JP2020118801A - 撮像装置、その制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置におけるフォーカス制御を改善する。【解決手段】撮像装置１は、被写体を含む画像を撮像するために被写体への合焦を得るフォーカス制御が可能な光学ユニット１０１と、合焦を得るための距離情報を取得する取得手段２０３と、フォーカス制御において距離情報にある被写体への合焦が得られるように、光学ユニット１０１のフォーカス制御範囲と比べて制限した制御範囲を、距離情報に合焦する制御位置を含むように決定する決定手段２０５と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関する。

撮像装置には、たとえば監視カメラがある。監視カメラは、通常、監視範囲の近くに設置され、監視範囲を撮像する。これにより、監視カメラは、監視範囲に存在する人などの被写体を撮像する。また、監視カメラには、光学ユニットをズーム、パン、またはチルトさせるものがある。この場合、監視カメラは、光学ユニットを駆動して、被写体への合焦を得るためのフォーカス制御を実行することが望ましい（特許文献１）。これにより、監視カメラは、光学ユニットをズーム、パン、またはチルトさせた状態で、被写体のたとえば顔などの特徴を外すことなくはっきりと撮像することが可能になる。

特開２０１７−１７３４８０号公報

ところで、監視カメラなどでは、たとえば広い監視範囲を撮像可能範囲としつつ、その一部に存在するかもしれない被写体を監視することが考えられる。たとえば、公用地と私有地との境界、陸と海との境界、自国と他国との境界を監視する監視カメラが考えられる。この場合、被写体への合焦を得るために光学ユニットのフォーカス制御範囲の一端から他端までのフォーカス制御を実施した場合、監視したい境界から離れた位置に存在する被写体に対して合焦するようにフォーカス制御がなされてしまう可能性がある。また、フォーカス制御により合焦位置を得るまでに時間がかかり、その結果として被写体に合焦した撮像画像を得るまでに時間がかかってしまう。また、監視範囲が低照度な環境である場合、または高倍率ズームで監視をしている場合、フォーカス制御により境界にいる被写体に対する合焦が得られない可能性がある。

このように撮像装置では、フォーカス制御についてさらに改善することが求められる。

本発明に係る撮像装置は、被写体を含む画像を撮像するために被写体への合焦を得るフォーカス制御が可能な光学ユニットと、合焦を得るための距離情報を取得する取得手段と、前記フォーカス制御において前記距離情報にある被写体への合焦が得られるように、前記光学ユニットのフォーカス制御範囲と比べて制限した制御範囲を、前記距離情報に合焦する制御位置を含むように決定する決定手段と、を有する。

本発明では、撮像装置のフォーカス制御を改善することができる。

第一実施形態の監視カメラの要部の構成図である。 図１のマイクロコンピュータによるフォーカス制御の流れを示すフローチャートである。 監視カメラによる撮像範囲を監視状態の一例の説明図である。 図３の撮像範囲の撮像画像の一例の説明図である。 監視カメラの光学ユニットの撮像範囲についての複数の部分撮像領域および距離情報の説明図である。 図１のマイクロコンピュータによるフォーカス制御の説明図である。 図１の監視カメラによる照明光の説明図である。 第二実施形態の監視カメラの要部の構成図である。 第三実施形態の監視カメラの要部の構成図である。 第四実施形態の監視カメラの要部の構成図である。 高倍率ズームの場合での照明領域の制御についての説明図である。 第五実施形態の監視カメラの要部の構成図である。 図１２のユーザ操作部の操作用の表示画面の一例の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、以下の実施形態に記載されている構成はあくまで例示に過ぎず、本発明の範囲は実施形態に記載されている構成によって限定されることはない。

［第一実施形態］
図１は、第一実施形態の監視カメラ１００の要部の構成図である。監視カメラ１００は、撮像装置の一例である。監視カメラ１００は、通常、撮像範囲の近くのビルなどに固定して設置され、撮像範囲を撮像する。監視カメラ１００は、撮像センサにより撮像範囲を撮像する。これにより、監視カメラ１００は、撮像範囲に存在する人などの被写体を撮像する。監視カメラ１００は、さらに、必要に応じて、発光素子により撮像範囲またはその一部に対して照明光を照射する。また、監視カメラ１００は、光学ユニット１０１の光学ユニット１０１をズーム、パン、またはチルトさせる。このため、監視カメラ１００は、光学ユニット１０１を駆動して、被写体への合焦を得るためのフォーカス制御を実行する。これにより、監視カメラ１００は、光学ユニット１０１をズーム、パン、またはチルトさせた状態で、被写体のたとえば顔などの特徴を外すことなくはっきりと撮像することが可能になる。ところで、監視カメラ１００などでは、たとえば広い範囲を監視対象としつつ、その一部に存在するかもしれない被写体を監視することがある。たとえば、公用地と私有地との境界、陸と海との境界、自国と他国との境界を監視する監視カメラ１００がある。被写体への合焦を得るためには、監視カメラ１００は、光学ユニット１０１を駆動してフォーカス制御を実行する。監視カメラ１００は、通常、光学ユニット１０１のフォーカス制御範囲の一端から他端まで駆動して、被写体に対して合焦する合焦位置を得る。その後、監視カメラ１００は、光学ユニット１０１を合焦位置に設定する。これにより、監視カメラ１００は、たとえば広い撮像範囲を撮像しつつ、その一部に存在する被写体に合焦する画像を撮像することができる。しかしながら、このようにフォーカス制御範囲を制限することなくフォーカス制御を実行した場合、監視カメラ１００は、撮像範囲において監視したい境界から離れた位置に存在する被写体に対して合焦するようにフォーカス制御を実行してしまう可能性がある。また、フォーカス制御では、必ず光学ユニット１０１のフォーカス制御範囲の一端から他端まで駆動する必要があり、時間がかかり、被写体に合焦する画像を撮像できるようになるまでに時間がかかってしまう。また、撮像範囲が低照度である場合、または光学ユニット１０１が高倍率ズームである場合、フォーカス制御により境界にいる被写体に対する合焦が得られない可能性がある。このように撮像装置では、フォーカス制御についてさらに改善することが求められる。

