(57)【要約】【課題】水中の遠距離の被写体に対してオートフォーカス撮影を行う。【解決手段】デジタルカメラには、赤外光測距を行う第１測距部と、超音波測距を行う第２測距部と、撮影環境が空気中か水中かを判定する水中検知部とが設けられている。水中検知部により撮影環境が水中と判定された場合、第２測距部を用いて測距を行う。第２測距部は、超音波を発信してから、被写体から戻ってくる超音波の反射波を受信するまでの時間を測定することで、被写体距離を測定する。このように、水中撮影時に、水中ではエネルギーが減衰しない超音波を使用して測距を行うから、遠距離の被写体に対しても正確にピントを合わせることができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外光を被写体に向けて発光する発光部と、前記被写体から反射された赤外光を検出する受光部と、前記受光部によって検出された赤外光の検出位置から前記被写体とカメラとの距離を測定する赤外光測距手段とを備え、前記赤外光測距手段の測定結果に基づいて撮影レンズの合焦動作を行うオートフォーカスカメラにおいて、
超音波を被写体に向けて発信する発信部と、
被写体から反射された超音波を受信する受信部と、
前記発信部から受信部に超音波が戻ってくるまでの時間を測定することにより前記被写体とカメラとの距離を測定する超音波測距手段と、
撮影環境が空気中か水中かを判定する撮影環境判定手段とを設け、
前記撮影環境判定手段により撮影環境が水中と判定されたときに、前記超音波測距手段の測定結果に基づいて合焦動作を行うことを特徴とするオートフォーカスカメラ。
【請求項２】
前記撮影環境判定手段により撮影環境が水中と判定され、且つ、前記超音波測距手段の測定結果が所定の距離以下であった場合、前記赤外線測距手段の測定結果に基づいて合焦動作を行うことを特徴とする請求項１記載のオートフォーカスカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外光を用いて測距を行うオートフォーカスカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の写真カメラやデジタルカメラには、被写体とカメラとの距離（被写体距離）を測定し、この測定結果に基づいて被写体に自動的にピントを合わせるオートフォーカス機構を搭載したものが多い。被写体距離の測定は、例えば、赤外光を用いた三角測距方式に従って行われる。この三角測距方式では、赤外光を被写体に向けて発光する発光部と、被写体から反射された赤外光を検出する受光部との組み合わせにより、被写体距離が測定される。この発光部は、赤外光を発光する光源と、この赤外光を集光して被写体に向けて投光するレンズとを備え、受光部は、被写体から反射されてくる赤外光を集光するレンズと、この集光された赤外光を検出する光センサとを備えている。この発光部と受光部は、被写体に対面するカメラ前面に一定間隔を置いて配置され、被写体とカメラとの距離に応じて、光センサ上で赤外光の検出位置が変化することを利用して、被写体距離を測定する。
【０００３】
このようなオートフォーカスカメラに防水加工を施したカメラには、大気中（陸上）では、被写体距離に基づく通常のオートフォーカスを作動させ、水中では、このオートフォーカスを作動しないで、パンフォーカス（固定焦点）に設定するものが提案されている。水中にてパンフォーカスに設定するのは、被写体距離の測定に用いられる赤外光が水に吸収されやすい特性を有し、これを水中で発光した場合、その光量が大きく減衰されて測距に必要なコントラストが得られにくくなり、精度の良いオートフォーカスを行うことが困難なためである。
【０００４】
水中にてパンフォーカスに設定することにより、１ｍ〜∞までの距離の被写体にほぼピントを合わせることができる。しかし、水中撮影では、泳いでいる魚や珊瑚など、パンフォーカスでカバーできない１ｍ未満の距離の被写体を撮影する機会が多く、これらの被写体に正確にピントを合わせることができなかった。そこで、水中にて可視光を用いた測距（可視光測距）を行い、得られた被写体距離が所定の距離以下であった場合に、この被写体距離に基づくオートフォーカスを作動させるようにした方法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。可視光測距では、水中での光量の減衰が抑えられる。このため、被写体から反射される測距用光が十分期待できる近距離において、確実な測距が可能であり、被写体を最適なピントで撮影することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−４３７２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１のカメラでは、可視光測距を行っても、この可視光の減衰を完全になくすことはできないため、水中での遠距離において、確実な測距を行うことが困難である。このため、水中撮影時に、遠距離の被写体に対してオートフォーカスを作動させることができない。
