CN1924689B - 自动聚焦装置 - Google Patents

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Abstract

一种自动聚焦装置包括：成像装置，其通过摄影镜头捕捉被摄体图像；AF区域确定装置，其基于所述成像装置提供的图像信号，确定要用于自动聚焦调节的图像信号的范围；聚焦调节装置，其通过驱动聚焦镜头以便使以所述确定的范围中的所述图像信号实现的对比度最大化，来调节通过所述摄影镜头实现的焦点位置；以及控制装置，如果所述AF区域确定装置确定的所述图像信号的所述范围已改变，则所述控制装置控制所述聚焦调节装置，以便通过使用所述改变范围中的图像信号，来调节所述焦点位置。

Description

自动聚焦装置
以下优先权申请和公布的披露在此并入作为参考：2005年8月31日提交的日本专利申请号2005-251272；1999年11月2日授予专利权的美国专利号5978100
技术领域
本发明涉及自动聚焦装置。
背景技术
日本公开专利公布号2003-107335披露了这样的成像装置，其检测摄影图像中人的面部，并且执行自动聚焦调节，以便聚焦在检测到的面部上。该公布中披露的成像装置检测图像数据中人的面部，并且通过将包含至少部分的检测到的面部的区域指定为聚焦检测区域，来执行自动聚焦调节。
然而，如果每次检测面部都执行聚焦调节操作，则电池电源必定迅速耗尽。
发明内容
根据本发明第一方面的自动聚焦装置包括：成像装置，其通过摄影镜头捕捉被摄体图像；AF区域确定装置，其基于所述成像装置提供的图像信号，确定将要用于自动聚焦调节的图像信号的范围；聚焦调节装置，其通过驱动聚焦镜头以便使以所述确定的范围中的所述图像信号实现的对比度最大化，来调节通过所述摄影镜头实现的焦点位置；以及控制装置，如果所述AF区域确定装置确定的所述图像信号的所述范围已改变，则所述控制装置控制所述聚焦调节装置，以便通过使用所述改变范围中的图像信号，来调节所述焦点位置。
如果AF区域确定装置确定的图像信号的范围已移位，则控制装置可以控制聚焦调节装置，以便通过使用移位范围中的图像信号来调节焦点位置。如果AF区域确定装置确定的图像信号的范围的区域大小已变化，则控制装置可以控制聚焦调节装置，以便通过使用其区域大小已被改变的范围中的图像信号，来调节焦点位置。
可以进一步包括面部检测装置，其通过使用成像装置提供的图像信号来检测人的面部，并且优选地，通过使用对应于面部检测装置检测的面部的图像信号，AF区域确定装置确定将要用于自动聚焦调节的图像信号的范围；并且如果面部检测装置检测的面部的位置已移位，则控制装置控制聚焦调节装置，以便通过使用对应于移位的面部的图像信号来调节焦点位置。如果面部检测装置检测的面部的位置已在被分成预定数目区域的摄影图像平面的区域之间移动，并且在移位之后，在划分区域中连续检测到面部预定次数，则控制装置可以判断面部的位置已移位。
可以进一步包括面部检测装置，其通过使用成像装置提供的图像信号来检测人的面部，并且优选地，通过使用对应于面部检测装置检测的面部的图像信号，AF区域确定装置确定将要用于自动聚焦调节的图像信号的范围；并且如果面部检测装置检测的面部的区域大小已变化，则控制装置控制聚焦调节装置，以便通过使用对应于其区域大小已被改变的面部的图像信号来调节焦点位置。如果面部检测装置以等于或大于预定增加率的比率已检测到面部区域大小的增加，然后已重复检测到面部区域大小基本上不变预定次数，则控制装置可以判断面部区域大小已变化。如果面部检测装置以等于或大于预定减少率的比率已检测到面部区域大小的减少，然后已重复检测到面部区域大小基本上不变预定次数，则控制装置可以判断面部区域大小已变化。
在从快门开关操作部件输出操作信号之前，聚焦调节装置可以调节焦点位置。优选地，如果面部检测装置尚未检测到面部，则控制装置不使聚焦调节装置从事聚焦调节。
在启动时控制装置可以控制聚焦调节装置，以便首先将聚焦镜头驱动到预定位置；并且一旦聚焦镜头被驱动到预定位置，面部检测装置就可以开始面部检测。如果面部检测装置已连续未能检测到面部预定次数，则控制装置可以控制聚焦调节装置，以便将聚焦镜头驱动到预定位置；并且当聚焦镜头被驱动到预定位置时，面部检测装置可以再继续面部检测。优选地，在聚焦镜头被驱动到预定位置之后，当面部检测装置首次检测到面部时，控制装置使聚焦调节装置从事聚焦调节。
如果面部检测装置已检测到多个面部，则聚焦调节装置可以通过使用对应于涉及最大区域的面部的图像信号来调节焦点位置。聚焦调节装置可以通过使用对应于面部检测装置检测的面部中眼睛周围预定区域的图像信号来调节焦点位置。聚焦调节装置可以通过使用对应于在从面部检测装置检测的面部中的眼睛朝向面部的中心偏移预定程度的位置周围排列的预定区域的图像信号来调节焦点位置。
根据本发明第二方面的摄影装置包括自动聚焦装置，所述自动聚焦装置包括：成像装置，其通过摄影镜头捕捉被摄体图像；AF区域确定装置，其基于所述成像装置提供的图像信号，确定将要用于自动聚焦调节的图像信号的范围；聚焦调节装置，其通过驱动聚焦镜头以便使以所述确定的范围中的所述图像信号实现的对比度最大化，来调节通过所述摄影镜头实现的焦点位置；以及控制装置，如果所述AF区域确定装置确定的所述图像信号的所述范围已改变，则所述控制装置控制所述聚焦调节装置，以便通过使用所述改变范围中的图像信号，来调节所述焦点位置。
在根据本发明第三方面的自动聚焦控制方法中，通过使用通过摄影镜头捕捉的被摄体图像的图像信号，确定将要用于自动聚焦调节的图像信号的范围；通过驱动聚焦镜头以便使以所述图像信号实现的对比度最大化，调节经由所述摄影镜头实现的焦点位置；以及在将要用于所述自动聚焦调节的所述图像信号的所述范围改变之后，通过使用所述改变范围中的图像信号，调节所述焦点位置。
附图说明
图1是本发明的实施例中实现的摄影装置中包括的自动聚焦装置中采用的结构的方框图；
图2显示了面部检测AF处理的流程图；
