(57)【要約】  プロセッサと、防水ハウジングと、デジタル画像をキャプチャする画像センサーと、シーンを画像センサーに撮像する光学システムと、デジタル画像キャプチャデバイスを水中写真モードまたは通常写真モードで動作するように設定するための手段と、を有し、プロセッサは、画像センサーを使用して、シーンのデジタル画像をキャプチャするステップと、デジタル画像キャプチャデバイスが水中写真モードまたは通常写真モードのいずれで動作しているかに応じて、キャプチャされたデジタル画像の色再現を制御するステップと、キャプチャされたデジタル画像をプロセッサアクセス可能なメモリに保存するステップと、を実施する。
2013528002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中デジタル画像のキャプチャに使用するデジタル画像キャプチャデバイスであって、
プロセッサと、
防水ハウジングと、
デジタル画像をキャプチャする画像センサーと、
シーンを前記画像センサーに撮像する光学システムと、
前記デジタル画像キャプチャデバイスと前記シーンの主要対象物との間の被写体距離を決定する手段と、
を有し、
前記プロセッサは、前記デジタル画像キャプチャデバイスが水中キャプチャモードのとき、
特定の水中シーンのための前記被写体距離を決定するステップと、
前記画像センサーを使用して、前記特定の水中シーンのデジタル画像をキャプチャするステップと、
前記決定された被写体距離に応じて、前記キャプチャされたデジタル画像の色再現を制御するステップと、を実施する、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記色再現は、前記キャプチャされたデジタル画像の色バランスを調整することによって制御され、
前記色バランスの調整量は、前記決定された被写体距離に応じて決定される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記色再現は、前記画像センサーに関連付けられる１または複数の色制御を調整することによって制御される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項４】
請求項３に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記画像センサーは、複数のカラーチャンネルを有し、
前記色制御は、前記カラーチャンネルの１または複数の露光時間を制御するために使用される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項５】
請求項３に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記画像センサーは、複数のカラーチャンネルを有し、
前記色制御は、前記カラーチャンネルの１または複数に適用されるゲイン係数を制御するために使用される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項６】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記色再現は、被写体距離に依存する色変換を適用することによって制御され、
前記色変換は、色バランス調整、フレア補正、コントラスト調整、飽和調整、及び色調スケール調整のうち１または複数を適用する、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項７】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記被写体距離を決定するための手段は、前記シーンの被写体までの焦点距離を決定するオートフォーカスシステムである、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項８】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記デジタル画像が前記水中モードでキャプチャされたかどうかを示すキャプチャモードメタデータが、前記キャプチャされたデジタル画像に関連付けられる、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項９】
請求項８に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記色再現は、前記キャプチャモードメタデータに応じて、ホストコンピュータで調整される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項１０】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記デジタル画像キャプチャデバイスが水中にあるかどうかを感知するための手段をさらに含み、
前記デジタル画像キャプチャデバイスが水中にあると感知されたときは前記水中キャプチャモードが自動的に選択され、前記デジタル画像キャプチャデバイスが水中にはないと感知されたときは通常撮像モードが自動的に選択される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項１１】
請求項１０に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記デジタル画像キャプチャデバイスが水中にあるかどうかを感知するための前記手段は、圧力センサーである、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項１２】
請求項１０に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記デジタル画像キャプチャデバイスが水中にあるかどうかを感知するための前記手段は、水分センサーである、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項１３】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記デジタル画像キャプチャデバイスと水面との間の深度を感知するための手段をさらに含む、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項１４】
請求項１３に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記色再現は、感知された深度に応じて制御される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項１５】
請求項１３に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記深度は、圧力センサーによって感知される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項１６】
請求項１５に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記水中モードは、前記圧力センサーによって感知された圧力に応じて作動される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項１７】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記デジタル画像キャプチャデバイスの向きを感知するための傾斜センサーをさらに含み、
前記色再現は、感知された向きに応じて制御される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項１８】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
複数の異なる水中モードが、複数の異なる水分類のために提供される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項１９】
請求項１８に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記複数の異なる水中モードは、淡水モード、海水モード、及びスイミングプールモードを含む、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項２０】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
地理的位置感知手段をさらに含み、
前記色再現は、感知された地理的位置に応じて制御される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項２１】
請求項２０に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記感知された地理的位置は、水域を識別するために地理的データベースと比較され、前記識別された水域に応じて水中モードが選択される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項２２】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記デジタル画像キャプチャデバイスは、デジタルスチルカメラである、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項２３】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記デジタル画像キャプチャデバイスは、デジタルビデオカメラである、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項２４】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記プロセッサは、デジタル画像シャープネス化アルゴリズムをさらに適用し、
前記デジタル画像シャープネス化アルゴリズムによって前記キャプチャされたデジタル画像に適用されるシャープネス化の程度は、前記デジタル画像キャプチャデバイスが水中キャプチャモードであるかどうかに応じて調整される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項２５】
請求項２４に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記キャプチャされたデジタル画像の赤のカラーチャンネルに適用されるシャープネス化の程度は、前記水中キャプチャモードでは低減される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【請求項２６】
請求項１に記載のデジタル画像キャプチャデバイスであって、
前記プロセッサがノイズ低減アルゴリズムをさらに適用し、
前記ノイズ低減アルゴリズムによって前記キャプチャされたデジタル画像に適用されるノイズ低減の程度は、前記デジタル画像キャプチャデバイスが水中キャプチャモードであるかどうかに応じて調整される、
ことを特徴とするデジタル画像キャプチャデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中カメラでのデジタル画像のキャプチャの分野に関し、より詳細には、水中写真モードでキャプチャされるデジタル画像の被写体距離に応じて色の再現が制御される水中カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
水中写真は多くの用途に有用である。例えば、スキューバダイバーはサンゴ礁や難破船を探検しながら写真を撮りたいと思うことがあり、子供たちはスイミングプールで遊びながら友人の水中写真を撮って楽しみたいと思うことがある。水中写真をキャプチャするには、カメラの内部部品が水によって損傷しないように、カメラが防水ハウジングに入っていなければならない。
【０００３】
水中でキャプチャされた写真の特性は、色の再現、フレア、画像のシャープネスおよび空間ノイズ（すなわち、粒度）など、様々な画像属性が水による影響を受けることがあることである。これらの画像属性がどの程度影響を受けるかは、被写体の距離、水の深度、水の透明度およびシーンを照らすためにストロボが使用されたかどうかを含む、多くの要因に応じて決まる。これにより、水中写真の画像の質が、画像ごとに著しく異なることがあり得る。
