調焦控制設備、攝像設備和調焦控制方法

2023-05-02 00:33:01 2

專利名稱：調焦控制設備、攝像設備和調焦控制方法
技術領域：
本發明涉及一種調焦控制設備、攝像設備和調焦控制方法。

背景技術：
電子照相機使用的調焦控制技術中的一種調焦控制技術就是所謂的對比度檢測方案，在該方案中，通過使用最大化在攝像傳感器上所形成的被攝體圖像的亮度信號的高頻成分的調焦鏡頭位置，作為想要的被攝體圖像進入聚焦狀態的聚焦位置，進行調焦控制。被攝體圖像的亮度信號中大量高頻成分表示被攝體圖像具有高對比度，因此，與高頻成分量低的情況相比，能夠更好地調焦。例如，參考NHK技術研究報告(1965年，第17卷，第1期，PP.21～37)。利用這類對比度檢測方案，移動調焦鏡頭以獲取多個不同調焦鏡頭位置處的被攝體圖像的高頻成分(掃描操作)，然後將調焦鏡頭移動到最大化高頻成分的位置。
然而，由於在短攝像時間間隔的所謂的連續攝像中進行掃描操作的時間有限，因而調焦被鎖定在開始連續攝像時的聚焦位置，或者限制連續攝像中的一次攝像和下一攝像之間的時間間隔中的掃描操作的調焦鏡頭的移動範圍。
除連續攝像以外，在每當進行攝像時進行AF控制中，存在一些問題在操作者進行攝像開始請求操作時的時間和實際進行攝像時的時間之間，發生釋放時間滯後。考慮到這些，當希望在優先加快釋放時間的同時進行攝像時，由於用於進行掃描操作的時間量是有限的，因而提出了將調焦鎖定在最終攝像的聚焦位置的方法(例如，參考日本特開2003-018450號公報)。另外，提出了用於在掃描操作過程中限制調焦鏡頭的移動範圍的方法(例如，參考日本特開2001-208959號公報)。
而且，提出了一種用於把焦點對準運動被攝體的方法，在該方法中，在為了下一攝像進行調焦控制時，通過設置調焦鏡頭的移動範圍平均分布在當前聚焦位置的兩側，降低調焦控制所需的時間。例如，參考日本特開2004-102135號公報。
而且，由於在連續攝像過程中在短的時間間隔連續進行攝像，因而，在許多情況下，在連續攝像中被攝體在相同方向上移動。因此，基於直到前一攝像時的被攝體的移動方向，或者基於直到前一攝像時的驅動方向，即，聚焦位置的移動方向，可以部分預測下一攝像時的聚焦位置。提出了一種使用當前聚焦位置作為參考、利用該特徵以改變調焦鏡頭的驅動範圍的分布。例如，參考日本特開2002-122773號公報。
圖16A～16C中所示的例子示出三個連續攝像時的聚焦位置。在圖16C中，基於圖16A中第二次最終攝像時和圖16B中的最終攝像時的聚焦位置的移動方向，並使用圖16B中的最終攝像時的聚焦位置作為參考，配置關於最終攝像時的聚焦位置的掃描範圍的遠側和近側分布(SC1，SC2)，以使得SC1和SC2相互不同。換句話說，將向與直到最終攝像時的移動方向相同的方向延伸的遠側或近側分布設置成寬於另一側。
通過如此基於直到最終攝像時的聚焦位置的移動方向改變調焦鏡頭的驅動範圍的分布，可以以有效方式驅動調焦鏡頭，並加速調焦操作。
然而，正如通過前述傳統例子所示，在一律優先縮小釋放時間滯後時進行調焦控制存在風險，因為可能把焦點對準背景或不是主被攝體的其它被攝體，或者因為進行錯誤調焦。特別地，由於上述連續攝像的傳統例子僅設置遠側或近側掃描範圍分布中的一個寬於另一個，而不改變參考位置(即，最終攝像的聚焦位置)，因而該例子不能處理逐漸增大圖像平面移動速度的被攝體。更具體地，由於對於以恆定速度接近的普通被攝體，圖像平面移動速度以加速的步伐增大，因而傳統例子難以把焦點對準以這樣的普通方式移動的被攝體。
而且，利用傳統方法，例如，在背景等中存在不是主被攝體的、具有非常高的對比度的被攝體，並且該被攝體在焦點檢測區域內的情況下，檢測結果反映依賴於亮度信號的高頻成分的聚焦位置，而不是主被攝體的聚焦位置。而且，當錯誤地把焦點對準不是想要的被攝體的背景等被攝體時，出現一些問題。具體地，出現以下情況即使當將向與直到最終攝像時的移動方向相同的方向延伸的分布的遠側或近側設置寬於另一個時，主被攝體的聚焦位置不會進入調焦鏡頭的驅動範圍，並且背景等被攝體保持聚焦。


發明內容
考慮到以上情況做出本發明，並且本發明的目的是提供一種能夠追隨並使得移動被攝體進入聚焦的調焦控制技術，並且當錯誤地把焦點對準主被攝體以外的被攝體時，把焦點恢復對準希望的被攝體。
本發明的另一目的是提供一種能夠判斷是否把焦點對準不是想要的被攝體的被攝體的調焦控制技術。
根據本發明，通過提供一種調焦控制設備實現上述目的，該設備包括移動範圍確定單元，其確定移動調焦鏡頭的範圍；以及控制器，使得調焦鏡頭在由移動範圍確定單元確定的範圍內移動，基於與該範圍內的調焦鏡頭的移動相關聯而獲得的、來自攝像單元的輸出信號，判斷聚焦狀態，以及控制調焦鏡頭驅動器以把焦點對準被攝體圖像；其中，當把焦點對準多個圖像的調焦鏡頭的位置之間的差等於或小於預定閾值時，移動範圍確定單元將寬於在該差超過該閾值的情況下所確定的範圍的範圍，確定為該範圍。
根據本發明，通過提供一種包括上述調焦控制設備和攝像單元的攝像設備，實現上述目的。
而且，還通過提供一種調焦控制方法實現上述目的，該方法包括移動範圍確定步驟，用於確定移動調焦鏡頭的範圍；以及控制步驟，用於在移動範圍確定步驟中確定的範圍中移動調焦鏡頭，基於與該範圍內的調焦鏡頭的移動相關聯而獲得的、來自攝像單元的輸出信號，判斷聚焦狀態，以及移動調焦鏡頭以把焦點對準被攝體圖像；其中，當把焦點對準多個圖像的調焦鏡頭的位置之間的差等於或小於預定閾值時，移動範圍確定步驟將寬於在該差超過該閾值的情況下所確定的範圍的範圍，確定為該範圍。
而且，還通過提供一種調焦控制設備實現上述目的，該設備包括攝像單元，其光電轉換通過調焦鏡頭所形成的被攝體圖像，並獲取圖像；以及控制器，其基於與調焦鏡頭的移動相關聯從攝像單元所獲取的圖像，檢測調焦鏡頭的聚焦狀態，並基於所檢測到的聚焦狀態控制調焦鏡頭的位置；其中，在基於由攝像單元所獲取的圖像中的被攝體大小的變化檢測聚焦狀態時，控制器改變移動調焦鏡頭的範圍。
而且，還通過提供一種調焦控制方法實現上述目的，該方法包括控制步驟，用於基於與調焦鏡頭的移動相關聯、從攝像單元所獲取的圖像，檢測調焦鏡頭的聚焦狀態，並基於所檢測到的聚焦狀態，控制調焦鏡頭的位置；其中，基於由攝像單元所獲取的圖像中的被攝體大小的變化，改變在檢測聚焦狀態時移動調焦鏡頭的範圍。
而且，還通過提供一種調焦控制設備實現上述目的，該設備包括攝像單元，其光電轉換通過調焦鏡頭所形成的被攝體圖像，並獲取圖像；檢測單元，其從由成像單元所獲得的圖像檢測被攝體的特徵信息；範圍確定單元，其確定移動調焦鏡頭的範圍；以及控制器，其基於與由範圍確定單元確定的範圍內的調焦鏡頭的移動相關聯、從攝像單元所獲取的圖像，檢測調焦鏡頭的聚焦狀態，並且基於所檢測到的聚焦狀態控制調焦鏡頭的位置，以把焦點對準被攝體圖像；其中，範圍確定單元根據在通過攝像所獲得的多個圖像中把焦點對準被攝體的調焦鏡頭的位置，檢測聚焦預測位置；並且基於該聚焦預測位置和檢測單元的檢測結果，改變移動調焦鏡頭的範圍。
而且，還通過提供一種調焦控制方法實現上述目的，該方法包括檢測步驟，用於從通過光電轉換由調焦鏡頭所形成的被攝體圖像所獲得的圖像，檢測被攝體的特徵信息；範圍確定步驟，用於確定移動調焦鏡頭的範圍；以及控制步驟，用於基於與在範圍確定步驟中確定的範圍內的調焦鏡頭的移動相關聯所獲取的圖像，檢測調焦鏡頭的聚焦狀態，並基於所檢測到的聚焦狀態控制調焦鏡頭的位置，以把焦點對準被攝體圖像；其中，在範圍確定步驟中，根據在通過攝像所獲得的多個圖像中把焦點對準被攝體的調焦鏡頭的位置，檢測聚焦預測位置，並且基於聚焦預測位置和檢測步驟中的檢測結果，改變移動調焦鏡頭的範圍。
而且，還通過提供一種包括上述調焦控制設備中的任何一個和調焦鏡頭的攝像設備，實現上述目的。
通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發明的其它特點顯而易見。



圖1是示出根據本發明第一～第五實施例的攝像設備的結構的框圖； 圖2是示出根據本發明第一和第二實施例的攝像處理的過程的流程圖； 圖3是用於說明自動調焦處理的示意圖； 圖4是示出根據本發明第一和第二實施例的連續拍攝之間的AF處理的過程的流程圖； 圖5是示出根據本發明第一實施例的掃描範圍設置處理的過程的流程圖； 圖6A和6B根據本發明的第一實施例說明對於被攝體的移動的聚焦位置和連續拍攝之間的AF處理； 圖7是示出根據本發明第一和第二實施例的掃描處理的過程的流程圖； 圖8是示出根據本發明第二實施例的掃描範圍設置處理的過程的流程圖； 圖9是示出根據本發明第三和第四實施例的攝像處理的過程的流程圖； 圖10是示出根據本發明第三實施例的連續拍攝之間的AF處理的過程的流程圖； 圖11是示出根據本發明第三實施例的掃描範圍設置處理的過程的流程圖； 圖12A和12B根據本發明第三實施例說明對於被攝體的移動的聚焦位置和連續拍攝之間的AF處理； 圖13是示出根據本發明第四實施例的連續拍攝之間的AF處理的過程的流程圖； 圖14是示出根據本發明第四實施例的掃描範圍重新設置處理的過程的流程圖； 圖15A和15B是示出根據本發明第五實施例的連續拍攝之間的AF處理的過程的流程圖；以及 圖16A～16C說明傳統AF處理。

具體實施例方式 設備結構 圖1是示出根據本發明第一實施例的攝像設備的結構的框圖。在圖1中，附圖標記1表示攝像設備，附圖標記2表示變焦透鏡組，附圖標記3表示調焦鏡頭組，而附圖標記4表示光圈，其通過控制通過由變焦透鏡組2和調焦鏡頭組3構成的攝像光學系統的光通量的量，控制光量，並且還控制對後面說明的固態圖像傳感器5的曝光。附圖標記31表示由變焦透鏡組2、調焦鏡頭組3和光圈4等構成的鏡頭鏡筒。附圖標記5表示以具有光接收面的CCD或CMOS傳感器(以下稱為「CCD」)為代表的固態圖像傳感器，在光接收面上，形成通過攝像鏡頭鏡筒31並經過光圈4的光量控制的光學被攝體圖像。光電轉換所形成的被攝體圖像以輸出電子圖像信號。
