JP2015200737A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピントがふわついてしまうのを防止し、常時、ピントの合った画像を撮影する。
【解決手段】 撮像光学系により結像した被写体像を映像信号に変換する撮像手段４と、ピント合わせを行うフォーカス駆動手段１１と、撮像装置の高度を算出する撮像装置高度算出手段７と、撮像装置の俯角を算出する俯角算出手段８と、被写体の高度を算出する被写体高度算出手段９と、撮像装置の高度と撮像装置の俯角と被写体の高度から被写体距離を算出する被写体距離算出手段１０とを有し、フォーカス駆動手段は、算出された被写体距離にフォーカスを駆動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像装置の高度と俯角と被写体の高度から被写体距離を算出し、ピント制御を行う撮像装置に関するものである。

従来、撮像装置からの被写体距離を利用するものに関しては以下のものがあった。
例えば、特許文献１では、撮像装置側でＧＰＳ機構にて自己の位置情報を経度・緯度・高度で求め、焦点合わせ機構と方位計と仰角測定器とで撮影対象までの距離・方位・仰角を求める。さらに自己の位置情報と撮影対象までの距離・方位・仰角から撮影対象位置情報を経度・緯度・高度で求め、撮影イメージに、求めた撮影対象の位置情報を記録する。

特開２００５−３１１９３９号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、被写体距離を被写体の位置を算出することに使用している。そのため、何らかの方法でピントを合わせることが必要になる。その場合、コントラストＡＦなどで合わせようとするとピントの山をサーチするために、ピントの山を何回か行ききする必要があり、また、山を越えないといけない。そのため、常時撮影している撮像装置においてはピントがふわついたりしてしまう。ふわついているときには若干解像感が落ちてしまうことにつながる。

（発明の目的）
本発明の目的は、ピントがふわついてしまうのを防止し、常時、ピントの合った画像を撮影することが可能にした撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像光学系により結像した被写体像を映像信号に変換する撮像手段と、ピント合わせを行うフォーカス駆動手段と、撮像装置の高度を算出する撮像装置高度算出手段と、前記撮像装置の俯角を算出する俯角算出手段と、被写体の高度を算出する被写体高度算出手段と、前記撮像装置の高度と前記撮像装置の俯角と前記被写体の高度から被写体距離を算出する被写体距離算出手段とを有し、前記フォーカス駆動手段が、前記算出された被写体距離にフォーカスを駆動することを特徴とするものである。

本発明によれば、ピントがふわついてしまうのを防止し、常時、ピントの合った画像を撮影することができる。

本発明の実施例１の構成を示すブロック図である。 実施例１の動作を示すフローチャートである。 被写体の高度説明図である。 構造物のフロア情報説明図である。 実施例１における被写体距離算出方法を説明する図である。 飛行動力部を有する実施例１の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２の構成を示すブロック図である。 実施例２の動作を示すフローチャートである。 実施例２における被写体距離算出方法を説明する図である。 飛行動力部を有する実施例２の構成を示すブロック図である。

本発明を実施するための形態は、以下の実施例１および２に記載される通りである。

図１は本発明の好適な実施例１に係る撮像装置１００の構成を示す図であり、撮像装置１００の高度と俯角と被写体の高度から被写体距離を算出し、ピント制御を行う構成を示すブロック図である。

図１において撮像レンズは、ズームレンズ１およびフォーカスレンズ２を有し、撮像光学系を構成する。フォーカスレンズ２はピント制御を行う。絞り３は撮影レンズ１、２を通る光線の光量調節を行う。撮像素子４はＣＣＤやＣＭＯＳに代表される撮像素子である。撮像レンズ１、２から入射した光は、撮像素子４の受光面上に被写体像を結像する。画像処理部５は、撮像素子４からの映像信号に色変換、ＡＥ処理、ＷＢ処理、階調変換を行うγ処理、電子ズーム、電子切り出しなど諸々の画像処理を行う。制御部６は被写体距離の算出を行う。制御部６では、撮像装置高度算出部７、俯角算出部８、被写体高度算出部９からの出力により被写体距離算出部１０にて被写体距離を算出する。フォーカス駆動部１１は、被写体距離算出部１０で算出された被写体距離へのピント合わせのためにフォーカスレンズ２を移動する。

