JPH10191296A

JPH10191296A - 画像形成装置及び方法並びにｔｖ会議システム

Info

Publication number: JPH10191296A
Application number: JP8351252A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Shibatani; 弘道柴谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ＴＶ会議システムを全自動化することが可能
な画像形成装置を提供できるようにする。【解決手段】特定の光学的条件を奥行き方向、横（左
右）方向、縦（上下）方向の三次元方向にわたって探牽
し、その結果得られた情報を利用して所定の画像を形成
するようにして、特定の光学的条件満足された方向につ
いて画像形成を行うことができるようにすることによ
り、画像形成装置における不必要な動きを抑制して、所
望の映像の撮影を短時間で行うことができるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置及び方
法に係わり、特に、所望の画像のみを伝送あるいは記録
する装置及び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、本発明の画像形成装置に係わる技
術としては、例えば〔１９９６．３．１９（火）付電波
新聞、５面〕に掲載されているように、自動追尾機能、
高速パン・チルト機能、パソコンによる遠隔操作機能な
どを搭載したカラービデオカメラが知られており、この
ようなカラービデオカメラはＴＶ会議システムなどでの
利用が期待されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のカラービデオカメラを用いてＴＶ会議システムを構
成した場合には、例えば、発言者のズームアップやズー
ムダウン等のようなカメラ操作を始めとするシステムの
制御を外部から行わなければならなかった。このため、
カメラ操作用のソフトウエアをユーザーが制作しなけれ
ばならなかったので、ユーザーの負担が大きい問題点が
あった。

【０００４】本発明は前述の問題点にかんがみ、ＴＶ会
議システムを全自動化することが可能な画像形成装置を
提供できるようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、特定の光学的条件を奥行き方向、横（左右）方向、
縦（上下）方向の三次元方向にわたって探索し、その結
果得られた情報を利用して所定の画像を形成することを
特徴としている。

【０００６】また、本発明の他の特徴とするところは、
前記特定の光学的条件として「合焦」を選択し、光学系
の合焦点位置を前記三次元方向のそれぞれについて自動
的に移動させ、その結果得られた合焦の情報から対象と
する被写体の位置に関するデータを作成してメモリに記
憶することを特徴としている。

【０００７】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記対象とする被写体の位置に関するデータを前記
メモリから読み出し、前記読み出したデータを用いて前
記光学系の合焦点位置を特定の範囲に限定することを特
徴としている。

【０００８】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記合焦の情報から被写体が人間である否かを判別
するとともに、前記判別を行うための情報として、被写
体像の空間周波数分布情報と奥行き情報とを利用するこ
とを特徴としている。

【０００９】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記対象とする被写体の位置に関するデータを作成
する際に、前記被写体が発する音響情報を利用すること
を特徴としている。

【００１０】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記音響情報の発生体との間に、前記発生体に属す
る固有のコードを送出するための通信路を設けて前記発
生体を特定できるようにするとともに、前記通信路とし
て、電波、赤外線、超音波の何れか１つを少なくとも用
いることを特徴としている。

【００１１】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記音響情報の発生体の配置分布を検出するととも
に、分布に依存して前記光学系の倍率を可変とすること
を特徴としている。

【００１２】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記光学系に可変プリズム、可変焦点レンズの何方
か一方、または両方を使用することを特徴としている。

【００１３】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記可変プリズム、可変焦点レンズに透明な可撓性
光学部材と、透明電極間にクーロン力を発生させる手段
との組み合わせを適用することを特徴としている。

【００１４】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記光学系による画像を出力する代わりに、特定の
条件下では別途用意した所定の画像パターンを出力する
ことを特徴としている。

【００１５】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記音響情報の発生タイミングと画像形成のタイミ
ングとを調節可能としたことを特徴としている。

【００１６】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記対象とする被写体の位置に関するデータ中の距
離に関するデータを利用して距離の略２乗に比例する電
力を被写体照明用光源に供給する自動調光器を有するこ
とを特徴としている。

【００１７】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記被写体が人間である否かを判別するのを容易に
するために、人間の幅と異なる空間周波数分布を有する
背景を被写体とすることを特徴としている。

【００１８】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記合焦の情報が一定時間得られない場合、システ
ムの各部に供給する電源を段階的に断とすることを特徴
としている。

【００１９】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記合焦の情報、または前記音響情報が一定時間得
られない場合に、システムの電源を段階的に断とするこ
とを特徴としている。

【００２０】本発明の画像形成方法は、特定の光学的条
件を奥行き方向、横（左右）方向、縦（上下）方向の三
次元方向にわたって探索し、その結果得られた情報を利
用して所定の画像を形成することを特徴としている。

【００２１】本発明のＴＶ会議システムは、特定の光学
的条件を奥行き方向、横（左右）方向、縦（上下）方向
の三次元方向にわたって探索し、その結果得られた情報
を利用して所定の画像を形成する画像形成装置を用いて
構成したことを特徴としている。

