CN1266201A - 能对运动物体调焦的自动调焦系统 - Google Patents

Abstract

一种自动调焦装置,包括:图像移动量检测装置(3),对沿预定方向分开的一对物体图像中的每一个,分别在互不相同的第一与第二时间在光电转换元件(2)上检测在一分象方向和与其几乎垂直的方向上物体图像的位置,并根据检测结果得到在分象方向上物体图像的移动量;图像位置预测装置(6),根据检测装置(3)的输出,预测在与第一和第二时间不同的第三时间物体图像在一分象方向上的位置;和控制装置(10),根据预测装置(6)的输出进行调焦,以使物体的图像在第三时间处在焦点上。

Description

能对运动物体调焦的自动调焦系统

本申请基于且享有1999年3月8日申请的在先日本专利申请第11-059997号的优先权，该申请的全部内容在此引入以作参考。

本发明涉及一种能够用于照相机等的自动调焦系统，尤其涉及一种能够对运动物体调焦的自动调焦装置和自动调焦方法。

在近年来所开发的关于光学系统调焦的技术中，例如，在美国专利US5,208,625中已经在一自动调焦装置实例中公开了一种用来在行传感器(line sensor)上检测被摄像物体图像运动的技术，这种自动调焦装置具有基于“通过镜头测光控制系统”(TTL)的相差检测系统的焦距检测器。

在一照相机内装有这样一种自动调焦装置，在一预定时间段内，根据在某一时间对被摄像物体的摄像位置和在该预定时间段过去之后该物体的图像位置，判断该物体是否进行了运动。当判断出该物体在此期间进行了运动时，根据物体的运动速度，将该运动物体的焦距调整至一正确焦距。

这种调焦被称为“运动物体的校正”，如下执行这种方法。当行传感器上物体图像运动速度大于物体运动时的预定速度值时，判断出该物体是一运动物体，即一运动体。然后根据一释放时间间隔(release time lag)预测物体在曝光开始时间时的图像屏幕位置(image screen position)。

但是，根据上述已有技术的自动调焦装置，当物体上下移动或者当照相机因手在照相机上触摸等等原因而移动时，所获得的物体图像可能偏离了行传感器。

因此，预定时间段内物体的图像位置关系可能不大，因而会出现这样一种情况，即不可能精确地检测运动物体。

所以，可能存在这样一种情况，即把一运动物体看作一静止不动的物体，而运动物体的图像未受到完全聚焦，从而产生一模糊图像。

本发明的目的在于提供一种能够提高运动物体调焦精度的自动调焦装置。

本发明的另一个目的在于提供一种能够提供运动物体调焦精度的自动调焦方法。

为了实现以上目的，根据本发明的一个方面，提供一种自动调焦装置，这种装置包括：

图像移动量检测装置，对沿一预定方向分开的物体的一对图像中的每一个来说，它用来分别在互不相同的第一与第二时间在光电变换元件上分别检测在一分象方向和与该分象方向几乎垂直的方向上该物体图像的位置，并且用来根据该检测的结果得到在分象方向上该物体图像的移动量；

图像位置预测装置，它用来根据来自图像移动量检测装置的输出值，预测与第一和第二时间不同的第三时间时物体在一分象方向上的图像位置；和

控制装置，它用来根据来自图像位置预测装置的输出值进行调焦，以使物体的图像在第三时间处在焦点上。

另外，根据本发明的另一方面，提供一种自动调焦装置，它包括：

光电变换装置，它在至少一预定区域内有多个光接收元件，这些光接收元件处于一个二维阵列中，它们用来从物体的光束输出中接收沿一预定方向排列的一对光束所形成的一对物体图像各自的光束；

双图像距离计算装置，它用来根据来自光电变换装置的该对图像的输出值，计算该对物体图像之间的距离；

预测装置，它用来通过反复使双图像距离计算装置工作，分别根据第一时间和第二时间时两图像的距离来预测第三时间时两图像之间的距离，其中第一时间、第二时间和第三时间互不相同；

控制装置，它用来在用双图像距离计算装置根据一计算法得到的预测值不满足一预定条件时，并且在该预测值作为双图像距离计算装置根据来自一变化光接收区域的信号再次执行信号处理的结果而满足该预定条件时，根据来自预测装置的输出值输出一镜头驱动信号，而且该变化光接收区域位于与光电变换装置中沿该预定方向排列的该对光束几乎垂直的方向上；和

镜头驱动装置，它用来根据来自控制装置的镜头驱动信号在第三时间驱动摄像镜头以对物体进行调焦。

此外，根据本发明的又一方面，提供一种用来调整一摄像镜头的焦距以便对位于一摄影屏内预定纵向方向上一检测区域中被摄像物体的图像进行调焦的自动调焦装置，该自动调焦装置包括：

预测装置，它用来通过根据对一焦距的反复检测结果进行预测；

镜头驱动装置，它用来根据一预测值驱动摄像镜头，以便根据预测装置所导出的预测计算结果，在以后某一时间点对物体进行调焦；和

控制装置，它用来在其判定预测计算装置进行预测计算的过程中可靠性水平低时根据一预测值阻止镜头驱动装置驱动摄像镜头，然后通过将检测区域偏移到与纵向方向几乎垂直的方向以使预测计算装置再次检测预测计算，并且在其判定焦距检测中可靠性水平合理时使镜头驱动装置驱动摄像镜头。

另外，根据本发明的再一方面，提供一种自动调焦装置，它包括：

分象装置，它用来将一被摄像物体的图像分成一对图像；

第一组与第二组光电转换元件，它们用来分别接收由分象装置分开的该对图像的光束；

图像移动量检测装置，对于分象装置所分开的该对图像中的每一个来说，它用来根据互不相同的第一与第二时间时第一组与第二组光电转换元件上物体的图像位置，得到该物体图像的移动量；

检测区域偏移装置，它用来把图像移动量检测装置所检测到的物体图像检测区域偏移到与图像被分开方向几乎垂直的方向上；

图像位置预测装置，它用来根据来自图像移动量检测装置的输出预测与第一和第二时间不同的第三时间时物体图像的位置；和

镜头驱动装置，它用来根据来自图像位置预测装置的输出驱动镜头。

还有，根据本发明的另一方面，提供一种自动调焦装置，它包括：

一分象部分，它用来将一被摄像物体的图像分成一对图像；和

第一组与第二组光电转换元件，它们用来分别接收由分象部分所分开的该对图像的光束；

一图像移动量检测部分，它用来根据在互不相同的第一与第二时间时第一组与第二组光电转换元件上物体的图像位置，得到由分象部分所分开的该对物体图像中的每一个的移动量；

一检测区域偏移部分，它用来把由图像移动量检测部分所检测到的物体图像检测区域偏移到与图像被分开方向几乎垂直的方向上；

一图像位置预测部分，它用来根据来自图像移动量检测部分的输出预测与第一和第二时间不同的第三时间时物体图像的位置；和

镜头驱动部分，它用来根据来自图像位置预测部分的输出驱动镜头。

再有，根据本发明的又一方面，提供一种自动调焦方法，该方法包括以下步骤：

将一被摄像物体的图像分成一对图像；

分别由第一组和第二组光电转换元件接收该对被分开图像的光束；

根据在互不相同的第一与第二时间时第一组与第二组光电转换元件上物体的图像位置，得到物体的该对分开图像中每一个的移动量；

把得到物体图像移动量步骤中所得到的物体图像检测区域偏移到与图像被分开方向几乎垂直的方向上；

根据物体的图像移动量预测在与第一和第二时间不同的第三时间时物体图像的位置；和

根据物体的预测图像位置的输出驱动镜头。

本发明的其他目的和优点将在以下的描述中列出，其部分将从该描述中变得很明显，或者可以通过实施本发明来体会到。本发明的目的和优点可以借助此后特别指出的手段和组合来实现和获得。

