(57)【要約】【課題】  背景が苦手被写体であっても背景を最適なフォーカス位置に合わせる。【解決手段】  フォーカスレンズを含み、被写体像を撮像素子１０１に結像させる撮像レンズ１００と、フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動手段１０２と、撮影画面内の動体を検出する動体検出手段１０７と、被写体の合焦状態を判定する合焦判定手段１０８と、予め設定される一つまたは複数の背景フォーカス位置を記憶する記憶手段１０６と、動体検出手段が動体を検出していない時で、かつ合焦判定手段が非合焦と判定した時には、記憶手段に記憶されている背景フォーカス位置にフォーカスレンズを移動させる制御手段１１０とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含み、被写体像を撮像素子に結像させる撮像レンズと、
前記フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動手段と、
撮影画面内の動体を検出する動体検出手段と、
被写体の合焦状態を判定する合焦判定手段と、
予め設定される一つまたは複数の背景フォーカス位置を記憶する記憶手段と、
前記動体検出手段が動体を検出していない時で、かつ前記合焦判定手段が非合焦と判定した時には、前記記憶手段に記憶されている前記背景フォーカス位置に前記フォーカスレンズを移動させる制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記背景フォーカス位置が複数記憶されている場合には、前記制御手段は、記憶されている前記複数の背景フォーカス位置に前記フォーカスレンズを順次移動させて各背景フォーカス位置での合焦状態を判定させ、最も合焦状態の良い背景フォーカス位置を選択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】
前記制御手段は、前記背景フォーカス位置に前記フォーカスレンズを移動させた後、合焦状態が所定以下であるときには、警告す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】
前記制御手段は、前記背景フォーカス位置に前記フォーカスレンズを移動させた後、合焦状態が所定以下であるときには、過去に記憶されたすべてのフォーカス停止位置を元にフォーカス停止位置のヒストグラムを算出し、前記ヒストグラムから求めた最も信頼度の高い前記フォーカス停止位置に前記フォーカスレンズを移動させ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５】
前記合焦判定手段が非合焦と判定してからの時間を計測する時間計測手段を有し、
前記制御手段は、前記時間計測手段により計測された時間が所定以上経過した後に、前記背景フォーカス位置に前記フォーカスレンズを移動させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像レンズに含まれる、撮影画角を変更するためのズームレンズと、前記撮影画角を取得するための撮影画角取得手段の組み合わせと、
撮影方向の水平角を制御するパンニング手段と撮影方向の仰角を制御するチルティング手段のうちの少なくとも一方と、前記撮影方向を取得するための撮影方向取得手段の組み合わせの少なくとも一方を有し、
前記制御手段は、前記撮影画角と前記撮影方向のうちの少なくとも一方に対して前記一つまたは複数の背景フォーカス位置を記憶させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
フォーカスレンズを含み、被写体像を撮像素子に結像させる撮像レンズと、
前記フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動手段と、予め設定される一つまたは複数の背景フォーカス位置を記憶する記憶手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
撮影画面内の動体を検出する動体検出ステップと、
被写体の合焦状態を判定する合焦判定ステップと、
前記動体検出ステップにて動体を検出していない時で、かつ前記合焦判定ステップにて非合焦と判定した時には、前記記憶手段に記憶されている前記背景フォーカス位置に前記フォーカスレンズを移動させる制御ステップとを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視用に適した撮像装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、監視カメラで被写体を撮影する際に、人物等の被写体があればピントが合う。ところが、被写体が画面から消失し、背景が苦手被写体（点光源、低コントラストな壁、縞模様等）になってしまうと、ピントが合わずに画像がぼけた状態でオートフォーカス制御が止まってしまうといった問題がある。ユーザーにとっては、いかなる被写体であってもピントを合わせることが最低限要求される。
【０００３】