【０００４】
従来のフィルムカメラでキャプチャされた水中写真が印刷されるとき、一般に、画像キャプチャプロセス中に、キャプチャされた画像に生じた色かぶりを補正するために適切な色バランス補正量を推定するように、いわゆるシーンバランスアルゴリズムを使用して分析される。このようなシーンバランスアルゴリズムは一般に、画像を大気中で日光、タングステンまたは蛍光灯など様々な照明のもとで撮影するときに生じた色かぶりを補正するように、最適化される。このようなアルゴリズムが水中写真に適用されるとき、一般に、水中状態によって起きたいくつかの色かぶりを除去するが、一般に最適な結果にはならない。多くの場合、最も良く再現された画像を得るために、再調整して画像を「手動バランシング」する必要がある。従来のフィルムの光学印刷では、フレア、シャープネス損失および高レベルの画像ノイズなど、水中写真に関連する他のアーチファクトを補償することはできない。
【０００５】
「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｉｍａｇｅｓ」という名称のフレッドルンド（Ｆｒｅｄｌｕｎｄ）の米国特許第６，２６３，７９２号は、少なくとも１つの画像が水中でキャプチャされたフィルムを印刷する方法を開示している。水中でキャプチャされた写真は、画像を分析することによって、またはカスタマーから受け取った情報を読み取ることによって識別される。次いで、水中写真は、あらかじめ定められた方法で修正される。開示された修正には、色バランス調整、コントラスト強調および画像ノイズ抑制を含む。この方法の欠点は、カスタマーから供給された情報を使用して水中写真を識別することは厄介なことがあり、画像の分析によって水中画像を自動的に識別するために使用されるプロセスは、誤認識エラーを起こしやすいことである。
【０００６】
「Ｃｏｌｏｒ  ｒｅｖｅｒｓａｌ  ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ  ａｄａｐｔｅｄ  ｆｏｒ  ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ  ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ」という名称のキーラン（Ｋｅｅｌａｎ）らの米国特許第５，３８２，４９９号は、水中写真のために設計された写真フィルムを開示している。この特許は、水中写真における色バランスの問題は、水を通って伝達される赤色光の長い可視波長が著しく減衰することによって生じることを開示している。水中におけるそれぞれ３メートルの光伝達距離では、赤色光の約半分が吸収される。これにより、水中シーンは著しいシアンの色かぶりを有し、赤色光不足を示す。この発明の色反転写真フィルムは、緑記録層ユニットの速度に対する赤記録層ユニットの速度を上げることによって改善された水中撮像能力を備えている。このフィルムは、１つの特定のシーンの被写体距離のみで、水中撮影状態によって生じた色かぶりを適切に補正することができる。
【０００７】
「Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ  ｃａｍｅｒａ  ｆｅａｔｕｒｅ」という名称のテレミー（Ｔｅｒｅｍｙ）らの米国特許第５，７１０，９４７号は、圧力センサーを含む写真フィルムカメラを開示している。圧力センサーには、カメラ起動スイッチ、方向スイッチ、フィルム送りカウンター、水深度センサーおよびカメラ漏出検出器を含む、多くの異なる用途が説明されている。圧力センサーが水深度センサーとして使用されるとき、深度を示すグラフ表示が示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，２６３，７９２号
【特許文献２】米国特許第５，３８２，４９９号
【特許文献３】米国特許第５，７１０，９４７号
【特許文献４】米国特許第３，９７１，０６５号
【特許文献５】米国特許出願第２００７／００２４９３１号
【特許文献６】米国特許第６，２９２，２１８号
【特許文献７】米国特許出願第２００８／０２９７０２７号
【特許文献８】米国特許第５，６６８，５９７号
【特許文献９】米国特許第７，５４２，０７７号
【特許文献１０】米国特許第６，９３４，０５６号
【特許文献１１】米国特許第５，６５２，６２１号
【特許文献１２】米国特許第４，６４２，６７８号
【特許文献１３】米国特許第５，４９３，３３５号
【特許文献１４】米国特許第５，１８９，５１１号
【特許文献１５】米国特許第６，１９２，１６２号
【特許文献１６】米国特許第４，７７４，５７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
デジタルカメラは非常に一般的になってきており、水中写真を含むほぼすべての写真の分野で、従来のフィルムカメラに大きく取って代わってきている。デジタルカメラによる水中写真は、色再現のばらつきなど、従来のフィルムカメラが直面する問題のほとんどを抱えている。Ｃａｎｏｎ  ＰｏｗｅｒＳｈｏｔ  ＳＤ５００デジタルＥＬＰＨカメラなど、いくつかのデジタルカメラは、カメラが水中で使用中であることを手動で示すために使用することができるユーザー選択可能な水中モードを含む。次いで、デジタルカメラは、典型的な水中写真環境を考慮するように色再現特性を調整することができる。しかし、水中モードを手動で選択することを思い出すことは厄介であることがあり、さらに、水中写真状態が画像ごとに大きく異なることがあるという事実に対して、何も対策が取られていない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、プロセッサと、防水ハウジングと、デジタル画像をキャプチャする画像センサーと、シーンを画像センサーに撮像する光学システムと、デジタル画像キャプチャデバイスとシーンの主要対象物との間の被写体距離を決定する手段と、を有し、前記プロセッサは、デジタル画像キャプチャデバイスが水中キャプチャモードのとき、特定の水中シーンのための被写体距離を決定するステップと、画像センサーを使用して、特定の水中シーンのデジタル画像をキャプチャするステップと、決定された被写体距離に応じて、キャプチャされたデジタル画像の色再現を制御するステップと、を実施する、水中デジタル画像のキャプチャに使用するデジタル画像キャプチャデバイスに関する。本発明は、水中写真モードでキャプチャされたデジタル画像の色再現を、被写体距離の関数として水中写真状態の変動を考慮するように、決定された被写体距離に応じて、自動的に調整することができるという利点を有する。色再現は、被写体深度およびユーザー選択可能な水中モード設定など、他の要因に応じて調整することもできる。
【００１１】
本発明は、デジタルカメラが水中写真モードで動作しているとき、シャープネス化およびノイズ低減を含む他の画像処理動作の性能を、水中写真環境の特性を考慮するように、通常写真モードに応じて自動的に調整することができるという別の利点も有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】デジタルカメラシステムの構成部品を示す高レベル図である。
【図２】デジタルカメラでデジタル画像を処理するために使用される典型的な画像処理動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明による水中写真シナリオを示す図である。
【図４】本発明によるデジタルカメラの１つの実施形態を示す図である。
【図５】本発明による水中写真モードを使用してデジタル画像を処理するためのステップを示すフローチャートである。
【図６】デジタルカメラが過剰な深度で操作されるとき、ユーザーに警告を与えるための方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明による水中色再現を調整するために使用することができるゲイン係数の関数を表すグラフである。
【００１３】
添付の図面は本発明の概念を例示するためのものに過ぎず、縮尺通りではないことを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の説明では、通常ソフトウェアプログラムとして実施される本発明の好ましい実施形態について説明する。当業者であれば、そのようなソフトウェアの均等物はハードウェア内に作製することもできることを容易に理解するであろう。画像操作アルゴリズムおよびシステムは周知であるため、本明細書は特に、本発明によるシステムおよび方法の一部を形成し、または本発明によるシステムおよび方法とより直接的に協働するアルゴリズムおよびシステムを対象とする。本明細書では特に図示または説明しないが、そのようなアルゴリズムおよびシステムの他の態様、ならびにそれに関わる画像信号を生成し、および他の方法で処理するためのハードウェアまたはソフトウェアは、当技術分野で既知のシステム、アルゴリズム、構成部品および要素から選択することができる。本発明によるシステムは以下で説明する通りであるが、本明細書では特に図示、示唆または説明しないが本発明の実施形態にとって有用な材料、ソフトウェアは、従来のものであり、当業者の知識の範囲内である。
【００１５】
さらに、本明細書で使用される本発明の方法を実施するためのコンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に保存することができ、これは例えば、磁気ディスク（ハードドライブまたはフロッピー（登録商標）ディスクなど）または磁気テープなどの磁気記憶媒体；光ディスク、光テープ、または機械読み取り可能なバーコードなどの光記憶媒体；ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、またはリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）などのソリッドステート電子記憶デバイス；もしくは、本発明による方法を実施するために１つまたは複数のコンピュータを制御するための命令を有するコンピュータプログラムを保存するために使用される他の物理的デバイスまたは媒体を含むことができる。
【００１６】
撮像デバイスならびに信号のキャプチャおよび処理のための関連する回路、およびディスプレイを使用するデジタルカメラは周知であるので、本明細書は特に、本発明による方法および装置の一部を形成し、または本発明による方法および装置とより直接的に協働する要素を対象とする。本明細書で特に図示または説明しない要素は、当技術分野で既知のものから選択される。説明される実施形態の特定の態様は、ソフトウェア内に設けられる。本発明によるシステムは以下で説明する通りであるが、本明細書では特に図示、説明または示唆しないが本発明の実施形態にとって有用な材料、ソフトウェアは、従来のものであり、当業者の知識の範囲内である。
【００１７】
本発明は、本明細書で説明される実施形態の組み合わせを含む。「特定の実施形態」などの記載は、本発明の少なくとも１つの実施形態に存在する特徴のことをいう。「実施形態」または「特定の実施形態」などと別に記載されている場合は、必ずしも同じ実施形態のことをいうとは限らないが、そのような実施形態は、特に記載がない限り、または当業者にとって明らかでない限り、互いに排他的なものではない。「方法」などの単数形または複数形の使用は、限定的なものではない。他に明確に記載されていない限り、または文脈から必要でない限り、本開示における「または」という用語は、非限定的な意味であることを理解されたい。
【００１８】
デジタルカメラの以下の説明は、当業者にはよく知られているものであろう。本実施形態には、費用を削減し、特徴を追加し、またはカメラの性能を向上させるために可能であり選択される多くの変形例があることは明らかであろう。
【００１９】
図１は、デジタルカメラ１０を含むデジタル写真システムのブロック図である。好ましくは、デジタルカメラ１０は携帯型の電池動作デバイスであり、ユーザーが画像をキャプチャし、レビューするときに簡単に手持ちできるほど十分に小型である。デジタルカメラ１０は、画像メモリ３０を使用してデジタル画像ファイルとして保存されるデジタル画像を生成する。本明細書で使用される「デジタル画像」または「デジタル画像ファイル」という用語は、デジタル静止画像またはデジタルビデオファイルなどの任意のデジタル画像ファイルのことをいう。
