JP7207888B2 - 制御装置、撮像装置、制御装置の制御方法、および、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、あおり撮影が可能な撮像装置に関する。

撮像装置に振動が加わると、その振動により被写体像のブレやボケが生じて画質が劣化する。このため、光学防振や電子防振等の防振技術を用いて振動による画質の劣化を軽減する技術が知られている。また、例えば特許文献１には、撮像装置に加わった振動の振幅等に基づいて露光時間やコマ速度を設定し、振動による画質の劣化を軽減する撮像装置が開示されている。

一方、監視カメラ等を用いて、所定の画角内における距離の異なる広い範囲に対して焦点の合った被写体画像を得るため、いわゆるあおり撮影が知られている。例えば特許文献２には、複数の被写体までのそれぞれの距離が異なる場合でも、容易にそれぞれの被写体に焦点を合わせることが可能な撮像装置が開示されている。

特開２０１５－１１５８０８号公報 特開２０１５－２１９７５４号公報

ところで、あおり撮影が可能な撮像装置に振動が加わると、撮影する画角がずれるため、防振技術を用いても被写体像のボケ（焦点ずれ）が生じる。また、撮像装置に振動が加わった際に生じる焦点ずれの大きさは、振動の振幅とあおり角度とに基づいて決定される。

しかしながら、特許文献１に開示された撮像装置は、露光時間を短くして被写体像のぶれを抑えるため、焦点ずれを防ぐことはできない。特許文献２に開示された撮像装置は、振動を考慮していないため、あおり撮影の際の焦点ずれに対して十分な効果を発揮できない。

そこで本発明の目的は、あおり撮影の際に振動が加わっても焦点の合った画像を撮影することが可能な制御装置、撮像装置、制御装置の制御方法、および、プログラムを提供することである。

本発明の一側面としての制御装置は、撮像光学系の光軸に直交する平面と撮像素子の撮像面とが成すあおり角度を制御する角度制御手段と、絞り値を制御する絞り制御手段とを有し、前記絞り制御手段は、振動を検出する振動検出手段の出力信号とあおり角度とに基づいて、被写体までの距離の変化量を算出し、前記距離の前記変化量が被写界深度の絶対値よりも大きいか否かを判定し、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも小さい場合、前記絞り値を変更せず、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、前記被写界深度の絶対値が前記変化量よりも大きくなるように前記絞り値を変更する。

本発明の他の側面としての制御装置は、撮像光学系の光軸に直交する平面と撮像素子の撮像面とが成すあおり角度を制御する角度制御手段と、光学ズーム値を制御するズーム制御手段とを有し、前記ズーム制御手段は、振動を検出する振動検出手段の出力信号と前記あおり角度とに基づいて、被写体までの距離の変化量を算出し、前記距離の前記変化量が被写界深度の絶対値よりも大きいか否かを判定し、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも小さい場合、前記光学ズーム値を変更せず、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、前記被写界深度の絶対値が前記変化量よりも大きくなるように前記光学ズーム値を変更する。

本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像光学系と、前記撮像光学系を介して形成される光学像を光電変換する撮像素子と、前記制御装置とを有する。

本発明の他の側面としての制御装置の制御方法は、撮像光学系の光軸に直交する平面と撮像素子の撮像面とが成すあおり角度を制御するステップと、絞り値を制御するステップと、を含み、前記絞り値を制御するステップは、振動を検出する振動検出手段の出力信号と前記あおり角度とに基づいて、被写体までの距離の変化量を算出するステップと、前記距離の前記変化量が被写界深度の絶対値よりも大きいか否かを判定するステップと、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも小さい場合、前記絞り値を変更せず、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、前記被写界深度の絶対値が前記変化量よりも大きくなるように前記絞り値を変更するステップと、を含む。
本発明の他の側面としてのプログラムは、撮像光学系の光軸に直交する平面と撮像素子の撮像面とが成すあおり角度を制御するステップと、絞り値を制御するステップとをコンピュータに実行させるプログラムであって、前記絞り値を制御するステップは、振動を検出する振動検出手段の出力信号と前記あおり角度とに基づいて、被写体までの距離の変化量を算出するステップと、前記距離の前記変化量が被写界深度の絶対値よりも大きいか否かを判定するステップと、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも小さい場合、前記絞り値を変更せず、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、前記被写界深度の絶対値が前記変化量よりも大きくなるように前記絞り値を変更するステップと、を含む。

