JP2005215040A

JP2005215040A - オートフォーカスシステム

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Publication number: JP2005215040A
Application number: JP2004018430A
Authority: JP
Inventors: Kunio Tanida; 邦男谷田
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2024-01-27
Also published as: ATE338425T1; EP1560425A1; JP4525089B2; DE602005000090T2; EP1560425B1; US7548269B2; DE602005000090D1; US20050162540A1

Abstract

【課題】指定された対象物の画面上での移動を検出し、その対象物の移動に追従させてＡＦエリアの位置（ＡＦポイント）を自動で変更することにより、操作者がＡＦポイントを変更する手間をなくし、また、画面上で高速で移動する対象物に対してもピントを合わせ続けることができるオートフォーカスシステムを提供する。
【解決手段】追尾装置１６は、ＡＦの対象とする対象物の画像を基準パターンとして記憶し、カメラヘッド１０の撮影範囲の画像の中から基準パターンに近似する画像を検出して対象物の位置を検出する。そして、ＡＦの対象範囲であるＡＦエリアの位置を検出した対象物の位置に移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明はオートフォーカスシステムに係り、特にカメラの撮影範囲のうちオートフォーカス（ＡＦ）の対象とする位置（範囲）を自動で移動させて所望の物体を追尾しながらピント合わせすることができるオートフォーカスシステムに関する。

テレビカメラのように撮影素子（ＣＣＤ等）により被写体の画像を電気信号（画像信号）に変換する撮像システムでは、オートフォーカス（以下、ＡＦという）の方式として一般的にコントラスト方式が採用されている。コントラスト方式は、撮像素子により取り込まれた画像信号から被写体画像のコントラストを検出し、そのコントラストが最も高くなるように撮影レンズのフォーカスを制御することによって最良ピント状態に自動でピント合わせを行う方式である。

コントラスト方式のようなＡＦでは、カメラの撮影範囲内にある被写体の全体をＡＦの対象とするのではなく、撮影範囲のうちの一部の範囲にある被写体のみを対象とすることが多い。コントラスト方式のＡＦでは、撮像素子の撮像エリア全体により取り込まれた画像信号のうち、ＡＦの対象とする範囲の画像信号を抽出し、その抽出した範囲の画像信号のコントラストが最も高くなるようにフォーカスを制御することによってＡＦの対象を一部の範囲の被写体のみに限定している。尚、本明細書ではカメラの撮影範囲のうちＡＦの対象とする被写体の範囲、又はカメラの撮影画像のうちＡＦの対象とする被写体の画像範囲をＡＦエリアといい、そのＡＦエリアの輪郭を示す枠をＡＦ枠というものとする。特許文献１にはＡＦ枠の記載がある。

また、単一のＡＦエリアが撮影範囲内の所定位置に固定して設定される場合、標準的には矩形のＡＦエリアが撮影範囲の中央部に設定されるが、操作者の指定によってＡＦエリアの位置を変更可能にしたものも知られている。尚、本明細書ではＡＦエリアの撮影範囲（又は撮影画像）上での位置（例えば矩形のＡＦエリアの中心点や４隅のうちのいずれかの点の位置）を決める撮影範囲（又は撮影画像）上の点をＡＦポイントという。テレビカメラ等において操作装置を用いてＡＦポイントを指定する場合には、ＡＦポイントの縦横への移動を指示することができるトラックボールやジョイスティック等の操作装置が用いられている。
特開２００２−３６５５１９号公報

