CN101151887A

CN101151887A - 图像获取装置以及投影模块

Info

Publication number: CN101151887A
Application number: CNA2006800096563A
Authority: CN
Inventors: 长伦生; 星野谦治
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2008-03-26
Also published as: EP1861996B1; JP2006267768A; KR20080004493A; TWI313781B; EP1861996A1; TW200643591A; WO2006103873A1; US20090010632A1

Abstract

本发明提供了一种图像获取装置，其包括辅助光投影部分，尽管使用多个投影元件但是其尺寸仍很小，且其能够对包括视差的范围进行广泛照明，同时保持一定亮度等级直到达到给定距离，并包括投影模块，其适合于装载到图像获取装置上。该装置通过使用被分成三个区域的透镜以图11部分(b)中示出的投影图形将来自三个光点的光投影到目标上。通过使用被区域分割的每个投影部分，将来自三个光点的光分别形成为三条射束，且投影三条射束组中的单条光束以便使其相互交叠。

Description

图像获取装置以及投影模块

技术领域

本发明涉及一种提供有摄像设备并构成为在摄像设备上形成目标图像且由此产生图像信号的图像获取装置，并涉及一种构成为投影光束的投影模块。

背景技术

图像获取装置包括基于目标图像成像条件调整聚焦点的自动聚焦部分，其被构成为检测目标图像对比度并将聚焦点设置于获得峰值的位置处。因此，当由于目标场(object field)的低亮度而不可能获得目标和目标场之间的对比度时，降低了聚焦性能并在最差的情况下会发生未聚焦状态。因此，为了增强聚焦条件，尝试通过将辅助光投影到目标上来照亮目标并由此通过增强目标对比度改善聚焦性能。低功耗的发光二极管等用作这种投影的光源。

然而，当发光二极管用作自动聚焦部分的光源时，由于低功耗所以光量缺乏，且照明整体变暗并且不可获得目标对比度(objectcontrast)。因此，尝试使用聚光透镜等聚集从发光二极管发出的光并以射束形状将辅助光投射到目标上，从而通过仅依据其外围部分获得目标对比度来增强聚焦性能。

在此，将描述构成以射束形状投射辅助光并在所投影部分获得目标对比度的自动聚焦部分的缺陷。

图1是示出提供有包括LED和聚光透镜的辅助光投射部分的图像获取装置的图，和图2是示出嵌入到图1中辅助光投影部分的LED 210和构成为将从LED 210发出的光形成为射束状的投影部件之间关系的图，这种情况下，该投影部件是聚光透镜211。同时，图3是示出图1中的辅助光投影窗的位置和图像获取光学系统位置之间的位置关系的图，和图4是示出辅助光的光轴和从图3中示出的各自位置发出的图像获取光轴之间差别的图。而且，图5是说明辅助光投影部分和图像获取光学系统之间视差的图。

如图1和图3中所示，基于辅助光投影窗21位于与图像获取光学系统相结合的透镜镜筒22左侧上方倾斜位置处、且辅助光从窗21射向目标的假设进行以下说明。但是，辅助光投影部分和辅助光投影窗21之间的布局没有特别限制，其中，从位于图像获取装置内部的辅助光投影部分将辅助光射向目标。在此，假设辅助光投射部分位于左侧上方的倾斜位置处。

将图2中示出的聚光透镜211固定到该辅助光投影窗21中，且将光源LED 210设置到聚光透镜211的焦点位置处。为此，当LED 210的辅助光从辅助光投影窗21发出时，将通过聚光透镜211形成为射束状(平行光)的聚焦辅助光投影到目标上。

假设图像帧的中心通常处于一个位置中的焦点处，以将透镜镜筒瞄准目标，则，例如在观看位于远离图象获取装置3m位置处的目标图像的情况下，从投影部分发出的辅助光通常被调整成将辅助光投影到图像帧的中心P上。

为此，如图4中所示，当目标位于接近图像获取装置的短距离处时辅助光的光轴经过人脸，和当目标位于长距离时辅助光的光轴经过人的肩部。也就是说，除了目标位于接近被调整点P的位置的情况之外，图像获取光学系统对目标的视角从辅助光投射部分对目标的视角移动，并由此产生视差。

如图5中所示，当从目标侧观看图像获取装置侧时，在短距离情况下，辅助光的光轴位于人脸的上方右侧，且图像获取光轴位于人脸中心附近。同时，在长距离情况下，辅助光的光轴位于人的肩部附近的下部右侧，且图像获取光轴位于人脸中心附近。

