专利名称：测距设备和模块、使用测距设备或模块的图像捕获设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及复眼型测距设备以及具有该测距设备的测距模块，该复眼型测距设备能够分辨由随着时间的变化或温度的改变而导致的测量误差，并且稳定地测量从测距设备的主体到测距目标的距离。本发明还涉及使用测距设备或测距模块的图像捕获设备。
背景技术：
传统地，已知立体型(复眼型)测距设备，其中相同测距光学系统的光轴彼此平行安排，比较作为从每个测距光学系统获得的测距目标的被摄体的图像，检测各图像相对于相同被摄体的位移(视差)，并且测量从设备的主体到被摄体的距离。图9是图示通过这样的立体相机型测距设备进行距离测量的基本原理的测距设备的示意性侧视图。在这样的立体型测距设备中，基于三角测量方法执行对被摄体的距离测量。在图9中，1表示被摄体，2表示测距设备，A’表示从被摄体1到测距设备2的距离(更具体地，从被摄体1到下述测距透镜的主点的距离)。测距设备2具有第一测距光学系统3和第二测距光学系统4。简要地，第一测距光学系统3具有测距透镜3A和测距图像接收元件3B，第二测距光学系统4具有测距透镜4A和测距图像接收元件4B。第一测距光学系统3和第二测距光学系统4固定到固定基座(平台)5。测距图像接收元件:3B和4B的每个具有以预定间隔按行安排的多个像素，如图10所示。第一测距光学系统3的光轴01和第二测距光学系统4的光轴02彼此平行。从光轴01到光轴02的距离称为基线长度，并且基线长度在图9中由符号D表示。这里，考虑这样的情况，其中到被摄体1的距离通过测距设备2测量，即，通过第一测距光学系统3和第二测距光学系统4对被摄体1成像。来自被摄体1的成像光通量Pl穿过第一测距光学系统3的测距透镜3A，并且在测距图像接收元件:3B的图像接收像素3C上成像。来自被摄体1的成像光通量P2穿过第二测距光学系统4的测距透镜4A，并且在测距图像接收元件4B的图像接收像素4C上成像。 在图像接收像素3C和4C上形成的图像转换为电信号，并输出到测距计算电路。测距图像接收元件:3B的图像接收像素3C上的图像接收位置与测距图像接收元件 4B的图像接收像素4C上的图像接收位置相差这样的视差，该视差为第一测距光学系统3和第二测距光学系统4到被摄体1的相同点IA的视差。该视差生成为在包括光轴01和02 的平面内、在与光轴01和02两者垂直的方向上的位移。这里，当测距透镜3A和4A的每个的焦距设置为f时，距离A’基本大于测距透镜 3A和4A的每个的焦距，即，数学上存在A’》f的关系，如果视差设为Δ，则下面的关系表达式“公式1”成立。A' = Dx(f/A) (公式 1)因为给出了基线长度D、以及测距透镜3A和4A的每个的焦距f，所以当已知视差Δ时，可从公式1的关系表达式计算从被摄体1到测距设备2的距离Α’。如图10所示，基于图像接收元件3C和4C的位置计算视差Δ。图10中的圆圈标记(〇)图示在图像接收元件3C和4C的位置处形成的被摄体1的相同点的图像。此外， 在测距图像接收元件4Β上用虚线图示的圆圈标记虚拟地图示测距图像接收元件;3Β上形成的被摄体的图像。视差Δ作为从测距图像接收元件:3Β的像素的中心0到图像接收像素3C 在水平方向上的位移量Δ Υ1、以及从测距图像接收元件4Β的像素的中心0到图像接收像素 4C在水平方向上的位移量ΔΥ2的和而获得。以此方式，基于两个图像的视差Δ计算距离Α’的方法是三角测量方法。然而，由于各种误差原因，难以用使用两个测距光学系统3和4的三角测量方法精确地获得视差Δ。