JP7305485B2 - 制御装置、撮像装置、レンズ装置、制御方法、および、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、あおり制御を行う制御装置に関する。

近年、監視カメラを高所に設置し、道路や駅のホーム等を通行する人を監視撮影することがある。監視用途におけるカメラでは、被写界深度の深い映像を得たいという需要がある。そのような需要に対し、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制御（あおり制御）を行うことによりピントの合う面（ピント面）を調整する方法（シャインプルーフの原理）が知られている。

しかし、あおり制御の際には、ピント面に対して垂直方向にボケが発生する。このため、地面（道路）にピントが合うようにピント面を調整した場合、その道路を通行する人の顔の高さにはボケが生じる。従って、あおり制御の際には、ピント面の位置を垂直方向において制御することが求められる。

特許文献１には、カメラのチルト角、焦点距離情報、および、被写体距離情報を取得して、パラメータを入力することなく撮像素子のあおり角を算出し自動であおり制御を行う撮像装置が開示されている。特許文献２には、複数の焦点検出エリアの焦点ズレ量に基づいて算出されるあおり角を用いてあおり制御を行う撮像装置が開示されている。

特開２０１０－１３０６３３号公報 特開２０１７－１７３８０２号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された撮像装置では、ピント面に対して垂直方向にピント面を移動させることができない。特許文献２に開示された撮像装置では、移動する被写体に対して適切に焦点検出を行うことができない場合がある。ピント面を垂直方向に移動させるには、ピント面を基準面に対して垂直方向に移動させるようにフォーカスレンズおよび撮像素子のそれぞれの駆動速度を考慮してあおり制御を行う必要がある。

そこで本発明は、基準面とピント面とを平行に維持したまま、ピント面を垂直方向に移動させることが可能な制御装置、撮像装置、レンズ装置、制御方法、および、プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一側面としての制御装置は、撮像素子または撮像光学系の少なくとも一方の傾きを変更してあおり駆動を行うあおり駆動部と、前記撮像光学系の少なくとも一部を構成するフォーカスレンズを光軸方向に移動させてフォーカス駆動を行うフォーカス駆動部と、前記フォーカス駆動部および前記あおり駆動部を制御してピント面を移動させる制御部と、フォーカス駆動速度を決定するフォーカス速度決定部と、あおり駆動速度を決定するあおり速度決定部とを有し、前記制御部は、前記フォーカス駆動および前記あおり駆動により、前記ピント面を所定の面に合うように調整した後、前記ピント面を前記所定の面に対して平行に維持したまま前記所定の面から垂直方向に移動させ、移動開始時のピント面を第一ピント面、前記第一ピント面に対して平行であって前記垂直方向における位置が異なるピント面を第二ピント面とするとき、前記第一ピント面に対する前記第二ピント面のシフト量を変化させることで、前記第二ピント面を前記第一ピント面に対して平行に維持したまま前記垂直方向に移動させる。

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、前記制御装置とを有する。

本発明の他の側面としてのレンズ装置は、撮像光学系と前記制御装置とを有する。

本発明の他の側面としての制御装置の制御方法は、撮像素子または撮像光学系の少なくとも一方の傾きを変更してあおり駆動を行うあおり駆動ステップと、前記撮像光学系の少なくとも一部を構成するフォーカスレンズを光軸方向に移動させてフォーカス駆動を行うフォーカス駆動ステップと、前記フォーカス駆動ステップおよび前記あおり駆動ステップを制御してピント面を移動させる制御ステップと、フォーカス駆動速度を決定するフォーカス速度決定ステップと、あおり駆動速度を決定するあおり速度決定ステップとを有し、前記制御ステップは、前記フォーカス駆動および前記あおり駆動により、前記ピント面を所定の面に合うように調整した後、前記ピント面を前記所定の面に対して平行に維持したまま前記所定の面から垂直方向に移動させ、移動開始時のピント面を第一ピント面、前記第一ピント面に対して平行であって前記垂直方向における位置が異なるピント面を第二ピント面とするとき、前記第一ピント面に対する前記第二ピント面のシフト量を変化させることで、前記第二ピント面を前記第一ピント面に対して平行に維持したまま前記垂直方向に移動させる。
本発明の他の側面としてのプログラムは、前記制御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、基準面とピント面とを平行に維持したまま、ピント面を垂直方向に移動させることが可能な制御装置、撮像装置、レンズ装置、制御方法、および、プログラムを提供することができる。

各実施例における撮像装置のブロック図である。 各実施例におけるあおり制御の説明図である。 各実施例におけるピント面のシフト変更の説明図である。 各実施例におけるシフト変更の算出の説明図である。 各実施例におけるシフト量とフォーカス制御目標距離との関係およびシフト量とあおり制御目標角の関係をそれぞれ示す図である。 実施例１における制御方法を示すフローチャートである。 実施例２、３における操作画面の説明図である。 実施例２における制御方法を示すフローチャートである。 実施例２における従来深度範囲とあおり深度範囲との関係を示す図である。 実施例３における制御方法を示すフローチャートである。 実施例３におけるピント面の状態を示す図である。

