JP5359715B2 - 被写体追尾装置、被写体追尾方法、およびカメラ - Google Patents

Description

本発明は、被写体追尾装置、被写体追尾方法、およびカメラに関する。

次のようなオートフォーカスシステムが知られている。このオートフォーカスシステムは、移動被写体を撮影する際に自動的に被写体を追尾して、その追尾位置にフォーカスエリアを移動させて表示する（例えば、特許文献１）。

特開２００６−５８４３１号公報

しかしながら、従来のオートフォーカスシステムでは、撮影画面内の被写体が大きい場合には、被写体が複数のフォーカスエリアに重なり、表示されるフォーカスエリアがその複数のフォーカスエリアの中で頻繁に切り替わるため、使用者は煩わしさを感じる可能性があった。

本発明による被写体追尾装置は、撮影画面内の色情報と輝度情報との少なくとも１つを用いて、撮影画面内の追尾対象を含む候補領域を検出する検出手段と、候補領域内のフォーカスエリアを対象として焦点調節を行う焦点調節手段と、候補領域の大きさが所定以上のときに、候補領域に含まれるフォーカスエリアの中から１つのフォーカスエリアを選択し、焦点調節手段による焦点調節の対象とするフォーカスエリアに固定する固定手段と、固定手段が固定した１つのフォーカスエリアを撮影画面内に表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
本発明では、固定手段は、候補領域に含まれるフォーカスエリアの数が所定以上のときに、候補領域の大きさが所定以上であるとするようにしてもよい。
固定手段は、候補領域の面積が所定以上のときに、候補領域の大きさが所定以上であるとするようにしてもよい。
撮影画面内の色情報と輝度情報の少なくとも１つを含む画像情報を繰り返し取得する画像情報取得手段をさらに備え、検出手段は、画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づいて、追尾対象の位置に相当する１つのフォーカスエリアを繰り返し検出し、表示手段は、固定手段が１つのフォーカスエリアを固定した後であって、追尾対象の位置に相当する１つのフォーカスエリアが候補領域内にある場合、追尾対象の位置に相当する１つのフォーカスエリアと固定手段が固定した１つのフォーカスエリアとが異なっていても、固定手段が固定した１つのフォーカスエリアを撮影画面内に表示するようにしてもよい。
検出手段は、画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づいて、候補領域を繰り返し検出し、固定手段は、検出手段により検出された候補領域の大きさの拡大率も加味して、１つのフォーカスエリアを固定するようにしてもよい。
焦点調節手段は、固定手段が固定した１つのフォーカスエリアでは焦点調節を行なうことが困難な場合には、当該フォーカスエリアの周囲に存在するいずれか１つのフォーカスエリアを用いて焦点調節を行なうようにしてもよい。
固定手段が１つのフォーカスエリアを固定する際の条件となる候補領域の大きさは、使用者が任意に設定可能であるようにしてもよい。
本発明による被写体追尾方法は、撮影画面内の色情報と輝度情報との少なくとも１つを用いて、撮影画面内の追尾対象を含む候補領域を検出し、候補領域内のフォーカスエリアを対象として焦点調節を行い、候補領域の大きさが所定以上のときに、候補領域に含まれるフォーカスエリアの中から１つのフォーカスエリアを選択し、焦点調節の対象とするフォーカスエリアに固定し、固定した１つのフォーカスエリアを撮影画面内に表示することを特徴とする。
本発明によるカメラは、上記いずれかの被写体追尾装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、使用者に煩わしさを感じさせることなく、フォーカスエリアを表示することができる。

カメラの一実施の形態の構成を示すブロック図である。 被写体追尾処理の流れを示すフローチャート図である。 ＡＦエリアの配置例及びＡＦ枠の表示例を示す図である。 被写体領域内に複数のＡＦエリアが含まれている場合の具体例を示す図である。 被写体領域の大きさの閾値を設定するための設定画面の具体例を示す図である。 ＡＦエリアの固定例を示す図である。

