CN112305552A - 距离检测装置和摄像设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种距离检测装置和摄像设备。设置了一种距离检测装置，该距离检测装置附接至其围绕照相机透镜装置的位置处。该距离检测装置具有：发光元件，其被配置为利用照射光来照射对象区域；以及光接收元件，其被配置为从对象区域中的对象物接收照射光的反射光。该距离检测装置基于从发光元件利用照射光进行照射起直到光接收单元接收到反射光为止的时间来获取表示到对象物的距离的距离信息，并通信该距离信息。

Description

距离检测装置和摄像设备
技术领域
本发明涉及被配置为获取被摄体的距离信息的距离检测装置。
背景技术
随着智能电话等的普及，摄像的机会和所拍摄的照片的数量显著增加，并且拍摄图像的图像质量和分辨率感随着周边技术的进步而提高。为了进一步增强图像质量和分辨率感，存在针对各像素获取从摄像设备到被摄体的距离信息(图像深度信息)的技术。可以在图像拍摄之前获取距离信息，从而提高自动焦点调节(AF)的速度、进行图像拍摄辅助(诸如发生了高光溢出和暗部缺失等的位置的补充等)、并进行二维图像的三维图像表现。可以使用图像拍摄时的距离信息来设置背景和主被摄体的图像之间的对比度差，强调主被摄体的轮廓并调整指向主被摄体的外部光所产生的阴影。可以使用图像拍摄时保持的距离信息来进行图像处理，以改变照射主被摄体的外部光的方向并在图像拍摄后进行上述补充。另外，在多视点摄像、增强现实和虚拟现实等的领域中，使用距离信息来进行三维空间映射。用于从图像或视频获取距离信息的距离图像是针对各像素表示被摄体的距离信息的图像。
飞行时间(TOF)方式是从摄像设备朝向被摄体照射测距光、并基于用于获取距离图像的摄像元件接收测距光的反射光所需的时间来计算距离的方法。例如，利用以预定照射图案进行强度调制的红外光来照射被摄体。由摄像元件接收被摄体所反射的红外光，并检测照射图案中的照射定时与光接收的定时之间的时间差，从而计算距离值。针对各像素以位图的方式收集距离值，并将其保存为距离图像数据。日本特开2014-157044中所公开的设备适于使得：被配置在摄像设备主体中的测距光照射器的照射方向使用致动器来改变，并且整个摄像范围被测距光照射。无论用户采用什么样的摄视角进行图像拍摄，都可以准确地获取整个拍摄图像中的距离图像。
图24A和24B是示出配置有测距光照射器的摄像设备的侧面以及距离图像的示例的图。如图24A所示，摄像设备主体100设置有测距光照射器301。为了获取距离图像，从测距光照射器301发射的测距光354需要照射到达被摄体。如果根据日本特开2014-157044中所公开的详情而将测距光照射器301配置在摄像设备主体100中，则测距光354被摄像设备主体100中所设置的镜筒200遮挡，并且未到达被摄体(发生渐晕)。
图24B示出在测距光354被镜筒200遮挡的情况下的距离图像359。在包括被摄体的视角(image angle)区域中存在未被照射测距光354的区域的情况下，用于获取距离图像的摄像元件不能在未被照射的区域的范围内接收到测距光354。在图24B中，将不能获取距离图像的未被照射测距光354的区域示出为区域365。区域365被以无限远的方式输出。
发明内容
本发明的目的是提供一种距离检测装置，该距离检测装置附接至摄像设备，并且能够在不使摄像设备中所包括的诸如镜筒等的任何结构构件遮挡用于检测到被摄体的距离的照射光的情况下利用该照射光照射对象物。
根据本发明的实施例，提供了一种距离检测装置，包括：发光单元，其被配置为利用照射光来照射对象区域；光接收单元，其被配置为从所述对象区域中的对象物接收所述照射光的反射光；获取单元，其被配置为基于在所述发光单元利用所述照射光进行照射之后、直到所述光接收单元接收到所述反射光为止的时间来获取表示到所述对象物的距离的距离信息；以及通信单元，其被配置为通信所述距离信息，其中，所述距离检测装置在其围绕摄像设备中所设置的镜头装置的位置处附接至所述镜头装置。
根据本发明的实施例，提供了一种摄像设备，包括：摄像单元，其被配置为经由镜头装置来对被摄体进行摄像；发光单元，其被配置为利用照射光来照射对象区域；光接收单元，其被配置为从所述对象区域中的对象物接收所述照射光的反射光；获取单元，其被配置为基于在所述发光单元利用所述照射光进行照射之后、直到所述光接收单元接收到所述反射光为止的时间来获取表示到所述对象物的距离的距离信息；以及通信单元，其被配置为通信所述距离信息，其中，距离检测装置在其围绕所述摄像设备中所设置的镜头装置的位置处附接至所述镜头装置。
根据以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是照相机系统的外观立体图。
图2是用于说明距离检测装置的分解立体图。
图3是用于说明照相机系统的电路结构的图。
图4A、4B和4C是用于说明TOF系统的图。
图5A、5B和5C是用于说明拍摄图像和距离图像的图。
图6A、6B、6C和6D是用于说明距离检测装置的附接位置的调整方法的图。
图7是用于说明照相机系统的电路结构的图。
图8A、8B、8C、8D、8E和8F是用于说明发光元件的配置以及来自发光元件的照射光的照射范围的图。
图9是用于说明照相机系统的电路结构的图。
图10是用于说明扫描装置的结构以及照射范围的图。
图11A和11B是示出拍摄图像和距离图像的图。
图12是附接机构的分解立体图的示例。
图13A、13B和13C是示出在距离检测装置附接至镜头装置之前的状态的图。
图14A和14B是示出在对操作杆进行操作时的距离检测装置的状态的图。
图15A和15B是示出在对操作杆进行操作时的距离检测装置的状态的图。
图16A和16B是示出在对操作杆进行操作时的距离检测装置的状态的图。
图17A和17B是示出在没有对操作杆进行操作时的距离检测装置的状态的图。
图18A、18B和18C是示出距离检测装置的结构示例的图。
图19是用于说明FPC上所设置的信号配线的示例的图。
图20A和20B是用于说明FPC上所设置的信号配线的示例的图。
图21是用于说明FPC上所设置的信号配线的图。
图22是用于说明FPC上所设置的信号配线的图。
图23是用于说明FPC上所设置的信号配线的图。
图24A和24B示出配置有测距光照射器的摄像设备的侧面以及距离图像的示例。
具体实施方式
以下将基于附图来详细说明本发明的优选实施例。在各实施例中，将说明距离检测装置300附接至摄像设备(以下也称为照相机)100中所包括的镜头装置200的照相机系统1的示例。
[第一实施例]
参考图1至6D，将说明本发明的第一实施例。图1是照相机系统1的外观立体图。为了便于说明，在照相机100的底面上定义彼此垂直相交的X轴和Z轴，并且与X轴和Z轴垂直相交的轴将被定义为Y轴。照相机100的光轴O的方向是与Z轴平行的方向，并且被摄体侧将被定义为前侧。另外，在以镜头装置200的光轴O为中心的径向方向上靠近光轴O的一侧将被定义为内周侧或径向方向内侧，而远离光轴的一侧将被定义为外周侧或径向方向外侧。
镜头装置200被设置在照相机100的正面。距离检测装置300利用镜头装置200的被摄体侧的端部(前端部)的附接机构(未示出)而附接在其围绕镜头装置200的周围(外周)的位置处。镜头装置200可以附接至照相机100的主体以及从照相机100的主体拆卸，或者镜头装置200和照相机100这两者可以一体地构成。
距离检测装置300可以附接至镜头装置200或从镜头装置200拆卸，或者与镜头装置200一体地构成。例如，距离检测装置300被附接成使得其中心轴与镜头装置200中所包括的摄像光学系统的光轴O基本一致。因此，用于以下的与距离检测装置300有关的说明的术语“光轴O”可以适当地被解释为与距离检测装置300的中心轴等同。距离检测装置300具有以光轴O为中心的环形形状，并且包括发光单元301和光接收单元302。镜头装置200的前面透镜从距离检测装置300的开口向前侧露出。距离检测装置300经由线缆2而电气连接至照相机100，并进行各种信息的通信以及电源供给。
由于距离检测装置300被配置成围绕镜头装置200的前端部的周围，因此在距离检测装置300的照射光(测距光)中不会发生由于诸如镜头装置200等的障碍物引起的渐晕。在摄像设备的视角区域中进行照射，并且通过用于获取距离图像的摄像单元来接收测距光，从而获得距离图像。距离图像是表示用于指示照相机100和被摄体之间的距离的距离信息的图像。
