CN102300054B - 测距装置和成像设备 - Google Patents

Abstract

一种测距装置，包括：多个图像拾取单元，彼此以预定的间隔布置；透镜单元，用于在多个图像拾取单元上形成被摄体的被摄体图像，在其上形成被摄体图像的图像拾取单元输出被摄体图像的信号；以及距离计算单元，基于从图像拾取单元输出的信号计算与被摄体的距离。所述多个图像拾取单元是在单个基底上形成的。所述被摄体图像是通过透镜单元在多个图像拾取单元中的至少两个图像拾取单元上形成的。所述距离计算单元基于从其中每一个上形成被摄体图像的至少两个图像拾取单元输出的信号计算与被摄体的距离。

Description

测距装置和成像设备

技术领域

本发明涉及一种被配置为测量与要拍摄的被摄体的距离的测距装置，以及一种具有该测距装置的成像设备，诸如数字静态相机、数字摄像机等。

背景技术

作为具有自动聚焦(AF)功能的数字静态相机(下文中被称为数字相机)，其中应用外部测量三角测量系统的测距装置在常规上是已知的(参见日本专利申请公开NO.2002-90616)。

具有三角测量系统的测距装置包括：一对以预定间隔布置的测距透镜和一对通过测距透镜分别在其上形成被摄体图像的平面(planar)测距图像拾取单元。通过基于从测距图像拾取单元输出的像素输出信号来分别检测测距图像拾取单元上形成的被摄体图像之间的视差，可以获得与要拍摄的被摄体的距离。

在如日本专利申请公开NO.2002-90616中所述的使用三角测量系统的测距装置中，为了以高精度进行测距，必须精确地在预定的位置处排列且在平面状态下排列测距图像拾取单元，以便避免测距图像拾取单元的光接收表面上的角度偏差(倾斜)。

因此，在常规上，在组装测距装置期间，当在基底上排列单独形成的图像拾取单元时，需要校正测距图像拾取单元的位置偏差和角度偏差，这造成糟糕的工作效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种测距装置，该测距装置能够以高精度在预定位置排列测距图像拾取单元，并且能够避免测距图像拾取单元的光接收表面上的角度偏差(倾斜)，而不用校正测距图像拾取单元的位置偏差和角度偏差的操作。

根据本发明的实施例的测距装置包括：多个二维图像拾取单元，彼此以预定的间隔布置；透镜单元，配置为在多个图像拾取单元上形成被摄体的被摄体图像，在其上形成被摄体图像的图像拾取单元输出被摄体图像的信号；以及距离计算单元，配置为基于从图像拾取单元输出的信号来计算与被摄体的距离。所述多个图像拾取单元是在单个基底上形成的。所述被摄体图像是通过透镜单元在多个图像拾取单元中的至少两个图像拾取单元上形成的。所述距离计算单元配置为基于从其中每一个上形成被摄体图像的所述至少两个图像拾取单元输出的信号来计算与被摄体的距离。

附图说明

图1是示出根据示例1的作为具有测距装置的成像设备的示例的数字相机的正视图。

图2是示意性地示出根据示例1的数字相机的系统配置的框图。

图3A是示出根据示例1的测距装置的示意性截面图。

图3B是示出根据示例1的测距装置的测距图像拾取单元的平面图。

图4是解释测距装置中的测距原理的示意图。

图5是示出在半导体晶片上形成的多个图像拾取单元的平面图。

图6A是示出根据示例2的测距装置的示意性截面图。

图6B是示出根据示例2的测距装置的测距图像拾取单元的平面图。

图7A是解释在被摄体处于根据示例2的测距装置的靠近位置的情形下进行测距的图。

图7B是解释在被摄体处于比根据示例2的测距装置的靠近位置更远的位置的情形下进行测距的图。

图8A是示出根据示例3和4的测距装置的示意性截面图。

图8B是示出根据示例3和4的测距装置的测距图像拾取单元的平面图。

图9A是解释在被摄体处于根据示例3的测距装置的靠近位置的情形下进行测距的图。

图9B是解释在被摄体处于比根据示例3的测距装置的靠近位置更远的位置的情形下进行测距的图。

图10A是示出根据示例4的测距装置中测距场角和在进行变焦(zoom)到广角侧时拍摄场角的示例的图。

图10B是示出根据示例4的测距装置中测距场角和在进行变焦到摄远侧时拍摄场角的示例的图。

图11A是示出根据示例5的测距装置的示意性截面图。

图11B是示出根据示例5的测距装置的测距图像拾取单元的平面图。

图12A是示出根据示例5的测距装置的示意性截面图。

图12B是示出根据示例5的测距装置的测距透镜的平面图。

图13A是示出根据示例6和7的测距装置的示意性截面图。

图13B是示出根据示例6和7的测距装置的测距图像拾取单元的平面图。

图14是解释测距装置中的测距原理的示意图。

图15是示出其中被摄体光进入两侧的测距图像拾取单元的成像区域的状态的图。

图16A是示出其中闪耀光进入示例6中的右侧测距图像拾取单元和中心非成像图像拾取单元的成像区域的状态的图。

图16B是示出其中闪耀光进入示例6中的右侧测距图像拾取单元和中心非成像图像拾取单元的成像区域的状态的图。

图17是示出其中在示例6中的左侧测距图像拾取单元的成像区域上形成的被摄体图像和右侧测距图像拾取单元的成像区域上形成的被摄体图像上部分地叠加闪耀光的状态的图。

图18A是示出其中闪耀光进入左侧测距图像拾取单元和中心非成像图像拾取单元的成像区域的状态的图。

图18B是示出其中闪耀光进入右侧测距图像拾取单元和中心非成像图像拾取单元的成像区域的状态的图。

图19A是示出其中闪耀光进入示例7中的两侧测距图像拾取单元和中心非成像图像拾取单元的成像区域的状态的图。

图19B是示出其中闪耀光进入示例7中的两侧测距图像拾取单元和中心非成像图像拾取单元的成像区域的状态的图。

图20是示出其中在示例7中的两侧测距图像拾取单元的成像区域上形成的被摄体图像上部分地叠加闪耀光的状态的图。

图21是示意性地示出根据示例8的数字相机的系统配置的框图。

具体实施方式

下文中，将参照附图来解释本发明的优选实施例。

[第一实施例]

(示例1)

图1是示出根据本发明的示例1的作为包括测距装置的成像设备的示例的数字相机的正视图，图2是示意性地示出图1中所示的数字相机的系统配置的框图，图3A是示出测距装置的示意性纵向截面图，而图3B是示出用于测距的图像拾取单元的平面图。

(数字相机的外部配置)

如图1中所示，在根据本发明的示例的数字相机1的前侧，布置具有高光学放大变焦功能的拍摄镜头2、测距装置3的前侧透镜阵列4等。在透镜阵列4的表面，整体地形成彼此在左右方向上以一间隔提供的一对测距透镜5a、5b。稍后将详细解释测距装置3。拍摄镜头2和用于测距的测距透镜5a、5b具有彼此平行的光轴。

(数字相机1的系统配置)

如图2中所示，数字相机1具有：包含多个透镜组的拍摄镜头2；具有快门功能的孔径光阑单元10；作为固态图像拾取装置的CCD图像传感器11，其具有通过拍摄镜头2在其上形成被摄体图像的光接收表面，并且输出被摄体图像的像素输出信号作为电信号；信号处理器，配置为对从CCD图像传感器11输出的像素输出信号进行数字处理，加载处理后的信号，并且将处理后的信号进行转换处理为能够被显示和存储的图像数据；控制单元14，配置为基于来自操作单元13(释放按钮6、拍摄模式切换按钮7(参见图1)等等)的操作输入信息，使用在未图示的ROM中存储的控制程序来进行数字相机1的整个系统的控制；液晶显示监视器(LCD)15，配置为显示在信号处理器12中生成的图像数据；聚焦透镜驱动单元16，配置为驱动拍摄镜头2的聚焦透镜组；变焦透镜驱动单元17，配置为驱动拍摄镜头2的变焦透镜组；光圈驱动单元18，配置为驱动孔径光阑单元10；外部测量测距装置3，配置为测量与被摄体的距离等等。信号处理器12中生成的图像数据存储在可移除存储卡19中。

(测距装置3的配置)