本発明の他の側面としての制御装置の制御方法は、撮像光学系の光軸に直交する平面と撮像素子の撮像面とが成すあおり角度を制御するステップと、光学ズーム値を制御するステップと、を含み、前記光学ズーム値を制御するステップは、振動を検出する振動検出手段の出力信号と前記あおり角度とに基づいて、被写体までの距離の変化量を算出するステップと、前記距離の前記変化量が被写界深度の絶対値よりも大きいか否かを判定するステップと、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも小さい場合、前記光学ズーム値を変更せず、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、前記被写界深度の絶対値が前記変化量よりも大きくなるように前記光学ズーム値を変更するステップと、を含む。
本発明の他の側面としてのプログラムは、撮像光学系の光軸に直交する平面と撮像素子の撮像面とが成すあおり角度を制御するステップと、光学ズーム値を制御するステップとをコンピュータに実行させるプログラムであって、前記光学ズーム値を制御するステップは、振動を検出する振動検出手段の出力信号と前記あおり角度とに基づいて、被写体までの距離の変化量を算出するステップと、前記距離の前記変化量が被写界深度の絶対値よりも大きいか否かを判定するステップと、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも小さい場合、前記光学ズーム値を変更せず、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、前記被写界深度の絶対値が前記変化量よりも大きくなるように前記光学ズーム値を変更するステップと、を含む。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。

本発明によれば、あおり撮影の際に振動が加わっても焦点の合った画像を撮影することが可能な制御装置、撮像装置、制御装置の制御方法、および、プログラムを提供することができる。

各実施形態における撮像装置の模式図である。 各実施形態における信号処理部のブロック図である。 各実施形態におけるあおり撮影の説明図である。 各実施形態における撮像装置に振動が加わった場合のあおり撮影の説明図である。 各実施形態における撮像装置に振動が加わった場合の距離ａの変化量Δａと被写界深度ｄ１、ｄ２との関係図である。 各実施形態における撮像装置に振動が加わる前の記憶処理のフローチャートである。 第１の実施形態における焦点ずれ防止動作のフローチャートである。 第２の実施形態における焦点ずれ防止動作のフローチャートである。 第３の実施形態における焦点ずれ防止動作のフローチャートである。

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。

（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第1の実施形態における撮像装置の構成について説明する。図１は、撮像装置１０の模式図である。レンズユニット（撮像光学系）１００は、ズームレンズユニット１０１および絞りユニット１０２を有する。またレンズユニット１００は、フォーカスレンズを有し、被写体からの光を最適な形で得ることができる。ズームレンズユニット１０１は、撮影倍率を変更することが可能である。絞りユニット１０２は、撮像素子２００に入射する光量を制御する。なおレンズユニット１００は、図１に示される構造に限定されるものではない。また図１において、レンズユニット１００は、ズームレンズユニット１０１および絞りユニット１０２の両方を有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ズームレンズユニット１０１または絞りユニット１０２の少なくとも一方を有していればよい。

撮像素子２００は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等の半導体素子およびその周辺回路を有する。撮像素子２００は、レンズユニット１００を介して形成された被写体像（光学像）を光電変換して、電気信号（画素信号）を出力する。信号処理部３００は、カメラＣＰＵ等のシステムコントローラ（不図示）からの制御信号に基づいて、撮像素子２００から出力された電気信号に対して所定の信号処理を行い、画像信号を出力する。また信号処理部３００には、電源部（不図示）から電源が供給される。なお本実施形態において、画素信号は、撮像素子２００からそのまま信号処理部３００へ転送されるが、これに限定されるものではない。撮像素子２００は、画素信号を信号処理部３００へ転送する前に撮像素子２００の内部で信号処理を行ってもよい。

モータ（センサチルトモータ）２０１は、信号処理部３００からの駆動信号に基づいて、撮像素子２００の受光面（撮像面）とレンズユニット１００の光軸ＯＡに直交する面とのなす角度を変更することが可能である。なお、図１にはモータ２０１として１つのモータのみ示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のモータを用いて角度を２次元的に変更するように構成してもよい。

撮像装置１０は、振動検出部４００を有する。振動検出部４００は、撮像装置１０に加わる振動の大きさを検出して電気信号に変換する。振動検出部４００は、加速度センサや角速度センサ等であり、撮像装置１０の光軸ＯＡに沿った振動を検出することが可能であるように配置されることが好ましい。

次に、図２を参照して、信号処理部３００の構成について説明する。図２は、信号処理部３００のブロック図である。信号処理部３００は、データ変換部３０１、画像処理部３０２、通信制御部３０３、振動演算処理部３０４、記憶部３０５、および、制御部３１０を有する。制御部３１０は、レンズユニット制御部３１１、撮像素子制御部３１２、および、モータ制御部３１３を有する。

