CN115242939A - 距离检测装置以及摄像装置 - Google Patents

Abstract

距离检测装置可以包括：第一检测部，其检测距离检测装置与摄像装置的位置关系；第二检测部，其检测摄像装置到摄像对象的距离；以及输出部，其向摄像装置输出表示位置关系的第一信息以及表示距离的第二信息。第一检测部可以检测出从距离检测装置的预设第一部位到摄像装置的预设第二部位的距离以及方向，作为位置关系。

Description

距离检测装置以及摄像装置

技术领域

本发明涉及一种距离检测装置以及摄像装置。

背景技术

专利文献1中记载了包括测量到对象物的距离的测距传感器的摄像装置。

【专利文献1】日本特开2021-32990号公报。

发明内容

【发明所要解决的技术问题】

因测距传感器和摄像装置之间位置关系的不同，摄像装置的对焦控制的精度可能会产生偏差。

【用于解决问题的技术手段】

本发明的一个方面所涉及的距离检测装置可以包括第一检测部，该第一检测部检测距离检测装置与摄像装置的位置关系。距离检测装置可以包括第二检测部，该第二检测部检测摄像装置到摄像对象的距离。距离检测装置可以包括输出部，该输出部向摄像装置输出表示位置关系的第一信息以及表示距离的第二信息。

第一检测部可以检测从距离检测装置的预设第一部位到摄像装置的预设第二部位的距离以及方向作为位置关系。

第二部位可以是摄像装置的镜头卡口的卡口面上的部位。

第二部位可以是摄像装置的壳体的外表面上的部位。

距离检测装置可以包括用作第一检测部检测到对象物的距离以及方向的第一测距传感器以及用作第二检测部检测到对象物的距离以及方向的第二测距传感器。

距离检测装置可以包括用作第一检测部以及第二检测部检测到对象物的距离以及方向的第一测距传感器。距离检测装置可以包括切换机构，该切换机构在使第一测距传感器用作第一检测部的第一姿势与使第一测距传感器用作第二检测部的第二姿势之间切换第一测距传感器的姿势。

本发明的一个方面所涉及的摄像装置可以是包括上述距离检测装置的摄像装置。摄像装置可以包括构成如下的电路：从距离检测装置获取第一信息以及第二信息，基于第一信息以及第二信息，执行摄像装置的对焦控制。

电路可以构成为：基于第一信息以及表示摄像装置的法兰焦距的第三信息，导出从距离检测装置的预设部位到摄像装置的摄像面沿光轴方向的距离，基于第二信息以及表示从距离检测装置的预设部位到摄像装置的摄像面沿光轴方向的距离的第四信息，执行摄像装置的对焦控制。

