(57)【要約】    被写体（２８）の三次元マッピング装置（２０）は、被写体（２８）上に第１次スペックルパターンを投影するよう配されたコヒーレント光源（３２）と拡散板（３３）とを有する照明アセンブリ（３０）を有する。単一の画像獲得アセンブリ（３８）は、照明アセンブリに対して相対的に、単一かつ固定の位置および角度から、被写体上の第１次スペックルパターン画像を獲得するように配されている。プロセッサ（２４）は、被写体の三次元マップを導き出すために、単一かつ固定角度で獲得された第１次スペックルパターンの画像を処理するために接続されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体上に第１次スペックルパターンを投影するよう配されたコヒーレント光源と拡散板とを有する照明アセンブリと、
前記照明アセンブリに対して相対的に、単一かつ固定の位置および角度から、前記被写体上の前記第１次スペックルパターン画像を獲得するように配された単一の画像獲得アセンブリと、
被写体の三次元マップを導き出すために、前記単一かつ固定角度で獲得された前記第１次スペックルパターンの画像を処理するために接続されたプロセッサと
を有する被写体の三次元マッピング装置。
【請求項２】
前記照明アセンブリに対して前記画像獲得アセンブリを空間的に固定させるために、前記照明アセンブリおよび前記画像獲得アセンブリに取り付けられているマウントを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記画像獲得アセンブリは、
第１および第２の互いに直交する軸を規定する直線パターン中に配された、検出素子アレイと、
入射瞳を有し、かつ、前記画像を前記アレイ上にフォーカシングするために配された対物光学系と
を有し、
前記第１軸に平行な装置の軸であって、かつ、前記入射瞳と前記コヒーレント光源により生成されるビームが前記拡散板を通過するスポットとを通る装置の軸を規定するように、前記照明アセンブリと前記画像獲得アセンブリとがマウントによって配されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１軸上のみで、１つまたは複数の画像中で獲得された前記第１次スペックルパターンと、前記第１次スペックルパターンの参照画像との間でのオフセット値を見つけることにより、三次元マップを導き出すために、プロセッサが配されている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
１つまたは複数の画像中で獲得された前記被写体上の複数領域の前記第１次スペックルパターンと、前記第１次スペックルパターンの参照画像との間で、各オフセットを見つけることにより三次元マップを導き出すために、プロセッサが配されており、各オフセットが、前記領域と画像獲得アセンブリとの間の各距離を示している、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記画像獲得アセンブリは前記照明アセンブリから所定の間隔を隔てて位置づけられ、前記各オフセットは、この間隔により決められる割合で、前記各距離に比例している、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記照明アセンブリにより投影される前記第１次スペックルパターンは、特徴的なサイズのスペックルを有し、前記画像中のスペックルのサイズは、前記間隔に依存する許容誤差により像全域で変動し、前記間隔は、前記許容誤差が所定の範囲内に収まるように選択される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
画像獲得アセンブリ中の歪曲のパラメータモデルを用いて、各オフセットを三次元マップの各座標に関連付けるように、前記プロセッサが配されている、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記被写体の第１領域中の第１次スペックルパターンと、前記第１領域に対して相対的に第１オフセット値における参照画像のこれに対応する領域との間で、最初のマッチングを見つけることにより、各オフセットを見つけ、かつ前記第１の領域に隣接する画素の各オフセットを見つけるために、前記第１オフセットに基づいて範囲拡張法を用いるように、前記プロセッサが配されている、請求項５に記載の装置。
【請求項１０】
被写体の三次元の動きのマッピングを行うために、前記被写体が動いている間に連続する獲得画像を処理するように、前記プロセッサが配されている、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記被写体は、人間の体の一部分であり、前記三次元の動きは、前記人間の体の一部分により行われるジェスチャーであり、前記ジェスチャーに応答して、コンピュータアプリケーションに入力を提供するために、前記プロセッサが接続されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記照明アセンブリは、ビーム形成装置を有し、これは、前記装置の検出ボリュームの全域で、拡散板により作られるスペックルパターンのコントラストの変動を減らすように配されている、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記ビーム形成装置は、回折光学素子（ＤＯＥ）を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ビーム形成装置は、前記拡散板のフーリエ面を規定するように配されたレンズを有し、前記ＤＯＥは、フーリエ面中に位置づけられている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記ビーム形成装置は、拡散板から発せられる光の発散を減らすために配されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記ビーム形成装置は、拡散板から発せられる光の強度を、前記照明アセンブリの光軸に横断する面全面で等しくするために配されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記プロセッサは、光学相関器を有する請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
前記光学相関器は、参照スペックルパターンを含む回折光学素子（ＤＯＥ）を有し、前記画像獲得アセンブリは、被写体の複数の副画像をＤＯＥ上に投影し、被写体の三次元座標を示す各相関ピークを発生させるレンズレットアレイを有する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記コヒーレント光源のコヒーレンス長は、１ｃｍ未満である、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
