CN1190699C - 测距用传感器、测距装置和照相机以及测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型测距用传感器，该测距用传感器不会影响通用性，并可消除存储部件的大存储容量和数据传输时间延长的要求。该传感器具有：运算部分，用于计算距离计算的中间数据；以及输出部分，用于输出该中间数据。

Description

测距用传感器、测距装置和照相机以及测距方法

技术领域

本发明涉及一种测距用传感器，具体涉及一种在照相机等中使用的并且在三角测量中利用相位差模式的测距装置的测距用传感器。此外，本发明还涉及使用上述测距用传感器的上述测距装置或照相机。

背景技术

最近在测距装置中使用的传感器得益于半导体制造技术和电路设计技术的快速进步。细微化和面积化(从线传感器向面传感器的转移)正不断进展，并且在测距中使用的光电转换元件的数量也趋于增加。测距装置可对一个物体的多个位置进行测距(多点测距)。因此，通过增加测距位置的数量，可对视野进行全面分析，以检测一个物体。因而，照相机用户无需担心摄影聚焦，并可把注意力放在摄影构图上。当然，进行模糊摄影的概率也减少。

这样，光电转换元件的像素数量的增加有助于测距装置的高性能化。另一方面，各像素的输出数据(以下称为“被摄物体图像信号”)被存储和保存到传感器外部的外部存储器内，并且到被摄物体的距离一般由传感器外部的运算部分使用存储在该外部存储器内的数据进行计算。因此，光电转换元件的像素数量的增加会产生这样的新要求，例如，外部存储器的存储容量大，以及用于将被摄物体图像信号传输到外部存储器的传输时间延长。

一种技术现已公知用于解决这些新要求，在该技术中，由测距装置进行的所有测距计算都在一种测距用传感器中进行。在这种测距装置中，只有最终数据被输出和存储在外部存储器中，而测距计算则在测距用传感器内部进行。因此，该技术可节省外部存储容量，并可缩短数据输出的传输时间。

然而，在上述测距装置中，作为上述光电转换元件高像素的副作用的诸如存储部分的大存储容量以及数据传输时间的延长等的课题虽然都可得到解决，不过，出现了一新课题，即：测距用传感器的通用性下降的课题，因为所有处理都必须在测距用传感器内执行。

在测距中，通用性对于为处理提供与被摄物体相对应的特性以提高测距精度来说是重要的。例如，相位差模式的测距存在这样一个原则性问题，即：低对比度被摄物体的测距精度由于相位差计算特性而变得较低。因此，当采用相位差模式对低对比度被摄物体进行测距时，已设想出一种措施，用于对被摄物体图像信号实施差分处理(例如，求出邻接被摄物体图像信号的差分)，然后进行相位差计算。

也就是说，通过对被摄物体图像信号实施针对被摄物体的处理，可提高测距精度。然而，在具有这样一种仅对普通被摄物体进行相位差计算的简化结构(低通用性)的测距用传感器中，无法对这样一种难以处理的被摄物体进行差分处理。因而也就无法提高测距精度。相反，如果使包括该处理在内的所有处理都在测距用传感器中执行，则测距用传感器中的电路就变得复杂，并导致测距用传感器的成本增加。

本发明是鉴于上述情况而做出的。本发明的目的是提供一种测距用传感器，该测距用传感器不会影响通用性，可消除存储部件的大存储容量和数据传输时间延长的要求，并可用于构筑测距系统。

发明内容

为了实现上述目的，根据本发明的测距用传感器采用相位差检测方法，具有：受光部分，其带有多个光电转换元件，用于将来自测距物体的光根据该光的强度转换为电信号；运算部分，用于根据由上述受光部分输出的电信号计算出距离计算的中间数据，该中间数据是相位差计算的中间结果；以及输出部分，用于输出通过距离计算计算出的中间数据。在该测距用传感器中，运算是在上述测距用传感器中进行，直到距离计算的中间数据被输出。例如，CPU接收中间数据，并在外部执行剩余距离计算。这样，与所有数据被输出而不对光电转换数据实施运算的情况相比，数据量输出较少，因为运算一直进行到在本发明的测距用传感器内的距离计算的中间数据。并且，外部存储器的容量也较小。而且，由于中间数据阶段的输出，因而对通用性影响不大。

