专利名称：图像拾取设备和图像拾取方法
技术领域：
本发明涉及一种图像拾取设备和图像拾取方法。本发明特别涉及一种具有自动对焦功能的图像拾取设备和图像拾取方法。
背景技术：
具有自动对焦(AF)功能的图像拾取设备采用如下方式进行自动对焦将在CCD上形成的被摄体图像的对比度变换为电信号，利用高通滤波器(HPF)放大该电信号，对该放大过的电信号的波形进行分析，以及根据分析结果对被摄体对焦。
具体地说，考虑到在图像拾取设备不对被摄体对焦时，所放大的电信号的波形平缓，而在对被摄体对焦时，所放大的电信号的波形陡峭，因此，图像拾取设备适于将透镜移动到波形最陡峭的位置，该波形是从驱动透镜时所拍摄的多个被摄体图像中获得的。
在上述自动对焦过程中，通常将CCD面上的中央部分或者多个区域设置为测距区域(ranging area)。
具有自动对焦功能的传统图像拾取设备，检测距作为被摄体的人的整个面部的距离，并将其设置为测距区域，然后调节焦点位置、透镜焦距以及光圈(aperture)值，以使检测到的距被摄体的距离可以在景深(depth of field)范围内。第3164692号日本专利公报描述了该传统图像拾取设备的例子。
在此，景深是在深度方向(direction of depth)的范围，其上可产生被摄体的清晰图像(对焦范围)。景深根据从图像拾取设备到被摄体的距离、透镜焦距、以及光圈值而变化。在从图像拾取设备到被摄体的距离长、透镜焦距短、以及光圈值大时，该图像拾取设备可以产生被摄体的清晰图像，而无需进行自动对焦，这是因为图像拾取设备到被摄体的距离在景深范围内。
另一种传统图像拾取设备提供有距离检测装置，该距离检测装置根据被摄体在拍摄屏幕(shooting screen)上占据的面积的大小，检测从图像拾取设备到被摄体的距离，其中，所拍摄的被摄体图像形成在该拍摄屏幕上。第(特开)2003-75717号日本专利公报描述了该图像拾取设备的例子。
然而，上述传统图像拾取设备采用相同的自动对焦方法，而没有考虑到是否需要进行自动对焦，因而不能准确执行自动对焦，而且不能缩短在自动对焦过程中进行自动对焦扫描(automatic focus scanning)所需的时间。
发明内容
考虑到上述情况，设计了本发明，而且本发明的目的是提供一种可以缩短进行自动对焦扫描所需时间的图像拾取设备和图像拾取方法。
为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种图像拾取设备，包括图像拾取装置，其拍摄被摄体，以获取该被摄体的图像数据；控制器，其控制对焦透镜(focus lens)的驱动，以使图像拾取装置执行自动对焦；面部信息检测装置，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计装置，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及景深计算装置，其计算景深，其中，驱动对焦透镜的范围根据所估计的被摄体距离和所计算的景深而变化。
优选地，驱动对焦透镜的范围包括对焦透镜的一个位置，在该位置，对焦透镜被聚焦在所估计的被摄体距离；且该范围随着景深的变深而变宽，随着景深的变浅而变窄。
优选地，控制器根据景深来控制对焦透镜的移动范围。
优选地，控制器提供控制，以使在对焦透镜被聚焦在所估计的被摄体距离的对焦透镜的位置处及其附近，使对焦透镜移动的范围更小。
优选地，当所估计的被摄体距离位于获取从中检测面部信息的图像数据时的拍摄条件下的对焦范围内时，控制器禁止自动对焦的执行。
为了实现上述目的，在本发明的第二方面，提供了一种图像拾取设备，包括图像拾取装置，其拍摄被摄体，以获取该被摄体的图像数据；控制器，其控制对焦透镜的驱动，以使图像拾取装置执行自动对焦；面部信息检测装置，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计装置，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及景深计算装置，其计算景深，其中，控制器提供控制，以使对焦透镜的移动范围根据所估计的被摄体距离和所计算的景深而变化。
优选地，控制器提供控制，以使在对焦透镜被聚焦在所估计的被摄体距离的对焦透镜的位置处及其附近，使对焦透镜移动的范围更小。
优选地，当所估计的被摄体距离位于获取从中检测面部信息的图像数据时的拍摄条件下的对焦范围内时，控制器禁止自动对焦的执行。
为了实现上述目的，在本发明的第三方面，提供了一种图像拾取设备，包括图像拾取装置，其拍摄被摄体，以获取该被摄体的图像数据；控制器，其控制对焦透镜的驱动，以使图像拾取装置执行自动对焦；面部信息检测装置，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计装置，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及景深计算装置，其根据所估计的被摄体距离来计算景深，其中，控制器提供控制，以使对焦透镜的移动范围根据由景深计算装置执行计算的结果而变化。