前記第１次スペックルパターンは、特徴的なサイズを有するスペックルを有し、コヒーレント光源と拡散板との間の距離を変えることにより、スペックルの特徴的なサイズを調節することができるように、前記照明アセンブリが構成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
被写体上に第１次スペックルパターンを投影するようために、光源から拡散されたコヒーレント光のビームで、被写体を照明する工程と、
前記光源に対して相対的に、単一かつ固定の位置および角度から、前記被写体上の前記第１次スペックルパターンの画像を獲得する工程と、
被写体の三次元マップを導き出すために、前記単一かつ固定角度で獲得された前記第１次スペックルパターンの画像を処理する工程と
を有する被写体の三次元マッピング方法。
【請求項２２】
前記画像を獲得する工程は、画像を獲得している間、前記光源に対して空間的に固定された画像獲得アセンブリを用いて画像を獲得する工程を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記画像獲得アセンブリは、第１および第２の互いに直交する軸を規定する直線パターン中に配された、検出素子アレイを有し、前記光源は、拡散板を有し、
前記画像を獲得する工程は、前記画像獲得アセンブリの入射瞳と、前記第１軸に平行である装置の軸に沿って前記拡散板をビームが通過するスポットとを一直線に並べる工程を有する、請求項２２項に記載の方法。
【請求項２４】
前記画像を処理する工程は、前記第１軸上のみで、１つまたは複数の画像中で獲得された前記第１次スペックルパターンと、前記第１次スペックルパターンの参照画像との間でのオフセットを見つける工程を有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記画像を処理する工程は、１つまたは複数の画像中で獲得された前記被写体の複数領域上の前記第１次スペックルパターンと、前記第１次スペックルパターンの参照画像との間で、各オフセットを見つける工程を有し、ここで、前記各オフセットが、前記領域と画像獲得アセンブリとの間の各距離を示している、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記各オフセットは、前記光源から固定的な位置の間隔により決められる割合で、前記各距離に比例している、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１次スペックルパターンは、特徴的なサイズのスペックルを有し、前記画像中のスペックルのサイズは、前記間隔に依存する許容誤差により像全域で変動し、前記画像を獲得する工程は、前記許容誤差が所定の範囲内に収まるように前記間隔を選択する工程を有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記各オフセットを見つける工程は、前記画像獲得アセンブリ中の歪曲のパラメータモデルを用いて、各オフセット値を三次元マップの各座標に関連付ける工程を有する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記各オフセットを見つける工程は、前記被写体の第１領域中の第１次スペックルパターンと、前記第１領域に対して相対的に第１オフセット値における参照画像のこれに対応する領域との間で、最初のマッチングを見つける工程と、前記第１オフセットに基づいて範囲拡張法を用いる工程とを有し、これにより前記第１の領域に隣接する画素の各オフセットを見つける、請求項２５に記載の装置。
【請求項３０】
前記画像を処理する工程は、被写体の三次元の動きのマッピングを行うために、前記被写体が動いている間に連続する獲得画像を処理する工程を有する、請求項２１〜２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
前記被写体は、人間の体の一部分であり、前記三次元の動きは、前記人間の体の一部分により行われるジェスチャーであり、前記画像を処理する工程は、前記ジェスチャーに応答して、コンピュータアプリケーションに入力を提供する工程を有する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記被写体を照明する工程は、所定の検出ボリュームの全域で、前記光源により作られるスペックルパターンのコントラストの変動を減らすようにビームを形成する工程を有する、請求項２１〜２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
前記ビームを形成する工程は、ビームが回折光学素子（ＤＯＥ）を通過する工程を有する、請求項３２項に記載の方法。
【請求項３４】
前記光源は、拡散板を有し、前記ビームを通過させる工程は、前記ＤＯＥを拡散板のフーリエ面中に配する工程を有する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記ビームを形成する工程は、ビームの発散を減らす工程を有する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記ビームを形成する工程は、前記ビームの強度を、前記光源の光軸に横断する面全面で等しくする工程を有する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記画像を処理する工程は、画像を光学相関器に当てる工程を有する、請求項２１〜２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
前記光学相関器は、参照スペックルパターンを含む回折光学素子（ＤＯＥ）を有し、前記画像を獲得する工程は、被写体の三次元座標を示す各相関ピークを発生させるために、被写体の複数の副画像をＤＯＥ上に投影する工程を有する、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記コヒーレント光源のコヒーレンス長は、１ｃｍ未満である、請求項２１〜２９に記載の方法。
【請求項４０】
前記被写体を照明する工程は、前記第１次スペックルパターンを作るために、前記コヒーレント光源から拡散板を通って光を通過させる工程を有し、前記第１次スペックルパターンは、特徴的なサイズを有するスペックルを有し、前記方法は、コヒーレント光源と拡散板との間の距離を変えることにより、スペックルの特徴的なサイズを調節する工程を有する、請求項２１〜２９のいずれかに記載の方法。
