JPH065913B2

JPH065913B2 - カメラにおける自動追尾装置

Info

Publication number: JPH065913B2
Application number: JP59179551A
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: 1984-08-29
Filing date: 1984-08-29
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPS6157917A

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、とくに環境変化にかかわらず安定で精度の高
い追尾動作を行う手段に関する。

（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3
9-5265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
と後玉フォ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
した場合の画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、前記の記憶された特徴
が、物体が停止していても環境の変化等の原因によって
変化してしまうことになる問題に対処するため被追尾被
写体の特徴を記憶する記憶手段と、被追尾被写体の移動
を判定する判定手段と、前記判定手段が連続して所定回
数被追尾被写体の停止を判定するときその判定結果に応
じて前記記憶手段の記憶内容を更新する手段とを具える
自動追尾装置について提案した（特願昭59-129517
号）。

ところで、発明者等がさらに研究した結果、上記後者の
提案において被写体が比較的長く静止しているような場
合には、上記の記憶内容を更新する時期の設定により、
最も効率よく、代表的に被写体の特徴を表わす基準値の
更新を行うことができることが判明した。

（目的）この発明は、主として前記特願昭59-129517号の発明を
さらに改良したものであって、移動する被写体に対して
自動追尾焦点検出ないし焦点調節を行うに当たり、環境
の変化による誤動作を防止し、環境変化にかかわらず精
度の高い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。

さらに、この発明は、上記の目的を達成するとともに、
前記の環境の変化による誤動作を防止する等のため自動
追尾における基準値を更新するに当たり、不必要な更新
動作を省略し、必要な時期に代表的な基準値の更新を行
うことにより安定で精度の高い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って抽出する
例について、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
った目標被写体（人物）が第４図(A)に示すように同一
距離のままファ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。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。したがって、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、測距の結果に従って合焦レンズが移動す
る。したがっ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、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100a,100bサンプルホ
ールド(S/H)回路101a,101b及びＡ／Ｄ変換回路102a,102
b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ットする
と、例えば第８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、Ｂ_１＝Ｂ_０となる。もっとも、上記の
各条件が満たされなければ、当然Ｂ_１≠Ｂ_０となる。こ
こでは、上記の各条件が満たされるとしてＢ_１＝Ｂ_０と
する。この場合、第８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。

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）直交座標上にプロットするこ
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
略を示すものであって、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
影手段の一例である固体撮影素子５（例えばＣ．Ｃ．
Ｄ．）上で受光される。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。なお域の説明は、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、これが例えばスイッ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、テレビジョン信号の１フィールド期間である１／６
０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。

次の１フィールドでは、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回路１１を制御して追
尾視野を移動させ、次の１フィ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によって、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１の位置を制御する。

これに対し、所定の比較回路にわたって被写体の実質的
な停止の可能性が検出されたときは、後に詳述する基準
値更新手段によってメモリ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、Ｐ_１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ョンセン
サ、Ｐ_２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ョンセンサであり、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
がって、ポジションセンサＰ_１及びＰ_２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って、図中ブ
ロック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ットした場合の▲▼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。

スイッチ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、スイッチ１９がオンの間に、メモリ２
０には、Ａ_０とＢ_０の（Ｒ−Ｙ）座標成分及び（Ｂ−
Ｙ）座標成分である A_(R-Y)O,B_(R-Y)O,A_(B-Y)O,B_(B-Y)O が蓄積される。また追尾視野の移動に伴って画素ＡとＢ
とから抽出される刻々の色信号Ａ_n，Ｂ_nのうち、Ａ_nの
（Ｒ−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）座標成分である A_(R-Y)n,A_(B-Y)n 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Ｂ_n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Ｂ_０のまま
であるとする。

距離演算回路２１では、が算出され、割算器２２でＤ_An・BO／Ｄ_AO・BOが算出され
る。そして上記の値がしきい値設定器２３が設定するし
きい値Ｋ_Aと比較回路２４で比較され、この値がしきい
値Ｋ_Aを超えると移動判定回路２６に“１”が出力され
る。同様にして、比較装置２５において画素Ｃ及びＢか
ら抽出される信号についてＤ_Cn・BO／Ｄ_CO・BOが算出さ
れ、この値が同装置内にしきい値設定器２３に対応して
設けられるしきい値設定器が設定するしきい値Ｋ_Cと比
較され、この値がしきい値Ｋ_Cを超えると移動判定回路
に“１”が出力される。なお多くの場合比較装置１８と
２５とでスイッチ１９をオンにするタイミングは実質的
に同じであり、またＫ_A＝Ｋ_Cである。

