调焦控制设备、摄像设备和调焦控制方法

专利名称：调焦控制设备、摄像设备和调焦控制方法
技术领域：
本发明涉及一种调焦控制设备、摄像设备和调焦控制方法。

背景技术：
电子照相机使用的调焦控制技术中的一种调焦控制技术就是所谓的对比度检测方案，在该方案中，通过使用最大化在摄像传感器上所形成的被摄体图像的亮度信号的高频成分的调焦镜头位置，作为想要的被摄体图像进入聚焦状态的聚焦位置，进行调焦控制。被摄体图像的亮度信号中大量高频成分表示被摄体图像具有高对比度，因此，与高频成分量低的情况相比，能够更好地调焦。例如，参考NHK技术研究报告(1965年，第17卷，第1期，PP.21～37)。利用这类对比度检测方案，移动调焦镜头以获取多个不同调焦镜头位置处的被摄体图像的高频成分(扫描操作)，然后将调焦镜头移动到最大化高频成分的位置。
然而，由于在短摄像时间间隔的所谓的连续摄像中进行扫描操作的时间有限，因而调焦被锁定在开始连续摄像时的聚焦位置，或者限制连续摄像中的一次摄像和下一摄像之间的时间间隔中的扫描操作的调焦镜头的移动范围。
除连续摄像以外，在每当进行摄像时进行AF控制中，存在一些问题在操作者进行摄像开始请求操作时的时间和实际进行摄像时的时间之间，发生释放时间滞后。考虑到这些，当希望在优先加快释放时间的同时进行摄像时，由于用于进行扫描操作的时间量是有限的，因而提出了将调焦锁定在最终摄像的聚焦位置的方法(例如，参考日本特开2003-018450号公报)。另外，提出了用于在扫描操作过程中限制调焦镜头的移动范围的方法(例如，参考日本特开2001-208959号公报)。
而且，提出了一种用于把焦点对准运动被摄体的方法，在该方法中，在为了下一摄像进行调焦控制时，通过设置调焦镜头的移动范围平均分布在当前聚焦位置的两侧，降低调焦控制所需的时间。例如，参考日本特开2004-102135号公报。
而且，由于在连续摄像过程中在短的时间间隔连续进行摄像，因而，在许多情况下，在连续摄像中被摄体在相同方向上移动。因此，基于直到前一摄像时的被摄体的移动方向，或者基于直到前一摄像时的驱动方向，即，聚焦位置的移动方向，可以部分预测下一摄像时的聚焦位置。提出了一种使用当前聚焦位置作为参考、利用该特征以改变调焦镜头的驱动范围的分布。例如，参考日本特开2002-122773号公报。
图16A～16C中所示的例子示出三个连续摄像时的聚焦位置。在图16C中，基于图16A中第二次最终摄像时和图16B中的最终摄像时的聚焦位置的移动方向，并使用图16B中的最终摄像时的聚焦位置作为参考，配置关于最终摄像时的聚焦位置的扫描范围的远侧和近侧分布(SC1，SC2)，以使得SC1和SC2相互不同。换句话说，将向与直到最终摄像时的移动方向相同的方向延伸的远侧或近侧分布设置成宽于另一侧。
通过如此基于直到最终摄像时的聚焦位置的移动方向改变调焦镜头的驱动范围的分布，可以以有效方式驱动调焦镜头，并加速调焦操作。
然而，正如通过前述传统例子所示，在一律优先缩小释放时间滞后时进行调焦控制存在风险，因为可能把焦点对准背景或不是主被摄体的其它被摄体，或者因为进行错误调焦。特别地，由于上述连续摄像的传统例子仅设置远侧或近侧扫描范围分布中的一个宽于另一个，而不改变参考位置(即，最终摄像的聚焦位置)，因而该例子不能处理逐渐增大图像平面移动速度的被摄体。更具体地，由于对于以恒定速度接近的普通被摄体，图像平面移动速度以加速的步伐增大，因而传统例子难以把焦点对准以这样的普通方式移动的被摄体。
而且，利用传统方法，例如，在背景等中存在不是主被摄体的、具有非常高的对比度的被摄体，并且该被摄体在焦点检测区域内的情况下，检测结果反映依赖于亮度信号的高频成分的聚焦位置，而不是主被摄体的聚焦位置。而且，当错误地把焦点对准不是想要的被摄体的背景等被摄体时，出现一些问题。具体地，出现以下情况即使当将向与直到最终摄像时的移动方向相同的方向延伸的分布的远侧或近侧设置宽于另一个时，主被摄体的聚焦位置不会进入调焦镜头的驱动范围，并且背景等被摄体保持聚焦。


发明内容
考虑到以上情况做出本发明，并且本发明的目的是提供一种能够追随并使得移动被摄体进入聚焦的调焦控制技术，并且当错误地把焦点对准主被摄体以外的被摄体时，把焦点恢复对准希望的被摄体。
本发明的另一目的是提供一种能够判断是否把焦点对准不是想要的被摄体的被摄体的调焦控制技术。
根据本发明，通过提供一种调焦控制设备实现上述目的，该设备包括移动范围确定单元，其确定移动调焦镜头的范围；以及控制器，使得调焦镜头在由移动范围确定单元确定的范围内移动，基于与该范围内的调焦镜头的移动相关联而获得的、来自摄像单元的输出信号，判断聚焦状态，以及控制调焦镜头驱动器以把焦点对准被摄体图像；其中，当把焦点对准多个图像的调焦镜头的位置之间的差等于或小于预定阈值时，移动范围确定单元将宽于在该差超过该阈值的情况下所确定的范围的范围，确定为该范围。
根据本发明，通过提供一种包括上述调焦控制设备和摄像单元的摄像设备，实现上述目的。
而且，还通过提供一种调焦控制方法实现上述目的，该方法包括移动范围确定步骤，用于确定移动调焦镜头的范围；以及控制步骤，用于在移动范围确定步骤中确定的范围中移动调焦镜头，基于与该范围内的调焦镜头的移动相关联而获得的、来自摄像单元的输出信号，判断聚焦状态，以及移动调焦镜头以把焦点对准被摄体图像；其中，当把焦点对准多个图像的调焦镜头的位置之间的差等于或小于预定阈值时，移动范围确定步骤将宽于在该差超过该阈值的情况下所确定的范围的范围，确定为该范围。
而且，还通过提供一种调焦控制设备实现上述目的，该设备包括摄像单元，其光电转换通过调焦镜头所形成的被摄体图像，并获取图像；以及控制器，其基于与调焦镜头的移动相关联从摄像单元所获取的图像，检测调焦镜头的聚焦状态，并基于所检测到的聚焦状态控制调焦镜头的位置；其中，在基于由摄像单元所获取的图像中的被摄体大小的变化检测聚焦状态时，控制器改变移动调焦镜头的范围。
而且，还通过提供一种调焦控制方法实现上述目的，该方法包括控制步骤，用于基于与调焦镜头的移动相关联、从摄像单元所获取的图像，检测调焦镜头的聚焦状态，并基于所检测到的聚焦状态，控制调焦镜头的位置；其中，基于由摄像单元所获取的图像中的被摄体大小的变化，改变在检测聚焦状态时移动调焦镜头的范围。
而且，还通过提供一种调焦控制设备实现上述目的，该设备包括摄像单元，其光电转换通过调焦镜头所形成的被摄体图像，并获取图像；检测单元，其从由成像单元所获得的图像检测被摄体的特征信息；范围确定单元，其确定移动调焦镜头的范围；以及控制器，其基于与由范围确定单元确定的范围内的调焦镜头的移动相关联、从摄像单元所获取的图像，检测调焦镜头的聚焦状态，并且基于所检测到的聚焦状态控制调焦镜头的位置，以把焦点对准被摄体图像；其中，范围确定单元根据在通过摄像所获得的多个图像中把焦点对准被摄体的调焦镜头的位置，检测聚焦预测位置；并且基于该聚焦预测位置和检测单元的检测结果，改变移动调焦镜头的范围。
而且，还通过提供一种调焦控制方法实现上述目的，该方法包括检测步骤，用于从通过光电转换由调焦镜头所形成的被摄体图像所获得的图像，检测被摄体的特征信息；范围确定步骤，用于确定移动调焦镜头的范围；以及控制步骤，用于基于与在范围确定步骤中确定的范围内的调焦镜头的移动相关联所获取的图像，检测调焦镜头的聚焦状态，并基于所检测到的聚焦状态控制调焦镜头的位置，以把焦点对准被摄体图像；其中，在范围确定步骤中，根据在通过摄像所获得的多个图像中把焦点对准被摄体的调焦镜头的位置，检测聚焦预测位置，并且基于聚焦预测位置和检测步骤中的检测结果，改变移动调焦镜头的范围。
而且，还通过提供一种包括上述调焦控制设备中的任何一个和调焦镜头的摄像设备，实现上述目的。
通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特点显而易见。



图1是示出根据本发明第一～第五实施例的摄像设备的结构的框图； 图2是示出根据本发明第一和第二实施例的摄像处理的过程的流程图； 图3是用于说明自动调焦处理的示意图； 图4是示出根据本发明第一和第二实施例的连续拍摄之间的AF处理的过程的流程图； 图5是示出根据本发明第一实施例的扫描范围设置处理的过程的流程图； 图6A和6B根据本发明的第一实施例说明对于被摄体的移动的聚焦位置和连续拍摄之间的AF处理； 图7是示出根据本发明第一和第二实施例的扫描处理的过程的流程图； 图8是示出根据本发明第二实施例的扫描范围设置处理的过程的流程图； 图9是示出根据本发明第三和第四实施例的摄像处理的过程的流程图； 图10是示出根据本发明第三实施例的连续拍摄之间的AF处理的过程的流程图； 图11是示出根据本发明第三实施例的扫描范围设置处理的过程的流程图； 图12A和12B根据本发明第三实施例说明对于被摄体的移动的聚焦位置和连续拍摄之间的AF处理； 图13是示出根据本发明第四实施例的连续拍摄之间的AF处理的过程的流程图； 图14是示出根据本发明第四实施例的扫描范围重新设置处理的过程的流程图； 图15A和15B是示出根据本发明第五实施例的连续拍摄之间的AF处理的过程的流程图；以及 图16A～16C说明传统AF处理。

具体实施例方式 设备结构 图1是示出根据本发明第一实施例的摄像设备的结构的框图。在图1中，附图标记1表示摄像设备，附图标记2表示变焦透镜组，附图标记3表示调焦镜头组，而附图标记4表示光圈，其通过控制通过由变焦透镜组2和调焦镜头组3构成的摄像光学系统的光通量的量，控制光量，并且还控制对后面说明的固态图像传感器5的曝光。附图标记31表示由变焦透镜组2、调焦镜头组3和光圈4等构成的镜头镜筒。附图标记5表示以具有光接收面的CCD或CMOS传感器(以下称为“CCD”)为代表的固态图像传感器，在光接收面上，形成通过摄像镜头镜筒31并经过光圈4的光量控制的光学被摄体图像。光电转换所形成的被摄体图像以输出电子图像信号。
