(57)【要約】【課題】  測距装置内のセンサー傾きによって生じる測距誤差を自動的に補正すること。【解決手段】  所定の基線長を有した２つのラインセンサー上の相対的な像位置を比較することによって被写体の距離を測定する測距装置において、ラインセンサー上の測距出力から被写体の測距位置を特定し、２つのラインセンサーから得られた被写体の測距値は前記測距位置に応じた補正値を加えた測距値に変換して出力される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の基線長を有した２つのラインセンサー上の相対的な像位置を比較することによって被写体の距離を測定する測距装置において、ラインセンサー上の測距出力から被写体の測距位置を特定し、前記２つのラインセンサーから得られた被写体の測距値は前記測距位置に応じた補正値を加えた測距値に変換して出力されることを特徴とする測距装置。
【請求項２】
前記被写体の測距位置は画角に置き換え可能であることを特徴とする第１項記載の測距装置。
【請求項３】
前記被写体の測距位置は平面に投射された投射画像の端部であることを特徴とする第１項記載の測距装置。
【請求項４】
投射装置の光軸に対し垂直に配置した平面上の被写体上に投射装置から所定のパターンを投射し、測距視野内で被写体の測距位置が変化するように前記パターンを変化させ、前記測距位置に対応する測距値から前記補正値を演算し記憶することを特徴とする第３項記載の測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶プロジェクターなど表示パネルの画像を拡大投射するスクリーン位置を測距する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコンが普及するにしたがい、パソコンで作成した資料でプレゼンテーションすることが多い。その際、液晶プロジェクターで画像をスクリーンに拡大投射してプレゼンテーションすることが一般的になっている。近年液晶プロジェクターは軽量小型になりつつあるのでプレゼンテーションする小会議室に液晶プロジェクターを運んで投射する場合が多くなってきた。このため設置場所を変えるたびに投射サイズをプレゼンテーションの状況に合わせて決め、さらにピント合わせをする必要がある。現状ではピント合わせは手動で行うため投射できるまで時間がかかっている。そのため自動的に測距する装置が望まれている。その際、スクリーン上における測距する被写体の測距位置が多少異なっていても常にスクリーンの測距値がほぼ同じになる必要がある。特開平８−２４７７５８に測距装置内のラインセンサーが測距レンズの光軸に対し傾く場合があることを示しているが、被写体の測距位置の変化に対応した測距誤差の変化については言及していない。またカメラの多点測距装置すなわち複数の測距位置に対し各位置で測距可能な測距装置については特開平９−３１８８７０などに開示されているが被写体における同一平面内の測距位置の違いによって生じる測距誤差については言及していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
最近の測距装置はカメラ等の要請に対応して小型化しているため、組立精度が良好でも測距レンズに対するラインセンサーの傾きは、測距範囲が広視野になる測距装置においては無視できない測距誤差を発生させる値となる。本発明は被写体位置を測距する装置において、測距装置内のセンサー傾きによって生じる測距誤差を自動的に補正することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の測距装置は、所定の基線長を有した２つのラインセンサー上の相対的な像位置を比較することによって被写体の距離を測定する測距装置において、ラインセンサー上の測距出力から被写体の測距位置を特定し、前記２つのラインセンサーから得られた被写体の測距値は前記測距位置に応じた補正値を加えた測距値に変換して出力されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、測距装置内のセンサー傾きによる測距誤差は測距位置に応じて補正されるので、常に正確な測距結果が得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下図面を用いて本発明の詳細を説明する。
