KR102402325B1 - 렌즈 제어장치, 및 움직이는 피사체를 추적하기 위한 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

제1의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응한 정보에 근거하여, 해당 제1의 시각보다 뒤의 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보를 추정한다. 추정된 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보를, 해당 제2의 시각에 있어서 초점검출부가 검출한 초점검출 결과에 근거하여 보정 함으로써, 해당 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보를 산출한다. 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보와, 해당 제2의 시각부터 해당 제2의 시각보다 뒤의 제3의 시각까지의 시각의 정보에 근거하여, 해당 제3의 시각에 있어서의 상면 위치를 예측한다. 제1의 예측부에 의해 예측된 상면 위치에 근거하여, 포커스 렌즈의 구동을 제어한다.

Description

렌즈 제어장치, 및 움직이는 피사체를 추적하기 위한 제어 방법{LENS CONTROL APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR TRACKING MOVING OBJECT}
개시된 실시예들의 일 국면은 렌즈 제어기술에 관한 것이다.
종래, 어떤 시각의 초점검출 결과에 근거하여, 해당 시각보다도 뒤의 시각에 있어서의 상면(image plane) 위치를 예측하고, 예측된 해당 상면 위치에 근거해서 포커스 렌즈의 구동을 제어하는 기술이 논의되어 있다.
일본 특허공개 2001-21794호 공보에서는, 상면 위치의 복수의 데이터 및 그 상면 위치에 대응하는 초점검출의 시각의 복수의 데이터를 사용하여, 예측 함수에 가장 적합한 계수를 최소 제곱법("일괄 최소 제곱법"이라고도 함)에 의해 구하는 것으로, 상면 위치를 예측하는 기술이 공지된 것이 기재되어 있다.
상기 일괄 최소 제곱법을 사용해서 상면 위치를 예측하고, 해당 상면 위치에 근거해서 포커스 렌즈의 구동을 제어 함으로써, 움직이는 피사체에 대하여 초점위치를 조절하는 것이 가능하다.
그렇지만, 일괄 최소 제곱법을 사용해 어떤 시각보다도 뒤의 시각에 있어서의 피사체에 대응한 상면 위치를 예측할 경우, 보다 안정한 예측 결과를 얻기 위해서는, 연산량을 늘리는 것이 필요하다. 이것은, 상면 위치 및 이 상면 위치에 대응하는 초점검출의 시각의 보다 많은 데이터를 사용해서 연산하는 것이 필요하기 때문이다.
개시된 실시예들의 일 국면은, 처리 부하를 억제하고, 또한 적절하게피사체에 초점을 맞출 수 있는 렌즈 제어장치 및 그 렌즈 제어장치의 제어 방법을 대상으로 삼는다.
상기 실시예들의 일 국면에 의하면, 렌즈 제어장치는, 추정부, 상태산출부, 제1의 예측부 및 구동제어부를 구비한다. 상기 추정부는, 제1의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보에 근거하여, 상기 제1의 시각보다 뒤의 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보를 추정하도록 구성된다. 상기 상태산출부는, 상기 추정부에 의해 추정된 상기 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보를, 상기 제2의 시각에 있어서 초점검출부가 검출한 초점검출 결과에 근거하여 보정 함으로써, 상기 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보를 산출하도록 구성된다. 상기 제1의 예측부는, 상기 상태산출부가 산출한 상기 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보와, 상기 제2의 시각부터 상기 제2의 시각보다 뒤의 시각인 제3의 시각까지의 시각의 정보에 근거하여, 상기 제3의 시각에 있어서의 상면 위치를 예측하도록 구성된다. 상기 구동제어부는, 상기 제1의 예측부에 의해 예측된 상면 위치에 근거하여, 포커스 렌즈의 구동을 제어하도록 구성된다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 렌즈 제어장치는, 디포커스량 검출부, 산출부, 기억부, 동정부(identification unit), 제1의 예측부 및 결정부를 구비한다. 상기 디포커스량 검출부는, 촬영 렌즈의 결상위치와 촬영 동작을 행하는 그 촬영 렌즈의 상면 위치와의 차이인 디포커스량을 검출하도록 구성된다. 상기 산출부는, 상기 디포커스량 검출부에 의해 검출된 디포커스량과 상기 촬영 렌즈의 결상위치로부터 피사체에 대응한 상면 위치를 산출하도록 구성된다. 상기 기억부는, 상기 디포커스량 검출부가 상기 디포커스량을 검출할 때의 복수의 검출 시각과 상기 산출부에 의해 산출된 피사체의 복수의 이전의 상면 위치를 기억하도록 구성된다. 상기 동정부는, 상기 피사체에 대응한 이전의 상면 위치의 모델과, 상기 산출부에 의해 산출된 피사체에 대응한 상면 위치를 사용하여, 피사체에 대응한 상면 위치의 모델을 축차(recursive) 동정법에 의해 동정하도록 구성된다. 상기 제1의 예측부는, 상기 동정부에 의해 동정된 피사체에 대응한 상면 위치의 모델을 사용하여, 상기 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 예측하도록 구성된다. 상기 결정부는, 상기 동정부에 의해 동정된 피사체에 대응한 상면 위치의 모델의 동정정도가 제1의 역치미만일 경우에, 상기 제1의 예측부에 의해 예측된 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 사용하는 것을 결정하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징들은, 첨부도면을 참조하여 이하의 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도１은 제1 실시예에 따른 디지털 일안 레플렉스 카메라의 구성을 나타내는 블록도다.
도２는 제1 실시예에 따른 촬영 처리의 동작 예를 나타내는 흐름도다.
도３은 제1 실시예에 따른 초점조절 처리를 나타내는 흐름도다.
도４는 제2 실시예에 따른 초점조절 처리를 나타내는 흐름도다.
도５는 제3 실시예에 따른 초점조절 처리를 나타내는 흐름도다.
도６은 제4 실시예에 따른 초점조절 처리를 나타내는 흐름도다.
도７은 상기 제1 실시예에 따른 칼만(Kalman) 필터 연산을 설명하는 도다.
도8은 일괄 최소 제곱법을 설명하는 도다.
제1 실시예에 대해서 설명한다. 본 실시예에서는, 본 발명을 디지털 일안 레플렉스 카메라에 적용한 예를 설명한다.
<촬상 장치의 구성>
도１은, 디지털 일안 레플렉스 카메라의 구성을 나타내는 블록도다.
렌즈 구동회로(202)는, 예를 들면 직류(ＤＣ) 모터나 스테핑 모터로 이루어진다. 마이크로컴퓨터(224)는, 상기 렌즈 구동회로(202)가 촬영 렌즈(201)에 구비된 포커스 렌즈의 위치를 변화시키도록 구동을 제어하여, 초점위치를 조절한다. 다시 말해, 마이크로컴퓨터(224)는, 상기 렌즈를 제어한다.
렌즈 통신 회로(203)는, 촬영 렌즈(201)내부의 마이크로컴퓨터(도시되지 않음)와 통신을 행한다. 통신 내용은 마이크로컴퓨터(224)에 의해 제어되어, 렌즈 통신 회로(203)가 촬영 렌즈(201)의 상태를 취득한다.
조리개 구동회로(205)는, 조리개(204)를 구동한다. 상기 조리개(204)가 구동되어야 하는 양은 마이크로컴퓨터(224)에 의해 산출되고, 광학적인 조리개 값이 변화된다.
메인 미러(206)는 통상, 뷰파인더부(도시되지 않음)에 광빔을 인도하게 광빔을 반사시키도록 배치되어 있다. 그렇지만, 촬영이 행해질 경우에는, 메인 미러(206)는, 촬상 소자(213)에 광빔을 인도하도록 위로 튀기고 광빔으로부터 대피한다. 다시 말해, 메인 미러(206)는, 촬영 렌즈(201)로부터 입사한 광빔을 뷰파인더측으로 인도하는 것과 촬영 렌즈(201)로부터 입사한 광빔을 촬상 소자측으로 인도하는 것과 사이에서 전환한다. 메인 미러(206)는, 그 메인 미러(206)의 중앙부가 광의 일부를 투과할 수 있게 하프 미러이다. 메인 미러(206)는, 광빔의 일부를 초점검출을 행하기 위한 (초점 검출회로(210)안에 배치된) 초점검출 센서에 입사하도록, 그 광빔의 일부를 투과시킨다.
