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JP7612339B2 - Image capture device and method for controlling image capture device - Google Patents
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JP7612339B2 - Image capture device and method for controlling image capture device - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置、および、撮像装置の制御方法に関し、特に撮像センサを傾けるあおり機構を有する撮像装置、および、その制御方法に関するものである。 The present invention relates to an imaging device and a control method for the imaging device, and in particular to an imaging device having a tilt mechanism that tilts the imaging sensor, and a control method for the imaging device.

従来、撮像センサをレンズの光軸に対して傾ける技術(センサあおり)が知られている。 A technique known in the art is to tilt the image sensor relative to the optical axis of the lens (sensor tilt).

撮像センサが光軸と垂直な場合(あおらない場合)、光軸方向の距離が特定の距離である被写体に対してのみピントが合う。つまり、ピント面は光軸と垂直な面になるので、奥行があるシーンの場合、手前の被写体から奥の被写体までピントを合わせることはできない。 When the image sensor is perpendicular to the optical axis (without tilting), it can only focus on subjects that are a specific distance away along the optical axis. In other words, since the focal plane is perpendicular to the optical axis, in a scene with depth, it is not possible to focus on subjects from the foreground to the background.

一方、撮像センサを光軸に対して傾ける(あおる)ことで、ピント面を光軸に対して傾けて、ピント面を光軸と垂直な面以外の面にすることができる。この場合、光軸方向の距離が異なる被写体に対してピントを合わせることができる。即ち、遠い被写体と、近い被写体とが存在する面に対してピントを合わせることができる。そのため、画角内の被写体距離の分布に合わせて撮像センサをあおることにより、撮像センサをあおらない場合と比べて、より手前の被写体から奥の被写体までピントを合わせることができる。 On the other hand, by tilting (tilting) the image sensor with respect to the optical axis, the focal plane can be tilted with respect to the optical axis, and the focal plane can be made to be a plane other than a plane perpendicular to the optical axis. In this case, it is possible to focus on subjects at different distances in the optical axis direction. In other words, it is possible to focus on a plane where there are distant and close subjects. Therefore, by tilting the image sensor according to the distribution of subject distances within the angle of view, it is possible to focus on subjects from closer to the front to subjects further back, compared to when the image sensor is not tilted.

このような技術は、例えば、特許文献1に開示されている。特許文献1には、指定された複数の領域にピントが合うように撮像素子の傾きを調整してセンサあおり撮影を行うことが開示されている。 Such technology is disclosed, for example, in Patent Document 1. Patent Document 1 discloses a method of performing sensor tilt photography by adjusting the inclination of the image sensor so that the focus is on multiple specified areas.

特開2016-042194号公報JP 2016-042194 A

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、センサあおりによって、地面などに合わせたピント面を平行移動させてピント面の位置を調整することができなかった。 However, the conventional technology disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 was not able to adjust the position of the focal plane by translating the focal plane to match the ground or the like using sensor tilt.

例えば、道路や地面のような水平面にピントが合うように、センサのあおり角度を設定したとする。その状態から、ピント面の位置を平行移動して、道路や地面からの高さが所定の高さである水平面にピントが合うように、ピント面の傾きを維持したまま、ピント面の位置を変更することができなかった。センサあおりを行わない場合、フォーカスレンズを移動させるだけで、ピント面の位置を奥行き方向に平行移動させることができるが、センサをあおった状態で、フォーカスレンズだけ移動させると、ピント面の傾きが変わってしまう。ピント面の傾きが変わってしまうと、奥行き方向にピント面を傾けることで、奥行き方向でピントの合う範囲を拡大するというセンサあおりの効果を得にくくなってしまうおそれがある。 For example, suppose the sensor tilt angle is set so that the focus is on a horizontal surface such as a road or the ground. From that state, it is not possible to change the position of the focal plane while maintaining the tilt of the focal plane so that the focus is on a horizontal surface that is a specified height above the road or ground by shifting the position of the focal plane in parallel. Without sensor tilt, it is possible to shift the position of the focal plane in parallel in the depth direction simply by moving the focus lens, but moving only the focus lens while tilting the sensor changes the tilt of the focal plane. If the tilt of the focal plane changes, it may become difficult to achieve the effect of sensor tilt, which is to expand the range in focus in the depth direction by tilting the focal plane in the depth direction.

さらに、センサあおりによって地面などに合わせたピント面を平行移動させることができた場合でも、ピント面について、撮像可能な被写体の奥行き方向の範囲が狭くなってしまうことが考えられる。つまり、センサをあおることで、手前から奥までの広い範囲の被写体に対してピントを合わせようとしたものの、画角内に収まる被写体の奥行が狭くなってしまうことが考えられる。 Furthermore, even if the focal plane can be moved in parallel to match the ground or other object by tilting the sensor, the range of subjects that can be captured in the depth direction on the focal plane may be narrowed. In other words, tilting the sensor may result in a narrower range of subjects that fit within the angle of view, even if you try to focus on a wide range of subjects from the front to the back.

そこで、本発明の目的は、ピント面が光軸と垂直でない場合において、被写体領域を維持しながら、ピント面を平行移動させて、ピント面の位置を調整することが可能である撮像装置、および、撮像装置の制御方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide an imaging device and a control method for an imaging device that can adjust the position of the focal plane by translating the focal plane while maintaining the subject area when the focal plane is not perpendicular to the optical axis.

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像光学系の光軸に直交する面に対して撮像センサを傾斜させるセンサ駆動部と、前記撮像光学系のうちのフォーカスレンズの位置を変更するフォーカスレンズ駆動部と、撮像手段の撮像方向を変更する変更部と、第1のあおりピント面と前記第1のあおりピント面の位置を変更した後の第2のあおりピント面とが、平行になるように、前記フォーカスレンズの位置、前記撮像方向および前記撮像センサの角度を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第2のあおりピント面のうち撮像範囲に含まれる前記第2のあおりピント面方向の距離が、前記第1のあおりピント面のうち撮像範囲に含まれる範囲の前記第1のあおりピント面方向の距離と略一致するように、前記撮像方向を変更する
In order to achieve the above-mentioned object, the imaging device of the present invention comprises a sensor driving unit that tilts an imaging sensor with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the imaging optical system, a focus lens driving unit that changes the position of a focus lens in the imaging optical system, a change unit that changes the imaging direction of the imaging means , and a control unit that controls the position of the focus lens, the imaging direction , and the angle of the imaging sensor so that a first tilt focus plane and a second tilt focus plane after changing the position of the first tilt focus plane are parallel , and the control unit changes the imaging direction so that the distance of the second tilt focus plane included in the imaging range in the direction of the second tilt focus plane is approximately equal to the distance of the first tilt focus plane included in the imaging range in the direction of the first tilt focus plane .

本発明によれば、ピント面が光軸と垂直でない場合において、被写体領域を維持しながら、ピント面を平行移動させて、ピント面の位置を調整することが可能である撮像装置、および、撮像装置の制御方法を提供することが可能である。 The present invention provides an imaging device and a control method for an imaging device that can adjust the position of the focal plane by translating the focal plane while maintaining the subject area when the focal plane is not perpendicular to the optical axis.

