JP2010118996A - オートフォーカスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＦ枠を自動追尾するシステムにおいて、カメラマン以外の者でも、ピント確認が容易にでき、且つ操作を容易とする。
【解決手段】撮像手段と、撮影画像のうち所定のＡＦエリア内の被写体にピントが合うようにフォーカス調整を行うオートフォーカス手段と、フォーカス対象を特定するための認証情報を登録するフォーカス対象登録手段と、前記登録されたフォーカス対象の中から撮影中にフォーカス対象とする被写体を指定するフォーカス対象指定手段と、前記撮像中の被写体と、前記指定されたフォーカス対象との一致を認証する認証手段とを備え、前記撮像中の被写体が前記指定されたフォーカス対象と認証された場合に、該撮像中の被写体に対してフォーカス調整を実行するオートフォーカスシステムにおいて、少なくとも、前記撮影画像に対して画像処理を行った結果を出力するＶＩＤＥＯ出力信号線を２系統設け、それぞれを表示手段に接続する。
【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、ＡＦ枠を自動追尾するカメラシステムにおいて、追尾対象を操作部の表示画面に表示して追尾状態を確認するとともに所定の指示を行うオートフォーカスシステムに関する。

従来、カメラのフォーカスを自動的に合わせるオートフォーカス（ＡＦ）システムにおいては、どこにフォーカスを合わせるかをカメラに対して指示しなければならない。このとき、一般のカメラなどでは、フォーカスを合わせる位置は撮影範囲のセンターに固定されていて、例えば撮影範囲の中央にいる人物等にフォーカスが合うようになっている。

しかし、動いている被写体を撮影する場合などにおいては、このようにフォーカスを合わせる位置が固定されていては都合が悪い。そこで、例えば、テレビカメラなどで、スポーツのように被写体の動きの激しいシーンを撮影する場合において、被写体にピントを合わせる目的でオートフォーカスエリア（ＡＦエリア）が被写体の動きについて行くＡＦエリア自動追尾システムが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

従来このようにＡＦ枠を自動追尾するシステムにおいて、操作部にタッチパネル付きのＬＣＤを使用して、このＬＣＤに表示された画像によって追尾状態やピントの確認、さらには追尾対象の切り換え等の指示を出したりしていた。
特開２００６−２６７２２１号公報

しかしながら、ＡＦ枠を自動追尾するシステムにおいて、操作部にタッチパネル付きのＬＣＤを使用した場合に、次のような問題があった。

すなわち、タッチパネル付ＬＣＤを三脚に取り付ける関係で、あまり大きなＬＣＤを使うことができず、表示画面が小さいため、ピントが合致しているか否かの判断が難しい。また、撮影時にＡＤやフォーカスマン等のカメラマン以外のスタッフがピント確認や操作を行う場合も考えられるがこれらの者の操作がし難いという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ＡＦ枠を自動追尾するシステムにおいて、カメラマン以外の者でも、ピント確認が容易にでき、且つ操作が容易な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に記載の発明は、光学系により結像された被写体像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された撮影画像のうち、所定のＡＦエリア内の被写体にピントが合うように前記光学系のフォーカス調整を行うオートフォーカス手段と、フォーカス対象とすべき被写体を特定するための認証情報を登録するフォーカス対象登録手段と、前記登録されたフォーカス対象とすべき被写体の中から撮影中にフォーカス対象とする被写体を指定するフォーカス対象指定手段と、前記撮像中の被写体と、前記指定されたフォーカス対象とする被写体との一致を認証する認証手段と、を備え、前記認証により、前記撮像中の被写体が前記指定されたフォーカス対象とする被写体と一致すると判定された場合に、該撮像中の被写体に対して前記オートフォーカス手段によるフォーカス調整を実行するオートフォーカスシステムにおいて、少なくとも、前記撮影画像に対して画像処理を行った結果を出力するＶＩＤＥＯ出力信号線を２系統設け、それぞれが表示手段に接続されたことを特徴とするオートフォーカスシステムを提供する。

これにより、ＡＦ枠を自動追尾するシステムにおいて、カメラマン以外の者でも、ピント確認を容易に行うことができる。

また、請求項２に示すように、請求項１に記載のオートフォーカスシステムであって、前記ＶＩＤＥＯ出力信号線とともに、さらにタッチパネル位置信号線も２系統設け、前記それぞれの表示手段に接続するようにしたことを特徴とする。