서브 미러(207)는 메인 미러(206)를 투과한 광빔을 반사시켜 초점검출을 행하기 위한 상기 초점검출 센서에 인도한다.
펜타프리즘(208)은, 메인 미러(206)가 반사한 광빔을 상기 뷰파인더부(도시되지 않음)에 인도한다. 상기 뷰파인더부는, 포커싱 스크린과 아이피스 렌즈(도시되지 않음)를 구비한다.
측광회로(209)는, 포커싱 스크린(도시되지 않음)에 결상된 피사체상의 색 및 밝기를, 칼라 필터를 구비한 측광 센서(측광회로(209)내에 배치된)를 사용하여, 전기신호로 변환한다.
미러(206)의 중앙부를 투과하고, 서브 미러(207)에서 반사된 광빔은, 초점검출 회로(210)의 내부에 배치된 광전변환을 행하기 위한 초점검출 센서에 이른다. 초점검출의 결과인 디포커스량은, 초점검출 센서의 출력을 연산함으로써 구해진다. 마이크로컴퓨터(224)는, 연산 결과를 평가해서 렌즈 구동회로(202)에 지시하여, 포커스 렌즈를 구동시킨다.
셔터 구동회로(212)는, 포컬 플레인 셔터(211)를 구동한다. 그 셔터의 개구시간은, 마이크로컴퓨터(224)에 의해 제어된다.
촬상 소자(213)로서는, 전하결합소자(ＣＣＤ)나 상보적 금속산화물 반도체(ＣＭＯＳ) 센서를 사용한다. 촬상 소자(213)는, 촬영 렌즈(201)에 의해 결상된 피사체상을 전기신호로 변환한다.
클램프 회로(214)와 자동이득제어(ＡＧＣ)회로(215)는, 아날로그 투 디지털(A/D)변환을 행하기 전의 기본적인 아날로그 신호 처리를 행한다. 그 후, 마이크로컴퓨터(224)는, 클램프 레벨과 ＡＧＣ기준 레벨을 변경한다.
A/D변환기(216)는 촬상 소자(213)로부터의 아날로그 출력 신호를 디지털 신호로 변환한다.
영상신호 처리 회로(217)는, 게이트 어레이등의 로직 디바이스에 의해 달성된다. 영상신호 처리 회로(217)는, 디지털화된 화상 데이터에, 필터 처리, 색 변환처리 및 감마 처리를 행하고, 그 디지털화된 화상 데이터에 통합사진 전문가 단체(ＪＰＥＧ) 압축 처리를 행하고, 그 결과로 얻어진 화상 데이터를 메모리 콘트롤러(220)에 출력한다.
영상신호 처리 회로(217)는, 필요에 따라, 촬상 소자(213)로부터의 신호의 화이트 밸런스에 대한 정보와 노출 정보를, 마이크로컴퓨터(224)에 출력하는 것이 가능하다. 이들의 정보를 기초로, 마이크로컴퓨터(224)는 상기 화이트 밸런스나 게인 조정의 지시를 행한다. 연속 촬영 동작의 경우에 있어서는, 화상들은, 버퍼 메모리(223)에 있는 대로 미처리 화상들로서 촬영 데이터를 일시적으로 기억하고, 메모리 콘트롤러(220)를 통해서 그 미처리 화상 데이터를 판독하고, 영상신호 처리 회로(217)를 사용하여 그 판독된 화상 데이터에 관해 화상처리와 압축 처리를 행함으로써, 연속적으로 촬영된다. 연상 촬영 매수는, 버퍼 메모리(223)의 크기에 좌우된다.
메모리 콘트롤러(220)는, 영상신호 처리 회로(217)로부터 입력된 미처리의 디지털 화상 데이터를 버퍼 메모리(223)에 기억시키고, 처리된 디지털 화상 데이터를 메모리(221)에 기억시킨다. 한편, 메모리 콘트롤러(220)는, 버퍼 메모리(223)나 메모리(221)로부터 화상 데이터를 영상신호 처리 회로부(217)에 출력한다. 메모리(221)는 제거 가능한 경우도 있다. 메모리 콘트롤러(220)는, 컴퓨터와 접속 가능한 외부 인터페이스(222)를 거쳐 메모리(221)에 기억된 화상을 출력할 수 있다.
조작부재(225)는, 마이크로컴퓨터(224)에 그 조작부재(225)의 상태를 통지한다. 마이크로컴퓨터(224)는, 그 조작부재(225)의 상태의 변화에 따라 구성요소를 제어한다.
스위치1(이후, "ＳＷ1")과 스위치2(이후, "ＳＷ2")는, 셔터 릴리즈 버튼을 조작하여서 온 및 오프되는 스위치다. ＳＷ1과 ＳＷ2 각각은, 조작부재(225)의 입력 스위치 중 1개다. ＳＷ1만이 온인 상태는, 셔터 릴리즈 버튼의 반가압 상태이다. 이 상태에서는, 오토포커스 동작이나 측광동작을 행한다.
ＳＷ1과 ＳＷ2가 함께 온인 상태는, 셔터 릴리즈 버튼의 완전가압 상태이며, 화상을 기록하기 위한 셔터 릴리즈 버튼의 온 상태다. 이 상태에서는, 촬영이 행해진다. ＳＷ1, ＳＷ2이 계속 ＯＮ되는 동안에, 연속 촬영 동작이 행해진다. 추가로, 조작부재(225)에는, 국제 표준화 기구(ＩＳＯ) 설정 버튼, 화상 사이즈 설정 버튼, 화질 설정 버튼, 및 정보표시 버튼등의 (도시되지 않은) 스위치가 접속되고, 상기 스위치들의 상태들이 검출되어 있다.
액정구동회로(228)는, 마이크로컴퓨터(224)로부터의 표시 내용 명령에 따라, 외부 액정표시부재(229)나 뷰파인더내 액정표시부재(230)를 구동한다. 상기 뷰파인더내 액정표시부재(230)에는, (도시되지 않은) 발광다이오드(ＬＥＤ)들의 백라이트가 배치되고, 그 ＬＥＤ들도 액정구동회로(228)에 의해 구동된다. 마이크로컴퓨터(224)는, 촬영되기 전에 설정된 ＩＳＯ감도, 화상 사이즈 및 화질에 따른 화상 사이즈의 예측 값 데이터에 근거하여, 메모리 콘트롤러(220)를 통해 상기 메모리(221)의 용량을 확인한 후에 촬영 가능한 화상의 매수를 연산할 수 있다. 그 매수는, 필요에 따라, 외부 액정표시부재(229) 또는 상기 뷰파인더내 액정표시부재(230)에도 표시될 수 있다.
불휘발성 메모리(231)(전기적 소거 프로그램 가능 판독전용 메모리(ＥＥＰＲＯＭ))는, 그 카메라가 오프인 상태에서도 데이터를 보존할 수 있다. 예를 들면, 다른 시각에 검출된 디포커스량에 대응하는 상면 위치의 복수의 정보가, 그 상면 위치에 대응하는 시각의 복수의 정보와 함께 기억되어 있다. 상면 위치의 복수의 정보와 그 상면 위치에 대응하는 시각의 복수의 정보는 (도시되지 않은) 휘발성 메모리에 기억되고, 카메라 전원을 껐을 경우에는 그 데이터가 소거되도록 구성해도 좋다.
전원부(232)는, 각 집적회로(ＩＣ)와 구동계에 필요한 전원을 공급한다.
본 실시예에 따른 마이크로컴퓨터(224)는, 본원 청구항의 상태산출부, 거리산출부, 오차산출부, 속도산출부, 디포커스량 검출부, 및 결정부의 일례다.
