JP2019070706A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体の像のブレを補正する機能を備えると共に、耐久性に優れた撮像装置を提供する。【解決手段】被写体の像を形成する光学系と、該光学系からの光を受光する撮像素子と、前記光学系に含まれる光学素子及び前記撮像素子の少なくとも一方を、前記光学系の光軸に垂直な方向に駆動する駆動部と、前記被写体の情報に基づいて前記駆動部を非駆動状態とするか駆動状態とするかを判断する判断部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は防振機能を有する撮像装置に関し、特に監視カメラに適するものである。

撮像装置に用いられる撮像光学系として、撮像素子の高精細化に対応できる高い光学性能を有したレンズが要望されている。特に、撮像装置の撮像（撮影）中の振動により被写体の像のブレが生じてしまうことを回避したいという要望がある。特許文献１、２には、被写体の像のブレを抑制するための防振機構を備えたカメラが記載されている。

特開２０１４−２０９２２６号公報 特開２０１３−１３４３８５号公報

ここで、監視カメラ（車載カメラ）などの屋外や車両内で使用される撮像装置は、振動による取得画像の画質への影響を特に受け易い。しかしながら、特許文献１、２に記載の撮像装置は、起動後に使用する時間が限られる一般的なカメラであるため、起動後に防振機構を常時駆動させている。よって、このカメラを監視カメラなどのように起動後に常時撮像する撮像装置に適用した場合、防振機構を長時間駆動することにより故障や著しい電池消耗を引き起こしてしまうため、耐久性が課題となる。

本発明の目的は、被写体の像のブレを補正する機能を備えると共に、耐久性に優れた撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、被写体の像を形成する光学系と、該光学系からの光を受光する撮像素子と、前記光学系に含まれる光学素子及び前記撮像素子の少なくとも一方を、前記光学系の光軸に垂直な方向に駆動する駆動部と、前記被写体の情報に基づいて前記駆動部を非駆動状態とするか駆動状態とするかを判断する判断部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、被写体の像のブレを補正する機能を備えると共に、耐久性に優れた撮像装置を提供することができる。

本発明の第１乃至第３の実施形態の撮像装置（カメラ本体とレンズ鏡筒）の図 第１乃至第３の実施形態の撮像光学系の広角端におけるレンズ断面と移動軌跡の図 第１乃至第３の実施形態の撮像光学系の広角端における諸収差図 （Ａ）は第１乃至第３の実施形態の撮像光学系のズーム中間位置における諸収差図、（Ｂ）は第１乃至第３の実施形態の撮像光学系の望遠端における諸収差図 第１乃至第３の実施形態の撮像光学系の広角端における防振無しおよび防振後の横収差図（防振レンズ群の移動量：０．１２ｍｍ） （Ａ）は第１乃至第３の実施形態の撮像光学系のズーム中間位置における防振無しおよび防振後の横収差図（防振レンズ群の移動量：０．１２ｍｍ）、（Ｂ）は第１乃至第３の実施形態の撮像光学系の望遠端における防振無しおよび防振後の横収差図（防振レンズ群の移動量：０．１２ｍｍ） （Ａ）は第１の実施形態のフロー図，（Ｂ）は変形例のフロー図 （Ａ）は第２の実施形態のフロー図，（Ｂ）は変形例のフロー図 （Ａ）は第３の実施形態のフロー図，（Ｂ）は変形例のフロー図 レンズ鏡筒Ａ、Ｂを備える本発明の第４の実施形態の撮像装置の概略構成図 第４の実施形態の撮像装置の外観図 第４の実施形態のレンズ鏡筒Ａの広角端におけるレンズ断面と移動軌跡の図 第４の実施形態のレンズ鏡筒Ａの広角端における諸収差図 （Ａ）は第４の実施形態のレンズ鏡筒Ａのズーム中間位置における諸収差図、（Ｂ）は第４の実施形態のレンズ鏡筒Ａの望遠端における諸収差図 第４の実施形態のレンズ鏡筒Ａの広角および望遠端における主光線の光路図 第４の実施形態のフロー図 第４の実施形態におけるレンズ鏡筒Ａ、Ｂそれぞれの撮像画角を示す図

以下、本発明に係る撮像装置、およびその各実施形態に係る撮像装置について、図面を参照して説明する。

（撮像装置）
図１に例示するように、監視カメラに適する本発明に係る撮像装置は、被写体の像を形成する光学系としての撮像光学系４（便宜上、レンズ鏡筒も同符号で表わす）と、該光学系からの光を受光する撮像素子５を有する。更に、像ブレ補正のために撮像光学系４に含まれる光学素子及び撮像素子５の少なくとも一方（像ブレ補正素子）を、撮像光学系４の光軸に垂直な方向に駆動する駆動部１２を有する。更に、被写体の情報に基づいて駆動部１２を非駆動状態とするか駆動状態とするかを判断する判断部１１として制御部（ＣＰＵ）を有する。

