JP2020126184A - Imaging device - Google Patents

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Abstract

To obtain an imaging device capable of tilt photographing, and with which an angle range in which the tilt angle is adjustable to an optimum angle and the accuracy of adjustment are balanced.SOLUTION: The imaging device comprises: diaphragm control means 102 for controlling the diaphragm of an image-forming optical system 101; an imaging element 103 for outputting an image signal and having an imaging plane on which light via the diaphragm is incident; tilting control means 104 for controlling a tilting angle formed by the imaging forming plane and the principal surface of the image-forming optical system; contrast evaluation value acquisition means 110 for acquiring the contrast evaluation value of a prescribed evaluation frame in the imaging plane; and control means 105 for performing a first tilting angle adjustment operation to adjust the tilting angle by the tilting control means on the basis of a contrast evaluation value when the diaphragm is set to a first diaphragm state, as well as performing a second tilting angle adjustment operation to adjust the tilting angle by the tilting control means on the basis of a contrast evaluation value when the diaphragm after the first tilting angle adjustment operation is set to a second diaphragm state that is opened larger than in the first diaphragm state.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an image pickup device.

被写体面がカメラの光学系の光軸に対して傾いている場合に、被写界深度を被写体面に沿って深くするために、光学系の光軸を撮像素子の撮像面に対して傾けて撮影する、所謂アオリ撮影を可能とする撮像装置が提案されている。
特許文献1では、アオリ方向に平行な方向の撮像素子の撮像面の両端側のコントラスト評価値を取得し、コントラスト評価値が最も高くなる位置にアオリ角度を変更することで、所望の被写体面にピントが合うように調整を行う撮像装置が提案されている。
When the subject surface is tilted with respect to the optical axis of the camera optical system, the optical axis of the optical system should be tilted with respect to the image pickup surface of the image sensor to increase the depth of field along the subject surface. There has been proposed an image pickup apparatus capable of performing so-called tilt shooting.
In Patent Document 1, a contrast evaluation value on both ends of the image pickup surface of the image pickup element in a direction parallel to the tilt direction is acquired, and the tilt angle is changed to a position where the contrast evaluation value is the highest, so that a desired subject surface is obtained. There has been proposed an imaging device that performs adjustment so that it is in focus.

特開2017−173802号公報JP, 2017-173802, A

特許文献1に開示されている手法を用いてピント面の調整を行う場合、以下のような課題が発生してしまう。即ち、一般に、F値が暗いほど、最適なアオリ角度からずれた場合のコントラスト評価値の変化が小さくなる。従って、F値が暗い状態でアオリ角度を調整しようとしても最適なアオリ角度を精度よく求めることが難しい。 When the focus surface is adjusted using the method disclosed in Patent Document 1, the following problems occur. That is, in general, the darker the F value, the smaller the change in the contrast evaluation value when it deviates from the optimum tilt angle. Therefore, even if the tilt angle is adjusted in a state where the F value is dark, it is difficult to accurately obtain the optimum tilt angle.

一方で、F値が明るい状態でアオリ角度を調整した場合、アオリ角度が最適な角度からずれた時のコントラストの変化が大きいため、最適なアオリ角度を精度よく求めることができる。しかしながら、アオリ角度が最適な角度から大きくずれていた場合、コントラスト評価値がノイズに埋もれてしまい、最適な角度を求めることが難しい場合がある。
即ち、特許文献1に開示されている手法を用いた場合、アオリ角度を最適な角度に調整することが可能な角度範囲と、アオリ角度の調整精度の両立が困難である。
本発明はアオリ角度を最適な角度に調整することが可能な角度範囲と、アオリ角度の調整精度の両立が可能な撮像装置を提供することを目的とする。
On the other hand, when the tilt angle is adjusted while the F-number is bright, the change in contrast is large when the tilt angle deviates from the optimum angle, and therefore the optimum tilt angle can be accurately obtained. However, when the tilt angle is largely deviated from the optimum angle, the contrast evaluation value is buried in noise, and it may be difficult to obtain the optimum angle.
That is, when the method disclosed in Patent Document 1 is used, it is difficult to achieve both the angle range in which the tilt angle can be adjusted to an optimum angle and the tilt angle adjustment accuracy.
An object of the present invention is to provide an image pickup apparatus capable of achieving both an angle range in which the tilt angle can be adjusted to an optimum angle and a tilt angle adjustment accuracy.

本発明の撮像装置は、
結像光学系の絞りを制御する絞り制御手段と、
前記絞りを介した光を入射する撮像面を有し撮像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像面と前記結像光学系の主面のなす角であるアオリ角度を制御するアオリ制御手段と、
前記撮像面の中の所定の評価枠のコントラスト評価値を取得するコントラスト評価値取得手段と、
前記絞りを第1の絞り状態にしたときの前記コントラスト評価値に基づき前記アオリ制御手段により前記アオリ角度を調整する第1のアオリ角度調整動作を行うとともに、前記第1のアオリ角度調整動作の後に前記絞りを前記第1の絞り状態よりも開いた第2の絞り状態にしたときの前記コントラスト評価値に基づき前記アオリ制御手段により前記アオリ角度を調整する第2のアオリ角度調整動作を行わせる制御手段と、を有することを特徴とする。
The imaging device of the present invention is
A diaphragm control means for controlling the diaphragm of the imaging optical system,
An image pickup device that outputs an image pickup signal having an image pickup surface on which light is incident through the diaphragm,
A tilt control means for controlling a tilt angle which is an angle formed by the imaging surface and the main surface of the imaging optical system,
Contrast evaluation value acquisition means for acquiring a contrast evaluation value of a predetermined evaluation frame in the imaging surface,
The first tilt angle adjusting operation for adjusting the tilt angle by the tilt controlling means is performed based on the contrast evaluation value when the diaphragm is in the first diaphragm state, and after the first tilt angle adjusting operation. Control for performing the second tilt angle adjusting operation for adjusting the tilt angle by the tilt control means based on the contrast evaluation value when the diaphragm is set to the second diaphragm state which is opened more than the first diaphragm state And means.

本発明によれば、アオリ撮影が可能であって、アオリ角度を最適な角度に調整することが可能な角度範囲と、アオリ角度の調整精度の両立を行うことができる、撮像装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an image pickup apparatus capable of performing tilting shooting and achieving both an angle range in which the tilting angle can be adjusted to an optimum angle and an adjusting accuracy of the tilting angle. it can.

実施例1の撮像装置のブロック図である。3 is a block diagram of the image pickup apparatus of Embodiment 1. FIG. アオリ撮影を行ったときのピント面と被写体面を説明する図である。It is a figure explaining the focus side and subject side at the time of performing a tilt photography. アオリ角度のずれとピント面のズレの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship of the shift of a tilt angle and the gap of a focus surface. アオリ角度調整時の撮像面の評価枠を説明する図である。It is a figure explaining the evaluation frame of the imaging surface at the time of tilt angle adjustment. アオリ角度とコントラスト評価値の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between a tilt angle and a contrast evaluation value. 実施例1の撮像装置のフローチャートである。3 is a flowchart of the image pickup apparatus according to the first embodiment. 実施例2の撮像装置のフローチャートである。9 is a flowchart of the image pickup apparatus according to the second embodiment. アオリ角度と評価枠毎のコントラスト評価値の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relation between the tilt angle and the contrast evaluation value for each evaluation frame. 実施例5の撮像装置のブロック図である。13 is a block diagram of an image pickup apparatus of Example 5. FIG. 評価枠と焦点深度の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between an evaluation frame and a depth of focus. 実施例5の撮像装置のフローチャートである。9 is a flowchart of an image pickup apparatus according to a fifth embodiment. 実施例6の撮像装置のフローチャートである。13 is a flowchart of the image pickup apparatus according to the sixth embodiment. アオリ角度と評価枠毎のコントラスト評価値の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the tilt angle and the contrast evaluation value for each evaluation frame. 実施例7の監視システムのブロック図である。It is a block diagram of the monitoring system of Example 7.

以下、図を用いて、本発明の実施形態における撮像装置について説明する。その際、全ての図において同一の機能を有するものは同一の数字を付け、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, the image pickup apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In that case, components having the same function are denoted by the same numeral in all the drawings, and the repeated description thereof will be omitted.

本実施例における撮像装置のブロック図を図1に示す。図1において、撮像装置100は、結像光学系101、結像光学系101の絞りを調整する絞り制御機構102、撮像素子103、撮像素子103の向きを回転するアオリ制御機構104を備える。なお、撮像素子103は例えばCCD型やCMOS型等の撮像素子であり、前記結像光学系の絞りを介した光を入射する撮像面を有する。また、撮像装置100は、撮像素子103および各々の機構を制御する制御手段としての制御部105を有する。また、撮像素子103で取得した撮像信号から、撮像素子103の所定の領域(以下、評価枠と呼ぶ)のコントラスト評価値を取得するコントラスト評価値取得部110を備える。
なお、制御部105はコンピュータとしてのCPUが内蔵されており、不図示のメモリに記憶されたコンピュータプログラムに基づきCPUが装置全体の各種動作を実行する。
FIG. 1 shows a block diagram of the image pickup apparatus in this embodiment. In FIG. 1, the imaging apparatus 100 includes an imaging optical system 101, a diaphragm control mechanism 102 that adjusts the diaphragm of the imaging optical system 101, an imaging element 103, and an tilt control mechanism 104 that rotates the orientation of the imaging element 103. The image pickup element 103 is, for example, a CCD type or CMOS type image pickup element, and has an image pickup surface on which light is incident through the diaphragm of the image forming optical system. The image pickup apparatus 100 also includes a control unit 105 as a control unit that controls the image pickup element 103 and each mechanism. Further, the image sensor 103 includes a contrast evaluation value acquisition unit 110 that acquires a contrast evaluation value of a predetermined area (hereinafter referred to as an evaluation frame) of the image sensor 103 from the image signal acquired by the image sensor 103.
The control unit 105 has a built-in CPU as a computer, and the CPU executes various operations of the entire apparatus based on a computer program stored in a memory (not shown).