附圖標記6表示圖像傳感電路，其接收由CCD 5輸出的圖像信號，並通過進行各種圖像處理生成預定格式的圖像信號；而附圖標記7表示A/D轉換器電路，其將圖像傳感電路6生成的模擬圖像信號轉換成數字圖像信號(圖像數據)。附圖標記8表示臨時存儲A/D轉換器電路7輸出的圖像數據的緩衝器存儲器等存儲器(VRAM)。附圖標記9表示D/A轉換器電路，其讀取存儲在VRAM 8中的圖像信號並將該圖像信號轉換成模擬信號，並將圖像信號轉換成適於圖像顯示的格式；而附圖標記10表示顯示模擬圖像信號的液晶顯示器(以下稱為「LCD」)等圖像顯示設備。可以通過連續顯示通過VRAM 8和D/A轉換器電路9從LCD 10的CCD 5獲取的圖像，而不進行將這些圖像存儲在後面說明的存儲存儲器12中，從而實現電子取景器功能。
附圖標記12表示用於存儲圖像數據的、由半導體存儲器等構成的存儲存儲器。可以使用快閃記憶體等半導體存儲器、或具有卡狀或棒狀且對於攝像設備1可拆卸的卡型快閃記憶體等半導體存儲器作為存儲存儲器12。可選地，可應用各種結構，包括硬碟或軟盤(floppy disk)等磁性存儲介質。
附圖標記11表示由展開電路和壓縮電路構成的壓縮/展開電路。壓縮電路讀取臨時存儲在VRAM 8中的圖像數據，並進行壓縮處理和編碼處理等，以將圖像數據轉換成適於在存儲存儲器12中存儲的格式。展開電路進行解碼處理和展開處理等，以將存儲在存儲存儲器12中的圖像數據轉換成適於圖像顯示等的格式。例如，當操作操作開關24(後面說明)中的模式開關(未示出)以將模式改變成圖像傳感模式，並且進一步操作釋放開關以指示曝光和記錄操作時，進行以下處理。首先，如上所述，通過壓縮/展開電路11的壓縮電路壓縮和編碼臨時存儲在VRAM 8中的圖像數據，並將其存儲在存儲存儲器12中。然後，當將模式改變成重放模式時，開始重放操作，並進行以下處理。首先，通過壓縮/展開電路11的展開電路展開和解碼存儲在存儲存儲器12中的圖像數據，並將其臨時存儲在VRAM 8中。通過早先所述的處理由A/A轉換器電路9將臨時存儲在VRAM8中的圖像數據轉換成適於顯示的格式的模擬信號，然後作為圖像將其顯示在LCD 10上。
附圖標記15表示具有嵌入式處理器存儲器且控制整個攝像設備1的CPU；而附圖標記13表示基於A/D轉換器電路7輸出的數字圖像信號進行自動曝光(AE)處理的AE處理電路。AE處理電路13對由A/D轉換器電路7數位化的數字圖像信號的一個畫面的分的亮度值進行累積相加等運算處理，並根據被攝體的亮度計算AE估計值。將AE估計值輸出給CPU 15。
附圖標記14表示基於A/D轉換器電路7輸出的數字圖像信號進行AF處理的自動調焦控制(AF)處理電路。在由A/D轉換器電路7數位化的數字圖像信號的一個畫面分中，AF處理電路14通過高通濾波器(HPF)等提取與指定為AF區域的畫面部分相對應的圖像數據的高頻成分。另外，AF處理電路14進行累積相加等運算處理，以計算與高頻側的輪廓成分量等相對應的調焦估計值。根據AF處理，AF處理電路14承擔檢測CCD 5所生成的圖像信號的預定高頻成分的高頻成分檢測單元的作用。AF區域可以佔據單個中心位置。另外，AF區域可以佔據包括中心位置和相鄰部分的多個位置、或者多個分散分布的位置。
附圖標記16表示生成預定定時信號的定時生成器(TG)，而附圖標記17表示驅動CCD 5的CCD驅動器。TG 16向CPU15、攝像電路6和CCD驅動器17輸出預定定時信號，從而CPU15與該定時信號同步進行各種控制。攝像電路6從TG 16接收定時信號，並與該定時信號同步進行色度信號分離等各種圖像處理。而且，CCD驅動器17從TG 16接收定時信號，並與該定時信號同步驅動CCD 5。
附圖標記21表示驅動光圈4的光圈驅動電動機，附圖標記18表示驅動/控制光圈驅動電動機21的第一電動機驅動電路，附圖標記22表示驅動調焦鏡頭組3的調焦驅動電動機，而附圖標記19表示驅動/控制調焦驅動電動機22的第二電動機驅動電路。附圖標記23表示驅動變焦透鏡組2的變焦驅動電動機，附圖標記20表示驅動/控制變焦驅動電動機23的第三電動機驅動電路，而附圖標記24表示包括各種開關組的操作開關。
CPU 15分別控制第一電動機驅動電路18、第二電動機驅動電路19和第三電動機驅動電路20。結果，CPU 15通過光圈驅動電動機21、調焦驅動電動機22和變焦驅動電動機23分別驅動/控制光圈4、調焦鏡頭組3和變焦透鏡組2。更具體地，CPU15基於AE處理電路13所計算的調焦估計值等，控制第一電動機驅動電路18，以驅動光圈驅動電動機21，並進行AE控制以將光圈4的孔徑調整成適當水平。
另外，CPU 15基於掃描AF處理度14所計算的調焦估計值信號，控制第二電動機驅動電路19，以驅動調焦驅動電動機22，並進行AF控制以將調焦鏡頭組3移動到聚焦位置。當操作存在開關24中的變焦開關(未示出)時，響應於此，CPU 15控制第三電動機驅動電路20，並驅動/控制變焦驅動電動機23以移動變焦透鏡組2，從而進行攝像光學系統的變倍操作(縮放操作)。
另外，操作開關24包括以下的主電源開關，其啟動攝像設備1，並提供電源；釋放開關，其驅動攝像操作(存儲操作)等；重放開關，其驅動重放操作，縮放開關，其發出指令以改變縮放變倍，或者，換句話說，移動變焦透鏡組2；以及等其它的。根據該實施例，將是否開關配置成兩級開關，包括第一檔(以下稱之為「SW1」)和第二檔(以下稱之為「SW2」)。在攝像操作前，SW1生成用於開始AE處理和AF處理的指令信號。SW2生成用於開始實際攝像和記錄的曝光記錄操作的指令信號。
附圖標記25表示作為預先存儲用於進行各種控制的程序、進行各種操作所使用的數據等的電可擦寫只讀存儲器的EEPROM。附圖標記26表示電池，28為閃光單元，27a為控制閃光單元28的閃光發射的開關電路，29為用於進行警報顯示等的LED等顯示元件，而30為用於提供音頻指南或發出警告的揚聲器。
附圖標記33表示包括LED等光源的AF輔助發光單元，而附圖標記32表示驅動AF輔助發光單元33的AF輔助光碟機動電路。
第一實施例 以下參考圖2所示的流程圖對由根據第一實施例的且如上配置的攝像設備1所進行的攝像操作進行說明。
根據本發明的說明，將以下操作稱為掃描基於CCD 5的輸出獲取調焦估計值，同時將調焦鏡頭組3驅動到預定位置。另外，將獲取調焦估計值的調焦鏡頭的位置稱為掃描點，將掃描點之間的間隔稱為掃描間隔，將獲取的調焦估計值的數量稱為掃描點數量，並將調焦估計值所處的調焦鏡頭組3的驅動範圍稱為掃描範圍。
檔打開了攝像設備1的主電源開關，並且攝像設備1的操作模式為攝像(記錄)模式時，執行圖2中所示的攝像處理序列。
在步驟S1，如上所述，CPU 15通過攝像電路6、A/D轉換器電路7、VRAM 8和D/A轉換器電路9，將通過攝像鏡頭鏡筒31且在CCD 5上形成為圖像的被攝體光學圖像顯示在LCD 10上。通過以預定時間間隔進行該處理，LCD 10用作為電子取景器。用戶可以通過觀察LCD 10上所顯示的圖像，確認拍攝的場景。
在步驟S2，確認操作開關24中的釋放開關的狀態。當CPU15確認拍攝者操作了釋放開關，並且打開了SW1時，則序列進入步驟S3以進行AE處理。於是，CPU 15基於AE處理電路13獲得的AE估計值，控制第一電動機驅動電路18，以通過光圈驅動電動機21控制光圈4的孔徑。更具體地，CPU 15控制光圈4，以使得當AE估計值低時，也就是說，當所獲得的圖像暗時，打開光圈4；而當AE估計值高時，也就是說，當所獲得的圖像亮時，關閉光圈4，以獲得具有適當亮度(AE估計值)的圖像。
在步驟S4中進行AF處理。通過AF處理，獲得調焦鏡頭組3的位置，在該位置，由CCD 5所獲得的圖像信號的高頻成分最大化，因而CPU 15通過第二電動機驅動電路19控制調焦驅動電動機22，以將調焦鏡頭組3移動到所獲得的位置。以下是參考圖3的AF處理的概略說明。
通過獲得調焦鏡頭組3的位置進行AF處理，在該位置，CCD 5所生成的圖像信號所輸出的高頻成分最大化。CPU 15通過第二電動機驅動電路19控制調焦驅動電動機22，以將調焦鏡頭組3移動到與無限遠距離相對應的位置-圖3中的「A」。以預先設置的掃描間隔掃描從無限遠距離到與每一攝像模式中所設置的最近距離相對應的位置-圖3中的「B」的掃描範圍。在每一掃描點，AF處理電路14獲取調焦估計值。一旦結束調焦鏡頭組3的驅動，則根據所獲取的調焦估計值獲得高頻成分最大化處的位置或者，換句話說，獲得聚焦位置-圖3中的「C」，因而將調焦鏡頭組3移動到所獲得的位置。
為了加速掃描AF處理，設置步驟S4的掃描間隔，以使得在每一掃描間隔跳過調焦鏡頭組3的一個或多個可停止位置，不是在所有可停止位置都停下來。在這種情況下，如圖3所示，可能出現以下情況不是在調焦估計值最大化的點，而是代替以在調焦估計值最大化的點的前後的點a1、a2和a3，進行調焦估計值的實際獲取。在這種情況下，通過根據所獲取的調焦估計值中調焦估計值最大化的點和該點前後的點的計算，獲得聚焦位置C。
在計算聚焦位置前，估計調焦估計值的可靠性。如果可靠性充分，則計算調焦估計值最大化處的點，並且顯示「AF OK」。通過點亮顯示元件29和其它事情等，進行該顯示，同時在LCD10上顯示綠色框。另外，如果估計調焦估計值的可靠性是低可靠性，則不進行用於計算調焦估計值最大化處的點的處理，並且顯示「AF NG」。通過閃爍顯示元件2 9和其它事件等，進行該顯示，同時在LCD 10上顯示黃色框。不必說，前述的顯示方法和模式僅僅是例示性的，而絕不是限制性的。
在因此結束所進行的AF處理後，CPU 15在步驟S5檢查SW1是否仍處於打開。如果不是，則序列返回到步驟S2；如果是，則序列進入步驟S6以確認SW2。如果關閉了SW2，則序列返回到步驟S5。如果打開了SW2，則序列進入步驟S7。
在步驟S7，將計數拍攝數量的連續拍攝計數器的值N初始化成1。在步驟S8，執行用於記錄被攝體圖像的曝光處理。如上所述，通過攝像電路6、A/D轉換器電路7、VRAM 8和壓縮/展開電路11，將通過曝光從CCD 5所獲得的圖像信號存儲在存儲存儲器12中。
