距离测定装置以及距离测定方法制造方法及图纸

距离测定装置(10)具备：摄像元件(14)，包括被排列成矩阵状的光电转换元件，通过按照行或列依次进行曝光和电荷的读出，来拍摄被摄体；光学系统(11)，用于使被摄体的像成像在摄像元件(14)，并且光学系统(11)的对焦位置能够被控制；摄像控制部(12A)，将光学系统(11)控制成使对焦位置等速移动，并且，通过在对焦位置等速移动的过程中使摄像元件依次拍摄被摄体，来获得多个模糊图像；距离测量部(16)，利用与被摄体距离相对应的点扩散函数、以及多个模糊图像，测量从光学系统(11)中的基准位置到被摄体的距离；以及校正部(17A)，按照在获得多个模糊图像时以行或列进行曝光的期间中的对焦位置的移动范围，在进行距离的测量之前或之后，按照行或列进行针对距离的校正处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
DFD(D印th from Defocus :离焦深度）是从对焦位置不同的多张图像中，根据模糊 信息来测量距离的方法。含有模糊的拍摄图像为，通过对经由透镜来表示的没有模糊状态 的全焦点图像，进行作为被摄体距离的函数的点扩散函数的卷积而得到的图像。由于点扩 散函数是将被摄体距离作为变数的函数，因此，在DFD中通过从模糊图像检测出模糊，从而 能够求出被摄体距离。 此时，全焦点图像与被摄体距离为未知数。针对一张模糊图像，则有一个与模糊图 像、全焦点图像、以及、被摄体距离有关的算式成立。通过重新拍摄对焦位置不同的模糊图 像，从而得到新的算式，并通过解这些得到的多个算式，从而求出被摄体距离。算式的获得 方法或解算式的方法等由专利文献1以及非专利文献1等公开。 (现有技术文献） (专利文献） 专利文献1专利第2963990号公报 专利文献2国际公开第2011/158508号 专利文献3国际公开第2012/140899号 专利文献4专利第4862312号公報 专利文献5日本特开2007-10908号公报 (非专利文献） 非专利文献 1C. Zhou，S. Lin and S. Nayar，Coded Aperture Pairs for Depth from Defocus，'In International Conference on Computer Vision,2009
技术实现思路
专利技术要解决的问题 在以往的DFD中，在拍摄多张图像时，比进行通常摄影所需要的时间多。并且，由 于在短时间内要多次往返对焦位置，因此会给对对焦位置进行控制的执行机构等设备带来 负担，而且还会有增大耗电量的问题。 因此，本专利技术提供一种距离测定装置，通过简单的对焦位置的控制，从而在短时间 内求出被摄体的距离。 用于解决问题的手段 本专利技术的一个形态所涉及的距离测定装置具备：摄像元件，包括被排列成矩阵状 的光电转换元件，通过按照行或列依次进行曝光和电荷的读出，来拍摄被摄体；光学系统， 用于使所述被摄体的像成像在所述摄像元件，并且所述光学系统的对焦位置能够被控制； 摄像控制部，将所述光学系统控制成使所述对焦位置等速移动，并且，通过在所述对焦位置 等速移动的过程中使所述摄像元件依次拍摄所述被摄体，来获得多个模糊图像；距离测量 部，利用与被摄体距离相对应的点扩散函数、以及所述多个模糊图像，测量从所述光学系统 中的基准位置到所述被摄体的距离；以及校正部，按照在获得所述多个模糊图像时以行或 列进行所述曝光的期间中的所述对焦位置的移动范围，在所述距离测量部对所述距离进行 测量之前或之后，按照行或列进行针对所述距离的校正处理。 并且，这些概括性的或具体的形态可以由系统、方法、集成电路、计算机程序或计 算机可读取的CD-ROM的记录介质来实现，也可以通过对系统、方法、集成电路、计算机程序 以及记录介质进行任意的组合来实现。 专利技术效果 本专利技术的距离测定装置能够通过简单的对焦位置的控制，在短时间内求出被摄体 的距离。 【附图说明】 图1是具备滚动式快门的摄像元件的拍摄工作的说明图。 图2是用于说明由具备滚动式快门的摄像元件拍摄图像的情况下的拍摄工作以 及对焦位置的说明图。 图3是示出实施方式1中的距离测定装置的构成的方框图。 图4是用于说明采用实施方式1中的距离测定装置来拍摄图像的情况下的拍摄工 作、对焦位置、以及对焦范围的说明图。 