JP2946897B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像装置に係り、特に連
続した画像信号を生成する撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＣＣＤ(Charge Coupled Devi
ce）等の撮像素子の撮像面に撮像した画像を走査して連
続したテレビジョン信号を得るＣＣＤカメラ等の撮像装
置が知られている。

【０００３】ＣＣＤカメラは、通常撮影者が手に持って
使用するか、または三脚等により支持して使用する。三
脚等により支持する場合には、ＣＣＤカメラを水平方
向、垂直方向にパン可能に支持する場合と、ＣＣＤカメ
ラを固定して支持する場合がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
撮像装置（ＣＣＤカメラ）により移動する被写体（例え
ば、歩いている人物）を撮像して常に画面の中央付近に
とらえるためには、手持ち撮影の場合、三脚に支持して
撮影する場合にかかわらず、撮影者が撮像装置を人物の
動きに合わせて上下、あるいは左右に動かして被写体を
追尾しフレーミングしてやる必要があり、撮影者が必ず
撮像装置に付いてこれを操作する必要があった。

【０００５】上記の点に鑑み本発明では、撮影者が撮像
装置に付いて操作することなく移動する被写体を追尾し
て画面の所定位置ににとらえることの出来る撮像装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の問題は図１のとお
り構成することにより解決される。

【０００７】即ち、撮像素子１に撮像される画像を走査
して連続した画像信号Ｖ_PN（Ｎは整数）を生成する画像
信号生成手段２と、画像信号生成手段２よりの前回の画
像信号Ｖ_P(N-1)と今回の画像信号Ｖ_PNとを比較して被写
体の動き検出を行う動き検出手段３と、動き検出手段３
の検出結果に応じて被写体を撮像素子１の所定の領域に
撮像するよう撮像素子１を機械的に駆動制御する撮像素
子駆動手段４とを具備してなる撮像装置において、撮像
素子１が撮像する画面に、中央領域と、この中央領域の
周囲に形成された周囲領域と、この中央領域の下部に形
成された下部領域とにより構成されるターゲットエリア
を設定し、かつ、動き検出手段３が前回の画像信号Ｖ
_P(N-1)と今回の画像信号Ｖ_PNとを比較することにより、
被写体がターゲットエリアの中央領域から周囲領域に移
動したと検知すると共に、当該移動に伴い中央領域の画
像信号のレベルと下部領域の画像信号のレベルが同時に
変化したと検知した時、撮像素子駆動手段４が中央領域
にて被写体が撮像されるよう撮像素子１を駆動制御する
構成とした。

【０００８】

【作用】上記構成の本発明によれば、動き検出手段３に
より被写体の動きを検出した検出結果に応じ、撮像素子
駆動手段４が被写体を撮像素子１の撮像面のたとえば中
央付近に撮像するよう撮像素子１を上下、或いは左右に
駆動するよう駆動制御するため、動きのある被写体を自
動的に追尾して撮像することが可能となる。また、被写
体がターゲットエリアの中央領域から周囲領域に移動し
たと検知すると共に、当該移動に伴い中央領域の画像信
号のレベルと下部領域の画像信号のレベルが同時に変化
したと検知した時、即ち被写体が大きく移動した時のみ
撮像素子駆動手段４により撮像素子１を駆動制御する構
成としたことにより、被写体の小さな移動により過敏に
撮像素子１が移動されブレが発生することを防止するこ
とができる。

【０００９】

【実施例】図２は本発明の一実施例のブロック図であ
る。同図について大略説明するに、撮像装置６はカメラ
部７と検出部３ａ（動き検出手段）、撮像素子駆動手段
であるカメラ駆動部４ａにより構成される。

【００１０】カメラ部７は三脚により水平、垂直両方向
にパン可能に支持されており、ズームレンズ８、フォー
カスレンズ９、ＩＲ(Infrared Ray;赤外線）カットフィ
ルタ１０、光学的ローパスフィルタ１１等を有する光学
系１２と、光学系１２を介して被写体の光学像が撮像さ
れる固体撮像素子ＣＣＤ１３（撮像素子）と、ＣＣＤ１
３を所定のタイミングで駆動して撮像面の光学像に応じ
た画像信号を出力するＣＣＤ駆動回路１４と、ＣＣＤ１
３よりの画像信号の雑音を低減して出力するＣＤＳ（Co
rrespondance Double Sampling ；相関二重サンプリン
グ）回路１５と、ＣＤＳ回路１５よりの画像信号に所定
の信号処理を施して標準テレビジョン信号を生成する映
像信号処理回路１６とより構成される。