如图3A和3B所示，测距装置3包括：彼此以预定间隔布置的多个二维测距图像拾取单元；透镜单元L，配置为在多个测距图像拾取单元上形成被摄体的被摄体图像，在其上形成被摄体图像的测距图像拾取单元输出被摄体图像的信号；以及距离计算单元，配置为基于从图像拾取单元输出的信号计算与被摄体的距离。多个测距图像拾取单元是在单个基底上形成的。被摄体图像是通过透镜单元L在多个测距图像拾取单元中的至少两个测距图像拾取单元上形成。距离计算单元配置为基于从其中每一个上形成被摄体图像的至少两个测距图像拾取单元输出的信号来计算与被摄体的距离。

透镜单元L可以具有透镜阵列和在该透镜阵列上整体地形成的多个透镜，并且布置多个透镜以便分别面向多个测距图像拾取单元，并且所述多个透镜是按行排列的两个透镜，以便面向其间布置至少一个测距图像拾取单元的多个测距图像拾取单元中的两个两侧的测距图像拾取单元。

更具体地，例如，根据本示例的测距装置3包括：外壳20，在前侧(图3A的上侧)有开口；由透明树脂材料形成的透镜阵列4，利用其在数字相机的左右方向上、在该外壳的前侧按行整体地形成一对测距透镜5a、5b；用于图像拾取单元的薄板状的基底21，其布置在外壳20的背面(图3A的下侧)，与透镜阵列4相对；三个用于测距的平面(二维)图像拾取单元22a、22b、22c，它们以预定的间隔在基底21上形成；以及电路基底23，布置在基底21的背面。

布置三个图像拾取单元22a、22b、22c中的两侧的图像拾取单元22a、22c，以便分别面向测距透镜5a、5b。图像拾取单元22a、22b、22c的成像区域(光接收表面)22a1、22b1、22c1彼此具有相同的大小。在本示例中，在与三个图像拾取单元22a、22b、22c中的中心图像拾取单元22b对应的透镜阵列4的中心部分处没有提供测距透镜，使得透镜阵列4的中心部分处于被遮蔽状态。相应地，从三个图像拾取单元22a、22b、22c中的中心图像拾取单元22b轻微地输出或者不输出像素输出信号。

在基底21上整体地提供的图像拾取单元22a、22b、22c例如是通过已知的半导体处理、利用稍后描述的半导体晶片整体地形成的CCD、CMOS等。在成像区域(光接收表面)22a1、22b1、22c1中，以网格状方式排列大量光接收元件(像素)。

在本示例中，如图3B所示，例如，相邻的图像拾取单元22a、22b的成像区域22a1和22b1之间的基线的长度D1是大约3mm，而两侧的图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1和22c1之间的基线的长度D2是大约6mm。

测距透镜5a、5c的光轴彼此平行。定位两侧的图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1的对角线中心，以便分别与测距透镜5a、5b的光轴基本上重合。测距透镜5a、5b的场角彼此相等。

测距透镜5a、5b中的每个具有使得根据进入测距透镜5a、5b的被摄体光在成像区域22a1、22c1上形成被摄体图像的焦距。

测距计算单元24等提供在电路基底23上并且配置为加载从图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1的每一个输出的像素输出信号，计算成像区域上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，并且计算与被摄体的距离。

在测距计算单元24中计算的距离信息输出给控制单元14。控制单元14向聚焦镜头驱动单元16输出驱动控制信号，以便基于输入的距离信息聚焦被摄体。

下文中，将解释测距装置3中的测距原理。

如图4所示，对于被摄体“a”在图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1上分别形成具有在相同点的视差Δ的、通过测距透镜5a获得的被摄体图像a1和通过测距透镜5b获得的被摄体图像a2，然后由多个光接收元件(像素)接收以被转换为电信号。在图4中，省略了中心图像拾取单元22b。

在视差为Δ的假设下，测距透镜5a、5b的光轴之间的距离(即基线的长度)是D，测距透镜5a、5b与被摄体之间的距离为L，并且测距透镜5a、5b的焦距是f，如果L＞＞f，则获得以下等式(1)

L＝D×f/Δ           (1)

由于值D和f是已知的，所以测距计算单元24通过已知的计算方法从成像区域22a1、22c1的像素(光接收元件)输出的像素输出信号来计算视差Δ，从而计算测距透镜5a、5b与被摄体a之间的距离L。

(测距装置3中的测距操作)

接着，将解释在数字相机1对被摄体进行拍摄时，通过测距装置3的测距操作。

当拍摄者打开未图示的电源开关以便将数字相机设置在拍摄模式时，测距启动命令信号被输出给测距装置3。进入该对测距透镜5a、5b的来自被摄体的光分别在图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1上成像以形成被摄体图像。

然后，测距计算单元24加载从图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1输出的像素输出信号，并且计算成像区域22a1、22c1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，使得可以以高精度来计算与被摄体的距离。所计算的与被摄体的距离的信息输出给控制单元14。

控制单元14基于输入的距离信息来控制以驱动聚焦透镜驱动单元16，以便将拍摄镜头2的聚焦透镜组移动到焦点对准(in-focus)的位置，使得在CCD图像传感器11的光接收表面上形成被摄体图像。

信号处理器12加载从CCD图像传感器11的每个像素输出的像素输出信号，并且基于像素输出的强度来计算被摄体的亮度。所计算的被摄体的亮度的信息输出给控制单元14。然后，控制单元14基于输入的亮度信息设置打开的状态，即，孔径光阑单元10的光圈值和CCD图像传感器11的电子快门操作次数，以便作为用于被摄体的合适的曝光量。孔径光阑单元10的打开状态由通过光圈驱动单元18的驱动来控制。

然后，按压释放按钮6，在合适的曝光条件下在焦点对准的状态下对被摄体进行拍摄，所述合适的曝光条件包括CCD图像传感器11的电子快门操作次数、孔径光阑单元10的光圈值等等。信号处理单元12对从CCD图像传感器11输出的像素输出信号进行数字处理，加载处理后的信号，并且将其转换为能够被显示和存储的图像数据。在信号处理器12中生成的图像数据被存储在存储卡19中并且在LCD监视器15上显示为静态图像。

接着，将详细解释测距装置3的图像拾取单元22a、22b、22c。

如图5所示，用于图像拾取单元的基底21和三个图像拾取单元22a、22b、22c是这样形成的：通过已知的半导体处理在半导体晶片30上形成多个图像拾取单元31(未图示其的成像区域)，并且将按行布置的一组三个图像拾取单元(例如，被示为阴影部分的三个拾取单元)从半导体晶片30上切掉以将该组三个图像拾取单元和半导体晶片30一起与所述图像拾取单元分离。

通过利用掩模进行图案化(patterning)在半导体晶片30上形成多个图像拾取单元31，并且因此以高精度来排列和定位被切掉的测距图像拾取单元22a、22b、22c，并且三个测距图像拾取单元22a、22b、22c的像素矩阵彼此平行。半导体晶片30的表面是具有高精度的平面并且因此三个测距图像拾取单元22a、22b、22c的法线必然彼此平行。

由此，在不用校正图像拾取单元22a、22b、22c的位置间隙或位置偏差以及角度间隙或角度偏差的操作的情况下，可以以高精度在预定的位置处排列图像拾取单元22a、22b、22c。此外，可以布置图像拾取单元22a、22b、22c，而不在图像拾取单元22a、22b、22c的光接收表面上出现角度偏差或者倾斜。相应地，可以以高精度稳定地测量与被摄体的距离。

根据本示例的测距装置3的图像拾取单元22a、22b、22c的大小显著地小于数字相机1中用于拍摄被摄体的CCD图像传感器11的图像拾取单元的大小。相应地，作为测距装置3的图像拾取单元22a、22b、22c，例如，可以使用通常要安装到蜂窝电话中的相机模块的图像拾取单元。

在成本方面，有利地使用蜂窝电荷的相机模块的图像拾取单元，因为它是在工厂中大规模制造的，并且尤其在低成本情况下，可以使用具有VGA(640×480像素)大小的图像拾取单元。相应地，如图3B所示，通过将按行布置的三个图像拾取单元与半导体晶片一起从半导体晶片上切掉，可以以低成本容易地获得在其上整体地形成三个测距图像拾取单元的图像拾取单元基底21，在所述半导体晶片上通过已知的半导体处理来形成每一个具有例如VGA大小的多个图像拾取单元。由此，可以提供低成本的测距图像拾取单元3。

