(57)【要約】【課題】動画撮影時に赤外光スポット像の映り込みが生じない動画静止画共用赤外アクティブ測距方法を手供する。【解決手段】  静止画撮影又は動画撮影の対象となる被写体に向けて赤外光の光スポットを投光する発光素子を用いた動画静止画共用赤外アクティブ測距方法であって、静止画撮影の場合、発光素子に所定の周期で駆動パルスを供給し、該周期で繰り返し光スポットを該被写体に投光する。動画撮影の場合、発光素子に駆動パルスを供給する周期を長くし、以って動画の１フレーム当たりに被写体が受ける光スポットの光量を低減化する。以って動画撮影時に赤外光スポット像の映り込みが生じない。【選択図】図１
2007147693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止画撮影又は動画撮影の対象となる被写体に向けて赤外光の光スポットを投光する発光素子と、
該被写体から反射した光スポットを受光して、対応する検出信号を出力する受光素子と、
静止画撮影の場合、前記発光素子に所定の周期で駆動パルスを供給し、該周期で繰り返し光スポットを該被写体に投光させるとともに、前記受光素子から該周期で繰り返し出力される該検出信号を積分して、その結果に基づき被写体までの距離を求める測距部と、
動画撮影の場合、前記測距部を制御して、前記発光素子に該駆動パルスを供給する周期を長くする制御部とを有し、
以って動画の１フレーム当たりに被写体が受ける光スポットの光量を低減化することを特徴とする動画静止画共用赤外アクティブ測距装置。
【請求項２】
前記測距部は、該発光素子に供給する駆動パルスの周期を規定するための動作クロックを生成する発振回路を具備し、
前記制御部は、該発振回路を動作状態と休止状態とで切り替え制御して、該発光素子に該駆動パルスを供給する周期を長くすることを特徴とする請求項１記載の動画静止画共用赤外アクティブ測距装置。
【請求項３】
前記制御部は、動画撮影の場合、該発光素子に該駆動パルスを供給する周期を長くして動画のフレーム周期に合わせることを特徴とする請求項１記載の動画静止画共用赤外アクティブ測距装置。
【請求項４】
静止画撮影又は動画撮影の対象となる被写体に向けて赤外光の光スポットを投光する発光素子と、該被写体から反射した光スポットを受光して対応する検出信号を出力する受光素子とを用いた動画静止画共用赤外アクティブ測距方法であって、
静止画撮影の場合、前記発光素子に所定の周期で駆動パルスを供給し、該周期で繰り返し光スポットを該被写体に投光する手順と、
前記受光素子から該周期で繰り返し出力される該検出信号を積分して、その結果に基づき被写体までの距離を求める手順と、
動画撮影の場合、前記発光素子に該駆動パルスを供給する周期を長くする手順とを行い、
以って動画の１フレーム当たりに被写体が受ける光スポットの光量を低減化することを特徴とする動画静止画共用赤外アクティブ測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は赤外アクティブ測距装置に関する。より詳しくは、動画と静止画で共用可能な赤外アクティブ測距装置に関する。さらに詳しくは、動画撮影時被写体に映り込む赤外光スポットの抑制技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、赤外光スポットを被写体に投光し、その反射光を受光して、被写体までの距離を測る赤外アクティブ測距装置が知られている。この測距装置は、例えばカメラに内蔵され、被写体までの距離を自動的に測定して、撮像光学系の自動焦点合わせなどに用いられる。一般にはスチルカメラで用いられるこの自動焦点合わせ用の赤外アクティブ測距装置を、ビデオカメラと共用する技術が開発されており、例えば特許文献１に記載がある。