图3显示了从图2继续的面部检测AF处理的流程图；
图4显示了面部检测处理的流程图；
图5显示了面部检测结果记录更新处理的流程图；
图6显示了面部检测结果记录清除处理的流程图；
图7显示了检测的面部区域中心记录更新处理的流程图；
图8显示了检测的面部区域中心记录清除处理的流程图；
图9显示了检测的面部区域大小记录更新处理的流程图；
图10显示了检测的面部区域大小记录清除处理的流程图；
图11显示了检测的面部区域大小记录再更新处理的流程图；
图12显示了面部检测连续失败判断处理的流程图；
图13显示了检测的面部区域移位判断处理的流程图；
图14显示了检测的面部区域大小变化判断处理的流程图；以及
图15显示了从图14继续的检测的面部区域大小变化判断处理的流程图。
具体实施方式
参考附图，以下是本发明实施例的解释。图1是本发明的实施例中实现的摄影装置中包括的自动聚焦装置中采用的结构的方框图。图1中的摄影装置包括控制装置1、摄影镜头3、变焦镜头驱动装置4、变焦镜头位置检测装置5、聚焦镜头驱动装置6、聚焦镜头位置检测装置7、成像装置8、显示装置9、中途压力(halfway-press)开关10以及拍摄模式选择器开关11。这种摄影装置例如可以是数字摄影装置。
以微处理器单元构成的控制装置1基于程序控制摄影装置操作。控制装置1包括稍后将要详述的面部检测装置2。摄影镜头3包括聚焦镜头31和变焦镜头32，并且构成摄影光学系统。随着沿着光轴向前/向后驱动聚焦镜头31，就调节了摄影镜头3的聚焦。另外，随着沿着光轴向前/向后驱动变焦镜头32，就调节了摄影镜头3的焦距。
响应控制装置1发出的命令，变焦镜头驱动装置4沿着光轴驱动变焦镜头32。变焦镜头位置检测装置5检测变焦镜头32沿着光轴的位置，并且向控制装置1传输检测信号。
响应控制装置1发出的命令，聚焦镜头驱动装置6沿着光轴驱动聚焦镜头31。聚焦镜头位置检测装置7检测聚焦镜头31沿着光轴的位置，并且向控制装置1传输检测信号。
成像装置8，其包括诸如CCD或CMOS之类的图像传感器，捕捉已穿过摄影镜头3的光通量所形成的被摄体图像，并且向控制装置1提供捕捉图像的图像信号。通过对向其输入的图像信号执行特定的信号处理，控制装置1生成将要用于在显示装置9显示摄影图像的显示信号，并且生成将要用于将摄影图像记录到记录介质(未显示)中的记录数据。
中途压力开关10，其通过与快门开关按钮(未显示)的按下相联锁而输入接通状态或断开状态，响应快门开关按钮的中途压力操作而生成接通信号，并且随着中途压力操作被清除而生成断开信号。向控制装置1输入经由中途压力开关10生成的操作信号。要注意的是，摄影装置同样也包括与快门开关按钮的按下相联锁的完全压力(full press)开关(未显示)。完全压力开关随着快门开关按钮被进一步向下按下超过中途压力位置而生成接通信号，并且随着完全压力操作被清除而生成断开信号。
控制装置1随着中途压力开关10接通而通过驱动成像装置8开始曝光预备操作，并且随着完全压力开关接通而开始拍摄操作。
拍摄模式选择器开关11响应用户操作而输入接通状态或断开状态。控制装置1选择这样的拍摄模式，在所述拍摄模式中，面部检测装置2随着拍摄模式选择器开关11输入接通状态而执行面部检测，并且选择这样的拍摄模式，在所述拍摄模式中，随着拍摄模式选择器开关11断开而不执行面部检测。
显示装置9例如可以包括液晶监视器。响应控制装置1发出的命令，显示装置9通过使用显示信号显示再生的图像，显示指示对应于面部检测装置2检测的“面部”的区域的信息，或者显示指示通过面部检测装置2的面部检测在进行中的信息。
(面部检测)
响应控制装置1发出的命令，面部检测装置2在从成像装置8向其输入的图像信号之中提取对应于被摄体的“面部”的信号。基于信号提取的结果，控制装置1确定面部存在于图像中的地方(在下文中被称作“面部区域”)的位置(摄影图像平面中的坐标)、面部区域的大小(构成面部区域的象素数目)以及被摄体的眼睛(眼睛存在的区域)的位置(摄影图像平面中的坐标)。为了提取用于人“面部”的信号，预先估计多种提取方法，以便为多种提取方法中的每一种事先设置加权系数。多种提取方法例如包括用于提取预定颜色的方法、用于提取预定形状图案的方法以及用于排除估计构成背景的区域的方法。然后，通过各种提取方法提取初级(primary)被摄体图像(初级图像部分)，对应于预定加权系数加权提取的初级部分，并且基于加权结果选择并提取特定的初级部分。例如美国专利号5,978,100就披露了这样的面部提取方法。
(自动聚焦操作)
在已从成像装置8向其输入的图像信号之中，通过使用对应于面部检测装置2检测的面部区域的信号，控制装置1通过已知技术的对比度方法执行AF(自动聚焦)操作。更加具体地，它计算表示对应于面部区域的图像信号中指示的高频分量的值之和的累积值(所谓的焦点估计值)，并且输出用于聚焦镜头驱动装置6的聚焦镜头驱动命令，以便使累积值最大化。焦点估计值到达最高点的聚焦镜头31的位置是聚焦匹配位置，在所述位置处，通过消除成像装置8捕捉的被摄体图像的边缘周围的任何模糊，在图像中实现了最大对比度(增强了边缘中的清晰度)。
只有在稍后将要详述的特定环境下，实施例中的控制装置1才沿着光轴驱动聚焦镜头31，同时经由聚焦镜头位置检测装置7检测其位置。在此期间，控制装置1依次分析对应于聚焦镜头31采取的各个位置中每一处检测的面部区域的图像信号，并且将聚焦镜头31驱动到这样的位置，在所述位置处，面部区域的图像(亦即面部图像)中的对比度被最大化。控制装置1、聚焦镜头驱动装置6和聚焦镜头位置检测装置7一起构成聚焦调节装置。
现在参考图2和3中显示的流程图解释上面描述的摄影装置中的控制装置1执行的面部检测AF处理的流程。图2和3中的处理，其随着拍摄模式选择器开关11接通同时摄影装置主开关处于接通状态而被启动，被持续执行，直到输入来自快门开关操作部件的操作信号(在这个例子中为来自中途压力开关10的接通信号)为止。摄影装置采取这样的结构，所述结构在执行图2和3中的处理的同时，使显示装置9能够显示直达图像(through image)。术语“直达图像”用于指发出拍摄指令(来自完全压力开关的接通信号)之前随着重复执行成像操作而通过每个成像操作获得的图像，并且通过替换以前捕捉的图像，在显示装置9显示最近捕捉的图像。
