JPS614011A - 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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JPS614011A
JPS614011A JP59124891A JP12489184A JPS614011A JP S614011 A JPS614011 A JP S614011A JP 59124891 A JP59124891 A JP 59124891A JP 12489184 A JP12489184 A JP 12489184A JP S614011 A JPS614011 A JP S614011A
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当山 正道
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陽一 岩崎
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昭広 藤原
Takashi Amikura
網蔵 孝
Naoya Kaneda
直也 金田
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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、とくに照明光の輝度の変化
にかかわらず安定な追尾動作を行うことができる手段に
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2.831.057号明細
書、特公昭39−5265号公報又は特公昭4B−17
172号公報等多くの提案がなされている。
また」二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rNHK技術研究」第17巻第1号(通
巻第86号)(昭和40年発行)の21頁石田ほかによ
る「山登リ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1
1月29日のテレビジョン学会技術報告で半開はかによ
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
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
けてしまうという欠点がある。なお第1図及び後記第2
図は、無視差の自動焦点調節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学者について提
案したが(昭和59年5月25日付は特許願、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、照明光の輝度の変化にかかわらず安定な追
尾動作を行うことができることが望ましい。
(目 的) ?     =ty>:5M1N−t:、いえ。、−や
よtfJ*H(1)@ll5(1)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
焦点調節を行うに当たり、照明光の輝度の変化にかかわ
らず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) 以下第2図ないし第9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、この発明を適用した自動追尾焦点
検出機能の概要、この発明の実施例における信号正規化
手段及びこの発明の実施例の全体構成の順序で行う。
(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1図(A)の状態に
あった目標被写体(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きる。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
て被写体が観察されることはない。また追尾視野を仮に
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2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、つねにその被写体
に一適した大きさに保ち、その状態で焦点検出ないし焦
点調節を打ち。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位
置する画素を設ければよい。
上記の各画素から色差信号(R−Y)及び(B−Y)並
びに輝度信号Yを抽出し、これらを第5図を参照して後
述する手段により処理して」二記色差信号(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
信号を後述のメモリに記憶させる。この記憶された値を
各画素A、B及びCについて(R,−Y/Y)及び(B
−Y/Y)直交座標上にプロットすると、例えば第4図
のように表示される。なお第4図は、照明光の輝度が標
準状態にある場合を示すものとし、後記の数値例もこの
状態で得られる数値であるとする。第41      
図でA、、B、及びCoの各点は、それぞれ、第3図(
A)のA、B及びCの各画素から得られた信号を表わし
ている。ここで1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、とCoとは、色差信号座標上の位置が異ってい
る。
次に、第3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5図A1及びC1に示すよう
にそれぞれ変化する。一方、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
B1=B、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、点A1は点Bo(=
Bt)から遠ざかるので、線分BIC1は線分BoC,
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BICIが線分nocoより大きく
なり、線分AlB1が線分AOB、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。
この発明では画素A、B及びCから得られる信号が、被
写体の相対的な移動の結果、(R−Y/Y)及び(B−
Y/Y)平面上でAO、BO。
Coから、それぞれA、、B、、CIに変化する現象を
利用して被写体の相対的な移動を自動的に検出し、その
検出結果に従って追尾視野を被写体の移動に追尾して自
動的に移動させるものである。なおそのための具体的手
段については、第5図〜第7図を参照して後述する。
次に、上記のように色差信号(R−Y)及び(B −Y