絞り制御機構102は複数の絞り羽根およびモーターとギアで構成され、制御部105によってモーターに流れる電流を制御することで絞り羽根を動かし、絞り開口の大きさを制御できるようになっている。
撮像素子103の向きを回転するアオリ制御機構104はモーターとギアで構成され、制御部105によってモーターに流れる電流を制御することで、撮像素子103の向きを、XZ平面内で回転できるようになっている。回転中心は、結像光学系101の光軸と撮像素子103の交点を通り、Y軸に平行な直線である。このようにアオリ制御機構104は、撮像素子の撮像面と結像光学系の主面のなす角であるアオリ角度を制御する。撮像素子103の駆動および、撮像素子103からの撮像信号読み出し動作は、制御部105によって制御される。
The diaphragm control mechanism 102 is composed of a plurality of diaphragm blades, a motor, and a gear. The controller 105 controls the current flowing through the motor to move the diaphragm blades and control the size of the diaphragm aperture.
The tilt control mechanism 104 for rotating the orientation of the image sensor 103 is composed of a motor and a gear. By controlling the current flowing through the motor by the control unit 105, the orientation of the image sensor 103 can be rotated in the XZ plane. ing. The center of rotation is a straight line that passes through the intersection of the optical axis of the imaging optical system 101 and the image sensor 103 and is parallel to the Y axis. In this way, the tilt control mechanism 104 controls the tilt angle, which is the angle formed by the imaging surface of the imaging element and the principal surface of the imaging optical system. The driving of the image sensor 103 and the operation of reading an image signal from the image sensor 103 are controlled by the control unit 105.

図2は、アオリ撮影を行ったときのピント面107を説明する図である。なお、本実施例では撮像素子を前記アオリ制御機構104により傾けるように制御することによってアオリ撮影を行うが、撮像素子の代わりに光学系を傾けても良い。
図2において、シャインプルーフの原理に従い、撮像素子103の撮像面と、結像光学系101の主面108と、ピント面107が一つのY軸方向に延びる直線で交わっている。従って、ピント面107は、結像光学系101の主面108に対して傾いている。即ち、アオリ撮影を行うことで、結像光学系101の主面108に対して傾いている被写体面109に対し、ピント面107を一致させることができる。なお、撮像素子103の撮像面と、結像光学系101の主面108とのなす角bをアオリ角度とよぶ。
FIG. 2 is a diagram for explaining the focus surface 107 when tilting is performed. In this embodiment, tilting is performed by controlling the tilting mechanism of the image pickup device to tilt the image pickup device, but the optical system may be tilted instead of the image pickup device.
In FIG. 2, according to the Scheimpflug principle, the image pickup surface of the image pickup element 103, the main surface 108 of the image forming optical system 101, and the focus surface 107 intersect with each other in a straight line extending in the Y-axis direction. Therefore, the focusing surface 107 is tilted with respect to the main surface 108 of the imaging optical system 101. That is, by performing the tilting photographing, the focus surface 107 can be aligned with the subject surface 109 that is inclined with respect to the main surface 108 of the imaging optical system 101. The angle b between the image pickup surface of the image pickup element 103 and the main surface 108 of the image forming optical system 101 is referred to as a tilt angle.

図2の様に、光軸1140とピント面107のなす角をa、撮像素子103と被写体までの距離をD、結像光学系101の焦点距離をfとした時、アオリ角度bは以下の式1で求めることができる。
tan(b)=f÷(D×tan(a)) ・・・(式1)
As shown in FIG. 2, when the angle formed by the optical axis 1140 and the focusing surface 107 is a, the distance between the image sensor 103 and the object is D, and the focal length of the imaging optical system 101 is f, the tilt angle b is It can be calculated by Equation 1.
tan(b)=f÷(D×tan(a)) (Equation 1)

ユーザーが観察したい被写体面109とピント面107を一致させるためには、アオリ方向(図2のxz平面に沿った方向)に平行な方向の、撮像素子の撮像面の両端側(図2〜図4の第1の評価枠111、第2の評価枠112に対応している。)のコントラスト評価値を取得し、例えば両者のコントラスト評価値の合計が最も高くなるようにアオリ角度を変更する。これによって、所望の被写体面にピントが合うように調整することができる。なお、図2においてピント面107上の111´、112´、113´は、撮像素子の撮像面(有効撮像面)1000の中に予め設定された第1の評価枠111、第2の評価枠112、第3の評価枠113に対応した枠対応領域を示す。なお、図4のように実施例では第1の評価枠111、第2の評価枠112は撮像面の上下の端側に配置されている。 In order to make the subject surface 109 desired to be observed by the user coincident with the focus surface 107, both end sides (FIGS. 2 to 2) of the imaging surface of the imaging device in a direction parallel to the tilt direction (direction along the xz plane of FIG. 2). 4 corresponding to the first evaluation frame 111 and the second evaluation frame 112.), and the tilt angle is changed so that, for example, the sum of the contrast evaluation values of both becomes the highest. With this, it is possible to perform adjustment so that a desired subject surface is brought into focus. In FIG. 2, 111 ′, 112 ′, and 113 ′ on the focus plane 107 are the first evaluation frame 111 and the second evaluation frame which are preset in the image pickup surface (effective image pickup surface) 1000 of the image pickup device. 112, a frame corresponding area corresponding to the third evaluation frame 113 is shown. In addition, as shown in FIG. 4, in the embodiment, the first evaluation frame 111 and the second evaluation frame 112 are arranged on the upper and lower end sides of the imaging surface.

図5に、結像光学系101のF値が明るい場合と暗い場合について、アオリ角度とコントラスト評価値の関係を示す。図5(A)はF値が明るい場合、即ち絞りを比較的開いた場合、図5(B)はF値が暗い場合、即ち絞りを比較的閉じた場合を示している。
一般に、結像光学系の解像力は、ピント面近傍が最も高く、ピント面から離れるに従って解像力が低下する。具体的には、物体が十分に遠い場合、ほぼピント面からの距離の逆数に比例して低下する。ピント面での解像力は、収差や回折の影響によって多少ずれるものの、おおまかには結像光学系のF値に反比例する。また、解像力のピント面からの距離の逆数に対する比例係数は、収差や回折の影響によって多少ずれるものの、おおまかには結像光学系のF値の2乗に反比例する。
FIG. 5 shows the relationship between the tilt angle and the contrast evaluation value when the F value of the imaging optical system 101 is bright and when it is dark. FIG. 5A shows a case where the F value is bright, that is, the diaphragm is relatively opened, and FIG. 5B shows a case where the F value is dark, that is, the diaphragm is relatively closed.
Generally, the resolving power of the imaging optical system is the highest near the focusing surface, and the resolving power decreases as the distance from the focusing surface increases. Specifically, when the object is sufficiently far, it decreases substantially in proportion to the reciprocal of the distance from the focus surface. Although the resolving power on the focusing surface is slightly shifted due to the influence of aberration and diffraction, it is roughly inversely proportional to the F value of the imaging optical system. Further, the proportional coefficient of the resolving power to the reciprocal of the distance from the focus surface is roughly inversely proportional to the square of the F value of the imaging optical system, although it is slightly shifted due to the influence of aberration and diffraction.

また、図3において、第1の評価枠111、第2の評価枠112に対応した枠対応領域111´、112´おける、ピント面からの距離ΔDは、収差や回折の影響を無視すると、以下のように算出できる。
まず、結像の公式から、以下の(数1)が成り立つ。
Further, in FIG. 3, the distance ΔD from the focus surface in the frame corresponding regions 111 ′ and 112 ′ corresponding to the first evaluation frame 111 and the second evaluation frame 112 is as follows when the influence of aberration and diffraction is ignored. Can be calculated as
First, the following (Equation 1) holds from the formula of imaging.

Figure 2020126184
ここで、Sは、アオリ角度b=0の時の撮像素子103の有効画素領域のX軸方向の長さ、Δbは最適なアオリ角度bからのズレ量である。
更に、数2のような近似を使用する。
Figure 2020126184
Here, S is the length in the X-axis direction of the effective pixel area of the image sensor 103 when the tilt angle b=0, and Δb is the amount of deviation from the optimum tilt angle b.
Further, an approximation such as Equation 2 is used.

Figure 2020126184
すると以下の数3が導かれる。
Figure 2020126184
Then, the following equation 3 is derived.

Figure 2020126184
従って、ピント面107からの距離のズレである距離ΔD=ΔD1+ΔD2は、以下の数4のようにあらわせる。
Figure 2020126184
Therefore, the distance ΔD=ΔD1+ΔD2, which is the deviation of the distance from the focusing surface 107, can be expressed by the following expression 4.

Figure 2020126184
Figure 2020126184

数4より、最適なアオリ角度bからのズレ量が大きいほど、ピント面からのズレである距離ΔDが大きいことがわかる。
前述したように、結像光学系の解像力は、ピント面近傍が最も高く、ピント面から離れるに従って解像力が低下する。具体的には、物体が十分に遠い場合、ほぼピント面からの距離の逆数に比例して低下する。ピント面での解像力は、収差や回折の影響によって多少ずれるものの、おおまかには結像光学系のF値に反比例する。また、解像力のピント面からの距離の逆数に対する比例係数は、収差や回折の影響によって多少ずれるものの、おおまかには結像光学系のF値の2乗に反比例する。
一方、数4より、最適なアオリ角度からのズレ量が大きいほど、ピント面107からの距離ΔDが大きい。従って、図5に示す様に、F値が明るいほど、最適なアオリ角度におけるコントラスト評価値の値が高く、F値が暗いほど、最適なアオリ角度からずれた場合のコントラスト評価値が高くなる。
その結果、以下に示すトレードオフが発生してしまう。
From Equation 4, it can be seen that the larger the amount of deviation from the optimum tilt angle b, the larger the distance ΔD, which is the deviation from the focus surface.
As described above, the resolving power of the imaging optical system is highest near the focusing surface, and the resolving power decreases as the distance from the focusing surface increases. Specifically, when the object is sufficiently far, it decreases substantially in proportion to the reciprocal of the distance from the focus surface. Although the resolving power on the focusing surface is slightly shifted due to the influence of aberration and diffraction, it is roughly inversely proportional to the F value of the imaging optical system. Further, the proportional coefficient of the resolving power to the reciprocal of the distance from the focus surface is roughly inversely proportional to the square of the F value of the imaging optical system, although it is slightly shifted due to the influence of aberration and diffraction.
On the other hand, from Equation 4, the larger the amount of deviation from the optimum tilt angle, the greater the distance ΔD from the focus surface 107. Therefore, as shown in FIG. 5, the brighter the F value, the higher the contrast evaluation value at the optimum tilt angle, and the darker the F value, the higher the contrast evaluation value when the tilt angle deviates from the optimum tilt angle.
As a result, the following tradeoffs occur.

