CN101873431A - 摄像装置及摄像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种摄像装置及摄像方法。其中所述摄像装置(200)具备电压控制部(2a)，所述电压控制部(2a)按照与各管理信息对应的规定的可变条件分别使由多个管理信息的每一个所管理的透镜的焦点距离变化，并且以规定的切换周期切换多个管理信息的同时，按照各管理信息表示的焦点距离，以规定的切换周期切换摄像时的透镜的焦点距离。

Description

摄像装置及摄像方法
本申请主张2009年4月22日在日本申请的申请号为2009-103715的发明专利申请的优先权，并将其说明书、权利要求书、附图及摘要引用于本申请中。
技术领域
本发明涉及对多个图像实施图像处理的摄像装置及摄像方法。
背景技术
以往，公知一种如下的数码相机：具有在由面部检测处理等检测出被摄物体之后一边跟踪该检测出的被摄物体一边继续对焦该被摄物体的跟踪式的AF功能。
但是却存在如下的问题：即使在比跟踪中的被摄物体优先顺序高的被摄物体移动到了摄影帧内的情况下，若该新被摄物体处于与跟踪中的被摄物体不同的距离则会成为未对焦的模糊的图像，且由图像处理难以识别新被摄物体。而若改变焦点距离以便对焦到新被摄物体，则往往会丢失跟踪中的被摄物体。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种能够一边执行多个用途的图像处理边继续摄像的摄像装置及摄像方法。
为了达成上述目的，本发明的第一观点相关的一种摄像装置，具备：摄像单元，其以改变透镜的焦点距离的方式进行摄像；管理单元，其存储对该摄像单元摄像时的透镜的焦点距离进行管理的多个管理信息；可变单元，其按照与各管理信息对应的规定的可变条件分别使由所述多个管理信息的每一个所管理的透镜的焦点距离变化；和切换单元，其以规定的切换周期切换所述多个管理信息的同时，按照各管理信息表示的焦点距离，以规定的切换周期切换所述摄像单元摄像时的透镜的焦点距离。
另外，本发明的第二观点相关的摄像方法，使具备以改变透镜的焦点距离的方式进行摄像的摄像单元和存储对该摄像单元摄像时的透镜的焦点距离进行管理的多个管理信息的管理单元的摄像装置执行如下的处理：按照与各管理信息对应的规定的可变条件分别使由所述多个管理信息的每一个所管理的透镜的焦点距离可变的处理；和以规定的切换周期切换所述多个管理信息的同时，按照各管理信息表示的焦点距离，以规定的切换周期切换所述摄像单元摄像时的透镜的焦点距离的处理。
附图说明
本发明的目的及其他目的和优点通过以下的详细说明及附图可变得清楚，其中：
图1是表示适用本发明的一个实施方式的摄像装置的概略构成的框图。
图2A是用于说明基于图1的摄像装置的摄像部进行的图像拍摄的图，且是表示帧同步信号、行同步信号及液体透镜驱动电压之间的对应关系的图。
图2B是用于说明基于图1的摄像装置的摄像部进行的图像拍摄的图，且是示意奇数行和偶数行的捕获数据(capture data)的图。
图3是表示与基于图1的摄像装置进行的设定处理相关的动作的一个例子的流程图。
图4是表示与基于图1的摄像装置进行的静止图像拍摄处理相关的动作的一个例子的流程图。
图5是表示与基于图1的摄像装置进行的运动图像拍摄处理相关的动作的一个例子的流程图。
图6是表示与基于图1的摄像装置进行的实时取景(live view)显示处理相关的动作的一个例子的流程图。
图7是表示图6的实时取景显示处理后续的流程图。
图8A是用于说明基于图1的摄像装置进行的焦点调整的一个例子的图。
图8B是用于说明基于图1的摄像装置进行的焦点调整的一个例子的图。
图8C是用于说明基于图1的摄像装置进行的焦点调整的一个例子的图。
具体实施方式
以下，利用附图对本发明的具体方式进行说明。其中，发明的范围并不限定于图示例。
图1是表示适用本发明的一个实施方式的摄像装置100的概略构成的框图。
本实施方式的摄像装置100按照多个管理信息以规定的切换周期切换摄像时的液体透镜的多个焦点距离。并且，摄像装置100按照规定的可变条件使切换后的液体透镜的各焦点距离可变，其中所述规定的可变条件是与该各焦点距离的管理信息建立对应而存储的与各用途对应的条件。并且，摄像装置100对拍摄到的多个图像实施与拍摄该各图像时的液体透镜的焦点距离的管理信息建立对应而存储的各用途的图像处理。
具体地说，如图1所示，摄像装置100具备：摄像部1、摄像控制部2、图像数据生成部3、存储器4、图像处理部5、信息管理部6、显示处理部7、显示部8、记录介质9、操作输入部10及CPU11。
摄像部1拍摄被摄物体生成图像帧。具体地说，摄像部1具备透镜部1a和电子摄像部1b。
透镜部1a例如具备多个透镜而构成，具体地说透镜部1a具备根据施加电压使焦点变化的可变焦点透镜(省略图示)。作为可变焦点透镜，例如举出了液体透镜。
液体透镜成为如下的构造：在规定容器内密封有不相互混合且折射率不同的两种液体(例如，规定水溶液和油等)。另外，通过在容器的规定位置附设电极并从摄像控制部2的电压控制部2a(后述)向该电极施加电压，从而两种液体的界面如透镜一样弯曲以实现透镜功能。另外，通过由电压控制部2a施加的电压电平发生变化，从而两种液体的界面的曲率变化，结果液体透镜的焦点距离变化。