在该示例中，尽管将按行布置的三个图像拾取单元与半导体晶片的一部分一起从半导体晶片上切掉，以便将三个图像拾取单元与在半导体晶片上形成的多个图像拾取单元分离，使得两侧的图像拾取单元用作测距图像拾取单元，但是不限于此。可以将按行布置的四个或五个或者更多个图像拾取单元与半导体晶片的一部分一起切掉并且与在半导体晶片上形成的多个图像拾取单元分离，从而使用两侧的测距图像拾取单元。

在该情形下，由于可以增加一对图像拾取单元之间的基线的长度，所以在具有高光学放大变焦功能的数字相机中通过在摄远侧变焦来拍摄被摄体时，可以以高精度来测量与更大距离处的被摄体的距离。

(示例2)

图6A是示出根据示例2的测距装置的示意性纵向截面图，而图6B是示出用于测距的图像拾取单元的平面图。相同的参考标号用于与示例1的配置相同的配置。使用测距装置的数字相机的配置与图1和图2所示的示例1的数字相机的配置相同或相似，并且因此将省略对其的解释。

透镜单元L可以具有透镜阵列和在该透镜阵列上整体地形成并且布置为面向多个测距图像拾取单元的多个透镜，所述多个透镜包括其间以第一距离布置的第一透镜对和其间以大于第一距离的第二距离布置的第二透镜对，通过该第一透镜对和该第二透镜对在测距图像拾取单元上形成被摄体图像，并且距离计算单元基于从通过该第一透镜对在其上形成被摄体图像的测距图像拾取单元和通过该第二透镜对在其上形成被摄体图像的测距图像拾取单元输出的信号来计算与被摄体的距离。所述多个透镜可以是在透镜阵列上形成的并且按行布置的三个透镜，该第一透镜对是两个相邻的透镜并且该第二透镜对是两个两侧的透镜。

如图6A和6B所示，根据本示例的测距装置3a包括：外壳20，在前侧(图6A的上侧)有开口；由透明树脂材料形成的透镜阵列4，利用其在数字相机1的左右方向上、在该外壳的前侧按行整体地形成三个测距透镜5a、5b、5c；用于图像拾取单元的薄板状的基底21，其被布置在外壳20的背面(图6A的下侧)，与透镜阵列4相对；三个用于测距的平面(二维)图像拾取单元22a、22b、22c，其以预定的间隔在基底21上整体地形成；以及电路基底23，布置在基底21的背面。如上所述，在本示例中，在透镜阵列4的两侧提供的两个测距透镜5a、5b之间提供测距透镜5c。

布置三个图像拾取单元22a、22b、22c，以便分别面向测距透镜5a、5c、5b。测距透镜5a、5c、5b的光轴彼此平行。定位三个图像拾取单元22a、22b、22c的成像区域22a1、22b1、22c1的对角线中心，以便分别与测距透镜5a、5c、5b的光轴基本上重合。测距透镜5a、5c、5b中的每个具有使得根据进入测距透镜5a、5c、5b的被摄体光在成像区域22a1、22c1、22b1上形成被摄体图像的焦距。测距透镜5a、5c、5b的场角彼此相等。

类似与图5中所示的示例1，图像拾取单元22a、22b、22c是这样在基底21上整体地形成的：将通过按行布置的三个图像拾取单元与通过已知的半导体处理在其上形成多个图像拾取单元的半导体晶片的一部分一起切掉以将三个图像拾取单元与在该半导体晶片上形成的多个图像拾取单元分离。

测距计算单元24等提供在电路基底23上，并且配置为加载从三个图像拾取单元22a、22b、22c中选择的两个图像拾取单元22a、22c(在本示例中，在正常的测距情形下，选择两侧的图像拾取单元22a、22c，并且在具有靠近距离的测距的情形下，选择相邻的图像拾取单元22a、22b)的成像区域中的每个输出的像素输出信号，计算成像区域上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，并且计算与被摄体的距离。

(测距装置3a中的测距操作)

接着，将解释在数字相机1对被摄体进行拍摄时，通过测距装置3a的测距操作。

当拍摄者打开未图示的电源开关以便将数字相机设置在拍摄模式时，测距启动命令信号被输出给测距装置3a。进入该三个测距透镜5a、5c、5b的来自被摄体的光分别在图像拾取单元22a、22c、22b的成像区域22a1、22c1、22b1上成像以形成被摄体图像。

此时，如图7A所示，相邻图像拾取单元22a、22b之间的基线的长度D1小于两侧的图像拾取单元22a、22c之间的基线的长度D2，并且因此由于在成像区域22a1、22b1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，可以以高精度来测量与靠近侧处的位置A的附近的距离。

如图7B所示，由于两侧的图像拾取单元22a、22c之间的基线的长度D2大于两个相邻图像拾取单元22a、22b之间的基线的长度D1，尽管不能以高精度来测量与比位置B(位置B＞位置A)更靠近的位置处的被摄体的距离，但是通过在成像区域22a1、22c1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，可以以高精度来测量与比位置B更远的位置处的被摄体的距离。

例如，在被摄体处于靠近的位置(即，位置A和位置B之间的位置)情形下，如图7A和7B所示，加载图像拾取单元22a、22b的成像区域22a1、22b1输出的像素输出信号，并且计算成像区域22a1、22b1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，使得可以以高精度来计算与被摄体的距离。与被摄体的距离的信息输出给控制单元14。

例如，在被摄体处于比靠近的位置远的位置情形下，即，比位置B更远的位置，如7B所示，加载图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1输出的像素输出信号，并且计算成像区域22a1、22c1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，使得可以以高精度来计算与被摄体的距离。与被摄体的距离的信息被输出给控制单元14。

控制单元14基于输入的距离信息来控制以驱动聚焦透镜驱动单元16，以便将拍摄镜头2的聚焦透镜组移动到焦点对准的位置，使得在CCD图像传感器11的光接收表面上形成被摄体图像。

如上所述，根据具有本示例的测距装置3a的数字相机1，在被摄体处于靠近的位置情形下，基于从其间具有短的基线长度的两个相邻的图像拾取单元22a、22b的成像区域22a1、22b1输出的像素输出信号来进行测距。在被摄体处于比靠近的位置更远的位置情形下，基于从其间具有大的基线长度的两侧的图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1输出的像素输出信号来进行测距。

相应地，如果被摄体在更靠近的位置，在可以利用高精度来测量与被摄体的距离。

在本示例中，类似于示例1，如图6B所示，通过将按行布置的三个图像拾取单元与半导体晶片一起从半导体晶片上切掉，可以以低成本容易地获得在其上整体地形成三个测距图像拾取单元的图像拾取单元基底21，在所述半导体晶片上通过已知的半导体处理来形成每一个具有例如VGA大小的多个图像拾取单元。

由此，在不用校正图像拾取单元22a、22b、22c的位置间隙或位置偏差以及角度间隙或角度偏差的操作的情况下，可以以高精度在预定的位置处排列图像拾取单元22a、22b、22c。此外，可以布置图像拾取单元22a、22b、22c，而不在图像拾取单元22a、22b、22c的光接收表面上出现角度偏差或者倾斜。相应地，可以以高精度稳定地测量与被摄体的距离。

(示例3)

图8A是示出根据示例3的测距装置的示意性纵向截面图，而图8B是示出用于测距的图像拾取单元的平面图。使用相同的参考标号用于与示例1和2的配置相同的配置。使用测距装置的数字相机的配置与图1和图2所示的示例1的数字相机的配置相同或者相似，并且因此将省略对其的解释。

多个透镜可以是按行在透镜阵列上形成的四个透镜，并且第一透镜对是四个透镜中在内的两个透镜，第二透镜对是两个两侧的透镜。两个在内的透镜可以是在透镜阵列的后表面形成，两个两侧的透镜是在透镜阵列的前侧形成。

尽管在示例2中，测距装置包括三个测距透镜和三个图像拾取单元，但如图8A所示，根据本示例的测距装置3b包括按行排列的四个测距透镜5a、5b、5c、5d和四个图像拾取单元22a、22b、22c、22d。

在前侧在透镜阵列4的两侧，在透镜阵列4上整体地形成两个测距透镜5a、5b(图8A的上侧)，并且在透镜阵列4的背面，在前面的两侧测距透镜5a、5b之间的内侧的透镜阵列4上整体地形成两个测距透镜5c、5d。四个测距透镜5a、5c、5d、5b的光轴彼此平行。定位四个图像拾取单元22a、22b、22c、22d的成像区域22a1、22b1、22c1、22d1的对角线中心，以便分别与测距透镜5a、5c、5b、5d的光轴基本上重合。

