CN101241296A

CN101241296A - 聚焦装置、聚焦方法以及设置有该聚焦装置的摄像设备

Info

Publication number: CN101241296A
Application number: CNA2008100064154A
Authority: CN
Inventors: 上西正晃
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2008-02-03
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2028-02-03
Also published as: EP1968310A2; US20080193116A1; US7747159B2; JP4429328B2; CN101241296B; EP1968310A3; JP2008197286A

Abstract

本发明提供了一种聚焦装置、聚焦方法以及设置有该聚焦装置的摄像设备。该聚焦装置能够根据目标被摄体的检测结果来设置(S402)聚焦区，其中，即使没有再检测到目标被摄体，当假定目标被摄体出现时，使聚焦镜头(104)的移动速度较慢。因此，即使不能再检测到目标被摄体，也能够抑制对焦位置显著变化。

Description

聚焦装置、聚焦方法以及设置有该聚焦装置的摄像设备

技术领域

本发明涉及聚焦装置和聚焦方法，并且更具体地，涉及能够根据检测目标被摄体的结果来设置聚焦区的聚焦装置和聚焦方法。本发明还涉及设置有这样的聚焦装置的摄像设备。

背景技术

已知利用用于检测人像的脸部、运动物体等的被摄体检测功能的自动聚焦控制在传统上用于以数字照相机为典型的摄像设备中。这是用于通过从所拍摄的图像检测目标被摄体，在所检测到的目标被摄体的部分中设置聚焦区，并执行聚焦控制，来聚焦在诸如人像的脸部的目标被摄体上的技术(参见日本特开2003-107335)。

如果利用这样的自动聚焦控制不能检测到目标被摄体，则可以想象地，可以通过将聚焦区设置在诸如图像中心的、通常被认为非常可能包括目标被摄体的区域中，来执行焦点控制。

在拍摄电影等时，存在执行用于连续地执行控制以聚焦在所设置的聚焦区上的连续自动聚焦(AF)的情况。如果将利用目标被摄体的检测的上述自动聚焦控制应用于连续AF，虽然在连续检测到目标被摄体时不会产生问题，但是，在诸如不能检测到目标被摄体的情况下，将产生问题。

换而言之，当检测到目标被摄体时，将聚焦区设置在目标被摄体的部分上，而当不能再检测到目标被摄体时，将聚焦区设置在图像的中心区域。因此，聚焦区在目标被摄体区域和画面中心区域之间频繁切换，所以当目标被摄体不在画面的中心时，对焦位置非常迅速地变化。

将参考图8A至图8D来说明这种情况。

如图8A所示，在拍摄目标被摄体(在这种情况下为人脸)不处于画面中心区域的场景时，如果检测到目标被摄体810，则将聚焦区801设置在与目标被摄体的位置相对应的位置处。

当在目标被摄体810将他/她的脸转到侧面等之后，目标被摄体的检测(在这种情况下，即，脸部的检测)失败时，将聚焦区802设置在画面的中心处。通常，当画面的中心处不存在目标被摄体时，对焦位置变化。特别地，在拍摄背景中包含远距离的景物的场景时，对焦位置显著地变化。

如果目标被摄体随后又转回到正面，则检测到目标被摄体，并且显示返回图8A所示的状态。对焦位置在目标被摄体和背景中的被摄体之间的这样的变化导致在图像中发生闪烁的问题，对于用户来说这是令人心烦的。

为了解决这个问题，已经构思了这样的补救方案：即使当不能再检测到目标被摄体时，也利用某种方法来预测目标被摄体的位置，并且将聚焦区803设置在如图8C所示的所预测的目标被摄体的位置处。

然而，即使可以预测目标被摄体的位置，也难以准确地连续预测目标被摄体的位置。如果将聚焦区804设置在如图8D所示的错误预测的目标被摄体的位置处，则没有办法解决这个问题。

发明内容

已经构思本发明，以至少解决上述传统技术所遇到的问题之一。本发明提供能够根据目标被摄体的检测结果来设置聚焦区的聚焦装置和聚焦方法，其中，即使当不能再检测到目标被摄体时，也能够抑制对焦位置显著地变化。本发明还提供设置有该聚焦装置的摄像设备。

根据本发明的一方面，提供一种聚焦装置，包括：检测部件，用于从所拍摄的图像检测聚焦目标；设置部件，用于响应于所述检测部件检测到所述聚焦目标，设置用于检测聚焦镜头的聚焦状态的聚焦区；以及焦点调节部件，用于通过基于所述聚焦区的图像移动所述聚焦镜头，来执行焦点调节，其中，当响应于所述检测部件检测到所述聚焦目标，所述设置部件设置了所述聚焦区时，所述焦点调节部件使所述聚焦镜头以第一速度移动，当在设置了所述聚焦区之后没有再检测到所述聚焦目标时，所述焦点调节部件还使所述聚焦镜头以第二速度移动，所述第二速度比所述第一速度慢。

根据本发明的另一方面，提供一种摄像设备，包括：摄像部件，用于对被摄体的图像进行光电转换，并输出图像；记录部件，用于执行控制，以将由所述摄像部件所获得的图像记录在记录介质中；以及根据权利要求1到4中任一项所述的聚焦装置。

