(57)【要約】【課題】フォーカス制御および角度制御を短時間で実行可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置（１００）は、撮像光学系（１０１）と、撮像光学系のフォーカス位置を制御するフォーカス制御部（１０２）と、撮像光学系を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子（１０３）と、撮像光学系の主面と撮像素子の撮像面とがなす角度を変更する角度制御部（１０４）と、フォーカス制御の際に撮像素子の第一の評価領域（１１１）においてコントラスト評価値を取得し、角度制御の際に第一の評価領域とは異なる第二の評価領域（１１２Ａ、１１２Ｂ）においてコントラスト評価値を取得する評価値取得部（１１０）と、撮像素子の露出条件を制御する制御部（１０５）とを有し、制御部は、フォーカス制御の際に第一の露出条件を決定し、角度制御の際に前記第一の露出条件とは異なる第二の露出条件を決定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系と、
前記撮像光学系のフォーカス位置を制御するフォーカス制御部と、
前記撮像光学系を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像光学系の主面と前記撮像素子の撮像面とがなす角度を変更する角度制御部と、
前記フォーカス制御の際に前記撮像素子の第一の評価領域においてコントラスト評価値を取得し、前記角度制御の際に前記第一の評価領域とは異なる第二の評価領域において前記コントラスト評価値を取得する評価値取得部と、
前記撮像素子の露出条件を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記フォーカス制御の際に第一の露出条件を決定し、前記角度制御の際に前記第一の露出条件とは異なる第二の露出条件を決定することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記フォーカス制御の際に、前記第一の評価領域の画素信号を用いて前記第一の露出条件を決定し、
前記角度制御の際に、前記第二の評価領域の画素信号を用いて前記第二の露出条件を決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第一の評価領域は、前記撮像素子の有効画素領域の中央領域であり、
前記第二の評価領域は、前記撮像素子の有効画素領域の周辺領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第二の評価領域は、第一の部分評価領域と、前記第一の部分評価領域よりも前記撮像装置から被写体面までの距離が遠い第二の部分評価領域と、を有し、
前記制御部は、
前記角度制御の際に前記コントラスト評価値の変化量を判定し、
前記変化量が第一の閾値よりも大きい場合、前記第二の部分評価領域の前記コントラスト評価値の重み付け係数を、前記第一の部分評価領域の前記コントラスト評価値の重み付け係数よりも大きくし、
前記変化量が前記第一の閾値よりも小さい場合、前記第一の部分評価領域の前記コントラスト評価値の重み付け係数を、前記第二の部分評価領域の前記コントラスト評価値の重み付け係数よりも大きくすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第二の評価領域は、第一の部分評価領域と、前記第一の部分評価領域よりも前記撮像装置から被写体面までの距離が遠い第二の部分評価領域と、を有し、
前記制御部は、
前記角度制御の際に前記コントラスト評価値の変化量を判定し、
前記変化量が第一の閾値よりも大きい場合、前記第二の部分評価領域の前記コントラスト評価値を用い、
前記変化量が前記第一の閾値よりも小さい場合、前記第一の部分評価領域の前記コントラスト評価値を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第二の評価領域は、第一の部分評価領域と、前記第一の部分評価領域よりも前記撮像装置から被写体面までの距離が遠い第二の部分評価領域と、を有し、
前記制御部は、
前記角度制御の際に前記コントラスト評価値の変化量を判定し、
前記変化量が第一の閾値よりも大きい場合、前記第二の部分評価領域の画素信号を用いて前記第二の露出条件を決定し、
前記変化量が前記第一の閾値よりも小さい場合、前記第一の部分評価領域の画素信号を用いて前記第二の露出条件を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
第一の照明素子と、
前記第一の照明素子よりも照明範囲の広い第二の照明素子と、を更に有し、
前記制御部は、前記フォーカス制御の際よりも前記角度制御の際において、前記第一の照明素子に流す電流に対する前記第二の照明素子に流す電流の比を大きくすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記フォーカス制御の際に前記第一の照明素子を用い、
前記角度制御の際に前記第二の照明素子を用いることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第一の評価領域に相当する領域を照明する第三の照明素子と、
前記第二の評価領域に相当する領域を照明する第四の照明素子および第五の照明素子と、を更に有し、
前記制御部は、前記フォーカス制御の際よりも前記角度制御の際において、前記第四の照明素子に流す電流と前記第五の照明素子に流す電流との平均値に対する前記第三の照明素子に流す電流に対する比を大きくすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第二の評価領域は、第一の部分評価領域と、前記第一の部分評価領域よりも前記撮像装置から被写体面までの距離が遠い第二の部分評価領域と、を有し、
前記制御部は、前記角度制御の際に、前記第二の部分評価領域を照明する前記第五の照明素子の照明強度を、前記第一の部分評価領域を照明する前記第四の照明素子の照明強度よりも大きくすることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
撮像光学系と、
前記撮像光学系のフォーカス位置を制御するフォーカス制御部と、
前記撮像光学系を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像光学系の主面と前記撮像素子の撮像面とがなす角度を変更する角度制御部と、
前記フォーカス制御の際に第一の評価領域においてコントラスト評価値を取得し、前記角度制御の際に前記第一の評価領域とは異なる第二の評価領域において前記コントラスト評価値を取得する評価値取得部と、
前記撮像素子から画素信号を読み出す読み出し動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記フォーカス制御の際に第一の読み出し動作で前記画素信号を読み出し、前記角度制御の際に前記第一の読み出し動作とは異なる第二の読み出し動作で前記画素信号を読み出すことを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
前記制御部は、
前記フォーカス制御の際に、前記第一の評価領域を含む第一の範囲において前記画素信号を読み出し、
