CN104243802A - 摄像设备和摄像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摄像设备和摄像方法。该摄像设备通过以面部轮廓部分作为目标的高速焦点检测进行大致检测，并然后通过以在所述面部轮廓内侧所设置的面部包括部分作为目标的高精度焦点检测进行聚焦。

Description

摄像设备和摄像方法

技术领域

本发明涉及一种包括使用对比度评价值的焦点检测单元的摄像设备和摄像方法。

背景技术

日本专利4536248说明了一种被配置成在对多个预定焦点检测区域进行对比度评价时检测焦点位置的焦点检测设备。该焦点检测设备进行面部检测，并且根据所检测到的面部的位置限制焦点检测区域。

日本专利4536248所述的焦点检测设备具有第一聚焦控制模式和第二聚焦控制模式。在第一聚焦控制模式下，重点将人眼区域选择性地设置为焦点检测区域。在第二聚焦控制模式下，该焦点检测设备使用不同于第一聚焦控制模式的自动调焦(AF)控制进行焦点检测。

在焦点检测中，例如，首先，将诸如画面中央等的图像区域作为焦点检测区域的目标，并且以第二聚焦控制模式对该图像区域进行焦点控制。然后，在对聚焦位置附近的区域进行焦点控制之后，将眼区域作为焦点检测区域的目标，并且以第一聚焦控制模式对眼区域进行焦点控制，从而将焦点控制于最终聚焦位置。通过上述操作，可以聚焦于面部，尤其是眼。

此外，日本专利4974812说明了一种在不受背景被摄体干扰的情况下聚焦于诸如面部等的特定物体的摄像设备。在日本专利4974812中，存在第一区域和第二区域。在第一区域中，设置焦点检测区域以覆盖诸如面部等的特定物体的轮廓。在第二区域中，在特定物体的轮廓内侧，设置小于第一区域的焦点检测区域。

在第一区域和第二区域中的每一个中，检测焦点检测区域中多个频带的空间频率成分。如果在第一区域中所检测到的空间频率成分的频带之间的差，大于在第二区域中所检测到的空间频率成分的频带之间的差，则可能存在远近冲突的可能性，因而将用于焦点检测的焦点移动范围限制得窄。进行上述操作，使得如果在特定物体和背景被摄体之间检测到了远近冲突，则将用于焦点检测的焦点移动范围限制窄得足以排除背景，从而可以避免远近冲突。

在日本专利4536248所述的摄像设备的情况下，如果拍摄距离长，则面部的大小有时变得太小，以至于以非常小的大小拍摄眼区域。在这种情况下，有时不能检测到充分的对比度，这样导致在进行聚焦判断时在错误聚焦位置处聚焦确定，或者导致不能聚焦。在诸如使得难以进行对比度评价的背光和过曝光/曝光不足等的条件下，该问题变得尤其明显。

在日本专利4974812所述的摄像设备中，设置宽的焦点检测区域以覆盖诸如面部等的特定物体的轮廓。如果这样设置焦点检测区域，则焦点检测区域可能包括诸如面部和背景等的、表现各种曝光量的被摄体。结果，不能充分获得主被摄体的对比度，从而使得不能高精度地检测焦点。

发明内容

本发明旨在提供一种摄像设备，该摄像设备能够在使用对比度评价方法进行焦点检测时，在以面部作为被摄体的情况下，通过以面部作为目标，在防止在错误聚焦位置处聚焦确定和抑制聚焦失败的同时，高精度地检测焦点。

根据本发明的一个方面，一种摄像设备包括：焦点调节单元，用于基于使用从图像传感器输出的图像信号所生成的被摄体的对比度评价值，进行焦点调节；第一区域设置单元，用于设置包括在通过使用从所述图像传感器输出的图像信号进行焦点检测时使用的所述被摄体的轮廓部分的第一焦点检测区域；以及第二区域设置单元，用于设置包括所述被摄体的轮廓内侧的部分但不包括所述轮廓部分的第二焦点检测区域，其中，所述焦点调节单元包括如下模式，在该模式中，在基于所述第一焦点检测区域的对比度评价值进行第一焦点调节处理之后，基于所述第二焦点检测区域的对比度评价值进行第二焦点调节处理。

根据本发明的另一方面，一种摄像方法包括：焦点调节步骤，用于基于使用从图像传感器输出的图像信号所生成的被摄体的对比度评价值，进行焦点调节；第一区域设置步骤，用于设置包括在通过使用从所述图像传感器输出的图像信号进行焦点检测时使用的所述被摄体的轮廓部分的第一焦点检测区域；以及第二区域设置步骤，用于设置包括所述被摄体的轮廓内侧的部分但不包括所述轮廓部分的第二焦点检测区域，其中，所述焦点调节步骤包括如下模式，在该模式中，在基于所述第一焦点检测区域的对比度评价值进行第一焦点调节处理之后，基于所述第二焦点检测区域的对比度评价值进行第二焦点调节处理。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其他特征将显而易见。

