JP2603211B2 - カメラにおける自動追尾装置 - Google Patents
カメラにおける自動追尾装置Info
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- G01S3/786—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
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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いて、移動する被写体
に対する自動追尾装置に関し、とくに照明光の輝度の変
化にかかわらず安定な追尾動作を行うことができる手段
に関する。
点検出又は自動焦点調節装置において、移動する被写体
に対する自動追尾装置に関し、とくに照明光の輝度の変
化にかかわらず安定な追尾動作を行うことができる手段
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。
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8
6号)(昭和40年発行)の21頁石田ほかによる「山登り
サーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調整」の論文
に、またこの山登り制御と後玉フォ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
ビジョン学会技術報告で半間ほかにより「輪郭検出オー
トフォーカス方式」としてそれぞれ詳細に発表されてい
る。
方式については「NHK技術研究」第17巻第1号(通巻第8
6号)(昭和40年発行)の21頁石田ほかによる「山登り
サーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調整」の論文
に、またこの山登り制御と後玉フォ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
ビジョン学会技術報告で半間ほかにより「輪郭検出オー
トフォーカス方式」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1図(A)に示すよ
うに測距視野が撮影画面中央部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1図及び後記第
2図は、無視差の自動焦点調節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。
うに測距視野が撮影画面中央部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1図及び後記第
2図は、無視差の自動焦点調節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、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
が(昭和59年5月25日付け特許願、発明の名称「自動追
尾焦点検出装置」)、この提案を実施するに当たって
は、照明光の輝度の変化にかかわらず安定な追尾動作を
行うことができることが望ましい。
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、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
が(昭和59年5月25日付け特許願、発明の名称「自動追
尾焦点検出装置」)、この提案を実施するに当たって
は、照明光の輝度の変化にかかわらず安定な追尾動作を
行うことができることが望ましい。
(目的) この発明は、従来の自動焦点検出装置の前述の欠点を
解消し、移動する被写体について自動的にその移動を検
出し、測距視野を被写体の移動に追尾して移動させて焦
点検出ないし焦点調節を行うに当たり、照明光の輝度の
変化にかかわらず安定な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。
解消し、移動する被写体について自動的にその移動を検
出し、測距視野を被写体の移動に追尾して移動させて焦
点検出ないし焦点調節を行うに当たり、照明光の輝度の
変化にかかわらず安定な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。
(実施例による説明) 以下第2図ないし第9図等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、この発明を適用した自動追尾焦
点検出機能の概要、この発明の実施例における信号正規
化手段及びこの発明の実施例の全体構成の順序で行う。
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、この発明を適用した自動追尾焦
点検出機能の概要、この発明の実施例における信号正規
化手段及びこの発明の実施例の全体構成の順序で行う。
(この発明を適用した自動追尾焦点検出機能の概要)
(第2図〜第5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1図(A)の状態
にあった目標被写体(人物)が第2図(A)に示すよう
に同一距離のまま画面右上方へ移動すると、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2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って測距視野を
これと同じ位置関係で移動させるものである。したがっ
て、第2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。なお追尾視野は被写
体の移動を判定する手段のひとつであって、通常は、測
距視野のようにファインダ画面等に表示し、これを介し