根据本发明的又一方面，提供一种聚焦方法，包括：检测步骤，用于从所拍摄的图像检测聚焦目标；设置步骤，用于响应于检测到所述聚焦目标，设置用于检测聚焦镜头的聚焦状态的聚焦区；以及调节步骤，用于通过基于所述聚焦区的图像移动所述聚焦镜头，来调节焦点，其中，所述调节步骤包括当在所述设置步骤中设置了所述聚焦区时，使所述聚焦镜头以第一速度移动，所述调节步骤还包括当没有再检测到所述聚焦目标时，使所述聚焦镜头以第二速度移动，所述第二速度比所述第一速度慢。

根据以下参考附图对示例性实施例的说明，本发明的其他特征将变得显而易见。

附图说明

图1是示出作为根据本发明的实施例的设置有聚焦装置的摄像设备的例子的数字照相机的示例性配置的框图。

图2是用于示出根据本发明的实施例的数字照相机的整体操作的流程图。

图3A和图3B是示出根据本发明的实施例的数字照相机的连续AF处理的细节的流程图。

图4A和图4B是示出根据本发明的实施例的数字照相机中的连续AF边框设置处理的细节的流程图。

图5A至图5D是用于示出根据本发明的实施例的数字照相机中的连续AF边框设置的具体例子的图。

图6是用于示出根据本发明的实施例的数字照相机的AF操作的细节的流程图。

图7是用于示出根据本发明的实施例的数字照相机的摄影操作的细节的流程图。

图8A至图8D是用于示出利用目标被摄体的检测结果来设置AF边框的传统方法的问题的图。

具体实施方式

现在将参考附图来详细说明本发明的优选实施例。

图1是示出作为根据本发明的实施例的设置有聚焦装置的摄像设备的例子的数字照相机的示例性配置的图。

在根据本实施例的数字照相机100中，镜头单元包括：包括变焦装置的摄影镜头101；用于控制光量的可变光圈和快门102；以及用于聚焦于图像传感器的聚焦镜头104。自动曝光控制(AE)处理单元103控制可变光圈和快门102，并执行自动曝光控制。用作驱动部件的AF处理单元105移动聚焦镜头104，并执行自动聚焦控制。闪光灯预发光(EF)处理单元107控制闪光灯106闪光。图像传感器108是诸如CCD图像传感器或者CMOS图像传感器的光电转换元件，并且以像素为单位将目标被摄体的光学图像转换成电信号。

A/D转换单元109将由图像传感器108所输出的电信号转换成数字像素数据。A/D转换单元109包括用于从由图像传感器108所输出的信号中去除噪声的相关双采样(CDS)电路、以及A/D转换之前的非线性放大器电路。

图像处理单元110对已经进行A/D转换的像素数据执行颜色插值处理，以生成彩色图像数据。白平衡(WB)处理单元111对由图像处理单元110所生成的彩色图像数据执行白平衡处理。格式转换单元112将图像数据编码成例如JPEG格式(包括运动JPEG格式)或者MPEG格式，并对已编码的图像数据进行解码。

下文将被称为“DRAM”的内部存储器113可以是例如随机存取存储器(RAM)等。DRAM113用作用于暂时存储图像的高速缓冲器，或者用作由格式转换单元112对图像所执行的压缩和解压缩处理的工作存储器。图像记录单元114包括诸如存储卡的记录介质以及用于该记录介质的接口。

系统控制单元115包括例如CPU(未示出)和用于存储将由CPU执行的程序的ROM，并且执行包括稍后将说明的自动聚焦控制处理的数字照相机100的整体操作控制。图像显示存储器(VRAM)是用于存储要在操作和显示单元117上显示的显示图像数据的存储器。系统控制单元115用作设置部件和判断部件。

操作和显示单元117具有诸如LCD或者有机EL显示面板的显示装置。另外，操作和显示单元117显示插入图像记录单元114中的记录介质中所记录的图像，并且还通过字符和图像的方式，显示诸如菜单画面的设置画面、各种消息以及照相机的状态。操作和显示单元117还在拍摄图像时用作电子取景器(EVF)，并显示所设置的聚焦区(例如，限定聚焦区的边框)。

操作单元118是输入装置(键、按钮、接触面板、拨盘等)，用户通过它向数字照相机100发出指令。操作单元118还包括下列装置，例如：菜单开关，用于显示允许各种设置的菜单画面，该各种设置包括要执行的用于数字照相机100的摄影功能的设置、用于图像回放的设置等；变焦杆，用于指示摄影镜头执行变焦操作；改变开关，用于改变操作模式(摄影模式和回放模式)；上、下、右、左方向键等。

摄影模式开关119是用于打开或关闭目标被摄体(在本实施例中为人脸)检测模式的开关。主开关120用作对数字照相机进行通电和断电的电源开关。

SW1 121是当例如半按下快门按钮时接通的开关。当SW1121接通时，本实施例的数字照相机100执行诸如AF和AE的摄影的备用操作。SW2 122是当例如全按下快门按钮时接通的开关。当SW2 122接通时，本实施例的数字照相机100基于摄影的备用操作的结果，开始摄影操作。

电影开关(电影SW)123是用于用户向数字照相机100提供开始或结束电影拍摄的指令的开关。在本实施例中，当电影SW123接通时，开始电影记录。当在电影记录期间再次接通电影SW 123时，终止电影记录。

作为用于检测具有预定特征的目标被摄体的部件的脸部检测单元124对已经由图像处理单元110进行处理的图像数据应用已知的脸部检测方法，从而检测人脸，作为目标被摄体。然后，脸部检测单元124向系统控制单元115提供关于所检测到的脸部的信息(被认为包括脸部的区域的位置和大小、检测的可靠性，所有这些在下文中将被共同称为“脸部信息”)以及基于脸部信息所确定的优先顺序。作为用于检测人脸的方法，可以使用已知的技术，并且由于它与本发明没有直接的关系，因此在此省略对它的详细说明。