如果在图像获取光轴和投射光轴之间出现如上所述的视差，则，除了当目标位于被调整点的给定点P附近时，由于不能获得用于检测聚焦区域聚焦状态的充分的目标对比度，因此聚焦功能变差。在图像获取光轴和投射光轴之间由于制造误差而发生移动的情况下，还会发生小麻烦。

为了改善这种情况，已经公开了一种技术，用于将照明范围扩大到通过使用多个投影元件来产生视差的范围(例如见专利文献1和2)。

然而，在专利文献1和2中公开的技术存在由于使用了多个投影元件而增加了图像获取装置尺寸的问题。而且，在专利文献2中公开的技术通过使用设计用于区域分割的透镜来投影从光源发出的光。因此，该技术存在尽管扩大了照明范围但整体照明不十分明亮的问题，以及照明随着距离变远不断变暗的问题。

(专利文献1)日本专利公开No.3241868

(专利文献2)日本未审专利申请公开No.6(1994)-313839

发明内容

考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种图像获取装置，其包括辅助光投影部分，尽管使用多个投影元件但其尺寸仍很小、且能够对包括视差的范围进行广泛照明，同时保持一定亮度等级直到达到给定距离，并提供一种适合于装载到图像获取装置上的投影模块。

为达到此目的，本发明的图像获取装置是这样一种图像获取装置，其构成为通过图像获取光学系统将目标图像聚焦到图像拾取设备上，并由此产生图像信号，其包括利用场亮度分布进行测量并进行自动聚焦以将图像获取光学系统调整至聚焦状态的自动聚焦部分。在此，自动聚焦部分包括辅助光投射部分，当进行自动聚焦时其将辅助光束投影到目标上，和辅助光投影部分，其包括具有多个光点的光源和将自多个光点发出的光以射束形式投影到目标上的投影光学元件，且该投影光学元件包括多个投影部分，每一个投影部分都提供有将从多个光点发出的多条光线作为多条光束来投影的不同光轴。

近些年，每一个将多个光点结合到一个封装中的小光源都以合理的价格出售。通过将这种小光源用于上述光源并设置透镜等例如作为投影光学元件，可以以低成本形成辅助光投影部分，同时避免辅助光投影部分尺寸实质的增加，并且将包括多条光束的广泛辅助光投影向目标。

此时，通过使多条光束交叠，可以投影辅助光同时保持中心部分及其周围区域的光量为给定光量，并扩大照明范围。

例如，通过形成如图5中所示的多条光束将照明范围延伸到包括视差的范围。此时，通过形成分别具有多个光源的多条光束代替通过使用受到区域分割的透镜将从单个光源发出的光投影到目标上的常规方法来投影光。因此，即使当照明范围被扩大到包括视差的范围时，也可以保持一定距离的亮度并进行充分的照明以确保获得目标对比度。

也就是说，可以实现包括辅助光投影部分的图像获取装置，尽管使用多个投影元件但是其尺寸仍很小，且能够对包括视差的范围进行广泛照明，同时保持一定亮度等级直到达到给定距离。

在此，投影光学元件优选为被区域分割为多个投影部分的单个光学元件。

当投影光学元件是单个光学元件如被区域分割为多个投影部分的透镜时，通过将小光源与小透镜组合可构造比常规类型小的辅助光投影部分。例如，棱镜是另一种可能的单个光学元件。

同时，多个投影部分中的每一个可能包括在光源侧的第一表面和目标侧第二表面，这两个表面作为反射表面被区域分割。在此，每一个投影部分的第一表面和第二表面的两个反射表面共同使用一个光轴。替换地，根据多个投影部分中的每一个，仅对光源侧的第一表面和目标侧第二表面中的第二表面作为反射表面进行区域分割。

任一种情况下，从每一个光源发出的光穿过每个投影部分的第一表面和第二表面的两个反射表面或者穿过第二表面的反射表面，且由此将其投影到数目等于反射表面数目的目标上。此时，通过适当地设置多个光源和相应的投影部分，通过相应反射表面形成各种形状的多束光线作为在点周围分布的辅助光分别被投影到目标上。

也就是说，可以将光束延伸至包括视差的范围作为辅助光投影到目标上。

同时，当将多个投影部分中的每一个都构成为仅对光源侧的第一表面和目标侧的第二表面中的第二表面进行区域分割时和当包括多个投影部分的投影光学元件在大致从中心放射状延伸的反射表面当中共用分隔线时，容易制造用于生产投影光学元件所必需的模制件并因此可以降低投影光学元件的制造成本。