附图标记6表示图像传感电路，其接收由CCD 5输出的图像信号，并通过进行各种图像处理生成预定格式的图像信号；而附图标记7表示A/D转换器电路，其将图像传感电路6生成的模拟图像信号转换成数字图像信号(图像数据)。附图标记8表示临时存储A/D转换器电路7输出的图像数据的缓冲器存储器等存储器(VRAM)。附图标记9表示D/A转换器电路，其读取存储在VRAM 8中的图像信号并将该图像信号转换成模拟信号，并将图像信号转换成适于图像显示的格式；而附图标记10表示显示模拟图像信号的液晶显示器(以下称为“LCD”)等图像显示设备。可以通过连续显示通过VRAM 8和D/A转换器电路9从LCD 10的CCD 5获取的图像，而不进行将这些图像存储在后面说明的存储存储器12中，从而实现电子取景器功能。
附图标记12表示用于存储图像数据的、由半导体存储器等构成的存储存储器。可以使用闪存等半导体存储器、或具有卡状或棒状且对于摄像设备1可拆卸的卡型闪存等半导体存储器作为存储存储器12。可选地，可应用各种结构，包括硬盘或软盘(floppy disk)等磁性存储介质。
附图标记11表示由展开电路和压缩电路构成的压缩/展开电路。压缩电路读取临时存储在VRAM 8中的图像数据，并进行压缩处理和编码处理等，以将图像数据转换成适于在存储存储器12中存储的格式。展开电路进行解码处理和展开处理等，以将存储在存储存储器12中的图像数据转换成适于图像显示等的格式。例如，当操作操作开关24(后面说明)中的模式开关(未示出)以将模式改变成图像传感模式，并且进一步操作释放开关以指示曝光和记录操作时，进行以下处理。首先，如上所述，通过压缩/展开电路11的压缩电路压缩和编码临时存储在VRAM 8中的图像数据，并将其存储在存储存储器12中。然后，当将模式改变成重放模式时，开始重放操作，并进行以下处理。首先，通过压缩/展开电路11的展开电路展开和解码存储在存储存储器12中的图像数据，并将其临时存储在VRAM 8中。通过早先所述的处理由A/A转换器电路9将临时存储在VRAM8中的图像数据转换成适于显示的格式的模拟信号，然后作为图像将其显示在LCD 10上。
附图标记15表示具有嵌入式处理器存储器且控制整个摄像设备1的CPU；而附图标记13表示基于A/D转换器电路7输出的数字图像信号进行自动曝光(AE)处理的AE处理电路。AE处理电路13对由A/D转换器电路7数字化的数字图像信号的一个画面的分的亮度值进行累积相加等运算处理，并根据被摄体的亮度计算AE估计值。将AE估计值输出给CPU 15。
附图标记14表示基于A/D转换器电路7输出的数字图像信号进行AF处理的自动调焦控制(AF)处理电路。在由A/D转换器电路7数字化的数字图像信号的一个画面分中，AF处理电路14通过高通滤波器(HPF)等提取与指定为AF区域的画面部分相对应的图像数据的高频成分。另外，AF处理电路14进行累积相加等运算处理，以计算与高频侧的轮廓成分量等相对应的调焦估计值。根据AF处理，AF处理电路14承担检测CCD 5所生成的图像信号的预定高频成分的高频成分检测单元的作用。AF区域可以占据单个中心位置。另外，AF区域可以占据包括中心位置和相邻部分的多个位置、或者多个分散分布的位置。
附图标记16表示生成预定定时信号的定时生成器(TG)，而附图标记17表示驱动CCD 5的CCD驱动器。TG 16向CPU15、摄像电路6和CCD驱动器17输出预定定时信号，从而CPU15与该定时信号同步进行各种控制。摄像电路6从TG 16接收定时信号，并与该定时信号同步进行色度信号分离等各种图像处理。而且，CCD驱动器17从TG 16接收定时信号，并与该定时信号同步驱动CCD 5。
附图标记21表示驱动光圈4的光圈驱动电动机，附图标记18表示驱动/控制光圈驱动电动机21的第一电动机驱动电路，附图标记22表示驱动调焦镜头组3的调焦驱动电动机，而附图标记19表示驱动/控制调焦驱动电动机22的第二电动机驱动电路。附图标记23表示驱动变焦透镜组2的变焦驱动电动机，附图标记20表示驱动/控制变焦驱动电动机23的第三电动机驱动电路，而附图标记24表示包括各种开关组的操作开关。
CPU 15分别控制第一电动机驱动电路18、第二电动机驱动电路19和第三电动机驱动电路20。结果，CPU 15通过光圈驱动电动机21、调焦驱动电动机22和变焦驱动电动机23分别驱动/控制光圈4、调焦镜头组3和变焦透镜组2。更具体地，CPU15基于AE处理电路13所计算的调焦估计值等，控制第一电动机驱动电路18，以驱动光圈驱动电动机21，并进行AE控制以将光圈4的孔径调整成适当水平。
另外，CPU 15基于扫描AF处理度14所计算的调焦估计值信号，控制第二电动机驱动电路19，以驱动调焦驱动电动机22，并进行AF控制以将调焦镜头组3移动到聚焦位置。当操作存在开关24中的变焦开关(未示出)时，响应于此，CPU 15控制第三电动机驱动电路20，并驱动/控制变焦驱动电动机23以移动变焦透镜组2，从而进行摄像光学系统的变倍操作(缩放操作)。
另外，操作开关24包括以下的主电源开关，其启动摄像设备1，并提供电源；释放开关，其驱动摄像操作(存储操作)等；重放开关，其驱动重放操作，缩放开关，其发出指令以改变缩放变倍，或者，换句话说，移动变焦透镜组2；以及等其它的。根据该实施例，将是否开关配置成两级开关，包括第一档(以下称之为“SW1”)和第二档(以下称之为“SW2”)。在摄像操作前，SW1生成用于开始AE处理和AF处理的指令信号。SW2生成用于开始实际摄像和记录的曝光记录操作的指令信号。
附图标记25表示作为预先存储用于进行各种控制的程序、进行各种操作所使用的数据等的电可擦写只读存储器的EEPROM。附图标记26表示电池，28为闪光单元，27a为控制闪光单元28的闪光发射的开关电路，29为用于进行警报显示等的LED等显示元件，而30为用于提供音频指南或发出警告的扬声器。
附图标记33表示包括LED等光源的AF辅助发光单元，而附图标记32表示驱动AF辅助发光单元33的AF辅助光驱动电路。
第一实施例 以下参考图2所示的流程图对由根据第一实施例的且如上配置的摄像设备1所进行的摄像操作进行说明。
根据本发明的说明，将以下操作称为扫描基于CCD 5的输出获取调焦估计值，同时将调焦镜头组3驱动到预定位置。另外，将获取调焦估计值的调焦镜头的位置称为扫描点，将扫描点之间的间隔称为扫描间隔，将获取的调焦估计值的数量称为扫描点数量，并将调焦估计值所处的调焦镜头组3的驱动范围称为扫描范围。
档打开了摄像设备1的主电源开关，并且摄像设备1的操作模式为摄像(记录)模式时，执行图2中所示的摄像处理序列。
在步骤S1，如上所述，CPU 15通过摄像电路6、A/D转换器电路7、VRAM 8和D/A转换器电路9，将通过摄像镜头镜筒31且在CCD 5上形成为图像的被摄体光学图像显示在LCD 10上。通过以预定时间间隔进行该处理，LCD 10用作为电子取景器。用户可以通过观察LCD 10上所显示的图像，确认拍摄的场景。
在步骤S2，确认操作开关24中的释放开关的状态。当CPU15确认拍摄者操作了释放开关，并且打开了SW1时，则序列进入步骤S3以进行AE处理。于是，CPU 15基于AE处理电路13获得的AE估计值，控制第一电动机驱动电路18，以通过光圈驱动电动机21控制光圈4的孔径。更具体地，CPU 15控制光圈4，以使得当AE估计值低时，也就是说，当所获得的图像暗时，打开光圈4；而当AE估计值高时，也就是说，当所获得的图像亮时，关闭光圈4，以获得具有适当亮度(AE估计值)的图像。
在步骤S4中进行AF处理。通过AF处理，获得调焦镜头组3的位置，在该位置，由CCD 5所获得的图像信号的高频成分最大化，因而CPU 15通过第二电动机驱动电路19控制调焦驱动电动机22，以将调焦镜头组3移动到所获得的位置。以下是参考图3的AF处理的概略说明。
通过获得调焦镜头组3的位置进行AF处理，在该位置，CCD 5所生成的图像信号所输出的高频成分最大化。CPU 15通过第二电动机驱动电路19控制调焦驱动电动机22，以将调焦镜头组3移动到与无限远距离相对应的位置-图3中的“A”。以预先设置的扫描间隔扫描从无限远距离到与每一摄像模式中所设置的最近距离相对应的位置-图3中的“B”的扫描范围。在每一扫描点，AF处理电路14获取调焦估计值。一旦结束调焦镜头组3的驱动，则根据所获取的调焦估计值获得高频成分最大化处的位置或者，换句话说，获得聚焦位置-图3中的“C”，因而将调焦镜头组3移动到所获得的位置。
为了加速扫描AF处理，设置步骤S4的扫描间隔，以使得在每一扫描间隔跳过调焦镜头组3的一个或多个可停止位置，不是在所有可停止位置都停下来。在这种情况下，如图3所示，可能出现以下情况不是在调焦估计值最大化的点，而是代替以在调焦估计值最大化的点的前后的点a1、a2和a3，进行调焦估计值的实际获取。在这种情况下，通过根据所获取的调焦估计值中调焦估计值最大化的点和该点前后的点的计算，获得聚焦位置C。
在计算聚焦位置前，估计调焦估计值的可靠性。如果可靠性充分，则计算调焦估计值最大化处的点，并且显示“AF OK”。通过点亮显示元件29和其它事情等，进行该显示，同时在LCD10上显示绿色框。另外，如果估计调焦估计值的可靠性是低可靠性，则不进行用于计算调焦估计值最大化处的点的处理，并且显示“AF NG”。通过闪烁显示元件2 9和其它事件等，进行该显示，同时在LCD 10上显示黄色框。不必说，前述的显示方法和模式仅仅是例示性的，而绝不是限制性的。
在因此结束所进行的AF处理后，CPU 15在步骤S5检查SW1是否仍处于打开。如果不是，则序列返回到步骤S2；如果是，则序列进入步骤S6以确认SW2。如果关闭了SW2，则序列返回到步骤S5。如果打开了SW2，则序列进入步骤S7。
在步骤S7，将计数拍摄数量的连续拍摄计数器的值N初始化成1。在步骤S8，执行用于记录被摄体图像的曝光处理。如上所述，通过摄像电路6、A/D转换器电路7、VRAM 8和压缩/展开电路11，将通过曝光从CCD 5所获得的图像信号存储在存储存储器12中。