しかしながら、ＡＦポイントを変更可能にした場合であっても、ピントを合わせたい被写体が画面上で移動する物体の場合には、トラックボールやジョイスティック等の操作装置を操作してその対象物の動きに合わせてＡＦポイントを動かすのは手間や注意力を要し、特に対象物が画面上で高速で移動している場合には操作装置を操作して対象物の動きに合わせてＡＦポイントを動かすのは難しいという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、画面上で移動する所望の対象物を操作者の手間なく、また、高速で移動する対象物に対してもＡＦによりピントを合わせ続けることができるオートフォーカスシステムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載のオートフォーカスシステムは、カメラの撮影範囲のうちＡＦエリアの範囲の被写体をオートフォーカスの対象として撮影レンズのフォーカスを制御し、前記被写体に自動でピント合わせを行うオートフォーカスシステムにおいて、ピントを合わせる対象被写体を指定する対象被写体指定手段と、前記対象被写体指定手段により指定された対象被写体の撮影範囲内での移動を検出する対象被写体移動検出手段と、前記対象被写体移動検出手段により検出された前記対象被写体の移動に追従するように前記ＡＦエリアの範囲を変更するＡＦエリア変更手段と、を備えたことを特徴としている。本発明によれば、ピントを合わせる対象被写体（対象物）を指定すると、その対象物の移動が自動で検出され、その対象物の移動に追従してＡＦエリアの範囲（例えばＡＦポイント）が変更されるため、操作者がＡＦエリアの範囲を変更する手間がなく、画面上で移動する所望の対象物にピントを合わせ続けることができる。また、高速で移動する対象物に対してもピントを合わせ続けることができる。

請求項２に記載のオートフォーカスシステムは、請求項１に記載の発明において、前記対象被写体移動検出手段は、前記カメラの撮影範囲の被写体の画像を撮像手段により取得し、該取得した画像に基づいて前記対象被写体の移動を検出することを特徴としている。即ち、ピントを合わせる対象被写体の移動の検出は、撮像手段により取得した画像（画像信号）に基づいて行われる。

請求項３に記載のオートフォーカスシステムは、請求項２に記載の発明において、前記対象被写体移動検出手段は、前記対象被写体指定手段により指定された対象被写体の画像を前記撮像手段により取得して記憶する記憶手段を備え、前記撮像手段により取得される前記カメラの撮影範囲の画像のうち、前記記憶手段により記憶した画像のパターンを検出することにより前記対象被写体の撮影範囲内での移動を検出することを特徴としている。即ち、ピントを合わせる対象被写体の画像を基準パターンとして記憶しておくことによって、パターンマッチング処理によりその対象被写体が撮影範囲のどの位置に移動したかを検出することができる。

請求項４に記載のオートフォーカスシステムは、請求項２又は３に記載の発明において、前記オートフォーカスは、前記撮像手段から取得した前記ＡＦエリアの画像のコントラストに基づいてピント合わせを行う手段であることを特徴とする。即ち、本システムでのオートフォーカスは、いわゆるコントラスト方式のオートフォーカスシステムであり、本方式で画像を取り込むために使用される撮像手段は、対象被写体の移動を検出する対象被写体移動検出手段においても使用される。

請求項５に記載のオートフォーカスシステムは、請求項２、３、又は、４に記載の発明において、前記撮像手段は、前記カメラの本来の撮像手段とは別の撮像手段であることを特徴としている。対象被写体の移動の検出や、オートフォーカスに使用する撮像手段をカメラの本来の撮像手段とは別に設けることよって、例えば、カメラの本来の撮像手段よりも画像を取り込む周期を短くし、より高速で移動する対象被写体への適応が可能になる等の利点がある。

本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、ＡＦエリアの範囲が所望の対象物に自動で追従するため、ＡＦエリアの範囲（位置等）を操作者がマニュアル操作で変更する手間なく、また、画面上で高速で移動する対象物に対してもＡＦによりピントを合わせ続けることができるようになる。

以下、添付図面に従って本発明に係るオートフォーカスシステムの好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明に係るオートフォーカスシステムが適用される撮像システムの全体構成を示したブロック図である。同図に示す撮像システムは、例えば放送用テレビカメラでの撮影に用いられる撮像システムであり、同図にはレンズ交換可能なカメラヘッド１０、カメラヘッド１０のレンズマウントに装着される撮影レンズ（光学系）を備えたレンズ装置１２、枠操作部１４、追尾装置１６等が示されている。

