JP3635500B2 - カメラの合焦装置及び水中撮影が可能なカメラ - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、水中でも利用できるカメラ(防水カメラ)の合焦装置(自動焦点調節装置)及び水中撮影が可能なカメラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来技術として、特開昭61−295533号公報によれば、空気中(陸上)では通常通り、自動焦点調節装置(オートフォーカス、Automatic Focusing ;AF)を作動させ、水中では上記自動焦点調節装置(AF)を作動しないようにし、パンフォーカス(固定焦点)に設定するという防水カメラが提案されている。
【0003】
水中にてパンフォーカスとしているのは、水中では測距に用いられる光が水に吸収され易く、光量が減衰し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AFを行うことが困難な場合があるからである。
【0004】
特に、一般のコンパクトカメラで測距に用いられる赤外線は、水中では大きく吸収され、その光量が大きく減衰されることが知られている。
また、特開昭58−80608号公報によれば、陸上使用の一般のAFカメラにおいて、被写体から受光する光量が自動焦点調節装置(AF)の信頼性を満たさない場合には、上記AFを作動せず、パンフォーカスに設定するという自動焦点調節装置が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、水中写真を分析してみると、図11(a)に示す人物像など、中距離の被写体が撮影される場合のように、上述の特開昭61−295533号公報に提案されている防水カメラのパンフォーカスでカバーできる距離域の他に、図11(b)に示すような泳いでいる魚や珊瑚など、上記防水カメラのパンフォーカスでカバーできないかなり近い距離の被写体が撮影される確率が高いことがわかった。
【0006】
しかしながら、図11(a),(b)に示すような距離が異なる被写体に各々ピントを合わせることは、上述の特開昭61−295533号公報に提案の防水カメラのパンフォーカスでは困難な場合が存在した。
【0007】
また、上述の特開昭58−80608号公報に提案されている自動焦点調節装置は、使用環境が水中か空気中かを判別する機能を有せず、また仮に、水中での撮影が可能であるとしても、AFとパンフォーカスとの切り替え距離を、そのAFの性能と図11(a),(b)に示した水中での撮影シーンにおける被写体の存在確率とを考慮して決定したものではない。
【0008】
したがって、同様に図11(a),(b)に示すような距離が異なる被写体に各々ピントを合わせることは、困難な場合が存在した。
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、水中及び空気中(陸上)において正確なピント合わせが可能なカメラの合焦装置及び水中撮影が可能なカメラを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載のカメラの合焦装置は、被写体までの距離を測定する測距手段と、カメラの使用環境が水中か否かを上記被写体へ赤外光と可視光とを投射し、上記被写体から反射して来た2つの光の検出レベルを比較することによって判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に応じて、上記測距手段の測距結果を用い上記カメラの撮影レンズのピント繰り出し位置を求めるアルゴリズムを変更する変更手段とを具備したことを特徴とする。
【0010】
さらに、請求項2に記載の水中撮影が可能なカメラは、水中撮影が可能なカメラにおいて、撮影レンズと、水中であるか否か判定する判定手段と、被写体までの距離を測定する測距手段と、上記測距手段の測距結果が所定距離より遠方であるか否かを判断する判断手段と、上記判断手段によって測距結果が所定距離より遠方であると判断された場合は、上記撮影レンズを予め定められた位置にピント合わせを行い、上記判断手段によって測距結果が所定距離より遠方では無いと判断された場合は、上記撮影レンズを上記測距手段の測距結果に応じてピント合わせを行うよう制御する制御手段とを具備し、上記判定手段の判定結果に応じて上記所定距離を変更することを特徴とする。
【0011】
また、請求項3に記載のカメラの合焦装置は、被写体に向けて第1の波長と第2の波長の全部または一部を含む測距用光を投光する投光手段と、上記被写体から反射して来た上記測距用光を受光し、上記第1の波長と第2の波長の全部または一部を含む光電変換信号を出力する受光手段と、上記光電変換信号に基づいて、上記被写体までの距離を演算する距離演算手段と、上記光電変換信号に基づいて、上記第1の波長または第2の波長の水中と空気中での減衰率の相違から水中か空気中かを判定する判定手段とを具備したことを特徴とする。