设置透镜阵列4的前侧的测距透镜5a、5b和背面的测距透镜5c、5d以便使其具有根据进入测距透镜5a、5c、5b、5d的被摄体光在同一平面上在对应的成像区域22a1、22d1、22b1、22c1上形成图像的焦距。即，由于两个两侧测距透镜5a、5b被定位在内侧测距透镜5c、5d的前侧，所以测距透镜5a、5b的焦距被设置为大于测距透镜5c、5d的焦距。

两个内侧透镜5c、5d的场角被设置为宽于两侧测距透镜5a、5b的场角。

类似于示例1，如图8B所示，通过将按行布置的四个图像拾取单元与半导体晶片一起从半导体晶片上切掉，可以获得四个测距图像拾取单元22a、22b、22c、22d(成像区域22a1、22b1、22c1、22d1)，在所述半导体晶片上通过已知的半导体处理来形成每一个具有例如VGA大小的多个图像拾取单元。

(测距装置3b的测距操作)

接着，将解释在数字相机1对被摄体进行拍摄时，测距装置3b的测距操作。

当拍摄者打开未图示的电源开关以便将数字相机设置在拍摄模式时，测距启动命令信号被输出给测距装置3b。进入该四个测距透镜5a、5c、5d、5b的来自被摄体的光分别在图像拾取单元22a、22c、22b、22d的成像区域22a1、22b1、22c1、22d1上成像以形成被摄体图像。

此时，如图9A所示，两个内侧图像拾取单元22b、22c(成像区域22b1、22c1)之间的基线的长度D1小于两侧的图像拾取单元22a、22d(成像区域22b1、22c1)之间的基线的长度D2，并且因此由于在内侧成像区域22b1、22c1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，可以以高精度来测量与靠近侧处的位置A的附近的距离。

如图9B所示，由于两侧的图像拾取单元22a、22d(成像区域22a1、22d1)之间的基线的长度D2大于两个内侧图像拾取单元22b、22c(成像区域22b1、22c1)之间的基线的长度D1，尽管不能以高精度来测量与比位置B(位置B＞位置A)更靠近的位置处的被摄体的距离，但是通过在成像区域22a1、22d1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，可以以高精度来测量与比距离B更远的位置处的被摄体的距离。

例如，在被摄体处于更靠近的位置，即，位置A和位置B之间的位置的情形下，如图9A和9B所示，加载从图像拾取单元22b、22c的成像区域22b1、22c1输出的像素输出信号，并且计算成像区域22b1、22c1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，使得可以以高精度来计算与被摄体的距离。与被摄体的距离的信息被输出给控制单元14。

例如，在被摄体处于比靠近的位置远的位置，即，比位置B更远的位置的情形下，如图9B所示，加载从图像拾取单元22a、22d的成像区域22a1、22d1输出的像素输出信号，并且计算成像区域22a1、22d1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，使得可以以高精度来计算与被摄体的距离。与被摄体的距离的信息被输出给控制单元14。

控制单元14基于输入的距离信息来控制以驱动聚焦透镜驱动单元16以便将拍摄镜头2的聚焦透镜组移动到焦点对准的位置，使得在CCD图像传感器11的光接收表面上形成被摄体图像。

如上所述，根据具有本示例的测距装置3b的数字相机1，在被摄体处于靠近的位置的情形下，基于从其间具有短的基线长度的两个内侧图像拾取单元22b、22c的成像区域22b1、22c1输出的像素输出信号来进行测距。在被摄体处于比靠近的位置更远的位置的情形下，基于从其间具有长的基线长度的两侧的图像拾取单元22a、22d的成像区域22a1、22d1输出的像素输出信号来进行测距。

相应地，如果被摄体在更靠近的位置，则可以利用高精度来测量与被摄体的距离。

在本示例中，类似于示例1，如图8B所示，通过将按行布置的四个图像拾取单元与半导体晶片一起从半导体晶片上切掉，可以以低成本容易地获得在其上整体地形成四个测距图像拾取单元的图像拾取单元基底21，在所述半导体晶片上通过已知的半导体处理来形成每一个具有例如VGA大小的多个图像拾取单元。

由此，在不用校正图像拾取单元22a、22b、22c、22d的位置间隙或位置偏差以及角度间隙或角度偏差的操作的情况下，可以以高精度在预定的位置处排列图像拾取单元22a、22b、22c、22d。此外，可以布置图像拾取单元22a、22b、22c、22d，而不在图像拾取单元22a、22b、22c、22d的光接收表面上出现角度偏差或者倾斜。相应地，可以以高精度稳定地测量与被摄体的距离。

(示例4)

由于在数字相机1中，拍摄镜头2具有变焦透镜组，如果例如拍摄镜头2具有28至300mm(等效35mm)的高光学放大的变焦功能，则例如如图10A和10B所示，在最广角侧(图10A)和最摄远侧(图10B)之间改变拍摄场角(由实线围绕的部分C1)。在图10A和10B中，被摄体是位于中心的两个人。

如上所述，在具有高光学放大变焦功能的数字相机1中，当以最广角侧来拍摄时，从最摄远侧大幅度地改变场角。另一方面，在具有其中布置一对(两个)测距透镜以便面向图像拾取单元的配置的常规的测距装置中，测距透镜的场角被设置为在例如28到300mm之间中间的100mm(等效35mm)的摄远侧处的场角，以便调节为根据变焦放大倍率改变的拍摄场角。

因此，尽管如果拍摄场角是大约100mm(35mm等效)，则可以以高精度来进行测距，如果对于拍摄进行变焦使得拍摄场角在最广角侧附近(28mm(35mm等效))或者在最摄远侧(300mm(35mm等效))，则测距场角和拍摄场角之间的偏差增加，使得测距的精度减少。

因此，在本示例中，在根据图8A、9A、9B中所示的示例3的测距装置3b中，设置四个测距透镜5a、5b、5c、5d的两个内侧测距透镜5c、5d的场角，以便为例如等效于50mm(35mmd等效)的广角测距的场角(例如，参见图10A中虚线所示的范围C2)。设置四个测距透镜5a、5b、5c、5d的两侧测距透镜5a、5b的场角，以便为例如等效于150mm(35mm等效)的摄远测距的场角(例如，参见图10B中虚线所示的范围C3)。其他配置与示例3中的配置相同。也就是，内侧测距透镜5c、5d的场角设置为大于两侧测距透镜5a、5b的场角。

如果图1和2所示的数字相机1的拍摄镜头2的拍摄场角设置为例如大约28到100mm(35mm等效)，则依据从控制器14输入的拍摄场角信息，测距计算单元24加载来自与设置为具有广角场角的两个内侧测距透镜5c、5d对应的成像区域22b1、22c1的像素输出信号，然后基于以相同的方式输入的像素输出信号进行测距。然后，控制单元14基于输入的距离信息来控制以驱动聚焦透镜驱动单元16，以便将拍摄镜头2的聚焦透镜组移动到焦点对准的位置，使得在CCD图像传感器11的光接收表面上形成被摄体图像。

如果拍摄镜头2的拍摄场角设置为例如大约100到300mm(35mm等效)，则依据从控制器14输入的拍摄场角信息，测距计算单元24加载来自与设置为具有摄远场角的两侧测距透镜5a、5b对应的成像区域22a1、22d1的像素输出信号，然后基于以相同的方式输入的像素输出信号进行测距。然后，控制单元14基于输入的距离信息来控制以驱动聚焦透镜驱动单元16以便将拍摄镜头2的聚焦透镜组移动到焦点对准的位置，使得在CCD图像传感器11的光接收表面上形成被摄体图像。

如上所述，根据本示例的测距装置，四个测距透镜5a、5b、5c、5d的两个内侧测距透镜5c、5d的场角被设置为广角测距场角并且两个两侧测距透镜5a、5b的场角被设置为摄远测距场角。由此，即使拍摄镜头2具有例如28到300mm(35mm等效)的宽拍摄场角，也可以依据在拍摄时设置的测距场角而将测距场角设置为广角测距场角或者摄远测距场角，使得可以减少拍摄场角和测距场角之间的偏差并且可以以高精度来进行测距。

(示例5)