これにより、ＡＦ枠を自動追尾するシステムにおいて、カメラマン以外の者でも、ピント確認を容易に行うことができ、また操作も容易となる。

また、請求項３に示すように、前記それぞれ２系統のＶＩＤＥＯ出力信号線及び／又はタッチパネル位置信号線に接続される表示手段は、一方の表示画面のサイズが他方よりも大きいことを特徴とする。

これにより、ピント確認がより一層容易となる。

また、請求項４に示すように、前記認証手段は、顔認証を行うことを特徴とする。

これにより、被写体人物の追尾が容易かつ確実にできるようになる。

以上説明したように、本発明によれば、ＡＦ枠を自動追尾するシステムにおいて、カメラマン以外の者でも、ピント確認を容易に行うことができる。

また表示手段をタッチパネル機能を有するようにした場合には、操作が容易となり、さらに一方の表示手段の表示画面サイズを大きくすればより一層ピント確認が容易となる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るオートフォーカスシステムについて詳細に説明する。

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たビデオカメラシステムの一実施形態の全体構成を示したブロック図である。このビデオカメラシステムは、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る。

図１に示すように、本実施形態のビデオカメラシステム１は、テレビカメラ１０、画像処理ユニット１８等を有して構成されている。

テレビカメラ１０は、ハイビジョンテレビ［ＨＤ（High Definition)ＴＶ］方式に対応したＨＤカメラからなるカメラ本体１２と、カメラ本体１２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１４とから構成される。なお、図示は省略するが、カメラ本体１２は雲台上に旋回方向（パン）及び上下傾動方向（チルト）に移動可能に支承されている。

カメラ本体１２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１４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てＨＤＴＶ方式の映像信号（ＨＤＴＶ信号）として、カメラ本体１２の映像信号出力端子等から外部に出力される。

また、カメラ本体１２は、ビューファインダ１３を備えており、テレビカメラ１０により現在撮影されている映像等がビューファインダ１３に表示されるようになっている。また、ビューファインダ１３には、各種情報が表示されるようになっており、例えば、後述のオートフォーカスにおいてピント合わせの対象範囲となるＡＦ枠が撮影映像に重畳されて表示されるようになっている。

レンズ装置１４は、カメラ本体１２のレンズマウントに装着される撮影レンズ（ズームレンズ）２４を備えている。撮影レンズ２４により、被写体１６がカメラ本体１２の撮像素子の撮像面に結像されるようになっている。撮影レンズ２４には、図示を省略するが、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、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、また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。

なお、オートフォーカス（ＡＦ）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、図示しない操作手段（レンズ装置１４に接続されるコントローラの操作手段等）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、レンズ装置１４には、ＡＦユニット２６及び図示しないレンズＣＰＵ等が搭載されている。レンズＣＰＵはレンズ装置１４全体を統括制御するものである。また、ＡＦユニット２６は、ＡＦによるフォーカス制御（自動ピント調整）を行うために必要な情報を取得するための処理部であり、図示を省略するが、ＡＦ処理部、ＡＦ用撮像回路等から構成されている。ＡＦ用撮像回路はＡＦ処理用の映像信号を取得するためにレンズ装置１４に配置されており、ＣＣＤ等の撮像素子（ＡＦ用撮像素子という）やＡＦ用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。なお、ＡＦ用撮像回路から出力される映像信号は輝度信号である。

ＡＦ用撮像素子の撮像面には、撮影レンズ２４の光路上に配置されたハーフミラー等によってカメラ本体１２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、カメラ本体１２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、カメラ本体１２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。なお、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本体１２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処理部は、ＡＦ用撮像回路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ＣＰＵに与えられる。

レンズＣＰＵは、ＡＦエリアの範囲（輪郭）を示すＡＦ枠の情報（ＡＦ枠情報）を、後述するように画像処理ユニット１８から取得し、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処理部から取得する。

このようにしてＡＦ用撮像回路から１画面分の映像信号が取得されるごとに（ＡＦ処理部で焦点評価値が求められるごとに）ＡＦ処理部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枠内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。