いま画素Ａ，Ｂ及びＣから抽出される信号の（Ｒ−
Ｙ），（Ｂ−Ｙ）座標上における変化が第８図に示す如
くであるとしてＤ_An・BO／Ｄ_AO・BO及びＤ_Cn・BO／Ｄ_Cn・BO の具体的な数値例を求めると、ｎ＝１，Ｋ_A＝Ｋ_C＝２と
してＤ_A1・BO／Ｄ_AO・BO≒2.2＞２Ｄ_C1・BO／Ｄ_CO・BO≒0.3＜２となり、移動判定回路２６には比較装置１８より“１”
が、比較装置２５より“０”が出力される。この場合
は、移動判定回路２６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出力し、第１図(A)のゲート
移動回路１５によって追尾ゲート回路１１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、第１図(B)の
移動判定回路２６に比較装置１８から“０”が、比較装
置２５から“１”が出力される場合は、移動判定回路２
６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_A1・BO／Ｄ_AO・BO又はＤ_C1・BO／Ｄ
_CO・BOのうちどちらが設定されたしきい値を超えるかに
応じて、移動判定回路２６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、この信号に応じて第１図(A)のゲート移動回路１
５がゲート回路１１及び１６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。

第６図に示すように２次元の追尾視野を構成するとき
は、同図の画面で水平方向及び垂直方向ごとに移動判定
を行う。そのためには、例えば第１図(B)の比較装置１
８，２５をさらに１組設け、一方の組で水平方向の、他
方の組で垂直方向の移動判定を行うようにする。その場
合移動判定回路２６は１個設ければよく、例えば水平方
向では左へ、垂直方向では上へ移動したことが判定され
れば、全体として被写体が第６図の画面で斜め４５度の
左上方向へ移動したと判定されることになる。

上記の実施例は、Ｂ_n＝Ｂ_０の条件がみたされるとして
Ｄ_An・BO／Ｄ_AO・BO等の値を算出して被写体の移動判定を
行うものであるが、上記の条件がみたされない場合に
は、Ｄ_An・Bn／Ｄ_AO・BO及びＤ_Cn・Bn／Ｄ_CO・BOの値を算出
して移動判定を行う。この場合第１図(B)の距離演算回
路２１には入力信号B(_R-Y)nないしA_(B-Y)nのすべてを取
りこむようにする（比較装置２５内の不図示の距離演算
回路についても同様である）。しかしながら、被写体が
高速移動をする場合には、本出願人の出願に係る特願昭
59-111964号の明細書で述べた理由により、中央部分の
画素Ｂについては、その座標上の移動に伴うその都度の
位置による信号Ｂ_nではなく、特定時点における画素Ｂ
から抽出される信号、例えば被写体指定時における画素
Ｂから抽出される信号Ｂ_０を用いて移動判定を行うこと
を可とする。

前述のように、各画素の（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）座標上
の位置の間の距離の変化、すなわち▲▼及び▲
▼等の長さを変化を検出する代わりに、これらの位置が
原点０を挟む角度の変化を検出して被写体の移動を検出
することができる。例えば各画素が原点０を挟む角の比 θ_A1・B1／θ_A0・B0 及びθ_C1・B1／θ_C0・B0 を算出し、そのどちらが設定したしきい値を超えるかに
よって被写体の移動方向を判定するようにしてもよい。
また前述の色差信号（Ｒ−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）をそれぞ
れ輝度信号Ｙで割って正規化した（Ｒ−Ｙ／Ｙ）及び
（Ｂ−Ｙ／Ｙ）信号による２次元座標を用い、同座標上
で各要素を表わす点の間の距離の変化又は角度の変化を
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各画素を表
わす座標上の点が原点０に近づき（暗くなった場合）あ
るいは原点０から遠ざかる（明るくなった場合）現象を
防止し、安定な追尾動作を行うことができる。さらに第
１図(B)において、しきい値設定器２３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２６
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。なおこの発明を実施するに当たり、上
記の変形手段も後述の基準値更新手段と適宜組み合わせ
て実施することができる。