图11A是示出根据示例5的测距装置的示意性截面图，而图11B是示出用于测距的图像拾取单元的平面图。使用测距装置的数字相机的配置与图1和图2所示的示例1的数字相机的配置相同或者相似，并且因此将省略对其的解释。

可以使用以下配置：透镜阵列具有第一和第二透镜阵列部分，在第一透镜阵列部分上整体地形成第一透镜对，在第二透镜阵列部分上整体地形成第二透镜对，并且第二透镜阵列部分布置在与第一透镜阵列部分的纵向侧表面相邻，并且布置第二透镜阵列部分以便为从第一透镜阵列部分朝向测距图像拾取单元的相对侧凸出以形成梯状部分(step portion)。

可以通过将每一行具有至少三个图像拾取单元的两行与半导体晶片的一部分一起切掉来形成测距图像拾取单元，以便面向布置的第一和第二透镜阵列部分。

尽管在示例3中，测距装置包括按行排列的四个测距透镜5a、5b、5c、5d和四个图像拾取单元22a、22b、22c、22d，但如图11A、12A、12B所示，根据本示例的测距装置3c包括：在由透明树脂材料制成的第一透镜阵列4a的上表面并且在其两侧整体地形成的两个测距透镜5a、5b，在由透明树脂材料制成的第二透镜阵列4b的上表面并且在其相邻的左侧和中心侧整体地形成的两个测距透镜5c、5d，并且将第一和第二透镜阵列4a、4b中的每个以不同的层次布置在外壳20的开口的前侧(图11A的上侧)。如图12A和12B所示，布置第一透镜阵列4a以便基本上与第二透镜阵列4b的纵向侧表面的上边缘接触。

如图11B所示，在图像拾取单元基底21上形成六个测距图像拾取单元22a、22b、22c、22d、22e、22f(成像区域22a1、22b1、22c1、22d1、22e1、22f1)以便面向在外壳20的背面布置的第一和第二透镜阵列4a、4b(图11的下侧)。

在图像拾取单元基底21上，以两行来排列三个测距图像拾取单元22a、22b、22c和三个测距图像拾取单元22d、22e、22f。类似于示例1，例如通过将两行的三个图像拾取单元(总共六个图像拾取单元)与半导体晶片的一部分一起从半导体晶片上切掉，来获得按两行排列的图像拾取单元22a、22b、22c(成像区域22a1、22b1、22c1)和图像拾取单元22d、22e、22f(成像区域22d1、22e1、22f1)，在所述半导体晶片上通过已知的半导体处理来形成每一个具有例如VGA大小的多个图像拾取单元。

四个测距透镜5a到5d的光轴彼此平行。定位四个图像拾取单元22a、22c、22d、22e的成像区域22a1、22c1、22d1、22e1的对角线中心，以便分别与测距透镜5a、5c、5d、5b的光轴基本上重合。

在测距透镜5a和5b之间的第一透镜阵列4a的中心部分处不提供测距透镜，使得透镜阵列4的中心部分和第二透镜阵列4b的右侧处于被遮蔽状态。相应地，从六个测距图像拾取单元22a、22b、22c、22d、22e、22f中的中心测距图像拾取单元22b和右侧测距图像拾取单元22f不输出像素输出信号。

设置透镜阵列4的测距透镜5a、5b，以便具有根据进入测距透镜5a、5b的被摄体光在同一平面上在对应的成像区域22a1、22c1上形成图像的焦距。与以上类似，设置第二透镜阵列4b的测距透镜5c、5d，以便具有根据进入测距透镜5c、5d的被摄体光在同一平面中的对应的成像区域22d1、22e1上形成图像的焦距。即，由于第一透镜阵列4a被定位在第二透镜阵列4b的前侧，所以测距透镜5a、5b的焦距被设置为大于测距透镜5c、5d的焦距。

第二透镜阵列4b的测距透镜5c、5d的场角被设置为宽于第一透镜阵列4a的测距透镜5a、5b的场角。

在该示例中，类似于示例3，当拍摄者打开未图示的电源开关以便将数字相机设置在拍摄模式时，从控制单元14向测距装置3c输出测距启动命令信号。进入四个测距透镜5a、5c、5b、5d的来自被摄体的光分别在图像拾取单元22a、22c、22d、22e的成像区域22a1、22c1、22d1、22e1上成像以形成被摄体图像。

此时，如图12A所示，第二透镜阵列4b的图像拾取透镜5c、5d(成像区域22d1、22e1)之间的基线的长度D1小于第一透镜阵列的测距透镜5a、5b(成像区域22a1、22c1)之间的基线的长度D2，因此可以以高精度来进行对更靠近位置的测距。

因此，在被摄体处于更靠近的位置情形下，测距单元24加载从图像拾取单元22d、22e的成像区域22d1、22e1输出的像素输出信号，并且计算在成像区域22d1、22e1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，使得可以以高精度来计算与被摄体的距离。与被摄体的距离的信息被输出给控制单元14。

第一透镜阵列4a的测距透镜5a和5b(成像区域22a1、22c1)之间的基线的长度D2大于第二透镜阵列4b的测距透镜5c和5d(成像区域22d1、22e1)之间的基线的长度D1。相应地，通过计算成像区域22a1、22c1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，可以以高精度来进行从靠近位置到远位置的测距。计算的与被摄体的距离的信息被输出给控制单元14。

如上所述，根据本示例的测距装置3c，即使被摄体在靠近位置附近，也可以基于从与具有短的基线的第二透镜阵列4b的测距透镜5c、5d对应的成像区域22d1、22e1输出的像素输出信号来以高精度进行测距。

在根据本示例的测距装置3c中，由于第一透镜阵列4a和第二透镜阵列4b是分开形成的，所以第一和第二透镜阵列4a、4b的位置可以独立地或者分开地设置。由此，依据测距透镜5a、5b中基线的长度的成像区域的大小、测距透镜的最佳焦距可以与测距透镜5c、5d中的那些独立或者分开调节。

类似于示例1，如图11B所示，在本示例中，通过将按两行布置的六个图像拾取单元与半导体晶片的一部分一起从半导体晶片上切掉，以低成本容易地形成在其上按两行整体地形成测距图像拾取单元22a、22b、22c和测距图像拾取单元22d、22e、22f的图像拾取单元基底21，在所述半导体晶片上通过已知的半导体处理来形成每一个具有例如VGA大小的多个图像拾取单元。

由此，在不用校正按两行排列的测距图像拾取单元22a、22b、22c和测距图像拾取单元22d、22e、22f的位置间隙或位置偏差以及角度间隙或角度偏差的操作的情况下，可以以高精度在预定的位置处排列测距图像拾取单元22a、22b、22c和图像拾取单元22d、22e、22f。此外，可以布置测距图像拾取单元22a、22b、22c和测距图像拾取单元22d、22e、22f，而不在测距图像拾取单元22a、22b、22c和测距图像拾取单元22d、22e、22f的光接收表面上出现角度偏差或者倾斜。相应地，可以以高精度稳定地测量与被摄体的距离。

根据该测距装置和成像设备，多个测距图像拾取单元中的每一个是其上以平面状态布置有光接收元件的二维图像拾取单元，并且其是通过以下方式获得的：将至少三个图像拾取单元与具有多个图像拾取单元的半导体晶片的一部分一起从该半导体晶片上切掉以将三个图像拾取单元与多个图像拾取单元分离。由此，在不用校正测距图像拾取单元的位置偏差以及角度偏差的操作的情况下，可以以高精度在预定的位置处定位测距图像拾取单元。此外，布置测距图像拾取单元而不在测距图像拾取单元的光接收表面上出现角度偏差(倾斜)使得可以以高精度稳定地测量与被摄体的距离。

[第二实施例]

根据示例1的测距装置中的中心测距图像拾取单元可以用于移除稍后描述的闪耀。

(示例6)

(测距装置3的配置)

测距装置可以包括诸如稍后描述的闪耀量检测单元之类的光量检测单元，其被配置为在不需要的光通过透镜单元L进入多个测距图像拾取单元中的至少一个非成像的图像拾取单元时检测光量。当不需要的光进入至少一个非成像的图像拾取单元时，光量检测单元检测进入该至少一个非成像的图像拾取单元的不需要的光的光量。距离计算单元从来自测距图像拾取单元的输出中减去由光量检测单元检测到的不需要的光的光量的输出以便在基于来自测距图像拾取单元的输出来计算与被摄体的距离之前校正来自测距图像拾取单元的输出。