即、作为液体透镜的优点可以举出：透镜曲率根据施加的电压电平变化、透镜曲率的变化速度快、由于不存在物理方式的可动部所以耐久性高、虽然电压电平为高电压但是由于无电流流动故消耗功率少、等特点。
电子摄像部1b例如具备CMOS(Complementary Metal-oxideSemiconductor)等图像传感器，并将通过了透镜部1a的各种透镜后的被摄物体像变换为二维图像信号。
摄像控制部2虽然省略图示，但是也具备定时发生器及驱动器等。并且，摄像控制部2由定时发生器及驱动器来扫描驱动电子摄像部1b，由电子摄像部1b在每个规定周期内使光学像变换为二维图像信号，从该电子摄像部1b的摄像区域一画面、一画面地读取并输出图像帧。
在此，对基于电子摄像部1b的CMOS图像传感器进行的图像拍摄进行说明。
CMOS图像传感器与CCD图像传感器不同，按照图像帧的规定方向(例如，水平方向)的每行进行曝光或传送。即、CMOS图像传感器通过从该传感器的最上部向下依次一行一行地进行图像信号的传送而结束最下部的行传送，由此进行一帧份的传送，其后再次从最上部的行开始依次进行传送。具体地说，CMOS图像传感器向摄像控制部2输出使各图像帧的数据同步的帧同步信号、与各图像帧的行的数据的输出定时同步的行同步信号、和输出数据及用于与输出数据同步的时钟(省略图示)(参照图2A)。
然后，摄像控制部2与帧同步信号及行同步信号同步地接收从电子摄像部1b输出的各行的数据，并将该数据输出到图像数据生成部3。
另外，摄像控制部2具备电压控制部2a，所述电压控制部2a控制针对液体透镜的电极的施加电压。
电压控制部2a在接收从电子摄像部1b输出的行同步信号后，与其同步地按照焦点调整表6b(后述)中规定的第一管理信息及第二管理信息的焦点距离来变更PWM(Pulse Width Modulation)比例，从而使施加到液体透镜上的驱动电压变化。例如，如图2A所示，电压控制部2a按照每一行将驱动电压切换为与焦点位置A对应的“高(High)”和与焦点位置B对应的“低(Low)”。由此，使液体透镜的两种液体的界面曲率变化，从而使该液体透镜的焦点距离(焦点位置)变化。结果，从电子摄像部1b输出的数据在每一行上其焦点距离都不同。例如，如图2B所示，奇数行的捕获数据构成在液体透镜的焦点位置为焦点位置A处取得的图像(例如，显示用图像)，另一方面，偶数行的捕获数据构成在液体透镜的焦点位置为焦点位置B处取得的图像(例如，焦点调整用图像)。
由此，电压控制部2a一边以规定的切换周期切换多个管理信息，一边按照各管理信息表示的焦点距离以规定的切换周期切换摄像部1及摄像控制装置2摄像时的透镜的焦点距离。
另外，电压控制部2a根据与焦点调整表6b(后述)所规定管理信息建立对应的图像处理的用途，按照规定的可变条件使切换后的液体透镜的各焦点距离可变。具体地说，在液体透镜的焦点距离被切换为被摄物体跟踪用焦点距离的情况下，电压控制部2a基于焦点调整表6b的第一管理信息的第一可变条件，使被摄物体跟踪用焦点距离可变，以使跟踪对象的对比度变得更高。另外，在液体透镜的焦点距离被切换为被摄物体检测用焦点距离的情况下，电压控制部2a基于焦点调整表6b的第二管理信息的第二可变条件，使被摄物体检测用焦点距离可变，以使在图像帧的各行反复扫描从近距离到远距离的整个区域。
由此，电压控制部2a按照与各管理信息对应的规定的可变条件分别使由多个管理信息的每一个所管理的透镜的焦点距离变化。
且有，在图2B中，虽然作为在焦点位置A处取得的图像而例示了对焦的图像，作为在焦点位置B处取得的图像而例示了未对焦的图像，但是并不限定于此。
即、由于与显示用图像的取得相关的液体透镜的焦点位置A是在对焦到被摄物体后固定的，故虽然在被摄物体的距离未变化的期间始终处于已对焦的状态，但是在被摄物体的距离变化时却也会产生暂时(过渡性地)不对焦的状态。另一方面，由于与焦点调整用图像的取得相关的液体透镜的焦点位置B为了对焦到距离变化的被摄物体而经常变化，故在未对焦状态和已对焦状态都变动。
另外，摄像控制部2进行AE(自动曝光处理)、AWB(自动白平衡)等的拍摄被摄物体时的各种条件的调整控制。
在图像数据生成部3对从电子摄像部1b传送来的图像数据的模拟值的信号按照每个RGB的各颜色成分进行适当地增益调整之后，在采样保持电路(省略图示)中进行采样保持，并在A/D变换器(省略图示)中变换为数字数据。然后，图像数据生成部3在彩色形成电路(省略图示)中对变换后的数字数据进行包括像素插补处理及γ校正处理在内的彩色形成处理之后，生成数字值的亮度信号Y及色差信号Cb、Cr(YUV数据)。
从彩色形成电路输出的亮度信号Y及色差信号Cb、Cr经由未图示的DMA控制器，DMA传送到作为缓存器使用的存储器4中。
存储器4例如由DRAM等构成，暂时存储由图像处理部5或CPU11等处理的数据等。
图像处理部5对拍摄到的多个图像帧进行与拍摄该各图像帧时的透镜的焦点距离的管理信息建立对应而存储的各用途的图像处理。
即、图像处理部5具备面部检测部5a，所述面部检测部5a在将液体透镜的焦点位置作为焦点位置B进行拍摄的情况下，利用规定的面部检测方法从由电子摄像部2生成的图像帧内检测人的面部。