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。

（全体構成）
まず、図１を参照して、本実施形態における撮像装置１００の構成について説明する。図１は、撮像装置１００のブロック図である。本実施形態において、撮像装置１００は、撮像装置本体と撮像光学系（レンズ装置）とが一体的に構成されている。ただし本発明は、これに限定されるものではなく、撮像装置本体と、撮像装置本体に対して着脱可能なレンズ装置とを備えて構成される撮像システムにも適用可能である。この場合、後述のフォーカス速度算出部１１５、あおり速度算出部１１６、および、ピント面制御部１１７などは、撮像装置本体またはレンズ装置のいずれに設けてもよい。

ズームレンズ１０１は、光軸方向に移動して焦点距離を変更する。フォーカスレンズ１０２は、光軸方向に移動して焦点調節を行う。絞りユニット１０３は、光量を調整する。本実施形態の撮像光学系は、ズームレンズ１０１、フォーカスレンズ１０２、および、絞りユニット１０３を有する。ただし本発明は、これに限定されるものではなく、ズームレンズ１０１、フォーカスレンズ１０２、および、絞りユニット１０３の少なくとも一つを有しない撮像光学系であってもよい。

撮像光学系を通過した光は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０４およびカラーフィルタ１０５を介して、撮像素子１０６上に光学像としての被写体像を形成する。ＢＰＦ１０４は、撮像光学系の光路に対し進退可能に構成されている。撮像素子１０６はＣＭＯＳセンサ等を有し、撮像光学系を介して形成された被写体像を光電変換してアナログ電気信号（撮像画像）を出力する。ＡＧＣ１０７は、撮像素子１０６から出力されたアナログ電気信号に対してゲイン調整を行う。Ａ／Ｄ変換器１０８は、アナログ電気信号をデジタル信号（デジタル撮像信号）に変換し、デジタル信号をカメラ信号処理部１０９に出力する。

カメラ信号処理部１０９は、デジタル撮像信号に対して各種の画像処理を行い、映像信号を生成する。映像信号は、通信部１１０を介して撮像装置１００に有線または無線通信により接続された監視モニタ装置１１１に出力される。また通信部１１０は、外部装置からのコマンド（命令）を受けて、ピント面制御部１１７およびズーム制御部１２０にコマンド等の制御信号を出力する。

変更指示受付部１１２は、外部装置からのコマンドの１つであるピント面の変更指示（シフト変更指示）を受け付ける。ここで変更指示とは、基準面（所定の面）に対してピント面の位置を垂直方向に変更する（シフトさせる）ことである。フォーカス制御目標距離算出部１１３およびあおり制御目標角算出部１１４は、ピント面の変更制御を行うためのフォーカスレンズ１０２の位置、および、光学系または撮像素子１０６のあおり角をそれぞれ算出する。フォーカス速度算出部１１５およびあおり速度算出部１１６は、基準面に対してピント面を平行に保ったままピント面を垂直方向に移動するため、シフト量に応じてフォーカス速度およびあおり速度をそれぞれ算出する。

ピント面制御部１１７は、通信部１１０からの指示、並びに、フォーカス制御目標距離算出部１１３、あおり制御目標角算出部１１４、フォーカス速度算出部１１５、および、あおり速度算出部１１６による算出結果を取得する。そしてピント面制御部１１７は、その指示および算出結果に基づいて、フォーカス駆動部１１８および撮像素子駆動部（あおり駆動部）１１９に対して、フォーカス設定位置、あおり角設定位置、フォーカス設定速度、あおり設定速度を指示する。ズーム制御部１２０は、通信部１１０からの指示に基づいて、ズーム駆動部１２１に対してズーム設定位置を指示する。

フォーカス駆動部１１８は、ピント面制御部１１７から指示されたフォーカス設定位置およびフォーカス設定速度に従って、フォーカスレンズ１０２を駆動する。撮像素子駆動部１１９は、ピント面制御部１１７から指示されたあおり角設定位置およびあおり設定速度に従って、撮像素子１０６を駆動する（あおり駆動を行う）。ズーム制御部１２０は、ズーム制御部１２０から指示されたズーム設定位置に従って、ズームレンズ１０１を駆動する。なお本実施例において、あおり駆動部として撮像素子駆動部１１９を用いてあおり駆動を行っているが、これに限定されるものではなく、撮像光学系を駆動するあおり駆動部を用いてあおり駆動を行っても良い。すなわちあおり駆動部は、撮像素子１０６または撮像光学系の少なくとも一方の傾き（撮像素子１０６の撮像面と撮像光学系の主面とのなす角度）を変更してあおり駆動を行う。