此外，可以使用以下配置：当第一和第二不需要的光进入至少一个非成像的图像拾取单元时，该至少一个非成像的图像拾取单元的成像区域被划分为包括第一不需要的光进入的区域的第一区域和包括第二不需要的光进入的区域的第二区域，光量检测单元检测来自第一区域的第一不需要的光的光量和来自第二区域的第二不需要的光的光量，并且距离计算单元从来自测距图像拾取单元之一的输出中减去由光量检测单元检测到的第一不需要的光的光量的输出，并且从来自测距图像拾取单元中的另一个的输出中减去由光量检测单元检测到的第二不需要的光的光量的输出，以便在基于来自测距图像拾取单元的输出计算与被摄体的距离之前校正来自测距图像拾取单元的输出。

更具体地，例如，在如图13A和13B中所示，根据本示例的测距装置3包括：外壳20，在前侧(图13A的上侧)有开口；由透明树脂材料形成的透镜阵列4，利用其在数字相机1的左右方向上、在该外壳20的前侧按行整体地形成一对测距透镜5a、5b；用于图像拾取单元的薄板状的基底21，其布置在外壳20的背面(图13A的下侧)，与透镜阵列4相对；三个用于测距的平面(二维)图像拾取单元22a、22b、22c，其以预定的间隔在基底21上形成；以及电路基底23，布置在基底21的背面。下文中，两侧的图像拾取单元22a、22c称为测距图像拾取单元，而中心的图像拾取单元22b称为非成像的图像拾取单元22b。

布置两侧的图像拾取单元22a、22c，以便分别面向测距透镜5a、5b。两侧测距图像拾取单元22a、22c的成像区域(光接收表面)22a1、22c1和中心非成像的图像拾取单元22b的成像区域22b1具有彼此相同的大小。除了透镜阵列4a的前侧的测距透镜5a、5b的一部分外，透镜阵列4a覆盖有未图示的光遮蔽部件，使得光不能穿过测距透镜5a、5b的剩余部分。相应地，在中心非成像的图像拾取单元22b的成像区域22b1上不形成图像。

在基底21上整体地提供的测距图像拾取单元22a、22c和非成像的图像拾取单元22b例如是通过已知的半导体处理、利用稍后描述的半导体晶片整体形成的CCD、CMOS等。在成像区域(光接收表面)22a1、22b1、22c1中，以网格状方式排列大量光接收元件(像素)。

在本示例中，如图13B所示，例如，相邻的成像区域22a1和22b1之间的基线的长度D1是大约3mm，而两侧的图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1和22c1之间的基线的长度D2是大约6mm。

测距透镜5a、5b的光轴彼此平行。定位两侧测距图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1的对角线中心，以便分别与测距透镜5a、5b的光轴基本上重合。测距透镜5a、5b的场角彼此相等。

测距透镜5a、5b中的每个具有使得根据进入测距透镜5a、5c的被摄体光在成像区域22a1、22c1上形成被摄体图像的焦距。

测距计算单元24、闪耀量检测单元25等提供在电路基底23上。闪耀量检测单元25配置为检测由于进入中心非成像图像拾取单元22b的成像区域22b1的闪耀引起的光量。作为由于闪耀引起的光进入中心非成像图像拾取单元22b的成像区域22b1的状态，存在以下情形：来自强光源的光(诸如太阳光)以大的入射角进入测距透镜5a、5b，例如，已经穿过测距透镜5a的来自光源的光进入成像区域作为闪耀光。在这种条件下，已经穿过另一测距透镜5b的来自光源的光在外壳20的内壁表面反射，然后进入测距图像拾取单元22c的成像区域22c1作为闪耀光，如稍后详细描述的。

由于闪耀引起的光是不需要的光，所以当闪耀引起的光进入两侧成像区域22a1、22c1中的至少一个时，在计算成像区域22a1、22c1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)时，出现误差，使得可能减少测距精度。

测距计算单元24在正常状态下加载两侧测距图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1的每个输出的像素输出信号，计算成像区域22a1、22c1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，并且计算与被摄体的距离，其中在所述正常状态下，由于闪耀引起的光不进入两侧测距图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1，22c1中的至少一个。

测距计算单元24通过使用依据进入成像区域22b1的闪耀光的光量的输出，移除闪耀光的影响，所述进入成像区域22b1的闪耀光的光量是通过闪耀量检测单元25在发生其中闪耀光进入两侧测距图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1中的至少一个的闪耀时检测到的。下文中，该输出称为闪耀光量输出。然后，测距计算单元24计算成像区域22a1、22c1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)。稍后将详细解释该计算。

由于进入测距图像拾取单元22c的成像区域22c1的闪耀光在外壳20的内壁表面反射，所以该光量小于直接进入非成像的图像拾取单元22b的成像区域22b1的闪耀光的光量。因此，闪耀量检测单元25将从成像区域22b1输入的闪耀光量输出乘以预定的校正因数，以将输出设置为基本上等于依据进入成像区域22c1的闪耀光的光量的输出。

在测距计算单元24中计算的距离信息被输出给控制单元14。控制单元14向聚焦透镜驱动单元16输出驱动控制信号，以便基于输入的距离信息来聚焦被摄体。

(测距装置3的测距操作)

接着，将解释当通过数字相机1来拍摄被摄体时，通过测距装置3的测距操作。首先，将解释在闪耀光没有进入测距装置3时的测距操作，并且接着将解释在闪耀光进入测距装置3并且发生闪耀时的测距操作。

(在没有闪耀光的正常条件下的测距操作)

当拍摄者打开未图示的电源开关以便将数字相机设置在拍摄模式时，测距启动命令信号输出给测距装置3。

当测距操作开始时，例如，如图15中所示，进入该对测距透镜5a、5b的来自被摄体的光分别在两侧测距图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1上成像，以形成被摄体图像。

然后，测距计算单元24加载从其上形成被摄体图像的成像区域22a1、22c1的像素(光接收表面)输出的像素输出信号，并且计算在成像区域22a1、22c1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，使得可以以高精度来计算与被摄体的距离。计算的与被摄体的距离的信息输出给控制单元14。

在该情形下，由于闪耀光没有进入两侧测距图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1，所以闪耀光也没有进入中心非成像图像拾取单元22b的成像区域22b1。相应地，闪耀量检测单元24不进行闪耀光的光量检测。

控制单元14基于输入的距离信息来控制以驱动聚焦透镜驱动单元16，以便将拍摄镜头2的聚焦透镜组移动到焦点对准的位置，使得在CCD图像传感器11的光接收表面上形成被摄体图像。

信号处理器12加载从CCD图像传感器11的每个像素输出的像素输出信号，并且基于像素输出的强度来计算被摄体的亮度。所计算的被摄体的亮度的信息输出给控制单元14。然后，控制单元14基于输入的亮度信息设置打开的状态，即，孔径光阑单元10的光圈值和CCD图像传感器11的电子快门操作次数，以便作为用于被摄体的合适的曝光量。孔径光阑单元10的打开状态通过由光圈驱动单元18的驱动来控制。

然后，按压释放按钮6，在合适的曝光条件下在焦点对准状态下对被摄体进行拍摄，所述合适的曝光条件包括CCD图像传感器11的电子快门操作次数、孔径光阑单元10的光圈值等等。信号处理器12对从CCD图像传感器11输出的像素输出信号进行数字处理，加载处理后的信号，并且将其转换为能够被显示和存储的图像数据。在信号处理器12中生成的图像数据被存储在存储卡19中，并且在LCD监视器15上显示为静态图像。

(在闪耀光进入测距装置的条件下的测距操作)

当测距操作开始时，例如，如图16A中所示，进入该对测距透镜5a、5b的来自被摄体的光A1、A2分别进入两侧测距图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1以形成被摄体图像。

此时，例如，如果诸如太阳之类的强光源与测距透镜5a的前侧成对角，并且来自该强光源的光B1、B2以大的入射角进入测距透镜5a、5b，则穿过测距透镜5a的光B1进入中心成像区域22b1作为闪耀光。另一方面，穿过测距透镜5b的光B2在外壳20的内部表面反射，并且反射后的光进入成像区域22c1作为闪耀光。

如图16B所示，进入成像区域22b1和22c1的闪耀光C1、C2中的每一个是例如环形。例如，如图17所示，如果闪耀光C2进入测距图像拾取单元22c的成像区域22c1，则在所形成的被摄体图像A的一部分上叠加闪耀光C2。另一方面，闪耀光没有进入测距图像拾取单元22a的成像区域22a1，并且因此仅仅形成被摄体图像A。

