JPH065910B2

JPH065910B2 - カメラ

Info

Publication number: JPH065910B2
Application number: JP59161396A
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: 1984-07-31
Filing date: 1984-07-31
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPS6139011A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、自動焦点検出装置を具えるカメラに関し、
とくに追尾中の被写体が撮影画面又はそのうちの特定領
域の境界にほぼ一致する位置に達したときに実効的に追
尾範囲を拡大する手段に関する。

（背景技術）従来の無視差の自動焦点調節装置を具えるカメラ、例え
ばビデオカメラでは、第１４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
ので、図面構成上目標被写体をつねに画面中心に置かね
ばならないという欠点があった。そのため、測距視野位
置を可変にする手段も提案されているが、これらの手段
は撮影者がつまみ等の操作によって測距視野位置を変更
するものであり、撮影途中に被写体が移動する場合に、
これらのつまみによって測距位置をつねに焦点検出対象
被写体上に維持することは困難である。

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
たが（昭和５９年特許願第105897号、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、有限である撮影画面又は撮影画面内で追尾動作を行
う範囲として設定された特定領域について、可能な限
り、追尾動作を行う範囲を実効的に広くすることが望ま
しい。

（目的）したがって、この発明は、従来の自動焦点検出装置を具
えるカメラ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、追尾中の被写体が撮影画面又はそのうち
の特定領域の境界にほぼ一致する位置に達したときに実
効的に追尾範囲を拡大し、これにより動画の複雑な画面
構成を簡単な操作によって行うことができるカメラを提
供することを目的とする。

（実施例による説明）以下第１図〜第１３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、被追尾被写体の特徴を色情報によっ
て抽出する例についてこの発明に係るカメラの実施例全
体説明、並びに同実施例における限界領域設定手段、被
写体移動検出手段、自動焦点検出手段及び焦点距離調整
手段、並びに同実施例の作用及び操作方法の順序で行
う。

（この発明に係るカメラの実施例の全体説明）（第１
図）第１図は、この発明に係るカメラの一実施例の要部を示
すものであり、図中１は撮影レンズ中の焦点調節のため
のレンズ群であって、通常不図示の鏡筒にヘリコイド嵌
合し、鏡筒の回転動作によって前後にその位置を変える
ものである。２は焦点距離を変化させるためのレンズ群
（例えばズームレンズ）であって、変倍系レンズと補正
系レンズとよりなり、多くの場合不図示のカムに従って
その位置が変えられて焦点距離を変化させる。さらに３
は結像系レンズ群であって、焦点調節のためのレンズ群
１の位置によって定まる撮影距離にある物体の像を所定
の位置に正しく結像させるためのものである。４は撮影
手段の一例であるC.C.D.等の固体撮像素子であってレン
ズ群３の結像面に設けられ、撮像素子駆動回路５により
駆動されてその受光面に入射する被写体からの光を光電
変換する。撮像素子駆動回路５は、クロック発生回路６
が発生するクロックパルス又はこれを分周した信号によ
り制御される。Ｍ_１は焦点調節(AF)モータでレンズ群１
を抱く前記の鏡筒に連動し、Ｍ_２はズームモータでレン
ズ群２を移動させるための不図示のカムに連動してい
る。上記の各部分の構成及び機能は周知であるのでそれ
らの詳細な説明を省略する。

７は信号処理回路であり、撮像素子４で光電変換された
時系列信号は、同回路７でブランキング補正、ガンマ補
正等の補正処理をされるとともに同回路内のマトリクス
回路で色差信号(R-Y)及び(B-Y)並びに輝度信号Ｙが作成
される。これらの色差信号及び輝度信号は不図示のエン
コーダにおいて同期信号発生回路１０が発生する同期信
号と合成され、出力ビデオ信号である例えばNTSC信号が
形成され、このNTSC信号は利用装置、例えばビデオデッ
キへ供給される。なお下記の説明では、出力ビデオ信号
がNTSC信号であるとする。

上記の色差信号(R-Y)及び(B-Y)、さらに必要があれば輝
度信号Ｙは、追尾ゲート回路８を介して被写体移動検出
回路９に入力され、同回路で被写体の移動方向又は移動
量が検出される。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、上記の被写体の移動とは、カメラ
が固定されて被写体が移動する場合のほか、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
する場合をいい、この出願の発明は上記のどの場合にも
適用されるものである。１０は同期信号発生回路であっ
てクロック発生回路６が発生するクロックパルス又はこ
れを分周した信号により制御される。１１はゲートパル
ス発生回路であって同期信号発生回路１０が発生する水
平同期信号及び垂直同期信号に同期制御され、また後述
のマイクロプロセッサ１６に制御されて追尾ゲート回路
８及び後述の測距ゲート回路１２に対するゲートパルス
を発生する。

