JP2023048019A - 撮像装置、撮像方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】焦点位置を適切に合わせる。【解決手段】撮像装置１００は、撮像素子と、撮像素子の撮像領域ＡＲ０に存在する物体の位置情報を取得する物体情報取得部と、物体情報取得部が取得した基準物体Ｂの位置情報に基づき、対象領域ＡＲを設定する対象領域取得部と、対象領域ＡＲ内に、基準物体Ｂ以外の物体が存在する場合、その物体に焦点位置を合わせるように、撮像装置１００の焦点位置を制御する焦点位置制御部と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、撮像装置、撮像方法及びプログラムに関する。

焦点位置を自動的に設定するオートフォーカス方式の撮像装置が知られている。例えば特許文献１には、ユーザが指定した所定の位置にフォーカスを合わせる旨が記載されている。

国際公開第２０１７／１４１７４６号

オートフォーカス方式の撮像装置においては、フォーカスを適切に合わせることが求められている。

本発明は、上記課題に鑑み、フォーカスを適切に合わせることが可能な撮像装置、撮像方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる撮像装置は、物体を撮像可能な撮像装置であって、撮像素子と、前記撮像素子の撮像領域に存在する物体の位置情報を取得する物体情報取得部と、前記物体情報取得部が取得した基準物体の位置情報に基づき、対象領域を設定する対象領域取得部と、前記対象領域内に、前記基準物体以外の物体が存在する場合、その物体に焦点位置を合わせるように、前記撮像装置の焦点位置を制御する焦点位置制御部と、を有する。

本発明の一態様にかかる撮像方法は、物体を撮像する撮像方法であって、撮像領域に存在する物体の位置情報を取得するステップと、前記物体の位置情報を取得するステップにおいて取得された基準物体の位置情報に基づき、対象領域を設定するステップと、前記対象領域内に、前記基準物体以外の物体が存在する場合、その物体に焦点位置を合わせるように、撮像装置の焦点位置を制御するステップと、を含む。

本発明の一態様にかかるプログラムは、物体を撮像する撮像方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、撮像領域に存在する物体の位置情報を取得するステップと、前記物体の位置情報を取得するステップにおいて取得された基準物体の位置情報に基づき、対象領域を設定するステップと、前記対象領域内に、前記基準物体以外の物体が存在する場合、その物体に焦点位置を合わせるように、撮像装置の焦点位置を制御するステップと、を前記コンピュータに実行させる。

本発明によれば、フォーカスを適切に合わせることができる。

図１は、第１実施形態に係る撮像装置の模式的なブロック図である。 図２は、対象領域の一例を説明するための模式図である。 図３は、対象領域の一例を説明するための模式図である。 図４は、基準物体が複数設定された場合の例を示す模式図である。 図５は、焦点位置の設定の処理フローを説明するフローチャートである。 図６は、第２実施形態に係る対象領域の一例を説明するための模式図である。 図７は、焦点位置の設定の処理フローを説明するフローチャートである。 図８は、物体の運動を所定の条件とする場合の例を説明する模式図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１実施形態）
（撮像装置の構成）
図１は、第１実施形態に係る撮像装置の模式的なブロック図である。第１実施形態に係る撮像装置１００は、撮像範囲内の物体を撮像する撮像装置である。撮像装置１００は、焦点位置を自動で設定可能なオートフォーカス方式のカメラである。撮像装置１００は、所定のフレーム毎に撮像することで動画像を撮像するビデオカメラであってもよいし、静止画像を撮像するカメラであってもよい。撮像装置１００は、任意の用途で用いられてよく、例えば設備内や屋外の所定の位置に設定される監視カメラとして用いられてよい。

図１に示すように、撮像装置１００は、光学素子１０と、撮像素子１２と、画像処理回路１３と、物体位置測定部１４と、入力部１６と、表示部１８と、通信部２０と、記憶部２２と、制御部２４とを有する。

光学素子１０は、例えばレンズなどの光学系の素子である。光学素子１０は、１つであっても複数であってもよい。

撮像素子１２は、光学素子１０を通して入射した光を電気信号である画像信号に変換する素子である。撮像素子１２は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどである。

画像処理回路１３は、撮像素子１２が生成した画像信号から、１フレーム毎の画像データを生成する。画像データは、例えば１つのフレームにおける各画素の輝度や色の情報を含むデータであり、画素毎の階調が割り当てられるデータであってもよい。

物体位置測定部１４は、測定対象となる物体の、撮像装置１００に対する位置（物体の相対位置）を測定するセンサである。ここでの物体とは、任意の物であってよく、生物であっても無生物であってもよく、以降においても同様である。また、ここでの物体は、移動可能な物を指してもよいが、それに限られず移動しない物を指してもよい。

本実施形態では、物体位置測定部１４は、物体の相対位置として、撮像装置１００から物体までの距離を測定する。物体位置測定部１４は、物体の相対位置を測定可能な任意のセンサであってよいが、例えば、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサであってよい。物体位置測定部１４がＴＯＦセンサである場合には、例えば、光を照射する発光素子（例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と、光を受光する受光部が設けられており、発光素子から物体に照射されて受光部に戻ってきた光の飛行時間により、物体までの距離を測定する。なお、物体位置測定部１４は、物体の相対位置として、撮像装置１００から物体までの距離を測定に加えて、例えば撮像装置１００に対して物体が存在する方向も測定してよい。言い換えれば、物体位置測定部１４は、撮像装置１００を原点とする座標系における物体の位置（座標）を、物体の相対位置として測定してもよい。

