JP2005233880A - 距離測定装置、投影装置、距離測定方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】熱の影響を極力排除し、常に正確に対象物までの距離を測定する。
【解決手段】測距対象に投光して得られる反射光の入射角度により距離を測定する２つの測距センサ13ｂ，13ｃと、チップサーミスタ13ｄと、上記測距センサ13ｂ，13ｃ及び温度検出センサ13ｄを略気密に保持するセンサボックス13ａとを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、特にプロジェクタ装置に好適な距離測定装置、投影装置、距離測定方法及びプログラムに関する。

従来、所定パターンを有する画像をスクリーンに投影し、スクリーン上の投影画像を所定距離離間して配置された光学系を通して２つのラインセンサにそれぞれ取込み、取込んだ画像データの一方を他方と比較しながら両データのずれ量を検出し、このずれ量からスクリーンまでの距離を求めてピント合わせを行なうようにしたプロジェクタの技術が考えられている。（例えば、特許文献１）
特開平５−１８８２８２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような技術では、２つのラインセンサやそれらの光学系がプロジェクタの強力な光源による熱の影響を受け易く、且つ２つのラインセンサの配設されている位置によって熱の影響の度合いが異なる。そのため、特に電源を投入してから一定時間以上が経過し、光源を中心として装置の各部の温度が上昇した状態では、２つのラインセンサも熱の影響を受けて正確な距離を測定することが困難となることがあり得る。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、熱の影響を極力排除し、常に対象物までの距離を正確に測定することが可能な距離測定装置、投影装置、距離測定方法及びプログラムを提供することにある。

請求項１記載の発明は、測距対象に投光して得られる反射光の入射角度により距離を測定する複数の測距センサと、温度検出センサと、上記複数の測距センサ及び温度検出センサを略気密に保持する筐体とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記温度センサは、上記複数の測距センサの間に配置されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記複数の測距センサは、同一基板に配設されたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記温度検出センサの検出出力に対応した同一の補正情報を用いて上記複数の測距センサでの測定結果に補正処理をかけることを特徴とする。

請求項５記載入りの発明は、上記請求項４記載の発明において、上記温度センサの検出結果により補正が必要か否かを判断し、必要と判断した場合にのみ上記複数の測距センサでの測定結果に補正処理をかけることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、測距対象に投光して得られる反射光の入射角度により距離を測定する複数の測距センサ、温度検出センサ、及び上記複数の測距センサと温度検出センサとを略気密に保持する筐体からなる距離測定部と、上記温度検出センサの検出出力に対応した同一の補正情報を用いて上記複数の測距センサでの測定結果を補正する距離補正手段とを具備したことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、複数の測距センサにより測距対象に投光し、得られる反射光の入射角度から距離を測定する測距工程と、上記複数の測距センサと同一の筐体内に略気密に保持される温度検出センサから温度情報を検出する温度検出工程と、この温度検出工程で得た温度情報に対応した同一の補正情報を用いて上記複数の測距センサでの測定結果を補正する距離補正工程とを有したことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、複数の測距センサにより測距対象に投光し、得られる反射光の入射角度から距離を測定する測距ステップと、上記複数の測距センサと同一の筐体内に略気密に保持される温度検出センサから温度情報を検出する温度検出ステップと、この温度検出ステップで得た温度情報に対応した同一の補正情報を用いて上記複数の測距センサでの測定結果を補正する距離補正ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、複数の測距センサと温度検出センサとを１つの筐体内に略気密となるように配置することにより、熱の影響を受け難くする一方で、受けた場合でもその度合いが略均等となるようにして、同一空間内に配した温度検出センサの検出出力により容易に補正し得る構成としたことで、投影装置のみならず種々の光学装置に搭載が容易な、熱の影響を極力排除して常に対象物までの距離を正確に測定することが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、温度検出センサを複数の測距センサの間に配置することで、各測距センサの位置関係等において異なる温度を平均化し、より正確に距離を測定することが可能となる。

請求項３記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、複数の測距センサを同一基板に配設することで、筐体外部から与えられる熱の影響を均一化し、より正確に距離を測定することが可能となる。

請求項４記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、上記温度検出センサの検出出力に対応した同一の補正情報に基づいて複数の測距センサでの測定結果に補正処理をかけることで、複数の測距センサでの測定結果に対する偏りをなくし、より正確に距離を測定することが可能となる。

請求項５記載の発明によれば、上記請求項４記載の発明の効果に加えて、熱による影響を受けないと判断される温度範囲では補正処理を行なわないなど、必要に応じて処理を簡略化することができる。