附图说明

图1是示出根据本发明第一典型实施例的数字照相机的结构的框图。

图2是示出照相机中的数字信号处理器(DSP)的功能框图。

图3是示出焦点检测区域的图。

图4是示出根据第一典型实施例的操作的流程图。

图5是示出调焦透镜的速度控制指标值的图。

图6是示出用于根据调焦透镜的速度控制指标值控制调焦透镜的速度的操作的图。

图7是示出根据第二典型实施例的操作的流程图。

图8是示出根据第三典型实施例的焦点检测区域的图。

图9是示出根据第三典型实施例的操作的流程图。

具体实施方式

下面参考附图详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。

图1是示出根据本发明第一典型实施例的数字照相机的结构的框图。

如图1所示，数字照相机100包括系统控制器129和镜头控制器107。系统控制器129包括中央处理单元(CPU)或者微处理器单元(MPU)等，并且进行总控制。镜头控制器107控制整个光学系统。当系统控制器129和镜头控制器107相互通信时，系统控制器129发送用于驱动被配置成形成被摄体的图像的调焦透镜101的命令、用于停止调焦透镜101的命令、步进驱动量和步进驱动速度。

系统控制器129还发送用于发送如下内容的请求：光圈102的开口控制的驱动量、开口控制的驱动速度、以及与透镜有关的各种类型的数据。光圈102被配置成调节入射光线。尽管图1仅示出光学系统中所包括的透镜中的调焦透镜101，但是光学系统还包括诸如变焦透镜和固定透镜等的、未示出的其他透镜。

术语“步进驱动”是指基于施加于步进电动机的脉冲信号的调焦透镜的间歇驱动。

在焦点控制中，系统控制器129向镜头控制器107发送与透镜驱动方向以及步进驱动的量和速度有关的命令。如果镜头控制器107从系统控制器129接收到透镜驱动命令，则镜头控制器107通过透镜驱动控制单元104控制透镜驱动机构103。透镜驱动机构103包括作为驱动源的步进电动机，并且沿光轴驱动透镜101。

经由透镜位置信息检测单元109将透镜101的焦点位置发送给镜头控制器107，其中，透镜位置信息检测单元109包括被配置成检测透镜驱动机构103中所包括的电动机的转动脉冲的数量的脉冲编码器等。将该输出连接至镜头控制器107中未示出的硬件计数器，并且如果驱动透镜，则该硬件计数器作为硬件装置计算与透镜有关的位置信息。当镜头控制器107读取透镜位置时，镜头控制器107访问镜头控制器107中的硬件计数器的寄存器以读取所存储的计数器值。

如果镜头控制器107从系统控制器129接收到光圈控制命令，则镜头控制器107经由光圈驱动控制单元106控制被配置成驱动光圈102的光圈驱动机构105，以根据所接收到的驱动量控制光圈102。

存储器108被连接至镜头控制器107。由非易失性存储介质构成存储器108的至少一部分。存储器108存储诸如未示出的变焦透镜的焦距、光圈102的最大光圈值和可设置光圈驱动速度等的性能信息。

通过光圈102调节后的入射光线，经由光学滤波器111从作为机械快门的焦平面快门110的开口行进至图像传感器112。光学滤波器111具有用于滤除红外线、并且将可见光引导至图像传感器112的功能。光学滤波器111还具有作为光学低通滤波器的功能。

焦平面快门110包括前快门叶片和后快门叶片。焦平面快门110控制入射光线的穿过和遮挡。快门控制单元114响应于来自系统控制器129的信号，控制焦平面快门110的前快门叶片和后快门叶片的行进和驱动。焦平面快门110的前快门叶片和后快门叶片包括作为驱动源的弹簧，并且在快门行进之后，为了下一操作需要给该弹簧充电。

因此，快门充电机构113对弹簧充电。此外，系统控制器129将定义图像传感器112中的曝光量和图像传感器112的电荷累积时间之间的关系的程序图、曝光感光度和光圈值，存储在未示出的非易失性存储器中。从预定测光区域的输出，获得图像传感器112中的曝光量。

由基于来自时序生成器118的信号的、来自驱动器117的输出，控制图像传感器112。驱动器117控制各像素的水平驱动和垂直驱动。时序生成器118确定整个摄像系统的驱动定时。然后，图像传感器112对被摄体图像进行光电转换以生成图像信号，并且输出该图像信号。通过相关双采样(CDS)/自动增益控制(AGC)电路115放大从图像传感器112输出的图像信号，然后通过模拟/数字(A/D)转换器116将其转换成数字信号。

经由选择器121将从A/D转换器116输出的数字信号输出给存储器控制器127，其中，选择器121基于来自系统控制器129的信号，选择要输出给照相机DSP126的数字信号的输出目的地。将输入给存储器控制器127的每一数字信号都传送给作为帧存储器的动态随机存取存储器(DRAM)128。

数字照相机100经由选择器121将至DRAM128的传送的结果周期性地(每一帧地)传送给视频存储器120，以在监视器显示单元119上显示取景器。

时序生成器118、A/D转换器116、视频存储器120和工作存储器125、以及系统控制器129被连接至照相机DSP126。A/D转换器116、视频存储器120和工作存储器125经由选择器121被连接至照相机DSP126。

在拍摄时，响应于来自系统控制器129的控制信号，从DRAM128读取一个帧的数字信号，并且照相机DSP126对数字信号进行图像处理。然后，将数字信号临时存储在工作存储器125中。

