(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの物体（１１２）の少なくとも１つの画像を記録するためのカメラ（１１０）であって、
少なくとも１つの収束要素（１２８）であって、前記収束要素（１２８）を通過する光ビーム（１３２）を収束して少なくとも１つの光学センサ（１１４）によって受信されるビーム経路に沿って移動させるよう適応される、収束要素（１２８）と、
第１の調整可能エリア（１３６）を有する少なくとも１つの第１のアパーチャ要素（１３０）であって、前記収束要素（１２８）と前記光学センサ（１１４）との間の前記ビーム経路内に配置される、第１のアパーチャ要素（１３０）と、
第２の調整可能エリア（１３８）を有する少なくとも１つの第２のアパーチャ要素（１３４）であって、前記第１のアパーチャ要素（１３０）と前記光学センサ（１１４）との間の前記ビーム経路内に配置される、第２のアパーチャ要素（１３４）と、
前記光ビーム（１３２）を受信するよう適応される前記少なくとも１つの光学センサ（１１４）であって、前記第２のアパーチャエリア（１３８）より大きい前記第１のアパーチャエリア（１３６）を含む第１のセッティングにおいて少なくとも１つの第１の写真を生成し、次いで前記第１のアパーチャエリア（１３４）より大きい前記第２のアパーチャエリア（１３８）を含む第２のセッティングにおいて少なくとも１つの第２の写真を生成するようにさらに適応される、光学センサ（１１４）と、
前記少なくとも１つの第１の写真と前記少なくとも１つの第２の写真とを比較することによって前記少なくとも１つの物体（１１２）の少なくとも１つの画像を生成するよう設計される少なくとも１つの評価装置（１４２）
とを含むカメラ（１１０）。
【請求項２】
前記収束要素（１２８）が収束レンズまたは複合レンズ（１５６）を含み、前記複合レンズ（１５６）が第２のアパーチャ装置（１３４）と併せてテレセントリックレンズ（１５８）およびハイパーセントリックレンズのいずれかの役割を果たすよう適応される請求項１に記載のカメラ（１１０）。
【請求項３】
前記第１のアパーチャ要素（１３０）が前記収束要素（１２８）の画像空間（１６６）内の焦点面（１６４）内に配置される請求項１または２に記載のカメラ（１１０）。
【請求項４】
前記第１のアパーチャ要素（１３０）および／または前記第２のアパーチャ要素（１３４）が調整可能なアパーチャストップを含む請求項１から３のいずれか一項に記載のカメラ（１１０）。
【請求項５】
前記第２のアパーチャ要素（１３４）が、前記光ビーム（１３２）の少なくとも１つの特性を空間的に分解する形で修正するよう適応される少なくとも１つの空間光変調装置（１７２）を含み、空間光変調装置は、複数のピクセル（１７６）から成るマトリクス（１７４）を有し、各ピクセル（１７６）は、前記光ビーム（１３２）が前記少なくとも１つの光学センサ（１１４）に到達する前に前記光ビーム（１３２）のうち前記ピクセル（１７６）を通過する部分の少なくとも１つの光学特性を個別に修正することが制御可能な請求項１から４のいずれか一項に記載のカメラ（１１０）。
【請求項６】
少なくとも２つの前記ピクセル（１７６）を別々の変調周波数で周期的に制御するよう適応される少なくとも１つの変調装置をもさらに含む請求項５に記載のカメラ（１１０）。
【請求項７】
前記空間光変調装置（１７２）の前記ピクセル（１７６）が各々、前記第２のアパーチャ要素（１３４）の前記調整可能エリア（１３８）が調整可能な形および／または前記光軸（１１６）に対して垂直な前記第２のアパーチャ要素（１３８）の前記位置が調整可能な形で個別に制御され得る請求項５または６に記載のカメラ（１１０）。
【請求項８】
前記空間光変調装置（１７２）の前記ピクセル（１７６）が各々少なくとも１つのマイクロレンズを含み、前記マイクロレンズが調節可能なレンズである請求項５から７のいずれか一項に記載のカメラ（１１０）。
【請求項９】
前記光学センサ（１１４）が無機撮像装置（１４０）を含む請求項１から８のいずれか一項に記載のカメラ（１１０）。
【請求項１０】
前記無機撮像装置（１４０）が、ピクセル化無機チップ；ピクセル化有機検出器；ＣＣＤチップ、好ましくは多色ＣＣＤチップまたはフルカラーＣＣＤチップ；ＣＭＯＳチップ；ＩＲチップ；ＲＧＢチップを含む請求項９に記載のカメラ（１１０）。
【請求項１１】
前記光学センサ（１１４）が少なくとも１つの縦方向光学センサ（１８４）を含み、前記縦方向光学センサ（１８４）が少なくとも１つのセンサ領域（１８６）を含み、前記縦方向光学センサ（１８４）が前記光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１８６）の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、照明の総出力が同じであれば前記縦方向センサ信号が前記センサ領域（１８６）内の前記光ビーム（１３２）のビーム断面積に依存し、前記評価装置（１４２）がさらに前記縦方向センサ信号の評価によって前記物体（１１２）の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される請求項１から１０のいずれか一項に記載のカメラ（１１０）。
【請求項１２】
少なくとも１つの変調装置をもさらに含み、少なくとも１つの変調周波数の使用によって前記光ビーム（１３２）の強度を変調するよう前記変調装置が適応され、前記照明の総出力が同じであれば前記縦方向センサ信号がさらに前記照明の前記変調の前記変調周波数に依存し、前記評価装置（１４２）がさらに前記変調周波数の評価によって前記物体（１１２）の縦方向位置に関する前記少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される請求項１１に記載のカメラ（１１０）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの物体（１１２）の少なくとも１つの３次元画像を生成するために、前記少なくとも１つの第１の写真内に含まれる第１の情報と前記少なくとも１つの第２の写真内に含まれる第２の情報を組み合わせるよう、前記評価装置（１４２）が適応される請求項１から１２のいずれか一項に記載のカメラ（１１０）。
【請求項１４】
少なくとも１つの開口部（１２０）を有する少なくとも１つのハウジング（１１８）をもさらに含み、前記収束要素（１２８）が前記開口部（１２０）に配置され、前記少なくとも第１のアパーチャ要素（１３０）、前記第２のアパーチャ要素（１３４）および前記光学センサ（１１４）が前記ハウジング（１１８）の内部に配置される請求項１から１３のいずれか一項に記載のカメラ（１１０）。
【請求項１５】
さらに少なくとも１個の照明源を含む請求項１から１４のいずれか一項に記載のカメラ（１１０）。
【請求項１６】
前記変調装置が照明源を変調させるよう適応される請求項１５に記載のカメラ（１１０）。
【請求項１７】
少なくとも１個の可動物体（１１２）の位置を追跡するための追跡システム（１８０）であって、請求項１から１６のいずれか一項に記載のカメラ（１１０）を少なくとも１個含み、さらに少なくとも１個の、物体（１１２）の一連の位置を追跡するように適合される進路制御装置（１９８）を含み、各位置が特定の時点における物体（１１２）の少なくとも１つの縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を含む追跡システム（１８０）。
【請求項１８】
少なくとも１つの物体（１１２）の少なくとも１つの画像を記録する方法であって、
光ビーム（１３２）を受信するよう適用される少なくとも１つの光学センサ（１１４）の使用により、少なくとも１つの第２のアパーチャ要素（１３４）の第２のアパーチャエリア（１３８）より大きい、少なくとも１つの第１のアパーチャ要素（１３０）の第１のアパーチャエリア（１３６）を含むカメラ（１１０）の第１のセッティングにおいて少なくとも１つの第１の写真を生成し、前記第１のアパーチャエリア（１３６）より大きい前記第２のアパーチャエリア（１３８）を含む前記カメラ（１１０）の第２のセッティングにおいて少なくとも１つの第２の写真を生成する工程であって、前記光ビーム（１３２）は収束要素（１２８）を通過して前記少なくとも１つの光学センサ（１１４）に至るビーム経路上を移動するように収束され、前記第１のアパーチャ要素（１３０）は前記収束要素（１２８）と前記光学センサ（１１４）との間の前記ビーム経路内に配置され、前記第２のアパーチャ要素（１３４）は前記第１のアパーチャ要素（１３０）と前記光学センサ（１１４）との間の前記ビーム経路内に配置される、工程と、
前記少なくとも１つの第１の写真と前記少なくとも１つの第２の写真の比較によって前記少なくとも１つの物体（１１２）の少なくとも１つの画像を生成する工程と
を含む方法。
【請求項１９】
前記第１のアパーチャ要素（１３０）および／または前記第２のアパーチャ要素（１３４）が調整可能なアパーチャストップを含み、前記アパーチャストップの前記アパーチャエリアが調整され、および／または前記カメラ（１１０）の前記光軸（１１６）に垂直な前記第２のアパーチャ要素（１３４）の位置が調整される請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２のアパーチャ要素（１３４）が、前記光ビーム（１３２）の少なくとも１つの特性を空間的に分解する形で修正するよう適応される少なくとも１つの空間光変調装置（１７２）を含み、前記空間光変調装置は、複数のピクセル（１７６）から成るマトリクス（１７４）を有し、各ピクセル（１７６）が、前記第２のアパーチャ要素（１３４）の前記第２の調整可能なエリア（１３８）が調整され、および／または前記カメラ（１１０）の前記光軸（１１６）に垂直な前記第２のアパーチャ要素（１３４）の前記位置が調整される形で、前記光ビーム（１３２）が前記少なくとも１つの光学センサ（１１４）に到達する前に前記光ビーム（１３２）のうち前記ピクセル（１７６）を通過する部分の少なくとも１つの光学特性を修正するよう個別に制御される請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも２つの第２の写真が生成され、前記少なくとも２つの第２の写真を生成する工程の間で前記カメラ（１１０）の前記光軸（１１６）に対して垂直な前記第２のアパーチャ要素（１３４）の前記位置が調整される請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
撮像用途、カメラ用途、機械視覚または光リソグラフィーにおける計測学用途、品質管理用途、監視用途、安全用途、製造用途、自動車用途、自律運転用途、ナビゲーション用途、ローカライゼーション用途、娯楽用途、家庭用途から成る群から選択される使用目的のためのカメラ（１１０）に関する請求項１から１６のいずれか一項に記載のカメラ（１１０）を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１個の物体の少なくとも１枚の画像、特に３次元画像を光学的に記録することにより、物体の位置を深度に関して判定するカメラに関する。さらに、本発明は、追跡システム、少なくとも１つの物体の少なくとも１つの画像を光学的に記録する方法およびカメラの特異的用途にも関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも１つの物体の少なくとも１つの画像を光学的に記録する様々なカメラが知られており、カメラは一般的に少なくとも１つの開口部を有するハウジングを含み、開口部に配置される収束レンズなどの収束要素は、収束要素を通過する光ビームを収束して、ハウジング内に配置される少なくとも１つの光学センサによって受信される光軸に沿ったビーム経路上を移動させるように適応される。一般的に、光学センサはピクセル化無機チップなど無機撮像センサ；ピクセル化有機検出器；ＣＣＤチップ、好ましくは多色ＣＣＤチップまたはフルカラーＣＣＤチップ；ＣＭＯＳチップ；ＩＲチップ；ＲＧＢチップを含む。
【０００３】
さらに、ＦｉＰ効果を採用する光学センサも知られている。国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号および国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号ではそれぞれ、少なくとも１つの光学センサを含むカメラを開示しており、この光学センサは少なくとも１つのセンサ領域を示す。本発明では、光学センサは、センサ領域の照明に依存する形で少なくとも１個のセンサ信号を生成するよう設計される。いわゆる「ＦｉＰ効果」に従って、センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、照明の幾何学形状、特にセンサエリア上の照明のビーム断面積に依存する。検出器はさらに、少なくとも１つの幾何学的情報項目をセンサ信号から生成するよう設計された少なくとも１個の評価装置を有する。物体の３Ｄ画像を提供するため、少なくとも１つの縦方向光学センサおよび少なくとも１つの横方向光学センサを含む組み合わせが提案される。
【０００４】
上述の装置および検出器により、具体的には国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号および国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号において開示されている検出器によって様々な優位性が示唆されているものの、依然、特に、簡潔で費用効率的でありながらも信頼性が高い、特に３Ｄ画像を記録する空間カメラに関して、改良が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号
【特許文献２】国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、この種の既知の装置および方法の不利点を少なくとも実質的に回避する、少なくとも１つの物体の少なくとも１つの画像を光学的に記録する装置および方法を明確にすることである。特に、３Ｄ画像を記録するための、単純で費用効率が高いながらも信頼性のある、改善された空間カメラが望ましいと思われる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、独立特許請求項の特徴を有する本発明によって解決される。個別にまたは組み合わせて実現することができる本発明の有利な発展形態は、従属請求項および／または以下の明細書および詳細な実施形態において提示される。
【０００８】
本明細書で使用されるとき、「有する」、「含む」および「含有する」という表現、ならびにそれらの文法上の変形は、非排他的な形で使用される。したがって、「ＡはＢを有する」という表現、および「ＡはＢを含む」または「ＡはＢを含有する」という表現は、ＡはＢのほかに、１個または複数のさらなる構成要素および／または成分を含有するという事実と、ＡにおいてＢ以外の構成要素、成分または要素が存在しない状況も指す場合がある。
【０００９】
本発明の第１の態様において、少なくとも１つの物体の少なくとも１つの画像を光学的に記録する、特に物体の３Ｄ画像を記録することにより、物体の位置を深度に関して判定するカメラが開示される。
【００１０】
「物体」は一般的に、生物物体および非生物物体から選択される１個の任意の物体であってもよい。したがって、一例として、少なくとも１個の物体は１個または複数の物品および／または１個の物品を構成する１個または複数の部分を含み得る。付加的にまたは代替的に、物体は、少なくとも１個の生物および／またはその１つ以上の部分、例えばユーザなど人間および／または動物の１つ以上の身体部分であってもよい。
【００１１】
本明細書で使用されるとき、「位置」は一般的に、空間内の物体の配置および／または配向に関する情報の任意の項目を指す。この目的に対し、一例として、１つまたは複数の座標系を使用してもよく、また物体の位置は１つ、２つ、または３つ以上の座標の使用によって判定され得る。一例として、１つまたは複数のデカルト座標系および／または他の種類の座標系が使用され得る。一例において、この座標系は、カメラが有している予め設定された位置および／または配向の座標系であってもよい。以下にてさらに詳しく概説されるとおり、カメラは、カメラの主たる視野方向を構成し得る光軸を有し得る。光軸は、ｚ軸など、座標系における１つの軸を形成し得る。さらに、１つまたは複数の付加的な軸、好ましくはｚ軸に対して垂直な軸を設けてもよい。
【００１２】
したがって、一例として、光軸がｚ軸を構成し、また付加的にｚ軸に対して垂直かつ互いに垂直であるｘ軸とｙ軸が提供され得る座標系がカメラ向けに採用され得る。一例として、光学センサは、この座標系の原点など、この座標系における特定の点に所在し得る。この座標系において、ｚ軸に平行または逆平行な方向を、縦方向と見なすことができ、またｚ軸に沿った座標を、縦方向座標と見なすことができる。縦方向に対して垂直な任意の方向を横方向と見なすことができ、ｘ座標および／またはｙ座標を横方向座標と見なすことができる。
【００１３】
あるいは、他の種類の座標系を使用してもよい。したがって、一例として、光軸がｚ軸を形成する極座標系を使用することができ、またｚ軸からの距離および極角を付加的座標として使用することができる。同じく、ｚ軸に平行または逆平行な方向を縦方向と見なすことができ、またｚ軸に沿った座標を縦方向座標と見なすことができる。ｚ軸に対して垂直な任意の方向を横方向と見なすことができ、また極座標および／または極角を横方向座標と見なすことができる。
【００１４】
本明細書で使用されるとき、カメラは、少なくとも１個の物体の少なくとも１つの画像を提供するように適合される装置である。このように、カメラは一般的に写真撮影の実施向けに適応される装置である。具体的に、カメラは３Ｄ写真撮影、具体的にはデジタル３Ｄ写真撮影に使用され得る。このように、カメラはデジタル３Ｄカメラを形成するか、またはデジタル３Ｄカメラの一部であってもよい。カメラは、固定式装置であるか、または移動式装置であってもよい。さらに、カメラは独立型装置であるか、あるいはコンピュータ、車両または他の装置など、別の装置の一部をも形成し得る。さらに、カメラは携帯型装置であってもよい。カメラの他の実施形態も実現可能である。
【００１５】
本明細書で使用されるとき、「写真撮影」という用語は一般的に、少なくとも１つの物体の画像情報を取得する技術を指す。本明細書でさらに使用されるとき、「デジタル写真撮影」という用語は一般的に、照明の強度を示す電気信号、好ましくは、デジタル電気信号を生成するよう適応された複数の感光性要素の使用によって、少なくとも１つの物体の画像情報を取得する技術を指す。本明細書でさらに使用されるとき、「３Ｄ写真撮影」という用語は一般的に、３次元空間における少なくとも１つの物体の画像情報を取得する技術を指す。それに伴い、３Ｄカメラは３Ｄ写真撮影の実施向けに適応された装置である。カメラは一般的に、単一の画像、例えば単一の３Ｄ画像を取得するために適応され得るか、または複数の画像、例えば一連の画像を取得するために適応され得る。このように、カメラは、例えばデジタルビデオシーケンスの取得など、ビデオ用途向けに適応されたビデオカメラであってもよい。後者の場合、カメラは好ましくは画像シーケンスを保存するためのデータメモリを含む。このように、一般的に、本発明は少なくとも１つの物体の撮像用のカメラ、具体的にはデジタルカメラ、より具体的には３Ｄカメラまたはデジタル３Ｄカメラを指す。上記にて概説のとおり、「撮像」という用語は、本明細書で使用されるとき、一般的に、少なくとも１つの物体の画像情報の取得を指す。
【００１６】
カメラは、実現可能な何らかの形で少なくとも１個の物体の少なくとも１つの画像を提供するように適合され得る。したがって、情報は例えば電子的、視覚的、聴覚的に、あるいはこれらの任意の組合せの形で提供され得る。画像はさらに、カメラのデータ記憶装置または別個の装置に保存するか、および／または無線インターフェースおよび／または有線インターフェースなど、少なくとも１つのインターフェースを介して提供することができる。
【００１７】
本発明に記載の少なくとも１つの物体の光学画像を記録するカメラは、
−  少なくとも１つの収束要素であって、収束要素を通過する光ビームを収束して少なくとも１つの光学センサによって受信されるビーム経路に沿って移動させるように適応される、収束要素と、
−  第１の調整可能エリアを有する少なくとも１つの第１のアパーチャ要素であって、収束要素と光学センサとの間のビーム経路内に配置される、第１のアパーチャ要素と、
−  第２の調整可能エリアを有する少なくとも１つの第２のアパーチャ要素であって、第１のアパーチャ要素と光学センサとの間のビーム経路内に配置される、第２のアパーチャ要素と、