カメラヘッド１０には、撮像素子（例えばＣＣＤ）や所要の信号処理回路等が搭載されており、レンズ装置１２の撮影レンズにより結像された像は、撮像素子により光電変換された後、信号処理回路によって所要の信号処理が施される。信号処理回路によって生成される所定形式の映像信号は、カメラヘッド１０の映像信号出力端子等から外部機器に出力される。また、カメラヘッド１０には、構図の確認等のためのビューファインダ（モニタ）１８が設置されており、そのビューファインダ１８にカメラヘッド１０からの映像信号が与えられ、カメラヘッド１０で撮影されているリアルタイムの画像（映像）がビューファインダ１８の画面上に表示されるようになっている。また、ビューファインダ１８の画面上にはオートフォーカス（ＡＦ）の対象とするＡＦエリアの範囲を示すＡＦ枠等の情報も表示される。

レンズ装置１２は、カメラヘッド１０のレンズマウントに装着される図示しない撮影レンズ（光学系）を備えており、その撮影レンズにより被写体がカメラヘッド１０の撮像素子の撮像面に結像される。撮影レンズには、その構成部としてフォーカスレンズ群、ズームレンズ群、絞りなどの撮影条件を調整するための可動部が設けられており、それらの可動部は、図示しないモータ（サーボ機構）によって電動駆動されるようになっている。例えば、フォーカスレンズ群やズームレンズ群は光軸方向に移動し、フォーカスレンズ群が移動することによってフォーカス（被写体距離）調整が行われ、ズームレンズ群が移動することによって焦点距離（ズーム倍率）調整が行われる。尚、本実施の形態のようにオートフォーカスに関するシステムにおいては、少なくともフォーカスレンズ群が電動で駆動できればよく、その他の可動部は手動でのみ駆動可能であってもよい。また、所定の可動部を操作者の操作に従って電動駆動する場合には、図示しない操作部（レンズ装置１２に接続されるコントローラの操作部等）から操作者の操作に従って出力されるコントロール信号に基づいて可動部の動作が制御されるが詳細は省略する。

また、同図に示すように、レンズ装置１２には、レンズ装置１２全体を統括制御するレンズＣＰＵ２０、オートフォーカス（ＡＦ）処理を実行するＡＦ処理部２２、ＡＦ用撮像回路２４等が搭載されている。ＡＦ用撮像回路２４は、ＡＦ処理用の映像信号を取得するためにレンズ装置１２に配置されており、撮像素子（ＣＣＤ等）や撮像素子の出力信号を所定形式の映像信号として出力する処理回路等を備えている。尚、ＡＦ用撮像回路２４の撮像素子をＡＦ用撮像素子という。また、ＡＦ用撮像回路２４から出力される映像信号は輝度信号とする。ＡＦ用撮像素子の撮像面には、撮影レンズの光路上に配置されたハーフミラー等によってカメラヘッド１０の撮像素子に入射する被写体光から分岐された被写体光が結像するようになっている。ＡＦ用撮像素子の撮像エリアに対する撮影範囲及び被写体距離（ピントが合う被写体の距離）は、カメラヘッド１０の撮像素子の撮像エリアに対する撮影範囲及び被写体距離に一致するように構成されており、ＡＦ用撮像素子により取り込まれる被写体画像は、カメラヘッド１０の撮像素子により取り込まれる被写体画像と一致している。尚、両者の撮影範囲に関しては完全に一致している必要はなく、例えば、ＡＦ用撮像素子の撮影範囲の方がカメラヘッド１０の撮像素子の撮影範囲を包含する大きな範囲であってもよい。

ＡＦ処理部２２は、ＡＦ用撮像回路２４から映像信号を取得し、その映像信号に基づいて被写体画像のコントラストの高低を示す焦点評価値を算出する。例えば、ＡＦ用撮像素子から得られた映像信号の高域周波数成分の信号をハイパスフィルタによって抽出した後、その高域周波数成分の信号のうちＡＦの対象とするＡＦエリアに対応する範囲の信号を１画面（１フレーム）分ずつ積算する。このようにして１画面分ごとに得られる積算値は被写体画像のコントラストの高低を示し、焦点評価値としてレンズＣＰＵ２０に与えられる。尚、ＡＦエリアの範囲は後述のようにレンズＣＰＵ２０により指定される。