例えば、特許文献１では、動体が検出されるまでワンショットＡＦを間欠に行い、動体が検出されるとコンティニュアスＡＦ（一度合焦状態になった後も繰り返し焦点検出動作を行うフォーカス制御モード）に切り替える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３１３８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、背景被写体が苦手被写体である場合は、フォーカス制御のモードを切り替えてもピントを合わせることができない問題があった。
【０００６】
（発明の目的）
本発明の目的は、背景が苦手被写体であっても背景を最適なフォーカス位置に合わせることができる撮像装置および撮像装置の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、フォーカスレンズを含み、被写体像を撮像素子に結像させる撮像レンズと、前記フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動手段と、撮影画面内の動体を検出する動体検出手段と、被写体の合焦状態を判定する合焦判定手段と、予め設定される一つまたは複数の背景フォーカス位置を記憶する記憶手段と、前記動体検出手段が動体を検出していない時で、かつ前記合焦判定手段が非合焦と判定した時には、前記記憶手段に記憶されている前記背景フォーカス位置に前記フォーカスレンズを移動させる制御手段とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、背景が苦手被写体であっても背景を最適なフォーカス位置に合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１である撮像装置のブロック図である。
【図２】実施例１のＡＦ制御の例を示すフローチャートである。
【図３】実施例１での背景フォーカス位置を記憶する例を示すフローチャートである。
【図４】背景フォーカス位置を複数記憶する際の対応の例を示す図である。
【図５】複数の背景フォーカス位置がある場合のＡＦ制御のフローチャートである。
【図６】アラームまたは警告メッセージを出力する時のフローチャートである。
【図７】ヒストグラムを参照しＡＦ制御する場合のフローチャートである。
【図８】上記ヒストグラム算出時の例を示すグラフである。
【図９】実施例２である撮像装置のブロック図である。
【図１０】実施例２のＡＦ制御の例を示すフローチャートである。
【図１１】実施例３である撮像装置のブロック図である。
【図１２】背景フォーカス位置を各撮影画角と撮影方向に対応して記憶する例のフローチャートである。
【図１３】上記各撮影画角と撮影方向毎に記憶する際の対応の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態は、以下の実施例１ないし３に記載される通りである。
【実施例１】
【００１１】
最初に、図１を参照して、本発明の実施例１による、撮像装置について説明する。この撮像装置において、撮像レンズ１００は入射光を結像するための撮像光学系である。撮像レンズ１００の中には被写体に焦点を合わせるためのフォーカスレンズが含まれている。撮像素子１０１は撮像レンズ１００からの撮像光に応じて被写体像が撮像面に結像され、それを光電変換する。ここで言う撮像素子とはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｓｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等である。レンズ駆動部１０２は撮像レンズ１０１を光軸方向に駆動させるための手段である。レンズ駆動部１０２はステッピングモータ等であり、他のレンズ駆動手段でも代用可能である。Ａ／Ｄ変換部１０３は撮像素子１０１より供給されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。信号処理部１０４はＡ／Ｄ変換部１０３より出力されたデジタル信号に対して信号処理を行う。信号処理部１０４では入力されたデジタル信号に対して色変換、自動利得制御、露出制御、ホワイトバランス補正、ガンマ補正、輪郭強調補正、等の処理がなされる。以上のような信号処理は一例であり、処理を省略または他の処理を付加しても構わない。同時に信号処理部１０４ではフォーカス評価値の算出も行われる。フォーカス評価値は、レンズ駆動部１０２によりフォーカスレンズを駆動させて、画像信号の高周波成分を検出し、各々の周波数を積分することで求められる。フォーカスを合わせる撮像装置の機能としては被写体の変化に応じて自動的にフォーカスレンズを駆動させてフォーカスを合わせるＡＦ（オートフォーカス）と、手動でフォーカスレンズ位置を決めるＭＦ（マニュアルフォーカス）があり、それぞれモードとして独立してユーザーが任意に設定できる。画像表示部１０５は信号処理部１０４より出力された画像信号を表示する。画像表示部１０５は撮像装置内に含まれても良いが、外部モニタ等でも良い。記憶部１０６はフォーカス位置を記憶するための手段であり、Ｆｌａｓｈ  ＲＯＭ（Ｆｌａｓｈ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ  ）等である。動体検出部１０７は撮影画面内の動体を検出するための手段である。動体を検出する方法はフレーム間差分を見て、所定領域のフレーム間差分が所定以上の時に動きと判断する。前述の動体検出の方法は一例であり、他の方法で置換できる。合焦判定部１０８は被写体の合焦状態をフォーカス評価値により判定する。フォーカス評価値に限らず、他の手段、例えば撮像面位相差方式により合焦状態を判定するものであってもよい。手動フォーカス操作部１０９はＭＦに切り替えられたときにフォーカス位置を手動でレンズ駆動部１０２に指示する。制御部１１０は後述する背景フォーカス位置を制御するものである。
