KR20200104229A - 촬상 장치, 촬상 장치의 제어 방법, 프로그램 및 저장 매체 - Google Patents

촬상 장치, 촬상 장치의 제어 방법, 프로그램 및 저장 매체 Download PDF

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KR20200104229A
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Abstract

촬상 장치는, 촬상 광학계의 초점 렌즈를 구동하고 초점 조정을 행하도록 구성되는 초점 조정 유닛; 노출을 제어하도록 구성되는 노출 제어 유닛; 촬상 소자와 촬상 광학계 사이의 상대적인 각도인 틸트각을 취득하도록 구성되는 틸트각 취득 유닛; 촬상 소자 또는 촬상 광학계를 기울임으로써 틸트각을 제어하도록 구성되는 틸트각 제어 유닛; 및 촬상 장치의 촬영 조건을 취득하도록 구성되는 촬영 조건 취득 유닛을 포함한다. 틸트각 제어 유닛은, 촬영 조건 취득 유닛에 의해 취득된 촬영 조건에 기초하여 촬상 소자 또는 촬상 광학계를 기울이는 구동 속도에 관한 파라미터를 결정한다.

Description

촬상 장치, 촬상 장치의 제어 방법, 프로그램 및 저장 매체{IMAGE PICKUP APPARATUS, CONTROL METHOD OF IMAGE PICKUP APPARATUS, PROGRAM, AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 촬상 장치, 촬상 장치의 제어 방법, 프로그램 및 저장 매체에 관한 것이다.
종래, 감시 카메라를 높은 장소에 설치하고, 카메라의 광축을 비스듬히 하방으로 지향시켜 도로를 통행하는 사람을 감시하고 차량 및 그 번호판을 촬상하는 경우가 있다. 이 경우, 카메라의 광축은 하방으로 지향된다. 촬상에서, 광축에 수직인 면이 포커스 초점면이기 때문에, 이 경우 초점면은 실제 촬영되는 피사체의 촬상면에 일치하지 않는다. 따라서, 촬상된 화상을 나타내는 화면의 일부만이 초점이 맞고, 화면 상의 영역의 나머지는 초점을 벗어난다.
이러한 결점을 해결하기 위해서, 일본 특허 출원 공개 제11-242152호는, 피사체에 따라 초점이 맞는 상태에 있어서의 촬상 소자의 틸트각에 차이가 있는 경우에, 주요한 피사체가 중심에 위치하는 것으로 상정하여 중심 영역에서의 초점맞춤(focusing)의 정도를 우선시하거나 또는 틸트각이 복수의 피사체의 위치의 평균값이 되도록 촬상 소자의 틸트각을 결정하는 촬상 장치를 개시한다.
그러나, 일본 특허 출원 공개 제11-242152호는 촬상 장치가 기울어지는 구동 속도는 개시하지 않는다. 따라서, 촬상 소자가 기울어져서 콘트라스트값이 피크에 도달하는 틸트각을 검출하는 경우에, 구동 속도가 너무 빨라서 정확한 피크를 취득할 수 없고, 따라서 해상도가 악화될 수 있거나 또는 구동 속도가 너무 느려서 피크를 검출하는데 긴 시간이 걸릴 수 있다. 또한, 휘도를 전기적으로 조정하는 휘도 게인(이하, "게인"이라 칭함)이 큰 경우, 피크가 오검출될 수 있다.
본 발명은 촬상 광학계와 촬상 소자 사이의 상대적인 각도인 틸트각을 변경할 수 있는 촬상 장치에서 정확하고 신속하게 초점맞춤하는 것을 제공한다.
본 발명은, 촬상 광학계의 초점 렌즈를 구동하여 초점 조정을 행하도록 구성되는 초점 조정 유닛; 노출을 제어하도록 구성되는 노출 제어 유닛; 촬상 소자와 촬상 광학계 사이의 상대적인 각도인 틸트각을 취득하도록 구성되는 틸트각 취득 유닛; 촬상 소자 또는 촬상 광학계를 기울임으로써 틸트각을 제어하도록 구성되는 틸트각 제어 유닛; 및 촬상 장치의 촬영 조건을 취득하도록 구성되는 촬영 조건 취득 유닛을 포함하고, 틸트각 제어 유닛은 촬영 조건 취득 유닛에 의해 취득된 촬영 조건에 기초하여 촬상 소자 또는 촬상 광학계를 기울이는 구동 속도에 관한 파라미터를 결정한다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 실험적인 인공물에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 촬상 장치의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 2는 틸트 촬영술의 구조를 도시한다.
도 3은 촬상 소자의 틸트각과 콘트라스트 평가값 사이의 관계를 도시한다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 틸트 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 초점 거리에 대응하는 구동 속도를 도시하는 테이블이다.
도 6은 제2 실시형태에 따른 틸트 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 7은 촬상 소자의 틸트각과 초점면 각도 사이의 관계를 도시한다.
도 8은 제3 실시형태에 따른 틸트 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 9는 제4 실시형태에 따른 틸트 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 10은 제5 실시형태에 따른 틸트 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 11은 제6 실시형태에 따른 틸트 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 12는 제6 실시형태에 따른 틸트각을 산출하는 방법을 도시한다.
이제 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
(제1 실시형태)
도 1은 제1 실시형태에 따른 촬상 장치의 구성예를 도시하는 블록도이다. 촬상 장치(100)는 촬상 광학계(117)를 포함한다. 촬상 광학계(117)는, 광축 방향으로 이동하고 초점 거리를 변경하는 줌 렌즈(101), 광축 방향으로 이동하고 초점 조정을 행하는 초점 렌즈(102), 및 광량을 조정하는 조리개 유닛(103)을 포함한다.