【0012】
【作用】
本発明のカメラの合焦装置は、被写体までの距離が測距手段により測定され、カメラの使用環境が水中か否かが被写体へ赤外光と可視光とを投射し、被写体から反射して来た2つの光の検出レベルを比較することにより判定手段によって判定され、この判定手段の判定結果に応じて、上記測距手段の測距結果を用い上記カメラの撮影レンズのピント繰り出し位置を求めるアルゴリズムが変更される。
【0013】
さらに、請求項2に記載の水中撮影が可能なカメラは、水中であるか否かを判定手段によって判定され、被写体までの距離を測距手段によって測定され、上記測距手段の測距結果が所定距離より遠方であるか否かを判断手段によって判断され、上記判断手段によって測距結果が所定距離より遠方であると判断された場合は、上記撮影レンズを予め定められた位置にピント合わせを行い、上記判断手段によって測距結果が所定距離より遠方では無いと判断された場合は、上記撮影レンズを上記測距手段の測距結果に応じてピント合わせを行うよう制御手段によって制御され、上記判定手段の判定結果に応じて上記所定距離を変更される。
【0014】
また、請求項3に記載のカメラの合焦装置は、被写体に向けて第1の波長と第2の波長の全部または一部を含む測距用光が投光手段により投光され、上記被写体から反射して来た上記測距用光を受光し、上記第1の波長と第2の波長の全部または一部を含む光電変換信号が受光手段により出力される。そして、上記光電変換信号に基づいて、上記被写体までの距離が距離演算手段により演算され、また上記光電変換信号に基づいて、上記第1の波長または第2の波長の水中と空気中での減衰率の相違から水中か空気中かが判定手段により判定される。
【0015】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図1(a),(b)は、本発明に係る第1実施例のカメラの合焦装置の構成を示すブロック図である。
【0016】
同図(a)において、ピント合わせを行う繰り出しポイント決定部1には、被写体距離を検出するAF部2と、カメラの使用環境が水中であるか、または空気中(陸上、海上、空中)であるかを検出する水中検出部3が接続される。
【0017】
上記繰り出しポイント決定部1は、レンズ制御部4に接続され、このレンズ制御部4は被写体にピントを合わせるためのピント合わせ用レンズ(撮影レンズなど)5に接続される。
【0018】
また、同図(b)に示すブロック図は上記水中検出部3の詳細を示しており、該水中検出部3は、赤外光を検出する赤外光検出部6と可視光を検出する可視光検出部7が演算制御部8にそれぞれ接続され、さらに上記演算制御部8が光投射部9に接続される。
【0019】
以上により構成されるカメラの合焦装置は、演算制御部8が光投射部9を発光させ、対象物に対し、赤外光と可視光を含む信号光を投射する。この対象物から反射して来た反射信号光を赤外光検出部6と可視光検出部7によって検出する。
【0020】
ここで図2に示すように、水中では、赤外光は水に吸収される特性を有しているため、水中における赤外光の検出レベルは、空気中における赤外光の検出レベルに比べて低下する。
【0021】
よって、これらの赤外光検出部6と可視光検出部7との反射信号光の検出レベルを演算制御部8が比較することにより、このカメラの使用環境が水中か空気中かを判別することが可能となる。
【0022】
上記繰り出しポイント決定部1は、AF部2、水中検出部3の各々の出力に基づいて、ピント合わせ用レンズ5の繰り出し位置を決定する。
そして、上記レンズ制御部4は、繰り出しポイント決定部1の出力に従ってピント合わせ用レンズ5を駆動制御する。
【0023】
なお、繰り出しポイント決定部1と演算制御部8は、ワンチップマイクロコンピュータ(以下CPUと記す)を用いて設計可能である。
また、AF部2が光投射型のいわゆる、アクティブAF装置で、例えば、キセノン放電発光管(Xe管)、半導体光位置検出装置(PSD)などを有している場合、このキセノン放電発光管(Xe管)、半導体光位置検出装置(PSD)を上記光投射部9、赤外光検出部6、可視光検出部7に兼用可能である。
【0024】
従って、上記光投射部9、赤外光検出部6、可視光検出部7は、AF部2の一部を形成する構成としても良い。
次に、本発明に係る第2実施例のカメラの合焦装置について説明する。
【0025】
図3(a)は第2実施例のカメラの合焦装置の構成を示す図であり、図3(b)は三角測距の原理を示す図である。
このカメラの合焦装置は、図1に示した上記第1実施例における繰り出しポイント決定部1及び演算制御部8の機能を有するCPU30と、AF部2及び水中検出部3の機能を有する投光受光部31と、レンズ制御部4と、ピント合わせ用レンズ5とによって構成される。