追尾ゲート回路８では、ゲートパルス発生回路１１が発
生するゲートパルスによって前記の色差信号等に対する
ゲート位置が設定される。これにより、被写体の特徴、
さらには背景の特徴を、例えば後述の第５図〜第９図に
示す態様により抽出する追尾視野の位置が定められる。
換言すれば、前記の色差信号等のうち移動検出回路９に
入力される範囲が定められ、この信号の変化によって被
写体の移動が検出される。この被写体移動検出信号はマ
イクロプロセッサ１６に入力され、追尾ゲート回路８の
ゲート位置、すなわち追尾視野位置を被追尾被写体の移
動に応じて移動させるための信号（例えば移動方向を指
示する信号）が発生される。この信号がゲートパルス発
生回路１１に供給され、被追尾被写体の移動に対応する
位置の色差信号を抽出するためのゲートパルスが形成さ
れる。

一方、輝度信号Ｙは測距ゲート回路１２を介して自動焦
点検出回路１３に入力され、同回路で焦点検出又は焦点
調節信号が発生される。測距ゲート回路１２では、ゲー
トパルス発生回路１１が発生するゲートパルスによって
輝度信号Ｙに対するゲート位置が、追尾動作中は、前記
の追尾ゲートと同じ関係位置に設定され、これにより輝
度信号Ｙのうち被写体の焦点検出のために自動焦点検出
回路１３に入力される範囲（以下測距視野という）が定
められる。なおこの出願の発明の実施例では、追尾視野
又は（及び）測距視野は、必要に応じ電子ビューファイ
ンダ等の表示装置に表示することができるが、これは必
須の手段ではない。

第１図では、追尾ゲート回路８と測距ゲート回路１２と
を別個に設けているが、両ゲート回路を共通に設けても
よく、あるいは、前者の後段に後者を接続して前者によ
り設定される追尾視野内のさらに小範囲の部分に測距視
野を測定してもよい。ただし、いずれの場合も、追尾動
作中は、両視野は同じ関係位置に、とくに中心位置を同
じにして設定されなければならない。なお第１図に示す
例では、追尾視野と測距視野とは、それぞれ任意の大き
さに設定することができる。さらに焦点調節のためのレ
ンズ群１の絶対位置を検出するポジションセンサＰ_１及
び焦点距離を変化させるためのレンズ群２の絶対位置を
検出するポジションセンサＰ_２の出力に応じて追尾視野
大きさ決定回路１４により両視野の大きさを被写体の撮
影距離及びレンズの焦点距離の変化にかかわらず被写体
に最適の大きさに調整することができる。

測距ゲート回路１２の後段には、自動焦点検出回路１３
が接続され、公知の手段に従って自動焦点検出が行わ
れ、その出力信号がＡＦモータ駆動装置１５を制御し、
ＡＦモータＭ_１によってレンズ群１を駆動する。そして
合焦点が検出されると上記の制御ループは動作を停止
し、レンズ群１もその位置で停止する。なお自動焦点検
出手段の具体例については、第１０図を参照して後述す
る。

マイクロプロセッサ１６は、クロック発生回路６からの
クロックパルス、被写体移動検出回路９からの被写体移
動検出信号及び追尾視野大きさ決定回路１４からの追尾
視野、あるいはさらに測距視野の大きさを決定する信号
のほか、後述の限界領域設定回路１７からの限界領域設
定信号及び時間設定回路１８からの時間設定信号並びに
入力端子Ｉ_１からの撮影距離に応じて撮影者が設定する
焦点距離情報、入力端子Ｉ_２からの追尾視野位置設定情
報等が入力され、またその出力により追尾ゲート回路
８、被写体移動検出回路９、ゲートパルス発生回路１
１、測距ゲート回路１２及びＡＦモータ駆動装置１５並
びに後述のズームモータ駆動装置１９及びキャラクタ・
ジェネレータ２０等を制御する。

次に、第１図の実施例における追尾視野復帰手段につい
て説明する。限界領域設定回路１７は、マイクロプロセ
ッサ１６と協働して、被写体が撮影画面又はそのうちの
特定領域外へ出た場合に追尾視野を画面内の位置へ復帰
させるための主要構成部分の一例をなすものであって、
同期信号発生回路１０が発生する水平同期信号及び垂直
同期信号に制御されて、撮影者の設定により入力端子Ｉ
_３から入力される信号に従って特定領域である例えば第
１３図のＢＡで示される限界領域を設定する。限界領域
ＢＡは，その内部においてのみ追尾動作を行う等のため
に設けられるものであり、マイクロプロセッサ１６にお
いて限界領域設定回路１７及び移動検出回路９の出力信
号に応じて追尾視野の現在位置があらかじめ手動設定さ
れた限界領域ＢＡ内に入っているかどうかが判定され
る。そして追尾視野の位置、したがって被追尾被写体の
画面上の位置が限界領域ＢＡを出たとの判定がされたと
きに追尾視野を待機位置へ戻すための手段について説明
すると、そのひとつはマイクロプロセッサ１６が被写体
移動検出回路９に制御信号ａを転送して同回路をリセッ
トし、かつゲートパルス発生回路１１に制御信号ｃを、
追尾ゲート回路８に制御信号ｄを転送して追尾ゲート回
路８のゲート位置を撮影画面内の設定可能な位置、例え
ば第１３図(h)のTFhで示す待機位置相当の位置へ移動さ
せることである。これにより追尾視野が、例えば上記の
待機位置へ移動し、次に撮影画面内に入って来ることが
予想される被写体に対する追尾モードへ移行する。

