JP2021113909A - 制御装置、撮像装置、監視カメラシステム、制御方法、および、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で所望の被写体に対するチルト制御を行うことが可能な制御装置を提供する。【解決手段】制御装置（１１５）は、撮像素子（ＩＳ）または光学系（４）の少なくとも一方を、光学系の光軸と直交する平面に対して傾斜させるチルト制御手段（１１１ａ）と、被写体のフォーカス情報と被写体の撮像画像における位置とに基づいて、チルト制御手段によるチルト開始方向を判定する判定手段（１１１ｂ）とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、監視カメラ等の撮像装置および画像監視システムに関する。

従来、レンズと撮像素子とを相対的に傾ける（チルト制御を行う）ことで、被写界深度を大きくする方法（チルト撮像機能）が知られている。チルト撮像機能を利用することにより、絞りが開放状態でも結像状態を改善することができる。

特許文献１には、オートフォーカスして取得した画像において、複数の領域の各々に関するコントラスト値に基づいて、レンズと撮像素子との相対的なチルト角度を算出し、撮像素子をチルト駆動することにより被写界深度を大きくする撮像装置が開示されている。特許文献２には、撮像素子をチルト駆動しながら取得した画像から高周波成分を検出し、映像信号の高周波成分が最大になるように撮像素子をチルト駆動する撮像装置が開示されている。

特開平１１−２８１８７９号公報 特開平４−１９６８７８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された撮像装置では、被写体が直線状に位置していない場合には適切なチルト角度を算出することができない。特許文献２に開示された撮像装置では、撮像素子を適切なチルト角度へチルト制御を行うため、チルト駆動可能な全域に亘ってチルト駆動することが必要な場合があり、チルト制御に時間を要する。

そこで本発明は、短時間で所望の被写体に対するチルト制御を行うことが可能な制御装置、撮像装置、監視カメラシステム、制御方法、および、プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一側面としての制御装置は、撮像素子または光学系の少なくとも一方を、前記光学系の光軸と直交する平面に対して傾斜させるチルト制御手段と、被写体のフォーカス情報と前記被写体の撮像画像における位置とに基づいて、前記チルト制御手段によるチルト開始方向を判定する判定手段とを有する。

本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像素子と前記制御装置とを有する。

本発明の他の側面としての監視カメラシステムは、前記撮像装置と、前記撮像装置を通信で操作が可能な操作ユニットとを有する。

本発明の他の側面としての制御方法は、撮像素子または光学系の少なくとも一方を、前記光学系の光軸と直交する平面に対して傾斜させる制御方法であって、被写体のフォーカス情報を取得するステップと、前記被写体の撮像画像における位置を取得するステップと、前記フォーカス情報と前記被写体の前記撮像画像における前記位置とに基づいて、チルト開始方向を判定するステップと、を有する。

本発明の他の側面としてのプログラムは、前記制御方法をコンピュータに実行させる。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。

本発明によれば、短時間で所望の被写体に対するチルト制御を行うことが可能な制御装置、撮像装置、監視カメラシステム、制御方法、および、プログラムを提供することができる。

第１の実施形態における撮像装置の分解斜視図である。 第１の実施形態における監視カメラシステムのブロック図である。 第１の実施形態における撮像装置のチルト角度がゼロである場合の被写界深度の説明図である。 第１の実施形態における撮像装置のチルト角度がゼロではない場合の被写界深度の説明図である。 第１の実施形態における撮像装置の各種のパラメータの説明図である。 第１の実施形態における被写体と撮像装置との位置関係を示す図である。 第１の実施形態における撮像画面である。 第１の実施形態における被写体と撮像装置との位置関係を示す図である。 第１の実施形態における撮像画面である。 第１の実施形態におけるチルト角度とチルト評価値との関係を示す図である。 第１の実施形態におけるチルト角度とチルト評価値と合焦閾値との関係を示す図である。 第１の実施形態における自動チルト角度調整の処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態におけるレンズ位置とフォーカス評価値との関係を示す図である。 第２の実施形態における被写体と撮像装置との位置関係を示す図である。 第２の実施形態における撮像画面である。 第２の実施形態における被写体と撮像装置との位置関係を示す図である。 第２の実施形態における撮像画面である。 第２の実施形態における自動チルト角度調整の処理を示すフローチャートである。

