JP2537169B2

JP2537169B2 - カメラにおける自動追尾装置

Info

Publication number: JP2537169B2
Application number: JP59179552A
Authority: JP
Inventors: 直也金田; 正道当山; 陽一岩崎; 孝網蔵; 昭広藤原; 正弘武井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-08-29
Filing date: 1984-08-29
Publication date: 1996-09-25
Anticipated expiration: 2011-09-25
Also published as: JPS6157914A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、カメラ、とくにビデオカメラ用の自動焦
点検出又は自動焦点調節装置における被写体の自動追尾
装置に関し、とくに被写体の移動検出のための基準値の
更新を時間的損失なく、安定に行うことを可能にする手
段に関する。

（背景技術）ビデオカメラの映像信号を利用する自動焦点検出装置
については、例えば米国特許第2,831,057号明細書、特
公昭39−5265号公報又は特公昭46−17172号公報等多く
の提案がなされている。また上記の方式中のひとつであ
るいわゆる山登り制御方式については「NHK技術研究」
第17巻第１号（通巻第86号）（昭和40年発行）の21ペー
ジ、石田ほかによる「山登りサーボ方式によるテレビカ
メラの自動焦点調整」の輪文に、またこの山登り制御と
後玉フオーカス駆動レンズとを組み合わせた方式につい
ては昭和57年11月29日のテレビジヨン学会技術報告で半
間ほかにより「輪郭検出オートフオーカス方式」として
それぞれ詳細に発表されている。

ところで、この種の装置では、第３図（Ａ）に示すよ
うに測距視野が撮影画面中央に固定されているため、同
図（Ｂ）に示すようにピントを合わせたい被写体（以下
目標被写体という）（この例では人物）が移動してしま
うと、この目標被写体とは異なる距離にある物体（この
例では家屋）にピントが合い、目標被写体である人物が
ぼけてしまうという欠点がある。なお第３図及び後記第
４図は、無視差の自動焦点検出装置を具えるカメラで測
距した場合の画面を示すものである。

上記の欠点を解消するために、本出願人は、先に、移
動可能な追尾視野を設定し、被測距物体の特徴をこの追
尾視野に関して抽出し、この抽出された特徴を記憶さ
せ、この記憶された特徴と新たに抽出された被測距物体
の特徴とに基づいて物体の移動の有無を検出し、物体の
相対的な移動に応じて測距視野を物体の移動に追尾して
移動させるようにした自動追尾焦点検出装置について提
案した（特願昭59−105897号）。さらに本出願人は、上
記の提案を実施する場合等において、前記の記憶された
特徴が物体が停止していても環境の変化等の原因によつ
て変化してしまうことになる問題に対処するため被追尾
被写体の特徴を記憶する記憶手段と、被追尾被写体の移
動を判定する判定手段と、前記判定手段が連続して所定
回数被追尾被写体の停止を判定するときその判定結果に
応じて前記記憶手段の記憶内容を更新する手段とを具え
る自動追尾装置について提案した（特願昭59−129517
号）。

ところで、発明者等がさらに研究した結果、上記後者
の提案において、前記記憶手段の記憶内容の更新をする
場合に、追尾動作を中断せずに、また時間的損失なく更
新を行うことができ、さらに更新に伴つて追尾動作に不
安定を生じないようにすることが望ましい。

（目的）この発明は、前述のように移動する被写体に対して自
動追尾焦点検出しない焦点調節を行うに当たり、環境の
変化による誤動作を防止し、環境変化にかかわらず精度
の高い追尾動作を行うことができる自動追尾装置を提供
することを目的とする。

さらに、この発明は、上記の目的を達成するととも
に、前記の環境の変化による誤動作を防止する等のため
自動追尾における基準値を更新する場合に追尾動作を中
断せずに、また時間的損失なく更新を行うことができ、
さらに記憶内容の更新に伴つて追尾動作の不安定を生じ
ない自動追尾装置を提供することを目的とする。

（実施例による説明）以下図面を参照して上記の目的を達成するためこの発
明において講じた手段について例示説明する。下記の説
明は、被追尾被写体の特徴を色信号情報によつて抽出す
る例について、この発明を適用した自動追尾焦点検出機
能の概要、この発明の自動追尾装置の実施例の概略及び
この発明の実施例における基準値更新手段の順序で行
う。なおこの発明を実施するに当たり、被写体の特徴抽
出は、上記の色信号情報のみならず、被写体の特徴ある
コントラスト等のその他の情報を利用して行うことがで
きる。

（この発明を適用した自動追尾焦点検出機能の概要）
（第４図〜第８図）先ず、この発明を適用した自動追尾焦点検出機能の一
例についてその概要を説明すると、第３図（Ａ）の状態
にあつた目標被写体（人物）が第４図（Ａ）に示すよう
に同一距離のままフアインダ画面右上方へ移動すると
き、後述の追尾手段により、被写体の移動を自動的に検
出し、測距視野を第４図（Ａ）に示すように被写体の移
動に追尾して移動させ、この移動位置で焦点検出ないし
焦点調節を行うものである。すなわち、被写体の特徴を
表わすなんらかのパラメータ、例えば被写体及び背景の
色を、前記の追尾手段により設定された追尾視野に関し
て抽出し、この抽出された特徴を記憶させ、この記憶さ
れた特徴と新たに抽出された被写体の特徴とに基づいて
被写体の移動の有無、及び被写体が移動した場合にその
移動方向又は移動位置を検出して、前記の追尾視野を被
写体の移動に追尾して移動させ、また追尾視野の移動に
伴つて測距視野をこれと同じ位置関係で移動させる。こ
れに対し、所定期間被写体の移動が検出されなければ、
後に詳述する基準値更新手段により、前記の記憶された
特徴（基準値）を更新してさらに被写体の移動検出及び
追尾動作を行うようにする。したがつて、第４図は、被
写体の移動と追尾視野の移動との関係を示すものとみな
すこともできる。