レンズＣＰＵ２０は、詳細を後述するようにＡＦエリアの範囲（輪郭）を示すＡＦ枠の情報（ＡＦ枠情報）を枠操作部１４から取得してそのＡＦ枠情報により指定されたＡＦ枠内の範囲をＡＦエリアとしてＡＦ処理部２２に指定する。そして、そのＡＦエリア内の画像（映像信号）により求められる焦点評価値をＡＦ処理部２２から取得する。このようにしてＡＦ用撮像回路２４から１画面分の映像信号が取得されるごとに（ＡＦ処理部２２で焦点評価値が求められるごとに）ＡＦ処理部２２から焦点評価値を取得すると共に、取得した焦点評価値が最大（極大）、即ち、ＡＦエリアの被写体画像のコントラストが最大となるようにフォーカスレンズ群を制御する。例えば、焦点評価値に基づくフォーカスレンズ群の制御方式として山登り方式が一般的に知られており、フォーカスレンズ群を焦点評価値が増加する方向に移動させて行き、焦点評価値が減少し始める点を検出すると、その位置にフォーカスレンズ群を設定する。これにより、ＡＦ枠内の被写体に自動でピントが合わせられる。

枠操作部１４は、上記ＡＦ枠の位置、形状、大きさ等のＡＦ枠の設定内容を操作者が指定するための操作部材を備えている。尚、ＡＦ枠は、図２に示すようにカメラヘッド１０の撮像素子での撮影範囲又は撮影画像に対してＡＦの対象範囲を示すＡＦエリアの輪郭を示す。枠操作部１４は、その操作部材が操作者により操作されると、その操作に従ってＡＦ枠の位置等の設定内容を設定、変更する。尚、本実施の形態ではＡＦ枠の形状は矩形に制限されているものとする。また、枠操作部１４の操作部材によるＡＦ枠の位置や大きさ等の設定内容の変更は、操作前におけるＡＦ枠の設定内容を基準にしてその後の操作部材の操作量に対応する変更量分だけ設定内容に変更を加えることによって行われるようになっている。例えばＡＦ枠の位置はトラックボールの回転方向及び回転量に対応する方向及び移動量分だけＡＦ枠が縦横方向に変位する。また、ＡＦ枠の撮影範囲（撮影画像）上での位置（実施の形態では矩形のＡＦ枠の中心位置）を決める点をＡＦポイントというものとすると、ＡＦ枠の位置はＡＦポイントの位置を設定することによって決まる。

一方、操作部材が操作されずに操作者によるＡＦ枠の設定内容の変更が指示されてない間は、後述する追尾装置１６から与えられるＡＦ枠情報によりＡＦ枠の設定内容を設定、変更する。枠操作部１４は、操作者の操作又は追尾装置１６からのＡＦ枠情報により設定、変更したＡＦ枠の設定内容を示すＡＦ枠情報をレンズＣＰＵ２０からの要求に従って送信する。これによってＡＦの対象範囲が枠操作部１４において設定、変更されたＡＦ枠の範囲に設定される。

尚、追尾装置１６は、操作者が指定した対象物を画面上で追尾しながらその対象物に移動に合わせてＡＦポイントを移動させ、ＡＦ枠の位置を自動で変更する装置であり、操作者によるＡＦ枠の変更の操作が行われていない場合には自動でＡＦ枠が変更され、操作者によるＡＦ枠の変更の操作が行われた場合にはその操作が追尾装置１６よりも優先されて操作者の操作に従ってＡＦ枠が変更される。

また、枠操作部１４は、上述のように設定、変更したＡＦ枠の設定内容を示すＡＦ枠情報をカメラヘッド１０にも送信し、そのＡＦ枠をビューファインダ１８の画面上の対応する位置に表示させる。これによって操作者がビューファインダ１８を見ながらその時のＡＦ枠の位置、形状、大きさ等を認識することができる。

追尾装置１６は、画像処理部２６、画像入力部２８、シリアル通信インターフェース３０等を備えている。画像入力部２８は、上記ＡＦ用撮像回路２４により得られた映像信号（輝度信号）をＡＦ処理部２２を介して取得し、撮影範囲のうち画像処理部により指定された範囲の画像（画像データ）を画像処理部２６に与える。

