JP2004194020A - 自動フレーミングカメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】自動的に被写体を判別し撮影すべき被写体にフレーミングして撮影可能な自動フレーミングカメラを提供する。
【解決手段】パンモータにより一方向の測距が可能な測距ユニット（発光素子、受光素子）の測距方向が変更され（Ｓ１０８〜１２８）、距離情報と距離情報が所定値以上変化したパン方向の角度情報とで人物のパン方向のサイズＬ（及び中心点Ｏ）が算出される。そして、パン方向のサイズＬが予め設定された範囲内のときに人物候補と決定され（Ｓ１２４）、人物候補のうち位置Ｊに最も近い人物候補が最終的な人物候補と決定され（Ｓ１３４）、最終的な人物候補のチルト方向のサイズが予め設定された範囲内のときに最終的な人物候補が撮影すべき人物と決定され（Ｓ１４６〜１５０）、チルトモータにより測距方向が変更さて撮影される。
【選択図】 図５
【解決手段】パンモータにより一方向の測距が可能な測距ユニット（発光素子、受光素子）の測距方向が変更され（Ｓ１０８〜１２８）、距離情報と距離情報が所定値以上変化したパン方向の角度情報とで人物のパン方向のサイズＬ（及び中心点Ｏ）が算出される。そして、パン方向のサイズＬが予め設定された範囲内のときに人物候補と決定され（Ｓ１２４）、人物候補のうち位置Ｊに最も近い人物候補が最終的な人物候補と決定され（Ｓ１３４）、最終的な人物候補のチルト方向のサイズが予め設定された範囲内のときに最終的な人物候補が撮影すべき人物と決定され（Ｓ１４６〜１５０）、チルトモータにより測距方向が変更さて撮影される。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動フレーミングカメラに係り、特に、静止状態の被写体を探し出して自動的にフレーミングする自動フレーミングカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人の顔の画像情報を元に本人であるか否かを自動的に認証する認証システムの開発や物体の特定部位を自動的に認識する認識システム等の開発が進められている。これらのシステムでは、認証又は認識に必要な画像情報の情報量が多ければ誤判断を防ぐことができるので、被写体となる人物の顔や物体の特定部位をフレーミングした画像が必要となる。このフレーミングを自動的に行うには、人物や物体にカメラの撮影方向を向け、人物の顔や物体の特定部位を捉えて撮影する必要がある。
【０００３】
その方法として、人物を含む画像を連続的に入力して時間的に連続する複数の画像間の差分画像を生成し、人物の肩及び頭頂部の位置を基準に輪郭を設定して、顔等の人物領域を抽出する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、画像移動前と画像移動後の差分に対して輪郭抽出を行って人物の顔等へカメラの撮影方向を変更することができる。
【０００４】
また、被写体が発する音声方向にカメラを向ける技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、音声方向に自動的にカメラを向けることができるので、音声を発出する人物等を撮影することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００１−４３３８１号公報（図２、段落番号「００３３」〜「００３７」）
【特許文献２】
特開平９−２８９６０９号公報（図１、段落番号「００２２」、「００２３」）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、画像を取得しながら高速で人物領域を抽出する画像処理を行う必要があるので、まずは人物が画像内に入っている必要がある。そのためには、あらかじめ人物が撮影画角内に入るような案内表示が必要である。
【０００７】
また、特許文献２の技術では、広角の画角を持ったカメラで撮影するため、人物の部分の画像情報量が少なくなったり、複数の人物が同一画角に入った場合などの目的の人物判別が困難であったりする。更に、音声を発しない被写体に対しての使用はできず、また複数の人物等の被写体が同時に音声を発しているような公共の場所では目的の被写体の特定が難しく、音による方向の検知は音の反射の問題や音の指向性の精度の問題から、被写体を正確に捕えてフレーミングして撮影するには不向きである。
【０００８】
本発明は上記事案に鑑み、自動的に被写体を判別し撮影すべき被写体にフレーミングして撮影可能な自動フレーミングカメラを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、被写体を撮影するための撮影手段と、一方向の距離を測距する測距手段と、前記撮影手段の撮影方向と前記測距手段の測距方向とを一体に変更する方向変更手段と、前記方向変更手段により変更された角度を検知する角度検知手段と、を備え、前記測距手段により得られる距離情報と、前記測距方向の変更により前記距離情報が所定値以上変化した方向の前記角度検知手段により得られる角度情報とにより被写体のサイズを算出する算出手段と、前記サイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体と決定する被写体決定手段と、を有する。
【００１０】
第１の態様の自動フレーミングカメラでは、測距手段により一方向の距離が測距され、方向変更手段により撮影手段の撮影方向と測距手段の測距方向とが一体に変更され、角度検知手段により方向変更手段で変更された角度が検知される。算出手段により測距手段で得られる距離情報と、測距方向の変更で距離情報が所定値以上変化した方向の角度検知手段で得られる角度情報とで被写体のサイズが算出される。被写体決定手段により被写体のサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体と決定され、方向変更手段により撮影手段の撮影方向が変更され、撮影手段により撮影すべき被写体が撮影される。本態様によれば、自動フレーミングカメラからの被写体位置の遠近に拘わらず、算出手段により測距手段で得られる距離情報と、測距方向の変更で距離情報が所定値以上変化した方向の角度検知手段で得られる角度情報とで被写体のサイズが算出されるので、そのサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体と決定して撮影すべき被写体の判別精度を向上させると共に、方向変更手段により撮影手段の撮影方向を変更して撮影すべき被写体にフレーミングして撮影することができる。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、被写体を撮影するための撮影手段と、一方向の距離を測距する測距手段と、前記撮影手段の撮影方向と前記測距手段の測距方向とを一体にパン／チルト方向に変更するパン／チルト方向変更手段と、前記パン／チルト方向変更手段により変更されたパン／チルト方向の角度を検知する角度検知手段と、を備え、前記測距手段により得られる距離情報と、前記測距方向の変更により前記距離情報が所定値以上変化したパン／チルト方向の前記角度検知手段により得られる角度情報とにより被写体のパン／チルト方向のサイズを算出する算出手段と、前記パン方向のサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体候補と決定する第１の被写体決定手段と、前記被写体候補のチルト方向のサイズが予め設定された範囲内のときに前記被写体候補を撮影すべき被写体と決定する第２の被写体決定手段と、を有する。
【００１２】
第２の態様の自動フレーミングカメラでは、測距手段により一方向の距離が測距され、パン／チルト方向変更手段により撮影手段の撮影方向と測距手段の測距方向とが一体にパン／チルト方向に変更され、角度検知手段によりパン／チルト方向変更手段で変更されたパン／チルト方向の角度が検知される。算出手段により測距手段で得られる距離情報と、測距方向の変更で距離情報が所定値以上変化したパン／チルト方向の角度検知手段で得られる角度情報とで被写体のパン／チルト方向のサイズが算出される。第１の被写体決定手段によりパン方向のサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体候補と決定され、第２の被写体決定手段により被写体候補のチルト方向のサイズが予め設定された範囲内のときに被写体候補が撮影すべき被写体と決定される。本態様によれば、自動フレーミングカメラからの被写体位置の遠近に拘わらず、算出手段により測距手段で得られる距離情報と、測距方向の変更で距離情報が所定値以上変化したパン／チルト方向の角度検知手段で得られる角度情報とで被写体のパン／チルト方向のサイズを算出して、第１の被写体決定手段によりパン方向のサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体候補と決定し、第２の被写体決定手段により被写体候補のチルト方向のサイズが予め設定された範囲内のときに被写体候補を撮影すべき被写体と決定して、予め設定された範囲外の被写体を排除することができるため、撮影すべき被写体の判別精度が向上すると共に、パン／チルト方向変更手段により撮影手段の撮影方向がパン／チルト方向に変更されるので、撮影すべき被写体にフレーミングして撮影することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様において、例えば、撮影すべき被写体が人物の場合に、人物の足（股）の部分で距離情報が所定値以上変化することを回避することができるので、パン／チルト方向変更手段によるパン方向の方向変更は、撮影すべき被写体に応じた所定高さで行われることが好ましいと共に、所定高さ未満のものは測距されないので、被写体の判別精度を更に向上させることができる。また、本態様において、第１の被写体決定手段が、被写体候補が複数の場合に、予め設定されたパン方向角度及び距離位置に最も近い被写体候補を被写体候補として決定してもよし、予め設定されたパン方向の角度範囲及び距離範囲内に位置している被写体候補を被写体候補として決定してもよい。
【００１４】
上記態様において、測距手段は赤外光を発光する発光素子と赤外光の反射光を受光する受光素子とを有し、発光素子がパルス発光すれば、発光時間を短縮することができるので、省電力化を図ることができる。このとき、パルス発光の発光間隔を、測距手段の測距可能な最大距離において、撮影すべき被写体に対し少なくとも３回のパルス発光で測距する発光間隔とすれば、被写体が人物の場合に、人物を測距する分解能となるので、人物を測距することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明を、人物の顔を自動的にフレーミングする自動フレーミングカメラに適用した第１の実施の形態について説明する。
【００１６】
（構成）