包括在说明书中且构成说明书一部分的附图在此说明本发明的优选实施例，这些附图连同以上给出的总的描述和以下给出的对优选实施例的详细描述，用来解释本发明的原理。

图1是表示涉及本发明自动调焦装置基本结构的方框图；

图2是表示一单镜头反光照相机光路的剖视图，本发明的自动调焦装置用于该照相机；

图3A和3B示意性表示包括一AF(自动调焦)光学系统的照相机光学系统；图3A是一示意图，它表示了一种焦距检测光学系统(相差检测光学系统)的结构，该系统用来把光束从一被摄像物体引导到焦距检测器中面传感器上的光电转换元件P’s上；图3B是其相差检测光学系统的透视图；

图4是表示图2所示单镜头反光照相机结构的方框图，此图包括其电控系统；

图5是表示图4所示面传感器内部结构的电路图；

图6是表示图5所示像素单元结构的电路图；

图7是表示摄影屏内检测区域1-n的布局示意图；

图8是表示面传感器存储操作的时序图；

图9A和9B是表示面传感器内两个区域的位置示意图；

图10A和10B是表示与一个区域m相对应的光电二极管阵列的示意图；

图11是表示涉及图像偏差量检测的处理过程的流程图；

图12A、12B、12C和12D是表示基于运动物体、照相机和面传感器之间关系的该物体焦距检测原理的视图；图12A是表示该物体正对照相机靠近情况的示意图；图12B是表示该物体沿与照相机光轴垂直的方向运动情况的示意图；图12C是表示该物体向照相机左前方靠近情况的示意图；图12D是表示该物体远离照相机向左后方运动情况的示意图；

图13A和13B表示该物体运动的示意图；

图14是表示检测移动量过程的流程图；

图15是表示一AF(自动调焦)检测过程的流程图；

图16A、16B、16C、16D和16E是表示本发明第一实施例中在检测物体图像移动量时移动一区域的方法的示意图；图16A、16B、16C、16D和16E解释了移动该区域的顺序；

图17A、17B、17C和17D是示意图，表示分别在不同时间面传感器上物体图像中的照相机的运动与物体的上下运动；图17A和17B分别表示物体一图像在时间t0和t1时的位置；图17C和17D表示物体各图像在时间t0和t1时的位置；

图18是表示一照相顺序的主程序的流程图；

图19A、19B、19C、19D和19E是表示本发明第二实施例中在检测物体图像移动量时移动一区域的方法的示意图；图19A、19B、19C、19D和19E解释了移动该区域的顺序；

图20A和20B是表示物体图像的运动和移动与本发明第二实施例中该图像在时间t0和t1时的移动量相对应区域的方法的示意图；

图21A、21B、21C、21D和21E是表示当面传感器在一垂直阵列中时移动一区域的方法的示意图；

图22A和22B是表示对应于物体图像上下运动的移动方法的示意图；

图23是表示根据本发明的自动调焦装置修改例的基本结构的方框图。

现在将详细描述如附图中所示本发明当前的优选实施例，其中类似的参考数字代表类似或相应的部分。

(第一实施例)

首先，将参照图1说明涉及本发明自动调焦装置的第一实施例，图1表示该装置的基本结构。

该自动调焦装置具有以下结构。

该自动调焦装置由以下部分构成：分象部分1，它用来将被摄像物体的一个图像分成两个图像；光电变换部分2，它具有第一组光电转换元件和第二组光电转换元件，用来分别接收两个被分的图像；图像移动量检测部分3，它用来根据在互不相同的第一与第二时间时物体图像在每一组光电转换元件上的位置，得到该物体两个被分象图像中每一个的移动量；判断部分4，它用来判断图像移动量检测部分3是否能够检测移动量；检测区域偏移部分5，它用来给出信息以把图像移动量的检测区域移至与被摄像图像被分开方向大约垂直的方向上；图像位置预测部分6，它用来根据图像移动量检测部分3的输出预测物体在与第一和第二时间不同的第三时间时的图像位置；镜头驱动部分7，它用来根据图像位置预测部分6的输出驱动镜头。

每个组件具有以下工作特性。

图像移动量检测部分3根据在互不相同的第一与第二时间时物体在光电转换部分2每组光电转换元件上的图像位置，检测分象部分1所分开的两个图像中每一个的移动量。换句话说，图像移动量检测部分3检测图像在被分开的方向上的移动量。

判断部分4根据预定算法判断图像移动量检测部分3是否能够检测移动量。如果判断部分4判断出图像移动量检测部分3不能检测移动量，那么判断部分4使得以后要描述的检测区域偏移部分5工作，用以将下一个区域设定为检测区域。

更具体地说，检测区域偏移部分5将检测区域移至与分象方向大约垂直的方向上。

然后，图像移动量检测部分3根据来自检测区域偏移部分5的有关检测区域的信息，再次检测在互不相同的第一时间与第二时间时光电转换元件2上移至与分象方向大约垂直方向上的检测区域中的图像移动量。

在检测区域已由检测区域偏移部分5移动之后，图像位置预测部分6根据来自图像移动量检测部分3的输出，预测在与第一和第二时间不同的第三时间时物体的图像位置。

镜头驱动部分7通过根据来自图像位置预测部分6的输出适当驱动镜头，进行调焦。

图2表示作为第一实施例的单镜头反光照相机的剖视图，其中具体使用了本发明的自动调焦装置。

参照图2沿光路描述该照相机的主要组成部件。

这种照相机配备有用来检测焦距的焦距检测器21，它位于照相机机身20的下部。

主反光镜23设置在照相机机身20中，以使穿过摄像镜头22的来自物体的光束一部分被该主反光镜向上反射，该光束的其余部分穿过主反光镜23，进入到一直线方向。

因此，主反光镜23所反射的光束通过五棱镜PP引导至取景器24，进入观测者的眼睛。

其时，穿过主反光镜23的光束被副反光镜25向下反射，并且引导至焦距检测器21。

该焦距检测器21由以下部分构成：视野遮光框(mask)27，它用来缩小穿过摄像镜头22的光束孔径；红外光束截止滤光片28，它用来去除红外成分；聚光透镜29，它用来会聚光束；全反射镜30，它用来反射全部光束；光瞳遮光框(pupil mask)31，它用来制定光束；图像重整透镜(image re-forming lenses)32，它们用来根据面传感器33上光电转换元件上的光束再次形成图像；面传感器33，它由光电转换元件及其处理电路构成。

在具有上述结构的单镜头反光照相机中，例如在摄取图像时，主反光镜23和副反光镜25缩回到虚线区域内的一个位置(即，反光镜向上的位置)，快门34保持为开达一预定时间段。然后，一图像被曝光在位于快门34后面的胶片上。

这样，根据对距离的适当测量与对光量的适当测量，完成摄像操作和将图像记录在胶片35上的操作。

图3A和3B示意性地表示包括一AF光学系统的照相机光学系统。

图3A表示一种焦距检测光学系统(相差检测光学系统)的结构，该系统用来把来自被摄像物体的光束引导至图3B所示焦距检测器21内面传感器33上的第一与第二组光电变换元件P1和P2上。

图3B还表示了该结构的透视图。

如图3A所示，在该光路中，设置了摄像镜头22、限定视场的视场遮光框27、聚光透镜29和光瞳遮光框31，光瞳遮光框31有孔31a和31b，这两个孔相对于摄像镜头22的光轴几乎对称设置。

另外，在孔31a和31b的背面，对应于这些孔设置有图像重整透镜32a和32b。

图3A中省去了上述全反射镜30。

在该光路中，穿过摄像镜头22入瞳(ejection pupil)H的区域Ha和Hb的被摄像物体入射光束相继穿过视场遮光框27、聚光透镜29、光瞳遮光框31的孔31a和31b以及分别穿过图像重整透镜32a和32b，从而将图像重整在两区域33a和33b上的第一与第二组光电转换元件P1与P2，在两区域33a和33b中，许多光电转换元件被分别布置在在面传感器33中。