例如，当测距透镜3Α的光轴01和测距透镜4Α的光轴02不平行时，在视差Δ中包括误差。此外，当测距图像接收元件:3Β的多个像素或测距图像接收元件4Β的多个像素不在直线上对齐而是倾斜时，测距图像接收元件3Β或测距图像接收元件4Β的像素的中心 0的位置偏移，并且同样在视差Δ中包括误差。此外，最大的误差原因是测距透镜3Α(4Α)与测距图像接收元件:3B GB)的位移， 即，测距透镜3Α的光轴01 (测距透镜4Α的光轴0 与测距图像接收元件:3B的像素的中心 0(测距图像接收元件4B的像素的中心0)的位移。原因在于，当测距透镜3A (测距透镜4A)偏移时，光轴01 (光轴02)仅偏移与测距透镜3A(测距透镜4A)的偏移量相同的量；因此，当测距图像接收元件:3B (测距图像接收元件4B)假设位于固定位置时，测距透镜3A(4A)的偏移量直接表现为视差△的误差。事实是，难以完全移除这些误差的原因。此外，仅暂时移除误差的原因是不够的， 并且需要移除如随时间的变化和环境温度的改变(其是长期环境变化)的误差的原因。例如，JP 3090078B公开了一种技术，通过该技术，可以以高精度执行测距，而不受环境温度的改变的影响。当为了降低测距设备2的成本将塑料透镜用于测距透镜3A和4A 时，塑料由于温度的改变而膨胀，测距透镜3A和4A的位置和基线长度D改变，并且测距误差增加。因此，对其的对策的技术在JP 3090078B中公开，其中，即使测距透镜3A和4A由于温度的改变而膨胀，光轴01和光轴02之间的间隔(即，基线长度D)也不变。此外，JP 4226936B公开了一种校正方法，其中通过温度传感器校正由环境温度的改变产生的测距误差，并且通过使用计时器校正对于温度的快速改变的测距误差。用于使用计时器执行校正的原因在于，不能仅通过仅仅用温度传感器的校正来响应温度的快速改变。然而，在JP 3090078B中公开的技术中，部件的数量由于被板簧按压的测距透镜的结构而增加。此外，需要调节测距透镜3A和4A的每个，因此，组装过程更复杂，并且制造的成本增加。另一方面，在JP 42^5936B中公开的技术中，用温度传感器校正由于测距透镜的温度膨胀而对基线长度D的改变，并且计时器结合温度传感器使用，因为不能仅通过温度传感器完全校正基线长度D的改变。当用传感器和计时器执行校正时，传感器和计时器以及控制传感器的控制电路是必须的，并且如在JP 3090078B中公开的技术，部件的数量增加，并且组件成本和制造的成本增加。通常，测距图像接收元件:3B和4B由硅基材料制成，并且由于温度的上升而造成的膨胀小。另一方面，测距透镜3A和4A用由于温度的上升而大大膨胀的塑料材料生产。通过由于温度的上升而导致的塑料材料的膨胀导致由于温度的改变而导致的误差。因此，分别生成测距透镜3A、4A与测距图像接收元件和4B的大位移。例如，测距透镜3A的光轴01和测距透镜4A的光轴02之间的基线长度D是5mm，从测距透镜3A和 4A到被摄体的距离A’是5m，并且如果测距透镜3A和4A的焦距f设置为5mm，则根据公式 1，视差Δ是Δ = D · f/A，= 5μπι(公式 2)S卩，在测距设备2中，当存在5μπι的视差Δ时，距离Α’被认为是5m。另一方面，如果塑料透镜的线性膨胀系数α为6Χ10_5，则当温度改变At为10摄氏度时，基线长度D的位移是DXaXAt = 3ym (公式 3)其等于视差增加3 μ m。结果，当温度改变为10摄氏度时，即使测量相同距离5m的距离，也将生成大的测距误差60% ( = 3 μ m/5 μ m)。
发明内容