追尾視野は被写体の移動を判定する手段のひとつであ
つて、通常は、測距視野のようにフアインダ画面等に表
示し、これを介し被写体が観察されることはない。また
追尾視野を仮りに画面上に表示したとすれば、前述のよ
うに追尾視野と測距視野とは画面上同じ位置関係で表示
されるが、これらの大きさは、必要に応じ、追尾視野又
は測距視野のどちらを大きくすることもできる。

第４図（Ａ）では、距離が同一であるから、撮影レン
ズのうちの合焦レンズを調整することはないが、同図
（Ｂ）では、被写体が画面内の右上方へ移動するととも
に距離も変化するので、測距の結果に従つて合焦レンズ
が移動する。したがつて後述の追尾ゲート大きさ決定手
段により追尾視野の大きさを変化させ、つねに被写体に
適した大きさに保ち、この状態で焦点検出ないし焦点調
節を行う。ここで、被写体とカメラとの間の移動は相対
的であるから、上記の追尾作用は、カメラが固定されて
被写体が移動する場合のほか、逆に被写体が停止してい
てカメラが移動する場合、あるいは両者がともに移動す
る場合にも有効に機能するものであり、また追尾視野の
大きさは、撮影距離が変化する場合のほか、レンズの焦
点距離を変える場合にも調整することができる。

追尾視野は、原則として２次元の拡がりを示すもので
あるが、説明を簡単にするため、以下の説明は、主とし
て第５図（Ａ）に示すように追尾視野が水平方向に延び
る１次元の拡がりをもつ場合について行う。ここで、追
尾視野は同図に示すようにA,B,Cの３部分（以下各部分
を画素という）に分かれているとする。なお２次元の追
尾視野を構成するには、例えば第６図（Ａ）に示すよう
に第５図（Ａ）の画素Ｂを中心にしてその上下に画素
Ａ′,C′を設けるか、あるいは第５図（Ａ）の画素A,B,
Cを中心にしてそれぞれの上下に位置する画素を設けれ
ばよい。

第５図（Ａ）の画素A,B,Cから時系列信号として抽出
される色差信号（Ｒ−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）に、第７図に
示すように、それぞれ、積分回路100a,100bサンプルホ
ールド（S/H）回路101a,101b及びA/D変換回路102a,102b
によつて積分、サンプルホールド及びA/D変換の各処理
を行つて、それぞれメモリ103a,103bに記憶させる。こ
の記憶された値を、各画素A,B及びＣについて（Ｒ−
Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）直交座標系上にプロツトすると、例
えば第８図に示すように表示される。図でA₀,B₀及びC₀
の各点は、それぞれ、第５図（Ａ）のA,B及びＣの各画
素から抽出された信号を表わしている。ここで、画素Ｂ
からは被写体である人物の例えば服装のみを表わす信号
が、画素Ａ及びＣからは、被写体と背景とを表わす各信
号が加算された信号が抽出されるとする。さらに、同図
で被写体の左側と右側とで背景の色が異つているものと
する。したがつて、点A₀とC₀とは、色差信号座標上の位
置が異つている。

次に、第５図（Ａ）に示す被写体が同図（Ｂ）に示す
ように画面内で右方向へ移動すると、画素Ａ及びＣ内に
占める被写体と背景との割合が変化する結果、画素Ａ及
びＣから抽出される信号は、第８図A₁及びC₁に示すよう
にそれぞれ変化する。一方、画素Ｂについては、被写体
が単色であり、かつ１回の追尾サイクルの間に同画素に
背景が入らなければ、B₁＝B₀となる。もつとも、上記の
各条件が満たされなければ、当然B₁≠B₀となる。ここで
は、上記の各条件が満たされるとしてB₁＝B₀とする。こ
の場合、第８図に示すように、点C₁は点B₀（＝B₁）に近
づき、点A₁は点B₀（＝B₁）から遠ざかるので、線分B₁C₁
は線分B₀C₀より小さくなり、線分A₁B₁は線分A₀B₀より大
きくなる。逆に、線分B₁C₁が線分B₀C₀より大きくなり、
線分A₁B₁が線分A₀B₀より小さくなる場合は、被写体が第
５図（Ｂ）で左方向へ移動していることになる。

なお被写体の左右両側で背景の色が同じであるとすれ
ば、被写体が画面内で第５図（Ｂ）の右方向へ移動する
とき、上記の点A₁は線分A₀B₀の延長線上に位置を占め、
点C₁は線分B₀C₀上に位置を占めることになる。この発明
は、上記どちらの場合にも適用することができる。