一旦結束曝光處理，則在步驟S9中將連續拍攝計數器的值增加1，並且在步驟S10中再次進行SW2的確認。如果SW2關閉，則序列進入步驟S12以等待關閉SW1，並且終止該序列。
另一方面，如果SW2保持打開，則序列進入步驟S11以判斷是否指示連續拍攝。如果沒有指示連續拍攝，則序列返回步驟S10以等待關閉SW2，並且一旦關閉SW2，則序列在步驟S12中等待關閉SW1，並隨後結束處理。如果指示了連續拍攝，則在步驟S13中進行在攝像之間所進行的AF處理(連續拍攝之間的AF處理)。然後序列返回到步驟S8以進行曝光處理。
當拍攝者指示連續拍攝時，進行連續拍攝之間的AF處理。如果沒有指示連續拍攝，在以下情況下，例如，拍攝者指定單拍攝像模式，則在步驟S8的曝光處理結束後，在步驟S10中檢查SW2的狀態。如果在步驟S10中發現SW2保持打開，則序列等待SW2改變成關閉。換句話說，在步驟S9～S13，將不進行步驟S9的曝光處理、步驟S10的連續拍攝計數器的增加和步驟S13的連續拍攝之間的AF處理。在步驟S6，如果沒有關閉SW2，則序列等待打開SW2。然而，如果在此關閉了SW1，則序列返回到步驟S1。
以下參考圖4詳細說明步驟S13中所進行的連續拍攝之間的AF處理。
由於對連續拍攝的第二和隨後的拍攝僅執行該處理，因而該處理的初始執行對應於連續拍攝的第二次拍攝的處理。另外，在此連續拍攝計數器的值N為2。
在步驟S21，序列檢查當前的攝像是否是連續拍攝的第二次拍攝。如果是第二次拍攝，也就是說，如果連續拍攝計數器的值N為2，則序列進入步驟S22。如果不是，則序列進入步驟S23。
在步驟S22，將連續拍攝的第一次拍攝的攝像時的調焦鏡頭組3的位置，即，聚焦位置FP1，設置為掃描範圍的中心Objp2。通過優先不延長連續攝像之間的攝像間隔，進一步設置掃描範圍。更具體地，考慮從CCD 5的圖像信號的讀取時間和下一攝像操作所需的檢查時間等，確定掃描點的數量，從而使得AF操作在攝像之間結束。另外，設置能夠進行AF操作，即進行聚焦位置檢索的掃描間隔。換句話說，可以將掃描範圍表示為(掃描點-1的數量)倍數的掃描間隔的積。然而，當所設置的掃描範圍超出整個區域，即，實現調焦的最近距離和無限遠距離之間的範圍時，將整個區域設置為掃描範圍。而且，當所設置的掃描範圍的一端超出可以進行調焦的最近距離或無限遠距離時，移位掃描範圍，以使得掃描範圍不超出可以進行調焦的最近距離或無限遠距離。
一旦結束掃描範圍的設置，則序列進入步驟S31。
另一方面，如果當前的拍攝不是第二次拍攝，則序列在步驟S23中檢查當前的拍攝是否是連續拍攝的第三次拍攝，即，連續拍攝計數器的值N是否為3。如果是，則序列進入步驟S24。
如果當前拍攝是第三次拍攝，則存在關於與連續拍攝的第一次和第二次拍攝相對應的聚焦位置FP1和FP2的信息，作為聚焦位置歷史信息。因此，在步驟S24，假定連續攝像之間的時間是恆定的，則使用關於這兩個聚焦位置的信息的一次近似，預測被攝體位置，即，預測第三次拍攝的攝像的聚焦位置，並且使用公式(1)計算掃描範圍的中心位置Objp3。
ObjP3＝FP2+(FP2-FP1)×FpAdj3...(1) 參數FpAdj3對被攝體位置預測結果和最終聚焦位置進行加權，並且具有0～1範圍的值。在說明調焦鏡頭位置的圖6A和6B中，將FpAdj3設置為1。因此，基於如上所述所計算的中心位置ObjP3設置掃描範圍，並且在被攝體圖像從前一掃描範圍移動的方向上移位掃描範圍。通過優先不延長連續攝像之間的攝像間隔，從而以與步驟S22中相同的方式設置掃描範圍。然後序列進入步驟S31。
當在步驟S23發現當前拍攝是連續攝像的第四次或隨後的拍攝時，序列進入步驟S25。在這種情況下，由於當前的拍攝是第四次或隨後的拍攝，因而存在關於至少三個、分別用於攝像的聚焦位置FP1、FP2和FP3的信息，作為聚焦位置歷史信息。如上所述，由於連續攝像之間的時間間隔是恆定的，因而使用二次近似預測被攝體位置，即，預測當前攝像的時的聚焦位置。例如，可以通過公式(2)計算在第四次拍攝進行攝像時的掃描範圍的中心位置Objp4。
ObjP4 ＝(FP1-3FP2+3FP3)×FpAdj4+FP3(1-FpAdj4) ＝(FP1-3FP2+2FP3)×FpAdj4+FP3...(2) 參數FpAdj4對被攝體位置預測結果和最終聚焦位置進行加權，並且具有0～1範圍的值。另外，在這種情況下，不同於第三次拍攝，不設置掃描範圍。
在步驟S26，獲得第三次拍攝的攝像的聚位置FP3和所計算的中心位置Objp4之間的差的絕對值，以用作為在光軸方向上被攝體的移動量。對於第五次和隨後的拍攝，使用所計算的中心位置和緊前一攝像的聚焦位置之間的差的絕對值，作為移動量。
在步驟S27，通過將在步驟S26所計算的被攝體在光軸方向上的移動量與預定值進行比較，對於被攝體在光軸方向上是否明顯移動進行判斷。結果，當被攝體在光軸方向上的移動量超過預定值時，序列進入步驟S28以設置掃描範圍。在這種情況下所使用的設置方法與步驟S22和S24的相同，並且通過優先不延長連續攝像之間的攝像間隔，進行設置。序列進入步驟S31。
另一方面，如果被攝體在光軸方向上的移動量等於或小於預定值，則序列進入步驟S29以設置掃描範圍。在這種情況下，為了消除以下所述的、移動主被攝體落在掃描範圍的外面的現象所引起的不利影響，進行設置以使得將移動主被攝體包括在掃描範圍中。
例如，當在第一次拍攝的攝像時，背景佔據了AF區域的大部分時，可能出現以下情況把焦點對準了背景，並且保持聚焦。這樣的例子有以下情況在第一次拍攝的攝像過程中，背景對AF區域的高比例把焦點對準了背景，並且背景隨後保持聚焦，而不是主被攝體，這是因為，背景對AF區域的比例高。當主被攝體移動且背景對AF區域的比例增大時，移動的主被攝體會落在步驟S24等中所設置的掃描範圍外，因而禁止主被攝體進入聚焦。
基於這樣的考慮，使用步驟S27中的比較所使用的預定值以判斷連續拍攝之間的AF處理的結果是否導致保持聚焦背景。考慮聚焦位置和預測位置的檢測誤差，該值能夠對被攝體沒有移動進行判斷。
在步驟S29設置掃描範圍。在這種情況下，由於判斷出被攝體沒有明顯移動，因而調焦精度主要在於連續拍攝速度。因此，為了準確地把焦點對準被攝體，例如，設置約為步驟S28中所設置的掃描範圍的1～3倍的掃描範圍。
更具體地，以以下方式進行設置。圖5示出圖4中的步驟S29中所進行的掃描範圍設置處理的過程。
在步驟S51，設置初始掃描範圍。通過判斷掃描點的數量以使得在攝像過程中結束AF操作，並通過進一步設置能夠進行AF操作，即，進行聚焦位置檢索的掃描間隔，以與步驟S28中的相同方式進行該處理。掃描範圍是(掃描點-1的數量)和掃描間隔的積。在步驟S53，當如此設置的掃描範圍超出整個區域，即，可以實現調焦的最近距離和無限遠距離之間的範圍時(步驟S52為YES)，或者當通過移位該掃描範圍可以覆蓋整個區域時，使用整個區域作為掃描範圍。
當前述設置不能覆蓋整個區域時(步驟S52為NO)，在步驟S54，將掃描點的數量增加1，而不改變掃描間隔。當判斷為(掃描點的數量-1的數量)和掃描間隔的積的掃描範圍超出整個區域，或者當通過移位該掃描範圍可以覆蓋整個區域時(步驟S55為YES)，使用整個區域作為掃描範圍(步驟S53)。
當即使通過將掃描點的數量增加1，也不能覆蓋整個區域時，在步驟S54，設置掃描點的數量以把將掃描點的數量增加1前的掃描點的數量，即，掃描點的初始數量加倍，而不改變掃描間隔。當確定為(掃描點的數量-1)和掃描點間隔的積的掃描範圍超出整個區域，或者當通過移位掃描範圍可以覆蓋整個區域時(步驟S57為YES)，則使用整個區域作為掃描範圍(步驟S53)。
當沒有覆蓋整個區域時，在步驟S58對於所設置的掃描範圍是否等於或超出整個區域的1/2進行判斷。如果是，則使用在該點所設置的掃描範圍，即，將初始掃描範圍加倍，作為掃描範圍，而不修改。另一方面，如果在步驟S58所設置的掃描範圍小於整個區域的1/2，則使用整個區域的1/2作為掃描範圍(步驟S59)。
在結束如上所述進行的掃描範圍設置處理時，在步驟S30，過程返回到圖4以將連續拍攝計數器初始化成1。結果，當因為背景保持聚焦和其它事情，判斷出被攝體沒有移動時，將由此所進行的攝像當作為第一次拍攝的攝像，儘管當前的拍攝實際上不是連續拍攝中的第一次拍攝。因此，將下一攝像當作為第二次拍攝的攝像。同樣適用於隨後的攝像。
在結束前述處理後，序列進入步驟S31。在步驟S31，根據後述的圖7所示的流程圖進行掃描，以計算調焦估計值的峰值，並且，在步驟S32，將調焦鏡頭3移動到峰位置，即，作為與計算的峰值相對應的調焦鏡頭的位置的聚焦位置。
以相同方式，對於第五個和隨後的拍攝的連續攝像，即，在連續拍攝計數器的值N大於或等於5的情況下，使用二次近似，在圖4的步驟S25中，預測被攝體位置，也就是說，預測當前攝像時的聚焦位置，並且使用以下的公式(3)計算掃描範圍的中心位置Objp(n)。因此，基於如上所計算的中心位置Objp(n)設置掃描範圍，並且在被攝體圖像移動的方向上從前一掃描範圍移位掃描範圍。
ObjP(n) ＝(FP(n-3)-3FP(n-2)+2FP(n-1))×FpAdj(n)+FP(n-1) ...(3) 然而，按照第四次拍攝的攝像，當被攝體的移動量小於或等於預定值時，序列從步驟S29進入步驟S30，並且設置掃描範圍以使得可靠地把焦點對準被攝體。
儘管進行這樣的處理將導致連續拍攝速度的單位時間進行攝像的拍攝數量的減少，但是將可靠地把焦點對準主被攝體。由於連續拍攝速度，即，單位時間進行攝像的拍攝的數量不是問題，因而，相比而言，當被攝體實際上沒有移動，或者甚至當移動，但不是明顯移動時，於是可以設置寬的掃描範圍。原因是對於具有輕微移動的被攝體，掃描過程中畫面內的主被攝體幾乎保持不變，而且在許多情況下被攝體移動是最小的，即使當連續拍攝的攝像間隔相對寬時。
