JP7254562B2 - 撮像装置及びその制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、あおり機能を有する撮像装置及びその制御方法に関する。

監視カメラを高所に設置し、カメラの光軸を斜め下側に向け、道路を通行する人を監視したり、車や車のナンバープレートを撮影したりするケースがある。この場合、カメラの光軸が斜め下向きとなるため、撮像を行う際のピントが合う合焦面は光軸に垂直な面であり、実際に撮像の対象となる被写体面（撮影画角内の地面と平行な面）とは合致しない。そのため、ピントが合う奥行き範囲は画面の一部（被写界深度内のみ）となり、その他の領域はピントがぼけた状態となる。この問題に対し、光学系の絞りを絞ることにより被写界深度を深くし、ピントぼけを防ぐ方法がある。しかしながら、低照度下で撮影を行う監視カメラでは、絞りを開放近くまで開いての撮影も多い。この結果、被写界深度は浅くなってしまい、画角内で合焦面から離れる程ピントが合わず、ピントがぼけた状態で撮影が行われてしまう。

上記の課題に対し、撮像素子に対して撮影レンズを、または撮影レンズに対して撮像素子を相対的に傾けることで、合焦面を傾ける技術がある（以後、レンズや撮像素子を傾けることを、「あおる」と称する）。監視カメラにあおり技術を適用して合焦面を傾けることで、レンズと撮像素子が平行に設置される場合と比べて、地面に沿った撮影画角に対して被写界深度を広げた撮影が可能となる。例えばステッピングモーターの駆動によって撮像素子の傾き（あおり）を制御する場合、１パルスあたりの傾斜角度がステッピングモーターの駆動と歯車のギヤ比で決まる。従って、光学系の光軸に垂直な面と撮像面の相対的な傾斜角度（以後、あおり角と称する）をパルス数で指定することで、撮像素子を所望のあおり角度となるように制御することができる。撮像素子のあおりの回転軸には、撮像素子の長辺方向中心線を軸に撮像素子を回転させる上下あおりや、撮像素子の短辺方向中心線を軸に撮像素子を回転させる左右あおりなど様々な回転軸がある。

このようなあおりの技術を用いると、地面から所定の高さに対してピントが合う範囲を広げることができるため、監視目的のカメラにおいては、例えば顔の高さにピントが合うように設定すれば、多くの顔に一度にピントを合わせることが可能になる。
例えば、特許文献１では、撮像素子またはレンズを回転させる（あおる）ことで撮像素子の光軸とレンズ光軸とのいずれか一方を他方に対して傾斜させるチルト機構を持っている。そして、画像解析部で解析した画像データに基づいてチルト機構を自動で制御することで、ピント面を合わせる技術が開示されている。特許文献２では、レンズの焦点距離、フォーカスした被写体までの撮影距離、被写体面に対するカメラの設置角度より、被写体面にあおり合焦面を合わせるための撮像素子のあおり角度を算出し、撮像素子をあおる技術が開示されている。

特開２０１７‐０９３９０４号公報 特開２０１０‐１３０６３３号公報

しかしながら、先行技術においては、人の顔の高さに自動でピントを調整しようとした場合、レンズの光軸上に人の顔があって、かつ人が複数人いる場合でないと、調整することができないため、設置時の調整は容易ではない。
そこで、本発明の目的は、基準面から所望の高さに、手前から奥まで顔の高さにピントのあった画像を得られる合焦面を簡単に設定することができる撮像装置を提供することにある。

本発明の撮像装置は、撮像装置の設置位置における基準面からの高さ情報と、前記撮像装置の光軸と前記基準面のなす角度情報とを取得する取得手段と、
前記取得手段で得られた前記高さ情報と前記角度情報に基づき、前記基準面から所定の高さに平行移動した面と前記撮像装置までの光軸上の距離を導出する距離導出手段と、
前記距離導出手段で導出した前記距離に合焦するようにフォーカスレンズを制御するフォーカス制御手段と、
撮像素子と撮影レンズの相対的なあおり角度を制御することによって、前記基準面と平行で、前記基準面から所定の高さに前記撮像装置の合焦面を設定するあおり角制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、地面などの基準面から所望する高さに合焦面を簡単に設定することができる。