【請求項４１】
コヒーレンス長が１ｃｍ未満であるコヒーレント光源と拡散板とを有し、これらが被写体上に第１次スペックルパターンを投影するよう配された、照明アセンブリと、
前記被写体上の前記第１次スペックルパターン画像を獲得するように配された画像獲得アセンブリと、
被写体の三次元マップを導き出すために、前記第１次スペックルパターンの画像を処理するために接続されたプロセッサと
を有する被写体の三次元マッピング装置。
【請求項４２】
前記コヒーレント光源のコヒーレンス長は０．５ｍｍ未満である、請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記コヒーレント光源の発散は５°より大きい、請求項４１または４２のいずれかに記載の装置。
【請求項４４】
前記第１次スペックルパターンは、特徴的なサイズを有するスペックルを有し、コヒーレント光源と拡散板との間の距離を変えることにより、スペックルの特徴的なサイズを調節することができるように、前記照明アセンブリが構成されている、請求項４１または４２のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２００６年３月２４日出願の米国仮特許出願６０／７８５，１８７号の恩典を申し立てる。本出願は、２００６年３月１４日出願のＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＩＬ２００６／０００３３５号の一部継続出願であり、これは、２００５年１０月１１日出願の米国仮特許出願６０／７２４，９０３号の恩典を申し立てる。これら全ての関連出願は、本特許出願の譲渡人に譲渡され、これらの開示は、本願中に参照することにより盛り込まれている。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、全般として、三次元（３Ｄ）被写体をマッピングする方法およびシステムに関し、特にスペックルパターンを用いた三次元光学撮像に関する。
【背景技術】
【０００３】
コヒーレントな光ビームが拡散板を通過し、表面に投影されると、その表面上に第１次スペックルパターンが観察されうる。この第１次スペックルは、拡散されたビームの様々な成分中で、干渉により引き起こされる。本特許出願および請求項中では、「第１次スペックル」とはこの意味で用いられ、被写体の粗い表面からのコヒーレント光の拡散反射により引き起こされる第２次スペックルとは区別されている。
【０００４】
Ｈａｒｔは、特許文献１および特許文献２（これらの開示は、本願中に参照することにより盛り込まれている）中で、高速三次元撮像システムにおけるスペックルパターンの使用について説明している。このシステムは、アクティブ撮像素子およびＣＣＤ素子を備えた単レンズカメラのサブシステムと、相関処理サブシステムとを有する。このアクティブ撮像素子は回転絞りでありえ、これにより、被写界深度をより大きくし、副画素の変位精度を高めるために、デフォーカス画像間で調節可能な非等辺間隔が可能になる。スペックルパターンは被写体上に投影され、結果として得られるパターンの画像は、複数の角度から得られる。これらの画像は、画像相関技術を用いて、局所的に相互相関され、各局所的に相関された領域の三次元座標を計算するために、その表面は、相対的なカメラの位置情報を用いて解像される。
【０００５】
Ｈｕｎｔｅｒ他による特許文献３（この開示は、本願中に参照することにより盛り込まれている）には、別のスペックルベースの三次元撮像技術が記載されている。ランダムなスペックルパターンが、三次元面に投影され、複数のカメラにより撮像され、複数の二次元デジタル画像が得られる。二次元画像は処理され、面の三次元特徴が得られる。
【特許文献１】台湾特許ＴＷ５２７５２８  Ｂ号
【特許文献２】米国特許出願０９／６１６，６０６号
【特許文献３】米国特許６，１０１，２６９号
【発明の開示】
【０００６】
本発明の実施形態は、第１次スペックルパターンを用いて実時間で、三次元被写体のマッピングを精確に行う。上記ＰＣＴ特許出願および下記の実施形態中に記載された方法とシステムでは、単一のコヒーレント光源と、この光源に対して相対的に静止しかつ固定角度で保持された単一の画像センサーとを用いてこのような三次元マッピングを行うことができる。
【０００７】
本発明の１つの観点は、スペックルパターンの参照画像が、最初に既知の輪郭の参照面上で獲得されるという点である。次に、被写体上に投影されたスペックルパターンの画像を獲得し、この画像と参照画像とを比較することにより、被写体の三次元輪郭が決められる。
【０００８】
本発明の別の観点は、被写体が動くと共に、被写体上のスペックルパターンの連続画像が獲得されるという点である。三次元で被写体の動きを追跡するために、各画像は、先行する画像の１つまたは複数と比較される。以下で説明する１つの実施形態では、光源と画像センサーは、１つの直線上に配され、連続する画像間で１次元の相関係数を演算することにより、迅速でかつ精確に動きを追跡することができる。
【０００９】
精度、被写界深度および三次元マッピングシステムの演算速度を高めるために、新規の照明および画像処理スキームを用いている実施形態もある。
【００１０】
したがって、本発明の１実施形態によれば、被写体上に第１次スペックルパターンを投影するよう配されたコヒーレント光源と拡散板とを有する照明アセンブリと、照明アセンブリに対して相対的に、単一かつ固定の位置および角度から、被写体上の第１次スペックルパターン画像を獲得するように配された単一の画像獲得アセンブリと、被写体の三次元マップを導き出すために、単一かつ固定角度で獲得された第１次スペックルパターンの画像を処理するために接続されたプロセッサとを有する被写体の三次元マッピング装置が提供されている。
【００１１】
ある実施形態では、装置は、照明アセンブリに対して画像獲得アセンブリを空間的に固定させるために、照明アセンブリおよび画像獲得アセンブリに取り付けられているマウントを有する。ある実施形態では、画像獲得アセンブリは、第１および第２の互いに直交する軸を規定する直線パターン中に配された、検出素子アレイと、対物光学系とを有し、この対物光学系は、入射瞳を有し、画像をアレイ上にフォーカシングするために配され、ここで、第１軸に平行である装置の軸であって、かつ、入射瞳とコヒーレント光源により生成されるビームが拡散板を通過するスポットとを通る装置の軸を規定するように、照明アセンブリと画像獲得アセンブリとがマウントによって配されている。このように、第１軸上のみで、１つまたは複数の画像中で獲得された第１次スペックルパターンと、第１次スペックルパターンの参照画像との間でのオフセット値を見つけることにより、三次元マップを導き出すために、プロセッサが配されている。