なお、上述のＡＦ処理部は、焦点評価値を算出するためにレンズ装置に搭載されたＡＦ用撮像素子から映像信号を取得しているが、カメラ本体１２の撮像素子より撮影された映像の映像信号をカメラ本体１２から取得するような構成としてもよい。また、ＡＦ枠内の被写体に自動でピントを合わせるためのＡＦ手段はどのようなものであってもよい。

また、カメラ本体１２とレンズ装置１４、レンズ装置１４と後述の画像処理ユニット１８とは、各装置に設けられたシリアル通信コネクタが直接的又はケーブル等を介して接続される。これによって、カメラ本体１２とレンズ装置１４とが、それぞれに設けられたシリアル通信インターフェイス（ＳＣＩ）１２ａ及び１４ａを介して様々な情報の送受信をシリアル通信により行うようになっている。また、レンズ装置１４と画像処理ユニット１８とが、それぞれに設けられたシリアル通信インターフェイス１４ａ及び３０ａとの間で様々な情報の送受信をシリアル通信により行うようになっている。

また、カメラ本体１２の映像出力コネクタと画像処理ユニット１８の映像入力コネクタとが、ダウンコンバータ２８を介してケーブルで接続される。これによって、カメラ本体１２の映像出力コネクタから出力されたＨＤＴＶ信号は、ダウンコンバータ２８によって、標準テレビ［ＮＴＳＣ（National Television System Committee)]方式の映像信号（ＳＤＴＶ信号）に変換（ダウンコンバート）されて、画像処理ユニット１８に入力されるようになっている。

詳しくは後述するが、画像処理ユニット１８は、撮像された被写体画像中の被写体人物について顔認証を行い、それがオートフォーカスをかけて自動追尾するように設定された被写体（フォーカス対象）であると認定された場合には、ＡＦユニット２６を通じてレンズ装置１４をオートフォーカス制御するものである。

また、顔認証を行い、現在撮影中の被写体がオートフォーカスをかけて自動追尾する対象であるか否かを判定するためには、ＨＤＴＶ信号による高精細な画像である必要はなく、標準テレビ方式の映像信号（ＳＤＴＶ信号）の画像で充分であるので、上述したように、カメラ本体１２から出力されたＨＤＴＶ信号をダウンコンバータ２８によってＳＤＴＶ信号に変換するようにしたものである。

画像処理ユニット１８は、上記のようにレンズ装置１４のＡＦユニット２６によりＡＦによるフォーカス制御を実施する際のＡＦ枠の範囲（位置、大きさ、形状（縦横比））の指定を行うための装置であり、テレビカメラ１０の撮影画像（撮影画面）内でのＡＦ枠の範囲を指定するＡＦ枠情報が画像処理ユニット１８からレンズ装置１４に上記シリアル通信により与えられるようになっている。ＡＦユニット２６では、画像処理ユニット１８からのＡＦ枠情報に基づいてＡＦ枠の範囲を設定して上記のようにＡＦの処理を実行する。

画像処理ユニット１８は、主としてメインボード３０、パターンマッチング処理演算ボード３２、顔認証処理演算ボード３４から構成されている。メインボード３０、パターンマッチング処理演算ボード３２、顔認証処理演算ボード３４の各々にはＣＰＵ３８、５０、５２が搭載されており、各ボード毎に個別の演算処理が行われると共に、各ＣＰＵ３８、５０、５２は、バスや制御線で接続され、相互にデータのやり取りや、演算処理の同期等が図られるようになっている。また、画像処理ユニット１８は、顔認証処理を行うための顔認証データを格納した顔認証データカード７４を有している。

画像処理ユニット１８における処理は、メインボード３０において統括的に行われるようになっている。そのメインボード３０には、演算処理を行う上記ＣＰＵ３８の他に、ＳＣＩ３０ａ、デコーダ（Ａ／Ｄ変換器）３６、スーパーインポーザ４２、ＲＡＭ４０等が搭載されている。

