JP2006118884A - 距離計測装置及び距離計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ズーム倍率の影響を受けずに、投影光の投射点と投影点との間の距離を正確に計測する。
【解決手段】プロジェクタ制御部１４は、操作部１３から、指定されたズーム倍率の情報を取得する。プロジェクタ制御部１４は、取得したズーム倍率の情報に基づいて光学機構部２５にズーム指示信号を出力するとともに、スクリーン２に描画された測距用のチャートのピッチ（センサ画素単位）を取得する。プロジェクタ制御部１４は、測距ウィンドウ内のチャートピッチの倍数が整数となるようなウィンドウ幅（センサ画素単位）を設定する。測距センサ３１Ａ，３１Ｂは、チャートを受光し、この測距ウィンドウのセンサ画素から位相差を求め、この位相差に基づいてプロジェクタ１とスクリーン２との間の距離を計測する。
【選択図】図１

Description

本発明は、距離計測装置及び距離計測方法に関するものである。

自動焦点カメラ等には、被写体までの距離を計測する測距センサが備えられている。また、このような測距センサとして、パッシブ方式のものがある（例えば、特許文献１参照）。かかるパッシブ方式の測距センサは、図１１に示すように、１対のレンズ５１ａ、５１ｂと、光センサアレイ５２ａ，５２ｂと、を備える。

レンズ５１ａとレンズ５１ｂとは、間隔ｂをもって配置される。Ｃ1，Ｃ2は、レンズ５１ａ，５１ｂのそれぞれの中心線である。中心線Ｃ1，Ｃ2は、レンズ５１ａ，５１ｂに対して無限大の位置に存在する被写体５３からの光線と一致し、互いに平行である。光センサアレイ５２ａ，５２ｂは、この中心線Ｃ1，Ｃ2に対して、それぞれ、垂直になるように配置される。

光センサアレイ５２ａ，５２ｂには、それぞれ、被写体５３の映像データ列Ｌ０、Ｒ０が形成される。このような測距センサにおいて、レンズ５１ａ，５１ｂから被写体５３までの距離Ｌは、次の数１によって求められる。

被写体５３がレンズ５１ａ，５１ｂに対して無限大の位置よりも近い位置に配置されると、位相差（ｘ１＋ｘ２）が生じる。測距センサは、例えば、光センサアレイ５２ｂ上のデータ列Ｒ１をシフトしつつ、光センサアレイ５２ａのデータ列Ｌ１とデータ列Ｒ１との相関値を求める。そして、相関値が極大となる中心線Ｃ１，Ｃ２からのずれ（シフト）量が位相差（ｘ１＋ｘ２）になる。

また、プロジェクタでは、投影光が投射されるスクリーンの傾斜角度によって、スクリーン上に結像した投影像が歪んでしまうため、プロジェクタの投影光の光軸に対するスクリーンの傾斜角度がこの投影像の補正に必要になってくる。このため、上記測距センサによる距離計測装置を用いて、スクリーンの傾斜角度を求めるようにしたプロジェクタがある。

かかるプロジェクタは、スクリーンまでの距離を計測するため、測距用のチャートとして、図１２に示すような明暗部が並んだ等間隔連続模様のチャートの光をスクリーンに投射する。

図中、チャートの白の四角形はチャートの明部を、斜線部分は背景及びチャートの暗部を表している。各チャートの明部の中心からそのとなりの明部の中心までの間隔を１ピッチ（ｐ）とする。また、図中、枠で示される２つの測距ウィンドウWL，WRは、それぞれ、測距センサが投影像の左右方向に測距を行うエリアを示す。測距ウィンドウWL，WRは、それぞれ、幅w1，w2を有している。

測距センサは、この２つの測距ウィンドウWL，WRからの反射光を受光する。プロジェクタは、チャートについての２つの測距ウィンドウWL，WRからの反射光を測距センサが受光した場合のそれぞれの位相差を計測し、得られたそれぞれの位相差に基づいて、スクリーン面上の複数の測距点までの距離を計測する。さらに、プロジェクタは、スクリーン面上の複数の測距点までの測距データに基づいて、スクリーンの傾斜角度を求める。
特開２００３−０５７５３１号公報（第２頁、第３頁、図３）

このようなプロジェクタには、その機能の一つとして光学可変ズーム機能を備えているものが多い。一方、従来の距離計測装置では、図１３（ａ）に示すように、使用するチャートに対して、測距ウィンドウWL，WRのそれぞれの幅w1，w2が７２画素で一義的に固定される。

このため、この光学可変ズーム機能を用い、光学のズーム倍率を変更すると、測距ウィンドウw1，w2の範囲に投影されるチャートのピッチｐも変化し、図１３（ｂ）に示すように、ズーム倍率の変更に伴って、測距ウィンドウWL，WR内のピッチｐの数としてのピッチ倍数ｍも変化する。

例えば、図１４に示すように、チャート波形Ｃｗの像は、センサのレンズ５１ａ，５１ｂを通してセンサ内部のセンサ画素Pix（光センサアレイ５２ａ，５２ｂ）上に結像し、結像した像によってチャートの明暗情報が取得される。