図１の監視カメラ１００は、光学ユニット１０１、現像処理部１０２、画像処理部１０３、パン／チルト制御部１０４、マイクロコンピュータ１０５、を有する。マイクロコンピュータ１０５は、メモリ、ＣＰＵ、を有する。メモリは、監視カメラ１００の制御に用いるプログラムおよびデータを記録する。ＣＰＵは、メモリに記録されたプロクラムを読み込んで実行する。これにより、マイクロコンピュータ１０５には、監視カメラ１００の制御部として、照明領域検出部２０１、境界位置設定部２０２、距離算出部２０３、照度取得部２０４、制御範囲設定部２０５、光学駆動部２０６、が実現される。

光学ユニット１０１は、光学ユニット１０１、撮像センサ、モータ、を有する。撮像センサは、受光面に複数の光電変換素子が配列される。撮像センサは、受光面の入力光を電気信号へ変換する。これにより、撮像センサは、画像を撮像する。光学ユニット１０１は、受光面への光軸に沿って配列される複数のレンズ、を有する。モータは、光学ユニット１０１の複数のレンズを駆動する。これにより、光学ユニット１０１は、撮像範囲を変更するズーム動作、被写体に合焦させるフォーカス動作を実行する。光学ユニット１０１は、フォーカス制御において、被写体を含む画像を撮像するために被写体への合焦を得る。また、光学ユニット１０１は、撮像センサに組み込まれた測距センサを有する。光学ユニット１０１は、測距センサにより、光学ユニット１０１から被写体などまでの距離を計測する。取得手段としての光学ユニット１０１は、撮像されている被写体への合焦を得るための距離情報を取得する。現像処理部１０２は、光学ユニット１０１の撮像センサに接続される。現像処理部１０２は、撮像センサによる撮像画像に対して現像処理を行う。画像処理部１０３は、現像処理部１０２に接続される。画像処理部１０３は、現像処理部１０２から取得した撮像画像に対して各種の画像処理を行う。ここでの画像処理には、たとえば、ノイズ低減処理、輪郭強調処理、がある。これにより、監視カメラ１００での監視に適した撮像画像が生成され得る。撮像画像は、監視カメラ１００のモニタデバイスに表示されたり、監視カメラ１００の記録デバイスに蓄積して記録されたりする。また、マイクロコンピュータ１０５は、フォーカス制御範囲の一端から他端まで駆動する期間に撮像した複数の撮像画像に基づいて、被写体へ最も合焦している撮像画像を撮像した場合の制御位置を合焦位置として取得してよい。この場合、マイクロコンピュータ１０５は、光学ユニット１０１を合焦位置に設定する。これにより、監視カメラ１００は、被写体に合焦する画像を撮像することができる。

パン／チルト制御部１０４は、光学ユニット１０１の向きを変更するように制御する。パン／チルト制御部１０４は、光学ユニット１０１を回転可能に軸支する機構と、光学ユニット１０１をその向きを変更するように駆動するモータ、を有する。パン／チルト制御部１０４は、監視カメラ１００の操作デバイスへのユーザ操作に応じて、光学ユニット１０１の向きを変更してよい。光学ユニット１０１の撮像可能範囲は、パン／チルト制御部１０４により広がる。

照明領域検出部２０１は、撮像範囲に対する照明光の照射状況として、パン／チルト制御部１０４から光学ユニット１０１の向きを取得する。照明領域検出部２０１は、光学ユニット１０１の向きに基づいて、たとえば表示デバイスに表示される画像において、照明ユニットの照明光が照射されている部分撮像領域（照明領域）の情報を検出する。部分撮像領域とは、監視カメラ１００が撮像する撮像範囲を複数に分割した画像の部分領域でよい。照明ユニットは、光学ユニット１０１の撮像可能範囲の全体または一部に照明光を照射する。照明領域検出部２０１は、たとえば、撮像可能範囲についての照明領域の情報を予めテーブルデータとして記録する。照明領域検出部２０１は、パン／チルト制御部１０４から取得した光学ユニット１０１の向きから、その向きでの光学ユニット１０１の撮像範囲を判断する。そして、照明領域検出部２０１は、光学ユニット１０１の撮像範囲についての、照明光が照射されている部分撮像領域を取得する。なお、光学ユニット１０１の撮像範囲についての、照明光が照射されている部分撮像領域は、光学ユニット１０１が向いている方向（パン／チルトにより可変）と、照明ユニットが向いている方向との相対関係に応じて決まる。テーブルデータは、たとえば、これらの相対関係に対応する照明領域を予めテーブルデータとして記録すればよい。

境界位置設定部２０２は、モニタデバイスに表示されている撮像範囲の画像に対して、境界線の位置を設定する。境界位置設定部２０２は、境界線の他に、地点、区画、を設定してよい。境界位置設定部２０２は、表示画像に対する操作に基づいて、境界線、地点、区画、を設定してよい。境界位置設定部２０２は、光学ユニット１０１の撮像範囲についての、設定された地点、区画または境界を含む部分撮像領域を取得する。

距離算出部２０３は、光学ユニット１０１、照明領域検出部２０１、境界位置設定部２０２から、これらで生成される情報を取得する。距離算出部２０３は、取得した各種の情報に基づき、部分撮像領域への合焦を得るための距離情報を取得する。たとえば、取得手段としての距離算出部２０３は、照明光が照射されている部分撮像領域への合焦を得るための距離情報を取得する。また、取得手段としての距離算出部２０３は、境界線などの位置への合焦を得るための距離情報を取得する。

