JP2006058431A - Autofocusing system - Google Patents

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JP2006058431A JP2004238198A JP2004238198A JP2006058431A JP 2006058431 A JP2006058431 A JP 2006058431A JP 2004238198 A JP2004238198 A JP 2004238198A JP 2004238198 A JP2004238198 A JP 2004238198A JP 2006058431 A JP2006058431 A JP 2006058431A
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JP2004238198A
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Japanese (ja)
Inventor
Kunio Tanida
邦男 谷田
Original Assignee
Fujinon Corp
フジノン株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To track an object, even when image of the subject changes by updating a reference pattern, whenever the subject image is detected by a pattern matching processing.
SOLUTION: An autofocusing system is disclosed, in which the image of the subject to be focused is stored as the reference pattern, and an image matching with the reference pattern is detected from among photographed images by the pattern matching processing; the AF area is moved to the detection position to thereby track the desired subject, wherein the tracking apparatus 16 stores the image of the subject to be focused as the reference pattern; the image matching with the reference pattern is detected out of the photographed images; the position of the subject is detected; and then the position of the AF area as the range to be AF is moved to the position of the subject.
COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

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対象被写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。 Auto the present invention can relate to autofocus system, especially combined focus while subject to the position of the auto-focus (AF) and (range) is moved automatically tracking a desired target subject from the shooting range of the camera about the focus system.

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。 The imaging system for converting the imaging element as a television camera (CCD, etc.) an image of an object into an electrical signal (image signal), auto focus (hereinafter, referred to as AF) commonly contrast method is adopted as a method of . 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。 In contrast method detects the contrast of the subject image from the image signal captured by the imaging device, to focus automatically to the best focus state by its contrast to control the focus becomes highest as the imaging lens system is there.

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。 In AF, such as contrast method, the entire subject within the imaging range of the camera rather than the subject of AF, often targeting only the subject on the part of the range of the shooting range. 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。 In AF of the contrast method, among the image signals captured by the entire imaging area of ​​the imaging device, it extracts a range image signal to be subjected to AF, the focus so that the contrast of the image signal range the extracted becomes highest and limiting the AF of interest only to the subject of some of the range by controlling the. 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を再生した場合の撮影画像の画面のうちAFの対象とする被写体の画面上での範囲を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。 Incidentally, the range on the screen of an object targeted by AF within the screen of the captured image in the case where the reproduction range of an object targeted by AF, or camera shot image of the shooting range of the camera is herein called AF area, a frame indicating the outline of the AF area is assumed that the AF frame.

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。 Also, when a single AF area is fixedly set at a predetermined position within the imaging range, typically but rectangular AF area is set in the center of the shooting range, the AF area by the given operator It is also known that was possible to change the position. 尚、本明細書ではAFエリアの撮影範囲(又は撮影画像の画面)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)を決める点をAFポイントという。 Incidentally, the imaging range (or screen of the captured image) AF point to point to decide (either position of a point of the center point and the four corners for example rectangular AF area) position on the AF area to herein that. 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(例えば、特許文献1参照)。 To specify an AF point by using the operation device in the television camera or the like, the operating device of the track ball or a joy stick or the like capable of directing the movement of the vertical and horizontal AF point is used (for example, Patent Document 1 reference).
特開2002−365519号公報 JP 2002-365519 JP

ところで、AFポイントを変更可能にした場合において、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被写体の動きに合わせてAFポイントを動かす必要があるため、その操作の手間や注意力を要するという問題がある。 Incidentally, in the case where the changeable AF point, if the object you want to focus the object moves on the screen, in accordance with the movement of the target subject by operating an operating device such as a trackball or a joystick AF because there is a need to move the point, there is a problem that it takes time and effort and attention of its operation. そのため、移動する対象被写体に対してAFポイントを自動で追尾させるようにすると効果的である。 Therefore, it is effective to so as to track automatically the AF point to the target object to be moved. AFポイントを所望の対象被写体に自動追尾させる方法として、製品検査等で使用されているパターンマッチングの技術を応用することが考えられる。 As a method for automatically tracking the AF point to the desired target subject, it is conceivable to apply the pattern matching used in the product inspection techniques. 例えば、追尾したい対象被写体の画像を基準パターンとして記憶しておき、カメラで順次撮影される撮影画像の中からその基準パターンに合致する画像を検出する。 For example, to detect an image that matches the reference pattern image of the target object to be tracked is stored as a reference pattern, from among the sequentially captured by the captured image in the camera. そして、その基準パターンに合致した画像の位置に合わせてAFポイントの位置を移動させることによって所望の対象被写体にAFポイントを追尾させることができる。 Then, it is possible to track the AF point to the desired target subject by moving the position of the AF point in accordance with the position of the image that meet the reference pattern.