【００１２】
１つまたは複数の画像中で獲得された被写体上の複数領域の第１次スペックルパターンと、第１次スペックルパターンの参照画像との間で、各オフセット値を見つけることにより三次元マップを導き出すために、プロセッサが配されており、各オフセットが、領域と画像獲得アセンブリとの間の各距離を示している実施形態もある。通常、画像獲得アセンブリは照明アセンブリから所定の間隔を隔てて位置づけられ、各オフセットは、この間隔により決められる割合で、各距離に比例している。開示された実施形態では、照明アセンブリにより投影される第１次スペックルパターンは、特徴的なサイズのスペックルを有し、画像中のスペックルのサイズは、間隔に依存する許容誤差により像全域で変動し、間隔は、許容誤差が所定の範囲内に収まるように選択される。
【００１３】
追加的に、または、これに代えて、画像獲得アセンブリ中の歪曲のパラメータモデルを用いて、各オフセットを三次元マップの各座標に関連付けるように、プロセッサが配されている。さらに追加的に、または、これに代えて被写体の第１領域中の第１次スペックルパターンと、第１領域に対して相対的に第１オフセット値における参照画像のこれに対応する領域との間で、最初のマッチングを見つけることにより、各オフセットを見つけ、かつ第１の領域に隣接する画素の各オフセット値を見つけるために、第１オフセットに基づいて範囲拡張法を用いるように、プロセッサが配されている。
【００１４】
開示されたある実施形態では、被写体の三次元の動きのマッピングを行うために、被写体が動いている間に連続する獲得画像を処理するように、プロセッサが配されており、被写体は、人間の体の一部分であり、三次元の動きは、人間の体の一部分により行われるジェスチャーであり、ジェスチャーに応答して、コンピュータアプリケーションに入力を提供するために、プロセッサが接続されている。
【００１５】
照明アセンブリが、ビーム形成装置を有し、これは、装置の検出ボリュームの全域で、拡散板により作られるスペックルパターンのコントラストの変動を減らすように配されている実施形態もある。ある実施形態では、ビーム形成装置は、回折光学素子（ＤＯＥ）と、拡散板のフーリエ面を規定するように配されたレンズとを有し、ＤＯＥは、フーリエ面中に位置づけられている。ビーム形成装置は、拡散板から発せられる光の発散を減らすために配されてもよく、あるいは、拡散板から発せられる光の強度を、照明アセンブリの光軸に横断する面全面で等しくするために配されてもよい。
【００１６】
ある実施形態では、プロセッサは、光学相関器を有し、この光学相関器は、参照スペックルパターンを含む回折光学素子（ＤＯＥ）を有し、また、画像獲得アセンブリは、被写体の複数の副画像をＤＯＥ上に投影し、被写体の三次元座標を示す各相関ピークを発生させるように配されたレンズレットアレイを有する。
【００１７】
コヒーレント光源のコヒーレンス長が、１ｃｍ未満である実施形態もある。追加的に、または、これに代えて第１次スペックルパターンは、特徴的なサイズを有するスペックルを有し、コヒーレント光源と拡散板との間の距離を変えることにより、スペックルの特徴的なサイズを調節することができるように、照明アセンブリが構成されている。
【００１８】
本発明の１実施形態によれば、被写体上に第１次スペックルパターンを投影するようために、光源から拡散されたコヒーレント光のビームで、被写体を照明する工程と、光源に対して相対的に、単一かつ固定の位置および角度から、被写体上の第１次スペックルパターンの画像を獲得する工程と、被写体の三次元マップを導き出すために、単一かつ固定角度で獲得された第１次スペックルパターンの画像を処理する工程とを有する被写体の三次元マッピング方法が提供される。
【００１９】
さらに追加して、本発明の１実施形態によれば、コヒーレンス長が１ｃｍ未満であるコヒーレント光源と拡散板とを有し、これらが被写体上に第１次スペックルパターンを投影するよう配された、照明アセンブリと、被写体上の第１次スペックルパターン画像を獲得するように配された画像獲得アセンブリと、被写体の三次元マップを導き出すために、第１次スペックルパターンの画像を処理するために接続されたプロセッサとを有する被写体の三次元マッピング装置が提供される。
【００２０】
ある実施形態では、コヒーレント光源のコヒーレンス長は０．５ｍｍ未満である。追加的に、または、これに代えて、コヒーレント光源の発散は５°より大きい。
【００２１】
本発明は、以下の本発明の実施形態の詳細な説明を図面と共に参照すると、より完全に理解されるであろう。
【００２２】
（図面の簡単な説明）
図１は、本発明の１実施形態による三次元マッピングシステムを絵で示した概略図である。
図２は、本発明の１実施形態によるスペックル撮像装置の概略上面図である。
図３は、本発明の１実施形態による三次元マッピング方法を概略的に示したフローチャートである。
図４は、本発明の別の実施形態による、三次元マッピングシステムで用いられる照明アセンブリの概略側面図である。
図５は、本発明の１実施形態によるビーム形成装置の概略側面図である。
図６は、本発明のさらに別の実施形態によるビーム形成装置の概略側面図である。
図７は、本発明のさらに別の１実施形態による、三次元マッピングシステムで用いられる光学相関器の概略側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の１実施形態による三次元マッピングシステム２０を絵で示した概略図である。システム２０は、スペックル撮像装置２２を有し、この装置は、第１次スペックルパターンを生成し、被写体２８に投影し、この被写体上に現れた第１次スペックルパターンの像を獲得する。装置２２の詳細な設計および作用は以下の図面に示し、これに関連して以下に説明する。
【００２４】
画像プロセッサ２４は、被写体２８の三次元マップを得るために、装置２２により生成された画像データを処理する。本特許出願および請求項で用いられる「三次元マップ」という用語は、被写体面を表す三次元座標群を指す。画像データに基づいてこのようなマップを導き出すことは、「三次元再構成」と呼ぶこともできる。このような再構成を行う画像プロセッサ２４は、汎用コンピュータプロセッサを有することができ、ソフトウェア中で、以下に説明する機能を実施するためのプログラミングがされている。このソフトウェアは、例えばネットワークを介して電子的な形態で、プロセッサ２４にダウンロードされてもよいし、あるいは、光学、磁力または電子メモリ媒体などの有形メディア上で提供されていてもよい。あるいはまたはこれに加えて、この画像プロセッサのいくつかのまたは全ての機能は、特注または半特注の集積回路またはプログラム可能なデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの、専用ハードウェア中に実装されてもよい。プロセッサ２４は、図１には、例として撮像装置２２とは別体のユニットとして示すが、プロセッサ２４のいくつかのまたは全ての処理機能は、撮像装置の筐体内で適切な専用の回路によって、または別の方法で撮像装置と関連付けて実施されてもよい。