図１に示すように、図示しない壁面には人が出入可能なドア３３が具設されている。ドア３３の近傍（左側）には、人物の顔を撮影する自動フレーミングカメラ（以下、カメラと略称する。）１が配置されている。カメラ１の上側には、人物にカメラ１の方向に顔を向けるよう指示するステッカ３５が壁面に貼付されている。ドア３３の前には人物Ａが立っており、カメラ１の正面にはブロック状の花台Ｃが立設されている。花台Ｃの右側には人物Ｂが立っており、人物Ｂと壁面との間には略円柱状のゴルフバックＤが配置されている。カメラ１は、図示しないインターフェースを介してパーソナルコンピュータ等の図示しないホスト部に接続されている。また、ホスト部は、ドア３３の鍵を施解錠する図示しない施解錠部及びドア３３を人物が通過したか否かを判断する図示しないセンサにそれぞれ接続されている。カメラ１で撮影された人物の顔の画像情報は、図示しないインターフェースを介してホスト部へ送出される。ホスト部では、人物の顔の特徴量等のデータを抽出するために人物の顔の画像情報についての処理がなされ、ホスト部のデータベースに蓄積された人物の特徴量と一致する場合にドア３３が解錠される。
【００１７】
図２に示すように、カメラ１は、後述するカメラ部本体を覆うヘルメット状のケーシング２ａと、ケーシング２ａの前方開口部を覆う半球状のフード２ｂとを備えている。ケーシング２ａには、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）等の材質を用いることができ、フード２ｂには、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）等の材質を用いることができる。
【００１８】
図３に示すように、カメラ部本体は、カメラ部本体を支持し雲台として機能する板金製の第１フレーム７を有している。第１フレーム７は、中央部が矩形板状とされており、（カメラ部本体の）正面側の中央部に上方に折り曲げられた突起を有している。この突起の正面側には、赤外線を発光（投光）する赤外ＬＥＤ１４が固定されている。一方、第１フレーム７の突起とは反対側（背面側）の中央部からは、上方に断面Ｌ字状の支持部材が延出されている。
【００１９】
第１フレーム７の中央部で突起の近傍、及び、支持部材の正面側には、樹脂製の第２フレーム８をパン方向（水平方向）に回動可能に支持するパン方向支持軸１０がそれぞれ上下方向に突設されており、パン方向支持軸１０は、第１フレーム７の中央部及び支持部材で軸支されている。第２フレーム８は、正面側から見たときに、正面側中央を原点とした第１象限部が切り欠かれた概ね四角形の形状を有している。
【００２０】
第２フレーム８の内側には、樹脂製で板状の第３フレーム９が配置されている。第３フレーム９の正面側中央部には、人物の顔を撮影するための撮影レンズ３の焦点位置に配置され、画像をフレーム転送又はインターライン転送によりビデオ出力するＣＣＤ等の撮像素子４が固定されている。撮影レンズ３には、通常、光学系内に挿入されるＩＲ（赤外線）カットフィルタを欠いた固定焦点レンズが用いられている。
【００２１】
また、第３フレーム９の正面側には、撮影レンズ３の両側に、３ｍｍ程度の赤外スポット光を発光する円柱状の発光素子５と、発光素子５からの反射赤外光を受光する円柱状の受光素子６とが固定されている。発光素子５、撮影レンズ３（撮像素子４を含む。以下、同じ。）及び受光素子６は、略水平方向に直線状に、かつ、同一方向に配設されている。発光素子５と受光素子６とは、アクティブ方式の測距ユニットを構成しており、測距ユニットの測距可能な最大距離Ｒは約５ｍ〜１０ｍとされている（図６参照）。なお、測距可能な最大距離Ｒとは、発光素子５が発光する赤外光の反射光を受光し得る距離、すなわち、発光素子５から発光された赤外光の反射光と、その他の一般光とが受光素子６で区別される距離とされている。
【００２２】
発光素子５及び受光素子６の筒胴外周側面からは、それぞれ撮像素子４の反対側に略水平方向に、第３フレームを第２フレームに対してチルト方向（垂直方向）に回動可能に支持するチルト方向支持軸１１が突設されている。これらのチルト方向支持軸１１は、同軸線上にあり、第２フレームに軸支されている。発光素子５及び受光素子６のチルト方向支持軸１１の突設位置は、垂直方向で第２フレームに最も近い位置で、第３フレームに固定された全ての部材に対して垂直方向での重心位置（正面側から見たときに発光素子５及び受光素子６を上下に均等に２分する直径位置）にあたると共に、第３フレームに固定された全ての部材に対して奥行き方向での重心位置にあたる位置とされている。
【００２３】
第３フレーム９の裏面側で中央からやや発光素子５寄りの位置からは、第３フレーム９とほぼ同じ厚さの板材がカメラ部本体の背面方向に突設されている。この板材の中央部には長穴が形成されている。また、第３フレーム９の裏面側には、撮像素子４の作動を制御するＣＣＤ作動制御回路及び後述するようにカメラ部本体を制御する制御回路（図４の符号２０参照）の制御基板がマウントされている。なお、制御基板からはリード線が導出されており、上述したホスト部との接続を確保するためにケーシング２ａの背面側に配置された図示しないコネクタ部に接続されている。
【００２４】
第２フレーム８の一側（発光素子５側）からは、断面略く字状のモータ固定板が背面方向へ延出されている。モータ固定板の先端部には、第３フレーム９を略垂直方向にチルト駆動させるためのステッピングモータ（以下、チルトモータという。）１２が、チルトモータ１２から延出された円柱状の２本の固定アーム１２ｂを介してねじ止め固定されている。チルトモータ１２のモータ軸には、略Ｌ字状の駆動レバー１２ａが嵌着されている。駆動レバー１２ａの先端部は、上述した第３フレーム９の板材の長穴に挿入されている。
【００２５】
一方、第１フレーム７の中央部の裏面側（底面側）には、第２フレーム９を略水平方向にパン駆動させるためのステッピングモータ（以下、パンモータという。）１３が、パンモータ１３から延出された図示しない円柱状の２本の固定アームを介してねじ止め固定されている。パンモータ１３のモータ軸には、略Ｌ字状の駆動レバー１３ａが嵌着されている。駆動レバー１３ａの先端部は、発光素子５と受光素子６とのほぼ中間点位置に対応する第２フレーム９の位置に形成されたＵ字状切り欠きに挿入されている。
【００２６】
従って、第３フレーム９はチルト方向支持軸１１で第２フレーム８に対してチルト方向に回動可能に軸支され、第２フレーム８はパン方向支持軸１０で第１フレーム７に対して回動可能に軸支されているので、第３フレーム９に固定された発光素子５、撮影レンズ３及び受光素子６は、パンモータ１３及びチルトモータ１２の駆動により、水平及び垂直方向に一体に方向（向き）を変更可能な構造とされている。なお、チルトモータ１２及びパンモータ１３には、本例でのステッピングモータの代わりに駆動レバー１２ａ、１３ａを半周（１８０°）未満回動させる回動位置センサー付きのメータを用いても良い。
【００２７】
図４に示すように、カメラ部本体は、チルトモータ１２及びパンモータ１３の駆動、並びに、発光素子５、受光素子６及び発光ＬＥＤ１４の赤外線の発光・受光を制御する制御回路２０を有している。制御回路２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びインターフェースを内蔵したマイクロコンピュータ（以下、マイコンという。）２１、マイコン２１からのＨ（ハイ）レベル信号により発光素子５を発光させるドライバ２５、演算回路を有し受光素子６で受光した赤外反射光を光電変換して被写体までの距離を測距する測距デバイス２２、マイコン２１からのＨ（ハイ）レベル信号により赤外ＬＥＤ１４を発光させるドライバ２６、及び、チルトモータ１２、パンモータ１３を正逆転の双方向に駆動するドライバ２８、２９を含んで構成されている。マイコン２１は測距デバイス２２に接続されており、測距デバイス２２は受光素子６に接続されている。また、マイコン２１はドライバ２５、２６に接続されており、ドライバ２５、２６はそれぞれ発光素子５、発光ＬＥＤ１４に接続されている。更に、マイコン２１は、ドライバ２８、２９に接続されており、ドライバ２８はパンモータ１３に、ドライバ２９はチルトモータ１２にそれぞれ接続されている。
【００２８】
（動作）
次に、フローチャートを参照して、本実施形態のカメラ１の動作について説明する。なお、マイコン２１は既にＲＯＭに記憶されたプログラムや後述する所定値等のデータのＲＡＭへの展開を行う初期処理を終了しており、撮像素子４を人物の顔に向かせてフレーミングし撮像するためのフレーミングルーチンが実行可能な状態にあるものとする。
【００２９】
図５に示すように、このフレーミングルーチンでは、まずステップ１０２において、ホスト部から駆動命令（信号）を受信するまで待機する。駆動命令（信号）は、ホスト部がドア３３の施錠を確認したときにホスト部からカメラ１の制御回路２０に送信される。
【００３０】
次のステップ１０４では、ドライバ２５にＨレベル信号を出力して発光素子５を点灯させる。これにより、受光素子６は人物で反射した赤外反射光を受光可能な状態となる。
【００３１】
次のステップ１０６では、ドライバ２８、２９にパンモータ１３及びチルトモータ１２を駆動させ、カメラ部本体（測距ユニット）が初期方向Ｘ、すなわち、パン方向左端かつチルト方向下端を向くように移動させる（図６参照）。また、カメラ１から人物までの距離（距離情報）、初期方向Ｘからのカメラ１の回転角度を表すパンモータ１３及びチルトモータ１２のＲＡＭに記憶されたパルス数をリセット（ヌルに）する。
【００３２】
図６に示すように、測距ユニットの測距方向は、パン方向（水平方向）で初期方向Ｘから終端方向Ｙの範囲内に規制されている。また、チルト方向（垂直方向）でチルトモータ１２の可動範囲に依存して規制されている。チルト方向下端は、撮影方向が人物に応じた所定高さｈ（例えば、１ｍ）になるように設定されている（図７参照）。すなわち、パン駆動時にパルス光が人物の胴体を横切るように設定されている。
【００３３】
次のステップ１０８では、ドライバ２８にパンモータ１３を駆動させて、測距方向を（時計回りに）パン方向に移動させる。これにより、測距方向は、チルト方向を初期方向のままとして、パン方向に初期方向Ｘから終端方向Ｙまで移動することになる（図６参照）。
【００３４】
次にステップ１１０において、受光素子６で受光した信号に所定値以上変化があるか、すなわち、距離情報に所定値（例えば、１ｍ）以上変化があるか否かを判断する。測距デバイス２２は、受光素子６からの電圧により人物までの距離を測距しており、図６に示すように、人物Ａの左右端の点Ｇ、点Ｈ、花台Ｃの左端の点を含むパン動作中の各測距方向でその測距情報（距離）をマイコン２１に出力している。
【００３５】
ステップ１１０で否定判断のときは（初期方向Ｘから点Ｇまでは、測距可能距離外で赤外線の反射光は受光できない状態又は十分遠方の距離が検知されている。）、ステップ１２８へ進み、肯定判断のときは、次のステップ１１２において、ステップ１１０での距離情報の変化が大きい距離情報から小さい距離情報に変化したか否かを判断する。
【００３６】