【００１２】
次に、図１の撮像装置におけるＡＦ制御の流れを図２のフローチャートを用いて説明する。図２においてＳ１００〜Ｓ１０３は各処理のステップを表している。まず、被写体像が撮像レンズ１００を介して撮像素子１０１の受光面に結像され、撮影信号をＡ／Ｄ変換部１０３でデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号を信号処理部１０４で信号処理をする。信号処理部１０４から出力された画像から、動体検出部１０７が画像内の動体の検出を行う（Ｓ１００）。動体検出部１０７で動体を検出した場合はＡＦモードにする（Ｓ１０１）。こうすることで撮影画面内の動体に対して自動でフォーカスを合わせることが可能である。動体が検出されなかった場合は合焦判定部１０８で合焦か非合焦か（合焦状態）の判定を行う（Ｓ１０２）。非合焦と判定された場合は、予め設定され、記憶部１０６に記憶された背景フォーカス位置に移動する（Ｓ１０３）。
【００１３】
ここで図３を参照して背景フォーカス位置の記憶手順について説明する。まずユーザーがフォーカス制御のモードをＭＦモードに切り替える（Ｓ２００）。その後、ユーザーが手動フォーカス操作部１０９を手動で操作してフォーカスレンズをＮｅａｒ側またはＦａｒ側に移動させ、背景にピントが合う任意のフォーカス位置を決める（Ｓ２０１）。任意の背景フォーカス位置は予め用意されている、ＦＡＲ端、ＮＥＡＲ端、無限遠等でも良い。そしてこの任意のフォーカス位置を背景フォーカス位置として記憶部１０６に記憶する（Ｓ２０２）。この時背景フォーカス位置は複数記憶しても良く、図４のようにそれぞれの背景フォーカス位置１〜４はフォーカスレンズを駆動するステッピングモータのパルス位置で記憶される。前述した背景フォーカス位置の記憶形式はパルス位置に限定されるものではなく、レンズ駆動部１０２に応じた他の形式でも構わない。
【００１４】
ここで背景フォーカス位置が複数記憶されている時のＡＦ制御について図５のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１００〜Ｓ１０３までの流れは図２のフローチャートの説明と同様である。予めユーザーが図３で説明した手順で複数の背景フォーカス位置を記憶させているとする。ステップＳ１０３で背景フォーカス位置に移動後に、次の背景フォーカス位置があるかどうかの判定を行う（Ｓ３００）。次の背景フォーカス位置がある場合は、現在の背景フォーカス位置のフォーカス評価値を記憶し（Ｓ３０１）、次の背景フォーカス位置を選択後、フォーカスレンズを選択されている背景フォーカス位置に移動させる。これを記憶されている背景フォーカス位置すべてに対して順次移動させても良いが、評価値が所定以上になったところで現在の背景フォーカス位置に固定して、その後の処理を中断させても良い。次の背景フォーカス位置が無くなった時点で、記憶されている複数の評価値の中で最も高い値を示す（最も合焦状態の良い）、背景フォーカス位置にフォーカスレンズを移動させる（Ｓ３０３）。こうすることで、背景の変化が大きいシーンで、その時の背景に応じた最適なフォーカス位置を提供することができる。
【００１５】
また、図６のステップＳ４００〜Ｓ４０１のように、最もフォーカス評価値が高い背景フォーカス位置でのフォーカス評価値が所定の値よりも小さい時は、ユーザーに対して再度背景フォーカス位置の記憶を促すアラーム音または警告メッセージの少なくとも一方を出力しても良い。所定の値は予め設定されているが、ユーザーが任意に設定しても良い。記憶されている背景フォーカス位置が１つのみの場合でも、同様にフォーカス評価値が所定以下でアラーム音または警告メッセージの少なくとも一方を出力しても良い。こうすることで、ユーザーの要求する背景フォーカス位置の合焦レベルに対して、要求以下の合焦レベルであった場合にユーザーにその旨を認知させることができる。
【００１６】
または、ステップＳ４００でフォーカス評価値が所定以下の場合は、背景にフォーカスが合っていないため、図７のステップＳ５００〜Ｓ５０１のように、予め過去のすべてのフォーカス停止位置を記憶しておいて、図８のようなフォーカス停止位置のヒストグラムを算出し、最もフォーカス停止頻度が高く信頼度の高いフォーカス停止位置を選択し、フォーカスレンズを移動させても良い。こうすることで、次に動き被写体が撮影画面内に出現した時に、フォーカスを合わせる時間を短縮できる場合がある。
【実施例２】
【００１７】
次に、図９を参照して、本発明の実施例２による、撮像装置について説明する。この撮像装置において、撮像レンズ１００ないし制御部１１０の構成は、実施例１の場合と同様である。新たに追加された構成は、時間を計測する時間計測部２０１（以下、タイマ２０１）であり、合焦判定後の経過時間測定および動体検出時の経過時間のリセットを行う。経過時間の計測単位は任意の単位である。