【0026】
キセノン放電発光管(以下Xe管と記す)32は、カメラのストロボ回路等に用いても良く、また発光部33はこのXe管32の放電のためのエネルギをチャージする不図示のコンデンサやXe管32の中のガスをイオン化させるためのトリガ回路等からなる。
【0027】
CPU30は、発光部33に命令を出し、Xe管32の発光制御を行う。すると、Xe管32の発光時に発光された光は、マスク32aと投光レンズ34によって集光され、被写体35に対し投射される。
【0028】
上記被写体35から反射された信号光は、2つの受光レンズ36,37によって、それぞれ2つの半導体光位置検出装置(以下PSDと記す)38,39に導かれる。
【0029】
上記投光レンズ34、受光レンズ36、37は、図3(b)に示すように所定の基線長S1,S2だけ隔てて配置されているため、公知の三角測距の原理より、各々のPSD38,39上の信号光位置X1,X2と、受光レンズ36,37とPSD38,39間の距離fj とから、被写体距離Lは、
L=S1・fj /X1=S2・fj /X2 …(1)
として算出可能である。
【0030】
また、上記PSD38,39上に信号光のスポットが入射すると、PSD38,39はそれぞれ2つの電極から、上記信号光の入射位置に対応した2つの電流信号を出力する。
【0031】
すると、AF用集積回路(以下AFICと記す)40内のプリアンプ41〜44は、これらのPSD38,39の出力する電流信号を低入力インピーダンスで吸いとり増幅する。
【0032】
また、これらプリアンプ41〜44の出力は、加算回路45,46によって各々PSD38,39が出力する2つの電流信号を加算するように演算される。
従って、加算回路45はPSD38の総出力電流信号に依存した出力を、加算回路46はPSD39の総出力電流信号に依存した出力をCPU30に対して出力する。
【0033】
また、各々PSD38,39が出力するの2つの電流信号の比を求めることにより、上記PSD38,39上の信号光位置を一義的に求めることが可能である。
【0034】
従って、各プリアンプ41〜44の出力比をとる比演算回路47,48の出力から、CPU30は(1)式のX1,X2を求めることが可能である。
そして、上記基線長S1,S2、距離fj は設計時に決められる値であるので、CPU30はこのX1,X2により、(1)式から被写体距離Lを求めることができる。以上に説明した動作が、AF部2に相当する機能である。
【0035】
また、PSD38,39は各々異なる分光感度特性を持っており、一方のPSD38は可視光から赤外光まで検出可能な、その材料のシリコンの特性にもとづく分光感度特性を有している。他方のPSD39は、光学的な可視光カットフィルタの機能を有する樹脂によってパッケージングされており、赤外光のみを検出する分光感度特性を有している。
【0036】
従って、加算回路46,45の出力比は、被写体から反射される信号光のうちの赤外光が占める割合を示すことになる。上述したように、水中では、赤外光が極端に吸収されるため、この割合が空気中とは著しく異なり、小さくなる。
【0037】
この原理に従ってCPU30は、このカメラの合焦装置の使用環境が空気中であるか、または水中であるかを検出することができる。以上に説明した動作が、水中検出部3に相当する機能である。
【0038】
そして、CPU30はレンズ制御部4を介して、ピント合わせ用レンズ5を駆動制御してピント合わせを行う。
次に、上記第2実施例のカメラの合焦装置の測距及びピント合わせのシーケンスについて説明する。
【0039】
図4は、上記第2実施例のカメラの合焦装置のCPU30における処理を示すフローチャートである。
本処理は、CPU30がXe管32を2回発光させ、1回目の発光による加算回路45、比演算回路47の出力、続いて2回目の発光による加算回路46、比演算回路48の出力を順次、受信することとする。
【0040】
まず、CPU30がXe管32を発光させ、PSD38による可視光と赤外光を含む全信号光の総信号量(光量)PV及び、その入射位置X1に対応する出力比を受け取り、測距結果LVを演算する(ステップS1)。
【0041】
続いて同様に、CPU30がXe管32を発光させ、可視光カットフィルタの特性を有するPSD39による、赤外光のみの赤外信号光の光量PI及び、その入射位置X2に対応する出力比を受け取り、測距結果LIを演算する(ステップS2)。
【0042】
すなわち、上記光量PV,PI、及び測距結果LV,LIは、加算回路45,46の出力、及び比演算回路47,48の出力にもとづき、CPU30により判定、演算される。
【0043】