本発明の第1の実施例の撮像装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例の原理の一部を表す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a part of the principle of a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例の原理の一部を表す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a part of the principle of a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例の処理フローの一部を表すフローチャートである。4 is a flowchart showing a part of a processing flow according to the first embodiment of the present invention. 本発明の撮像画像の一例を表す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a captured image according to the present invention. 本発明の第2の実施例の撮像装置の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of an imaging apparatus according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施例の原理の一部を表す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating part of the principle of a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施例の撮像装置の構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of an imaging apparatus according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施例の原理の一部を表す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating part of the principle of a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施例の原理の一部を表す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating part of the principle of a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施例の原理の一部を表す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating part of the principle of a fourth embodiment of the present invention. 本発明の撮像装置の操作画面の一例を表す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an operation screen of the imaging device of the present invention. 本発明の第6の実施例の原理の一部を表す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating part of the principle of a sixth embodiment of the present invention. 本発明の第6の実施例の原理の一部を表す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating part of the principle of a sixth embodiment of the present invention. 本発明の第6の実施例の撮像装置の構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of an imaging apparatus according to a sixth embodiment of the present invention. 本発明の第6の実施例の原理の一部を表す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating part of the principle of a sixth embodiment of the present invention. 比較例の撮像装置の原理の一部を表す図である。1A and 1B are diagrams illustrating a part of the principle of an imaging device of a comparative example. 比較例の撮像装置の撮像画像の一例を表す図である。11A and 11B are diagrams illustrating an example of a captured image of an imaging device of a comparative example.

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

以下、図1を参照して、本発明の第1の実施例による撮像装置について説明する。図1は本発明の撮像装置の機能構成の一例を示す構成図である。 Below, an imaging device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the functional configuration of an imaging device according to the present invention.

本実施例においては、例えば道路や地面のような、基準となる平面(基準平面)にピントが合うように、予めフォーカスレンズの位置やセンサあおり角度が事前設定されてものとする。そして、ピント面の位置の変更量を指示することで、基準平面から変更量に相当する分だけピント面を平行移動させる。ピント面の位置の変更量は、例えば、基準平面からの距離である。 In this embodiment, the focus lens position and sensor tilt angle are preset so that the focus is on a reference plane (reference plane), such as a road or the ground. Then, by specifying the amount of change in the position of the focus plane, the focus plane is translated from the reference plane by an amount equivalent to the change. The amount of change in the position of the focus plane is, for example, the distance from the reference plane.

撮像装置1000は、光学ユニット1001と、制御ユニット1002と、駆動ユニット1003と、を備える。 The imaging device 1000 includes an optical unit 1001, a control unit 1002, and a drive unit 1003.

光学ユニット1001は、レンズ101と、撮像センサ102とから構成され、被写体の反射光などの入力された光を撮像し、画像信号に変換して出力する。 The optical unit 1001 is composed of a lens 101 and an image sensor 102, and captures input light such as reflected light from a subject, converts it into an image signal, and outputs it.

撮像光学系としてのレンズ101は、入力された光を集光し、撮像センサ102上に被写体像を結像させる。また、レンズ101は、複数のレンズで構成されていてもよく、本実施例では、レンズ101に含まれるフォーカスレンズの位置を動かすことで、所定の被写体距離にある被写体に対してピントを合わせることができる。 The lens 101, which serves as an imaging optical system, focuses input light and forms a subject image on the imaging sensor 102. The lens 101 may also be composed of multiple lenses, and in this embodiment, the lens 101 can be moved to focus on a subject at a specified subject distance.

撮像センサ102は、2次元に配置された複数の撮像素子からなる撮像面上に結像された被写体像を電気信号に変換することで、被写体の画像信号を生成し、出力する。 The image sensor 102 converts the subject image formed on an imaging surface consisting of multiple imaging elements arranged two-dimensionally into an electrical signal, thereby generating and outputting an image signal of the subject.

制御部としての制御ユニット1002は、撮像方向変更部103と、ピント位置変更部104と、センサ角度変更部105とからなる。 The control unit 1002, which serves as a control unit, is made up of an imaging direction change unit 103, a focus position change unit 104, and a sensor angle change unit 105.

範囲変更部としての撮像方向変更部103は、ピント面の位置を変更する指示(ピント面変更指示)を取得し、ピント面の位置の変更量に基づいて、チルト角の変更量を算出する。撮像方向変更部103は、算出された変更量分、撮像装置1000の向きを変更するようにチルト駆動部106に指示する。また、撮像方向変更部103は、チルト角の変更量をピント位置変更部104に出力する。なお、ピント面変更指示とは、ピント面の位置の変更量であり、基準平面からの距離を示す量である。 The imaging direction change unit 103, which serves as a range change unit, acquires an instruction to change the position of the focal plane (a focal plane change instruction), and calculates the amount of change in the tilt angle based on the amount of change in the position of the focal plane. The imaging direction change unit 103 instructs the tilt drive unit 106 to change the orientation of the imaging device 1000 by the calculated amount of change. The imaging direction change unit 103 also outputs the amount of change in the tilt angle to the focal position change unit 104. Note that the focal plane change instruction is the amount of change in the position of the focal plane, and is an amount that indicates the distance from the reference plane.

ピント位置変更部104は、撮影方向変更部103から取得したチルト角の変更量およびピント面の位置の変更量に基づいて、フォーカスレンズの位置を算出し、フォーカス駆動部107に算出された位置にフォーカスレンズを駆動するように指示する。また、ピント位置変更部104は、フォーカスレンズの位置をセンサ角度変更部105に出力する。 The focal position change unit 104 calculates the position of the focus lens based on the amount of change in the tilt angle and the amount of change in the position of the focal plane acquired from the shooting direction change unit 103, and instructs the focus drive unit 107 to drive the focus lens to the calculated position. The focal position change unit 104 also outputs the position of the focus lens to the sensor angle change unit 105.

センサ角度変更部105は、撮影方向変更部103から取得したチルト角の変更量およびピント位置変更部104から取得したフォーカスレンズの位置に基づいて、撮像センサ102のあおり角度を算出する。センサ角度変更部105は、算出されたあおり角度になるように撮像センサ102を駆動するようにセンサ駆動部108に指示する。 The sensor angle change unit 105 calculates the elevation angle of the image sensor 102 based on the amount of change in the tilt angle obtained from the shooting direction change unit 103 and the position of the focus lens obtained from the focus position change unit 104. The sensor angle change unit 105 instructs the sensor drive unit 108 to drive the image sensor 102 to achieve the calculated elevation angle.

駆動ユニット1003は、チルト駆動部106と、フォーカス駆動部107と、センサ角度変更部108とからなる。 The drive unit 1003 consists of a tilt drive unit 106, a focus drive unit 107, and a sensor angle change unit 108.

チルト駆動部106は、撮像装置1000のチルト方向を変更するチルト駆動機構であり、撮像方向変更部103からの指示に基づいて、撮像装置の撮影方向(チルト方向)を変更する。 The tilt drive unit 106 is a tilt drive mechanism that changes the tilt direction of the imaging device 1000, and changes the shooting direction (tilt direction) of the imaging device based on instructions from the imaging direction change unit 103.

フォーカスレンズ駆動部107は、レンズ101に含まれるフォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動機構であり、ピント位置変更部104からの指示に基づいて、レンズ101を駆動する。 The focus lens driving unit 107 is a focus lens driving mechanism that drives the focus lens included in the lens 101, and drives the lens 101 based on instructions from the focus position changing unit 104.

センサ角度変更部108は、撮像センサ102のあおり角度を変更するあおり駆動機構であり、センサ角度変更部105からの指示に基づいて、撮像センサ102を駆動して、撮像センサ102のあおり角度を変更する。つまり、センサ角度変更部108は、レンズ102の光軸に直交する面に対して撮像センサ102を傾斜させる。 The sensor angle change unit 108 is a tilt drive mechanism that changes the tilt angle of the image sensor 102, and drives the image sensor 102 to change the tilt angle of the image sensor 102 based on instructions from the sensor angle change unit 105. In other words, the sensor angle change unit 108 tilts the image sensor 102 with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the lens 102.

