焦点调节设备及其控制方法

专利名称：焦点调节设备及其控制方法
技术领域：
本发明总的来说涉及一种焦点调节设备及其控制方法，尤 其涉及一种使用面部检测信息进行自动调焦的技术。
背景技术：
传统上，当利用将焦点检测区域固定在画面中央的自动调 焦照相机拍摄被摄体图像时，必须将被摄体图像放置在中央， 进行焦点锁定，然后进行拍摄构图。
因此，已经开发了如下方法在画面内设置多个焦点检测
区域，其目的是不改变拍摄构图，即不使用焦点锁定，也可以
进行自动调焦。该技术有两种方法， 一种方法是用户从多个检
测区域中选择一个期望的焦点检测区域，另 一种方法是根据多
个焦点检测区域的焦点检测结果估计主被摄体并确定将使用的
焦距。在这两者方法中，后一种方法更方^f更，因为用户可以进
行拍4聂而不用4旦心选择焦点纟企测区域。然而，该方法存在自动 选择的焦点检测区域不一定检测到用户希望拍摄的被摄体的焦
点的问题。
解决该问题的一个方法是一种摄像设备，该摄像设备为了 通过限定为人来提高上述估计的精度而构成为检测图像数据中 人脸，设置焦点4企测区域以包括所;险测到的脸，并相应地调节 焦点(参见日本特开2003-107335号公才艮)。日本特开2003-107335号公报描述了 一种摄像设备，该摄像设备为了通过 限定为被摄体的面部来提高上述估计的精度而构成为检测图像 数据中被摄体的面部，设置焦点检测区域以包括所检测到的面 部，并相应地调节焦点。在日本特开2003-107335号公报中，4吏 用所检观'J到的面部进行调焦动作，从而降低了错误聚焦于其它 被摄体上的可能性。
然而，利用日本特开2003-107335号7>才艮，在面部对比度低
和不能获得充分的焦点检测数据的情况下，即使可以检测到面 部，有时也不能调节焦点。同样，如果焦点冲企测区域中不同距 离处的花瓶等被摄体比面部更靠近摄像设备，则即使可以检测 到面部，也不能调节焦点。

发明内容
因此，考虑到上述问题做出了本发明，并且本发明的目的 是使得可以以传统技术不可能的突破性方式聚焦于用户预期的 被摄体上。
为了解决这些问题并实现该目的，根据本发明的第一方面， 一种焦点调节设备包括面部位置检测单元，用于使用从对拍 摄光学系统所捕获的被摄体图像进行光电转换的图像传感器获 得的图像信号，检测画面内至少人脸存在的位置；焦点控制单 元，用于通过参考在焦点检测区域中获得的被摄体图像的对焦 位置，控制所述拍摄光学系统，其中所述焦点检测区域用于检 测位于所述画面内的所述被摄体图像的聚焦状态；控制单元， 用于控制所述焦点控制单元至少参考在所述人脸存在的第一焦 ,泉检测区域中获得的对焦位置或者在从所述人脸的位置判断估 计所述人的身体存在的第二焦点检测区域中获得的对焦位置； 以及判断单元，用于判断在所述第一焦点检测区域中可聚焦于所述人脸上的可靠性，所述控制单元基于所述判断单元的判断 结果，控制所述焦点控制单元参考在所述第一焦点检测区域中 获得的对焦位置或者参考在所述第二焦点检测区域中获得的对 焦位置。
根据本发明的第二方面， 一种焦点调节设备包括面部位
置检测单元，用于使用从对拍摄光学系统所捕获的被摄体图像 进行光电转换的图像传感器获得的图像信号，检测画面内至少
人脸存在的位置；焦点控制单元，用于通过参考在焦点检测区 域中获得的被摄体图像的对焦位置，控制所述拍摄光学系统， 其中所述焦点冲企测区域用于4全测位于所述画面内的所述祐:4聂体 图像的聚焦状态；以及控制单元，用于控制所述焦点控制单元 至少参考在所述人脸存在的第 一 焦点检测区域中获得的对焦位 置或者在从所述人脸的位置判断估计所述人的身体存在的第二 焦点检测区域中获得的对焦位置，如果所述第 一 焦点检测区域 中的对焦位置与所述第二焦点检测区域中的对焦位置之差等于 或小于预定值，则所述控制单元控制所述焦点控制单元参考在 所述第 一 焦点检测区域中获得的对焦位置。
根据本发明的第三方面，一种焦点调节设备包括面部位 置检测单元，用于使用从对拍摄光学系统所捕获的被摄体图像 进行光电转换的图像传感器获得的图像信号，检测画面内至少 人脸存在的位置；焦点控制单元，用于通过参考在焦点检测区 域中获得的被摄体图像的对焦位置，控制所述拍摄光学系统， 其中所述焦点4企测区域用于^r测位于所述画面内的所述裙j聂体 图像的聚焦状态；控制单元，用于控制所述焦点控制单元至少 参考在所述人脸存在的第 一 焦点检测区域中获得的对焦位置或 者在从所述人脸的位置判断估计所述人的身体存在的第二焦点 检测区域中获得的对焦位置；以及显示单元，用于显示从所述单元通过参考所述 第 一焦点检测区域或者所述第二焦点检测区域中的对焦位置控 制所述拍摄光学系统，则所述焦点控制单元聚焦于由所述面部 位置检测单元检测到的面部位置并进行显示。
根据本发明的第四方面， 一种焦点调节方法包括以下步骤 面部位置检测步骤，用于使用从对拍摄光学系统所捕获的被摄 体图像进行光电转换的图像传感器获得的图像信号，检测画面 内至少人脸存在的位置；焦点控制步骤，用于通过参考在焦点 检测区域中获得的被摄体图像的对焦位置，控制所述拍摄光学 系统，其中所述焦点检测区域用于检测位于所述画面内的所述 被摄体图像的聚焦状态；控制步骤，用于进行控制，以便在所 述焦点控制步骤中至少参考在所述人脸存在的第 一 焦点检测区 域中获得的对焦位置或者在从所述人脸的位置判断估计所述人 的身体存在的第二焦点检测区域中获得的对焦位置；以及判断
步骤，用于判断在所述第一焦点检测区域中可聚焦于所述人脸 上的可靠性，所述控制步骤基于所述判断步骤的判断结果进行 控制，以便所述焦点控制步骤参考在所述第 一 焦点检测区域中 获得的对焦位置或者参考在所述第二焦点检测区域中获得的对 焦位置。
根据本发明的第五方面，一种焦点调节方法包括以下步骤 面部位置检测步骤，用于使用从对拍摄光学系统所捕获的被摄 体图像进行光电转换的图像传感器获得的图像信号，检测画面 内至少人脸存在的位置；焦点控制步骤，用于通过参考在焦点 检测区域中获得的被摄体图像的对焦位置，控制所述拍摄光学 系统，其中所述焦点检测区域用于检测位于所述画面内的所述 被摄体图像的聚焦状态；以及控制步骤，用于进行控制，以便 在所述焦点控制步骤中至少参考在所述人脸存在的第一焦点检测区域中获得的对焦位置或者在从所述人脸的位置判断估计所 述人的身体存在的第二焦点检测区域中获得的对焦位置，如果 所述第一焦点检测区域中的对焦位置与所述第二焦点检测区域 中的对焦位置之差等于或小于预定值，则所述控制步骤控制所 述焦点控制步骤参考在所述第 一 焦点检测区域中获得的对焦位 置。
根据本方面的第六发明， 一种焦点调节方法包括以下步骤 面部位置检测步骤，用于使用从对拍摄光学系统所捕获的被摄 体图像进行光电转换的图像传感器获得的图像信号，检测画面 内至少人脸存在的位置；焦点控制步骤，用于通过参考在焦点 检测区域中获得的被摄体图像的对焦位置，控制所述拍摄光学 系统，其中所述焦点才全测区域用于冲企测^立于所述画面内的所述 被摄体图像的聚焦状态；控制步骤，用于进行控制，以便在所 述焦点控制步骤中至少参考在所述人脸存在的第 一 焦点检测区 域中获得的对焦位置或者在从所述人脸的位置判断估计所述人 的身体存在的第二焦点检测区域中获得的对焦位置；以及显示 步骤，用于显示从所述图像传感器获得的图像，如果所述焦点 控制步骤通过参考所述第一焦点检测区域或者所述第二焦点检 测区域中的对焦位置控制所述拍摄光学系统，则在所述焦点控 制步骤中聚焦于在所述面部位置检测步骤中检测到的面部位置 并进行显示。
根据本发明的第七方面， 一种焦点调节设备包括面部检 测单元，用于使用从对拍摄光学系统所捕获的被摄体图像进行 光电转换的图像传感器获得的图像信号，检测至少被摄体面部 存在的位置；焦点斥企测单元，用于在估计与由所述面部4全测单 元检测到的所述被摄体面部相对应的身体存在的焦点检测区域 中检测所述拍摄光学系统的多个对焦位置；以及控制单元，用于基于在所述焦点检测区域中获得的至少一个对焦位置，控制 所述拍摄光学系统的移动，所述控制单元进行控制，以便将所 述拍摄光学系统移动到由所述焦点检测单元检测到的所述多个 对焦位置中与最远距离相对应的对焦位置。