続いて、一連の処理に関して、実施例１の動作を図２の制御フローを用いて説明する。ステップＳ２０１で撮像装置高度算出部７の出力から撮像装置１００の高度を算出する。撮像装置１００の高度の算出方法としては、ＧＰＳなどの外部装置から算出しても構わないし、予め高度情報を設定しても構わない。次にステップＳ２０２で俯角算出部８の出力から撮像装置１００の俯角を算出する。俯角の算出方法としてはパンチルト機構のある撮像装置においてはチルト角から算出しても構わない。また、デジタル水準器や重力センサなどの俯角の算出可能なセンサなどの用いても構わない。ステップＳ２０３で被写体の高度の算出を行う。被写体の高度の算出する場合、図３のように撮像装置１００の設置位置と構造物１０１の床位置１０２の情報から被写体１０３の存在する高度１０４を考慮する必要がある。構造物情報は撮像装置自体がネットから取得しても、予め設定されたものであっても構わない。さらに図４のように被写体の高度が変わる場合には構造物のフロア情報２０１から被写体の高度を算出するとよい。図４の例は、被写体が高さ１メートルの机２０２の上や、高さ１．５メートルのベルトコンベア２０３の上を移動する例である。被写体の高さは、ネットなどの外部から取得しても、予め設定させたものでも構わない。ステップＳ２０４にて被写体距離を算出する。図５のように、
被写体距離：Ｌ［ｍ］
撮像装置の高度：М［ｍ］
被写体の高度：Ｎ［ｍ］
俯角：α［°］
とすると、下記の式１のように被写体距離Ｌを算出することができる。
Ｌ＝（М−Ｎ）÷ ｃｏｓ α （式１）
ステップＳ２０５にて、算出された被写体距離にフォーカスを駆動させる。

図６のように上記撮像装置１００は空中を浮遊または飛行できる飛行動力部８を有し、浮遊または飛行した場合、振動が多くなり、通常のコントラストＡＦなどでは常にＡＦが駆動されてしまう。その場合には本発明の実施例１において、ピントがふわついてしまったり、モータの耐久回数が高いものでないと使用できないといった問題を解決することが可能となる。

さらにフォーカスを駆動する際に、算出された被写体距離が設定された深度を超えた場合に動かすようにすれば必要以上にフォーカスを駆動することがなく、モータの耐久回数を少なくすることが可能となる。

図７は本発明の好適な実施例２に係る撮像装置１００を示す図であり、撮像装置１００の高度と俯角と被写体の高度と撮影画角から至近側・望遠側被写体距離を算出し、ピント制御を行う構成を示すブロック図である。図１と同様のものについて説明は割愛する。

図７において、撮影画角算出部１３でズームレンズ位置は撮像装置毎の撮影画角を算出する。至近側・望遠側被写体距離算出部１４は、撮像装置１００の高度、俯角、被写体高度、撮影画角から至近側・望遠側の被写体距離を算出する。至近側の被写体距離・望遠側の被写体距離を満たすような深度とフォーカス位置を算出する。算出された深度とフォーカス位置を満たすようにフォーカス駆動部１１、絞り駆動部１５がフォーカスレンズ２と絞り３をそれぞれ制御する。