一旦结束曝光处理，则在步骤S9中将连续拍摄计数器的值增加1，并且在步骤S10中再次进行SW2的确认。如果SW2关闭，则序列进入步骤S12以等待关闭SW1，并且终止该序列。
另一方面，如果SW2保持打开，则序列进入步骤S11以判断是否指示连续拍摄。如果没有指示连续拍摄，则序列返回步骤S10以等待关闭SW2，并且一旦关闭SW2，则序列在步骤S12中等待关闭SW1，并随后结束处理。如果指示了连续拍摄，则在步骤S13中进行在摄像之间所进行的AF处理(连续拍摄之间的AF处理)。然后序列返回到步骤S8以进行曝光处理。
当拍摄者指示连续拍摄时，进行连续拍摄之间的AF处理。如果没有指示连续拍摄，在以下情况下，例如，拍摄者指定单拍摄像模式，则在步骤S8的曝光处理结束后，在步骤S10中检查SW2的状态。如果在步骤S10中发现SW2保持打开，则序列等待SW2改变成关闭。换句话说，在步骤S9～S13，将不进行步骤S9的曝光处理、步骤S10的连续拍摄计数器的增加和步骤S13的连续拍摄之间的AF处理。在步骤S6，如果没有关闭SW2，则序列等待打开SW2。然而，如果在此关闭了SW1，则序列返回到步骤S1。
以下参考图4详细说明步骤S13中所进行的连续拍摄之间的AF处理。
由于对连续拍摄的第二和随后的拍摄仅执行该处理，因而该处理的初始执行对应于连续拍摄的第二次拍摄的处理。另外，在此连续拍摄计数器的值N为2。
在步骤S21，序列检查当前的摄像是否是连续拍摄的第二次拍摄。如果是第二次拍摄，也就是说，如果连续拍摄计数器的值N为2，则序列进入步骤S22。如果不是，则序列进入步骤S23。
在步骤S22，将连续拍摄的第一次拍摄的摄像时的调焦镜头组3的位置，即，聚焦位置FP1，设置为扫描范围的中心Objp2。通过优先不延长连续摄像之间的摄像间隔，进一步设置扫描范围。更具体地，考虑从CCD 5的图像信号的读取时间和下一摄像操作所需的检查时间等，确定扫描点的数量，从而使得AF操作在摄像之间结束。另外，设置能够进行AF操作，即进行聚焦位置检索的扫描间隔。换句话说，可以将扫描范围表示为(扫描点-1的数量)倍数的扫描间隔的积。然而，当所设置的扫描范围超出整个区域，即，实现调焦的最近距离和无限远距离之间的范围时，将整个区域设置为扫描范围。而且，当所设置的扫描范围的一端超出可以进行调焦的最近距离或无限远距离时，移位扫描范围，以使得扫描范围不超出可以进行调焦的最近距离或无限远距离。
一旦结束扫描范围的设置，则序列进入步骤S31。
另一方面，如果当前的拍摄不是第二次拍摄，则序列在步骤S23中检查当前的拍摄是否是连续拍摄的第三次拍摄，即，连续拍摄计数器的值N是否为3。如果是，则序列进入步骤S24。
如果当前拍摄是第三次拍摄，则存在关于与连续拍摄的第一次和第二次拍摄相对应的聚焦位置FP1和FP2的信息，作为聚焦位置历史信息。因此，在步骤S24，假定连续摄像之间的时间是恒定的，则使用关于这两个聚焦位置的信息的一次近似，预测被摄体位置，即，预测第三次拍摄的摄像的聚焦位置，并且使用公式(1)计算扫描范围的中心位置Objp3。
ObjP3＝FP2+(FP2-FP1)×FpAdj3...(1) 参数FpAdj3对被摄体位置预测结果和最终聚焦位置进行加权，并且具有0～1范围的值。在说明调焦镜头位置的图6A和6B中，将FpAdj3设置为1。因此，基于如上所述所计算的中心位置ObjP3设置扫描范围，并且在被摄体图像从前一扫描范围移动的方向上移位扫描范围。通过优先不延长连续摄像之间的摄像间隔，从而以与步骤S22中相同的方式设置扫描范围。然后序列进入步骤S31。
当在步骤S23发现当前拍摄是连续摄像的第四次或随后的拍摄时，序列进入步骤S25。在这种情况下，由于当前的拍摄是第四次或随后的拍摄，因而存在关于至少三个、分别用于摄像的聚焦位置FP1、FP2和FP3的信息，作为聚焦位置历史信息。如上所述，由于连续摄像之间的时间间隔是恒定的，因而使用二次近似预测被摄体位置，即，预测当前摄像的时的聚焦位置。例如，可以通过公式(2)计算在第四次拍摄进行摄像时的扫描范围的中心位置Objp4。
ObjP4 ＝(FP1-3FP2+3FP3)×FpAdj4+FP3(1-FpAdj4) ＝(FP1-3FP2+2FP3)×FpAdj4+FP3...(2) 参数FpAdj4对被摄体位置预测结果和最终聚焦位置进行加权，并且具有0～1范围的值。另外，在这种情况下，不同于第三次拍摄，不设置扫描范围。
在步骤S26，获得第三次拍摄的摄像的聚位置FP3和所计算的中心位置Objp4之间的差的绝对值，以用作为在光轴方向上被摄体的移动量。对于第五次和随后的拍摄，使用所计算的中心位置和紧前一摄像的聚焦位置之间的差的绝对值，作为移动量。
在步骤S27，通过将在步骤S26所计算的被摄体在光轴方向上的移动量与预定值进行比较，对于被摄体在光轴方向上是否明显移动进行判断。结果，当被摄体在光轴方向上的移动量超过预定值时，序列进入步骤S28以设置扫描范围。在这种情况下所使用的设置方法与步骤S22和S24的相同，并且通过优先不延长连续摄像之间的摄像间隔，进行设置。序列进入步骤S31。
另一方面，如果被摄体在光轴方向上的移动量等于或小于预定值，则序列进入步骤S29以设置扫描范围。在这种情况下，为了消除以下所述的、移动主被摄体落在扫描范围的外面的现象所引起的不利影响，进行设置以使得将移动主被摄体包括在扫描范围中。
例如，当在第一次拍摄的摄像时，背景占据了AF区域的大部分时，可能出现以下情况把焦点对准了背景，并且保持聚焦。这样的例子有以下情况在第一次拍摄的摄像过程中，背景对AF区域的高比例把焦点对准了背景，并且背景随后保持聚焦，而不是主被摄体，这是因为，背景对AF区域的比例高。当主被摄体移动且背景对AF区域的比例增大时，移动的主被摄体会落在步骤S24等中所设置的扫描范围外，因而禁止主被摄体进入聚焦。
基于这样的考虑，使用步骤S27中的比较所使用的预定值以判断连续拍摄之间的AF处理的结果是否导致保持聚焦背景。考虑聚焦位置和预测位置的检测误差，该值能够对被摄体没有移动进行判断。
在步骤S29设置扫描范围。在这种情况下，由于判断出被摄体没有明显移动，因而调焦精度主要在于连续拍摄速度。因此，为了准确地把焦点对准被摄体，例如，设置约为步骤S28中所设置的扫描范围的1～3倍的扫描范围。
更具体地，以以下方式进行设置。图5示出图4中的步骤S29中所进行的扫描范围设置处理的过程。
在步骤S51，设置初始扫描范围。通过判断扫描点的数量以使得在摄像过程中结束AF操作，并通过进一步设置能够进行AF操作，即，进行聚焦位置检索的扫描间隔，以与步骤S28中的相同方式进行该处理。扫描范围是(扫描点-1的数量)和扫描间隔的积。在步骤S53，当如此设置的扫描范围超出整个区域，即，可以实现调焦的最近距离和无限远距离之间的范围时(步骤S52为YES)，或者当通过移位该扫描范围可以覆盖整个区域时，使用整个区域作为扫描范围。
当前述设置不能覆盖整个区域时(步骤S52为NO)，在步骤S54，将扫描点的数量增加1，而不改变扫描间隔。当判断为(扫描点的数量-1的数量)和扫描间隔的积的扫描范围超出整个区域，或者当通过移位该扫描范围可以覆盖整个区域时(步骤S55为YES)，使用整个区域作为扫描范围(步骤S53)。
当即使通过将扫描点的数量增加1，也不能覆盖整个区域时，在步骤S54，设置扫描点的数量以把将扫描点的数量增加1前的扫描点的数量，即，扫描点的初始数量加倍，而不改变扫描间隔。当确定为(扫描点的数量-1)和扫描点间隔的积的扫描范围超出整个区域，或者当通过移位扫描范围可以覆盖整个区域时(步骤S57为YES)，则使用整个区域作为扫描范围(步骤S53)。
当没有覆盖整个区域时，在步骤S58对于所设置的扫描范围是否等于或超出整个区域的1/2进行判断。如果是，则使用在该点所设置的扫描范围，即，将初始扫描范围加倍，作为扫描范围，而不修改。另一方面，如果在步骤S58所设置的扫描范围小于整个区域的1/2，则使用整个区域的1/2作为扫描范围(步骤S59)。
在结束如上所述进行的扫描范围设置处理时，在步骤S30，过程返回到图4以将连续拍摄计数器初始化成1。结果，当因为背景保持聚焦和其它事情，判断出被摄体没有移动时，将由此所进行的摄像当作为第一次拍摄的摄像，尽管当前的拍摄实际上不是连续拍摄中的第一次拍摄。因此，将下一摄像当作为第二次拍摄的摄像。同样适用于随后的摄像。
在结束前述处理后，序列进入步骤S31。在步骤S31，根据后述的图7所示的流程图进行扫描，以计算调焦估计值的峰值，并且，在步骤S32，将调焦镜头3移动到峰位置，即，作为与计算的峰值相对应的调焦镜头的位置的聚焦位置。
以相同方式，对于第五个和随后的拍摄的连续摄像，即，在连续拍摄计数器的值N大于或等于5的情况下，使用二次近似，在图4的步骤S25中，预测被摄体位置，也就是说，预测当前摄像时的聚焦位置，并且使用以下的公式(3)计算扫描范围的中心位置Objp(n)。因此，基于如上所计算的中心位置Objp(n)设置扫描范围，并且在被摄体图像移动的方向上从前一扫描范围移位扫描范围。
ObjP(n) ＝(FP(n-3)-3FP(n-2)+2FP(n-1))×FpAdj(n)+FP(n-1) ...(3) 然而，按照第四次拍摄的摄像，当被摄体的移动量小于或等于预定值时，序列从步骤S29进入步骤S30，并且设置扫描范围以使得可靠地把焦点对准被摄体。
尽管进行这样的处理将导致连续拍摄速度的单位时间进行摄像的拍摄数量的减少，但是将可靠地把焦点对准主被摄体。由于连续拍摄速度，即，单位时间进行摄像的拍摄的数量不是问题，因而，相比而言，当被摄体实际上没有移动，或者甚至当移动，但不是明显移动时，于是可以设置宽的扫描范围。原因是对于具有轻微移动的被摄体，扫描过程中画面内的主被摄体几乎保持不变，而且在许多情况下被摄体移动是最小的，即使当连续拍摄的摄像间隔相对宽时。
如上所述，可以消除由于上述原因所导致的不利影响其中，把焦点对准背景而不是移动主被摄体。