同时，多个光点优选一个接一个地设置在给定中心点周围的相应位置中。

当多个光点一个接一个地设置在给定中心点周围的相应位置中时，根据相应的反射表面将等于光点数目的光束从设置在中心点周围的相应位置中的光点投影到目标上。在此，当图像获取光轴位于这些光束的中心时，例如，投影在图像获取光轴附近具有分布的辅助光、即延伸到包括视差的范围的辅助光。

同时，上述小封装包括在给定中心点周围的相应位置中并列的小封装外壳LED。因此，通过采用低成本小封装，可以降低整个辅助光投影部分的成本，并降低投影光学元件的制造成本。

同时，投影光学元件优选被构成为投影从多个光点发出的多条光线，以使通过多个投影部分中的每一个投影部分投影的多条光束中的一条基本上与另一条交叠。

当多条光束被投影，以使通过多个投影部分中的每一个投影部分的多条光束中的每一条都能基本上相互交叠，在每一条光束中心部分的亮度增加，且由此例如可以形成在作为中心的图4中所示点P附近具有分布的射束。

在此，投影光学元件可被构成为投影从多个光点发出的多条光线，以便将由一个投影部分投射的多条光束中的一条定位到由另一个投影部分投影的多条光束的中心。替换地，投影光学元件可被构成为投影从多个光点发出的多条光线以便将由一个投影部分投影的多条光束中的一条定位到由另一个投影部分投影的多条光束中的两条光束的中心。

同时，光源包括三个光点，同时投影光学系统包括三个投影部分。替换地，光源包括四个光点，同时投影光学系统包括两个投影部分。

在此，多个投影部分优选设置成使多个投影部分的光轴之间的间隔基本上与多个光点之间的间隔相符合。

以这种方式，从多个光点发出的多条光线被投影，以使由多个投影部分投影的多条光束中的一条基本上相互交叠。

同时，多个投影部分优选设置成使多个投影部分的光轴之间的间隔基本上是多个光点之间间隔的一半。

以这种方式，投影光学元件能投影从多个光点发出的多条光线以便将由一个投影部分投影的多条光束中的一条定位在由另一个投影部分投影的多条光束的中心上。替换地，投影光学元件能投影从多个光点发出的多条光线，以便将由一个投影部分投影的多条光束中的一条定位在由另一个投影部分投影的多条光束中两条光束的中心上。

而且，根据由从两个投影部分投影的多条光束形成的多条光束垂直延展的平面上的所有多个光点制成的图形，当将与在平面中将图像获取光学系统与投影光学元件相连接的方向相同的第一方向上的尺寸与垂直于该平面中第一方向的第二方向上的尺寸相比较时，投影光学元件优选设置在一取向上，以形成第一方向比第二方向延伸得更远的形状。

以这种方式，假设将图像获取光轴连接到如图4中所述的辅助光发射轴的线是第一方向，则当第一方向上的尺寸与垂直于该平面内第一方向的第二方向上的尺寸相比较时，在满足第一方向上的尺寸延伸得比第二方向长的形状的取向上形成射束，并将该射束投影到目标上。也就是说，形成并投影构成为吸收图5中示出的光轴之间移动的射束、即视差。

同时，本发明的投影模块被装载到本发明的图像获取装置上，其是构成为投影光束的投影模块，其包括具有多个光点的光源，和以射束形状将从多个光点发出的光投影到目标上的投影光学元件，其具有多个投影部分，每一个都提供有将从多个光点发出的多条光线作为多条光束投影的不同光轴。

附图说明

图1是示出包括具有LED和聚光透镜的辅助光投影部分的图像获取装置的图。

图2是示出位于图1中的辅助光投影部分内部的LED 210和用于将从LED 210发出的光形成射束状的投影部件之间关系的图，在此，该投影部件是聚光透镜211。

图3是示出辅助光投影窗的位置和图1中示出的图像获取光学系统之间的位置关系的图。

图4是说明辅助光的光轴和将从图3中示出的相应位置发出的图像获取光轴之间差别的图。

图5是说明当目标位于短距离侧时和当目标位于长距离侧时位移(视差)的图。

图6是示出表示本发明图像获取装置实施例的数字照相机的图。

图7是设置在数字照相机100内部的信号处理部分的结构框图。

图8是示出通过主CPU 110执行的图像获取处理的程序流程图。

图9是说明辅助光投影部分结构的图。

图10是示出意预实现成本降低的透镜和设置于三个光点处的LED160a至160c之间位置关系的图。

图11示出从一个光点160a发出的光获得的投影图形，和示出如何通过透镜将从图10中示出的三个光点发出的光投影到目标上的投影图形，其中透镜具有与根据本发明投影光学元件对应的三个分割区域。