压缩和展开电路124基于预定压缩格式压缩工作存储器125中的数据，并且将结果记录在外部非易失性存储器123中。通常，使用诸如半导体存储器卡等的可移动记录介质作为非易失性存储器123。还可以使用诸如磁盘和光盘等的任何非易失性记录介质作为非易失性存储器123。

与系统控制器129连接的操作开关131是被用户操作以输入数字照相机100的各种设置项的一组输入装置。操作开关131可以包括任意输入装置。显示单元130是诸如液晶面板、发光二极管(LED)和有机电致发光(EL)面板等的显示装置。显示单元130显示经由操作开关131中所包括的开关而设置或者选择的数字照相机100的工作状态。

如果半按下(第一段按下)释放开关SW1(132)中所包括的两段行程释放按钮，则接通释放开关SW1(132)。当接通释放开关SW1(132)时，系统控制器129开始诸如测光和焦点检测等的拍摄准备操作。如果完全按下(第二段按下)释放按钮，则接通释放开关SW2(133)。当接通释放开关SW2(133)时，系统控制器129开始用于记录静止图像的拍摄操作(电荷累积和电荷读取操作)。

实时取景模式开关134，是用于控制监视器显示单元119上的取景器显示的打开和关闭的开关。运动图像开关135是用于开始电荷累积和电荷读取的重复操作以获取运动图像的开关。

当接通数字照相机100的电源时，数字照相机100被设置成静止图像记录(以下，将该设置称为“静止图像模式”)作为初始设置。如果操作运动图像开关135，则将初始设置改变成运动图像记录设置(以下，将该设置称为“运动图像模式”)。如果在运动图像模式下再次操作运动图像开关135，则设置返回至静止图像模式。

下面参考图2说明照相机DSP126中的电路块。

如上所述，图像传感器112所生成的图像信号被CDS/AGC电路115放大，被A/D转换器116转换成数字信号，然后经由选择器121被输入给照相机DSP126。照相机DSP126进行对比度AF时所使用的对比度评价值的计算，并且还进行面部检测。

为了计算对比度评价值，首先经由照相机DSP126中的DSP内部存储器201，将输入给照相机DSP126的图像数据输入至焦点检测区域提取块202。焦点检测区域提取块202从整个画面的图像数据提取焦点检测区域和焦点检测区域附近的邻近图像，并且将所提取的焦点检测区域和所提取的邻近图像提供给对比度评价值计算块203。当整个画面的大小是1时，希望焦点检测区域的面积(大小)约1/5～1/10。

系统控制器129可以将画面中的焦点检测区域的位置和面积(大小)设置给作为区域设置单元的焦点检测区域提取块202。对比度评价值计算块203对焦点检测区域和邻近图像进行数字滤波计算，以提取预定空间频率成分。对比度评价值计算块203将所提取的预定空间频率成分作为对比度评价值输出给系统控制器129。

面部区域检测块204使用众所周知的技术从经由DSP内部存储器201输入的整个画面的图像数据提取面部的特征点，从而检测面部区域。将与所检测到的面部区域有关的信息输出给系统控制器129。

下面说明焦点检测区域。

图3是示出焦点检测区域的图。在图3中，拍摄构图301包括作为主被摄体的人被摄体302、背景树303和多焦点检测区域(淡网点部)。在多焦点检测区域中，可以在由3个水平区域和3个垂直区域构成的9个区域中独立检测焦点。多焦点检测区域(淡网点部)相对于拍摄构图301的位置是固定的，并且通过数字照相机100的焦点检测操作，获得最终聚焦的焦点检测区域。

在图3中，多焦点检测区域中的每一个都包括人被摄体302的一部分或者背景树303的一部分。多焦点检测区域(淡网点部)包括焦点检测区域304、305和306。焦点检测区域304包括人被摄体302的面部的左轮廓部分。焦点检测区域305在面部的轮廓内侧。焦点检测区域306包括面部的右轮廓部分。

根据本发明的本典型实施例，在焦点检测操作中，选择性地将包括面部的右轮廓部分和左轮廓部分的焦点检测区域(304、306)、以及轮廓内侧的焦点检测区域305作为目标，并且基于被作为目标的焦点检测区域的对比度评价结果，进行自动调焦控制。

在接通数字照相机100的电源以开始被摄体图像的拍摄和实时取景操作，以将摄像结果显示在显示单元130上之后，如果按下开关SW1(131)，则对由3个水平区域和3个垂直区域构成的总共9个区域进行对比度评价。

下面参考图4所示的流程图说明根据本典型实施例的操作。除非另有说明，系统控制器129进行下面的控制。

首先，如果操作释放开关SW1(132)以生成焦点检测命令，则开始该操作。假定预先接通了数字照相机100的电源。响应于实时取景命令的生成，约以30fps～60fps开始图像拍摄和实时取景显示。

在步骤S401，面部区域检测块204进行面部区域检测。在该检测之后，处理进入步骤S402。

在步骤S402，系统控制器129判断在步骤S401是否检测到了面部区域。如果检测到了面部区域(步骤S402为“是”)，则处理进入步骤S403。如果未检测到面部区域(步骤S402为“否”)，则处理进入步骤S408。