以下参考图6A和6B说明上述操作。图6A示出焦点追随主被摄体的例子，而图6B示出以下的例子由于首先把焦点对准背景，因而在连续摄像的起始阶段，焦点不追随主被摄体。
以下是使用图6A中所示的场景作为例子的说明。公式(1)中所示的参数FpAdj(n)是用于对被摄体位置预测结果和最终聚焦位置进行加权的参数，并且具有0～1范围的值。在示出调焦镜头位置的图6A和6B中，将FpAdj(n)设置为1。
当打开SW1以启动一系列摄像操作时，通过图2的步骤S4中所进行的AF处理，判断第一次拍摄的摄像的聚焦位置FP1。
如参考步骤S22所述，如图4所示，对于图2的步骤S13中所进行的连续拍摄的第二次拍摄的AF处理，使用第一次拍摄的聚焦位置FP1作为第二次拍摄的摄像时被摄体的预测移动位置Objp2。如上所述，基于预测的移动位置Objp2设置扫描范围，即，图6A中所示的箭头的范围，并且在该扫描范围中进行扫描。结果，判断第二次拍摄的聚焦位置FP2。
对于第三次拍摄的连续拍摄主见到AF处理，如参考图4所示的步骤S24所述，使用公式(1)，根据第一次拍摄的聚焦位置FP1和第二次拍摄的聚焦位置FP2，判断第三次拍摄的摄像时的被摄体的预测移动位置Objp3。以与第二次拍摄的摄像中的相同的方式设置扫描范围，并且在该扫描范围中进行扫描。结果，判断第三次拍摄的聚焦位置FP3。
对于第四次拍摄的连续拍摄之间的AF处理，如参考图4所示的步骤S25所述，使用公式(2)，根据第一次、第二次和第三次拍摄各自的聚焦位置FP1、FP2和FP3，判断第四次拍摄的摄像时被摄体的预测移动位置Objp4。然后判断被摄体在光轴方向上的移动量，即，第三次拍摄的摄像的聚焦位置FP3和第四次拍摄的摄像时的扫描范围的中心位置Objp4之间的差的绝对值。
如图6A所示，当该值大于或等于预定值时，设置扫描范围使得以被摄体的预测移动位置Objp4周围为中心，并且在该扫描范围中进行扫描。结果，判断第四次拍摄的聚焦位置FP4。
对于随后的摄像，以相同方式判断聚焦位置。更具体地，对于第n次拍摄的摄像，使用公式(3)，根据第n-3次、第n-2次和第n-1次拍摄各自的聚焦位置，判断第n次拍摄的摄像时的被摄体的预测移动位置Objpn。然后判断被摄体在光轴方向上的移动量，即，第n-1次拍摄的摄像的聚焦位置FP(n-1)和第n次拍摄的摄像时的扫描范围的中心位置Objpn之间的差的绝对值。如果该值大于或等于预定值，则设置扫描范围以围绕着被摄体的预测移动位置Objpn，并且在该扫描范围中进行扫描，以判断聚焦位置FPn。
另一方面，如图6B所示，当第三次拍摄的摄像的聚焦位置FP3和第四次拍摄的摄像时的扫描范围的中心位置Objp4之间的差的绝对值小于预定值时，例如，可能把焦点对准静止的背景，如上所述。因此，设置扫描范围以可以可靠地把焦点对准被摄体。这样做，将扫描范围设置成在被摄体的移动量大于或等于预定值时的扫描范围的1～3倍的范围。然后进行扫描。结果，如图6B所示，判断聚焦位置FP4。将由此所进行的摄像当作为连续摄像的第一次拍摄。
当如图6B所示，首先把焦点对准背景时，通过扫描第四次拍摄的摄像的相对宽的扫描范围，可以获得正确聚焦位置。
在图6B的情况下，对于第五次拍摄的连续拍摄之间的AF处理，使用第四次拍摄的聚焦位置FP4作为第五次拍摄的摄像时的被摄体的预测移动位置Objp5。然后以与第二次拍摄的摄像中相同的方式设置扫描范围，并且在该扫描范围(图6B中所示的箭头的范围)中进行扫描，以判断聚焦位置FP5。
对于第六次拍摄的连续拍摄之间的AF处理，使用公式(1)，根据第四次拍摄的聚焦位置FP4和第五次拍摄的聚焦位置FP5，判断第六次拍摄的摄像时的被摄体的预定移动位置Objp6。然后以与第三次拍摄的摄像中相同的方式设置扫描范围，并且在该扫描范围中进行扫描。结果，判断第六次拍摄的聚焦位置FP6。
对于第七次拍摄的连续拍摄之间的AF处理，使用公式(2)，根据第四次、第五次和第六次拍摄的聚焦位置，判断第七次拍摄的摄像时的被摄体的预测移动位置Objp7。然后判断被摄体在光轴方向上的移动量(第六次拍摄的摄像的聚焦位置和第七次拍摄的摄像时的扫描范围的中心位置Objp7之间的差的绝对值)。
当该值等于或大于预定值时，设置扫描范围以围绕着被摄体的预测移动位置Objp7，并且在该范围中进行AF以判断聚焦位置FP7。
对于随后的摄像，以相同的方式判断聚焦位置。
接着，参考图7所示的流程图说明图4中所示的流程图中的扫描操作(步骤S31)。
首先，在步骤S71，以高于扫描速度的速度将调焦镜头组3移动到扫描开始位置。
在该第一实施例中，将扫描开始位置设置在所设置的扫描范围的一端。在步骤S72，对于每一扫描点，将在摄像区域内所设置的AF区域的调焦估计值和调焦镜头组3的位置存储在嵌入在CPU 15中的、未示出的处理存储器中。在步骤S73，序列检查镜头位置是否在扫描完成位置。如果是，序列进入步骤S75，而如果不是，则进入步骤S74。将上述扫描完成位置设置在所设置的扫描范围的另一端。在步骤S74，驱动调焦镜头组3，并将其向扫描完成位置移动到下一扫描点，并且序列返回到步骤S72。
一旦结束扫描范围的扫描，在步骤S75，根据在步骤S72所存储的调焦估计值和镜头位置，计算与具有最大调焦估计值的位置相对应的调焦镜头组3的聚焦位置。
如上所述，根据第一实施例，可以消除由于把焦点对准背景而不是移动主被摄体而在连续摄像过程导致的不利影响，并且可以更可靠地把焦点对准主被摄体。
尽管上述第一实施例说明了在扫描过程中调焦镜头组3停止在每一扫描点，但是本发明不局限于该配置。例如，可以控制该设备以以预定时间间隔从CCD 5读取图像信号，以获取调焦估计值，同时以恒定速度驱动调焦镜头组3。
第二实施例 接着说明本发明的第二实施例。
在本发明的第二实施例中，用于设置图4所示的步骤S29的连续摄像中的第四次和随后的拍摄的方法，不同于第一实施例。在第二实施例中，当在步骤S27判断出被摄体在光轴方向上的移动量等于或小于预定值时，根据该移动量等判断连续拍摄之间的AF处理的容许时间，并且基于该容许时间设置扫描点的数量和扫描范围。其它处理与针对上述第一实施例所述的处理相同，并且省略对其的说明。现参考图8说明根据第二实施例的步骤S29中所进行的处理。
首先，在步骤S81，判断移动量ΔFP。对于第四次拍摄的连续拍摄之间的AF处理，使用公式(2)，根据第一次、第二次和第三次拍摄的聚焦位置FP1、FP2和FP3，判断第四次拍摄的摄像时的被摄体的预测移动位置Objp4。将该值和第三次拍摄的摄像时的聚焦位置FP3之间的差的绝对值设置为被摄体在光轴方向上的移动量ΔFP。
当ΔFP为“0”时(步骤S82为YES)，将整个区域设置为扫描范围(步骤S83)。
当ΔFP不是“0”时使用公式(4)，在步骤S84中判断连续拍摄之间的AF处理的容许时间Ts。
Ts＝Tso×ΔFPmax/ΔFP...(4) 其中，ΔFpmax表示假定的图像平面的最大移位速度，而Tso表示ΔFpmax时的基准AF时间。基准AF时间是以下时间在该时间中，移动被摄体的图像平面的移动量等于或小于预定值，或者，更具体地，等于或小于一个深度。换句话说，当图像平面的移动量为ΔFpmax时，由于基准AF时间Tso内图像平面的移动量等于或小于一个深度，因而与连续拍摄过程中通过AF所判断的聚焦位置的偏离等于或小于一个深度。结果，可以判断处于聚焦状态。
在步骤S85，在如下获得扫描点的数量Nsp后， Nsp＝INT(Ts/signal read rate) 将扫描点的数量Nsp乘以使得可以进行AF操作(聚焦位置检索)的扫描间隔，并判断扫描范围。在这种情况下，INT()表示舍去置于()中的值的小数部分。
当扫描范围超出整个区域，即，实现调焦的最近距离和无限远距离之间的范围时(步骤S86为YES)，则将整个区域设置为扫描范围(步骤S83)。
如上所述，根据第二实施例，当被摄体在光轴方向上移动时，可以在连续拍摄的过程中的AF的容许时间内，进行连续拍摄之间的AF处理。
尽管上述第二实施例说明了根据ΔFP是否为0而改变用于设置扫描范围的方法，但是本发明不局限于该配置。由于判断被摄体是否在光轴方向上移动对于该第二实施例就足够了，因而，当考虑聚焦位置检测误差等时，不必要将ΔFP与0进行比较，并且，可以象在第一实施例中一样，改为将ΔFP与预定值进行比较。
第三实施例 接着参考图9所示的流程图说明根据第三实施例的摄像设备1所进行的摄像操作。第三实施例的摄像设备1基本上具有与图1所示的相同的结构，除外在该第三实施例中，使用CMOS传感器作为图像传感器5。另外，以CMOS驱动器代替CCD驱动器17。
当打开了摄像设备1的主电源开关，且摄像设备1的操作模式是摄像(记录)模式时，执行图9所示的摄像处理序列。
图9所示的摄像处理序列与图2所示的摄像处理序列的不同在于随着曝光处理进行面部检测。
在步骤S8′，在结束曝光处理时，进行面部检测。为了判断被摄体的移动的预测是否正确，进行该面部检测，并且，即使当拍摄者关闭了面部检测功能时，也进行该面部检测。另外，曝光前的且显示在EVF上的图像用于面部检测。在进行面部检测后，记录检测的有效性(面部检测是否成功)。在检测成功的情况下，还记录所检测到的面部的大小和画面上的位置。
由于步骤S8′中所进行的处理以外的处理与参考图2针对第一实施例所述的处理相同，因而省略对其的说明。
现参考图10详细说明根据第三实施例在步骤S13所进行的连续拍摄之间的AF处理。
由于对于连续拍摄的第二次和随后的拍摄执行该处理，因而该处理的初始执行对应于连续拍摄的第二次拍摄的处理。此时的连续拍摄计数器的值N为2。
在步骤S401，序列检查当前的摄像是否是连续拍摄的第二次拍摄。如果是第二次拍摄(如果连续拍摄计数器的值为2)，则序列进入步骤S402。如果不是，则序列进入步骤S403。