あおり制御とは、被写体を撮像する撮像光軸と直交する撮像光軸面（光軸直交面）に対して撮像面を傾ける（例えば、撮像光学系または撮像素子１０６を傾ける）ことにより、ピントの合った面（焦点面）を地面等の平面に合わせる制御である。図２を参照して、あおり制御について説明する。図２は、あおり制御の説明図であり、光軸直交面に対して撮像素子１０６を傾けた状態を示している。この制御の原理はシャインプルーフの原理と呼ばれ、光学系の主面２０１と撮像素子１０６の撮像面２０２とがある１つの直線で交わるとき、ピント面２０３も同じ直線上で交わるという原理である。撮像素子１０６を所定のあおり角にした場合、撮像装置１００に対して前後方向に深い深度となるが、一方、ピント面２０３に対する垂直方向（図２中のボケ方向）にボケが発生する。従って、あおり制御を行う際、ピント面２０３をピント面２０３に対する垂直方向（ボケ方向）のどの位置に合わせるかが重要となる。

次に、図３を参照して、ピント面の変更（シフト変更）について説明する。図３は、ピント面のシフト変更の説明図である。図３に示されるように奥行のある通路に人が並んで立っているシーンでは、ピント面が地面の高さに相当する平面３０１である場合、人の顔の高さにボケが生じることがある。そこで、ピント面を人の顔の高さに相当する平面３０２にシフト変更することにより、注視したい顔の領域で深度が深い画を得られるようになる。

ここで、予め人の顔高さに相当する平面３０２にピントが合わせられないのは、撮像素子回転軸３０３上にピントを合わせたい高さの被写体が存在せず、コントラスト評価値等によるフォーカス制御を行うことができないためである。一方、地面の高さに相当する平面３０１では、撮像素子回転軸３０３上に被写体が存在するため、比較的容易にピント面を形成することが可能である。このように、ピント面のシフト変更の制御では、被写体が存在しない距離や画角外の距離にフォーカスレンズ１０２を制御しなければならない場合がある。この場合、フォーカス制御目標距離を画像から取得可能なパラメータを用いて算出し、算出された結果に基づいてフォーカス制御を行う必要がある。

次に、図４を参照して、あおり制御におけるピント面のシフト変更の算出方法について説明する。図４は、シフト変更の算出の説明図である。基準面４０１に対して垂直方向に任意のシフト量４０２（Ｈ_Ｓ）分だけ基準面４０１に対して平行を保ってピント面を移動させ、所望の高さピント面４０３を得る。所望の高さピント面４０３を得るには、フォーカスレンズ１０２をフォーカス制御目標距離４０４（Ｄ）に制御し、撮像素子１０６をあおり制御目標角４０５（ｂ）に制御する必要がある。フォーカス制御目標距離４０４（Ｄ）、および、あおり制御目標角４０５（ｂ）は、以下の式（１）、（２）を用いてそれぞれ算出される。

ここで、Ｄ_０は基準面制御時被写体距離４０６、ｆは焦点距離４０７、ａはカメラ俯角４０８、Ｈはカメラ高さ４０９である。基準面制御時被写体距離４０６は、画面中心でオートフォーカスした際にレンズ（光学系）から得られる情報を距離に換算しても良く、外部測距センサにより取得した値を用いても良い。焦点距離４０７は、レンズから得られる情報を用いても良い。カメラ俯角４０８およびカメラ高さ４０９は、基準面にピントを合わせることで取得することが可能である。基準面制御時あおり角４１０（ｂ_０）、カメラ俯角４０８（ａ）、および、カメラ高さ４０９（Ｈ）の関係は、以下の式（３）のように表される。

基準面にピントを合わせることで、基準面制御時被写体距離４０６および基準面制御時あおり角４１０を取得することができ、カメラ俯角４０８およびカメラ高さ４０９を計算により求めることができる。ここでは、基準面にピントを合わせることでカメラ俯角４０８およびカメラ高さ４０９を取得する方法を示したが、これらのパラメータの取得方法はこれに限定されるものではなく、例えばジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサ等により取得しても良い。

次に、図５を参照して、式（１）、（２）により算出されるシフト量４０２とフォーカス制御目標距離４０４の関係５０１、および、シフト量４０２とあおり制御目標角４０５の関係５０２について説明する。図５（ａ）はシフト量とフォーカス制御目標距離との関係図であり、横軸はシフト量（ｃｍ）、縦軸はフォーカス制御目標距離（ｃｍ）をそれぞれ示す。図５（ｂ）はシフト量と制御目標角の関係図であり、横軸はシフト量（ｃｍ）、縦軸はあおり制御目標角（度）をそれぞれ示す。図５は、例として、基準面制御時被写体距離４０６を１５００ｃｍ、焦点距離４０７を１３５ｍｍ、カメラ高さ４０９を２５０ｃｍという撮影条件で撮影した場合の関係を示している。

図５より、シフト量４０２を一定量ずつ変化させるには、フォーカス制御目標距離４０４を一定の速度で制御し、あおり制御目標角４０５をシフト量４０２が増加するに従って高速になるように制御する必要があることが分かる。なお、フォーカス制御において一定の速度で変化するのは、合焦させる被写体の絶対距離である。ステッピングモータ等でパルス制御する場合、絶対距離とパルス数との関係に基づいてフォーカスレンズ１０２の駆動速度を決定する必要がある。