【特許文献１】特開平８−３０４９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された技術は、特に被写体のコントラストが低い低照度時に赤外アクティブ測距装置を用いて、被写体までの距離を測定している。赤外アクティブ測距装置は、被写体に向けて投光した赤外光スポットの反射光を受光素子で受光し、その受光位置に応じて被写体までの距離を求める方式である。特に低照度時には被写体のコントラストが取れないため、積極的に赤外光を投光するアクティブ方式が採用されている。
【０００４】
ところでビデオカメラなどの動画撮影時は、被写体を撮影しながら測距を行う必要がある。低照度時に赤外アクティブ測距を行うと、赤外光スポットが被写体に移りこんでしまう恐れがある。低照度下では可視光と赤外光との光量差が少ないため、撮影中に測距を行うムービー動作では、赤外光スポットが映り込み易くなる。
【０００５】
ムービー動作では通常１／３０秒を１フレームとしているので、１フレーム画像当りの光蓄積時間は最大で約３０ｍｓということになる。即ちビデオカメラの撮像素子は１フレーム画像を取るため、被写体光を最大で約３０ｍｓ蓄積することになる。赤外アクティブ測距では、赤外発光ダイオードをフレーム周期より早い周期でパルス発光させて強い赤外光スポットを得ている。しかしながら早い周期で繰り返しパルス発光した赤外光スポットは、被写体から反射した後１フレーム分が蓄積されて撮像素子に受光される。これにより、赤外光スポット像が明瞭な形でフレーム画像に映り込み、解決すべき課題となっている。なお、通常のスチルカメラで静止画を撮影する際には、シャッターチャンスを逃さないため速やかに測距結果を得る必要があるので、前述したように早い周期で赤外光スポットを繰り返し被写体に投射し、その反射光を積分して測距データを得ている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は動画撮影時に赤外光スポット像の映り込みが生じない動画静止画共用赤外アクティブ測距装置及び同測距方法を手供することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明にかかる動画静止画共用赤外アクティブ測距装置は、静止画撮影又は動画撮影の対象となる被写体に向けて赤外光の光スポットを投光する発光素子と、該被写体から反射した光スポットを受光して、対応する検出信号を出力する受光素子と、静止画撮影の場合、前記発光素子に所定の周期で駆動パルスを供給し、該周期で繰り返し光スポットを該被写体に投光させるとともに、前記受光素子から該周期で繰り返し出力される該検出信号を積分して、その結果に基づき被写体までの距離を求める測距部と、動画撮影の場合、前記測距部を制御して、前記発光素子に該駆動パルスを供給する周期を長くする制御部とを有し、以って動画の１フレーム当たりに被写体が受ける光スポットの光量を低減化することを特徴とする。
【０００７】
好ましくは前記測距部は、該発光素子に供給する駆動パルスの周期を規定するための動作クロックを生成する発振回路を具備し、前記制御部は、該発振回路を動作状態と休止状態とで切り替え制御して、該発光素子に該駆動パルスを供給する周期を長くする。又前記制御部は、動画撮影の場合、該発光素子に該駆動パルスを供給する周期を長くして動画のフレーム周期に合わせる。
【０００８】