本发明的目的至少在于提供一种测距设备，其能够相对于周围温度的任何改变尽可能地执行稳定的距离测量，并且提供一种具有该测距设备的测距模块。此外，本发明的另一目的至少在于提供一种使用该测距设备或测距模块的图像捕获设备。有鉴于上述，根据本发明一方面，一种测距设备，包括透镜阵列组件，其具有第一测距透镜和第二测距透镜，该对测距透镜的光轴彼此平行，并且被摄体的第一和第二光学图像分别由第一和第二测距透镜形成；反射镜阵列组件，其具有第一和第二反射组件，该对反射组件的每个提供有反射平面，该反射平面反射来自该对测距透镜的对应测距透镜的第一和第二光学图像的对应光学图像；中间反射镜组件，其具有第一反射平面和第二反射平面，该中间反射镜组件安排在该对反射组件之间，第一和第二反射平面将由第一和第二反射组件的反射平面反射的第一和第二光学图像分别反射到预定方向；成像元件，其安排在接收由中间反射镜组件的第一和第二反射平面分别反射到预定方向的第一和第二光学图像的位置，并且配置为将第一和第二光学图像转换为电信号；以及电子电路，其配置为基于从成像元件输出的电信号计算到被摄体的距离。根据本发明的优选实施例，透镜阵列组件和反射镜阵列组件集成形成。根据本发明的另一优选实施例，透镜阵列组件和反射镜阵列组件由具有近似相同线性膨胀系数的材料或相同材料形成；并且透镜阵列组件和反射镜阵列组件分离地形成。根据本发明的另一优选实施例，中间反射镜组件和反射镜阵列组件分离地形成。根据本发明的另一优选实施例，透镜阵列组件和中间反射镜组件的材料是塑料。根据本发明的另一优选实施例，成像元件与晶片基底集成形成；并且透镜阵列组件和反射镜阵列组件与晶片基底形成在一起。根据本发明的另一优选实施例，第一和第二反射组件的反射平面的每个相对于第一和第二测距透镜的对应光轴倾斜45度，并且中间反射镜组件的第一和第二反射平面的每个相对于第一和第二测距透镜的对应光轴倾斜45度。根据本发明的另一方面，一种测距模块，包括透镜阵列组件，其具有第一测距透镜和第二测距透镜，该对测距透镜的光轴彼此平行，并且被摄体的第一和第二光学图像分别由第一和第二测距透镜形成；反射镜阵列组件，其具有第一和第二反射组件，该对反射组件的每个提供有反射平面，该反射平面反射来自该对测距透镜的对应测距透镜的第一和第二光学图像的对应光学图像；中间反射镜组件，其具有第一反射平面和第二反射平面，该中间反射镜组件安排在该对反射组件之间，第一和第二反射平面将由第一和第二反射组件的反射平面反射的第一和第二光学图像分别反射到预定方向；成像元件，其安排在接收由中间反射镜组件的第一和第二反射平面分别反射到预定方向的第一和第二光学图像的位置， 并且配置为将第一和第二光学图像转换为电信号；以及电子电路，其配置为基于从成像元件输出的电信号计算到被摄体的距离，其中透镜阵列组件和反射镜阵列组件集成形成，中间反射镜组件与反射镜阵列组件分离地形成，并且透镜阵列组件和反射镜阵列组件与成像元件形成在一起。根据本发明的另一优选实施例，一种图像捕获设备包括上述测距设备。根据本发明的另一优选实施例，一种图像捕获设备包括上述测距模块。根据本发明的另一优选实施例，一种图像捕获设备包括自动聚焦控制部件，其配置为扫描由测距设备获得的到被摄体的距离的附近，并且检测到被摄体的聚焦位置。根据本发明的测距设备，当通过由于温度的上升导致的膨胀产生测距透镜的位移时，反射组件的每个反射平面移动与对应测距透镜的位移量相同的距离，因此，可以抵消 (offset)由于温度膨胀导致的测距误差，并可以仅通过初始调节获得高距离测量精度。