−  光ビームを受信するよう適応される少なくとも１つの光学センサであって、第２のアパーチャエリアより大きい第１のアパーチャエリアを含む第１のセッティングにおいて少なくとも１つの第１の写真を生成し、次いで第１のアパーチャエリアより大きい第２のアパーチャエリアを含む第２のセッティングにおいて少なくとも１つの第２の写真を生成するようにさらに適応される、光学センサと、
−  少なくとも１つの第１の写真と少なくとも１つの第２の写真とを比較することによって少なくとも１つの物体の少なくとも１つの画像を生成するよう設計される少なくとも１つの評価装置
とを含む。
【００１８】
本発明では、上に挙げた構成要素は別々の構成要素であってもよい。あるいは、上に挙げた構成要素のうち複数を１つの構成要素に一体化してもよい。さらに、少なくとも１個の評価装置は、転送装置および光学センサから独立した別個の評価装置として形成され得るが、好ましくはセンサ信号を受信できるよう光学センサに接続され得る。あるいは、少なくとも１個の評価装置を完全にまたは部分的に、光学センサに一体化してもよい。
【００１９】
好ましくは、少なくとも１つの物体の光学画像を記録するために適応されるカメラは、少なくとも１つの物体の光学画像を、特に、可能な限り他の物体および／または照明源による干渉を受けずに記録できるよう、少なくとも１つのハウジング、特に単一のハウジングを含む。したがって、好ましくは、ハウジングは少なくとも１つの開口部を有する硬質ケースを含み、ハウジングの開口部に少なくとも１つの収束要素が配置される一方、主に上述の理由により、ハウジングの内部に少なくとも１つの光学センサが配置される。加えて、カメラのさらなる要素もハウジングの内部または外部に配置され得る。好ましくは、少なくとも１つの第１のアパーチャ要素のほか、少なくとも１つの第２のアパーチャ要素がハウジングの内部に配置され得る一方、少なくとも１つの物体の画像を少なくとも１つ生成するよう設計された少なくとも１つの評価装置が、カメラの目的および／または設計に応じてハウジングの内部または外部に配置され得る。さらに、カメラの付加的要素、特に少なくとも１つの照明源、少なくとも１つの変調装置および／または少なくとも１つの撮像装置も、技術的および／または設計関連の検討事項に応じてハウジングの内部または外部に配置され得る。
【００２０】
本発明によれば、カメラは少なくとも１つの転送装置を含み、転送装置は少なくとも１つの収束要素および少なくとも１つの第１のアパーチャ要素を含む。本発明では、収束要素を通過する光ビームを収束して、少なくとも１つの光学センサによって受信されるビーム経路に沿って、好ましくはカメラの光軸に沿って移動させるように適応される収束要素は、入射光ビームに対して収束特性を示す光学要素を含み得る。好ましくは、この目的のため、光学レンズ、特に１つまたは複数の屈折レンズ、特に凸レンズまたは薄い両凸レンズなど薄い収束性屈折レンズ、および／または１つまたは複数の凸型ミラー、および／または後で詳しく説明するテレセントリックレンズまたはハイパーセントリックレンズの役割を果たすよう適応され得る複合レンズが、共通の光軸に沿って配列され得る。
【００２１】
最も好ましくは、物体から発生する光ビームは最初に、収束要素および第１のアパーチャ要素を含む少なくとも１つの転送装置を通って移動し、その後、第１のアパーチャ要素と光学センサとの間のビーム経路内に配置された第２のアパーチャ要素を通って移動し、最終的に１つまたは複数の光学センサに衝突し得る。本明細書で使用されるとき、「転送装置」という用語は、物体から発生する少なくとも１つの光ビームをカメラ内の光学センサへと転送するよう構成設定され得る光学要素を指す。このように、物体から伝播する光を光学センサへと供給するよう転送装置を設計することができ、この供給は任意的に、転送装置の結像特性により、そうでなければ非結像特性によって有効化することができる。特に、転送装置は、電磁放射が光学センサに供給される前に、その電磁放射を収集するよう設計され得る。
【００２２】
加えて、少なくとも１つの転送装置は結像特性を有し得る。結果的に、転送装置は少なくとも１つの結像要素、例えば少なくとも１つのレンズおよび／または少なくとも１つの曲面鏡を有するが、何故ならそのような結像要素の場合、例えばセンサ領域上での照明の幾何学形状は、例えば転送装置と物体との間の距離といった相対的配置に依存し得るからである。本明細書で使用されるとき、転送装置は、特に物体が光学センサの可視範囲内に配列される場合に、物体から発生する電磁放射が完全に光学センサへ転送されるような形で設計され得る。
【００２３】
加えて、転送装置はまた、例えば変調転送装置を使用するなどにより、光ビームの変調向けに使用され得る。本発明では、変調転送装置を、入射光ビームが光学センサに衝突し得る前に入射光ビームの周波数および／または強度を変調させるよう適応させることができる。本発明では、変調転送装置は光ビームを変調させる手段を含み得る、および／または変調装置によって制御することができ、変調転送装置は評価装置の一部であってもよく、および／または少なくとも部分的に別個のユニットとして実装され得る。
【００２４】
収束要素に加え、転送装置はさらに、既に上述のとおり、少なくとも１つの第１のアパーチャ要素をも含み、これは「フィールドアパーチャ」と表わされる場合もある。加えて、カメラはさらに、第１のアパーチャ要素と光学センサとの間のビーム経路内に配置される少なくとも１つの第２のアパーチャ要素をも含み、これは「出口アパーチャ」と呼ばれる場合もある。一般的な用法として、「アパーチャ要素」という用語は、後で光学センサに衝突する入射光ビームのビーム経路上に配置される光学要素を指し、アパーチャ要素は入射光ビームの一部のみ通過させ得る一方、入射光ビームの他の部分は制止および／または反射され、例えば光学センサの外部の１つまたは複数の標的へと向かう。結果として、「アパーチャ要素」という用語は、不透明な本体と、その不透明な本体に挿入された開口部とを有する光学要素を指し、その不透明な本体は、入射光ビームのさらなる通過を制止および／または反射するよう適応され得る一方、入射光のうち、通常は「アパーチャ」と呼ばれる開口部に衝突し得る部分がアパーチャ要素を通過し得る。このように、アパーチャ要素は「絞り」または「ストップ」と呼ばれる場合もあり、「アパーチャストップ」という用語は、焦点面に到達する入射光ビームの輝度を制限する形でストップが適応される場合に使用され得る一方、「フィールドストップ」または「フレアストップ」という用語はストップが他の目的のために適応される場合に使用され得る。
【００２５】
好ましくは、アパーチャ要素の開口部は調整可能であってもよい。したがって、アパーチャ要素はアパーチャの開口度を各々調整可能に対応する調整可能エリアを有し得る。結果として、調整可能エリアはアパーチャ要素の開口度の指標となり得る。この目的に対し、アパーチャの開口部は、開口度が異なる少なくとも２通りの個別の状態の間で切り替え可能であってもよい。したがって、一例として、アパーチャの開口部は、異なる開口度を示す少なくとも２通りの個別の状態の間で切り替え可能であってもよい。さらなる一例として、アパーチャの開口部は、段階的にといったように、開口度の増加または減少を示し得る３通り、４通り、５通りまたは６通り以上の個別の状態の間で切り替え可能であってもよい。ただし、さらなる例も可能である。代替的に、アパーチャ要素の開口部は任意の範囲内で連続的な形で、例えば「虹彩絞り」または単に「虹彩」とも呼ばれる調整可能な絞りの使用によって切り替え可能であってもよい。
【００２６】
好ましくは、アパーチャ要素の開口部は、特にアパーチャ要素の中心が複数の異なる個別の状態の間で保持され得る形で、アパーチャ要素の中心に配置され得る。本発明では、アパーチャ要素は、特に、カメラのハウジングの内部で、アパーチャ要素の中心がカメラの光軸と合致する形で配置され得る。代替的に、複数の異なる個別の状態の間でのアパーチャの開口部の切り替えに加え、アパーチャ要素の位置、特にアパーチャ要素の中心はさらに、複数の異なる個別の状態のうち少なくとも２通りの状態の間でカメラの光軸に対して垂直となり得る形で調整可能であってもよい。ただし、例えばアパーチャ要素の中心がカメラの共通の光軸から外れる位置に配置され得る場合など、他の配列も可能となり得る。
【００２７】
代替的に、本発明に記載のアパーチャ要素は、入射光ビームの一部だけの通過を許容すると同時に、入射光ビームの他の部分は制止および／または反射され、例えば光学センサの外部の１つまたは複数の標的へと向かう状態になるように適応され得る、ピクセル化光学要素を含み得る。特に、ピクセル化光学要素は、略して「ＳＬＭ」とも呼ばれる少なくとも１つの空間光変調装置を含み得、ＳＬＭは、入射光ビームの少なくとも１つの特性を空間的に分解する形で修正するよう、特に入射光ビームの伝達性および／または反射性を局所的に修正するよう適応され得る。この目的に対し、ＳＬＭは複数のピクセルから成るマトリクスを含み得、これらのピクセルは各々、光ビームの一部の各ピクセルの通過を許容するまたは許容しないために、個別にアドレス指定可能とし得る。本発明では、各ピクセルを通過し得ない光ビームの部分は、吸収され得、および／または、例えば特にこの目的のために提供され得る１つまたは複数の標的に向けて反射され得る。このように、ＳＬＭは本発明に記載のアパーチャ要素の種類の片方または両方、すなわち第１のアパーチャ要素と、好ましくは第２のアパーチャ要素も提供する能力を示し得る。この目的に対し、ＳＬＭのピクセルは各々、特に好適な一実施形態において、複数のマイクロレンズから成る配列を含み得、これらのマイクロレンズは各々、好ましくは調節可能なレンズであってもよい。代替的または付加的に、ＳＬＭのピクセルは各々、さらに特に好適な一実施形態において、複数のマイクロミラーから成る配列を含むデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を含み得、これらのマイクロミラーは各々、好ましくは調節可能なミラーであってもよい。後者の類の入射光ビームの空間変調は、「デジタルライトプロセッシング（登録商標）」または「ＤＬＰ」と呼ばれる場合もある。さらに、カメラは少なくとも２つのピクセルを別々の変調周波数で周期的に制御するよう適応され得る少なくとも１つの変調装置をも含み得る。
【００２８】
さらに、空間光変調装置のピクセルの各々を個別に制御可能となり得ることから、アパーチャ要素の調整可能エリアは、伝達性および／または反射性が異なる複数の状態の間で調整可能となり得る。代替的または付加的に、アパーチャ要素の位置、例えばカメラの光軸に対して垂直なアパーチャ要素の位置などもさらに調整可能となり得る。これらの目的に対し、選択された数の個別のピクセルは各々、選択された数のピクセルのアドレス指定によって生成されたアパーチャエリアを入射光ビームが通過できる状態にするという形で制御され得る。後でさらに詳しく記載されるとおり、カメラの光軸を基準にアパーチャ要素の位置を調整することにより、収束要素の真正面に位置しない物体も結果的に観察可能となり得る。その結果、本発明に記載のカメラの視覚的範囲を、特に既知のテレセントリックレンズ系またはハイパーセントリックレンズ系に関して、拡大することができる。
【００２９】
さらに、本発明に記載のカメラは少なくとも１つの光学センサ、すなわち１つまたは複数の物体の少なくとも１つの光学画像を取得することが可能である装置をも含む。
【００３０】
特に好適な一実施形態において、光学センサは少なくとも１つの撮像装置を含み得る。本明細書で使用されるとき、「撮像装置」という用語は一般的に、１次元、２次元または３次元の、物体または物体の一部の画像を生成可能な装置を指す。このように、本発明に記載のカメラは、ＩＲカメラまたはＲＧＢカメラ、すなわち３つの別々の接続で、赤色、緑色および青色として指定される３原色を送達するよう設計されたカメラとして使用され得る。したがって、一例として、少なくとも１つの撮像装置は、ピクセル化有機カメラ要素、好ましくはピクセル化有機カメラチップ；ピクセル化無機カメラ要素、好ましくはピクセル化無機カメラチップ、より好ましくはＣＣＤチップまたはＣＭＯＳチップ；モノクロムカメラ要素、好ましくはモノクロムカメラチップ；多色カメラ要素、好ましくは多色カメラチップ；フルカラーカメラ要素、好ましくはフルカラーカメラチップから成る群から選択される少なくとも１つの撮像装置であるか、またはこれを含み得る。撮像装置は、モノクロム撮像装置、マルチクロム撮像装置および少なくとも１つのフルカラー撮像装置から成る群から選択される少なくとも１つの装置であるか、またはこれを含み得る。マルチクロム撮像装置および／またはフルカラー撮像装置は、当業者であれば認識することになるとおり、フィルタ技術の使用により、および／または固有の色感度技法あるいは他の技法の使用により生成され得る。撮像装置の他の実施形態も可能である。本発明において、撮像装置は、物体の複数の部分領域を連続的におよび／または同時に撮像するよう設計され得る。一例として、物体の部分領域は、例えば撮像装置の解像限界によって定められ且つ電磁放射が発せられる物体の１次元、２次元または３次元領域であってもよい。この文脈において、撮像とは、物体の各部分領域から発生する電磁放射が、例えばカメラの少なくとも１つの任意の伝送装置によって、撮像装置に供給されることを意味すると理解されるべきである。電磁線は、物体自体によって、例えば発光放射の形で生成され得る。代替的にまたは付加的に、少なくとも１つのカメラは、物体を照らす少なくとも１つの照明源を含み得る。
【００３１】
特に、撮像装置は、例えば、特に少なくとも１つの列走査および／または線走査を使用する走査法により、複数の部分領域を連続的に撮像するよう設計され得る。ただし、他の実施形態も可能であり、例えば複数の部分領域が同時に撮像される実施形態も可能である。撮像装置は、物体の部分領域の撮像中、部分領域に関連付けられた信号、好ましくは電子信号を生成するよう設計される。信号はアナログ信号および／またはデジタル信号であってもよい。一例として、電子信号は各部分領域と関連付けられ得る。それに伴い、電子信号は同時に生成されるか、または時間的にずれる形で生成され得る。一例として、列走査中または線走査中、例えば或る線内で一列に並んだ、物体の部分領域に対応する電子信号のシーケンスが生成され得る。さらに、撮像装置は、例えば１つまたは複数のフィルタ、および／または電子信号を処理および／または前処理するアナログデジタルコンバータといった１つまたは複数の信号処理装置を含み得る。
【００３２】
さらなる一実施形態において、光学センサはさらに、少なくとも１つのさらなる空間光変調装置（ＳＬＭ）をも含み得る。上述のとおり、ＳＬＭは複数のピクセルから成るマトリクスを含み得、これらのピクセルは各々、個別にアドレス指定可能とし得る。光学センサの目的に対し、空間光変調装置のピクセルは、信号成分の評価によって画像ピクセルに関する深度情報が判定され得る形で、画像の画像ピクセルに割り当てられ得る。結果的に、画像ピクセルの深度情報を、例えば撮像装置によって取得されたような２次元画像と組み合わせて、少なくとも１つの３次元画像を生成することができる。
【００３３】
さらに特に好適な一実施形態において、光学センサは少なくとも１つの、好ましくはカメラのハウジングの内部に配置され得る、好ましくは単一で個別の縦方向光学センサを含み得る。本発明では、縦方向光学センサは少なくとも１つのセンサ領域、すなわち縦方向光学センサ内で入射光ビームによる照明に対して感受性のエリアを有する。本明細書で使用されるとき、「縦方向光学センサ」は一般的に、光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１個の縦方向のセンサ信号を生成するよう設計された装置であり、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、いわゆる「ＦｉＰ効果」に従って、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する。したがって、縦方向センサ信号は一般的に、深度と表わすこともできる縦方向位置の指標となる任意の信号であってもよい。一例として、縦方向センサ信号はデジタル信号および／またはアナログ信号であるか、またはこれを含み得る。一例として、縦方向センサ信号は電圧信号および／または電流信号であるか、またはこれを含み得る。付加的にまたは代替的に、縦方向センサ信号はデジタルデータであるか、またはこれを含み得る。縦方向センサ信号は単一の信号値および／または一連の信号値を含み得る。縦方向センサ信号はさらに、複数の個別の信号を組み合わせることにより、例えば複数の信号の平均化および／または複数の信号の商の形成によって導き出される任意の信号をも含み得る。
【００３４】
さらに、照明の総出力が同じである場合、縦方向センサ信号は照明の変調の変調周波数に依存し得る。縦方向光学センサおよび縦方向センサ信号の潜在的実施形態については、センサ領域内の光ビームのビーム断面積および変調周波数に対する依存性を含め、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号および第２０１４／０９７１８１Ａ１号のいずれかまたは両方において開示されている光学センサを参照するとよい。これに関する限り、カメラは、特に異なる変調の場合に少なくとも２つの縦方向センサ信号を検出するよう、特に少なくとも２つの縦方向センサ信号をそれぞれ異なる変調周波数にて検出するよう設計され得る。評価装置は、少なくとも２つの縦方向センサ信号から幾何学情報を生成するよう設計され得る。国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号および国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号のように、それは、曖昧さを解消することができ、および／または例えば照明の総出力は一般的に未知であるという事実を考慮に入れることができる。
【００３５】
具体的に、ＦｉＰ効果は太陽電池など光検出器において、より好ましくは有機半導体検出器など有機光検出器において観察され得る。したがって、少なくとも１つの縦方向光学センサは少なくとも１つの有機半導体検出器および／または少なくとも１つの無機半導体検出器を含み得る。このように、一般的に光学センサは少なくとも１つの半導体検出器を含み得る。より好ましくは、少なくとも１つの半導体検出器は少なくとも１つの有機材料を含む有機半導体検出器であってもよい。このように、本明細書で使用されるとき、有機半導体検出器は、有機色素および／または有機半導体材料など少なくとも１つの有機材料を含む光学検出器である。少なくとも１つの有機材料に加え、有機材料または無機材料から選択され得る１つまたは複数のさらなる材料も含まれ得る。このように、有機半導体検出器は有機材料のみ含む完全有機半導体検出器として、あるいは１つまたは複数の有機材料と１つまたは複数の無機材料とを含むハイブリッド検出器として設計され得る。ただし、他の実施形態も実現可能である。このように、１つまたは複数の有機半導体検出器および／または１つまたは複数の無機半導体検出器の組み合わせが実現可能である。
【００３６】
第１の実施形態において、半導体検出器は有機太陽電池、色素太陽電池、色素増感太陽電池、固形色素太陽電池、固形色素増感太陽電池から成る群から選択され得る。一例として、具体的には少なくとも１つの縦方向光学センサが上述のＦｉＰ効果を提供する場合には少なくとも１つの光学センサ、あるいは複数の光学センサを備える場合には１つまたは複数の光学センサが、色素増感太陽電池（ＤＳＣ）、好ましくは固形色素増感太陽電池（ｓＤＳＣ）であるか、またはこれらを含み得る。本明細書で使用されるとき、ＤＳＣは一般的に少なくとも２つの電極を有する構成を指し、これらの電極のうち少なくとも１つは少なくとも部分的に透明であり、少なくとも１つのｎ型半導体金属酸化物、少なくとも１つの色素、および少なくとも１つの電解質またはｐ型半導体材料が電極間に埋め込まれる。ｓＤＳＣの場合、電解質またはｐ型半導体材料は固形材料である。一般的に、本発明の範囲内で１つまたは複数の光学センサ向けにも使用され得るｓＤＳＣの潜在的構成については国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号、米国特許第２０１２／０２０６３３６Ａ１号、国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号または米国特許第２０１４／０２９１４８０Ａ１号のうち１つまたは複数を参照するとよい。
【００３７】
