JPS63238770A - テレビジヨンカメラのオ−トフオ−カス装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、テレビジョンカメラのオートフォーカス装
置、詳しくはテレビジョンカメラのモニター用のビュー
ファインダ上に写し出される被写体をテレビカメラマン
が凝視すると自動的に凝視された被写体がベストピント
となるようにしたテレビジョンカメラのオートフォーカ
ス装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば、陸上競技の国際的試合やラグビーの大ゲーム等
はテレビジョン中継がされることがある。

このような場合にはテレビジョン（以下、テレビと記す
）カメラが何台も設置されるが、そのうちの何台かは競
技場の中でも比較的高い場所に固定され、被写体たる選
手達を俯徹して写し出すようにすることがある。

この状況を第７図を用いて説明する。

図示のように競技場１１１の地面の上には選手１０９が
競技をしている。

一方、競技場の中でも比較的高い位置にある高台１１２
上にはテレビカメラ１１３が三脚１１４によって設置さ
れていて、カメラマン１１５がこのテレビカメラを操作
することにより上記選手１０９をテレビカメラ１１３で
捉えることになる。

この場合、上記テレビカメラ１１３から選手１０９を見
下ろした時の俯角θと、選手１０９からテレビカメラ１
１３迄の高さＨとは適宜の手段で測定できるので、選手
１０９とテレビカメラ１１３との距離をＬとするとこれ
らの間には次式の関係がある。

つまり、テレビカメラ１１３が選手１０９に対しピント
を合わせるには上記０式で示す距離りが判明すればピン
トを合わせることが可能となるので、従来は例えば「特
開昭５４−１５１８３０号」　（改良自動焦点調節カメ
ラの装置と方法）というような提案がなされていた。

〔解決しようとする問題点〕

ところが、前述のように陸上競技の選手がトラック上を
走っているような場合には当然のことながら選手の動き
が激しいためにピントを合わせることが難しく、特に選
手をアンプで映しているような場合にはベストピントを
維持するのが難しい　′ので、いきおいカメラを引いた
状態（つまり広角状態）で動きの激しい選手を写し出す
ようにしていた。

また、アメリカンフットボールのように特に動きの激し
い試合の中継をする場合には高台に固定されたテレビカ
メラのカメラマンはテレビカメラのフォーカスデマンド
とズームデマンドを自由に操り、極端な場合にはカメラ
マンはビューファインダを観察することなく熟練した技
術でもってテレビカメラを操り、フォーカス及びズーム
デマンドの操作でアップ画面を撮るようにしていた。

そのため、動きの激しいスポーツの中継をするテレビカ
メラマンは特に熟練した技術を必要とされていた。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は上記
問題点解決するために、 テレビジョンカメラに設けられたビューファインダ上の
一点を凝視した際に眼底の網膜とこのビューファインダ
上の一点との間を往復する光路を捉えるようにした視線
方向検出部と、テレビジョンカメラがチルト角方向の被
写体に向けられた角度を検出するチルト角センサーと、
このチルト角センサーからの出力に基づき被写体のピン
トの粗調整を行うピント粗調整部と、レンズを細かく振
動させワブリング法によりピントを合わせるワブリング
法検出手段と、少なくとも上記視線方向検出部の検出結
果によりビューファインダ上の視線方向座標を確定する
制御部と、この制御部からのビューファインダ上の座標
データ出力に基づいて視線の向いている部分のみの映像
信号を取り出す合焦位置確定部と、この合焦位置確定部
の出力結果に基づき視線方向被写体に撮影レンズがベス
トピントとなるように駆動する撮影レンズのフォーカス
レンズ駆動部と、を具備し、ビューファインダ上におけ
るピント粗調整状態の被写体像のいずれに視線が向いて
いるかを検出し、この視線が向いている部分の映像信号
のみに基づいて撮影レンズのフォーカスレンズを駆動さ
せ、視線の向いている方向の被写体に合焦するようにし
たものである。

〔実施例〕

以下、この発明のテレビジョンカメラのオートフォーカ
ス装置を図示の一実施例に基づいて説明する。

なお、この発明に用いている「視線方向検出装置」の詳
細については、先に本出願人が昭和６２年２月２６日に
出願した特許側「視線方向検出装置」を参照していただ
きたい。

第１図は、本発明のテレビジョンカメラのオートフォー
カス装置の全体構成を示すブロック構成図である。

図示のようにテレビジョンカメラ（以下、ＴＶカメラと
記す）はカメラ本体１０と撮影レンズであるズームレン
ズ２０とビューファインダ３０等から構成されている。

視線方向検出装置１００はテレビジョンモニターである
ビューファインダ３０に設けられているブラウン管〔；
の前面側に配置されている。そして、この視線方向検出
装置１００の接眼レンズ１０１からテレビカメラマンの
眼球１０８によってブラウン管６の画面上を観察したと
きの光軸上に存在するように第１のハーフミラ−１０２
が配設されている。