下面，将参照示例性实施例和所附的示意图进一步描述本发明，附图中图1是根据本发明实施例的测距设备的光学系统的结构示意图；图2是说明当温度改变时成像元件上的被摄体图像的位移的偏移效果的图；图3是说明由温度的改变产生的测距误差的图；图4是说明在图3图示的成像元件上形成的被摄体图像的图；图5是说明这样的测距设备的图，其中透镜阵列组件和反射镜阵列组件由相同材料或具有近似相同线性膨胀系数(线性膨胀系数)的材料形成，并且透镜阵列组件和反射镜阵列组件分离地形成；图6A是说明在反射组件的反射面相对于测距透镜的光轴倾斜45度的情况下的入射光和反射光的图；图6B是说明在反射组件的反射面相对于测距透镜的光轴倾斜60度的情况下的入射光和反射光的图；图7是说明在透镜阵列组件和反射镜阵列组件以及中间反射镜组件集成形成的情况下的入射光和反射光的图；图8是配备有根据本发明的测距设备的图像捕获设备的方块电路图；图9是图示由传统立体相机型测距设备进行距离测量的基本原理的测距设备的示意性侧视图；以及图10是说明通过传统立体相机型测距设备的视差检测方法的图。
具体实施例方式以下，将参照
本发明的优选实施例。图1图示根据本发明的测距设备的光学系统的框架。如图1所示，11表示透镜阵列组件，12表示反射镜阵列组件，13表示电路板，并且14表示中间反射镜组件。透镜阵列组件11具有平板部件11’、平板部件11’上集成形成的一对测距透镜Ila和11b，该对测距透镜Ila和lib的光轴01和02分别彼此平行。测距透镜Ila的光轴01和测距透镜lib的光轴02之间的间隔设置为基线长度D。反射镜阵列组件12具有平板部件12’、以及平板部件12’上集成形成的一对反射组件1 和12b。反射组件1 具有对应于测距透镜Ila的反射平面12c，并且反射组件 12b具有对应于测距透镜lib的反射平面12d。透镜阵列组件11和反射镜阵列组件12由具有例如6X 10_5的线性膨胀系数α的塑料材料形成。这里，反射组件1 的反射平面12c安排为相对于光轴01倾斜45度，并且反射组件12b的反射平面12d安排为相对于光轴02倾斜45度。下面将说明原因。透镜阵列组件11的平板部件11’和反射镜阵列组件12的平板部件12’例如通过粘合剂集成。中间反射镜组件14与平板部件12’分离地形成，并且安排在该对反射组件 1 和12b之间。这里，尽管中间反射镜组件14由塑料材料形成，但是可以用具有小于塑料材料的线性膨胀系数α的线性膨胀系数的硅基材料形成中间反射镜组件14。中间反射镜组件14具有第一反射平面Ha和第二反射平面14b。下面将说明与平板部件12’分离形成中间反射镜组件14的原因。在本实施例中，透镜阵列组件11的平板部件11’和反射镜阵列组件12的平板部件12’通过粘合剂集成，但这不是限制。当透镜阵列组件11和反射镜阵列组件12通过注模设备等用模压工具成形在一起时，可以容易地生产具有高精度的透镜反射镜组件。优选地，第一反射平面1 到光轴01的梯度角、以及第二反射平面14b到光轴02 的梯度角的每个为45度。由于成像元件16从硅基材料形成，因此与塑料材料的线性膨胀系数α相比，其线性膨胀系数远远更小。通过测距透镜Ila的成像光通量Pl由反射组件12a的反射平面12c反射。并且， 成像光通量Pl进一步由中间反射镜组件14的第一反射平面1 反射，并且引导到下面将说明的结构的成像元件16的成像区域16a。因此，在成像区域16a中形成被摄体图像。通过测距透镜lib的成像光通量P2由反射组件12b的反射平面12d反射。并且， 成像光通量P2进一步由中间反射镜组件14的第二反射平面14b反射，并且引导到成像元件16的成像区域16b。