在步骤S402，将连续拍摄的第一次拍摄的摄像时的调焦镜头组3的位置(聚焦位置FP1)设置为扫描范围的中心Objp2。通过优先不延长连续摄像之间的摄像间隔，进一步设置扫描范围。更具体地，考虑在连续拍摄过程中所进行的处理，例如，从CMOS 5的图像信号的读取时间和下一摄像操作所需的检查时间等，判断扫描点的数量，从而使得在摄像之间结束AF操作。另外，设置使得能够进行AF操作(聚焦位置检索)的扫描间隔。更具体地，扫描范围为(扫描点的数量-1)和扫描间隔的积。然而，当所设置的扫描范围超出整个区域(实现调焦的最近距离和无限远距离之间的区域)时，将整个区域设置为扫描范围。而且，当所设置的扫描范围的一端超出可以进行调焦的最近距离或无限远距离时，移位扫描范围，以使得扫描范围不超出可以进行调焦的最近距离或无限远距离。如果结束扫描范围的设置，则序列进入步骤S413。
另一方面，如果当前摄像不是第二次拍摄，则序列在步骤S403中检查当前摄像是否是连续拍摄的第三次拍摄(连续拍摄计数器的值N是否为3)。如果是，则序列进入步骤S404。如果不是，则序列进入步骤S405。如果当前拍摄是第三次拍摄，则存在关于与连续拍摄的第一次和第二次拍摄相对应的两个聚焦位置(FP1、FP2)的信息，作为聚焦位置历史信息。因此，在步骤S404，假定连续摄像之间的时间是恒定的，根据关于这两个聚焦位置的信息，使用一次近似预测被摄体位置(预测第三次拍摄的摄像的聚焦位置)，并且通过公式(1)计算扫描范围的中心位置Objp3，其中，在该扫描范围中，预测聚焦状态。
ObjP3＝FP2+(FP2-FP1)×FpAdj3...(1) 在这种情况下，预测聚焦状态的上述位置(预测的聚焦位置)表示调焦镜头组3的位置和/或位置组，例如，预测在下一摄像时进入聚焦的扫描范围的中心位置。
参数FpAdj3用于对被摄体位置预测结果和最终聚焦位置进行加权，并且具有0～1范围的值。在示出调焦镜头位置的图12A和12B中，将FpAdj3设置为1。基于如上所计算的中心位置Objp3设置扫描范围，并且在被摄体图像从前一扫描范围移动的方向上移位该扫描范围。通过优先不延长连续摄像之间的摄像间隔，以与步骤S402中的相同方式，设置扫描范围。然后序列进入步骤S413。
在步骤S405，序列检查第一次拍摄的摄像紧前的面部检测是否成功。如果第一次拍摄的摄像紧前的面部检测成功，则序列进入步骤S406。如果第一次拍摄的摄像紧前的面部检测没有成功，则序列进入步骤S410以设置扫描范围，并且随后进入步骤S413。换句话说，第一次拍摄的摄像紧前的面部检测没有成功的情况意味着非常可能被摄体不是人。因此，不进行以下判断基于面部检测结果的被摄体的移动的预测是否是正确的。这是因为，即使检测到了面部，偶然检测到的面部很可能是不是主被摄体的人的面部，并且存在使用该面部检测结果可能导致错误判断的担忧。
在步骤S410，由于当前摄像是第四次或随后的拍摄，因而存在关于至少三个聚焦位置FP1、FP2和FP3的信息，作为聚焦位置历史信息。因此，假定连续摄像之间的时间间隔是恒定的，使用二次近似预测被摄体位置(预测当前摄像时的聚焦位置)。例如，可以通过公式(2)，计算在进行第四次拍摄的摄像时的扫描范围的中心位置Objp4。基于如上所计算的中心位置Objp4，设置扫描范围，并且在被摄体图像从前一扫描范围移动的方向上移位该扫描范围。
ObjP4 ＝(FP1-3FP2+3FP3)×FpAdj4+FP3(1-FpAdj4) ＝(FP1-3FP2+2FP3)×FpAdj4+FP3...(2) 以与步骤S402和S404中所设置的相同的方式设置扫描范围，并且通过优先不延长连续摄像之间的摄像间隔进行设置。然后序列进入步骤S413。
在步骤S406～S408，根据面部检测结果(面部信息)获得距离被摄体的距离的变化，并且还根据聚焦位置的变化，获得距离被摄体的距离的变化。首先，在步骤S406，使用第三次拍摄的摄像紧前的、作为图像显示在LCD 10上的图像进行面部检测。然后，在步骤S407，序列检查面部检测是否成功。如果面部检查成功，则序列进入步骤S408，而如果没有成功，则序列进入步骤S410。在步骤S408，获得所检测到的面部的大小和画面上的位置。随后，根据面部大小获得距离被摄体的距离的变化。如果以Size(1)和Size(3)表示根据第一次和第三次拍摄紧前的图像分别获得的面部大小，并且以L(1)表示第一次拍摄时距离被摄体的距离，则可以将距离变化ΔLK表示为 ΔLK＝Size(I)/Size(3)×L(1)-L(1) 可以根据聚焦位置获得摄像时距离被摄体的距离。通过参考基于生产照相机时所进行的调整结果而创建的、表示调焦镜头位置和距离聚焦被摄体的距离之间的关系的表，进行从聚焦位置到距离被摄体的距离的转换。在生产中，针对多个距离进行AF，并且根据所获得的聚焦调焦镜头位置创建表示调焦镜头位置和距离聚焦被摄体的距离之间的关系的表。如果针对第一次和第三次拍摄所进行的面部检测所检测到的面部的数量均为一个，则使用所检测到的面部的面部信息。相反，如果存在多个面部，则使用在第一次和第三次拍摄图像之间具有最近画面上的位置的面部。如果在这两个图像之间的远近相同的位置处存在多个面部，则使用距离画面的中心最近的面部。
而且，在步骤S408，根据连续拍摄的第一次和第三次拍摄的摄像时的聚焦位置，获得从第一次拍摄到第三次拍摄距离被摄体的距离的变化。如果分别以L(1)和LAF(3)表示距离第一次和第三次拍摄的被摄体的距离，则可以将距离变化ΔLAF表示为 ΔLAF＝LAF(3)-L(1) 在步骤S409，相互比较在步骤S408分别获得的距离变化ΔLK和距离变化ΔLAF。结果，如果这两个距离变化之间的差小于预定值，则判断出被摄体移动的预测是正确的(可靠性高)，并且序列进入步骤S410以设置扫描中心和扫描范围。换句话说，当这两个距离变化之间的差小于预定值时，判断出扫描中心同样是适当的(可靠性高)。
如果这两个距离变化不十分相等，则序列进入步骤S411以重新设置扫描范围。换句话说，当这两个距离变化之间的差大于预定值时，判断出被摄体移动预测是不正确的(可靠性低)。在该点，还判断出扫描中心也是不正确的(可靠性低)。如前对于第一实施例所述，为了消除由于移动主被摄体落在扫描范围外并因此不能把焦点对准移动主被摄体而导致的不利影响，必须设置在该点所设置的扫描范围，以包括移动主被摄体。
因此，在步骤S411，考虑到焦距、摄像距离、以及假定的被摄体的移动速度等，为了准确地把焦点对准被摄体，设置约为在步骤S404中所设置的扫描范围1～3倍的扫描范围。后面将参考图11详细说明该范围设置。
在结束步骤S411的处理时，在步骤S412将连续拍摄计数器N初始化成1。结果，当判断出由于背景保持聚焦和其它事情被摄体没有移动时，将在该点所进行的摄像当作为第一次拍摄的摄像，尽管当前的拍摄实际上不是连续拍摄中的第一次拍摄。因此，将下一摄像当作为第二次拍摄的摄像。同样适用于随后的摄像。
在结束以上处理后，序列进入步骤S413。在步骤S413，根据上述图7所示的流程图进行扫描，以计算调焦估计值的峰值，并且在步骤S414，将调焦镜头组3移动到作为与所计算的峰值相对应的调焦镜头的位置的峰位置。
对于连续摄像的第二次和随后拍摄，即使当判断非聚焦状态时，将调焦镜头组3移动到前一聚焦位置，而不是固定点。这是因为，考虑到在连续拍摄过程中被摄体存在于较小的图像平面位置中，因此，更可能通过将调焦镜头驱动到前一聚焦位置(调焦镜头驱动位置)而不是固定点，可能获得聚焦图像 以上说明了直到第四次拍摄的摄像过程中的调焦控制操作，现给出对于第四次和随后拍摄的调焦控制操作的简要说明。
对于连续拍摄的第五次和随后拍摄(连续拍摄计数器的值N等于或大于5)，使用二次近似，预测被摄体位置(预测当前摄像时的峰位置)，并且使用公式(3)，计算扫描范围的中心位置ObjP(n)。基于如上所计算的中心位置ObjP(n)设置扫描范围，并且在被摄体图像从前一扫描范围移动的方向上移位该扫描范围。
ObjP(n) ＝(FP(n-3)-3FP(n-2)+2FP(n-1))×FpAdj(n)+FP(n-1) ...(3) 然而，以与第四次拍摄的摄像中相同的方式，当根据聚焦位置所获得的距离变化不近似等于根据面部检测结果所获得的距离变化时，进行步骤S411和S412的处理，并且范围扫描范围，以可靠地把焦点对准被摄体。
尽管进行这样的处理会引起连续拍摄中单位时间所进行的拍摄的数量的减少，但是会可靠地把焦点对准主被摄体。结果，可以消除由于把焦点对准背景而不是移动主被摄体的上述原因所引起的不利影响。
现参考图12A和12B说明上述操作。图12A示出焦点追随主被摄体的情况的例子，而图12B示出以下的例子由于首先把焦点对准背景，并且在连续拍摄的初始阶段焦点不追随主被摄体。
首先使用图12A所示的场景作为例子给出说明。公式(1)所示的参数FpAdj(n)是用于对被摄体位置预测结果和最终聚焦位置进行加权的参数，并且具有0～1范围的值。在示出调焦镜头位置的图12A和12B中，将FpAdj(n)设置为1。
当打开SW1以启动一系列摄像操作时，通过图2中的步骤S4中所进行的AF处理，获得第一次拍摄的摄像的聚焦位置FP1。而且，使用曝光紧前所显示的图像进行面部检测。
对于图2的步骤S13中所进行的连续拍摄的第二次拍摄的AF处理，使用第一次拍摄的聚焦位置FP1作为第二次拍摄的摄像时的被摄体的预测移动位置Objp2。然后，通过判断扫描点的数量以使得再摄像之间结束AF操作，并通过进一步设置使得能够进行AF操作(聚焦位置检索)的扫描间隔，设置扫描范围。扫描范围为(扫描点的数量-1)和扫描间隔的积。当如此设置的扫描范围超出整个区域，或者当通过移位该扫描范围可以覆盖整个区域时，使用整个区域(实现调焦的最近距离和无限远距离之间的范围)作为扫描范围。在如此设置的扫描范围(图12A和12B所示箭头的范围)中进行调焦控制(AF处理)。结果，获得聚焦位置FP2。
对于连续拍摄的第三次拍摄的AF处理，使用公式(1)，根据第一次拍摄的聚焦位置FP1和第二次平时的聚焦位置FP2，获得第三次拍摄的摄像时的被摄体的预测移动位置Objp3。然后以与第二次拍摄的摄像中的相同的方式设置扫描范围，并且在所设置的扫描范围(图12A和12B中所示的箭头的范围)中进行AF。结果，获得聚焦位置FP3。