上記の追尾視野復帰手段は、被写体の動きが激しい場合
に安定に追尾動作を行わせる等のためには、被写体がい
ったん限界領域ＢＡを出たら直ちに待機位置への復帰を
行うのではなく、調整可能な所定時間を経た後に行うよ
うにすることを可とする。時間設定回路１７はそのため
に設けられるものであり、撮影者の設定により入力され
るタイマ時間情報により、同回路が上記の所定時間を設
定する。被追尾被写体が限界領域ＢＡを出たとの判定が
されると、マイクロプロセッサ１６は移動検出回路９に
制御信号ａ′を転送してその動作を停止し、また制御信
号ｂを後述のキャラクタ・ジェネレータ２０及びＡＦモ
ータ駆動装置１５に転送して前者では焦点検出マークの
表示動作を中止させ、後者では駆動装置１５を停止させ
てその時点におけるレンズ群１の位置によって定まる焦
点検出状態を保持するようにする。さらに、不図示の警
告回路に制御信号ｂを転送して撮影者に対し、被追尾被
写体が限界領域ＢＡ外へ出たこと、あるいは現在追尾動
作が停止中であることを警告するようにしてもよい。そ
のための手段としては、後述の限界領域の境界線（枠）
のフラッシング、あるいは可聴音信号の発生等の手段が
考えられる。

上記において、キャラクタ・ジェネレータ２０は、マイ
クロプロセッサ１６から被追尾被写体の位置情報を受け
て焦点検出マーク信号を形成し、この信号と出力ビデオ
信号とを加算回路２１で加算して電子ビューファインダ
(EVF)２２等表示装置に転送し、映像信号に加えて焦点
検出対象被写体を指示するマークを表示するためのもの
である。なお焦点検出マーク信号の形成手段について
は、例えば本出願人の出願に係る特願昭59-82709号、発
明の名称「測距焦点選択装置」に開示された手段を利用
することができる。

時間設定回路１８で設定した所定時間が経過すると、マ
イクロプロセッサ１６からの制御信号ｃ及びｄによりそ
れぞれゲートパルス発生回路１１及び追尾ゲート回路８
を制御して追尾ゲート回路８のゲート位置を上記の待機
位置相当の位置へ戻し、これにより追尾視野は待機位置
へ移動し、移動検出回路９は改めて被写体移動検出動作
を開始し、また制御信号ｂの終了によってキャラクタ・
ジェネレータ２０、ＡＦモータ駆動装置１５はその動作
を再開し、前記の警告回路はその動作を停止し、自動追
尾モードが再開される。

上記の実施例におて、限界領域は追尾動作を行う範囲等
を定める手段てあって、必ずしもファインダ等に表示す
ることを要するものではない。また限界領域は、通常
は、撮影画面の全面内にそれよりも狭い範囲として、あ
るいは撮影画面中の一部の領域内にそれよりも狭い範囲
として設定される。ただし撮影者の操作により領域設定
回路１７が撮影画面全体を限界領域として設定する場
合、あるいは撮影画面全体が固定的に限界領域として設
定されている場合には、被追尾被写体が撮影画面外へ出
たことを判定して上記の追尾視野の復帰及びこれに関連
する動作が行われる。

第１図の実施例における測距視野復帰手段については、
追尾動作中は、前述のように測距ゲート回路１２のゲー
ト位置は被写体の移動に追尾して追尾ゲート回路８のゲ
ート位置と同じ関係位置に移動し、したがって測距視野
は追尾視野と同じ関係位置に移動するが、被写体が撮影
画面外又はそのうちの限界領域外へ出た場合には、追尾
視野を待機位置に復帰させるのに対応して、測距視野を
例えば撮影画面内の中央部又はその付近に復帰させる。
そのためには、マイクロプロセッサ１６がゲートパルス
発生回路１１に制御信号ｃ′を、測距ゲート回路１２に
制御信号ｅを転送して測距ゲート回路１２のゲート位置
を撮影画面の中央部又はその付近相当の位置へ移動させ
ればよい。

（この発明の実施例における限界領域設定手段）（第１
図〜第４図）次に第２図〜第４図をも参照してこの発明の実施例にお
ける限界領域設定手段について詳細に説明する。第２図
において、３０，３１は限界領域ＢＡのｘ方向の境界線
を、３２，３３は同じくｙ方向の境界線を示すものであ
り、第３図(A)のつまみ４０の手動操作によりｘ方向の
位置を定める境界線３０，３１が左右に移動し、かつロ
ックボタン４１の操作によりその位置が固定される。同
様に、同図(B)のつまみ４２の手動操作によりｙ方向の
位置を定める境界線３２，３３が上下に移動し、かつロ
ックボタン４３の操作によりその位置が固定される。す
なわち、つまみ４０，４２の操作により限界領域ＢＡの
位置を可変に設定することができるが、ｘ方向及びｙ方
向ともにつまみをさらに１個設け、境界線３０と３１、
同じく３２と３３とを独立に設定し、限界領域ＢＡの大
きさをも可変に設定できるようにしてもよい。