根据本发明的第八方面， 一种焦点调节设备包括面部检 测单元，用于使用通过对拍摄光学系统所捕获的被摄体图像进 行光电转换而获得的图像信号，检测被摄体的面部信息；估计 单元，用于从所述面部4全测单元所4佥测到的所述面部信息，估 计被摄体距离；焦点检测单元，用于基于所述图像信号，检测 所述拍摄光学系统的对焦位置；以及控制单元，用于进行控制 以便将所述拍摄光学系统移动到所检测到的对焦位置，如果检 测到多个对焦位置，贝'J所述控制单元基于所估计的被摄体距离， 从所述多个对焦位置中选择将把所述拍摄光学系统移动到的对 焦位置。
根据本发明的第九方面， 一 种焦点调节设备的控制方法包 括以下步骤面部检测步骤，用于使用通过对拍摄光学系统所 捕获的被摄体图像进行光电转换而获得的图像信号，检测至少 被摄体面部存在的位置；焦点检测步骤，用于在估计与所述面 部检测步骤中所测到的所述被摄体面部相对应的身体存在的 焦点检测区域中，检测所述拍摄光学系统的多个对焦位置；以 及控制步骤，用于基于在所述焦点检测区域中获得的至少一个 对焦位置，控制所述拍摄光学系统的移动，所述控制步骤进行 控制，以便将所述拍摄光学系统移动到在所述焦,泉检测步骤中 所检测到的所述多个对焦位置中与最远距离相对应的对焦位 置。
根据本发明的第十方面， 一 种焦点调节设备的控制方法包 括以下步骤面部检测步骤，用于使用通过对拍摄光学系统所捕获的被摄体图像进行光电转换而获得的图像信号，检测被摄
体的面部信息；估计步骤，用于从在所述面部检测步骤中所检 测到的所述面部信息，估计被摄体距离；焦点检测步骤，用于 基于所述图像信号，检测所述拍摄光学系统的对焦位置；以及 控制步骤，用于进行控制，以便将所述拍摄光学系统移动到所 检测到的对焦位置，如果检测到多个对焦位置，则所述控制单 元基于所估计的被摄体距离，从所述多个对焦位置中选择将把 所述拍摄光学图像移动到的对焦位置。
根据本发明的第十一方面， 一种焦点调节设备包括面部 位置检测单元，用于使用从对拍摄光学系统所捕获的被摄体图 像进行光电转换的图像传感器获得的图像信号，检测画面内至 少人的脸存在的位置；焦点检测单元，用于在由所述面部位置 检测单元#r测到的所述人的脸存在的第 一 焦点4企测区域和估计 与由所述面部位置测单元检测到的所述人的脸相对应的所述 人的身体存在的第二焦点4企测区域中的至少一个中，冲全测所述 拍摄光学系统的对焦位置；以及控制单元，用于基于从所述第 一焦点检测区域和所述第二焦点检测区域获得的至少 一 个对焦 位置，控制所述拍摄光学系统的移动，其中，第二焦点检测区 域大于所述第一焦点检测区域。
通过以下(参照附图)对典型实施例的说明，本发明的其 它特征将显而易见。


图1是示出根据本发明第 一 实施例的数字照相机的结构的框图。
图2 A和2 B是示出第 一 实施例的数字照相机的全部操作的 流程图。图3是详细示出图2A和2B中的测光和焦点4全测程序的流程图。
图4是示出焦点检测框的例子的图。
图5是示出调焦镜头位置与AF ( auto focus，自动调焦)评
价值信号之间的关系的 一个例子的图。
图6是用于解释AF评价值信号的可靠性判断的概念的图。
图7是示出第 一 实施例中的AF过程的流程图。
图8是用于说明与确认向最大焦距的单调减少有关的操作
的流程图。
图9是用于说明与确认向最小焦距的单调减少有关的操作 的流程图。
图IO是示出第二实施例的摄像设备的结构的框图。 图ll是表示第二实施例的摄像设备的操作的流程图。 图12是图ll中的AF操作的子程序的流程图。 图13A~ 13C是示出面部检测位置和AF位置的例子的图。 图14是图ll中的拍摄操作的子程序的流程图。 图15是示出当在单个焦点检测区域中检测到多个调焦镜头 对焦位置时的评价值的图。
具体实施例方式
以下是参照附图对本发明的优选实施例的详细说明。 第一实施例
图l是示出根据本发明第 一 实施例的使用面部检测功能进 行自动调焦的摄像设备100的结构的框图。在本实施例中，使用 数字照相机作为说明的例子。
图l中，附图标记101是用于捕获下面所述的图像传感器103 上的被才聂体图4象的物镜组(object lens group),附图标记102是设置有光圏(aperture stop )设备和快门设备的光量调节设备。 附图标记103是用于将物镜组101所捕获的被摄体图像转换成电 信号的CDD、 CMOS或其它类型的图像传感器。附图标记104 是用于对图像传感器103的模拟信号输出进行箝位(clamping) 和增益(gaining)等处理的模拟信号处理电路。附图标记105 是用于将模拟信号处理电路104的输出转换成数字信号的模拟/ 数字(以下称为"A/D")转换器。从A/D转换器105输出的数据 通过下面所述的数字信号处理电路107和存储器控制电路106， 或直接通过存储器控制电路106,并被写到存储器108。
附图标记107是对来自A/D转换器105或存储器控制电路 10 6的数据进行像素插值和色彩转换等处理的数字信号处理电 路。数字信号处理电路107使用来自A/D转换器105的数据，以 计算亮度值或表示被摄体的聚焦状态的值、以及调节白平衡。
系统控制电路112基于数字信号处理电路107的计算结果， 对曝光控制电路113和焦点控制电路114执行控制。具体地，系 统控制电路1124吏用通过物镜组101的祐::摄体图^f象，进行焦点控 制处理、曝光控制处理和光调节处理。系统控制电路112具有用 于控制显示设备110的显示的显示控制电路117。
存储器控制电路106控制模拟信号处理电路104、 A/D转换 器105、数字信号处理电路107、存储器108以及数字/模拟(以 下称为"D/A")转换器109。经过了 A/D转换器105中的A/D转换 的数据通过数字信号处理电路107和存储器控制电路106，或者 经过了 A/D转换器105中的A/D转换的数据直接通过存储器控制 电路106,并被写到存储器108。
将显示到显示设备110的数据写到存储器108，并且经由 D/A转换器109将写到存储器108的数据显示在下面所述的显示 设备110上。存储器108存储所捕获的静止图像或运动图像。存储器108还可以用作系统控制电路112的工作区。
附图标记110是由用于显示从通过拍摄所获得的图像数据 生成的图像的液晶监视器构成的显示设备，如果依次显示使用 图像传感器103获得的被摄体图像，则显示设备1 IO用作电子取 景器。显示设备110可以根据系统控制电路112的命令，任意打 开和关闭显示，与打开显示时相比，关闭显示时摄像设备IOO 的功耗降低。显示设备110根据系统控制电路112的命令，使用 字符、图像等显示摄像设备100的工作状态、消息等。
附图标记111是用于与存储卡、硬盘和其它外部存储介质以 及计算机和打印机等外围装置交换图像数据和关于图像数据的 管理信息的接口。如果接口 lll符合PCMCIA卡、CF ( Compact Flash ,压缩闪存)卡等标准而构成，则接口lll可以直接连 接到各种类型的通信卡。这种通信卡包括LAN卡、调制解调器 卡、USB卡、IEEE 1394卡、P1284卡、SCSI卡、PHS和其它通 信卡等。
附图标记116是检测摄像设备10 0的方位并将检测结果输出 给系统控制电路112的方位检测电路。
系统控制电路112控制摄像设备IOO的全部操作。系统控制 电路112内的存储器(未示出)存储用于系统控制电路112的操
作的常量、变量、程序等。
曝光控制电路113驱动光量控制设备10 2的光圈设备和快门