次に図2および図3を参照して、チルト角の変更量、フォーカスレンズの位置およびあおり角度について、具体的に説明する。図2は、基準平面にピント面を合わせた状態を示す。図3は、ピント面を基準平面から距離Hだけ平行移動させた状態を示す。 Next, the amount of change in the tilt angle, the position of the focus lens, and the elevation angle will be specifically explained with reference to Figures 2 and 3. Figure 2 shows the state where the focal plane is aligned with the reference plane. Figure 3 shows the state where the focal plane has been translated a distance H from the reference plane.

被写体距離(a)、光軸と基準平面に対する垂線とがなす角(θ)、画角(ω)、焦点距離(f)とすると、基準平面にピント面を合わせる際のあおり角(α)、および、フォーカスレンズの位置(b)は、以下のように表される。 Given the subject distance (a), the angle (θ) between the optical axis and the perpendicular to the reference plane, the angle of view (ω), and the focal length (f), the tilt angle (α) when aligning the focal plane with the reference plane and the position of the focus lens (b) can be expressed as follows:

Figure 0007612339000001
Figure 0007612339000001

また、撮像装置の画角内に含まれるピント面の範囲(被写体領域)の手前側の端までの距離(Ln)と、奥側の端までの距離(Lf)は、以下のように表される。 Furthermore, the distance (Ln) to the near end and the distance (Lf) to the far end of the focal plane range (subject area) included within the angle of view of the imaging device are expressed as follows:

Figure 0007612339000002
Figure 0007612339000002

次に、図3を参照して、ピント面を基準平面から距離Hだけ平行移動させた状態について説明する。 Next, referring to Figure 3, we will explain the state in which the focal plane has been translated a distance H from the reference plane.

ピント面を基準平面から距離Hだけ平行移動させた撮像装置の画角内に含まれるピント面の範囲(被写体領域)の手前側の端までの距離(Ln’)が、基準平面にピントを合わせた場合のLnと等しくなるように、チルト角度の変更量(φ)を算出する。具体的には、撮像方向変更部103は、ピント面の位置の変更量(H)に応じて、下記式を満たすように、チルト角度の変更量(φ)を算出する。 The amount of change (φ) in the tilt angle is calculated so that the distance (Ln') to the front end of the range (subject area) of the focal plane included in the angle of view of the imaging device, where the focal plane is translated by a distance H from the reference plane, is equal to Ln when the focus is set on the reference plane. Specifically, the imaging direction change unit 103 calculates the amount of change (φ) in the tilt angle according to the amount of change (H) in the position of the focal plane so as to satisfy the following formula.

ピント面を基準平面から距離Hだけ平行移動させた場合の被写体距離(A’)、光軸と基準平面のなす角(θ’)、画角(ω)、焦点距離(f)とすると、ピント面の範囲(被写体領域)の手前側の端までの距離(Ln’)は以下のように表される。 If the focal plane is translated a distance H from the reference plane, the subject distance (A'), the angle between the optical axis and the reference plane (θ'), the angle of view (ω), and the focal length (f) are given, the distance (Ln') to the near end of the focal plane range (subject area) can be expressed as follows:

Figure 0007612339000003
Figure 0007612339000003

続いて、ピント位置変更部104は、ピント面を距離Hだけ平行移動させた際のフォーカスレンズの位置(B’)を、以下のように算出する。 Next, the focal position change unit 104 calculates the position (B') of the focus lens when the focal plane is translated by a distance H as follows:

Figure 0007612339000004
Figure 0007612339000004

さらに、センサ角度変更部105は、ピント面を距離Hだけ平行移動させた際のあおり角(αp’)を、以下のように算出する。 Furthermore, the sensor angle change unit 105 calculates the elevation angle (αp') when the focal plane is translated by a distance H as follows:

Figure 0007612339000005
Figure 0007612339000005

なお、本実施例では、撮影方向変更部103、ピント位置変更部104、センサ角度変更部105が上述した数式に基づいて各制御量を算出する例を示したが、各制御量を算出する方法はこれに限らない。事前に、数式に基づいて算出した制御量をテーブルデータとして保持し、ピント面の位置の変更量に応じて対応する各制御量をテーブルデータから読み出すようにしても良い。また各制御量を算出する数式も前述のものに限らず、例えば、前述の数式をより簡素化したものなどでも良い。また、各制御量を、数式を用いずに求めても良い。例えば、実験的に求めた制御量をテーブルデータとして保持しても良い。また、実際の設置場所に撮像装置を設置する際に、撮像画像を確認しながら好ましい制御量を決定し、テーブルデータに記憶するようにしても良い。 In this embodiment, the shooting direction change unit 103, the focal position change unit 104, and the sensor angle change unit 105 calculate each control amount based on the above-mentioned formula, but the method of calculating each control amount is not limited to this. The control amount calculated based on the formula may be stored as table data in advance, and each control amount corresponding to the change amount of the focal plane position may be read from the table data. The formula for calculating each control amount is also not limited to the above-mentioned one, and may be, for example, a more simplified version of the above-mentioned formula. Each control amount may be calculated without using a formula. For example, a control amount obtained experimentally may be stored as table data. When installing the imaging device in an actual installation location, a preferred control amount may be determined while checking the captured image, and stored in the table data.

次に、図4を参照して、本実施例に係る撮像装置の処理フローの一例について説明する。図4は、本実施例に係る撮像装置の処理の流れの一部を示すフローチャートである。 Next, an example of the processing flow of the imaging device according to this embodiment will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a flowchart showing part of the processing flow of the imaging device according to this embodiment.

S101では、撮影方向変更部103が、ピント面の位置を変更する前のピント面のうち、撮像装置の画角内に含まれる範囲のピント面方向の距離(W1)を計算し、記憶しておく。 In S101, the shooting direction change unit 103 calculates and stores the distance (W1) in the direction of the focal plane within the range of the angle of view of the imaging device from the focal plane before changing the position of the focal plane.

S102では、駆動ユニット1002が、ピント面変更指示の有無を判定し、ピント面変更指示がある場合、S103に進む。 In S102, the drive unit 1002 determines whether or not there is an instruction to change the focal plane, and if there is an instruction to change the focal plane, the process proceeds to S103.

S103では、撮影方向変更部103が、ピント面の位置を変更した後のピント面のうち撮像装置の画角内に含まれる範囲の、ピント面方向の距離(W2)を計算する。 In S103, the imaging direction change unit 103 calculates the distance (W2) in the focal plane direction of the range of the focal plane after changing the position of the focal plane that is included in the angle of view of the imaging device.

S104では、撮影方向変更部103がW1とW2との差分を計算し、差分が所定以上の大きさであるか否かを判定する。差分が所定以上の大きさである場合はS105に進み、そうでない場合はS107に進む。 In S104, the shooting direction change unit 103 calculates the difference between W1 and W2, and determines whether the difference is equal to or greater than a predetermined value. If the difference is equal to or greater than a predetermined value, the process proceeds to S105; if not, the process proceeds to S107.

S105では、撮像方向変更部103がチルト角の変更量を計算する。 In S105, the imaging direction change unit 103 calculates the change in tilt angle.

S106では、撮像方向変更部103が記憶しているW1を、S103で算出したW2に更新する。 In S106, W1 stored in the imaging direction change unit 103 is updated to W2 calculated in S103.

S107では、ピント位置変更部104がレンズ101に含まれるフォーカスレンズの位置を算出する。 In S107, the focal position change unit 104 calculates the position of the focus lens included in the lens 101.

S108では、センサ角度変更部105がセンサの角度(あおり量)を算出する。 In S108, the sensor angle change unit 105 calculates the sensor angle (tilt amount).