为了实现上述目的，在本发明的第四方面，提供了一种图像拾取设备，包括图像拾取装置，其拍摄被摄体，以获取该被摄体的图像数据；控制器，其控制对焦透镜的驱动，以使图像拾取装置执行自动对焦；面部信息检测装置，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计装置，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及景深计算装置，其根据获取从中检测面部信息的图像数据的焦点距离来计算景深，其中，对焦透镜的移动范围根据由景深计算装置执行计算的结果而变化。
为了实现上述目的，在本发明的第五方面，提供了一种图像拾取设备，包括图像拾取装置，其拍摄被摄体，以获取该被摄体的图像数据；控制器，其控制对焦透镜的驱动，以使图像拾取装置执行自动对焦；面部信息检测装置，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计装置，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及景深计算装置，其根据所估计的被摄体距离来计算景深，其中，当获取从中检测面部信息的图像数据的焦点距离在所计算的景深内时，控制器禁止自动对焦的执行。
为了实现上述目的，在本发明的第六方面，提供了一种图像拾取设备，包括图像拾取装置，其拍摄被摄体，以获取该被摄体的图像数据；控制器，其控制对焦透镜的驱动，以使图像拾取装置执行自动对焦；面部信息检测装置，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计装置，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及景深计算装置，其根据获取从中检测面部信息的图像数据的焦点距离来计算景深，其中，当所估计的被摄体距离在所计算的景深内时，控制器禁止自动对焦的执行。
为了实现上述目的，在本发明的第七方面，提供了一种图像拾取方法，包括自动对焦执行步骤，其使用于拍摄被摄体的图像拾取装置获取该被摄体的图像数据，以通过驱动对焦透镜来执行自动对焦；面部信息检测步骤，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计步骤，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及计算步骤，其计算景深，其中，驱动对焦透镜的范围根据所估计的被摄体距离和所计算的景深而变化。
为了实现上述目的，在本发明的第八方面，提供了一种图像拾取方法，包括控制步骤，其使用于拍摄被摄体的图像拾取装置获取该被摄体的图像数据，以通过驱动对焦透镜来执行自动对焦；面部信息检测步骤，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计步骤，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及计算步骤，其计算景深，其中，控制步骤包括提供控制，以使对焦透镜的移动范围根据所估计的被摄体距离和所计算的景深而变化。
为了实现上述目的，在本发明的第九方面，提供了一种图像拾取方法，包括控制步骤，其使用于拍摄被摄体的图像拾取装置获取该被摄体的图像数据，以通过驱动对焦透镜来执行自动对焦；面部信息检测步骤，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计步骤，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及计算步骤，其根据所估计的被摄体距离来计算景深，其中，对焦透镜的移动范围根据计算步骤执行计算的结果而变化。
为了实现上述目的，在本发明的第十方面，提供了一种图像拾取方法，包括控制步骤，其使用于拍摄被摄体的图像拾取装置获取该被摄体的图像数据，以通过驱动对焦透镜来执行自动对焦；面部信息检测步骤，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计步骤，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及计算步骤，其根据获取从中检测面部信息的图像数据的焦点距离来计算景深，其中，对焦透镜的移动范围根据所述计算步骤执行计算的结果而变化。
为了实现上述目的，在本发明的第十一方面，提供了一种图像拾取方法，包括控制步骤，其使用于拍摄被摄体的图像拾取装置获取该被摄体的图像数据，以执行自动对焦；面部信息检测步骤，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计步骤，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及计算步骤，其根据所估计的被摄体距离来计算景深，其中，当获取从中检测面部信息的图像数据的焦点距离在所计算的景深内时，禁止自动对焦的执行。
为了实现上述目的，在本发明的第十二方面，提供了一种图像拾取方法，包括控制步骤，其使用于拍摄被摄体的图像拾取装置获取该被摄体的图像数据，以执行自动对焦；面部信息检测步骤，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计步骤，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及计算步骤，其根据获取从中检测面部信息的图像数据的焦点距离来计算景深，其中，当所估计的被摄体距离在所计算的景深内时，禁止自动对焦的执行。