设备。焦点控制电^各114驱动物镜组101中的调焦4竟头和变焦镜头。
通过系统控制电路112和焦,泉控制电路114控制自动调焦操 作。首先，通过面部检测电路120检测面部位置。面部检测电路 120预先注册人脸的特征数据，并通过与该特4正数据进行比较来 识别图像数据中的人脸。在本实施例中，面部检测电路120在来自A / D转换器10 5的数据或写到存储器10 8的数据中，通过检测 作为特征数据注册的眼睛和嘴等的面部特征部分来检测人脸。 在这种情况下，获得面部位置和大小信息。
接着，通过焦点检测框设置部121如下所述来设置焦点检测 框，并且通过焦点控制电路114驱动物镜组101中的调焦镜头。 在移动调焦镜头的同时，AF评价值计算部122使用在多个焦点 检测区域中的每个焦点检测区域中捕获的图像信号，计算与图 像对比度相对应的信号。接着，对焦位置确定部123确定对焦位 置，控制调焦镜头并将调焦镜头驱动至该位置，并通过对焦框 显示部12 4显示对焦框。当操作在半按下释放按钮时打开的开关 SW1(131)时，进行调焦操作，当操作在完全按下释放按钮时 打开的开关SW2 ( 132)时，捕获并存储图像。
如下进行AF评价值的计算。将水平带通滤波器应用于焦点 检测框内的图像数据中的每一行。接着，对于每一行，选择具 有最大绝对值的带通输出信号。对所选择的信号进行垂直积分。 通过该处理，纟企测到最大水平对比度，并且通过进行垂直积分， 获得提高了S/N比(信噪比)的信号。该信号在对焦时具有最 大值，并且随着图像变得散焦，该信号具有逐渐变小的值。因 此，通过检测该信号的最大值位置并在该位置进行拍摄，可以 获得对焦图像。
下面，参照图2A和2B中的流程图说明本实施例的摄像设备 的主要操作。注意，将用于执行该处理的程序存储在系统控制 电路112的存储器中，并且在系统控制电路112的控制下执行该程序。
图2 A和2 B是用于说明根据本实施例的摄像设备10 0的主要 处理期间的操作的流程图。
例如，在更换电池后打开电源即开始该处理，在步骤SIOI,系统控制电路112初始化内部存储器中的各种标志和控制变量等。
在步骤S102,系统控制电路112使显示设备110中的图像显 示的默认设置为关闭(off )。
在步骤S103，系统控制电路112检测是否选择了拍摄模式， 在拍摄模式下，对通过摄像设备10 0拍摄和存储图像数据进行了 设置。如果没有设置拍摄模式，则处理进入步骤S104。在步骤 S10 4 ，系统控制电路112根据所选择的不同于拍摄模式的模式 执行处理，并在完成该处理后返回到步骤S103。
如果在步骤S103中设置了拍摄模式，则系统控制电路112 进入步骤S105,判断电源的剩余电量或工作情况对于摄像设备 IOO的操作是否存在问题。如果判断出存在问题，则系统控制电 路112进入步骤S107,使用显示设备110通过图像或声音显示指 定警告，然后返回到步骤S103。
在步骤S105，如果判断出电源不存在问题，则系统控制电 路112进入步骤S106。在步骤S106，系统控制电路112判断存储 介质的工作情况对于摄像设备10 0的操作尤其是将数据记录到 存储介质或从存储介质重放数据的操作是否存在问题。如果判 断为存在问题，则系统控制电路112进入上述步骤S107,使用 显示设备110通过图像或声音显示指定警告，然后返回到步骤 S103。
如果在步骤S106中判断为不存在问题，则系统控制电路 112进入步骤S108。在步骤S108,系统控制电^各112使用显示设 备110，通过图像或声音显示摄像设备100的设置的用户界面(以 下称为"UI")。注意，如果显示设备110的图像显示为打开(on)， 则可以使用显示设备110进行通过图像或声音的摄像设备1 OO的 各种设置的UI显示。从而由用户进行设置。接着，在步骤S109，系统控制电路112将显示设备110的图 像显示设置成打开。
此外，在步骤SllO,系统控制电路112将摄像设备100设置 成观察显示模式，使得顺序显示基于图像传感器103所获得的图 像数据而生成的图像。在观察显示模式下，将顺序写到存储器 108的数据顺序显示到显示设备110,因此，显示设备110用作电 子取景器。
在步骤S114，系统控制电路112检查是否按下了快门开关 SW1，如果没有按下，则返回到步骤S103,如果按下了快门开 关SWl,则进入步骤S115。
在步骤S115,系统控制电路112使曝光控制电路113进行曝 光控制，以使画面的亮度值正确。如果需要，可以根据此时的 曝光控制的结果，使闪光灯设备(未示出)在拍摄期间进行闪 光。此外，使焦点控制电路114进行焦点控制，以使人脸存在的 区域处于对焦状态。
在步骤S116,系统控制电路112维持观察显示模式，直到操 作了快门开关SW2为止。
接着，在步骤S117,如果检测到在没有按下快门开关SW2 的情况下释放了快门开关SW1，则处理返回到步骤S103。
另一方面，如果在步骤S117中按下了快门开关SW2，则处 理进入步骤S119。
在步骤S119,系统控制电路112进行用于将所捕获的图像数 据写到存储器108的拍摄处理。曝光控制电路113根据步骤S115 中的曝光控制结果，驱动光圏设备，并通过打开快门使图像传 感器103曝光。需要时使闪光灯设备进行闪光， 一旦经过了所设 置的曝光时间，则关闭快门。通过A/D转换器105、数字信号处 理电路107和存储器控制电路106,将从图像传感器103输出的电荷信号作为用于保存的图像数据写到存储器10 8 。系统控制电路 112进一步使用存储器控制电路106和数字信号处理电路107，来 读取写到存储器108的用于保存的图像数据并执行垂直相加处 理。依次使数字信号处理电路107进行色彩处理，生成用于显示 的图像数据并将该图像数据再次写到存储器108。
在步骤S120,显示设备110使用在步骤S119中荻得的用于 显示的图像数据，显示所拍摄的图像。
在步骤S121，系统控制电路112读取写到存储器108的用于 保存的图像数据，使存储器控制电路10 6以及如果需要的话还有 数字信号处理电路107进行各种图像处理。然后，系统控制电路 112进行图像压缩处理，并执行将压缩后的用于保存的图像数据 写到存储介质的存储处理。
一旦完成了步骤S121中的存储处理，在步骤S122，系统控 制电路112检查是否按下了快门开关SW2。如果快门开关SW2 处于按下状态，则处理进入步骤S123,系统控制电路112判断 存储在系统控制电路112的内部存储器或存储器108中的连拍标 志的状态。如果连拍标志为打开(on),则系统控制电路112进 入步骤S119以连续进行图像捕获，并捕获下一个图像。在步骤 S123，如果连拍标志未打开，则系统控制电路112进入步骤 S122，重复步骤S122和S123的处理，直到关闭了快门开关SW2 为止。
在步骤S121的存储处理后，如果快门开关SW2为关闭，则 处理从步骤S122进入步骤S124。在步骤S124,在进入步骤S125 前，处理等待，直到经过了为所拍摄的图像设置的显示时间为 止。
在步骤S125,系统控制电路112将显示设备110设置成观察 显示模式，并进入步骤S126。因此，可以在确认显示设备IIO中所拍摄的图像后，为下 一 次拍摄设置观察显示模式。
在步骤S126，系统控制电路1124全查快门开关SW1是否处于 打开状态，如果是，则进入步骤S117并准备下一次图像捕获。 在步骤S126，如果快门开关SW1为关闭，则在完成一系列图像 捕获操作后，处理进入步骤S103。
接着，图3是详细示出图2B中的步骤S115的测光和焦点检 测程序的流程图。
首先，当在图2A的步骤S114中打开快门开关SW1时，系统 控制电路112在步骤S301使曝光控制电路113进行曝光控制，以 使画面中的亮度值正确。
