JP2006330272A

JP2006330272A - 撮像装置

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Publication number: JP2006330272A
Application number: JP2005152487A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Morofuji; 剛諸藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2025-05-25
Also published as: JP4944393B2; US20060269266A1; US7437065B2

Abstract

【課題】ズーム操作時における自動合焦を適切に行う。
【解決手段】撮像面上に結像する光信号を電気信号に変換する撮像素子と、ズームレンズとフォーカスレンズを備え被写体像の光を前記撮像素子に導くためのレンズシステムと、前記ズームレンズを駆動し撮像画角を変更する撮像画角変更手段と、前記撮像素子から得られる映像信号から鮮鋭度に応じたフォーカス評価信号を抽出するフォーカス評価信号抽出手段と、前記フォーカス評価信号抽出手段の出力に応じて前記フォーカスレンズを駆動して合焦状態を得る合焦手段と、を具備する撮像装置において、被写体距離に応じた前記ズームレンズ位置と前記フォーカスレンズの焦点位置との相関情報を複数の光源のそれぞれに対応して備え前記ズーム動作時に該相関情報に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する駆動制御手段を備える。
【選択図】図１０

Description

本発明は、ＴＶ会議システムや遠隔監視システム等に使用する撮像装置に関し、特に、電動ズームレンズ、自動焦点調整、赤外カットフィルタ挿抜、電動旋回雲台等の機能を備えた撮像装置に関するものである。

テレビカメラでは、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子に被写体像を所定時間露光し、これより得られた画像信号をデジタル信号に変換して、ＹＣ処理などの所定の処理を施し、所定形式の画像信号を得ている。

図１１は、一般的なカメラシステムの主要構成を示すブロック図である。同図において、１０１は固定の前玉レンズ（第１群レンズ）、１０２はステッピングモータ１１７により駆動されてズーム動作を行うズームレンズ（第２群レンズ）、１０３はアイリス（絞り）、１０４は固定の第３群レンズ、１０５はステッピングモータ１１９により駆動されて焦点調節を行うフォーカスレンズである。１５０は温度センサである。

１０６はＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子、１０７は自動利得制御回路（ＣＤＳ／ＡＧＣ）、１０８はＡ／Ｄ変換器、１０９は信号処理回路、１１０はＤ／Ａ変換器、１１１はメモリ、１１２は撮像レンズ系で得られた光像中の不要な赤外成分の除去を行う赤外カットフィルタ、１１３はマイクロコンピュータ（コントローラ）、１１４は図２に示すようなパンニング、チルティング動作を各々任意角度に行い得る電動旋回雲台、１１５はＡＥ／ＡＷＢ（露出）の評価値を検出する処理回路、１１６はＡＦ（オートフォーカス）の評価値を検出する処理回路、１２０は同期信号発生回路（ＴｉｍｉｎｇＧｅｎｅｒａｔｏｒ）である。

以上の構成において、被写体像の光はレンズ１０１、１０２、１０４、１０５によって、撮像素子１０６の撮像面に結像され、電気信号（アナログ映像信号）に変換される。この映像信号はＡＧＣ回路１０７を介してＡ／Ｄ変換回路１０８に入力される。ＡＧＣ回路１０７は、アイリス１０３が全開状態であり、かつ、輝度信号レベル（撮像素子１０６の受光量）が所定値に達しないときに、被写体の明るさに応じた信号増幅を行うものである。次に、映像信号はＡ／Ｄ変換回路１０８でデジタル信号（デジタル映像信号）に変換される。その後、映像信号は、信号処理回路１０９で、色分離、ホワイトバランス、ガンマ補正等の映像信号規格に準拠した適宜の処理を施された後、Ｄ／Ａ変換回路１１０で、適当なフォーマットのビデオ信号に変換され出力される。

ＡＦ評価値検出処理回路１１６は映像信号中から、撮像面内に設定された所定の測距枠内に相当する映像信号をゲートするゲート回路および合焦検出を行うために必要な鮮鋭度を示す評価値としての高周波成分を抽出するためのＢＰＦ（バンドパスフィルタ）等により構成されている。また、ＡＦ評価値検出処理回路１１６で検出された鮮鋭度（フォーカス評価）信号は、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢ等のシステム全体を統括的に制御するコントローラ１１３へと供給される。

