JP5656507B2 - 撮影システム - Google Patents

Description

本発明は、オートフォーカス機能を有し、パンチルト回動が可能な撮影システムに関し、特に、テレビカメラ等に好適に使用される撮影システムに関するものである。

従来、オートフォーカス手段を備え、パンチルト回動が可能な撮影システムとして、遠隔地から遠隔操作しパンチルトする雲台装置や、手動操作によりパンチルトする三脚を有する撮影システムが知られている。
撮影システムのオートフォーカスは、撮影画面の任意の範囲をオートフォーカスで合焦させる対象となる領域とし、その領域の被写体の距離に応じて、ピントを合わせるように撮影レンズを駆動する。そして、撮影システムをパンチルト操作すると、撮影している被写体との距離が変化することで、合焦状態が変化し、これよりオートフォーカス手段はフォーカス値を設定し直す。

ここで言うオートフォーカスとは、コントラスト方式のＡＦや位相差検出方式のＡＦである。コントラスト方式のＡＦは、撮像素子から得られる出力信号の高周波数成分の大きさをもとに撮影光学系を制御して合焦させる方式である。位相差検出方式のＡＦは一対のラインセンサを用いて三角測距の原理によって被写体までの距離を測定する方式である。

特許文献１は、カメラレンズを備えた雲台装置において、パンチルト動作させる際のオートフォーカスの制御方法を開示し、パンチルトの回動速度が低速の場合は通常動作のコントラストＡＦをする。高速の場合はスロー動作のコントラストＡＦをすることを開示している。これにより、オートフォーカスによる焦点調整が、撮影画面の変化に過敏に反応して撮影画面が見苦しくなってしまうことを防止する。

特開平９−２０５５７４号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術は、次のような課題を有する。パンチルト回動中は撮影する映像が次々に変化している。パンチルト回動中において、映像信号の高周波成分を検出し、焦点評価値を算出し、撮影レンズが所定の位置に駆動し終わった時には、異なる距離の被写体を撮影して、ボケた映像を提供する可能性が高い。これは、映像信号の取込みからフォーカス指令作成までのオートフォーカス処理時間分の遅延時間が発生し、この遅延時間の間にパンチルト動作し、被写体との距離が変わってしまうためである。この様に、パンチルト動作させながらオートフォーカスを行うと、映像と合焦動作が合わず、被写体に合焦していない不快な映像となってしまう。

そこで、本発明は、遠隔操作装置からの指令値をもとに、パンチルト回動するとき、撮影画面内の所定の合焦領域で撮影される被写体に対し、パンチルトの回動中やパンチルトの回動の停止直後において素早く合焦状態にして鮮明な映像を提供することを可能とする、撮影システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の撮影システムは、フォーカス群を有する撮像光学部と、前記フォーカス群を駆動するフォーカス駆動部と、該フォーカス駆動部を制御する制御部と、撮影画像内の所定の合焦領域の被写体に対する合焦状態を検出する合焦検出部と、前記撮像光学部をパン回動及びチルト回動するパンチルト手段と、前記パンチルト手段のパン回動速度、前記パンチルト手段のチルト回動速度、前記パンチルト手段のチルト位置及び前記撮像光学部の焦点距離に基づき、所定時間後に撮影画像内の所定の合焦領域で撮影されることになる方向に対応する現在の撮影画像内での位置である将来合焦位置を求める位置予測手段と、を有し、前記制御部は、パン及びチルト回動がされていない場合は、撮影画像内の前記所定の合焦領域に対する前記合焦検出部からの合焦情報に基づいて前記フォーカス駆動部を制御し、パン又はチルト回動がされている場合は、前記位置予測手段により求められた将来合焦位置にある合焦領域の被写体に対する、前記合焦検出部により検出された合焦状態に基づいて、前記フォーカス群を駆動するように前記フォーカス駆動部を制御する、ことを特徴とする。

本発明によれば、パンチルト回動可能な撮影システムは、遠隔操作装置の指令値に基づき、位置予測手段により将来に撮影する被写体を算出し、測距し、フォーカス群を予め駆動し、予めオートフォーカスする。よって、本発明は、遠隔操作装置からの指令値をもとに、パンチルト回動するとき、撮影画面内の所定の合焦領域で撮影される被写体に対し、パンチルトの回動中やパンチルトの回動の停止直後において素早く合焦状態にして鮮明な映像を提供することを可能とする撮影システムを提供することができる。

本発明の撮影システムの概略図。 本発明の実施例１における撮影システムの構成図。 本発明の実施例１における撮影画面上の多点測距点を示す図。 本発明の実施例１における制御部の処理フローを示すフローチャート。 本発明の実施例１における画像表示部の将来光軸位置を示す図。 本発明の実施例１における現在光軸位置と将来光軸位置との関係を示す図。 本発明の実施例１における至近端と無限端とフォーカス群との位置関係を示す図。 撮影画角内におけるパン回動時の光軸位置の移動を示す模式図。 チルト角λの時の光軸方向の距離Ｌの点（点Ｏ_１）における仮想面と将来光軸位置を示す、チルト回動軸に垂直で原点Ｏを含む面での断面図。 チルト角λの時の光軸方向の距離Ｌにおける撮影画角（仮想面）と将来光軸位置を示す、チルト回動軸とパン回動軸に垂直な方向から見た図。 仮想面の光軸方向における距離Ｌと、画角との関係を示す図。 本発明の実施例１における測距点のテーブルを示す図。 本発明の実施例２における撮影システムの構成図。 本発明の実施例２における制御部の処理フローを示すフローチャート。 本発明の実施例２における撮像光学部のチルト回動角λの時の撮像光学部のパン回動軸と測距部のパン回動軸の関係を示す図。 本発明の実施例３における撮影システムの構成図。 本発明の実施例３における制御部の処理フローを示すフローチャート。 本発明の実施例３におけるコントラストＡＦ枠が変位するイメージ図。 本発明の実施例４における撮影システムの構成図。 本発明の実施例５における撮影システムの構成図。 本発明の実施例６における撮影システムの構成図。

［実施例１］
以下、図１から図１２を参照して本発明の第１の実施例について説明する。
最初に、図１及び２を参照しながら雲台装置を有する撮影システムの概略の構成を説明する。

本発明の撮影システムは、撮像光学部５を含む撮像部１６、撮像部１６をパン駆動するためのパン駆動部１０、撮像部１６をチルト駆動するためのチルト駆動部１１、撮像部１６で撮像した画像を表示する画像表示部９、制御部１５及び制御部１５を遠隔操作するための遠隔操作装置１２を有する。図１に例示した構成においては、パン駆動部１０は支持部Ｓをベース部Ｂに対し鉛直方向を軸として回動できるように設置され、チルト駆動部１１は撮像部１６を支持部Ｓに対して水平方向を軸として回動できるように設置されている。したがって、パン駆動部１０がパン回動をすると、撮像部１６と制御部１５とチルト駆動部１１とがベース部Ｂに対して一体的に回動し、チルト駆動部１１がチルト回動すると、撮像部１６が支持部Ｓに対して回動する。したがって、本実施例の構成においては、パン回動の回動軸はチルト角度に依らず一定の位置であり、チルト回動の回動軸は、パン回動軸に垂直な平面内でパン回動に伴って回動する。しかし、本発明の構成はこの構成に限定されることはなく、撮像部のパン回動及びチルト回動が互いに独立して制御可能な構成であればよい。