接着，在步骤S303，面部检测电路120进行人脸的检测。 众所周知，作为用于^r测面部的技术有许多方法。例如，存在 以神经网络为一个典型例子的使用学习的方法。还有在图像数 据中使用模板匹配识别眼睛、鼻子、嘴和面部轮廓等具有物理 形状特征的部分的方法。除这些方法以外，还有;ir测肤色和眼 睛形状等图像数据中的特征量并使用统计分析的方法。(例如， 参见日本特开平H10-232934号公报或日本特开平2000-48184 号公报等。)此外，还有如下方法判断紧挨在之前的面部区域 是否在检测到的区域附近，为了添加衣服的颜色而判断面部区 域附近的颜色，或者对更靠近画面中央的位置设置更低的用于 识别面部的阈值。还有如下方法预先指定主被摄体存在的区 域，存储直方图和色彩信息，并通过求相关值跟踪主被摄体。 在本实施例中，使用用于检测一对眼睛、鼻子、嘴和面部轮廓 并基于其相对位置确定人脸的方法，进行面部识别处理。而且， 还可以从打开SW1之前开始周期性地4全测人脸，并且一旦打开 SW1就读取最新的面部检测结果。
接着，在步骤S305,焦点检测框设置部121在从所检测到的面部位置和面部大小估计的身体位置处设置焦点检测框。例 如，在图4中，可将从面部4全测电路获得的面部位置和大小原样
用作面部位置的AF框。关于身体位置，假定面部下存在身体， 可以紧挨在面部框下设置与面部框大小相同大小的框。而且， 尽管身体通常位于面部位置以下，但是通过使用图l所示的方位 检测电路116 4企领'H聂像设备的方位，判断相对于面部位置向下的 方向。可选地，可以检测画面内的面部的倾斜，之后检测身体 定位的方向。身体位置的焦点检测框被设置成不与面部的焦点 检测框重叠。检测面部位置处的焦点失败的一个原因是亮度值 差异低的肤色占据了面部位置的大部分区域，如下所述，这意 味着不能获得具有高可靠性的A F评价值。如果将焦点检测框设 置在避开了面部位置的躯体(身体)位置处，则尽管获得具有 高可靠性的AF评价值取决于衣服的式样，但其可能性增大。同 样，如果对身体位置不是设置一个而是设置多个焦点检测框， 则可以提高获得成功检测到焦点的焦点检测框的可能性。
在步骤S307 ， AF评价值计算部122#r测焦点#r测框的焦点。 接着，在步骤S309，对焦位置确定部123判断在面部位置 框内是否成功检测到焦点，如果检测到了，则焦点控制电路114 在步骤S311中通过参考面部位置处的对焦位置，驱动调焦镜 头。如果未成功检测到焦点，则焦点控制电路114在步骤S313 通过参考身体位置框的对焦位置，驱动调焦镜头。如果即使在 身体位置处也未成功检测到焦点，则将调焦镜头驱动到默认位 置。如果在面部位置的框和身体位置的框处都成功检测到了焦 点，则可以考虑到两个对焦位置来驱动调焦4竟头。注意，例如， 可以通过判断焦点检测期间AF评价值的最小值和最大值之差 是否等于或大于指定值，来判断是否可以检测到焦点。下面对 此进行更详细的i兌明。
2而且，如果在画面内检测到多个面部，则对每个面部和身 体进4于焦点4企测。
在驱动调焦镜头后，在步骤S315,对焦框显示部124如图4 所示在面部检测位置上显示对焦显示框。在装备有面部检测功 能的照相机的情况下，如果成功检测到面部且判断出可以聚焦 于人上，则与通过距离(到身体等)实际测量的位置上的对焦 显示相比，面部位置上的对焦显示使用户更容易获知聚焦于人 上。为了使用户清楚聚焦于人的身体上，还可以将不同于面部 位置的焦,泉检测框的显示显示到人的身体的 一 部分。
接着，在步骤S317,聚焦于被摄体上，系统控制电路112 再次使曝光控制电路113进行曝光控制，以使画面的亮度值正 确。然后，系统控制电^各112返回到图2A和2B中的主程序。
接着，说明用于在图3的步骤S309中判断是否成功检测到 焦点的方法。
在图3的步骤S307中，系统控制电路112为了;f全测对焦位置 而进行扫描AF ( auto focus,自动调焦)处理。4吏用图5给出扫 描AF处理的概要。通过获得由图像传感器103所生成的图像信 号输出的高频分量最高的调焦镜头的位置，进行扫描AF。系统 控制电路112将调焦镜头从相当于最大焦距的位置(图5中的 "A")移动到相当于各拍摄模式下所设置的最小焦距的位置(图 5中的"B")。在驱动调焦镜头的同时，获得来自AF评价值计算 部122的输出(AF评价值信号)，从一旦完成了调焦镜头的驱动 而获得的AF评价值信号中获得AF评价值信号最高的位置(图5 中的"C"),并将调焦镜头驱动到该位置。
为了加速扫描AF处理，不在调焦镜头的所有停止位置处执 行获得AF评价值计算部122的输出，而仅在指定步骤执行该获 得。在这种情况下，在图5所示的点al、 a2和a3处获得AF评价值信号。在这种情况下，基于AF评价值信号最高的点和该点前 后的点通过计算获得对焦位置C。而且，以下将在每一指定步 骤获得A F评价值信号的调焦镜头位置称为"扫描点"，在本实施 例中，最大焦距处的扫描点为O,最小焦距处的扫描点为N。
在本实施例中，在进行插值和获得AF评价值信号最高的点 (图5中的C)之前，评价AF评价值信号的可靠性。如果可靠性 充分，则获得AF评价值信号最高的点，并判断对焦检测成功。
作为评价AF评价值信号的可靠性的结果，如果可靠性低， 则不进行用以获得AF评价值信号最高的点的处理，并判断对焦 才全测未成功。
接着，详细说明用于判断扫描AF处理中的AF评价值信号的 可靠性的方法。
除最大焦距和最小焦距矛盾的特殊情况以外，A F评价值信 号具有如图6所示的山形，其中水平轴为距离，垂直轴为AF评 价值。因此，在本实施例中，考虑到AF评价值信号的最小值和 最大值之差、以等于或大于某一固定值的斜率倾斜的部分的长 度以及倾斜部分的斜率，通过判断A F评价值信号是否具有山形 来判断AF评价值信号的可靠性。
如图6所示，在本实施例中，获得从山顶(点P1)下斜得 到的点P2和点P3，点P2和点P3之间的宽度是山的宽度L,点P1 和点P 2处的A F评价值之差S L1与点P1和点P 3处的A F评价值之 差SL2的和(即SL1 + SL2)是山的高度SL。
以下，参照图6给出根据图7 ~ 9中的流程图判断AF评价值 信号的可靠性的具体操作的说明。
首先，在步骤S701,获得从AF评价值计算部122输出的AF 评价值的最大值max和最小值min以及给出该最大值的扫描点 io。在步骤S702,将表示AF评价值的山的宽度的变量L和表示该山的高度的变量SL均初始化成O。
接着，检查给出最大值的扫描点io是否处于相当于最大焦 距的位置处，或者换句话说，检查是否io:O,如果该扫描点io 处于相当于最大焦距的位置处(步骤S703中为"是")，则跳过步 骤S704,处理进入步骤S705。另一方面，如果该扫描点io不在 相当于最大焦距的位置处(步骤S703中为"否")，则处理进入步 骤S704,检查向相当于最大焦距的调焦镜头位置的单调减少。
现参照图8中的流程图说明步骤S704中用于检查向相当于 最大焦距的调焦镜头位置的单调减少的处理。
首先，在步骤S801,将计数器变量i初始化成io。然后，将 A F评价值的值d [ i ]与从i向最大焦距更近 一 个扫描点的扫描点 i-l处的AF评价值的值d[i-l]进行比较(指定步骤)。如果d[i]大 于d[卜l](步骤S802中为"是")，则判断为发生向最大焦距的单 调减少，处理进入步骤S803，根据下面的公式更新表示AF评价 值的山的宽度的变量L和表示该山的高度的变量SL。
L = L+l
SL = SL+(d[i]-d[i-1])
然后，在步骤S802，如果d[i]〉d[i-l]不为真，则判断为没 有发生向最大焦距的单调减少，用于检查向最大焦距的单调减 少的处理完成，并且处理进入步骤S705。
在步骤S803中的处理之后，处理进入步骤S804，在步骤 S804, i-卜l，将用于检测的点向最大焦距移动一个扫描点。
