JP7262997B2 - 制御装置、撮像装置、および、プログラム - Google Patents

制御装置、撮像装置、および、プログラム Download PDF

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Description

本発明は、あおり制御を行う制御装置に関する。
従来、被写界深度の深い画像を得るため、被写体を撮像する撮像光軸と直交する撮像光軸面に対して撮像面を傾けることにより焦点面を調節する（あおり角度を調節する）方法が知られている。
特許文献１には、複数の焦点検出領域において焦点ズレ量を検出し、焦点ズレ量に基づいて撮像素子を最適なあおり角度に調節して被写界深度範囲を広げる技術が開示されている。特許文献２には、複数の焦点検出領域から合焦制御を行う候補領域を選択し、候補領域の評価結果に基づいて撮像素子を最適なあおり角度に調節して被写界深度範囲を広げる技術が開示されている。
特開２０１７－１７３８０２号公報 特開２０１２－１４１５１６号公報
ところで、あおり角度を調節する際に、近距離被写体の一部（上部または下部）において、あおり特有のぼけが発現することがある。例えば、被写界深度が浅い望遠レンズを用いる場合、あおり角度の調節により近距離被写体から遠距離被写体まで被写界深度が拡張されるよりも先に、近距離被写体の一部（上部または下部）に対し、あおり特有のぼけが発現してしまう。しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示された方法では、あおり角度の調節により被写界深度を拡張する際、近距離被写体に対して発現する、あおり特有のぼけを抑制することはできない。
そこで本発明は、あおり角度の調整の際に発生するぼけを抑制することが可能な制御装置、撮像装置、および、プログラムを提供する。
本発明の一側面としての制御装置は、画像における評価領域を設定する設定手段と、前記評価領域の評価値に基づいてあおり角度を調節する角度制御手段とを有し、前記設定手段は、第１の被写体に関する第１の評価領域と、前記第１の被写体よりも近距離の第２の被写体に関する第２の評価領域と、前記第２の評価領域を分割した第１の部分評価領域および第２の部分評価領域とを設定し、前記角度制御手段は、前記あおり角度を第１の角度から第２の角度に調節したとき、前記第１の評価領域における第１の評価値の第１の変化量と前記第２の評価領域における第２の評価値の第２の変化量との和の絶対値よりも前記第１の部分評価領域における第３の評価値の第３の変化量と前記第２の部分評価領域における第４の評価値の第４の変化量との和の絶対値が小さく、前記第１の評価値と前記第２の評価値との和が最大化された場合、前記あおり角度を前記第２の角度に設定し、前記第１の変化量と前記第２の変化量との和の絶対値よりも前記第３の変化量と前記第４の変化量との和の絶対値が大きい場合、前記あおり角度を前記第１の角度に設定する。
本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像光学系を介して形成される光学像を光電変換する撮像素子と前記の制御装置とを有する。
本発明の他の側面としての制御方法は、画像における評価領域を設定する設定ステップと、前記評価領域の評価値に基づいてあおり角度を調節する角度制御ステップと、を有し、前記設定ステップにおいて、第１の被写体に関する第１の評価領域と、前記第１の被写体よりも近距離の第２の被写体に関する第２の評価領域と、前記第２の評価領域を分割した第１の部分評価領域および第２の部分評価領域とを設定し、前記角度制御ステップにおいて、前記あおり角度を第１の角度から第２の角度に調節したとき、前記第１の評価領域における第１の評価値の第１の変化量と前記第２の評価領域における第２の評価値の第２の変化量との和の絶対値よりも前記第１の部分評価領域における第３の評価値の第３の変化量と前記第２の部分評価領域における第４の評価値の第４の変化量との和の絶対値が小さく、前記第１の評価値と前記第２の評価値との和が最大化された場合、前記あおり角度を前記第２の角度に設定し、前記第１の変化量と前記第２の変化量との和の絶対値よりも前記第３の変化量と前記第４の変化量との和の絶対値が大きい場合、前記あおり角度を前記第１の角度に設定する。
本発明の他の側面としてのプログラムは、画像における評価領域を設定する設定ステップと、前記評価領域の評価値に基づいてあおり角度を調節する角度制御ステップとをコンピュータに実行させるプログラムであって、前記設定ステップにおいて、第１の被写体に関する第１の評価領域と、前記第１の被写体よりも近距離の第２の被写体に関する第２の評価領域と、前記第２の評価領域を分割した第１の部分評価領域および第２の部分評価領域とを設定し、前記角度制御ステップにおいて、前記あおり角度を第１の角度から第２の角度に調節したとき、前記第１の評価領域における第１の評価値の第１の変化量と前記第２の評価領域における第２の評価値の第２の変化量との和の絶対値よりも前記第１の部分評価領域における第３の評価値の第３の変化量と前記第２の部分評価領域における第４の評価値の第４の変化量との和の絶対値が小さく、前記第１の評価値と前記第２の評価値との和が最大化された場合、前記あおり角度を前記第２の角度に設定し、前記第１の変化量と前記第２の変化量との和の絶対値よりも前記第３の変化量と前記第４の変化量との和の絶対値が大きい場合、前記あおり角度を前記第１の角度に設定する。
本発明の他の側面としての制御装置は、画像における評価領域を設定する設定手段と、前記評価領域の評価値に基づいてあおり角度を調節する角度制御手段と、を有し、前記設定手段は、第１の被写体に関する第１の評価領域と、前記第１の被写体よりも近距離の第２の被写体に関する第２の評価領域と、前記第２の評価領域を分割した第１の部分評価領域および第２の部分評価領域とを設定し、前記角度制御手段は、前記あおり角度を第１の角度から第２の角度に調節したとき、前記第１の部分評価領域における第３の評価値と前記第２の部分評価領域における第４の評価値との差の絶対値が閾値よりも小さい場合、前記あおり角度を前記第２の角度に設定し、前記閾値は、前記第３の評価値と前記第４の評価値の比率が互いに等しい場合に相当する条件を満足するかどうかを評価するための値である。
