CN107925750B - 带距离图像获取装置的投影装置以及投影映射方法 - Google Patents

带距离图像获取装置的投影装置以及投影映射方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种带距离图像获取装置的投影装置以及投影映射方法，即使投影对象物存在距离差，并且投影对象物移动，也能够将已对焦的图像投影到整个投影对象物。通过两组带TOF相机的投影装置，即使投影对象物存在距离差，并且投影对象物移动，也能够将已对焦的远距离用以及近距离用投影图像投影到整个投影对象物，该两组带TOF相机的投影装置是：远距离用第1投影装置(10A)以及获取远距离的投影对象物的距离图像的第1TOF相机(20A)；以及近距离用第2投影装置(10B)以及获取近距离的投影对象物的距离图像的第2TOF相机(20B)。并且，通过分别对投影装置的第1光源(14A)以及第2光源(14B)进行脉冲驱动，能够兼作第1、第2TOF相机的光源。

Description

带距离图像获取装置的投影装置以及投影映射方法
技术领域
本发明涉及一种带距离图像获取装置的投影装置以及投影映射方法，尤其涉及一种根据移动体、建筑物等任意投影对象物的表面投影图像的技术。
背景技术
作为一边获取距离信息一边获取图像的相机，已知有TOF(Time Of Flight，飞行时间测量)相机。TOF相机通过测量向物体照射光并利用图像传感器接收其反射光为止的时间(飞行时间)，求出表示到物体为止的距离的距离图像(深度数据)。
并且，还已知有从投影装置根据投影对象物的立体形状投影图像的技术，称作投影映射、视频映射等。
而且，提出了通过将TOF相机用作实时获取投影对象物的距离图像的装置并与投影装置一体化来使投影映射用装置小型化的技术(专利文献1)。
尤其是专利文献1中记载的投影装置具有以下特征：将投影用图像作为脉冲光来照射，由此将投影装置的光源以及投影透镜兼作TOF相机的光源以及投影透镜。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2013-546222号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，在投影映射中存在若投影对象物存在距离差则无法将已对焦的图像投影到整个投影对象物这样的问题，存在无法利用1台投影装置将清晰的图像投影到存在距离差的投影对象物(立体)的表面这样的问题。
针对该问题，通过从调焦成各自不同的投影距离的(即，景深不同)多台投影装置分别投影与投影对象物的距离相应的图像，能够将已对焦的图像投影到存在距离差的整个投影对象物。
然而，在专利文献1中记载的投影装置的情况下，若准备景深不同的多台投影装置，并将与投影对象物的距离相应的图像作为脉冲光分别进行投影，则存在TOF相机冲突地接收分别投影出的脉冲光而无法获取距离图像这样的问题。
本发明是鉴于这种情况完成的，其目的在于提供一种带距离图像获取装置的投影装置以及投影映射方法：即使投影对象物存在距离差，并且投影对象物移动，也能够将已对焦的图像投影到整个投影对象物，尤其在以TOF方式获取距离图像时，能够省略TOF方式专用的光源等，并且能够无冲突地获取测量精度高的距离图像。
用于解决技术问题的手段
为了实现上述目的，本发明的一方式所涉及的带距离图像获取装置的投影装置包含：第1投影装置，其具备显示第1投影图像的第1显示用光学元件、使投影光射入到第1显示用光学元件的第1光源、将从第1显示用光学元件射出的第1投影图像投影到第1投影对象物的第1投影透镜以及配置于投影光路上且具有红色、绿色以及蓝色的透射波长区域的第1带通滤光片；第1距离图像获取装置，其具备呈二维状排列有多个受光元件的第1距离图像传感器、使由第1投影对象物反射的第1投影图像成像于第1距离图像传感器的第1成像透镜、配置于摄像光路上且具有与第1带通滤光片相同的特性的第2带通滤光片以及第1距离图像生成部，所述第1距离图像生成部从第1距离图像传感器获取与脉冲光的飞行时间对应的第1信息，并根据获取到的第1信息生成第1距离图像，所述脉冲光通过对第1光源进行脉冲驱动，从第1光源射出并由第1投影对象物反射而射入到第1距离图像传感器；第2投影装置，其具备显示第2投影图像的第2显示用光学元件、使投影光射入到第2显示用光学元件的第2光源、将从第2显示用光学元件射出的第2投影图像投影到比第1投影对象物近的第2投影对象物的第2投影透镜以及配置于投影光路上且具有与第1带通滤光片的透射波长区域不重叠的红色、绿色以及蓝色的透射波长区域的第3带通滤光片；以及第2距离图像获取装置，其具备呈二维状排列有多个受光元件的第2距离图像传感器、使由第2投影对象物反射的第2投影图像成像于第2距离图像传感器的第2成像透镜、配置于摄像光路上且具有与第3带通滤光片相同的特性的第4带通滤光片以及第2距离图像生成部，所述第2距离图像生成部从第2距离图像传感器获取与脉冲光的飞行时间对应的第2信息，并根据获取到的第2信息生成第2距离图像，所述脉冲光通过对第2光源进行脉冲驱动，从第2光源射出并由第2投影对象物反射而射入到第2距离图像传感器。
根据本发明的一方式，能够通过两组带距离图像获取装置的投影装置分别向距离不同的第1、第2投影对象物投影已对焦的第1、第2投影图像，该两组带距离图像获取装置的投影装置是：将第1投影图像投影到第1投影对象物的第1投影装置以及获取第1投影对象物的第1距离图像的第1距离图像获取装置；以及将第2投影图像投影到比第1投影对象物近的第2投影对象物的第2投影装置以及获取第2投影对象物的第2距离图像的第2距离图像获取装置。并且，通过分别对第1投影装置的第1光源以及第2投影装置的第2光源进行脉冲驱动，能够将第1、第2光源以及第1、第2投影透镜兼作第1、第2距离图像获取装置的光源以及投影透镜，从而能够实现装置的小型化以及低成本化。而且，由于将第1投影装置侧的具有红色、绿色以及蓝色的透射波长区域的第1带通滤光片和第1距离图像获取装置侧的第2带通滤光片设为相同的特性，另一方面，将第2投影装置侧的第3带通滤光片和第2距离图像获取装置侧的第4带通滤光片设为相同的特性，并且使第1、第2带通滤光片的透射波长区域与第3、第4带通滤光片的透射波长区域不重叠，因此不会在第1、第2距离图像传感器中冲突地接收与第1、第2投影图像对应的脉冲光，能够精确地测量第1、第2距离图像。
在本发明的另一方式所涉及的带距离图像获取装置的投影装置中，优选第1带通滤光片以及第2带通滤光片的透射波长区域宽度比第3带通滤光片以及第4带通滤光片的透射波长区域宽度宽。由此，能够使远距离用的第1投影图像的发光光量大于近距离用的第2投影图像的发光光量。
在本发明的又一方式所涉及的带距离图像获取装置的投影装置中，优选将第1带通滤光片的透射率和第1距离图像传感器的分光灵敏度相乘而得的积分灵敏度比将第3带通滤光片的透射率和第2距离图像传感器的分光灵敏度相乘而得的积分灵敏度大。由此，能够避免用于生成远距离用的第1距离图像的第1距离图像传感器的传感器输出与用于生成近距离用的第2距离图像的第2距离图像传感器的传感器输出之差变大(测量精度的均匀化)。