根据本发明，能够缩短自动对焦扫描所需的时间。
引入说明书的附图构成并作为本说明书的一部分，其示出本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1A和1B是示出根据本发明第一实施例的图像拾取设备的结构的框图；图2是一曲线图，其示出眼睛之间的间隔与面部尺寸之间的关系，作为由图1A和1B中的面部信息检测电路所检测的信息；图3A是一曲线图，其示出被摄体距离与作为被摄体的人的面部尺寸之间的关系的变换表，该变换表在图1A和1B中的图像拾取设备估计被摄体距离时使用；图3B是一曲线图，其示出被摄体距离与作为被摄体的人的面部尺寸(在图像中的比例)之间的关系的变换表，该变换表在图1A和1B中的图像拾取设备估计被摄体距离时使用；图4是示出由图1A和1B中的面部信息检测电路所执行的模式识别处理的流程图；图5用于解释模板匹配，该模板匹配是图4中的模式识别处理所执行的匹配的例子；图6是示出由图1A和1B中的图像拾取设备所执行的图像拾取处理的流程图；
图7用于解释在自动聚焦扫描中使用的控制对焦透镜的方法；图8用于解释根据景深来限制对焦透镜的驱动范围的方法；图9A用于解释当景深正常时的景深，该景深用于由图1A和1B中的自动对焦执行确定部分所执行的确定；图9B用于解释当焦点对应于过焦点(excessive focalpoint)时的景深，该景深用于由图1B中的自动对焦执行确定部分所执行的确定；图10A和10B是示出根据本发明第二实施例的图像拾取设备的结构的框图；图11是示出由根据第二实施例的图像拾取设备所执行的图像拾取处理的流程图；以及图12是示出由根据本发明第三实施例的图像拾取设备所执行的图像拾取处理的流程图。
具体实施例方式
通过以下结合附图所做的详细说明，本发明的其它目的、特征和优点将显而易见，在全部附图中，相同的附图标记表示相同或相似的构件或部分。
下面将参考附图详细说明本发明的优选实施例。然而，根据各种条件和适于本发明的设备的结构，应能方便的改变各实施例中组成部分的尺寸、材料、形状和相对位置，本发明不局限于在此描述的实施例。
图1A和1B是方框图，其示出根据本发明第一实施例的图像拾取设备的结构。
如图1A和1B所示，图像拾取设备100包括图像拾取装置101，用于拍摄作为被摄体的人，并输出图像数据；A/D转换器116，其将从图像拾取装置101输出的模拟信号转换成数字信号(图像数据)；图像存储缓冲器101a，用于存储由图像拾取装置101输出的图像数据；面部信息检测电路102，用于从由图像存储缓冲器101a获取的图像数据中检测关于被摄体面部的信息(例如，眼睛的位置和面部的坐标)；面部尺寸确定部分103，用于根据检测到的关于被摄体面部的信息，确定面部尺寸；摄像机(camera)控制器110(自动对焦装置)，用于使图像拾取装置101进行自动对焦，并输出透镜焦距和光圈值；被摄体距离估计部分104，用于根据由面部尺寸确定部分103确定的面部尺寸(面部尺寸信息)和由摄像机控制器110输出的透镜焦距，估计从图像拾取装置101到被摄体的被摄体距离；以及摄像机控制器110，用于根据由被摄体距离估计部分104估计的被摄体距离和由摄像机控制器110输出的透镜焦距和光圈值来计算景深。摄像机控制器110具有内置的自动对焦(AF)控制器111(自动对焦控制装置)，用于控制图像拾取装置101的自动对焦。此外，摄像机控制器110还提供有曝光(AE)控制器等，其未在图中示出，用来提供曝光控制和上述自动对焦控制，从而控制图像拾取设备100的整个拍摄过程。
在包括变焦透镜和对焦透镜的拍摄镜头301上的入射光，经由光圈302、镜头座(lens mount)303和106、镜子114、以及快门115被引导至图像拾取装置101，光在该图像拾取装置101处聚焦为光学图像。根据光度(photometric)信息，快门控制器117控制快门115的驱动，同时，光圈控制器304控制光圈302的驱动。测距控制器305根据从摄像机控制器110输出的控制信号来控制拍摄镜头301的对焦。变焦控制器306控制拍摄镜头301的变焦。透镜系统控制电路307控制全部透镜单元300。透镜系统控制电路307具有存储器的功能和非易失性存储器的功能，其中，该存储器常数、变量、以及操作程序，该非易失性存储器存储例如透镜单元300的唯一编号的识别信息，控制信息，例如全开(wide open)光圈值、最小光圈值、以及焦距的功能信息，以及各种现在和过去的设置值。接口308在透镜单元300侧将透镜单元300连接至图像拾取设备100。连接器309和118将透镜单元300电连接至图像拾取设备100。接口119在图像拾取设备100侧将图像拾取设备100连接至透镜单元300。
摄像机信号处理电路107对所拍摄的图像数据执行必要的信号处理。图像存储介质109可从图像拾取装置101中拆下。存储电路108将经信号处理后的图像数据存储到图像存储介质109中。显示器113显示经信号处理后的图像数据。显示控制电路112控制显示器113。