进入测距图像拾取单元22c的成像区域22c1的闪耀光C2是不需要的光，并且因此是作为减少测距精度的因素的有害光。因此，来自成像区域22c1的输出值是在依据所形成的被摄体图像A的像素输出上叠加依据闪耀光C2的光量的输出而获得的值，使得必须移除依据闪耀光C2的光量的输出。在这种条件下，由于闪耀光C1也进入了中心非成像的图像拾取单元22b的成像区域22b1，因此通过闪耀量检测单元25来检测依据来自成像区域22b1的闪耀光C1的光量的闪耀光的输出(电信号)。

然后，测距计算单元24加载来自成像区域22a1、22c1的输出。此时，来自成像区域22c1的输出包括由于依据闪耀光C2的光量的闪耀引起的输出。然后，测距计算单元24从来自成像区域22c1的输出中减去由闪耀量检测单元25检测到的闪耀光的光量的输出，以便移除依据进入成像区域22c1的闪耀光C2的光量的输出。

由此，测距计算单元24仅仅加载依据成像区域22a1和22c1上形成的被摄体图像的像素输出，并且计算成像区域22a1、22c1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，使得可以以高精度来计算与被摄体的距离。以下的操作与正常条件下的测距操作相同。

与图16相反，如图18A、18B所示，如果诸如太阳之类的强光源与测距透镜5b的前侧成对角，并且来自该强光源的光B1’、B2’以大的入射角进入测距透镜5a、5b。另一方面，穿过测距透镜5b的光B2’进入中心成像区域22b1作为闪耀光C4。在这种情形下，测距计算单元24也从成像区域22a1的输出中减去由闪耀量检测单元25检测到的成像区域22b1的闪耀光的光量的输出，以便移除依据进入成像区域22a1的闪耀光C3的光量的输出。

如上所述，根据本示例的测距装置3，即使当发生其中闪耀光进入两侧测距图像拾取单元22a、22c的成像区域22a1、22c1中的至少一个时的闪耀时，也可以通过使用由闪耀量检测单元25检测到的中心测距拾取单元22b的成像区域22b1的闪耀光的光量的输出来移除该闪耀光的影响，而不用如常规的装置那样在测距透镜5a、5b和成像区域22a、22c之间提供具有形成多个倾斜表面的光遮蔽壁的光遮蔽块。

因此，根据本示例的测距装置3，由于在该测距装置3中不需要提供具有倾斜表面的光遮蔽壁，因此可以实现小尺寸和低成本。

(示例7)

在本示例中，作为生成闪耀光的强光源处于与测距装置3的测距透镜5a和5b中的每一个前侧成对角。

如图19A、19B所示的，如果来自未图示的布置为与测距透镜5a的前侧成对角的一个光源的光B1、B2以大的入射角进入测距透镜5a、5b，则穿过测距透镜5a的光B1进入中心成像区域22b1作为闪耀光C4。另一方面，穿过测距透镜5b的光B2在外壳20的内壁表面反射，并且进入成像区域22c1作为闪耀光C2。

此外，如图19A、19B所示的，如果来自未图示的布置为与测距透镜5b的前侧成对角的另一光源的光B1’、B2’以大的入射角进入测距透镜5a、5b，则穿过测距透镜5a的光B1’在外壳20的内壁表面反射，并且进入中心成像区域22a1作为闪耀光C3。另一方面，穿过测距透镜5b的光B2’进入中心成像区域22b1作为闪耀光C4。

如上所述，在本示例中，在闪耀光C2进入成像区域22c1并且闪耀光进入成像区域22a1的情形下，例如，如图20所示的，在形成的被摄体图像A的一部分上叠加闪耀光C2、C3。闪耀光C1、C4从左右进入中心成像区域22b1的两侧的附近(参见图19)。

下文中，将解释当发生其中闪耀光C2进入成像区域22c1并且闪耀光C3进入成像区域22a1的闪耀时的测距操作。

在进入中心成像区域22b1的两侧的附近的闪耀光C1、C4中(参见图19B)，闪耀光C1对应于进入成像区域22c1的闪耀光C2，闪耀光C4对应于进入成像区域22a1的闪耀光C3。

在本示例中，当移除进入成像区域22c1的闪耀光C2的影响时，闪耀量检测单元25设置为加载来自例如闪耀光C1进入的成像区域22b1的一半区域的输出。此外，当移除进入成像区域22a1的闪耀光C3的影响时，闪耀量检测单元25设置为加载来自例如闪耀光C4进入的成像区域22b1的一半区域的输出。

为了移除进入成像区域22c1的闪耀光C2的影响，首先，闪耀量检测单元25检测依据来自闪耀光C1进入的成像区域22b1的一半区域的闪耀光C1的光量的闪耀光量输出(电信号)。然后，为了移除进入成像区域22a1的闪耀光C3的影响，闪耀量检测单元25检测依据来自闪耀光C4进入的成像区域22b1的一半区域的闪耀光C4的光量的闪耀光量输出(电信号)。

测距计算单元24加载来自成像区域22a1、22c1的输出。此时，来自成像区域22c1的输出包括由于依据闪耀光C2的光量的闪耀引起的输出。来自成像区域22a1的输出包括由于依据闪耀光C3的光量的闪耀引起的输出。

然后，测距计算单元24从来自成像区域22c1的输出中减去由闪耀量检测单元25检测到的闪耀光C1的光量的输出，以便移除依据进入成像区域22c1的闪耀光C2的光量的输出。此外，测距计算单元24从来自成像区域22a1的输出中减去由闪耀量检测单元25检测到的闪耀光C4的光量的输出，以便移除依据进入成像区域22a1的闪耀光C3的光量的输出。

由此，测距计算单元24仅仅加载依据成像区域22a1和22c1上形成的被摄体图像的像素输出，并且计算成像区域22a1、22c1上形成的被摄体图像之间的偏差(即，视差)，使得可以以高精度来计算与被摄体的距离。

根据本发明的实施例的测距装置和成像设备，如果来自强光源的光以大的入射角进入测距透镜，则穿过测距透镜的光在测距装置的外壳的内壁表面反射，然后进入成像区域作为不需要的光(闪耀光)。因此，测距图像拾取单元输出这样的输出：其包括依据形成的被摄体图像的像素输出的不需要光(闪耀光)的光量的输出。

即使在这种情形下，通过由闪耀量检测单元25检测进入非成像的图像拾取单元的不需要光(闪耀光)的光量，并且从来自测距图像拾取单元的输出中减去所检测到的不需要的光量，使得可以移除进入测距图像拾取单元的不需要光(闪耀光)的影响。相应地，不需要如常规的装置那样在测距装置中提供具有倾斜表面的光遮蔽壁的光遮蔽块来移除不需要光(闪耀光)的影响。相应地，可以实现小尺寸和低成本。

[第三实施例]

(示例8)

图21是示意性地示出根据本示例的具有测距装置的数字相机的系统配置的框图。

如图21所示，根据本示例的数字相机1a包括控制器14中的自动聚焦控制器14a(下文中，称为AF控制器)，其配置为基于经由信号处理器12从CCD图像传感器11加载的成像信号来进行自动聚焦控制。数字相机1a的配置类似与图2中示出的示例1中的数字相机的配置，并且因此省略对其的解释。尽管在图21中所示的测距装置3a是示例2中的测距装置，但可以使用示例1和示例3到7的测距装置。

AF控制器14a经由信号处理器12加载从CCD图像传感器11输出的成像信号，并且从所加载的成像信号计算AF(自动聚焦)评估值。

例如通过提取高频分量的滤波器的输出的积分值、相邻像素之间的亮度差的积分值等等计算AF评估值。在拍摄镜头处于焦点对准状态的情形下，被摄体的边缘部分是清楚的并且获得最大的高频分量。由此，在进行AF操作(焦点检测操作)时获得拍摄镜头2的聚焦位置处的AF评估值，然后确定具有最大值的位置作为焦点对准位置。