ＳＣＩ３０ａは、上述のようにレンズ装置１４のＳＣＩ１４ａとの間でシリアル通信を行うためのインターフェイス回路であり、上記ＡＦ枠情報等をレンズ装置１４に送信する。

デコーダ３６は、上記ダウンコンバータ２８から画像処理ユニット１８に入力されるテレビカメラ１０において撮影映像の映像信号（ＳＤＴＶ信号）を、画像処理ユニット１８においてデジタル処理可能なデータに変換するための回路であり、アナログのＳＤＴＶ信号をデジタルデータの映像信号に変換するＡ／Ｄ変換処理等を行っている。

ＲＡＭ４０は、ＣＰＵ３８の演算処理において使用するデータを一時的に格納するメモリである。

一方、パターンマッチング処理演算ボード３２や顔認証処理演算ボード３４は、パターンマッチングと顔検出・認証処理を個別に行うための演算ボードであり、各々、演算処理を行うＣＰＵ５０、５２の他に画像データを一時的に格納するＶＲＡＭ５４、５６等を備えている。

また、画像処理ユニット１８には、操作部２０が一体的に設けられ、又は、操作部２０の一部又は全ての操作部材が画像処理ユニット１８とは別体の装置に設けられてケーブル等で接続されている。

詳細は省略するが、操作部２０には、ＡＦ枠の位置をユーザの手動操作により上下左右に移動させるための位置操作部材６０（例えば、ジョイスティックやトラックボール）、ＡＦ枠の大きさを手動操作により変更するためのサイズ操作部材６２（例えば、ツマミ)、ＡＦ枠の形状を手動操作により変更するための形状操作部材６４（例えば、ツマミ）、自動追尾の開始を指示する追尾開始スイッチ６８、自動追尾の停止を指示する追尾停止スイッチ７０が設けられており、これらの操作部材６０、６２、６４、６８、７０の設定状態が、画像処理ユニット１８におけるメインボード３０のＣＰＵ３８により読み取られるようになっている。

なお、タッチパネル付ＬＣＤ６６は、ＡＦ枠の自動追尾に関するモード等の設定をタッチ操作で入力できるようにしたものであり、タッチパネル付ＬＣＤ６６には、ＣＰＵ３８からのＶＩＤＥＯ出力信号を入力するための信号線（ＶＩＤＥＯ出力信号線）と、そのタッチパネル位置信号をＣＰＵ３８に送信するための信号線（タッチパネル位置信号線）が接続されている。

そして、タッチパネル付ＬＣＤ６６の表示画面に表示される画像は、画像処理ユニット１８のＣＰＵ３８により、設定内容に応じて適宜切り換えられるようになっている。

また、タッチパネル付ＬＣＤ６６に表示される画像は、メインボード３０のスーパーインポーザ４２を介して与えられるようになっており、そのスーパーインポーザ４２では、デコーダ３６から与えられるテレビカメラ１０の撮影映像の映像信号と、ＣＰＵ３８で生成される画像信号の合成が行えるようになっている。

これによって、カメラ本体１２に設定されているビューファインダ１３と同様にテレビカメラ１０で撮影されている撮影映像と現在設定されているＡＦ枠の画像とを重畳させた映像をタッチパネル付ＬＣＤ６６に表示させることが可能であり、カメラマンはこの表示画面により追尾状態及びそのピントの確認をすることができる。

また、カメラマンは、この画面上でのタッチ操作により、上記操作部材６０、６２、６４、６８、７０で行うのと同様の操作を行うことができるようになっている。

本実施形態は、ＡＦ枠を自動追尾するシステムにおいて、追尾状態及びピントの確認が容易にでき、カメラマン以外の者でも操作を容易とするために、タッチパネル付ＬＣＤ６６と同じ信号のＶＩＤＥＯ出力とタッチパネル位置信号をもう１系統設けて２系統としたものである。

そして、この新たに設けたもう１系統のＶＩＤＥＯ出力とタッチパネル位置信号の信号線に対して、操作部２０に、上記内部のタッチパネル付ＬＣＤ６６の他に、外部のタッチパネル付きの外部モニタ７２を設置したものである。

外部モニタ７２の表示画面サイズは上記内部のタッチパネル付ＬＣＤ６６よりも大きいことが好ましい。外部モニタ７２の表示画面には、タッチパネル付ＬＣＤ６６に表示されるのと同じ画像が表示されるが、画面サイズが大きいので、追尾状態及びピントの確認が容易である。従って、カメラマン以外の例えばフォーカスマンなどが外部モニタ７２を見て、容易にピントの確認を行ったり、そのタッチパネル機能により適宜指示を入力することができるようになっている。