上述在该测距用传感器的运算部分中计算的中间数据优选的是通过重复计算来逐个计算的数值。这样，测距用传感器可仅输出一个中间数据，而不会输出大量数据组用于运算。因此，输出数据的传输时间大大缩短。并且，用于更改数据和重复相同运算的功能以及用于判定免除重复的条件的功能是必要的，因而需要一种复杂的电路结构。因此，通过不使用测距用传感器执行所有重复计算，可避免测距用传感器的复杂化。

该测距用传感器优选地用在采用相位差检测方法进行的测距中。该测距用传感器设置成使来自被摄物体的分光束照射到受光部分的不同部位(这些部位不重叠)。该测距用传感器还具有区域指配部分，用于在由分光束照射到受光部分上的各个部位中指配区域。运算部分执行运算，用于把在由该区域指配部分指定的区域中产生的光电信号(更具体来说，是以生成的光电信号为基础的数据)进行相互比较，并且求出结果(相关值)，作为测距的中间数据。由区域指配部分给出的区域指配通过逐个更改位置来重复进行，运算部分为每个区域指配计算中间数据，并将该中间数据从输出部分输出到外部(例如，CPU)。这样，采用相位差检测方法进行重复计算，以求出各区域之间的相关值，但是该测距用传感器获得通过重复计算逐个计算出的相关值，作为中间数据，并且将该数据输出到外部。因此，该测距用传感器无需复杂的电路结构，并可限制输出数据的传输时间。

该测距用传感器的区域指配部分优选地通过外部指配来指配区域。它可以使得能够根据被摄物体灵活地更改区域选择方法。例如，在采用相位差检测方法的距离计算中可以选择与测距物体的对比度相对应的运算处理。更具体来说，在受光部分内设有有效区域(非遮光区域)和遮光区域(使光照射不到的遮光区域)。如果测距物体具有普通对比度，则区域可从有效区域和遮光区域中选择，并且可求出在有效区域输出和遮光区域输出之间的差，以消除因暗电流产生的噪声。另一方面，如果测距物体的对比度较低，则在有效区域中选择两个邻接或部分重叠的区域，并且计算邻接光电转换元件的输出的差，以便对输出求差分。

根据本发明，还提供一种在测距装置内使用的测距用传感器，该测距用传感器采用相位差检测方法并且包括：受光部分，其具有多个光电转换元件，这些元件将来自测距物体的光根据该光的强度转换成电流，受光部分被分为：有效区域，在该区域，光电转换元件的表面不被遮光；以及遮光区域，在该区域，光电转换元件的表面被遮光；积分部分，其对在受光部分的各光电转换元件中产生的光电流分别单独求积分，以便进行电流-电压转换；区域指配部分，其根据外部控制信号从光电元件的表面指配四个行区域；在由区域指配部分指配的各区域的各光电转换元件内的信号转换部分，其将积分部分的输出转换成数字信号，并将该数字信号输出到运算部分；运算部分，其通过使用信号转换部分的输出，计算出用于求出到测距物体距离的距离计算的中间数据，该中间数据是相位差计算的中间结果；以及输出部分，其将运算部分计算的中间数据输出到外部。

根据本发明，还提供一种用于根据相位差检测方法计算到测距物体的距离的测距方法，该测距方法包括步骤：通过带有多个光电转换元件的测距用传感器接收来自测距物体的光，该测距用传感器采用相位差检测方法；对由测距用传感器中的光电转换元件产生的光电流分别单独求积分，以便产生积分结果；在测距用传感器中将积分结果转换为数字数据；通过使用测距用传感器中的数字数据计算出距离计算的中间数据，该中间数据是相位差计算的中间结果；将中间数据从测距用传感器输出到外部装置；以及在测距用传感器的外部装置内使用中间数据确定距离。

根据本发明，还提供一种测距装置，该装置包括：光学部分；测距用传感器，其采用相位差检测方法，将由受光部分接收的来自测距物体的光通过光学部分转换为电信号，对该电信号求积分，根据该积分电信号计算出距离计算的中间数据，并输出该数据，其中该中间数据是相位差计算的中间结果；以及CPU，其根据中间数据计算出到测距物体的距离。