次に、図２を参照しながら、システム構成を説明する。
撮像部１６は、ズーム倍率を変化させるためのズーム群１と焦点調整するためのフォーカス群３と図示しないアイリスとフィルタ切替機構を有する撮像光学部５、制御部１５からの指令信号を受けズーム群１を駆動するズーム駆動部２、制御部１５からの指令信号を受けフォーカス群３を駆動するフォーカス駆動部４を有する。ズーム駆動部２は、エンコーダやポテンショメータを備え、ズーム位置情報を制御部１５に送信する。 また、フォーカス駆動部４は、エンコーダやポテンショメータを備え、フォーカス位置情報を制御部１５に送信する。

撮像部１６は、さらに、撮像光学部５を経由した光束を受光し画像信号に光電変換するＣＣＤ等の撮像素子（以下、ＣＣＤと呼ぶ）６、ＣＣＤ６によって光電変換されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７、Ａ／Ｄ変換回路７からのデジタル画像信号の色や階調等を整える画像処理部８を有する。画像処理部８は、ＣＣＤ６で得られた出力信号の高周波数成分の大きさをもとにコントラストＡＦで使用する評価値を演算し、制御部１５へ送信する。制御部１５は画像処理部８の評価値に基づいて、山登り方式のコントラストＡＦでフォーカス群３を制御する。
画像信号は画像処理部８からＴＴＬ液晶画像表示装置等の画像表示部９に送信され、映像として表示される。

パン駆動部１０は、制御部１５からの指令信号によりパン回動を行う。パン駆動部１０は、パン速度情報とパン位置情報とを検出するパン検出部としての機能も有し、検出したパン速度情報とパン位置情報を制御部１５に送信する。また、チルト駆動部１１は制御部１５からの指令信号によりチルト回動を行う。チルト駆動部１１は、チルト速度情報とチルト位置情報とを検出するチルト検出部としての機能も有し、検出したチルト速度情報とチルト位置情報を制御部１５に送信する。

オペレータは、制御部１５に接続された遠隔操作装置１２を操作することで、ズーム群１、フォーカス群３、チルト駆動部１１、パン駆動部１０等を遠隔操作できる。遠隔操作装置１２から制御部１５に送信される指令信号は、速度指令信号と位置指令信号の２つに分類される。速度指令信号は、遠隔操作装置１２に設けられたジョイスティックやズームレバー等の操作によって生成される、パン及びチルト回動とズーム等の指令信号である。位置指令信号は、オペレータが値をセットするプリセット機能によって、ズーム位置情報、フォーカス位置情報、パン位置情報、チルト位置情報等を登録し再生することにより、登録された位置へ駆動する指令信号である。

撮像部１６は、撮像部１６から位相差検出方式で被写体までの距離を測定してＡＦを実施するための測距部１４を有する。位相差検出方式ＡＦは、撮影用のＣＣＤ６とは別に、被写体までの距離を測定するための少なくとも複数の対のラインセンサで構成され、被写体に合焦する位置を算出する。算出結果は制御部１５へ送信され、制御部１５はその算出結果に基づいてフォーカス群３を駆動することにより、合焦させることができる。

制御部１５はシステム全体を制御し、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭの機能を備える。制御部１５は、遠隔操作装置１２から指令信号が入力されると、ＲＯＭに記憶されたプログラム処理を実行することで、フォーカス駆動部４、測距部１４等を駆動制御する。
以下の記載において、説明の簡略化のため、撮像部１６の画角範囲内を撮影画面内と呼び、撮像部１６の画角範囲外を撮影画面外と呼ぶことにする。 遠隔操作装置１２から制御部１５に、パンチルト回動の指令信号が入力されていない時の、オートフォーカスの動作について説明する。この時、撮像部１６はパンチルト回動していない。

合焦の状態を検出する合焦検出部としての測距部１４は、一定時間毎に被写体までの距離を測定（測距）し、測定された距離（測距値、合焦情報）をもとにオートフォーカスする。図３は、撮像部１６の撮影画面（撮影範囲）内において、測距部１４が測距可能な３５箇所の位置を３５個の破線の円で示したものである。多点測距は、撮影画面上を複数個に分割したそれぞれの範囲において測距する。パンチルト回動の指令信号が入力されていない時は、撮像部１６の光軸中心位置近傍（図３においては、No.18の円内）の測距値をもとにオートフォーカスする。

次に、図４を参照して、パンチルト回動の指令信号が入力されている場合における制御部１５の処理フローについて説明する。
以降、現時点における、撮影画面上の撮像部１６の光軸位置（合焦位置、合焦対象位置）を、現在光軸位置（現在合焦位置、現在合焦対象位置）とよぶ。図３の中での、現在光軸位置はNo.18近傍である。またパン、チルト、ズームなどの各指令信号により、撮像部１６を駆動制御している際、光軸位置が移動する。ここで、測距部１４あるいは画像処理部８あるいはフォーカス群３の駆動でＡＦ処理に掛る処理時間経過後の撮像部１６の予測光軸位置（予測合焦位置）を将来光軸位置（将来合焦位置、将来合焦対象位置）と呼ぶ。将来光軸位置の算出方法に関しては後述する。ここで、光軸位置とは、撮像光学部５の光軸と撮影画面（領域）とが交差する位置、別の言い方をすれば、撮像光学部５の光軸を通って来た光線が撮影画面に入射する位置、或いは撮像光学部５の光軸を通って来た光線が測距部１４に入射する位置、とも言える。

ステップＳ001では、遠隔操作装置１２から制御部１５に対し、パンチルト回動の速度指令信号が入力される。制御部１５は、パン速度情報とチルト速度情報あるいはチルト位置情報とをＲＡＭに記憶する。更に制御部１５はフォーカス位置情報とズーム位置情報とを読込み、ＲＡＭに記憶し、ステップＳ002へ移行する。
ステップＳ001において、制御部１５が記憶する情報として必要な情報は、パンチルト操作によって光軸が移動する速度であるので、パン速度情報とチルト速度情報を記憶する。それに加えて、チルト位置情報を記憶するのは、同じパン速度（角速度）で移動しても、光軸方向の画界内での移動速度は、チルト角によって変わるためである。詳細については図８を用いて後述する。

ステップＳ002では、制御部１５内の位置予測手段より将来光軸位置を算出する。将来光軸位置は、ＲＡＭに記憶されたパン速度情報、チルト速度情報、あるいはチルト位置情報、フォーカス位置情報、ズーム位置情報からの焦点距離に基づいて算出される。また、将来光軸位置は、撮像部１６の既知情報であるＲＯＭに記憶されたＣＣＤのイメージサイズと、フォーカス群の至近端から無限端までの最大繰出量と、に基づいて算出される。これより位置予測手段は、ＡＦ処理に掛る処理時間を算出し、ＡＦ処理に掛る処理時間とパンチルト回動速度を乗算し、現時点の画界における撮像部１６の将来光軸位置を算出し、ステップＳ003へ移行する。