在图2的步骤S201中，控制装置1使显示装置9从事于显示信息，指示通过面部检测装置2的面部检测在进行中，然后操作前进到步骤S202。结果，在正在显示的直达图像之上叠加指示面部检测在进行中的标记。
在步骤S202中，控制装置1输出用于聚焦镜头驱动装置6的命令，以将聚焦镜头31驱动到特定位置。这样的特定位置表示例如适合于拍摄肖像的聚焦镜头位置，在所述位置处，对离摄影装置1到2m存在的人设置聚焦。
在步骤S203中，控制装置1在操作前进到步骤S204之前使面部检测装置2开始面部检测处理(见图4)。稍后将要详细地说明面部检测处理的流程。在步骤S204中，控制装置1作出关于是否已成功执行面部检测的决定。如果面部检测结果标记指示“成功”，则控制装置1在步骤S204中作出肯定的决定以前进到步骤S205，然而如果标记指示“失败”，则它在步骤S204中作出否定的决定并返回到步骤S203。在操作返回到步骤S203之后，再次开始面部检测处理。
在步骤S205中，控制装置1输出用于显示装置9的命令，以提出这样的显示，其指示面部区域已由面部检测装置2检测到，然后操作前进到步骤S206。这样一来，就在正在显示的直达图像之上叠加了指示面部区域的线。
如果只有一个面部已被检测到，则控制装置1在显示上提出线或框架以指示面部区域。另一方面，如果多个面部已被检测到，则它在显示上提出每个指示多个面部区域中的一个的线或框架。在步骤S206中，控制装置1指定AF区域，然后操作前进到步骤S207。AF区域是摄影图像平面中的自动聚焦调节目标区域。如果只有一个面部已被检测到，则控制装置1将所述面部区域指定为AF区域，但是如果多个面部区域已被检测到，则它将具有最大区域大小的面部区域指定为AF区域。然后控制装置1使显示装置9指示指定的AF区域。例如，AF区域可以用绿色指示，以便它容易地与用白线指示的其他面部区域区别。
控制装置1在步骤S207中执行早先说明的AF操作，然后操作前进到步骤S208。在步骤S208中，控制装置1在操作前进到步骤S209之前使面部检测装置2开始面部检测处理(见图4)。
在步骤S209中，控制装置1执行面部检测结果记录更新处理(见图5)，然后操作前进到步骤S210。稍后将要详细地说明面部检测结果记录更新处理。
在步骤S210中，控制装置1执行检测的面部区域中心记录更新处理(见图7)，然后操作前进到步骤S211。稍后将要详细地说明检测的面部区域中心记录更新处理。
在步骤S211中，控制装置1执行检测的面部区域大小记录更新处理(见图9)，然后操作前进到步骤S212。稍后将要详细地说明检测的面部区域大小记录更新处理。
在步骤S212中，控制装置1执行面部检测连续失败判断处理(见图12)，然后操作前进到步骤S213。稍后将要详细地说明面部检测连续失败判断处理。
在步骤S213中，控制装置1执行检测的面部区域移位判断处理(见图13)，然后操作前进到步骤S214。稍后将要详细地说明检测的面部区域移位判断处理。
在步骤S214中，控制装置1执行检测的面部区域大小变化判断处理(见图14和15)，然后操作前进到图3中的步骤S 125。稍后将要详细地说明检测的面部区域大小变化判断处理。
在步骤S215中，控制装置1作出关于是否已成功检测到面部的决定。如果面部检测结果标记指示“成功”，则控制装置1在步骤S215中作出肯定的决定以前进到步骤S221，然而如果标记指示“失败”，则它在步骤S215中作出否定的决定以前进到步骤S216。
在步骤S221中，控制装置1输出用于显示装置9的命令，以在显示装置9指示面部区域已被面部检测装置2检测到，然后操作前进到步骤S222。通过采用类似于步骤S205中采用的显示方法指示检测的面部区域。
在步骤S222中，控制装置1作出关于检测的面部区域是否已移位的决定。如果检测的面部区域移位判断标记指示“已移位”，则控制装置1在步骤S222中作出肯定的决定以前进到步骤S226，然而如果检测的面部区域移位判断标记指示“移动中”，则它在步骤S222中作出否定的决定以前进到步骤S223。
在步骤S226中，控制装置1在操作前进到步骤S227之前执行面部检测结果记录清除处理(见图6)。稍后将要详细地说明面部检测结果记录清除处理。
在步骤S227中，控制装置1在操作前进到步骤S228之前执行检测的面部区域中心记录清除处理(见图8)。稍后将要详细地说明检测的面部区域中心记录清除处理。
在步骤S228中，控制装置1在操作前进到步骤S229之前执行检测的面部区域大小记录清除处理(见图10)。稍后将要详细地说明检测的面部区域大小记录清除处理。
在步骤S229中，控制装置1设置AF区域，然后操作前进到步骤S230。通过采用类似于步骤S206中采用的显示方法在显示装置9指示指定的AF区域。在步骤S230中，控制装置1在操作返回到图2中的步骤S208之前执行早先解释的AF操作。
在步骤S223中，所述步骤S223是在步骤S222中作出否定的决定之后操作向其前进的，控制装置1作出关于检测的面部区域大小记录是否被再更新的决定。如果检测的面部区域大小记录判断标记指示“没有再更新”，则控制装置1在步骤S223中作出肯定的决定并前进到步骤S225，然而如果检测的面部区域大小记录判断标记指示“再更新”，则它在步骤S223中作出否定的决定以前进到步骤S224。
在步骤S224中，控制装置1在操作前进到步骤S225之前执行检测的面部区域大小记录再更新处理(见图11)。稍后将要详细地说明检测的面部区域大小记录再更新处理。