以上にて得られた、被写体から反射される赤外信号光の光量PIと、空気中における光量PVに対する赤外光分の光量αPVとの大小を判定する(ステップS3)。空気中では、可視光を含む被写体から反射される信号光の光量PVの所定の割合αで、赤外信号光の光量PIがPSD39及び加算回路46を介して検出される。
【0044】
しかし、水中では上述したように赤外光は水中に吸収されやすいため、上記赤外信号光の光量PIが小さくなる。そこで、ステップS3では、PI<αPVが成り立つとき、すなわちカメラの合焦装置の使用環境が水中のときにはステップS6へ分岐し、一方、PI<αPVが成り立たないとき、すなわちカメラの合焦装置の使用環境が空気中のときにはステップS4へ移行する。
【0045】
ここで、空気中では、被写体から反射される信号光のうち、赤外光が十分反射されて戻ってくるため、赤外信号光に基づいて、比演算回路48の出力からCPU30が演算した測距結果LIより、ピント合わせ用レンズ5の繰り出し位置KIを算出し決定する(制御A)(ステップS4)。
【0046】
なお、空気中での撮影では、太陽光や蛍光灯の光など多くの可視光がノイズとしてオートフォーカス(AF)に影響するので、このように赤外光を用いた方がS/Nの点で有利になる。
【0047】
一方、水中では、赤外光が水中に吸収されてしまうため、PSD38と比演算回路47により可視光の信号光に基づいて、比演算回路47の出力からCPU30が演算した測距結果LVより、ピント合わせ用レンズ5の繰り出し位置KVを算出し決定する(制御B)(ステップS6)。
【0048】
そして、CPU30は繰り出し位置KI、または繰り出し位置KVをレンズ制御部4に出力し、レンズ制御部4は上記繰り出し位置KIまたはKVに基づいて、ピント合わせ用レンズ5を駆動してピント合わせを行う(ステップS5)。以上にて、本処理を終了する。
【0049】
次に、上記ピント合わせ用レンズ5の繰り出し位置の算出方法について図5を用いて説明する。
ここで、ピント合わせ用レンズ5の繰り出し位置をKとすると、被写体距離の逆数1/Lとの間には、一般に、
K=f2 ×(1/L) …(2)
f:ピント合わせ用レンズ5(撮影レンズ)の焦点距離
の関係があり、上記(2)式にて繰り出し位置Kが求められる。
【0050】
しかし、風景のように被写体距離が無限遠(∞)と呼ばれる場合においては、被写体から反射される信号光が返ってくることは期待できない。
そこで、一般的に、所定の距離L0 以遠の場合は、ピント合わせ用レンズ5の被写界深度でカバーすることにより、無限遠(∞)の被写体でもピント合わせが可能になるという手法が取られている。
【0051】
この手法では距離L0 以遠は、測距を行うことなく、そこそこにピントが合っている状態にて撮影が可能となる。この被写体距離の逆数1/Lと繰り出し位置Kの関係を(A)とする。
【0052】
なお、水中では距離L0 までの距離を測距する必要はない。それは、上述したように水中の写真を分析すると、図11(a),(b)に示したような写真が多く、水の透明度についても影響があるため、無限遠(∞)の被写体の写真はほとんど撮影の機会がないからである。
【0053】
図6は、被写体距離の逆数1/Lと、その距離に主要被写体が存在する確率を示す図である。
空気中(陸上)での写真を分析すると、同図に示す点線のようになり、人物が全身像で撮影される部分に相当する位置と、風景撮影が行われる無限遠(∞)に相当する位置に2つの山が生じる。
【0054】
一方、水中での写真では、空気中(陸上)での写真に比べてずっと近距離での使用頻度が増加し、使用頻度のピークは人物の半身像ぐらいに相当する位置となる。また、いわゆるマクロ域での撮影頻度も多くなる。
【0055】
従って、水中において測距用光の吸収が大きく、遠距離測距の困難なアクティブ方式AF、または、暗い状況下では補助光の必要なパッシブ方式AFにおいては、距離L0 までの遠距離測距を行う必要はない。
【0056】
そこで第2実施例では、図5に示した被写体距離の逆数1/Lと、繰り出し位置Kの関係を水中において、同図に示した(B)のようにしてL1以上の距離の測距結果が出力された場合、K1にレンズを繰り出し固定することにした。これにより、人物の全身像から半身像がパンフォーカスによってカバーできるように設定される。
【0057】
一方、L1以下の距離の測距結果が出力された場合のみ、オートフォーカス(AF)を機能させるようにした。
以上のようにパンフォーカスとオートフォーカス(AF)を切り替えることにより、水中において被写体から反射される信号光が十分期待できる近距離では確実な測距を可能とし、サンゴや魚などマクロ域の距離の被写体を最適なピントで撮影できる。また、AFの精度が不十分な距離L0 以遠では、パンフォーカスによって失敗のない撮影が可能である。
【0058】
以上説明したように本第2実施例によれば、特別の水中判定装置を用意することなく、通常、備えているオートフォーカス(AF)装置により、カメラの使用環境が水中であるか、空気中(陸上)であるかを簡単に判定できる。