ここで、チャート波形Ｃｗとは、センサ画素Pix（光センサアレイ５２ａ，５２ｂ）上に結像される明暗情報の強弱を表す波形であり、明暗の周期は、ズーム倍率Zoomがワイド側になるほど広がる。またセンサのレンズフォーカスが甘いため、チャート波形Ｃｗは緩やかな曲線になる。

図１４（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示すように、Ｚｏｏｍ＝ｚ０（テレ端）のときピッチ倍数ｍ＝９．３であり、Ｚｏｏｍ＝ｚ７のときピッチ倍数ｍ＝８．５であり、Ｚｏｏｍ＝ｚ１５（ワイド端）のときピッチ倍数ｍ＝７．７である。このピッチ倍数ｍは、測距ウィンドウWL，WR内の白黒チャートのラインペア数であり、測距ウィンドウ幅w1，w2の範囲にチャートの明暗の繰り返しが何個あるかを表す数である。

従って、図１３（ｂ）に示すように、ズーム倍率の変更に伴って、ピッチ倍数ｍも変化する。このピッチ倍数ｍが変化すると、得られる位相差も変化し、正確に距離を計測することができなくなる。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、投影光の投射点と投影点との間の距離を正確に計測することが可能な距離計測装置及び距離計測方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る距離計測装置は、
投影光の投射点と前記投影光を投射する投影面上の投影点との間の距離を計測する距離計測装置において、
設定されたピッチで明暗部が連続して並べられたチャートを生成し、生成したチャートの投影光を前記投影面に投射して前記チャートを描画するチャート描画部と、
間隔をもって配置された複数の受光部で、前記投影面に描画された前記チャートからの反射光をそれぞれ受光するセンサ部と、
前記センサ部の各受光部が前記投影面に描画されたチャートからの光を受光する範囲としてのウィンドウの幅を、前記投影面に投影されたチャートのピッチの整数倍になるように設定するウィンドウ幅設定部と、
前記センサ部のそれぞれの受光部でそれぞれのウィンドウを介して受光した光の位相差に基づいて、前記投影光の投射点と前記投影面に描画されたチャート上の投影点との間の距離を求める距離取得部と、を備えたことを特徴とする。

前記ウィンドウ幅設定部は、指定されたズーム倍率の情報を取得し、取得したズーム倍率の情報に基づいて前記明暗部のピッチを取得するようにしてもよい。

前記ウィンドウ幅設定部は、前記センサ部のそれぞれの受光部で受光した光によって形成された画像データから前記明暗部のピッチを取得するようにしてもよい。

本発明の第２の観点に係る距離計測方法は、
設定されたピッチで明暗部が連続して並べられたチャートを生成し、生成したチャートの投影光を投射して投影面に前記チャートを描画するチャート描画ステップと、
前記チャートからの光の受光範囲としてのウィンドウの幅を前記ピッチの整数倍になるように設定するウィンドウ幅設定ステップと、
複数の距離計測点で、ウィンドウ幅を設定したそれぞれのウィンドウを介して前記チャートからの光を受光する受光ステップと、
各距離計測点でそれぞれ受光した光の位相差に基づいて、前記投射光の投射点と前記投影面に描画されたチャート上の投影点との間の距離を求める距離計測ステップと、を備えたことを特徴とする。

前記ウィンドウ幅設定ステップは、指定されたズーム倍率の情報を取得し、取得したズーム倍率の情報に基づいて前記明暗部のピッチを取得し、前記ウィンドウ幅を、取得したピッチの整数倍になるように設定するステップであってもよい。

前記ウィンドウ幅設定ステップは、前記複数の距離計測点で受光した光によって形成されたそれぞれの画像データから前記明暗部のピッチを取得し、前記ウィンドウ幅を、取得したピッチの整数倍になるように設定するステップであってもよい。

本発明によれば、投影光の投射点と投影点との間の距離を正確に計測することができる。

以下、本発明の実施形態に係る距離計測装置を図面を参照して説明する。尚、以下の実施形態では、距離計測装置をプロジェクタに適用した場合について説明する。

本実施形態に係るプロジェクタの構成を図１に示す。
本実施形態に係るプロジェクタ１は、プロジェクタ描画部１１と、位相差角度センサ１２Ａ，１２Ｂと、操作部１３と、プロジェクタ制御部１４と、を備える。

プロジェクタ描画部１１は、チャート又は入力された映像信号に基づく投影像をスクリーン２に投射するものであり、スケーラ２１と、台形補正部２２と、信号選択部２３と、投影光変換デバイス２４と、光学機構部２５と、水平チャート生成部２６と、垂直チャート生成部２７と、を備えて構成される。

スケーラ２１は、入力された映像信号の解像度を調整するものである。
台形補正部２２は、スケーラ２１が解像度を補正した映像信号に対して、台形補正を行うものである。

台形補正部２２は、スクリーン２の傾斜角度θＨ，θＶに基づいて、スクリーン２に投影された補正前の投影像の内側に、補正後の投影像の位置及び形状を設定し、時間連続的に映像信号を射影変換することにより、台形補正を行う。傾斜角度θＨは、投影光の光軸に対し、スクリーン２の水平方向の傾斜角度であり、傾斜角度θＶは、スクリーン２の垂直方向の傾斜角度である。