在本发明的又一方式所涉及的带距离图像获取装置的投影装置中，优选通过第1投影透镜对焦的第1对焦范围比通过第2投影透镜对焦的第2对焦范围远。由此，能够从近距离到远距离为止投影已对焦的图像。
在本发明的又一方式所涉及的带距离图像获取装置的投影装置中，优选第1对焦范围和第2对焦范围连续或者一部分重叠。由此，即使在测量对象物的距离连续发生变化的情况下，也能够在所有距离投影已对焦的图像。
在本发明的又一方式所涉及的带距离图像获取装置的投影装置中，优选第1投影装置具备第1调焦部，所述第1调焦部按照通过第1距离图像获取装置获取的第1距离图像进行第1投影透镜的调焦，第2投影装置具备第2调焦部，所述第2调焦部按照通过第2距离图像获取装置获取的第2距离图像进行第2投影透镜的调焦。由此，能够按照投影对象物(第1、第2投影对象物)的距离投影已对焦的图像(第1、第2投影图像)。
在本发明的又一方式所涉及的带距离图像获取装置的投影装置中，第1投影装置具备第1投影图像生成部，所述第1投影图像生成部根据第1距离图像生成投影到第1投影对象物的第1投影图像，即，使第1投影对象物的区域外成为黑图像的第1投影图像，第2投影装置具备第2投影图像生成部，所述第2投影图像生成部根据第2距离图像生成投影到第2投影对象物的第2投影图像，即，使第2投影对象物的区域外成为黑图像的第2投影图像。由此，能够区分第1投影图像和第2投影图像的投影区域，从而能够从远距离到近距离为止投影已对焦的图像。
在本发明的又一方式所涉及的带距离图像获取装置的投影装置中，优选第1投影图像生成部和第2投影图像生成部分别生成黑图像以外的第1投影图像与黑图像以外的第2投影图像在第1投影对象物与第2投影对象物之间的边界部分重叠的第1投影图像和第2投影图像，并且生成分别使第1投影图像和第2投影图像的重叠的边界部分的亮度减半的第1投影图像和第2投影图像。由此，对第1投影图像和第2投影图像的重叠的边界部分也能够进行距离测量，并且能够避免边界部分的亮度被调亮。
在本发明的又一方式所涉及的带距离图像获取装置的投影装置中，优选第1投影装置具备第1投影图像生成部，在第1投影对象物与第2投影对象物的边界部分的距离连续发生变化的情况下，所述第1投影图像生成部根据第1距离图像生成使第1投影图像的与边界部分对应的图像的亮度连续减少而成为黑图像的第1投影图像，第2投影装置具备第2投影图像生成部，所述第2投影图像生成部根据第2距离图像生成使第2投影图像的与边界部分对应的图像的亮度连续减少而成为黑图像的第2投影图像。由此，对第1投影图像和第2投影图像的重叠的边界部分也能够进行距离测量，并且即使在边界部分的距离连续发生变化的情况下，也能够在边界部分顺滑地连接第1投影图像与第2投影图像。
在本发明的又一方式所涉及的带距离图像获取装置的投影装置中，优选具备三角测距部，所述三角测距部根据三角测距法测量比能够通过第1距离图像获取装置获取的距离远的距离，所述三角测距法使用了第1距离图像传感器的传感器输出和第2距离图像传感器的传感器输出。由于使用两组第1、第2距离图像获取装置，因此能够将三角测距法适用于测量对象物的测距，由此连无法利用第1距离图像获取装置测量的远距离也能够测量。
在本发明的又一方式所涉及的带距离图像获取装置的投影装置中，优选具备：测距模式选择部，其选择静态测距模式；以及控制部，在选择静态测距模式时，所述控制部在分别从第1投影装置以及第2投影装置投影第1投影图像以及第2投影图像之前，使整个画面均匀光量从第1投影装置以及第2投影装置中的至少一个投影装置脉冲照射到投影对象物，并通过第1距离图像获取装置以及第2距离图像获取装置中的至少一个距离图像获取装置获取第1投影对象物的第1距离图像以及第2投影对象物的第2距离图像。由此，能够精确地测量静止的投影对象物(第1、第2投影对象物)的距离。
在本发明的又一方式所涉及的带距离图像获取装置的投影装置中，优选具备：测距模式选择部，其选择动态测距模式；以及控制部，在选择动态测距模式时，所述控制部分别使第1投影图像以及第2投影图像各自从第1投影装置以及第2投影装置连续脉冲照射到第1投影对象物以及第2投影对象物，并通过第1距离图像获取装置以及第2距离图像获取装置连续获取第1距离图像以及第2距离图像。由此，即使在投影对象物(第1、第2投影对象物)是动态物体的情况下，也能够一边将图像(第1、第2投影图像)投影到动态物体上，一边获取动态物体的距离图像。
在本发明的又一方式所涉及的带距离图像获取装置的投影装置中，优选第1带通滤光片至第4带通滤光片分别在480nm以下的蓝色、500nm以上且580nm以下的绿色以及590nm以上的红色这三原色区域具有透射波长区域。由此，能够投影可见光的三原色投影图像，并接收其反射光。
另一方式所涉及的本发明为投影映射方法，其使用了带距离图像获取装置的投影装置，所述带距离图像获取装置的投影装置包含：第1投影装置，其使第1投影图像对焦并投影到第1对焦范围内的第1投影对象物；第1距离图像获取装置，其获取第1信息，并根据获取到的第1信息生成第1距离图像，所述第1信息与第1投影对象物的距离对应，且与光在和第1投影对象物之间飞行的时间对应；第2投影装置，其使第2投影图像对焦并投影到比第1对焦范围近的第2对焦范围内的第2投影对象物；以及第2距离图像获取装置，其获取第2信息，并根据获取到的第2信息生成第2距离图像，所述第2信息与第2投影对象物的距离对应，且与光在和第2投影对象物之间飞行的时间对应，所述投影映射方法包含以下步骤：对第1投影装置的第1光源进行脉冲驱动，经由具有红色、绿色以及蓝色的透射波长区域的第1带通滤光片投影第1投影图像；对第2投影装置的第2光源进行脉冲驱动，经由具有与第1带通滤光片的透射波长区域不重叠的红色、绿色以及蓝色的透射波长区域的第3带通滤光片投影第2投影图像；第1距离图像获取装置经由具有与第1带通滤光片相同的特性的第2带通滤光片接收投影出的第1投影图像的来自第1投影对象物的反射光，并生成与第1投影对象物的距离对应的第1距离图像；第2距离图像获取装置经由具有与第3带通滤光片相同的特性的第4带通滤光片接收投影出的第2投影图像的来自第2投影对象物的反射光，并生成与第2投影对象物的距离对应的第2距离图像；第1投影装置根据第1距离图像生成投影到第1投影对象物的第1投影图像，即，使第1投影对象物的区域外成为黑图像的第1投影图像；以及第2投影装置根据第2距离图像生成投影到第2投影对象物的第2投影图像，即，使第2投影对象物的区域外成为黑图像的第2投影图像，第1距离图像获取装置以及第2距离图像获取装置分别连续生成第1距离图像以及第2距离图像，第1投影装置以及第2投影装置分别根据连续生成的第1距离图像以及第2距离图像连续生成第1投影图像以及第2投影图像，并将连续生成的第1投影图像以及第2投影图像投影到第1投影对象物以及第2投影对象物。