对于连续拍摄的第四次拍摄的AF处理，序列首先检查第一次拍摄的摄像时所进行的面部检测是否成功。如果成功了(这里仅说明假定成功了的情况)，使用第三次拍摄的曝光紧前所显示的图像进行面部检测。然后，根据第一次和第三次拍摄各自的面部检测结果(面部大小)Size(1)和Size(3)、以及第一次拍摄的摄像时距离被摄体的距离L(1)，可以如下计算距离变化ΔLK ΔLK＝Size(1)/Size(3)×L(1)-L(1) 接着，根据第三次拍摄的聚焦位置获得第三次拍摄的距离被摄体的距离LAF(3)，从而可以如下计算距离变化ΔLAF ΔLAF＝LAF(3)-L(1) 在图6A的情况下，由于适当追随被摄体，因而可以认为ΔLK和ΔLAF大约相等。因此，在这种情况下，设置扫描范围(图12A所示的箭头的范围)以围绕着被摄体的预测移动位置Objp4，并且在该扫描范围中进行AF。结果，获得聚焦位置FP4。使用公式(2)，根据第一次、第二次和第三次拍摄的聚焦位置，获得预测移动位置Objp4。对于随后的摄像以相同方式获得聚焦位置。更具体地，对于第n次拍摄的摄像，使用第n-1次拍摄的曝光紧前所显示的图像，进行面部检测。根据面部检测结果获得距离变化ΔLK，而根据第一次和第n-1次拍摄的聚焦位置获得距离变化ΔLAF。当认为这两个距离变化ΔLK和ΔLAF大约相等时，设置扫描范围(图16A所示的箭头的范围)以围绕着被摄体的预测移动位置Objp4，并且在该扫描范围中进行AF。结果，获得聚焦位置FPn。
使用公式(3)，根据第n-3次、第n-2次和n-1次拍摄的聚焦位置，获得预测移动位置Objpn。
另一方面，当如图6B所示，没有使得追随被摄体时，ΔLK和ΔLAF的计算结果不大约相等。在这种情况下，考虑到焦距、摄像距离、以及假定的被摄体的移动速度等，为了准确把焦点对准被摄体，设置约为这两个距离变化大约相等情况下的扫描范围的1～3倍的扫描范围，并且进行AF。结果，如图6B所示，获得聚焦位置FP 4。将在该点所进行的摄像当作为连续拍摄的第一次拍摄。
当如图6B所示，首先把焦点对准背景时，由于检测到ΔLK和ΔLAF之间的差巨大，并且在相对宽的扫描范围上进行扫描AF，因而，可以获得准确的聚焦位置。在图6B的情况下，对于连续拍摄的第五次拍摄的AF处理，使用第四次拍摄的聚焦位置FP4作为第五次拍摄的摄像时的被摄体的预测移动位置Objp5。然后以与第二次拍摄的摄像中相同的方式设置扫描范围，并且在该扫描范围(图6B所示的箭头的范围)中进行AF以判断聚焦位置FP5。对于连续拍摄的第六次拍摄的AF处理，使用公式(1)，根据第四次拍摄的聚焦位置FP4和第五次拍摄的聚焦位置FP5，获得第六次拍摄的摄像时的被摄体的预测移动位置Objp6。然后，以与第三次拍摄的摄像中相同的方式设置扫描范围，并且在该扫描范围(图6B所示的箭头的范围)中进行AF。结果，获得聚焦位置FP6。对于连续拍摄的第七次拍摄的AF处理，使用公式(2)，根据第四次、第五次和第六次拍摄的聚焦位置，获得第七次拍摄的摄像时的被摄体的预测移动位置Objp7。根据面部检测结果获得距离变化ΔLK，而还根据第四次和第六次拍摄的聚焦位置获得距离变化ΔLAF。当可认为这两个距离变化ΔLK和ΔLAF大约相等时，设置扫描范围(图6B所示的箭头的范围)以围绕着被摄体的预测移动位置Objp7，并且在该扫描范围中进行AF以判断聚焦位置FP7。对于随后的摄像，以相同方式获得聚焦位置。
现参考图11说明图10的步骤S411中所进行的扫描范围设置。图11是示出该处理的过程的图。
首先，在步骤S501，设置初始扫描范围。
通过判断扫描点的数量以使得AF操作在摄像之间结束，并通过进一步设置使得能够进行AF操作(聚焦位置检索)的扫描间隔，以与步骤S402、S404和S410中的相同的方式进行该设置。扫描范围是(扫描点的数量-1)和扫描间隔的积。在步骤S502，序列检查如上所设置的扫描范围是否超出整个区域、或者判断该范围是否覆盖整个区域。当所计算的扫描范围超出整个区域(实现调焦的最近距离和无限远距离之间的范围)时，或者当通过移位所计算的扫描范围可以覆盖整个区域时，将整个区域设置为扫描范围(步骤S503)。
当以上设置不足以覆盖整个区域时，序列进入步骤S504。在步骤S504，将扫描点的数量增大1，而不改变扫描间隔。然后，序列检查根据(扫描点的数量-1)和扫描间隔的积所获得的扫描范围是否超出整个区域(实现调焦的最近距离和无限远距离之间的范围)、或者判断通过移位该扫描范围是否可以覆盖整个区域(步骤S505)。如果可以覆盖整个区域，则序列进入步骤S503，从而将整个区域设置为扫描范围。
另一方面，当即使在将扫描点的数量增大1后也没有覆盖整个区域时，序列进入步骤S506。在步骤S506，改变扫描点的数量以加倍在步骤S504中将扫描点的数量增大1前的扫描点的数量(初始扫描点的数量)，而不改变扫描间隔。然后，序列再次检查根据(扫描点数量-1)和扫描间隔的积所获得的扫描范围是否超出整个区域(实现调焦的最近距离和无限远距离之间的范围)、或者判断通过移位该扫描范围是否可以覆盖整个区域。如果可以覆盖整个区域，则序列进入步骤S503，从而将整个区域设置为扫描范围。
如果没有覆盖整个区域，则序列进入步骤S508。在步骤S508，对于所设置的扫描范围是否等于或大于1/2整个区域进行判断。如果是，则使用在该点所设置的扫描范围(加倍初始扫描范围)作为扫描范围(步骤S510)。如果在步骤S508中所设置的扫描范围小于1/2整个区域，则使用1/2整个区域作为扫描范围(步骤S509)。以上述方式结束步骤S411的处理。
如上所述，根据第三实施例，可以消除由于把焦点对准背景等而不是主被摄体所导致的摄像过程中的不利影响，并且更可靠地把焦点对准主被摄体。
尽管第三实施例说明了在扫描过程中在每一扫描点停止调焦镜头组3的情况，但是本发明不局限于此配置。例如，可以控制该设备以以预定时间间隔从CMOS 5读取图像信号，以获得去调焦估计值，同时以恒定速度驱动调焦镜头组3。
另外，在第三实施例中，基于通过面部检测所获得的面部大小的变化，判断被摄体移动的预测是否正确。然而，本发明不局限于此配置，可以配置该设备，以根据通过面部检测所获得的面部大小估计距离被摄体的距离，计算距离被摄体的距离的变化，并将如此计算的距离变化与根据摄像时的聚焦位置所计算的距离变化进行比较。
第四实施例 本发明的第四实施例与第三实施例的不同在于“在结束第二次拍摄的摄像时，进行被摄体移动的预测是否正确的判断”和“使用面部检测结果判断连续拍摄过程中进行AF时的扫描中心”。
图13示出根据本发明第四实施例的连续拍摄之间的AF处理的过程。与第三实施例相似，由于仅对连续拍摄的第二次和随后的拍摄执行该处理，因而该处理的初始执行对应于连续拍摄的第二次拍摄的处理。该点的连续拍摄计数器的值N为2。在步骤S801，序列检查当前摄像是否是连续拍摄的第二次拍摄。如果是连续拍摄的第二次拍摄(连续拍摄计数器的值N为2)，则序列进入步骤S802。如果不是，则序列进入步骤S803。
在步骤S802，将连续拍摄的第一次拍摄的摄像时的调焦镜头组3的位置(聚焦位置FP1)设置为扫描范围的中心Objp2。随后，以与第三实施例中的相同方式设置扫描范围。当结束扫描范围的设置时，序列进入步骤S813。
在步骤S803，序列检查第一次拍摄紧前的面部检测是否成功。如果第一次拍摄紧前的面部检测没有成功，则序列进入步骤S808。如果检测成功了，则序列进入步骤S804，并且使用第二次拍摄的摄像紧前的、作为图像显示在LCD 10上的图像，进行面部检测。然后，在步骤S805，序列检查面部检测是否成功。如果面部检测没有成功，则序列进入步骤S808。如果成功了，则序列进入步骤S806。
如果面部检测成功了，则获得所检测到的面部的大小和画面上的位置。然后，根据面部大小获得距离被摄体的距离的变化。为此所使用的具体方法与第三实施例相似。换句话说，如果以Size(1)和Size(2)表示第一次和第二次拍摄所进行的面部检测各自的结果(面部大小)，而以L(1)表示第一次拍摄时距离被摄体的距离，则可以将距离变化ΔLK表示为 ΔLK＝Size(1)/Size(2)×L(1)-L(1) 如果第一次和第二次拍摄所进行的面部检测所检测到的面部的数量均为一个，则使用所检测到的面部的面部检测信息。相反，如果存在多个面部，则使用在第一次和第三次拍摄图像之间具有最近画面上位置的面部。如果在这两个图像之间的远近相同的位置存在多个面部，则使用距离画面中心最近的面部。
接着，根据连续拍摄的第一次和第二次拍摄的摄像时的聚焦位置，获得从第一次拍摄到第二次拍摄距离被摄体的距离的变化。为此所使用的具体方法与第三实施例相似，其中，如果以L(1)和LAF(2)分别表示第一次和第二次拍摄中距离被摄体的距离，则可以将距离变化ΔLAF表示为 ΔLAF＝LAF(2)-L(1) 在步骤S807，相互比较在步骤S806所分别获得的距离变化ΔLK和ΔLAF。结果，如果这两个距离变化之间的差小，则判断被摄体移动的预测是正确的，并且序列进入步骤S808。在步骤S808，序列检查当前的拍摄是否是连续拍摄的第三次拍摄(连续拍摄计数器的值N是否为3)。如果是，则序列进入步骤S809。如果不是(如果当前的摄像是第四次或随后的拍摄)，则序列进入步骤S810。
如果当前的拍摄是第三次拍摄，则存在关于与连续拍摄的第一次和第二次拍摄相对应的两个聚焦位置(FP1、FP2)的信息，作为聚焦位置历史信息。因此，在步骤S809，假定连续摄像之间的时间是恒定的，则根据关于这两个聚焦位置的信息，通过一次近似预测被摄体位置(预测第三次拍摄的摄像的聚焦位置)，并且使用公式(1)计算扫描范围的中心位置Objp3。