前記角度制御の際に、前記第二の評価領域を含み、かつ前記第一の評価領域とは異なる第二の範囲において前記画素信号を読み出すことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記第二の評価領域は、第一の部分評価領域と、前記第一の部分評価領域よりも前記撮像装置から被写体面までの距離が遠い第二の部分評価領域と、を有し、
前記制御部は、
前記角度制御の際に前記コントラスト評価値の変化量を判定し、
前記変化量が第一の閾値よりも大きい場合、前記第二の部分評価領域において前記画素信号を読み出し、
前記変化量が前記第一の閾値よりも小さい場合、前記第一の部分評価領域において前記画素信号を読み出すことを特徴とする請求項１１または１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像素子の列方向は、前記角度制御の際のアオリ方向に平行な方向と一致していることを特徴とする請求項１２または１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記制御部は、
前記フォーカス制御の際に、前記第一の範囲からの、画素信号を読み出すサンプリングピッチよりも、第一の範囲以外の第三の範囲からの、画素信号を読み出すサンプリングピッチが大きく、
前記角度制御の際に、第二の範囲からの、画素信号を読み出すサンプリングピッチよりも、第二の範囲以外の第四の範囲からの、画素信号を読み出すサンプリングピッチの方が大きいことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記撮像素子からの画素信号を間引いて読み出すことでサンプリングピッチを変更することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記撮像素子からの画素信号を加算して読み出すことでサンプリングピッチを変更することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記制御部は、
前記フォーカス制御および前記角度制御の際に前記コントラスト評価値の変化量を判定し、
前記変化量が前記第二の閾値よりも小さい場合、前記フォーカス制御と前記角度制御とを同時に行うことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の撮像装置を有することを特徴とする監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、被写体面が撮像装置の光軸に対して傾いた状態で望遠かつ明るいＦ値のレンズを使用した場合でも、被写界深度を深く保つため、レンズの光軸を撮像素子に対して傾ける、所謂アオリ撮影が可能な撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１７３８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されているような撮像装置を用いてアオリ撮影を行っている間に、撮像装置の向きを変更したり、またはレンズのズームステートを変更したりすると、被写体面とピント面との間の位置関係がずれてしまう。
【０００５】
そこで特許文献１には、被写体面とピント面との間の位置関係がずれた場合、以下の方法を用いて被写体面とピント面とが一致するように調整することが開示されている。まず、フォーカスレンズを駆動しつつ、画面中央または画面全体のコントラスト評価値を取得し、コントラスト評価値が最も高くなる位置にフォーカスレンズを駆動する。次に、アオリ角度を変更しつつ、アオリ方向に平行な方向の画面両端のコントラスト評価値を取得し、コントラスト評価値が最も高くなる位置にアオリ角度を変更する。その後、目標の精度が出るまで、フォーカスレンズの駆動（フォーカス制御）およびアオリ角度の調整（角度制御）を順次繰り返す。このため、特許文献１に開示された方法では、フォーカス制御および角度制御に要する時間が長くなる。
【０００６】
そこで本発明は、フォーカス制御および角度制御を短時間で実行可能な撮像装置および監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての撮像装置は、撮像光学系と、前記撮像光学系のフォーカス位置を制御するフォーカス制御部と、前記撮像光学系を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子と、前記撮像光学系の主面と前記撮像素子の撮像面とがなす角度を変更する角度制御部と、前記フォーカス制御の際に前記撮像素子の第一の評価領域においてコントラスト評価値を取得し、前記角度制御の際に前記第一の評価領域とは異なる第二の評価領域において前記コントラスト評価値を取得する評価値取得部と、前記撮像素子の露出条件を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記フォーカス制御の際に第一の露出条件を決定し、前記角度制御の際に前記第一の露出条件とは異なる第二の露出条件を決定する
本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像光学系と、前記撮像光学系のフォーカス位置を制御するフォーカス制御部と、前記撮像光学系を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子と、前記撮像光学系の主面と前記撮像素子の撮像面とがなす角度を変更する角度制御部と、前記フォーカス制御の際に第一の評価領域においてコントラスト評価値を取得し、前記角度制御の際に前記第一の評価領域とは異なる第二の評価領域において前記コントラスト評価値を取得する評価値取得部と、前記撮像素子から画素信号を読み出す読み出し動作を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記フォーカス制御の際に第一の読み出し動作で前記画素信号を読み出し、前記角度制御の際に前記第一の読み出し動作とは異なる第二の読み出し動作で前記画素信号を読み出す。
【０００８】
本発明の他の側面としての監視システムは、前記撮像装置を有する。
【０００９】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アオリ撮影時に被写体面とピント面の位置関係がずれてしまった場合に、短い時間でフォーカスとアオリを調整することが可能な撮像装置を提供することができる。
本発明によれば、フォーカス制御および角度制御を短時間で実行可能な撮像装置および監視システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一の実施形態、第三の実施形態、および、第四の実施形態における撮像装置のブロック図である。
【図２】第一の実施形態におけるアオリ撮影でのピント面の説明図である。
【図３】第一の実施形態におけるピント位置の調整時およびアオリ角度の調整時の評価枠の説明図である。
【図４】第一の実施形態における輝度値のヒストグラムである。
【図５】第一の実施形態における角度とコントラスト評価値との関係を示す図、および、制御方法のフローチャートである。
【図６】第二の実施形態における撮像装置のブロック図である。
【図７】第二の実施形態における照明素子の照明範囲の説明図である。