その後、チルト駆動部106は、算出されたチルト角の変更量(φ)に基づいて、撮像装置のチルト方向を変更する。フォーカス駆動部107は、フォーカスレンズの位置(B’)に、フォーカスレンズを移動させる。センサ駆動部108は、あおり角(αp’)になるように、撮像センサ102を回転させる。具体的には、制御ユニット1002は、ユーザからのピント面の位置の変更量に応じて、チルト駆動部106、フォーカス駆動部107およびセンサ駆動部108を同時に動かす。また、制御ユニット1002は、撮像装置1000のチルト方向、フォーカスレンズの位置の変更およびあおり角の変更が同時に完了するように、動作開始のタイミングをずらしてもよい。 Then, the tilt driver 106 changes the tilt direction of the imaging device based on the calculated change amount (φ) of the tilt angle. The focus driver 107 moves the focus lens to the focus lens position (B'). The sensor driver 108 rotates the imaging sensor 102 to the flap angle (αp'). Specifically, the control unit 1002 simultaneously moves the tilt driver 106, the focus driver 107, and the sensor driver 108 according to the change amount of the focal plane position from the user. The control unit 1002 may also shift the timing of the start of operation so that the change in the tilt direction of the imaging device 1000, the change in the focus lens position, and the change in the flap angle are completed simultaneously.

以上の構成により、本実施例の撮像装置は、ピント面の位置の変更量に応じて、ピント面の位置と、撮像装置のチルト角と、センサの角度とが、所定の関係になるようにすることで、撮像装置の画角内に含まれるピント面の、ピント面方向の距離を制御する。より具体的には、ピント面の位置を変更する前に撮像装置の画角内に含まれるピント面のピント面方向の距離と、ピント面の位置を変更した後に撮像装置の画角内に含まれるピント面のピント面方向の距離とが略一定となるように制御する。 With the above configuration, the imaging device of this embodiment controls the distance in the focal plane direction of the focal plane included in the angle of view of the imaging device by making the focal plane position, the tilt angle of the imaging device, and the angle of the sensor have a predetermined relationship according to the amount of change in the focal plane position. More specifically, the distance in the focal plane direction of the focal plane included in the angle of view of the imaging device before changing the focal plane position and the distance in the focal plane direction of the focal plane included in the angle of view of the imaging device after changing the focal plane position are controlled to be approximately constant.

これにより、本実施例の撮像装置は、撮像装置の画角内に含まれるピント面のピント面方向の距離(被写体領域)を略一定に保ちながら、ピント面の位置を平行移動させることが可能となる。 As a result, the imaging device of this embodiment is able to translate the position of the focal plane while keeping the distance (subject area) of the focal plane included in the angle of view of the imaging device in the focal plane direction substantially constant.

また、ピント面の位置を変更した際に、被写体領域の大きさが所定以上変化する場合にチルト駆動部106がチルト角を変更するように制御する。これにより、頻繁に画角が変わることを抑制できる。 In addition, when the position of the focal plane is changed, if the size of the subject area changes by a predetermined amount or more, the tilt driver 106 controls to change the tilt angle. This makes it possible to prevent the angle of view from changing frequently.

以下、比較例を参照しながら、本発明の効果について説明する。図17に示すように、ピント面の位置を移動させる際に撮像方向を固定したままにすると、被写体領域が狭くなり、被写体領域の位置も変わってしまう。このような場合、図18に示したように、所定のピント面について、撮像可能な被写体の奥行き方向の距離が狭くなってしまう。つまり、センサをあおることで、手前から奥までの広い範囲の被写体に対してピントを合わせようとしたものの、画角内に収まる被写体の奥行自体が狭くなってしまい、センサあおりの効果を損なってしまうおそれがある。 The effects of the present invention will be described below with reference to a comparative example. As shown in FIG. 17, if the imaging direction is kept fixed when the position of the focal plane is moved, the subject area will become narrower and the position of the subject area will also change. In such a case, as shown in FIG. 18, the distance in the depth direction of the subject that can be imaged for a specific focal plane will become narrower. In other words, even if an attempt is made to focus on a wide range of subjects from the front to the back by tilting the sensor, the depth of the subject that fits within the angle of view itself will become narrower, which may undermine the effect of sensor tilt.

例えば、図18の左図のようにピント面が地面であった場合は、路面上の10mから30mまでの被写体にピントを合わせることができた。しかし、図18の右図のようにヒトの顔の高さまでピント面の位置を平行移動させた場合、10mから20mまでの被写体に対してしかピントを合わせることができない。すなわち、ピント面の位置を平行移動させたことで、ピントが合う被写体の範囲(被写体領域)が狭くなってしまう。 For example, when the focus plane is the ground as in the left image of Figure 18, it is possible to focus on subjects between 10m and 30m above the road surface. However, when the focus plane is translated to the height of a person's face as in the right image of Figure 18, it is only possible to focus on subjects between 10m and 20m away. In other words, by translating the focus plane, the range of subjects that can be focused on (subject area) becomes narrower.

一方、本発明の撮像装置においては、図5に示すように、ピント面の位置を移動させる際に、撮像方向を連動して変更させる。そのため、図5の右図に示すように、ヒトの顔の高さまでピント面の位置を平行移動させた場合であっても、ピント面が地面であった場合と同様に、10mから30mまでの被写体(ヒトの顔)にピントを合わせることができる。 On the other hand, in the imaging device of the present invention, as shown in Figure 5, when the position of the focal plane is moved, the imaging direction is changed accordingly. Therefore, as shown in the right diagram of Figure 5, even if the position of the focal plane is translated to the height of a human face, it is possible to focus on a subject (a human face) at a distance of 10 to 30 m, just as if the focal plane was the ground.

以下、本発明が想定するユースケースの一例を、以下に説明する。 The following describes an example of a use case envisioned by the present invention.

例えば、本発明を適用した監視カメラのユースケースとして、監視の目的に応じて自動的にピント面の位置を変更するユースケースがある。例えば、図5に示すようにヒトが通行する通路を撮影しているとする。監視の目的が、不審者の探索などヒトを撮影する目的である場合は、図5右図のようにヒトの顔の高さにピント面を移動させる。一方、監視の目的が、不審物や落し物の探索など路上の物体を撮影する目的である場合は、図5左図のように、路上(地面)にピント面を移動させる。このように実施することで、監視の目的毎に好適な撮像画像が得られる。 For example, one use case for a surveillance camera to which the present invention is applied is one in which the position of the focal plane is automatically changed depending on the surveillance purpose. For example, assume that an aisle through which people pass is being photographed, as shown in Figure 5. If the surveillance purpose is to photograph people, such as searching for suspicious people, the focal plane is moved to the height of the person's face, as shown in the right diagram of Figure 5. On the other hand, if the surveillance purpose is to photograph objects on the road, such as searching for suspicious objects or lost property, the focal plane is moved to the road (ground), as shown in the left diagram of Figure 5. By implementing in this way, an appropriate captured image can be obtained for each surveillance purpose.

