(57)【要約】１つの例では、方法は、光のパターンを被写体の上へと投影するように距離センサのパターン投影機に命令することであって、上記パターンが投影アーティファクトの複数の平行な行を含み、上記複数の平行な行のうちの第１の行内の上記投影アーティファクトの空間密度が上記複数の平行な行のうちの第２の行内の上記投影アーティファクトの空間密度とは異なる、パターン投影機に命令することと、上記被写体の画像を取得するように上記距離センサのカメラに命令することであって、上記画像が上記光のパターンを含む、カメラに命令することと、上記画像の解析に基づいて上記距離センサから上記被写体までの距離を計算することとを含む。
2021518535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離センサの処理システムによって、光のパターンを被写体の上へと投影するように前記距離センサのパターン投影機に命令することであって、前記パターンが投影アーティファクトの複数の平行な行を含み、前記複数の平行な行のうちの第１の行内の前記投影アーティファクトの空間密度が前記複数の平行な行のうちの第２の行内の前記投影アーティファクトの空間密度とは異なる、パターン投影機に命令することと、
前記処理システムによって、前記被写体の画像を取得するように前記距離センサのカメラに命令することであって、前記画像が前記光のパターンを含む、カメラに命令することと、
前記処理システムによって、前記画像の解析に基づいて前記距離センサから前記被写体までの距離を計算することと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の行内の前記投影アーティファクトの前記空間密度が、前記第１の行内の前記投影アーティファクト同士の間の間隔から構成され、
前記第２の行内の前記投影アーティファクトの前記空間密度が、前記第２の行内の前記投影アーティファクト同士の間の間隔から構成される、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記第１の行内の前記投影アーティファクト同士の間の前記間隔が、前記第２の行内の前記投影アーティファクト同士の間の前記間隔よりも大きい、
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、
前記第１の行の長さ全体にわたり前記第１の行内の前記投影アーティファクト同士の間の前記間隔に変化がある、
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記変化が繰り返されるパターンを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記計算することが、
前記処理システムによって、前記第１の行内の前記投影アーティファクトのうちの１つの第１の軌跡を識別することであり、前記第１の行内の前記投影アーティファクトの前記空間密度が前記第２の行内の前記投影アーティファクトの前記空間密度よりも小さい、第１の軌跡を識別することと、
前記処理システムによって、前記第１の軌跡に基づいて、前記被写体に対する前記距離センサの動きを識別することと、
前記処理システムによって、前記動きに基づいて、前記第２の行内の前記投影アーティファクトのうちの１つの第２の軌跡を識別することと、
前記第２の軌跡に基づいて前記距離を計算することと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記第１の軌跡及び前記第２の軌跡が、前記複数の平行な行に平行である、
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の行内の前記投影アーティファクトが互いに共線状であり、
前記第２の行内の前記投影アーティファクトが互いに共線状である、
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記複数の平行な行の行同士の間の間隔が、前記パターンの長さ全体にわたって変化する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記光のパターンが、人間の目には見えない波長の光を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、
前記波長が赤外である、
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
距離センサのプロセッサによって実行可能な命令を用いて符号化された非一時的な機械可読記憶媒体であって、実行されたときに、前記命令が前記プロセッサに動作を実行させる、非一時的な機械可読記憶媒体において、前記動作が、
