JP3571813B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置の露出制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の撮像装置の構成、動作について図9のブロック図を用いて以下に説明する。
図9において、1は被写体の結像用レンズ群であり、焦点距離可変のズームレンズ、2は入射光量を制御する絞り羽根構造のアイリスや透過光量を制御する液晶手段などの絞り機構手段であり、ここではアイリスを用いた場合を示す。3は入射した光を光電変換するCCD等の撮像素子、6は絞り機構2を駆動する駆動モータ、7は駆動モータ6を駆動する絞り機構駆動回路、8は撮像素子3を制御し光電変換された信号を読み出すとともに、信号の蓄積時間を制御するいわゆる電子シャッタ機能を制御する撮像素子駆動回路、9は撮像素子3で光電変換された信号をサンプリングするサンプルホールド回路、10は信号を電気的に増幅するオートゲインコントロール(以下AGC)回路である。
【0003】
11は、ガンマ補正、色分離、色差マトリクス等の処理を施した後、同期信号を加え標準テレビジョン信号を生成するデジタル信号処理部であり、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器111とカメラ信号処理回路112とデジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換器113とを備えている。A/D変換器111とD/A変換器113とには変換レベルを決定するのに必要な基準電圧REFが加えられている。12はデジタル信号処理部11の出力信号をテープに記録するビデオテープレコーダ(以下VTR)、13は撮影している映像をモニタするための電子ビューファインダ(以下EVF)等のモニタ手段である。
【0004】
14は露出制御部であり、ここではマイクロコンピュータを用いた場合を示し、その内部はデジタル信号処理部11の映像信号から被写体の露出状態を検出する露出検出部141、露出検出部141の検出信号から絞り機構2、撮像素子駆動回路8で制御される電子シャッタのシャッタ速度、AGC回路10のゲイン等の制御量を演算する露出制御演算部142、露出状態をホールドするデータホールド部143、露出制御演算部142の演算結果から各露出制御手段をそれぞれ制御するAGC制御部144、電子シャッタ制御部145、絞り制御部146から構成され、図10で示す制御フローチャートに従って動作する。15は露出制御状態を保持するAEロック動作を行うためのトリガ信号を入力するトリガキーである。
【0005】
次に動作について説明する。
上記構成による撮像装置において、様々な場所、様々な状況下で簡単な撮影で最適な映像が得られることを可能とするために、露出検出部141で映像信号より被写体の明るさの変化を検出し、露出制御演算部142において露出検出部141の検出信号を基に絞り機構2、撮像素子3の蓄積時間を制御する電子シャッタ、AGC回路10のゲイン等の露出制御パラメータの選択及び各パラメータの補正量を決定し、常に安定した最適な露出になるように制御を行う。これにより被写体の明るさが変化しても撮影者の手を煩わすこと無く、自動的に最適な露出制御を行う自動露出制御が可能になる。
【0006】
しかし、上述した自動露出制御では、常にズームレンズ1から入射してくる被写体の明るさに応じて露出状態を制御しているために、主被写体の明るさが変化していなくてもズームレンズ1による焦点距離の変動や主被写体の移動等により周辺被写体の明るさが変化すると露出制御状態も変化する。そのため、主被写体の露出状態が最適になっていても周辺被写体の明るさが変化すると露出制御状態が変化し、結果的に主被写体の露出状態が不適性になる問題がある。
【0007】
このような撮影状況に対応するために従来より最適な露出制御状態を保持するために、いわゆるAEロックが考案されている。AEロックの動作は、撮影者がモニタ手段であるEVF13の画面を確認しながら保持したい露出状態となった時、トリガキー15からトリガ信号を入力することで、このトリガ信号に連動して露出制御回路14の露出状態保持部143でホールド状態に制御することにより、その時点の露出制御演算部142で演算された絞り機構2、撮像素子3の蓄積時間を制御する電子シャッタ、AGC回路10のゲイン等の各露出パラメータの補正量を保持することで行われる。
【0008】