照度取得部２０４は、光学ユニット１０１の撮像範囲についての環境照度を取得する。照度取得部２０４は、たとえば、光学ユニット１０１の撮像画像に含まれる複数の画素の輝度値の平均値を演算し、その平均の輝度値から環境照度を換算すればよい。

制御範囲設定部２０５は、距離算出部２０３、照度取得部２０４から、これらで生成される情報を取得する。制御範囲設定部２０５は、取得した各種の情報に基づき、撮像しようとしている被写体に対しての合焦が得られる位置を含む制御範囲を決定する。また、制御範囲設定部２０５は、光学ユニット１０１のフォーカス制御範囲の一部となるように制限した制御範囲を決定する。たとえば環境照度が一定以下の低照度環境である場合、制御範囲設定部２０５は、フォーカス制御において距離情報にある被写体への合焦が得られるように、前記光学ユニット１０１のフォーカス制御範囲と比べて制限した制御範囲を決定する。制御範囲設定部２０５は、距離情報より短い距離から長い距離までの範囲を、制御範囲を決定する。この場合、制御範囲には、距離情報に合焦する制御位置が含まれる。

光学駆動部２０６は、制御範囲設定部２０５から、フォーカス制御における光学ユニット１０１の制御範囲を取得する。光学駆動部２０６は、取得した制御範囲に基づいて、制御範囲の一端から他端までにかけて、光学ユニット１０１を駆動する。

図２は、図１のマイクロコンピュータ１０５のＣＰＵによるフォーカス制御の流れを示すフローチャートである。マイクロコンピュータ１０５のＣＰＵは、被写体への合焦をえる必要がある場合、図２の処理を実行する。ステップＳ１０１において、照度取得部２０４としてのＣＰＵは、光学ユニット１０１の現在の撮像範囲についての環境照度を取得する。ステップＳ１０２において、距離算出部２０３としてのＣＰＵは、部分撮像領域への合焦を得るための距離情報を取得する。ステップＳ１０３において、照度取得部２０４としてのＣＰＵは、取得した環境照度が、その閾値以下であるか否かを判定する。環境照度が明るい場合、撮像画像に基づいて被写体への合焦を得やすい。環境照度が暗い場合、撮像画像に基づいて被写体への合焦を正確に得にくい。環境照度の閾値は、フォーカス制御により被写体への合焦が得られ難くなる照度でよい。環境照度がその閾値以下でない場合、ＣＰＵは、図２の処理を終了する。環境照度がその閾値以下である場合、ＣＰＵは、処理をステップＳ１０４へ進める。

ステップＳ１０４において、照明領域検出部２０１としてのＣＰＵは、パン／チルト制御部１０４から光学ユニット１０１の向きを取得し、光学ユニット１０１の向きが切り替えられたか否かを判断する。そして、光学ユニット１０１の向きが切り替えられた場合、ＣＰＵは、処理をステップＳ１０６へ進める。光学ユニット１０１の向きが切り替えられていない場合、ＣＰＵは、処理をステップＳ１０５へ進める。ステップＳ１０５において、制御範囲設定部２０５としてのＣＰＵは、所定の制御範囲にピントが合うように光学ユニット１０１の合焦位置が制限されているか否かを判定する。光学ユニット１０１の合焦位置が制限されている場合、ＣＰＵは、図２の処理を終了する。光学ユニット１０１の合焦位置が制限されていない場合、ＣＰＵは、処理をステップＳ１０６へ進める。

ステップＳ１０６において、照明領域検出部２０１としてのＣＰＵは、光学ユニット１０１の撮像画像について、照明ユニットにより照明光が照射されている部分撮像領域を検出する。ステップＳ１０７において、境界位置設定部２０２としてのＣＰＵは、光学ユニット１０１の撮像画像について、境界線が設定されている部分撮像領域を検出する。ステップＳ１０８において、距離算出部２０３としてのＣＰＵは、照明光が照射されている領域で、かつ、境界線が設定されている部分撮像領域を検出する。そして、距離算出部２０３としてのＣＰＵは、部分撮像領域への合焦を得るための距離情報を取得する。ステップＳ１０９において、制御範囲設定部２０５としてのＣＰＵは、照明光が照射された境界線にいる被写体に対しての合焦が得られる位置を含む制御範囲を決定する。決定手段としての制御範囲設定部２０５は、距離情報にある被写体への合焦が得られるように、制御範囲として、距離情報より短い距離から長い距離までの範囲を決定する。これにより、光学駆動部２０６は、フォーカス処理中に、フォーカス制御範囲の一部となるように制限した制御範囲により光学ユニット１０１を駆動する。

ここで、境界監視の一例について詳しく説明する。図３は、監視カメラ１００による撮像範囲を監視状態の一例の説明図である。図３の撮像範囲は、領域Ａと領域Ｂとの境界線を跨いで移動する被写体を監視する例である。監視カメラ１００は、領域Ａのビルの上に設置され、境界線の前後に存在する被写体を撮像する。図４は、図３の撮像範囲の撮像画像の一例の説明図である。図３の場合、撮像画像には、図４（Ａ）に示すように境界線の前後に奥行きがある画像が撮像され得る。そして、実際の撮像画像では、たとえば図４（Ｂ）に示すように、境界線から遠方に離れた奥側の人に合焦した画像を撮像する可能性がある。この場合、境界線の前側の近景はぼやける。その後、図４（Ｃ）に示すように、被写体（人）が近づいてくると、遠景に合焦しているために、近くに来た被写体（人）はぼやける。そこで、図４（Ｄ）に示すように、監視カメラ１００は、オートフォーカス（ＡＦ）処理により、被写体（人）への合焦を維持する必要がある。この場合、境界線の奥側の遠景はぼやける。