【００２２】本発明は前記技術手段よりなるので、画像
形成装置が設置された空間が、合焦位置が可変な光学系
で三次元方向にわたって走査されて対象物の位置が検出
され、その位置に関するデータがメモリに記憶される。
そして、前記メモリに記憶されたデータに基づいて、前
記対象物が存在する空間についてのみパニング、チル
ト、ズーミング及びフォーカシング等が行われることに
より、画像形成装置の不必要な動きが制限されることに
なり、所望の映像の撮影を短時間で行うことが可能とな
る。

【００２３】また、本発明の他の特徴によれば、前記対
象物の位置の検出に、前記対象物が発する音響情報を利
用することにより、ズーミングに関する情報を正確に得
ることが可能となる。

【００２４】また、本発明のその他の特徴によれば、音
響情報の発生体との間に設けられた通信路を介して、前
記音響情報の発生体に属する固有のコードを送出するこ
とが可能となり、受信者は発言者が誰であるのかを前記
固有のコードに基づいて特定することが容易となる。

【００２５】また、本発明のその他の特徴によれば、光
学系に可変プリズム、可変焦点レンズが使用されること
により、パニング、チルト、ズーミング及びフォーカシ
ング等を高速で行うことが可能となる。

【００２６】また、本発明のその他の特徴によれば、位
置に関するデータに基づいて付属の照明装置の明るさが
制御されることにより、略一定の照度で被写体を照明す
ることが可能となる。

【００２７】また、本発明のその他の特徴によれば、撮
像に関する情報が一定時間得られない場合、システムの
各部に供給される電源が段階的に断たれるので、電源を
断にすることによる悪影響を最小限に抑えながら節電及
びシステム寿命の延長を図ることが可能となる。

【００２８】また、本発明のその他の特徴によれば、人
間の幅と異なる空間周波数分布を有する背景が被写体と
されることにより、被写体が人間である否かを判別する
のが容易となる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の画像形成装置の一
実施形態を図面を参照して説明する。（第１の実施形態）図１は、本発明の特徴を最もよく表
す図面であり、本実施形態の画像形成装置の要部の構成
を示すブロック図である。図１において１０は鏡筒、１
１は対物レンズ、１２は可動接眼レンズ、１３はＣＣＤ
撮像素子などの光電変換器、１４はレンズ位置移動機
構、１５はレンズ位置エンコーダ、１６は雲台回転機
構、１７は雲台角度エンコーダ、２１は移動波形発生
器、２２はレンズ移動ドライバ、２３は雲台回転ドライ
バ、２４は外部調節器である。

【００３０】３０は光電変換器１３の出力端子、３１は
バンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦとする）、３２は振
幅検出器、３３は演算処理ユニット、４１はマスターコ
ントロールユニット、４２はスイッチ、４３はタイマ
ー、５１は雲台角度位置・レンズ位置メモリユニット、
５２はディスプレイユニットである。

【００３１】前記構成において、光軸の方向に存在する
被写体に鏡筒１０を向けた場合、接眼レンズ１２の位置
が合焦（フォーカシング）の条件を満たしていれば、光
電変換器１３の撮像面に被写体を良好に結像させること
ができ、鮮明な映像を得ることができる。一方、接眼レ
ンズ１２の位置が合焦の条件を満たさない場合には、光
電変換器１３の撮像面に被写体を良好に結像させること
ができないので、不鮮明な映像しか得られないことにな
る。

【００３２】このとき、被写体の位置をはさんで合焦の
距離を近→遠→近と繰り返すと、その繰り返しの間に合
焦の条件が二度満たされ、被写体の鮮明な映像が繰り返
しの二倍の回数だけ得られることになる。

【００３３】そして、光電変換器１３の出力である画像
信号から特定空間周波数成分の信号強度を抽出すると、
同一被写体に対する信号強度は合焦時に最大となり、焦
点ずれが大きくなるにつれて減少して行く（坂野：オー
トフォーカス技術、「光学」第１２巻、第５号（１９８
３年８月）ｐｐ．３５１〜３５８参照）。

【００３４】すなわち、第１ステップとしてマスターコ
ントロール４１からの指令によりスイッチ４２をｗ側に
倒すと、移動波形発生器２１が動作して、図２（ｃ）に
示すような三角波信号ｔ₁〜ｔ₃がレンズ移動ドライバ
２２に供給される。

【００３５】レンズ移動ドライバ２２は、三角波信号が
供給されると、供給された三角波信号を電力増幅し、レ
ンズ移動機構１４を駆動して接眼レンズ１２の位置を移
動させ、対物レンズ１１と組み合わせた光学系の焦点距
離を至近距離から無限遠までシフトする。