請求項６記載の発明によれば、複数の測距センサと温度検出センサとを１つの筐体内に略気密となるように配置し、熱の影響を受け難くする一方で、受けた場合でもその度合いが略均等となるようにして、同一空間内に配した温度検出センサの検出出力により容易に補正し得る構成としたことで、熱の影響を極力排除して常に投影対象までの距離を正確に測定することが可能となる。

請求項７記載の発明によれば、複数の測距センサと温度検出センサとを１つの筐体内に略気密となるように配置し、熱の影響を受け難くする一方で、受けた場合でもその度合いが略均等となるようにして、同一空間内に配した温度検出センサの検出出力により容易に補正し得る構成とした装置を用いて、距離をより正確に測定させることが可能となる。

請求項８記載の発明によれば、複数の測距センサと温度検出センサとを１つの筐体内に略気密となるように配置し、熱の影響を受け難くする一方で、受けた場合でもその度合いが略均等となるようにして、同一空間内に配した温度検出センサの検出出力により容易に補正し得る構成とした装置を用いて、距離をより正確に測定させることが可能となる。

以下本発明をプロジェクタ装置に適用した場合の実施の一形態について図面を参照して説明する。

図１は、同実施の形態に係るプロジェクタ装置１０の外観構成を示すものである。同図に示すように、直方体状の本体ケーシング１１の前面に、投影レンズ１２、センサ部１３、前面カバー１４が配設される。

投影レンズ１２は、後述するマイクロミラー素子等の空間的光変調素子で形成された光像を投影するためのものであり、ここでは合焦位置及びズーム位置（投影画角）を任意に可変できるものとする。

センサ部１３は、被写体像に対する視差から三角測距の原理に基づいて被写体までの距離、具体的には投影画像面までの距離をその温度に応じた補正を施した上で測定するもので、その詳細については後述する。

前面カバー１４は、このプロジェクタ装置１０の投影動作時以外、特に携帯時に上記投影レンズ１２とセンサ部１３とを保護するべく、左右にスライドさせるもので、その表面側には蓄光リング１５、Ｉｒ受信部１６、及びスライドバー１７が配設される。

蓄光リング１５は、半透明状の蓄光素材を含んだ樹脂製リングが前面カバー１４に埋設して形成されるもので、前面カバー１４を閉じて上記投影レンズ１２等が外部から見えない状態で、プロジェクタ装置１０の光源のランプがオンされて投影レンズ１２から光が放射されているか否かを判断することができる一方で、上述した蓄光素材により光源のランプがオフされた後も微光を発し、薄暗い環境下でもその位置がわかるようになっており、平坦な前面カバー１４のデザイン上のアクセントともなるものである。

Ｉｒ受信部１６は、図示しないこのプロジェクタ装置１０のリモートコントローラからのキー操作信号が重畳された赤外光信号を受信する。

スライドバー１７は、前面カバー１４に埋設された、例えばメッキ処理したステンレス鋼でなる帯状突起であり、前面カバー１４をスライド操作する場合の手がかりとする一方で、上記蓄光リング１５と同様に、平坦な前面カバー１４のデザイン上のアクセントともなるものである。
また、本体ケーシング１１の上面には、キー／インジケータ部１８及びスピーカ１９が配設される。
キー／インジケータ部１８は、図示はしないが、電源のオン／オフを指示する電源キー、ズームアップ及びズームダウンを指示するズームキー、合焦位置の前方向及び後方向への移動を指示するフォーカスキー、自動合焦（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｏｃｕｓ）と自動台形補正（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｋｅｙｓｔｏｎｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）の即時実行を指示する「ＡＦＫ」キー、後述する入出力コネクタ部２１に接続された画像信号入力を切換える入力切換キー、投影動作に関する各種メニュー項目の表示を指示するメニューキー、カーソルキー等の各種操作キーと、電源のオン／オフ状態や画像信号の入力がない状態をＬＥＤの点灯／消灯あるいは点滅により表示する電源／待機インジケータ、画像投影の光源となるランプの温度が投影に適した状態となっているか否かをＬＥＤの点灯／消灯あるいは点滅により表示する温度インジケータ等のインジケータを備える。

スピーカ１９は、動画の再生時等の音声を拡声出力する。

さらに、ここでは図示しないが、本体ケーシング１１の背面には、入出力コネクタ部２１や上記Ｉｒ受信部１６と同様のＩｒ受信部３５、及びＡＣアダプタ接続部等が配設され、さらに本体ケーシング１１の下面にはその背面側に一対の固定脚部が取り付けられると共に、前面側に高さ調節が可能な１本の調整脚部が取り付けられる。