続いて、一連の処理に関して、実施例２の動作を図８の制御フローを用いて説明する。ステップＳ８０１で撮像装置高度算出部７から撮像装置１００の高度を算出する。次にステップＳ８０２で俯角算出部８から撮像装置１００の俯角を算出する。ステップＳ８０３で被写体の高度の算出を行う。ステップＳ８０１〜Ｓ８０３は図２のステップＳ２０１〜Ｓ２０３と同様である。ステップＳ８０４で撮像装置１００の撮影画角を算出する。ステップＳ８０５にて被写体の至近側・望遠側の被写体距離を算出する。図９のように、
至近側の被写体距離：Ｌ１［ｍ］
至近側の被写体の高度：Ｎ１［ｍ］
望遠側の被写体距離：Ｌ２［ｍ］
望遠側の被写体の高度：Ｎ２［ｍ］
撮像装置の高度：М［ｍ］
俯角：α［°］
撮影画角：β［°］
とすると、下記の式２、式３のように被写体距離Ｌ１、Ｌ２を算出することができる。
Ｌ１＝（М−Ｎ１）÷ ｃｏｓ （α−β／２） （式２）
Ｌ２＝（М−Ｎ２）÷ ｃｏｓ （α＋β／２） （式３）
ステップＳ８０６にて、至近側被写体距離と望遠側被写体距離から深度を算出し、深度から外れないように絞り３とフォーカスレンズ２を駆動させる。至近側の被写体の高度として、任意の被写体の高度を設定、および、望遠側の被写体の高度として床の高度を設定することにより、より多くの範囲でピントの合った画像を撮影することが可能となる。

図１０のように上記撮像装置１００は空中を浮遊または飛行できる飛行動力部１２を有し、浮遊または飛行した場合、振動が多くなり、通常のコントラストＡＦなどでは常にＡＦが駆動されてしまう。その場合には本発明の実施例２において、ピントがふわついてしまったり、モータの耐久回数が高いものでないと使用できないといった問題を解決することが可能となる。さらにフォーカスを駆動する際に、算出された被写体距離が設定された深度を超えた場合に動かすようにすれば必要以上にフォーカスを駆動することがなく、モータの耐久回数を少なくすることが可能となる。

低照度時に深度を深くするために絞り３を絞ると感度が足りなくなってしまう。そのため、画像処理部５内において、ＡＥの処理で行う絞り値、またはシャッタースピード、またはＡＧＣゲインから被写体の照度を推定し、低照度時であると判別された場合には実施例１の被写体距離Ｌにピント合わせを行う方法に切り換えても構わない。

以上、本発明の好ましい実施例１および２について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

７ 撮像装置高度算出部
８ 俯角算出部
９ 被写体高度算出部
１０ 被写体距離算出部
１１ フォーカス駆動部
１２ 飛行動力部
１３ 撮影画角算出部
１４ 至近側・望遠側被写体距離算出部
１５ 絞り駆動部

Claims (5)

1. 撮像光学系により結像した被写体像を映像信号に変換する撮像手段と、
   ピント合わせを行うフォーカス駆動手段と
   撮像装置の高度を算出する撮像装置高度算出手段と、
   前記撮像装置の俯角を算出する俯角算出手段と、
   被写体の高度を算出する被写体高度算出手段と、
   前記撮像装置の高度と前記撮像装置の俯角と前記被写体の高度から被写体距離を算出する被写体距離算出手段とを有し、
   前記フォーカス駆動手段は、前記算出された被写体距離にフォーカスを駆動することを特徴とする撮像装置。
2. 絞り駆動手段と、
   前記撮像装置の撮影画角を算出する撮影画角算出手段とを有し、
   前記被写体距離算出手段は、前記撮像装置の高度と前記撮像装置の俯角と前記被写体の高度と前記撮影画角から至近側の被写体距離および望遠側の被写体距離を算出し、
   前記絞り駆動手段および前記フォーカス駆動手段は、前記算出された至近側および望遠側被写体距離に応じて絞りとフォーカスを駆動することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記被写体距離算出手段は、前記算出された被写体距離が設定された深度から外れた場合に、前記フォーカス駆動手段によりフォーカスを駆動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。
4. 前記被写体距離算出手段は、前記算出された至近側および望遠側被写体距離を満たすような深度およびフォーカス位置を算出し、前記絞り駆動手段により絞りを、前記フォーカス駆動手段によりフォーカスを、それぞれ駆動することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記撮像装置を空中に浮遊または飛行させる飛行動力手段を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮像装置。

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