在步骤S403，作为区域设置单元的焦点检测区域提取块202，比较在步骤S401所检测到的面部区域和多焦点检测区域(图3中的淡网点部)之间的位置关系，以判断面部区域是否包括多焦点检测区域(以下，将多焦点检测区域称为“面部包括框”)中的任一个。如果面部区域包括面部包括框(步骤S403为“是”)，则处理进入步骤S404。如果面部区域没有包括面部包括框(步骤S403为“否”)，则处理进入步骤S407。

在步骤S404，系统控制器129判断所选择的与焦点检测操作相关的驱动模式。根据本典型实施例的摄像设备包括第一扫描和第二扫描。第一扫描是在焦点检测操作时利用大的透镜驱动量大致检测(粗略检测)焦点位置的第一焦点检测处理。第二扫描是利用小的透镜驱动量高精度地检测(精确检测)焦点位置的第二焦点检测处理。如果与焦点检测有关的驱动模式是作为第一焦点检测处理的第一扫描(步骤S404为“是”)，则处理进入步骤S405。如果与焦点检测有关的驱动模式是作为第二焦点检测处理的第二扫描(步骤S404为“否”)，则处理进入步骤S406。

在步骤S405，在包括多个焦点检测区域的多焦点检测区域(图3中的淡网点部)中，选择包括面部轮廓的区域(以下称为“面部轮廓框”)作为在自动调焦控制时要直接作为目标的多焦点检测区域(以下，将多焦点检测区域称为“目标AF框”)。在作为示出焦点检测区域的图的图3中，选择焦点检测区域304或者306作为面部轮廓框。

在大致检测焦点位置的第一扫描中，将包括诸如耳和头发等的高对比度被摄体区域的面部轮廓框作为目标。例如，即使在由于诸如背光等的干扰因素而使得难以进行对比度评价的条件下，也能容易地控制在聚焦位置附近进行自动调焦，从而使得便于避免焦点遗漏。在选择焦点检测区域304或306之后，处理进入步骤S409。

在步骤S406，在多焦点检测区域(图3中的淡网点部)中，选择面部轮廓部分内侧的面部包括框305作为目标AF框。将未包括背景区域的区域设置为目标，从而使得可以进行自动调焦控制，以使得在不会存在远近冲突的情况下精确地聚焦于面部。当选择面部包括框305时，处理进入步骤S409。

如果由于面部和多焦点检测区域之间的位置关系，例如，多焦点检测区域的边界位于面部的中央部分，则执行步骤S407的处理。在步骤S407，多焦点检测区域被布置为使得将面部区域分成左部分和右部分。此外，如果由于拍摄距离而导致拍摄的面部的大小小、并且大部分面部区域被包括在多焦点检测区域中的一个中，则执行步骤S407的处理。

在上述条件下，尽管在步骤S401检测到了面部，但是不能设置面部包括框。因此，在步骤S407，选择包括面部区域的最大部分的多焦点检测区域作为目标AF框。这样，尽管不能进行作为本发明的典型实施例的特征的、针对面部轮廓框或者面部包括框的焦点检测，但是变得可以针对包括轮廓部的面部进行焦点检测。在选择多焦点检测区域之后，处理进入步骤S409。

如果未检测到面部、并且要对除人被摄体以外的物体等进行焦点检测，则进行步骤S408的处理。在步骤S408，如果满足上述条件，则选择由预定的3个水平区域和预定3个垂直区域所构成的所有9个区域作为目标AF框。在该选择之后，处理进入步骤S409。

在步骤S409，如在步骤S404一样，系统控制器129判断所选择的与焦点检测操作有关的驱动模式的状态。如果与焦点检测有关的驱动模式是第一扫描(步骤S409为“是”)，则处理进入步骤S410。如果与焦点检测有关的驱动模式是第二扫描(步骤S409为“否”)，则处理进入步骤S413。

在步骤S410，系统控制器129进行控制，从而使得进行利用大的透镜驱动量大致检测(粗略检测)焦点位置的第一扫描。在进行该控制之后，处理进入步骤S411。

在步骤S411，系统控制器129判断在扫描期间是否检测到了对比度峰值。如果检测到了对比度峰值(步骤S411为“是”)，则处理进入步骤S412。在步骤S412，将与焦点检测有关的驱动模式变换成利用小的透镜驱动量高精度检测焦点位置的第二扫描。在进行该变换之后，处理返回至步骤S401。如果未检测到对比度峰值(步骤S411为“否”)，则处理同样返回至步骤S401。

在步骤S413，系统控制器129进行控制，从而使得进行第二扫描。在进行该控制之后，处理进入步骤S413。

在步骤S414，如在步骤S411一样，系统控制器129判断在扫描期间是否检测到了对比度峰值。如果未检测到对比度峰值(步骤S414为“否”)，则处理返回至步骤S401。如果检测到了对比度峰值，则处理进入步骤S415。在步骤S415，进行焦点控制，从而使得对比度峰值的位置变成最终聚焦位置。然后，结束根据本典型实施例的操作。

进行上述操作，从而使得能够在根据对比度评价方法的焦点检测(自动调焦)中，当存在面部时将面部作为目标，在避免在错误聚焦位置处聚焦确定或者聚焦失败的情况下，进行高精度焦点检测。

