JP2010161702A - 撮像装置及びその近景撮影モード切替方法並びにカメラ付携帯電話機 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラ付携帯電話機の表示画面をミラー代わりに使用して自身の顔等を観察するときの画像品質を高める。
【解決手段】撮影レンズを通して被写体像を固体撮像素子に入射させ、該被写体像を表す画像信号を得る撮像装置であって、前記被写体に合焦するように前記撮影レンズの焦点位置を変更する合焦手段と、前記画像信号に基づく画像を表示する表示画面であって、撮影者自身の顔を含む被写体像を撮影しているときに、撮影者が自らの顔画像を視認できる方向に表示面を向けられる表示画面と、前記固体撮像素子の撮像領域に対する前記顔画像の大きさの比が所定閾値以上になったとき、中景または遠景の被写体に合焦させるモードから近景の被写体に合焦させるモード（ステップＳ４）に前記合焦手段を自動的に切り替える制御部とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、表示画面で自身の映像を確認しながら撮影が行える撮像装置及びその近景撮影モード切替方法並びにカメラ付携帯電話機に関する。

近年のカメラ付携帯電話機は、風景等を撮影する第１のカメラ（アウトカメラと称される。）の他に、テレビ電話機として使用するため自分自身を撮影することができる第２のカメラ（インカメラと称される。）を搭載したものが増えている。このインカメラに用いられる固体撮像素子も多画素化が進み、細かな映像まで撮影できるようになってきている。

この結果、携帯電話機のインカメラで撮影した自分自身の顔等を表示画面に表示させ、携帯電話機の表示画面を鏡（ミラー）代わり使用する人が増えている。ところで鏡を使用する時というのは、髪型を含めた顔全体を見る場合もあるが、たとえば女性が化粧を直す場合などには顔や髪全体を眺める場合と、ロ紅がとれていないか等を確認するために辱を拡大して見る場合や、目の部分を拡大して見るような、顔のパーツを拡大して見る場合がある。

このように顔のパーツ（顔部品）を拡大して見る場合、カメラに近づいて見ようとするため、焦点が合わず、ボケた画像となり、綺麗に見ることができない場合がある。

カメラ付携帯電話機に搭載される撮像装置も通常のデジタルカメラと同様に、マクロモード（近景撮影モード）という機能が搭載されており、被写体がカメラに近づいた状態でも被写体に高精度に焦点を合わせることが可能になっている。

しかし、カメラをマクロモードにするには、メニュー画面を読み出して設定したり、スイッチで切替えなければならない等のわずらわしさがあり、面倒な操作が必要になるという問題や、カメラに詳しくなくマクロモードの存在すら知らない初心者はマクロモードを利用できないという問題がある。

これに対し、特許文献１記載の従来技術では、自動焦点（ＡＦ）の評価値をサーチし、被写体にピントが合わない場合には通常モード（中景，遠景撮影モード）からマクロモードに自動的に切替える技術を提案している。しかしながら、この従来技術では、まず通常モードでＡＦの評価値をサーチするため、即ち、被写体に合焦する位置を探索するため、マクロモードに切り替わるのに時間がかかってしまうという問題が生じる。

特開２００７―２４９０６８号公報

本発明の目的は、カメラの撮影モードを近景の被写体の合焦位置を探索するマクロモードに自動的且つ高速に切り替えることができる撮像装置及びその近景撮影モード切替方法並びにカメラ付携帯電話機を提供することにある。

本発明の撮像装置は、撮影レンズを通して被写体像を固体撮像素子に入射させ、該被写体像を表す画像信号を得る撮像装置であって、
前記被写体に合焦するように前記撮影レンズの焦点位置を変更する合焦手段と、
前記画像信号に基づく画像を表示する表示画面であって、撮影者自身の顔を含む被写体像を撮影しているときに、撮影者が自らの顔画像を視認できる方向に表示面を向けられる表示画面と、
前記固体撮像素子の撮像領域に対する前記顔画像の大きさの比が所定閾値以上になったとき、中景または遠景の被写体に合焦させるモードから近景の被写体に合焦させるモードに前記合焦手段を自動的に切り替える制御部とを備える。