촬상 광학계(117)를 통과한 광은, 대역 통과 필터(이하, "BPF"라 칭함)(104) 및 컬러 필터(105)를 통해서 촬상 소자(106) 위에 광학 상으로서의 피사체 상을 형성한다. BPF(104)는 촬상 광학계의 광로에 대하여 전진 및 후퇴 이동할 수 있다. 피사체 상은 촬상 소자(106)에 의해 광전 변환된다.
촬상 소자(106)로부터 출력된 아날로그 전기 신호(촬상 신호)는, AGC(Automatic Gain Control) 회로(107)에 의해 게인-조정되고, A/D 변환기(108)에 의해 디지털 신호로 변환되며, 카메라 신호 처리 유닛(109)에 입력된다.
카메라 신호 처리 유닛(109)은, 디지털 촬상 신호에 대하여 각종 화상 처리를 행해서 영상 신호를 생성한다. 또한, RGB 화소값, 휘도값, 및 틸트 제어 및 오토 포커스(이하, "AF"라 칭함)에 사용되는 평가값이 제어 유닛(112)으로 보내진다. 일반적으로, 평가값은 화상의 콘트라스트 및 고주파 성분에 기초하여 결정된다. 예를 들어 위상차 및 적외광을 포함하는 반사광 같이 초점이 맞는 위치를 인식할 수 있다면 평가값을 결정하는데 다른 수단도 사용할 수 있다.
영상 신호는, 통신 유닛(110)을 통해서 촬상 장치(100)에 유선 또는 무선 통신에 의해 접속된 감시 모니터링 장치(111)에 출력되며, 외부 커맨드에 응답하여 촬상 장치 내의 제어 유닛(112)에 커맨드 등의 제어 신호를 출력한다.
제어 유닛(112)은, 통신 유닛(110)으로부터의 지시에 따라, 카메라 신호 처리 유닛(109)으로부터의 각종 평가값에 기초하여 AF 및 매뉴얼 포커스(이하, "MF"라 칭함)에서의 초점 제어, 틸트 제어, 및 노출 제어를 위한 설정값을 산출한다. 그리고, 제어 유닛(112)은, AGC 회로(107), 촬상 소자 구동 유닛(113), 초점 구동 유닛(114), 줌 구동 유닛(115), 및 조리개 구동 유닛(116)에 설정값에 대한 지시를 제공한다. 또한, 제어 유닛(112)은 평가값 및 초점 구동 유닛(114), 줌 구동 유닛(115), 및 조리개 구동 유닛(116)의 각각의 위치에서 현재의 초점 거리, 현재의 피사체 거리, 및 현재의 조리개값을 산출한다.
촬상 소자 구동 유닛(113)은, 제어 유닛(112)으로부터 전달된 틸트각의 설정값에 기초하여, 촬상 광학계(117)의 광축에 대하여 촬상 소자(106)를 기울인다. 대개의 경우, 촬상 소자(106)를 기울이는 회전축은 촬영 화면의 중심에 위치하고, 회전축을 중심으로 촬상 소자(106)를 기울인다. 본 명세서에서, 촬상 광학계(117)와 촬상 소자(106) 사이의 상대적인 각도를 틸트각이라 칭한다. 또한, 촬상 소자 구동 유닛(113)은, 예를 들어 스테핑 모터이다.
초점 구동 유닛(114)은, 제어 유닛(112)으로부터 전달된 초점맞춤의 설정값에 기초하여 초점 렌즈(102)의 위치를 제어한다. 줌 구동 유닛(115)은, 제어 유닛(112)으로부터 전달된 주밍(zooming)의 설정값에 기초하여 줌 렌즈(101)의 위치를 제어한다. 조리개 구동 유닛(116)은, 제어 유닛(112)으로부터 전달된 조리개의 설정값에 기초하여 조리개 유닛(103)의 위치를 제어한다.
이제 틸트각의 구동 속도의 제어에 대해서 설명한다. 설명을 간단화하기 위해서, 일례로서, 촬상 소자(106)를 기울이는 것에 의해 틸트각을 제어한다. 도 2는 틸트 촬영술의 구조를 도시한다. 여기서, 틸트 촬영술은, 촬상 소자에 대하여 촬상 광학계를 기울이거나 또는 촬상 광학계에 대해 촬상 소자를 기울이는 것에 의한 틸팅 초점면에 의해 지면을 따른 화각에 대해 피사계 심도를 증가시킴으로써 행해지는 촬영이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 주밍 전의 초점 거리(f), 피사체 거리(L), 및 광축(O)과 초점면 사이의 각도(α)를 상정하면, 틸트각(b)은 샤인프루프 원리(Scheimpflug principle)에 기초하여 다음 식 (1)에 의해 산출된다.
[식 1]
Figure pat00001
f=10 [mm], L=10,000 [mm], 및 α=30[°]이 설정되는 경우, 식 (1)에 의해 b=0.2[°]가 구해진다. 대안적으로, f=100 [mm], L=10,000 [mm], 및 α=30[°]가 설정되는 경우, b=1.98[°]이 구해진다.
