(57)【要約】【構成】イメージセンサ１４は、フォーカスレンズ１２を経た被写界の光学像が照射される撮像面を有する。フォーカス評価回路３０は、撮像面で生成された被写界像のうち有効フォーカスエリアに属する部分被写界像の高周波成分であるフォーカス評価値を検出する。フォーカスレンズ１２から撮像面までの距離は、メインＣＰＵ３２によって段階的に変更される。メインＣＰＵ３２は、フォーカスレンズ１２の変更処理と並行してフォーカス評価回路３０によって検出されたフォーカス評価値に基づいて、フォーカスレンズ１２から撮像面までの距離を適正距離に調整する。メインＣＰＵ３２は、通信Ｉ／Ｆ４０を通してフォーカス調整指示を受け付けたとき、有効フォーカスエリアのサイズを変更してフォーカス調整を再起動する。【効果】フォーカスを合わせるべき被写体を容易に変更でき、かつフォーカスを高精度で調整することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズを経た被写界の光学像が照射される撮像面を有する撮像手段、
前記撮像面で生成された被写界像のうち調整エリアに属する部分被写界像の高周波成分を検出する検出手段、
前記光学レンズから前記撮像面までの距離を指定方向に変更する変更手段、
前記変更手段の変更処理と並行して前記検出手段によって検出された高周波成分に基づいて前記光学レンズから前記撮像面までの距離を適正距離に調整する調整手段、および
エリア変更指示を受け付けたとき前記調整エリアのサイズおよび／または位置を変更して前記変更手段を再起動する再起動手段を備える、電子カメラ。
【請求項２】
前記適正距離は前記検出手段によって検出された高周波成分の量が最大となる距離に相当する、請求項１記載の電子カメラ。
【請求項３】
前記光学レンズから前記撮像面までの距離を複数の距離に設定する設定手段、および
前記設定手段によって設定された複数の距離の各々に対応して前記検出手段によって検出された高周波成分に基づいて前記変更手段の変更方向を指定する指定手段をさらに備える、請求項１または２記載の電子カメラ。
【請求項４】
前記指定手段によって指定される方向は前記検出手段によって検出された高周波成分が増大する方向である、請求項３記載の電子カメラ。
【請求項５】
前記撮像面に照射される光学像は監視ゾーンの少なくとも一部の被写界に対応し、
前記撮像面の方向を所望の方向に変更する制御手段をさらに備える、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子カメラ。
【請求項６】
光学レンズを経た被写界の光学像が照射される撮像面を有する撮像手段、および前記撮像面で生成された被写界像のうち調整エリアに属する部分被写界像の高周波成分を検出する検出手段を備える電子カメラのプロセサに、
前記光学レンズから前記撮像面までの距離を指定方向に変更する変更ステップ、
前記変更ステップの変更処理と並行して前記検出手段によって検出された高周波成分に基づいて前記光学レンズから前記撮像面までの距離を適正距離に調整する調整ステップ、および
エリア変更指示を受け付けたとき前記調整エリアのサイズおよび／または位置を変更して前記変更ステップを再起動する再起動ステップを実行させるための、距離制御プログラム。
【請求項７】
光学レンズを経た被写界の光学像が照射される撮像面を有する撮像手段、および前記撮像面で生成された被写界像のうち調整エリアに属する部分被写界像の高周波成分を検出する検出手段を備える電子カメラによって実行される距離制御方法であって、
前記光学レンズから前記撮像面までの距離を指定方向に変更する変更ステップ、
前記変更ステップの変更処理と並行して前記検出手段によって検出された高周波成分に基づいて前記光学レンズから前記撮像面までの距離を適正距離に調整する調整ステップ、および