ここで、駆動部とは、像ブレ補正素子を撮像光学系の光軸に垂直な方向に駆動するアクチュエータなどの駆動素子であり、この駆動部と像ブレ補正素子とを総称して像ブレ補正部（補正部）という。

また、被写体の情報とは、被写体の形状（人か、動物か、その他の物体か、背景か、など）や被写体の光量（撮像環境の光量）や撮像環境における移動物体（人物・車など）の有無の情報など、を含むものとする。そして、被写体とは、撮像素子によって撮像されるすべてのもの（人、動物、物体、背景など）を指すものとする。

そして、駆動部に関し非駆動状態とは、駆動部に通電がされないで像ブレ補正素子を駆動できない状態をいう。すなわち、駆動部に通電がされて像ブレ補正素子の駆動のための入力信号待ちの状態とは基本的に異なる。後者の場合、像ブレ補正素子は基準位置に静止している訳ではなく、基準位置を中心に往復移動（振幅運動）しているものであって、前者とは基本的に異なる。

そして、駆動部に関し駆動状態とは、駆動部に通電がされて像ブレ補正素子を駆動可能な状態をいう。

図１で、１は監視カメラ、２は信号処理部、３は撮像装置本体（装置本体）、４は撮像光学系で、便宜上、レンズ鏡筒も同符号で表わす。本実施形態では撮像素子５として、被写体像を受光する防振機構を備えた固体撮像素子を示している。また、６は挿脱可能なＩＲカットフィルター、７は被写体像を転送するためのネットワークケーブル、８は像ブレ補正素子としての防振レンズ群である。また、９は固体撮像素子によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録しておくためのメモリ部（記憶手段）である。

センサ１０は、後述するように例えば光量（装置本体の周辺の光量）、振動（装置本体の振動）、撮像光学系の焦点距離のいずれかを検知する、あるいは、被写体が監視対象（所定被写体）であるか否かを検知する機能を有する。このセンサ１０は、判断部１１における判断に用いられる所定検知信号を判断部１１へ出力する検知手段であり、例えば光量や被写体として人物の有無などを検知する場合、センサ１０として撮像素子５を兼用させても良い。

そして、判断部１１にセンサ１０の検知信号を入力し、判断部１１は駆動部１２を非駆動状態とするか駆動状態とするかを判断し、駆動状態とすると判断する場合、駆動部１２を駆動する出力信号を出力する。

図１において、レンズ鏡筒４は、撮像装置本体３に対して交換可能なシステムとしている。これにより、監視目的に応じて焦点距離の異なるレンズ鏡筒を簡易的に取り替えることができる。

補正部として、レンズ鏡筒内の防振レンズ群８を光軸と直交方向に駆動させることも可能であるが、撮像装置本体内の撮像素子５を光軸と直交方向に駆動させることも可能である。更に、防振レンズ群と撮像素子のどちらか一方を選択するのでなく両方を光軸と直交方向に駆動させることも可能である。

そして、レンズの一部を防振レンズ群あるいは防振レンズとして光軸と直交する方向に駆動させる場合、防振レンズ群あるいは防振レンズは極力軽量となるようにすることが望ましい。

センサ１０に関しては、装置本体３の外部あるいは内部に配置するものに限られず、レンズ鏡筒４の外部あるいは内部に配置するものであっても良い。

（撮像光学系）
図２に例示するように、本発明の実施形態に係る撮像光学系は、被写体の像を撮像素子の受光面に形成する。図２に示す撮像光学系は、最も物体側から順に正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５を有する５群構成のズームレンズである。

少なくとも一枚のレンズを備える第５レンズ群Ｌ５は、本実施形態では負のパワーの前群Ｌ５ａと正のパワーの後群Ｌ５ｂに分割されており、負のパワーの前群Ｌ５ａを撮像光学系４の光軸に対し直交方向に移動させて防振を行っている。なお、撮像光学系４のレンズに関しては、ズームレンズや群構成をここで限定するものではない。

図２において、変倍に際しては、２つのレンズ群Ｌ２、Ｌ４が矢印の方向に移動する（レンズ群Ｌ５は変倍のためには不動）。そして、ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３乃至第５レンズ群Ｌ５の物体側に位置している。また、Ｇは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。そして、ＩＰは像面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。

図３、図４に示す縦収差図において、ｄ、ｇはｄ線、ｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面を表している。非点収差においてはｄ線におけるΔM、ΔSを表示し、歪曲収差においてはｄ線を表示し、倍率色収差においてはd線に対するｇ線の収差を表示している。図３は本発明の実施形態の撮像光学系の広角端における諸収差図、図４（Ａ）はズーム中間位置における諸収差図、図４（Ｂ）望遠端における諸収差図である。

