JP2005147959A

JP2005147959A - 測距方法及び測距装置

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Publication number: JP2005147959A
Application number: JP2003388395A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Inoue; 秀一井上
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】複数組の一対のラインセンサから得られる複数の位相差の検出時間を短縮することを可能にする測距方法及び測距装置を提供する。
【解決手段】ＣＰＵ５は、結像面２を測距装置３に含まれるレンズ３１Ｌ、３１Ｒを介してラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒで撮像して得られたＬ側及びＲ側画素データ列に基づいて相関値を算出し（ステップＳ１０５）、続いて位相差ΔＸ１を算出する（ステップＳ１０６）。その後、ステップＳ１０５で算出した相関値に基づいて、演算シフト量ＳＨを設定する（ステップＳ１０８）。続く測距装置４における同様の相関値算出ステップ及び位相差算出ステップの実行の際に、予めシフト量ＳＨだけ演算開始位置をシフトしてから実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、測距方法及び測距装置に関し、特にパッシブ方式による測距方法及びそれを用いた測距装置に関する。

従来、被写体の結像面等と、受光面や光源等との距離を測定する測距装置には、アクティブ方式による測距方法とパッシブ方式による測距方法との何れかが採用されている。

アクティブ方式による測距方法とは、被写体や結像面（以下、対象物という）に赤外線や可視光等を時系列に従って動的に照射し、これを撮像して得られた複数の画像に基づいて、対象物までの距離を測定する方法である。また、パッシブ方式による測距方法とは、自然光を利用して対象物を異なる位置から撮像し、得られた複数の画像に基づいて、対象物までの距離を測定する方法である。これらの測距方法では、一般的にラインセンサ等の撮像手段が用いられていた。尚、ラインセンサとは、例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Device）を備えた複数の撮像素子がライン状に配列されたものである。

しかしながら、ラインセンサ等のような撮像素子が配列した構造の撮像手段で得られた画像を用いて対象物までの距離を測定する場合、光学系の配置方向すなわち基線方向にコントラストがない、例えば水平線等の被写体についての測定が困難であった。

このような問題については、例えば特許文献１（特に図１参照）に見られるように、互いに直交するように配置された２組の一対の光学系またはラインセンサの構成を用いることによって、被写体のコントラストが縦方向と横方向の２方向に渡って得られ、被写体距離の測定が可能となる。

特開平１０−１７０２５６号公報

しかしながら、特許文献１のように、例えば２組の一対のラインセンサを備え、各々の一対のラインセンサを独立させて計測し、その各々の出力から得られる２つの位相差を別々に検出する場合は、２組の計測を順次連続的に行うため、ラインセンサの組数に比例して測距時間が長くなってしまうという問題点があった。尚、この問題点は、ラインセンサの画素数が多い場合や、測距精度を向上させるために位相差の検出を複数回行う場合等に、より顕著になる。

そこで本発明は、複数組の一対のラインセンサから得られる複数の位相差の検出時間を短縮することを可能にする測距方法及び測距装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、複数組の一対のラインセンサによって同一平面上の異なる複数の位置から撮像し、前記複数の位置毎に得られた複数の画像に対応する複数の画素データ列群に基づいて、前記複数の位置毎での前記一対のラインセンサ間の位相差を検出し、当該位相差に基づいて前記対象物までの距離を測定する測距方法であって、前記複数の位置のうちの所定の位置における位相差を検出する第１のステップと、前記第１のステップの結果に基づいて、前記複数の位置のうちの他の位置における位相差検出の演算開始位置を決定する演算シフト量を設定する第２のステップと、前記他の位置の位相差検出演算を開始する前毎に、前記位相差検出の演算開始位置を予め前記演算シフト量だけシフトさせる第３のステップと、前記他の位置における位相差を検出する第４のステップと、前記第１のステップ及び第４のステップにおいて検出された位相差に基づいて、前記対象物までの距離を算出する第５のステップとを有して構成される。このような構成によれば、所定の位置（基準位置）における画素データの相関値に基づいて、他の位置の相関値演算に対する演算開始位置を予め所定量だけシフトして実行するため、シフト量分の演算の繰り返しを削減でき、よって全体の測距時間の短縮が可能である。尚、この測距時間の短縮は、ラインセンサの画素数が多い場合や、位相差の検出を複数回行う場合等に、より顕著になる。