【０００７】
図２は本発明の概略の構成を説明する図である。図中、１は液晶プロジェクター、２は投射レンズ、３は測距ユニット、４はスクリーン、４０はスクリーン４上の投射レンズ２の光軸を含む水平線、４１は標準投射画面下端、４２はシネマモードの投射画面下端、７は測距ユニットのラインセンサーの共役像を示す。図２の構成は投射画面の下端における投射画面外とのコントラスト差を利用して測距ユニット３によりスクリーン４の位置の測距を行うことを想定している。投射画像の種類に応じて投射モードが切り替わるが、投射モードにより投射レンズ２から投射される投射画像のアスペクト比は異なり、投射画面下端位置が変化する。そこで測距ユニット３のスクリーン上の測距視野７は前記画面下端変化領域をカバーするように設定されている。
【０００８】
図３は測距ユニット３による測距に関し、本発明の課題を説明する図である。図中、３Ｌｒ、３Ｌｍはそれぞれ基準レンズ、測定レンズ、３Ｓはラインセンサー、４はスクリーン、４０，４１，４２は投射光軸を含む水平線、標準投射画像下端部、シネマモード投射画像下端部を示す。ラインセンサー３Ｓは基準センサー３Ｓｒ，測定センサー３Ｓｍを一体的に構成している。投射レンズ２の光軸と測距ユニット３の基準レンズ３Ｌｒの光軸は水平方向でほぼ一致していると想定する。図３においてラインセンサー３Ｓが基準レンズ、測定レンズ３Ｌｒ、３Ｌｍの光軸に対して傾いて取り付けられる場合を想定している。ラインセンサー３Ｓが光軸に対し垂直に取り付けられた時のセンサーを点線で示す。この種の測距方式は三角測距方式としてよく知られているが、物体距離をＳ１0、基準レンズ３Ｌｒおよび測定レンズ３Ｌｍの焦点距離をｆ、基準レンズ３Ｌｒと測定レンズ３Ｌｍの光軸間の距離すなわち基線長をｄ、基準センサーの光軸上の像４０に対する測定センサー３Ｓｍ側の像ズレ量をa0とすると、像ズレ量a0からスクリーンの測距値Ｓ１は次式で求められる。
Ｓ１＝（ｄ*ｆ）／a0
この場合ラインセンサー３Ｓが多少傾いていても光軸付近の測距値はほとんど変化しない。したがってＳ１の値はほぼＳ１０の値になる。ところが測距対象となる投射画像下端部が４１，４２のように光軸から離れた位置にある場合、測距値に誤差が生じる。投射画面位置４１、４２に対応するラインセンサー３Ｓの基準センサー３Ｓｒ、測定センサー３Ｓｍ上の像ズレ量をそれぞれｂ１、ｂ２、a1,a2とすると、４１，４２の測距値Ｓ１１、Ｓ１２は次式で求められる。
S11＝（ｆ*a0）／（a1-b1）
S12＝（f*a0）／（a2-b2）
図３から推測されるように次式の関係がある。
（a1-b1）＞ a0 ＞(a2-b2)
すなわち
Ｓ１１＜Ｓ１０＜Ｓ１２
ラインセンサー３Ｓが傾いていることに測距対象となる投射画面下端位置が異なると測距ユニット３から出力される測距値は異なる。光軸位置から離れた位置ほど測距値に誤差を生じることになる。
【０００９】
具体例で測距値誤差が問題となる値となることを示す。投射レンズは焦点距離３７.４ｍｍ、Ｆナンバー１：１．７、液晶パネルは０．９型、画素ピッチ０．０１８ｍｍ、測距ユニットはレンズの焦点距離１０．７ｍｍ、基線長５．５７ｍｍ、最大視野角は±５度と仮定する。この条件でラインセンサーが１１分の傾き誤差を持つ時、投射距離３ｍにおいて視野角±５度に対応する測距値は２．７８ｍ、３．２６ｍとなる。投射レンズのＦナンバーと液晶パネルの画素ピッチから液晶パネル側の深度は０．０４５ｍｍ程度と考えられるが、前記測距誤差はパネル側に換算すると０．０４ｍｍ程度となり、無視できない値になる。なお測距位置の画角がほぼ同等ならば、前記パネル側に換算した測距誤差は投射距離にかかわらずほぼ同等の値となる。具体的数値で上記構成に対する測距誤差の距離変化を次の表に示す。
【００１０】
【表１】
