JP4006213B2 - 撮像装置及びその合焦制御方法、並びにプログラム - Google Patents
撮像装置及びその合焦制御方法、並びにプログラム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体像を自動的に合焦させる自動焦点調節（オートフォーカス：ＡＦ）装置を具備した撮像装置及びその合焦制御方法、並びにプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮像装置の発展は目覚しく、特にその機能及び操作性の向上のため、自動焦点調節装置等が標準的に装備されるに至っている。
【０００３】
このような自動焦点調節装置は、撮像素子等により被写体像を光電変換して得られた映像信号中より画面の鮮鋭度を検出し、それが最大となるようにフォーカスレンズ（焦点調節用レンズ）の位置を制御して焦点調節を行う。
【０００４】
上記鮮鋭度の評価としては、一般にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により抽出された映像信号の高周波成分の強度、或いは微分回路等により抽出された映像信号のボケ幅（被写体像のエッジ部分の幅）の強度等を用いる。
【０００５】
例えば、ボケ幅の検出強度により鮮鋭度を評価することにより焦点調節する方法は、通常の被写体像を撮影した場合、焦点がぼけている状態では高周波成分のレベルは小さくボケ幅は大きくなり、焦点が合ってくるに従って高周波成分のレベルは大きくボケ幅は小さくなることを利用したものであり、高周波成分のレベルは最大で、ボケ幅は最小となる位置を完全に合焦点に達した状態とみなして、フォーカスレンズの位置を制御することにより行われる。
【０００６】
従って、フォーカスレンズは、鮮鋭度が低い場合は、これが高くなる方向に可能な限り高速で駆動し、鮮鋭度が高くなるにつれて減速し、精度良く鮮鋭度の山の頂上で停止させるように制御される。このような方式を一般に山登りオートフォーカス（山登りＡＦ）方式と称している。
【０００７】
また、オートフォーカス機能により鮮鋭度の山の頂上でフォーカスレンズを停止させた後も、映像信号中より鮮鋭度信号を抽出し続け、被写体が変化した際においても再度焦点調節を実行することにより、常時鮮鋭度の山の頂上で停止させるように制御している。
【０００８】
このような自動焦点調節装置が採用されたことにより、従来、特に動画を撮像する撮像装置では、その操作性が飛躍的に向上し、オートフォーカス機能は近年では必須の機能となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなオートフォーカス機能において、被写体が変化した際における、再度焦点調節を実行するか否かのしきい値が一定であるため、被写体が著しく変化する撮影条件においては、フォーカスレンズが常時移動し、鮮鋭度の山の頂上を探す動作を繰り返す動作を行う。これにより、フォーカスレンズを駆動させるモータが回りっぱなし状態となり、耐久性が著しく低下してしまう。
【００１０】
これに対し、オートフォーカス機能をマニュアルフォーカスモードに切り替えてフォーカスレンズを駆動させるフォーカスモータを停止させ、フォーカスモータが回りっぱなし状態となることを防ぐ方法が知られており、この方法では、フォーカスレンズを駆動するフォーカスモータの耐久性能の低下を防止することが可能になるが、被写体が変化するたびにフォーカスモードを切り替える動作を実行しないと焦点ズレ現象が発生してしまい、モード切り替え制御側の負担が大きくなる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フォーカスレンズを駆動するフォーカスモータの耐久性の向上を実現するようにした撮像装置及びその合焦制御方法、並びにプログラムを提供することにある。また、監視カメラで閉店中の店内など、鮮鋭度の変化が少ないケースが多いと判断され、また、鮮鋭度が変化した場合は犯罪者等の侵入者である可能性が高いと判断されるときに、ユーザはユーザ設定データを変更し、しきい値を低い値に再設定することができる結果、撮影条件が変化しても合焦状態を確実に維持することができる撮像装置及びその合焦制御方法、並びにプログラムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、被写体像を撮像面に結像させるためのフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズにより形成される被写体像の鮮鋭度を周期的に検出する検出手段と、該検出手段により検出された鮮鋭度に応じて前記フォーカスレンズを移動し、自動合焦動作を行わせる自動合焦手段とを有する撮像装置であって、前記フォーカスレンズが合焦位置に移動し停止した後、再度鮮鋭度を検出する再検出手段と、前記検出された鮮鋭度と前記フォーカスレンズの移動停止後に再検出された鮮鋭度との差に応じて前記フォーカスレンズの自動合焦動作を再開させるためのしきい値を設定するしきい値設定手段と、前記差が前記設定されたしきい値より大きいか否かを判別する判別手段と、前記判別手段により前記差がしきい値よりも大きいと判別された時に自動合焦動作を再開する再合焦手段と、現在時刻を計時する計時手段とを有し、前記しきい値設定手段は、前記計時された現在時刻の値に応じて前記しきい値を変更することを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項２記載の合焦制御方法は、被写体像を撮像面に結像させるためのフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズにより形成される被写体像の鮮鋭度を周期的に検出する検出手段と、該検出手段により検出された鮮鋭度に応じて前記フォーカスレンズを移動し、自動合焦動作を行わせる自動合焦手段と、を有する撮像装置の合焦制御方法であって、前記フォーカスレンズが合焦位置に移動し停止した後、再度鮮鋭度を検出する再検出ステップと、前記検出された鮮鋭度と前記フォーカスレンズの移動停止後に再検出された鮮鋭度との差に応じて前記フォーカスレンズの自動合焦動作を再開させるためのしきい値を設定するしきい値設定ステップと、前記差が前記設定されたしきい値より大きいか否かを判別する判別ステップと、前記判別ステップにより前記差がしきい値よりも大きいと判別された時に自動合焦動作を再開する再合焦ステップと、現在時刻を計時する計時ステップとを有し、前記しきい値設定ステップは、前記計時された現在時刻の値に応じて前記しきい値を変更することを特徴とする。