【０００７】
本発明は、水中にて、遠距離の被写体に対してオートフォーカス撮影を可能とするオートフォーカスカメラを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のオートフォーカスカメラは、超音波を被写体に向けて発信する発信部と、被写体から反射された超音波を受信する受信部と、前記発信部から受信部に超音波が戻ってくるまでの時間を測定することにより前記被写体とカメラとの距離を測定する超音波測距手段と、撮影環境が空気中か水中かを判定する撮影環境判定手段とを設け、前記撮影環境判定手段により撮影環境が水中と判定されたときに、前記超音波測距手段の測定結果に基づいて合焦動作を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、前記撮影環境判定手段により撮影環境が水中と判定され、且つ、前記超音波測距手段の測定結果が所定の距離以下であった場合、前記赤外線測距手段の測定結果に基づいて合焦動作を行うことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、デジタルカメラ１０の電気構成の概略を示す。デジタルカメラ１０は、そのカメラボディが防水性を有しており、スキューバダイビングなどでの水中撮影が可能なものになっている。
【００１１】
ＣＰＵ１２は、操作部１３から入力される操作信号に応じてカメラ各部を総括的に制御する。ＲＯＭ１４には、ＣＰＵ１２によって実行される制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ１５は、ＣＰＵ１２が制御プログラムを実行する際の作業用メモリである。
【００１２】
操作部１３は、電源ボタン，レリーズボタン，動作モードを切り換えるモード選択ダイヤル，ズーム操作や再生コマの切り換えに使用される十字キーなどの各種操作キーからなる。動作モードには、画像を撮影する撮影モード、撮影した画像を再生表示する再生モード、各種設定を行うセットアップモードの各種の動作モードがある。
【００１３】
撮影レンズは、ズームレンズ１６とフォーカスレンズ１７から構成される。ズームレンズ１６とフォーカスレンズ１７との間には、絞り１８が配置され、フォーカスレンズ１７の背後にはメカニカルシャッタを構成するシャッタ羽根１９が配置されている。
【００１４】
フォーカスレンズ１７は、モータを含むレンズ駆動機構２０によって光軸方向で移動される。レンズ駆動機構２０は、ＣＰＵ１２に制御されるモータドライバ２１によって駆動される。
【００１５】
図示しない測光部は、受光素子を有しており、レリーズボタンの半押しに応答して被写体輝度を測定し（測光）、この測光結果をＣＰＵ１２に送信する。ＣＰＵ１２は、取得した測光結果に基づいて、モータドライバ（図示せず）を介して絞り駆動機構（図示せず）を駆動することにより、絞り１８を調整する。
【００１６】
デジタルカメラ１０には、第１測距部２２，  第２測距部２３が設けられている。第１及び第２の各測距部２２，  ２３は、レンズ駆動機構２０とともにオートフォーカス機構を構成しており、レリーズボタンの半押しに応答して測距を行う。
【００１７】
第１測距部２２には、測距用赤外光の発光部２４と受光部２５とが設けられている。発光部２４は、投光レンズと、赤外光を発光する発光ダイオードとからなり、受光部２５は、集光レンズと、被写体からの反射光を受光するＰＳＤ（位置検出素子）とからなる。発光ダイオードから発光された赤外光は、投光レンズによって集光されると、被写体に向かって投光される。受光レンズは、被写体に向けて投光された赤外光の反射光を、その背後に配置されたＰＳＤに集光する。このＰＳＤ上に集光された赤外光の位置を検出することにより、被写体距離が測定される。ＣＰＵ１２は、この測定結果に対応する合焦位置に、フォーカスレンズ１７を移動させるようにモータドライバ２１に指令を出す。モータドライバ２１は、レンズ駆動機構２０を駆動してフォーカスレンズ１７を合焦位置に移動させる。