本発明は又、静止画撮影又は動画撮影の対象となる被写体に向けて赤外光の光スポットを投光する発光素子と、該被写体から反射した光スポットを受光して対応する検出信号を出力する受光素子とを用いた動画静止画共用赤外アクティブ測距方法であって、静止画撮影の場合、前記発光素子に所定の周期で駆動パルスを供給し、該周期で繰り返し光スポットを該被写体に投光する手順と、前記受光素子から該周期で繰り返し出力される該検出信号を積分して、その結果に基づき被写体までの距離を求める手順と、動画撮影の場合、前記発光素子に該駆動パルスを供給する周期を長くする手順とを行い、以って動画の１フレーム当たりに被写体が受ける光スポットの光量を低減化することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
動画撮影時のムービー動作では、１フレーム内での赤外発光は蓄積され、被写体画像の上に映り込むことになる。そこで動画撮影時にはパルス発光する間隔を大きく取り、１フレーム内で発光する回数を抑える。これにより、フレーム画像に記録される赤外光スポット像を薄く目立たなくすることが可能である。一方静止画撮影時には、通常通りフレーム周期よりも早い周期でパルス発光を繰り返し行い、速やかに測距結果を得るようにしている。これによりシャッターチャンスを逃すことがなくなる。この様に動画静止画で共用可能な赤外アクティブ測距装置は、スチルカメラとビデオカメラを一体化したカメラに好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる動画静止画共用赤外アクティブ測距方法を示す模式的なタイミングチャートである。本方法は、例えばスチルカメラとビデオカメラを一体化したカメラで実行される。（ａ）は動画撮影時における動画取り込みシーケンスを表している。動画撮影時は１秒で３０枚のフレームを撮影する。換言するとフレーム周期は１／３０秒である。各フレーム周期内で実際に画像を取り込む期間が含まれる。
【００１１】
（ｂ）は静止画撮影時における赤外アクティブ測距装置の発光タイミングを表している。図示する様に、通常のスチルカメラ動作ではフレーム周期よりも早い周期で赤外光をパルス発光して速やかに測距データを得るようにしている。図示の例では、１フレーム期間に１６回パルス発光している。赤外受光素子は被写体から反射した赤外光を１６回積分し、測距データを得るようにしている。
【００１２】
（ｃ）は、仮に１フレーム周期で１６回赤外発光を行った場合に、ビデオカメラの撮像素子に蓄積される赤外光レベルを表している。１６回も赤外発光するので赤外光蓄積レベルはかなり高くなる。この結果、仮に静止画撮影時と同じ条件で動画撮影時に赤外アクティブ測距を行った場合は、被写体画像に対する赤外光スポットの映り込みが目立つことになる。
【００１３】
そこで本発明にかかる方法では（ｄ）に示すように、動画撮影時は赤外発光タイミングを静止画撮影時に比べて長い周期で行うようにしている。図示の例では、丁度フレーム周期に同期して赤外発光タイミングを遅くしている。この結果、測距に必要な１６回のパルス発光を行うため、１６フレーム分の時間を要する。しかしながら動画撮影時は静止画撮影時に比べて高速で測距データを得る必要がないので、何ら障害とはならない。
【００１４】
（ｅ）は動画撮影時における赤外光蓄積レベルを表している。赤外光は１フレームに１回被写体に投光されるだけなので、ビデオカメラの撮像素子に蓄積される１フレーム分の赤外光レベルは非常に低く、ほとんど目立たない。しかも赤外光の蓄積はフレームごとにキャンセルされる。
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、静止画撮影または動画撮影の対象となる被写体に向けて赤外光の光スポットを投光する発光素子と、被写体から反射した光スポットを受光して対応する検出信号を出力する受光素子とを用いた動画静止画共用赤外アクティブ測距方法において、静止画撮影の場合、発光素子に所定の周期で駆動パルスを供給し、この周期で繰り返し光スポットを被写体に投光する手順と、受光素子からこの周期で繰り返し出力される検出信号を積分して、その結果に基づいて被写体までの距離を求める手順と、動画撮影の場合、発光素子に駆動パルスを供給する周期を長くする手順とを行い、以って動画の１フレーム当りに被写体が受ける光スポットの光量を低減化することを特徴としている。