ステップＳ003では、将来光軸位置が現時点の画界においての多点測距点No.1〜No.35の内、どこに該当するかを特定し、特定された測距点を測距し、ステップＳ004へ移行する。
ステップＳ004では、ステップＳ003で測距された測距値をもとにオートフォーカスし、Ｓ005へ移行する。
ステップＳ005では、将来光軸位置を画像表示部９に表示する。画像表示部９の将来光軸位置は、長方形の枠や点滅する円などと、オペレータが認識しやすい形状にすることができる。図５は、画像表示部９に将来光軸位置を表示した時の映像である。将来光軸位置は長方形の破線で示されている。

図４に示した制御部１５の処理フローのサンプリングの時間間隔は、任意の時間を設定してもよいし、又はパン速度情報やチルト速度情報やズーム群１を駆動するズーム駆動部２の駆動速度情報によって変更するようにしてもよい。例えば、速度が速い時はサンプリングの時間間隔を短くし、速度が遅い時はサンプリングの時間間隔を長くしてもよい。

ここで、ステップＳ002とＳ003について詳細に説明する。 ステップＳ002では、制御部１５の位置予測手段により、現時点の画界における撮像部１６の将来光軸位置Ｐ（Ｘ１，Ｙ１）を算出する。図６に、現在光軸位置Ｏ_１と将来光軸位置Ｐとの関係を示す。点Ｏはパンチルト回動の回転中心位置、Ｙａ軸はパン回動の回転軸の方向である。Ｙａ軸の正の方向に右ねじが進む時の回転方向を正とする。Ｘａ軸はチルト回動の回転軸の方向であり、Ｙａ軸に対して垂直である。Ｘａ軸の正の方向に右ねじが進む時の回転方向を正とする。Ｚａ軸は、Ｘａ軸及びＹａ軸に対して垂直な方向であり、パン角及びチルト角がともにゼロであるときの撮像部１６の光軸方向である。図１で示した本実施例の構成より明らかなように、撮像部の光軸はＹａ−Ｚａ面内に存在する。
点Ｏから撮像部の光軸方向の任意の距離Ｌにおける、該光軸方向に垂直な面を、仮想面（前述の画界に対応）として以下の説明を進める。
制御部１５内の位置予測手段による将来光軸位置Ｐの算出方法を説明する。

フォーカス群３が最大駆動速度μ(mm/s)で駆動した時、現在光軸位置Ｏ_１にあるフォーカス群３がフォーカス端まで移動するために必要な最大繰出時間Ｔ₁（ｓ）を算出する。現在のフォーカス群のフォーカス繰出量β（図７参照）より、現在のフォーカス群３に対して、至近端または無限端のどちらのフォーカス端が遠いかを判定する。ここでは図７に示したように、フォーカス群３が無限端に近いとすると、現時点のフォーカス群３が、最大駆動速度μで駆動し、至近端まで移動するために必要な最大繰出時間Ｔ₁は、
Ｔ₁ ＝β/μ （1）
である。ここで、β（mm）は、至近端におけるフォーカス群３の繰出位置から、現在光軸位置におけるフォーカス群３の繰出位置までのフォーカス繰出量であり、μ(mm/s)は、フォーカス群３が光軸方向に推進した時の最大駆動速度である。すなわち、このように定義した最大繰出時間Ｔ₁は、現在のフォーカス群の繰出位置からどのような距離にフォーカスする場合でも、フォーカス群の移動が該時間内に完了することを保証できる時間である。

これより測距部１４に光束が入射してから合焦するまでの最大の処理時間Ｔ（ｓ）は、測距部１４に光束が入射してから合焦位置を算出するまでの処理時間Ｔ_２と、式（1）で算出されるフォーカス端までの移動に必要な最大繰出時間Ｔ_１より、
Ｔ＝Ｔ₁＋Ｔ₂ （2）
で表される。

式（2）で算出した最大の処理時間Ｔの間は、ＲＡＭに記憶されたパン回動速度とチルト回動速度で、パンチルト回動すると仮定し、最大の処理時間Ｔ経過後の光軸方向（将来光軸位置の光軸方向）と、現在光軸位置の光軸方向との角度差を算出する。パン方向の角度差θ_R、とチルト方向の角度差θ_Sは、
パン回動量は、 θ_R＝Ｒ×Ｔ （3）
チルト回動量は、 θ_S＝Ｓ×Ｔ （4）
によって求めることができる（図６）。ここで、Ｒ（deg/ｓ）はパン回動速度、Ｓ（deg/ｓ）はチルト回動速度である。

ここで、パン回動したとき、画角によって制限された仮想面内（撮影画面内）で光軸方向はどのように移動するように見えるのかを図８に模式的に示す。図８中の４本の線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、チルト回動がない条件で、同一方向にパン回動した時の、光軸位置の移動をパン回動前の仮想面内に模式的に記載したものである。線Ａは、チルト角がゼロである場合、すなわち、光軸方向がＹａ軸(パン回動軸)に垂直である状態でパン回動したときの、光軸方向の軌跡である。線Ｂ，Ｃ，Ｄは、
０度＜線Ｂのチルト角＜線Ｃのチルト角＜線Ｄのチルト角
である一定のチルト角において、パン回動した時の光軸方向の軌跡を示す。このように、所定時間後（時間Ｔ後）の将来光軸位置の画角内での直交座標系内での座標Ｐ（Ｘ1、Ｙ1）は、チルト角の影響を考慮する必要がある。

ここで、パン回動角及びチルト回動角と、将来光軸位置の画角内での座標Ｐ（Ｘ1、Ｙ1）の関係を考える。パン回動及びチルト回動の中心を原点とし、パン回動の回動軸をＹ_ａ軸とし、Ｙ_ａ軸と現在の光軸を含む面内でＹ_ａ軸に垂直な方向をＺ_ａ軸とし、Ｙ_ａ軸及びＺ_ａ軸に垂直な方向をＸ_ａ軸と定義する。この定義から現在のパン角＝０(deg)、パン回動の回動軸に垂直な方向をチルト角＝０(deg)、現在のチルト角はλ(deg)と定義する。この現在のパン角０及びチルト角λから、パン回動及びチルト回動した時の、点Ｏから撮像部の光軸方向の任意の距離Ｌにおける該光軸方向に垂直な平面である仮想面（画界に対応）上での光軸位置の移動を考える。仮想面は撮影画面に対応するため、パン角変位量及びチルト角変位量と、撮影画面内での直交座標上での変位量の対応を考える。

仮想面（平面）は、該光軸方向に垂直で、点Ｏから距離Ｌにある平面であることから、
sinλ×y＋cosλ×ｚ＝Ｌ (5)
で表される。これは、言い換えると、原点を中心とする半径Ｌの球と点Ｏ_１（0, L×sinλ, L×cosλ）で接する接平面である（図９参照）。上記のパン回動量θ_R及びチルト回動量θ_Sの後のパン角はθ_Rであり、チルト角はλ＋θ_Sとなる。これより、パン回動およびチルト回動後の、光軸の方向を原点からのベクトル表示で表すと、
（cos(λ＋θ_S)sinθ_R, sin(λ＋θ_S), cos(λ＋θ_S)cosθ_R）
となる。この方向の直線と上記の仮想面（平面）との交点Ｐ１が、撮影画面内での将来光軸位置である（図１０）。原点を通り、この方向ベクトルを有する直線は、