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。

各実施形態では、撮像装置の例として、ネットワークに接続されたネットワーク監視カメラを説明する。また監視カメラは、下方向を撮像するように設置されることが多いため、チルト撮像のためのレンズ鏡筒に対する撮像素子の傾斜方向は、チルト方向である。ただし各実施形態は、これに限定されるものではなく、監視カメラの撮像方向は他の方向でもよい。

＜第１の実施形態＞
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態における撮像装置（ネットワーク監視カメラ）について説明する。図１は、撮像装置（監視カメラ）１の分解斜視図である。図１において、３はドームカバー、４はレンズ鏡筒、５は撮像素子ユニットである。レンズ鏡筒４は、パン・チルト・ローテーションユニット６に保持されている。レンズ鏡筒４は、パン・チルト・ローテーションユニット６により、パン方向、チルト方向、および、ローテーション方向にそれぞれ回転可能である。パン・チルト・ローテーションユニット６は、例えば、建物の天井などの定位置に固定されている。

撮像素子ユニット５は、レンズ鏡筒４に取り付けられている。ドームカバー３は、レンズ鏡筒４を保護する。ドームカバー３は、固定カバー２に嵌め入れられている。固定カバー２は、複数のビス７により、パン・チルト・ローテーションユニット６に固定されている。このような構成により、ドームカバー３は、固定カバー２とパン・チルト・ローテーションユニット６とに挟まれて固定されている。本実施形態において、固定カバー２の側（被写体側）を前側とし、パン・チルト・ローテーションユニット６の側（撮像素子側）を後側とする。

次に、図２を参照して、本実施形態における監視カメラシステムについて説明する。図２は、監視カメラシステム１０のブロック図である。監視カメラシステム１０は、監視カメラ（撮像装置）１と、通信部１０７を介して遠隔で監視カメラ１を操作することが可能な操作ユニット１１２とを備えて構成される。

撮像素子ＩＳは、撮像素子ユニット５に設けられており、レンズ鏡筒４により結像された光を電気信号に変換する。撮像素子ＩＳから出力されたアナログ電気信号（撮像信号）は、ＡＧＣ１０４によりゲイン調整され、ＡＤ変換器１０５によりデジタル信号に変換された後、カメラ信号処理部１０６に入力される。カメラ信号処理部１０６は、デジタル撮像信号に対して各種画像処理を行い、映像信号を生成する。映像信号は、通信部１０７を介して有線または無線通信により接続された操作ユニット１１２に出力される。

評価値算出部１０９は、撮像画面内に複数設定された評価枠ごとに、ＡＤ変換器１０５またはカメラ信号処理部１０６からＲＧＢの画素値または輝度値を受け取り、チルト制御やオートフォーカス（ＡＦ）で使用する評価値を算出する。一般的に、評価値は、画像のコントラストや高周波成分に基づいて算出される。評価値としては、位相差や赤外光などの反射光などに基づく評価値が用いられ、ピント位置が把握できる評価値であればよい。

チルト角度算出部１１０は、評価値算出部１０９により算出された各評価枠の評価値を用いて、チルト角度を算出する。チルト・ズーム・フォーカス制御部（制御装置）１１１は、ズーム駆動部１０１、フォーカス駆動部１０２、および、撮像素子駆動部１０３に対して、チルト角度の設定位置、ズームの設定位置、および、フォーカスの設定位置をそれぞれ指示する。このときチルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、通信部１０７を介して操作ユニット１１２から送信された制御コマンド、および、チルト角度算出部１１０により算出されたチルト角度に基づいて、各設定位置を指示することができる。

ズーム駆動部１０１は、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１から指示されたズーム設定位置に基づいて、ズームレンズの位置を制御する。フォーカス駆動部１０２は、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１から指示されたフォーカス設定位置に基づいて、フォーカスレンズの位置を制御する。撮像素子駆動部１０３は、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１から指示されたチルト角度の設定位置に基づいて、撮像素子ＩＳを傾斜させる。

操作ユニット１１２は、システム制御部１１３、入力部１１４、および、表示部１１５を備える。システム制御部１１３は、操作者（オペレータ）のＧＵＩ操作に応じて監視カメラ１の制御コマンドを生成し、制御コマンドを通信部１０７を介して監視カメラ１へ送信する。入力部１１４は、キーボードやマウスなどのポインティングデバイスなどであり、操作者（オペレータ）は入力部１１４を介してＧＵＩを操作する。表示部１１５は、監視カメラ１で撮像された映像、および操作ユニット１１２の操作者（オペレータ）の操作を案内するＧＵＩを表示する。