また、本発明は、請求項２記載のように、複数組の一対のラインセンサによって、対象物を同一平面上の異なる複数の位置から撮像し、前記複数の位置毎に得られた複数の画像に対応する複数の画素データ列群に基づいて、前記複数の位置毎での前記一対のラインセンサ間の位相差を検出し、当該位相差に基づいて前記対象物までの距離を測定する測距装置であって、前記複数の位置のうちの所定の位置における位相差を検出する第１の位相差演算手段と、前記第１のステップの結果に基づいて、前記複数の位置のうちの他の位置における位相差検出の演算開始位置を決定する演算シフト量を設定し、前記他の位置の位相差検出演算を開始する前毎に、前記位相差検出の演算開始位置を予め前記演算シフト量だけシフトさせる演算開始位置設定手段と、前記他の位置における位相差をそれぞれ検出する第２の位相差演算手段と、前記第１の位相差演算手段及び第２の位相差演算手段において検出された位相差に基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出手段とを有するように構成される。このような構成によれば、所定の位置（基準位置）における画素データの相関値に基づいて、他の位置の相関値演算に対する演算開始位置を予め所定量だけシフトして実行するため、シフト量分の演算の繰り返しを削減でき、よって全体の測距時間の短縮が可能である。尚、この測距時間の短縮は、ラインセンサの画素数が多い場合や、位相差の検出を複数回行う場合等に、より顕著になる。

更に、請求項２記載の前記第１の位相差演算手段は、第１の補間演算手段を有し、前記第２の位相差演算手段は、第２の補間演算手段を有するように構成することができる。

本発明によれば、複数組の一対のラインセンサを配する構成を用いた場合に、ある１組の一対のラインセンサから得られた位相差に基づいて、残りの組の位相差算出に関わる相関演算の開始位置を設定するため、全体の相関演算の演算時間及び位相差の検出時間を短縮することが可能な測距方法及び測距装置を実現できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

まず、本発明による実施例１について図面を用いて詳細に説明する。尚、本実施例では、パッシブ方式の測距方法による２組の測距装置が適用された装置を例に挙げて説明する。

図１は、本実施例による測距装置３及び４が組み込まれたプロジェクタ１を正面から見た構成を示した図である。プロジェクタ１の正面には投影レンズ８が設けられている。投影レンズ８は、投影レンズ光学系（コンデンサレンズ等を含んでもよい）に含まれ、画像が投影レンズ光学系を介して結像面（スクリーン）へ投影される。第１のライン型パッシブ測距装置３は、プロジェクタ１の正面を構成する平面上に、水平方向に延びた第１の基線長ｋ１だけ離間して配置された一対のレンズ３１Ｌ及び３１Ｒを備えた撮像部３１を有する。同じく第２のライン型パッシブ測距装置４は、プロジェクタ１の正面を構成する同じ平面上に、撮像部３１の水平方向と直交する垂直方向に第２の基線長ｋ２だけ離間して配置された一対のレンズ４１Ｌ及び４１Ｒを備えた撮像部４１を有する。

図２は、図１に示されたプロジェクタ１の内部の構成を示すブロック図である。ここで、測距装置３及び４は、同一構成でありレンズの配置方向のみが異なるため、図２では測距装置３のみを示し、本例では測距装置３についてのみ説明する。測距装置３は、集光レンズで構成されたレンズ３１Ｌ、３１Ｒと、ラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒとを有し、レンズ３１Ｌ、３１Ｒで形成される２つの光学系で撮像された画素データ列（Ｌ側画素データ列、Ｒ側画素データ列）に基づいて、撮像面から対象物（結像面２）までの距離Ｄを測定する。測距装置３の構成をより詳細に説明する。測距装置３は、２つの光学系を形成するレンズ３１Ｌ及び３１Ｒと、レンズ３１Ｌ、３１Ｒにそれぞれ対応づけられたラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒと、ラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒを構成する画素すなわち受光素子（ＣＣＤ等）からアナログ信号を取り出し、これをＬ側画素データ列、Ｒ側画素データ列として出力する出力部３３とを有する。