図5(A)に示す様に、F値が明るい場合、最適なアオリ角度からずれた場合の、コントラスト評価値の低下度合いが大きい。従って、調整前のアオリ角度が、最適なアオリ角度から大きく外れている場合、アオリ角度を変更した場合としても、コントラスト評価値の変化がノイズレベルに埋もれてしまう。その結果、調整前のアオリ角度が、最適なアオリ角度から大きく外れている場合、最適なアオリ角度を探索することが困難になってしまう。言い換えると、F値が明るい場合、アオリ角度を最適な角度に調整することが可能な角度範囲1130(以下、「アオリ角度調整可能範囲」と呼ぶ)が狭くなってしまう。 As shown in FIG. 5A, when the F value is bright, the degree of decrease in the contrast evaluation value is large when the F-value deviates from the optimum tilt angle. Therefore, when the tilt angle before adjustment largely deviates from the optimum tilt angle, even if the tilt angle is changed, the change in the contrast evaluation value is buried in the noise level. As a result, if the tilt angle before adjustment deviates significantly from the optimum tilt angle, it becomes difficult to search for the optimum tilt angle. In other words, when the F value is bright, the angle range 1130 in which the tilt angle can be adjusted to the optimum angle (hereinafter, referred to as “tilt angle adjustable range”) becomes narrow.

逆に、図5(B)に示す様に、F値が暗い場合、最適なアオリ角度からずれた場合の、コントラスト評価値が、F値が明るい場合よりも高くなる。従って、F値が暗いほど、アオリ角度調整可能な角度範囲1130を大きくすることができる。
一方、F値が暗い場合には、調整後のアオリ角度と、最適なアオリ角度とのずれが大きくなってしまう、という課題が発生する。なぜならば、F値が暗い場合、最適なアオリ角度からずれた場合の、コントラスト評価値の低下度合いが小さいため、コントラスト評価値のピーク検出誤差114が増大してしまうためである。
On the contrary, as shown in FIG. 5B, when the F value is dark, the contrast evaluation value when the F angle is deviated from the optimum tilt angle is higher than when the F value is bright. Therefore, the darker the F value, the larger the angle range 1130 in which the tilt angle can be adjusted.
On the other hand, when the F value is dark, there arises a problem that the deviation between the adjusted tilt angle and the optimum tilt angle becomes large. This is because when the F value is dark, the degree of decrease in the contrast evaluation value when the deviation from the optimum tilt angle is small, and the peak detection error 114 of the contrast evaluation value increases.

逆に、F値が明るい場合には、最適なアオリ角度からずれた場合の、コントラスト評価値の低下度合いが大きいため、コントラスト評価値のピーク検出誤差114が小さくなる。即ち、F値が明るいほど、アオリ角度の調整精度(以下、「アオリ角度調整精度」と呼ぶ)を高めることができる。
以上のように、アオリ角度調整範囲と、アオリ角度調整精度にはトレードオフが存在する。本実施例の撮像装置100では、最適なアオリ角度からの角度ずれ量に応じて、結像光学系101の絞り制御機構102を制御することで、アオリ角度調整範囲とアオリ角度調整精度の両立を可能としている。具体的には、最適なアオリ角度からの角度ずれ量が大きい場合には、F値を暗くすることで、アオリ角度調整範囲を大きくする。F値が暗い状態でアオリ角度の調整を行い、最適なアオリ角度からの角度ずれが小さくなった後で、F値を明るくして再度アオリ角度の調整を行うことで、アオリ角度調整精度を高くする。以下で、更に説明を行う。
On the other hand, when the F value is bright, the degree of decrease in the contrast evaluation value is large when it deviates from the optimum tilt angle, and therefore the peak detection error 114 of the contrast evaluation value becomes small. That is, the brighter the F value is, the higher the adjustment accuracy of the tilt angle (hereinafter, referred to as “tilt angle adjustment accuracy”) can be.
As described above, there is a trade-off between the tilt angle adjustment range and the tilt angle adjustment accuracy. In the image pickup apparatus 100 of the present embodiment, by controlling the diaphragm control mechanism 102 of the imaging optical system 101 in accordance with the amount of angular deviation from the optimum tilt angle, both the tilt angle adjustment range and the tilt angle adjustment accuracy are compatible. It is possible. Specifically, when the amount of angular deviation from the optimum tilt angle is large, the F value is made dark to increase the tilt angle adjustment range. Adjust the tilt angle in the dark F value, and after the angle deviation from the optimum tilt angle becomes small, brighten the F value and adjust the tilt angle again to increase the tilt angle adjustment accuracy. To do. Further description will be given below.

本実施例の撮像装置100における、アオリ角度調整のフローチャートを図6に示す。
ステップS600において、コントラスト評価値が図5(A)、(B)に例示したような、所定のレベルX1より大きいか判断し、Yesの場合には後述のステップS603に進む。なお、ステップS600におけるコントラスト評価値は枠111、112のコントラスト評価値の合計または平均値などで良いが、一方だけのコントラスト値に基づいて判断しても良い。なぜならほぼ同じコントラスト値が得られるはずだからである。Noの場合にはステップS601において、絞り制御機構102を制御することによって、結像光学系101の絞りを比較的閉じた第1の絞り状態(第1のF値)にする。
次にステップS602(第1のアオリ角度調整動作)において、アオリ角度を変更しながら、コントラスト評価値を求める。そしてアオリ方向に平行な方向の、撮像素子の撮像面の両端側の第1の評価枠111、第2の評価枠112のコントラスト評価値の合計または平均値などが最も大きくなるアオリ角度に調整する。
FIG. 6 shows a flowchart of tilt angle adjustment in the image pickup apparatus 100 of the present embodiment.
In step S600, it is determined whether the contrast evaluation value is higher than a predetermined level X1 as illustrated in FIGS. 5A and 5B, and if Yes, the process proceeds to step S603 described later. The contrast evaluation value in step S600 may be the total or average value of the contrast evaluation values of the frames 111 and 112, but may be determined based on the contrast value of only one. This is because almost the same contrast value should be obtained. In the case of No, in step S601, the aperture control mechanism 102 is controlled to bring the aperture of the imaging optical system 101 into the relatively closed first aperture state (first F number).
Next, in step S602 (first tilt angle adjusting operation), the contrast evaluation value is obtained while changing the tilt angle. Then, the tilt angle is adjusted in the direction parallel to the tilt direction to maximize the total or average of the contrast evaluation values of the first evaluation frame 111 and the second evaluation frame 112 on both ends of the imaging surface of the image sensor. ..

続いて、ステップS603において、絞り制御機構102を制御することによって、結像光学系101の絞りを第1の絞り状態よりも開いた第2の絞り状態(第2のF値)に設定する。
そして、ステップS604(第2のアオリ角度調整動作)において、再度、アオリ角度を変更しながら、コントラスト評価値を求める。更に、アオリ方向に平行な方向の、撮像素子の撮像面の両端側の第1の評価枠111、第2の評価枠112のコントラスト評価値の合計または平均値などが、最も大きくなるアオリ角度を探索する。
Subsequently, in step S603, by controlling the aperture control mechanism 102, the aperture of the imaging optical system 101 is set to a second aperture state (second F number) that is wider than the first aperture state.
Then, in step S604 (second tilt angle adjusting operation), the contrast evaluation value is obtained while changing the tilt angle again. Furthermore, the tilt angle at which the sum or the average value of the contrast evaluation values of the first evaluation frame 111 and the second evaluation frame 112 on both end sides of the imaging surface of the image sensor in the direction parallel to the tilt direction becomes the largest Explore.

前述したように、F値が暗いほどアオリ角度調整範囲が大きいため、F値が暗い状態(絞りを絞った状態)でアオリ角度の調整を行っているステップS602では、最適なアオリ角度から大きく外れている場合でも、アオリ角度の調整が可能である。即ち、本実施例の撮像装置100は、アオリ角度調整範囲を大きくすることができている。
一方、F値が明るいほどアオリ角度調整精度が高いため、ステップS604では、調整後のアオリ角度と、最適なアオリ角度とのずれを小さく抑えることができる。なお、前述したように、F値が明るい場合(絞りを開いた状態)には、アオリ角度調整範囲が小さくなってしまうため、ステップS604のみでは、最適なアオリ角度から大きく外れている場合における、アオリ角度の調整が困難になってしまう。
As described above, the darker the F value is, the larger the tilt angle adjustment range is. Therefore, in step S602 in which the tilt angle is adjusted in a dark F value (a state in which the diaphragm is closed), the tilt angle largely deviates from the optimum tilt angle. The tilt angle can be adjusted even when That is, the image pickup apparatus 100 of the present embodiment can increase the tilt angle adjustment range.
On the other hand, as the F value is brighter, the tilt angle adjustment accuracy is higher. Therefore, in step S604, the deviation between the adjusted tilt angle and the optimum tilt angle can be suppressed to be small. As described above, when the F value is bright (when the diaphragm is open), the tilt angle adjustment range becomes small. Therefore, only in step S604, when the tilt angle greatly deviates from the optimum tilt angle, Adjusting the tilt angle becomes difficult.

本実施例の撮像装置100では、ステップS602において、F値が比較的暗い状態で一旦アオリ角度の調整を行うことで、最適なアオリ角度からのずれを抑えている。その結果、アオリ角度調整範囲がステップS602よりも狭いステップS604において、アオリ角度調整精度の高いアオリ調整が可能となっている。
以上のように、本実施例の撮像装置100では、図6に示すフローチャートのようにアオリ角度の調整を行うことで、アオリ角度調整範囲と、アオリ角度調整精度の両立を可能としている。
In the image pickup apparatus 100 of the present embodiment, in step S602, the tilt angle is once adjusted in a state where the F value is relatively dark to suppress the deviation from the optimum tilt angle. As a result, in step S604 where the tilt angle adjustment range is narrower than step S602, tilt adjustment with high tilt angle adjustment accuracy is possible.
As described above, in the image pickup apparatus 100 of the present embodiment, the tilt angle adjustment range and the tilt angle adjustment accuracy are compatible by adjusting the tilt angle as shown in the flowchart of FIG.