データ変換部３０１は、撮像素子２００からの画素信号を、画像処理に適した信号に変換する。画像処理部３０２は、データ変換部３０１の出力信号に対して補正処理や現像処理を行い、画像信号を出力する。通信制御部３０３は、画像処理部３０２からの画像信号を外部へ画像データとして出力する。制御部３１０は、データ変換部３０１や画像処理部３０２等の信号処理部３００の各部を制御する。また制御部３１０（レンズユニット制御部３１１、撮像素子制御部３１２、モータ制御部３１３）は、画素信号または画像信号を用いて被写体を様々な設定で撮影することができるように、レンズユニット１００、撮像素子２００、および、モータ２０１を制御する。制御部３１０は、被写体像の輝度を変更する場合、画像の輝度信号と、撮像素子２００およびレンズユニット１００の現在の設定とに基づいて、撮像素子２００のシャッタ時間、ゲイン設定、および、絞りユニット１０２の設定を変更する。これにより制御部３１０は、画像信号の輝度を調節することができる。また制御部３１０は、被写体像の倍率を変更する場合、ズームレンズユニット１０１の設定を変更して、レンズユニット１００の焦点距離を変更する。これにより制御部３１０は、撮像装置１０の画角を調節して被写体像の倍率を変更することができる。

振動演算処理部３０４は、振動検出部４００から得られた振動の信号に基づいて、振動の角変位量および周期を算出する。信号処理部３００は、振動の角変位量および周期に基づいて、画像信号の画角領域の一部を切り出し、切り出し領域位置を角変位量に合わせて変更することにより、被写体の相対位置が変化しないようにする、いわゆる電子防振処理を実施することができる。記憶部３０５は、所定の設定や動作プログラム等のデータを記憶している。制御部３１０は、必要に応じて、記憶部３０５に記憶されたデータを読み出すことができる。なお画像処理部３０２は、得られた画像信号から被写体が存在する範囲を検出する被写体検出部を備えていてもよい。

次に、図３を参照して、モータ２０１を駆動して撮像素子２００の受光面（撮像面）とレンズユニット１００の光軸ＯＡに直交する面とを平行な状態から傾けて、あおり撮影を行う場合について説明する。図３は、撮像装置１０を用いて被写体を撮影する場合の説明図である。図３（ａ）は、撮像装置１０の光軸ＯＡに対して直交でない平面の被写体（被写体面）を撮像している様子を示している。図３（ａ）において、被写体面上の点Ａ１－Ａ２間が撮影範囲である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の撮影時におけるレンズユニット１００と撮像素子２００との位置関係を示す模式図である。

図３（ｂ）に示されるように、レンズユニット１００および撮像素子２００は、被写体面、レンズユニット１００の主面、撮像素子２００の撮像面が１点で交わるように配置される。このような配置により、シャインプルーフの原理から、被写体面上の点Ａ１－Ａ２間の全ての撮影範囲において、撮像面上の対応する点Ｂ１－Ｂ２間に焦点の合った像を撮影することができる。被写体面上の点Ａ１－Ａ２上のそれぞれからレンズユニット１００の主面の中心Ｏまでの距離をａ、被写体像が結像する撮像素子２００の撮像面上の点Ｂ１－Ｂ２のそれぞれからレンズユニット１００までの距離をｂ、レンズユニット１００の焦点距離をｆとする。このとき、距離ａ、ｂ、および、焦点距離ｆは、レンズの公式である以下の式（１）を満たす。

ここで、距離ｂに関して、撮像素子２００をレンズユニット１００の主面と平行な面に対して傾ける角度をあおり角度θとする。このとき、撮像面上の点Ｂ１－Ｂ２の範囲内の全ての点において、距離ｂをあおり角度θの関数で表すことができる。このため、あおり角度θを決定することにより、焦点距離ｆで撮像面の各位置に合焦する被写体までの距離ａが一意に決定される。

次に、図４を参照して、撮像装置１０に振動による外力が加わり、撮影時の画角が変化した場合を説明する。図４は、撮像装置１０が図３の状態から振動が加えられることにより、撮像装置１０の向きが矢印Ｒの方向に変化した場合の説明図である。図４（ａ）は、撮像装置１０の向きが矢印Ｒの方向に変化した状態で被写体（被写体面）を撮像している様子を示している。図４（ａ）において、被写体面上の点Ｃ１－Ｃ２間が撮影範囲である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の撮影時におけるレンズユニット１００と撮像素子２００との位置関係を示す模式図である。

