JPS60253887A - 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

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JPS60253887A
JPS60253887A JP59110515A JP11051584A JPS60253887A JP S60253887 A JPS60253887 A JP S60253887A JP 59110515 A JP59110515 A JP 59110515A JP 11051584 A JP11051584 A JP 11051584A JP S60253887 A JPS60253887 A JP S60253887A
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Masamichi Toyama
当山 正道
Yoichi Iwasaki
陽一 岩崎
Akihiro Fujiwara
昭広 藤原
Takashi Amikura
網蔵 孝
Naoya Kaneda
直也 金田
Masahiro Takei
武井 正弘
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/782Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/785Systems 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
    • G01S3/786Systems 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
    • G01S3/7864T.V. type tracking systems
    • G01S3/7865T.V. type tracking systems using correlation of the live video image with a stored image
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67Focus control based on electronic image sensor signals

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  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、とくに風景内の人物を良B
fに追尾することを可能にする1段に関する。
(背j:モ技術) 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
ついでは、例えば米国特許@2.831.057号明釦
1占、特公昭39−5265号公+lJ又は特公昭46
−17172号公報等多くの捉案がなされている。
ま゛た1−記の方式中のひとつであるいわゆる山登り制
御力式についてはrNHK技術研究」第17巻第1号(
通巻第86吟)(1■和40年発肴1)の21頁石ぽ1
ほかによるr山登りサーボ方式によるテレヒカメラの自
動焦点調整Jの論文に、またこの山登り制御と後エフオ
ーカス駆動レンズとをMlみ合わせた方式については昭
和57年11J’12911のテレヒション学会技術報
告で半間ほかにより「輪郭検出オートフォーカスカ弐j
としてそれぞれ、)T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
(1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1−1標被写体とは異る距離にある物体(
この例では家屋)にビンI・か合い、[1標被写体であ
る人物がぼけてしまうという欠点かある。なお第1図及
び後記第2図は、無視差の自動ブ、を点調節装置を具え
るカメラで測νlj した場合の画面を示すものである
(11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・17またり、とくに風J
X内の人物を良好に追尾することができる自動追尾装置
を提供することをLI的とする。
(実施例による説明) 1スト゛第7図ないし第8図等を参照して上記のl’J
的を達成するためこの発明において講した手段について
測水説明する。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並びにこの発明の自動追尾装置
の一実施例及びその他の実施例の順序で行う。
(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11M(A)の状E
;にあったl]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
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。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、与る。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
れを介して被写体か観察されることはない。また追尾視
野を仮りに画面1−13表示したとすれば、前述のよう
に追尾視野とA11l距視テ?とは画面」二同じ位置関
係で表示されるか、これらの大きさは、必要に応し、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!?レン
ズのうちの合焦レンズを調整することはないか、同図(
B)では、被写体が画面内の右上方・〜移動するととも
に距離も変化するので、測距の結yに従って合焦レンズ
が移動する。したがって、後mlSの追IC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τ、1.1、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、−」−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1−シ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モ方向に延びる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1例えば
同図の画gB又はA、B及びCを中心にしてその−に下
に位置゛する画素を設ければよい。−に記の各画素から
時系タリ信号として得られる色差信号(R−Y)及び(
、B−Y)に、第4図に示すように、それぞれ、積分回
路100a、1oob、サンプルホールド(S/H)回
路101a、1olb及びA/D変換回路102a、1
02b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、それイれメモリ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)の直交座標上にプ
ロットすると1例えば第5図に示すように表小される6
図でAO、BO及びCoの各点は、それぞれ、第3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!、)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