【００１６】
図２は、本発明にかかる動画静止画共用赤外アクティブ測距装置の構成を示す回路図である。図示すように、本測距装置は、基本的に発光素子ＩＲＥＤと、ドライブトランジスタＱ１と、測距部を構成するＡＦＩＣ（自動焦点合わせ用のＩＣ）と、制御部を構成するＣＰＵとを備えている。
【００１７】
発光素子ＩＲＥＤは例えば発光ダイオードからなり、そのアノードは電源ラインに接続し、カソードはドライブトランジスタＱ１のコレクタに接続されている。このドライブトランジスタＱ１のベースはＡＦＩＣとＣＰＵに接続されている。ドライブトランジスタＱ１のエミッタはＡＦＩＣとＣＰＵに接続されている。この発光素子ＩＲＥＤは、静止画撮影または動画撮影の対象となる被写体に向けて赤外光の光スポットを投光する。一方受光素子（図示せず）は被写体から反射した光スポットを受光して、対応する検出信号を出力する。
【００１８】
ＡＦＩＣは通常のスチルカメラに組み込まれるオートフォーカス（ＡＦ）用ＩＣであり、静止画撮影の場合、発光素子ＩＲＥＤに所定の周期で駆動パルスを供給し、この周期で繰り返し光スポットを被写体に投光する。本実施形態では、ドライブトランジスタＱ１のベースに発光制御信号ＩＲＥＤ＿ｏｕｔを供給して、発光素子ＩＲＥＤに駆動パルスが流れる様にしている。したがってＩＲＥＤ＿ｏｕｔが赤外発光タイミングを規定している。このＡＦＩＣは受光素子（図示せず）にも接続されており、この受光素子から赤外発光周期と同じ周期で繰り返し出力される検出信号を積分して、その結果に基づき被写体までの距離を求める。検出信号の積分のため、容量ＣＩＮＴがＡＦＩＣに接続されている。
【００１９】
ＣＰＵは、動画撮影の場合にＡＦＩＣを制御して、発光素子ＩＲＥＤに駆動パルス（ＩＲＥＤ＿ｏｕｔ）を供給する周期を長くし、以って動画の１フレーム当りに被写体が受ける赤外光スポットの光量を低減化する。ＡＦＩＣは、発光素子ＩＲＥＤに供給する駆動パルスＩＲＥＤ＿ｏｕｔの周期を規定するための動作クロックＯＳＣを生成する発振回路を備えている。図示の例では、この発振回路は容量Ｃと抵抗ＲとスイッチングトランジスタＱ２などで構成されている。一方ＣＰＵは、発振回路を動作状態と休止状態とで切換え制御して、発光素子ＩＲＥＤに駆動パルスＩＲＥＤ＿ｏｕｔを供給する周期を長くする。具体的には、ＣＰＵはＡＦＩＣから出力されるＩＲＥＤ＿ｏｕｔをＩＲＥＤ＿ＩＮとして入力し、これに基づいて制御信号ＳＴＯＰを発振回路のトランジスタＱ２のベースに印加している。ＣＰＵは適切なタイミングで制御信号ＳＴＯＰを出力し、発振を停止させることで、ＩＲＥＤ＿ｏｕｔの出力タイミングを調整している。ＡＦＩＣはＯＳＣに基づいてＩＲＥＤ＿ｏｕｔを所定の周期で出力する。したがって発振回路が休止しているときはＩＲＥＤ＿ｏｕｔを出力しない。この原理を利用して、ＣＰＵは繰り返し発振回路にストップをかけて、ＩＲＥＤ＿ｏｕｔの出力タイミングを遅延させ、以って赤外発光周期の延長化を図っている。好ましくはＣＰＵは動画撮影の場合、発光素子ＩＲＥＤに駆動パルスを供給する周期を長くして動画のフレーム周期に合わせる様にしている。即ちムービー動作では１フレームに１回赤外発光を行って、赤外スポット像の蓄積を各フレームに分散させている。これにより各フレーム画像での赤外光スポットの映り込みがほとんど目立たなくなる。
【００２０】