撮像装置１０の向きが変わることにより、撮影範囲は点Ａ１－Ａ２の間から点Ｃ１－Ｃ２の間へ変化する。このため、撮像装置１０の同じ位置で撮影される被写体までの距離ａに関して、Ａ１－Ｏ間がＣ１－Ｏ間、Ａ２－Ｏ間がＣ２－Ｏ間のように変化する。一方、撮像素子２００とレンズユニット１００との位置関係は変化しない。このため、Ｂ１－Ｏ間、Ｂ２－Ｏ間等の撮像素子２００とレンズユニット１００との距離ｂは、変化前と変わらない。その結果、合焦位置は被写体面からずれてしまい、式（１）を満たさない。振動により生じる距離ａの変化量Δａは、撮像装置１０の設置条件と画角の変化量とに基づいて求められる。また、画学の変化量は、振動の角変位量に基づいて決定される。このため、振動を測定することにより、距離ａの変化量Δａを求めることが可能である。

ここで、距離の変化量Δａは、図３（ｂ）および図４（ｂ）を参照して、以下の式（２）のように表される。

図３（ｂ）において、ｔａｎθ＝ｂ／Ｘ、ｔａｎα０＝ａ／Ｘであるため、ｔａｎα０＝ａ・ｔａｎθ／ｂが成立する。同様に、図４（ｂ）において、ｔａｎα１＝（ａ－Δａ）・ｔａｎθ／ｂである。振動による角変位量をΔとすると、α１＝α０－Δであるため、式（２）のようにΔａをθおよびΔを用いて表すことができる。また、ｔａｎα０＝ａ・ｔａｎθ／ｂであるため、式（２）は、α０を用いずに以下の式（２ａ）のように表すことができる。

本実施形態において、撮像素子２００は、受光素子が周期的に配置された構造である。このため撮像素子２００には、受光素子の配置間隔により決定される分解能の上限が存在する。これを許容錯乱円δという。被写体像が１点でなく許容錯乱円δだけ広がって結像されていても、焦点が合った状態とみなすことができる。すなわち、レンズユニット１００から被写体までの距離が距離ａからずれていても、焦点が合うように見える。この許容ずれ量を被写界深度ｄという。被写界深度ｄは、深度方向に手前側の被写界深度ｄ--_１と奥側の被写界深度ｄ_２として、それぞれ以下の式（３）、（４）のように表される。

式（３）、（４）において、Ｆｎｏはレンズユニット１００のＦ値（絞り値）、ａはレンズユニット１００と被写体との間の距離、ｆはレンズユニット１００の焦点距離である。

次に、図５を参照して、撮像装置１０に加わった振動により生じる距離ａの変化量Δａと被写界深度ｄ_２との関係について説明する。図５は、振動により生じる距離ａの変化量Δａと被写界深度ｄ_２との関係図である。図５（ａ）は、撮像装置１０に振動が加わったときの被写体までの距離ａの変化量Δａが被写界深度ｄ_２よりも小さい場合を示す。図５（ｂ）は、撮像装置１０に振動が加わったときの被写体までの距離ａの変化量Δａが被写界深度ｄ_２よりも大きい場合を示す。図５（ｃ）は、焦点距離ｆまたはＦ値（絞り値）を制御（変更）して被写界深度ｄ_１、ｄ_２を大きくし、その結果、距離ａの変化量Δａが変更後の被写界深度ｄ_２よりも小さい場合を示す。

図５（ａ）に示されるように、撮像装置１０に振動が加わったときの被写体までの距離ａの変化量Δａが被写界深度ｄ_２よりも小さい場合、焦点が合った状態とみなすことができる。一方、図５（ｂ）に示されるように、距離ａの変化量Δａが被写界深度ｄ_２よりも大きい場合、焦点が合っていない状態となる。しかし、焦点距離ｆまたはＦ値を制御（変更）することにより、図５（ｃ）に示されるように被写界深度ｄ_１、ｄ_２を大きくすることができる。すなわち、焦点距離ｆまたはＦ値を制御（変更）することにより、焦点が合った状態を保つことができる。ここで、距離ａの変化量Δａは、各距離に応じて異なるが、それぞれの相対位置は変化しない。このため、ある１点に関する変化量Δａを求めることができれば、その他の点に関する変化量Δａを算出することができる。