しかしながら、対象被写体が同一物であっても対象被写体が動くと、その画像が大きく変化する場合があり、初期に記憶した基準パターンの画像と合致しなくなるおそれがある。 However, when the target object is the target object moves even in the same product, sometimes the image is largely changed, there may not match the image of the reference pattern stored initially. また、対象被写体自体が動かない場合でもズームなどによって対象被写体の画像の大きさが変化すると、同様に基準パターンの画像と合致しなくなるおそれがある。 Further, when a change in size of the image of the target subject, such as by zooming even when the target object itself does not move, there may not match the same in the reference pattern image. このような場合には対象被写体を追尾することができなるという問題が生じる。 Problem that can track the target object is caused in this case.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮影範囲内で移動する所望の対象被写体に対してその画像が変化してもAFエリア(AFポイント)を的確に追尾させることによって、操作者の手間なく所望の対象被写体に対して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。 The present invention has been made in view of such circumstances, by the image even is changed to accurately track the AF area (AF point) to the desired target subject moving within the imaging range, the operation and to provide an autofocus system which can continue to focus the user of trouble without AF to a desired target object.

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、前記撮影範囲内の被写体の画像を逐次取得する撮像手段と、前記オートフォーカスによるピント合わせの対象とす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って指定された前記対象被写体の画像を基準画像として前記撮像手段から取得して記憶する記憶手段と、前記撮像手段によって取得された画像の中から前記基準画像に合致する画像を検出することによって前記撮像手段によって逐次取得される画像の中から前記対象被写体の To achieve the above object, the autofocus system according to claim 1, the object range of AF area from the shooting range of the camera by controlling the focus of the taking lens as a subject of the autofocus, auto to the subject in the autofocus system for focusing, imaging means for sequentially acquiring images of the subject in the imaging range, a target subject specifying means for specifying the target object of interest of focus by the autofocus, the target subject specified storage means for storing acquired from the imaging means an image of the target subject specified as a reference image by means by detecting the image which matches the reference image from the image acquired by said image pickup means of the target object from an image that is sequentially acquired by the image pickup means 像を逐次検出する対象被写体検出手段と、前記対象被写体検出手段によって検出された前記対象被写体の画像の前記撮影範囲内での位置に基づいて前記対象被写体に追従するように前記AFエリアの位置を変更するAFエリア変更手段と、前記対象被写体検出手段によって検出された前記対象被写体の画像によって前記記憶手段に記憶された基準画像を更新する更新手段と、を備えたことを特徴としている。 The target object detection means for sequentially detecting an image, the position of the AF area to follow the target object based on the position within the imaging range of the target object detection unit of the target object detected by the image and AF area changing means for changing, is characterized by comprising a updating means for updating the reference image stored in said storage means by the image of the target subject detected by the target subject detecting means. 本発明によれば、撮像手段によって撮像された画像の中から対象被写体の画像を検出するために記憶しておく基準画像(基準パターン)を逐次更新するようにしたため、対象被写体の画像が変化しても対象被写体の検出が可能となり、AFエリアを対象被写体に的確に追尾させることができる。 According to the present invention, since so as to sequentially update the reference image (reference pattern) to be stored in order to detect an image of the target subject from the image captured by the imaging means, the image changes in the target object also becomes possible to detect the target subject, it is possible to accurately track the AF area to the target object.

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、前記対象被写体検出手段は、前記撮像手段により取得された画像の範囲のうち、前回において検出した前記対象被写体の画像の範囲を含む一部の範囲に制限して該範囲の画像の中から前記基準画像に合致する画像を検出することを特徴としている。 The autofocus system according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the target object detection unit, among the range of the image acquired by the imaging means, of the target subject image detected in the previous is limited to a part of the range including the range is characterized by detecting the image which matches the reference image from the said region of the image. 本発明によれば、撮像手段により取得された画像の全範囲内で対象被写体の画像を検出するのではなく、一部の範囲に制限して検出するようにしたため、その検出のための処理時間や処理負担を軽減することができる。 According to the present invention, instead of detecting the image of the target subject in the entire range of the image obtained by the imaging means, since in order to detect and limit the portion of the range, the processing time for the detection it is possible to reduce and processing burden.