如上所述，可以消除由於上述原因所導致的不利影響其中，把焦點對準背景而不是移動主被攝體。
以下參考圖6A和6B說明上述操作。圖6A示出焦點追隨主被攝體的例子，而圖6B示出以下的例子由於首先把焦點對準背景，因而在連續攝像的起始階段，焦點不追隨主被攝體。
以下是使用圖6A中所示的場景作為例子的說明。公式(1)中所示的參數FpAdj(n)是用於對被攝體位置預測結果和最終聚焦位置進行加權的參數，並且具有0～1範圍的值。在示出調焦鏡頭位置的圖6A和6B中，將FpAdj(n)設置為1。
當打開SW1以啟動一系列攝像操作時，通過圖2的步驟S4中所進行的AF處理，判斷第一次拍攝的攝像的聚焦位置FP1。
如參考步驟S22所述，如圖4所示，對於圖2的步驟S13中所進行的連續拍攝的第二次拍攝的AF處理，使用第一次拍攝的聚焦位置FP1作為第二次拍攝的攝像時被攝體的預測移動位置Objp2。如上所述，基於預測的移動位置Objp2設置掃描範圍，即，圖6A中所示的箭頭的範圍，並且在該掃描範圍中進行掃描。結果，判斷第二次拍攝的聚焦位置FP2。
對於第三次拍攝的連續拍攝主見到AF處理，如參考圖4所示的步驟S24所述，使用公式(1)，根據第一次拍攝的聚焦位置FP1和第二次拍攝的聚焦位置FP2，判斷第三次拍攝的攝像時的被攝體的預測移動位置Objp3。以與第二次拍攝的攝像中的相同的方式設置掃描範圍，並且在該掃描範圍中進行掃描。結果，判斷第三次拍攝的聚焦位置FP3。
對於第四次拍攝的連續拍攝之間的AF處理，如參考圖4所示的步驟S25所述，使用公式(2)，根據第一次、第二次和第三次拍攝各自的聚焦位置FP1、FP2和FP3，判斷第四次拍攝的攝像時被攝體的預測移動位置Objp4。然後判斷被攝體在光軸方向上的移動量，即，第三次拍攝的攝像的聚焦位置FP3和第四次拍攝的攝像時的掃描範圍的中心位置Objp4之間的差的絕對值。
如圖6A所示，當該值大於或等於預定值時，設置掃描範圍使得以被攝體的預測移動位置Objp4周圍為中心，並且在該掃描範圍中進行掃描。結果，判斷第四次拍攝的聚焦位置FP4。
對於隨後的攝像，以相同方式判斷聚焦位置。更具體地，對於第n次拍攝的攝像，使用公式(3)，根據第n-3次、第n-2次和第n-1次拍攝各自的聚焦位置，判斷第n次拍攝的攝像時的被攝體的預測移動位置Objpn。然後判斷被攝體在光軸方向上的移動量，即，第n-1次拍攝的攝像的聚焦位置FP(n-1)和第n次拍攝的攝像時的掃描範圍的中心位置Objpn之間的差的絕對值。如果該值大於或等於預定值，則設置掃描範圍以圍繞著被攝體的預測移動位置Objpn，並且在該掃描範圍中進行掃描，以判斷聚焦位置FPn。
另一方面，如圖6B所示，當第三次拍攝的攝像的聚焦位置FP3和第四次拍攝的攝像時的掃描範圍的中心位置Objp4之間的差的絕對值小於預定值時，例如，可能把焦點對準靜止的背景，如上所述。因此，設置掃描範圍以可以可靠地把焦點對準被攝體。這樣做，將掃描範圍設置成在被攝體的移動量大於或等於預定值時的掃描範圍的1～3倍的範圍。然後進行掃描。結果，如圖6B所示，判斷聚焦位置FP4。將由此所進行的攝像當作為連續攝像的第一次拍攝。
當如圖6B所示，首先把焦點對準背景時，通過掃描第四次拍攝的攝像的相對寬的掃描範圍，可以獲得正確聚焦位置。
在圖6B的情況下，對於第五次拍攝的連續拍攝之間的AF處理，使用第四次拍攝的聚焦位置FP4作為第五次拍攝的攝像時的被攝體的預測移動位置Objp5。然後以與第二次拍攝的攝像中相同的方式設置掃描範圍，並且在該掃描範圍(圖6B中所示的箭頭的範圍)中進行掃描，以判斷聚焦位置FP5。
對於第六次拍攝的連續拍攝之間的AF處理，使用公式(1)，根據第四次拍攝的聚焦位置FP4和第五次拍攝的聚焦位置FP5，判斷第六次拍攝的攝像時的被攝體的預定移動位置Objp6。然後以與第三次拍攝的攝像中相同的方式設置掃描範圍，並且在該掃描範圍中進行掃描。結果，判斷第六次拍攝的聚焦位置FP6。
對於第七次拍攝的連續拍攝之間的AF處理，使用公式(2)，根據第四次、第五次和第六次拍攝的聚焦位置，判斷第七次拍攝的攝像時的被攝體的預測移動位置Objp7。然後判斷被攝體在光軸方向上的移動量(第六次拍攝的攝像的聚焦位置和第七次拍攝的攝像時的掃描範圍的中心位置Objp7之間的差的絕對值)。
當該值等於或大於預定值時，設置掃描範圍以圍繞著被攝體的預測移動位置Objp7，並且在該範圍中進行AF以判斷聚焦位置FP7。
對於隨後的攝像，以相同的方式判斷聚焦位置。
接著，參考圖7所示的流程圖說明圖4中所示的流程圖中的掃描操作(步驟S31)。
首先，在步驟S71，以高於掃描速度的速度將調焦鏡頭組3移動到掃描開始位置。
在該第一實施例中，將掃描開始位置設置在所設置的掃描範圍的一端。在步驟S72，對於每一掃描點，將在攝像區域內所設置的AF區域的調焦估計值和調焦鏡頭組3的位置存儲在嵌入在CPU 15中的、未示出的處理存儲器中。在步驟S73，序列檢查鏡頭位置是否在掃描完成位置。如果是，序列進入步驟S75，而如果不是，則進入步驟S74。將上述掃描完成位置設置在所設置的掃描範圍的另一端。在步驟S74，驅動調焦鏡頭組3，並將其向掃描完成位置移動到下一掃描點，並且序列返回到步驟S72。
一旦結束掃描範圍的掃描，在步驟S75，根據在步驟S72所存儲的調焦估計值和鏡頭位置，計算與具有最大調焦估計值的位置相對應的調焦鏡頭組3的聚焦位置。
如上所述，根據第一實施例，可以消除由於把焦點對準背景而不是移動主被攝體而在連續攝像過程導致的不利影響，並且可以更可靠地把焦點對準主被攝體。
儘管上述第一實施例說明了在掃描過程中調焦鏡頭組3停止在每一掃描點，但是本發明不局限於該配置。例如，可以控制該設備以以預定時間間隔從CCD 5讀取圖像信號，以獲取調焦估計值，同時以恆定速度驅動調焦鏡頭組3。
第二實施例 接著說明本發明的第二實施例。
在本發明的第二實施例中，用於設置圖4所示的步驟S29的連續攝像中的第四次和隨後的拍攝的方法，不同於第一實施例。在第二實施例中，當在步驟S27判斷出被攝體在光軸方向上的移動量等於或小於預定值時，根據該移動量等判斷連續拍攝之間的AF處理的容許時間，並且基於該容許時間設置掃描點的數量和掃描範圍。其它處理與針對上述第一實施例所述的處理相同，並且省略對其的說明。現參考圖8說明根據第二實施例的步驟S29中所進行的處理。
首先，在步驟S81，判斷移動量ΔFP。對於第四次拍攝的連續拍攝之間的AF處理，使用公式(2)，根據第一次、第二次和第三次拍攝的聚焦位置FP1、FP2和FP3，判斷第四次拍攝的攝像時的被攝體的預測移動位置Objp4。將該值和第三次拍攝的攝像時的聚焦位置FP3之間的差的絕對值設置為被攝體在光軸方向上的移動量ΔFP。
當ΔFP為「0」時(步驟S82為YES)，將整個區域設置為掃描範圍(步驟S83)。
當ΔFP不是「0」時使用公式(4)，在步驟S84中判斷連續拍攝之間的AF處理的容許時間Ts。
Ts＝Tso×ΔFPmax/ΔFP...(4) 其中，ΔFpmax表示假定的圖像平面的最大移位速度，而Tso表示ΔFpmax時的基準AF時間。基準AF時間是以下時間在該時間中，移動被攝體的圖像平面的移動量等於或小於預定值，或者，更具體地，等於或小於一個深度。換句話說，當圖像平面的移動量為ΔFpmax時，由於基準AF時間Tso內圖像平面的移動量等於或小於一個深度，因而與連續拍攝過程中通過AF所判斷的聚焦位置的偏離等於或小於一個深度。結果，可以判斷處於聚焦狀態。
在步驟S85，在如下獲得掃描點的數量Nsp後， Nsp＝INT(Ts/signal read rate) 將掃描點的數量Nsp乘以使得可以進行AF操作(聚焦位置檢索)的掃描間隔，並判斷掃描範圍。在這種情況下，INT表示捨去置於中的值的小數部分。
當掃描範圍超出整個區域，即，實現調焦的最近距離和無限遠距離之間的範圍時(步驟S86為YES)，則將整個區域設置為掃描範圍(步驟S83)。
如上所述，根據第二實施例，當被攝體在光軸方向上移動時，可以在連續拍攝的過程中的AF的容許時間內，進行連續拍攝之間的AF處理。
儘管上述第二實施例說明了根據ΔFP是否為0而改變用於設置掃描範圍的方法，但是本發明不局限於該配置。由於判斷被攝體是否在光軸方向上移動對於該第二實施例就足夠了，因而，當考慮聚焦位置檢測誤差等時，不必要將ΔFP與0進行比較，並且，可以象在第一實施例中一樣，改為將ΔFP與預定值進行比較。
第三實施例 接著參考圖9所示的流程圖說明根據第三實施例的攝像設備1所進行的攝像操作。第三實施例的攝像設備1基本上具有與圖1所示的相同的結構，除外在該第三實施例中，使用CMOS傳感器作為圖像傳感器5。另外，以CMOS驅動器代替CCD驅動器17。
當打開了攝像設備1的主電源開關，且攝像設備1的操作模式是攝像(記錄)模式時，執行圖9所示的攝像處理序列。
圖9所示的攝像處理序列與圖2所示的攝像處理序列的不同在於隨著曝光處理進行面部檢測。
在步驟S8′，在結束曝光處理時，進行面部檢測。為了判斷被攝體的移動的預測是否正確，進行該面部檢測，並且，即使當拍攝者關閉了面部檢測功能時，也進行該面部檢測。另外，曝光前的且顯示在EVF上的圖像用於面部檢測。在進行面部檢測後，記錄檢測的有效性(面部檢測是否成功)。在檢測成功的情況下，還記錄所檢測到的面部的大小和畫面上的位置。
由於步驟S8′中所進行的處理以外的處理與參考圖2針對第一實施例所述的處理相同，因而省略對其的說明。
現參考圖10詳細說明根據第三實施例在步驟S13所進行的連續拍攝之間的AF處理。
由於對於連續拍攝的第二次和隨後的拍攝執行該處理，因而該處理的初始執行對應於連續拍攝的第二次拍攝的處理。此時的連續拍攝計數器的值N為2。
在步驟S401，序列檢查當前的攝像是否是連續拍攝的第二次拍攝。如果是第二次拍攝(如果連續拍攝計數器的值為2)，則序列進入步驟S402。如果不是，則序列進入步驟S403。