また、撮像素子１０６の撮像面にカラーフィルタが配置され、各色毎の画像出力を得るようになっており、さらに、撮像光路上に、撮像レンズ系で得られた光像中の不要な赤外成分の除去を行う赤外カットフィルタ１１２を配置している。モータ１２１は、赤外カットフィルタ１１２の挿抜を行っている。低照度下では上記赤外カットフィルタを光路上から外し、撮像素子の赤外感度を利用して、感度の向上を図り、また赤外投光器で赤外光を被写体に照射して暗視撮影を可能にしている。

ここで、単純に赤外カットフィルタ１１２を挿抜したのでは、光の屈折率により、赤外カットフィルタ１１２挿入時と非挿入時で焦点位置が異なってしまう。そこで、赤外カットフィルタ１１２を挿入した場合と挿入しなかった場合とで、バックフォーカス位置を補正する必要が生じる。図１２は、代表的なリアフォーカス式ズームレンズの赤外カットフィルタを挿入した場合と挿入しなかった場合とでの通常光（５５０ｎｍ）源下の無限遠被写体に対するズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置の関係を示すものである。図１２のｈで示すフォーカス差分がバックフォーカス量となり、無限遠被写体撮影時に赤外カットフィルタの挿抜を行った場合、合焦位置が異なっていることがわかる。図１３は、赤外カットフィルタの挿入時（ａ）と、非挿入時（ｂ）とで、通常光源下で同一被写体（無限遠）を撮影したときの鮮鋭度信号（フォーカス評価信号）の出力である。
このため、赤外カットフィルタを挿入している場合と挿入していない場合とでフォーカスレンズ駆動範囲を異ならせて設定する技術が一般的に知られている。
特開２００２−２２１６５６号公報

しかしながら、上記従来例においては、バックフォーカスの補正のみではズーム操作時に、大きくピントがずれることがあった。
本発明は、上述の従来例における問題点を解消することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明では、撮像面上に結像する光信号を電気信号に変換する撮像素子と、ズームレンズとフォーカスレンズを備え被写体像の光を前記撮像素子に導くためのレンズシステムと、前記ズームレンズを駆動し撮像画角を変更する撮像画角変更手段と、前記撮像素子から得られる映像信号から鮮鋭度に応じたフォーカス評価信号を抽出するフォーカス評価信号抽出手段と、前記フォーカス評価信号抽出手段の出力に応じて前記フォーカスレンズを駆動して合焦状態を得る合焦手段と、を具備する撮像装置において、被写体距離に応じた前記ズームレンズ位置と前記フォーカスレンズの焦点位置との相関情報を複数の光源のそれぞれに対応して備え該相関情報に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する駆動制御手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数光源それぞれの軌跡情報（ズームレンズ位置とフォーカスレンズの焦点位置との相関情報）を備え、投射光源もしくは照明の種類、赤外カットフィルタの挿抜による撮像用に選択された波長光など、光源の状態に応じて軌跡情報を選択し、あるいは複数の軌跡情報を演算する。この軌跡情報に基づいてフォーカスレンズを制御することにより、特にズーム操作した際、適切な合焦が可能になる。

以下、本発明の実施態様を列挙する。
［実施態様１］撮像面上に結像する光信号を電気信号に変換する撮像素子と、被写体像の光を前記撮像素子に導くためのレンズシステムと、該レンズシステムを構成するズームレンズを駆動し撮像画角の変更を行う撮像画角変更手段と、前記撮像素子から得られる映像信号から鮮鋭度に応じたフォーカス評価信号を抽出するフォーカス評価信号抽出手段と、前記フォーカス評価信号抽出手段の出力に応じて前記レンズシステムを構成するフォーカスレンズの駆動を行って合焦状態を得る合焦手段と、前記ズームレンズと前記フォーカスレンズの位置情報を用いて被写体までの距離を検出する被写体距離検出手段とを有し、複数の光源に対応する被写体距離に応じた前記ズームレンズと前記フォーカスレンズとの焦点位置の相関情報（軌跡情報）を有し、被写体距離検出手段出力に応じて該複数の光源に対応する軌跡情報を切り替えて制御する手段を有することを特徴とする撮像装置。