因此，在成像区域16b中形成被摄体图像。在电路板13上，如CMOS和CXD的成像元件16形成在相同半导体晶片15上。成像元件16由半导体工艺形成。成像元件16具有其每个包括以矩阵状态安排的多个像素的矩形成像区域16a和16b (参照图4)。用掩模(图示省略)在半导体晶片15上执行图案形成(patterning)。这里，使用具有其中成像区域16a的像素矩阵和成像区域16b的像素矩阵平行的图案的掩模(图示省略)。因为半导体晶片15的表面是平面，所以成像区域16a和16b的法线附不可避免地平行。因此，当比较成像区域16a和16b中分别形成的两个被摄体图像时，不需要执行传统上必须的成像区域16a和16b的角度失准校正。此外，仅需要安装一个成像元件16，因此可以减少部件的数量，并可以简化安装过程。这里，成像区域16a和16b以矩形间隔δ安排。成像区域16a和1 分离安排的原因在于，在成像区域16a和16b之间不提供遮光壁的情况下，防止进入一个成像区域 16a (16b)的成像光通量Pl (P2)混入另一成像区域16b (16a)。在电路基板13上提供具有测距计算电路和数字信号处理器(DSP)的电子电路。通过两个成像区域16a和16b的像素矩阵的每个检测的图像信号由这些电子电路比较，并且获得关于到被摄体的距离的信息。测距模块17由透镜阵列组件11、反射镜阵列组件12、电路板13、中间反射镜组件14和半导体晶片15—起形成。接下来，将参照图2和图3说明集成透镜阵列组件11和反射镜阵列组件12的效果。这里，在图2和图3中，沿光轴01和02的方向设为Z轴，垂直于Z轴并连接光轴01和 02的方向设为Y轴，并且垂直于Z轴和Y轴的方向设为X轴。在此情况下，测距透镜Ila和 lib位于XY平面上，并且测距透镜Ila和lib的中心0位于沿Y轴的直线上。在此情况下， 产生视差Δ的方向是Y轴方向。图2用虚线图示透镜阵列组件11和反射镜阵列组件12由于温度的改变而膨胀的状态。当透镜阵列组件11由于温度的上升而膨胀时，测距透镜Ila和lib的光轴01和02 的每个在使得基线长度D增加的方向上移动，如虚线所示。随之，反射镜阵列组件12仅膨胀与透镜阵列组件11相同的量，并且反射平面12c 和12d之间的间隔对应于基线长度D的增加而增加。S卩，当由于温度的上升而导致光轴01和02的位移时，反射平面12c和12d之间的间隔在抵消光轴01和02分别相对于反射平面12c和12d的位移的方向改变。因此，即使由于温度的上升而产生光轴01和02的位移，反射光轴01’和02’的位置也不变。因此，如图2所示，在成像区域16a的相同部分形成被摄体图像，而不管温度的改变，类似地，在成像区域16b的相同部分形成被摄体图像，而不管温度的改变。此外，在中间反射镜组件14由塑料材料形成的情况下，尽管中间反射镜组件14也膨胀，但是由于与基线长度D相比间隔 δ (参照图1)小，因此可以基本上不考虑由于中间反射镜组件14的温度的改变而导致的中间反射镜组件14的膨胀。因此，当透镜阵列组件11和反射镜阵列组件12由相同塑料材料形成并集成时，可以解决由于温度的改变而产生的测距误差，并且可仅通过初始调节来实现具有高精度的距离测量。另一方面，当反射组件12a、12b和中间反射镜组件14由其线性膨胀系数小的硅基材料形成时，如图3所示，即使由于温度的上升，测距透镜Ila和lib的光轴01和02的每个在使得基线长度D增加的方向上移动(参照虚线)，反射平面12c和12d之间的间隔也很少改变。因此，反射光轴01’和02’的位置偏移，如图3所示。