また、図５、図６に示す横収差図において、ｈｇｔは各像高（ｍｍ）を示し、実線がｄ線におけるメリディオナル像面、点線がｄ線におけるサジタル像面を表している。図５は本発明の実施形態の撮像光学系の広角端における防振無しおよび防振後の横収差図（防振レンズ群の移動量：０．１２ｍｍ）である。また、図６（Ａ）はズーム中間位置における防振無しおよび防振後の横収差図（防振レンズ群の移動量：０．１２ｍｍ）、（Ｂ）は望遠端における防振無しおよび防振後の横収差図（防振レンズ群の移動量：０．１２ｍｍ）である。

また、防振レンズ群においては、なるべく駆動の負荷を減らすために径が小さくなる絞りから後方のレンズ群を選択するのが良い。さらには、少ない枚数で構成するのが良く、ここでは１枚の負レンズで構成している。さらには、比重の小さい硝子を使用するのが良く、以下を満足するような硝子を使用すると良い。

１．０ ＜ ＤＡ ＜ ３．０ ・・・（１）
ここで、ＤＡは防振レンズ群を構成する硝子の比重である。

条件式(１)の上限を超えると、比重が大きくなりそれに伴って防振させるレンズの重量も増大して負荷が大きくなってしまい、防振撮像装置としての耐久の面から好ましくない。一方、条件式（２）の下限を超えると、比重が１以下となりこれを満足する光学材料を見つけるのは困難である。

条件式（１）は、更に好ましくは以下を満足すると良い。
１．０ ＜ ＤＡ ＜ ２．０ ・・・（１ａ）
更に好ましくは、以下を満足すると良い。

１．０ ＜ ＤＡ ＜ １．５ ・・・（１ｂ）
本発明の実施形態においては、第５レンズ群の防振レンズ群となるＬ５ａに上記条件式を満たすようなプラスチック材料を用いている。本実施形態では、ＥＰ−４０００（三菱ガス（株）製）を使用している。

さらに、防振レンズ群の物体側の直近のレンズ群の焦点距離をＩＳｆ、防振レンズ群の直近の焦点距離をＩＳｒ、防振レンズ群の焦点距離をＩＳｇとしたとき、以下を満足するのが望ましい。
−２．５ ＜ ＩＳｆ／ＩＳｇ ＜ −０．４ ・・・（Ａ）
−２．５ ＜ ＩＳｒ／ＩＳｇ ＜ −０．４ ・・・（Ｂ）
これは、防振レンズ群と防振レンズ群の前後のレンズ群のパワーを規定しており、防振レンズ群に対して防振レンズ群の前後のパワーは符号が異なるのが良い。これは、屈折力による収差をキャンセルさせることになる。

さらに、条件式（Ａ）、（Ｂ）の上限および下限を越えてしまうとパワーのキャンセル関係のバランスが崩れてしまうので好ましくない。

（判断部における駆動部の駆動判断）
ここで、本発明の実施形態においては、駆動部１２を非駆動状態とするか駆動状態とするかを、センサ１０の検知信号に基づき自動判断する判断部１１を備える。以下、判断部における駆動部の駆動判断に関し、各実施形態を説明する。

（第１の実施形態および変形例）
図７（Ａ）にフロー図を示す本実施形態では、装置本体の周辺の光量および装置本体の振動の検知信号を生成する（出力する）検知手段としてのセンサ１０を備える。そして、周辺の光量が一定値より高く振動が一定値以上、もしくは周辺の光量が一定値以下である場合、判断部１１で駆動部１２を駆動状態とすると判断する。これにより、駆動部１２を駆動状態のままとする、もしくは駆動部１２を非駆動状態から駆動状態に切り換える出力信号を出力する。

Ｓ１０１、Ｓ１０２は、光量および振動計測を行い、防振制御（Ｓ１０３）を行うか否かの判断を行うためのものである。光量については、夕方や夜間など光量が少ない測定値となったとき防振制御を行う。これは、光量を確保するためにシャッター速度を低速にする必要が生じるために、僅かな振動においてもブレが起き易くなるためである。

また振動については、大きな振動時のブレを抑制するために振動値が一定値（規定値）となったときに防振制御を開始する。振動検出手段としては、角度センサや加速度センサなどを使用すると良い。

また、上記規定値に達しないときはブレを起こす要因がないと判断して防振制御を解除または駆動させない（Ｓ１０４）こととする。すなわち、駆動部１２を非駆動状態のままとする、もしくは駆動部１２を駆動状態から非駆動状態に切り換える出力信号を出力する。

さらに、振動の検出に対してその振動値に応じて防振を行うような制御とする。具体的には昼間などの光量が多いときには、規定値（一定値）以上の振動が発生したときのみ防振制御を行い、夜間など光量が少ないときには振動の規定値に拘らず防振制御を行った撮像とする。