あるいは、本発明を適用した産業用カメラのユースケースとして、工場などで製造した物品の画像検査(外観検査)のユースケースがある。例えば、工場の省スペース化のために、製造物を垂直に積み上げて保管し、この製造物をカメラで撮影して不良品等が混入しないように、画像解析などの手段で検査を行う場合を考える。本発明の撮像装置は、図3に示したように、ピント面の高さを垂直に移動させながら撮影することができる。そのため、製造物が積まれた位置と高さに合わせてピントが合った高品質な撮影画像が得られ、画像解析の精度向上を図ることができる。また、製造物を垂直に積み上げて設置できるので、製造物を移動させることなく、複数の製造物の検査を行うことができる。 Another use case for an industrial camera to which the present invention is applied is image inspection (visual inspection) of products manufactured in a factory or the like. For example, consider a case in which products are stored stacked vertically to save space in the factory, and these products are photographed with a camera and inspected using image analysis or other means to prevent the inclusion of defective products. As shown in FIG. 3, the imaging device of the present invention can take images while moving the height of the focal plane vertically. This allows for high-quality images that are focused according to the position and height of the stacked products to be obtained, improving the accuracy of image analysis. Furthermore, since products can be installed by stacking them vertically, multiple products can be inspected without moving them.

次に、図6を参照して、本発明の第2の実施例による撮像装置について説明する。実施例1では、撮像範囲の変更方法として、撮影方向変更部103によって撮像装置1000の向きを変更したが、実施例2では、画角変更部203によって、ズームレンズの位置を変更して焦点距離を変更する。なお、実施例1と同じ機能部には同じ符号を付し、その説明は省略する。図6は、本実施例に係る撮像装置の機能構成の一例を示す構成図である。 Next, an imaging device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. In the first embodiment, the imaging range is changed by changing the orientation of the imaging device 1000 using the imaging direction change unit 103, but in the second embodiment, the focal length is changed by changing the position of the zoom lens using the angle of view change unit 203. Note that the same functional units as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and their description will be omitted. FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of the functional configuration of the imaging device according to this embodiment.

レンズ201は、フォーカスレンズとズームレンズとを含む。フォーカスレンズの位置を動かすことで、所定の被写体距離にある被写体に対してピントを合わせることができる。また、ズームレンズの位置を動かすことで、焦点距離を変更し、画角を変更することができる。 The lens 201 includes a focus lens and a zoom lens. By moving the position of the focus lens, it is possible to focus on a subject at a specified subject distance. In addition, by moving the position of the zoom lens, it is possible to change the focal length and change the angle of view.

範囲変更部としての画角変更部203は、ピント面の位置を変更する指示(ピント面変更指示)を取得し、ピント面の位置の変更量に基づいて、画角を算出し、算出した画角になるようにズームレンズを駆動するようにズームレンズ駆動部206に指示する。また、画角変更部203は、画角をピント位置変更部104に出力する。 The angle of view change unit 203, which serves as a range change unit, receives an instruction to change the position of the focal plane (a focal plane change instruction), calculates the angle of view based on the amount of change in the position of the focal plane, and instructs the zoom lens drive unit 206 to drive the zoom lens to obtain the calculated angle of view. The angle of view change unit 203 also outputs the angle of view to the focal position change unit 104.

ズームレンズ駆動部206は、撮像装置1000の画角を変更するズーム機構であり、画角変更部203からの指示に基づいて、ズームレンズの位置を動かすことで、焦点距離を変更する。 The zoom lens driving unit 206 is a zoom mechanism that changes the angle of view of the imaging device 1000, and changes the focal length by moving the position of the zoom lens based on instructions from the angle of view changing unit 203.

ピント面が移動した後の画角(ωz)は下記のように決定する。図7に示すように、基準平面にピントが合っていて、画角が(ω)である場合の被写体領域の近い側の端(Ln)、遠い側の端(Lf)とする。そして、ピント面をHだけ移動させ、画角を(ωz)に変更した後の被写体領域の近い側の端(Lnz)、遠い側の端(Lfz)とする。また、画角を(ωz)に変更した後の焦点距離を(fz)とする。そして、以下の式を満たすように、ピント面が移動した後の画角(ωz)を決定する。 The angle of view (ωz) after the focal plane has moved is determined as follows. As shown in FIG. 7, when the reference plane is in focus and the angle of view is (ω), the near end (Ln) and the far end (Lf) of the subject area are taken as the ends. Then, the focal plane is moved by H, and the angle of view is changed to (ωz) as the ends on the near side (Lnz) and the far side (Lfz) of the subject area are taken as the ends on the far side (Lfz). In addition, the focal length after the angle of view is changed to (ωz) is taken as (fz). Then, the angle of view (ωz) after the focal plane has moved is determined so as to satisfy the following formula.

Figure 0007612339000006
Figure 0007612339000006

以上の式を満たすことで、図7に示すように、ピント面を移動させた後の被写体領域の大きさが、ピント面を移動させる前の被写体領域の大きさ以上となるように制御できる。 By satisfying the above formula, the size of the subject area after the focal plane is moved can be controlled to be equal to or larger than the size of the subject area before the focal plane is moved, as shown in Figure 7.

次に、図8を参照して、本発明の第3の実施例による撮像装置について説明する。本実施例においては、ピント面の位置の変更を行う手段として、撮像装置の向きを変える方向変更部としての機構(チルト機構)を制御してチルト角を変更する。また、撮像装置の撮像範囲を変更する手段として、ズームレンズの位置を変更して焦点距離を変更する。図8は、本実施例に係る撮像装置の機能構成の一例を示す構成図である。なお、実施例1、または実施例2と同じ機能部には同じ符号を付し、その説明は省略する。 Next, referring to FIG. 8, an imaging device according to a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, as a means for changing the position of the focal plane, a mechanism (tilt mechanism) that changes the orientation of the imaging device is controlled to change the tilt angle. Also, as a means for changing the imaging range of the imaging device, the focal length is changed by changing the position of the zoom lens. FIG. 8 is a configuration diagram showing an example of the functional configuration of an imaging device according to this embodiment. Note that the same reference numerals are used for the same functional units as in embodiment 1 or embodiment 2, and their description will be omitted.

ピント位置変更部304は、ピント面の位置の変更量に基づいて、撮像装置の向きの変更量(Ψ)を算出し、算出された変更量分撮像方向を駆動するようにチルト駆動部307に指示する。また、ピント位置変更部304は、撮像装置の変更量(Ψ)を、センサ角度変更部105に出力する。 The focal position change unit 304 calculates the change amount (Ψ) of the orientation of the imaging device based on the change amount of the focal plane position, and instructs the tilt drive unit 307 to drive the imaging direction by the calculated change amount. The focal position change unit 304 also outputs the change amount (Ψ) of the imaging device to the sensor angle change unit 105.

チルト駆動部307は、撮像装置の向きを変更するチルト駆動機構であり、ピント位置変更部304からの指示に基づいて、撮像装置の向きを変更することで、ピント面の位置を変更する。 The tilt drive unit 307 is a tilt drive mechanism that changes the orientation of the imaging device, and changes the position of the focal plane by changing the orientation of the imaging device based on instructions from the focal position change unit 304.

以上の構成により、図9に示すように、ピント面の位置を変更するために撮像装置の向きを変更した場合に、撮像装置の向きの変更量に応じて、レンズ201に含まれるズームレンズを移動させることで画角を変更する。これにより、図9に示すように、ピント面を移動させた後の被写体領域の大きさが、ピント面を移動させる前の被写体領域の大きさ以上となるように制御できる。 With the above configuration, as shown in FIG. 9, when the orientation of the imaging device is changed to change the position of the focal plane, the angle of view is changed by moving the zoom lens included in the lens 201 according to the amount of change in the orientation of the imaging device. This makes it possible to control the size of the subject area after the focal plane is moved so that it is equal to or larger than the size of the subject area before the focal plane is moved.

次に、図10と図11を参照して、本発明の第4の実施例による撮像装置について説明する。本実施例においては、機能構成は実施例1~実施例3と同じである。 Next, an imaging device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 10 and 11. In this embodiment, the functional configuration is the same as in the first to third embodiments.