【００３６】この際、至近距離から無限遠の距離の間に
存在する被写体の画像信号から、ＢＰＦ３１により特定
周波数成分が抽出されて振幅検出器３２に供給され、振
幅検出器３２により振幅の大きさが検出される。振幅検
出器３２の出力振幅は、図２（ｂ）に示すように焦点距
離ｘによって山形に変化する。

【００３７】したがって、レンズ位置エンコーダ１５に
より焦点距離を較正しておけば、演算処理ユニット３３
により、図２（ｂ）に示すように被写体の存在する距
離、例えばＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃を決定することができる。
そして、これらの距離Ｌ₁、Ｌ ₂、Ｌ₃のデータを雲台
角度・レンズ位置メモリ５１に書き込んでおく。

【００３８】また、移動波形発生器２１からレンズ位置
移動波形信号と同時に雲台回転用ドライバ信号を発生す
ることもできる。この信号は、雲台回転ドライバ２３で
電力増幅されて雲台回転機構１６を、例えば図３の０°
の位置から反時計方向に回転させる。

【００３９】レンズ位置移動波形と雲台回転波形とを同
時に移動波形発生器２１から発生させた場合、対物レン
ズ１１と接眼レンズ１２とから成る光学形の合焦位置は
ある水平面上で図３の連続した三角形のような軌跡上を
移動する。

【００４０】そして、例えば図３の丸印の位置の極座標
（Ｌ、θ）に被写体が存在すれば、合焦位置がこの座標
に巡ってきた時点で前例と同じく光電変換器１３の映像
出力が増大するので、ＢＰＦ３１を通った信号の極大値
が振幅検出器３２で検出され、雲台角度エンコーダ１７
との相関を演算処理ユニット３３により前記信号の極大
値が得られた極座標（Ｌ、θ）のデータとして雲台角度
・レンズ位置メモリユニット５１に書き込む。また、こ
の書き込みと同時に円形ディスプレイユニット５２に前
記極座標（Ｌ、θ）をレーダのように表示することもで
きる。

【００４１】以上の演算処理ならびに記憶処理を、図３
に示すように焦点距離Ｌについて無限遠距離から至近距
離まで、雲台回転角度θについて０°から３６０°まで
にわたって走査して実施する。以上により、第１ステッ
プの動作説明を終わる。なお、第１ステップの動作はＢ
ＰＦ３１の通過周波数ならびにその帯域幅を変えて繰り
返し実施することができる。

【００４２】次に、第２ステップとして、マスターコン
トロール４１によりスイッチ４２をＲ側に倒し、雲台角
度・レンズ位置メモリ５１に書き込まれた前記極座標
（Ｌ、θ）のデータを読み出す。そして、この読み出し
たデータで移動波形発生器２１を制御してレンズ移動ド
ライバ２２及び雲台回転ドライバ２３を通して、レンズ
移動機構１４、雲台回転機構１６の動作範囲を制限す
る。

【００４３】すなわち、第１ステップの動作により、合
焦条件が得られた極座標（Ｌ、θ）の範囲、例えば図２
の三角軌跡上の丸印がついている範囲のみについて、レ
ンズ位置移動、雲台回転ないし雲台首振り運動を行う。

【００４４】以上が第２ステップの動作説明である。前
述した第１ステップ及び第２ステップの動作は、タイマ
ー４３により特定の間隔で切り替えることができ、タイ
マー４３の出力である時刻を雲台角度・レンズ位置メモ
リ５１に書き込むこともできる。さらに、ディスプレイ
ユニット５２の表示は前記切り替えのタイミング毎に色
を変えるようにするか、またはパターンを変えるように
することも可能である。なお、外部調節器２４を手動で
制御することにより、前記合焦条件が得られた極座標
（Ｌ、θ）の範囲を越えて強制的にレンズ位置移動及び
雲台回転を行うこともできる。

【００４５】（第１の実施形態に特有の効果）例えば、
図１の構成をＴＶ会議などで使用するテレビカメラに適
用した場合、第１ステップでは、例えば円卓全方位につ
いての走査を行うが、その結果、図３の丸印がついた範
囲にのみ出席者が着席していることを簡単に判別するこ
とができるようになる。

【００４６】そして、その後の第２ステップでは、前記
丸印がついた範囲についてのみ雲台回転、焦点合わせを
行うようにすることで、着席していない座標（Ｌ、θ）
について行う無駄な走査を削減することができる。

【００４７】このとき、会議の途中での出席者の増減に
対応するため、一定時間毎に第１ステップの動作に戻
り、前記雲台回転、焦点合わせを行う範囲を変更するよ
うにして、前記削減に伴う欠点を補うようにする。ま
た、手動により前記範囲を変更するようにしてもよい。

【００４８】（第２の実施形態）図４は、第２の実施形
態を表す構成図であり、第１の実施形態を説明した図１
の構成図における変更分のみを示している。図４におい
て、１８はバリアブルアングルプリズム（ＶＡＰ）、２
５はＶＡＰドライバである。