【0059】
さらに、空気中では従来の赤外光測距とし、また水中では可視光測距として水中での被写体から反射される信号光の減衰をおさえることにより、水中または空気中、いずれの条件でも高精度の測距を可能とした。
【0060】
但し、測距に可視光を用いても、この可視光の減衰を完全になくすことはできないため、水中での遠距離測距は困難である。しかし、上述したように、水中写真で極端に遠距離の被写体を撮影する確率は低いため、所定の距離以遠ではパンフォーカスでピントをカバーするようにした。
【0061】
このように本第2実施例によれば、水中におけるマクロ域の被写体から、ダイバーの游泳シーンまで、ピントの合った綺麗な写真が撮影可能なカメラの合焦装置を提供できる。
【0062】
次に、本発明に係る第3実施例のカメラの合焦装置について説明する。
図7は、本発明に係る第3実施例のカメラの合焦装置の構成を示す図である。
同図において、露出制御用ストロボのXe管71は、オートフォーカス(AF)用の光源を兼ねている。つまり、Xe管71の光を反射させるストロボ傘72に開口部72aを設け、ダイクロイックミラー73で光路を曲げ投光レンズ74を介して被写体に対し投光を行う。
【0063】
また、ダイクロイックミラー73は光の波長に依存して反射、透過の特性を示すミラーであり、赤外発光ダイオード(以下IREDと記す)75からの光は透過し、投光レンズ74を介して被写体に対し投光可能となる。
【0064】
上記ストロボ傘72の前方には、AF時に無用な光を投射しないようにストロボシャッタ76を設けており、撮影時のみ開くようにしている。
一方、被写体から反射される信号光は受光レンズ77を介してPSD78によって受光される。PSD78は可視光、赤外光の両方に反応する分光感度特性を有するものを用いる。
【0065】
また、CPU30はIREDドライバ79を介してIRED75を発光させ、また発光部80を介してXe管71を発光させる。
また、PSD78の出力はAFIC81で処理され、上記AFIC81は信号光の入射位置と入射量に依存した信号をCPU30に出力する。CPU30は、この結果に基づいて、ピント合わせ用レンズ5を駆動制御するためにレンズ制御部82に命令を出力する。
【0066】
また、CPU30はモータ及びモータドライブ部(MD)83を介して、Xe管71前のストロボシャッタ76を開閉する。
さらに、CPU10には撮影シーンの明るさを測定する自動露出機構(Automatic Exposure ;AE)部84やレリーズ釦の半押し状態で閉成するファーストレリーズスイッチ(1stSW)85、レリーズ釦の完全な押し込み時に閉成するセカンドレリーズスイッチ(2ndSW)86が接続されている。
【0067】
次に、上記第3実施例のカメラの合焦装置の測距及びピント合わせのシーケンスについて説明する。
図8は、上記第3実施例のカメラの合焦装置のCPU30の処理を示すフローチャートである。
【0068】
まず、CPU30は、1stSW85のオン、またはオフを検出する(ステップS10)。ステップS10で、1stSW85がオンとなったとき、撮影に先立つタイミングであると判断し、まずIRED75を発光する。
【0069】
すると、PSD78は被写体から反射される信号光を受光し、AFIC81はPSD78の出力から上記信号光の入射位置と入射光量にもとづく信号をCPU30に出力する。
【0070】
CPU30は、上記AFIC18の出力より被写体距離LIと光量PIを算出する(ステップS11)。
このとき、CPU30は光量PIが所定量P0 よりも大きいか否かを判断し(ステップS12)、大きければ、充分な光量があるため空気中(陸上)であると判断し、ステップS23に分岐する。
【0071】
ステップS23では、上記被写体距離LIから図5に示した被写体距離Lと繰り出し位置Kの関係(A)に基づいて、ピント合わせ用レンズ5の繰り出し位置KIを算出する。
【0072】
また、ステップS12で、光量PIが所定量P0 以下であるときは、被写体距離が遠い場合と水中の場合との2つの場合が考えられる。そこで、CPU10はXe管71を発光させ、そのときのPSD78の出力から、ステップS11のときと同様に被写体距離LVと光量PVを算出する(ステップS13)。
【0073】
次に、図4に示したステップS3の処理と同様に、光量PIと光量PVにおける赤外光分の光量αPVとの大小を判定する(ステップS14)。なお、空気中では、可視光を含む被写体から反射される信号光の光量PVの所定の割合αで、赤外信号光の光量PIが検出される。しかし、水中では上述したように赤外光は水中に吸収されやすいため、赤外信号光の光量PIが小さくなる。
【0074】
そこで、ステップS14では、カメラの使用環境が水中の時にはステップS15へ移行し、空気中の時にはステップS23へ分岐する。