<칼만 필터 연산>
본 실시예에서 사용하는 칼만 필터 연산에 대해서 설명한다. 우선, 일반적인 칼만 필터 연산에 대해서 서술한다. 시각k에 있어서의 시계열 데이터y(k)가, 다음 식으로 주어진다. 시계열 데이터를 관측 값이라고도 한다. 이하의 설명에서, 시각 k-1, 시각 k 및 시각 k+1 전부는, 시계열 데이터가 얻어지는 시각과 같다.
y(k)=ＸＴ(k)A(k)+ω(k) (1)
A(k+1)=L(k)A(k)+m(k)ν(k) (2)
X(k) 및 m(k)는, n차원의 열 벡터다. A(k)는 n차원의 열 벡터(상태 벡터)다. ω(k)은 평균값 0이며 분산 σω 2의 관측 노이즈다. L(k)은 n×n행렬이다. ν은 평균값 0이며 분산 σν 2의 시스템 노이즈다.
칼만 필터 연산은, 상태 벡터A(k)를 구하기 위해 행해지고, 예측 스텝과 필터링 스텝의 2개로 연산 스텝이 분리된다. 우선, 예측 스텝에서는 사전에 상태를 추정한다. 필터링 스텝에서는 관측 결과를 사용해서 상태를 추정한다.
예측 스텝에 있어서, 사전상태추정 벡터A'(k)(n차원의 열 벡터), 및 사전 오차 공분산 행렬P'(k)(n×n행렬)은 하기식으로 구해진다. 이하의 설명에서, 시각 k-1, 시각 k 및 시각 k+1 전부는, 시계열 데이터y(k)가 얻어지는 시각과 같다.
A'(k)=L(k-1)A(k-1) (3)
P'(k)=L(k-1)P(k-1)ＬＴ(k-1)+σν 2(k-1)m(k-1)ｍＴ(k-1) (4)
상술한 식에 설명된 것처럼, 사전상태추정 벡터A'(k)은, 시각k에 있어서의 상태 벡터를, 시각k-1에서 얻어진 상태 벡터(k-1)와 임의의 Ｌ(k)에 근거하여 추정하는데 사용된다. 식(4)의 사전오차 공분산 행렬P'(k)은, 시각k에 있어서의 상태 벡터A(k)과 사전상태추정 벡터A'(k)간의 추정 오차다.
필터링 스텝에 있어서, 상태추정 벡터A(k)(n차원의 열 벡터)이, 검출된 시계열 데이터y(k)에 근거하여, 하기식(5)로 구해진다. 사후 오차 공분산 행렬P(k)(n×n행렬)이 하기식(6)으로 구해진다:
A(k)=A'(k)+g(k)(y(k)-ＸＴ(k)A'(k)) (5)
P(k)=(I-g(k)ＸＴ(k))P'(k) (6)
상술한 식에 설명된 것처럼, A(k)은, 실제의 검출 결과인 ｙ(k)과 사전에 예측된 검출 결과에 근거하는 ＸＴ(K)A'(K)과의 차이에 칼만게인g(k)을 곱하여서 얻어진 보정값을, A'(k)에 더하는 것에 의해 산출된다. 행렬I는 n×n의 단위행렬이다.
칼만게인g(k)은 하기식(7)로 구해진다.
Figure 112018113973120-pat00001
(7)
상술한 식에 설명된 것처럼, 관측 노이즈σ2 ω(k)이 커질수록, g(k)은 작아진다. 사전오차 공분산 행렬P'(k)이 커질수록, g(k)은 작아진다. 다시 말해, 검출된 ｙ(k)이나 ＸＴ(K)A'(K)에 오차가 생기고 있을 가능성이 높다고 생각될 경우에는, 그렇지 않을 경우와 비교해서 g(k)이 작아진다. 이에 따라, 산출되는 Ａ(k)이 오차의 영향을 받기 어려워진다.
상태 벡터의 초기값A(0), 오차 공분산 행렬의 초기값P(0)은 하기식들로 표현된다.
Figure 112018113973120-pat00002
(8)
Figure 112018113973120-pat00003
(9)
<본 실시예의 칼만 필터 연산과 모델식>
본 실시예에 있어서의 칼만 필터 연산을 설명한다.
본 실시예에 상술한 칼만 필터 연산을 적용하면, y(k)은 시각k에서의 상면 위치의 검출 결과다. 본 실시예에 따른 칼만 필터 연산에서는, 시각k에서의 상면 위치와 상면 이동속도는, 피사체의 상태에 대응한 정보로서 상기 상태 벡터A(k)로부터 추정된다. 또한, 시각k+1에서의 상면 위치와 상면 이동속도는, 상기 상태 벡터A(k)에 근거하여 상태 벡터A(k+1)를 산출하여서 상기 피사체의 상태에 대응한 정보로서 추정된다. 본 실시예에 있어서, 상면 위치는, 촬영 렌즈(201)에 대응하는 리어(rear) 초점의 위치다("촬영 렌즈의 상면 위치" 또는 "렌즈 상면 위치"라고도 칭한다). (렌즈가 초점이 맞추어져야 하는) 피사체에 대응한 상면 위치는, 피사체가 프론트(front) 초점에 있는 위치에 촬영 렌즈(201)가 있을 경우의 리어 초점의 위치다. 즉, 피사체에 대응한 상면 위치는, 피사체에 대하여 초점검출을 한 시각에 있어서, 그 때의 포커스 렌즈 위치에 대하여 해당 초점검출의 결과(본 실시예에서 디포커스량)와 리어 초점에 근거하여 산출된 리어 초점의 위치다. 본 실시예에서는, 상면 위치를 그 상면 위치에 대응한 정보로서 사용하는 것을 일례로서 설명하였지만, 그 상면 위치에 대응한 상기 정보 이외의 정보를 사용할 수 있다. 예를 들면, 그 상면 위치가 촬영 렌즈(201)의 위치에 대응하므로, 상기 상면 위치에 대응한 촬영 렌즈(201)의 위치는, 본 실시예에서의 상면 위치 대신에 사용될 수 있다. 이 경우에, 피사체에 대응한 상면 위치는, 상기 피사체에 대해 초점 검출을 행한 시각에 있어서, 그 때의 포커스 렌즈에 대하여 해당 초점검출의 결과(본 실시예에서 디포커스량)와 포커스 렌즈 위치에 근거하여 산출된 포커스 렌즈의 위치다.
피사체의 움직임을 예측하기 위한 모델식을, 상기 피사체의 상태에 대응한 상기 정보(상기 칼만 필터 연산에 의해 추정된 상기 상면 이동속도와 상면 위치)를 사용하여 설명한다. 그 모델식이나 식의 일례를 도７에 나타낸다. 피사체에 대응한 상면 위치를 도７의 점선으로 나타낸 것처럼 1차원(2차원)으로 예측하기 위한 모델식이나 식을, 생각한다. 이 모델에서, 시각k의 상면 위치는, 시각k에 있어서의 평균 상면 이동 속도v와, 시각 0에서의 상면 위치ｙＡ에 근거하여, 예측될 수 있다. 이때, 열 벡터A를, 시각 0의 상면 위치(절편)ｙＡ와 시각k에 있어서의 평균 상면 이동 속도(기울기)v로서 정의한다. 열 벡터X를, 시각k 및 상면 위치ｙＡ가 정수가 되도록 1로서 정의한다. 분산σω 2은 검출 결과의 분산에 근거해서 넣어도 좋다. 초기값A(0)에 있어서, ｙＡ의 초기값은, 예를 들면 처음에 검출한 상면 위치y0에 근거해서 넣어도 좋다. 평균 상면 이동 속도v의 초기값은 0으로서 넣어도 좋다. 초기값P(0)에 있어서, 적절한 값을 넣어도 좋다. 행렬L, 열 벡터m 및 분산σν 2은, 모델의 성질, 즉 촬영되는 피사체의 움직임 등의 성질에 의거해 설정하여도 좋거나, 시불변이어도 좋다.
상면 이동 속도는, 상면 위치가 이동하는 속도이며, 피사체의 이동 속도에 대응하는 속도다.
본 실시예에서는, 어디까지나 설명 목적을 위해, 모델식 또는 등식이 1차원(2차원)인 일례를 설명하였다. 그렇지만, 그 모델식 또는 등식은 상정되는 피사체의 움직임에 따라 임의의 차원을 사용하여도 되고, 열 벡터A는 그 모델식 또는 등식의 차원에 따라 정의되기만 하면 좋다.
