(57)【要約】【課題】  撮像素子を物理的に集積化することなく、正確に対象物までの距離を測定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】  ＣＰＵ１４は結像面２をレンズ１１Ｌ，１１Ｒを介してラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒ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位相差ΔＸを算出し（Ｓ１０５）、この位相差ΔＸと基線長Ｘと焦点距離ｆとに基づいて、対象物である結像面２までの距離Ｄを求める（Ｓ１０６）。次に、求められた距離Ｄが予め定めておいた閾値である所定距離Ｄthよりも遠い場合（Ｓ１０７のＹｅｓ）、ＣＰＵ１４はＬ側及びＲ側画素データ列にそれぞれ仮想画素データをすることで（Ｓ１０８）、見かけ上の分解能を向上させる。その後、得られたＬ側及びＲ側仮想画素データ列に基づいて相関演算処理（Ｓ１０９）、位相差算出処理（Ｓ１１０）及び対象物距離算出処理（Ｓ１１１）を実行し、対象物までの距離Ｄを算出する。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の対象物を異なる位置から撮像することで得られた第１及び第２の画素データ列に基づく位相差を検出し、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、
前記第１及び第２の画素データ列における画素データ間に仮想画素データを生成する第１のステップと、
前記仮想画素データを含む前記第１及び第２の画素データ列に基づいて位相差を算出する第２のステップと、
前記第２のステップで得ら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３のステップと
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項２】
同一の対象物を異なる位置から撮像することで得られた第１及び第２の画素データ列に基づく位相差を検出し、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、
前記第１及び第２の画素データ列に基づく位相差を算出する第１のステップと、
前記第１のステップで得ら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２のステップと、
前記第２のステップで算出された前記対象物までの距離と予め定めておいた所定距離とを比較する第３のステップと、
前記第２のステップで算出された前記対象物までの距離が前記所定距離よりも遠い場合、前記第１及び第２の画素データ列における画素データ間に仮想画素データを生成する第４のステップと、
前記仮想画素データを含む前記第１及び第２の画素データ列に基づいて位相差を算出する第５のステップと、
前記第５のステップで得ら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６のステップと
を有することを特徴とする測距方法。
【請求項３】
前記仮想画素データは、当該仮想画素データが生成される位置の前後の画素における画素データを平均して生成されることを特徴とする請求項１又は２記載の測距方法。
【請求項４】
同一の対象物を異なる位置から撮像することで得られた第１及び第２の画素データ列に基づいて位相差を検出し、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、
前記第１及び第２の画素データ列における画素データ間に仮想画素データを生成する仮想画素データ生成手段と、
前記仮想画素データを含む前記第１及び第２の画素データ列に基づいて位相差を算出する位相差算出手段と、
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対象物距離算出手段と
を有することを特徴とする測距装置。
【請求項５】
同一の対象物を異なる位置から撮像することで得られた第１及び第２の画素データ列に基づいて位相差を検出し、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、
前記第１及び第２の画素データ列に基づいて第１の位相差を算出する第１の位相差算出手段と、
前記第１の位相差に基づいて前記対象物までの第１の距離を算出する第１の対象物距離算出手段と、
前記第１の距離と予め定めておいた所定距離とを比較する比較手段と、
前記第１の距離が前記所定距離よりも遠い場合、前記第１及び第２の画素データ列における画素データ間に仮想画素データを生成する仮想画素データ生成挿入手段と、
前記仮想画素データを含む前記第１及び第２の画素データ列に基づいて第２の位相差を算出する第２の位相差算出手段と、
前記第２の位相差に基づいて前記対象物までの第２の距離を測定する第２の対象物距離算出手段と
を有することを特徴とする測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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、ラインセンサとは複数の撮像素子（例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Device））がライン状に配列されたものである。
【０００６】