この第１のハーフミラ−１０２の下方には第２のハーフ
ミラ−１０３が配設されており、この第２のハーフミラ
−１０３の左方には平面上に人間の眼には見えない赤外
線を発する多数の順次配列された発光ダイオード（以下
、ＬＥＤと記す）を有する赤外線ＬＥＤ　１０５が配設
されている。このＬＥＤ１０５はＬＥＤアレー駆動回路
１０４により駆動され、その制御（順次点灯）は次に述
べるコントローラ２１による。

また、上記第２のハーフミラ−１０３の下方には二次元
フォトセンサー等からなる受光素子１０６が配設されて
おり、この受光素子１０６は光電信号増幅回路１０７に
接続されていて、微弱な信号が増幅される。

この視線方向検出装置１００は、ブラウン管６の観察面
と光学的に共役な点に発光体である赤外線ＬＥＤ　１０
５を配設しておき、テレビカメラマンの眼球１０８の視
線がこのブラウン管６ａ上のいずれかの点に向けられて
いるときに、この点に対応した赤外線ＬＥＤ１０５上の
ＬＥＤの番地に対応したＬＥＤのみが強（光を反射し、
この反射を受光素子１０６で捉え制御部でその位置を演
算し視線の位置を確定するようにしたむのである。

なお、この「視線方向検出装置」の詳細な説明は前記特
許側に詳しく述べているのでこれを参照していただきた
い。また、この特許側には三つのタイプの視線方向検出
装置（前特許願における第１図と第２図と第５図）を開
示しているが、これらの三つのタイプのいずれであって
も本発明に適用することができる。

テレビカメラのズームレンズ２０を構成する第１のレン
ズ群１１ａは、被写体である選手１０９に向げられてい
る。この第１のレンズ群１．１．　ａの後方側には第２
のレンズ群１１ｂ、第３のレンズ群１１ｃが順次配設さ
れ、さらに公知のワブリング（ＷＯＢＢｌ、ＩＮＧ）法
により細かく振動させられる第４のレンズｌｉｄが配設
され、さらにこのレンズｌｉｄの後方には第５のレンズ
群ｌｉｅが配設されている。

そして、上記ズームレンズ２０によって得られた被写体
像は、テレビカメラの映像処理部を構成するＣＣＤ等か
らなる撮像デバイス１によって光電変換され前置増幅器
２を介してプロセス増幅器３に入力する。この撮像デバ
イス１とプロセス増幅器３とには同期信号発生器４から
発せられた周期パルスが供給されている。

上記プロセス増幅器３から得られた映像（ビデオ）信号
はビューファインダ３０を構成する映像ドライブ回路５
に入力し、さらに前記ブラウン管６の画面上に画像を写
し出すようになっている。

一方、カメラ本体１０の下部側には三脚１７が取付けら
れており、カメラ本体１０はカメラマンの操作により俯
角方向に自由に動かせるように構成されている。

また、テレビカメラのズームレンズ２０の下部側にはチ
ルト角を検出するチルト角センサー１６が設けられてお
り、このセンサー１６はアナログスイッチ１８の第１の
入力端に接続されていて、チルト角がこのアナログスイ
ッチ１８を介して信号としてコントローラ２１に送られ
、このコントローラ２１においてチルト角が具体的な数
字として演算されるようになっている。

上記アナログスイッチ１８の第２の入力端には前記視線
方向検出装置１００を構成する光電信号増幅器１０７の
出力端が接続され、このアナログスイッチ１８の出力端
はアナログ／デジタル（以下、Ａ／Ｄと記す）コンバー
タ１９を介してこのオートフォーカス装置全体を制御し
ているワンチップのマイクロコンピュータ等からなるコ
ントローラ２１に接続されている。

このコントローラ２１の第１の出力端は上記アナログス
イッチ１８の第３の入力端に接続されていて上記光電信
号増幅器１０７よりの入力信号か。

上記チルト角センサー１６よりの入力信号かのいずれか
を選択するように制御し、第２の出力端は前記ワブリン
グ法でボイスコイル等からなる振動子１４をドライブす
る振動子駆動回路１５に接続されている。

このコントローラ２１の第４の出力端は前記ＬＥＤアレ
イ駆動回路１０４の入力端に接続されていて、この赤外
線ＬＥＤ　１０５を構成するＬＥＤのうちのいずれのＬ
ＥＤが点灯するかをコントロールするようになっている
。