变形例

作为面部轮廓部分的例子，本典型实施例说明了图3中的焦点检测区域304和306。然而，焦点检测区域不局限于焦点检测区域304和306。焦点检测区域可以是包括多个焦点检测区域的多焦点检测区域，其中，该多个焦点检测区域对应于根据任何其他被摄体检测方法的检测结果所获得的轮廓部分，诸如可以从面部区域所识别的人被摄体的头部和颈部、以及基于众所周知的人体检测所获得的躯体部等。如上述典型实施例一样，上述结构便于使用高对比度轮廓部分向聚焦位置附近的区域的大致焦点控制。

也就是说，被摄体的轮廓可以是被摄体的至少一个身体部位的轮廓，并且被摄体的轮廓内侧的部分可以是身体部位的轮廓内侧的一部分。

在第一典型实施例中，摄像设备包括在焦点检测时利用大的透镜驱动移动量大致检测焦点位置的第一扫描和利用小的透镜驱动移动量高精度检测焦点位置的第二扫描，从而使得在第一扫描和第二扫描之间切换与焦点检测有关的驱动模式。

然而，检测方法不局限于上述例子。可以将摄像设备配置成：基于与被摄体的对比度评价值有关的调焦透镜的速度控制指标来改变扫描速度，从而使得在粗略检测和高精度检测之间切换焦点位置检测。下面将说明根据第二典型实施例的操作。数字照相机100的结构与第一典型实施例的相同。

下面说明与根据第二典型实施例的焦点检测有关的驱动。

图5是示出与被摄体的对比度评价值有关的调焦透镜的速度控制指标值的图。

在图5中，通过利用第二对比度评价值对第一对比度评价值的标准化，获得调焦透镜的速度控制指标值。

通过数字滤波器计算，从图像信号提取预定空间频率成分，来获得第一对比度评价值。

通过使用图像信号所生成的亮度信号的最高值和最低值之间的差的计算，获得第二对比度评价值。

作为调焦透镜的速度控制指标值的特征，该速度控制指标值对由被摄体的亮度水平根据焦点移动的变化所导致的不利影响具有抵抗性。随着被摄体的离焦量变小，速度控制指标值增大。

使得自动调焦控制的速度，即，调焦透镜101的驱动速度根据速度控制指标值是否大于调焦透镜的速度控制阈值v而改变。因此，可以控制该速度，从而使得仅在聚焦位置附近的区域中，低速进行对比度扫描。这样可以在保持焦点检测的精度的同时，缩短操作时间。

在图5中，曲线501和502示出针对具有不同空间频率特性的被摄体的、调焦透镜的速度控制指标值的例子。曲线501示出被摄体的空间频率特性包括被对比度评价值计算块203作为目标的许多预定空间频域的情况下的指标的例子。曲线502示出被摄体的空间频率特性不包括被对比度评价值计算块203作为目标的许多预定空间频域，例如趋向于具有特定空间频率特性的被摄体的情况下的指标的例子。

包括诸如耳和头发等的各种空间频率的身体部位的面部轮廓部分，很可能具有曲线501所示的特性。另一方面，包括诸如眉毛和眼等的稍高频率成分的身体部位、以及诸如鼻和脸颊等的非常低频率成分的身体部位的、并且因此包括中间频率成分的一些部位的面部包括框，很可能具有曲线502所示的特性。

针对设置在数字照相机100中的调焦透镜的速度控制阈值v，曲线501开始在靠近聚焦位置附近的区域的DF1处改变速度，而曲线502开始在处于离焦的方向上的DF2处改变速度。如果高速进行自动调焦控制，直到非常靠近聚焦位置的位置，则更加可能遗漏聚焦位置。因此，根据进行高速自动调焦控制的图像平面移动的速度，紧挨在聚焦位置之前，希望适当降低自动调焦控制的速度。

因此，为了大致检测焦点位置，希望通过进行高速自动调焦控制来在短时间段内进行焦点检测。因此，在焦点检测时将面部轮廓部分作为目标是合适的。另一方面，为了高精度地检测焦点位置，希望通过进行低速自动调焦控制来进行焦点检测。因此，在焦点检测时将面部包括框作为目标是合适的。

因此，根据本典型实施例，在调焦速度控制值等于或者小于阈值v的调焦的情况下，将面部轮廓部分作为目标，利用高速自动调焦控制在短时间段内大致进行焦点检测。另一方面，在调焦速度控制值大于阈值v的调焦的情况下，将面部包括框作为目标，并且通过进行低速自动调焦控制，高精度地进行焦点检测。

图6是示出用于基于上述的调焦透镜的速度控制指标值来改变自动调焦控制的速度的操作的图。在图6中，水平轴表示从最近距离到无限远距离的调焦范围，并且垂直轴表示调焦速度和调焦透镜的速度控制指标值。曲线601示出调焦透镜的速度控制指标值在面部轮廓框中如何变化。曲线602示出调焦透镜的速度控制指标值在面部包括框中如何变化。

曲线601示出面部和背景具有远近冲突、并且调焦透镜的速度控制指标值在耳和背景处高。此外，由于被摄体具有相对高的对比度，因而调焦透镜的速度控制指标值的水平高，并且峰值波形的半高宽是宽的。