图12是示出光点布局和与图10相似的透镜之间位置关系的图。

图13示出了当根据图12中所示的光点和透镜之间的位置关系将辅助光投影到目标上时的投影图形。

图14示出了当通过图12部分(b)中所示的扭转分隔线如图15中所示地改变投影图形30度时的实例。

图15示出在图14布局中进行投影情况下的投影图形。

图16是说明当提供四个LED作为光源时光点之间的布局间隔的图。

图17是示出LED之间的布局间隔和透镜光轴之间的间隔的图。

图18是示出当光点和图16中所示的透镜之间的布局间隔被设置成σ3≈σ4时的投射图形的图。

图19是示出当光点和图16中所示的透镜之间的布局间隔被设置成σ3≈2σ4时的投影图形的图。

图20是与图5对应的图，其说明了当辅助光通过使用图19中所示的投影图形投影时的照明范围。

图21是说明作为投影光学元件的透镜的布局和图像获取光学系统与图2中描述的辅助光投影部分之间的布局关系的图。

具体实施方式

现在将描述本发明的实施例。

图6是示出表示本发明图像获取装置的实施例的数字照相机的图。

图6中示出的数字照相机100是一种图像获取装置，其构成为通过图像获取光学系统将目标图像聚焦到图像拾取设备上，并由此产生图像信号，其包括利用场亮度分布进行测量并进行自动聚焦(以下称作AF)以将图像获取光学系统调整为聚焦状态的AF部分。在此，AF部分包括辅助光投影部分，当进行AF时其将辅助光束投影到目标上。稍后将描述该AF部分的结构。

首先，将描述图6中示出的数字照相机的外部结构。

如图6中所示，透镜镜筒170位于根据本实施例的数字照相机100的相机主体中心。包括聚焦透镜的图像获取光学系统结合到透镜镜筒170中，以通过图像获取光学系统将目标的图像导入到位于数字照相机100内部的CCD固态图像拾取设备(以下称作CCD)中，其中聚焦透镜构成了AF部分的一部分。同时，取景器105和AF辅助光发射窗160提供于透镜镜筒170上方。而且，闪光发射窗180位于AF辅助光发射窗160的相反侧上。

在数字照相机100中，表示通过图像(through image)或捕获图像的图象信号通过稍后将描述的数字照相机100内部的CCD产生。此外，使用场亮度分布通过AF部分和AE部分进行AF和AE(自动曝光)，该场亮度分布包括在通过CCD获得的图像信号中，从而检测聚焦位置和场亮度。而且，该实施例的数字照相机100提供有快门释放按钮102，其具有半按和全按两个操作方式。在半按时，通过包括在该实施例数字照相机中的AE部分进行目标场的光度测定，和调整光圈的直径以便响应于其结果与场亮度相符。同时，通过AF部分进行利用场亮度分布的测量(该数字照相机100中，通过CCD获得的图像信号被分成亮度信号和色彩信号，且从亮度信号中提取亮度分布)，和聚焦透镜位于与焦点位置对应的位置中。在以这种方式调整光圈和焦点位置之后，当全按时响应于全按计时(full push timing)，曝光开始信号被提供给稍后将描述的CCD，并由此开始图像获取。

同时，一旦通过AF部分检测焦点位置，该实施例的数字照相机就被构成为通过将来自图6中所示的辅助光投影窗160的包括图2中所述视差的辅助光投影到目标上来改善图像获取光轴上焦点区域内的聚焦性能。稍后也将描述该辅助光投影窗160的结构和辅助光的射束形状。

以这种方式，即使目标位于如图2中所述的被调整点P的前方或者后方(相对于被调整点P处于短距离或长距离)，当目标被设置在作为焦点区域的图像获取光轴附近的位置时，也一定可以获得目标对比度并由此进行精确的AF。

现在，将参考图7描述数字照相机100的内部结构。

图7是设置在数字照相机100内部的信号处理部分的结构框图。

在该实施例的数字照相机100中，所有处理都由主CPU 110控制，从功率开关101a、图像获取模式转盘(image taking mode dial)101e等分别提供操作信号至该主CPU 110的输入部分。主CPU 110包括EEFROM110a，和写入到该EEPROM 110a中的操作数字照相机100所必须的程序。当具有该结构的数字照相机的功率开关101a打开时，CPU 110执行EEPROM中的程序控制该数字照相机100的整个操作。