本発明の他の側面としての制御方法は、画像における評価領域を設定する設定ステップと、前記評価領域の評価値に基づいてあおり角度を調節する角度制御ステップと、を有し、前記設定ステップにおいて、第１の被写体に関する第１の評価領域と、前記第１の被写体よりも近距離の第２の被写体に関する第２の評価領域と、前記第２の評価領域を分割した第１の部分評価領域および第２の部分評価領域とを設定し、前記角度制御ステップにおいて、前記あおり角度を第１の角度から第２の角度に調節したとき、前記第１の部分評価領域における第３の評価値と前記第２の部分評価領域における第４の評価値との差の絶対値が閾値よりも小さい場合、前記あおり角度を前記第２の角度に設定し、前記閾値は、前記第３の評価値と前記第４の評価値の比率が互いに等しい場合に相当する条件を満足するかどうかを評価するための値である。
本発明の他の側面としてのプログラムは、画像における評価領域を設定する設定ステップと、前記評価領域の評価値に基づいてあおり角度を調節する角度制御ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記設定ステップにおいて、第１の被写体に関する第１の評価領域と、前記第１の被写体よりも近距離の第２の被写体に関する第２の評価領域と、前記第２の評価領域を分割した第１の部分評価領域および第２の部分評価領域とを設定し、前記角度制御ステップにおいて、前記あおり角度を第１の角度から第２の角度に調節したとき、前記第１の部分評価領域における第３の評価値と前記第２の部分評価領域における第４の評価値との差の絶対値が閾値よりも小さい場合、前記あおり角度を前記第２の角度に設定し、前記閾値は、前記第３の評価値と前記第４の評価値の比率が互いに等しい場合に相当する条件を満足するかどうかを評価するための値である。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
本発明によれば、あおり角度の調整の際に発生するぼけを抑制することが可能な制御装置、撮像装置、および、プログラムを提供することができる。
本実施形態におけるネットワークカメラシステムの構成図である。 本実施形態におけるネットワークカメラシステムのブロック図である。 本実施形態における監視カメラのあおり角度が０度の場合の合焦面と遠距離および近距離被写体のあおり特有のぼけ具合を示す図である。 本実施形態における監視カメラのあおり角度が適正あおり角度に至る前の合焦面と遠距離および近距離被写体のあおり特有のぼけ具合を示す図である。 本実施形態における監視カメラのあおり角度が適正あおり角度の場合の合焦面と遠距離および近距離被写体のあおり特有のぼけ具合を示す図である。 本実施形態における監視カメラのあおり角度が適正あおり角度を超えた場合の合焦面と遠距離および近距離被写体のあおり特有のぼけ具合を示す図である。 第１の実施形態における適正あおり角度の設定処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態における適正あおり角度の設定処理を示すフローチャートである。 第３の実施形態における適正絞り値の設定処理を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態におけるネットワークカメラシステムの構成について説明する。図１は、本実施形態におけるネットワークカメラシステム（監視カメラシステム）１００の構成図である。１０００は監視カメラ（ネットワークカメラ）、１１００は監視カメラ１０００の映像制御装置（クライアント装置）、１２００はネットワークである。監視カメラ１０００と映像制御装置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。映像制御装置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映像制御装置１１００に送信する。
次に、図２を参照して、ネットワークカメラシステム１００の構成および機能について説明する。図２はシステム１００のブロック図である。まず、監視カメラ１０００の構成および機能について説明する。監視カメラ１０００は、撮像部１００１、画像処理部１００２、システム制御部（制御装置）１００３、および記録部１００４を有する。また監視カメラ１０００は、レンズ駆動部１００５、撮像画角制御部１００６、フォーカス制御部１００７、撮像素子駆動部１００８、撮像素子制御部１００９、絞り駆動部１０１０、絞り制御部１０１１、通信部１０１２を有する。
撮像部１００１は、レンズ（撮像光学系）および撮像素子を有する。撮像素子は、レンズを介して形成された被写体の像（光学像）を光電変換して画像信号を出力する。画像処理部１００２は、撮像部１００１から出力された画像信号に対して所定の画像処理および圧縮符号化処理を行い、映像データ（画像データ）を生成する。
システム制御部１００３は、映像制御装置１１００より送信されたカメラ制御コマンド（制御命令）を解析し、コマンドに応じた処理を行う。システム制御部１００３は、主に、映像制御装置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１０１２を介して配信する。加えて、システム制御部１００３は、映像制御装置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、絞りの設定値の要求コマンドを受信する。そしてシステム制御部１００３は、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、絞り制御部１０１１から各設定値を読み取り、通信部１０１２を介して配信する。またシステム制御部１００３は、映像制御装置１１００から、ズーム、フォーカス、あおり角度、および、絞りの設定コマンドを受信する。その際、システム制御部１００３は、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、絞り制御部１０１１に対し、それらの設定値に基づき、レンズ駆動部１００５、撮像素子駆動部１００８、絞り駆動部１０１０の制御を命令する。これにより、映像制御装置１１００で設定したズーム、フォーカス、あおり角度、および、絞りに関する設定値が監視カメラ１０００に反映される。