以下、各実施例について詳細に説明する。

まず、本発明の実施例１について説明する。図５に示されるように、フォーカスレンズ１０２および撮像素子１０６のそれぞれの駆動速度を考慮せずに駆動させた場合、それらが駆動している間はピント面が斜めになっており、不自然なピント範囲の撮像画像がユーザに提供されることになる。本実施例は、ユーザが基準面４０１からのシフト量４０２を任意の値（入力値）として入力する。これにより、フォーカスレンズ１０２および撮像素子１０６のそれぞれを駆動している間の撮像画像に対しても、ピント面が基準面４０１に対して平行を保ったまま垂直方向にシフト変更されるように制御することができる。

図６を参照して、本実施例における撮像装置１００が実行する処理（制御方法）について説明する。図６は、本実施例における制御方法を示すフローチャートである。図６の各ステップは、主に、フォーカス速度算出部１１５、あおり速度算出部１１６、および、ピント面制御部１１７により実行される。

まずステップＳ６０１において、ピント面制御部１１７は、基準面４０１でのピント合わせによりピント面のシフト変更を行うために必要なパラメータを取得する。ここでの必要なパラメータは、基準面制御時被写体距離４０６、焦点距離４０７、カメラ俯角４０８またはカメラ高さ４０９である。基準面４０１でのピント合わせによるパラメータは、前述のとおり、式（３）に基づいて算出して取得することができる。ただし、パラメータの取得方法は、これに限定されるものではない。例えば、撮像装置１００の設置の際にキャリブレーションする方法、撮像装置１００に内蔵されたセンサまたは外部に設けられたセンサを用いる方法、ユーザにより入力された値を用いる方法など、いずれの方法で取得しても良い。

続いてステップＳ６０２において、変更指示受付部１１２は、ユーザからのシフト変更指示を受け付ける。本実施例において、シフト変更指示は、シフト量４０２が値として与えられる。

続いてステップＳ６０３において、フォーカス速度算出部１１５およびあおり速度算出部１１６は、フォーカス最高速時の速度係数α_Ｈ、および、あおり最高速時の速度係数β_Ｈをそれぞれ算出する。あるシフト量４０２におけるフォーカス速度およびあおり速度は、図５に示されるグラフの傾きに基づいて決定すれば良い。従って、速度の算出には、前述の式（１）および式（２）をシフト量４０２で一階微分した式を用いる。式（１）および式（２）を一階微分することで得られる式は、以下の式（４）および式（５）のようにそれぞれ表される。

式（４）、（５）に、ステップＳ６０１にて取得した基準面制御時被写体距離４０６、焦点距離４０７、カメラ俯角４０８またはカメラ高さ４０９、および、後のステップＳ６０６にて設定されるシフト量（シフト量設定値）を代入する。これにより、あるシフト量４０２におけるフォーカス駆動速度およびあおり駆動速度を算出することができる。また、ここで算出する各種速度係数について、フォーカス最高速時の速度係数α_Ｈおよびあおり最高速時の速度係数β_Ｈは、シフト量を最大として算出される値である。フォーカス最高速時の速度係数α_Ｈおよびあおり最高速時の速度係数β_Ｈを算出し、後の速度設定において可能な限り速い速度を設定することで、基準面４０１から所望の高さピント面４０３へのシフト変更を短時間で完了することができる。

続いてステップＳ６０４において、ピント面制御部１１７は、ステップＳ６０３にて算出された速度係数α_Ｈ、β_Ｈに基づいて決定されるフォーカス速度（基本速度×α_Ｈ）およびあおり速度（基本速度×β_Ｈ）がそれぞれ設定可能な速度であるか否かを判定する。ステップＳ６０４にてフォーカス速度およびあおり速度の少なくとも一方が設定可能な速度でないと判定された場合、ステップＳ６０５に進む。ステップＳ６０５において、ピント面制御部１１７は基本速度を見直し、ステップＳ６０４に戻る。一方、ステップＳ６０４にてフォーカス速度およびあおり速度がそれぞれ設定可能な速度であると判定された場合、ステップＳ６０６に進む。

ステップＳ６０６～Ｓ６０９の処理は、ステップＳ６０２にて受け付けたシフト量と現在のシフト量（シフト量設定値）とが一致するまで繰り返し行われる。まずステップＳ６０６において、フォーカス速度算出部１１５およびあおり速度算出部１１６は、シフト量を所定の一定量（所定量）だけ変化させる。続いてステップＳ６０７において、フォーカス速度算出部１１５およびあおり速度算出部１１６は、ステップＳ６０６にて設定されたシフト量でのフォーカス速度係数αおよびあおり速度係数βを式（４）、（５）によりそれぞれ算出する。