このコントローラ２１の第５の出力端からはＶ□□、信
号が出力され、第６の出力端からはＶＥＮＤ信号が出力
し、第７の出力端からはＨ５ｔａｒＬ信号が出力し第８
の出力端からは■］２、。信号が出力し、これらの信号
はいずれもテレビカメラマンの視線が向いている部分の
みの映像信号を取り出すようにした合焦位置選択アナロ
グゲート２２に供給される。なお、これらのＶ　５ｔａ
ｒｔ信号等はブラウン管６上の画面における凝視された
エリアを確定するために用いる信号である。

前記ビューファインダ３０を構成する映像ドライブ回路
５の第２の出力端は同期分離回路２４の入力端に接続さ
れ、この回路２４の第１の出力端からは垂直同期（Ｖ、
、、、）信号が出力されて上記アナログゲート２２に供
給され、同様に第２の出力端からは水平同期（Ｈ，、ｆ
ｉｃ）信号が供給されている。さらに、この同期分離回
路２４の第３の出力端からはビデオ信号が出力していて
高調波成分のみを取り出すバンドパスフィルター（以下
、ＢＰＦと記す）２５に供給され、このＢＰＦ２５の出
力は上記合焦位置選択アナログゲート２２に人力するよ
うになっている。

上記合焦位置選択アナログゲート２２の第１の出力端は
ビデオ信号用の公知の高速Ａ／Ｄコンバータ２６の第１
の入力端に接続され、上記アナログゲート２２の第２の
出力端はタイミング信号として上記高速Ａ／Ｄコンバー
タ２６に供給されると共に、前記コントローラ２工の第
２の入力端に接続されている。そして、この高速Ａ／Ｄ
コンバータ２６の出力端は上記コントローラ２１の第３
の入力端に接続されていて、上記アナログゲート２２で
確定した視線方向の映像信号のみをこのコントローラ２
１に送っている。

また、コントローラ２１の出力端は前記ズームレンズ２
０の第１のレンズ群１１ａを前後にドライブするモータ
１２を回転駆動させるモータ駆動回路１３に接続されて
いる。

次に、以上のように構成されているＴＶカメラのオート
フォーカス装置の動作を第２図に示すフローチャートに
基づいて説明する。

まず、テレビカメラマンがテレビカメラを競技場の中の
選手１０９に向けたとする。すると、チルト角センサー
１６により得られた出力がアナログスイッチ１８及びＡ
／Ｄコンバータ１９を介してコントローラ２１に送られ
、このコントローラ２１において選手１０９とＴＶカメ
ラとの距離りが算出される。すると、この算出結果に基
づいてモータ駆動回路１３から駆動信号がモータ１２に
送られ第１のレンズ群１１ａを動かしピントの粗調整が
行われる。

そして、この粗調整状態の選手１０９の被写体像がズー
ムレンズ２０．映像処理部等を介してブラウン管６の画
面上に写し出される。このブラウン管６の画面に写し出
された被写体像をテレビカメラマンの眼球１０８が観察
する。

このとき、テレビカメラマンの眼球１０８が被写体像の
いずれかを凝視したとすると、この凝視したブラウン管
６上の位置が視線方向検出装置１００により検出されア
ナログスイッチ１８に送られ、さらにＡ／Ｄコンバータ
１９でデジタルデータに変換されてコントローラ２１に
供給される。

そして、このコントローラ２１においてテレビカメラマ
ンが凝視している被写体像（つまりピントを合わせたい
部分）のブラウン管上の座標が演算されて確定する。

次いで、コントローラ２１の第２の出力端から信号が送
出されるので振動子１４が振動して第４のレンズｌｉｄ
を例えば数ＩＱＨｚでもって振動させる。すると、周知
のワプリング法により第４のレンズｌｉｄが微小振動し
、被写体像が映像ドライブ回路５に送られていく。

一方、この映像ドライブ回路５の出力信号であるビデオ
信号は同期分離回路２４にも送られているので、ここで
Ｖ　５ｙｎｃ信号とＨｓｙｎｃ信号とが分離され、さら
にビデオ信号がＢＰＦ２５に供給され、ここで高調枝分
だけが取り出される。

そして、上記合焦位置選択アナログゲート２２において
視線方向検出装置１００により検出された視線の向いて
いる部分のみの映像信号が取り出され、高速Ａ／Ｄコン
バータ２６へと送られる。

この高速Ａ／Ｄコンバータ２６の出力端からコントロー
ラ２１に対し信号が送られる。

すると、このコントローラ２１において第３の出力端か
ら信号が送出され、モータ駆動回路１３を駆動しモータ
１２を回転駆動して第１のレンズ群１１ａを前後動させ
ベストピントの位置に設定する。