当摄像镜头22“对准焦点(in focus)”时，也就是说，当物体的图像I形成于成像表面G上时，例如通过聚光透镜29和图像重整透镜32a与32b，该物体的图像I再次分别形成于面传感器33上的第一与第二组光电转换元件P1与P2上，这是垂直于光轴O的第二级成像表面。由此，如图3A所示形成第一图像I1和第二图像I2。

此外，当摄像镜头22“对准前焦点(in front focus)”时，也就是说，当物体的图像F形成于成像表面G的前面时，该物体的图像F再次形成于面传感器33前面的一个表面上，该表面垂直于光轴O，处于重整图像F靠近光轴的状态。由此，如图3A所示形成第一图像F1和第二图像F2。

另外，当摄像镜头22“对准后焦点(in rear focus)”时，也就是说，当物体的图像R形成于成像表面G的后面时，该物体的图像R再次形成于面传感器33之后的一个表面上，该表面垂直于光轴O，处于重整图像R远离光轴的状态。由此，如图3A所示形成第一图像R1和第二图像R2。

因此，当第一图像与第二图像之间的距离得到检测和测量时，可以检测摄像镜头22的对准焦点状态，包括对准前焦点和对准后焦点。

具体地说，焦距检测光学系统如此构造以使它能够根据第一图像与第二图像的光强分布来测量两图像之间的距离，这些光强分布分别得自与面传感器33两个区域33a与33b相对应的物体图像数据输出。

图4表示一功能性方框图，该方框图包括图2所示单镜头反光照相机的电控系统。

以下将参照图4说明每个部件的具体结构与操作。

如图4所示，控制器40起到该照相机综合控制装置的作用。在该控制器40中，设置有例如CPU(中央处理单元)41、ROM 42、RAM 43、A/D变换器44和EEPROM 45。

那么，控制器40根据存储在控制器40内ROM 42中的(以后将要描述的)照相机顺序控制程序来控制照相机的一系列操作。

EEPROM 45能够把涉及AF控制、光测量值等等的校正数据存储和保持为每个照相机机身本身的信息。

有一些部分从外部连接到控制器40上，如图4所示，这些部分是：面传感器33；镜头驱动部分46；编码器47；测光部分49；快门驱动部分50；光阑驱动部分51；胶卷驱动部分52，这样使得每部分都能够与控制器40互相通信。

将这些外部连接部件中的每一个都构造成如下操作。

镜头驱动部分46还接至电动机ML 48，用以根据控制器40的控制通过该电动机ML 48驱动摄像镜头22的调焦透镜22a。

在编码器47中产生根据调焦透镜22a移动量的脉冲。控制器40读取该脉冲，从而根据该脉冲适当控制镜头的驱动。

测光部分49有一SPD(硅光电二极管)，该SPD对应于一摄像区域，用以根据被摄像物体的亮度产生一输出值。

控制器40通过A/D变换器44对来自测光部分49的输出进行A/D变换，并且把被A/D变换的输出作为一光测量值存储在RAM 43中。

快门驱动部分50和光阑驱动部分51根据来自控制器40的一预定控制信号分别工作，并且分别驱动图中未表示的快门机构和光阑机构，从而将光束曝光于图2所示的胶片表面35上。

胶卷驱动部分52根据来自控制器40的一预定控制信号执行胶卷35的自动装入、自动卷绕和自动倒卷工作。

第一释放开关(下文称为1RSW)和第二释放开关(下文称为2RSW)是接至释放按钮的开关。当在第一阶段按压释放按钮时，1RSW先接通(turn ON)。然后，当在第二阶段再次按压释放按钮，2RSW接通。

控制器40适当地控制每一部分以便在1RSW已经接通时执行测光处理和AF(自动调焦)处理，而在2RSW接通时执行曝光操作和绕卷操作。

图5是详细表示上述面传感器33电路结构的电路图。

面传感器33的像素部分300(即，第一与第二组光电变换元件P1和P2)由许多在平面内整齐排列的像素单元301构成。

面传感器33的每一部分如下操作。

存储控制部分313根据来自控制器40的控制信号控制像素部分300的存储操作。

用一垂直移位寄存器308和一水平移位寄存器309选择每个像素单元301的输出(VO)，并且将该输出输入给缓冲器310。

然后，来自该缓冲器310的输出SDATA输入给图4所示控制器40内的A/D变换器44，受到A/D变换。

通过接至多个像素单元301中每个输出端VM的开关MSL1和MSLn中相应一个开关，每个像素单元301的输出(VM)输入给缓冲区域312。

在区域311中，在点M处产生一电势，该电势对应于多个像素单元301内输出端VMs各值的峰值输出，多个像素单元301的输出端VMs连接在点M处。

换句话说，像素单元301构造出一个峰值检测电路，该电路用来输出与各峰值相对应的一个电势。

因此，当开关MSL1到MSLn相继接通时，可以通过缓冲器312监视与每个区域311内一峰值相对应的电势。

然后，缓冲器312的输出VP从一端MDATA输入给控制器40内的A/D变换器44，受到A/D变换。

下面，将根据图6说明上述像素单元301的一单元电路的结构。

每个像素单元301由一光电二极管302、一电容器303、一放大器304、开关305和306以及一NMOS晶体管307构成。

作为光电变换元件的光电二极管302分别接至电容器303和放大器304，电容器303用来存储光电二极管内部产生的电荷。

放大器304的输出端通过开关305和开关306接至一输出端VO，根据分别来自图5所示垂直移位寄存器308和水平移位寄存器309的信号Xn和Yn，有选择地接通开关305和开关306。

另外，放大器304的输出端还接至NMOS晶体管307的栅极，晶体管307的漏极接至一固定电压。

NMOS晶体管307的源极接至监视输出端VM。

这种情况下，当逐渐增加存储来自光电二极管302的电荷时，放大器304输出端的电势以一增长的趋势变化。

然后，如上所述，在点M处产生一个表表示所存电荷量峰值的电势，在点M处，多个像素单元301的监视输出端VMs互连。

在如上所述的方式下，每个像素单元301把与该区域相对应的光电转换元件的输出供给图像移动量检测部分3。

图7表示用来在摄像屏(image pickup screen)内构造一检测区域的区域1至n的配置。

上述开关MSL1至MSLn分别接至图7所示的区域1至n。

因此，当按压下开关MSL1至MSLn之外的一个开关MSLm时，例如与该开关相对应的区域m内的峰值输出VM被选择，该峰值输出可以输出给监视器终端MDATA。

而且，当按压下多个开关时，可以监视相应多个区域内的峰值。

例如，当按压下所有开关MSL1至MSLn时，通过处理来自MDATA端的这些峰值的输出，可以监视面传感器33所有区域内的所有峰值。

下面，将根据图8所示的时序图说明面传感器33的存储操作。

这里假定摄像屏内的区域5、6和7被检测。控制器40控制根据一存储开始信号(INTS)开始的面传感器33的开始存储操作，然后连续针对每个区域中的峰值。

在这种情况下，优先针对最早达到适当存储程度的区域。当所涉及的区域中的一峰值达到了适当的存储程度时，根据一存储完成信号(INTE)在每个区域中完成存储操作。

换句话说，如图9A和9B所示，同时在构成面传感器33的两个区域33a和33b对应的小区域中完成存储操作，。例如，在与区域5相对应的区域a5和b5中同时完成存储操作。