도 3은 촬상 소자(106)의 틸트각과 콘트라스트 평가값 사이의 관계를 도시한다. 참조 번호 201은 f=10 [mm]를 나타내며, 참조 번호 202는 f=100 [mm]를 나타낸다. 예를 들어, 촬상 소자(106)가 기울어지는 구동 속도가 일정하게 설정되는 경우, f=100 [mm](202)이 설정되면, 촬상 소자(106)의 틸트각에 따라서 콘트라스트 평가값이 비교적 완만하게 변화한다. 따라서, 피사계 심도 내에서의 콘트라스트 평가값의 피크 위치를 서치하는 것이 비교적 용이하다. 그러나, f=10 [mm](201)이 설정되는 경우에는, f=100 [mm]의 경우와 비교해서 콘트라스트 평가값이 급격하게 변화한다. 그러므로, 피사계 심도 내에서의 피크의 검출이 어렵고, 불량한 해상도를 갖는 위치, 즉 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하지 않는 위치가 피크 위치의 역할을 하도록 잘못 검출될 우려가 있다.
따라서, 본 실시형태에서는, 촬상 소자(106)를 기울이는 구동 속도에 관한 파라미터를 촬영 조건에 기초하여 결정한다. 구동 속도에 관한 파라미터는, 예를 들어 스테핑 모터의 펄스 주파수이다. 도 4는 제1 실시형태에 따른 틸트 제어 처리를 도시하는 흐름도이다. 도 4에 도시된 흐름도를 참고하여, 본 실시형태에서의 제어 유닛(112)에 의해 행해지는 틸트각 제어 처리의 흐름을 설명한다. 제어 유닛(112)은 컴퓨터 프로그램으로서의 틸트각 보정 제어 프로그램에 따라서 본 처리를 실행한다는 것에 유의한다.
단계 S401에서, 제어 유닛(112)은 초점 렌즈(102)를 구동시켜, 화면의 중심에 초점을 맞춘다. 초점맞춤은 오토 포커스 또는 매뉴얼 포커스에 의해 행해질 수 있다.
단계 S402에서, 제어 유닛(112)은 촬영 조건을 취득한다. 여기서, 촬영 조건은, 초점 거리, 피사체 거리, 광축과 초점면 사이의 각도(이하, "초점면 각도"라 칭함), 조리개, 및 게인 정보 중 적어도 하나를 포함하는 정보를 포함한다. 여기에서, 촬영 조건이 초점 거리에 대한 정보인 경우를 예로서 설명한다. 현재의 초점 거리(f)는, 예를 들어 현재의 주밍 위치와 현재의 초점맞춤 위치에 기초하여 제어 유닛(112)이 취득한다.
단계 S403에서, 단계 S402에서 취득된 초점 거리에 대한 정보에 기초하여 촬상 소자(106)를 기울이는 펄스 주파수 또는 구동 속도(S)를 결정한다. 도 5는, 초점 거리에 대응하는 펄스 주파수 및 구동 속도를 나타내는 테이블이다. 펄스 주파수 또는 구동 속도(S)는, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같은 초점 거리에 기초하여 결정된 펄스 주파수 및 구동 속도를 나타내는 테이블을 사용하여 결정될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 콘트라스트 평가값은 초점 거리가 짧을수록 급격하게 변화하는 반면, 콘트라스트 평가값은 초점 거리가 길수록 완만하게 변화한다. 따라서, 초점 거리가 짧을수록 촬상 소자(106)의 구동 속도(S)를 느리게 설정하고, 초점 거리가 길수록 촬상 소자(106)의 구동 속도(S)를 빠르게 설정함으로써, 콘트라스트 평가값의 피크를 신속하고 정확하게 서치할 수 있다.
초점 거리를 사용하여 촬상 소자(106)의 적절한 구동 속도(S)를 산출할 수 있다. 산출시에, 일례로서, 광축과 초점면 사이의 각도를 각도(θ)만큼 변화시키는 것을 상정하고, 초점 거리(f0) 및 피사체 거리(L)를 설정하는 경우, 틸트각(b)은 다음 식 (2)에 의해 취득된다:
[식 2]
Figure pat00002
초점 거리를 "f"로 나타내는 경우, 틸트각(b')은 다음 식 (3)에 의해 취득된다:
[식 3]
Figure pat00003
값(b)이 작을 경우, b=tan b가 성립되므로, 다음 식 (4) 및 (5)가 성립된다.
[식 4]
Figure pat00004
[식 5]
Figure pat00005
"S0"은 초점 거리(f0)에서 촬상 소자(106)를 기울이는 적절한 구동 속도, 즉 콘트라스트 평가값의 피크가 정확하게 검출될 수 있는 구동 속도를 나타낸다. 촬상 소자(106)가 초점 거리(f0)에서의 것과 동일한 시간 동안 초점 거리(f)에서 각도(θ)만큼 이동하려고 하는 경우, 구동 속도(S)는 다음 식 (6)에 의해 표현된다:
[식 6]
Figure pat00006
도 4의 설명으로 되돌아간다. 단계 S404에서, 단계 S403에서 결정된 펄스 주파수 또는 구동 속도(S)에서 촬상 소자(106)를 구동하고 기울여서, 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 틸트각을 서치한다. 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 틸트각을 서치하는 방법의 일례로서, 촬상 소자(106)를 기울여서, 촬상 소자(106)의 소정의 상고(image height) 위치에서의 영상 화상 신호에 기초하여 산출된 영상 화상 신호의 콘트라스트의 상태를 나타내는 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 틸트각을 측정할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니고, 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 틸트각을 검출할 수 있는 한 다른 방법을 사용할 수 있다.
