(57)【要約】  【課題】  フランジバック調整によるオートフォーカス機能を小型な構成でもって実現できる撮像装置を提供する。  【解決手段】  光学部１６は、撮像素子を備えており、光学部移動モータ２０によって光軸方向に移動される。信号処理部１８は、光学部移動モータ２０を制御して、焦点が合うように撮像素子を所定の焦点調整移動範囲内で移動させる。レンズ検出スイッチ２６は、レンズ１４の装着を検知する。レンズ１４の装着が検知されると、信号処理部１８が光学部１６を焦点調整移動範囲内の所定の調整スタート位置へと移動させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子を光軸方向に移動する移動手段と、
前記移動手段を制御して、焦点が合うように撮像素子を所定の焦点調整移動範囲内で移動させる素子位置制御手段と、
レンズの装着を検知するレンズ装着検知手段と、
前記レンズの装着が検知されたとき、前記撮像素子を、前記焦点調整移動範囲内の所定の調整スタート位置へと移動させるスタート素子位置制御手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記素子位置制御手段は、外部からのトリガーに応答して、焦点が合うように素子位置を制御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】
前記素子位置制御手段は、通常撮影モードと赤外線撮影モードの切換に応答して、焦点が合うように素子位置を制御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４】
前記スタート素子位置制御手段は、自動絞り調整器のコネクタの抜取りに応答して、前記撮像素子を前記調整スタート位置へと移動させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ交換可能なタイプの監視カメラ等の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置としての監視カメラには、レンズ一体型のタイプと、レンズ交換が可能なタイプがある。このうち、レンズ交換可能なタイプの監視カメラは、種々のレンズと組み合わせて使用することが想定されており、そのために、一般にはオートフォーカスレンズを取り付けるようには構成されていない。したがって、フォーカスの調整は手動で行うのが一般的である。この場合、レンズ側の調整とカメラ側の調整が可能である。
【０００３】
レンズ側の調整においては、レンズのフォーカス機能が利用され、レンズの位置が調整される。一方、カメラ側の調整では、撮像面が移動され、フランジバックが調整される。フランジバックとは、レンズの取付基準面から撮像面（例えばＣＣＤの撮像面）までの距離である（例えば特許文献１参照）。フランジバックの調整は、バックフォーカス調整ともいう。
【特許文献１】特開２００１−２１８０９１号公報（第４−５ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、監視カメラのような撮像装置は、カメラを設置するときに上記のように手動でフォーカスを調整しても、カメラ設置後にフォーカスがずれてしまうことがある。
【０００５】
例えば、監視カメラが昼間に設置されると、昼間と夜の光量差に伴って被写界深度が変化する。このような被写界深度の変化に伴ってフォーカスずれが生じ得る。また、赤外線撮影可能なカメラでは、赤外線カットフィルタとガラス板とを切り換えるときに、フォーカスずれが生じ得る。さらに、赤外照明を使用すると、波長が変化するために、フォーカスずれが生じ得る。さらには、撮影対象物の移動によっても、フォーカスずれが生じ得る。
【０００６】
このように設置後にフォーカスずれが生じた場合に、監視カメラは高所等の手の届かない場所に設置されることが多いので、フォーカス再調整の作業が容易でない。そこで、フォーカスの手動再調整が不要なように、オートフォーカス機能を備えることが望まれる。
【０００７】
しかしながら、レンズ交換可能な監視カメラには、前述したように、種々のレンズを取り付け可能であることが求められる。このような要求を考慮すると、オートフォーカスレンズを設けるといったレンズ側の変更は望ましくない。その代わりとして、フランジバックの自動調整機能を備え、カメラ側でフォーカス調整を行うことも考えられる。しかし、この場合は、レンズ側の初期のフォーカス位置がどこにあっても、その後のフォーカスずれをカメラ側で調整可能であることが求められることになり、そのためには、フランジバックの調整代を相当に大きくとらなければならない。したがって、単純にフランジバック調整でオートフォーカスを行うことは、カメラの小型化の妨げになり得る。