測距装置３及び４の出力部からそれぞれ独立して出力された出力信号は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５に入力される。ＣＰＵ５は、メモリ部６及び合焦制御部１０と相互データ通信可能に接続されており、メモリ部６に格納してある種々の動作プログラムや、Ｌ側画素データ列及びＲ側画素データ列に基づいて撮像面から結像面２までの距離を算出する。メモリ部６は、ＣＰＵ５から出力されたデータを一時格納する機能も有する。

また、プロジェクタ１は、上記の構成の他に、合焦制御部１０及び投影装置１１を含んでいる。合焦制御部１０は、ＣＰＵ５から出力された制御データに基づいて投影装置１１側の対物レンズ１２を制御し、投影装置１１は、対物レンズ１２を介してスクリーン等の結像面２に映像を投影する。

次に、図面を用いて本実施例による測距方法の原理を説明する。図２に示したように、測距装置３は、レンズ３１Ｌで形成される光学系とレンズ３１Ｒで形成される光学系との２つの光学系を有する。但し、これに限らず、測距装置３には、例えば３つ以上の光学系が形成されていても良い。尚、以下の説明では、測距装置３に２つの光学系が設けられた場合を例に挙げて説明する。

それぞれのレンズ３１Ｌ、３１Ｒは、焦点距離ｆが同等の集光レンズであり、これらの光軸Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｒが平行となるように配置されている。ラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒは、それぞれ対応するレンズ３１Ｌ、３１Ｒから同等の距離（焦点距離ｆ）に配置される。従って、レンズ３１Ｌとラインセンサ３２Ｌとが形成する光学系と、レンズ３１Ｒとラインセンサ３２Ｒとが形成する光学系とは、同等で且つ光軸が平行となる。この詳細な構成を図３に示す。

図３に示す構成において、ラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒの受光面が配置された撮像面から結像面２までの距離Ｄは、レンズ３１Ｌ、３１Ｒにおける光軸Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｒ間の距離（これを基線長ｋ１とする）と比較して一般的に十分長い。このため、何れか一方の光学系を基準（以下の説明ではレンズ３１Ｌを含む光学系を基準とする）とすると、結像面２における任意の点Ｏ（点Ｏはラインセンサ３２Ｌ及び３２Ｒに特徴点を形成することが好ましい）と、これが投影されるラインセンサ３２Ｌ上の画素位置とを結ぶ直線（但し、レンズによる光軸の変化は無いと見なす）は、基準とした光学系における光軸、即ち光軸Ｃ_Ｌと一致すると近似することができる。

そこで、ラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒそれぞれにおいて点Ｏが投影された画素位置の差、すなわちラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒにおける投影された画像の位相差をΔＸとすると、レンズ３１Ｌから結像面２までの距離Ｄは、基線長ｋ１と焦点距離ｆと位相差ΔＸとに基づいて、三角形の相似の関係から容易に特定することができる。すなわち光軸方向を高さ方向とすると、底辺がΔＸで高さがｆの三角形と、底辺がｋ１で高さがＤの三角形とが相似となるため、ｋ１：ΔＸ＝Ｄ：ｆの関係より、距離Ｄを容易に算出することができる。尚、基線長ｋ１と焦点距離ｆとは、プロジェクタ１の設計時に予め定められた値である。ここで、位相差ΔＸは、Ｌ側画素データ列とＲ側画素データ列とに基づいて、ＣＰＵ５で算出される。

また、ＣＰＵ５は、上述したように、基線長ｋ１、焦点距離ｆ及び位相差ΔＸに基づいて、撮像面から結像面２までの距離の算出も実行する。この動作を実行するために、ＣＰＵ５は、メモリ部６から動作プログラムを読み出して、以下の図４に示すような処理フローを実行する。