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、その精度が画素の間隔（以下、画素ピッチという）に依存してしまうという問題が存在する。すなわち、撮像手段から読み出した画素ごとの出力値が物理的に所定間隔を隔てた位置で検出された値であるため、これに基づいて検出した対象物までの距離は画素ピッチと対象物までの距離とに依存した不連続な値となってしまう。このような問題は、特に対象物が比較的遠い位置に在るとき顕著となり、算出した値と実際の距離とが大きくずれてしまう。
【０００７】
このような問題は、例えば特許文献１（特に図３参照）に見られるように、画素ピッチを細かくすることで、軽減することが可能である。
【特許文献１】特開２００３−１２１７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ラインセンサ等の撮像手段は、その撮像素子の集積化に限界があり、比較的遠い位置に在る対象物までの距離を正確に測定するために必要十分な程度に集積された撮像手段を得ることは困難である。
【０００９】
そこで本発明は、撮像素子を物理的に集積化することなく、正確に対象物までの距離を測定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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、同一の対象物を異なる位置から撮像することで得られた第１及び第２の画素データ列に基づいて位相差を検出し、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、前記第１及び第２の画素データ列における画素データ間に仮想画素データを挿入する第１のステップと、前記仮想画素データを含む前記第１及び第２の画素データ列に基づいて位相差を算出する第２のステップと、前記第２のステップで得ら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３のステップとを有するように構成される。このような構成によれば、撮像して得られた２つの画素データ列における画素データ間に、仮想画素データを生成することで、撮像手段の分解能が見かけ上増加して画素ピッチが狭まるため、より正確に対象物までの距離を測定することが可能となる。しかも、これをソフト的に行うことが可能であるため、撮像手段を構成する受光素子の集積度を上げる必要が無く、容易且つ安価にこれを実現することが可能である。
【００１１】
また、本発明は、請求項２記載のように、同一の対象物を異なる位置から撮像することで得られた第１及び第２の画素データ列に基づいて位相差を検出し、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、前記第１及び第２の画素データ列に基づいて位相差を算出する第１のステップと、前記第１のステップで得ら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２のステップと、前記第２のステップで算出された前記対象物までの距離と予め定めておいた所定距離とを比較以下であるか否かを判定する第３のステップと、前記第２のステップで算出された前記対象物までの距離が前記所定距離よりも遠い場合、前記第１及び第２の画素データ列における画素データ間に仮想画素データを生成する第４のステップと、前記仮想画素データを含む前記第１及び第２の画素データ列に基づいて位相差を算出する第５のステップと、前記第５のステップで得ら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６のステップとを有するように構成される。撮像して得られた２つの画素データ列に基づいて対象物までの距離を測定する場合、測定された距離に含まれる実際の距離とのずれは、対象物までの距離に依存して大きく異なる。すなわち、対象物が撮像手段に近い位置に存在すれば、より正確に対象物までの距離を測定することが可能であるが、対象物が遠い位置に在る場合、求めた対象物までの距離が実際の距離と大きく異なる可能性が存在する。そこで、請求項２記載の発明では、プレ測距行程として、撮像手段から得られた２つの画素データ列に基づいて対象物までの距離を算出し、これが予め定めておいた所定距離と比較して遠いか近いかに従って、以降の処理を変えることで、処理すべきデータ量が必要以上に増加することを回避しつつ、状況に応じた処理が可能となり、より正確に対象物までの距離を測定することが可能となる。また、対象物までの距離が所定距離よりも遠い場合には、撮像手段から得られた２つの画素データ列における画素データ間に、仮想画素データを生成することで、撮像手段の分解能がを見かけ上増加して画素ピッチが狭まるため、より正確に対象物までの距離を測定することが可能となる。しかも、これをソフト的に行うことが可能であるため、撮像手段を構成する受光素子の集積度を上げる必要が無く、容易且つ安価にこれを実現することが可能である。
【００１２】
請求項１又は２記載の前記仮想画素データは、例えば請求項３記載のように、当該仮想画素データが生成される位置の前後の画素における画素データを平均して生成されてもよい。挿入する仮想の画素は、その画素データを前後の画素における画素データの平均値とすることが最も簡素に求めることができる。
【００１３】