本発明の撮像装置の近景撮影モード切替方法は、被写体に合焦するように撮影レンズの焦点位置を変更する合焦手段と撮影者自身の顔を含む被写体像を撮影しているときに撮影者が自らの顔画像を視認できる方向に表示面を向けられる表示画面とを備え前記撮影レンズを通して被写体像を固体撮像素子に入射させ該被写体像を表す画像信号を得る撮像装置の近景撮影モード切替方法であって、前記固体撮像素子の撮像領域に対する前記顔画像の大きさの比が所定閾値以上になったとき、中景または遠景の被写体に合焦させるモードから近景の被写体に合焦させるモードに前記合焦手段を自動的に切り替える。
本発明のカメラ付携帯電話機は、上記記載の撮像装置を搭載する。

本発明によれば、ユーザがマクロモード（近景の被写体に合焦させる撮影モード）について知らない初心者であっても撮像装置自体が自動的に適切な時に撮影モードをマクロモードにして合焦位置を探索するため、常にピントのあった自分撮り画像を表示画面に表示することができ、表示画面をミラー（鏡）代わりに用いて自身の顔や顔部品を高品質な画像で観察することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るカメラ付携帯電話機を鏡代わりに使用する状態を示す図である。 図１に示すカメラ付携帯電話機の撮像装置部分の機能構成図である。 第１実施形態の撮影モード切替処理手順を示すフローチャートである。 図２に示す撮像装置で自分撮りした顔部分を表示する図である。 第１実施形態で用いる「比率」の説明図である。 本発明の第２実施形態に係る撮像装置部分の機能構成図である。 第２実施形態の撮影モード切替処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る撮像装置部分の機能構成図である。 第３実施形態の撮影モード切替処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、ユーザ１がカメラ付携帯電話機２を持ち、自身の顔をカメラ付携帯電話機２に搭載されている表示画面（表示デバイス）３に表示させている状態を示している。カメラ付携帯電話機２には、ユーザ１が表示画面３に正対したときユーザ自身を撮影することができるインカメラの撮影レンズ４が設けられている。

図２は、図１に示すカメラ付携帯電話機２に搭載されている撮像装置部分の機能構成図である。この撮像装置１０は、撮像部２０と、制御部３０と、図１に示す表示デバイス３とで構成される。

撮像部２０は、フォーカスレンズを持つ撮影レンズ４と、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等の固体撮像素子を搭載した撮像処理部２１とを備え、制御部３０からの指示に基づいてフォーカスレンズ位置の調整（ＡＦ動作）を行って撮影動作を行い、固体撮像素子により撮像された被写体画像データを制御部３０に渡す。

制御部３０は、電話機としての通話処理を行う他に撮影処理の指示も行うＣＰＵ３１と、メモリ３２と、撮像画像データを画像処理する信号処理部３３と、顔検出部３４と、表示画面３の表示制御を行う表示処理部３５とを備える。この制御部３０は、詳細は後述するように、ユーザが表示画面３を鏡として利用しているか否かを自動的に検知し、撮影モードを近景撮影モード（マクロモード）と中景，遠景撮影モード（通常モード）との切換処理を行う。

デジタルカメラ等の撮像装置は、一般的に、通常モードの他に、マクロモードを持っている。これは次の様な理由である。デジタルカメラで被写体画像を撮像する場合、自動焦点（ＡＦ）機能により、フォーカスレンズ位置を１ステップづつずらしながら被写体に合焦する位置を探索する。

撮影レンズに対して１ｍ程度から数メートル程度離れている中景の被写体を撮影する場合や、それ以上離れた遠景の被写体を撮影する場合には、撮影レンズの被写界深度が深いため、フォーカスレンズ位置を大まかに決めても被写体に合焦した映像を撮像することができる。そこで、通常モードでは、ＡＦ動作におけるフォーカスレンズの１ステップのずらし量を大きくし、合焦までに要する時間短縮を図ることにしている。

