(57)【要約】【課題】より迅速に対象までの距離を算出する。【解決手段】レーザー光源２ａ、２ｂ、２ｃからスクリーン１００に向かってレーザー光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを同時に照射させる（ステップＳ１）。このように、レーザー光源２ａ、２ｂ、２ｃからレーザー光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを同時に照射させことから、後述するスクリーン１００までの距離やスクリーン１００の角度をより迅速に測定することができる。そしてステップＳ５においては、位相差検出回路５ａ、５ｂ、５ｃを動作させて、レーザー光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃと反射光成分Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃとの位相差を検出し、各位相差に基づき、各距離を算出する（ステップＳ６）。また、これらの距離を用いてスクリーンの角度の角度を算出し（ステップＳ７）台形補正を実行する（ステップＳ８）。【選択図】図４
2010085133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に対して、各々変調周波数の異なる複数の光線を同時に照射する照射手段と、
前記測定対象に反射し、前記変調周波数の異なる複数の光線が含まれている反射光を受光する受光手段と、
この受光手段により受光された前記反射光から、前記所定の周波毎に光線成分を抽出する抽出手段と、
この抽出手段により抽出された各周波数の光線成分と、前記照射手段により照射され対応する周波数の光線との位相差に基づき、前記測定対象までの距離を算出する距離算出手段と
を備えることを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
前記光線は、レーザー光線、ＬＥＤ等の発光素子のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記照射手段は、各々異なる所定の周波数からなるレーザー光を照射する複数のレーザー光源で構成されたことを特徴とする請求項１記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記抽出手段は、前記受光手段により受光された前記反射光を前記所定の周波毎にレーザー光成分に分離するバンドパス手段を備えることを特徴とする請求項１から３記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記距離算出手段は、前記抽出手段により抽出された各周波数のレーザー光成分毎に前記照射手段により照射され対応する周波数のレーザー光との位相差を検出する複数の位相差検出手段を備えることを特徴とする請求項１から４記載の距離測定装置。
【請求項６】
前記距離算出手段は、前記異なる周波数のレーザー光毎に前記測定対象までの距離を算出し、
この距離算出手段により算出された複数の距離に基づき、前記測定対象の角度を算出する角度算出手段を
さらに備えることを特徴とする請求項１から５にいずれか記載の距離測定装置。
【請求項７】
スクリーンに画像を投影する投影装置であって、
請求項１から６のいずれかに記載の距離測定装置を備え、
この距離測定装置により算出された前記スクリーンまでの距離、又は前記スクリーンの角度の少なくとも一方に基づき、前記画像の投影に関連する処理を実行する処理手段を備えることを特徴とする投影装置。
【請求項８】
前記画像の投影に関連する処理は、前記投影する画像を台形補正する台形補正処理であることを特徴とする請求項７記載の投影装置。
【請求項９】
測定対象に対して、各々変調周波数の異なる複数の光線を同時に照射する照射工程と、
前記測定対象に反射し、前記変調周波数の異なる複数の光線が含まれている反射光を受光する受光工程と、
この受光工程により受光された前記反射光から、前記所定の周波毎に光線成分を抽出する抽出工程と、
この抽出工程により抽出された各周波数の光線成分と、前記照射手段により照射され対応する周波数の光線との位相差に基づき、前記測定対象までの距離を算出する距離算出工程と
を含むことを特徴とする距離測定方法。
【請求項１０】
前記光線として、レーザー光線、ＬＥＤ等の発光素子のいずれかを用いることを特徴とする請求項９記載の距離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を用いて測定対象までの距離を測定する距離測定装置と距離測定方法、及びこれらを用いた投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の距離測定装置として、特許文献１記載のものが知られている。この距離測定装置は、光学的に異なる２点の照射位置から、物体に光を照射し、２点の照射位置から照射された光による物体からの反射光を、２点の照射位置のいずれか一つと光学的に同位置でそれぞれ撮影する。そして、物体の被測定部と被測定部の近傍からの反射光に基づいて、被測定部までの距離を算出することにより、物体表面の傾き等による誤差要因を排除し、より精度よく物体までの距離情報を獲得することができるとするものである。
【特許文献１】特開２００２−８１９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した従来の距離測定装置にあっては、光学的に異なる２点の照射位置から物体に照射した照射光とその反射光、つまり光学的に異なる２点の照射位置から物体に照射した第１の照射光と第２の照射光、これら第１及び第２の照射光に対応する反射光とを用いて、物体までの距離の算出を行う。
【０００４】
したがって、精度よく物体までの距離の算出を行うためには、第１の照射光と第２の照射光が混合してしまわないように時間差をもって両照射光を照射することが必要となり、その後もこの時間差が生じたままの状態で、距離の算出が行われることとなる。このため、前記両照射光の照射時における時間差に起因して、物体との距離を算出するまでに時間を要することとなり、迅速に物体までの距離を算出することができない。