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項３記載のプログラムは、前記請求項２の合焦制御方法をコンピュータにより実行させることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る撮像装置を図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００２７】
図１において、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置としての監視カメラは、固定レンズ１、変倍レンズ２、第２固定レンズ３、焦点面の補正を行うフォーカスレンズ（焦点調節用レンズ）である焦点調節及び変倍レンズ４、合焦された光が結像する撮影素子５を備える。これらの各レンズ１〜４は、被写体からの光を撮影素子５上に合焦すべく一列に配列されている。
【００２８】
監視カメラは、さらに、監視カメラ全体を制御するマイコン（マイクロコンピュータ）９、撮影素子５で検出された信号を増幅するアンプ６、増幅された信号から輝度信号を分離するカメラプロセス回路７、分離された輝度信号の一部を鮮鋭度信号としてマイコン９に送信するバンドパスフィルタ８を備える。
【００２９】
マイコン９は、また、フォーカスレンズ４の移動量を検出するエンコーダ１２から該移動量を取得すると共に、アンプ６から増幅された信号を取得するように構成されている。
【００３０】
上記変倍レンズ２は、マイコン９からの変倍命令によって変倍モータドライバ１３を介して変倍モータ１４によって駆動され、一方、上記フォーカスレンズ４は、マイコン９からの焦点調節命令によってフォーカスモータドライバ１０を介してフォーカスモータ１１によって駆動される。
【００３１】
マイコン９は、いわゆるワンチップマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ及びＲＡＭ及びＲＯＭを含んでいる。ＲＯＭ中には、フォーカスモータドライバ１０や変倍モータドライバ１３を制御するための制御プログラムや、変倍レンズ２やフォーカスレンズ５の調整データが記憶されている。ＲＡＭとしては、例えば不揮発性ＲＡＭが用いられる。
【００３２】
本第１の実施の形態において、これらの各レンズ１〜４を通った光は、撮影素子５に結像して電気信号に変換され、この信号は、アンプ６により増幅された後、カメラプロセス回路７に送られる。このカメラプロセス回路７において分離された輝度信号は、バンドパスフィルタ８を通ることにより鮮鋭度信号となる。マイコン９は、鮮鋭度信号を検出すると、フォーカスモータドライバ１０に駆動命令を出してフォーカスモータ１１によりフォーカスレンズ４を駆動して、焦点調節を行う。この焦点調節は、鮮鋭度信号の鮮鋭度が低い場合は、これが高くなる方向に可能な限り高速でフォーカスレンズ４を駆動し、鮮鋭度が高くなるにつれて減速し、精度良く鮮鋭度の山の頂上で停止させるオートフォーカス処理により制御される。
【００３３】
この鮮鋭度信号は、上述のオートフォーカス処理により焦点調節がなされた後も所定のフレームレートにより周期的にマイコン９に送られ、マイコン９は、後述する図２の再合焦動作判別処理により再合焦動作開始と判定されたとき（周期的に送られる鮮鋭度信号の鮮鋭度の変化量がＲＡＭに記憶されているしきい値より大きいとき）は、しきい値に応じてフォーカスレンズ４の微小駆動の幅を変更した後、合焦方向にフォーカスレンズ４を微少駆動させる再合焦動作を実行する。
【００３４】
具体的には、しきい値が大きい程、再合焦動作実行時のフォーカスレンズ４の微小駆動の幅は大きくなり、逆に、しきい値が小さい程、再合焦動作実行時のフォーカスレンズ４の微小駆動の幅は小さくなる。この再合焦動作時において、フォーカスレンズ４は、エンコーダ１２に監視されることにより正確に微少駆動する。
【００３５】
上記所定のフレームレートは、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）によるものであるが、これに限定されるものでなく、PAL（Phase Alternation by Line）や、ＳＥＣＡＭ（Sequential Couleus Avec Memoire）によるものであってもよい。
【００３６】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る監視カメラによる再合焦動作判別処理のフローチャートである。
【００３７】
本処理は、合焦動作後にフォーカスレンズ４の再度合焦動作を行うか否かを判別するものであり、ＮＴＳＣのフレームレートで周期的に鮮鋭度信号がマイコン９に送信される毎に実行されるものである。
【００３８】
図２において、まず、現在のフォーカスレンズ４の位置における鮮鋭度信号を取り込み（ステップＳ１０１）、予めマイコン９中のＲＡＭに記憶されているしきい値に不図示のインターフェースを介して入力されたユーザ指定データに応じた係数を掛けることにより、しきい値を再設定する（ステップＳ１０２）。
【００３９】