【００２０】
いくつかの実施形態では、デジタルカメラ１０は、動画ビデオ画像および静止画像の両方をキャプチャする。デジタルカメラ１０はまた、限定はされないが、デジタル音楽プレーヤー（例えばＭＰ３プレーヤー）、携帯電話、ＧＰＳ受信機、またはプログラマブルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）の機能を含む、他の機能を含むこともできる。
【００２１】
デジタルカメラ１０は、調節可能な絞りおよび調節可能なシャッター６を有するレンズ４を含む。好ましい実施形態では、レンズ４はズームレンズであり、ズームおよびフォーカスモータードライブ８によって制御される。レンズ４は、シーン（図示せず）から画像センサー１４、例えばシングルチップカラーＣＣＤまたはＣＭＯＳ画像センサーへの光を焦点合わせする。レンズ４は、シーンの画像を画像センサー１４上に形成するための１つのタイプの光学システムである。他の実施形態では、光学システムは、固定焦点距離レンズを可変または固定焦点とともに使用することもできる。
【００２２】
画像センサー１４の出力は、アナログシグナルプロセッサ（ＡＳＰ）およびアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１６によってデジタルへと変換され、バッファメモリ１８に一時的に保存される。次いで、バッファメモリ１８に保存された画像データは、ファームウェアメモリ２８に保存された内蔵されたソフトウェアプログラム（例えばファームウェア）を使用して、プロセッサ２０によって操作される。いくつかの実施形態では、ソフトウェアプログラムは、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）を使用して、ファームウェアメモリ２８に永久的に保存される。他の実施形態では、例えばフラッシュＥＰＲＯＭメモリを使用して、ファームウェアメモリ２８を修正することができる。そのような実施形態では、外部デバイスは、有線インターフェース３８またはワイヤレスモデム５０を使用して、ファームウェアメモリ２８に保存されたソフトウェアプログラムを更新することができる。そのような実施形態では、ファームウェアメモリ２８を使用して、画像センサー較正データ、ユーザー設定選択およびカメラをオフにしたとき保存されるべき他のデータを保存することもできる。いくつかの実施形態では、プロセッサ２０はプログラムメモリ（図示せず）を含み、ファームウェアメモリ２８に保存されたソフトウェアプログラムは、プロセッサ２０によって実行される前にプログラムメモリへとコピーされる。
【００２３】
プロセッサ２０の機能は、単一のプログラマブルプロセッサ、または１つまたは複数のデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）デバイスを含む複数のプログラマブルプロセッサを使用して設けることができることを理解されたい。あるいは、プロセッサ２０は、カスタム回路によって（例えば、特にデジタルカメラで使用するために設計された１つまたは複数のカスタム集積回路（ＩＣ）によって）、またはプログラマブルプロセッサとカスタム回路の組み合わせによって設けることができる。プロセッサ２０と図１に示す様々な構成部品のいくつかまたはすべてとの接続部は、コモンデータバスを使用して作製することができることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサ２０、バッファメモリ１８、画像メモリ３０、およびファームウェアメモリ２８間の接続を、コモンデータバスを使用して作製することができる。
【００２４】
次いで、処理された画像は、画像メモリ３０を使用して保存される。画像メモリ３０は、限定はされないが、リムーバブルフラッシュメモリカード、内部フラッシュメモリチップ、磁気メモリ、または光学メモリを含む、当業者にとっては既知のメモリの形態とすることができることを理解されたい。いくつかの実施形態では、画像メモリ３０は、内部フラッシュメモリチップ、およびセキュアデジタル（ＳＤ）カードなどのリムーバブルフラッシュメモリカードの標準インターフェースを含むことができる。あるいは、マイクロＳＤカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣＦ）カード、マルチメディアカード（ＭＭＣ）、ｘＤカードまたはメモリスティックなど、様々なメモリカードフォーマットを使用することができる。
【００２５】
画像センサー１４は、行および画素を選択する様々なクロック信号を生成し、ＡＳＰおよびＡ／Ｄ変換器１６の動作を同期する、タイミング発生器１２によって制御される。画像センサー１４は、約４０００×３０００画素の静止画像ファイルを提供するために、例えば１２．４メガ画素（４０８８×３０４０画素）を有することができる。カラー画像を提供するために、画像センサーは一般に、様々な色の画素を含む画素の配列を有する画像センサーを提供するカラーフィルター配列で重ね合わされる。様々なカラー画素を多くの様々なパターンで配置することができる。第１の例として、様々なカラー画素を、本願に引用して援用する、同一出願人によるＢａｙｅｒの米国特許第３，９７１，０６５号「Ｃｏｌｏｒ  ｉｍａｇｉｎｇ  ａｒｒａｙ」に記載されているように、周知のベイヤーのカラーフィルター配列を使用して配置することができる。第２の例として、様々なカラー画素を、本願に引用して援用する、２００７年２月１日に出願された「Ｉｍａｇｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｗｉｔｈ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｌｉｇｈｔ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」という名称の、同一出願人によるコンプトン（Ｃｏｍｐｔｏｎ）およびハミルトン（Ｈａｍｉｌｔｏｎ）の米国特許出願第２００７／００２４９３１号に記載されているように配置することができる。これらの例は限定的ではなく、多くの他のカラーパターンを使用することができる。
【００２６】
画像センサー１４、タイミング発生器１２、ならびにＡＳＰおよびＡ／Ｄ変換器１６は、別個に作製された集積回路とすることができ、または、ＣＭＯＳ画像センサーで一般に行われているように単一の集積回路として作製することができることを理解されたい。いくつかの実施形態では、この単一の集積回路は、プロセッサ２０によって提供されるいくつかの機能を含む、図１に示すいくつかの他の機能を実施することができる。
【００２７】
画像センサー１４は、画像を形成するために、ビデオ画像をキャプチャするとき、およびキャプチャされる静止画像をプレビューするときにも使用される低解像度のセンサー画像データのモーションシーケンスを提供するためにタイミング発生器１２によって第１のモードで起動されるとき、有効である。このプレビューモードのセンサー画像データは、例えば１２８０×７２０画素のＨＤ解像度画像データとして、または例えば６４０×４８０画素のＶＧＡ解像度画像データとして、または画像センサーの解像度と比較して著しく少ない列および行のデータを有する他の解像度を使用して、提供することができる。
【００２８】
プレビューモードのセンサー画像データは、同じ色を有する隣接する画素値を結合することによって、または画素値のいくつかを削除することによって、またはいくつかのカラー画素値を結合しながら他のカラー画素値を削除することによって、提供することができる。プレビューモードの画像データは、本願に引用して援用する「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃａｍｅｒａ  ｆｏｒ  ｉｎｉｔｉａｔｉｎｇ  ｃａｐｔｕｒｅ  ｏｆ  ｓｔｉｌｌ  ｉｍａｇｅｓ  ｗｈｉｌｅ  ｐｒｅｖｉｅｗｉｎｇ  ｍｏｔｉｏｎ  ｉｍａｇｅｓ」という名称の、同一出願人によるパラルスキー（Ｐａｒｕｌｓｋｉ）らの米国特許第６，２９２，２１８号に記載されているように処理することができる。
【００２９】
画像センサー１４はまた、高解像度の静止画像データを提供するために、タイミング発生器１２によって第２のモードで起動されるとき有効である。この最終モードのセンサー画像データは、画像センサーのすべての画素を含む高照明レベルのシーンのための高解像度出力画像データとして提供され、例えば４０００×３０００画素を有する１２メガ画素の最終画像データとすることができる。より低い照明レベルでは、最終センサー画像データは、信号レベル、従ってセンサーの「ＩＳＯ速度」を上げるために、画像センサーの同様のカラー画素のいくつかを「ビニング」することによって提供することができる。
【００３０】
ズームおよびフォーカスモータードライバ８は、プロセッサ２０から供給される制御信号によって、適切な焦点距離設定を提供し、シーンを画像センサー１４上に焦点合わせするように制御される。画像センサー１４の露出レベルは、ｆ値ならびに調節可能な絞りおよび調節可能なシャッター６の露出時間、タイミング発生器１２による画像センサー１４の露出期間、およびＡＳＰおよびＡ／Ｄ変換器１６のゲイン（すなわち、ＩＳＯ速度）設定を制御することによって制御される。プロセッサ２０はまた、シーンを照明することができるフラッシュ２も制御することができる。本発明のいくつかの実施形態では、フラッシュ２は調節可能な相関色温度を有する。例えば、「Ｌａｍｐ  ｗｉｔｈ  ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ  ｃｏｌｏｒ」という名称のミラー（Ｍｉｌｌｅｒ）らの米国特許出願第２００８／０２９７０２７号で開示されたフラッシュを使用して、デジタルカメラ１０が水中で操作されるとき、後で説明するように、より赤色光の割合が高い照明を生成することができる。
【００３１】
デジタルカメラ１０のレンズ４は、本願に引用して援用する「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃａｍｅｒａ  ｗｉｔｈ  Ｒａｐｉｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｏｃｕｓ  ｏｆ  ａｎ  Ｉｍａｇｅ  ｕｐｏｎ  ａ  Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ  Ｓｃａｎ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ」という名称の、同一出願人によるパラルスキー（Ｐａｒｕｌｓｋｉ）らの米国特許第５，６６８，５９７号に記載されているように、「スルーザレンズ」オートフォーカスを使用して、第１のモードで焦点合わせすることができる。これは、レンズ４の焦点位置を近焦点位置から無限焦点位置までの間の多くの位置に調整しながら、画像センサー１４によってキャプチャされる画像の中心部分に最大のシャープネス値を提供する最短焦点位置をプロセッサ２０が判断するように、ズームおよびフォーカスモータードライバ８を使用して達成される。次いで、最短焦点位置に対応する焦点距離を、適切なシーンモードの自動設定など、いくつかの目的のために使用し、他のレンズおよびカメラ設定とともに、メタデータとして画像ファイルに保存することができる。
【００３２】
デジタルカメラ１０の向きを感知するために、任意の傾斜センサー４２を含むことができる。傾斜センサーは当技術分野で周知であり、電子ゲームシステムおよび携帯電話など、多くの一般的な製品に組み込まれている。一般に、傾斜センサーは、デバイスの向きの変化を感知するために加速度計を使用する。本発明の１つの実施形態では、傾斜センサー４２は、水平方向に対する傾斜角を示す信号を提供する。正の傾斜角は、カメラが水平の向きに対して上向きに傾斜していることを示すために使用することができ、負の傾斜角は、カメラが水平の向きに対して下向きに傾斜していることを示すために使用することができる。
【００３３】