図３は、図２に示した本発明にかかる動画静止画共用赤外アクティブ測距装置の動作説明に供するタイミングチャートである。駆動パルスＩＲＥＤ＿ｏｕｔの出力タイミング、積分容量ＣＩＮＴの電位変化、動作クロックＯＳＣの出力状態及びＣＰＵの制御信号ＳＴＯＰの状態変化を表している。測距装置に起動がかかると、タイミングＴ１で１発目のＩＲＥＤ＿ｏｕｔが出力され、第１発光が行われる。所定の発光時間Ｔｏｎ経過後タイミングＴ２で発光が停止する。その後次のタイミングＴ３で２発目のＩＲＥＤ＿ｏｕｔが発光素子に出力され、第２発光が行われる。タイミングＴ２からタイミングＴ３までの間発光は停止しており、この期間をＴｏｆｆで表す。
【００２１】
図２に示したＡＦＩＣは測距結果を二重積分することでデジタル出力を得ている。第１発光後ＡＦＩＣは第１積分及び第２積分を行う。これにより積分容量ＣＩＮＴの電圧が上昇する。本ＡＦＩＣは二重積分が終わった後次の発光を行うように設計されている。そこで本発明では、ＣＰＵは第１発光と第２発光をモニタして前述したＴｏｎとＴｏｆｆのデータを得ている。
【００２２】
タイミングＴ４で第２発光が終了した後、所定の時間ｔｉｍｅＡ経過後タイミングＴ５で制御信号ＳＴＯＰをハイレベルからローレベルに切換え、発振回路を停止させる。これにより動作クロックＯＳＣが停止する。このため、第三発光に遅延がかかる。動作クロックＯＳＣを停止させるタイミングＴ５は第２発光の第２積分が終わった後にする必要がある。そこでｔｉｍｅＡは先に求めたＴｏｎとＴｏｆｆとに基づいて決定される。
【００２３】
この後タイミングＴ５からタイミングＴ６まで制御信号ＳＴＯＰはローレベルに維持され、動作クロックＯＳＣは停止状態にある。タイミングＴ５からタイミングＴ６までの時間ｔｉｍｅＢは、１フレーム周期からＴｏｆｆとＴｏｎの和を差し引いた値となっている。これにより、第２発光から次の第３発光までほぼ１フレーム分の遅延をかけることが出来る。
【００２４】
タイミングＴ６で制御信号ＳＴＯＰがハイレベルになり動作クロックが復帰する。これに応答してα時間経過後のタイミングＴ７で第３発光が行われる。以下ＣＰＵは上記のシーケンスを第１６発光まで繰り返して、測距動作を終わらせる。この様にして、一回の測距に必要な１６回の赤外発光をほぼフレーム周期に同期して行うことが可能になる。
【００２５】
図４は、図２に示したＣＰＵの動作説明に供するフローチャートである。まずステップＳ１で測距開始信号が入ると、ステップＳ２で第１発光時間計測を行う。この時間計測は前述したＴｏｎとＴｏｆｆを求める為に行う。続いてステップＳ３で、次の発光が第２ないし第１６発光であるか否かを判断する。答えが肯定的な場合にはステップＳ４に進む。答えが否定的なときには本ルーチンを終了する。
【００２６】
ステップＳ４では発光停止検出を行う。第１発光の後は第２発光になるので、最初の発光停止検出は第２発光パルスとなる。これにより、Ｔｏｎに加え第１発光と第２発光との間の非発光期間Ｔｏｆｆも測定できる。
【００２７】
ステップＳ５ではＴｏｆｆから余裕時間αを差し引いたｔｉｍｅＡだけ待機する。この間第２発光に対する二重積分が完了する。
【００２８】
ｔｉｍｅＡ経過後強制停止タイミングＴ５が到来すると、ＣＰＵは制御信号ＳＴＯＰをローレベルＬにして動作クロックＯＳＣを停止する。これにより第３発光に遅延がかかる。ステップＳ７でｔｉｍｅＢだけ待機した後、ステップＳ８で再び制御信号ＳＴＯＰをハイレベルＨに戻し動作クロックＯＳＣを復帰させる。これにより速やかに第３発光が起きる。この遅延時間ｔｉｍｅＢはフレーム周期ＴｆｒａｍｅからＴｏｆｆとＴｏｎの和を差し引いた値となっている。この様に遅延期間ｔｉｍｅＢを設定することで、Ｔｆｒａｍｅとほぼ同期させて第３発光以降の発光を行うことが出来る。ステップＳ８後再びステップＳ３に戻って上述したルーチンを第１６発光まで繰り返す。
【００２９】