上記のつまみ及びロックボタンの操作に応じて境界線３
０〜３３の位置を示す信号を発生するためには、これら
の境界線に対応する水平走査線の位置（３２，３３に対
応する）及びこれらの水平走査線を上下端とする各水平
走査線中の特定位置（３０，３１に対応する）を選択す
ればよい。そのためには、前者については１フィールド
中の水平走査線数をカウントし、つまみ４２等により設
定される境界線３２，３３の位置に対応する番号の水平
走査線を選択し、また後者については水平同期信号波数
を逓倍してパルス列を発生させ、各水平走査周期の始端
からカウントしてつまみ４０等により設定される境界線
３０，３１の位置に対応する番号のパルスを選択すれば
よい。あるいは、水平同期信号及び垂直同期信号にそれ
ぞれ同期する三角波を発生させ、これらの三角波をそれ
ぞれつまみ４０及び４２等により設定される境界線（３
０，３１）及び（３２，３３）の位置に対応する電圧レ
ベルでクリップして矩形波を発生させ、かつこれらの矩
形波の前端及び後端の位置に相当る１対のパルスを発生
させて、それぞれ一方の矩形波と他方の１対のパルスと
の論理和をとればよい（本出願人の出願に係る特開昭59
-4384号公報、発明の名称「ビデオカメラ」参照）。

第４図は上記のようにして作成された信号のタイミング
関係を１水平走査期間について示すものであり、(a)は
映像信号を簡略化して示し、(b)は限界領域を示すもの
で詳しくは第２図の境界線３０，３１と水平走査線とが
交差する位置を示し、(c)は(a)信号と(b)信号との合成
信号を、(d)は第２図のｘ方向（境界線３０，３１で定
められる）の限界領域を、(e)は第１図の追尾ゲート回
路によるゲート位置を、(f)は時間軸をそれぞれ示すも
のである。この例では、(d)の限界領域幅を示す信号は
限界領域で低レベル、その他の部分で高レベルになって
いる。またゲート位置を示す信号(e)によって追尾視野
の位置が定められるものである。なお第４図には第２図
のｙ方向について限界領域を表わす信号を示していない
が、この限界領域も第４図に示すものと同様にして設定
される。上記の限界領域ＢＡは必ずしも表示装置に表示
することを要しないが、これを電子ビューファインダ２
２等の表示装置に表示するためには限界領域設定回路１
８の出力信号をキャラクタ・ジェネレータ２０あるいは
直接電子ビューファインダ２２に供給して表示すればよ
い。

マイクロプロセッサ１６において、追尾ゲート回路８に
よるゲート位置、すなわち追尾視野が限界領域内に存在
するかどうかを判定するには、第４図の信号(e)の時間
軸上の位置又は信号(d)と信号(e)との時間的関係を調べ
ることによって行われる。すなわち、前者は、被追尾被
写体、換言すれば前記のゲート位置を示す信号が第４図
で右から左へ移動するとしてT₂-T₁＜T_K又は左から右へ
移動するとしてT₄-T₃＜T_K（ここにT_Kは設計上定められ
る正の定数）の関係がみたされるかどうかをマイクロプ
ロセッサ１６で演算することによって行われる。なお一
般的に追尾視野の限界領域ＢＡ内の位置は、(T₂-T₁)/(T
₄-T₁)を演算することによって知ることができる。また
後者では、信号(d)と信号(e)との論理和が、低レベルな
らば限界領域ＢＡ内、高レベルならば限界領域ＢＡ外と
判定される。追尾視野が限界領域ＢＡ外にあるか、又は
限界領域ＢＡの中央部から領域外へ向って移動し、境界
線に対し一定範囲（例えば前記のT_K）内に近づいている
ことが判定されると、マイクロプロセッサ１６は移動検
出回路９に例えば前記の制御信号ａを送り、これにより
前述の追尾視野復帰動作が行われる。

なお、この明細書において被写体が撮影画面又は限界領
域（特定領域）の境界にほぼ一致する位置に達すると
は、被写体が完全にこれらの境界に一致する位置にある
場合、又は被写体が相対的に移動して前記の(T₂-T₁)＜T
_Kもしくは(T₄-T₃)＜T_Kの関係をみたすようになる場合を
いう。

（この発明の実施例における被写体移動検出手段）（第
１図、第５図〜第９図）次に、被追尾被写体の移動を検出し、これに追尾して第
１図の追尾ゲート回路８によるゲート位置、すなわち追
尾視野を移動させるための移動検出回路９の具体例につ
いて第５図〜第９図を参照して説明する。下記の具体例
は、被追尾被写体の特徴を色信号情報として抽出する例
であるが、被写体の特徴抽出は、このほか輝度信号、さ
らに被写体の形状、温度又は被写体中の特徴あるコント
ラスト等の情報を利用して行うことができる。

下記の被写体移動検出及び自動追尾手段を要約すれば、
被写体の特徴を表わすなんらかのパラメータ、この例で
は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。

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垂直
方向に延びる画素を設ければよい。上記の各画素から時
系列信号として得られる色差信号（Ｒ−Ｙ）及び（Ｂ−
Ｙ）に、第６図に示すように、それぞれ、積分回路５０
ａ，５０ｂ、サンプルホールド(S/H)回路５１ａ，５１
ｂ及びA/D変換回路５２ａ，５２ｂによって積分、サン
プルホールド及びA/D変換の各処理を行って、それぞれ
メモリ５３ａ，５３ｂ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)の直交
座標上にプロットすると、例えば第７図に示すように表
示される。図でＡ_０，Ｂ_０及びＣ_０の各点は、それぞ
れ、第５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
算された信号が得られるとする。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Ａ_０とＣ_０とは、色差信号座標上の位置が
異っている。