（この発明の実施例における基準値更新手段）（第１図
(C)、第２図）第１図(C)は、この発明の主要な特徴を具体化した一例
を示し、第２図はその動作を説明する流れ図である。第
１図(C)に示す装置は、被写体の移動を判定する判定手
段１１４が被追尾被写体の実質的な停止の可能性を判定
した場合に、その判定結果に応じて被追尾被写体の特徴
を記憶する記憶手段１１３の記憶内容を更新する期間
を、被追尾被写体の実質的な停止の可能性がある状態が
長く続くほど、長くすることを骨子とする。第１図(C)
に示す装置は、被写体の特徴を色信号として抽出する例
であり、また同図は主として基準値更新のための信号処
理回路を示しており、焦点検出系及び同期制御系の図示
を省略しているが、これらの省略部分は第１図(A)に準
じて構成することができる。

第１図(C)において、合焦レンズ１０１、ズーム系レン
ズ１０２、絞り１０３、リレーレンズ１０４、ポジショ
ンセンサＰ_１，Ｐ_２、撮像素子１０５、信号処理回路１
０９、追尾ゲート大きさ決定回路１１０、追尾ゲート回
路１１１及び色検出回路１１２は、第１図(A)に示す対
応する装置又は回路と基本的な構成及び機能が同じであ
るので、その詳細な説明を省略する。スイッチＳＷ１は
色検出回路１１２で抽出された追尾視野内の各画素から
の色信号情報を基準色メモリ１１３と移動判定回路１１
４とに切り換えて入力するためのスイッチであって、追
尾開始段階では、例えば各画素の初期値を基準色メモリ
１１３に入力し、これがメモリ１１３に記憶された後は
順次各画素から抽出される情報を移動判定回路１１４に
入力する。移動判定回路１１４では、第１図(A)の移動
判定回路１４と同様に、メモリ１１３に記憶されている
値と新たに各画素から抽出された値とが比較される。具
体的には同図(B)に関連して説明したように、Ｄ_An・BO／
Ｄ_AO・BO及びＤ_Cn・BO／Ｄ_CO・BOがそれぞれしきい値Ｋ_１
（前記の説明においてＫ_A＝Ｋ_C＝Ｋ_１とする）と比較さ
れる。

上記の値、すなわち線分▲▼及び▲▼の長さの
変化分の一方のみがしきい値Ｋ_１を超えると被写体が移
動したと判定され、その旨を表わす信号がゲート位置算
出回路１１５（一部の機能は第１図(A)のゲート移動回
路１５と同じ）に転送され、前記と同様に追尾ゲート回
路１１１のゲート位置が被写体の移動に追尾して移動す
る。上記の値がともにしきい値Ｋ_１を超え、又はいずれ
もしきい値Ｋ_１を超えないとき（第２図のステップ３２
及び３３で「イエス、イエス」又は「ノー、ノー」の判
定がされたとき）には、カウンタCT1がカウントアップ
する。ただしカウンタCT1の計数値は、「イエス、イエ
ス」のみ以外又は「ノー、ノー」のみ以外の判定がされ
るとクリアされる。例えば、「イエス、イエス」が判定
された次に「ノー、ノー」の判定がされると、カウンタ
CT1はクリアされた後、「ノー、ノー」（被写体停止）
の判定に対して計数値が１になる。なおカウンタCT1の
計数値は、第２図においてはＣ_１又はＣ_２に相当する。
なお、厳密にいうと、第８図においてＡ_１＝Ａ_０，Ｂ_１
＝Ｂ_０，Ｃ_１＝Ｃ_０であるときは、Ｄ_A1・BO／Ｄ_AO・BO＝１，Ｄ_C1・BO／Ｄ_CO・BO＝１であってＫ＝２とすれば移動判定が「ノー、ノー」とな
ることからも知れるように、被写体の停止状態は「ノ
ー、ノー」で表わされる場合であって、「イエス、イエ
ス」となるのは、周囲が急速に明るくなる場合等環境条
件の変化に影響される場合であり、被写体の移動又は停
止を明確に判別することができないが、この場合は被写
体が実質的な停止状態である可能性を含んでいる。した
がって、この明細書で、被追尾被写体の実質的な停止の
可能性が判定されるとは、実際に被追尾被写体の実質的
な停止が判定されるか、又はその可能性が判定されるこ
とをいい、前述の例では移動判定が「ノー、ノー」又は
「イエス、イエス」のいずれかである場合をいう。下記
の実施例の説明では、先ず「ノー、ノー」又は「イエ
ス、イエス」のいずれかの判定がされる場合を一括して
被追尾被写体の実質的な停止として説明し、最後に「イ
エス、イエス」の判定に対して異る処理をする変形例に
ついて説明する。