)を輝度信号Yで正規化した信号によって被写体の移動
を検出するようにした理由について説明する。すなわち
、色差信号のみによっても被写体の移動を検出し、自動
追尾の目的を達成することができるが、この場合は、照
明光の輝度が時間的に変化するとき、被写体が移動しな
いにもかかわらず色差信号座標上の点が変化することが
ある。例えば、照明光が暗くなると座標上の各点が0点
に近づき、明るくなると0点から遠ざかる。これに対し
て、前記の各画素から(R−Y)及び(B −Y)信号
のほかにY信号をも抽出し、(R−Y/Y)及び(B−
Y/Y)(正規化された信号)を算出し、各画素を表わ
す点の(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)直交座標上の
位置の変化から被写体の移動を検出するようにすれば、
照明光の輝度の変化を自動的に補償して安定な追尾動作
を行うことができる。
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(B)の右方向へ移動すると
き上記の点A1は線分AoB、の延長線」二に位置を占
め、点C1は線分B o Co U二に位置を占めるこ
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。
(この発明の実施例における信号正規化手段)(第5図
) 第5図は、この発明の実施例において前記の正規化信号
(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)を作成する回路の一
例を示すものであって色差信号(R−Y)及び(B−Y
)は、それぞれ積分回路100a、1oobで積分され
、サンプルホールド(S/H)回路10ta、101b
でサンプルホールドされて、それぞれ割算器102 a
’ 。
102bに入力される。一方、入力輝度信号Yは積分回
路100Cで積分され、サンプルホールド回路101c
でサンプルホールドされて割算器102a、102bに
入力され、同割算器からそれぞれ正規化された信号(R
−Y/Y)、(B−Y/Y)が出力される。これらの正
規化された信号がそれぞれA/D変換回路103a、1
03bでA/D変換されてメモリ104a、104bに
記憶される。前記の回路の変形として、割算器102a
、102bをA/D変換回路103a。
”       103bの後段に設け、サンプルホー
ルドされたY信号をA/D変換した後、割算器102a
102bで正規化処理をしてもよい。あるいは割算器1
02a、102bを積分回路100a。
1oobの前段に設け、これらの割算器にそれぞれ(R
−Y)信号及びY信号並びに(B−Y)信号及びY信号
を入力して正規化処理をしてもよい。
(この発明の実施例の全体構成)(第6図〜第9図) 第6図は、この発明の自動追尾装置の一実施例を示し、
この例は、この発明をビデオカメラにおける自動追尾焦
点検出装置に適用した例である。
第6図において、撮影光学系は、合焦レンズl、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、撮像素子駆動回路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
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)並びに輝度信号Yを追尾ゲート設定回路11(
追尾視野に対応する)に出力し、また前記輝度信号Yを
測距ゲート設定回路16に出力する。追尾ゲート設定回
路llの出力は色検出回路12に供給されて、被写体に
関して前記の正規化された色差信号が抽出され、これが
例えば不図示のスイッチなど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。なお色検出回路1
2は、第5図に示し、あるいはその変形として先に説明
した正規化手段を含むものである。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フイールドの期
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
追尾が完了した時点でゲート移動回路15によって、測
距ゲート設定回路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)を用いて自動焦点調節(A
 F)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lの位置を制御する。
第6図において、Plは合焦レンズ1の位置(被写体距
離に相当する)の絶対位置を検出するポジションセンサ
、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
尾ゲート設定回路11及び測距ゲート設定回路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
。いま、撮影レンズの焦点距離をf、被写体距離をR1
撮像面の長手方向の寸法を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、υ/y=にとおくと、k=fW
/Ryで与えらへ が大人の場合としてW=500mmとするとに=0.3
4 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、ボジシ冒ンセンサP1、P2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。
第7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それぞれの色
差信号(R−Y)及び(B −Y)信号並びに輝度信号
Yから、距離演算回路21により第4図の(R−Y/Y
)及び(B−Y/Y)直交座標上の線分AOB、の長さ
DAOoBOが求められ、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
DAl、BOが求められる。ここで、簡単のためにB 
、 =B 、である場合を考えると、 DAI・B1=DA1−BO であり、割算器23で DAl、Bl/DAO,BO 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、しきい値
を超える変化があると移動判定回路14にl”を出力す
る。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、B1/DCO,BO が算出され、これに第2のしきい値を超える変化がある
と比較回路35から移動判定回路14にII I II
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のしきい値をともに2
として、 DAl、Bl/DAO,BO=2.2゜D c 1. 