その全内容が参照によって本明細書に組み込まれる、国際公開第２０１６／１２０３９２Ａ１号において開示されているさらなる一実施形態において、本発明に記載の縦方向光学センサは、少なくとも１つの第１電極と、少なくとも１つの第２電極と、１つの光伝導性材料から成る、特に第１電極と第２電極との間に埋め込まれた１つの層とを含み得る。本発明において、光伝導性材料は、好ましくはセレン、金属酸化物、第４族の元素または化合物、第３族−第５族化合物、第２族−第６族化合物、およびカルコゲニドから成る群から選択され得、カルコゲニドは硫化物カルコゲニド、好ましくは硫化鉛（ＰｂＳ）；セレン化カルコゲニド、好ましくはセレン化鉛（ＰｂＳｅ）；テルル化カルコゲニド、好ましくはテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）；三元カルコゲニド、好ましくはテルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）、テルル化水銀亜鉛（ＨｇＺｎＴｅ）、または硫セレン化硫化鉛（ＰｂＳＳｅ）；および四元以上のカルコゲニドから成る群から選択される無機光伝導性材料であってもよい。代替的または付加的に、光伝導性材料は、好ましくはフタロシアニン、金属フタロシアニン、ナフタロシアニン、金属ナフタロシアニン、ペリレン、アントラセン、ピレン、オリゴチオフェン、ポリチオフェン、フラーレン、ポリビニルカルバゾールまたはこれらの組み合わせから成る群から選択される有機光伝導性材料であってもよい。ただし、上述のＦｉＰ効果を示し得る他の材料も実現可能となり得る。
【００３８】
複数の異なる縦方向光学センサが入射光ビームに対して異なるスペクトル感度を示し得る場合など、特定の一実施形態において、カメラは少なくとも２つの縦方向光学センサを含んでもよく、その場合、各々の縦方向光学センサを、少なくとも１つの縦方向光学センサ信号を生成するよう適応させることができる。一例として、１０°以下、好ましくは５°以下の角度許容差といった、わずかな角度許容差の許容範囲で、それら複数の縦方向光学センサのセンサエリアまたはセンサ表面の向きを平行にすることができる。本発明では、好ましくはカメラの光軸に沿ったスタックの形で配列され得る、カメラの縦方向光学センサのすべてが、好ましくは透明であってもよい。したがって、光ビームは第１の透明な縦方向光学センサを通過した後、他の縦方向光学センサに、好ましくは順次、衝突し得る。このように、物体からの光ビームは順次、光学カメラ内に存在するすべての縦方向光学センサに到達し得る。
【００３９】
しかし、少なくとも１つの物体の完全な画像を取得する能力を得るには、カメラ内部に１つまたは複数の縦方向光学センサが存在するだけでは十分でないと考えられる。むしろ、カメラは付加的に少なくとも１つの横方向光学センサを含み得る。本明細書で使用されるとき、「横方向光学センサ」という用語は一般的に、物体からカメラへと移動する少なくとも１つの光ビームの横方向位置を判定するように適合される装置を指す。「位置」という用語については、上記の定義を参照するとよい。したがって、好ましくは、横方向位置はカメラの光軸に対して垂直な少なくとも１つの次元における少なくとも１つの座標であるか、または係る座標を含み得る。一例として、横方向位置は、光軸に対して垂直な平面内、例えば横方向光学センサの感光性センサ表面上に光ビームによって生成される光点の位置であってもよい。一例として、平面内の位置はデカルト座標および／または極座標において示され得る。他の実施形態も実現可能である。横方向光学センサの潜在的実施形態については、国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号を参照するとよい。ただし、他の実施形態も実現可能である。
【００４０】
これに関する限り、本発明に記載のカメラは、国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号において開示されているような複数の光学センサから成るスタックを、特に１つまたは複数の縦方向光学センサが１つまたは複数の横方向光学センサと組み合わされる形で含み得る。しかし、本発明によれば、複数の光学センサから成るスタックは、単一で個別の縦方向光学センサと、単一の光学センサ内に付加的に組み込まれ得る単一で個別の横方向光学センサとの組み合わせ、例えば、その全内容が参照によって本明細書に組み込まれる、国際公開第２０１６／０９２４４９Ａ１号に記載されているようなハイブリッドセンサであってもよいという点が有利となり得る。ただし、例えば物体の深度のみ判定すればよい場合のように、横方向光学センサを含まず、単一で個別の縦方向光学センサのみ含み得る実施形態もやはり有利であり得る。
【００４１】
横方向光学センサは、少なくとも１つの横方向センサ信号を提供し得る。本発明では、横方向センサ信号は一般的に、横方向位置の指標となる任意の信号であってもよい。一例として、横方向センサ信号はデジタル信号および／またはアナログ信号であるか、またはこれを含み得る。一例として、横方向センサ信号は電圧信号および／または電流信号であるか、またはこれを含み得る。付加的にまたは代替的に、横方向センサ信号はデジタルデータであるか、またはこれを含み得る。横方向センサ信号は単一の信号値および／または一連の信号値を含み得る。横方向センサ信号はさらに、複数の個別の信号を組み合わせることにより、例えば複数の信号の平均化および／または複数の信号の商の形成によって導き出され得る任意の信号を含んでもよい。
【００４２】
国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号および／または国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号に記載の開示と似た第１の実施形態において、横方向光学センサは、少なくとも１個の第１電極、少なくとも１個の第２電極および少なくとも１個の光起電材料を有する光検出器であってもよく、光起電材料は第１電極と第２電極との間に埋め込まれ得る。このように、横方向光学センサは、１個または複数の有機光検出器など１個または複数の光検出器、最も好ましくは１個または複数の色素増感有機太陽電池（ＤＳＣ、色素太陽電池ともいう）、例えば１個または複数の固体色素増感有機太陽電池（ｓＤＳＣ）であるか、またはこれらを１個または複数含み得る。このように、検出器は少なくとも１個の横方向光学センサの役割を果たす１個または複数のＤＳＣ（１個または複数のｓＤＳＣなど）および少なくとも１個の縦方向光学センサの役割を果たす１個または複数のＤＳＣ（１個または複数のｓＤＳＣなど）を含み得る。
【００４３】
その全内容が参照によって本明細書に組み込まれる、国際公開第２０１６／１２０３９２Ａ１号において開示されているさらなる一実施形態において、本発明に記載の横方向光学センサは、少なくとも１つの第１電極と、少なくとも１つの第２電極と、１つの光伝導性材料から成る、特に第１電極と第２電極との間に埋め込まれた１つの層とを含み得る。このように、横方向光学センサは本明細書において別途記載の光伝導性材料のうち１つ、特にカルコゲニド、好ましくは硫化鉛（ＰｂＳ）またはセレン化鉛（ＰｂＳｅ）を含み得る。同じく、光伝導性材料層は、均質な結晶相、ポリ結晶相、ナノ結晶相および／または非晶質相から選択される組成物を含み得る。好ましくは、好ましくはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含み、第１電極および第２電極の役割を果たし得る透明な伝導性酸化物の２つの層の間に光伝導性材料層が埋め込まれ得る。ただし、他の材料も、特に光学スペクトルの範囲内の所望の透明性範囲に応じて実現可能となり得る。
【００４４】
さらに、少なくとも２個の電極が、横方向センサ信号の記録用として存在し得る。好ましくは、少なくとも２個の電極を、実際には、少なくとも２個の物理的電極の形で配列することができ、各物理的電極は、導電性材料、好ましくは金属製導電性材料、より好ましくは金属製高導電性材料、例えば銅、銀、金、もしくはこれらの種類の材料を含む合金または組成物を含み得る。本発明では、少なくとも２個の物理的電極を各々、好ましくは個々の電極と光学センサ内の光伝導層との間での直接の電気的接触が達成され得る形で、特に横方向センサ信号を、例えば光学センサと評価装置との間の移送経路における付加的抵抗に起因する損失が可能な限り少ない状態で取得することを目的に、配列することができる。
【００４５】
好ましくは、例えば、その全内容が参照によって本明細書に組み込まれる、国際公開第２０１６／０５１３２３Ａ１号に詳しく記載されているように、横方向光学センサの電極のうち少なくとも１つは少なくとも２つの部分電極を有する分割電極であってもよく、横方向光学センサはセンサエリアを有し得、少なくとも１つの横方向センサ信号はセンサエリア内での入射光ビームのｘ位置および／またはｙ位置を示し得る。
【００４６】
例えば、横方向光学センサはセンサエリアを含み得、センサエリアは好ましくは物体からカメラへと移動する光ビームに対して透明であってもよい。したがって、横方向光学センサは、１つまたは複数の横方向、たとえばｘ方向および／またはｙ方向における、光ビームの横方向位置を判定するよう適応され得る。この目的に対し、少なくとも１つの横方向光学センサはさらに、少なくとも１つの横方向センサ信号を生成するよう適応され得る。したがって、横方向光学センサの横方向センサ信号を評価することによって、物体の横方向位置に関する情報を少なくとも１項目生成するよう、評価装置を設計することができる。さらに、物体の横方向位置に関して少なくとも１つの横方向光学センサを使用して得られる情報と、物体の縦方向位置に関して少なくとも１つの縦方向光学センサを使用して得られる情報とを組み合わせることにより、物体の３次元位置に関する情報を取得することができる。この情報は結果的に、両方の種類の情報の使用による、物体の３次元画像の記録に使用され得る。したがって、評価装置は、特に、物体認識アルゴリズム、特徴認識アルゴリズム、画像変換アルゴリズム、および画像比較アルゴリズムのうち１つまたは複数を、特に、２つの写真に写っている、該当する物体または特徴を評価して物体の縦方向位置に関する情報を効率的に取得できる形で採用するよう、規定され得る。
【００４７】
本発明によれば、少なくとも１つの光学センサはさらに、カメラの第１のセッティングにおいて少なくとも１つの第１の写真を生成し、カメラの第２のセッティングにおいて少なくとも１つの第２の写真を生成するよう適応される。本明細書で使用されるとき、「セッティング」という用語は、カメラの特異的な調整、特に、カメラの内部に含まれるアパーチャ要素のアパーチャエリアに関する調整を指す。より詳細には、第１のセッティングは、第１のアパーチャエリアが第２のアパーチャエリアよりも大きくなるように第１アパーチャ要素と第２のアパーチャ要素が調整されるという、カメラの第１の特異的調整を含む。同様に、第２のセッティングは、第２のアパーチャエリアが第１のアパーチャエリアよりも大きくなるように第１アパーチャ要素と第２のアパーチャ要素が調整されるという、カメラの第２の特異的調整を含む。下記にて説明するとおり、第１のセッティングは「フロントモード」と呼ばれる場合もある一方、対照的に、第２のセッティングは「ノーマルモード」と呼ばれる場合もある。
【００４８】
本明細書で使用されるとき、「フロントモード」という用語は、本発明に記載のカメラのアパーチャ要素が個々のアパーチャエリアを受け持ち、収束要素はレンズ系の前方の視野方向に位置する入射瞳が付加的に物体の前方に配置される形で挙動するレンズ系と見なすことができるという、第１のセッティングを指す。一般的な用法として、「入射瞳」という用語は、レンズ系の前方、すなわち「物体空間」とも呼ばれる、レンズ系の方向において衝突してくる光ビームに向かう側で記録されるアパーチャの光学画像を指す。同様に、レンズ系の後方、すなわち「画像空間」とも呼ばれる、レンズ系の方向において衝突してくる光ビームの方向と同じ向き側で記録されるアパーチャの画像は、通常、「射出瞳」と呼ばれる。したがって、アパーチャストップの前方にレンズが存在しないピンホールカメラでは、入射瞳の位置とサイズがアパーチャストップの位置およびサイズと同一である。１つまたは複数の光学要素をピンホールの前方に配置すると、それぞれ、光学要素の倍率に関する光学的特性に応じて画像が拡大されるか、または縮小される結果となり得る。
【００４９】
一方、入射瞳はレンズ系と物体双方の前方の視野方向に配置され得る。これは特に、レンズ系と物体との間に入射瞳が位置する、「エントセントリックレンズ」と呼ばれる場合もある通常のレンズと対照的である。
【００５０】
特に好適な一実施形態において、入射瞳は、例えば、無限遠の視野方向に配置され得、これは物体空間テレセントリックレンズの使用によって達成され得る。この目的に対し、第１のアパーチャ要素は、好ましくはレンズの画像空間内の焦点面内に配置され得る。一般的な用法として、「焦点面」という用語は、光軸に対して垂直に配置される、レンズの焦点が位置する面を指す。結果として、物体の直交射影が生成され得る。言い換えれば、光軸に位置するアパーチャの中心を通過し得る斜光線は結果的に、レンズ系の前方の光軸と平行になり得る。結果として、無限遠の入射瞳を含むテレセントリックレンズの倍率は、物体とテレセントリックレンズとの間の距離とは無関係であることが分かる。結果的に、この特性は、物体空間テレセントリックレンズを計測学用途、例えば機械視覚または光リソグラフィーなどに使用することを可能にする。ただし、物体空間テレセントリックレンズにおけるこの特別な優位性は、テレセントリックレンズの使用によって撮像され得る空間を費やして得られる。したがって、テレセントリックレンズはテレセントリックレンズによって撮像されることになる物体と同程度の大きさである必要がある。言い換えれば、テレセントリックレンズの使用によって画像が記録される元の物体のサイズは結果的に、テレセントリックレンズのサイズによって制限される。
【００５１】
第１の実施例において、テレセントリックレンズは単にアパーチャストップをレンズの複数の焦点のうち１つに配置することよって得られる。一例として、物体空間テレセントリックレンズは、レンズに衝突する入射光ビームから規定されるとおり、レンズの後方に位置するレンズの焦点にアパーチャストップを配置することによって得られる。しかし、一般的に、テレセントリックレンズは複合レンズとして形成され得る。物体空間テレセントリックレンズの機能向けに採用され得る複合レンズの特に好適な一実施例が、後述の図に詳しく描かれている。
【００５２】
上記と対照的に、第２のセッティングで使用されるノーマルモードは、本発明に記載のカメラにおいて、カメラのアパーチャ要素が個々のアパーチャエリアを受け持ち、収束要素はテレセントリックレンズとして挙動しないレンズ系として見なすことができるというセッティングを指す。したがって、レンズ系の倍率は、通常のカメラから既知であるとおり、物体とレンズとの間の距離に依存することが分かる。
【００５３】
結果的に、レンズ系の倍率が物体とカメラとの間の距離に依存しない第１の写真を記録し（フロントモードでの第１のセッティング）、レンズ系の倍率が実際に物体とカメラとの間の距離に依存する第２の写真を記録し（ノーマルモードでの第２のセッティング）、第１の写真と第２の写真を比較することにより、１つまたは複数の物体の画像が得られる。この目的に対し、第１の写真に含まれる１つまたは複数の物体の第１のサイズを、第２の写真にも含まれる１つまたは複数の物体の第２のサイズと比較し、それを基に、特に専用設計の評価装置を使用して１つまたは複数の物体の距離を導き出すことが、特に有利となり得る。
【００５４】
代替的な一実施例において、入射瞳は、無限遠ではないが引き続きレンズ系と物体双方の前方の視野方向に配置され得、これは「ペリセントリックレンズ」と呼ばれる場合もあるハイパーセントリックレンズの使用によって達成され得る。この目的に対し、第１のアパーチャ要素はレンズの画像空間内の焦点面から外れた位置であってもよい。一般的な用法として、ハイパーセントリックレンズは光ビームが物体に向かって収束する形で設計され、これは光線が平行の状態を維持するテレセントリックレンズ、および光ビームが分岐する形で挙動する通常のレンズまたはエントセントリックレンズの双方と対照的である。結果として、入射瞳はレンズの周辺域を移動するにつれ、物体空間から認知され得る。結果的に、物体の特徴をすべて含む単一画像が取得され得ることにより、物体の多様な特徴の分析を迅速に、信頼できる形で、同時に行うことが可能となる。この特性は、ハイパーセントリックレンズを機械視覚において、特に頻度の高いところでは飲料、製薬および化粧品の産業での消費者製品検査に使用することを可能にする。
【００５５】
既に上述のとおり、特に既知のテレセントリックレンズ系またはハイパーセントリックレンズ系に関して、カメラの第１のセッティングと第２のセッティングとの間で、またはカメラの第１のセッティングおよび／または第２のセッティングの範囲内で、カメラの光軸を基準にアパーチャ要素の位置を付加的に調整することにより、本発明に記載のカメラの視覚的範囲を拡大することができる。本明細書で使用されるとき、「アパーチャ要素の位置の調整」という用語は、カメラによって撮影される２回の露出間でのアパーチャ要素の移動を指し得る。結果的に、収束要素の真正面に位置しない物体も観察可能となり得る。好適な一実施例において、少なくとも１つの第１の写真がノーマルモードで撮影され得る一方、一連の複数の第２の写真はフロントモードで撮影され得る。本発明では、第２の写真各々において、カメラの光軸を基準とするアパーチャ要素の位置が異なる値となり得る一方、第１の写真では各々、カメラの光軸を基準とするアパーチャ要素の位置が保持され得る。結果的に、フロントモードで撮影される複数の別々の第２の写真の間で、視野方向を変えることが可能となり得る。結果として、拡大後の視覚的範囲の観察が実現可能となり得、これは特に、少なくとも１つの物体をカメラで追跡する場合に有用となり得る。
【００５６】
このように、本発明に記載のカメラは、少なくとも１つの第１の写真と少なくとも１つの第２の写真を比較することによって少なくとも１つの物体の少なくとも１つの画像を生成するよう設計される、少なくとも１つの評価装置を含む。本明細書で使用されるとき、「評価装置」という用語は一般的に、少なくとも１つの物体の少なくとも１つの画像、特に少なくとも１つの物体の少なくとも１つの３次元画像を、特に物体の位置に関する様々な情報項目を考慮に入れることによって生成するよう設計される、任意の装置を指す。一例として、評価装置は、１個または複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの１個または複数の集積回路、および／または１個または複数のコンピュータ、好ましくは１個または複数のマイクロコンピュータおよび／またはマイクロコントローラなどの１個または複数のデータ処理装置であるか、またはこれらを含み得る。付加的な構成要素は、例えばセンサ信号を受信および／または前処理するための、１個または複数のＡＤコンバータおよび／または１個または複数のフィルタなど、１個または複数の前処理装置および／またはデータ取得装置で構成され得る。本明細書で使用されるとき、センサ信号は一般的に、カメラ内部で使用されるような光学センサのセンサ信号を指す。さらに、評価装置は、１個または数個のデータ記憶装置を含み得る。さらに、上記にて概説のとおり、評価装置は、１つまたは複数の無線インターフェースおよび／または１つまたは複数の有線インターフェースなど、１つまたは複数のインターフェースを含み得る。
【００５７】
少なくとも１個の評価装置は、少なくとも１つのコンピュータプログラム、例えば情報項目を生成する工程を実行または補助する少なくとも１つのコンピュータプログラムを実行するように適合され得る。一例として、センサ信号を入力変数として使用することによって第１の写真と第２の写真の比較を実行し得る、１つまたは複数のアルゴリズムが実装され得る。
【００５８】
評価装置は、少なくとも１個の横方向センサ信号を評価することによって情報のうち少なくとも１つの項目を生成し、また少なくとも１個のセンサ信号を評価することによって物体の色に関する情報の項目を生成するように設計された少なくとも１個のデータ処理装置、特に電子データ処理装置を特に含み得る。したがって、評価装置は、センサ信号を入力変数として使用し、かつこれらの入力変数を処理することによって、物体の少なくとも１つの画像を生成するように設計される。処理は並行して、または続発的に、さらには複合的な形で実行され得る。評価装置は、例えば少なくとも１つの保存された関係および／または既知の関係を計算および／または使用して、これらの情報項目を生成するための任意のプロセスを使用し得る。センサ信号に加え、１つまたは複数のさらなるパラメータおよび／または情報項目が、前記の関係、例えば変調周波数に関する情報のうち少なくとも１つの項目に影響し得る。この関係は、経験的に、解析的にまたは準経験的に判定され得る、また判定可能であり得る。特に好ましくは、この関係は、少なくとも１つの較正曲線、複数の較正曲線からなる少なくとも１つの組、少なくとも１つの関数または上述の可能性の組合せを含む。１つまたは複数の較正曲線は、例えば一連の値およびそれらに関連する関数値の形、例えばデータ保存装置および／またはテーブルに保存され得る。ただし、代替的にまたは付加的に、少なくとも１つの較正曲線を、例えばパラメータ化された形で、および／または、関数式の形で保存することもできる。センサ信号を画像へと処理する場合について、別々の関係が使用され得る。あるいは、センサ信号処理について少なくとも１つの複合的な関係も使用され得る。様々な可能性が考えられ、これらを組み合わせることもできる。