由于图像拾取设备100的特征在于其自动对焦功能，所以省略了摄像机控制器110的曝光(AE)控制器等的说明。
面部信息检测电路102执行模式(pattern)识别过程，以从图像数据检测面部信息，下面将参考图5说明该模式识别过程。除了采用模式识别的方法外，可以利用多种方法来检测面部的图像数据，例如，利用神经网络等进行学习的方法、从图像区域检测物理形状的特征区域的方法、以及从统计上分析检测到的面部皮肤颜色和眼睛形状的图像特征值的方法。此外，作为预计将实际应用的方法的例子，存在一种使用小波变换和图像特征值的方法。
在此，模式识别是这样一种处理，在该处理中，所抽出的模式与事先确定的概念(类别)之一相匹配(匹配)。模板匹配是当模板在图像上移动时，将图像与模板进行比较的一种方法，该模板指的是图样纸(pattern paper)，例如，模板匹配可用于“检测对象的位置”、“跟踪运动的对象”、“对准在不同时间拍摄的图像”等，且尤其可用于通过从图像区域抽出诸如眼睛和鼻子的物理形状来检测面部信息。
面部尺寸确定部分103根据由面部信息检测电路102检测到的面部信息，对面部区域(面部坐标)中的像素进行计数，并根据像素计数确定面部尺寸。
通过根据由面部信息检测电路102检测到的面部信息(眼睛的位置)来计算眼睛之间的间隔，并参考事先获得的、表示眼睛之间的间隔与面部尺寸(像素数)之间的统计关系(图2)的表，或者通过根据面部的四个角(预定位置)的坐标值对面部区域中的像素进行计数，面部尺寸确定部分103可以确定面部尺寸。
根据面部尺寸，被摄体距离估计部分104估计从图像拾取设备100到被摄体的被摄体距离。具体地说，在透镜焦距为38mm(广角)时，通过参考由面部尺寸确定部分103确定的面部尺寸(像素数)和根据一图表(图3A)建立的示出面部尺寸(像素数)与被摄体距离之间关系的变换表，被摄体距离估计部分104估计被摄体距离。
如果变焦(zooming)时透镜焦距不是38mm，则变换表是指使用(38/变焦时的透镜焦距(mm))与(确定的面部尺寸)的累积值。
图4是一流程图，其示出由图1B中的面部信息检测电路102执行的模式识别处理。
在下面的说明中将参考图4和图5。
如图4所示，对从图像存储缓冲器101a获取的图像数据503进行预处理(步骤S401)，然后，从预处理过的面部图像数据603中抽出特征部分的模式(步骤S402)。该抽出的模式与模板(标准模式)501相匹配(模板匹配)，以获取识别模式(步骤S403)。将获取的识别模式输出到面部尺寸确定部分103(步骤S404)，然后终止该模式识别处理。
按照如下所述的方式来执行上述模板匹配。
如图5所示，首先，将模板501的中心点502设置在所获取的图像数据503的给定坐标点(i，j)。当扫描该中心点502时，计算模板501与图像数据503重叠的相似度，以确定获得最大相似度的位置。通过使从面部图像数据503抽出的模式与包括眼睛、耳朵等形状的模板501相匹配，可以获取有关眼睛的位置、面部区域(面部坐标)等的信息。
图6是一流程图，其示出由图1A和1B所示的图像拾取设备所执行的图像拾取处理。
如图6所示，首先，使图像拾取装置101拍摄被摄体，以获取该被摄体的图像数据(步骤S601)。然后，确定面部信息检测电路102是否从获取的图像数据中检测到面部信息(步骤S602)。如果面部信息检测电路102已检测到面部信息，则AF控制器111根据检测到的面部信息确定面部尺寸(步骤S603)。根据确定的面部尺寸，被摄体距离估计部分104估计被摄体的距离(步骤S604)。然后，根据所估计的被摄体距离、透镜焦距以及光圈值，计算景深(步骤S605)，并根据计算的景深来限制自动对焦范围(步骤S608)，以驱动对焦透镜。后面将说明如何在步骤S608限制自动对焦范围。
如图7所示，限制完自动对焦范围后，当在所估计的被摄体距离处及其附近的较窄范围内、以及在其它区域的较宽范围内移动对焦透镜时，AF控制器111执行自动聚焦(AF)扫描(步骤S609)。然后，如果在自动对焦范围内完成AF扫描时，已经确定了焦点位置(步骤S607)，则将透镜驱动到该焦点位置，以进行拍摄(步骤S610)。如果尚未确定焦点位置(步骤S607)，则使自动对焦范围扩展到整个区域上，然后，通过再次执行AF扫描、或者通过相差AF或对比度AF(步骤S606)，进行自动对焦控制，以进行拍摄(步骤S610)，然后终止该处理。
如果在步骤S602中确定面部信息检测电路102尚未从所获取的图像数据中检测到面部信息，则在步骤S606执行自动对焦控制，以进行拍摄(步骤S610)，然后终止该处理。
接着，将参考图8说明如何在步骤608中限制自动对焦范围。图8示出了当景深深(large)时和景深浅(small)时，AF估计值与对焦透镜的位置之间的关系。在图8中，纵坐标表示AF估计值，横坐标表示对焦透镜的位置。
在景深深时(参考图8中的曲线A)，AF估计值随着对焦透镜的移动而小幅变化，因此，如果对焦透镜在小范围内移动，则难以聚焦到最佳焦点C，因此，除非在宽自动对焦范围内检测AF估计值，否则无法找到焦点。相反，在景深浅时(参考图8中的曲线B)，AF估计值随着对焦透镜的移动而大幅变化，因此，即使当对焦透镜在小范围内移动时，仍可以容易地聚焦到最佳焦点C，因此，即使在窄自动对焦范围内检测AF估计值，仍可以找到焦点。例如，如果将AF扫描范围设置为预定的多个景深，并且将所估计的被摄体距离处及其附近的区域设置为自动对焦范围，则在景深深时，自动对焦范围可以大，而在景深浅时，自动对焦范围可以小。