ステップ１１２で肯定判断のときは、初期方向Ｘから所定値（例えば、１ｍ）以上の距離情報の変化のあった方向の点（人物Ａの左端の点Ｇ）までドライバ２８がパンモータ１３に出力したパルス数の値及びそこでの測距デバイス２２からの測距情報をＲＡＭに記憶し、ステップ１２８に進む。これにより、人物Ａの左端の点Ｇの位置が得られる。
【００３７】
ステップ１１２で否定判断のときは、次のステップ１１６で初期方向Ｘから所定値以上距離情報の変化のあった方向の点（人物Ａの右端の点Ｈ）までドライバ２８がパンモータ１３に出力したパルス数の値及びそこでの測距デバイス２２からの測距情報をＲＡＭに記憶する。これにより、人物Ａの右端の点Ｈの位置が得られる。
【００３８】
次いでステップ１１８で左端の距離情報及びパルス数が記憶されているか否かを判断し、否定判断のときはステップ１２６に進み、肯定判断のときは、人物Ａの左右端の距離情報及びパルス数が記憶されているので、ステップ１２０で距離ｍ及び角度θから人物Ａのパン方向の実際のサイズＬ及び人物Ａの中心点Ｏ（図９参照）を演算する。
【００３９】
人物Ａのパン方向の実際のサイズＬの演算について説明する。図６に示すように、まず、カメラ１から人物Ａの左端の点Ｇまでの距離ｌと、カメラ１から人物Ａの右端の点Ｈまでの距離ｒとからその中間の値｛（距離ｌ＋距離ｒ）／２｝を演算し、カメラ１から人物Ａまでの距離ｍとする。次に、初期方向Ｘから点Ｈまでのパルス数から、初期方向Ｘから点Ｇまでのパルス数を減算し人物Ａの角度θとする。そして、距離ｍ×ｔａｎθを演算し人物Ａのパン方向の実際のサイズＬとする。
【００４０】
次に、人物Ａの中心点Ｏの演算について説明する。まず、ステップ１１４、１１６で記憶した点Ｇ及び点Ｈまでのパルス数の値を読み出し、その中間のパルス数の値を｛点Ｇまでのパルス数＋点Ｈまでのパルス数）／２｝）で演算して、演算したパルス数の位置（方向）を人物の体軸位置（体軸方向角度）とする。極座標表示で（距離ｍ、体軸方向角度θｍ）を人物Ａの中心点Ｏとする。
【００４１】
次のステップ１２２では、人物Ａのパン方向の実際のサイズＬが所定範囲（例えば、４０ｃｍ以上８０ｃｍ以下）内か否かを判断し、否定破断のときはステップ１２８に進み、肯定判断のときは次のステップ１２４で人物Ａの中心点Ｏ（距離ｍ、体軸方向角度θｍ）をＲＡＭに記憶する。これにより、人物候補が決定される。
【００４２】
次にステップ１２６では、次の人物候補の左右端の記憶にそなえて、ステップ１１４、ステップ１１６で記憶した距離情報及びパルス数をリセットする。ステップ１２８では、パルス数が所定値に等しいか否かを判定することにより、カメラ１の撮影方向が終端方向Ｙか否かを判断し、否定判断のときはステップ１０８に戻りパン駆動を続行し（例えば、点Ｇから点Ｈ）、肯定判断のときは、カメラ１の撮影方向が終端方向Ｙなので、ステップ１３０でドライバ２８にパン駆動を停止させる。
【００４３】
従って、パン駆動により、人物Ａ、花台Ｃ、人物Ｂ及びゴルフバックＤのうち人物候補として人物Ａ、Ｂのそれぞれの中心点（人物Ａの場合には、中心点Ｏ）が決定される。
【００４４】
図８に示すように、人物Ａが花台Ｃと重なるときには、パン駆動により人物Ａの左端の点Ｇ、右端の点Ｈでそれぞれ所定値以上の距離情報の変化があるため、人物Ａが人物候補として記憶される（ステップ１２４）。その後、左右端がリセット（ステップ１２６）されるので、花台Ｃの左端の点Ｐは記憶されないまま花台Ｃの右端の点Ｑが記憶されるため、花台Ｃは人物候補として記憶されない。これにより、左端の点Ｐを検知することができない花台Ｃは、人物候補として記憶されない。
【００４５】
また、図９に示すように、カメラ１の初期方向Ｘと重なる方向に花台Ｅが配置されているときには、花台Ｅの左端の点Ｍは撮影方向範囲外なので記憶されない。パン駆動が開始すると、花台Ｅの右端の点Ｋで初めて距離情報に所定値以上の変化があるので、花台Ｅの右端の点Ｋが記憶される。しかし、花台Ｅの左端の点は記憶されていないので、花台Ｅは人物候補として記憶されない。また、終端方向Ｙと重なる方向に人物Ｆが立っているときには、人物Ｆの左端の点Ｔを記憶し（ステップ１１４）た後、撮影方向範囲外の人物Ｆの右端の点Ｕに撮影方向を変更する前に、終端方向Ｙでパン駆動が停止する。終端方向Ｙでは、所定値以上の距離情報の変化がないため（ステップ１１０で否定判断）、人物Ｆの右端の点は記憶されないので、人物Ｆは、人物候補として記憶されない（ステップ１３０）。このような場合では人物Ｆは撮影可能な画角外に一部はみ出しているので、人物候補として記憶されなくても問題とならない。
【００４６】
次にステップ１３２において、ステップ１２４で記憶した人物候補が存在するか否かを判断し、否定判断のときはステップ１０２に戻り、肯定判断のときは次のステップ１３４で、予め設定されたカメラ１の正面の位置Ｊ（例えば、パン方向に初期方向Ｘから４０度の角度かつカメラ１から１ｍの位置）から人物候補の中心点までの距離を演算し比較し、この位置Ｊに最も近い人物候補を最終的な人物候補として選択（決定）する。これにより、人物候補が複数の場合に、位置Ｊに最も近い人物Ａが最終的な人物候補と決定（選択）される。
【００４７】
次にステップ１３８では、測距ユニットの測距方向を終端方向Ｙから位置Ｊに最も近い人物Ａの中心点Ｏの方向に向かせるために、パンモータ１３を逆転駆動させる。なお、初期方向Ｘから終端方向Ｙまでドライバ２８がパンモータ１３へ出力するパルス数は一定であり、初期方向Ｘから中心点Ｏまでのパルス数は演算されているので、測距ユニットの測距方向を終端方向Ｙから中心点Ｏに向かせるためのパルス数を演算することができる。
【００４８】
従って、測距ユニットは、測距方向をチルト方向下端（水平方向）のままにして、パンモータ１３の正転駆動により、初期方向Ｘから人物Ａ、花台Ｃ、人物Ｂ及びゴルフバックＤを通過して終端方向Ｙまで向き、終端方向Ｙで一旦停止した後、パンモータ１３の逆転駆動により、位置Ｊに最も近い中心点Ｏの方向を向くこととなる。
【００４９】
ステップ１４０では、測距ユニットがチルト方向下端から上方を向くようにドライバ２９にチルトモータ１２を駆動させ、次のステップ１４２において、信号変化があるか否かを判断する。すなわち、図７に示すように、測距ユニットを中心点Ｏから上方に向かせると、人物Ａの頭部端（上端）の点Ｖで信号変化が得られるが、ステップ１４２では、この信号変化で測距方向が点Ｖ越えたか否かを判断する。
【００５０】
ステップ１４２で否定判断のときは、ステップ１４４において、測距範囲内の終端（上端位置）となるチルト方向の終端位置まで駆動させたか否かを判断し、否定判断のときは測距方向を更に上方に向かせるためにステップ１４０に戻り、肯定判断のときは、人物Ａが移動したと考えられるので、ステップ１０２に戻る。なお、測距範囲の上端位置は、身長がおよそ２．５ｍを超える人は存在しないことやカメラ１の垂直（高さ）方向の設置位置を考慮して設定することができる。
【００５１】
ステップ１４２で肯定判断のときには、次のステップ１４６で人物Ａのチルト方向のサイズが所定範囲（例えば、１．２ｍ以上２．５ｍ以下）内か否かを判断し、否定判断のときはステップ１０２に戻り、肯定判断のときは人物Ａを撮影すべき人物と決定し、ステップ１４８でチルトモータ１２を逆転駆動させる。
【００５２】
次のステップ１５０において、測距方向が人物Ａの顔の中心点Ｗに向いたか否かを判断するために、チルトモータ１２に１５ｃｍ程度に相当する所定パルス数が出力されたか否かを判定する。ステップ１５０で否定判断のときは、チルトモータ１２の逆転駆動を続行するためにステップ１４８へ戻り、肯定判断のときは、ステップ１５２において、チルトモータ１２の逆転駆動を停止させる。
【００５３】
本実施形態のカメラ１ように人物Ａの顔のフレーミングを行う場合に、カメラ１の撮影方向が点Ｖのときには、人物の顔のサイズは大凡決められているので、点Ｖから例えば１５ｃｍ程度の下方の位置を人物Ａの顔の中心と考えることができる。
【００５４】
次のステップ１５４では、発光ＬＥＤを点灯させ、次のステップ１５６でフレーミングの完了をホスト部へ報知するフレーミング完了信号を出力する。これにより、ホスト部は、撮像素子４からの画像を取り込み、上述したように、人物Ａの顔の特徴量等のデータを抽出する画像処理を行い、ホスト部のデータベースに蓄積された人物Ａの特徴量と一致するか否かを判断し、一致する場合にドア３３を解錠する。ステップ１５８では、発光ＬＥＤを消灯し、ステップ１６０で発光素子５を消灯し、ステップ１０２に戻る。
【００５５】
ホスト部は、ドア３３に配置されたセンサによって人物がドア３３を通過したか否かを判断し、センサにより安全を確認した後、カメラ１の制御回路２０に駆動命令の信号を出力する。
【００５６】
（作用等）
次に、本実施形態のカメラ１の作用等について説明する。
【００５７】
本実施形態のカメラ１では、パンモータ１３により一方向の測距が可能な測距ユニット（発光素子、受光素子）の測距方向が変更され（ステップ１０８〜１２８）、距離ｍと、角度θとにより人物Ａのパン方向の実際のサイズＬ及び中心点Ｏが算出される（ステップ１０８〜ステップ１２６）。パン方向の実際のサイズＬが予め設定された範囲（４０ｃｍ以上８０ｃｍ以下）内のときに人物候補と決定される（ステップ１２２）。このため、カメラ１からの人物位置に拘わらず距離ｍと角度θとから人物のパン方向の実際のサイズＬを算出することができ、その実際のサイズＬが予め設定された範囲内のとき人物と決定することができるので、人物の判別精度を向上させることができると共に、パンモータ１３により体軸方向にフレーミングすることができる。
【００５８】
また、本実施形態のカメラ１では、チルト方向で、距離と、角度とで最終的な人物候補のチルト方向の実際のサイズが算出され（ステップ１４０〜ステップ１４６）、最終的な人物候補のチルト方向の実際のサイズが所定範囲内のときに撮影すべき人物と決定される。このため、人物候補の高さが所定範囲外の街路樹や床に置かれ荷物を、人物候補から排除することができるので（ステップ１４６）、撮影すべき人物の特定精度を更に向上させることができると共に、チルトモータ１２により撮影すべき人物の顔の中心点Ｗにフレーミングして撮影することができる。
【００５９】
更に、本実施形態のカメラ１では、パンモータ１３によるパン方向の方向変更は、人物に応じた所定高さｈ、すなわち、地上から垂直方向に１ｍの高さで行った。このため、人物Ａの足の部分の中抜け（受光素子６が赤外光を受光しなくなる）することがないので、人物Ａの端の誤判断を回避することができると共に、このパン方向の高さが所定高さｈ未満のものは測距されないので、例えば、仮に人物Ａの前に高さ１ｍ未満のものが置かれていても精度よく人物Ａを判別しフレーミングすることができる。
【００６０】
また、本実施形態のカメラ１では、各人物候補の中心点（位置）が記憶されているので、人物候補の位置に拘わらず、予め設定されたパン方向角度（例えば、４０度）及び距離（カメラ１から１ｍの位置）の位置Ｊに最も近い人物候補を最終的な人物候補と決定することができる。このため、例えばカメラ１やドア３３付近の所定位置等に人物位置を指定する案内をせずに人物を選択することが可能となる。