［実施態様２］撮像面上に結像する光信号を電気信号に変換する撮像素子と、ズームレンズとフォーカスレンズを有し被写体像の光を前記撮像素子に導くためのレンズシステムと、前記ズームレンズを駆動し撮像画角の変更を行う撮像画角変更手段と、前記撮像素子から得られる映像信号から鮮鋭度に応じたフォーカス評価信号を抽出するフォーカス評価信号抽出手段と、前記フォーカス評価信号抽出手段の出力に応じて前記フォーカスレンズの駆動を行って合焦状態を得る合焦手段と、前記撮像部の撮像方向を変更し得る撮像方向変更手段とを備え、複数の光源に対応する被写体距離に応じたズームレンズと前記フォーカスレンズとの焦点位置の相関情報（軌跡情報）を有し、該撮像方向検出手段出力と該撮像画角変更手段との出力に応じて該複数の光源に対応する軌跡情報を切り替えて制御する手段を有することを特徴とする撮像装置。

［実施態様３］撮像面上に結像する光信号を電気信号に変換する撮像素子と、ズームレンズとフォーカスレンズを有し被写体像の光を前記撮像素子に導くためのレンズシステムと、該ズームレンズを駆動し撮像画角の変更を行う撮像画角変更手段と、前記撮像素子から得られる映像信号から鮮鋭度に応じたフォーカス評価信号を抽出するフォーカス評価信号抽出手段と、前記フォーカス評価信号抽出手段の出力に応じて前記フォーカスレンズの駆動を行って合焦状態を得る合焦手段と、投射光源の検出あるいは識別する手段と、複数の光源に対応する被写体距離に応じた焦点位置の相関情報（軌跡情報）を有し、該投射光源検出手段出力に応じて該複数の光源に対応する軌跡情報を切り替えて制御する手段を有することを特徴とする撮像装置。

［実施態様４］撮像面上に結像する光信号を電気信号に変換する撮像素子と、ズームレンズとフォーカスレンズを有し被写体像の光を前記撮像素子に導くためのレンズシステムと、前記撮像素子への撮像光路中に着脱自在に配置され該光信号中の赤外光を遮断する赤外成分除去手段と、前記ズームレンズを駆動し撮像画角の変更を行う撮像画角変更手段と、前記撮像素子から得られる映像信号から鮮鋭度に応じたフォーカス評価信号を抽出するフォーカス評価信号抽出手段と、前記フォーカス評価信号抽出手段の出力に応じて前記フォーカスレンズの駆動を行って合焦状態を得る合焦手段と、複数の光源に対応する被写体距離に応じた前記ズームレンズと前記フォーカスレンズとの焦点位置の相関情報（軌跡情報）を有し、一つの軌跡情報に他の軌跡情報を付加したことを特徴とする撮像装置。
［実施態様５］赤外光の軌跡情報に通常光無限遠軌跡情報を付加したことを特徴とする実施態様４記載の撮像装置。

撮像装置においては、照明（特に赤外照明）に応じて、色収差によっても被写体距離に対するズームレンズ変倍時のフォーカスレンズ合焦位置関係は異なってくる。特にテレ端近傍での通常光（５５０ｎｍ）と赤外光（８８０ｎｍ）との色収差の差異が大なことから、従来のバックフォーカスの補正のみではズーム操作時に適正な軌道補正ができず、大きくピントがずれることがあった。

本発明の好ましい実施の形態の特徴とするところは、
１．赤外カットフィルタの挿抜に連動して、通常光、赤外光、各々の軌跡を切り替える場合、赤外光の無限遠を超えた領域での合焦を検出した場合、その領域では通常光の軌跡を使用する。
２．合焦距離に応じて軌跡を切り替える。また、切り替えポイントを変更可能とする。
３．赤外カットフィルタの挿抜による光量変化、ホワイトバランスの変化から照明を特定し、通常光と赤外光照明用カム軌跡から検出光源に最適となるように補間演算を行う。
４．赤外カットフィルタとダミーガラスとのバックフォーカス関係を、ダミーガラスの場合に赤外カットフィルタの場合より、例えばズーム全域で至近側となるように設定する。