【００４９】前述した第１の実施形態において、角度
（θ）の利用範囲が狭い場合には、第１の実施形態の雲
台回転をＶＡＰ１８による視野移動で置き換えるように
することができる。なお、角度θは実際には水平方向を
主とするが、図４では判り易いようにθを垂直方向に表
示している。

【００５０】この第２の実施形態では、移動波形発生器
２１より三角波などの制御用の波形を発生し、その波形
をＶＡＰドライバ２５で電力増幅してＶＡＰ１８を駆動
して、図３に示した角度θの特定範囲についての首振り
運動などを行う。

【００５１】（第２の実施形態に特有の効果）第１の実
施形態で使用した雲台に比べてＶＡＰ１８の機構の方が
慣性が小さいので、高速運動が可能となり、目的とする
撮像方向にテレビカメラを素早く向けることができるよ
うになる。

【００５２】（第３の実施形態）図５は、第３の実施形
態を表す構成図であり、第１の実施形態を説明した図１
の構成図における変更分のみを示している。図５におい
て、１９はズーミング用レンズ、２０はズーミング用レ
ンズ移動機構、２６はズーミング用レンズ移動ドライ
バ、６１は右側音源収音用マイクロフォン（以下、Ｒマ
イクロフォンとする）、６２は左側音源収音用マイクロ
フォン（以下、Ｌマイクロフォンとする）である。

【００５３】６３はＲマイクロフォン６１及びＬマイク
ロフォン６２の増幅器である。６４はＲマイクロフォン
６１、Ｌマイクロフォン６２の出力の振幅、位相を比較
・検出する比較処理回路である。また、６５は音響発生
回数カウンタ、６６はＲマイクロフォン６１の出力端
子、６７はＬマイクロフォン６２の出力端子である。

【００５４】前記のように構成した本実施形態の画像形
成装置を音源の存在する空間に設置して動作させると、
音源からの音波がＲマイクロフォン６１及びＬマイクロ
フォン６２に到達して電気信号に変換される。

【００５５】これらの電気信号（Ｒ信号及びＬ信号）
は、各々Ｒ増幅器／Ｌ増幅器６３により所定のレベルに
増幅され、比較処理回路６４に入力される。比較処理回
路６４は、入力されたＲ信号及びＬ信号の振幅、位相を
検出し、前記音源の水平面上の位置（図３のＬ、θ）を
決定して、座標（Ｌ、θ）に関する情報を移動波形発生
器２１に入力する。

【００５６】移動波形発生器２１は、入力された情報に
基づき雲台１６、フォーカスレンズ位置移動機構１４を
駆動して光学系の鏡筒１０を音源の方向に回転させると
ともに、焦点を合わせる。

【００５７】このとき、音源による角度θを狭い範囲内
に特定できる場合には、ズームレンズ移動ドライバ２６
によりズーミング用レンズ１９を移動してズームアップ
を行うようにする。また、音源による角度θが広い範囲
にわたる場合にはズームダウンを行うようにする。

【００５８】また、音響発生回数カウンタ６５により、
特定の間隔をおいて発生された音源からの入力回数をカ
ウントし、そのカウント数に応じてズームレンズ移動ド
ライバ２６などを制御してズームアップを行う。

【００５９】そして、このときの光電変換器１３の出
力、Ｒマイクロフォン６１の出力及びＬマイクロフォン
６２の出力をそれぞれ、出力端子３０、６６、６７を介
して外部へ通信することができ、これにより、外部記録
・記憶装置に蓄積することができる。

【００６０】（第３の実施形態に特有の効果）前述のよ
うに構成することにより、例えば、ＴＶ会議などにおい
て、発言者の方向にテレビカメラを自動的に向けること
ができるようになる。また、発言回数に従って発言者の
映像を拡大するようにすることもでき、ＴＶ会議システ
ムにおけるズームアップ、ズームダウン制御を自動化す
ることができるようになる。

【００６１】（第４の実施形態）図６は、第４の実施形
態の構成を表す図面であり、第１の実施形態を説明した
図１の構成図における変更分のみを示している。図６に
おいて、７０は人名コード送信ユニット、７１は人名エ
ンコーダ、７２は送信機、７３は送信アンテナ、７４は
受信アンテナ、７５は受信機、７６は人名デコーダ、３
５は映像混合器、６８はスイッチである。

【００６２】この構成において、例えばＴＶ会議などに
おいて発言者の声紋あるいはプリセットによって、人名
あるいは人名コードが人名エンコーダ７１によりエンコ
ーダされ、前記エンコーダされた結果が送信機７２に供
給される。この供給は、スイッチ６８により制御され、
マイクロフォン６１、６２に入力がある時に“ＯＮ”と
なる。