대안적으로, 촬상 소자(106)를 수동적으로 구동하고 기울여서, 콘트라스트가 피크에 도달하는 틸트각을 시각적으로 서치할 수 있다. 이 경우, 제어 유닛(112)은, 예를 들어 구동 속도로서의 역할을 하는, 촬상 소자(106)를 구동하기 위한 조작 유닛의 조작량당의 촬상 소자(106)의 구동량을 변경한다. 구체적으로는, 예를 들어 초점 거리가 짧을수록 조작 유닛의 조작량당의 촬상 소자(106)의 구동량을 작게 하고, 초점 거리가 길수록 조작 유닛의 조작량당의 촬상 소자(106)의 구동량을 크게 한다. 이렇게 함으로써, 콘트라스트 평가값의 피크를 신속하고 정확하게 서치하는 것이 가능하게 된다.
단계 S405에서, 제어 유닛(112)은 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 틸트각(b)을 결정한다.
단계 S406에서, 단계 S405에서 결정된 틸트각(b)을 달성하도록, 제어 유닛(112)이 촬상 소자(106)를 구동해서 기울인다. 이때, 틸트각(b)은 단계 S405에서 결정되었기 때문에, 제어 유닛(112)은, 서치시의 구동 속도보다 빠른 속도에서, 예를 들어 제어 가능한 범위 내에서의 최고 속도에서 촬상 소자(106)를 틸트각(b)까지 구동함으로써, 구동 시간을 단축할 수 있다. 그 후, 본 처리를 종료한다. 본 실시형태에 따르면, 촬영 조건에 따라 적절한 틸트각의 서치가 가능하게 된다.
본 실시형태에서는, 설명을 간단화하기 위해서, 일례로서, 촬상 소자(106)를 기울이는 것에 의해 틸트각을 제어했지만, 촬상 광학계(117)를 기울이기 위한 구동 유닛을 제공하고, 촬상 광학계(117)를 촬상 소자(106)의 법선에 대하여 기울이는 것에 의해 틸트각을 제어할 수 있다. 또한, 촬상 소자(106)와 촬상 광학계(117)의 양쪽 모두를 기울이는 것에 의해 틸트각을 제어할 수 있다. 이들 경우에, 촬상 소자(106)를 기울이는 구동 속도는, 촬상 광학계(117)를 기울이는 구동 속도 또는 촬상 소자(106) 및 촬상 광학계(117)의 양쪽 모두를 기울이는 구동 속도로 대체될 수 있다. 이후의 실시형태에 대해서도 마찬가지이다.
(제2 실시형태)
제1 실시형태에서는, 복수의 촬영 조건 중 1개에 기초하여, 틸트각을 변경할 때의 촬상 소자(106) 또는 촬상 광학계(117)의 구동 속도에 관한 파라미터를 결정하는 예를 나타냈다. 제2 실시형태에서는, 복수의 촬영 조건에 기초하여 촬상 소자(106)를 기울이는 구동 속도에 관한 파라미터를 결정하는 예를 설명한다. 제1 실시형태와 마찬가지의 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 6은 제2 실시형태에 따른 틸트 제어 처리를 도시하는 흐름도이다. 도 6에 나타내는 흐름도를 참고하여, 본 실시형태에 따른 제어 유닛(112)이 행하는 틸트각 제어 처리의 흐름에 대해서 설명한다. 제1 실시형태와의 차이점은 단계 S602 내지 단계 S603의 일련의 처리이므로, 이 차이점을 중심으로 설명한다.
단계 S602에서, 제어 유닛(112)은 복수의 촬영 조건을 취득한다. 본 실시형태에서는, 촬영 조건의 조합의 일례로서의 초점 거리 정보와 피사체 거리 정보를 사용하여 설명하지만, 다른 조합, 예를 들어 초점 거리 정보 및 조리개 정보의 조합과, 피사체 거리 정보, 조리개 정보, 및 게인 정보의 조합이 사용될 수 있으며, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
초점 거리 정보 및 피사체 거리 정보에 관해서는, 제어 유닛(112)은 현재의 주밍 위치와 현재의 초점이 맞는 위치에 기초하여 현재의 초점 거리(f) 및 피사체 거리(L)를 취득한다. 또한, 피사체 거리(L)를 취득하기 위해서 예를 들어 디포커스량을 알 수 있는 촬상면 위상차(AF)를 사용하는 것도 생각할 수 있다.
단계 S603에서, 단계 S602에서 취득된 정보(여기서는, 초점 거리(f)와 피사체 거리(L))에 기초하여 촬상 소자(106)를 기울이는 펄스 주파수 또는 구동 속도(S)를 결정한다. 펄스 주파수 또는 구동 속도(S)는, 제1 실시형태에서와 같이 초점 거리 및 피사체 거리에 기초하여 결정된 펄스 주파수 및 구동 속도를 나타내는 테이블 등을 사용해서 결정될 수 있다.
부가적으로, 초점 거리 및 피사체 거리를 사용하여 촬상 소자(106)의 적절한 펄스 주파수 또는 적절한 구동 속도(S)를 산출할 수 있다. 일례로서, 산출에 있어서, "S0"은 초점 거리가 f0이고 피사체 거리가 L0인 경우 촬상 소자(106)를 기울이는 적절한 구동 속도를 나타낸다. 촬상 소자(106)가, 초점 거리(f) 및 피사체 거리(L)에서, 초점 거리(f0) 및 피사체 거리(L0)에서의 것과 동일한 각도만큼 그리고 동일한 시간 동안 이동하려고 하는 경우, 구동 속도(S)는 다음 식 (7)에 의해 구해진다(식의 중간 표현은 제1 실시형태의 것과 동일하다):
[식 7]
Figure pat00007
본 실시형태에 따르면, 복수의 촬영 조건이 있는 경우에도, 적절한 틸트각의 서치가 가능하게 된다.