本実施形態において、システム制御部１００３は、設定手段１００３ａ、角度制御手段１００３ｂ、および、絞り制御手段１００３ｃを有する。設定手段１００３ａは、画像（撮像画像）における評価領域（コントラスト評価領域）を設定する。角度制御手段１００３ｂは、評価領域の評価値（コントラスト評価値）に基づき、撮像素子制御部１００９および撮像素子駆動部１００８を介して、あおり角度を調節する。絞り制御手段１００３ｃは、絞り制御部１０１１および絞り駆動部１０１０を介して、絞りを制御する。
記録部１００４は、内部ストレージや外部ストレージに対して、映像記録を行う。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。絞り制御部１０１１は、システム制御部１００３から伝達された絞りの設定値に基づいて、絞り駆動部１０１０に対し、絞りの変更を命令する。
通信部１０１２は、ネットワーク１２００を介して、映像データを映像制御装置１１００に配信する。また通信部１０１２は、映像制御装置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。映像制御装置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、および絞りに関する設定値の要求コマンド、および設定コマンドが含まれる。
続いて、映像制御装置１１００の構成および機能について説明する。映像制御装置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。通信部１１０１は、映像制御装置１１００から発行された各種コマンドを送信し、また、監視カメラ１０００から配信された各種データを受信する。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、絞りの設定値の要求コマンド、監視カメラ１０００のズーム、フォーカス、あおり角度、および、絞りの設定コマンドが含まれる。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、絞りに関する情報、映像データなどが含まれる。
表示部１１０２は、液晶表示装置などであり、監視カメラ１０００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１１０３は、ユーザの操作（ＧＵＩ操作）に応じてカメラ制御コマンドを生成し、通信部１１０１を介して監視カメラ１０００へ送信する。またシステム制御部１１０３は、監視カメラ１０００から通信部１１０１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、絞りの設定値を表すデータを表示部１１０２に表示する。入力部１１０４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は、入力部１１０４を介してＧＵＩを操作する。
次に、図３乃至図６を参照して、監視カメラ１０００の撮像画像について説明する。図３は、監視カメラ１０００のあおり角度が０度の場合の合焦面と遠距離および近距離被写体のあおり特有のぼけ具合を示す図である。
図３において、２０００は監視カメラ１０００の撮像画像、２００１は遠距離被写体（第１の被写体）、２００２は中心被写体、２００３は近距離被写体（第２の被写体）、２００４は合焦面である。２００５は遠距離被写体２００１のコントラスト評価領域（第１の評価領域）、２００６は近距離被写体２００３のコントラスト評価領域（第２の評価領域）である。２００７は近距離被写体２００３の上部コントラスト評価領域（第１の部分評価領域）、２００８は近距離被写体２００３下部コントラスト評価領域（第２の部分評価領域）である。２００９は、近距離被写体２００３の鉛直面である。ここで、遠距離被写体２００１のコントラスト評価領域２００５および近距離被写体２００３のコントラスト評価領域２００６は、入力部１１０４を介したユーザの入力により手動で、またはシステム制御部１００３により自動で設定される。近距離被写体２００３の上部コントラスト評価領域２００７および下部コントラスト評価領域２００８は、近距離被写体２００３のコントラスト評価領域２００６を上下に二分割した評価領域であり、システム制御部１００３により自動で設定される。近距離被写体２００３の鉛直面２００９は、近距離被写体２００３のコントラスト評価領域２００６を含む鉛直面である。
図３において、合焦面２００４は、あおりが角度０度のときに、フォーカスが中心被写体２００２に対して合焦していることを表している。また図３は、遠距離被写体２００１および近距離被写体２００３には合焦面が合っていない状態を示す。このため、あおり角度が０度の状態では、遠距離被写体２００１のコントラスト評価領域２００５、近距離被写体２００３の上部コントラスト評価領域２００７および下部コントラスト評価領域２００８のそれぞれにおいて、コントラスト評価値は低い。
図４は、監視カメラ１０００のあおり角度が適正あおり角度に至る前の合焦面と遠距離および近距離被写体のあおり特有のぼけ具合を示す図である。図４において、３０００は監視カメラ１０００の撮像画像、３００１は遠距離被写体、３００２は中心被写体、３００３は近距離被写体、３００４は合焦面である。３００５は遠距離被写体３００１のコントラスト評価領域、３００６は近距離被写体３００３のコントラスト評価領域、３００７は近距離被写体３００３の上部コントラスト評価領域、３００８は近距離被写体３００３の下部コントラスト評価領域である。３００９は、近距離被写体３００３の鉛直面である。近距離被写体３００３の鉛直面３００９は、近距離被写体３００３のコントラスト評価領域３００６を含む鉛直面である。