摄像装置可以包括通过无线或有线方式与距离检测装置进行通信的通信部。

摄像装置可以包括连接机构，该连接机构机械连接距离检测装置和摄像装置。

根据本发明的一个方面，可以防止因测距传感器与摄像装置的位置关系的不同造成摄像装置的对焦控制的精度产生波动。

另外，上述发明概要并未列举出本发明的全部特征。此外，这些特征组的子组合也可以构成发明。

附图说明

图1是第一实施方式所涉及的安装了测距单元的摄像装置的外观立体图。

图2是从摄像装置的正面侧观察到的平面图。

图3是图2所示的A-A剖面图。

图4是未安装测距单元的摄像装置的外观立体图。

图5是从测距单元的电触点侧观察到的立体图。

图6是示出第一实施方式所涉及的摄像装置的功能块的一个示例的图。

图7是安装了镜头装置以及测距单元的摄像装置的外观立体图的一个示例。

图8是第二实施方式所涉及的摄像装置的外观立体图。

图9是从第二实施方式所涉及的摄像装置的正面侧观察到的平面图。

图10是图9所示的A-A剖面图。

图11是示出了第二实施方式所涉及的摄像装置的功能块的一个示例的图。

图12是示出了摄像装置的校准过程的一个示例的流程图。

图13是从正面侧观察到的经由连接适配器连接的摄像装置以及测距单元的外观立体图。

图14是从背面侧观察到的经由连接适配器连接的摄像装置以及测距单元的外观立体图。

图15是包括固定螺丝的测距单元的外观立体图。

图16是示出无人驾驶航空器及远程操作装置的外观的一个示例的图。

【附图标记】

10 UAV

20 UAV主体

50 万向节

60 摄像装置

100 摄像装置

101 标记

102 基板

104 电池

106 附件靴

108 电触点

110 摄像控制部

120 图像传感器

130 通信部

140 镜头卡口

150 镜头控制部

152 镜头驱动部

154 镜头

160 存储器

180 连接适配器

182 连接线缆

200 镜头装置

300 远程操作装置

400 测距单元

402 基板

404 电池

410 测距控制部

411 测距传感器

412 测距传感器

413 切换机构

414 存储器

420 通信部

430 连接机构

432 电触点

436 固定螺丝

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式来对本发明进行说明，但是以下实施方式并非限制权利要求书所涉及的发明。此外，实施方式中说明的特征的组合并非全部是发明的解决方案所必须的。

权利要求书、说明书、说明书附图以及说明书摘要中包含作为著作权所保护对象的事项。任何人只要如专利局的文档或者记录所表示的那样进行这些文件的复制，著作权人则不会提出异议。但是，在除此以外的情况下，保留一切的著作权。

图1示出了第一实施方式所涉及的安装了测距单元400的摄像装置100的外观立体图。图2是从摄像装置100的正面侧观察到的平面图。图3是图2所示的A-A剖面图。图4是未安装测距单元400的摄像装置100的外观立体图。图5是从测距单元400的电触点侧观察到的立体图。测距单元400是距离检测装置的一个示例。

摄像装置100包括用于安装镜头装置200的镜头卡口140。测距单元400包括用于连接摄像装置100的连接机构430。测距单元400还包括检测到对象物的距离以及方向的测距传感器411以及测距传感器412。测距传感器411以及测距传感器412可以是TOF(Time OfFlight，飞行时间)传感器或双镜头相机。

如图3所示，摄像装置100内置基板102、电池104以及图像传感器120。基板102搭载控制摄像装置100的CPU等控制电路以及存储器等存储部。电池404向基板102上的电路以及图像传感器120等供给电力。

测距单元400内置基板402、电池404、测距传感器411以及测距传感器412。基板402搭载控制测距传感器411以及测距传感器412的CPU等控制电路以及存储器等存储部。

如图4所示，摄像装置100在壳体的外表面上包括用于连接测距单元400的附件靴106以及电性连接测距单元400的电触点108。如图5所示，测距单元400包括用于连接附件靴106的连接机构430以及电性连接摄像装置100的电触点432。

摄像装置100基于测距传感器411检测出的到摄像对象的距离，使聚焦镜头沿光轴方向移动，执行对焦控制。为了提高对焦控制的精度，期望加上从测距传感器411的检测面(摄像面)到图像传感器120的摄像面沿光轴方向的距离L。即，期望摄像装置100将距离L加上测距传感器411检测出的到摄像对象的距离而获得的距离作为到待对焦的摄像对象的距离即被摄体距离，执行对焦控制。

但是，摄像装置100的镜头卡口140根据镜头装置200的卡口规格的不同而不同。并且，如图3所示，表示从镜头卡口140的卡口面到图像传感器120的摄像面的距离F的法兰焦距根据卡口规格的不同而有所差异。此外，距离L根据测距单元400安装于摄像装置100的位置的不同而有所差异。

因此，在第一实施方式中，摄像装置100基于测距传感器412检测出的从测距传感器412的预设基准部位到镜头卡口140的预设基准部位的距离以及方向，确定测距单元400和摄像装置100的位置关系，并确定从测距传感器411到镜头卡口140沿光轴方向的距离S。并且，摄像装置100通过将预设距离F和距离S相加，导出距离L，并基于距离L以及测距传感器411检测出的到摄像对象的距离，执行对焦控制。

图6示出了第一实施方式所涉及的摄像装置100的功能块的一个示例。摄像装置100包括图像传感器120、摄像控制部110、通信部130、镜头卡口140以及存储器160。摄像装置100还包括镜头装置200以及测距单元400。镜头装置200是经由镜头卡口140可拆装地安装于镜头装置100的可更换镜头。测距单元400是经由连接机构430可拆装地安装于摄像装置100的附件之一。