图2是距离检测装置300的分解立体图。距离检测装置300包括前盖304、发光单元301、光接收单元302、柔性印刷电路(以下缩写为FPC)306、连接端子307、附接机构303和后盖305。
发光单元301用照射光照射对象区域。发光单元301包括发光元件309。光接收单元302包括光接收元件(TOF传感器)310和透镜单元308。透镜单元308包括被配置在光接收元件310的前面侧、即位于作为对象区域中的对象物的被摄体的一侧的成像透镜。
发光元件309、光接收元件310和控制IC(TOF-CPU)350(图3)电气连接至FPC 306。控制IC(TOF-CPU)350控制发光元件309和光接收元件310。连接端子307安装在FPC 306上，并且在前盖304和后盖305利用螺钉等彼此紧固和固定的状态下在前盖304和后盖305之间的边界处露出到外部。附接机构303用作距离检测装置300为了附接至镜头装置200以及从镜头装置200拆卸而使用的可拆卸单元。可以通过使作为附接机构303中的操作构件的操作杆滑动来在镜头装置200和距离检测装置300之间进行附接。
图3是示出根据实施例的照相机系统1的主要电气结构的框图。首先，将说明照相机100和镜头装置200的结构。照相机100具有MPU 101至光圈装置206。照相机100的主体中所包含的微型计算机(以下称为“MPU”)101用于控制照相机100的操作。MPU 101针对各种组件执行各种处理和指示。MPU101具有单芯片IC电路结构，该单芯片IC电路结构具有包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、输入/输出控制电路(I/OCONTROL)、多路复用器和计时器电路等的内置微型计算机。MPU 101可以使用软件来控制照相机系统1。电池102是照相机100的电源，并且连接至电源电路103。电源电路103向后述的各电路供给输出电压。
开关组106包括例如通过释放按钮118的半按下操作而接通的开关(SW1)以及通过释放按钮118的全按下操作而接通的开关(SW2)。另外，开关组106包括诸如用于设置曝光的开关(光圈和快门速度设置SW)等的各种操作开关。来自开关组106的信号由MPU 101获取。
测距电路108测量被摄体距离，并将测量数据输出至MPU 101。关于被摄体距离的测量方法，例如，可以通过以主动方式从照相机100侧发射用于照射的光并接收来自被摄体的反射光来获取被摄体距离信息。以被动方式，可以通过从以与画面相对应的方式设置的诸如线传感器等的摄像传感器读取图像信号并根据与被摄体图像相对应的焦点位置以相位差检测方式进行算术运算来检测被摄体距离信息。另外，测距电路108可以在被摄体是人的情况下进行诸如面部检测和光瞳检测等的特征区域的检测。
MPU 101经由照相机侧触点116和镜头侧触点207来与镜头装置200进行通信。镜头装置200中所包括的镜头控制电路201与MPU 101进行通信，经由自动调焦(AF)驱动电路203来驱动摄像透镜205，并进行焦点调节。尽管图3为了方便起见而仅示出一个摄像透镜205，但摄像光学系统实际上由诸如调焦透镜等的多个透镜的组构成。AF驱动电路203包括例如步进马达，并且响应于来自镜头控制电路201的控制命令而改变调焦透镜的位置，从而调节焦点。另外，镜头控制电路201经由光圈驱动电路204来驱动光圈装置206，从而控制曝光。光圈驱动电路204包括例如自动光圈，并且响应于来自镜头控制电路201的控制命令而改变光圈装置206的开口直径，从而光学地调整光圈值。
照相机100的主体中所包括的焦点距离检测电路109将摄像透镜205的焦点距离信息输出至MPU 101。例如，在摄像透镜205是单焦点透镜的情况下，表示固定焦点距离的数据被发送至MPU 101。另外，在摄像透镜205是变焦透镜的情况下，表示与变焦编码器(未示出)所检测到的摄像透镜205的变焦停止位置相对应的焦点距离的数据被发送至MPU 101。
显示单元110包括诸如液晶显示器(LCD)、液晶取景器(EVF)或有机EL显示器等的显示装置，并显示与图像拍摄有关的信息和图像信息等。注意，有机EL等用于显示单元110。
快门114被设置在摄像元件113的前面侧，并且可以移动到摄像元件113进入遮光状态的位置和摄像元件113进入曝光状态的位置。使用电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)的图像传感器用于摄像元件113，并通过光电转换输出与曝光时接收到的光束相对应的图像信号。以这种方式，对被摄体进行摄像。
线缆2是被配置为将照相机主体侧的连接端子115连接至距离检测装置300侧的连接端子307的连接构件。MPU 101和TOF-CPU 350经由线缆2、连接端子115和连接端子307来进行相互通信，并且可以从照相机主体向距离检测装置300供给电力。换句话说，连接端子307是被配置为将各种信息(例如，距离信息)通信至照相机100的第一通信单元，而连接端子115是被配置为将各种信息通信至距离检测装置300的第二通信单元。在本实施例中，尽管照相机主体包括电池102，但可以采用距离检测装置300还设置有电池的结构。
接着，将说明距离检测装置300的电路结构。距离检测装置300具有发光单元301至姿势检测单元353。发光单元301具有发光元件309。光接收单元302具有光接收元件310和透镜单元308。TOF-CPU 350控制整个距离检测装置300。发光单元301电气连接至光源驱动单元351，并且光源驱动单元351响应于来自TOF-CPU 350的控制信号而使发光元件309发光。发光二极管(LED)或垂直腔面发射激光器(VCSEL)等通常用于发光元件309，并且所要使用的光的波长区域是诸如近红外光等的不可见光的区域。
被摄体356是照射对象区域中的对象物。照射光354由被摄体356反射，并且其反射光355由光接收单元302接收。光接收单元302包括透镜单元308和光接收元件310。在透镜单元308处形成来自被摄体356的反射光355的图像之后，光接收元件310接收光，进行光电转换，并输出用于生成距离图像的模拟信号。光接收元件310所输出的模拟信号由A/D转换器352获取并转换为数字信号。数字信号被发送至TOF-CPU 350。姿势检测单元353包括诸如角速度传感器、加速度传感器或倾斜传感器等的水准仪功能，检测距离检测装置300的姿势信息，并将检测信号输出至TOF-CPU 350。可以基于姿势信息来调整照相机100和距离检测装置300之间的附接。
由TOF-CPU 350响应于来自照相机100的MPU 101的命令向各部分发送控制信号来进行使用发光单元301和光接收单元302的距离检测。例如，在检测到开关组106中所包括的电源开关的接通的情况下，显示单元110在画面上进行使用照相机100的摄像元件113的第一实时取景显示以及使用距离检测装置300的光接收元件310的第二实时取景显示。关于距离检测装置300所进行的实时取景显示，可以通过停止从发光元件309对被摄体的照射或者利用照射光354调整照射量来改变显示状态和显示详情。作为使用显示单元110的图像的显示方法，例示了在两个分割画面中显示第一实时取景显示和第二实时取景显示的方法和以重叠的方式显示显示图像的方法。可选地，存在任意地选择和显示第一实时取景显示或第二实时取景显示的方法等。
在照相机系统1中，当对释放按钮118进行全按下操作并且接通开关(SW2)时，开始照相机100的摄像操作和距离检测装置300的摄像操作。可选地，当对释放按钮118进行半按下操作并且接通开关(SW1)时，提供用于准备发光单元301的照射的指示，并供给电力。可以根据需要使开关(SW1)和开关(SW2)选择地具有功能。例如，可以通过接通开关(SW1)的操作来开始距离检测装置300的摄像操作，并且可以通过接通开关(SW2)的操作来开始照相机100的摄像操作。
TOF-CPU 350经由距离检测装置侧的连接端子307、线缆2和照相机侧的连接端子115将从A/D转换器352获取的数字信号、即与距离图像数据相对应的信号发送至MPU 101。
MPU 101获取照相机100所拍摄的图像和距离检测装置300所拍摄的距离图像，并对其进行图像处理。MPU 101通过对所拍摄的图像和距离图像进行合成处理来生成三维图像的数据，并将数据保存在记录装置(未示出)中。作为保存方法，例示了保存合成后的三维图像数据的方法、对拍摄图像应用距离图像并保存数据的方法、以及分别保存拍摄图像和距离图像的各数据的方法等。