図４では、あおり角度の調節により、中心被写体３００２を中心に合焦面３００４が傾いている。あおり角度は適正あおり角度に至る前の角度であり、遠距離被写体３００１に対して合焦面が合っていない状態である。また、近距離被写体３００３の下部に対しては合焦面が合っているが、上部に対しては合焦面が合っていない状態である。このため、適正あおり角度に至る前のあおり角度では、遠距離被写体３００１のコントラスト評価領域３００５、および、近距離被写体３００３の上部コントラスト評価領域３００７において、コントラスト評価値は低い。一方、近距離被写体３００３の下部コントラスト評価領域３００８において、コントラスト評価値は高い。
図５は、監視カメラ１０００のあおり角度が適正あおり角度の場合の合焦面と遠距離および近距離被写体のあおり特有のぼけ具合を示す図である。図５において、４０００は監視カメラ１０００の撮像画像、４００１は遠距離被写体、４００２は中心被写体、４００３は近距離被写体、４００４は合焦面である。４００５は遠距離被写体４００１のコントラスト評価領域、４００６は近距離被写体４００３のコントラスト評価領域、４００７は近距離被写体４００３の上部コントラスト評価領域、４００８は近距離被写体４００３の下部コントラスト評価領域である。４００９は、近距離被写体４００３の鉛直面である。近距離被写体鉛直面４００９は、近距離被写体のコントラスト評価領域４００６を含む鉛直面である。
適正あおり角度とは、近距離被写体４００３に対して発現する、あおり特有のぼけを最小限に抑えたあおり角度である。本実施形態において、適正あおり角度は、システム制御部１００３により、撮像素子制御部１００９を介して、撮像素子駆動部１００８に最終的に設定されるあおり角度である。図５では、適正あおり角度のときに、遠距離被写体４００１、並びに近距離被写体４００３の上部および下部の両者に対し、合焦面が合っている。このため、適正あおり角度の状態では、遠距離被写体４００１のコントラスト評価領域４００５、近距離被写体４００３の上部コントラスト評価領域４００７、および近距離被写体４００３の下部コントラスト評価領域４００８において、コントラスト評価値は高い。
図６は、監視カメラ１０００のあおり角度が適正あおり角度を超えた場合の合焦面と遠距離および近距離被写体のあおり特有のぼけ具合を示す図である。図６において、５０００は監視カメラ１０００の撮像画像、５００１は遠距離被写体、５００２は中心被写体、５００３は近距離被写体、５００４は合焦面である。５００５は遠距離被写体５００１のコントラスト評価領域、５００６は近距離被写体５００３のコントラスト評価領域、５００７は近距離被写体５００３の上部コントラスト評価領域、５００８は近距離被写体５００３の下部コントラスト評価領域である。５００９は、近距離被写体５００３の鉛直面である。近距離被写体５００３の鉛直面５００９は、近距離被写体５００３のコントラスト評価領域５００６を含む鉛直面である。
図６では、あおり角度が適正あおり角度を超えた場合、合焦面５００４が中心被写体５００２を中心に更に傾く。その結果、遠距離被写体５００１、および近距離被写体５００３の上部に対しては合焦面が合っているが、近距離被写体５００３の下部に対しては合焦面が合っていない。このため、あおり角度が適正あおり角度を超えた状態では、遠距離被写体５００１のコントラスト評価領域５００５、および近距離被写体５００３の上部コントラスト評価領域５００７において、コントラスト評価値は高い。一方、近距離被写体５００３の下部コントラスト評価領域５００８において、コントラスト評価値は低い。
次に、図７を参照して、監視カメラ１０００における適正あおり角度の設定処理について説明する。図７は、本実施形態における適正あおり角度の設定処理を示すフローチャートである。図７の各ステップは、主に、システム制御部１００３により実行される。
まずステップＳ６０００において、システム制御部１００３は、遠距離被写体２００１にコントラスト評価領域２００５を、近距離被写体２００３にコントラスト評価領域２００６をそれぞれ設定する。なお、コントラスト評価領域２００５、２００６の設定方式は、ユーザによる入力部１１０４を介した手動設定、または、監視カメラ１０００による自動設定のいずれであってもよい。
続いてステップＳ６００１において、システム制御部１００３は、近距離被写体２００３のコントラスト評価領域２００６を上部コントラスト評価領域２００７と下部コントラスト評価領域２００８との二つに分割する。ここで、あおり角度の調節回数をｎとし、現在のあおり角度θｎにおけるコントラスト評価領域２００５、２００６、２００７、２００８におけるコントラスト評価値をそれぞれＡθｎ、Ｂθｎ、Ｕθｎ、Ｌθｎとする。なお、各コントラスト評価領域におけるコントラスト評価値の算出方法は問わない。
続いてステップＳ６００２において、システム制御部１００３は、現在のあおり角度θｎ、および、遠距離被写体と近距離被写体のコントラスト評価領域２００５、２００６におけるコントラスト評価値の和Ａθｎ＋Ｂθｎを保存する。続いてステップＳ６００３において、システム制御部１００３は、コントラスト評価領域２００５、２００６のコントラスト評価値の和が大きく方向（大きくなるであろう方向）にあおり角度を調節する。あおり角度の調節回数はｎ＋１となり、システム制御部１００３は、撮像素子制御部１００９を介して、撮像素子駆動部１００８のあおり角度をθｎ＋１に設定する。続いてステップＳ６００４において、システム制御部１００３は、調節後のあおり角度θｎ＋１、および、遠距離被写体と近距離被写体のコントラスト評価領域２００５、２００６におけるコントラスト評価値の和Ａθｎ＋１＋Ｂθｎ＋１を保存する。
続いてステップＳ６００５において、システム制御部１００３は、遠距離被写体と近距離被写体のコントラスト評価領域２００５、２００６のコントラストアップ量（Ａθｎ＋１－Ａθｎ）＋（Ｂθｎ＋１－Ｂθｎ）を算出する。またシステム制御部１００３は、近距離被写体の上部と下部のコントラスト評価領域２００７、２００８のコントラストダウン量（Ｕθｎ－Ｕθｎ＋１）＋（Ｌθｎ－Ｌθｎ＋１）を算出する。そしてシステム制御部１００３は、以下の式（１）～（３）を用いて、コントラストアップ量（Ａθｎ＋１－Ａθｎ）＋（Ｂθｎ＋１－Ｂθｎ）よりもコントラストダウン量（Ｕθｎ－Ｕθｎ＋１）＋（Ｌθｎ－Ｌθｎ＋１）のほうが大きいか否かを判定する。