上記の構成によれば、
１．赤外カットフィルタの挿抜に連動して通常光あるいは赤外光の軌跡を切り替える場合、赤外光の無限遠を超えた領域での合焦を検出した場合、その領域では通常光の軌跡を使用することにより、色収差による差異の激しいテレ端付近で、赤外光無限遠と通常光無限の間の合焦位置ではその割合に応じて、無限遠の被写体では通常光の軌跡が使用されることとなり、赤外光の到達しない領域では通常光を使用することとなり、赤外光の到達しない範囲では通常光軌跡を使用することができ、ズーム動作中に適切なピントとなるように制御できることとなる。
２．合焦距離に応じて軌跡を切り替え、また、切り替えポイントを変更可能とすることで、様々な状況に対応可能となる。
３．赤外カットフィルタの挿抜による光量変化、ホワイトバランスの変化から照明を特定し、通常光と赤外光照明用カム軌跡から検出光源に最適となる補間演算を行うことで、ズーム動作中に適切なピントとなるように制御できることとなる。
４．赤外カットフィルタとダミーガラスとのバックフォーカス関係を、ダミーガラスの場合に赤外カットフィルタの場合より至近側となるように設定することで、演算を簡素化できる。
等の効果がある。

以下、本発明の実施例について、添付図を参照して詳細に説明する。
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例に係るカメラシステムの主要構成を示すブロック図である。同図において、１０１は第１群レンズを構成する固定の前玉レンズ、１０２は第２群レンズを構成するズームレンズで、ステッピングモータ１１７を介してズーム動作を行う。１０３はアイリス（絞り）、１０４は固定の第３群レンズ、１０５はフォーカスレンズで、ステッピングモータ１１９を介して焦点調節を行う。

１０６はＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子、１２０は同期信号発生回路（ＴｉｍｉｎｇＧｅｎｅｒａｔｏｒ）、１０７は自動利得制御回路（ＣＤＳ／ＡＧＣ）、１０８はＡ／Ｄ変換回路、１０９は信号処理回路、１１０はＤ／Ａ変換回路、１１１はメモリ、１１２は撮像レンズ系で得られた光像中の不要な赤外成分の除去を行う赤外カットフィルタ、１１３はマイクロコンピュータ（コントローラ）、１１４は図２に示すような各々任意角度にパンニング、チルティング動作を行い得る電動旋回雲台、１１５はＡＥ／ＡＷＢの評価値を検出する処理回路、１１６はＡＦの評価値を検出する処理回路である。メモリ１１１には、マイクロコンピュータ１１３の制御プログラムおよび後述する軌跡情報（複数の光源に対応する被写体距離に応じたズームレンズ１０１の位置とフォーカスレンズ１０５の合焦位置との相関情報）が格納されている。

以上の構成において、被写体像の光はレンズ１０１，１０２，１０４および１０５によって撮像素子１０６の撮像面に結像され電気信号に変換される。ここで、アイリス１０４が全開状態であり、且つ、輝度信号レベル（撮像素子１０６の受光量）が所定値に達しないときには、ＡＧＣ回路１０７で被写体の明るさに応じた信号増幅が行われ、次にＡ／Ｄ変換回路１０８でデジタル信号に変換される。その後、映像信号は、信号処理回路１０９で、色分離、ホワイトバランス、ガンマ補正等の映像信号規格に準拠した適宜処理を施された後、Ｄ／Ａ変換回路１１０で、適当なフォーマットのビデオ信号に変換され出力される。

ＡＦ評価値検出処理回路１１６は映像信号中から、撮像面内に設定された所定の測距枠内に相当する映像信号をゲートするゲート回路および合焦検出を行うために必要な鮮鋭度を示す評価値としての高周波成分を抽出するためのＢＰＦ等から構成されている。また、ＡＦ評価値検出処理回路１１６で検出された鮮鋭度（フォーカス評価）信号は、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢ等のシステム全体を統括的に制御するコントローラ１１３へと供給される。