另一方面，曲线602示出调焦透镜的速度控制指标值在眼聚焦位置处高。此外，由于具有相对高对比度的被摄体的面积小，因而调焦透镜的速度控制指标值的水平低。线603示出在调焦透镜具有这样的速度控制指标值时对调焦透镜的驱动速度的控制。在聚焦位置D1处，对于面部轮廓部分，调焦透镜的速度控制指标值超过阈值v，并且速度降低。调焦透镜在调焦速度低时经过眼聚焦位置，因而可以高精度地检测未示出的对比度峰值。

在检测到对比度峰值之后，在聚焦位置D3处停止对调焦透镜101的控制，以切换成向聚焦位置驱动透镜。例如，当目标AF框是面部包括框时，调焦透镜的速度控制指标值具有非常窄的半高宽，如曲线602所示。因此，当将调焦速度改变成低速时，聚焦位置已靠近眼聚焦位置，如聚焦位置D2所示，从而使得不可能进行高精度对比度评价。

下面参考图7所示的流程图，说明根据第二典型实施例的操作。除非另有说明，系统控制器129进行下面的控制。

首先，接通释放开关SW1(132)以生成焦点检测命令，并且开始该操作。假定预先接通数字照相机100的电源。当发出实时取景命令时，开始约30fps～60fps的图像的拍摄和实时取景显示。

在步骤S701，面部区域检测块204进行面部区域检测。在该检测之后，处理进入步骤S702。

在步骤S702，系统控制器129判断在步骤S701是否检测到了面部区域。如果检测到了面部区域(步骤S702为“是”)，则处理进入步骤S703。如果未检测到面部区域(步骤S702为“否”)，则处理进入步骤S709。

在步骤S703，系统控制器129比较在步骤S701所检测到的面部区域和多焦点检测区域(图3中的淡网点部)之间的位置关系，以判断面部区域是否包括作为多焦点检测区域的面部包括框。如果面部区域包括面部包括框(步骤S703为“是”)，则处理进入步骤S704。如果面部区域不包括面部包括框(步骤S703为“否”)，则处理进入步骤S708。

在步骤S704，系统控制器129计算作为本典型实施例的特征的、调焦透镜的速度控制指标值。在步骤S705，系统控制器129判断速度控制指标值是否等于或者小于预定阈值v。如果速度控制指标值等于或者小于阈值v(步骤S705为“是”)，则处理进入步骤S706。如果速度控制指标值大于(超过)阈值v，则处理进入步骤S707。

在步骤S706，在多焦点检测区域(图3中的淡网点部)中，选择包括面部轮廓的面部轮廓框作为目标AF框。目标AF框是在焦点控制时直接要作为目标的多焦点检测区域。在面部轮廓框的选择之后，处理进入步骤S710。

在步骤S707，在多焦点检测区域(图3中的淡网点部)中，选择面部轮廓内侧的面部包括框305作为目标AF框。在该选择之后，处理进入步骤S710。

在步骤S708，尽管在步骤S701检测到了面部，但是由于面部和多焦点检测区域之间的位置关系而不能设置面部包括框，因此，选择包括面部区域的最大部分的多焦点检测区域作为目标AF框。在该选择之后，处理进入步骤S710。

如果未检测到面部、并且要对除人被摄体以外的物体等进行焦点检测，则进行步骤S709的处理。在这种情况下，在步骤S709，选择由预定3个水平区域和预定3个垂直区域所构成的所有9个区域，作为目标AF框。在该选择之后，处理进入步骤S710。

在步骤S710，系统控制器129再次计算调焦透镜的速度控制指标值，然后将调焦透镜的速度控制指标与阈值v进行比较。如果速度控制指标等于或者小于阈值v(步骤S710为“是”)，则处理进入步骤S711。如果速度控制指标大于阈值v，则处理进入步骤S714。

在步骤S711，系统控制器129进行控制，从而使得进行利用高速透镜驱动而大致检测焦点位置的高速扫描。在进行该控制之后，处理进入步骤S712。

在步骤S712，系统控制器129判断在调焦透镜的驱动速度没有降低的情况下，在高速扫描期间是否检测到了对比度峰值。如果检测到了对比度峰值(步骤S712为“是”)，则处理进入步骤S713。在步骤S713，将高速扫描切换成利用低速透镜驱动而高精度检测焦点位置的低速扫描。在切换成低速扫描之后，处理返回至步骤S701。如果未检测到对比度峰值，则处理也返回至步骤S701。

在步骤S714，系统控制器129进行控制，从而使得进行低速扫描。在进行该控制之后，处理进入步骤S715。

在步骤S715，系统控制器129判断在低速扫描期间是否检测到了对比度峰值。如果未检测到对比度峰值(步骤S715为“否”)，则处理返回至步骤S701。如果检测到了对比度峰值(步骤S715为“是”)，则处理进入步骤S716。在步骤S716，进行焦点控制，从而使得将对比度峰值的位置设置为最终聚焦位置。然后，结束根据本典型实施例的操作。

