JP3237273B2 - 被写体追尾機能を有するカメラ - Google Patents

被写体追尾機能を有するカメラ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被写界内を移動する被
写体を自動的に追尾することの出来る被写体追尾機能を
有するカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】移動する物体を自動的に追尾して焦点検
出または焦点調節を行う装置として、例えば特開昭60
−249477号(発明の名称;自動追尾焦点検出装
置)に記載されている装置がある。
【0003】この装置は、図8に概略的に示すように、
撮影レンズ20を通過した被写体光を、CCD構成の撮
像素子21上に結像させ、光電変換した電気信号を時系
列的に取り出して信号処理回路22に供給し、NTSC
方式のビデオ信号に変換して出力する。
【0004】同時に信号処理回路22から色差信号を出
力し、色検出回路23で目標被写体の特徴としての色情
報を抽出し、追尾手段24に記憶する。追尾手段24は
この記憶した色情報と新たに抽出した色情報とを1フィ
ールド毎に比較し、その比較結果に基づいて被写体の移
動の有無を判定し、目標被写体が移動したときはその移
動に追尾して測距視野を移動させ、焦点検出および焦点
調節を行うことにより目標被写体を自動的に追尾する。
【0005】色情報による目標被写体の移動の判定は、
詳細説明は省略するが、追尾視野として連続する3つの
画素を設定し、各画素の色差信号(R−Y),(B−
Y)を直交座標(R−Y),(B−Y)上にプロットし
て座標上の位置の変化から行っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の被写体追尾技術を、銀塩フィルムを使用する一眼レ
フカメラに適用しようとすると、銀塩フィルムからは被
写体追尾を行うための電子的画像情報が得られないた
め、被写体追尾用の測光素子を別に設ける必要がある。
【0007】一眼レフカメラは撮影レンズを通過した光
束がクイックリターンミラーによって反射し、カメラの
上部に設置したペンタプリズム等の光学系を経て撮影者
の眼に導かれるように構成されているため、測光素子は
光束がペンタプリズムを通過した位置に設置する必要が
ある。
【0008】このため、撮影準備中はクイックリターン
ミラーで反射した光束が測光素子に導かれるため被写体
を追尾することが可能であるが、露出制御中はクイック
リターンミラーが上昇して光束がフィルム面に直行する
ため、測光素子に光束が届かなくなり、被写体追尾が一
時的に不可能になる。したがって、この間に被写体が移
動してしまうと露出終了後に被写体を見失ってしまい、
追尾が不可能になるという不都合が生じる。
【0009】そこで、本発明は露出制御中に被写体が移
動しても、露出終了後に被写体を見失うことなく再び追
尾することの出来る被写体追尾機能を有するカメラを提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によるカメラは、
被写界を複数領域に分割して測光し、前記被写界の輝度
に関する複数の測光情報を出力する測光手段と、前記測
光手段の出力を用いて被写体の移動を検出し、光軸に垂
直な方向における前記被写体の移動を追尾する被写体追
尾手段と、クイックリターンミラーの上昇によって前記
測光手段で前記被写界の測光ができない間に前記被写体
の移動を前記被写体追尾手段の出力に基づいて予測演算
し、前記測光手段での前記被写界の測光再開後の前記被
写体位置を求める移動予測手段と、を備える。
【0011】また、前記移動予測手段は、前記被写体追
尾手段の出力に基づいて前記被写体の移動速度を求め、
前記移動速度に基づいて前記被写体の移動を予測する。
この場合、前記移動予測手段は、前記被写体の過去の移
動速度の情報を用いて最新の移動速度を求める。また、
本発明によるカメラは、前記被写体追尾手段の出力に基
づいて適正露出値を算出する露出演算手段を付加した構
成を有する。
【0012】
【作用】本発明は、被写体追尾部によって被写体追尾を
行い、露光動作中は移動予測部によって被写体の移動位
置を予測し、露光終了後は移動予測部によって予測した
位置情報に基づいて被写体追尾部による被写体追尾を再
開する。
【0013】この場合、移動予測部における被写体位置
の予測は、被写体の移動速度に基づいて予測するので、
容易に予測することができる。また、被写体の最新の移
動速度の算出は被写体の過去の移動速度を用いて求める
ので、被写体の移動速度が不安定であっても安定した予
測を行うことができる。
【0014】また、被写体追尾部の出力に基づいて露出
演算部で適正露出値を算出するため、常に最適な露出を