이상에 의거하여, 예측 스텝에서 필요한 행렬, 벡터 및 분산이 정의된다. 그 후, 상면 위치의 검출 결과를 사용해서 필터링 스텝과, 다음 시각을 위한 예측 스텝을 반복하는 것으로, 칼만 필터 연산에 의한 피사체의 움직임을 예측하는 모델식 또는 등식을 얻을 수 있다.
칼만 필터 연산에 의하면, 상술한 것 같이, 오차를 고려한 연산을 행한다. 이러한 이유로, 초점검출 결과에 오차가 생기기 쉬운 시츄에이션이여도, 정밀도가 높은 상면 위치를 예측할 수 있다.
<일괄 최소 제곱법에 의한 연산>
도8을 참조하여, 일본 특허공개 2001-21794 공보에도 개시된 일괄 최소 제곱법에 근거한 상면 위치의 예측에 대해서 보다 자세하게 설명한다.
시각ｘｋ에 있어서의 상면 위치가 ｙｋ이며, 도8에서 "●"로서 표현되어 있다. 도8에서 복수의 마크 "●"를 시각t에서 (ｎ-1)차의 다차식 모델로 표현될 때, 상면 위치y(t)를 다음식으로 하고, 그 상면 위치는 y(t)이고, 시각 파라미터는 열 벡터T(t)이고, 모델식의 계수는 열 벡터C(t)이고, 도8에서 일점쇄선 곡선이 주어진다.
y(t)=C(t)ＴＴ(t) (10)
열 벡터C(t) 및 열 벡터T(t)은, 다음과 같다:
Figure 112018113973120-pat00004
(11)
Figure 112018113973120-pat00005
(12)
상기 열 벡터C를 구하는 방법으로서, 일괄 최소 제곱법이 사용될 수 있다. 상기 모델식 또는 등식은, (n-1)차의 다차식이다. 이전의 상면 위치의 측정 결과수는 N이다. 행렬Z(k)는, 시각k를 포함하는 이전의 상면 위치에 대응하는 초점검출 결과가 얻어진 시각에 의해 주어진다. 열 벡터Y(k)는, 시각k를 포함하는 이전의 상면 위치에 의해 주어진다. 이때, 구해야 할 열 벡터C(k)은 하기식으로 주어진다.
C(k)=[Z(k)ＴＺ(k)]-1Z(k)ＴＹ(k) (13)
행렬Z(k) 및 열 벡터Y(k)은, 하기식으로 주어진다.
Figure 112018113973120-pat00006
(14)
Figure 112018113973120-pat00007
(15)
상기 일괄 최소 제곱법을 사용해서 상면 위치를 예측하고, 그 예측된 상면 위치에 근거해서 포커스 렌즈의 구동을 제어 함으로써, 움직이는 피사체에 대하여 초점위치를 조절하는 것이 가능하다.
그렇지만, 일괄 최소 제곱법을 사용해 어떤 시각보다도 뒤의 시각에 있어서의 피사체에 대응한 상면 위치를 예측할 경우, 보다 안정한 예측 결과를 얻기 위해서는, 계산량을 늘릴 필요가 있다. 열 벡터C를 구하기 위한 계산량은, 적어도 O(Ｎ·ｎ2)이다. 이러한 이유로, 안정한 열 벡터C를 구하기 위해서는 이전의 측정 결과의 큰 수N을 사용할 필요가 있다. 계산량은 N에 비례하여 증가한다.
이것에 대하여, n차원의 파라미터에 의한 칼만 필터의 계산량은, O(n3)이다. 상기 모델식 또는 등식이 저차원일 때는, 칼만 필터의 연산 횟수는 동차원의 일괄 최소 제곱법보다도 충분히 작게 할 수 있다. 관측 결과가 달라질 때, 일괄 최소 제곱법은 연산에 사용하는 이전의 관측 결과 수N을 크게 하는 경향이 있다. 그렇지만, 상술한 대로, 일괄 최소 제곱법의 계산량은, O(Ｎｎ2)이다. 이러한 이유로, N이 큰 수이면, 그 일괄 최소 제곱법의 계산량은 칼만 필터의 계산량보다도 훨씬 크다. 따라서, 본 실시예와 같이, 적절한 씬에 있어서는 칼만 필터에 의해 연산 함으로써, 계산량을 일괄 최소 제곱법의 계산량보다도 작게 할 수 있다.
<촬영 처리의 동작 예>
제1 실시예에 따른 촬영 처리의 동작 예를 도２의 흐름도를 참조하여 설명한다.
일반적으로, 상기 카메라에는, 어떤 시각에 있어서의 피사체의 상면에 대하여 렌즈를 구동하는 모드(원샷(one-shot) 촬영 모드)와, 현재의 시각보다도 뒤의 시각의 피사체의 상면을 예측하면서 상기 렌즈를 구동하는 모드(예측 촬영 모드)의 2종류가 있다. 상기 제1 실시예에서는, 상기 카메라가 예측 촬영 모드에서 설정되었을 때의 카메라의 동작을 설명한다.
스텝S401에서, 마이크로컴퓨터(224)는, ＳＷ1의 상태를 판정한다. ＳＷ1이 온일 경우는(스텝S401에서 Yes), 스텝S402의 처리로 진행된다. ＳＷ1이 오프되는 경우(스텝S401에서 No), 마이크로컴퓨터(224)는 예측 촬영 모드를 종료하도록 제어한다.
스텝S402에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 초점조절 처리를 행하도록 제어한다. 그 초점조절 처리의 상세는, 도３을 참조하여 후술한다.
스텝S403에서, 마이크로컴퓨터(224)는, ＳＷ2의 상태를 판정한다. ＳＷ2이 오프일 경우(스텝S403에서 No), 스텝S401의 처리로 되돌아간다. ＳＷ2이 온일 경우(스텝S403에서 Yes)는, 스텝S404의 처리로 진행된다.
스텝S404에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 메인 미러(206)를 위로 튀기고 포컬 플레인 셔터(211)를 동작시켜서, 촬영을 행하도록 제어한다. 그 후, 스텝S401의 처리로 되돌아간다.
<초점조절 처리>
스텝S402의 초점조절 처리의 동작의 일례에 대해서 도３의 흐름도를 참조하여 설명한다.
스텝S501에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 초점검출 회로(210)를 구동시켜서, 디포커스량을 구한다. 더욱, 디포커스량과 현재의 상기 촬영 렌즈(201)의 위치에 근거하여, 마이크로컴퓨터(224)는, 촬영 렌즈(201)가 피사체에 합초하는 촬영 렌즈(201)의 위치인 상면 위치를 취득한다.
스텝S502에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 기억 처리를 행하도록 제어한다. 기억 처리에서는, 마이크로컴퓨터(224)는, 스텝S501에서 얻어진 상면 위치 및 디포커스량이 스텝S501에서 얻어질 때의 검출 시각을, 메모리(221)에 기억시킨다.
스텝S503에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 상기 칼만 필터 연산을 행한다. 칼만 필터는, 축차 동정법의 일종이며, 일괄 최소 제곱법과 달리, 연산시에 복수의 시계열 데이터를 필요로 하지 않는다. 시각 k에서의 상면 위치와 상면 이동속도는, 상기 상태 벡터 A(k)에 근거하여 상기 피사체의 상태에 대응한 정보로서 추정된다.
스텝S504에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 메모리(221)에 기억된 데이터 수가 제1의 수미만인지를 평가한다. 데이터 수가 제1의 수미만일 경우(스텝S504에서 Yes), 스텝S508의 처리로 진행된다. 데이터 수가 제1의 수이상일 경우(스텝S504에서 No)는, 스텝S505의 처리로 진행된다.
스텝S505에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 스텝S503에서 행해진 칼만 필터의 동정정도를 평가한다. 동정정도는, 전술의 사후 오차 공분산 행렬P를 사용해서 평가된다. 이것은, 사후 오차 공분산 행렬P를 사용하여, 칼만 필터 연산에서 구한 상태추정 벡터A의 결과가 수속하는지를 판정하는 것이 가능하기 때문이다. 동정정도, 즉 사후 오차 공분산 행렬P가 제1의 값미만이면(스텝S505에서 Yes), 스텝S507의 처리로 진행된다. 이것은, 칼만 필터 연산에서 구한 상태추정 벡터A의 결과가 수속하지 않는다, 즉 칼만 필터 연산에 의해 얻어진 상면 위치에 오차가 생기고 있을 가능성이 있기 때문이다. 동정정도, 즉, 사후 오차 공분산 행렬P가 제1의 값이상일 경우(스텝S505에서 No)는, 스텝S506의 처리로 진행된다. 이렇게 동정정도에 근거해서 예측 기술들을 전환하는 것으로, 칼만 필터 연산의 결과가 충분히 수속할 때 연산량을 감소시키는 기술을 선택하는 것이 가능하다.