なお、前記合焦位置選択アナログケート２２の一例とし
ては第３図に示すようなものが考えられる。

この第３図に示した合焦位置アナログゲート２２は、第
１と第２のカウンタ３１と３２及び第３と第４のカウン
タ３６と３７及びクロック発生器３３を有しており、さ
らに第１と第２のフリップフロップ（以下、Ｆ／Ｆと記
す）回路３４と３８を有し、さらにアンドゲート３５と
アナログスイッチ３９を有して構成されている。

次に、このように構成されている合焦位置選択アナログ
ゲート２２の動作を第４〜６図によって説明する。

いま、第４図に示すようにビューファインダを構成する
ブラウン管６の画面上の斜線部のみの映像信号を取出し
たいものとし、テレビカメラマンの視線が上記斜線部に
向いているものとする。

なお、クロック発生器３３から発生されているクロック
信号のＩＨ（例えば、５２５本の走査線では６３．５μ
ｓ）当りのパルス数を視線検出装置１００のＨ方向の分
解能と同じとする。

次にコントローラ２１によりカメラマンの視線が向けら
れている（ヒツトしている）座標をＨ。

■方向それぞれにスタート及びエンドに分け、合焦位置
選択アナログゲート２２を構成するカウンタ３１，３２
にデータとして出力する（第４図参照）。

上記カウンタ３１と３２はＨ１ｙ１１ｅ信号がアクティ
ブになった後のクロック信号の数をカウントし、スター
ト　エンドの位置に達したならばパルスを出力する。こ
のパルスをＦ／Ｆ回路３４により１１方向のアナログス
イッチコントロール信号とする。

カウンタ３６，３７はＶ　ｔｙｎｃ信号がアクティブに
なった後にＨ１ｎｃ信号をカウントし、Ｈ方向の１と同
様に■方向のアナログスイッチコントロール信号を発生
する。

このＨ，Ｖのアナログスイッチコントロール信号をアン
ドゲート３５に入力してアナログスイッチ３９を制御す
る。

このようにすれば視線がヒツトしている部分のみの映像
信号を取り出すことができる。

〔効果〕

本発明によればビューファインダ上の視線が向けられて
いる被写体像に対してのみピントが合うようになるので
、テレビカメラマンは被写体の動きが速い場合であって
もフォーカスコントロールに対してはビューファインダ
を凝視するだけでもってベストピントにさせることがで
き、ズームデマンドに集中してテレビカメラを模作する
ことができる。

したがって、動きの速い被写体像を俯徹してテレビカメ
ラで捉える場合であっても従来のように非常に熟練した
テレビカメラマンでなくても、ベストピントの画像を作
り出すことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のテレビジョンカメラのオートフォーカ
ス装置を示すブロック構成図、第２図はこのオートフォ
ーカス装置の動作を示すフローチャート、第３図は第１
図に示す合焦位置選択アナログゲート・の−例を示す電
気回路図、第４〜６図はこの第３図の動作を説明する図
、第７図は動きの速い被写体をテレビカメラで俯徹して
移す場合の概念図である。 ｌＯ・・・・・・カメラ本体、 １１ａ・・・レンズ系の第１のレンズ群、ｌｉｄ・・・
レンズ系の第４のレンズ群、１２・・・・・・モータ、 １４・・・・・・振動子、 １６・・・・・・チルト角センサー、 ２１・・・・・・コントローラ、 ２２・・・・・・合焦位置選択アナログゲート、２４・
・・・・・同期分離回路、 ２５・・・・・・バンドパスフィルター（ＢＰＦ）、３
０・・・・・・ビューファインダ、 １００・・・視線方向検出装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、テレビジョンカメラに設けられたビューファインダ
   上の一点を凝視した際に眼底の網膜とこのビューファイ
   ンダ上の一点との間を往復する光路を捉えるようにした
   視線方向検出部と、 テレビジョンカメラがチルト角方向の被写体に向けられ
   た角度を検出するチルト角センサーと、このチルト角セ
   ンサーからの出力に基づき被写体のピントの粗調整を行
   うピント粗調整部と、レンズを細かく振動させワブリン
   グ法によりピントを合わせるワブリング法検出手段と、 少なくとも上記視線方向検出部の検出結果によりビュー
   ファインダ上の視線方向座標を確定する制御部と、 この制御部からのビューファインダ上の座標データ出力
   に基づいて視線の向いている部分のみの映像信号を取り
   出す合焦位置確定部と、 この合焦位置確定部の出力結果に基づき視線方向被写体
   に撮影レンズがベストピントとなるように駆動する撮影
   レンズのフォーカスレンズ駆動部と、 を具備し、ビューファインダ上におけるピント粗調整状
   態の被写体像のいずれに視線が向いているかを検出し、
   この視線が向いている部分の映像信号のみに基づいて撮
   影レンズのフォーカスレンズを駆動させ、視線の向いて
   いる方向の被写体に合焦するようにしたことを特徴とす
   るテレビジョンカメラのオートフォーカス装置。