なお、ステップS602、S604において第1の評価枠111、第2の評価枠112のコントラスト評価値が最も大きくなるアオリ角度が異なる場合、平均の角度をアオリ角度の最適値とすればよい。あるいは第1の評価枠111、第2の評価枠112のコントラスト評価値の平均値や合計値が最も大きくなるアオリ角度になるように調整しても良い。また、第1の評価枠111、第2の評価枠112のコントラスト評価値の信頼度を求め、信頼度が高い方に重みづけを行って、最適なアオリ角度を決めても良い。具体的には、存在するテクスチャの数が多かったり、画像信号のSN比が高かったりする方を、信頼度が高いとみなせばよい。 If the tilt angles at which the contrast evaluation values of the first evaluation frame 111 and the second evaluation frame 112 are the largest are different in steps S602 and S604, the average angle may be set as the optimum value of the tilt angle. Alternatively, the tilt angle may be adjusted so that the average value or the total value of the contrast evaluation values of the first evaluation frame 111 and the second evaluation frame 112 becomes the largest. Further, the reliability of the contrast evaluation values of the first evaluation frame 111 and the second evaluation frame 112 may be obtained, and the one having higher reliability may be weighted to determine the optimum tilt angle. Specifically, the one in which the number of textures that exist is large or the SN ratio of the image signal is high may be considered to have high reliability.

なお、アオリ角度調整範囲を大きくするために、ステップS601で設定する第1の絞り状態はなるべく絞り開口が小さい方が好ましい。具体的には、結像光学系101の絞り開口を最も絞った状態と一致しているほうが良い。例えば、絞りを最も絞った状態としてF値を16から64の間の値を使用する。即ち、前記第1の絞り状態は前記結像光学系の前記絞りを最も絞った状態とすることが望ましい。
同様に、アオリ角度調整精度を高めるために、ステップS603で設定する第2の絞り状態はなるべく絞り開口を開いた方が好ましい。即ち、前記第2の絞り状態は前記結像光学系の前記絞りを開放した状態であることが望ましい。
In order to increase the tilt angle adjustment range, it is preferable that the first diaphragm state set in step S601 has a diaphragm aperture as small as possible. Specifically, it is better to match the state in which the diaphragm aperture of the imaging optical system 101 is most narrowed. For example, a value between 16 and 64 is used for the F value with the diaphragm being in the most narrowed state. That is, it is desirable that the first diaphragm state is a state in which the diaphragm of the imaging optical system is most narrowed.
Similarly, in order to improve the tilt angle adjustment accuracy, it is preferable to open the diaphragm aperture as much as possible in the second diaphragm state set in step S603. That is, it is desirable that the second diaphragm state is a state in which the diaphragm of the imaging optical system is opened.

なお、ステップS602とステップS604では、結像光学系101のF値を変更するため、撮像素子103中の画素に入射する光量が異なる。そこで、ステップS602とステップS604では、撮像素子の蓄積時間や感度(ゲイン)を制御することで、露光量(出力信号レベル)をほぼ同じにする。具体的には、ステップS604の方が、ステップS602よりも撮像素子の蓄積時間を短くするか感度(ゲイン)の値を小さくする。即ち、ステップS602(第1のアオリ角度調整動作)における撮像素子の蓄積時間よりステップS604(第2のアオリ角度調整動作)における撮像素子の蓄積時間の方が短くなるように制御される。あるいは、ステップS602における撮像素子の感度よりステップS604における撮像素子の感度の方が小さくなるように制御される。 Since the F-number of the imaging optical system 101 is changed in step S602 and step S604, the amount of light incident on the pixel in the image sensor 103 is different. Therefore, in steps S602 and S604, the exposure amount (output signal level) is made substantially the same by controlling the storage time and sensitivity (gain) of the image sensor. Specifically, in step S604, the storage time of the image sensor is shortened or the sensitivity (gain) value is reduced in comparison with step S602. That is, the storage time of the image sensor in step S604 (second tilt angle adjustment operation) is controlled to be shorter than the storage time of the image sensor in step S602 (first tilt angle adjustment operation). Alternatively, the sensitivity of the image sensor in step S604 is controlled to be lower than the sensitivity of the image sensor in step S602.

図6では、第1の絞り状態でアオリ調整を行った後、第2の絞り状態でアオリ調整を行う、というように、2種類の絞り状態を使用していた。但し、3種類以上の絞り状態を使用しても良い。絞り状態が閉じているほどアオリ角度調整範囲が広く、絞り状態が開いているほどアオリ角度調整精度が高いため、絞りを比較的閉じた状態から連続的に徐々に開きつつ、アオリ調整を行ってもよい。 In FIG. 6, two types of diaphragm states are used, such as performing tilt adjustment in the first diaphragm state and then performing tilt adjustment in the second diaphragm state. However, three or more types of diaphragm states may be used. As the diaphragm is closed, the tilt angle adjustment range is wider, and as the diaphragm is opened, the tilt angle adjustment accuracy is higher. Good.

前述したように、絞りが閉じているほど、最適なアオリ角度からずれた場合の、結像光学系101の解像力が下がりにくい。そのため、コントラスト評価値がX1より低い場合即ち最適なアオリ角度とのずれが大きい時には絞りを比較的閉じた状態でアオリ角度を調整することで、最初から絞りが開いた状態でアオリ角度を調整した場合に対し、アオリ調整中に取得する画質が向上する。
一方、絞りが開いているほど、最適なアオリ角度での、結像光学系101の解像力が高くなる。そのため、最適なアオリ角度とのずれが小さい時には絞りが比較的開いた状態でアオリ角度を調整することで、最後までF値が暗い状態でアオリ角度を調整した場合に比べ、アオリ調整後に取得する画質が向上する。
即ち、本実施例の撮像装置100によれば、制御部105によって、結像光学系の絞りを第1の絞り状態にした状態でコントラスト評価値に基づきアオリ制御手段によりアオリ角度を調整する第1のアオリ角度調整動作を行う。そして、前記第1のアオリ角度調整動作後に前記結像光学系の前記絞りを前記第1の絞り状態よりも開いた第2の絞り状態にした状態で前記コントラスト評価値に基づき前記アオリ制御手段により前記アオリ角度を調整する第2のアオリ角度調整動作を行わせる。それによって、アオリ角度調整範囲とアオリ角度調整精度の両立に加え、アオリ調整中と、アオリ調整後の画質を両立することができる。
As described above, as the diaphragm is closed, the resolving power of the imaging optical system 101 is less likely to be lowered when deviating from the optimum tilt angle. Therefore, when the contrast evaluation value is lower than X1, that is, when the deviation from the optimum tilt angle is large, the tilt angle is adjusted with the diaphragm relatively closed, so that the tilt angle is adjusted with the diaphragm open from the beginning. In comparison with the case, the image quality acquired during the tilt adjustment is improved.
On the other hand, as the diaphragm is opened, the resolving power of the imaging optical system 101 at the optimum tilt angle becomes higher. Therefore, when the deviation from the optimum tilt angle is small, the tilt angle is adjusted with the diaphragm relatively open, so that the tilt angle is obtained after the tilt adjustment as compared to the case where the tilt angle is adjusted until the F value is dark. The image quality is improved.
That is, according to the image pickup apparatus 100 of the present embodiment, the control unit 105 adjusts the tilt angle by the tilt control means based on the contrast evaluation value with the diaphragm of the imaging optical system in the first diaphragm state. The tilt angle adjustment operation is performed. Then, after the first tilt angle adjusting operation, the tilt control means is controlled by the tilt control means on the basis of the contrast evaluation value in a state where the diaphragm of the imaging optical system is set to a second diaphragm state which is wider than the first diaphragm state. A second tilt angle adjusting operation for adjusting the tilt angle is performed. As a result, in addition to achieving both the tilt angle adjustment range and the tilt angle adjustment accuracy, it is possible to achieve both the image quality during tilt adjustment and after the tilt adjustment.

実施例2の撮像装置200(不図示)のブロック構成は、実施例1の撮像装置100と同じであり、アオリ角度を調整する際に使用する評価枠の位置のみが異なる。図7は実施例2のフローチャートであり、図7において、図6と同じ符番は同じ動作を示すので説明は省略する。
実施例1の撮像装置100は、図6のステップS602、ステップS604の双方において、アオリ方向に平行な方向の、撮像素子の撮像面の両端側のコントラスト評価値を取得する。そして、両方のコントラスト評価値の合計または平均値などが最も高くなる位置にアオリ角度を変更していた。
The block configuration of the image pickup apparatus 200 (not shown) of the second embodiment is the same as that of the image pickup apparatus 100 of the first embodiment, and only the position of the evaluation frame used when adjusting the tilt angle is different. FIG. 7 is a flowchart of the second embodiment. In FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG.
The image capturing apparatus 100 according to the first embodiment acquires the contrast evaluation values on both ends of the image capturing surface of the image sensor in the direction parallel to the tilt direction in both step S602 and step S604 of FIG. Then, the tilt angle is changed to a position where the sum or average of both contrast evaluation values is the highest.

それに対し、撮像装置200は、図7に示す様に、ステップS702(第1のアオリ角度調整)では第1の評価枠111の撮像信号からコントラスト評価値を取得し、コントラスト評価値が最も高くなる位置にアオリ角度を変更する。そして、ステップS704(第2のアオリ角度調整)では第1の評価枠よりも、撮像装置から被写体面までの距離が比較的近い、第2の評価枠112の撮像信号からコントラスト評価値を取得し、コントラスト評価値が最も高くなる位置にアオリ角度を変更する。これにより、実施例1の撮像装置100に対し、更にアオリ角度調整範囲を広げるとともに、アオリ角度調整精度を向上させることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 7, the imaging apparatus 200 acquires the contrast evaluation value from the imaging signal of the first evaluation frame 111 in step S702 (first tilt angle adjustment), and the contrast evaluation value becomes the highest. Change the tilt angle to the position. Then, in step S704 (second tilt angle adjustment), the contrast evaluation value is acquired from the image pickup signal of the second evaluation frame 112 in which the distance from the image pickup device to the subject surface is relatively shorter than that of the first evaluation frame. , The tilt angle is changed to the position where the contrast evaluation value is the highest. As a result, the tilt angle adjustment range can be further widened and the tilt angle adjustment accuracy can be improved with respect to the image pickup apparatus 100 of the first embodiment.