また、本発明は、請求項４記載のように、同一の対象物を異なる位置から撮像することで得られた第１及び第２の画素データ列に基づいて位相差を検出し、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、前記第１及び第２の画素データ列における画素データ間に仮想画素データを生成する仮想画素データ生成手段と、前記仮想画素データを含む前記第１及び第２の画素データ列に基づいて位相差を算出する位相差算出手段と、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対象物距離算出手段とを有するように構成される。これにより、撮像して得られた２つの画素データ列における画素データ間に、仮想画素データを生成することで、撮像手段の分解能が見かけ上増加して画素ピッチが狭まるため、より正確に対象物までの距離を測定することが可能となる。しかも、この際、撮像手段を構成する受光素子の集積度を上げる必要が無いため、容易且つ安価にこれを実現することが可能である。
【００１４】
また、本発明は、請求項５記載のように、同一の対象物を異なる位置から撮像することで得られた第１及び第２の画素データ列に基づいて位相差を検出し、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、前記第１及び第２の画素データ列に基づいて第１の位相差を算出する第１の位相差算出手段と、前記第１の位相差に基づいて前記対象物までの第１の距離を算出する第１の対象物距離算出手段と、前記第１の距離と予め定めておいた所定距離とを比較する比較手段と、前記第１の距離が前記所定距離よりも遠い場合、前記第１及び第２の画素データ列における画素データ間に仮想画素データを生成する仮想画素データ生成手段と、前記仮想画素データを含む前記第１及び第２の画素データ列に基づいて第２の位相差を算出する第２の位相差算出手段と、前記第２の位相差に基づいて前記対象物までの第２の距離を測定する第２の対象物距離算出手段とを有するように構成される。撮像して得られた２つの画素データ列に基づいて対象物までの距離を測定する場合、測定された距離に含まれる実際の距離とのずれは、対象物までの距離に依存して大きく異なる。すなわち、対象物が撮像手段に近い位置に存在すれば、より正確に対象物までの距離を測定することが可能であるが、対象物が遠い位置に在る場合、求めた対象物までの距離が実際の距離と大きく異なる可能性が存在する。そこで、請求項５に記載の発明では、プレ測距行程として、撮像手段から得られた２つの画素データ列に基づいて対象物までの距離を算出し、これが予め定めておいた所定距離と比較して遠いか近いかに従って、対象物までの距離を算出するための手段を変えることで、処理すべきデータ量が必要以上に増加することを回避しつつ、状況に応じた処理が可能となり、より正確に対象物までの距離を測定することが可能となる。また、対象物までの距離が所定距離よりも遠い場合には、撮像手段から得られた２つの画素データ列における画素データ間に、仮想画素データを生成することで、撮像手段の分解能が見かけ上増加して画素ピッチが狭まるため、より正確に対象物までの距離を測定することが可能となる。しかも、これをソフト的に行うことが可能であるため、撮像手段を構成する受光素子の集積度を上げる必要が無く、容易且つ安価にこれを実現することが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、撮像素子を物理的に集積化することなく、正確に対象物までの距離を測定することが可能な測距方法及び測距装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【実施例１】
【００１７】
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が適用された装置を例に挙げて説明する。
【００１８】
図１は、本実施例による測距装置１Ａが組み込まれた投影装置（プロジェクタ）１の構成を示すブロック図である。測距装置１Ａは、集光レンズで構成されたレンズ１１Ｌ，１１Ｒと、ラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒとを有し、レンズ１１Ｌ，１１Ｒ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。
【００１９】
測距装置１Ａの構成をより詳細に説明する。測距装置１Ａは、２つの光学系を形成するレンズ１１Ｌ及び１１Ｒと、レンズ１１Ｌ，１１Ｒにそれぞれ対応づけられたラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒと、ラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒを構成する受光素子１２１（図２参照）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１３と、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ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、ＣＰＵ１４から出力されたデータを一時格納するメモリ部１５とを有して構成される。
【００２０】
この構成において、レンズ１１Ｌ，１１Ｒは、結像面２の画像をラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒにそれぞれ結像させる。ラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒは、図２に示すように、例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Device）等の受光素子（画素ともいう）１２１が複数個、ライン状に配列された撮像手段である。１つの画素は、レンズ１１Ｌ又は１１Ｒを介して結像された光量に対応するアナログ信号を出力する。
【００２１】