て被写体が観察されることはない。また追尾視野を仮に
画面上に表示したとすれば、前述のように追尾視野と測
定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2図〜第5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1図(A)の状態
にあった目標被写体(人物)が第2図(A)に示すよう
に同一距離のまま画面右上方へ移動すると、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2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って測距視野を
これと同じ位置関係で移動させるものである。したがっ
て、第2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。なお追尾視野は被写
体の移動を判定する手段のひとつであって、通常は、測
距視野のようにファインダ画面等に表示し、これを介し
て被写体が観察されることはない。また追尾視野を仮に
画面上に表示したとすれば、前述のように追尾視野と測
定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2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、測距の結果に従って合焦レンズ
が移動する。したがって、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、つねにその被
写体に適した大きさに保ち、そ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し、また追尾視野の大きさは、
被写体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。
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、測距の結果に従って合焦レンズ
が移動する。したがって、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、つねにその被
写体に適した大きさに保ち、そ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し、また追尾視野の大きさは、
被写体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次元の拡がりをもつもので
あるが、説明を簡単にするために、ここでは第3図
(A)に示すように追尾視野が水平方向に延びる1次元
の拡がりをもつものであるとする。また追尾視野は、A,
B,Cの3部分(以下各部分を画素という)に分れている
とする。なお2次元の追尾視野を構成するには、例えば
同図の画素B又はA,B及びCを中心にしてその上下に位
置する画素を設ければよい。
あるが、説明を簡単にするために、ここでは第3図
(A)に示すように追尾視野が水平方向に延びる1次元
の拡がりをもつものであるとする。また追尾視野は、A,
B,Cの3部分(以下各部分を画素という)に分れている
とする。なお2次元の追尾視野を構成するには、例えば
同図の画素B又はA,B及びCを中心にしてその上下に位
置する画素を設ければよい。
上記の各画素から色差信号(R−Y)及び(B−Y)
並びに輝度信号Yを抽出し、これらを第5図を参照して
後述する手段により処理して上記色差信号(R−Y)及
び(B−Y)をそれぞれ輝度信号Yで割って正規化した
信号を後述のメモリに記憶させる。この記憶された値を
各画素A,B及びCについて(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)
直交座標上にプロットすると、例えば第4図のように表
示される。なお第4図は、照明光の輝度が標準状態にあ
る場合を示すものとし、後記の数値例もこの状態で得ら
れる数値であるとする。第4図でA0,B0及びC0の各点
は、それぞれ第3図(A)のA,B及びCの各画素から得
ら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、それぞれ被写体の服装と背景とを表わす信
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っているものと
する。したがって、点A0とC0とは、色差信号座標上の
位置が異っている。
並びに輝度信号Yを抽出し、これらを第5図を参照して
後述する手段により処理して上記色差信号(R−Y)及
び(B−Y)をそれぞれ輝度信号Yで割って正規化した
信号を後述のメモリに記憶させる。この記憶された値を
各画素A,B及びCについて(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)
直交座標上にプロットすると、例えば第4図のように表
示される。なお第4図は、照明光の輝度が標準状態にあ
る場合を示すものとし、後記の数値例もこの状態で得ら
れる数値であるとする。第4図でA0,B0及びC0の各点
は、それぞれ第3図(A)のA,B及びCの各画素から得
ら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、それぞれ被写体の服装と背景とを表わす信
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っているものと
する。したがって、点A0とC0とは、色差信号座標上の
位置が異っている。
次に、第3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の割合が変化する結果、画素A及
びCから得られる信号は、第5図A1及びC1に示すよう
にそれぞれ変化する。一方、画素Bは第3図(B)に示
すように被写体内にとどまっているので、その服装がほ