このAEロックには、主被写体と周辺被写体との明るさの差が大きく、自動露出制御では主被写体の露出状態が適切にならない時、例えば逆光での人物撮影の場合、背景の明るい部分に影響され人物の露出状態が暗く沈む、いわゆる黒つぶれになったり、逆にスポットライト光で照らされた人物撮影のように過順光の場合に人物の露出状態が明るくなりすぎてしまう、いわゆる白飛びになったりする撮影状況において、ズームレンズ1の焦点距離を変化させて主被写体をズームアップすることで周辺被写体の明るさの影響をなくし、主被写体の露出状態が最適になったところでAEロック動作を行い、その後、ズームレンズ1の焦点距離を戻し、撮影者の意図する画角に合わせて撮影を開始するような用いられ方がある。
【0009】
図10は上記AEロックの動作を含む露出制御回路14の動作を示すフローチャートである。
まずステップS1で、露出検出部141によりカメラ信号処理回路112で処理された映像信号から露出状態を検出する。ステップS2でAEロックを行うか否かを判断し、AEロックを行わない場合は、ステップS3に進む。ステップS3では露出制御演算部142において上記ステップS1で検出した露出状態が最適な露出状態より明るいか暗いかを調べる。
【0010】
そして明るい場合はステップS4で、データホールド部143に保持されている前回の各露出制御パラメータのデータの値より小さい制御データを求めて保持させる。暗い場合は、前回のデータの値より大きい制御データを求めて保持させる。そしてステップS9により、上記保持した制御データを出力してAGC制御部144、電子シャッタ制御部145、アイリス制御部146を介してAGC回路10、撮像素子駆動回路8、絞り機構駆動回路7に与えることにより、露出制御が行われる。
【0011】
以上の処理が行われている状態で、撮影者はEVF13を見ながら所望の露出状態となったとき、トリガキー15を操作すると、ステップS2でAFロックが行われると判断され、制御データの出力が1回目であることがステップS6で判断されると、ステップS7でトリガキー15が操作される直前の制御データを先ず記憶して保持する。次にステップS8、S9でその制御データを読み出して1回目の出力を行う。2回目以降は、ステップS8、S9で上記保持した制御データを出力し続けることにより、上記所望の露出状態が保持され、AEロックが完了する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したAEロックを用いる場合、ズームレンズ1からの入射光量が一定で、かつ入射光量を制限する絞り機構2が一定状態であっても、ズームレンズ1の焦点距離によってレンズのF値が変化するため撮像素子3の撮像面に入射する光量が変動し、このため最適な状態でAEロック動作を行っても、ズームレンズ1の焦点距離を変化させると絞り機構2、AGC、電子シャッタ等の露出制御パラメータの制御状態が変化していないにも係わらず、AEロック動作を行なった時点の露出状態から変化し、最適な露出状態が保たれないという問題があった。
【0013】
そこで本発明は、AEロックを用いてズームレンズの焦点距離を変化させても、AEロック動作を行った時点の最適な露出状態を保持することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、被写体を結像する焦点距離可変のズームレンズと、上記ズームレンズにより入射した光を光電変換する撮像手段と、上記撮像手段で光電変換された信号に処理を施して映像信号を生成する信号処理手段と、上記信号処理手段で処理を施す信号の露出状態を制御する露出制御手段と、上記露出制御手段の露出状態を保持する露出状態保持手段と、上記ズームレンズの焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、上記露出状態保持手段により上記露出制御手段で制御している露出状態を保持する動作を行っているときに、上記焦点距離検出手段で検出した上記ズームレンズの焦点距離に応じて上記信号処理手段の出力レベルを補正する露出補正手段とを設けている。
【0015】
【作用】
上記の構成により、ズームレンズ焦点距離を変化させても、AEロック動作を開始した時点での最適な露出状態を保持することができるAEロックを行うことができ、AEロックを行った場合においても、焦点距離を変化させて撮影者の意図する画角に合わせた撮影を行うことができ、様々な被写体や撮影状況に応じた最適な映像を提供することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1〜第3の実施の形態を図面を用いて説明する。尚、図1、図7、図8においては、図9及び互いに対応する部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
図1は本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。