（Ｕθｎ－Ｕθｎ＋１）＋（Ｌθｎ－Ｌθｎ＋１）＞（Ａθｎ＋１－Ａθｎ）＋（Ｂθｎ＋１－Ｂθｎ） ・・・ （１）
（Ｕθｎ－Ｕθｎ＋１）＋（Ｌθｎ－Ｌθｎ＋１）＞０ ・・・ （２）
（Ａθｎ＋１－Ａθｎ）＋（Ｂθｎ＋１－Ｂθｎ）＞０ ・・・ （３）
式（１）は、コントラストダウン量（Ｕθｎ－Ｕθｎ＋１）＋（Ｌθｎ－Ｌθｎ＋１）が、コントラストアップ量（Ａθｎ＋１－Ａθｎ）＋（Ｂθｎ＋１－Ｂθｎ）よりも大きいか否かを判定するための判定式である。式（２）は、近距離被写体の上部と下部のコントラスト評価領域２００７、２００８にてコントラスト評価値が減少しているか否かを判定するための判定式である。式（３）は、遠距離被写体と近距離被写体のコントラスト評価領域２００５、２００６にてコントラスト評価値が増大しているか否かを判定するための判定式である。式（１）～（３）のいずれか一つを満たさない場合、ステップＳ６００６へ進む。一方、式（１）～（３）の全てを満たす場合、ステップＳ６００８へ進む。
ステップＳ６００６において、システム制御部１００３は、以下の式（４）を用いて、遠距離被写体と近距離被写体のコントラスト評価領域２００５、２００６のコントラスト評価値の和Ａθｎ＋１＋Ｂθｎ＋１が最大化されたか否かを判定する。
｜（Ａθｎ＋１＋Ｂθｎ＋１）－（Ａθｎ＋Ｂθｎ）｜＜ｔ１ ・・・ （４）
式（４）において、ｔ１はあおり角度調節の終了条件となるコントラスト変化量の閾値（第１の閾値）である。なお、閾値ｔ１は０に近い正の実数値であり、経験的に決定される。式（４）のように、あおり角度θｎ＋１におけるコントラスト評価値の和Ａθｎ＋１＋Ｂθｎ＋１と、あおり角度θｎ＋１への変更前のあおり角度θｎにおけるコントラスト評価値の和Ａθｎ＋Ｂθｎとの差の絶対値が閾値ｔ１よりも小さいか否かが判定される。式（４）を満たす場合、システム制御部１００３は、コントラスト評価値の和Ａθｎ＋１＋Ｂθｎ＋１が最大化されたとみなし、ステップＳ６００７へ進む。一方、式（４）を満たさない場合、ステップＳ６００２へ進む。ステップＳ６００２において、システム制御部１００３は、次のθｎをθｎ＋１とし、ステップＳ６００５、Ｓ６００６の条件を満たすまでステップＳ６００２～Ｓ６００５の処理を繰り返す。
ステップＳ６００７において、システム制御部１００３は、遠距離被写体と近距離被写体のコントラスト評価領域２００５、２００６のコントラスト評価値の和を最大化するあおり角度θｎ＋１を適正あおり角度として決定する。システム制御部１００３は、撮像素子制御部１００９を介して、撮像素子駆動部１００８のあおり角度をθｎ＋１に設定し、あおり角度の設定処理を終了する。
ステップＳ６００８において、システム制御部１００３は、あおり角度をθｎ＋１への変更前のあおり角度θｎを適正あおり角度として決定する。システム制御部１００３は、撮像素子制御部１００９を介して、撮像素子駆動部１００８のあおり角度をθｎに設定し、あおり角度の設定処理を終了する。
本実施形態において、監視カメラ１０００は、遠距離被写体と近距離被写体のコントラスト評価領域に加え、近距離被写体のコントラスト評価領域を上下に分割した上部コントラスト評価領域と下部コントラスト評価領域を設定する。システム制御部１００３は、遠距離被写体と近距離被写体のコントラスト評価領域２００５、２００６のコントラスト評価値の和を最大化する方向に、撮像素子（撮像部１００１）のあおり角度を調節する。そしてシステム制御部１００３は、コントラスト評価値の和が最大化された場合、そのときのあおり角度を適正あおり角度として決定する。
このときシステム制御部１００３は、遠距離被写体と近距離被写体のコントラスト評価領域２００５、２００６のコントラストアップ量と、近距離被写体の上部と下部のコントラスト評価領域２００７、２００８のコントラストダウン量とを比較する。そして、コントラスト評価領域２００５、２００６のコントラストアップ量よりもコントラスト評価領域２００７、２００８のコントラストダウン量の方が大きい場合、そのあおり角度に調節する一段階前のあおり角度を適正あおり角度として決定する。これにより、近距離被写体２００３に対して発現する、あおり特有のぼけを抑制したあおり角度を自動で設定することができる。
本実施形態において、近距離被写体のコントラスト評価領域は、撮像画像に対して、上下方向または左右方向を含む任意の方向に分割することが可能である。すなわち本実施形態において、遠距離被写体と近距離被写体のコントラスト評価領域２００５、２００６のコントラストアップ量と、任意の方向に分割したコントラスト評価領域のコントラストダウン量とを比較することができる。これにより、任意の方向に分割したコントラスト評価領域のコントラストダウン量を考慮して、近距離被写体２００３に対して発現する、あおり特有のぼけを抑制したあおり角度を自動で設定することができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、監視カメラ１０００の適正あおり角度の設定処理の点で、第１の実施形態とは異なる。すなわち本実施形態では、監視カメラ１０００において、近距離被写体の分割されたそれぞれのコントラスト評価領域のコントラスト評価値の比率が等しい場合、そのときのあおり角度を適正あおり角度として決定する。これにより、近距離被写体に対して発現する、あおり特有のぼけを抑制したあおり角度を自動で設定することができる。
図８を参照して、監視カメラ１０００における適正あおり角度の設定処理について説明する。図８は、本実施形態における適正あおり角度の設定処理を示すフローチャートである。図８の各ステップは、主に、システム制御部１００３により実行される。なお、図８のステップＳ７０００～Ｓ７００４、Ｓ７００６は、第１の実施形態における図７のステップＳ６０００～Ｓ６００４、Ｓ６００６と共通であるため、それらの説明を省略する。
ステップＳ７００５において、システム制御部１００３は、以下の式（５）を用いて、近距離被写体の上部と下部のコントラスト評価領域２００７、２００８のコントラスト評価値Ｕθｎ＋１、Ｌθｎ＋１の比率が互いに等しいか否かを判定する。
｜Ｕθｎ＋１－Ｌθｎ＋１｜＜ｔ２ ・・・ （５）