ステップS15では、CPU30はXe管71発光時の測距結果LVから図5に示した被写体距離Lと繰り出し位置Kの関係(B)に基づいて、ピント合わせ用レンズ5の繰り出し位置KVを求める。
【0075】
続いて、CPU30はAE部84を用いて被写体の明るさを検出する(ステップS16)。
次に、CPU30はカメラのレリーズ釦の押し込みによる2ndSW86の閉成(オン)を検出し(ステップS17)、ここで2ndSW86の閉成が検出されると、ステップS15またはステップS23で求めた繰り出し位置KI、またはKVに基づいて、ピント合わせ用レンズ5を繰り出し制御する(ステップS18)。なお、ステップS17で2ndSW86の閉成が検出されないとき、ステップS24へ移行し、ここでも1stSW85の閉成も検出されないときはステップS10へ戻る。
【0076】
続いて、ステップS16で求めた被写体の明るさから、ストロボ発光が必要か否かを判定し(ステップS19)、ストロボ発光が必要な時は、モータを回転させてストロボシャッタ76を退避させ(ステップS20)、Xe管71を発光してストロボ傘72によって強められた光を被写体に照射し露光を行う(ステップS21)。
【0077】
そして、露光が終了すると、ストロボシャッタ76を閉じて本処理を終了する。
一方、ステップS19で被写体が明るくてストロボ発光を要しない時には、ストロボ発光を行わずに露光を行う(ステップS25)。
【0078】
上記露光動作は、CPU30が図示していない露光用シャッタを制御して行う。
以上説明したように本第3実施例によれば、上述した第2実施例とは異なり、空気中、かつ近距離の場合にはXe管71の発光を行わないで済むため、省エネルギ設計が可能である。
【0079】
また、カメラと一体形の照明用ストロボ光源(Xe管71)を効果的にオートフォーカス(AF)用光源として用いているため、構成が安価(コストメリット)で、簡素化(スペースメリット)できる。
【0080】
さらに、上述した第2実施例とは異なり、半導体光位置検出装置(PSD)78が1つで良く、より安価で簡素な構成とすることができる。
また、ダイクロイックミラー73を用いているため、投光レンズ74を兼用して赤外発光ダイオード(IRED)75の光と、Xe管71からのオートフォーカス(AF)用の光をパララックスなく投射できる。
【0081】
次に、本発明に係る第4実施例のカメラの合焦装置について説明する。
図9は、第4実施例のカメラの合焦装置の構成を示す図である。
本第4実施例の構成おいて上述した第3実施例と異なるのは、赤外投光用にIREDを必要とせず、IRED75とIREDドライバ(ID)79を削除したこと、逆に、半導体光位置検出装置(PSD)をPSD91とPSD92の2つ配置し、さらにダイクロイックミラー93を配置したことである。その他の構成については、第3実施例と同一であるため、ここに編入するものとしその説明は省略する。
【0082】
この構成により第2実施例と同様に、Xe管71の光を受光側で赤外光と可視光に分離して、このカメラの合焦装置の使用環境が水中か、空気中かの判定を行う。
【0083】
上記Xe管71の光の波長選択、すなわち、赤外光と可視光に分離は、受光レンズ77の内側に設けられたダイクロイックミラー93によって行う。赤外光はこのダイクロイックミラー93を透過してPSD91に入射する。一方、可視光はこのダイクロイックミラー93を反射してPSD92に入射する。
【0084】
従って、PSD91とPSD92の出力を比べることにより、第1,第2実施例と同様に、このカメラの合焦装置の使用環境が水中か、空気中かの判定を行うことができる。
【0085】
本第4実施例は、上述した第2実施例と同様の考え方であるが、ダイクロイックミラー93を利用して、受光レンズ77を1つにまとめ小型化し、レイアウトの自由度を改良した点に特徴がある。
【0086】
なお、以上の各実施例では、可視光と赤外光の比を用いることによって、カメラの合焦装置の使用環境が水中か空気中かの検出を行ったが、水中における光の波長に依存する吸収(透過率)は、可視領域から赤外領域にかけて図2に示すような特性を有している。
【0087】
従って、この水中における光の波長に依存する吸収(透過率)の特性を利用したのが、次に説明する第5実施例である。
図10は、本発明に係る第5実施例のカメラの合焦装置の構成を示す図である。
【0088】
本第5実施例の構成において上述した第3実施例と異なるのは、IRED75、IREDドライバ(ID)79、Xe管71、ストロボ傘72、発光部80、ストロボシャッタ76、モータ及びモータドライブ部(MD)83を削除し、その代わりに、LED101,102とそのLEDドライバ(ID1,ID2)103,104を配置したことである。その他の構成については、第3実施例と同一であるため、ここに編入するものとしその説明は省略する。