在步骤S805和S806，将L和SL与可认为是山的关于该山的 宽度的阈值L o和关于该山的高度的阈值S L o进行比较，并判断 它们是否等于或大于阈值。如果它们均等于或大于阈值，则已 经满足了以下所述的在图7的步骤S708和S709中进行的用于判 断AF评价值的可靠性的处理的条件，因此不进行用于检查向最大焦距的单调减少的处理，并且处理进入步骤S705。
在步骤S805或S806中为"否"的情况下，处理进入步骤 S807，检查计数器i是否达到了相当于最大焦距的值(=0)。如 果计数器i的值不为O，则处理返回到步骤S802,并重复以上处 理。如果计数器i的值为O,或者换句话说，如果扫描点达到了 最大焦距的位置，则用于检查向最大焦距的单调减少的处理完 成，并且处理进入步骤S705。
因此，从i-io开始检查向最大焦距的单调减少。 如果在步骤S704中用于检查向最大焦距的单调减少的处 理完成，则接着检查给出最大值max的扫描点io是否处于相当于 用于进行扫描AF的最小焦距(N)的位置处，如果该扫描点io 处于相当于最小焦距的位置处(步骤S705中为"是")，则跳过步 骤S706，处理进入步骤S707。另一方面，如果该扫描点io不在 相当于最小焦距的位置处(步骤S705中为"否")，则处理进入步 骤S706，检查向相当于最小焦距的调焦镜头位置的单调减少。
现参照图9中的流程图说明步骤S706中用于检查向相当于 最小焦距的调焦镜头位置的单调减少的处理。
首先，在步骤S901,将计数器变量i初始化成io。然后，将 扫描点i处的A F评价值的值d [ i ]与从i向最小焦距更近 一 个扫描 点的扫描点i十l处的AF评价值的值d[i+l]进行比较。如果d[i]大 于d[i+l](步骤S902中为"是")，则判断为发生向最小焦距的单 调减少，处理进入步骤S903，根据下面的公式更新表示AF评价 值的山的宽度的变量L和表示该山的高度的变量SL。 L = L+l
SL = SL+(d[i]-d[i+l])
然后，在步骤S902，如果d[i] 〉d[i+l]不为真，则判断为没 有发生向最小焦距的单调减少，用于检查向最小焦距的单调减少的处理完成，并且处理进入步骤S707。
在步骤S903中的处理之后，处理进入步骤S904,在步骤 S904， i=i+l，将用于4企测的点向最小焦距移动一个扫描点。
在步骤S905和S906，将L和SL与可i人为是山的关于该山的 宽度的阈值Lo和关于该山的高度的阔值SLo进行比较，并判断 它们是否等于或大于阈值。如果它们均等于或大于阈值，则已 经满足了以下所述的在图7的步骤S708和S709中进行的用于判 断AF评价值的可靠性的处理的条件，因此不进行用于检查向最 小焦距的单调减少的处理，并且处理进入步骤S707。
在步骤S905或S906中为"否"的情况下，处理进入步骤 S907,检查计数器i是否达到了相当于最小焦距的值(=N)。 如果计数器i的值不为N,则处理返回到步骤S902，并重复以上 处理。如果计数器i的值为N,或者换句话说，如果扫描点达到 了最小焦距的位置，则用于检查向最小焦距的单调减少的处理 完成，并且处理进入步骤S707。
因此，从i- io开始检查向最小焦距的单调减少。
如果完成了向最大焦距和最小焦距的单调减少的检查，则 将用于判断AF评价值的可靠性的所有系数与它们各自的阈值 进行比较，如果满足所有条件，则判断为AF评价值是可靠的。
在步骤S707,将AF评价值的最大值max和最小值min之差 与阈值进行比较，如果该差小于阈值，则判断为缺乏可靠性， 并且处理进入步骤S711。注意，将该阈值设置得较低，以便仅 在对比度确实低的情况下检测才会成功。如果步骤S707中的回 答为"是"，则在步骤S708,将以等于或大于某一固定值的斜率 倾斜的部分的长度L与阈值Lo进行比较，如果长度L小于阔值 Lo，则判断为缺乏可靠性，并且处理进入步骤S711。如果步骤 S708中的回答为"是，，，则在步骤S709,将高度SL与SLo进行比较，如果SL小于指定值，则判断为缺乏可靠性，并且处理进入
步骤S711。
如果满足所有三个上述条件，则判断为AF评价值是可靠 的，并且处理进入步骤S710，从AF评价值计算部122计算出的 AF评价值获得用于驱动调焦镜头的位置。通过插值等获得离散 计算出的AF评价值最高的位置来计算用于驱动调焦镜头的位置。
如果判断出AF评价值不可靠且处理进入步骤S711，则判断 为未成功检测到焦点。
如上所述，根据上面的实施例，即使在面部的对比度低且
不能检测到焦点的情况下，或者即使在焦点检测区域中混合了 面部和背景等距离不同的被摄体的情况下，也可以准确地聚焦
于人上。
注意，在上面的实施例中，如果在面部位置处成功检测到 焦点，则将调焦镜头驱动到面部位置的对焦位置。然而，存在 面部位置处的焦点检测结果由于受背景对比度的影响而导致焦 点过于向后的可能性。为此，仅当面部位置和身体位置处的对 焦位置之差等于或小于指定值时，才可以判断面部位置处的焦 点检测结果正确，并将调焦镜头驱动到面部位置的对焦位置， 如果该差大于指定值，则可以将调焦镜头驱动到身体位置的对 焦位置。
注意，如果没有成功4佥测到面部，则也可以例如通过在画 面中央设置焦点4企测框来进行焦点4全测。 第二实施例 以下说明第二实施例。 数字照相机的简化结构
图IO是示出使用面部检测功能进行调焦操作的数字照相机的简化结构的图。
数字照相机具有由光学系统1101和调焦镜头1102等构成的 拍摄光学系统。通过图像传感器110 3对拍摄光学系统所捕获的 光(被摄体图像)进行光电转换。通过存储器控制器1106,将 通过A/D转换器1105和设置有用于消除输出噪声的非线性放大
器1107中。通过信号处理电路1108将该信号转换成图像，并将 其存储在存储介质1109上。注意，lllO是用于在捕获图像时显 示所捕获的画面和A F框(该框示出与图像传感器上的焦点检测 区域相对应的区域)以及用于显示图像和照相机状态信息的操 作显示部。通过系统控制部1113对这些显示进行总体显示控制。 llll是用于给出拍摄待机操作命令的开关(以下称为"SW1"), 1112是用于在操作SW1后给出拍摄命令的拍摄开关(以下称为 "SW2")。
通过系统控制部1113控制调焦」操作。首先，面部#r测部1115 检测包括面部位置的面部信息。关于4企测面部的方法，可以4吏 用公知的方法。在这种情况下，获得面部位置和大小信息。接 着，如下所述，通过AF框设置部1116设置AF框(图像传感器中 的焦点;险测区域)，并且通过调焦4竟头驱动电^各1114移动调焦镇: 头1102。在移动调焦镜头的同时，在AF评价值计算部1117中使 用在多个调焦镜头位置处所捕获的捕获图像信号来计算与该捕 获图像信号(表示聚焦状态的信号等)的对比度相对应的信号。 接着，对焦位置确定部1118确定对焦位置，控制调焦镜头，并 将调焦镜头驱动到该位置，通过对焦框显示部1119将对焦框显 示到操作显示部1110。注意，通过操作SW1进行AF和其它拍摄 待机操作，SW2的操作使得进行图像的拍摄和存储。
如下进行AF评价值的计算。将水平带通滤波器应用于焦点检测区域内的图像数据中的每一行。接着，对于每一行，选择 具有最大绝对值的带通输出信号。对所选择的信号进行垂直积 分。利用以上结构，检测水平方向上的最大对比度，并且垂直
积分该对比度获得提高了 S/N比的信号。该信号在对焦状态下 具有最大值，并且该值在散焦状态下减小。因此，通过检测该 信号处于其最大值的调焦镜头位置并在该位置进行拍摄，可以 获得对焦图像。
数字照相机的操作处理
以下参照图11中的流程图给出数字照相机的^喿作的详细说明。