根据本发明，还提供一种具有测距装置的照相机，该照相机包括：聚焦光学部分，其是摄影镜头的一部分；镜头驱动部分，其驱动聚焦光学部分；光学部分；测距用传感器，其采用相位差检测方法，将来自由受光部分投光的被摄物体的光通过光学部分转换为电信号，对该电信号求积分，根据该积分电信号计算出距离计算的中间数据，并输出该数据，其中该中间数据是相位差计算的中间结果；以及CPU，其根据中间数据计算出到测距物体的距离，并控制镜头驱动部分，以便根据计算的距离驱动镜头。

附图说明

参照下列说明、所附权利要求以及附图，将对本发明的装置和方法的这些及其他特点、方面和优点有更好地了解。在附图中：

图1是使用根据本发明一个实施例的测距用传感器的照相机的测距装置的方框图。

图2是示出根据本发明一个实施例的测距用传感器的内部结构的方框图。

图3是示出用于对根据本发明一个实施例的测距用传感器的动作进行说明的流程图的图。

图4A和图4B是用于对在根据本发明一个实施例的测距用传感器的相位差计算时的区域指配进行说明的图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行说明。

通过以下示例，将本发明的测距用传感器作为本发明的实施例进行说明。图1是主要示出在使用根据本发明一个实施例的测距用传感器的照相机内的测距装置的结构的图。

在本实施例中，到被摄物体的距离是通过相位差检测方法求出的，该方法是一种在照相机的测距装置方面广为公知的技术。相位差检测方法是这样一种方法，即：来自被摄物体的光束被分为两部分，并且被投影到受光平面上，以便通过三角方法从两个投影图像之间的距离求出距被摄物体的距离。因此，有必要对由一个光束给出的投影图像以及由另一光束给出的投影图像进行检测，以求出两个图像之间的距离。该运算被称为相位差计算。以下将参照图4对相位差计算进行说明。

使用根据本实施例的测距用传感器的测距装置具有：测距用传感器1，光学部分2以及CPU 8。

在该测距装置的外部设有：聚焦光学系统16，用于进行调焦，该系统是照相机摄影镜头的一部分；以及镜头驱动部分17，用于在摄影镜头的光轴方向上驱动该聚焦光学系统16。镜头驱动部分17可具有一种由CPU 8直接控制的结构，或者可具有一种通过主CPU(未示出)进行控制的结构，该主CPU用于控制整个照相机的动作。

测距用传感器1通过光学部分2将来自受光被摄物体的光转换为电信号，对该电信号求积分，使用积分结果计算出作为用于进行距离计算的相位差计算的中间结果的中间数据，并将该数据输出到CPU 8。在图1中，测距用传感器1的受光平面由一个平面来显示，但是它也可以是与光学部分2的左右镜头相对应的一对受光平面。

光学部分2是用于将来自被摄物体3的光引导到测距用传感器1的一对光学元件。必要的是，不要使途经光学部分2的每个元件的光束在测距用传感器1的受光平面上重叠。因此，最好是构造成使途经光学部分2的每个元件的光程是独立的，并且相互被遮光。

CPU 8是用于根据测距用传感器1的输出结果(中间数据)执行被摄物体3的测距的部分。

外部区域指配部分4是用于在测距用传感器1内部的受光部分9(以后参照图2描述)中指配距离计算用区域的部分。

驱动部分5是以测距用传感器1的驱动作为主要功能的接口部分。

存储部分6是在测距用传感器1外部的用于存储和保存来自测距用传感器1的输出数据的部分。并且，这些输出数据不是例如被摄物体图像信号等的初始数据，而是作为在测距用传感器1内部被运算的相位差计算的中间结果的中间数据。

相位差运算部分7根据存储和保存在存储部分6内的多个中间数据执行剩余计算，以完成相位差计算。并且，计算无需停止在相位差计算上，而是可一直计算到被摄物体距离，或者也可计算到与照相机的聚焦光学系统16的驱动量相当的数据。