具体地说，面部检测部5a从在液体透镜的焦点位置为焦点位置B处拍摄到的图像帧内检测面部图像区域，并从检测出的各区域内检测与眼睛、鼻子、口等相当的特征部(面部要素)。另外，面部检测部5a进行如下的面部检测处理：从在焦点位置B处拍摄到的图像帧内检测与被摄物体跟踪处理相关的被摄物体(面部)不同的新面部作为被摄物体。
由于面部检测处理为公知的技术，故在此省略详细说明。
另外，图像处理部5具备被摄物体跟踪部5b，所述被摄物体跟踪部5b由运动体分析来跟踪主要被摄物体。
具体地说，被摄物体跟踪部5b将在液体透镜的焦点位置为焦点位置A处拍摄到的图像帧内的面部等的主要被摄物体作为跟踪对象，进行在相邻的图像帧间进行跟踪的被摄物体跟踪处理。另外，在跟踪对象被变更为由面部检测处理重新检测出的面部时，被摄物体跟踪部5b将在液体透镜的焦点位置为焦点位置B处拍摄到的图像帧内的面部作为跟踪对象，进行在相邻的图像帧间进行跟踪的被摄物体跟踪处理。
在此，对运动体分析的一个例子进行详细说明。
被摄物体跟踪部5b首先判断面部为检测状态还是非检测状态。在判断出面部为检测状态的情况下，被摄物体跟踪部5b取得存储在存储器中的面部坐标，并将该坐标包围的区域内的拍摄对象特定作为主要被摄物体。另一方面，在判断出面部为非检测状态的情况下，将与AF模式相应的AF区域(对焦地方)内的拍摄对象特定作为主要被摄物体。
其后，将主要被摄物体的亮度信息或颜色信息等的图像信息作为模板(template)，利用下一图像帧在规定方向上扫描面部坐标附近的规定的运动体探索范围以进行匹配，将相似性最高的部分作为主要被摄物体。
并且，被摄物体跟踪部5b将判断为相似性最高的主要被摄物体的边缘部作为跟踪框，并在取得跟踪框的各角部的坐标后，由该坐标来更新面部坐标。进而，被摄物体跟踪部5b将跟踪框内的主要被摄物体的亮度信息或颜色信息等的图像信息作为模板进行更新。
通过被摄物体跟踪部5b对在焦点位置A处拍摄到的多个图像帧的每一个依次执行上述处理，从而一直更新用于匹配的模板。因此，即使被摄物体随时间变化，被摄物体跟踪部5b也能将主要被摄物体作为运动体进行跟踪。
另外，图像处理部5具备人物识别部5c，所述人物识别部5c识别由面部检测处理检测出的面部的个人。
人物识别部5c判断由面部检测处理检测出的面部是否登记在信息管理部6的优先度登记表6c(后述)中。然后，人物识别部5c根据该判断结果在判断出登记有面部时，确定与该面部建立对应而登记的人物。
另外，图像处理部5具备变更部6d，所述变更部6d变更被摄物体跟踪处理中的跟踪对象。
变更部6d根据由面部检测处理检测出的面部的个人的优先度来变更跟踪对象。具体地说，变更部6d在将在液体透镜的焦点位置为焦点位置A处拍摄到的图像帧内的一个面部作为主要被摄物体进行跟踪的过程中，在从在焦点位置B处拍摄到的图像帧内检测出新面部的情况下，基于人物识别部5c的个人识别结果并参照信息管理部6的优先度登记表6c来判断哪个面部的优先度高。然后，在判断出从在焦点位置B处拍摄到的图像帧内检测出的新面部的个人的优先度比跟踪中的一个面部的个人的优先度高的情况下，变更部6d将新面部变更为跟踪对象。
另外，在将液体透镜的焦点位置为焦点位置A处拍摄到的图像帧内的面部以外的物体作为跟踪对象进行跟踪的过程中，在从焦点位置B处拍摄到的图像帧内检测出面部的情况下，变更部6d将新检测出的面部切换为跟踪对象。
由此，在跟踪在焦点位置A(第一焦点位置)处拍摄到的图像内的一个被摄物体的过程中，在从在焦点位置B(第二焦点位置)处拍摄到的图像内检测出的新被摄物体的优先度比该一个被摄物体的优先度高的情况下，变更部6d将该新被摄物体变更为跟踪对象。
信息管理部6具备变更控制部6a，所述变更控制部6a变更对透镜的焦点距离进行管理的焦点调整表6b的内容。
焦点调整表6b将图像处理的多个用途、透镜的多个焦点距离及焦点距离的可变条件建立对应而存储多个管理信息。例如，焦点调整表6b将第一图像的图像处理的第一用途“被摄物体跟踪处理”、将液体透镜的焦点位置作为焦点距离A的“被摄物体跟踪用焦点距离”及该焦点距离A的第一可变条件“进一步提高跟踪对象的对比度”建立对应而作为第一管理信息进行存储。另外，焦点调整表6b将第二图像的图像处理的第二用途“面部检测处理”、将液体透镜的焦点位置作为焦点位置B的“被摄物体检测用焦点距离”及该焦点距离B的第二可变条件“按图像帧的各行反复扫描从近距离到远距离的整个区域”建立对应而作为第二管理信息进行存储。
并且，在由图像处理部5的变更部6d变更了跟踪对象的情况下，变更控制部6a将管理被摄物体跟踪用焦点距离的第一管理信息的内容变更为拍摄被摄物体跟踪用的第二图像时的焦点距离。由此，拍摄被摄物体跟踪用图像(第一图像)时的液体透镜的焦点距离被变更为拍摄被摄物体检测用图像(第二图像)时的焦点距离。
且有，上述的焦点调整表6b只是一个例子并不限定于此。即、例如焦点调整表6b也可以将第一图像的图像处理的第一用途“图像显示处理”、将液体透镜的焦点位置作为焦点位置A的“显示用焦点距离”及该焦点距离A的第一可变条件“更新焦点距离以使第一图像的对比度变好”建立对应而作为第一管理信息进行存储，另外，也可以将第二图像的图像处理的第二用途“焦点调整处理”、将液体透镜的焦点位置作为焦点位置B的“AF用焦点距离”及该焦点距离B的第二可变条件“变更焦点距离以使主要被摄物体的对比度变好”建立对应而作为第二管理信息进行存储。
