JP3653739B2 - 被写体追尾機能を有するカメラ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被写体追尾機能を有するカメラに関し、特に被写体を追尾する際の追尾視野の大きさを被追尾被写体の大きさに合わせて自動的に設定できるようにすることにより、正確な被写体追尾を可能にした技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラの露出や焦点距離を自動的に調節するために、被写界内で主要被写体がどこにあるかを認識してその位置を自動的に追尾する技術として、特開昭６１−１２１７７において開示されたものが知られている。この技術は、特にビデオカメラ用の自動焦点検出または自動焦点調節装置における主要被写体の自動追尾装置に関するものであり、追尾する主要被写体の移動を認識するために被追尾被写体の大きさに対して追尾視野の大きさを手動で微調整して設定することにより、被追尾被写体を追尾視野の的確な有効範囲内に入れて、正確な被写体追尾を実現しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の被写体追尾機能を有するカメラにおいては、追尾視野の設定を手動で行うために、被追尾被写体の大きさに応じて的確な大きさの追尾視野を常に安定して設定することが不可能で、追尾視野が不適正なために被写体追尾が精度良く行えない場合があった。また、主要被写体の大きさに応じて手動で追尾視野を設定するためには、被写体の大きさを常に意識して設定ボタンを操作しなければならないので、撮影に専念することができずにシャッターチャンスを逃すおそれもあった。
【０００４】
また、追尾視野が被追尾被写体の大きさに応じて的確に設定されないと、たとえば、設定した追尾視野の大きさが被追尾被写体の大きさよりもかなり大きいような場合には、設定した追尾視野において背景等の追尾被写体以外の部分が占める割合が多くなり、追尾視野内に背景等の不要な被写体のデータを多く含んでしまい、測定されるデータの精度を低下させる原因となっていた。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、被写体追尾機能を有するカメラにおいて、被追尾被写体を認識するための追尾視野の大きさを的確な大きさに自動的に設定して被写体追尾することができるようにすることにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、被写体追尾機能を有するカメラにおいて、追尾枠を容易に設定できしかも被追尾被写体を確実に捕らえて精度の高い被写体追尾を行うことができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点の解決のため、本発明によれば、被写体追尾機能を有するカメラにおいて、被写界を複数領域に分割して測光し、各領域に存在する被写体部分の測光データをそれぞれ出力する測光手段と、前記被写界内の追尾すべき被写体部分を設定する被写体設定手段と、前記被写体設定手段により設定された被写体部分と類似する測光データを有する領域を追尾枠として設定する追尾枠設定手段と、前記追尾枠設定手段によって設定された追尾枠内の測光データと類似する測光データを有する領域を順次抽出する被写体追尾手段とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記被写体設定手段において設定される被写体部分の領域の面積を、前記追尾枠設定手段によって設定される追尾枠の領域の面積以下にすると好都合でる。
【０００９】
また、前記被写体設定手段によって設定される被写体部分の範囲は、前記測光手段の１領域の大きさでもよい。
【００１０】
また、前記追尾枠設定手段は、前記測光手段の出力に基づいて追尾枠の大きさを設定することも可能である。
【００１１】
また、前記追尾枠設定手段は、前記被写体設定手段によって設定された追尾すべき被写体部分と輝度および／または色相が類似する領域を前記追尾枠として設定することもできる。
【００１２】
さらに、前記被写体追尾手段は、前記追尾枠内の被写体部分の輝度および／または色相と類似する領域を順次抽出することも可能である。
【００１３】
【作用】