エリア変更指示を受け付けたとき前記調整エリアのサイズおよび／または位置を変更して前記変更ステップを再起動する再起動ステップを備える、距離制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子カメラに関し、特にたとえば光学レンズから撮像面までの距離を撮像面で捉えられた被写界像の高周波成分に基づいて調整する、電子カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のカメラの一例が、特許文献１に開示されている。この従来技術によれば、複数の被写体に対してフォーカスレンズが合焦状態となる複数のレンズ位置が検出される。フォーカスレンズの位置は、オートフォーカス動作の後に位置変更操作が行われたとき、複数のレンズ位置の中の他のレンズ位置に変更される。これによって、フォーカスレンズの焦点を容易に所望の被写体に合わせることができる。
【特許文献１】特開２００５−１５６８１０号公報［G02B 7/08, 7/36, G03B 13/36］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来技術では、参照される複数のレンズ位置の情報が位置変更操作を通して共通であるため、被写体に動きがあると焦点調整の精度が低下してしまう。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、フォーカスを合わせるべき被写体を容易に変更でき、かつフォーカスを高精度で調整することができる、電子カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明に従う電子カメラ(10：実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、光学レンズ(12)を経た被写界の光学像が照射される撮像面を有する撮像手段(14)、撮像面で生成された被写界像のうち調整エリアに属する部分被写界像の高周波成分を検出する検出手段(30)、光学レンズから撮像面までの距離を指定方向に変更する変更手段(S21)、変更手段の変更処理と並行して検出手段によって検出された高周波成分に基づいて光学レンズから撮像面までの距離を適正距離に調整する調整手段(S27)、およびエリア変更指示を受け付けたとき調整エリアのサイズおよび／または位置を変更して変更手段を再起動する再起動手段(S3)を備える。
【０００６】
撮像手段は、光学レンズを経た被写界の光学像が照射される撮像面を有する。検出手段は、撮像面で生成された被写界像のうち調整エリアに属する部分被写界像の高周波成分を検出する。光学レンズから撮像面までの距離は、変更手段によって段階的に変更される。調整手段は、変更手段の変更処理と並行して検出手段によって検出された高周波成分に基づいて、光学レンズから撮像面までの距離を適正距離に調整する。再起動手段は、エリア変更指示を受け付けたとき、調整エリアのサイズおよび／または位置を変更して変更手段を再起動する。
【０００７】
調整エリアのサイズおよび／または位置が変更されることで、検出手段によって検出される高周波成分の特性が変化し、光学レンズから撮像面までの適正距離もまた変化する。したがって、光学レンズから撮像面までの距離は、エリア変更指示が行われる毎に調整される。これによって、フォーカスを合わせるべき被写体を容易に変更でき、かつフォーカスを高精度で調整することができる。
【０００８】
請求項２の発明に従う電子カメラは、請求項１に従属し、適正距離は検出手段によって検出された高周波成分の量が最大となる距離に相当する。
【０００９】
請求項３の発明に従う電子カメラは、請求項１または２に従属し、光学レンズから撮像面までの距離を複数の距離に設定する設定手段(S7, S11)、および設定手段によって設定された複数の距離の各々に対応して検出手段によって検出された高周波成分に基づいて変更手段の変更方向を指定する指定手段(S17, S19)をさらに備える。
【００１０】
請求項４の発明に従う電子カメラは、請求項３に従属し、指定手段によって指定される方向は検出手段によって検出された高周波成分が増大する方向である。
【００１１】