【００６１】
また更に、本実施形態のカメラ１では、測距ユニットは赤外光を発光する発光素子５と赤外光の反射光を受光する受光素子６とを有しているので、人物までの距離を測距することができる。
【００６２】
そして、本実施形態のカメラ１では、人物を判別してフレーミングするために、各所定値を人物の特徴に合わせるようにしたので、人物の位置に拘わらず撮影すべき人物を判別してフレーミングすることができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、予め設定された位置Ｊに最も近い人物候補を選択する例を示したが、位置Ｊに限定されるものではなく、図６に示すように、パン方向の所定角度範囲及び水平方向の所定距離範囲Ｓ内に位置している人物候補を選択するようにしてもよい。このようにすれば、例えば公共の道路上で近辺に多数の人物がいるとしても、人物を選択することができると共に、選択された人物が複数でも、それぞれの人物に対して撮影すべきか否かを判別してフレーミングするようにすれば、フレーミング時間を短縮することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、初期方向Ｘから所定値（例えば、１ｍ）以上の距離情報の変化のあった人物Ａの左端の点Ｇまでのパルス数の値及びそこでの測距情報をＲＡＭに記憶する例を示したが、この所定値（測距デバイス２２の測距精度）を１ｍより小さく、例えば人物の厚さ程度の違いを測距可能に設定することで、より精度のよく撮影すべき人物を決定することができる。
【００６５】
更に、本実施形態では、人物Ａのチルト方向の高さが所定範囲内か否かを判断し、肯定判断のときに、撮影すべき人物と決定する例を示したが（ステップ１４０〜ステップ１４６）、これらのステップ（チルト方向の判断）を省略し、ステップ１３４で決定された最終的な人物候補を撮影すべき人物と決定してもよいし、人物のチルト方向の高さが所定値以下か否かを判断せず、所定値以上か否かを判断することで、撮影すべき人物と決定してもよい。これにより、フレーミング時間を短縮し省電力化を図ることができる。
【００６６】
また更に、本実施形態では、人物候補が複数いるときに、所定位置に最も近い人物候補を最終的な人物候補とする例を示したが、ステップ１４６で否定判断のときに、ステップ１３２に戻り、所定位置に次に近い人物候補に対してチルト方向の判断（ステップ１４２〜ステップ１４６）をすることで、各人物候補を所定位置に近い順にフレーミングするようにしてもよい。これにより、更にフレーミング時間を短縮し省電力を図ることができる。
【００６７】
更に、本実施形態では、チルト方向下端でパン方向のスキャンを実行した後に所定位置に最も近い人物の中心点の方向に撮影方向を変更する例を示したが、パン方向のスキャン途中で人物候補を記憶したときに、その時点でパン駆動を停止してこの人物候補の中心点の方向にパン駆動してチルト方向の動作に移行するようにしてもよい。これにより、人物候補が撮影領域内にいるときに終端方向Ｙまでパン駆動する必要がなくなるので、フレーミング完了までに要する時間を短縮することができる。
【００６８】
更にまた、本実施形態では、カメラ１のパン駆動が時計回りの例を示したが、反時計回りにパン駆動してもよい。また、終端方向Ｙでパン駆動を停止する例を示したが、終端方向Ｙから反時計回りにパン駆動を続行し、再び初期方向Ｘに戻ったときにパン駆動を停止するようにしてもよい。
【００６９】
また、本実施形態では、カメラ１のチルト方向下端が水平方向に１ｍの高さとなる例を示したが、カメラ１のチルト方向下端の撮影方向が花台Ｃよりも高い方向となる位置にカメラ１を設置することで、仮に花台より後方に人物が位置していても人物と判別しフレーミングすることができる。
【００７０】
そして、本実施形態では、人物を判別しフレーミングするために、各所定値を人物の特徴に合わせる例を示したが、例えば、各所定値を他のものに合わせるようにすれば、他のものにも適用することができることは云うまでもない。
【００７１】
（第２実施形態）
次に、本発明をカメラに適用した第２の実施の形態について説明する。本実施形態では、発光素子がパルス発光するものである。なお、本実施形態において、上述した第１実施形態と同一のステップには同一の符号を付してその説明を省略し、異なる箇所のみ説明する。
【００７２】
本実施形態のカメラの制御回路は、発光素子に電気を供給するコンデンサを１個有している。コンデンサは、図示しないスイッチング素子に接続されており、スイッチング素子により充放電切替される。発光素子は、マイコンからの所定時間毎のＨレベル信号により、所定発光間隔でパルス発光する（フラッシュのように瞬間的に強い光を発光する）。
【００７３】
図６に示すように、パルス発光の発光間隔Δｔは、測距ユニットの測距可能な最大距離Ｒにおいて、人物に対して少なくとも３回のパルス発光で測距する発光間隔に設定されている（人物Ｂの場合には、点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３にスポット光が照射される）。すなわち、初期方向Ｘから終端方向Ｙまでカメラの撮影方向を変更するのに要する時間をＴ、初期方向Ｘと終端方向Ｙとがなす角をφ（度）、測距可能な最大距離をＲ、人物のパン方向のサイズをＬとしたときに、パンモータ１３の回転角速度は角度φ／時間Ｔとなり、時間Ｔ：２πＲ×φ／３６０＝発光間隔Δｔ：人物のパン方向のサイズＬ／３の関係から、発光間隔Δｔは、６０ＬＴ／πＲφとして求められる。
【００７４】
本実施形態のカメラでは、ステップ１０２で予め定められたコンデンサの充電時間が経過したか否かを判断し、否定判断のときには、パン駆動するのに十分な電気量を充電するまでパン駆動（パルス発光）せずに待機する。
【００７５】
本実施形態のカメラでは、発光素子は、パルス発光でフラッシュのように瞬間的に強い光を発光するので、効果的に測距可能な最大距離Ｒの人物を照らすことができると共に、発光時間を短縮することができるので、省電力化を図ることができる。また、パルス発光の発光間隔は、測距ユニットの測距可能な最大距離Ｒにおいて、撮影すべき人物に対し少なくとも３回のパルス発光で測距される発光間隔に設定されている。このため、３回のパルス発光の２回目を人物の体軸位置とする分解能（フレーミング精度の最低条件）を確保して、人物を測距（決定）することができる。更に、初期方向Ｘから終端方向Ｙに至るまでの発光回数が少なくなるので、省電力化を図ることができ、コンデンサ充電時間を短縮によりフレーミング終了までに要する時間を短縮することができる。また、人物Ｂより近い人物Ａは、３回以上のパルス発光を受けることになるので、中心点の算出の誤差をより少なくすることができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、測距ユニットは１個のコンデンサを有し、コンデンサを充電してからパン駆動（パルス発光）を開始する例を示したが、コンデンサを複数有するようにしてもよい。これにより、フレーミング中に未使用のコンデンサを充電することができるので、コンデンサの充電時間によりフレーミング時間が長くなることを防止することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の態様によれば、自動フレーミングカメラからの被写体位置の遠近に拘わらず、算出手段により測距手段で得られる距離情報と、測距方向の変更で距離情報が所定値以上変化した方向の角度検知手段で得られる角度情報とで被写体のサイズが算出されるので、そのサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体と決定して撮影すべき被写体の判別精度を向上させると共に、方向変更手段により撮影手段の撮影方向を変更して撮影すべき被写体にフレーミングして撮影することができ、本発明の第２の態様によれば、自動フレーミングカメラからの被写体位置の遠近に拘わらず、算出手段により測距手段で得られる距離情報と、測距方向の変更で距離情報が所定値以上変化したパン／チルト方向の角度検知手段で得られる角度情報とで被写体のパン／チルト方向のサイズを算出して、第１の被写体決定手段によりパン方向のサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体候補と決定し、第２の被写体決定手段により被写体候補のチルト方向のサイズが予め設定された範囲内のときに被写体候補を撮影すべき被写体と決定して、予め設定された範囲外の被写体を排除することができるため、撮影すべき被写体の判別精度が向上すると共に、パン／チルト方向変更手段により撮影手段の撮影方向がパン／チルト方向に変更されるので、撮影すべき被写体にフレーミングして撮影することができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能な第１実施形態の自動フレーミングカメラの配置位置を模式的に示す外観斜視図である。
【図２】第１実施形態の自動フレーミングカメラの外観斜視図である。
【図３】第１実施形態の自動フレーミングカメラのカメラ部本体の概略構成を示す外観斜視図である。
【図４】第１実施形態の自動フレーミングカメラの制御回路の概略構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態の自動フレーミングカメラの制御回路のマイコンが実行するフレーミングルーチンのフローチャートである。
【図６】第１実施形態の自動フレーミングカメラの測距方向を模式的に示す説明図である。
【図７】第１実施形態のカメラのチルト方向の動作を模式的に示す説明図である
【図８】被写体が測距方向に重なった場合の第１実施形態のカメラの動作を説明する説明図である。
【図９】被写体の端部がフレーミングの範囲内から外れた場合の第１実施形態のカメラの動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 自動フレーミングカメラ
３ 撮影レンズ（撮影手段の一部）
４ 撮像素子（撮影手段の一部）
５ 発光素子（測距手段の一部）
６ 受光素子（測距手段の一部）
１２ チルトモータ（（パン／チルト）方向変更手段の一部）
１３ パンモータ（（パン／チルト）方向変更手段の一部）
２０ 制御回路（測距手段の一部、（パン／チルト）方向変更手段の一部、角度検知手段の一部、算出手段の一部、（第１／第２の）被写体決定手段の一部）
２２ 測距デバイス（測距手段の一部）
【発明の属する技術分野】
本発明は自動フレーミングカメラに係り、特に、静止状態の被写体を探し出して自動的にフレーミングする自動フレーミングカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人の顔の画像情報を元に本人であるか否かを自動的に認証する認証システムの開発や物体の特定部位を自動的に認識する認識システム等の開発が進められている。これらのシステムでは、認証又は認識に必要な画像情報の情報量が多ければ誤判断を防ぐことができるので、被写体となる人物の顔や物体の特定部位をフレーミングした画像が必要となる。このフレーミングを自動的に行うには、人物や物体にカメラの撮影方向を向け、人物の顔や物体の特定部位を捉えて撮影する必要がある。