由于在景深深时，AF扫描在宽的范围内移动对焦透镜，而在景深浅时，AF扫描在窄的范围内移动对焦透镜，所以可以提高自动对焦的精度，而且可以缩短AF扫描所需的时间。此外，由于自动对焦范围被设置为包括由被摄体距离估计部分104所估计的被摄体距离，并在该估计的被摄体距离处及其附近集中进行AF扫描，所以可以以有效方式来控制自动对焦。
在此，如图9A和9B所示，景深是近点(near point)和远点(far point)之间的范围，该近点和远点根据下面的方程(1)和(2)，利用对应于所估计的被摄体距离的焦点距离(focalpoint distance)、透镜焦距、容许模糊圈(circle of confusion)以及光圈值来确定近点(到前侧的深度)＝(过焦点距离(Hd)×焦点距离)/(过焦点距离(Hd)+焦点距离)...(1)远点(到后侧的深度)＝(过焦点距离(Hd)×焦点距离)/(过焦点距离(Hd)-焦点距离)...(2)例如，如果过焦点与焦点重合，如图9B所示，则在从拍摄位置或者图像拾取位置(0)与过焦点之间的中点(Hd/2)到无穷远的范围内，可以产生被摄体的清晰图像。随着透镜焦距的增大和光圈值的减小，过焦点距离增大。在过焦点与焦点重合的情况下，拍摄位置(0)与过焦点之间的中点(Hd/2)位于到景深的最短距离处，即该中点是近点。
根据下面的方程(3)，确定过焦点距离过焦点距离＝(透镜焦距)2/(容许模糊圈×光圈值)...(3)在此，模糊圈指“模糊容许量(blur tolerance)”，是肉眼在正常观察距离可看到被摄体的下限。
尽管在本发明中，根据对应于被摄体距离估计部分104所估计的被摄体距离的焦点距离、透镜焦距以及光圈值，计算用于限制自动对焦范围并用于设置对焦透镜的移动范围的景深，但是本发明并不局限于此。例如，在工厂测量与对焦透镜的位置对应的被摄体距离(焦点距离)，然后将其存储到存储器中，以便在步骤S605，从该存储器中读出在步骤S601拍摄面部时与对焦透镜的位置有关的焦点距离，然后，根据透镜焦距和光圈值来计算景深。
接着，将说明本发明的第二实施例。
图10A和10B是示出根据第二实施例的图像拾取设备的结构的框图。与第一实施例相对应的构件和部分使用相同的附图标记来表示，因而省略其说明。在图10A中，附图标记105表示自动对焦(AF)执行确定部分，其根据由被摄体距离估计部分104估计的被摄体距离和从摄像机控制器110输出的透镜焦距和光圈值，确定是否不执行自动对焦而进行拍摄，或者在利用所限制的自动对焦范围执行完自动对焦后进行拍摄。摄像机控制器110具有内置AF控制器111，该AF控制器111根据AF执行确定部分105所确定的结果，对图像拾取装置101的自动对焦进行控制，从而控制图像拾取设备100的整个拍摄操作。
第二实施例与第一实施例的不同之处在于，用来确定是否进行自动对焦的AF确定是根据所估计的被摄体距离、以及透镜焦距和光圈值来执行的。
现在将参考图11来说明根据第二实施例的图像拾取设备的操作。
图11是示出根据第二实施例的图像拾取设备执行的图像拾取操作的流程图。
如图11所示，首先，使图像拾取装置101拍摄被摄体，以获取关于被摄体的图像数据(步骤S1101)。然后，确定是否从所获取的图像数据中检测到面部信息(步骤S1102)。如果已检测到面部信息，则根据检测到的面部信息来确定面部尺寸(步骤S1103)。根据所确定的面部尺寸，估计被摄体距离(步骤S1104)，并根据与所估计的被摄体距离相对应的焦点距离、以及透镜焦距和光圈值，计算景深(步骤S1105)。AF执行确定部分105确定在步骤S1101的拍摄条件下的焦点距离(可以从对焦透镜的位置找到的正确对焦距离(in-focus distance))是否位于所计算的景深内。如果该焦点距离位于所计算的景深内，则不进行自动对焦，如果该焦点距离不在所计算的景深内，则进行自动对焦(步骤S1106)。
如果在步骤S1106确定不进行自动对焦而进行拍摄，则在不进行自动对焦的情况下进行拍摄(步骤S1107)，然后终止该处理。
另一方面，如果在步骤S1106确定根据所估计的被摄体距离进行自动对焦，则限制自动对焦范围(步骤S1109)，然后，在所估计的被摄体距离处及其附近的区域集中进行扫描(步骤S1110)。因此，可以缩短进行自动对焦所需的时间。
根据由对应于所估计的被摄体距离的焦点距离、以及透镜焦距和光圈值而计算的景深，或者根据步骤S1101的拍摄条件下的景深，确定自动对焦范围。
如图11所示，如果限制了自动对焦范围(步骤S1109)，则在使对焦透镜在所估计的被摄体距离处及其附近的窄范围移动时、以及在使对焦透镜在其它区域的宽范围移动时，进行自动对焦(步骤S1110)。当在自动对焦范围内完成AF扫描后确定了焦点位置时，将透镜驱动至该焦点位置，以进行拍摄(步骤S1107)。
应该注意，如果在步骤S1111确定被摄体离焦，则将自动对焦范围扩展到整个区域，然后再次执行AF扫描，或者执行在实际使用中常用的相差AF或对比度AF自动对焦控制(步骤S1108)，以进行拍摄(步骤S1107)，然后终止该处理。