式（５）は、コントラスト評価値Ｕθｎ＋１、Ｌθｎ＋１の比率が互いに等しいか否か、すなわち、コントラスト評価値Ｕθｎ＋１とコントラスト評価値Ｌθｎ＋１との差が閾値（第２の閾値）ｔ２よりも小さいか否かを判定するための判定式である。近距離被写体の上部と下部のコントラスト評価領域２００７、２００８のコントラスト評価値Ｕθｎ＋１、Ｌθｎ＋１が必ずしも等しくなるとは限らない。このため本実施形態では、式（５）の左辺を０ではなく０に近い正の実数値とし、経験的に決定される閾値ｔ２が設定される。式（５）を満たさない場合、ステップＳ７００６へ進む。一方、式（５）を満たす場合、ステップＳ７００７へ進む。
ステップＳ７００６にて式（４）を満たす場合、システム制御部１００３は、コントラスト評価値の和Ａθｎ＋１＋Ｂθｎ＋１が最大化されたとみなし、ステップＳ７００７へ進む。一方、式（４）を満たさない場合、ステップ７００２へ進む。ステップＳ７００２において、システム制御部１００３は、次のθｎをθｎ＋１とし、ステップＳ７００５、Ｓ７００６の条件を満たすまでステップＳ７００２～Ｓ７００５の処理を繰り返す。
ステップＳ７００７において、システム制御部１００３は、遠距離被写体と近距離被写体のコントラスト評価領域２００５、２００６のコントラスト評価値の和を最大化するあおり角度θｎ＋１を適正あおり角度として決定する。システム制御部１００３は、撮像素子制御部１００９を介して、撮像素子駆動部１００８のあおり角度をθｎ＋１に設定し、あおり角度の設定処理を終了する。
本実施形態において、第１の実施形態と同様に、監視カメラ１０００は、遠距離被写体と近距離被写体のコントラスト評価領域に加え、近距離被写体のコントラスト評価領域を上下に分割した上部コントラスト評価領域と下部コントラスト評価領域を設定する。システム制御部１００３は、遠距離被写体と近距離被写体のコントラスト評価領域２００５、２００６のコントラスト評価値の和を最大化する方向に、撮像素子（撮像部１００１）のあおり角度を調節する。そしてシステム制御部１００３は、コントラスト評価値の和が最大化された場合、そのときのあおり角度を適正あおり角度として決定する。
このときシステム制御部１００３は、近距離被写体の上部と下部のコントラスト評価領域２００７、２００８のコントラスト評価値Ｕθｎ＋１、Ｌθｎ＋１を比較する。そして、コントラスト評価領域２００７、２００８のコントラスト評価値Ｕθｎ＋１、Ｌθｎ＋１の比率が互いに等しい場合（コントラスト評価値Ｕθｎ＋１、Ｌθｎ＋１との差が閾値ｔ２よりも小さい場合）、そのあおり角度を適正あおり角度として決定する。これにより、近距離被写体２００３に対して発現する、あおり特有のぼけを抑制したあおり角度を自動で設定することができる。
本実施形態において、近距離被写体のコントラスト評価領域は、撮像画像に対して、上下方向または左右方向を含む任意の方向に分割することが可能である。すなわち本実施形態において、任意の方向に分割したコントラスト評価領域の比率を考慮して、近距離被写体２００３に対して発現する、あおり特有のぼけを抑制したあおり角度を自動で設定することができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態または第２の実施形態にて適正あおり角度を設定した後、適正絞り値を設定する。すなわち、適正あおり角度を設定した後、絞りを一段ずつ絞り、近距離被写体の上部と下部のコントラスト評価領域のコントラスト評価値の和が最大化されたときの絞り値を、適正絞り値とする。
図９を参照して、監視カメラ１０００において適正あおり角度を設定した後の適正絞り値の設定処理について説明する。図９は、本実施形態における適正絞り値の設定処理のフローチャートである。図９の各ステップは、主に、システム制御部１００３により実行される。
まずステップＳ８０００において、システム制御部１００３は、第１の実施形態または第２の実施形態の方法を用いて、近距離被写体に対して発現する、あおり特有のぼけを抑制したあおり角度（適正あおり角度）を設定する。続いてステップＳ８００１において、システム制御部１００３は、現在の絞り値αを保存する。続いてステップＳ８００２において、システム制御部１００３は、保存した絞り値αにおける近距離被写体の上部と下部のコントラスト評価領域２００７、２００８のコントラスト評価値の和Ｕα＋Ｌαを保存する。
続いてステップＳ８００３において、システム制御部１００３は、絞りを既に上限段まで絞っているか否かを判定する。絞りを上限段まで絞っていない場合、ステップＳ８００５へ進む。一方、絞りを既に上限段まで絞っている場合、ステップＳ８００４へ進む。ステップＳ８００４において、システム制御部１００３は、ステップＳ８００１にて保存した絞り値αを適正絞り値として、絞り制御部１００９を介して、絞り駆動部１０１０に設定する。
ステップＳ８００５において、システム制御部１００３は、現在の絞り値αから一段絞った絞り値α＋１を、絞り制御部１００９を介して、絞り駆動部１０１０に設定する。続いてステップＳ８００６において、システム制御部１００３は、以下の式（６）を用いて、近距離被写体の上部と下部のコントラスト評価領域２００７、２００８のコントラスト評価値の和Ｕα＋１＋Ｌα＋１が最大化されたか否かを判定する。
｜（Ｕα＋１＋Ｌα＋１）－（Ｕα＋Ｌα）｜＜ｔ３ ・・・ （６）
式（６）において、ｔ３は絞り調節の終了条件となるコントラスト変化量の閾値（第３の閾値）である。なお、閾値ｔ３は０に近い正の実数値であり、経験的に決定される。式（６）は、絞り値α＋１におけるコントラスト評価値の和Ｕα＋１＋Ｌα＋１と、絞り値α＋１に変更する前の絞り値αにおけるコントラスト評価値の和Ｕα＋Ｌαとの差の絶対値が閾値ｔ３よりも小さいか否かを判定するための判定式である。式（６）を満たす場合、システム制御部１００３は、コントラスト評価値の和Ｕα＋１＋Ｌα＋１が最大化されたとみなし、ステップＳ８００７へ進む。一方、式（６）を満たさない場合、ステップＳ８００１へ進む。
ステップＳ８００７において、システム制御部１００３は、保存した絞り値α＋１を適正絞り値とし、絞り制御部１００９を介して絞り駆動部１０１０に設定する。