在步骤S225中，控制装置1作出关于检测的面部区域大小是否已变化的决定。如果检测的面部区域大小变化判断标记指示“已变化”，则控制装置1在步骤S225中作出肯定的决定以前进到步骤S226，然而如果检测的面部区域大小变化判断标记指示“变化中”，则它在步骤S225中作出否定的决定以返回到图2中的步骤S208。如果检测的面部区域尚未移位并且检测的面部区域大小尚未变化，则操作返回到步骤S208。在这种情况下，控制装置1不执行AF处理，并且操作简单地返回到步骤S208。
在步骤S216中，所述步骤S216是在步骤S215中作出否定的决定之后操作向其前进的，控制装置1输出用于显示装置9的命令，以在显示装置9指示通过面部检测装置2的面部检测在进行中，然后操作前进到步骤S217。通过采用类似于步骤S201中采用的显示方法提供“面部检测进行中”的指示。
在步骤S217中，控制装置1作出关于预定数目的连续面部检测失败已发生的决定。如果面部检测连续失败判断标记指示“在极限”，则控制装置1在步骤S217中作出肯定的决定以前进到步骤S218，然而如果标记指示“极限之下”，则它在步骤S217中作出否定的决定以前进到图2中的步骤S208。
在步骤S218中，控制装置1在操作前进到步骤S219之前执行面部检测结果记录清除处理(见图6)。稍后将要详细地说明面部检测结果记录清除处理。
在步骤S219中，控制装置1在操作前进到步骤S220之前执行检测的面部区域中心记录清除处理(见图8)。稍后将要详细地说明检测的面部区域中心记录清除处理。
在步骤S220中，控制装置1在操作返回到步骤S202之前执行检测的面部区域大小记录清除处理(见图10)。稍后将要详细地说明检测的面部区域大小记录清除处理。当面部检测已导致预定数目的连续失败时，操作返回到步骤S202。在这样的环境下，控制装置1将聚焦镜头31驱动到预定位置并重新开始面部检测。
在参考图2和3在上面解释的处理中，如果检测的面部区域已移位，或者如果检测的面部区域大小已变化，则自动聚焦装置执行AF操作。
现在参考图4中显示的流程图解释面部检测处理的流程。在步骤S301中，控制装置1发出用于面部检测装置2的面部检测指令，然后操作前进到步骤S302。作为响应，面部检测装置2在直达图像上执行面部检测。在步骤S302中，控制装置1作出关于面部检测是已成功还是已失败的决定。如果面部区域已被面部检测装置2从直达图像中提取，则控制装置1在步骤S302中作出肯定的决定以前进到步骤S303，然而如果没有面部区域已被提取，则它在步骤S302中作出否定的决定以前进到步骤S307。
在步骤S303中，控制装置1在面部检测结果标记处设置“成功”，然后操作前进到步骤S304。在步骤S304中，响应在面部检测装置2处获得的提取结果，控制装置1设置检测的面部区域(面部区域)，然后操作前进到步骤S305。在步骤S305中，控制装置1在操作前进到步骤S306之前，计算构成检测的面部区域的数据中的中心点的坐标，并且将计算结果指定为面部区域中心。在步骤S306中，控制装置1在结束图4中的处理之前，计数构成检测的面部区域的成组数据的数目(象素的数目)，并且将计数结果指定为面部区域大小。
在步骤S307中，所述步骤S307是在步骤S302中作出否定的决定之后操作向其前进的，控制装置1在面部检测结果标记处设置“失败”，然后操作前进到步骤S308。在步骤S308中，控制装置1在操作前进到步骤S309之前清除面部区域设置明细数据(detail)。在步骤S309中，控制装置1在操作前进到步骤S310之前清除关于面部区域中心的设置明细数据。在步骤S310中，控制装置1在结束图4中的处理之前清除关于面部区域大小的设置明细数据。
参考图5中显示的流程图解释面部检测结果记录更新处理的流程。在步骤S401中，控制装置1向面部检测结果记录中的(以前)重新设置面部检测结果记录中的(当前)中的内容，然后操作前进到步骤S402。在结束图5中的处理之前，控制装置1向面部检测结果记录中的(当前)重新设置面部检测结果标记的内容。
参考图6中显示的流程图解释面部检测结果记录清除处理的流程。在步骤S411中，控制装置1在操作前进到步骤S412之前清除面部检测结果记录中的(以前)中设置的内容。在步骤S412中，控制装置1在图6中的处理结束之前清除面部检测结果记录中的(当前)中设置的内容。
参考图7中显示的流程图解释检测的面部区域中心记录更新处理的流程。在步骤S501中，控制装置1向检测的面部区域中心记录中的(以前)重新设置检测的面部区域中心记录中的(当前)中的内容，然后操作前进到步骤S502。在步骤S502中，控制装置1在结束图7中的处理之前，向检测的面部区域中心记录中的(当前)重新设置通过面部检测处理获得的面部区域中心设置的内容。
参考图8中显示的流程图解释检测的面部区域中心记录清除处理的流程。在步骤S511中，控制装置1在操作前进到步骤S512之前清除检测的面部区域中心记录中的(以前)中设置的内容。在步骤S512中，控制装置1在图8中的处理结束之前清除检测的面部区域中心记录中的(当前)中设置的内容。
参考图9中显示的流程图解释检测的面部区域大小记录更新处理的流程。在步骤S601中，控制装置1向检测的面部区域大小记录中的(以前)重新设置检测的面部区域大小记录中的(当前)中的内容，然后操作前进到步骤S602。在步骤S602中，控制装置1在结束图9中的处理之前，向检测的面部区域大小记录中的(当前)重新设置通过面部检测处理确定的检测的面部区域大小。
参考图10中显示的流程图解释检测的面部区域大小记录清除处理的流程。在步骤S611中，控制装置1在操作前进到步骤S612之前清除检测的面部区域大小记录中的(以前)中设置的内容。在步骤S612中，控制装置1在图10中的处理结束之前清除检测的面部区域大小记录中的(当前)中设置的内容。
参考图11中显示的流程图解释检测的面部区域大小记录再更新处理的流程。在步骤S621中，控制装置1在结束图11中的处理之前，向检测的面部区域大小记录中的(当前)重新设置检测的面部区域大小记录中的(以前)中的明细数据。