【０００５】
本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、より迅速に対象までの距離を算出することのできる距離測定装置、距離測定方法及び投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために請求項１記載の発明に係る距離測定装置にあっては、測定対象に対して、各々変調周波数の異なる複数の光線を同時に照射する照射手段と、前記測定対象に反射し、前記変調周波数の異なる複数の光線が含まれている反射光を受光する受光手段と、この受光手段により受光された前記反射光から、前記所定の周波毎に光線成分を抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された各周波数の光線成分と、前記照射手段により照射され対応する周波数の光線との位相差に基づき、前記測定対象までの距離を算出する距離算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載の発明に係る距離測定装置にあっては、前記光線は、レーザー光線、ＬＥＤ等の発光素子のいずれかであることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３記載の発明に係る距離測定装置にあっては、前記照射手段は、各々異なる所定の周波数からなるレーザー光を照射する複数のレーザー光源で構成されたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４記載の発明に係る距離測定装置にあっては、前記抽出手段は、前記受光手段により受光された前記反射光を前記所定の周波毎にレーザー光成分に分離するバンドパス手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５記載の発明に係る距離測定装置にあっては、前記距離算出手段は、前記抽出手段により抽出された各周波数のレーザー光成分毎に前記照射手段により照射され対応する周波数のレーザー光との位相差を検出する複数の位相差検出手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６記載の発明に係る距離測定装置にあっては、前記距離算出手段は、前記異なる周波数のレーザー光毎に前記測定対象までの距離を算出し、この距離算出手段により算出された複数の距離に基づき、前記測定対象の角度を算出する角度算出手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７記載の発明に係る投影装置にあっては、スクリーンに画像を投影する投影装置であって、請求項１から６のいずれかに記載の距離測定装置を備え、この距離測定装置により算出された前記スクリーンまでの距離、又は前記スクリーンの角度の少なくとも一方に基づき、前記画像の投影に関連する処理を実行する処理手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８記載の発明に係る投影装置にあっては、前記画像の投影に関連する処理は、前記投影する画像を台形補正する台形補正処理であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９記載の発明に係る距離測定方法にあっては、測定対象に対して、各々変調周波数の異なる複数の光線を同時に照射する照射工程と、前記測定対象に反射し、前記変調周波数の異なる複数の光線が含まれている反射光を受光する受光工程と、この受光工程により受光された前記反射光から、前記所定の周波毎に光線成分を抽出する抽出工程と、この抽出工程により抽出された各周波数の光線成分と、前記照射手段により照射され対応する周波数の光線との位相差に基づき、前記測定対象までの距離を算出する距離算出工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０記載の発明に係る距離測定方法にあっては、前記光線として、レーザー光線、ＬＥＤ等の発光素子のいずれかを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明かかる距離測定装置、距離測定方法によれば、測定対象までの距離をより迅速に測定することができる。また、本発明にかかる投影装置によれば、スクリーンまでの距離やスクリーンの角度をより迅速に測定して、画像の投影に関連する処理も迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るプロジェクタ１の電気的構成を示すブロック図である。このプロジェクタ１は、後述するスクリーン１００（図３参照）までの距離や角度を測定する機能を具備するものであって、距離・角度測定装置２８、制御部１１、入出力インターフェイス１２、画像変換部１３、表示エンコーダ１４、表示駆動部１５等を有する。
【００１８】
また、入出力コネクタ部１６を備える。この入出力コネクタ部１６から入力された各種規格の画像信号（画像データ）は、入出力インターフェイス１２、システムバス１７を介して、画像変換部１３で表示に適した所定フォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ１４に送られる。表示エンコーダ１４は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ１８に展開記憶させた上で、このビデオＲＡＭ１８の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部１５に出力するものである。
【００１９】
表示エンコーダ１４からビデオ信号が入力される表示駆動部１５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で空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子１９を駆動する。そして、ランプを有する光源装置２０から射出された光線束を、光源側光学系を介して表示素子１９に入射することにより、表示素子１９の反射光で光像を形成し、投影側光学系とする可動レンズ群２１を介してスクリーン１００（図３参照）に画像を投影表示する。この投影側光学系の可動レンズ群２１は、レンズモータ２２によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。