入力部１６は、ユーザからの入力（操作）を受け付ける機構であり、例えばボタン、キーボード、タッチパネルなどであってよい。

表示部１８は、画像を表示する表示パネルである。表示部１８は、撮像装置１００が撮像した画像に加えて、後述の対象領域ＡＲをユーザが設定するための画像も表示可能であってよい。

通信部２０は、外部の装置と通信を行う通信モジュールであり、例えばアンテナやＷｉ－Ｆｉ（登録商標）モジュールなどであってよい。撮像装置１００は、無線通信で外部の装置と通信を行うが、有線通信でもよく、通信方式は任意であってよい。

記憶部２２は、撮像した画像データや、制御部２４の演算内容やプログラムなどの各種情報を記憶するメモリであり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のような主記憶装置と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの外部記憶装置とのうち、少なくとも１つ含む。記憶部２２が記憶する制御部２４用のプログラムは、撮像装置１００が読み取り可能な記録媒体に記憶されていてもよい。

制御部２４は、演算装置であり、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算回路を含む。制御部２４は、対象領域取得部３０と、物体情報取得部３２と、焦点位置制御部３４と、撮像制御部３６と、画像取得部３８と、を含む。制御部２４は、記憶部２２からプログラム（ソフトウェア）を読み出して実行することで、対象領域取得部３０と物体情報取得部３２と焦点位置制御部３４と撮像制御部３６と画像取得部３８とを実現して、それらの処理を実行する。なお、制御部２４は、１つのＣＰＵによってこれらの処理を実行してもよいし、複数のＣＰＵを備えて、それらの複数のＣＰＵで、処理を実行してもよい。また、対象領域取得部３０と物体情報取得部３２と焦点位置制御部３４と撮像制御部３６と画像取得部３８との処理の少なくとも一部を、ハードウェア回路で実現してもよい。

（物体情報取得部）
物体情報取得部３２は、撮像領域ＡＲ０内に存在する物体の位置情報を取得する。物体情報取得部３２は、物体位置測定部１４を制御して、物体位置測定部１４に、撮像装置１００に対する物体の相対位置を測定させる。物体情報取得部３２は、物体位置測定部１４による、撮像装置１００に対する物体の相対位置の測定結果を、物体の位置情報として取得する。物体情報取得部３２は、所定時間毎に、物体の位置情報の取得を行うことで、物体の位置情報を逐次取得する。また、物体情報取得部３２は、物体の位置情報に基づき、物体の形状を示す情報（例えば物体の３Ｄ形状）も取得できる。例えば、物体情報取得部３２は、ＴＯＦ画像情報など、複数の位置情報を集積して、物体の３Ｄ形状を取得できる。

（対象領域取得部）
対象領域取得部３０は、撮像装置１００の撮像領域内に設定された対象領域ＡＲの情報を取得する。対象領域ＡＲとは、焦点位置を自動で合わせるために設定される領域である。対象領域ＡＲの情報とは、対象領域ＡＲの位置を示す情報、すなわち対象領域ＡＲの位置情報である。以下、対象領域ＡＲについて説明する。

図２及び図３は、対象領域の一例を説明するための模式図である。図２は、撮像装置１００や対象領域ＡＲを鉛直方向上方から見た図であり、図３は、撮像装置１００や対象領域ＡＲを水平方向から見た図である。以下、方向Ｚを鉛直方向とし、方向Ｘを、方向Ｚに直交する水平方向の一方向とし、方向Ｙを、方向Ｚ及び方向Ｘに直交する方向（水平方向）とする。図２及び図３に示すように、撮像装置１００によって画像を撮像可能な範囲を、撮像領域ＡＲ０とする。撮像領域ＡＲ０は、撮像素子１２の画角内に入る領域（空間）を指し、言い換えれば、実空間のうちで画像として写る範囲を指す。対象領域ＡＲは、撮像領域ＡＲ０の範囲内に設定される領域（空間）である。

より詳しくは、対象領域取得部３０は、基準物体Ｂの位置情報に基づき、対象領域ＡＲを設定する。基準物体Ｂとは、対象領域ＡＲの位置設定の基準となる、撮像領域ＡＲ０内に位置する物体である。対象領域取得部３０は、物体情報取得部３２が取得した基準物体Ｂの位置情報に基づき、対象領域ＡＲを設定する。

基準物体Ｂは、撮像領域ＡＲ０内であって、第１位置ＡＸ１と第２位置ＡＸ２との間に位置している物体であってよい。第１位置ＡＸ１は、撮像装置１００からの距離が第１距離Ｌ１となる位置であり、第２位置ＡＸ２は、撮像装置１００からの距離が、第１距離Ｌ１よりも短い第２距離Ｌ２となる位置である。図２及び図３に示すように、本実施形態においては、第１位置ＡＸ１は、撮像領域ＡＲ０内において、撮像装置１００からの距離が第１距離Ｌ１となる各位置（座標）を含む仮想的な面であるといえる。同様に、第２位置ＡＸ２は、撮像領域ＡＲ０内において、撮像装置１００からの距離が第２距離Ｌ２となる各位置（座標）を含む仮想的な面であるといえる。すなわち、基準物体Ｂは、撮像領域ＡＲ０内において、撮像装置１００からの距離が第２距離Ｌ２となる仮想面と、撮像装置１００からの距離が第１距離Ｌ１となる仮想面とに囲われた領域（空間）ＡＲ０ａ内に位置しているといえる。なお、第１位置ＡＸ１は、第１位置ＡＸ１に含まれる全ての位置（座標）が、撮像装置１００から第１距離Ｌ１となる仮想面であることに限られず、第１位置ＡＸ１に含まれる少なくとも一部の位置（座標）が、撮像装置１００から第１距離Ｌ１となる仮想面であってよい。同様に、第２位置ＡＸ２は、第２位置ＡＸ２に含まれる少なくとも一部の位置（座標）が、撮像装置１００から第２距離Ｌ２となる仮想面であってよい。