【００２５】
プロセッサ２４により生成された三次元マップは、広範囲の様々な目的に用いられることができる。例えば、このマップは、被写体の擬似三次元像を示すディスプレイ２６のような出力装置に送ることができる。図１の例では、被写体２８は、題材となる体の全部分またはその一部（例えば、手）を有する。この場合、システム２０は、ジェスチャーベースのユーザインタフェースを提供するために用いられることができ、装置２２により検出されたユーザの動きが、マウス、ジョイスティックやその他のアクセサリなどの触知型インタフェース部材に代わって、ゲームなどの対話型のコンピュータアプリケーションを制御する。あるいは、システム２０を用いて、三次元座標の輪郭が必要となる実質的にいかなるアプリケーションのために、これ以外の種類の被写体の三次元マップを作ってもよい。
【００２６】
図２は、本発明の１実施形態による装置２２の概略上面図である。照明アセンブリ３０は、コヒーレント光源３２を有する。これは通常レーザおよび拡散板３３である。（本特許出願の分脈中では、「光」という用語は、いずれの種類の光学線をも指し、例えば、赤外線、紫外線および可視光線を含む。）光源３２より発せられた光のビームは、半径ｗ０のスポット３４で、拡散板３３を通過し、発散ビーム３６を発生させる。上述のＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＩＬ２００６／０００３３５号で説明したように、拡散板３４によりＺｏｂｊ１およびＺｏｂｊ２の距離に作られた第１次スペックルパターンは、Ｚｏｂｊ１およびＺｏｂｊ２の距離が、被写体距離Ｚｏｂｊにおけるスペックルパターンの軸上サイズΔＺが、ΔＺ＝（Ｚｏｂｊ／ｗ０）２・λにより与えられた距離の範囲にある場合は、互いの線型でスケーリングされたバージョンの近似値である。
【００２７】
画像獲得アセンブリ３８は、被写体２８上に投影されたスペックルパターンの画像を獲得する。アセンブリ３８は、画像を画像センサー４０上にフォーカシングする対物光学系３９を有する。通常、センサー４０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳベースの画像センサーアレイなどの、検出素子４１の直線アレイを有する。対物光学系３９は、画像センサーの寸法と共に画像獲得アセンブリの視野４４を規定する入射瞳４２を有する。この装置２２の検出ボリュームは、ビーム３６と視野４４との間で重複領域４６を有する。
【００２８】
Ｚｏｂｊの距離において照明アセンブリ３０により投影された特徴的な横断方向のスペックルサイズ（これは、スペックルパターンの二次的な統計により規定される）は、ΔＸ＝（Ｚｏｂｊ／Ｗ０）・λである。発明者らは、光学像処理の効率のためには、センサー４０上に結像されるスペックルサイズは、範囲要求および解像度要求に応じて、１〜１０画素であるべきで、すなわち、光学系３９によりセンサー４０上に結像される各スペックルは、水平方向に１〜１０個の検出素子４１上に伸びていると見出した。通常のアプリケーションでは、スペックルサイズは、２〜３画素で、よい結果をもたらす。
【００２９】
上のΔＸに関する式から、スペックルサイズは、光源３２と拡散板３３との間の距離を変えることにより調節可能であることがわかるが、これはスポット３４の半径ｗ０が、光源からの距離が長くなるにつれ、大きくなるからである。このように、照明アセンブリ３０のスペックルパラメータは、レンズやその他の光学系を用いずとも、単に光源を横方向に移動させることによって、制御可能である。照明アセンブリ３０は、このように、異なるサイズと解像度の画像センサーと連携することにより、および異なる倍率の対物光学系と連携することにより調節可能である。上述のパラメータの要求によりスペックルサイズを小さくすることにより、レーザダイオードのような安価な光源を、発散を大きくして（５°以上）かつコヒーレンス長を短くすることにより（１ｃｍ未満、および場合によっては、０．５ｍｍ未満）、システム２０中で用いて、よい効果を出すことができる。
【００３０】
照明アセンブリ３０および画像獲得アセンブリ３８は、マウント４３により空間中、固定関係で保持されている。図２に図示する実施形態では、このマウントは、これらのアセンブリを保持する筐体を有する。あるいは、これ以外の適切な機械的なマウントを用いて、照明アセンブリと画像獲得アセンブリとの間の所望の空間的関係を維持することができる。装置２２の構成および以下に示す処理技術により、照明アセンブリと画像獲得アセンブリとの間を相対的に動かさずとも、また、パーツを動かさずとも、単一の画像獲得アセンブリを用いて三次元マッピングを行うことができる。画像獲得アセンブリ３８は、このように、照明アセンブリ３０に対して相対的に単一かつ固定的な角度において、画像を獲得することができる。
【００３１】
三次元マップの演算を単純にし、被写体２８の移動によるマップの変化を単純化するために、以下に示すように、入射瞳４２の中心とスポット３４とを通る軸が、センサー４０の軸のうちの１つに対して平行になるように、マウント４３が２つのアセンブリ３０・３８を保持することが好ましい。すなわち、（対物光学系３０の光軸を原点にして）互いに直交するＸ軸とＹ軸を規定するために、検出素子４１のアレイの列および行を取ると、瞳４２とスポット３４を通る軸は、アレイの軸のうちの１つ（便宜上、Ｘ軸とする）と平行であるべきである。この配置の利点は、以下にさらに説明する。
【００３２】
（スポット３４と瞳４２の中心をそれぞれ通る）アセンブリ３０・３８の各光軸は、距離Ｓだけ離れている。これゆえに、Ｚｏｂｊが変わると、画像獲得アセンブリ３８により獲得された被写体画像中に、スペックルパターンの歪曲が生じる。特に、三角測距では、図２からわかるように、被写体上の点がＺ軸方向にδＺだけシフトすると、画像中に観察されるスペックルパターン中に付随して生じる横断方向のシフトδＸが、δＸ≡δＺ・Ｓ／Ｚｏｂｊのように引き起こされる。
【００３３】