この発明の主要な特徴を具体化した一例として、移動判
定回路１１４で被追尾被写体の実質的な停止の可能性が
判定されたとき、前記のしきい値を第１の値Ｋ_１より大
きい第２の値Ｋ_２に変更する。そのための手段として、
例えば本出願人の出願に係る特開昭５９−６５３０５号
公報、発明の名称「可変不感帯を有する制御系」に記載
された手段により移動判定回路１１４内のしきい値設定
器１２３が設定するしきい値をＫ_１からＫ_２へ拡大する
ようにしてもよく、あるいは、それぞれＫ_１及びＫ_２の
しきい値を設定する２個のしきい値設定器を切り換える
ようにしてもよい。また上記の拡大又は切り換えの制御
は、移動判定回路１１４自体により、あるいはゲート位
置算出回路１１５により行うようにしてもよい。なおし
きい値Ｋ_１又はＫ_２は回路構成上はしきい値設定器によ
り設定されるものであるが、追尾制御系における機能上
は不感帯幅として作用するので、以下主として不感帯幅
の用語により説明する。なお前記のしきい値の拡大は、
ゲート位置算出回路１１５の制御によって行うようにし
てもよい。

比較回路１１６では、カウンタCT1の計数値と設定され
た所定値Ｎとの比較をする。その間各画素から抽出され
た色信号の順次の値が加算回路１１７で加算されてい
る。比較回路１１６で比較した結果、カウンタCT1の計
数値C1又はC2がＮに達するとスイッチSW2がオンにな
り、加算回路１１７に加算されていた各画素からの色信
号が割算器１１９に転送され、ここで各画素からの色信
号の値のＮ回の平均値が算出される。そして加算回路１
１７の蓄積内容はクリアされ、またカウンタCT1の計数
値がＮに達した回数がカウンタCT2でカウントされる。
カウンタCT2の計数値は、第２図においてはＣ_３又はＣ
_４に相当し、またカウンタCT2も、カウンタCT1と同様
に、ある判定結果をカウントしている間に他の判定結果
が、入力されるとクリアされるよう構成されている。

数列指示回路１２１は、この発明の主要な特徴である、
被写体の実質的な停止が長く続くほど基準値の更新期間
を長くするための手段の一例であって、この例ではｘ＝
１，３，９，２７ｋ（ｋは１に等しいか又は１より大き
い正の整数）の数列を指示する。なおｘの値の設定態様
について説明すると、例えば、Ｍ，ｎを正の整数、ａを
０又は正の整数として、ｘはで表わされるが、ここでＭ＝３，ｎ＝３とすると、ｘ＝１，３，９，２７（ａ−３） …(2) となる。なお比較回路１１６における所定値Ｎを用いて
表わせばｘ′＝Ｎ，３Ｎ，９Ｎ，２７ｋＮ …(3) となる。

比較回路１２２では、カウンタCT2の計数値と数列指定
回路１２１の設定値とが比較され、両者が一致したとき
のみ、スイッチSW3がオンになり、割算器１１９で算出
された前記の平均値が基準色メモリ１１３に転送され、
メモリ１１３に記憶されている基準値と置き換えられ
る。

次に第２図の流れ図に従って第１図(C)の追尾装置の動
作を説明する。この装置の動作開始は、カメラのトリガ
スイッチ又はスタンバイスイッチと連動しているとす
る。先ずステップ３０で不感帯幅ＫをＫ_１に設定し、カ
ウンタＣ_１〜Ｃ_４の計数値をクリアする。なお第１図
(B)に関して説明したように、画素Ａ及びＢと画素Ｃ及
びＢとから抽出されるそれぞれの色信号の変化を検知す
るための不感帯幅は、一般的には、それぞれ前記のＫ_Ａ
とＫ_Ｃとのように異るものであるが、多くの場合Ｋ_Ａ＝
Ｋ_Ｃであるので、ここではＫ_Ａ＝Ｋ_Ｃ＝Ｋ_１とする。ま
た少なくとも１回目の追尾サイクルはＫ＝Ｋ_１と設定さ
れる。さらに第１図(C)のカウンタCT1が上記のカウンタ
Ｃ_１，Ｃ_２の機能を受けもち、同じくカウンタCT2が上
記のカウンタＣ_３，Ｃ_４の機能を受けもつ。ステップ３
１では、各画素に関する基準色Ａ_０，Ｂ_０，Ｃ_０の初期
設定をする。そのための手段としては、基準色メモリ１
１３に、とりあえず画面中央に位置する追尾視野から得
られる信号を色検出回路１１２及びスイッチSW1を介し
て入力するか、あるいは別途設けた色指定回路の手動操
作により設定した信号を入力すればよい。

