JP4310309B2 - 光学装置および光学装置の制御方法 - Google Patents
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このよう場合に対応するため、特許文献1では以下の構成を提案している。すなわち、特許文献1の光学装置は、プリセット情報を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶されたプリセット情報を用いてプリセット動作の制御を行うプリセット動作制御手段を備える。また、オートフォーカス動作を制御するフォーカス動作制御手段と、前記プリセット動作制御手段によるプリセット機能の動作と前記フォーカス動作制御手段によるオートフォーカスの動作とを制御する制御手段を有する。そして、前記フォーカス動作制御手段は、同期信号検出手段と、オートフォーカス処理手段と、オートフォーカス駆動手段とを有する構成としている。ここで、同期信号検出手段は、カメラ側から出力される映像信号を処理するための基準信号を生成する。オートフォーカス処理手段は、前記基準信号と前記映像信号とによってフォーカスが合うようにモータの駆動を制御するモータ制御信号を算出する。オートフォーカス駆動手段は、前記オートフォーカス処理手段によって算出された前記モータ制御信号によってモータを駆動する。このように、プリセット動作と組み合わせてオートフォーカス動作を行うことで、被写体がプリセットフォーカス位置から移動した場合でも、プリセット動作時に、現在の被写体位置に適応した位置にフォーカスを合わすことができる。
また、上述した特許文献1の撮影手法は、フォーカス位置をプリセット位置で一律に固定した場合の問題を改善すべく、プリセット時にオートフォーカス動作を行うものである。しかし、この撮影手法では、暗所撮影時や、霧等の悪天候時のように被写体が明瞭に撮影できない状況下ではオートフォーカス動作で適切なフォーカス位置を得ることが困難である。まして監視カメラのように撮影者が不在のカメラシステムにおいては、オペレータが手動でフォーカスを適切に取り直すことができず、非合焦の状態で長時間に渡り撮影および録画がなされるという問題を有している。
本発明は、上述した被写体の変動要因で発生する問題を解決し、フォーカス位置プリセット機能で想定される様々なシーンにおいても、合焦確度を高めることが可能な光学装置の提供を課題とする。
第3サーチ範囲は、第1および第2の範囲でオートフォーカス動作しても合焦判定が得られなかった場合のもので、第1サーチ範囲より狭い範囲を設定する。これは、暗所撮影時や、霧等の悪天候時のように被写体が明瞭に撮影できない状況を想定したものである。この第3サーチ範囲は、プリセットフォーカス位置に限定してもよい。この場合、前記フォーカス制御手段によるオートフォーカス動作は行われない。
この様にオートフォーカス動作の制限範囲を段階的に変化させることで、オートフォーカス動作に影響する上述の様々な状況に対応することができる。すなわち、第1段階で、被写体の微小移動やレンズの温度変化、赤外線照明投光を代表するとする被写体光源の変化などで発生する、プリセットフォーカス位置近傍での焦点距離の変化に対応する。また、第2段階で、焦点距離の異なる新たな被写体が割込んだ場合に対応する。さらに、第3段階で、暗所撮影時や、霧等の悪天候時に適切であるプリセットフォーカス位置へ復帰する。これらを同時に実現することにより、フォーカス位置プリセット機能で想定される様々なシーンにおいて、合焦確度を高めることが可能な、光学装置の提供をすることができる。
図1は本発明の一実施例に係る撮像装置(プリセットカメラ装置)の回路構成を示すブロック図である。図2は図1の撮像装置と被写体状況の関係を表わす関係説明図である。図3は図1の撮像装置の図2に示される被写体状況におけるプリセット動作制御を表わすフローチャートである。
この実施例は、雲台制御機能を備えたプリセット動作とオートフォーカスを組み合わせた構成おいて、プリセット移動時にオートフォーカスを行うものである。
図1の回路は大きく分けて、カメラ制御部10、雲台装置20、レンズユニット30の3つの機能部から構成されている。カメラ制御部10は外部カメラ制御手段50に接続されている。また、カメラ制御部10およびレンズユニット30を含む部分は、支持部60を介して雲台装置20により支持されている。