在步驟S402，將連續拍攝的第一次拍攝的攝像時的調焦鏡頭組3的位置(聚焦位置FP1)設置為掃描範圍的中心Objp2。通過優先不延長連續攝像之間的攝像間隔，進一步設置掃描範圍。更具體地，考慮在連續拍攝過程中所進行的處理，例如，從CMOS 5的圖像信號的讀取時間和下一攝像操作所需的檢查時間等，判斷掃描點的數量，從而使得在攝像之間結束AF操作。另外，設置使得能夠進行AF操作(聚焦位置檢索)的掃描間隔。更具體地，掃描範圍為(掃描點的數量-1)和掃描間隔的積。然而，當所設置的掃描範圍超出整個區域(實現調焦的最近距離和無限遠距離之間的區域)時，將整個區域設置為掃描範圍。而且，當所設置的掃描範圍的一端超出可以進行調焦的最近距離或無限遠距離時，移位掃描範圍，以使得掃描範圍不超出可以進行調焦的最近距離或無限遠距離。如果結束掃描範圍的設置，則序列進入步驟S413。
另一方面，如果當前攝像不是第二次拍攝，則序列在步驟S403中檢查當前攝像是否是連續拍攝的第三次拍攝(連續拍攝計數器的值N是否為3)。如果是，則序列進入步驟S404。如果不是，則序列進入步驟S405。如果當前拍攝是第三次拍攝，則存在關於與連續拍攝的第一次和第二次拍攝相對應的兩個聚焦位置(FP1、FP2)的信息，作為聚焦位置歷史信息。因此，在步驟S404，假定連續攝像之間的時間是恆定的，根據關於這兩個聚焦位置的信息，使用一次近似預測被攝體位置(預測第三次拍攝的攝像的聚焦位置)，並且通過公式(1)計算掃描範圍的中心位置Objp3，其中，在該掃描範圍中，預測聚焦狀態。
ObjP3＝FP2+(FP2-FP1)×FpAdj3...(1) 在這種情況下，預測聚焦狀態的上述位置(預測的聚焦位置)表示調焦鏡頭組3的位置和/或位置組，例如，預測在下一攝像時進入聚焦的掃描範圍的中心位置。
參數FpAdj3用於對被攝體位置預測結果和最終聚焦位置進行加權，並且具有0～1範圍的值。在示出調焦鏡頭位置的圖12A和12B中，將FpAdj3設置為1。基於如上所計算的中心位置Objp3設置掃描範圍，並且在被攝體圖像從前一掃描範圍移動的方向上移位該掃描範圍。通過優先不延長連續攝像之間的攝像間隔，以與步驟S402中的相同方式，設置掃描範圍。然後序列進入步驟S413。
在步驟S405，序列檢查第一次拍攝的攝像緊前的面部檢測是否成功。如果第一次拍攝的攝像緊前的面部檢測成功，則序列進入步驟S406。如果第一次拍攝的攝像緊前的面部檢測沒有成功，則序列進入步驟S410以設置掃描範圍，並且隨後進入步驟S413。換句話說，第一次拍攝的攝像緊前的面部檢測沒有成功的情況意味著非常可能被攝體不是人。因此，不進行以下判斷基於面部檢測結果的被攝體的移動的預測是否是正確的。這是因為，即使檢測到了面部，偶然檢測到的面部很可能是不是主被攝體的人的面部，並且存在使用該面部檢測結果可能導致錯誤判斷的擔憂。
在步驟S410，由於當前攝像是第四次或隨後的拍攝，因而存在關於至少三個聚焦位置FP1、FP2和FP3的信息，作為聚焦位置歷史信息。因此，假定連續攝像之間的時間間隔是恆定的，使用二次近似預測被攝體位置(預測當前攝像時的聚焦位置)。例如，可以通過公式(2)，計算在進行第四次拍攝的攝像時的掃描範圍的中心位置Objp4。基於如上所計算的中心位置Objp4，設置掃描範圍，並且在被攝體圖像從前一掃描範圍移動的方向上移位該掃描範圍。
ObjP4 ＝(FP1-3FP2+3FP3)×FpAdj4+FP3(1-FpAdj4) ＝(FP1-3FP2+2FP3)×FpAdj4+FP3...(2) 以與步驟S402和S404中所設置的相同的方式設置掃描範圍，並且通過優先不延長連續攝像之間的攝像間隔進行設置。然後序列進入步驟S413。
在步驟S406～S408，根據面部檢測結果(面部信息)獲得距離被攝體的距離的變化，並且還根據聚焦位置的變化，獲得距離被攝體的距離的變化。首先，在步驟S406，使用第三次拍攝的攝像緊前的、作為圖像顯示在LCD 10上的圖像進行面部檢測。然後，在步驟S407，序列檢查面部檢測是否成功。如果面部檢查成功，則序列進入步驟S408，而如果沒有成功，則序列進入步驟S410。在步驟S408，獲得所檢測到的面部的大小和畫面上的位置。隨後，根據面部大小獲得距離被攝體的距離的變化。如果以Size(1)和Size(3)表示根據第一次和第三次拍攝緊前的圖像分別獲得的面部大小，並且以L(1)表示第一次拍攝時距離被攝體的距離，則可以將距離變化ΔLK表示為 ΔLK＝Size(I)/Size(3)×L(1)-L(1) 可以根據聚焦位置獲得攝像時距離被攝體的距離。通過參考基於生產照相機時所進行的調整結果而創建的、表示調焦鏡頭位置和距離聚焦被攝體的距離之間的關係的表，進行從聚焦位置到距離被攝體的距離的轉換。在生產中，針對多個距離進行AF，並且根據所獲得的聚焦調焦鏡頭位置創建表示調焦鏡頭位置和距離聚焦被攝體的距離之間的關係的表。如果針對第一次和第三次拍攝所進行的面部檢測所檢測到的面部的數量均為一個，則使用所檢測到的面部的面部信息。相反，如果存在多個面部，則使用在第一次和第三次拍攝圖像之間具有最近畫面上的位置的面部。如果在這兩個圖像之間的遠近相同的位置處存在多個面部，則使用距離畫面的中心最近的面部。
而且，在步驟S408，根據連續拍攝的第一次和第三次拍攝的攝像時的聚焦位置，獲得從第一次拍攝到第三次拍攝距離被攝體的距離的變化。如果分別以L(1)和LAF(3)表示距離第一次和第三次拍攝的被攝體的距離，則可以將距離變化ΔLAF表示為 ΔLAF＝LAF(3)-L(1) 在步驟S409，相互比較在步驟S408分別獲得的距離變化ΔLK和距離變化ΔLAF。結果，如果這兩個距離變化之間的差小於預定值，則判斷出被攝體移動的預測是正確的(可靠性高)，並且序列進入步驟S410以設置掃描中心和掃描範圍。換句話說，當這兩個距離變化之間的差小於預定值時，判斷出掃描中心同樣是適當的(可靠性高)。
如果這兩個距離變化不十分相等，則序列進入步驟S411以重新設置掃描範圍。換句話說，當這兩個距離變化之間的差大於預定值時，判斷出被攝體移動預測是不正確的(可靠性低)。在該點，還判斷出掃描中心也是不正確的(可靠性低)。如前對於第一實施例所述，為了消除由於移動主被攝體落在掃描範圍外並因此不能把焦點對準移動主被攝體而導致的不利影響，必須設置在該點所設置的掃描範圍，以包括移動主被攝體。
因此，在步驟S411，考慮到焦距、攝像距離、以及假定的被攝體的移動速度等，為了準確地把焦點對準被攝體，設置約為在步驟S404中所設置的掃描範圍1～3倍的掃描範圍。後面將參考圖11詳細說明該範圍設置。
在結束步驟S411的處理時，在步驟S412將連續拍攝計數器N初始化成1。結果，當判斷出由於背景保持聚焦和其它事情被攝體沒有移動時，將在該點所進行的攝像當作為第一次拍攝的攝像，儘管當前的拍攝實際上不是連續拍攝中的第一次拍攝。因此，將下一攝像當作為第二次拍攝的攝像。同樣適用於隨後的攝像。
在結束以上處理後，序列進入步驟S413。在步驟S413，根據上述圖7所示的流程圖進行掃描，以計算調焦估計值的峰值，並且在步驟S414，將調焦鏡頭組3移動到作為與所計算的峰值相對應的調焦鏡頭的位置的峰位置。
對於連續攝像的第二次和隨後拍攝，即使當判斷非聚焦狀態時，將調焦鏡頭組3移動到前一聚焦位置，而不是固定點。這是因為，考慮到在連續拍攝過程中被攝體存在於較小的圖像平面位置中，因此，更可能通過將調焦鏡頭驅動到前一聚焦位置(調焦鏡頭驅動位置)而不是固定點，可能獲得聚焦圖像 以上說明了直到第四次拍攝的攝像過程中的調焦控制操作，現給出對於第四次和隨後拍攝的調焦控制操作的簡要說明。
對於連續拍攝的第五次和隨後拍攝(連續拍攝計數器的值N等於或大於5)，使用二次近似，預測被攝體位置(預測當前攝像時的峰位置)，並且使用公式(3)，計算掃描範圍的中心位置ObjP(n)。基於如上所計算的中心位置ObjP(n)設置掃描範圍，並且在被攝體圖像從前一掃描範圍移動的方向上移位該掃描範圍。
ObjP(n) ＝(FP(n-3)-3FP(n-2)+2FP(n-1))×FpAdj(n)+FP(n-1) ...(3) 然而，以與第四次拍攝的攝像中相同的方式，當根據聚焦位置所獲得的距離變化不近似等於根據面部檢測結果所獲得的距離變化時，進行步驟S411和S412的處理，並且範圍掃描範圍，以可靠地把焦點對準被攝體。
儘管進行這樣的處理會引起連續拍攝中單位時間所進行的拍攝的數量的減少，但是會可靠地把焦點對準主被攝體。結果，可以消除由於把焦點對準背景而不是移動主被攝體的上述原因所引起的不利影響。
現參考圖12A和12B說明上述操作。圖12A示出焦點追隨主被攝體的情況的例子，而圖12B示出以下的例子由於首先把焦點對準背景，並且在連續拍攝的初始階段焦點不追隨主被攝體。
首先使用圖12A所示的場景作為例子給出說明。公式(1)所示的參數FpAdj(n)是用於對被攝體位置預測結果和最終聚焦位置進行加權的參數，並且具有0～1範圍的值。在示出調焦鏡頭位置的圖12A和12B中，將FpAdj(n)設置為1。
當打開SW1以啟動一系列攝像操作時，通過圖2中的步驟S4中所進行的AF處理，獲得第一次拍攝的攝像的聚焦位置FP1。而且，使用曝光緊前所顯示的圖像進行面部檢測。
對於圖2的步驟S13中所進行的連續拍攝的第二次拍攝的AF處理，使用第一次拍攝的聚焦位置FP1作為第二次拍攝的攝像時的被攝體的預測移動位置Objp2。然後，通過判斷掃描點的數量以使得再攝像之間結束AF操作，並通過進一步設置使得能夠進行AF操作(聚焦位置檢索)的掃描間隔，設置掃描範圍。掃描範圍為(掃描點的數量-1)和掃描間隔的積。當如此設置的掃描範圍超出整個區域，或者當通過移位該掃描範圍可以覆蓋整個區域時，使用整個區域(實現調焦的最近距離和無限遠距離之間的範圍)作為掃描範圍。在如此設置的掃描範圍(圖12A和12B所示箭頭的範圍)中進行調焦控制(AF處理)。結果，獲得聚焦位置FP2。