另外，信息管理部6存储了优先度登记表6c，所述优先度登记表6c中对由被摄物体跟踪处理而成为跟踪对象的物体或人物等的每个被摄物体对应建立优先度。
具体地说，优先度登记表6c中，对由面部检测处理检测出的面部的每个人对应地登记优先度。例如，登记为人物B的优先度变得比人物A的优先度高(参照图8A～图8C)。另外，优先度登记表6c作为主要被摄物体而登记为人的优先度变得比除人以外的物体的优先度高。
由此，优先度登记表6c中，对由被摄物体跟踪处理而成为跟踪对象的每个被摄物体对应建立优先度后进行存储。
显示处理部7进行控制，来读取暂时存储在存储器4中的显示用的图像数据并显示在显示部8上。
具体地说，显示处理部7具备VRAM、VRAM控制器、数字视频编码器等。并且，数字视频编码器在CPU11的控制下经由VRAM控制器从VRAM中定期地读取从存储器4读取后存储在VRAM(省略图示)中的亮度信号Y及色差信号Cb、Cr，并基于这些数据发生视频信号后输出到显示部8。
显示部8例如为液晶显示装置，基于来自显示处理部7的视频信号在显示画面中显示由电子摄像部1b拍摄到的图像等。具体地说，显示部8在静止图像拍摄模式或运动图像拍摄模式下一边以规定帧率依次更新由摄像部1及摄像控制部2拍摄被摄物体所生成的多个图像帧，一边显示实时取景图像。另外，显示部8显示以静止图像形式记录的图像(录制图像，rec view image)或者显示以运动图像形式正在记录的图像。
记录介质9例如由非易失性存储器(闪存)等构成，存储由图像处理部5的编码部(省略图示)以规定的压缩形式编码的记录用的静止图像数据或由多个图像帧构成的运动图像数据。
操作输入部10进行该摄像装置100的规定操作。具体地说，操作输入部10具备与被摄物体的摄影指示相关的快门按钮、摄像模式或功能等选择指示相关的选择确定按钮、及变焦量的调整指示相关的变焦按钮等(都省略图示)，并根据这些按钮的操作向CPU11输出规定的操作信号。
另外，操作输入部10基于用户的规定操作向CPU11输出与图像处理部5的多个用途(例如，被摄物体跟踪处理或被摄物体检测处理等)的选择设定相关的设定指示信号。若输入从操作输入部10输出的设定指示信号，CPU11根据该设定指示信号使信息管理部6分别设定图像处理的用途。由此，能够提供一种用户能组合并指定期望的图像处理的用途的更方便的摄像装置100。
由此，CPU11、操作输入部10及信息管理部6设定图像处理的多个用途。
另外，操作输入部10基于用户的规定操作向CPU11输出与液体透镜的焦点距离的规定的可变条件的选择设定相关的设定指示信号。若输入从操作输入部10输出的设定指示信号，CPU11根据该设定指示信号使信息管理部6分别设定液体透镜的焦点距离的规定的可变条件。由此，能够提供一种用户能组合并指定期望的条件作为液体透镜的焦点距离的可变条件的更方便的摄像装置100。
由此，CPU11、操作输入部10及信息管理部6设定液体透镜的焦点距离的规定的可变条件。
另外，操作输入部10基于用户的规定操作向CPU11输出与液体透镜的焦点距离的规定的切换周期的设定相关的设定指示信号。若输入从操作输入部10输出的设定指示信号，CPU11根据该设定指示信号使信息管理部6设定液体透镜的焦点距离的规定的切换周期。具体地说，例如作为规定的切换周期而言，能选择各图像帧的每一个或构成图像帧的每行进行指定。由此，用户能指定期望的周期作为液体透镜的焦点距离的切换周期，且能够与分辨率或图像的闪烁方式等不同的所希望的图像质量对应。另外，作为切换周期通过选择各图像帧的每一个或构成图像帧的每行来进行指定，从而能够在分辨率和图像闪烁方式中优先选择用户期望的其中之一。由此，能够提供一种更方便的摄像装置100。
由此，CPU11、操作输入部10及信息管理部6设定液体透镜的焦点距离的规定的切换条件。另外，CPU11、操作输入部10及信息管理部6选择各图像帧的每一个或由构成图像帧的多个像素构成的规定方向的各行来进行指定。
CPU11控制摄像装置100的各部。具体地说，CPU11按照摄像装置100用的各种处理程序(省略图示)进行各种控制动作。
接着，参照图3对摄像装置100的设定处理进行说明。
图3是表示与设定处理相关的动作的一个例子的流程图。
设定处理是设定对焦点调整表6b的管理信息进行规定的图像处理的多个用途及透镜的各焦点距离的可变条件、或多个焦点距离的切换周期的一般性处理。另外，设定处理是基于用户对操作输入部10的选择确定按钮的规定操作，在从菜单画面所显示的多个摄像模式中选择指示设定模式的情况下所执行的处理。
首先，若输入基于用户对操作输入部10的规定操作所输出的设定指示信号，CPU11根据该设定指示信号使信息管理部6设定第一用途(例如，“被摄物体跟踪用”或“图像显示用”)，作为在焦点调整表6b的第一管理信息的焦点距离A(例如，“被摄物体跟踪用焦点距离”或“显示用焦点距离”等)处拍摄到的第一图像的用途(步骤S1)。
其次，若输入基于用户对操作输入部10的规定操作所输出的设定指示信号，CPU11根据该设定指示信号使信息管理部6设定第一可变条件(例如，“进一步提高跟踪对象的对比度”或“更新焦点距离以使第一图像的对比度变好”等)，作为焦点调整表6b的第一管理信息的焦点位置A的可变条件(步骤S2)。