図５は、監視カメラ１００の光学ユニット１０１の撮像範囲についての複数の部分撮像領域および距離情報の説明図である。図５（Ａ）には、撮像範囲の画像である。上下方向中央には、破線で示す境界線が設定される。また、画像中央の２点鎖線の円の内側には、照明光が照射される。図５（Ａ）の光学ユニット１０１の撮像範囲には、図５（Ｂ）に示すように、複数の部分撮像領域が設定される。各部分撮像領域には、それぞれの光学ユニット１０１からの距離が図示されている。ここでの光学ユニット１０１からの距離は、たとえば部分撮像領域の中央に映る背景までの距離でよい。距離情報の数値が大きいほど、光学ユニット１０１から部分撮像領域の中央の背景までの距離が大きい。境界線を含む部分撮像領域は、図５（Ｃ）に示すように、一律に８０となる。この場合、距離算出部２０３は、境界線を含む部分撮像領域の距離として「８０」を取得する。制御範囲設定部２０５は、その前後の所定距離の範囲内を、合焦を探索する光学ユニット１０１の制御範囲とする。たとえば、所定距離が−５０〜＋５０の範囲とすると、制御範囲設定部２０５は、境界線の距離「８０」を基準として、「３０〜１３０」を光学ユニット１０１の制御範囲として得る。また、照明光が照射される部分撮像領域は、図５（Ｄ）に示すように、４０〜１００である。このため、制御範囲設定部２０５は、照明光の照射範囲の距離情報「４０〜１００」を光学ユニット１０１の制御範囲としてもよい。

図６は、図１のマイクロコンピュータ１０５によるフォーカス制御の説明図である。図６は、夜間の低照度環境において監視カメラ１００から被写体へ照明光を照射して撮像する例である。図６では、撮像画像の一部に、照明光が照射される。照明光が照射されている部分撮像領域は、照明領域である。照明領域の被写体は明るく視認性の高い像で撮像することができるが、照明領域でない部分撮像領域の被写体は暗く視認性の低い像しか得られない。ここで、図６（Ａ）に示すように、境界前後の領域Ｆ１で表す領域において、被写体への合焦を得るためのフォーカス制御を実行する場合を考える。このＦ１は、たとえば、昼間などの高照度環境において設定された領域とする。図６（Ａ）に示すように、一番遠くに存在する被写体（人）は、距離的には所定範囲内に収まっているものの、照明領域の外側に存在しており、暗く視認性の低い画像しか得られない。暗く視認性の低い被写体に対してピントを合わせようとしても、合焦精度が低く、また合焦したとしても視認性は低い。つまり、この場合において、一番遠い被写体の距離にピントが合うように光学ユニット１０１を移動させて合焦度合を評価する処理は行わないほうがよい。このような処理を行ってしまうと、画質向上が期待できないにも関わらず処理時間を費やしてしまうという無駄を生じ、また、合焦精度の低下もまねく。しかしながら、従来のように、撮像画角の部分領域の状況に応じて光学ユニット１０１のフォーカス制御範囲を自動的に変えられない場合、上述したような好ましくない位置に光学ユニット１０１を移動させてしまう。これに対し、本実施形態では、図６（Ｂ）に示すように、照明領域の情報を取得し、境界前後の領域Ｆ１よりも狭い照明領域Ｆ２について、フォーカス制御範囲を制限する。照明領域Ｆ２は、照明光が照射されている範囲である。その結果、本実施形態では、図６（Ａ）の場合のような課題を生じにくい。

以上のように、本実施形態の監視カメラ１００は、合焦を得るための距離情報を取得し、合焦後に撮像しようとする被写体が存在しない状態での光学ユニット１０１の撮像可能範囲の一部である部分撮像領域についての合焦を得るための距離情報を取得する。ここで、監視カメラ１００は、合焦後に撮像しようとする被写体が存在しない状態での部分撮像領域について合焦を得るための距離情報を取得してよい。そして、監視カメラ１００は、光学ユニット１０１のフォーカス制御範囲と比べて制限した制御範囲を、距離情報に合焦する制御位置を含むように決定する。これにより、フォーカス制御において光学ユニット１０１が駆動される範囲は、光学ユニット１０１のフォーカス制御範囲と比べて制限されたものになる。また、そのように制限されたフォーカス制御範囲により、監視カメラ１００は、距離情報にある被写体への合焦を得る。

本実施形態では、フォーカス制御において光学ユニット１０１を駆動する時間を短縮して、フォーカス制御を改善することができる。しかも、本実施形態では、このようなフォーカス制御により、境界にいる被写体に対する合焦を得易くなる。たとえば、本実施形態では、監視カメラ１００は、合焦後に撮像しようとする被写体が存在しない状態での光学ユニット１０１の撮像可能範囲のうちの、照明光が照射される部分撮像領域について合焦を得るための距離情報を取得する。これにより、監視カメラ１００は、たとえば撮像範囲が低照度な環境である場合であっても、照明光が照射される部分撮像領域に存在する被写体に対して短時間で合焦を得ることができる。また、本実施形態では、監視カメラ１００は、合焦後に撮像しようとする被写体が存在しない状態での光学ユニット１０１の撮像可能範囲のうちの、設定された地点、区画または境界を含む部分撮像領域について合焦を得るための距離情報を取得する。これにより、監視カメラ１００は、設定された地点、区画または境界に存在する被写体に対して短時間で合焦を得ることができる。特に、本実施形態では、監視カメラ１００は、距離情報にある被写体への合焦が得られるように、制御範囲として、距離情報より短い距離から長い距離までの範囲を決定する。これに対して仮にたとえば、距離情報からそれより短い距離までの範囲を制御範囲として決定した場合、距離情報の少し遠方に存在する被写体に対するフォーカス制御を実行することができない可能性がある。この他にもたとえば、距離情報からそれより長い距離までの範囲を制御範囲として決定した場合、距離情報の少し手前に存在する被写体に対するフォーカス制御を実行することができない可能性がある。本実施形態では、これらの事態が発生し難いので、距離情報にある被写体への合焦を得る可能性を高めることができる。その結果、通常の監視カメラでは、たとえば境界付近を監視する場合などにおいて、被写界深度が浅くなってしまう撮像範囲の全体に対して合焦が得られない可能性がある。これに対して、本実施形態では、そのような状況においても、境界の前後にいる被写体への合焦を、短時間のオートフォーカス処理により得ることができる。実施形態では、低照度環境でアイリスが解放寄りになっている場合でも、高倍率ズームで望遠撮像している場合でも、境界の前後にいる被写体への合焦を、短時間のオートフォーカス処理により得ることができる。