ぼ単色であるとすれば、画素Bから得られる信号はほと
んど変化しない。したがって、ここでは、簡単のために
B1=B0とする。この場合、第5図に示すように、点C
1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3図(B)
で左方向へ移動していることになる。
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の割合が変化する結果、画素A及
びCから得られる信号は、第5図A1及びC1に示すよう
にそれぞれ変化する。一方、画素Bは第3図(B)に示
すように被写体内にとどまっているので、その服装がほ
ぼ単色であるとすれば、画素Bから得られる信号はほと
んど変化しない。したがって、ここでは、簡単のために
B1=B0とする。この場合、第5図に示すように、点C
1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3図(B)
で左方向へ移動していることになる。
この発明では画素A,B及びCから得られる信号が、被
写体の相対的な移動の結果、(R−Y/Y)及び(B−Y/
Y)平面上でA0,B0,C0から、それぞれA1,B1,C1に変化
する現象を利用して被写体の相対的な移動を自動的に検
出し、その検出結果に従って追尾視野を被写体の移動に
追尾して自動的に移動させるものである。なおそのため
の具体的手段については、第5図〜第7図を参照して後
述する。
写体の相対的な移動の結果、(R−Y/Y)及び(B−Y/
Y)平面上でA0,B0,C0から、それぞれA1,B1,C1に変化
する現象を利用して被写体の相対的な移動を自動的に検
出し、その検出結果に従って追尾視野を被写体の移動に
追尾して自動的に移動させるものである。なおそのため
の具体的手段については、第5図〜第7図を参照して後
述する。
次に、上記のように色差信号(R−Y)及び(B−
Y)を輝度信号Yで正規化した信号によって被写体の移
動を検出するようにした理由について説明する。すなわ
ち、色差信号のみによっても被写体の移動を検出し、自
動追尾の目的を達成することができるが、この場合は、
照明光の輝度が時間的に変化するとき、被写体が移動し
ないにもかかわらず色差信号座標上の点が変化すること
がある。例えば、照明光が暗くなると座標上の各点が0
点に近づき、明るくなると0点から遠ざかる。これに対
して、前記の各画素から(R−Y)及び(B−Y)信号
の他にY信号をも抽出し、(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)
(正規化された信号)を算出し、各画素を表わす点の
(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)直交座標上の位置の変化か
ら被写体の移動を検出するようにすれば、照明光の輝度
の変化を自動的に補償して安定な追尾動作を行うことが
できる。
Y)を輝度信号Yで正規化した信号によって被写体の移
動を検出するようにした理由について説明する。すなわ
ち、色差信号のみによっても被写体の移動を検出し、自
動追尾の目的を達成することができるが、この場合は、
照明光の輝度が時間的に変化するとき、被写体が移動し
ないにもかかわらず色差信号座標上の点が変化すること
がある。例えば、照明光が暗くなると座標上の各点が0
点に近づき、明るくなると0点から遠ざかる。これに対
して、前記の各画素から(R−Y)及び(B−Y)信号
の他にY信号をも抽出し、(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)
(正規化された信号)を算出し、各画素を表わす点の
(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)直交座標上の位置の変化か
ら被写体の移動を検出するようにすれば、照明光の輝度
の変化を自動的に補償して安定な追尾動作を行うことが
できる。
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3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。
ば、被写体が画面内で第3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。
(この発明の実施例における信号正規化手段)(第5
図) 第5図は、この発明の実施例において前記の正規化信
号(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)を作成する回路の一例を
示すものであって色差信号(R−Y)及び(B−Y)
は、それぞれ積分回路100a,100bで積分され、サンプル
ホールド(S/H)回路101a,101bでサンプルホールドされ
て,それぞれ割算器102a,102bに入力される。一方、入
力輝度信号Yは積分回路100cで積分され、サンプルホー
ルド回路101cでサンプルホールドされて割算器102a,102
bに入力され、同割算器からそれぞれ正規化された信号
(R−Y/Y),(B−Y/Y)が出力される。これらの正規
化された信号がそれぞれA/D変換回路103a,103bでA/D変
換されてメモリ104a,104bに記憶される。前記の回路の
変形として、割算器102a,102bをA/D変換回路103a,103b
の後段に設け、サンプルホールドされたY信号をA/D変
換した後、割算器102a,102bで正規化処理をしてもよ
い。あるいは割算器102a,102bを積分回路100a,100bの前
段に設け、これらの割算器にそれぞれ(R−Y)信号及
びY信号並びに(B−Y)信号及びY信号を入力して正
規化処理をしてもよい。
図) 第5図は、この発明の実施例において前記の正規化信
号(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)を作成する回路の一例を
示すものであって色差信号(R−Y)及び(B−Y)