この台形補正について説明する。
図２（１）に示すような四角形ａｂｃｄの映像の映像信号が供給されて、スクリーン２が投影光の光軸に対して傾斜角度θＨ，θＶだけ傾斜しているため、スクリーン２上の投影像が、図２（２）に示すような四角形ａ’ｂ’ｃ’ｄ’になったものとする。台形補正部２２は、四角形ａ’ｂ’ｃ’ｄ’の中に配置されるように、四角形ｐ’ｑ’ｒ’ｓ’を切り取る。台形補正部２２は、四角形ｐ’ｑ’ｒ’ｓ’を逆変換して、図２（３）に示すような逆変換像ｐｑｒｓを生成する。この逆変換像ｐｑｒｓをスクリーン２に投影することにより、歪みのない投影像がスクリーン２上に結像する。台形補正部２２は、このような台形補正を行う。

信号選択部２３は、水平チャート生成部２６が生成した水平チャート、垂直チャート生成部２７が生成した垂直チャート及び台形補正部２２が生成した投影像のうちのいずれか１つを選択出力するものである。

投影光変換デバイス２４は、信号選択部２３が選択出力した映像信号を投影光に変換するものである。
光学機構部２５は、スクリーン２に像が結像するようにフォーカス制御を行って、投影光変換デバイス２４が変換した投影光をスクリーン２に投影するものである。光学機構部２５は、プロジェクタ制御部１４から、ズーム指示信号が供給されると、ズーム指示信号に基づいて設定されたズーム倍率で投影光をスクリーンに投影する。この光学機構部２５の位置が投射点になる。

水平チャート生成部２６は、スクリーン２上に、水平方向に投影される図３に示すようなチャート＃０〜＃７を生成するものである。この水平チャートは、地平面に対して水平方向の複数の測距点までの距離を計測するために投射されるチャートである。

尚、ピッチｐは、各チャート＃０〜＃７のそれぞれの明暗部のラインペア数（間隔）であり、スクリーン２に投影されたチャート＃０〜＃７の大きさ、測距センサ３１Ａの分解能等に基づいて設定される。

各チャート＃０〜＃７のパターンは、少しずつシフトされている。即ち、チャート＃１の明暗部のパターンは、チャート＃０の明暗部のパターンよりも図中、右へシフトされている。チャート＃２〜＃７の明暗部のパターンについても同様である。このようなチャート＃０〜＃７を、順次、スクリーン２に投射するのは、チャートの誤差成分を打ち消して傾斜角度θＨ、θＶの精度を高めるためである。

この理由について説明する。
各チャートのずれ量（シフト量）は、チャートピッチ（繰返間隔）で表すことができる。各チャートの１ピッチを３６０度として、チャートの数を図３に示すように８個とすると、各チャート＃０〜＃７のずれ量は、均等に配分して、３６０÷８＝４５度となる。

チャート＃０を基準にして各チャートのずれを角度で表すと、チャート＃０〜＃７の各ずれの角度は、０度、４５度、９０度、１３５度、１８０度、２２５度、２７０度、３１５度となる。

図４（１）に示す誤差成分は、図４（２）の誤差成分と図４（３）に示す誤差成分とにほぼ分解される。これは、実験結果として得られたものである。図４（２）に示す誤差成分Ａは、チャートのずれと同じ周期の誤差成分である。また、図４（３）に示す誤差成分Ｂは、チャートのずれの２倍の周期の誤差成分である。
即ち、位相差誤差成分ｅは、次の数２によって表される。

ただし、第１項は誤差成分Ａ、第２項は誤差成分Ｂを示し、θはチャート＃０を基準とするずれの角度、θ₀₁及びθ₀₂はチャート＃０の初期ずれ、ａ及びｂはチャートピッチ及び光学特性などで決定される定数である。
また、数３に示す関係式が成立するようにチャートを選択すると、誤差を小さくすることができる。

ただしｎはチャートの数で４以上の２の倍数、ｋはチャート番号０〜ｎ−１、θｋはチャート＃ｋのチャート＃０を基準としたときのずれの角度である。

このようにチャートを選択すると、ずれの周期と同じ周期で発生する誤差と、半分の周期で発生する誤差との両方を平均することによってチャート＃０〜＃７の誤差が打ち消される。チャート＃０〜＃７の誤差が小さくなれば、傾斜角度θＨ、θＶの精度は高くなる。

図１に戻り、垂直チャート生成部２７は、スクリーン２上に投影される図３に示すような８つのチャート（縦縞）を９０°回転して垂直にした垂直チャート（横縞）を生成するものである。
この垂直チャートは、地平面に対して垂直方向の複数の測距点までの距離を計測するときに投射されるチャートである。