接着，若输入有基于用户对操作输入部10的规定操作所输出的设定指示信号，CPU11根据该设定指示信号使信息管理部6设定第二用途(例如，“面部检测处理”或“焦点调整处理”等)，作为在焦点调整表6b的第二管理信息的焦点距离B(例如，“被摄物体检测用焦点距离”或“AF用焦点距离”等)处拍摄到的第二图像的用途(步骤S3)。
其次，若输入有基于用户对操作输入部10的规定操作所输出的设定指示信号，CPU11根据该设定指示信号使信息管理部6设定第二可变条件(例如，“按图像帧的各行反复扫描从近距离到远距离的整个区域”或“变更焦点距离以使主要被摄物体的对比度变好”等)，作为焦点调整表6b的第二管理信息的焦点距离B的可变条件(步骤S4)。
并且，若输入有基于用户对操作输入部10的规定操作所输出的设定指示信号，CPU11根据该设定指示信号使信息管理部6设定与焦点调整表6b的第一管理信息及第二管理信息相关的焦点距离A、B的切换周期(例如，对于被摄物体跟踪处理或被摄物体检测处理而言“交替切换各图像帧”，对于图像显示或焦点调整处理而言“交替切换奇数行和偶数行”等)(步骤S5)。
由此，结束设定处理。
其次，参照图4对摄像装置100的静止图像拍摄处理进行说明。
图4是表示与静止图像拍摄处理相关的动作的一个例子的流程图。
静止图像拍摄处理是基于用户对操作输入部10的选择确定按钮的规定操作，在从菜单画面所显示的多个摄像模式中选择指示了静止图像拍摄模式的情况下所执行的处理。另外，参照图6及图7在后面叙述该静止图像拍摄处理中的实时取景显示处理。
首先，CPU11使信息管理部6初始化对焦点调整数据6b的第一管理信息及第二管理信息的各焦点距离进行管理的变量(步骤S11A)。具体地说，信息管理部6设定规定焦点距离A作为焦点调整表6b的第一管理信息的初始值，并且设定规定焦点距离B作为第二管理信息的初始值。
其次，CPU11基于由摄像部1及摄像控制部2拍摄被摄物体所生成的多个图像帧进行使显示部8的显示画面显示实时取景图像的实时取景显示处理(步骤S12A；参照图6及图7在后面详细叙述)。
并且，在实时取景显示处理的过程中，CPU11基于用户对操作输入部10的快门按钮的规定操作判断是否输入了静止图像拍摄指示(步骤S13A)。
在此，在判断为未输入静止图像拍摄指示的情况下(步骤S13A：“否”)，在步骤S13A中，CPU11使处理移行至步骤S12A反复进行实时取景显示处理，直到判断为输入了静止图像拍摄指示为止(步骤S13A：“是”)。
并且，在判断为输入了静止图像拍摄指示时(步骤S13A：“是”)，CPU11通过摄像控制部2，基于焦点调整表6b将液体透镜的焦点距离变更为显示用焦点距离(焦点距离A)(步骤S14A)，并调整曝光条件(快门速度、光圈、放大率等)或白平衡等条件，在规定条件下由电子摄像部1b拍摄被摄物体的光学像。
其后，CPU11使图像数据生成部3生成从电子摄像部1b传送来的静止图像记录用的图像帧的YUV数据，并将该图像的YUV数据保存在记录介质9的规定的存储区域(步骤S15A)。
由此，结束静止图像拍摄处理。
接着，参照图5对摄像装置100的运动图像拍摄处理进行说明。
图5是表示与运动摄像处理相关的动作的一个例子的流程图。
运动图像拍摄处理是基于用户对操作输入部10的选择确定按钮的规定操作在从菜单画面所显示的多个摄像模式中选择指示运动摄像模式的情况下所执行的处理。另外，参照图6及图7在后面叙述该运动图像拍摄处理中的实时取景显示处理。
首先，CPU11使信息管理部6初始化对焦点调整表6b的第一管理信息及第二管理信息的各焦点距离进行管理的变量(步骤S11B)。具体地说，信息管理部6设定规定的焦点距离A作为焦点调整表6b的第一管理信息的初始值，并且设定规定的焦点距离B作为第二管理信息的初始值。
其次，CPU11基于由摄像部1及摄像控制部2拍摄被摄物体所生成的多个图像帧进行使显示部8的显示画面显示实时取景图像的实时取景显示处理(步骤S 12B；参照图6及图7在后面详细叙述)。
并且，在实时取景显示处理的过程中，CPU11基于用户对操作输入部10的快门按钮的规定操作判断是否输入了运动图像拍摄开始指示(步骤S13B)。
在此，在判断为未输入运动图像拍摄开始指示的情况下(步骤S13B：“否”)，CPU11使处理移行至步骤S12B。并且，在步骤S13B中，CPU11反复进行实时取景显示处理直到判断为输入了运动图像拍摄开始指示为止(步骤S13B：“是”)。
并且，在判断为输入了运动图像拍摄开始指示时(步骤S13B：“是”)，CPU11使摄像控制部2调整曝光条件(快门速度、光圈、放大率等)或白平衡等条件。并且，CPU11使图像数据生成部3生成在规定条件下由电子摄像部1b拍摄到的、与被摄物体的第一图像相关的图像帧的YUV数据，然后CPU11使存储器4追加记录所生成的YUV数据作为构成运动图像的图像帧(步骤S14B)。
其次，CPU11基于用户对操作输入部10的快门按钮的规定操作判断是否输入了运动图像拍摄结束指示(步骤S15B)。
在此，在判断为未输入运动图像拍摄结束指示的情况下(步骤S15B：“否”)，在步骤S15B中，CPU11使处理移行至步骤S12B反复进行实时取景显示处理以后的处理，直到判断为输入了运动图像拍摄结束指示为止(步骤S15B：“是”)为止。