【図８】第三の実施形態における画素信号の読み出し範囲の説明図である。
【図９】第三の実施形態における画素信号の読み出し範囲の説明図である。
【図１０】第三の実施形態における画素信号の読み出し動作を変更する範囲の説明図である。
【図１１】第四の実施形態における制御方法のフローチャートである。
【図１２】第四の実施形態におけるアオリ角度とコントラスト評価値との関係を示す図である。
【図１３】第五の実施形態における監視システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。各図において、同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
（第一の実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第一の実施形態における撮像装置について説明する。図１は、本実施形態における撮像装置１００のブロック図である。撮像装置１００は、結像光学系（撮像光学系）１０１、ピント制御機構（フォーカス制御部）１０２、撮像素子（固体撮像素子）１０３、アオリ制御機構（角度制御部）１０４、制御部１０５、および、評価値取得部（コントラスト評価値取得部）１１０を有する。
【００１４】
結像光学系１０１は、光軸方向（図１中のＺ軸方向）に移動可能なフォーカスレンズ１０６を含む複数のレンズを有する。ピント制御機構１０２は、フォーカスレンズ１０６の位置（フォーカス位置）を、ステッピングモータ等の駆動機構を用いて光軸方向に移動させることで、結像光学系１０１のピント位置を調整する（フォーカス制御を行う）。撮像素子１０３は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサであり、結像光学系１０１を介して形成された被写体像（光学像）を光電変換して画像信号（画素信号）を出力する。アオリ制御機構１０４は、撮像素子１０３の向きを回転（変更）する。制御部１０５は、撮像素子１０３等の撮像装置１００の各機構を制御する。評価値取得部１１０は、撮像素子１０３から出力された画素信号に基づいて、撮像素子１０３の特定の領域（評価領域、評価枠）の評価値（コントラスト評価値）を検出する。
【００１５】
撮像素子１０３の向きを回転するアオリ制御機構１０４は、モータおよびギアを備えて構成される。制御部１０５は、アオリ制御機構１０４のモータに流れる電流を制御することで、撮像素子１０３の向きをＸＺ平面内で回転させることができる。また制御部１０５は、撮像素子１０３の駆動および撮像素子１０３からの画素信号の読み出し動作を制御する。
【００１６】
次に、図２を参照して、アオリ撮影におけるピント面（焦点面）１０７について説明する。図２は、アオリ撮影におけるピント面１０７の説明図である。シャインプルーフの原理に従い、撮像素子１０３の光入射面（撮像面）、結像光学系１０１の主面１０８（結像光学系１０１の光軸に直交する面）、および、ピント面１０７は、ＸＺ平面内において結像光学系１０１の主面１０８に対して傾いている。このためアオリ撮影を行うことで、結像光学系１０１の主面１０８に対して傾いている被写体面１０９とピント面１０７とを一致させることができる。なお、撮像素子１０３の光入射面と、結像光学系１０１の主面１０８とのなす角度θをアオリ角度という。
【００１７】
ここで、アオリ撮影を行っている際に、ユーザが観察する被写体面１０９とピント面１０７とが一致しなくなった場合を考える。例えば、ユーザが撮像装置１００の向きを変更した場合や、結像光学系１０１が画角制御機構を備えておりユーザが結像光学系１０１の画角を変更した場合、ユーザが観察する被写体面１０９が変化するため、被写体面１０９とピント面１０７とが一致しなくなる。
【００１８】
このように、ユーザが観察する被写体面１０９とピント面１０７とが一致していない場合、特許文献１のように、ピント位置とアオリ角度とを逐次追い込んで調整する必要がある。このため、ピント位置とアオリ角度の両方を合わせるために要する時間が長くなる。本実施形態では、ピント位置を合わせるときとアオリ角度を合わせるときの各々に対して適切な（好ましくは最適な）撮影条件で画像を取得することができるため、１回のピント位置調整およびアオリ角度調整の精度が向上する。その結果、フォーカスレンズ１０６の駆動（フォーカス制御）とアオリ角度の制御（角度制御）の繰り返し回数が減少し、短時間でピント位置およびアオリ角度を調整することが可能となる。以下、これに関して詳述する。
【００１９】
図３を参照して、ピント位置の調整時およびアオリ角度の調整時における撮像素子１０３の評価枠について説明する。図３は、ピント位置の調整時およびアオリ角度の調整時の評価枠（評価領域）の説明図である。図３（ａ）は、ピント位置の調整時において、コントラスト評価値を検出する評価枠（第一の評価枠、第一の評価領域）１１１を示す。図３（ｂ）は、アオリ角度の調整時において、コントラスト評価値を検出する評価枠（第二の評価枠、第二の評価領域）１１２Ａ、１１２Ｂを示す。図３（ａ）に示されるように、評価枠１１１は撮像素子１０３の有効画素領域１０３Ａの中央領域に含まれている。一方、図３（ｂ）に示されるように、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂは、撮像素子１０３の有効画素領域１０３Ａの周辺領域（アオリ方向に平行な方向（Ｙ方向）における周辺領域）に含まれる。なお、図３（ａ）、（ｂ）に示されている領域１０７Ａ、領域１０７Ｂは、図２に示されるピント面１０７における領域１０７Ａ、１０７Ｂに相当する。
【００２０】
ここで、有効画素領域１０３Ａの中央領域とは、撮像素子１０３の有効画素領域１０３Ａの中心からのアオリ方向に平行な方向（Ｙ方向）の距離が、撮像素子１０３のアオリ方向に平行な方向の長さの２０％以下、好ましくは１０％以下であることを指す。同様に、有効画素領域１０３Ａの周辺領域とは、撮像素子１０３の有効画素領域１０３Ａの中心からのアオリ方向に平行な方向（Ｙ方向）の距離が、アオリ方向に平行な方向の長さの３０％以上、好ましくは４０％以上であることを指す。
【００２１】
本実施形態の撮像装置１００（制御部１０５）は、図３（ａ）に示されるようにピント位置を調整している際（フォーカス制御の際）には、評価枠１１１の画素信号を用いて露出条件を決定する。一方、撮像装置１００は、図３（ｂ）に示されるようにアオリ角度を調整している際（角度制御の際）には、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂの画素信号を用いて露出条件を決定する。具体的には、各調整の際に、撮像素子１０３の蓄積時間やアナログゲインを調整すればよい。
【００２２】
図４は、輝度値のヒストグラムである。図４（ａ）〜（ｃ）において、横軸は輝度値、縦軸は頻度をそれぞれ示す。例えば、図４（ａ）に示される輝度値のヒストグラムのように、画面の中央が明るく、周辺が暗くなっている場合、すなわち、評価枠１１１が明るく評価枠１１２Ａ、１１２Ｂが暗い場合を考える。この場合、ピント位置の調整時には、図４（ｂ）に示されるように、評価枠１１１の露出レベル（露出値）が適正（好ましくは、最適露出レベル）になるようにする。一方、アオリ角度の調整時には、図４（ｃ）に示されるように、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂの露出レベル（露出値）が適正（好ましくは、最適露出レベル）になるようにする。評価枠１１２Ａ、１１２Ｂの明るさが異なる場合、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂの明るさの平均が適正（好ましくは、最適露出レベル）になるように、露出レベルを決定すればよい。各々の評価枠中の露出レベルは、各々の評価枠中の画素信号の平均値や中間値が、黒レベルと白レベルの中間の値になるように決定すればよい。