對於連續拍攝的第三次拍攝的AF處理，使用公式(1)，根據第一次拍攝的聚焦位置FP1和第二次平時的聚焦位置FP2，獲得第三次拍攝的攝像時的被攝體的預測移動位置Objp3。然後以與第二次拍攝的攝像中的相同的方式設置掃描範圍，並且在所設置的掃描範圍(圖12A和12B中所示的箭頭的範圍)中進行AF。結果，獲得聚焦位置FP3。
對於連續拍攝的第四次拍攝的AF處理，序列首先檢查第一次拍攝的攝像時所進行的面部檢測是否成功。如果成功了(這裡僅說明假定成功了的情況)，使用第三次拍攝的曝光緊前所顯示的圖像進行面部檢測。然後，根據第一次和第三次拍攝各自的面部檢測結果(面部大小)Size(1)和Size(3)、以及第一次拍攝的攝像時距離被攝體的距離L(1)，可以如下計算距離變化ΔLK ΔLK＝Size(1)/Size(3)×L(1)-L(1) 接著，根據第三次拍攝的聚焦位置獲得第三次拍攝的距離被攝體的距離LAF(3)，從而可以如下計算距離變化ΔLAF ΔLAF＝LAF(3)-L(1) 在圖6A的情況下，由於適當追隨被攝體，因而可以認為ΔLK和ΔLAF大約相等。因此，在這種情況下，設置掃描範圍(圖12A所示的箭頭的範圍)以圍繞著被攝體的預測移動位置Objp4，並且在該掃描範圍中進行AF。結果，獲得聚焦位置FP4。使用公式(2)，根據第一次、第二次和第三次拍攝的聚焦位置，獲得預測移動位置Objp4。對於隨後的攝像以相同方式獲得聚焦位置。更具體地，對於第n次拍攝的攝像，使用第n-1次拍攝的曝光緊前所顯示的圖像，進行面部檢測。根據面部檢測結果獲得距離變化ΔLK，而根據第一次和第n-1次拍攝的聚焦位置獲得距離變化ΔLAF。當認為這兩個距離變化ΔLK和ΔLAF大約相等時，設置掃描範圍(圖16A所示的箭頭的範圍)以圍繞著被攝體的預測移動位置Objp4，並且在該掃描範圍中進行AF。結果，獲得聚焦位置FPn。
使用公式(3)，根據第n-3次、第n-2次和n-1次拍攝的聚焦位置，獲得預測移動位置Objpn。
另一方面，當如圖6B所示，沒有使得追隨被攝體時，ΔLK和ΔLAF的計算結果不大約相等。在這種情況下，考慮到焦距、攝像距離、以及假定的被攝體的移動速度等，為了準確把焦點對準被攝體，設置約為這兩個距離變化大約相等情況下的掃描範圍的1～3倍的掃描範圍，並且進行AF。結果，如圖6B所示，獲得聚焦位置FP 4。將在該點所進行的攝像當作為連續拍攝的第一次拍攝。
當如圖6B所示，首先把焦點對準背景時，由於檢測到ΔLK和ΔLAF之間的差巨大，並且在相對寬的掃描範圍上進行掃描AF，因而，可以獲得準確的聚焦位置。在圖6B的情況下，對於連續拍攝的第五次拍攝的AF處理，使用第四次拍攝的聚焦位置FP4作為第五次拍攝的攝像時的被攝體的預測移動位置Objp5。然後以與第二次拍攝的攝像中相同的方式設置掃描範圍，並且在該掃描範圍(圖6B所示的箭頭的範圍)中進行AF以判斷聚焦位置FP5。對於連續拍攝的第六次拍攝的AF處理，使用公式(1)，根據第四次拍攝的聚焦位置FP4和第五次拍攝的聚焦位置FP5，獲得第六次拍攝的攝像時的被攝體的預測移動位置Objp6。然後，以與第三次拍攝的攝像中相同的方式設置掃描範圍，並且在該掃描範圍(圖6B所示的箭頭的範圍)中進行AF。結果，獲得聚焦位置FP6。對於連續拍攝的第七次拍攝的AF處理，使用公式(2)，根據第四次、第五次和第六次拍攝的聚焦位置，獲得第七次拍攝的攝像時的被攝體的預測移動位置Objp7。根據面部檢測結果獲得距離變化ΔLK，而還根據第四次和第六次拍攝的聚焦位置獲得距離變化ΔLAF。當可認為這兩個距離變化ΔLK和ΔLAF大約相等時，設置掃描範圍(圖6B所示的箭頭的範圍)以圍繞著被攝體的預測移動位置Objp7，並且在該掃描範圍中進行AF以判斷聚焦位置FP7。對於隨後的攝像，以相同方式獲得聚焦位置。
現參考圖11說明圖10的步驟S411中所進行的掃描範圍設置。圖11是示出該處理的過程的圖。
首先，在步驟S501，設置初始掃描範圍。
通過判斷掃描點的數量以使得AF操作在攝像之間結束，並通過進一步設置使得能夠進行AF操作(聚焦位置檢索)的掃描間隔，以與步驟S402、S404和S410中的相同的方式進行該設置。掃描範圍是(掃描點的數量-1)和掃描間隔的積。在步驟S502，序列檢查如上所設置的掃描範圍是否超出整個區域、或者判斷該範圍是否覆蓋整個區域。當所計算的掃描範圍超出整個區域(實現調焦的最近距離和無限遠距離之間的範圍)時，或者當通過移位所計算的掃描範圍可以覆蓋整個區域時，將整個區域設置為掃描範圍(步驟S503)。
當以上設置不足以覆蓋整個區域時，序列進入步驟S504。在步驟S504，將掃描點的數量增大1，而不改變掃描間隔。然後，序列檢查根據(掃描點的數量-1)和掃描間隔的積所獲得的掃描範圍是否超出整個區域(實現調焦的最近距離和無限遠距離之間的範圍)、或者判斷通過移位該掃描範圍是否可以覆蓋整個區域(步驟S505)。如果可以覆蓋整個區域，則序列進入步驟S503，從而將整個區域設置為掃描範圍。
另一方面，當即使在將掃描點的數量增大1後也沒有覆蓋整個區域時，序列進入步驟S506。在步驟S506，改變掃描點的數量以加倍在步驟S504中將掃描點的數量增大1前的掃描點的數量(初始掃描點的數量)，而不改變掃描間隔。然後，序列再次檢查根據(掃描點數量-1)和掃描間隔的積所獲得的掃描範圍是否超出整個區域(實現調焦的最近距離和無限遠距離之間的範圍)、或者判斷通過移位該掃描範圍是否可以覆蓋整個區域。如果可以覆蓋整個區域，則序列進入步驟S503，從而將整個區域設置為掃描範圍。
如果沒有覆蓋整個區域，則序列進入步驟S508。在步驟S508，對於所設置的掃描範圍是否等於或大於1/2整個區域進行判斷。如果是，則使用在該點所設置的掃描範圍(加倍初始掃描範圍)作為掃描範圍(步驟S510)。如果在步驟S508中所設置的掃描範圍小於1/2整個區域，則使用1/2整個區域作為掃描範圍(步驟S509)。以上述方式結束步驟S411的處理。
如上所述，根據第三實施例，可以消除由於把焦點對準背景等而不是主被攝體所導致的攝像過程中的不利影響，並且更可靠地把焦點對準主被攝體。
儘管第三實施例說明了在掃描過程中在每一掃描點停止調焦鏡頭組3的情況，但是本發明不局限於此配置。例如，可以控制該設備以以預定時間間隔從CMOS 5讀取圖像信號，以獲得去調焦估計值，同時以恆定速度驅動調焦鏡頭組3。
另外，在第三實施例中，基於通過面部檢測所獲得的面部大小的變化，判斷被攝體移動的預測是否正確。然而，本發明不局限於此配置，可以配置該設備，以根據通過面部檢測所獲得的面部大小估計距離被攝體的距離，計算距離被攝體的距離的變化，並將如此計算的距離變化與根據攝像時的聚焦位置所計算的距離變化進行比較。
第四實施例 本發明的第四實施例與第三實施例的不同在於「在結束第二次拍攝的攝像時，進行被攝體移動的預測是否正確的判斷」和「使用面部檢測結果判斷連續拍攝過程中進行AF時的掃描中心」。
圖13示出根據本發明第四實施例的連續拍攝之間的AF處理的過程。與第三實施例相似，由於僅對連續拍攝的第二次和隨後的拍攝執行該處理，因而該處理的初始執行對應於連續拍攝的第二次拍攝的處理。該點的連續拍攝計數器的值N為2。在步驟S801，序列檢查當前攝像是否是連續拍攝的第二次拍攝。如果是連續拍攝的第二次拍攝(連續拍攝計數器的值N為2)，則序列進入步驟S802。如果不是，則序列進入步驟S803。
在步驟S802，將連續拍攝的第一次拍攝的攝像時的調焦鏡頭組3的位置(聚焦位置FP1)設置為掃描範圍的中心Objp2。隨後，以與第三實施例中的相同方式設置掃描範圍。當結束掃描範圍的設置時，序列進入步驟S813。
在步驟S803，序列檢查第一次拍攝緊前的面部檢測是否成功。如果第一次拍攝緊前的面部檢測沒有成功，則序列進入步驟S808。如果檢測成功了，則序列進入步驟S804，並且使用第二次拍攝的攝像緊前的、作為圖像顯示在LCD 10上的圖像，進行面部檢測。然後，在步驟S805，序列檢查面部檢測是否成功。如果面部檢測沒有成功，則序列進入步驟S808。如果成功了，則序列進入步驟S806。
如果面部檢測成功了，則獲得所檢測到的面部的大小和畫面上的位置。然後，根據面部大小獲得距離被攝體的距離的變化。為此所使用的具體方法與第三實施例相似。換句話說，如果以Size(1)和Size(2)表示第一次和第二次拍攝所進行的面部檢測各自的結果(面部大小)，而以L(1)表示第一次拍攝時距離被攝體的距離，則可以將距離變化ΔLK表示為 ΔLK＝Size(1)/Size(2)×L(1)-L(1) 如果第一次和第二次拍攝所進行的面部檢測所檢測到的面部的數量均為一個，則使用所檢測到的面部的面部檢測信息。相反，如果存在多個面部，則使用在第一次和第三次拍攝圖像之間具有最近畫面上位置的面部。如果在這兩個圖像之間的遠近相同的位置存在多個面部，則使用距離畫面中心最近的面部。
接著，根據連續拍攝的第一次和第二次拍攝的攝像時的聚焦位置，獲得從第一次拍攝到第二次拍攝距離被攝體的距離的變化。為此所使用的具體方法與第三實施例相似，其中，如果以L(1)和LAF(2)分別表示第一次和第二次拍攝中距離被攝體的距離，則可以將距離變化ΔLAF表示為 ΔLAF＝LAF(2)-L(1) 在步驟S807，相互比較在步驟S806所分別獲得的距離變化ΔLK和ΔLAF。結果，如果這兩個距離變化之間的差小，則判斷被攝體移動的預測是正確的，並且序列進入步驟S808。在步驟S808，序列檢查當前的拍攝是否是連續拍攝的第三次拍攝(連續拍攝計數器的值N是否為3)。如果是，則序列進入步驟S809。如果不是(如果當前的攝像是第四次或隨後的拍攝)，則序列進入步驟S810。
如果當前的拍攝是第三次拍攝，則存在關於與連續拍攝的第一次和第二次拍攝相對應的兩個聚焦位置(FP1、FP2)的信息，作為聚焦位置歷史信息。因此，在步驟S809，假定連續攝像之間的時間是恆定的，則根據關於這兩個聚焦位置的信息，通過一次近似預測被攝體位置(預測第三次拍攝的攝像的聚焦位置)，並且使用公式(1)計算掃描範圍的中心位置Objp3。