【００１８】
第２測距部２３には、測距用超音波の発信部２６と受信部２７とが設けられている。発信部２６は、送信マイクと、超音波を発振する送信回路とからなり、受信部２７は、受信マイクと、被写体からの反射波を受信する受信回路とからなる。送信回路から発振された超音波は、送信マイクに送られて被写体に向かって発信される。受信回路は、受信マイクを介して、被写体に向けて発信された超音波の反射波を受信する。この反射波が戻ってくる時間を測定することにより、被写体距離が測定される。ＣＰＵ１２は、第１測距部２２と同様に、この測定結果に対応する合焦位置にフォーカスレンズ１７を移動させる。
【００１９】
赤外光は、水の吸収率が高く、水中ではその光量が大きく減衰してしまう。このため、水中にて、第１測距部により赤外光を用いた測距を行うと、測距に必要な測距用光が受光部で十分に得られない場合がある。この状態は、被写体が遠いほど深刻である。測距用光が十分に受光されなければ、確実な測距にはならず、正確に合焦を行うことができない。そこで、本発明は、空気中では、第１測距部２２により赤外光を用いた測距（赤外光測距）を行い、水中では、第２測距部２３により超音波を用いた測距（超音波測距）を行って、それぞれの測距結果に基づく合焦を行うようにする。超音波は、水中ではエネルギーが減衰しない。このため、水中にて超音波を用いれば、近距離の被写体はもちろん、遠距離の被写体に対して測距が確実になる。
【００２０】
撮影環境判定手段としての水中検知部２８は、デジタルカメラ１０の撮影環境が空気中か水中かを判定し、この判定結果をＣＰＵ１２に送る。撮影環境の判定に用いられる装置として、測距用赤外光の発光部２４及び受光部２５、オートストロボ用の発光部及び受光部などを利用して良い。
【００２１】
撮影レンズの背後には、撮像手段であるＣＣＤイメージセンサ２９が配置されている。ＣＣＤイメージセンサ２９は、周知のように、多数の受光素子をマトリックス状に配列された光電面を備えており、撮影光学系を通過して光電面に結像した被写体光を光電変換する。光電面の前方には、各画素に光を集光するためのマイクロレンズアレイと、各画素がそれぞれＲ，Ｇ，Ｂのいずれかに対応するように各色のフイルタが規則的に配列されたカラーフイルタアレイとが配置されている。
【００２２】
ＣＣＤイメージセンサ２９は、ＣＣＤドライバ３０から供給される垂直転送クロック及び水平転送クロックに同期して、画素毎に蓄積された電荷を１ラインずつシリアルな撮像信号として出力する。各画素の電荷蓄積時間（露出時間）は、ＣＣＤドライバ３０から与えられる電子シャッタ駆動信号によって決められる。また、各受光素子の受光感度を調節することで、ＩＳＯ感度が調節される。
【００２３】
ＣＣＤイメージセンサ２９から取り込まれたアナログの撮像信号は、ＡＤコンバータ３１によってデジタルデータに変換されて画像処理部３２へ出力される。Ａ／Ｄコンバータ３１から画像処理部３２へ入力されるデータは、各画素毎にＲ，Ｇ，Ｂの濃度値を持つＣＣＤ−ＲＡＷデータであり、画像処理部３２は、このＣＣＤ−ＲＡＷデータに対して、ガンマ補正，ホワイトバランス調整，色合い補正などの画質補正処理，画像サイズのリサイズ処理，データ圧縮処理などの各種画像処理を施す。フレームメモリ３３は、画像処理部３２が画像処理を施す際に、画像データが書き込まれる作業用メモリである。
【００２４】
画像処理部３２は、データバス３４を介して、ＣＰＵ１２，  フレームメモリ３３，ビデオエンコーダ３５，メディアコントローラ３６に接続されている。画像処理部３２は、画像処理済みの画像データをＪＰＥＧなどの圧縮形式で圧縮した後、この圧縮された画像データをメモリーカード３７へ記録する。
【００２５】
ビデオエンコーダ３５は、スルー画や、メモリーカード３７から読み出された画像を再生表示する際に、デジタルデータをアナログのコンポジット信号に変換して、ＬＣＤ３８に出力する。メディアコントローラ３６は、メモリーカード３７へアクセスして画像ファイルの書き込みと読み込みとを行う。
【００２６】
撮影モードでは、レリーズボタンの半押しに応答して、測光部による測光、第１測距部と第２測距部のいずれか一方による測距が行われる。これらの測光・測距結果に基づいて、絞り１８、フォーカスレンズ１７が調整された後、レリーズボタンの全押しに応答してシャッタ羽根１９が開閉して、ＣＣＤイメージセンサ２９の光電面に被写体光が結像される。この後、撮像処理が開始される。撮像処理は、結像された被写体光を光電変換した後、デジタルデータに変換して画像処理部３２へ入力する。そして、画像処理部３２へ入力された画像データに各種画像処理を施した後、画像処理済みの画像デーをメモリーカード３７へ記録して撮像処理が終了する。