請求項５の発明に従う電子カメラは、請求項１ないし４のいずれかに従属し、撮像面に照射される光学像は監視ゾーンの少なくとも一部の被写界に対応し、撮像面の方向を所望の方向に変更する制御手段(36, 38)をさらに備える。
【００１２】
請求項６の発明に従う距離制御プログラムは、光学レンズ(12)を経た被写界の光学像が照射される撮像面を有する撮像手段(14)、および撮像面で生成された被写界像のうち調整エリアに属する部分被写界像の高周波成分を検出する検出手段(30)を備える電子カメラ(10)のプロセサ(32)に、光学レンズから撮像面までの距離を指定方向に変更する変更ステップ(S21)、変更ステップの変更処理と並行して検出手段によって検出された高周波成分に基づいて光学レンズから撮像面までの距離を適正距離に調整する調整ステップ(S27)、およびエリア変更指示を受け付けたとき調整エリアのサイズおよび／または位置を変更して変更ステップを再起動する再起動ステップ(S3)を実行させるための、距離制御プログラムである。
【００１３】
請求項１の発明と同様、複数の被写体が存在する画角において所望の被写体に容易かつ正確にフォーカスを合わせることができる。
【００１４】
請求項７の発明に従う距離制御方法は、光学レンズ(12)を経た被写界の光学像が照射される撮像面を有する撮像手段(14)、および撮像面で生成された被写界像のうち調整エリアに属する部分被写界像の高周波成分を検出する検出手段(30)を備える電子カメラ(10)によって実行される距離制御方法であって、光学レンズから撮像面までの距離を指定方向に変更する変更ステップ(S21)、変更ステップの変更処理と並行して検出手段によって検出された高周波成分に基づいて光学レンズから撮像面までの距離を適正距離に調整する調整ステップ(S27)、およびエリア変更指示を受け付けたとき調整エリアのサイズおよび／または位置を変更して変更ステップを再起動する再起動ステップ(S3)を備える。
【００１５】
請求項１の発明と同様、複数の被写体が存在する画角において所望の被写体に容易かつ正確にフォーカスを合わせることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、調整エリアのサイズおよび／または位置が変更されることで、検出手段によって検出される高周波成分の特性が変化し、光学レンズから撮像面までの適正距離もまた変化する。したがって、光学レンズから撮像面までの距離は、エリア変更指示が行われる毎に調整される。これによって、フォーカスを合わせるべき被写体を容易に変更でき、かつフォーカスを高精度で調整することができる。
【００１７】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１を参照して、この実施例の監視カメラ１０は、屋内の天井に設置されて屋内を上方から監視するドーム型のカメラであり、フォーカスレンズ１２およびイメージセンサ１４を含む。監視ゾーンの一部である被写界を表す光学像は、フォーカスレンズ１２を経てイメージセンサ１４の撮像面に照射される。
【００１９】
電源が投入されると、メインＣＰＵ３２は、露光動作および電荷読み出し動作の繰り返しをドライバ１６ｂに命令する。ドライバ１６ｂは、１／３０秒毎に発生するタイミング信号に応答して、撮像面の露光とこれによって生成された電荷の読み出しとを実行する。この結果、読み出された電荷に基づく生画像信号が、３０ｆｐｓのフレームレートでイメージセンサ１４から出力される。
【００２０】
出力された各フレームの生画像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路１８で相関二重サンプリング，自動ゲイン調整およびＡ／Ｄ変換の一連の処理を施される。信号処理回路２０は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路１８から出力された生画像データに色分離，白バランス調整，ＹＵＶ変換などの処理を施し、ＹＵＶ形式の画像データを生成する。
【００２１】