스텝S506에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 일괄 최소 제곱법에 의해 초점을 예측한다. 구체적으로는, 스텝S502에서 메모리(221)에 기억된 복수의 상면 위치와 그 상면 위치가 검출될 때의 그 검출 시각의 복수의 시계열 데이터를 사용하여, 그 일괄 최소 제곱법에 의해 피사체에 대응한 상면 위치의 모델식 또는 등식을 구한다. 그 후, 그 모델식 또는 등식에 근거하여 얻어진 결과에 의거하여 현재의 시각(k)보다도 뒤의 시각(k+1)의 피사체에 대응한 상면 위치를 구한다.
스텝S507에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 칼만 필터를 사용하여 초점을 예측한다. 스텝S503에서 상태 벡터A(k)을 구하여서 피사체에 대응한 상면 위치의 모델식이나 식이 동정되어 있으므로, 그 모델식이나 식의 결과에 근거하여 장래의 상면 위치를 예측한다. 보다 구체적으로는, 시각k+Δd에서의 상면 위치는, (상기 절편에 대응한) 상면 위치와, 상기 상태 벡터A(k)를 산출하여서 상기 피사체의 상태에 대응한 정보로서 추정된 시각(k)에서의 (기울기에 대응한) 상면 이동속도와, 상기 모델식을 사용하여서, 산출된다. 시각k+Δd는, 촬영할 때의 시각에 대응한다. 예를 들면, 시각k+Δd는 스텝S404에서의 시각에 대응한다.
스텝S508에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 초점검출 결과에 근거하는 포커스 렌즈의 구동을 행하도록 제어한다. 마이크로컴퓨터(224)는, 스텝S501에서 얻어진 피사체에 대응한 상면 위치에 근거해서 촬영 렌즈(201)의 구동을 행한다.
스텝S509에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 초점예측 결과에 근거하는 렌즈 구동을 행한다. 스텝S506 혹은 스텝S507에서 장래의 상면 위치가 구해지므로, 마이크로컴퓨터(224)는, 그 구해진 상면 위치의 결과에 근거해서 포커스 렌즈의 구동을 행한다.
<효과>
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시예에서는 칼만 필터 연산을 사용하여 산출된 피사체에 대응한 상면 위치에 근거해서 포커스 렌즈의 구동을 제어한다. 이에 따라, 칼만 필터 연산을 사용하지 않는 경우보다 칼만 필터 연산을 사용하는 경우에, 처리부하를 작게 하고 보다 적절하게 피사체에 초점위치를 조절하는 것이 가능하다.
제1 실시예에서는, 칼만 필터 연산을 사용할 경우와 그렇지 않을 경우를 조건에 따라 전환한다. 그 결과, 처리부하를 감소시키고, 또한 보다 적절하게 피사체에 초점위치를 조절할 수 있다.
제1 실시예에서는, 칼만 필터 연산에 의해 얻어진 동정정도가 역치이상일 경우에 칼만 필터 연산을 사용하는 예를 설명했다.
제2 실시예에서는, 칼만 필터 연산에 의해 얻어진 동정정도에 더하여, 피사체의 움직임을 고려한 예를 설명한다. 상기 제2 실시예에서는, 제1 실시예와의 공통 특징에 대해서는 가능한 적게 설명하고, 상기 제2 실시예는 상기 제1 실시예와의 차이에 초점을 맞추어 설명한다.
디지털 일안 레플렉스 카메라의 구성(도１) 및 촬영 처리의 동작(도２)은 제1 실시예와 같기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.
<초점조절 처리>
본 실시예에서의 초점조절 처리의 동작을 도４의 흐름도를 참조하여 설명한다.
스텝S601은, 스텝S501과 같기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.
스텝S602에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 피사체 거리를 연산한다. 그 피사체 거리는, 카메라로부터 피사체까지의 촬영 거리다. 렌즈 통신 회로(203)를 사용하여, 마이크로컴퓨터(224)는, 촬영 렌즈(201)로부터, 현재의 촬영 렌즈(201)의 결상위치로부터 구해진 피사체 거리를 취득한다.
스텝S603, S604는, 각각 스텝S502, S503과 같기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.
스텝S605에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 상면 이동 속도를 연산한다. 상면 이동 속도는 스텝S604의 칼만 필터 연산에 의해 구해져도 좋다. 본 실시예에서는, 상기 모델식이나 식이 시각k에서 2차원(1차원)이다. 열 벡터A는, 시각 0의 상면 위치(절편)와 시각k에 있어서의 평균 상면 이동 속도(기울기)를 표현하는 것으로서 정의된다. 따라서, 상면 이동 속도는, A(k)를 구하여서 얻어질 수 있다. 그 상면 이동 속도는, 다른 공지의 방법에 의해 구해져도 좋다.
스텝S606, 스텝S607은, 각각 스텝S504, 스텝S505와 같기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.
스텝S608에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 피사체 거리를 평가한다. 스텝S602에서 구한 피사체 거리가 제1의 거리이상이면(스텝S608에서 Yes), 스텝S609의 처리로 진행된다. 피사체 거리가 제1의 거리미만이면(스텝S608에서 No), 스텝S610의 처리로 진행된다. 칼만 필터 연산에 사용하기 위한 모델식이나 식이 예를 들면 1차원(2차원)이면, 또 피사체 거리가 가까울 때는, 피사체에 대응한 상면 위치가 모델식과 일치하지 않는다고 생각될 수 있다. 따라서, 피사체 거리가 제1의 거리미만이면(스텝S608에서 No), 스텝S610의 처리로 진행된다. 스텝S610에서, 일괄 최소 제곱법에 의해 장래의 상면 위치를 구한다.
스텝S609에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 상면 이동 속도를 평가한다. 스텝S604에서 구한 상면 이동 속도가 제1의 속도미만이면(스텝S609에서 Yes), 스텝S611의 처리로 진행된다. 그 상면 이동 속도가 제1의 속도이상이면(스텝S609에서 No), 스텝S610의 처리로 진행된다. 이것도, 칼만 필터 연산에 사용하는 모델식 또는 등식에 따르지만, 상면 이동 속도가 빠를 때에 피사체에 대응한 상면 위치가 모델식 또는 등식과 일치하지 않는 경우를 고려하기 때문이다.
스텝S610∼스텝S613은, 각각 스텝S506∼스텝S509와 같기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.
<효과>
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시예에서는, 피사체의 움직임에 따라 칼만 필터 연산을 채용함으로써, 상면 위치를 구한다. 보다 구체적으로는, 피사체의 이동 속도에 대응하는 상면 이동 속도에 따라 칼만 필터 연산을 채용할 것인가 아닌가를 판정한다. 이렇게, 처리부하를 감소시키고, 적절하게 상기 피사체에 대응한 상면 위치를 예측하는 것도 가능하다.
상기 제1 실시예에서는, 칼만 필터 연산에 의해 얻어진 동정정도가 역치이상일 경우에 칼만 필터 연산을 사용하는 예를 설명했다. 제2 실시예에서는, 제1 실시예의 예와 더하여 상기 피사체의 움직임을 한층 더 고려하여 칼만 필터 연산을 사용하는 예를 설명했다.
제3 실시예에서는, 초점검출 결과의 편차를 고려하여 칼만 필터 연산을 사용하는 예를 설명한다. 제3 실시예에서는, 상기 제1 실시예와의 공통 특징에 대해서는 가능한 적게 설명하고, 상기 제1 실시예와의 차이에 초점을 맞추어 설명한다.
디지털 일안 레플렉스 카메라의 구성(도１) 및 촬영 처리의 동작(도２)은 제1 실시예와 같기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.
<초점조절 처리>
본 실시예에서의 초점조절 처리의 동작에 대해서 도５의 흐름도를 참조하여 설명한다.