【0089】
同図に示すように、LED101,102を2つ配置して、ダイクロイックミラー73、投光レンズ74を介して、上記LED101、102からそれぞれ発光タイミングをずらし、異なる波長の光を被写体に対して投光する。ここで、ダイクロイックミラー73は光の波長に依存して反射、透過の特性を示すミラーであり、LED101からの光は上記ダイクロイックミラー73を透過し、投光レンズ74を介して被写体に対し投光可能となる。
【0090】
一方、LED102からの光は上記ダイクロイックミラー73により反射され、投光レンズ74を介して被写体に対し投光可能となる。
次に、被写体から反射される信号光は、受光レンズ77を介してPSD78によって受光される。PSD78は可視光から赤外光まで広く領域で反応する分光感度特性を有するものを用いる。
【0091】
また、PSD78の出力はAFIC81で処理され、上記AFIC81は信号光の入射位置と入射光量に依存した信号をCPU30に出力する。そして、CPU10はAFIC81から入力される上記入射光量による信号差を比較することにより、このカメラの合焦装置の使用環境が水中か、空気中かの判定を行う。
【0092】
このとき、これらLED101、102の波長は、それぞれ水中において吸収されにくいものと吸収され易いものであれば良く、例えば、480nmと880nmでも良いし、または880nmと1100nmでも良い。
【0093】
つまり、LED101をLEDドライバ(ID1)103を介して発光させた時と、LED102をLEDドライバ(ID2)104を介して発光させた時のPSD78の出力信号差をCPU30が比較することにより、上述の各実施例と同様、カメラの合焦装置の使用環境が水中か、空気中かの検知を行うことができる。
【0094】
また、本実施例はXe管を発光させる必要がないため、回路の単純化が可能である。
以上説明したように上記各実施例によれば、使用環境が水中か空気中かを判別する機能を有し、水中での撮影においては、AFとパンフォーカスとの切り替え距離をそのAFの性能と図11(a),(b)に示した撮影シーンでの被写体の存在確率とを考慮して決定したため、水中、または空気中においても、ピントの合った美しい写真撮影が可能なカメラの合焦装置を廉価かつ単純な構成で提供可能である。
【0095】
また、一般のアクティブ方式AFと兼用容易な構成で、効果的な水中検出装置、いわゆる、カメラの使用環境が水中か空気中かを検出する装置が設計できるため、きわめて廉価かつ小型のカメラ用水中検知システムの提供が可能となる。
【0096】
なお、本発明の上記実施態様によれば、以下のごとき構成が得られる。
(1) 被写体間での距離を測定する測距手段と、
カメラの使用環境が水中か陸上かを判定する判定手段と、
上記測距手段と判定手段の出力結果に従って、ピント合わせレンズの繰り出し位置を決定する決定手段と、
を具備するカメラ。
(2) 上記測距手段の出力結果が所定距離より遠距離であり、かつ上記判定手段の出力結果が水中である場合、上記判定手段が上記測距結果に関わらず、固定の繰り出し位置を決定し、
上記測距手段の出力結果が所定距離より近距離である場合は、上記決定手段が上記測距結果に従って繰り出し位置を決定することを特徴とする上記(1)に記載のカメラ。
(3) 被写体に対し第1の波長と第2の波長からなる測距用光を投射する投光手段と、
上記測距用光の被写体からの反射信号を受光して、上記被写体距離を検出する受光手段と、
からなる測距装置を有するカメラにおいて、
上記受光手段が上記測距用光の可視光と赤外光を選択的に受光可能であり、上記第1の波長と第2の波長の光の比率から上記カメラの使用環境が陸上か水中かを判別する判別手段を具備したことを特徴とするカメラ。
(4) 被写体に対し第1の波長と第2の波長の光を選択的に投射する投光手段と、
上記第1の波長または第2の波長の光の上記被写体からの反射信号光を受光して、上記被写体までの距離を検出する受光手段とからなる測距装置を有するカメラにおいて、
上記第1の波長の光の投光時と上記第2の波長の光の投光時の上記受光手段の差に基づいて、
上記カメラの使用環境が陸上か水中かを判別する判別手段を具備したことを特徴とするカメラ。
(5) 被写体に対し、測距用光を投射する投射手段と、
上記被写体からの上記測距用光の反射信号光のうち赤外成分のみを受光する第1の受光手段と、
上記反射信号光を受光する第2の受光手段と、
上記第1、第2の受光手段の出力結果に従って上記被写体距離を決定する距離決定手段と、
を具備するカメラ。
(6) 上記第1の受光手段の出力信号が所定値以下の時に、上記第2の受光手段の出力結果を採用する上記(5)に記載のカメラ。
(7) 上記測距装置の使用される環境が水中であるか陸上であるかを判定する判定手段と、