生成された画像データは、メモリ制御回路２２を通してＤＲＡＭ２４に書き込まれる。こうして、複数フレームの画像データがＤＲＡＭ２４に蓄積される。蓄積された画像データは、メモリ制御回路２２によって読み出され、Ｉ／Ｆ２６を経てレコーダ（図示せず）に向けて転送される。
【００２２】
輝度評価回路２８は、各フレームの画像データを形成するＹデータに基づいて被写界の輝度（明るさ）を評価し、評価結果つまり輝度評価値をメインＣＰＵ３２に与える。メインＣＰＵ３２は、与えられた輝度評価値に基づいて適正露光期間を算出し、算出された適正露光期間をドライバ１６ｂに設定する。これによって、ＤＲＡＭ２４に蓄積される画像データの明るさが適度に調整される。
【００２３】
通信Ｉ／Ｆ４０は、警備室の操作パネル（図示せず）から出力された操作データを取り込む。操作データは、パン回転指示，チルト回転指示およびフォーカス調整指示をパラメータとして有する。パン回転指示およびチルト回転指示はサブＣＰＵ３４に与えられる一方、フォーカス調整指示はメインＣＰＵ３２に与えられる。
【００２４】
サブＣＰＵ３４は、パン回転指示に従ってパン回転機構３６を駆動し、チルト回転指示に従ってチルト回転機構３８を駆動する。サブＣＰＵ３４はさらに、現時点のパン角θｐおよびチルト角θｔを検出し、検出されたパン角θｐおよびチルト角θｔをメインＣＰＵ３２に与える。
【００２５】
図２（Ａ）を参照して、パン角θｐは、撮像面に直交する光軸の水平角を定義するパラメータであり、撮像面を真北に向けたときの水平角を０°（または３６０°）として、時計回り方向に沿って増大する。したがって、パン角θｐは、真東，真南および真西に対応してそれぞれ９０°，１８０°および２７０°を示す。なお、パン角θｐの可変範囲は０°≦θｐ＜３６０°である。
【００２６】
図２（Ｂ）を参照して、チルト角θｔは、撮像面に直交する光軸の垂直角を定義するパラメータであり、イメージセンサ１４の上端を上にして撮像面を水平方向に向けたときの垂直角を０°として、下方向に沿って増大する。チルト角θｔは、撮像面を真下に向けたとき９０°を示し、イメージセンサ１４の上端を下にして撮像面を水平方向に向けたとき１８０°を示す。なお、チルト角θｔの可変範囲は−５°＜θｔ＜１８５°である。
【００２７】
監視カメラ１０は、図３に示す要領で屋内の天井に設置され、屋内を上方から監視する。チルト角θｔを固定にした状態でパン回転動作を行うと、光軸と水平面との交点は円を描く。描かれる円の中心は監視カメラ１０の真下（監視ゾーンの中心）と一致し、描かれる円の半径はチルト角θｔが減少するにつれて拡大される。
【００２８】
通信Ｉ／Ｆ４０を通してフォーカス調整指示が与えられたとき、メインＣＰＵ３２は、次の要領でフォーカス制御を実行する。
【００２９】
撮像面の中央には、互いにサイズの異なる２つのフォーカスエリアＦ１およびＦ２が、図４に示す要領で割り当てられる。図４によれば、フォーカスエリアＦ１は、壁面に掛けられた絵画ＰＣＴ，屋内を移動する人物ＨＭおよび床に置かれた箱ＢＸの３つの被写体を捉え（箱ＢＸについては一部）、フォーカスエリアＦ２は人物ＨＭの一部を捉える。
【００３０】
メインＣＰＵ３２はまず、フォーカスエリアＦ１およびＦ２のいずれか一方を有効化する。フォーカスエリアＦ１は奇数回目のフォーカス調整指示に応答して有効化され、フォーカスエリアＦ２は偶数回目のフォーカス調整指示に応答して有効化される。フォーカス評価回路３０は、画像データを形成するＹデータのうち有効化されたフォーカスエリアに属する部分Ｙデータの高周波成分を１フレーム毎に積分し、積分値つまりフォーカス評価値をメインＣＰＵ３２に与える。
【００３１】
フォーカスエリアＦ１に対応して得られるフォーカス評価値を“Ｉｈ１”と定義し、フォーカスエリアＦ２に対応して得られるフォーカス評価値を“Ｉｈ２”と定義すると、図４に示す被写界に注目してフォーカスレンズ１２を至近側から無限遠側に移動させた場合、フォーカス評価値Ｉｈ１は図５（Ａ）に示す要領で変化し、フォーカス評価値Ｉｈ２は図５（Ｂ）に示す要領で変化する。
【００３２】