本実施の形態の図9と異る構成は、ズームレンズ1の焦点距離を検出する焦点距離検出手段4と、絞り機構2の絞り状態をホール素子等を用いて検出する絞り状態検出手段5と、デジタル信号処理部11のD/A変換器113の基準電圧値REFを制御するD/A変換器16が追加されると共に、露出制御回路14内にズームレンズ1の焦点距離によるF値の変化を補正する露出補正部147が追加されている点である。露出制御部14の内部処理は図2の制御フローチャートに従って行なわれ、本発明の特徴である露出補正部147の処理は図3の制御フローチャートに従って行なわれる。
【0017】
露出補正部147は、ズームレンズ1の焦点距離によってF値が変動することによる明るさの変化を補正する補正データを格納したルックアップテーブル(以下LUT)を備えている。例えばズームレンズ1の焦点距離に対するF値の特性が図4の▲1▼のような特性を持っているとすると、ズームレンズ1からの入射光量が一定で、絞り機構2が開放状態の時の撮像素子3の撮像面での明るさはズームレンズ1の焦点距離がワイド端の時の明るさを100%とすると図5の▲1▼のようにF値の変化に対応して変動する。露出補正部147に備えたLUTは、図5の焦点距離に対する明るさの変化を補正するF値補正データを備えたものである。
【0018】
また絞り機構2が例えばF2の状態まで絞っている状態では、ズームレンズ1のF値の変化が撮像素子2の撮像面では見かけ上、図4の▲2▼のようになり、その時の撮像素子2の撮像面での明るさは図5の▲2▼のように変化する。従って、焦点距離に対するF値の変化は絞り機構2の状態によっても異るため、露出補正部147に備えたF値補正データは、絞り機構2の絞り状態に応じて図6(a)(b)(c)のようなLUTを備えている。
【0019】
次に本発明の特徴であるAEロックの動作について説明する。
通常は従来と同様に露出制御回路14において露出検出部141で映像信号より被写体の変化による露出の変化を検出し、露出制御演算部142において露出検出部141の検出信号を基に絞り機構2、撮像素子3の蓄積時間を制御する電子シャッタ、AGC回路9のゲイン等の露出制御パラメータの選択及び各パラメータの補正量を決定し、常に安定した最適な露出になるように制御を行う。
【0020】
次に撮影者が適性になった露出状態を保持したい時にAEロックを行うために、トリガキー15からトリガ信号を入力することにより、露出状態保持部143でホールド状態に制御され、その時点の露出制御演算部141で演算された絞り機構2、撮像素子3の蓄積時間を制御する電子シャッタ、AGC回路10のゲインの各露出制御パラメータの補正量を保持する。ここまでは、図2のステップS1〜S9により、図10と同様に行われる。
【0021】
次に、ステップS10によるF値補正処理が、図3のように露出補正部147で行われる。先ず、ステップS11で絞り機構2の絞り状態を絞り状態検出手段5より検出すると共に、ズームレンズ1の焦点距離を焦点距離検出手段4より検出する。そして、ステップS12でAFロックがOFFのときは、ステップS13でデジタル信号処理部11のD/A変換器113の基準電圧値REFを初期化した後、ステップS20に進む。ステップS12でAFロックがONになると、ステップS14を通り、ステップS15において上記ステップS11で検出した絞り状態に対応した図6のLUTを選択し、選択したLUTより上記検出したズームレンズ1の焦点距離に対応したF値補正データを選択して基準データとする。
【0022】
次にズームレンズ1の焦点距離が変化した時、ステップS11でその時の焦点距離を検出し、ステップS16で、上記選択したLUTより焦点距離に対応したF値補正データを選択する。次にステップS17で選択したF値補正データと上記基準データとを比較してステップS18又はS19で必要な補正量を求める。例えば、AEロック動作した時点の基準データが図6のLUT1の▲1▼の状態の場合、焦点距離が▲2▼の状態に変化した時の補正量はステップS18により+6dBとなり、焦点距離が▲3▼の状態に変化した時の補正量はステップS19により−5dBとなる。この補正量に応じてステップS20では、デジタル信号処理部11のD/A変換器113の基準電圧値REFを補正し、補正された基準電圧値REFをD/A変換器16でD/A変換した後、デジタル信号処理部11のD/A変換器113に出力する。
【0023】
D/A変換器113の基準電圧値REFが変化すると、カメラ信号処理回路112の入力信号レベルが一定であっても出力信号レベルがD/A変換器113の基準電圧値REFに応じて変化する。従って、上記補正量に応じて基準電圧値REFを補正することより、レンズのF値変化による明るさ変動を補正し、カメラ信号処理部112の入力信号レベルが変動しても出力信号レベルが一定に制御される。
【0024】
図7は本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。
