焦点调节装置、摄像设备和焦点调节方法

专利名称：焦点调节装置、摄像设备和焦点调节方法
技术领域：
本发明涉及一种焦点调节装置、摄像设备和焦点调节方法。 更具体地，本发明涉及用于例如电子静态照相机或录像机中的 自动调焦。
背景技术：
在摄像设备(典型地，数字照相机)中，已知一种利用被摄体检测功能的自动调焦(AF)方法，该功能用于检测例如移动物 体或人脸。在该AF方法中，首先，从拍摄的图像检测主被摄体 以控制调焦，使得聚焦于所检测到的主被摄体。在该AF方法中，当成功检测到主被摄体时，在检测到的主 被摄体的位置处设置焦点检测区域以控制调焦，使得聚焦于主 被摄体。然而，当不能检测到主被摄体时，假定如画面的中心 等主被摄体可能存在的区域，以设置焦点检测区域。当如在例如连续AF操作或电影录制期间的AF操作 一 样，使 用该AF方法一直在设置的焦点检测区域处连续对主被摄体进 行调焦时，可能或不可能成功检测到主被摄体。在这种情况下， 焦点检测区域的位置在主被摄体区域和画面的中心区域之间频 繁改变。这里，当主被摄体不存在于画面的中心区域时，如图 8A和8B所示，焦点位置在主被摄体和背景被摄体之间移动，从 而导致令人厌烦的画面闪烁。为了解决这一问题，例如，即使 不能成功检测到主被摄体，也有必要将焦点检测区域设置在预 先检测到的主被摄体的位置处。作为检测主被摄体并试图解决上述问题的相关检观"单元， 提出了 一种设置有视线(line-of-sight)检测功能(在该视线检测功能中，根据视线检测的输出的可靠性来改变由视线检测所选择的区域的大小)的照相机(参考日本特开平6-308373号公报)。 根据该文献，当视线检测的输出的可靠性低时，使得焦点检测 区域的大小变大，以将主被摄体设置在焦点检测区域内。另外，日本特开2004-138970号公报提出了 一种在未能检测 到主被摄体时使焦点检测区域变大的主被摄体检测单元。此外，作为使用运动被摄体检测单元的自动调焦控制装置， 提出如下装置该装置对于预先分割和设置的各AF区域，计算 不同时间的图像框的AF评价值之间的差。通过计算该差分，可 以提取包括运动被摄体的AF区域，从而将AF区域作为要被聚焦 的区域进行聚焦(参考日本特开2000-188713号公报)。然而，日本特开平6-308373号公报和日本特开2004-138970 号公报讨论了在不能检测到主被摄体时(即，在主被摄体的检测 的可靠性低时)仅增大焦点检测区域的方法。这些方法不允许将 主被摄体可靠地设置在焦点检测区域中，除非例如焦点检测区 域遍及整个画面。另外，当仅仅增大焦点检测区域时，增大了 焦点检测区域中背景的比例。结果，可能聚焦于背景。在使用如日本特开2000-188713号乂>报中讨论的运动被摄 体检测单元的情况下，当主被摄体为运动物体时，可以总是检 测主被摄体以设置焦点检测区域。然而，由于必须在整个画面 上设置多个焦点检测区域，因而进行计算差所需的时间的量对 应于焦点^r测区域的数量。因此，浪费了与不必要的焦点检测 区域的数量相对应的时间。另外，在主被摄体不运动时，不能 检测到主被:摄体。发明内容本发明提供 一 种可以连续对主被摄体进行聚焦而无需对焦,*、检观'j区域进行不必要的设置的焦点调节装置、摄像设备和焦 点调节方法。本发明使得可以连续对主被摄体进行聚焦而无需对焦点检 测区域进行不必要的设置。才艮据本发明的一方面，可以进行以下4乘作。也就是il，当 从拍摄的图像中检测将被聚焦的被摄体图像的检测单元能够检 测将被聚焦的被摄体图像，但是在设置第—焦点检测区域后不 再能够检测被摄体图像时，除第一焦点检测区域外，设置用于 检测摄像光学系统的聚焦状态的焦点检测区域的设置单元根据 第一焦点;险测区域的位置，设置第二焦点;险测区域。然后，基 于所设置的第 一 焦点检测区域和第二焦点检顶'区域处的信号输 出，移动摄像光学系统以调节焦点。根据本发明的另一方面提供一种焦点调节装置，包括检测单元，用于从摄像光学系统所拍摄的图像检测要被聚焦的被摄体的图像；设置单元，用于在所述摄像光学系统处于聚焦状 态时，设置焦点检测区域；以及焦点调节单元，用于基于在所 述焦点检测区域处输出的信号，通过驱动所述摄像光学系统来 调节焦点，其中，所述设置单元用于在设置与所述检测单元检 测到的、要被聚焦的被摄体图像相对应的第 一 焦点检测区域后， 根据所述第一焦点检测区域的位置，来设置至少一个第二焦点 检测区域。根据本发明的另 一 方面提供一种焦点调节方法，该方法包 括从由摄像光学系统所拍摄的图像检测要被聚焦的被摄体的 图像；在所述摄像光学系统处于聚焦状态时，设置焦点检测区 域；以及基于在所述焦点检测区域处的信号输出，通过移动所 述摄像光学系统来调节焦点；其中，在设置与由所述检测部件 检测到的且要被聚焦的所述被摄体图像相对应的第 一 焦点检测区域后，根据所述第一焦点检测区域的位置，来设置至少一个 第二焦点检测区域。