【００５９】
カメラは、前述のとおり、少なくとも１個の評価装置を有する。特に、例えば、少なくとも１つの照明源を制御するように、および／またはカメラの少なくとも１つの変調装置を制御するように評価装置が設計されることによって、少なくとも１個の評価装置は、カメラを完全にまたは部分的に制御または駆動するようにも設計され得る。評価装置は、特に、複数のセンサ信号など、１つまたは複数のセンサ信号、例えば連続的な複数のセンサ信号が異なる照明変調周波数において取得される、少なくとも１つの測定周期を実行するよう設計され得る。
【００６０】
評価装置は、上述のとおり、少なくとも１つのセンサ信号の評価によって物体の少なくとも１つの画像を生成するように設計される。物体の位置は静的であってもよく、または物体の少なくとも１つの運動、例えばカメラまたはその一部と物体またはその一部との間での相対運動を含んでさえもよい。この場合、相対運動は一般的に、少なくとも１つの線形運動および／または少なくとも１つの回転運動を含み得る。運動情報項目は、例えば位置情報のうち少なくとも１つの項目はまた、速度情報のうち少なくとも１つの項目および／または加速度情報のうち少なくとも１つの項目、例えば物体またはその一部とカメラまたはその一部との間における少なくとも１つの相対速度に関する情報の少なくとも１つの項目を含み得るといったように、例えば、異なる時点で取得される情報のうち複数の項目の比較によっても得られる。
【００６１】
上述のとおり、物体空間テレセントリックレンズを取得するためにレンズの画像空間内の焦点面に第１のアパーチャ要素を配置すると、レンズ系の倍率が物体とカメラとの間の距離に依存しないフロントモードの状態にある第１のセッティングにおいて第１の写真を記録し、レンズ系の倍率が物体とカメラとの間の距離に依存するノーマルモードの状態にある第２のセッティングにおいて第２の写真を記録し、第１の写真と第２の写真を比較することにより、１つまたは複数の物体の画像の取得が可能になり得る。この目的に対し、評価装置は第１の写真と第２の写真を比較することによって物体の画像を生成するよう設計される。このように、好ましくは、評価装置は具体的に、第１の写真に含まれる物体の第１のサイズを、第２の写真にも含まれる物体の第２のサイズと比較し、この比較を基に物体の距離を導き出すよう設計され得る。一例として、この比較は、各々の写真に写っている物体と、両方の写真に写っている同じ物体の相互の一致を識別するための適切な方法の適用によって実施され得る。
【００６２】
上述の、光学センサが少なくとも１つのさらなる空間光変調装置（ＳＬＭ）をも含み得るという、さらなる実施形態において、評価装置はさらに、画像の画像ピクセルに空間光変調装置のピクセルを割り当てるよう適応されてもよく、その場合、評価装置はさらに、信号成分の評価によって画像ピクセルの深度情報を判定するよう適応され得る。したがって、評価装置は、少なくとも１つの３次元画像を生成するために、画像ピクセルの深度情報を、例えば撮像装置によって記録された２次元画像と組み合わせるよう適応され得る。
【００６３】
本発明のさらなる実施形態は、物体から検出器へと伝播する光ビームの性質に言及する。本明細書で使用されるとき、光という用語は一般的に、可視スペクトル範囲、紫外スペクトル範囲および赤外スペクトル範囲のうちの１つまたは複数のスペクトル範囲の電磁放射を指す。その中で、可視スペクトル範囲という用語は一般的に３８０ｎｍから７８０ｎｍのスペクトル範囲を指す。赤外光（ＩＲ）スペクトル範囲という用語は一般的に７８０ｎｍから１０００μｍの範囲の電磁放射を指し、７８０ｎｍから１．４μｍの範囲は通常、近赤外光（ＮＩＲ）スペクトル範囲と表わされ、１５μｍから１０００μｍの範囲は遠赤外光（ＦＩＲ）スペクトル範囲と表わされる。紫外スペクトル範囲という用語は一般的に１ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲、好ましくは１００ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲の電磁放射を指す。好ましくは、本発明の範囲内で使用される光は可視光、すなわち可視スペクトル範囲内の光である。
【００６４】
「光ビーム」という用語は一般的に、特定の方向に放射された一定量の光を指す。したがって、光ビームは、光ビームの伝播方向に対して垂直な方向に所定の拡がりを有する光線の束であってもよい。好ましくは、光ビームは１つまたは複数のガウスビームパラメータ、例えばビームウエスト、レイリー長またはその他、空間内でのビーム直径および／またはビーム伝播の進展の特徴付けに適する任意のビームパラメータまたは複数のビームパラメータの組合せによって特徴付けられ得る、１つまたは複数のガウス光ビームであるか、またはこれを含み得る。
【００６５】
光ビームは物体自体によって発せられ得る、すなわち物体から生じ得る。付加的にまたは代替的に、光ビームの別の発生源も実現可能である。したがって、以下にてさらに詳しく概説されるとおり、物体を照らす１個または複数の照明源は、１つまたは複数の一次光線またはビームなど、例えば所定の特徴を有する１つまたは複数の一次光線またはビームの使用によって提供され得る。後者の場合、物体からカメラへと伝播する光ビームは、物体および／または物体に接続された反射装置によって反射される光ビームであってもよい。
【００６６】
ＦｉＰセンサが使用され得る場合には、少なくとも１個の縦方向センサ信号は、光ビームによる照明の総出力が同じである場合、ＦＩＰ効果により、少なくとも１個の縦方向光学センサのセンサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する。本明細書で使用されるとき、ビーム断面積という用語は一般的に、特定の位置での光ビームまたは光ビームによって生じる光点の横方向の拡がりを指す。円形の光点が生成される場合、半径、直径、またはガウスビームウエスト、あるいはガウスビームウエストの２倍が、ビーム断面積の尺度として機能し得る。非円形の光スポットが生成される場合、実現可能な他の方式により、例えば非円形光点と同じ面積を有する円の断面積の判定により、断面積を判定することができ、これは等価ビーム断面積とも呼ばれる。これに関して、極限値、すなわち縦方向センサ信号の最大値または最小値、特に大域的極限値の観測を、光起電材料など相応の材料に衝突する光ビームの断面積が最小限となり得る条件、例えば光学レンズによる影響に応じてその材料が焦点または焦点付近に位置し得るという条件下で採用することが可能となり得る。極限値が最大値である場合、この観測を正のＦｉＰ効果と表わすことができる一方、極限値が最小値である場合はこの観測を負のＦｉＰ効果と表わすことができる。
【００６７】
このように、センサ領域に実際に含まれる材料と無関係に、ただし光ビームによるセンサ領域の照明の総出力が同じである場合、第１のビーム直径またはビーム断面積を有する光ビームは第１の縦方向センサ信号を生成し得る一方、第１のビーム直径またはビーム断面積とは異なる第２のビーム直径またはビーム断面積を有する光ビームは、第１の縦方向センサ信号とは異なる第２の縦方向センサ信号を生成する。国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１のとおり、これらの縦方向センサ信号を比較することにより、ビーム断面積、具体的にはビーム直径に関する少なくとも１つの情報項目が生成され得る。したがって、光ビームの総出力および／または強度に関する情報を得るため、および／または縦方向センサ信号および／または光ビームの総出力および／または総強度についての物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を正規化するために、縦方向光学センサによって生成される複数の縦方向センサ信号を比較することができる。したがって、一例として、縦方向光学センサ信号の最大値が検出され得、またすべての縦方向センサ信号が最大値によって除算され得ることにより、正規化された縦方向光学センサ信号が生成され、その後、この信号が、上述の既知の関係を使用することにより、物体の縦方向情報のうち少なくとも１つの項目へと変換され得る。他の正規化方法も実現可能であり、例えば縦方向センサ信号の平均値を使用して正規化し、平均値ですべての縦方向センサ信号を割ってもよい。他の選択肢も可能である。光ビームのビーム断面積と物体の縦方向位置との間の既知の関係における曖昧さを解消するため、この実施形態が、特に評価装置によって使用され得る。したがって、たとえ物体から光学センサへと伝播する光ビームのビーム特性が十分にまたは部分的に既知である場合でも、多くのビームにおいて、ビーム断面は焦点に達する前では狭まり、その後は再び拡がる。したがって、光ビームが最も狭いビーム断面積を有する焦点の前後において、光ビームの伝播の軸に沿って、光ビームが同じ断面を有する複数の位置が生じる。したがって、一例として、焦点の前後の距離ｚ０において、光ビームの断面積は同一である。このように、光学センサが単一の縦方向光センサのみ含む場合、光ビームの総体的な出力または強度が既知であれば、光ビームの特定の断面積が判定され得る。この情報を使用することにより、焦点からの各縦方向光センサの距離ｚ０が判定され得る。ただし、各縦方向光学センサが焦点の前または後のいずれに位置し得るかを判定するには、付加的な情報、例えば物体および／または光学センサの動きの履歴および／または光学センサが焦点の前または後のいずれにあるかに関する情報が必要となる。
【００６８】
物体から光学センサへと伝播する光ビームの１つまたは複数の特性が既知である場合、物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を、少なくとも１個の縦方向光学センサ信号と物体の縦方向位置との間における既知の関係から導き出すことができる。既知の関係を、１つのアルゴリズムおよび／または１つもしくは複数の較正曲線として、評価装置に保存することができる。一例として、具体的に特にガウスビームに関して、ビーム直径またはビームウエストと物体の位置との間の関係を、ビームウエストと縦方向座標との間のガウス関係を使用することにより、容易に導き出すことができる。したがって、評価装置を、好ましくは光ビームの伝播方向における少なくとも１つの伝播座標上の光ビームのビーム直径の既知の依存性から、および／または光ビームの既知のガウスプロファィルから、物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を判定するために、光ビームのビーム断面積および／または直径を光ビームの既知のビーム特性と比較するよう適応させることができる。
【００６９】
上述のとおり、物体の少なくとも１つの縦方向座標に加え、物体の少なくとも１つの横方向座標も判定され得る。したがって、一般的に、評価装置はさらに、物体の少なくとも１つの横方向座標を、少なくとも１個の横方向光学センサ上での光ビームの位置の判定によって判定するように適合させることができ、少なくとも１個の横方向光学センサはピクセル化された、セグメント化された、または大面積の横方向光学センサであってもよく、これについては国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号においてもさらに概説される。
【００７０】
さらに、本発明に記載のカメラは、物体からカメラへと移動する少なくとも１つの変調後の光ビームを生成することが可能であり得る少なくとも１つの変調装置を含み得、その結果、物体の照明および／または光学センサの少なくとも１つのセンサ領域、例えば少なくとも１つの縦方向光学センサの少なくとも１つのセンサ領域の照明を変調させ得る。好ましくは、変調装置は例えばビームを周期的に遮断する装置の採用などにより、周期的変調を生成するために採用され得る。一例として、光学センサは、少なくとも１つの縦方向光学センサの少なくとも１つのセンサ領域など、物体および／または光学センサの少なくとも１つのセンサ領域における、０．０５Ｈｚ〜１ＭＨｚ、例えば０．１Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数での照明変調をもたらすよう設計され得る。これに関しては、照明変調は、照明の総出力を、好ましくは周期的に、特に単一の変調周波数で周期的に、あるいは複数の変調周波数で同時および／または連続的に変化させるプロセスを意味すると理解される。特に、周期的変調は、照明の総出力の最大値と最小値との間で有効化され得る。本発明では、最小値は０であってもよいが、例えば完全な変調を有効化する必要がないよう、最小値は０より大きい値であってもよい。特に好ましい形で、少なくとも１回の変調は例えば影響を受ける光ビームの正弦波変調、正方形変調、または三角形変調など、周期的な変調であるか、または周期的変調を含む変調であってもよい。さらに、変調は例えば平方正弦波関数、またはｓｉｎ（ｔ２）関数（ｔは時間を表わす）など、複数の正弦波関数の線形結合であってもよい。本発明の特定の効果、優位性および実現可能性を実証するため、本発明では概して正方形変調が変調の典型的形状として採用されるが、この表現は本発明の範囲をこの特定の変調形状に限定する意図があるわけではない。この例を参考に、当業者であれば、異なる変調形状を採用する場合に関連するパラメータや条件の適応方法をかなり容易に認識し得る。
【００７１】
変調は、例えば物体と光学センサとの間のビーム経路において、例えば前記ビーム経路内に配列されている少なくとも１つの変調装置によって有効化され得る。ただし、代替的にまたは付加的に、以下に記載のとおり、物体を照らすための任意の照明源と物体との間のビーム経路において、例えば前記ビーム経路内に配列されている少なくとも１つの変調装置によって変調装置を有効化することもできる。これらの可能性の組み合わせも考えられる。この目的のため、少なくとも１つの変調装置は、例えば、好ましくは一定速度で回転し、したがって照明を周期的に遮断することができる、少なくとも１つの遮断ブレードまたは遮断ホイールを含むビームチョッパまたは他の種類の周期的ビーム遮断装置を含み得る。ただし代替的にまたは付加的に、１つまたは複数の異なる種類の変調装置、例えば電気光学効果および／または音響光学効果に基づく変調装置の使用も可能である。同じく代替的にまたは付加的に、少なくとも１つの任意の照明源自体を、例えば照明源自体が変調強度および／または総出力、例えば周期的変調総出力を有することによって、および／または前記照明源がパルス照明源、例えばパルスレーザとして具現化されることによって、変調照明を生成するよう設計することもできる。したがって、一例として、少なくとも１つの変調装置を照明源に完全にまたは部分的に組み込んでもよい。さらに、代替的にまたは付加的に、カメラは例えば調節可能なレンズなど、それ自体が例えば、少なくとも１つの転送装置に衝突する入射光ビームが少なくとも１つの縦方向光学センサに衝突する前に転送装置を横切ることができるよう、入射光ビームの総強度および／または総出力を変調させる、特に周期的に変調させることによって照明を変調させるよう設計され得る少なくとも１つの任意選択的な転送装置を含み得る。さまざまな可能性が実現可能である。
【００７２】
物体から出る光は、物体自体から生じてよいが、任意に、異なる起点を有していてもよく、この起点から物体へと伝播し、その後、光学センサへと伝播してもよい。後者の場合、例えば使用されている少なくとも１個の照明源に影響され得る。照明源は様々な形で具現化され得る。このように、照明源は例えばカメラの一部である一方でカメラハウジングの外側に、特に別個の光源として配列され得る。照明源は物体から離れて配置され、或る距離から物体を照らし得る。代替的にまたは付加的に、照明源は物体に接続されるか、さらには物体の一部とされてもよく、したがって、一例として、物体から発生する電磁放射は照明源によって直接生成され得る。一例として、少なくとも１個の照明源は物体の表面および／または内部に配置され得、センサ領域を照らす手段となる電磁放射を直接生成し得る。この照射源は、例えば環境光源であるかこれを含み得る、および／または人工照明源であるかまたはこれを含み得る。一例として、少なくとも１個の赤外線放出装置および／または少なくとも１個の可視光放出装置および／または少なくとも１個の紫外光放出装置を、物体の表面に配置することができる。一例として、少なくとも１個の発光ダイオードおよび／または少なくとも１個のレーザダイオードを、物体の表面および／または内部に配置することができる。照明源は特に、以下に挙げる照明源のうち１つまたは複数を含み得る：レーザ、特にレーザダイオード（ただし原則として、代替的にまたは付加的に、他の種類のレーザも使用され得る）；発光ダイオード；白熱電球；ネオンライト；炎源；有機光源、特に有機発光ダイオード；構造化された光源。代替的にまたは付加的に、他の照明源も使用され得る。特に好適なのは、例えば多数のレーザの場合に少なくともおおよそ当てはまるとおり、ガウスビームプロファイルを有する１つまたは複数の光ビームを生成するように照明源が設計される場合である。任意の照明源のさらなる潜在的実施形態については、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号および国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号の１つを参照するとよい。ただし、他の実施形態も実現可能である。
【００７３】
少なくとも１個の任意の照明源は、一般的に、紫外スペクトル範囲、好ましくは２００ｎｍ３８０ｎｍの範囲；可視スペクトル範囲（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）；赤外スペクトル範囲、好ましくは７８０ｎｍ〜１５μｍの範囲のうち少なくとも１つに該当する光を放出し得る。最も好ましくは、少なくとも１個の照明源は、可視スペクトル範囲、好ましくは５００ｎｍ〜７８０ｎｍ、最も好ましくは６５０ｎｍ〜７５０ｎｍまたは６９０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の光を放出するように適合される。本発明において特に好適なのは、縦方向センサのスペクトル感度に関連付けられ得るスペクトル範囲を照明源が示し得る場合、特に、個々の照明源によって照らされ得る縦方向センサが高い強度のセンサ信号を提供し得ることを確保する結果、十分な信号対ノイズ比での光分解能評価が可能となり得る場合である。
【００７４】
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１個の可動物体の位置を追跡する追跡装置が提供される。本明細書で使用されるとき、追跡システムは、少なくとも１個の物体または物体の少なくとも一部における、一連の過去の位置に関する情報を収集するように適合される装置である。付加的に、追跡システムは、少なくとも１個の物体または物体の少なくとも一部について予測される少なくとも１つの将来の位置に関する情報を提供するように適合され得る。追跡システムは少なくとも１個の進路制御装置を有し得、進路制御装置は完全にまたは部分的に電子装置として、好ましくは少なくとも１個のデータ処理装置、より好ましくは少なくとも１個のコンピュータまたはマイクロコントローラとして具現化され得る。同じく、少なくとも１個の進路制御装置は少なくとも１個の評価装置を含み得、および／または少なくとも１個の評価装置の一部であってもよく、および／または完全にまたは部分的に少なくとも１個の評価装置と同一であってもよい。さらに、追跡システムは、物体に接続可能な少なくとも１つのビーコン装置、特に国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号に詳しく記載されているような１つまたは複数のビーコン装置をも含み得る。
【００７５】
追跡システムは、本発明に記載の少なくとも１個のカメラ、例えば上記に挙げた１つまたは複数の実施形態において開示されているような、および／または下記の１つまたは複数の実施形態において開示されているような、少なくとも１個のカメラを含む。追跡システムはさらに、少なくとも１個の進路制御装置をも含む。追跡システムは、複数のカメラ間において重複する容積内での少なくとも１個の物体に関する深度情報の信頼性のある取得を可能にする１つ、２つ又はそれ以上のカメラ、特に複数の同一のカメラを含み得る。進路制御装置は物体の一連の位置を追跡するように適合され、各位置は特定の時点における物体の位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を含む。この目的に対し、好ましくは上述のような、特に、カメラの光軸に対して垂直な第２のアパーチャ要素における複数の異なる位置で一連の複数の第２の写真を生成することによって視覚的範囲を拡大させたカメラが採用され得る。