で表すことができる。この式(6)の直線と式(5)の平面との交点を求めると、Xa-Ya-Za直交座標系において、

と、求めることができる。ここで、

である。

これより、接平面（仮想面）内の光軸位置を原点とする直交座標系における、原点Ｏ_１から式(10)で求められた交点までの距離を、接平面内での直交成分に分解することで、パン及びチルト回動後の将来光軸位置を撮影画面での位置を特定することができる。

仮想面内の直交座標系は、チルト回動方向をＹ軸、それに直交する方向をＸ軸と定義することができる。このＸ軸は、仮想面と将来光軸位置の交点を求めた際に使用した、Ｘa軸と平行であるので、仮想面の直交座標系内での将来光軸位置のＸ座標は、(7)式より、

である。また、仮想面の直交座標系内でのＹ座標は、(7)式の将来光軸位置のｙ_ａ及びｚ_ａと、移動前の光軸の座標値（0, L×sinλ, L×cosλ）から、

と、求めることができる。

次にＣＣＤのイメージサイズと焦点距離より、現在光軸位置の水平画角Ｗ_hと垂直画角Ｗ_ｖを
水平画角は、 Ｗ_h＝2tan^-1(ｙ_ｈ/2f) （11）
垂直画角は、 Ｗ_ｖ＝2tan^-1(ｙ_ｖ/2f) （12）
によって算出する。ここで、ｆ(mm)は焦点距離、ｙ_ｈ（mm）はＣＣＤのイメージサイズ水平方向の大きさ、ｙ_ｖ（mm）はＣＣＤのイメージサイズ垂直方向の大きさであり、撮像部１６の仕様とＣＣＤの仕様の既知情報を使用する。現在光軸方向（Ｏ−Ｏ_１方向）とＸa軸を含む平面を図１１（a）に、現在光軸方向（Ｏ−Ｏ_１方向）とＹa軸及びＺa軸を含む平面を図１１（b）に示す。 式（11）より、水平画角の端と仮想面が交差する点と、現在光軸方向との距離は、Ｌ×tan(Ｗ_h/2)である。 式（12）より、垂直画角の端と仮想面が交差する点と、現在光軸方向との距離は、Ｌ×tan(Ｗ_ｖ/2)である。

これより、撮影画角内の相対座標値として、将来光軸位置の座標Ｐ（Ｘ1、Ｙ1）は、(9)及び(10)式で表される位置より、

と求めることができる。ここで、

である。ここで算出されるＸ１及びＹ１の値は、それぞれ−１〜１を範囲とする画角に対する相対値である。したがって、算出されたＸ１、Ｙ１が−１〜１の範囲内にない場合は、将来光軸位置は、現在の画角の外に位置することを意味する。

ステップＳ003では、後述する測距点テーブルをＲＯＭから読込み、将来光軸位置と測距点テーブルを関連付ける。測距点テーブルを図１２(a)に示す。測距点テーブルは、撮影画角の平面内で定義されるＸＹ面内で、現在の光軸位置を原点として、Ｘ軸の値は−１≦ｘ≦１の範囲で、Ｙ軸の値は−１≦ｙ≦１の範囲で定義される。測距点テーブルの座標範囲内を、多点測距点によって割当している。図１２(b)は、測距テーブルの座標軸等の内容を補足する意味で示す。

次に、式（13）と式（14）より算出された将来光軸位置の座標Ｐ（Ｘ１、Ｙ１）の値から、測距点テーブルの該当する範囲を特定する。測距点テーブルの範囲が特定されたら、その範囲を測距する。また将来光軸位置の座標Ｐ（Ｘ１、Ｙ１）の値が、1.0以上または-1.0未満である時は、測距点テーブルの座標範囲に示す値に、最も近い範囲を特定し、その範囲を測距する。例えば、座標Ｐ（Ｘ1、Ｙ1）が図１２(b)に示す位置（点P）であった場合は、多点測距点No.1を該当する範囲と特定し、多点測距点No.1を測距する。
以上で、ステップＳ002とＳ003の詳細な説明を終わる。
なお、測距部１４に光束が入射してから合焦するまでの最大の処理時間Ｔは、Ｔ₁とＴ₂によって算出したが、他の実施形態においては、最大の処理時間Ｔを任意の値に設定してもよい。

また、フォーカス群３の最大繰出量は、至近端におけるフォーカス群３の繰出位置から無限端におけるフォーカス群３の繰出位置までの繰出量（αmm、）（図７参照）と設定したが、撮像部１６の過焦点領域にあたる繰出範囲は、フォーカス群３の非駆動範囲と設定してもよい。過焦点領域は、撮影画面上全体が合焦している事より、過焦点領域内でフォーカス群３を駆動しても合焦精度の向上は小さい。撮像部１６の至近端におけるフォーカス群３の繰出位置から過焦点距離におけるフォーカス群３の繰出位置までの繰出し範囲を、フォーカス群３の駆動範囲と設定すれば、最大の処理時間Ｔが短くなり、パン方向の角度差θ_Rとチルト方向の角度差θ_Sとは小さくなり、将来光軸位置が現在光軸位置に近くなるため、合焦精度が向上する。

また、１つの測距点の値をもとにオートフォーカスしていたが、焦点距離の値によって、複数の測距点の値を平均化し、平均化された測距値よりオートフォーカスしても良い。例えば、焦点距離の値がワイド側の時は、将来光軸位置の測距点と、将来光軸位置の測距点の周辺にある複数の測距点と、の測距値を平均化し、オートフォーカスする。焦点距離の値がテレ側の時は、前述したように将来光軸位置の測距点の測距値をもとにオートフォーカスする。

また、ステップＳ004でのオートフォーカス時のフォーカス群の駆動速度について述べていなかった。フォーカス群の駆動速度は、現在光軸位置のフォーカス群３の繰出量βと、将来光軸位置のフォーカス群3の繰出量と、の繰出量の差分値を、式（2）のＴで除算した値である。又は、フォーカス群の駆動速度は任意に設定した値でも良い。
なお、遠隔操作装置１２に位置予測手段の有効又は無効を選択できる設定部を設け、有効の時は位置予測手段を動作させ、無効の時は位置予測手段を非動作としても良い。

本実施例１に係る、位相差ＡＦを備えた雲台装置を使用することによって、オペレータが意図する被写体までの距離を測定し、パンチルトの回動中や回動の停止直後において鮮明な映像を提供することができるという効果を奏することができる。

［実施例２］
以下、図１３と図１４を参照して本発明の第２の実施例について説明する。
まず図１３における雲台装置を有する撮影システム構成図を説明する。上述した実施例１と同じ部分は説明を省略する。
被写体までの距離を測定する位相差ＡＦの測距部２０は、実施例１とは異なり、多点測距を可能とする複数の対のラインセンサは有さず、一対のラインセンサのみが設けられている。

本実施例における雲台装置のシステムは、測距部２０をパンチルト回動する測距駆動部２１を有する。測距駆動部２１は、雲台のパンチルト回動とは独立して測距部２０をパンチルト回動することが可能である。測距駆動部２１は、エンコーダやポテンショメータを備え、測距部２０のパン位置情報とチルト位置情報とを後述する制御部２２に送信する。測距駆動部２１は、撮像部１６に設置されているため、パン駆動部１０又はチルト駆動部１１が回動するとそれに伴い回動し、測距駆動部２１による測距部２０のパンチルト回動は、撮像部１６に対して行われる。また測距駆動部２１をパンチルト回動するための指令信号は、制御部２２の位置予測手段の算出結果に基づき、制御部２２から測距駆動部２１に送信される。
システム全体を制御する制御部２２はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備える。制御部２２は、遠隔操作装置１２から指令信号が入力されると、ＲＯＭに記憶されたプログラム処理を実行することで、フォーカス駆動部４、測距部２０、測距駆動部２１等を駆動制御する。