根据本发明的另一方面提供一种摄像设备，包括摄像部件，用于输出拍摄的图像，作为对被摄体图像进行光电转换的 结果，其中，由摄像光学系统对所述被摄体图像进行所述光电转换；记录部件，用于进行控制操作，以使得将使用所述摄 像部件所获得的所述拍摄的图像记录在记录介质上；以及检测 单元，用于从由摄像光学系统所拍摄的图像检测要被聚焦的被 摄体的图像；设置单元，用于在所述摄像光学系统处于聚焦 状态时，设置焦点检测区域；以及焦点调节单元，用于基于在 所述焦点检测区域处输出的信号，通过驱动所述摄像光学系统 来调节焦点；其中，所述设置单元用于在设置与由所述检测单 元检测到的、要被聚焦的所述被摄体图像相对应的第 一 焦点检 测区域后，根据所述第一焦点检测区域的位置，来设置至少一 个第二焦点检测区域。通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特 征将显而易见。


图l是应用本发明的电子照相机的结构的框图。 图2是示出应用本发明的电子照相机的操作的流程图。 图3A和3B是图2中的连续AF操作的子程序的流程图。 图4A和4B是在图3A和3B中的连续AF操作过程中用于设置Al'，框的子程序的流程图。图5中的(A) ~ (D)示出用于在图4A和4B中的连续AL，操作过程中用于设置AF框的方法。图6是图2中的AF操作的子程序的流程图。图7是图2中的拍摄操作的子程序的流程图。图8A和8B示出相关技术中设置AF框的问题。
具体实施方式
现在将参考

本发明的实施例。 设备的说明图l是作为根据本发明实施例的摄像设备的电子照相机的 结构的框图。附图标记101表示包括变焦机构的拍摄镜头，且附 图标记102表示控制光量的光圈和快门。附图标记103表示自动 曝光控制(AE)处理单元，且附图标记104表示对才聂像元件(后面 说明)进行焦点调节的调焦镜头。还将拍摄镜头IOI、光圏和快 门102以及调焦镜头104称为摄像光学系统。附图标记105表示 Al'，处理单元，附图标记106表示闪光仪，且附图标记107表示闪 光灯预发射(EF)处理单元。附图标记108表示用作为将来自被摄 体的反射光转换成电信号(信号输出)并输出拍摄的图像的光检 测单元或光电转换单元的摄像元件。附图标记109表示包括相关 双采样(CDS)电路或非线性放大电路的A/D转换单元，其中， CDS电路降低摄像元件108的输出噪声，非线性放大电路在A/D 转换前进行非线性放大。附图标记110表示图像处理单元，附图 标记lll表示白平衡(WB)处理单元，且附图标记112表示格式转 换单元。附图标记113表示高速内部存储器(如随机存取存储器 等，以下称之为"DRAM")，附图标记114表示包括如存储卡等 记录介质及其接口的图像记录单元。附图标记115表示控制如拍 摄序列等系统的系统控制单元，且附图标记116表示图像显示存 储器(以下称之为"VRAM")。附图标记117表示操作显示单元， 该操作显示单元除显示图像、进行用于辅助操作的显示操作和 显示照相机的状态以外，在进行拍摄操作时，还显示与焦点检测区域和拍才聂画面相对应的指标。附图标记118表示用于从外部 操作照相机的操作单元。附图标记119表示进行如打开和关闭面部检测模式等设置操作的拍摄模式开关。附图标记12 0表示用于 打开系统的电源的主开关，附图标记121表示用于进行拍摄待机 操作(如AF或AE等)的开关(以下称之为"SW1")，且附图标记122 表示用于在操作SW1后进行拍摄操作的拍摄开关(以下称之为 "SW2")。附图标记123表示开始或结束运动图像的拍摄操作的 运动图像开关(以下称之为"运动图像S W")。附图标记124表示 面部检测才莫块，该面部检测模块使用图像处理单元110处理后的 图像信号将面部检测为被摄体图像，并且将 一 个检测到的面部 或者多个检测到的面部的信息(位置、大小和可靠性)以及根据 面部信息所确定的优先顺序发送给系统控制单元11 5 。由于用于 检测面部的方法不是本发明的中心特征，因而下面不对其进行 详细说明。使用DRAM 113作为用作为临时图像存储单元的高速缓 冲，或者例如在压缩或扩展图像中使用DRAM 113作为工作存 储器。操作单元118的例子包括以下这些。它们是菜单开关、变 焦杆和操作模式转换开关。菜单开关设置有电子照相机的拍摄功能，或者进行各种设置操作，如再现图像时所进行的设置操 作。变焦杆指示拍摄镜头的变焦操作。转换开关对操作模式， 即拍摄模式和再现模式进行切换。 设备的操作流程现在将参考图2详细说明根据本发明实施例的操作。图2是 示出电子照相机的操作的流程图。首先，在步骤S201，检测主开关120。如果打开了主开关 120，则处理进入步骤S202。