【０００３】
その方法として、人物を含む画像を連続的に入力して時間的に連続する複数の画像間の差分画像を生成し、人物の肩及び頭頂部の位置を基準に輪郭を設定して、顔等の人物領域を抽出する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、画像移動前と画像移動後の差分に対して輪郭抽出を行って人物の顔等へカメラの撮影方向を変更することができる。
【０００４】
また、被写体が発する音声方向にカメラを向ける技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、音声方向に自動的にカメラを向けることができるので、音声を発出する人物等を撮影することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００１−４３３８１号公報（図２、段落番号「００３３」〜「００３７」）
【特許文献２】
特開平９−２８９６０９号公報（図１、段落番号「００２２」、「００２３」）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、画像を取得しながら高速で人物領域を抽出する画像処理を行う必要があるので、まずは人物が画像内に入っている必要がある。そのためには、あらかじめ人物が撮影画角内に入るような案内表示が必要である。
【０００７】
また、特許文献２の技術では、広角の画角を持ったカメラで撮影するため、人物の部分の画像情報量が少なくなったり、複数の人物が同一画角に入った場合などの目的の人物判別が困難であったりする。更に、音声を発しない被写体に対しての使用はできず、また複数の人物等の被写体が同時に音声を発しているような公共の場所では目的の被写体の特定が難しく、音による方向の検知は音の反射の問題や音の指向性の精度の問題から、被写体を正確に捕えてフレーミングして撮影するには不向きである。
【０００８】
本発明は上記事案に鑑み、自動的に被写体を判別し撮影すべき被写体にフレーミングして撮影可能な自動フレーミングカメラを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、被写体を撮影するための撮影手段と、一方向の距離を測距する測距手段と、前記撮影手段の撮影方向と前記測距手段の測距方向とを一体に変更する方向変更手段と、前記方向変更手段により変更された角度を検知する角度検知手段と、を備え、前記測距手段により得られる距離情報と、前記測距方向の変更により前記距離情報が所定値以上変化した方向の前記角度検知手段により得られる角度情報とにより被写体のサイズを算出する算出手段と、前記サイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体と決定する被写体決定手段と、を有する。
【００１０】
第１の態様の自動フレーミングカメラでは、測距手段により一方向の距離が測距され、方向変更手段により撮影手段の撮影方向と測距手段の測距方向とが一体に変更され、角度検知手段により方向変更手段で変更された角度が検知される。算出手段により測距手段で得られる距離情報と、測距方向の変更で距離情報が所定値以上変化した方向の角度検知手段で得られる角度情報とで被写体のサイズが算出される。被写体決定手段により被写体のサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体と決定され、方向変更手段により撮影手段の撮影方向が変更され、撮影手段により撮影すべき被写体が撮影される。本態様によれば、自動フレーミングカメラからの被写体位置の遠近に拘わらず、算出手段により測距手段で得られる距離情報と、測距方向の変更で距離情報が所定値以上変化した方向の角度検知手段で得られる角度情報とで被写体のサイズが算出されるので、そのサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体と決定して撮影すべき被写体の判別精度を向上させると共に、方向変更手段により撮影手段の撮影方向を変更して撮影すべき被写体にフレーミングして撮影することができる。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、被写体を撮影するための撮影手段と、一方向の距離を測距する測距手段と、前記撮影手段の撮影方向と前記測距手段の測距方向とを一体にパン／チルト方向に変更するパン／チルト方向変更手段と、前記パン／チルト方向変更手段により変更されたパン／チルト方向の角度を検知する角度検知手段と、を備え、前記測距手段により得られる距離情報と、前記測距方向の変更により前記距離情報が所定値以上変化したパン／チルト方向の前記角度検知手段により得られる角度情報とにより被写体のパン／チルト方向のサイズを算出する算出手段と、前記パン方向のサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体候補と決定する第１の被写体決定手段と、前記被写体候補のチルト方向のサイズが予め設定された範囲内のときに前記被写体候補を撮影すべき被写体と決定する第２の被写体決定手段と、を有する。
【００１２】
第２の態様の自動フレーミングカメラでは、測距手段により一方向の距離が測距され、パン／チルト方向変更手段により撮影手段の撮影方向と測距手段の測距方向とが一体にパン／チルト方向に変更され、角度検知手段によりパン／チルト方向変更手段で変更されたパン／チルト方向の角度が検知される。算出手段により測距手段で得られる距離情報と、測距方向の変更で距離情報が所定値以上変化したパン／チルト方向の角度検知手段で得られる角度情報とで被写体のパン／チルト方向のサイズが算出される。第１の被写体決定手段によりパン方向のサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体候補と決定され、第２の被写体決定手段により被写体候補のチルト方向のサイズが予め設定された範囲内のときに被写体候補が撮影すべき被写体と決定される。本態様によれば、自動フレーミングカメラからの被写体位置の遠近に拘わらず、算出手段により測距手段で得られる距離情報と、測距方向の変更で距離情報が所定値以上変化したパン／チルト方向の角度検知手段で得られる角度情報とで被写体のパン／チルト方向のサイズを算出して、第１の被写体決定手段によりパン方向のサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体候補と決定し、第２の被写体決定手段により被写体候補のチルト方向のサイズが予め設定された範囲内のときに被写体候補を撮影すべき被写体と決定して、予め設定された範囲外の被写体を排除することができるため、撮影すべき被写体の判別精度が向上すると共に、パン／チルト方向変更手段により撮影手段の撮影方向がパン／チルト方向に変更されるので、撮影すべき被写体にフレーミングして撮影することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様において、例えば、撮影すべき被写体が人物の場合に、人物の足（股）の部分で距離情報が所定値以上変化することを回避することができるので、パン／チルト方向変更手段によるパン方向の方向変更は、撮影すべき被写体に応じた所定高さで行われることが好ましいと共に、所定高さ未満のものは測距されないので、被写体の判別精度を更に向上させることができる。また、本態様において、第１の被写体決定手段が、被写体候補が複数の場合に、予め設定されたパン方向角度及び距離位置に最も近い被写体候補を被写体候補として決定してもよし、予め設定されたパン方向の角度範囲及び距離範囲内に位置している被写体候補を被写体候補として決定してもよい。
【００１４】
上記態様において、測距手段は赤外光を発光する発光素子と赤外光の反射光を受光する受光素子とを有し、発光素子がパルス発光すれば、発光時間を短縮することができるので、省電力化を図ることができる。このとき、パルス発光の発光間隔を、測距手段の測距可能な最大距離において、撮影すべき被写体に対し少なくとも３回のパルス発光で測距する発光間隔とすれば、被写体が人物の場合に、人物を測距する分解能となるので、人物を測距することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明を、人物の顔を自動的にフレーミングする自動フレーミングカメラに適用した第１の実施の形態について説明する。
【００１６】
（構成）
図１に示すように、図示しない壁面には人が出入可能なドア３３が具設されている。ドア３３の近傍（左側）には、人物の顔を撮影する自動フレーミングカメラ（以下、カメラと略称する。）１が配置されている。カメラ１の上側には、人物にカメラ１の方向に顔を向けるよう指示するステッカ３５が壁面に貼付されている。ドア３３の前には人物Ａが立っており、カメラ１の正面にはブロック状の花台Ｃが立設されている。花台Ｃの右側には人物Ｂが立っており、人物Ｂと壁面との間には略円柱状のゴルフバックＤが配置されている。カメラ１は、図示しないインターフェースを介してパーソナルコンピュータ等の図示しないホスト部に接続されている。また、ホスト部は、ドア３３の鍵を施解錠する図示しない施解錠部及びドア３３を人物が通過したか否かを判断する図示しないセンサにそれぞれ接続されている。カメラ１で撮影された人物の顔の画像情報は、図示しないインターフェースを介してホスト部へ送出される。ホスト部では、人物の顔の特徴量等のデータを抽出するために人物の顔の画像情報についての処理がなされ、ホスト部のデータベースに蓄積された人物の特徴量と一致する場合にドア３３が解錠される。
【００１７】
図２に示すように、カメラ１は、後述するカメラ部本体を覆うヘルメット状のケーシング２ａと、ケーシング２ａの前方開口部を覆う半球状のフード２ｂとを備えている。ケーシング２ａには、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）等の材質を用いることができ、フード２ｂには、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）等の材質を用いることができる。
【００１８】
図３に示すように、カメラ部本体は、カメラ部本体を支持し雲台として機能する板金製の第１フレーム７を有している。第１フレーム７は、中央部が矩形板状とされており、（カメラ部本体の）正面側の中央部に上方に折り曲げられた突起を有している。この突起の正面側には、赤外線を発光（投光）する赤外ＬＥＤ１４が固定されている。一方、第１フレーム７の突起とは反対側（背面側）の中央部からは、上方に断面Ｌ字状の支持部材が延出されている。
【００１９】
第１フレーム７の中央部で突起の近傍、及び、支持部材の正面側には、樹脂製の第２フレーム８をパン方向（水平方向）に回動可能に支持するパン方向支持軸１０がそれぞれ上下方向に突設されており、パン方向支持軸１０は、第１フレーム７の中央部及び支持部材で軸支されている。第２フレーム８は、正面側から見たときに、正面側中央を原点とした第１象限部が切り欠かれた概ね四角形の形状を有している。