プロセッサ２０は、ディスプレイメモリ３６に一時的に保存され、画像ディスプレイ３２に表示されるメニューおよび低解像度カラー画像を生成する。画像ディスプレイ３２は一般にアクティブマトリックスカラー液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であるが、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイなど、他のタイプのディスプレイを使用することもできる。ビデオインターフェース４４は、デジタルカメラ１０から、フラットパネルＨＤＴＶディスプレイなどのビデオディスプレイ４６へのビデオ出力信号を提供する。プレビューモードまたはビデオモードでは、バッファメモリ１８からのデジタル画像データは、一般に画像ディスプレイ３２にカラー画像として表示される一連の動画プレビュー画像を形成するように、プロセッサ２０によって操作される。レビューモードでは、画像ディスプレイ３２に表示される画像は、画像メモリ３０に保存されたデジタル画像ファイルから、画像データを使用して生成される。
【００３４】
画像ディスプレイ３２に表示されるグラフィカルユーザーインターフェースは、ユーザー制御装置３４によって提供されるユーザー入力に応じて制御される。ユーザー制御装置３４は、ビデオキャプチャモード、静止キャプチャモード、およびレビューモードなどの様々なカメラモードを選択し、静止画像のキャプチャおよび動画画像の記録を開始するために使用される。いくつかの実施形態では、上記で説明した第１のモード（すなわち、静止プレビューモード）は、ユーザーが、ユーザー制御装置３４の１つであるシャッターボタン（例えば、図４に示す画像キャプチャボタン２９０）を半押しするとき開始され、第２のモード（すなわち、静止画像キャプチャモード）は、ユーザーがシャッターボタンを完全に押すとき開始される。ユーザー制御装置３４は、カメラをオンにし、レンズ４を制御し、撮像プロセスを開始するときにも使用される。ユーザー制御装置３４は一般に、ボタン、ロッカースイッチ、ジョイスティック、または回転ダイヤルのいくつかの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、いくつかのユーザー制御装置３４は、画像ディスプレイ３２上のタッチスクリーンオーバーレイを使用して提供される。他の実施形態では、別のステータスディスプレイまたは画像ディスプレイを使用することができる。
【００３５】
ユーザー制御装置３４を使用して選択することができるカメラモードには、図５に関して後で説明する「水中写真」モード、および「タイマー」モードを含む。「タイマー」モードが選択されるとき、ユーザーがシャッターボタンを完全に押した後、プロセッサ２０が静止画像のキャプチャを開始する前に、短い遅延（例えば、１０秒）が起きる。
【００３６】
デジタルカメラ１０の圧力センサー２５を使用して、図５に関して後で説明するように、本発明の実施に有用な深度情報を提供することができる。本発明の好ましい実施形態では、圧力センサー２５は、デジタルカメラ１０の外面への圧力を感知する圧力センサーである。代替実施形態では、デジタルカメラ１０が水中で使用されているかどうかを判断するために、圧力センサー２５の代わりに、または圧力センサー２５に加えて、水分センサーを使用することができる。
【００３７】
プロセッサ２０に接続されたオーディオコーデック２２が、マイク２４からのオーディオ信号を受け取り、スピーカー２６へオーディオ信号を供給する。これらの構成部品は、ビデオシーケンスまたは静止画像とともに、オーディオトラックを記録し、再生することができる。デジタルカメラ１０が、カメラと携帯電話の組み合わせなどの多機能デバイスである場合、マイク２４およびスピーカー２６を使用して、通話することができる。いくつかの実施形態では、マイク２４は、デジタルカメラ１０が本発明の方法で水中画像を記録するために使用されるとき、大気中および水中環境でも、音声を記録することができる。他の実施形態では、デジタルカメラ１０は、従来の大気中マイクおよび水中の音声を記録することができる水中マイク（ハイドロフォン）を含むことができる。
【００３８】
いくつかの実施形態では、スピーカー２６をユーザーインターフェースの一部として使用して、ユーザー制御が押され、または特定のモードが選択されたことを示す様々な可聴信号を提供することができる。いくつかの実施形態では、マイク２４、オーディオコーデック２２、およびプロセッサ２０を使用して、ユーザーが、ユーザー制御装置３４ではなく音声コマンドを使用してユーザー入力をプロセッサ２０に提供することができるように、音声認識を提供することができる。スピーカー２６を使用して、ユーザーに電話の着信を知らせることもできる。これは、ファームウェアメモリ２８に保存された標準着信音を使用して、またはワイヤレスネットワーク５８からダウンロードして画像メモリ３０に保存したカスタム着信音を使用して、行うことができる。さらに、振動デバイス（図示せず）を使用して、電話の着信のサイレント（例えば、非可聴）通知を提供することができる。
【００３９】
プロセッサ２０はまた、周知のＥｘｉｆ−ＪＰＥＧ画像ファイルなど、画像メモリ３０の「完成」画像ファイル内に圧縮され保存された表示されるＲＧＢ画像データを生成するために、画像センサー１４からの画像データの別の処理も提供する。
【００４０】
デジタルカメラ１０は、有線インターフェース３８を介して、自宅またはオフィスに置かれたデスクトップコンピュータまたはポータブルコンピュータとすることができるコンピュータ４０に接続されたインターフェース／充電器４８に接続することができる。有線インターフェース３８は、例えば周知のＵＳＢ２．０インターフェース規格に合わせることができる。インターフェース／充電器４８は、有線インターフェース３８を介して、デジタルカメラ１０内の一組の充電可能電池（図示せず）に電力を供給することができる。
【００４１】
デジタルカメラ１０は、ワイヤレスネットワーク５８と無線周波数帯５２で接続するワイヤレスモデム５０を含むことができる。ワイヤレスモデム５０は、周知のブルートゥースワイヤレスインターフェースまたは周知の８０２．１１ワイヤレスインターフェースなど、様々なワイヤレスインターフェースプロトコルを使用することができる。コンピュータ４０は、インターネット７０を介して、Ｋｏｄａｋ  ＥａｓｙＳｈａｒｅ  Ｇａｌｌｅｒｙなどのフォトサービスプロバイダー７２に画像をアップロードすることができる。他のデバイス（図示せず）は、フォトサービスプロバイダー７２によって保存された画像にアクセスすることができる。
【００４２】
代替実施形態では、ワイヤレスモデム５０は、デジタルカメラ１０からのデジタル画像ファイルをアップロードするために、インターネット７０と接続する３ＧＳＭネットワークなどの携帯電話ネットワーク（図示せず）と、無線周波数（例えばワイヤレス）リンクで通信する。これらのデジタル画像ファイルは、コンピュータ４０またはフォトサービスプロバイダー７２へと提供することができる。
【００４３】
本発明では、デジタルカメラ１０は水中デジタル画像をキャプチャするために使用することができる水中デジタルカメラである。デジタルカメラ１０は、例えば、サンゴ礁を探検するスキューバダイバーやスイミングプールで遊ぶ子供が使用することができる。様々なカメラ部品の損傷を防ぐために、デジタルカメラ１０は防水ハウジング２８０（図４）を含む。
【００４４】
図２は、ＡＳＰおよびＡ／Ｄ変換器１６によって出力された画像センサー１４からのカラーセンサーデータ１００を処理するために、デジタルカメラ１０（図１）のプロセッサ２０によって実施することができる画像処理動作を示すフローチャートである。いくつかの実施形態では、特定のデジタル画像のためのカラーセンサーデータ１００を操作するためにプロセッサ２０によって使用される処理パラメータは、画像ディスプレイ３２に表示されたメニューに応じてユーザー制御装置３４を介して選択することができる様々なユーザー設定１７５によって判断される。
【００４５】
ＡＳＰおよびＡ／Ｄ変換器１６によってデジタル変換されたカラーセンサーデータ１００は、ホワイトバランスステップ９５によって操作される。いくつかの実施形態では、この処理は、本願に引用して援用する「Ｗｈｉｔｅ  ｂａｌａｎｃｅ  ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  ｃｏｌｏｒ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ」という名称の、同一出願人によるミキ（Ｍｉｋｉ）の米国特許第７，５４２，０７７号に記載されている方法を使用して実施することができる。ホワイトバランスは、ユーザーが手動で設定することができ、または図５を参照して後で説明するように、カメラが水中モードのとき自動的に設定することができる、ホワイトバランス設定９０に応じて調整することができる。
【００４６】
次いで、カラー画像データは、画像センサー１４からのノイズを低減するために、ノイズ低減ステップ１０５によって操作される。いくつかの実施形態では、この処理は、本願に引用して援用する「Ｎｏｉｓｅ  ｃｌｅａｎｉｎｇ  ａｎｄ  ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｎｇ  ｓｐａｒｓｅｌｙ  ｐｏｐｕｌａｔｅｄ  ｃｏｌｏｒ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｉｍａｇｅ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｎｏｉｓｅ  ｃｌｅａｎｉｎｇ  ｋｅｒｎｅｌ」という名称の、同一出願人によるギンデール（Ｇｉｎｄｅｌｅ）らの米国特許第６，９３４，０５６号に記載されている方法を使用して実施することができる。ノイズ低減のレベルは、より高いＩＳＯ露出指数設定でより多くのフィルタリングが実施されるように、ＩＳＯ設定１１０に応じて調整することができる。ノイズ低減のレベルはまた、図５を参照して後で説明するように、カメラが水中モードのとき調整することもできる。
【００４７】
次いで、カラー画像データはそれぞれの画素位置に赤、緑および青（ＲＧＢ）画像データ値を提供するために、デモザイキングステップ１１５によって操作される。デモザイキングステップ１１５を実施するためのアルゴリズムは、カラーフィルター配列（ＣＦＡ）補間アルゴリズムまたは「デベイヤリング」アルゴリズムとして一般に知られている。本発明の１つの実施形態では、デモザイキングステップ１１５は、本願に引用して援用する「Ａｄａｐｔｉｖｅ  ｃｏｌｏｒ  ｐｌａｎｅ  ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｓｉｎｇｌｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｃｏｌｏｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃａｍｅｒａ」という名称の、同一出願人によるアダムス（Ａｄａｍｓ）らの米国特許第５，６５２，６２１号に記載されている輝度ＣＦＡ補間方法を使用することができる。デモザイキングステップ１１５はまた、本願に引用して援用する「Ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅｄ  ｃｈｒｏｍｉｎａｎｃｅ  ｖａｌｕｅｓ  ｉｎ  ａ  ｓａｍｐｌｅｄ  ｃｏｌｏｒ  ｉｍａｇｅ  ｓｉｇｎａｌ」という名称の、同一出願人による米国特許第４，６４２，６７８号に記載されているクロミナンスＣＦＡ補間方法を使用することもできる。
【００４８】
いくつかの実施形態では、ユーザーは、デジタルカメラがよりサイズの小さい画像ファイルを生成することができるように、様々な画素解像度モードを選択することができる。本願に引用して援用する「Ｓｉｎｇｌｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｃｏｌｏｒ  ｃａｍｅｒａ  ｗｉｔｈ  ｕｓｅｒ  ｓｅｌｅｃｔａｂｌｅ  ｉｍａｇｅ  ｒｅｃｏｒｄ  ｓｉｚｅ」という名称の、同一出願人によるパラススキー（Ｐａｒｕｌｓｋｉ）らの米国特許第５，４９３，３３５号に記載されているように、複数画素解像度を設けることができる。いくつかの実施形態では、ユーザーが、解像度モード設定１２０をフルサイズ（例えば３，０００×２，０００画素）、中サイズ（例えば１，５００×１，０００画素）または小サイズ（７５０×５００画素）に選択することができる。