このように外部モニタ７２は、内部のタッチパネル付ＬＣＤ６６よりも大画面であるため、追尾対象やそのピント状態の確認が容易にできるようになっているが、必ずしもタッチパネル機能を有している必要はなく、外部モニタ７２の付近に操作入力を行うためのボタン等の操作部材を配置するようにしても良い。

操作者が追尾対象を指定すると、そのデータは顔認証データカード７４からメインボード３０のＣＰＵ３８に入力され、ＣＰＵ３８は、指定された追尾対象を示すデータを顔認証処理演算ボード３４に送る。

顔認証処理演算ボード３４のＣＰＵ５２は、この指定された追尾対象を示すデータと、カメラ本体１２から送られて来た現在撮像中の映像信号の表す撮影対象である被写体との間で顔認証処理を行う。

顔認証処理演算ボード３４における顔認証処理は、公知の顔認証技術によって行われる。例えば、撮像された被写体に対して所定のアルゴリズムに従って特徴点を抽出する。抽出される特徴点としては、人物の眼、瞳、眉、鼻、口、耳などの輪郭やその向き、位置及び各要素間の距離の比率や大きさなどがあり、さらに髪型や髭、メガネの有無などがあげられる。これらを登録されていたデータと比較することにより同一人物であるか否かが認証される。そして、認証された被写体人物に対してフォーカスを合わせて自動追尾が行われる。

なお、上で説明した実施形態においては、顔認証を例にとって説明したが、認証して追尾するものは人物だけでなく、物認証により動く物体を追尾する対象としても良い。この場合、顔認証データカード７４には、顔認証データではなく、追尾すべき物体の認証データが保存される。

以上、本発明のオートフォーカスシステムについて詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明に係るオートフォーカスシステムが適用されたビデオカメラシステムの一実施形態の全体構成を示したブロック図である。

符号の説明

１…ビデオカメラシステム、１０…テレビカメラ、１２…カメラ本体、１３…ビューファインダ、１４…レンズ装置、１６…被写体、１８…画像処理ユニット、２０…操作部、２４…撮影レンズ、２６…ＡＦユニット、２８…ダウンコンバータ、３０…メインボード、３２…パターンマッチング処理演算ボード、３４…顔認証処理演算ボード、３６…デコーダ、３８、５０、５２…ＣＰＵ、６６…タッチパネル付ＬＣＤ、７２…外部モニタ、７４…顔認証データカード

Claims (4)

1. 光学系により結像された被写体像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された撮影画像のうち、所定のＡＦエリア内の被写体にピントが合うように前記光学系のフォーカス調整を行うオートフォーカス手段と、
   フォーカス対象とすべき被写体を特定するための認証情報を登録するフォーカス対象登録手段と、
   前記登録されたフォーカス対象とすべき被写体の中から撮影中にフォーカス対象とする被写体を指定するフォーカス対象指定手段と、
   前記撮像中の被写体と、前記指定されたフォーカス対象とする被写体との一致を認証する認証手段と、
   を備え、前記認証により、前記撮像中の被写体が前記指定されたフォーカス対象とする被写体と一致すると判定された場合に、該撮像中の被写体に対して前記オートフォーカス手段によるフォーカス調整を実行するオートフォーカスシステムにおいて、
   少なくとも、前記撮影画像に対して画像処理を行った結果を出力するＶＩＤＥＯ出力信号線を２系統設け、それぞれが表示手段に接続されたことを特徴とするオートフォーカスシステム。
2. 請求項１に記載のオートフォーカスシステムであって、前記ＶＩＤＥＯ出力信号線とともに、さらにタッチパネル位置信号線も２系統設け、前記それぞれの表示手段に接続するようにしたことを特徴とするオートフォーカスシステム。
3. 前記それぞれ２系統のＶＩＤＥＯ出力信号線及び／又はタッチパネル位置信号線に接続される表示手段は、一方の表示画面のサイズが他方よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のオートフォーカスシステム。
4. 前記認証手段は、顔認証を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のオートフォーカスシステム。

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