如果在步骤S1102确定未从所获取的图像数据中检测到面部信息，则执行步骤S1108的自动对焦控制，以进行拍摄(步骤S1107)，然后终止该处理。
根据图11所示的处理，可以根据利用所检测的面部信息而估计的被摄体距离来执行AF确定；如果确定不需要进行自动扫描(步骤S1106中的“是”)，则不执行自动对焦而进行拍摄(步骤S1107)。因此，如果不需要进行自动对焦，则可不进行自动对焦而进行拍摄，因此，可以缩短进行自动对焦扫描所需的时间。此外，如果确定需要进行自动扫描(步骤S1106的“否”)，则根据所估计的被摄体距离，进行自动对焦扫描，因此，可以以有效方式控制自动对焦。
尽管在本实施例中，根据在步骤S1101的拍摄条件下的焦点距离(从对焦透镜的位置找到的正确对焦距离)是否在所计算的景深内来确定是否进行自动对焦，以便在焦点距离位于所计算的景深内时不进行自动对焦，且在焦点距离不位于所计算的景深内时进行自动对焦(步骤S1106)，但是本发明并不局限于此。例如，可以确定在步骤S1109估计的被摄体距离是否位于在步骤S1101进行拍摄时的透镜的景深内，以便在被摄体距离在该透镜的景深内时不进行自动对焦，且在被摄体距离不在该透镜的景深内时进行自动对焦。
接着，将说明本发明的第三实施例。
在此，将参考图12来说明根据第三实施例的图像拾取设备的操作。
根据第三实施例的图像拾取设备的结构与根据第二实施例的图像拾取设备的结构相同，因而通过使用相同的附图标记表示相同的构件和部分来省略其说明。第三实施例与第一和第二实施例的不同之处在于，用来确定是否进行自动对焦的AF确定是根据在用于检测面部信息的拍摄条件下计算的景深来执行的，并且根据所估计的被摄体距离来确定透镜的移动范围，从而进行自动对焦。
图12是示出由根据本发明第三实施例的图像拾取设备所执行的图像拾取处理的流程图。
如图12所示，首先，使图像拾取装置101拍摄被摄体，以获取关于被摄体的图像数据(步骤S1201)。确定是否从所获取的图像数据中检测到面部信息(步骤S1202)。如果已检测到面部信息，则根据检测到的面部信息来确定面部尺寸(步骤S1203)，并根据所确定的面部尺寸来估计被摄体距离(步骤S1204)。自动对焦执行确定部分105执行AF确定，以确定所估计的被摄体距离是否位于所计算的景深内，该景深是根据在步骤S1201中的拍摄条件，例如被摄体距离、光圈值、以及与透镜位置有关的透镜焦距而计算得到的。
如果在步骤S1206确定所估计的被摄体距离位于步骤S1201的拍摄条件下的景深内，则在不进行自动对焦的情况下，进行拍摄(步骤S1207)，然后，终止该操作。
另一方面，如果所估计的被摄体距离不在步骤S1201的拍摄条件下的景深内，则确定根据与所估计的被摄体距离相对应的焦点距离、以及透镜焦距和光圈值而计算的景深是深还是浅。当因为相对于所估计的被摄体距离，焦距短或光圈值大，因而景深深时(参考图8中的曲线A)，则随着对焦透镜的移动，AF估计值小幅变化，因此，如果对焦透镜在窄范围内移动，则难以聚焦到最佳焦点C上；因此，在最佳焦点C周围的自动对焦范围内，通过在宽范围内移动对焦透镜来进行AF扫描，然后进行拍摄。另一方面，当因为相对于所估计的被摄体距离，焦距长或光圈值小，因而景深浅时(参考图8中的曲线B)，则随着对焦透镜的移动，AF估计值大幅变化，因此，即使对焦透镜在窄范围内移动，也可以容易地聚焦到最佳焦点C上；因此，在最佳焦点C周围的自动对焦范围内，通过在窄范围内移动对焦透镜来进行AF扫描(步骤S1209)，然后进行拍摄，之后，终止该处理。
根据由与所估计的被摄体距离相对应的焦点距离、以及透镜焦距和光圈值而计算的景深，或者根据在步骤S1201拍摄条件下的景深，确定自动对焦范围。
如果在步骤S1202确定未从所输入的图像数据检测到面部信息，则将自动对焦范围扩展到整个区域，然后再次执行AF扫描，或者执行在实际使用中常用的相差AF或对比度AF自动对焦控制(步骤S1108)，以进行拍摄(步骤S1208)，然后终止该处理。
根据图12的处理，如果所估计的被摄体距离在步骤S1201的拍摄条件下的景深内(步骤S1206中的“是”)，则不执行自动对焦(AF)而进行拍摄(步骤S1207)。因此，如果不需要进行自动对焦，则可以不执行自动对焦而进行拍摄，因此，可以缩短进行AF扫描所需的时间。此外，如果所估计的被摄体距离不在步骤S1201的拍摄条件下的景深内(步骤S1206中的“否”)，则根据该景深进行AF扫描(图8)(步骤S1209)。因此，可以以有效方式控制自动对焦。
尽管在本实施例中，面部尺寸确定部分103根据由面部信息检测电路102所检测的面部信息对面部区域(面部坐标)中的像素进行计数，然后根据该像素数来确定面部尺寸，但本发明并不局限于此，还可以根据图像中面部区域的比例来确定面部尺寸。
尽管在本实施例中，通过参考基于示出面部尺寸(像素数)与被摄体距离之间关系的曲线图(图3A)而创建的变换表来估计被摄体距离，但本发明并不局限于此，还可以通过参考基于示出被摄体的面部区域在图像中的比例与被摄体距离之间关系的曲线图(图3B)而创建的变换表来估计被摄体距离。
应当理解，本发明的目的还可以按如下方式来实现向系统或设备提供存储介质，该存储介质上存储有能实现上述任意实施例的功能的软件程序代码，然后使该系统或设备的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在该存储介质上的程序代码。