図４に示すように、ＣＰＵ５は、先ず、適当な任意の方法によって入力されるデータが基準測距装置（本実施例においては測距装置３。以下基準側と称する。）のものか否かを判別する（ステップＳ１０１）。読み込むデータが基準側のものである場合、ＣＰＵ５は、出力部３３を介してラインセンサ３２Ｌ、３２Ｒからそれぞれ出力されたＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列のアナログ信号を入力する（ステップＳ１０２）。次に、ＣＰＵ５は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する（ステップＳ１０３）。尚、デジタルデータに変換されたＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列は、ＲＡＭ（Random Access Memory、図示せず。）等の記憶手段に一時格納される。

次にＣＰＵ５は、得られたＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列に対してフィルタ処理を行う（ステップＳ１０４）。ここでフィルタ処理とは、Ｌ側画素データ列及びＲ側画素データ列に含まれるノイズ等を除去するための処理である。フィルタ処理としては、例えば画素データ（画素値ともいう）の上限を識別するための閾値（これを第１の閾値という）と、下限を識別するための閾値（これを第２の閾値という）とを予め設定しておき、第１及び第２の閾値の間に含まれる画素データのみを通過させる等の処理が挙げられる。

次にＣＰＵ５は、相関演算処理を行い（ステップＳ１０５）、Ｌ側画素データ列とＲ側画素データ列とで相関する画素領域を特定する。尚、相関する画素領域とは、Ｌ側画素データ列とＲ側画素データ列とで共に同一の対象物（例えば点Ｏ）が撮像された領域である。相関する画素領域は、例えば所定の画素数で区切られた領域（画素領域）であって、対応する画素間での画素データの差を合計した値が最小となる領域を特定することで求めることができる。尚、対応する画素とは、所定の画素数で区切られた画素領域同士において例えば左端から同一番目の画素同士を指す。また、ステップＳ１０５では、何れか一方（例えばＬ側画素データ列）における所定の画素領域（例えば点Ｏが映し出された領域）を基準とし、これと相関する画素領域をＲ側画素データ列において特定する。本実施例では、Ｒ側画素データ列の所定の画素領域を１画素ずつシフトさせながら、Ｌ側及びＲ側の画素データの差を求めて相関する画素領域を特定する。尚、所定の画素領域は、上述にもあるように、撮像した画像における特徴点（点Ｏ）を含む領域とすることが好ましい。

このように相関する画素領域を特定すると、次にＣＰＵ５は、相関する画素領域に基づいて位相差を算出する位相差算出処理を実行する（ステップＳ１０６）。この位相差算出処理は、例えば相関する画素領域同士における左端の画素番号の違い、換言すればＬ側画素データ列における画素領域に対するＲ側画素データ列における画素領域のシフト量から求めることができる。尚、本実施例において、位相差ΔＸは画素数で算出しても、この画素数に画素ピッチを乗算して得られる距離で算出しても良い。ステップＳ１０６で算出された位相差の値はΔＸ１として保存される（ステップＳ１０７）。その後、ＣＰＵ５は、上述したシフト量を、演算シフト量ＳＨとして保存する（ステップＳ１０８）。例えば、本実施例の場合、ＳＨは５である。

続いて、ＣＰＵ５は、２組の測距装置それぞれの位相差ΔＸ１、ΔＸ２がともに算出されているか否かを判別する（ステップＳ１０９）。ここでいずれか一方のデータ処理のみ終了している場合は、そのままルーチンを終了する。

ステップＳ１０１において、入力されるデータが基準側でない（本実施例では測距装置４のデータである）と判断した場合、ＣＰＵ５は、出力部４３を介してラインセンサ４２Ｌ、４２Ｒからそれぞれ出力されたＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列のアナログ信号を入力する（ステップＳ１１０）。次に、ＣＰＵ５は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し（ステップＳ１１１）、得られたＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列に対してフィルタ処理を行う（ステップＳ１１２）。