光のパターンを被写体の上へと投影するように前記距離センサのパターン投影機に命令することであり、前記パターンが投影アーティファクトの複数の平行な行を含み、前記複数の平行な行のうちの第１の行内の前記投影アーティファクトの空間密度が前記複数の平行な行のうちの第２の行内の前記投影アーティファクトの空間密度とは異なる、パターン投影機に命令することと、
前記被写体の画像を取得するように前記距離センサのカメラに命令することであり、前記画像が前記光のパターンを含む、カメラに命令することと、
前記画像の解析に基づいて前記距離センサから前記被写体までの距離を計算することと、
を含むことを特徴とする非一時的な機械可読記憶媒体。
【請求項１３】
距離センサであって、
光のパターンを被写体の上へと投影するためのパターン投影機であって、前記パターンが投影アーティファクトの複数の平行な行を含み、前記複数の平行な行のうちの第１の行内の前記投影アーティファクトの空間密度が前記複数の平行な行のうちの第２の行内の前記投影アーティファクトの空間密度とは異なる、パターン投影機と、
前記被写体の画像を取得するためのカメラであって、前記画像が前記光のパターンを含む、カメラと、
前記画像の解析に基づいて前記距離センサから前記被写体までの距離を計算するための処理システムと、
を備えることを特徴とする距離センサ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の距離センサであって、
前記パターン投影機が、前記パターンを形成する光を放射するように構成された垂直共振器面発光レーザを備える、
ことを特徴とする距離センサ。
【請求項１５】
請求項１３に記載の距離センサであって、
前記第１の行内の前記投影アーティファクトの前記空間密度が、前記第１の行内の前記投影アーティファクト同士の間の間隔から構成され、
前記第２の行内の前記投影アーティファクトの前記空間密度が、前記第２の行内の前記投影アーティファクト同士の間の間隔から構成される、
ことを特徴とする距離センサ。
【請求項１６】
請求項１３に記載の距離センサであって、
前記第１の行の長さ全体にわたり前記第１の行内の前記投影アーティファクト同士の間の間隔に変化がある、
ことを特徴とする距離センサ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の距離センサであって、
前記変化が繰り返されるパターンを含む、
ことを特徴とする距離センサ。
【請求項１８】
請求項１３に記載の距離センサであって、
前記複数の平行な行の行同士の間の間隔が、前記パターンの長さ全体にわたって変化する、
ことを特徴とする距離センサ。
【請求項１９】
請求項１３に記載の距離センサであって、
前記光のパターンが、人間の目には見えない波長の光を含む、
ことを特徴とする距離センサ。
【請求項２０】
請求項１９に記載の距離センサであって、
前記波長が赤外である、
ことを特徴とする距離センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、その全体が本願に引用して援用される２０１８年３月２０日出願の米国仮特許出願第６２／６４５，１８５号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願第１４／９２０，２４６号、第１５／１４９，３２３号、及び第１５／１４９，４２９号は、距離センサの様々な構成を記載する。このような距離センサは、セキュリティ、ゲーム、無人車両の制御、及び他の用途を含め、様々な用途において有用なことがある。
【０００３】
これらの出願に記載された距離センサは、人間の目には実質的に見えない波長の光（例えば、赤外線）のビームを視野内へと投影する（例えば、レーザ、回折光学素子、及び／又は他の連携構成要素を備える）投影システムを含む。光のビームを、広げて、適切な受光システム（例えば、レンズ、画像取り込み装置、及び／又は他の構成要素）によって検出することができる（ドット、破線、又は他のアーティファクトの）パターンを作り出す。パターンが視野内の被写体の上へと投射されると、センサの受光システムにより取り込むことができる視野の１つ以上の画像のパターンの現れ方（例えば、ドット、破線、又は他のアーティファクトの位置関係）に基づいて、センサから被写体までの距離を計算することができる。被写体の形状及び寸法もまた決定することができる。
【０００４】
例えば、パターンの現れ方は、被写体までの距離で変化することがある。例として、パターンがドットのパターンを含む場合に、ドットは、被写体がセンサに近いときには互いに密接して現れることがあり、被写体がセンサからさらに離れているときには互いにさらに離れて現れることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願第１４／９２０，２４６号
【特許文献２】米国特許出願第１５／１４９，３２３号