本実施形態において、第１の実施形態または第２の実施形態の方法により適正あおり角度を決定した後、絞りを一段ずつ絞り、近距離被写体の上部と下部のコントラスト評価領域のコントラスト評価値の和が最大化されたときの絞り値を、適正絞り値として設定する。これにより、第１の実施形態および第２の実施形態による適正あおり角度の自動設定に加えて、近距離被写体に対して発現する、あおり特有のぼけを更に抑制することができる。
各実施形態において、制御装置（システム制御部１００３）は、設定手段１００３ａおよび角度制御手段１００３ｂを有する。設定手段は、画像（撮像画像）における評価領域（コントラスト評価領域）を設定する。角度制御手段１００３ｂは、評価領域の評価値（コントラスト評価値）に基づいてあおり角度を調節する。設定手段は、第１の被写体（遠距離被写体２００１）に関する第１の評価領域（コントラスト評価領域２００５）と、第１の被写体よりも近距離の第２の被写体（近距離被写体２００３）に関する第２の評価領域（コントラスト評価領域２００６）とを設定する。また設定手段は、第２の評価領域を分割した第１の部分評価領域（コントラスト評価領域２００７）および第２の部分評価領域（コントラスト評価領域２００８）を設定する。角度制御手段は、第１の評価領域における第１の評価値（Ａ）と第２の評価領域における第２の評価値（Ｂ）との和が増加するようにあおり角度を調節する。そして角度制御手段は、第１の部分評価領域における第３の評価値（Ｕ）と第２の部分評価領域における第４の評価値（Ｌ）とに基づいて、あおり角度を設定する。
好ましくは、角度制御手段は、第１の評価値と第２の評価値と第３の評価値と第４の評価値とに基づいて、あおり角度を設定する。より好ましくは角度制御手段は、第１の評価値の第１の変化量（Ａθｎ＋１－Ａθｎ）、第２の評価値の第２の変化量（Ｂθｎ＋１－Ｂθｎ）、第３の評価値の第３の変化量（Ｕθｎ－Ｕθｎ＋１）、第４の評価値の第４の変化量（Ｌθｎ－Ｌθｎ＋１）を算出する。そして角度制御手段は、第１の変化量、第２の変化量、第３の変化量、および、第４の変化量に基づいて、あおり角度を設定する。より好ましくは、角度制御手段は、第３の変化量と第４の変化量との和の絶対値が第１の変化量と第２の変化量との和の絶対値よりも大きいか否かに基づいて、あおり角度を設定する。より好ましくは、角度制御手段は、第３の変化量と第４の変化量との和の絶対値が第１の変化量と第２の変化量との和の絶対値よりも大きい場合、あおり角度として第１の角度（θｎ）を設定する。また角度制御手段は、第１の評価値と第２の評価値との和が最大化された場合、あおり角度として第２の角度（θｎ＋１）を設定する。
好ましくは、角度制御手段は、第３の評価値（Ｕθｎ＋１）と第４の評価値（Ｌθｎ＋１）との差が閾値ｔ２よりも小さいか否かに基づいて、あおり角度を設定する。より好ましくは、角度制御手段は、第３の評価値と第４の評価値との差が閾値よりも小さい場合、または、第１の評価値と第２の評価値との和が最大化された場合、あおり角度を設定する。
好ましくは、制御装置は、絞りを制御する絞り制御手段１００３ｃを有する。絞り制御手段は、角度制御手段があおり角度を設定した後、絞りを絞るように制御する。そして絞り制御手段は、第３の評価値と第４の評価値との和が最大化された場合、絞り値（Ｆ値）を設定する。また好ましくは、設定手段は、第２の評価領域を所定の方向（任意の方向）に分割して第３の評価領域と第４の評価領域とを設定する。また好ましくは、設定手段は、第１の評価領域および第２の評価領域のそれぞれを、ユーザの操作に基づいて、または自動的に設定する。また好ましくは、設定手段は、第１の評価領域および第２の評価領域の形状（矩形状や他の形状等）を変更することが可能である。
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
各実施形態によれば、撮像素子のあおり駆動手段を備えた撮像装置に関して、近距離被写体に対して発現する、あおり特有のぼけを抑制したあおり角度（適正あおり角度）を自動で設定することができる。このため各実施形態によれば、あおり角度の調整の際に発生するぼけを抑制することが可能な制御装置、撮像装置、および、プログラムを提供することが可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
１００３ システム制御部（制御装置）
１００３ａ 設定手段
１００３ｂ 角度制御手段

Claims (11)

  1. 画像における評価領域を設定する設定手段と、
    前記評価領域の評価値に基づいてあおり角度を調節する角度制御手段と、を有し、
    前記設定手段は、第１の被写体に関する第１の評価領域と、前記第１の被写体よりも近距離の第２の被写体に関する第２の評価領域と、前記第２の評価領域を分割した第１の部分評価領域および第２の部分評価領域とを設定し、
    前記角度制御手段は、前記あおり角度を第１の角度から第２の角度に調節したとき、
    前記第１の評価領域における第１の評価値の第１の変化量と前記第２の評価領域における第２の評価値の第２の変化量との和の絶対値よりも前記第１の部分評価領域における第３の評価値の第３の変化量と前記第２の部分評価領域における第４の評価値の第４の変化量との和の絶対値が小さく、前記第１の評価値と前記第２の評価値との和が最大化された場合、前記あおり角度を前記第２の角度に設定し、
    前記第１の変化量と前記第２の変化量との和の絶対値よりも前記第３の変化量と前記第４の変化量との和の絶対値が大きい場合、前記あおり角度を前記第１の角度に設定することを特徴とする制御装置。
  2. 絞りを制御する絞り制御手段を更に有し、
    前記絞り制御手段は、
    前記角度制御手段が前記あおり角度を設定した後、前記絞りを絞るように制御し、
    前記第３の評価値と前記第４の評価値との和が最大化された場合、絞り値を設定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記設定手段は、前記第２の評価領域を所定の方向に分割して第３の評価領域と第４の評価領域とを設定することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