聚焦光学系统16由镜头驱动部分17根据与聚焦光学系统16的驱动量相当的数据来驱动，该驱动量最终由CPU 8或主CPU来计算。照相机的摄像由摄像元件18(例如，CCD)进行。

以下参照图2，对根据本实施例的测距用传感器1的内部结构进行说明。

测距用传感器1具有：受光部分9，积分控制部分10，区域指配部分11，信号转换部分12，运算部分13，输出部分14，以及定时控制部分15。

受光部分9是用于接受被摄物体3的图像的部分，并且由有效区域9a的部分和遮光区域9b的部分构成。并且，在本实施例中的测距用传感器1的受光部分9内使用CMOS成像器。因此，受光部分9的各个像素可作为用于接受被摄物体3的图像的受光部分，以及可作为用于对光电转换电荷求积分的积分部分。这可将各像素的结电容用作在积分中使用的电容。由受光部分的各像素产生的光电流被转换为各像素的电压。当然，受光部分9也可构成为将其分为受光部分和积分部分。

积分控制部分10是用于对由受光部分9产生的积分复位、积分开始和积分结束进行管理的部分。

区域指配部分11是用于指配由受光部分9的受光平面上的多个像素构成的区域的部分。然后，作为受光部分9的积分结果的积分电压从这些指配区域被输出到信号转换部分12。并且，区域指配部分11也可在指配区域内指配各个像素，因此，这些像素也可被指配，以便当受光部分9的积分结果被输出时，输出由单一积分部分(受光部分9的一个像素)给出的积分结果。

信号转换部分12是用于对从受光部分9输出的积分电压进行模-数转换的部分，该信号转换部分12把在由区域指配部分11指配的区域中的模拟积分电压转换为数字信号，并将该信号输出到运算部分13。

运算部分13是被构成用于根据从信号转换部分12输入的信号数据，执行下列方程式1的计算的运算电路。

$F=\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}|(L_i-l_i)-(R_i-r_i)|$ (方程式1)

式中，F表示运算输出，并且是由测距用传感器1输出的相位差计算的中间数据。该F一般被称为相关值等。L_i、l_i、R_i、r_i是各像素的像素数据，并且是通过利用信号转换部分12将各像素的积分电压进行模-数转换所得出的数字数据。“i”是示出像素阵列顺序的要素。L_i、l_i被取作为受光部分9的左侧受光平面上的光学成对像素的像素数据，而R_i、r_i被取作为右侧受光平面上的像素数据。像素数据的区域指配是通过指配一个前地址(i＝0)和一个数字(n)来进行的。以下将根据图4A和图4B进行详细说明。

输出部分14是用于把作为运算部分13的输出的F输出到测距用传感器1的外部(CPU 8)的部分。并且，该输出部分14还具有下列功能，即：具有对所有像素中的或者指配区域内的像素中的最大积分量进行检测，并将其作为一个模拟数据输出到外部的功能。该最大积分量被用作在由CPU 8进行积分控制时的反馈信号。在本实施例中，CPU 8对该最大积分量的增加进行监视，并且在合适的时刻发出积分结束指令。作为该反馈信号的输出不限于最大积分量，并且无论该输出是否是最小积分量还是平均积分量等都没有关系。

定时控制部分15是用于向上述各部分提供各种定时信号的部分。在此，对定时信号进行说明。首先，提供给积分控制部分10的定时信号是触发信号，这些触发信号被看作是积分复位、积分开始和积分结束的定时信号。

提供给区域指配部分11的定时信号是用于切换积分部分(受光部分9的像素)的时钟信号。相同的定时信号也被输入到信号转换部分12和运算部分13内，以便与积分输出同步地执行信号转换和中间数据F的计算。提供给输出部分14的定时信号是时钟信号，在将由运算部分13给出的计算结果输出到外部(CPU 8)时，该时钟信号成为同步信号。当运算结果被输出到外部时，该时钟信号被用作同步信号。