被写体上の点のＺ座標および時間経過によるＺ座標のシフトは、既知の距離Ｚで得られた参照画像に対して相対的に生じた、アセンブリ３８により獲得された像中のスペックルのＸ座標のシフトを測定することにより、算出可能である。すなわち、参照画像中で最もマッチングするスペックル群を見つけるために、獲得された画像の各領域におけるスペックル群は、参照画像と比較される。画像中のスペックルのマッチングする群間で相対的なシフトをすることにより、参照画像に対して相対的である、獲得画像の領域のＺ方向のシフトがわかる。スペックルパターンのシフトは、画像相関法またはこれ以外の当該技術分野で公知である画像マッチング演算方法を用いて測定されうる。この方法のいくつかは、上述のＰＣＴ特許出願に記載されている。装置２２と共に適用される特に有用な別の方法は、２００６年３月２４日出願の米国仮特許出願６０／７８５，２０２号（本件特許出願の譲渡人に譲渡され、その開示は本願中に参照することにより盛り込まれている。）に記載されている。
【００３４】
さらに、図２に図示したような、瞳４２とスポット３４とを通るＸ軸が、センサー４０のＸ軸に平行である配置では、スペックルパターンのシフトδＺが、（光学系３９による歪曲が無視できる限り）、厳密にＸ方向に限られ、シフトのＹ成分は存在しない。したがって、画像マッチング演算は、単純化され、Ｘシフトによるスペックルの最も近いマッチング群を探す必要があるだけである。すなわち、現在の画像中、参照画像（スペックルパターンの先行するいずれの画像でありうる）に対して相対的に、エリアのδＺを算出するために、参照画像に対してＸ軸方向にシフトさせた現在画像の領域のコピーをチェックするだけで、参照画像に最もよくマッチするシフトδＸの値を見つけることができる。
【００３５】
あるいは、装置２２の部材の幾何学的配置が、上述の基準からずれている場合、またはレンズ歪曲が重大である場合は、プロセッサは、このずれを補償するためのパラメータモデルを用いることができる。すなわち、既知のずれを測定し、またはその他の方法でモデリングし、プロセッサは、被写体面の実際の三次元座標を見つけるために、ずれのパラメータモデルに応じて、参照画像に対して相対的に適切な（Ｘ，Ｙ）方向でのシフトさせた現在の画像のエリアのコピーをチェックすることができる。
【００３６】
通常、構成および演算面での便宜上、システム２０の作動パラメータは、Ｓ＜＜Ｚｏｂｊになるように選択される。（一方、システム２０のＺ方向の解像度は、Ｓ／Ｚｏｂｊの割合に依存するので、所望の解像度を得るためには、Ｓはシステムの意図する作動距離に対して相対的に十分大きくなくてはならず、）Ｓ＜＜Ｚｏｂｊである限り、照明アセンブリおよび画像獲得アセンブリから、各被写体点までの各距離の値は、近い値となるが、しかし一般的には完全に等しくはならない。したがって、アセンブリ３８により獲得されたスペックルパターンの像中のスペックルのスケールは、エリア４６全域で、いくらかの誤差γを持って変動する。当該分野で公知の演算方法のいくつかを上述のＰＣＴ特許出願中で記載したが、これらを用いて、現在の画像のマッチング領域中のこれらのスケールの変動を、参照画像の対応する領域に対して補償することができる。
【００３７】
しかし、一般的には、プロセッサ２４に過剰な演算負荷をかけないようにするため、マッチングさせるウィンドウのサイズに応じて、および、特徴的なスペックルサイズに応じて、γをある所定の限界範囲内に維持することが望まれる。発明者らは、全般的に、特徴的なウィンドウのスケーリングの変動が、１つのスペックルサイズの３０％を上回らない範囲に、γを限定すべきであると見出した。画像獲得アセンブリ３８の視野の対角θを用いると、γ≡１±（Ｓ・ｓｉｎ（θ）／２・Ｚｏｂｊ）である。したがって、サイズＮのウィンドウの局所的なスペックルパターンの実質的なスケール普遍性は、（Ｓ・ｓｉｎ（θ）・Ｎ／２・Ｚｏｂｊ）＜０．３（λ・Ｚｏｂｊ／ｗ０・ｐｓｉｚｅ（Ｚｏｂｊ））   であり、ここで、ｐｓｉｚｅ（Ｚｏｂｊ）は、Ｚｏｂｊにおける画素のサイズである。これらの条件の下で、アセンブリ３８により獲得された連続する像フレーム中での被写体のＺ軸方向のシフトは、一般に、スペックルスケーリングを明らかに考慮することなく演算されうる。
【００３８】
図３は、システム２０を用いた、本発明の１実施形態による三次元マッピング方法を概略的に示したフローチャートである。この方法は、とりわけ、照明アセンブリ３０により投影されたスペックルパターンが、時間の経過に応じて実質的に変化しない場合の実施に基づいている。これゆえに、アセンブリに対して相対的に固定位置かつ固定角度にある画像獲得アセンブリ３８により獲得された、被写体上に投影されたスペックルパターンの各像を用いて、被写体の三次元マップを精確に演算することができる。
【００３９】
被写体をマッピングする前に、既知の空間輪郭を有しかつ装置２２から既知の距離だけ離れたある被写体へ、アセンブリ３０からスペックルパターンを投影することにより、装置２２の較正を行う。（較正ステップ５０）通常、このために、既知の距離Ｚｏｂｊにおいて、領域４６全域に伸びている平坦な被写体を、較正目標として用いる。画像獲得アセンブリ３８は、被写体の参照画像を獲得し、これがプロセッサ２４のメモリ中に保存される。この較正ステップは、製造時に行われてもよく、メモリ中に保存された参照画像は、装置２２の様々な部品間での相対的な移動が制御なしに行われない限り、このフィールドにおいて用いることができる。メモリを節約し、続く演算を単純化するために、参照画像は、用いるマッチングアルゴリズムにとって適切であるような、閾値に基づいたバイナリ画像などの、データ量を減らした形式で保存することもできる。
【００４０】
システム２０が使用可能な状態になると、装置２２を用いて興味のある被写体（この場合、被写体２８）の画像を獲得するために、システム２０は活性化される（最初の画像獲得ステップ５２）。プロセッサ２４は、この画像を、保存された較正画像中のスペックルパターンと比較する（マップ演算ステップ５４）。画素値が、所定の閾値未満である（あるいは、重要なスペックル情報を含まない）画像の暗い領域は、通常、影領域として分類され、ここからは深さ（Ｚ）情報は、取り出されえない。画像のこれ以外の部分は、おそらくは当該分野において公知の適応的閾値を用いて２値化されることができるか、またはこれ以外の方法でデータ量を減らすことができ、参照画像に対して効率的にマッチングできるようにする。
【００４１】
プロセッサ２４は、画像の非影部分内の、あるウィンドウを選択し、このウィンドウ内の副画像を、参照画像の部分と比較し、この副画像が最もよくマッチングする参照画像の部分が見つかるまでこれを続ける。上述し、図２に図示したように、アセンブリ３０・３８が、Ｘ軸に沿って配されている場合、プロセッサは、副画像を、副画像に対して相対的にＸ方向で変位している参照画像の部分（上述のように、倍率γまでの倍率でスペックルパターンのスケーリングがされている）と比較するので十分である。プロセッサは、参照画像のマッチング部分に対して相対的な、副画像の横断方向でのオフセットを用いて、上述の三角測距の原理に基づいて、副画像内の被写体２８面の領域のＺ座標を決める。被写体面のこの領域がＸ−Ｙ面方向にあるのではなく、傾いていたら、副画像内のスペックルパターンは、歪曲を示す。プロセッサ２４は、任意であるがスペックル歪曲を分析し、傾斜角度を見積り、これにより三次元マッピングの精度を改善することもできる。