図１は、本実施の形態におけるカメラの一実施の形態の構成を示すブロック図である。カメラ１００は、操作部材１０１と、レンズ１０２と、撮像素子１０３と、制御装置１０４と、メモリカードスロット１０５と、モニタ１０６とを備えている。操作部材１０１は、使用者によって操作される種々の入力部材、例えば電源ボタン、レリーズボタン、ズームボタン、十字キー、決定ボタン、再生ボタン、削除ボタンなどを含んでいる。

レンズ１０２は、複数の光学レンズから構成されるが、図１では代表して１枚のレンズで表している。撮像素子１０３は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサーであり、レンズ１０２により結像した被写体像を撮像する。そして、撮像によって得られた画像信号を制御装置１０４へ出力する。

制御装置１０４は、撮像素子１０３から入力された画像信号に基づいて所定の画像形式、例えばＪＰＥＧ形式の画像データ（以下、「本画像データ」と呼ぶ）を生成する。また、制御装置１０４は、生成した画像データに基づいて、表示用画像データ、例えばサムネイル画像データを生成する。制御装置１０４は、生成した本画像データとサムネイル画像データとを含み、さらにヘッダ情報を付加した画像ファイルを生成してメモリカードスロット１０５へ出力する。本実施の形態では、本画像データとサムネイル画像データとは、いずれもＲＧＢ表色系で表された画像データであるものとする。

メモリカードスロット１０５は、記憶媒体としてのメモリカードを挿入するためのスロットであり、制御装置１０４から出力された画像ファイルをメモリカードに書き込んで記録する。また、メモリカードスロット１０５は、制御装置１０４からの指示に基づいて、メモリカード内に記憶されている画像ファイルを読み込む。

モニタ１０６は、カメラ１００の背面に搭載された液晶モニタ（背面モニタ）であり、当該モニタ１０６には、メモリカードに記憶されている画像やカメラ１００を設定するための設定メニューなどが表示される。また、制御装置１０４は、使用者によってカメラ１００のモードが撮影モードに設定されると、撮像素子１０３から画像情報を繰り返し取得し、これに基づいて生成した表示用画像データをモニタ１０６に出力する。これによってモニタ１０６にはスルー画が表示される。

制御装置１０４は、ＣＰＵ、メモリ、およびその他の周辺回路により構成され、カメラ１００を制御する。なお、制御装置１０４を構成するメモリには、ＳＤＲＡＭやフラッシュメモリが含まれる。ＳＤＲＡＭは、揮発性のメモリであって、ＣＰＵがプログラム実行時にプログラムを展開するためのワークメモリとして使用されたり、データを一時的に記録するためのバッファメモリとして使用される。また、フラッシュメモリは、不揮発性のメモリであって、制御装置１０４が実行するプログラムのデータや、プログラム実行時に読み込まれる種々のパラメータなどが記録されている。

本実施の形態におけるカメラ１００は、主要被写体をフレーム間で追尾する被写体追尾機能を備えている。そして、被写体追尾中には、追尾対象の被写体に合焦するように、焦点調節を行う。以下、図２に示すフローチャートを用いて、本実施の形態におけるカメラ１００の処理について説明する。なお、図２に示す処理は、使用者によって操作部材１０１に含まれるレリーズボタンが半押しされると起動するプログラムとして、制御装置１０４によって実行される。

ステップＳ１０において、制御装置１０４は、使用者によるレリーズボタンの半押し操作に基づいて、レンズ１０２に含まれるＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）レンズを駆動させて公知の位相差方式により焦点調節を行って、主要被写体に合焦させる。その後、ステップＳ２０へ進む。

ステップＳ２０では、制御装置１０４は、不図示の測光センサからの出力に基づいて、撮影画面内における主要被写体の輝度情報と色情報とを取得する。その後、ステップＳ３０へ進み、制御装置１０４は、ステップＳ２０で取得した主要被写体の輝度情報と色情報との少なくとも一方に基づいて、撮影画面内から主要被写体を含む領域（被写体領域）を検出し、当該被写体領域を対象とした被写体追尾を開始する。