まず、画角内に含まれるピント面の少なくとも一部を被写体領域として設定する。そして、ピント位置変更部104、または、ピント位置変更部304がピント面の位置を変更する際に、ピント面変更後のピント面の被写体領域に相当する範囲が画角内に収まるように、ピント面の位置を所定範囲内に制限する。 First, at least a portion of the focal plane included in the angle of view is set as the subject area. Then, when the focal position changing unit 104 or the focal position changing unit 304 changes the position of the focal plane, the position of the focal plane is restricted to a predetermined range so that the range equivalent to the subject area of the focal plane after the focal plane change falls within the angle of view.

ピント位置変更部104は、ピント面の位置を変更する際に、ピント面変更後のピント面の被写体領域に相当する範囲が画角内に収まるように、フォーカスレンズの移動量を制限する。具体的には、図10に示すように、フォーカスレンズの位置(b)がBMより大きくならないように制限する。これにより、基準平面からのピント面の移動量を、図10の「高さ上限」以下に制限する。なお、このような場合のBMは、ピント面の移動量をHとしたときの上記Lfが、被写体領域の遠い側の端までの距離(Df)以上であることを条件として算出することができる。 When changing the position of the focal plane, the focal position change unit 104 limits the amount of movement of the focus lens so that the range equivalent to the subject area of the focal plane after the focal plane change falls within the angle of view. Specifically, as shown in FIG. 10, the focus lens position (b) is limited so as not to be larger than BM. This limits the amount of movement of the focal plane from the reference plane to less than the "upper height limit" in FIG. 10. Note that BM in such a case can be calculated under the condition that the above Lf, when the amount of movement of the focal plane is H, is greater than or equal to the distance (Df) to the far end of the subject area.

Figure 0007612339000007
Figure 0007612339000007

また、ピント位置変更部304は、ピント面の位置を変更する際に、ピント面変更前のピント面の被写体領域に相当する範囲が画角内に収まるように、撮像ユニットの向き(チルト角)の変更量を制限する。具体的には、図11に示すように、撮像ユニットの向きの変更量(φ)がφMより大きくならないように制限する。これにより、基準平面からのピント面の移動量を、図11の「高さ上限」以下に制限する。なお、このような場合のφMは、ピント面の移動量をHとしたときのLnが、被写体領域の近い側の端までの距離(Dn)以下であることを条件として算出することができる。 When changing the position of the focal plane, the focal position change unit 304 limits the change in the orientation (tilt angle) of the imaging unit so that the range corresponding to the subject area of the focal plane before the focal plane change falls within the angle of view. Specifically, as shown in FIG. 11, the change in the orientation of the imaging unit (φ) is limited to not exceed φM. This limits the amount of movement of the focal plane from the reference plane to less than the "upper height limit" in FIG. 11. Note that φM in such a case can be calculated under the condition that Ln, when the amount of movement of the focal plane is H, is less than the distance (Dn) to the near end of the subject area.

Figure 0007612339000008
Figure 0007612339000008

以上のように実施することで、被写体領域が画角内に収まる範囲で、ピント面の位置を変更することができる。換言すると、ピント面の位置を変更する際に、被写体領域が画角外に出てしまうことを抑制できる。 By implementing the above, it is possible to change the position of the focal plane within a range in which the subject area falls within the angle of view. In other words, it is possible to prevent the subject area from moving outside the angle of view when changing the position of the focal plane.

次に、図12を参照して、本発明の第5の実施例による撮像装置について説明する。 Next, with reference to FIG. 12, we will explain an imaging device according to a fifth embodiment of the present invention.

図12は本発明の撮像装置の操作画面の一例を示す図である。本発明の撮像装置の操作画面は、図12に示すように、撮影画像のビューアと、ピント調整機能が設けられる。指示部としてのピント調整機能は、画面上のボタンを押下することで、ピント面の位置を調整することができる。ピント調整機能のボタンには、ピント面と光軸が垂直である(あおり無し)場合に操作するFar/Nearの2つのボタンと、ピント面と光軸が垂直でない(あおり有り)場合に操作するHigh/Lowの2つのボタンがある。Far/Nearのボタンは互いに真逆の方向にピント面を平行移動させる。また、High/Lowのボタンは互いに真逆の方向にピント面を平行移動させる。なお、High/Lowボタン操作時(あおり有りの場合)にピント面を平行移動させる方法は、前述の実施例のとおりである。 Figure 12 is a diagram showing an example of the operation screen of the imaging device of the present invention. As shown in Figure 12, the operation screen of the imaging device of the present invention is provided with a viewer for captured images and a focus adjustment function. The focus adjustment function as an instruction unit allows the position of the focus plane to be adjusted by pressing a button on the screen. The focus adjustment function buttons include two buttons, Far and Near, which are operated when the focus plane and the optical axis are perpendicular (no tilt), and two buttons, High and Low, which are operated when the focus plane and the optical axis are not perpendicular (tilt). The Far and Near buttons translate the focus plane in opposite directions. The High and Low buttons translate the focus plane in opposite directions. The method of translating the focus plane when the High and Low buttons are operated (when tilt is present) is as in the above-mentioned embodiment.

以上のような4つのボタンを用意したうえで、本実施例では、Far/Nearボタンか、または、High/Lowボタンのいずれか一方のみ有効(操作可能)となるように制御する。即ち、ピント面と光軸が垂直である(あおり無しの)場合には、Far/Nearボタンが有効になり、High/Lowボタンは無効(操作不可能)とする。一方、ピント面と光軸が垂直でない(あおり有りの)場合には、Far/Nearボタンが無効になり、High/Lowボタンは有効とする。 With the four buttons as described above prepared, in this embodiment, control is performed so that only one of the Far/Near button or the High/Low button is enabled (operable). In other words, when the focal plane and the optical axis are perpendicular (no tilt), the Far/Near button is enabled and the High/Low button is disabled (not operable). On the other hand, when the focal plane and the optical axis are not perpendicular (tilt), the Far/Near button is disabled and the High/Low button is enabled.

Far/Nearボタンはフォーカスレンズの位置を変更するものであり、センサをあおっている状態でフォーカスレンズのみ移動させるとピント面の傾きが変わってしまい、被写界深度が変わってしまうおそれがある。よって、本実施例では、ピント面と光軸が垂直でない(あおり有りの)場合には、Far/Nearボタンを無効に、High/Lowボタンを有効にする。 The Far/Near button changes the position of the focus lens, and if only the focus lens is moved while the sensor is tilted, the inclination of the focal plane will change, which may result in a change in the depth of field. Therefore, in this embodiment, when the focal plane and the optical axis are not perpendicular (tilt is present), the Far/Near button is disabled and the High/Low button is enabled.

これにより、センサあおり時に、意図せずにピント面の傾きを変えてしまうことを防止するとともに、センサあおりの状態に応じて、ピント面の位置を常に平行移動させることができる。 This prevents the tilt of the focal plane from being unintentionally changed when tilting the sensor, and allows the position of the focal plane to be constantly shifted in parallel depending on the state of the sensor tilt.

次に、図13と図14を参照して、本発明の第6の実施例による撮像装置のユースケースについて説明する。 Next, a use case of an imaging device according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 13 and 14.

図13の上段は第1から第5の実施例のユースケースを示している。すでに説明したように、センサあおりを行うことで、撮像範囲内に近い被写体と遠い被写体が存在いる場合でも近い被写体と遠い被写体の両方にピントが合った撮像画像が得られる。例として、あおり無しの場合には、被写体20にのみピントが合うが、あおり有りの場合には、被写体10、20、30にピントが合う例を示している。このようなケースは、被写体を比較的遠くから撮影するケースである。 The upper part of Figure 13 shows use cases of the first to fifth embodiments. As already explained, by performing sensor tilt, even when close and distant subjects exist within the imaging range, an image can be obtained in which both the close and distant subjects are in focus. As an example, in the example shown, without tilt, only subject 20 is in focus, but with tilt, subjects 10, 20, and 30 are in focus. This type of case is when the subject is photographed from a relatively long distance.