続くステップＳ１０３では、ステップＳ１０１で取り込まれた鮮鋭度信号の今回値の鮮鋭度と、マイコン９中のＲＡＭに記録されている鮮鋭度信号の前回値の鮮鋭度との変化量を算出し、この変化量がステップＳ１０２で再設定されたしきい値より大きいか否かを判別する。これにより、被写体像が撮影素子５上に合焦しているか否かを判別することができる。
【００４０】
具体的には、取り込んだ鮮鋭度信号の鮮鋭度の変化量がマイコン９中のＲＡＭに記憶されているしきい値より小さいときは、被写体像が撮影素子５上に合焦しているとみなす。
【００４１】
ステップＳ１０３の判別の結果、該変化量がしきい値より大きいときは（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、フォーカスレンズ４の微小駆動の幅を変更した後、合焦方向にフォーカスレンズ４を微少駆動させる再合焦動作を実行し（ステップＳ１０４）、一方、該変化量がしきい値より小さいときは（ステップＳ１０３でＮＯ）、再合焦動作開始処理を実行することなく直ちに本処理を終了する。
【００４２】
図２の処理によれば、周期的に取り込まれる鮮鋭度信号の鮮鋭度の変化量が、不図示のインターフェースにより入力されたユーザ指定データに基づいてマイコン９が演算・再設定するしきい値より大きいときに（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、しきい値に応じてフォーカスレンズ４の微小駆動の幅を変更した後、合焦方向にフォーカスレンズ４を微少駆動させる再合焦動作を行う（ステップＳ１０４）ので、被写体の移動等の撮影条件に応じてユーザはユーザ設定データを変更することで、フォーカスレンズ４が移動し続けるのを防止してフォーカスモータ１１の耐久性を向上することができ、さらには、節電を図ることができる。
【００４３】
例えば、被写体が頻繁に変化する撮影条件下にあるときは、しきい値が高い値に再設定されるようユーザ設定データを変更すればよい。また、日中の様子を監視する場合など、焦点深度の大きい撮影条件下である、即ち、しきい値を高くし再合焦動作を行う際のフォーカスレンズ４の微少駆動の幅を大きくしても合焦状態を維持することができる撮影条件下にあるときに、しきい値が高い値に再設定されるようユーザ設定データを変更することも有効である。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の構成及び作動を説明する。
【００４５】
本実施の形態に係る撮像装置としての監視カメラは、図１の監視カメラと基本的に同じであり、図１の構成要素と同一のものについては同一の番号を使用し、重複した説明は省略する。
【００４６】
また、本実施の形態において、アンプ６により増幅された増幅信号は、カメラプロセス回路７やバンドパスフィルタ８を介することなく、前述のフレームレートにより、測光データとして周期的にマイコン９に送られる。
【００５４】
以下、本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置の構成及び作動を説明する。
【００５５】
本実施の形態に係る撮像装置としての監視カメラは、タイマを有する点を除き、図１の監視カメラと基本的に同じであるので、同一の構成要素については同一の番号を使用し、重複した説明は省略する。
【００５６】
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る監視カメラによる再合焦動作判別処理のフローチャートである。
【００５７】
この処理では、前述の鮮鋭度信号の他に、タイマで計時された現在の時刻のデータが前述のフレームレートにより周期的にマイコン９に送られる。
【００５８】
図４において、まず、現在のフォーカスレンズ４の位置における鮮鋭度信号を取り込み（ステップＳ３０１）、予めマイコン９中のＲＡＭに記憶されているしきい値に不図示のインターフェースを介して入力されたユーザ指定データに応じた係数を掛けることにより、再設定時のしきい値を演算する（ステップＳ３０２）。
【００５９】
本実施の形態では、ステップＳ３０２で演算された再設定時のしきい値が低くなるようにユーザ指定データは入力される。これは、撮影環境が閉店中の店内であり、鮮鋭度の変化が少ないケースが多く、また、鮮鋭度が変化した場合は犯罪者等の侵入者である可能性が高いと判断されるときであるため、合焦状態を確実に維持できるよう焦点調節の際のフォーカスレンズ４の微少駆動の幅を狭くするためである。
【００６０】
しかし、例えば、撮影環境が開店中の明るい店内であり、焦点深度が大きいため、焦点調節の際のフォーカスレンズ４の微少駆動の幅を広くしても合焦状態を維持できるときは、ステップＳ３０２で演算される再設定時のしきい値が高くなるユーザ指定データが入力されてもよい。
【００６１】
続くステップＳ３０３では、タイマで計時された現在の時刻のデータを取り込み、次いで、予めマイコン９中のＲＡＭに記憶されている開店時刻及び閉店時刻のデータと比較することにより閉店中、即ち１９：００以降、翌日９：００前であるか否かを判別する（ステップＳ３０４）。
【００６２】
ステップＳ３０４の判別の結果、閉店中ではないときは（ステップＳ３０３でＮＯ）、直ちに、閉店中であるときは（ステップＳ３０３でＹＥＳ）しきい値をステップＳ３０２で演算されたしきい値に再設定した後、ステップＳ３０５に進む。
【００６３】
ステップＳ３０５では、ステップＳ３０１で取りまれた鮮鋭度信号の今回値の鮮鋭度と、マイコン９中のＲＡＭに記録されている鮮鋭度信号の前回値の鮮鋭度との変化量を算出し、この変化量がステップＳ３０４で再設定されたしきい値より大きいか否かを判別する。
【００６４】
ステップＳ３０５の判別の結果、該変化量がしきい値より大きいときは（ステップＳ３０５でＹＥＳ）、再合焦動作開始処理を実行してフォーカスレンズ４をしきい値により決定される微小の駆動幅で駆動し、一方、該変化量がしきい値より小さいときは（ステップＳ３０５でＮＯ）、再合焦動作開始処理を実行することなく本処理を終了する。