本実施形態において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、チルト制御手段１１１ａ、判定手段１１１ｂ、設定手段１１１ｃ、および、位置検出手段１１１ｄを有する。チルト制御手段１１１ａは、撮像素子ＩＳまたはレンズ鏡筒４の光学系の少なくとも一方を、光学系の光軸と直交する平面に対して傾斜させる。判定手段１１１ｂは、被写体のフォーカス情報（例えば、監視カメラ１と被写体と合焦面との相対位置に関する情報）と被写体の撮像画像における位置とに基づいて、チルト制御手段１１１ａによるチルト開始方向を判定する。設定手段１１１ｃは、操作ユニット１１２の入力部１１４を介した操作者の操作に従って、または自動的に、撮像画像における被写体に対して評価枠を設定する。位置検出手段１１１ｄは、被写体の撮像画像における位置を検出する。

次に、図３乃至図５を参照して、監視カメラ１の被写界深度とチルト角度との関係について説明する。図３は、撮像素子ユニと５のチルト角度がゼロである場合の被写界深度の説明図である。このとき、レンズ主面１４０、撮像素子面１４１Ａ、および合焦面１４２Ａは全て平行である。網目で示される被写界深度範囲１４３Ａは、合焦面１４２Ａに平行な後方境界１４４Ａと前方境界１４５Ａを有する。

図４は、撮像素子ユニット５のチルト角度がゼロではない場合の被写界深度の説明図である。このとき、シャインプルフの法則より、レンズ主面１４０と撮像素子面１４１Ｂと合焦面１４２Ｂが１つの直線１４６Ｂで交わる（直線１４６Ｂは、図４の紙面に対する垂直方向に延びる）。網目で示される被写界深度範囲１４３Ｂは、直線１４６Ｂで交わる後方境界１４４Ｂと前方境界１４５Ｂを有する。

ここで、監視カメラ１の各種のパラメータを以下のようにそれぞれ定義する。図５は、監視カメラ１の各種のパラメータの説明図である。

θａ：レンズ鏡筒４の現在のチルト角度
θｔ：撮像素子ユニット５の現在のチルト角度
Ｄ：被写体距離
ω：撮像半画角
ｆ：レンズ焦点距離
Ｄｆ：撮像素子ユニット５のチルト角度がゼロの状態の後方被写界深度
Ｄｎ：撮像素子ユニット５のチルト角度がゼロの状態の前方被写界深度
後方被写界深度Ｄｆは、以下の式（１）により算出される。前方被写界深度Ｄｎは、以下の式（２）により算出される。

ここで、δは監視カメラ１の許容錯乱円径、Ｆは絞り値である。

撮像素子ユニット５のチルト角度がゼロではない場合、光軸ＯＡと直線１４６Ｂの距離Ｔは、以下の式（３）により算出される。また、撮像素子ユニット５のチルト角度がゼロではない場合、光軸ＯＡと被写界深度範囲１４３Ｂの前方境界１４５Ｂとのなす角θｂは、以下の式（４）により算出される。またこのとき、光軸ＯＡと被写界深度範囲１４３Ｂの後方境界１４４Ｂとのなす角θｃは、以下の式（５）により算出される。

撮像素子ユニット５のチルト角度θｔがゼロではない場合、被写界深度範囲１４３Ｂの後方境界１４４Ｂと画界の交点Ｐ１と、光軸ＯＡと合焦面１４２Ｂの交点との間の水平距離Ｄｆｓは、以下の式（６）により算出される。被写界深度範囲１４３Ｂの前方境界１４５Ｂと画界の交点Ｐ２と、光軸ＯＡと合焦面１４２Ｂの交点との間の水平距離Ｄｎｓは、以下の式（７）により算出される。

チルト角度θｔが変化すると、式（６）および式（７）のように、撮像素子ユニット５のチルト角θｔがゼロではない状態の水平距離ＤｆｓおよびＤｎｓも変化する。

ここで、自動チルト角度調整の方法について説明する。自動チルト角度調整を行う場合には、ＡＦなどで使用する画像のコントラストや高周波成分を基に算出した評価値を用いるのが一般的である。従って、チルト駆動可能なチルト角度範囲内でチルト角度を変化させながらチルト評価値を取得する。このとき、チルト駆動可能なチルト角度全域を変化させると、チルト評価値の取得に時間を要する。そこで、チルト角度がゼロ度の状態からプラス（時計回り）またはマイナス（反時計回り）の片側だけにチルト角度を変化させながらチルト評価値を取得することで、チルト評価値の取得時間を短縮する。