发明效果
根据本发明，即使投影对象物存在距离差，也能够将已对焦的图像投影到整个投影对象物，尤其在以TOF方式获取距离图像时，能够省略TOF方式专用的光源以及投影透镜，从而能够实现装置的小型化以及低成本化，而且能够无冲突地获取测量精度高的距离图像。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的带距离图像获取装置的投影装置的外观的俯视图。
图2是表示图1所示的带距离图像获取装置的投影装置的内部结构例的框图。
图3是表示第1带通滤光片和第3带通滤光片各自的透射率的图表。
图4是表示距离图像传感器的分光灵敏度的图表。
图5是表示第1距离图像传感器的分光灵敏度的图表。
图6是表示第2距离图像传感器的分光灵敏度的图表。
图7是表示远距离的投影对象物中的远的物体T1与近的物体T2之间的距离的运算处理的图。
图8是表示从第1投影装置以及第2投影装置投影的远距离用投影图像以及近距离用投影图像的对焦的范围的图。
图9是表示从带距离图像获取装置的投影装置分别向不同的距离1、距离2以及距离3的投影对象物投影投影图像的情况的图。
图10是示意地表示投影到图9所示的投影对象物的表面的投影图像的一例的图。
图11是示意地表示投影到图9所示的投影对象物的远距离用投影图像以及近距离用投影图像的图。
图12是表示从带距离图像获取装置的投影装置向距离1的投影对象物(面1)、距离2的投影对象物以及距离从距离1至距离2连续发生变化的倾斜的投影对象物(面1-2)投影投影图像的情况的图。
图13是示意地表示投影到图12所示的投影对象物的表面的投影图像的一例的图。
图14是示意地表示投影到图12所示的投影对象物的远距离用投影图像以及近距离用投影图像的图。
图15是示意地表示投影到图9所示的投影对象物的表面的投影图像的一例的图和示意地表示远距离用投影图像以及近距离用投影图像的图。
图16是表示基于TOF法的测距范围和立体测距范围的图。
图17是表示选择动态测距模式时的投影映射方法的流程图。
图18是表示选择静态测距模式时的投影映射方法的流程图。
图19是表示人眼对RGB各个颜色的分光灵敏度一例的图表。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明所涉及的带距离图像获取装置的投影装置以及投影映射方法的实施方式进行说明。
[带距离图像获取装置的投影装置的外观]
图1是表示本发明所涉及的带距离图像获取装置的投影装置的外观的俯视图。
该带距离图像获取装置的投影装置1由以下两组带TOF相机的投影装置构成：包含第1投影装置10A以及第1距离图像获取装置(第1TOF(Time Of Flight)相机)20A的带第1TOF相机的投影装置；以及包含第2投影装置10B以及第2距离图像获取装置(第2TOF相机20B)的带第2TOF相机的投影装置。
带第1TOF相机的投影装置将远距离用投影图像(第1投影图像)投影到远距离的投影对象物(第1投影对象物)，并且获取第1投影对象物的三维距离图像，带第2TOF相机的投影装置将近距离用投影图像(第2投影图像)投影到近距离的投影对象物(第2投影对象物)，并且获取第2投影对象物的三维距离图像。
另外，如后述，带第1TOF相机的投影装置与带第2TOF相机的投影装置电连接，但是可以构成为一体，也可以以能够分离的方式构成。
[带距离图像获取装置的投影装置的内部结构]
图2是表示上述带距离图像获取装置的投影装置1的内部结构例的框图。
如图1以及图2所示，构成带第1TOF相机的投影装置的第1投影装置10A主要由第1投影透镜11A、第1带通滤光片12A、第1显示用光学元件13A、第1光源14A以及作为第1调焦部发挥功能的投影透镜驱动器16A构成，构成带第1TOF相机的投影装置的第1TOF相机20A主要由第1成像透镜21A、第2带通滤光片22A、第1距离图像传感器23A、A/D(Analog-to-Digital：模数)转换器24A、接口电路25A以及成像透镜驱动器26A构成。并且，第1投影装置10A以及第1TOF相机20A具备共同的定时信号发生器15A。
带第2TOF相机的投影装置具有与带第1TOF相机的投影装置相同的结构，构成带第2TOF相机的投影装置的第2投影装置10B主要由第2投影透镜11B、第3带通滤光片12B、第2显示用光学元件13B、第2光源14B以及作为第2调焦部发挥功能的投影透镜驱动器16B构成，构成带第2TOF相机的投影装置的第2TOF相机20B主要由第2成像透镜21B、第4带通滤光片22B、第2距离图像传感器23B、A/D转换器24B、接口电路25B以及成像透镜驱动器26B构成。并且，第2投影装置10B以及第2TOF相机20B具备共同的定时信号发生器15B。
而且，两组带第1TOF相机的投影装置以及带第2TOF相机的投影装置具备共同的中央处理装置(CPU：Central Processing Unit)30、存储器32以及测距模式选择部34。
＜第1投影装置10A＞
本实施方式的第1投影装置10A是显示用光学元件为1个的单板式投影装置。第1投影装置10A的第1光源14A例如由作为投影光发出白色光的发光二极管构成，能够通过从定时信号发生器15A施加的定时信号进行脉冲发光。并且，在第1光源14A与第1显示用光学元件13A之间配置有将从第1光源14A射出的白色光分解为红(R)、绿(G)、蓝(B)颜色的RGB分色镜(未图示)，RGB分色镜将白色光分色成RGB光，并且使角度不同的RGB光按照每一个颜色射入到第1显示用光学元件13A。
第1显示用光学元件13A例如由透光型液晶显示元件构成，每隔3个像素配置有1个微透镜。若1个微透镜按照每一个颜色射入角度不同的RGB光，则使RGB光射入到3个像素中的任一个。
并且，按照所投影的远距离用图像(第1投影图像)按每一个像素对第1显示用光学元件13A控制透射率，由此从第1显示用光学元件13A射出RGB第1投影图像。另外，通过从定时信号发生器15A施加的每一帧的定时信号控制第1显示用光学元件13A的驱动定时。
从第1显示用光学元件13A射出的RGB第1投影图像通过第1带通滤光片12A被选择波长区域之后，经由第1投影透镜11A投影到远距离的投影对象物(第1投影对象物)。另外，按照来自CPU30的调焦指令经由投影透镜驱动器16A以远距离用投影图像在远距离的投影对象物的表面对焦的方式对第1投影透镜11A控制透镜位置。
图3是表示第1带通滤光片12A和第3带通滤光片12B各自的透射率的图表。
如图3所示，第1带通滤光片12A和第3带通滤光片12B分别在480nm以下的蓝色、500nm以上且580nm以下的绿色、590nm以上的红色这三原色区域具有透射波长区域，第1带通滤光片12A与第3带通滤光片12B的RGB透射波长区域以分别不重叠的方式设计。
如上述，第1投影装置10A将远距离用投影图像投影到远距离的投影对象物。
＜第1TOF相机20A＞