【００６５】
図４の処理によれば、現在の時刻が閉店中であるときに（ステップＳ３０３でＹＥＳ、）不図示のインターフェースにより入力されたユーザ指定データによりマイコン９が演算したしきい値に再設定し（ステップＳ３０４）、周期的に取り込まれる鮮鋭度信号の鮮鋭度の変化量がこの再設定されたしきい値より大きいときに（ステップＳ３０５でＹＥＳ）、しきい値に応じてフォーカスレンズ４の微小駆動の幅を変更した後、合焦方向にフォーカスレンズ４を微少駆動させる再合焦動作を行う（ステップＳ３０６）ので、監視カメラで閉店中の店内など、鮮鋭度の変化が少ないケースが多いと判断され、また、鮮鋭度が変化した場合は犯罪者等の侵入者である可能性が高いと判断されるときに、ユーザはユーザ設定データを変更し、しきい値を低い値に再設定することができる結果、撮影条件が変化しても合焦状態を確実に維持することができる。
【００６６】
尚、第３の実施の形態に係る再合焦動作判別処理は、鮮鋭度信号の鮮鋭度の変化量とそのしきい値によって行うのでなく、測光データの変化量とそのしきい値について行ってもよい。
【００６７】
また、上記実施の形態における撮像装置は、監視カメラであったが、これに限定されるわけでなく、デジタルカメラその他電子的に撮像を行う撮像装置であれば、上記再合焦動作判別処理を適用することができる。
【００６８】
なお、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（又は記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００６９】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７０】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる記憶媒体に書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７１】
又、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードがネットワークを介して配信されることにより、システムあるいは装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ−ＲＷやＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に格納され、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の撮像装置及びその合焦制御方法並びにプログラムによれば、フォーカスレンズにより形成される被写体像の鮮鋭度を周期的に検出し、その検出された鮮鋭度に応じてフォーカスレンズを移動して自動合焦動作を行わせ、その検出された鮮鋭度とフォーカスレンズの移動停止後に再検出された鮮鋭度との差に応じて自動合焦動作を再開させるためのしきい値を設定し、その差がしきい値よりも大きいと判別された時に自動合焦動作を再開し、計時された現在時刻の値に応じてしきい値を変更するので、撮影条件に応じて、しきい値を再設定できる結果、フォーカスレンズが移動し続けるのを防止してフォーカスモータの耐久性を向上することができ、さらには、節電を図ることができる。また、鮮鋭度が変化した場合は犯罪者等の侵入者である可能性が高いと判断されるときに、ユーザはユーザ設定データを変更し、しきい値を低い値に再設定することができる結果、撮影条件が変化しても合焦状態を確実に維持することができる。
【００７３】
また、本発明にかかる撮像装置は、耐久性能の向上した結果、製品寿命が延び、長時間撮影を行う監視用カメラとしての使用も可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る監視カメラによる再合焦動作判別処理のフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る監視カメラによる再合焦動作判別処理のフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る監視カメラによる再合焦動作判別処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 第１固定レンズ
２ 変倍レンズ
３ 第２固定レンズ
４ フォーカスレンズ
５ 撮影素子
６ アンプ
７ カメラプロセス回路
８ バンドパスフィルタ
９ マイクロコンピュータ
１０ フォーカスモータドライバ
１１ フォーカスモータ
１２ エンコーダ
１３ 変倍モータドライバ
１４ 変倍モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体像を自動的に合焦させる自動焦点調節（オートフォーカス：ＡＦ）装置を具備した撮像装置及びその合焦制御方法、並びにプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮像装置の発展は目覚しく、特にその機能及び操作性の向上のため、自動焦点調節装置等が標準的に装備されるに至っている。
【０００３】
このような自動焦点調節装置は、撮像素子等により被写体像を光電変換して得られた映像信号中より画面の鮮鋭度を検出し、それが最大となるようにフォーカスレンズ（焦点調節用レンズ）の位置を制御して焦点調節を行う。
【０００４】
上記鮮鋭度の評価としては、一般にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により抽出された映像信号の高周波成分の強度、或いは微分回路等により抽出された映像信号のボケ幅（被写体像のエッジ部分の幅）の強度等を用いる。
【０００５】