上記判定手段の出力結果に従って、上記第1及び第2の受光手段の出力の優先度を決定する決定手段と、
具備する上記(5)または(6)に記載のカメラ。
【0097】
上記(1)に記載のカメラによれば、水中、陸上かに関わらず、被写体のピント合わせを適正にすることができる。
また、上記(2)に記載のカメラによれば、水中では被写体の存在する確率の高い近距離について測距手段の測距結果に基づいてピント合わせを行うようにしたので、水中でもピント合わせを適正にすることができる。
【0098】
さらに、上記(3)または(4)に記載のカメラによれば、水中と陸上における光の減衰率の差を利用して簡単に水中である陸上であるかを判別することができる。
【0099】
また、上記(5)に記載のカメラによれば、カメラの使用される環境によって、最適の波長を用いて測距が可能であるので、より信頼性の高いAFとなる。
また、上記(6)に記載のカメラによれば、可視光ノイズの多い陸上を優先した設計となる。
さらに、上記(7)に記載のカメラによれば、水中時には水中で吸収されやすい赤外光は使わず、より到達距離の有利な可視光で遠距離測距が可能となる。
【0100】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、水中及び空気中(陸上)において正確なピント合わせが可能なカメラの合焦装置及び水中撮影が可能なカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施例のカメラの合焦装置の構成を示すブロック図である。
【図2】水中における可視光及び赤外光の透過率を示す図である。
【図3】(a)は第2実施例のカメラの合焦装置の構成を示す図であり、(b)は三角測距の原理を示す図である。
【図4】第2実施例のカメラの合焦装置のCPU10における測距及びピント合わせのシーケンスを示すフローチャートである。
【図5】繰り出し位置Kの決定法について示す図である。
【図6】被写体距離の逆数1/Lと、その被写体距離に主要被写体が存在する確率を示す図である。
【図7】第3実施例のカメラの合焦装置の構成を示す図である。
【図8】第3実施例のカメラの合焦装置のCPU10の処理を示すフローチャートである。
【図9】第4実施例のカメラの合焦装置の構成を示す図である。
【図10】第5実施例のカメラの合焦装置の構成を示す図である。
【図11】水中写真の一例を示す図である。
【符号の説明】
1…繰り出しポイント決定部、2…オートフォーカス(AF)部、3…水中検出部、4…レンズ制御部、5…ピント合わせ用レンズ、6…赤外光検出部、7…可視光検出部、8…演算制御部、9…光投射部、30…CPU、31…投光受光部、32…キセノン放電発光管(Xe管)、33…発光部、34…投光レンズ、35…被写体、36,37…受光レンズ、38,39…半導体光位置検出装置(PSD)、40…オートフォーカス用集積回路(AFIC)、41,42,43,44…プリアンプ、45,46…加算回路、47,48…比演算回路。
Claims (3)
- 被写体までの距離を測定する測距手段と、
カメラの使用環境が水中か否かを上記被写体へ赤外光と可視光とを投射し、上記被写体から反射して来た2つの光の検出レベルを比較することによって判定する判定手段と、
この判定手段の判定結果に応じて、上記測距手段の測距結果を用い上記カメラの撮影レンズのピント繰り出し位置を求めるアルゴリズムを変更する変更手段と、
を具備したことを特徴とするカメラの合焦装置。 - 水中撮影が可能なカメラにおいて、
撮影レンズと、
水中であるか否か判定する判定手段と、
被写体までの距離を測定する測距手段と、
上記測距手段の測距結果が所定距離より遠方であるか否かを判断する判断手段と、
上記判断手段によって測距結果が所定距離より遠方であると判断された場合は、上記撮影レンズを予め定められた位置にピント合わせを行い、上記判断手段によって測距結果が所定距離より遠方では無いと判断された場合は、上記撮影レンズを上記測距手段の測距結果に応じてピント合わせを行うよう制御する制御手段と、
を具備し、
上記判定手段の判定結果に応じて上記所定距離を変更することを特徴とする水中撮影が可能なカメラ。 - 被写体に向けて第1の波長と第2の波長の全部または一部を含む測距用光を投光する投光手段と、
上記被写体から反射して来た上記測距用光を受光し、上記第1の波長と第2の波長の全部または一部を含む光電変換信号を出力する受光手段と、
上記光電変換信号に基づいて、上記被写体までの距離を演算する距離演算手段と、
上記光電変換信号に基づいて、上記第1の波長または第2の波長の水中と空気中での減衰率の相違から水中か空気中かを判定する判定手段と、
を具備したことを特徴とするカメラの合焦装置。
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