图5是用于说明关联技术中的拍摄工作、对焦位置、以及对焦范围的说明图。 图6是用于说明实施方式1中的、由摄像元件累计的点扩散函数的几何光学的直 径的第一个说明图。 图7是用于说明实施方式1中的、由摄像元件累计的点扩散函数的几何光学的的 直径的第二个说明图。 图8是示出实施方式2中的距离测定装置的构成的方框图。 图9是用于说明利用实施方式2中的距离测定装置，被测量距离的区域的说明图。 图10是用于说明利用实施方式2中的距离测定装置来拍摄图像的情况下的拍摄 工作、对焦位置、以及对焦范围的说明图。 【具体实施方式】 (成为本专利技术的基础的见解） 本专利技术人员针对在
技术介绍
一栏中有关DFD的记载发现了以下的问题。 针对以非接触的方式来测量某三维场景的进深，即测量到各个被摄体的距离而提 出了各种方法。这些方法大致分为能动方法以及被动方法。在能动方法中，照射红外线、超 声波或激光等，根据直到反射波返回为止的时间、或反射波的角度等来算出距离。在被动方 法中，根据被摄体的像来算出距离。尤其是在摄像机中，广泛采用了无需照射红外线等装置 的被动方法。 在被动方法中也提出众多方法，其中提出了被称作D印th from Defocus (DFD :离 焦深度）的方法，即根据因被摄体距离而大小或形状发生变化的模糊信息，来测量距离。在 该方法中的特征是，不需要多个摄像机、以及从少数的图像中就能够进行距离测量。 以下针对DFD的原理进行简单说明。 DFD(D印th from Defocus)是从对焦位置不同的多张图像中，根据模糊信息来测 量距离的方法。含有模糊的拍摄图像为，通过对没有因透镜而造成模糊状态的全焦点图像， 进行作为被摄体距离的函数的点扩散函数的卷积而得到的图像。由于点扩散函数是将被摄 体距离作为变数的函数，因此，在DFD中通过从模糊图像检测出模糊，从而能够求出被摄体 距离。 此时，全焦点图像与被摄体距离为未知数。针对一张模糊图像，则有一个与模糊图 像、全焦点图像、以及、被摄体距离有关的算式成立。通过重新拍摄对焦位置不同的模糊图 像，从而得到新的算式，并通过解这些得到的多个算式，从而求出被摄体距离。算式的获得 方法或解算式的方法等由专利文献1以及非专利文献1等公开。 并且，在专利文献2以及专利文献3公开的方法是，从曝光中以每个图像中的不同 的范围来移动对焦位置而拍摄的多张图像，求出到被摄体的距离（以下记作Swe印DFD)。 通过在曝光中移动对焦位置，从而连续的多个对焦位置的点扩散函数以及图像被 累计，并被求出平均。在Swe印DFD中，从被累计并被平均化后的点扩散函数和图像中求出 距离。 另夕卜，在拍摄图像的摄像元件中存在CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型摄像元件、CO) (Charge Coupled Devices)型摄像元件，CMOS 型摄像元 件在能够高速拍摄以及低耗电量之处等，比CCD型摄像元件具有优势。 目前，在CMOS型摄像元件中大多采用的电子快门方式为滚动式快门。在滚动式快 门方式中，在被排列成二维（矩阵状）的像素排列中，按照行或者列依次进行电荷的复位、 曝光、以及电荷的读出。另外，以下将对按行来进行上述的电荷的复位等情况进行说明，按 列进行的情况也是同样。 图1是具备滚动式快门的摄像元件的拍摄工作的说明图。图1示出了，曝光时间 不同的滚动式快门中的、电荷的复位、曝光以及电荷的读出在每个行的定时的一个例子。 在图1中，横轴表示时间，纵轴表示摄像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种距离测定装置，具备：摄像元件，包括被排列成矩阵状的光电转换元件，通过按照行或列依次进行曝光和电荷的读出，来拍摄被摄体；光学系统，用于使所述被摄体的像成像在所述摄像元件，并且所述光学系统的对焦位置能够被控制；摄像控制部，将所述光学系统控制成使所述对焦位置等速移动，并且，通过在所述对焦位置等速移动的过程中使所述摄像元件依次拍摄所述被摄体，来获得多个模糊图像；距离测量部，利用与被摄体距离相对应的点扩散函数、以及所述多个模糊图像，测量从所述光学系统中的基准位置到所述被摄体的距离；以及校正部，按照在获得所述多个模糊图像时以行或列进行所述曝光的期间中的所述对焦位置的移动范围，在所述距离测量部对所述距离进行测量之前或之后，按照行或列进行针对所述距离的校正处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.15 JP 2013-0846071. 