次に、図６乃至図９を参照して、チルト角度を変化させる方向の判定方法について説明する。図６および図８は、被写体と監視カメラ１との位置関係を示す図である。図７および図９は、撮像画面である。チルト角度の変化方向は、監視カメラ１と被写体と合焦面の相対位置関係および撮像画面内における被写体の位置から判定することができる。監視カメラ１と被写体と合焦面の相対位置関係は、ＡＦによるフォーカス情報から求めることができる。

撮像画面内における被写体の位置は、図７および図９に示されるように、撮像画面内の被写体１５２〜１５４、１６２〜１６４に対して設定した評価枠１５５〜１５７、１６５〜１６７の画面内における位置から求めることができる。評価枠１５５〜１５７、１６５〜１６７はそれぞれ被写体１５２〜１５４、１６２〜１６４に対して設定されている。このため、評価枠１５５〜１５７、１６５〜１６７を検出することで、被写体１５２〜１５４、１６２〜１６４を検出することができる。評価枠１５５〜１５７、１６５〜１６７は、入力部１１４を介した操作者（オペレータ）の入力により手動で設定される。

図６および図７は、撮像素子ＩＳを時計回り（プラス）へとチルト角度を変化させることで、被写体が被写界深度内となる配置の一例である。図６は、ＡＦによって被写体１５２に合焦し、被写体１５２が合焦面１５１上に、被写体１５３が合焦面１５１より遠距離に、被写体１５４が合焦面１５１より近距離に位置した状態を示す。図７は、撮像画面を示し、撮像画面の上下方向における中心近傍に被写体１５２が、上側に被写体１５３が、下側に被写体１５４が位置した状態を示す。図６および図７に示されるように、合焦面より遠距離かつ撮像画面内の上側に被写体が位置し、合焦面より近距離かつ撮像画面内の下側に被写体が位置している場合、チルト角度をプラス（時計回り）に変化させる。これにより、被写体が被写界深度内に入った状態へ被写界深度範囲を変化させることができる。

図８および図９は、撮像素子ＩＳを反時計回り（マイナス方向）へチルト角度を変化させることで、被写体が被写界深度内となる配置の一例である。図８は、ＡＦによって被写体１６２に合焦し、被写体１６２が合焦面１６１上に、被写体１６３が合焦面１６１より遠距離に、被写体１６４が合焦面１６１より近距離に位置した状態を示す。図９は、撮像画面を示し、撮像画面内の上下方向における中心近傍に被写体１６２が、上側に被写体１６４が、下側に被写体１６３が位置した状態を示す。図８および図９に示されるように、合焦面より遠距離かつ撮像画面内の下側に被写体が位置し、合焦面より近距離かつ撮像画面内の上側に被写体が位置している場合、チルト角度をマイナス（反時計回り）へ変化させる。これにより、被写体が被写界深度内に入った状態へ被写界深度範囲を変化させることができる。

なお本実施形態において、評価枠は、操作者（オペレータ）により手動で設定されるが、例えば人の顔など、インテリジェント機能などで検出された領域としてもよい。また、撮像画面内を等間隔に分割した領域を評価枠としてもよく、評価枠の形状を矩形以外の形状としてもよい。

図１０は、前述の方法で判定された方向へチルト角度を変化させながら取得した、チルト角度とチルト評価値との関係を示す図である。図１０において、縦軸はチルト評価値、横軸はチルト角度をそれぞれ示す。チルト角度を変化させながらチルト評価値を取得すると、チルト評価値が最も高いピーク値となるチルト角度が存在し、そのピーク値となるチルト角度が最適なチルト角度となる。

図１１は、チルト角度とチルト評価値と合焦閾値との関係を示す図である。図１１に示されるように、被写体が認識可能となるためのチルト評価値の範囲を示す合焦閾値が存在する。合焦閾値は一定でもよいが、被写体の距離に応じて設定してもよい。また、被写体の距離と同様に、被写体の大きさや種類などの属性に応じて合焦閾値を変化させてもよい。例えば、車自体の認識に対して車のナンバーは高い認識性を必要とするため、合焦閾値を大きくすることでより高精度のチルト制御を行うことが可能となる。