焦点距離ｆまたはＦ値を変化させるには、一般的に光学ズーム値または絞り値を変化させる等、撮影画像に影響する変更を撮像装置１０に対して実施する必要がある。このため、撮像装置１０に加えられた振動に対して適切な光学ズーム変化量および絞り変化量を算出することが求められる。ここで、光学ズーム値または絞り値を変更して焦点距離ｆまたはＦ値を変化させると、撮影画像の輝度や画角が変化する。このため、露出時間やゲインを変更して輝度を調節することや、電子ズームを用いて元の画角の領域だけを切り出す等の処理を同時に行うことが好ましい。しかし、これらを変化させる際に元の画質からの低下が目立つ可能性があるため、光学ズーム値や絞り値に閾値を設け、または、これらの変化量に閾値を設けたりしてもよい。また、光学ズーム値や絞り値が頻繁に変更されることは好ましくないため、各値の変更後の一定期間は光学ズーム値や絞り値を変更しないように構成してもよい。

次に、図６を参照して、撮像装置１０に振動が加わる前（振動検出部４００が振動を検出する前）の記憶処理について説明する。図６は、撮像装置１０に振動が加わる前の記憶処理を示すフローチャートである。図６の各ステップは、主に、信号処理部３００の制御部３１０により実行される。本実施形態において、レンズユニット１００は絞り値（Ｆ値）を調節する絞りユニット１０２を有する。撮像装置１０は、あおり撮影を実施するため、撮像素子２００をあおり角度θだけ傾けている。振動検出部４００は、角速度センサを有し、撮像装置１０に加わる振動による角変位量を測定することが可能である。

まずステップＳ６０１において、制御部３１０は、あおり角度θに基づいて、振動が無い状態（振動検出部４００が振動を検出していない状態）での撮像装置１０の被写界深度ｄ_１、ｄ_２（初期被写界深度）を算出する。そして制御部３１０は、あおり角度θとともに被写界深度ｄ_１、ｄ_２を記憶部３０５に記憶させる。

続いてステップＳ６０２において、制御部３１０は、あおり角度θがステップＳ６０１にて記憶部３０５に記憶された値から変更されたか否かを判定する。あおり角度θが変更された場合、ステップＳ６０１に戻る。そして制御部３１０は、変更後のあおり角度θに基づいて、撮像装置１０の初期被写界深度（被写界深度ｄ_１、ｄ_２）を算出する。一方、ステップＳ６０２にてあおり角度が変更されていない場合、本フローを終了する。

次に、図７を参照して、本実施形態における撮像装置１０の焦点ずれ防止動作について説明する。図７は、本実施形態における焦点ずれ防止動作のフローチャートである。図７の各ステップは、主に、信号処理部３００の制御部３１０により実行される。

まずステップＳ７０１において、制御部３１０（または振動演算処理部３０４）は、振動検出部４００が振動を検出したか否かを判定する。振動検出部４００が振動を検出していない場合、ステップＳ７０１の判定を繰り返す。一方、振動検出部４００が振動を検出した場合、ステップＳ７０２に進む。

ステップＳ７０２において、制御部３１０は、振動演算処理部３０４を用いて、振動検出部４００の出力信号から振動の周期とその周期内での最大角変位量を算出する。続いてステップＳ７０３において、制御部３１０は、振動演算処理部３０４を用いて、ステップＳ７０２にて算出した最大角変位量と、図６のステップＳ６０１にて記憶部３０５に記憶されたあおり角度θとに基づいて、被写体までの距離の変化量Δａを算出する。

続いてステップＳ７０４において、制御部３１０は、ステップＳ７０３にて算出された変化量ΔａがステップＳ６０１にて記憶された初期被写界深度（被写界深度ｄ_２）の絶対値よりも大きいか否かを判定する。変化量Δａが初期被写界深度の絶対値未満である場合、本フローを終了する。一方、変化量Δａが初期被写界深度の絶対値よりも大きい場合、ステップＳ７０５に進む。ステップＳ７０５において、制御部３１０は、被写界深度ｄ_２が変化量Δａよりも大きくなるように、絞り値（Ｆ値）を大きくすることで、絞りユニット１０２の口径（開口量）を小さくし、本フローを終了する。

本実施形態によれば、あおり撮影の際に振動が加わっても、焦点の合った画像を撮影することが可能な撮像装置を実現することができる。

（第２の実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施形態における撮像装置１０の焦点ずれ防止動作について説明する。図８は、本実施形態における焦点ずれ防止動作のフローチャートである。図８の各ステップは、主に、信号処理部３００の制御部３１０により実行される。本実施形態の記憶部３０５は、絞り閾値（所定の閾値）を記憶している。

図８のステップＳ８０１～Ｓ８０４は、第１の実施形態における図７のステップＳ７０１～Ｓ７０４とそれぞれ同様である。ステップＳ８０４にて変化量Δａが初期被写界深度の絶対値よりも大きい場合、ステップＳ８０５に進む。ステップＳ８０５において、制御部３１０は、被写界深度ｄ_２が変化量Δａよりも大きくなるような絞り値（Ｆ値）を算出する。