【００７６】
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１つの物体の少なくとも１つの画像を記録する方法が開示される。この方法は、好ましくは本発明に記載の少なくとも１個のカメラ、例えば上記または下記にてさらに詳しく記載される１つまたは複数の実施形態において開示されるような、少なくとも１個のカメラを使用し得る。このように、この方法の任意の実施形態については、カメラの様々な実施形態の説明を参照するとよい。
【００７７】
上記方法は、以下に挙げる工程を含み、これらは所定の順序で、または異なる順序で実行され得る。さらに、列記されていない付加的な方法工程も提供され得る。さらに、この方法工程のうち複数、さらにはすべてが、少なくとも部分的に同時に実行され得る。さらに、該方法工程のうち複数、さらにはすべてが、２回、さらには３回以上、反復的に実行され得る。
【００７８】
本発明に記載の方法は、
−  光ビームを受信するよう適用される少なくとも１つの光学センサの使用により、少なくとも１つの第２のアパーチャ要素の第２のアパーチャエリアより大きい、少なくとも１つの第１のアパーチャ要素の第１のアパーチャエリアを含む第１のセッティングにおいて少なくとも１つの第１の写真を生成し、第１のアパーチャエリアより大きい第２のアパーチャエリアを含む第２のセッティングにおいて少なくとも１つの第２の写真を生成する工程であって、光ビームは収束要素を通過して少なくとも１つの光学センサに至るビーム経路上を移動するように収束され、第１のアパーチャ要素は収束要素と光学センサとの間のビーム経路内に配置され、第２のアパーチャ要素は第１のアパーチャ要素と光学センサとの間のビーム経路内に配置される、工程と、
−  少なくとも１つの第１の写真と少なくとも１つの第２の写真の比較によって少なくとも１つの物体の少なくとも１つの画像を生成する工程と
を含む。
【００７９】
特に、第１の写真はカメラの第１のセッティングにおいて生成され得る一方、第２の写真はカメラの第２のセッティングにおいて生成され得る。本発明では、第１のセッティングはカメラのフロントモード、すなわち第１のアパーチャエリアが第２のアパーチャエリアよりも大きくなる形で第１のアパーチャ要素と第２のアパーチャ要素が調整されるという、カメラの第１の特異的調整において記録され得る。同様に、第２のセッティングはカメラのノーマルモード、すなわち第２のアパーチャエリアが第１のアパーチャエリアよりも大きくなる形で第１のアパーチャ要素と第２のアパーチャ要素が調整されるという、カメラの第２の特異的調整において記録され得る。結果的に、または記録と同時に、第１の写真と第２の写真は、少なくとも１つの物体の画像、特に物体の３次元画像を取得するために、好ましくはこの目的のために適応される評価装置の採用により、互いに比較され得る。
【００８０】
好適な一実施形態において、第１のアパーチャ要素および／または第２のアパーチャ要素は調整可能なアパーチャストップを含んでいてもよく、その場合、各アパーチャ要素について、アパーチャストップのアパーチャエリアは各々のアパーチャエリアを取得する目的で調整され得る。
【００８１】
代替的な一実施形態において、アパーチャ要素、好ましくは第２のアパーチャ要素は、光ビームの少なくとも１つの特性を空間的に分解する形で修正するよう適応され得る少なくとも１つの空間光変調装置を含み得る。本発明では、空間光変調装置は複数のピクセルから成るマトリクスを有し、各ピクセルは、光ビームが少なくとも１つの光学センサに到達する前に光ビームのうちピクセルを通過する部分の少なくとも１つの光学特性を修正するよう、個別に制御され得る。特に、空間光変調装置のピクセルは、アパーチャ要素の調整可能エリアが調整される形で制御され得る。
【００８２】
代替的または付加的に、光軸に対して垂直なアパーチャ要素の位置も調整され得る。特に、光軸に対して垂直な第２のアパーチャ要素の位置の調整により、収束要素の真正面に位置するとは限らない特定の物体も観察され得る。本発明では、一連の複数の第２の写真が生成され得、光軸に対して垂直な第２のアパーチャ要素の位置を別々の第２の写真の生成工程の間で調整することができ、それにより、フロントモードで撮影された複数の異なる第２の写真の間で視野方向を変えることができ、その結果、拡大された視覚的範囲の観察が可能となる。
【００８３】
本発明に記載の方法に関するさらなる詳細については、前述および／または後述の、カメラに関する説明を参照するとよい。
【００８４】
本発明のさらなる一態様において、本発明に記載の検出器の使用が開示される。この態様ではカメラを撮像用途またはカメラ用途、特に、位置測定、特に交通技術における位置測定；娯楽用途；セキュリティ用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；追跡用途；走査用途；立体視用途；写真撮影用途；撮像用途またはカメラ用途；少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途；車両向けのホーミング用または追跡用のビーコンカメラ；熱シグネチャ（背景と比べ高温か低温か）による物体の位置測定；機械視覚用途；ロボット工学用途から成る群から選択される用途を好ましくは目的とする、３次元撮像用途または３次元カメラ用途を目的に使用され得る。
【００８５】
したがって、一般的に、カメラなど本発明に記載の装置を様々な分野での用途に応用することができる。具体的に、カメラを以下から成る群から選択される用途を目的に適用することができる：交通技術における位置測定；娯楽用途；セキュリティ用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；追跡用途；写真撮影用途；地図作成用途；少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途；車両向けのホーミング用または追跡用のビーコンカメラ；モバイル用途；ウェブカム；音響装置；ドルビーサラウンド音響システム；コンピュータ周辺機器；ゲーミング用途；カメラまたはビデオ用途；監視用途；自動車用途；輸送用途；物流用途；車両用途；航空機用途；船舶用途；宇宙船用途；ロボット用途；医療用途；スポーツ用途；建築用途；工事用途；製造用途；機械視覚用途；飛行時間カメラ、レーダ、ライダ、超音波センサまたは干渉分光法から選択される少なくとも１つのセンシング技術との併用。付加的にまたは代替的に、局所および／または全地球測位システムでの用途、特に乗用車または他の車両（例：鉄道、自動二輪車、自転車、貨物輸送トラック）、ロボットまたは歩行者用の陸標ベースの測位および／または航法での用途も挙げられる。さらに、屋内測位システムも潜在的用途として、例えば家庭用品および／または製造、物流、監視または保守技術で使用されるロボットが挙げられる。
【００８６】
したがって、第１に、本発明に記載の装置は携帯電話機、タブレットコンピュータ、ラップトップ、スマートパネルまたは他の固定型または移動型または着用型のコンピュータまたは通信アプリケーションにおいて使用され得る。このように、本発明に記載の装置は少なくとも１個の活性光源、例えば可視光範囲または赤外光スペクトル範囲の光を放出する光源と、性能向上を目的に組み合わされ得る。このように、一例として、本発明に記載の装置はカメラおよび／またはセンサとして、例えば環境、物体および生物を走査および／または検出するモバイルソフトウェアと組み合わせて使用され得る。本発明に記載の装置はさらに、撮像効果を高めるために、従来型カメラなど２Ｄカメラと組み合わせることもできる。本発明に記載の装置はさらに、監視および／または記録目的に、あるいはモバイル機器を制御する入力装置として、特に音声および／またはジェスチャ認識と組み合わせて使用することもできる。したがって、具体的に、ヒューマンマシンインターフェースの役割を果たす、入力装置とも呼ばれる本発明に記載の装置は、携帯電話機などモバイル機器を介して他の電子装置または構成要素を制御する目的などモバイル用途において使用され得る。一例として、本発明に記載の少なくとも１個の装置を含むモバイルアプリケーションを、テレビジョン、ゲームコンソール、音楽再生機器または音楽装置または他の娯楽装置の制御用として使用することができる。
【００８７】
さらに、本発明に記載の装置はコンピューティング用途向けのウェブカムまたは他の周辺機器においても使用され得る。このように、一例として、本発明に記載の装置は撮像、記録、監視、走査、または運動検出用のソフトウェアと組み合わせて使用され得る。ヒューマンマシンインターフェースおよび／または娯楽装置の文脈で概説されているとおり、本発明に記載の装置は特に、顔面表現および／または身体表現による命令付与に有用である。本発明に記載の装置は、マウス、キーボード、タッチパッド、マイクロフォンなどのような他の入力生成装置と組み合わせることができる。さらに、本発明に記載の装置は例えばウェブカムの使用により、ゲーム用途にも使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は仮想トレーニング用途および／またはビデオ会議においても使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、仮想現実または拡張現実用途において、特に頭部装着型表示装置を着用する際、使用される手、腕または物体の認識または追跡にも使用され得る。
【００８８】
さらに、本発明に記載の装置は、上記にて部分的に説明したとおり、携帯型音響装置、テレビジョン装置およびゲーム装置においても使用され得る。具体的に、本発明に記載の装置は、電子装置、娯楽装置などの制御装置として使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、２Ｄ表示技法および３Ｄ表示技法などにおける眼球検出または視線追跡向けに、特に拡張現実用途および／または表示装置に視線が向けられているか否かの認識および／または表示装置に視線が向けられている方向の認識向けの透明表示装置と併せて使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、仮想現実または拡張現実用途との関連において、特に頭部装着型表示装置を着用する際、部屋、境界または障害物を探索する目的にも使用され得る。
【００８９】
さらに、本発明に記載の装置は、例えばＤＳＣカメラなどデジタルカメラ、またはそれに含まれるものとして、および／またはＳＬＲカメラなどレフレックスカメラにおいて、またはそれに含まれるものとして、使用され得る。これらの用途については、上述のような携帯電話機などモバイルアプリケーションにおける本発明に記載の装置の使用を参照するとよい。
【００９０】
さらに、本発明に記載の装置はセキュリティ用途または監視用途向けにも使用され得る。このように、一例として、本発明に記載の少なくとも１個の装置を、ある物体が所定の区域内または区域外に存在する場合に信号を発する１個または複数のデジタルおよび／またはアナログの電子機器と組み合わせることができる（例：銀行または博物館での監視用途）。具体的に、本発明に記載の装置は光学的暗号化に使用され得る。本発明に記載の少なくとも１個の装置の使用による検出を、ＩＲ、Ｘ線、ＵＶ−ＶＩＳ、レーダまたは超音波カメラなど、波長を補完する他の検出装置と組み合わせることができる。本発明に記載の装置をさらに、低光量環境での検出を可能にする、活性赤外光源と組み合わせることもできる。本発明に記載の装置は一般的に、能動型カメラシステムと比べ有利であるが、何故なら具体的に、例えばレーダ用途、超音波用途、ＬＩＤＡＲまたは同様の能動型装置の場合のように、本発明に記載の装置は第三者によって検出され得る信号を能動的に送信することを回避するからである。このように、一般的に、本発明に記載の装置は、移動中の物体を、認識されず、かつ気付かれずに追跡するために使用され得る。加えて、本発明に記載の装置は一般的に、従来の装置と比べ、不正操作されにくく、過敏になりにくい。
【００９１】
さらに、本発明に記載の装置の使用により３Ｄ検出が容易かつ正確になることを踏まえ、本発明に記載の装置は一般的に、顔面、身体および人の認識および識別に使用され得る。その場合、本発明に記載の装置は、識別または個人化を目的とする他の検出手段、例えばパスワード、指紋、虹彩検出、音声認識または他の手段と組み合わされ得る。このように、本発明に記載の装置は一般的に、セキュリティ装置および他の個人化用途において使用され得る。
【００９２】
さらに、本発明に記載の装置は生産物識別用３Ｄバーコードリーダとして使用され得る。
【００９３】
前述のセキュリティ用途および監視用途に加え、本発明に記載の装置は一般的に、空間および区域の監視およびモニタリングにも使用され得る。このように、本発明に記載の装置は、空間および区域の測量およびモニタリング向けに、また一例として、禁止区域への侵入が発生した場合の警報の発動または実行に使用され得る。したがって、本発明に記載の装置は一般的に、建物監視または博物館において、任意で他の種類のセンサと組み合わせて、例えば運動センサまたは熱センサと組み合わせて、あるいは画像増倍管または画像強調装置および／または光電子増倍管と組み合わせて、監視目的に使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は公共空間または混雑空間において、潜在的に危険有害な活動、特に犯罪、例えば駐車場での窃盗の実行、または空港における置き去りの手荷物など置き去りの物体の検出にも使用され得る。
【００９４】
さらに、本発明に記載の装置は、有利にはビデオおよびカムコーダの用途など、カメラ用途にも適用され得る。したがって、本発明に記載の装置は運動捕捉および３Ｄ映画撮影に使用され得る。その場合、本発明に記載の装置は一般的に、従来の光学装置と比べ、多数の利点を提供する。このように、本発明に記載の装置は一般的に、光学構成要素に関して要求される複雑性が低減される。例えば、一例として、レンズを１個しか持たない本発明に記載の装置の提供などにより、従来の光学装置と比べ、レンズ数を少なくすることができる。複雑性が低減されることから、超小型装置が、例えばモバイル用途向けに可能である。高品質のレンズを複数有する従来の光学システムは一般的に、概して大型のビーム分割装置が必要となるといった理由により、大型である。さらに、本発明に記載の装置は一般的に、自動焦点カメラなど、合焦／自動合焦装置向けにも使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は光学顕微鏡法、特に共焦点顕微鏡法にも使用され得る。
【００９５】
さらに、本発明に記載の装置は一般的に、自動車技術および輸送技術の技術分野においても適用可能である。このように、一例として、本発明に記載の装置は例えば適応型クルーズコントロール、非常用ブレーキアシスト、車線離脱警告、サラウンドビュー、死角検出、交通標識検出、交通標識認識、車線認識、後部横断通行警告、前方走行中の交通または車両の接近に応じて前照灯強度／距離を適応させるための光源認識、適応型前方照明システム、上向き前照灯自動制御、前方照明システムにおける適応型カットオフ照明、グレア防止上向き前方照明システム、前照灯照明による動物、障害物などのマーキング、後部横断通行警告およびその他、高度運転者支援システムなど運転者支援システムまたは他の自動車／交通用途向けに、距離センサおよび監視センサとして使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、特に衝突回避のために運転者の操作を予測するよう適応され得る、運転者支援システムにも使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、本発明に記載のカメラの使用によって得られる位置情報の第１および第２の時間導関数の分析などにより、速度および／または加速度の測定にも使用され得る。この特徴は一般的に、自動車技術、輸送技術または全般的交通技術に適用可能である。他の分野の技術への応用も実現可能である。屋内測位システムにおける具体的用途として、輸送における乗客の配置の検出、より具体的にはエアバッグなど安全システムの使用の電子制御が挙げられる。本発明では、エアバッグの使用は特に、エアバッグの使用が乗員の負傷、特に重傷の原因となる危険性が生じる形で乗員が車両内に配置される状況において防ぐことができる。さらに、乗用車、鉄道、航空機などの輸送手段、特に自律型輸送手段において、本発明に記載の装置を、運転者が交通に気を配っているか、あるいはアルコールまたは他の薬物の消費が原因で注意力散漫、眠気または疲労または運転不能の状態であるか否かの判定に使用することができる。
【００９６】
これらまたは他の用途において、本発明に記載の装置は一般的に単独の装置として、あるいは他のセンサ装置と組み合わせて、例えばレーダおよび／または超音波装置と組み合わせて使用され得る。具体的に、本発明に記載の装置は自律型運転および安全対策向けに使用され得る。さらに、これらの用途において、本発明に記載の装置は、赤外センサ、音波センサであるレーダセンサ、２次元カメラまたは他の種類のセンサと組み合わせて使用され得る。これらの用途では、本発明に記載の装置の概して受動的な性質が有利である。このように、本発明に記載の装置は一般的に信号放出を必要としないことから、能動型センサ信号が他の信号源と干渉するリスクを回避することができる。本発明に記載の装置は具体的に、標準的な画像認識ソフトウェアなど、認識ソフトウェアと組み合わせて使用され得る。このように、本発明に記載の装置によって提供されるような信号およびデータは一般的に、容易に処理可能であり、したがって一般的に、計算能力に対する要求は、確立された立体視システム、例えばＬＩＤＡＲよりも低い。空間要求が低いことから、カメラなど本発明に記載の装置を車両内の事実上どこでも、例えばフロントガラスの表面または裏面、前方フード、バンパ、ライト、ミラーまたは他の場所に設置することができる。本発明に記載のカメラを、例えば車両の自律運転を可能にするために、またはアクティブセーフティの概念の性能を向上させるために組み合わせることができる。このように、本発明に記載の様々な装置を、本発明に記載の他の１個または複数の装置および／または従来型のセンサと、例えばリアウィンドウ、サイドウィンドまたはフロントウィンドウ、バンパまたはライトにおいて、組み合わせることができる。
【００９７】
本発明に記載の少なくとも１個のカメラを、１個または複数の降雨検出センサと組み合わせることも可能である。これは、本発明に記載の装置が一般的に、とりわけ豪雨の間は、レーダなど従来型のセンサ技術よりも有利であるという事実による。本発明に記載の少なくとも１個の装置を、少なくとも１つ従来型のセンシング技術、例えばレーダと組み合わせることにより、気象条件に応じた複数の信号の適正な組み合わせを選択するソフトウェアを実現することができる。
【００９８】
さらに、本発明に記載の装置は一般的に、ブレーキアシストおよび／またはパーキングアシストおよび／または速度測定にも使用され得る。速度測定は車両と一体化され得るか、または車両外において、例えば交通規制時における他の車両の速度測定向けに使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、駐車場で空き駐車スペースを検出する目的にも使用され得る。
【００９９】
さらに、本発明に記載の装置は一般的に視覚、特に暗視能力、霧中視界または煙中視界など、視認が困難な条件下での視覚を目的に使用され得る。この目的を達成するため、光学センサは、霧中または煙中に存在する粒子など小粒子、あるいは霧または煙霧中に存在する水滴など小さい水滴が入射光を反射しないか、またはごく一部しか反射しないと考えられる波長範囲内で少なくとも感受性となり得る。一般的に知られているとおり、入射光ビームの反射は、入射光ビームの波長が粒子または水滴それぞれのサイズを超える場合、小さいかまたはごくわずかとなり得る。さらに、暗視能力は身体や物体から放出される熱放射の検出によって可能となり得る。このように、赤外光（ＩＲ）スペクトル範囲、好ましくは近赤外光（ＮＩＲ）スペクトル範囲内で特に感受性となり得る、光学センサは、たとえ夜間、煙中、霧中、または煙霧中であっても良好な視認性を提供し得る。
【０１００】