しかし、１ｍ以内とか７０ｃｍ以内の近景の被写体を撮影する場合、撮影レンズの被写界深度が浅くなるため、精度良く合焦位置を探索しないと、ピンボケ画像が撮影されてしまう。そこで、マクロモードが設定されたときは、サーチ範囲を近景だけに限定すると共に、フォーカスレンズの１ステップのずらし量を小さくし、精度良く合焦位置を探索することにしている。これがマクロモードを必要とする理由である。

図３は、本発明の一実施形態の撮影モード切替処理手順を示すフローチャートであり、撮像装置１０の撮影モードが通常モードのときに起動され実行される。

まず、ステップＳ１で、「顔」画像が検出されたか否かを、図２の顔検出部３４が判定する。顔画像の検出は、例えば特開２００５―２８６９４０号公報に記載されている様に公知であり、顔パターンのマッチング処理で容易に検出可能である。顔画像が検出されない場合にはステップＳ１に戻り、顔画像が検出された場合には、次にステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、図４に示す様に、顔画像が検出される矩形枠６の大きさを求め、顔画像の大きさの撮像領域に占める比率を算出する。図５は、この比率算出の説明図である。固体撮像素子で撮像できる範囲７の横サイズをＨｓｉｚｅ、縦サイズをＶｓｉｚｅとし、検出された顔画像の検出枠６（横サイズＸ，縦サイズＹ）の撮像領域の範囲７に対する比率を算出する。

図５に示す破線矩形枠８（横サイズＳｘ（＜Ｈｓｉｚｅ），縦サイズＳｙ（＜Ｖｓｉｚｅ））は、閾値となる矩形枠であり、顔画像検出枠６が閾値枠８より大きい場合には、被写体が近距離（近景）にあり、小さい場合には遠距離（中景，遠景）にあると判断できる。

そこで、次のステップＳ３では、顔画像検出枠６の縦サイズＹまたは横サイズＸの少なくとも一方が、対応する閾値枠８の縦サイズＳｙ，横サイズＳｘより大きいか否かを判定し（図５に示す例では、閾値枠８を用いるが、枠６と枠７との比率だけで判定することでも良い。）、大きい場合にはマクロモード条件が成立すると判断し、小さい場合にはマクロモード条件が成立しないと判断する。

マクロモード条件が成立する場合には、撮像装置１０の撮影モードをマクロモードに自動的に切り替え（ステップＳ４）てこの図５の処理を終了し、マクロモード条件が成立しない場合には、撮影装置１０の撮影モードをマクロモードに切り替えることなく、ステップＳ１に戻る。

この様に、本実施形態では、顔画像の大きさからマクロモードへの切り替えが自動的に行われるため、ユーザは切り替え操作を行う必要が無く、また、マクロモードについて知らないユーザでもマクロモードを利用することが可能となる。また、本実施形態は、顔領域のサイズではなく、撮像領域に対する比率が判断するため、固体撮像素子の撮像画素数を変更した場合でも同じ処理で撮影モードの切り替えが可能である。

尚、図３で説明した実施形態では、顔画像検出枠６の縦サイズまたは横サイズの撮像領域に対する比率でマクロモードにするか否かを判断したが、顔画像検出枠６の撮像領域に対する面積比で判断しても良いことはいうまでもない。

また、実施形態では、顔全体の画像サイズが所定閾値以上となったとき近景撮影モードに自動的に切り替えたが、自分撮りでいきなり鼻や唇等の顔部品の拡大画像を撮像する場合も想定されるため、顔全体の顔画像ではなく、顔の部品（鼻，目，眉毛，口等）のいずれかの部品画像サイズが別の所定閾値以上となったとき近景撮影モードに自動的に切り替える様にしてもよい。

図６は、本発明の第２実施形態の撮像装置部分の機能構成図である。図２に示す実施形態の顔検出部３４に代えて顔部品検出部３６を設けている点が異なるだけである。

図７は、この第２実施形態における撮影モード切替処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、マクロモードが設定されている状態で起動される。例えば、撮像装置１０が図２に示す顔検出部３４も有し、図３の処理でマクロモードに撮影モードが切り替えられたとき起動される。

先ずステップＳ１１で、顔の部品（鼻，口，目，眉毛など）が検出されるか否かを図６の顔部品検出部３６が検出する。顔の検出と同様に、夫々の顔部品のテンプレート画像と比較することで容易に検出可能である。顔部品が検出されない場合には、ステップＳ１４に飛び、撮影モードを通常モードに切り替えて図７の処理を終了する。