【００２３】
このように、ピント位置を調整している場合とアオリ角度を調整している場合のそれぞれにおいて、最適な撮影条件（露出条件）で撮影することで、検出したコントラスト評価値の精度が向上する。その結果、１回のピント位置調整およびアオリ角度調整の精度が向上する。すなわち、フォーカスレンズ駆動（フォーカス制御）とアオリ角度の制御（角度制御）の繰り返し回数が減少し、短時間でフォーカス制御および角度制御が可能となる。
【００２４】
コントラスト評価値から最適なフォーカスレンズの位置、アオリ角度を決定する方法としては、特許文献１に開示されている既知の方法を使用すればよい。具体的には、フォーカスレンズ１０６の位置を決定する際には、評価枠１１１のコントラスト評価値が最も高くなる位置を、最適なフォーカスレンズの位置とする。一方、アオリ角度を決定する際には、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂのコントラスト評価値が最も高くなる角度を、最適なアオリ角度とする。評価枠１１２Ａのコントラスト評価値が最も高くなる角度と評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値が最も高くなる角度とが異なる場合、その中間の角度を最適なアオリ角度とすればよい。コントラスト評価値としては、評価枠中の画素信号のうち、最大の信号レベルと最小の信号レベルの差を使用すればよい。また、画素信号のヒストグラムを見て、上位１０％の信号レベルと下位１０％の信号レベルとの差を、コントラスト評価値としてもよい。
【００２５】
以上では、アオリ角度の調整時において、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂの両方のコントラスト評価値を検出する例を説明したが、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂのいずれか一方のみのコントラスト評価値を検出してもよい。図２に示されるように、評価枠１１２Ａ（第一の部分評価領域）よりも、評価枠１１２Ｂ（第二の部分評価領域）のほうが撮像装置１００から被写体面１０９までの距離が相対的に遠い。一般的に、被写体面１０９までの距離が十分に遠い場合、結像光学系１０１の錯乱円の大きさは、距離の２乗に反比例する。従って、アオリ角度とコントラスト評価値との関係を示す図５（ａ）のように、評価枠１１２Ａよりも、評価枠１１２Ｂのほうがアオリ角度を変化させたときのコントラスト評価値の変化が小さくなる。すなわち、評価枠１１２Ａのコントラスト評価値を用いたほうが、最適なアオリ角度を探索する際の探索精度が高い。一方、評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値を用いたほうが、現在のアオリ角度と最適なアオリ角度との差が大きくなった場合のコントラスト評価値の低下度合いが小さいため、最適なアオリ角度を探索する際の探索範囲が広い。
【００２６】
このため、現在のアオリ角度と最適なアオリ角度との相違が大きい場合、評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値を用いてアオリ角度を調整することが好ましい。一方、現在のアオリ角度と最適なアオリ角度との相違が小さい場合、評価枠１１２Ａのコントラスト評価値を用いてアオリ角度を調整することが好ましい。
【００２７】
次に、図５（ｂ）を参照して、本実施形態における制御方法について説明する。図５（ｂ）は、制御方法のフローチャートである。図５（ｂ）の各ステップは、主に制御部１０５により実行される。
【００２８】
まずステップＳ１１において、制御部１０５は、ピント制御機構１０２を用いてフォーカスレンズ１０６を駆動しながら、評価値取得部１１０により検出された評価枠１１１のコントラスト評価値を取得する。そして制御部１０５は、ピント制御機構１０２を用いて、コントラスト評価値が最大となる位置にフォーカスレンズ１０６を移動させる（フォーカス制御）。続いてステップＳ１２Ｂにおいて、制御部１０５は、アオリ制御機構１０４を用いてアオリ角度を制御しながら、評価値取得部１１０により検出された評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値を取得する。そして制御部１０５は、コントラスト評価値が最大となるアオリ角度となるようにアオリ制御機構１０４を制御する（アオリ角度制御）。
【００２９】
続いてステップＳ１３において、制御部１０５は、ステップＳ１２Ｂの実行前の評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値と、ステップＳ１２Ｂの実行後の評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値との差分（変化量）が第一の閾値よりも小さいか否かを判定する。コントラスト評価値の差分が第一の閾値以上である場合、制御部１０５は、ステップＳ１１にてフォーカス制御（ピント位置調整）を行った後、再度、ステップＳ１２Ｂにてアオリ角度制御を行う。制御部１０５はこれを繰り返して、ステップＳ１３にてコントラスト評価値の差分が第一の閾値よりも小さくなった場合、ステップＳ１２Ｂではなく、ステップ１２Ａにおいてアオリ角度制御を行う。ステップＳ１２Ａにおいて、制御部１０５は、アオリ制御機構１０４を用いてアオリ角度を制御しながら、評価値取得部１１０により検出された評価枠１１２Ａのコントラスト評価値を取得する。そして制御部１０５は、コントラスト評価値が最大となるアオリ角度となるように、アオリ制御機構１０４を制御する。
【００３０】
以上のように、角度制御の際（１回のアオリ角度調整前後）の評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値の差分が大きい場合には評価枠１１２Ｂの評価値に基づき、コントラスト評価値の差分が小さい場合には評価枠１１２Ａの評価値に基づきアオリ角度を制御する。これにより、アオリ角度の探索範囲と探索精度とを両立させることができる。
【００３１】
評価枠１１２Ａ、１１２Ｂのいずれか一方のコントラスト評価値を用いてアオリ角度を制御する場合、制御部１０５は、使用する評価枠に応じて露出条件を決定することが好ましい。すなわち、ステップＳ１２Ｂの実行前と実行後における評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値の差分が第一の閾値以上である場合、評価枠１１２Ｂの露出レベルが最適になるようにする。一方、ステップＳ１２Ｂの実行前と実行後における評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値の差分が第一の閾値よりも小さい場合、評価枠１１２Ａの露出レベルが最適になるようにする。