このとき、制御装置１０４は、上述したように、追尾中の主要被写体に合焦するように焦点調節を行う。例えば、本実施の形態のカメラ１００では、図３（ａ）に示すように、撮影画面内にはＡＦセンサの配置位置を示す５１個のＡＦエリア（フォーカスエリア）が配設されている。そして、制御装置１０４は、追尾中の被写体を含む被写体領域３ａ内に配置されているＡＦエリア３ｂを対象として焦点調節を行う。このとき、制御装置１０４は、撮影画面内の焦点調節に用いるＡＦエリア３ｂを点灯させてＡＦ枠３ｃを表示する。

制御装置２０３は、被写体追尾中は継続して焦点調節およびＡＦ枠３ｃの表示を行う。これによって、図３（ｂ）に示すように、撮影画面内で被写体が移動した場合でも、追尾中の被写体領域３ａを対象として、ＡＦエリア３ｂを用いた焦点調節を行うことができ、そのときのＡＦ枠３ｃを撮影画面内に表示することができる。

その後、ステップＳ４０へ進み、制御装置１０４は、追尾中の被写体領域３ａの撮影画面内における大きさを検出する。本実施の形態では、制御装置１０４は、被写体領域３ａ内に含まれるＡＦエリアの数に基づいて被写体領域３ａの大きさを検出する。例えば、図３（ａ）および（ｂ）に示した例では、被写体領域３ａ内に１つのＡＦエリアが含まれているため、この場合の被写体領域３ａの大きさは１と検出される。これに対して、図４に示すように、被写体領域３ａ内に９つのＡＦエリアが含まれている場合には、被写体領域３ａの大きさは９と検出される。

その後、ステップＳ５０へ進み、制御装置１０４は、ステップＳ４０で検出した撮影画面内における被写体領域３ａの大きさがあらかじめ設定された所定の大きさより大きいか否かを判断する。本実施の形態では、ステップＳ５０の判断で用いる被写体領域３ａの大きさの閾値は、使用者があらかじめ設定しておくことができ、制御装置１０４は、検出した被写体領域３ａの大きさと、あらかじめ設定された閾値とを比較することによって、ステップＳ５０の判断を行う。

例えば、使用者は、図５に示すような設定画面上で閾値とする被写体領域３ａの大きさを「狭い」、「標準」、「広い」のいずれかに設定することができる。制御装置１０４は、「狭い」に設定された場合には、閾値とする被写体領域３ａの大きさをＡＦエリア４個分（２×２）の大きさとする。また、「標準」に設定された場合には、閾値とする被写体領域３ａの大きさをＡＦエリア９個分（３×３）の大きさとする。また、「広い」に設定された場合には、閾値とする被写体領域３ａの大きさをＡＦエリア１６個分（４×４）の大きさとする。

ステップＳ５０で否定判断した場合には、ステップＳ４０へ戻って処理を繰り返す。これに対して、ステップＳ５０で肯定判断した場合には、ステップＳ６０へ進む。このように、撮影画面内における被写体領域３ａの大きさがあらかじめ設定された所定の大きさより大きい場合には、被写体領域３ａ内に複数のＡＦエリアが含まれることになる。この場合、上述した焦点調節の際に使用されるＡＦエリアが、上記複数のＡＦエリアの中で頻繁に切り替わる可能性がある。この場合、撮影画面内に表示されるＡＦ枠３ｃが上記複数のＡＦエリアの中で頻繁に切り替わることになり、使用者が煩わしさを感じる可能性がある。また、ＡＦエリアが頻繁に切り替わった場合には、その都度、切り換え後のＡＦエリアを対象として焦点調節を行う必要があり、処理の負荷を増大する可能性もある。