また、ここでは、赤外カットフィルタ１１２非挿入時には、同じ光路長となるようにダミーガラス板１３０を挿入し、赤外フィルタの挿抜で、焦点位置（バックフォーカス）が変動しないようにしている。モータ１２１はこれら赤外カットフィルタ１１２とダミーガラス板１３０との切り替えを行っている。
このように、ワイド端無限遠での通常光での合焦位置と赤外光での合焦位置を一致させることはフォーカス合焦範囲制限を行う場合には非常に有効である。

また、赤外カットフィルタを外した場合、バックフォーカスが長くなることでレンズの全長にも影響が及ぶ場合があり、赤外カットフィルタを外した場合のダミーガラスの挿入にはレンズ全長の短縮化といった利点もある。
また、演算を簡略化するために、軌跡が交差することのないように赤外カットフィルタに対するダミーガラスでのバックフォーカス位置を考慮した配置とすることも考えられる。

図２（ａ）は、パン、チルト、ズーム（ＰＴＺ）カメラの一例である。２０１が本体部、２０２はパンニング画角移動方向を、２０３はチルティング画角移動方向を示し、２０４はカメラサーバである。
ここで、図３に示すような環境下（駐車場）での夜間の監視撮影を例にして説明して行く。図３において、３０１は図２に示すような電動旋回雲台を有するカメラであり、３０２は赤外光を投射する赤外光照明であり、ここでは被写体３０５（自動車）を照明している。３０４は道路であり、３０３は遠方にある街灯である。

ここで、赤外カットフィルタ１１２の挿抜に連動して、赤外カットフィルタを挿入した状態では通常光軌跡を使用し、赤外カットフィルタを除去した状態では赤外光軌跡を使用したとする。赤外カットフィルタ１１２を外した状態で望遠撮影を行った場合、赤外光照明の届く範囲では極めて適切に動作するが、電動旋回雲台を使用して、駐車場において赤外照明下で撮影を行っている途中で、遠方の街灯３０３の下の被写体を撮影した場合、赤外照明の無限遠の外側に合焦位置が存在することになり、焦点が合わなくなってしまうことも考えられる。

このように、赤外カットフィルタ挿抜に連動して通常光軌跡と赤外光軌跡とを切り替える手法を考えた場合、赤外照明の到達距離には限界があり遠方には到達しないので、遠方に赤外光軌跡を使用した場合には、ズーム操作時のピントずれ、フォーカス移動範囲制限での非合焦、等の不具合が生じてしまう。

図４は、無限遠被写体に対するズームレンズ（変倍レンズ）とフォーカスレンズ（補正レンズ）との位置関係を示すものである。図４（ａ）の軌跡は通常照明（波長：５５０ｎｍ）下での軌跡であり、赤外照明下（波長：８８０ｎｍ）では色収差成分によって、図４（ｂ）に示すものとなる。また、図５は、図４の望遠端（テレ端）付近を拡大したものである。この図からわかるように、例えば、赤外カットフィルタの挿抜に連動して各々の軌跡を切り替える設定とし、赤外フィルタを外した状態で望遠撮影を行った場合、赤外光照明の届く範囲では極めて適切に動作する。しかし、図３を用いて前述したように、赤外光照明範囲外、例えば、自動旋回雲台を使用して、駐車場において赤外光照明下で撮影を行っている途中で、遠方の街灯下の被写体を撮影した場合、赤外照明の無限遠の外側に合焦位置が存在することになり、焦点が合わなくなってしまうことになる。

図６は、上記を解決する手段の一つとして、赤外光軌跡群に通常光無限遠方軌跡（図６（ａ））を追加したものである。このように構成することで、赤外照明の到達し得る至近側では赤外光軌跡が使用され、赤外光無限遠と通常光無限の間の合焦位置ではその割合に応じて、無限遠の被写体では通常光の軌跡が使用されることとなり、赤外光の到達しない領域では通常光を使用することとなる。このように赤外光の到達しない範囲では通常光軌跡を使用することができ、ズーム動作中に適切なピントとなるように制御できることになる。