(제3 실시형태)
제1 및 제2 실시형태에서는, 틸트각이 변경될 때의 촬상 소자(106) 또는 촬상 광학계(117)의 구동 속도에 관한 파라미터를 촬영 조건에 기초하여 설정하는 예를 설명했다. 제1 및 제2 실시형태에서는, 간단한 처리를 이용하여 초점맞춤을 정확하고 신속하게 행할 수 있다. 그러나, 동일한 초점 거리 및 피사체 거리에서도 현재의 틸트각이 상이하면, 초점면 각도가 동일한 양만큼 이동하는 경우에도 촬상 소자(106) 또는 촬상 광학계(117)를 구동하는 양이 상이하다.
도 7은 촬상 소자(106)의 틸트각과 초점면 각도 사이의 관계를 도시한다. 도 7은, L=10,000 [mm]과 f=10 [mm], 50 [mm], 및 100 [mm]이 설정되는 경우의, 촬상 소자(106)의 틸트각과 초점면 각도 사이의 관계를 도시한다.
예를 들어, f=100 [mm]이 설정되어 있는 경우에, 초점면 각도가 60°로부터 57°까지 -3° 이동하는 경우, 촬상 소자(106)는 단지 0.04° 이동해야 하는 반면, 초점면 각도가 30°로부터 27°까지 -3° 이동하는 경우, 촬상 소자(106)는 0.12° 이동해야 한다. 구체적으로는, 촬상 소자(106)가 초점면 각도를 고려하지 않고 일정한 속도로 이동하는 경우, 틸트각이 커짐에 따라, 단위 시간당의 광축과 초점면 사이의 각도의 변위량이 감소하기 때문에, 콘트라스트 평가값의 변동량이 작아져서, 서치 동작이 오동작이 발생할 수 있다.
따라서, 본 실시형태에서는, 틸트각이 증가함에 따라서, 촬상 소자(106)를 기울이는 구동 속도를 증가시키는데, 즉 펄스 주파수를 증가시켜, 단위 시간당의 초점면 각도의 변위량을 일정해지도록 설정하고, 콘트라스트 평가값의 변동량을 증가시켜 서치 동작의 오동작을 억제한다.
도 8은 제3 실시형태에 따른 틸트 제어 처리를 도시하는 흐름도이다. 도 8에 나타내는 흐름도를 참고하여, 본 실시형태에서의 제어 유닛(112)이 행하는 틸트각 제어 처리의 흐름을 설명한다. 제1 실시형태와의 차이점은 단계 S802 내지 단계 S806의 일련의 처리이기 때문에, 이 차이점을 중심으로 설명한다. 단계 S802에서, 제어 유닛(112)은 촬영 조건을 취득한다. 여기에서는, 일례로서, 촬영 조건으로서 초점 거리(f)와 피사체 거리(L)를 취득하고, 현재의 틸트각(b)을 취득한다. 여기서, 제1 실시형태에서 설명된 바와 같이 1개의 촬영 조건이 사용될 수 있거나, 또는 제2 실시형태에서 설명된 바와 같이 복수의 촬영 조건이 사용될 수 있다.
단계 S803에서, 단계 S802에서 취득한 정보(여기서는, 초점 거리, 피사체 거리 및 현재의 틸트각(b))에 기초하여 촬상 소자(106)를 기울이는 펄스 주파수 또는 구동 속도(S)를 결정한다.
펄스 주파수 또는 구동 속도(S)는, 초점 거리, 피사체 거리, 및 틸트각에 기초하여 결정된 펄스 주파수 및 구동 속도를 나타내는 테이블 등을 사용해서 결정될 수 있거나, 또는 초점 거리, 피사체 거리, 및 틸트각을 사용해서 산출될 수 있다.
단계 S804에서, 단계 S803에서 결정된 펄스 주파수 또는 구동 속도에서 촬상 소자(106)를 구동시킨다.
단계 S805에서, 촬상 소자(106)를 구동시키는 틸트각의 위치에서의 콘트라스트 평가값을 취득한다. 단계 S806에서, 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 위치가 검출되었는지의 여부를 판정한다. 판정 조건은, 촬상 소자(106)가 기울어질 때의 전체 구동가능 범위에 걸쳐 유효할 수 있거나, 또는 콘트라스트 평가값은 미소 구동(이하, "워블링 구동(wobbling driving)"이 행해지는 것으로 지칭함)에 의해 전회의 위치에 비해 저하된다.
단계 S806에서, 피크 위치가 취득되지 않았다고 판정되는 경우(아니오), 처리는 단계 S802로 되돌아간다. 단계 S806에서 피크 위치가 취득된 경우(예), 처리는 단계 S807로 진행된다.
본 실시형태에 따르면, 현재의 틸트각의 크기에 기초하여, 촬상 소자(106) 또는 촬상 광학계(117)를 기울이는 구동 속도에 관한 파라미터를 변경함으로써, 단위 시간당의 광축과 초점면 사이의 각도의 변위량을 일정하게 유지시키고, 콘트라스트 평가값의 변동량을 증가시키며, 결과적으로 적절한 틸트각의 서치가 가능하게 된다.
