JPH07121082B2

JPH07121082B2 - テレビジヨンカメラのオ−トフオ−カス装置

Info

Publication number: JPH07121082B2
Application number: JP62072525A
Authority: JP
Inventors: 正佐々木; 晶肥後
Original assignee: 富士写真光機株式会社
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPS63238770A

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瞰し
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113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
せるには上記式で示す距離Ｌ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
手をアッ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
した特許願「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。

図示に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６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10
0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のハーフミラー102が配設されてい
る。

この第１のハーフミラー102の下方には第２のハーフミ
ラー103が配設されており、この第２のハーフミラー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LED105が配設されている。このLE
D105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のハーフミラー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LED105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６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L
EDのみが強く光を反射し、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
にしたものである。

なお、この「視線方向検出装置」の詳細な説明は前記特
許願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、この特許願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。

テレビカメラのフォーカス系レンズ（以下、ズームレン
ズ20という）を構成する第１のレンズ群11aは、被写体
である選手109に向けられている。この第１のレンズ群1
1a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（WOBBLING）
法により細かく振動させられる第４のレンズ11dが配設
され、さらにこのレンズ11dの後方には第５のレンズ群1
1e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、テレビカメラ本体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LED10
5を構成するLEDのうちのいずれかのLED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_start信号が
出力され、第６の出力端からはV_END信号が出力し、第７
の出力端からはH_start信号が出力し第８の出力端からは
H_END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_start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_sync）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_sync）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に入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21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21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20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Ｌ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11
aが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11dを例え
ば数10Hzでもって振動させる。すると、周知のワブリン
グ法により第４のレンズ11d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
_sync信号とH_sync信号とが分離され、さらにビデオ信号
がBPF25に供給され、ここで高調波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2
6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、モーター駆動回路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ゲート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1H（例えば、525本の走査線では63.5μｓ）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（ヒットしている）座標をH,V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H_sync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Ｈ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_sync信号がアクティブになった後にH
_sync信号をカウントし、Ｈ方向の場合と同様にＶ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ッ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操作す
ることができる。

したがって、動きの速い被写体像を俯瞰してテレビカメ
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一例を示す電気
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瞰して移
す場合の概念図である。 10……カメラ本体、11a……レンズ系の第１のレンズ
群、11d……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（BP
F）、30……ビューファインダ、100……視線方向検出装
置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テレビジョンカメラのチルト角度を検出す
るチルト角センサーと、このチルト角センサーからの角度出力情報及び被写体と
テレビジョンカメラとの高さ情報によって被写体との距
離情報を得てピントの粗調整を行うピント粗調整部と、上記ビューファインダを観察する観察者の眼底に向けて
ビューファインダ側から不可視光を入射させ、上記ビュ
ーファインダの任意位置を凝視する観察者の眼底によっ
て反射方向が定められる不可視光発光手段と、上記反射方向を検出することによって観察者の視線方向
を検出する視線方向検出部と、結像系レンズを細かく振動させワブリング法によりピン
ト位置を検出するワブリング法検出手段と、上記視線方向検出部から検出された信号を演算する演算
手段と、上記演算手段の演算結果により上記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
に基づいて視線方向に対応する被写体像の一部領域にお
ける上記ワブリング法により変化する映像信号に基づい
て合焦位置を確定する合焦位置確定部と、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
にフォーカス系レンズがベストピントとなるように駆動
するフォーカス系レンズ駆動部と、を具備し、上記ピント粗調整部によるピント粗調整後
に、ビューファインダ上におけるピント粗調整状態の被
写体像の任意位置を凝視する観察者の視線方向を検出
し、この視線方向に対応する被写体像の一部領域におけ
るワブリング法による映像信号のみの変化に基づいて第
１のフォーカス系レンズを駆動させ、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。