在这种情况下，从存储介质中读取的程序代码本身实现了任意上述实施例的功能，因此，该程序代码和存储有该程序代码的存储介质构成了本发明。
用于提供程序代码的存储介质的例子包括软(floppy，注册商标)盘、硬盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW、磁带、非易失性存储卡、以及ROM。可替代地，可以直接由存储该程序的存储介质来提供程序代码，也可以连接至因特网、商用网络、局域网等的另一计算机、数据库等下载该程序代码。
此外，应当理解，上述任意实施例的功能不仅可以通过由计算机执行所读出的程序代码来实现，还可以通过使运行在计算机上的OS(操作系统)等根据该程序代码的指令执行部分或全部实际操作来实现。
此外，应当理解，上述任意实施例的功能可以按如下方式来实现将从存储介质读出的程序代码写入插入计算机的扩展板的存储器、或连接至计算机的扩展单元的存储器，然后，使该扩充板或扩充单元上的CPU等根据程序代码的指令执行部分或全部实际操作。
此外，上述程序的形式可以是目标代码、由解释程序执行的程序代码、或者向OS(操作系统)提供的脚本数据。
由于在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明作出很多不同实施例，因此，应当理解，除了如所附权利要求所定义的之外，本发明不局限于特定实施例。
权利要求
1.一种图像拾取设备，其包括图像拾取装置，其拍摄被摄体，以获取该被摄体的图像数据；控制器，其控制对焦透镜的驱动，以使所述图像拾取装置执行自动对焦；面部信息检测装置，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计装置，其根据检测到的面部信息，估计从所述图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及景深计算装置，其计算景深，其中，驱动对焦透镜的范围根据所估计的被摄体距离和所计算的景深而变化。
2.根据权利要求1所述的图像拾取设备，其特征在于驱动对焦透镜的范围包括所述对焦透镜的一个位置，在该位置，所述对焦透镜被聚焦在所估计的被摄体距离；且该范围随着景深的变深而变宽，随着景深的变浅而变窄。
3.根据权利要求1所述的图像拾取设备，其特征在于所述控制器根据景深来控制所述对焦透镜的移动范围。
4.根据权利要求1所述的图像拾取设备，其特征在于所述控制器提供控制，以使在所述对焦透镜被聚焦在所估计的被摄体距离的所述对焦透镜的位置处及其附近，使所述对焦透镜移动的范围更小。
5.根据权利要求1所述的图像拾取设备，其特征在于当所估计的被摄体距离位于获取从中检测面部信息的图像数据时的拍摄条件下的对焦范围内时，所述控制器禁止自动对焦的执行。
6.一种图像拾取设备，其包括图像拾取装置，其拍摄被摄体，以获取该被摄体的图像数据；控制器，其控制对焦透镜的驱动，以使所述图像拾取装置执行自动对焦；面部信息检测装置，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计装置，其根据检测到的面部信息，估计从所述图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及景深计算装置，其计算景深，其中，所述控制器提供控制，以使所述对焦透镜的移动范围根据所估计的被摄体距离和所计算的景深而变化。
7.根据权利要求6所述的图像拾取设备，其特征在于所述控制器提供控制，以使在所述对焦透镜被聚焦在所估计的被摄体距离的所述对焦透镜的位置处及其附近，使所述对焦透镜移动的范围更小。
8.根据权利要求6所述的图像拾取设备，其特征在于当所估计的被摄体距离位于获取从中检测面部信息的图像数据时的拍摄条件下的对焦范围内时，所述控制器禁止自动对焦的执行。
9.一种图像拾取设备，其包括图像拾取装置，其拍摄被摄体，以获取该被摄体的图像数据；控制器，其控制对焦透镜的驱动，以使所述图像拾取装置执行自动对焦；面部信息检测装置，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计装置，其根据检测到的面部信息，估计从所述图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及景深计算装置，其根据所估计的被摄体距离来计算景深，其中，所述控制器提供控制，以使所述对焦透镜的移动范围根据由所述景深计算装置执行计算的结果而变化。
10.一种图像拾取设备，其包括图像拾取装置，其拍摄被摄体，以获取该被摄体的图像数据；控制器，其控制对焦透镜的驱动，以使所述图像拾取装置执行自动对焦；面部信息检测装置，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计装置，其根据检测到的面部信息，估计从所述图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及景深计算装置，其根据获取从中检测面部信息的图像数据的焦点距离来计算景深，其中，所述对焦透镜的移动范围根据由所述景深计算装置执行计算的结果而变化。