换句话说，在与某一区域相对应的区域am和bm(1＜m＜n)中连续执行存储操作。

通过连续进行一类似操作而在所有的区域中完成存储操作。

图10A和10B分别表示与am和bm的一个区域m相对应的一光电二极管的一维布局。

用来在该图左侧上构造区域33a的光电二极管行am可被表示为L(1)，L(2)，L(3)，……，L(64)，且在一维方向上处理被摄像物体的图像信号。

类似地，用来在该图右侧上构造区域33b的光电二极管行bm可被表示为R(1)，R(2)，R(3)，……，R(64)，且在一维方向上处理被摄像物体的图像信号。

然后，控制器40控制如下的每个部分以检测作为数据的物体图像。

换句话说，当控制器40控制要输入给面传感器33的读取时钟信号CLK时，作为物体图像信号的传感器数据相继从面传感器33的终端SDATA中输出。

然后，控制器40内的A/D变换器44对相应的传感器数据进行A/D变换，并将受到A/D变换的数据按顺序存储在RAM42中。

照这样，控制器40能够例如仅读取与已经由控制器40分配的区域相对应的传感器数据。

下面将根据如上所述得到的摄像数据说明AF检测操作。

在本实施例中，例如有两种进行相关计算的方法是有效的。

一种方法是，通过进行由焦距检测光学系统所分开的物体第一图像与第二图像之间的相关计算，得出两图像之间的偏差量(下文称作“图像偏差量”)。

另一种方法是，通过进行物体在时间t0处的图像与物体在时间t1处的图像之间的相关计算，得出被摄像物体的移动量。

(1)得出图像偏差量的相关计算

首先，说明得出物体第一图像与第二图像之间图像偏差量的相关计算。

通常，图像数据可分别由面传感器33内成对区域33a和33b的L(i，j)和R(i，j)表示。

为了便于说明，与区域33a和33b相对应的一对小区域，即一维图像数据，被表示为L(I)和R(I)(I＝1至k)(见图10A和10B)。

在本实施例中，根据涉及如图11中流程图所示“图像偏差量检测”程序的处理过程来说明这种计算方法，这里假定k＝64。

首先，在步骤S100，设定变量SL、SR和FMIN的初始值。

在步骤S101，8作为循环变量J的初始值输入。

在步骤S102，进行以下表达式(1)的相关计算，用以得出相关值F(s)。

F(s)＝∑|L(SL+I)-R(SR+I)|        (1)

(s＝SL-SR，I＝0至26)

这里SL和SR代表用来表示数据块首部位置的变量，这些数据块分别用来进行图像数据L(I)和R(I)的相关计算。

J代表在图像数据R(I)上存储数据块的许多位移(shifts)的变量。

假定该数据块的图像数据数目是27。

在步骤S103，相关值F(s)和FMIN相互比较，这里FMIN是开始时的初始值＝0。之后，FMIN是该初始值或一更新值。

当相关值F(s)小于FMIN时，将FMIN更新为F(s)。然后，在步骤S104将SLM和SRM分别更新为SL和SR。

另一方面，当FMIN小于相关值F(s)时，程序进入步骤S105而不更新FMIN。

在步骤S105，分别从SR和J中减去1，并设定下一个数据块。

在步骤S106，判断J＝0与否。当J仍不等于0时，程序返回步骤S102，重复进行类似的相关计算。

这样，固定图像数据L(I)中的数据块，并由每一个像素移动图像数据R(I)中的数据块，由此进行一相关计算。

另一方面，当J变成等于0时，程序进入下一步骤S107，这里分别将4和3加到变量SL和SR上，并设定下一数据块。

在步骤S108，判断SL＝29与否。当SL不等于29时，程序返回步骤S101，继续进行相关计算。

另一方面，当SL＝29时，该相关计算完成。

如上所述，把执行一相关计算的数据块设定在图像数据L(I)和R(I)上，并且重复进行相关计算。

作为所得出的数据块的相关计算结果，移位量s＝x时相关值F(s)变成最小，基于此，图像数据之间存在一最高的相关。

这种情况下，在最小相关值为F(s)时把SL和SR存入SLM和SRM中。

接着，在步骤S109，根据以下的表达式(2)和表达式(3)，在最小相关值F(s)之前和之后的偏移位置处有所得出的相关值FM和FP，它们用来计算以后要描述的一可靠性指数。

FM＝∑|L(SLM+I)-R(SRM+I-1)|      (2)

(I＝0至26)

FP＝∑|L(SLM+I)-R(SRM+I+1)|      (3)

(I＝0至26)

在步骤S110，有一计算得到的可靠性指数SK，它用来判断一相关计算的可靠性。

该可靠性指数SK是通过对最小相关值F(x)与第二最小相关值FP(或FM)之和进行标准化处理所得到的一个数值，其基于与图像数据之差〔FM-F(x)或FP-F(x)〕相对应的一个值。该可靠性指数由以下的表达式(4)或表达式(5)得出。

SK＝〔F(x)+FP〕/〔FM-F(x)〕             (4)

(FP＜FM)

SK＝〔F(x)+FM〕/〔FP-F(x)〕             (5)

(FP≥FM)

在步骤S111，当可靠性指数SK等于或高于预定值α时，判断是否可靠性低。当可靠性如此低时，在步骤S113对不可检测图像特征位(image-undetectable flag)置位。

另一方面，当判断可靠性高时，程序进入步骤S112，计算图像偏差量ΔZ。

例如，从以下基于三点内插法的表达式中得出用于把一最小值FMIN＝F(x0)给予一连续相关量的移位量x0。

x0＝SRM-SLM+(FM-FP)/{2·〔FM+F(x)〕}      (6)

(FM≥FP)

x0＝SRM-SLM+(FP-FM)/{2·〔FP+F(x)〕}      (7)

(FM＜FP)

可以用以上的x0由以下的表达式(8)得出图像偏差量ΔZ。

ΔZ＝x0-ΔZ0                              (8)

(ΔZ0是图像清晰时的图像偏差量。)

根据由以上表达式得出的图像偏差量ΔZ，可以由以下表达式(9)得出图像屏相对于预定调焦表面的离焦量ΔD。

ΔD＝B/(A-ΔZ)+C                                 (9)

(A、B和C是由焦距检测光学系统所确定的常数。)

为多个所选区域中的每一个计算离焦量。

然后，可以例如从这多个区域中选取一个表示最近距离的离焦量。

另外，从以上所选的离焦量ΔD中，由以下表达式(10)得出镜头驱动量ΔL。

ΔL＝b-a·b/(a·ΔD)+c·ΔD                   (10)

(a、b和c是照相光学系统所确定的常数。)

然后，可以通过根据镜头驱动量ΔL驱动调焦镜头来得到一焦点对准状态。

(2)预测一被摄像物体的图像位置的原理

以下将参照图12A、12B、12C和12D说明检测一运动物体焦距的原理。

观察被摄像物体100、照相机20与面传感器33之间的关系。例如，当物体100如图12A所示(沿箭头G3的方向)径直向照相机20靠近时，在时间t0与t1之间，物体在第一传感器(L)和第二传感器(R)上的第一图像和第二图像分别向外移动，这是基于如前所述的焦距检测原理。

在这种情况下，物体各图像的移动量ΔXL和ΔZXR彼此相等。

当物体100相对于照相机20沿一横向方向(沿箭头G1的方向)平行运动时，也就是说，如图12所示沿与光轴垂直的方向平行运动时，物体的两个图像沿相同方向运动。

在这种情况下，物体各图像的移动量ΔXL和ΔZXR彼此相等。

另外，当物体100如图12C所示向照相机20的左前方靠近(沿箭头G4的方向运动)时，第一图像(L)的移动量变小，因为基于物体靠近的图像向外移动量和基于物体向左平行运动的图像向左侧移动量相互抵消。

类似地，当物体100沿如图12D所示的左后方向(沿箭头G3方向)远离照相机20时，第一图像(L)的移动量变得更小，因为基于物体远离的图像向内移动量和基于物体向左平行运动的图像向左侧移动量相互抵消。

另一方面，第二图像(R)的移动量变得更大，因为基于物体远离的图像向内移动量和基于物体向左平行运动的图像向左侧移动量叠加在一起。

这种情况下，当用来进行以后要描述的相关计算的装置根据时间t0和时间t1处的图像分别检测到物体第一图像与第二图像的移动量ΔXL和ΔXR时，可以得到象ΔXR-ΔXL这样图像在一光轴方向上的移动量，并且得到象ΔXR+ΔXL这样图像在一横向方向上的移动量，此时在右方向上的运动由标记a+表示。