顔部品が検出された場合には、ステップＳ１１からステップＳ１２に進み、撮像領域に対する顔部品画像の大きさの比率を算出する。この算出は、図５で説明した実施形態と同様に行う。この比率が小さい場合にはマクロモードではなく通常モードの方が適切な撮影モードであると判断でき、比率が大きい場合にはマクロモードの方が適切な撮影モードであると判断できる。

尚、この場合の比率の大小の判断基準となる閾値枠の大きさは、図３で説明した顔画像の場合の閾値枠とは別に定める。

次のステップＳ１３では、比率から通常モードの条件が成立するか否かを判断し、比率が大きくて通常モードの条件が成立しない場合にはステップＳ１１に戻ってマクロモードを維持し、比率が小さくて通常モードの条件が成立する場合には、ステップＳ１４に進み、撮影モードを通常モードに自動的に切り替え、この図７の処理を終了する。

携帯電話機の表示画面を鏡代わりに使用する人が、顔のパーツを拡大して見ている状態から顔全体を見るように顔をカメラレンズ４から遠ざけた場合、本実施形態では、自動的に撮影モードがマクロモードから通常モードに切り替わるため、切替操作の煩わしさがなくなる。

図３と図７の実施形態を併せ持つ実施形態にすることで、鏡を見るときの様に、表示画面３で顔全体を見たり、顔の一部を見たりと様々に表示画面３を利用する場合、通常モードとマクロモードとが適切且つ自動的に切り替わるため、マクロモードを知らない初心者ユーザであっても普段の鏡を見る感覚でカメラ付携帯電話機を利用可能となる。

尚、図７の実施形態では、顔部品の撮像領域に対する比率で通常モードに切り替えるか否かを判断しているが、顔部品の比率の変化が小さくなる方向にある場合に、あるいは顔部品の比率の変化が小さくなる方向且つある速度以上で変化している場合に、通常モードに切り替える様にしても良い。

図８は、本発明の第３実施形態の撮像装置の機能構成図である。図６に示す実施形態と比較して、差分検出部３７を備える点だけが異なる。

図９は、図８に示す撮像装置における撮影モード切替処理手順を示すフローチャートである。図７に示す処理手順と異なる点は、ステップＳ１１からステップＳ１４に進む途中に判定処理ステップＳ１５を入れた点だけが異なり、他の点は同じである。

本実施形態では、ステップＳ１１での判定の結果、顔部品が検出されなかった場合にステップＳ１５に進み、撮像画像の差分を図８の差分検出部３７が検出し、撮像画像の変化分が所定値以下であるか否かを判定し、撮像画像の変化分が大きい場合にはステップＳ１４に進んで通常モードに自動的に切り替え、撮像画像の変化分が小さい場合にはステップＳ１１に戻ってマクロモードを維持する様にしている。

この結果、本実施形態では、顔部品が検出されなかったとき、直ちに通常モードに切り替わってしまう事態を回避可能となる。顔部品が検出されなかった場合でも、顔部品ではなく例えば頬にできたニキビ等の拡大画像をユーザが注視している場合、撮像画像の変化分は小さくなる。本実施形態では、マクロモードを維持するか通常モードに切り替えるかの判断を、撮像画像の変化分の大小で行っているため、この様な事態でも対処でき、ユーザが意図しない撮影モードの自動切り替えを回避することが可能となる。