本発明の実施例に係る監視カメラを含むシステム構成図である。 本発明の実施例に係る監視カメラと制御装置の機能ブロック図及び、システム構成図である。 センサあおりの仕組みに関する概略図である。 地面から所定の高さに合焦面を合わせる方法に関する概略図である。 実施例１のフローチャートである。 本発明の実施例１に係る任意の合焦面の設定結果を説明する図である。 本発明の実施例４に係る任意の合焦面を設定する方法に関する説明図である。 実施例４のフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１を参照して、本発明の実施例１に係る撮像装置の構成について説明する。
図１は、本発明の実施例１の監視カメラを含む撮像システム（撮像装置）の構成図である。１０００は監視カメラ、１１００は監視カメラ１０００の制御装置、１２００はネットワークである。監視カメラ１０００と制御装置１１００は、ネットワーク１２００を介して相互に通信可能な状態に接続されている。制御装置１１００は、監視カメラ１０００に対して、各種コマンドを送信する。監視カメラ１０００は、それらのコマンドに対するレスポンスを制御装置１１００に送信する。

図２は、本実施例に係る監視カメラ１０００と制御装置１１００の機能ブロック図及び、システム構成図である。図２において、１００１は撮像素子等を含む撮像部、１００２は画像処理部、１００３はシステム制御部、１００４は記憶部、１００５はレンズ駆動部、１００６は撮像画角制御部である。１００７はフォーカス制御部、１００８は撮像素子駆動部、１００９は撮像素子制御部、１０１０はパン駆動部、１０１２はチルト駆動部、１０１１はパン・チルト制御部、１０１３は通信部である。監視カメラ１０００と制御装置１１００はネットワーク１２００を介して相互に通信可能な状態に接続されている。

図２を参照して、監視カメラ１０００の各部構成と機能について説明する。
撮像部１００１は、レンズ及びＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子から構成され、被写体の撮像をし、光電変換をして電気信号への変換を行う。
画像処理部１００２は、撮像部１００１において撮像、光電変換された信号に対して所定の画像処理や圧縮符号化処理を行い、映像データを生成する。
システム制御部１００３にはコンピュータとしてのＣＰＵが内蔵されており、不図示のメモリに記憶されたコンピュータプログラムに基づき装置全体の各種動作を実行する。そして制御装置１１００より送信されたカメラ制御コマンドを解析し、コマンドに応じた処理を行う。

例えば制御装置１１００からライブ映像の要求コマンドを受信し、画像処理部１００２で生成された映像データを、通信部１０１３を介して配信する。また、制御装置１１００から監視カメラ１０００のズームの設定値、フォーカスの設定値、あおり角度の設定値、および、パン・チルトの設定値の要求コマンドを受信する。そして撮像画角制御部１００６、フォーカス制御部１００７、撮像素子制御部１００９、および、パン・チルト制御部１０１１から前記設定値を読み取り、通信部１０１３を介して配信する。

また、制御装置１１００からズーム、フォーカス、あおり角度、および、パン・チルトの設定コマンドを受信する。また、撮像画角制御部１００６、フォーカス制御部１００７、撮像素子制御部１００９、パン・チルト制御部１０１１に対し、それらの設定値に基づいた命令を送信する。そして、レンズ駆動部１００５、撮像素子駆動部１００８、パン駆動部１０１０、チルト駆動部１０１２はそれらの命令に基づく動作を実行する。これにより、制御装置１１００で設定したズーム、フォーカス、あおり角度、および、パン・チルトに関する設定値が監視カメラ１０００に反映される。
記憶部１００４は、内部ストレージ、および、外部ストレージに対しての映像記録および各種データの記録を行う。

撮像画角制御部１００６はシステム制御部１００３から伝達されたズームの設定値に基づいて、レンズ駆動部１００５に対し、ズームレンズ位置の変更を命令する。
フォーカス制御部１００７はシステム制御部１００３から伝達されたフォーカスの設定値に基づいて、レンズ駆動部１００５に対し、フォーカスレンズ位置の変更を命令する。
撮像素子制御部１００９はシステム制御部１００３から伝達されたあおり角度の設定値に基づいて、撮像素子駆動部１００８に対し、撮像素子あおり角度の変更を命令する。撮像素子駆動部１００８は例えばピエゾ素子などを用いて撮像素子のあおり角度を変更する。即ち、撮像素子駆動部１００８及び撮像素子制御部１００９はシステム制御部１００３と共にあおり角制御手段として機能する。また、あおり角制御手段は、撮像素子と撮影レンズの相対的なあおり角度を制御することによって、前記基準面と平行で、前記基準面から所定の高さに前記撮像装置の合焦面を設定する。