这里，主开关120的功能是打开系 统的电源。如果主开关120处于关闭，则重复步骤S201。在步骤S202,检查图像记录单元114的剩余容量。如果剩余容量为 零，则处理进入步骤S203。如果不为零，则处理进入步骤S204。 在步骤S203,给出图像记录单元114的剩余容量为零的警告， 并且处理返回到步骤S201。可以通过将警告显示在操作显示单 元117上、从声音输出单元(未示出)生成警告声音、或者组合以 上两者来实现该警告。在步骤S204，检查AF模式是否是面部检测模式。如果是面 部检测模式，则处理进入步骤S205。如果不是面部检测模式， 则处理进入步骤S208。在步骤S205，在面部检测模块124中执 行面部^f企测处理才乘作，以获得面部信息和面部优先顺序。然后， 处理进入步骤S206。在步骤S206，检查在步骤S205的面部检测 处理操作中是否检测到了面部。如果检测到了面部，则处理进 入步骤S207。如果没有检测到，则处理进入步骤S208。此时， 顺序显示基于摄像元件10 8获得的拍摄的图像所生成的图像。在 这种状态下，通过由操作显示单元117顺序显示依次写到VRAM 116的图像，操作显示单元117用作为电子取景器。在步骤S207， 在操作显示单元117中，在所检测到的面部中优先顺序大的Z个 面部的位置处显示框。该句所要表达的意思是对显示起来不 麻烦Z(设计值)个框，进行显示。例如，在合影中，当有十多人 时，如果对于所有面部都显示框，则框覆盖了画面，从而使得 难以看见图像。为了防止此，限制了针对面部位置所显示的框 的数量。然后，处理进入步骤S208。在步骤S208,检测运动图像SW123。如果打开了运动图像 SW123,则处理进入步骤S209。如果没有打开，则处理进入步 骤S213。在步骤S209,开始运动图像的记录，使得处理进入步 骤S210。在步骤S210，根据图3A和3B的流程图进行连续AF操 作。在步骤S211,检测运动图像SW123。如果打开了运动图像SW123，则处理进入步骤S212。如果没有打开，则处理进入步 骤S210。在步骤S211,检查图像记录单元114的剩余容量。如 果剩余容量为零，则处理进入步骤S212。如果不为零，则处理 进入步骤S210。在步骤S212，结束运动图像的记录，使得处理 返回到步骤S201。在步骤S213,检查AF模式是连续AF模式还是单次AF模式。 如果为连续AF模式，则处理进入步骤S214。如果为单次AF模 式，则处理进入步骤S215。在步骤S214， 4艮据图3A和3B的流程 图(后面说明)进行连续AF操作。在步骤S215，检查SW1的状态。如果打开了SWl,则处理 进入步骤S216。如果没有打开，则处理返回到步骤S201。在步 骤S216,在AE处理单元103处，根据图像处理单元110的输出进 行AE处理。在步骤S217，根据图6的流程图(后面说明)进行AF操作。在 步骤S218,检查SW2的状态。如果打开了SW2，则处理进入步 骤S219。如果没有打开，则处理进入步骤S220。在步骤S219, 根据图7的流程图(后面说明)进行拍摄操作。在步骤S220,检查 SW1的状态。如果没有打开SW1，则处理返回到步骤S201。如 果打开了SWl,则处理返回到步骤S218,以锁定调焦操作，直 到打开了 SW2或关闭了 SW1为止。连续AF子程序现在将参考图3A和3B的流程图说明图2的流程图中的步骤 S210的连续AF操作的子程序和步骤S214的连续AF操作的子程序。首先，在步骤S301,根据图4A和4B的流程图(后面说明)， 设置焦点检测区域(以下称之为"AF框")，并且处理进入步骤 S302。在步骤S302,获得焦点评价值(也称之为"AF评价值，，)。在步骤S303，；险查是否4佥测到面部。如果4佥测到了面部，则处 理进入步骤S305。如果没有^f企测到面部，则处理进入步骤S304。 在步骤S304，检查基准获得标志是否为真(true),其中，基准获 得标志用于判断是否获得了基准评价值(基准值)，并用在图4A 和4B的流程图中(后面说明)。如果为真，则处理进入步骤S305。 如果为假(false),则处理进入步骤S306。在步骤S305,将焦点 评价值作为基准评价值存储在内置于系统控制单元115中的计 算存储器(未示出)中。另外，使得基准获得标志为假。在步骤S306，检查峰值检测标志是否为真。如果为真，则 处理进入步骤S323。如果为假，则处理进入步骤S307。在步骤 S307,获得调焦镜头104的当前位置。在步骤S308,对获得焦 点评价值的次数和获得调焦镜头104的当前位置的次数进行计 数的获得计数器加"l"。在初始化操作(未示出)中，预先将获得 计数器设置为O。在步骤S309,检查获得计数器的值是否为1。 