  4. 前記設定手段は、前記第１の評価領域および前記第２の評価領域のそれぞれを、自動的に設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置。
  5. 前記設定手段は、前記第１の評価領域および前記第２の評価領域の形状を変更することが可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御装置。
  6. 撮像光学系を介して形成される光学像を光電変換する撮像素子と、
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載の制御装置と、を有することを特徴とする撮像装置。
  7. 画像における評価領域を設定する設定ステップと、
    前記評価領域の評価値に基づいてあおり角度を調節する角度制御ステップと、を有し、
    前記設定ステップにおいて、第１の被写体に関する第１の評価領域と、前記第１の被写体よりも近距離の第２の被写体に関する第２の評価領域と、前記第２の評価領域を分割した第１の部分評価領域および第２の部分評価領域とを設定し、
    前記角度制御ステップにおいて、前記あおり角度を第１の角度から第２の角度に調節したとき、
    前記第１の評価領域における第１の評価値の第１の変化量と前記第２の評価領域における第２の評価値の第２の変化量との和の絶対値よりも前記第１の部分評価領域における第３の評価値の第３の変化量と前記第２の部分評価領域における第４の評価値の第４の変化量との和の絶対値が小さく、前記第１の評価値と前記第２の評価値との和が最大化された場合、前記あおり角度を前記第２の角度に設定し、
    前記第１の変化量と前記第２の変化量との和の絶対値よりも前記第３の変化量と前記第４の変化量との和の絶対値が大きい場合、前記あおり角度を前記第１の角度に設定することを特徴とする制御方法。
  8. 画像における評価領域を設定する設定ステップと、
    前記評価領域の評価値に基づいてあおり角度を調節する角度制御ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記設定ステップにおいて、第１の被写体に関する第１の評価領域と、前記第１の被写体よりも近距離の第２の被写体に関する第２の評価領域と、前記第２の評価領域を分割した第１の部分評価領域および第２の部分評価領域とを設定し、
    前記角度制御ステップにおいて、前記あおり角度を第１の角度から第２の角度に調節したとき、
    前記第１の評価領域における第１の評価値の第１の変化量と前記第２の評価領域における第２の評価値の第２の変化量との和の絶対値よりも前記第１の部分評価領域における第３の評価値の第３の変化量と前記第２の部分評価領域における第４の評価値の第４の変化量との和の絶対値が小さく、前記第１の評価値と前記第２の評価値との和が最大化された場合、前記あおり角度を前記第２の角度に設定し、
    前記第１の変化量と前記第２の変化量との和の絶対値よりも前記第３の変化量と前記第４の変化量との和の絶対値が大きい場合、前記あおり角度を前記第１の角度に設定することを特徴とするプログラム。
  9. 画像における評価領域を設定する設定手段と、
    前記評価領域の評価値に基づいてあおり角度を調節する角度制御手段と、を有し、
    前記設定手段は、第１の被写体に関する第１の評価領域と、前記第１の被写体よりも近距離の第２の被写体に関する第２の評価領域と、前記第２の評価領域を分割した第１の部分評価領域および第２の部分評価領域とを設定し、
    前記角度制御手段は、前記あおり角度を第１の角度から第２の角度に調節したとき、前記第１の部分評価領域における第３の評価値と前記第２の部分評価領域における第４の評価値との差の絶対値が閾値よりも小さい場合、前記あおり角度を前記第２の角度に設定し、
    前記閾値は、前記第３の評価値と前記第４の評価値の比率が互いに等しい場合に相当する条件を満足するかどうかを評価するための値であることを特徴とする制御装置。
  10. 画像における評価領域を設定する設定ステップと、
    前記評価領域の評価値に基づいてあおり角度を調節する角度制御ステップと、を有し、
    前記設定ステップにおいて、第１の被写体に関する第１の評価領域と、前記第１の被写体よりも近距離の第２の被写体に関する第２の評価領域と、前記第２の評価領域を分割した第１の部分評価領域および第２の部分評価領域とを設定し、
    前記角度制御ステップにおいて、前記あおり角度を第１の角度から第２の角度に調節したとき、前記第１の部分評価領域における第３の評価値と前記第２の部分評価領域における第４の評価値との差の絶対値が閾値よりも小さい場合、前記あおり角度を前記第２の角度に設定し、
    前記閾値は、前記第３の評価値と前記第４の評価値の比率が互いに等しい場合に相当する条件を満足するかどうかを評価するための値であることを特徴とする制御方法。
  11. 画像における評価領域を設定する設定ステップと、
    前記評価領域の評価値に基づいてあおり角度を調節する角度制御ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記設定ステップにおいて、第１の被写体に関する第１の評価領域と、前記第１の被写体よりも近距離の第２の被写体に関する第２の評価領域と、前記第２の評価領域を分割した第１の部分評価領域および第２の部分評価領域とを設定し、
    前記角度制御ステップにおいて、前記あおり角度を第１の角度から第２の角度に調節したとき、前記第１の部分評価領域における第３の評価値と前記第２の部分評価領域における第４の評価値との差の絶対値が閾値よりも小さい場合、前記あおり角度を前記第２の角度に設定し、
    前記閾値は、前記第３の評価値と前記第４の評価値の比率が互いに等しい場合に相当する条件を満足するかどうかを評価するための値であることを特徴とするプログラム。
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