例えば、ボケ幅の検出強度により鮮鋭度を評価することにより焦点調節する方法は、通常の被写体像を撮影した場合、焦点がぼけている状態では高周波成分のレベルは小さくボケ幅は大きくなり、焦点が合ってくるに従って高周波成分のレベルは大きくボケ幅は小さくなることを利用したものであり、高周波成分のレベルは最大で、ボケ幅は最小となる位置を完全に合焦点に達した状態とみなして、フォーカスレンズの位置を制御することにより行われる。
【０００６】
従って、フォーカスレンズは、鮮鋭度が低い場合は、これが高くなる方向に可能な限り高速で駆動し、鮮鋭度が高くなるにつれて減速し、精度良く鮮鋭度の山の頂上で停止させるように制御される。このような方式を一般に山登りオートフォーカス（山登りＡＦ）方式と称している。
【０００７】
また、オートフォーカス機能により鮮鋭度の山の頂上でフォーカスレンズを停止させた後も、映像信号中より鮮鋭度信号を抽出し続け、被写体が変化した際においても再度焦点調節を実行することにより、常時鮮鋭度の山の頂上で停止させるように制御している。
【０００８】
このような自動焦点調節装置が採用されたことにより、従来、特に動画を撮像する撮像装置では、その操作性が飛躍的に向上し、オートフォーカス機能は近年では必須の機能となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなオートフォーカス機能において、被写体が変化した際における、再度焦点調節を実行するか否かのしきい値が一定であるため、被写体が著しく変化する撮影条件においては、フォーカスレンズが常時移動し、鮮鋭度の山の頂上を探す動作を繰り返す動作を行う。これにより、フォーカスレンズを駆動させるモータが回りっぱなし状態となり、耐久性が著しく低下してしまう。
【００１０】
これに対し、オートフォーカス機能をマニュアルフォーカスモードに切り替えてフォーカスレンズを駆動させるフォーカスモータを停止させ、フォーカスモータが回りっぱなし状態となることを防ぐ方法が知られており、この方法では、フォーカスレンズを駆動するフォーカスモータの耐久性能の低下を防止することが可能になるが、被写体が変化するたびにフォーカスモードを切り替える動作を実行しないと焦点ズレ現象が発生してしまい、モード切り替え制御側の負担が大きくなる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フォーカスレンズを駆動するフォーカスモータの耐久性の向上を実現するようにした撮像装置及びその合焦制御方法、並びにプログラムを提供することにある。また、監視カメラで閉店中の店内など、鮮鋭度の変化が少ないケースが多いと判断され、また、鮮鋭度が変化した場合は犯罪者等の侵入者である可能性が高いと判断されるときに、ユーザはユーザ設定データを変更し、しきい値を低い値に再設定することができる結果、撮影条件が変化しても合焦状態を確実に維持することができる撮像装置及びその合焦制御方法、並びにプログラムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、被写体像を撮像面に結像させるためのフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズにより形成される被写体像の鮮鋭度を周期的に検出する検出手段と、該検出手段により検出された鮮鋭度に応じて前記フォーカスレンズを移動し、自動合焦動作を行わせる自動合焦手段とを有する撮像装置であって、前記フォーカスレンズが合焦位置に移動し停止した後、再度鮮鋭度を検出する再検出手段と、前記検出された鮮鋭度と前記フォーカスレンズの移動停止後に再検出された鮮鋭度との差に応じて前記フォーカスレンズの自動合焦動作を再開させるためのしきい値を設定するしきい値設定手段と、前記差が前記設定されたしきい値より大きいか否かを判別する判別手段と、前記判別手段により前記差がしきい値よりも大きいと判別された時に自動合焦動作を再開する再合焦手段と、現在時刻を計時する計時手段とを有し、前記しきい値設定手段は、前記計時された現在時刻の値に応じて前記しきい値を変更することを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項２記載の合焦制御方法は、被写体像を撮像面に結像させるためのフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズにより形成される被写体像の鮮鋭度を周期的に検出する検出手段と、該検出手段により検出された鮮鋭度に応じて前記フォーカスレンズを移動し、自動合焦動作を行わせる自動合焦手段と、を有する撮像装置の合焦制御方法であって、前記フォーカスレンズが合焦位置に移動し停止した後、再度鮮鋭度を検出する再検出ステップと、前記検出された鮮鋭度と前記フォーカスレンズの移動停止後に再検出された鮮鋭度との差に応じて前記フォーカスレンズの自動合焦動作を再開させるためのしきい値を設定するしきい値設定ステップと、前記差が前記設定されたしきい値より大きいか否かを判別する判別ステップと、前記判別ステップにより前記差がしきい値よりも大きいと判別された時に自動合焦動作を再開する再合焦ステップと、現在時刻を計時する計時ステップとを有し、前記しきい値設定ステップは、前記計時された現在時刻の値に応じて前記しきい値を変更することを特徴とする。
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項３記載のプログラムは、前記請求項２の合焦制御方法をコンピュータにより実行させることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る撮像装置を図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００２７】