【００６３】マイクロフォン６１、６２はＴＶ会議卓の
上に置かれていてもよいし、接話マイクのように発言者
の頭部などに固定されていてもよい。また、外耳に挿入
して声帯からの骨伝導による振動を収集するようにして
もよい。

【００６４】人名コードは、無線アンテナ７３から電波
が送信される（あるいは、赤外線または超音波を用いる
こともできる）。そして、前記送信された電波が受信ア
ンテナ７４に受信され、人名デコーダ７６に与えられて
デコードされる。前記デコードされた人名コードは、映
像混合器３５に与えられ、ここで光電変換器１３の出力
と混合されて出力される。

【００６５】一方、この人名コードは雲台角度・レンズ
位置メモリ５１にも与えられ、雲台角度エンコーダ１７
の出力、レンズ位置エンコーダ１５の出力データととも
に記憶される。

【００６６】そして、発言があった場合、前記雲台角度
・レンズ位置メモリ５１に記憶されたデータに基づい
て、雲台回転ドライバ２３、レンズ移動ドライバ２２を
介して雲台回転及びレンズ移動の制御を行い、発言者の
方向に鏡筒１０を向けるとともに、焦点合わせを行う。
なお、人名コード送信ユニット７０は、例えばＴＶ会
議用の卓や椅子に設置してもよく、発言者が身に付ける
携帯ように構成してもよい。

【００６７】さらに、これまでの説明の負論理を用い、
人名コード送信ユニット７０を会議出席者の椅子の背に
設置し、出席者が椅子に着席すると受信機７５への入力
が断となり、断となった人名コードを人名デコーダ７６
で検索することにより、その結果のデータを雲台角度・
レンズ位置メモリに記憶させるようにすることもでき
る。

【００６８】（第４の実施形態に特有の効果）例えば、
ＴＶ会議などに本実施形態の画像形成装置を適用した場
合の第１の効果として、送信画像に発言者の人名ないし
人名コードを重畳することができる。これにより、ＴＶ
会議に出席している者同志が知らない場合でも、発言者
が誰であるのかを容易に知ることができる。また、第２
の効果として、発言者の座席位置（第１の実施形態の座
標（Ｌ、θ）のデータ）が、雲台角度・レンズ位置メモ
リ５１に記憶されているので、発言が行われるごとに、
図３に示した全会場を鏡筒１０でサーチするステップが
不要となり、発言後に最短時間で発言者の映像を出力端
子３０から出力することができる。

【００６９】（第５の実施形態）図７は、第５の実施形
態を示す構成図であり、第１の実施形態を説明した図１
の構成図における変更分のみを示している。図７におい
て、３６はエンコーダ出力検知器、３７は切り換えスイ
ッチ、３８は画像パターン発生器である。

【００７０】この構成において、エンコーダ出力検知器
３６はレンズ位置エンコーダ１５と雲台角度エンコーダ
１７を介してレンズ位置移動機構１４あるいは雲台回転
機構１６が運動しているか、停止しているかを検知す
る。そして、これらが運動している期間は切り換えスイ
ッチ３７を画像パターン発生器３８側に倒して出力端子
３０に所定の画像パターンを出力し、停止している期間
のみスイッチ３７を光電変換器１３側に倒して、光電変
換器１３の出力を出力端子３０から出力するようにして
いる。

【００７１】（第５の実施形態に特有の効果）このよう
に構成することにより、鏡筒１０が運動している期間
は、光電変換器１３の出力は画像形成装置から出力され
ないようになるので、例えば、レンズ位置移動機構１４
あるいは雲台回転機構１６が運動することにより激しく
揺れる見苦しい画像がＴＶ会議の受信側に表示されない
ようにすることができる。

【００７２】（第６の実施形態）図８（ａ）〜（ｃ）
は、第６の実施形態を示す構成であり、第１の実施形態
における接眼レンズ１２（図１参照）を置き換えるよう
にした例を説明するためのものである。

【００７３】図８において、４０１は大気よりも大きな
屈折率をもつ透明液体である。４０２、４０３は透明で
可撓な絶縁膜である。また、４１０及び４２０は透明電
極、４３１は鏡筒１０の内壁、４３２は円形蛇腹、４１
１は中央部電極、４１２はその外側のリング状電極、４
１３Ａ及び４１３Ｂは更に外側の半円形電極、４１４
Ａ、４１４Ｂ、４１４Ｃ、４１４Ｄは最も外側の湾曲電
極、５１１〜５１４は前記電極４１１〜４１４に接続さ
れたリード線、５２１はレンズ制御電圧発生ユニットで
ある。

【００７４】また、４４１は、図３において、例えば光
学系の合焦点位置が至近距離にある場合の光線の軌跡を
示し、４４２は前記合焦位置が無限遠にある場合の光線
の軌跡を示している。