位相差角度センサ１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ、スクリーン２上の水平方向、垂直方向の測定線上の複数の測距点までの距離を測定し、測定した距離に基づいて、スクリーン２の傾斜角度θＡ、θＢを取得するものである。

傾斜角度θＡ，θＢは、ともに図５の角度θsによって表される仮想スクリーンＳ１と実際のスクリーン２（スクリーン２上の測定点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ線）との傾斜角度である。尚、仮想スクリーンＳ１は、中心線Ｃ０が垂直に貫くような仮想のスクリーンである。中心線Ｃ０は、位相差角度センサ１２Ａ，１２Ｂ（測距センサ３１Ａ、３１Ｂ）のスクリーン２の方向の線であり、図１１に示すレンズ５１ａ，５１ｂの各中心から等距離の点を結ぶ線に対応する線である。

また、図中、Ｒ，Ｌは、それぞれ、プロジェクタ１と測距ウィンドウ内の測距点Ｐ１，Ｐ２との間の距離を示す。また、角度θwは、測距センサ３１Ａ，３１Ｂの中心線Ｃ０と測距点Ｐ１、Ｐ２とのそれぞれの間の角度を示し、角度θNは、図３に示す各測距ウィンドウ幅w1，w2に対応した角度を示す。

位相差角度センサ１２Ａは、測距センサ３１Ａと、センサコントローラ３２Ａと、を備え、位相差角度センサ１２Ｂは、測距センサ３１Ｂと、センサコントローラ３２Ｂと、を備える。

測距センサ３１Ａ，３１Ｂは、スクリーン２上の測距ウィンドウからの反射光を受光する受光部であり、従来のスクリーン２上の測距点までの距離を計測するために用いられる図１１に示すようなものである。この測距センサ３１Ａ，３１Ｂの位置が距離計測点になる。この測距センサ３１Ａ，３１Ｂは、複数の方向の距離の計測が可能なマルチ測距機能を有する位相差方式のセンサである。

測距センサ３１Ａ，３１Ｂは、信号選択部２３が水平チャートを選択した場合、図５に示すように、測距センサ３１Ａ，３１Ｂの中心線Ｃ０に対して、角度θwをもって左右に位置するスクリーン２上の２つの測距ウィンドウWL，WRの中心点Ｐ１，Ｐ２からの反射光を受光する。

測距センサ３１Ａで説明すると、測距センサ３１Ａが、スクリーン２上の右側測距ウィンドウWRの中心点Ｐ１からの反射光を受光すると、図３に示す右側測距ウィンドウWR内のチャートの像が図１１に示す光センサアレイ５２ａ、５２ｂ上に形成される。

測距センサ３１Ａ，３１Ｂは、図６（１）に示すように、投影レンズ２８の近傍に、それぞれの中心線（２つの光センサアレイ５２ａ，５２ｂの中心点を結ぶ線）Ｃa，Ｃbが直交するように配置される。

尚、図６（２）に示すように、測距センサ３１Ａ，３１Ｂのプロジェクタ１の投影光の光軸に対する仰角をθpとする。但し、仰角θpは、正の値だけでなく、負の値であってもよいし、また、０であってもよい。

仰角θpがゼロである場合は投影レンズ２８の光軸と測距センサ３１Ａ，３１Ｂの中心線Ｃ０とが平行になり、投影レンズ２８の光軸が垂直に交わる、理想的な投影が可能なスクリーン２面と測距センサ３１Ａ，３１Ｂの仮想スクリーンＳ１面とが一致する。しかし、仰角θpがゼロでない場合、上記スクリーン２面と測距センサ３１Ａ，３１Ｂの仮想スクリーンＳ１面とは一致しなくなる。
測距センサ３１Ａ，３１Ｂは、それぞれ、受光した光をセンサデータとしてセンサコントローラ３２Ａ，３２Ｂに供給する。

センサコントローラ３２Ａは、水平チャート生成部２６、信号選択部２３、測距センサ３１Ａを制御して、傾斜角度θＡを取得するものである。センサコントローラ３２Ｂは、垂直チャート生成部２７、信号選択部２３、測距センサ３１Ｂを制御して、傾斜角度θＢを取得するものである。

センサコントローラ３２Ａが傾斜角度θＡを取得する場合、センサコントローラ３２Ａは、信号選択部２３に水平チャート＃０〜＃７を、順次、描画させるための水平チャート描画指示を出力する。そして、センサコントローラ３２Ａは、測距センサ３１Ａにセンサ動作を行うようにセンサ制御信号を測距センサ３１Ａに出力し、測距センサ３１Ａから、チャート＃０〜＃７からの反射光を受光した場合の８つのセンサデータを取得する。

センサコントローラ３２Ａは、各センサデータに基づいて、測距センサ３１Ａの図１１に示すような２つの左右の光センサアレイ５２ａ，５２ｂの２つのデータ列の相関値を求め、その極大値を求めることによって各位相差を求める。センサコントローラ３２Ａは、８つの位相差を平均して平均位相差を求め、求めた平均位相差に基づいて点Ｐ１，Ｐ２までの平均距離を求める。