請求項3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、前記対象被写体検出手段は、前記基準画像に合致する画像が検出されない場合には、前記撮像手段によって順次取得された2つの画像の差分を求めることによって前記対象被写体の画像を検出することを特徴としている。 The autofocus system according to claim 3 is the invention according to claim 1, wherein the target object detection means, when the image that matches the reference image is not detected, sequentially acquired by the image pickup means 2 It is characterized by detecting an image of the target object by obtaining the difference One image. 本発明によれば、例えば対象被写体の画像の変化が極度に速く、基準画像によって対象被写体の画像を検出することができない場合にも対象被写体にAFエリアを追尾させることができる。 According to the present invention, for example, changes in the image of a target subject is extremely fast, the reference image can also be tracked AF area to the target object when it is not possible to detect an image of the target subject.

本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、撮影範囲内で移動する所望の対象被写体に対してその画像が変化してもAFエリア(AFポイント)を的確に追尾させることができ、操作者の手間なく所望の対象物に対して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。 According to the autofocus system of the present invention, it is possible that image even is changed to accurately track the AF area (AF point) to the desired target subject moving within the imaging range, labor of the operator it is possible to continue focusing by AF respect without the desired object.

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。 Hereinafter will be described in detail preferred embodiments of the autofocus system according to the present invention with reference to the accompanying drawings.

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。 Figure 1 is a block diagram showing the overall structure of an imaging system autofocus system according to the present invention is applied. 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。 Imaging system shown in FIG., For example, an imaging system used for shooting a broadcasting television camera, a photographing lens (optical mounted in the lens exchangeable camera head 10 in the figure, the lens mount of the camera head 10 the lens device 12 with the system), the frame manipulation unit 14, the tracking device 16 and the like is shown.

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。 The camera head 10, an imaging device (e.g., CCD) or a required signal processing circuit or the like is mounted, the image formed by the photographing lens of the lens unit 12, subjected to photoelectric conversion by the image sensor, the signal processing required signal processing by the circuit is performed. 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。 Video signal of a predetermined format that is generated by the signal processing circuit is output from the video signal output terminal of the camera head 10 or the like to an external device. 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。 In addition, the camera head 10, and a viewfinder (monitor) 18 for confirmation of composition is placed, the video signal from the camera head 10 is given to the view finder 18, is captured by the camera head 10 Real-time images are (video) is adapted to be displayed on the screen of the view finder 18. 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。 Further, on the screen of the view finder 18 also information such as the AF frame indicating the range of the AF area to be subjected to auto focus (AF) is displayed.

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の像がカメラヘッド10の撮像素子の撮像面に結像される。 Lens device 12 is not shown is mounted to the lens mount of the camera head 10 includes a photographing lens (optical system), an image of the subject formed on the imaging surface of the imaging device of the camera head 10 by the imaging lens . 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。 Electric photographing lens, the focus lens group as a constituent unit, a zoom lens group, and the movable portion is provided for adjusting photographing conditions, such as squeezing, their movable part, by a motor (not shown) (servo mechanism) It is adapted to be driven. 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。 For example, the focusing lens group and the zoom lens group are moved in the optical axis direction, the focusing lens group is performed focus (subject distance) adjustment by moving the focal length (zoom magnification) by the zoom lens group is moved and adjusted It is carried out. 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。 In the system for the automatic focusing as in the present embodiment, it is sufficient driving at least the focus lens group is an electric, other movable sections may be manually driven. 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。 Further, when the electric drive in accordance with an operation of the operator a predetermined movable portion, based on a control signal output according to operator's operation from the operation unit, not shown (lens apparatus 12 operating unit of a controller connected to, etc.) operation of the movable portion Te but is controlled details will be omitted.

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。 Further, as shown in the drawing, the lens unit 12 includes a lens CPU20 which controls the whole lens unit 12, AF processing section 22, AF imaging circuit 24 and the like to perform the auto-focus (AF) processing is mounted there. 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。 AF imaging circuit 24 is disposed in the lens device 12 to acquire video signals for AF processing, processing circuit for outputting an output signal of the imaging device (CCD, etc.) and an imaging element as a video signal of a predetermined format It has a like. 尚、AF用撮像回路24の撮像素子をAF用撮像素子という。 Incidentally, the image pickup device of the AF imaging circuit 24 of the AF pickup device. 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。 The video signal output from the AF imaging circuit 24 and the luminance signal.