また、光量および振動の測定に関しては、一定サイクルごと（定期的）に計測を繰り返して防振制御の切り替えや解除の判断を決め直す制御とすることが好ましい。

図７（Ｂ）は変形例を示し、大きな振動時のブレを抑制するために振動値が一定値（規定値）となったときに防振制御を開始する。すなわち、駆動部１２を駆動状態のままとする、もしくは駆動部１２を非駆動状態から駆動状態に切り換える出力信号を出力する。また、上記規定値に達しないときはブレを起こす要因がないと判断して、防振制御を解除または駆動させない（Ｓ１０４）こととする。すなわち、駆動部１２を非駆動状態のままとする、もしくは駆動部１２を駆動状態から非駆動状態に切り換える出力信号を出力する。

（第２の実施形態および変形例）
図８（Ａ）にフロー図を示す本実施形態では、装置本体の周辺の光量または装置本体の振動、および被写体の像が所定被写体の像であるか否かの検知信号を生成する検知手段としてのセンサ１０を備える。そして、周辺の光量が一定値以下または振動が一定値以上で、かつ被写体の像が所定被写体の像である場合、判断部１１（図１）は駆動部１２を駆動状態とすると判断する。そして、判断部１１は、駆動部１２を駆動状態のままとする、もしくは駆動部１２を非駆動状態から駆動状態に切り換える出力信号を出力する。

一方、判断部１１は、駆動部１２を非駆動状態とすると判断する場合、駆動部１２を非駆動状態のままとする、もしくは駆動部１２を駆動状態から非駆動状態に切り換える出力信号を出力する。

Ｓ１０５は、撮像したい監視対象（所定被写体）であるかを判断して防振制御を行うか否かを判断する制御としている。撮像対象ではない（ユーザーが撮像しなくても良いと判断した）ものにおいては防振制御を行わないこととし、駆動部１２を非駆動状態のままとする、もしくは駆動部１２を駆動状態から非駆動状態に切り換える出力信号を出力する。これにより、監視装置の耐久時間を延ばすようにする。

ここで、監視対象においては、顔認識やナンバープレート読取りなどによる情報を予め装置本体のメモリ９（図１）等に認識させておき、監視対象であるかどうかの判断をする制御とする。すなわち、監視対象を認識するための情報を蓄積可能な記憶手段としてのメモリ９を有し、センサ１０は、撮像された被写体の像がメモリ９に蓄積された監視対象（所定被写体）を認識するための情報を含むか否かを検知する。

ここで、図８（Ｂ）に示すように、Ｓ１０５においては、Ｓ１０１よりも先行して防振制御を行うか否かの判断としてもよく、制御の順序の組み換えに関して限定するものではない。

（第３の実施形態および変形例）
図９（Ａ）にフロー図を示す本実施形態では、装置本体の周辺の光量または装置本体の振動、および撮像光学系の焦点距離の検知信号を生成する検知手段としてのセンサ１０を備える。そして、周辺の光量が一定値以下または振動が一定値以上で、かつ撮像光学系の焦点距離が所定値以上（望遠側）である場合、判断部１１で駆動部１２を駆動状態とすると判断する。これにより、駆動部１２を駆動状態のままとする、もしくは駆動部１２を非駆動状態から駆動状態に切り換える出力信号を出力する。

Ｓ１０６は、撮像レンズの焦点距離を判断して防振制御を行う判断をするものである。望遠となるほど撮像する画角は狭くなるためブレに対応する必要性が高くなる。そのため設定した焦点距離よりも望遠（焦点距離が一定値以上である長焦点距離）側で撮像していた場合のみ防振制御を実行するものである。そのため、予めＳ１０２’’でＹｅｓであっても、レンズで撮像中の焦点距離に応じた防振撮像を行うため防振制御を行わないこともある。

ここで、図９（Ｂ）に示すように、Ｓ１０６においては、Ｓ１０１よりも先行して防振制御を行うか否かの判断としてもよく、制御の順序の組み換えに関して限定するものではない。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について、図１０乃至図１７を用いて説明する。本実施形態の撮像装置は、図１１に外観図を示すように監視カメラとして構成できる。、本実施形態では、図１０、図１１に示すように２つのレンズ鏡筒Ａ（第１の撮像光学系４ａを備える）、レンズ鏡筒Ｂ（第２の撮像光学系４ｂを備える）を有する。

第１の撮像光学系４ａは、広域を撮像するための撮像光学系である。レンズ鏡筒Ａによる撮像により、拡大撮像したい所定被写体（監視対象）を検知したときには、第２の撮像光学系４ｂをそれに合わせてフォーカスおよびズームアップさせ、更には防振制御を駆動させる。２３、２４は、レンズ鏡筒Ａ、Ｂに対応するパンチルト機構をそれぞれ駆動可能とする筐体であり、パン（左右）方向、チルト（上下）方向へレンズ鏡筒を伴って任意の方向へ駆動させる。これにより目標となる被写体の追随が可能となる。このようにレンズ鏡筒Ａとレンズ鏡筒Ｂは、それぞれ独立にその撮像方向を決定できるようにするのが良い。