具体地，在本实施例中可以使用已知的脸部检测技术。

已知的脸部检测技术的例子包括：基于使用神经网络的学习的方法；以及使用模板匹配找到诸如眼睛、鼻子和嘴部的具有典型形状的器官，并且如果匹配度较高，则识别为脸部的方法；另外，已经提出了更多的方法，包括检测诸如皮肤颜色和眼睛形状的图像特征量，并执行统计分析的方法。一般地，组合多种这些方法，以提高脸部检测的精度。

日本特开2002-251380中说明了一个具体的例子，该申请公开了用于使用小波变换和图像特征量来检测脸部的方法。

另外，关于可靠性没有特别的限制。例如，当被认为是脸部的区域中的脸部部分的总匹配度不小于阈值时，可以判断为可靠性高。因此，可以假定，脸部区域满足用于识别脸部的条件的程度越高，脸部区域的可靠性越高。

整体操作

在下文中，将参考图2所示的流程图来说明根据本实施例的数字照相机的整体操作。

首先，在S201中，系统控制单元115检测主开关120的状态。如果主开关120是接通的，则处理进入S202。注意，主开关120的作用是对数字照相机100进行通电和断电。

在S202中，系统控制单元115通过图像记录单元114，获取插入图像记录单元114中的记录介质的剩余空间，并判断是否插入了记录介质，以及剩余空间是否为0(剩余空间并不严格限于0，并且系统控制单元115可以判断剩余空间是否等于基本上不可能拍摄甚至一个图像的程度)。

如果剩余空间为0，则处理进入S203。否则，处理进入S204。在S203中，系统控制单元115使操作和显示单元117显示表示例如记录空间不足的警告消息，并且处理返回S201。可以通过在操作和显示单元117上显示消息、从声音输出单元(未示出)输出警告声音或者组合这两者，来提供在S203中所生成的警告。

在S204中，系统控制单元115判断AF模式是否处于脸部检测模式。如果AF模式处于脸部检测模式，则处理进入S205。如果AF模式不处于脸部检测模式，则处理进入S208。

在S205中，系统控制单元115指示脸部检测单元124执行脸部检测处理。脸部检测单元124对已经由图像处理单元110进行处理的图像数据执行脸部检测处理，获取脸部信息和脸部的优先顺序，并将它们提供给系统控制单元115。脸部检测单元124对其执行脸部检测的图像可以是为了例如允许操作和显示单元117用作EVF而从依次拍摄的各图像所生成的显示图像。在记录电影时，可以对分辨率高于显示图像的分辨率的实际记录的图像执行脸部检测处理。

在S206中，系统控制单元115基于S205中的脸部检测处理的结果，判断是否已经检测到脸部。如果检测到脸部，则系统控制单元115在显示在操作和显示单元117上的EVF画面上执行表示所检测到的脸部的区域的附加显示。在本实施例中，如图8A至图8D所示，通过在EVF画面上叠加边框，来显示脸部区域。

另外，在本实施例中，系统控制单元115针对在通过脸部检测处理所检测到的脸部中的优先顺序为前Z位(其中Z是不小于1的整数)的脸部显示边框。要显示的边框不必具有用于限定所检测到的脸部区域的形状，并且该形状可以是外接在脸部区域周围的四边形或者是脸部区域内的四边形。

在S208中，系统控制单元115检测电影SW 123的状态。如果电影SW 123是接通的，则处理进入S209。如果电影SW 123是断开的，则处理进入S213。

在S209中，系统控制单元115开始记录电影。在S210中，系统控制单元115控制AF处理单元105，并根据稍后将说明的图3A和图3B的流程图，执行连续AF。在S211中，系统控制单元115检测电影SW 123的状态。如果电影SW 123是接通的，则处理进入S212。如果电影SW 123不是接通的，则处理进入S210。

在S211中，判断插入图像记录单元114中的记录介质的剩余空间。如果剩余空间是0，则处理进入S212。如果剩余空间不是0，则处理进入S210。

在S212中，系统控制单元115结束记录电影，并且处理返回S201。

在S208中，如果电影SW 123是断开的，则在S213中，系统控制单元115判断AF模式是处于连续AF模式还是单次AF模式。然后，如果模式处于连续AF模式，则处理进入S214。如果模式处于单次AF模式，则处理进入S215。在S214中，系统控制单元115控制AF处理单元105，并根据稍后将说明的图3A和图3B的流程图，执行连续AF。

在S215中，判断SW1 121的状态。如果SW1 121是接通的，则处理进入S216。否则，处理返回S201。在S216中，系统控制单元115指示AE处理单元103基于由图像处理单元110所输出的图像数据来执行AE处理。然后，AE处理单元103确定合适的光圈和合适的快门速度值。

另外，在S217中，系统控制单元115根据稍后将说明的图6的流程图，来控制AF处理单元105，并执行AF操作。在S218中，系统控制单元115判断SW2 122的状态。如果SW2 122是接通的，则处理进入S219。否则，处理进入S220。

在S219中，系统控制单元115根据稍后将说明的图7的流程图，来执行摄影操作的控制。在S220中，系统控制单元115判断SW 1121的状态。如果SW1 121是断开的，则处理返回S201。如果SW1 121是接通的，则处理返回S218，并且锁定焦点，直到接通S W2122，或者当断开SW1 121时。