図５は、本発明にかかる動画静止画共用赤外アクティブ測距装置を組み込んだカメラの使用状態を示す模式図である。カメラは撮像光学系と撮像素子（例えばＣＣＤ）の他、アクティブ測距装置を構成する投光部と受光部を備えている。投光部は被写体に向けて赤外光スポットを投光する。受光部は被写体から反射した赤外光スポットを受光して、被写体までの距離を求める。図から明らかなように被写体には赤外光スポットが映し出されている。カメラの撮像光学系はこの赤外光スポットを含めて被写体を撮像し、ＣＣＤで記録する。仮に１フレーム当り１６回赤外光スポットの投光を繰り返すと、１フレーム分の画像に全てこれが蓄積され、フレーム画像に赤外光スポットの影が映ってしまう。そこで本発明では投光部を制御して動画撮影時は１フレームに例えば１回赤外発光を行わせることで、ＣＣＤ上での蓄積を防いでいる。これにより各フレーム画像はほとんど赤外光スポットの像が映らない。
【００３０】
図６は、図５に示したカメラで撮影した動画のフレーム画像を時系列的に表している。（Ａ）は特に赤外発光周期の調整を行わず、高速で赤外発光を繰り返して測距を行った場合である。最初のフレーム画像Ｆ１はパルス発光が行われる前に取り込まれたので、赤外スポットの映り込み像はない。次のフレーム画像Ｆ２になると丁度赤外発光が高速で繰り返し行われた為、濃い映り込み像が記録されている。第３フレーム画像Ｆ３になると既に赤外パルス発光が完了しているので、赤外光スポットの映り込み像はない。この様に特定のフレーム画像（図示の例では第２フレーム画像Ｆ２）に濃い映り込み像が現れてしまう。この映り込みはムービー動作中アクティブ測距を行うごとに生じるため、画質上問題である。
【００３１】
一方（Ｂ）は本発明にしたがって赤外パルス発光の周期を動画撮影のときに強制的に下げた場合であり、丁度フレーム周期に同期して赤外発光を行う様にしている。この場合赤外光スポットの映り込み像は各フレーム画像Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３・・・に分散されるので、非常に薄くなりほとんど見分けることは出来ない。この様にして動画撮影時における赤外光スポットの映り込みを防ぐことが可能になる。本発明により測距用赤外光の蓄積を抑えることが出来、撮影動画像への映り込みを最小限に抑えることが可能になった。また新規にＡＦＩＣを作る必要がなく、既存のスチルカメラ用のＡＦＩＣを利用し、その動作タイミングをＣＰＵで制御することでビデオカメラに対応することが可能になった。これにより、コスト的なメリットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明にかかる動画静止画共用赤外アクティブ測距方法を示すタイミングチャートである。
【図２】本発明にかかる動画静止画共用赤外アクティブ測距装置の実施形態を示す回路図である。
【図３】図２に示した測距装置の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図４】図２に示した測距装置の動作説明に供するフローチャートである。
【図５】本発明にかかる動画静止画共用赤外アクティブ測距装置を組み込んだカメラの使用状態を示す模式図である。
【図６】図５に示したカメラによって得られたフレーム画像を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
ＩＲＥＤ・・・発光素子、ＡＦＩＣ・・・測距部、ＣＰＵ・・・制御部
【図１】
2007147693.tif 000003
【図２】
2007147693.tif 000004
【図３】
2007147693.tif 000005
【図４】
2007147693.tif 000006
【図５】
2007147693.tif 000007
【図６】
2007147693.tif 000008