【００２０】
第２フレーム８の内側には、樹脂製で板状の第３フレーム９が配置されている。第３フレーム９の正面側中央部には、人物の顔を撮影するための撮影レンズ３の焦点位置に配置され、画像をフレーム転送又はインターライン転送によりビデオ出力するＣＣＤ等の撮像素子４が固定されている。撮影レンズ３には、通常、光学系内に挿入されるＩＲ（赤外線）カットフィルタを欠いた固定焦点レンズが用いられている。
【００２１】
また、第３フレーム９の正面側には、撮影レンズ３の両側に、３ｍｍ程度の赤外スポット光を発光する円柱状の発光素子５と、発光素子５からの反射赤外光を受光する円柱状の受光素子６とが固定されている。発光素子５、撮影レンズ３（撮像素子４を含む。以下、同じ。）及び受光素子６は、略水平方向に直線状に、かつ、同一方向に配設されている。発光素子５と受光素子６とは、アクティブ方式の測距ユニットを構成しており、測距ユニットの測距可能な最大距離Ｒは約５ｍ〜１０ｍとされている（図６参照）。なお、測距可能な最大距離Ｒとは、発光素子５が発光する赤外光の反射光を受光し得る距離、すなわち、発光素子５から発光された赤外光の反射光と、その他の一般光とが受光素子６で区別される距離とされている。
【００２２】
発光素子５及び受光素子６の筒胴外周側面からは、それぞれ撮像素子４の反対側に略水平方向に、第３フレームを第２フレームに対してチルト方向（垂直方向）に回動可能に支持するチルト方向支持軸１１が突設されている。これらのチルト方向支持軸１１は、同軸線上にあり、第２フレームに軸支されている。発光素子５及び受光素子６のチルト方向支持軸１１の突設位置は、垂直方向で第２フレームに最も近い位置で、第３フレームに固定された全ての部材に対して垂直方向での重心位置（正面側から見たときに発光素子５及び受光素子６を上下に均等に２分する直径位置）にあたると共に、第３フレームに固定された全ての部材に対して奥行き方向での重心位置にあたる位置とされている。
【００２３】
第３フレーム９の裏面側で中央からやや発光素子５寄りの位置からは、第３フレーム９とほぼ同じ厚さの板材がカメラ部本体の背面方向に突設されている。この板材の中央部には長穴が形成されている。また、第３フレーム９の裏面側には、撮像素子４の作動を制御するＣＣＤ作動制御回路及び後述するようにカメラ部本体を制御する制御回路（図４の符号２０参照）の制御基板がマウントされている。なお、制御基板からはリード線が導出されており、上述したホスト部との接続を確保するためにケーシング２ａの背面側に配置された図示しないコネクタ部に接続されている。
【００２４】
第２フレーム８の一側（発光素子５側）からは、断面略く字状のモータ固定板が背面方向へ延出されている。モータ固定板の先端部には、第３フレーム９を略垂直方向にチルト駆動させるためのステッピングモータ（以下、チルトモータという。）１２が、チルトモータ１２から延出された円柱状の２本の固定アーム１２ｂを介してねじ止め固定されている。チルトモータ１２のモータ軸には、略Ｌ字状の駆動レバー１２ａが嵌着されている。駆動レバー１２ａの先端部は、上述した第３フレーム９の板材の長穴に挿入されている。
【００２５】
一方、第１フレーム７の中央部の裏面側（底面側）には、第２フレーム９を略水平方向にパン駆動させるためのステッピングモータ（以下、パンモータという。）１３が、パンモータ１３から延出された図示しない円柱状の２本の固定アームを介してねじ止め固定されている。パンモータ１３のモータ軸には、略Ｌ字状の駆動レバー１３ａが嵌着されている。駆動レバー１３ａの先端部は、発光素子５と受光素子６とのほぼ中間点位置に対応する第２フレーム９の位置に形成されたＵ字状切り欠きに挿入されている。
【００２６】
従って、第３フレーム９はチルト方向支持軸１１で第２フレーム８に対してチルト方向に回動可能に軸支され、第２フレーム８はパン方向支持軸１０で第１フレーム７に対して回動可能に軸支されているので、第３フレーム９に固定された発光素子５、撮影レンズ３及び受光素子６は、パンモータ１３及びチルトモータ１２の駆動により、水平及び垂直方向に一体に方向（向き）を変更可能な構造とされている。なお、チルトモータ１２及びパンモータ１３には、本例でのステッピングモータの代わりに駆動レバー１２ａ、１３ａを半周（１８０°）未満回動させる回動位置センサー付きのメータを用いても良い。
【００２７】
図４に示すように、カメラ部本体は、チルトモータ１２及びパンモータ１３の駆動、並びに、発光素子５、受光素子６及び発光ＬＥＤ１４の赤外線の発光・受光を制御する制御回路２０を有している。制御回路２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びインターフェースを内蔵したマイクロコンピュータ（以下、マイコンという。）２１、マイコン２１からのＨ（ハイ）レベル信号により発光素子５を発光させるドライバ２５、演算回路を有し受光素子６で受光した赤外反射光を光電変換して被写体までの距離を測距する測距デバイス２２、マイコン２１からのＨ（ハイ）レベル信号により赤外ＬＥＤ１４を発光させるドライバ２６、及び、チルトモータ１２、パンモータ１３を正逆転の双方向に駆動するドライバ２８、２９を含んで構成されている。マイコン２１は測距デバイス２２に接続されており、測距デバイス２２は受光素子６に接続されている。また、マイコン２１はドライバ２５、２６に接続されており、ドライバ２５、２６はそれぞれ発光素子５、発光ＬＥＤ１４に接続されている。更に、マイコン２１は、ドライバ２８、２９に接続されており、ドライバ２８はパンモータ１３に、ドライバ２９はチルトモータ１２にそれぞれ接続されている。
【００２８】
（動作）
次に、フローチャートを参照して、本実施形態のカメラ１の動作について説明する。なお、マイコン２１は既にＲＯＭに記憶されたプログラムや後述する所定値等のデータのＲＡＭへの展開を行う初期処理を終了しており、撮像素子４を人物の顔に向かせてフレーミングし撮像するためのフレーミングルーチンが実行可能な状態にあるものとする。
【００２９】
図５に示すように、このフレーミングルーチンでは、まずステップ１０２において、ホスト部から駆動命令（信号）を受信するまで待機する。駆動命令（信号）は、ホスト部がドア３３の施錠を確認したときにホスト部からカメラ１の制御回路２０に送信される。
【００３０】
次のステップ１０４では、ドライバ２５にＨレベル信号を出力して発光素子５を点灯させる。これにより、受光素子６は人物で反射した赤外反射光を受光可能な状態となる。
【００３１】
次のステップ１０６では、ドライバ２８、２９にパンモータ１３及びチルトモータ１２を駆動させ、カメラ部本体（測距ユニット）が初期方向Ｘ、すなわち、パン方向左端かつチルト方向下端を向くように移動させる（図６参照）。また、カメラ１から人物までの距離（距離情報）、初期方向Ｘからのカメラ１の回転角度を表すパンモータ１３及びチルトモータ１２のＲＡＭに記憶されたパルス数をリセット（ヌルに）する。
【００３２】
図６に示すように、測距ユニットの測距方向は、パン方向（水平方向）で初期方向Ｘから終端方向Ｙの範囲内に規制されている。また、チルト方向（垂直方向）でチルトモータ１２の可動範囲に依存して規制されている。チルト方向下端は、撮影方向が人物に応じた所定高さｈ（例えば、１ｍ）になるように設定されている（図７参照）。すなわち、パン駆動時にパルス光が人物の胴体を横切るように設定されている。
【００３３】
次のステップ１０８では、ドライバ２８にパンモータ１３を駆動させて、測距方向を（時計回りに）パン方向に移動させる。これにより、測距方向は、チルト方向を初期方向のままとして、パン方向に初期方向Ｘから終端方向Ｙまで移動することになる（図６参照）。
【００３４】
次にステップ１１０において、受光素子６で受光した信号に所定値以上変化があるか、すなわち、距離情報に所定値（例えば、１ｍ）以上変化があるか否かを判断する。測距デバイス２２は、受光素子６からの電圧により人物までの距離を測距しており、図６に示すように、人物Ａの左右端の点Ｇ、点Ｈ、花台Ｃの左端の点を含むパン動作中の各測距方向でその測距情報（距離）をマイコン２１に出力している。
【００３５】
ステップ１１０で否定判断のときは（初期方向Ｘから点Ｇまでは、測距可能距離外で赤外線の反射光は受光できない状態又は十分遠方の距離が検知されている。）、ステップ１２８へ進み、肯定判断のときは、次のステップ１１２において、ステップ１１０での距離情報の変化が大きい距離情報から小さい距離情報に変化したか否かを判断する。
【００３６】
ステップ１１２で肯定判断のときは、初期方向Ｘから所定値（例えば、１ｍ）以上の距離情報の変化のあった方向の点（人物Ａの左端の点Ｇ）までドライバ２８がパンモータ１３に出力したパルス数の値及びそこでの測距デバイス２２からの測距情報をＲＡＭに記憶し、ステップ１２８に進む。これにより、人物Ａの左端の点Ｇの位置が得られる。
【００３７】
ステップ１１２で否定判断のときは、次のステップ１１６で初期方向Ｘから所定値以上距離情報の変化のあった方向の点（人物Ａの右端の点Ｈ）までドライバ２８がパンモータ１３に出力したパルス数の値及びそこでの測距デバイス２２からの測距情報をＲＡＭに記憶する。これにより、人物Ａの右端の点Ｈの位置が得られる。
【００３８】
次いでステップ１１８で左端の距離情報及びパルス数が記憶されているか否かを判断し、否定判断のときはステップ１２６に進み、肯定判断のときは、人物Ａの左右端の距離情報及びパルス数が記憶されているので、ステップ１２０で距離ｍ及び角度θから人物Ａのパン方向の実際のサイズＬ及び人物Ａの中心点Ｏ（図９参照）を演算する。
【００３９】
人物Ａのパン方向の実際のサイズＬの演算について説明する。図６に示すように、まず、カメラ１から人物Ａの左端の点Ｇまでの距離ｌと、カメラ１から人物Ａの右端の点Ｈまでの距離ｒとからその中間の値｛（距離ｌ＋距離ｒ）／２｝を演算し、カメラ１から人物Ａまでの距離ｍとする。次に、初期方向Ｘから点Ｈまでのパルス数から、初期方向Ｘから点Ｇまでのパルス数を減算し人物Ａの角度θとする。そして、距離ｍ×ｔａｎθを演算し人物Ａのパン方向の実際のサイズＬとする。
【００４０】
次に、人物Ａの中心点Ｏの演算について説明する。まず、ステップ１１４、１１６で記憶した点Ｇ及び点Ｈまでのパルス数の値を読み出し、その中間のパルス数の値を｛点Ｇまでのパルス数＋点Ｈまでのパルス数）／２｝）で演算して、演算したパルス数の位置（方向）を人物の体軸位置（体軸方向角度）とする。極座標表示で（距離ｍ、体軸方向角度θｍ）を人物Ａの中心点Ｏとする。
【００４１】
次のステップ１２２では、人物Ａのパン方向の実際のサイズＬが所定範囲（例えば、４０ｃｍ以上８０ｃｍ以下）内か否かを判断し、否定破断のときはステップ１２８に進み、肯定判断のときは次のステップ１２４で人物Ａの中心点Ｏ（距離ｍ、体軸方向角度θｍ）をＲＡＭに記憶する。これにより、人物候補が決定される。
【００４２】