【００１１】ズームレンズ８を光学系１２の光軸方向に
移動させることによりＣＣＤ１３に撮像される画像の画
角が変化し、フォーカスレンズ９を光軸方向の所定位置
に移動させることによりＣＣＤ１３の撮像面に正しく結
像するよう作用する。また、ＩＲカットフィルタ１０に
より赤外領域の光線がカットされる。

【００１２】ＣＣＤ１３より読みだされる画像信号は、
フレーム毎に連続した信号とされるようＣＣＤ駆動回路
１４により駆動されている。なお、ＣＣＤ駆動回路１４
とＣＤＳ回路１５とによりカメラヘッド２ａ（画像信号
生成手段）が構成されている。

【００１３】雑音低減された画像信号は、検出部３ａに
供給される。検出部３ａはＡＤ変換回路１７、メモリ回
路１８、マイクロコンピュータ１９により構成される。
フレーム毎に連続したＣＣＤ１３よりの雑音低減された
画像信号は、ＡＤ変換回路１７によりディジタル画像デ
ータに変換された後、メモリ回路１８に夫々格納され
る。

【００１４】ここで、図３は本実施例の１画面の構成
図、図４は本実施例のメモリ回路の構成の概念図であ
る。

【００１５】図３において、標準テレビジョン信号の１
フレームの画面２５の中央部には、ターゲットエリア２
６と称する領域が設けられている。ターゲットエリア２
６内の画像は、図示のとおりａ₁ …ａ₄₀, ｂ₁ …ｂ₁₆,
ｃ₁ …ｃ₈ の６４個の画像ブロックに分けられて、夫々
２フレーム分の各画像ブロックがメモリ回路１８に格納
される。

【００１６】すなわち、図４に示すとおり、メモリ回路
１８はメモリブロック１０１，１０２，１０３，…１６
３，１６４とメモリブロック２０１，２０２，２０３，
…２６３，２６４の合計２×６４＝１２８個のメモリブ
ロックから構成されている。各メモリブロックには、画
像ブロック１個分の画像データが格納される。

【００１７】たとえば、メモリブロック１０１，１０
２，…１４０には画像ブロックａ₁ ，…ａ₄₀の画像デー
タが、メモリブロック１４１，…１５６には画像ブロッ
クｂ₁ ，…ｂ₁₆の画像データが、メモリブロック１５
７，…１６４には画像ブロックｃ ₁ ，…ｃ₈ の画像デー
タが夫々格納されて１フレームの画面２５のうちのター
ゲットエリア２６内の画像データが格納される。

【００１８】そして、メモリブロック２０１，…２６４
には、たとえばメモリブロック１０１，…１６４に格納
されたフレームの次のフレームのターゲットエリア２６
内の６４個の画像ブロックの画像データが、同様の順序
で格納される。

【００１９】マイクロコンピュータ１９は、図５に示す
フローチャートにしたがいメモリ回路１８に格納された
画像データの処理を行って、ターゲットエリア２６内の
被写体の動きを検出し、この検出結果に応じてカメラ駆
動部４ａを駆動制御する。

【００２０】カメラ駆動部４ａは、モータ駆動回路２
０，２１とモータ２２，２３により構成されている。モ
ータ２２はモータ駆動回路２０により回転駆動されてカ
メラ部７が固定支持される三脚の雲台（図示せず）を水
平方向に回転駆動し、モータ２３はモータ駆動回路２１
により回転駆動されて雲台を垂直方向に回転駆動する。
これにより、カメラ部７は上下左右にパンして、人物等
の移動する被写体を追尾して、被写体の光学像をＣＣＤ
１３の撮像面の中央にとらえるようフレーミングされ
る。

【００２１】装置の電源が投入されると、次の条件でマ
イクロコンピュータ１９が初期化された後、図５に示す
処理が行われる。まず初めに、人物と背景とを判別する
ために、画像ブロックａ_n からｂ_n 、ｃ_n からｂ_n に入
ってきたものは追尾する被写体（以下、ターゲットと称
する）とはしない。ただし、その被写体がどう通過して
行くかは監視する。

【００２２】図５について説明するに、まず、ＡＤ変換
された各画像ブロックの画像データのレベルを比較す
る。たとえば、メモリブロック１４０とメモリブロック
２４０に格納された画像データを比較して前回のフレー
ムの画像ブロックｂ₁ の画像データと今回のフレームの
画像ブロックｂ₁ の画像データのレベルを比較する。以
上のとおり、１フレーム期間における画像データのレベ
ルの変化量が所定値以上であるかを夫々の画像ブロック
について比較する（ステップ５１）。