【００７５】このような構成において、透明液体４０
１、それを包み縁部で接着された可撓性円形透明絶縁膜
４０２、４０３、この膜上に形成された所定の面積を有
する透明電極４１０、４２０から成る流体レンズ４００
に、リード線を介して、前記絶縁膜４０２側に電荷ｑ
１、４０３側に電荷ｑ２を与えると、クーロンの法則に
より電荷ｑ１とｑ２の間には、（１式）に示す力Ｆが働
く。Ｆ＝（１／４πε₀）・（ｑ１・ｑ２／ｒ²） …（１式）

【００７６】ここで、ε₀は電極で挟まれた透明絶縁体
部分の誘電率、ｒは電極間距離である。したがって、電
荷ｑ１、ｑ２の量を制御することにより、絶縁膜４０
２、４０３が形成する湾曲面の曲率、すなわち流体レン
ズ４００の焦点距離を変えることが可能となる。

【００７７】そして、図８に示すように透明電極４１０
及び４２０を、例えば前述した電極４１１〜４１４のよ
うに分割し、各々の電極にレンズ制御電圧発生ユニット
５２１から異なった値の電荷を供給することにより、流
体レンズ４００の焦点距離のみならず光軸の変更も可能
となり、第２の実施形態の可変角度プリズム１８の役割
を担わせることもできる。

【００７８】（第６の実施形態に特有の効果）第１の実
施形態からフォーカスレンズ位置移動機構１４（図１参
照）、第３の実施形態からズームレンズ位置移動機構２
０（図５参照）を除去し、これらの機構が受け持ってい
た機能を電気的に遂行するようにすることができる。こ
のようにすることにより、フォーカス及びズームの動作
速度を大幅に向上させることができる。

【００７９】（第７の実施形態）今まで、合焦位置の走
査軌跡としては、図３に示すように主に水平方向（パニ
ング）について述べてきた。この第７の実施形態におい
ては、雲台１６（図１参照）を垂直方向（チルト）にも
運動させるように構成したものである。

【００８０】（第７の実施形態に特有の効果）このよう
に、雲台１６（図１参照）を垂直方向（チルト）にも運
動させるようにすると、利用場所が段階教室などのよう
に、垂直方向に被写体が分布している場合にも対応する
ことができる利点が得られる。

【００８１】（第８の実施形態）図９は、第８の実施形
態を表す図面であり、第１の実施形態を説明した図１の
構成図における変更分のみを示している。図８におい
て、８１は調光装置、８２は照明ランプである。前記構
成において、雲台角度・レンズ位置メモリ５１より合焦
距離Ｌのデータを読み出し、前記読み出したデータに基
づいて調光装置８１を制御して照明ランプ８２に略Ｌ²
に比例する照明用電力を供給するようにしたものであ
る。

【００８２】（第８の実施形態に特有の効果）このよう
に被写体を照明するこれにより、被写体の位置での照度
が略一定となるよう照明装置を制御することができるの
で、光学系の絞り（図示せず）を略一定に固定すること
ができ、焦点深度、光電変換器１３の信号出力のＳＮ比
を略一定とすることが可能となる。

【００８３】（第９の実施形態）図１０は、第９の実施
形態の構成を示す図面であって、第１の実施形態を説明
した図１の構成図における変更分のみを示している。図
１０において、９１は電源制御ユニットである。この構
成において、鏡筒１０を図３の合焦位置の走査軌跡に従
って走査しても、光電変換器１３の出力が零あるいは著
しく低い場合には、振幅検出器３２の出力を電源制御ユ
ニット９１に導き、前記電源制御ユニット９１で判断を
行って各部の電源を遮断する。

【００８４】各部の電源を遮断するにあたっては、第１
ステップ、第２ステップ、第３ステップ・・・・と複数
の段階に区分けして遮断するようにして、基本的動作を
行う部分は最後に断にするようにする。すなわち、付属
的動作を行う部分から先に遮断して行くようにする。た
だし、タイマー４３の出力を電源制御ユニット９１に導
いて、電源遮断後に一定時間経過した時点で電源投入の
再起動を行うようにしている。そして、特定のステップ
は電源を断とせず、光電変換器１３の出力が一定値以上
になった場合、全電源を再投入するように構成すること
もできる。

【００８５】（第９の実施形態に特有の効果）ＴＶ会議
システムに本実施形態の画像形成装置を適用する場合、
会議室の照明が点灯されていない場合などのように、Ｔ
Ｖ会議システムを動作させる意味が明らかにないときに
は、電源を部分的に、あるいは全面的に遮断することで
節電を図るとともに、システム寿命の延長を図ることが
できる。

【００８６】（第１０の実施形態）第１０の実施形態
は、図示はしないがＴＶ会議などの椅子の背もたれのデ
ザインに関するものである。すなわち、ＴＶ会議を行う
会議場で使用する椅子に出席者が着席している場合と未
着席の場合とで、図１の光電変換器１３の出力信号の周
波数成分が異なるようなデザインを椅子に施すようにし
たものである。