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。 The imaging surface of the imaging device for AF, subject light branched from the object light incident on the image pickup device of the camera head 10 by the half mirror or the like disposed in the optical path of the photographic lens is adapted to image formation. 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。 Shooting range and the object distance with respect to the imaging area of ​​the imaging device for AF (distance of the object in focus) is configured to match the imaging range and the object distance with respect to the imaging area of ​​the imaging element of the camera head 10, an AF subject image captured by the imaging device is consistent with the subject image acquired by the image pickup device of the camera head 10. 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。 It is not necessary to match exactly with respect to the imaging range of the two, for example, towards the imaging range of the AF imaging element may be a larger range including the photographing range of the imaging device of the camera head 10. また、AF用撮像素子を設けることなくカメラ10からの映像信号をAF処理部22に与えるようにしてもよい。 Further, the video signal from the camera 10 may be applied to the AF processing section 22 without providing the image pickup device for AF.

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。 AF processing section 22 acquires a video signal from the AF imaging circuit 24, and calculates a focus evaluation value indicating the level of the contrast of the subject image based on the video signal. 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画面分ずつ積算する。 For example, after extracting the signals of high frequency components of the video signal obtained from the AF imaging device by a high-pass filter, a range of a signal corresponding to the AF area to be targeted by AF, among the high-frequency component of the signal one screen at a time integrating. 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。 Integrated value obtained for each screen in this way represents the level of the contrast of the subject image, is given to the lens CPU20 as a focus evaluation value. 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。 The range of the AF area is specified by the lens CPU20 as described below.

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。 Lens CPU20, the range within the specified AF frame by the AF frame information to obtain the information of the AF frame indicating the range (outline) of the AF area as will be discussed in further detail below (AF frame information) from the frame manipulation unit 14 to specify the AF processing section 22 as the AF area. 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。 Then, both to obtain the focus evaluation value calculated by the image (video signal) in the AF area from the AF processing section 22, the focus evaluation value acquired maximum (local maximum), that is, the maximum contrast of the object image in the AF area controlling the focus lens group such that. 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。 For example, if mountain climbing method as a control method of the focus lens group based on the focus evaluation value is generally known, go to move the focus lens group in the direction in which the focus evaluation value increases, the point of focus evaluation value starts to decrease Upon detection of, the focus lens group is set to the position. 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。 Thus, it is automatically focused on the subject in the AF frame.

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。 Frame operating unit 14, the position of the AF frame shape, and an operation member for designating the operator settings of the AF frame such as the size. 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の画面に対してAFの対象範囲を示すAFエリアの輪郭を示す。 Incidentally, AF frame indicates the outline of the AF area indicating the target range of the AF to the screen of the shooting range or shooting images of the imaging device of the camera head 10, as shown in FIG. 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。 Frame operating unit 14, when the operation member is operated by the operator, set the settings such as the position of the AF frame in accordance with the operation, to change. 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。 Incidentally, in this embodiment the shape of the AF frame is assumed to be limited to a rectangle. 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ようになっている。 Also, change the settings of the position and size of the AF frame by the operation member of the frame operation part 14, changes amount corresponding to the operation amount setting subsequent operation member with respect to the contents of the AF frame before the operation It has become done so by modifying only the setting contents. 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。 For example, the position of the AF frame direction and the movement amount by the AF frame corresponding to the rotation direction and the rotation amount of the track ball is displaced in the vertical and horizontal directions. また、撮影範囲(撮影画像の画面)内におけるAF枠の位置(本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定される。 Further, assuming that the imaging range AF point to point for determining the (center position of the rectangular AF frame in this embodiment) position of the AF frame in the (screen of a captured image), the position of the AF frame position of the AF point It is determined by setting.

一方、枠操作部14の操作部材が操作されず、操作者によってAF枠の設定内容の変更が指示されてない状態では、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。 On the other hand, not operated the operating member of the frame operation part 14, in the state where the change of the settings of the AF frame by the operator is not instructed, the setting of the AF frame by the AF frame information given from the tracking device 16 to be described later setting, to change. 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レンズCPU20に送信する。 Frame operating unit 14, set by the AF frame information from the operation or tracking device 16 of the operator, and transmits the AF frame information indicative of the settings of the changed AF frame to the lens CPU 20 in accordance with a request from the lens CPU 20. 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。 This target range of the AF is set in the frame operation part 14 is set to a range of the changed AF frame.

尚、追尾装置16は、操作者が指定した対象物(対象被写体)を画面上で追尾しながらその対象物の移動に合わせて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。 Incidentally, the tracking device 16 moves the AF point in accordance with the movement of the object while tracking the object designated by the operator (the target subject) on the screen, in the apparatus automatically changes the position of the AF frame There, the AF frame is automatically changed when the operation of changing the AF frame by the operator is not performed, from the operation is the tracking device 16 when an operation of changing the AF frame by the operator is performed AF frame is changed according to the operation of the operator be prioritized.