一种距离测定装置，具备： 摄像元件，包括被排列成矩阵状的光电转换元件，通过按照行或列依次进行曝光和电 荷的读出，来拍摄被摄体； 光学系统，用于使所述被摄体的像成像在所述摄像元件，并且所述光学系统的对焦位 置能够被控制； 摄像控制部，将所述光学系统控制成使所述对焦位置等速移动，并且，通过在所述对焦 位置等速移动的过程中使所述摄像元件依次拍摄所述被摄体，来获得多个模糊图像； 距离测量部，利用与被摄体距离相对应的点扩散函数、以及所述多个模糊图像，测量从 所述光学系统中的基准位置到所述被摄体的距离；以及 校正部，按照在获得所述多个模糊图像时以行或列进行所述曝光的期间中的所述对焦 位置的移动范围，在所述距离测量部对所述距离进行测量之前或之后，按照行或列进行针 对所述距离的校正处理。2. 如权利要求1所述的距离测定装置， 所述摄像控制部，获得至少（n+1)张的模糊图像，以作为所述多个模糊图像，n为1以 上的整数， 在将获得第一图像时的所述摄像元件的曝光的开始时刻设为TS(1)，所述第一图像是 所述至少（n+1)张的模糊图像之中最先被获得的图像， 将获得所述第一图像时的所述摄像元件的所述曝光的结束时刻设为TE(1)， 将获得第二图像时的所述摄像元件的曝光的开始时刻设为TS(l+n)，所述第二图像是 所述至少（n+1)张的模糊图像之中最后被获得的图像， 将获得所述第二图像时的所述摄像元件的所述曝光的结束时刻设为TE(l+n)的情况 下， 所述摄像控制部进行如下的控制： (i) 在所述TS(1)，使所述对焦位置成为第一位置， (ii) 在所述TE (1+n)，使所述对焦位置成为与所述第一位置不同的第二位置， (iii) 在从所述TS⑴到所述TE⑴为止的期间、以及从所述TS(l+n)到所述TE(l+n) 为止的期间，分别使所述对焦位置等速移动， 所述距离测量部，利用所述点扩散函数、和所述第一图像以及所述第二图像，按照所述 第一图像以及所述第二图像的至少一方中的像素，来测量从所述基准位置到所述被摄体为 止的距离， 所述校正部，按照在获得所述第一图像以及所述第二图像时以行或列进行所述曝光的 期间中的所述对焦位置的移动范围，进行所述校正处理。3. 如权利要求2所述的距离测定装置， 所述摄像控制部，使所述对焦位置在从所述TS(l+n)到所述TE(l+n)为止的期间中，以 与所述TS(1)到所述TE(1)为止的期间中的所述对焦位置的移动速度相同的速度来移动。4. 如权利要求3所述的距离测定装置， 所述距离测定装置还具备摄像条件判断部，该摄像条件判断部在所述摄像控制部获得 所述多个模糊图像之前，判断是否满足如下的条件，该条件是指，获得所述第二图像时的所 述摄像元件的曝光的开始时刻，需要比获得所述第一图像时的所述摄像元件的曝光的结束 时刻早， 所述摄像条件判断部在判断为满足所述条件的情况下， (i)使所述摄像控制部执行获得所述多个模糊图像的处理，（ii)使所述距离测量部执 行测量所述距离的处理，并且，（iii)使所述校正部执行所述校正处理。5. 如权利要求4所述的距离测定装置， 所述摄像控制部，获得至少（n+1)张的模糊图像，以作为所述多个模糊图像，n为1以 上的整数， 在将从所述多个模糊图像之中获得第（1+x)张的图像时的所述摄像元件的曝光的开 始时刻设为TS(l+x)，（n-1)彡x彡0， 将从所述多个模糊图像之中获得第（1+x)张的图像时的所述摄像元件的曝光的结束 时刻设为TE(l+x)， 将从所述多个模糊图像之中获得第（1+x+l)张的图像时的所述摄像元件的曝光的开 始时刻设为TS(l+x+l)， 将从所述多个模糊图像之中获得第（1+x+l)张的图像时的所述摄像元件的曝光的结 束时...

【专利技术属性】
技术研发人员：安木俊介，江泽弘造，河村岳，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP