定してステップS108へ進む。制御回路10は、画面内のブロックの一部のみで動きベクトルが検出されない場合には、ステップS105を否定判定してステップS106へ進む。
ステップS106において、制御回路10は、設定内容に基づいて直近の複数フレームの画像を用いて合成した画像をライブビュー画像として表示装置50に表示させて図6による処理を終了する。
上記ステップS103を肯定判定して進むステップS107において、制御回路10は、算出した輝度に応じた感度(ISO400)より感度を下げ(例えばISO100)、かつ算出した輝度に応じた合成枚数(4枚)より合成枚数を増やす(例えば16枚)設定をしてステップS106へ進む。なお、合成枚数を増やすだけでもよい。
上述したステップS105を肯定判定して進むステップS108において、制御回路10は、算出した輝度に応じた感度(例えばISO400)より感度を上げ(例えばISO800)、かつ算出した輝度に応じた合成枚数(4枚)より合成枚数を減らす(例えば2枚)設定をしてステップS106へ進む。なお、合成枚数を減らすだけでもよい。
上述したステップS104を肯定判定して進むステップS109において、制御回路10は、算出した輝度に応じた感度(例えばISO400)より感度を上げ(例えばISO1600)、かつ合成をしない設定をしてステップS110へ進む。なお、制御回路10は、ジャイロセンサ70による検出信号に基づいてパンニングを検出した場合や、操作部材60を構成する不図示のズームボタンが操作されている場合においても、算出した輝度に応じた感度(例えばISO400)より感度を上げ(例えばISO1600)、かつ合成をしない設定をしてもよい。
ステップS110において、制御回路10は、撮像した画像を合成しないで表示するライブビュー表示を行って図6による処理を終了する。
上述したステップS101を否定判定して進むステップS111において、制御回路10は、算出した輝度に応じた感度およびシャッター速度で、合成をしない設定をしてステップS110へ進む。
図7および図8は、図6のステップS106において実行される画像合成で用いられるフレーム画像を説明する図である。図7、図8において、シャッター速度は1/60秒に設定されている。図7によれば、フレームレート60fpsで撮像素子31(図1)が撮像(蓄積)を行い、撮像素子31から順次読み出されたフレーム1〜フレーム4の画像信号が、それぞれメモリ20に記憶される。
制御回路10の画像合成部14は、メモリ20に記憶された4フレーム分の画像信号に対して位置合わせおよび合成処理を行って合成画像を生成する。生成した合成画像は、表示制御部15によってライブビュー画像として表示装置50に表示される。
画像合成部14は、4フレーム分の画像の合成処理を行う場合に各画像にゲイン1/4を乗じ、ゲインを乗じた4フレームの画像信号を加算することによって合成画像を生成する。これにより、合成処理を行わない場合の画像信号レベルと、合成処理後の画像信号レベルとを合わせることができる。
なお、4フレーム分の画像を合成する場合、処理開始時点から4フレーム分の画像が撮像されるまで合成処理を行えないので、1/60秒×4=1/15秒の間はライブビュー表示するための画像が存在しないことになる。そこで制御回路10は、処理開始から4フレーム分の画像が撮像されるまで、フレーム1の画像を4倍してライブビュー表示に用いる。
制御回路10は、4フレーム以降に最新の画像(フレーム5)が撮像されると、最も古いフレーム1の画像を廃棄し、最新の画像(フレーム5)と置き換えて4フレーム分の画像を用いて合成画像を生成する。図8によれば、撮像素子31から順次読み出されたフレーム2〜フレーム5の画像信号が、それぞれメモリ20に記憶される。
制御回路10の画像合成部14は、メモリ20に記憶された4フレーム分の画像信号に対して位置合わせおよび合成処理を行って合成画像を生成する。表示制御部15は、1/60秒ごとに生成される合成画像により、表示装置50に表示させる画像を逐次更新する。以降同様に、最新のフレーム画像と最古のフレーム画像とを順次入れ換えながら、直近の4フレーム分の画像を用いて合成画像を生成、表示させる。これにより、フレーム更新レートが60fpsでありながら、ISO1600相当の合成画像をライブビュー画像として表示させることができる。