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。 Further, the frame manipulation unit 14, set as described above, the AF frame information indicative of the settings of the changed AF frame also transmitted to the camera head 10, the AF frame in a corresponding position on the screen of the view finder 18 to be displayed. 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。 This operator position of the AF frame at that time while watching the view finder 18, the shape, it is possible to recognize the size and the like.

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。 Tracking device 16 includes an image processing unit 26, an image input unit 28, and a serial communication interface 30 or the like. 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、画像処理部26からの要求に応じてその映像信号から得られる撮影画像の画像データを画像処理部26に与える。 The image input unit 28, a video signal obtained by the AF imaging circuit 24 (luminance signals) obtained through the AF processing section 22, obtained from the video signal in response to a request from the image processing unit 26 shooting providing the image data of the image to the image processing unit 26.

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。 The image processing unit 26 based on the image data acquired from the image input unit 28, and tracking on the screen by the pattern matching method or an inter-frame difference extraction method the specified object by the operator, the movement of the object follow-up is to move the AF point. 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。 Then, the AF frame information indicative of the position of that AF point via the serial communication interface 30 and transmitted to the frame operating section 14, specifying the AF point in changing the AF frame automatically. 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。 Incidentally, exchange of information other than AF frame information is also performed between the frame manipulation unit 14 and the image processing unit 26 through a serial communication interface 30.

次に、追尾装置16における画像処理部26での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。 It will be described below with reference to the flowchart of FIG. 3 for tracking processing by the image processing unit 26 in the tracking device 16. まず、操作者は、ビューファインダ18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(ピントを合わせたい)対象物の全体又は一部をAF枠に納める。 First, the operator operates the operation member of the frame operation part 14 while viewing the video and the AF frame displayed on the screen of the view finder 18, (to Focus) I want to AF tracking all or part of the object pay to the frame. これによって、レンズCPU20におけるAFの処理によってその対象物にピントが合わせられる。 Thereby, focus is matched to the object by the processing of the AF in the lens CPU 20. 続いて、操作者は、枠操作部14の決定ボタンを押す。 Then, the operator presses the enter button of the frame operation section 14. 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に与えられる。 This indication of the setting of the reference pattern from the frame manipulation unit 14 is supplied to the image processing unit 26. 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、レンズ装置12のAF処理部22から画像入力部28に与えられている映像信号(撮影範囲全体の1画面分の画像)のうち、AF枠情報によって取得したAF枠の範囲の画像(画像データ)を画像入力部28から取り込む(ステップS10)。 The image processing unit 26 reads through the serial communication interface 30 of the AF frame information from the frame manipulation unit 14 showing the set contents of the AF frame at that time is given from the AF processing section 22 of the lens device 12 to the image input unit 28 and in the video signal (one screen image of the whole imaging range) it is, captures images of the range of the AF frame acquired by the AF frame information (image data) from the image input unit 28 (step 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)。 Then, set the image as a reference pattern, and registers (stores) (step S12). 尚、AF処理部22から画像入力部28に与えられる映像信号が、例えば、1枚の画面(1フレーム分の画面)を2フィールド分の画面によって構成するインターレース方式の映像信号とすると、画像入力部28から1画面分として取り込む画像(画像データ)は、1フィールド分の映像信号によって得られる画像(画像データ)であってもよいし、2フィールド分の映像信号によって得られる画像であってもよい。 The video signal supplied from the AF processing section 22 to the image input unit 28 is, for example, when a video signal of interlaced constituting the one screen (one frame screen) by the two fields screen, an image input image capturing from part 28 as one screen (image data) may be an image obtained by the video signal of one field (image data), it is an image obtained by the video signal for two fields good.

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。 In the setting of the reference pattern, the size of the reference pattern, not the size of the AF frame may also be set automatically according to the type of the object. 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ようにしてもよい。 For example, to select the type of object by predetermined switch frame operating unit 14, when, for example, a person as an object is selected, automatically the average size of the human face as the magnitude of the reference pattern may be a reference pattern of the appropriate size in accordance with the type of the object is set when to set.