【０００８】
以上のように、従来の撮像装置は、カメラ側のフランジバック調整によりオートフォーカス機能を実現しようとすると、調整代を大きくとることが求められ、そのために小型化が容易でなくなるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、フランジバック調整によるオートフォーカス機能を実現可能な小型な撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子を光軸方向に移動する移動手段と、前記移動手段を制御して、焦点が合うように撮像素子を所定の焦点調整移動範囲内で移動させる素子位置制御手段と、レンズの装着を検知するレンズ装着検知手段と、前記レンズの装着が検知されたとき、前記撮像素子を、前記焦点調整移動範囲内の所定の調整スタート位置へと移動させるスタート素子位置制御手段とを備えている。調整スタート位置は、好ましくは焦点調整移動範囲の中央である。ただし、調整スタート位置は厳密に焦点調整移動範囲の真中ではなくてもよく、真中付近であればよい。
【００１１】
この構成により、レンズが装着されたときに撮像素子が調整スタート位置へと移動するので、撮像素子を移動するフランジバック調整では、調整スタート位置から前後に適当な焦点調整移動範囲内で撮像素子が移動可能であればよく、したがって、撮像素子の移動範囲を小さく設定できる。そして、撮像素子の移動範囲が小さくてよいので、撮像装置の小型化が可能になる。
【００１２】
また、本発明の撮像装置において、前記素子位置制御手段は、外部からのトリガーに応答して、焦点が合うように素子位置を制御する。この構成により、焦点がずれる事象が発生したときに焦点を自動調整できる。
【００１３】
また、本発明の撮像装置において、前記素子位置制御手段は、通常撮影モードと赤外線撮影モードの切換に応答して、焦点が合うように素子位置を制御する。この構成により、赤外線撮影モード設定時の焦点のずれに応答して焦点を自動調整することができる。モード切換は、例えば、赤外線カットフィルタの移動によって検出される。また、モード切換は、赤外線照明のオンオフによって検出される。
【００１４】
また、本発明の撮像装置において、前記スタート素子位置制御手段は、自動絞り調整器のコネクタの抜取りに応答して、前記撮像素子を前記調整スタート位置へと移動させる。この構成により、自動絞り調整器のコネクタを利用することで、レンズ装着時の素子位置調整ができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、レンズの装着が検知されたとき、撮像素子を焦点調整移動範囲内の所定の調整スタート位置へと移動させるスタート素子位置制御手段を設けたことにより、フランジバック調整によるオートフォーカス機能を小型な構成でもって実現できるという効果を有する撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態の撮像装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、撮像装置が監視カメラである。
【００１７】
本発明の実施の形態の監視カメラを図１に示す。図１において、監視カメラ１０は、カメラ本体１２で構成されており、カメラ本体１２にレンズ１４が取り付けられる。レンズ１４は交換可能であり、手動フォーカス調整タイプである。
【００１８】
カメラ本体１２には、光学部１６、信号処理部１８および光学部移動モータ２０が備えられている。光学部１６は、ＣＣＤ等の撮像素子で構成されており、撮像素子の撮像面に、レンズ１４を通して被写体の像が生成される。そして、被写体の像は光学部１６で電気信号に変換される。
【００１９】
信号処理部１８は、コンピュータで構成されており、光学部１６から供給される画像信号を処理するとともに、カメラ本体１２の全体を制御している。
【００２０】
また、信号処理部１８には、外部から動作指示信号が入力される。すなわち、監視カメラ１０は、モニタおよびコントローラと接続されている。監視映像がモニタに表示され、動作指示信号がコントローラから監視カメラ１０に送られる。この動作指示信号が信号処理部１８に取得され、信号処理部１８は、動作指示信号に従って監視カメラ１０を制御する。
【００２１】
動作指示信号の入力は、監視カメラ１０を動作させるための外部からのトリガーとなる。動作指示信号は、例えば、後述するオートフォーカス動作の実行を指示する信号である。
【００２２】
光学部移動モータ２０は、信号処理部１８により制御されて、光学部１６を光軸方向に移動させ、これによりフランジバックが調整され、オートフォーカスのフォーカス調整が行われる。