続いて、第１図(C)の移動判定回路１１４で、例えば第
１図(B)に関して説明した手段によりＤ_An・BO／Ｄ_AO・BO
及びＤ_Cn・BO／Ｄ_CO・BOと不感帯幅Ｋ_１とが比較される
（ステップ３２，３３）。ここで「ステップ３２の判定
結果」と「ステップ３３の判定結果」とが「イエス、ノ
ー」又は「ノー、イエス」であるときは、被写体が画面
内で相対的に移動したと判定され、ゲート位置算出回路
１１５の制御により、追尾ゲート回路１１１の追尾ゲー
ト設定タイミングを、前者では前記の所定時間だけ遅ら
せ、後者では同じく早めて追尾視野をそれぞれこの所定
時間に相当する量だけ例えば第５図(B)の画面内で右方
向又は左方向へ移動させて追尾動作を行い、追尾が完了
するまでこの動作がくり返される。これとともに、カウ
ンタＣ_１〜Ｃ_４は、その履歴によりその計数値がゼロで
ないものがある場合があるが、被写体の移動が検出され
たときには、ゲート位置算出回路１１５の制御によりゼ
ロに戻される（ステップ３４，３６，３２及び３５，３
７，３２）。

これに対して、移動判定回路１１４において「ステップ
３２の判定結果」及び「ステップ３３の判定結果」が
「イエス、イエス」又は「ノー、ノー」であるときは、
前述のように不感帯幅をＫ_１からこれよりも広いＫ_２に
変更し、これとともに「イエス、イエス」のときはカウ
ンタＣ_２，Ｃ_４をクリアし、「ノー、ノー」のときはカ
ウンタＣ_１，Ｃ_３をクリアする（ステップ３８，４
６）。不感帯幅をＫ_１からＫ_２へ拡大することは、被写
体が停止している状態で移動検出能力をＫ_２／Ｋ_１倍に
落していることを意味し、これにより追尾動作の不安定
性を取り除くことになる。そして「イエス、イエス」の
ときはカウンタＣ_１が、「ノー、ノー」のときはカウン
タＣ_２がそれぞれ１だけカウントアップする（ステップ
３９，４７）。