(제4 실시형태)
촬상 소자의 틸팅 동작이 허용될 수 있는 전역에 걸쳐 동작시켜서 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 틸트각의 위치를 서치하는 데는 장시간이 걸리는 경우가 있다. 따라서, 제4 실시형태에서는, 샤인프루프 원리에서 사용되는 초점 거리, 피사체 거리, 및 초점면 각도의 3개의 촬영 조건(일 군의 촬영 조건) 중 적어도 1개를 취득함으로써, 콘트라스트 평가값의 피크 위치를 서치할 때의 서치 범위를 한정하고, 이에 의해 서치에 필요한 시간을 저감한다.
여기에서는, 초점 거리 정보와 피사체 거리 정보의 2개의 촬영 조건이 취득될 수 있는 경우에 대해서 설명한다. 촬영 조건의 조합에 대해서는, 초점 거리, 피사체 거리, 및 초점면 각도의 3개의 촬영 조건 중 2개가 사용되는 경우, 어느 조합이라도 허용될 수 있다. 대안적으로, 3개의 촬영 조건 중 1개의 촬영 조건만의 취득도 허용된다.
도 9는 제4 실시형태에 따른 틸트 제어 처리를 도시하는 흐름도이다. 도 9에 도시된 흐름도를 참고하여, 본 실시형태에서의 제어 유닛(112)에 의해 행해지는 틸트각 제어 처리의 흐름에 대해 설명한다. 초점 거리, 피사체 거리, 및 초점면 각도의 3개의 촬영 조건 중에서 복수의 촬영 조건(여기서는, 초점 거리와 피사체 거리)을 취득하는 경우, 제2 실시형태와의 차이점은 단계 S904의 처리이므로, 이 차이점을 중심으로 설명한다.
단계 S904에서, 현실적인 초점면 각도의 범위를 설정하고, 취득된 초점 거리(f)와 피사체 거리(L)에 기초하여 촬상 소자(106)를 기울이는 각도의 서치 범위를 한정한다. 의태적으로는, 예를 들어 초점면 각도가 약 0°인 경우, 전방에 위치된 피사체와 후방에 위치된 피사체 사이의 거리에 관계없이 피사체는 피사계 심도 내에 있을 수 있으므로, 틸팅의 효과는 거의 없다. 따라서, 초점면 각도(α)의 범위는 0° 내지 90°이 아니고 3° 내지 90°로 설정된다. 이러한 경우, 샤인프루프 원리에 기초하여, f=100 [mm] 및 L=10,000 [mm]이 설정되는 경우, 서치 범위는 10.08° 내지 0°이 된다. f=10 [mm] 및 L=10,000 [mm]이 설정되는 경우, 서치 범위는 1.01° 내지 0°이다.
본 실시형태에 따르면, 콘트라스트 평가값의 피크 위치를 서치할 때의 서치 범위는 한정될 수 있으며, 따라서 서치 시간이 단축될 수 있다.
(제5 실시형태)
제5 실시형태에서는, 콘트라스트 평가값을 취득하는 위치에서의 상고에 기초하여 틸트각을 변경할 때의 구동 속도에 관한 파라미터를 결정하는 예를 나타낸다. 촬상 소자(106)가 촬상 광학계(117)의 광축에 대하여 기울어지는 경우, 촬상 소자(106)의 회전 중심(광축)의 초점이 맞는 위치는 변하지 않고, 회전 중심으로부터의 상고가 증가할수록, 초점이 맞는 위치의 변위량이 증가한다. 따라서, 상고가 높은 위치에서 콘트라스트 평가값의 피크 위치를 서치하는 경우, 틸트각이 최적 구동 속도에서 변경되는 경우에도, 피크 위치를 검출할 수 없는 경우가 있다. 또한, 상고가 낮은 위치에서 콘트라스트 평가값의 피크 위치를 서치하는 경우, 초점이 맞는 위치의 변위량이 감소하기 때문에, 콘트라스트 평가값의 변동이 감소하고, 따라서 서치 동작의 오동작이 발생할 수 있다.
도 10은 제5 실시형태에 따른 틸트 제어 처리를 도시하는 흐름도이다. 도 10에 도시되는 흐름도를 참고하여, 본 실시형태에서의 제어 유닛(112)이 행하는 틸트각 보정 제어 처리의 흐름을 설명한다. 본 실시형태에서는, 촬영 조건으로서 초점 거리(f)와 피사체 거리(L)를 취득하는 예를 설명한다. 여기서, 제1 실시형태에서 설명된 바와 같이 1개의 촬영 조건이 사용될 수 있거나 또는 제2 실시형태에서 설명되는 바와 같이 복수의 촬영 조건이 취득될 수 있다. 촬영 조건(여기서는, 초점 거리와 피사체 거리)을 취득하는 경우, 제2 실시형태와의 차이점은 단계 S1003 내지 단계 S1004의 일련의 처리이기 때문에, 이 차이점을 중심으로 설명한다.
단계 S1003에서, 제어 유닛(112)은 콘트라스트 평가값을 취득하는 위치의 상고를 취득한다. 단계 S1004에서, 단계 S1002에서 취득된 촬영 조건(들) 및 단계 S1003에서 취득된 상고에 기초하여 촬상 소자(106)를 기울이는 펄스 주파수 또는 구동 속도(S)를 결정한다. 구동 속도(S)는 상고가 높아질수록 낮게 설정되거나, 또는 구동 속도(S)는 상고가 낮아질수록 높게 설정된다. 펄스 주파수는 상고가 높아질수록 낮게 설정되거나, 또는 펄스 주파수는 상고가 낮아질수록 높게 설정된다. 구체적으로는, 제어 유닛(112)은 상고가 높을수록 구동 속도(S)를 감소시키고, 상고가 낮을수록 구동 속도(S)를 증가시킨다. 부가적으로, 제어 유닛(112)은, 상고가 높을수록 펄스 주파수를 감소시키고, 상고가 낮을수록 펄스 주파수를 증가시킨다. 펄스 주파수 또는 구동 속도(S)는, 상고에 기초하여 결정된 구동 속도 테이블 등을 사용하여 결정될 수 있다.