【特許文献３】米国特許出願第１５／１４９，４２９号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの例では、方法は、光のパターンを被写体の上へと投影するように距離センサのパターン投影機に命令することであって、上記パターンが投影アーティファクトの複数の平行な行を含み、上記複数の平行な行のうちの第１の行内の上記投影アーティファクトの空間密度が上記複数の平行な行のうちの第２の行内の上記投影アーティファクトの空間密度とは異なる、パターン投影機に命令することと、上記被写体の画像を取得するように上記距離センサのカメラに命令することであって、上記画像が上記光のパターンを含む、カメラに命令することと、上記画像の解析に基づいて上記距離センサから上記被写体までの距離を計算することとを含む。
【０００７】
もう１つの例では、非一時的な機械可読記憶媒体は、プロセッサによって実行可能な命令を用いて符号化される。実行されたときに、上記命令は、上記プロセッサに、光のパターンを被写体の上へと投影するように距離センサのパターン投影機に命令することであって、上記パターンが投影アーティファクトの複数の平行な行を含み、上記複数の平行な行のうちの第１の行内の上記投影アーティファクトの空間密度が上記複数の平行な行のうちの第２の行内の上記投影アーティファクトの空間密度とは異なる、パターン投影機に命令すること、上記被写体の画像を取得するように上記距離センサのカメラに命令することであって、上記画像が上記光のパターンを含む、カメラに命令することと、上記画像の解析に基づいて上記距離センサから上記被写体までの距離を計算することとを含む動作を実行させる。
【０００８】
もう１つの例では、距離センサは、光のパターンを被写体の上へと投影するためのパターン投影機であって、上記パターンが投影アーティファクトの複数の平行な行を含み、上記複数の平行な行のうちの第１の行内の上記投影アーティファクトの空間密度が上記複数の平行な行のうちの第２の行内の上記投影アーティファクトの空間密度とは異なる、パターン投影機と、上記被写体の画像を取得するためのカメラであって、上記画像が上記光のパターンを含む、カメラと、上記画像の解析に基づいて上記距離センサから上記被写体までの距離を計算するための処理システムとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】距離センサの光投影システムにより投影することができる例の投影パターンを図示する図である。
【図２】高密度パターンへと拡大した図１のパターンを図示する図である。
【図３】距離センサの光投影システムにより投影することができるもう１つの例の投影パターンを図示する図である。
【図４】距離センサの光投影システムにより投影することができるもう１つの例の投影パターンを図示する図である。
【図５】距離センサの光投影システムにより投影することができるもう１つの例の投影パターンを図示する図である。
【図６】距離センサの光投影システムにより投影することができるもう１つの例の投影パターンを図示する図である。
【図７】本開示による、様々な密度の投影パターンを使用する距離測定のための方法の１つの例を図示する流れ図である。
【図８】センサから被写体までの距離を計算するための例の電子デバイスの高水準のブロック図を描く図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、様々な密度の投影パターンを使用する距離測定のための装置、方法、及び非一時的なコンピュータ可読媒体を幅広く記述する。上に論じたように、米国特許出願第１４／９２０，２４６号、第１５／１４９，３２３号、及び第１５／１４９，４２９号に記載されたものなどの距離センサは、被写体を含む視野内に（例えば、ドット、破線、又は他のアーティファクトの）パターンを作り出すように広がる光のビームを投影することにより被写体までの距離（並びに、可能性として、被写体の形状及び寸法）を決定する。人間の目には実質的に見えないが、（例えば、受光システムの）適切な検出器には見える波長の光を放射する１つ以上のレーザ光源から、光のビームを投影することができる。被写体までの三次元距離を次いで、検出器へのパターンの現れ方に基づいて計算することができる。
【００１１】
多数の投影ビームがある場合には、個々の投影アーティファクトの軌跡の動きが重なることがあり、このことが、個々の投影アーティファクト及びそれらの動きを識別することをさらに難しくさせる。これは順に、投影アーティファクトの動きがそれらの現れ方に影響を及ぼすので、距離測定を複雑にする。この問題は、パターンの密度が特に高いときに（例えば、距離を測定しようとする被写体が距離センサに非常に近いときに、典型的には、距離が小さいほどパターン密度が大きくなるときに生じるはずであるように）悪化するようになる。他方で、高密度パターンが、行うべきより高い分解能の距離測定を可能にするので、高密度パターンが典型的には望ましい。
【００１２】