第６図に示すように、２次元の追尾視野を構成する場
合において被写体が画面内で左方向のみに移動すれば、
追尾視野と被写体との関係は同図（Ｂ）に示すようにな
り、同じく画面内で左上方向に移動すれば、同図（Ｃ）
に示すようになる。これらの場合においても、各画素か
ら抽出される信号を第７図の回路で処理して第８図と同
様に（Ｒ−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）直交座標上にプロツトす
ることができる。

（この発明の自動追尾装置の実施例の概略）（第１図（Ａ），（Ｂ））第１図（Ａ）は、この発明の自動追尾装置の一実施例
の概略を示すものであつて、この装置は前述の原理によ
る自動追尾焦点検出機能を具体化するものである。同図
において、撮影光学系は、合焦レンズ１、ズーム系レン
ズ２、絞り３及びリレーレンズ４からなり、被写体像は
撮像手段の一例である固体撮像素子５（例えばC,C,D.）
上で受光される。６はクロツク信号発生回路であり、そ
の出力は分周器７で所要の比率に分周され、この分周出
力が後述の撮像素子駆動回路８、追尾ゲート回路11及び
測距ビート回路16に供給される。撮像素子５は撮像素子
駆動回路８に制御されて時系列信号を出力し、この出力
は信号処理回路９で所要の同期信号合成、変調及び補正
処理を受け、出力ビデオ信号例えばNTSC信号が形成され
る。これらの処理は、当業者に周知であるので、その詳
細な説明を省略する。なお以下の説明は、出力ビデオ信
号がNTSC信号であるとする。

信号処理回路９は、これとともに色差信号（Ｒ−Ｙ）
及び（Ｂ−Ｙ）並びに必要に応じ輝度信号Ｙを追尾ゲー
ト回路11（追尾視野に対応する）に出力し、また輝度信
号Ｙを測距ゲート回路16に出力する。追尾ゲート回路11
の出力は色検出回路12に供給されて被写体の色が検出さ
れ、これが例えばスイツチ等の手動による機械的入力手
段を介してメモリ13に記憶される。上記の処理は、テレ
ビジヨン信号の１フイールド期間である1/60秒の間に又
はその数フイールド分の期間の間にその平均値に従つて
行われる。

次の１フイールドでは、新たに抽出された信号とメモ
リ13に記憶されている信号とが移動判定回路14で比較さ
れ、被写体の移動の有無及び被写体が移動する場合の移
動方向が検知される。移動があつた場合には、ゲート移
動回路15によつて追尾ゲート回路11を制御して追尾視野
を移動させ、次の１フイールドで同様の演算を行い、以
後追尾が完了するまで上記の処理をくり返す。

追尾が完了した時点でゲート移動回路15によつて、測
距ゲート回路16により設定される測距視野を追尾視野と
同じ関係位置に設定し、この測距視野内の映像信号（信
号処理回路９の出力）を用いて自動焦点検出（AF）回路
17で、例えば山登り制御等の公知の手段によつて焦点検
出を行い、その出力によつてモータＭを駆動し、合焦レ
ンズ１の位置を制御する。

これに対し、所定の比較回路にわたつて被写体の実質
的な停止の可能性が検出されたときは、後に詳述する基
準値更新手段によつてメモリ13に記憶されている基準値
（基準色）を更新し、さらに被写体の移動検出及び追尾
動作を行う。

第１図（Ａ）において、P₁は合焦レンズ１の位置（撮
影距離に相当する）の絶対位置を検出するポジシヨンセ
ンサ、P₂はズーム系レンズ２の位置（焦点距離に相当す
る）の絶対位置を検出するポジシヨンセンサであり、こ
れらの信号に基づいて追尾ゲート大きさ決定回路10が追
尾ゲート回路11及び測距ゲート回路16を制御し、それぞ
れ追尾視野及び測距視野の大きさを定める。したがつ
て、ポジシヨンセンサP₁及びP₂の出力に応じて、追尾ゲ
ート大きさ決定回路10で追尾視野又は（及び）測距視野
の大きさを演算することにより、撮影距離及びズーム系
レンズ２の焦点距離に関し最適の大きさの追尾視野又は
（及び）測距視野を設定することができる。

第１図（Ｂ）は、同図（Ａ）の色検出回路12、メモリ
13及び移動検出回路14の詳細を示す一例であつて、図中
ブロツク18及び25は、それぞれ画素Ａ及びＢ、並びに画
素Ｃ及びＢから抽出される信号を（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−
Ｙ）直交座標系上にプロツトした場合の▲▼間並び
に▲▼間の距離の変化分をそれぞれ所定のしきい値
（不感帯幅）と比較する比較装置を示し、これらの内部
構成は基本的に同じであるので以下比較装置18について
のみ詳細に説明する。

スイツチ19は、追尾開始時又は後述の基準色更新時の
みにオンになり、スイツチ19がオンの間に、メモリ20に
は、A₀とB₀の（Ｒ−Ｙ）座標成分及び（Ｂ−Ｙ）座標成
分である。

A_(R-Y)0,B_(R-Y)0,A_(B-Y)0,B_(B-Y)0 が蓄積される。また追尾視野の移動に伴つて画素ＡとＢ
とから抽出される刻々の色信号A_n,B_nのうち、A_nの（Ｒ
−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）座標成分である。