因此，当得到时间t0与时间t1之间图像的移动量ΔXR和ΔXL时，可以预测图像在时间t2时的位置。

当被摄像物体以一恒速运动时，图像在横向方向上的运动速度变为恒定。

图像在光轴方向上的运动并不恰好变成恒速，但当在一极短的时间段内运动时可以将此速度视为恒速。

因此，第一图像在时间t2时的预测位置已经如下式(11)所示从时间t1时的图像位置移动出ΔXL’。

ΔXL’＝(t2-t1)/(t1-t0)·ΔXL                     (11)

类似地，第二图像的预测位置已经如下式(12)所示移动出ΔXR’。

ΔXR’＝(t2-t1)/(t1-t0)·ΔXR                     (12)

另外，当第一图像与第二图像在时间t1时的图像偏差量为ΔZ时，从下式(13)可得出时间t2时的预测图像偏差量ΔZ’。

ΔZ’＝ΔZ+(ΔXR’-ΔXL’)＝ΔZ+(t2-t1)/(t1-t0)·(ΔXR-ΔXL)  (13)

然后，根据该预测图像偏差量ΔZ’，可得出镜头驱动量。

当把时间t2设定为开始曝光之前的时间时，可以根据运动物体的聚焦图像摄取一张照片。

下面将说明用来得出图像移动量的相关计算和用来判断该相关计算可靠性的判断方法。

把物体在时间t0时的图像L’(I)和R’(I)、从两图像之间的相关计算得出的相关数据块SLM’和SRM’、相关系数SK’、以及图像偏差量ΔZ’分别存入控制器40内的RAM 42中。

这样，时间t1时的图像信号L(I)和R(I)便被检测。

以下将参照表示图像移动的图13和14的流程来说明相关计算法。

首先，对于第一图像信号来说，根据时间t0时的图像信号L’(I)和时间t1时的图像信号L(I)进行相关计算。

在用来检测图像移动的“移动量检测”例行程序中，首先，用SLM’-10代替SL(步骤S200)。

用20作为初始值代替计算一相关范围的变量J(步骤S201)。

在步骤S202，为了得出输出量F(s)，根据如下式(14)所示的相关等式进行相关计算。

F(s)＝∑|L’(SLM’+I)-L(SL+J+I)|          (14)

(I＝0至26)

然后，以与如上所述类似的方式对F(s)和FMIN进行相互比较(步骤S203)。当F(s)小于FMIN时，用F(s)代替FMIN，并把此时的SL存入SLM中(步骤S204)。

这种情况下，用来进行相关计算的数据块元件数目为27，这与用来得出上述图像偏差量的数据块元件数目相同。

接着，使SL加1，J减去1(步骤S205)。

重复基于相关等式F(s)的计算，直到J变成0为止(步骤S206)。

通过把相关范围改变为±10个元件来重复进行相关计算。该相关范围是基于一移动量检测范围来确定的。

在下一步骤S207，判断可靠性。

换句话说，由下式(15)和(16)得出最小相关值F(x)周围移动量中的相关值FM和FP，其方式与用来得出第一图像与第二图像的图像偏差量的方式类似(步骤S207)。

FM＝∑|L’(SLM’+I)-L(SLM+I-1)|           (15)

(I＝0至26)

FP＝∑|L’(SLM’+I)-L(SLM+I+1)|           (16)

(I＝0至26)

可靠性指数SK可以由上述表达式(4)和(5)得出，因此，省略对其的描述(步骤S208)。

在步骤S209，当SK≤β时，判定在相关计算中存在有一可靠性，然后得出一移动量。

但是，判定值β变得大于用来得出第一图像与第二图像的图像偏差量的判定值α。

这是因为有这样一个很大的可能性，即在两图像之间存在一个较小的相互关系，其原因是当物体正在运动时许多情况下波形有所改变。

接着，在步骤S210，由下式(17)和(18)根据三点内插法得出图像L(I)与L’(I)之间的移动量ΔXL，其方式与用来计算第一图像和第二图像的图像偏差量的方式类似。

ΔXL＝SLM-SLM’+1/2·{(FM-FP)/〔FM-F(x)〕}          (17)

(当FM≥FP时)

ΔXL＝SLM-SLM’+1/2·{(FM-FP)/〔FP-F(x)〕}          (18)

(当FM＜FP时)

另一方面，当步骤S209不存在SK≤β的关系时，程序进入步骤S211，对不可检测图像特征位置位。

对第二图像R(I)和R’(I)执行类似的移动量检测例行程序，这里省略对其的详细描述。然后，得到具有最大相互关系的数据块位置SRM和移动量ΔXR。

在分别得到了第一图像与第二图像的移动量ΔXL和ΔXR之后，由下式(19)根据时间t0时的图像偏差量ΔZ得出时间t1时的图像偏差量ΔZ’。

ΔZ’＝ΔZ+ΔXR-ΔXL                                (19)

由下式(20)给出根据时间t0时的图像偏差量ΔZ预测时间t2时的图像偏差量ΔZ”的估算等式。

ΔZ”＝ΔZ’+(t2-t1)·(ΔXR-ΔXL)/(t1-t0)

     ＝ΔZ+(t2-t0)·(ΔXR-ΔXL)/(t1-t0)           (20)

在得到时间t2时的以上图像偏差量之后，驱动镜头使其偏移基于以上的ΔZ”的量，以便有可能在时间t2时对运动物体进行调焦。

当被摄取的图像的运动速度V＝(ΔXR-ΔXL)/(t1-t0)过大时，判定该检测值不可靠，因而就不预测图像偏差量。

另外，当物体的运动速度较低且将该速度视为检测误差时，将该运动速度设定为0。

(3)用来预测时间t2预测图像偏差量的表达式

下面将说明根据一预测图像偏差量来预测时间t2的方法。

如上所述，可以由上式(20)分别根据时间t1时的图像偏差量ΔZ、以及从时间t0至时间t1的图像移动量ΔXR和ΔXL得出时间t2时的图像偏差量。

由下式(21)得出物体在曝光时对准焦点时的时间t2。

t2＝t1+td+ke·ΔZ”+te                            (21)

在上式(21)中，td表示从时间t1直至镜头被驱动所取的时间段。该值包括照相机内的处理时间，例如用于上述相关计算所需的时间。

ke表示用来得到与图像偏差量ΔZ”成比例的镜头驱动时间的可变系数。

可以由上式(9)和(10)根据图像偏差量ΔZ”得出镜头驱动量ΔL。在一图像偏差量ΔZ”足够小的区域中，默认的离焦量ΔD和镜头驱动量ΔL可能与图像偏差量ΔZ”大约成正比。这没有精度问题。

te表示从镜头被驱动的时间直至快门胶卷被打开且开始曝光的时间所取的时间段。该时间段包括计算照相机曝光、光阑控制和反光镜向上操作等等所需的时间。

解出上述表达式(20)和(21)可导出用来得出一预测图像偏差量的下式(22)。

ΔZ”＝{ΔZ+(t1-t0+td+te)·(ΔXR-ΔXL)/(t1-t0)}/

        {1-ke·(ΔXR-ΔXL)/(t1-t0)}                 (22)

利用以上的预测图像偏差量ΔZ”根据上式(9)和(10)所得出的镜头驱动量ΔL来驱动镜头。这样，可以在曝光时对运动物体进行调焦。

接着，由下式(23)得出完成镜头驱动时物体聚焦的时间t2。

t2＝t1+td+ke·ΔZ”               (23)

类似地，可以通过解出表达式(20)和(23)来推导出下式(24)。

ΔZ”＝{ΔZ+(t1-t0+td)·(ΔXR-ΔXL)/(t1 t0)}/

           {1-ke·(ΔXR-ΔXL)/(t1-t0)}              (24)