図１において、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置としての監視カメラは、固定レンズ１、変倍レンズ２、第２固定レンズ３、焦点面の補正を行うフォーカスレンズ（焦点調節用レンズ）である焦点調節及び変倍レンズ４、合焦された光が結像する撮影素子５を備える。これらの各レンズ１〜４は、被写体からの光を撮影素子５上に合焦すべく一列に配列されている。
【００２８】
監視カメラは、さらに、監視カメラ全体を制御するマイコン（マイクロコンピュータ）９、撮影素子５で検出された信号を増幅するアンプ６、増幅された信号から輝度信号を分離するカメラプロセス回路７、分離された輝度信号の一部を鮮鋭度信号としてマイコン９に送信するバンドパスフィルタ８を備える。
【００２９】
マイコン９は、また、フォーカスレンズ４の移動量を検出するエンコーダ１２から該移動量を取得すると共に、アンプ６から増幅された信号を取得するように構成されている。
【００３０】
上記変倍レンズ２は、マイコン９からの変倍命令によって変倍モータドライバ１３を介して変倍モータ１４によって駆動され、一方、上記フォーカスレンズ４は、マイコン９からの焦点調節命令によってフォーカスモータドライバ１０を介してフォーカスモータ１１によって駆動される。
【００３１】
マイコン９は、いわゆるワンチップマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ及びＲＡＭ及びＲＯＭを含んでいる。ＲＯＭ中には、フォーカスモータドライバ１０や変倍モータドライバ１３を制御するための制御プログラムや、変倍レンズ２やフォーカスレンズ５の調整データが記憶されている。ＲＡＭとしては、例えば不揮発性ＲＡＭが用いられる。
【００３２】
本第１の実施の形態において、これらの各レンズ１〜４を通った光は、撮影素子５に結像して電気信号に変換され、この信号は、アンプ６により増幅された後、カメラプロセス回路７に送られる。このカメラプロセス回路７において分離された輝度信号は、バンドパスフィルタ８を通ることにより鮮鋭度信号となる。マイコン９は、鮮鋭度信号を検出すると、フォーカスモータドライバ１０に駆動命令を出してフォーカスモータ１１によりフォーカスレンズ４を駆動して、焦点調節を行う。この焦点調節は、鮮鋭度信号の鮮鋭度が低い場合は、これが高くなる方向に可能な限り高速でフォーカスレンズ４を駆動し、鮮鋭度が高くなるにつれて減速し、精度良く鮮鋭度の山の頂上で停止させるオートフォーカス処理により制御される。
【００３３】
この鮮鋭度信号は、上述のオートフォーカス処理により焦点調節がなされた後も所定のフレームレートにより周期的にマイコン９に送られ、マイコン９は、後述する図２の再合焦動作判別処理により再合焦動作開始と判定されたとき（周期的に送られる鮮鋭度信号の鮮鋭度の変化量がＲＡＭに記憶されているしきい値より大きいとき）は、しきい値に応じてフォーカスレンズ４の微小駆動の幅を変更した後、合焦方向にフォーカスレンズ４を微少駆動させる再合焦動作を実行する。
【００３４】
具体的には、しきい値が大きい程、再合焦動作実行時のフォーカスレンズ４の微小駆動の幅は大きくなり、逆に、しきい値が小さい程、再合焦動作実行時のフォーカスレンズ４の微小駆動の幅は小さくなる。この再合焦動作時において、フォーカスレンズ４は、エンコーダ１２に監視されることにより正確に微少駆動する。
【００３５】
上記所定のフレームレートは、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）によるものであるが、これに限定されるものでなく、PAL（Phase Alternation by Line）や、ＳＥＣＡＭ（Sequential Couleus Avec Memoire）によるものであってもよい。
【００３６】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る監視カメラによる再合焦動作判別処理のフローチャートである。
【００３７】
本処理は、合焦動作後にフォーカスレンズ４の再度合焦動作を行うか否かを判別するものであり、ＮＴＳＣのフレームレートで周期的に鮮鋭度信号がマイコン９に送信される毎に実行されるものである。
【００３８】
図２において、まず、現在のフォーカスレンズ４の位置における鮮鋭度信号を取り込み（ステップＳ１０１）、予めマイコン９中のＲＡＭに記憶されているしきい値に不図示のインターフェースを介して入力されたユーザ指定データに応じた係数を掛けることにより、しきい値を再設定する（ステップＳ１０２）。
【００３９】
続くステップＳ１０３では、ステップＳ１０１で取り込まれた鮮鋭度信号の今回値の鮮鋭度と、マイコン９中のＲＡＭに記録されている鮮鋭度信号の前回値の鮮鋭度との変化量を算出し、この変化量がステップＳ１０２で再設定されたしきい値より大きいか否かを判別する。これにより、被写体像が撮影素子５上に合焦しているか否かを判別することができる。
【００４０】
具体的には、取り込んだ鮮鋭度信号の鮮鋭度の変化量がマイコン９中のＲＡＭに記憶されているしきい値より小さいときは、被写体像が撮影素子５上に合焦しているとみなす。
【００４１】
ステップＳ１０３の判別の結果、該変化量がしきい値より大きいときは（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、フォーカスレンズ４の微小駆動の幅を変更した後、合焦方向にフォーカスレンズ４を微少駆動させる再合焦動作を実行し（ステップＳ１０４）、一方、該変化量がしきい値より小さいときは（ステップＳ１０３でＮＯ）、再合焦動作開始処理を実行することなく直ちに本処理を終了する。
【００４２】
図２の処理によれば、周期的に取り込まれる鮮鋭度信号の鮮鋭度の変化量が、不図示のインターフェースにより入力されたユーザ指定データに基づいてマイコン９が演算・再設定するしきい値より大きいときに（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、しきい値に応じてフォーカスレンズ４の微小駆動の幅を変更した後、合焦方向にフォーカスレンズ４を微少駆動させる再合焦動作を行う（ステップＳ１０４）ので、被写体の移動等の撮影条件に応じてユーザはユーザ設定データを変更することで、フォーカスレンズ４が移動し続けるのを防止してフォーカスモータ１１の耐久性を向上することができ、さらには、節電を図ることができる。