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７図Ａ_１及びＣ_１に示すようにそれ
ぞれ変化する。一方、画素Ｂは第５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Ｂ_１＝Ｂ
_０とする。この場合、第７図に示すように、点Ｃ_１は点
Ｂ_０（＝Ｂ_１）に近づき、点Ａ_１は点Ｂ_０（＝Ｂ_１）か
ら遠ざかるので、線分Ｂ_１Ｃ_１は線分Ｂ_０Ｃ_０より小さ
くなり、線分Ａ_１Ｂ_１は線分Ａ_０Ｂ_０より大きくなる。
逆に、線分Ｂ_１Ｃ_１が線分Ｂ_０Ｃ_０より大きくなり、線
分Ａ_１Ｂ_１が線分Ａ_０Ｂ_０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Ａ_１は線分Ａ_０Ｂ_０の延長線上に位置を占め、点
Ｃ_１は線分Ｂ_０Ｃ_０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。

前述の現象を利用して被追尾被写体の移動を検出するに
は、例えば前記の線分ＡＢ及びＢＣの長さの変化を検出
すればよい。そのためには、移動検出回路５内の色検出
回路で前記の画素Ａ，Ｂ，Ｃに関して被写体の色を検出
してこれを移動検出回路５内のメモリに、例えば手動に
よる機械的入力手段を介して記憶させ（被写体の特徴の
登録）次の時点で新たに抽出された被写体の色を表わす
信号とメモリに記憶されている信号とを比較して被写体
の移動の有無、及び被写体が移動した場合の例えば移動
方向を検出する。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。

第８図は、上記の処理を実行するための具体的な回路の
一例を示し、この回路は、また第１図の移動検出回路９
の詳細を示すものである。同図において、６０は被写体
が画面内で移動した場合の画素Ａ及びＢから得られる信
号AnおよびBn（第７図はｎ＝１の場合を示す）の間の距
離、すなわち線分AnBnの長さD_An・Bnの変化、具体的には
前記の線分A₀B₀の長さD_A0・B0との比D_An・Bn/D_A0・B0とし
きい値K_Aとを比較する装置を示し、６１は同様に線分Ｃ
ｎＢｎの長さD_Cn・Bnと線分Ｃ０Ｂ０の長さD_C0・B0との比
D_Cn・Bn/D_C0・B0としきい値K_Cとを比較する装置を示して
いる。

(R-Y),(B-Y)直交座標上で画素Ａ及びＢの色特徴をそれ
ぞれ表わす点Ａ及びＢの座標上の値は、初期設定により
スイッチ６２がオンになり、メモリ６３に記憶される。
すなわち、メモリ６３に記憶される値は画素Ａについて
はＡ_０、画素ＢについてはＢ_０である。なお上記の初期
設定、すなわち追尾のための基準値の登録は、被写体か
らの光を光電変換した映像信号による代わりに、第９図
を参照して後述するように特別に設けた色指定回路によ
って行ってもよく、あるいは、初期設定時に、撮影光学
系の前方に被写体の色に相当する色の基準色彩板を配置
し、その色をメモリ６３に記憶させてもよい。

一方、このｎ＝０の場合の走査線走査後ほぼｎ／６０秒
ごとに得られるAn及びBnの(R-Y),(B-Y)直交座標上の値
が直接距離演算回路６４に転送される。したがって距離
演算回路６４には、A₀,B₀及びAn,Bnの各点の情報がとり
こまれ、D_A0・B0及びD_An・Bnの値が、これら各点の(R-Y),
(B-Y)座標それぞれに関する位置の差から算出される。
これらの値に基づいて割算器６５でD_An・Bn/D_A0・B0が算
出され、しきい値設定器６６で設定されるしきい値K_Aと
比較回路６７で比較される。そしてしきい値K_Aを超える
変化があると、移動判定回路６８に“１”が出力され
る。同様にして、比較装置６１でD_Cn・Bn/D_C0・B0が算出
され、しきい値K_Cを超える変化があると移動判定回路６
８に“１”が出力される。なお多くの場合、比較装置６
０と６１とでスイッチ６２をオンにするタイミングは、
実質的に同時刻であり、またK_A＝K_Cである。

いま画素Ａ，Ｂ，Ｃの色特徴を表わす点の(R-Y),(B-Y)
直交座標上における移動状況が第７図に示す状況である
として D_An・Bn/D_A0・B0及びD_Cn・Bn/D_C0・B0 の具体的な数値を求めると、この場合はｎ＝１，B₀＝B₁
であり、かつK_A＝K_C＝２として D_A1・B1/D_A0・B0＝2.2 D_C1・B1/D_C0・B0＝0.36 となり、比較装置６０内の比較回路６７のみが移動判定
回路６８に“１”を出力する。この場合移動判定回路６
８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
信号をマイクロプロセッサ１６に出力し、これによりマ
イクロプロセッサ１６はゲートパルス発生回路１１及び
追尾ゲート回路８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。これに対して比較装置６１内の対応する比較回路の
みが移動判定回路に“１”を出力する場合は、移動判定
回路６８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_An・Bn/D_A0・B0がしきい値K_Aを超えた
か、又はD_Cn・Bn/D_C0・B0がしきい値K_Cを超えたかに応じ
て移動判定回路６８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、
この信号に応じてマイクロプロセッサ１６がゲートパル
ス発生回路１１及び追尾ゲート回路８、さらに測距ゲー
ト回路１２を制御することにより、追尾視野及び測距視
野を被写体の移動に追尾して移動させ、その位置で焦点
検出を行うことができる。