本実施の形態におけるカメラ１００では、このような問題を解決するために、ステップＳ６０において、制御装置１０４は、焦点調節に用いるＡＦエリアを被写体領域３ａ内に含まれる複数のＡＦエリアの中の１つに固定する。例えば、制御装置１０４は、図６に示すように、被写体領域３ａに含まれる９つのＡＦエリアの内、焦点調節に用いるＡＦエリアを被写体領域３ａ内の中央に位置するＡＦエリア６ａに固定し、当該ＡＦエリア６ａを対象として焦点調節を行うとともに、当該ＡＦエリア６ａに対してＡＦ枠３ｃを表示する。これによって、被写体領域３ａ内にＡＦエリアが複数含まれる場合であっても、ＡＦ枠３ｃが頻繁に切り替わることを防ぐことができ、使用者に煩わしさを感じさせないようにすることができる。また、ＡＦエリアを切り換えながら焦点調節を繰り返す必要がなくなるため、処理の負荷を低減することもできる。

制御装置１０４は、このようにＡＦエリアを固定した後に、フレームが切り替わって撮影画面内における被写体領域３ａの位置が変化した場合、位置が変化した後の被写体領域３ａ内に固定したＡＦエリア６ａが含まれている場合には、そのままＡＦエリア６ａの固定を継続する。すなわち、制御装置１０４は、固定したＡＦエリア６ａの位置と、追尾対称の被写体位置を含む被写体領域３ａに相当するＡＦエリアの位置とが異なる場合であっても、固定したＡＦエリア６ａが被写体領域３ａ内に含まれている場合には、既に固定したＡＦエリア６ａに基づいて、ＡＦ枠３ｃを表示し焦点調節を行う。

これに対して、位置が変化した後の被写体領域３ａ内に固定したＡＦエリア６ａが含まれていない場合には、一旦ＡＦエリアの固定を解除した後、新たな被写体領域３ａの位置に基づいて上述した処理を行って、改めてＡＦエリアの固定を行う。これによって、一度ＡＦエリアを固定した後に撮影画面内における被写体領域３ａの位置が変化した場合であっても、適切なＡＦエリアに切り換えることができる。

その後、ステップＳ７０へ進み、制御装置１０４は、被写体追尾が終了したか否かを判断する。例えば、制御装置１０４は、使用者によってレリーズボタンが全押しされて撮影が指示されると被写体追尾を終了して撮影処理を行なう。これにより、撮像素子１０３から画像情報が繰り返し入力されている間は、各フレームを対象として上述した処理を繰り返し実行することができる。これに対して、ステップＳ７０で否定判断した場合には、ステップＳ１０へ戻り、測光センサから繰り返し出力される後続の輝度情報と色情報とに基づいて上述した処理を繰り返す。これに対して、ステップＳ７０で肯定判断した場合には、処理を終了する。

以上説明した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）制御装置１０４は、撮影画面内の色情報と輝度情報との少なくとも１つを用いて、撮影画面内の追尾対象を含む被写体領域３ａを検出し、被写体領域３ａ内のＡＦエリア３ｂを対象として焦点調節を行うに当たって、撮影画面内における被写体領域３ａの大きさが所定以上のときに、被写体領域３ａに含まれる複数のＡＦエリアの中から１つのＡＦエリアを選択し、これを焦点調節の対象とするＡＦエリア６ａに固定し、固定した１つのＡＦエリア６ａを示すＡＦ枠３ｃを表示するようにした。これによって、被写体領域３ａ内にＡＦエリアが複数含まれる場合であっても、ＡＦ枠３ｃが頻繁に切り替わることを防ぐことができ、使用者に煩わしさを感じさせないようにすることができる。

（２）制御装置１０４は、被写体領域３ａに含まれるＡＦエリアの数が所定以上のときに、被写体領域３ａの大きさが所定以上であると判断するようにした。このように、被写体領域３ａに含まれるＡＦエリアの数に基づいて被写体領域３ａの大きさを特定することにより、簡易な処理で被写体領域３ａの大きさを特定することができる。