続いてステップＳ８０６において、制御部３１０は、被写体像の現在の輝度値を記憶部３０５に記憶させる。続いてステップＳ８０６において、制御部３１０は、ステップＳ８０５にて算出した絞り値（Ｆ値）が記憶部３０５に記憶された絞り閾値よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ８０５にて算出した絞り値が絞り閾値よりも小さい場合、ステップＳ８０８に進む。一方、ステップＳ８０５にて算出した絞り値が絞り閾値以上である場合、ステップＳ８０９に進む。

ステップＳ８０８において、制御部３１０は、撮像装置１０の絞り値をステップＳ８０５にて算出した絞り値に設定（変更）し、ステップＳ８１０に進む。ステップＳ８０９において、制御部３１０は、被写体の現在の輝度値を記憶部３０５に記憶させる。そして制御部３１０は、撮像装置１０の絞り値を絞り閾値に設定（変更）し、ステップＳ８１０に進む。ステップＳ８１０において、制御部３１０は、ステップＳ８０８またはステップＳ８０９にて記憶した輝度値になるように、撮像装置１０の露光時間またはゲイン値を設定する。すなわち制御部３１０は、絞り値の変化による輝度変化を相殺するように露光時間またはゲイン値を変更する。詳細には、絞り値を大きくすると、絞りユニット１０２の口径が小さくなり、輝度値が小さくなる。そこで、ステップＳ８１０において、輝度値が大きくなるように、露光時間を長くするか、もしくはゲイン値を高くする。その後、本フローを終了する。

本実施形態によれば、あおり撮影の際に振動が加わっても、焦点の合った画像を撮影することが可能であるとともに、得られる画像の明るさの変化や画質の劣化を抑えることが可能な撮像装置を実現することができる。

（第３の実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第３の実施形態における撮像装置１０の焦点ずれ防止動作について説明する。図９は、本実施形態における焦点ずれ防止動作のフローチャートである。図９の各ステップは、主に、信号処理部３００の制御部３１０により実行される。本実施形態において、レンズユニット１００は光学ズーム撮影を行うズームレンズユニット１０１を有する。

図９のステップＳ９０１～Ｓ９０４は、第１の実施形態における図７のステップＳ７０１～Ｓ７０４とそれぞれ同様である。ステップＳ９０４にて変化量Δａが初期被写界深度の絶対値よりも大きい場合、ステップＳ９０５に進む。ステップＳ９０５において、制御部３１０は、被写界深度ｄ_２が変化量Δａよりも大きくなるようなズーム値（光学ズーム値、焦点距離ｆ）を算出する。

続いてステップＳ９０６において、制御部３１０は、撮像装置１０の現在のズーム値（第１のズーム値）を記憶部３０５に記憶させる。そして制御部３１０は、ズーム値をステップＳ９０５にて算出したズーム値（第２のズーム値）に設定する。続いてステップＳ９０７において、制御部３１０は、ステップＳ９０６にて記憶したズーム値（第１のズーム値）に対応する画角になるように、電子ズームを用いて画角を変更する。その後、本フローを終了する。

また本実施形態において、記憶部３０５に所定の光学ズーム値（所定の焦点距離）を記憶しておき、制御部３１０（ズーム制御手段）は所定の光学ズーム値を超えないように光学ズーム値を制御してもよい。

本実施形態によれば、あおり撮影の際に振動が加わっても、焦点の合った画像を撮影することが可能であるとともに、得られる画像の画角の変化を抑えることが可能な撮像装置を実現することができる。

このように各実施形態において、制御装置（信号処理部３００）は、角度制御手段（モータ制御部３１３）および絞り制御手段（レンズユニット制御部３１１）を有する。角度制御手段は、撮像光学系（レンズユニット１００）の光軸に直交する平面と撮像素子２００の撮像面とが成すあおり角度θを制御する。絞り制御手段は、振動を検出する振動検出手段（振動検出部４００）の出力信号とあおり角度とに基づいて、絞り値（Ｆ値）を制御する。

好ましくは、絞り制御手段は、振動検出手段の出力信号とあおり角度に基づいて、被写体までの距離の変化量Δａを算出し、距離の変化量Δａに基づいて絞り値を変更する。より好ましくは、絞り制御手段は、距離の変化量Δａが被写界深度ｄ_２の絶対値よりも大きい場合、被写界深度の絶対値が変化量よりも大きくなるように絞り値を変更する（ステップＳ７０４、Ｓ７０５）。