このような構成により、前記測光手段により被写界を複数領域に分割して測光した測光データに基づいて前記被写体設定手段で被写体内の追尾すべき被写体部分を設定し、その設定された被写体部分と類似する測光データを有する領域を追尾枠設定手段によって追尾枠として設定する。そしてこの追尾枠内の測光データと類似する測光データを有する領域を被写体追尾手段で順次抽出して被写体追尾を行なうことにより、追尾枠の大きさが被追尾被写体の大きさに合わせて自動的に設定される。したがって、追尾枠が常に的確な大きさに設定されるので、被追尾被写体を追尾枠で確実に捕らえて追尾することができ、撮影に必要な情報を自動的にかつ的確に得ることができる。また、追尾枠内に被追尾被写体以外の余計な情報が含まれる割合が極めて少なくなり、被写体に関する必要な情報を精度よく得ることができる。
【００１４】
また、被写体設定手段において設定される被写体部分の領域の面積を、たとえば測光手段の１領域のように、追尾枠設定手段によって設定される追尾枠の面積以下にすることにより、追尾すべき被写体部分における任意の所望の特徴的な部分を選択して被追尾被写体として設定することができる。したがって、追尾枠の設定が容易になるとともに被追尾被写体を確実に認識することができるので、より正確な被写体追尾が可能となる。
【００１５】
さらに、追尾枠設定手段において、測光手段の出力に基づいて追尾枠の大きさを設定することにより、被写体追尾するのための特別な測光手段を設けることなく、追尾枠を設定して被写体追尾を行なうことができる。
【００１６】
さらに、追尾枠設定手段において、被写体設定手段によって設定された追尾すべき被写体部分と輝度および／または色相が類似する領域を追尾枠として設定することにより、被写界内における追尾すべき被写体部分の領域が変化した場合には被追尾被写体の大きさを的確に認識して追尾枠の大きさを変更することができるので、追尾すべき被写体に含まれる情報を精度よく抽出することができる。
【００１７】
さらに、被写体追尾手段において、追尾枠内の被写体部分の輝度および／または色相と類似する領域を順次抽出することにより、被追尾被写体の移動および大きさの変化を確実に認識することが可能になり、被追尾被写体を確実に追尾することができる。
【００１８】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例につき説明する。図１は、本発明の一実施例に係る被写体追尾機能を有するカメラの概略の構成を示す。このカメラの被写体追尾機能は、一例として自動露出制御を行なうための被写体情報を得るために用いられており、被写界を複数領域に分割して測光する測光部１０と、撮影者が追尾すべき被写体の一部分を初期追尾領域として設定する被写体設定部１１、被写界内の類似した色相の領域をグループ化するグループ作成部１２、初期追尾領域を拡大して追尾枠を設定する追尾枠設定部１３、追尾枠の位置情報および追尾枠内の被写体情報を記憶する情報記憶部１４、被写界内の複数の被写体から追尾すべき被写体を決定する被写体決定部１５、得られた被写体情報から適正露出値を計算する露出演算部１６、および適正露出値に基づいてカメラの絞りの値を制御する露出制御部１７から構成されている。また、グループ作成部１２、追尾枠設定部１３、情報記憶部１４、被写体決定部１５、および露出演算部１６等の機能は、カメラ内に搭載されたマイクロプロセッサによって実現することができる。
【００１９】
なお、測光部１０は図２に示すように各測光領域に対応する受光素子をアレイ状に配置したもので構成されている。本実施例では、受光素子の光が照射される面には、１２行２０列のアレイ状に合計２４０個の測光領域が形成されており、被写界を２４０個の測光領域に分解して測光するようになっている。これらの２４０個のそれぞれの測光領域はさらに、図３に示すように、１測光領域がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を検出する３つの素子から構成されている。つまり受光素子は、合計７２０個の測光素子から構成されている。以下の説明では、測光領域の位置を示す番地として、一番左下を（１，１）一番右上を（２０，１２）とする。
【００２０】
次に図１の各ブロックの機能の概略および関連について説明する。測光部１０では被写体像を複数の測光領域に分割して測光し、その測光データをグループ作成部１２に出力する。グループ作成部１２では、測光部１０からの測光データに基づき、被写界内の被写体のグループ化が行われる。
【００２１】
またこれと平行して被写体設定部１１では、撮影者によって選択された被追尾被写体領域の一部分の情報が被追尾被写体の位置情報として記憶され、また追尾枠設定部１３にその情報を出力する。この追尾枠設定部１３では、被写体設定部１１の被追尾被写体の位置情報とグループ作成部１２のグループ情報を基に、追尾する被写体の追尾枠を設定する。情報記憶部１４では、この追尾枠設定部１３と測光部１０との情報に基づいて、設定された追尾枠に関する情報を記憶する。