图4A是用于说明TOF系统的图。发光元件309响应于来自TOF-CPU 350的控制信号而生成例如以10MHz进行调制的照射光354并利用该照射光354来照射被摄体356。来自被摄体356的反射光355的图像由透镜单元308形成，并且光以与到被摄体356的距离相对应的延迟时间到达光接收元件310。TOF-CPU 350基于延迟时间来计算从照相机系统1到被摄体356的距离(TOF方式)。例如，在延迟时间为10纳秒的情况下，由于光速是30万km/秒，因此被摄体距离357是3m(＝10纳(0.00000001)秒×30万km/秒)。换句话说，TOF-CPU 350基于在发光单元301发射用于照射的照射光之后、直到光接收单元302接收到反射光为止的时间来计算(获取)距离信息。
图4B是示出距离检测装置300与照相机100的摄像元件113之间的距离的图。在图4B中，距离检测装置300已获取的被摄体距离357被设置为距离信息L。在该上下文中，尽管距离信息L用作直到透镜单元308的距离，但实际上，这是到接收元件310的距离。
距离检测装置300附接至镜头装置200的前端部，因此，照相机100的摄像元件113和透镜单元308在照射光轴方向上以仅相隔l(小写字母“l”)个单位的距离附接。因此，镜头装置200存储距离检测单元300所用的位置信息，并且当镜头装置200附接至照相机100时，MPU 101获取距离信息l(投影量信息)。因此，基于距离检测装置300已获取的距离信息L，MPU 101将从摄像元件113到透镜单元308的距离l记录为校正值，并且MPU 101将其记录为到被摄体的距离的距离信息L+l，其中距离信息L+l是作为校正值的距离l被加至的距离信息L。
在拍摄者更换镜头装置200的情况下，通过更换后的镜头装置200的位置信息来改变作为校正值的距离l。MPU 101通过获取距离检测装置300的位置信息，检测到镜头装置200已被更换，并将作为校正值的距离l作为校正值记录在存储器中。
另外，在镜头装置200的总长度由于变焦操作或调焦动作而改变的情况下，距离检测装置300随着照射光轴方向O上的前进和后退而向前和向后移动。
图4C是距离检测装置300向被摄体356侧移动了仅Δl的图。此时，MPU101将距离检测装置300的移动量Δl与距离信息l相加，并将其记录为距离信息l+Δl。同样，当移动以变得距被摄体356远了仅移动量Δl时，这被记录为距离信息l-Δl。因此，MPU 101与变焦操作和调焦动作相关联，并连续获取移动量Δl(可移动量)。
图5A至5C是用于说明照相机系统1所获取的拍摄图像和距离图像的图。
图5A示出距离检测装置300在从正面看时的状态。
距离检测装置300例如包括图5A所示的发光元件309和光接收元件310。图5B示出照相机100所拍摄的图像358。图5C示出距离检测装置300所拍摄的距离图像359。
图5C使用白色和黑色的浓淡来表示TOF系统所获取的被摄体距离。被摄体距离是在与作为被摄体的人的面部(特征区域)相对应的视角的中央附近精确获取的。获取被摄体距离的精度根据发光元件309的照射范围与被摄体之间的距离而不同。由于视角的中央附近的周边部在发光元件309的照射范围之外，因此获取被摄体距离的精度较差。表示与被摄体的特征区域相对应的被摄体距离的图将被称为被摄体距离图364。
在照相机系统1中，距离检测装置300被配置在镜头装置200的远端。因此，来自发光单元301的照射光354在到达被摄体之前的过程中未被照相机100和镜头装置200遮挡(未发生渐晕)。同样，来自被摄体356的反射光355在到达光接收单元302之前的过程中未被照相机100和镜头装置200遮挡。另外，照相机系统1可以通过对拍摄图像和精确获得的距离图像进行合成来输出具有空间效果的三维图像。例如，在图5B所示的拍摄图像358和图5C所示的距离图像359合成的情况下，可以获取以三维(凹凸感等)表示的可通过被摄体距离图364获取的人的面部的图像。
图6A至6D是用于说明距离检测装置300附接至照相机100的位置的调整方法的图。
当距离检测装置300附接至镜头装置200时，在照相机100所拍摄的图像与距离检测装置300所拍摄的距离图像的拍摄视角之间可能发生以光轴O为中心的旋转方向上的偏离。在这种情况下，如果照相机100所拍摄的图像和距离检测装置300所拍摄的距离图像合成，则具有不同拍摄视角的图像彼此重叠，因此难以获取到三维图像。以下将说明用于抑制或校正在距离检测装置300附接时可能发生的偏离的位置调整方法。
首先，将参考图6A来说明基于姿势检测的附接位置的调整方法。图6A示出在照相机100所具有的诸如LCD或液晶取景器(EVF)(未示出)等的显示单元110上显示实时取景图像的状态。如图6A所示，照相机100所具有的MPU101在显示单元110上正显示的实时取景图像上以重叠的方式显示针对显示单元110的水平/垂直基准线361。水平/垂直基准线361例如是与光轴O垂直相交的线或网格线。另外，MPU 101经由连接端子307和连接端子115从距离检测装置300获取由距离检测装置300的姿势检测单元353检测到的距离检测装置300的姿势信息。另外，MPU 101在实时取景图像上以重叠的方式显示表示所获取的姿势信息的条360。以这种方式，拍摄图像的人可以容易地认识到距离检测装置300在以光轴O为中心的旋转方向上偏离了多少。另外，拍摄图像的人可以在查看显示单元110上所显示的基准线361和条360的同时调整距离检测装置300附接至照相机100的位置。
尽管在图6A所示的示例中，MPU 101使用条360来显示距离检测装置300的姿势，但也可以应用其它显示方法，只要拍摄图像的人能够认识到距离检测装置300相对于基准线361的倾斜即可。另外，尽管姿势检测单元353只需配置在距离检测装置300内，但是姿势检测单元353优选地配置在距离检测装置300内的远离光轴O的位置处，以增强检测精度。
接着，将参考图6B至6D来说明基于图像信息的附接位置的调整方法。图6B示出照相机100正拍摄的拍摄图像的实时取景图像。图6C示出在以光轴O为中心的旋转方向上偏离预定量的情况下附接至照相机100的距离检测装置300正在拍摄的距离图像的实时取景图像。图6D示出在照相机100的显示单元110上显示实时取景图像的状态。
如图6D所示，MPU 101在显示单元110上、在图6B所示的拍摄图像的实时取景图像上以重叠的方式显示图6C所示的距离图像的实时取景图像。以这种方式，拍摄图像的人可以容易地认识到距离检测装置300在以光轴O为中心的旋转方向上偏离了多少。另外，拍摄图像的人可以在查看显示单元110上所显示的拍摄图像的实时取景图像和距离图像的实时取景图像的同时调整距离检测装置300附接至照相机100的位置。
接着，将说明用于在图像拍摄之后通过照相机100中的图像处理来校正图像之间在以光轴O为中心的旋转方向上的偏离的方法。MPU 101提取图6B所示的拍摄图像的边缘部分和图6C所示的距离图像的边缘部分。拍摄图像的边缘部分例如是被摄体的颜色或对比度突然变化的位置。距离图像的边缘部分例如是距离信息突然变化的位置。MPU 101进行校正，使得边缘部分通过旋转移动距离图像而彼此一致，并以与拍摄图像重叠的方式显示距离图像。在拍摄图像和距离图像合成时，由于图6C所示的距离图像相对于拍摄图像倾斜，因此MPU 101通过剪切(裁切)而将合成图像精加工为三维图像。
接着，将参考图12至16B来说明用于使用附接机构303将距离检测装置300附接并固定至镜头装置200的远端的方法。
图12是附接机构303的分解立体图。
附接机构303的附接基座311使用螺钉312拧紧并固定到前盖304。附接基座311可以与前盖304一体地形成，或者可以附接至后盖305。
作为滑动构件的滑块313并入附接基座311中。滑块313相对于附接基座311以使得滑块313可以在与光轴O平行的方向上操作的方式利用弹簧314在-Z方向上偏置，并且相对于附接基座311的未示出的肋进行滑动操作。另外，在滑块313中形成了多个台阶差形状部(第一锁定壁313a至第五锁定壁313f)。
操作杆315被配置在附接基座311和操作杆315之间夹持滑块313的位置处。操作杆315利用并入附接基座311的未示出的位置处的弹簧316在从光轴O起的放射方向上偏置、即在距离检测装置300的径向方向上向外偏置。操作杆315可以利用弹簧316在上述的放射方向上进行操作。另外，操作杆315夹持在前盖304和后盖305之间，并且可以在距离检测装置300的外形的圆周方向上操作。