【００３２】
なお、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂのコントラスト評価値のいずれか一方を用いるのではなく、各評価値に対する重み付けを行って両方の評価値を用いてもよい。すなわち、コントラスト評価値の差分が第一の閾値以上である場合、評価枠１１２Ｂで検出したコントラスト評価値の係数（重み付け係数）を、評価枠１１２Ａで検出したコントラスト評価値の係数（重み付け係数）よりも大きくする。一方、コントラスト評価値の差分が第一の閾値よりも小さい場合、評価枠１１２Ａで検出したコントラスト評価値の係数重み付け係数を、評価枠１１２Ｂで検出したコントラスト評価値の重み付け係数よりも高くする。
【００３３】
（第二の実施形態）
次に、図６および図７を参照して、本発明の第二の実施形態における撮像装置について説明する。図６は、撮像装置２００のブロック図である。図７は、撮像装置２００の第一の照明素子２１３および第二の照明素子２１４の照明範囲の説明図である。撮像装置２００は、光軸の向きおよび照明強度が等しく照明範囲が異なる第一の照明素子（赤外ＬＥＤ）２１３および第二の照明素子（赤外ＬＥＤ）２１４を有する点で、第一の実施形態の撮像装置１００と異なる。本実施形態において、第二の照明素子２１４の照明範囲は、第一の照明素子２１３の照明範囲よりも広い。
【００３４】
具体的には、図７（ａ）に示されるように、第二の照明素子２１４の照明範囲２２４は撮像装置２００の画角全体であり、第一の照明素子２１３の照明範囲２２３は撮像装置２００のうち評価枠１１１を含むその近傍領域である。ここで照明範囲とは、照明の照明強度が強度ピークの半分以上である領域のことを指す。また、照明素子の光軸とは、照明素子（第一の照明素子２１３または第二の照明素子２１４）から放射される光の強度分布の重心方向のことを指す。
【００３５】
本実施形態の撮像装置２００は、ピント位置の調整時（フォーカス制御の際）には第一の照明素子２１３を用い、アオリ角度の調整時（角度制御の際）には第二の照明素子２１４を用いる。このように、ピント位置調整時には、アオリ角度調整時よりも照明範囲の狭い照明素子を用いることで、特に夜間等の低照度時における１回のピント位置調整およびアオリ角度調整の精度が向上する。その結果、フォーカスレンズ駆動（フォーカス制御）とアオリ角度の制御（角度制御）の繰り返し回数が減少し、短時間でフォーカス制御および角度制御が可能となっている。以下、これに関して詳述する。
【００３６】
夜間等の低照度時で鮮明な被写体像を取得するには、赤外ＬＥＤ等の照明素子を用いて、照度を上げることが効果的である。照度を上げることで、ＳＮ比の高い画像が取得可能であり、その結果、検出するコントラスト評価値の信頼性が高くなる。前述のように、ピント位置の調整時には評価枠１１１におけるコントラスト評価値が重要であり、アオリ角度の調整時には評価枠１１２におけるコントラスト評価値が重要である。単位立体角当たりの照明強度は、第二の照明素子２１４よりも第一の照明素子２１３のほうが大きいため、第一の照明素子２１３を用いたほうが、第二の照明素子２１４を用いた場合よりも、評価枠１１１のコントラスト評価値の信頼性が高くなる。一方、第一の照明素子２１３の照明範囲は撮像装置２００の画角全体よりも狭いため、第二の照明素子２１４を用いたほうが、第一の照明素子２１３を用いた場合よりも、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂのコントラスト評価値の信頼性が高くなる。
【００３７】
従って、ピント位置の調整時には、第一の照明素子２１３を用いて評価枠１１１のコントラスト評価値の信頼性を向上させることで、ピント位置調整の精度が向上する。一方、アオリ角度の調整時には、第二の照明素子２１４を用いて評価枠１１２のコントラスト評価値の信頼性を向上させることで、アオリ角度調整の精度が向上する。これにより、フォーカスレンズ駆動（フォーカス制御）とアオリ角度の制御（角度制御）の繰り返し回数が減少し、短時間でフォーカス制御および角度制御を行うことが可能となる。
【００３８】
このように本実施形態では、ピント位置の調整時とアオリ角度の調整時で異なる照明素子を用いることにより、ＳＮ比の高い画像を取得することができる。すなわち本実施形態は、ピント位置の調整時とアオリ角度の調整時の各々で最適な露出条件を使用することの変形例である。
【００３９】
以上では、ピント位置の調整時には第二の照明素子２１３のみを用い、アオリ角度の調整時には第一の照明素子２１４のみを用いる場合を説明したが、第一の照明素子２１３および第二の照明素子２１４に流す電流の比を変化させてもよい。具体的には、ピント位置の調整時よりも、アオリ角度の調整時のほうが、第一の照明素子２１３に流す電流に対する第二の照明素子２１４に流す電流の比を大きくする。これにより、ピント位置の調整時には評価枠１１１のコントラスト評価値の信頼性を、アオリ角度の調整時には評価枠１１２のコントラスト評価値の信頼性をそれぞれ向上させることができる。
【００４０】
なお、ピント位置の調整時およびアオリ角度の調整時の両方において、第一の照明素子２１３および第二の照明素子２１４を用いた場合、消費電力の増大や、それに伴う温度上昇が発生する。一般的に、温度が高いほど撮像素子１０３の性能が低下し、その結果、撮影画像のＳＮ比が低下する。特に、低照度時には温度上昇による画像のＳＮ比の低下は大きな課題となる。従って、ピント位置の調整時とアオリ角度の調整時の両方において第一の照明素子２１３と第二の照明素子２１４を用いる場合よりも、ピント位置の調整時には第一の照明素子２１３を用い、アオリ角度の調整時には第二の照明素子２１４を用いることが好ましい。
【００４１】
また本実施形態において、照明範囲の異なる複数の照明素子を用いるのではなく、第一の照明素子２１２の光射出側に照明光学系を設け、照明光学系の一部のレンズを照明光学系の光軸方向に駆動することで、照明の照明範囲を制御してもよい。
【００４２】
図６では、複数の照明素子（第一の照明素子２１３、第二の照明素子２１４）の光軸の向きが同じである場合を示しているが、光軸の向きが互いに異なる複数の照明素子を用いてもよい。照明素子の光軸の向きを、結像光学系１０１の光軸の向きに対して傾けることで、画角内の特定の領域を選択的に照明することができる。
【００４３】
図７（ｂ）にこの例を示す。この場合、撮像装置２００は、像面上で評価枠１１１に相当する領域を選択的に照明する第三の照明素子（不図示）、像面上で評価枠１１２Ａ、１１２Ｂに相当する領域を選択的に照明する第四の照明素子および第五の照明素子（不図示）をそれぞれ有する。評価枠１１２Ａは第一の部分評価領域であり、評価枠１１２Ｂは第二の部分評価領域である。図７（ｂ）において、２２５は第三の照明素子の照明範囲、２２６は第四の照明素子の照明範囲、２２７は第五の照明素子の照明範囲をそれぞれ示す。
【００４４】
ピント位置の調整時には第三の照明素子を用い、アオリ角度の調整時には第四の照明素子および第五の照明素子を用いることにより、１回のピント位置調整およびアオリ角度調整の精度を向上させることができる。このとき、前述のように、各々の照明素子に流す電流の比を変化させてもよい。具体的には、ピント位置の調整時よりも、アオリ角度の調整時のほうが、第四の照明素子に流す電流と第五の照明素子に流す電流の平均値の、第三の照明素子に流す電流に対する比を大きくすればよい。これにより、ピント位置の調整時には評価枠１１１のコントラスト評価値の信頼性を、アオリ角度の調整時には評価枠１１２のコントラスト評価値の信頼性をそれぞれ向上させることができる。