遠隔操作装置１２から制御部２２に、パン駆動部１０あるいはチルト駆動部１１へのパンチルト回動の指令信号が入力されていない時について説明する。この時、撮像部１６はパンチルト回動していない。パン駆動部１０あるいはチルト駆動部１１へパンチルト回動の指令信号が入力されていない時、制御部２２より測距駆動部２１に指令信号をおくり、測距部２０の光軸方向が、撮像部１６の光軸方向と一致するよう駆動制御する。測距部２０は、一定時間毎に被写体までの距離を測定しており、測距値をもとにオートフォーカスする。

次に、図１４を参照して、パンチルト回動の指令信号が入力されている場合における制御部２２の処理フローについて説明する。
ステップＳ101では、遠隔操作装置１２から制御部２２に対し、パン駆動部１０あるいはチルト駆動部１１へのパンチルト回動の速度指令信号が入力される。
制御部２２は、パン速度情報とチルト速度情報と、あるいはチルト位置情報とをＲＡＭに記憶する。更に制御部２２はフォーカス位置情報を読込み、ＲＡＭに記憶し、ステップＳ102へ移行する。

ステップＳ102では、制御部２２内の位置予測手段より将来光軸位置（将来光軸方向）を算出する。本実施例においては、パン角及びチルト角で表された撮像光学部の光軸方向を、測距駆動部が固定されている撮像光学部の光軸方向を既定とする極座標に座標変換したパン及びチルト角に基づいて、測距駆動部を駆動することになる。

図１５に示すように、測距部は、撮像光学部をパン回動する回動軸Ｙa、チルト回動する回動軸Ｘａによる系とは異なり、撮像光学部に固定されたパン回動軸Ｙｂとチルト回動軸Ｘｂを基準にして撮像光学部に対してパン及びチルト回動する。したがって、撮像光学部がチルト回動しても、撮像光学部と測距部のチルト回動軸は一致して変わらないが、パン回動軸は、撮像光学部のチルト回動角λが０の時は、撮像光学部のパン回動軸Ｙａと測距部のパン回動軸Ｙｂの方向は一致するが、撮像光学部のチルト回動角λが０以外では、互いに異なる。

撮像光学部のパン回動速度をＲ（deg/s）、チルト回動速度をＳ（deg/s）としたとき、時間Ｔ（s）経過後のパン回動量及びチルト回動量は、それぞれ、Ｒ×Ｔ（deg）、Ｓ×Ｔ（deg）である。現在のチルト角をλ(deg)としたとき、時間Ｔ経過後の光軸方向は、
チルト角：Ｓ×Ｔ＋λ
パン角：：Ｒ×Ｔ
である。図１５に示した直交座標系（Xa-Ya-Za）の座標(x_a, y_a, z_a)で表すと、

である。測距駆動部２１のパン及びチルト回動は、図１５に示す直交座標系（Xb-Yb-Zb）を基準として駆動する。直交座標系（Xb-Yb-Zb）は、直交座標系（Xa-Ya-Za）のＸａ軸を中心として直交座標系（Xa-Ya-Za）を角度λ（deg）だけ回転した座標系である。従って、直交座標系（Xa-Ya-Za）の座標(x_a, y_a, z_a)は、直交座標系（Xb-Yb-Zb）の座標(x_b, y_b, z_b)に以下のように変換することができる。

さらに、直交座標系（Xb-Yb-Zb）の座標(x_b, y_b, z_b)を極座標表示に変換すると、測距駆動部２１におけるパン角θ'_R、チルト角θ'_Sを以下のように表すことができる。

ステップＳ103では、撮像部１６の光軸方向と測距部２０の光軸方向との角度差、言い換えると、測距駆動部２１のパン角がθ'_R且つチルト角がθ'_Sとなるよう、制御部２２から測距駆動部２１に指令信号を送信し、駆動制御する。測距部２０の光軸方向が、将来光軸位置と一致した時、測距部２０は測距し、ステップＳ104へ移行する。 ステップＳ104では、測距された測距値をもとにオートフォーカスする。
なお、測距駆動部２１によって回動する測距部２０は、雲台装置のパンチルト回動とは独立して回動するため、撮影画面内と撮影画面外とを測距し、オートフォーカスすることができる。別の制御方法として、将来光軸位置が撮影画面外の時は、測距部２０によって測距してオートフォーカスを実施し、将来光軸位置が撮影画面内の時は、実施例１に示す測距部１４によって測距し、オートフォーカスしてもよい。

なお、本実施例においては、説明の簡略化のために、撮像光学部の光軸と測距部の光軸に生ずる視差を考慮せずに説明したが、さらに高精度で測距位置を特定する場合は、視差の影響を考慮して測距部の光軸方向を設定することが好ましい。
なお、本実施例においては、測距部２０
は一対のラインセンサであったが、多点測距を可能とする複数の対のラインセンサでもよい。例えば、複数のラインセンサで被写体を測距し、複数の測距値を平均化し誤差を最小にする。

実施例２の効果として、測距部２０が測距駆動部２１によってパンチルト回動可能であるので、撮像部１６の撮影画面外でも測距可能であり、パンチルトの高速回動中において、鮮明な映像を提供することができる。

［実施例３］
以下、図１６〜１８を参照して本発明の第３の実施例について説明する。
実施例３の雲台装置を有する撮影システム構成図は、図１６に示す。図２に示した実施例１の雲台装置を含む撮影システムの構成とほとんど同じであるが、撮像部１６が測距部１４を有していないことが異なる。また、本実施例における画像処理部８は、合焦の状態を検出する合焦検出部として機能し、ＣＣＤ６から得られた画像信号のコントラストの評価は、画像を複数の領域に分割したそれぞれの領域に対して個別に評価することが可能であることが異なる。
遠隔操作装置１２から制御部１５に、パンチルト回動の指令信号が入力されていない時について説明する。この時、撮像部１６はパンチルト回動していない。画像処理部８のコントラストＡＦは、撮影画面上の光軸中心近傍の映像をもとに、オートフォーカスする。

次に、図１７を参照して、パンチルト回動の指令信号が入力されている場合における制御部１５の処理フローについて説明する。
ステップＳ201では、遠隔操作装置１２から制御部１５に対し、パン駆動部１０あるいはチルト駆動部１１へのパンチルト回動の速度指令信号が入力される。制御部１５は、パン速度情報とチルト速度情報と、あるいはチルト位置情報とをＲＡＭに記憶する。更に制御部１５はフォーカス位置情報とズーム位置情報とを読込み、ＲＡＭに記憶し、ステップＳ202へ移行する。