并且，在判断为输入了运动图像拍摄结束指示时(步骤S15B：“是”，)CPU11将由记录在存储器4中的多个图像帧构成的运动图像保存到记录介质9的规定的存储区域中(步骤S16B)。
由此，结束运动图像拍摄处理。
其次，参照图6及图7对静止图像拍摄处理及运动图像拍摄处理中的实时取景显示处理进行说明。
图6及图7是表示与实时取景显示处理相关的动作的一个例子的流程图。
实时取景显示处理在由静止图像拍摄处理执行的处理内容和由运动图像拍摄处理执行的处理内容上大致相同，归总如下进行说明。
如图6所示，首先，CPU11参照信息管理部6的焦点调整表6b判断是否为焦点距离A、B的切换周期(步骤S21)。
在此，在判断为是焦点距离A、B的切换周期时(步骤S21：“是”)，CPU11使摄像控制部2的电压控制部2a按照焦点调整表6b的第二管理信息的焦点距离B(第一管理信息的焦点距离A)来变更PWM比例，并设定施加到液体透镜上的驱动电压(例如，“高”)。并且，电压控制部2a将设定出的驱动电压施加到电极上以使液体透镜的两种液体的界面曲率变化并使该液体透镜的焦点距离从焦点距离B变更为焦点距离A(从焦点距离A到焦点距离B)(步骤S22)。然后，由电子摄像部1b对通过了液体透镜后的被摄物体像进行光电变换，且在从该电子摄像部1b输出的第一图像(第二图像)的数据输入到图像数据生成部3时，图像数据生成部3根据该第一图像(第二图像)的数据生成YUV数据。然后，图像处理部5取得由图像数据生成部3生成的第一图像(第二图像)的图像数据(步骤S23)。
其后，CPU11使图像处理部5的被摄物体跟踪部5b(面部检测部5a)将取得的第一图像(第二图像)用于被摄物体跟踪图像(面部检测处理)以作为该第一图像和焦点调整表6b所对应的第一用途(第二用途)(步骤S24)。
接着，CPU11使摄像控制部2的电压控制部2a按照焦点调整表6b的第一管理信息的第一可变条件(第二管理信息的第二可变条件)来变更PWM比例，设定施加到液体透镜上的驱动电压(例如，“高”)。然后，电压控制部2a将设定出的驱动电压施加到电极上，使液体透镜的两种液体的界面曲率变化，使该液体透镜的焦点距离变化(步骤S25)。
如图7所示，接着，CPU11在步骤S23中通过图像处理部5判断是否取得由图像数据生成部3新生成的新的第二图像(步骤S26)。
在此，在判断为取得了新的第二图像时(步骤S26：“是”)，CPU11使图像处理部5的面部检测部5a将面部检测区域作为第二图像整个区域，利用规定面部检测方法从第二图像的整个区域中检测人的面部(步骤S27)。
并且，CPU11判断是否由面部检测处理检测出新的面部(步骤S28)。在此，作为新的面部是指在现在以面部作为主要被摄物体进行被摄物体跟踪处理的情况下成为该跟踪对象的面部以外的面部。
在步骤S28中判断为检测出新的面部时(步骤S28：“是”)，CPU11使图像处理部5的人物识别部5c判断由面部检测处理检测出的新的面部是否登记到信息管理部6的优先度登记表6c中。并且，根据该判断结果在判断为登记有面部时，人物面部识别部5c特定与该面部建立对应而登记的人物，并基于个人识别结果来特定新面部的优先度(步骤S29)。
接着，CPU11使变更部6d对由被摄物体跟踪处理而作为主要被摄物体的跟踪中的面部和由面部检测处理检测出的新面部的优先度彼此之间进行比较，来判断新面部的优先度是否比跟踪对象的面部的优先度高(步骤S30)。
在步骤S30中判断为新面部的优先度高时(步骤S30：“是”)，CPU11使变更部6d将被摄物体跟踪部5b的跟踪对象变更为新面部(步骤S31)。
其次，CPU11使被摄物体跟踪部5b将第二图像的图像帧内的面部作为跟踪对象并在相邻图像帧间进行跟踪(步骤S32)。
接着，CPU11使图像处理部5基于跟踪对象的面部部分的图像数据来特定构成该图像的多个像素中的亮度最大值及最小值，并将其差作为该图像的对比度值进行计算(步骤S33)。并且，图像处理部5比较计算出的跟踪对象的对比度值和前一图像帧中的跟踪对象的对比度值。接着，信息管理部6基于该比较结果，为了使对比度变好而采用对比度值好的焦点距离来变更第一管理信息的焦点距离A(步骤S34)。
由此，结束实时取景显示处理。
另一方面，在步骤S28中判断为检测出新面部时(步骤S28：“是”)，CPU11使摄像控制部2的电压控制部2a按照焦点调整表6b的第二管理信息的第二可变条件来变更PWM(Pulse Width Modulation)比例，设定施加到液体透镜上的驱动电压(例如，“高”)。然后，电压控制部2a将设定出的驱动电压施加到电极上，使液体透镜的两种液体的界面曲率变化并使该液体透镜的焦点距离变化之后(步骤S35)，使处理移行至步骤S32。
另外，在步骤S26中判断为未取得新的第二图像时(步骤S26：“否”)时、即在步骤S21中将液体透镜的焦点距离切换为焦点距离A的情况下，由于未取得新的第二图像，故结束实时取景显示处理。
另外，在步骤S30中判断为新面部的优先度比跟踪对象的面部的优先度高的情况下(步骤S30：“否”)、即虽然由面部检测处理检测出新面部但是该新面部的优先度却比跟踪对象的面部的人物的优先度低的情况下，也结束实时取景显示处理。