続いてステップＳ６０８において、フォーカス速度算出部１１５およびあおり速度算出部１１６は、フォーカス速度係数αおよびあおり速度係数βを基本速度に乗じてフォーカス速度およびあおり速度をそれぞれ算出し、ピント面制御部１１７に設定する。続いてステップＳ６０９において、ピント面制御部１１７は、ステップＳ６０８にて設定されたフォーカス速度およびあおり速度に従って、フォーカスレンズ１０２および撮像素子１０６をそれぞれ駆動させる。現在のシフト量に応じて式（１）、（２）により算出されるフォーカス制御目標距離４０４とあおり制御目標角４０５までフォーカス駆動とあおり駆動が完了した場合、再度、ステップＳ６０６に戻り、同様の処理を繰り返す。

なお本実施例では、シフト量をその都度設定するが、これに限定されるものではなく、シフト量とフォーカス速度およびあおり速度とのテーブルを保持し、それに基づいて制御しても良い。また、シフト量の設定に代えて、フォーカス駆動またはあおり駆動のいずれか一方を任意の速度で駆動させ、ピント面が略平行を維持したまま垂直方向に移動するように、他方の駆動速度を同期させても良い。

本実施例によれば、フォーカスレンズ１０２および撮像素子１０６の駆動速度を考慮して駆動させることにより、ピント面が基準面４０１に対して平行を保ったまま垂直方向にシフト変更されるようにピント面を制御（移動）することができる。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例は、ユーザによるシフト変更指示を、図７に示されるようなシフト変更ボタン７０１がユーザにより押下されることによって受け付ける場合の制御を説明する。すなわち本実施例の変更指示受付部１１２は、シフト変更ボタン７０１からの変更指示を受け付ける。

図７は、ユーザがシフト変更ボタン７０１の押下によりピント面をシフト変更する場合の操作画面の説明図である。図７に示されるように、シフト変更ボタン７０１の「Ｈｉｇｈ」または「Ｌｏｗ」のいずれかのボタンの押下により、ピント面の高さが所定量ずつシフト変更される。操作画面には、現在のシフト量設定値を表示しても良い。図７（ａ）に示されるシーン７０２は、人の肩付近にピントが合っており、顔の高さが注視したい領域である場合、注視領域にボケが生じた状態を示す。そこで、シフト変更ボタン７０１の「Ｈｉｇｈ」を押下することにより、ピント面の高さを上げる方向にシフト変更する。これにより、注視領域である顔の高さにピントが合った撮像画像となり、図７（ｂ）に示されるシーン７０３を得ることができる。本実施例のピント面のシフト変更において、ユーザはシフト量４０２を値で入力する必要がなく、直観的な操作が可能となる。また、深度が浅い場合など、シフト量の微調整が必要なシーンにおいて有効である。

図８を参照して、本実施例における撮像装置１００が実行する処理（制御方法）について説明する。図８は、本実施例における制御方法を示すフローチャートである。図８の各ステップは、主に、フォーカス速度算出部１１５、あおり速度算出部１１６、および、ピント面制御部１１７により実行される。なお、図８中のステップＳ６０１、Ｓ６０５～Ｓ６０９は、図６を参照して説明した実施例１と共通であるため、それらの説明を省略する。

ステップＳ６０１にてピント面制御部１１７がパラメータを取得した後、ステップＳ８０１において、変更指示受付部１１２は、シフト変更ボタン７０１が押下されているか否かを判定する。続くステップＳ６０６、Ｓ６０７の後、ステップＳ８０２に進む。ステップＳ８０２において、ピント面制御部１１７は、ステップＳ６０７にて算出されたフォーカス速度係数αおよびあおり速度係数βに基づいて決定されるフォーカス速度およびあおり速度がそれぞれ設定可能な速度であるか否かを判定する。なお本実施例において、シフト変更ボタン７０１の押下によるピント面のシフト変更におけるフォーカス速度およびあおり速度は、ユーザが微調整を行いやすくするために低速に設定しても良い。

ステップＳ８０２にてフォーカス速度およびあおり速度の少なくとも一方が設定可能な速度でない場合、ステップＳ６０５に進み、ステップＳ８０２に戻る。一方、ステップＳ８０２にてフォーカス速度およびあおり速度がそれぞれ設定可能な速度である場合、ステップＳ６０８に進み、ステップＳ６０９の後にステップＳ８０１に戻る。

なお本実施例において、実施例１と同様にシフト量をその都度設定するが、これに限定されるものではなく、シフト量とフォーカス速度およびあおり速度とのテーブルを保持し、それに基づいて制御しても良い。また、シフト量の設定に代えて、フォーカス駆動またはあおり駆動のいずれか一方を任意の速度で駆動させ、ピント面が略平行を維持したまま垂直方向に移動するように、他方の駆動速度を同期させても良い。

本実施例によれば、シフト変更ボタン７０１の押下により、ピント面が基準面に対して平行を保ったまま垂直方向にシフト変更されるように制御を行うことが可能となり、ピント面のシフト変更操作が簡便になる。