なお、本実施形態では、照明領域検出部２０１が予め記録したテーブルデータに基づいて照明光が照射されている部分撮像領域（照明領域）を検出しているが、照明領域の検出方法はこれに限られない。たとえば、照明光の光量を制御可能である場合、監視カメラ１００は、照明光量の変更前後の撮像画像の差分に基づいて、差分が所定以上の場合に当該画素を照明領域として検出してもよい。このようにすることで、監視カメラ１００は、被写体の有無を考慮した照明領域の検出を行うことができる。また、監視カメラ１００は、撮像センサの近傍画素に配置されたカラーフィルタの通過帯域をわずかに異ならせることで、太陽光と照明光とを区別して、照明領域を検出してもよい。

図７は、図１の監視カメラ１００による照明光の説明図である。図７には、左から順に、通過帯域をわずかに異ならせた２種類のカラーフィルタのスペクトル、光源のスペクトル、２種類のカラーフィルタそれぞれの受光量のイメージを示している。また、図７の上段は、光源が太陽光の場合である。図７の下段は光源が照明光の場合である。図７の左列の図のスペクトルＳＰ１、スペクトルＳＰ２に示すように、近傍画素のカラーフィルタの通過帯域をわずかに異ならせる。また、図７の中央列の図に示すように、一般的に、照明光のスペクトル波形は太陽光のスペクトル波形と比較して狭い周波数帯に分布する。これは、自ら発光しない被写体の反射光についても同様である。このような場合において、各カラーフィルタを通過して撮像センサで受光する受光量のイメージは図７右列の図のようになる。この図において、受光量は各三角形の面積に相当する。光源が太陽光の場合は、各カラーフィルタに対応する三角形の面積差分が小さい、即ち、２種類のカラーフィルタのそれぞれを通過する光の光量の差分が小さい。一方、光源が照明光の場合は、各カラーフィルタに対応する三角形の面積差分が大きい、即ち、２種類のカラーフィルタのそれぞれを通過する光の光量の差分が大きい。つまり、近傍画素のカラーフィルタの通過帯域をわずかに異ならせた場合、近傍画素に太陽光が照射される場合は近傍画素の画素値の差分が小さい。一方、近傍画素に照明光が照射される場合は、近傍画素の画素値の差分が大きい。この違いを利用して、カラーフィルタの通過帯域がわずかに異なる近傍画素の画素値の差分が所定以上大きい画素を照明領域に相当する画素として検出することができる。このように検出することで、前述のような照明光量を変化させたときの差分を用いる方法と比べて、動画像に対しても安定して照明領域を検出することができる。なお、当該カラーフィルタの通過帯域がわずかに異なる近傍画素は、撮像センサの一部の画素にのみ設けるようにしてもよい。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る監視カメラ１００を説明する。以下の説明では、主に第一実施形態の監視カメラ１００との相違点について説明する。第一実施形態と同様の機能を奏する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図８は、第二実施形態の監視カメラ１００の要部の構成図である。距離記録部３０１は、パン／チルト制御される光学ユニット１０１の撮像可能範囲について、部分撮像領域ごとの距離を記録する。距離算出部２０３は、たとえばオートフォーカス処理とは別の記録処理において光学ユニット１０１がパン／チルト制御される場合に、照度取得部２０４から環境照度を取得する。そして、環境照度が閾値より大きい場合、距離算出部２０３は、部分撮像領域ごとの合焦が得られる距離情報を、光学ユニット１０１から取得して距離記録部３０１に登録する。また、距離算出部２０３は、オートフォーカス処理中に図２の処理により照明領域検出部２０１または境界位置設定部２０２から部分撮像領域を取得すると、その部分撮像領域に対応する距離情報を距離記録部３０１から取得する。たとえば、照明領域検出部２０１は、光学ユニット１０１の向きを変える変向手段としてのパン／チルト制御部１０４から、光学ユニットの向きの情報を取得する。この場合、照明領域検出部２０１は、光学ユニット１０１の変向に応じて、光学ユニット１０１の撮像範囲から選択する、境界線などを含む部分撮像領域を変更する。距離算出部２０３は、検出された部分撮像領域に対応する距離情報を距離記録部３０１から取得する。