さらに、本発明に記載の装置は、医療システムおよびスポーツの分野でも使用され得る。例えば、医療技術分野では、内視鏡などに使われる外科用ロボット工学が挙げられるが、何故なら上記にて概説のとおり、本発明に記載の装置は必要な容積が少なく済み、他の装置に組み込むことができるからである。具体的に、内視鏡など医療用装置において３Ｄ情報を捕捉するために使用され得る、本発明に記載の装置は、レンズが１個あればよい。さらに、本発明に記載の装置は、運動の追跡および分析を可能にするために、適切なモニタリングソフトウェアと組み合わされ得る。これにより、内視鏡または外科用メスなど医療用装置の位置を瞬間的に、磁気共鳴撮像、Ｘ線撮像または超音波撮像などから取得された医療用撮像結果と重ね合わせることができる。これらの用途は具体的に、例えば脳手術および遠隔診断および遠隔治療など、精密な位置情報が重要となる医療処置において有益である。さらに、本発明による装置は、３Ｄボディスキャンにも使用され得る。ボディスキャンは医療分野において、歯科手術、形成手術、肥満手術または美容整形手術などに適用され得るか、あるいは筋膜疼痛症候群、癌、身体醜形傷害または他の疾患などの医療診断文脈において適用され得る。ボディスキャンはさらに、スポーツ用具の人間工学的使用な使用または適合を評価する目的で、スポーツ分野でも適用され得る。
【０１０１】
ボディスキャンはさらに、衣類の分野において、衣類の適切なサイズやフィッティングの判定などにも使用され得る。この技術はテーラーメードの衣類、あるいはインターネットまたはセルフサービスのショッピング装置、例えばマイクロキオスク装置または顧客コンシェルジュ装置などから注文した衣類または履物の文脈で使用され得る。衣類分野におけるボディスキャンは、正装する顧客をスキャンする場合に特に重要である。
【０１０２】
さらに、本発明による装置は、人数計数システムの文脈において、例えばエレベーター、列車、バス、乗用車、または航空機内の人数の計数、あるいは玄関、扉、通路、小売店舗、スタジアム、娯楽会場、博物館、図書館、公共の場所、映画館、劇場などを通過する人数の計数を目的に使用され得る。さらに、人数計数システムにおける３Ｄ機能は、計数される人々に関する詳細情報、例えば身長、体重、年齢、体力などの情報を取得または推定する目的にも使用され得る。この情報は、ビジネスインテリジェンス測定基準向けに、および／または地域社会において人数を数えることによって魅力または安全性を高めるためのさらなる最適化に使用され得る。小売環境において、人数計数の文脈における本発明による装置は、再来店顧客または買物客の往来の認識、買物行動の評価、実際に購入する来訪者の割合の評価、交代勤務の最適化、あるいは商店街における来訪者１人当たり原価のモニタリングなどに使用され得る。さらに、人数計数システムは身体計測調査にも使用され得る。さらに、本発明による装置は公共輸送システムにおいて、輸送距離に応じた自動運賃課金にも使用され得る。さらに、本発明による装置は子どもの遊び場において、特に負傷した子どもまたは危険な活動に関わっている子どもの認識による、遊具との付加的相互交流の実現および／または遊具の安全な使用の確保等にも使用され得る。
【０１０３】
さらに、本発明に記載の装置は建設用具、例えば物体または壁までの距離を判定する距離計、あるいは表面が平面かどうかを評価する道具、物体を順序通りに整列または配置するための道具、あるいは建設環境などで使用するための検査用カメラにおいて使用され得る。
【０１０４】
さらに、本発明に記載の装置はトレーニング、遠隔指導または競技目的など、スポーツおよび運動の分野でも適用され得る。具体的に、本発明に記載の装置はダンス、エアロビクス、フットボール、サッカー、バスケットボール、野球、クリケット、ホッケー、陸上競技、水泳、ポロ、ハンドボール、バレーボール、ラグビー、相撲、柔道、フェンシング、ボクシング、ゴルフ、自動車レース、レーザタグ、戦場シミュレーションなどの分野でも適用され得る。本発明に記載の装置はスポーツと試合の両方において、ボール、バットまたは剣の位置および運動などを検出するため、例えば試合を監視するため、審判をサポートするため、またはスポーツにおける特定の状況において判定を行うため、とりわけ自動判定を行うため、例えば、実際に得点またはゴールがあったか否の判定を行うために使用され得る。
【０１０５】
さらに、本発明に記載の装置は自動車レースまたは自動車運転訓練または自動車安全訓練などの分野において、車両の位置または進路、あるいは従前の進路または理想的な進路からの逸脱などを判定する目的にも使用され得る。
【０１０６】
本発明による装置はさらに、楽器の練習の補助、特に遠隔レッスン、例えばフィドル、バイオリン、チェロ、ベース、ハープ、ギター、バンジョーまたはウクレレなど弦楽器、ピアノ、オルガン、キーボード、ハープシコード、ハーモニウムまたはアコーディオンなど鍵盤楽器、および／またはドラム、ティンパニ、マリンバ、木琴、ビブラホン、ボンゴ、コンガ、タンバル。ジャンベまたはタブラなど打楽器のレッスンの補助にも使用され得る。
【０１０７】
本発明による装置はさらに、トレーニングの奨励および／または運動の調査および是正を目的に、リハビリテーションおよび理学療法においても使用され得る。この場合、本発明による装置は遠隔診断にも適用され得る。
【０１０８】
さらに、本発明による装置はマシンビジョンの分野でも適用され得る。したがって、１個または複数の本発明による装置を、例えば自律運転および／またはロボットの作業に関する受動的制御ユニットとして使用することができる。移動するロボットと組み合わせることにより、本発明による装置は、自律的な移動および／または部品の不具合の自律的な検出を実現することができる。本発明による装置は、例えばロボットと生産部品と生物との間での衝突（に限られない）などの事故を回避するために、製造および安全性の監視にも使用され得る。ロボット工学では、ロボットが人間を認識しないと人間に重傷を負わせてしまうおそれがあることから、人間とロボットとの安全な直接の相互作用が争点となることが多い。本発明に記載の装置は、ロボットが物体や人間の位置をより良好かつ迅速に判断し、安全な相互作用を可能にする上で役立ち得る。本発明に記載の装置の受動的性質を踏まえ、本発明に記載の装置は能動型装置よりも有利と考えられ、および／またはレーダ、超音波、２Ｄカメラ、ＩＲ検出など、既存の解決手段を補う目的に使用され得る。本発明に記載の装置における１つの特別な利点は、信号干渉の可能性が低いことである。したがって、複数のセンサが同じ環境で同時に、信号干渉のリスクを伴うことなく作動し得る。このように、本発明に記載の装置は一般的に、高度に自動化された生産環境、例えば限定するものではないが、自動車産業、鉱業、鉄鋼産業などにおいて有用となり得る。本発明に記載の装置は、例えば２Ｄ撮像、レーダ、超音波、ＩＲなど他のセンサと組み合わせて、品質管理または他の目的など、生産における品質管理にも使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は表面品質の評価向けに、例えば製品の表面平坦性または指定された寸法の遵守状況の調査などを目的に、数マイクロメートルから数メートルの範囲に至るまで、使用することができる。他の品質管理用途も実現可能である。製造環境において、本発明に記載の装置は食品または木材など天然生産物の加工に特に有用であり、複雑な３次元構造によって大量の廃棄物の発生を回避する。さらに、本発明に記載の装置は、タンクやサイロなどの充填レベルのモニタリングに使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は複雑な製品の部品検査、特に欠落部品、不完全な部品、緩んでいる部品、または低品質の部品の検査向けに、例えば自動光学検査または印刷回路基板に関連する検査、組立品または部分組立品の検査、工学的構成要素の検証、エンジン部品検査、木材品質検査、ラベル検査、医療用具検査、製品配向検査、包装検査、食品包装検査、あるいは他の種類の部品に関連する検査にも使用され得る。
【０１０９】
さらに、本発明に記載の装置は車両、列車、航空機、船舶、宇宙船および他の交通用途にも使用され得る。このように、交通用途の文脈においては上述の用途に加え、航空機や車両など向けの受動型追跡システムも挙げられる。本発明に記載の１個のカメラを、移動中の物体の速度および／または方向のモニタリングに使用することが実現可能である。具体的に、陸地、海および空（宇宙空間を含む）における高速移動中の物体の追跡が挙げられる。具体的に、本発明に記載のカメラを、固定型および／または移動型の装置に装着することができる。本発明に記載の少なくとも１個の装置の出力信号を、例えば別の物体の自律移動または誘導移動のための誘導機構と組み合わせることができる。したがって、追跡対象物体と操縦される物体との間での衝突を回避するか、または可能にするための用途が実現可能である。本発明に記載の装置は一般的に有用かつ有利であるが、その背景には要求される計算能力が低く、瞬時に応答することと、検出システムの受動的性質のおかげで一般的に、レーダなど能動型システムと比べ、見つかりにくく、撹乱されにくいという点がある。本発明に記載の装置は、速度制御装置や航空交通制御装置に特に有用であるが、これらに限られるわけではない。さらに、本発明に記載の装置は、有料道路の自動料金徴収システムでも使用され得る。
【０１１０】
本発明に記載の装置は一般的に、受動的用途に使用され得る。受動的用途の例として港湾または危険区域での船舶の誘導や、航空機の離着陸時の誘導が挙げられる。この場合、精密な誘導のため、固定型の既知の能動的標的が使用され得る。同じものを、鉱山用車両など、危険であるが適切に定められている経路での車両運転に使用することができる。さらに、本発明に記載の装置は、自動車、列車、飛行物体、動物など、急速に接近する物体の検出にも使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、物体の速度または加速度の検出、あるいは時間に応じた位置、速度および／または加速度のうち１つまたは複数の追跡による物体の動きの予測にも使用され得る。
【０１１１】
さらに、上記にて概説のとおり、本発明に記載の装置はゲーム分野でも使用され得る。例えば、本発明に記載の装置は、サイズ、色、形状などが同一または異なる複数の物体と併用する場合、例えば運動を内容に組み入れるソフトウェアとの組み合わせによる運動検出の場合、受動的であってもよい。特に、運動をグラフィック出力へと実装する用途が実現可能である。さらに、命令を付与するための本発明に記載の装置の用途が、例えばジェスチャ認識または顔面認識用の、本発明に記載の１個または複数の装置の使用によって実現可能である。本発明に記載の装置は、例えば低光量条件またはその他、周囲条件の増強が必要となる状況下で作動できるよう、能動型システムと組み合わせることができる。付加的にまたは代替的に、本発明に記載の１個または複数の装置と１個または複数のＩＲ光源またはＶＩＳ光源との組み合わせも可能である。本発明によるカメラを、例えば特別な色、形状、他の装置に対する相対位置、移動速度、光、装置の光源の変調に使用される周波数、表面特性、使用材料、反射特性、透明度、吸収特性などをシステムとそのソフトウェアによって容易に区別することができる特殊装置と組み合わせることも可能である。装置は、他にも数ある可能性の中で特に、スティック、ラケット、クラブ、銃、ナイフ、ホイール、リング、ステアリングホイール、ボトル、ボール、グラス、花瓶、スプーン、フォーク、キューブ、ダイス、フィギュア、人形、テディ、ビーカ、ペダル、スイッチ、手袋、宝飾品、楽器または楽器を演奏するための補助用具、例えばピック、ドラムスティックなどに類似するものであってもよい。他の選択肢も実現可能である。
【０１１２】
さらに、本発明に記載の装置は、高温または他の発光プロセスなどが原因でそれ自体が発光する物体の検出および／または追跡にも使用され得る。発光部分は排気流などであってもよい。さらに、本発明に記載の装置は、反射性物体の追跡や、これらの物体の回転または配向の分析にも使用され得る。
【０１１３】
さらに、本発明に記載の装置は、一般に建築、建設および地図製作の分野でも使用され得る。このように、本発明に記載の１個または複数の装置は一般的に、田園地帯または建物など、環境的区域の測定および／またはモニタリングに使用され得る。その場合、本発明に記載の１個または複数の装置を他の方法および装置と組み合わせるか、あるいはもっぱら建築プロジェクト、変化する物体、住宅などの進捗および正確性のモニタリングを目的に使用することができる。本発明に記載の装置は、部屋、街路、住宅、コミュニティまたは景観（地上または上空からの双方）に関する地図を作成するために、スキャンされた環境の３次元モデルを生成する目的で使用され得る。潜在的な適用分野の例として建設、地図作成、不動産管理、土地測量などが挙げられる。一例として、本発明に記載の装置を、ドローンまたはマルチコプターなど飛行可能な手段に搭載し、畑、生産工場または景観など、建物、煙突、生産現場、農業生産環境のモニタリング、救出活動の支援、危険な環境での作業の支援、屋内または屋外の火災現場での消防隊の支援、人間、動物または移動物体の捜索またはモニタリングのため、あるいはスキーまたはサイクリングなどスポーツを実施中の人々の追従および記録など、ヘルメット、マーク、ビーコン装置などの追従によって実現可能な娯楽目的に使用することができる。本発明に記載の装置を、障害物の認識、既定の経路の追従、端部、パイプ、建物などの追従、あるいは環境の大域的または局所的マップの記録に使用することができる。さらに、本発明に記載の装置を、ドローンの屋内または屋外での所在特定および配置、気圧センサが十分に正確でない屋内でのドローンの高度の安定化、あるいは複数のドローンの動きの調和または空中での再充電または燃料補給など、複数のドローンの相互作用を目的に使用することができる。
【０１１４】
さらに、本発明による装置は、家屋内での基本的な電化製品関連サービス、例えばエネルギーまたは負荷の管理、遠隔診断、ペット関連電化製品、児童関連電化製品、児童監視、電化製品関連監視、高齢者または病人の補助またはサービス提供、家屋の保安および／または監視、電化製品の操作の遠隔制御、そして自動保守補助の相互接続、自動化および制御のための、ＣＨＡＩＮ（欧州家電機器委員会相互運用ネットワーク）など、家庭用電化製品の相互接続ネットワーク内で使用され得る。さらに、本発明による装置は、空調システムなど冷暖房システムにおいて、特定の温度または湿度への調整対象となる部屋の部分を、特に１人または複数の人の位置に応じて判定するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、家事に使用され得る奉仕ロボットまたは自律型ロボットなど、家庭用ロボットにおいても使用され得る。本発明による装置は多種多様な目的、例えば衝突回避または環境地図作成に使用され得るだけでなく、使用者の識別、任意の使用者についてのロボットの性能の個人化、セキュリティ目的、あるいはジェスチャ認識または顔面認識にも使用され得る。一例として、本発明による装置は、ロボット掃除機、床洗浄ロボット、乾拭きロボット、衣類のアイロン掛け用ロボット、動物用トイレロボット（猫用トイレロボットなど）、侵入者を発見するセキュリティロボット、芝刈りロボット、自動プール洗浄機、雨樋洗浄ロボット、窓洗浄ロボット、おもちゃのロボット、テレプレゼンスロボット、移動能力が低い人々の友達になるソーシャルロボット、または手話通訳ロボットにおいて使用され得る。高齢者など移動能力が低い人々の文脈において、本発明による装置を有する家庭用ロボットは、物体の拾い上げ、運搬、そして物体や使用者との安全な形での相互交流のために使用され得る。さらに、本発明による装置は、危険物を扱うロボットまたは危険な環境で働くロボットにも使用され得る。非限定的な一例として、本発明に記載の装置は、化学物質または放射性物質など危険物（特に災害発生後）、あるいは地雷、不発弾など他の危険物または潜在的危険物を扱うロボットまたは無人遠隔制御型車両への搭載、あるいは燃えている物体の近くまたは被災地の付近など不安全な環境内又はその調査、あるいは空中、海上、地下などでの有人または無人での救出活動に使用され得る。
【０１１５】
さらに、本発明による装置は、家庭用機器、モバイル機器または娯楽装置、例えば冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機、窓のブラインドまたはシャッター、家庭用警報器、空調機器、暖房機器、テレビジョン、音響装置、スマートウォッチ、携帯電話機、電話機、食器洗浄機、またはストーブなどにおいて、人の存在の検出、装置の内容または機能のモニタリング、あるいは人との相互交流および／または人に関する情報の別の家庭用機器、モバイル機器または娯楽装置との共有にも使用され得る。本発明では、本発明に記載の装置は高齢者、障害者、全盲または視覚障害者のための、例えば物体の保持、運搬または拾い上げなど家事または作業の支援の装置、あるいは安全システムにおける、環境中の障害物を伝達するよう適応された光学信号および／または音声信号による支援に使用され得る。
【０１１６】
本発明による装置はさらに、農業分野において、例えば害虫、雑草および／または菌類や昆虫によって全体または部分的に感染するおそれのある作物植物の感染状況の検出および選別にも使用され得る。さらに、作物収穫の場合、本発明による装置を使用しなければ収穫用機器によって負傷する可能性のあるシカなどの動物の検出に、本発明による装置を使用することもできる。さらに、本発明による装置は、畑または温室での植物の成長を観察するため、特に畑または温室内の任意の領域について、さらには任意の植物について、水または肥料または作物保護製品の量を調整するために使用され得る。さらに、農業用バイオテクノロジー分野において、本発明による装置は植物のサイズおよび形状のモニタリングにも使用され得る。
【０１１７】
さらに、本発明による装置を、化学物質または汚染物質を検出するセンサ、電子嗅覚チップ、バクテリアまたはウイルスなどを検出する微生物センサチップ、ガイガーカウンタ、触覚センサ、熱センサなどと組み合わせることもできる。これは例えば危険または困難な作業、例えば感染性の高い患者の治療、きわめて危険な物質の取扱いまたは除去、高度汚染区域（高放射能区域または化学物質漏出）の浄化、あるいは農業での害虫駆除向けに構成されるスマートロボットの製造に使用され得る。
【０１１８】
本発明に記載の１個または複数の装置はさらに、物体のスキャン向けに、例えばＣＡＤまたは同様のソフトウェアと組み合わせて、例えば付加製造および／または３Ｄプリンティング向けにも使用され得る。その場合、本発明に記載の装置の高い寸法精度を、例えばｘ方向、ｙ方向またはｚ方向において、あるいはこれらの方向の任意の組み合わせで、例えば同時に利用することができる。これに関して、反射光または散乱光を提供し得る表面上の被照明スポットのカメラからの距離の判定を、被照明スポットから光源までの距離とは事実上無関係に実施することができる。本発明におけるこの特性は、三角測量または飛行時間（ＴＯＦ）方式など既知の方法と正反対で、既知の方法では光源から被照明スポットまでの距離は先験的に既知であるか、または帰納的に計算されることにより、カメラから被照明スポットまでの距離が判定可能でなければならない。これとは対照的に、本発明に記載のカメラの場合、スポットが適度に照らされているだけで十分と考えられる。さらに、本発明に記載の装置は金属表面など反射表面の走査向けに、それらが個体表面を含み得るかまたは液体表面を含み得るかを問わず、使用することができる。さらに、本発明に記載の装置は例えばパイプライン検査ゲージなど、検査および保守の際にも使用され得る。さらに、生産環境において、本発明に記載の装置は、自然に成長する物体など定義困難な形状の物体が相手の作業、例えば野菜または他の自然生産物の形状またはサイズによる選別、あるいは加工ステップに必要な精度よりも低い精度で製造される食肉または物体などの生産物の切断にも使用され得る。
【０１１９】
さらに、本発明による装置は、車両またはマルチコプターなどを例えば屋内空間または屋外空間経由で自律移動または部分自律移動させることを可能にするための、局所航行システムにも使用され得る。非限定的な一例として、物体を拾い上げ、それらを様々な位置に配置するために、自動化された貯蔵施設を通って移動する車両が挙げられる。屋内航行はさらに、商店街、小売店舗、博物館、空港または鉄道駅における可動物品、可動装置、手荷物、顧客または従業員の位置の追跡、あるいは地図上での現在位置など場所特定情報、または販売された物品に関する情報の使用者への提供などにも使用され得る。
【０１２０】
さらに、本発明に記載の装置は、自動二輪車の安全運転の確保、例えば速度、傾斜、接近中の障害物、道路の凹凸、またはカーブのモニタリングによる自動二輪車運転支援などにも使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、列車または路面電車の衝突回避にも使用され得る。
【０１２１】
さらに、本発明に記載の装置は、携帯型装置において、包装物または小包の、物流プロセス最適化のためのスキャンにも使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、さらなる携帯型装置、例えば個人用買物装置、ＲＦＩＤリーダ、病院または医療環境において使用するための医療用携帯型装置、あるいは患者または患者の健康に関連する情報の入手、交換または記録、あるいは小売環境または医療環境向けのスマートバッジなどにも使用され得る。
【０１２２】