부가적으로, 구동 속도(S)는 상고를 사용해서 산출될 수 있다. 상고를 사용해서 구동 속도(S)를 산출하는 경우, 예를 들어, 초점 거리(f) 및 피사체 거리(L)에서 상고(H0)의 위치에서 콘트라스트 평가값을 취득하는 경우의 촬상 소자(106)를 기울이는 적절한 구동 속도를 "SO"로 하는 경우, 상고(H)에서 콘트라스트 평가값을 취득할 때의 구동 속도(S)는 다음 식 (8)에 의해 구해진다:
[식 8]
Figure pat00008
상기 구동 속도에서 촬상 소자를 이동시킴으로써 상고(H)와 상고(H0)에서의 초점이 맞는 위치의 변위량을 동등하게 할 수 있다.
본 실시형태에 따르면, 콘트라스트 평가값을 취득하는 상고의 위치에 차이가 있어도, 상고에 기초하여 틸트각을 변경할 때의 구동 속도를 조정하기 때문에, 적절한 틸트각의 서치가 가능하게 된다.
(제6 실시형태)
제6 실시형태에서는, 화면의 중심의 피사체 거리, 화면의 중심 이외의 1점의 피사체 거리, 상고 위치, 및 초점 거리에 기초하여 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 위치를 산출하고, 촬상 소자를 상기 위치까지 이동시키고, 그 후 서치를 개시하여 서치 시간을 단축시킨다.
도 11은 제6 실시형태에 따른 틸트 제어 처리를 도시하는 흐름도이다. 도 11에 도시하는 흐름도를 참고하여, 본 실시형태에서의 제어 유닛(112)이 행하는 틸트각 제어 처리의 흐름을 설명한다. 제2 실시형태와의 차이점은 단계 S1102 내지 단계 S1104의 일련의 처리이므로, 이 차이점을 중심으로 설명한다.
단계 S1102에서, 화면의 중심의 피사체 거리(L), 초점 거리(f), 및 화면의 중심 이외의 1점의 피사체 거리(L1)와, 상고(H1)를 취득한다. 단계 S1103에서, 단계 S1102에서 취득된 정보로부터 틸트각(b)을 구한다.
도 12는 제6 실시형태에 따른 틸트각을 산출하는 방법을 도시한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 초점 거리(f), 화면 중심의 피사체 거리(L), 화면의 중심 이외의 1점인 제1 지점의 피사체 거리(L1), 제1 지점의 상고(H1), 및 제1 지점의 촬상 소자(106)와 촬상 광학계(117) 사이의 거리(l1)를 규정하는 경우, 틸트각(b)을 산출하기 위해서 샤인프루프 원리에 기초하여 다음 식(9) 및 (10)이 성립된다.
[식 9]
Figure pat00009
[식 10]
Figure pat00010
제1 지점의 피사체 거리의 취득에는 예를 들어 디포커스량을 알 수 있는 촬상면 위상차(AF)를 사용하는 것을 생각할 수 있다.
단계 S1104, 상기 식을 사용한 산출에 의해 구해진 틸트각(b), 즉 이론상의 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 틸트각(b)까지 촬상 소자(106)를 구동시킨다. 이때, 이론상의 틸트각(b)이 결정되어 있으므로, 서치할 필요가 없다. 그러므로, 제어가능한 범위 내에서 최고속으로 촬상 소자(106)를 구동할 수 있다.
단계 S1105에서, 제2 실시형태와 마찬가지로 펄스 주파수 또는 구동 속도(S)를 결정한다. 이어서, 단계 S1106에서, 단계 S1105에서 결정된 펄스 주파수 또는 구동 속도(S)에서 촬상 소자(106)를 구동하고 기울여서, 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 틸트각을 서치한다. 피사체 거리 및 초점 거리에는 오차가 있기 때문에, 이론상의 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 틸트각(b)은 실제의 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 틸트각으로부터 벗어날 수 있다. 그러므로, 단계 S1106에서, 단계 S1104에서 산출된 틸트각(b) 부근에서 서치를 행하고, 실제의 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 틸트각(b')을 검출한다.
본 실시형태에 따르면, 피크 위치 부근의 영역을 서치하지 않고 제어 가능한 범위 내에서 최고 속도로 촬상 소자를 이동시킬 수 있기 때문에, 서치 시간을 단축할 수 있다.
(다른 실시형태)
본 발명의 실시형태(들)는, 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체(보다 완전하게는 '비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체'라 칭할수도 있음)에 기록된 컴퓨터 실행가능 명령어(예를 들어, 하나 이상의 프로그램)를 판독 및 실행하고 그리고/또는 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하는 하나 이상의 회로(예를 들어, 주문형 집적 회로(ASIC))를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해, 그리고 예를 들어 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체로부터 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독 및 실행함으로써 그리고/또는 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 하나 이상의 회로를 제어함으로써 상기 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 방법에 의해 실현될 수도 있다. 컴퓨터는 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 중앙 처리 유닛(CPU), 마이크로 처리 유닛(MPU))를 포함할 수 있고 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독 및 실행하기 위한 별도의 컴퓨터 또는 별도의 프로세서의 네트워크를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행가능 명령어는 예를 들어 네트워크 또는 저장 매체로부터 컴퓨터에 제공될 수 있다. 저장 매체는, 예를 들어 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 분산형 컴퓨팅 시스템의 스토리지, 광디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 블루레이 디스크(BD)TM), 플래시 메모리 디바이스, 메모리 카드 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.