画像処理部２６は、画像入力部２８から取得した画像データに基づいて、操作者によって指定された対象物をパターンマッチング方式又はフレーム間差分抽出方式によって画面上で追尾し、その対象物の移動に追従させてＡＦポイントを移動させる。そして、そのＡＦポイントの位置を示すＡＦ枠情報をシリアル通信インターフェース３０を介して上記枠操作部１４に送信し、ＡＦ枠を自動で変更する際のＡＦポイントを指定する。尚、シリアル通信インターフェース３０を介して枠操作部１４と画像処理部２６との間でＡＦ枠情報以外の情報のやり取りも行われる。

以下、画像処理部２６におけるパターンマッチング方式による追尾処理とフレーム間差分抽出方式による追尾処理について説明する。パターンマッチング方式は、事前に設定登録された基準パターンの画像に最も近似する画像を、画像入力部２８から取り込んだ画像の中から検出する処理であり、基準パターンの画像として操作者が指定した対象物の画像を事前に設定しておく。

フレーム間差分抽出方式は、画像入力部２８から取得した最新の１フレーム分（１画面分）の画像と、所定フレーム前に取得した１フレーム分の画像との差分（差画像）を求め、その差画像に基づいて操作者が指定した対象物の画面上での移動を検出する処理である。

パターンマッチング方式は検出精度が高いが、フレーム間差分抽出方式に比べて処理に時間を要するため、対象物の位置が画面上で急激に変化する場合にはパターンマッチング方式では対応できない場合がある。そのため、対象物の位置が画面上で急激に変化する場合には、フレーム間差分抽出方式が用いられ、それ以外のときにはパターンマッチング方式が用いられる。

まず、パターンマッチング方式による追尾処理について図３のフローチャートを参照しながら説明する。操作者がビューファインダの画面に表示された映像及びＡＦ枠を見ながら枠操作部１４の操作部材を操作し、追尾したい対象物をＡＦ枠内に納め、ＡＦによってその対象物にピントを合わせる。そして、枠操作部１４の決定ボタンを押す。これによって枠操作部１４から基準パターンの設定の指示が画像処理部２６に与えられ、画像処理部２６は、そのときのＡＦ枠の設定内容を示すＡＦ枠情報を枠操作部１４からシリアル通信インターフェース３０を介して読み取り、そのＡＦ枠の範囲の画像データを画像入力部２８から取り込む（ステップＳ１０）。そして、その画像を基準パターンとして設定、登録（記憶）する（ステップＳ１２）。

この基準パターンの設定において、基準パターンの大きさは、ＡＦ枠の大きさではなく、対象物の種類に応じて自動で設定されるようにしてもよい。例えば、枠操作部１４の所定のスイッチにより対象物の種類を選択できるようにし、対象物として例えば人物が選択された場合、人間の平均的な顔の大きさを基準パターンの大きさとして自動で設定するようにすると対象物の種類に応じた適切な大きさの基準パターンが設定される。但し、対象物の画面上での画像サイズは、被写体距離（フォーカス位置）やズーム倍率（焦点距離）によって異なるため、レンズＣＰＵ２０からフォーカス位置や焦点距離の情報を取得してフォーカス位置や焦点距離に応じて基準パターンの大きさも変更する必要がある。また、基準パターンの大きさに限らず、ＡＦ枠の大きさも対象物の種類に応じて自動で変更されるようにしてもよい。

続いて画像処理部２６は図３のステップＳ１４からステップＳ２２までの処理を繰り返し実行する。まず、現在設定されているＡＦ枠を縦横の中心として基準パターンよりも少し大きめの範囲の画像データを画像入力部２８から取り込む（ステップＳ１４）。そして、取り込んだ画像の中から基準パターンと最も近似する画像を周知のパターンマッチング処理により検出し、基準パターンとして設定した対象物の画面上での位置を検出する（ステップＳ１６）。続いて、検出した対象物の位置に基づいてその対象物が画面上で移動したか否かを判定する（ステップＳ１８）。ＹＥＳと判定した場合にはＡＦポイントを対象物が移動した分だけその移動方向と同一方向に変位させ、そのＡＦポイントを示すＡＦ枠情報を枠操作部に送信する。これによってＡＦ枠の設定内容、即ち、ＡＦ枠の位置を更新する（ステップＳ２０）。ステップＳ１８においてＮＯと判定した場合にはステップＳ２０の処理は実行しない。