左側とイ、側、!:で背景の色が異っているものとする
したがって1点A、とCoとは、色差48号座標−にの
(<f置が異っている。
次に、第3図(A)に示す被写体が、同図(B)に、1
<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かも得られる信号は、第5図Δ1及びC1に示す
ようにそれぞれ変化する。・力、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
がほぼ中色であるとすれば、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Bl=BOとする。この場合、第5図に示すように
、点C1は点Bo(=Bt)に近づき1点Atは点Bo
(=Bt)から遠ざかるので、線分BIC,は線分13
ocoより小さくなり、線分AIB、は線分AOBOよ
り大きくなる。逆に、線分BIC,が線分BoC,より
大きくなり、線分AIBIが線分AoBo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。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CB)の右方
向へ移動するとき」、記の点A1は線分AoB、の延長
線上に位置を占め、点C1は線分13oco上に位置を
占めることになる。この発明は、4二記どちらの場合に
も適用することができる。
(この発明の自動追尾装置の一実施例)(第6図、第7
1望) 第6図IA、この発明の自動追尾装置の一実施例を、1
\し、図において撮影光学系は、合焦レンズ】、スー1
.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C6C,D、)l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
」。r−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−)例えばN
TSC信号が形成される。これらの処理は、当業渚に周
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)を追尾ゲート(追尾視野に対応する)設定回路
ll及び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、
被写体の色が検出され、これが例えば不図示のスイ、ン
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tQされる。なお色検出回路12は、第4図に示す積
分回路100、サンプルホールド回路101及びA/D
変換回路102を含むものである。上記の処理は、テレ
ビジョン信号の1フイールドの期間であるl/60秒の
間に又はその数フィール!・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l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rした時点でケート移動回路15によって、測
距ゲーI・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〒?内の映像信号(信号処理回路9の出力)
を用いて11動焦点調節(A F)回路17で、例えば
111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
lの位置を制御する。
第6図において、Plは合焦レンズlの位置(被写体距
陣に相当する)の絶対位置を検出するポジションセンサ
、R2はズーム系レンズ2の位Pi (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ケーI・大きさ決定回路1
0が追尾ゲート設定回路11及び測距ゲート設定回路1
6を制御し7、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l
l1l+#をR1撮像面の長手方向のす法をy、追尾視
野長(第3図(A)の画素A、B、Cの合計の長さ)を
a、追尾視野長の被写体上での長さをW、Q/Y = 
kとおくと、k = f W / Ryでq−えられる
。数イf1例を掲げると、f=’30mm、R=500
0mm、y=8.8mmとし、追尾被写体が大人の場合
としてW = 500 m mとするとに=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、R2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。
fjS7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(R=Y)信号及び(B−Y)信−)から距離演算回
路21により第5図の(R−Y)及び(B−Y)座標上
の線分AoB。
の長さDAOlBOかめられ、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DAl、B1
又はD A 1 、 B、Oがめられる。
ここで、筒中のためにB1=B、である場合を考えると
、 DAI・B1=DA1.BO であり、 ’、’il rfW 23 テDAt、Bt
/DAo、s。
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、1.きい
イば(を超える変化があると移動判定回路14に“1′
′を出力する6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DCl、Bl/DCO1B
O 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11.較回路35から移動判定回路14に“°ビを出
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のしきいイftをどもに2
として、 DAl、111/DAO,BO=2.2゜Dc+ 、B
t’/Dco、Bo=0.36であるので、比較回路2
5のみが“°l′を出方する。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NT
、SC方式の場合l水モ走査周期のl/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°゛
に応じて移動判定四回路14がゲート設定タイミングを
、例えば−1二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が前述によう
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。なお、必要に応じ、被写
体の移動に追尾して測距視野が新たに移動した位置でメ
モリ22及び32に記憶される値を順次更新して前記と
同様の処理をくり返すようにすることもできる。
(この発明の自動追尾装置のその他の実施例)(第8図
) 次に、被写体の移動に伴う各画素A、R,Cからの信−
)の差信号によって被写体の移動を検出せ−るには、1
−記の各画素の色差−信号塵#2Lの位置の間の距離の
変化、すなわち線分AOB、。
ΔI B 1 、 COB o 、CI B 1等の長
さを検出する代わりに、ごれらの位置に間の角度の変化
を検出して行うこともできる。第8図はその態様を示す