第1TOF相机20A通过测量向物体照射光并利用传感器接收其反射光为止的时间来求出到物体为止的距离(三维距离图像)，本实施方式的第1TOF相机20A将从第1投影装置10A投影出的远距离用投影图像且被脉冲发光的投影图像照射到远距离的投影对象物，并通过具有多个像素的第1距离图像传感器23A接收其反射光，并根据第1距离图像传感器23A的每一个像素的受光量(受光强度)获取远距离的投影对象物的距离图像。
第1TOF相机20A的第1成像透镜21A使来自远距离的投影对象物的反射光(从第1投影装置10A脉冲发光的远距离用投影图像的反射光)经由第2带通滤光片22A成像于第1距离图像传感器23A。另外，按照来自CPU30的调焦指令经由成像透镜驱动器26A以由远距离的投影对象物的表面反射的远距离用投影图像在第1距离图像传感器23A的受光面上对焦的方式对第1成像透镜21A控制透镜位置。
第2带通滤光片22A具有与图3所示的第1带通滤光片12A相同的特性。并且，所谓相同特性的带通滤光片并不限于完全相同，受光用第2带通滤光片22A的透射波长区域也可以比投影用第1带通滤光片12A的透射波长区域宽，总之，只要与从第2投影装置10B脉冲发光的近距离用投影图像的波长区域不重叠即可。
第1距离图像传感器23A由具有垂直驱动器以及水平驱动器等的CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)驱动器以及通过定时信号发生器驱动的CMOS型图像传感器构成。另外，第1距离图像传感器23A并不限于CMOS型，也可以是XY地址型或CCD(Charge Coupled Device，电荷藕合器件)型图像传感器。
第1距离图像传感器23A呈二维状排列有多个受光元件(光电二极管)，在多个受光元件的射入面侧每隔一个受光元件配置有RGB滤色器，由此构成了RGB像素。另外，RGB滤色器的滤波器排列一般为拜耳排列，但是并不限于此。
图4是表示距离图像传感器的分光灵敏度的图表，主要与RGB滤色器的透射率对应。
由于第2带通滤光片22A具有与第1带通滤光片12A相同的特性，并且距离图像传感器(第1距离图像传感器23A)具有图4所示的分光灵敏度，因此图5所示的波长区域的光射入到第1距离图像传感器23A的RGB像素。
通过从定时信号发生器15A与第1光源14A的脉冲发光同步施加的快门控制信号对第1距离图像传感器23A控制曝光期间(曝光时间以及曝光定时)，在第1距离图像传感器23A的各受光元件蓄积与在曝光期间射入的光量对应的电荷。然后，从第1距离图像传感器23A读出与射入光量相应的像素信号(与按照每一个像素蓄积的电荷对应的模拟信号)。
在此，关于定时信号发生器15A的详细内容在后面叙述，依次进行如下控制：第1曝光控制，从第1光源14A发出脉冲光，至少按照远距离的投影对象物的距离使第1距离图像传感器23A的对应的受光元件中的曝光量(脉冲光的受光时间)产生差；以及第2曝光控制，从第1光源14A发出脉冲光，使对脉冲光开始曝光的相位与第1曝光控制的对脉冲光开始曝光的相位不同，并且使第1距离图像传感器23A的所有受光元件对由远距离的投影对象物反射的脉冲光(远距离用第1投影图像)全部进行曝光。
在通过定时信号发生器15A进行曝光控制之后从第1距离图像传感器23A读出的模拟信号通过A/D转换器24A转换为数字信号，并经由作为图像输入控制器发挥功能的接口电路25A保存到存储器32中。
存储器32存储CPU30中的处理所需的各种数据等，并且作为CPU30的工作存储器发挥功能。并且，存储器32记录有投影用动态图像或静态图像，并且能够作为由第1TOF相机20A以及第2TOF相机20B拍摄到的图像的记录部发挥功能。
CPU30的详细内容在后面叙述，其具有：作为统一控制定时信号发生器15A、投影透镜驱动器16A以及成像透镜驱动器26A等各部的设备控制部的功能；以及作为距离图像生成部30A(第1距离图像生成部以及第2距离图像生成部)、投影图像生成部30B(第1投影图像生成部以及第2投影图像生成部)以及控制部30C的功能。
距离图像生成部30A根据距离图像传感器(第1距离图像传感器23A、第2距离图像传感器23B)的传感器输出分别生成远距离的投影对象物以及近距离的投影对象物的三维距离图像。
投影图像生成部30B根据通过距离图像生成部30A生成的第1距离图像以及第2距离图像生成远距离用投影图像以及近距离用投影图像。
测距模式选择部34是通过手动操作选择静态测距模式或动态测距模式的选择部。在此，静态测距模式是在投影对象物静止的情况下选择的测距模式，动态测距模式是在投影对象物为动态物体的情况下选择的测距模式。
另一方面，由于第2投影装置10B以及第2TOF相机20B具有与上述第1投影装置10A以及第1TOF相机20A相同的结构，因此省略其详细说明，主要是第3带通滤光片12B以及第4带通滤光片22B的特性与第1带通滤光片12A以及第2带通滤光片22A不同，并且在第2投影装置10B投影近距离用投影图像(第2投影图像)这一点上不同。
第3带通滤光片12B具有由图3的虚线表示的透射率。并且，第4带通滤光片22B具有与第3带通滤光片12B相同的特性。在此，所谓相同特性的带通滤光片并不限于完全相同，受光用第4带通滤光片22B的透射波长区域也可以比投影用第3带通滤光片12B的透射波长区域宽，总之，只要与从第1投影装置10A脉冲发光的远距离用投影图像的波长区域不重叠即可。从而，受光用第2带通滤光片22A以及第4带通滤光片22B的透射波长区域也可以比投影用第1带通滤光片12A以及第3带通滤光片12B的透射波长区域宽。
由于第4带通滤光片22B具有与第3带通滤光片12B相同的特性，并且距离图像传感器(第2距离图像传感器23B)具有图4所示的分光灵敏度，因此图6所示的波长区域的光射入到第2距离图像传感器23B的RGB像素。
图3所示的第1带通滤光片12A(与此相同特性的第2带通滤光片22A)的透射波长区域宽度比第3带通滤光片12B(与此相同特性的第4带通滤光片22B)的透射波长区域宽度宽。由此，使远距离用投影图像的发光光量大于近距离用投影图像的发光光量。
并且，如图5以及图6所示，将第1带通滤光片12A的RGB透射率和图4所示的距离图像传感器(第1距离图像传感器23A)的RGB像素的分光灵敏度相乘而得的积分灵敏度大于将第3带通滤光片12B的RGB透射率和距离图像传感器(第2距离图像传感器23B)的RGB像素的分光灵敏度相乘而得的积分灵敏度。由此，避免了用于生成远距离的距离图像的第1距离图像传感器23A的传感器输出与用于生成近距离的距离图像的第2距离图像传感器23B的传感器输出之差变大(使测量精度均匀化)。
在本例中，第1距离图像传感器23A的RGB像素的积分灵敏度与第2距离图像传感器23B的RGB像素的积分灵敏度之比(积分灵敏度比)为R＝0.87、G＝0.72、B＝0.82。
＜TOF法的基本原理＞
接下来，对通过TOF相机获取三维距离图像的基本原理进行说明。以下，对通过第1TOF相机20A获取远距离的投影对象物的距离图像的情况进行说明，但是第2TOF相机20B也同样能够获取近距离的投影对象物的距离图像。