首先，在步骤S1201,检测用于向系统(未示出)提供电 源的主开关的状态，如果主开关打开，则处理进入步骤S1202。 在步骤S1202，检查存储介质1109的剩余容量，如果该剩余容 量为0(零)，则处理进入步骤S1203,如果不为O,则处理进入 步骤S1204。在步骤S1203,提供存储介质1109的剩余容量为0 的警告，并且处理返回到步骤S1201。可以将警告显示到操作 显示部1110,也可以通过来自音频输出部(未示出)的警告声 音进行警告，或者通过这两者进行警告。
在步骤S1204,;险查开关SW1的状态，如果开关SW1打开， 则处理进入步骤S1206,如果开关SW1未打开，则处理进入步骤 S1205。在步骤S1205，检查主开关(未示出)的状态，如果主 开关打开，则处理进入步骤S1204,如果主开关未打开，则处 理进入步骤S1201。在步骤S1206,进行AE处理，在步骤S1207, 根据以下所述的图12中的流程图进行AF操作。在步骤S1208, 检查SW2的状态，如果SW2打开，则处理进入步骤S1210，如果 SW2未打开，则处理进入步骤S1209。在步骤S1209,检查SW1 的状态，如果SW1打开，则处理返回到步骤S1208,如果SW1未打开，则处理进入步骤S1204。在步骤S1210,根据以下所述 的图14中的流程图进行拍摄操作。在步骤S1211，检查存储介 质1109的剩余容量，如果剩余容量为O(零)，则处理进入步骤 S1203，如果剩余容量不为O,则处理进入步骤S1212。在步骤 S1212， 4企查SW2的状态，如果SW2未打开，则处理进入步骤 S1209。
仅检测到 一 个面部时的AF操作
以下参照图12中的流程图说明图ll的流程图的步骤S1207 中的AF操作子程序。
在步骤S1301，通过面部4企测部1115进4亍面部#全测。在步骤 S1302,通过所;险测到的面部大小确定AF^f医的大小，并且在所 检测到的面部位置和沿预测该面部位置所对应的身体存在的垂 直线方向的拍摄画面中的可能范围内，设置多个AF框。
例如，如图13A所示，关于面部位置，在面部4企测部1115 所获得的面部位置处以该面部的大小设置AF框。此外，沿从预 测身体定位的面部位置开始的垂直线方向，将与对面部位置设 置的AF框相同大小的多个AF框排成一列，并且如果可能，设置 下至该面部的被摄体的胸部和腹部位置的多个A F框。
此时，根据所检测到的面部的位置和大小，不可能沿预测 拍摄画面内的面部位置所对应的身体存在的方向设置AF框，因 此仅在面部位置处设置AF框。
在步骤S1303，在与AF框相对应的焦点4企测区域中进行焦 点检测操作。在步骤S1304，对于通过^r测与面部位置处的AF 框相对应的焦点检测区域中的焦点是否成功获得了对焦位置进 行判断。如果成功获得了对焦位置，则在步骤S1305,将调焦 镜头移动到与面部位置AF框相对应的焦点才全测区域中的对焦 位置，如果未成功获得对焦位置，则处理进入步骤S1306。在步骤S1306,对在步骤S1302中沿预测面部位置所对应的身体存 在的方向是否设置了 A F框进行#r查。如果沿预测面部所对应的 身体存在的方向设置了 AF框，则处理进入步骤S1309，如果仅 将AF框设置到面部位置，则处理进入步骤S1307。在步骤S1309, 对沿预测成功获得了对焦位置的面部位置所对应的身体存在的 方向是否设置了多个AF框进行检查，如果存在多个AF框，则处 理进入步骤S1310,在步骤S1310,进行焦点;险测，并将调焦镜 头从相应的焦点检测区域移动到更加远离被摄体的对焦位置。 如果不存在多个AF框，则处理进入步骤S1311。在步骤S1311， 对在与沿预测面部位置所对应的身体存在的方向上的任何一个 AF框相对应的焦点检测区域中是否成功获得了对焦位置进行 检查，如果成功获得了对焦位置，则在步骤S1312中将调焦镜 头移动到所获得的对焦位置。如果在与任何 一 个A F框相对应的 焦点检测区域中未成功获得对焦位置，则处理进入步骤S1307, 将调焦镜头移动到被称为固定点的预先设置的位置，并且在步 骤S1308中进行未聚焦显示。
在步骤S1313,在面部检测位置处进行对焦显示。在装备 有面部#r测功能的照相机的情况下，如果判断出可以进行面部 检测，并且可以在被摄体的面部位置或紧挨在面部位置下的位 置处检测到对焦位置，则在面部位置处进行对焦显示。这是因 为与实际检测到焦点的位置(身体的区域等)的对焦显示相比， 面部位置处的对焦显示使得更容易获知聚焦于人(预期的被摄 体)上。
注意，例如，可以通过判断焦点纟企测期间AF评价值的最小 值和最大值之差是否等于或大于指定值，来判断是否可以获得 对焦位置。
通过4吏用上述结构，即使如图13A所示在4企测到的面部被摄体的身体位置处存在较近距离的障碍物，并且不能在面部位
置处进行AF,也可以聚焦于面部被摄体上。
拍摄操作
以下参照图14中的流程图说明图ll的流程图的步骤S1210 中的拍摄操作子程序。
首先，在步骤S1501,测量被摄体的亮度。在步骤S1502， 根据在步骤S15 01中所测量的被摄体亮度，在图像传感器110 3 上进行曝光。对在图像传感器1103的表面所捕获的图像进行光 电转换并变成模拟信号，在步骤S1503将该模拟信号发送给A/D 转换器1105,在消除了来自图像传感器1103的输出噪声和非线 性处理等预处理后，将该模拟信号转换成数字信号。在步骤 S1504，通过信号处理电路1108,使来自A/D转换器1105的输出 信号成为正确的输出图像信号，在步骤S1505,将输出图像信 号转换成JPEG格式等的图像格式，并在步骤S1506，将该输出 图像信号传送并存储到存储介质1109中。
因而实现了如下结构即使在由于面部对比度太低而不能 调节焦点的情况下，也可以通过在不包括所4企测到的面部的位 置处设置AF框(焦点检测区域)来获得对焦位置。通过以这种 方式在根据检测到的面部测量的身体位置处检测焦点，即使面 部对比度太低，也可以将焦点调节到所检测到的面部被摄体。 即使在所检测到的面部被摄体的身体位置存在较近的障碍物， 也可以聚焦于预期的被摄体上而不将焦点调节到障碍物上。
注意，在以上说明中，预期的被摄体被描述成人，但是不 局限于此。例如，还可以想到从背景中剪掉被摄体图像的情况。 在这种情况下，被摄体可以是人以外的被摄体，其中在一定程 度上已知该被摄体的大小，并且已知所剪掉的检测到的区域以 外区域的该被摄体的位置。在以上说明中，使用了如下结构当在面部位置处成功检
测到焦点时，不参考与沿预测面部位置所对应的身体存在的方
向上的多个AF框相对应的焦点检测区域中的焦点检测结果。然
而，也可以-使用面部位置处的焦点4企测结果和预测面部位置所
对应的身体存在的位置处的焦点检测结果二者来估计调焦镜头 的对焦位置。
检测到多个面部的情况下的AF操作
接着，参照图12中的流程图说明检测到多个面部时的AF操 作。当存在多个由面部;险测部1115检测到的面部位置时设置A F 框的方法与以上方法不同。其它方面相同，因而省略对其操作 的说明。
在步骤S1301,通过面部4全测部1115进4亍面部#全测。在存在 两个或多个检测到的面部的情况下，执行用于选择作为主被摄 体的面部(主面部)的主面部选择处理。考虑到关于过去作为 主面部的面部的信息、表示检测到的面部的准确度的可靠性、 面部大小、以及面部位置等，进行作为主面部的面部的选择。 获得两条其它信息关于作为主被摄体的面部的信息和关于其 它4全测到的面部的信息。
当检测到多个面部时，对尽可能多的面部设置AF框并检测 聚焦状态，从而使得更容易检查是否聚焦于用户预期的被摄体 上。因此，在步骤S1302,首先，基于主面部大小确定AF框的 大小。接着，设置AF框的垂直间隔和水平间隔，从而优先定位 其它多个检测到的面部的AF框。接着，沿预测每一检测到的面 部位置所对应的身体存在的方向设置AF框。在步骤S1303,在 与AF框相对应的焦点;险测区域中进行焦点纟金测才喿作。在步骤 S1304,对于通过在与主面部位置处的AF框相对应的焦点4企测 区域中检测焦点是否成功获得了对焦位置进行判断。如果成功获得了对焦位置，则在步骤S1305,将调焦镜头移动到与主面 部位置的A F框相对应的焦点检测区域处的对焦位置。如果在与 主面部位置的AF框相对应的焦点;险测区域中未成功获得对焦 位置，则处理进入步骤S1306。