现在参考图12中显示的流程图解释面部检测连续失败判断处理的流程。在步骤S701中，控制装置1作出关于面部检测结果记录中的(当前)中设置的内容是否指示失败的决定。除非面部检测结果记录中的(当前)中设置的内容指示失败，否则控制装置1在步骤S701中作出否定的决定以前进到步骤S702，然而如果面部检测结果记录中的(当前)中设置的内容指示失败，则它在步骤S701中作出肯定的决定以前进到步骤S704。
在步骤S702中，控制装置1在操作前进到步骤S703之前将面部检测中连续失败的数目复位到0。在步骤S703中，控制装置1在结束图12中的处理之前将面部检测连续失败判断标记设置到“极限之下”。
在步骤S704中，所述步骤S704是在步骤S701中作出肯定的决定之后操作向其前进的，控制装置1作出关于面部检测结果记录中的(以前)中设置的内容是否指示失败的决定。除非面部检测结果记录中的(以前)中设置的内容指示失败，否则控制装置1在步骤S704中作出否定的决定以前进到步骤S710，然而如果面部检测结果记录中的(以前)中设置的内容指示失败，则它在步骤S704中作出肯定的决定以前进到步骤S705。
在步骤S705中，控制装置1增加面部检测中连续失败的数目，然后操作前进到步骤S706。在步骤S706中，控制装置1作出关于面部检测中连续失败的数目是否已变得等于预定值N_failure(例如2次失败)的决定。如果连续失败的数目已变得等于预定值N_failure，则控制装置1在步骤S706中作出肯定的决定以前进到步骤S707，然而如果连续失败的数目尚未变得等于预定值N_failure，则它在步骤S706中作出否定的决定以前进到步骤S709。
在步骤S707中，控制装置1在操作前进到步骤S708之前将面部检测中连续失败的数目复位到0。在步骤S708中，控制装置1在结束图12中的处理之前将面部检测连续失败判断标记设置到“在极限”。在步骤S709中，控制装置1在结束图12中的处理之前将面部检测连续失败判断标记设置到“极限之下”。
在步骤S710中，所述步骤S710是在步骤S704中作出否定的决定之后操作向其前进的，控制装置1在操作前进到步骤S711之前将面部检测中连续失败的数目复位到0。在步骤S711中，控制装置1在结束图12中的处理之前将面部检测连续失败判断标记设置到“极限之下”。
现在参考图13中显示的流程图解释检测的面部区域移位判断处理的流程。在步骤S801中，控制装置1作出关于面部检测结果记录中的(当前)中设置的内容是否指示成功的决定。除非面部检测结果记录中的(当前)中设置的内容指示成功，否则控制装置1在步骤S801中作出否定的决定以前进到步骤S802，然而如果面部检测结果记录中的(当前)中设置的内容指示成功，则它在步骤S801中作出肯定的决定以前进到步骤S804。
在步骤S802中，控制装置1将面部检测中连续成功的第一数目复位到0，然后操作前进到步骤S803。在步骤S803中，控制装置1在结束图13中的处理之前将检测的面部区域移位判断标记设置到“移动中”。
在步骤S804中，所述步骤S804是在步骤S801中作出肯定的决定之后操作向其前进的，控制装置1作出关于面部检测结果记录中的(以前)中设置的内容是否指示成功的决定。除非面部检测结果记录中的(以前)中设置的内容指示成功，否则控制装置1在步骤S804中作出否定的决定以前进到步骤S813，然而如果面部检测结果记录中的(以前)中设置的内容指示成功，则它在步骤S804中作出肯定的决定以前进到步骤S805。
在步骤S805中，控制装置1作出关于检测的面部区域中心记录中的(当前)中设置的内容是否匹配检测的面部区域中心记录中的(以前)中设置的内容的决定。这个决定可以通过例如将坐标空间分成以相互垂直延伸的两个直线限定的四个象限来作出。如果检测的面部区域中心记录中的(当前)中设置的内容和检测的面部区域中心记录中的(以前)中设置的内容两者都指示共同象限中包含的位置，则控制装置1在步骤S805中作出肯定的决定以前进到步骤S806。另一方面，如果检测的面部区域中心记录中的(当前)中设置的内容和检测的面部区域中心记录中的(以前)中设置的内容指示不同象限中包含的位置，在控制装置1在步骤S805中作出否定的决定以前进到步骤S811。
在步骤S806中，控制装置1在操作前进到步骤S807之前增加面部检测中连续成功的第一数目。在步骤S807中，控制装置1作出关于面部检测中连续成功的第一数目是否已变得等于预定值N_success 1(例如10次成功)的决定。如果连续成功的第一数目已变得等于预定值N_success 1，则控制装置1在步骤S807中作出肯定的决定以前进到步骤S808，然而如果连续成功的第一数目尚未变得等于预定值N_success 1，则它在步骤S807中作出否定的决定以前进到步骤S810。
在步骤S808中，控制装置1在操作前进到步骤S809之前将面部检测中连续成功的第一数目复位到0。在步骤S809中，控制装置1在结束图13中的处理之前将检测的面部区域移位判断标记设置到“已移位”。在步骤S810中，控制装置1在结束图13中的处理之前将检测的面部区域移位判断标记设置到“移动中”。
在步骤S811中，所述步骤S811是在步骤S805中作出否定的决定之后操作向其前进的，控制装置1在操作前进到步骤S812之前将面部检测中连续成功的第一数目复位到0。在步骤S812中，控制装置1在结束图13中的处理之前将检测的面部区域移位判断标记设置到“移动中”。
在步骤S813中，所述步骤S813是在步骤S804中作出否定的决定之后操作向其前进的，控制装置1在操作前进到步骤S814之前将面部检测中连续成功的第一数目复位到0。在步骤S814中，控制装置1在结束图13中的处理之前将检测的面部区域移位判断标记设置到“移动中”。
现在参考图14和15中显示的流程图解释检测的面部区域大小变化判断处理的流程。在图14的步骤S901中，控制装置1作出关于面部检测结果记录中的(当前)中设置的内容是否指示成功的决定。除非面部检测结果记录中的(当前)中设置的内容指示成功，否则控制装置1在步骤S901中作出否定的决定以前进到步骤S902，然而如果面部检测结果记录中的(当前)中设置的内容指示成功，则它在步骤S901中作出肯定的决定以前进到步骤S906。