A_(R-Y)n,A_(B-Y)n が距離演算回路21に導かれる。なお、ここで距離とは、
（Ｒ−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）座標上での２点間の距離をい
う。一方画素Ｂから抽出される信号B_nは先に第５図
（Ｂ）に関連して説明した条件が満たされるとしてB₀の
ままであるとする。

距離演算回路21では、が算出され、割算器22でＤ_An・B0/D_A0・B0が算出され
る。そして上記の値がしきい値設定器23が設定するしき
い値K_Aと比較回路24で比較され、この値がしきい値K_Aを
超えると移動判定回路26に“1"が出力される。同様にし
て、比較装置25において画素Ｃ及びＢから抽出される信
号についてＤ_Cn・B0/B_C0・B0が算出され、この値が同装
置内にしきい値設定器23に対応して設けられるしきい値
設定器が設定するしきい値K_Cと比較され、この値がしき
い値K_Cを超えると移動判定回路に“1"が出力される。な
お多くの場合比較装置18と25とでスイツチ19をオンにす
るタイミングは実質的に同じであり、またK_A＝K_Cであ
る。

いま画素A,B及びＣから抽出される信号の（Ｒ−
Ｙ），（Ｂ−Ｙ）座標上における変化が第８図に示す如
くであるとしてＤ_An・B0/D_A0・B0及びＤ_Cn・B0/D_C0・B0 の具体的な数値例を求めると、ｎ＝1,K_A＝K_C＝２としてＤ_A1・B0/D_A0・B0≒2.2＞２Ｄ_C1・B0/D_C0・B0≒0.3＜２となり、移動判定回路26には比較装置18より“1"が、比
較装置25より“0"が出力される。この場合は、移動判定
回路26が追尾ゲート設定タイミングを所定時間（例えば
NTSC方式の場合１水平走査周期の1/125程度）だけ遅ら
せる信号を出力し、第１図（Ａ）のゲート移動回路15に
よつて追尾ゲート回路11を制御し、追尾視野を被写体の
移動の方向、すなわち第５図（Ｂ）の画面内で右方向へ
移動させる。これに対し、第１図（Ｂ）の移動判定回路
26に比較装置18から“0"が、比較装置25から“1"が出力
される場合は、移動判定回路26が追尾ゲート設定タイミ
ングを上記の所定時間だけ早める信号を出力し、追尾視
野を第５図（Ｂ）の画面内で左方向へ移動させる。

このようにして、Ｄ_A1・B0/D_A0・B0又はＤ_C1・B0/D
_C0・B0のうちどちらが設定されたしきい値を超えるかに
応じて、移動判定回路26が追尾ゲート設定タイミングを
例えば上記の所定時間だけ遅らせ又は早める信号を出力
し、この信号に応じて第１図（Ａ）のゲート移動回路15
がゲート回路11及び16を制御することにより、追尾視野
及び測距視野を被写体の移動方向へ移動させ、その位置
で焦点検出を行うことができる。

第６図に示すように２次元の追尾視野を構成するとき
は、同図の画面で水平方向及び垂直方向ごとに移動判定
を行う。そのためには、例えば第１図（Ｂ）の比較装置
18,25をさらに１組設け、一方の組で水平方向の、他方
の組で垂直方向の移動判定を行うようにする。その場合
移動判定回路26は１個設ければよく、例えば水平方向で
左へ、垂直方向では上へ移動したことが判定されれば、
全体として被写体が第６図の画面で斜め45度の左上方向
へ移動したと判定されることになる。

上記の実施例は、B_n＝B₀の条件がみたされるとしてＤ
_An・B0/D_A0・B0等の値を算出して被写体の移動判定を行
うものであるが、上記の条件がみたされない場合には、
Ｄ_An・Bn/D_A0・B0及びＤ_Cn・Bn/D_C0・B0の値を算出して
移動判定を行う。この場合第１図（Ｂ）の距離演算回路
21には入力信号B_(R-Y)nないしA_(B-Y)nのすべてを取りこ
むようにする（比較装置25内の不図示の距離演算回路に
ついても同様である）。しかしながら、被写体が高速移
動をする場合には、本出願人の出願に係る特願昭59−11
1964号の明細書で述べた理由により、中央部分の画素Ｂ
については、その座標上の移動に伴うその都度の位置に
よる信号B_nではなく、特定時点における画素Ｂから抽出
される信号、例えば被写体指定時における画素Ｂから抽
出される信号B₀を用いて移動判定を行うことを可とす
る。

前述のように、各画素の（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）座標
上の位置の間の距離の変化、すなわち▲▼及び▲
▼等の長さの変化を検出する代わりに、これらの位置
が原点０を挾む角度の変化を検出して被写体の移動を検
出することができる。例えば各画素が原点０を挾む角の
比 θ_A1・B1／θ_A0・B0 及び θ_C1・B1／θ_C0・B0 を算出し、そのどちらが設定したしきい値を超えるかに
よつて被写体の移動方向を判定するようにしてもよい。
また前述の色差信号（Ｒ−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）をそれぞ
れ輝度信号Ｙで割つて正規化した（Ｒ−Y/Y）及び（Ｂ
−Y/Y）信号による２次元座標を用い、同座標上で各画
素を表わす点の間の距離の変化又は角度の変化を演算す
るようにすれば、照明光の輝度が時間的に変動する場合
に、被写体が移動しないにかかわらず各画素を表わす座
標上の点が原点０に近づき（暗くなつた場合）あるいは
原点０から遠ざかる（明るくなつた場合）現象を防止
し、安定な追尾動作を行うことができる。さらに第１図
（Ｂ）において、しきい値設定器23等が設定するしきい
値を超える変化があつたときだけ移動判定回路26に“1"
を出力するようにしたのは、ハンチングやオーバーシユ
ートを生ずることのない追尾動作を行うようにするため
である。なおこの発明を実施するに当たり、上記の変形
手段も後述の基準値更新手段と適宜組み合わせて実施す
ることができる。