ここでカウンタＣ_１〜Ｃ_４の計数値は、それぞれ下記の
値を示すものである。

Ｃ_１：「ステップ３２の判定結果」及び「ステップ３３
の判定結果」が「イエス、イエス」と連続した回数。

Ｃ_３：Ｃ_１がＮ回連続した回数。

Ｃ_２：「ステップ３２の判定結果」及び「ステップ３３
の判定結果」が「ノー、ノー」と連続した回数。

Ｃ_４：Ｃ_２がＮ回連続した回数。

なおＣ_１〜Ｃ_４のどれについても、上記の判定過程にお
いて１回でも上記以外の判定結果が入るとそれぞれ計数
値がゼロになる。

この間、連続して被写体の移動判定がされない場合に各
画素から抽出される色信号A_n,B_n及びC_nの値が、加算回
路１１７において加算され、かつ同回路に記憶される
（ステップ４０，４８）。そして比較回路１１６におい
てＣ_１又はＣ_２の値をあらかじめ設定した所定値Ｎとそ
れぞれ比較し（ステップ４１，４９）、Ｃ_１又はＣ_２の
値がＮに達すれば、すなわち連続してＮ回「ステップ３
２の判定結果」と「ステップ３３の判定結果」とが「イ
エス、イエス」又は「ノー、ノー」であるときは、比較
回路１１６の制御によりスイッチSW2がオンになり、加
算回路１１６で加算された値が割算器１１９に転送さ
れ、ここで各画素Ａ，Ｂ及びＣについて平均値が算出さ
れる（ステップ４２，５０）。すなわち画素Ａについて
の平均値はで与えられ、画素Ｂ及びＣについても同様にして平均値
が与えられる。なおステップ４０又はステップ４８にお
いて、それぞれ加算回路１１７で加算され、同回路に記
憶された内容は、それぞれ、比較回路１１６の制御によ
り計数値Ｃ_１又はＣ_２がクリアされるとともに、スイッ
チSW2の制御によりクリアされる（ステップ４３，５
１）。さらにスイッチSW2の制御により、カウンタCT2の
計数値Ｃ_３又はＣ_４が１だけカウントアップされ、した
がってカウンタCT2において、連続してＮ回「ステップ
３２の判定結果」と「ステップ３３の判定結果」とが
「イエス、イエス」又は「ノー、ノー」である回数がカ
ウントされる（ステップ４４，５２）。

比較回路１２２では、カウンタCT2の前記の計数値の数
列指示回路１２１で設定される数列、例えば前記の式
(3)で与えられる数列とを比較し、両者が一致するとき
のみスイッチSW3がオンになり、割算器１１９で算出し
た前記の平均値A_(R-Y)O,A_(B-Y)O等が基準色メモリ１１
３に入力され、同メモリにすでに記憶されている基準値
と置き換えられる（ステップ４５，３１及び５３，３
１）。これとともに、比較回路１２２の制御によりカウ
ンタCT2の計数値Ｃ_３又はＣ_４がクリアされる。

上記の装置においては、被写体の実質的な停止の可能性
が判定されたとき不感帯幅をＫ_１からこれよりも広いＫ
_２へ変更するようにしたので、被写体の実質的な停止の
可能性がある状態において雑音等に影響されることがな
く、またハンチングやオーバーシュートを生ずることな
く安定な追尾動作を行うことができる。

上記の基準値更新手段によれば、被写体の実質的な停止
の可能性がある状態が長く続くほど基準値の更新期間を
長くしており、また置き換えられる基準値は、直前のＮ
回に各画素から抽出された信号の平均値としてすでに算
出された値であるため、例えばＮ／６０秒間追尾を中断
して基準値の再設定を行わなくても、時間的な損失なく
きわめて代表的な基準値の更新を行うことができるの
で、基準値更新によって追尾動作の不安定を招くことが
なく、かつ被写体の停止の可能性がある状態が長く続く
のにかかわらず、定期的に、例えばＮ／６０秒ごとに不
必要な基準値更新をしなくても代表的な基準値更新を行
うことができる意味において追尾動作の不安定を招くこ
とがない。

前記の(1)〜(3)式は、被写体の実質的な停止状態が長く
続くほど更新を行う時期を間引くが、長時間の停止が続
く場合に応答遅れ等の性能の劣化が生ずるのを防ぐため
に最大更新期間（前記の例では２７×Ｎ／６０秒）を定
めるという考え方によるものであるから、必ずしもこれ
らの式に示される等比数列及び等差数列の組合わせに限
られるものではない。

さらにこの発明については、下記の変形が可能である。
第１に、被写体の実質的な停止が判定されたときに、い
ったん不感帯幅をＫ_２に拡大するが、この状態が所定回
数続けば、被写体の移動判定が前記の「イエス、イエ
ス」又は「ノー、ノー」であっても不感帯幅をＫ_１に縮
少し、これにより追尾精度を維持するようにする。第２
に、被写体の移動判定が前記の「ノー、ノー」であると
きのみ不感帯幅をＫ_２に拡大し、これが前記の「イエ
ス、イエス」であるときは、その他の設定をする（例え
ばＫ_１のままとし、あるいはＫ_２よりも狭い第３の不感
帯幅に設定する）。第３に、省エネルギ等のために、被
写体の実質的な停止の可能性がある状態において移動判
定の時期をも間引くことが可能である。