【００２３】変化量が所定値以下であれば同様の処理を
繰り返し実行し、所定値以上であれば以下の処理を実行
する。

【００２４】モータ駆動回路２０，２１のいずれかが動
作しているかどうか、つまり、ターゲットの追尾が行わ
れているかをチェックする（ステップ５２）。

【００２５】装置の電源投入直後はモータ駆動回路２
０，２１のいずれも動作しておらずターゲットの追尾は
行われていないので、次の処理を実行する。

【００２６】すなわち、１フレーム期間にレベルが所定
値以上変化した画像ブロックが、ターゲットエリア２６
内の一定範囲以上にわたって存在するかどうか、つまり
ターゲットがターゲットエリア２６内を一定範囲以上移
動したかをチェックする（ステップ５３）。

【００２７】たとえば、メモリブロック２４７，２５１
に格納された画像データのレベルがメモリブロック１４
７，１５１に格納された画像データのレベルよりも減少
し、メモリブロック２４５，２４９に格納された画像デ
ータのレベルがメモリブロック１４５，１４９に格納さ
れた画像データのレベルよりも増加し始めた時は、ター
ゲットは１フレーム期間に画像ブロックｂ₇,ｂ₁₁付近か
ら画像ブロックｂ₅,ｂ₉ 付近へ、すなわち、ターゲット
エリア２６の中央部から図３中左方向へ移動している。

【００２８】このときは、ターゲットがターゲットエリ
ア２６の最外周である左端部ａ₁₉,ａ₂₁まで移動したと
き、すなわちメモリブロック２１９，２２１に格納され
た画像データのレベルがメモリブロック１１９，１２１
に格納された画像データのレベルよりも増加した時にタ
ーゲットがターゲットエリア２６内を一定範囲以上移動
したと判断する。

【００２９】なお、ターゲットの移動の判断は、ターゲ
ットが画像ブロックｂ₁,…ｂ₁₆からターゲットエリアの
最外周である画像ブロックａ₁,…ａ₈,ａ₉,ａ₁₆, ａ₁₇,
ａ₁₉, ａ₂₁, ａ₂₃, ａ₂₅, ａ₂₇, ａ₃₀, ａ₃₂, ａ₃₄, ａ
₃₆, ａ₃₈, ａ₄₀に移動したときにターゲットが移動した
と判断し、画像ブロックｃ₁,…ｃ₈ のレベルがｂ₁,…ｂ
₁₆のレベルと同時に変化したときにはターゲットと同一
の被写体であるとみなす。

【００３０】ターゲットの移動範囲が一定範囲以内の時
はステップ５１の処理を実行し、ターゲットエリア２６
の最外周まで移動した時は次の処理を実行する。

【００３１】ターゲットエリア２６の中央部（画像ブロ
ックｂ₆,ｂ₇,ｂ₁₀, ｂ₁₁付近）の画像データのレベル
（メモリブロック２０６，２０７，２１０，２１１に格
納された画像データのレベル）が、ターゲットの画像デ
ータのレベルであるかどうかをチェック、すなわち、タ
ーゲットがターゲットエリア２６の中央部にあるかをチ
ェックする（ステップ５４）。

【００３２】この部分の画像データのレベルがターゲッ
トの画像データのレベルと同じレベルであればステップ
５７を実行するが、このとき、ターゲットはターゲット
エリア２６の最外周にありターゲットの画像データのレ
ベルとは異なるので次の処理を実行する。

【００３３】すなわち、ターゲットエリアの各画像ブロ
ックの画像データを比較してターゲットの移動方向を検
出（ステップ５５）した後、被写体がターゲットエリア
の最外周から中央方向へ移動するよう、モータ駆動回路
２０，２１を動作させてモータ２２、２３を回転駆動し
てターゲットを追尾する（ステップ５６）。

【００３４】次に、ステップ５１に戻って１フレーム期
間における各画像ブロックの画像データのレベルの変化
量をチェックするが、カメラ部はターゲットを追尾中で
あり画像データのレベル変化は所定値以上であるのでス
テップ５２を実行する。このとき、ターゲット追尾実行
中であるので、ステップ５３を飛ばしてステップ５４を
実行する。ターゲットがターゲットエリア２６の中央部
になければ、ステップ５５，５６，５１，５２，５４の
処理を順次繰り返し実行する。

【００３５】上記の処理を繰り返し実行した結果、ステ
ップ５４の処理において、ターゲットエリア２６の中央
部の画像データのレベルがターゲットの画像データのレ
ベルとなり、ターゲットがターゲットエリア２６の中央
部に来るようカメラ部がターゲットを追尾するようにな
ると、モータ駆動回路２０，２１の動作を停止してモー
タ２２，２３の回転を停止させ（ステップ５７）、ステ
ップ５１の処理に戻る。