一般に、被写体までの距離が十分に遠い場合、結像光学系の錯乱円の大きさは、距離の2乗に反比例する。従って、図8のピークで規格化したコントラスト評価値のグラフで示すように、第1の評価枠111よりも、第2の評価枠112の方がアオリ角度を変化させたときのコントラスト評価値の変化が大きくなる。即ち、第2の評価枠112のコントラスト評価値を用いた方が、アオリ角度調整精度が高い。しかし、第1の評価枠111のコントラスト評価値を用いた方が、現在のアオリ角度と、最適なアオリ角度の差が大きくなった時の、コントラスト評価値の低下度合いが小さいため、アオリ角度調整範囲が広い。 In general, when the distance to the subject is sufficiently large, the size of the circle of confusion of the imaging optical system is inversely proportional to the square of the distance. Therefore, as shown in the graph of the contrast evaluation value normalized by the peak in FIG. 8, the contrast evaluation value when the tilt angle is changed is smaller in the second evaluation frame 112 than in the first evaluation frame 111. The change will be large. That is, the tilt angle adjustment accuracy is higher when the contrast evaluation value of the second evaluation frame 112 is used. However, when the contrast evaluation value of the first evaluation frame 111 is used, the degree of decrease in the contrast evaluation value when the difference between the current tilt angle and the optimum tilt angle becomes large is small, so the tilt angle adjustment is performed. Wide range.

そのため、現在のアオリ角度と、最適なアオリ角度の相違が大きく、F値を暗くしてアオリ角度を調整するステップS702(第1のアオリ角度調整)では、第1の評価枠111のコントラスト評価値を用いてアオリ角度を調整する。一方、F値を明るくしてアオリ角度を調整するステップS704(第2のアオリ角度調整)では、前記第2の評価枠112のコントラスト評価値を用いてアオリ角度を調整する。
このように、結像光学系101のF値に加えて、コントラスト評価値を取得する領域も制御することで、更にアオリ角度調整範囲を広げ、アオリ角度調整精度を向上させることができる。
Therefore, the difference between the current tilt angle and the optimum tilt angle is large, and in step S702 (first tilt angle adjustment) for adjusting the tilt angle by darkening the F value, the contrast evaluation value of the first evaluation frame 111 is adjusted. Use to adjust the tilt angle. On the other hand, in step S704 (second tilt angle adjustment) for adjusting the tilt angle by brightening the F value, the tilt angle is adjusted using the contrast evaluation value of the second evaluation frame 112.
As described above, by controlling the area for obtaining the contrast evaluation value in addition to the F value of the imaging optical system 101, the tilt angle adjustment range can be further expanded and the tilt angle adjustment accuracy can be improved.

更に、実施例3の撮像装置では、撮像素子から信号読み出し動作を変更することで、アオリ角度調整を更に高速化する。これにつき以下説明を行う。なお、以下では、撮像素子103として、撮像信号を行毎に順次読み出す方式の、CMOSイメージセンサを用いる場合について説明する。
一般に、CMOSイメージセンサから1フレーム分の撮像信号を読み出す時間の長さを律速する要因は大きく3つある。
Further, in the image pickup apparatus of the third embodiment, the tilt angle adjustment is further speeded up by changing the signal reading operation from the image pickup element. This will be described below. In the following, a case will be described in which a CMOS image sensor of a method of sequentially reading image signals for each row is used as the image sensor 103.
Generally, there are three major factors that control the length of time for reading an image pickup signal for one frame from a CMOS image sensor.

一つ目は、各々の画素に入射した光を撮像信号に変換して、列毎に設けられた垂直信号線に読み出すための、画素回路の駆動時間(以下、画素回路駆動時間)である。二つ目は、各々の画素回路から出力される撮像信号を、列毎に設けられた垂直信号線に対して、行毎にずらしたタイミングで読み出すための時間(以下、撮像信号読み出し時間)である。従って、二つ目の要因で律速される時間は、撮像信号を読み出す行数が少ないほど、短くなる。
三つ目は、行毎に順次読み出される1行分の撮像信号を、撮像素子の外部に出力するための時間(以下、撮像信号出力時間)である。従って、三つ目の要因で律速される時間は、撮像信号を読み出す列数が少ないほど、短くなる。なお、内部にアナログデジタル変換機能を備えたCMOSイメージセンサを使用した場合、1列分の撮像信号をアナログデジタルするための時間、という律速要因も存在する。但し、この律速要因も、撮像信号を読み出す列数が少ないほど短くなるため、三つ目の要因に含むものとする。
The first is the driving time of the pixel circuit (hereinafter, pixel circuit driving time) for converting the light incident on each pixel into an image pickup signal and reading the image pickup signal to the vertical signal line provided for each column. The second is the time for reading the image pickup signal output from each pixel circuit with respect to the vertical signal line provided for each column at a timing shifted for each row (hereinafter, image pickup signal read time). is there. Therefore, the rate-determined time due to the second factor becomes shorter as the number of rows from which the image pickup signal is read is smaller.
The third is a time (hereinafter, an image pickup signal output time) for outputting an image pickup signal for one row, which is sequentially read for each row, to the outside of the image pickup device. Therefore, the rate-determined time due to the third factor becomes shorter as the number of columns from which the image pickup signal is read is smaller. When a CMOS image sensor having an analog-to-digital conversion function is used, there is a rate-determining factor such as the time for analog-digitalizing the image pickup signals for one column. However, this rate-determining factor becomes shorter as the number of columns from which the image pickup signal is read out is shorter, and is therefore included in the third factor.

従って、1フレーム分の撮像信号を読み出す時間の長さは、画素回路駆動時間と撮像信号出力時間の内の長い方と、撮像信号読み出し時間の積で決定される。画素回路駆動時間と撮像信号出力時間の長さの大小関係は、撮像素子に依存する。
また、同じ撮像素子を使用した場合でも、撮像素子の駆動モードによって、画素回路駆動時間と撮像信号出力時間の長さの大小関係は異なる。即ち、撮像信号を読み出す列数が特定の列数よりも多い場合には、撮像信号出力時間の方が長く、撮像信号を読み出す列数が特定の列数よりも少ない場合には、画素回路駆動時間の時間の方が長い。
以上より、使用する撮像素子や、撮像素子の駆動モードによらず、読み出す撮像信号の行数が少ないほど、1フレーム分の撮像信号を読み出す時間の長さは短い。更に、使用する撮像素子や、撮像素子の駆動モードによっては、読み出す撮像信号の行数と読み出す撮像信号の列数の積、即ち、読み出す撮像信号の数が少ないほど、1フレーム分の撮像信号を読み出す時間の長さは短い。
Therefore, the length of time for reading the image pickup signal for one frame is determined by the product of the longer one of the pixel circuit drive time and the image pickup signal output time and the image pickup signal read time. The magnitude relationship between the pixel circuit drive time and the length of the image pickup signal output time depends on the image pickup element.
Even when the same image sensor is used, the magnitude relationship between the pixel circuit drive time and the length of the image signal output time differs depending on the drive mode of the image sensor. That is, when the number of columns for reading the image pickup signal is larger than the specific number of columns, the image pickup signal output time is longer, and when the number of columns for reading the image pickup signal is smaller than the specific number of columns, the pixel circuit drive is performed. The time is longer.
From the above, regardless of the image sensor to be used and the drive mode of the image sensor, the smaller the number of rows of the image signal to be read, the shorter the length of time to read the image signal for one frame. Further, depending on the image sensor to be used and the drive mode of the image sensor, the product of the number of rows of the image signal to be read and the number of columns of the image signal to be read, that is, the smaller the number of image signals to be read, the more the image signal for one frame is The read time is short.

従って、実施例3では、コントラスト評価値を取得するための、評価枠の範囲からのみ、撮像信号を読み出すことにより、1フレーム分の撮像信号を読み出す時間の長さを短くすることができ、アオリ角度調整を高速化することができる。
具体的には、ステップS702において撮像信号を読み出す第1の範囲を、少なくとも第1の評価枠111を含む、撮像面の中の部分領域とする。つまり例えば第1の評価枠111の撮像信号(とその近傍の領域)だけを読み出す。また、ステップS704において撮像信号を読み出す第2の範囲を、少なくとも第2の評価枠112を含む、撮像面の中の部分領域とする。つまり例えば第2の評価枠112の撮像信号(とその近傍の領域)だけを読み出す。
撮像素子から一部の撮像信号のみを読み出すためには、画素回路を駆動し、撮像信号を撮像素子の外部に出力する水平走査回路および、撮像信号を垂直信号線に読み出す、垂直走査回路に、スキップの機能を設ければよい。
Therefore, in the third embodiment, by reading the image pickup signal only from the range of the evaluation frame for obtaining the contrast evaluation value, the length of time for reading the image pickup signal for one frame can be shortened. The angle adjustment can be speeded up.
Specifically, the first range in which the imaging signal is read in step S702 is a partial area in the imaging surface including at least the first evaluation frame 111. That is, for example, only the image pickup signal of the first evaluation frame 111 (and the area in the vicinity thereof) is read. In addition, the second range in which the image pickup signal is read in step S704 is a partial area in the image pickup surface including at least the second evaluation frame 112. That is, for example, only the image pickup signal of the second evaluation frame 112 (and the area in the vicinity thereof) is read.
In order to read only a part of the image pickup signal from the image pickup device, a horizontal scanning circuit that drives the pixel circuit and outputs the image pickup signal to the outside of the image pickup device, and a vertical scanning circuit that reads the image pickup signal to a vertical signal line, A skip function may be provided.