【００４５】
なお、図２に示されるように、評価枠１１２Ａよりも、評価枠１１２Ｂのほうが、照明素子から被写体面までの距離が相対的に遠い。一般的に、照明素子からの距離の２乗に反比例して、被写体面の照度は低下する。このため、第五の照明素子の照明強度を、第四の照明素子の照明強度よりも大きくすることが好ましい。具体的には、アオリ角度を調整する際に、第五の照明素子に流す電流を、第四の照明素子に流す電流よりも大きくする。
【００４６】
前述のように、複数の照明素子を同時に使用すると、温度上昇による画像のＳＮ比の低下が発生する。従って、第五の照明素子の照明強度を上げるとともに、第四の照明素子の照明強度を下げることが好ましい。また、結像光学系１０１の主面１０８と被写体面１０９とのなす角が大きい場合、第五の照明素子のみを使用することで、温度上昇を抑制しつつ、評価枠１１２ＢのＳＮ比を向上させることができる。
【００４７】
なお、光軸の向きの異なる複数の照明素子を用いるのではなく、照明素子そのものを回転させることにより、画角内の特定の領域を選択的に照明してもよい。照明素子そのものを回転する場合、アオリ角度の調整時に、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂの両方を同時に照明することが難しいため、照明素子から被写体面までの距離が遠い評価枠１１２Ｂを選択的に照明することが好ましい。
【００４８】
（第三の実施形態）
次に、図８乃至図１０を参照して、本発明の第三の実施形態における撮像装置について説明する。本実施形態の撮像装置３００は、ピント位置の調整時とアオリ角度の調整時とで、撮像素子１０３からの画素信号の読み出し動作を変更する。すなわち制御部１０５は、フォーカス制御の際に第一の読み出し動作で画素信号を読み出し、角度制御の際に第一の読み出し動作とは異なる第二の読み出し動作で画素信号を読み出す。これにより、短時間でフォーカス制御および角度制御を行うことができる。本実施形態の撮像素子１０３は、画素信号を行ごとに順次読み出す方式のＣＭＯＳイメージセンサである。なお、撮像装置３００の基本構成は、図１の撮像装置１００と同様であるため、その説明を省略する。
【００４９】
一般的に、ＣＭＯＳイメージセンサから１フレーム分の画素信号を読み出す時間の長さを律速する要因は大きく３つある。一つ目は、各々の画素に入射した光を画素信号に変換して、列ごとに設けられた垂直信号線に読み出すための、画素回路の駆動時間（画素回路駆動時間）である。二つ目は、各々の画素回路から出力される画素信号を、列ごとに設けられた垂直信号線に対して、行ごとにずらしたタイミングで読み出すための時間（画素信号読み出し時間）である。従って、二つ目の要因で律速される時間は、画素信号を読み出す行数が少ないほど短くなる。三つ目は、行ごとに順次読み出される１行分の画素信号を、撮像素子１０３の外部に出力するための時間（画素信号の出力時間）である。従って、三つ目の要因で律速される時間は、画素信号を読み出す列数が少ないほど短くなる。なお、内部にアナログデジタル変換機能を備えたＣＭＯＳイメージセンサを使用した場合、１列分の画素信号をアナログデジタルするための時間という律速要因も存在する。ただし、この律速要因も、画素信号を読み出す列数が少ないほど短くなるため、三つ目の要因に含むものとする。
【００５０】
従って、１フレーム分の画素信号を読み出す時間の長さは、画素回路駆動時間と画素信号出力時間の内の長い方と、画素信号読み出し時間の積で決定される。画素回路駆動時間と画素信号出力時間の長さの大小関係は、撮像素子１０３に依存する。
【００５１】
また、同じ撮像素子を使用した場合でも、撮像素子の駆動モードに応じて、画素回路駆動時間と画素信号出力時間の長さの大小関係は異なる。すなわち、画素信号を読み出す列数が特定の列数よりも多い場合には画素信号出力時間のほうが長く、画素信号を読み出す列数が特定の列数よりも少ない場合には画素回路駆動時間の時間のほうが長い。
【００５２】
以上のように、使用する撮像素子や、撮像素子の駆動モードによらず、読み出す画素信号の行数が少ないほど、１フレーム分の画素信号を読み出す時間の長さは短い。また、使用する撮像素子や、撮像素子の駆動モードによっては、読み出す画素信号の行数と読み出す画素信号の列数の積、すなわち、読み出す画素信号の数が少ないほど、１フレーム分の画素信号を読み出す時間の長さは短い。
【００５３】
図８（ａ）、（ｂ）は、画素信号の読み出し範囲の説明図であり、ピント位置の調整時（図８（ａ））とアオリ角度の調整時（図８（ｂ））のそれぞれにおいて、撮像素子１０３から画素信号を読み出す第一の範囲３４１および第二の範囲３４２を示している。ピント位置の調整時には、図８（ａ）に示されるように、第一の範囲３４１からの画素信号を読み出す。一方、アオリ角度の調整時には、図８（ｂ）に示されるように、第二の範囲３４２Ａ、３４２Ｂからの画素信号を読み出す。このように、本実施形態の撮像装置では、ピント位置の調整時とアオリ角度の調整時のそれぞれにおいて、コントラスト評価値を取得する評価枠の範囲からのみ画素信号を読み出す。前述のように、読み出す画素信号の数が少ないほど、１フレーム分の画素信号を読み出す時間の長さは短い。このため、１回のピント位置調整およびアオリ角度調整そのものを高速化することができる。
【００５４】
図８では、評価枠１１１と第一の範囲３４１、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂと第二の範囲３４２Ａ、３４２Ｂがそれぞれ一致している場合を示しているが、これに限定されるものではなく、これらが互いに一致していなくてもよい。具体的には、第一の範囲３４１が評価枠１１１を含み、第二の範囲３４２Ａ、３４２Ｂが評価枠１１２Ａ、１１２Ｂをそれぞれ含んでいればよい。また、撮像素子１０３から一部の画素信号のみを読み出すには、画素回路を駆動し、画素信号を撮像素子１０３の外部に出力する水平走査回路および画素信号を垂直信号線に読み出す垂直走査回路に、スキップ機能を設ければよい。
【００５５】
また本実施形態において、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂのいずれか一方のコントラスト評価値を用いてもよい。この場合、アオリ角度の調整時には、コントラスト評価値を検出する評価枠１１２Ａ、１１２Ｂのいずれか一方の画素信号を読み出せばよい。評価枠１１２Ａ、１１２Ｂのいずれか一方の画素信号を読み出すことで、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂの両方の画素信号を読み出す場合よりも、１フレーム分の画素信号を読み出す時間の長さを更に短くすることができる。例えば、制御部１０５は、角度制御の際（１回の角度調整前後）にコントラスト評価値の差分（変化量）を判定する。差分が第一の閾値よりも大きい場合、制御部１０５は評価枠１１２Ｂ（第二の部分評価領域）において画素信号を読み出す。一方、差分が第一の閾値よりも小さい場合、制御部１０５は評価枠１１２Ａ（第一の部分評価領域）において画素信号を読み出す。
【００５６】