【００１８】
次に、本実施例２に係る図９の撮像装置におけるＡＦ制御の流れを図１０のフローチャートを用いて説明する。図１０においてＳ６００〜Ｓ６０６は各処理のステップを表している。ステップＳ６００、Ｓ６０１、Ｓ６０３、Ｓ６０６は図２のステップＳ１００、Ｓ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３と同様であるので、説明を省略する。ステップ６０１でＡＦモードに切り替えられた時、タイマ２０１のカウントが０でなかった時は、タイマ２０１のカウントをリセットする。動体が検出されなかった場合は合焦判定部１０８で合焦か非合焦かの判定を行う（Ｓ６０３）。非合焦と判定された場合は、タイマ２０１のカウントを始める（Ｓ６０４）。合焦判定部１０８が合焦と判定されるまでタイマ２０１のカウントを継続し、タイマ２０１のカウントの値が所定以上になった時、つまり計測された時間が所定以上経過した時（Ｓ６０５）に、予め記憶された背景フォーカス位置にフォーカスレンズを移動させる（Ｓ６０６）。また、背景フォーカス位置に移動させる時のタイマ２０１のカウントの値は、ユーザーが任意に設定することができる。こうすることで、動体検出時と動体非検出時の切り替わり頻度が多いシーンにおいて、フォーカスレンズが頻繁に極端に動いてしまって、撮影画像の品位が低下しまうことを防ぐ。つまり、ＡＦ時のハンチングを軽減することができる。
【実施例３】
【００１９】
次に、図１１を参照して、本発明の実施例３による、撮像装置について説明する。この撮像装置において、撮像素子１０１ないし制御部１１０の構成は実施例１の場合と同様である。また、実施例２の構成に含まれる時間計測部２０１を含んでも良い。
【００２０】
撮像レンズ３００は図１の撮像レンズ１００にズームレンズを追加したものである。撮像部１０は、撮像レンズ３００、撮像素子１０１、レンズ駆動部１０２、Ａ／Ｄ変換部１０３を含む。パンニング部３０１は撮像部１０を水平方向に回転させる（以下、パンニング）、つまり撮影方向の水平角を制御する手段である。チルティング部３０２は撮像部１０を垂直方向に回転させる（以下、チルティング）、つまり撮影方向の仰角を制御する手段である。撮影方向取得部３０３はパンニング部３０１とチルティング部３０２からそれぞれ水平角度と垂直角度を撮影方向として取得する。撮影画角取得部３０４は撮像レンズ３００内のズームレンズを駆動するレンズ駆動部１０２から現在のズーム位置を撮影画角として取得する。実施例３の撮像装置において、ズームレンズ、パンニング部３０１および、チルティング部３０２のうち少なくとも一つが含まれれば良い。またそれに対応してズームレンズがある場合は撮影画角取得部３０４が、パンニング部３０１とチルティング部３０２の少なくとも一方がある場合は撮影方向取得部３０３が、それぞれ必要となる。
【００２１】
次に、本実施例３に係る図１１の撮像装置におけるＡＦ制御の流れは実施例１で説明した図２のフローチャートのＳ１００〜Ｓ１０３の各ステップの手順と同様である。また、時間計測部２０１を含む場合は実施例２で説明した図１０のフローチャートのＳ６００〜Ｓ６０６の各ステップの手順と同様である。
【００２２】
次に背景フォーカス位置の設定方法について、図１２のフローチャートを参照して説明する。まず、ユーザーがズームレンズ、パンニング部３０１、チルティング部３０２の少なくとも１つを用いて任意の撮影方向および／または撮影画角を決める。撮影方向および／または撮影画角が決まったら、フォーカス制御のモードをＭＦモードに切り替える（Ｓ７００）。その後、ユーザーが手動でフォーカスレンズをＮｅａｒ側またはＦａｒ側に移動させて背景にピントが合う任意の背景フォーカス位置を決める（Ｓ７０１）。任意の背景フォーカス位置は予め用意されている、ＦＡＲ端、ＮＥＡＲ端、無限遠等でも良い。そして任意の背景フォーカス位置を記憶部１０６に記憶する（Ｓ７０２）。この時、背景フォーカス位置は同じ撮影方向および／または撮影画角内で複数記憶しても良い。更に、ユーザーが複数の撮影方向および／または撮影画角を見たい場合は、パンニング部３０１またはチルティング部３０２により撮影方向を変更させて、１つ、または複数の背景フォーカス位置を記憶しても良い。この時、図１３のように撮影方向と１つまたは複数の背景フォーカス位置が組みになって記憶される。こうすることで、各撮影画角または撮影方向における各シーンにおいて最適な背景フォーカス位置を提供することができる。
【００２３】
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。
【符号の説明】
【００２４】
１００  撮像レンズ
１０１  撮像素子
１０２  レンズ駆動部
１０６  記憶部
１０７  動体検出部
１０８  合焦判定部
１１０  制御部
【図１】
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【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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