滑动叶片317被配置在滑块313和操作杆315之间，并夹在附接基座311与后盖305的未示出的肋之间。稍后将说明滑动叶片317的操作。滑动叶片317形成为薄板形状，并具有金属部317a。另外，滑动叶片317例如具有由柔性构件形成的作为端部的橡胶部317b。
图13A至13C是示出在距离检测装置300附接至镜头装置200之前的状态的图。
图13A示出距离检测装置300从光轴O侧看时的状态。
在距离检测装置300附接至镜头装置200之前的状态下，即，当操作杆315未被操作时，操作杆315被配置在与距离检测装置300的外周面相比、在距离检测装置300的径向方向上进一步向外延伸的位置处。图13A所示的距离检测装置300设置有多个操作杆315。因此，距离检测装置300具有多个附接机构303，该多个附接机构303被配置在彼此间夹着光轴O而相对的位置处。
图13B是与图13A相对应的侧面图。另外，图13C示出沿着图13B中的A-A线的截面。
在图13C所示的状态中，滑动叶片317未与镜头装置200接触。操作杆315利用弹簧316偏置，并且位于在以光轴O为基准的放射方向E上突出的位置处。此时，存在操作杆315的轴的切口部315a与滑动叶片317的直立弯曲部317c彼此嵌合的关系。另外，存在滑动叶片317的凸轮孔317d与前盖304的滑动销304a滑动的关系。
在图13C所示的状态中，用作锁定构件的滑动叶片317的锁定部317e和滑块313的第一锁定壁313a处于抵接或接近的状态。因此，即使在距离检测装置300的圆周方向F(图13C中的顺时针方向)上对操作杆315进行操作，滑动叶片317的锁定部317e也与滑块313的第一锁定壁313a接触并锁定。以这种方式，操作杆315的旋转受到限制，并且操作杆315不能在以光轴O为中心的周向上移动。
另一方面，如果尝试在距离检测装置300的圆周方向F’(图13C中的逆时针方向)上对操作杆315进行操作，则前盖304和操作杆315彼此接触，并且操作杆315的旋转受到限制。
图14A至16B示出在对操作杆315进行操作时的距离检测装置300的状态。
在对操作杆315进行操作时，解除滑动叶片317的被锁定状态。图14A示出当拍摄图像的人在与放射方向E相反的方向上按下操作杆315时的距离检测装置300的状态。当按下操作杆315时，操作杆315进行操作以进入距离检测装置300的内部。
图14B示出图14A的状态下的截面。如果拍摄图像的人在抵抗弹簧316的偏置力的方向(-E方向)上按下操作杆315，则切口部315a沿着滑动叶片317的直立弯曲部317c进行操作。此时，如图15A和15B所示，操作杆315的斜面部315b与滑块313的斜面部313b接触，并且滑块313在Z方向上移动。在操作杆315被按下的状态下，在Z方向上推压滑块313，滑块313的第一锁定壁313a因此与滑动叶片317的锁定部317e分离。以这种方式，滑动叶片317的锁定被解除，操作杆315的旋转限制被解除，并且操作杆315进入操作杆315可以在以光轴O为中心的周向上移动的状态。
图16A和16B示出当拍摄图像的人在按下操作杆315的同时进行用于使操作杆315在圆周方向F上旋转的操作时的距离检测装置300的状态。
如图16A所示，如果拍摄图像的人进行用于使操作杆315在圆周方向F上旋转的操作，则滑动叶片317在距离检测装置300的内周侧、即在朝向镜头装置200的方向上操作。图16B示出在使操作杆315旋转的操作后的附接机构303的截面。如果滑动叶片317移动到图16B所示的位置，则镜头装置200利用滑动叶片317的橡胶部317b被夹持。以这种方式，可以使距离检测装置300保持固定到镜头装置200。
如果拍摄图像的人在-E方向上的按下状态中进行使操作杆315在圆周方向F上旋转的操作，则操作杆315的切口部315a和滑动叶片317的直立弯曲部317c以连动方式进行操作。如果滑动叶片317在圆周方向F上移动，则前盖304的滑动销304a以及凸轮孔317d滑动，并且滑动叶片317朝向镜头装置200(在-E方向上)移动。
在图16B所示的状态中，滑动叶片317的橡胶部317b被压抵镜头装置200的槽部200a。如图16A所示，附接机构303被配置在彼此间夹着光轴O而相对的两个位置处，并且距离检测装置300夹持镜头装置200并由橡胶部317b固定成压抵镜头装置200的槽部200a。
图17A和17B是示出当拍摄图像的人将操作杆315从图16A中的状态释放时、即当没有按下操作杆时(非操作时)的距离检测装置300的状态的图。
如果拍摄图像的人将他/她的手从操作杆315被按下的状态释放，则如图17A和17B所示，操作杆315进入操作杆315正从距离检测装置300的外周面沿E方向突出的状态。另一方面，滑动叶片317保持图16A和16B所示的状态，因此距离检测装置300固定至镜头装置200。
图17B示出图17A的状态下的附接机构303的截面。
当切口部315a和滑动叶片317滑动时，由于弹簧316的偏置力，操作杆315被推压至距离检测装置300的外形侧。
如果操作杆315移动到图17B中的位置，则操作杆315使滑块在Z方向上偏置的状态被解除。因此，滑动叶片317的锁定部317e和滑块313的第二锁定壁313c被配置成抵接或接近的状态。因此，滑动叶片317被锁定，并且可以维持距离检测装置300夹持镜头装置200并以固定方式保持的状态。
即使尝试使操作杆315在圆周方向F上旋转，由于滑动销304a和凸轮孔317d之间的接合以及锁定部317e和第二锁定壁313c之间的抵接，因此也维持距离检测装置300以固定方式保持镜头装置200的状态。另外，由于滑动叶片317嵌合至镜头装置200的槽部200a中，因此距离检测装置300不会意外地移动。
利用上述的结构，镜头装置200以固定的方式被距离检测装置300保持。在镜头装置200的外径与上述示例不同的情况下，距离检测装置300夹持镜头装置200的状态可以利用第三锁定壁313d、第四锁定壁313e或第五锁定壁313f而不是第二锁定壁313c来维持。第二锁定壁313c至第五锁定壁313f被形成为不同角度的壁。换句话说，由第二锁定壁313c至第五锁定壁313f形成的面具有与滑动叶片317的位置相对应的角度。注意，形成第一锁定壁313a的面的角度可被设置为与形成其它锁定壁的面的角度不同。
如图13A至13C所示，由于以下原因，操作杆315被配置在沿着从距离检测装置300的外周起的径向方向向外突出的位置处。在操作杆315被配置在距离检测装置300的前面侧(前盖304侧)的情况下，当拍摄图像的人对操作杆315进行操作时，拍摄图像的人的手等可能被镜头装置200遮挡。另一方面，在操作杆315被配置在距离检测装置300的后面侧(后盖305侧)的情况下，当拍摄图像的人操作镜头装置200时，拍摄图像的人可能意外地触摸操作杆315。因此，操作杆315被适当地配置在沿着距离检测装置300的径向方向向外突出的位置处。
如图13A所示，操作杆315被配置在由距离检测装置300的外径圆弧、距离检测装置300的外周上的第一点处的第一切线和第二点处的第二切线所围绕的区域中。第一切线与第二切线彼此垂直相交。另外，上述的外径圆弧是从第一点到第二点的外径圆弧。例如，第一切线是在X方向上的切线X’，而第二切线是在Y方向上的切线Y’。因此，即使在距离检测装置300以该距离检测装置300固定到镜头装置200的状态放置在台等上的情况下，操作杆315也不会与台直接接触，并且附接机构303的锁定也不会意外地被解除。
图18A至18C是示出考虑到发光单元301和光接收单元302的发热而适配的距离检测装置300的结构示例的图。
存在如下的担心：被配置在距离检测装置300中的发光元件309和光接收元件(TOF传感器)310可能用作发热源，并且这些元件可能影响距离检测装置300的检测精度和操作。在下文，包括发光元件309的发光单元301和包括光接收元件(TOF传感器)310的光接收单元302将被定义为发热源。
图18A示出已从中移除了前盖304的距离检测装置300在从正面看时的状态。如图18A所示，距离检测装置300中的作为电路板的FPC 306包括发光单元301、光接收单元302和连接端子307。另外，尽管FPC 306沿着后盖305侧配置，但FPC 306可被配置在前盖304侧。在图18A至18C所示的示例中，发光单元301中的发光元件309、光接收单元302中的光接收元件(TOF传感器)310和连接端子307安装在FPC 306上。