连续AF操作

下面将详细说明图2的流程图的S210和S214中所执行的连续AF处理。

图3A和图3B是示出本实施例的数字照相机的连续AF处理的细节的流程图。

在S301中，系统控制单元115根据稍后将说明的图4A和图4B的流程图，设置聚焦区(下文中称为“AF边框”)。在S302中，系统控制单元115获取所设置的AF边框的焦点评估值(例如，反差值)。在S303中，系统控制单元115判断是否检测到脸部。如果检测到脸部，则处理进入S305。如果没有检测到脸部，则处理进入S304。

在S304中，系统控制单元115判断“基准获取标志”的值是否为“真(TURE)”，该“基准获取标志”表示是否需要获取在稍后将说明的聚焦区设置处理中要使用的基准评估值。如果该值为“真”，则处理进入S305。如果该值为“假(FALSE)”，则处理进入S306。

在S305中，系统控制单元115将在S302中所获取的“焦点评估值”存储在未示出的内部处理存储器中，作为“基准评估值”。然后，将基准获取标志的值设置成“假”。

在S306中，系统控制单元115判断峰值检测标志的值是否为“真”。如果该值为“真”，则处理进入S326。如果该值为“假”，则处理进入S307。

在S307中，系统控制单元115通过AF处理单元105，获取聚焦镜头104的当前位置。

在S308中，系统控制单元115获取焦点评估值，并将获取计数器的值加1，以获得聚焦镜头104的当前位置的焦点评估值的获取次数。获取计数器可以是DRAM113的具体地址的值，并且在此处未示出的初始化操作中被预先初始化为0。

在S309中，系统控制单元115判断获取计数器的值是否为1。如果获取计数器的值为1，则处理进入S312。如果获取计数器的值不为1，则处理进入S310。

在S310中，系统控制单元115判断“当前焦点评估值”是否大于“先前焦点评估值”。如果“当前焦点评估值”大于“先前焦点评估值”，则处理进入S311。否则，处理进入S321。

在S311中，系统控制单元115将用于对“当前焦点评估值”超过“先前焦点评估值”的次数进行计数的增加计数器的值加1。与获取计数器相似，该增加计数器可以是DRAM113的具体地址的值，并且在此处未示出的初始化操作中被预先初始化为0。

在S312中，系统控制单元115将“当前焦点评估值”存储在未示出的内部处理存储器中，作为最大的焦点评估值(最大评估值)。

在S313中，将聚焦镜头104的当前位置存储在未示出但包含在系统控制单元115中的处理存储器中，作为与最大焦点评估值相对应的位置。

在S314中，系统控制单元115将“当前焦点评估值”存储在内部处理存储器中，作为“先前焦点评估值”。

在S315中，系统控制单元115判断聚焦镜头104的当前位置是否处于焦点检测范围(聚焦镜头104可移动的范围)的边缘。如果聚焦镜头104的当前位置处于焦点检测范围的边缘，则处理进入S316。否则，处理进入S317。

在S316中，系统控制单元115指示AF处理单元105反转聚焦镜头104的移动方向。

在S317中，系统控制单元115判断稍后将说明的“脸部检测标志”和“脸部追踪标志”的值是否都为“真”。如果都为“真”，则处理进入S319。否则，处理进入S318。

在S318中，系统控制单元115将聚焦镜头104在单位时间内的移动量，即，移动速度设置为第一值A，然后处理进入S320。

在S319中，系统控制单元115将聚焦镜头104在单位时间内的移动量，即，移动速度设置为第二值B，然后处理进入S320。

注意，设置在S318中所设置的第一值(第一速度)A和在S319中所设置的第二值(第二速度)B，以使例如A＞B。这是因为仅当“脸部检测标志”和“脸部追踪标志”的值都为“真”时，处理才进入S319，因此，如果将聚焦镜头104的移动速度设置为较小，则较易维持镜头聚焦在目标被摄体上的聚焦状态。合适时，可以将第二值B设置为0。在这种情况下，可以固定焦点位置，同时维持镜头聚焦在目标被摄体上的聚焦状态。

在S320中，系统控制单元115控制AF处理单元105，从而以在S318或S319中所设置的速度移动聚焦镜头104。

在S321中，系统控制单元115判断通过“最大焦点评估值-当前焦点评估值”所得到的值是否大于预定值。如果通过“最大焦点评估值-当前焦点评估值”所得到的值大于预定值，则处理进入S322。否则，处理进入S314。

在S322中，系统控制单元115判断增加计数器的值是否大于0。如果该值大于0，则处理进入S323。如果该值为0，则处理进入S314。在该步骤中，如果焦点评估值持续增大，并且通过“最大焦点评估值-当前焦点评估值”所得到的值超过预定值，换而言之，如果当前焦点评估值以大于预定值的变化量相对于最大值显著减小，则此时的最大焦点评估值被认为是峰值位置的值。

在S323中，系统控制单元115控制AF处理单元105，以将聚焦镜头104移动到焦点评估值达到最大程度的峰值位置。

在S324中，系统控制单元115将峰值检测标志的值设置为“真”。

在S325中，系统控制单元115将获取计数器的值设置为0。

在S326中，系统控制单元115将表示已经检测到峰值位置并且焦点已经固定的“焦点终止标志”的值设置为“真”，然后处理进入S327。

在S327中，系统控制单元115判断当前焦点评估值的变化是否不小于最大焦点评估值的预定百分比。如果当前焦点评估值的变化不小于预定百分比，则处理进入S329。如果该变化小于预定百分比，则处理进入S328。