【００２３】
カメラ本体１２は、さらに、カラー／白黒切換機構２２および切換モータ２４を備えている。カラー／白黒切換機構２２は、カラー撮影モードと白黒撮影モードでの切換動作を行う。カラー／白黒切換機構２２は、カラー撮影モード用の赤外線カットフィルタと、白黒撮影モード用のダミーのガラス板とを切り換える機構を備えている。
【００２４】
カラー／白黒切換機構２２は切換モータ２４によって駆動される。信号処理部１８は、例えば、外部からカラーと白黒の切換指示信号が入力されたとき、切換モータ２４を制御して、カラー／白黒切換機構２２に切換動作を行わせる。また、信号処理部１８は、照度が所定レベル以下に落ちたときに自動的に切換制御を行ってもよい。照度は例えば図示されないセンサにより検出される。
【００２５】
カメラ本体１２には、さらに、レンズ検出スイッチ２６が備えられている。レンズ検出スイッチ２６では、レンズ１４が装着されると接点が閉じる。これによりレンズ検出スイッチ２６は、レンズ１４の装着を検知して、レンズ装着を示すレンズ検出信号を信号処理部１８に送る。
【００２６】
また、カメラ本体１２において、ＡＬＣ（Ａｕｔｏ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）コネクタ２８は、レンズ側のＡＬＣコネクタと接続される。ＡＬＣコネクタは、自動レベル調節器の機能を提供するためのコネクタである。
【００２７】
次に、図２は、フランジバックの調整機構を示している。図２に示すように、カメラ筐体４０の前面にはレンズ取付面４２が設けられている。また、光学部１２には撮像素子４４が備えられており、撮像素子４４上に撮像面４６がある。そして、フランジバックＦＢは、レンズ取付面４２から撮像面４６までの距離である。光学部１２の撮像素子４４は光学部移動モータ２０によって移動され、これによりバックフランジＦＢが変化し、フォーカス調整が行われる。
【００２８】
フォーカス調整の制御機能は、信号処理部１８によって実現される。すなわち、信号処理部１８は、光学部移動モータ２０を制御して、焦点が合うように撮像素子４４を移動させる。信号処理部１８は周知の技術でフォーカス調整を行えばよい。本実施の形態では、信号処理部１８は、光学部１２から撮影画像を取得し、撮影画像を解析して、画像のもつ周波数成分を求める。そして、信号処理部１８は、周波数成分に基づいて焦点が合っているか否かを判定する。周波数成分が所定のレベルより高ければ、焦点が合っていると判定される。信号処理部１８は、光学部１２の位置を少しずつ変えながら上記の動作を繰り返し、焦点が合う場所へと光学部１２を位置させる。
【００２９】
次に、図３は、レンズ装着時の撮像素子４４の位置制御について示している。カメラ本体１２の光軸Ｌ上には、焦点調整移動範囲Ａが設定されており、焦点調整移動範囲Ａの中央に調整スタート位置ＳＰが設定されている。信号処理部１８は、後述するように、レンズ１４の装着を検知すると、撮像素子４４を調整スタート位置ＳＰに移動させる。より詳細には、撮像素子４４の撮像面４６が調整スタート位置ＳＰに位置決めされる。調整スタート位置ＳＰは焦点調整の基準になる。その後、調整スタート位置ＳＰを起点にして、焦点調整移動範囲Ａの中で撮像素子４４が動かされる。
【００３０】
なお、信号処理部１８は、初回の電源立上げ時の制御動作においても、光学部移動モータ２４を制御し、撮像素子４４を調整スタート位置ＳＰに移動させる。あるいは、工場出荷段階で、撮像素子４４が調整スタート位置ＳＰに位置するように位置調整が行われてもよい。これにより、レンズ装着状態で監視カメラ１０が出荷されても、本実施の形態の位置調整を実現できる。
【００３１】
図４は、本実施の形態の監視カメラ１０におけるオートフォーカス関連の動作を示している。電源がオンになると（Ｓ１０）、信号処理部１８は、レンズ検出スイッチ２６からの入力信号に基づいて、レンズ１４が既に装着されているか否かを判定する（Ｓ１２）。レンズ１４が装着済みで有れば処理を終了する。
【００３２】
レンズ１４が装着済みでない場合に、レンズ１４が装着されると、レンズ検出スイッチ２６からレンズ検出信号が信号処理部１８に入力される（Ｓ１４）。このレンズ検出信号に応答して、信号処理部１８は、光学部移動モータ２０に制御信号を送り、光学部１６の撮像素子４４を図３の調整スタート位置ＳＰへ移動させる（Ｓ１６）。
【００３３】
この状態で、操作者によりレンズ１４の手動フォーカス調整機能が操作される。なお、撮像素子１６は、レンズ装着の直後、すなわち手動フォーカス操作前に調整スタート位置ＳＰへ移動されている。また、この段階でレンズ１４が操作されて、画角も調整される。