以上のように、本実施形態では、環境照度が閾値より大きい明るい環境において、すなわち被写体の撮像に適した照度が得られる撮像環境において光学ユニット１０１の撮像可能範囲を撮像して得た部分撮像領域ごとの距離情報を距離記録部３０１に記録する。また、環境照度が閾値以下となる撮像状況の場合、本実施形態では、距離記録部３０１から部分撮像領域の距離を取得する。よって、本実施形態では、環境照度が低いために撮像画像のコントラストが低下したとしても、オートフォーカス処理により所望の部分撮像領域にいる被写体に対して合焦する光学ユニット１０１の制御位置（合焦位置）を得ることができる。また、本実施形態では、環境照度が低いためにノイズが多くなったりしていたとしても、オートフォーカス処理により所望の部分撮像領域にいる被写体に対して合焦する光学ユニット１０１の制御位置（合焦位置）を得ることができる。これらの撮像環境での合焦精度の低下は抑制される。また、本実施形態では、光学ユニット１０１の向きを変えて、広い撮像範囲について、被写体の合焦を得ることが可能になる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係る監視カメラ１００を説明する。以下の説明では、主に上述した実施形態の監視カメラ１００との相違点について説明する。上述した実施形態と同様の機能を奏する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図９は、第三実施形態の監視カメラ１００の要部の構成図である。モード切替部４０１は、光学ユニット１０１の撮像センサについての動作モードを判断する。このような動作モードには、たとえば、撮像センサが赤外光を取り込んで撮像画像を生成する赤外光モード、赤外光以外の可視光を取り込んで撮像画像を生成する自然光モード、がある。モード切替部４０１は、判断した動作モードの情報を、距離算出部２０３、制御範囲設定部２０５、へ出力する。距離算出部２０３は、赤外線による撮像状況として、モード切替部４０１により判断された動作モードを取得する。赤外光モードを取得した場合、距離算出部２０３は、パン／チルト制御される光学ユニット１０１の撮像可能範囲について、部分撮像領域ごとに距離を記録する。また、距離算出部２０３は、オートフォーカス処理中に図２の処理により照明領域検出部２０１または境界位置設定部２０２から部分撮像領域を取得すると、その部分撮像領域に対応する距離情報を距離記録部３０１から取得する。制御範囲設定部２０５は、モード切替部４０１により判断された動作モードを取得する。赤外光モードを取得した場合、制御範囲設定部２０５は、距離算出部２０３から取得する距離を基準としてその前後に幅を有する制御範囲を、動作モードに応じて設定する。

以上のように、本実施形態では、距離記録部３０１は、被写体の撮像に適した照度が得られる撮像環境において光学ユニット１０１の撮像可能範囲を撮像して得た部分撮像領域ごとの距離情報を記録する。具体的には、距離記録部３０１は、赤外光により撮像する状況において光学ユニット１０１の撮像可能範囲を撮像して得た部分撮像領域ごとの距離情報を距離記録部３０１に記録する。また、赤外光により撮像する状況の場合、本実施形態では、距離記録部３０１から赤外光モードでの部分撮像領域の距離を取得する。よって、本実施形態では、赤外光が通常の可視光より遠くまで照射可能である特性を好適に利用して、可視光の場合よりもより遠方の部分撮像領域において被写体への合焦を得ることができる。これにより、実際に撮像を行う環境が、フォーカス制御を実行したとしても被写体に対して十分に合焦する制御位置を得ることができない可能性がある撮像状況であったとしても、それに対応する距離情報を用いることができる。その結果、本実施形態では、被写体に対して良好に合焦が得られる制御位置（合焦位置）をフォーカス制御により取得できる可能性を高めることができる。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態に係る監視カメラ１００を説明する。以下の説明では、主に上述した実施形態の監視カメラ１００との相違点について説明する。上述した実施形態と同様の機能を奏する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態の監視カメラ１００は、光学ユニット１０１のフォーカス制御での制御範囲を、ズーム倍率に応じて制限する。

図１０は、第四実施形態の監視カメラ１００の要部の構成図である。ズーム設定部５０１は、光学ユニット１０１の撮像範囲を決めるズーム倍率を選択する。ズーム設定部５０１は、選択したズーム倍率を、パン／チルト制御部１０４、距離算出部２０３、制御範囲設定部２０５、へ出力する。パン／チルト制御部１０４は、ズーム倍率を用いて、光学ユニット１０１についてのパン、チルト動作による撮像可能範囲に対する、光学ユニット１０１の撮像範囲の情報を、照明領域検出部２０１へ出力する。なお、本実施形態において、パン／チルト制御部１０４は、照明ユニットによる照明光の照射範囲についても、光学ユニット１０１とは独立させて、パン、チルト、ズーム制御してよい。照明領域検出部２０１は、パン／チルト制御部１０４から取得するこれらの情報に基づいて、パン、チルト制御した後の光学ユニット１０１の撮像範囲において、照明光が照射されている部分撮像領域を検出する。距離算出部２０３は、光学ユニットについてのズーム倍率として、ズーム倍率を取得する。そして、ズーム倍率が所定以下の低倍率である場合、距離算出部２０３は、光学ユニット１０１から取得される距離を部分撮像領域の距離として取得して、部分撮像領域ごと距離記録部３０１に記録する。また、距離算出部２０３は、オートフォーカス処理中に図２の処理により照明領域検出部２０１または境界位置設定部２０２から部分撮像領域を取得すると、その部分撮像領域に対応する距離情報を距離記録部３０１から取得する。制御範囲設定部２０５は、ズーム倍率を取得する。赤外光モードを取得した場合、制御範囲設定部２０５は、距離算出部２０３から取得する距離を基準としてその前後に幅を有する制御範囲を、動作モードに応じて設定する。たとえばズーム倍率が所定より大きい高倍率である場合、制御範囲設定部２０５は、フォーカス制御における光学ユニット１０１の制御範囲を、ズーム倍率が低倍率である場合と比べて、広く決定する。高倍率ズームでは、撮像範囲は狭くなる。この場合、それに応じて、光学ユニット１０１の制御範囲も狭くなる可能性がある。光学ユニット１０１の制御範囲が極端に狭くなると、被写体への合焦を得にくくなる。撮像範囲が狭くなりすぎると、境界線の前後の奥行き構造が解析し難くなり、その結果として被写体への合焦を判断し難くなる可能性が高くなる。奥行き構造は、撮像範囲についての大域的な特徴である。このため、高倍率ズームでは、低倍率ズームと比べて奥行き構造を正確に解析し難い。