図７および図９に示されるように、撮像画面内の被写体に対して設定した評価枠１５５〜１５７、１６５〜１６７ごとにチルト評価値を算出し、評価枠１５５〜１５７、１６５〜１６７ごとにチルト評価値が合焦閾値以上となるチルト角度を算出する。次に、全ての評価枠が合焦閾値以上となるチルト角度を算出し、算出されたチルト角度までチルト制御を行う。このように、チルト角度の変化方向を、監視カメラ１と被写体と合焦面の相対位置関係、および、撮像画面内における被写体の位置から判定することで、チルト評価値の取得時間を短縮することができる。

次に、図１２を参照して、本実施形態における撮像素子ＩＳの自動チルト角度調整の処理について説明する。図１２は、自動チルト角度調整の処理を示すフローチャートである。自動チルト角度調整の処理は、動画像の撮像の処理と平行して実行される。

まずステップＳ１０１において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、撮像素子ＩＳをチルト角度がゼロ度の位置までチルト制御を行う。続いてステップＳ３０１において、操作者（オペレータ）は、入力部１１４を介して、撮像画面内の被写体に対して評価枠の設定を指示する。続いてステップＳ１０２において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、操作者による評価枠の設定に従って評価枠を設定する。なお本実施形態において、評価枠は、操作者（オペレータ）が入力部１１４を介して手動で設定されるが、これに限定されるものではなく、監視カメラ１により自動で設定されてもよい。

続いてステップＳ１０３において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、フォーカス情報を取得するためのフォーカススキャンを行う。フォーカススキャンは、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１がフォーカスレンズを駆動しながら、設定された評価枠ごとに評価値算出部１０９によりコントラストや高周波成分に基づいて算出されたフォーカス評価値（フォーカス情報）を取得する制御である。続いてステップＳ１０４において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、ステップＳ１０３で取得されたフォーカス評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動し、撮像画面の上下方向において中心近傍に存在する被写体にピントを合わせる。

続いてステップＳ１０５において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、合焦面に対する各被写体の相対位置情報を取得する。具体的には、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、ステップＳ１０２で設定された評価枠ごとに、ステップＳ１０３で取得されたフォーカス評価値とフォーカスレンズの光軸方向の位置との関係に基づいて、合焦面に対する各被写体の相対位置情報を取得する。

図１３は、フォーカス評価値とフォーカスレンズの位置（レンズ位置）との関係を示す図である。図１３において、縦軸はフォーカス評価値、横軸はレンズ位置をそれぞれ示す。また図１３において、フォーカス評価値１７１は図７における評価枠１５６のフォーカス評価値、フォーカス評価値１７２は評価枠１５５のフォーカス評価値、フォーカス評価値１７３は評価枠１５７のフォーカス評価値をそれぞれ示す。各フォーカス評価値におけるピーク値となるレンズ位置が、各評価枠に対応した被写体に合焦するフォーカスレンズの位置となる。このレンズ位置より、合焦面に対する各被写体の相対位置情報を取得することができる。

続いてステップＳ１０６において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、撮像画面（撮像画像）内における各被写体の上下方向の位置情報を取得する。具体的には、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、ステップＳ１０２で設定された各評価枠の撮像画面内における上下方向の位置情報を取得する。

続いてステップＳ１０７において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、合焦面よりも監視カメラ１に近い距離に被写体が存在するか否かを判定する。この判定は、ステップＳ１０５で取得した各被写体の相対位置情報に基づいて行われる。合焦面よりも監視カメラ１に近い距離に被写体が存在する場合、ステップＳ１０８へ進む。一方、合焦面よりも監視カメラ１に近い距離に被写体が存在しない場合、ステップＳ１１１へ進む。

ステップＳ１０８において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、合焦面よりも監視カメラ１から遠い距離に被写体が存在するか否かを判定する。この判定は、ステップＳ１０５で取得した各被写体の相対位置情報に基づいて行われる。合焦面よりも監視カメラ１に遠い距離に被写体が存在する場合、ステップＳ１０９へ進む。一方、合焦面よりも監視カメラ１に遠い距離に被写体が存在しない場合、ステップＳ１１４へ進む。