【００２７】
再生モードでは、メモリーカード３７から画像データが読み出されて、画像処理部３２で伸張処理及びリサイズ処理が施された後、ビデオエンコーダ３５を介してＬＤＣ３８に画像が再生表示される。
【００２８】
次に、上記構成による作用について、図２のフローチャートを用いて説明する。ユーザは、撮影を行う場合、モード選択ダイヤルを操作して撮影モードを選択した後、フレーミングを行ってレリーズボタンを半押しする。この際、水中検知部２８によって撮影環境が空気中か水中かが判定される。
【００２９】
撮影環境が水中と判定されると、測光部による測光、第２測距部２３による測距が行われる。測光部は、被写体輝度を測定し、測定した測光結果に基づいて絞り１７が切り替えられる。第２測距部２３は、超音波を被写体に向けて発信し、被写体から戻ってくる超音波の反射波を受信するとともに、超音波発信から受信までの時間を測定して被写体距離を測定する。そして、この測定結果に対応する合焦位置に、フォーカスレンズ１７が移動されてオートフォーカス動作が終了する。そして、レリーズボタンが全押しされると、シャッタ羽根１９が開閉して撮像が行われる。この後、撮像処理が実行される。
【００３０】
他方、撮影環境が空気中と判定されると、第１測距部２２による測距が行われる。第１測距部２２は、赤外光を被写体に向けて発光し、被写体から戻ってくる反射光をＰＳＤ上で検出するとともに、この検出位置から被写体距離を測定する。この測定結果に対応する合焦位置にフォーカスレンズ１７を移動して、オートフォーカス動作が終了する。続けて、レリーズボタンが全押しされると、シャッタ羽根１９が開閉して撮像が行われる。この後、撮影環境が水中のときと同様に、撮像処理が実行される。
【００３１】
上述したように、水中では、第２測距部２３により超音波測距が行われ、被写体距離が確実に測定される。すなわち、水中において確実な測距結果に基づいて合焦動作が行われるから、被写体距離の遠近に関わらず、被写体に対して正確にピントを合わせることができる。
【００３２】
上記実施形態によれば、水中検知部２８により水中と判定されたときに、第２測距部２３により測距を行うが、水中にて、必ずしも第２測距部２３の超音波測距を行うことはない。例えば、図３に示すように、水中と判定された後、まず、第２測距部２３による測距を行って、被写体距離Ｌｘが所定距離Ｌｂ以下であった場合に、第１測距部２２による赤外線測距を行い、被写体距離Ｌｘが所定距離Ｌｂ以遠であった場合には、第２測距部２３による超音波測距を行っても良い。
【００３３】
上記実施形態によれば、デジタルカメラを例に説明したが、デジタルカメラに限定されず、赤外光を用いて測距を行うカメラであれば適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、超音波を被写体に向けて発信する発信部と、被写体から反射された超音波を受信する受信部と、前記発信部から受信部に超音波が戻ってくるまでの時間を測定することにより前記被写体とカメラとの距離を測定する超音波測距手段と、撮影環境が空気中か水中かを判定する撮影環境判定手段とを設け、前記撮影環境判定手段により撮影環境が水中と判定されたときに、前記超音波測距手段の測定結果に基づいて合焦動作を行うから、水中にて、遠距離の被写体に対してオートフォーカス撮影が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデジタルカメラの電気的な構成を示すブロック図である。
【図２】撮影手順を示すフローチャートである。
【図３】他の撮影手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  デジタルカメラ
２２  第１測距部
２３  第２測距部
２４  発光部
２５  受光部
２６  発信部
２７  受信部
２８  水中検知部
【図１】
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【図２】
2005043408.tif 000004
【図３】
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