【００４３】
例えば、被写体が頻繁に変化する撮影条件下にあるときは、しきい値が高い値に再設定されるようユーザ設定データを変更すればよい。また、日中の様子を監視する場合など、焦点深度の大きい撮影条件下である、即ち、しきい値を高くし再合焦動作を行う際のフォーカスレンズ４の微少駆動の幅を大きくしても合焦状態を維持することができる撮影条件下にあるときに、しきい値が高い値に再設定されるようユーザ設定データを変更することも有効である。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の構成及び作動を説明する。
【００４５】
本実施の形態に係る撮像装置としての監視カメラは、図１の監視カメラと基本的に同じであり、図１の構成要素と同一のものについては同一の番号を使用し、重複した説明は省略する。
【００４６】
また、本実施の形態において、アンプ６により増幅された増幅信号は、カメラプロセス回路７やバンドパスフィルタ８を介することなく、前述のフレームレートにより、測光データとして周期的にマイコン９に送られる。
【００５４】
以下、本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置の構成及び作動を説明する。
【００５５】
本実施の形態に係る撮像装置としての監視カメラは、タイマを有する点を除き、図１の監視カメラと基本的に同じであるので、同一の構成要素については同一の番号を使用し、重複した説明は省略する。
【００５６】
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る監視カメラによる再合焦動作判別処理のフローチャートである。
【００５７】
この処理では、前述の鮮鋭度信号の他に、タイマで計時された現在の時刻のデータが前述のフレームレートにより周期的にマイコン９に送られる。
【００５８】
図４において、まず、現在のフォーカスレンズ４の位置における鮮鋭度信号を取り込み（ステップＳ３０１）、予めマイコン９中のＲＡＭに記憶されているしきい値に不図示のインターフェースを介して入力されたユーザ指定データに応じた係数を掛けることにより、再設定時のしきい値を演算する（ステップＳ３０２）。
【００５９】
本実施の形態では、ステップＳ３０２で演算された再設定時のしきい値が低くなるようにユーザ指定データは入力される。これは、撮影環境が閉店中の店内であり、鮮鋭度の変化が少ないケースが多く、また、鮮鋭度が変化した場合は犯罪者等の侵入者である可能性が高いと判断されるときであるため、合焦状態を確実に維持できるよう焦点調節の際のフォーカスレンズ４の微少駆動の幅を狭くするためである。
【００６０】
しかし、例えば、撮影環境が開店中の明るい店内であり、焦点深度が大きいため、焦点調節の際のフォーカスレンズ４の微少駆動の幅を広くしても合焦状態を維持できるときは、ステップＳ３０２で演算される再設定時のしきい値が高くなるユーザ指定データが入力されてもよい。
【００６１】
続くステップＳ３０３では、タイマで計時された現在の時刻のデータを取り込み、次いで、予めマイコン９中のＲＡＭに記憶されている開店時刻及び閉店時刻のデータと比較することにより閉店中、即ち１９：００以降、翌日９：００前であるか否かを判別する（ステップＳ３０４）。
【００６２】
ステップＳ３０４の判別の結果、閉店中ではないときは（ステップＳ３０３でＮＯ）、直ちに、閉店中であるときは（ステップＳ３０３でＹＥＳ）しきい値をステップＳ３０２で演算されたしきい値に再設定した後、ステップＳ３０５に進む。
【００６３】
ステップＳ３０５では、ステップＳ３０１で取りまれた鮮鋭度信号の今回値の鮮鋭度と、マイコン９中のＲＡＭに記録されている鮮鋭度信号の前回値の鮮鋭度との変化量を算出し、この変化量がステップＳ３０４で再設定されたしきい値より大きいか否かを判別する。
【００６４】
ステップＳ３０５の判別の結果、該変化量がしきい値より大きいときは（ステップＳ３０５でＹＥＳ）、再合焦動作開始処理を実行してフォーカスレンズ４をしきい値により決定される微小の駆動幅で駆動し、一方、該変化量がしきい値より小さいときは（ステップＳ３０５でＮＯ）、再合焦動作開始処理を実行することなく本処理を終了する。
【００６５】
図４の処理によれば、現在の時刻が閉店中であるときに（ステップＳ３０３でＹＥＳ、）不図示のインターフェースにより入力されたユーザ指定データによりマイコン９が演算したしきい値に再設定し（ステップＳ３０４）、周期的に取り込まれる鮮鋭度信号の鮮鋭度の変化量がこの再設定されたしきい値より大きいときに（ステップＳ３０５でＹＥＳ）、しきい値に応じてフォーカスレンズ４の微小駆動の幅を変更した後、合焦方向にフォーカスレンズ４を微少駆動させる再合焦動作を行う（ステップＳ３０６）ので、監視カメラで閉店中の店内など、鮮鋭度の変化が少ないケースが多いと判断され、また、鮮鋭度が変化した場合は犯罪者等の侵入者である可能性が高いと判断されるときに、ユーザはユーザ設定データを変更し、しきい値を低い値に再設定することができる結果、撮影条件が変化しても合焦状態を確実に維持することができる。
【００６６】
尚、第３の実施の形態に係る再合焦動作判別処理は、鮮鋭度信号の鮮鋭度の変化量とそのしきい値によって行うのでなく、測光データの変化量とそのしきい値について行ってもよい。
【００６７】
また、上記実施の形態における撮像装置は、監視カメラであったが、これに限定されるわけでなく、デジタルカメラその他電子的に撮像を行う撮像装置であれば、上記再合焦動作判別処理を適用することができる。
【００６８】