メインＣＰＵ３２は、ドライバ１６ａを制御してフォーカスレンズ１２を微小量ΔＬだけ前後に移動させ、移動後の２つの位置の各々に対応してフォーカス評価回路３０からフォーカス評価値を取り込む。図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す位置Ａの前後にフォーカスレンズ１２を微小移動させたとき、フォーカスエリアＦ１に注目して得られるフォーカス評価値Ｉｈ１は無限遠側に向かって増大する一方、フォーカスエリアＦ２に注目して得られるフォーカス評価値Ｉｈ２は至近側に向かって増大する。したがって、メインＣＰＵ３２は、フォーカスエリアＦ１が有効化されたときフォーカスレンズ１２の移動方向を無限遠側に設定し、フォーカスエリアＦ２が有効化されたときフォーカスレンズ１２の移動方向を至近側に設定する。
【００３３】
移動方向の設定が完了すると、メインＣＰＵ３２は、ドライバ１６ａを制御してフォーカスレンズ１２を設定方向に段階的に移動させ、かかるレンズ移動処理と並行してフォーカス評価回路３０からフォーカス評価値を取り込む。メインＣＰＵ３２はさらに、取り込まれたフォーカス評価値が最大となる位置を合焦点として検出し、検出された合焦点にフォーカスレンズ１２を配置する。この結果、フォーカスレンズ１２は、フォーカスエリアＦ１が有効化されたとき位置Ｂに配置される一方、フォーカスエリアＦ２が有効化されたとき位置Ｃに配置される。
【００３４】
したがって、イメージセンサ１４が図４に示す被写界を捕らえており、かつフォーカスレンズ１２が位置Ａに配置されている状態で、操作パネルの操作によってフォーカス調整指示が２回発行されると、まずフォーカスエリアＦ１に注目したフォーカス制御が実行され、次にフォーカスエリアＦ２に注目したフォーカス制御が実行される。フォーカスレンズ１２は１回目のフォーカス制御によって位置Ｂに移動し、２回目のフォーカス制御によって位置Ｃに移動する。つまり、フォーカスは、まず絵画ＰＣＴに合わせられ、続いて人物ＨＭに合わせられる。
【００３５】
なお、有効フォーカスエリアが“Ｆ１”から“Ｆ２”に変更される前後で人物ＨＭが移動した場合、図５（Ｂ）に示す特性曲線もまた変化する。フォーカスエリアＦ２に注目したフォーカス制御は、変化した特性曲線に依存する。移動後の人物ＨＭが依然としてフォーカスエリアＦ２に属する場合、フォーカスは、移動後の人物ＨＭに合わせられる。
【００３６】
メインＣＰＵ３２は、図６〜図７に示すフォーカス制御タスクを含む複数のタスクを並列的に実行する。なお、これらのタスクに対応する制御プログラムは、メインＣＰＵ３２内に設けられたフラッシュメモリ３２ｍに記憶される。
【００３７】
フォーカス調整指示が通信Ｉ／Ｆ４０を通して与えられると、ステップＳ１でＹＥＳと判断し、ステップＳ３で変数ｎを決定する。変数ｎは、奇数回目のステップＳ３の処理で“１”に設定され、偶数回目のステップＳ３の処理で“２”に設定される。ステップＳ５では、フォーカスエリアＦｎに注目したフォーカス評価値Ｉｈｎの作成をフォーカス評価回路３０に要求する。
【００３８】
ステップＳ７ではドライバ１６ａを制御してフォーカスレンズ１２を至近側に微小量（＝ΔＬ）だけ移動させ、ステップＳ９では移動後の位置に対応するフォーカス評価値（＝Ｉｈｎ＿１）をフォーカス評価回路３０から取り込む。ステップＳ１１ではドライバ１６ａを制御してフォーカスレンズ１２を無限遠側に微小量（＝ΔＬ×２）だけ移動させ、ステップＳ１３では移動後の位置に対応するフォーカス評価値（＝Ｉｈｎ＿２）をフォーカス評価回路３０から取り込む。
【００３９】
ステップＳ１５では、至近側の位置に対応して取り込まれたフォーカス評価値Ｉｈｎ＿１を無限遠側の位置に対応して取り込まれたフォーカス評価値Ｉｈｎ＿２と比較する。ここでＩｈｎ＿１＞Ｉｈｎ＿２の関係が成り立つとステップＳ１７に進み、フォーカスレンズ１２の移動方向を至近側に設定する。一方、Ｉｈｎ＿１≦Ｉｈｎ＿２の関係が成り立つとステップＳ１９に進み、フォーカスレンズ１２の移動方向を無限遠側に設定する。
【００４０】