进行上述操作，从而使得可以在缩短检测焦点所需的时间的同时进行高精度的焦点检测。此外，当存在面部时将面部作为目标，可以在避免错误聚焦位置处的聚焦确定或者聚焦失败的同时，使得能够进行高精度焦点检测。

在第一典型实施例中，从以格子状图案配置的多焦点检测区域，选择面部轮廓框和面部包括框。然而，面部轮廓框和面部包括框不局限于第一典型实施例中所述的。可以将面部轮廓框和面部包括框设置为具有任意大小的区域。下面说明根据第三典型实施例的结构。数字照相机100的结构与第一典型实施例中的相同。

下面说明根据第三典型实施例的焦点检测区域。

图8是示出以任意大小所设置的面部轮廓框和面部包括框的图。在图8中，拍摄构图801包括作为主被摄体的人被摄体802、背景树803、被设置为具有任意大小的区域的面部轮廓框804、以及同样被设置为具有任意大小的区域的面部包括框805。

基于通过面部检测所获得的面部区域信息，将面部轮廓框804的焦点检测区域设置成矩形。将该矩形的长边设置在沿面部轮廓的方向上。将该矩形的短边设置得尽可能地窄，以避免与背景的远近冲突。基于通过面部检测所获得的面部区域信息，将面部包括框805的焦点检测区域设置在面部轮廓内侧。

由于面部包括框包括很少的高对比度部位，因而将焦点检测区域设置得尽可能地大，以捕获尽可能多的对比度成分从而达到焦点检测区域不包括面部轮廓的程度。在这一结构中，将面部轮廓框804设置成具有比面部包括框805的面积更小的面积。

下面参考图9所示的流程图，说明根据第三典型实施例的操作。除非另有说明，系统控制器129进行下面的控制。

首先，当操作释放开关SW1(132)以生成焦点检测命令时，开始该操作。假定预先接通数字照相机100的电源。数字照相机100响应于实时取景命令，开始约30fps～60fps的摄像和实时取景显示。

在步骤S901，面部区域检测块204进行面部区域检测。在面部区域的检测之后，处理进入步骤S902。

在步骤S902，系统控制器129判断在步骤S901是否检测到了面部区域。如果检测到了面部区域(步骤S902为“是”)，则处理进入步骤S903。如果未检测到面部区域(步骤S402为“否”)，则处理进入步骤S909。

在步骤S903，系统控制器129计算调焦透镜的速度控制指标值。在步骤S904，系统控制器129将速度控制指标值与预定阈值v进行比较，以判断速度控制指标值是否等于或者小于预定阈值v。如果速度控制指标值等于或者小于阈值v(步骤S904为“是”)，则处理进入步骤S905。如果速度控制指标值大于(超过)阈值v，则处理进入步骤S907。

在步骤S905，基于所检测到的面部区域，将面部轮廓AF框的焦点检测区域在面部轮廓线的方向上设置得长、并且在与面部轮廓线的方向垂直的方向上设置得短。希望焦点检测区域的长度在面部轮廓线的方向上长，以至少包括从耳到脸颊的区域。希望与面部轮廓线垂直的方向上的长度仅仅包围耳，同时包括很少的背景。在这样的区域设置中，在避免与背景的远近冲突的情况下，焦点检测区域包括许多高对比度面部轮廓部位。这样可以降低聚焦位置的遗漏。在进行该设置之后，处理进入步骤S906。

在步骤S906，将在步骤S905所设置的面部轮廓AF框设置为目标AF框。在进行该设置之后，处理进入步骤S910。

在步骤S907，基于所检测到的面部区域，将面部包括AF框的焦点检测区域在面部轮廓内侧设置得尽可能地大。由于面部包括部分仅包括很少高对比度部位，因而将焦点检测区域设置得尽可能地大以捕获更多对比度。在这样的区域设置中，可以在减少聚焦位置的遗漏的情况下进行高精度的焦点检测。在进行该设置之后，处理进入步骤S908。

在步骤S908，将在步骤S907所设置的面部包括AF框设置为目标AF框。在该设置之后，处理进入步骤S910。

当未检测到面部、并且要对除人被摄体以外的物体等进行焦点检测时，进行步骤S909的处理。在上述情况下，如第二典型实施例的步骤S709一样，选择由预定3个水平区域和预定3个垂直区域所构成的所有9个区域，作为目标AF框。在进行该选择之后，处理进入步骤S910。

在步骤S910，系统控制器129再次将调焦透镜的速度控制指标值与阈值v进行比较，以判断速度控制指标值是否等于或者小于阈值v。如果速度控制指标值等于或者小于阈值v(步骤S910为“是”)，则处理进入步骤S911。如果速度控制指标值大于阈值v(步骤S910为“否”)，则处理进入步骤S914。

在步骤S911，系统控制器129进行控制，从而使得进行利用高速透镜驱动而大致检测焦点位置的高速扫描。在进行该控制之后，处理进入速度控制指标值步骤S912。

在步骤S912，系统控制器129判断在没有降低调焦透镜的驱动速度的情况下，在高速扫描期间是否检测到了对比度峰值。如果检测到了对比度峰值(步骤S912为“是”)，则处理进入步骤S913。在步骤S913，将高速扫描切换成利用低速透镜驱动而高精度地检测焦点位置的低速扫描。在该切换之后，处理返回至步骤S901。如果未检测到对比度峰值，则处理也返回至步骤S901。