ステップＳ202では、制御部１５内の位置予測手段より将来光軸位置を算出する。実施例３における将来光軸位置は、実施例１と同じ方法で算出される。詳細はステップＳ002、ステップＳ003と同じである。続いて、ステップＳ203へ移行する。
ステップＳ203では、まず撮影画面上の将来光軸位置近傍をコントラストＡＦ範囲と設定し、コントラストＡＦを行う。例えば、図１８でいうと左上にある長方形の実線枠が、将来光軸位置近傍のコントラストＡＦ範囲である。

また、将来光軸位置が、図１８の点Ｐに示す位置である場合、点Ｐ近傍にある撮影画面上の所定の範囲（図１８中に破線枠で示した範囲）をコントラストＡＦ範囲と設定し、コントラストＡＦを行う。または、図１８の点Ｐに示す位置である場合、コントラストＡＦを行わないことを選択するようにしてもよい。

上記実施例３の効果として、コントラストＡＦ方式の雲台装置において、オペレータが意図する被写体を測距し、パンチルトの回動中や回動の停止直後において鮮明な映像を提供することができる。

［実施例４］
以下、図３から図１２と図１９を参照して本発明の第４の実施例である撮影装置について説明する。
最初に、図１９を参照しながら本実施例における撮影システムの構成図を説明する。上述した実施例１と同じ部分は説明を省略する。

実施例４の撮像装置が実施例１の撮像装置と顕著に異なる点は、実施例４の撮像装置のシステムはパン駆動部１０及びチルト駆動部１１を有さず、パン回動とチルト回動が可能な三脚装置３０を有することである。三脚装置３０にはズームデマンドやフォーカスデマンド等が備えられており撮像部１６の操作ができる。

三脚装置３０は、パン回動したとき、パン速度情報とパン位置情報とを検出するパン検出手段（パン検出部）３１と、チルト回動したとき、チルト速度情報とチルト位置情報とを検出するチルト検出手段（チルト検出部）３２とを有する。以降、パン検出手段３１の値あるいはチルト検出手段の値を検出値と呼ぶ。また、三脚装置３０は、パン検出手段３１の値あるいはチルト検出手段３２の検出値を制御部３３に送信する。

撮像装置は、システム全体を制御する制御部３３を有する。制御部３３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭの機能を備え、三脚装置３０からの検出値が入力されると、記憶されたＲＯＭのプログラム処理を実行することで、フォーカス駆動部４と測距部１４等を駆動制御する。

三脚装置３０から制御部３３に、パン検出手段３１及びチルト検出手段３２の検出値が入力されていない時について説明する。この時、撮像部１６はパンチルト回動していない。測距部１４は、一定時間毎に被写体を測距しており、測距値をもとにオートフォーカスする。図３は、撮像部１６の撮影画面範囲内において、測距部１４が測距可能な３５箇所の位置を３５個の破線の円で示したものである。多点測距は、撮影画面上を複数個に分割したそれぞれの範囲において測距する。検出値が入力されていない時は、撮像部１６の光軸中心位置近傍の測距値をもとにオートフォーカスする。

次に、図４を参照して、パンチルト回動の指令信号が入力されている場合における制御部３３の処理フローについて説明する。
以降、現時点における、撮影画面上の撮像部１６の光軸位置を、現在光軸位置とよぶ。図３の中での、現在光軸位置はNo.18近傍である。また検出値が制御部３３に入力され、撮像部１６を駆動制御している際、現在光軸位置に対して、測距部１４あるいは画像処理部８あるいはフォーカス群３の駆動でＡＦ処理に掛る処理時間経過後の撮像部１６の予測光軸位置を将来光軸位置と呼ぶ。将来光軸位置の算出方法に関しては後述する。

ステップＳ001では、制御部３３で三脚装置３０からの、検出値が検出される。制御部３３は、パン速度情報とチルト速度情報と、あるいはチルト位置情報とをＲＡＭに記憶する。更に制御部３３はフォーカス位置情報とズーム位置情報とを読込み、ＲＡＭに記憶し、ステップＳ002へ移行する。
ステップＳ002では、制御部３３内の位置予測手段より将来光軸位置を算出する。将来光軸位置の算出は以下の値に基づく。それはＲＡＭに記憶されたパン速度情報、チルト速度情報、あるいはチルト位置情報、フォーカス位置情報、ズーム位置情報からの焦点距離に基づいて算出される。また雲台装置の既知情報であるＲＯＭに記憶されたＣＣＤのイメージサイズと、フォーカス群の至近端から無限端までの最大繰出量と、に基づいて算出される。これより位置予測手段は、ＡＦ処理に掛る処理時間を算出し、ＡＦ処理に掛る処理時間とパンチルト回動速度を乗算し、現時点の画界においての撮像部１６の将来光軸位置を算出し、ステップＳ003へ移行する。

ステップＳ003では、将来光軸位置が現時点の画界においての多点測距点No.1〜No.35の内、どこに該当するかを特定し、特定された多点測距点を測距し、ステップＳ004へ移行する。
ステップＳ004では、ステップＳ003で測距された測距値をもとにオートフォーカスし、ステップＳ005へ移行する。
ステップＳ005では、将来光軸位置を画像表示部９に表示する。画像表示部９の将来光軸位置は、長方形の枠や点滅する円などと、オペレータが認識しやすい形状にすることができる。図５は、画像表示部９に将来光軸位置を表示した時の映像である。将来光軸位置は長方形の破線で示されている。

以上、ステップＳ001〜Ｓ005が制御部３３の制御の流れである。この制御部３３の処理フローのサンプリングの時間間隔は、任意の時間を設定してもよいし、又はパン速度情報やチルト速度情報によって変更するようにしてもよい。例えば、回動速度が速い時はサンプリングの時間間隔を短くし、回動速度が遅い時はサンプリングの時間間隔を長くしてもよい。ステップＳ002とＳ003の詳細な説明に関しては、実施例1と同じである。

なお前述の説明では、フォーカス群３の最大繰出量αは、至近端から無限端までと設定したが、本実施例においても実施例１と同様に、撮像部１６の過焦点領域にあたる繰出範囲は、フォーカス群３の非駆動範囲と設定すれば、Ｔが短くなり、パン方向の角度差θ_Rとチルト方向の角度差θ_Sとは小さくなり、将来光軸位置が現在光軸位置に近くなるため、合焦精度が向上する。

なお前述の説明では、１つの測距点の値をもとにオートフォーカスしていたが、焦点距離の値によって、複数の測距点の値を平均化し、平均化された測距値よりオートフォーカスしても良い。例えば、焦点距離の値がワイド側の時は、将来光軸位置の測距点と、将来光軸位置の測距点の周辺にある複数の測距点と、の測距値を平均化し、オートフォーカスする。焦点距離の値がテレ側の時は、前述したように将来光軸位置の測距点の測距値をもとにオートフォーカスする。

なお、ステップＳ004でのオートフォーカス時のフォーカス群の駆動速度について述べていなかった。フォーカス群の駆動速度は、現在光軸位置のフォーカス群３の繰出量βと、将来光軸位置のフォーカス群３の繰出量と、の繰出量の差分値を、式（2）のＴで除算した値である。又は、フォーカス群の駆動速度は任意に設定した値でも良い。

なお、三脚装置３０に位置予測手段の有効又は無効を選択できる設定部を設け、有効の時は位置予測手段を動作させ、無効の時は位置予測手段を非動作としても良い。

上記実施例４の効果として、位相差ＡＦを備えた撮影装置において、オペレータが意図する被写体を測距し、パンチルトの回動中や回動の停止直後において鮮明な映像を提供することができる。