なお、あおり角制御手段は撮像素子のあおり角を制御する代わりに撮影レンズのあおり角（撮像素子との相対角度）を変更するようにしても良い。なお、ここで撮影レンズとは撮像素子へ像を導くための光学系を意味し、複数のレンズから構成されていても良い。撮影レンズのあおり角を変更する際には、前記光学系の一部のあおり角を変更することになる。なお、前述のように、本実施例では、あおり角とは、光学系の光軸に垂直な面と撮像面（撮像素子の受光面）の相対的な傾斜角度を意味している。
パン・チルト制御部１０１１はシステム制御部１００３から伝達されたパン・チルトの設定値に基づいて、パン駆動部１０１０およびチルト駆動部１０１２に対し、パン・チルトの変更を命令する。

通信部１０１３は、ネットワーク１２００を介して映像データを制御装置１１００に配信する。また、通信部１０１３は制御装置１１００から送信される各種コマンドを受信し、システム制御部１００３へ伝達する。制御装置１１００から送信されるコマンドには、主にライブ映像の要求コマンド、監視カメラ１０００のズーム、フォーカス、あおり角度、およびパン・チルトに関する設定値の要求コマンド、および設定コマンドなどが含まれる。

レンズ駆動部１００５は、フォーカスレンズ及びズームレンズの駆動系及びその駆動源のモータにより構成され、撮像画角制御部１００６およびフォーカス制御部１００７により制御される。
パン駆動部１０１０は、パン動作を行うメカ駆動系及び駆動源のモータにより構成され、その動作はパン・チルト制御部１０１１により制御される。
チルト駆動部１０１２は、チルト動作を行うメカ駆動系及び駆動源のモータにより構成され、その動作はパン・チルト制御部１０１１により制御される。

また、制御装置１１００は、典型的にはパーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータが用いられる。また不図示のメモリに記憶されたコンピュータプログラムに基づき各種動作の制御を実行する。
通信部１１０４は、制御装置１１００から発行された各種コマンドを送信したり、監視カメラ１０００から配信された各種データを受信したりする。前記各種コマンドには、主にライブ映像の要求コマンド、監視カメラ１０００のズーム、フォーカス、あおり角度、および、パン・チルトの設定値の要求コマンドが含まれる。また、監視カメラ１０００のズーム、フォーカス、あおり角度、および、パン・チルトの設定コマンドなども含まれる。前記各種データには、主に監視カメラ１０００のズームを含む撮像画角に関する情報、フォーカスに関する情報、あおりに関する情報、パン・チルトに関する情報、映像データなどが含まれる。

表示部１１０１は、液晶表示装置などが使用され、監視カメラから取得した画像の表示や、カメラ制御を行うためのＧＵＩを表示する。
システム制御部１１０２は、ユーザーのＧＵＩ操作に応じてカメラ制御コマンドを生成し、通信部１１０４を介して監視カメラ１０００へ送信する。また、システム制御部１１０２は、監視カメラ１０００から通信部１１０４を介して受信した映像データ、および、ズームを含む撮像画角、フォーカス、あおり角度、パン・チルトの設定値を表すデータを表示部１１０１に表示する。

入力部１１０３は、キーボード、マウスなどのポインティング・デバイスなどが使用され、クライアント装置のユーザーは、入力部１１０３を介してＧＵＩを操作する。
なお、上記実施例においては、制御装置１１００と監視カメラ１０００とは、通信路としてのネットワーク１２００を介して別体となっている例を用いて説明しているが、両者は一体となっていても構わない。即ち、本実施例における撮像装置は制御装置１１００と監視カメラ１０００とが一体のものであっても別体のものであっても含まれる。
続いて、図３を参照して、センサあおりの仕組みについて説明する。
図３は、監視カメラで撮影している環境を横から見た場合の模式図である。１０００が監視カメラであり、この監視カメラ１０００は画角３００１の範囲を写している。監視カメラ１０００には、撮影レンズ１０５０と撮像素子１０５１が含まれる。撮影レンズ１０５０は内部にフォーカスレンズを含み、フォーカスレンズはフォーカス制御部１００７によってフォーカスが制御される。
３００２は監視カメラ１０００の光軸、３００３はフォーカスの合焦位置、つまり合焦面である。合焦面３００３は光軸３００２に対し垂直である。