次に図２により上記本体ケーシング１１の前面に埋設されたセンサ部１３の具体的な構成を例示する。図２（Ａ）はセンサ部１３のみをその背面から見た図、図２（Ｂ）は正面から見た図、図２（Ｃ）は同図（Ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面構成図である。

これらの図に示す如くセンサ部１３は、逆Ｌ字形のセンサボックス１３ａ内に、それぞれ測距センサである２対の一次位相差センサ１３ｂ，１３ｃと温度検出センサとなるチップサーミスタ１３ｄとを封入してなる。

これら位相差センサ１３ｂ，１３ｃ及びチップサーミスタ１３ｄは、１枚のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１３ｅ上に実装配置され、そのフレキシブル回路基板１３ｅの一部がセンサボックス１３ａ背面側の長孔１３ａ１より外部に導出される。

しかして、センサボックス１３ａの前面は透明平面板１３ｆで完全に被覆され、また上記センサボックス１３ａ背面の長孔１３ａ１もフレキシブルプリント基板１３ｅとの隙間を接着剤等で充填されることで、センサボックス１３ａ内部の気密が保持されることとなる。

図示する如く上記２対の位相差センサ１３ｂ，１３ｃは、その一方の位相差センサ１３ｂが水平方向、他方の位相差センサ１３ｃが垂直方向となるように互いに直交する方向に配置され、それぞれ被写体像に対する視差から三角測距の原理に基づいて所定の明暗パターンまでの距離を一次元的な検出ラインに沿って測定する。

また、チップサーミスタ１３ｄを位相差センサ１３ｂ，１３ｃのほぼ中間位置に設けるもので、このようにチップサーミスタ１３ｄを位相差センサ１３ｂ，１３ｃ間に配置することで位相差センサ１３ｂ，１３ｃの双方の温度を偏りなく正確に検出しようとするものである。

なお、センサボックス１３ａは、内部に保持する位相差センサ１３ｂ，１３ｃ及びチップサーミスタ１３ｄに対する光源からの熱の影響を軽減、且つ平均化するべく、適正な熱伝導率の材質、例えばセラミックスと形状とが予め選定されるものとする。

続いて図３を用いて上記プロジェクタ装置１０の電子回路の機能構成について説明する。図中、入出力コネクタ部２１より入力された各種規格の画像信号が、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２２、システムバスＳＢを介して画像変換部２３で所定のフォーマットの画像信号に統一された後に、表示エンコーダ２４へ送られる。

表示エンコーダ２４は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部２６に出力する。

この表示駆動部２６は、送られてきた画像信号に対応して適宜フレームレート、例えば３０［フレーム／秒］に従った、より高速な時分割駆動で空間的光変調素子（ＳＯＭ）２７を表示駆動するもので、この空間的光変調素子２７に対して、例えばリフレクタ２８内に配置された超高圧水銀灯等の光源ランプ２９が出射する高輝度の白色光を照射することで、その反射光により光像が形成され、上記投影レンズ１２を介してここでは図示しないスクリーンに投影表示される。

しかるに、上記投影レンズ１２はレンズモータ３０に駆動されることでズーム位置及びフォーカス位置を適宜移動する。
上記各回路のすべての動作制御を司るのが制御部３１である。この制御部３１は、ＣＰＵと、後述する自動合焦及び自動台形補正の処理を含む該ＣＰＵで実行される動作プログラムや、上記チップサーミスタ１３ｄの検出温度に対応した位相差センサ１３ｂ，１３ｃの補正係数等を固定的に記憶したＲＯＭ、及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成される。

この制御部３１にはまた、システムバスＳＢを介して画像記憶部３２、音声処理部３３、及び測距処理部３４が接続される。
画像記憶部３２は、例えばフラッシュメモリ等でなり、チャート画像等の画像データを記憶するもので、制御部３１に指示された画像データを適宜読出して上記表示エンコーダ２４へ送出し、投影レンズ１２により投影表示させる。

音声処理部３３は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影表示動作時に与えられる音声データをアナログ化し、上記スピーカ１９を駆動して拡声放音させる。
測距処理部３４は、上記センサ部１３の位相差センサ１３ｂ，１３ｃをそれぞれ駆動して、投影表示されたチャート画像中の所定の明暗パターン位置までの距離を測定すると共に、チップサーミスタ１３ｄでの検出温度を上記制御部３１へ送出する。。

なお、上記キー／インジケータ部１８におけるキー操作信号は直接制御部３１に入力され、また制御部３１は上記キー／インジケータ部１８の電源／待機インジケータ及び温度インジケータ等を直接点灯／点滅駆動する一方で、上記前面カバー１４に設けられたＩｒ受信部１６及び本体ケーシング１１の背面側に設けられるＩｒ受信部３５での赤外光受信信号も直接制御部３１に入力される。