好ましくは、絞り制御手段は、振動検出手段の出力信号に基づいて、角変位量（好ましくは最大角変位量）を算出する。より好ましくは、絞り制御手段は、角変位量が第１の角変位量である場合、撮像光学系の絞りの口径を第１の口径に制御する。また絞り制御手段は、角変位量が第１の角変位量よりも大きい第２の角変位量である場合、絞りの口径を第１の口径よりも小さい第２の口径に制御する（ステップＳ７０５）。より好ましくは、制御装置は、絞りの口径の変化量に応じて露光時間またはゲイン値を調節する露光調節手段（制御部３１０）を有する（ステップＳ８１０）。また好ましくは、制御装置は所定の絞り値（絞り閾値）を記憶する記憶手段（記憶部３０５）を有し、絞り制御手段は所定の絞り値を超えないように絞り値を制御する（ステップＳ８０６～Ｓ８０９）。

また各実施形態において、制御装置は、振動を検出する振動検出手段の出力信号とあおり角度とに基づいて、光学ズーム値（焦点距離ｆ）を制御するズーム制御手段（レンズユニット制御部３１１）を有する。好ましくは、ズーム制御手段は、振動検出手段の出力信号とあおり角度に基づいて、被写体までの距離の変化量Δａを算出し、距離の変化量Δａに基づいて光学ズーム値を変更する。より好ましくは、ズーム制御手段は、距離の変化量が被写界深度の絶対値よりも大きい場合、被写界深度の絶対値が変化量よりも大きくなるように光学ズーム値を変更する（ステップＳ９０５）。

好ましくは、ズーム制御手段は、振動検出手段の出力信号に基づいて、角変位量を算出する。より好ましくは、ズーム制御手段は、角変位量が第１の角変位量である場合、光学ズーム値を第１の光学ズーム値に制御する。またズーム制御手段は、角変位量が第１の角変位量よりも大きい第２の角変位量である場合、光学ズーム値を第１の光学ズーム値よりも広角側の第２の光学ズーム値に制御する（ステップＳ９０５）。

好ましくは、制御装置は、光学ズーム値の変化量に応じて電子ズーム倍率を調節する電子ズーム倍率調節手段（制御部３１０）を有する（ステップＳ９０７）。また好ましくは、記憶手段は所定の光学ズーム値を記憶しており、ズーム制御手段は所定の光学ズーム値を超えないように光学ズーム値を制御する。また好ましくは、光学ズーム値は、撮像光学系の焦点距離に関するデータである。

（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。

各実施形態によれば、あおり撮影の際に振動が加わっても焦点の合った画像を撮影することが可能な制御装置、撮像装置、制御装置の制御方法、および、プログラムを提供することができる。

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。

３００ 信号処理部（制御装置）
３１１ レンズユニット制御部（絞り制御手段、ズーム制御手段）
３１３ モータ制御部（角度制御手段）

Claims (16)