外部通信手段15は、外部カメラ制御手段50からのカメラ制御遠隔指示を、マイコン11に伝達する通信インタフェース手段である。この外部通信手段15と外部カメラ制御手段50を、RS−232C、RS−485、EtherNET、無線等の通信ラインを使用して接続する。これにより、カメラ近傍に操作オペレータが居なくとも遠隔操作によりカメラシステム制御を行うことができる。
マイコン11はまた、操作オペレータがPAN/TILT操作を行うことで発生したカメラ撮影方向の移動要求情報を取得し、この要求情報に基づいて、雲台部20を目標位置まで回転させるに必要なモータ制御情報の算出を行う。そして算出された情報に基づいてPANモータドライバ23、TILTモータドライバ24を駆動することで雲台の回転制御を行う。
また例えば、上記水平および垂直方向の位置情報の取得方法は、ステッピングモータだけにこだわる事は無く、DCモータ等の任意の駆動手段を使用し、位置情報検出にはエンコーダ等を用いることで取得することも可能である。
また、駆動回路41、42、43はマイコン11から直接制御される構成になっている。プリセット移動時制御には、プリセット位置情報に基づいてマイコン11から発行された、ズーム駆動、フォーカス駆動、絞り駆動信号により各々の駆動制御を行っている。
まずCase1では、通常の撮像環境を挙げている。図中の70はカメラシステム、71はプリセット対象の被写体、72は夜間などに被写体に対して補助光を照射する照明機器で、ここでは赤外照明光を想定している。また、図中のカメラのレンズ光軸方向の細線はカメラと被写体との焦点距離を表わすものであり、カメラに対して近い方向を至近方向、遠い方向を無限(∞)方向としている。ここで焦点距離として、記号Aはプリセット対象の被写体71に合焦させる焦点距離を表わすプリセットフォーカス位置であり、この位置情報はプリセット記憶手段12に記憶される。記号Bはプリセットフォーカス位置の近傍に設定されるフォーカス制御制限範囲を示しており、レンズのズーム位置等に応じて予め定められているオートフォーカスサーチ範囲である。
ここで、例えば夜間など照明機器72によりプリセット対象被写体71を照明した場合に、照明機器の光波長と通常光源の光波長との差に応じて、光学系の光波長収差による焦点距離の変化が発生する。この焦点距離の変化はそのままフォーカス非合焦につながる要素であり、プリセット移動機能としてプリセットフォーカス位置Aに強制停止させるのみの処理では、この問題に対応することは不可能である。そこで、フォーカス可動範囲B(第1サーチ範囲)でオートフォーカス処理を実施することで、この問題に対処することができる。
一般的にオートフォーカス処理では、被写体像を捕らえた映像の高周波成分を検波する。そして、その高周波成分が最大になる位置で、既定の合焦判定閾値レベルを超えるピーク値が得られる場合に、フォーカス位置が合焦位置に到達したと判定する。
ここに挙げたように、夜間の暗所撮影や霧等の悪天候時では、仮に最適な合焦位置にフォーカスレンズ位置があった場合でも適正な高周波成分が検波できない。そのため、オートフォーカス処理では合焦と判断されずに誤ったフォーカス動作がなされ、フォーカス非合焦状態で停止してしまう問題が発生する。この様な場合には、オートフォーカス処理により合焦位置を検知する処理は不適切であり、プリセットフォーカス位置Aまたはその位置を含む極狭い範囲(第3サーチ範囲)でフォーカスを停止させる判断が適切である。
まずStep1において、プリセット移動要求の有無を確認する。要求の無い場合にはフォーカスプリセット処理は実行されず、待機状態を維持する。
ここでプリセット移動要求が発生すると続くStep2において、プリセット情報をプリセット情報記憶手段であるメモリから取得する。さらに、この情報に従いフォーカスレンズ位置をマニュアルフォーカスモードでプリセットされたフォーカス位置Aに移動する。
次にStep4では、図示されていないメモリ等の記憶手段に格納されている、各ズーム位置に対するフォーカス制限範囲情報に基づき、オートフォーカス制限範囲B(第1サーチ範囲)を算出する。
続くStep5では、Step4にて算出されたオートフォーカス制限範囲Bを制御範囲とするオートフォーカス処理を実行し、被写体へのフォーカシングを行う。