［実施例５］
以下、図１４と図２０を参照して本発明の第５の実施例について説明する。
まず図２０における撮影システムの構成図を説明する。上述した実施例４と同じ部分は説明を省略する。

本実施例における撮像装置のシステムは、図１９に示した実施例４の撮影装置の構成に対し、撮像部１６に固定され撮像部１６に対してパンチルト回動する測距駆動部３４を有することと、測距部２０は該測距駆動部３４に固定されていることが異なる。測距駆動部３４は、三脚のパンチルト回動とは独立して回動する。測距駆動部３４は、エンコーダやポテンショメータを備え、測距部２０のパン位置情報とチルト位置情報とを後述する制御部３５に送信する。測距駆動部３４は、撮像部１６に連結されているため、三脚装置３０がパンチルト回動すると、それに伴い回動する。また測距駆動部３４のパンチルト回動の指令信号は、制御部３５の位置予測手段の算出結果に基づき、制御部３５から送信される。

撮像装置は、システム全体を制御する制御部３５を有する。制御部３５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭの機能を備え、三脚装置３０からの検出値（パン検出手段３１の値あるいはチルト検出手段の値）が入力されると、記憶されたＲＯＭのプログラム処理を実行することで、フォーカス駆動部４と測距部２０と測距駆動部２１等を駆動制御する。

三脚装置３０から制御部３５に、パン検出手段３１及びチルト検出手段３２の検出値が入力されていない時について説明する。この時、撮像部１６はパンチルト回動していない。検出値が入力されていない時、制御部３５より測距駆動部３４に指令信号を送り、測距部２０の光軸方向が、撮像部１６の光軸方向と一致するよう駆動制御する。測距部２０は、一定時間毎に被写体を測距しており、測距値をもとにオートフォーカスする。

次に、図１４を参照して、パンチルト回動の指令信号が入力されている場合における制御部３５の処理フローについて説明する。
ステップＳ101では、制御部３５は三脚装置３０からの検出値を読み込む。制御部３５は、パン速度情報とチルト速度情報と、あるいはチルト位置情報とをＲＡＭに記憶する。更に制御部３５はフォーカス位置情報を読込み、ＲＡＭに記憶し、ステップＳ102へ移行する。

ステップＳ102では、制御部３５内の位置予測手段より将来光軸位置を算出する。実施例５における将来光軸位置の定義は、実施例２と同様に、実施例２の式(18)、式(19)で求められるパン角θ'_R、チルト角θ'_Sを、将来光軸位置とする。すなわち、実施例５における将来光軸位置は、撮像部１６を基準座標とする、式(18)、(19) で求められるパン角θ'_R、チルト角θ'_Sの位置とする。

ステップＳ103では、撮像部１６の光軸方向と測距部２０の光軸方向との角度差が、パン方向の角度差θ'_R、チルト方向の角度差θ'_Sとなるよう、制御部３５から指令信号を測距駆動部３４に送信し、駆動制御する。測距部２０の光軸方向が、将来光軸位置と一致した時、測距部２０は測距する。続いて、ステップＳ104へ移行する。
ステップＳ104では、測距された測距値をもとにオートフォーカスする。

なお前述の説明では、測距駆動部２１によって回動する測距部２０は、雲台装置のパンチルト回動とは独立して回動するため、撮影画面内と撮影画面外とを測距し、オートフォーカスすることができる。別の制御方法として、将来光軸位置が撮影画面外の時は、測距部２０によって測距し、オートフォーカスをし、将来光軸位置が撮影画面内の時は、実施例１に示す測距部１４によって測距し、オートフォーカスしてもよい。

なお、本実施例においても実施例２と同様に、説明の簡略化のために、撮像光学部の光軸と測距部の光軸に生ずる視差を考慮せずに説明したが、さらに高精度で測距位置を特定する場合は、視差の影響を考慮して測距部の光軸方向を設定することが好ましい。
なお、本実施例においては、測距部２０は一対のラインセンサであったが、多点測距を可能とする複数の対のラインセンサでもよい。例えば、複数のラインセンサで被写体を測距し、複数の測距値を平均化し誤差を最小にする。
上記実施例５の効果として、測距部２０が測距駆動部３４によって、パンチルト回動可能なことより、撮像部１６の撮影画面外を測距できる。よって、三脚３０の高速回動中において、鮮明な映像を提供することができる。

［実施例６］
以下、図１７、１８、及び２１を参照して本発明の第６の実施例について説明する。
実施例６の撮影システムの構成を、図２１に示す。図１９で示した実施例４の雲台装置のシステム構成と類似する構成を有するが、本実施例の撮像部撮像部１６は測距部１４を持たず、本実施例における画像処理部８は合焦の状態を検出する合焦検出部として機能し、ＣＣＤ６から得られた画像信号のコントラストの評価は、画像を複数の領域に分割したそれぞれの領域に対して個別に評価することが可能であることが異なる。
三脚装置３０から制御部３３に、パン検出手段３１及びチルト検出手段３２の検出値が入力されていない時について説明する。この時、撮像部１６はパンチルト回動していない。画像処理部８のコントラストＡＦは、撮影画面上の光軸中心近傍の映像をもとに、オートフォーカスする。

次に、図１３を参照して、パンチルト回動の指令信号が入力されている場合における制御部３３の処理フローについて説明する。 ステップＳ201では、制御部３３で三脚装置３０からの、検出値が検出される。制御部３３は、パン速度情報とチルト速度情報と、あるいはチルト位置情報とをＲＡＭに記憶する。更に制御部３３はフォーカス位置情報とズーム位置情報とを読込み、ＲＡＭに記憶し、ステップＳ202へ移行する。

ステップＳ202では、制御部３３内の位置予測手段より将来光軸位置を算出する。実施例６における将来光軸位置は、実施例４と同じ算出方法、算出結果である。詳細はステップＳ002、Ｓ003と同じである。続いて、ステップＳ203へ移行する。
ステップＳ203では、まず撮影画面上の将来光軸位置近傍をコントラストＡＦ範囲と設定し、コントラストＡＦを行う。例えば、図１８でいうと左上にある長方形の実線枠が、将来光軸位置近傍のコントラストＡＦ範囲である。

また、将来光軸位置が、図１８の点Ｐに示す位置である場合、点Ｐ近傍にある撮影画面上の所定の範囲（図１４中に破線枠で示した範囲）をコントラストＡＦ範囲と設定し、コントラストＡＦを行う。または、図１８の点Ｐに示す位置である場合、コントラストＡＦを行わないことを選択するようにしてもよい。

上記実施例６の効果として、コントラストＡＦ方式の撮影装置において、オペレータが意図する被写体を測距し、パンチルトの回動中や回動の停止直後において鮮明な映像を提供することができる。