上記にて概説のとおり、本発明に記載の装置はさらに、製造、品質管理または識別の用途、例えば生産物識別またはサイズ識別（最適な場所または包装物の発見、廃棄物低減などの目的）にも使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は物流用途に使用され得る。したがって、本発明に記載の装置は、載荷または包装容器または車両の最適化に使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、製造分野における表面損傷のモニタリングまたは制御、レンタル車両などレンタル物品のモニタリングまたは制御、および／または損害評価など保険用途にも使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、最適な材料の取扱いなど、特にロボットとの組合せにおける、材料、物体または道具のサイズの識別向けに使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、タンクの充填レベル観察など、生産工程管理に使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、限定されるものではないが、タンク、パイプ、反応装置、道具など生産用資産の保守にも使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は３Ｄ品質マークの分析にも使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、歯の詰め物、歯列矯正具、義歯、衣類などのテーラーメードの物品の製造にも使用され得る。本発明に記載の装置は、１つまたは複数の３Ｄプリンタとの組み合わせによる、迅速な試作品製作、３Ｄ複製などにも使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、１個または複数の物品の形状検出にも、例えば海賊品や偽造品の摘発のために使用され得る。
【０１２３】
さらに、本発明に記載の装置はジェスチャ認識の文脈で使用され得る。この文脈で、ジェスチャ認識と本発明に記載の装置の組み合わせは、特に、身体、身体部位または物体の運動を介して情報を機械に伝達するためのヒューマンマシンインターフェースとして使用され得る。本発明では、情報は、好ましくは、物体の指差し、手話の適用（聴覚障害者向けの適用など）や、手を振る動作による数字、承認、不承認などを意味する仕草の実行（人との接近、退去、挨拶や、物体を押す、物体を手に取ることを誰かに要求する場合など）により、あるいはスポーツまたは音楽の分野においてや、準備運動など手または指の運動において、特に手または手の部位（指など）の動作を介して伝達され得る。さらに、情報は腕または脚の動作により、例えばスポーツ、音楽、娯楽、エクササイズ、または機械の機能訓練などを目的とする場合における腕、脚、両腕、両脚、または腕と脚の組み合わせの回転、蹴り、握り、撚り、回転、スクローリング、ブラウジング、押し、曲げ、パンチ、揺さぶりといった動作によって伝達され得る。さらに、情報は全身または身体の主要部位の動作、例えばジャンプ、回転、あるいは空港職員または交通警察による「右へ曲がれ」、「左へ曲がれ」、「前進せよ」、「減速せよ」、「止まれ」、または「エンジンを止めよ」などの情報を伝達するための手話、あるいは泳ぐ真似、飛び込む真似、走る真似、射撃する真似など複雑な仕草、あるいはヨガ、ピラティス、柔道、空手、ダンス、またはバレエなどにおける複雑な動作または身体位置によって伝達され得る。さらに、情報は、コンピュータプログラムにおける仮想ギター機能を制御するためのモックアップギターの使用、コンピュータプログラムにおける仮想ギター機能を制御するための本物のギターの使用、電子書籍を読むための本物またはモックアップの書物の使用、あるいは仮想文書におけるページの移動またはブラウジング、コンピュータプログラムにおける描画のための本物またはモックアップのペンの使用など、モックアップ装置に相当する仮想装置を制御するための本物またはモックアップの装置の使用によって伝達され得る。さらに、情報の伝達は例えば音、振動または動作など、使用者へのフィードバックに連動され得る。
【０１２４】
音楽および／または楽器の文脈で言えば、本発明に記載の装置はジェスチャ認識と組み合わせて、楽器の練習、制御、録音、モックアップ楽器の使用を介した、またはエアギターなど単に楽器の存在を装うことによる音楽の演奏または録音（騒音防止または録音の実施を目的とする場合など）、あるいは仮想のオーケストラ、アンサンブル、バンド、ビッグバンド、聖歌隊などの指揮、あるいは練習、録音または娯楽を目的とする場合などに使用され得る。
【０１２５】
さらに、安全および監視の文脈で言えば、本発明に記載の装置はジェスチャ認識と組み合わせて、歩行または身体の動きによる人の認識など人の動作プロファイルの認識、あるいは個人を識別する仕草または動きなど、アクセスまたは識別制御としての手または身体部位または全身の仕草または動きの認識に使用され得る。
【０１２６】
さらに、スマートホーム用途またはもののインターネットの文脈で言えば、本発明に記載の装置はジェスチャ認識と組み合わせて、家電製品および／または家庭用装置、例えば冷蔵庫、セントラルヒーティング、空調、電子レンジ、製氷機または湯沸かし器など、あるいはテレビジョンセット、スマートフォン、ゲームコンソール、ビデオレコーダー、ＤＶＤプレーヤー、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、タブレットなど娯楽装置、またはこれらの組み合わせ、または家庭用装置と娯楽装置の組み合わせを相互に接続するネットワークの一部として家庭用装置の中央制御または非中央制御用に使用され得る。
【０１２７】
さらに、仮想現実または拡張現実の文脈で言えば、本発明に記載の装置はジェスチャ認識と組み合わせて、仮想現実アプリケーションまたは拡張現実アプリケーションの動きの制御または機能の制御、例えば仕草、ジェスチャ、身体の動きまたは身体部位の動きなどを使用するゲームのプレイまたは制御、あるいは仮想世界の中での移動、仮想物体の操作、スポーツ、芸術、工芸、音楽またはゲームにおけるボール、チェス駒、碁石、楽器、道具、ブラシなど仮想物体を使用しての練習またはプレイなどに使用され得る。
【０１２８】
さらに、医療の文脈で言えば、本発明に記載の装置はジェスチャ認識と組み合わせて、リハビリ訓練や遠隔診断の補助、あるいは手術または治療のモニタリングまたは調査、医用画像と医療装置の重ね合わせおよび表示、あるいは磁気共鳴断層撮影法またはＸ線撮影などからの予め記録された医用画像と手術中または治療中に記録される内視鏡または超音波などからの画像の重ね合わせおよび表示に使用され得る。
【０１２９】
さらに、製造および工程自動化の文脈で言えば、本発明に記載の装置はジェスチャ認識と組み合わせて、ロボット、ドローン、無人自律車両、サービスロボットの制御、教示またはプログラミングのために、例えば可動物体などにおけるプログラミング、制御、製造、操作、補修または教え込みなどの目的に、あるいは安全上の理由または保守目的などでの物体またはエリアの遠隔操作に使用され得る。
【０１３０】
さらに、ビジネスインテリジェンス測定の文脈で言えば、本発明に記載の装置はジェスチャ認識と組み合わせて、人数計数、顧客動向調査、あるいは顧客が時間や物体を費やす場所、顧客が試験、取得、探査などを行うエリアの調査に使用され得る。
【０１３１】
さらに、本発明に記載の装置は日曜大工またはプロ用の道具、特に電動式、モーター駆動式または動力式の道具、例えばドリル機械、鋸、のみ、ハンマー、レンチ、ステープルガン、ディスクカッター、金属鋏および金属ニブラー、アングルグラインダー、ダイグラインダー、ドリル、ハンマードリル、ヒートガン、レンチ、サンダー、エングレーバー、ネイラー、糸鋸、ビスケットジョイナー、木材ルーター、かんな、ポリッシャー、タイルカッター、洗浄機、ローラー、ウォールチェイサー、木摺、イパクトドライバー、ジョインター、塗装用ローラー、スプレーガン、ほぞ継ぎ機、または溶接機などに、特に製造時の精度補助、最低限または最大限の距離の維持、または安全対策を目的に使用され得る。
【０１３２】
さらに、本発明に記載の装置は視覚障害者の補助に使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は、小売店舗環境、医療用途、生産環境などで使用され得るタッチ画面において、例えば衛生上の理由から直接接触を避ける目的で使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は農業生産環境において、例えば安定洗浄ロボット、卵収集機、搾乳機、収穫機、農場用機械類、刈り取り機、集材機、コンバインハーベスター、トラクター、耕運機、鋤、石抜き機、馬鋤、ストリップティル、ばらまき機、種蒔き機（ジャガイモ種蒔き機など）、肥料拡散機、噴霧器、スプリンクラーシステム、スワサー、ベイラ−、ローダー、フォークリフト、草刈り機などに使用され得る。
【０１３３】
さらに、本発明に記載の装置は、児童または障害者などコミュニケーションの技量または可能性が限られる人または動物向けに衣類、靴、メガネ、帽子、義肢、歯列矯正具を選定および／または適応する目的で使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は倉庫、物流、流通、輸送、荷物の積み降ろし、スマート製造、インダストリー４．０などの文脈で使用され得る。さらに、製造の文脈で言えば、本発明に記載の装置は加工、分注、曲げ加工、材料取り扱いなどの文脈で使用され得る。
【０１３４】
本発明に記載の装置は１つまたは複数の他の種類の測定装置と組み合わせてもよい。このように、本発明に記載の装置は例えば飛行時間（ＴＯＦ）検出器、ステレオカメラ、ライトフィールドカメラ、ライダ、レーダ、ソナー、超音波検出器または干渉分光法など、１つまたは複数の他の種類のセンサまたは検出器と組み合わせてもよい。本発明に記載のカメラを１つまたは複数の他の種類のセンサまたは検出器と組み合わせる場合、本発明に記載のカメラおよび少なくとも１つのさらなるセンサまたは検出器は各々が独立的な装置として、本発明に記載のカメラが少なくとも１つのさらなるセンサまたは検出器から分離する形で設計され得る。代替的に、本発明に記載のカメラおよび少なくとも１つのさらなるセンサまたは検出器は完全にまたは部分的に、単一の装置として一体化または設計され得る。
【０１３５】
このように、非限定的な一例として、本発明に記載の装置はさらにステレオカメラをも含み得る。本明細書で使用されるとき、ステレオカメラは、ある場面または物体の画像を少なくとも２つの別々の視点から捕捉するために設計されるカメラを指す。このように、本発明に記載の装置は少なくとも１つのステレオカメラと組み合わせてもよい。
【０１３６】
ステレオカメラは当業者にとって一般的に既知であることから、ステレオカメラの機能性は当該技術分野において一般的に既知である。本発明に記載の装置と組み合わせると、付加的な距離情報を提供し得る。したがって、本発明に記載の装置は、ステレオカメラの情報に加え、ステレオカメラによって捕捉される場面内の少なくとも１つの物体の縦方向位置に関する情報の少なくとも１項目を提供するよう、適応され得る。ステレオカメラによって提供される情報、例えばステレオカメラの使用により実施された三角測量結果の評価によって得られる距離情報などは、本発明に記載の装置の使用によって校正および／または妥当性確認され得る。このように、一例として、ステレオカメラは少なくとも１つの物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の第１の情報を、例えば三角測量結果の使用によって提供する目的で使用され得る一方、本発明に記載の装置を少なくとも１つの物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の第２の情報を提供する目的で使用され得る。第１の情報項目と第２の情報項目は、測定の正確性を改善する目的で使用され得る。このように、第１の情報項目が第２の情報項目の校正に使用され得るか、または第２の情報項目が第１の情報項目の校正に使用され得る。結果的に、本発明に記載の装置は、一例として、ステレオカメラおよび本発明に記載の装置を有するステレオカメラシステムを形成し得、このステレオカメラシステムは本発明に記載の装置によって提供される情報の使用により、ステレオカメラによって提供される情報を校正するよう適応される。
【０１３７】
結果的に、付加的または代替的に、本発明に記載の装置は、ステレオカメラによって提供される第１の情報項目を補正する目的で、本発明に記載の装置によって提供される第２の情報項目を使用するよう適応され得る。付加的または代替的に、本発明に記載の装置は、ステレオカメラの光学的歪みを補正する目的で、本発明に記載の装置によって提供される第２の情報項目を使用するよう適応され得る。さらに、本発明に記載の装置はステレオカメラによって提供されるステレオ情報を計算するよう適応され得、本発明に記載の装置によって提供される第２の情報項目はステレオ情報の計算を加速する目的で使用され得る。
【０１３８】
一例として、本発明に記載の装置は、本発明に記載の装置によって捕捉される場面内の少なくとも１つの仮想物体または実物体をステレオカメラの校正に使用するよう適応され得る。一例として、１つまたは複数の物体および／またはエリアおよび／またはスポットが校正に使用され得る。一例として、少なくとも１つの物体またはスポットの距離は、本発明に記載の装置の使用によって判定され得、ステレオカメラによって提供される距離情報は本発明に記載の装置の使用によって判定されるこの距離を使用して校正され得る。例えば、本発明に記載の装置における少なくとも１つの活性光スポットが、ステレオカメラの校正点として使用され得る。一例として、この活性光スポットは写真内で自由に移動し得る。
【０１３９】
本発明に記載の装置は、この活性距離センサによって提供される情報を使用してステレオカメラを連続的または断続的に校正するよう適応され得る。このように、一例として、校正は周期的、連続的または散発的に発生し得る。
【０１４０】
さらに、典型的なステレオカメラは、物体の距離に依存する測定誤差または不確実性を示す。この測定誤差は、本発明に記載の装置によって提供される情報と組み合わせると低減され得る。
【０１４１】
ステレオカメラと他の種類の距離センサとの組み合わせは、当該技術分野において一般的に既知である。例えば、Ｄ．Ｓｃａｒａｍｕｚｚａ  ｅｔ  ａｌ．、ＩＥＥＥ／ＲＳＪ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｒｏｂｏｔｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、ＩＲＯＳ  ２００７、４１６４−４１６９頁、２００７において、カメラおよび３Ｄレーザーレンジファインダーにおける自然な場面からの付帯的な自己校正が開示されている。同様に、Ｄ．Ｋｌｉｍｅｎｔｊｅｗ  ｅｔ  ａｌ．、ＩＥＥＥ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｍｕｌｔｉｓｅｎｓｏｒ  Ｆｕｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＭＦＩ）、２３６−  ２４１頁、２０１０において、カメラおよび３Ｄレーザーレンジファインダーにおける物体認識用の多重センサ融合が開示されている。当業者であれば認識することになるとおり、当該技術分野において既知であるこれらの構成におけるレーザーレンジファインダーを、上述の先行技術文書によって開示されている方法および利点を変更することなく、本発明に記載の少なくとも１つの装置で単純に置換または補完することができる。ステレオカメラの潜在的セットアップについては上述の先行技術文書を参照するとよい。さらに、少なくとも１つの任意のステレオカメラにおける他のセットアップおよび実施形態も実現可能である。
【０１４２】
さらに、本発明に記載の装置は赤外線検出用途、熱検出用途、温度計用途、熱追尾用途、火炎検出用途、火災検出用途、煙検出用途、温度感知用途、分光法用途などに使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は写真複写用途またはゼログラフィー用途に使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は排気ガス、燃焼工程、産業工程、化学工程、食品加工工程などのモニタリングに使用され得る。さらに、本発明に記載の装置は温度制御、動作制御、排気制御、ガス感知、ガス分析、動作感知、化学的感知などに使用され得る。
【０１４３】
好ましくは、本発明に記載のカメラ、方法、ヒューマンマシンインターフェース、娯楽装置、追跡システムおよび様々なカメラ用途のさらなる潜在的詳細について、特に転送装置、縦方向光学センサ、評価装置、および該当する場合は横方向光学センサ、変調装置、照明源および撮像装置に関して、具体的には潜在的材料、設定、用途および更なる詳細に関して、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号、米国特許第２０１２／２０６３３６Ａ１号、国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号、および米国特許第２０１４／２９１４８０Ａ１号のうち１つまたは複数を参照するとよい。これらの文献すべての全内容は参照によって本明細書に含まれる。
【０１４４】
上述のカメラ、カメラの用法および提案される用途は、先行技術と比べ多数の利点を有する。このように、一般的に、簡単でありながらも効率的な、空間内の少なくとも１つの物体の少なくとも１つの画像を正確に記録するカメラが提供され得る。その中で、一例として、物体または物体の一部の３次元画像を、曖昧さを伴わずに迅速かつ効率的な形で記録することができる。
【０１４５】
本技術分野において既知の装置と比べ、提案されるカメラは高度な簡素さ、具体的にはカメラの光学的設定に関する簡素さを提供する。このように、原則として、収束要素、第１の調整可能なアパーチャエリアを有する第１のアパーチャ要素、第２の調整可能エリアを有する第２のアパーチャ要素、および、第１のアパーチャエリアが第２のアパーチャエリアより大きい場合に第１の写真を生成し、第２のアパーチャエリアが第１のアパーチャエリアより大きい場合に第２の写真を生成するよう適応される光学センサは、第１の写真と第２の写真を比較することによって物体の画像を生成するよう適応される適切な評価装置と併せて、空間内での物体の画像を正確に記録する上で十分である。この構成は具体的にカメラ用途に適する。したがって、撮像および追跡の多数の目的に使用され得る、費用効率的なカメラおよび追跡装置が提供され得る。
【０１４６】
要約すると、本発明の文脈においては以下の実施形態が特に好ましいと考えられる。
【０１４７】
実施形態１：少なくとも１つの物体を光学的に検出するカメラであって、
−  少なくとも１つの収束要素であって、収束要素を通過する光ビームを収束してこの光ビームが少なくとも１つの光学センサによって受信されるビーム経路に沿って移動させるよう適応される、収束要素と、
−  第１の調整可能エリアを有する少なくとも１つの第１のアパーチャ要素であって、収束要素と光学センサとの間のビーム経路内に配置される、第１のアパーチャ要素と、
−  第２の調整可能エリアを有する少なくとも１つの第２のアパーチャ要素であって、第１のアパーチャ要素と光学センサとの間のビーム経路内に配置される、第２のアパーチャ要素と、
−  光ビームを受信するよう適応される少なくとも１つの光学センサであって、第２のアパーチャエリアより大きい第１のアパーチャエリアを含む第１のセッティングにおいて少なくとも１つの第１の写真を生成し、次いで第１のアパーチャエリアより大きい第２のアパーチャエリアを含む第２のセッティングにおいて少なくとも１つの第２の写真を生成するようにさらに適応される、光学センサと、
−  少なくとも１つの第１の写真と少なくとも１つの第２の写真とを比較することによって少なくとも１つの物体の少なくとも１つの画像を生成するよう設計される少なくとも１つの評価装置
とを含むカメラ。
【０１４８】
実施形態２：収束要素が収束レンズを含む実施形態１に記載のカメラ。
【０１４９】
実施形態３：収束要素が複合レンズを含む実施形態１または２に記載のカメラ。
【０１５０】
実施形態４：複合レンズが第２のアパーチャ装置と併せてテレセントリックレンズの役割を果たすよう適応される実施形態３に記載のカメラ。
【０１５１】
実施形態５：テレセントリックレンズが無限遠の入射瞳を含む実施形態４に記載のカメラ。
【０１５２】
実施形態６：第１のアパーチャ要素が調整可能なアパーチャストップを含む実施形態５に記載のカメラ。
【０１５３】