结果，由于温度的改变，在成像区域16a中的与温度改变之前的图像形成部分Ptl不同的图像形成部分Ptl’处形成被摄体图像Pql (反射光轴01’)，如图4所示。类似地，通过温度的改变，在成像区域16b中的与温度改变之前的图像形成部分Pt2不同的图像形成部分Pt2’处形成被摄体图像Pq2 (反射光轴02’)，如图4所示。即，温度的改变导致视差Δ。这里，说明透镜阵列组件11和反射镜阵列组件12集成的情况。当透镜阵列组件 11和反射镜阵列组件12由相同塑料材料形成并具有相同外部尺寸时，如图5所示，反射镜阵列组件12仅膨胀与透镜阵列组件11相同的量。因此，当由于温度的上升导致光轴01和 02的位移时，反射平面12c和12d之间的间隔在分别抵消光轴01和02相对于反射平面12c 和12d的位移的方向改变。因此，反射光轴01’和02’的位置不变。因此，在成像区域16a 和16b的相同部分处，分别形成被摄体图像，而不管温度的改变，如图5所示。此外，即使透镜阵列组件11和反射镜阵列组件12不由相同塑料材料形成，通过使用具有近似相同线性膨胀系数的材料来形成透镜阵列组件11和反射镜阵列组件12，也可抵消由于温度的改变而导致的成像元件16上的被摄体图像的位移。在本发明中，要点在于通过由温度的改变导致的反射平面12c和12d的位移(其量与测距透镜Ila和lib的位移相同)，抵消由于通过温度的改变导致的测距透镜Ila和 lib的位移造成的成像元件16上的被摄体图像的位移。因此，优选地，反射平面12c和12d 相对于测距透镜的光轴01和02分别倾斜45度。例如，如图6A所示，当反射平面12c相对于测距透镜Ila的光轴01的倾斜为45度时，因为测距透镜Ila由于膨胀的位移量等于反射组件1 的反射平面12c的位移量，所以反射光轴01’的位移被抵消。因此，成像元件16上的被摄体图像的位移可以完全被抵消。另一方面，如图6B所示，当反射平面12c相对于测距透镜Ila的光轴01的倾斜不是45度时，测距透镜Ila的位移量与反射平面12c的位移量不同。因此，反射光轴01’由于温度的改变偏移，并且成像元件16上的被摄体图像的位移不能完全被抵消。因此，优选地，反射平面12c和12d相对于光轴01和02的倾斜角分别近似45度。优选地，中间反射镜组件14和反射镜阵列组件12尽可能分离地形成，尽管中间反射镜组件14和反射镜阵列组件12可以集成形成。因为，当中间反射镜组件14由塑料材料形成时，如图7所示，中间反射镜组件14和反射镜阵列组件12集成形成，由中间反射镜组件14的膨胀，可能再次产生由透镜阵列组件11和反射镜阵列组件12的集成抵消的被摄体图像的位移。该情况例如可发生在当中间反射镜组件14的反射平面1 和14b由于温度膨胀并沿Y轴偏移、并且反射平面Ha和反射平面14b之间的角度改变时。接下来，将参照图8说明根据本发明的测距设备应用到图像捕获设备的实施例。 在图8中，19表示作为图像捕获设备的数字相机。数字相机19具有电源20、对被摄体21 成像的成像光学系统22、成像元件23、处理器M、测距设备25、控制部件26、自动聚焦控制部件27和聚焦透镜驱动部件28。成像元件23将由成像光学系统22捕获的被摄体图像转换为电信号，并将电信号输出到处理器M和自动聚焦控制部件27。处理器对对来自成像元件23的电信号执行预定处理，并将其输出到未图示的显示部件。测距设备25基于通过三角测量距离的测量原理，测量到被摄体21的距离。控制部件沈基于测距设备25的距离测量的结果，执行下面将说明的控制。自动聚焦控制部件27基于由成像元件23输出的电信号，执行下面将说明的控制。