（効果）前述のように、この発明によれば、被写体を撮像して撮
像信号を出力する撮像手段と、前記撮像信号中より、前
記被写体の特徴を所定の周期で抽出する特徴抽出手段
と、前記特徴抽出手段によって抽出された前記被写体の
特徴を記憶する記憶手段と、前記特徴抽出手段の出力と
前記記憶手段の内容とを比較して前記被追尾被写体の移
動を判定する判定手段と、前記判定手段により前記被追
尾被写体に所定のしきい値を越える移動のない状態が連
続して所定回数判定されたとき前記記憶手段の記憶内容
を更新するとともに、前記被追尾被写体に所定のしきい
値を越える移動がない状態の判定が連続して長く続く
程、前記記憶手段の記憶内容の更新周期を長くする更新
手段と、前記更新手段による前記更新周期の変化に応じて前記被
追尾被写体の移動に対する応答特性を制御する制御手段
とを具えているので、環境の変化による誤動作を防止
し、環境変化にかかわらず精度の高い追尾動作を行うこ
とができ、また自動追尾における基準値を更新するに当
たり、不必要な更新動作を省略し、必要な時期に代表的
な基準値の更新を行うことにより、基準値を頻繁に置き
換えることによる追尾動作の不安定性を防止し、安定で
精度の高い自動追尾装置を得ることができる。

また制御手段により、たとえば実施例中では、被追尾被
写体の停止が判定されたときに広くした不感帯幅を、所
定期間以上停止状態が続いたときに縮小したり、更新周
期を制限する等の処理を行うことにより、更新周期を長
くしたときの被追尾被写体の移動に対する応答遅れを防
止することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図(A)はこの発明の自動追尾装置の実施例の概要を
示すブロック図、同図(B)は同図(A)中色検出回路１２、
メモリ１３及び移動判定回路１４の詳細を示すブロック
図、同図(C)はこの発明の実施例における基準値更新手
段の詳細を示すブロック図、第２図はこの発明の実施例
における基準値更新作用を説明する流れ図、第３図(A)
及び(B)は従来の自動焦点検出装置を具えるカメラにお
ける測距視野と被写体像との関係を示す説明図、第４図
(A)及び(B)はこの発明を適用したカメラにおける追尾視
野又は測距視野と被写体像との関係を示す説明図、第５
図(A)及び(B)はこの発明を適用したカメラにおける分割
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(A),(B)及び(C)は２次元の追尾視野を設定した場合の
追尾視野と被写体像との関係を示す説明図、第７図は第
５図の分割された追尾視野から抽出される信号を処理す
る装置のブロック図、第８図は第７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
である。符号の説明、１：合焦レンズ、２：ズーム系レンズ、３：絞り、４：
リレーレンズ、５：撮像手段の一例である固体撮像素
子、９：信号処理回路、１０：追尾ゲート大きさ決定回
路、１１：追尾ゲート回路、１２：色検出回路、１３：
メモリ、１４：移動検出回路、１５：ゲート移動回路、
１６：測距ゲート回路、１７：自動焦点検出回路、１
９：スイッチ、２０：メモリ、２１：距離演算回路、２
２：割算器、２３：しきい値設定器、２４：比較回路、
２６：移動判定回路、１１３：基準色メモリ、１１４：
移動判定回路、１１５：ゲート位置算出回路、１１６，
１２２：比較回路、１１７：加算回路、１１９：割算
器、１２１：数列指示回路、１２３：しきい値設定器、
SW1,SW2,SW3：スイッチ、CT1,CT2：カウンタ。

───────────────────────────────────────────────────── 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】被写体を撮像して撮像信号を出力する撮像
手段と、前記撮像信号中より、前記被写体の特徴を所定の周期で
抽出する特徴抽出手段と、前記特徴抽出手段によって抽出された前記被写体の特徴
を記憶する記憶手段と、前記特徴抽出手段の出力と前記記憶手段の内容とを比較
して前記被追尾被写体の移動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に所定のしきい値
を越える移動のない状態が連続して所定回数判定された
とき前記記憶手段の記憶内容を更新するとともに、前記
被追尾被写体に所定のしきい値を越える移動がない状態
の判定が連続して長く続く程、前記記憶手段の記憶内容
の更新周期を長くする更新手段と、前記更新手段による前記更新周期の変化に応じて前記被
追尾被写体の移動に対する応答特性を制御する制御手段
と、を具えるカメラにおける自動追尾装置。
【請求項２】前記更新手段は、前記被追尾被写体の実質
的な停止状態が長く続くほど前記更新周期を長くする
が、最大更新周期を超えない周期をもって更新する手段
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。
【請求項３】前記更新手段は、前記更新周期を前記最大
更新周期に達するまでは等比数列によって定め、前記最
大更新周期に達した後はこの最大更新周期をもって更新
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。