本開示の例は、密度がパターン全体にわたって変化する投影パターンを提供する。例えば、パターンは、複数のドットの線を含むことができ、ここでは第１の線の密度（例えば、ドットの近さ）が相対的に高く、そして隣接する第２の線の密度が相対的に低い（例えば、第１の線よりも低い）。より低い密度の線は、ドットの軌跡の重なりを示す可能性が低く、これがより低い密度の線内の個々のドットを識別することを容易にする。より低い密度の線内のドットが一旦識別されると、この知識を、より高い密度の線内のドットの軌跡を識別しそして見分けるために使用することができ、正確で高い分解能の距離測定が行われることを可能にする。
【００１３】
図１は、米国特許出願第１４／９２０，２４６号、第１５／１４９，３２３号、及び第１５／１４９，４２９号に記載された距離センサのうちのいずれかなどの距離センサの光投影システムにより投影されることがある例の投影パターン１００を図示する。図示したように、パターンは、グリッドを形成するように配列された複数のドット１０２１〜１０２ｎ（以降、個別に「ドット１０２」と呼ぶ又は集合的に「ドット１０２」と呼ぶ）を含む。ドット１０２は、破線、ｘ、等などの他の形を取ることができる、したがって、図１では、例の目的でドットを採用する。ドット１０２は、グリッドのｘ軸及びｙ軸に沿って配列され、その結果、複数の行１０４１〜１０４ｍ（以降、個別に「行１０４」と呼ぶ又は集合的に「行１０４」と呼ぶ）及び複数の列１０６１〜１０６ｐ（以降、個別に「列１０６」と呼ぶ又は集合的に「列１０６」と呼ぶ）が形成される。この配列は、ｙ軸に平行である（例えば、行に直交する）中心線１０８に関して対称である。ドット１０２の軌跡は、ｘ軸に平行である（例えば、沿って動く）。
【００１４】
１つの例では、４つの隣接するドット１０２の任意のセットを、四辺形を形成するようにつなぐことができる。１つの例では、四辺形は、図１に凡例により示されたような６つの形状：ａ，−ａ、ｂ、−ｂ、ｃ、又はｃのうちの１つを取ることができる。さらなる例では、追加の形状が可能なことがある。すべての６つの四辺形ａ，−ａ、ｂ、−ｂ、ｃ、及びｃが繰り返されずにｘ軸に沿って連続して使用されるときには、その６つの四辺形は「ユニット」を構成する。図１では、パターン１００の各々の行１０４は、中心線１０８の各々の側に１つのユニットを含む。ユニットは、任意の順番の四辺形ａ，−ａ、ｂ、−ｂ、ｃ、及びｃを含むことができる。図１に図示した例では、２つの異なるユニットが、交互に変わる方式で使用される。例えば、第１のユニットが行１０４１で使用され、異なる第２のユニットが行１０４２で使用され、そしてユニットは、行１０４ｍまで交互に変わる方式でこのように繰り返される。言い換えると、第１のユニット及び第２のユニットは、ｙ軸に沿って交互に変わる。
【００１５】
四辺形が、ドット１０２の相対的な位置又はパターンを単に示すために図１に図示され、そして距離センサにより投影される実際の投影アーティファクトを含まないことに留意すべきである。例えば、図２は、高密度パターンに拡大された図１のパターン１００を図示する。
【００１６】
図３は、米国特許出願第１４／９２０，２４６号、第１５／１４９，３２３号、及び第１５／１４９，４２９号に記載された距離センサのうちのいずれかなどの距離センサの光投影システムにより投影されることがあるもう１つの例の投影パターン３００を図示する。図示したように、パターンは、グリッドを形成するように配列された複数のドット３０２１〜３０２ｎ（以降、個別に「ドット３０２」と呼ぶ又は集合的に「ドット３０２」と呼ぶ）を含む。ドット３０２は、破線、ｘ、等などの他の形を取ることができ、したがって、図３では、例の目的でドットを採用する。ドット３０２は、グリッドのｘ軸及びｙ軸に沿って配列され、その結果、複数の行３０４１〜３０４ｍ（以降、個別に「行３０４」と呼ぶ又は集合的に「行３０４」と呼ぶ）及び複数の列３０６１〜３０６ｐ（以降、個別に「列３０６」と呼ぶ又は集合的に「列３０６」と呼ぶ）が形成される。この配列は、ｙ軸に平行である中心線３０８に関して対称である。ドット３０２の軌跡は、ｘ軸に平行である（例えば、沿って動く）。
【００１７】
集合的に、複数の行３０４を、「ラインセット」と呼ぶことができる。ラインセットは、このケースでは、互いに平行な少なくとも２つの行を含み、ここではラインセット内の行のうちの少なくとも２つが、異なるパターン密度（ドット３０２の分布又は間隔）を示す。例えば、ラインセットが２行に限定される場合、一方の行が、高密度ドット分布を有することがあり、他方の行が（互いに相対的に）低密度ドット分布を有することがある。さらなる例では、（例えば、ｙ軸に沿った）少なくとも２つの行同士の間の間隔は、全体のパターン（例えば、パターン３００）内の他の行同士の間の間隔よりも小さいことがある。
【００１８】