以上のように、本実施形態では、高倍率ズームで撮像する場合であっても、低倍率ズームの際の取得した距離に基づいて、光学ユニット１０１の制御範囲を決定できる。その結果、本実施形態では、高倍率ズームで撮像する場合であっても、低倍率ズームで撮像する場合と同様に、制御範囲を適切に制限することができる。また、たとえば高倍率ズームの場合には、照明ユニットの照射方向を調整して、撮像範囲に照明領域が重なるようにすることで、高倍率ズームにおいても撮像対象の被写体への合焦を得ることが可能になる。

図１１は、高倍率ズームの場合での照明領域の制御についての説明図である。図１１（Ａ）は、低倍率ズーム時の撮像画像である。撮像画像の中央には被写体が映っている。また、図１１（Ａ）には、照明領域が一点鎖線の円により重ねて図示され、高倍率ズームでの撮像範囲が矩形枠により重ねて図示されている。パン／チルト制御部１０４は、低倍率ズームでの撮像画像を用いて、高倍率ズームでの撮像画像における画素値のヒストグラムを生成する。図１１（Ｂ）には、図１１（Ａ）と同様の低倍率ズーム時の撮像画像において、高倍率ズームでの撮像画像（矩形枠領域）と、高倍率ズームでの照明領域（一点鎖線の円）とを図示している。図１１（Ｂ）のように照明光を集光レンズなどにより絞ることにより、「照明ズーム」となる。照明ズームでは、照明領域は狭くなるが、より遠くまで照明光を照射することができ、また、明るく照らすことができる。この場合、図１１（Ｃ）に示すように、「照明ズーム」の照明光は、被写体（人）の顔の一部へ照射される。被写体（人）の顔の残部は、照明領域の外となり、画像に鮮明に撮像されない。パン／チルト制御部１０４は、高倍率ズームでの撮像画像について、画素値のヒストグラムを作成する。そして、パン／チルト制御部１０４は、低倍率ズームでのヒストグラムと、高倍率ズームでのヒストグラムとを比較する。ヒストグラムの差分が閾値より大きい場合、パン／チルト制御部１０４は、被写体の少なくとも一部が、高倍率ズームでの撮像画像に鮮明に撮像されないと判断する。パン／チルト制御部１０４は、照明光の照射範囲を変更する。パン／チルト制御部１０４は、照明光のパン／チルト操作を変更するたびにその場合の撮像画像について画素値のヒストグラムを作成し、低倍率ズームでのヒストグラムと比較することを繰り返す。ヒストグラムの差分が閾値以下となる場合、または、差分が極小となる場合、パン／チルト制御部１０４は、照明光のパン／チルト操作を終了する。その結果、図１１（Ｄ）に示すように、被写体（人）の顔の全体に対して照明光を照射し、その全体を高倍率ズームでの撮像画像において鮮明に撮像することができる。

［第五実施形態］
次に、本発明の第五実施形態に係る監視カメラ１００を説明する。以下の説明では、主に上述した実施形態の監視カメラ１００との相違点について説明する。上述した実施形態と同様の機能を奏する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態の監視カメラ１００は、ユーザにより各種の設定が可能である。

図１２は、第五実施形態の監視カメラ１００の要部の構成図である。ユーザ操作部６０１は、監視カメラ１００においてユーザにより操作される部分である。ユーザ操作部６０１は、たとえば操作デバイス、表示デバイス、を有する。ユーザ操作部６０１は、操作デバイスに対するユーザ操作に基づいて、距離算出部２０３、制御範囲設定部２０５、照明領域検出部２０１、境界位置設定部２０２の各部へ設定値を出力し、各部を設定値により動作させる。たとえば、境界位置設定部２０２は、ユーザ操作部６０１に対するユーザの設定操作に基づいて、光学ユニット１０１を移動して被写体への合焦を得るフォーカス制御を実行する。ユーザ操作部６０１は、操作デバイスに対するユーザ操作に基づいて、距離算出部２０３、制御範囲設定部２０５、照明領域検出部２０１、境界位置設定部２０２の各部から情報を取得し、表示デバイスに表示する。

図１３は、図１２のユーザ操作部６０１の操作用の表示画面の一例の説明図である。図１３の表示画面の左側には、光学ユニット１０１の撮像画像のビューア画面が表示される。ユーザ操作部６０１は、ビューア画面においてマウスデバイスなどで選択された位置を、境界線の位置としてビューア画面に重畳して表示する。また、ユーザ操作部６０１は、境界線の位置を、境界位置設定部２０２へ出力する。また、ユーザ操作部６０１は、照明領域検出部２０１から照明領域を取得し、ビューア画面に照明領域を重畳して表示する。図１３の表示画面の右側には、境界監視機能の設定メニュー画面が表示される。ユーザ操作部６０１は、各部から情報を取得して、設定メニュー画面に現在の設定状態を表示する。「境界監視モードのＯＮ／ＯＦＦ設定」は、フォーカス制御範囲に対して制御範囲を設定するか否かの設定状態を示す。ユーザ操作部６０１は、ユーザ操作に基づいて、境界監視モードをＯＮ／ＯＦＦに切り替える。これにより、制御範囲設定部２０５は、光学ユニット１０１の制御範囲を制限するか否かを切り替える。「監視ゾーン設定」は、光学ユニット１０１の制御範囲についての自動設定または手動設定の設定状態を示す。ユーザ操作部６０１は、ユーザ操作に基づいて、監視ゾーン設定を自動と手動との間で切り替える。「境界監視ゾーン」は、境界線の前後の領域となる距離範囲を示す。ユーザ操作部６０１は、制御範囲設定部２０５にて自動生成された制御範囲を取得してその範囲を境界監視ゾーンとして表示する。「境界線との距離」は、光学ユニット１０１から境界線までの距離を表示する。ユーザ操作部６０１は、距離算出部２０３が算出した境界線までの距離を取得し、その距離を境界線との距離として表示する。「監視ゾーンマニュアル設定」は、ユーザ操作部６０１が、ユーザ操作に基づく光学ユニット１０１の制御範囲の手動設定値を表示する。ユーザ操作部６０１が、ユーザ操作に基づいて、制御範囲の無限遠側の手前距離と至近側の遠方距離とを設定して表示する。