第1の実施の形態では、AEロック動作時のズームレンズ1のF値変化によるデジタル信号処理ブロック11の出力信号レベルの変動を、D/A変換変換器113の基準電圧値REFを制御することにより補正しているが、第2の実施の形態では、デジタル信号処理部11のカメラ信号処理部112の機能の1つであるフェード手段114を用いて行うようにしている。そのため露出補正部147は、フェード手段114を用いてズームレンズ1のF値変化によるデジタル信号処理部11の出力信号レベルの変動を補正するようにしている。露出補正部147の処理は図3の制御フローチャートにおけるステップS18〜S20のD/A変換基準電圧値に関する処理部分がフェード手段114の制御値に代わるだけで、全体の処理動作は同様に行われる。
【0025】
フェード手段114は、フェード制御信号に応じて入力信号が減衰する特性を備えたものであり、通常の撮影時は減衰量が0%に制御されて入力信号がそのまま出力され、撮影シーンの切り替わり時等に出力信号が0%になるまで除々に入力信号を減衰させる特殊効果、いわゆるフェードイン、フェードアウト機能を行うものである。
本実施の形態の形態では、通常撮影時においてもこの、フェード手段114を利用して一定の減衰量が加わるように制御している。
【0026】
次に、通常撮影時においても50%の減衰量を与える場合を例にしてAEロックの動作を説明する。
第1の実施の形態と同様に、撮影者が適性になった露出状態を保持したい時にトリガキー15からトリガ信号を入力することにより、露出制御回路14の露出状態保持部143でホールド状態に制御されるAEロック動作が成される。この時、露出補正部147ではトリガ信号によってAEロック動作した時点での絞り機構2の絞り状態を絞り状態検出手段5により検出すると共に、またズームレンズ1の焦点距離を焦点距離検出手段4より検出し、上記検出した絞り状態に対応したLUTを選択し、選択したLUTより上記検出したズームレンズ1の焦点距離に対応したF値補正データを選択して基準データとする。次にズームレンズ1の焦点距離が変化した時、その時の焦点距離を検出し、上記選択したLUTより焦点距離に対応したF値補正データを選択する。選択したF値補正データと上記基準データとを比較し、必要な補正量を求める。
【0027】
この補正量に応じてデジタル信号処理部11のカメラ信号処理部112のフェード手段114の減衰量に補正を加え、フェード手段114の出力が一定になるように制御する。例えばフェード手段114の減衰量が通常50%であるのに対して、補正量が+6dB必要であれば、フェード手段114の減衰量を25%に下げることにより、フェード手段114の出力信号レベルは一定に保たれる。従って補正量に応じてフェード手段114の減衰量を補正することにより、レンズのF値変化による明るさ変動を補正し、デジタル信号処理部11の入力信号レベルが変動しても出力信号レベルが一定に制御される。
【0028】
ここではフェード手段114の通常撮影時の減衰量を50%とした場合について説明したが、ズームレンズ1の焦点距離に対するF値変化の特性に合わせて最適な補正が行えるように通常撮影時の減衰量を設定すれば良い。
【0029】
図8は本発明の第3の実施の形態を示すブロック図である。
この第3の実施の形態では、AEロック動作時のズームレンズ1のF値変化によるデジタル信号処理部11の出力信号レベルの変動を、カメラ信号処理部112の機能の1つである色差信号のゲインを制御する色差信号ゲイン制御手段115を用いて行う。このために露出補正部147は、上記色差信号ゲイン制御手段115を用いてズームレンズ1のF値変化によるデジタル信号処理部11の出力信号レベルの変動を補正するようにしている。露出補正部147の処理は図3の制御フローチャートにおけるD/A変換基準電圧値に関する処理部分が色差信号ゲイン制御手段115の制御値に変わるだけで全体の処理動作は同様に行われる。すなわち、第3の実施の形態の動作は、第2の実施の形態で用いたフェード手段の代わりに色差信号ゲイン制御手段115を用いて色差信号のレベルを補正するものである。
【0030】
上述した説明では、カメラ信号処理をデジタル信号処理部11で行う場合を示したが、フェード手段114を用いていた場合に、露出補正部147が色差信号ゲイン制御手段115を用いてズームレンズのF値変化を補正するものであれば、カメラ信号処理をアナログ信号処理によって行うこともできる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、露出状態保持手段で露出制御手段で制御している露出状態を保持する保持動作を行った場合に、焦点距離検出手段で検出したズームレンズの焦点距離に応じて露出補正手段により信号処理手段の出力レベルを補正するように構成したことにより、ズームレンズの焦点距離が変化しても、露出状態保持動作を行った時点での最適な露出状態が保たれ、撮影者の意図通りの映像を提供できるという効果が得られる。