1. 撮像光学系の光軸に直交する平面と撮像素子の撮像面とが成すあおり角度を制御する角度制御手段と、
   絞り値を制御する絞り制御手段と、を有し、
   前記絞り制御手段は、
   振動を検出する振動検出手段の出力信号とあおり角度とに基づいて、被写体までの距離の変化量を算出し、
   前記距離の前記変化量が被写界深度の絶対値よりも大きいか否かを判定し、
   前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも小さい場合、前記絞り値を変更せず、
   前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、前記被写界深度の絶対値が前記変化量よりも大きくなるように前記絞り値を変更することを特徴とする制御装置。
2. 前記絞り制御手段は、前記振動検出手段の前記出力信号に基づいて、角変位量を算出することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記絞り制御手段は、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合において、
   前記角変位量が第１の角変位量である場合、前記撮像光学系の絞りの口径を第１の口径に制御し、
   前記角変位量が前記第１の角変位量よりも大きい第２の角変位量である場合、前記絞りの前記口径を前記第１の口径よりも小さい第２の口径に制御することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 前記絞りの前記口径の変化量に応じて露光時間またはゲイン値を調節する露光調節手段を更に有することを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 所定の絞り値を記憶する記憶手段を更に有し、
   前記絞り制御手段は、
   前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、変更後の前記絞り値が前記所定の絞り値よりも小さいか否かを判定し、
   変更後の前記絞り値が前記所定の絞り値よりも小さい場合、変更後の前記絞り値を設定し、
   変更後の前記絞り値が前記所定の絞り値よりも大きい場合、前記所定の絞り値を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 撮像光学系の光軸に直交する平面と撮像素子の撮像面とが成すあおり角度を制御する角度制御手段と、
   光学ズーム値を制御するズーム制御手段と、を有し、
   前記ズーム制御手段は、
   振動を検出する振動検出手段の出力信号と前記あおり角度とに基づいて、被写体までの距離の変化量を算出し、
   前記距離の前記変化量が被写界深度の絶対値よりも大きいか否かを判定し、
   前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも小さい場合、前記光学ズーム値を変更せず、
   前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、前記被写界深度の絶対値が前記変化量よりも大きくなるように前記光学ズーム値を変更することを特徴とする制御装置。
7. 前記ズーム制御手段は、前記振動検出手段の前記出力信号に基づいて、角変位量を算出することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 前記ズーム制御手段は、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合において、
   前記角変位量が第１の角変位量である場合、前記光学ズーム値を第１の光学ズーム値に制御し、
   前記角変位量が前記第１の角変位量よりも大きい第２の角変位量である場合、前記光学ズーム値を前記第１の光学ズーム値よりも広角側の第２の光学ズーム値に制御することを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
9. 前記光学ズーム値の変化量に応じて電子ズーム倍率を調節する電子ズーム倍率調節手段を更に有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の制御装置。
10. 所定の光学ズーム値を記憶する記憶手段を更に有し、
    前記ズーム制御手段は、
    前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、変更後の前記光学ズーム値が前記所定の光学ズーム値よりも広角側であるか否かを判定し、
    変更後の前記光学ズーム値が前記所定の光学ズーム値よりも広角側である場合、変更後の前記光学ズーム値を設定し、
    変更後の前記光学ズーム値が前記所定の光学ズーム値よりも望遠側である場合、前記所定の光学ズーム値を設定することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の制御装置。
11. 前記光学ズーム値は、前記撮像光学系の焦点距離に相当するデータであることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の制御装置。
12. 撮像光学系と、
    前記撮像光学系を介して形成される光学像を光電変換する撮像素子と、
    請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の制御装置と、を有することを特徴とする撮像装置。
13. 撮像光学系の光軸に直交する平面と撮像素子の撮像面とが成すあおり角度を制御するステップと、
    絞り値を制御するステップと、を含み、
    前記絞り値を制御するステップは、
    振動を検出する振動検出手段の出力信号と前記あおり角度とに基づいて、被写体までの距離の変化量を算出するステップと、
    前記距離の前記変化量が被写界深度の絶対値よりも大きいか否かを判定するステップと、
    前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも小さい場合、前記絞り値を変更せず、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、前記被写界深度の絶対値が前記変化量よりも大きくなるように前記絞り値を変更するステップと、を含むことを特徴とする制御装置の制御方法。
14. 撮像光学系の光軸に直交する平面と撮像素子の撮像面とが成すあおり角度を制御するステップと、
    絞り値を制御するステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記絞り値を制御するステップは、
    振動を検出する振動検出手段の出力信号と前記あおり角度とに基づいて、被写体までの距離の変化量を算出するステップと、
    前記距離の前記変化量が被写界深度の絶対値よりも大きいか否かを判定するステップと、
    前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも小さい場合、前記絞り値を変更せず、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、前記被写界深度の絶対値が前記変化量よりも大きくなるように前記絞り値を変更するステップと、を含むことを特徴とするプログラム。
15. 撮像光学系の光軸に直交する平面と撮像素子の撮像面とが成すあおり角度を制御するステップと、
    光学ズーム値を制御するステップと、を含み、
    前記光学ズーム値を制御するステップは、
    振動を検出する振動検出手段の出力信号と前記あおり角度とに基づいて、被写体までの距離の変化量を算出するステップと、
    前記距離の前記変化量が被写界深度の絶対値よりも大きいか否かを判定するステップと、
    前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも小さい場合、前記光学ズーム値を変更せず、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、前記被写界深度の絶対値が前記変化量よりも大きくなるように前記光学ズーム値を変更するステップと、を含むことを特徴とする制御装置の制御方法。
16. 撮像光学系の光軸に直交する平面と撮像素子の撮像面とが成すあおり角度を制御するステップと、
    光学ズーム値を制御するステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記光学ズーム値を制御するステップは、
    振動を検出する振動検出手段の出力信号と前記あおり角度とに基づいて、被写体までの距離の変化量を算出するステップと、
    前記距離の前記変化量が被写界深度の絶対値よりも大きいか否かを判定するステップと、
    前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも小さい場合、前記光学ズーム値を変更せず、前記距離の前記変化量が前記被写界深度の絶対値よりも大きい場合、前記被写界深度の絶対値が前記変化量よりも大きくなるように前記光学ズーム値を変更するステップと、を含むことを特徴とするプログラム。

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