実施例3では、ピント位置調整時とアオリ角度調整時の各々において、評価枠(とその近傍)以外の領域からの撮像信号は読み出さないようにした。しかし、評価枠(とその近傍)と、評価枠(とその近傍)以外からの、両方から読出しを行うとともに、両者の読み出しピッチを変更することで、1フレーム分の撮像信号を読み出す時間の長さを制御しても良い。
具体的には、ステップS702において、第1の評価枠111内の全ての撮像信号を読み出し、第1の評価枠111以外からは、撮像信号を間引いて読み出せばよい。また、ステップS704において、第2の評価枠112内の全ての撮像信号を読み出し、評価枠112以外からは、撮像信号を間引いて読み出せば良い。
In the third embodiment, the image pickup signal from the area other than the evaluation frame (and the vicinity thereof) is not read at each of the focus position adjustment and the tilt angle adjustment. However, by reading from both the evaluation frame (and its vicinity) and from other than the evaluation frame (and its vicinity), and changing the read pitches of both, the length of time for reading one frame of imaging signal is increased. May be controlled.
Specifically, in step S702, all the image pickup signals in the first evaluation frame 111 may be read, and the image pickup signals may be thinned out and read from other than the first evaluation frame 111. Further, in step S704, all the image pickup signals in the second evaluation frame 112 may be read, and the image pickup signals may be thinned out and read from other than the evaluation frame 112.

このように、評価枠(とその近傍)以外から読み出す撮像信号の読出しピッチを、評価枠(とその近傍)から読み出す撮像信号の読出しピッチよりも粗くしている。これにより、全ての撮像信号を読み出す場合より、1フレーム分の撮像信号を読み出す時間の長さを短くすることができる。なお、評価枠(とその近傍)以外の領域からの撮像信号は読み出さない、という場合は、評価枠(とその近傍)以外から読み出す撮像信号の読出しピッチが非常に長い所定値以上ということにもなる。 In this way, the read pitch of the image pickup signal read from other than the evaluation frame (and its vicinity) is made coarser than the read pitch of the image pickup signal read from the evaluation frame (and its vicinity). As a result, the length of time for reading the image pickup signals for one frame can be shortened as compared with the case of reading all the image pickup signals. In addition, when the image pickup signal from the area other than the evaluation frame (and its vicinity) is not read, it means that the read pitch of the image pickup signal read from other than the evaluation frame (and its vicinity) is equal to or longer than a predetermined value. Become.

即ち、具体的には、実施例4では、ステップS702においては、第1の範囲から撮像信号を読み出すサンプリングピッチよりも、第1の範囲以外から撮像信号を読み出すサンプリングピッチを大きくする。そして、ステップS704においては、第2の範囲から撮像信号を読み出すサンプリングピッチよりも、第2の範囲以外から撮像信号を読み出すサンプリングピッチを大きくする。このようにすることで、アオリ角度調整を高速化しつつ、画像情報を取得することができる。 That is, specifically, in the fourth embodiment, in step S702, the sampling pitch for reading the image pickup signal from outside the first range is made larger than the sampling pitch for reading the image pickup signal from the first range. Then, in step S704, the sampling pitch for reading the image pickup signal from outside the second range is made larger than the sampling pitch for reading the image pickup signal from the second range. By doing so, the image information can be acquired while speeding up the tilt angle adjustment.

なお、撮像信号を間引かずに、複数の撮像信号を加算ないしは加算平均することで、読み出す撮像信号の数を減らし(サンプリングピッチを大きくし)ても良いし、間引きと加算を組み合わせて、読み出す撮像信号の数を減らしても良い。なお、複数の撮像信号を加算ないしは加算平均したほうが、撮像信号を単純に間引く場合よりも、画像のSN比が向上するため、好ましい。 It should be noted that the number of image signals to be read may be reduced (the sampling pitch may be increased) by adding or averaging a plurality of image signals without thinning the image signals, or by performing a combination of thinning and addition. The number of image pickup signals may be reduced. Note that it is preferable to add or average the plurality of image pickup signals because the SN ratio of the image is improved as compared with the case where the image pickup signals are simply thinned out.

図9に示す、実施例5の撮像装置300においては、実施例1の撮像装置100に比べて、結像光学系101中に、ピント位置を制御するピント制御機構106を備えている点が異なる。ピント制御機構106は、フォーカスレンズをステッピングモータ等の駆動機構を用いて光軸方向に移動させることで、結像光学系101のピント位置を調整する。
撮像装置300では、結像光学系の絞りだけではなく、ピント位置も制御することで、更にアオリ角度調整範囲を広げている。以下で、従来の撮像装置と比較して説明する。
本実施例の撮像装置300では、撮像素子の撮像面の中央よりも、撮像装置からの距離が近い被写体面に対応した、第2の評価枠112のコントラスト評価値が最も大きくなるようにピント位置を調整してから、アオリ角度の調整を行う。
The image pickup apparatus 300 of the fifth embodiment shown in FIG. 9 is different from the image pickup apparatus 100 of the first embodiment in that the imaging optical system 101 includes a focus control mechanism 106 for controlling the focus position. .. The focus control mechanism 106 adjusts the focus position of the imaging optical system 101 by moving the focus lens in the optical axis direction using a drive mechanism such as a stepping motor.
In the image pickup apparatus 300, not only the diaphragm of the imaging optical system but also the focus position is controlled to further expand the tilt angle adjustment range. Hereinafter, description will be made in comparison with a conventional imaging device.
In the image pickup apparatus 300 of the present embodiment, the focus position is set so that the contrast evaluation value of the second evaluation frame 112 corresponding to the subject surface closer to the image pickup apparatus than the center of the image pickup surface of the image pickup element becomes the largest. After adjusting, adjust the tilt angle.

図10は、アオリ撮影時における、第1の評価枠111の領域と、第2の評価枠112の領域の、結像光学系101の光軸方向に沿った焦点深度の深さを説明する図である。図10よりわかるように、撮像装置から被写体面までの距離が近い被写体面に対応した領域112´の焦点深度317は、撮像装置から被写体面までの距離が遠い被写体面に対応した領域111´の焦点深度316よりも、焦点深度が浅くなっている。
即ち、調整前のアオリ角度が、最適なアオリ角度からずれている場合、第2の評価枠112に対応した被写体面112´の方が、第1の評価枠111に対応した被写体面の領域111´よりも、焦点深度から外れやすく、コントラスト評価値が低下しやすい。そのため、仮に撮像素子の撮像面の中央を優先してピント位置を調整した場合には、最適なアオリ角度からのずれが大きい時に、第2の評価枠112のコントラスト評価値がノイズレベルを下回り、アオリ角度の調整が困難になってしまう。
FIG. 10 is a diagram illustrating the depth of focus depth along the optical axis direction of the imaging optical system 101 in the area of the first evaluation frame 111 and the area of the second evaluation frame 112 during tilt shooting. Is. As can be seen from FIG. 10, the depth of focus 317 of the region 112′ corresponding to the subject surface where the distance from the imaging device to the subject surface is short is the same as that of the region 111′ corresponding to the subject surface where the distance from the imaging device to the subject surface is long. The depth of focus is shallower than the depth of focus 316.
That is, when the tilt angle before adjustment deviates from the optimum tilt angle, the object plane 112 ′ corresponding to the second evaluation frame 112 is the area 111 of the object surface corresponding to the first evaluation frame 111. The contrast evaluation value is more likely to be lower than that of ′′. Therefore, if the focus position is adjusted by giving priority to the center of the image pickup surface of the image pickup device, the contrast evaluation value of the second evaluation frame 112 is below the noise level when the deviation from the optimum tilt angle is large. Adjusting the tilt angle becomes difficult.

そこで、本実施例の撮像装置では、撮像素子の撮像面の中央よりも、撮像装置からの距離が近い被写体面の領域112´に対応した、第2の評価枠112を優先してピント位置を調整する。従って、最適なアオリ角度からのずれが大きい時でも、第1の評価枠111のコントラスト評価値の低下は小さいため、アオリ角度の調整を行うことができる。即ち、本実施例の撮像装置の方が、従来の撮像装置よりも、アオリ角度調整範囲を広げることができる。
実施例5の撮像装置300を用いたアオリ角度調整のフローチャートを図11に示す。まず、ステップS1100において、評価枠111、112,113のコントラスト評価値の合計または平均値が所定のレベルX1より大きいか判断し、YesであればステップS1104に進み、NoであればステップS1101に進む。なお、ステップS1100におけるコントラスト評価値は評価枠111〜113のコントラスト評価値のいずれか一つに基づくものであっても良いし、或いはいずれか二つの合計または平均値などでも良い。ステップS1101において、第2の評価枠112のコントラスト評価値が最も大きくなるように、撮像装置300のピント位置を調整する(第1のピント位置調整動作)。次に、ステップS1102において、絞りを第1の絞り状態(第1のF値)に設定する。その後、ステップS1103(第1のアオリ角度調整動作)において、第1の評価枠111、第2の評価枠112のコントラスト評価値が最も大きくなるように、アオリ角度の調整を行う。ステップS1101〜S1103によって、ピント位置、アオリ角度の最適値からのズレを抑えることで、ステップS1104以降の、精度の高いアオリ角度調整を可能としている。
Therefore, in the image pickup apparatus of the present embodiment, the focus position is prioritized in the second evaluation frame 112 corresponding to the area 112′ of the subject plane that is closer to the image pickup apparatus than the center of the image pickup surface of the image pickup element. adjust. Therefore, even when the deviation from the optimum tilt angle is large, the decrease in the contrast evaluation value of the first evaluation frame 111 is small, so that the tilt angle can be adjusted. That is, the tilt angle adjustment range of the image pickup apparatus of the present embodiment can be wider than that of the conventional image pickup apparatus.
FIG. 11 shows a flowchart of tilt angle adjustment using the image pickup apparatus 300 according to the fifth embodiment. First, in step S1100, it is determined whether the total or average of the contrast evaluation values of the evaluation frames 111, 112, 113 is larger than a predetermined level X1, and if Yes, the process proceeds to step S1104, and if No, the process proceeds to step S1101. .. The contrast evaluation value in step S1100 may be based on any one of the contrast evaluation values of the evaluation frames 111 to 113, or may be the sum or average of any two. In step S1101, the focus position of the imaging device 300 is adjusted so that the contrast evaluation value of the second evaluation frame 112 becomes the largest (first focus position adjusting operation). Next, in step S1102, the aperture is set to the first aperture state (first F number). After that, in step S1103 (first tilt angle adjusting operation), the tilt angle is adjusted so that the contrast evaluation values of the first evaluation frame 111 and the second evaluation frame 112 are maximized. By suppressing the deviation of the focus position and the tilt angle from the optimum values in steps S1101 to S1103, it is possible to adjust the tilt angle with high accuracy after step S1104.