聚焦透镜驱动部件观沿光轴的方向移动成像光学系统22的一部分(例如，聚焦透镜)，并改变在成像元件23上形成的被摄体图像的聚焦状态。自动聚焦控制部件27控制聚焦透镜驱动部件观以顺序改变被摄体图像的聚焦状态，并基于对每个聚焦状态获得的电信号顺序评估聚焦状态(AF评估)，并基于评估值获得预定聚焦状态。控制部件26控制自动聚焦控制部件27以在由测距设备25获得的距离附近执行AF评估。如上所述，测距设备25具有透镜阵列组件11、测距透镜1 Ia和1 lb、反射镜阵列组件12、反射组件1 和12b、中间反射镜组件14、成像元件16、和电路板13上布置的测距计算电路(图示省略)等，并测量从数字相机19到被摄体21的距离。传统地，自动聚焦控制部件27配置为使得成像光学系统22的聚焦透镜组可移动， 并且当在作为扫描范围的焦距的整个区域移动聚焦透镜组时，计算在每个聚焦透镜组的每个透镜位置的被摄体图像的对比度，并将在整个区域扫描后可以获得最大对比度的位置判断为最佳聚焦状态的位置，即，最佳焦点位置(聚焦位置)。该方法称为对比度AF方法或登山(hill-climbing) AF方法。在该方法中，因为在实际捕获被摄体图像的同时执行聚焦，所以高度精确的聚焦检测是可能的。然而，相反，尽管在整个区域扫描后判断最佳焦点位置(聚焦位置)，但是存在花费时间聚焦的缺陷。具体地，在具有高倍率的缩放功能的数字相机19中，花费时间聚焦。然后，控制部件沈控制自动聚焦控制部件27计算对应于由测距设备25获得的到被摄体21的距离的聚焦透镜组的透镜位置A，并将其中心在透镜位置A的士 ΔΒ的扫描范围(即，Α-ΔΒ到Α+ΔΒ)设置为近聚焦范围。即，控制部件沈控制自动聚焦控制部件27， 使得其使得对应于到被摄体21的距离的透镜位置的附近为聚焦检测的扫描范围。结果，直到进入聚焦的时间缩短，此外，实现精确聚焦。当然，可以仅通过测距设备 25的测距信息驱动聚焦透镜组，并执行聚焦，而不执行对比度AF。在根据本发明的测距设备25中，可用塑料透镜实现低成本，并且即使不提供温度传感器，也可精确计算关于被摄体21的距离信息，而不管周围温度的改变。具体地，其可以通过用反射组件12a的位移，抵消由与温度的改变相关联的测距透镜Ila和lib的膨胀导致的测距透镜Ila和lib的位移，获得精确视差Δ和精确距离A’，而不管周围温度。因此，根据使用本发明的测距设备25的成像设备19，用于检测周围温度的传感器不必要，因此可以实现低成本，此外，可以高速执行具有高精度的聚焦，并且可以捕获被摄体图像，而没有快门的点击延迟。类似地，根据本发明的测距模块17可应用到图像捕获设备19，并可获得相同效果。根据本发明的测距设备和测距模块的任何可应用到如车内测距设备、用于摄像机的测距设备、用于便携式设备的相机、三维数字相机和监视相机的用途。应当注意，尽管已经关于示例性实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。根据上述，意图在于，本发明覆盖各种修改和变化，只要它们落入权利要求和其等价物的范围内。
权利要求
1.一种测距设备，包括透镜阵列组件，其具有第一测距透镜和第二测距透镜，该对测距透镜的光轴彼此平行， 并且被摄体的第一和第二光学图像分别由第一和第二测距透镜形成；反射镜阵列组件，其具有第一和第二反射组件，该对反射组件的每个提供有反射平面， 该反射平面反射来自该对测距透镜的对应测距透镜的第一和第二光学图像的对应光学图像；中间反射镜组件，其具有第一反射平面和第二反射平面，该中间反射镜组件安排在该对反射组件之间，第一和第二反射平面将由第一和第二反射组件的反射平面反射的第一和第二光学图像分别反射到预定方向；成像元件，其安排在接收由中间反射镜组件的第一和第二反射平面分别反射到预定方向的第一和第二光学图像的位置，并且配置为将第一和第二光学图像转换为电信号；以及电子电路，其配置为基于从成像元件输出的电信号计算到被摄体的距离。