次に、画像処理部２６は、基準パターンの画像をパターンマッチング処理により検出した画像に更新し（ステップＳ２２）、ステップＳ１４に戻る。

以上のようにしてＡＦ枠を更新することによって基準パターンとして操作者が指定した対象物の移動に追尾してＡＦ枠の位置が移動し、操作者が指定した対象物にピントが合わせ続けられる。

次に、フレーム間差分抽出方式による追尾処理について図４のフローチャートを参照しながら説明する。上記パターンマッチング方式における基準パターンの設定により指定された対象物の画面上での移動が高速の場合、パターンマッチング方式ではその対象物（基準パターン）の検出が遅れ、ＡＦポイントが対象物から大幅にずれるおそれがある。そこで、画像処理部２６は、パターンマッチング方式による追尾処理を行っている際に対象物の画面上での移動速度が一定値を超えたと判断した場合にはフレーム間差分抽出方式による追尾処理に切り替え、以下の処理を実行する。尚、パターンマッチング方式とフレーム間差分抽出方式との切替えは、操作者の指示（スイッチ操作等）に基づいて行うようにしてもよい。

画像処理部２６は、フレーム間差分抽出方式の処理を開始すると、図４のステップＳ３０からステップＳ４０までの処理を繰り返し実行する。そこで、まず、１フレーム（１画面）分の画像データを画像入力部２８から取り込む（ステップＳ３０）。尚、この画像をＡ画像とする。続いて、次に一定時間経過後の１フレーム分の画像を画像入力部２８から取り込む（ステップＳ３２）。尚、この画像をＢ画像とする。

ここで、Ａ画像及びＢ画像として取り込まれる画像データの範囲はＡＦ用撮像素子の撮像エリアから得られる撮影範囲全体の画像データのうちの一定の範囲に限定される。初回の取り込み時には、ＡＦポイントを中心として基準パターンよりも少し大きめの範囲の画像データが取り込まれ、２回目以降は、後述する差画像が検出された範囲（画素値が１となった画素を含む範囲）より少し大きめの範囲の画像データが取り込まれる。これによれば、指定された対象物以外の移動物体を無視することができ、また、画像処理の時間が短縮される。

Ａ画像とＢ画像を取り込むと、画像処理部２６は、Ａ画像とＢ画像の対応する画素同士の画素値の差分の絶対値を求めて、Ａ画像とＢ画像の差画像Ｃの画像データを求める（ステップＳ３４）。そして、差画像Ｃの画像データを２値化し、画素値が１となった画素の重心及び面積を求める（ステップＳ３６）。続いて、面積が所定のしきい値より大きく、且つ、重心が前回検出した重心に対して変位したか否かによって対象物が移動したか否かを判定する（ステップＳ３８）。ＹＥＳと判定した場合には、ＡＦポイントを重心が移動した分だけその移動方向と同一方向に変位させ、そのＡＦポイントを示すＡＦ枠情報を枠操作部１４に送信する。これによってＡＦ枠の設定内容、即ち、ＡＦ枠の位置を更新する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０の処理が終了するとステップＳ３０に戻る。ステップＳ３８においてＮＯと判定した場合には、ステップＳ４０の処理を実行せずにステップＳ３０に戻る。

以上のようにフレーム間差分抽出方式による追尾処理を行っている際に、対象物の移動速度（重心の移動速度）が一定速度より低下した場合には上記パターンマッチング方式による追尾処理に切り替わる。

以上、上記実施の形態において、レンズ装置１２のＡＦ用撮像回路（ＡＦ用撮像素子）２４により取得する映像信号のフィールド周波数（垂直同期周波数）は、カメラヘッドの撮像素子により得られる映像信号のフィールド周波数と一致している必要はなく、ＡＦ用撮像回路２４での映像信号のフィールド周波数を高くすることによって高速で移動する物体に対する適応性が向上する。