根据由上式(9)和(10)得出的镜头驱动量ΔL并且利用以上的预测图像偏差量ΔZ”来驱动镜头。这样，可以在完成镜头驱动时对运动物体进行调焦。

下面，将根据图15所示的流程图来说明本实施例中的具体操作问题。

假定在照相机电源处于接通状态期间重复执行图中所示的“AF检测”例行程序。

在步骤S300，执行面传感器33的积分运算(integrationoperation)。当完成积分时，从面传感器33中读出面传感器的图像数据(下文称为传感器数据)。

在步骤S301，判断是否已经检测了被摄像物体图像的图像偏差量(下文称为图像偏差量)。

若尚未检测图像偏差量，则程序进入下一步S302，从上述“图像偏差量检测”例行程序(见图11)中得出图像偏差量。

在这种情况下，在预先在区域33a和33b上设定的预定小区域中检测图像偏差量。

预先设定的小区域可以是由摄影者选择的一个区域或者所有区域。

在步骤S303，判断是否完成了对预定区域中图像偏差量的检测。若尚未完成检测，则设定接着的小区域，程序返回步骤S302，在步骤S302中对以上接着的小区域中的图像偏差量进行检测。

另一方面，若已经完成了对所有预定小区域中图像偏差量的检测，则在步骤S304根据预定算法来选择区域，例如选择最近位置处的区域。

下面，将在假定所选区域为am和bm的基础上进行说明。

在步骤S305，判断一个图像偏差量能否被检测，也就是说，能否检测所有预定区域中的图像偏差量。若判定可以检测图像偏差量，则对可检测图像特征位置位。另外，在步骤S307，对检测图像偏差特征位置位。

另一方面，若在步骤S305判定不能检测图像偏差量，则在步骤S309对不可检测图像特征位置位，在步骤S310对检测图像移动特征位清零。

然后，在步骤S308，对检测图像移动特征位清零，程序返回以后要描述的主程序。

当已经根据步骤S301所作的判断检测了图像偏差量时，对第一和第二图像中的每一个如下检测各图像不同时间之间的图像移动量。

在步骤S311，把步骤S304所选择的区域am设定为初始区域。

在步骤S312，对于区域am中的第一图像来说，在基于最后时间(时间t0)处检测到的图像偏差量所存储的传感器数据与这时(t1)检测到的图像偏差量的传感器数据之间进行相关计算。这样，(根据图14所示的移动量检测例行程序)检测一移动量。

然后，在步骤S313，判断能否检测第一图像的移动量。若已经检测到该移动量，则程序进入步骤S316。

另一方面，若尚未检测该移动量，则程序进入步骤S314，在步骤S314中判断能否检测所有预定区域中的图像移动量。若判断不能检测任意一个预定区域中的图像移动量，则程序返回步骤S302。

在这种情况下，计算第一与第二图像之间的图像偏差量，并再次从下一个AF检测开始进行对图像移动量的检测。

另一方面，若在上述步骤S314完成了对所有区域中图像移动量的检测，则程序进入步骤S315，在步骤S315，根据预定顺序偏移此时(时间t1)的区域，从而设定下一区域。

上述以预定顺序偏移是指，分别以如图16A、16B、16C、16D和16E中箭头的顺序所示与分象方向相垂直的方向偏移区域33a上初始区域an周围的区域。

各图像以此顺序受到处理，因为通过因手在照相机上触摸而产生物体上下移动和照相机移动，面传感器33上的图像沿与分象方向相垂直的方向移动。

接着，程序返回步骤S312，检测新设定区域中第一图像的图像移动量。

以上述方式搜寻第一图像的图像位置。

当物体第一图像的位置已经被检测时，而且当已经检测了时间t0到时间t1阶段图像的移动量时，则程序进入下一步骤S316。

假定ak表示其中在时间t1检测了第一图像移动量的区域。

在步骤S316，检测区域33b上区域bk中第二图像的移动量，它对应于区域ak，已经在区域ak中检测了第一图像的移动量(见图14中所示的“移动量检测”例行程序)。

当这种情况下在各区域之间出现偏移时，则把这些区域之间的偏移量作为图像移动量(例如，变换为许多象素的与中心的距离)加到ΔXL和ΔXR上。

在步骤S317，判断是否已经检测了第二图像的图像移动量。若已经检测了图像移动量，则程序进入步骤S318。

另一方面，若尚未检测该图像移动量，则程序进入步骤S321。

若已经检测了第一与第二图像的图像移动量，则在步骤S318由下式(25)计算一光轴方向上每个图像的移动速度v。

v＝(ΔXR-ΔXL)/(t1-t0)                    (25)

然后，在步骤S319，把计算出的移动速度v与一预定速度vth作比较，判断物体是否沿一光轴方向运动。

若判定物体沿一光轴方向运动，则程序进入步骤S320，对物体运动特征位置位。

然后，在步骤S322，对图像移动检测特征位置位，程序返回主程序。

若在步骤S319判定物体尚未运动，则在步骤S321对物体运动特征位置位，程序返回步骤S302，在步骤S302从图像偏差量的检测开始再次执行检测程序。

图17A表示沿照相机光轴方向移动且在上下方向上移动的物体图像。例如，该图表示分别在时间t0和时间t1时区域33a和33b上人体向照相机方向奔跑的图像。

不可能根据时间t0时区域33a的区域an中传感器数据(t0)和时间t1时区域33a的区域an中传感器数据(t1)检测该图像的移动量。这是因为时间t0时的图像是人体400的图像，而时间t1时的图像是背景的图像。这些数据并不相关。

与上述同样的理由，不可能根据时间t0时区域33b的区域bn中传感器数据(t0)和时间t1时区域33b的区域bn中传感器数据(t1)检测该图像的移动量。

另一方面，可以根据时间t0时区域an中传感器数据(t0)和时间t1时区域(an+1)中传感器数据(t1)检测该图像的移动量。这是因为两个图像都是同一人体的图像，如图17B所示，它们有很大的相关性。

还有，与上述同样的理由，可以根据时间t0时区域bn中传感器数据(t0)和时间t1时区域(bn+1)中传感器数据(t1)检测该图像的移动量。

如上所述，即使不能根据同一区域的传感器数据检测图像移动量，也可以通过检测来自一个区域的数据传感器的移动量，检测上下运动的运动物体图像移动量，这个区域已经沿与分象方向几乎垂直的方向移动了。

另外，当图像的位置因手触摸照相机所引起的照相机轻微移动而变化时，也可以以类似方式检测图像。

以下将根据图18所示的流程图来说明应用本发明的照相机操作概况(照相顺序)。

该操作是一主程序，它用来表示图4所示控制器40所启动的程序控制过程。

当控制器40启动其操作时，执行该流程图所示的主程序。

首先，读取预先存入EEPROM 45中要用在AF处理和AE处理中的各种校正数据。然后将所读取的数据装入RAM 42中(步骤S400)。

在下一步骤S401，判断1RSW(第一释放开关)是否已处于接通状态。若1RSW不处于接通状态，则程序进入步骤S419。

另一方面，若1RSW处于接通状态，则判断AF操作模式是“单独AF”还是“连续AF”(步骤S402)。

若AF操作模式是单独AF模式，则一旦物体聚焦之后，就锁定调焦，且不再驱动镜头。所以，如果物体一旦在步骤S403聚焦，就不进行AF驱动。

若在步骤S402操作模式不是单独AF模式，则把连续AF模式视为操作模式。这种情况下，即使在物体聚焦之后，也随物体的变化重复进行AF驱动。

若物体在单独AF模式下不聚焦，或者操作模式是连续AF模式，则程序进入步骤S404。在步骤S404，若光测量尚未完成，则使光测量部分49工作以便确定曝光量，从而进行对物体亮度的测量(步骤S405)。