出力部１３は、ラインセンサ１２Ｌから受光素子１２１の配列順にアナログ信号を取り出し、これを図２に示すようなＬ側画素データ列（Ｐa1，Ｐa2，Ｐa3，Ｐa4，Ｐa5，Ｐa6，Ｐa7，Ｐa8）としＣＰＵ１４に出力する。同様に出力部１３は、ラインセンサ１２Ｒから受光素子１２１の配列順にアナログ信号を取り出し、これを図２に示すようなＲ側画素データ列（Ｐb1，Ｐb2，Ｐb3，Ｐb4，Ｐb5，Ｐb6，Ｐb7，Ｐb8）としてＣＰＵ１４に出力する。ＣＰＵ１４はメモリ部１５に格納してある種々の動作プログラムや各種データに基づいて、入力された１対の画素データ列（Ｌ側画素データ列，Ｒ側画素データ列）から距離Ｄを算出する。
【００２２】
また、プロジェクタ１は、上記の構成の他に、ＣＰＵ１４から出力された制御データに基づいて投影装置１８側の対物レンズ１７を制御する合焦制御部１６と、対物レンズ１７を介してスクリーン等の結像面２に映像を投影する投影装置１８とを有して構成される。
【００２３】
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１に示したように、測距装置１Ａは、レンズ１１Ｌで形成される光学系とレンズ１１Ｒ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、プロジェクタ１に例えば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、プロジェクタ１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。
【００２４】
それぞれのレンズ１１Ｌ，１１Ｒは、焦点距離ｆが同等の集光レンズであり、これらの光軸ＣL，ＣRが平行となるように配置されている。ラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒは、それぞれ対応するレンズ１１Ｌ，１１Ｒから同等の距離（焦点距離ｆ）に配置される。従って、レンズ１１Ｌとラインセンサ１２Ｌとが形成する光学系と、レンズ１１Ｒとラインセンサ１２Ｒ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。
【００２５】
図３に示す構成において、ラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒ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１１Ｌ，１１Ｒにおける光軸ＣL，ＣR間の距離（これを基線長Ｘ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１１Ｌ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１２Ｌ及び１２Ｒ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１２Ｌ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ＣLと一致すると近似することができる。
【００２６】
そこで、ラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒ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１２Ｌ，１２Ｒにおける投影された画像の位相差をΔＸとすると、レンズ１１Ｌから結像面２までの距離Ｄは、基線長Ｘ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の直角三角形と、底辺がＸで高さがＤの直角三角形とが相似となるため、Ｘ：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Ｘ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。
【００２７】
上記において、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、ＣＰＵ１４で算出される。また、ＣＰＵ１４は、上述したように、基線長Ｘと焦点距離ｆと位相差ΔＸとに基づいて、撮像面から結像面２までの距離も算出する。これを実現するために、ＣＰＵ１４は、メモリ部１５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現する。
【００２８】
図４に示すように、ＣＰＵ１４は、先ず、出力部１３を介してラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒから出力された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Ｓ１０１）。次に、ＣＰＵ１４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Ｓ１０２）。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）等の記憶手段に一時格納される。
【００２９】
次にＣＰＵ１４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Ｓ１０３）。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。
【００３０】
次にＣＰＵ１４は相関演算処理を行い（ステップＳ１０４）、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Ｓ１０４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。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。