【００４２】
プロセッサ２４は、この第１ウィンドウのマップ座標を出発点として用いて、画像の隣接する領域の座標を算出してもよい。とりわけ、プロセッサが、画像内のある領域と、参照画像内の対応する領域との間に高い相関を見つけると、この領域の参照画像に対する相対的なオフセットは、画像内の隣接する画素のオフセットをうまく予測するのに役立ちうる。プロセッサは、これらの隣接する画素を、初めにマッチングした領域のオフセットに等しいオフセット、またはこれに近い範囲内でのオフセットでもって、参照画像にマッチングさせようとする。このようにして、プロセッサは、マッチング領域の範囲を拡大し、この範囲が端に達するまで、これを続ける。プロセッサは、このようにして、被写体２８の三次元輪郭が完成するまで、像の非影領域のＺ座標を算出する。この手法は、小さいウィンドウおよび信号雑音比が悪い画像を用いても、迅速にかつ頑健なマッチングができるという利点がある。この目的のために使用可能な演算方法の詳細は、上述のＰＣＴ特許出願中に記載されている。
【００４３】
上述のステップの結果、プロセッサ２４は、最初の画像中で見ることができる被写体面の部分の完全な三次元マップを演算した。しかし、被写体の三次元の動きを追跡するために、この方法を拡張し、連続画像を獲得し、分析することも容易に可能である（次の画像ステップ５６）。装置２２は、所定のフレーム速度で連続画像を獲得し、プロセッサ２４は、各連続画像に基づいて三次元マップを更新する。三次元マップは、望ましい場合、保存されかつ較正された参照画像に対して演算されてもよい。あるいは、被写体は、通常１つの画像フレームから次の画像フレームへとそれほど移動しないので、各連続画像を次のフレーム用の参照画像として用いるのが、しばしばより効率的である。
【００４４】
このようにして、プロセッサ２４は、各副画像のスペックルの、先行する画像中の同じスペックルに対するＸ方向の相対的なシフトを演算するために、各連続画像を先行する画像に比較することができる（シフト演算ステップ５８）。通常、このシフトは数画素以上にはならないので、演算を迅速に、かつ効率的に行うことができる。各新しい画像がこのように処理された後、プロセッサ２４は、更新した三次元マップを出力する（新しいマップ出力ステップ６０）。この画像獲得および更新のプロセスは、このようにして無限に行われうる。連続三次元マップの演算が容易であるので、システム２０は、単純で、低コストの画像ハードウェアおよび処理ハードウェアを使用しつつ、３０フレーム／秒あるいはより速い実時間ビデオ速度で、マップ座標を操作し、出力することができる。さらに、上述したような効率的な画像マッチング演算と範囲拡張法とにより、先行する画像から局所的なシフトが演算できない場合にも、ビデオ速度でシステム２０を作動させることができる。
【００４５】
システム２０のこのような能力のゆえに、広い範囲のアプリケーションにおいて、システム２０を適切に使用することができ、特に人間のジェスチャーに基づくマシンインタフェースにこれを実装することができる。このようなインタフェースでは、（プロセッサ２４を有し、またはプロセッサにより三次元マップ出力を受け取ることができる）コンピュータが、ユーザの体の部分（例えば、腕、手および／または指、そしておそらく、頭、胴体およびこれ以外の四肢部分など）に対応する三次元マップ中の、１つまたは複数のボリュームを特定する。このコンピュータは、これらの体の部分のある動きに対応するジェスチャーを特定し、これらのジェスチャーに応答して、コンピュータアプリケーションを制御するようにプログラムされている。このようなジェスチャーおよびアプリケーションの一例には、以下のようなものがある。
・マウス解釈およびクリック−コンピュータは、ユーザがテーブル上でマウスを動かし、マウスボタンをクリックしているように、ユーザの手と指の動きを解釈する。
・コンピュータ画面上で、フリーハンドで被写体を指差し、選択し、解釈する。
・ユーザのジェスチャーにより、ゲームで用いられる実際のまたはバーチャルな被写体を打ち、つかみ、動かし、開放するようなコンピュータゲーム。
・ユーザが行うことができる限定された動きを検知することに基づいた、障害者ユーザ用のコンピュータインタフェース。
・バーチャルキーボード上でのタイプ
これ以外のアプリケーションも、当業者には自明であろう。
【００４６】
図２に戻って、ビーム３６が、レイリー距離を越えて広がると、被写体２８上に落とされる照明の強度は、Ｚ２にほぼ比例して低下する。被写体上に投影されるスペックルパターンのコントラストも、これに応じて低下する。これは特に、光源３２の波長の強い周辺光があるときに低下する。したがって、システム２０が有用な結果を出すことができる深さの範囲（Ｚ座標）は、Ｚが大きくて照明が弱いために限定されうる。この点は、当該技術分野で公知であるし、適応制御法および画像制御法により緩和されうる。この種の適切な方法の数例は、上述のＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＩＬ２００６／０００３３５号に記載されている。あるいは、または、これに加えて、以下に説明するように、光学ビーム形成装置を用いて、照明の輪郭を改善することができる。
【００４７】
図４は、システムの有用な深さ範囲を広くするために、本発明の１実施形態によるシステム２０で用いられる照明アセンブリ７０の概略側面図である。アセンブリ７０は、光源３２と拡散板３３と共に、ビーム形成装置７２を有する。このビーム形成装置は、中間領域７６で発散を減らしつつ、この領域で軸上長さＺのスペックルパターンの線型スケールを維持するビーム７４を発生させるように設計されている。その結果、領域７６に渡って被写体２８の画像中で、高いスペックルコントラストが維持され、その結果、三次元マッピングシステムにより網羅される深さ範囲が広くなる。領域７６中での性能を向上させるために用いられうる光学設計を、以下にいくつか説明する。
【００４８】
図５は、本発明の１実施形態によるビーム形成装置７２の概略側面図である。このビーム形成装置は、回折光学素子（ＤＯＥ）８０と、アキシコン８２とを有する。ＤＯＥ８０は、拡散板３３に当接していてもよいし、あるいは拡散板の表面上でのエッチング層または堆積層として組み込まれてもよい。領域７６中でのビーム発散を減らすために、様々な回折設計を用いることができる。例えば、ＤＯＥ８０は、光源３２の光軸上に中心を有する同心円あって、かつ円の半径がランダムに分布しているパターンを有しても良い。アキシコン８２は、光軸上に中心を置く円錐形の輪郭を有し、すなわち、一種の回転対称プリズムである。ＤＯＥ８０もアキシコン８２も、光軸に沿って長い焦点領域を作る効果を有し、その結果、これらの部材のいずれか１つを用いて、ビーム発散を減らした領域を作ることができる。この発散の減少は、２つの部材を共に用いることにより、さらに強化される。