ObjP3＝FP2+(FP2-FP1)×FpAdj3...(1) 參數FpAdj3是用於對被攝體位置預測結果和最終聚焦位置進行加權，並且具有0～1範圍的值。因此，基於如上所計算的中心位置Objp3設置掃描範圍，並且在被攝體圖像從前一掃描範圍移動的方向上移位該掃描範圍。為此所使用的具體方法與第三實施例相同。當結束掃描範圍的設置時，序列進入步驟S813。
在步驟S810，由於當前拍攝是第四次或隨後的拍攝，因而存在關於至少三個聚焦位置的信息，作為聚焦位置歷史信息。因此，假定連續攝像之間的時間間隔是恆定的，使用二次近似預測被攝體位置(預測當前攝像時的聚焦位置)。例如，可以通過公式(2)計算在第四次拍攝進行攝像時的掃描範圍的中心位置Objp4。因此，基於如上所計算的中心位置Objp4，設置掃描範圍，並且在被攝體圖像從前一掃描範圍移動的方向上移位該掃描範圍。
ObjP4 ＝(FP1-3FP2+3FP3)×FpAdj4+FP3(1-FpAdj4) ＝(FP1-3FP2+2FP3)×FpAdj4+FP3...(2) 為此所使用的具體方法與第三實施例的相同。然後序列進入步驟S813。
另一方面，如果在步驟S807中這兩個距離變化不大約相等，則序列進入步驟S811。重新設置掃描中心和掃描範圍。
換句話說，使用面部檢測結果改變掃描中心。另外，為了消除由於移動主被攝體落在掃描範圍外面所導致的不利影響，進行設置以使得將移動主被攝體包括在掃描範圍中。更具體地，為了確保即使在被攝體移動後也把焦點對準被攝體，設置約為在步驟S809中所設置的掃描範圍1～2倍的掃描範圍。在結束步驟S811的處理時，在步驟S812將連續拍攝計數器N初始化成1。結果，當判斷出由於背景保持聚焦和其它時間因而被攝體沒有移動時，將在該點所進行的攝像當作為第一次拍攝的攝像，儘管該拍攝實際上不是連續拍攝中的第一次拍攝。同樣適用於隨後的攝像。
在結束以上處理後，序列進入步驟S813。在步驟S813，根據早前在第一實施例中所述的圖7所示的流程圖進行掃描，以計算調焦估計值的峰值，並且在步驟S814，將調焦鏡頭組3移動到峰位置。
現參考圖14說明在步驟S811中所進行的掃描中心和掃描範圍的重新設置的具體過程。由於步驟S501～S507的處理與參考圖11在第三實施例中所述的處理相同，因而省略對其的說明。如果在步驟S507前所設置的掃描範圍既沒有超過也沒有覆蓋整個區域，則根據面部檢測結果在步驟S908獲得掃描中心位置。
首先，通過參考根據在照相機生產時所進行的挺住結果所創建的、表示調焦鏡頭位置和距離聚焦被攝體的距離之間的關係的表，根據第一次拍攝的AF結果(聚焦位置)，獲得距離被攝體的距離L(1)。
接著，根據第一次和第二次拍攝的面部檢測結果，如下計算第三次拍攝的掃描中心的距離被攝體的距離L(3) L(3)＝2L(2)-L(1)， 其中，L(2)＝Size(1)/Size(2)*L(1)，Size(1)、Size(2)分別是根據第一次和第二次拍攝的面部檢測結果所獲得的面部大小。
然後，通過參考表示調焦鏡頭位置和距離聚焦被攝體之間的關係的表，根據掃描中心的距離L(3)，獲得掃描中心的調焦鏡頭位置Objp3。
在該點，如果掃描中心基於面部大小信息改變了，則考慮調焦控制誤差和中心位置的檢測誤差，加倍掃描範圍。
對于于第四次和隨後的拍攝的攝像，使用三個緊前的面部檢測結果(面部大小)、Size(n-1)-8·Size(n-2)+3·Size(n-3)和根據當前拍攝前的第三次拍攝的攝像時的聚焦位置所獲得的距離被攝體的距離L(n-3)，根據二次函數，獲得掃描中心的距離被攝體的距離L(n)。為了該目的，使用下面的公式。
L(n)＝Size(n-3)/Size(n)×L(n-3)， 其中，Size(n)＝6·Size(n-1)-8·Size(n-2)+3·Size(n-3)，而Size(n-1)、Size(n-2)和Size(n-3)分別表示根據當前拍攝前的一、二和三個拍攝的面部檢測結果所獲得的面部大小。
通過參考表示調焦鏡頭位置和距離聚焦被攝體的距離之間的關係的表，根據掃描中心的距離被攝體的距離L(n)，計算掃描中心的調焦鏡頭位置Objpn。
由於掃描中心同樣基於面部大小信息改變了，因而考慮調焦控制誤差和中心位置的檢測誤差，加倍掃描範圍。
如上所述，根據第四實施例，可以消除由於把焦點對準背景等而不是主被攝體所導致的攝像過程中的不利影響，而且可以更可靠地把焦點對準主被攝體。
當ΔLK和ΔLAF的計算結果不大約相等時，為了確保把焦點對準被攝體，還配置第四實施例以基於面部大小信息改變掃描中心和重新設置掃描範圍。相反，當與根據面部大小信息所獲得的距離被攝體的距離相對應的調焦鏡頭位置的可靠性足夠高時，可以僅改變掃描位置，而不改變掃描範圍的寬度。在這種情況下，由於還移動了掃描中心，因而，在用於檢測聚焦狀態的操作中，調焦鏡頭的移動大於普通(前一)移動量。
第五實施例 本發明的第五實施例與第三實施例的不同在於根據面部檢測是否成功切換用於在連續拍攝之間進行AF處理的掃描範圍。
現參考圖15A和15B提供對於連續拍攝之間的AF處理的詳細說明。使用相同的附圖標記表示與圖10中所示的、根據第三實施例的連續拍攝之間的AF處理的流程所示出的處理相似的處理，並且省略對其的說明。
當在步驟S405和S407中面部檢測沒有成功時，序列進入步驟S415。由於當前拍攝是第四次或隨後的拍攝，因而存在關於至少三個分別用於攝像的聚焦位置FP1、FP2和FP3的信息，作為聚焦位置歷史信息。由於連續攝像之間的時間間隔是恆定的，因而使用二次近似預測被攝體位置(預測當前攝像時的聚焦位置)。例如，可以通過上述公式(2)計算在第四次拍攝進行攝像時的掃描範圍的中心位置Objp4。
在這種情況下，與直到第三次拍攝不同，不設置掃描範圍。
接著，在步驟S416，獲得第三次拍攝的攝像的聚焦位置FP3和所計算的中心位置Objp4之間的差的絕對值，以用作為被攝體在光軸上的移動量。對於第五次和隨後的拍攝，使用所計算的中心位置和該中心位置緊前的攝像的聚焦位置之間的差的絕對值，作為移動量。
在步驟S417，通過將在步驟S416中所計算的被攝體在光軸方向上的移動量和預定值進行比較，對於被攝體是否在光軸方向上明顯移動進行判斷。結果，當被攝體在光軸方向上的移動量超過預定值時，序列進入步驟S418以設置掃描範圍。這種情況下所使用的設置方法與在步驟S402和S404中所使用的相同，並且通過優先不延長連續攝像之間的攝像間隔，進行設置。然後序列進入步驟S413。
另一方面，如果被攝體在光軸方向上移動量等於或小於預定值，則序列進入步驟S419以設置掃描範圍。在這種情況下，為了消除由於移動主被攝體落在掃描範圍外面這一現象所導致的不利影響，進行設置以將移動主被攝體包括在掃描範圍中。
例如，當背景佔據了第一次拍攝的攝像時的AF區域的大部分時，存在以下情況把焦點對準了背景，並且背景保持聚焦。這樣的例子有以下情況在第一次拍攝的攝像過程中，背景對於AF區域的高比例把焦點對準了背景，並且背景隨後保持聚焦，而不是主被攝體，因為背景對於AF區域的比例高。然後，當主被攝體移動，並且背景對於Af區域的比例增大時，移動主被攝體將落在在步驟S404等中所設置的掃描範圍外，從而禁止被攝體進入聚焦。
考慮到這些，使用在步驟S417中的比較所使用的預定值，以判斷連續拍攝之間的AF處理的結果是否導致保持把焦點對準背景。考慮聚焦位置和預測位置的檢測誤差等，該值使得能夠判斷被攝體沒有移動。
在步驟S419中設置掃描範圍。在這種情況下，由於判斷出被攝體沒有明顯移動，因而調焦精度主要在於連續拍攝速度。因此，為了更準確地把焦點對準被攝體，例如，設置約為在步驟S418中所設置的掃描範圍的1～3倍的掃描範圍。
更具體地，以早前參考圖5對於第一實施例所述的方式，設置掃描範圍。
在結束如上所述的掃描範圍設置處理時，序列返回到圖15B以在步驟S420中將連續拍攝計數器N初始化成1。結果，當判斷出由於背景保持聚焦和其它事情因而被攝體沒有移動時，將在該點所進行的攝像當作為第一次拍攝的攝像，儘管當前拍攝不是連續拍攝中的第一次拍攝。因此，將下一攝像當作為第二次拍攝的攝像。同樣適用於隨後的攝像。
在結束以上處理後，序列進入步驟S413。在步驟S413，根據早前所述的圖7所示的流程圖，進行掃描，以計算調焦估計值的峰值，並且在步驟S414中，將調焦鏡頭組3移動到作為與所計算的峰值相對應的調焦鏡頭的位置的峰位置(聚焦位置)。
以相同方式，對於連續拍攝的第五和隨後的拍攝(連續拍攝計數器的值N等於或大於5)，在圖15的步驟S415中，使用二次近似預測被攝體位置(預測當前攝像時的聚焦位置)，並且使用上述公式(3)計算掃描範圍的中心位置Objp(n)。因此，基於如上所計算的中心位置ObjP(n)設置掃描範圍，並且在被攝體圖像從前一掃描範圍移動的方向上移位該掃描範圍。
然而，以與第四次拍攝的攝像中的相同方式，當被攝體的移動量等於或小於預定值時，序列從步驟S419進入步驟S420，並設置掃描範圍以使得可靠地把焦點對準被攝體。
儘管進行這樣的處理將導致連續拍攝中單位時間所進行的拍攝數量的減少，但是將可靠地把焦點對準主被攝體。由於當被攝體實際上沒有移動時，或者即使當移動但不是明顯移動時，連續拍攝的速度(單位時間所進行的拍攝的數量)相對不是問題，因而可以設置寬的掃描範圍。這是由於以下情況對於輕微移動的被攝體，掃描過程中畫面內的主被攝體的位置幾乎保持不動，並且在任何情況下，即使當連續拍攝的攝像間隔相對寬時，被攝體移動是最小的。
根據以上處理，可以消除由於上述的把焦點對準背景而不是移動主被攝體的原因所導致的不利影響。
如上所述，配置第三和第四實施例以進行聚焦位置檢測操作，並且在獲取聚焦位置後連續進行多個圖像的攝像。在這樣的操作過程中，根據在先前各攝像時所獲得一個或多個聚焦位置，粗略預測直到相關攝像點的聚焦位置，並且基於粗略預測的聚焦位置，進行準確聚焦位置的檢索(聚焦位置的掃描)。這樣增大了對於以恆定速度逼進的被攝體等一般被攝體的調焦能力。