首先，参考图7描述图像信号的流程。

当功率开关101a打开时，主CPU 110检测到功率开关101a的开态，电功率从电源130被提供到包括主CPU 110、光度和距离测量CPU 120等的相应组块中。如果当从电源130将电功率提供到相应组块时将模式控制杆101e转换到图像获取侧，则首先以给定间距使聚焦到CCD 110上的目标图像变稀少，并在主CPU和光度和距离测量CPU的控制下将其作为图像信号输出，并且基于所输出图像信号的目标图像在图像显示LCD的LCD面板150上显示出来。在光度和测距CPU的控制下将来自时钟产生器(以下称作CG)1121的计时信号提供给该CCD 112，使图像信号变稀少并借助于该计时信号以给定间距将其输出。该CG 1121根据除了CCD 112之外的来自主CPU 110和光度和距离测量CPU 120的指令输出计时信号，在随后步骤中也将该计时信号提供给A/D部分113以及白色平衡调整和γ处理部分114。因此，以良好顺序且以CCD 112中的流程流畅地进行处理，且A/D部分113、白色平衡和γ处理部分114与计时信号同步。

当通过A/D部分113与从CG 1121输出的计时信号同步地响应于相应CPU 110和120的指令进行至数字信号的转换，并通过白色平衡和γ处理部分114以给定间距进行白色平衡调整或γ修正时，必须适当地处理图像信号流。因此，在随后的步骤中提供缓冲存储器115，且通过缓冲存储器115调整用于以给定间距将图像信号传送到YC处理部分116的计时。图像信号按照之前记录时间的顺序从缓冲存储器115传送到YC处理部分116。被传送到YC处理部分116的图像信号通过YC处理部分116从RGB信号转换成YC信号，且所转换的YC信号通过总线121被提供到图像信号显示器LCD 15。用于将YC信号转换成RGB信号的YC-至-RGB转换部分151在之前的步骤中被提供给该图像显示器LCD 15。YC信号被再次转换成与图像显示器LCD 15的γ特性相符和的RGB信号，且通过驱动器152将所转换的RGB信号提供到图像显示器LCD 15。基于所提供的RGB信号在图像显示器LCD 15的LCD面板150上完成目标图像的图像显示。CCD 112、A/D部分113和WB/γ修正部分114与从如上所述的CG 1121输出的计时信号同步地操作，且以给定间距处理由CCD 112产生的图像信号。因此，位于图像获取透镜取向方向上的目标作为目标图像继续不变地显示在该图像显示器LCD 15的显示面板150上。当以合适的力矩按压快门释放按钮102的同时用肉眼检查连续显示的目标图像时，从按下快门释放按钮102的时间开始的预定时间周期之后，所有聚焦在CCD 112上的图像信号作为RGB信号被输出。通过YC处理部分116将RGB信号转换成YC信号，并通过压缩和解压缩部分117进一步压缩YC信号，和之后将所压缩的图像信号记录在存储卡119内。在该压缩和解压缩部分117中，根据压缩方法压缩静止图像，该压缩方法符合JPEG标准，且图像信号被记录在存储卡119内。多条压缩信息、图像获取信息等被写入到标题部分(header section)中。当该数字照相机100的模式控制杆101e被转换到重放侧时，首先从存储卡119中读出文件的标题。然后，在基于标题中的压缩信息通过解压压缩文件中所压缩的图像信号来重新存储图像信号之后，基于图像信号的目标图像显示在LCD面板150上。

同时，除了主CPU 110之外，该实施例的数字照相机100提供有独立的光度和距离测量CPU 120，该光度和距离测量CPU 120设定为进行聚焦调整和曝光调整，且图像获取光学系统中的聚焦透镜1110的位置控制和光圈1112的开关控制是通过该光度和距离测量CPU 120来进行的。

当允许光度和距离测量CPU 120执行聚焦透镜1110的位置控制和光圈1112的开关控制时，通过允许光度和距离测量CPU 120控制包括在辅助光发射部分16中的LED光发射控制部分16a，主CPU 110使光度和距离测量CPU 120驱动聚焦透镜1110，还使三个LED 160a至160c发光，由此当在驱动过程中通过YC处理单元116分开亮度信号寻求亮度分布时获得足够的目标对比度。

光度和距离测量CPU 120、聚焦透镜1110、YC处理部分116、主CPU110和辅助发光部分16相连构成本发明的AF部分。同时，光度和距离测量CPU 120、光圈1112、YC处理部分116和主CPU 110共同构成AE部分。

现在，将给出当功率开关101a打开、同时由模式控制杆101e指定图像获取模式时，通过主CPU 110执行的图像获取处理和之后从半按到全按操作释放按钮102的说明。