【００３４】
上記のように、本実施の形態では、レンズ装着時は、撮像素子４４は調整スタート位置ＳＰに移動するだけであり、撮像素子４４を使ったオートフォーカスは行われない。フォーカスはレンズ側にて手動で調整されて、調整スタート位置ＳＰに位置する撮像面へと合わされる。
【００３５】
次に、図５は、外部トリガー入力時の動作を示している。信号処理部１８は、外部からトリガーの信号が入力されると（Ｓ２０）、オートフォーカス動作を行う（Ｓ２２）。オートフォーカス動作では、前述したように、信号処理部１８は、光学部１６から入力される撮影画像を処理し、画像のもつ周波数を求め、周波数に基づいて焦点が合っているか否かを判定する。そして、信号処理部１８は、焦点が合う位置へと光学部１６を移動させる。これにより、光学部１６は調整スタート位置から離れることになる。
【００３６】
ここで、外部トリガーは、例えば、コントローラから入力される。操作者は、モニタの監視映像を見て、フォーカス調整が必要であると判断すると、オートフォーカス動作を指示する操作をコントローラに対して行う。コントローラは、オートフォーカスを指示する動作指示信号を監視カメラ１０に送る。この動作指示信号が信号処理部１８に外部トリガーとして取得される。
【００３７】
また、外部トリガーは、センサからの入力信号でもよい。例えば、監視カメラ１０が室内に設けられている場合を想定する。そして、監視カメラ１０は、通常時は室内の中央を監視し、ドアが開いたときにはドア付近を監視するとする。この場合、ドアの開閉を検出するセンサが備えられる。ドアの開閉を示す信号が、外部トリガーとして監視カメラ１０に入力される。信号処理部１８は、ドアが開くと、ドアに焦点を合わせる焦点調整を行う。このとき、好ましくは、図示されない回転機構が動作して、カメラがドアの方向へ向けられる。
【００３８】
外部トリガーは上記の例に限定されない。フォーカス調整が必要と判断される状況に対応する任意のトリガーを適用可能である。
【００３９】
次に、図６は、カラー／白黒切換時の動作を示している。前述したように、信号処理部１８は、カラー撮影モードと白黒撮影モードの間の切換を行う（Ｓ３０）。このとき、信号処理部１８は、切換モータ２４に制御信号を送る。これにより、カラー／白黒切換機構２２が動作して、カラー撮影モード用の赤外線フィルタが白黒撮影モード用のガラス板に入れ替えられ、あるいは、逆の動作が行われる。信号処理部１８は、上記の切換動作の際に、オートフォーカス動作をも行う（Ｓ３２）。これにより、カラー撮影と白黒撮影の切換に伴って生じるフォーカスずれを解消できる。
【００４０】
上述の実施の形態では、外部トリガーの入力時とカラー／白黒切換動作時にオートフォーカス動作が行われた。しかし、フォーカス調整が必要と判断される状況に対応する任意の条件が成立したときにオートフォーカス動作が行われてよい。例えば、時刻が監視され、昼と夜が切り替わるときにオートフォーカス動作が行われてもよい。あるいは、定期的にオートフォーカス動作が行われてもよい。撮影対象物の移動が検出されたときにオートフォーカス動作が行われてもよい。赤外照明が備えられている場合に、照明のオンオフに応じてオートフォーカス動作が行われてもよい。
【００４１】
また、上述の実施の形態では、信号処理部１８は、レンズ検出スイッチ２６のレンズ検出信号に基づいてレンズ１４の装着を判断している。これに対して、信号処理部１８は、別の構成を利用してレンズ１４の装着を検出してもよい。例えば、信号処理部１８は、ＡＬＣコネクタ３０が抜かれたときに、レンズ１４が装着されたと判断してもよい。ＡＬＣコネクタ３０が抜かれると、レンズ１４が交換される。したがって、信号処理部１８は、ＡＬＣコネクタ３０が抜かれたときにはレンズ１４が装着されると判断できる。そして、ＡＬＣコネクタ３０が抜かれると、信号処理部１８は撮像素子４４を調整スタート位置ＳＰへ移動させる。
【００４２】
図７は、本実施の形態による焦点調整移動範囲Ａの縮小効果を示している。図７の上段に示すように、レンズ装着前は、撮像素子４４が、焦点調整移動範囲Ａの位置Ｘにいたとする。位置Ｘは調整スタート位置ＳＰからずれている。レンズ装着が検出されると、撮像素子４４が調整スタート位置ＳＰへ移動させる。この状態で、レンズ１４の焦点が手動操作で合わされる。したがって、レンズ１４の焦点は、調整スタート位置ＳＰにて撮像素子４４に合わされる。その後、外部トリガー等の事象が生じると、撮像素子４４が、調整スタート位置ＳＰから動かされ、オートフォーカスが行われる。
【００４３】