そして、図１７に示すように、２つのレンズ鏡筒Ａ、Ｂで撮像の焦点距離領域はそれぞれ異なるものとしている（図１７は、レンズ鏡筒Ａとレンズ鏡筒Bの撮像可能対角画角（全画角２ω）を示したものである）。レンズ鏡筒Ｂについては、レンズ鏡筒Ａよりもより望遠側での撮像が可能となる焦点距離レンジとしており、最も望遠端における画角は、半画角ωで約１．６度である。。

ここで、２つのレンズ鏡筒Ａ、Ｂで撮像の焦点距離領域をそれぞれ異なるものとしているのは、一つのズームレンズでは達成するのが困難となる撮像領域（より広角からより望遠側への撮像を行う）を確保し易くするためである。

すなわち、より広角からより望遠側への撮像を行う場合、1つのズームレンズでズーム比を高くすれば達成できるが、レンズの大型化は避けられなく、製品としてのサイズに大きな課題が出てくる。さらには、ズーム比が高くなるにつれズームスピードが課題となり、所望の画角にズームするために時間がかかってしまう。更には、所望の被写体監視で望遠側の撮像を行っている際にも広域（広角）の撮像は継続させておきたいという要望もある。本実施形態においては、これらを解決することが考慮されている。

本実施形態では、２つの画角を合わせることにより広域の撮像範囲を確保することができる。レンズ鏡筒Ａ、Ｂの撮像光学系は、焦点距離が可変で、レンズ鏡筒Ｂの撮像光学系は、レンズ鏡筒Ａの撮像光学系に対しより望遠側の焦点距離を備え、レンズ鏡筒Ａの撮像光学系は、レンズ鏡筒Ｂの撮像光学系に対しより広角側の焦点距離を備える（図１７）。

なお、レンズ鏡筒Aについては、可視光の撮像を目的としたものだけではなく、近赤外や遠赤外を使用して撮像を行えるようなレンズ鏡筒を選択しても良い。遠赤外を使用すれば、広角撮像用においてもより遠方における被写体の発見に優れるという長所がある。

ここで、望遠撮像時においては、被写体の像のブレの影響を受け易くなる。その際にでも、高い光学性能を得る手法の提案が望まれる。監視カメラとしては、屋外などにおける風雨や車などの振動における影響を受け易く、防振機構の搭載が好ましい。しかし、監視カメラで防振機構を持たせた防振制御を行うには、監視という常時駆動の観点から耐久性が大きな課題となってくる。

このような状況で、監視カメラに適合する防振機構を備えた交換レンズとすることができれば、交換レンズの用途がデジタルカメラやビデオカメラだけではなく監視カメラにも広がることとなる。本実施形態は、上述したような監視撮像領域の拡大と、監視用として防振制御を伴った撮像（撮影）という２つの観点において、同時に解決可能な撮像装置を提供するものである。

本実施形態は、撮像素子として第１の撮像素子５ａおよび第２の撮像素子５ｂを備え、また撮像光学系として第１および第２の撮像素子に対応し、レンズ鏡筒Ａに備わる第１の撮像光学系４ａおよびレンズ鏡筒Ｂに備わる第２の撮像光学系４ｂを備える。そして、被写体の像のブレを補正する補正部は、第２の撮像光学系４ｂと第２の撮像素子５ｂの少なくとも一方を駆動部１２により駆動させて像のブレを補正する。

そして、第１の撮像光学系４ａにより撮像された被写体の像が所定被写体（監視対象）の像であるか否かを、第２の実施形態で説明したことと同様に、センサ１０（図１０）が検知する。すなわち、監視対象を認識するための情報を蓄積可能な記憶手段としてのメモリ９（図１）を有し、センサ１０（図１０）は、撮像された被写体の像がメモリ９に蓄積された監視対象（所定被写体）を認識するための情報を含むか否かを検知する。そして、被写体の像が所定被写体の像である場合、第２の実施形態で説明したことと同様に、判断部１１（図１）は、駆動部１２を駆動状態とすると判断する。

ここで、センサ１０として第１の撮像素子５ａを兼用させても良い。

次に、本実施形態の撮像装置をより具体的に説明する。先ず、撮像装置に搭載される撮像光学系に関するレンズについて述べる。第１の撮像光学系４ａ（レンズ鏡筒Ａ）は、特に広角領域の撮像を優先させた仕様としている。第１の撮像光学系４ａは焦点距離が小さいこともあり、防振機構を有する必要はなく、常時撮像用として使用している。