（３）制御装置１０４は、１つのＡＦエリア６ａを固定した後であって、固定したＡＦエリア６ａが被写体領域３ａ内にある場合には、固定したＡＦエリア６ａの位置と、追尾対称の被写体位置を含む被写体領域３ａに相当するＡＦエリアの位置とが異なる場合であっても、既に固定したＡＦエリア６ａに基づいてＡＦ枠３ｃを表示するようにした。これによって、一度ＡＦエリアを固定した後は、撮影画面内における被写体領域３ａの位置が変化した場合であっても、ＡＦエリアが頻繁に切り替わることを防ぐことができる。

（４）１つのＡＦエリア６ａに固定するか否かを判断するための条件とする被写体領域３ａ内に含まれるＡＦエリアの数は、使用者が任意に設定することができるようにした。これによって、使用者は撮影環境に応じた最適な設定値を選択することができる。

―変形例―
なお、上述した実施の形態のカメラは、以下のように変形することもできる。
（１）上述した実施の形態では、図３（ａ）に示すように、撮影画面内には５１個のＡＦエリアが配設されている例について説明した。しかしながら、ＡＦエリアの数は５１個に限定されず、他の数であってもよい。

（２）上述した実施の形態では、制御装置１０４は、被写体領域３ａ内に含まれるＡＦエリアの数に基づいて被写体領域３ａの大きさを検出する例について説明した。しかしながら、制御装置１０４は、被写体領域３ａの面積を算出し、当該被写体領域３ａの面積に基づいて被写体領域３ａの大きさを検出するようにしてもよい。この場合、図２のステップＳ５０では、制御装置１０４は、被写体領域３ａの面積があらかじめ設定された所定の面積より大きいか否かを判断すればよい。

（３）上述した実施の形態では、制御装置１０４は、被写体領域３ａ内に複数のＡＦエリアが含まれる場合には、焦点調節に用いるＡＦエリアを中央に位置するＡＦエリア６ａに固定する例について説明した。しかしながら、固定するＡＦエリア６ａは、被写体領域３ａ内の中央に位置するＡＦエリアに限定されず、固定する前に焦点調節に用いられていたＡＦエリアなどの他のＡＦエリアであってもよい。

（４）上述した実施の形態では、制御装置１０４は、撮影画面内における被写体領域３ａの大きさがあらかじめ設定された所定の大きさより大きい場合に、焦点調節に用いるＡＦエリアを１つに固定する例について説明した。しかしながら、これに限定されず、制御装置１０４は、前フレームからの被写体領域３ａの拡大率も加味して、焦点調節に用いるＡＦエリアを１つに固定するか否かを判断するようにしてもよい。例えば、制御装置１０４は、被写体領域３ａ内に複数のＡＦエリアが含まれる場合には、撮影画面内における被写体領域３ａの大きさがあらかじめ設定された所定の大きさ以下であっても、前フレームからの被写体領域３ａの拡大率があらかじめ設定された所定の拡大率よりも大きければ、ＡＦエリアを１つに固定するようにしてもよい。これによって、被写体領域３ａが急激に大きくなった場合にも、ＡＦ枠３ｃが頻繁に切り替わることを防ぐことができ、使用者に煩わしさを感じさせないようにすることができる。また、ＡＦエリアを切り換えながら焦点調節を繰り返す必要がなくなるため、処理の負荷を低減することもできる。

（５）上述した実施の形態では、制御装置１０４は、被写体領域３ａ内に複数のＡＦエリアが含まれる場合には、焦点調節に用いるＡＦエリアを被写体領域３ａ内に含まれる複数のＡＦエリアの中の１つに固定し、固定したＡＦエリア６ａを対象として焦点調節を行う例について説明した。制御装置１０４は、この場合に固定したＡＦエリア６ａでは焦点調節を行なうことが困難な場合、例えば、固定したＡＦエリア６ａ内の画像のコントラストが低く、焦点調節を行うことができない場合には、被写体領域３ａ内に含まれる当該ＡＦエリア６ａ以外のＡＦエリア、すなわちＡＦエリア６ａの周囲に存在するいずれか１つのＡＦエリアを用いて焦点調節を行うようにしてもよい。これによって、固定したＡＦエリア６ａでは焦点調節を行なうことが困難な場合であっても、周囲の他のＡＦエリアを用いて焦点調節を行うことが可能となる。