如果为l，则处理进入步骤S312。如果不为l，则处理进入步骤 S310。在步骤S310,判断当前焦点评价值是否大于前一焦点评价 值。如果当前焦点评价值大于前一焦点评价值，则处理进入步 骤S311。如果不大于前一焦点评价值，则处理进入步骤S318。在步骤S 311 ，对当前焦点评价值相对于前 一 焦点评价值的 增量进行计数的增量计数器加"l"。在初始化操作(未示出)中， 将增量计数器预先设置为O。在步骤S312,将当前焦点评价值作为焦点评价值的最大值 存储在内置于系统控制单元115中的计算存储器(未示出)中。在 步骤S313,将调焦镜头104的当前位置作为焦点评价值的峰值 位置存储在内置于系统控制单元U5中的计算存储器(未示出) 中。在步骤S314，将当前焦点评价值作为前一焦点评价值存储在内置于系统控制单元1 15中的计算存储器(未示出)中。在步骤S3 15，检查调焦镜头104的当前位置是否处于焦点检测范围的 端部。如果处于焦点4全测范围的端部，则处理进入步-骤S316。 如果不是处于焦点;险测范围的端部，则处理进入步骤S317。在 步骤S316,反转调焦镜头104的移动方向。在步骤S317,将调 焦镜头104移动预定量。在步骤S318,检查焦点评价值的最大值与当前焦点评价值 之间的差是否大于预定值。如果该差大于预定值，则处理进入 步骤S319。如果该差不大于预定值，则处理进入步骤S314。在 步骤S319，检查增量计数器的值是否大于O。如果增量计数器 的值小于O，则处理进入步骤S314。如果大于O,则处理进入步 骤S320。这里，如果在连续增大前一焦点评价值后，焦点评价 值的最大值与当前焦点评价值之间的差大于预定值，也就是说， 最大值减小了预定值，则将最大值判断为焦点峰值位置。在步 骤S320 ，将调焦镜头104移动至在步骤S307所存储的焦点评价 值为最大的峰值位置。在步骤S321,使得峰值检测标志为真。 在步骤S322,将获得计数器设置为O。在步骤S323，使得表示作为检测峰值的结果停止了调焦操 作的焦点停止标志为真，从而处理进入步骤S324。在步骤S324， 检查相对于焦点评价值的最大值当前焦点评价值是否改变了大 于或等于预定比例的比例。如果改变了大于或等于预定比例的 比例，则处理进入步骤S326。如果改变了小的比例，则处理进 入步骤S325。在步骤S325,维持调焦镜头104原来的位置不变。 在步骤S326，由于重新确定了焦点评价值为最大的调焦镜头的 位置，因而使得峰值检测标志和焦点停止标志两者均为假，从 而重置焦点评价值的最大值和峰值位置。在步骤S327,重置增 量计数器以结束该子程序。如上所述，在连续AF操作中，驱动调焦镜头以始终实现AF 框中的聚焦状态(focused state)。 设置AF框的子程序现在将参考图4A和4B的流程图和图5(A) ~ (D)的示图对图 3A的流程图中的步骤S301的设置连续AF框的子程序进行说明。 图4A和4B是图3 A的流程图中的设置连续AF框(步骤S301)的子 程序的流程图。图5(A) (D)示出图4A和4B的流程图中设置AF 冲匡的方法。首先，在步骤S401，检查是否检测到了面部。如果检测到 了面部，则处理进入步骤S402。如果没有^r测到面部，则处理 进入步骤S404。在步骤S402,如图5(A)所示，在最新面部4全测 处理结果中具有最高优先的面部(以下称之为"主面部")的位置 处，设置一个AF框作为与主被摄体相对应的AF框。然后，处理 进入步骤S403。这里，图像中AF框的中心可以对应于检测到的 主面部的中心或者两眼之间的中间。基于检测到的主面部的大 小判断如图5(A)所示的大小的"WID"。在步骤S403,使得表示 检测到面部的面部检测标志为真。另外，使得面部跟踪标志(后 面说明)为假。其后，清除面部NG计数器，从而处理进入图3A 的步骤S302,其中，面部NG计数器根据不再能检测到面部的状 态来对获得焦点评价值的次数进行计数。通过在基于由摄像元 件10 8获得的拍摄的图像所生成的图像处叠加并显示检测到的 面部的区域，向拍摄者指出检测到的作为要聚焦的主被摄体。 这里，"表示面部的区域的显示，，是指表示围绕该面部的区域并 沿着检测到的面部区域的大小延伸的矩形区域的坐标的显示， 作为表示要被聚焦的主被摄体的位置的识别区域。此时在识别 面部区域中，例如，可以检测到一对眼睛、鼻子、嘴和面部的 轮廓，以通过这些部分的相对位置来判断人脸的区域。然而，围绕面部区域的区域不局限于矩形区域，而是可以是椭圆形区 域、沿着检测到的面部的轮廓延伸的形状等。"表示面部的区域 的显示，，还指与AF框相对应的显示，并且可以是指标。因此，在面部正被检测期间，始终将AF框设置在作为主一皮 摄体的主面部的位置处，以进行连续AF才喿作，从而使得可以连 续聚焦于主面部。