【００８７】例えば、人間の横幅と異なる横幅の縦じま
のパターンを椅子の背もたれに貼り付けるか、あるいは
染めたり、織り上げたりようにすることにより、出席者
が着席している場合の信号と着席していない場合の信号
をＢＰＦ３１によって振り分けられるよう構成する。

【００８８】また、第４の実施形態において説明したよ
うに、椅子の背もたれに無線、赤外線、超音波などの発
生器を組み込み、出席者が着席することによって前記発
生器からの信号が遮断されるように構成することによ
り、受信機に着席、未着席の判別を行わせることもでき
る。

【００８９】（第１０の実施形態に特有の効果）図３に
示した丸印の合焦物体は人間であるとは限らない。そこ
で、人間の横幅を距離Ｌの関数として演算処理ユニット
３３に登録しておけば、ＢＰＦ３１の出力を分析するこ
とによって人間とそれ以外の物体とを区別することが可
能となる。そして、この区別の結果を使って第９の実施
形態で説明した技術を適用することもできる。

【００９０】（本発明の他の実施形態）本発明は複数の
機器（例えば、ホストコンピュータ、インタフェース機
器、リーダ、プリンタ等）から構成されるシステムに適
用しても１つの機器からなる装置に適用しても良い。

【００９１】また、前述した実施形態の機能を実現する
ように各種のデバイスを動作させるように、前記各種デ
バイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュ
ータに対し、前記実施形態の機能を実現するためのソフ
トウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあ
るいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に
格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作
させることによって実施したものも、本発明の範疇に含
まれる。

【００９２】また、この場合、前記ソフトウェアのプロ
グラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現する
ことになり、そのプログラムコード自体、およびそのプ
ログラムコードをコンピュータに供給するための手段、
例えばかかるプログラムコードを格納した記憶媒体は本
発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記
憶媒体としては、例えばフロッピーディスク、ハードデ
ィスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、
磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用い
ることができる。

【００９３】また、コンピュータが供給されたプログラ
ムコードを実行することにより、前述の実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコン
ピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティング
システム）あるいは他のアプリケーションソフト等の共
同して前述の実施形態の機能が実現される場合にもかか
るプログラムコードは本発明の実施形態に含まれること
は言うまでもない。

【００９４】さらに、供給されたプログラムコードがコ
ンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続され
た機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そ
のプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボー
ドや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の
一部または全部を行い、その処理によって前述した実施
形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれること
は言うまでもない。

【００９５】

【発明の効果】本発明は前述したように、本発明によれ
ば、画像形成装置が設置された空間を、特定の光学的条
件に基づいて三次元方向にわたって探索し、前記探索し
た結果に基づいて所定の画像を形成するようにしたの
で、所定の撮影対象物が存在する空間についてのみパニ
ング、チルト、ズーミング及びフォーカシング等の撮影
動作を行うようにすることができ、画像形成装置の不必
要な動きを制限して撮影を短時間で行うようにすること
ができるとともに、ＴＶ会議システムなどの全自動化を
図ることができ、ユーザーの負担を軽減することができ
る。

【００９６】また、本発明の他の特徴によれば、前記特
定の光学的条件として合焦を選択するようにしたので、
撮影すべき空間に撮影対象物が存在するか否かを容易
に、かつ確実に検出することができる。これにより、例
えば、ＴＶ会議などで使用するようにした場合、出席者
が着席していることを簡単に判別して、無駄のない撮影
動作を自動的に行うようにすることができる。

【００９７】また、本発明のその他の特徴によれば、検
出した位置に関するデータをメモリに記憶するととも
に、前記メモリに記憶したデータに基づいて対象物が存
在する空間を撮影するようにしたので、パニング、チル
ト、ズーミング及びフォーカシング等が無駄に行われる
不都合を防止することができ、所望の映像を短時間で撮
影することができる。

【００９８】また、本発明の他の特徴によれば、撮影対
象物が発する音響情報を利用して撮影対象物の位置を検
出するようにしたので、ズーミングに関する情報を正確
に得ることができる。

【００９９】また、本発明のその他の特徴によれば、音
響情報の発生体との間に通信路を設け、前記通信路を介
して前記音響情報の発生体に属する固有のコードを送出
するようにしたので、発言者が誰であるのかを前記固有
のコードに基づいて特定することができる。

【０１００】また、本発明のその他の特徴によれば、光
学系に可変プリズム、可変焦点レンズが使用されること
により、パニング、チルト、ズーミング及びフォーカシ
ング等を高速で行うことが可能となる。

【０１０１】また、本発明のその他の特徴によれば、位
置に関するデータに基づいて付属の照明装置の明るさが
制御されることにより、略一定の照度で被写体を照明す
ることが可能となる。