前述のように、使用する撮像素子や、撮像素子の駆動モードによっては、画素信号を読み出す列数を減らしても、１フレーム分の画素信号を読み出す時間の長さは変化しない。従って、使用する撮像素子や、撮像素子の駆動モードによっては、画素信号を読み出す行数のみを減らしてもよい。
【００５７】
このように、画素信号を読み出す行数のみを制御する場合、撮像素子１０３の列方向（画素信号を順次読み出す方向）を、撮像素子１０３のアオリ方向と平行な方向（図８中の上下方向）と一致させることが好ましい。以下、図９を参照して、この理由を説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、画素信号の読み出し範囲の説明図であり、ピント位置の調整時（図９（ａ））とアオリ角度の調整時（図９（ｂ））のそれぞれにおいて、撮像素子１０３から画素信号を読み出す第一の範囲３４１および第二の範囲３４２を示している。
【００５８】
図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、ピント位置の調整時に使用する評価枠１１１と、アオリ角度の調整時に使用する評価枠１１２Ａ、１１２Ｂは、アオリ方向に平行な方向にずれている。従って、画素信号を読み出す行数のみを制限する場合、図９（ａ）、（ｂ）に示されるように、アオリ方向と平行な方向において、ピント位置の調整時とアオリ角度の調整時において、画素信号を読み出す範囲を変更することが好ましい。すなわち、撮像素子１０３の列方向を、撮像素子１０３のアオリ方向と平行な方向と一致させることが好ましい。
【００５９】
なお、撮像素子１０３の駆動モードに応じて、画素信号を読み出す行数と列数の両方を減らすか、画素信号を読み出す行数のみを減らすかを変更する場合、以下のようにすればよい。すなわち、画素信号を読み出す列数が特定の列数よりも多い場合、画素信号を読み出す行数と列数の両方を減らす。一方、画素信号を読み出す列数が特定の列数よりも少ない場合、画素信号を読み出す行数のみを減らす。
【００６０】
以上では、ピント位置の調整時とアオリ角度の調整時のそれぞれにおいて、評価枠（とその近傍）以外の領域からの画素信号を読み出さない。ただし、評価枠（とその近傍）と、評価枠（とその近傍）以外の領域からの読み出し動作を変更することで、１フレーム分の画素信号を読み出す時間の長さを制御してもよい。以下、図１０を参照して、その具体例について説明する。
【００６１】
図１０（ａ）、（ｂ）は、画素信号の読み出し動作を変更する範囲の説明図である。ピント位置の調整時には、図１０（ａ）に示されるように、評価枠１１１と一致する第一の範囲３４１においては、全ての画素信号を読み出す。一方、第一の範囲３４１（評価枠１１１）を除く第三の範囲３４３においては、画素信号を間引いて読み出す。一方、アオリ角度の調整時には、図１０（ｂ）に示されるように、評価枠１１２Ａ、１１２Ｂと一致する第二の範囲３４２Ａ、３４２Ｂにおいては、全ての画素信号を読み出す。一方、第二の範囲３４２（評価枠１１２、１１２Ｂ）を除く第四の範囲３４４においては、画素信号を間引いて読み出す。
【００６２】
このように、評価枠（とその近傍）以外から読み出す画素信号の密度を、評価枠（とその近傍）から読み出す画素信号の密度よりも小さくすることで、全ての画素信号を読み出す場合よりも、１フレーム分の画素信号を読み出す時間の長さを短くすることができる。なお、評価枠（とその近傍）以外の領域からの画素信号は読み出さない場合、評価枠（とその近傍）以外から読み出す画素信号の密度がゼロであることに相当する。
【００６３】
以上のように、ピント位置を制御する（フォーカス制御を行う）際には、第一の範囲３４１からの画素信号を読み出すサンプリングピッチよりも、第一の範囲以外の第三の範囲３４３からの画素信号を読み出すサンプリングピッチを大きくする。一方、アオリ角度を制御する（角度制御を行う）際には、第二の範囲３４２Ａ、３４２Ｂからの画素信号を読み出すサンプリングピッチよりも、第二の範囲以外の第四の範囲３４４からの、画素信号を読み出すサンプリングピッチを大きくする。これにより、１回のピント位置調整およびアオリ角度調整を高速化しつつ、必要な画像情報を取得することができる。
【００６４】
図８（ａ）、（ｂ）のように評価枠（とその近傍）以外からの画素信号を読み出さないほうが、読み出す画素信号の数が少ないため、１回のピント位置調整およびアオリ角度調整そのものを高速化することができ、好ましい。一方、図１０（ａ）、（ｂ）のように、評価枠（とその近傍）以外からも一部の画素信号を読み出すことで、評価枠におけるコントラスト評価値を取得しつつ、それ以外の領域の画像情報も同時に取得できるため、好ましい。
【００６５】
一般的に、被写体面にピントが合っている場合、画素信号を間引いて読み出すことで、画像のサンプリングピッチが粗くなり、取得する画像の解像感が低下する。しかし、ピント位置の調整時やアオリ角度の調整時には、被写体面にピントが合っていない状態であるため、画像の解像感は、画素のサンプリングピッチよりも、主として結像光学系１０１の結像性能で決定される。従って、ピント位置の調整時やアオリ角度の調整時には、画素信号を間引いて読み出しても、画像の解像感の低下度合いは小さい。
【００６６】
以上により、ピント位置の調整時やアオリ角度の調整時に、評価枠以外の画素信号を調整後よりも間引いて読み出すことで、１回のピント位置調整およびアオリ角度調整を高速化しつつ、必要な画像情報を取得することができる。なお、画素信号を間引かずに、複数の画素信号を加算ないしは加算平均することで、読み出す画素信号の数を減らしてもよい。また、間引きと加算を組み合わせて、読み出す画素信号の数を減らしてもよい。複数の画素信号を加算または加算平均することで、画素信号を間引いた場合よりも、画像のＳＮ比が向上するため、好ましい。
【００６７】
また、第一の実施形態、第二の実施形態、および、第三の実施形態の各制御の少なくとも二つを組み合わせて用いてもよい。すなわち、ピント位置の調整時とアオリ角度の調整時において、照明を含む露出条件、撮像素子からの画素信号読み出し範囲の両方を変更してもよい。照明を含む露出条件を変更することで、１回のピント位置調整およびアオリ角度調整の精度が向上し、フォーカスレンズ駆動（フォーカス制御）とアオリ角度の制御（角度制御）の繰り返し回数が減少する。また、撮像素子からの画素信号の読み出し範囲を変更することで、１フレーム分の画素信号を読み出す時間の長さが減少し、１回のピント位置調整およびアオリ角度調整そのものを高速化することができる。
【００６８】
（第四の実施形態）
次に、図１１および図１２を参照して、本発明の第四の実施形態における撮像装置について説明する。本実施形態の撮像装置４００は、前述の各実施形態のフォーカス制御と角度制御と別々に実行した後、フォーカス制御とアオリ角度制御とを同時に行う。なお、撮像装置４００の基本構成は、図１の撮像装置１００と同様であるため、その説明を省略する。
【００６９】
図１１を参照して、本実施形態における制御方法について説明する。図１１は、制御方法のフローチャートである。図１１の各ステップは、主に制御部１０５により実行される。
【００７０】