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したがって予め測距ユニット３に測距位置に対応する測距誤差値から測距補正値を求めておけば、測距ユニット３から出力される測距値に測距位置に対応した補正をかけることにより常に正しい測距値が得られることになる。測距位置に対応する測距補正値は投射装置から所定のパターンをある画角で投射した時に対応する測距値を演算し、その測距値と基準距離とのずれから測距補正値を設定できる。測距位置を特定しやすくするために所定のパターンとして白黒のエッジパターンを採用するのがよい。図６は前記測距補正値を設定する方法を説明したシステムのブロック図である。図中、１６はエッジパターン発生回路、１１は測距センサー出力回路、１４は距離演算回路、１７は補正値演算回路、１３は補正値記憶回路である。図６は次のことを表現している。測距視野内で投射装置からある画角でエッジパターンをエッジパターン発生回路１６によりスクリーン４上に投射し、スクリーン４上のエッジに対し測距センサー出力回路１１から出力された信号に基づいて距離演算回路１４により測距値を演算する。スクリーン４上の測距視野７内でエッジパターンの投射画角を変化させ、対応する各測距値を演算し、その測距値に基づいて補正値演算回路１７により投射画角ゼロの測距値を基準値とした液晶パネル換算の測距誤差を演算し、その誤差を測距位置に対応する補正値として補正値記憶回路１３に記憶することを示している。
【００１１】
図４はラインセンサー３Ｓの傾きによって生じる測距位置に対する測距値の変化を説明する図である。実際は図６に示した方法で図４のグラフが得られる。図４（ａ）は測距ユニット３の基準側の構成におけるスクリーン４上の測距位置の画角θを示したものである。図４（ｂ）は測距位置の画角に対する測距値の変化を示す図であり、図４（ｂ）において横軸は図４（ａ）に示した測距位置の画角θ、縦軸は液晶パネル上の測距誤差値Δを示す。測距誤差値Δは画角θに対しほぼリニアに変化する。なお測距ユニット３から出力された測距値に対し適切な補正を行うためには測距値を出力している測距位置を特定する必要がある。本発明では図２にしたがって説明したように投射画面下端部を測距出力発生部としているので測距値を出力する測距位置の画角は容易に特定できる。
【００１２】
図５は測距位置は特定できることを説明する図である。図５（ａ）は図２のスクリーン部を抜粋したものであり、図５（ｂ）は投射画面下端がラインセンサー３Ｓの基準センサー３Ｓｒ上に結像された状態を示す。図５（ｂ）は投射画面下端位置が４２にある場合の出力を示したもので出力の半値の位置で像ズレ量ｂ２が特定できる。すなわち測距位置の画角θが特定できる。
【００１３】
図１は投射画面下端の位置に応じて測距値補正を行う方法を回路のブロック図で説明した図である。図中、１１は測距センサー出力回路、１２は測距位置演算回路、１３は補正値記憶回路、１４は距離演算回路、１５はフォーカスレンズ駆動回路である。測距センサー出力回路１１の出力から測距位置演算回路１２によって投射画面下端部の測距位置の画角を演算する。距離演算回路１４は測距センサー出力回路の出力から得られる測距値に対し測距位置演算回路１２から出力された投射画面下端部の測距位置の画角と距離補正値記憶回路１３の補正値から測距値を補正し、正確なスクリーン４の距離を演算する。フォーカスレンズ駆動回路１５は距離演算回路１４から出力された距離に基づいて図２の投射レンズ２のフォーカスレンズを繰り出す。その結果スクリーン４上の投射画像はピントが合った状態となる。
【００１４】
測距ユニット３が見ている測距視野内であれば、投射モードにより投射画面下端位置が変化しても測距ユニット３は常にほぼ正確な測距値を出力できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例を説明するシステムのブロック図。
【図２】液晶プロジェクターの投射画面と測距視野を説明する図。
【図３】ラインセンサーの傾きにより生じる測距値誤差を説明する図。
【図４】測距値誤差の変化を示す図。
【図５】投射画面下端の基準センサー上の出力を示す図。
【図６】本発明の補正値の設定方法を説明するシステムのブロック図。
【符号の説明】
【００１６】
１  液晶プロジェクター
２  投射レンズ
３  測距ユニット
４  スクリーン
７  測距視野
１１  測距センサー出力回路
１２  測距位置演算回路
１３  補正値記憶回路
１４  距離演算回路
１５  フォーカスレンズ駆動回路
１６  エッジパターン発生回路
１７  補正値演算回路
【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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