【００３６】以上の手順を繰り返すことにより、マイク
ロコンピュータ１９がメモリ回路１９に格納された１フ
レーム間隔のターゲットエリア２６の各画像ブロックの
画像データを処理してモータ２２、２３を駆動制御する
ことにより、ターゲット（被写体）の動きに応じてカメ
ラ部７を上下左右にパンさせてターゲットを追尾し、画
面の中央付近にとらえることができる。

【００３７】本実施例によれば、撮影者がカメラ部を動
かすことなく移動する被写体を自動的に追尾して撮影す
ることができるので、確実に移動する被写体を撮影出来
て、しかも撮影者がカメラ部に付ききりでいる必要がな
いので、動きのある映像を誰にでも簡単に撮影すること
ができる。 また、ターゲット（被写体）がターゲットエ
リア２６の中央部から周囲部に移動したと検知した時、
即ちターゲットが大きく移動した時のみモータ駆動回路
２０，２１を動作させてモータ２２，２３を回転駆動
し、撮像素子１を駆動制御する構成としているため、被
写体の小さな移動により過敏に撮像素子１が移動される
ことはなくなり、撮像された画像２５にブレが発生する
ことを防止することができる。

【００３８】なお、ターゲットエリア２６の範囲は、ズ
ームレンズ８の動きに連動させて変化させることも考え
られる。また、検出部３ａとカメラ駆動部４ａは、モー
タ２２，２３を除いてカメラ部７と一体として設けても
よい。

【００３９】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、撮像素子駆
動手段は被写体を撮像素子の撮像面の所定の領域に撮像
するよう撮像素子を機械的に駆動するよう駆動制御する
ため、撮影者が装置に付ききりで操作しなくとも、動き
のある被写体をたとえば画面の中央に確実にとらえて自
動的に追尾することができる。また、被写体がターゲッ
トエリアの中央領域から周囲領域に移動したと検知する
と共に、当該移動に伴い中央領域の画像信号のレベルと
下部領域の画像信号のレベルが同時に変化したと検知し
た時、即ち被写体が大きく移動した時のみ撮像素子駆動
手段により撮像素子を駆動制御する構成としたことによ
り、被写体の小さな移動により過敏に撮像素子が移動さ
れ撮像された画像にブレが発生することを防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例のブロック図である。

【図３】本発明の一実施例の１画面の構成図である。

【図４】本発明の一実施例のメモリ回路の構成の概念図
である。

【図５】本発明の一実施例のフローチャートである。

【符号の説明】

１ 撮像素子 ２ 画像信号生成手段 ２ａ カメラヘッド（画像信号生成手段） ３ 動き検出手段 ３ａ 検出部（動き検出手段） ４ 撮像素子駆動手段 ４ａ カメラ駆動部（撮像素子駆動手段） ６ 撮像装置 ７ カメラ部 １３ ＣＣＤ（撮像素子） １４ ＣＣＤ駆動回路 １８ メモリ回路 １９ マイクロコンピュータ ５１，…５７ ステップ 101,…164, 201, …264 メモリブロック ａ₁ …ａ₄₀, ｂ₁ …ｂ₁₆, ｃ₁ …ｃ₈ 画像ブロック
（撮像領域）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子に撮像される画像を走査して連
   続した画像信号を生成する画像信号生成手段と、 該画像信号生成手段よりの前回の画像信号と今回の画像
   信号とを比較して被写体の動き検出を行う動き検出手段
   と、 該動き検出手段の検出結果に応じて該被写体を該撮像素
   子の所定の領域に撮像するよう該撮像素子を機械的に駆
   動制御する撮像素子駆動手段とを具備してなる撮像装置
   であって、 該撮像素子が撮像する画面に、中央領域と、該中央領域
   の周囲に形成された周囲領域と、該中央領域の下部に形
   成された下部領域とにより構成されるターゲットエリア
   を設定し、 かつ、該動き検出手段が前回の画像信号と今回の画像信
   号とを比較することにより、該被写体が該ターゲットエ
   リアの該中央領域から該周囲領域に移動したと検知する
   と共に、当該移動に伴い該中央領域の画像信号のレベル
   と該下部領域の画像信号のレベルが同時に変化したと検
   知した時、 該撮像素子駆動手段が該中央領域にて該被写体が撮像さ
   れるよう該撮像素子を駆動制御する構成としたことを特
   徴とする撮像装置。