次にステップ１２６では、次の人物候補の左右端の記憶にそなえて、ステップ１１４、ステップ１１６で記憶した距離情報及びパルス数をリセットする。ステップ１２８では、パルス数が所定値に等しいか否かを判定することにより、カメラ１の撮影方向が終端方向Ｙか否かを判断し、否定判断のときはステップ１０８に戻りパン駆動を続行し（例えば、点Ｇから点Ｈ）、肯定判断のときは、カメラ１の撮影方向が終端方向Ｙなので、ステップ１３０でドライバ２８にパン駆動を停止させる。
【００４３】
従って、パン駆動により、人物Ａ、花台Ｃ、人物Ｂ及びゴルフバックＤのうち人物候補として人物Ａ、Ｂのそれぞれの中心点（人物Ａの場合には、中心点Ｏ）が決定される。
【００４４】
図８に示すように、人物Ａが花台Ｃと重なるときには、パン駆動により人物Ａの左端の点Ｇ、右端の点Ｈでそれぞれ所定値以上の距離情報の変化があるため、人物Ａが人物候補として記憶される（ステップ１２４）。その後、左右端がリセット（ステップ１２６）されるので、花台Ｃの左端の点Ｐは記憶されないまま花台Ｃの右端の点Ｑが記憶されるため、花台Ｃは人物候補として記憶されない。これにより、左端の点Ｐを検知することができない花台Ｃは、人物候補として記憶されない。
【００４５】
また、図９に示すように、カメラ１の初期方向Ｘと重なる方向に花台Ｅが配置されているときには、花台Ｅの左端の点Ｍは撮影方向範囲外なので記憶されない。パン駆動が開始すると、花台Ｅの右端の点Ｋで初めて距離情報に所定値以上の変化があるので、花台Ｅの右端の点Ｋが記憶される。しかし、花台Ｅの左端の点は記憶されていないので、花台Ｅは人物候補として記憶されない。また、終端方向Ｙと重なる方向に人物Ｆが立っているときには、人物Ｆの左端の点Ｔを記憶し（ステップ１１４）た後、撮影方向範囲外の人物Ｆの右端の点Ｕに撮影方向を変更する前に、終端方向Ｙでパン駆動が停止する。終端方向Ｙでは、所定値以上の距離情報の変化がないため（ステップ１１０で否定判断）、人物Ｆの右端の点は記憶されないので、人物Ｆは、人物候補として記憶されない（ステップ１３０）。このような場合では人物Ｆは撮影可能な画角外に一部はみ出しているので、人物候補として記憶されなくても問題とならない。
【００４６】
次にステップ１３２において、ステップ１２４で記憶した人物候補が存在するか否かを判断し、否定判断のときはステップ１０２に戻り、肯定判断のときは次のステップ１３４で、予め設定されたカメラ１の正面の位置Ｊ（例えば、パン方向に初期方向Ｘから４０度の角度かつカメラ１から１ｍの位置）から人物候補の中心点までの距離を演算し比較し、この位置Ｊに最も近い人物候補を最終的な人物候補として選択（決定）する。これにより、人物候補が複数の場合に、位置Ｊに最も近い人物Ａが最終的な人物候補と決定（選択）される。
【００４７】
次にステップ１３８では、測距ユニットの測距方向を終端方向Ｙから位置Ｊに最も近い人物Ａの中心点Ｏの方向に向かせるために、パンモータ１３を逆転駆動させる。なお、初期方向Ｘから終端方向Ｙまでドライバ２８がパンモータ１３へ出力するパルス数は一定であり、初期方向Ｘから中心点Ｏまでのパルス数は演算されているので、測距ユニットの測距方向を終端方向Ｙから中心点Ｏに向かせるためのパルス数を演算することができる。
【００４８】
従って、測距ユニットは、測距方向をチルト方向下端（水平方向）のままにして、パンモータ１３の正転駆動により、初期方向Ｘから人物Ａ、花台Ｃ、人物Ｂ及びゴルフバックＤを通過して終端方向Ｙまで向き、終端方向Ｙで一旦停止した後、パンモータ１３の逆転駆動により、位置Ｊに最も近い中心点Ｏの方向を向くこととなる。
【００４９】
ステップ１４０では、測距ユニットがチルト方向下端から上方を向くようにドライバ２９にチルトモータ１２を駆動させ、次のステップ１４２において、信号変化があるか否かを判断する。すなわち、図７に示すように、測距ユニットを中心点Ｏから上方に向かせると、人物Ａの頭部端（上端）の点Ｖで信号変化が得られるが、ステップ１４２では、この信号変化で測距方向が点Ｖ越えたか否かを判断する。
【００５０】
ステップ１４２で否定判断のときは、ステップ１４４において、測距範囲内の終端（上端位置）となるチルト方向の終端位置まで駆動させたか否かを判断し、否定判断のときは測距方向を更に上方に向かせるためにステップ１４０に戻り、肯定判断のときは、人物Ａが移動したと考えられるので、ステップ１０２に戻る。なお、測距範囲の上端位置は、身長がおよそ２．５ｍを超える人は存在しないことやカメラ１の垂直（高さ）方向の設置位置を考慮して設定することができる。
【００５１】
ステップ１４２で肯定判断のときには、次のステップ１４６で人物Ａのチルト方向のサイズが所定範囲（例えば、１．２ｍ以上２．５ｍ以下）内か否かを判断し、否定判断のときはステップ１０２に戻り、肯定判断のときは人物Ａを撮影すべき人物と決定し、ステップ１４８でチルトモータ１２を逆転駆動させる。
【００５２】
次のステップ１５０において、測距方向が人物Ａの顔の中心点Ｗに向いたか否かを判断するために、チルトモータ１２に１５ｃｍ程度に相当する所定パルス数が出力されたか否かを判定する。ステップ１５０で否定判断のときは、チルトモータ１２の逆転駆動を続行するためにステップ１４８へ戻り、肯定判断のときは、ステップ１５２において、チルトモータ１２の逆転駆動を停止させる。
【００５３】
本実施形態のカメラ１ように人物Ａの顔のフレーミングを行う場合に、カメラ１の撮影方向が点Ｖのときには、人物の顔のサイズは大凡決められているので、点Ｖから例えば１５ｃｍ程度の下方の位置を人物Ａの顔の中心と考えることができる。
【００５４】
次のステップ１５４では、発光ＬＥＤを点灯させ、次のステップ１５６でフレーミングの完了をホスト部へ報知するフレーミング完了信号を出力する。これにより、ホスト部は、撮像素子４からの画像を取り込み、上述したように、人物Ａの顔の特徴量等のデータを抽出する画像処理を行い、ホスト部のデータベースに蓄積された人物Ａの特徴量と一致するか否かを判断し、一致する場合にドア３３を解錠する。ステップ１５８では、発光ＬＥＤを消灯し、ステップ１６０で発光素子５を消灯し、ステップ１０２に戻る。
【００５５】
ホスト部は、ドア３３に配置されたセンサによって人物がドア３３を通過したか否かを判断し、センサにより安全を確認した後、カメラ１の制御回路２０に駆動命令の信号を出力する。
【００５６】
（作用等）
次に、本実施形態のカメラ１の作用等について説明する。
【００５７】
本実施形態のカメラ１では、パンモータ１３により一方向の測距が可能な測距ユニット（発光素子、受光素子）の測距方向が変更され（ステップ１０８〜１２８）、距離ｍと、角度θとにより人物Ａのパン方向の実際のサイズＬ及び中心点Ｏが算出される（ステップ１０８〜ステップ１２６）。パン方向の実際のサイズＬが予め設定された範囲（４０ｃｍ以上８０ｃｍ以下）内のときに人物候補と決定される（ステップ１２２）。このため、カメラ１からの人物位置に拘わらず距離ｍと角度θとから人物のパン方向の実際のサイズＬを算出することができ、その実際のサイズＬが予め設定された範囲内のとき人物と決定することができるので、人物の判別精度を向上させることができると共に、パンモータ１３により体軸方向にフレーミングすることができる。
【００５８】
また、本実施形態のカメラ１では、チルト方向で、距離と、角度とで最終的な人物候補のチルト方向の実際のサイズが算出され（ステップ１４０〜ステップ１４６）、最終的な人物候補のチルト方向の実際のサイズが所定範囲内のときに撮影すべき人物と決定される。このため、人物候補の高さが所定範囲外の街路樹や床に置かれ荷物を、人物候補から排除することができるので（ステップ１４６）、撮影すべき人物の特定精度を更に向上させることができると共に、チルトモータ１２により撮影すべき人物の顔の中心点Ｗにフレーミングして撮影することができる。
【００５９】
更に、本実施形態のカメラ１では、パンモータ１３によるパン方向の方向変更は、人物に応じた所定高さｈ、すなわち、地上から垂直方向に１ｍの高さで行った。このため、人物Ａの足の部分の中抜け（受光素子６が赤外光を受光しなくなる）することがないので、人物Ａの端の誤判断を回避することができると共に、このパン方向の高さが所定高さｈ未満のものは測距されないので、例えば、仮に人物Ａの前に高さ１ｍ未満のものが置かれていても精度よく人物Ａを判別しフレーミングすることができる。
【００６０】
また、本実施形態のカメラ１では、各人物候補の中心点（位置）が記憶されているので、人物候補の位置に拘わらず、予め設定されたパン方向角度（例えば、４０度）及び距離（カメラ１から１ｍの位置）の位置Ｊに最も近い人物候補を最終的な人物候補と決定することができる。このため、例えばカメラ１やドア３３付近の所定位置等に人物位置を指定する案内をせずに人物を選択することが可能となる。
【００６１】
また更に、本実施形態のカメラ１では、測距ユニットは赤外光を発光する発光素子５と赤外光の反射光を受光する受光素子６とを有しているので、人物までの距離を測距することができる。
【００６２】
そして、本実施形態のカメラ１では、人物を判別してフレーミングするために、各所定値を人物の特徴に合わせるようにしたので、人物の位置に拘わらず撮影すべき人物を判別してフレーミングすることができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、予め設定された位置Ｊに最も近い人物候補を選択する例を示したが、位置Ｊに限定されるものではなく、図６に示すように、パン方向の所定角度範囲及び水平方向の所定距離範囲Ｓ内に位置している人物候補を選択するようにしてもよい。このようにすれば、例えば公共の道路上で近辺に多数の人物がいるとしても、人物を選択することができると共に、選択された人物が複数でも、それぞれの人物に対して撮影すべきか否かを判別してフレーミングするようにすれば、フレーミング時間を短縮することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、初期方向Ｘから所定値（例えば、１ｍ）以上の距離情報の変化のあった人物Ａの左端の点Ｇまでのパルス数の値及びそこでの測距情報をＲＡＭに記憶する例を示したが、この所定値（測距デバイス２２の測距精度）を１ｍより小さく、例えば人物の厚さ程度の違いを測距可能に設定することで、より精度のよく撮影すべき人物を決定することができる。
【００６５】
更に、本実施形態では、人物Ａのチルト方向の高さが所定範囲内か否かを判断し、肯定判断のときに、撮影すべき人物と決定する例を示したが（ステップ１４０〜ステップ１４６）、これらのステップ（チルト方向の判断）を省略し、ステップ１３４で決定された最終的な人物候補を撮影すべき人物と決定してもよいし、人物のチルト方向の高さが所定値以下か否かを判断せず、所定値以上か否かを判断することで、撮影すべき人物と決定してもよい。これにより、フレーミング時間を短縮し省電力化を図ることができる。
【００６６】