ここで、図５を使用し、望遠側（テレ端）での無限遠方の被写体の撮影について説明すると、赤外光無限遠軌跡は図５（ｂ）で示すものであり赤外（波長：８８０ｎｍ）照明下ではＣで合焦することとなる。しかし、この無限遠での光源が自然光であったとすると、オートフォーカスによる合焦位置は通常光無限遠軌跡である図５（ａ）上のＡとなる。この場合、赤外光無限遠軌跡は図５（ｂ）を使用して、ズーム操作、フォーカス領域制限を行えば焦点がずれてしまう、焦点が合わない、等の不具合を生じてしまう。

そこで、Ｃの合焦時には通常光無限遠軌跡を使用し、Ｈの範囲で示す、例えばＢの合焦時には通常光無限遠軌跡（ａ）と赤外光無限遠軌跡（ｂ）で補間を行いながらズーム操作時のフォーカスレンズ移動を行うことでズーム動作中に適切なピントとなるように制御できる。
無論、これらは赤外カットフィルタの挿抜のみの場合にも適用可能である。
図７は、赤外カットフィルタを外した場合の赤外光軌跡群に赤外カットフィルタ除去時の通常光無限遠方軌跡を追加したものである。

また、別の手法として、被写体距離に対応させて、赤外照明の到達可能な至近距離では赤外光軌跡群を使用し、到達範囲外となる距離では通常光軌跡群を使用するように構成し、モードに応じて切り替える手段も考えられる。
これらは、固定倍率・固定焦点カメラであれば、被写体距離はほぼ一定で被写界深度も深いことから光源の違いによる影響は小さなものであるが、電動旋回雲台を有し、高倍率で様々な被写体距離を撮影可能としているカメラにおいては非常に有効な機能である。

また、当然のことであるが、公知技術である温度センサによる環境および機内温度変動による焦点位置移動の補正と組み合わせることは容易であり、焦点位置の温度変動が大きい場合には必須の事項である。
なお、ここでは代表的な光源として、波長８８０ｎｍを主とする赤外光照明を例に挙げて述べているが、その他の様々な光源にも適用可能である。

［第２の実施例］
図８は、本発明の第２の実施例に係るカメラシステムの主要構成を示すブロック図である。同図のカメラシステムは、図１のものに対し、赤外発光ダイオード（波長：８８０ｎｍ）等で構成される赤外照明手段１２２を付加したものである。また、メモリ１１１には図９に示す制御プログラムが格納されている。

図８に示すような赤外照明手段１２２を有するカメラの場合、到達範囲内外で軌跡を切り替える手段も考えられる。図９のフローチャートを用いて説明する。
ここで、カメラ内蔵の赤外照明手段１２２での到達距離は３ｍ程度とする。５ｍを切り替えポイントとし、通常光軌跡と赤外光軌跡を切り替えるものとする。

（ステップ１１０１）ズームレンズ位置、フォーカス合焦位置から被写体距離Ｌの演算を行う。
（ステップ１１０２）被写体距離Ｌを機器内蔵の赤外照明手段１２２の到達限界距離Ａ（５ｍ）と比較する。切り替えポイント５ｍより距離Ｌが離れていればステップ１1０３へ、近ければステップ１１０４へ進む。
（ステップ１１０３）通常光（５５０ｎｍ）の軌跡をズーム操作、フォーカス駆動範囲設定に使用するようセットする。
（ステップ１１０４）赤外光（８８０ｎｍ）の軌跡をズーム操作、フォーカス駆動範囲設定に使用するようセットする。
（ステップ１１０５）ステップ１１０３または１１０４で選択された軌跡の情報に基づいてフォーカス可動範囲を制限する。
（ステップ１１０６）ズーム制御を行う。

無論、外部赤外照明を使用する場合は、通信により赤外照明情報、例えば発光波長、強度（到達距離）、方向、等を受信するようにしても良い。あるいはユーザの設定により赤外照明の適用距離を入力して切り替える手段を設けてもよい。このように、赤外光の到達エリアをあらかじめセッティングしておくことで、スムーズな切り替えが可能となる。

［第３の実施例］
本実施例のハードウエア構成は、図１と同じである。メモリ１１１に格納される制御プログラムは図１０に示すとおりである。
すなわち、図１０は、パン・チルト動作角、ズーム倍率に応じて、赤外光・通常光のどちらの軌跡であるかを選択できる機能を追加したカメラの関連部分の主要動作を示すフローチャートである。プリセット時に、ユーザ側で赤外照明が行われているエリアが指定されており、そのエリアの撮影時には赤外光軌跡を使用し、そのエリア外の撮影時には通常光軌跡を使用する。