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)デジタルカメラ1は、被写体像を撮像する撮像部30と、撮像部30に60fpsのタイミングで撮像させる制御回路10と、撮像部30によって撮像された複数フレームの画像を記憶するメモリ20と、メモリ20に記憶されている直近の4フレームの画像を位置合わせして合成する画像合成部14と、画像合成部14による合成画像を表示装置50に逐次表示させる表示制御部15と、を備える。これにより、例えば暗い条件下において手持ちでフレーミングを行う場面などで、ぶれが少ないライブビュー表示を行える。さらに、更新表示するライブビュー画像のノイズ抑制状態を揃えることができる。
(2)被写体の輝度に基づいて、画像合成部14によって所定の明るさの画像が合成されるように、撮像部30におけるシャッター速度と、撮像部30における感度と、画像合成部14で合成するフレーム数と、を決める制御回路10を備えるので、暗い条件下においてもぶれが少なく、明るく観察しやすいライブビュー表示を行える。
(3)表示制御部15は、被写体の輝度が所定値より低い場合に画像合成部14による合成画像を表示装置50に逐次表示させ、被写体の輝度が所定値より高い場合に撮像部30によって撮像された直近のフレーム画像を表示装置50に逐次表示させるようにしたので、適切に表示切替えを行える。
(4)制御回路10は、被写体の輝度変化に応じて、少なくとも画像合成部14において合成に用いられる画像のフレーム数を変化させるようにしたので、例えば暗いほど合成するフレーム数を増やし、明るいほど合成するフレーム数を減らすなど観察しやすい合成画像が得られるように適切な設定を行える。
(5)制御回路10は、被写体の動きに応じて、少なくとも画像合成部14において合成に用いられる画像のフレーム数を変化させるようにしたので、例えば動きが速いほど合成するフレーム数を減らし、動きが遅いほど合成するフレーム数を増やすなど、ぶれが少ない合成画像が得られるように適切な設定を行える。
(6)制御回路10は、撮像部30で撮像された画像の画面の一部において被写体の動きがある場合に、合成に用いられる画像のフレーム数を減らすようにしたので、主要な被写体が動いていると判断できる場合にのみ、上記合成するフレーム数を減らす設定を適切に行える。
(7)制御回路10は、三脚への固定が検出されている場合に、少なくとも画像合成部14において合成に用いられる画像のフレーム数を増やすようにしたので、手ぶれが生じない条件下では合成するフレーム数を増やすなど、ノイズが少ない合成画像が得られるように適切な設定を行える。
(8)表示制御部15は、撮像部30で撮像された画像の画面全体において被写体の動きがある場合に、撮像部30によって撮像された直近のフレーム画像を表示装置50に逐次表示させるようにしたので、ライブビュー表示の更新速度を重視する設定、すなわち画像合成をしないで表示する設定へ適切に切替えできる。
(9)表示制御部15は、パンニングまたはズームレンズの駆動が検出された場合(ズームレンズを駆動する場合)に、撮像部30によって撮像された直近のフレーム画像を表示装置50に逐次表示させるようにしたので、ライブビュー表示の更新速度を重視する設定、すなわち画像合成をしないで表示する設定へ適切に切替えできる。
(変形例1)
以上の説明では、複数フレームの画像を合成した画像をライブビュー画像として表示装置50に表示させる例を説明したが、複数フレームの画像を合成した画像の画素信号値に基づいて自動露出(AE)演算を行うようにしてもよい。とくに低輝度の場合においては、単フレームの画像に基づいて自動露出演算を行う場合に比べて、演算精度が高まるという作用効果が得られる。
(変形例2)