【００２０】
画像圧縮／伸張部２３は、画像信号における輝度信号及び色差信号をＡＤＴＣ及びハフマン符号化等の処理により、データ圧縮して着脱自在な記録媒体であるメモリカード２４に書き込む記録処理や、メモリカード２４に記録された画像データを読み出して、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸張して画像変換部１３を介して表示エンコーダ１４に送り、メモリカード２４に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能にするものである。
【００２１】
制御部１１は、プロジェクタ１内における距離・角度測定装置２８を含む各回路の動作を制御するものであって、ＣＰＵ及びその周辺回路、ＲＯＭ１１１、ＲＡＭ１１２等で構成されている。ＲＯＭ１１１には、各種セッティング等のプログラム、後述するフローチャートにより示すプログラムやデータ等が予め記憶されており、ＲＡＭ１１２は、ワークメモリ等として使用される。
【００２２】
キー／インジケータ部２５は、本体ケース等に設けられているメインキー及びインジケータ、当該プロジェクタ１の起動時に点灯するランプ等により構成される。これらインジケータ等は制御部１１により表示及び点滅制御され、各種キーの操作信号は制御部１１に送出される。また、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部２６で受信され、Ｉｒ処理部２７で復調されてコード信号が制御部１１に送られる。
【００２３】
また、制御部１１は、光源制御回路３２を制御することにより、画像信号に応じて赤色光源、緑色光源、青色光源を時分割制御している。さらに、冷却ファン駆動制御回路３３には、光源装置２０等に設けられた複数のセンサによる温度検出を行わせて、冷却ファンの回転速度を制御させ、タイマー等によりプロジェクタ本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させ、温度センサによる温度検出の結果によっては、プロジェクタ本体の電源をオフにする制御も行う。
【００２４】
図２及び図３は、前記距離・角度測定装置２８の詳細を示す図である。この距離・角度測定装置２８は、各々３個のパルス発生部１ａ、１ｂ、１ｃ、レーザー光源２ａ、２ｂ、２ｃ、バンドパスフィルタ４ａ、４ｂ、４ｃ、位相差検出回路５ａ、５ｂ、５ｃを備えているとともに、各々単一の受光部３と距離・角度計算回路６とを備えている。まず、パルスの周波数を３つずらして周波数変調する。パルス発生部１ａ、１ｂ、１ｃは各々変調周波数の異なるパルス信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃを生成して、対応するレーザー光源２ａ、２ｂ、２ｃに出力する。
【００２５】
レーザー光源２ａ、２ｂ、２ｃは、レーザー発光素子であって、パルス発生部１ａ、１ｂ、１ｃから入力されるパルス信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの周波数からなるレーザー光（照射光）Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを各々生成して外部に照射する。また、このレーザー光源２ａ、２ｂ、２ｃは、図３に示すように、相互に照射方向が異なり、前記画像が投影表示されるスクリーン１００の異なる位置にレーザー光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃが照射されるように構成されている。
【００２６】
受光部３は受光素子からなり、前記レーザー光Lａ、Ｌｂ、Ｌｃがスクリーン１００に反射した光である反射光成分Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃが含まれている反射光ＬＲを受光する。このとき、反射光成分Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは、前記レーザー光源２ａ、２ｂ、２ｃの向きに応じて、異なる方向からプロジェクタ１の異なる位置に到来することから、受光部３は、これらを全て受光できるような広い受光面積を有している。
【００２７】
前記バンドパスフィルタ４ａ、４ｂ、４ｃは、対応するレーザー光Lａ、Ｌｂ、Ｌｃの周波数を濾波させる特性を有する。位相差検出回路５ａ、５ｂ、５ｃは、このバンドパスフィルタ４ａ、４ｂ、４ｃを濾波した反射光成分Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃと、前記パルス発生部１ａ、１ｂ、１ｃが発生した対応するパルス信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃとの位相差を検出する。距離・角度計算回路６は、位相差検出回路５ａ、５ｂ、５ｃが検出した前記各位相差に基づき、各位相差毎にスクリーン１００までの距離を算出するとともに、これにより得られたスクリーン１００上の３点までの距離に基づき、スクリーン１００の角度を算出する。
【００２８】
以上の構成に係る本実施の形態において、プロジェクタ１の制御部１１は電源ＯＮに伴って、ＲＯＭ１１１に記憶されたプログラムに基づき、図４のフローチャートに示すように処理を実行する。すなわち、制御部１１は、距離・角度測定装置２８を制御して、レーザー光源２ａ、２ｂ、２ｃからスクリーン１００に向かってレーザー光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを同時に照射させる（ステップＳ１）。
【００２９】
このように、レーザー光源２ａ、２ｂ、２ｃからレーザー光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを同時に照射させことから、後述するスクリーン１００までの距離やスクリーン１００の角度をより迅速に測定することができる。