在S328中，系统控制单元115控制AF处理单元105，以将聚焦镜头104保持在当前位置。

在S329中，系统控制单元115将峰值检测标志的值和焦点终止标志的值设置为“假”，以重新获得焦点评估值达到最大程度时的聚焦镜头的位置。另外，系统控制单元115将存储在处理存储器中的最大焦点评估值和峰值位置复位。

在S330中，系统控制单元115将增加计数器的值复位为0，然后处理进入S317。

通过上述方式，根据本实施例的数字照相机100通过移动聚焦镜头104，来执行焦点调节，以使在连续AF操作期间，在所设置的AF边框中始终实现聚焦状态。从而，没有检测到目标被摄体时的聚焦镜头的移动速度相对于检测到目标被摄体时的聚焦镜头的移动速度变得较慢，或者聚焦镜头停止移动。更具体地，如上所述，聚焦镜头在单位时间内的移动量根据是否检测到脸部而变化，并且当没有检测到脸部时，移动量较小。因此，即使不能检测到目标被摄体，也能够抑制对焦位置的显著变化，从而可以防止图像质量的下降。

连续AF边框设置处理

接着，将说明以上讨论的连续AF操作的S301中所执行的AF边框设置操作。

图4A和图4B是示出本实施例的数字照相机的连续AF边框设置处理的细节的流程图。

在S401中，系统控制单元115判断脸部检测单元124是否检测到脸部。然后，如果检测到脸部，则处理进入S402。如果没有检测到脸部，则处理进入S404。

在S402中，系统控制单元115在基于由最近的脸部检测处理所生成的脸部信息而确定的具有最高优先顺序的脸部(在下文中称为“主要脸部”)的位置处设置一个AF边框。图5A是示出在检测到一个脸部并将所检测到的脸部确定为主要脸部之后，在S402中设置AF边框501的例子的图。在这种情况下，通过系统控制单元115，将聚焦镜头104的移动速度设置为以上所述的第一速度A。

应该注意的是，为了清楚，在图5A至图5D的图像中示出了AF边框，但是与S207中所述的示出所检测到的脸部的显示不同，AF边框将不被显示。

在本实施例中，AF边框501具有各边与形成画面的矩形的各边平行的方形形状。可以将它的中心置于所检测到的主要脸部的中心(脸部区域的中心的位置)，或者脸部区域中的眼睛之间的中心位置。另外，基于所检测到的主要脸部的脸部区域的大小，来确定垂直方向和水平方向上的大小WID(图5A中所示)。

在S403中，系统控制单元115将表示已经检测到脸部的“脸部检测标志”的值设置成“真”，同时，将稍后将说明的“脸部追踪标志”的值设置成“假”。另外，系统控制单元115将用于对不能再检测到脸部时的焦点评估值获取次数进行计数的“脸部NG计数器”的值复位为0，然后处理进入图3A的S302。

如刚才所述，当检测到脸部时，在主要脸部位置恒定地放置一个AF边框，并执行连续AF。因此，可以持续地维持对主要脸部的正确聚焦。

另一方面，如果在S401中没有检测到脸部，则在S404中，系统控制单元115判断脸部检测标志的值是否为“真”。如果脸部检测标志的值为“真”，则处理进入S405。如果脸部检测标志的值为“假”，则处理进入S406。

在S405中，系统控制单元115将一个AF边框放置在例如如图8B所示的画面的中心区域中，并将脸部检测标志的值设置为“假”。然后，处理进入图3A的S302。通过该操作，如果没有检测到脸部，并且不能预测脸部位置，则将AF边框设置在被认为非常可能包括目标被摄体的画面中心位置处。在这种情况下，通过系统控制单元115，将聚焦镜头104的移动速度设置为以上所述的第一速度A。

在S404中，如果脸部检测标志的值为“假”，则在S406中，系统控制单元115判断焦点终止标志的值是否为“真”。如果该值为“真”，则处理进入S422。如果该值为“假”，则处理进入S407。

以下将说明的从S407至S421的处理涉及：1)“脸部运动检测操作”，通过该操作，利用比较基于最近的脸部检测的结果所设置的AF边框的焦点评估值与在图3A的S 305中所获取的基准评估值，来检测脸部运动；以及2)脸部运动的检测之后所执行的“脸部追踪操作”，通过该操作，将焦点评估值基本上等于基准评估值的AF边框判断为脸部已经移动到此的目的地AF边框。

注意，在执行该脸部追踪操作时，将脸部追踪标志的值设置成“真”。

在S407中，系统控制单元115判断脸部追踪标志的值是否为“真”。如果脸部追踪标志的值为“真”，则处理进入S410。如果该值为“假”，则处理进入S408。

在S408中，系统控制单元115将先前所设置的AF边框，即，上次检测到脸部时所设置的AF边框的位置设置为基准位置，并在该AF边框的周边放置多个AF边框(多个边框)。在本实施例中，“周边”是作为图像的一部分的矩形区域，并具有通过将该矩形区域划分成N×M(其中N和M都是不小于1的整数，并且它们中的至少一个不小于2)个相同形状而得到的多个聚焦区。执行该划分，使得这多个聚焦区包括上次检测到脸部时所设置的聚焦区。因此，这多个聚焦区的形状和大小等同于上次检测到脸部时所设置的聚焦区的形状和大小。