图8示出通过主CPU 110执行的图像获取处理的程序流程。

在步骤S801中，当按压释放按钮102一半时，基于通过YC处理获得的Y信号进行AE处理，即TTL光度测量，并将结果传送到光度和距离测量CPU 120，由此允许光度和距离测量CPU 120改变光圈112的直径。相似地，当按压释放按钮102一半时，在下一步骤S 802中进行AF处理，即TTL测距。因此光度和距离测量CPU 120首先下达指令使LED发光控制部分在光度和距离测量CPU 120的控制下使三个LED发光。在此，在允许LED发光的同时，发出沿着光轴移动聚焦透镜1110的指令，从而使YC处理部分基于通过CCD 112获得的图像信号检测亮度，同时允许光度和距离测量CPU驱动聚焦透镜1110，且之后基于检测的结果计算目标对比度。之后，所计算的目标对比度达到最高的位置被限定为聚焦位置，该聚焦位置被传送到光度和距离测量CPU 120，以将聚焦透镜1110移动到焦点位置。在此，当释放按钮102全部按下时，在下一步骤S 803中将指令发送到光度和距离测量CPU 120，以开始通过从CG 1121向CCD 112提供曝光开始信号开始曝光。一旦完成该曝光，将曝光结束信号从CG1121提供到CCD 112，在下一步骤S804中将图像信号从CCD 112输出到A/D部分113。在步骤S 805中，使A/D部分113进行模拟图像信号向数字图像信号的转换，并将数字图像信号提供到白色平衡和γ处理部分中。在步骤S 806中，使白色平衡和γ处理部分114进行图像处理，进行了图像处理之后的图像信号被输出到缓冲器115。输出到缓冲器115的图像信号在适当的时间被传送到YC处理部分116，允许YC处理部分116进行图像处理，之后，处理进行到下一步骤。在步骤S807中使压缩和解压缩部分117进行图像压缩之后，使I/F 118在记录介质上进行记录，这种情况下，该记录介质是存储卡119，且完成该流程的处理。

在此，将描述在进行步骤S802中的AF处理时，构成为发出AF辅助光的包括在该实施例的数字照相机100中的辅助光投影部分的结构。本发明的投影模块嵌入到该辅助光投影部分16中。

图9是示出光源和辅助光投影部分16中的投影光学元件的图。

如图9的部分(a)和(b)中所示，辅助光投影部分16包括作为本发明的多个光源的三个LED 160a至160c和作为本发明的投影光学元件的透镜162a。如图9中所示，本发明的投影光元件由透镜162a形成，将其区域分割成三个投影部分1601至1603。

图9的部分(a)示出了根据都作为反射表面的光源侧的第一表面和目标侧的第二表面对其进行区域分割的透镜，并将其构成为允许用于投影部分中每一个的第一表面和第二表面上的两个反射表面共用光轴AXISI至AXISIII。图9的部分(b)示出了透镜162a’，仅根据作为反射表面的光源侧第一表面和目标侧第二表面中的第二表面对其进行区域分割。

通过图9的部分(a)和图9的部分(b)中示出的任一种结构都能实现相似的效果。

在此，为了获得与通过使用三个透镜将分别来自三个光点发射的三条光线形成射束形式的作为整体的扩展光相同的效果，并将该扩展光投影到目标上，考虑到缩小尺寸，用提供有三个分离区1601至1603的单个透镜代替独立设置的三个透镜。

在此，该实施例描述了关于包括在该实施例中的辅助光投影部分的制造通过降低部件的制造成本实现实质成本降低的实例。例如，当提供具有如上述透镜中所示的三个分离区域的单个透镜时，根据作为整体的辅助光投影部分的实质成本降低是通过以下方式实现的：其通过从大致中心辐射状延伸的反射表面之间提供分隔线或者通过采用在本发明公开部分中描述的由小封装制造的低成本小光源，以降低用于制造透镜模制件的成本和透镜自身成本。

图10是示出意预实现成本降低的透镜162a的结构的图，并示出在小封装中三个LED 160a至160c的结构和位置关系。

图10的部分(a)是示出LED 160a至160c三个发光点一个接一个设置在包围给定中心点的相应位置中的状态的图，图10的部分(b)是示出包括在作为投影光学元件的透镜中的三个投影部分1601至1603的不同光轴之间的间隔被设置成与三个光点之间的间隔实质相符的情况的图。

同时，图11是分别示出在通过一个反射表面1601或1602或1603之后从三个光点160a发出的光获得的投影图形的图，该投影图形示出了怎样将通过具有三个分离区(本发明的投影部分)1601、1602和1603的透镜162a之后从图10中示出的三个光点160a、160b和160c发出的光投影到目标上。

从三个光点160a、160b和160c发出的光被形成为如图11的部分(a)中所示的三条射束，并借助于透镜的反射表面将其投影到目标上，即应用图9的部分(a)和图9的部分(b)中所示透镜中的任一个单个投影部分均可。