ここで、図３に示すような環境下（駐車場）での夜間の監視撮影を例にして説明して行く。図３において、３０１は図２に示すような電動旋回雲台を有するカメラであり、３０２は赤外光を投射する赤外光照明であり、ここでは被写体３０５（自動車）を照明している。３０４は道路であり、３０３は遠方にある街灯である。赤外光照明３０２の届く範囲を撮影している場合（ここでは被写体３０５）には赤外光軌跡を使用し、そのエリア外（街灯３０３照明下の被写体）の撮影時には通常光軌跡を使用する。
当然のことながら、街灯３０３照明下の被写体の撮影時には赤外カットフィルタの挿入を行った上で、通常光軌跡での運用も考えられる。

（ステップ１２０１）夜間撮影モード（ナイトモード）であればステップ１２０２へ進み、通常モードであればステップ１２０６へ進む。
（ステップ１２０２）パン・チルト角に対応した撮像方向のエリア検出を行う。
（ステップ１２０３）ズームレンズの位置を読み出す。
（ステップ１２０４）エリア判定を行い、赤外照明下と判定された場合１２０５へ進み、そうでなければ１２０６へ進む。
（ステップ１２０５）赤外光（８８０ｎｍ）の軌跡をズーム操作、フォーカス駆動範囲設定に使用するようセットする。
（ステップ１２０６）通常光（５５０ｎｍ）の軌跡をズーム操作、フォーカス駆動範囲設定に使用するようセットする。
（ステップ１２０７）フォーカス可動範囲を設定する。
（ステップ１２０８）ズーム制御を行う。

また、赤外照明以外であっても、自動検出、あるいはユーザ設定から、通常光・赤外光の演算を行うことにより最適な軌跡設定、トレーシングが可能となる。
よって、このように構成することで、ズーム変倍時のピント位置、フォーカスの駆動範囲制限等を適切に行うことができる。

上述の実施例によれば、
１．赤外カットフィルタの挿抜に連動して通常光あるいは赤外光の軌跡を切り替える場合、赤外光の無限遠を超えた領域での合焦を検出した場合、その領域では通常光の軌跡を使用することにより、色収差による差異の激しいテレ端付近で、赤外光無限遠と通常光無限の間の合焦位置ではその割合に応じて、無限遠の被写体では通常光の軌跡が使用されることとなり、赤外光の到達しない領域では通常光を使用することとなり、赤外光の到達しない範囲では通常光軌跡を使用することができ、ズーム動作中に適切なピントとなるように制御できることとなる。
２．合焦距離に応じて軌跡を切り替え、また、切り替えポイントを変更可能とすることで、様々な状況に対応可能となる。
３．赤外カットフィルタの挿抜による光量変化、ホワイトバランスの変化から照明を特定し、通常光と赤外光照明用カム軌跡から検出光源に最適となる補間演算を行うことで、ズーム動作中に適切なピントとなるように制御できることとなる。
４．赤外カットフィルタとダミーガラスとのバックフォーカス関係を、ダミーガラスの場合に赤外カットフィルタの場合より至近側となるように設定することで、演算を簡素化できる。
等の効果がある。

本発明の第１の実施例に係るカメラシステムの主要構成を示す図である。本発明を説明するためのパン、チルト、ズームカメラの外観図である。図１または図２のカメラシステムの使用例を説明するための図である。図１または図２のカメラシステムにおける赤外光と通常光の無期限遠軌跡を示す図である。図４の望遠端近傍を拡大した図である。図４に被写体距離７ｍｍおよび７３ｍｍにおける赤外光の軌跡を追加した図である。図１または図２のカメラシステムのいくつかの被写体距離における赤外光軌跡を示す図である。本発明の第２の実施例に係るカメラシステムの主要構成を示す図である。図８のカメラシステムの動作を説明するためのフローチャートである。本発明の第３の実施例に係るカメラシステムの動作を説明するためのフローチャートである。従来例のカメラシステムの主要構成を示すブロック図である。図１１のカメラシステムにおける赤外光カットフィルタ挿入時と非挿入時の無期限遠軌跡を説明するための図である。赤外カットフィルタ挿抜時のオートフォーカス鮮鋭度（評価信号）を説明するための図である。