得ることが可能となる。
【0015】
【実施例】図1および図2は、本発明による被写体追尾
機能を有するカメラの一実施例を示す光学系および制御
系のブロック図である。
【0016】図1に示す光学系は、撮影レンズ1を通過
した光束がクイックリターンミラー2によって反射して
拡散スクリーン3で結像し、コンデンサレンズ4、ペン
タプリズム5および接眼レンズ6を通って撮影者の眼に
到達すると共に、拡散スクリーン3で結像した光束の一
部がコンデンサレンズ4、ペンタプリズム5、測光用プ
リズム7および測光用レンズ8を通って測光素子9に結
像するように構成されている。
【0017】測光素子9は、図3に示すように、被写界
Hを横20および縦12の240分割した測光領域を有
しており、左下の測光領域を(1,1)番地、右上の測
光領域を(20,12)番地として各測光領域毎に番地
が付されている。
【0018】図2に示す制御系は、測光素子9で測光し
た各領域の輝度情報を出力する測光部10、この測光部
10からの輝度情報に基づいて適正露出情報を算出する
露出演算部11、測光部10からの輝度情報に基づいて
被写界内の被写体の追尾を行う被写体追尾部12、露出
演算部11からの適正露出情報に基づいて絞り値および
シャッター速度等の算出を行うCPU構成の制御回路1
3、この制御回路13の制御に基づいて露出制御を行う
露出制御部14、露出制御中の被写体の移動を予測して
その情報を露出制御終了後に被写体追尾部12へ出力す
る移動予測部15から成る。
【0019】制御回路13はレリーズの半押しスイッチ
16が閉じられることによって内部のプログラムが起動
し、測光部10での測光を開始する。また、レリーズの
全押しスイッチ17が閉じられることによって露出演算
部11からの適正露出情報に基づいて露出制御部14に
おける露出制御を開始する。
【0020】移動予測部15は制御回路13から入力さ
れるレリーズの全押し情報およびシャッター速度情報、
被写体追尾部12から入力される追尾中の被写体情報に
基づいて被写体の移動位置を予測し、露出制御部14に
おける露出終了後に、予測した位置情報を被写体追尾部
12へ出力する。
【0021】次に、図4に示すフローチャートを参照し
ながら、本発明による被写体追尾動作の詳細について説
明する。この動作はレリーズの半押しスイッチ16が閉
じられることによってスタートする。
【0022】まず、レジスタnを初期値である“1”に
セットする(ステップS1)。このレジスタnは処理ル
ープが1回目であるか否かを表すフラグとして機能す
る。次いで、測光部10で被写界Hの測光を行い、各測
光領域毎の輝度情報を取り込む(ステップS2)。
【0023】次いで、各測光領域の輝度情報から被写体
情報を抽出し、被写体追尾部12に記憶する(ステップ
S3)。1回目の処理の場合には、追尾すべき被写体が
まだ特定されていないので、被写界Hの中央にある縦
4,横4の計16個の測光領域A内にある被写体を追尾
すべき被写体とみなして記憶する。したがって、撮影者
が追尾する被写体を領域A内に入れた後に、レリーズを
半押しすることによって追尾する被写体の情報が記憶さ
れる。
【0024】次に、露出演算部11によって適正露出値
BVa の演算を行う(ステップS4)。適正露出値BV
a は、後述する16個の測光領域からなる被写体追尾領
域内の各領域の輝度情報の平均値BVobj と、それ以外
の224(=240−16)個の各領域の輝度情報の平
均値BVr とから次式に基づいて算出する。 BVa =(BVobj +BVr )/2 ・・・〔数1〕
【0025】次いで、レジスタnが“1”であるかどう
か、すなわち処理ループが1回目であるかどうか判定す
る(ステップS5)。1回目であればレジスタnを
“0”にリセットし(ステップS6)、測光部10で被
写界Hの測光を行い、再び各領域の輝度情報を取り込む
(ステップS7)。
【0026】次いで、被写体追尾部12で被写体追尾演
算を行う(ステップS8)。この演算は、図5に太線枠
で示す16個(4×4個)の領域を被写体追尾領域Rと
し、各測光領域毎に1から16までの番号を付し、各領
域の輝度情報をそれぞれB1〜B16とする。そして、被
写体追尾領域RをX方向、Y方向および斜め方向にそれ
ぞれ正逆1領域づつずらせて新しい被写体追尾領域を8
通り設定し、現在の被写体追尾領域Rと合わせて9通り
の領域を考え、現在の被写体追尾領域Rの各領域の輝度
情報Bx (x=1〜16)と、新しい被写体追尾領域の
各領域の輝度情報Bx ′とを比較し、比較値Dを算出す
る。 D=Σ|Bx −Bx ′| ・・・〔数2〕
【0027】なお、記号Σ(シグマ)はxが1から16
までのデータの総和を表し、輝度情報Bx としてはルー
プが1回目のときはステップS3で記憶した情報を用