図３では合焦位置が地面３００４の一部の位置Ａｘとなっている例を示している。図３において、フォーカスがあっている被写体の位置Ａｘとカメラとの距離Ｄ、レンズと撮像素子との距離である焦点距離ｆ、監視カメラ１０００の設置角度ａとする。図３における３００８はセンサあおりを行っていないときの撮像素子の面を表現している。ここで監視カメラ１０００の設置角度ａは撮像装置の光軸と前記基準面のなす角度情報を意味する。あおっていない状態の撮像素子の面３００８の状態からセンサ面をセンサのあおり角度ｂ分だけ傾けた場合の撮像素子の面を表しているのが３０１０であり、その時の合焦面が３０１１である。

上述したような撮像素子の面３００８を３０１０に傾けるときのあおり角度ｂはシャインプルーフの原理より、以下の数１であらわされる。

つまり、被写体までの距離Ｄと監視カメラ１０００の設置角度ａにもとづいて、あおり角度ｂを求めることが可能となる。また、数１を変形することで以下に示す数２および数３を導出することが出来る。

Ｈは、カメラの設置高さ（カメラ設置位置における基準面からの高さ）を示す。以上の式を用いることで、カメラの構成（設置角度ａや高さＨ）や外側センサから得られる被写体までの距離Ｄ等の情報に応じて、合焦面を地面３００４に設定するためのあおり角度ｂを求めることができる。

次に図４、図５、図６を用いて、カメラの合焦面４００１を、基準面（地面）４００２からの高さ（合焦面高さ）Ｈｔだけ略平行移動させた所望の合焦面４００７にする処理の流れについて説明する。なお合焦面高さＨｔは顔の高さに設定する場合には例えば１．５ｍなどにする。図４は地面から所定の高さに合焦面を合わせる方法に関する説明図、図５は実施例１のフローチャート、図６は実施例１に係る任意の合焦面の設定結果を説明する図である。図６において、６０は撮像素子により得られた画像を例えば表示部１１０１に表示したときの表示画面を示す。６１は画像がぼけている領域である、ぼけ領域を示す。

図５のステップＳ１において、システム制御部１００３は、記憶部１００４からカメラの設置高さＨ、カメラの設置角度ａ、合焦面高さＨｔの情報を取得する。また、カメラの設置高さＨ、カメラの設置角度ａ、合焦面高さＨｔはプリセット値を用いても良いし、カメラ設置時にキャリブレーションすることで取得するものであっても良い。
例えばカメラの設置高さＨは、カメラの設置条件に応じて、例えば運用開始時に制御装置１１００を介して設定される。あるいは、カメラに内蔵または外側の測距センサを用いて、地面までの距離を測定することでカメラの設置高さ情報として取得されるものでも良い。それらはカメラの設置高さ情報を取得するための高さ取得手段として機能する。

同様にカメラの設置角度ａも、カメラの設置条件に応じて、例えば運用開始時に制御装置１１００を介して設定される。あるいは、水準器などのカメラに内蔵または外側のセンサを用いて、地面に対するカメラの設置角度を測定することで角度情報として取得されるものでも良い。また、カメラがパン・チルト機能を有する場合は、カメラの設置角度とパンの評価値によって取得されるものでも良い。それらはカメラの設置角度情報を取得するための角度取得手段として機能する。合焦面高さＨｔについては、プリセットの値を用いても良いし、撮影システムの運用開始時にユーザーによって制御装置１１００を介して、所望の高さを高さ情報として入力するものであっても良い。それらはカメラの合焦面高さ情報を取得するための合焦面高さ取得手段として機能する。

続いてステップＳ２で、合焦面４００１を光軸４００６に対して傾けて所望の合焦面４００７とするための前処理をする。即ち、基準面４００２から合焦面高さＨｔの所望の合焦面４００７と光軸４００６が交わる点４００８にカメラのフォーカスを合わせる為に、撮影レンズ１０５０から交点４００８までの距離Ｄｐを導出する。即ち、距離Ｄｐは基準面から所定の高さに平行移動した面と前記撮像装置までの光軸上の距離を意味する。
このとき、撮影レンズ１０５０から交点４００８までの距離Ｄｐは、以下の数４で導出する。

ここで、数４に示す演算は、監視カメラ１０００内のシステム制御部１００３で処理しても良いし、制御装置１１００内のシステム制御部１１０２で処理しても良い。その場合、数４に示す演算を行う手段は、距離を導出する距離導出手段として機能する。

次に、ステップＳ３において、フォーカス制御部１００７、レンズ駆動部１００５を用いて、基準面４００２から合焦面高さＨｔの、合焦面４００７と光軸４００６が交わる点４００８にフォーカスが合うように、撮影レンズ１０５０内のフォーカスレンズの位置を調整してフォーカスを合わせる。
即ち、合焦面に対象とする物体（例えば人の顔など）が存在しなくても、前記の導出された距離Ｄｐを用いて合焦面にピントを簡単に合わせることができる。
次に、ステップＳ４において、光軸に垂直な合焦面を傾ける為の、撮像素子１０５１のあおり角度ｂｐを導出する。
なお、所望の合焦面４００７を得るための撮像素子１０５１のあおり角度ｂｐは、以下の数５で導出される。