在步骤S902中，控制装置1将面部检测中连续成功的第二数目复位到0，然后操作前进到步骤S903。在步骤S903中，控制装置1将面部检测中连续成功的第三数目复位到0，然后操作前进到步骤S904。在步骤S904中，控制装置1将检测的面部区域大小变化判断标记设置到“变化中”，然后操作前进到步骤S905。在步骤S905中，控制装置在结束图14和15中显示的流程图中的处理之前将检测的面部区域大小记录判断标记设置到“没有再更新”。
在步骤S906中，所述步骤S906是在步骤S901中作出肯定的决定之后操作向其前进的，控制装置1作出关于面部检测结果记录中的(以前)中设置的内容是否指示成功的决定。除非面部检测结果记录中的(以前)中设置的内容指示成功，否则控制装置1在步骤S906中作出否定的决定以前进到图15中的步骤S928，然而如果面部检测结果记录中的(以前)中设置的内容指示成功，则它在步骤S906中作出肯定的决定以前进到步骤S907。
在步骤S907中，控制装置1作出关于检测的面部区域大小记录中的(当前)中设置的内容是否指示等于或大于检测的面部区域大小记录中的(以前)中设置的明细数据所指示的值和预定系数(Ratio 1)之积的值的决定。如果(当前)中指示的值等于或大于所述乘积，则控制装置1作出肯定的决定以前进到步骤S908，然而如果这样的关系不满足，则它作出否定的决定以前进到图15中的步骤S916。
在步骤S908中，控制装置1在操作前进到步骤S909之前将面部检测中连续成功的第三数目复位到0。在步骤S909中，控制装置1增加面部检测中连续成功的第二数目，然后操作前进到步骤S910。在步骤S910中，控制装置1作出关于面部检测中连续成功的第二数目是否已变得等于预定值N_success 2(例如10次成功)的决定。如果连续成功的第二数目已变得等于预定值N_success 2，则控制装置1在步骤S910中作出肯定的决定以前进到步骤S911，然而如果连续成功的第二数目尚未变得等于预定值N_success 2，则它在步骤S910中作出否定的决定以前进到步骤S914。
在步骤S911中，控制装置1在操作前进到步骤S912之前将面部检测中连续成功的第二数目复位到0。在步骤S912中，控制装置1将检测的面部区域大小变化判断标记设置到“已变化”，然后操作前进到步骤S913。在步骤S913中，控制装置1在结束图14和15中显示的流程图中的处理之前将检测的面部区域大小记录判断标记设置到“没有再更新”。
在步骤S914中，所述步骤S914是在步骤S910中作出否定的决定之后操作向其前进的，控制装置1将检测的面部区域大小变化判断标记设置到“变化中”，然后操作前进到步骤S915。在步骤S915中，控制装置1在结束图14和15中显示的流程图中的处理之前将检测的面部区域大小记录判断标记设置到“再更新”。
在图15的步骤S916中，所述步骤S916是在步骤S907中作出否定的决定之后操作向其前进的，控制装置1将面部检测中连续成功的第二数目复位到0，然后操作前进到步骤S917。在步骤S917中，控制装置1作出关于检测的面部区域大小记录中的(当前)中设置的内容是否指示等于或小于检测的面部区域大小记录中的(以前)中设置的明细数据所指示的值和预定系数(Ratio 2)之积的值的决定。如果(当前)中指示的值等于或小于所述乘积，则控制装置1在步骤S917中作出肯定的决定以前进到步骤S918，然而如果这样的关系不满足，则它在步骤S917中作出否定的决定以前进到步骤S925。
在步骤S918中，控制装置1在操作前进到步骤S919之前增加面部检测中连续成功的第三数目。在步骤S919中，控制装置1作出关于面部检测中连续成功的第三数目是否已变得等于预定值N_success 3(例如10次成功)的决定。如果连续成功的第三数目已变得等于预定值N_success 3，则控制装置1在步骤S919中作出肯定的决定以前进到步骤S920，然而如果连续成功的第三数目尚未变得等于预定值N_success 3，则它在步骤S919中作出否定的决定以前进到步骤S923。
在步骤S920中，控制装置1在操作前进到步骤S921之前将面部检测中连续成功的第三数目复位到0。在步骤S921中，控制装置1将检测的面部区域大小变化判断标记设置到“已变化”，然后，操作前进到步骤S922。在步骤S922中，控制装置1在结束图14和15中显示的流程图中的处理之前将检测的面部区域大小记录判断标记设置到“没有再更新”。
在步骤S923中，所述步骤S923是在步骤S919中作出否定的决定之后操作向其前进的，控制装置1将检测的面部区域大小变化判断标记设置到“变化中”，然后操作前进到步骤S924。在步骤S924中，控制装置1在结束图14和15中显示的流程图中的处理之前将检测的面部区域大小记录判断标记设置到“再更新”。
在步骤S925中，所述步骤S925是在步骤S917中作出否定的决定之后操作向其前进的，控制装置1在操作前进到步骤S926之前将面部检测中连续成功的第三数目复位到0。在步骤S926中，控制装置1将检测的面部区域大小变化判断标记设置到“变化中”，然后操作前进到步骤S927。在步骤S927中，控制装置1在结束图14和15中显示的流程图中的处理之前将检测的面部区域大小记录判断标记设置到“没有再更新”。
在步骤S928中，所述步骤S928是在步骤S906中作出否定的决定之后操作向其前进的，控制装置1在操作前进到步骤S929之前将面部检测中连续成功的第二数目复位到0。在步骤S929中，控制装置1在操作前进到步骤S930之前将面部检测中连续成功的第三数目复位到0。在步骤S930中，控制装置1将检测的面部区域大小变化判断标记设置到“变化中”，并且操作前进到步骤S931。在步骤S931中，控制装置1在结束图14和15中显示的流程图中的处理之前将检测的面部区域大小记录判断标记设置到“没有再更新”。