い、ループが2回目以降のときは前回の被写体追尾のと
きに記憶したデータを用い、輝度情報Bx ′としては直
前のステップS7で求めた最新の輝度情報を用いる。
【0028】こうして、比較値Dを前述の9通りの被写
体追尾領域について求め、比較値Dが一番小さくなる領
域を移動後の被写体追尾領域とする。これを図6に示す
説明図を用いて説明する。図6(a) は前述した演算方法
によってステップS8で被写体追尾を行ったときに求め
た被写体の位置を表しており、追尾被写体情報として太
線内の16個の領域Rの輝度情報および位置情報が記憶
される。
【0029】いま、処理ループが1巡して再びステップ
S8に来たとき、追尾被写体が図6(b) の位置に移動し
ていたとする。このとき、前回の被写体追尾領域として
点線で示す領域が記憶されているので、被写体追尾演算
としてはこの点線の枠に対して、縦,横,斜め方向にそ
れぞれ1領域づつずらした8通りと、前回と同じ点線の
枠の9通りに対して数2の演算を行う。
【0030】すると、図6(a) のときには、追尾する被
写体が追尾枠の丁度真ん中に位置していたので、上記9
通りのうち追尾領域を斜め右上方向にずらしたときの領
域が前回との相関が一番強いことになり、比較値Dもそ
のときに一番小さな値となる。したがって、被写体追尾
領域Rは前回の領域に対して右上方向に移動し、被写体
の追尾が行われることになる。被写体追尾部12はこの
新たな被写体追尾領域Rの16個の各領域の位置情報お
よび輝度情報を記憶し、次の被写体追尾に備える。
【0031】次いで、図4に戻り、被写体の移動速度を
算出する(ステップS9)。移動速度は後述する被写体
位置の予測に用いられる。移動速度の算出はステップS
8で求めた最新の被写体位置と、1つ前の被写体位置と
から求める。いま、図6(a)および(b) に示す被写体追
尾領域の各一番左下の番地をそれぞれ(x1,y1)お
よび(x2,y2)とし、図6(a) に示すデータを採取
してから図6(b) に示すデータを採取するまでにかかっ
た時間をtすると、X方向およびY方向の被写体速度V
x およびVy はそれぞれ次のように求められる。 Vx =(x2−x1)/t ・・・〔数3〕 Vy =(y2−y1)/t ・・・〔数4〕
【0032】また、ループが2回目以降の場合は、前回
求めたX方向およびY方向の被写体速度Vx ′およびV
y ′を用いて次のように求められる。 Vx ={(x2−x1)/t+7×Vx ′}/8 ・・・〔数5〕 Vy ={(y2−y1)/t+7×Vy ′}/8 ・・・〔数6〕
【0033】この方法で移動速度を求めると、過去の速
度の履歴を考慮して次の速度を求めるので、被写体の移
動速度が不安定な場合でも安定した移動速度を求めるこ
とができる。なお、数5および数6では、1/8づつデ
ータを更新するようにしているが、これは演算サイクル
や応答性の速度によって調節すればよい。
【0034】次に、再び図4に戻り、レリーズが半押し
されているかどうかを判定する(ステップS10)。半
押しされていれば前述のステップS4に戻り、そうでな
ければ半押しタイマーがタイマー切れであるかどうかを
判定する(ステップS11)。タイマー切れでなければ
前述のステップS4に戻り、タイマー切れであれば処理
を終了する。通常はループが1回目のときはステップS
10からステップS4に戻る。こうして1回目の処理が
終了する。この1回目の処理は、レリーズの全押し検出
する前に少なくとも1回は被写体の移動速度の算出して
おく必要があるためで、1回目の処理が終わるとループ
は2回目以降の処理に入る。
【0035】まず、ステップS4で再び露出演算部11
により適正露出値BVa の演算を行う(ステップS
4)。次いで、レジスタnが“1”であるかどうか、す
なわち処理ループが1回目であるかどうか判定する(ス
テップS5)。この場合、2回目以降の処理であるから
レジスタnは“0”である。
【0036】次いで、レリーズが全押しされたかどうか
を判定する(ステップS12)。全押しされていなけれ
ばステップS7以降の処理に戻り、全押しされていれば
移動予測部15で被写体位置の予測を行う(ステップS
13)。
【0037】ここで、図7に示す説明図を用いて被写体
位置の移動予測について説明する。いま、図7(a) に示
すように、被写体追尾領域Rによって被写体Sを追尾し
ていたとする。被写体Sは矢印で示すように図の右方向
に進んでいる。
【0038】レリーズが全押しされて露出制御が行われ
ている間に、被写体Sが図7(b) に示す位置まで移動し
たとすると、露出終了後に再び被写体追尾を開始するに
は、前述のようにレリーズ直前の被写体追尾領域Rを中
心とした位置から被写体Sの追尾を行うことになる。し
かし、そのときには被写体Sは追尾領域Rからかなり離
れた位置にまで移動してしまっているので、図7(b) に