そしてステップＳ５で、上記のあおり角度ｂｐをセンサのあおり角度として設定することで、カメラの合焦面を、基準面４００２に対して略平行な角度で、基準面から所定の高さの合焦面４００７に設定することが出来る。
なお、ステップＳ２とＳ４はこの順番で逐次おこなう必要はなく、一度にまとめて実行してもよい。
次に実際の撮影シーンを想定し、各種撮影条件の数値を指定の上で実施例１における処理の流れを説明する。ここでは、図６に示す撮影シーンを例に挙げ、実際にあおり角度ｂｐを導出する方法について説明する。

図６では、人間の顔の高さに合焦面を設定する例を挙げている。ここでは、人の顔の高さ（合焦面高さＨｔ）を１．５ｍとする。また、カメラ設置高さＨを４．５ｍ、カメラの設置角度ａを２０°、焦点距離ｆを１２５ｍｍとして説明する。
ステップＳ２で、光軸上で該高さと交わる点４００８までのカメラからの光路上の距離Ｄｐを、数４から導出する。この場合、距離Ｄｐは、８．８ｍとなる。この値を基に、ステップＳ３において、フォーカス制御部１００７、レンズ駆動部１００５を用いて、基準面４００２から合焦面高さＨｔの合焦面４００７と光軸４００６が交わる点４００８にフォーカスが合うように、撮影レンズ１０５０内のフォーカスレンズの位置を調整してフォーカスを合わせる。
続いて、ステップＳ４において、合焦面を顔の高さの面４００７に設定する為のあおり角度ｂｐを、数５を用いて導出する。

即ち、前述のカメラ設置高さＨ、合焦高さＨｔ、カメラの設置角度ａおよび焦点距離ｆを数５に代入して演算することによって、カメラの合焦面を、顔の高さに設定する為のあおり角度ｂｐが、２．２°であると導出できる。そして最後に、システム制御部１００３と、撮像素子駆動部１００８と、撮像素子制御部１００９を用いることで、導出されたあおり角度ｂｐを撮像素子１０５１のあおり角度として設定する。それによって、顔の高さにピントが合う為の合焦面４００７を設定することができる。
また、実施例では基準面として地面等を例に挙げたが、基準面は例えば地面に垂直な面などであってもよい。その場合基準面からの高さＨとは基準面からのシフト量（変位量）を指す。

次に、本発明の実施例２について説明する。
実施例１では、カメラの設置高さＨとカメラの設置角度ａが既知の場合における、カメラの合焦面を基準面から所望の高さに設定する例について説明した。実施例２では、カメラから基準面までの光軸上の距離Ｄｏと、カメラの設置角度ａが既知の場合において、所望の合焦面４００７を得るためのあおり角度ｂｐを導出する方法について説明する。その為、実施例２における撮像装置の構成では、実施例１で必要としていた、カメラの設置高さを取得する手段を必要とせず、代わりに基準面４００２からカメラまでの光軸上の距離Ｄｏを測定する距離取得手段を用いる。なお、その他の構成については、実施例１で示したものと同様な為、説明は省略する。

実施例２における処理の流れは、実施例１と概ね同様である為、細かい説明は省略する。実施例１とは、フォーカスを合わせる距離Ｄｐと、あおり角度ｂｐを導出する為に参照する値が異なる。前述のとおり、実施例２は、カメラの設置高さは不明で、代わりにカメラから基準面までの光軸上の距離と、カメラの設置角度を用いる。その為、図５のフローチャートにおけるステップＳ１では、記憶部１００４から、カメラの設置角度ａと、距離Ｄｏと、合焦面高さＨｔを取得する。そして距離情報としての前記距離Ｄｏは、外側測距センサや、位相差ＡＦ装置や、像面位相差ＡＦ装置や、レーザー測距装置などの距離取得手段を利用することで基準面の例えば位置Ａｘからカメラまでの距離を計測することで取得する。ここでＡＦとはＡｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ（自動焦点調整）を意味する。あるいは、低コストに抑えたい場合は、ズームレンズとフォーカスレンズの位置関係から距離Ｄｏを概算して距離情報として取得するようにしても良い。このような構成も基準面から撮像装置までの前記撮像装置の光軸上の距離情報を取得する距離取得手段として機能する。ただし、この場合は、距離の計算の前に先んじて基準面にフォーカスを自動または手動で合わせる必要がある為、ひと手間多くなり、他の態様に比べて時間を要する。