图像传感器120可由CCD或者CMOS组成。图像传感器120向摄像控制部110输出通过摄像装置200所包括的多个镜头154成像的光学图像的图像数据。摄像控制部110可以由CPU或MPU等微处理器、MCU等微控制器等构成。摄像控制部110通过对从图像传感器120输出的图像信号施行去马赛克处理来生成图像。摄像控制部110将图像存储在存储器160中。

通信部130是用于和测距单元400通信的通信接口。通信部130可以和测距单元400通过有线或无线的方式与测距单元400通信。存储器160可以为计算机可读存储介质，可以包含SRAM、DRAM、EPROM、EEPROM及USB存储器等闪存中的至少一个。存储器160存储摄像控制部110对图像传感器120等进行控制所需的程序等。存储器160可以设置于摄像装置100的壳体内部。存储器160可以存储与镜头卡口140的卡口规格相关的信息。存储器160可以存储表示距离F的信息作为与卡口规格相关的信息，其中距离F表示法兰焦距。存储器160可以存储表示镜头卡口140和图像传感器120的位置关系的信息，作为与卡口规格相关的信息。存储器160可以存储镜头卡口140的三维坐标中的镜头卡口140以及图像传感器120的各自的坐标值，作为镜头卡口140和图像传感器120的位置关系。

多个镜头154可以起到变焦镜头、可变焦距镜头及聚焦镜头的作用。多个镜头154中的至少一部分或全部被配置为能够沿着光轴移动。镜头控制部150按照来自摄像控制部110的镜头控制指令驱动镜头驱动部152，使一个或者多个镜头154沿光轴方向移动。镜头控制指令例如为变焦控制指令及聚焦控制指令。镜头驱动部152可包括使多个镜头154的至少一部分或全部沿光轴方向移动的音圈电机(VCM)。镜头驱动部152可包括DC电机、空心杯电机或超声波电机等电动机。镜头驱动部152可将来自电动机的动力经由凸轮环、导轴等的机构部件传递给多个镜头154中的至少一部分或全部，使多个镜头154中的至少一部分或全部沿光轴移动。

测距单元400包括测距控制部410、测距传感器411、测距传感器412、存储器414以及通信部420。测距控制部410可以由CPU或MPU等微处理器、MCU等微控制器等构成。存储器414可以为计算机可读存储介质，可以包含SRAM、DRAM、EPROM、EEPROM及USB存储器等闪存中的至少一个。存储器414可以存储与测距传感器411和测距传感器412的位置关系相关的信息。存储器414可以分别存储测距传感器411的三维坐标系中的测距传感器411的预设部位的坐标值以及测距传感器412的预设部位的坐标值，作为与测距传感器411以及测距传感器412的位置关系相关的信息。测距传感器411的预设部位可以在测距传感器411的检测面(摄像面)上。测距传感器412的预设部位可以在测距传感器412的检测面(摄像面)上。

测距传感器412是检测距离检测装置与摄像装置的位置关系的第一检测部的一个示例。测距传感器411是检测摄像装置到摄像对象的距离的第二检测部的一个示例。测距传感器412可以检测摄像装置的预设部位的距离以及方向。测距传感器412检测和图像传感器120的位置关系上误差较小的部位的距离以及方向。镜头卡口140的卡口面在与图像传感器120的位置关系上没有误差。因此，测距传感器412可以检测镜头卡口140的卡口面上的预设部位，例如将用于将镜头卡口140固定在摄像装置100的壳体上的卡口面的螺丝、卡口面上的电触点等作为镜头卡口140的卡口面上的预设部位检测其距离以及方向。测距传感器412可以检测出测距传感器412的三维坐标系中的镜头卡口140的卡口面上的预设部位的坐标值。

通信部420可以向摄像装置100输出表示摄像装置到摄像对象的距离的第一信息以及表示测距单元400和摄像装置100的位置关系的第二信息。通信部420是输出部的一个示例。