在步骤S404,;险查面部检测标志是否为真。如果面部检测 标志为真，则处理进入步骤S406。如果面部4全测标志为假，则 处理进入步骤S405。在步骤S405,将AF框设置在画面的中心。 然后处理进入图3A的步骤S302。因此，当没有检测到面部时，或当不能估计面部的位置时， 将AF框设置在主被摄体可能存在的中心位置。另外，将叠加在 基于摄像元件108获得的拍摄的图像所生成的图像上的区域的 显示切换成与A F才医相对应的区域的显示。在步骤S406,检查焦点停止标志是否为真。如果焦点停止 标志为真，则处理进入步骤S422。如果为^^,则处理进入步骤 S407。下面的步骤S407 ~步骤S421中的操作与用于检测面部的 移动的操作和面部跟踪操作(在面部跟踪操作中，将表示在检测 面部的移动后大体等于基准评价值的焦点评价值的AF框判断 为移动目的地AF框)有关。在没有成功地进行面部检测(即，不 好(NG))时进行这些操作。当面部检测状态为OK或基准获得标 志为真时，将根据面部检测的最新结果所设置的AF框的焦点评 价值与面部移动检测所使用的且在图3A的步骤S304中重新获 得的基准评价值进行比较，从而进行面部跟踪操作。在进行面 部跟踪操作时，面部跟踪标志为真。在步骤S407,检查面部跟踪标志是否为真。如果面部跟踪标志为真，则处理进入步骤S410。如果为々1,则处理进入步骤S408。在步骤S408，参考预先设置的AF框位置，即，根据面部 检测的最新结果所设置的AF框，设置NxM个框。然后，处理进 入步骤S409。例如，gN= 3且M^ 3时，如图5(B)所示，设置3x3 个或9个AF框。步骤S411中(后面说明)判断焦点评价值的改变所 使用的AF框对应于在预先设置的AF框位置处所设置的AF框。 在步骤S409，面部跟踪标志为真。当面部^艮踪标志为真时，设 置NxM个框。然而，可以在基于摄像元件108获得的拍摄的图 像所生成的且显示在操作显示单元117上的图像处，叠加并显示 与基准AF框相对应的区域，而不是与框相对应的区域。该显示 使得可以向拍摄者指出照相机的聚焦的位置。在步骤S410，纟全查在步骤S412中(后面说明)对焦点评价值 的改变次数进行计数的改变计数器是否为预定值。如果改变计 数器的值等于预定值，则处理进入步骤S414。如果不等于预定 值，则处理进入步骤S411。在步骤S411, 4全查焦点评价值相对 于基准评价值是否改变了大于或等于预定比例(将该预定比例 设置为评价值改变阈值)的比例。如果焦点评价值改变了大于或 等于预定比例的比例，则处理进入步骤S412。如果没有，则处 理进入步骤S413。在步骤S412，对焦点评价值相对于基准评价 值连续改变了大于或等于预定比例的比例的次数进行计数的改 变计数器加"l"。在步骤S413，由于焦点评价值没有改变大于或 等于预定比例的比例，因而清除改变计数器。如此，当主被摄体经过如例如图5(B)和5(C)所示的改变时， 改变了在预先设置的AF框位置处设置的AF框的焦点评价值，从 而使得可以确定作为主被摄体的主面部已移动。当在步骤S410和S411中判断出焦点评价值相对于基准评 价值发生了改变并且面部移动了与该连续改变的数量相对应的次数时，进行下面的步骤S414 S421中的操作。另外，这些操 作与在根据多个所设置的A F框判断出表示大体等于基准评价 值的焦点评价值的AF框为移动目的地AF框时所进行的操作有关。在步骤S414，以调焦镜头当前位置为中心扫描非常小的范 围。也就是说，通过在移动调焦镜头时获得图像，来获得与聚 焦状态相对应的焦点评价值。在步骤S415,基于在通过扫描获 得的焦点评价值中是否存在大于或等于预定值的峰值，利用每 一设置的AF框来判断聚焦状态。在步骤S416，检查在多个AF 框的聚焦状态判断结果中是否存在实现了聚焦状态的A F框。如 果存在这样的AF框，则处理进入步骤S417。如果不存在，则处 理进入步骤S405。在步骤S417，将在各AF框中通过扫描获得的 焦点评价值的峰值中相对于基准评价值的改变的比例为最小的 A1'，框确定为最可能的面部AF框，并选择该AF框。在步骤S418, 检查所选择的A F框的焦点评价值相对于基准评价值的改变的 比例是否在预定比例(将该预定比例设置为面部评价值判断阈 值)内。如果改变的比例在预定比例内，则处理进入步骤S419。 如果不在，则处理进入步骤S405。在步骤S419，参考所选择的 AF框位置，如在步骤S408中一样，重置NxM个AF框。在步骤 S420,基准获得标志为真，并且在步骤S421清除改变计数器。如此，例如，当主被摄体的位置从图5(B)所示的位置改变 成图5(C)所示的位置时，确定面部的移动和面部移动至的移动 目的地框，从而使得可如图5(D)所示重置AF框。