符号の説明

１０１：前玉レンズ（第１群レンズ）
１０２：ズームレンズ（第２群レンズ）
１０３：アイリス（絞り）
１０４：第３群レンズ
１０５：フォーカスレンズ
１０６：撮像素子
１０７：自動利得制御回路（ＣＤＳ／ＡＧＣ）
１０８：Ａ／Ｄ変換回路
１０９：信号処理回路
１１０：Ｄ／Ａ変換回路
１１１：メモリ
１１２：赤外カットフィルタ
１１３：マイクロコンピュータ（コントローラ）
１１４：電動旋回雲台
１１５：ＡＥ／ＡＷＢの評価値を検出する処理回路
１１６：ＡＦの評価値を検出する処理回路
１１７：ステッピングモータ
１１９：ステッピングモータ
１２０：同期信号発生回路（ＴｉｍｉｎｇＧｅｎｅｒａｔｏｒ）
１２１：モータ
１３０：ダミーガラス板
１５０：温度センサ

Claims

撮像面上に結像する光信号を電気信号に変換する撮像素子と、
ズームレンズとフォーカスレンズを備え被写体像の光を前記撮像素子に導くためのレンズシステムと、
前記ズームレンズを駆動し撮像画角を変更する撮像画角変更手段と、
前記撮像素子から得られる映像信号から鮮鋭度に応じたフォーカス評価信号を抽出するフォーカス評価信号抽出手段と、
前記フォーカス評価信号抽出手段の出力に応じて前記フォーカスレンズを駆動して合焦状態を得る合焦手段と、
を具備する撮像装置において、
被写体距離に応じた前記ズームレンズ位置と前記フォーカスレンズの焦点位置との相関情報を複数の光源のそれぞれに対応して備え該相関情報に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する駆動制御手段を備えることを特徴とする撮像装置。
前記駆動制御手段は、前記複数の光源に対応する複数の相関情報から所定の演算により算出した相関情報に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記駆動制御手段は、前記ズームレンズと前記フォーカスレンズの位置情報を用いて被写体までの距離を検出する被写体距離検出手段を備え、該被写体距離検出手段の出力に応じて前記フォーカスレンズの駆動に用いる前記軌跡情報を選択または算出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記撮像装置は、前記レンズシステムおよび撮像素子からなる撮像部の撮像方向を変更し得る撮像方向変更手段を備え、前記駆動制御手段は、前記撮像方向変更手段の出力と前記撮像画角変更手段の出力とに応じて前記フォーカスレンズの駆動に用いる前記軌跡情報を選択または算出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
駆動制御手段は、前記光源を検出または識別する光源検出手段を備え、該光源検出手段の出力に応じて前記フォーカスレンズの駆動に用いる前記軌跡情報を選択または算出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記撮像素子への撮像光路中に着脱自在に配置され該光信号中の赤外光を遮断する赤外成分除去手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の撮像装置。
前記赤外成分除去手段の抜去時に該赤外成分除去手段に代えて前記撮像光路中に挿入されズーム全域で該赤外成分除去手段挿入時よりもフォーカス位置を至近側に設定するダミーガラスを備えることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
前記駆動制御手段は、前記赤外成分除去手段の挿抜による光量変化またはホワイトバランスの変化に基づき前記光源を検出または識別する光源検出手段を備え、該光源検出手段の出力に応じて前記フォーカスレンズの駆動に用いる前記軌跡情報を選択または算出することを特徴とする請求項６または７に記載の撮像装置。
前記駆動制御手段は、赤外光の相関情報と通常光の相関情報を備え、これらの情報の補間演算により前記フォーカスレンズの駆動に用いる前記軌跡情報を選択または算出することを特徴とする請求項６または７に記載の撮像装置。
前記駆動制御手段は、前記フォーカスレンズの駆動制御を、前記ズームレンズの動作時に行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の撮像装置。