测距控制部410可以基于测距传感器412的三维坐标系中的镜头卡口140的卡口面上的预设部位的坐标值、测距传感器411的三维坐标系中的测距传感器411的预设部位的坐标值以及测距传感器412的预设部位的坐标值，确定测距传感器411的三维坐标系中的镜头卡口140的卡口面上的预设部位的坐标值。通信部420可以向摄像装置100输出测距传感器411的三维坐标系中的镜头卡口140的卡口面上的预设部位的坐标值，作为表示测距单元400和摄像装置100的位置关系的第二信息。

摄像控制部110可以基于测距传感器411的三维坐标系中的镜头卡口140的卡口面上的预设部位的坐标值、镜头卡口140的三维坐标系中的镜头卡口140的预设部位以及图像传感器120的预设部位的各自的坐标值，确定测距传感器411的三维坐标系中的图像传感器120的预设部位的坐标值。由此，摄像控制部110可以导出从测距传感器411的检测面(摄像面)到图像传感器120的摄像面沿光轴方向的距离L。

摄像控制部110可以根据测距传感器412检测出的预设的三维坐标系中的镜头卡口140的位置、预设的三维坐标系中的测距传感器411的位置以及预设的三维坐标系中的镜头卡口140和图像传感器120的位置关系，确定三维坐标系中的测距传感器411和图像传感器120的位置关系，从而导出距离L。

摄像控制部110通过通信部420以及通信部130获取测距传感器411检测出的到摄像对象的距离。摄像控制部110基于测距传感器411检测出的到摄像对象的距离和距离L，确定用于对焦于摄像对象的聚焦镜头的位置，并使聚焦镜头移动至确定的位置，从而执行对焦控制。

测距传感器412可以检测到镜头卡口140的卡口面上的部位以外的部位的距离以及方向，作为摄像装置100的预设部位。例如，如图7所示，可以在镜头装置200安装在摄像装置100上的状态下，将摄像装置100的壳体的外表面上附带的标记101等作为摄像装置100的预设部位，检测出到该标记101的距离以及方向。在此情况下，存储器160可以存储摄像装置100的三维坐标系中的标记101的坐标值以及图像传感器120的坐标值，作为标记101和图像传感器120的位置关系。

图8是第二实施方式所涉及的摄像装置100的外观立体图。图9是从第二实施方式所涉及的摄像装置100的正面侧观察到的平面图。图10是图9所示的A-A剖面图。图11示出第二实施方式所涉及的摄像装置100的功能块的一个示例。

第二实施方式所涉及的摄像装置100包括切换机构413，不同于第一实施方式所涉及的摄像装置100，这里测距传感器411还用作第一检测部和第二检测部。切换机构413是以俯仰轴为中心，使测距传感器411旋转的旋转机构。切换机构413在使测距传感器411起到第一检测部的作用的第一姿势、使测距传感器411起到第二检测部的作用的第二姿势之间切换测距传感器411的姿势。切换机构413可以是使测距传感器411向箭头415的方向旋转，从第二姿势切换到第一姿势的旋转机构。切换机构413可以是手动使测距传感器411旋转，切换第一姿势和第二姿势的旋转机构。或者，切换机构413可以是包括驱动电机，自动使测距传感器411旋转，切换第一姿势和第二姿势的旋转机构。

图12是示出摄像装置100的校准过程的一个示例的流程图。

在镜头装置200从摄像装置100卸下的状态下，摄像装置100的电源接通时，可以通过测距传感器412或第一姿势的测距传感器411检测出到镜头卡口140的基准部位例如到镜头卡口140的至少两个固定螺丝的距离以及方向。测距控制部410基于到镜头卡口140的基准部位的距离以及方向，确定测距传感器411和镜头卡口140的位置关系，作为测距单元400和摄像装置100的位置关系。然后，摄像控制部110从测距单元400获取表示摄像装置100和测距单元400的位置关系的信息(三维坐标信息)(S100)。摄像控制部110通过参照存储器160，获取表示镜头卡口140和图像传感器120的位置关系的信息(三维坐标信息)，作为表示法兰焦距的信息(S102)。