【０１０２】また、本発明のその他の特徴によれば、撮
像に関する情報が一定時間得られない場合、システムの
各部に供給される電源が段階的に断たれるので、電源を
断にすることによる悪影響を最小限に抑えながら節電及
びシステム寿命の延長を図ることが可能となる。

【０１０３】また、本発明のその他の特徴によれば、人
間の幅と異なる空間周波数分布を有する背景が被写体と
されることにより、被写体が人間である否かを判別する
のが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の構成を示す図である。

【図２】レンズ位置移動による被写体までの距離検出の
原理を示す図である。

【図３】合焦位置の走査軌跡を示す図である。

【図４】第２の実施形態の追加構成を示す図である。

【図５】第３の実施形態の追加構成を示す図である。

【図６】第４の実施形態の追加構成を示す図である。

【図７】第５の実施形態の追加構成を示す図である。

【図８】第６の実施形態を示す図である。

【図９】第８の実施形態の追加構成を示す図である。

【図１０】第９の実施形態の追加構成を示す図である。

【符号の説明】

１０鏡筒１１対物レンズ１２接眼レンズ１３光電変換器１４レンズ移動機構１５レンズ位置エンコーダ１６雲台回転機構１７雲台角度エンコーダ２１移動波形発生器２２レンズ移動ドライバ２３雲台回転ドライバ２４外部調節器３０出力端子３１バンドパスフィルタ３２振幅検出器３３演算処理ユニット４１マスターコントロール４２スイッチ４３タイマー５１雲台角度・レンズ位置メモリ５２ディスプレイユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】特定の光学的条件を奥行き方向、横（左
右）方向、縦（上下）方向の三次元方向にわたって探索
し、その結果得られた情報を利用して所定の画像を形成
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記特定の光学的条件として「合焦」を
選択し、光学系の合焦点位置を前記三次元方向のそれぞ
れについて自動的に移動させ、その結果得られた合焦の
情報から対象とする被写体の位置に関するデータを作成
してメモリに記憶することを特徴とする請求項１に記載
の画像形成装置。
【請求項３】前記対象とする被写体の位置に関するデ
ータを前記メモリから読み出し、前記読み出したデータ
を用いて前記光学系の合焦点位置を特定の範囲に限定す
ることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記合焦の情報から被写体が人間である
否かを判別するようにするとともに、前記判別を行うた
めの情報として、被写体像の空間周波数分布情報と奥行
き情報とを利用することを特徴とする請求項２に記載の
画像形成装置。
【請求項５】前記対象とする被写体の位置に関するデ
ータを作成する際に、前記被写体が発する音響情報を利
用することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装
置。
【請求項６】前記音響情報の発生体との間に、前記発
生体に属する固有のコードを送出するための通信路を設
けて前記発生体を特定できるようにするとともに、前記
通信路として、電波、赤外線、超音波の何れか１つを少
なくとも用いることを特徴とする請求項５に記載の画像
形成装置。
【請求項７】前記音響情報の発生体の配置分布を検出
するとともに、分布に依存して前記光学系の倍率を可変
とすることを特徴とする請求項５または６の何れか１項
に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記光学系に可変プリズム、可変焦点レ
ンズの何方か一方、または両方を使用することを特徴と
する請求項２または３の何れか１項に記載の画像形成装
置。
【請求項９】前記可変プリズム、可変焦点レンズに透
明な可撓性光学部材と、透明電極間にクーロン力を発生
させる手段との組み合わせを適用することを特徴とする
請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記光学系による画像を出力する代わ
りに、特定の条件下では別途用意した所定の画像パター
ンを出力することを特徴とする請求項２または３の何れ
か１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記音響情報の発生タイミングと画像
形成のタイミングとを調節可能としたことを特徴とする
請求項５または６の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記対象とする被写体の位置に関する
データ中の距離に関するデータを利用して距離の略２乗
に比例する電力を被写体照明用光源に供給する自動調光
器を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成
装置。
【請求項１３】前記被写体が人間である否かを判別す
るのを容易にするために、人間の幅と異なる空間周波数
分布を有する背景を被写体とすることを特徴とする請求
項４に記載の画像形成装置。
【請求項１４】前記合焦の情報が一定時間得られない
場合、システムの各部に供給する電源を段階的に断とす
ることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項１５】前記合焦の情報、または前記音響情報
が一定時間得られない場合に、システムの電源を段階的
に断とすることを特徴とする請求項５に記載の画像形成
装置。
【請求項１６】特定の光学的条件を奥行き方向、横
（左右）方向、縦（上下）方向の三次元方向にわたって
探索し、その結果得られた情報を利用して所定の画像を
形成することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１７】特定の光学的条件を奥行き方向、横
（左右）方向、縦（上下）方向の三次元方向にわたって
探索し、その結果得られた情報を利用して所定の画像を
形成する画像形成装置を用いて構成したことを特徴とす
るＴＶ会議システム。