また、上記実施の形態において、速いズーミング時や、追尾する対象物が前後に高速で移動する場合には、パターンマッチング方式による追尾処理では対象物を検出できない恐れがあるため、そのような場合にはフレーム間差分抽出方式による追尾処理に自動又は手動で切り替えるようにしてもよい。例えば、ズーム倍率（焦点距離）の変化速度が一定値を超えたか否かによって速いズーミングが行われているか否かを判断し、フォーカス位置（撮影距離）の変化速度が一定値を超えたか否かによって対象物が前後で高速で移動しているか否かを判断することによってパターンマッチング方式とフレーム間差分抽出方式を自動で切り替えることができる。

また、上記実施の形態では、基準パターン（対象物）を１つだけ登録、設定するようにしたが、複数の基準パターン（対象物）を登録、設定できるようにし、設定した複数の基準パターンのうち、実際に使用する基準パターンをスイッチなどで選択できるようにしてもよい。これによれば、例えば対談番組などで複数の人物を同時又は交互に撮影する場合等にＡＦによりピントを合わせたい人物を切り替える場合に有効である。

また、上記実施の形態では、レンズ装置１２、枠操作部１４、追尾装置１６は別体の装置として図示したが、いずれか２つ又は全ては一体の装置であってもよい。また、上記実施の形態では追尾装置１６の処理に関する操作部材（例えば、対象物を決定する決定スイッチ等）も枠操作部１４に設けるようにしたが、追尾装置１６に設けるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、ＡＦ用に映像信号をカメラヘッド１０の撮像素子とは別のＡＦ専用の撮像素子により取得するようにしたが、ＡＦ用としてカメラヘッド１０の撮像素子により得られる映像信号を用いてもよい。但し、上記実施の形態のようにＡＦ用の映像信号をＡＦ専用の撮像素子から得るようにすると、カメラヘッド１０が高精細度（ＨＤ）テレビジョンシステムに対応のものである場合にそのＨＤ信号を使用することなくＡＦを行うことができるため小型化・省電力化に有利である。

図１は、本発明に係るオートフォーカスシステムが適用される撮像システムの全体構成を示したブロック図である。図２は、ＡＦ枠を示した図である。図３は、パターンマッチング方式による追尾処理の処理手順を示したフローチャートである。図４は、フレーム間差分抽出方式による追尾処理の処理手順を示したフローチャートである。

符号の説明

１０…カメラヘッド、１２…レンズ装置、１４…枠操作部、１６…追尾装置、１８…ビューファインダ、２０…レンズＣＰＵ、２２…ＡＦ処理部、２４…ＡＦ用撮像回路、２６…画像処理部、２８…画像入力部、３０…シリアル通信インターフェース

Claims

カメラの撮影範囲のうちＡＦエリアの範囲の被写体をオートフォーカスの対象として撮影レンズのフォーカスを制御し、前記被写体に自動でピント合わせを行うオートフォーカスシステムにおいて、
ピントを合わせる対象被写体を指定する対象被写体指定手段と、
前記対象被写体指定手段により指定された対象被写体の撮影範囲内での移動を検出する対象被写体移動検出手段と、
前記対象被写体移動検出手段により検出された前記対象被写体の移動に追従するように前記ＡＦエリアの範囲を変更するＡＦエリア変更手段と、
を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。
前記対象被写体移動検出手段は、前記カメラの撮影範囲の被写体の画像を撮像手段により取得し、該取得した画像に基づいて前記対象被写体の移動を検出することを特徴とする請求項１のオートフォーカスシステム。
前記対象被写体移動検出手段は、前記対象被写体指定手段により指定された対象被写体の画像を前記撮像手段により取得して記憶する記憶手段を備え、前記撮像手段により取得される前記カメラの撮影範囲の画像のうち、前記記憶手段により記憶した画像のパターンを検出することにより前記対象被写体の撮影範囲内での移動を検出することを特徴とする請求項２のオートフォーカスシステム。
前記オートフォーカスは、前記撮像手段から取得した前記ＡＦエリアの画像のコントラストに基づいてピント合わせを行う手段であることを特徴とする請求項２、又は、３のオートフォーカスシステム。
前記撮像手段は、前記カメラの本来の撮像手段とは別の撮像手段であることを特徴とする請求項２、３、又は、４のオートフォーカスシステム。