示す状態では追尾不可能になる。
【0039】しかし、図7(a) に示す時点で被写体Sの
移動方向と露出制御にかかる時間とが分かれば、露出制
御が終了した時点で被写体Sの位置を予測することがで
きる。そこで、ステップS8で求めた被写体の位置情報
(Xn ,Yn )、ステップS9で求めた被写体の移動速
度Vx ,Vy 、クイックリターンミラー2が上下するの
に要する時間tm およびシャッター速度te を用いて次
式から露出終了後の被写体Sの予測位置(Xn+1 ,Yn+
1 )を求める。 Xn+1 =Xn +(tm +te )×Vx ・・・〔数7〕 Yn+1 =Yn +(tm +te )×Vy ・・・〔数8〕
【0040】こうして求めた被写体の予測位置(Xn+1
,Yn+1 )を、露出終了後の被写体位置情報としてデ
ータを更新し、このデータに基づいて被写体追尾を行う
ことにより、露出制御中に被写体が移動しても、追尾領
域Rは図(c) に示すように予測した位置にまで移動して
被写体Sをとらえることができ、確実に被写体追尾を行
うことができる。
【0041】次いで、再び図4に戻り、ステップS4で
求めた適正露出値に基づいて露出制御部14で絞り機構
およびシャッター機構を駆動して露出制御を行い(ステ
ップS14)、再びステップS7以降の処理に戻る。
【0042】
【発明の効果】本発明によれば、撮影準備中には被写体
追尾部によって被写体追尾を行い、露出制御中には移動
予測部によって移動している被写体の露出終了後の移動
位置を予測し、露出終了後にこの予測した位置情報に基
づいて被写体追尾を再開するので、露出制御中に被写体
が移動することによって被写体を見失い、被写体追尾が
不可能になることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による被写体追尾機能を有するカメラの
一実施例の構成を示す光学系のブロック図である。
【図2】本発明による被写体追尾機能を有するカメラの
一実施例の構成を示す制御系のブロック図である。
【図3】図1に示す測光素子の測光領域の一実施例を示
す図である。
【図4】本発明による被写体追尾動作の一実施例を示す
フローチャートである。
【図5】本発明による被写体追尾方法を説明するための
図である。
【図6】本発明による被写体追尾方法を説明するための
図である。
【図7】本発明による被写体位置の予測方法を説明する
ための図である。
【図8】従来の被写体追尾方法を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
1 撮影レンズ 2 クイックリターンミラー 3 拡散スクリーン 4 コンデンサレンズ 5 ペンタプリズム 6 接眼レンズ 7 測光用プリズム 8 測光用レンズ 9 測光素子 10 測光部 11 露出演算部 12 被写体追尾部 13 移動予測部 14 制御回路 15 露出制御部 16 レリーズ半押しスイッチ 17 レリーズ全押しスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 7/28 - 7/40 G03B 7/00 - 7/28

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写界を複数領域に分割して測光し、前
    記被写界の輝度に関する複数の測光情報を出力する測光
    手段と、 前記測光手段の出力を用いて被写体の移動を検出し、
    軸に垂直な方向における前記被写体の移動を追尾する
    写体追尾手段と、クイックリターンミラーの上昇によって 前記測光手段で
    前記被写界の測光ができない間に前記被写体の移動を前
    記被写体追尾手段の出力に基づいて予測演算し、前記測
    光手段での前記被写界の測光再開後の前記被写体位置を
    求める移動予測手段と、 を備えることを特徴とする被写体追尾機能を有するカメ
    ラ。
  2. 【請求項2】 前記移動予測手段は、前記被写体追尾手
    段の出力に基づいて前記被写体の移動速度を求め、前記
    移動速度に基づいて前記被写体の移動を予測することを
    特徴とする請求項1記載の被写体追尾機能を有するカメ
    ラ。
  3. 【請求項3】 前記移動予測手段は、前記被写体の過去
    の移動速度の情報を用いて最新の移動速度を求めること
    を特徴とする請求項2記載の被写体追尾機能を有するカ
    メラ。
  4. 【請求項4】 前記被写体追尾手段の出力に基づいて適
    正露出値を算出する露出演算手段を付加したことを特徴
    とする請求項1記載の被写体追尾機能を有するカメラ。
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