尚、カメラ付携帯電話機を例に説明したが、本発明は、表示画面を見ながら自分撮りができるデジタルカメラであれば適用可能である。

以上述べたように、上述した実施形態の撮像装置及びその近景撮影モード切替方法は、被写体に合焦するように撮影レンズの焦点位置を変更する合焦手段と撮影者自身の顔を含む被写体像を撮影しているときに撮影者が自らの顔画像を視認できる方向に表示面を向けられる表示画面とを備え前記撮影レンズを通して被写体像を固体撮像素子に入射させ該被写体像を表す画像信号を得る撮像装置であって、前記固体撮像素子の撮像領域に対する前記顔画像の大きさの比が所定閾値以上になったとき、中景または遠景の被写体に合焦させるモードから近景の被写体に合焦させるモードに前記合焦手段を自動的に切り替えることを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置及びその近景撮影モード切替方法の前記大きさは、所定の方向における長さ、または、面積であることを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置及びその近景撮影モード切替方法は、前記近景の被写体に合焦させるモードに切り替えられた後に、前記撮影者自身の顔部品画像の大きさの前記撮像領域に対する比が或る閾値より小さくなったとき、前記中景または遠景の被写体に合焦させるモードに自動的に切り替えて実行することを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置及びその近景撮影モード切替方法は、前記近景の被写体に合焦させるモードに切り替えられた後に、前記撮影者自身の顔部品画像が検出されなかったときでも撮像画像の変化分が所定値より小さい場合には前記近景の被写体に合焦させるモードを継続実行し、前記変化分が前記所定値より大きくなったとき前記中景または遠景の被写体に合焦させるモードに自動的に戻すことを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置及びその近景撮影モード切替方法は、被写体に合焦するように撮影レンズの焦点位置を変更する合焦手段と撮影者自身の顔を含む被写体像を撮影しているときに撮影者が自らの顔画像を視認できる方向に表示面を向けられる表示画面とを備え前記撮影レンズを通して被写体像を固体撮像素子に入射させ該被写体像を表す画像信号を得る撮像装置の近景撮影モード切替方法であって、前記固体撮像素子の撮像領域に対する前記撮影者の自らの顔部品画像の大きさの比が所定閾値以上になったとき、中景または遠景の被写体に合焦させるモードから近景の被写体に合焦させるモードに前記合焦手段を自動的に切り替えることを特徴とする。

また、実施形態のカメラ付携帯電話機は、上記のいずれかに記載の撮像装置を搭載したことを特徴とする。

これにより、ユーザがマクロモードについて知らない初心者であっても撮像装置自体が自動的に適切な時に撮影モードをマクロモードにして合焦位置を探索するため、高速に且つ常にピントのあった自分撮り画像を表示画面に表示することができ、表示画面をミラー（鏡）代わりに用いて自身の顔や顔部品を高品質な画像で観察することが可能となる。

本発明に係る撮像装置及びその撮影モード切替方法は、自分撮りを行っているか否かや自身の拡大画像を撮っているか否かをカメラ側が自動的に判断してマクロモードと通常モードを自動的に切り替えるため、マクロモードを知らない初心者であっても面倒な切替操作無しにしかも迅速にモード切替を行って表示画面に写った自身の顔等を見ながらピントのあった画像を撮像でき、表示画面を見ながら自分撮りを行えるデジタルスチルカメラ，ビデオカメラ，カメラ付携帯電話機等に適用すると有用である。

２ カメラ付携帯電話機
３ 表示画面
４ インカメラの撮影レンズ
６ 顔画像検出枠
７ 撮像領域範囲
８ 閾値枠
２０ 撮像部
２１ 固体撮像素子を持つ撮像処理部
３０ 制御部
３１ ＣＰＵ
３４ 顔検出部
３６ 顔部品検出部
３７ 差分検出部

Claims (13)