なお前述の被写体移動検出手段の変形として、画素Ｂに
ついてはその移動に基づく刻々の位置による情報B_nの代
わりに被写体の特徴を初期設定（登録）する段階におけ
る情報であるＢ_０を用い、D_An・Bn及びD_Cn・Bnの代わりに
それぞれD_An・B0及びD_Cn・B0によって移動検出をするよう
にすれば、被写体が高速移動する場合にも誤動作なく追
尾を行うことができる。

上記の被写体移動検出における被写体の特徴（色）の初
期設定（登録）をする手段として、被写体の色をあらか
じめ検知できる場合、又はこれを予想できる場合等に
は、被写体の特徴の初期設定（登録）を色指定回路によ
って行うことを可とする。第９図は、そのための構成の
一例を示し、前記のビデオ信号中の色差信号は、追尾ゲ
ート回路８を通って色検知回路９ａに入力され、検知さ
れた色特徴が移動判定回路９ｂにおいて色指定回路２３
で指定し初期設定値と比較され、その判定結果を表わす
信号がマイクロプロセッサ１６に転送される。なお第８
図のスイッチ６２を第１図の信号処理回路７の出力信号
と色指定回路２３の出力信号とを切り換えてメモリ６３
に入力するように構成すれば、必要に応じてこれらの信
号のどちらによっても初期設定を行うことができる。さ
らに第８図において、しきい値設定器６６等が設定する
しきい値を超える変化があったときだけ移動判定回路６
８に“１”を出力するようにしたのは、ハンチングやオ
ーバーシュ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。

（この発明の実施例における自動焦点検出手段）（第１
図、第１０図）第１図の自動焦点検出装置１３は公知の手段を利用する
ことができるものであるが、その一例として輝度信号中
の高周波成分によって焦点検出を行う方式（例えば「Ｎ
ＨＫ技術研究」第１７巻第１号（通巻第８６号）（昭和
４０年発行）２１頁「山登りサーボ方式によるテレビカ
メラの自動焦点調整」参照）について説明する。第１０
図において、７０は帯域フィルタ、７１はレベル検出回
路、７２は合焦方向検出回路であり、第１図の測距ゲー
ト回路１２の出力輝度信号からその輪郭成分、すなわち
高域成分を帯域フィルタ７０で取り出し、この高域成分
のレベルをレベル検出回路７１で検出し、この検出レベ
ルが最大になるように合焦方向検出回路７２で制御し、
合焦方向検出回路７２から焦点検出のための移動方向を
表わす信号が前記のＡＦモータ駆動装置１５へ出力され
る。

この発明を実施するに当たり、焦点検出のための手段
は、上記のもののほか適宜公知の手段、例えば赤外線TT
L焦点検出手段等を利用することができる。

（この発明の実施例における焦点距離調整手段）（第１
図、第１１図）第１図に示すこの発明の実施例は、限界領域BA内又は撮
影画面内において被写体の位置に応じてレンズ群２の焦
点距離を変化させるように構成されている。第１１図は
上記の焦点距離の変化の態様を説明するものであって図
中ｘ_１ｘ_２は第２図のｘ軸方向の限界領域ＢＡの一辺の
長さを示している。いま被追尾被写体が、第１１図にお
いて右方から限界領域ＢＡ内へ入り、左方で同領域外へ
出るとして、同領域内における被写体の位置は、第４図
の(T₂-T₁)/(T₄-T₁)を演算することによって知ることが
でき、この値に応じてマイクロプロセッサ１６がズーム
モータ駆動装置１９に制御信号を転送してズームモータ
M₂を駆動し、レンズ群２を移動させ、例えば第１１図に
示すパターンに従ってその焦点距離を変化させる。この
例では、被写体が限界領域ＢＡのほぼ中央にあるとき、
最も長焦点距離になっている。

この発明の主要な特徴を具体化する手段の一例として、
追尾視野が限界領域ＢＡの左端ｘ_２とほぼ一致したと
き、すなわち例えば第４図に関連して説明した前記の(T
₂-T₁)＜T_Kの関係をみたすようになったとき、レンズ群
２の焦点距離をさらに短焦点距離へ、すなわち画角をワ
イド端まで広げる方向に調整する。これにより被写体が
限界領域の端部において恰も固定された如くなり、実効
的に追尾動作範囲を広くすることができる。第１１図に
示すように限界領域ＢＡの右端においても短焦点距離に
調整されているが、この発明の特徴は、被写体が撮影画
面又は限界領域ＢＡの内外にわたっていずれかの方向へ
移動可能であることを考慮して、被写体が撮影画面又は
限界領域ＢＡの境界の少なくとも一部（例えば第１３図
の画面枠ＦＲ又は限界領域ＢＡの少なくとも一辺）にほ
ぼ一致する位置において比較的に短焦点距離に調整する
点にある。なお第１１図では限界領域ＢＡの内部で被写
体の位置に応じて焦点距離を変化させているが、上記の
境界の少なくとも一部以外の位置では焦点距離が一定で
あってもよい。