【００２２】
被写体決定部１５は、グループ作成部１２からのグループ情報と情報記憶部１４からの追尾枠情報とを基に新しい追尾枠を決定する。また、情報記憶部１４に記憶された追尾枠情報は、被写体決定部１５によって追尾枠が変更されるたびに更新される。
【００２３】
そして、露出演算部１６で、測光部１０と情報記憶部１４の情報を基に適正露出値を算出する。この露出演算部１６の適正露出値情報に基づいて、露出制御部１７は図に示されていない絞りとシャッターを制御しフィルムの露光を行う。
【００２４】
なお、図４は本実施例のカメラの光学系の概略を示す。図４の光学系は、図示していない撮影フィルム面に被写体像の焦点を結ぶための撮影レンズ１、撮影フィルムの非露光時に被写体からの光束を撮影者側に向けるためのクイックリターンミラー２、被写体像を撮影者に見えるように写し出す拡散スクリーン３、コンデンサレンズ４、周知のペンタプリズム５、接眼レンズ６、受光素子９に光束を向ける測光用プリズム７、受光素子９上に被写体像を再結像するための測光用レンズ８、および被写体の光強度を測定する測光素子９によって構成されている。
【００２５】
図４の光学系においては、被写体からの入射光束は、撮影者の目に到達する光束と、被写界の光強度を測光するために受光素子９に到達する光束との２系統に分けられる。撮影者の目に到達する光束は、撮影レンズ１に入射し、クイックリターンミラー２、拡散スクリーン３、コンデンサレンズ４、ペンタプリズム５、そして接眼レンズ６を通って撮影者の目に至る。一方、被写体の光強度を測定するために利用される光束は、前記の拡散スクリーン３によって拡散された光束の一部が、コンデンサレンズ４、ペンタプリズム５、測光用プリズム７、測光用レンズ８を通って受光素子９へ到達する。
【００２６】
次に、図５と図６を参照して、本実施例のカメラの被写体追尾のプロセスを詳しく説明する。図５は、本実施例のカメラの追尾機能によって得られた被写体情報を基にした露出演算を、カメラに内蔵されたマイクロコンピュータで行うときのアルゴリズムを示すフローチャートである。また、図６は、被写体追尾を実現するプロセスの一部を被写界内の画像として表したもので、（ａ）は、追尾すべき主要被写体の最も特徴的な部分を初期追尾領域Ｇ１として設定する段階、（ｂ）はＧ１で指定した部分の情報に基づいて追尾枠をＧ２に拡大して設定する段階、（ｃ）はある時間経過後、位置と大きさの変化した被写体に対して追尾枠の位置と大きさを変化させて追尾を行った段階を示す。
【００２７】
図５の処理は、例えば、カメラのレリーズボタンを半押しすることによって起動される。そしてまず、ステップ１０１でパラメータｉが１に初期化される。このｉ＝１の値は、このプログラムの起動後、１回目の実行であることを示す。次に、ステップ１０２で被写体設定部１１によって追尾被写体の初期設定が行われる。この場合、図６（ａ）に示すように、あらかじめ決められた画面略中央の１領域を初期追尾領域Ｇ１として設定し、その位置情報をマイクロコンピュータ内に設けられた情報記憶部１４に記憶させる。ここでは初期追尾領域Ｇ１は、図３に示した受光素子９の測光領域の番地（１０，６）とする。したがって撮影者は、はじめに追尾したい被写体の最も特徴的な部分を（１０，６）に設定された追尾枠にフレーミングした後にレリーズボタンを半押しすることによって、追尾被写体の設定を行うことができる。
【００２８】
次に、ステップ１０３に進み、測光部１０により被写界の測光を行い、被写界の情報を、２４０領域それぞれについてＲ、Ｇ、Ｂの測光値をメモリ内に記憶させる。
【００２９】
次に、ステップ１０４で、グループ作成部１２によって被写界全体について被写体のグループ化を行う。グループ化は、２４０領域の測光領域において、隣接しかつ類似した色相の領域を同一のグループとするように行われる。グループ化の方法は、本出願人による特開平４−３１０９３０号広報に詳しく述べられているのでここではその説明を省略する。被写体のグループ化は測光領域単位で行われるので、１グループの面積が１測光領域より小さくなることはない。したがって、１グループの面積は少なくともステップ１０２によって設定された追尾枠の面積以上になる。
【００３０】
次に、ステップ１０５で、ｉ＝１であるかどうかを判別する。ここで、ｉ＝１の場合は、プログラムが開始されてからステップ１０５を通過するのが１回目であることを意味する。
【００３１】