（６）上述した実施の形態では、本発明をカメラ１００に適用する場合について説明した。しかしながら、被写体追尾機能を備えた他の機器、例えばカメラ付き携帯電話機やビデオカメラ等にも本発明は適用可能である。

なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。また、上述の実施の形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。

１００ カメラ、１０１ 操作部材、１０２ レンズ、１０３ 撮像素子、１０４ 制御装置、１０５ メモリカードスロット、１０６ モニタ

Claims (9)

1. 撮影画面内の色情報と輝度情報との少なくとも１つを用いて、前記撮影画面内の追尾対象を含む候補領域を検出する検出手段と、
   前記候補領域内のフォーカスエリアを対象として焦点調節を行う焦点調節手段と、
   前記候補領域の大きさが所定以上のときに、前記候補領域に含まれるフォーカスエリアの中から１つのフォーカスエリアを選択し、前記焦点調節手段による焦点調節の対象とするフォーカスエリアに固定する固定手段と、
   前記固定手段が固定した前記１つのフォーカスエリアを前記撮影画面内に表示する表示手段とを備えることを特徴とする被写体追尾装置。
2. 請求項１に記載の被写体追尾装置において、
   前記固定手段は、前記候補領域に含まれるフォーカスエリアの数が所定以上のときに、前記候補領域の大きさが所定以上であるとすることを特徴とする被写体追尾装置。
3. 請求項１に記載の被写体追尾装置において、
   前記固定手段は、前記候補領域の面積が所定以上のときに、前記候補領域の大きさが所定以上であるとすることを特徴とする被写体追尾装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の被写体追尾装置において、
   前記撮影画面内の色情報と輝度情報との少なくとも１つを含む画像情報を繰り返し取得する画像情報取得手段をさらに備え、
   前記検出手段は、前記画像情報取得手段によって取得された前記画像情報に基づいて、前記追尾対象の位置に相当する１つのフォーカスエリアを繰り返し検出し、
   前記表示手段は、前記固定手段が前記１つのフォーカスエリアを固定した後であって、前記追尾対象の位置に相当する前記１つのフォーカスエリアが前記候補領域内にある場合、前記追尾対象の位置に相当する前記１つのフォーカスエリアと前記固定手段が固定した前記１つのフォーカスエリアとが異なっていても、前記固定手段が固定した前記１つのフォーカスエリアを前記撮影画面内に表示することを特徴とする被写体追尾装置。
5. 請求項４に記載の被写体追尾装置において、
   前記検出手段は、前記画像情報取得手段によって取得された前記画像情報に基づいて、前記候補領域を繰り返し検出し、
   前記固定手段は、前記検出手段により検出された前記候補領域の大きさの拡大率も加味して、前記１つのフォーカスエリアを固定することを特徴とする被写体追尾装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の被写体追尾装置において、
   前記焦点調節手段は、前記固定手段が固定した前記１つのフォーカスエリアでは焦点調節を行うことが困難な場合には、当該フォーカスエリアの周囲に存在するいずれか１つのフォーカスエリアを用いて焦点調節を行なうことを特徴とする被写体追尾装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の被写体追尾装置において、
   前記固定手段が前記１つのフォーカスエリアを固定する際の条件となる前記候補領域の大きさは、使用者が任意に設定可能であることを特徴とする被写体追尾装置。
8. 撮影画面内の色情報と輝度情報との少なくとも１つを用いて、前記撮影画面内の追尾対象を含む候補領域を検出し、
   前記候補領域内のフォーカスエリアを対象として焦点調節を行い、
   前記候補領域の大きさが所定以上のときに、前記候補領域に含まれるフォーカスエリアの中から１つのフォーカスエリアを選択し、焦点調節の対象とするフォーカスエリアに固定し、
   固定した前記１つのフォーカスエリアを前記撮影画面内に表示することを特徴とする被写体追尾方法。
9. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の被写体追尾装置を備えたカメラ。

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