そして続くStep6にて、プリセットフォーカス処理の停止もしくは次の処理への継続判定を、被写体の合焦/非合焦で判断する。ここでのオートフォーカス処理の結果、既定の合焦度が得られた場合にはフォーカス処理を終了し、フォーカスレンズを停止させる。一方、既定の合焦度が得られなかった場合には、Step7にて次のオートフォーカス制限範囲C(第2サーチ範囲)の算出を行う。
Step7では、Step4において算出されたオートフォーカス制限範囲Bよりも広く、かつプリセットフォーカス位置Aよりも至近方向に限定した範囲でフォーカス処理を行う。
そのため、Step4処理と同様にメモリ等の記憶手段に格納されている、各ズーム位置に対するフォーカス制限範囲情報に基づき、新たなフォーカス制限範囲Cを算出する。
続くStep8では、Step7にて算出されたオートフォーカス制限範囲Cを制御範囲とするオートフォーカス処理を実行し、被写体へのフォーカシングを行う。
Step9では、プリセットフォーカス処理の停止もしくは次の処理への継続判定を、被写体の合焦/非合焦で判断する。ここでのオートフォーカス処理の結果、既定の合焦度が得られた場合にはフォーカス処理を終了し、フォーカスレンズを停止させる。
一方、既定の合焦度が得られなかった場合には、Step10においてフォーカスプリセット位置Aにフォーカスレンズ位置を移動し停止させる。一般的に、夜間の暗所撮影や霧等の悪天候時にはこの処理を行った方が良好な合焦映像を得ることができる。
11:マイコン
12:プリセット記憶手段
13:カメラ信号処理回路
14:ビデオエンコーダ
15:外部通信手段
16:撮像素子
17:タイミングジェネレータ
20:雲台装置
21:PANモータ
22:TILTモータ
23:PANモータドライバ
24:TILTモータドライバ
30:レンズユニット
32:ズームレンズ光学系
37:ズームモータ
38:IGメータ
39:フォーカスモータ
41:ズームモータ駆動回路
42:IGメータ駆動回路
43:フォーカスモータ駆動回路
50:外部カメラ制御手段
60:雲台支持部
70:カメラシステム
71:プリセット対象被写体
72:照明機器
73:プリセット対象外の被写体
Claims (2)
- プリセット情報を記憶するプリセット記憶手段と、 前記プリセット記憶手段に記憶されたプリセット情報を用いてフォーカスプリセット動作の制御を行うフォーカスプリセット制御手段と、 オートフォーカス動作を制御するフォーカス動作制御手段と、を備えた光学装置において、 前記フォーカスプリセット制御手段は、前記フォーカス動作制御手段に対して、プリセット移動開始後、前記プリセット記憶手段に記憶されたプリセット情報から得られるプリセットフォーカス位置の前後の範囲であり前記プリセットフォーカス位置を含む第1サーチ範囲内でのオートフォーカス動作を指示し、 前記第1サーチ範囲内でのオートフォーカス動作で合焦判定が得られなかった場合は、前記プリセットフォーカス位置を端として前記プリセットフォーカス位置より至近側にサーチ範囲を拡張した第2サーチ範囲内でオートフォーカス動作を指示することで新たな被写体に対して合焦することができるかどうかを判定し、 前記第2サーチ範囲内でのオートフォーカス動作で新たな被写体に対して合焦することができなかった場合は、前記プリセットフォーカス位置でオートフォーカス動作を停止させる停止動作を指示することを特徴とする光学装置。
- プリセット情報を記憶するプリセット記憶ステップで記憶されたプリセット情報を用いて、フォーカスプリセット動作の制御を行うフォーカスプリセット制御ステップでは、オートフォーカス動作を制御するフォーカス動作制御手段に対して、 プリセット移動開始後、前記プリセット記憶手段に記憶されたプリセット情報から得られるプリセットフォーカス位置の前後の範囲であり、前記プリセットフォーカス位置を含む第1サーチ範囲内でのオートフォーカス動作を指示し、 前記第1サーチ範囲内でのオートフォーカス動作で合焦判定が得られなかった場合は、前記プリセットフォーカス位置を端として、前記プリセットフォーカス位置より至近側にサーチ範囲を拡張した第2サーチ範囲内でオートフォーカス動作を指示することで、新たな被写体に対して合焦することができるかどうかを判定し、
前記第2サーチ範囲内でのオートフォーカス動作で新たな被写体に対して合焦することができなかった場合は、前記プリセットフォーカス位置でオートフォーカス動作を停止させる停止動作を指示する、ことを特徴とする光学装置の制御方法。
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