B 1 / D c O,B O= 0 、36である
ので、比較回路25のみが“1 ”を出力する。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NTSC方式の場合l水平走査周期の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111 II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“I 11に
応じて移動判定回路14がゲート設定りイミングを、例
えば上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が前述のようにゲート
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。そして上記の装置では、(R−Y
/Y)及び(B−Y/Y)直交座標上でDAl、B1/
DAO,BO 及び  DCl、81/DCO0BO の演算を行うことにより、前述のように照明光の輝度の
変化にかかわらず安定な追尾動作を行うことができる。
前述の実施例では、第4図の回路で正規化処理を行い、
その出力である(R−Y/Y)及び(B−Y/Y)信号
が、第7図の距離演算回路21.31で処理されるもの
であるが、その変形として、第8図に示すようにそれぞ
れ積分、サンプルホールド及びA/D変換された(R−
Y)。
(B −Y)及びY信号を第9図の距離演算回路21.
31に入力し、ここで正規化処理及び(R−Y/Y)、
(B−Y/Y)直交座標上における距離演算を行うよう
にしてもよい。なお第8図及び第9図において、それぞ
れ第4図及び第7図中の各回路と基本的に同じ構成及び
機能を有する回路は、第4図及び第7図と同じ符号を付
しており、又第8図中103c 、104cはそれぞれ
Y信号に対するA/D変換回路及びメモリを示すもので
ある。
また、前述の実施例では2つの色差信号(R−Y/Y)
及び(B−Y/Y)によって被写体の移動を検出してい
るが、被写体の移動に伴う被写体及び背景の特徴を表わ
す各画素からの色信号の変化が上記2つの信号のうちの
一方に主として依存よ する場合には、その一方の信号のみにって被写体へ の移動を検出することも可能である。
(効 果) 前述のように、この発明によれば、被追尾被写1   
、、、。−一ゎオ。え*4h−aqh−*n野に関して
抽出する手段と、色差信号を輝度信号によって正規化し
た信号に基づいて被追尾被写体の移動を検出する手段と
を具えているので、照明光の輝度の変化にかかわらず安
定な追尾動作を行うことができる。
【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像との
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)は被写体が移動した場合
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野と被写体像との関係を示すもの〒
同図(A)は被写体が同一距離で画面内を移動した場合
、同図(B)は被写体が画面内を移動し、かつその距離
が遠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との関係を示す説明
図、同図CB)は同図(A)において被写体が画面内を
移動した場合の説明図、第4図は第3図(A)及び(B
)に示す追尾視野の各画素から得られる信号を(R−Y
/Y)及び(B−Y/Y)平面上にプロットした状況を
示す説明図、第5図はこの発明の実施例において(R−
Y/Y)及び(B−Y/Y)信号を得るための装置の一
例を示すブロック図、第6図はこの発明の自動追尾装置
の一実施例の全体構成を示すブロック図、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図は正規
化処理を距離演算回路で行うこの発明の他の実施例にお
いて第3図の各画素から得られる信号を処理する装置の
ブロック図、第9図はこの発明の自動追尾装置の他の実
施例の要部のブロック図である。 符号の説明 l:合焦レンズ、2:ズーム系レンズ、5:撮像素子、
8:撮像素子駆動回路、9:信号処理回路、ll:追尾
ゲート設定回路、12:色検出回路、13:メモリ、1
4:移動判定回路、15:ゲート移動回路、16:測距
ゲート設定回路、17:自動焦点調節回路。 第7図 第8図 第9図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 被追尾被写体の特徴を表わす色差信号と輝度信号とを追
    尾視野に関して抽出する手段と、 前記色差信号を前記輝度信号によって正規化した信号に
    基づいて被追尾被写体の移動を検出する手段と、 を具えるカメラにおける自動追尾装置。
JP59124891A 1984-05-25 1984-06-18 カメラにおける自動追尾装置 Expired - Fee Related JP2603211B2 (ja)

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