ステップＳ１０９において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、各被写体の撮像画面内における上下方向の位置を判定する。この判定は、ステップＳ１０６で取得した位置情報に基づいて行われる。詳細な判定条件は、ステップＳ１０７で合焦面よりも近距離に存在すると判定された被写体が撮像画面内の上側に存在し、かつステップＳ１０８で合焦面よりも遠距離に存在すると判定された被写体が撮像画面内の下側に存在するか否かである。各被写体が判定条件を満足する位置に存在する場合、ステップＳ１１０に進む。一方、各被写体が判定条件を満足する位置に存在しない場合、ステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１０において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、反時計回りにチルトスキャンを行う。チルトスキャンとは、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１が撮像素子ＩＳのチルト角度を変化させながら、ステップＳ１０２で設定された各評価枠において、評価値算出部１０９がコントラストに関するチルト評価値を取得する制御である。ここでは、撮像素子ＩＳが反時計回りにチルトする方向であるチルト角度がマイナスへ変化する方向にチルトスキャンを行う。

ステップＳ１０７にて合焦面よりも監視カメラ１に近い距離に被写体が存在しない場合、ステップＳ１１１において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、合焦面よりも監視カメラ１に遠い距離に被写体が存在するか否かを判定する。合焦面よりも監視カメラ１に遠い距離に被写体が存在する場合、ステップＳ１１２へ進む。一方、合焦面よりも監視カメラ１に遠い距離に被写体が存在しない場合、チルト角度を変更することなく自動チルト角度調整の処理を終了する。

ステップＳ１１２において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、ステップＳ１１１で存在すると判定された遠距離の被写体の撮像画面内における上下方向の位置が下側か否かを判定する。この判定は、ステップＳ１０６で取得した位置情報に基づいて行われる。遠距離の被写体の位置が撮像画面内の下側である場合、ステップＳ１１０に進む。一方、遠距離の被写体の位置が撮像画面内の下側ではない場合、ステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１３において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、時計回りにチルトスキャンを行う。ここでは、撮像素子ＩＳが時計回りにチルトする方向であるチルト角度がプラスへと変化する方向にチルトスキャンを行う。

ステップＳ１０８にて合焦面よりも監視カメラ１から遠い距離に被写体が存在しない場合、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、ステップＳ１０７で存在すると判定された近距離の被写体の撮像画面内における上下方向の位置が上側か否かを判定する。この判定は、ステップＳ１０６で取得した位置情報に基づいて行われる。近距離の被写体の位置が撮像画面内の上側である場合、ステップＳ１１０に進む。一方、近距離の被写体の位置が撮像画面内の上側ではない場合、ステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１０９にて各被写体の撮像画面内における上下方向の位置が判定条件を満足しない場合、ステップＳ１１５において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、判定条件を変えて各被写体の撮像画面内における上下方向の位置を判定する。詳細な判定条件は、合焦面よりも近距離に存在する被写体が撮像画面内の下側に存在し、かつ合焦面よりも遠距離に存在する被写体が撮像画面内の上側に存在するか否かである。この判定条件を満足する場合、ステップＳ１１３に進む。一方、この判定条件を満足しない場合、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、チルト角度を変更することなく自動チルト角度調整の処理を終了する。

ステップＳ１１６において、チルト角度算出部１１０は、ステップＳ１１０またはステップＳ１１３で取得した各評価枠におけるチルト評価値がピーク値となるチルト角度を算出する。続いてステップＳ１１７において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、ステップＳ１１６で算出されたチルト評価値がピーク値となるチルト角度が評価枠ごとに異なるか否かを判定する。これらのチルト角度が評価枠ごとに異なると判定された場合、ステップＳ１１８に進む。一方、これらのチルト角度が全ての評価枠で等しいと判定された場合、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１１８において、チルト角度算出部１１０は、各評価枠におけるチルト評価値が合焦閾値以上となるチルト角度の範囲を算出する。続いてステップＳ１１９において、チルト角度算出部１１０は、ステップＳ１１８で算出されたチルト角度の範囲から、全ての評価枠のチルト評価値が合焦閾値以上となるチルト角度を算出する。続いてステップＳ１２０において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、ステップＳ１１７またはステップＳ１１９で算出されたチルト角度となるように、撮像素子ＩＳのチルト制御を行う。

本実施形態において、チルト制御手段１１１ａは、光学系の光軸方向に直交し撮像素子ＩＳの長辺に平行な軸を中心として、撮像素子ＩＳまたは光学系の少なくとも一方を傾斜させる。位置検出手段１１１ｄは、撮像画像における被写体の第１の方向（上下方向、すなわち撮像素子ＩＳの短辺方向）における位置を検出する。またチルト制御手段１１１ａは、フォーカス情報の取得前に、光学系の光軸と直交する平面に対する角度（傾斜角度）をゼロ度に設定する。