次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例は、実施例２においてピント面の状態が基準面４０１に対して完全に平行な状態から傾いている場合に、所定の傾き許容幅を設けておくための処理を追加した場合の制御を説明する。

図９は、従来深度範囲とあおり深度範囲との関係を示す図である。図９（ａ）中の従来深度範囲９０３で示される浅い深度の場合と、図９（ｂ）中の従来深度範囲９１２で示される深い深度の場合とで、あおり深度範囲はあおり深度範囲９１１からあおり深度範囲９１９に拡張される。ここで、あおり深度範囲９１１、９１９は、あおり前側深度面９０７、９１５とあおり後側深度面９０８、９１６の２つの平面がなす間の領域である。あおり前側深度面９０７、９１５およびあおり後側深度面９０８、９１６は、従来前側深度面９０５、９１３および従来後側深度面９０６、９１４と光軸９０１との交点９０９、９１０、９１７、９１８を、シャインプルーフポイント９０２と結ぶ面で示される。このように、従来深度範囲に応じてあおり深度範囲も変化するため、被写体距離、焦点距離、および、絞りにより決定される従来深度範囲に応じて、ピント面の傾き許容幅を決定してもよい。

図１０を参照して、本実施例における撮像装置１００が実行する処理（制御方法）について説明する。図１０は、本実施例における制御方法を示すフローチャートである。図１０の各ステップは、主に、フォーカス速度算出部１１５、あおり速度算出部１１６、および、ピント面制御部１１７により実行される。なお、図１０中のステップＳ６０１、Ｓ６０５～Ｓ６０９、Ｓ８０１は、図６または図８を参照して説明した実施例１または実施例２と共通であるため、それらの説明を省略する。

ステップＳ６０１、Ｓ８０１の後、ステップＳ１００１において、ピント面制御部１１７は、現在のピント面の傾きを算出する。現在のピント面の傾きは、基準面制御時あおり角４１０に対する現在のあおり角のズレ量と基準面制御時被写体距離４０６に対する現在のフォーカス距離のズレ量とに基づいて算出される。続いてステップＳ１００２において、ピント面制御部１１７は、ステップＳ１００１にて算出した現在のピント面の傾きが許容範囲内（傾き許容幅の範囲内）であるか否かを判定する。本実施例において、傾き許容幅は、被写体距離、焦点距離、または、絞りのうち少なくとも一つのパラメータに基づいて算出される従来深度範囲に応じて決定される。現在のピント面の傾きが許容範囲内でないと判定された場合、ステップＳ１００３に進む。

ステップＳ１００３において、ピント面制御部１１７は、ピント面が前上がりになっているか、または、後上がりになっているかを判定する。図１１は、ピント面のシフト変更制御において取り得るピント面の状態を示す図である。図１１（ａ）に示されるピント面１１０１は、基準面４０１に対して平行なピント面である。一方、図１１（ｂ）、（ｃ）に示されるピント面１１０２、１１０３は、基準面４０１に対して傾いたピント面である。ピント面１１０２のように近距離になるにつれてピント面の基準面に対する垂直方向の位置が高くなる場合（ピント面が前上がりの場合）は、フォーカス駆動があおり駆動に対して遅れている場合である。一方、ピント面１１０３のように近距離になるにつれてピント面の基準面に対する垂直方向の位置が低くなる場合（ピント面が後上がりの場合）は、あおり駆動がフォーカス駆動に対して遅れている場合である。従って、ピント面が前上がりになっているか、後上がりになっているかを判定することで、フォーカス駆動が遅いかあおり駆動が遅いかを判定することができる。ピント面が前上がりの場合（フォーカス駆動が遅い場合）、ステップＳ１００５に進む。一方、ピント面が後上がりの場合（あおり駆動が遅い場合）、ステップＳ１００６に進む。

ステップＳ１００２にてピント面の傾きが許容範囲内であると判定された場合、ステップＳ１００４に進む。ステップＳ１００４において、ピント面制御部１１７は、フォーカス加速係数α’およびあおり加速係数β’としてそれぞれ１を設定する（α’＝β’＝１）。ピント面の傾きが許容範囲内である場合、フォーカス駆動およびあおり駆動を加速させる必要がない。このためピント面制御部１１７は、いずれも加速しないような係数を設定する。

ステップＳ１００２にてピント面の傾きが許容範囲内でなく、かつステップＳ１００３にてピント面の傾きが前上がりであると判定された場合、ステップＳ１００５において、ピント面制御部１１７は、フォーカス加速係数α’を設定する。またピント面制御部１１７は、あおり加速係数β’として１を設定する（β’＝１）。ここではフォーカス駆動が遅れているため、フォーカス加速係数α’にフォーカス駆動を加速させる係数（α’＞１）を設定する。