ここで、本実施の形態の処理が行われないとする。この場合、レンズが装着されたときも、撮像素子４４は、図７の上段の位置Ｘにあり、この状態で、レンズ１４を使った手動のフォーカス調整が行われる。したがって、レンズ装着時点では、位置Ｘの撮像素子４４上で焦点が合う。その後のオートフォーカス動作では、図７の上段に２点鎖線で示すように、位置Ｘを中心に撮像素子４４が前後に動くことになる。２点鎖線の領域は、本実施の形態の焦点調整移動範囲Ａからはみ出ている。したがって、撮像素子４４の動作可能範囲を広げなければならない。
【００４４】
上記の例に示されるように、本実施の形態が適用されないと、レンズのフォーカス位置がどこにある場合でも、その場所を中心に撮像素子４４を移動する必要があり、そのために撮像素子４４の調整代を大きくする必要が生じる。これに対して、本実施の形態では、上述したように、レンズ装着時に撮像素子４４を調整スタート位置ＳＰに位置させることで、調整代を小さくすることができる。本実施の形態によれば、調整代を例えば１ｍｍ程度に抑えることができる。
【００４５】
以上に説明したように、本実施の形態の撮像装置によれば、スタート素子位置制御手段である信号処理部１８が、レンズ１４が装着されたときに撮像素子４４を調整スタート位置ＳＰへと移動するので、撮像素子４４を移動するフランジバック調整では、撮像素子４４が調整スタート位置から前後に適当な焦点調整移動範囲内Ａで移動可能であればよく、したがって、撮像素子４４の移動範囲を小さく設定できる。そして、撮像素子４４の移動範囲Ａが小さくてよいので、撮像装置の小型化が可能になる。
【００４６】
そして、フランジバックの調整によってオートフォーカス機能を実現でき、これにより、被写体の移動や大幅な光量変化等に柔軟に対応することが可能となり、映像提供が可能な監視環境の拡大を計ることができる。
【００４７】
また、本実施の形態によれば、素子位置制御手段である信号処理部１８が、外部からのトリガーに応答して、焦点が合うように素子位置を制御するので、焦点がずれる事象が発生したときに焦点を自動調整できる。
【００４８】
また、本実施の形態によれば、素子位置制御手段である信号処理部１８が、通常撮影モード（カラー）と赤外線撮影モード（白黒）の切換に応答して、焦点が合うように素子位置を制御するので、モード切換時の焦点のずれを自動的に調整できる。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、スタート素子位置制御手段である信号処理部１８が、ＡＬＣコネクタ３０の抜取りに応答して、撮像素子４４を調整スタート位置ＳＰへと移動させるので、ＡＬＣコネクタ３０を上手く利用してレンズ装着を検知して素子位置を調整できる。
【００５０】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明した。しかし、本発明は上述の実施の形態に限定されず、当業者が本発明の範囲内で上述の実施の形態を変形可能なことはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明にかかる撮像装置は、フランジバック調整によるオートフォーカス機能を小型な構成でもって実現できるという効果を有し、監視カメラ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態における監視カメラのブロック図
【図２】本発明の実施の形態における監視カメラのフランジバック調整機能を示す図
【図３】レンズ装着時の撮像素子の位置制御を示す図
【図４】本発明の実施の形態に係る監視カメラの動作説明のためのフロー図
【図５】本発明の実施の形態に係る監視カメラの動作説明のためのフロー図
【図６】本発明の実施の形態に係る監視カメラの動作説明のためのフロー図
【図７】焦点調整移動範囲の縮小効果を示す図
【符号の説明】
【００５３】
１０  監視カメラ
１２  カメラ本体
１４  レンズ
１６  光学部
１８  信号処理部
２０  光学部移動モータ
２２  カラー／白黒切換機構
２４  切換モータ
２６  レンズ検出スイッチ
２８、３０  ＡＬＣコネクタ
４０  カメラ筐体
４２  レンズ取付面
４４  撮像素子
４６  撮像面
ＦＢ  フランジバック
Ａ  焦点調整移動範囲
【図１】
2006148421.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006148421.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006148421.tif 000008
【図７】
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