（この出願の発明の実施例の作用及び操作方法）（第１
図、第１２図、第１３図）次に、第１図に示すこの発明の実施例の作用について説
明する。下記の説明は、主として同実施例の操作方法の
一例について第１２図及び第１３図を参照して行う。こ
の例では、被写体がフレームアウトし、追尾視野が待機
位置にある状態で撮影が開始されるとする。追尾視野位
置の設定は、撮影者の手動設定により第１図の入力端子
Ｉ_２からマイクロプロセッサ１６に入力される情報に基
づいて行われる。そのための具体的手段は、第２図〜第
４図で説明した限界領域設定手段に準ずる手段によれば
よい。なおこの例では、追尾視野は、第１図の追尾視野
大きさ決定回路１４によりその大きさを可変に設定され
る。第１３図(a)では、待機中の追尾視野位置はTFaで示
される。一方、待機状態において測距視野FFaは、例え
ば電子ビューファインダ２２の画面枠ＦＲの中央部にあ
り、この例ではその大きさは全ステップを通じ一定であ
るとする。また限界領域ＢＡの設定は、撮影者の手動設
定により第１図の入力端子Ｉ_３から限界領域設定回路１
７に入力される情報に基づき、第２図〜第４図で説明し
た手段により行われる。

第１２図の流れ図に示す追尾動作は、原則として第５図
〜第９図に関連して説明したところに従って行われ、追
尾のための被写体の基準色の初期設定は、撮影者の操作
により第９図の色指定回路２３を通じて行われる。また
通常の追尾動作では、第５図の画素Ｂは被写体に含まれ
るとする。

第１２図のステップ８１で、先ず撮影者の操作により被
写体の特徴を代表する基準色としてＢ_０を指定し、この
値を取りこむ。この段階では、画素Ａ及びＣに関する初
期値（Ａ_０及びＣ_０）は取りこまない。その理由は、こ
の後に画角を設定した撮影を始めるときの背景色と前記
のＢ_０を取りこむときの背景色とが異ると、追尾開始時
に誤動作を起こすおそれがあるからである。次に撮影者
の操作により、追尾視野の初期位置（待機位置TFa）を
設定し（ステップ８２）、以後追尾視野に被写体が入っ
て来るまでは追尾視野はその位置で待機する。そしてこ
の待機位置TFaにおいて画素Ｂから取りこまれる値Ｂ
（被写体が入って来るまではこの待機位置における背景
色に相当する）と前記のＢ_０との差の絶対値｜B-B₀｜を
算出し（ステップ８３）、その結果を所定の不感帯幅Δ
Ｂと比較し（ステップ８４）、この操作が｜B-B₀｜＜Δ
Ｂの関係が成立するまでくり返される。すなわち、追尾
視野が、その待機位置TFaにおいて、被写体が同位置へ
入って来るのを連続的にチェックしていることになる。

｜B-B₀｜＜ΔＢの関係がみたされると、被写体が待機位
置TFaに入って来たと判定され、測距視野が第１３図(b)
のFFbに示すように追尾視野位置TFb、すなわち被写体位
置へ移動する。（ステップ８５）。さらに追尾動作開始
のために、背景（一部に被写体を含む）の特徴を代表す
る色Ａ_０及びＣ_０が指定され（ステップ８６）、(R-Y),
(B-Y)座標上の線分A₀B₀の長さD_A0・B0と線分C₀B₀の長さD
_C0・B0とが算出される（ステップ８７）。ここで、｜B-B
₀｜＜ΔＢの判定されたとき、例えば1/60秒後、次のフ
ィールドでＡ_０及びＣ_０の指定がされ、さらに次のフィ
ールドから追尾動作が開始されるように構成されている
とすると、ステップ８８から実質的な追尾モードが始ま
ることになる。すなちわステップ８４でイエスの判定が
されてから、１フレーム後の各画素Ａ，Ｂ，Ｃの色情報
がステップ８８で取りこまれる。なお、いったん追尾視
野内に入った被写体が再び画面外へ出る等の場合のため
に、さらに｜B-B₀｜とΔＢとが比較され（ステップ８
９）、上記の場合には追尾視野が再び待機位置へ、測距
視野が再び初期位置へ復帰する。（ステップ９７，９
８，第１３図(h)）。