当面部区域增加时(S907)在上面说明的面部区域大小变化判断中使用的变化率，亦即预定系数Ratio 1，应当被设置得小于当面部区域减少时(S917)面部区域大小变化判断中使用的变化率，亦即预定系数Ratio 2。例如，预定系数Ratio 1可以被设置以便当面部区域增加时采取5％的变化率，而预定系数Ratio 2可以被设置以便当面部区域减少时采取10％的变化率。由于特别是当人的面部在摄影装置附近向摄影装置移动更近时，更加频繁地执行聚焦调节，所以通过为Ratio 1和2选择这样的值，改善了AF处理的响应。
在上述实施例中能够实现以下操作效果。
(1)随着选择用于通过执行面部检测处理来设置AF区域的拍摄模式，亦即，随着从拍摄模式选择器开关11中输入接通信号，自动聚焦装置首先将聚焦镜头31驱动到初始位置(步骤S202)，其适合于拍摄肖像，然后执行面部检测(步骤S203)。通过选择初始设置以便聚焦在这样的被摄体上，所述被摄体存在于人很可能拍摄肖像的拍摄距离之上，可以确保的是，用于首次面部检测(步骤S203)的直达图像上的聚焦不会被不良调节。这有利于面部检测(步骤S203)，其依次减少了处理所需的时间长度。
(2)在基于首次面部检测(步骤S203)的结果设置的AF区域之上执行AF处理(步骤S207)之后，操作继续在步骤S208中以及之后执行常规处理。这样一来，焦点对准的直达图像就能够在显示装置9被迅速地提出显示。
(3)在步骤S208中以及之后执行的处理期间，如果通过面部检测处理已被检测到的检测的面部区域(面部区域)尚未移位(在步骤S222中作出否定的决定)并且面部区域大小(范围)尚未变化(在步骤S225中作出否定的决定)，则操作返回到步骤S208而不执行AF处理(步骤S230)。这样一来，由于只要摄影图像平面中的人的位置或大小保持不变，每次执行面部检测处理就不执行AF处理，所以使多余的AF处理最小化。结果，在自动聚焦装置中，只有当必要时才执行聚焦调节。
(4)只有当检测的面部区域中心存在于与以前已包含检测的面部区域中心的象限相同的象限中(在步骤S805中作出肯定的决定)并且面部检测中连续成功的次数已变得等于预定值(在步骤S807中作出肯定的决定)时，才决定检测的面部区域已移位(步骤S809)。换言之，如果检测的面部区域中心处于在象限之间移动的过程中，或者如果检测的面部区域中心尚未保持在给定的象限中很长久，则不作出“已移位”的决定。用这种方式，能够作出关于检测的面部区域中心是否已移位的可靠判断。
(5)如果增加率等于或大于预定系数(Ratio 1)(在步骤S907中作出肯定的决定)并且面部检测中连续成功的第二数目已变得等于预定值N_success 2(在步骤S910中作出肯定的决定)，则决定面部区域大小已变化(步骤S912)。如果增加率小或者大小没有连续增加，则不作出面部区域大小已变化的决定。用这种方式，当大小在增加时能够作出精确的判断。
(6)如果减少率等于或大于预定系数(Ratio 2)(在步骤S917中作出肯定的决定)并且面部检测中连续成功的第三数目已变得等于预定值N_success 3(在步骤S919中作出肯定的决定)，则决定面部区域大小已变化(步骤S921)。由于如果减少率小或者大小没有连续减少，则不作出面部区域大小已变化的决定，所以当大小在减少时能够作出精确的判断。
(7)甚至在步骤S208中以及之后执行的处理期间，如果面部检测中连续失败的数目已变得等于预定值(在步骤S217中作出肯定的决定)，则操作返回到步骤S202并重新开始面部检测。由于聚焦镜头31被驱动到初始位置，如它为了首次面部检测而被驱动到初始位置那样，所以直达图像中的聚焦没有被不良调节。这依次有利于面部检测(步骤S203)并减少处理所需的时间长度。
(8)如果多个面部被检测到，则涉及最大区域的面部区域被选择作为AF区域，并且这样一来，聚焦就被调节在离摄影装置最近的人的面部上。
(变更1)
尽管对其中通过将摄影图像平面分成四个区域(象限)来判断面部区域移位的例子在上面给出了解释，但是代替地可以通过将摄影图像平面分成八个或十六个部分来作出判断。通过结合更大数目的摄影图像平面的划分区域判断面部区域移位，能够检测面部区域的更加细微的移动。
(变更2)
可选择地，如现有技术中已知的那样，基于位移矢量，能够作出关于面部区域移位的决定。在这种情况下，已从对应于每个框架的图像信号中提取“面部”的控制装置1计算框架之间的位移矢量。如此计算的位移矢量指示了面部区域已从一个框架移动到另一个的程度。
(变更3)
在上面解释的例子中，检测的面部区域被简单地指定为AF区域。可选择地，可以从用于面部区域的图像信号中提取对应于眼睛的图像信号，并且在提取的眼睛周围排列的预定大小的区域可以被指定为AF区域。在这种情况下，聚焦能够被特殊地调节在眼睛上。
(变更4)
作为对变更3的替换物，可以从用于面部区域的图像信号中提取对应于眼睛的图像信号，并且在从提取的眼睛朝向面部的中心移位预定程度的位置周围排列的预定大小的区域可以被指定为AF区域。在这种情况下，能够如摄影者想要的那样调节聚焦。
尽管对其中当AF区域确定装置(控制装置1)设置(确定)AF区域时采用了面部检测技术的例子在上面给出了解释，但是代替地可以采用用于简单地检测特定颜色区域的技术。可选择地，通过提取包含指示等于或高于预定亮度级的信号值的图像信号的区域，可以设置AF区域。在这些情况中的任一情况下，同样地，如果已被设置为AF区域的特定颜色区域或包含指示等于或高于预定亮度级的信号值的图像信号的范围已移位，则应当通过使用移位之后所述范围中包含的图像信号，来执行AF处理。另外，如果已被设置为AF区域的图像信号范围的大小已变化，则应当通过使用已经历大小变化的范围中的图像信号，来执行AF处理。
尽管对其中自动聚焦装置安装在数字摄影装置中的例子参考实施例在上面给出了解释，但是本发明并不限于这个例子，并且自动聚焦装置可以安装在数字摄影机或卤化银摄影装置中。
上述实施例是例子，并且在不背离本发明的范围的情况下能够进行各种修改。