ｉ＝１の場合にはステップ１０６に進み、ステップ１０６でｉ＝０を代入し、続いてステップ１０７で追尾枠設定部１３によって追尾枠の設定を行う。ここで設定される追尾枠は、ステップ１０２において情報記憶部１４に記憶された初期追尾領域Ｇ１を含むグループとする。これを図６を用いて説明すると、初期設定の段階で図６（ａ）の初期追尾領域Ｇ１が設定され、その初期追尾領域Ｇ１を基にして（ｂ）に示すグループＧ２の領域がグループ化された場合、Ｇ２はＧ１を含んでいるので新しい追尾枠はグループＧ２全体となる。
【００３２】
続いてステップ１０９で、新しい追尾枠情報の記憶を行う。追尾枠情報としては、追尾枠内にある全測光領域の位置とその領域内の測光値であり、それらの情報は情報記憶部１４に記憶される。
【００３３】
ステップ１０５でｉ＝１ではないと判断された場合は、ステップ１０８へ進んで被写体決定部１５によって追尾グループの決定を行う。ステップ１０８へ進むのは、このプログラムが開始されてからステップ１０５を通過するのが２回目以上の場合である。この場合には、ステップ１０９を少なくとも１回は通過しているので、追尾枠情報として追尾枠内の全測光領域の位置とそれらの測光値が情報記憶部に記憶されている。追尾グループの決定は以下のようにして行われる。
【００３４】
まず、記憶されている追尾枠の全測光値から、追尾枠内のＲ、Ｇ、Ｂの測光値の平均値ＢＶｒ、ＢＶｇ、ＢＶｂを算出する。また、直前のステップ１０４において、ｎ個のグループが作成されたとすると、それらのｎ個のグループについても同様にグループ内の全測光値から、ＢＶｒ［ｎ］、ＢＶｇ［ｎ］、ＢＶｂ［ｎ］を算出し、それらの値を用いて次の数式１に示すΔＢＶｃ［ｎ］を算出する。
【数１】

【００３５】
ここで記号Ａｂｓは、括弧内の数の絶対値を表す関数とする。そして、ΔＢＶｃ［ｎ］を用いて次の数式２に示すＧ［ｎ］を算出する。
【数２】
Ｇ［ｎ］＝ＲＮ［ｎ］−ｋ・（ΔＢＶｃ［ｎ］）
【００３６】
ここで、ＲＮ［ｎ］は、記憶されている追尾枠内の測光領域とこの記憶されている追尾枠と比較するグループ内の測光領域との重複部分の測光領域数を表す。またｋは、ＲＮ［ｎ］に対してΔＢＶｃ［ｎ］がＧ［ｎ］に寄与する度合いを調整するための正の定数であり、予め最適な値に設定されている。そして、新しく作成されたｎ個のグループの全てにおいてＧ［ｎ］を求め、それらの中で最大値を与えるグループを新しい追尾枠とする。
【００３７】
これを図６を用いて説明する。図６（ｃ）において、点線で示したグループＧ２は、情報記憶部１４に記憶されている追尾枠である。そして、新たなグループ化によってグループＧ３およびＧ４が作成されたとする。このグループＧ３およびＧ４について、数式１と数式２によってＧ［ｎ］を算出し、値の大きいＧ［ｎ］を与えるグループを新しい追尾枠とする。この場合、Ｇ３はほぼグループ全体の測光領域が追尾枠Ｇ２と重複しているのでＲＮ［ｎ］が大きく、Ｇ４はＧ２と領域がほとんど重複していないのでＲＮ［ｎ］は小さい。Ｇ３とＧ４のΔＢＶｃ［ｎ］が等しいとすれば、新しい追尾枠はＧ３となり、Ｇ３に含まれる全測光領域の位置情報と測光値とが新しい追尾枠情報として情報記憶部１４に記憶される。このように、被写体の移動に追従して追尾枠情報が次々と書き換えられることにより被写体追尾が実現される。
【００３８】
図６（ｃ）においては、グループ化された領域としてＧ３とＧ４が枠として描かれているが、実際にファインダ内に表示されるのは追尾枠として決定されたＧ３だけである。
【００３９】
こうして最新の追尾枠情報がステップ１０９で情報記憶部１４に記憶され、この情報に基づきステップ１１０で露出演算部１６の周知のアルゴリズムによって適正露出の演算を行う。次に、ステップ１１１で、図示されていないレリーズボタンが全押しされているかどうかを判別し、全押しされている場合にはステップ１１２で露出制御手段１７により適正露出値に基づいた露出制御が行われて、このプログラムは終了する。レリーズボタンが全押しされていない場合には、ステップ１０３に戻って被写体追尾が続行される。
【００４０】
以上の実施例において、測光部１０が測光手段を、被写体設定部１１が被写体設定手段を、追尾枠設定部１３が追尾枠設定手段を、グループ作成部１２と被写体決定部１５と情報記憶部１４が被写体追尾手段を構成する。
【００４１】
なお、本実施例では、被写体追尾により得られた被写体情報に基づいて露出制御を行っているが、この被写体情報を利用する目的は露出制御に限らず、焦点調節等に利用することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、追尾すべき被写体の一部分を初期追尾枠として設定した後、追尾枠設定手段によりその初期追尾枠が追尾すべき被写体の大きさに合わせて自動的に適切な大きさに拡大されて追尾枠として設定される。したがって、追尾すべき被写体を追尾枠で常に確実に捕らえて追尾することができるので被写体追尾の精度を大幅に向上することができるとともに、撮影に必要な被写体情報を自動的にかつ的確に得ることができる。
