JPH0560714B2 - - Google Patents

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JPH0560714B2
JPH0560714B2 JP59179550A JP17955084A JPH0560714B2 JP H0560714 B2 JPH0560714 B2 JP H0560714B2 JP 59179550 A JP59179550 A JP 59179550A JP 17955084 A JP17955084 A JP 17955084A JP H0560714 B2 JPH0560714 B2 JP H0560714B2
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JP59179550A
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JPS6157916A (ja
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Naoya Kaneda
Masamichi Toyama
Yoichi Iwasaki
Takashi Amikura
Akihiro Fujiwara
Masahiro Takei
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Canon Inc
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Canon Inc
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/36Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

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、とくに被写体の実質的
な停止の可能性が判定されたときに追尾動作が不
安定になるのを防止する手段に関する。
(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2831057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」の論文に、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
場合の場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、安定な追
尾動作を行わせる目的で、追尾視野を移動可能に
設定する手段と、被追尾被写体の特徴を前記追尾
視野に関して抽出する抽出手段と、前記の抽出さ
れた特徴を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に
記憶された特徴と前記抽出手段で抽出された特徴
とを比較し、あらかじめ設定されてしきい値を超
える変化があるかどうかを検出する手段と、前記
のしきい値を超える変化があるとき前記追尾視野
を移動させる手段とを具えるカメラにおける自動
追尾装置について提案した(特願昭59−108189
号)。
ところで上記の提案を実施する場合に、さらに
被追尾被写体の実質的な停止が判定された場合等
においても、安定な追尾動作を実施することが望
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も自動的
にその移動位置を検出し、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、被追尾被写体の停止の有無を判
定し、被追尾被写体の停止が判定された場合にお
いて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示について、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を追尾して移動させ、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、これを介して被写体が観察さ
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距離を行う。
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に、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10
0a,100b、サンプルホールド(S/H)回
路101a,101b及びA/D変換回路102
a,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なつているもの
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
する。この場合、第8図に示すように、点C1
点B0(=B1)に近づき、点A1は点B0(=B1)から
遠ざかるので、線分B1,C1は線分B0,C0より小
さくなり、線分A1,B1は線分A0,B0より大きく
なる。逆に、線分B1,C1が線分B0,C0より大き
くなり、線分A1,B1が線分A0,B0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A0,B0の延長
線上に位置を占め、点C1は線分B0,C0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及び測距ゲート回路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
に詳細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、そ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Ao,Bo
うち、Aoの(R−Y)及び(B−Y)座標成分
である。
A(R-Y)o,A(B-Y)o 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Bo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 DA0

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 撮影画面内において、追尾しようとする被追
    尾被写体の移動を検出して該被追尾被写体を追尾
    する自動追尾装置において、 前記撮影画面内において、前記被追尾被写体の
    特徴を抽出する抽出手段と、 前記抽出手段によつて抽出された前記被追尾被
    写体の特徴を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された特徴と前記抽出手段
    によつて抽出された特徴とを比較し、あらかじめ
    設定されたしきい値を超える変化があるかどうか
    を検出して被追尾被写体の停止の有無を判定する
    判定手段と、 前記判定手段により前記被追尾被写体の停止が
    判定されたとき前記しきい値を拡大するしきい値
    可変手段と、 を具えるカメラにおける自動追尾装置。 2 前記しきい値可変手段は、前記判定手段の所
    定の方向に関するすべての判定要素について前記
    あらかじめ設定されたしきい値を超える変化が検
    出されないか、又は、前記所定の方向に関するす
    べての判定要素について前記のあらかじめ設定さ
    れたしきい値を超える変化が検出されたとき、少
    なくともその方向に関するしきい値を変更する手
    段である特許請求の範囲1記載のカメラにおける
    自動追尾装置。 3 前記しきい値可変手段は、前記判定手段の所
    定の方向に関するすべての判定要素について前記
    あらかじめ設定されたしきい値を超える変化が検
    出されないときのみ、少なくともその方向に関す
    るしきい値を変更する手段である特許請求の範囲
    1記載のカメラにおける自動追尾装置。
JP59179550A 1984-08-29 1984-08-29 カメラにおける自動追尾装置 Granted JPS6157916A (ja)

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JPS6157916A JPS6157916A (ja) 1986-03-25
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