Claims (19)

1.一种自动聚焦装置，包括：
成像装置，其通过摄影镜头捕捉被摄体图像；
AF区域确定装置，其基于所述成像装置提供的图像信号，确定要用于自动聚焦调节的图像信号的范围；
聚焦调节装置，其通过驱动聚焦镜头以便使以所述确定的范围中的所述图像信号实现的对比度最大化，来调节通过所述摄影镜头实现的焦点位置；以及
控制装置，如果所述AF区域确定装置确定的所述图像信号的所述范围已改变，则所述控制装置控制所述聚焦调节装置，以便通过使用所述改变范围中的图像信号，来调节所述焦点位置。
2.根据权利要求1所述的自动聚焦装置，其中：
如果所述AF区域确定装置确定的所述图像信号的所述范围已移位，则所述控制装置控制所述聚焦调节装置，以便通过使用所述移位范围中的图像信号，来调节所述焦点位置。
3.根据权利要求1所述的自动聚焦装置，其中：
如果所述AF区域确定装置确定的所述图像信号的所述范围的区域大小已改变，则所述控制装置控制所述聚焦调节装置，以便通过使用其区域大小已被改变的所述范围中的图像信号，来调节所述焦点位置。
4.根据权利要求2所述的自动聚焦装置，进一步包括：
面部检测装置，其通过使用所述成像装置提供的所述图像信号来检测人的面部，其中：
通过使用对应于所述面部检测装置检测的所述面部的图像信号，所述AF区域确定装置确定要用于所述自动聚焦调节的图像信号的范围；并且
如果所述面部检测装置检测的所述面部的位置已移位，则所述控制装置控制所述聚焦调节装置，以便通过使用对应于所述移位的面部的图像信号，来调节所述焦点位置。
5.根据权利要求4所述的自动聚焦装置，其中：
如果所述面部检测装置检测的面部的位置已在被分成预定数目区域的摄影图像平面的区域之间移动，并且在所述移位之后，在划分区域中连续检测到所述面部预定次数，则所述控制装置判断所述面部的位置已移位。
6.根据权利要求3所述的自动聚焦装置，进一步包括：
面部检测装置，其通过使用所述成像装置提供的所述图像信号来检测人的面部，其中：
通过使用对应于所述面部检测装置检测的面部的图像信号，所述AF区域确定装置确定要用于所述自动聚焦调节的图像信号的范围；并且
如果所述面部检测装置检测的面部的区域大小已变化，则所述控制装置控制所述聚焦调节装置，以便通过使用对应于其区域大小已被改变的所述面部的图像信号，来调节所述焦点位置。
7.根据权利要求6所述的自动聚焦装置，其中：
如果所述面部检测装置以等于或大于预定增加率的比率检测到所述面部区域大小的增加，然后已重复检测到所述面部区域大小不变预定次数，则所述控制装置判断所述面部区域大小已变化。
8.根据权利要求6所述的自动聚焦装置，其中：
如果所述面部检测装置以等于或大于预定减少率的比率已检测到所述面部区域大小的减少，然后已重复检测到所述面部区域大小不变预定次数，则所述控制装置判断所述面部区域大小已变化。
9.根据权利要求1至8中任何一项所述的自动聚焦装置，其中：
在从快门开关操作部件输出操作信号之前，所述聚焦调节装置调节所述焦点位置。
10.根据权利要求4至8中任何一项所述的自动聚焦装置，其中：
如果所述面部检测装置尚未检测到面部，则所述控制装置不使所述聚焦调节装置从事所述聚焦调节。
11.根据权利要求4至8中任何一项所述的自动聚焦装置，其中：
在启动时所述控制装置控制所述聚焦调节装置，以便首先将所述聚焦镜头驱动到预定位置；并且
一旦所述聚焦镜头被驱动到所述预定位置，所述面部检测装置就开始面部检测。
12.根据权利要求4至8中任何一项所述的自动聚焦装置，其中：
如果所述面部检测装置已连续未能检测到面部预定次数，则所述控制装置控制所述聚焦调节装置，以便将所述聚焦镜头驱动到预定位置；并且
当所述聚焦镜头被驱动到所述预定位置时，所述面部检测装置再继续面部检测。
13.根据权利要求11所述的自动聚焦装置，其中：
在所述聚焦镜头被驱动到所述预定位置之后，当所述面部检测装置首次检测到面部时，所述控制装置使所述聚焦调节装置从事所述聚焦调节。
14.根据权利要求4至8中任何一项所述的自动聚焦装置，其中：
如果所述面部检测装置已检测到多个面部，则所述聚焦调节装置通过使用对应于涉及最大区域的面部的图像信号来调节所述焦点位置。
15.根据权利要求4至8中任何一项所述的自动聚焦装置，其中：
所述聚焦调节装置通过使用对应于所述面部检测装置检测的面部中眼睛周围预定区域的图像信号来调节所述焦点位置。
16.根据权利要求4至8中任何一项所述的自动聚焦装置，其中：
所述聚焦调节装置通过使用对应于在从所述面部检测装置检测的面部中的眼睛朝向面部的中心偏移预定程度的位置周围排列的预定区域的图像信号来调节所述焦点位置。
17.一种摄影装置，包括：
自动聚焦装置，其包括：
成像装置，其通过摄影镜头捕捉被摄体图像；
AF区域确定装置，其基于所述成像装置提供的图像信号，确定要用于自动聚焦调节的图像信号的范围；
聚焦调节装置，其通过驱动聚焦镜头以便使以所述确定的范围中的所述图像信号实现的对比度最大化，来调节通过所述摄影镜头实现的焦点位置；以及
控制装置，如果所述AF区域确定装置确定的所述图像信号的所述范围已改变，则所述控制装置控制所述聚焦调节装置，以便通过使用所述改变范围中的图像信号，来调节所述焦点位置。
18.一种自动聚焦控制方法，包含：
通过使用通过摄影镜头捕捉的被摄体图像的图像信号，确定要用于自动聚焦调节的图像信号的范围；
通过驱动聚焦镜头以便使以所述确定的范围中的所述图像信号实现的对比度最大化，调节经由所述摄影镜头实现的焦点位置；以及
在要用于所述自动聚焦调节的所述图像信号的所述范围改变之后，通过使用所述改变范围中的图像信号，调节所述焦点位置。
19.根据权利要求12所述的自动聚焦装置，其中：
在所述聚焦镜头被驱动到所述预定位置之后，当所述面部检测装置首次检测到面部时，所述控制装置使所述聚焦调节装置从事所述聚焦调节。
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