一方、図13の下段は第6の実施例のユースケースを示している。このケースは被写体を近距離から撮影するケースであり、例えば、工場で製造した製造物をカメラで撮影して外観検査を行うようなケースを想定している。例として、近距離撮影する場合に、撮像装置の向きを変更しながら、被写体11、21、31を個別に撮影するケースを示している。近距離撮影する場合に、狭い範囲しか撮影できず、1度に1つの被写体しか撮影できないため、撮像装置の向きを変更している。また、近距離撮影する場合、被写界深度が浅くなってしまう。そのため、あおり無しの場合、撮影する被写体が1つであっても、その被写体の中でピントが合う部分と合わない部分とが生じてしまうが、あおり有りの場合は、撮影している被写体の全体にピントが合う例を示している。 On the other hand, the lower part of FIG. 13 shows a use case of the sixth embodiment. This case is a case where a subject is photographed from a close distance, for example, a case where a product manufactured in a factory is photographed with a camera to perform an external inspection. As an example, a case is shown where subjects 11, 21, and 31 are photographed individually while changing the orientation of the imaging device when photographing at a close distance. When photographing at a close distance, only a narrow range can be photographed and only one subject can be photographed at a time, so the orientation of the imaging device is changed. Also, when photographing at a close distance, the depth of field becomes shallow. Therefore, when there is no tilt, even if there is only one subject to be photographed, there will be parts of the subject that are in focus and parts that are not, but when there is tilt, an example is shown where the entire subject being photographed is in focus.

また、図14も第6の実施例のユースケースを示している。このケースも被写体を近距離から撮影するケースであり、例えば、製造物や荷物などを積み上げながら一番上に積まれた物品を撮影するようなケースを想定している。被写体の水平方向の位置は一定であり、撮像装置の向きを変更することで、撮影する被写体の高さ(ピント面の高さ)を変更する。近距離撮影するため、あおり無しの場合に被写界深度が浅く、被写体の中でピントが合う部分と合わない部分とが生じてしまうことは、図13の下段に示した例と同様である。 Figure 14 also shows a use case of the sixth embodiment. This case is also one in which the subject is photographed from a close distance, for example, when products or luggage are stacked and the top item is photographed. The horizontal position of the subject is constant, and the height of the subject being photographed (height of the focal plane) is changed by changing the orientation of the imaging device. As this is a close-range photograph, the depth of field is shallow when there is no tilt, and some parts of the subject are in focus and some are not, which is similar to the example shown in the lower part of Figure 13.

図15を参照して、本発明の第6の実施例による撮像装置について説明する。実施例1では、撮像方向変更部103は、ピント面の位置を変更する指示(ピント面変更指示)を取得し、ピント面の位置の変更量に基づいて、チルト角の変更量を算出した。一方、実施例6では、ピント面変更部409が、チルト角を変更する指示(撮像方向変更指示)を取得し、チルト角の変更量に基づいて、ピント面の位置の変更量を算出する。なお、実施例1と同じ機能部には同じ符号を付し、その説明は省略する。図15は、本実施例に係る撮像装置の機能構成の一例を示す構成図である。 With reference to FIG. 15, an imaging device according to a sixth embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the imaging direction change unit 103 acquires an instruction to change the position of the focal plane (instruction to change the focal plane), and calculates the amount of change in the tilt angle based on the amount of change in the position of the focal plane. On the other hand, in the sixth embodiment, the focal plane change unit 409 acquires an instruction to change the tilt angle (instruction to change the imaging direction), and calculates the amount of change in the position of the focal plane based on the amount of change in the tilt angle. Note that the same reference numerals are used for the same functional units as in the first embodiment, and their description will be omitted. FIG. 15 is a configuration diagram showing an example of the functional configuration of an imaging device according to this embodiment.

制御部としての制御ユニット1002は、撮像方向変更部103と、ピント位置変更部104と、センサ角度変更部105と、ピント面変更部409とからなる。 The control unit 1002 as a control unit is composed of an imaging direction changing unit 103, a focal position changing unit 104, a sensor angle changing unit 105, and a focal plane changing unit 409.

撮像方向変更部103は、チルト角を変更する指示(撮像方向変更指示)を取得し、チルト角の変更量分、撮像装置1000の向きを変更するようにチルト駆動部106に指示する。なお、撮像方向変更指示とは、撮像装置のチルト角の変更量であり、基準平面と撮像装置の光軸方向とがなす角の角度を示す量である。 The imaging direction change unit 103 acquires an instruction to change the tilt angle (imaging direction change instruction), and instructs the tilt drive unit 106 to change the orientation of the imaging device 1000 by the change amount of the tilt angle. Note that the imaging direction change instruction is the change amount of the tilt angle of the imaging device, and is an amount indicating the angle between the reference plane and the optical axis direction of the imaging device.

ピント位置変更部104は、ピント面変更部409から取得したピント面の位置の変更量に基づいて、フォーカスレンズの位置を算出し、フォーカス駆動部107に算出された位置にフォーカスレンズを駆動するように指示する。 The focal position change unit 104 calculates the position of the focus lens based on the amount of change in the focal plane position obtained from the focal plane change unit 409, and instructs the focus drive unit 107 to drive the focus lens to the calculated position.

センサ角度変更部105は、ピント面変更部409から取得したピント面の位置の変更量に基づいて、撮像センサ102のあおり角度を算出する。センサ角度変更部105は、算出されたあおり角度になるように撮像センサ102を駆動するようにセンサ駆動部108に指示する。 The sensor angle change unit 105 calculates the elevation angle of the image sensor 102 based on the amount of change in the position of the focal plane acquired from the focal plane change unit 409. The sensor angle change unit 105 instructs the sensor drive unit 108 to drive the image sensor 102 to achieve the calculated elevation angle.

ピント面変更部409は、チルト角を変更する指示(撮像方向変更指示)を取得し、チルト角の変更量に基づいて、ピント面の位置の変更量を算出する。また、ピント面変更部409は、算出したピント面の位置の変更量を、ピント位置変更部104とセンサ角度変更部105とに出力する。 The focal plane changing unit 409 receives an instruction to change the tilt angle (an instruction to change the imaging direction) and calculates the amount of change in the position of the focal plane based on the amount of change in the tilt angle. The focal plane changing unit 409 also outputs the calculated amount of change in the position of the focal plane to the focal position changing unit 104 and the sensor angle changing unit 105.

以上の構成により、図16に示すように、カメラの高さ(H)が既知であり、被写体の位置(L)、または、被写体の高さ(h)が既知の固定値である場合に、撮像装置のチルト角(θ)の変更量に応じてピント面の位置を変更することができる。つまり、被写体距離(a)を、Lとθ、または、hとθから算出することができるため、フォーカスレンズの位置とあおり角とを算出することができる。即ち、被写体の位置が既知の固定値である場合に、撮像装置のチルト角の変更量に応じて、ピント面の高さを被写体の高さに変更することができる。また、被写体の高さが既知の固定値である場合に、撮像装置のチルト角の変更量に応じて、ピント面の位置を被写体の位置に変更することができる。 With the above configuration, as shown in FIG. 16, when the camera height (H) is known and the subject position (L) or the subject height (h) is a known fixed value, the position of the focal plane can be changed according to the amount of change in the tilt angle (θ) of the imaging device. In other words, since the subject distance (a) can be calculated from L and θ, or h and θ, the position of the focus lens and the tilt angle can be calculated. In other words, when the subject position is a known fixed value, the height of the focal plane can be changed to the height of the subject according to the amount of change in the tilt angle of the imaging device. Also, when the subject height is a known fixed value, the position of the focal plane can be changed to the subject position according to the amount of change in the tilt angle of the imaging device.