は、それぞれ積分回路100a,100bで積分され、サンプル
ホールド(S/H)回路101a,101bでサンプルホールドされ
て,それぞれ割算器102a,102bに入力される。一方、入
力輝度信号Yは積分回路100cで積分され、サンプルホー
ルド回路101cでサンプルホールドされて割算器102a,102
bに入力され、同割算器からそれぞれ正規化された信号
(R−Y/Y),(B−Y/Y)が出力される。これらの正規
化された信号がそれぞれA/D変換回路103a,103bでA/D変
換されてメモリ104a,104bに記憶される。前記の回路の
変形として、割算器102a,102bをA/D変換回路103a,103b
の後段に設け、サンプルホールドされたY信号をA/D変
換した後、割算器102a,102bで正規化処理をしてもよ
い。あるいは割算器102a,102bを積分回路100a,100bの前
段に設け、これらの割算器にそれぞれ(R−Y)信号及
びY信号並びに(B−Y)信号及びY信号を入力して正
規化処理をしてもよい。
(この発明の実施例の全体構成)(第6図〜第9図) 第6図は、この発明の自動車追尾装置の一実施例を示
し、この例は、この発明をビデオカメラにおける自動追
尾焦点検出装置に適用した例である。第6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、被写体像は撮像素子5
(例えばC.C.D.)上で受光される。6はクロック信号発
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
ゲート設定回路11及び測距ゲート設定回路16に付与され
る。撮像素子5は、撮像素子駆動回路8により駆動され
て時系列信号が出力され、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。なお以下の説明では、出力ビデオ信号がNTSC信号で
あるとする。
し、この例は、この発明をビデオカメラにおける自動追
尾焦点検出装置に適用した例である。第6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、被写体像は撮像素子5
(例えばC.C.D.)上で受光される。6はクロック信号発
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
ゲート設定回路11及び測距ゲート設定回路16に付与され
る。撮像素子5は、撮像素子駆動回路8により駆動され
て時系列信号が出力され、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。なお以下の説明では、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、同時に、色差信号(R−Y)及び
(B−Y)並びに輝度信号Yを追尾ゲート設定回路11
(追尾視野に対応する)に出力し、また前記輝度信号Y
を測距ゲート設定回路16に出力する。追尾ゲート設定回
路11の出力は色検出回路12に供給されて、被写体に関し
て前記の正規化された色差信号が抽出され、これが例え
ば不図示のスイッチなど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。なお色検出回路12は、第
5図に示し、あるいはその変形として先に説明した正規
化手段を含むものである。上記の処理は、テレビジョン
信号の1フィールドの期間である1/60秒の間に又はその
数フィールド分の期間の間にその平均値に従って行われ
る。以下両者を一括して1フィールドの期間に処理され
るとして説明する。
(B−Y)並びに輝度信号Yを追尾ゲート設定回路11
(追尾視野に対応する)に出力し、また前記輝度信号Y
を測距ゲート設定回路16に出力する。追尾ゲート設定回
路11の出力は色検出回路12に供給されて、被写体に関し
て前記の正規化された色差信号が抽出され、これが例え
ば不図示のスイッチなど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。なお色検出回路12は、第
5図に示し、あるいはその変形として先に説明した正規
化手段を含むものである。上記の処理は、テレビジョン
信号の1フィールドの期間である1/60秒の間に又はその
数フィールド分の期間の間にその平均値に従って行われ
る。以下両者を一括して1フィールドの期間に処理され
るとして説明する。
次の1フィールドでは、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。移動があった場合には、ゲート移
動回路15によって追尾ゲート設定回路11を制御して追尾
視野を移動させ、次の1フィ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。
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。移動があった場合には、ゲート移
動回路15によって追尾ゲート設定回路11を制御して追尾
視野を移動させ、次の1フィ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によって、測
距ゲート設定回路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)を用いて自動焦点調節(AF)
回路17で、例えば山登り制御等の公知の手段によって焦
点検出を行い、その出力によってモータMを駆動し、合
焦レンズ1の位置を制御する。
距ゲート設定回路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)を用いて自動焦点調節(AF)
回路17で、例えば山登り制御等の公知の手段によって焦
点検出を行い、その出力によってモータMを駆動し、合
焦レンズ1の位置を制御する。
第6図において、P1は合焦レンズ1の位置(被写体
距離に相当する)の絶対位置を検出するポジションセン