測距点までの距離は、平均位相差から、次の数４を用いて求められる。

さらに、センサコントローラ３２Ａは、図５に示すように、仮想スクリーンＳ１面と実際のスクリーン２との角度θsを、数５を用いて求める。

センサコントローラ３２Ａは、求めた角度θsを、傾斜角度θＡとして、プロジェクタ制御部１４に供給する。

センサコントローラ３２Ｂも、センサコントローラ３２Ａと同様に、傾斜角度θＢを取得する場合、信号選択部２３に垂直チャート＃０〜＃７を、順次、描画させるための垂直チャート描画指示を出力する。そして、センサコントローラ３２Ｂは、８つのセンサデータを測距センサ３１Ｂから取得し、センサコントローラ３２Ａと同様に、角度θsを求める。センサコントローラ３２Ｂは、求めた角度θsを傾斜角度θＢとして、プロジェクタ制御部１４に供給する。

操作部１３は、プロジェクタ１の操作を行うためのスイッチ、キーを備えたものであり、ズーム倍率を指定するキーも備えている。

プロジェクタ制御部１４は、プロジェクタ１を制御するとともに、それぞれ、センサコントローラ３２Ａ，３２Ｂから供給された傾斜角度θＡ，θＢに基づいて傾斜角度θＨ、θＶを求めるものである。プロジェクタ制御部１４は、傾斜角度θＨ、θＶを求める場合、センサコントローラ３２Ａ，３２Ｂに、それぞれ、センサ動作の開始命令を出力する。

傾斜角度θＨ、θＶは、次の数６に示す関係式に従って、傾斜角度θＡ，θＢを読み替えることによって求められる。

そして、プロジェクタ制御部１４は、数６に従って傾斜角度θＨ、θＶを求め、求めたスクリーン２の傾斜角度θＨ，θＶを台形補正部２２に供給する。

また、プロジェクタ制御部１４は、操作部１３から、指定されたズーム倍率の情報を取得し、取得したズーム倍率の情報に基づいてズーム指示信号をプロジェクタ描画部１１の光学機構部２５に出力し、ズームの制御を行う。そして、プロジェクタ制御部１４は、取得したズーム倍率の情報に基づいて、測距ウィンドウWL，WRのそれぞれの幅w1，w2、ピッチｐを設定する。

具体的には、指定されたズーム倍率をZoomとして、プロジェクタ制御部１４は、ズーム倍率Zoomとピッチ倍数ｍ（単位は無し）、ウィンドウ幅w1，w2（単位；センサ画素、整数）との関係に従い、このウィンドウ幅w1，w2を設定する。

図７に示すように、ウィンドウ幅w1，w2は、測距センサ３１Ａ，３１Ｂの画素数を用いて設定される。本実施形態の測距ウィンドウ幅w1，w2の画素数は、ピッチ倍数ｍが整数に近づくように、指定されたズーム倍率Zoomに伴って増減される。ただし、測距ウィンドウ幅w1，w2の画素数は、多くなりすぎたり少なくなりすぎたりしないように設定される必要がある。本実施形態の測距ウィンドウ幅w1，w2は、６８画素〜７６画素の範囲内になるように設定されるものとする。また、ウィンドウ幅w1，w2は、ズーム倍率Zoomがテレ端のとき、７０画素となり、ズーム倍率Zoomがワイド端のとき、７５画素となるように設定される。

例えば、Ｚｏｏｍ＝ｚ０のとき、従来のもののピッチ倍数ｍは、図１４（ａ）に示すように９．３である。これに対して、本実施形態では、図８（ａ）に示すように、ピッチ倍数ｍが約９になるように、測距ウィンドウ幅w1，w2は、従来の７２画素から、７０画素に減らされる。

同様に、Ｚｏｏｍ＝ｚ７のとき、従来のもののピッチ倍数ｍは、図１４（ｂ）に示すように８．５である。これに対して、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、ピッチ倍数ｍが約８になるように、測距ウィンドウ幅w1，w2は、従来の７２画素から、６８画素に減らされる。

さらに、Ｚｏｏｍ＝ｚ１５のとき、従来のもののピッチ倍数ｍは、図１４（ｃ）に示すように７．７である。これに対して、本実施形態では、図８（ｃ）に示すように、ピッチ倍数ｍが約８になるように、測距ウィンドウ幅w1，w2は、従来の７２画素から、７５画素に増やされる。

このように、本実施形態では、ピッチ倍数ｍが８又は９近傍の値になる。尚、ズーム倍率Zoomは連続的に変化し、それに伴いチャートピッチ（単位；センサ画素）も連続的に変化する。これに対して、ウィンドウ幅w1，w2のセンサ画素数は整数なので、ピッチ倍数（＝測距ウィンドウ幅÷チャートピッチ）は整数になるとは限らない。

ここでいうチャートピッチとは、スクリーン２上の実際のチャートのピッチではなく、スクリーン２上のチャートの明暗情報がセンサの画素列（図１１の光センサアレイ５２ａ，５２ｂ）上に結像したときのその明暗部のピッチである。