（この発明の実施例における基準値更新手段）（第１図（Ｃ）、第２図）第１図（Ｃ）は、この発明の主要な特徴を具体化した
一例を示し、第２図はその動作を説明する流れ図であ
る。第１図（Ｃ）に示す装置は、所定回数にわたつて被
写体の実質的な停止の可能性が判定されたときに、記憶
手段113の記憶内容を、その間に各画素から抽出された
色信号を加算回路117で加算蓄積したものの平均値で置
き換えることを骨子とし、またこの装置では記憶手段11
3の記憶内容を更新する期間を、被追尾被写体の実質的
な停止の可能性がある状態が長く続くほど長くするもの
である。第１図（Ｃ）に示す装置は、被写体の特徴を色
信号として抽出する例であり、また同図は主として基準
値更新のための信号処理解路を示しており、焦点検出系
及び同期制御系の図示を省略しているが、これらの省略
部分は第１図（Ａ）に準じて構成することができる。

第１図（Ｃ）において、合焦レンズ101、ズーム系レ
ンズ102、絞り103、リレーレンズ104、ポジシヨンセン
サP₁,P₂、撮像素子105、信号処理回路109、追尾ゲート
大きさ決定回路110、追尾ゲート回路111及び色検出回路
112は、第１図（Ａ）に示す対応する装置又は回路と基
本的な構成及び機能が同じであるので、その詳細な説明
を省略する。スイツチSW1は色検出回路112で抽出された
追尾視野内の各画素からの色信号情報を基準色メモリ11
3と移動判定回路114とに切り換えて入力するためのスイ
ツチであつて、追尾開始段階では、例えば各画素の初期
値を基準色メモリ113に入力し、これがメモリ113に記憶
された後は順次各画素から抽出される情報を移動判定回
路114に入力する。移動判定回路114では、第１図（Ａ）
の移動判定回路14と同様に、メモリ113に記憶されてい
る値と新たに各画素から抽出された値とが比較される。
具体的には、同図（Ｂ）に関連して説明したように、Ｄ
_An・B0/D_A0・B0及びＤ_Cn・B0/D_C0・B0がそれぞれしきい
値K₁（前記の説明においてN_A＝K_C＝K₁とする）と比較さ
れる。

上記の値、すなわち線分▲▼及び▲▼の長さ
の変化分の一方のみがしきい値K₁を超えると被写体が移
動したと判定され、その旨を表わす信号がゲート位置算
出回路115（一部の機能は第１図（Ａ）のゲート移動回
路15と同じ）に転送され、前記と同様に追尾ゲート回路
111のゲート位置が被写体の移動に追尾して移動する。
上記の値がともにしきい値K₁を超え、又はいずれもしき
い値K₁を超えないとき（第２図のステツプ32及び33で
「イエス、イエス」又は「ノー、ノー」の判定がされた
とき）には、カウンタCT1がカウントアツプする。ただ
しカウンタCT1の計数値は、「イエス、イエス」のみ以
外又は「ノー、ノー」のみ以外の判定がされるとクリア
される。例えば、「イエス、イエス」が判定された次に
「ノー、ノー」の判定がされると、カウンタCT1はクリ
アされた後、「ノー、ノー」（被写体停止）の判定に対
して計数値が１になる。なおカウンタCT1の計数値は、
第２図においてはC₁又はC₂に相当する。なお、厳密にい
うと、第８図において、A₁＝A₀,B₁＝B₀,C₁＝C₀であると
きは、Ｄ_A1・B0/D_A0・B0＝1, Ｄ_C1・B0/D_C0・B0＝１であつてＫ＝２とすれば移動判定が「ノー、ノー」とな
ることからも知れるように、被写体の停止状態は「ノ
ー、ノー」で表わされる場合であつて、「イエス、イエ
ス」となるのは、周囲が急速に明るくなる場合等環境条
件の変化に影響される場合であり、被写体の移動又は停
止を明確に判別することができないが、この場合は被写
体が実質的な停止状態である可能性を含んでいる。した
がつて、この明細書で、被追尾被写体の実質的な停止の
可能性が判定されるとは、実際に被追尾被写体の実質的
な停止が判定されるか、又はその可能性が判定されるこ
とをいい、前述の例では移動判定が「ノー、ノー」又は
「イエス、イエス」のいずれかである場合をいう。下記
の実施例の説明では、先ず「ノー、ノー」又は「イエ
ス、イエス」のいずれかの判定がされる場合を一括して
被追尾被写体の実質的な停止として説明し、最後に「イ
エス、イエス」の判定に対して異る処理をする変形例に
ついて説明する。