ステップＳ２について、実施例２における条件で距離Ｄｐは、以下の数６で導出される。

数６で導出されたカメラからの距離Ｄｐにレンズのフォーカスを合わせた後、所望の合焦面を得るためのあおり角度ｂｐを以下の数７により導出する。

ここで導出されたあおり角度ｂｐをセンサのあおり角度として設定することで、カメラの合焦面を、基準面４００２に対して略平行な角度で、基準面から所定の高さの合焦面４００７に設定することが出来る。

次に、本発明の実施例３について説明する。
実施例３では、実施例１、２と異なり、カメラから基準面までの光軸上の距離と、カメラの設置高さが既知の場合において、所望の合焦面４００７を得るためのあおり角度ｂｐを導出する。その為、実施例３における撮像装置の構成では、カメラの設置角度を取得する手段を必要とせず、基準面４００２からカメラまでの光軸上の距離Ｄｏを取得する手段、およびカメラの設置高さ取得する手段を有する。なお、その他の構成については、実施例１、２で示したものと同様な為、説明は省略する。

実施例３における処理の流れは、実施例１、２と概ね同様である為、細かい説明は省略する。前述の実施例とは、フォーカスを合わせるための距離Ｄｐと、あおり角度ｂｐを導出する為に参照するデータが異なる。前述のとおり、実施例３は、カメラの設置角度ａは不明で、代わりにカメラから基準面までの光軸上の距離Ｄｏと、カメラの設置高さＨが既知のケースを想定する。その為、図５のフローチャートにおけるステップＳ１では、記憶部１００４から、カメラの設置高さＨと、距離Ｄｏと、合焦面を設定する合焦面高さＨｔの情報を取得する。
ステップＳ２について、実施例３における条件で距離Ｄｐは、以下の数８で導出される。

数８で導出されたカメラからの距離Ｄｐにフォーカスを合わせた後、所望の合焦面４００７を得るためのあおり角度ｂｐを数９により導出する。

ここで導出されたあおり角度ｂｐをセンサのあおり角度として設定することで、カメラの合焦面を、基準面４００２に対して略平行な角度で、基準面から所定の高さに設定することが出来る。

次に、本発明の実施例４について説明する。
実施例１～実施例３では、光路上の距離Ｄｐを取得した後、所望の合焦面を得るためのあおり角度ｂｐを計算やテーブルから取得し、所望の一定の高さの合焦面を設定する例を説明した。しかし、この方法では、所望する高さの合焦面を得る為のあおり角度が一意に求まる為、制御が早くできる反面、実際に得られる合焦面は、本来ユーザーが所望していた合焦面とは角度がズレる場合がある。
実施例４では、所望の高さの合焦面上に複数の被写体がピントが合った状態で撮像されるようにするために、コントラストＡＦ方式によって対象となる被写体（例えば顔）のコントラストを評価する。そしてコントラスト評価値に応じて所望の合焦面を得る為のあおり角度ｂｐを取得する。

図７は、人の顔に合焦することを所望する場合を例に、コントラストＡＦ方式によって、所望の合焦面を取得する為の方法を説明する図である。また、図８は実施例４のフローチャートである。実施例４では、ピントを合わせたい被写体（人の顔）が撮像画角内にいることを前提とする。そして、ステップＳ６において所望の被写体（人の顔）が表示画面６０の表示画面内に表示されている状態で、顔領域にＡＦ評価枠（被写体検出枠）７１を設定する。
この場合のＡＦ評価枠は、人が任意に設定しても良いし、あるいは画像認識によって顔領域を被写体検出枠として検出し、その被写体検出枠をＡＦ評価枠に利用しても良い（図７）。また、被写体検出枠を利用する場合、被写体を検出する為の補助として、事前にフォーカスレンズを駆動、もしくはあおり角度を制御しておいても良い。そして上記のＡＦ評価枠を用いて、前記ＡＦ評価枠内（被写体の撮像領域）におけるコントラスト値を算出する。

上記のようにして得られた被写体検出枠（ＡＦ評価枠）内のコントラスト値を参考に、あおり角度ｂｐをスキャン制御することで、合焦面を回転させる。
即ち、ステップＳ７において、コントラストＡＦ方式に従って、各ＡＦ評価枠内のコントラスト値を取得し、例えば被写体距離が異なる複数人の所望の被写体（人の顔）検出枠のコントラスト値の合計を取得する。