在图18A所示的示例中，发光单元301和光接收单元302被配置在以光轴O为中心的Y轴上。从发光单元301到光接收单元302的距离被定义为距离H1。另外，从光轴O、即距离检测装置的中心轴到发光单元301的距离被定义为距离H2。发光单元301和光接收单元302被配置成使得距离H1比距离H2长。由于在图18A所示的结构中、作为发热源的发光单元301和光接收单元302位于远距离处，因此可以抑制距离检测装置300中的局部温度上升。
发光单元301和光接收单元302可以不配置在以光轴O为中心的Y轴上。即使在发光单元301和光接收单元302不能配置在Y轴上的情况下，也只需将从发光单元301到光接收单元302的距离H1设置成比从光轴O到发光单元301的距离H2长。通过将发光单元301和光接收单元302在与光轴O垂直相交的面中配置在彼此间夹着光轴O而相对的位置处，可以在距离检测装置300中将距离H1设置成比距离H2长。
连接端子307被配置在FPC 306上所配置的发光单元301和光接收单元302之间的中间位置处。因此，当从连接端子307看时，FPC 306朝向发光单元301和光接收单元302分支为两个部分。利用这种结构，可以抑制由于从发光单元301和光接收单元302相对于露出到距离检测装置300的外部的连接端子307的热传递而引起的温度上升。注意，连接端子307的位置不限于FPC 306上的发光单元301和光接收单元302之间的中间位置。
图18B示出距离检测装置300中的连接端子307的配置的示例。
从发光单元301到连接端子307的距离被定义为距离H3。从光接收单元302到连接端子307的距离被定义为距离H4。连接端子307被配置成使得距离H3比距离H4长。因此，与图18A所示的连接端子307相比，图18B所示的连接端子307被配置成更靠近光接收单元302侧。利用这样的结构，即使发光单元301包括相对于光接收单元302具有高发热特性的发光元件309，也可以抑制连接端子307处的温度上升。另一方面，在光接收单元302包括相对于发光单元301具有高发热特性的光接收元件(TOF传感器)310的情况下，连接端子307被配置在发光单元301侧。
如上述的图1所示，照相机100和距离检测装置300与线缆2电气连接。因此，距离检测装置300的连接端子307优选以与线缆2的距离最短的方式连接至照相机100的连接端子115。因此，距离检测装置300的连接端子307在与光轴O垂直相交的面中以光轴O为基准被配置在与照相机100的连接端子115的方向相同的方向上。
图18C示出在距离检测装置300中配置了热应对构件330的示例。作为热应对构件330，使用诸如由铜或铝等的金属制成的金属板或石墨板等的散热构件。
热应对构件330被配置于在热应对构件330和FPC 306之间夹着光轴O(即，距离检测装置300的中心轴)的状态下与FPC 306相对的位置(以Y轴为基准的相对位置)处。热应对构件330的附接位置不限于图18C所示的位置。热应对构件330可被配置在与FPC 306的面基本相同的面中。利用这种结构，可以在不增加距离检测装置300在Z轴方向上的厚度的情况下配置热应对构件330。在图18C所示的结构示例中，热应对构件330被配置于热应对构件330和连接端子307的配置位置之间夹着光轴O的状态下与连接端子307的配置位置相对的位置处，因此与图18B所示的结构示例相比，可以抑制连接端子307中的温度上升。注意，尽管在图18C中、FPC 306和热应对构件330具有基本等同的长度，但是FPC 306和热应对构件330不必具有等同的长度。另外，距离检测装置300可以具有多个热应对构件330。尽管图18C中的热应对构件330被配置成将发光单元301连接至光接收单元302，但是热应对构件330可被配置在发光单元301和光接收单元302的每一个中。
图19、20A和20B是用于说明FPC 306上所设置的信号配线的示例的图。
图19示出FPC 306上所设置的信号配线的平面图。图20A和20B示出FPC306的截面图。图20A示出沿着图19中的S1-S1线的截面，而图20B示出沿着图19中的S2-S2线的截面。
将说明FPC 306的结构以及FPC 306上所设置的各信号的配线位置。如图19所示，作为第一信号配线的发光信号配线721b将发光元件309电气连接至连接端子307。用于从光源驱动单元351(图3)驱动发光元件309的模拟信号经由发光信号配线721b而被发送至发光元件309。用于驱动发光元件309的模拟信号包括用于例如以高频调制来自发光元件309的照射光354的调制信号。
另外，作为第二信号配线的光接收信号配线721c和721d将光接收元件310电气连接至连接端子307。从光接收元件310输出的模拟信号由A/D转换器352(如图3所示)转换为数字信号，并经由光接收信号配线721c和721d被发送至连接端子307。数字信号经由线缆2和连接端子115作为距离图像被发送至MPU 101。
如图20A所示，FPC 306包括绝缘层720、在绝缘层720的一面上层叠形成的第一配线层721、以及在绝缘层720的另一面上层叠形成的第二配线层722。如图20A所示，在第一配线层721中布置了GND配线721a以及一对光接收信号配线721c和721d。另外，在第二配线层722中也布置了GND配线721a。另外，如图20B所示，在第一配线层721中还布置了发光信号配线721b。第一配线层721和第二配线层722被作为绝缘构件的覆盖膜723覆盖，以保护GND配线721a、发光信号配线721b、光接收信号配线721c和721d。
接着，将说明光接收信号配线721c和721d的布置方法。光接收信号配线721c和721d在第一配线层721中被GND配线721a从侧方围绕，并且还经由绝缘层720被第二配线层722中所设置的GND配线721a从下方围绕。另外，光接收信号配线721c和721d平行地布置，并且在GND线721a与光接收信号配线721c和721d之间以及在光接收信号配线721c与光接收信号配线721d之间设有间隙724。利用上述的结构，光接收信号配线721c和721d形成差分信号配线。以这种方式，抑制了由于作为高速传输信号配线的光接收信号配线721c和721d与邻接信号配线之间的电磁场耦合而引起的信号波形干扰(串扰)。
接着，将说明发光信号配线721b的布置方法。
如图19所示，从发光元件309朝向连接端子307以从距离检测装置300的正面看时(从-Z方向看时)的顺时针方向布置发光信号配线721b。
假定发光信号配线721b被布置在图19所示的线段L6的配线路线(逆时针方向的路线)上的情况。在这种情况下，发光信号配线721b通过了如下位置，该位置在发光信号配线721b与光接收元件310或者光接收信号配线721c和721d之间夹着绝缘层720的状态下在FPC306的层叠方向上与光接收元件310或者光接收信号配线721c和721d相对。在该位置处，在光接收信号配线721c和721d与发光元件信号配线724之间发生串扰，这会导致从发光元件309发射的用于照射的照射光量的精度降低，或者导致在从光接收元件310输出的模拟信号中产生噪声。作为结果，距离检测装置300所获取的距离图像的精度降低。
为了防止串扰，可以设想将发光信号配线721b布置成在FPC 306的层叠方向和面方向上远离光接收信号配线721c和721d的方法。然而，FPC 306在层叠方向和面方向上扩大了发光信号配线721b的布置的分离量，并且距离检测装置300的尺寸增大。
在本实施例中，通过如图19所示在顺时针方向上设置发光信号配线721b，可以在不使发光信号配线721b在FPC 306的层叠方向上与光接收信号配线721c和721d重叠、并且不使发光信号配线721b在面方向上与光接收信号配线721c和721d邻接的情况下，布置发光信号配线721b。上述结构可以防止在光接收信号配线721c和721d与发光元件信号配线724之间发生串扰，并精确地获取距离图像。
由于根据上述实施例的距离检测装置300附接至镜头装置200的被摄体侧的端部，因此可以在使得来自发光单元301的照射光不被镜头装置200遮挡的情况下获取距离图像信息。尽管在本实施例中说明了距离检测装置300具有环形形状的示例，但是距离检测装置300可以具有除环形形状以外的结构，只要距离检测装置300被配置在镜头装置200的远端附近即可。