图5B示出在目标被摄体已经从图5A所示的状态转过他/她的脸之后没有再检测到目标被摄体的脸部时，在S408中设置多个AF边框的例子。在这种情况下，设置8个AF边框，使得它们围绕在上次检测到脸部时所设置的、用作基准AF边框的AF边框501。因此，在该例子中，在AF边框502中共设置9(N＝3，M＝3)个AF边框。

在S409中，系统控制单元115将脸部追踪标志的值设置成“真”。这时，系统控制单元115将聚焦镜头104的移动速度设置成以上所述的第二速度B。

在S410中，系统控制单元115判断在S412(稍后将说明)中执行计数的、用于焦点评估值的变化计数器是否具有预定值。然后，如果变化计数器具有预定值，则处理进入S414。否则，处理进入S411。

在S411中，系统控制单元115获取先前所设置的AF边框(即，基准AF边框)的焦点评估值，而不是在S408中所设置的多个AF边框的焦点评估值，然后判断所获取的值的变化是否不小于设置为相对于基准评估值的评估值变化阈值的预定百分比。如果该变化不小于预定百分比，则处理进入S412。否则，处理进入S413。

在S412中，系统控制单元115将用于对焦点评估值的变化不小于基准评估值的预定百分比的连续变化的次数进行计数的“变化计数器”的值加1。

在S413中，系统控制单元115将变化计数器复位为0，因为该变化小于预定百分比。

从而，当目标被摄体例如从图5B所示的状态实际移动到图5C所示的状态时，基准AF边框501的焦点评估值显著变化(变化量不小于预定百分比)，因此能够判断为主要脸部已经移动。

在本实施例中，如在S410的处理中已经所述，当基准AF边框的焦点评估值相对于基准评估值连续显著变化预定次数时，判断为主要脸部已经移动。可以适当地根据经验将该预定的次数设置成合适的值，因为如果将该次数设置成非常小的值，即使是短时间移动它也会进行响应，而如果将该次数设置成非常大的值，则追踪性能将降低。

在S414中，系统控制单元115通过控制AF处理单元105在聚焦透镜104的当前位置周围的非常小的范围内移动聚焦透镜104，来获取关于在S408中所设置的多个AF边框中的每一个的焦点评估值。可以通过例如判断依次存储在DRAM113中的所拍摄的图像数据中的与AF边框相对应的区域的像素数据的反差值，来获取焦点评估值。

在S415中，系统控制单元115判断在S414的处理中所获取的AF边框的每个焦点评估值是否具有不小于预定值的峰值，以判断是否存在对焦AF边框。

在S416中，系统控制单元115判断在该多个AF边框中是否存在判断为对焦AF边框的边框。如果判断为存在判断为对焦AF边框的边框，则处理进入S417。否则，处理进入S405。

在S417中，系统控制单元115判断可能是主要脸部的目的地的AF边框。具体地，在判断为对焦AF边框的边框中，将最大焦点评估值最接近基准评估值的AF边框，或者峰值相对于基准评估值具有最小变化百分比的AF边框判断为可能是主要脸部的目的地的AF边框。

在S418中，系统控制单元115判断在S417中所选择的AF边框的最大焦点评估值是否满足判断为主要脸部的目的地的要求。具体地，判断在S417中所选择的AF边框的最大焦点评估值相对于基准评估值的变化百分比是否不大于设置为脸部评估阈值的预定百分比。如果该变化百分比不大于预定百分比，则将所选择的AF边框判断为可能是主要脸部的目的地的AF边框，并且处理进入S419。否则，处理进入S405。

在S419中，系统控制单元115将判断为主要脸部的目的地AF边框的AF边框设置为新的基准AF边框，并重新设置N×M个AF边框。

在S420中，系统控制单元115将基准获取标志的值设置成“真”。然后，在S421中，系统控制单元115将变化计数器的值复位为0。

通过上述处理，例如，即使当目标被摄体如图5B至图5C所示移动时，也能够识别脸部的移动，并判断可能是脸部的目的地的AF边框，然后重新设置如图5D所示的新的基准AF边框501′和AF边框502′。

因此，即使当没有再检测到脸部之后目标被摄体进一步移动时，也能够增大可以在脸部位置处连续设置AF边框的可能性。因此，对焦位置几乎不偏离脸部。另外，因为上次检测到脸部时所设置的AF边框被设置为基准边框，并且在该基准边框的周边中设置多个AF边框，所以不需要将AF边框的数量增大到很大的程度，因此，判断各AF边框的焦点评估值的处理负担的增长将很小。

如果在S406中焦点终止标志的值为“真”，则在S422中，系统控制单元115对AF边框的设置不作改变，并且处理进入S423。

在S423中，系统控制单元115将用于对不能再检测到脸部时的焦点评估值的获取次数进行计数的脸部NG计数器的值加1，并且处理进入S424。

在S424中，系统控制单元115判断脸部NG计数器是否具有不小于预定值的值。如果该计数器具有不小于预定值的值，则判断为目标被摄体不再存在于画面上，然后在S405中，将AF边框设置在画面的中心。

从而，在脸部检测之后，当没有检测到脸部的次数不小于预定的次数时，判断为该脸部不再存在于画面上，并且可以终止脸部追踪操作。在该处理中，通过系统控制单元115，将聚焦镜头104的移动速度设置为以上所述的第一速度A。

在记录电影期间所执行的连续AF操作(S210)的各种阈值可以不同于拍摄静止图像之前所执行的连续AF操作(S214)的各种阈值。具体地，可以改变图4B的S410中的变化计数器的阈值、S411中的评估值变化阈值、S418中的脸部评估阈值以及S424中的脸部NG计数器的阈值。