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。 The above describes preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the invention.

1001 光学ユニット
1002 制御ユニット
101 レンズ
102 撮像センサ
103 撮像方向変更部
104 ピント位置変更部
105 センサ角度変更部
REFERENCE SIGNS LIST 1001 Optical unit 1002 Control unit 101 Lens 102 Imaging sensor 103 Imaging direction change unit 104 Focus position change unit 105 Sensor angle change unit

Claims (9)

撮像光学系の光軸に直交する面に対して撮像センサを傾斜させるセンサ駆動部と、
前記撮像光学系のうちのフォーカスレンズの位置を変更するフォーカスレンズ駆動部と、
撮像手段の撮像方向を変更する変更部と、
第1のあおりピント面と前記第1のあおりピント面の位置を変更した後の第2のあおりピント面とが、平行になるように、前記フォーカスレンズの位置、前記撮像方向および前記撮像センサの角度を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第2のあおりピント面のうち撮像範囲に含まれる前記第2のあおりピント面方向の距離が、前記第1のあおりピント面のうち撮像範囲に含まれる範囲の前記第1のあおりピント面方向の距離と略一致するように、前記撮像方向を変更することを特徴とする撮像装置。
a sensor driver that tilts the image sensor with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the image pickup optical system;
a focus lens driving unit for changing a position of a focus lens in the imaging optical system;
A change unit that changes the imaging direction of the imaging means;
a control unit that controls a position of the focus lens, the imaging direction, and an angle of the imaging sensor so that a first tilt focus plane and a second tilt focus plane obtained after changing the position of the first tilt focus plane are parallel to each other;
The control unit changes the imaging direction so that a distance of the second tilt focus plane included in the imaging range in the direction of the second tilt focus plane is approximately equal to a distance of a range of the first tilt focus plane included in the imaging range in the direction of the first tilt focus plane.
前記制御部は、前記第1のあおりピント面と前記第2のあおりピント面との距離に基づいて、前記フォーカスレンズの位置、前記撮像方向および前記撮像センサの角度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。 The imaging device according to claim 1, characterized in that the control unit controls the position of the focus lens, the imaging direction, and the angle of the imaging sensor based on the distance between the first and second tilt focus planes. 前記制御部は、前記第1のあおりピント面と前記第2のあおりピント面との距離に基づいて、前記撮像方向の変更量を算出することを特徴とする、請求項2に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 2, characterized in that the control unit calculates the amount of change in the imaging direction based on the distance between the first tilt focus plane and the second tilt focus plane. 前記制御部は、前記第1のあおりピント面と前記第2のあおりピント面との距離および算出された前記撮像方向の変更量に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を算出することを特徴とする、請求項3に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 3, characterized in that the control unit calculates the position of the focus lens based on the distance between the first and second tilt focus planes and the calculated change amount of the imaging direction. 前記制御部は、前記第1のあおりピント面と前記第2のあおりピント面との距離、算出された前記撮像方向の変更量および算出された前記フォーカスレンズの位置に基づいて、前記撮像センサの角度を算出することを特徴とする、請求項4に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 4, characterized in that the control unit calculates the angle of the imaging sensor based on the distance between the first and second tilt focus planes, the calculated change in the imaging direction, and the calculated position of the focus lens. 前記制御部は、前記第1のあおりピント面のうち撮像範囲に含まれる前記第1のあおりピント面方向の距離と前記第2のあおりピント面のうち撮像範囲に含まれる範囲の前記第2のあおりピント面方向の距離との差分を、ピント面を前記第1のあおりピント面から前記第2のあおりピント面へ変更する前に算出し、前記差分が所定以上の大きさである場合に前記撮像方向を変更することを特徴とする、請求項1乃至のいずれか1項に記載の撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the control unit calculates a difference between a distance in the first tilt focus plane direction of the first tilt focus plane included in the imaging range and a distance in the second tilt focus plane direction of a range of the second tilt focus plane included in the imaging range before changing the focus plane from the first tilt focus plane to the second tilt focus plane, and changes the imaging direction when the difference is equal to or greater than a predetermined value. 前記第1のあおりピント面の位置の変更を指示する指示部をさらに備えることを特徴とする、請求項1乃至のいずれか1項に記載の撮像装置。 7. The imaging device according to claim 1, further comprising an instruction unit that instructs a change in the position of the first tilt focus plane. 前記指示部は、ピント面が前記撮像光学系の光軸に対して垂直である場合に前記ピント面の位置の変更量を指示する第1の指示部と、ピント面が前記撮像光学系の光軸に対して垂直でない場合に前記ピント面の位置の変更量を指示する第2の指示部と、から構成され、
前記制御部は、前記ピント面が前記撮像光学系の光軸に対して垂直である場合には、前記第1の指示部の操作を可能にするとともに、前記第2の指示部への操作を制限し、ピント面が前記撮像光学系の光軸に対して垂直でない場合には、前記第1の指示部への操作を制限し、前記第2の指示部の操作を可能にすることを特徴とする、請求項に記載の撮像装置。
the instruction unit includes a first instruction unit that instructs an amount of change in a position of the focal plane when the focal plane is perpendicular to an optical axis of the imaging optical system, and a second instruction unit that instructs an amount of change in a position of the focal plane when the focal plane is not perpendicular to the optical axis of the imaging optical system,
The imaging device according to claim 7, characterized in that, when the focal plane is perpendicular to the optical axis of the imaging optical system, the control unit enables operation of the first indicating unit and restricts operation of the second indicating unit, and when the focal plane is not perpendicular to the optical axis of the imaging optical system, the control unit restricts operation of the first indicating unit and enables operation of the second indicating unit.
撮像光学系の光軸に直交する面に対して撮像センサを傾斜させるセンサ駆動部と、前記撮像光学系のうちのフォーカスレンズの位置を変更するフォーカスレンズ駆動部と、撮像手段の撮像方向を変更する変更部と、から構成される撮像装置の制御方法であって、
第1のあおりピント面と前記第1のあおりピント面の位置を変更した後の第2のあおりピント面とが、平行になるように、前記フォーカスレンズの位置、前記撮像方向および前記撮像センサの角度を制御する制御ステップ、を備え、
前記制御ステップにおいて、前記第2のあおりピント面のうち撮像範囲に含まれる前記第2のあおりピント面方向の距離が前記第1のあおりピント面のうち撮像範囲に含まれる範囲の前記第1のあおりピント面方向の距離と略一致するように、前記撮像方向を変更することを特徴とする撮像装置の制御方法。
A control method for an imaging device including a sensor driver that tilts an imaging sensor with respect to a plane perpendicular to an optical axis of an imaging optical system, a focus lens driver that changes a position of a focus lens in the imaging optical system, and a changer that changes an imaging direction of an imaging means, comprising:
a control step of controlling a position of the focus lens, the imaging direction, and an angle of the imaging sensor so that a first tilt focus plane and a second tilt focus plane obtained after changing the position of the first tilt focus plane are parallel to each other;
A control method for an imaging device, characterized in that, in the control step, the imaging direction is changed so that a distance in the direction of the second tilt focus plane included in the imaging range of the second tilt focus plane is approximately equal to a distance in the direction of the first tilt focus plane of a range included in the imaging range of the first tilt focus plane.
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