ステップＳ１００２にてピント面の傾きが許容範囲内でなく、かつステップＳ１００３にてピント面の傾きが前上がりでないと判定された場合、ステップＳ１００６において、ピント面制御部１１７は、フォーカス加速係数α’として１を設定する。またピント面制御部１１７は、あおり加速係数β’を設定する。ここでは、あおり駆動が遅れているため、あおり加速係数β’にあおり駆動を加速させる係数（β’＞１）を設定する。

ステップＳ１００４、Ｓ１００５、Ｓ１００５のいずれかの後、ステップＳ６０６、Ｓ６０７を経て、ステップＳ１００７に進む。ステップＳ１００７において、ピント面制御部１１７は、フォーカス速度係数α、あおり速度係数β、フォーカス加速係数α’、および、あおり加速係数β’に基づいて、フォーカス速度（基本速度×α×α’）およびあおり速度（基本速度×β×β’）を決定する。そしてピント面制御部１１７は、フォーカス速度およびあおり速度がそれぞれ設定可能な速度であるか否かを判定する。なお本実施例において、実施例２と同様に、フォーカス速度およびあおり速度をそれぞれ、ユーザが微調整を行いやすくするために低速に設定しても良い。

ステップＳ１００７にてフォーカス速度またはあおり速度の少なくとも一方が設定可能な速度でない場合、ステップＳ６０５に進み、ステップＳ１００７に戻る。一方、ステップＳ１００７にてフォーカス速度およびあおり速度がそれぞれ設定可能な速度である場合、ステップＳ６０８に進み、ステップＳ６０９を経てステップＳ８０１に戻る。

なお本実施例において、実施例１、２と同様にシフト量をその都度設定するが、これに限定されるものではなく、シフト量とフォーカス速度およびあおり速度とのテーブルを保持し、それに基づいて制御しても良い。また、シフト量の設定に代えて、フォーカス駆動またはあおり駆動のいずれか一方を任意の速度で駆動させ、ピント面が略平行を維持したまま垂直方向に移動するように、他方の駆動速度を同期させても良い。

本実施例によれば、深度を考慮したピント面のシフト変更を行うことができる。

このように各実施例において、制御装置（撮像装置１００）は、あおり駆動部（撮像素子駆動部１１９）、フォーカス駆動部１１８、および、ピント面制御部１１７を有する。あおり駆動部は、撮像素子１０６または撮像光学系の少なくとも一方の傾きを変更してあおり駆動を行う。フォーカス駆動部は、撮像光学系の少なくとも一部を構成するフォーカスレンズ１０２を光軸方向に移動させてフォーカス駆動を行う。ピント面制御部１１７は、フォーカス駆動部およびあおり駆動部を制御してピント面を移動させる。またピント面制御部は、ピント面を所定の面（基準面４０１）に対して平行（略平行）に維持したまま垂直方向（略垂直方向）に移動させる。ここで、略平行または略垂直方向とは、厳密に平行または垂直方向である場合に限定されるものではなく実質的に平行または垂直方向であると評価される場合を含む意味である。

ここで、移動開始時のピント面を第一ピント面、第一ピント面に対して平行であって垂直方向における位置が異なるピント面を第二ピント面とする。このとき好ましくは、ピント面制御部は、第一ピント面に対する第二ピント面のシフト量（第一ピント面の位置と第二ピント面の位置との差）を変化させることで、第二ピント面を第一ピント面に対して平行に維持したまま垂直方向に移動させる。より好ましくは、制御装置は、フォーカス駆動速度を決定するフォーカス速度決定部（フォーカス速度算出部１１５）、および、あおり駆動速度を決定するあおり速度決定部（あおり速度算出部１１６）を有する。より好ましくは、フォーカス速度決定部およびあおり速度決定部は、ピント面を所定の面に対して平行に維持したまま垂直方向に移動させるように、フォーカス駆動速度およびあおり駆動速度を決定する。

好ましくは、フォーカス速度決定部は、シフト量とシフト量に依存して変化するフォーカス制御目標距離との関係に基づいてフォーカス速度係数を算出し、フォーカス速度係数に基づいてフォーカス駆動速度を決定する。より好ましくは、あおり速度決定部は、シフト量とシフト量に依存して変化するあおり制御目標角との関係に基づいてあおり速度係数を算出し、あおり速度係数に基づいてあおり駆動速度を決定する。より好ましくは、フォーカス速度決定部およびあおり速度決定部は、撮像装置（カメラ）の高さまたは俯角の少なくとも一つ、被写体距離、および、焦点距離に基づいて、フォーカス速度係数およびあおり速度係数を算出する。

好ましくは、ピント面制御部は、ユーザにより入力された入力値に基づいてシフト量を変更する（第一方式）。また好ましくは、ピント面制御部は、ユーザによるシフト量の変更操作（例えば、シフト変更ボタン７０１の押下）に基づいてシフト量を変更する（第二方式）。また好ましくは、フォーカス速度決定部およびあおり速度決定部は、第一方式の場合、第二方式の場合よりも高速なフォーカス駆動速度およびあおり駆動速度をそれぞれ決定する。