ステップS1104で絞り開口を第1の絞り状態(F値大)よりも開いた第2の絞り状態(第2のF値)にした後、ステップS1105(第2のピント位置調整)で再度ピント位置の調整を行う。ステップS1105では、ステップS1101と異なり、撮像素子の撮像面の中央に対応した評価枠(図10の第3の評価枠113)のコントラスト評価値が最も大きくなるように、ピント位置を調整する。最後に、ステップS1106(第2のアオリ角度調整)において、第1の評価枠111、第2の評価枠112のコントラスト評価値が最も大きくなるように、アオリ角度の調整を行う。このように、結像光学系の絞りだけではなく、ピント位置も制御することで、更にアオリ角度調整範囲を広げつつ、精度の高いアオリ角度調整が可能となっている。 In step S1104, the aperture opening is set to the second aperture state (second F number) that is larger than the first aperture state (large F value), and then the focus position is set again in step S1105 (second focus position adjustment). Adjust. In step S1105, unlike step S1101, the focus position is adjusted so that the contrast evaluation value of the evaluation frame (third evaluation frame 113 in FIG. 10) corresponding to the center of the imaging surface of the image sensor is maximized. Finally, in step S1106 (second tilt angle adjustment), the tilt angle is adjusted so that the contrast evaluation values of the first evaluation frame 111 and the second evaluation frame 112 are maximized. As described above, by controlling not only the diaphragm of the imaging optical system but also the focus position, the tilt angle can be adjusted with high accuracy while further expanding the tilt angle adjusting range.

実施例6の撮像装置400(不図示)のブロック構成は、実施例3の撮像装置300と同じである。但し、実施例6の撮像装置400では、ピント位置とアオリを順次調整したのち、フォーカスとアオリを同時に調整する。
図12は、実施例6の撮像装置400を用いたピント位置調整、アオリ角度調整のフローを説明するフローチャートである。
まず、ステップS1200において、評価枠111〜113のコントラスト評価値の合計または平均値が所定のレベルX1より大きいか判断し、YesであればステップS1204に進み、NoであればステップS1201に進む。なお、ステップS1200におけるコントラスト評価値は評価枠111〜113のコントラスト評価値のいずれか一つに基づくものであっても良いし、或いはいずれか二つの合計または平均値などでも良い。ステップS1201で絞り開口を第1の絞り状態(第1のF値)に設定した後、ステップS1202で、第1の評価枠111、第2の評価枠112のコントラスト評価値が最も大きくなるように、アオリ角度の調整を行う(第1のアオリ角度調整動作)。その後、ステップS1203で撮像素子の撮像面の中央の第3の評価枠113のコントラスト評価値が最も高くなるように、ピント位置を調整する。このように、ステップS1201〜S1203によって、アオリ角度、ピント位置の最適値からのズレを抑えることで、ステップS1204以降において、精度の高いピント位置とアオリ角度の同時調整を可能としている。
The block configuration of the image pickup apparatus 400 (not shown) of the sixth embodiment is the same as that of the image pickup apparatus 300 of the third embodiment. However, in the image pickup apparatus 400 of the sixth embodiment, the focus position and the tilt are adjusted sequentially, and then the focus and the tilt are adjusted simultaneously.
FIG. 12 is a flowchart illustrating a flow of focus position adjustment and tilt angle adjustment using the image pickup apparatus 400 according to the sixth embodiment.
First, in step S1200, it is determined whether the sum or average of the contrast evaluation values of the evaluation frames 111 to 113 is larger than a predetermined level X1, and if Yes, the process proceeds to step S1204, and if No, the process proceeds to step S1201. The contrast evaluation value in step S1200 may be based on any one of the contrast evaluation values of the evaluation frames 111 to 113, or may be the sum or average value of any two. After the diaphragm aperture is set to the first diaphragm state (first F number) in step S1201, the contrast evaluation values of the first evaluation frame 111 and the second evaluation frame 112 are set to be the largest in step S1202. , The tilt angle is adjusted (first tilt angle adjusting operation). After that, in step S1203, the focus position is adjusted so that the contrast evaluation value of the third evaluation frame 113 at the center of the imaging surface of the image sensor becomes the highest. As described above, by suppressing the deviations of the tilt angle and the focus position from the optimum values in steps S1201 to S1203, it is possible to simultaneously adjust the focus position and the tilt angle with high accuracy after step S1204.

ステップS1204で絞り開口を第1の絞り状態(F値大)よりも開いた第2の絞り状態(第2のF値)にする。その後、ステップS1205でフォーカスレンズの駆動とアオリ角度の制御を同時に行いつつ、第1の評価枠111、第2の評価枠112、第3の評価枠113のコントラスト評価値をすべて取得することで、フォーカスとアオリを同時に調整する。
具体的には、第1〜第3の評価枠111〜113のコントラスト評価値の平均が最大となるように、ピント制御機構及びアオリ制御機構を制御する。このように、ピント制御機構及びアオリ制御機構を同時に動かしながら、各々の評価枠のコントラスト評価値を取得することで、ピントおよびアオリが同時に調整できるため、短い時間でフォーカスとアオリを調整することが可能となる。
In step S1204, the diaphragm aperture is set to a second diaphragm state (second F value) that is wider than the first diaphragm state (large F value). After that, in step S1205, while simultaneously driving the focus lens and controlling the tilt angle, by obtaining all the contrast evaluation values of the first evaluation frame 111, the second evaluation frame 112, and the third evaluation frame 113, Adjust focus and tilt at the same time.
Specifically, the focus control mechanism and the tilt control mechanism are controlled so that the average of the contrast evaluation values of the first to third evaluation frames 111 to 113 becomes maximum. In this way, while simultaneously moving the focus control mechanism and the tilt control mechanism, by acquiring the contrast evaluation value of each evaluation frame, the focus and tilt can be adjusted at the same time, so focus and tilt can be adjusted in a short time. It will be possible.

調整前のピント位置およびアオリ角度の、最適な値からのずれが大きい場合には、ステップS1201〜ステップS1203を行わずに、いきなりステップS1204、S125を用いてピントとアオリを同時に調整することは難しい。以下で理由を説明する。
調整前のピント位置およびアオリ角度の、最適な値からのずれが大きい場合、第1の評価枠111のコントラスト評価値が最大となるアオリ角度と、第2の評価枠112のコントラスト評価値が最大となるアオリ角度の乖離が大きい。更に、第1の評価枠111のコントラスト評価値が最大となるアオリ角度と、第2の評価枠112のコントラスト評価値が最大となるアオリ角度の中間値と、最適なアオリ角度との差異も大きくなってしまう。
When the focus position and the tilt angle before the adjustment are largely deviated from the optimum values, it is difficult to suddenly adjust the focus and the tilt simultaneously using steps S1204 and S125 without performing steps S1201 to S1203. .. The reason will be described below.
When the focus position and the tilt angle before the adjustment are largely deviated from the optimum values, the tilt angle at which the contrast evaluation value of the first evaluation frame 111 is maximum and the contrast evaluation value of the second evaluation frame 112 are maximum. The deviation of the tilt angle is large. Further, the difference between the tilt angle at which the contrast evaluation value of the first evaluation frame 111 is maximum, the intermediate value between the tilt angles at which the contrast evaluation value of the second evaluation frame 112 is maximum, and the optimum tilt angle is large. turn into.

図13に具体例を示した。図13は、アオリ角度を振った時の、第1、第2の評価枠111、112のコントラスト評価値を示したものである。図13よりわかるように、第1の評価枠111のコントラスト評価値が最大となるアオリ角度と、第2の評価枠112のコントラスト評価値が最大となるアオリ角度の中間値と、最適なアオリ角度との差異が大きくなっている。
従って、調整前のピント位置およびアオリ角度の、最適な値からのずれが大きい場合、即ち評価枠111、112のコントラスト評価値の合計または平均値が例えば所定のレベルX1より低い場合には、ステップS1201〜S1203を行う。そして、ピント位置およびアオリ角度の、最適なアオリ角度からのズレを抑えておく必要がある。このように実施例6の撮像装置400では、F値が暗い状態でコントラストとアオリを各々独立に調整し、ピント位置およびアオリ角度の、最適なアオリ角度からのズレを抑えた後に、F値を明るくしてピント位置とアオリ角度を同時に調整している。その結果、アオリ角度調整範囲とアオリ角度調整精度の両立に加え、短い時間でのフォーカスとアオリの調整が可能となる。
FIG. 13 shows a specific example. FIG. 13 shows contrast evaluation values of the first and second evaluation frames 111 and 112 when the tilt angle is changed. As can be seen from FIG. 13, the tilt angle at which the contrast evaluation value of the first evaluation frame 111 is maximum and the intermediate value between the tilt angle at which the contrast evaluation value of the second evaluation frame 112 is maximum and the optimum tilt angle. The difference with is increasing.
Therefore, when the deviations of the focus position and the tilt angle before the adjustment from the optimum values are large, that is, when the total or average value of the contrast evaluation values of the evaluation frames 111 and 112 is lower than the predetermined level X1, the step is performed. S1201 to S1203 are performed. Then, it is necessary to suppress the deviation of the focus position and the tilt angle from the optimum tilt angle. As described above, in the imaging apparatus 400 according to the sixth embodiment, the contrast and tilt are independently adjusted in a dark F value to suppress the deviation of the focus position and tilt angle from the optimum tilt angle, and then the F value is changed. Brighten to adjust the focus position and tilt angle at the same time. As a result, in addition to achieving both the tilt angle adjustment range and the tilt angle adjustment accuracy, it becomes possible to adjust the focus and tilt in a short time.