まずステップＳ４１において、制御部１０５は、ピント制御機構１０２を用いてフォーカスレンズ１０６を駆動しながら、評価値取得部１１０により検出された評価枠１１１のコントラスト評価値を取得する。そして制御部１０５は、ピント制御機構１０２を用いて、コントラスト評価値が最大となる位置にフォーカスレンズ１０６を移動させる（フォーカス制御）。続いてステップＳ４２において、制御部１０５は、アオリ制御機構１０４を用いてアオリ角度を制御しながら、評価値取得部１１０により検出された評価枠１１２Ａ、１１２Ｂのコントラスト評価値を取得する。そして制御部１０５は、コントラスト評価値が最大となるアオリ角度となるようにアオリ制御機構１０４を制御する（アオリ角度制御）。ステップＳ４１、Ｓ４２では、第一の実施形態から第三の実施形態のように、撮影条件、照明の照明範囲、撮像素子１０３からの画素信号読み出し範囲の少なくとも一つを変更する。これにより、短い時間でフォーカス制御および角度制御を行うことができる。
【００７１】
続いてステップＳ４３において、制御部１０５は、ステップＳ４１、Ｓ４２を行う前後での評価枠１１１、１１２Ａ、１１２Ｂのコントラスト評価値の差分（変化量）が第二の閾値よりも小さいか否かを判定する。コントラスト評価値の差分が第二の閾値以上である場合、ステップＳ４１に戻り、制御部１０５は、再度、フォーカス制御および角度制御を行う。一方、制御部１０５は、コントラスト評価値の差分が第二の閾値よりも小さい場合、ステップＳ４４に移行する。
【００７２】
ステップＳ４４において、制御部１０５は、評価値取得部１１０から評価枠１１１、１１２Ａ、１１２Ｂのコントラスト評価値の全てを取得しながら、フォーカスレンズの駆動（フォーカス制御）とアオリ角度の制御（角度制御）を同時に行う。具体的には、制御部１０５は、評価枠１１１、１１２Ａ、１１２Ｂのコントラスト評価値の平均が最大となるように、ピント制御機構１０２およびアオリ制御機構１０４を制御する。このように制御部１０５は、ピント制御機構１０２およびアオリ制御機構１０４を同時に駆動しながら各々の評価枠のコントラスト評価値を取得することにより、短時間でフォーカス制御および角度制御を行うことが可能である。
【００７３】
なお本実施形態において、１回のアオリ角度調整前後のコントラスト評価値の変化に基づいて、ステップＳ４２の制御を変更してもよい。すなわち、１回のアオリ角度の調整前後の評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値の差分が大きい場合、ステップＳ４２において、制御部１０５は、評価枠１１２Ｂのコントスト評価値を用いてアオリ角度を制御する。一方、１回のアオリ角度の調整前後の評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値の差分が小さい場合、ステップＳ４２において、制御部１０５は、評価枠１１２Ａのコントスト評価値を用いてアオリ角度を制御する。
【００７４】
本実施形態において、ステップＳ４１、Ｓ４２を行う前後でのコントラスト評価値の差分が大きい、すなわちピント位置およびアオリ角度が被写体面から離れている場合、ステップＳ４４のようにフォーカス制御および角度制御を同時に行うことは難しい。以下、その理由を説明する。
【００７５】
ピント面が被写体面との差異が大きい場合、評価枠１１２Ａのコントラスト評価値が最大となるアオリ角度と、評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値が最大となるアオリ角度との乖離が大きい。また、評価枠１１２Ａのコントラスト評価値が最大となるアオリ角度と評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値が最大となるアオリ角度との中間値と、最適なアオリ角度との差異も大きくなる。図１２を参照して、これに関して説明する。
【００７６】
図１２は、アオリ角度とコントラスト評価値との関係を示す図であり、アオリ角度を振ったときの評価枠１１２Ａ、１１２Ｂのコントラスト評価値を示している。図１２において、横軸はアオリ角度、縦軸はコントラスト評価値をそれぞれ示している。図１２に示されるように、評価枠１１２Ａのコントラスト評価値が最大となるアオリ角度（最大値）と評価枠１１２Ｂのコントラスト評価値が最大となるアオリ角度（最大値）の中間値と、最適なアオリ角度（目標のアオリ角度）との差異が大きい。
【００７７】
以上より、ピント面と被写体面との間の差異が大きい場合、ステップＳ４１、Ｓ４２を繰り返して、フォーカス制御と角度制御とをそれぞれ独立に行うことが好ましい。そして、ピント面と被写体面との差異が小さくなった後、ステップＳ４４にてフォーカス制御および角度制御を同時に行う。このように本実施形態において、制御部１０５は、フォーカス制御および角度制御の際（１回のピント位置調整およびアオリ角度調整の前後）にコントラスト評価値の差分を判定する。そして制御部１０５は、差分が第二の閾値よりも小さい場合、フォーカス制御と角度制御とを同時に行う。これにより、更に短時間でフォーカス制御および角度制御を行うことができる。
【００７８】
（第五の実施形態）
次に、図１３を参照して、本発明の第五の実施形態における監視システムについて説明する。図１３は、本実施形態における監視システム５００のブロック図である。監視システム５００は、クライアント装置５０１と撮像装置５０３とを備えて構成される。撮像装置５０３は、前述の第一の実施形態〜第四の実施形態の撮像装置１００〜４００のいずれかに相当する。
【００７９】
クライアント装置５０１と撮像装置５０３は、ネットワーク５０２を介して相互に通信可能な状態に接続されている。クライアント装置５０１は、撮像装置５０３を制御するための各種コマンドを撮像装置５０３へ送信する。撮像装置５０３は、クライアント装置５０１からコマンドを受信し、そのコマンドに応じたレスポンスや撮像した画像データをクライアント装置５０１に送信する。ユーザは、クライアント装置５０１を介して、撮像装置５０３を被写界深度優先モード等の所望のモードで駆動するか否かを選択することができる。クライアント装置５０１は例えばＰＣなどの外部機器である。ネットワーク５０２は、有線ＬＡＮまたは無線ＬＡＮ等により構成されている。また本実施形態において、ネットワーク５０２を介して撮像装置５０３に電源を供給するように構成してもよい。
【００８０】
（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。
【００８１】
各実施形態において、アオリ撮影時に被写体面とピント面との位置関係がずれた場合、短時間でフォーカス制御および角度制御を実行することができる。このため各実施形態によれば、フォーカス制御および角度制御を短時間で実行可能な撮像装置および監視システムを提供することが可能である。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
１００、２００、３００、４００  撮像装置
１０１  結像光学系（撮像光学系）
１０２  ピント制御機構（フォーカス制御部）
１０３  撮像素子
１０４  アオリ制御機構（角度制御部）
１０５  制御部
１１０  評価値取得部
１１１  評価枠（第一の評価領域）
１１２Ａ、１１２Ｂ  評価枠（第二の評価領域）
【図１】
2020067614.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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