[第二实施例]
参考图7至8F，将说明第二实施例。
图7是示出照相机系统1的主要电气结构的框图。
将对与第一实施例所说明的照相机系统1中相同的组件应用相同的附图标记，并将省略其详细说明。如图7所示，发光单元301设置有多个发光元件501A至501H。在发光单元301中，光源驱动单元351驱动多个发光元件，并且使各发光元件响应于TOF-CPU 350所控制的信号而用照射光354照射被摄体。通过以这种方式将多个发光元件配置在发光单元301中，可以增大照射光354相对于照相机100的拍摄视角的照射范围。因此，还可以通过考虑发光元件的照射范围和所配置的发光元件的数量来用照射光354照射拍摄视角的整个区域。
如果各发光单元301同时用来自发光元件的照射光354照射被摄体，则在照射光354重叠的情况下，可能存在距离信息的检测精度降低的情况。因此，各发光单元301可以在不同的定时发光，而不是同时发光。
图8A至8F是用于说明第二实施例中的多个发光元件的配置以及来自发光元件的照射光的照射范围的图。
尽管在图8A至8F中示出距离检测装置300包括安装在其上的八个发光元件的示例，但是发光元件的数量可以是任意数量。图8A示出发光元件被配置为与光轴O平行地发射用于照射的照射光的距离检测装置300从正面看时的状态。图8B示出在图8A所示的配置示例的情况下来自发光元件的照射光相对于照相机100的拍摄视角500的照射范围。
在图8A中，发光元件501A、501B、501C、501D、501E、501F、501G和501H被配置在相对于光轴O等距离并且在发光元件之间等间隔的位置处。在图8B中，照射范围501a至501h分别与图8A中的发光元件501A至501H的照射范围相对应。通过将多个发光元件配置在距离检测装置300中，可以增大照射光相对于照相机100的拍摄视角500的照射范围。因此，可以扩大可以使用上述TOF系统获取被摄体距离的范围。
然而，如图8B所示，由于摄像元件113的纵横比的差，拍摄视角500通常在Y轴方向上较短。因此，被配置成在Y方向上远离光轴O的发光元件501A、501D、501E和501H的照射范围501a、501d、501e和501h有可能从拍摄视角500中突出。
以下将说明多个发光元件的优选配置。在优选配置示例中，至少一个发光元件的照射光轴与光轴O不平行。图8C示出发光元件被配置为相对于光轴O的方向以预定角度进行倾斜照射的距离检测装置300从侧面看时的状态。图8D示出在图8C所示的配置示例的情况下来自发光元件的照射相对于照相机100的拍摄视角500的照射范围。
在图8C所示的示例中，图8A中的发光元件相对于光轴O的方向以预定角度倾斜配置。发光元件502C和发光元件502D将作为示例进行说明。来自发光元件502C的照射光相对于被摄体的照射光轴C与光轴O之间的角度被定义为角度θ1。另外，来自发光元件502D的照射光相对于被摄体的照射光轴D与光轴O之间的角度被定义为角度θ2。照射光轴C和照射光轴D与光轴O不平行。发光元件502C和502D被配置成使得角度θ2大于角度θ1。与距离检测装置的中心轴(光轴O)的垂直方向的距离是第一距离的第一发光单元(发光元件502D)与距中心轴的垂直方向的距离是短于第一距离的第二距离的第二发光单元(发光元件502C)相比，具有倾斜度更大的照射光轴。以这种方式，可以如图8D所示使照射范围502d位于拍摄视角500的中心侧。
另外，在图8B中，来自发光元件501C的照射光的照射范围501c与照射范围501d相比，相对于拍摄视角500在Y轴方向偏离较少。因此，如图8C所示，发光元件502C以小于与来自发光元件502D的照射光相对应的角度θ2的角度θ1进行照射。换句话说，需要通过将发光元件设置成在垂直方向(Y轴方向)上距光轴O更远以在相对于被摄体的照射方向与光轴O之间具有更大的角度来配置发光元件。然而，随着相对于被摄体的照射方向与光轴O之间的角度的增大，可以进行图像拍摄的被摄体距离的范围变窄。因此，可以应用图8E和8F所示的更优选的配置示例。
图8E示出多个发光元件中的一部分被配置成更靠近光轴O的距离检测装置300从正面看时的状态。图8F示出与图8E相对应的配置示例，并且示出发光元件被配置为相对于光轴O以预定角度进行倾斜照射的距离检测装置300从侧面看时的状态。发光元件503B、503C、503F和503G的位置与图8A中的发光元件501B、501C、501F和501G的位置相同。图8E所示的发光元件503A、503D、503E和503H被配置在距离检测装置300的径向方向的内侧(内周侧)，以使得与图8A所示的发光元件501A、501D、501E和501H相比更靠近光轴O。
如图8F所示，来自发光元件503D的照射光相对于被摄体的照射光轴D’与光轴O之间的角度被定义为角度θ3。通过采用图8E所示的发光元件的配置，图8F所示的角度θ3变为小于如图8C所示的来自发光元件502D的照射光相对于被摄体的照射光轴D与光轴O之间的角度θ2的角度。换句话说，可以通过将诸如503A、503D、503E和503H等的、在Y轴方向上距光轴O更远的发光元件配置在距离检测装置300的径向方向内侧以使得发光元件接近光轴O，来使照射光相对于光轴O的方向的倾斜最小化。
接着，将说明利用来自发光元件的照射光进行照射的顺序。作为示例，将说明在拍摄视角500的中心附近存在期望获得距离图像的被摄体的情况。在照相机系统1中，被配置为照射拍摄视角500的中央附近的发光元件503A、503D、503E和503H首先发射用于照射的照射光，然后发光元件503B、503C、503F和503G发射用于照射的照射光。由于可以首先通过以这样的顺序从发光元件发射照射光来照射拍摄视角500的中央附近的被摄体，因此拍摄图像的人不能拍摄到被摄体的情况更少。尽管关于Y轴方向说明了发光元件相对于拍摄视角500的配置，但是这同样适用于X轴方向。
[第三实施例]
图9是示出根据第三实施例的照相机系统1的主要电气结构的框图。
将对与第一实施例所说明的照相机系统1中相同的组件应用相同的附图标记，并将省略其详细说明。在第三实施例中，距离检测装置300具有发光单元301，该发光单元301具有发光元件以及使用半导体工艺制造的MEMS方式的扫描装置。MEMS是微机电系统的缩写。
如图9所示，发光单元301设置有MEMS方式的扫描装置400以及发光元件309。此外，距离检测装置300具有SUB-TOF-CPU 401，该SUB-TOF-CPU401用作被配置为使扫描装置400进行操作的控制单元。SUB-TOF-CPU 401从TOF-CPU 350接收控制信号并驱动扫描装置400。
光源驱动单元351通过来自TOF-CPU 350的控制信号来使发光元件309发光，并且该发光被扫描装置400的反射镜402反射以照射被摄体。利用图9所示的结构，与第一实施例相比，可以扩大照射范围。另外，TOF-CPU 350可以在未设置SUB-TOF-CPU 401的情况下直接控制扫描装置400。
图10是用于说明扫描装置400的结构以及扫描装置400所扫描的照射光354以二维方式形成照射范围405的状态的图。
如图10所示，反射镜402形成在扫描装置400的中央。扫描装置400具有所谓的万向节(gimbal)结构，该万向节结构具有用于使反射镜402绕垂直轴(B轴)摆动的扭条(torsionbar)403以及用于使反射镜402绕水平轴(A轴)摆动的扭条404。
扫描装置400具有绕垂直轴(B轴)驱动反射镜402并使用电磁力或静电力等的致动器(未示出)，并且反射镜402由于结构的共振效应而高速摆动。另外，扫描装置400具有使用电磁力或静电力等、从而使得反射镜402与绕垂直轴(B轴)的摆动同步地绕水平轴(A轴)摆动的致动器(未示出)。
在图10中，线407表示通过使反射镜402绕垂直轴(B轴)摆动而在水平方向上进行扫描的光束(扫描线)的往路，以及线408表示返路。尽管在实际中扫描线的数量大于图10所示的数量，但为了便于解释，示出较少数量的扫描线。
扫描装置400还使反射镜402与反射镜402在垂直轴(B轴)上的摆动同步地绕水平轴(A轴)摆动，并且还在垂直方向(V方向)上对扫描线进行扫描。如果扫描线在垂直方向上到达扫描端409，则扫描线返回扫描开始点410。以这种方式，可以由扫描装置400使反射镜402连续摆动来以二维方式形成照射范围405。
图11A和11B是示出在第三实施例中获取的拍摄图像和距离图像的图。