也就是，当按压释放按钮6(参见图1)时，从AF控制器14a向聚焦透镜驱动单元16输出驱动命令以在光轴上移动拍摄镜头2的聚焦透镜组，也就是，作为所谓的爬升(climbing)AF系统的对比度(contrast)评估系统的AF操作。当AF覆盖区域从无限远位置到靠近位置时，拍摄镜头2的聚焦透镜组移动到聚焦位置，以便对从无限远位置到靠近位置或者从靠近位置到无限远位置中的位置聚焦。然后，确定在聚焦位置处的AF评估值中的最大位置作为焦点对准位置，并且将拍摄镜头2的聚焦透镜组移动到焦点对准位置。

如上所述，由于除了外部测量系统中的测距装置3a以外，根据本示例的数字相机1a还具有配置为根据从CCD图像传感器11加载的成像信号来进行自动聚焦控制的AF控制器14a，所以可以同时进行基于由测距装置3a获得的测距信息的聚焦操作和AF控制器14a的聚焦操作，使得可以实现高速的且高精度的聚焦。

也就是，在通过AF控制器14a的聚焦操作中，例如，当进行其中在镜头延伸量大(变焦放大倍率大)的摄远侧的拍摄时，拍摄镜头2的聚焦透镜组的移动量增加，使得需要用于进行聚焦操作的长的时间。

另一方面，在本示例中，首先，基于由测距装置3a获得的距离信息，将拍摄镜头2的聚焦透镜组快速移动到靠近焦点对准位置的位置，然后通过AF控制器14a的聚焦操作将拍摄镜头2的聚焦透镜组移动到焦点对准位置的位置，使得在通过AF控制器14a进行聚焦操作时聚焦透镜组的移动范围。由此，可以进行快速且精确的聚焦，并且因此可以进行拍摄而不错过照相机会。

通过切换操作单元13的操作，可以选择基于测距装置3a获得的距离信息的聚焦操作和AF控制器14a的聚焦操作之一以进行所选择的(例如，测距装置3a的)聚焦操作。

尽管在以上的示例中，测距装置被应用于数字相机，但是其也可以被应用例如数字摄像机、安装在车辆上的相机、移动安装的相机、监视相机等等。

尽管按照示例性实施例已经描述了本发明，但本发明不限于此。应理解，本领域技术人员在所描述的实施例中可以做出改变，而不脱离由以下权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (11)

1.一种测距装置，包括：

多个二维图像拾取单元，彼此以预定的间隔布置；

透镜单元，配置为在多个图像拾取单元上形成被摄体的被摄体图像，在其上形成被摄体图像的图像拾取单元输出被摄体图像的信号；以及

距离计算单元，配置为基于从图像拾取单元输出的信号来计算与被摄体的距离，其中

所述多个图像拾取单元是在单个半导体晶片上形成的，

所述被摄体图像是通过透镜单元在多个图像拾取单元中的至少两个图像拾取单元上形成的，以及

所述距离计算单元配置为基于从其中每一个上形成被摄体图像的所述至少两个图像拾取单元输出的信号来计算与被摄体的距离，

其中，所述多个图像拾取单元包括至少一个非成像的图像拾取单元；

所述测距装置包括：光量检测单元，配置为当不需要的光通过透镜单元进入所述至少一个非成像的图像拾取单元时检测光量；

当不需要的光进入所述至少一个非成像的图像拾取单元时，所述光量检测单元检测进入所述至少一个非成像的图像拾取单元的不需要的光的光量；以及

所述距离计算单元从来自图像拾取单元的输出中减去由光量检测单元检测到的不需要的光的光量的输出，以便在基于来自图像拾取单元的输出计算与被摄体的距离之前校正来自图像拾取单元的输出。

2.根据权利要求1所述的测距装置，其中

所述透镜单元具有透镜阵列和在所述透镜阵列上整体地形成的多个透镜，并且布置所述多个透镜以便面向多个图像拾取单元；以及

所述多个透镜是按行排列以便分别面向其间布置至少一个图像拾取单元的多个图像拾取单元中的两个两侧的图像拾取单元的两个透镜。

3.根据权利要求1所述的测距装置，其中

所述透镜单元具有透镜阵列和在所述透镜阵列上整体地形成的多个透镜，并且布置所述多个透镜以便面向多个图像拾取单元；

所述多个透镜包括其间以第一距离布置的第一透镜对和其间以大于第一距离的第二距离布置的第二透镜对；

所述被摄体图像是通过所述第一透镜对和所述第二透镜对在图像拾取单元上形成的；

所述距离计算单元基于从通过所述第一透镜对在其上形成被摄体图像的图像拾取单元和通过所述第二透镜对在其上形成被摄体图像的图像拾取单元输出的信号，计算与被摄体的距离。

4.根据权利要求3所述的测距装置，其中

所述多个透镜是在透镜阵列上形成的并且按行布置的三个透镜；

所述第一透镜对是两个相邻的透镜，并且所述第二透镜对是两个两侧的透镜。

5.根据权利要求3所述的测距装置，其中

所述多个透镜是按行在透镜阵列上形成的四个透镜；以及

所述第一透镜对是四个透镜中的两个在内的透镜，而所述第二透镜对是两个两侧的透镜。

6.根据权利要求5所述的测距装置，其中两个在内的透镜是在透镜阵列的后表面形成的，而两个两侧的透镜是在透镜阵列的前侧形成的。

7.根据权利要求3所述的测距装置，其中

所述透镜阵列具有第一和第二透镜阵列部分；

所述第一透镜对是在第一透镜阵列部分上整体地形成的，而所述第二透镜对是在第二透镜阵列部分上整体地形成的；

第二透镜阵列部分被布置为与第一透镜阵列部分的纵向侧表面相邻，并且布置第二透镜阵列部分，以便从第一透镜阵列部分朝向图像拾取单元的相对侧凸出以形成梯状部分。

8.根据权利要求7所述的测距装置，其中通过将每一行具有至少三个图像拾取单元的两行与半导体晶片的一部分一起切掉以便面向布置的第一和第二透镜阵列部分，形成图像拾取单元。

9.根据权利要求3到8的任一所述的测距装置，其中所述第一透镜对的场角大于所述第二透镜对的场角。

10.根据权利要求1所述的测距装置，其中：

当第一和第二不需要的光进入所述至少一个非成像的图像拾取单元时，所述至少一个非成像的图像拾取单元的成像区域被划分为包括第一不需要的光进入的区域的第一区域和包括第二不需要的光进入的区域的第二区域；

所述光量检测单元检测来自第一区域的第一不需要的光的光量和来自第二区域的第二不需要的光的光量；以及

所述距离计算单元从来自图像拾取单元中的一个的输出中减去由光量检测单元检测到的第一不需要的光的光量的输出，并且从来自图像拾取单元中的另一个的输出中减去由光量检测单元检测到的第二不需要的光的光量的输出，以便在基于来自图像拾取单元的输出来计算与被摄体的距离之前校正来自图像拾取单元的输出。

11.一种成像设备，包括：

成像装置，具有拍摄镜头并且配置为通过所述拍摄镜头形成被摄体的图像；

测距装置，包含：

多个二维图像拾取单元，彼此以预定的间隔布置；

透镜单元，配置为在多个图像拾取单元上形成被摄体的被摄体图像，在其上形成被摄体图像的图像拾取单元输出被摄体图像的信号；以及

距离计算单元，配置为基于从图像拾取单元输出的信号来计算与被摄体的距离;以及

聚焦装置，配置为基于由所述测距装置计算的与被摄体的距离来进行聚焦操作，

其中

所述多个图像拾取单元是这样形成的：在半导体晶片上形成多个图像拾取单元并且将多个图像拾取单元与半导体晶片的一部分一起从半导体晶片上切掉，以便将多个图像拾取单元与多个图像拾取单元分离，

所述被摄体图像是通过透镜单元在多个图像拾取单元中的至少两个图像拾取单元上形成的，以及

所述距离计算单元配置为基于从其中每一个上形成被摄体图像的所述至少两个图像拾取单元输出的信号来计算与被摄体的距离，

其中，所述多个图像拾取单元包括至少一个非成像的图像拾取单元；

所述测距装置包括：光量检测单元，配置为当不需要的光通过透镜单元进入所述至少一个非成像的图像拾取单元时检测光量；

当不需要的光进入所述至少一个非成像的图像拾取单元时，所述光量检测单元检测进入所述至少一个非成像的图像拾取单元的不需要的光的光量；以及

所述距离计算单元从来自图像拾取单元的输出中减去由光量检测单元检测到的不需要的光的光量的输出，以便在基于来自图像拾取单元的输出计算与被摄体的距离之前校正来自图像拾取单元的输出。

Images