在上述静止图像拍摄处理或运动图像拍摄处理中，例如如图8A～8C所示，在利用被摄物体跟踪AF一边跟踪作为被摄物体的人物A一边摄像的过程中，处于对焦人物A的状态。此时，焦点调整表6b所规定第一管理信息及第二管理信息的焦点距离A(被摄物体跟踪用焦点距离)和焦点距离B(被摄物体检测用焦点距离)相等(参照图8A)。
在此，在视场角内进入了比人物A的优先度高的人物B的情况下，在液体透镜的焦点距离A(被摄物体跟踪用焦点距离)固定的状态下，通过变更焦点调整表6b所规定第二管理信息的焦点距离B(被摄物体检测用焦点距离)来进行使液体透镜的焦点距离B变化来对焦人物B的AF动作(参照图8B)。
并且，根据个人识别处理的结果对人物A和人物B的优先度进行比较判断，并在判断为人物B的优先度比人物A的优先度高时将被摄物体跟踪处理的跟踪对象切换为人物B并且将焦点调整表6b所规定第一管理信息的焦点距离A变更为第二管理信息的焦点距离B，使焦点距离A(被摄物体跟踪用焦点距离)和焦点距离B(被摄物体检测用焦点距离)相等(参照图8C)。
且有，在该例子中，虽然对在固定相机的状态下视场角内进入了比背景人物A的优先度高的人物B的情况进行了说明，但是在通过摇摄(panning)相机从而设置在视场角的中央部的AF区域内的被摄物体变化的情况(即、除了从人物向人物的变化之外，还包括从物体向物体的变化、从物体向人物的变化、及从未登记的人物向已登记的人物等的变化)下也同样。
以上，根据本实施方式的摄像装置100，通过摄像控制部2的电压控制部2a能够按照多个管理信息以规定的切换周期切换摄像部1及摄像控制部2摄像时的液体透镜的多个焦点距离，并能按照规定的可变条件使切换后的液体透镜的各焦点距离变化，该规定的可变条件与该各焦点距离的管理信息建立对应而存储的各用途向对应，另外，能够通过图像处理部5对由摄像部1及摄像控制部2拍摄到的多个图像实施与拍摄该各图像时的液体透镜的焦点距离的管理信息建立对应而存储的各用途的图像处理。
即、例如即使在被摄物体检测处理或被摄物体跟踪处理等图像处理的多种不同用途的处理中利用拍摄到的图像且需要进行各用途不同的透镜的焦点距离的控制的情况下，在本实施方式的摄像装置100中，作为可变焦点透镜利用液体透镜，并基于管理信息使该液体透镜的焦点变化。由此，摄像装置100能够使拍摄第一图像及第二图像时的焦点距离快速变化，并且能够一边通过图像处理的各用途使液体透镜的焦点距离变化，一边利用拍摄到的各图像进行该用途的图像处理。即、在以往的焦点调整透镜中，由于移动速度慢，故需要按照每个图像帧使焦点变化。因此，在通过快门按钮的半按等来执行焦点调整的序列(sequence)的情况下，需要取得焦点确认点数量的图像帧的取得时间。但是，通过利用能够使焦点距离快速变化的液体透镜，从而能够基于第一管理信息进行例如以规定的被摄物体跟踪焦点距离来跟踪规定的被摄物体的被摄物体跟踪处理，并且在其中(分时并行地)能够基于第二管理信息以规定的被摄物体检测用焦点距离检测规定的被摄物体的被摄物体检测处理。由此，能够一边依次执行焦点距离不同的图像处理的多个用途的处理一边继续摄像。
另外，在作为被摄物体而跟踪人物的面部的过程中，由于在与该面部的个人相比，从以液体透镜的第二焦点距离拍摄到的图像帧内检测出的新面部的个人的优先度高的情况下，将新面部切换为跟踪对象，故能够为了不丢失作为现在跟踪中的被摄物体的面部而进行对焦，同时也能将焦点对焦到存在于不同的距离且优先度更高的其他面部来进行检测。由此，能够将人物中优先度更高的人物的面部作为跟踪对象。
且有，本发明并不限定于上述实施方式，只要在不脱离本发明宗旨的范围内都可以进行各种改良及设计的变更。
例如，在上述实施方式中，虽然根据优先度登记表6c所登记的人物A、B的优先度来切换被摄物体跟踪处理的跟踪对象，但是并不限定于此，也可以在作为跟踪对象而跟踪人以外的物体的过程中在从图像内检测出人的面部的情况下，将新检测出的面部切换为跟踪对象。
因此，在对焦建筑物等背景物体的状态时，即使在人物快速地进入到摄影帧内的情况下，也能将焦点对焦到建筑物等背景物体，同时能检测出人物。由此，能够以比物体的优先度高的人物的面部作为跟踪对象。
另外，在基于第一图像的图像处理内进行的第二图像的取得动作也可以每隔一定时间(短时间内)反复进行，也可以间歇(非周期)地进行。
在此，在每隔一定时间反复进行第二图像的取得的情况下，也可以通过比较取得的多个第二图像间的对比度而在其间执行连续的(continuous)焦点调整处理或面部检测处理等图像处理。另外，在间歇进行第二图像的取得的情况下，也可以不在其间执行连续的处理，而通过第一图像和第二图像的对比度比较来直接执行焦点调整处理。
另外，在上述实施方式中，虽然由CMOS图像传感器构成电子摄像部1b，但是也可以由CCD图像传感器构成电子摄像部1b，此时通过从该第二图像前后的第一图像中插补生成在第二图像的显示时刻显示于显示部8中的图像，从而能够防止显示图像的帧率的降低。
进而，在上述实施方式中，虽然作为焦点调整表6b的管理信息而例示了第一管理信息及第二管理信息，但是管理信息的数目并不限定于此。即、管理信息只要是多个就可以为任意个，也可以存储3个以上。
此外，在上述实施方式中，虽然将切换单元、可变单元及图像处理单元的功能作为在CPU11的控制下由摄像控制部2的电压控制部2a、图像处理部5的驱动所实现的构成，但是也并不限定于此，也可以采用由CPU11执行规定的程序等所实现的构成。