以上のように、本実施形態では、監視カメラと被写体と合焦面の相対位置関係、および撮像画面内における被写体の位置に基づいて、チルトスキャンの方向を判定する。そして、判定された方向へチルトスキャンを行うことで、チルトスキャンの時間を短縮することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、チルト撮像のための撮像素子の傾斜方向がパン方向である点で、第１の実施形態と異なる。本実施形態の監視カメラおよび画像監視システムの構成は、チルト撮像のために撮像素子ＩＳが、撮像素子ＩＳの短辺と平行な軸を中心としてパン方向に回転可能である点で、第１の実施形態と異なる。なお、その他の構成や動作は、第１の実施形態と同様であるため、それらの説明を省略する。

図１４乃至図１７を参照して、本実施形態における撮像素子ＩＳの自動チルト角度調整の方法について説明する。自動チルト角度調整時のチルト角度の変化方向は、監視カメラ１と被写体と合焦面の相対位置関係、および撮像画面内における被写体の位置に基づいて判定される。

図１４および図１５は、チルト角度をプラス（時計回り）へ変化させることで被写体が被写界深度内となる配置の一例である。図１４は上方から見たときの監視カメラ１と被写体との位置関係を示す図である。図１４は、ＡＦによって被写体１８２に合焦し、被写体１８２が合焦面１８１上に、被写体１８３が合焦面１８１より遠距離に、被写体１８４が合焦面１８１より近距離に位置した状態を示す。図１５は、撮像画面であり、中心に被写体１８２が、右側に被写体１８３が、左側に被写体１８４が位置した状態を示す。図１４および図１５に示されるように、合焦面よりも遠距離かつ撮像画面内の右側に被写体が位置し、合焦面より近距離かつ撮像画面内の左側に被写体が位置している場合、チルト角度をプラス（時計回り）に変化させる。これにより、被写体が被写界深度内に入った状態へ被写界深度範囲を変化させることができる。

図１６および図１７は、チルト角度をマイナス（反時計回り）へ変化させることで被写体が被写界深度内となる配置の一例である。図１６は、上方から見たときの監視カメラ１と被写体との位置関係を示す図である。図１６は、ＡＦによって被写体１９２に合焦し、被写体１９２が合焦面１９１上に、被写体１９３が合焦面１９１より遠距離に、被写体１９４が合焦面１９１より近距離に位置した状態を示す。図１７は、撮像画面であり、中心に被写体１９２が、左側に被写体１９３が、左側に被写体１９４が位置した状態を示す。図１６および図１７に示されるように、合焦面よりも遠距離かつ撮像画面内の左側に被写体が位置し、合焦面よりも近距離かつ撮像画面内の右側に被写体が位置している場合、チルト角度をプラス（時計回り）に変化させる。これにより、被写体が被写界深度内に入った状態へ被写界深度範囲を変化させることができる。

次に、図１８を参照して、本実施形態における撮像素子ＩＳの自動チルト角度調整の処理について説明する。図１８は、自動チルト角度調整の処理を示すフローチャートである。自動チルト角度調整の処理は、動画像の撮像の処理と平行して実行される。なお図１８において、第１の実施形態で説明した図１２と同じステップの説明は省略する。

ステップＳ２０４において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、ステップＳ１０３で取得されたフォーカス評価値に基づいてズームレンズを駆動し、撮像画面の左右方向において中心近傍に存在する被写体にピントを合わせる。

ステップＳ２０６において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、撮像画面内における各被写体の左右方向の位置情報を取得する。すなわちチルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、ステップＳ１０２で設定された評価枠の撮像画面内における左右方向の位置情報を取得する。

ステップＳ２０９において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、各被写体の撮像画面内における左右方向の位置を判定する。この判定は、ステップＳ２０６で取得した位置情報に基づいて行われる。詳細な判定条件は、ステップＳ１０７で合焦面よりも近距離に存在すると判定された被写体が撮像画面内の右側に存在し、かつステップＳ１０８で合焦面よりも遠距離に存在すると判定された被写体が撮像画面内の左側に存在するか否かである。この判定条件を満足する場合、ステップＳ１１０に進む。一方、この判定条件を満足しない場合、ステップＳ２１５に進む。

ステップＳ２１２において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、ステップＳ１１１で存在すると判定された遠距離の被写体の撮像画面内における左右方向の位置が左側か否かを判定する。この判定は、ステップＳ２０６で取得した位置情報に基づいて行われる。遠距離の被写体の位置が撮像画面内の左側である場合、ステップＳ１１０に進む。一方、遠距離の被写体の位置が撮像画面内の左側ではない場合、ステップＳ１１３に進む。