また、複数フレームの画像を合成した画像の画素信号値に基づいてAF動作を行うように構成してもよい。一般に、複数フレームの画像を合成した画像は、単フレームの画像の場合と比べて焦点調節時に非合焦状態から合焦状態へ移行する際の焦点評価値(コントラスト情報)の立ち上がりが急峻になる。このため、合焦位置の演算をしやすくなるという作用効果が得られる。
(変形例3)
さらにまた、複数フレームの画像を合成した画像の画素信号値に基づいて、公知の顔検出動作を行うように構成してもよい。とくに低輝度の場合においては、単フレームの画像に基づいて顔検出を行う場合に比べて、低輝度条件において検出精度が高まるという作用効果が得られる。
(変形例4)
以上の説明では、複数フレームの画像を合成した画像をライブビュー画像として表示装置50に表示させる例を説明したが、複数フレームの画像を合成した画像を記録用の動画像として記録媒体に記録するようにしてもよい。
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。
1…デジタルカメラ
2…撮像レンズ
10…制御回路
11…画像入力部
12…動きベクトル検出部
13…画像合成制御部
14…画像合成部
15…表示制御部
16…感度制御部
20…メモリ
30…撮像部
40…画像処理回路
50…表示装置
60…操作部材
70…ジャイロセンサ

Claims (9)

  1. 被写体像を撮像する撮像部と、
    前記撮像部に所定のタイミングで撮像させる撮像制御部と、
    前記撮像部によって撮像された複数フレームの画像を記憶する記憶部と、
    前記記憶部に記憶されている直近の複数フレームの画像を位置合わせして合成する画像合成部と、
    前記画像合成部による合成画像を表示部に逐次表示させる表示制御部と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 請求項1に記載の撮像装置において、
    被写体の輝度に基づいて、前記画像合成部によって所定の明るさの画像が合成されるように、前記撮像部における1フレーム当たりのシャッター速度と、前記撮像部における感度と、前記画像合成部における前記複数フレームの数と、を決める制御部を備えることを特徴とする撮像装置。
  3. 請求項2に記載の撮像装置において、
    前記表示制御部は、前記被写体の輝度が所定値より低い場合に前記画像合成部による前記合成画像を前記表示部に逐次表示させ、前記被写体の輝度が前記所定値より高い場合に前記撮像部によって撮像された直近のフレーム画像を前記表示部に逐次表示させることを特徴とする撮像装置。
  4. 請求項2または3に記載の撮像装置において、
    前記制御部は、前記被写体の輝度変化に応じて、少なくとも前記画像合成部において前記合成に用いられる画像のフレーム数を変化させることを特徴とする撮像装置。
  5. 請求項2〜4のいずれか一項に記載の撮像装置において、
    前記制御部は、前記被写体の動きに応じて、少なくとも前記画像合成部において前記合成に用いられる画像のフレーム数を変化させることを特徴とする撮像装置。
  6. 請求項5に記載の撮像装置において、
    前記制御部は、前記撮像部で撮像された画像の画面の一部において前記被写体の動きがある場合に、前記合成に用いられる画像のフレーム数を減らすことを特徴とする撮像装置。
  7. 請求項2〜6のいずれか一項に記載の撮像装置において、
    前記制御部は、三脚への固定が検出されている場合に、少なくとも前記画像合成部において前記合成に用いられる画像のフレーム数を増やすことを特徴とする撮像装置。
  8. 請求項3に記載の撮像装置において、
    前記表示制御部は、前記撮像部で撮像された画像の画面全体において前記被写体の動きがある場合に、前記撮像部によって撮像された直近のフレーム画像を前記表示部に逐次表示させることを特徴とする撮像装置。
  9. 請求項8に記載の撮像装置において、
    前記表示制御部は、パンニングまたは変倍光学系の駆動が検出された場合に、前記撮像部によって撮像された直近のフレーム画像を前記表示部に逐次表示させることを特徴とする撮像装置。
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