以上のように、本実施形態では、監視カメラ１００は、ユーザ操作部６０１に対するユーザの設定操作に基づいて、光学ユニット１０１を移動して被写体への合焦を得るフォーカス制御を実行する。よって、本実施形態では、制御範囲設定部２０５は、ユーザがユーザ操作部６０１に対してした設定操作に応じて、境界線を含む部分撮像領域にいる被写体に対して良好な合焦を得るための制御範囲を決定することができる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

本発明は、上述の実施の形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワークや記憶媒体を介してシステムや装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータの１つ以上のプロセッサーがプログラムを読み出して実行する処理でも実現可能である。また、本発明は、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００ 監視カメラ
１０１ 光学ユニット
１０２ 現像処理部
１０３ 画像処理部
１０４ パン／チルト制御部
１０５ マイクロコンピュータ
２０１ 照明領域検出部
２０２ 境界位置設定部
２０３ 距離算出部
２０４ 照度取得部
２０５ 制御範囲設定部
２０６ 光学駆動部
３０１ 距離記録部
４０１ モード切替部
５０１ ズーム設定部
６０１ ユーザ操作部

Claims (13)

1. 被写体を含む画像を撮像するために被写体への合焦を得るフォーカス制御が可能な光学ユニットと、
   合焦を得るための距離情報を取得する取得手段と、
   前記フォーカス制御において前記距離情報にある被写体への合焦が得られるように、前記光学ユニットのフォーカス制御範囲と比べて制限した制御範囲を、前記距離情報に合焦する制御位置を含むように決定する決定手段と、
   を有する、撮像装置。
2. 前記取得手段は、前記光学ユニットの撮像可能範囲の一部である部分撮像領域について合焦を得るための距離情報を取得する、
   請求項１記載の撮像装置。
3. 前記取得手段は、前記光学ユニットの撮像可能範囲のうちの、照明光が照射される前記部分撮像領域について合焦を得るための前記距離情報を取得する、
   請求項２記載の撮像装置。
4. 前記取得手段は、前記光学ユニットの撮像可能範囲のうちの、設定された地点、区画または境界を含む前記部分撮像領域について合焦を得るための前記距離情報を取得する、
   請求項２または３記載の撮像装置。
5. 前記取得手段は、合焦後に撮像しようとする被写体が存在しない状態での前記部分撮像領域への合焦を得るための前記距離情報を取得する、
   請求項２から４のいずれか一項記載の撮像装置。
6. 前記光学ユニットの撮像可能範囲を撮像して得た前記部分撮像領域ごとの距離情報を記録する記録手段、を有し、
   前記取得手段は、撮像状況に応じて、前記記録手段から前記距離情報を取得する、
   請求項２から４のいずれか一項記載の撮像装置。
7. 前記光学ユニットの向きを変える変向手段、を有し、
   前記決定手段は、前記光学ユニットの向きに応じて、前記部分撮像領域を変更する、
   請求項２から６のいずれか一項記載の撮像装置。
8. 前記決定手段は、前記距離情報にある被写体への合焦が得られるように、前記制御範囲として、前記距離情報より短い距離から長い距離までの範囲を決定する、
   請求項１から７のいずれか一項記載の撮像装置。
9. 前記取得手段は、撮像範囲に対する照明光の照射状況、赤外線による撮像状況、および、前記光学ユニットについてのズーム倍率、のうちの少なくとも１つの撮像状況に応じた前記距離情報を取得する、
   請求項１から８のいずれか一項記載の撮像装置。
10. ユーザにより操作される操作手段、を有し、
    前記決定手段は、前記操作手段に対するユーザの操作に基づいて、前記光学ユニットを移動して被写体への合焦を得るフォーカス制御を実行する、
    請求項１から９のいずれか一項記載の撮像装置。
11. 前記光学ユニットは、監視カメラに用いられる、
    請求項１から１０のいずれか一項記載の撮像装置。
12. 被写体への合焦を得るフォーカス制御において移動する光学ユニットを含み、被写体を含む画像を撮像するための光学ユニットを有する撮像装置の制御方法であって、
    合焦を得るための距離情報を取得する取得工程と、
    前記フォーカス制御において前記距離情報にある被写体への合焦が得られるように、前記光学ユニットのフォーカス制御範囲と比べて制限した制御範囲を、前記距離情報での合焦が得られる制御位置を含むように決定する決定工程と、
    を有する、撮像装置の制御方法。
13. 被写体への合焦を得るフォーカス制御において移動する光学ユニットを含み、被写体を含む画像を撮像するための光学ユニットを有する撮像装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記撮像装置の制御方法は、
    合焦を得るための距離情報を取得する取得工程と、
    前記フォーカス制御において前記距離情報にある被写体への合焦が得られるように、前記光学ユニットのフォーカス制御範囲と比べて制限した制御範囲を、前記距離情報での合焦が得られる制御位置を含むように決定する決定工程と、
    を有する、プログラム。