【００３０】
次に、受光部３が前記レーザー光の反射光ＬＲを受光したか否かを判断する（ステップＳ２）。受光部３が反射光ＬＲを受光したならば、バンドパスフィルタ４ａ、４ｂ、４ｃを動作させて、反射光ＬＲを前記周波数毎に濾波させて分離させる（ステップＳ３）。これにより、レーザー光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃに対応する周波数の反射光成分Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを精度よく分離することができる。引き続き、このバンドパスフィルタ４ａ、４ｂ、４ｃにより分離した反射光の反射光成分にレーザー光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃに対応する周波数の反射光成分Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃが全てあるか否かを判断する（ステップＳ４）。
【００３１】
そして、反射光成分Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃが全てある場合、つまりバンドパスフィルタ４ａから反射光成分Ｒａ、バンドパスフィルタ４ｂから反射光成分Ｒｂ、バンドパスフィルタ４ｃから反射光成分Ｒｃが各々得られた場合には、ステップＳ４からステップＳ５に進む。このステップＳ５においては、位相差検出回路５ａ、５ｂ、５ｃを動作させて、前述した各位相差を検出させる。したがって、各位相差検出回路５ａ、５ｂ、５ｃにより、レーザー光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃと反射光成分Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃとの位相差を精度よく検出することができる。
【００３２】
引き続き、距離・角度計算回路６を動作させて、前記位相差検出回路５ａ、５ｂ、５ｃで検出した各位相差に基づき、各距離を算出する（ステップＳ６）。これにより、当該プロジェクタ１と図３に示すスクリーン１００上の３点Ａ，Ｂ，Ｃとの間の距離が得られることとなる。
【００３３】
次に、スクリーン１００の角度を算出する（ステップＳ７）。つまり、ステップＳ６で当該プロジェクタ１とスクリーン１００上の３点Ａ，Ｂ，Ｃとの間の距離が得られていることから、これら３点Ａ，Ｂ，Ｃの距離距離に基づき、プロジェクタ１に対するスクリーン１００の角度を算出することができる。
【００３４】
しかる後に、台形補正を実行する（ステップＳ８）。この台形補正は、公知の台形補正方法（例えば、（１）特開２００３−３２４６６９号公報、（２）特開２００７−９４０３６号公報等参照）のいずれを用いて行ってもよい。また、この台形補正に際しては、ステップＳ７で算出した角度のみを用いて行ってもよいし（公報（１）参照）、ステップＳ７で算出した角度とステップＳ６で算出した距離とを用いて行ってもよい（公報（１）参照）。
【００３５】
このとき、前述のように、レーザー光源２ａ、２ｂ、２ｃからレーザー光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを同時に照射することにより、スクリーン１００までの距離やスクリーン１００の角度をより迅速に測定することができることから、この台形補正も迅速に行うことができる。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、ステップＳ８で台形補正を実行するようにしたが、このステップＳ８で実行する処理は、台形補正処理に限らず、例えばレンズモータ２２を制御してフォーカス調整を行う処理等、当該プロジェクタ１が有する機能に関連する処理であれば他の処理であってもよい。
【００３７】
さらに、本実施の形態においては、距離・角度測定装置２８をプロジェクタに適用した場合を示したが、プロジェクタに限ることなく、対象の距離や角度検出して制御を行う各種機器に距離・角度測定装置２８を適用し得ることは勿論である。
【００３８】
又、本実施例においては、光線の１つであるレーザー光線を利用してスクリーンとの距離測定を行ったが、レーザー光線に限らず、目標物に対して、所定の周波数で発信する基準信号を用いて変調された光線を照射し、戻って来る受光した受光信号と基準信号との位相差を検出することで、目標物までの距離を測定できる光線であればよい。例えば、ＬＥＤ等の発光素子がある。変調して照射できれば可能であり、レーザー光源２ａ，２ｂ，２ｃに変えてこれらの発光素子による光源を使用することができるものである。
【００３９】
又、本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプロジェクタの回路構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る距離・角度測定装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】同距離・角度測定装置の一部詳細を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態における処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１    プロジェクタ
２ａ、２ｂ、２ｃ    レーザー光源
３    受光部
４ａ、４ｂ、４ｃ    バンドパスフィルタ
５ａ、５ｂ、５ｃ    位相差検出回路
６    距離・角度計算回路
１１    制御部
１２    入出力インターフェイス
１３    画像変換部
１４    表示エンコーダ
１５    表示駆動部
１９    表示素子
２０    光源装置
２１    可動レンズ群
２２    レンズモータ
２８    距離・角度測定装置
１００    スクリーン
１１１    ＲＯＭ
１１２    ＲＡＭ
【図１】
2010085133.tif 000003
【図２】
2010085133.tif 000004
【図３】
2010085133.tif 000005
【図４】
2010085133.tif 000006