【００３１】
このように相関する画素領域を特定すると、次にＣＰＵ１４は、相関する画素領域に基づいて位相差ΔＸを算出する位相差算出処理を実行する（ステップＳ１０５）。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。
【００３２】
その後、ＣＰＵ１４は、算出した位相差ΔＸ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する（ステップＳ１０６）。
【００３３】
但し、上記においてステップＳ１０４の次に、ＣＰＵ１４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Ｓ１０６までの距離Ｄを測定する行程を、本実施例ではプレ測距行程という。
【００３４】
以上のようなプレ測距行程により結像面２までの距離Ｄを求めると、次に比較手段としてのＣＰＵ１４は、求めた距離Ｄと予め定めておいた閾値である所定距離Ｄthとを比較して、距離Ｄが所定距離Ｄthよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。尚、所定距離Ｄthは、プレ測距行程で得られる距離Ｄが所望する程度に正確であるか否かを判定するための閾値である。図３に示す測距方法では、対象物（結像面２）までの距離Ｄが短いほどプレ測距行程において正確な値を得ることができる。しかしながら、対象物（結像面２）までの距離Ｄが長いと、プレ測距行程で得られる距離Ｄは実際の距離Ｄと比較して大きな誤差を含む可能性が高い。このため本実施例では、プレ測距行程で得られた距離Ｄが、所望する程度に正確な値を得ることができると見込まれる所定距離Ｄth以下であるか否かに基づいて（＝選択的に）、以降における処理を場合分けする。
【００３５】
そこで、ステップＳ１０７の判定の結果、距離Ｄが所定距離Ｄthよりも大きい場合（ステップＳ１０７のＹｅｓ）、ＣＰＵ１４はステップＳ１０３で得られたＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列の画素ピッチ間に仮想の画素を挿入する仮想画素挿入処理、すなわちＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列の画素データ間に仮想画素データを生成する仮想画素データ生成処理を実行し（ステップＳ１０８）、これらの分解能を擬似的に２倍若しくはそれ以上にする。以下にステップＳ１０８の処理を詳細に説明する。
【００３６】
以下の説明では、Ｌ側画素データ列が例えば図５（ａ）に示すように与えられたとする。ここで、ラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒの分解能を疑似的に２倍にする場合を例に挙げると、ＣＰＵ１４は、画素番号１の画素データ（３９）と、これの次番の画素番号２の画素データ（４１）とを用いて、画素番号１と画素番号２との間に仮想の画素（以下、仮想画素という）を挿入する。すなわち、画素番号１の画素データと画素番号２の画素データとの間に仮想の画素データ（以下、仮想画素データという）を生成する。この際、生成する仮想画素データは、例えば画素番号１の画素データ（３９）と画素番号２の画素データ（４１）との平均値（（３９＋４１）／２＝４０）とするとよい。これにより、元の画素番号１から画素番号２までは、図５（ｂ）に示すように、仮想画素番号１から仮想画素番号３へ変換される。その後、ＣＰＵ１４は、画素番号２と画素番号３との間、画素番号３と画素番号４との間、以降同様にそれぞれの画素データ間に仮想画素データを生成する。これにより、図５（ａ）に示すＬ側画素データ列は、図５（ｂ）に示すようなＬ側仮想画素データ列に変換される。この際、仮想画素間の画素ピッチは、元の画素間の画素ピッチの半分となる。すなわち、画素ピッチが１／２となるため、ラインセンサ１２Ｌの分解能が見かけ上２倍となる。尚、ＣＰＵ１４は同様の処理をＲ側画素データ列に対しても行うことで、ラインセンサ１２Ｒの分解能も見かけ上２倍にする。
【００３７】
以降、ＣＰＵ１４は、ステップＳ１０４で説明した相関演算処理、ステップＳ１０５で説明した位相差算出処理、ステップＳ１０６で説明した対象物距離算出処理と同様の処理を、Ｌ側仮想画素データ列及びＲ側仮想画素データ列に対して実行し（ステップＳ１０９，ステップＳ１１０，ステップＳ１１１）、結像面２までの距離Ｄを改めて算出する。
【００３８】
その後、ＣＰＵ１４はステップＳ１１１で算出した距離Ｄに基づいて、対物レンズ１７を合焦制御部１６に制御させるための制御データを生成し（ステップＳ１１２）、これを合焦制御部１６へ出力する（ステップＳ１１３）。
【００３９】
また、ステップＳ１０７の判定の結果、距離Ｄが所定距離Ｄthよりも小さい場合（ステップＳ１０７のＮｏ）、ＣＰＵ１４はプレ測距行程で得られた距離Ｄに基づいて、対物レンズ１７を合焦制御部１６に制御させるための制御データを生成し（ステップＳ１１２）、これを合焦制御部１６へ出力する（ステップＳ１１３）。
【００４０】
以上のように動作することで、ラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒの分解能を物理的に向上する、すなわち受光素子１２１を集積化して画素ピッチを物理的に短くすることなく、より正確に対象物までの距離を測定することが可能となる。また、このような仮想的に分解能を上げる処理を、比較的距離Ｄの精度が落ち易い場合、すなわち対象物（結像面２）までの距離Ｄが遠い場合のみに選択的に実行するように構成することで、必要以上にデータの処理量が増加することを防止でき、迅速且つ正確に対象物までの距離を測定することが可能となる。