次に上記実施の形態の動作について説明する。
図４は、電源が切断されている状態からキー／インジケータ部１８の電源キーが操作されて電源を投入する当初、及び電源が既に投入されている状態でキー／インジケータ部１８の「ＡＦＫ」キーが操作された場合に強制的に実行される割込み処理としての、自動合焦及び自動台形補正の処理内容を示すもので、その制御は制御部３１が内部のＲＯＭに記憶されている動作プログラムに基づいて実行する。

その処理当初には、キー／インジケータ部１８の電源キーが操作されたか否かを繰返し判断することで該電源キーが操作されるのを待機する（ステップＳ０１）。そして、電源キーが操作されたと判断した時点で画像記憶部３２に記憶されているチャート画像の画像データを読出して上記表示エンコーダ２４へ送出し、空間的光変調素子２７で光像を形成して投影レンズ１２により投影表示させる（ステップＳ０２）。

チャート画像を投影対象となるスクリーンに投影表示させた状態で、そのチャート画像に基づいた測距処理を実行する（ステップＳ０３）。
この測距処理においては、測距処理部３４が２つの位相差センサ１３ｂ，１３ｃにより水平方向、垂直方向の各検出ラインに沿ってチャート画像中の所定の明暗パターンまでの距離をその反射光が入射される角度により測定する。

以上位相差センサ１３ｂ，１３ｃの双方の測距を終えると測距処理部３４は、次いでチップサーミスタ１３ｄによりセンサボックス１３ａ内の温度を検出し（ステップＳ０４）、測距データと温度データとを一括して制御部３１へ出力する。

制御部３１は、測距処理部３４から一括して送られてくる各測距データを基にスクリーン全体の距離と投影光軸に対する傾きとを算出する（ステップＳ０５）。

次いで、上記測距データと共に受付けた温度データが適正な温度範囲内にあるか否かにより、上記算出した距離データを補正する必要があるか否かを判断する（ステップＳ０６）。

ここで、上記チップサーミスタ１３ｄで検出した温度データが適正な温度範囲を外れており、上記算出した距離データを補正する必要があると判断した場合にのみ、予め記憶する補正係数のテーブルにより、その温度に対応した補正係数を読出し、上記距離データに乗ずる温度補正処理を実行する（ステップＳ０７）。

その後、補正処理の有無に拘わらず、その時点で得られている距離データに基づいて投影レンズ１２のレンズモータ３０を調整して自動合焦処理を行なうと共に、空間的光変調素子２７で表示する画像の縦横各方向の圧縮率を調整設定する自動台形補正処理を実行する（ステップＳ０８）。

その後、チャート画像の投影表示を停止し（ステップＳ０９）、以後キー／インジケータ部１８の電源キーが操作されたか否か（ステップＳ１０）、「ＡＦＫ」キーが操作されたか否か（ステップＳ１１）を繰返し判断することで、これらのキー入力がなされるのを待機する。

電源キーが操作された場合、ステップＳ１０でこれを判断して装置の電源を切断し、以後再び電源キーが操作されるのを待機するべく上記ステップＳ０１からの処理に戻る。

また、「ＡＦＫ」キーが操作された場合、ステップＳ１１でそれを判断して、そのキー操作に対応するべく再び上記ステップＳ０２からの処理を強制的に実行する。

このように、２つの位相差センサ１３ｂ，１３ｃとチップサーミスタ１３ｄとを１つのセンサボックス１３ａ内に気密となるように配置することにより、熱の影響を受け難くする一方で、受けた場合でもその度合いが略均等となるようにして、同一空間内に配したチップサーミスタ１３ｄの検出出力により容易に補正し得る構成としたので、熱の影響を極力排除して常に対象物までの距離を正確に測定することが可能となる。

また、センサ部１３のセンサボックス１３ａ内のチップサーミスタ１３ｄは、２つの位相差センサ１３ｂ，１３ｃの間に配置することで、各位相差センサ１３ｂ，１３ｃの位置による温度の偏りを平均化し、より正確に距離を測定することが可能となる。

さらに、センサ部１３の位相差センサ１３ｂ，１３ｃ及びチップサーミスタ１３ｄはすべて１枚のフレキシブルプリント基板１３ｅ上に実装配置するものとしたので、センサボックス１３ａの外部から与えられる熱の影響を均一化し、より正確に距離を測定することが可能となる。