ただし、基準物体Ｂは、第１位置ＡＸ１と第２位置ＡＸ２との間に位置することに限られず、撮像領域ＡＲ０内の任意の位置にあってもよい。例えば、物体位置測定部１４によって測距可能な範囲を測距領域（測距空間）とすると、基準物体Ｂは、測距領域内に位置する物体であってよい。この場合、図２から図４における撮像領域ＡＲを、測距領域として扱ってよい。

なお、本実施形態では、基準物体Ｂは、撮像領域ＡＲ０内で停止している物体、すなわち移動しない物体であってよい。すなわち例えば、基準物体Ｂは、撮像領域ＡＲ０内で位置が固定されている施設などの物体であってよい。

基準物体Ｂは、任意の方法で設定されてよく、例えば、対象領域取得部３０が、基準物体Ｂを自動で設定してよい。この場合例えば、対象領域取得部３０は、撮像領域ＡＲ０内に位置している物体のうちから、任意の方法で基準物体Ｂを選択してよい。また例えば、基準物体Ｂは、ユーザにより設定されてもよい。この場合例えば、ユーザが、入力部１６に基準物体Ｂを選択する情報を入力し、対象領域取得部３０は、ユーザによって指定された基準物体Ｂを指定する情報に基づき、基準物体Ｂを設定してもよい。この場合例えば、表示部１８に、撮像領域ＡＲ内の画像をリアルタイムで表示して、ユーザが、撮像領域ＡＲ内の画像内に写っている物体のうちから、基準物体Ｂの画像を選択することで、基準物体Ｂを選択する情報を入力してもよい。

対象領域取得部３０は、物体情報取得部３２が取得した基準物体Ｂの位置情報に基づき、対象領域ＡＲを設定する。本実施形態では、対象領域取得部３０は、基準物体Ｂの周囲の所定の大きさの領域（空間）を、すなわち基準物体Ｂの位置を範囲に含む所定の大きさの領域を、対象領域ＡＲとして設定する。図２及び図３の例では、対象領域取得部３０は、基準物体Ｂの位置を中心として所定の半径となる円（ここでは球）を、対象領域ＡＲとして設定する。さらに言えば、本実施形態では、上述のように基準物体Ｂが第１位置ＡＸ１と第２位置ＡＸ２との間の領域ＡＲ０ａ内に位置しているため、対象領域ＡＲも、第１位置ＡＸ１と第２位置ＡＸ２との間の領域ＡＲ０ａ内に位置することになる。ただし、対象領域ＡＲは、基準物体Ｂの位置を中心とした球状に設定されることに限られず、基準物体Ｂの位置情報に基づいて任意に設定された領域であってよく、第１位置ＡＸ１と第２位置ＡＸ２との間の領域ＡＲ０ａ内に位置しなくてもよい。

図４は、基準物体が複数設定された場合の例を示す模式図である。基準物体Ｂは、複数設定されてもよい。この場合、対象領域取得部３０は、複数の基準物体Ｂの位置情報に基づき、対象領域ＡＲを設定する。例えば、図４に示すように、対象領域取得部３０は、複数の基準物体Ｂに囲われた領域（空間）を、対象領域ＡＲとして設定してよい。

（焦点位置制御部）
焦点位置制御部３４は、撮像装置１００の焦点位置を設定する。焦点位置制御部３４は、光学素子１０の位置を制御することで、すなわち光学素子１０の位置を移動させることで、焦点位置を制御する。

焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内に存在する物体に、焦点位置を合わせる。ここでの物体とは、基準物体Ｂ以外の物体であり、本実施形態の例では、移動する物体を指すことが好ましい。焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内に存在すると判断された物体の位置に、焦点位置を設定する。本実施形態では、焦点位置制御部３４は、物体情報取得部３２によって取得された物体の位置情報に基づき、その物体が対象領域ＡＲ内に存在するかを判断する。焦点位置制御部３４は、物体情報取得部３２によって取得された物体の位置が、対象領域ＡＲの位置と重なる場合には、その物体が対象領域ＡＲ内に存在すると判断して、物体情報取得部３２によって取得されたその物体の位置に、焦点位置を合わせる。一方、焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内に存在しない物体に対しては、焦点位置を合わせない。

焦点位置制御部３４は、焦点位置を合わせた物体が、対象領域ＡＲ内に存在している期間においては、その物体に焦点位置を合わせ続ける。すなわち、焦点位置制御部３４は、物体情報取得部３２によって取得された所定時間毎の物体の位置情報に基づき、その物体が対象領域ＡＲ内に存在し続けているかを判断して、その物体が対象領域ＡＲ内に存在し続けている期間においては、その物体に焦点位置を合わせ続ける。一方、焦点位置を合わせた物体が、対象領域ＡＲ外に移動した場合には、すなわち対象領域ＡＲ内に存在しなくなった場合には、焦点位置制御部３４は、焦点位置をその物体から外して、その物体以外の位置に焦点を合わせる。