好ましくは、ピント面制御部は、第一ピント面に平行な面に対して第二ピント面の傾きが許容範囲内（傾き許容幅内）になるように、第二ピント面を制御する。より好ましくは、ピント面制御部は、被写体距離、焦点距離、または、絞りの少なくとも一つに基づいて算出される深度に応じて、許容範囲（傾き許容幅）を決定する。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施例の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。

各実施例によれば、基準面とピント面とを平行に維持したまま、ピント面を垂直方向に移動させることが可能な制御装置、撮像装置、レンズ装置、および、プログラムを提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００ 撮像装置（制御装置）
１１７ ピント面制御部
１１８ フォーカス駆動部
１１９ 撮像素子駆動部（あおり駆動部）

Claims (14)

1. 撮像素子または撮像光学系の少なくとも一方の傾きを変更してあおり駆動を行うあおり駆動部と、
   前記撮像光学系の少なくとも一部を構成するフォーカスレンズを光軸方向に移動させてフォーカス駆動を行うフォーカス駆動部と、
   前記フォーカス駆動部および前記あおり駆動部を制御してピント面を移動させる制御部と、
   フォーカス駆動速度を決定するフォーカス速度決定部と、
   あおり駆動速度を決定するあおり速度決定部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記フォーカス駆動および前記あおり駆動により、前記ピント面を所定の面に合うように調整した後、前記ピント面を前記所定の面に対して平行に維持したまま前記所定の面から垂直方向に移動させ、
   移動開始時のピント面を第一ピント面、前記第一ピント面に対して平行であって前記垂直方向における位置が異なるピント面を第二ピント面とするとき、前記第一ピント面に対する前記第二ピント面のシフト量を変化させることで、前記第二ピント面を前記第一ピント面に対して平行に維持したまま前記垂直方向に移動させることを特徴とする制御装置。
2. 前記フォーカス速度決定部および前記あおり速度決定部は、前記ピント面を前記所定の面に対して平行に維持したまま前記垂直方向に移動させるように、前記フォーカス駆動速度および前記あおり駆動速度を決定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記フォーカス速度決定部は、
   前記シフト量と前記シフト量に依存して変化するフォーカス制御目標距離との関係に基づいてフォーカス速度係数を算出し、
   前記フォーカス速度係数に基づいて前記フォーカス駆動速度を決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. 前記あおり速度決定部は、
   前記シフト量と前記シフト量に依存して変化するあおり制御目標角との関係に基づいてあおり速度係数を算出し、
   前記あおり速度係数に基づいて前記あおり駆動速度を決定することを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 前記フォーカス速度決定部および前記あおり速度決定部は、撮像装置の高さまたは俯角の少なくとも一つ、被写体距離、および、焦点距離に基づいて、前記フォーカス速度係数および前記あおり速度係数を算出することを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 前記制御部は、ユーザにより入力された入力値に基づいて前記シフト量を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 前記制御部は、ユーザによる前記シフト量の変更操作に基づいて前記シフト量を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 前記制御部は、ユーザにより入力された入力値に基づいて前記シフト量を変更する第一方式と、前記ユーザによる前記シフト量の変更操作に基づいて前記シフト量を変更する第二方式と、を有し、
   前記フォーカス速度決定部および前記あおり速度決定部は、前記第一方式の場合、前記第二方式の場合よりも高速な前記フォーカス駆動速度および前記あおり駆動速度をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 前記制御部は、前記第一ピント面に平行な面に対して前記第二ピント面の傾きが許容範囲内になるように、前記第二ピント面を制御することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の制御装置。
10. 前記制御部は、被写体距離、焦点距離、または、絞りの少なくとも一つに基づいて算出される深度に応じて、前記許容範囲を決定することを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
11. 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１０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。
12. 撮像光学系と、
    請求項１乃至１０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レンズ装置。
13. 撮像素子または撮像光学系の少なくとも一方の傾きを変更してあおり駆動を行うあおり駆動ステップと、
    前記撮像光学系の少なくとも一部を構成するフォーカスレンズを光軸方向に移動させてフォーカス駆動を行うフォーカス駆動ステップと、
    前記フォーカス駆動ステップおよび前記あおりステップを制御してピント面を移動させる制御ステップと、
    フォーカス駆動速度を決定するフォーカス速度決定ステップと、
    あおり駆動速度を決定するあおり速度決定ステップと、を有し、
    前記制御ステップは、
    前記フォーカス駆動および前記あおり駆動により、前記ピント面を所定の面に合うように調整した後、前記ピント面を前記所定の面に対して平行に維持したまま前記所定の面から垂直方向に移動させ、
    移動開始時のピント面を第一ピント面、前記第一ピント面に対して平行であって前記垂直方向における位置が異なるピント面を第二ピント面とするとき、前記第一ピント面に対する前記第二ピント面のシフト量を変化させることで、前記第二ピント面を前記第一ピント面に対して平行に維持したまま前記垂直方向に移動させることを特徴とする制御装置の制御方法。
14. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の制御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。

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