在步骤S406，执行上述子程序“AF检测”。

作为AF操作的结果，判断是否能通过参照上述不可检测图像特征位来检测图像偏差量。

若在步骤S407判定可以检测图像偏差量，则程序进入步骤S408。在步骤S408，判断对图像移动量的检测是否已完成。

另一方面，若在步骤S407判定不可能检测图像偏差量，则引入扫描操作以通过驱动调焦透镜22a来搜寻AF可检测镜头位置。

若已引入该扫描操作，则对所有的特征位清零，再次从最开始启动AF检测。

若在步骤S408检测了图像的移动量，则在步骤S414预测图像偏差量。

也就是说，在步骤S414，判断2RSW是否处于接通状态。若2RSW处于接通状态，则预测开始曝光时的图像偏差量(步骤S415)。

另一方面，若2RSW处于断开状态，则在仅引入AF操作时预测完成镜头驱动时的图像偏差量(步骤S416)。此后，程序进入步骤S410。

若在步骤S408尚未检测图像的移动量，则在步骤S409判断物体是否处于运动的过程中。

在如此后所述的镜头受到驱动之后，对图像移动检测特征位清零。若镜头在连续AF模式下受到驱动，则即使尚未检测图像移动量，图像移动特征位也处于置位状态。这样，程序返回步骤S401，再次开始对图像移动量的检测。

另一方面，若物体未运动，则程序进入步骤S410。在步骤S410，把所检测的图像偏差量或者所预测的图像偏差量变换为散焦量。然后，判断图像是否在焦点对准容许范围之内。

若在步骤S410判定物体尚未聚焦，则程序进入步骤S417，得到一个必要的镜头驱动量，驱动调焦镜头。

在镜头驱动程序中，在驱动镜头之后，分别对检测图像偏差特征位、不可检测图像偏差特征位和图像移动检测特征位清零。

对这些特征位清零以便从开始再次启动AF检测，因为假设在调焦镜头被驱动之后图像有很大程度的改变。

如上所述，这种情况下只不对图像移动特征位清零。

为了连续引入对图像移动的检测，不对该特征位清零，以避免判断镜头在连续AF模式下被驱动之后物体在第一AF检测操作时对准焦点。

若在步骤S410判定物体处于聚焦状态，则程序进入步骤S411，判断2RSW的状态。

若判定2RSW处于接通状态，则根据存入RAM 42中的测量光值来控制光阑和快门，由此引入曝光操作(步骤S412)。

然后，卷起照过相的胶卷，将片格(frame)转入下一个片格(步骤S413)。这样，完成一系列照相操作步骤。

此外，在步骤S419，判断1RSW和2RSW以外其他开关的状态。若有一开关处于接通状态，则执行根据此开关的处理过程(步骤S420)。此后，程序返回步骤S401。

如上所述，根据本发明第一实施例，在各面传感器上，既在分象方向上也在与该分象方向几乎垂直的方向上检测图像的位置。因此，即使照相机被手移动得稍微离开一设定位置，也可以检测在上下方向上运动的物体图像位置。所以，可以控制对图像位置的预测以便对物体准确地对焦。

(第二实施例)

下面将说明涉及本发明自动调焦装置的第二实施例。

该实施例装置的结构基本上与第一实施例的相同，因此省略对其的描述。以下将主要描述检测被摄像物体运动量的特征法。

图19A、19B、19C、19D和19E是与第一实施例中图16A、16B、16C、16D和16E相对应的图。特别是，将对用来检测面传感器33内区域33a中图像移动量的偏移区域an的方法进行描述。

在上述第一实施例中，沿与分象方向几乎垂直的上下方向偏移各区域，强调物体上下运动的影响。另一方面，在第二实施例中，采用一种用来沿左右方向偏移图19A所示区域an的区域偏移法。换句话说，在第二实施例中，如图19D和19E所示，沿分象方向将区域an偏移至区域(an-d)和区域(an+d)。同时，如图19B和19C所示，沿上下方向将该区域偏移至区域(an-1)和区域(an+1)。

这样，可以理解的是，当把在面传感器33内分至左右方向的区域33a和区域33b平行设置在一横向方向上时，也沿分象方向偏移区域an，也就是说，沿滤光镜的纵向方向或者沿(水平)左右方向偏移区域an。

当沿上下方向偏移区域an时，，可以沿左右方向偏移区域an。换句话说，可以斜向偏移区域an。

这种情况下，对于在与分象方向几乎垂直的方向上的偏移量来说，进一步减小偏移范围以防计算量增加。这样，可以防止因计算而导致的时滞增加。

根据第二实施例，采用上述设置，如图20所示，当把在面传感器33内沿左右方向分开的区域33a和33b平行设置在一横向方向上时，可以通过沿上下方向偏移区域an和bn而将区域an和bn偏移至左右方向，或者斜向偏移至区域(an-d)和(bn-d)。

如上所述，在第二实施例中，还沿分象方向偏移这些区域，也就是说，沿滤光镜的纵向方向或沿(水平)左右方向偏移这些区域。因此，可以准确地检测在合成方向上移动的图像，这些方向包括分象方向(左右方向)和与分象方向几乎垂直的方向，在这些方向上不可能根据第一实施例检测图像。

(改进实例1)

作为上述实施例的一个改进实例，如图23所示，除了图1所示的部件之外，在照相机机身内还设置一照相机方向检测器8，它用来在照相时检测照相机方向，例如纵向或横向。

根据一个照相机方向，例如根据照相时由照相机方向检测器8所检测的纵向或横向，可以既改变分象方向又改变与分象方向垂直方向上的偏移量。

换句话说，如上所述，当照相机方向检测器8所检测的照相机机身方向在一横向方向上时，采用与第一实施例方法相类似的方法。

当照相机方向检测器8所检测的照相机机身方向在一纵向方向上时，采用具有如图21A、21B、21C、21D和21E所示变化的偏移顺序和方向的偏移方法。

在图21B和21C中，图21A中的区域an被偏移+k或-k。在图21D和21E中，区域an被偏移+2k或-2k(k＝1，2，…)。

例如，在时间t0时为区域an和bn的区域(an+k)和(bn+k)中，可以得到这种情况下物体的图像信号，如图22A和22B所示，区域(an+k)和(bn+k)在时间t1时分别向上偏移了+k。这样，可以得到在上下方向上运动物体图像的更满意的信号。

(改进实例2)

在上述第一和第二实施例中，自动调焦装置已用于TTL相差检测系统。不过，本发明的这种自动调焦装置还可类似地用于外部光学系统距离测量装置。

此外，在本发明的自动调焦装置中，还可根据所检测的图像移动量来检测因手触摸照相机而产生的照相机移动量。例如，它可以设置成当因手触摸照相机产生的照相机移动量在一预定值之处或其上时产生一报警显示或一蜂鸣声。

这种情况下，可以通过取得主要物体(例如人体)移动量与其他区域中检测到的背景(周围物体)移动量之间的差来检测物体的上下移动量。

因此，根据上述结构，可以只分开因触摸照相机而产生的照相机移动量。所以，可以准确地检测到归因于手触摸的照相机移动量。

如上所述，本发明提供一种能够通过总是检测同一物体来准确对运动物体的图像进行调焦的自动调焦装置，该装置通过检测图像在分象方向和在与分象方向几乎垂直的方向上的移动来实现上述功能。

本领域的普通技术人员易于得到其他优点和改型。因此，本发明在其更宽的方面不限于这里所描述的具体细节和典型实施例。所以，在不脱离如所附权利要求书及其等同物所限定的总的发明构思实质或范围的情况下，可以作各种修改。

Claims (19)

1.一种自动调焦装置，其特征在于包括：

图像移动量检测装置(3)，对沿一预定方向分开的物体的一对图像中的每一个来说，它用来分别在互不相同的第一与第二时间在光电变换元件(2)上分别检测在一分象方向和与该分象方向几乎垂直的方向上该物体图像的位置，并且用来根据该检测的结果得到在分象方向上该物体图像的移动量；