【００４９】
図６は、本発明の別の実施形態によるビーム形成装置９０の概略側面図である。ビーム形成装置９０は、ＤＯＥ９２と、焦点距離がＦであるレンズ９４・９６とを有する。図示したように、これらのレンズは、拡散板３３とＤＯＥ９２とから、焦点距離に等しい距離だけ離れ、したがってＤＯＥは、拡散板のフーリエ平面に位置づけられている。したがって、ＤＯＥの透過機能により、拡散板のフーリエ変換は、乗算される。遠い領域では、スペックルパターンは、ＤＯＥ上のパターンのフーリエ変換により乗算される。
【００５０】
図４に示すように、フーリエ変換が発散を減らすように、ＤＯＥパターンは選択されうる。および／または、ＤＯＥパターンは、照明ビームに渡ってより均一な照明を提供するように選択されうる。後者の課題は、（拡散板３３からのビームの角度の強度分布は、中央では明るく、かつ光軸から角度が増えるにつれ低下する傾向にあるが、これとは逆に）中央領域において周辺領域よりも透過を低下させるように部材９２を設計することにより達成されうる。興味のあるボリュームに渡って、より均一なスペックルコントラストを与えるためのＤＯＥ９２またはＤＯＥ８０（図５）の他の設計も、当業者には自明であり、本発明の枠内にあると考えられる。
【００５１】
図７は、システム２０で用いられうる、被写体２８領域のＺ座標を決めるための、本発明のさらに別の１実施形態による光学相関器１１０の概略側面図である。すなわち、相関器１１０は、上述したプロセッサ２４の機能の一部分を実行する光学技術である。相関器は、非常に高速で、ほぼ同時に、平行して被写体の複数の領域の座標を決めることができる。したがって、迅速に被写体が動くことが特徴的であるアプリケーションには、非常に有用である。
【００５２】
レンズレットアレイ１１６は、アセンブリ３０によるスペックル照明の下、被写体２８の複数の副画像を形成する。絞りアレイ１１８が、アレイ中のレンズレット１１６の視野を限定し、その結果各副画像は、狭い角度領域からのみの光を含む。第２のレンズレットアレイ１２０は、副画像をＤＯＥ１２２上に投影する。アレイ１２０は、アレイ中のレンズレットの焦点距離に等しい距離分だけ、副画像の面からはなれ、等しい距離分だけＤＯＥ１２２面から離れている。後方のレンズレットアレイ１２４は、ＤＯＥ１２２とセンサー４０との間に位置し、それぞれレンズレットの焦点距離に等しい距離だけこの各々から離れている。
【００５３】
ＤＯＥ１２２は、被写体１２８のスペックル像が比較されるべき参照スペックルパターンの空間フーリエ変換である、参照回折パターンを含んでいる。例えば、この参照回折パターンは、光源から既知の距離を隔てた平面を使用して、ステップ５０で形成された較正スペックル像のフーリエ変換でありうる。この場合、参照回折パターンは、ＤＯＥ表面上にエッチングまたは堆積されうる。あるいは、ＤＯＥ１２２は、参照回折パターンを動的に投影するように駆動される、空間変調器（ＳＬＭ）を有しうる。
【００５４】
いずれの場合も、相関器１１０は（アレイ中のレンズレット１１６により形成される）被写体の副画像を、フーリエ空間中の参照スペックルパターンで乗算する。したがって、レンズレットアレイ１２４によりセンサー４０上に投影された強度分布は、参照スペックルパターンと各副画像の相互相関に一致している。一般に、センサー上の強度分布は、複数の相関ピークを有し、各ピークは、副画像の１つに対応している。（アレイ１１８中の対応する絞りで規定された）対応する副画像の軸に対する各ピークの横断方向でのオフセット値は、被写体２８の対応する領域上のスペックルパターンの横断方向での変位に比例している。この変位は、さらに、上述のように、参照スペックルパターン面に対して相対的である領域のＺ方向の変位に比例している。このように、センサー４０の出力を処理することにより、各副画像の領域のＺ座標を決めるために、そして、被写体の三次元マップを演算することができる。
【００５５】
上述の実施形態は、システム２０の特定の構成と、上述の装置２２の設計に関連するが、本発明のある原理は、これ以外の種類のスペックルベースの三次元マッピングのシステムおよび装置にも同様に応用可能である。例えば、上述の実施形態の観点は、複数の画像獲得アセンブリを用いたシステムに応用してもよいし、あるいは画像獲得アセンブリと照明アセンブリとが互いに相対的に可動であるシステムにも応用してもよい。
【００５６】
上述の実施形態は例として示したが、本発明は、本願中上で特定的に示し説明した内容に限定されないと理解される。むしろ、本発明の範囲は、上述の記載を読んだ当業者が思いつくであろう、かつ先行技術に開示されていない、本願中の上述の様々な特徴の組み合わせや、一部組み合わせや、これらの変更や修正をも含む。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の１実施形態による三次元マッピングシステムを絵で示した概略図である。
【図２】本発明の１実施形態によるスペックル撮像装置の概略上面図である。
【図３】本発明の１実施形態による三次元マッピング方法を概略的に示したフローチャートである。
【図４】本発明の別の実施形態による、三次元マッピングシステムで用いられる照明アセンブリの概略側面図である。
【図５】本発明の１実施形態によるビーム形成装置の概略側面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態によるビーム形成装置の概略側面図である。
【図７】本発明のさらに別の１実施形態による、三次元マッピングシステムで用いられる光学相関器の概略側面図である。
【符号の説明】
【００５８】
２０    三次元マッピングシステム
２２    スペックル撮像装置
２４    画像プロセッサ
２８    被写体
３０    照明アセンブリ
３２    コヒーレント光源
３３    拡散板
３８    画像獲得アセンブリ
３９    対物光学系
４０    画像センサー
【図１】
2009531655.tif 000003
【図２】
2009531655.tif 000004
【図３】
2009531655.tif 000005
【図４】
2009531655.tif 000006
【図５】
2009531655.tif 000007
【図６】
2009531655.tif 000008
【図７】
2009531655.tif 000009