AF操作

接着，将参考图6所示的流程图来说明图2的S217中的由本实施例的数字照相机100所执行的AF操作的细节。

首先，在S601中，系统控制单元115判断是否正在执行连续AF操作。如果正在执行连续AF操作，则处理进入S602。否则，处理进入S604。

在S602中，系统控制单元115判断峰值检测标志的值是否为“真”。如果该值为“真”，则处理进入S603。否则，处理进入S604。

在S603中，系统控制单元115控制AF处理单元105，在当前位置位于中心的情况下，在相对于预先设置的整个焦点检测范围(镜头的可移动范围)较小的范围内移动聚焦镜头104。这是因为已经执行了连续AF操作，因此认为镜头已经处于接近聚焦状态的状态。

在S604中，系统控制单元115控制AF处理单元105，来在整个焦点检测范围内移动聚焦镜头104。

在S605中，系统控制单元115判断通过移动聚焦镜头104依次获得的各焦点评估值是否具有不小于预定值的峰值，从而判断聚焦状态是否处于对焦状态。

在S606中，系统控制单元115判断在S605中是否已经判断为聚焦状态处于对焦状态。如果已经判断为对焦状态，则处理进入S607。否则，处理进入S608。

在S607中，系统控制单元115计算焦点评估值为不小于预定值的峰值时的聚集镜头104的位置，即，对焦位置，然后控制AF处理单元105来将聚焦镜头104移动到该对焦位置。

然后，系统控制单元115通过在EVF显示图像上叠加边框，使操作和显示单元117显示诸如限定聚焦区的边框的具有聚焦状态的聚焦区的显示。

在S608中，系统控制单元115判断是否在整个焦点检测范围内执行了焦点评估值的获取。如果没有执行该获取，则处理返回S604，以在整个焦点检测范围内执行焦点评估值的获取。相反，如果已经完成在整个焦点检测范围内的焦点评估值的获取，则处理进入S609。

在S609中，系统控制单元115控制AF处理单元105来将聚焦镜头104移动到称为“固定点”的预定位置，因为对焦位置的获取失败。

摄影操作

接着，将参考图7所示的流程图来说明在图2的S219中由本实施例的数字照相机100所执行的摄影操作的细节。

在S701中，系统控制单元115测量被摄体的亮度。

在S702中，系统控制单元115根据在S701中所测得的被摄体的亮度，控制AE处理单元103，利用合适的光圈值和合适的快门速度，对图像传感器108执行曝光。将在图像传感器108上形成的图像光电转换成模拟信号，并在S703中将该模拟信号发送到A/D转换单元109，其中，在执行包括从图像传感器108的输出中去除噪声、非线性处理等的预处理之后，将该模拟信号转换成数字信号。

然后，在S704中，通过图像处理单元110，将从A/D转换单元109所输出的信号转换成合适的输出图像信号。

在S705中，格式转换单元112将图像处理单元110的输出图像信号转换成诸如JPEG格式的图像格式，并将结果暂时存储在DRAM113中。在S706中，图像记录单元114从DRAM113加载图像数据，并将图像数据记录在所插入的记录介质中。

在图4A的步骤S424中采用这样的配置：当没有实现脸部检测并且多个聚焦区的设置重复了不小于预定次数时，终止脸部追踪，并将聚焦区设置在画面的中心处。然而，本发明并不限于此，还能够采用这样的配置：当在预定长度的时间内没有实现脸部检测时，终止脸部追踪，并将聚焦区设置在画面的中心处。

另外，在以上给出的说明中，采用了这样的配置：通过基于所拍摄的图像检测被摄体的脸部，基于所检测到的脸部区域判断目标被摄体，设置与目标被摄体相对应的聚焦区，并基于聚焦区的所拍摄的图像计算焦点评估值，来执行焦点调节。但是，本发明并不限于此。

还能够采用这样的配置：通过例如在与所检测到的脸部区域相对应的相位差检测传感器的聚焦区中检测聚焦镜头104的散焦量，来执行焦点调节。另外在这种情况下，当不能再检测到目标被摄体的脸部时，针对先前检测到脸部时所获得的目标被摄体的位置以及与目标被摄体位置的周边相对应的相位差检测传感器的聚焦区，检测聚焦镜头104的散焦量。另外，使不能再检测到脸部时的聚焦镜头104的移动速度慢于检测到脸部时的聚焦镜头104的移动速度，或者换而言之，将单位时间内的移动量设置得较小。从而，即使当不再检测到脸部时，也能够防止所检测到的对焦位置显著偏离调节为到脸部的实际距离的镜头的位置。

另外，在以上给出的说明中，采用这样的配置：当实现脸部检测并且AF边框设置在主要脸部的位置处时，通过系统控制单元115，将聚焦镜头104的移动速度，即，单位时间内的移动量设置为先前所述的第一值A。另外，采用这样的配置：当没有实现脸部检测并且脸部追踪标志为“真”时，通过系统控制单元115，将聚焦镜头104的移动速度，即，单位时间内的移动量设置先前所述的第二值B。另外，采用这样的配置：当AF边框设置在预定位置(例如，画面的中心处)时，通过系统控制单元115，将聚焦镜头104在单位时间内的移动量设置为先前所述的第一值A。