なお、焦点位置制御部３４は、撮像装置１００の稼働開始時（撮像可能な状態となったタイミング）から対象領域ＡＲ内に存在している物体に対しては、焦点位置を合わせなくてもよい。すなわち、焦点位置制御部３４は、稼働開始後に対象領域ＡＲ内に入ってきた物体に対して、焦点位置を合わせるものであってよい。言い換えれば、焦点位置制御部３４は、あるタイミングにおいては対象領域ＡＲ内に存在するが、そのタイミングより前のタイミングでは対象領域ＡＲ内に存在しない物体に対して、対象領域ＡＲ内に存在し始めたタイミングから、焦点位置を合わせてよい。言い換えれば、物体が対象領域ＡＲ外から対象領域ＡＲ内に移動した場合に、その物体を、焦点位置制御部３４が焦点を合わせる対象と認識してよい。すなわち、焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ外から対象領域ＡＲ内に移動した物体に対して焦点位置を合わせてもよい。

また、焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内に物体が存在しない場合には、予め設定した設定位置に、焦点位置を合わせてよい。設定位置は、任意に設定されてよいが、例えば対象領域ＡＲの中心位置など、対象領域ＡＲ内に設定されていることが好ましい。

以上説明した焦点位置を合わせる処理の例を、図２を用いて説明する。図２は、物体Ａが、対象領域ＡＲ外の位置Ａ０、対象領域ＡＲ内の位置Ａ１、対象領域ＡＲ外の位置Ａ２の順で移動した場合の例を示している。この場合、焦点位置制御部３４は、物体Ａが位置Ａ０に存在するタイミングにおいては、物体Ａに焦点位置を合わせず、例えば設定位置に焦点位置を合わせる。そして、焦点位置制御部３４は、物体Ａが位置Ａ１に位置するタイミングにおいて、すなわち物体Ａが対象領域ＡＲ内に入ったタイミングにおいて、物体Ａに焦点位置を合わせる。焦点位置制御部３４は、物体Ａが、対象領域ＡＲ内に位置している期間においては、物体Ａに焦点位置を合わせ続ける。その後、物体Ａが位置Ａ２に移動したタイミングにおいて、すなわち物体Ａが対象領域ＡＲ外に出たタイミングにおいて、焦点位置制御部３４は、物体Ａから焦点位置を外し、設定位置に焦点位置を戻す。すなわち、焦点位置制御部３４は、物体Ａが対象領域ＡＲ内に侵入したタイミングから、物体Ａに焦点位置を合わせて、物体Ａが対象領域ＡＲ内を移動している期間中、移動する物体Ａに合わせて焦点位置を移動させて、物体Ａが対象領域ＡＲ外に移動したタイミングで、物体Ａから焦点位置を外す。

なお、焦点位置は、ユーザによって設定されてもよい。この場合例えば、焦点位置が自動で設定されるオートモードと、焦点位置をユーザが設定するマニュアルモードとが切り替え可能となっていてよい。そして、オートモードの場合には、上述のように、焦点位置制御部３４によって焦点位置が設定される。一方、マニュアルモードの場合には、ユーザによって、入力部１６に焦点位置を設定する操作が入力されて、焦点位置制御部３４が、ユーザの操作に応じて、焦点位置を設定する。

（撮像制御部）
撮像制御部３６は、撮像装置１００による撮像を制御して、画像を撮像させる。撮像制御部３６は、例えば撮像素子１２を制御して、撮像素子１２に画像信号を取得させる。例えば、撮像制御部３６は、撮像素子１２に、自動で画像信号を取得させてもよいし、ユーザの操作に応じて画像信号を取得させてもよい。

（画像取得部）
画像取得部３８は、撮像素子１２によって取得された画像データを取得する。画像取得部３８は、例えば、画像処理回路１３を制御して、画像処理回路１３に、撮像素子１２が生成した画像信号から画像データを生成させて、その画像データを取得する。画像取得部３８は、画像データを記憶部２２に記憶させる。

（焦点位置の設定フロー）
次に、以上で説明した焦点位置の設定の処理フローを説明する。図５は、焦点位置の設定の処理フローを説明するフローチャートである。図５に示すように、制御部２４は、物体情報取得部３２により、基準物体Ｂの位置情報を取得し（ステップＳ１０）、対象領域取得部３０により、基準物体Ｂの位置情報に基づき、対象領域ＡＲを設定する（ステップＳ１２）。そして、制御部２４は、物体情報取得部３２により、物体の位置情報を取得する（ステップＳ１４）。ステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１４の実施順は任意であってよい。制御部２４は、焦点位置制御部３４により、物体の位置情報に基づき、物体が対象領域ＡＲ内に位置しているかを判断する（ステップＳ１６）。物体が対象領域ＡＲ内に位置しない場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）、ステップＳ１４に戻り、物体の位置情報の取得を続ける。一方、物体が対象領域ＡＲ内に位置する場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、焦点位置制御部３４は、その物体に焦点位置を合わせる（ステップＳ１８）。その後、物体の位置情報の取得を続けて、物体が対象領域ＡＲ外に移動したかを判断する（ステップＳ２０）。物体が対象領域ＡＲ外に移動しない場合（ステップＳ２０；Ｎｏ）、すなわち物体が対象領域ＡＲ内に存在し続ける場合、ステップＳ１８に戻り、その物体に焦点位置を合わせ続ける。物体が対象領域ＡＲ外に移動した場合（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、焦点位置制御部３４は、その物体から焦点位置を外す（ステップＳ２２）。その後、処理を終了しない場合は（ステップＳ２４；Ｎｏ）、ステップＳ１４に戻り、処理を終了する場合（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、本処理を終了する。