１つの例では、行３０４は、相対的に高密度のパターンと相対的に低密度のパターンとの間で交互に変わることがある。相対的に低密度のパターンは、相対的に高密度のパターンよりもドット３０２同士の間でより大きな間隔を示すことがある。例えば、行３０４１のドット３０２を、対へとグループ分けすることができ、ここではある対内の各々のドット３０２同士の間の間隔はｄである。行３０４１内の各々の対同士の間の間隔は、順に２ｄであってもよい。しかしながら、行３０４２のドット３０２同士の間の間隔は、３ｄであってもよい。このように、行３０４２のパターンは、行３０４１のパターンと比較して低密度のものである。
【００１９】
行３０４３のドット３０２同士の間の間隔は、２ｄと４ｄとの間で交互に変わることがある。このように行３０４３のパターンは、行３０４２のパターンと比較して低密度のものである。行３０４４のドット３０２を、３つのセットにグループ分けすることができ、ここではセット内の各々のドット３０２同士の間の間隔はｄである。行３０４４内の各々のセットの間の間隔は、順に２ｄであってもよい。このように、行３０４４のパターンは、行３０４１、３０４２、及び３０４３のパターンと比較して高密度のものである。
【００２０】
このように、パターン３００の各々の行３０４の相対的なパターン密度は、変わることがある。任意の数の異なる密度を、パターン３００では使用することができる。例えば、パターン３００は、低密度行と高密度行との間で交互に変わってもよい。あるいは、様々な可能な密度の行３０４のランダムな配列を、使用してもよい。
【００２１】
いずれにせよ、共通行３０４内に存在するすべてのドット３０２は、共線的である。すなわち、共通行内に存在するすべてのドット３０２は、ｙ軸上のそれら自体の位置に関して変化しない。しかしながら、ｙ軸に沿った行同士の間の間隔は、変化することがある。例えば、図３に図示したように、行３０４１と３０４２との間、及び３０４３と３０４４との間の間隔は、ｙ１である。しかしながら、ｙ軸を下る行３０４２と３０４３との間、及び行３０４４と次の行３０４との間の間隔は、ｙ２である。
【００２２】
その上、高密度行及び低密度行を含む隣接する対がある場合、高密度行と低密度行との間の間隔を、いずれの行のドット同士の間の間隔よりも小さくすることができる。例えば、高密度行３０４１及び低密度行３０４２（また、それぞれ参照符号ａ１及びａ２により示される）の対を見ると、行３０４１と行３０４２との間の間隔、すなわちｙ１、は、行３０４１及び行３０４２内のドット３０２同士の間の間隔ｄ、２ｄ、及び３ｄよりも小さい。
【００２３】
パターン３００を、例えば、米国特許出願第１４／９２０，２４６号、第１５／１４９，３２３号、及び第１５／１４９，４２９号に記載されたような、１つ以上の回折光学素子と組み合わせて垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイ３１０により投影することができる。１つの例では、ＶＣＳＥＬチップ上の穴（例えば、レーザを収容する空洞）の配列を、パターン３００を生成するように指定することができる。例えば、パターン３００と同様に、穴の配列を、一連の行として指定することができ、そこでは各々の行の穴同士の間の間隔は、変わることがある。
【００２４】
例えば、ＶＣＳＥＬアレイ３１０のＶＣＳＥＬ穴配置を、「穴ラインセット」から構成することができる。このケースでは、穴ラインセットは、互いに平行な少なくとも２つの穴ライン（又は穴の行）を含むことができ、これが穴の異なる密度（分布又は間隔）を示す。例えば、一方の穴ラインは、穴の高密度分布を示すことがあり、ところが他方の穴ラインは、（互いに相対的に）穴の低密度分布を示す。さらなる例では、（例えば、ｙ軸に沿った）少なくとも２つの穴ライン同士の間の間隔は、この少なくとも２つの穴ラインとＶＣＳＥＬアレイの他の穴ラインとの間の間隔よりも狭いことがある。
【００２５】
図４は、米国特許出願第１４／９２０，２４６号、第１５／１４９，３２３号、及び第１５／１４９，４２９号に記載された距離センサのうちのいずれかなどの距離センサの光投影システムにより投影されることがあるもう１つの例の投影パターン４００を図示する。図示したように、パターンは、グリッドを形成するように配列された複数のドット４０２１〜４０２ｎ（以降、個別に「ドット４０２」と呼ぶ又は集合的に「ドット４０２」と呼ぶ）を含む。ドット４０２は、破線、ｘ、等などの他の形を取ることができ、したがって、図４では、例の目的でドットを採用する。ドット４０２は、グリッドのｘ軸及びｙ軸に沿って配列され、その結果、複数の行ａ〜ｆ及び複数の列１〜１２が形成される。ドット４０２の軌跡は、ｘ軸に平行である（例えば、沿って動く）。
【００２６】
集合的に、複数の行ａ〜ｆを、「ラインセット」と呼ぶことができる。ラインセットは、このケースでは互いにすべて平行な複数の行を含み、ここではラインセット内の行のうちの少なくとも２つが異なるパターン密度（ドット４０２の分布又は間隔）を示す。さらなる例では、（例えば、ｙ軸に沿った）行同士の間の間隔もまた、そのラインセット内のすべての行について同じである。