【００４９】
カラー画像データは、色補正ステップ１２５で色補正される。いくつかの実施形態では、色補正は、本願に引用して援用する「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ  ｔｈｅ  ｃｏｌｏｒ  ｒｅｎｄｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈａｒｄｃｏｐｙ  ｉｍａｇｅｓ  ｆｒｏｍ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃａｍｅｒａｓ」という名称の、同一出願人によるパラルスキー（Ｐａｒｕｌｓｋｉ）らの米国特許第５，１８９，５１１号に記載されているように、３×３線形空間色補正マトリックスを使用して提供される。いくつかの実施形態では、様々なカラーマトリックス係数をデジタルカメラ１０のファームウェアメモリ２８に保存することによって、様々なユーザー選択可能なカラーモードを提供することができる。例えば、カラーモード設定１３０を使用して以下の色補正マトリックスの１つを選択するように、４つの異なるカラーモードを提供することができる。
設定１（通常色再現）
【数１】
2013528002.tif 000003
設定２（飽和色再現）
【数２】
2013528002.tif 000004
設定３（不飽和色再現）
【数３】
2013528002.tif 000005
設定４（白黒）
【数４】
2013528002.tif 000006
設定５（公称水中色再現）
【数５】
2013528002.tif 000007
【００５０】
図７を参照して後でより詳細に説明するように、水中画像は、赤のカラーチャンネルの信号レベルが低くなる傾向がある。式（５）の色再現マトリックスは、式（１）の通常色再現マトリックスと、赤の入力色信号Ｒｉｎに適用される２×のゲイン係数との組み合わせを表す。これにより、キャプチャされた画像の赤色光の量が係数である５０％だけ低い公称水中環境の色再現が、改善される。
【００５１】
他の実施形態では、三次元ルックアップテーブルを使用して、色補正ステップ１２５を実施することができる。いくつかの実施形態では、図５を参照して後で説明するように、カメラが水中モードのとき、異なる３×３マトリックス係数、または異なる三次元ルックアップテーブルを使用して色補正を提供する。
【００５２】
カラー画像データはまた、色調スケール補正ステップ１３５によって操作される。いくつかの実施形態では、色調スケール補正ステップ１３５は、先に引用された米国特許第５，１８９，５１１号に記載されているように、一次元ルックアップテーブルを使用して実施することができる。いくつかの実施形態では、複数の色調スケール補正ルックアップテーブルは、デジタルカメラ１０のファームウェアメモリ２８に保存される。これらは、「通常」色調スケール補正曲線、「高コントラスト」色調スケール補正曲線、および「低コントラスト」色調スケール補正曲線を提供するルックアップテーブルを含むことができる。色調スケール補正ステップ１３５を実施するとき、どの色調スケール補正ルックアップテーブルを使用するかを判断するために、ユーザーが選択したコントラスト設定１４０がプロセッサ２０によって使用される。いくつかの実施形態では、後で説明するように、カメラが水中モードのとき、高コントラスト色調スケール補正曲線が使用される。
【００５３】
カラー画像データはまた、画像シャープネス化ステップ１４５によって操作される。いくつかの実施形態では、これは、本願に引用して援用する「Ｅｄｇｅ  ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  ｃｏｌｏｒｅｄ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｉｍａｇｅｓ」という名称の、同一出願人によるハミルトン（Ｈａｍｉｌｔｏｎ）らの米国特許第６，１９２，１６２号に記載されている方法を使用して提供することができる。いくつかの実施形態では、ユーザーは、「通常シャープネス」設定、「高シャープネス」設定、および「低シャープネス」設定を含む様々なシャープネス化設定から選択することができる。この例では、プロセッサ２０は、デジタルカメラ１０のユーザーによって選択されたシャープネス化設定１５０に応じて、例えば「高シャープネス」では２．０、「通常シャープネス」では１．０、および「低シャープネス」レベルでは０．５など、３つの異なるエッジブースト乗数の１つを使用する。いくつかの実施形態では、後で説明するように、カメラが水中モードのとき、特別な画像シャープネス化アルゴリズムが使用される。
【００５４】
カラー画像データはまた、画像圧縮ステップ１５５によって操作される。いくつかの実施形態では、画像圧縮ステップ１５５は、本願に引用して援用する「Ａｄａｐｔｉｖｅ  ｂｌｏｃｋ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  ｉｍａｇｅ  ｃｏｄｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ」という名称の、同一出願人によるデーリー（Ｄａｌｙ）らの米国特許第４，７７４，５７４号に記載されている方法を使用して提供することができる。いくつかの実施形態では、ユーザーは、様々な圧縮設定から選択することができる。これは、例えば３つの異なるテーブルなど複数の量子化テーブルを、デジタルカメラ１０のファームウェアメモリ２８に保存することによって実施することができる。これらは、デジタルカメラ１０の画像メモリ３０に保存される圧縮されたデジタル画像ファイル１８０の様々な品質レベルおよび平均ファイルサイズを提供する。特定の画像のための画像圧縮ステップ１５５に使用される特定の量子化テーブルを選択するために、ユーザーが選択した圧縮モード設定１６０がプロセッサ２０によって使用される。
【００５５】
圧縮されたカラー画像データは、ファイルフォーマットステップ１６５を使用して、デジタル画像ファイル１８０に保存される。画像ファイルは、様々なメタデータ１７０を含むことができる。メタデータ１７０は、画像をキャプチャしたカメラの型、画像のサイズ、画像がキャプチャされた日にちおよび時間、ならびにレンズ焦点距離、レンズの露出時間およびｆ値、およびカメラのフラッシュをたいたかどうかなどの様々なカメラ設定など、デジタル画像に関する任意のタイプの情報である。好ましい実施形態では、このメタデータ１７０はすべて、周知のＥｘｉｆ−ＪＰＥＧ静止画像ファイルフォーマット内に標準化タグを使用して保存される。本発明の好ましい実施形態では、メタデータ１７０は、デジタル画像が水中写真モードを使用してキャプチャされたかどうかについての情報を含む、カメラ設定１８５についての情報を含む。
【００５６】
本発明を、図３を参照して以下で説明する。撮影者２１０が、防水ハウジング２８０（図４）および圧力センサー２５を有するデジタルカメラ１０を使用して、水中環境で被写体を撮影する。例えば、撮影者２１０は、デジタルカメラ１０をカメラ深度２６０で使用して、別の人間２２０のデジタル画像を被写体距離２５０および被写体深度２５５でキャプチャすることができる。任意で、撮影者２１０は、デジタルカメラ１０を使用して、魚や難破船など他の被写体の画像をキャプチャすることができる。水中環境は、プール、河川、湖または海など、撮影者２１０が写真をキャプチャしたいと思うどのような水中の場所とすることもできる。例えば、撮影者２１０はサンゴ礁で海洋生物の写真を撮るスキューバダイバーであることもあり、または撮影者２１０は、裏庭のスイミングプールで遊びながら友人の水中写真を撮る子供であることもある。
【００５７】
デジタルカメラ１０は圧力センサー２５を含む。圧力センサー２５は、防水ハウジング２８０の外面の圧力を示す信号を返す。流体の深度の関数としての圧力Ｐは、次のように表される：
Ｐ＝Ｐ０＋ｐｇｄＣ                                （６）
ここで、Ｐ０は流体の上面の空気圧、ｐは流体密度（約１０００ｋｇ／ｍ３）、ｇは重力による加速度（約９．８ｍ／ｓ２）、およびｄＣはカメラ深度２６０である。
【００５８】
好ましくは、圧力センサー２５は、空気圧に対する圧力差である「ゲージ圧力」ＰＧを返すように較正される：
ＰＧ＝Ｐ−Ｐ０                                    （７）
デジタルカメラ１０が大気中２３５で操作されるとき、ゲージ圧力ＰＧはゼロにほぼ等しい。デジタルカメラ１０が水中２３０で操作されるとき、ゲージ圧力ＰＧはゼロより大きくなる。従って、圧力センサー２５によって提供された、検出された圧力を使用して、デジタルカメラ１０が水中２３０または大気中２３５のどちらで操作されているかを、次のテストを実施することによって、判断することができる：
ＰＧ＜ε                                          （８）
である場合、
カメラは大気中にある。
そうでない場合、
カメラは水中にある。
ここで、εは大気圧の通常の変動を考慮するように選択される小さい定数である。
【００５９】
検出された圧力を使用して、次の関係を使用してカメラ深度２６０を判断することができる：
ｄＣ＝ＰＧ／ｐｇ                                  （９）
これは式（５）および（６）を使用して導出することができる。
【００６０】
いくつかの実施形態では、デジタルカメラ１０は、デジタルカメラ１０が水平方向に対して向いている角度である傾斜角θＴを検出することができる傾斜センサー４２（図３には図示せず）を含む。多くの水中写真環境では、主な照明は、太陽角θＳでシーンを照明する太陽２７０によって提供される。太陽角θＳは、地理的位置および一日のうちの時間によって変わる。光が水を通って進む必要のある経路の長さは、傾斜角θＴと太陽角θＳの関数であり、従って、キャプチャされた画像の特性は一般にこれらのパラメータの関数である。
【００６１】
図５および６を参照して後で説明するように、圧力センサー２５によって検出された圧力を使用して、デジタルカメラ１０でキャプチャされたデジタル画像に適用される色補正を制御し、デジタルカメラ１０の動作の他の態様も制御することができる。いくつかの実施形態では、色補正は、傾斜角θＴおよび被写体距離２５０に応じて制御することもできる。
【００６２】
図４は、デジタルカメラ１０のさらなる詳細を示す図である。デジタルカメラ１０は、デジタルカメラ１０が水中環境で動作することができるようにする防水ハウジング２８０を含む。防水ハウジング２８０は一般に、所定の最大深度まで防水されるようになっている。この深度を超えると、水圧が大きくなり、防水ハウジング２８０は漏出し始める。デジタルカメラ１０はまた、レンズ４、圧力センサー２５および図１のユーザー制御装置３４の１つである画像キャプチャボタン２９０を含む。任意で、デジタルカメラ１０は、フラッシュ２、他のユーザー制御装置３４（図４には図示せず）および画像ディスプレイ３２（図４には図示せず）など、他の要素を含むこともできる。本発明の１つの実施形態では、デジタルカメラ１０はデジタル静止カメラである。他の実施形態では、デジタルカメラ１０はデジタルビデオカメラであり、または先に図１を参照して説明したように、ビデオキャプチャモード（すなわち「動画モード」）も内蔵されているデジタル静止カメラである。
【００６３】
本発明の好ましい実施形態による水中画像キャプチャ機能を有するデジタル画像キャプチャデバイスの動作を制御する方法を、図５を参照して以下で説明する。図４のデジタルカメラ１０は、防水ハウジング２８０の外面の圧力を感知するように適合された圧力センサー２５を含む。圧力を検出するステップ３００は、圧力３０５を検出するために使用される。好ましくは、検出された圧力３０５は、防水ハウジング２８０の外面の圧力と空気圧Ｐ０との差を表すゲージ圧力ＰＧである。水中テスト３１０は、圧力３０５に応じてデジタルカメラ１０が水中で操作されているかどうかを判断する。本発明の好ましい実施形態では、水中テスト３１０は、式（８）で表されるテストを適用して、デジタルカメラ１０が水中で操作されているかどうかを判断する。
【００６４】