（効果）
以上説明したように、本実施形態に係る撮像装置１００は、撮像素子１２と、物体情報取得部３２と、対象領域取得部３０と、焦点位置制御部３４とを有する。物体情報取得部３２は、撮像素子１２の撮像領域ＡＲ０に存在する物体の位置情報を取得する。対象領域取得部３０は、物体情報取得部３２が取得した基準物体Ｂの位置情報に基づき、対象領域ＡＲを設定する。焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内に、基準物体Ｂ以外の物体が存在する場合、その物体に焦点位置を合わせるように、撮像装置１００の焦点位置を制御する。

ここで、オートフォーカス方式の撮像装置においては、焦点位置を適切に合わせることが求められている。それに対し、本実施形態に係る撮像装置１００は、基準物体Ｂの位置に基づいて対象領域ＡＲを設定し、対象領域ＡＲ内に物体が存在する場合、その物体に焦点位置を合わせるように、撮像装置１００の焦点位置を制御する。そのため、例えば監視などにおいて注目すべき物体がある場合に、その物体を基準物体Ｂとして、その近傍にある物体に焦点を適切に合わせることが可能となる。

対象領域取得部３０は、基準物体Ｂの周囲の領域を、対象領域ＡＲして設定してよい。そのため、注目すべき基準物体Ｂの近傍にある物体に適切に焦点を合わせることができる。

対象領域取得部３０は、複数の基準物体Ｂに囲われる領域を、対象領域ＡＲして設定してよい。そのため、注目すべき複数の基準物体Ｂの近傍にある物体に焦点を適切に合わせることが可能となる。

対象領域取得部３０は、撮像領域ＡＲ０内で停止している基準物体Ｂの位置情報に基づき、対象領域ＡＲを設定してよい。そのため、停止している基準物体Ｂの近傍にある物体に焦点を適切に合わせることが可能となる。

対象領域取得部３０は、撮像装置１００からの距離が第１距離Ｌ１となる第１位置ＡＸ１と、撮像装置１００からの距離が第１距離Ｌ１より短い第２距離Ｌ２となる第２位置ＡＸ２との間に位置する基準物体Ｂの位置情報に基づき、対象領域ＡＲを設定してよい。第１位置ＡＸ１と第２位置ＡＸ２との間に位置する物体を基準物体Ｂとすることで、そのような位置にある基準物体Ｂの近傍にある物体に焦点を適切に合わせることが可能となる。

次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、移動する基準物体Ｂの位置情報に基づいて対象領域ＡＲを設定する点で、第１実施形態と異なる。第２実施形態において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。

第２実施形態においては、対象領域取得部３０は、移動する基準物体Ｂの位置情報に基づき、対象領域ＡＲを設定する。物体情報取得部３２は、基準物体Ｂの位置情報を逐次取得する。対象領域取得部３０は、基準物体Ｂの移動に伴い、すなわち基準物体Ｂの位置情報の変化に伴い、対象領域ＡＲも移動するように、対象領域ＡＲを設定する。対象領域取得部３０は、基準物体Ｂに対する対象領域ＡＲの位置（相対位置）を同一に保ちつつ、対象領域ＡＲも移動するように、対象領域ＡＲを設定することが好ましい。すなわち、対象領域取得部３０は、基準物体Ｂの移動に伴い、基準物体Ｂに対する対象領域ＡＲの位置を同一に保ちつつ、対象領域ＡＲの位置を逐次更新するといえる。

焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内に存在する物体に、焦点位置を合わせる。第２実施形態では、焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲが移動することにより、停止している（移動していない）物体が対象領域ＡＲ内に位置することとなった場合には、その物体には焦点位置を合わせない。すなわち、焦点位置制御部３４は、停止している物体に対しては、例えその物体が対象領域ＡＲ内に位置する場合であっても、焦点位置を合わせる物体としては取り扱わず、その物体に焦点位置を合わせない。一方、焦点位置制御部３４は、移動している物体が対象領域ＡＲ内に位置する場合、すなわち移動している物体が対象領域ＡＲ内に到達した場合、その物体に焦点位置を合わせる。なお、物体が移動しているかは、物体情報取得部３２による物体の位置情報に基づき判断できる。すなわち、時系列で連続する物体の位置情報が変化している場合には、その物体が移動していると判断できる。

以上説明した焦点位置を合わせる処理の例を、図６を用いて説明する。図６は、第２実施形態に係る対象領域の一例を説明するための模式図である。図６は、基準物体Ｂが、位置Ｂ１、位置Ｂ２、位置Ｂ３、位置Ｂ４の順で移動しており、対象領域ＡＲが基準物体Ｂを中心とした領域として設定される場合を例にしている。この場合、対象領域ＡＲも、基準物体Ｂの移動に伴い移動している。以下においては、基準物体Ｂが位置Ｂ１にあるタイミングでの対象領域ＡＲの位置を、位置ＡＲ１とし、基準物体Ｂが位置Ｂ２にあるタイミングでの対象領域ＡＲの位置を、位置ＡＲ２とし、基準物体Ｂが位置Ｂ３にあるタイミングでの対象領域ＡＲの位置を、位置ＡＲ３とし、基準物体Ｂが位置Ｂ４にあるタイミングでの対象領域ＡＲの位置を、位置ＡＲ４とする。図６の例では、位置ＡＲ１での対象領域ＡＲ内には物体が存在しないため、基準物体Ｂが位置Ｂ１にある（対象領域ＡＲが位置ＡＲ１にある）タイミングでは、焦点位置制御部３４は、物体に焦点位置を合わせず、設定位置に焦点位置を合わせる。また、対象領域ＡＲが位置ＡＲ１から位置ＡＲ２に移動したタイミングで、対象領域ＡＲ内に、停止している物体Ａａが位置する。この場合、物体Ａａは停止しており、対象領域ＡＲが移動することにより停止している物体Ａａが対象領域ＡＲ内に位置することとなるため、焦点位置制御部３４は、物体Ａａに焦点位置を合わせず、設定位置に焦点位置を合わせる。なお、ここでの設定位置は、対象領域ＡＲを基準に設定されるため、設定位置も、対象領域ＡＲの移動に伴い移動する。設定位置は、対象領域ＡＲに対する位置（相対位置）が同一を保ちつつ移動することが好ましい。

