[发明专利]测距装置、测距方法和成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及测距装置、测距方法和成像系统，更特别地，涉及用于诸如数字静止照相机或数字摄像机等的成像系统的测距装置和测距方法。

背景技术

已知存在用于数字静止照相机和摄像机的距离检测技术。在日本专利申请公开No.2002-314062中，提出在其像素的一部分中具有测距功能的固态成像器件，该固态成像器件被配置为通过相位差方法检测距离。该相位差方法包括以下处理：估计由通过照相机透镜的光瞳上的不同区域的光束产生的光学图像（分别称为A图像和B图像，也统称为AB图像）之间的间隙量，通过使用立体图像的三角测量计算散焦量，由此执行测距。根据该方法，由于不需要对于距离测量移动任何透镜，因此，与常规的对比度方法不同，能够实现高精度和高速的测距。当拍摄运动图像时，也能够实现实时测距。

如果由拍摄透镜的框架等导致光束中的渐晕（vignetting），那么A图像和B图像变得相互不同，这导致图像间隙量的估计精度降低，并且，测距精度也劣化。在US 2012/0057043 A1中公开了图像形状修正技术。在该技术中，通过使用与用于形成A图像和B图像的光瞳区域对应的线扩展（spread）函数来形成图像修正滤波器。在互换图像修正滤波器之后，A图像和B图像的形状分别通过用图像修正滤波器对A图像和B图像执行卷积积分被修正。由于图像修正滤波器（线扩展函数）的大小根据散焦量改变，因此，根据计算的散焦量校正图像修正滤波器的形状，并且，重复执行修正图像和重新计算散焦量的处理。通过使用接近正确值的散焦量来形成希望的图像修正滤波器，所述正确值是通过测距计算的这种循环处理而获取的；由此，可以提高图像修正和距离测量的精度。

在US 2012/0057043 A1中公开的技术中的AB图像是由在各像素处获取的值构成的离散数据。为了对于各图像执行卷积积分，通过以各个连续的线扩展函数的质心位置为基准点、根据像素的布置间距离散化各个连续的线扩展函数，来形成图像修正滤波器。但是，存在以下这样的情况：在该情况中，从图像修正滤波器的离散值计算的质心位置根据到对象的距离（散焦量）而与基准点不同。该误差被称为质心误差。如果存在这种质心误差，那么修正的图像的质心位置偏离原图像的质心位置。该偏离导致在图像间隙量和散焦量的估计值中出现误差。该质心误差与图像修正滤波器的形状误差无关，并且，即使执行测距计算的循环处理，质心误差或形状误差也保持。图像间隙量和散焦量的计算值因此不收敛，这导致测距时间增加并且还导致测距精度劣化。

发明内容

本发明可提供能够高速地以高的精度测距的测距装置、测距方法和成像系统。

根据本发明的测距装置包括：用于形成对象的图像的成像光学系统；包括用于获取第一图像和第二图像的像素组的成像单元，所述第一图像和第二图像是由分别主要通过成像光学系统的出射光瞳的第一光瞳区域和第二光瞳区域的光束形成的；和计算单元，其中，所述计算单元被配置为通过用校正的第一图像修正函数对第一图像执行卷积积分来创建第三图像并通过用校正的第二图像修正函数对第二图像执行卷积积分来创建第四图像，并通过第三图像和第四图像的比较来计算到对象的距离；通过使基于与像素组的像素布置对应的各第一图像修正函数和第二图像修正函数的采样点的数据计算的各质心位置分别与最接近质心位置的采样点一致，来形成校正的第一图像修正函数和第二图像修正函数；并且，以最接近质心位置的采样点为基准点，执行卷积积分。

本发明的测距方法包括：使用用于形成对象的图像的成像光学系统；通过使用具有像素组的成像单元获取由分别主要通过成像光学系统的出射光瞳的第一光瞳区域和第二光瞳区域的光束形成的第一和第二图像；和基于通过成像单元获取的第一图像和第二图像测量到对象的距离。测距方法具有以下的步骤：形成第一和第二图像修正滤波器；通过用第一图像修正滤波器对第一图像执行卷积积分创建第三图像以及还通过用第二图像修正滤波器对第二图像执行卷积积分创建第四图像，来执行修正计算；以及基于第三和第四图像之间的图像间隙量，计算到对象的距离，其中，形成第一和第二图像修正滤波器的步骤包含执行离散化和质心校正的处理；并且，图像修正滤波器分别通过以下的处理形成：在离散化处理时，根据像素组的像素布置离散化图像修正函数以形成离散函数；以及在执行质心校正的处理时，使离散函数的质心位置与作为最接近质心位置的离散数据的基准点一致。

参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的测距装置的配置例子的示意性断面图。