次にＣＰＵ５は、相関演算処理を行うための演算開始位置をデータ列の左端からステップＳ１０８で記憶したシフト量ＳＨだけ右にシフトして設定する（ステップＳ１１３）。続いて、ＣＰＵ５は、相関演算処理を実行する（ステップＳ１１４）、このとき、Ｌ側画素データ列では通常通りの演算領域設定動作がなされるが、Ｒ側画素データ列との相関領域特定動作の開始位置が、ステップＳ１１３で設定されたシフト位置となる。

このように相関する画素領域を特定すると、次にＣＰＵ５は、相関する画素領域に基づいて位相差を算出する位相差算出処理を実行し（ステップＳ１１５）、位相差を算出してΔＸ２として保存する（ステップＳ１１６）。このとき、位相差を算出するデータ基準位置は、上述のシフト位置ではなく、元のＲ側画素データ列の左端位置である。

ステップＳ１１６が終了すると、ステップＳ１０９の動作に移り、２組の測距装置それぞれの位相差ΔＸ１、ΔＸ２がともに算出されているか否かを判別する。ΔＸ１、ΔＸ２ともに算出が実行済みと判断された場合、ＣＰＵ５は、算出した位相差ΔＸ１及びΔＸ２と基線長Ｘと焦点距離ｆとに基づいて距離Ｄを算出する対象物距離算出処理を実行して（ステップＳ１１７）動作を終了する。

ここで、上記において、ステップＳ１０５及びステップＳ１１４の動作の次に、ＣＰＵ５が補間演算処理を実行するように構成しても良い。補間演算処理とは、Ｌ側画素データ列とＲ側画素データ列とにおける位相差ΔＸをより正確に求めるための処理である。この補間演算処理では直線補間や曲線補間等が行われる。これにより、画素ピッチ間が補間されるため、より正確に位相差ΔＸを求めることができる。

また、ステップＳ１１７の対象物距離算出処理において、算出されたΔＸ１、ΔＸ２の加算平均を更に算出するか、もしくはそれぞれの位相差に適当な重み付け処理を行って、距離Ｄを算出しても良い。これにより、更に正確な対象物との距離を求めることができる。

その後、ＣＰＵ５は、ステップＳ１１７で算出した距離Ｄに基づいて、対物レンズ１２を合焦制御部１０に制御させるための制御データを生成し、これを合焦制御部１６へ出力する。

図５及び図６に、図４のステップＳ１０４及びＳ１１２のフィルタ処理後に得られるＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列を示す。ここで、図５は、測距装置３側すなわち基準側における画素データ列であり、図６は、測距装置４側における画素データ列である。また、データ列のセル内の数値は画素データ、すなわちラインセンサが感知した光量に対応する値である。

図５（ａ）は、測距装置３から得られたフィルタ処理されたままのＬ側画素データ列とＲ側画素データ列とを示している。図４のステップＳ１０５の相関演算処理では、まずＬ側またはＲ側のどちらか一方を基準として（本実施例ではＬ側を基準とする）、その画素データ列における任意の領域（例えば画素値の変化量が大きい領域すなわち特徴点を含む領域）を演算領域と設定する。このＬ側演算領域の画素数は、予め定めておくと良い。尚、本実施例では、図５のＬ側画素データ列における左端画素から４番目〜８番目の５画素領域をＬ側演算領域と設定した。

続いて、図５（ｂ）に示すように、Ｌ側とＲ側との同データ数の演算領域中の画素値を比較する。すなわち、初めに基準に設定したＬ側演算領域に含まれる画素値の合計を算出し、これを所定のメモリ等（例えばＣＰＵ５内部のキャッシュ等）に記憶しておく。次に、Ｒ側画素データ列において、その左端画素からＬ側演算領域と同領域数となる領域をＲ側演算領域と設定し、このＲ側演算領域に含まれる画素値の合計を求め、更に上記の如く所定のメモリに記憶されたＬ側演算領域の画素値の合計との差分（この値を相関値と称する）を算出する。その後、Ｒ側演算領域をＲ側画素データ列内で右方向に１画素分シフトし、同様にシフト後のＲ側演算領域に含まれる画素値の合計とＬ側演算領域の画素値の合計との相関値を順次算出していく。尚、この動作は、Ｒ側演算領域にＲ側画素データ列の右端画素が含まれるまで繰り返される。この結果、図５（ｃ）に示すような左端画素からのシフト量Ｉに対応した相関値Ｓが得られる。ただし、本実施例では、ラインセンサ３１Ｌ及び３１Ｒの感度特性が同一でかつ位相差ΔＸがラインセンサの画素ピッチの倍数である（理想的な構成）とする。また、シフト量Ｉとは、画素ピッチを乗算することで、長さに換算することができる値である。

以上のように求めた相関値Ｓにおいて、２つの画素データ列（Ｌ側及びＲ側）に同一箇所（例えば図３における点Ｏ近傍）が投影された場合、その演算領域（Ｌ側及びＲ側）に対応する相関値Ｓは０となる。図５（ｃ）に示す例では、Ｒ側データ列においてＲ側演算領域を左端画素から右に５画素シフトしたときの相関値が０となっており、このとき、Ｌ側データ列においてＬ側演算領域がその左端画素から３画素シフトさせた位置となっている。従って、図５に示されたデータによって得られる位相差ΔＸ１は、画素数で換算すると２画素として求められ、このとき、図４で用いる演算シフト量ＳＨは５となる。

図６（ａ）は、測距装置４から得られたフィルタ処理されたままのＬ側画素データ列とＲ側画素データ列とを示している。本来であれば、測距装置４から得られたデータ列についても、上述の測距装置３から得られたデータ列の場合と同様の相関演算処理を繰り返すことになるが、本発明による位相差検出装置及び測距装置の構成による本実施例によれば、２組の測距装置の構成は配置方向が異なるのみでほぼ同一であり、かつそれらは同一の対象物を測定しているため、２組の測距装置が測定する位相差はほぼ同等と考えられる。

上記のことから、測距装置４から得られたデータ列の相関演算処理においては、図４のステップＳ１１３に示すように、Ｌ側演算領域とＲ側演算領域との相関値算出における演算開始位置を、図６（ｂ）に示すように図５のデータ列及びステップＳ１０８で求められた演算シフト量ＳＨの分だけ予めシフトして演算を開始する。つまり、図５で示された基準側における演算に対して相関値算出に関わる５回の繰り返し演算の時間を省略（短縮）できることになる。

以上のような構成及び動作とすることによって、複数組の一対の測距装置を用いた場合に、複数の異なるラインセンサが順次計測を実施することによって得られる複数の位相差の検出時間を短縮することが可能となり、その結果として、測距時間全体の短縮を図ることが可能となる。この測距時間の短縮は、ラインセンサの画素数が多い場合や、測距精度を向上させるために位相差の検出を複数回行う場合等に、より効果を発揮する。

尚、上記実施例１では、２つの測距装置が直交する配置を用いているが、２つの測距装置は平行または任意の方向を取り得る。ただし、２つの測距装置は同一平面内に配置され、かつ同一の測定対象物を測距することが好ましい。

また、図６に示されるシフトされた演算開始位置は、図５の画素データの状態に応じてＳＨ±ｎ（ｎは所定値）だけシフトした位置に設定しても良い。このようにすることによって、ノイズ等により画素データに誤差が生じて相関値が最小となるシフト量がずれる場合、例えば図６（ｂ）において、演算開始位置よりも左側で相関値が最小となる場合でも、正確に相関値が最小となるシフト量を検出できるので、より高精度に位相差を検出することが可能となる。

また、本実施例では、測距装置３及び４で算出した２つの位相差ΔＸ１及びΔＸ２に基づいて距離Ｄを算出したが、各々の測距装置毎に距離（例えばＤ１及びＤ２）を算出しても良い。

更に、複数組の測距装置のデータ計測は、１つずつ順次行っても、複数同時に行っても良い。ただし、相関値演算処理及び位相差検出処理に関しては、基準側の測定データを最初に演算するものとする。このようにすることによって、ＣＰＵ５の負荷を軽減するとともに更なる測距時間の短縮を図ることが可能になる。

以上、説明した実施例１は、本発明を実施するための最良の形態の一つにすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変化及び変形して実施可能である。

本発明の実施例１による測距装置３及び４が組み込まれた投影装置（プロジェクタ）１を正面から見た構成を示す図である。本発明の実施例１におけるプロジェクタ１の構成を示す図である。本発明の実施例１において適用されたパッシブ方式の測距方法を説明するための原理図である。本発明の実施例１におけるＣＰＵ５の動作フローを示すフローチャートである。（ａ）は測距装置３に対して、図４に示すステップＳ１０２で入力される画素データ列（Ｌ側及びＲ側）の一例を示す図であり、（ｂ）は画素データ列（Ｌ側及びＲ側）からシフト量Ｉ毎の相関値Ｓを算出する動作の流れを説明するための図であり、（ｃ）は算出されたシフト量Ｉ毎の相関値Ｓのテーブルを示す図である。（ａ）は測距装置４に対して、図４に示すステップＳ１１１で入力される画素データ列（Ｌ側及びＲ側）の一例を示す図であり、（ｂ）は画素データ列（Ｌ側及びＲ側）からシフト量Ｉ毎の相関値Ｓを算出する動作の流れ、及び本発明の特徴である相関演算開始位置のシフトの様子を説明するための図である。

符号の説明

１プロジェクタ
２結像面
３、４測距装置
５ＣＰＵ
６メモリ部
８投影レンズ
１０合焦制御部
１１投影装置
１２対物レンズ
３１Ｌ、３１Ｒ、４１Ｌ、４１Ｒレンズ
３２Ｌ、３２Ｒ、４２Ｌ、４２Ｒラインセンサ
３３、４３出力部
Ｄ距離
ｆ焦点距離
ｋ１、ｋ２基線長
ΔＸ位相差

Claims

複数組の一対のラインセンサによって同一平面上の異なる複数の位置から撮像し、前記複数の位置毎に得られた複数の画像に対応する複数の画素データ列群に基づいて、前記複数の位置毎での前記一対のラインセンサ間の位相差を検出し、当該位相差に基づいて前記対象物までの距離を測定する測距方法であって、
前記複数の位置のうちの所定の位置における位相差を検出する第１のステップと、
前記第１のステップの結果に基づいて、前記複数の位置のうちの他の位置における位相差検出の演算開始位置を決定する演算シフト量を設定する第２のステップと、
前記他の位置の位相差検出演算を開始する前毎に、前記位相差検出の演算開始位置を予め前記演算シフト量だけシフトさせる第３のステップと、
前記他の位置における位相差を検出する第４のステップと、
前記第１のステップ及び第４のステップにおいて検出された前記位相差に基づいて、前記対象物までの距離を算出する第５のステップと
を有することを特徴とする測距方法。
複数組の一対のラインセンサによって同一平面上の異なる複数の位置から撮像し、前記複数の位置毎に得られた複数の画像に対応する複数の画素データ列群に基づいて、前記複数の位置毎での前記一対のラインセンサ間の位相差を検出し、当該位相差に基づいて前記対象物までの距離を測定する測距装置であって、
前記複数の位置のうちの所定の位置における位相差を検出する第１の位相差演算手段と、
前記第１のステップの結果に基づいて、前記複数の位置のうちの他の位置における位相差検出の演算開始位置を決定する演算シフト量を設定し、前記他の位置の位相差検出演算を開始する前毎に、前記位相差検出の演算開始位置を予め前記演算シフト量だけシフトさせる演算開始位置設定手段と、
前記他の位置における位相差をそれぞれ検出する第２の位相差演算手段と、
前記第１の位相差演算手段及び第２の位相差演算手段において検出された前記位相差に基づいて、前記対象物までの距離を算出する距離算出手段と
を有することを特徴とする測距装置。
前記第１の位相差演算手段は、第１の補間演算手段を含み、前記第２の位相差演算手段は、第２の補間演算手段を含むことを特徴とする請求項２記載の測距装置。