対象領域ＡＲが位置ＡＲ２から位置ＡＲ３に移動したタイミングで、対象領域ＡＲ内に、移動している物体Ａｂが位置する。この場合、移動している物体Ａｂが対象領域ＡＲ内に位置することとなるため、焦点位置制御部３４は、物体Ａｂに焦点位置を合わせて、物体Ａｂが対象領域ＡＲ内に位置している期間中、物体Ａｂに焦点位置を合わせ続ける。その後、対象領域ＡＲが位置ＡＲ３から位置ＡＲ４に移動したタイミングで、物体Ａｂが、対象領域ＡＲ外に位置する。焦点位置制御部３４は、物体Ａｂが対象領域ＡＲ外に位置したタイミングで、物体Ａｂから焦点位置を外し、設定位置に焦点位置を合わせる。

次に、第２実施形態における焦点位置の設定の処理フローを説明する。図７は、焦点位置の設定の処理フローを説明するフローチャートである。図７に示すように、制御部２４は、物体情報取得部３２により、基準物体Ｂの位置情報を取得し（ステップＳ３０）、対象領域取得部３０により、基準物体Ｂの位置情報に基づき、対象領域ＡＲを設定する（ステップＳ３２）。そして、制御部２４は、物体情報取得部３２により、物体の位置情報を取得する（ステップＳ３４）。ステップＳ３０、Ｓ３２、Ｓ３４の実施順は任意であってよい。制御部２４は、焦点位置制御部３４により、物体の位置情報に基づき、物体が対象領域ＡＲ内に位置しているかを判断する（ステップＳ３６）。物体が対象領域ＡＲ内に位置しない場合（ステップＳ３６；Ｎｏ）、ステップＳ３０に戻り、基準物体の位置情報を取得して対象領域ＡＲを更新しつつ、物体の位置情報の取得を続ける。一方、物体が対象領域ＡＲ内に位置する場合（ステップＳ３６；Ｙｅｓ）、焦点位置制御部３４は、その物体が移動しているかを判断する（ステップＳ３８）。焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内の物体が移動していない場合（ステップＳ３８；Ｎｏ）、ステップＳ３０に戻り、基準物体の位置情報を取得して対象領域ＡＲを更新しつつ、物体の位置情報の取得を続ける。焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内の物体が移動している場合（ステップＳ３８；Ｙｅｓ）、その物体に焦点位置を合わせる（ステップＳ４０）。その後、基準物体の位置情報を取得して対象領域ＡＲを更新しつつ、物体の位置情報の取得を続けて、物体が対象領域ＡＲ外に移動したかを判断する（ステップＳ４２）。物体が対象領域ＡＲ外に移動しない場合（ステップＳ４２；Ｎｏ）、すなわち物体が対象領域ＡＲ内に存在し続ける場合、ステップＳ４０に戻り、その物体に焦点位置を合わせ続ける。物体が対象領域ＡＲ外に移動した場合（ステップＳ４２；Ｙｅｓ）、焦点位置制御部３４は、その物体から焦点位置を外す（ステップＳ４４）。その後、処理を終了しない場合は（ステップＳ４６；Ｎｏ）、ステップＳ３０に戻り、処理を終了する場合（ステップＳ４６；Ｙｅｓ）、本処理を終了する。

以上説明したように、第２実施形態においては、対象領域取得部３０は、移動する基準物体Ｂの位置情報に基づき、対象領域ＡＲを設定する。対象領域取得部３０は、基準物体Ｂの移動に伴い、対象領域ＡＲも移動するように、対象領域ＡＲを設定する。そのため、例えば監視などにおいて注目すべき物体が移動する場合に、その物体に合わせて対象領域ＡＲを移動させることで、移動する物体の近傍に焦点を適切に合わせることが可能となる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態においては、対象領域ＡＲ内に存在して、かつ所定の条件を満たす物体に対して焦点位置を合わせる点で、第１実施形態と異なる。第３実施形態において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。第３実施形態は、第１実施形態にも適用可能である。

第３実施形態においては、焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内に存在し、かつ、所定の条件を満たす物体に対して、焦点位置を合わせる。焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内に存在することと、所定の条件を満たすこととの、少なくとも一方を満たさない物体に対しては、焦点位置を合わせない。焦点位置制御部３４は、焦点位置を合わせた物体が、所定の条件を満たして対象領域ＡＲ内に存在し続ける期間中、その物体に焦点位置を合わせ続ける。一方、焦点位置制御部３４は、その物体が、対象領域ＡＲ内に存在することと、所定の条件を満たすこととの、少なくとも一方を満たさなくなった場合には、その物体から焦点位置を外す。すなわち例えば、焦点位置制御部３４は、その物体が所定条件を満たしているが対象領域ＡＲ外に移動した場合や、対象領域ＡＲ内に存在するが所定条件を満たさなくなった場合には、その物体から焦点位置を外す。