これに対し、第２の撮像光学系４ｂは、第１の撮像光学系４ａに対してより望遠領域の撮像が可能となる仕様としており、かつ防振機構を備えている。第２の撮像光学系４ｂに含まれるレンズ群（防振レンズ群）、もしくはセンサ自体に防振機構を持たせている。防振撮像を行う場合は、第２の撮像光学系４ｂの光軸と直交方向に防振レンズ群かセンサを駆動させるか、またはそのどちらも駆動させる。

使用例の一つとしては、レンズ鏡筒Ａを常時撮像（常時撮像）用とし、所定被写体（監視対象）を拡大して撮像（撮影）したいときに、レンズ鏡筒Ｂを撮像用として防振制御を行いながら作動させる。ここで、監視用の撮像装置としての耐久性の観点から、監視対象があることを認識したときのみ防振機構を駆動させる制御とする。

本実施形態は、被写体の像が監視対象で有るか否かをセンサ１０で検知する前提で、レンズ鏡筒Ｂにおける撮像光学系４ｂと、これに対応する撮像素子５ｂの少なくとも一方を光軸方向と直交する方向に移動させる駆動部１２と、判断部１１を備えるものである。しかし、これに限られず、第１乃至第３の実施形態や変形例で説明した任意のセンサ１０を備える前提で、撮像光学系４ｂと撮像素子５ｂの少なくとも一方を光軸方向と直交する方向に移動させる駆動部１２と、判断部１１を備えるものであっても良い。

ここで、第１の撮像光学系４ａとしては、図１２に示す撮像光学系が用いられる。なお、図１２は、本実施形態のレンズ鏡筒Ａの広角端におけるレンズ断面と移動軌跡の図を示す。この撮像光学系は、最も物体側から順に負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を有する２群構成のズームレンズである。変倍に際しては、２つのレンズ群が矢印の方向に移動する。

図１３は、本実施形態のレンズ鏡筒Ａの広角端における諸収差図、図１４（Ａ）は本実施形態のレンズ鏡筒Ａのズーム中間位置における諸収差図、図１４（Ｂ）は本実施形態のレンズ鏡筒Ａの望遠端における諸収差図を示す。

図１５は、レンズ鏡筒Ａの撮像画角の範囲を示しており、点線が最大像高に結像する主光線の光路となり、物体側の光路範囲が撮像範囲（撮影範囲）に相当する。本実施形態では、半画角ωが約６９度の広画角としており広い範囲の監視が可能である。また、常時撮像する被写体範囲の調整を行うために、第１の撮像光学系４ａはズームレンズとするのが良い。本実施形態では、半画角約６９度から約１８度まで撮像が可能である。

また、レンズ鏡筒ＡおよびＢについては、交換レンズのように撮像装置に対して交換可能な構成としても良い。これにより一眼カメラ用のレンズを流用できたり、監視目的にあったレンズを選択するメリットがでる。

ここで、レンズ鏡筒Ａ、Ｂに関しては、以下の条件を満足することが好ましい。

８．０ ＜ （ＦＢｔ／ＹＢ）／（ＦＡｗ／ＹＡ） ＜ １００ ・・・（２）
ただし、
レンズ鏡筒Ａにおける第１の撮像光学系４ａの最も広角端の焦点距離をＦＡｗ、
レンズ鏡筒Ａにおける第１の撮像光学系４ａの撮像時に使用する最大像高をＹＡ、
レンズ鏡筒Ｂにおける第２の撮像光学系４ｂの最も望遠端の焦点距離をＦＢｔ、
レンズ鏡筒Ｂにおける第２の撮像光学系４ｂの撮像時に使用する最大像高をＹＢとする。

これは、広域から望遠まで目的に応じた監視を行うための条件である。条件式（２）の下限を越えると，第２の撮像光学系４ｂの望遠端側の焦点距離が不足してしまう（画角が広くなる）ため所望の被写体のアップを撮れなくなるため好ましくない。一方、条件式（２）の上限を超えると、第２の撮像光学系４ｂの焦点距離が大きくなりすぎてしまうため、レンズ鏡筒Ａとレンズ鏡筒Ｂの撮像画界の隔たりが大きくなって、撮像装置として調整できる撮像画界について適切でない領域が出てくるため好ましくない。

図１６は、本実施形態のフローの一例である。Ｓ２０１、Ｓ２０２は、常時撮像を行うレンズ鏡筒Ａについてのものである。Ｓ２０２で所定被写体（監視対象）であると認識した際は、レンズ鏡筒Ｂにおける第２の撮像光学系４ｂの撮像を開始する。この時点の撮像においては、防振機構を稼動させる。レンズ鏡筒Ｂにおいて防振機構を稼動させるのは、所定被写体（監視対象）を認識したときとする。これは、防振機構の耐久性を考慮し、望遠撮像が必要でないときに機構の消耗を避けて監視カメラとしての寿命を延ばす（製品としての耐久性を向上させる）ためである。