ものであって、人物が画面内力方向へ移動する): p
lj J、’ A及びC内に占める人物と背景の割合が
変化する結果、画素AとCとから得られる信号は図のA
1及びC】のように変化する。一方画素Bは人物内にと
どまっているため、その服装がほぼ単色であるとすれば
その信号はほとんど変化しないので、筒中のためにここ
ではB1=BOとする。
【7たがって、図に承すように点C1は点B1(=Bo
)に近づき、点A1は点Bz(=Bo)からべ(ざかる
。つまり原点Oを挟む角θA1.B1がOAO,BGよ
り大きくなり、OCl’、 B 1がOCO,BOより
小さくなる。逆にθAl−B1がOA O’、 B O
より小さくなり、Oc t −n lが(1’co−B
oより大きくなる場合は、人物が画面内左方向へ移動す
る場合である。
1−記の現象を利用して被写体の移動を検出するには、
第7図の距離演算回路21.31の代わりにそれぞれ角
度演算回路を設け、これらの回路でそれぞれ(R−Y)
及び(B −Y)信号座標上のθAl−81,0C1,
81等を演算し1割算器23.33でそれぞれ (JAt、ax/θAO,BO。
θC1、a 1 / OCo 、 n 。
を算出し、前記と同様に、これらの値がそれぞれあらか
じめ設定したしきい値を超えると、比較回路25ヌは3
5より移動判定回路14へ°1゛を出力するようにすれ
ばよい。第8図に示す例では、 OAl 、st/(7A o、no=2.2゜0C1−
at/(Jco、no=0.36となるので比較回路2
5が°゛l”を出力して被写体が相対的に画面内を右方
向へ移動したことを判゛定し、第6図のゲート移動回路
15により追尾視!?を人物が移動する方向(上記の例
では第8図で右方向)へ移動させる。その他の作用につ
いては、前述の距離の変化を検出する場合と同様である
□。
1−記のように、第6図ないし第8図に示す実施例では
、(R=Y)及び(B −Y)座標上の前述の各画素の
信号を示す位置の間の距離の変化I)Ax、BzRびD
cl、81 又は角度の変化 OAl、Bl及びθC1・B1 等を検出して被追尾被写体の移動を検出するので、 一
般の風景内の人物を、その服装と背景との色の差異によ
り良好に追尾することができる。なJう前述の実施例で
は(−’y)及びCB−Y)2つの色差信号を利用した
が、これらのうち一方のみによっても被写体の移動検出
は可能であり、また被写体の特徴あるコントラスト等の
他の情報を1Jt用して移動検出を行うこともできる。
またこの発明の別の実施例として、前述の(R−Y)及
び(’B −Y )信号をそれぞれ輝度信号で割って正
規化したR−Y/Y及びB−Y/Y信弓を算出し、R−
Y/Y及びB−Y/Y座標1.でDAl、B1/DAO
,BO。
Del・81/DCO,BO 又は OAx、BzloAo Bo。
θC1・B 1 / OCo 、 B。
を演算するようにすれば、照明光の輝度が時間的に変動
する場合に、被写体が移動しないにかかわらず座標」二
の各点が原点Oに近より(暗ぐなった場合)あるいは原
点から遠ざかる(明るくなった場合)減少を防止するこ
とができる。
(効 果) 前述のように、この発明によれば、被追尾被写体の特徴
を追尾視野内の映像信号から色差信号として抽出する抽
出手段と、この色差性りを記憶する記憶手段と、この抽
出手段で抽出された色差信号と前記記憶手段に記憶され
た色差信号とに基づいて被追尾被写体の相対的な移動を
検出する検出上段とを具えているので1色差信号の利用
により一般風景内の人物を良好に追尾することができる
。さらにヒデオカメラにおいて映像48号処理のために
木来必霊である色差信号を利用することに、1ニリ、映
像信−J処理系を変更することなく、簡単なr15?に
より11動追尾装置を構成することかできる。
【図面の簡単な説明】 第1図は従来のカメラにおける測距視野と被写体1り:
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′す′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ツ)と被′ケ体像との関係
を示すもので同図(A)はah リt:体が同一・距離
で画面内を移動した場合、同図(I3)は被写体が画面
内を移動し、かつその距離かiAIざかった場合をそれ
ぞれ示す説明図、第3図(A)はこの発明を実施した自
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
と被写体像ど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状態を示す説明
図、第4図は第3図の分割された視野から得られる4i
”;−”r−を処理する′!A置のプロ、り図、第5図
は第4図の装置から得られる信号を2次元平面上にプロ
ットシた状況を示す説明図、ffIJ6図はこの発明の
自動追尾装置の一実施例における光学系及び゛市気制御
系を組み合わせて示すブロック図、第7図は第6図の装
置の要部の詳細を示すブロック図、第8図はこの発明の
自動追尾装置の他の実施例において追尾視デフの各画素
から得られる信号を2次元平面I−にプロットした状態
における角度変化を説明するための説明図である。 省吟の説明 ■二合焦レンズ、2:ズーム系レンズ、5:撮像λr、
8:撮像素子駆動回路、9:信号処理回路、11:追J
t′、ゲーi・設定回路、12:色検出回路、13:メ
モリ、14:移動判定回路、15:ケート移〃J回路、
16:測距ゲート設定回路、17:自動焦点調節回路。 (4,第2図 CB) (4,第3図 (8゜ 第8図 1 −Y 第1頁の続き ■Int、CI、’ 識別記号 @発明者金1)渡世 @発明者武井 正弧 庁内整理番号 川崎市高津区下野毛77幡地 キャノン株式会社玉川事
業所内 川崎市高津区下野毛77幡地 キャノン株式会社玉川事
業所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被追尾被写体の特徴を追尾視野内の映像信吟から
    色差信号として抽出する抽出手段と、前記色差信号を記
    憶する記憶手段と、 前記抽出F段で抽出された色差信号と前記記憶手段に記
    憶された色差信号とに基づいて被追尾被写体の相対的な
    移動を検出する検出手段と、 を共えるカメラにおける自動追尾装置。
  2. (2)+ij記色差色差信号種類の信号からなる特許請
    求の範囲(1)記載のカメラにおける自動追尾装置。
  3. (3)前記抽出手段は、被追尾被写体の特徴を前記2種
    類の色差信号で形成される色差信号座標−にの位置とし
    て抽出する手段である特許請求の範囲(2)記載のカメ
    ラにおける自動追尾装置。
  4. (4)前記検出手段は、被追尾被写体の特徴を表わす前
    記色差信号座標」二の位置の間の距離の変−化によって
    被追尾被写体の相対的な移動を検出−する1一段である
    特許請求の範囲(3)記載のカメラにおける自動追尾装
    置。
  5. (5)前記検出手段は、被追尾被写体の特徴を表わす前
    記色差信号座標上の位置の間の角度の変化によって被追
    尾被写体、の相対的な移動を検出する1段である特許請
    求の範囲(3)記載のカメラにおける自動追尾装置。
JP59110515A 1984-05-25 1984-05-30 カメラにおける自動追尾装置 Granted JPS60253887A (ja)

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