即、在存储程序的程序存储器(存储介质，省略图示)中，预先存储包括切换处理程序、可变处理程序及图像处理程序在内的程序。然后，可以通过切换处理程序使CPU11按照多个管理信息以规定的切换周期切换摄像单元摄像时的透镜的多个焦点距离。另外，也可以通过可变处理程序使CPU11根据规定的可变条件使由切换单元切换的透镜的各焦点距离可变，该规定的可变条件与该各焦点距离的管理信息建立对应而存储的各用途对应。另外，也可以通过图像处理程序使CPU11对由摄像单元拍摄到的多个图像实施与拍摄该各图像时的透镜的焦点距离的管理信息建立对应而存储的各用途的图像处理。
另外，在上述实施方式中，虽然作为可变焦点透镜而利用了液体透镜，但是也可以利用根据电压等变化而折射率变化的固体透镜来构成可变焦点透镜。
另外，在上述实施方式中，虽然作为图像处理的用途而举出了被摄物体的跟踪、被摄物体的检测、被摄物体的显示、焦点调整及面部检测等用途，但是也可以是除此之外的用途。另外，在这些用途中，虽然在执行图像处理的过程中进行了聚焦控制，但是也不限定于聚焦控制，例如也可以适用于需要变焦倍率控制等的与透镜的光学特性相关的控制的图像处理。

Claims (10)

1.一种摄像装置，具备：
摄像单元，其以改变透镜的焦点距离的方式进行摄像；
管理单元，其存储对该摄像单元摄像时的透镜的焦点距离进行管理的多个管理信息；
可变单元，其按照与各管理信息对应的规定的可变条件分别使由所述多个管理信息的每一个所管理的透镜的焦点距离变化；和
切换单元，其以规定的切换周期切换所述多个管理信息的同时，按照各管理信息表示的焦点距离，以规定的切换周期切换所述摄像单元摄像时的透镜的焦点距离。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述管理单元按照与用途不同的多个图像处理的每一个对应的方式存储对所述摄像单元摄像时的透镜的焦点距离进行管理的多个管理信息，
所述可变单元按照与各管理信息对应的图像处理相应的规定的可变条件，使由所述多个管理信息的每一个所管理的透镜的焦点距离可变，
所述摄像装置还具备图像处理单元，所述图像处理单元对由所述摄像单元拍摄到的多个图像实施与确定拍摄该各图像时的透镜焦点距离所使用的管理信息对应的图像处理。
3.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，
所述多个用途包括：将以第一焦点距离拍摄到的图像内的一个被摄物体作为跟踪对象进行跟踪的被摄物体跟踪处理和从以第二焦点距离拍摄到的图像内检测出与所述一个被摄物体不同的新被摄物体的检测处理，
所述摄像装置还具备：
优先度存储单元，其对成为所述跟踪对象的被摄物体的每一个对应建立优先度进行存储；和
变更单元，其在跟踪所述一个被摄物体的过程中，在从以所述第二焦点距离拍摄到的图像内检测出的新被摄物体的优先度比该一个被摄物体的优先度高的情况下，将所述新被摄物体变更为跟踪对象。
4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，
所述检测处理为从图像内检测人的面部的面部检测处理，
在作为所述跟踪对象而跟踪面部以外的被摄物体的过程中，在从图像内检测出面部的情况下，所述变更单元还将新检测出的面部切换为跟踪对象。
5.根据权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置还具备对每个人物对应建立优先度而进行登记的人物登记单元，
所述检测处理为对从图像内检测出的面部的个人进行特定的个人识别处理，
在作为所述跟踪对象而跟踪面部的过程中，在所述人物登记单元所登记的人物中新检测出了比该跟踪对象的面部的人物的优先度高的人物的面部的情况下，所述变更单元还将所述新面部切换为跟踪对象。
6.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置还具备用途设定单元，所述用途设定单元设定所述图像处理的多个用途。
7.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置还具备条件设定单元，所述条件设定单元设定所述规定的可变条件。
8.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置还具备周期设定单元，所述周期设定单元设定所述规定的切换周期。
9.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置还具备指定单元，所述指定单元选择每个图像帧或由构成图像帧的多个像素构成的规定方向的每行，来指定所述规定的切换周期。
10.一种摄像方法，使具备以改变透镜的焦点距离的方式进行摄像的摄像单元和存储对该摄像单元摄像时的透镜的焦点距离进行管理的多个管理信息的管理单元的摄像装置执行如下的处理：
按照与各管理信息对应的规定的可变条件分别使由所述多个管理信息的每一个所管理的透镜的焦点距离可变的处理；和
以规定的切换周期切换所述多个管理信息的同时，按照各管理信息表示的焦点距离，以规定的切换周期切换所述摄像单元摄像时的透镜的焦点距离的处理。
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