なお、振動検出手段としては、第１乃至第３の実施形態で説明したものと同様に、角度センサや加速度センサなどを使用すると良い。

（第１乃至第４の実施形態に対応する数値実施例）
次に、各実施形態に対応する数値実施例を示す。各数値実施例においては、物体側から面番号を順に示し、ｒは曲率半径、ｄは間隔、ｎｄ、ｖｄはそれぞれｄ線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。また、＊は非球面を意味する。

また、各数値実施例において、最も像側の２面は光学ブロックＧに相当する平面である。そして、非球面形状は光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を、面頂点を基準にしてｘとするとき
ｘ＝（ｈ^２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋K）（ｈ／ｒ）^２｝^１／２］
＋Ａ４ ・ｈ^４＋Ａ６・ｈ^６＋Ａ８・ｈ^８＋Ａ１０・ｈ^１０
で表される。但し、ｒは近軸曲率半径である。Kは円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。また、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０-^Ｚ」を意味する。

画角に関しては、歪曲量を考慮した撮像可能画角に関する半画角（ω）の数値である。

１）第１乃至第３の実施形態における撮像光学系、および第４の実施形態における第２の撮像光学系（レンズ鏡筒Ｂ）

上述した各条件式と、上述の数値実施例との関係を示す表を、表１として以下に示す。

２）第４の実施形態における第１の撮像光学系（レンズ鏡筒Ａ）

第４の実施形態に関する上述した各条件式と、第４の実施形態に関する上述の数値実施例との関係を示す表を、表２として以下に示す。

（変形例）
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。例えば、上述した実施形態に係る撮像装置を車両に設置することで車載カメラとして用いてもよい。

（変形例１）
上述した第１乃至第４の実施形態において、電気的な補正手段により、歪曲収差や色収差などを補正することもできる。そして、実施形態に示した撮像光学系のレンズタイプ（群構成）、ガラスの形状、枚数には限定されず、適宜変更することができる。

また、第４の実施形態では、レンズ鏡筒Ａ、Ｂという２つを用いたが、レンズ鏡筒は２つに限らず、更に増やして撮像装置を構成することもできる。

（変形例２）
第１の実施形態で、センサ１０は装置本体の周辺の光量および装置本体の振動を検知したが、装置本体の周辺の光量の替りに撮影時刻を検知するものであっても良い。この場合、判断部は、撮像時刻が昼間でかつ振動が一定値以上である場合、もしくは撮像時刻が夜間である場合、駆動部１２を駆動状態とすると判断する。

（変形例３）
第１の実施形態では、センサ１０が装置本体の周辺の光量を検知する機能を少なくとも備えたが、センサ１０が被写体の光量を検知する機能を備えるものであっても良い。この場合、判断部１１（図１）は、被写体の光量が一定値以下である場合、駆動部１２を駆動状態とすると判断する。

（変形例４）
第４の実施形態では、撮像素子として第１の撮像素子５ａと、第２の撮像素子を別々に設けたが、第１および第２の撮像素子を共用の撮像素子で構成しても良い。この場合、第１および第２の撮像光学系の光路を介したそれぞれの光束を共用の撮像素子に入射させるように、光路を切換える光路切換え手段を設ける。

すなわち、例えば撮像素子５ａを設けず撮像素子５ｂを共用の撮像素子とし、光路切換え手段としてのクイックリターンミラーを跳ね上げたときに共用の撮像素子に至る第２の撮像光学系の光路を形成する。一方、クイックリターンミラーを第２の撮像光学系の光路に入れたときに、クイックリターンミラーで反射して共用の撮像素子に至る第１の撮像光学系の光路を形成するために、クイックリターンミラーの手前に光路折り曲げ用の固定ミラーを設ける。

４・・撮像光学系（レンズ鏡筒）、５・・撮像素子、１０・・センサ、１１・・判断部、１２・・駆動部

Claims (25)