そしてステップＳ８において、あおり角をスキャン（徐々に変更）しながら前記コントラスト値の合計のピークを探し、ピーク時におけるあおり角を不図示のメモリに記憶する。
そしてステップＳ９において、上記のピーク時のあおり角度ｂｐになるようにあおり角を戻す。
以上の処理を実施することで、実施例１～実施例３のような所定の式によってあおり角度ｂｐを取得する場合に比べて、より確実に所望の被写体に合焦する為の所望の合焦面を得ることが出来る。

なお、実施例４では、実施例１で使ったような所定の式を用いずにあおり角度ｂｐを制御する例を説明した。しかし、実施例５においては、より処理を高速にし、精度を上げる為に、あおり角度ｂｐを図５のステップＳ１～Ｓ５で目標値に絞り込むように変更した後に、図８のステップＳ６～Ｓ９を実行する。即ち、あおり角度をデフォルトの目標値に高速で絞りこんだうえでコントラストＡＦ方式に則った方法であおり角度を目標値近傍の狭い範囲で微調整するように制御する。このように制御すれば、あおり角をスキャンする範囲を狭くでき、短時間で所望の合焦面を得ることができる。

実施例６においては、レンズの種類によっては、合焦面の高さを微調整する。例えば、望遠レンズ着用時には被写界深度が浅くなるので、被写体が人の場合など、人の顔に合焦されていても、足元が極端にボケてしまうことがある。その場合、あおり角度ｂｐを傾けることで、合焦面を足元方向にずらすなど、ユーザーにとってより都合の良い合焦面に微調整することも可能である。即ち、望遠レンズのように焦点深度が所定値よりも浅いレンズの場合には、焦点距離の短いレンズに比べてあおり角度を微調整して合焦面を少し下側にずらすように制御しても良い。

実施例１～実施例３では、基準面４００２から所望の合焦面４００７までの高さ合焦面高さＨｔをユーザーの入力によって設定していた。しかし、一旦撮像したうえで、撮像画面の中から所望の被写体を画像認識し、画像認識によって被写体のサイズを推定し、合焦面高さＨｔを推定して自動的に設定してもよい。即ち、例えば人間を画像認識し、その顔や体形などの特徴から顔の高さＨｔを演算して求めても良い。そうすれば子供の集団を撮像する場合と、大人の集団を撮像する場合の焦点面の高さＨｔを最適な高さとなるようにあおり角の調整ができる。そのような制御を行う場合、図５のステップＳ１において、高さＨｔを画像認識によって取得することになる。

なお以上の実施例において、式を用いてＣＰＵ等で演算を行うことによって演算結果を導出する例を説明した。しかし、式を用いた演算の代わりに、予め不図示のメモリにこれらの式に対応したテーブルを記憶しておき、そのテーブルを用いて式に基づく演算結果と同様の結果を直接導出しても良い。その場合にはそのテーブルが導出手段の一部として機能する。
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

また、本実施例における制御の一部または全部を上述した実施例の機能を実現するコンピュータプログラムをネットワーク又は各種記憶媒体を介して撮像装置や撮像制御装置に供給するようにしてもよい。そしてその撮像装置や撮像制御装置におけるコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。その場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。

１０００ 監視カメラ
１００３ システム制御部
１００５ レンズ駆動部
１００７ フォーカス制御部
１００８ 撮像素子駆動部
１００９ 撮像素子制御部
１１００ 制御装置
１２００ ネットワーク

Claims (13)