1. 撮影レンズを通して被写体像を固体撮像素子に入射させ、該被写体像を表す画像信号を得る撮像装置であって、
   前記被写体に合焦するように前記撮影レンズの焦点位置を変更する合焦手段と、
   前記画像信号に基づく画像を表示する表示画面であって、撮影者自身の顔を含む被写体像を撮影しているときに、撮影者が自らの顔画像を視認できる方向に表示面を向けられる表示画面と、
   前記固体撮像素子の撮像領域に対する前記顔画像の大きさの比が所定閾値以上になったとき、中景または遠景の被写体に合焦させるモードから近景の被写体に合焦させるモードに前記合焦手段を自動的に切り替える制御部とを備えた撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置であって、前記大きさは、所定の方向における長さ、または、面積である撮像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の撮像装置であって、前記制御部は、前記近景の被写体に合焦させるモードに切り替えられた後に、前記撮影者自身の顔部品画像の大きさの前記撮像領域に対する比が或る閾値より小さくなったとき、前記中景または遠景の被写体に合焦させるモードに自動的に切り替えて実行する撮像装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の撮像装置であって、前記制御部は、前記近景の被写体に合焦させるモードに切り替えられた後に、前記撮影者自身の顔部品画像が検出されなかったときでも撮像画像の変化分が所定値より小さい場合には前記近景の被写体に合焦させるモードを継続実行し前記変化分が前記所定値より大きくなったとき前記中景または遠景の被写体に合焦させるモードに自動的に戻す撮像装置。
5. 撮影レンズを通して被写体像を固体撮像素子に入射させ、該被写体像を表す画像信号を得る撮像装置であって、
   前記被写体に合焦するように前記撮影レンズの焦点位置を変更する合焦手段と、
   前記画像信号に基づく画像を表示する表示画面であって、撮影者自身の顔を含む被写体像を撮影しているときに、撮影者が自らの顔画像を視認できる方向に表示面を向けられる表示画面と、
   前記固体撮像素子の撮像領域に対する前記撮影者の自らの顔部品画像の大きさの比が所定閾値以上になったとき、中景または遠景の被写体に合焦させるモードから近景の被写体に合焦させるモードに前記合焦手段を自動的に切り替える制御部とを備えた撮像装置。
6. 請求項５に記載の撮像装置であって、前記大きさは、所定の方向における長さ、または、面積である撮像装置。
7. 被写体に合焦するように撮影レンズの焦点位置を変更する合焦手段と撮影者自身の顔を含む被写体像を撮影しているときに撮影者が自らの顔画像を視認できる方向に表示面を向けられる表示画面とを備え前記撮影レンズを通して被写体像を固体撮像素子に入射させ該被写体像を表す画像信号を得る撮像装置の近景撮影モード切替方法であって、前記固体撮像素子の撮像領域に対する前記顔画像の大きさの比が所定閾値以上になったとき、中景または遠景の被写体に合焦させるモードから近景の被写体に合焦させるモードに前記合焦手段を自動的に切り替える撮像装置の近景撮影モード切替方法。
8. 請求項７に記載の撮像装置の近景撮影モード切替方法であって、前記大きさは、所定の方向における長さ、または、面積である撮像装置の近景撮影モード切替方法。
9. 請求項７または請求項８に記載の撮像装置の近景撮影モード切替方法であって、前記近景の被写体に合焦させるモードに切り替えられた後に、前記撮影者自身の顔部品画像の大きさの前記撮像領域に対する比が或る閾値より小さくなったとき、前記中景または遠景の被写体に合焦させるモードに自動的に切り替えて実行する撮像装置の近景撮影モード切替方法。
10. 請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の撮像装置の近景撮影モード切替方法であって、前記近景の被写体に合焦させるモードに切り替えられた後に、前記撮影者自身の顔部品画像が検出されなかったときでも撮像画像の変化分が所定値より小さい場合には前記近景の被写体に合焦させるモードを継続実行し、前記変化分が前記所定値より大きくなったとき前記中景または遠景の被写体に合焦させるモードに自動的に戻す撮像装置の近景撮影モード切替方法。
11. 被写体に合焦するように撮影レンズの焦点位置を変更する合焦手段と撮影者自身の顔を含む被写体像を撮影しているときに撮影者が自らの顔画像を視認できる方向に表示面を向けられる表示画面とを備え前記撮影レンズを通して被写体像を固体撮像素子に入射させ該被写体像を表す画像信号を得る撮像装置の近景撮影モード切替方法であって、前記固体撮像素子の撮像領域に対する前記撮影者の自らの顔部品画像の大きさの比が所定閾値以上になったとき、中景または遠景の被写体に合焦させるモードから近景の被写体に合焦させるモードに前記合焦手段を自動的に切り替える撮像装置の近景撮影モード切替方法。
12. 請求項１１に記載の撮像装置の近景撮影モード切替方法であって、前記大きさは、所定の方向における長さ、または、面積である撮像装置の近景撮影モード切替方法。
13. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の撮像装置を搭載したカメラ付携帯電話機。

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