스텝S701∼스텝S703은, 각각 스텝S501∼스텝S503과 같기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.
스텝S704에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 편차 연산을 행한다. 초점검출 결과는, 일반적으로, 어느 정도 달라진다. 예를 들면, 피사체 거리가 멀수록, 초점검출 결과의 편차가 커진다. 스텝S702에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 메모리(221)에 기억된 상면 위치와 그 상면 위치를 검출할 때의 검출 시각을 사용하여, 피사체에 대응한 상면 위치의 편차(분산)를 구한다.
스텝S705 및 스텝S706은, 각각 스텝S504 및 스텝S505와 같기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.
스텝S707에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 그 편차를 평가한다. 스텝S704에서 구한 상면 위치의 편차가 제2의 값이상일 경우는(스텝S707에서 Yes), 칼만 필터 연산을 사용한 초점예측을 행하기 위해, 스텝S709의 처리로 진행된다. 이것은, 칼만 필터 연산이 검출 결과의 오차를 고려한 연산이므로, 칼만 필터 연산을 사용해서 초점예측을 행하는 것으로, 초점검출 결과에 편차가 생기는 상황에서도 안정한 연산 결과를 얻는 것이 가능하기 때문이다. 이 결과, 정밀도가 보다 높은 상면 위치를 산출하는 것이 가능하다. 스텝S704에서 구한 상면 위치의 편차가 제2의 값미만일 경우는(스텝S707에서 No), 스텝S708의 처리로 진행된다.
스텝S708∼스텝S711은, 각각 스텝S506∼스텝S509과 같기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.
<효과>
이상 설명한 바와 같이, 제3 실시예에서는, 초점검출 결과의 편차에 따라, 칼만 필터 연산을 사용한다. 보다 구체적으로는, 초점검출 결과의 편차가 역치이상일 경우에, 칼만 필터 연산을 사용한다. 이에 따라, 처리부하가 되는 계산량을 감소시키고, 또한 보다 적절하게 상기 피사체에 초점위치를 조정할 수 있다.
칼만 필터 연산을 사용하는 경우에, 또한 행렬L 및 열 벡터m을 고정하면, 피사체의 움직임에 따라서, 피사체에 대응한 상면 위치가 모델식 또는 등식으로부터 벗어나는 경우가 있다. 구체적으로는, 피사체가 가깝게 되어서, 촬영 거리가 짧아지고 피사체의 상면 이동 속도가 빨라지면, 그렇지 않은 경우보다, 상태추정 벡터A의 변화량을 크게 할 필요가 있다. 그렇지 않으면, 피사체에 대응한 상면 위치가 모델식 또는 등식으로부터 벗어나기 쉬워진다. 상태추정 벡터A의 변화량은, 행렬L, 열 벡터m 및 분산σν 2에 의해 변경될 수 있다. 이에 대응하여, 제4 실시예에서는, 각종 조건에 따라, 칼만 필터 연산에 사용하는 설정 파라미터를 변경 함으로써, 정밀도가 보다 높은 칼만 필터 연산을 행하는 예를 설명한다.
제4 실시예에 대해 설명한다. 제4 실시예에서는, 제1 실시예와의 공통 특징에 대해서는 가능한 적게 설명하고, 제4 실시예는 상기 제1 실시예와의 차이에 초점을 맞추어 설명한다.
디지털 일안 레플렉스 카메라의 구성(도１) 및 촬영 처리의 동작(도２)은 제1 실시예와 같기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.
<초점조절 처리>
제4 실시예의 초점조절 처리의 동작 예에 대해서 도６의 흐름도를 참조하여 설명한다.
스텝S1301은, 스텝S501과 같기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.
스텝S1302에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 상면 이동 속도 연산을 행한다.
스텝S1303에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 피사체 거리 연산을 행한다. 렌즈 통신 회로(203)를 사용하여, 마이크로컴퓨터(224)는, 촬영 렌즈(201)로부터, 현재의 촬영 렌즈(201)의 결상위치로부터 구해진 피사체 거리를 취득한다.
스텝S1304에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 촛점거리, 스텝S1302에서 구한 상면 이동 속도 및 스텝S1303에서 구한 피사체 거리에 따라, 행렬L 및 열 벡터m을 설정한다. 이렇게, 상면 이동 속도와 피사체 거리에 근거하여 행렬L 및 열 벡터m을 변화시키는 것으로, 피사체의 피사체 거리가 모델식 또는 등식으로부터 벗어나지 않고, 장래의 상면 위치를 구할 수 있다.
스텝S1305에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 스텝S1304에서 구한 열 벡터m을 평가한다. 마이크로컴퓨터(224)는, 열 벡터m이 제1의 역치미만인지를 평가한다. 열 벡터m이 소정의 역치미만일 경우(스텝S1305에서 Yes), 스텝S1306의 처리로 진행된다. 그렇지 않은 경우(스텝S1305에서 No), 스텝S1307의 처리로 진행된다.
스텝S1306에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 열 벡터m을 디폴트 값으로서 설정한다. 열 벡터m이 나타내는 변화량이 작은 경우, 마이크로컴퓨터(224)는, 열 벡터m을 디폴트 값으로서 설정하고 그 변화량의 최소값을 규정한다.
스텝S1307에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 칼만 필터 연산을 행한다. 스텝S1307은, 스텝S503과 같기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.
스텝S1308에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 칼만 필터를 사용하여 초점예측을 행한다. 스텝S1308은, 스텝S507과 같기 때문에, 여기서는 설명하지 않는다.
스텝S1309에서, 마이크로컴퓨터(224)는, 초점예측 결과에 근거하여 포커스 렌즈의 구동을 제어한다. 스텝S1308에서 장래의 상면 위치가 구해져 있으므로, 마이크로컴퓨터(224)는, 그 구해진 상면 위치의 결과에 근거해서 포커스 렌즈의 구동제어를 행한다.
<효과>
이상의 실시예에 근거하여, 각종 조건에 따라 행렬L 및 열 벡터m을 변화시키는 것으로, 피사체에 대응한 상면 위치가 모델식 또는 등식으로부터 벗어날 수 있는 조건하에서도, 칼만 필터를 사용해서 장래의 상면 위치를 구할 수 있다.
<그 밖의 실시예>
본 실시예에서는 칼만 필터 연산을 사용했지만, 이와는 달리 축차 동정법의 다른 타입인 축차 최소 제곱법(ＲＬＳ법)을 사용해도 좋다. 이 경우, σ2 ω(k)=1이 된다. 즉, 축차 최소 제곱법은, 본 실시예의 칼만 필터 연산과 비교하여, 설정된 파라미터가 적은 특수 예다. 이러한 이유로, 계산량의 관점에서는 칼만 필터와 동일한 효과들이 얻어진다.
모델식 또는 등식으로서, 상술한 것처럼, 본 실시예에서 소개한 것 이외의 모델식 또는 등식을 사용할 수 있다. 상기 실시예에서는, 상태 벡터A(k)에 근거하여 피사체의 상태에 대응한 정보로서 시각k에서의 상면 위치와 상면 이동 속도를 산출하는 일례를 설명하였지만, 상기 피사체의 상태에 대응한 정보는 본 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 시각k에서의 상면 위치와 상면 이동 속도는, 상태 벡터A(k)에 근거해서 산출될 수 있다.
제4 실시예에서는 각종 조건에 따라 행렬L 및 열 벡터m을 설정하였지만, 행렬L, 열 벡터m 및 분산σν 2의 적어도 1개를 설정하면 좋다.
행렬L, 열 벡터m 및 분산σν 2을, 유저가 설정해도 좋다. 이에 따라, 유저가 인식하고 있는 촬영 씬의 특성에 따라, 연산 결과를 조정하는 것이 가능하다.