由于图10的部分(b)中所示的透镜162a根据被分成三个区域的反射表面(投影部分)1601、1602和1603包括不同的光轴AXISI至AXISIII，透镜162a的作用与三个透镜相似。因此，从三个光点160a、160b和160c发出的相应光线穿过用于投影的相应反射表面，由此形成具有如图11的部分(b)中所示的9个光点的投影图形并将其投影到目标上。

也就是说，通过设置构成多个光源的光点160a至160c和构成如图10的部分(b)中所示的投影光学元件的透镜162a，从三个光点160a至160c发出的三条光线被投影，从而，根据通过经由三个投射部分1601至1603投影由三个光点160a至160c发出的三条光线获得的三条光束中的三个投射部分的单个光束(在图11部分(b)中心的光束1602c’和1601b’和1603a’)基本上相互交叠。

以这种方式，可以进行照明，其具有一亮度分布，其使得中心部分变为是通过一个LED实现的光量亮度的三倍那样地明亮，这是三条射束交叠的结果，并能使在中心点附近的相应光点具有初始亮度。

结果，可以实现这样一种包括辅助光投影部分的图像获取装置，尽管使用多个投影元件但其尺寸仍很小，并能够对包括视差的范围进行广泛照明，同时保持一定亮度等级，直到达到给定距离。

图12是示出三个光点160a至160c的另一布局和与透镜162a位置关系的图，它与图10不同。图13是示出通过设置如图12中所示的三个光点和透镜获得的投影图形的图。

图10中，光点的布局间隔σ1基本上与包括在三个反射表面(投影部分)中的每个光轴的间隔σ2对准，三个光点160a、160b和160c设置在三个光轴AXISI至AXISIII上。相反，图12示出了三个投影部分的光轴之间的间隔σ2近似等于光点之间的间隔σ1的1/2的布局(图中的2σ2≈σ1)。

图13中所示的投影图形是通过如图12中部分(b)中所示的布局获得的。

图13中示出的投影图形示出了以下投影方面：其中从三个光点160a至160c发出的三条光线被投影，以使得由一个投影部分如1601投影的三条光束1601a’、1601b’和1601c’中的一条光束1601b’位于另一个投影部分如1602的三条光束1602a’至1602c’中的两条光束1602b’和1602c’的中心。

图14示出了尝试通过扭转图12的部分(b)中示出的分隔线30度改变投影图形的布局实例。图15是示出在图14的布局中进行投影的情况下投影图形的图。

图15中示出的投影图形示出了以下投影方面：其中从三个光点160a至160c发出的三条光线被投影，以使由一个投影部分1603投影的一条光束1603a’位于由另一个投射部分如1601投影的三条光束1601a’至1601c’的中心。

在这种情况下也能获得与图13的情况下相似的照明效果。

如上所述，可以实现这样一种图像获取装置，其包括辅助光投影部分，尽管使用多个投影元件但是其尺寸仍很小，并且其能够对包括视差的范围进行广泛照明，同时保持一定亮度等级直到达到给定距离。

图16是示出当提供四个LED 1600a至1600d作为光源时光点布局的图。图17是示出四个LED之间的布局间隔和与透镜光轴的位置关系的图。图18示出当图16中示出的光点布局间隔σ4和图17中所示的两个光轴(两个投影部分)之间的布局间隔σ3之间的关系被设置成σ3≈σ4时的投射图形。图19示出当图16中所示光点的布局间隔σ4和图17中所示两个光轴(两个投影部分)之间的间隔σ3被设置成σ3≈2σ4时的投射图形。

图18中所示的投影图形是通过设置与图10相似的σ3≈σ4而获得的，图19中所示的投射图形是通过设置与图12相似的σ3≤2σ4而获得的。

图18中示出的投影图形示出了以下投影方面：其中从四个光点1600a至1600d发出的四条光线被投影，以使根据通过投影四条光线获得的四条光束中的两个投影部分1604或1605中每一个的单个光束(图18中的光束1605d和1603a)基本上相互交叠。图19中所示的投影图形示出了以下投影方面，其中从四个光点1600a至1600d发射的四条光线被投影，以使由一个投影部分1605投影的一条光束1605a’位于从另一个投影部分1604投影的四条光束的中心。

图20是与图5相对应的图，其是说明当通过使用图19中示出的投影图形投影辅助光时照明范围的图。由于与图4和图5比较很明显，因此在包括视差的范围内以长距离和以短距离进行照明。