以下，使用图3的流程图对采用这样一种结构的整个测距用传感器1的动作进行说明。

首先，如果将电源输入到本实施例的测距用传感器1内，则积分控制部分10判断积分量的复位指令(一个被看作是积分复位的定时信号的触发信号)是否从外部(CPU 8)通过定时控制部分15被输入(步骤S1)。如果复位指令被输入到积分控制部分10内，则积分控制部分10使受光部分9的各像素的积分值复位(步骤S2)。更具体来说，积分控制部分10将积分用电容器内蓄积(充电)的电荷放电。另一方面，如果复位指令未被输入到积分控制部分10内，则积分控制部分10一直等到复位指令被输入其内。

接着，积分控制部分10判断积分开始指令(一个被看作是积分开始的定时信号的触发信号)是否从外部(CPU 8)通过定时控制部分15被输入(步骤S3)。如果积分开始指令未被输入到积分控制部分10内，则积分控制部分10一直等到积分开始指令被输入其内。另一方面，如果积分开始指令被输入到积分控制部分10内，则积分控制部分10开始对受光部分9的各像素求积分(步骤S4)。同时，它开始将监视信号从输出部分14输出到外部(CPU 8)(步骤S5)。在此，该监视信号是上述积分控制的反馈信号。一般，以受光部分9的所有像素或者受光部分9的指配区域的像素为对象，将具有最超前积分(积分量的最大值)的像素的积分量作为模拟数据输出到外部。当然，无论是积分量的平均值被输出，还是积分最慢的像素的积分量被输出都没有关系。并且，该积分控制可由测距用传感器1外部的CPU 8(或者顺序控制器)根据监视信号来进行。CPU 8对积分值的变化进行监视，并在合适的时刻输出积分结束指令。

接着，积分控制部分10判断积分结束指令(一个被看作是积分结束的定时信号的触发信号)是否从外部CPU 8通过定时控制部分15被输入(步骤S6)。如果积分结束指令被输入到积分控制部分10内，则积分控制部分10结束受光部分9的积分(步骤S7)。另一方面，如果积分结束指令未被输入到积分控制部分10内，则积分控制部分10继续积分，直到积分结束指令被输入其内。

以下序列是用于根据被摄物体图像信号进行F的计算以及对计算结果的输出进行补偿的步骤。

首先，区域指配部分11等待来自CPU 8内的外部区域指配部分4的区域指配指令和区域指配用数据的输入(步骤S8)。如果这些输入存在，则区域指配部分11根据区域指配用数据进行区域指配(步骤S9)。并且，在作为本实施例中的指配区域的总共四个位置指配行区域。

在此，使用图4A和图4B对步骤S9的区域指配方法进行说明。

首先，当被摄物体具有普通对比度时，对在从被摄物体图像信号执行相位差计算的情况下的区域指配方法(第一指配模式)进行说明。在这种情况下，如图4A所示，在受光部分9的有效区域9a内指配两个区域(L₀，L₁，…，L_n和R₀，R₁，…，R_n)，并在受光部分9的遮光区域9b内指配两个区域(l₀，l₁，…，l_n和r₀，r₁，…，r_n)。此时，从受光部分9的有效区域9a的左侧(由光学部分2的左侧光束照射的部分)指配区域L_i(i＝0，1，…，n)，并且从受光部分9的有效区域9a的右侧(由光学部分2的右侧光束照射的部分)指配区域R_i(i＝0，1，…，n)。从受光部分9的遮光区域9b的左侧(由光学部分2的左侧光束照射的部分)指配区域l_i(i＝0，1，…，n)，并且从受光部分9的遮光区域9b的右侧(由光学部分2的右侧光束照射的部分)指配区域r_i(i＝0，1，…，n)。这样，如果这四个区域被指配用于执行方程式1的计算，则根据鲜明的被摄物体图像信号执行相位差计算。在此，(L_n-l_n)和(R_n-r_n)具有从被摄物体图像信号消除噪声成分(暗电流成分)的意义。

接着，当被摄物体具有低对比度时，对在从被摄物体图像信号执行相位差计算的情况下的区域指配方法(第二指配模式)进行说明。在这种情况下，对被摄物体信号实施差分处理，以提高测量精度。