通过该操作， 即使在不再能检测到面部后，也可以继续将AF框设置在面部的 位置处，从而使得可以继续面部的聚焦。另外，不必在整个画 面上设置多个框。也就是说，仅需要在面部处和面部的附近设 置框，从而没有浪费计算时间。并且，通过如图5(B)、 (C)和(D)那样使AF框的大小相同，可以容易地进行焦点评价值之间的比 较，能够缩短计算时间。在步骤S422，维持AF框的设置，并且处理进入步骤S423。 在步骤S423,对面部NG计数器加"1"(其中，面部NG计数器对 根据不再能检测到面部的状态所获得的焦点评价值的次数进行 计数)，并且处理进入步骤S424。在步每聚S424,检查面部NG计 数器的值是否大于或等于预定值。如果大于或等于预定值，则 判断出主被摄体没有在画面内，并且处理进入步骤S405,以将 AF框设置在画面的中心。因此，如果在检测到面部后不再以大于或等于预定次数的 次数;险测到面部，则判断出在画面内不再有面部，从而停止面 部的跟踪。在图2的步骤S210中的运动图像的记录期间的连续 A F操作和图2的步骤S 214中的拍摄静止图像前的连续A F操作 中，可以改变图4B的步骤S410中的改变计数器的阈值。另外， 可以改变步骤S411中的评价值改变阈值、步骤S418中的面部评 价值判断阈值、以及步骤S424中的面部NG计数器的阈值。AF操作的子程序现在将参考图6的流程图说明图2的流程图中的S217中的 AF操作的子程序。首先，在步骤S601，检查是否正在进行连续AF操作。如果 正在进行连续AF操作，则处理进入步骤S602。如果不是，则处 理进入步骤S604。在步骤S602，检查图3A和3B中的连续AF操 作中的峰值检测标志是否为真。如果为真，则处理进入步骤 S603。如果不为真，则处理进入步骤S604。在步骤S603,由于 连续AF操作，因而可以实现接近聚焦状态的状态。因此，进行 控制操作以在窄于以当前调焦镜头位置为中心的整个焦点检测 范围的范围上进行扫描。相反，在步骤S604,进行控制操作以在整个焦点检测范围上进行扫描。在步骤S605， AF处理单元105中的AF评价值计算部是用于 基于在通过扫描所获得的焦点评价值中是否存在大于或等于预 定值的峰值来确定聚焦状态。在步骤S606,检查步骤S605中的 聚焦状态位置确定结果是否为聚焦状态。如果为聚焦状态，则 处理进入步骤S607。如果不是，则处理进入步骤S608。在步骤 S607 ，进行控制操作使得将调焦镜头104移动至在AF处理单元焦镜头104的位置，即，将调焦镜头104移动至聚焦状态位置。 另外，进行控制操作使得将聚焦后的焦点检测区域显示在操作 显示单元117上。由于在步骤S608中当仅扫描窄范围时扫描整 个焦点检测范围，因而检查是否完成了对整个焦点检测范围的 扫描。如果完成了对整个焦点检测范围的扫描，则处理进入步 骤S609。如果没有，则处理进入步骤S604。在步骤S609，不能 确定大于或等于预定值的峰值，从而使得没有实现聚焦状态。 因此，将调焦镜头104移动至预先设置的称为固定点的位置。 拍摄操作的子程序现在将参考图7的流程图说明图2的流程图中的步骤S219 中的拍摄操作的子程序。首先，在步骤S701,测量被摄体的亮度。在步骤S702,根 据在步骤S701中测量的被摄体的亮度，在摄像元件108上进行 曝光。将通过曝光在摄像元件的表面上所形成的图像经过光电 转换，并变成模拟信号。在步骤S703，将该模拟信号发送给A/D 转换单元109，并在对摄像元件108的输出进行如非线性处理或 降噪等预处理后将该模拟信号转换成数字信号。然后，在步骤 S704,图像处理单元110将来自A/D转换单元109的输出信号处 理成适当的输出图像信号。然后，在步骤S705,对该输出图像信号进行如转换成JPEG格式等的图像格式转换，并在步骤S706 中，将作为结果的输出图像信号发送给记录单元114,并存储在 记录单元114中。尽管在上述说明中，拍摄者要拍摄的主被摄体是人，并且 焦点检测的区域为4企测到面部的区域，但是，本发明不局限于 此。例如，可以从背景剪裁出被摄体图像，并作为主被摄体对 此进行检测，以将与被摄体的位置相对应的区域设置为焦点检 测区域。在图4A的步骤S424中，当未成功地以大于或等于预定次数 的次数;险测到面部，并且重复多个焦点;险测区域的设置时，停 止面部的跟踪，并且将焦点检测区域设置在画面的中心。然而， 本发明不局限于此。也就是说，当在经过预定时间后仍未成功 地4全测到面部时，可以停止面部的跟踪，并将焦点检测区域设 置在画面的中心。在图4B的步骤S408中，参考预先设置的AF框位置来设置 NxM个框。然而，当预先设置的AF框位置存在于朝向不能设置 NxM个框的边缘时，可以使得AF框的数量小于NxM个框，并设 置AF框。