图11A示出照相机100所拍摄的图像362。另外，图11B示出包括图9所示的发光单元301的距离检测装置300所拍摄的距离图像363。
发光单元301照射由扫描装置400使反射镜402连续摆动而形成的照射范围405。以这种方式，距离检测装置300在与作为被摄体的人的面部相对应的视角的中央附近获取被摄体距离图364。因此，可以在与人的面部相对应的视角的中央附近精确地获取被摄体距离。照相机系统1将图11A所示的拍摄图像362与图11B所示的距离图像363合成，从而获得表示能够获取距离图像的人的面部(被摄体距离图364)的三维形状(凹凸感等)的图像。
与图5C所示的距离图像359相比，通过扫描装置400的驱动扩大了照射范围，因此距离图像363具有相应距离信息的更宽获取范围。通常，距离图像363的获取范围由发光单元301的类型和配置以及扫描装置400的扫描范围来确定。如第三实施例中那样，可以通过使用具有发光元件309和扫描装置400的发光单元301来扩大照射范围。根据扫描装置400的驱动范围，可以采用在拍摄视角内选择任意范围以设置照射范围的照射方法。
另外，由于具有发光元件309和扫描装置400的发光单元301与仅具有发光元件的发光单元相比通常可以使用具有更小照射角度的诸如激光器等的发光元件，因此可以照射更远位置处的被摄体。为了进一步扩大照射范围，可以采用设置有各自具有发光元件309和扫描装置400的发光单元301的多个组合的结构。
图21至23是用于说明根据第三实施例的FPC 306上所设置的信号配线的图。
图21示出FPC 306上所设置的信号配线的平面图。图22示出沿着图21中的S3-S3线的截面。注意，将对与第一实施例中相同的组件应用相同的附图标记，并且在本实施例中将省略其说明。如图21所示，作为第三信号配线的扫描信号配线721e将扫描装置400电气连接至连接端子307。
从用于驱动扫描装置400的SUB-TOF-CPU 401(图9)发送的矩形脉冲信号(数字信号)经由扫描信号配线721e而被发送至扫描装置400。第一配线层721被作为绝缘构件的覆盖膜723覆盖，以保护GND配线721a、发光信号配线721b、光接收信号配线721c和721d以及扫描信号配线721e。与上文参考图19至20B所说明的第一实施例相同，发光信号配线721b和光接收信号配线721c和721d被配置为在FPC 306的层叠方向上彼此不重叠。
接着，将说明扫描信号配线721e的布置方法。如图22所示，扫描信号配线721e在第一配线层721中被GND配线721a从侧方围绕，并且GND配线721a针对扫描信号配线721e形成保护GND配线。另外，发光信号配线721b、GND配线721a、扫描信号配线721e和GND配线721a从后盖305的外周侧起按这种顺序平行地布置。在配线之间设置了间隙724。以这种方式，GND配线721a抑制了从扫描信号配线721e的信号泄漏，并且在扫描信号配线721e和发光信号配线721b之间发生的串扰也被抑制。在本实施例中，扫描信号配线721e被GND配线721a仅从侧方围绕。扫描信号配线721e不仅可以被GND配线721a从侧方围绕，而且还可以经由绝缘层720被第二配线层722中所布置的GND配线721a从下方围绕。
接着，将说明发光信号配线721b的布置方法。如图21所示，从发光元件309朝向连接端子307以从距离检测装置300的正面看时(从-Z方向看时)的顺时针方向布置发光信号配线721b。
将假定发光信号配线721b被布置在图21所示的线段L7的配线路线(逆时针方向的路线)上的情况。在这种情况下，发光信号配线721b通过了如下位置，该位置在发光信号配线721b与扫描装置400之间夹着绝缘层720的状态下在FPC 306的层叠方向上与扫描装置400相对。在该位置处，在扫描装置400或扫描信号配线721e与发光元件信号配线724之间发生串扰。因此，从发光元件309发射的用于照射的照射光量的精度降低，或者扫描装置400中所包括的反射镜402的摆动操作的精度降低。作为结果，距离检测装置300所获取的距离图像的精度降低。为了防止这种串扰，可以设想将发光信号配线721b布置成在FPC 306的层叠方向和面方向上与扫描信号配线721e分离的方法。然而，FPC 306在层叠方向和面方向上扩大了发光信号配线721b的布置中的分离量，并且距离检测装置300的尺寸增大。
在本实施例中，如图21所示，通过在顺时针方向上设置发光信号配线721b，可以在不使得发光信号配线721b在FPC 306的层叠方向上与扫描信号配线721e重叠、并且不使得发光信号配线721b在面方向上与扫描信号配线721e邻接的情况下，布置发光信号配线721b。
在与发光信号配线721b相同、扫描信号配线721e以及光接收信号配线721c和721d通过了在FPC 306的层叠方向上彼此相对的位置的情况下，在扫描信号配线721e与光接收信号配线721c和721d之间发生了串扰。因此，扫描信号配线721e被布置成在FPC 306的层叠方向上与光接收信号配线721c和721d不重叠。在图19至20B所示的发光信号配线721b与光接收信号配线721c和721d之间的位置关系中，只需要通过用扫描信号配线721e代替发光信号配线721b来执行这种布置方法，并且将省略详细说明。
作为距离检测装置300所具有的数字信号，存在用于调整在距离检测装置300和照相机100之间发送和接收距离图像的定时的时钟信号(未示出)。时钟信号配线也是高速信号配线其中之一，并且通过与扫描信号配线721e同样地设置保护GND配线来抑制时钟信号配线与发光信号配线721b之间发生的串扰。在图21和22所示的发光信号配线721b与扫描信号配线721e之间的位置关系中，只需要通过用时钟信号配线代替扫描信号配线721e来执行这种布置方法，并且将省略详细说明。
图23是无法防止串扰的发光元件309的配置示例。省略FPC 306的图示。
根据距离检测装置300，存在不能根据发光元件309的配置来防止发光信号配线721b与光接收信号配线721c和721d或扫描信号配线721e之间的串扰的情况。在图23所示的配置示例中，发光元件309与光接收元件310和扫描装置400相比，被配置在距连接端子307更远的位置处。在配置示例中，发光信号配线721b必须被布置成通过线段L8或线段L9的配线路线，以将发光元件309电气连接至连接端子307。
在发光信号配线721b被布置成通过线段L8的配线路线的情况下，发光信号配线721b通过如下的位置，该位置在发光信号配线721b与光接收元件310以及光接收信号配线721c和721d之间夹着绝缘层720的状态下在FPC 306的层叠方向上与光接收元件310以及光接收信号配线721c和721d相对。在发光信号配线721b被布置在线段L9的配线路线上的情况下，发光信号配线721b通过了如下的位置，该位置在发光信号配线721b与扫描装置400和扫描信号配线721e之间夹着绝缘层720的状态下在FPC 306的层叠方向上与扫描装置400和扫描信号配线721e相对。因此，不能防止发光信号配线721b与光接收信号配线721c和721d或扫描信号配线721e之间的串扰。
另一方面，在根据图21所示的实施例的距离检测装置300中，发光元件309与光接收元件310和扫描装置400相比，被配置在更靠近连接端子307的位置处。在发光元件309的这种配置中，发光信号配线721b没有通过与扫描装置400和扫描信号配线721e之间夹着绝缘层720而在FPC 306的层叠方向上与扫描装置400和扫描信号配线721e相对的位置。另外，发光信号配线721b也没有通过与光接收元件310和光接收信号配线721c和721d之间夹着绝缘层720而在FPC 306的层叠方向上与光接收元件310以及光接收信号配线721c和721d相对的位置。因此，可以防止发光信号配线721b与光接收信号配线721c和721d或扫描信号配线721e之间的串扰。尽管以上说明了本发明的优选实施例，但本发明不限于这些实施例，并且可以在其主旨的范围内进行各种修改和改变。还可以适当地组合上述各实施例。例如，图9所示的距离检测装置300可以具有多个发光元件。
其它实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
虽然已经参考典型实施例说明了本发明，但应当理解，本发明不限于所公开的典型实施例。以下权利要求书的范围应被给予最广泛的理解，以包含所有这样的修改以及等同结构和功能。