なお、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（又は記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００６９】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７０】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる記憶媒体に書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７１】
又、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードがネットワークを介して配信されることにより、システムあるいは装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ−ＲＷやＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に格納され、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の撮像装置及びその合焦制御方法並びにプログラムによれば、フォーカスレンズにより形成される被写体像の鮮鋭度を周期的に検出し、その検出された鮮鋭度に応じてフォーカスレンズを移動して自動合焦動作を行わせ、その検出された鮮鋭度とフォーカスレンズの移動停止後に再検出された鮮鋭度との差に応じて自動合焦動作を再開させるためのしきい値を設定し、その差がしきい値よりも大きいと判別された時に自動合焦動作を再開し、計時された現在時刻の値に応じてしきい値を変更するので、撮影条件に応じて、しきい値を再設定できる結果、フォーカスレンズが移動し続けるのを防止してフォーカスモータの耐久性を向上することができ、さらには、節電を図ることができる。また、鮮鋭度が変化した場合は犯罪者等の侵入者である可能性が高いと判断されるときに、ユーザはユーザ設定データを変更し、しきい値を低い値に再設定することができる結果、撮影条件が変化しても合焦状態を確実に維持することができる。
【００７３】
また、本発明にかかる撮像装置は、耐久性能の向上した結果、製品寿命が延び、長時間撮影を行う監視用カメラとしての使用も可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る監視カメラによる再合焦動作判別処理のフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る監視カメラによる再合焦動作判別処理のフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る監視カメラによる再合焦動作判別処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 第１固定レンズ
２ 変倍レンズ
３ 第２固定レンズ
４ フォーカスレンズ
５ 撮影素子
６ アンプ
７ カメラプロセス回路
８ バンドパスフィルタ
９ マイクロコンピュータ
１０ フォーカスモータドライバ
１１ フォーカスモータ
１２ エンコーダ
１３ 変倍モータドライバ
１４ 変倍モータ
Claims (3)
- 被写体像を撮像面に結像させるためのフォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズにより形成される被写体像の鮮鋭度を周期的に検出する検出手段と、
該検出手段により検出された鮮鋭度に応じて前記フォーカスレンズを移動し、自動合焦動作を行わせる自動合焦手段とを有する撮像装置であって、
前記フォーカスレンズが合焦位置に移動し停止した後、再度鮮鋭度を検出する再検出手段と、
前記検出された鮮鋭度と前記フォーカスレンズの移動停止後に再検出された鮮鋭度との差に応じて前記フォーカスレンズの自動合焦動作を再開させるためのしきい値を設定するしきい値設定手段と、
前記差が前記設定されたしきい値より大きいか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段により前記差がしきい値よりも大きいと判別された時に自動合焦動作を再開する再合焦手段と、
現在時刻を計時する計時手段とを有し、
前記しきい値設定手段は、前記計時された現在時刻の値に応じて前記しきい値を変更することを特徴とする撮像装置。 - 被写体像を撮像面に結像させるためのフォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズにより形成される被写体像の鮮鋭度を周期的に検出する検出手段と、
該検出手段により検出された鮮鋭度に応じて前記フォーカスレンズを移動し、自動合焦動作を行わせる自動合焦手段と、を有する撮像装置の合焦制御方法であって、
前記フォーカスレンズが合焦位置に移動し停止した後、再度鮮鋭度を検出する再検出ステップと、
前記検出された鮮鋭度と前記フォーカスレンズの移動停止後に再検出された鮮鋭度との差に応じて前記フォーカスレンズの自動合焦動作を再開させるためのしきい値を設定するしきい値設定ステップと、
前記差が前記設定されたしきい値より大きいか否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップにより前記差がしきい値よりも大きいと判別された時に自動合焦動作を再開する再合焦ステップと、
現在時刻を計時する計時ステップとを有し、
前記しきい値設定ステップは、前記計時された現在時刻の値に応じて前記しきい値を変更することを特徴とする撮像装置の合焦制御方法。 - 前記請求項２の合焦制御方法をコンピュータにより実行させることを特徴とするプログラム。
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