图像位置预测装置(6)，它用来根据来自图像移动量检测装置(3)的输出，预测在与第一和第二时间不同的第三时间时物体图像在一分象方向上的位置；和

控制装置(10)，它用来根据来自图像位置预测装置(6)的输出进行调焦，以使物体的图像在第三时间处在焦点上。

2.一种自动调焦装置，其特征在于包括：

光电变换装置(2)，它在至少一预定区域内有多个光接收元件，这些光接收元件处于一个二维阵列中，它们用来从物体的光束输出中接收沿一预定方向排列的一对光束所形成的一对物体图像各自的光束；和

双图像距离计算装置(3)，它用来根据来自光电转换装置(2)的该对图像的输出，计算该对物体图像之间的距离，

其特征在于该自动调焦装置还包括：

预测装置(6)，它用来通过反复使双图像距离计算装置(3)工作，分别根据第一时间和第二时间时两图像的距离来预测第三时间时两图像之间的距离，其中第一时间、第二时间和第三时间互不相同；

控制装置(10)，它用来在用双图像距离计算装置(3)根据一计算法得到的预测值不满足一预定条件时，并且在该预测值作为双图像距离计算装置根据来自一变化光接收区域的信号再次执行信号处理的结果而满足该预定条件时，根据来自预测装置(6)的输出输出一镜头驱动信号，而且该变化光接收区域位于与光电转换装置(2)中沿该预定方向排列的该对光束几乎垂直的方向上；和

镜头驱动装置(7)，它用来根据来自控制装置(10)的镜头驱动信号在第三时间驱动摄像镜头以对物体进行调焦。

3.根据权利要求2的自动调焦装置，其特征在于光电变换装置(2)包括一面传感器(33)，该面传感器(33)在该预定区域中排列有多个光接收元件。

4.一种用来调整一摄像镜头的焦距以便对位于一摄影屏内预定纵向方向上一检测区域中被摄像物体的图像进行调焦的自动调焦装置，该自动调焦装置的特征在于包括：

预测装置(6)，它用来通过根据对一焦距的反复检测结果进行预测；

镜头驱动装置(7)，它用来根据一预测值驱动摄像镜头，以便根据预测装置(6)所导出的预测计算结果，在以后某一时间点对物体进行调焦；和

控制装置(10)，它用来在其判定预测计算装置(6)进行预测计算的过程中可靠性水平低时根据一预测值阻止镜头驱动装置(7)驱动摄像镜头，然后通过将检测区域偏移到与纵向方向几乎垂直的方向以使预测计算装置再次检测预测计算，并且在其判定焦距检测中可靠性水平合理时使镜头驱动装置(7)驱动摄像镜头。

5.根据权利要求4的自动调焦装置，其特征在于，当判定在预测计算装置(6)所进行的预测计算过程中可靠性水平低时，控制装置(10)根据一预测值阻止镜头驱动装置(7)驱动摄像镜头，然后通过将检测区域偏移到一分象方向上和与该分象方向几乎垂直的方向上，使预测计算装置再次检测预测计算，并且在其判定焦距检测中可靠性水平合理时使镜头驱动装置(7)驱动摄像镜头。

6.一种自动调焦装置，其特征在于包括：

分象装置(31)，它用来将一被摄像物体的图像分成一对图像；和

第一组与第二组光电转换元件(33a，33b)，它们用来分别接收由分象装置(31)分开的该对图像的光束，

其特征在于该自动调焦装置还包括：

图像移动量检测装置(3)，对于分象装置(31)所分开的该对图像中的每一个来说，它用来根据互不相同的第一与第二时间时第一组与第二组光电转换元件(33a，33b)上物体的图像位置，得到该物体图像的移动量；

检测区域偏移装置(5)，它用来把图像移动量检测装置(3)所检测到的物体图像检测区域偏移到与图像被分开方向几乎垂直的方向上；

图像位置预测装置(6)，它用来根据来自图像移动量检测装置(3)的输出预测与第一和第二时间不同的第三时间时物体图像的位置；和

镜头驱动装置(7)，它用来根据来自图像位置预测装置(6)的输出驱动镜头。

7.根据权利要求6的自动调焦装置，其特征在于还包括判断装置(4)，它用来判断图像移动量检测装置(3)的检测状态，还用来当判定图像移动量检测装置不能检测一图像移动量时使检测区域偏移装置工作。

8.根据权利要求6的自动调焦装置，其特征在于检测区域偏移装置(5)沿该分象方向和与该分象方向几乎垂直的方向偏移一图像检测区域。

9.根据权利要求8的自动调焦装置，其特征在于还包括检测装置(8)，它用来检测其上安装有该自动调焦装置的设备主体的配置方向，其中

检测区域偏移装置(5)根据来自检测装置(8)的输出偏移图像检测区域。

10.一种自动调焦装置，其特征在于包括：

一分象部分(31)，它用来将一被摄像物体的图像分成一对图像；和

第一组与第二组光电转换元件(P1，P2)，它们用来分别接收由分象部分所分开的该对图像的光束，

其特征在于该自动调焦装置还包括：

一图像移动量检测部分(3)，它用来根据在互不相同的第一与第二时间时第一组与第二组光电转换元件(P1，P2)上物体的图像位置，得到由分象部分(31)所分开的该对物体图像中的每一个的移动量；

一检测区域偏移部分(5)，它用来把由图像移动量检测部分(3)所检测到的物体图像检测区域偏移到与图像被分开方向几乎垂直的方向上；

一图像位置预测部分(6)，它用来根据来自图像移动量检测部分(3)的输出预测与第一和第二时间不同的第三时间时物体图像的位置；和

镜头驱动部分(7)，它用来根据来自图像位置预测部分(6)的输出驱动镜头。

11.根据权利要求10的自动调焦装置，其特征在于还包括一判断装置(4)，它用来判断图像移动量检测部分(3)的检测状态，还用来当判定图像移动量检测部分不能检测一图像移动量时使检测区域偏移部分工作。

12.根据权利要求10的自动调焦装置，其特征在于检测区域偏移部分(5)沿该分象方向和与该分象方向几乎垂直的方向偏移一图像检测区域。

13.根据权利要求11的自动调焦装置，其特征在于检测区域偏移部分(5)沿分象方向和与分象方向几乎垂直的方向偏移一图像检测区域。

14.根据权利要求13的自动调焦装置，其特征在于还包括检测部分(8)，它用来检测其上安装有该自动调焦装置的设备主体的配置方向，其中

检测区域偏移部分(5)根据来自检测部分(8)的输出偏移图像检测区域。

15.一种自动调焦方法，其特征在于包括以下步骤：

将一被摄像物体的图像分成一对图像；和

分别由第一组和第二组光电转换元件(P1，P2)接收该对被分开图像的光束，

其特征在于该方法还包括以下步骤：

根据在互不相同的第一与第二时间时第一组与第二组光电转换元件(P1，P2)上物体的图像位置，得到物体的该对分开图像中每一个的移动量；

把得到物体图像移动量步骤中所得到的物体图像检测区域偏移到与图像被分开方向几乎垂直的方向上；

根据物体的图像移动量预测在与第一和第二时间不同的第三时间时物体图像的位置；和

根据物体的预测图像位置的输出驱动镜头。

16.根据权利要求15的自动调焦方法，其特征在于还包括以下步骤：判断检测图像移动量步骤的检测状态，当判定图像移动量不能被检测时，偏移检测区域。

17.根据权利要求15的自动调焦方法，其特征在于偏移一图像检测区域的步骤是，沿该分象方向和与该分象方向几乎垂直的方向偏移该图像检测区域。

18.根据权利要求16的自动调焦方法，其特征在于偏移一图像检测区域的步骤是，沿该分象方向和与该分象方向几乎垂直的方向偏移该图像检测区域。

19.根据权利要求17的自动调焦方法，其特征在于还包括以下步骤：检测其上安装有自动调焦装置的设备主体的配置方向，其中

偏移图像检测区域的步骤是，根据该设备主体配置方向检测的输出来偏移图像检测区域。

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