本申请要求2019年7月31日提交的日本专利申请2019-141086以及2020年7月28日提交的日本专利申请2020-127511的权益，其内容通过引用而全部包含于此。

Claims (35)

1.一种距离检测装置，包括：
发光单元，其被配置为利用照射光来照射对象区域；
光接收单元，其被配置为从所述对象区域中的对象物接收所述照射光的反射光；
获取单元，其被配置为基于在所述发光单元利用所述照射光进行照射之后、直到所述光接收单元接收到所述反射光为止的时间来获取表示到所述对象物的距离的距离信息；以及
通信单元，其被配置为通信所述距离信息，
其中，所述距离检测装置在其围绕摄像设备中所设置的镜头装置的位置处附接至所述镜头装置。
2.根据权利要求1所述的距离检测装置，其中，所述距离检测装置能够附接至所述镜头装置的被摄体侧的端部以及从所述镜头装置的被摄体侧的端部拆卸。
3.根据权利要求1或2所述的距离检测装置，还包括：
多个发光单元，
其中，所述多个发光单元在相互不同的定时利用所述照射光进行照射。
4.根据权利要求3所述的距离检测装置，其中，所述发光单元中至少之一的照射光轴与所述镜头装置中所设置的摄像光学系统的光轴不平行。
5.根据权利要求4所述的距离检测装置，其中，在所述多个发光单元中，第一发光单元具有与第二发光单元相比倾斜度更大的照射光轴，所述第一发光单元相对于所述距离检测装置的中心轴在垂直方向上的距离是第一距离，所述第二发光单元相对于所述中心轴在垂直方向上的距离是比所述第一距离短的第二距离的。
6.根据权利要求5所述的距离检测装置，其中，所述第一发光单元被配置在所述距离检测装置的径向方向上与所述第二发光单元相比的更内侧。
7.根据权利要求5所述的距离检测装置，其中，在所述多个发光单元中，所述第一发光单元先于所述第二发光单元利用所述照射光照射所述对象区域。
8.根据权利要求1或2所述的距离检测装置，其中，从所述发光单元到所述光接收单元的距离长于从所述发光单元到所述距离检测装置的中心轴的距离。
9.根据权利要求8所述的距离检测装置，其中，所述发光单元和所述光接收单元在与所述中心轴垂直相交的面中被配置于在彼此间夹着所述中心轴的状态下彼此相对的位置处。
10.根据权利要求8所述的距离检测装置，还包括：
电路板，其设置有所述发光单元、所述光接收单元和所述通信单元，
其中，所述通信单元被配置在所述电路板上的所述发光单元和所述光接收单元之间的中间位置处。
11.根据权利要求8所述的距离检测装置，其中，在与所述镜头装置中所包括的摄像光学系统的光轴垂直相交的面中，所述距离检测装置中所包括的通信单元被配置在与所述摄像设备中所包括的通信单元的方向相同的方向上。
12.根据权利要求8所述的距离检测装置，其中，从所述发光单元到所述距离检测装置中所包括的通信单元的距离长于从所述光接收单元到该通信单元的距离。
13.根据权利要求10所述的距离检测装置，还包括：
散热构件，其被配置于在与所述电路板之间夹着所述距离检测装置的中心轴的状态下与所述电路板相对的位置处。
14.根据权利要求1或2所述的距离检测装置，还包括：
可拆卸单元，用于将所述距离检测装置附接至所述镜头装置以及从所述镜头装置拆卸所述距离检测装置，
其中，所述可拆卸单元包括：
操作单元，其从所述镜头装置中所包括的摄像光学系统的光轴在所述距离检测装置的径向方向上向外偏置，
锁定构件，其具有与所述操作单元的切口部嵌合的弯曲部，以及
滑动构件，其在与所述光轴平行的方向上偏置，并且其内部形成有台阶差形状部，以及
在所述操作单元未被操作的情况下，所述锁定构件被所述滑动构件锁定，而在所述操作单元被操作的情况下，该锁定被解除。
15.根据权利要求14所述的距离检测装置，
其中，在所述操作单元被按下的情况下，通过所述锁定构件的锁定的解除，所述操作单元变得能够在以所述光轴为中心的周向上移动，以及
在所述操作单元未被按下的情况下，通过所述锁定构件的锁定，因此所述操作单元变得不能在所述周向上移动。
16.根据权利要求14所述的距离检测装置，
其中，在所述操作单元未被按下的情况下，所述锁定构件抵接所述滑动构件中所形成的台阶差形状部并被锁定，以及
在所述操作单元被按下的情况下，所述台阶差形状部与所述锁定构件分离，并且该锁定被解除。
17.根据权利要求14所述的距离检测装置，其中，所述锁定构件具有由柔性构件形成的端部。
18.根据权利要求14所述的距离检测装置，其中，所述滑动构件中所包括的台阶差形状部具有相互不同的角度。
19.根据权利要求14所述的距离检测装置，还包括：
多个可拆卸单元，其被配置于在彼此间夹着所述光轴的状态下彼此相对的位置处。
20.根据权利要求14所述的距离检测装置，其中，所述操作单元被配置为在所述径向方向上延伸超出所述距离检测装置的外周面。
21.根据权利要求20所述的距离检测装置，其中，所述操作单元被配置在由所述距离检测装置的外周上的第一点到第二点的外径圆弧、所述第一点处的第一切线和所述第二点处的第二切线围绕的区域中。
22.根据权利要求1或2所述的距离检测装置，还包括：
电路板，其设置有用于将所述发光单元电气连接至所述通信单元的第一信号配线以及用于将所述光接收单元电气连接至所述通信单元的第二信号配线，
其中，所述第一信号配线和所述第二信号配线被设置成在所述电路板的层叠方向上彼此不重叠。
23.根据权利要求1或2所述的距离检测装置，还包括：
扫描单元，其被配置为对来自所述发光单元的照射光进行扫描。
24.根据权利要求23所述的距离检测装置，还包括：
电路板，其包括用于将所述发光单元电气连接至所述通信单元的第一信号配线、用于将所述光接收单元电气连接至所述通信单元的第二信号配线、以及用于将所述扫描单元电气连接至所述通信单元的第三信号配线，
其中，所述第一信号配线、所述第二信号配线和所述第三信号配线被设置成在所述电路板的层叠方向上彼此不重叠。
25.根据权利要求24所述的距离检测装置，其中，所述发光单元被配置在与所述扫描单元和所述光接收单元相比更靠近所述通信单元的位置处。
26.根据权利要求1或2所述的距离检测装置，其中，所述距离检测装置的光接收单元和所述摄像设备的摄像单元被配置在照射光轴方向上的不同位置处。
27.根据权利要求1或2所述的距离检测装置，其中，所述距离检测装置的光接收单元被配置成在照射光轴方向上与所述摄像设备的摄像单元相比更靠被摄体侧。
28.根据权利要求1或2所述的距离检测装置，其中，所述摄像设备设置有控制单元，所述控制单元用于记录距离信息作为校正值，该距离信息表示基于所述镜头装置所存储的投影量信息而计算出的所述距离检测装置和所述摄像设备之间的距离。
29.根据权利要求28所述的距离检测装置，其中，所述控制单元记录通过将所述校正值与所述距离检测装置已获取到的距离信息相加而产生的值作为表示到被摄体的距离的距离信息。
30.根据权利要求29所述的距离检测装置，其中，所述控制单元记录每当所述镜头装置在照射光轴方向上前进或后退时所述镜头装置前进和后退的可移动量。
31.根据权利要求30所述的距离检测装置，其中，所述控制单元将所述校正值与所述距离检测装置已获取到的距离信息相加，并且记录调整了所述可移动量的值作为表示到被摄体的距离的距离信息。
32.一种摄像设备，包括：
摄像单元，其被配置为经由镜头装置来对被摄体进行摄像；
发光单元，其被配置为利用照射光来照射对象区域；
光接收单元，其被配置为从所述对象区域中的对象物接收所述照射光的反射光；
获取单元，其被配置为基于在所述发光单元利用所述照射光进行照射之后、直到所述光接收单元接收到所述反射光为止的时间来获取表示到所述对象物的距离的距离信息；以及
通信单元，其被配置为通信所述距离信息，
其中，距离检测装置在其围绕所述摄像设备中所设置的镜头装置的位置处附接至所述镜头装置。
33.根据权利要求32所述的摄像设备，还包括：
显示单元，其被配置为显示所述摄像单元所获取到的拍摄图像，
其中，所述显示单元以与所述拍摄图像重叠的方式显示从所述距离检测装置接收到的所述距离检测装置的姿势信息。
34.根据权利要求33所述的摄像设备，其中，所述显示单元以与所述拍摄图像重叠的方式显示表示从所述距离检测装置接收到的距离信息的图像。
35.根据权利要求34所述的摄像设备，还包括：
校正单元，其被配置为对表示所述距离信息的图像进行校正，使得所述拍摄图像的边缘部与表示从所述距离检测装置接收到的所述距离信息的图像的边缘部一致。
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