通过定时信号发生器15A对第1投影装置10A的第1光源14A进行脉冲驱动，其结果从第1投影装置10A投影出脉冲状的远距离用投影图像。该远距离用投影图像由远距离的投影对象物的表面反射，其反射的脉冲状的投影图像经由第1TOF相机20A的第1成像透镜21A以及第2带通滤光片22A通过第1距离图像传感器23A成像(接收)。
图7是表示远距离的投影对象物中的远的物体T1与近的物体T2之间的距离的运算处理的图。
虽然通过定时信号发生器15A对第1投影装置10A的第1光源14A进行脉冲驱动，但是如图7中(A)以及图7中(B)所示，与第1光源14A的脉冲驱动同步而通过定时信号发生器15A对第1距离图像传感器23A依次进行第1曝光控制以及第2曝光控制这两次曝光控制。
图7中(A)所示的第1曝光控制是从第1投影装置10A发出脉冲状的投影图像并以至少按照投影对象物的距离使第1距离图像传感器23A的对应的受光元件中的曝光量产生差的方式控制曝光期间的曝光控制，在从第1光源14A发出脉冲光之后，经过一定时间(脉冲光(投影图像)从能够测距的最远的物体返回为止的时间)之后开始曝光，至少经过由最远的物体反射的所有脉冲光(投影图像)返回的时间(规定的曝光时间)之后，结束曝光。
另外，投影图像通常以规定的帧速率(60帧/秒、30帧/秒)连续投影，但是本例的脉冲状的投影图像是相对于1帧期间(在帧速率为60帧/秒的情况下，1/60(秒))为1个脉冲状的图像，并且是比1帧期间足够短的图像。即为短到在某一帧期间内发出的脉冲状的图像由最远的物体反射并全部返回为止不发出下一个帧期间的脉冲状的图像的程度的图像。
根据上述第1曝光控制，在物体的反射率固定并且为整个画面均匀光量的图像的情况下，在比较远的物体T1与近的物体T2时，越是远的物体T1，曝光量越多。
图7中(B)所示的第2曝光控制是从第1光源14A发出脉冲光并且使对脉冲光开始曝光的相位与第1曝光控制的对脉冲光开始曝光的相位不同的曝光控制，是用于去除因物体的反射率的不同以及非整个画面均匀光量的脉冲状的投影图像导致的第1距离图像传感器23A中的曝光量的变化的曝光控制。在本例中，是使第1距离图像传感器23A的所有受光元件对由物体反射的脉冲光(脉冲状的投影图像)全部进行曝光的曝光控制。具体而言，与从第1光源14A发出的脉冲光的发光定时同步而开始曝光，经过一定时间(至少为脉冲状的投影图像全部从能够测距的最远的物体返回为止的规定的曝光时间)之后，结束曝光。另外，第1曝光控制中的“规定的曝光时间”与第2曝光控制中的“规定的曝光时间”是相同的时间，但是如上所述，对脉冲光开始曝光的相位不同。
接下来，如图7中(C)所示，在将与通过第1曝光控制以及第2曝光控制从第1距离图像传感器23A获取的各曝光量对应的传感器输出(某一像素的输出数据)分别设为第1数据L1以及第2数据L2时，CPU30的距离图像生成部30A根据下述式计算与物体的距离对应的距离信息D。
[数式1]
D＝L1÷L2
即，根据[数式1]式，计算将第1数据L1除以第2数据L2而得的相除数据。该相除数据成为与去除物体的反射率的影响并且去除了非整个画面均匀光量的脉冲状的投影图像的光量的影响的相对距离对应的数据(距离信息D)。该距离信息D是与向投影对象物照射光并由距离图像传感器接收其反射光为止的时间(飞行时间)对应的信息。另外，根据第1数据L1和第2数据L2还能够求出物体的绝对距离。
而且，通过按照第1距离图像传感器23A的所有像素的每一个获取距离信息D，能够生成三维距离图像。
另外，虽然从第1距离图像传感器23A获得RGB各个颜色的传感器输出，但是优选距离图像生成部30A根据RGB各个颜色的传感器输出而生成亮度数据，并将所生成的亮度数据用作第1数据L1以及第2数据L2。并且，代替亮度数据，也可以将最有利于生成亮度数据的G的传感器输出用作第1数据L1以及第2数据L2。
接下来，对分别从第1投影装置10A以及第2投影装置10B投影出的远距离用投影图像以及近距离用投影图像的对焦的范围进行说明。
第1投影装置10A以及第2投影装置10B能够分别按照来自CPU30的调焦指令经由投影透镜驱动器16A、16B对第1投影透镜11A以及第2投影透镜11B的透镜位置进行控制。
CPU30由于通过距离图像生成部30A生成远距离的投影对象物的距离图像以及近距离的投影对象物的距离图像，因此根据远距离的投影对象物的距离图像(例如，距离图像的平均值)向投影透镜驱动器16A输出调焦指令，同样根据近距离的投影对象物的距离图像向投影透镜驱动器16B输出调焦指令。由此，调整第1投影装置10A的第1投影透镜11A的透镜位置以及第2投影装置10B的第2投影透镜11B的透镜位置，控制通过第1投影透镜11A对焦的对焦范围(第1对焦范围)以及通过第2投影透镜11B对焦的对焦范围(第2对焦范围)。
图8中(A)以及图8中(B)分别是表示从第1投影装置10A以及第2投影装置10B投影的远距离用投影图像以及近距离用投影图像的对焦的范围(第1投影装置10A的景深以及第2投影装置10B的景深)的图。
在图8中(A)以及图8中(B)所示的带距离图像获取装置的投影装置1中，第1投影透镜11A以及第2投影透镜11B的透镜位置分别调整成不同的位置，与图8中(B)所示的带距离图像获取装置的投影装置1相比，图8中(A)所示的带距离图像获取装置的投影装置1的第1投影装置10A的景深以及第2投影装置10B的景深向近距离侧位移。
另外，如图8所示，优选第1投影装置10A的景深与第2投影装置10B的景深(第1对焦范围和第2对焦范围)连续或者一部分重叠。并且，也可以通过未图示的透镜光圈调整景深，并调整为第1对焦范围与第2对焦范围连续或重叠。
并且，虽未明示，但是在投影对象物在远距离与近距离之间存在间隙并且在中间距离处不存在投影对象物的情况下，无需进行投影，因此间隙部分也可以不收纳于景深。即，第1投影装置10A的景深与第2投影装置10B的景深并不一定限于连续的情况，也可以存在间隙。
[投影图像生成部30B]
接下来，对CPU30的投影图像生成部30B进行详细叙述。
＜投影图像的第1生成例＞
图9示出了从带距离图像获取装置的投影装置1分别向不同的距离1、距离2以及距离3的投影对象物投影投影图像的情况。
在本例中，距离1、距离2的投影对象物是近距离的投影对象物，距离3的投影对象物是远距离的投影对象物。
图10是示意地表示投影到图9所示的投影对象物的表面的投影图像的一例的图。
CPU30的投影图像生成部30B利用通过距离图像生成部30A生成的第1距离图像以及第2距离图像(即，近距离的投影对象物以及远距离的投影对象物的形状、大小以及凹凸之类的信息)对存储器32中记录的投影用图像(动态图像或静态图像)进行修整、坐标转换、扩缩等处理，生成符合远距离的投影对象物以及近距离的投影对象物的表面的远距离用投影图像以及近距离用投影图像。