【００４３】
また、自動的に設定された追尾枠の大きさは、被追尾被写体の大きさの変化に伴って的確な大きさに調整されるので、被写体追尾枠内に背景等の被追尾被写体以外の情報が入り込む割合が少なくなり、主要被写体の情報を極めて精度良く得ることができる。
【００４４】
さらに、被写体設定手段により設定される被写体部分の領域の面積は追尾枠として設定される領域よりも小さいので、被追尾被写体の所望の特徴部分を選んで被追尾被写体として的確に指定することができる。また、被追尾被写体の一部分の領域を指定することにより被追尾被写体を的確に指定することができるので、追尾枠の設定が極めて容易になるとともに被追尾被写体を確実に捕らえて追尾をあ行うことができる。
【００４５】
さらに、色相や輝度が類似する領域を被写体追尾枠として設定し、その領域を順次抽出することによって被写体追尾を行っているので、追尾すべき被写体の位置や大きさの変化を的確に捕らえて追尾することができ、主要被写体の必要な情報を精度良く抽出することができる。
【００４６】
このように、本発明の被写体追尾機能を有するカメラによれば、撮影の際の撮影者の操作負担を大きくすることなく精度の高い被写体情報が得られ、極めて高品質の写真を撮影することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による被写体追尾機能を有するカメラの概略の構成を示すブロック図である
【図２】図１のカメラにおける、測光部を構成する測光素子の配置例を示す説明図である。
【図３】図２に示した測光素子の１領域の詳細な構成を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施例による被写体追尾機能を有するカメラの光学系を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施例による被写体追尾機能を有するカメラにおいて、露出制御のための被写体追尾手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施例による被写体追尾機能を有するカメラにおいて、被写体追尾動作中の被写体設定および追尾の様子を被写界内のイメージとして示した説明図である。
【符号の説明】
１ 撮影レンズ
２ クイックリターンミラー
３ 拡散スクリーン
４ コンデンサレンズ
５ ペンタプリズム
６ 接眼レンズ
７ 測光用プリズム
８ 測光用レンズ
９ 受光素子
１０ 測光部
１１ 被写体設定部
１２ グループ作成部
１３ 追尾枠設定部
１４ 情報記憶部
１５ 被写体決定部
１６ 露出演算部
１７ 露出制御部
Ｇ１ 初期追尾領域
Ｇ２ 追尾枠
Ｇ３、Ｇ４ グループ領域

Claims (6)

1. 被写界を複数領域に分割して測光し、各領域に存在する被写界の測光データをそれぞれ出力する測光手段と、
   前記被写界内の追尾すべき被写体の一部分の領域を初期設定枠として指定する被写体設定手段と、
   前記被写体設定手段により設定された前記初期設定枠の被写体部分の測光データと類似する測光データを有する領域を追尾枠として設定する追尾枠設定手段と、
   前記追尾枠設定手段によって設定された追尾枠内の測光データと類似する測光データを有する領域を順次抽出する被写体追尾手段と、
   を具備することを特徴とする被写体追尾機能を有するカメラ。
2. 前記被写体設定手段における初期設定枠の面積は、前記追尾枠設定手段によって設定される追尾枠の領域の面積以下であることを特徴とする請求項１に記載の被写体追尾機能を有するカメラ。
3. 前記被写体設定手段における初期設定枠の範囲は、前記測光手段の１領域の大きさであることを特徴とする請求項１に記載の被写体追尾機能を有するカメラ。
4. 前記追尾枠設定手段は、前記測光手段の出力に基づいて追尾枠の大きさを設定することを特徴とする請求項１に記載の被写体追尾機能を有するカメラ。
5. 前記追尾枠設定手段は、前記被写体設定手段によって設定された追尾すべき被写体部分と輝度および／または色相が類似する領域を前記追尾枠として設定することを特徴とする請求項１に記載の被写体追尾機能を有するカメラ。
6. 前記被写体追尾手段は、前記追尾枠内の被写体部分の輝度および／または色相と類似する領域を順次抽出することを特徴とする請求項１に記載の被写体追尾機能を有するカメラ。

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