この発明の主要な特徴を具体化した一例として、移動
判定回路114で被追尾被写体の実質的な停止の可能性が
判定されたとき、前記のしきい値を第１の値K₁より大き
い第２の値K₂に変更する。そのための手段として、例え
ば本出願人の出願に係る特開昭59−65305号公報、発明
の名称「可変不感帯を有する制御系」に記載された手段
により移動判定回路114内のしきい値設定器123が設定す
るしきい値をK₁からK₂へ拡大するようにすればよい。な
おしきい値K₁又はK₂は回路構成上はしきい値設定器によ
り設定されるものであるが、追尾制御系における機能上
は不感帯幅として作用するので、以下主として不感帯幅
の用語により説明する。なお前記のしきい値の拡大は、
ゲート位置算出回路115の制御によつて行うようにして
もよい。

比較回路116では、カウンタCT1の計数値と設定された
所定値Ｎとの比較をする。その間各画素から抽出された
色信号の順次の値が加算回路117で加算されている。比
較回路116で比較した結果、カウンタCT1の計数値C1又は
C2がＮに達するとスイツチSW2がオンになり、加算回路1
17に加算されていた各画素からの色信号が割算器119に
転送され、ここで各画素からの色信号の値のＮ回の平均
値が算出される。そして加算回路117の蓄積内容はクリ
アされ、またカウンタCT1の計数値がＮに達した回数が
カウンタCT2でカウントされる。カウンタCT2の計数値
は、第２図においてはC₃又はC₄に相当し、またカウンタ
CT2も、カウンタCT1と同様に、ある判定結果をカウント
している間に他の判定結果が入力されるとクリアされる
よう構成されている。

数列指示回路121は、被写体の実質的な停止が長く続
くほど基準値の更新期間を長くするための手段の一例で
あつて、この例ではｘ＝1,3,9,27k（ｋは１に等しいか
又は１より大きい正の整数）の数列を指示する。なおｘ
の値の設定態様について説明すると、例えば、M,nを正
の整数、ａを０又は正の整数として、ｘはで表わされるが、ここでＭ＝3,n＝３とすると、ｘ＝1,3,9,27（ａ−３） ……（２）となる。なお比較回路116における所定値Ｎを用いて表
わせばｘ′＝N,3N,9N,27kN ……（３）となる。

比較回路122では、カウンタCT2の計数値と数列指示回
路121の設定値とが比較され、両者が一致したときの
み、スイツチSW3がオンになり、この発明の主要な特徴
を具体化した一例として、割算器119で算出された前記
の平均値が基準色メモリ113に転送され、メモリ113に記
憶されている基準値と置き換えられる。

次に第２図の流れ図に従つて第１図（Ｃ）の追尾装置
の動作を説明する。この装置の動作開始は、カメラのト
リガスイツチ又はスタンバイスイツチと連動していると
する。先ずステツプ30で不感帯幅ＫをK₁に設定し、カウ
ンタC₁〜C₄の計数値をクリアする。なお第１図（Ｂ）に
関して説明したように、画素Ａ及びＢと画素Ｃ及びＢと
から抽出されるそれぞれの色信号の変化を検知するため
の不関帯幅は、一般的には、それぞれ前記のK_AとK_Cとの
ように異なるものであるが、多くの場合K_A＝K_Cであるの
で、ここではK_A＝K_C＝K₁とする。また少なくとも１回目
の追尾サイクルではＫ＝K₁と設定される。さらに第１図
（Ｃ）のカウンタCT1が上記のカウンタC₁,C₂の機能を受
けもち、同じくカウンタCT2が上記のカウンタC₃,C₄の機
能を受けもつ。ステツプ31では、各画素に関する基準色
A₀,B₀,C₀の初期設定をする。そのための手段としては、
基準色メモリ113に、とりあえず画面中央に位置する追
尾視野から得られる信号を色検出回路112及びスイツチS
W1を介して入力するか、あるいは別途設けた色指定回路
の手動操作により設定した信号を入力すればよい。

続いて、第１図（Ｃ）の移動判定回路114で、例えば
第１図（Ｂ）に関して説明した手段によりＤ_An・B0/D
_A0・B0及びＤ_Cn・B0/D_C0・B0と不感帯幅K₁とが比較され
る（ステツプ32,33）。ここで「ステツプ32の判定結
果」と「ステツプ33の判定結果」とが「イエス、ノー」
又は「ノー、イエス」であるときは、被写体が画面内で
相対的に移動したと判定され、ゲート位置算出回路115
の制御により、追尾ゲート回路111の追尾ゲート設定タ
イミングを、前者では前記の所定時間だけ遅らせ、後者
では同じく早めに追尾視野をそれぞれこの所定時間に相
当する量だけ例えば第５図（Ｂ）の画面内で右方向又は
左方向へ移動させて追尾動作を行い、追尾が完了するま
でこの動作がくり返される。これとともに、カウンタC₁
〜C₄は、その履歴によりその計数値がゼロでないものが
ある場合があるが、被写体の移動を検出されたときに
は、ゲート位置算出回路115の制御によりゼロに戻され
る（ステツプ34,36,32及び35,37,32）。