본 출원은 전문이 본원에 참조로 통합되는 2019년 2월 26일에 출원된 일본 특허 출원 제2019-032509호의 이익을 주장한다.

Claims (13)

  1. 촬상 장치이며,
    촬상 소자 또는 촬상 광학계를 기울임으로써 틸트각을 제어하도록 구성되는 틸트각 제어 유닛으로서, 상기 틸트각은 상기 촬상 소자와 상기 촬상 광학계 사이의 상대적인 각도인, 틸트각 제어 유닛; 및
    촬상 장치의 촬영 조건을 취득하도록 구성되는 촬영 조건 취득 유닛을 포함하며,
    상기 틸트각 제어 유닛은 상기 촬영 조건 취득 유닛에 의해 취득된 상기 촬영 조건에 기초하여 상기 촬상 소자 또는 상기 촬상 광학계를 기울이는 구동 속도에 관한 파라미터를 결정하는, 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 틸트각 제어 유닛은, 상기 틸트각을 변경함으로써 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 각도를 서치(search)하고, 상기 촬영 조건에 기초하여 상기 서치시의 상기 구동 속도에 관한 파라미터를 결정하는, 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 틸트각 제어 유닛은, 상기 서치에서 검출된 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 각도로 상기 틸트각을 변경할 때의 상기 구동 속도에 관한 파라미터를, 상기 서치시의 상기 구동 속도에 관한 파라미터보다 높게 설정하는, 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 틸트각을 취득하도록 구성되는 틸트각 취득 유닛을 더 포함하고,
    상기 틸트각 제어 유닛은 상기 틸트각 취득 유닛으로부터 취득된 상기 틸트각에 기초하여 상기 구동 속도에 관한 파라미터를 결정하는, 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 틸트각을 취득하도록 구성되는 틸트각 취득 유닛을 더 포함하고,
    상기 틸트각 제어 유닛은 상기 틸트각 취득 유닛으로부터 취득된 상기 틸트각의 증가에 따라 상기 구동 속도에 관한 파라미터를 증가시키는, 촬상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 촬영 조건은, 상기 촬상 광학계의 초점 거리 정보, 피사체까지의 거리에 대한 정보인 피사체 거리 정보, 상기 촬상 광학계의 광축과 초점면 사이의 각도 정보인 초점면 각도 정보, 조리개 양 정보, 및 휘도를 전기적으로 조정하는 휘도 게인에 대한 정보, 중 적어도 하나를 포함하는, 촬상 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 촬영 조건 취득 유닛은, 상기 초점 거리 정보, 상기 피사체 거리 정보, 및 상기 초점면 각도 정보를 포함하는 1군의 촬영 조건 중에서 적어도 하나의 정보를 취득하며,
    상기 틸트각 제어 유닛은, 상기 1군의 촬영 조건 중, 상기 촬영 조건 취득 유닛에 의해 취득된 촬영 조건에 기초하여, 상기 촬영 조건 취득 유닛에 의해 취득되지 않은 상기 촬영 조건의 범위를 한정함으로써, 상기 틸트각을 변경하여 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 각도를 서치할 때의 서치 범위를 한정하는, 촬상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 틸트각 제어 유닛은, 상기 틸트각을 변경하여 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 각도를 서치하고, 상기 서치를 행하는 상고(image height)에 기초하여 상기 서치시의 상기 구동 속도에 관한 파라미터를 결정하는, 촬상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 틸트각 제어 유닛은, 상기 서치시에 상기 상고가 높을수록 상기 구동 속도에 관한 파라미터를 감소시키는, 촬상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 틸트각 제어 유닛은, 화상의 중심 및 상기 화상의 중심 이외의 1점의 피사체 거리 정보, 상기 1점의 상고, 및 초점 거리 정보에 기초하여 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 상기 틸트각의 각도를 산출하고, 산출된 상기 각도 부근에서 콘트라스트 평가값이 피크에 도달하는 각도를 서치하는, 촬상 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    노출을 제어하도록 구성되는 노출 제어 유닛을 더 포함하고,
    상기 노출 제어 유닛은 조리개, 휘도를 전기적으로 조정하는 휘도 게인, 및 노출 시간 중 적어도 하나를 제어함으로써 상기 노출을 제어하는, 촬상 장치.
  12. 촬상 장치의 제어 방법이며,
    상기 촬상 장치의 촬영 조건을 취득하는 단계: 및
    촬상 소자 또는 촬상 광학계를 기울임으로써 틸트각을 제어하는 단계로서, 상기 틸트각은 상기 촬상 소자와 상기 촬상 광학계 사이의 상대적인 각도인, 틸트각을 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 틸트각을 제어하는 단계에서, 상기 촬영 조건을 취득하는 단계에서 취득된 상기 촬영 조건에 기초하여 상기 촬상 소자 또는 상기 촬상 광학계를 기울이는 구동 속도에 관한 파라미터가 결정되는, 촬상 장치의 제어 방법.
  13. 컴퓨터가 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 촬상 장치의 각 유닛으로서 기능하게 하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는, 비일시적인 저장 매체.
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