图11中(A)以及图11中(B)分别是示意地表示远距离用投影图像以及近距离用投影图像的图，示出了用于使图10所示的投影图像显示于图9所示的距离1、距离2以及距离3的投影对象物的远距离用投影图像以及近距离用投影图像。
图11中(A)所示的远距离用投影图像是在投影视角内只投影到距离3的投影对象物(远距离的投影对象物)的投影图像，与距离1、距离2的投影对象物(近距离的投影对象物)对应的部分是黑图像。
并且，图11中(B)所示的近距离用投影图像是在投影视角内只投影到距离1、距离2的投影对象物(近距离的投影对象物)的投影图像，与距离3的投影对象物(远距离的投影对象物)对应的部分是黑图像。
投影图像生成部30B根据通过距离图像生成部30A生成的第1距离图像以及第2距离图像对图10所示的投影图像进行图像处理，生成图11中(A)以及图11中(B)所示的远距离用投影图像以及近距离用投影图像。
图2所示的第1投影装置10A的第1显示用光学元件13A根据通过投影图像生成部30B生成的远距离用投影图像控制各光学元件的透射率，第2投影装置10B的第2显示用光学元件13B根据通过投影图像生成部30B生成的近距离用投影图像控制各光学元件的透射率。
＜投影图像的第2生成例＞
图12示出了从带距离图像获取装置的投影装置1向距离1的投影对象物(面1)、距离2的投影对象物以及距离从距离1至距离2连续发生变化的倾斜的投影对象物(面1-2)投影投影图像的情况。
在本例中，以倾斜的投影对象物(面1-2)的中间位置为边界，比该中间位置靠外侧(带距离图像获取装置的投影装置1侧)的投影对象物是近距离的投影对象物，比中间位置靠里侧的投影对象物是远距离的投影对象物。
图13是示意地表示投影到图12所示的投影对象物的表面的投影图像的一例的图。
图14中(A)以及图14中(B)分别是示意地表示远距离用投影图像以及近距离用投影图像的图，示出了用于使图13所示的投影图像显示于图12所示的面1、面1-2以及距离2的投影对象物的远距离用投影图像以及近距离用投影图像。
图14中(A)所示的远距离用投影图像是在投影视角内只投影到面1-2的里侧的约一半的面以及距离2的投影对象物(远距离的投影对象物)的投影图像，与面1以及面1-2的外侧的约一半的面(近距离的投影对象物)对应的部分是黑图像。
并且，图14中(B)所示的近距离用投影图像是在投影视角内只投影到距离1的投影对象物以及面1-2的外侧的约一半的面(近距离的投影对象物)的投影图像，与面1-2的里侧的约一半的面以及距离2的投影对象物(远距离的投影对象物)对应的部分是黑图像。
另外，面1-2是距离从距离1至距离2连续发生变化的倾斜的投影对象物的面，该面1-2的比中间位置靠里侧的面属于远距离的投影对象物，比中间位置靠外侧的面属于近距离的投影对象物。从而，如图14中(A)以及图14中(B)所示，为了使远距离用投影图像与近距离用投影图像顺滑地连接，优选远距离用投影图像和近距离用投影图像的边界部分以图像重叠方式生成，并且调整成重叠的部分的图像的亮度不会变高(使彼此连续发生变化)。
即，使远距离用投影图像的与边界部分对应的图像的亮度连续减少而成为黑图像，使近距离用投影图像的与边界部分对应的图像的亮度连续减少而成为黑图像。
投影图像生成部30B根据通过距离图像生成部30A生成的第1距离图像以及第2距离图像对图13所示的投影图像进行图像处理，生成图14中(A)以及图14中(B)所示的远距离用投影图像以及近距离用投影图像。
＜投影图像的第3生成例＞
图15中(A)是示意地表示投影到图9所示的投影对象物的表面的投影图像的一例的图，是与图10所示的投影图像相同的投影图像。
图15中(B)以及图15中(C)分别是示意地表示远距离用投影图像以及近距离用投影图像的图，示出了用于使图15中(A)所示的投影图像显示于图9所示的距离1、距离2以及距离3的投影对象物的远距离用投影图像以及近距离用投影图像。
根据图15中(B)以及图15中(C)所示的远距离用投影图像以及近距离用投影图像与图11中(A)以及图11中(B)所示的远距离用投影图像以及近距离用投影图像的比较明确可知，图15中(B)以及图15中(C)所示的远距离用投影图像以及近距离用投影图像以远距离用投影图像和近距离用投影图像的边界部分重叠的方式生成。另外，远距离用投影图像以及近距离用投影图像分别调整(减半)成重叠部分的图像的亮度不会变高。
如上所述，通过以远距离用投影图像和近距离用投影图像的边界部分重叠的方式生成远距离用投影图像和近距离用投影图像，即使在投影对象物移动的情况下，也能够对远距离用投影图像和近距离用投影图像的重叠的边界部分进行距离测量。
＜立体测距＞
图16是表示基于TOF法的测距范围和立体测距范围的图。
在投影对象物位于远距离处达到无法通过基于第1TOF相机20A以及第2TOF相机20B的TOF法准确地测距的程度的情况下，在本例中，通过立体测距法(三角测距法)进行测量。
如图16所示，带距离图像获取装置的投影装置1(两组带第1TOF相机的投影装置以及带第2TOF相机的投影装置)配置于与投影方向正交的方向上，尤其是第1TOF相机20A的第1成像透镜21A的光轴与第2TOF相机20B的第2成像透镜21B的光轴在与投影方向正交的方向上偏离。
作为三角测距部发挥功能的CPU30使用从第1TOF相机20A以及第2TOF相机20B获得的2张图像(立体图像)进行基于立体测距法(三角测距法)的测距，该立体测距法以第1TOF相机20A的第1成像透镜21A的光轴与第2TOF相机20B的第2成像透镜21B的光轴的偏离量为基线长。
由此，即使在投影对象物位于无法通过TOF法准确地测距的远距离处的情况下，或者在位于能够通过本例的TOF法测距的范围外的远距离处的情况下，不追加硬件也能够进行测距。
＜投影映射方法的测距模式＞
接下来，对本发明所涉及的投影映射方法进行说明。
通过图2所示的测距模式选择部34的手动操作，能够选择静态测距模式以及动态测距模式中的任一测距模式。
图17是表示选择动态测距模式时的投影映射方法的流程图，尤其示出了投影对象物是动态物体时的距离图像的获取方法。
在图17中，CPU30(控制部)按照测距模式选择部34的操作判断是选择了静态测距模式，还是选择了动态测距模式(步骤S10)。
CPU30在判断为选择了动态测距模式时(“是”的情况)，经由定时信号发生器15A以及15B对第1光源14A以及第2光源14B进行脉冲驱动，从第1投影装置10A以及第2投影装置10B分别照射连续投影的图像(远距离用图像以及近距离用图像)作为脉冲光(步骤S12)。
第1TOF相机20A以及第2TOF相机20B分别使经脉冲光照射的远距离用投影图像以及近距离用投影图像的来自投影对象物的反射光经由第1成像透镜21A以及第2成像透镜21B成像于第1距离图像传感器23A以及第2距离图像传感器23B。然后，根据来自第1距离图像传感器23A以及第2距离图像传感器23B的传感器输出，通过TOF法获取远距离的投影对象物的距离图像以及近距离的投影对象物的距离图像(步骤S14)。