加えて、制御部３１においては、２つの位相差センサ１３ｂ，１３ｃで得た測距データに対し、補正の必要があると判断した場合には同一の補正係数を用いて補正処理を行なうものとし、２つの位相差センサ１３ｂ，１３ｃでの測定結果に対する偏りをなくし、より正確に距離を測定するものとした。

また、上記ステップＳ０６，Ｓ０７で示した如く、熱による影響を受けないと判断される温度範囲では補正処理を行なわないことにより、必要に応じて自動合焦と自動台形補正に関する全体の処理を簡略化することができる。

なお、上記実施の形態では、測距センサとして一次元の位相差センサを用いるものとして説明したが、温度の影響を受け得る測距センサであれば位相差センサに限ることなく、他の測距センサにより構成するものとしてもよい。

同様に、温度センサとしてチップサーミスタを用いるものとして説明したが、これも限定するものではない。

また、上記実施の形態はプロジェクタ装置に適用した場合について説明したものであるが、本発明は複数の測距センサにより対象物までの距離を正確に測定する必要がある他の装置、例えばデジタルカメラやビデオムービーカメラ、双眼鏡、フィールドスコープ等にも容易に適用可能である。

その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。

さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の実施の一形態に係るプロジェクタ装置の外観構成を示す斜視図。 同実施の形態に係るセンサ部の詳細な構成を示す図。 同実施の形態に係る電子回路の機能構成を示すブロック図。 同実施の形態に係る電源投入時及び「ＡＦＫ」キー操作に伴う自動合焦及び自動台形補正のメインルーチンの処理内容を示すフローチャート。

符号の説明

１０…プロジェクタ装置、１１…本体ケーシング、１２…投影レンズ、１３…センサ部、１３ａ…センサボックス、１３ａ１…長孔、１３ｂ，１３ｃ…位相差センサ、１３ｄ…チップサーミスタ、１３ｅ…フレキシブル回路基板、１３ｅ…フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、１４…前面カバー、１５…蓄光リング、１６…Ｉｒ受信部、１７…スライドバー、１８…キー／インジケータ部、１９…スピーカ、２１…入出力コネクタ部、２２…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、２３…画像変換部、２４…表示エンコーダ、２５…ビデオＲＡＭ、２６…表示駆動部、２７…空間的光変調素子（ＳＯＭ）、２８…リフレクタ、２９…光源ランプ、３０…レンズモータ（Ｍ）、３１…制御部、３２…画像記憶部、３３…音声処理部、３４…測距処理部、３５…Ｉｒ受信部、ＳＢ…システムバス。

Claims (8)

1. 測距対象に投光して得られる反射光の入射角度により距離を測定する複数の測距センサと、
   温度検出センサと、
   上記複数の測距センサ及び温度検出センサを略気密に保持する筐体と
   を具備したことを特徴とする距離測定装置。
2. 上記温度センサは、上記複数の測距センサの間に配置されることを特徴とする請求項１記載の距離測定装置。
3. 上記複数の測距センサは、同一基板に配設されたことを特徴とする請求項１記載の距離測定装置。
4. 上記温度検出センサの検出出力に対応した同一の補正情報を用いて上記複数の測距センサでの測定結果に補正処理をかけることを特徴とする請求項１記載の距離測定装置。
5. 上記温度センサの検出結果により補正が必要か否かを判断し、必要と判断した場合にのみ上記複数の測距センサでの測定結果に補正処理をかけることを特徴とする請求項４記載の距離測定装置。
6. 測距対象に投光して得られる反射光の入射角度により距離を測定する複数の測距センサ、温度検出センサ、及び上記複数の測距センサと温度検出センサとを略気密に保持する筐体からなる距離測定部と、
   上記温度検出センサの検出出力に対応した同一の補正情報を用いて上記複数の測距センサでの測定結果を補正する距離補正手段と
   を具備したことを特徴とする投影装置。
7. 複数の測距センサにより測距対象に投光し、得られる反射光の入射角度から距離を測定する測距工程と、
   上記複数の測距センサと同一の筐体内に略気密に保持される温度検出センサから温度情報を検出する温度検出工程と、
   この温度検出工程で得た温度情報に対応した同一の補正情報を用いて上記複数の測距センサでの測定結果を補正する距離補正工程と
   を有したことを特徴とする距離測定方法。
8. 複数の測距センサにより測距対象に投光し、得られる反射光の入射角度から距離を測定する測距ステップと、
   上記複数の測距センサと同一の筐体内に略気密に保持される温度検出センサから温度情報を検出する温度検出ステップと、
   この温度検出ステップで得た温度情報に対応した同一の補正情報を用いて上記複数の測距センサでの測定結果を補正する距離補正ステップと
   をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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