これに対して、移動判定回路114において「ステツプ3
2の判定結果」及び「ステツプ33の判定結果」が「イエ
ス、イエス」又は「ノー、ノー」であるときは、前述の
ように不感帯幅をK₁からこれよりも広いK₂に変更し、こ
れとともに「イエス、イエス」のときはカウンタC₂,C₄
をクリアし、「ノー、ノー」のときはカウンタC₁,C₃を
クリアする（ステツプ38,46）。不感帯幅をK₁からK₂へ
拡大することは、被写体が停止している状態で移動検出
能力をK₂/K₁倍に落していることを意味し、これにより
追尾動作の不安定性を取り除くことになる。そして「イ
エス、イエス」のときはカウンタC₁が、「ノー、ノー」
のときはカウンタC₂がそれぞれ１だけカウントアツプす
る（ステツプ39,47）。

ここでカウンタC₁〜C₄の計数値は、それぞれ下記の値
を示すものである。

C₁:「ステツプ32の判定結果」及び「ステツプ33の判定
結果」が「イエス、イエス」と連続した回数。

C₃:C₁がＮ回連続した回数。

C₂:「ステツプ32の判定結果」及び「ステツプ33の判定
結果」が「ノー、ノー」と連続した回数。

C₄:C₂がＮ回連続した回数。

なおC₁〜C₄のどれについても、上記の判定過程におい
て１回でも上記以外の判定結果が入るとそれぞれ計数値
がゼロになる。

この間、連続して被写体の移動判定がされない場合に
各画素から抽出される色信号A_n,B_n及びC_nの値が、加算
回路117において加算され、かつ同回路に記憶される
（ステツプ40,48）。そして比較回路116においてC₁又は
C₂の値をあらかじめ設定した所定値Ｎとそれぞれ比較し
（ステツプ41,49）、C₁又はC₂の値がＮに達すれば、す
なわち連続してＮ回「ステツプ32の判定結果」と「ステ
ツプ33の判定結果」とが「イエス、イエス」又は「ノ
ー、ノー」であるときは、比較回路116の制御によりス
イツチSW2がオンになり、加算回路116で加算された値が
割算器119に転送され、ここで各画素A,B及びＣについて
平均値が算出される（ステツプ42,50）。すなわち画素
Ａについての平均値はで与えられ、画素Ｂ及びＣについても同様にして平均値
が与えられる。なおステツプ40又はステツプ48におい
て、それぞれ加算回路117で加算され、同回路に記憶さ
れた内容は、それぞれ、比較回路116の制御により計数
値C₁又はC₂がクリアされるとともに、スイツチSW2の制
御によりクリアされる（ステツプ43,51）。さらにスイ
ツチSW2の制御により、カウンタCT2の計数値C₃又はC₄が
１だけカウントアツプされ、したがつてカウンタCT2に
おいて、連続してＮ回「ステツプ32の判定結果」と「ス
テツプ33の判定結果」とが「イエス、イエス」又は「ノ
ー、ノー」である回数がカウントされる（ステツプ44,5
2）。

比較回路122では、カウンタCT2の前記の計数値と数列
指示回路121で設定される数列、例えば前記の式（３）
で与えられる数列とを比較し、両者が一致するときのみ
スイツチSW3がオンになり、割算器119で算出した前記の
平均値A_(R-Y)0,A_(B-Y)0等が基準色メモリ113に入力さ
れ、同メモリにすでに記憶されている基準値と置き換え
られる（ステツプ45,31及び53,31）。これとともに、比
較回路122の制御によりカウンタCT2の計数値C₃又はC₄が
クリアされる。

上記の装置においては、被写体の実質的な停止の可能
性が判定されたとき不感帯幅をK₁からこれよりも広いK₂
へ変更するようにしたので、被写体の実質的な停止の可
能性がある状態において雑音等に影響されることがな
く、またハンチングやオーバーシユートを生ずることな
く安定な追尾動作を行うことができる。

上記の基準値更新手段によれば、被写体の実質的な停
止の可能性がある状態が長く続くほど基準値の更新期間
を長くしており、また置き換えられる基準値は、直前の
Ｎ回に各画素から抽出された信号の平均値としてすでに
算出された値であるため、例えばN/60秒間追尾を中断し
て基準値の再設定を行わなくても、時間的な損失なくき
わめて代表的な基準値の更新を行うことができるので、
基準値更新によつて追尾動作の不安定を招くことがな
く、かつ被写体の停止の可能性がある状態が長く続くの
にかかわらず、定期的に、例えばN/60秒ごとに不必要な
基準値更新をしなくても代表的な基準値更新を行うこと
ができる意味において追尾動作の不安定を招くことがな
い。なお基準色メモリ113に置き換えられる前記の基準
値は、前記の実施例のように更新時期の直前のＮ回の平
均値であることを可とするが、他の時期におけるＮ回の
平均値を用いることも可能である。なおこの明細書にお
いて、更新時の直前の複数回又は更新時より前の複数回
の複写体移動判定時において被写体から抽出される情報
とは、更新時において抽出される情報を含んでいてもよ
い。