如图4B所示，在受光部分9的有效区域9a内指配所有四个区域。此时，区域L₀，L₁，…，L_n和l₀，l₁，…，l_n被指配成相互偏差1个像素，并且区域R₀，R₁，…，R_n和r₀，r₁，…，r_n也同样被指配成相互偏差1个像素。此时，从受光部分9的有效区域9a的左侧(由光学部分2的左侧光束照射的部分)指配区域L_i和l_i(i＝0，1，…，n)，并且从受光部分9的有效区域9a的右侧(由光学部分2的右侧光束照射的部分)指配区域R_i和r_i(i＝0，1，…，n)。这样，通过指配四个区域，可执行方程式l的计算，并可对被摄物体图像信号实施差分处理(差处理)。当然，也可消除由进行差分产生的噪声成分(暗电流成分)。

通过根据被摄物体的对比度进行上述区域指配，可对以下两种相位差计算进行简单切换，即：不对被摄物体图像信号实施差分处理的相位差计算，以及从经过差分处理的被摄物体图像信号进行的相位差计算。因此，可针对具有普通对比度或低对比度的被摄物体进行测距。

并且，例如，区域指配方法的切换是通过下列方式进行的，即：使用未示出的光度计来测定被摄物体的对比度，在CPU 8内确定所测定的对比度，以及如果确定对比度较低，则切换到低对比度用的区域指配。例如，该光度计接收用于照相机的摄像的受光元件的输出，并且通过计算该输出的扩散来测定被摄物体的对比度。

在步骤S9的区域指配结束之后，来自指配区域内的各像素的积分结果被输出，并且由信号转换部分12进行信号转换(步骤S10)。经过信号转换的积分结果从信号转换部分12被输入到运算部分13(步骤S11)，并且运算部分13执行方程式l的计算。在此，来自受光部分9的积分结果的输出顺序如下。

L₀，l₀，R₀，r₀，L₁，l₁，R₁，r₁，…，L_n，1_n，R_n，r_n

接着，运算部分13判断在步骤S9指配的区域中的所有数据是否被计算(步骤S12)，如果留有还未计算的数据，则运算部分13返回到步骤S10继续计算。另一方面，当所有数据被计算时，步骤S10至步骤S12的环路处理被省略。然后，基于方程式1的运算结果(相位差计算的中间数据F)从输出部分14被输出到测距用传感器1的外部(CPU 8)(步骤S13)。该输出的中间结果被输入到CPU 8内，并被保存在存储部分6内。然后，CPU 8内的相位差计算部分7根据输入到该CPU 8内的相位差计算的中间数据(相关值)继续进行相位差计算。

并且，作为方程式1的运算结果的F是相位差计算的中间数据，并且一般被称为相关值等。当一对被摄物体图像信号的区域相互有偏差时，公知的相位差计算可求出相关值，并且从求得的多个相关值中检测出最小值。相关值的最小值表示，一对被摄物体图像信号的区域处于最佳一致状态，并且该相关值的最小值出现的区域的偏差(距离)被看作是一对被摄物体图像信号的相位差。因此，为了完成相位差计算，在CPU 8内用于求出相关值的最小值的计算结束之前，当在步骤S8中更改指配区域的位置的同时(但是，根据上述被摄物体的对比度，指配方法受到限制)，重复进行步骤S11的用于求出相关值的计算。

也就是说，CPU 8判断相位差计算是否结束，如果相位差计算结束，则向测距用传感器1输入测距结束指令，该指令命令用于求出相关值的计算结束以及测距用传感器1的动作停止。测距用传感器1判断测距结束指令是否从外部的CPU 8被输入(步骤S14)，并且重复进行用于求出相关值的计算，直到测距结束指令被输入(在更改区域指配的位置的同时，重复步骤S8-S14)。如果测距结束指令被输入，则测距用传感器1处于停止状态(通过停止动作来抑制消耗电流的状态)。通过硬件中断等方式，可摆脱这种停止状态，并返回到步骤S1。为了完全消除消耗电流，也可在这种停止状态下切断测距用传感器1的电源。

这样，在本实施例中，测距用传感器1输出距离计算的中间数据，而不是输出被摄物体图像信号。因此，可节省CPU 8的存储部分6的存储容量，并可缩短从测距用传感器1到CPU 8之间的输出数据传输时间。并且，本实施例还适用于低对比度被摄物体，因为它可通过采用所述方法，根据被摄物体的对比度进行区域配置，并计算中间数据。这样，本实施例的测距用传感器具有通用性或多用途性。