另外，當主被攝體是人時，進行以下的判斷根據上述預測的攝像時粗略預測的聚焦位置所計算的距離變化是否完全與根據面部檢測單元所判斷的面部大的變化所預測的距離變化相等。當這兩個距離變化不相等時，在寬於這兩個距離變化相等的情況下的範圍的範圍內，或者在整個區域(無限遠到相對最近距離)內(無限遠到相對最近距離)，進行聚焦位置的檢索(聚焦位置的掃描)。當錯誤地把焦點對準背景時，聚焦位置實質上保持不變，並且這兩個距離變化不一致。因此，在這種情況下，可以通過在相對寬的範圍或者整個區域(無限遠到相對最近距離)內進行聚焦位置檢索，把焦點對準移動主被攝體。
在這種情況下，在攝像之間所進行的準確聚焦位置檢索所需的時間增加。結果，儘管在獲得初始聚焦位置後連續進行多個圖像的攝像時，單位時間內所進行的拍攝的數量將減少，但是，對於涉及到調焦，將獲得正確的調焦位置，並且會提高圖像質量。
配置第三～第五實施例，例如，以根據背景保持聚焦這樣的預測結果改變(加寬)掃描範圍。然而，本發明不局限於此例子。例如，當預測到背景保持聚焦時，可以控制該設備以通過參考聚焦位置歷史信息或面部信息(面部大小和位置等)移動掃描範圍的中心位置。
另外，儘管配置第三～第五實施例以使用面部信息中的面部大小信息首先計算距離被攝體的距離的變化，但是可以配置本發明以基於圖像平面內的面部位置計算距離被攝體的距離的變化。而且，可以配置上述實施例以基於面部信息判斷所計算的聚焦位置是否是主被攝體的聚焦位置。然而，這樣的判斷的基礎不必局限於面部信息。例如，代替地可以使用整個被攝體的大小或位置等特徵信息。
而且，儘管使用緊湊型數位照相機的例子說明了第三～第五實施例，但是，本發明還適用於數字攝像機和數字SLR的相差AF。現給出具體說明。連續拍攝的第二次拍攝的攝像的預測被攝體位置取與第一次拍攝的攝像時調焦鏡頭組3的位置相對應的預測被攝體位置。另外，可以根據關於與第一次和第二次拍攝相對應的兩個聚焦位置的信息，通過使用一次近似進行被攝體位置預測，獲得連續拍攝的第三次拍攝的攝像的預測被攝體位置。而且，可以根據作為聚焦位置歷史信息的、關於用於至少三個攝像的聚焦位置的信息，通過使用二次近似進行被攝體位置預測，獲得連續拍攝的第四次和隨後的拍攝的攝像的預測被攝體位置。據這些結果，如果被攝體在光軸方向上的移動量等於或小於預定值，則控制該設備以檢測連續拍攝之間的AF處理的結果是否導致保持背景聚焦。這樣使得能夠對於是否適當把焦點對準主被攝體進行判斷。另外，以與第三和第四實施例中的相同方式，根據每一攝像時所進行的面部檢測處理的結果(面部大小)，預測被攝體移動，並且可以進行以下判斷該距離變化是否大約等於根據聚焦位置所計算的距離被攝體的距離的變化。根據這些判斷結果，控制該設備以檢測連續拍攝之間的AF處理的結果是否導致保持背景聚焦。這樣使得能夠對於是否適當把焦點對準主被攝體進行判斷。使用這些預測結果，例如，首先將調焦鏡頭移動到在相差AF過程所預測的聚焦位置，然後基於來自AF傳感器的信號執行相差AF。結果，由於可以在調焦鏡頭處於聚焦位置的附近的情況下進行微調，因而可以提高精度。
另外，如上所述，可以根據聚焦位置歷史信息或面部檢測結果估計是否適當把焦點對準主被攝體、或者估計是否把焦點對準希望的被攝體以外的其它地方。結果，通過使用關於是否把焦點對準希望的被攝體以外的地方的信息，可以預先進行相差AF或進行調整，從而把焦點對準更為想要的被攝體。
而且，配置第五實施例，以當面部檢測成功時，以與第三實施例中的相同方式進行連續拍攝之間的AF處理。然而，當在第五實施例中面部檢測成功時，可以配置代替以與第四實施例中的相同方式進行連續拍攝之間的AF處理。
儘管參考典型實施例說明了本發明，但是應該理解，本發明不局限於所公開的典型實施例。以下權利要求書的範圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改和等同結構和功能。
權利要求
1.一種調焦控制設備，包括
移動範圍確定單元，其確定移動調焦鏡頭的範圍；以及
控制器，其使得調焦鏡頭在由所述移動範圍確定單元確定的範圍內移動；基於與所述範圍內的調焦鏡頭的移動相關聯而獲得的、來自攝像單元的輸出信號，判斷聚焦狀態；以及控制調焦鏡頭驅動器以把焦點對準被攝體圖像；
其中，當把焦點對準多個圖像的調焦鏡頭的位置之間的差等於或小於預定閾值時，所述移動範圍確定單元將寬於在該差超過該閾值的情況下所確定的範圍的範圍，確定為該範圍。
2.根據權利要求1所述的調焦控制設備，其特徵在於，當該差等於或小於該閾值時，所述移動範圍確定單元將可用於判斷聚焦狀態的調焦鏡頭的整個可驅動範圍，確定為該範圍。
3.根據權利要求1所述的調焦控制設備，其特徵在於，除該差等於或小於該閾值的情況以外，所述移動範圍確定單元確定該範圍，以使得所述控制器在預定時間量內完成獲得聚焦狀態。
4.根據權利要求3所述的調焦控制設備，其特徵在於，當該差超過該閾值時，所述移動範圍確定單元還基於被攝體的圖像平面的移動量，確定該範圍。
5.根據權利要求1所述的調焦控制設備，其特徵在於，所述移動範圍確定單元確定該範圍，同時將調焦鏡頭的可驅動範圍設置為該範圍的上限。
6.根據權利要求1所述的調焦控制設備，其特徵在於，該閾值是基於至少聚焦位置和預測位置的檢測誤差的值。
7.根據權利要求2所述的調焦控制設備，其特徵在於，該閾值為0。
8.根據權利要求1所述的調焦控制設備，其特徵在於，在連續拍攝過程中，所述移動範圍確定單元基於以下比較結果確定該範圍對於通過攝像所獲得的多個圖像實現聚焦狀態的情況下的調焦鏡頭的位置和該閾值之間的差的比較結果。
9.一種包括根據權利要求1所述的調焦控制設備和所述的攝像單元的攝像設備。
10.一種調焦控制方法，包括
移動範圍確定步驟，用於確定移動調焦鏡頭的範圍；以及
控制步驟，用於在所述移動範圍確定步驟中確定的範圍中移動調焦鏡頭；基於與該範圍內的調焦鏡頭的移動相關聯而獲得的、來自攝像單元的輸出信號，判斷聚焦狀態；以及移動調焦鏡頭以把焦點對準被攝體圖像；
其中，當把焦點對準多個圖像的調焦鏡頭的位置之間的差等於或小於預定閾值時，所述移動範圍確定步驟將寬於在該差超過該閾值的情況下所確定的範圍的範圍，確定為該範圍。
11.一種調焦控制設備，包括
攝像單元，其光電轉換通過調焦鏡頭所形成的被攝體圖像，並獲取圖像；以及
控制器，其基於與調焦鏡頭的移動相關聯從所述攝像單元所獲取的圖像，檢測調焦鏡頭的聚焦狀態，並基於所檢測到的聚焦狀態控制調焦鏡頭的位置；
其中，在基於由所述攝像單元所獲取的圖像中的被攝體大小的變化檢測聚焦狀態時，所述控制器改變移動調焦鏡頭的範圍。
12.根據權利要求11所述的調焦控制設備，其特徵在於，當該圖像中的被攝體大小的變化大於基於多個攝像時的聚焦位置的變化時，使得檢測調焦鏡頭的聚焦狀態時的調焦鏡頭的移動量大於移動量。
13.一種調焦控制設備，包括
攝像單元，其光電轉換通過調焦鏡頭所形成的被攝體圖像，並獲取圖像；
檢測單元，其從由所述成像單元所獲得的圖像檢測被攝體的特徵信息；
範圍確定單元，其確定移動調焦鏡頭的範圍；以及
控制器，基於與由所述範圍確定單元確定的範圍內的調焦鏡頭的移動相關聯、從所述攝像單元所獲取的圖像，檢測調焦鏡頭的聚焦狀態，並且基於所檢測到的聚焦狀態控制調焦鏡頭的位置，以把焦點對準被攝體圖像；
其中，所述範圍確定單元根據在通過攝像所獲得的多個圖像中把焦點對準被攝體的調焦鏡頭的位置，檢測聚焦預測位置；並且基於該聚焦預測位置和所述檢測單元的檢測結果，改變移動調焦鏡頭的範圍。
14.根據權利要求13所述的調焦控制設備，其特徵在於，被攝體的特徵信息是被攝體的大小。
15.根據權利要求14所述的調焦控制設備，其特徵在於，當被攝體的大小改變時，與被攝體的大小保持不變的情況相比，所述範圍確定單元加寬移動調焦鏡頭的範圍。
16.根據權利要求14所述的調焦控制設備，其特徵在於，當攝像的被攝體大小的變化大於聚焦預測位置的變化時，與攝像的被攝體大小的變化小於聚焦預測位置的變化的情況相比，所述範圍確定單元加寬移動調焦鏡頭的範圍。
17.根據權利要求14所述的調焦控制設備，其特徵在於，所述範圍確定單元基於被攝體大小信息確定將把調焦鏡頭移動到的位置。
18.根據權利要求14所述的調焦控制設備，其特徵在於，與檢測到被攝體的特徵信息的情況相比，在所述檢測單元沒有檢測到被攝體的特徵信息的情況下，所述範圍確定單元提供更寬的調焦鏡頭的移動範圍。
19.一種包括根據權利要求11或13所述的調焦控制設備和所述調焦鏡頭的攝像設備。
20.一種調焦控制方法，包括
控制步驟，用於基於與調焦鏡頭的移動相關聯、從所述攝像單元所獲取的圖像，檢測調焦鏡頭的聚焦狀態，並基於所檢測到的聚焦狀態，控制調焦鏡頭的位置；
其中，基於由所述攝像單元所獲取的圖像中的被攝體大小的變化，改變在檢測聚焦狀態時移動調焦鏡頭的範圍。
21.一種調焦控制方法，包括
檢測步驟，用於從通過光電轉換由調焦鏡頭所形成的被攝體圖像所獲得的圖像，檢測被攝體的特徵信息；
範圍確定步驟，用於確定移動調焦鏡頭的範圍；以及
控制步驟，用於基於與在所述範圍確定步驟中確定的範圍內的調焦鏡頭的移動相關聯所獲取的圖像，檢測調焦鏡頭的聚焦狀態，並基於所檢測到的聚焦狀態控制調焦鏡頭的位置，以把焦點對準被攝體圖像；
其中，在所述範圍確定步驟中，根據在通過攝像所獲得的多個圖像中把焦點對準被攝體的調焦鏡頭的位置，檢測聚焦預測位置，並且基於聚焦預測位置和所述檢測步驟中的檢測結果，改變移動調焦鏡頭的範圍。
全文摘要
本發明涉及一種調焦控制設備、攝像設備和調焦控制方法。所述方法設置移動調焦鏡頭的範圍；在所設置的範圍內移動調焦鏡頭；基於與該範圍內的調焦鏡頭的移動相關聯而獲得的、來自攝像單元的輸出信號，判斷聚焦狀態；並且驅動調焦鏡頭，以把焦點對準被攝體圖像。當把焦點對準多個圖像的調焦鏡頭的位置之間的差等於或小於預定閾值時，將該範圍設置成寬於在該差超過該閾值的情況下的範圍。
文檔編號H04N5/225GK101118369SQ20071012965
公開日2008年2月6日 申請日期2007年8月1日 優先權日2006年8月1日
發明者小西一樹 申請人:佳能株式會社