【0032】
また、請求項2の発明によれば、露出状態保持手段で露出制御手段で制御している露出状態を保持する保持動作を行った場合に、焦点距離検出手段で検出したズームレンズの焦点距離に応じて信号処理手段のD/A変換手段の出力レベルを補正するように構成したことにより、信号処理手段を用いた撮像装置において、ズームレンズの焦点距離が変化しても、露出状態保持動作を行った時点での最適な露出状態が保たれ、撮影者の意図通りの映像を提供できるという効果が得られる。
【0033】
また、請求項3の発明によれば、露出状態保持手段で露出制御手段で制御している露出状態を保持する保持動作を行なった場合に、焦点距離検出手段で検出したズームレンズの焦点距離に応じて、フェード手段の減衰量を制御するように構成したことにより、デジタル信号処理手段を用いた撮像装置のみならず、アナログ信号処理手段を用いた撮像装置においても、ズームレンズの焦点距離が変化しても、露出状態保持動作を行った時点での最適な露出状態が保たれ、撮影者の意図通りの映像を提供できるという効果が得られる。
【0034】
さらに請求項4の発明によれば、露出状態保持手段で露出制御手段で制御している露出状態を保持する保持動作を行った場合に、焦点距離検出手段で検出したズームレンズの焦点距離に応じて、色差信号ゲイン制御手段のゲインを制御するように構成したことにより、デジタル信号処理手段を用いた撮像装置のみならず、アナログ信号処理手段を用いた撮像装置においても簡単な構成でズームレンズの焦点距離が変化しても露出状態保持動作を行った時点での最適な露出状態が保たれ、撮影者の意図通りの映像を提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図2】露出制御回路の制御フローチャートである。
【図3】露出制御回路のF値補正制御フローチャートである。
【図4】ズームレンズの焦点距離に対するF値の特性を示すグラフである。
【図5】ズームレンズの焦点距離に対する明るさの変化を示すグラフである。
【図6】F値補正を行うためのルックアップデーブルの一例を示す構成図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。
【図8】本発明の第3の実施の形態を示すブロック図である。
【図9】従来の撮像装置を示すブロック図である。
【図10】従来の露出制御回路の制御フローチャートである。
【符号の説明】
1 被写体結像用ズームレンズ
2 絞り機構
3 撮像素子
4 焦点距離検出手段
5 絞り機構状態検出手段
6 絞り機構駆動モータ
7 絞り機構駆動回路
8 撮像素子駆動回路
10 オートゲインコントロール回路
11 デジタル信号処理部
14 露出制御回路
15 トリガキー
16 D/A変換器
111 A/D変換器
112 カメラ信号処理部
113 D/A変換器
114 フェード手段
115 色差ゲイン制御手段
Claims (4)
- 被写体を結像する焦点距離可変のズームレンズと、
上記ズームレンズにより入射した光を光電変換する撮像手段と、
上記撮像手段で光電変換された信号に処理を施して映像信号を生成する信号処理手段と、
上記信号処理手段で処理を施す信号の露出状態を制御する露出制御手段と、
上記露出制御手段の露出状態を保持する露出状態保持手段と、
上記ズームレンズの焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
上記露出状態保持手段により上記露出制御手段で制御している露出状態を保持する動作を行っているときに、上記焦点距離検出手段で検出した上記ズームレンズの焦点距離に応じて上記信号処理手段の出力レベルを補正する露出補正手段とを備えた撮像装置。 - 上記信号処理手段は、
上記撮像手段で光電変換された信号をデジタル変換するA/D変換手段と、
上記A/D変換手段の出力に処理を施して上記映像信号を生成する映像信号処理手段と、
上記映像信号処理手段の出力信号をアナログ信号に変換するD/A変換手段とを備え、
上記露出補正手段は、上記D/A変換手段の出力レベルを補正するようにした請求項1記載の撮像装置。 - 上記信号処理手段は、上記映像信号の信号レベルを制御信号に応じて減衰させるフェード手段を備え、
上記露出補正手段は、上記フェード手段の減衰量を制御することにより、上記映像信号のレベルを補正するようにした請求項1記載の撮像装置。 - 上記信号処理手段は、色差信号のゲインを制御する色差信号ゲイン制御手段を備え、
上記露出補正手段は、上記色差信号ゲイン制御手段を制御することにより、上記色差信号のレベルを補正するようにした請求項1記載の撮像装置。
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