1. 被写体の像を形成する光学系と、
   該光学系からの光を受光する撮像素子と、
   前記光学系に含まれる光学素子及び前記撮像素子の少なくとも一方を、前記光学系の光軸に垂直な方向に駆動する駆動部と、
   前記被写体の情報に基づいて前記駆動部を非駆動状態とするか駆動状態とするかを判断する判断部と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記判断部は、
   前記駆動部を非駆動状態とすると判断する場合、前記駆動部を非駆動状態のままとする、もしくは前記駆動部を駆動状態から非駆動状態に切り換える出力信号を出力し、
   前記駆動部を駆動状態とすると判断する場合、前記駆動部を駆動状態のままとする、もしくは前記駆動部を非駆動状態から駆動状態に切り換える出力信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記判断部における判断に用いられる所定検知信号を前記判断部へ出力する検知手段を有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。
4. 前記撮像素子は、前記判断部における判断に用いられる所定検知信号を前記判断部へ出力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。
5. 前記検知手段は、装置本体の周辺の光量および前記装置本体の振動を検知し、
   前記判断部は、前記周辺の光量が一定値より高くかつ前記振動が一定値以上の場合、もしくは前記周辺の光量が一定値以下の場合、前記駆動部を駆動状態とすると判断することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
6. 前記検知手段は、装置本体の周辺の光量または前記装置本体の振動、および前記被写体の像が所定被写体の像であるか否かを検知し、
   前記判断部は、前記周辺の光量が一定値以下または前記振動が一定値以上であって、かつ前記被写体の像が所定被写体の像である場合、前記駆動部を駆動状態とすると判断することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
7. 前記所定被写体を認識するための情報を蓄積可能な記憶手段を有し、
   前記検知手段は、撮像された前記被写体の像が前記記憶手段に蓄積された前記所定被写体を認識するための情報を含むか否かを検知することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記光学系は焦点距離が可変であり、
   前記検知手段は、装置本体の周辺の光量または前記装置本体の振動、および前記光学系の焦点距離を検知し、
   前記判断部は、前記周辺の光量が一定値以下または前記振動が一定値以上であって、かつ前記光学系の焦点距離が一定値以上である場合、前記駆動部を駆動状態とすると判断することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
9. 前記検知手段は装置本体の振動を検知し、
   前記判断部は、前記振動が一定値以上である場合、前記駆動部を駆動状態とすると判断することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
10. 前記検知手段は被写体の光量を検知し、
    前記判断部は、前記被写体の光量が一定値以下でる場合、前記駆動部を駆動状態とすると判断することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
11. 前記検知手段は、撮像時刻および装置本体の振動を検知し、
    前記判断部は、前記撮像時刻が昼間でかつ前記振動が一定値以上である場合、もしくは前記撮像時刻が夜間である場合、前記駆動部を駆動状態とすると判断することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
12. 前記検知手段は、前記被写体の像が所定被写体の像であるか否かを検知し、
    前記判断部は、前記被写体の像が所定被写体の像である場合、前記駆動部を駆動状態とすると判断することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
13. 前記検知手段は、前記光学系の焦点距離を検知し、
    前記判断部は、前記光学系の焦点距離が所定値以上である場合、前記駆動部を駆動状態とすると判断することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
14. 前記駆動部は、前記光学系の絞りよりも像側に配置されて少なくとも一枚のレンズを備えるレンズ群を、前記光学系の光軸方向と直交する方向に駆動することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
15. 前記レンズ群は変倍のためには不動であるレンズ群であり、
    前記レンズ群を構成する少なくとも1つのレンズの材料の比重をＤＡとするとき、
    １．０ ＜ ＤＡ ＜ ３．０
    なる条件を満足することを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
16. 前記光学系は、装置本体に対し交換可能であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
17. 前記撮像素子は第１および第２の撮像素子を備え、
    前記光学系は前記第１および第２の撮像素子に対応した第１および第２の光学系を備え、
    前記駆動部は、前記第２の光学系、前記第２の撮像素子の少なくとも一方を、前記第２の光学系の光軸と直交する方向に駆動することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
18. 前記判断部における判断に用いられる所定検知信号を前記判断部へ出力する検知手段を有することを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。
19. 前記第１の撮像素子は、前記判断部における判断に用いられる所定検知信号を前記判断部へ出力することを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。
20. 前記検知手段は、前記第１の光学系により撮像される前記被写体の像が所定被写体の像であるか否かを検知し、
    前記判断部は、前記被写体の像が所定被写体の像である場合、前記駆動部を駆動状態とすると判断することを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置。
21. 前記第１の撮像素子は、前記第１の光学系により撮像される前記被写体の像が所定被写体の像であるか否かを検知し、
    前記判断部は、前記被写体の像が所定被写体の像である場合、前記駆動部を駆動状態とすると判断することを特徴とする請求項１９に記載の撮像装置。
22. 前記第１および第２の光学系は、それぞれ焦点距離が可変であることを特徴とする請求項１７乃至２１のいずれか１項に記載の撮像装置。
23. 前記第２の光学系は、前記第１の光学系に対しより望遠側の焦点距離を備え、
    前記第１の光学系は、前記第２の光学系に対しより広角側の焦点距離を備えることを特徴とする請求項２２に記載の撮像装置。
24. 前記第１および第２の光学系は、装置本体に対し交換可能であることを特徴とする請求項１７乃至２３のいずれか１項に記載の撮像装置。
25. 前記光学系は、前記撮像素子へそれぞれ光束を入射させる第１および第２の光学系を備え、
    前記撮像素子への前記第１および第２の光学系の光路を切換える光路切換え手段を有し、
    前記駆動部は、前記第２の光学系、前記撮像素子の少なくとも一方を、前記第２の光学系の光軸と直交する方向に駆動することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の撮像装置。