在步骤S914，系统控制器129进行控制，从而使得进行低速扫描。在进行该控制之后，处理进入步骤S915。

在步骤S915，系统控制器129判断在低速扫描期间是否检测到了对比度峰值。如果未检测到对比度峰值(步骤S915为“否”)，则处理返回至步骤S901。如果检测到了对比度峰值(步骤S915为“是”)，则处理进入步骤S916。在步骤S916，进行焦点控制，从而使得将对比度峰值的位置设置为最终聚焦位置。然后，结束根据本典型实施例的操作。

进行上述操作，从而使得当使用面部轮廓AF框大致进行焦点检测时，可以降低远近冲突的影响。此外，当使用面部包括AF框进行高精度焦点检测时，即使在诸如背光和过曝光/曝光不足等的不利条件下，也更加可能精确地进行对比度评价。

变形例

在本典型实施例中，从耳到脸颊的区域是面部轮廓部分，并且将其设置为面部轮廓AF框。然而，焦点检测区域不局限于本典型实施例所述的。焦点检测区域可以是与根据任何其他被摄体检测方法的结果所获得的轮廓部分相对应的检测区域，例如人被摄体的头部和颈部、或者基于众所周知的人身体检测的结果的躯体部分。

换句话说，被摄体的轮廓可以是被摄体的至少一个身体部位的轮廓，并且被摄体的轮廓内侧的部分可以是身体部位的轮廓内侧的部分。

在这种情况下，在与上述步骤S905和S907的说明进行比较时，长边方向和短边方向可以切换它们的位置，但这不是问题。上述结构使得容易地使用高对比度轮廓部分对聚焦位置附近的区域进行大体焦点控制，如典型实施例中一样。

其他实施例

还可以通过读出并执行记录在存储介质(例如，非暂时性计算机可读存储介质)上的计算机可执行指令以进行本发明的上述实施例中的一个以上的功能的系统或者设备的计算机、以及通过下述方法实现本发明的实施例，其中，例如，通过系统或设备的计算机从存储介质读出并执行计算机可执行指令以进行上述实施例中的一个或多个的功能来进行该方法。计算机可以包含中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)或者其他电路中的一个以上，并且可以包括分离的计算机或者分离的计算机处理器的网络。可以通过例如网络或者存储介质将计算机可执行指令提供给计算机。存储介质可以包括例如一个以上的硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储器、光盘(诸如紧凑型光盘(CD)、数字多功能光盘(DVD)或蓝光光盘(BD)^TM等)、闪存存储器装置和存储卡等。

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。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (9)

1.一种摄像设备，其包括：

焦点调节单元，用于基于使用从图像传感器输出的图像信号所生成的被摄体的对比度评价值，进行焦点调节；

第一区域设置单元，用于设置包括在通过使用从所述图像传感器输出的图像信号进行焦点检测时使用的所述被摄体的轮廓部分的第一焦点检测区域；以及

第二区域设置单元，用于设置包括所述被摄体的轮廓内侧的部分但不包括所述轮廓部分的第二焦点检测区域，

其中，所述焦点调节单元包括如下模式，在该模式中，在基于所述第一焦点检测区域的对比度评价值进行第一焦点调节处理之后，基于所述第二焦点检测区域的对比度评价值进行第二焦点调节处理。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述第二焦点调节处理中的调焦透镜的步进驱动量小于所述第一焦点调节处理中的所述调焦透镜的步进驱动量。

3.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述第二焦点调节处理中的调焦透镜的驱动速度低于所述第一焦点调节处理中的所述调焦透镜的驱动速度。

4.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述第一焦点检测区域小于所述第二焦点检测区域。

5.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，从预先以格子状图案所配置的多个焦点检测区域中，选择所述第一焦点检测区域和所述第二焦点检测区域中的每一个。

6.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，在使用所述图像信号所计算出的用于改变调焦透镜的驱动速度的指标值大于预定阈值的情况下，将所述第一焦点调节处理切换成所述第二焦点调节处理。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的摄像设备，其中，所述被摄体的轮廓是至少一个身体部位的轮廓，以及所述被摄体的轮廓内侧的部分是所述身体部位的轮廓内侧的部分。

8.根据权利要求7所述的摄像设备，其中，所述被摄体的轮廓是所述被摄体的面部的轮廓，以及所述被摄体的轮廓内侧的部分是所述面部的轮廓内侧的部分。

9.一种摄像方法，其包括：

焦点调节步骤，用于基于使用从图像传感器输出的图像信号所生成的被摄体的对比度评价值，进行焦点调节；

第一区域设置步骤，用于设置包括在通过使用从所述图像传感器输出的图像信号进行焦点检测时使用的所述被摄体的轮廓部分的第一焦点检测区域；以及

第二区域设置步骤，用于设置包括所述被摄体的轮廓内侧的部分但不包括所述轮廓部分的第二焦点检测区域，

其中，所述焦点调节步骤包括如下模式，在该模式中，在基于所述第一焦点检测区域的对比度评价值进行第一焦点调节处理之后，基于所述第二焦点检测区域的对比度评价值进行第二焦点调节处理。