在本例中，如图7所示，由于通过第1曝光控制以及第2曝光控制(即，两次脉冲发光)获取距离图像，因此能够按照连续投影出的投影图像的每两个帧获取距离图像。
在投影对象物移动的情况下，选择上述动态测距模式，连续(按照动态图像的每两个帧)获取距离图像。
在投影对象物的移动速度缓慢的情况下，优选按照其投影对象物的速度隔开获取距离图像的间隔(对第1光源14A以及第2光源14B进行脉冲驱动的间隔)。这是因为能够增大连续投影出的图像的每一帧的光量。
图18是表示选择静态测距模式时的投影映射方法的流程图，尤其示出了投影对象物静止时的距离图像的获取方法。
在图18中，CPU30按照测距模式选择部34的操作判断是选择了静态测距模式，还是选择了动态测距模式(步骤S20)。
CPU30在判断为选择了静态测距模式时(“是”的情况)，经由定时信号发生器15A以及15B对第1光源14A以及第2光源14B进行脉冲驱动，从第1投影装置10A以及第2投影装置10B分别照射整个画面均匀光量的图像作为脉冲光(步骤S22)。即，在开始进行投影图像的投影之前，对第1光源14A以及第2光源14B进行脉冲驱动，并且将第1投影装置10A的第1显示用光学元件13A以及第2投影装置10B的第2显示用光学元件13B这各光学元件的透射率设为最大来照射基于TOF法的测距用脉冲光(步骤S22)。
第1TOF相机20A以及第2TOF相机20B分别使经脉冲光照射的整个画面均匀光量的图像的来自投影对象物的反射光经由第1成像透镜21A以及第2成像透镜21B成像于第1距离图像传感器23A以及第2距离图像传感器23B。然后，根据来自第1距离图像传感器23A以及第2距离图像传感器23B的传感器输出，通过TOF法获取远距离的投影对象物的距离图像以及近距离的投影对象物的距离图像(步骤S24)。
在投影对象物静止的情况下，选择上述静态测距模式，在开始进行投影图像的投影之前，获取远距离的投影对象物的距离图像以及近距离的投影对象物的距离图像。
而且，在投影对象物静止的情况下，若在开始进行投影图像的投影之前，暂时获取远距离的投影对象物的距离图像以及近距离的投影对象物的距离图像，则之后不进行距离图像的获取。这是因为，在投影对象物静止的情况下，距离图像不发生变化。从而，若开始进行投影图像的投影，则不进行基于第1TOF相机20A以及第2TOF相机20B的测距，因此无需对第1光源14A以及第2光源14B进行脉冲驱动。
另外，由于将整个画面均匀光量脉冲照射于投影对象物，因此能够增大脉冲光的光量，从而能够精确地测量静止的投影对象物的距离。
[其他]
图19是表示人眼对RGB各个颜色的分光灵敏度一例的图表。
在设计第1带通滤光片12A以及第3带通滤光片12B时，优选以符合图19所示的人眼的分光灵敏度的方式设计。根据该设计，能够投影如符合可见光的三原色的投影图像。
并且，第1显示用光学元件13A以及第2显示用光学元件13B并不限定于透光型液晶显示元件，能够适用反射型液晶显示元件、数字微镜器件(DMD：Digital MicromirrorDevice)等其他显示用光学元件。
而且，本实施方式的第1投影装置10A以及第2投影装置10B是显示用光学元件为1个的单板式投影装置，但是并不限于此，也可以是使用了与三原色对应的3个显示用光学元件的三板式投影装置。并且，在三板式投影装置的情况下，相对于显示与三原色(RGB)各个颜色对应的图像的3个显示用光学元件的光源能够使用RGB这3个发光二极管，并且能够适用分别与3个显示用光学元件对应的3个(RGB)带通滤光片来代替第1带通滤光片12A以及第3带通滤光片12B(多带通滤光片)。
符号说明
1-带距离图像获取装置的投影装置，10A-第1投影装置，10B-第2投影装置，11A-第1投影透镜，11B-第2投影透镜，12A-第1带通滤光片，12B-第3带通滤光片，13A-第1显示用光学元件，13B-第2显示用光学元件，14A-第1光源，14B-第2光源，15A、15B-定时信号发生器，16A、16B-投影透镜驱动器，20A-第1TOF相机(第1距离图像获取装置)，20B-第2TOF相机(第2距离图像获取装置)，21A-第1成像透镜，21B-第2成像透镜，22A-第2带通滤光片，22B-第4带通滤光片，23A-第1距离图像传感器，23B-第2距离图像传感器，26A、26B-成像透镜驱动器，30-中央处理装置(CPU)，30A-距离图像生成部，30B-投影图像生成部，30C-控制部，32-存储器，34-测距模式选择部。

Claims (14)

1.一种带距离图像获取装置的投影装置，其包含：
第1投影装置，其具备显示第1投影图像的第1显示用光学元件、使投影光射入到所述第1显示用光学元件的第1光源、将从所述第1显示用光学元件射出的第1投影图像投影到第1投影对象物的第1投影透镜以及配置于投影光路上且具有红色、绿色以及蓝色的透射波长区域的第1带通滤光片；
第1距离图像获取装置，其具备呈二维状排列有多个受光元件的第1距离图像传感器、使由所述第1投影对象物反射的所述第1投影图像成像于所述第1距离图像传感器的第1成像透镜、配置于摄像光路上且具有与所述第1带通滤光片相同的特性的第2带通滤光片、以及第1距离图像生成部，所述第1距离图像生成部从所述第1距离图像传感器获取与脉冲光的飞行时间对应的第1信息，并根据所述获取到的第1信息生成第1距离图像，所述脉冲光通过对所述第1光源进行脉冲驱动，从所述第1光源射出并由所述第1投影对象物反射而射入到所述第1距离图像传感器；
第2投影装置，其具备显示第2投影图像的第2显示用光学元件、使投影光射入到所述第2显示用光学元件的第2光源、将从所述第2显示用光学元件射出的第2投影图像投影到比所述第1投影对象物近的第2投影对象物的第2投影透镜以及配置于投影光路上且具有与所述第1带通滤光片的透射波长区域不重叠的红色、绿色以及蓝色的透射波长区域的第3带通滤光片；以及
第2距离图像获取装置，其具备呈二维状排列有多个受光元件的第2距离图像传感器、使由所述第2投影对象物反射的所述第2投影图像成像于所述第2距离图像传感器的第2成像透镜、配置于摄像光路上且具有与所述第3带通滤光片相同的特性的第4带通滤光片、以及第2距离图像生成部，所述第2距离图像生成部从所述第2距离图像传感器获取与脉冲光的飞行时间对应的第2信息，并根据所述获取到的第2信息生成第2距离图像，所述脉冲光通过对所述第2光源进行脉冲驱动，从所述第2光源射出并由所述第2投影对象物反射而射入到所述第2距离图像传感器。
2.根据权利要求1所述的带距离图像获取装置的投影装置，其中，
所述第1带通滤光片以及第2带通滤光片的透射波长区域宽度比所述第3带通滤光片以及第4带通滤光片的透射波长区域宽度宽。
3.根据权利要求2所述的带距离图像获取装置的投影装置，其中，
将所述第1带通滤光片的透射率和所述第1距离图像传感器的分光灵敏度相乘而得的积分灵敏度比将所述第3带通滤光片的透射率和所述第2距离图像传感器的分光灵敏度相乘而得的积分灵敏度大。