摄像控制部110基于测距单元400(测距传感器411)与摄像装置100(镜头卡口140)的位置关系以及镜头卡口140与图像传感器120的位置关系，导出从测距传感器411到图像传感器120沿光轴方向的距离L(S104)。至此，摄像前的校准完成。

摄像装置100对摄像对象进行拍摄时，摄像控制部110从测距单元400获取测距传感器411检测出的表示到摄像对象的距离的信息。摄像控制部110基于距离L和到摄像对象的距离，确定用于对焦于摄像对象的聚焦镜头的位置。并且，摄像控制部110经由镜头控制部150通过使聚焦镜头移动至确定的位置，执行对焦控制。

摄像装置100有时搭载在万向节上，万向节是可控制摄像装置100的姿势的支撑机构。在该情况下，首先，在镜头装置200以及测距单元400安装在摄像装置100上的状态下，将摄像装置100安装在万向节上，进行万向节的平衡调整。即，为了使安装有镜头装置200以及测距单元400的摄像装置100的重心相对于万向节处于预设的位置范围内，调整摄像装置100相对于万向节的位置。其次，锁定万向节的旋转轴，将镜头装置200从摄像装置100上拆卸。然后，执行如图12所示的校准。校准完成后，重新将镜头装置200安装在摄像装置100上，然后解除万向节的旋转轴的锁定。

在上述各实施方式中，对摄像装置100和测距单元400经由电触点通信的示例进行了说明。但是，摄像装置100和测距单元400可以经由无线或有线进行通信。

例如，如图13和图14所示，也可以将摄像装置100以及测距单元400固定在连接适配器180上，来固定摄像装置100和测距单元400的位置关系。如图15所示，测距单元400可以包括固定螺丝436，通过固定螺丝436固定在连接适配器180上。连接线缆182与设置于摄像装置100的壳体的连接端子、设置于测距单元400的壳体的连接端子连接。由此，摄像装置100以及测距单元400可以经由连接线缆182相互通信。

如上所述，根据各实施方式所涉及的摄像装置100，即使在将测距单元400安装在卡口规格不同的摄像装置的情况下，也可以高精度地导出从图像传感器120的摄像面到摄像对象的距离，执行对焦控制。由此，可以抑制由于摄像装置100和测距单元400的位置关系不同造成摄像装置100的对焦控制的精度产生波动。

上述摄像装置100可以搭载于移动体上。摄像装置100可以搭载于如图16所示的无人驾驶航空器(UAV)上。UAV10可以包括UAV主体20、万向节50、多个摄像装置60以及摄像装置100。万向节50及摄像装置100为摄像系统的一个示例。UAV10为由推进部推进的移动体的一个示例。移动体的概念是指除UAV之外，包括在空中移动的航空器等飞行体、在地面上移动的车辆、在水上移动的船舶等。

UAV主体20包括多个旋翼。多个旋翼为推进部的一个示例。UAV主体20通过控制多个旋翼的旋转而使UAV10飞行。UAV主体20使用例如四个旋翼来使UAV10飞行。旋翼的数量不限于四个。另外，UAV10也可以是没有旋翼的固定翼机。

摄像装置100为对包含在期望的摄像范围内的被摄体进行拍摄的摄像用相机。万向节50可旋转地支撑摄像装置100。万向节50为支撑机构的一个示例。例如，万向节50使用致动器以俯仰轴为中心可旋转地支撑摄像装置100。万向节50使用致动器进一步分别以滚转轴和偏航轴为中心可旋转地支撑摄像装置100。万向节50可通过使摄像装置100以偏航轴、俯仰轴以及滚转轴中的至少一个为中心旋转，来改变摄像装置100的姿势。

多个摄像装置60是为了控制UAV10的飞行而对UAV10的周围进行拍摄的传感用相机。两个摄像装置60可以设置于UAV10的机头、即正面。并且，其它两个摄像装置60可以设置于UAV10的底面。正面侧的两个摄像装置60可以成对，起到所谓的立体相机的作用。底面侧的两个摄像装置60也可以成对，起到立体相机的作用。可以根据由多个摄像装置60所拍摄的图像来生成UAV10周围的三维空间数据。UAV10所包括的摄像装置60的数量不限于四个。UAV10包括至少一个摄像装置60即可。UAV10也可以在UAV10的机头、机尾、侧面、底面及顶面分别包括至少一个摄像装置60。摄像装置60中可设定的视角可大于摄像装置100中可设定的视角。摄像装置60也可以包括单焦点镜头或鱼眼镜头。