ObjP3＝FP2+(FP2-FP1)×FpAdj3...(1) 参数FpAdj3是用于对被摄体位置预测结果和最终聚焦位置进行加权，并且具有0～1范围的值。因此，基于如上所计算的中心位置Objp3设置扫描范围，并且在被摄体图像从前一扫描范围移动的方向上移位该扫描范围。为此所使用的具体方法与第三实施例相同。当结束扫描范围的设置时，序列进入步骤S813。
在步骤S810，由于当前拍摄是第四次或随后的拍摄，因而存在关于至少三个聚焦位置的信息，作为聚焦位置历史信息。因此，假定连续摄像之间的时间间隔是恒定的，使用二次近似预测被摄体位置(预测当前摄像时的聚焦位置)。例如，可以通过公式(2)计算在第四次拍摄进行摄像时的扫描范围的中心位置Objp4。因此，基于如上所计算的中心位置Objp4，设置扫描范围，并且在被摄体图像从前一扫描范围移动的方向上移位该扫描范围。
ObjP4 ＝(FP1-3FP2+3FP3)×FpAdj4+FP3(1-FpAdj4) ＝(FP1-3FP2+2FP3)×FpAdj4+FP3...(2) 为此所使用的具体方法与第三实施例的相同。然后序列进入步骤S813。
另一方面，如果在步骤S807中这两个距离变化不大约相等，则序列进入步骤S811。重新设置扫描中心和扫描范围。
换句话说，使用面部检测结果改变扫描中心。另外，为了消除由于移动主被摄体落在扫描范围外面所导致的不利影响，进行设置以使得将移动主被摄体包括在扫描范围中。更具体地，为了确保即使在被摄体移动后也把焦点对准被摄体，设置约为在步骤S809中所设置的扫描范围1～2倍的扫描范围。在结束步骤S811的处理时，在步骤S812将连续拍摄计数器N初始化成1。结果，当判断出由于背景保持聚焦和其它时间因而被摄体没有移动时，将在该点所进行的摄像当作为第一次拍摄的摄像，尽管该拍摄实际上不是连续拍摄中的第一次拍摄。同样适用于随后的摄像。
在结束以上处理后，序列进入步骤S813。在步骤S813，根据早前在第一实施例中所述的图7所示的流程图进行扫描，以计算调焦估计值的峰值，并且在步骤S814，将调焦镜头组3移动到峰位置。
现参考图14说明在步骤S811中所进行的扫描中心和扫描范围的重新设置的具体过程。由于步骤S501～S507的处理与参考图11在第三实施例中所述的处理相同，因而省略对其的说明。如果在步骤S507前所设置的扫描范围既没有超过也没有覆盖整个区域，则根据面部检测结果在步骤S908获得扫描中心位置。
首先，通过参考根据在照相机生产时所进行的挺住结果所创建的、表示调焦镜头位置和距离聚焦被摄体的距离之间的关系的表，根据第一次拍摄的AF结果(聚焦位置)，获得距离被摄体的距离L(1)。
接着，根据第一次和第二次拍摄的面部检测结果，如下计算第三次拍摄的扫描中心的距离被摄体的距离L(3) L(3)＝2L(2)-L(1)， 其中，L(2)＝Size(1)/Size(2)*L(1)，Size(1)、Size(2)分别是根据第一次和第二次拍摄的面部检测结果所获得的面部大小。
然后，通过参考表示调焦镜头位置和距离聚焦被摄体之间的关系的表，根据扫描中心的距离L(3)，获得扫描中心的调焦镜头位置Objp3。
在该点，如果扫描中心基于面部大小信息改变了，则考虑调焦控制误差和中心位置的检测误差，加倍扫描范围。
对于于第四次和随后的拍摄的摄像，使用三个紧前的面部检测结果(面部大小)、Size(n-1)-8·Size(n-2)+3·Size(n-3)和根据当前拍摄前的第三次拍摄的摄像时的聚焦位置所获得的距离被摄体的距离L(n-3)，根据二次函数，获得扫描中心的距离被摄体的距离L(n)。为了该目的，使用下面的公式。
L(n)＝Size(n-3)/Size(n)×L(n-3)， 其中，Size(n)＝6·Size(n-1)-8·Size(n-2)+3·Size(n-3)，而Size(n-1)、Size(n-2)和Size(n-3)分别表示根据当前拍摄前的一、二和三个拍摄的面部检测结果所获得的面部大小。
通过参考表示调焦镜头位置和距离聚焦被摄体的距离之间的关系的表，根据扫描中心的距离被摄体的距离L(n)，计算扫描中心的调焦镜头位置Objpn。
由于扫描中心同样基于面部大小信息改变了，因而考虑调焦控制误差和中心位置的检测误差，加倍扫描范围。
如上所述，根据第四实施例，可以消除由于把焦点对准背景等而不是主被摄体所导致的摄像过程中的不利影响，而且可以更可靠地把焦点对准主被摄体。
当ΔLK和ΔLAF的计算结果不大约相等时，为了确保把焦点对准被摄体，还配置第四实施例以基于面部大小信息改变扫描中心和重新设置扫描范围。相反，当与根据面部大小信息所获得的距离被摄体的距离相对应的调焦镜头位置的可靠性足够高时，可以仅改变扫描位置，而不改变扫描范围的宽度。在这种情况下，由于还移动了扫描中心，因而，在用于检测聚焦状态的操作中，调焦镜头的移动大于普通(前一)移动量。
第五实施例 本发明的第五实施例与第三实施例的不同在于根据面部检测是否成功切换用于在连续拍摄之间进行AF处理的扫描范围。
现参考图15A和15B提供对于连续拍摄之间的AF处理的详细说明。使用相同的附图标记表示与图10中所示的、根据第三实施例的连续拍摄之间的AF处理的流程所示出的处理相似的处理，并且省略对其的说明。
当在步骤S405和S407中面部检测没有成功时，序列进入步骤S415。由于当前拍摄是第四次或随后的拍摄，因而存在关于至少三个分别用于摄像的聚焦位置FP1、FP2和FP3的信息，作为聚焦位置历史信息。由于连续摄像之间的时间间隔是恒定的，因而使用二次近似预测被摄体位置(预测当前摄像时的聚焦位置)。例如，可以通过上述公式(2)计算在第四次拍摄进行摄像时的扫描范围的中心位置Objp4。
在这种情况下，与直到第三次拍摄不同，不设置扫描范围。
接着，在步骤S416，获得第三次拍摄的摄像的聚焦位置FP3和所计算的中心位置Objp4之间的差的绝对值，以用作为被摄体在光轴上的移动量。对于第五次和随后的拍摄，使用所计算的中心位置和该中心位置紧前的摄像的聚焦位置之间的差的绝对值，作为移动量。
在步骤S417，通过将在步骤S416中所计算的被摄体在光轴方向上的移动量和预定值进行比较，对于被摄体是否在光轴方向上明显移动进行判断。结果，当被摄体在光轴方向上的移动量超过预定值时，序列进入步骤S418以设置扫描范围。这种情况下所使用的设置方法与在步骤S402和S404中所使用的相同，并且通过优先不延长连续摄像之间的摄像间隔，进行设置。然后序列进入步骤S413。
另一方面，如果被摄体在光轴方向上移动量等于或小于预定值，则序列进入步骤S419以设置扫描范围。在这种情况下，为了消除由于移动主被摄体落在扫描范围外面这一现象所导致的不利影响，进行设置以将移动主被摄体包括在扫描范围中。
例如，当背景占据了第一次拍摄的摄像时的AF区域的大部分时，存在以下情况把焦点对准了背景，并且背景保持聚焦。这样的例子有以下情况在第一次拍摄的摄像过程中，背景对于AF区域的高比例把焦点对准了背景，并且背景随后保持聚焦，而不是主被摄体，因为背景对于AF区域的比例高。然后，当主被摄体移动，并且背景对于Af区域的比例增大时，移动主被摄体将落在在步骤S404等中所设置的扫描范围外，从而禁止被摄体进入聚焦。
考虑到这些，使用在步骤S417中的比较所使用的预定值，以判断连续拍摄之间的AF处理的结果是否导致保持把焦点对准背景。考虑聚焦位置和预测位置的检测误差等，该值使得能够判断被摄体没有移动。
在步骤S419中设置扫描范围。在这种情况下，由于判断出被摄体没有明显移动，因而调焦精度主要在于连续拍摄速度。因此，为了更准确地把焦点对准被摄体，例如，设置约为在步骤S418中所设置的扫描范围的1～3倍的扫描范围。
更具体地，以早前参考图5对于第一实施例所述的方式，设置扫描范围。
在结束如上所述的扫描范围设置处理时，序列返回到图15B以在步骤S420中将连续拍摄计数器N初始化成1。结果，当判断出由于背景保持聚焦和其它事情因而被摄体没有移动时，将在该点所进行的摄像当作为第一次拍摄的摄像，尽管当前拍摄不是连续拍摄中的第一次拍摄。因此，将下一摄像当作为第二次拍摄的摄像。同样适用于随后的摄像。
在结束以上处理后，序列进入步骤S413。在步骤S413，根据早前所述的图7所示的流程图，进行扫描，以计算调焦估计值的峰值，并且在步骤S414中，将调焦镜头组3移动到作为与所计算的峰值相对应的调焦镜头的位置的峰位置(聚焦位置)。
以相同方式，对于连续拍摄的第五和随后的拍摄(连续拍摄计数器的值N等于或大于5)，在图15的步骤S415中，使用二次近似预测被摄体位置(预测当前摄像时的聚焦位置)，并且使用上述公式(3)计算扫描范围的中心位置Objp(n)。因此，基于如上所计算的中心位置ObjP(n)设置扫描范围，并且在被摄体图像从前一扫描范围移动的方向上移位该扫描范围。
然而，以与第四次拍摄的摄像中的相同方式，当被摄体的移动量等于或小于预定值时，序列从步骤S419进入步骤S420，并设置扫描范围以使得可靠地把焦点对准被摄体。
尽管进行这样的处理将导致连续拍摄中单位时间所进行的拍摄数量的减少，但是将可靠地把焦点对准主被摄体。由于当被摄体实际上没有移动时，或者即使当移动但不是明显移动时，连续拍摄的速度(单位时间所进行的拍摄的数量)相对不是问题，因而可以设置宽的扫描范围。这是由于以下情况对于轻微移动的被摄体，扫描过程中画面内的主被摄体的位置几乎保持不动，并且在任何情况下，即使当连续拍摄的摄像间隔相对宽时，被摄体移动是最小的。
根据以上处理，可以消除由于上述的把焦点对准背景而不是移动主被摄体的原因所导致的不利影响。
如上所述，配置第三和第四实施例以进行聚焦位置检测操作，并且在获取聚焦位置后连续进行多个图像的摄像。在这样的操作过程中，根据在先前各摄像时所获得一个或多个聚焦位置，粗略预测直到相关摄像点的聚焦位置，并且基于粗略预测的聚焦位置，进行准确聚焦位置的检索(聚焦位置的扫描)。这样增大了对于以恒定速度逼进的被摄体等一般被摄体的调焦能力。