4.根据权利要求1所述的带距离图像获取装置的投影装置，其中，
通过所述第1投影透镜对焦的第1对焦范围比通过所述第2投影透镜对焦的第2对焦范围远。
5.根据权利要求4所述的带距离图像获取装置的投影装置，其中，
所述第1对焦范围和所述第2对焦范围连续或者一部分重叠。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的带距离图像获取装置的投影装置，其中，
所述第1投影装置具备第1调焦部，所述第1调焦部按照通过所述第1距离图像获取装置获取的所述第1距离图像进行所述第1投影透镜的调焦，
所述第2投影装置具备第2调焦部，所述第2调焦部按照通过所述第2距离图像获取装置获取的所述第2距离图像进行所述第2投影透镜的调焦。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的带距离图像获取装置的投影装置，其中，
所述第1投影装置具备第1投影图像生成部，所述第1投影图像生成部根据所述第1距离图像生成投影到所述第1投影对象物的所述第1投影图像，即，使所述第1投影对象物的区域外成为黑图像的所述第1投影图像，
所述第2投影装置具备第2投影图像生成部，所述第2投影图像生成部根据所述第2距离图像生成投影到所述第2投影对象物的所述第2投影图像，即，使所述第2投影对象物的区域外成为黑图像的所述第2投影图像。
8.根据权利要求7所述的带距离图像获取装置的投影装置，其中，
所述第1投影图像生成部和所述第2投影图像生成部分别生成所述黑图像以外的所述第1投影图像与所述黑图像以外的所述第2投影图像在所述第1投影对象物与所述第2投影对象物之间的边界部分重叠的所述第1投影图像和所述第2投影图像，并且生成分别使所述第1投影图像和所述第2投影图像的所述重叠的边界部分的亮度减半的所述第1投影图像和所述第2投影图像。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的带距离图像获取装置的投影装置，其中，
所述第1投影装置具备第1投影图像生成部，在所述第1投影对象物与所述第2投影对象物之间的边界部分的距离连续发生变化的情况下，所述第1投影图像生成部根据所述第1距离图像生成使所述第1投影图像的与所述边界部分对应的图像的亮度连续减少而成为黑图像的所述第1投影图像，
所述第2投影装置具备第2投影图像生成部，所述第2投影图像生成部根据所述第2距离图像生成使所述第2投影图像的与所述边界部分对应的图像的亮度连续减少而成为黑图像的所述第2投影图像。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的带距离图像获取装置的投影装置，其具备三角测距部，所述三角测距部根据三角测距法测量比能够通过所述第1距离图像获取装置获取的距离远的距离，所述三角测距法使用了所述第1距离图像传感器的传感器输出和所述第2距离图像传感器的传感器输出。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的带距离图像获取装置的投影装置，其具备：
测距模式选择部，其选择静态测距模式；以及
控制部，在选择所述静态测距模式时，所述控制部在分别从所述第1投影装置以及所述第2投影装置投影所述第1投影图像以及所述第2投影图像之前，使整个画面均匀光量从所述第1投影装置以及所述第2投影装置中的至少一个投影装置脉冲照射到投影对象物，并通过所述第1距离图像获取装置以及所述第2距离图像获取装置中的至少一个距离图像获取装置获取所述第1投影对象物的所述第1距离图像以及所述第2投影对象物的所述第2距离图像。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的带距离图像获取装置的投影装置，其具备：
测距模式选择部，其选择动态测距模式；以及
控制部，在选择所述动态测距模式时，所述控制部分别使所述第1投影图像以及所述第2投影图像各自从所述第1投影装置以及所述第2投影装置连续脉冲照射到第1投影对象物以及第2投影对象物，并通过所述第1距离图像获取装置以及所述第2距离图像获取装置连续获取所述第1距离图像以及所述第2距离图像。
13.根据权利要求1至5中任一项所述的带距离图像获取装置的投影装置，其中，
所述第1带通滤光片至所述第4带通滤光片分别在480nm以下的蓝色、500nm以上且580nm以下的绿色以及590nm以上的红色这三原色区域具有透射波长区域。
14.一种投影映射方法，其使用了带距离图像获取装置的投影装置，所述带距离图像获取装置的投影装置包含：第1投影装置，其使第1投影图像对焦并投影到第1对焦范围内的第1投影对象物；第1距离图像获取装置，其获取第1信息，并根据所述获取到的第1信息生成第1距离图像，所述第1信息与所述第1投影对象物的距离对应，且与光在所述第1距离图像获取装置和所述第1投影对象物之间飞行的时间对应；第2投影装置，其使第2投影图像对焦并投影到比所述第1对焦范围近的第2对焦范围内的第2投影对象物；以及第2距离图像获取装置，其获取第2信息，并根据所述获取到的第2信息生成第2距离图像，所述第2信息与所述第2投影对象物的距离对应，且与光在所述第2距离图像获取装置和所述第2投影对象物之间飞行的时间对应，所述投影映射方法包含以下步骤：
对所述第1投影装置的第1光源进行脉冲驱动，经由具有红色、绿色以及蓝色的透射波长区域的第1带通滤光片投影所述第1投影图像；
对所述第2投影装置的第2光源进行脉冲驱动，经由具有与所述第1带通滤光片的透射波长区域不重叠的红色、绿色以及蓝色的透射波长区域的第3带通滤光片投影所述第2投影图像；
所述第1距离图像获取装置经由具有与所述第1带通滤光片相同的特性的第2带通滤光片接收投影出的所述第1投影图像的来自所述第1投影对象物的反射光，并生成与所述第1投影对象物的距离对应的第1距离图像；
所述第2距离图像获取装置经由具有与所述第3带通滤光片相同的特性的第4带通滤光片接收投影出的所述第2投影图像的来自所述第2投影对象物的反射光，并生成与所述第2投影对象物的距离对应的第2距离图像；
所述第1投影装置根据所述第1距离图像生成投影到所述第1投影对象物的所述第1投影图像，即，使所述第1投影对象物的区域外成为黑图像的所述第1投影图像；以及
所述第2投影装置根据所述第2距离图像生成投影到所述第2投影对象物的所述第2投影图像，即，使所述第2投影对象物的区域外成为黑图像的所述第2投影图像，
所述第1距离图像获取装置以及所述第2距离图像获取装置分别连续生成所述第1距离图像以及所述第2距离图像，
所述第1投影装置以及所述第2投影装置分别根据连续生成的所述第1距离图像以及所述第2距离图像连续生成所述第1投影图像以及所述第2投影图像，并将连续生成的所述第1投影图像以及所述第2投影图像投影到所述第1投影对象物以及所述第2投影对象物。
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