【００４１】
ここで、Ｌ側画素データ列及びＲ側画素データ列のグラフと、これに対して図５のステップＳ１０８の処理を施すことで得られるＬ側仮想画素データ列及びＲ側仮想画素データ列のグラフとを図６及び図７に示す。図６はＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列を示すグラフであり、図７はＬ側仮想画素データ列及びＲ側仮想画素データ列を示すグラフである。図６及び図７を比較すると分かるように、図５のステップＳ１０８の処理を施すことで得られるＬ側仮想画素データ列及びＲ側仮想画素データ列は、Ｌ側画素データ列及びＲ側画素データ列と比べて、より細かいデータ配列となっている。これにより、より的確且つ詳細に距離Ｄを算出することが可能である。
なお、本実施例において、ステップＳ１０７の後に再度ステップＳ１０１〜１０３を行って再度画素データを入力し、最新の画素データに基づいてステップＳ１０４〜Ｓ１０６又はステップＳ１０８〜Ｓ１１１を行い、改めて距離Ｄを算出しても良い。
【実施例２】
【００４２】
次に、本発明の実施例２について図面を用いて詳細に説明する。実施例１では、プレ測距行程で得られた距離Ｄに対して１つの閾値（所定距離Ｄth）を用いて場合分けを行っていた。しかし、本発明ではこれに限定されず、例えばプレ測距行程で得られた距離Ｄに対して複数の閾値を用いて場合分けを行っても良い。以下、このように構成した場合を実施例２として図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において実施例１と同様の構成には同一の符号を付すことで、その説明を省略する。
【００４３】
本実施例では、実施例１と同様にパッシブ方式の測距方法をプロジェクタ似て起用した場合を例に挙げる。従って、その構成は、図１から３を用いて実施例１で説明した構成と同様である。以下の説明では、この構成を引用して説明する。
【００４４】
次に、本実施例におけるＣＰＵ１４の動作について図面を用いて詳細に説明する。図８は、本実施例によるＣＰＵ１４の動作を示すフローチャートである。図１４に示すように、本実施例では、ＣＰＵ１４は、先ず、出力部１３を介してラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒから出力された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Ｓ２０１）。次に、ＣＰＵ１４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Ｓ２０２）。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）等の記憶手段に一時格納される。次にＣＰＵ１４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Ｓ２０３）。ここまでの処理は、図４におけるステップＳ１０１からＳ１０３と同様である。
【００４５】
次にＣＰＵ１４は一時保持されたＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列に対して間引き処理を行う（ステップＳ２０４）。この間引き処理では、例えば一つ置きの画素データを間引くことで実現され、これにより、半分（但し、画素データの数が奇数の場合は少数点以下を削除した数）のデータ列のＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列を得ることができる。換言すれば、ラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒの分解能が１／２となる。すなわち、処理すべきデータ量を略半分に削減することが可能となる。
【００４６】
このように間引き処理を行うと、次にＣＰＵ１４は、間引かれたＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列に基づいて相関演算処理を行い（ステップＳ２０５）、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。その後、ＣＰＵ１４は、特定された画素領域に基づいて、位相差算出処理（ステップＳ２０６）及び対象物距離算出処理（ステップＳ２０７）を実行し、距離Ｄを算出する。尚、ステップＳ２０５からステップＳ２０７までの処理内容は、図４におけるステップＳ１０４からステップＳ１０６までの処理内容と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、本実施例では、ステップＳ２０７までの行程を、実施例１と同様にプレ測距行程という。
【００４７】
以上のようなプレ測距行程により結像面２までの距離Ｄを求めると、次に比較手段としてのＣＰＵ１４は、求めた距離Ｄと予め定めておいた閾値である所定距離Ｄth1（＜Ｄth2）とを比較して、距離Ｄが所定距離Ｄth1よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０８）。この判定の結果、距離Ｄが所定距離Ｄth1よりも大きい場合（ステップＳ２０８のＹｅｓ）、次にＣＰＵ１４は、距離Ｄが同じく予め定めておいた閾値である所定距離Ｄth2よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０９）。尚、所定距離Ｄth1は、所定距離Ｄthと同様に、プレ測距行程で得られる距離Ｄが所望する程度に正確であるか否かを判定するための閾値である。また、所定距離Ｄth2は、間引き処理が行われていないＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列に基づいて算出した距離Ｄが所望する程度に正確であるか否かを判定するための閾値である。すなわち、所定距離Ｄth2は実施例１による所定距離Ｄthと同程度とすることができる。本実施例では、これら２つの閾値に基づいて（＝選択的に）、以降における処理を場合分けする。