水中テスト３１０によって、デジタルカメラ１０が水中で操作されていると判断された場合、水中モードを設定するステップ３１５を使用して、デジタルカメラ１０を水中モード３２０で動作するように設定する。デジタルカメラ１０が水中モード３２０で動作する場合、デジタルカメラ１０の様々な構成部品の動作を、それに従って調整することができる。例えば、様々なユーザー制御装置３４（例えば、ボタンおよびメニュー）の行動を、水中モード３２０用に異なる設定にすることができる。さらに、水中モード３２０で動作するとき、デジタルカメラ１０は、従来のマイク２４ではなく、水中音声を記録する水中マイクを使用するように構成することができる。いくつかの実施形態では、オーディオコーデック２２の周波数応答を、デジタルカメラ１０が水中モード３２０で操作されているかどうかによって調整することもできる。また、デジタルカメラ１０が水中で動作しているときは有用ではないワイヤレスモデム５０などの構成部品を、水中モード３２０で電力を節約するために、オフにすることもできる。
【００６５】
デジタルカメラ１０が水中モード３２０で動作しているとき、水中色変換を選択するステップ３４５を使用して、色変換３４０を選択する。デジタルカメラ１０が水中モード３２０で動作しているときに選択される色変換３４０を使用して、キャプチャされたデジタル画像の色再現を、水中写真環境の特性を考慮するように調整する。例えば、水中でキャプチャされたデジタル画像は、通常色変換が適用されると、シアンの色かぶりをして再現される傾向がある。デジタルカメラ１０が水中モード３２０で動作しているときに選択される水中色変換は、シアンの色かぶりを除去するように設計することができる。
【００６６】
選択される色変換３４０には、色補正ステップ１２５（図２）および色調スケール補正ステップ１３５（図２）で使用される変換を含むことができる。あるいは、これらのステップの一方のみで使用される変換を含むこともでき、または色補正および色調スケール補正機能の両方を実施する複合色変換を提供することもできる。
【００６７】
本発明の１つの実施形態では、水中色変換を選択するステップ３４５は、通常色変換の代わりに水中色変換を使用する。デジタル画像の色再現特性を調整するために使用することができる色変換３４０の多くの形態が、当技術分野で知られている。一般に、選択される色変換３４０は、図２を参照して先に説明したように、色補正マトリックス、一次元ルックアップテーブルおよび三次元ルックアップテーブルなど、１つまたは複数の色変換要素のシーケンスから構成される。好ましい実施形態では、色変換要素は、ホワイトバランスステップ９５（図２）または色補正ステップ１２５（図２）、もしくはその両方によって適用される色変換要素を調整することによって、キャプチャされた画像の色バランスおよび色再現を制御するように調整される。色変換要素はまた、フレア補正、コントラスト調整、飽和調整または色調スケール調整など、他の色再現調整を提供するように調整することもできる。水中モードで提供される調整の程度は、代表的な画像をキャプチャし、最適な色再現特性を提供する色変換要素のためのパラメータを判断するために手動で調整することによって、経験的に判断することができる。あるいは、テスト対象を様々な水中環境で撮影することができ、色変換要素のためのパラメータを水中環境の特性を補償するように自動的に判断することができる。
【００６８】
代替実施形態では、通常色変換を置換するのではなく、通常色変換の前または後に適用される、別の色変換要素を通常色変換と組み合わせることができる。例えば、水中シーンに関連するシアンかぶりを除去してバランスの取れたデジタル画像データを提供するために、色バランスを調整するように一次元ルックアップテーブルの設定を使用することができる。次いで、バランスの取れたデジタル画像データを処理するように通常色変換を適用することができる。
【００６９】
別の実施形態では、画像センサーに関連する１つまたは複数の色制御を調整することによって、色再現が制御される。例えば、調整された色バランス設定を提供するために、タイミング発生器１２（図１参照）によって提供される露光時間を、画像センサー１４の１つまたは複数のカラーチャンネルに合わせて調整することができる。同様に、ＡＳＰおよびＡ／Ｄ変換器１６によって提供されるアナログまたはデジタル増幅率を、画像センサー１４の１つまたは複数のカラーチャンネルに合わせて調整することができる。
【００７０】
いくつかの実施形態では、水中モード３２０のための水中色変換は、水中状態によって起きる赤色光減衰の一部のみを補正するように設計することができる。これにより、多くの撮影者が水中状態の視覚的印象を想起させるのに好ましいと思う、公称であるが審美的に好ましいシアンの色かぶりを、記録された画像に加えることができる。これは、多くの撮影者がタングステン照明のもとでキャプチャされた画像のわずかな赤−黄色かぶりを残すことを好むのと同様である。いくつかの実施形態では、ユーザーが、個人的な好みによってフル補正水中モードおよび部分補正水中モードから選択することができるように、ユーザー制御装置３４を設けることができる。
【００７１】
後で説明するように、本発明の好ましい実施形態では、水中色変換を選択するステップ３４５で、感知された圧力３０５に応じて色変換３４０を選択する。任意で、水中色変換を選択するステップ３４５で、撮影される被写体までの被写体距離２５０および傾斜センサー４２を使用して決定された傾斜角３５０に応じて色変換３４０を判断することもできる。水中モード設定３５２を使用して、水中色変換を選択するステップ３４５を制御することもできる。例えば、デジタルカメラ１０は、ユーザーが様々な水分類（例えば、淡水モード、海水モードまたはスイミングプールモード）に対応する様々な水中モードから選択することを可能にするユーザー制御装置３４（図１）を備えることができる。
【００７２】
本発明の代替実施形態では、圧力３０５、被写体距離２５０、傾斜角３５０および水中モード設定３５２と関係なく、水中モード３２０で使用するための単一の水中色変換を設けることができる。この実施形態で提供される単一の水中色変換は、典型的な深度（例えば、１メートル）および典型的な距離（例えば、２メートル）を補償するように最適化することができる。
【００７３】
水中テスト３１０によって、デジタルカメラ１０が水中で操作されていないと判断されたとき、通常モードを設定するステップ３２５を使用して、カメラが通常モード３３０で動作するように設定することができる。この場合、通常色変換を選択するステップ３３５を使用して、色変換３４０が選択される。いくつかの実施形態では、デジタルカメラ１０が水中で操作されていないときは常に使用するための単一の通常色変換が提供される。代替実施形態では、検出された写真状態またはユーザー制御装置３４に従って自動的に選択される、多様な色変換を提供することができる。例えば、検出された照明色温度に応じて、または選択された写真モード（例えば、風景モード、人物モードまたは夕日モード）に従って、様々な通常色変換を選択することができる。
【００７４】
デジタルカメラ１０は、撮影者２１０（図３）がデジタル画像のキャプチャを開始することができる画像キャプチャボタン２９０（図４）を有する。いくつかの実施形態では、時間メカニズムまたは遠隔制御など、画像のキャプチャを開始するための代替手段を設けることができる。撮影者２１０が画像のキャプチャを開始するとき、デジタル画像データをキャプチャするステップ３５５を使用して、画像センサー１４を使用してデジタル画像データ３６０をキャプチャする。色変換を適用するステップ３６５を使用して、色変換３４０をデジタル画像データ３６０に適用し、補正されたデジタル画像３７０を形成する。デジタル画像データ３６０がビデオシーケンスに対応する場合、色変換を適用するステップ３６５で、色変換３４０をビデオシーケンスのそれぞれのフレームに適用する。
【００７５】
デジタル画像を保存するステップ３８５は、補正されたデジタル画像３７０をデジタル画像ファイルに保存し、図２を参照して先に説明したように、デジタル画像ファイル１８０を生成する。本発明の１つの実施形態では、デジタルカメラ１０はデジタル静止カメラであり、デジタル画像ファイル１８０は、周知のＥＸＩＦファイルフォーマットなど、標準デジタル画像ファイルフォーマットを使用して保存される。デジタルカメラ１０がビデオシーケンスのためのデジタル画像データ３６０を提供する実施形態では、デジタル画像ファイル１８０は、周知のＨ．２６４（ＭＰＥＧ−４）ビデオファイルフォーマットなど、標準デジタルビデオファイルフォーマットを使用して保存することができる。
【００７６】
標準デジタル画像ファイルフォーマットおよびデジタルビデオファイルフォーマットは一般に、様々なメタデータ１７０（図２）をデジタル画像ファイルとともに保存することを支援する。例えば、画像キャプチャ時間、レンズ焦点距離、レンズ絞り設定、シャッター速度および様々なユーザー設定などの情報を示すメタデータ１７０を保存することができる。本発明の好ましい実施形態では、デジタルカメラ１０が水中モード３２０で動作しているとき、水中メタデータを提供するステップ３７５を使用して、水中メタデータ３８０を、保存されたデジタル画像と関連するように提供することができる。好ましくは、水中メタデータ３８０は、メタデータタグとしてデジタル画像ファイル１８０に保存される。あるいは、水中メタデータ３８０を、デジタル画像ファイル１８０と関連する別個のファイルに保存することができる。
【００７７】
１つの実施形態では、水中メタデータ３８０は、デジタル画像が水中モード３２０または通常モード３３０のいずれを使用してキャプチャされたかを示す、単純なブーリアン値である。他の実施形態では、水中メタデータ３８０は、圧力３０５、または圧力３０５から判断されるカメラ深度２６０（図３）など、別の情報を含むことができる。他の関連するメタデータは、被写体距離２５０、傾斜角３５０、水中モード設定３５２および選択された色変換３４０を含むことができる。
【００７８】
水中メタデータ３８０は、様々な目的のために使用することができる。例えば、デジタル画像ファイル１８０の集合は、水中でキャプチャされたいくつかのデジタル画像、および大気中でキャプチャされた他の画像を含むことができる。ユーザーは、デジタル画像ファイル１８０の集合を検索して、水中でキャプチャされたデジタル画像を素早く探したいと思うことがある。水中メタデータ３８０は、水中でキャプチャされたデジタル画像を識別するための簡便な手段を提供する。水中メタデータ３８０をどのように使用することができるかの別の例は、後でホストコンピュータシステムに適用される画像処理アルゴリズムの行動を制御することである。当業者であれば、水中メタデータ３８０を多様な他の目的のために使用することができることを理解するであろう。
【００７９】
本発明の好ましい実施形態では、デジタルカメラ１０のプロセッサ２０（図１）を使用して色変換を適用するステップ３６５が適用される。他の実施形態では、色変換を適用するステップ３６５を、パーソナルコンピュータなど外部演算デバイスのプロセッサを使用して適用することができる。例えば、デジタルカメラ１０は、撮影者２１０（図３）に、デジタル画像データ３６０を後で処理するために生フォーマットに保存するオプションを提供することができる。この場合、図２に関して説明された画像処理動作のサブセットのみがデジタルカメラ１０のプロセッサ２０を使用して適用され、残りは外部演算デバイスに設けられたソフトウェアを使用して適用される。１つの実施形態では、外部演算デバイスのソフトウェアは、保存されたデジタル画像１８０に関連する水中メタデータ３８０に応じて、適切な色変換３４０を選択することができる。
【００８０】
デジタルカメラ１０のための防水ハウジング２８０（図５）は一般に、所定の水圧までしか防水されない。デジタルカメラ１０が深い深度で操作されると、水が防水ハウジング内へと漏れ始めることがあり、デジタルカメラ１０の内部部品が水によって損傷を受ける可能性がある危険が生じる。電子部品は特に水による損傷を受けやすい。図６は、感知された圧力３０５を使用して、デジタルカメラ１０が危険な深度で操作されているとき撮影者２１０（図３）に警告する、本発明の実施形態によるフローチャートを示す。
【００８１】