【００２７】
図４の例では、行ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、及びｆの各々は、図示したように、ドット４０２同士の間の間隔に関して異なるパターン密度を示すことがある。例えば、パターン密度は、行ａで最大であり、行ｆで最小であってもよく、行ｂ、ｃ、ｄ、及びｅでは最小密度と最大密度との間のどこかになる。その上、行のパターン、すなわち、順番ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが、ｙ軸に沿って何回も繰り返されることがある。図４に図示した例では、行のパターンは、４回繰り返される。すなわち、行ａ〜ｆの４つのグループがある。
【００２８】
パターン４００を、例えば、米国特許出願第１４／９２０，２４６号、第１５／１４９，３２３号、及び第１５／１４９，４２９号に記載されたような１つ以上の回折光学素子と組み合わせて垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイ４１０により投影することができる。１つの例では、ＶＣＳＥＬチップ上の穴（例えば、レーザを収容する空洞）の配列を、パターン４００を生成するように指定することができる。例えば、パターン４００と同様に、穴の配列を、一連の行として指定することができ、ここでは各々の行の穴同士の間の間隔が、変わることがある。
【００２９】
例えば、ＶＣＳＥＬアレイ４１０のＶＣＳＥＬ穴配置を、複数の「穴ラインセット」から構成することができる。このケースでは、穴ラインセットは、互いにすべて平行な複数の穴ライン（又は穴の行）を含むことができ、ここでは穴ラインセット内の少なくとも２つのラインが、穴の異なる密度（分布又は間隔）を示す。さらなる例では、（例えば、ｙ軸に沿った）穴ライン同士の間の間隔は、すべての穴ラインに関して同じであってもよい。
【００３０】
図５は、米国特許出願第１４／９２０，２４６号、第１５／１４９，３２３号、及び第１５／１４９，４２９号に記載された距離センサのうちのいずれかなどの距離センサの光投影システムにより投影されることがあるもう１つの例の投影パターン５００を図示する。図示したように、パターンは、グリッドを形成するように配列された複数のドット５０２１〜５０２ｎ（以降、個別に「ドット５０２」と呼ぶ又は集合的に「ドット５０２」と呼ぶ）を含む。ドット５０２は、破線、ｘ、等などの他の形を取ることができ、したがって、図５では、例の目的でドットを採用する。図４におけるように、ドット５０２は、グリッドのｘ軸及びｙ軸に沿って配列され、その結果、複数の行ａ〜ｆ及び複数の列１〜１２が形成される。ドット５０２の軌跡は、ｘ軸に平行である（例えば、沿って動く）。
【００３１】
図４におけるように、行ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、及びｆの各々は、図示したように、ドット５０２同士の間の間隔に関して異なるパターン密度を示すことがある。例えば、パターン密度は、行ａで最大であり、行ｆで最小であってもよく、行ｂ、ｃ、ｄ、及びｅでは最小密度と最大密度との間のどこかになる。その上、行のパターン、すなわち、順番ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが、ｙ軸に沿って何回も繰り返されることがある。図５に図示した例では、行のパターンは、４回繰り返される。すなわち、行ａ〜ｆの４つのグループがある。
【００３２】
パターン５００を、例えば、米国特許出願第１４／９２０，２４６号、第１５／１４９，３２３号、及び第１５／１４９，４２９号に記載されたような１つ以上の回折光学素子と組み合わせて垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイ５１０により投影することができる。１つの例では、ＶＣＳＥＬチップ上の穴（例えば、レーザを収容する空洞）の配列を、パターン５００を生成するように指定することができる。例えば、パターン５００と同様に、穴の配列を、一連の行として指定することができ、ここでは各々の行の穴同士の間の間隔は、変わることがある。
【００３３】
図６は、米国特許出願第１４／９２０，２４６号、第１５／１４９，３２３号、及び第１５／１４９，４２９号に記載された距離センサのうちのいずれかなどの距離センサの光投影システムにより投影されることがあるもう１つの例の投影パターン６００を図示する。図示したように、パターンは、グリッドを形成するように配列された複数のドット６０２１〜６０２ｎ（以降、個別に「ドット６０２」と呼ぶ又は集合的に「ドット６０２」と呼ぶ）を含む。ドット６０２は、破線、ｘ、等などの他の形を取ることができ、したがって、図６では、例の目的でドットを採用する。図４及び図５のように、ドット６０２は、グリッドのｘ軸及びｙ軸に沿って配列され、その結果、複数の行ａ〜ｆ及び複数の列１〜１２が形成される。ドット６０２の軌跡は、ｘ軸に平行である（例えば、沿って動く）。