在上述说明中，基于拍摄的图像来检测被摄体的面部。然 后，基于所检测到的面部区域，确定主被摄体以设置与主被摄 体相对应的焦点;险测区域。然后，基于焦点一全测区域中的拍ii 的图像，计算焦点评价值以进行焦点调节。然而，本发明不局 限于此。例如，可以在与4全测到面部的区域相对应的相位差斗全 测传感器的焦点检测区域中检测调焦镜头的散焦量，以进行焦 点调节。即使在这种情况下，当不再能检测到面部或主被摄体 时，检测到与先前成功检测到面部时的主被摄体位置及该位置 附近的位置相对应的相位差检测传感器的焦点检测区域中的调焦镜头的散焦量。然后，基于该检测结果进行焦点调节。通过 这样，可以连续聚焦于主被摄体，而无需对焦点检测区域进行 不必要的设置。在上述说明中，当未成功进行面部^全测(即，不好(NG))时，参考成功进行最新面部检测的AF框设置NxM个框。然而，即使 不存在大量的框，沿着成功检测到面部的AF框设置不同于成功 检测到面部的AF框的AF框，以基于与该位置相对应的焦点检测 区域中检测的结果进行焦点调节。当面部跟踪标志为真时，代替与框相对应的区域，将与用 作为基准的A F框相对应的区域叠加在操作显示单元117所显示 的图像上，并在该图像处显示该区域。然而，可以将与框相对 应的区域叠加并显示在操作显示单元117所显示的图像上，或者 在跟踪面部时可以不显示该区域。在上述实施例中，即使不再能成功检测到主被摄体，通过 将主焦点检测区域设置在成功检测到的主被摄体位置处来控制 调焦。另外，参考主焦点检测区域，设置最小数量的焦点检测 区域。然后，根据各焦点检测区域的焦点评价值来确定主被摄 体的移动和移动的目的地，并且基于移动目的地重复地重置主 焦点检测区域和焦点检测区域。这使得可以连续聚焦于主被摄 体，而无需对焦点检测区域进行不必要的设置。此外，由于不 必对焦,*、检测区域进行不必要的设置，因而可以减少不必要的 计算时间。根据本发明的另一实施例，提供一种焦点调节装置，包括 检测单元，用于从所拍摄的图像检测要被聚焦的被摄体的图像； 设置单元，用于设置检测到摄像光学系统的聚焦状态时的焦-& 检测区域；以及焦点调节单元，用于基于在焦点检测区域处的 信号输出，通过移动摄像光学系统来调节焦点，其中，当检测单元能够检测到要被聚焦的被摄体图像、但在设置了第一焦点 检测区域后不再能够进行该检测时，除第一焦点检测区域外， 设置单元还根据第 一 焦点检测区域的位置至少设置 一 个第二焦 点-险测区i或。本发明的另 一实施例提供一种焦点调节装置的焦点调节方法，该方法包括从所拍摄的图像中检测要被聚焦的被摄体的 图像；设置在检测到摄像光学系统的聚焦状态时的焦点检测区 域；以及基于在焦点检测区域处的信号输出，通过移动摄像光 学系统来调节焦点，其中，当检测步骤能够检测到要被聚焦的 被摄体图像、但是在设置了第一焦点检测区域后不再能够进行 该检测时，除所设置的第一焦点检测区域外，设置步骤还根据 第一焦点检测区域的位置设置第二焦点检测区域。本发明的另一实施例提供一种焦点调节装置，包括检测 单元，用于从所拍摄的图像检测要被聚焦的被摄体的图像；设 置单元，用于设置在检测到摄像光学系统的聚焦状态时的焦点 检测区域；以及焦点调节单元，用于基于在焦点4企测区域处的 信号输出，通过移动摄像光学系统调节焦点，其中，设置单元 设置与由检测单元所检测到的、且要被聚焦的被摄体图像相对 应的第 一 焦点检测区域，或者设置预先设置的第 一 焦点检测区 域和根据第 一 焦点;险测区域的位置的第二焦点检测区域两者。本发明的另 一 实施例提供一种焦点调节装置的焦点调节方 法，该方法包括从所拍摄的图像中检测要被聚焦的被摄体的 图像；设置在检测到摄像光学系统的聚焦状态时的焦点检测区 域；以及基于在焦点检测区域处的信号输出，通过移动摄像光 学系统调节焦点，其中，设置步骤用于设置与由检测单元所检 测到的、且将被聚焦的被摄体图像相对应的第 一 焦点检测区域、 或者设置预先设置的第 一 焦点检测区域和根据第 一 焦点检测区域的位置的第二焦点 一全测区域两者。尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解， 本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围 符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。
权利要求
1.一种焦点调节装置，包括检测单元，用于从摄像光学系统所拍摄的图像检测要被聚焦的被摄体的图像；设置单元，用于在所述摄像光学系统处于聚焦状态时，设置焦点检测区域；以及焦点调节单元，用于基于在所述焦点检测区域处输出的信号，通过驱动所述摄像光学系统来调节焦点，其中，所述设置单元用于在设置与所述检测单元检测到的、要被聚焦的被摄体图像相对应的第一焦点检测区域后，根据所述第一焦点检测区域的位置，来设置至少一个第二焦点检测区域。