水中テスト３１０は、図５に関して上記で説明したように、圧力３０５に応じて、デジタルカメラ１０が水中で操作されているかどうかを判断する。水中テスト３１０によって、デジタルカメラ１０が水中で操作されていると判断されたとき、デジタルカメラ１０は、水中モードを設定するステップ３１５を使用して、水中モード３２０で動作するように設定される。デジタルカメラ１０は水中モード３２０で動作しながら、深度をモニタするプロセス４００を使用して、深度をモニタし、それに従ってデジタルカメラ１０の行動を制御する。警告圧力テスト４０５を使用して、決定された圧力３０５をあらかじめ定められた警告圧力Ｐｗと比較する。圧力３０５が警告圧力Ｐｗより低い場合、ユーザーに警告しないステップ４１０が呼び出され、深度をモニタするプロセス４００は圧力３０５のモニタを続ける。本発明の好ましい実施形態では、ユーザーに警告しないステップ４１０は、何の行動も実行しないヌル操作である。代替実施形態では、デジタルカメラ１０が安全な深度で動作しているという表示を撮影者２１０に示すことができる。例えば、画像ディスプレイ３２（図１）にメッセージまたはアイコンを表示することができ、または緑の信号光を作動させることができる。
【００８２】
圧力３０５が警告圧力Ｐｗより高い、または警告圧力Ｐｗと等しいと警告圧力テスト４０５が判断した場合、危険圧力テスト４１５を使用して、決定された圧力３０５をあらかじめ定められた危険圧力Ｐｃと比較する。圧力３０５が危険圧力Ｐｃより低い場合、ユーザーに警告するステップ４２５を使用して、撮影者２１０が危険な深度に近付いていることを撮影者２１０に警告する。警告は、当業者には既知の任意の手段を使用して行うことができる。１つの実施形態では、画像ディスプレイ３２（図１）などのディスプレイ画面にメッセージまたはアイコンを表示することによって、撮影者２１０に警告する。例えば、撮影者がより浅い深度へと移動していることを知らせる英数字メッセージを表示することができる。あるいは、赤の信号光を作動させることができ、フラッシュ２（図１）を繰り返し点灯することができ、または何らかの他の警告信号を示すことができる。
【００８３】
圧力３０５が危険圧力Ｐｃより高い、または危険圧力Ｐｃと等しいと危険圧力テスト４１５が判断した場合、カメラを電源オフするステップ４２０を使用して、水が防水ハウジング２８０（図４）内へと漏れる場合、電子カメラ部品が損傷する可能性を低減するように、カメラを電源オフする。
【００８４】
代替実施形態では、警告圧力テスト４０５および危険圧力テスト４１５を使用して、圧力３０５ではなく、カメラ深度２６０（図３）を評価することができる。この場合、感知された圧力３０５から、式（９）を使用してカメラ深度２６０を算出することができ、警告圧力テスト４０５および危険圧力テスト４１５を使用して、カメラ深度２６０を、（警告圧力Ｐｗに対応する）警告深度Ｄｗおよび（危険圧力Ｐｃに対応する）危険深度Ｄｃとそれぞれ比較することができる。
【００８５】
好ましい画像を生成するために適切な水中色補正の量は、一般に、光がデジタルカメラ１０に到達する前に水を通って進む必要のある全経路の長さの関数である。頭上の光源について、水の全経路の長さは次のように表される：
ＤＴ＝Ｄ０＋ｄ０                                    （９）
ここで、ＤＴは水の全経路の長さであり、Ｄ０は被写体距離２５０であり、ｄ０は被写体深度２５５である。
【００８６】
本発明の好ましい実施形態では、図１を参照して先に説明したように、デジタルカメラ１０は被写体距離２５０を自動的に推定し、それに従ってレンズ４の焦点を設定するオートフォーカスシステムを含む。次いで、オートフォーカスシステムを使用して決定された被写体距離２５０を使用して、水の全経路の長さＤＴを決定することができる。オートフォーカスシステムによって決定された被写体距離は一般に、デジタルカメラ１０が大気中で操作されていることを想定していることを留意されたい。水中の被写体は実際より近くにあるように見えるので、オートフォーカスシステムは、実際の被写体距離ではなく見かけの被写体距離に対応する被写体距離を決定する。デジタルカメラ１０が水中で操作されているとき、実際の被写体距離を決定するために、水の屈折率を考慮することが必要である：
Ｄ０＝ＤＡ・ｎｗ                                  （１０）
ここで、ＤＡは大気環境であると想定して決定された見かけの被写体距離であり、ｎｗは水の屈折率である（一般に、ｎｗ≒１．３３）。
【００８７】
代替実施形態では、被写体距離２５０を手動で決定する手段を提供することができる。例えば、撮影者２１０が焦点位置を選択することができるように、マニュアルフォーカスシステムを提供することができる。次いで、選択された焦点位置から、被写体距離２５０を決定することができる。別の実施形態では、撮影者がマクロ写真モードを選択したかどうかによって、被写体距離２５０の概算を決定することができる。さらに別の実施形態では、ユーザーは、ユーザーが様々な被写体距離の使用による色再現特性をプレビューし、最も好ましい色再現特性を生成する被写体距離２５０を選択することができるようにする、ユーザーインターフェースを備えることができる。
【００８８】
一般に、被写体深度２５５は直接的には分からない。しかし、多くの場合における妥当な概算は、被写体深度２５５が圧力センサー２５を使用して決定することができるカメラ深度２６０と等しいと想定することである。この想定は、デジタルカメラ１０が水平に向いているとき有効である。この場合、水の全経路の長さＤＴは次のように概算することができる：
ＤＴ≒Ｄ０＋ｄＣ                                  （１１）
ここで、ｄＣはカメラ深度２６０である。デジタルカメラ１０が傾斜角θＴ（図３）を決定する傾斜センサー４２（図１）を含む場合、水の全経路の長さＤＴの概算をより良く決定することができる。この場合、水の全経路の長さＤＴは次のように概算することができる：
ＤＴ＝Ｄ０（１−ｓｉｎθＴ）＋ｄＣ                  （１２）
【００８９】
水の全経路の長さＤＴの上記の計算は、光源が直接頭上にあり、光が被写体に当たる前に水を通って進む距離は被写体深度２５５によって表されることを想定している。照明が直射日光によって与えられる場合、太陽角θＳ（図３）を考慮することによって、より正確な概算を得ることができる。本発明の代替実施形態では、太陽角θＳは、画像キャプチャ時間およびデジタルカメラ１０の地理的位置の情報から決定することができる。キャプチャ時間は、ほとんどのデジタルカメラ１０に備えられている内部時計を使用して決定することができる。地理的位置は、全地球測位システム（ＧＰＳ）センサーを使用して、または近くの携帯電話中継局からの自動感知信号などの他の手段を使用して決定することができる。デジタルカメラ１０はまた、撮影者２１０が地理的位置を手動で指定することができるようにするユーザー制御装置３４を含むことができる。太陽角を決定することができる場合、水の全経路の長さＤＴは次のように概算することができる：
ＤＴ＝Ｄ０（１−ｓｉｎθＴ／ｃｏｓθＳ）＋ｄＣ／ｃｏｓθＳ      （１３）
空が雲で覆われている場合、照明が拡散し、被写体に特定の太陽角θＳで入射しないことに留意されたい。このため、太陽角の係数を含めることは、その値を決定する手段が利用可能な場合であっても、常に望ましいとは限らない。いくつかの実施形態では、照明が直射日光または拡散照明のいずれであるかを示すように、ユーザー制御装置３４を設けることができる。
【００９０】
いくつかの実施形態では、デジタルカメラ１０は、画像キャプチャ中にシーンを照明するために使用することができるフラッシュ２を含む。水中シーンを照明するためにフラッシュ２が使用される場合、およびフラッシュ２が主光源である場合、光はデジタルカメラ１０から被写体へと進み、再び戻ってくるので、水の全経路の長さＤＴは被写体距離２５０を２倍にすることによって決定することができる：
ＤＴ＝２Ｄ０                                    （１４）
【００９１】
本発明のいくつかの実施形態では、デジタルカメラ１０が水中モード３２０で動作しているとき選択される水中色変換は、水の全経路の長さＤＴの関数である。水がキャプチャされるデジタル画像に与える主な影響は、より長い可視波長の光（例えば、赤色光）を、より短い可視波長の光（例えば、緑色および青色光）より大きく減衰させることである。この減衰の影響を補償する１つの方法は、デジタル画像データ３６０のそれぞれのカラーチャンネルに異なるゲイン係数を適用することである。
【００９２】
そのようなゲイン係数を取り入れた水中色変換を適用して所望の水中色再現を提供する場合、デジタルカメラ１０の撮像系にはいくつかの異なる場所がある。例えば、画像センサー１４のそれぞれのカラーチャンネルに関連する露光時間など、画像センサー１４に関連する色の制御は、適切なゲイン係数を適用するように制御することができる。あるいは、アナログまたはデジタルゲイン係数を、画像センサー１４から得られた線形信号に直接適用することができる。他の実施形態では、ゲイン係数を、図２の画像処理経路のホワイトバランスステップ９５または色補正ステップ１２５へと組み込むことができる。例えば、ホワイトバランスステップ９５で適用されるホワイトバランスルックアップテーブルを、ゲイン係数を組み込むように調整することができ、または色補正ステップ１２５で適用される色補正マトリックスのためのマトリックス係数を、ゲイン係数を使用して、水中補正をデフォルトの色補正マトリックスによって提供される公称色補正と組み合わせるように、増減することができる。赤のカラーチャンネルのゲイン係数２×を組み込んだ色補正マトリックスの例は式（５）で表されている。
【００９３】
図７は、本発明の一実施形態で、様々なカラーチャンネルのゲイン係数を、水の全経路の長さＤＴの関数としてどのように調整することができるかを示すグラフである。この例では、赤のカラーチャンネルのためのゲイン係数は水の全経路の長さ３ｍごとに２倍になる。緑のカラーチャンネルのためのゲイン係数は３ｍごとに２０％だけ増加し、青のカラーチャンネルのためのゲイン係数は、水が波長の短い光ほど減衰させる程度が少ないという事実を反映して、一定のままである。ゲイン係数の関数は次の式で表すことができる：
ＧＲ＝ＧＲ３（ＤＴ／３．０）＝２．０（ＤＴ／３．０）      （１５）
ＧＧ＝ＧＧ３（ＤＴ／３．０）＝１．２（ＤＴ／３．０）      （１６）
ＧＢ＝ＧＢ３（ＤＴ／３．０）＝１．０（ＤＴ／３．０）      （１７）
ここで、ＤＴは水の全経路の長さ（メートル）であり、ＧＲ、ＧＧおよびＧＢはそれぞれ赤、緑および青のカラーチャンネルのためのゲイン係数であり、ＧＲ３＝２．０、ＧＧ３＝１．２およびＧＢ３＝１．０は、３ｍの水の全経路の長さにそれぞれ適切な赤、緑および青のカラーチャンネルのためのゲイン係数である。
【００９４】
図７に示すゲイン係数曲線は、典型的な画像センサー１４および典型的な水／照明状態に適切なものを表している。ゲイン係数曲線の正確な形は、画像センサー１４のスペクトル感度、水のスペクトル透過率および照明のスペクトルパワー分布の関数である。多くの場合、様々な画像センサーおよび水／照明状態に適切なゲイン係数の関数は、ＧＲ３、ＧＧ３およびＧＢ３の新しい値を決定することによって形成することができる。これらの値は、様々な構成について実験的に決定することができる。他の場合では、ゲイン係数の関数に様々な関数形式を使用することが適切なことがある。ゲイン係数の関数に適切な形式は、ゲイン値を決定するために様々な水の全経路の長さに対応する様々な距離でグレースケールテスト対象を撮影し、次いで、当業者には周知の標準曲線適合法を使用して関数形式を判断することによって、決定することができる。
【００９５】
いくつかの実施形態では、ユーザー制御装置３４を使用して、様々な水のタイプ（例えば、淡水モード、海水モードまたはスイミングプールモード）に対応する様々な水中モードから選択することができる。この場合、様々なゲイン係数曲線を、様々な水中モードのそれぞれと関連付けることができる。あるいは、公称の水中写真状態と関連付けられるゲイン係数曲線を使用する単一の水中モードを設けることができる。この場合、水特性の差異が最終的な色再現の差異として現れる。
【００９６】