11.一种图像拾取设备，其包括图像拾取装置，其拍摄被摄体，以获取该被摄体的图像数据；控制器，其控制对焦透镜的驱动，以使所述图像拾取装置执行自动对焦；面部信息检测装置，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计装置，其根据检测到的面部信息，估计从所述图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及景深计算装置，其根据所估计的被摄体距离来计算景深，其中，当获取从中检测面部信息的图像数据的焦点距离在所计算的景深内时，所述控制器禁止自动对焦的执行。
12.一种图像拾取设备，其包括图像拾取装置，其拍摄被摄体，以获取该被摄体的图像数据；控制器，其控制对焦透镜的驱动，以使所述图像拾取装置执行自动对焦；面部信息检测装置，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计装置，其根据检测到的面部信息，估计从所述图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及景深计算装置，其根据获取从中检测面部信息的图像数据的焦点距离来计算景深，其中，当所估计的被摄体距离在所计算的景深内时，所述控制器禁止自动对焦的执行。
13.一种图像拾取方法，其包括自动对焦执行步骤，其使用于拍摄被摄体的图像拾取装置获取该被摄体的图像数据，以通过驱动对焦透镜来执行自动对焦；面部信息检测步骤，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计步骤，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及计算步骤，其计算景深，其中，驱动对焦透镜的范围根据所估计的被摄体距离和所计算的景深而变化。
14.一种图像拾取方法，其包括控制步骤，其使用于拍摄被摄体的图像拾取装置获取该被摄体的图像数据，以通过驱动对焦透镜来执行自动对焦；面部信息检测步骤，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计步骤，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及计算步骤，其计算景深，其中，所述控制步骤包括提供控制，以使对焦透镜的移动范围根据所估计的被摄体距离和所计算的景深而变化。
15.一种图像拾取方法，其包括控制步骤，其使用于拍摄被摄体的图像拾取装置获取该被摄体的图像数据，以通过驱动对焦透镜来执行自动对焦；面部信息检测步骤，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计步骤，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及计算步骤，其根据所估计的被摄体距离来计算景深，其中，对焦透镜的移动范围根据所述计算步骤执行计算的结果而变化。
16.一种图像拾取方法，其包括控制步骤，其使用于拍摄被摄体的图像拾取装置获取该被摄体的图像数据，以通过驱动对焦透镜来执行自动对焦；面部信息检测步骤，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计步骤，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及计算步骤，其根据获取从中检测面部信息的图像数据的焦点距离来计算景深，其中，所述对焦透镜的移动范围根据所述计算步骤执行计算的结果而变化。
17.一种图像拾取方法，其包括控制步骤，其使用于拍摄被摄体的图像拾取装置获取该被摄体的图像数据，以执行自动对焦；面部信息检测步骤，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计步骤，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及计算步骤，其根据所估计的被摄体距离来计算景深，其中，当获取从中检测面部信息的图像数据的焦点距离在所计算的景深内时，禁止自动对焦的执行。
18.一种图像拾取方法，其包括控制步骤，其使用于拍摄被摄体的图像拾取装置获取该被摄体的图像数据，以执行自动对焦；面部信息检测步骤，其从所获取的图像数据中检测被摄体的面部的信息；距离估计步骤，其根据检测到的面部信息，估计从图像拾取装置到被摄体的被摄体距离；以及计算步骤，其根据获取从中检测面部信息的图像数据的焦点距离来计算景深，其中，当所估计的被摄体距离在所计算的景深内时，禁止自动对焦的执行。
全文摘要
本发明提供一种图像拾取设备和图像拾取方法。该图像拾取设备可缩短自动对焦扫描所需的时间。根据被摄体的面部的信息来确定面部的尺寸，该面部信息从由图像拾取装置进行拍摄所获取的图像数据中检测到。根据所确定的面部尺寸，估计被摄体距离。计算景深。驱动对焦透镜的范围根据所估计的被摄体距离和所计算的景深而变化。
文档编号H04N5/232GK1716078SQ200510073298
公开日2006年1月4日 申请日期2005年6月3日 优先权日2004年6月3日
发明者高山将浩 申请人:佳能株式会社