また更に、本実施形態では、人物候補が複数いるときに、所定位置に最も近い人物候補を最終的な人物候補とする例を示したが、ステップ１４６で否定判断のときに、ステップ１３２に戻り、所定位置に次に近い人物候補に対してチルト方向の判断（ステップ１４２〜ステップ１４６）をすることで、各人物候補を所定位置に近い順にフレーミングするようにしてもよい。これにより、更にフレーミング時間を短縮し省電力を図ることができる。
【００６７】
更に、本実施形態では、チルト方向下端でパン方向のスキャンを実行した後に所定位置に最も近い人物の中心点の方向に撮影方向を変更する例を示したが、パン方向のスキャン途中で人物候補を記憶したときに、その時点でパン駆動を停止してこの人物候補の中心点の方向にパン駆動してチルト方向の動作に移行するようにしてもよい。これにより、人物候補が撮影領域内にいるときに終端方向Ｙまでパン駆動する必要がなくなるので、フレーミング完了までに要する時間を短縮することができる。
【００６８】
更にまた、本実施形態では、カメラ１のパン駆動が時計回りの例を示したが、反時計回りにパン駆動してもよい。また、終端方向Ｙでパン駆動を停止する例を示したが、終端方向Ｙから反時計回りにパン駆動を続行し、再び初期方向Ｘに戻ったときにパン駆動を停止するようにしてもよい。
【００６９】
また、本実施形態では、カメラ１のチルト方向下端が水平方向に１ｍの高さとなる例を示したが、カメラ１のチルト方向下端の撮影方向が花台Ｃよりも高い方向となる位置にカメラ１を設置することで、仮に花台より後方に人物が位置していても人物と判別しフレーミングすることができる。
【００７０】
そして、本実施形態では、人物を判別しフレーミングするために、各所定値を人物の特徴に合わせる例を示したが、例えば、各所定値を他のものに合わせるようにすれば、他のものにも適用することができることは云うまでもない。
【００７１】
（第２実施形態）
次に、本発明をカメラに適用した第２の実施の形態について説明する。本実施形態では、発光素子がパルス発光するものである。なお、本実施形態において、上述した第１実施形態と同一のステップには同一の符号を付してその説明を省略し、異なる箇所のみ説明する。
【００７２】
本実施形態のカメラの制御回路は、発光素子に電気を供給するコンデンサを１個有している。コンデンサは、図示しないスイッチング素子に接続されており、スイッチング素子により充放電切替される。発光素子は、マイコンからの所定時間毎のＨレベル信号により、所定発光間隔でパルス発光する（フラッシュのように瞬間的に強い光を発光する）。
【００７３】
図６に示すように、パルス発光の発光間隔Δｔは、測距ユニットの測距可能な最大距離Ｒにおいて、人物に対して少なくとも３回のパルス発光で測距する発光間隔に設定されている（人物Ｂの場合には、点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３にスポット光が照射される）。すなわち、初期方向Ｘから終端方向Ｙまでカメラの撮影方向を変更するのに要する時間をＴ、初期方向Ｘと終端方向Ｙとがなす角をφ（度）、測距可能な最大距離をＲ、人物のパン方向のサイズをＬとしたときに、パンモータ１３の回転角速度は角度φ／時間Ｔとなり、時間Ｔ：２πＲ×φ／３６０＝発光間隔Δｔ：人物のパン方向のサイズＬ／３の関係から、発光間隔Δｔは、６０ＬＴ／πＲφとして求められる。
【００７４】
本実施形態のカメラでは、ステップ１０２で予め定められたコンデンサの充電時間が経過したか否かを判断し、否定判断のときには、パン駆動するのに十分な電気量を充電するまでパン駆動（パルス発光）せずに待機する。
【００７５】
本実施形態のカメラでは、発光素子は、パルス発光でフラッシュのように瞬間的に強い光を発光するので、効果的に測距可能な最大距離Ｒの人物を照らすことができると共に、発光時間を短縮することができるので、省電力化を図ることができる。また、パルス発光の発光間隔は、測距ユニットの測距可能な最大距離Ｒにおいて、撮影すべき人物に対し少なくとも３回のパルス発光で測距される発光間隔に設定されている。このため、３回のパルス発光の２回目を人物の体軸位置とする分解能（フレーミング精度の最低条件）を確保して、人物を測距（決定）することができる。更に、初期方向Ｘから終端方向Ｙに至るまでの発光回数が少なくなるので、省電力化を図ることができ、コンデンサ充電時間を短縮によりフレーミング終了までに要する時間を短縮することができる。また、人物Ｂより近い人物Ａは、３回以上のパルス発光を受けることになるので、中心点の算出の誤差をより少なくすることができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、測距ユニットは１個のコンデンサを有し、コンデンサを充電してからパン駆動（パルス発光）を開始する例を示したが、コンデンサを複数有するようにしてもよい。これにより、フレーミング中に未使用のコンデンサを充電することができるので、コンデンサの充電時間によりフレーミング時間が長くなることを防止することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の態様によれば、自動フレーミングカメラからの被写体位置の遠近に拘わらず、算出手段により測距手段で得られる距離情報と、測距方向の変更で距離情報が所定値以上変化した方向の角度検知手段で得られる角度情報とで被写体のサイズが算出されるので、そのサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体と決定して撮影すべき被写体の判別精度を向上させると共に、方向変更手段により撮影手段の撮影方向を変更して撮影すべき被写体にフレーミングして撮影することができ、本発明の第２の態様によれば、自動フレーミングカメラからの被写体位置の遠近に拘わらず、算出手段により測距手段で得られる距離情報と、測距方向の変更で距離情報が所定値以上変化したパン／チルト方向の角度検知手段で得られる角度情報とで被写体のパン／チルト方向のサイズを算出して、第１の被写体決定手段によりパン方向のサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体候補と決定し、第２の被写体決定手段により被写体候補のチルト方向のサイズが予め設定された範囲内のときに被写体候補を撮影すべき被写体と決定して、予め設定された範囲外の被写体を排除することができるため、撮影すべき被写体の判別精度が向上すると共に、パン／チルト方向変更手段により撮影手段の撮影方向がパン／チルト方向に変更されるので、撮影すべき被写体にフレーミングして撮影することができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能な第１実施形態の自動フレーミングカメラの配置位置を模式的に示す外観斜視図である。
【図２】第１実施形態の自動フレーミングカメラの外観斜視図である。
【図３】第１実施形態の自動フレーミングカメラのカメラ部本体の概略構成を示す外観斜視図である。
【図４】第１実施形態の自動フレーミングカメラの制御回路の概略構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態の自動フレーミングカメラの制御回路のマイコンが実行するフレーミングルーチンのフローチャートである。
【図６】第１実施形態の自動フレーミングカメラの測距方向を模式的に示す説明図である。
【図７】第１実施形態のカメラのチルト方向の動作を模式的に示す説明図である
【図８】被写体が測距方向に重なった場合の第１実施形態のカメラの動作を説明する説明図である。
【図９】被写体の端部がフレーミングの範囲内から外れた場合の第１実施形態のカメラの動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 自動フレーミングカメラ
３ 撮影レンズ（撮影手段の一部）
４ 撮像素子（撮影手段の一部）
５ 発光素子（測距手段の一部）
６ 受光素子（測距手段の一部）
１２ チルトモータ（（パン／チルト）方向変更手段の一部）
１３ パンモータ（（パン／チルト）方向変更手段の一部）
２０ 制御回路（測距手段の一部、（パン／チルト）方向変更手段の一部、角度検知手段の一部、算出手段の一部、（第１／第２の）被写体決定手段の一部）
２２ 測距デバイス（測距手段の一部）
Claims (7)
- 被写体を撮影するための撮影手段と、
一方向の距離を測距する測距手段と、
前記撮影手段の撮影方向と前記測距手段の測距方向とを一体に変更する方向変更手段と、
前記方向変更手段により変更された角度を検知する角度検知手段と、を備え、
前記測距手段により得られる距離情報と、前記測距方向の変更により前記距離情報が所定値以上変化した方向の前記角度検知手段により得られる角度情報とにより被写体のサイズを算出する算出手段と、
前記サイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体と決定する被写体決定手段と、
を有することを特徴とする自動フレーミングカメラ。 - 被写体を撮影するための撮影手段と、
一方向の距離を測距する測距手段と、
前記撮影手段の撮影方向と前記測距手段の測距方向とを一体にパン／チルト方向に変更するパン／チルト方向変更手段と、
前記パン／チルト方向変更手段により変更されたパン／チルト方向の角度を検知する角度検知手段と、を備え、
前記測距手段により得られる距離情報と、前記測距方向の変更により前記距離情報が所定値以上変化したパン／チルト方向の前記角度検知手段により得られる角度情報とにより被写体のパン／チルト方向のサイズを算出する算出手段と、
前記パン方向のサイズが予め設定された範囲内のときに撮影すべき被写体候補と決定する第１の被写体決定手段と、
前記被写体候補のチルト方向のサイズが予め設定された範囲内のときに前記被写体候補を撮影すべき被写体と決定する第２の被写体決定手段と、
を有することを特徴とする自動フレーミングカメラ。 - 前記パン／チルト方向変更手段によるパン方向の方向変更は、撮影すべき被写体に応じた所定高さで行われることを特徴とする請求項２に記載の自動フレーミングカメラ。
- 前記第１の被写体決定手段は、前記被写体候補が複数の場合に、予め設定されたパン方向角度及び距離位置に最も近い被写体候補を前記被写体候補として決定することを特徴とする請求項２に記載の自動フレーミングカメラ。
- 前記第１の被写体決定手段は、前記被写体候補が複数の場合に、予め設定されたパン方向の角度範囲及び距離範囲内に位置している被写体候補を前記被写体候補として決定することを特徴とする請求項２に記載の自動フレーミングカメラ。
- 前記測距手段は赤外光を発光する発光素子と前記赤外光の反射光を受光する受光素子とを有し、前記発光素子はパルス発光することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動フレーミングカメラ。
- 前記パルス発光の発光間隔は、前記測距手段の測距可能な最大距離において、前記撮影すべき被写体に対し少なくとも３回のパルス発光で測距する発光間隔であることを特徴とする請求項６に記載の自動フレーミングカメラ。
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