デジタルカメラ１０がＧＰＳセンサーなどの地理的位置の感知手段を含む場合、カメラが水中モードで操作されているとき感知された地理的位置を決定し、感知された地理的位置を地理的データベースと比較して、デジタルカメラ１０が操作されている水域を判断することができる。次いで、それに従って特定の水中モードを選択することができる。例えば、感知された地理的位置がフロリダの大西洋沖の位置に対応する場合、海水モードを選択することができ、または感知された地理的位置がオンタリオ湖の位置に対応する場合、淡水モードを選択することができる。感知された地理的位置が地理的データベースの既知の水域に対応していない場合、一般にカメラがスイミングプールで使用されていると想定することができ、スイミングプールモードを選択することができる。
【００９７】
他の実施形態では、より複雑な色変換修正を水中モード３２０と関連付けることができる。例えば、カスタム色補正マトリックスは、様々な水状態を、それに従って色再現を最適化するように、判断することができる。カスタム色補正マトリックスは、一連の様々な色パッチを有するテスト対象を撮影し、特定の目的に合致する色再現を提供するカスタム色補正マトリックスのためのマトリックス係数を、数学的回帰方法を使用して判断することによって、決定することができる。他の実施形態では、色再現のカスタマイズにさらなる自由度を提供する三次元ルックアップテーブルを使用して、水中色変換を実施することができる。三次元ルックアップテーブルを使用して色変換を形成する方法は、当業者には周知である。
【００９８】
いくつかの実施形態では、水中モード３２０でキャプチャされる画像のための色調スケール補正ステップ１３５を調整することもできる。水中写真は、水または水中に浮遊する粒子状物質による光の散乱に関連付けられる、より高いフレアレベルを有する傾向がある。これにより、水中画像に、明らかに色の薄い陰の部分が生じる。これを補償するために、色調スケール補正ステップ１３５で適用される色調スケール機能に、フレア補正を組み込むことができる。いくつかの実施形態では、フレア補正は、カラーチャンネルのそれぞれの線形信号値から、フレアレベルを表す一定のフレア値を減算することによって、実施することができる。一般に、波長の関数としての水の散乱特性は変化することがあるため、カラーチャンネルのそれぞれに、様々なフレア値を使用することが適切である。水中モード３２０で使用するための他のタイプの色調スケール調整を提供することもできる。例えば、よりコントラストの高い色調スケール補正曲線を使用して、より視覚的インパクトの高い画像を提供することができる。
【００９９】
いくつかの実施形態では、水中モード３２０でキャプチャされる画像のための色再現の他の態様を調整することができる。例えば、水中モードで飽和調整を提供することもできる。そのような飽和調整を実施するための１つの方法は、式（２）に示したように色補正マトリックスの係数を修正することである。飽和ブーストを組み込んだ色補正マトリックスを使用することは、一般に水中画像に見られる熱帯魚などの被写体の色鮮やかさを強調するために望ましいことがある。
【０１００】
いくつかの実施形態では、デジタルカメラ１０は、図１に関して先に述べたように、調節可能な相関色温度を有するフラッシュ２を含む。この場合、色再現は、デジタルカメラ１０が水中モード３２０で動作しているとき、フラッシュ照明の相関色温度を調整することによって、制御することができる。例えば、カメラが水中モード３２０で動作しているとき、より赤色光の割合が高い、より低い相関色温度を使用することができる。これは、少なくとも一部には、水がより割合が高い赤色光を吸収するという事実を補償することができる。いくつかの実施形態では、被写体距離２５０またはカメラ深度２６０が著しく割合の高い赤色光の提供を増加すると、著しく低い相関色温度を使用して、フラッシュ２の相関色温度を被写体距離２５０またはカメラ深度２６０に応じて連続的に調整することができる。また、水の吸収を考慮するように、デジタルカメラ１０が水中モード３２０で動作しているかどうかに応じて、フラッシュ２の全体的な照明レベルを調整することも有用である。フラッシュ２の照明レベルを、被写体距離２５０が長いほど、より多くの光が吸収されるという事実を考慮するように、被写体距離２５０に応じて、調整することもできる。
【０１０１】
デジタルカメラ１０が水中モード３２０で操作されているかどうかによって、デジタル画像データ３６０（図５）の色再現特性を調整することに加えて、デジタル画像データ３６０に適用される他の画像処理動作の態様を調整することも有用である。（いくつかの実施形態では、色再現特性を調整することなく、他の画像処理動作を調整することができる。）
【０１０２】
例えば、水中写真は、水による光の散乱特性のために、大気中でキャプチャされた写真より鮮明でない傾向がある。従って、デジタルカメラが水中モード３２０（図５）または通常モード３３０（図５）のいずれで操作されているかに応じて、画像シャープネス化ステップ１４５（図２）中に適用されるシャープネス化の程度を調整することは有益であり得る。これは、判断された写真モードに応じて選択される様々なシャープネス化設定１５０（図２）を有することによって、達成することができる。水中写真の不鮮明度は一般に、被写体距離２５０（図３）の関数である。１つの実施形態では、カメラが水中モードのとき適用されるシャープネス化の程度は、被写体距離に応じて調整され、より長い被写体距離には、より高い不鮮明度を考慮するように、より高いシャープネス化が適用されるようになっている。水中モード設定３５２など、他の要因に応じてシャープネス化の程度を調整することも有用である。例えば、スイミングプールでキャプチャされた画像の不鮮明特性は一般に、海水環境でキャプチャされたものとは異なる。
【０１０３】
一般に、水中モード３２０のために選択された水中色変換を調整することは、図７を参照して説明したように、水が赤色光を除去する傾向があるという事実を考慮するように、キャプチャされたデジタル画像の赤のカラーチャンネルを増幅することを含む。その結果、水中色変換は、赤のカラーチャンネルの画像ノイズを増幅する傾向がある。ノイズの多い赤のカラーチャンネルをシャープネス化することによって、画像ノイズがさらに増幅されることがある。本発明のいくつかの実施形態では、デジタルカメラ１０が水中モード３２０で動作しているとき、キャプチャされたデジタル画像の赤のカラーチャンネルに適用されるシャープネス化の程度は低減される。限られた場合においては、赤のカラーチャンネルにシャープネス化は適用されない。
【０１０４】
水中写真における空間ノイズの量は、水中に存在する粒子、ならびに赤のカラーチャンネルの増幅により、通常モードでキャプチャされた写真より多い。従って、デジタルカメラが水中モード３２０（図５）または通常モード３３０（図５）のいずれで操作されているかに応じて、ノイズ低減ステップ１０５で適用されるノイズ低減の程度を調整することは有益である。これは、画像のノイズ特性の差異を考慮するように、ノイズ低減ステップ１０５で適用されるノイズ低減アルゴリズムの１つまたは複数のパラメータを修正することによって達成される。例えば、デジタルカメラ１０が水中モード３２０のとき、より積極的なノイズ低減を提供するように、パラメータを調整することができる。いくつかの実施形態では、一般に最大のノイズレベルが観察される場所であるため、キャプチャされたデジタル画像の赤のカラーチャンネルのみに、より積極的なノイズ低減を提供することが望ましいことがある。あるいは、デジタルカメラ１０が水中モード３２０のとき、通常モード３３０のときと異なるノイズ低減アルゴリズムを適用することができる。シャープネス化補正と同様に、被写体距離２５０、水中モード設定３５２または他の要因に応じて、ノイズ低減の程度を調整することも有益である。
【０１０５】
本発明の代替実施形態では、デジタルカメラ１０は圧力センサー２５（図１）を含まない。従って、感知された圧力３０５に応じて水中モード３２０（図５）を選択することができない。この場合、デジタルカメラのユーザーインターフェースの一部として設けられたユーザー制御装置３４（図１）を使用して、水中モード３２０または通常モード３３０を選択することができる。例えば、画像ディスプレイ３２（図１）に表示された設定メニューに呈示された選択肢から、水中モード３２０を選択することができる。あるいは、撮影者が水中モード３２０を手動で選択できるようにするボタンまたはスイッチを、デジタルカメラ１０に設けることができる。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、撮影者２１０は、デジタル静止画像をキャプチャするために本発明のデジタルカメラ１０を使用する。他の実施形態では、本発明のデジタルカメラ１０はデジタルビデオカメラであり、またはビデオキャプチャモード（すなわち「動画モード」）も内蔵されているデジタル静止カメラである。本発明が、デジタルビデオ画像をキャプチャするプロセスで使用されるとき、ビデオクリップのキャプチャ中に写真モードを修正することが望ましいことがある。例えば、撮影者は、水上にいるときに撮影を開始することができるが、水中に潜りながら撮影を続けることができる。この場合、デジタルカメラ１０は、水中であることを感知したとき、水中写真モードへと自動的に変更することができる。同様に、撮影者が様々な被写体距離で被写体の画像をキャプチャするためにカメラをパンで撮影するとき、または異なる深度へと移動するとき、図５を参照して上記で説明したように、それに従って水中色変換を調整することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
２  フラッシュ、４  レンズ、６  調節可能な絞りおよび調節可能なシャッター、８  ズームおよびフォーカスモータードライブ、１０  デジタルカメラ、１２  タイミング発生器、１４  画像センサー、１６  ＡＳＰおよびＡ／Ｄ変換器、１８  バッファメモリ、２０  プロセッサ、２２  オーディオコーデック、２４  マイク、２５  圧力センサー、２６  スピーカー、２８  ファームウェアメモリ、３０  画像メモリ、３２  画像ディスプレイ、３４  ユーザー制御装置、３６  ディスプレイメモリ、３８  有線インターフェース、４０  コンピュータ、４２  傾斜センサー、４４  ビデオインターフェース、４６  ビデオディスプレイ、４８  インターフェース／充電器、５０  ワイヤレスモデム、５２  無線周波数帯、５８  ワイヤレスネットワーク、７０  インターネット、７２  フォトサービスプロバイダー、９０  ホワイトバランス設定、９５  ホワイトバランスステップ、１００  カラーセンサーデータ、１０５  ノイズ低減ステップ、１１０  ＩＳＯ設定、１１５  デモザイキングステップ、１２０  解像度モード設定、１２５  色補正ステップ、１３０  カラーモード設定、１３５  色調スケール補正ステップ、１４０  コントラスト設定、１４５  画像シャープネス化ステップ、１５０  シャープネス化設定、１５５  画像圧縮ステップ、１６０  圧縮モード設定、１６５  ファイルフォーマットステップ、１７０  メタデータ、１７５  ユーザー設定、１８０  デジタル画像ファイル、１８５  カメラ設定、２１０  撮影者、２２０  別の人間、２３０  水、２３５  空気、２５０  被写体距離、２５５  被写体深度、２６０  カメラ深度、２７０  太陽、２８０  防水ハウジング、２９０  画像キャプチャボタン、３００  圧力を検出するステップ、３０５  圧力、３１０  水中テスト、３１５  水中モードを設定するステップ、３２０  水中モード、３２５  通常モードを設定するステップ、３３０  通常モード、３３５  通常色変換を選択するステップ、３４０  色変換、３４５  水中色変換を選択するステップ、３５０  傾斜角、３５２  水中モード設定、３５５  デジタル画像データをキャプチャするステップ、３６０  デジタル画像データ、３６５  色変換を適用するステップ、３７０  補正されたデジタル画像、３７５  水中メタデータを提供するステップ、３８０  水中メタデータ、３８５  デジタル画像を保存するステップ、４００  深度をモニタするプロセス、４０５  警告圧力テスト、４１０  ユーザーに警告しないステップ、４１５  危険圧力テスト、４２０  カメラを電源オフするステップ、４２５  ユーザーに警告するステップ、５００  赤のゲイン関数、５１０  緑のゲイン関数、５２０  青のゲイン関数。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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