続いて画像処理部26は、以下のステップS14〜ステップS38の処理を繰り返し実行する。 Then the image processing unit 26 repeatedly executes the processing of the following steps S14~ step S38. まず、新たに1画面分の画像(画像データ)を画像入力部28から取り込む(ステップS14)。 First, a new capture one screen image (image data) from the image input unit 28 (step S14). 尚、このステップS14で取得する画像をB画像というものとする。 It is assumed the image obtained in step S14 that B picture. そして、B画像の画面範囲内に設定される所定のパターン検出範囲において、基準パターンの画像に合致する画像の位置を周知のパターンマッチング処理により検出する(ステップS16)。 Then, detected in a predetermined pattern detection range set in the screen range of the B image, the position of the image that matches the image of the reference pattern by a known pattern matching process (step S16). ここで、パターン検出範囲は、例えば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とする。 Here, the pattern detection range, a slightly larger range than the reference pattern AF frame for example, is currently set as the center of the vertical and horizontal. これによって、パターンマッチング処理に要する時間や処理負担を軽減することができる。 Thereby, it is possible to reduce the time and processing burden of the pattern matching process.

次に、画像処理部26は、上記ステップS16においてパターン検出範囲内に基準パターンが検出されたか否かを判定する(ステップS18)。 Next, the image processing unit 26 determines whether the reference pattern is detected in the pattern detection range in step S16 (step S18). 即ち、パターン検出範囲内に基準パターンの画像に合致する画像があるか否かを判定する。 That is, whether or not there is an image that matches the image of the reference pattern in the pattern detection range.

YESと判定した場合には、続いて、検出した基準パターンの画像の位置、即ち、基準パターンとして設定した対象物の画面上での位置に基づいてその対象物が前回検出時の位置に対して画面上で移動したか否かを判定する(ステップS20)。 If it is determined YES, subsequently, the position of the image of the detected reference pattern, i.e., the object on the basis of the position on the screen of the object set as the reference pattern with respect to the position of the previous detection It determines whether to move on the screen (step S20). 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14に送信する。 If it determined as YES amount that the object is moved by displacing the movement in the same direction the AF point to transmits the AF frame information indicative of the AF point to the frame manipulation unit 14. これによってAF枠の設定内容、即ち、AF枠の位置を更新し(ステップS22)、対象物の位置にAF枠を移動させる。 This setting of the AF frame, i.e., updating the position of the AF frame (step S22), and moves the AF frame to the position of the object. ステップS20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。 Processing in step S20 if the result of determination is NO in step S20 is not executed. 尚、ステップS20の判定を行うことなく検出した基準パターンの画像の位置に基づいてAFポイント(AF枠の位置)を設定するようにしてもよい。 Incidentally, it is also possible to set the AF point (position of the AF frame) on the basis of the position of the image of the reference pattern detected without performing the determination of step S20.

次に、画像処理部26は、ステップS16におけるパターンマッチング処理により基準パターンの画像に合致するとしてB画像の中から検出した画像によって基準パターンの画像を更新する(ステップS24)。 Next, the image processing unit 26 updates the image of the reference pattern by the detected image from the B picture as a match to the image of the reference pattern by pattern matching processing in step S16 (step S24). 即ち、ステップS16において基準パターンの画像に合致するとしてB画像の中から検出した画像を新たな基準パターンとして設定、登録する。 That is, it sets the detected image from the B picture as a match to the image of the reference pattern in step S16 as a new reference pattern is registered. これによって、追尾する対象物の画像が変化する場合であっても基準パターンとして記憶した対象物の画像との変化が少なく、パターンマッチングの処理により対象物の画像を検出することが容易となる。 Thus, the change in the image is small objects stored as a reference pattern even when the image of the object to be tracked is changed, it becomes easy to detect an image of an object by the processing of the pattern matching. ステップS24の処理が終了すると、ステップS14に戻る。 When the process of step S24 is ended, the flow returns to step S14.

上記ステップS18において、NOと判定した場合、即ち、上記パターン検出範囲内に基準パターンの画像が検出されない場合には、画像処理部26は、上記B画像の全画面範囲を対象として基準パターンの画像に合致する画像の位置をパターンマッチング処理により検出する(ステップS26)。 In the step S18, if it is determined that NO, that is, when the image of the reference pattern is not detected in the pattern detection range, the image processing unit 26, an image of the reference pattern as a subject the entire screen range of the B picture the position of the image that matches the detected by the pattern matching process (step S26). そして、ステップS26において基準パターンの画像が検出されたか否かを判定する(ステップS28)。 Then, it is determined whether or not the image of the reference pattern is detected in step S26 (step S28). YESと判定した場合には、上記ステップS20に移行し、ステップS18でYESと判定した場合と同様にステップS20〜ステップS24までの処理を実行する。 If determined as YES, the process proceeds to step S20, executes the process up to when it is determined that YES and also step S20~ step S24 in step S18.