상기 실시예들은, 상기 실시예의 1개 이상의 기능들을 실현 가능한 프로그램을 네트워크 또는 기억매체를 통해 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서들이 그 프로그램을 읽어 실행하는 처리에 의해서도 실현될 수 있다. 또한, 상기 실시예들은, 1개 이상의 기능들을 실현 가능한 회로(예를 들면, 특정 용도 지향 집적회로(ASIC))에 의해서도 실현될 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것들의 실시예에 한정되지 않고, 그 요지의 범위내에서 여러가지로 변형 및 변경이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예(들)는, 기억매체(보다 완전하게는 '비일시적 컴퓨터 판독 가능한 기억매체'라고도 함)에 레코딩된 컴퓨터 실행가능한 명령들(예를 들면, 하나 이상의 프로그램)을 판독하고 실행하여 상술한 실시예(들)의 하나 이상의 기능을 수행하는 것 및/또는 상술한 실시예(들)의 하나 이상의 기능을 수행하기 위한 하나 이상의 회로(예를 들면, 특정 용도 지향 집적회로(ASIC))를 구비하는 것인, 시스템 또는 장치를 갖는 컴퓨터에 의해 실현되고, 또 예를 들면 상기 기억매체로부터 상기 컴퓨터 실행가능한 명령을 판독하고 실행하여 상기 실시예(들)의 하나 이상의 기능을 수행하는 것 및/또는 상술한 실시예(들)의 하나 이상의 기능을 수행하는 상기 하나 이상의 회로를 제어하는 것에 의해 상기 시스템 또는 상기 장치를 갖는 상기 컴퓨터에 의해 행해지는 방법에 의해 실현될 수 있다. 상기 컴퓨터는, 하나 이상의 프로세서(예를 들면, 중앙처리장치(CPU), 마이크로처리장치(MPU))를 구비하여도 되고, 컴퓨터 실행 가능한 명령을 판독하여 실행하기 위해 별개의 컴퓨터나 별개의 프로세서의 네트워크를 구비하여도 된다. 상기 컴퓨터 실행가능한 명령을, 예를 들면 네트워크나 상기 기억매체로부터 상기 컴퓨터에 제공하여도 된다. 상기 기억매체는, 예를 들면, 하드 디스크, 랜덤액세스 메모리(RAM), 판독전용 메모리(ROM), 분산형 컴퓨팅 시스템의 스토리지, 광디스크(콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 블루레이 디스크(BD)TM등), 플래시 메모리 소자, 메모리 카드 등 중 하나 이상을 구비하여도 된다.
본 발명을 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형예, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 폭 넓게 해석해야 한다.

Claims (35)

  1. 제1의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보에 근거하여, 상기 제1의 시각보다 뒤의 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보를 추정하는 추정부;
    상기 추정부에 의해 추정된 상기 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보를, 상기 제2의 시각에 있어서 초점검출부가 검출한 초점검출 결과에 근거하여 보정 함으로써, 상기 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보를 산출하는 상태산출부;
    상기 상태산출부가 산출한 상기 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보와, 상기 제2의 시각부터 상기 제2의 시각보다 뒤의 시각인 제3의 시각까지의 시각의 정보에 근거하여, 상기 제3의 시각에 있어서의 상면 위치를 예측하는 제1의 예측부; 및
    상기 제1의 예측부에 의해 예측된 상면 위치에 근거하여, 포커스 렌즈의 구동을 제어하는 구동제어부를 구비하고,
    상기 추정부에 의해 추정된 상기 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보에서의 오차를 나타내는 정보를, 상기 상태산출부에 의해 산출된 상기 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보에 대해, 산출하는 오차산출부를 더 구비하고,
    상기 오차산출부에 의해 산출된 오차를 나타내는 정보가 제1의 값미만일 경우에, 상기 구동제어부는, 상기 제1의 예측부에 의해 예측된 상면 위치에 근거하여, 포커스 렌즈의 구동을 제어하는, 렌즈 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피사체의 상태에 대응하는 정보는 상면 위치를 포함하는 정보인, 렌즈 제어장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 초점검출부가 초점검출을 행할 때의 복수의 시각과 해당 초점검출의 결과에 근거한 복수의 상면 위치를 사용하여, 상기 초점검출부가 초점검출을 행할 때의 해당 시각보다 뒤의 시각에 있어서의 상면 위치를 예측하는 제2의 예측부를 더 구비하고,
    상기 구동제어부는, 상기 오차산출부에 의해 산출된 오차를 나타내는 정보가 제1의 값이상일 경우에, 상기 제2의 예측부에 의해 예측된 상면 위치에 근거해서 상기 포커스 렌즈의 구동을 제어하는, 렌즈 제어장치.
  5. 삭제
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 초점검출부가 초점검출을 행할 때의 복수의 시각과 해당 초점검출의 결과에 근거한 복수의 상면 위치를 사용하여 상기 초점검출부가 상기 초점검출을 행할 때의 해당 시각보다 뒤의 시각에 있어서의 상면 위치를 예측하는 제2의 예측부와, 상기 피사체까지의 촬영 거리를 산출하는 거리산출부를 더 구비하고,
    상기 구동제어부는, 상기 거리산출부에 의해 산출된 피사체까지의 촬영 거리가 제1의 거리미만일 경우에, 상기 제2의 예측부에 의해 예측된 상면 위치에 근거해서 상기 포커스 렌즈의 구동을 제어하는, 렌즈 제어장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 구동제어부는, 상기 거리산출부에 의해 산출된 피사체까지의 촬영 거리가 제1의 거리 이상일 경우에, 상기 제1의 예측부에 의해 예측된 상면 위치에 근거해서 상기 포커스 렌즈의 구동을 제어하는, 렌즈 제어장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 초점검출부가 초점검출을 행할 때의 복수의 시각과 해당 초점검출의 결과에 근거한 복수의 상면 위치를 사용하여 상기 초점검출부가 상기 초점검출을 행할 때의 해당 시각보다 뒤의 시각에 있어서의 상면 위치를 예측하는 제2의 예측부를 더 구비하고,
    상면 위치의 이동 속도인 상면 이동 속도를 산출하는 속도산출부를 더 구비하고,
    상기 구동제어부는, 상기 속도산출부에 의해 산출된 상면 이동 속도가 제1의 속도미만일 경우에, 상기 제1의 예측부에 의해 예측된 상면 위치에 근거해서 상기 포커스 렌즈의 구동을 제어하는, 렌즈 제어장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동제어부는, 상기 속도산출부에 의해 산출된 상면 이동 속도가 제1의 속도이상일 경우에, 상기 제2의 예측부에 의해 예측된 상면 위치에 근거해서 상기 포커스 렌즈의 구동을 제어하는, 렌즈 제어장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 초점검출부가 초점검출을 행할 때의 복수의 시각과 해당 초점검출의 결과에 근거한 복수의 상면 위치를 사용하여 상기 초점검출부가 상기 초점검출을 행할 때의 해당 시각보다 뒤의 시각에 있어서의 상면 위치를 예측하는 제2의 예측부와, 상기 초점검출부에서 행한 초점검출의 결과에 근거한 복수의 상면 위치를 사용하여, 상기 피사체에 대응한 상면 위치의 편차를 나타내는 값을 산출하는 편차 산출부를 더 구비하고,
    상기 구동제어부는, 상기 편차 산출부에 의해 산출된 피사체에 대응한 상면 위치의 편차를 나타내는 값이 제2의 값이상일 경우에, 상기 제1의 예측부에 의해 예측된 상면 위치에 근거해서 상기 포커스 렌즈의 구동을 제어하는, 렌즈 제어장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동제어부는, 상기 편차 산출부에 의해 산출된 피사체에 대응한 상면 위치의 편차를 나타내는 값이 상기 제2의 값미만일 경우에, 상기 제2의 예측부에 의해 예측된 상면 위치에 근거해서 상기 포커스 렌즈의 구동을 제어하는, 렌즈 제어장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 추정부 및 상기 상태산출부는, 축차 동정법에 근거하여 처리를 행하는, 렌즈 제어장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 축차 동정법에 있어서의 파라미터를 설정하는 설정부를 더 구비하고,
    상기 설정부는, 피사체의 움직임에 따라 상기 파라미터를 설정하는, 렌즈 제어장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 추정부 및 상기 상태산출부는, 상기 축차 동정법으로서 칼만 필터를 사용한 처리를 행하는, 렌즈 제어장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 설정부는, 상면 이동 속도와, 피사체까지의 촬영 거리 중, 적어도 1개에 근거해서 상기 파라미터를 설정하는, 렌즈 제어장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 초점검출부가 초점검출을 행할 때의 복수의 시각과 해당 초점검출의 결과에 근거한 복수의 상면 위치를 사용하여 상기 초점검출부가 상기 초점검출을 행할 때의 해당 시각보다 뒤의 시각에 있어서의 상면 위치를 예측하는 제2의 예측부와, 상기 피사체에 대응한 상기 상면 위치의 모델의 동정정도를 동정하는 동정부를 더 구비하고,
    상기 동정정도가 제1의 역치미만일 경우에, 결정부는 상기 제1의 예측부에 의해 예측된 피사체에 대응하는 장래의 상면 위치를 사용하는 것을 결정하고,
    상기 동정정도가 상기 제1의 역치이상일 경우에, 결정부는 상기 제2의 예측부에 의해 예측된 피사체에 대응하는 장래의 상면 위치를 사용하는 것을 결정하는, 렌즈 제어장치.