远程操作装置300与UAV10通信，对UAV10行远程操作。远程操作装置300可以与UAV10进行无线通信。远程操作装置300向UAV10发送表示上升、下降、加速、减速、前进、后退、旋转等与UAV10的移动有关的各种指令的指示信息。指示信息包括例如使UAV10的高度上升的指示信息。指示信息可以表示UAV10应位于的高度。UAV10进行移动，以位于从远程操作装置300接收的指示信息所表示的高度。指示信息可以包括使UAV10上升的上升指令。UAV10在接受上升指令的期间上升。在UAV10的高度已达到上限高度时，即使接受上升指令，也可以限制UAV10上升。

以上使用实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的技术范围并不限于上述实施方式所描述的范围。对本领域普通技术人员来说，显然可对上述实施方式加以各种变更或改良。从权利要求书的描述显而易见的是，加以了这样的变更或改良的方式都可包含在本发明的技术范围之内。

应该注意的是，权利要求书、说明书以及说明书附图中所示的装置、系统、程序以及方法中的动作、过程、步骤以及阶段等各项处理的执行顺序，只要没有特别明示“在…之前”、“事先”等，且只要前面处理的输出并不用在后面的处理中，则可以任意顺序实现。关于权利要求书、说明书以及说明书附图中的操作流程，为方便起见而使用“首先”、“接着”等进行了说明，但并不意味着必须按照这样的顺序实施。

Claims (10)

1.一种距离检测装置，其特征在于，包括：

第一检测部，其检测所述距离检测装置与摄像装置的位置关系；

第二检测部，其检测所述摄像装置到摄像对象的距离；以及

输出部，其向所述摄像装置输出表示所述位置关系的第一信息以及表示所述距离的第二信息。

2.根据权利要求1所述的距离检测装置，其特征在于，所述第一检测部检测出从所述距离检测装置的预设第一部位到所述摄像装置的预设第二部位的距离以及方向，作为所述位置关系。

3.根据权利要求2所述的距离检测装置，其特征在于，所述第二部位是所述摄像装置的镜头卡口的卡口面上的部位。

4.根据权利要求2所述的距离检测装置，其特征在于，所述第二部位是所述摄像装置的壳体的外表面上的部位。

5.根据权利要求1所述的距离检测装置，其特征在于，包括：用作所述第一检测部检测到对象物的距离以及方向的第一测距传感器；以及

用作所述第二检测部检测到对象物的距离以及方向的第二测距传感器。

6.根据权利要求1所述的距离检测装置，其特征在于，包括：用作所述第一检测部以及所述第二检测部检测到对象物的距离以及方向的第一测距传感器；以及

切换机构，所述切换机构在使所述第一测距传感器用作所述第一检测部的第一姿势、使所述第一测距传感器用作所述第二检测部的第二姿势之间切换所述第一测距传感器的姿势。

7.一种摄像装置，包括根据权利要求1至6中任一项所述的距离检测装置，其特征在于，包括构成如下的电路：

从所述距离检测装置获取所述第一信息以及所述第二信息，

基于所述第一信息以及所述第二信息，执行所述摄像装置的对焦控制。

8.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于，所述电路构成为：基于所述第一信息以及表示所述摄像装置的法兰焦距的第三信息，导出从所述距离检测装置的预设部位到所述摄像装置的摄像面沿光轴方向的距离，

基于所述第二信息以及表示从所述距离检测装置的预设部位到所述摄像装置的摄像面沿光轴方向的距离的第四信息，执行所述摄像装置的对焦控制。

9.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于，包括通过无线或有线方式与所述距离检测装置进行通信的通信部。

10.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于，包括连接机构，所述连接机构机械连接所述距离检测装置和所述摄像装置。

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