一方、ステップS28においてNOと判定した場合、即ち、ステップS24において基準パターンの画像を更新しても対象物の画像の変化が速いためにパターンマッチング処理によって対象物の画像を検出することができない場合等には、ステップS30からステップS40までのフレーム間差分抽出方式により対象物を追尾する。 On the other hand, if it is determined as NO in step S28, i.e., if it is not possible to detect an image of an object by the pattern matching process for a change in the image of the object be updated image of the reference pattern is fast in step S24 the equal tracks the object by the interframe difference extraction method from step S30 to step S40. まず、画像処理部26は、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)。 First, the image processing unit 26 captures image data for one screen from the image input unit 28 (step S30). 尚、この画像をA画像とする。 Note that the image and the image A. 続いて、このステップS30で取り込んだA画像と上記ステップS14で取り込んだ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S32)。 Subsequently, the absolute value of the difference between the pixel values ​​of the corresponding pixels to captured B image A image and the step S14 fetched in step S30, the image data of the difference image C of the A and B images obtaining (step S32). 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S34)。 Then, binarized image data of the difference image C, the pixel value determining the centroid and area of ​​pixels that are 1 (step S34). 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S36)。 Subsequently, the area is larger than a predetermined threshold value, and determines whether the object has moved according to whether the center of gravity is displaced with respect to the center of gravity of the previously detected (step S36). 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。 If it is determined YES, an amount corresponding to the center of gravity has moved AF point is displaced in its direction of movement in the same direction, and transmits the AF frame information indicative of the AF point to the frame manipulation unit 14. 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S38)。 This setting of the AF frame, i.e., updates the position of the AF frame (step S38). 以上の処理が終了すると、上記ステップS24に移行し、基準パターンの画像を更新する。 When the above process ends, the process proceeds to step S24, and updates the image of the reference pattern. 即ち、フレーム間差分抽出方式で追尾処理を行った場合でも対象物の位置を検出することができるため、その検出した位置に基づいて対象物の画像を例えばA画像から抽出し、その画像を基準パターンとして設定、登録する。 That is, it is possible to detect the position of the object even when performing tracking processing by the difference extraction method between frames, and extracts the image of the object based on the detected position, for example from A image, reference the image set as a pattern, to register.

尚、ステップS24の処理が終了すると、上記ステップS14からの処理に戻り、ステップS16の処理が行われるが、そのときのパターン検出範囲は、例えば、ステップS32においてA画像とB画像の差画像Cの画像データを2値化したときに画素値が1となった画素を含む最小の矩形状の範囲より少し大きめの範囲とすると好適である。 Incidentally, the process of step S24 is completed, the process returns to the process from step S14, the processing of step S16 is performed, the pattern detection range of that time, for example, a difference image C of the A and B images in step S32 it is preferable that the pixel value is the minimum rectangular slightly larger range than the range including the pixels that are 1 when the image data obtained by binarizing the.

以上の追尾処理によれば、ステップS24の処理によって、周期的に基準パターンの画像が更新されるため、対象物が動くことによって、又は、カメラの撮像条件が変化(ズーム倍率や撮影位置等)することによって対象物の画像が変化した場合であってもパターンマッチング処理により対象物の位置を検出することができ、対象物にAF枠を的確に追尾させることができるようになる。 According to the above tracking processing, the processing of step S24, since the image of the periodic reference pattern is updated, by the object moves, or the imaging conditions of the camera change (zoom magnification and imaging position, etc.) it can detect the position of the object by even the pattern matching process in a case where the image of the object is changed by, it is possible to accurately track the AF frame to an object.

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24(AF用撮像素子)により取得する映像信号のフレーム(フィールド)周波数は、カメラヘッド10の撮像素子により得られる映像信号のフレーム周波数と一致している必要はなく、AF用撮像回路24での映像信号のフレーム周波数を高くすることによって高速で移動する対象物、または、画像の変化が速い対象物に対する適応性が向上する。 Above, in the above embodiment, the lens frame (field) frequency of the video signal obtained by the AF imaging circuit 24 (AF imaging element) of the apparatus 12, the frame frequency of the video signal obtained by the image pickup device of the camera head 10 need not be consistent with the object moving at a high speed by increasing the frame frequency of the video signal at the AF imaging circuit 24, or a change in the image adaptive is improved for faster object.