注意，在以上i兌明中，主面部和主面部上的/人属框(的AF 结果)是调焦镜头控制期间所参考的焦点检测结果的对象，并 且主面部以外的面部的框仅用于决定是否进行对焦显示。
在这种情况下，如果将AF框的间隔设置成O，则通常将紧 挨在面部位置下定位的A F框设置到面部被摄体的颈部的位置， 并且通过焦点检测获得对焦位置的结果由于与背景远近矛盾而 经常地更加远离面部被摄体的对焦位置。为此，使沿预测与该 面部有关的面部位置所对应的身体存在的方向上的焦点检测区 域为面部位置AF框向下2个的AF框(跳过l个)，该焦点检测区 域对应于面部位置AF框再下1个的AF框(图13B)。在AF框之间 有间隔的情况下，^吏沿预测与该面部有关的面部位置所对应的 身体存在的方向上的焦点检测区域为与紧挨在面部位置AF框 下且与面部位置AF框相邻的AF框相对应的焦点;险测区域，该焦 点检测区域对应于紧挨在面部位置AF框下的AF框(图13C )。
在步骤S1306,对于在步骤S1302中沿预测主面部位置所对 应的身体存在的方向是否设置了 A F框进行检查。如果在预测主 面部所对应的身体存在的位置处设置了 A F框，则处理进入步骤 S1309,如果仅将AF框设置到面部位置，而不将AF框设置到预 测主面部所对应的身体存在的位置，则处理进入步骤S1307。 在步骤S1309,对沿预测成功获得了对焦位置的主面部位置所 对应的身体存在的方向是否存在多个AF框进行检查。如果存在 多个AF框，则处理进入步骤S1310,进行焦点;险测，并将调焦 镜头移动到与该多个AF框相对应的焦点4企测区域中距离被才聂体最远的对焦位置，其中该多个A F框对应于成功获得了对焦位 置的多个AF框。如果不存在多个AF框，则处理进入步骤S1311。 在步骤S1311,进4于在与沿预测主面部位置所对应的身体存在 的方向的其中 一个AF框相对应的焦点;险测区域中是否成功获 得了对焦位置的检查。如果成功获得了对焦位置，则在步骤 S1312中将调焦镜头移动到所获得的对焦位置。如果即使在与 沿预测主面部位置所对应的身体存在的方向上的任何 一 个A F 框相对应的焦,泉检测区域中均未成功获得对焦位置，则处理进 入步骤S1307。将调焦镜头移动到被称为固定点的预先设置的 位置，并在步骤S1308进行未聚焦显示。
在步骤S1313，在主面部检测位置处进行对焦显示。在装 备有面部检测功能的照相机的情况下，如果判断出可以进行面 部检测，并且可以在主被摄体的面部位置或者紧挨在预测面部 位置所对应的身体存在的面部位置之下的位置处;f全测到对焦位 置，则在面部位置处进行对焦显示。这是因为与实际检测到焦 点的位置(身体区域等)的对焦显示相比，面部位置处的对焦 显示使得更容易获知聚焦于人(预期的被摄体)上。当进行主 面部框的对焦显示时，如果主面部的AF框的AF结果和与主面部 以外的面部框有关的AF框的AF结果之差处于预定深度内，则也 显示面部框对焦。
通过如上所述的控制进行焦,泉检测和对焦显示，可以清楚 地通知用户聚焦于哪个被摄体上。
在以上说明中，首先选择主面部，然后进行焦点调节，从 而聚焦于主面部(或者，如果不能进行主面部上的焦点检测， 则聚焦于预测主面部所对应的身体存在的位置)。采用了一旦达 到对焦状态就进行对焦显示的结构。然而不局限于此，还可以 采用如下结构使用如图13B和图13C所示的AF框设置和焦点检测的结果中最远的AF结果，而不管它们是主面部的还是其它
面部的。还可以采用根据预先检测到的面部的优先顺序确定使
用哪个AF结果的结构。
当使用从面部大小估计被摄体距离的信息时的AF操作 接着，说明在对应于与主面部有关的多个AF框的焦点4全测 区域中的AF结果的选择方法中，使用从面部大小估计被摄体距 离的信息。其它方面相同，因而省略对其操作的说明。
接着，在上述图12的流程图的步骤S1310中，采用如下结 构基于焦点检测区域的AF结果，移动调焦镜头，其中该焦点 检测区域与从主面部的面部大小计算出的估计距离所对应的被 摄体景深(field depth)内的距离处、更靠近该估计距离的AF 框相对应。
根据面部检测部1115所检测到的面部大小，如下获得该估 计距离。假定实际的标准面部大小为Lstd，图像上所检测到的 面部区域的大小为L,焦距为f，则可以利用d二f(l+Lstd/L)获得 该估计距离d。
jt匕夕卜,4叚定容i午弥散圆 (permissible circle of confusion) 的直径为8，光学系统的光圈值(Fstop)为F,则可以利用dB二 dA + FSdA2/(f2-dAF5)和dC = dA + F5dA2/(f2+dAF5)获得相对 于对焦距离dA进入深度的后方距离dB和前方距离dC。
因此，假定从面部大小获得的相对于估计距离d进入深度的 后方距离和前方距离分别为db和dc,并且对应于与该面部有关 的多个AF框的焦点检测区域中的AF结果为dj (j=0, 1， ...， N)， 则使用下面的公式进行判断。
dc<dj<db
通过进行该判断，在对应于与该面部有关的多个AF框的焦 点检测区域中的AF结果中，可以排除该面部的被摄体景深外的AF结果，并且可以选择比估计距离d更近的AF结果dj。效果方 面，可以在面部纟皮才聂体的身体不位于预测所;险测到的主面部所 对应的身体存在的位置上的场景中避免错误的AF。
在以上说明中，可以仅选择那些在基于面部大小获得的估 计距离所对应的被摄体景深内的AF结果，但是也可以采用如下 结构采用为被摄体景深a倍的范围内(预定范围内)的AF结 果。
注意，在以上说明中，如果在面部位置处AF成功，则将调 焦镜头驱动到面部位置的AF结果。然而，存在面部位置处的结 果由于受背景对比度的影响而导致聚焦太向后的可能性。为此， 可以采用如下结构当面部位置处和与面部位置相对应的身体 位置处的AF距离接近时，仅认为面部位置处的AF结果正确，并 且将调焦镜头移动到面部位置的AF结果。在这种情况下，采用 如下结构如果面部位置和与面部位置相对应的身体位置的AF 距离不接近，则根据身体位置的AF结果驱动调焦镜头。
注意，如果没有成功4企测到面部，则也可以例如通过在画 面中央设置焦点检测区域来进行AF。
而且，在以上说明中，作为焦点调节设备的例子，说明了 具有变焦镜头和调焦镜头等摄像光学系统的摄像设备，但是不 局限于此。例如，还可以是望远镜和显微镜等焦点调节设备。
利用如上所述的结构，即使在面部对比度低且不能进行AF 的情况下，或者在焦点检测区域中存在除面部以外的距离不同 的被摄体的情况下，也可以以与过去相比的突破性方式聚焦于 用户预期的被摄体上。
在以上说明中，获得图像传感器的焦点检测区域中的信号， 计算表示聚焦状态的评价值，并且检测调焦镜头的对焦位置， 但是不局限于此。例如，还可以设置位置对应于相差AF中的AF传感器上的图像传感器的多个焦点检测区域，检测与被摄体的
身体相对应的A F传感器上的焦点检测区域中的聚焦状态，并基
于聚焦状态进行调焦镜头的移动控制。