このようにウィンドウ幅w1，w2を設定することにより、ウィンドウ幅w1，w2が、スクリーン２に投影されたチャートのピッチｐ（単位；センサ画素、但し、整数とは限らない。）の整数ｍ倍の近傍となる（w1≒ｐ×ｍ、w2≒ｐ×ｍ）。

プロジェクタ制御部１４は、このようにウィンドウ幅w1，w2を設定するため、図７に示すような関係に基づいて作成された図９に示すような変換テーブルを備える。プロジェクタ制御部１４は、この変換テーブルを参照して測距ウィンドウWL，WRのそれぞれのウィンドウ幅w1，w2を設定する。尚、プロジェクタ制御部１４は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを備え、図９に示すような変換テーブルを記憶する。

そして、プロジェクタ制御部１４は、位相差角度センサ１２Ａ，１２Ｂに、それぞれ、ウィンドウ幅w1，w2を設定した測距ウィンドウWL，WRからの光を受光させる。

次に本実施形態に係るプロジェクタ１の動作を説明する。
スクリーン２の傾斜角度θＨ、θＶを求める場合、プロジェクタ制御部１４は、操作部１３から、指定されたズーム倍率Zoomを取得する。プロジェクタ制御部１４は、取得したズーム倍率Zoomに基づいてズーム指示信号をプロジェクタ描画部１１の光学機構部２５に出力する。

また、プロジェクタ制御部１４は、取得したズーム倍率Zoomに基づいてウィンドウWL，WRのそれぞれのウィンドウ幅w1，w2を設定する。例えば、取得したズーム倍率Zoomがz0≦Zoom＜z1であれば、プロジェクタ制御部１４は、図９に示す変換テーブルを参照して、測距ウィンドウWL，WRのそれぞれのウィンドウ幅w1，w2を７０（画素）に設定する。測距ウィンドウWL，WRのそれぞれのピッチ倍数ｍは、図７（ｂ）に示すように、ほぼ９画素になる。

プロジェクタ制御部１４は、このように測距ウィンドウWL，WRのそれぞれのウィンドウ幅w1，w2を設定すると、それぞれ、設定したウィンドウ幅w1，w2の測距ウィンドウWL，WRを用いてセンサ動作を開始するように、センサコントローラ３２Ａ，３２Ｂに開始命令を送信する。

センサコントローラ３２Ａ，３２Ｂがプロジェクタ制御部１４からセンサ動作の開始命令を受信すると、位相差角度センサ１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ、傾斜角度θＡ，θＢを求める処理を実行する。

まず、センサコントローラ３２Ａは、図１０に示すフローチャートに基づいて傾斜角度θＡを取得する。

センサコントローラ３２Ａは、点Ｐ２，Ｐ１までの距離を計測したときの各位相差をそれぞれ、ＢＬ、ＢＲとして、位相差ＢＬ、ＢＲのそれぞれの合計値ＳＬ，ＳＲに０をセットする（ステップＳ１１）。

センサコントローラ３２Ａは、カウント数ｎに０をセットする（ステップＳ１２）。このカウント数ｎは、スクリーン２上のチャートまでの距離を測距する回数を示すものである。

センサコントローラ３２Ａは、チャート＃ｎを投影するように、信号選択部２３に水平チャート描画指示を出力する（ステップＳ１３）。信号選択部２３は、センサコントローラ３２Ａからの指令を受信して、水平チャート生成部２６が生成したチャート＃ｎを選択出力する。

投影光変換デバイス２４は、信号選択部２３が選択出力したチャート＃ｎをチャート投影光に変換する。
光学機構部２５は、フォーカス制御等を行う。投影光変換デバイス２４が変換したチャート＃ｎのチャート投影光は、スクリーン２に向けて投影される。

センサコントローラ３２Ａは、プロジェクタ制御部１４によってウィンドウ幅w1，w2が設定された測距ウィンドウWL，WRを用いて測距を行うように、測距センサ３１Ａを制御する（ステップＳ１４）。測距センサ３１Ａは、その内部の２つの光センサアレイに光を取り込む動作を一定時間実行させ、この動作により得られたセンサ画素データをセンサコントローラ３２Ａに供給する。

センサコントローラ３２Ａは、測距センサ３１Ａからその内部の２つの光センサアレイの画素データを取得する（ステップＳ１５）。

センサコントローラ３２Ａは、取得したセンサ内部の２つの光センサアレイの画素データに基づいて、それぞれ、位相差ＢＬ，ＢＲを算出する（ステップＳ１６）。

センサコントローラ３２Ａは、位相差合計値ＳＬ，ＳＲに、それぞれ、位相差ＢＬ，ＢＲを加算し、加算した値を新たな位相差合計値ＳＬ，ＳＲとして保持する（ステップＳ１７）。

センサコントローラ３２Ａは、カウント数ｎを１つだけインクリメントする（ステップＳ１８）。
センサコントローラ３２Ａは、カウント数ｎが８未満（ｎ＜８）であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。