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ョンセンサであり、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
尾ゲート設定回路11及び測距ゲート設定回路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。
いま、撮影レンズの焦点距離をf、被写体距離をR、撮
像面の長手方向の寸法をy、追尾視野長(第3図(A)
の画素A,B,Cの合計の長さ)をl、追尾視野長の被写体
上での長さをW、l/y=kとおくと、k=fW/Ryで与えら
れる。数値例を掲げると、f=30mm、R=5000mm、y=
8.8mmとし、被追尾被写体が大人の場合としてW=500mm
とすると k=0.34 となる。ここでyは撮像素子例えばC.C.D.の大きさによ
って、Wは被追尾被写体によって定まるので、ポジショ
ンセンサP1、P2の出力値から上記の式によりkを追尾
ゲート大きさ決定回路10で演算すれば、つねに被写体に
対して最適の大きさの追尾視野が得られる。
距離に相当する)の絶対位置を検出するポジションセン
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ョンセンサであり、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
尾ゲート設定回路11及び測距ゲート設定回路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。
いま、撮影レンズの焦点距離をf、被写体距離をR、撮
像面の長手方向の寸法をy、追尾視野長(第3図(A)
の画素A,B,Cの合計の長さ)をl、追尾視野長の被写体
上での長さをW、l/y=kとおくと、k=fW/Ryで与えら
れる。数値例を掲げると、f=30mm、R=5000mm、y=
8.8mmとし、被追尾被写体が大人の場合としてW=500mm
とすると k=0.34 となる。ここでyは撮像素子例えばC.C.D.の大きさによ
って、Wは被追尾被写体によって定まるので、ポジショ
ンセンサP1、P2の出力値から上記の式によりkを追尾
ゲート大きさ決定回路10で演算すれば、つねに被写体に
対して最適の大きさの追尾視野が得られる。
第7図は、前述の色検出回路12、メモリ13及び移動判
定回路14の詳細を示すものであって、第6図の追尾ゲー
ト設定回路11を通った画素A及びBそれぞれの色差信号
(R−Y)及び(B−Y)信号並びに輝度信号Yから、
距離演算回路21により第4図の(R−Y/Y)及び(B−Y
/Y)直交座標上の線分A0B0の長さDA0・B0が求めら
れ、メモリ22に記憶される。次のフィールドの信号か
ら、同様にしてDA1・B1又はDA1・B0が求められる。ここ
で、簡単のためにB1=B0である場合を考えると、 DA1・B1=DA1・B0 であり、割算器23で DA1・B1/DA0・B0 が算出される。この値が、しきい値設定器24が設定する
第1のしきい値と比較回路25で比較され、しきい値を超
える変化があると移動判定回路14に“1"を出力する。同
様にして、距離演算回路31から比較回路35までの回路に
よって DC1・B1/DC0・B0 が算出され、これに第2のしきい値を超える変化がある
と比較回路35から移動判定回路14に“1"を出力する。具
体的な数値例について説明すると、第5図に示す設例で
は、第1及び第2のしきい値をともに2として、 DA1・B1/DA0・B0=2.2, DC1・B1/DC0・B0=0.36 であるので、比較回路25のみが“1"を出力する。この場
合は、移動判定回路14が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発生する。逆に比較回路35のみ
が“1"を出力する場合は、移動判定回路14がゲート設定
タイミングを上記の所定時間だけ早める信号を発生す
る。後者は、被写体が第3図で左方向へ移動した場合で
ある。
定回路14の詳細を示すものであって、第6図の追尾ゲー
ト設定回路11を通った画素A及びBそれぞれの色差信号
(R−Y)及び(B−Y)信号並びに輝度信号Yから、
距離演算回路21により第4図の(R−Y/Y)及び(B−Y
/Y)直交座標上の線分A0B0の長さDA0・B0が求めら
れ、メモリ22に記憶される。次のフィールドの信号か
ら、同様にしてDA1・B1又はDA1・B0が求められる。ここ
で、簡単のためにB1=B0である場合を考えると、 DA1・B1=DA1・B0 であり、割算器23で DA1・B1/DA0・B0 が算出される。この値が、しきい値設定器24が設定する
第1のしきい値と比較回路25で比較され、しきい値を超
える変化があると移動判定回路14に“1"を出力する。同
様にして、距離演算回路31から比較回路35までの回路に
よって DC1・B1/DC0・B0 が算出され、これに第2のしきい値を超える変化がある
と比較回路35から移動判定回路14に“1"を出力する。具
体的な数値例について説明すると、第5図に示す設例で
は、第1及び第2のしきい値をともに2として、 DA1・B1/DA0・B0=2.2, DC1・B1/DC0・B0=0.36 であるので、比較回路25のみが“1"を出力する。この場
合は、移動判定回路14が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発生する。逆に比較回路35のみ
が“1"を出力する場合は、移動判定回路14がゲート設定
タイミングを上記の所定時間だけ早める信号を発生す
る。後者は、被写体が第3図で左方向へ移動した場合で
ある。
したがって、比較回路25又は35の出力“1"に応じて移
動判定回路14がゲート設定タイミングを、例えば上記の
所定時間だけ変化させる信号を発生し、この信号に応じ
てゲート移動回路15が前述のようにゲート設定回路11及
び16を制御することにより、測距視野を被写体が移動す
る方向へ移動させ、その位置で焦点検出を行うことがで