上記した実施例１乃至６において、合焦のターゲットとなる被写体は撮影画面上の中心位置（光軸位置）にある場合を例として記載した。しかし、合焦のターゲットとなる被写体が存在する「光軸位置」と記載している位置は、光学系（撮像光学部）の光軸上の位置である必要は無く、撮影画面内の特定の合焦を行う対象位置（合焦対象領域、合焦領域、合焦位置）であれば良い。つまり、上記実施例は、合焦領域（合焦対象領域）が光軸上に存在している場合の実施例であり、上記実施例における光軸位置は、全て撮影画面内の特定の合焦領域（合焦対象領域）と書き換えても良い。従って、本実施例において合焦対象となる領域（合焦領域）は、上記実施例と同様に光軸上であっても良いし、軸外（光軸とは異なる位置）の特定の位置であっても良い。
さらに、上記した実施例１乃至６においては、パンチルト回動中のズーム操作はないことを前提として説明した。しかし、本発明はパンチルト回動中にズームが固定された撮影に限定されることはなく、パンチルト回動中にズーム操作が伴う場合であっても、ズーム操作による画角変化速度を考慮することにより、本発明の作用効果を享受できることに留意されたい。つまり、図４に示した制御部１５の処理フローにおいて、サンプリングタイム毎にズーム情報（焦点距離）を読込むため、このズーム情報（焦点距離）に基づいて式(11)、(12)から、画角の変動（速度）を考慮した本発明の適用が可能である。

３ フォーカス群
４ フォーカス駆動部
５ 撮像光学部
１０ パン駆動部
１１ チルト駆動部
１４ 測距部
１５ 制御部
１６ 撮像部

Claims (12)

1. フォーカス群を有する撮像光学部と、
   前記フォーカス群を駆動するフォーカス駆動部と、
   該フォーカス駆動部を制御する制御部と、
   撮影画像内の所定の合焦領域の被写体に対する合焦状態を検出する合焦検出部と、
   前記撮像光学部をパン回動及びチルト回動するパンチルト手段と、
   前記パンチルト手段のパン回動速度、前記パンチルト手段のチルト回動速度、前記パンチルト手段のチルト位置及び前記撮像光学部の焦点距離に基づき、所定時間後に撮影画像内の所定の合焦領域で撮影されることになる方向に対応する現在の撮影画像内での位置である将来合焦位置を求める位置予測手段と、
   を有する撮影システムであって、
   前記制御部は、パン及びチルト回動がされていない場合は、撮影画像内の前記所定の合焦領域に対する前記合焦検出部からの合焦情報に基づいて前記フォーカス駆動部を制御し、パン又はチルト回動がされている場合は、前記位置予測手段により求められた将来合焦位置にある合焦領域の被写体に対する、前記合焦検出部により検出された合焦状態に基づいて、前記フォーカス群を駆動するように前記フォーカス駆動部を制御する、
   ことを特徴とする撮影システム。
2. 前記合焦検出部は、位相差検出方式の焦点調整手段である複数の対のラインセンサを含む測距部であり、
   前記制御部は、前記将来合焦位置に最も近い位置に対応する前記位相差検出手段により検出された測距値に基づき、前記フォーカス群を駆動するように前記フォーカス駆動部を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮影システム。
3. 前記撮影システムは、前記撮像光学部を経由した光束を受光し、光電変換して画像信号を生成する撮像素子を有し、
   前記合焦検出部は、該画像信号に基づき画像の複数の領域についてコントラストを評価する画像処理部であり、
   前記制御部は、前記将来合焦位置に最も近い位置のコントラストの評価に基づき、前記フォーカス群を駆動するように前記フォーカス駆動部を制御する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の撮影システム。
4. 前記将来合焦位置は、前記所定時間後に光軸位置で撮影されることになる方向に対応する現在の撮影画像内での位置である将来光軸位置であって、
   前記撮像光学部の焦点距離をｆ(mm)、前記パンチルト手段のパン回動速度をＲ（deg/ｓ）、前記パンチルト手段のチルト回動速度をＳ（deg/ｓ）、前記撮像素子の水平方向のイメージサイズをｙ_ｈ（mm）、該撮像素子の垂直方向のイメージサイズをｙ_ｖ（mm）、チルト角度をλ(deg)、任意の時間をＴ（s）、現在の該撮像光学部の光軸位置を原点としてＸＹ面（−１≦ｘ≦１、−１≦ｙ≦１）で画角を定義したとき、将来光軸位置の座標（Ｘ１、Ｙ１）は、
   

   

   

   ここで、
   

   

   であることを特徴とする請求項２又は３に記載の撮影システム。
5. 前記合焦検出部は、位相差検出方式の焦点調整手段で少なくとも一対以上のラインセンサを含む測距部であり、
   該測距部は、前記パンチルト手段とは独立して、前記撮像光学部の光軸に対してパン回動及びチルト回動をすることが可能な測距駆動部に設置され、
   前記将来合焦位置は、前記所定時間後の前記撮像光学部の光軸方向の角度差であり、
   前記制御部は、前記測距部の光軸方向が、前記所定時間後の前記撮像光学部の光軸方向となるように、前記角度差に基づいて前記測距駆動部を駆動した後、前記測距部により検出された測距値に基づき、前記フォーカス群を駆動する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮影システム。
6. 前記測距駆動部のチルト回動軸は前記パンチルト手段のチルト回動軸と同じ方向であり、前記測距駆動部の前記チルト回動軸と前記撮像光学部の光軸方向に垂直な方向を前記測距駆動部のパン回動軸と定義し、前記撮像光学部の光軸方向のチルト角を０及びパン角を０と定義し、前記パンチルト手段のパン回動速度をＲ（deg/ｓ）、前記パンチルト手段のチルト回動速度をＳ（deg/ｓ）、任意の時間をＴ（s）、前記パンチルト手段のチルト角度をλ(deg)とするとき、前記制御部は、前記測距駆動部のパン角θ'_R、チルト角θ'_Sが、
   

   

   

   となるように前記測距駆動部を駆動した後、前記測距部により検出された測距値に基づき、前記フォーカス群を駆動する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の撮影システム。
7. 現在の前記フォーカス群の位置から至近端または無限端まで最大駆動速度で駆動したときに必要な時間のうちの長い方の時間をＴ₁（ｓ）、前記測距部に光束が入射してから合焦位置を算出するまでの処理時間をＴ₂（ｓ）、としたとき、前記任意の時間Ｔは、
   Ｔ＝Ｔ₁＋Ｔ₂
   であることを特徴とする請求項４又は６に記載の撮影システム。
8. 前記時間Ｔ₁（ｓ）は、現在の前記フォーカス群の位置から至近端または過焦点距離の位置まで最大駆動速度で駆動したときに必要な時間のうちの長い方の時間である、ことを特徴とする請求項７に記載の撮影システム。
9. 前記パンチルト手段は、チルト駆動するチルト駆動部、パン駆動するパン駆動部、チルト回動速度及びチルト位置を検出するチルト検出部、パン回動速度を検出するパン検出部を有する雲台装置であり、
   該雲台装置は、前記撮像光学部の駆動及び該雲台装置のパン回動及びチルト回動の駆動を遠隔操作する遠隔操作装置を有する、
   ことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮影システム。
10. 前記パンチルト手段は、チルト回動速度及びチルト位置を検出するチルト検出部と、パン回動速度を検出するパン検出部と、を有する三脚装置であることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮影システム。
11. 映像を表示する画像表示部を備え、前記位置予測手段で予測した前記将来合焦位置を該画像表示部に表示することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮影システム。
12. 前記位置予測手段の有効又は無効を選択する選択手段を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮影システム。

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