【００３４】
図４〜図５におけるように、行ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、及びｆの各々は、図示したように、ドット６０２同士の間の間隔に関して異なるパターン密度を示すことがある。例えば、パターン密度は、行ａで最大であり、行ｆで最小であってもよく、そして行ｂ、ｃ、ｄ、及びｅでは最小密度と最大密度との間のどこかになる。その上、行のパターン、すなわち、順番ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが，ｙ軸に沿って何回も繰り返されることがある。図６に図示した例では、行のパターンは、４回繰り返される。すなわち、行ａ〜ｆの４つのグループがある。
【００３５】
パターン６００を、例えば、米国特許出願第１４／９２０，２４６号、第１５／１４９，３２３号、及び第１５／１４９，４２９号に記載されたような１つ以上の回折光学素子と組み合わせて垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイ６１０により投影することができる。１つの例では、ＶＣＳＥＬチップ上の穴（例えば、レーザを収容する空洞）の配列を、パターン６００を生成するように指定することができる。例えば、パターン６００と同様に、穴の配列を、一連の行として指定することができ、ここでは各々の行の穴同士の間の間隔は、変わることがある。
【００３６】
図７は、本開示による、様々な密度の投影パターンを使用する距離測定のための方法７００の１つの例を図示する流れ図である。方法７００を、例えば、距離センサのプロセッサ又は図８に図示したプロセッサ８０２などのプロセッサにより実行することができる。例の目的で、方法７００を、処理システムにより実行されるとして説明する。
【００３７】
方法７００を、ステップ７０２において始めることができる。ステップ７０４では、処理システムは、光のパターンを距離センサのカメラの視野内の被写体へと投影するように距離センサの投影システム（例えば、レーザ光源、回折光学素子、レンズ、及び又は他の構成要素を含む光学系のセット）に命令することができる。１つの例では、光のパターンは、人間の目には実質的に見えない波長で放射される光（例えば、赤外線）を含むことができる。パターンは、ドット、破線、ｘ、又は他の投影アーティファクトの複数の平行な行を含むことができる。個々の行のパターン密度は、変わることがある。言い換えると、複数の行のうちの少なくとも２つが、投影アーティファクトの異なる空間密度を示す。例えば、複数の行のうちのいくつかは、複数の行のうちの他と比較してより高いパターン密度（例えば、投影アーティファクトのより密接した間隔）を有することがある。
【００３８】
ステップ７０６では、処理システムは、被写体の画像を取得するように距離センサのカメラに命令することができ、ここでは画像が光のパターンを含む。１つの例では、カメラは、赤外線検出器及び魚眼レンズを備えることができる。
【００３９】
ステップ７０８では、処理システムは、被写体までの距離を決定するために画像を処理することができる。例えば、米国特許出願第１４／９２０，２４６号、第１５／１４９，３２３号、及び第１５／１４９，４２９号に記載された方法のうちのいずれかを、距離を計算するために使用することができる。１つの例では、パターン内の投影アーティファクトの軌跡に一部は基づいて、被写体までの距離を決定することができる。さらなる例では、パターンの低密度行内の投影アーティファクトの軌跡を、被写体に対するセンサの動きを決定するために使用することができる。動きを知ることは、順に、パターンの高密度行内の投影アーティファクトの軌跡を識別することを可能にする。高密度行内の投影アーティファクトの軌跡を知ることは、順に、高分解能の距離情報を決定することを可能にすることができる。あるいは、処理システムは、距離計算のための遠隔処理システムへ第１の画像及び第２の画像を送ることができる。
【００４０】
方法７００は、ステップ７１０で終わることができる。
【００４１】
明示的に特定しないとはいえ、上に説明した方法７００のブロック、機能、又は動作のうちのいくつかが、特定の用途のために記憶すること、表示すること及び／又は出力することを含むことができることに留意すべきである。言い換えると、方法７００において論じたいずれかのデータ、レコード、フィールド、及び／又は中間結果を、特定の用途に応じてもう１つの装置に記憶する、表示する、及び／又は出力することができる。さらにその上、決定する動作を列挙する又は判断を含む図７のブロック、機能、又は動作は、決定する動作の２つの分岐が実行されることを意味しない。言い換えると、決定する動作の分岐のうちの一方は、決定する動作の結果に応じて実行されなくてもよい。
【００４２】