きる。そして上記の装置では、(R−Y/Y)及び(B−Y
/Y)直交座標上で DA1・B1/DA0・B0 及びDC1・B1/DC0・B0 の演算を行うことにより、前述のように照明光の輝度の
変化にかかわらず安定な追尾動作を行うことができる。
動判定回路14がゲート設定タイミングを、例えば上記の
所定時間だけ変化させる信号を発生し、この信号に応じ
てゲート移動回路15が前述のようにゲート設定回路11及
び16を制御することにより、測距視野を被写体が移動す
る方向へ移動させ、その位置で焦点検出を行うことがで
きる。そして上記の装置では、(R−Y/Y)及び(B−Y
/Y)直交座標上で DA1・B1/DA0・B0 及びDC1・B1/DC0・B0 の演算を行うことにより、前述のように照明光の輝度の
変化にかかわらず安定な追尾動作を行うことができる。
前述の実施例では、第4図の回路で正規化処理を行
い、その出力である(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)信号
が、第7図の距離演算回路21,31で処理されるものであ
るが、その変形として、第8図に示すようにそれぞれ積
分、サンプルホールド及びA/D変換された(R−Y),
(B−Y)及びY信号を第9図の距離演算回路21,31に
入力し、ここで正規化処理及び(R−Y/Y),(B−Y/
Y)直交座標上における距離演算を行うようにしてもよ
い。なお第8図及び第9図において、それぞれ第4図及
び第7図中の各回路と基本的に同じ構成及び機能を有す
る回路は、第4図及び第7図と同じ符号を付しており、
又第8図中103c,104cはそれぞれY信号に対するA/D変換
回路及びメモリを示すものである。
い、その出力である(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)信号
が、第7図の距離演算回路21,31で処理されるものであ
るが、その変形として、第8図に示すようにそれぞれ積
分、サンプルホールド及びA/D変換された(R−Y),
(B−Y)及びY信号を第9図の距離演算回路21,31に
入力し、ここで正規化処理及び(R−Y/Y),(B−Y/
Y)直交座標上における距離演算を行うようにしてもよ
い。なお第8図及び第9図において、それぞれ第4図及
び第7図中の各回路と基本的に同じ構成及び機能を有す
る回路は、第4図及び第7図と同じ符号を付しており、
又第8図中103c,104cはそれぞれY信号に対するA/D変換
回路及びメモリを示すものである。
また、前述の実施例では2つの色差信号(R−Y/Y)
及び(B−Y/Y)によって被写体の移動を検出している
が、被写体の移動に伴う被写体及び背景の特徴を表わす
各画素からの色信号の変化が上記2つの信号のうちの一
方に主として依存する場合には、その一方の信号のみに
よって被写体の移動を検出することも可能である。
及び(B−Y/Y)によって被写体の移動を検出している
が、被写体の移動に伴う被写体及び背景の特徴を表わす
各画素からの色信号の変化が上記2つの信号のうちの一
方に主として依存する場合には、その一方の信号のみに
よって被写体の移動を検出することも可能である。
(効果) 以上述べたように、本願によれば、撮影レンズによっ
て撮像面に結像された被写体像を光電変換して撮像信号
を出力する撮像手段と、前記撮像面内において、複数の
領域からなる追尾視野を設定する設定手段と、前記追尾
視野内における前記撮像信号中より、前記複数の領域か
らそれぞれ得られる色信号成分を輝度信号で正規化し平
均化した平均色信号成分を得るとともに、該平均色信号
成分の所定の色信号座標上における位置を、前記追尾視
野内における被写体像の特徴として抽出する抽出手段
と、前記抽出手段によって抽出された前記追尾視野内に
おける前記被写体像の特徴を表す、前記色信号座標上に
おける前記各領域内における平均色信号成分の位置の情
報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前
記被写体像の特徴を表す前記各領域内における平均色信
号成分の前記色信号座標上における位置の情報に基づい
て、前記領域間の前記色信号座標上における距離をもと
め、前記抽出手段より新たに抽出された前記被写体像の
特徴を表す前記各領域内における平均色信号成分の前記
色信号座標上における位置の情報に基づいて、前記領域
間の前記色信号座標上における距離をもとめ、前記2つ
の距離を比較して、その比がしきい値を越えたことに基
づいて、前記被写体像と前記追尾視野との相対的な移動
の有無およびその方向を検出する検出手段と、前記検出
手段の出力に基づいて前記設定手段を制御し、前記追尾
視野の前記撮像面内における設定位置を移動することに
より、前記追尾視野を前記被写体像の移動に追従させて
移動する制御手段と、前記追尾視野の設定位置に設定さ
れた前記測距視野内に相当する前記撮像信号中より焦点
状態に応じて変化する焦点信号を抽出して前記撮影レン
ズの焦点調節を行う焦点調節手段とを備え、前記撮像手
段より出力された撮像信号に基づいて、前記撮像面内に
おける前記被写体像に対する追尾動作と、前記被写体に
対する焦点調節動作とを並行して行い得るように構成し
たことにより、照明光の輝度の変化等の環境の変化に影
響されない安定且つ正確な追尾動作が可能となる。
て撮像面に結像された被写体像を光電変換して撮像信号
を出力する撮像手段と、前記撮像面内において、複数の
領域からなる追尾視野を設定する設定手段と、前記追尾
視野内における前記撮像信号中より、前記複数の領域か
らそれぞれ得られる色信号成分を輝度信号で正規化し平
均化した平均色信号成分を得るとともに、該平均色信号
成分の所定の色信号座標上における位置を、前記追尾視
野内における被写体像の特徴として抽出する抽出手段
と、前記抽出手段によって抽出された前記追尾視野内に
おける前記被写体像の特徴を表す、前記色信号座標上に
おける前記各領域内における平均色信号成分の位置の情
報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前