1. 撮像装置の設置位置における基準面からの高さ情報と、前記撮像装置の光軸と前記基準面のなす角度情報とを取得する取得手段と、
   前記取得手段で得られた前記高さ情報と前記角度情報に基づき、前記基準面から所定の高さに平行移動した面と前記撮像装置までの光軸上の距離を導出する距離導出手段と、
   前記距離導出手段で導出した前記距離に合焦するようにフォーカスレンズを制御するフォーカス制御手段と、
   撮像素子と撮影レンズの相対的なあおり角度を制御することによって、前記基準面と平行で、前記基準面から所定の高さに前記撮像装置の合焦面を設定するあおり角制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 基準面から撮像装置までの前記撮像装置の光軸上の距離情報を取得する距離取得手段と、
   前記撮像装置の光軸と基準面のなす角度情報を取得する角度取得手段と、
   前記距離取得手段で得られた前記距離情報と前記角度取得手段で得られる前記角度情報に基づき、前記基準面から所定の高さに平行移動した面と前記撮像装置までの光軸上の距離を導出する距離導出手段と、
   前記距離導出手段で導出した前記距離に合焦させるためにフォーカスレンズを制御するフォーカス制御手段と、
   撮像素子と撮影レンズの相対的なあおり角度を制御することによって、前記基準面と平行で、前記基準面から所定の高さに前記撮像装置の合焦面を設定するあおり角制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
3. 基準面から撮像装置までの、前記撮像装置の光軸上の距離情報を取得する距離取得手段と、
   前記撮像装置の設置位置における前記基準面からの高さ情報を取得する高さ取得手段と、
   前記距離取得手段で得られる前記距離情報と前記高さ取得手段で得られる前記高さ情報に基づき、前記基準面から所定の高さに平行移動した面と前記撮像装置までの光軸上の距離を導出する距離導出手段と、
   前記距離導出手段で導出した前記距離に合焦させるためにフォーカスレンズを制御するフォーカス制御手段と、
   撮像素子と撮影レンズの相対的なあおり角度を制御することによって、前記基準面と平行で、前記基準面から所定の高さに前記撮像装置の合焦面を設定するあおり角制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
4. 前記あおり角制御手段は、前記撮像素子または前記撮影レンズをチルトすることで、前記フォーカス制御手段によって合焦された面を、前記撮影レンズの光軸に対して傾けることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記あおり角制御手段は、表示画面内に設定された所定のＡＦ評価枠内のコントラストに基づき前記あおり角度を制御することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記あおり角制御手段は、表示画面内に設定された複数のＡＦ評価枠内のコントラストに基づき前記あおり角度を制御することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記あおり角制御手段は、前記撮影レンズの被写界深度が所定値より浅い場合には、前記撮影レンズの被写界深度が所定値より深い場合よりも、前記合焦面を下側にずらすように前記あおり角度を調整することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 前記あおり角制御手段は、画像認識に基づき被写体を認識した結果に基づき、前記あおり角を調整することを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の撮像装置。
9. 撮像装置の設置位置における基準面からの高さ情報と、前記撮像装置の光軸と前記基準面のなす角度情報とを取得する取得ステップと、
   前記取得ステップで得られた前記高さ情報と前記角度情報に基づき、前記基準面から所定の高さに平行移動した面と前記撮像装置までの光軸上の距離を導出する距離導出ステップと、
   前記距離導出ステップで導出した前記距離に合焦するようにフォーカスレンズを制御するフォーカス制御ステップと、
   撮像素子と撮影レンズの相対的なあおり角度を制御することによって、前記基準面と平行で、前記基準面から所定の高さに前記撮像装置の合焦面を設定するあおり角制御ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
10. 基準面から撮像装置までの前記撮像装置の光軸上の距離情報を取得する距離取得ステップと、
    前記撮像装置の光軸と基準面のなす角度情報を取得する角度取得ステップと、
    前記距離取得ステップで得られた前記距離情報と前記角度取得ステップで得られる前記角度情報に基づき、前記基準面から所定の高さに平行移動した面と前記撮像装置までの光軸上の距離を導出する距離導出ステップと、
    前記距離導出ステップで導出した前記距離に合焦させるためにフォーカスレンズを制御するフォーカス制御ステップと、
    撮像素子と撮影レンズの相対的なあおり角度を制御することによって、前記基準面と平行で、前記基準面から所定の高さに前記撮像装置の合焦面を設定するあおり角制御ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
11. 基準面から撮像装置までの、前記撮像装置の光軸上の距離情報を取得する距離取得ステップと、
    前記撮像装置の設置位置における前記基準面からの高さ情報を取得する高さ取得ステップと、
    前記距離取得ステップで得られる前記距離情報と前記高さ取得ステップで得られる前記高さ情報に基づき、前記基準面から所定の高さに平行移動した面と前記撮像装置までの光軸上の距離を導出する距離導出ステップと、
    前記距離導出ステップで導出した前記距離に合焦させるためにフォーカスレンズを制御するフォーカス制御ステップと、
    撮像素子と撮影レンズの相対的なあおり角度を制御することによって、前記基準面と平行で、前記基準面から所定の高さに前記撮像装置の合焦面を設定するあおり角制御ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
12. 請求項１～８のうちいずれか一項に記載の撮像装置の各手段としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。
13. 請求項１２に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータで読み取り可能な記憶媒体。
    

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