ステップＳ２１ではフォーカスレンズ１２を設定された方向に１ステップだけ移動させ、ステップＳ２３では移動後のレンズ位置に対応するフォーカス評価値Ｉｈｎをフォーカス評価回路３０から取り込む。ステップＳ２５では合焦点が検出されたか否かを取り込まれたフォーカス評価値Ｉｈｎに基づいて判別し、ＮＯであればステップＳ２１に戻る一方、ＹＥＳであればステップＳ２７に進む。ステップＳ２７ではフォーカスレンズ１２を検出された合焦点に配置し、その後ステップＳ１に戻る。
【００４１】
以上の説明から分かるように、イメージセンサ１４は、フォーカスレンズ１２を経た被写界の光学像が照射される撮像面を有する。フォーカス評価回路３０は、撮像面で生成された被写界像のうち有効フォーカスエリア（調整エリア）に属する部分被写界像の高周波成分であるフォーカス評価値を検出する。フォーカスレンズ１２から撮像面までの距離は、メインＣＰＵ３２によって段階的に変更される(S21)。メインＣＰＵ３２は、フォーカスレンズ１２の変更処理と並行してフォーカス評価回路３０によって検出されたフォーカス評価値に基づいて、フォーカスレンズ１２から撮像面までの距離を適正距離（合焦距離）に調整する。メインＣＰＵ３２は、通信Ｉ／Ｆ４０を通してフォーカス調整指示（エリア変更指示）を受け付けたとき、有効フォーカスエリアのサイズを変更してフォーカス調整を再起動する(S3)。
【００４２】
有効フォーカスエリアのサイズが変更されることで、フォーカス評価回路３０によって検出されるフォーカス評価値の特性が変化し、フォーカスレンズ１２から撮像面までの適正距離つまり合焦距離もまた変化する。したがって、フォーカスレンズ１２から撮像面までの距離は、フォーカス調整指示が行われる毎に調整される。これによって、フォーカスを合わせるべき被写体を容易に変更でき、かつフォーカスを高精度で調整することができる。
【００４３】
なお、この実施例では、互いにサイズの異なるフォーカスエリアＦ１およびＦ２を図４に示す要領で撮像面の同じ位置に割り当てるようにしているが、サイズが同じフォーカスエリアＦ１〜Ｆ４を図８に示す要領で撮像面の互いに異なる位置に割り当てたり、互いにサイズの異なるフォーカスエリアＦ１〜Ｆ５を図９に示す要領で互いに異なる位置に割り当てるようにしてもよい。
【００４４】
また、この実施例では、フォーカス調整にあたってフォーカスレンズ１２を光軸方向に移動させるようにしているが、フォーカスレンズ１２とともにまたはフォーカスレンズ１２に代えてイメージセンサ１４を光軸方向に移動させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は撮像面のパン回転動作の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は撮像面のチルト回転動作の一例を示す図解図である。
【図３】図１実施例の設置状態の一例を示す図解図である。
【図４】撮像面に割り当てられたフォーカスエリアの分布状態の一例を示す図解図である。
【図５】（Ａ）はフォーカスレンズの位置とフォーカス評価値との関係の一例を示す波形図であり、（Ｂ）はフォーカスレンズの位置とフォーカス評価値との関係の他の一例を示す波形図である。
【図６】図１実施例に適用されるメインＣＰＵの動作の一部を示すフロー図である。
【図７】図１実施例に適用されるメインＣＰＵの動作の他の一部を示すフロー図である。
【図８】撮像面に割り当てられたフォーカスエリアの分布状態の他の一例を示す図解図である。
【図９】撮像面に割り当てられたフォーカスエリアの分布状態のその他の一例を示す図解図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  …監視カメラ
１４  …イメージセンサ
１６ａ，１６ｂ  …ドライバ
２４  …ＤＲＡＭ
３０  …フォーカス評価回路
３２  …メインＣＰＵ
３６  …パン回転機構
３８  …チルト回転機構
【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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