図８は、センサから被写体までの距離を計算するための例の電子デバイス８００の高水準のブロック図を描く。それはそうとして、電子デバイス８００を、距離センサなどの電子デバイス又はシステムのプロセッサとして実装することができる。
【００４３】
図８に描かれたように、電子デバイス８００は、ハードウェアプロセッサ素子８０２、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、又はマルチコアプロセッサ、メモリ８０４、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又は読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、センサから被写体までの距離を計算するためのモジュール８０５、並びに様々な入力／出力デバイス８０６、例えば、テープドライブ、フロッピドライブ、ハードディスクドライブ又はコンパクトディスクドライブを含むがこれらに限定されない記憶デバイス、受信機、送信機、ディスプレイ、出力ポート、入力ポート、及びキーボード、キーパッド、マウス、マイクロフォン、カメラ、レーザ光源、ＬＥＤ光源、等、などのユーザ入力デバイスを備える。
【００４４】
１つのプロセッサ素子が示されるが、電子デバイス８００が複数のプロセッサ素子を採用することができることに留意すべきである。さらにその上、１つの電子デバイス８００が図に示されるが、上に論じたような方法が特定の例示的な例のために分散型方式又は並列方式で実施される、すなわち、上記の方法のブロック又は全体の方法が多数の電子デバイス又は並列電子デバイスの全体にわたって実施される場合には、この図の電子デバイス８００は、これらの多数の電子デバイスの各々を代表するものとする。
【００４５】
本開示を、機械可読命令により及び／又は、例えば、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含めプログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）、若しくはハードウェア装置上に展開されたステートマシンを使用して、機械可読命令とハードウェアとの組合せで実施することができ、汎用コンピュータ又はいずれかの他のハードウェア等価物、例えば、上に論じた方法に関係するコンピュータ可読命令を、上に開示した方法のブロック、機能及び／又は動作を実行するようにハードウェアプロセッサを構成するために使用することができることに留意すべきである。
【００４６】
１つの例では、センサから被写体までの距離を計算するための本モジュール又はプロセッサ８０５のための命令及びデータ、例えば、機械可読命令を、方法７００に関連して上に論じたようなブロック、機能又は動作を実施するために、メモリ８０４へとロードし、そしてハードウェアプロセッサ素子８０２により実行することができる。さらにその上、ハードウェアプロセッサが「動作」を実行するために命令を実行するときには、このことは、直接動作を実行する及び／又は動作を実行するためにもう１つのハードウェア装置又は構成要素、例えば、コプロセッサ、等を円滑にさせる、管理する、若しくは協同するハードウェアプロセッサを含むはずである。
【００４７】
上に説明した方法に関係する機械可読命令を実行するプロセッサを、プログラムしたプロセッサ又は専用プロセッサとして認識することができる。それはそうとして、本開示のセンサから被写体までの距離を計算するための本モジュール８０５を、実体的な又は物理的な（広く非一時的な）コンピュータ可読記憶デバイス又は媒体、例えば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＲＯＭメモリ、ＲＡＭメモリ、磁気若しくは光ドライブ、デバイス若しくはディスケット、等に記憶することができる。より具体的に、コンピュータ可読記憶デバイスは、安全センサシステムのコンピュータ若しくはコントローラなどのプロセッサ又は電子デバイスによりアクセスされるデータ及び／又は命令などの情報を記憶する能力を提供する任意の物理デバイスを備えることができる。
【００４８】
上に開示した及び他の特徴及び機能の変形形態、又はその代替形態を、多くの他の異なるシステム又はアプリケーションへと組み合わせることができることが認識されるだろう。様々な現在のところ予期されない又は予想されない代替形態、変形、又はその中の変形形態を引き続いて行うことができ、これらもまた別記の特許請求の範囲により含まれるものである。
【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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【国際調査報告】
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