另外，当主被摄体是人时，进行以下的判断根据上述预测的摄像时粗略预测的聚焦位置所计算的距离变化是否完全与根据面部检测单元所判断的面部大的变化所预测的距离变化相等。当这两个距离变化不相等时，在宽于这两个距离变化相等的情况下的范围的范围内，或者在整个区域(无限远到相对最近距离)内(无限远到相对最近距离)，进行聚焦位置的检索(聚焦位置的扫描)。当错误地把焦点对准背景时，聚焦位置实质上保持不变，并且这两个距离变化不一致。因此，在这种情况下，可以通过在相对宽的范围或者整个区域(无限远到相对最近距离)内进行聚焦位置检索，把焦点对准移动主被摄体。
在这种情况下，在摄像之间所进行的准确聚焦位置检索所需的时间增加。结果，尽管在获得初始聚焦位置后连续进行多个图像的摄像时，单位时间内所进行的拍摄的数量将减少，但是，对于涉及到调焦，将获得正确的调焦位置，并且会提高图像质量。
配置第三～第五实施例，例如，以根据背景保持聚焦这样的预测结果改变(加宽)扫描范围。然而，本发明不局限于此例子。例如，当预测到背景保持聚焦时，可以控制该设备以通过参考聚焦位置历史信息或面部信息(面部大小和位置等)移动扫描范围的中心位置。
另外，尽管配置第三～第五实施例以使用面部信息中的面部大小信息首先计算距离被摄体的距离的变化，但是可以配置本发明以基于图像平面内的面部位置计算距离被摄体的距离的变化。而且，可以配置上述实施例以基于面部信息判断所计算的聚焦位置是否是主被摄体的聚焦位置。然而，这样的判断的基础不必局限于面部信息。例如，代替地可以使用整个被摄体的大小或位置等特征信息。
而且，尽管使用紧凑型数字照相机的例子说明了第三～第五实施例，但是，本发明还适用于数字摄像机和数字SLR的相差AF。现给出具体说明。连续拍摄的第二次拍摄的摄像的预测被摄体位置取与第一次拍摄的摄像时调焦镜头组3的位置相对应的预测被摄体位置。另外，可以根据关于与第一次和第二次拍摄相对应的两个聚焦位置的信息，通过使用一次近似进行被摄体位置预测，获得连续拍摄的第三次拍摄的摄像的预测被摄体位置。而且，可以根据作为聚焦位置历史信息的、关于用于至少三个摄像的聚焦位置的信息，通过使用二次近似进行被摄体位置预测，获得连续拍摄的第四次和随后的拍摄的摄像的预测被摄体位置。据这些结果，如果被摄体在光轴方向上的移动量等于或小于预定值，则控制该设备以检测连续拍摄之间的AF处理的结果是否导致保持背景聚焦。这样使得能够对于是否适当把焦点对准主被摄体进行判断。另外，以与第三和第四实施例中的相同方式，根据每一摄像时所进行的面部检测处理的结果(面部大小)，预测被摄体移动，并且可以进行以下判断该距离变化是否大约等于根据聚焦位置所计算的距离被摄体的距离的变化。根据这些判断结果，控制该设备以检测连续拍摄之间的AF处理的结果是否导致保持背景聚焦。这样使得能够对于是否适当把焦点对准主被摄体进行判断。使用这些预测结果，例如，首先将调焦镜头移动到在相差AF过程所预测的聚焦位置，然后基于来自AF传感器的信号执行相差AF。结果，由于可以在调焦镜头处于聚焦位置的附近的情况下进行微调，因而可以提高精度。
另外，如上所述，可以根据聚焦位置历史信息或面部检测结果估计是否适当把焦点对准主被摄体、或者估计是否把焦点对准希望的被摄体以外的其它地方。结果，通过使用关于是否把焦点对准希望的被摄体以外的地方的信息，可以预先进行相差AF或进行调整，从而把焦点对准更为想要的被摄体。
而且，配置第五实施例，以当面部检测成功时，以与第三实施例中的相同方式进行连续拍摄之间的AF处理。然而，当在第五实施例中面部检测成功时，可以配置代替以与第四实施例中的相同方式进行连续拍摄之间的AF处理。
尽管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。以下权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改和等同结构和功能。
权利要求
1.一种调焦控制设备，包括
移动范围确定单元，其确定移动调焦镜头的范围；以及
控制器，其使得调焦镜头在由所述移动范围确定单元确定的范围内移动；基于与所述范围内的调焦镜头的移动相关联而获得的、来自摄像单元的输出信号，判断聚焦状态；以及控制调焦镜头驱动器以把焦点对准被摄体图像；
其中，当把焦点对准多个图像的调焦镜头的位置之间的差等于或小于预定阈值时，所述移动范围确定单元将宽于在该差超过该阈值的情况下所确定的范围的范围，确定为该范围。
2.根据权利要求1所述的调焦控制设备，其特征在于，当该差等于或小于该阈值时，所述移动范围确定单元将可用于判断聚焦状态的调焦镜头的整个可驱动范围，确定为该范围。
3.根据权利要求1所述的调焦控制设备，其特征在于，除该差等于或小于该阈值的情况以外，所述移动范围确定单元确定该范围，以使得所述控制器在预定时间量内完成获得聚焦状态。
4.根据权利要求3所述的调焦控制设备，其特征在于，当该差超过该阈值时，所述移动范围确定单元还基于被摄体的图像平面的移动量，确定该范围。
5.根据权利要求1所述的调焦控制设备，其特征在于，所述移动范围确定单元确定该范围，同时将调焦镜头的可驱动范围设置为该范围的上限。
6.根据权利要求1所述的调焦控制设备，其特征在于，该阈值是基于至少聚焦位置和预测位置的检测误差的值。
7.根据权利要求2所述的调焦控制设备，其特征在于，该阈值为0。
8.根据权利要求1所述的调焦控制设备，其特征在于，在连续拍摄过程中，所述移动范围确定单元基于以下比较结果确定该范围对于通过摄像所获得的多个图像实现聚焦状态的情况下的调焦镜头的位置和该阈值之间的差的比较结果。
9.一种包括根据权利要求1所述的调焦控制设备和所述的摄像单元的摄像设备。
10.一种调焦控制方法，包括
移动范围确定步骤，用于确定移动调焦镜头的范围；以及
控制步骤，用于在所述移动范围确定步骤中确定的范围中移动调焦镜头；基于与该范围内的调焦镜头的移动相关联而获得的、来自摄像单元的输出信号，判断聚焦状态；以及移动调焦镜头以把焦点对准被摄体图像；
其中，当把焦点对准多个图像的调焦镜头的位置之间的差等于或小于预定阈值时，所述移动范围确定步骤将宽于在该差超过该阈值的情况下所确定的范围的范围，确定为该范围。
11.一种调焦控制设备，包括
摄像单元，其光电转换通过调焦镜头所形成的被摄体图像，并获取图像；以及
控制器，其基于与调焦镜头的移动相关联从所述摄像单元所获取的图像，检测调焦镜头的聚焦状态，并基于所检测到的聚焦状态控制调焦镜头的位置；
其中，在基于由所述摄像单元所获取的图像中的被摄体大小的变化检测聚焦状态时，所述控制器改变移动调焦镜头的范围。
12.根据权利要求11所述的调焦控制设备，其特征在于，当该图像中的被摄体大小的变化大于基于多个摄像时的聚焦位置的变化时，使得检测调焦镜头的聚焦状态时的调焦镜头的移动量大于移动量。
13.一种调焦控制设备，包括
摄像单元，其光电转换通过调焦镜头所形成的被摄体图像，并获取图像；
检测单元，其从由所述成像单元所获得的图像检测被摄体的特征信息；
范围确定单元，其确定移动调焦镜头的范围；以及
控制器，基于与由所述范围确定单元确定的范围内的调焦镜头的移动相关联、从所述摄像单元所获取的图像，检测调焦镜头的聚焦状态，并且基于所检测到的聚焦状态控制调焦镜头的位置，以把焦点对准被摄体图像；
其中，所述范围确定单元根据在通过摄像所获得的多个图像中把焦点对准被摄体的调焦镜头的位置，检测聚焦预测位置；并且基于该聚焦预测位置和所述检测单元的检测结果，改变移动调焦镜头的范围。
14.根据权利要求13所述的调焦控制设备，其特征在于，被摄体的特征信息是被摄体的大小。
15.根据权利要求14所述的调焦控制设备，其特征在于，当被摄体的大小改变时，与被摄体的大小保持不变的情况相比，所述范围确定单元加宽移动调焦镜头的范围。
16.根据权利要求14所述的调焦控制设备，其特征在于，当摄像的被摄体大小的变化大于聚焦预测位置的变化时，与摄像的被摄体大小的变化小于聚焦预测位置的变化的情况相比，所述范围确定单元加宽移动调焦镜头的范围。
17.根据权利要求14所述的调焦控制设备，其特征在于，所述范围确定单元基于被摄体大小信息确定将把调焦镜头移动到的位置。
18.根据权利要求14所述的调焦控制设备，其特征在于，与检测到被摄体的特征信息的情况相比，在所述检测单元没有检测到被摄体的特征信息的情况下，所述范围确定单元提供更宽的调焦镜头的移动范围。
19.一种包括根据权利要求11或13所述的调焦控制设备和所述调焦镜头的摄像设备。
20.一种调焦控制方法，包括
控制步骤，用于基于与调焦镜头的移动相关联、从所述摄像单元所获取的图像，检测调焦镜头的聚焦状态，并基于所检测到的聚焦状态，控制调焦镜头的位置；
其中，基于由所述摄像单元所获取的图像中的被摄体大小的变化，改变在检测聚焦状态时移动调焦镜头的范围。
21.一种调焦控制方法，包括
检测步骤，用于从通过光电转换由调焦镜头所形成的被摄体图像所获得的图像，检测被摄体的特征信息；
范围确定步骤，用于确定移动调焦镜头的范围；以及
控制步骤，用于基于与在所述范围确定步骤中确定的范围内的调焦镜头的移动相关联所获取的图像，检测调焦镜头的聚焦状态，并基于所检测到的聚焦状态控制调焦镜头的位置，以把焦点对准被摄体图像；
其中，在所述范围确定步骤中，根据在通过摄像所获得的多个图像中把焦点对准被摄体的调焦镜头的位置，检测聚焦预测位置，并且基于聚焦预测位置和所述检测步骤中的检测结果，改变移动调焦镜头的范围。
全文摘要
本发明涉及一种调焦控制设备、摄像设备和调焦控制方法。所述方法设置移动调焦镜头的范围；在所设置的范围内移动调焦镜头；基于与该范围内的调焦镜头的移动相关联而获得的、来自摄像单元的输出信号，判断聚焦状态；并且驱动调焦镜头，以把焦点对准被摄体图像。当把焦点对准多个图像的调焦镜头的位置之间的差等于或小于预定阈值时，将该范围设置成宽于在该差超过该阈值的情况下的范围。
文档编号H04N5/225GK101118369SQ20071012965
公开日2008年2月6日 申请日期2007年8月1日 优先权日2006年8月1日
发明者小西一树 申请人:佳能株式会社