焦点位置制御部３４は、任意の方法で所定の条件を満たすかを判断してよいが、例えば、物体の位置情報と、物体の画像との少なくとも一方に基づき、所定の条件を満たすかを判断してよい。ここでの物体の位置情報は、物体位置測定部１４の測定結果を指してよく、物体の画像は、撮像素子１２によって取得された、物体が写っている画像データを指してよい。

ここでの所定の条件とは、物体が対象領域ＡＲ内に存在する以外であれば、任意の条件であってよい。例えば、所定の条件は、物体が所定の運動を行っていること、物体が所定の形状であること、及び物体が所定方向を向いていること、の少なくとも１つであってよい。また、これらのうちのいずれか２つを所定条件としてよいし、これらの全てを所定条件としてもよい。焦点位置制御部３４は、所定の条件が複数設定されている場合には、全ての条件を満たした場合に、所定の条件を満たすと判断する。

物体の運動を所定の条件とする場合について説明する。この場合、焦点位置制御部３４は、時系列で連続して取得された物体の位置情報に基づき、物体が所定の運動を行っているかを判断する。焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内に存在し、かつ、所定の運動を行っている物体に対して、焦点位置を合わせる。焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内に存在することと、所定の運動を行っていることとの、少なくとも一方を満たさない物体に対しては、焦点位置を合わせない。焦点位置制御部３４は、焦点位置を合わせた物体が、対象領域ＡＲ内に存在して所定の運動を続けている期間中、その物体に焦点位置を合わせ続ける。一方、焦点位置制御部３４は、その物体が、対象領域ＡＲ内に存在することと、所定の運動を行うこととの、少なくとも一方を満たさなくなった場合には、その物体から焦点位置を外す。なお、ここでの物体の運動とは、物体の移動態様を指しており、例えば、物体の移動方向と移動速度とを指してよい。例えば、所定の運動が、鉛直方向下方に１０ｍ／ｈ以上の速度で移動していることを指す場合には、焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内で、鉛直方向下方に１０ｍ／ｈ以上の速度で移動する物体に対して、焦点位置を合わせる。なお、物体の運動は、物体の移動方向と移動速度とを指すことに限られず、任意の移動態様を指してよい。例えば、物体の運動は、物体の移動方向と移動速度との少なくとも一方を指してよい。

図８は、物体の運動を所定の条件とする場合の例を説明する模式図である。図８の例では、物体が鉛直方向下方（Ｚ方向と反対方向）に移動することを、すなわち物体の移動方向を、所定の条件としている。そして、図８の例では、物体Ａが、位置Ａ０ａから、位置Ａ１ａ、位置Ａ２ａを通って位置Ａ３ａまで鉛直方向下方に移動し、位置Ａ３ａで停止した場合を示している。位置Ａ０ａは、対象領域ＡＲ外であり、位置Ａ１ａ、Ａ２ａ、Ａ３ａは、対象領域ＡＲ内である。この場合、焦点位置制御部３４は、物体Ａが位置Ａ０ａに存在するタイミングにおいては、物体Ａが対象領域ＡＲ外であるため、物体Ａに焦点位置を合わせず、例えば設定位置に焦点位置を合わせる。そして、焦点位置制御部３４は、物体Ａが位置Ａ１ａに存在するタイミングにおいて、すなわち物体Ａが鉛直方向下方に移動しつつ対象領域ＡＲ内に入ったタイミングにおいて、物体Ａに焦点位置を合わせる。焦点位置制御部３４は、物体Ａが位置Ａ２ａに存在するタイミングにおいても、物体Ａに焦点位置を合わせ続けて、物体Ａが位置Ａ３ａに移動して停止したタイミングにおいて、物体Ａから焦点位置を外し、設定位置に焦点位置を戻す。

次に、物体の形状を所定の条件とする場合について説明する。この場合、焦点位置制御部３４は、物体が写った画像データに基づき、物体が所定の形状であるかを判断する。対象領域ＡＲ内に存在し、かつ、所定の形状の物体に対して、焦点位置を合わせる。焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内に存在することと、所定の形状であることとの、少なくとも一方を満たさない物体に対しては、焦点位置を合わせない。焦点位置制御部３４は、焦点位置を合わせた物体が、所定の形状であり対象領域ＡＲ内に存在し続けている期間中、その物体に焦点位置を合わせ続ける。一方、焦点位置制御部３４は、その物体が、対象領域ＡＲ内に存在することと、所定の形状であることとの、少なくとも一方を満たさなくなった場合には、その物体から焦点位置を外す。ここでの物体の形状は、例えば、物体の大きさと物体の外形との少なくとも一方であってよい。例えば、所定の形状が、所定の大きさ以上であることを指す場合には、焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内に存在する所定の大きさ以上の物体に対して、焦点位置を合わせる。なお、物体の形状情報の取得には、物体情報取得部３２の取得する３Ｄ形状の情報を用いてもよい。

物体の向きを所定の条件とする場合について説明する。この場合、焦点位置制御部３４は、物体が写った画像データに基づき、物体が所定方向を向いているかを判断する。対象領域ＡＲ内に存在し、かつ、所定方向を向く物体に対して、焦点位置を合わせる。焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲ内に存在することと、所定方向を向いていることとの、少なくとも一方を満たさない物体に対しては、焦点位置を合わせない。焦点位置制御部３４は、焦点位置を合わせた物体が、所定方向を向きつつ対象領域ＡＲ内に存在し続けている期間中、その物体に焦点位置を合わせ続ける。一方、焦点位置制御部３４は、その物体が、対象領域ＡＲ内に存在することと、所定方向を向いていることとの、少なくとも一方を満たさなくなった場合には、その物体から焦点位置を外す。なお、物体の向きの情報の取得には、物体情報取得部３２の取得する３Ｄ形状の情報を用いてもよい。