在以上说明中，采用了如下结构在预测被摄体的面部所 对应的身体存在的位置，设置多个焦点4企测区域，并且检测表 示聚焦状态的评^H直。这点也可以应用于以下情况在预测面 部所对应的身体存在的位置设置的单个焦点检领'j区域中获得的 表示聚焦状态的评价值表示多个对焦位置(参见图15 )。换句话 说，如果在与被摄体的身体位置相对应的单个焦点检测区域中 检测到调焦镜头的多个对焦位置(图15中的近和远)，则可将调 焦镜头移动到较远的调焦镜头的对焦位置。这样，即使在被摄 体的身体前方存在花瓶、桌子等距离不同的被摄体的情况下， 也可以以与过去相比的突破性方式聚焦于用户预期的被摄体 上。这是基于以下事实的通常，被摄体的身体存在于从被摄 体面部开始的垂直线方向上，并且在此没有空的空间。即使不 是这种情况，也可以通过从面部大小计算估计的被摄体距离并 从指定深度内选择来进行准确的检测。
其它实施例
可以通过下面的方法来达到这些实施例的目的。换句话说， 向系统或设备提供存储有用于实现上述实施例的功能的软件的 程序代码的存储介质(或记录介质)。该系统或设备的计算机(或 CPU或MPU)读耳又并执行存储在该存^f诸介质中的程序代码。在
功能，并且存储该程序代码的存储介质构成了本发明。不仅通 过执行由计算机读取的程序代码来实现上述实施例的功能，而 且下面的情况也包括在本发明中。换句话说，运行在计算机上 的操作系统(OS)等基于该程序代码的指令进行全部或部分实际处理，并通过这些处理来实现上述实施例的功能。
此外，下面的情况也包括在本发明中。将从存储介质读取 的程序代码读进插入计算机的功能扩展卡或与计算机连接的功
能扩展单元所设置的存储器中。还包括以下情况该功能扩展 卡或功能扩展单元所设置的C P U等基于该程序代码的指令进行 全部或部分实际处理，并且通过这些处理来实现上述实施例的功能。
当将本发明应用于上述存储介质时，将与上述过程相对应 的程序代码存储在该存储介质上。
尽管参照典型实施例说明了本发明，但应该理解，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，以包含所有修改、等同结构和功能。
权利要求
1. 一种焦点调节设备，其包括面部检测单元，用于使用从对拍摄光学系统所捕获的被摄体图像进行光电转换的图像传感器获得的图像信号，检测至少被摄体面部存在的位置；焦点检测单元，用于在估计与由所述面部检测单元检测到的所述被摄体面部相对应的身体存在的焦点检测区域中检测所述拍摄光学系统的多个对焦位置；以及控制单元，用于基于在所述焦点检测区域中获得的至少一个对焦位置，控制所述拍摄光学系统的移动，其中，所述控制单元进行控制，以便将所述拍摄光学系统移动到由所述焦点检测单元检测到的所述多个对焦位置中与最远距离相对应的对焦位置。
2. 根据权利要求l所述的焦点调节设备，其特征在于，所 述焦点检测单元设置预测由所述面部检测单元检测到的被摄体 面部所对应的身体存在的多个焦点4企测区域，并且在所述多个 焦点检测区域中的每一个区域中，检测所述拍摄光学系统的对 焦位置。
3. 根据权利要求l所述的焦点调节设备，其特征在于，还 包括估计单元，用于基于由所述面部检测单元所4佥测到的被摄体面部的大小，估计被摄体距离，其中，所述控制单元将所述焦点4全测单元所4企测到的所述 多个对焦位置中的不是所述估计单元所获得的所述被摄体距离的被摄体景深内的对焦位置的任一对焦位置，从所述拍摄光学 系统移动到的对焦位置中除去。
4. 根据权利要求l所述的焦点调节设备，其特征在于，如 果在与所述面部;险测单元所检测到的所述祐j聂体面部存在的位置相对应的所述焦点检测区域中不能检测到所述拍摄光学系统 的对焦位置，贝'J所述焦,泉-险测单元在预测所述#皮:摄体面部所对应的身体存在的所述焦点检测区域中，检测所述拍摄光学系统 的对焦位置。
5. 根据权利要求l所述的焦点调节设备，其特征在于，所 述控制单元设置有用于控制显示部的显示控制单元，以便当控 制所述拍摄光学系统移动到预测被摄体面部所对应的身体存在 的焦,泉检测区域中的所述拍摄光学系统的对焦位置时，在相应 的面部位置处进行对焦显示。
6. —种焦点调节设备，其包括面部检测单元，用于使用通过对拍摄光学系统所捕获的被 摄体图像进行光电转换而获得的图像信号，检测被摄体的面部 信息；估计单元，用于乂人所述面部4企测单元所才企测到的所述面部 信息，估计被摄体距离；焦点检测单元，用于基于所述图像信号，检测所述拍摄光 学系统的对焦位置；以及控制单元，用于进行控制以便将所述拍摄光学系统移动到 所检测到的对焦位置，其中，如果检测到多个对焦位置，则所述控制单元基于所 估计的被摄体距离，从所述多个对焦位置中选择将把所述拍摄 光学系统移动到的对焦位置。
7. 根据权利要求6所述的焦点调节设备，其特征在于，所 述焦点检测单元基于焦点检测区域中的图^f象信号，检测所述拍 摄光学系统的对焦位置，其中所述焦,泉检测区域基于所述面部 检测单元所检测到的面部信息。
8. 根据权利要求6所述的焦点调节设备，其特征在于，当检测到多个对焦位置时，所述控制单元选择所估计的被摄体距 离的被摄体景深内的对焦位置。
9. 根据权利要求6所述的焦点调节设备，其特征在于，当 检测到多个对焦位置时，所述控制单元选择靠近所估计的被摄 体距离的对焦位置。
10. 根据权利要求6所述的焦点调节设备，其特征在于，所 述面部信息至少包括关于面部大小的信息，并且所述估计单元 基于所述面部大小信息估计所述被摄体距离。
11. 一种焦点调节设备的控制方法，其包括以下步骤 面部检测步骤，用于使用通过对拍摄光学系统所捕获的被摄体图像进行光电转换而获得的图像信号，检测至少被摄体面 部存在的位置；焦点检测步骤，用于在估计与所述面部检测步骤中所检测 到的所述被摄体面部相对应的身体存在的焦点检测区域中，检 测所述拍摄光学系统的多个对焦位置；以及控制步骤，用于基于在所述焦点检测区域中获得的至少一 个对焦位置，控制所述拍摄光学系统的移动，其中，所述控制步骤进行控制，以便将所述拍摄光学系统 移动到在所述焦点检测步骤中所检测到的所述多个对焦位置中 与最远距离相对应的对焦位置。
12. —种焦点调节设备的控制方法，其包括以下步骤 面部检测步骤，用于使用通过对拍摄光学系统所捕获的被摄体图像进行光电转换而获得的图像信号，检测被摄体的面部 "f吕息5估计步骤，用于从在所述面部检测步骤中所检测到的所述面部信息，估计被摄体距离；焦点检测步骤，用于基于所述图像信号，检测所述拍摄光学系统的对焦位置；以及控制步骤，用于进行控制，以便将所述拍摄光学系统移动 到所检测到的对焦位置，其中，如果检测到多个对焦位置，则所述控制单元基于所 估计的被摄体距离，从所述多个对焦位置中选择将把所述拍摄 光学图像移动到的对焦位置。
—种焦点调节设备，其包括面部位置检测单元，用于使用从对拍摄光学系统所捕获的 被摄体图像进行光电转换的图像传感器获得的图像信号，检测 画面内至少人的脸存在的位置；焦点4企测单元，用于在由所述面部位置冲全测单元#全测到的 所述人的脸存在的第 一 焦点检测区域和估计与由所述面部位置二焦点4全测区域中的至少一个中，4全测所述拍4聂光学系统的对 焦位置；以及控制单元，用于基于从所述第一焦点检测区域和所述第二 焦,泉检测区域获得的至少 一 个对焦位置，控制所述拍摄光学系 统的移动，其中，所述第二焦点检测区域大于所述第一焦点检测区域。
全文摘要
本发明提供一种焦点调节设备及其控制方法。该设备包括面部检测单元，用于使用从对拍摄光学系统所捕获的被摄体图像进行光电转换的图像传感器获得的图像信号，检测至少被摄体面部存在的位置；焦点检测单元，用于在估计与由所述面部检测单元检测到的所述被摄体面部相对应的身体存在的焦点检测区域中检测所述拍摄光学系统的多个对焦位置；以及控制单元，用于基于在所述焦点检测区域中获得的至少一个对焦位置，控制所述拍摄光学系统的移动，其中，所述控制单元进行控制，以便将所述拍摄光学系统移动到由所述焦点检测单元检测到的所述多个对焦位置中与最远距离相对应的对焦位置。
文档编号H04N5/232GK101547314SQ20091013521
公开日2009年9月30日 申请日期2007年5月10日 优先权日2006年5月10日
发明者寺山公太, 平井信也 申请人:佳能株式会社