并且，在本实施例中，通过在受光部分9内指配四个区域，可消除噪声成分(暗电流成分)，但是当噪声成分较小时，指配至少两个区域就足够了。

再者，区域指配是根据被摄物体的对比度来进行的，但是作为一个修改例子，本实施例还可应用于下列区域指配，即：用于对可在摄影图像上进行多点测量的多点测距装置中切换测距点的区域指配。

如上详述，本实施例不会影响通用性，并可提供一种测距用传感器1，该测距用传感器1能够构筑一种可防止外部存储器的大存储容量和避免数据传输时间延长的测距系统。

也就是说，通过在本发明的测距用传感器内设置一种在某种程度上能够在测距用传感器自身内进行计算(用于求出相位差计算的相关值的计算)的运算电路，可节省外部存储器的存储容量，并可缩短输出数据的传输时间，并且，通过根据被摄物体图像信号更改在相位差计算中使用的数据，也可测定低对比度被摄物体的距离，并且不影响通用性。

尽管对被认为是本发明的优选实施例作了显示和说明，当然应理解的是，在不背离本发明精神的情况下，可在本发明的形式或细节上容易地进行各种修改和改动。因此，本说明书意图在于使本发明不受所述和所示形式的限制，而是使本发明应被认为是涵盖可属于所附权利要求范围内的所有修改。

Claims (22)

1.一种在测距装置内使用的测距用传感器，该测距用传感器采用相位差检测方法并且包括：

受光部分，其具有多个光电转换元件，这些元件将来自测距物体的光根据该光的强度转换成电流；

运算部分，其通过使用在受光部分的输出中产生的数据，计算出用于求出到测距物体距离的距离计算的中间数据，该中间数据是相位差计算的中间结果；以及

输出部分，其将运算部分计算的中间数据输出到外部。

2.根据权利要求1所述的测距用传感器，其特征在于，运算部分通过重复计算来计算中间数据。

3.根据权利要求1所述的测距用传感器，该测距用传感器还包括：

区域指配部分，其根据外部控制信号在受光部分上指配多个区域。

4.根据权利要求3所述的测距用传感器，该测距用传感器还包括：

积分部分，其对在受光部分的各光电转换元件中产生的光电流分别单独求积分，以便进行电流-电压转换；以及

在由区域指配部分指配的各区域的各光电转换元件内的信号转换部分，其将积分部分的输出转换成数字信号，并将该数字信号输出到运算部分。

5.一种在测距装置内使用的测距用传感器，该测距用传感器采用相位差检测方法并且包括：

受光部分，其具有多个光电转换元件，这些元件将来自测距物体的光根据该光的强度转换成电流，受光部分被分为：有效区域，在该区域，光电转换元件的表面不被遮光；以及遮光区域，在该区域，光电转换元件的表面被遮光；

积分部分，其对在受光部分的各光电转换元件中产生的光电流分别单独求积分，以便进行电流-电压转换；

区域指配部分，其根据外部控制信号从光电元件的表面指配四个行区域；

在由区域指配部分指配的各区域的各光电转换元件内的信号转换部分，其将积分部分的输出转换成数字信号，并将该数字信号输出到运算部分；

运算部分，其通过使用信号转换部分的输出，计算出用于求出到测距物体距离的距离计算的中间数据，该中间数据是相位差计算的中间结果；以及

输出部分，其将运算部分计算的中间数据输出到外部。

6.根据权利要求5所述的测距用传感器，其特征在于，区域指配部分具有：第一模式，其从有效区域指配两个区域，并从遮光区域指配两个区域；以及第二模式，其从有效区域指配两对部分重叠的区域。

7.根据权利要求5所述的测距用传感器，其特征在于，运算部分把与四个区域对应的信号转换部分的输出信号取作为L₀，L₁，...，L_n和l₀，l₁，...，l_n及R₀，R₁，...，R_n和r₀，r₁，...，r_n，其中，L_i表示第一区域的元件，l_i表示第二区域的元件，R_i表示第三区域的元件，r_i表示第四区域的元件，并进行如下计算：