なお、所定の条件は、任意の方法で設定されてよく、例えば、予め設定されていてよい。この場合、焦点位置制御部３４は、予め設定された所定の条件を示す情報（例えば移動方向及び移動速度）を、記憶部２２から読み出してもよいし、通信部２０を介して、他の機器から、所定の条件を取得してもよい。また例えば、所定の条件が予め設定されていない場合には、焦点位置制御部３４が、所定の条件を自動で設定してもよい。また例えば、ユーザが所定の条件を設定してもよい。この場合例えば、ユーザが、入力部１６に、所定の条件を指定する情報（例えば移動方向及び移動速度）を入力し、焦点位置制御部３４は、ユーザによって指定された情報に基づき、所定の条件を設定してもよい。

以上説明したように、第３実施形態においては、焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲに存在し、かつ、所定の運動を行っている物体に、焦点位置を合わせてもよい。焦点位置制御部３４は、その物体が所定の運動を行っている期間には、焦点位置をその物体に合わせ続け、その物体が所定の運動を行わなくなったら、焦点位置をその物体から外す。このように、対象領域ＡＲ内にあることに加えて、所定の運動を満たすことも焦点位置を合わす条件とすることで、特定の動きをしている物体を追跡して、焦点位置を適切に合わせることが可能となる。

第３実施形態においては、焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲに存在し、かつ、所定の形状の物体に、焦点位置を合わせてもよい。このように、対象領域ＡＲ内にあることに加えて、所定の形状であることも焦点位置を合わす条件とすることで、特定の形状の物体を追跡して、焦点位置を適切に合わせることが可能となる。

第３実施形態においては、焦点位置制御部３４は、対象領域ＡＲに存在し、かつ、所定の方向を向く物体に、焦点位置を合わせてもよい。このように、対象領域ＡＲ内にあることに加えて、所定の方向を向いていることも焦点位置を合わす条件とすることで、特定の向きの物体を追跡して、焦点位置を適切に合わせることが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これら実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、各実施形態の構成を組み合わせることも可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。また、各実施形態では、焦点位置を合わせるという動作を特徴点として説明したが、焦点位置を合わせる動作と、他の動作とを組み合わせてもよい。例えば、焦点位置を合わせる動作と、ズームによる拡大縮小の動作と組み合わせてもよい。また、各実施形態の説明において、焦点位置を合わせる動作を、他の動作に置き換えてもよい。例えば、各実施形態の説明において、焦点位置を合わせる動作を、ズームによる拡大縮小の動作に置き換えてもよい。また、各実施形態における撮像装置の制御部２４は、例えば物体が所定の対象領域ＡＲに出入りをする、物体が所定の方向の運動をするなどの設定された条件を満たしたとき、通信部２０を通して所定の送信先に通知をおこなうようにしてもよい。ここでの設定された条件とは、例えば、物体が対象領域ＡＲ内に移動することをトリガとしてその物体に焦点位置を合わせることを指してよい。

１０ 光学素子
１２ 撮像素子
１４ 物体位置測定部
３０ 対象領域取得部
３２ 物体情報取得部
３４ 焦点位置制御部
ＡＲ 対象領域
ＡＲ０ 撮像領域
Ｂ 基準物体

Claims (7)

1. 物体を撮像可能な撮像装置であって、
   撮像素子と、
   前記撮像素子の撮像領域に存在する物体の位置情報を取得する物体情報取得部と、
   前記物体情報取得部が取得した基準物体の位置情報に基づき、対象領域を設定する対象領域取得部と、
   前記対象領域内に、前記基準物体以外の物体が存在する場合、その物体に焦点位置を合わせるように、前記撮像装置の焦点位置を制御する焦点位置制御部と、
   を有する、
   撮像装置。
2. 前記対象領域取得部は、前記基準物体の周囲の領域を、前記対象領域として設定する、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記対象領域取得部は、複数の前記基準物体に囲われる領域を、前記対象領域として設定する、請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記対象領域取得部は、前記撮像領域内で停止している前記基準物体の位置情報に基づき、前記対象領域を設定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記対象領域取得部は、前記撮像装置からの距離が第１距離となる第１位置と、前記撮像装置からの距離が前記第１距離より短い第２距離となる第２位置との間に位置する前記基準物体の位置情報に基づき、前記対象領域を設定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 物体を撮像する撮像方法であって、
   撮像領域に存在する物体の位置情報を取得するステップと、
   前記物体の位置情報を取得するステップにおいて取得された基準物体の位置情報に基づき、対象領域を設定するステップと、
   前記対象領域内に、前記基準物体以外の物体が存在する場合、その物体に焦点位置を合わせるように、撮像装置の焦点位置を制御するステップと、
   を含む、
   撮像方法。
7. 物体を撮像する撮像方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
   撮像領域に存在する物体の位置情報を取得するステップと、
   前記物体の位置情報を取得するステップにおいて取得された基準物体の位置情報に基づき、対象領域を設定するステップと、
   前記対象領域内に、前記基準物体以外の物体が存在する場合、その物体に焦点位置を合わせるように、撮像装置の焦点位置を制御するステップと、
   を前記コンピュータに実行させる、
   プログラム。
   

Images