前記の（１）〜（３）式は、被写体の実質的な停止状
態が長く続くほど更新を行う時期を間引くが、長時間の
停止が続く場合に応答遅れ等の性能の劣化が生ずるのを
防ぐために最大更新期間（前記の例では27×N/60秒）を
定めるという考え方によるものであるから、必ずしもこ
れらの式に示される等比数列及び等差数列の組合わせに
限られるものではない。さらにこの発明については、下
記の変形が可能である。第１に、被写体の実質的な停止
が判定されたときに、いつたん不感帯幅をK₂に拡大する
が、この状態が所定回数続けば、被写体の移動判定が前
記の「イエス、イエス」又は「ノー、ノー」であつても
不感帯幅をK₁に縮少し、これにより追尾精度を維持する
ようにする。第２に、被写体の移動判定が前記の「ノ
ー、ノー」であるときのみ不感帯幅をK₂に変更し、これ
が前記の「イエス、イエス」であるときは、その他の設
定をする（例えばK₁のままとするか、あるいはK₂よりも
狭い第３の不感帯幅に設定する）。第３に省エネルギ等
のために、被写体の実質的な停止の可能性がある状態に
おいて移動判定の時期をも間引くことが可能である。

（効果）以上述べたように、本発明によれば、被写体の移動を
検出し、これを追尾する自動追尾装置において、被写体
を撮像する撮像手段と、前記撮像手段より出力された撮
像信号中より被写体像の特徴情報を抽出する特徴抽出手
段と、前記被写体像の移動を検出するための基準となる
被写体像の情報を記憶する記憶手段と、前記特徴抽出手
段によつて抽出された前記被写体像の特徴情報と前記記
憶手段の記憶内容との比較に基づいて前記被写体像の移
動を判定する移動判定手段と、前記移動判定手段の出力
にしたがつて前記撮像手段の画面内における前記被写体
の移動を追尾する自動追尾手段と、前記記憶手段の記憶
内容を更新する更新手段とを有し、前記更新手段は、前
記移動判定手段の出力に基づいて前記被写体の移動が判
定されなかつた場合には、新たに前記記憶手段に記憶さ
せる内容を更新時より前の複数回の被写体移動判定時に
おいて被写体像から抽出される特徴情報の平均値とする
ように構成したので、すでに被写体から抽出された情報
の平均値として得られた値により記憶手段の記憶内容を
更新することにより、追尾動作を中断せずに時間的損失
なく更新を行うことができ、さらに記憶内容の更新に伴
つて追尾動作の不安定を生ずることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）はこの発明の自動追尾装置の実施例の概要
を示すブロツク図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中色検出回
路12、メモリ13及び移動判定回路14の詳細を示すブロツ
ク図、同図（Ｃ）はこの発明の実施例における基準値更
新手段の詳細を示すブロツク図、第２図はこの発明の実
施例における基準値更新作用を説明する流れ図、第３図
（Ａ）及び（Ｂ）は従来の自動焦点検出装置を具えるカ
メラにおける測距視野と被写体像との関係を示す説明
図、第４図（Ａ）及び（Ｂ）はこの発明を適用したカメ
ラにおける追尾視野又は測距視野と被写体像との関係を
示す説明図、第５図（Ａ）及び（Ｂ）はこの発明を適用
したカメラにおける分割された追尾視野と被写体像との
関係を示す説明図、第６図（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）は
２次元の追尾視野を設定した場合の追尾視野と被写体像
との関係を示す説明図、第７図は第５図の分割された追
尾視野から抽出される信号を処理する装置のブロツク
図、第８図は第７図の装置から得られる信号を２次元平
面上にプロツトした状況を示す説明図である。符号の説明 1:合焦レンズ、2:ズーム系レンズ、3:絞り、4:リレーレ
ンズ、5:撮像手段の一例である固体撮像素子、9:信号処
理回路、10:追尾ゲート大きさ決定回路、11:追尾ゲート
回路、12:色検出回路、13:メモリ、14:移動検出回路、1
5:ゲート移動回路、16:測距ゲート回路、17:自動焦点検
出回路、19:スイツチ、20:メモリ、21:距離演算回路、2
2:割算器、23:しきい値設定器、24:比較回路、26:移動
判定回路、113:基準色メモリ、114:移動判定回路、115:
ゲート位置算出回路、116,122:比較回路、117:加算回
路、119:割算器、121:数列指示回路、123:しきい値設定
器、SW1,SW2,SW3:スイツチ、CT1,CT2:カウンタ。

フロントページの続き (72)発明者岩崎陽一川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者網蔵孝川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者藤原昭広川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者武井正弘川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献特開昭53−132213（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−2679（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体の移動を検出し、これを追尾する自
動追尾装置において、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段より出力された撮像信号中より被写体像の
特徴情報を抽出する特徴抽出手段と、前記被写体像の移動を検出するための基準となる被写体
像の情報を記憶する記憶手段と、前記特徴抽出手段によつて抽出された前記被写体像の特
徴情報と前記記憶手段の記憶内容との比較に基づいて前
記被写体像の移動を判定する移動判定手段と、前記移動判定手段の出力にしたがつて前記撮像手段の画
面内における前記被写体の移動を追尾する自動追尾手段
と、前記記憶手段の記憶内容を更新する更新手段とを有し、前記更新手段は、前記移動判定手段の出力に基づいて前
記被写体の移動が判定されなかつた場合には、新たに前
記記憶手段に記憶させる内容を更新時より前の複数回の
被写体移動判定時において被写体像から抽出される特徴
情報の平均値とすることを特徴とするカメラにおける自
動追尾装置。
【請求項２】前記自動追尾手段は、前記画面内における
前記被写体像の移動に焦点検出領域を追従させるように
構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項に記載のカメラにおける自動追尾装置。