$F=\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}|(L_i-l_i)-(R_i-r_i)|$

式中，F表示运算部分的输出。

8.一种用于根据相位差检测方法计算到测距物体的距离的测距方法，该测距方法包括步骤：

通过带有多个光电转换元件的测距用传感器接收来自测距物体的光，该测距用传感器采用相位差检测方法；

对由测距用传感器中的光电转换元件产生的光电流分别单独求积分，以便产生积分结果；

在测距用传感器中将积分结果转换为数字数据；

通过使用测距用传感器中的数字数据计算出距离计算的中间数据，该中间数据是相位差计算的中间结果；

将中间数据从测距用传感器输出到外部装置；以及

在测距用传感器的外部装置内使用中间数据确定距离。

9.根据权利要求8所述的测距方法，其特征在于，运算部分通过重复计算来计算中间数据。

10.根据权利要求8所述的测距方法，其特征在于，在根据外部控制信号更改所计算的被摄物体的区域的同时，多次执行中间数据的计算。

11.一种测距装置，该装置包括：

光学部分；

测距用传感器，其采用相位差检测方法，将由受光部分接收的来自测距物体的光通过光学部分转换为电信号，对该电信号求积分，根据该积分电信号计算出距离计算的中间数据，并输出该数据，其中该中间数据是相位差计算的中间结果；以及

CPU，其根据中间数据计算出到测距物体的距离。

12.根据权利要求11所述的测距装置，其特征在于，由测距用传感器计算的中间数据是用于执行相位差计算的相关值。

13.根据权利要求11所述的测距装置，其特征在于，由测距用传感器计算的中间数据在距离计算中被重复计算。

14.根据权利要求11所述的测距装置，其特征在于，CPU把用于在测距用传感器的受光部分上任意指配多个区域的控制信号输出到测距用传感器。

15.根据权利要求14所述的测距装置，其特征在于，在测距用传感器的受光部分上指配了四个区域。

16.根据权利要求15所述的测距装置，其特征在于，把与四个区域对应的输出信号取作为L₀，L₁，...，L_n和l₀，l₁，...，l_n及R₀，R₁，...，R_n和r₀，r₁，...，r_n，其中，L_i表示第一区域的元件，l_i表示第二区域的元件，R_i表示第三区域的元件，r_i表示第四区域的元件，并且由测距用传感器计算的中间数据是：

$F=\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}|(L_i-l_i)-(R_i-r_i)|.$

17.一种具有测距装置的照相机，该照相机包括：

聚焦光学部分，其是摄影镜头的一部分；

镜头驱动部分，其驱动聚焦光学部分；

光学部分；

测距用传感器，其采用相位差检测方法，将来自由受光部分投光的被摄物体的光通过光学部分转换为电信号，对该电信号求积分，根据该积分电信号计算出距离计算的中间数据，并输出该数据，其中该中间数据是相位差计算的中间结果；以及

CPU，其根据中间数据计算出到测距物体的距离，并控制镜头驱动部分，以便根据计算的距离驱动镜头。

18.根据权利要求17所述的照相机，其特征在于，由测距用传感器计算的中间数据是用于执行相位差计算的相关值。

19.根据权利要求17所述的照相机，其特征在于，测距用传感器通过重复计算来计算中间数据。

20.根据权利要求17所述的照相机，其特征在于，CPU把用于在测距用传感器的受光部分上任意指配多个区域的控制信号输出到测距用传感器。

21.根据权利要求20所述的照相机，其特征在于，在测距用传感器的受光部分上指配了四个区域。

22.根据权利要求21所述的照相机，其特征在于，把与四个区域对应的输出信号取作为L₀，L₁，...，L_n和l₀，l₁，...，l_n及R₀，R₁，...，R_n和r₀，r₁，...，r_n，其中，L_i表示第一区域的元件，l_i表示第二区域的元件，R_i表示第三区域的元件，r_i表示第四区域的元件，并且由测距用传感器计算的中间数据是：

$F=\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}|(L_i-l_i)-(R_i-r_i)|.$