  17. 제1의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보에 근거하여, 상기 제1의 시각보다 뒤의 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보를 추정하는 스텝;
    상기 추정된 상기 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보를, 상기 제2의 시각에 있어서 초점검출의 초점검출 결과에 근거하여 보정 함으로써, 상기 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보를 산출하는 스텝;
    상기 산출한 상기 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보와, 상기 제2의 시각부터 상기 제2의 시각보다 뒤의 시각인 제3의 시각까지의 시각의 정보에 근거하여, 상기 제3의 시각에 있어서의 상면 위치를 예측하는 스텝; 및
    상기 예측된 상면 위치에 근거하여 포커스 렌즈의 구동을 제어하는 스텝을 포함하고,
    상기 추정된 상기 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보에서의 오차를 나타내는 정보를, 상기 산출된 상기 제2의 시각에 있어서의 피사체의 상태에 대응하는 정보에 대해, 산출하는 스텝을 더 포함하고,
    상기 산출된 오차를 나타내는 정보가 제1의 값미만일 경우에, 상기 제어하는 스텝은, 상기 예측된 상면 위치에 근거하여, 포커스 렌즈의 구동을 제어하는, 렌즈 제어장치의 제어 방법.
  18. 촬영 렌즈의 결상위치와 촬영 동작을 행하는 그 촬영 렌즈의 상면 위치와의 차이인 디포커스량을 검출하는 디포커스량 검출부;
    상기 디포커스량 검출부에 의해 검출된 디포커스량과 상기 촬영 렌즈의 결상위치로부터 피사체에 대응한 상면 위치를 산출하는 산출부;
    상기 디포커스량 검출부가 상기 디포커스량을 검출할 때의 복수의 검출 시각과 상기 산출부에 의해 산출된 피사체의 복수의 이전의 상면 위치를 기억하는 기억부;
    상기 피사체에 대응한 이전의 상면 위치의 모델과, 상기 산출부에 의해 산출된 피사체에 대응한 상면 위치를 사용하여, 피사체에 대응한 상면 위치의 모델을 축차 동정법에 의해 동정하는 동정부;
    상기 동정부에 의해 동정된 피사체에 대응한 상면 위치의 모델을 사용하여, 상기 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 예측하는 제1의 예측부; 및
    상기 동정부에 의해 동정된 피사체에 대응한 상면 위치의 모델의 동정정도가 제1의 역치미만일 경우에, 상기 제1의 예측부에 의해 예측된 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 사용하는 것을 결정하는 결정부를 구비하는, 렌즈 제어장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기억부에 기억된, 복수의 디포커스량에 대응하는 복수의 검출 시각과 피사체의 복수의 상면 위치를 사용해서, 상기 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 예측하는 제2의 예측부를 더 구비하고,
    상기 결정부는, 상기 동정부에 의해 동정된 피사체에 대응한 상면 위치의 모델의 동정정도가 제1의 역치이상일 경우에, 상기 제2의 예측부에 의해 예측된 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 사용하는 것을 결정하는, 렌즈 제어장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 촬영 렌즈의 결상위치에 의거해 피사체의 촬영 거리를 산출하는 거리산출부를 구비하고,
    상기 결정부는, 상기 동정부에 의해 동정된 피사체에 대응한 상면 위치의 모델의 동정정도가 제1의 역치미만이며, 또한, 상기 거리산출부에 의해 산출된 피사체의 촬영 거리가 제1의 거리이상일 경우에, 상기 제1의 예측부에 의해 예측된 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 사용하는 것을 결정하는, 렌즈 제어장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 결정부는, 상기 거리산출부에 의해 산출된 피사체의 촬영 거리가 제1의 거리미만일 경우에, 제2의 예측부에 의해 예측된 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 사용하는 것을 결정하고, 상기 제2의 예측부는 상기 기억부에 기억된, 복수의 디포커스량에 대응하는 복수의 검출 시각과 피사체의 복수의 상면 위치를 사용해서, 상기 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 예측하는, 렌즈 제어장치.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 산출부에 의해 산출된 피사체에 대응한 상면 위치에 근거하여, 상기 상면 위치의 이동 속도인 상면 이동 속도를 산출하는 속도산출부를 더 구비하고,
    상기 결정부는, 상기 동정부에 의해 동정된 피사체에 대응한 상면 위치의 모델의 동정정도가 제1의 역치미만이며, 또한, 상기 속도산출부에 의해 산출된 상면 이동 속도가 제1의 속도미만일 경우에, 상기 제1의 예측부에 의해 예측된 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 사용하는 것을 결정하는, 렌즈 제어장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 결정부는, 상기 속도산출부에 의해 산출된 상면 이동 속도가 제1의 속도이상일 경우에, 상기 제2의 예측부에 의해 예측된 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 사용하는 것을 결정하는, 렌즈 제어장치.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 기억부에 기억된 피사체의 복수의 상면 위치에 근거하여, 상기 피사체에 대응한 상면 위치의 편차를 산출하는 편차 산출부를 더 구비하고,
    상기 결정부는, 상기 동정부에 의해 동정된 피사체에 대응한 상면 위치의 모델의 동정정도가 제1의 역치미만이며, 또한, 상기 편차 산출부에 의해 산출된 피사체에 대응한 상면 위치의 편차가 제1의 편차이상일 경우에, 상기 제1의 예측부에 의해 예측된 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 사용하는 것을 결정하는, 렌즈 제어장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 결정부는, 상기 편차 산출부에 의해 산출된 피사체에 대응한 상면 위치의 편차가 제1의 편차미만일 경우에, 제2의 예측부에 의해 예측된 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 사용하는 것을 결정하고, 상기 제2의 예측부는, 상기 기억부에 기억된, 복수의 디포커스량에 대응하는 복수의 검출 시각과 피사체의 복수의 상면 위치를 사용해서, 상기 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 예측하는, 렌즈 제어장치.
  26. 제 18 항에 있어서,
    상기 동정부는, 상기 축차 동정법으로서 칼만 필터를 사용하는, 렌즈 제어장치.
  27. 제 18 항에 있어서,
    상기 동정부의 파라미터를, 관측된 피사체의 움직임에 따라서 변화시키는 변경부를 더 구비하는, 렌즈 제어장치.
  28. 촬영 렌즈의 결상위치와 촬영 동작을 행하는 그 촬영 렌즈의 상면 위치와의 차이인 디포커스량을 검출하는 스텝;
    검출된 디포커스량과 상기 촬영 렌즈의 결상위치로부터, 피사체에 대응한 상면 위치를 산출하는 스텝;
    상기 디포커스량을 검출할 때의 복수의 검출 시각과 상기 산출된 피사체의 복수의 이전의 상면 위치를 기억하는 스텝;
    상기 피사체에 대응한 이전의 상면 위치의 모델과, 상기 피사체에 대응한 상기 산출된 상면 위치를 사용하여, 피사체에 대응한 상면 위치의 모델을 축차 동정법에 의해 동정하는 스텝;
    상기 동정된 피사체에 대응한 상면 위치의 모델을 사용하여, 상기 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 예측하는 스텝; 및
    상기 동정된 피사체에 대응한 상면 위치의 모델의 동정정도가 제1의 역치미만일 경우에, 상기 예측된 피사체에 대응한 장래의 상면 위치를 사용하는 것을 결정하는 스텝을 포함하는, 렌즈 제어장치의 제어 방법.
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Estimation of Object Motion Parameters from Noisy Images.*

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