但是，本发明并不限于此。例如，实现脸部检测时的聚焦镜头104在单位时间内的移动量与AF边框设置在预定位置处时的聚焦镜头104在单位时间内的移动量可以不同。在这种情况下，将没有实现脸部检测并且脸部追踪标志为“真”时聚焦镜头104在单位时间内的移动量设置为小于实现脸部检测时或AF边框设置在预定位置处时聚焦镜头104在单位时间内的移动量。换而言之，使后者的聚焦镜头104的移动速度小于前者的聚焦镜头104的移动速度。从而，能够防止所检测到的对焦位置显著偏离调节为到目标被摄体的距离的镜头位置。

另外，采用这样的配置：当脸部检测标志不为“真”、没有发现对焦边框、所选择的AF边框的焦点评估值不满足条件或者执行了长时间的脸部追踪时，将AF边框设置在中心处。在该配置中，可以仅设置一个AF边框，或者设置多个AF边框。

如上所述，根据本实施例，在根据目标被摄体的检测结果来设置聚焦区的聚焦装置中，当状态从检测到目标被摄体的状态改变为没有再检测到目标被摄体的状态时，找到可能是目标被摄体的目的地的区域，并且设置聚焦区。具体地，当在目标被摄体的检测和聚焦区的设置之后没有再检测到目标被摄体时，使聚焦镜头的移动速度慢于实现该检测时的移动速度。另外，当在没有再实现检测的情况和在判断为目标被摄体不再存在于画面中之后将聚焦区设置在画面的中心处的情况之间进行比较时，使判断为目标被摄体不再存在于画面中时的聚焦镜头的移动速度较快。因此，即使当没有再检测到目标被摄体时，也能够防止所检测到的对焦位置显著偏离调节为到脸部的距离的镜头位置。另外，当实现目标被摄体的检测时，或者当判断为目标被摄体不再存在于画面中时，能够利用良好的追踪性能，聚焦在用户所选择的被摄体上。

虽然已经参考示例性实施例说明了本发明，但是，应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同结构和功能。

Claims

1.一种聚焦装置，包括：

检测部件，用于从所拍摄的图像检测聚焦目标；

设置部件，用于响应于所述检测部件检测到所述聚焦目标，设置用于检测聚焦镜头的聚焦状态的聚焦区；以及

焦点调节部件，用于通过基于所述聚焦区的图像移动所述聚焦镜头，来执行焦点调节，

其中，当响应于所述检测部件检测到所述聚焦目标，所述设置部件设置了所述聚焦区时，所述焦点调节部件使所述聚焦镜头以第一速度移动，当在设置了所述聚焦区之后没有再检测到所述聚焦目标时，所述焦点调节部件还使所述聚焦镜头以第二速度移动，所述第二速度比所述第一速度慢。

2.根据权利要求1所述的聚焦装置，其特征在于，当所述检测部件没有检测到所述聚焦目标，并且已经判断为所述聚焦目标不存在于图像中时，所述焦点调节部件还使所述聚焦镜头以第三速度移动，所述第三速度比所述第二速度快。

3.根据权利要求2所述的聚焦装置，其特征在于，当在设置了所述聚焦区之后，在预定长度的时间内没有检测到所述聚焦目标时，所述焦点调节部件使所述聚焦镜头以所述第三速度移动。

4.根据权利要求2所述的聚焦装置，其特征在于，当在设置了所述聚焦区之后没有再检测到所述聚焦目标之后，所述检测部件没有检测到所述聚焦目标的次数不少于预定次数时，所述焦点调节部件使所述聚焦镜头以所述第三速度移动。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的聚焦装置，其特征在于，当在所述检测部件不能再检测到所述聚焦目标之后，所述设置部件将所述聚焦区设置在预定位置时，所述焦点调节部件还使所述聚焦镜头以第四速度移动，所述第四速度比所述第二速度快。

6.根据权利要求1到4中任一项所述的聚焦装置，其特征在于，当所述检测部件检测到所述聚焦目标时，所述设置部件设置第一聚焦区，并且随后，当所述检测部件不能再检测到所述聚焦目标时，除所述第一聚焦区以外，所述设置部件基于所述第一聚焦区的位置，设置第二聚焦区。

7.根据权利要求1到4中任一项所述的聚焦装置，其特征在于，当所述检测部件检测到所述聚焦目标时，所述设置部件在画面中设置第一聚焦区，并且随后，当所述检测部件不能再检测到所述聚焦目标时，除所述第一聚焦区以外，所述设置部件基于所述检测部件所检测到的所述聚焦目标的位置，设置第二聚焦区，以及

其中，所述焦点调节部件基于所设置的所述第一聚焦区和所述第二聚焦区的图像，来驱动所述聚焦镜头。

8.根据权利要求1到4中任一项所述的聚焦装置，其特征在于，所述检测部件检测作为所述聚焦目标的被摄体的位置、大小和可靠性至少之一。

9.一种摄像设备，包括：

摄像部件，用于对被摄体的图像进行光电转换，并输出图像；

记录部件，用于执行控制，以将由所述摄像部件所获得的图像记录在记录介质中；以及

根据权利要求1到4中任一项所述的聚焦装置。

10.一种聚焦方法，包括：

检测步骤，用于从所拍摄的图像检测聚焦目标；

设置步骤，用于响应于检测到所述聚焦目标，设置用于检测聚焦镜头的聚焦状态的聚焦区；以及

调节步骤，用于通过基于所述聚焦区的图像移动所述聚焦镜头，来调节焦点，

其中，所述调节步骤包括当在所述设置步骤中设置了所述聚焦区时，使所述聚焦镜头以第一速度移动，所述调节步骤还包括当没有再检测到所述聚焦目标时，使所述聚焦镜头以第二速度移动，所述第二速度比所述第一速度慢。