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。 In the above embodiment, registers only one reference pattern (object) has been to set, registering a plurality of reference patterns (objects) to be set, the plurality of reference patterns set of the reference pattern to be actually used may be selected by a switch. 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。 According to this, it is effective to switch the person you wish to focus by the AF or the like in the case of shooting simultaneously or alternately a plurality of persons in, for example, talk show.

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。 In the above embodiment, the lens unit 12, the frame manipulation unit 14, the tracking device 16 has been illustrated as separate devices, two or all or may be an integrated device. 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。 Further, the operating member about the processing of the tracking device 16 in the above embodiment (e.g., such as decision switch for determining a target) were also acceptable to provide the frame manipulation unit 14 may be provided in the tracking device 16.

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。 Further, in the above embodiment, although the image sensor of the camera head 10 a video signal for AF and to acquire a different AF dedicated imaging device, obtained by the image pickup device of the camera head 10 for the AF image signal may be used. 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。 However, so as to obtain a video signal for AF as in the above embodiment the image pickup device dedicated to AF, the HD signal if the camera head 10 is of corresponding to high-definition (HD) television system which it is advantageous for miniaturization and power saving since it is possible to perform the AF without using.

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。 Figure 1 is a block diagram showing the overall structure of an imaging system autofocus system according to the present invention is applied. 図2は、AF枠を示した図である。 Figure 2 is a diagram showing the AF frame. 図3は、追尾装置における追尾処理の処理手順を示したフローチャートである。 Figure 3 is a flowchart showing a processing procedure of the tracking process in the tracking device.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

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 10 ... camera head, 12 ... lens unit, 14 ... frame operation section, 16 ... tracking device, 18 ... viewfinder, 20 ... lens CPU, 22 ... AF processing unit, 24 ... AF imaging circuit, 26 ... image processing unit, 28 ... image input unit, 30 ... a serial communication interface

Claims (3)

  1. 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、 The subject of the range of the AF area within the photographing range of the camera by controlling the focus of the taking lens as a subject of the autofocus, the autofocus system for focusing automatically in the subject,
    前記撮影範囲内の被写体の画像を逐次取得する撮像手段と、 Imaging means for sequentially acquiring images of the subject in the imaging range,
    前記オートフォーカスによるピント合わせの対象とする対象被写体を指定する対象被写体指定手段と、 A target subject specifying means for specifying the target object of interest of focus by the autofocus,
    前記対象被写体指定手段によって指定された前記対象被写体の画像を基準画像として前記撮像手段から取得して記憶する記憶手段と、 Storage means for storing the image of the target subject specified by obtained from the imaging means as the reference image by said target object specifying means,
    前記撮像手段によって取得された画像の中から前記基準画像に合致する画像を検出することによって前記撮像手段によって逐次取得される画像の中から前記対象被写体の画像を逐次検出する対象被写体検出手段と、 The target object detection means for sequentially detecting an image of the target object from an image that is sequentially acquired by the imaging unit by detecting the image which matches the reference image from the image acquired by the imaging means,
    前記対象被写体検出手段によって検出された前記対象被写体の画像の前記撮影範囲内での位置に基づいて前記対象被写体に追従するように前記AFエリアの位置を変更するAFエリア変更手段と、 And AF area changing means for changing the position of the AF area to follow the target object based on the position within the imaging range of the image of the target subject detected by the target subject detecting means,
    前記対象被写体検出手段によって検出された前記対象被写体の画像によって前記記憶手段に記憶された基準画像を更新する更新手段と、 And updating means for updating the reference image stored in said storage means by the image of the target subject detected by the target subject detecting means,
    を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。 Autofocus system comprising the.
  2. 前記対象被写体検出手段は、前記撮像手段により取得された画像の範囲のうち、前回において検出した前記対象被写体の画像の範囲を含む一部の範囲に制限して該範囲の画像の中から前記基準画像に合致する画像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。 The target object detection unit, among the range of the image acquired by the image pickup means, said reference from an image of the range is limited to a part of the range including the range of the image of the target subject detected in the previous autofocus system according to claim 1, characterized in that detecting the image that matches the image.
  3. 前記対象被写体検出手段は、前記基準画像に合致する画像が検出されない場合には、前記撮像手段によって順次取得された2つの画像の差分を求めることによって前記対象被写体の画像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。 The target object detection unit, when the image that matches the reference image is not detected, and wherein detecting an image of the target subject by obtaining a difference between two images which are sequentially captured by the image pickup means autofocus system according to claim 1.
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