カウント数ｎが８未満であると判定した場合（ステップＳ１９においてＹｅｓ）、センサコントローラ３２Ａは、ステップＳ１３〜Ｓ１８の処理を、再度、実行する。
センサコントローラ３２ＡがステップＳ１３〜Ｓ１８の処理を、順次、実行することにより、カウント数ｎが８になると、センサコントローラ３２Ａは、カウント数ｎが８未満ではないと判定する（ステップＳ１９においてＮｏ）。

カウント数ｎが８未満ではないと判定すると、センサコントローラ３２Ａは、それぞれ、位相差合計値ＳＬ，ＳＲを８で割って、その商として、平均位相差ＡＬ，ＡＲを求める（ステップＳ２０）。

センサコントローラ３２Ａは、数４に従って、距離Ｌ，Ｒを求める（ステップＳ２１）。

センサコントローラ３２Ａは、数５に従って、角度θsを求める（ステップＳ２２）。
センサコントローラ３２Ａは、求めた角度θsを傾斜角度θＡとして、プロジェクタ制御部１４に供給し、この処理を終了させる。

センサコントローラ３２Ｂも、センサコントローラ３２Ａと同様の処理を実行する。即ち、センサコントローラ３２Ｂは、信号選択部２３を制御して、測距センサ３１Ｂを制御して、測距センサ３１Ｂから得られたセンサデータに基づいて、角度θsを求める。そして、センサコントローラ３２Ｂは、角度θsを傾斜角度θＢとして、プロジェクタ制御部１４に供給する。

プロジェクタ制御部１４は、センサコントローラ３２Ａ，３２Ｂからそれぞれ供給された傾斜角度θＡ，θＢを、数６に示す関係式に従って、傾斜角度θＨ，θＶへの読み替えを行う。

プロジェクタ制御部１４が求めた傾斜角度θＨ，θＶは、チャート＃０〜＃７までの光取り込み動作を行って平均位相差に基づいて求められた値なので、誤差ｅの平均値はほぼゼロになる。従って、傾斜角度θＨ，θＶの精度は高くなる。

プロジェクタ制御部１４は、プロジェクタ描画部１１の台形補正部２２に、スクリーン２の傾斜角度θＨ，θＶを供給する。

台形補正部２２は、このスクリーン２の傾斜角度θＨ，θＶに基づいて台形補正を行う。信号選択部２３が台形補正部２２の出力信号を選択すると、投影光変換デバイス２４は、台形補正部２２によって補正された映像信号を投影光に変換し、光学機構部２５を介してスクリーン２に投影する。スクリーン２には、精度良く補正された投影像が結像する。

次に、ズーム倍率Zoomが変更され、取得したズーム倍率Zoomがz1≦Zoom＜z2になった場合、プロジェクタ制御部１４は、変換テーブルを参照して、測距ウィンドウWL，WRのそれぞれのウィンドウ幅w1，w2を７1（画素）に設定する。測距ウィンドウWL，WRのそれぞれのピッチ倍数ｍは、図７（ｂ）に示すように、同じくほぼ９になる。

プロジェクタ制御部１４は、設定したウィンドウ幅w1，w2の測距ウィンドウWL，WRを用いてセンサ動作を開始するように、センサコントローラ３２Ａ，３２Ｂに開始命令を送信する。センサコントローラ３２Ａ，３２Ｂは、図１０に示すフローチャートに基づいて角度取得処理を実行し、傾斜角度θＡ，θＢを取得する。

さらに、ズーム倍率Zoomが変更され、取得したズーム倍率Zoomがz7≦Zoom＜z8になった場合、プロジェクタ制御部１４は、変換テーブルを参照して、測距ウィンドウWL，WRのそれぞれのウィンドウ幅w1，w2を６８（画素）に設定する。測距ウィンドウWL，WRのそれぞれのピッチ倍数ｍは、図７（ｂ）に示すように、ほぼ８になる。

プロジェクタ制御部１４は、設定したウィンドウ幅w1，w2の測距ウィンドウWL，WRを用いてセンサ動作を開始するように、センサコントローラ３２Ａ，３２Ｂに開始命令を送信する。センサコントローラ３２Ａ，３２Ｂは、図１０に示すフローチャートに基づいて角度取得処理を実行し、傾斜角度θＡ，θＢを取得する。

以上説明したように、本実施形態によれば、測距ウィンドウ幅w1，w2がチャートピッチ（周期間隔）ｐの整数倍となるように、取得したズーム倍率Zoomから測距ウィンドウ幅w1，w2を設定するようにした。

従って、ズーム倍率Zoomが変化しても、チャートシフトによって得られる平均位相差は影響を受けず、投影光の投射点と投影点との間の距離を正確に計測することができる。また、計測した距離に基づいてより精度の高いスクリーン２の傾斜角度θＨ，θＶを検出することができる。

尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、測距ウィンドウ幅w1，w2を設定するのに、変換テーブルを用いた。しかし、ズーム倍率Zoomと測距ウィンドウ幅w1，w2の関係を表す計算式に基づいて測距ウィンドウ幅w1，w2を設定するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ピッチｐをズーム倍率Zoomから取得した。しかし、ズーム倍率Zoomから取得する代わりに、測距センサ上に結像した画像のデータに基づいてピッチｐを取得することもできる。例えば、画素データの６８〜７６画素の範囲で最もピッチ倍数ｍが整数に近くなるようなウィンドウ幅w1，w2を選び出すようにしてもよい。

このような方法でウィンドウ幅を設定することにより、プロジェクタ描画部１１、測距センサ３１Ａ，３１Ｂの固体ばらつきの影響を受けることなく、正確に測距ウィンドウ幅w1，w2をチャートピッチｐの整数倍に設定することができ、また、距離を正確に計測することができる。

本発明の実施形態に係るプロジェクタの構成を示すブロック図である。 図１に示す台形補正部の動作を示す説明図であり、（１）は、入力映像、（２）は、投影像、（３）は、逆変換像を示す。 図１に示す水平チャート生成部が生成する水平チャートを示す図である。 図１に示すセンサコントローラが平均位相差を求めた場合の誤差を示す図である。 図１のプロジェクタとスクリーンとの位置関係を示す図である。 図１に示すプロジェクタと測距センサの取付位置を示す図であり、（１）は、プロジェクタの前面図、（２）は、プロジェクタの側面図である。 ズーム倍率とピッチ倍数、測距ウィンドウ幅との関係を示す図である。 本実施形態の測距ウィンドウ幅とチャート波形との関係を示す図である。 プロジェクタ制御部が備える変換テーブルを示す図である。 プロジェクタが実行する角度取得処理を示すフローチャートである。 位相差角度センサの原理を示す図である。 従来のチャートを示す図である。 従来のチャートを用いて測距を行った場合のズーム倍率とピッチ倍数、測距ウィンドウ幅との関係を示す図である。 従来の測距ウィンドウ幅とチャート波形との関係を示す図である。

符号の説明

１・・・プロジェクタ、２・・・スクリーン、１１・・・プロジェクタ描画部、１２Ａ，１２Ｂ・・・位相差角度センサ、１４・・・プロジェクタ制御部、２２・・・台形補正部、２３・・・信号選択部、２４・・・投影光変換デバイス、２５・・・光学機構部、２６・・・水平チャート生成部、２７・・・垂直チャート生成部、３１Ａ，３１Ｂ・・・測距センサ、３２Ａ，３２Ｂ・・・センサコントローラ

Claims (6)

1. 投影光の投射点と前記投影光を投射する投影面上の投影点との間の距離を計測する距離計測装置において、
   設定されたピッチで明暗部が連続して並べられたチャートを生成し、生成したチャートの投影光を前記投影面に投射して前記チャートを描画するチャート描画部と、
   間隔をもって配置された複数の受光部で、前記投影面に描画された前記チャートからの反射光をそれぞれ受光するセンサ部と、
   前記センサ部の各受光部が前記投影面に描画されたチャートからの光を受光する範囲としてのウィンドウの幅を、前記投影面に投影されたチャートのピッチの整数倍になるように設定するウィンドウ幅設定部と、
   前記センサ部のそれぞれの受光部でそれぞれのウィンドウを介して受光した光の位相差に基づいて、前記投影光の投射点と前記投影面に描画されたチャート上の投影点との間の距離を求める距離取得部と、を備えた、
   ことを特徴とする距離計測装置。
2. 前記ウィンドウ幅設定部は、指定されたズーム倍率の情報を取得し、取得したズーム倍率の情報に基づいて前記明暗部のピッチを取得する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
3. 前記ウィンドウ幅設定部は、前記センサ部のそれぞれの受光部で受光した光によって形成された画像データから前記明暗部のピッチを取得する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
4. 設定されたピッチで明暗部が連続して並べられたチャートを生成し、生成したチャートの投影光を投射して投影面に前記チャートを描画するチャート描画ステップと、
   前記チャートからの光の受光範囲としてのウィンドウの幅を前記ピッチの整数倍になるように設定するウィンドウ幅設定ステップと、
   複数の距離計測点で、ウィンドウ幅を設定したそれぞれのウィンドウを介して前記チャートからの光を受光する受光ステップと、
   各距離計測点でそれぞれ受光した光の位相差に基づいて、前記投射光の投射点と前記投影面に描画されたチャート上の投影点との間の距離を求める距離計測ステップと、を備えた、
   ことを特徴とする距離計測方法。
5. 前記ウィンドウ幅設定ステップは、指定されたズーム倍率の情報を取得し、取得したズーム倍率の情報に基づいて前記明暗部のピッチを取得し、前記ウィンドウ幅を、取得したピッチの整数倍になるように設定するステップである、
   ことを特徴とする請求項４に記載の距離計測方法。
6. 前記ウィンドウ幅設定ステップは、前記複数の距離計測点で受光した光によって形成されたそれぞれの画像データから前記明暗部のピッチを取得し、前記ウィンドウ幅を、取得したピッチの整数倍になるように設定するステップである、
   ことを特徴とする請求項４に記載の距離計測方法。

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