也就是说，包括平面上(图20中所示的两个方形)所有多个光点(两个交叠方形)的图形垂直于四条光束扩展，其通过本发明两个投影部分投射的两条光束形成，构成包括图5中描述的视差的范围内的投影图形。

图21是说明作为投影光学元件的透镜1602a的布局、以及图像获取光学系统和图2中描述的辅助光投影部分之间的布局关系的图。

如图21中所示，当将连接在投影图形平面上的图像获取光学系统和投影光学元件的方向(用图21中的虚线表示的线)一致的第一方向上的尺寸与垂直于该平面内第一方向的第二方向上的尺寸相比较时，透镜1620a被设置在一取向上，以形成能使第一方向延伸得比第二方向更长的形状。

以这种方式，可以实现包括辅助光投影部分的图像获取装置，尽管使用多个投影元件但是其尺寸仍很小，并能对包括视差的范围进行广泛照明，同时保持一定亮度等级直到达到给定距离。

如上所述，根据本发明，可以实现这样一种投影模块，尽管使用多个投影元件但是其尺寸仍很小，并能对包括视差的范围进行广泛照明，同时保持一定亮度等级直到达到给定距离，并能实现这样一种图像获取装置，其包括具有投影模块功能的辅助光投影部分。

Claims

1.一种图像获取装置，其构成为通过图像获取光学系统将目标图像聚焦到图像拾取设备上并由此产生图像信号，其包括

自动聚焦部分，其利用场亮度分布进行测量并进行自动聚焦以将图像获取光学系统调整至聚焦状态，

其中自动聚焦部分包括辅助光投影部分，当进行自动聚焦时其将辅助光束投影到目标上，和

辅助光投影部分，其包括：

光源，其具有多个光点；和

投影光学元件，其以射束形式将自多个光点发出的光投影到目标上，并包括多个投影部分，每一个投影部分都提供有不同的光轴，将从多个光点发出的多条光线作为多条光束投影。

2.如权利要求1的图像获取装置，

其中投影光学元件是被区域分割成多个投影部分的单个光学元件。

3.如权利要求2的图像获取装置，

其中多个投影部分中的每一个都包括光源侧的第一表面和目标侧的第二表面，作为反射表面对二者都进行区域分割，和

每个投影部分的第一表面和第二表面这两个反射表面都共同使用一个光轴。

4.如权利要求2的图像获取装置，

其中，根据多个投影部分中的每一个，仅光源侧的第一表面和目标侧的第二表面中的第二表面作为反射表面被进行区域分割。

5.如权利要求2的图像获取装置，

其中投影光学元件包括从大致中心放射状延伸的反射表面之间的分隔线。

6.如权利要求1的图像获取装置，

其中多个光点一个接一个设置在包围给定中心点的相应位置中。

7.如权利要求1的图像获取装置，

其中投影光学元件被构成为投影从多个光点发出的多条光线，以使被多个投影部分投影的多条光束中的一条基本上相互交叠。

8.如权利要求1的图像获取装置，

其中投影光学元件被构成为投影从多个光点发出的多条光线，以便将由一个投影部分投影的多条光束中的一条定位到由另一个投影部分投影的多条光束的中心上。

9.如权利要求1的图像获取装置，

其中投影光学元件被构成为投影从多个光点发出的多条光线，以便将由一个投影部分投影的多条光束中的一条定位到由另一个投射部分投影的多条光束中的两条光束的中心上。

10.如权利要求1的图像获取装置，

其中光源包括三个光点，同时投影光学系统包括三个投影部分。

11.如权利要求1的图像获取装置，

其中光源包括四个光点，同时投影光学系统包括两个投影部分。

12.如权利要求2的图像获取装置，

其中多个投影部分被设置成使得多个投影部分的光轴之间的间隔基本上与多个光点之间的间隔相符。

13.如权利要求2的图像获取装置，

其中多个投影部分被设置成使得这些多个投影部分的光轴之间的间隔基本上是多个光点之间间隔的一半。

14.如权利要求11的图像获取装置，

其中，根据由在垂直于多条光束扩展的平面上的多个光点制成的图形，该多条光束通过由两个投影部分投影的多条光束形成，当与连接该平面中的图像获取光学系统和投影光学元件的方向相一致的第一方向上的尺寸与垂直于该平面内第一方向的第二方向上的尺寸相比较时，将投影光学元件设置在一取向上，以形成使得第一方向延伸得比第二方向长的形状。

15.一种投影模块，其构成为投影光束，包括：

光源，其具有多个光点；和

投影光学元件，其以射束形状将自多个光点发出的光投影到目标上，该投影光学元件包括多个投影部分，每一个都提供有不同光轴，其将从多个光点发出的多条光线作为多条光束投影。