記被写体像の特徴を表す前記各領域内における平均色信
号成分の前記色信号座標上における位置の情報に基づい
て、前記領域間の前記色信号座標上における距離をもと
め、前記抽出手段より新たに抽出された前記被写体像の
特徴を表す前記各領域内における平均色信号成分の前記
色信号座標上における位置の情報に基づいて、前記領域
間の前記色信号座標上における距離をもとめ、前記2つ
の距離を比較して、その比がしきい値を越えたことに基
づいて、前記被写体像と前記追尾視野との相対的な移動
の有無およびその方向を検出する検出手段と、前記検出
手段の出力に基づいて前記設定手段を制御し、前記追尾
視野の前記撮像面内における設定位置を移動することに
より、前記追尾視野を前記被写体像の移動に追従させて
移動する制御手段と、前記追尾視野の設定位置に設定さ
れた前記測距視野内に相当する前記撮像信号中より焦点
状態に応じて変化する焦点信号を抽出して前記撮影レン
ズの焦点調節を行う焦点調節手段とを備え、前記撮像手
段より出力された撮像信号に基づいて、前記撮像面内に
おける前記被写体像に対する追尾動作と、前記被写体に
対する焦点調節動作とを並行して行い得るように構成し
たことにより、照明光の輝度の変化等の環境の変化に影
響されない安定且つ正確な追尾動作が可能となる。
また被写体像の移動に測距視野を追従させるようにし
たので、追尾しようとする被写体あるいは焦点を合わせ
ようとする被写体を自動的に且つ確実にとらえながら追
尾動作及び焦点調節動作を行うことが可能となり、追尾
動作を常に焦点の合った状態で正確に行うことができる
という相乗効果を有する。
たので、追尾しようとする被写体あるいは焦点を合わせ
ようとする被写体を自動的に且つ確実にとらえながら追
尾動作及び焦点調節動作を行うことが可能となり、追尾
動作を常に焦点の合った状態で正確に行うことができる
という相乗効果を有する。
第1図は従来のカメラにおける測距視野と被写体像との
関係を示すもので同図(A)は測距視野と被写体像とが
一致している場合,同図(B)は被写体が移動した場合
をそれぞれ示す説明図、第2図はこの発明を実施したカ
メラにおける測距視野と被写体像との関係を示すもので
同図(A)は被写体が同一距離で画面内を移動した場
合、同図(B)は被写体が画面内を移動し、かつその距
離が遠ざかった場合をそれぞれ示す説明図、第3図
(A)はこの発明の実施した自動追尾装置において追尾
視野を分割した場合の追尾視野と被写体像との関係を示
す説明図、同図(B)は同図(A)において被写体が画
面内を移動した場合の説明図、第4図は第3図(A)及
び(B)に示す追尾視野の各画素から得られる信号を
(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)平面上にプロットした状況
を示す説明図、第5図はこの発明の実施例において(R
−Y/Y)及び(B−Y/Y)信号を得るための装置の一例を
示すブロック図、第6図はこの発明の自動追尾装置の一
実施例の全体構成を示すブロック図、第7図は第6図の
装置の要部の詳細を示すブロック図である、第8図は正
規化処理を距離演算回路で行うこの発明の他の実施例に
おいて第3図の各画素から得られる信号を処理する装置
のブロック図、第9図はこの発明の自動追尾装置の他の
実施例の要部のブロック図である。 符号の説明 1:合焦レンズ、2:ズーム系レンズ、5:撮像素子、8:撮像
素子駆動回路、9:信号処理回路、11:追尾ゲート設定回
路、12:色検出回路、13:メモリ、14:移動判定回路、15:
ゲート移動回路、16:測距ゲート設定回路、17:自動焦点
調節回路。
関係を示すもので同図(A)は測距視野と被写体像とが
一致している場合,同図(B)は被写体が移動した場合
をそれぞれ示す説明図、第2図はこの発明を実施したカ
メラにおける測距視野と被写体像との関係を示すもので
同図(A)は被写体が同一距離で画面内を移動した場
合、同図(B)は被写体が画面内を移動し、かつその距
離が遠ざかった場合をそれぞれ示す説明図、第3図
(A)はこの発明の実施した自動追尾装置において追尾
視野を分割した場合の追尾視野と被写体像との関係を示
す説明図、同図(B)は同図(A)において被写体が画
面内を移動した場合の説明図、第4図は第3図(A)及
び(B)に示す追尾視野の各画素から得られる信号を
(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)平面上にプロットした状況
を示す説明図、第5図はこの発明の実施例において(R
−Y/Y)及び(B−Y/Y)信号を得るための装置の一例を
示すブロック図、第6図はこの発明の自動追尾装置の一
実施例の全体構成を示すブロック図、第7図は第6図の
装置の要部の詳細を示すブロック図である、第8図は正
規化処理を距離演算回路で行うこの発明の他の実施例に
おいて第3図の各画素から得られる信号を処理する装置
のブロック図、第9図はこの発明の自動追尾装置の他の
実施例の要部のブロック図である。 符号の説明 1:合焦レンズ、2:ズーム系レンズ、5:撮像素子、8:撮像
素子駆動回路、9:信号処理回路、11:追尾ゲート設定回
路、12:色検出回路、13:メモリ、14:移動判定回路、15:
ゲート移動回路、16:測距ゲート設定回路、17:自動焦点
調節回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 金田 直也 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57−183186(JP,A) 特開 昭53−132213(JP,A) 特開 昭52−44120(JP,A) 特開 昭59−66271(JP,A) 特開 昭57−78008(JP,A) 特開 昭48−79626(JP,A) 特開 昭49−98913(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】撮影レンズによって撮像面に結像された被