ステップＳ２１４において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、ステップＳ１０７で存在すると判定された近距離の被写体の撮像画面内における左右方向の位置が右側か否かを判定する。この判定は、ステップＳ２０６で取得した位置情報に基づいて行われる。近距離の被写体の位置が撮像画面内の右側である場合、ステップＳ１１０に進む。一方、近距離の被写体の位置が撮像画面内の右側ではない場合、ステップＳ１１３に進む。

ステップＳ２０９で各被写体の撮像画面内における左右方向の位置が判定条件と一致しないと判定された場合、ステップＳ２１５において、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、判定条件を変えて各被写体の撮像画面内における左右方向の位置を判定する。詳細な判定条件は、合焦面よりも近距離に存在する被写体が撮像画面内の左側に存在し、合焦面よりも遠距離に存在する被写体が撮像画面内の右側に存在するか否かである。この判定条件を満足する場合、ステップＳ１１３に進む。一方、この判定条件を満足しない場合、チルト・ズーム・フォーカス制御部１１１は、チルト角度を変更することなく自動チルト角度調整の処理を終了する。

本実施形態において、チルト制御手段１１１ａは、光学系の光軸方向に直交し撮像素子ＩＳの短辺に平行な軸を中心として、撮像素子ＩＳまたは光学系の少なくとも一方を傾斜させる。位置検出手段１１１ｄは、撮像画像における被写体の第２の方向（左右方向、すなわち撮像素子ＩＳの長辺方向）における位置を検出する。

以上のように、本実施形態によれば、チルト撮像のための撮像素子の傾斜方向がパン方向である場合でも、チルトスキャンの時間を短縮することができる。

＜その他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、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。

各実施形態によれば、短時間で所望の被写体に対するチルト制御を行うことが可能な制御装置、撮像装置、監視カメラシステム、制御方法、および、プログラムを提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

例えば、各実施形態では、ステッピングモータが使用されている。ただし各実施形態は、これに限定されるものではなく、ステッピングモータに代えてサーボモータなどの他のモータまたはアクチュエータを使用してもよい。また各実施形態では、チルト角度の調節のため、撮像素子ＩＳを光軸方向に対して傾斜させる。ただし各実施形態は、これに限定されるものではなく、撮像素子ＩＳに代えてまたは撮像素子ＩＳに加えて、レンズ鏡筒４をチルト方向またはパン方向に傾斜させてチルト角度を傾斜させてもよい。

１１１ チルト・ズーム・フォーカス制御部（制御装置）
１１１ａ チルト制御手段
１１１ｂ 判定手段
１１１ｃ 設定手段
１１１ｄ 位置検出手段

Claims (11)

1. 撮像素子または光学系の少なくとも一方を、前記光学系の光軸と直交する平面に対して傾斜させるチルト制御手段と、
   被写体のフォーカス情報と前記被写体の撮像画像における位置とに基づいて、前記チルト制御手段によるチルト開始方向を判定する判定手段と、を有することを特徴とする制御装置。
2. 前記撮像画像における前記被写体に対して評価枠を設定する設定手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記設定手段は、操作者の操作に従ってまたは自動的に前記評価枠を設定することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 前記評価枠は、矩形であることを特徴とする請求項２または３に記載の制御装置。
5. 前記フォーカス情報は、撮像装置と前記被写体と合焦面との相対位置に関する情報であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記被写体の前記撮像画像における位置を検出する位置検出手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 前記チルト制御手段は、前記フォーカス情報の取得前に、前記光学系の光軸と直交する前記平面に対する角度をゼロ度に設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 撮像素子と、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載の制御装置と、を有することを特徴とする撮像装置。
9. 請求項８に記載の撮像装置と、
   前記撮像装置を通信で操作が可能な操作ユニットと、を有することを特徴とする監視カメラシステム。
10. 撮像素子または光学系の少なくとも一方を、前記光学系の光軸と直交する平面に対して傾斜させる制御方法であって、
    被写体のフォーカス情報を取得するステップと、
    前記被写体の撮像画像における位置を取得するステップと、
    前記フォーカス情報と前記被写体の前記撮像画像における前記位置とに基づいて、チルト開始方向を判定するステップと、を有することを特徴とする制御方法。
11. 請求項１０に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
    

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