【００４８】
そこで、ステップＳ２０９の判定の結果、距離Ｄが所定距離Ｄth2よりも小さい場合（ステップＳ２０９のＮｏ）、ＣＰＵ１４は、間引く処理が行われていないＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列に基づいて、図４に示すステップＳ１０４からＳ１０６までの処理（相関演算処理，位相差算出処理及び対象物距離算出処理）と同様の処理（ステップＳ２１０からＳ２１２）を実行し、間引く前のＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列に基づく距離Ｄを算出する。
【００４９】
また、ステップＳ２０９の判定の結果、距離Ｄが所定距離Ｄth2よりも大きい場合（ステップＳ２０９のＹｅｓ）、ＣＰＵ１４は、図４に示すステップＳ１０８からＳ１１１までの処理（仮想画素挿入処理，相関演算処理，位相差算出処理及び対象物距離算出処理）と同様の処理（ステップＳ２１３からＳ２１６）を実行し、Ｌ側仮想画素データ列及びＲ側仮想画素データ列に基づく距離Ｄを算出する。
【００５０】
その後、ＣＰＵ１４はステップＳ２１２又はステップＳ２１６で算出した距離Ｄに基づいて、対物レンズ１７を合焦制御部１６に制御させるための制御データを生成し（ステップＳ２１７）、これを合焦制御部１６へ出力する（ステップＳ２１８）。
【００５１】
また、ステップＳ２０８の判定の結果、距離Ｄが所定距離Ｄth1よりも小さい場合（ステップＳ２０８のＮｏ）、ＣＰＵ１４はプレ測距行程で得られた距離Ｄに基づいて、対物レンズ１７を合焦制御部１６に制御させるための制御データを生成し（ステップＳ２１７）、これを合焦制御部１６へ出力する（ステップＳ２１８）。
【００５２】
以上のように動作することで、プレ測距行程における処理量を低減することができる。また、実施例１と同様に、ラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒの分解能を物理的に向上する、すなわち受光素子１２１を集積化して画素ピッチを物理的に短くすることなく、より正確に対象物までの距離を測定することが可能となる。更に、このような仮想的に分解能を上げる処理を、比較的距離Ｄの精度が落ち易い場合、すなわち対象物（結像面２）までの距離Ｄが遠い場合のみに選択的に実行するように構成することで、必要以上にデータの処理量が増加することを防止でき、迅速且つ正確に対象物までの距離を測定することが可能となる。
なお、本実施例では、ステップＳ２０８又はＳ２０９の後に再度ステップＳ２０１〜Ｓ２０３を行って再度画素データを入力し、最新の画素データに基づいてステップＳ２０４〜Ｓ２１０、Ｓ２１０〜Ｓ２１２又はＳ２１３〜Ｓ２１６を行い、改めて距離Ｄを算出しても良い。
【００５３】
また、他の構成は、実施例１と同様であるため、ここでは説明を省略する。更に、上記実施例１及び実施例２は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施例１による測距装置１Ａが組み込まれた投影装置（プロジェクタ）１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１におけるラインセンサ１２Ｌ，１２Ｒから出力されるＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列の構成を示す図である。
【図３】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。
【図４】本発明の実施例１におけるＣＰＵ１４の動作フローを示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は図４に示すフローチャートにおいてステップＳ１０１で入力されるＬ側画素データ列の一例を示す図であり、（ｂ）は図４に示すフローチャートにおいてステップＳ１０８で仮想画素が挿入されたＬ側仮想画素データ列の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施例１におけるＬ側画素データ列及びＲ側画素データ列の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例１におけるＬ側仮想画素データ列及びＲ側仮想画素データ列の一例を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例２におけるＣＰＵ１４の動作フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１  プロジェクタ
１Ａ  測距装置
２  結像面
１１Ｌ、１１Ｒ  レンズ
１２Ｌ、１２Ｒ  ラインセンサ
１３  出力部
１４  ＣＰＵ
１５  メモリ部
１６  合焦制御部
１７  対物レンズ
１８  投影装置
１２１  受光素子
Ｄ  距離
ｆ  焦点距離
Ｘ  基線長
ΔＸ  位相差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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