写体像を光電変換して撮像信号を出力する撮像手段と、 前記撮像面内において、複数の領域からなる追尾視野を
設定する設定手段と、 前記追尾視野内における前記撮像信号中より、前記複数
の領域からそれぞれ得られる色信号成分を輝度信号で正
規化し平均化した平均色信号成分を得るとともに、該平
均色信号成分の所定の色信号座標上における位置を、前
記追尾視野内における被写体像の特徴として抽出する抽
出手段と、 前記抽出手段によって抽出された前記追尾視野内におけ
る前記被写体像の特徴を表す、前記色信号座標上におけ
る前記各領域内における平均色信号成分の位置の情報を
記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された前記被写体像の特徴を表す前
記各領域内における平均色信号成分の前記色信号座標上
における位置の情報に基づいて、前記領域間の前記色信
号座標上における距離をもとめ、前記抽出手段より新た
に抽出された前記被写体像の特徴を表す前記各領域内に
おける平均色信号成分の前記色信号座標上における位置
の情報に基づいて、前記領域間の前記色信号座標上にお
ける距離をもとめ、前記2つの距離を比較して、その比
がしきい値を越えたことに基づいて、前記被写体像と前
記追尾視野との相対的な移動の有無およびその方向を検
出する検出手段と、 前記検出手段の出力に基づいて前記設定手段を制御し、
前記追尾視野の前記撮像面内における設定位置を移動す
ることにより、前記追尾視野を前記被写体像の移動に追
従させて移動する制御手段と、 前記追尾視野の設定位置に設定された前記測距視野内に
相当する前記撮像信号中より焦点状態に応じて変化する
焦点信号を抽出して前記撮影レンズの焦点調節を行う焦
点調節手段とを備え、 前記撮像手段より出力された撮像信号に基づいて、前記
撮像面内における前記被写体像に対する追尾動作と、前
記被写体に対する焦点調節動作とを並行して行い得るよ
うに構成したことを特徴とするカメラにおける自動追尾
装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59124891A JP2603211B2 (ja) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | カメラにおける自動追尾装置 |
US07/569,371 US5031049A (en) | 1984-05-25 | 1990-08-14 | Automatic object image follow-up device |
US07/860,289 US5204749A (en) | 1984-05-25 | 1992-03-20 | Automatic follow-up focus detecting device and automatic follow-up device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59124891A JP2603211B2 (ja) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | カメラにおける自動追尾装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS614011A JPS614011A (ja) | 1986-01-09 |
JP2603211B2 true JP2603211B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=14896657
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59124891A Expired - Fee Related JP2603211B2 (ja) | 1984-05-25 | 1984-06-18 | カメラにおける自動追尾装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997000575A1 (fr) * | 1995-06-19 | 1997-01-03 | Sony Corporation | Dispositif de reconnaissance d'objets et dispositif de prise d'images |
JP5032553B2 (ja) * | 2009-11-06 | 2012-09-26 | オリンパス株式会社 | カメラ |
US20130258167A1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for autofocusing an imaging device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5838025B2 (ja) * | 1975-10-06 | 1983-08-19 | 日本放送協会 | イロジヨウホウケンシユツカイロ |
JPS53132213A (en) * | 1977-04-25 | 1978-11-17 | Hitachi Ltd | Tracking control unit |
JPS5778008A (en) * | 1980-11-04 | 1982-05-15 | Hitachi Ltd | Method and device for controlling automatic forcusing |
JPS5966271A (ja) * | 1982-10-08 | 1984-04-14 | Tomohito Koyama | 画像処理装置 |
-
1984
- 1984-06-18 JP JP59124891A patent/JP2603211B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS614011A (ja) | 1986-01-09 |
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