2. 根据权利要求l所述的焦点调节装置，其特征在于， 当在设置了所述第一焦点检测区域后所述检测单元不再能够检测到要被聚焦的所述被摄体图像时，除所述第 一 焦点检测 区域外，所述设置单元根据所述第 一 焦点检测区域的位置设置 所述第二焦点;险测区域。
3. 根据权利要求2所述的焦点调节装置，其特征在于，还 包括显示单元，用于在所述焦点检测区域处显示指标，其中， 当所述检测单元在成功检测到所述被摄体图像后不再能够检测 到要被聚焦的所述被摄体图像时，所述显示单元显示所述指标。
4. 根据权利要求l所述的焦点调节装置，其特征在于，所 述检测单元用于检测与要被聚焦的所述被摄体图像相对应的被 摄体的位置、大小和可靠性中的至少一个。
5. 根据权利要求l所述的焦点调节装置，其特征在于，所 述至少一个第二焦点检测区域包括多个第二焦点检测子区域， 围绕所述第 一 焦点检测区域设置所述多个第二焦点检测子区 域。
6. 根据权利要求5所述的焦点调节装置，其特征在于，所 述第一焦点检测区域在大小上等于每个子区域，或者每个所述 第二焦点检测区域相互相等。
7. 根据权利要求l所述的焦点调节装置，其特征在于，将 在所述检测单元能够检测到要被聚焦的所述被摄体图像时在所 述焦点检测区域中获得的所述聚焦状态设置为基准值，所述焦 点调节单元用于基于所述基准值和在所述第一焦点检测区域处 所获得的聚焦状态之间的比较、以及所述基准值和在所述第二 焦点检测区域处所获得的聚焦状态之间的比较，来驱动所述摄 像光学系统。
8. 根据权利要求7所述的焦点调节装置，其特征在于，还包括判断单元，用于当在所述第一焦点;险测区域和所述第二焦 ,*检领'J区域处所获得的所述聚焦状态的值相对于所述基准值改 变了预定比例时，判断出所述被摄体图像已移动，在驱动所述 摄像光学系统的同时检测所述第 一 焦点检测区域和所述第二焦 ,泉检测区域中的所述聚焦状态，并基于所述基准值和检领'J的结 果，从所述第一焦点检测区域和所述第二焦点4全测区域判断被 摄体存在的焦点检测区域。
9. 根据权利要求l所述的焦点调节装置，其特征在于，当 所述检测单元不再能够检测到要被聚焦的所述被摄体图像，并 且所述第 一 焦点检测区域和所述第二焦点;险测区域已被设置了大于或等于预定次数的次数，或者经过了预定的时间量时，所 述焦点调节单元用于禁止驱动所述摄像光学系统。
10. —种焦点调节方法，该方法包^fe:从由摄像光学系统所拍摄的图像检测要被聚焦的被摄体的图像；在所述摄像光学系统处于聚焦状态时，设置焦,泉检测区域；以及基于在所述焦点检测区域处的信号输出，通过移动所述摄 像光学系统来调节焦点，其中，在设置与由所述检测部件检测到的且要被聚焦的所 述被摄体图像相对应的第 一 焦点检测区域后，根据所述第 一 焦 点检测区域的位置，来设置至少一个第二焦点;险测区域。
11. 一种摄像设备，包括摄像部件，用于输出拍摄的图像，作为对被摄体图像进行 光电转换的结果，其中，由摄像光学系统对所述被摄体图像进 行所述光电转换；记录部件，用于进行控制操作，以使得将使用所述摄像部 件所获得的所述拍摄的图像记录在记录介质上；以及检测单元，用于从由摄像光学系统所拍摄的图像检测要被 聚焦的被摄体的图像；设置单元，用于在所述摄像光学系统处于聚焦状态时，设 置焦点;险测区i或；以及焦点调节单元，用于基于在所述焦点检测区域处输出的信号，通过驱动所述摄像光学系统来调节焦点，其中，所述设置单元用于在设置与由所述检测单元检测到 的、要被聚焦的所述被摄体图像相对应的第 一 焦点检测区域后， 根据所述第 一 焦,泉检测区域的位置，来设置至少 一 个第二焦点 #r测区i或。
12. 根据权利要求ll所述的摄像设备，其特征在于，当在 已经设置了所述第 一 焦点检测区域后不再检测到要被聚焦的所 述被摄体图像时，除所述第一焦点检测区域外，根据所述第一 焦点检测区域的位置，设置所述第二焦点检测区域。
全文摘要
本发明涉及一种焦点调节装置、摄像设备和焦点调节方法。在焦点调节装置中，当从所拍摄的图像检测要被聚焦的被摄体图像的检测单元能够检测到要被聚焦的被摄体图像时，在检测到摄像光学系统的聚焦状态时，设置焦点检测区域的设置单元在设置与由检测单元所检测到的且将被聚焦的被摄体图像相对应的第一焦点检测区域后，根据第一焦点检测区域的位置，设置第二焦点检测区域。然后，基于在所设置的焦点检测区域处的信号输出，驱动摄像光学系统以进行焦点调节。
文档编号G02B7/28GK101241222SQ20081000037
公开日2008年8月13日 申请日期2008年1月8日 优先权日2007年2月8日
发明者上西正晃 申请人:佳能株式会社