2.如权利要求1所述的测距设备，其中透镜阵列组件和反射镜阵列组件集成形成。
3.如权利要求1所述的测距设备，其中，透镜阵列组件和反射镜阵列组件由具有近似相同线性膨胀系数的材料或相同材料形成；并且透镜阵列组件和反射镜阵列组件分离地形成。
4.如权利要求1到3的任一所述的测距设备，其中，中间反射镜组件和反射镜阵列组件分离地形成。
5.如权利要求3所述的测距设备，其中，透镜阵列组件和中间反射镜组件的材料是塑料。
6.如权利要求1到3的任一所述的测距设备，其中成像元件与晶片基底集成形成；并且透镜阵列组件和反射镜阵列组件与晶片基底形成在一起。
7.如权利要求1到3的任一所述的测距设备，其中第一和第二反射组件的反射平面的每个相对于第一和第二测距透镜的对应光轴倾斜 45度，并且中间反射镜组件的第一和第二反射平面的每个相对于第一和第二测距透镜的对应光轴倾斜45度。
8.一种测距模块，包括透镜阵列组件，其具有第一测距透镜和第二测距透镜，该对测距透镜的光轴彼此平行， 并且被摄体的第一和第二光学图像分别由第一和第二测距透镜形成；反射镜阵列组件，其具有第一和第二反射组件，该对反射组件的每个提供有反射平面， 该反射平面反射来自该对测距透镜的对应测距透镜的第一和第二光学图像的对应光学图像；中间反射镜组件，其具有第一反射平面和第二反射平面，该中间反射镜组件安排在该对反射组件之间，第一和第二反射平面将由第一和第二反射组件的反射平面反射的第一和第二光学图像分别反射到预定方向；成像元件，其安排在接收由中间反射镜组件的第一和第二反射平面分别反射到预定方向的第一和第二光学图像的位置，并且配置为将第一和第二光学图像转换为电信号；以及电子电路，其配置为基于从成像元件输出的电信号计算到被摄体的距离， 其中透镜阵列组件和反射镜阵列组件集成形成， 中间反射镜组件与反射镜阵列组件分离地形成，并且透镜阵列组件和反射镜阵列组件与成像元件形成在一起。
9.一种包括根据权利要求1到3的任一的测距设备的图像捕获设备。
10.一种包括根据权利要求8的测距模块的图像捕获设备。
11.一种根据权利要求9的图像捕获设备，其中图像捕获设备包括自动聚焦控制部件， 其配置为扫描由测距设备获得的到被摄体的距离的附近，并且检测到被摄体的聚焦位置。
全文摘要
一种测距设备，包括透镜阵列组件，其具有第一和第二测距透镜，该对测距透镜的光轴彼此平行，并且被摄体的第一和第二光学图像分别由第一和第二测距透镜形成；反射镜阵列组件，其具有第一和第二反射组件，该对反射组件的每个提供有反射平面，用于反射来自该对测距透镜的对应测距透镜的第一和第二光学图像的对应光学图像；中间反射镜组件，其具有第一反射平面和第二反射平面，该中间反射镜组件安排在该对反射组件之间，第一和第二反射平面将由第一和第二反射组件的反射平面反射的第一和第二光学图像分别反射到预定方向；成像元件，配置为将第一和第二光学图像转换为电信号；以及电子电路，其配置为基于从成像元件输出的电信号计算到被摄体的距离。
文档编号G01C3/24GK102183235SQ20111000602
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者大内田茂 申请人:株式会社理光