｜B-B₀｜＜ΔＢである限り追尾動作が進行し（ステップ
９０〜９２）、被写体が限界領域ＢＡ内にあれば、第１
１図に示すパターンに従って第１図のレンズ群２の焦点
距離が調整される（ステップ９３，９４）。第１３図
(c)〜(e)はこの状況を示し、(d)の位置で最も長焦点距
離になり、その後第１１図及び第１３図で被写体が左へ
移動するに従って再び短焦点距離へ向っている（第１３
図(e)）。そして同図(f)のTFfに示すように被写体の移
動により追尾視野が限界領域ＢＡの端部に達すると、レ
ンズ群２の焦点距離をさらに短焦点距離へ、すなわち画
角をワイド端まで広げる方向に調整する（ステップ９
５）。画角をさらに広げることにより同図(g)に示すよ
うに被写体は恰もその位置に固定されたようになり、実
効的に追尾範囲が拡大される。そしてレンズ群２の焦点
距離がワイド端（レンズ群２における最短焦点距離）に
達し、被写体が限界領域ＢＡを出たときに、追尾視野は
第１３図(b)の待機位置TFhへ、測距視野は同じく初期位
置FFhへ復帰し、装置は待機状態になる。なおこの状態
で新たな被写体について前記のＢ_０の指定から操作をや
り直すこともある。

上記の説明において、被写体が限界領域ＢＡを出ると
は、第４図に関連して説明したのと同じ意味であり、ま
た撮影画面全体を限界領域とみなして上記と同じ操作を
適用することができる。

上記の操作方法は、この出願の発明のカメラの操作方法
の一例を示すものであり、その操作方法は上記のものに
限定されない。また上記において被写体の位置検知は、
色情報のほか先に述べた被写体の特徴を表わす他の情報
によって行うこともできる。なお追尾視野の待機位置は
第１３図に示す位置のほか撮影者の作画意図に応じ、画
面内の任意の位置に設定することができる。

（効果）撮影画面内の特定領域内において、追尾しようとする被
写体の移動を検出して画被写体を追尾する自動追尾装置
において、焦点距離が可変の撮影光学系と、前記撮影光
学系によって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、前記特定領域内に追尾視野を
移動可能に設定するとともに、前記追尾視野内より追尾
しようとする被写体の特徴を所定の周期で抽出してその
移動を検出し、前記特定領域内において前記被写体を追
尾する自動追尾手段と、前記被写体が相対的な前記特定
領域の境界位置に達したとき撮影光学系を所定の短焦点
距離に調整する手段とを具えているので、被写体が上記
の位置に達したときに実効的に追尾範囲を拡大し、これ
により動画の複雑な画面構成を簡単な操作によって行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの出願の発明のカメラの一実施例の要部のブ
ロック図、第２図ないし第４図は、第１図の実施例にお
ける限界領域設定手段を説明するものであって、第２図
は限界領域の説明図、第３図(A)及び(B)はそれぞれ第２
図のｘ方向及びｙ方向の限界領域の境界線を設定するた
めのつまみ及びロックボタンの説明図、第４図(a)ない
し(f)は限界領域を設定する信号のタイミングを説明す
る説明図、第５図ないし第８図は、第１図の実施例にお
ける被写体移動検出手段を説明するものであって第５図
(A)及び(B)は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図は第５図の分割された追尾視野から
得られる信号を処理する装置のブロック図、第７図は第
６図の装置から得られる信号を２次元平面上にプロット
した状況を示す説明図、第８図は第１図中移動検出回路
５の詳細を示すブロック図、第９図は第１図中移動検出
回路５の変形例を示すブロック図、第１０図は第１図中
自動焦点検出回路１３の詳細を示すブロック図、第１１
図は第１図の実施例において被写体の画面内の位置に応
じて焦点距離を調整する態様を示す説明図、第１２図は
第１図の装置の操作方法及び作用を説明する流れ図、第
１３図(a)ないし(h)は第１図の装置において被写体の移
動に伴って追尾視野及び測距視野の位置が時間的に(a)
から(h)への順序で変化する状況を示す説明図、第１４
図(A)及び(B)は従来のカメラにおける測距視野と被写体
像との関係を示す説明図である。符号の説明１：焦点調節のためのレンズ群、２：焦点距離を変化さ
せるためのレンズ群、３：結像系レンズ群、４：撮像手
段の一例である固体撮像素子、７：信号処理回路、８：
追尾ゲート回路、９：被写体移動検出回路、１１：ゲー
トパルス発生回路、１２：測距ゲート回路、１３：自動
焦点検出回路、１４：追尾視野大きさ決定回路、１５：
ＡＦモータ駆動装置、１６：マイクロプロセッサ、１
７：限界領域設定回路、１９：ズームモータ駆動装置、
２３：色指定回路、ＢＡ：限界領域、ＴＦ：追尾視野、
ＦＦ：測距視野。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者網蔵孝神奈川県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)発明者藤原昭広神奈川県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)発明者武井正弘神奈川県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)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影画面内の特定領域内において、追尾し
ようとする被写体の移動を検出して該被写体を追尾する
自動追尾装置において、焦点距離を可変の撮影光学系と、前記撮影光学系によって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、前記特定領域内に追尾視野を移動可能に設定するととも
に、前記追尾視野内より追尾しようとする被写体の特徴
を所定の周期で抽出して前記被写体の移動を検出し、前
記特定領域内において前記被写体を追尾する自動追尾手
段と、前記被写体が相対的に前記特定領域の境界位置に達した
とき撮影光学系を所定の短焦点距離に調整する手段と、を具えるカメラにおける自動追尾装置。
【請求項２】前記特定領域が可変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。