実施例7では、実施例1から6に示す撮像装置を用いた監視システム(撮像システム)600について説明する。図14は、実施例1から6に示す撮像装置500を用いた監視システム(撮像システム)600の構成図である。撮像装置とクライアント装置501は、ネットワーク502を介して相互に通信可能な状態に接続されている。クライアント装置501は、撮像装置500を制御する各種コマンドを送信する。それを受けて、撮像装置500は、コマンドに対するレスポンスや撮像した画像データをクライアント装置501に送信する。撮像装置500を被写界深度優先モードで駆動するか否かは、クライアント装置501を介してユーザーが選択できるようになっている。
クライアント装置501は例えばPCなどの外部機器であり、ネットワーク502は、 有線LAN、無線LAN等により構成されている。また、ネットワーク502を介して撮像装置500に電源を供給する構成となっていても良い。
In a seventh embodiment, a monitoring system (imaging system) 600 using the imaging device shown in the first to sixth embodiments will be described. FIG. 14 is a configuration diagram of a monitoring system (imaging system) 600 using the imaging device 500 according to the first to sixth embodiments. The imaging device and the client device 501 are connected via a network 502 so that they can communicate with each other. The client device 501 transmits various commands for controlling the imaging device 500. In response to this, the imaging device 500 transmits the response to the command and the captured image data to the client device 501. The user can select via the client device 501 whether or not to drive the imaging device 500 in the depth of field priority mode.
The client device 501 is an external device such as a PC, and the network 502 is configured by a wired LAN, a wireless LAN, or the like. Further, the power may be supplied to the imaging device 500 via the network 502.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
また、本実施例における制御の一部または全部を上述した実施例の機能を実現するコンピュータプログラムをネットワーク又は各種記憶媒体を介して撮像装置や撮像制御装置に供給するようにしてもよい。そしてその撮像装置や撮像制御装置におけるコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。その場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications can be made based on the gist of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.
Further, part or all of the control in this embodiment may be supplied to the image pickup apparatus and the image pickup control apparatus via a network or various storage media, a computer program realizing the functions of the above-described embodiment. Then, a computer (or a CPU, MPU, or the like) in the image pickup apparatus or the image pickup control apparatus may read out and execute the program. In that case, the program and the storage medium storing the program constitute the present invention.

100、200、300、400、500:撮像装置
101:結像光学系
102:絞り制御機構
103:撮像素子
104:アオリ制御機構
105:制御部
106:ピント制御機構
107:ピント面
108:結像光学系の主面
109:被写体面
110:コントラスト評価値取得部
111:第1の評価枠
112:第2の評価枠
113:第3の評価枠
600:監視システム(撮像システム)
501:クライアント装置
502:ネットワーク

100, 200, 300, 400, 500: Imaging device 101: Imaging optical system 102: Aperture control mechanism 103: Imaging device 104: Tilt control mechanism 105: Control unit 106: Focus control mechanism 107: Focus surface 108: Imaging optics Main surface 109 of system: Subject surface 110: Contrast evaluation value acquisition unit 111: First evaluation frame 112: Second evaluation frame 113: Third evaluation frame 600: Monitoring system (imaging system)
501: Client device 502: Network

Claims (14)

結像光学系の絞りを制御する絞り制御手段と、
前記絞りを介した光を入射する撮像面を有し撮像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像面と前記結像光学系の主面のなす角であるアオリ角度を制御するアオリ制御手段と、
前記撮像面の中の所定の評価枠のコントラスト評価値を取得するコントラスト評価値取得手段と、
前記絞りを第1の絞り状態にしたときの前記コントラスト評価値に基づき前記アオリ制御手段により前記アオリ角度を調整する第1のアオリ角度調整動作を行うとともに、前記第1のアオリ角度調整動作の後に前記絞りを前記第1の絞り状態よりも開いた第2の絞り状態にしたときの前記コントラスト評価値に基づき前記アオリ制御手段により前記アオリ角度を調整する第2のアオリ角度調整動作を行わせる制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
A diaphragm control means for controlling the diaphragm of the imaging optical system,
An image pickup device that outputs an image pickup signal having an image pickup surface on which light is incident through the diaphragm,
A tilt control means for controlling a tilt angle which is an angle formed by the imaging surface and the main surface of the imaging optical system,
Contrast evaluation value acquisition means for acquiring a contrast evaluation value of a predetermined evaluation frame in the imaging surface,
The first tilt angle adjusting operation for adjusting the tilt angle by the tilt controlling means is performed based on the contrast evaluation value when the diaphragm is in the first diaphragm state, and after the first tilt angle adjusting operation. Control for performing the second tilt angle adjusting operation for adjusting the tilt angle by the tilt control means based on the contrast evaluation value when the diaphragm is set to the second diaphragm state which is opened more than the first diaphragm state And an image pickup device.
前記第1の絞り状態は前記絞りを最も絞った状態であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the first diaphragm state is a state in which the diaphragm is most narrowed. 前記第2の絞り状態は前記絞りを開放した状態であ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。 The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the second diaphragm state is a state in which the diaphragm is opened. 前記第1のアオリ角度調整動作における前記撮像素子の蓄積時間より前記第2のアオリ角度調整動作における撮像素子の蓄積時間の方が短いことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。 4. The accumulation time of the image sensor in the second tilt angle adjusting operation is shorter than the accumulation time of the image sensor in the first tilt angle adjusting operation. The imaging device described. 前記第1のアオリ角度調整動作における前記撮像素子のゲインより前記第2のアオリ角度調整動作における前記撮像素子のゲインの方が小さいことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。 4. The gain of the image sensor in the second tilt angle adjusting operation is smaller than the gain of the image sensor in the first tilt angle adjusting operation. Imaging device. 前記第1のアオリ角度調整動作においては、前記撮像面の中の所定の第1の評価枠のコントラスト評価値が最も大きくなるアオリ角度に調整し、前記第2のアオリ角度調整動作においては、前記第1の評価枠よりも、撮像装置からの距離が近い被写体面に対応した、前記撮像面の中の第2の評価枠のコントラスト評価値が最も大きくなるアオリ角度に調整することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像装置。 In the first tilt angle adjusting operation, the tilt angle is adjusted so that the contrast evaluation value of the predetermined first evaluation frame on the imaging surface becomes the largest, and in the second tilt angle adjusting operation, The tilt angle is adjusted so that the contrast evaluation value of the second evaluation frame in the imaging surface corresponding to the subject surface closer to the imaging device than the first evaluation frame is the largest. The image pickup apparatus according to claim 1. 前記第1のアオリ角度調整動作においては、前記第1の評価枠を含む部分領域である第1の範囲から撮像信号を読み出し、前記第2のアオリ角度調整動作においては、前記第2の評価枠を含む部分領域である第2の範囲から撮像信号を読み出すことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。 In the first tilt angle adjusting operation, an image pickup signal is read from a first range which is a partial area including the first evaluation frame, and in the second tilt angle adjusting operation, the second evaluation frame. The image pickup apparatus according to claim 6, wherein the image pickup signal is read out from a second range which is a partial region including the. 前記第1のアオリ角度調整動作においては、前記第1の範囲から撮像信号を読み出すサンプリングピッチよりも、前記第1の範囲以外から撮像信号を読み出すサンプリングピッチが大きく、前記第2のアオリ角度調整動作においては、前記第2の範囲から撮像信号を読み出すサンプリングピッチよりも、前記第2の範囲以外から撮像信号を読み出すサンプリングピッチの方が大きいことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。 In the first tilt angle adjusting operation, the sampling pitch for reading the image pickup signal from outside the first range is larger than the sampling pitch for reading the image pickup signal from the first range, and the second tilt angle adjusting operation is performed. In the above, the image pickup apparatus according to claim 6, wherein the sampling pitch for reading the image pickup signal from outside the second range is larger than the sampling pitch for reading the image pickup signal from the second range. 更に前記結像光学系のピントを調整するピント制御手段を有し、前記撮像素子の撮像面の中央よりも、撮像装置からの距離が近い被写体面に対応した、所定の評価枠のコントラスト評価値が最も大きくなるようにピント位置を調整する第1のピント位置調整動作を行った後、前記第1のアオリ角度調整動作を行うことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像装置。 A contrast evaluation value of a predetermined evaluation frame corresponding to a subject surface closer to the image pickup device than the center of the image pickup surface of the image pickup device is provided, further comprising focus control means for adjusting the focus of the imaging optical system. 6. The first tilt angle adjusting operation is performed after the first focus position adjusting operation for adjusting the focus position so as to be the largest. 6. Imaging device. 前記第1のアオリ角度調整動作を行った後、前記撮像素子の撮像面の中央の評価枠のコントラスト評価値が最も大きくなるようにピント位置を調整するピント位置調整動作を行った後に、前記第2のアオリ角度調整動作を行うことを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。 After performing the first tilt angle adjusting operation, after performing the focus position adjusting operation of adjusting the focus position so that the contrast evaluation value of the evaluation frame in the center of the image pickup surface of the image pickup device becomes the largest, The image pickup apparatus according to claim 9, wherein the tilt angle adjusting operation of 2 is performed. 更に前記結像光学系のピント位置を調整するピント制御手段を有し、前記第2のアオリ角度調整動作において、アオリ角度調整を行う際に、前記撮像素子の撮像面の中央の第3の評価枠のコントラスト評価値が最も大きくなるように、前記ピント位置を制御することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の撮像装置。 Further, it has a focus control means for adjusting the focus position of the image forming optical system, and when performing the tilt angle adjustment in the second tilt angle adjusting operation, a third evaluation of the center of the image pickup surface of the image pickup device is performed. 9. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the focus position is controlled so that the contrast evaluation value of the frame becomes maximum. 請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像装置を用いた監視システム。 A monitoring system using the image pickup device according to claim 1. 請求項1〜11のうちいずれか一項に記載の撮像装置の各手段としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。 A computer program for causing a computer to function as each unit of the image pickup apparatus according to claim 1. 請求項13に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータで読み取り可能な記憶媒体。

A computer-readable storage medium storing the computer program according to claim 13.

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