実施形態７：第１のアパーチャ要素が収束要素の画像空間内の焦点面内に配置される実施形態１から６のいずれかに記載のカメラ。
【０１５４】
実施形態８：第１のアパーチャ要素をレンズの複数の焦点のうち１つに配置することによってテレセントリックレンズが得られる実施形態７に記載のカメラ。
【０１５５】
実施形態９：レンズに衝突する入射光ビームから規定されるとおり、レンズの後方に位置するレンズの焦点にアパーチャストップを配置することによってテレセントリックレンズが得られる実施形態８に記載のカメラ。
【０１５６】
実施形態１０：複合レンズが第２のアパーチャ装置と併せてハイパーセントリックレンズの役割を果たすよう適応される実施形態３に記載のカメラ。
【０１５７】
実施形態１１：第１のアパーチャ要素が収束要素の画像空間内の焦点面から外れる位置に配置される実施形態１から１０のいずれかに記載のカメラ。
【０１５８】
実施形態１２：第２のアパーチャ要素が調整可能なアパーチャストップを含む実施形態１１に記載のカメラ。
【０１５９】
実施形態１３：光軸に垂直な形で第２のアパーチャ要素が調整可能である実施形態１から１２のいずれかに記載のカメラ。
【０１６０】
実施形態１４：光ビームの少なくとも１つの特性を空間的に分解する形で修正するよう適応される少なくとも１つの空間光変調装置を第２のアパーチャ要素が含む実施形態１から１３のいずれかに記載のカメラ。
【０１６１】
実施形態１５：空間光変調装置が複数のピクセルから成るマトリクスを有し、各ピクセルが、光ビームが少なくとも１つの光学センサに到達する前に光ビームのうちピクセルを通過する部分の少なくとも１つの光学特性を個別に修正するよう個別に制御可能である実施形態１４に記載のカメラ。
【０１６２】
実施形態１６：カメラがさらに、少なくとも２つのピクセルを別々の変調周波数で周期的に制御するよう適応される少なくとも１つの変調装置をも含む実施形態１４または１５に記載のカメラ。
【０１６３】
実施形態１７：空間光変調装置のピクセルが各々、第２のアパーチャ要素の調整可能エリアが調整可能である形で個別に制御可能である実施形態１４から１６のいずれかに記載のカメラ。
【０１６４】
実施形態１８：空間光変調装置のピクセルが各々、光軸に対して垂直なアパーチャ要素の位置が調整可能である形で個別に制御可能である実施形態１４から１７のいずれかに記載のカメラ。
【０１６５】
実施形態１９：空間光変調装置のピクセルが各々、マイクロレンズを含み、マイクロレンズが調節可能なレンズである実施形態１４から１８のいずれかに記載のカメラ。
【０１６６】
実施形態２０：空間光変調装置のピクセルが各々、マイクロミラーを含み、マイクロミラーが調節可能なミラーである実施形態１５から１９のいずれかに記載のカメラ。
【０１６７】
実施形態２１：光学センサが少なくとも１つの撮像装置を含む実施形態１から２０のいずれかに記載のカメラ。
【０１６８】
実施形態２２：撮像装置が物体から最も遠い位置に位置する実施形態２１に記載のカメラ。
【０１６９】
実施形態２３：光ビームが撮像装置を照らす前に少なくとも１つの縦方向光学センサを通過する実施形態２１または２２に記載のカメラ。
【０１７０】
実施形態２４：無機撮像装置が、ピクセル化無機チップ；ピクセル化有機検出器；ＣＣＤチップ、好ましくは多色ＣＣＤチップまたはフルカラーＣＣＤチップ；ＣＭＯＳチップ；ＩＲチップ；ＲＧＢチップを含む実施形態２１から２３のいずれかに記載のカメラ。
【０１７１】
実施形態２５：光学センサが少なくとも１つの縦方向光学センサを含み、縦方向光学センサが少なくとも１つのセンサ領域を有し、縦方向光学センサが光ビームによるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように設計されており、縦方向センサ信号が、照明の総出力が同じである場合に、センサ領域内の光ビームのビーム断面積に依存する実施形態１から２４のいずれかに記載のカメラ。
【０１７２】
実施形態２６：評価装置がさらに、縦方向センサ信号を評価することによって、物体の縦方向位置に関する情報を少なくとも１項目生成するよう設計される実施形態２５に記載のカメラ。
【０１７３】
実施形態２７：少なくとも１個の縦方向光学センサが透明な光学センサである実施形態１から２６のいずれかに記載のカメラ。
【０１７４】
実施形態２８：縦方向光学センサのセンサ領域が全く１つの連続するセンサ領域であり、縦方向光学センサ信号がセンサ領域全体にわたり均一である、実施形態１から２７のいずれかに記載のカメラ。
【０１７５】
実施形態２９：縦方向光学センサのセンサ領域がセンサエリアであるかまたはセンサエリアを含み、センサエリアは各装置の表面によって形成され、表面が物体に面しているか、または物体から見て外方を向いている状態である実施形態１から２８のいずれかに記載のカメラ。
【０１７６】
実施形態３０：カメラがセンサ領域の少なくとも一部の電気抵抗または導電性の１回または複数回の測定によって縦方向センサ信号を生成するよう適応された実施形態１から２９のいずれかに記載のカメラ。
【０１７７】
実施形態３１：カメラが少なくとも１回の電流−電圧測定および／または少なくとも１回の電圧−電流測定の実施によって縦方向センサ信号を生成するよう適応された実施形態３０に記載のカメラ。
【０１７８】
実施形態３２：好ましくは照明の既知の出力を考慮して、また任意で照明が変調される変調周波数を考慮しつつ、照明の幾何形状と、カメラを基準とする物体の相対位置との間における少なくとも１つの所定の関係から、物体の縦方向位置に関する情報のうち少なくとも１つの項目を生成するように評価装置が設計される、実施形態１から３１のいずれかに記載のカメラ。
【０１７９】
実施形態３３：カメラがさらに照明変調用の変調装置を少なくとも１個含む、実施形態１から３２のいずれかに記載のカメラ。
【０１８０】
実施形態３４：光ビームが変調光ビームである実施形態３３に記載のカメラ。
【０１８１】
実施形態３５：異なる変調の場合の複数の縦方向センサ信号、特にそれぞれ異なる変調周波数における複数のセンサ信号を検出するようカメラが設計され、その複数の縦方向センサ信号を評価することによって物体の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するよう評価装置が設計される実施形態３４に記載のカメラ。
【０１８２】
実施形態３６：照明の総出力が同じである場合に縦方向センサ信号が照明の変調の変調周波数に依存するような形で縦方向光学センサがさらに設計される実施形態１から３５のいずれかに記載のカメラ。
【０１８３】
実施形態３７：少なくとも１つの物体の少なくとも１つの３次元画像を生成するために、少なくとも１つの第１の写真内に含まれる第１の情報と少なくとも１つの第２の写真内に含まれる第２の情報を組み合わせるよう、評価装置が適応される実施形態１から３６のいずれかに記載のカメラ。
【０１８４】
実施形態３８：カメラが少なくとも２個の縦方向光学センサを有し、その縦方向光学センサが積層されている、実施形態１から３７のいずれかに記載のカメラ。
【０１８５】
実施形態３９：縦方向光学センサが光軸に沿って積層される実施形態３８に記載のカメラ。
【０１８６】
実施形態４０：縦方向光学センサが縦方向光学センサスタックを形成し、その縦方向光学センサのセンサ領域の配向が光軸に対して直角である実施形態３８または３９に記載のカメラ。
【０１８７】
実施形態４１：物体からの光ビームがすべての縦方向光学センサを好ましくは逐次的に照らすように縦方向光学センサが配列され、少なくとも１つの縦方向センサ信号が個々の縦方向光学センサによって生成される実施形態３８から４０のいずれかに記載のカメラ。
【０１８８】
実施形態４２：評価装置が縦方向センサ信号を正規化し、そして光ビームの強度と無関係に物体の縦方向位置に関する情報を生成するように適合される、実施形態１から４１のいずれかに記載のカメラ。
【０１８９】
実施形態４３：異なる縦方向センサの縦方向センサ信号を比較することにより、光ビームが拡がるか狭まるかを認識するよう評価装置が適応される実施形態４２に記載のカメラ。
【０１９０】
実施形態４４：少なくとも１個以上の縦方向センサ信号からの光ビームの直径の判定によって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう評価装置が適応される実施形態１から４３のいずれかに記載のカメラ。
【０１９１】
実施形態４５：好ましくは光ビームの伝播方向における少なくとも１つの伝播座標上の光ビームのビーム直径の既知の依存性から、および／または光ビームの既知のガウスプロファィルから、物体の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を判定するために、光ビームの直径を光ビームの既知のビーム特性と比較するよう評価装置が適応される実施形態４４に記載のカメラ。
【０１９２】
実施形態４６：少なくとも１つの開口部を有する少なくとも１つのハウジングをさらに含み、収束要素が開口部に配置され、少なくとも第１のアパーチャ要素、第２のアパーチャ要素および光学センサがハウジングの内部に配置される実施形態１から４５のいずれかに記載のカメラ。
【０１９３】
実施形態４７：評価装置が少なくとも部分的にカメラのハウジングの外側に配置される実施形態４６に記載のカメラ。
【０１９４】
実施形態４８：さらに少なくとも１つの照明源を含む実施形態１から４７のいずれかに記載のカメラ。
【０１９５】
実施形態４９：物体に少なくとも部分的に接続され、および／または物体と少なくとも部分的に同一である照明源、または物体を少なくとも部分的に一次放射で照らすよう設計された照明源から照明源が選択される実施形態４８に記載のカメラ。
【０１９６】
実施形態５０：物体上での一次放射の反射によって、および／または一次放射に刺激される物体自体による発光によって光ビームが生成される実施形態４９に記載のカメラ。
【０１９７】
実施形態５１：縦方向光学センサのスペクトル感度が照明源のスペクトル範囲によってカバーされる実施形態５０に記載のカメラ。
【０１９８】
実施形態５２：照明装置が少なくとも部分的にハウジングの外側に位置する実施形態５１に記載のカメラ。
【０１９９】
実施形態５３：さらに少なくとも１個の横方向光学センサを含み、その横方向光学センサが物体からカメラへと移動中の光ビームの横方向位置を判定するよう適応されており、その横方向位置がカメラの光軸に対して垂直な少なくとも１つの次元での位置であり、横方向光学センサが少なくとも１個の横方向センサ信号を生成するよう適応されており、評価装置は横方向センサ信号を評価することにより、物体の横方向に関する少なくとも１項目の情報を生成するように更に設計される実施形態１から５２のいずれかに記載のカメラ。
【０２００】
実施形態５４：横方向光学センサが、少なくとも１個の第１電極、少なくとも１個の第２の電極および２つの別個の透明伝導性酸化物層の間に埋め込まれた少なくとも１種の光伝導性材料を有する光検出器であり、その横方向光学センサがセンサエリアを有し、第１電極および第２電極が透明伝導性酸化物層のうち１つにおいて別々の位置に取付けられ、少なくとも１個の横方向光学センサ信号がセンサ領域内での光ビームの位置を示す実施形態５３に記載のカメラ。
【０２０１】
実施形態５５：少なくとも１個の横方向光学センサが少なくとも１個の透明な横方向光学センサを含む実施形態５３または５４に記載のカメラ。
【０２０２】
実施形態５６：横方向光学センサのセンサ領域が横方向光学センサの表面によって形成され、その表面が物体に面しているか、または物体から見て外方を向いている状態である実施形態５３から５５のいずれかに記載のカメラ。
【０２０３】
実施形態５７：第１電極および／または第２電極が、少なくとも２個の部分電極を含む分割電極である実施形態５３から５６のいずれかに記載のカメラ。
【０２０４】
実施形態５８：少なくとも４個の部分電極を備える実施形態５７に記載のカメラ。
【０２０５】
実施形態５９：部分電極を通る電流がセンサ領域内での光ビームの位置に依存する実施形態５７または５８に記載のカメラ。
【０２０６】
実施形態６０：部分電極を通る電流に従って横方向センサ信号を生成するよう横方向光学センサが適応される実施形態５９に記載のカメラ。
【０２０７】
実施形態６１：光学センサ、好ましくは横方向光学センサおよび／または評価装置が、部分電極を通る複数の電流の少なくとも１つの比率から物体の横方向位置に関する情報を導き出すよう適応される実施形態５９または６０に記載のカメラ。
【０２０８】
実施形態６２：少なくとも１個の横方向光学センサが透明な光学センサである実施形態５３から６１のいずれかに記載のカメラ。
【０２０９】
実施形態６３：光軸に沿って移動する光ビームが横方向光学センサと少なくとも２個の縦方向光学センサの双方に衝突するように、横方向光学センサおよび縦方向光学センサが光軸に沿って積層される実施形態５３から６２のいずれかに記載のカメラ。
【０２１０】
実施形態６４：光ビームが続発的に横方向光学センサと少なくとも２個の縦方向光学センサを、またはその逆の順に通過する、実施形態６３に記載のカメラ。
【０２１１】
実施形態６５：光ビームが、縦方向光学センサのうち１個に衝突する前に横方向光学センサを通過する、実施形態６４に記載のカメラ。
【０２１２】
実施形態６６：横方向センサ信号が電流および電圧またはそれらから導き出される任意の信号から成る群から選択される実施形態５４から６５のいずれかに記載のカメラ。
【０２１３】
実施形態６７：横方向光学センサがカメラのハウジング内に位置する実施形態５４から６６のいずれかに記載のカメラ。
【０２１４】
実施形態６８：少なくとも１個の可動物体の位置を追跡する追跡システムであって、実施形態１から６７のいずれかに記載のカメラを少なくとも１個含み、さらに少なくとも１個の進路制御装置を含み、進路制御装置は、それぞれが特定の時点における物体の位置に関する少なくとも１つの情報項目を含む、物体の一連の位置を追跡するように適合される追跡システム。
【０２１５】
実施形態６９：追跡システムがさらに、物体に接続可能な少なくとも１個のビーコン装置を含み、追跡システムは、少なくとも１個のビーコン装置の位置に関する情報を光学センサが生成し得るように適合される、実施形態６８に記載の追跡システム。
【０２１６】
実施形態７０：少なくとも１つの物体の少なくとも１つの画像を、特にカメラに関する実施形態１から６７のいずれかに記載のカメラを使用することによって記録する方法であって、
−  光ビームを受信するよう適用される少なくとも１つの光学センサの使用により、少なくとも１つの第２のアパーチャ要素の第２のアパーチャエリアより大きい、少なくとも１つの第１のアパーチャ要素の第１のアパーチャエリアを含むカメラの第１のセッティングにおいて少なくとも１つの第１の写真を生成し、第１のアパーチャエリアより大きい第２のアパーチャエリアを含むカメラの第２のセッティングにおいて少なくとも１つの第２の写真を生成する工程であって、光ビームは収束要素を通過して少なくとも１つの光学センサに至るビーム経路上を移動するように収束され、第１のアパーチャ要素は収束要素と光学センサとの間のビーム経路内に配置され、第２のアパーチャ要素は第１のアパーチャ要素と光学センサとの間のビーム経路内に配置される、工程と、
−  少なくとも１つの第１の写真と少なくとも１つの第２の写真の比較によって少なくとも１つの物体の少なくとも１つの画像を生成する工程と
を含む方法。
【０２１７】
実施形態７１：第１のアパーチャ要素が収束要素の画像空間内の焦点面内に配置される実施形態７０に記載の方法。
【０２１８】
実施形態７２：第１のアパーチャ要素が調整可能なアパーチャストップを含み、アパーチャストップのアパーチャエリアが調整される実施形態７０または７１に記載の方法。
【０２１９】
実施形態７３：第２のアパーチャ要素が調整可能なアパーチャストップを含み、アパーチャストップのアパーチャエリアが調整される実施形態７０から７２のいずれかに記載の方法。
【０２２０】
実施形態７４：カメラの光軸に垂直な第２のアパーチャ要素が調整される実施形態７０から７３のいずれかに記載の方法。
【０２２１】
実施形態７５：第２のアパーチャ要素が、光ビームの少なくとも１つの特性を空間的に分解する形で修正するよう適応される少なくとも１つの空間光変調装置を含み、空間光変調装置が複数のピクセルから成るマトリクスを有する実施形態７１から７４のいずれかに記載の方法。
【０２２２】
実施形態７６：アパーチャ要素の調整可能エリアが調整される形で、光ビームが少なくとも１つの光学センサに到達する前に光ビームのうちピクセルを通過する部分の少なくとも１つの光学特性を修正するよう各ピクセルが個別に制御される実施形態７５に記載の方法。
【０２２３】
実施形態７７：カメラの光軸に対して垂直なアパーチャ要素の位置が調整される形で、光ビームが少なくとも１つの光学センサに到達する前に光ビームのうちピクセルを通過する部分の少なくとも１つの光学特性を修正するよう各ピクセルが個別に制御される実施形態７５または７６に記載の方法。
【０２２４】
実施形態７８：少なくとも２つの第２の写真が生成され、その少なくとも２つの第２の写真を生成する工程の間でカメラの光軸に対して垂直な第２のアパーチャ要素の位置が調整される実施形態７０から７７のいずれかに記載の方法。
【０２２５】
実施形態７９：撮像用途、カメラ用途、機械視覚または光リソグラフィーにおける計測学用途、品質管理用途、監視用途、安全用途、製造用途、自動車用途、自律運転用途、ナビゲーション用途、ローカライゼーション用途、娯楽用途、家庭用途から成る群から選択される使用目的のためのカメラに関する実施形態１から７８のいずれかに記載のカメラを使用する方法。
【０２２６】
本発明のさらなる任意の詳細および特徴は、従属請求項に関して以下に記載される、好ましい模範的実施形態の説明から明らかである。この文脈において、特定の特徴は、単独でまたはいくつかの特徴と組み合わせて実現可能である。本発明は、模範的実施形態に限定されない。模範的実施形態は図面中で概略的に示されている。個々の図面中の同一の参照番号は、同一の要素または同一の機能を有する１つまたは複数の要素あるいは機能に関して互いに対応する要素を指す。
【０２２７】
具体的に図面の説明は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【０２２８】
【図１】本発明に記載のカメラの模範的な一実施形態を示す図である。
【図２】本発明に記載のカメラに採用される転送装置の好適な一実施形態を示す図である。
【図３】本発明に記載のカメラに採用されるアパーチャ要素の代替的な一実施形態を示す図である。
【図４】本発明に記載のカメラおよびこのカメラを含む追跡システムの模範的な一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０２２９】
図１は、少なくとも１つの物体１１２の少なくとも１つの画像を光学的に記録するための、本発明に記載のカメラ１１０の模範的な一実施形態を、きわめて概略的に示す図である。この特定の実施形態において、カメラ１１０は、カメラ１１０の光軸１１６に沿って配列される少なくとも１個の光学センサ１１４を含む。具体的に、光軸１１６は、光学センサ１１４の構成における対称軸および／または回転軸であってもよい。好ましくは、光学センサ１１４は、カメラ１１０のハウジング１１８の内部に配置され得る。ハウジング１１８における開口部１２０は、特に光軸１１６を基準に同心円状に配置され得、好ましくはカメラ１１０の視野１２２の方向を規定する。座標系１２４が規定され得、その中で光軸１１６に対して平行または逆平行の方向が縦方向として規定される一方、光軸１１６に対して垂直の方向は横方向として規定され得る。座標系１２４において、図１では象徴的に描かれているが、縦方向はｚ、横方向はそれぞれｘおよびｙとして表されている。ただし、他の種類の座標系１２４も実現可能である。
【０２３０】
さらに、少なくとも１つの転送装置１２０は、好ましくはカメラ１１０のハウジング１１８の開口部１２０に配置される。本発明によれば、転送装置１２６は少なくとも１つの収束要素１２８および少なくとも１つの第１のアパーチャ要素１３０を含む。本発明では、収束要素１２８は、収束要素１２８を通過する光ビーム１３２を収束して、光学センサ１１４によって受信されるカメラ１１０の光軸１１６に沿ったビーム経路上を移動させるよう適応される。したがって、収束要素１２８は入射光ビーム１３２に対して収束特性を示し得る。好ましくは、この目的のため、光学レンズ、特に１つまたは複数の屈折レンズ、特に凸レンズまたは薄い両凸レンズなど薄い収束性屈折レンズ、および／または１つまたは複数の凸型ミラー、および／または図２に概略的に描かれている複合レンズが使用され得る。好適な種類の複合レンズのさらなる詳細が図２に記載されている。
【０２３１】
このように、物体１１２から発生する光ビーム１３２は最初に、収束要素１２８および第１のアパーチャ要素１３０を含む転送装置１２６を通ってカメラ１１０の光軸１１６に沿ったビーム経路上を移動し、その後、第１のアパーチャ要素１３０と光学センサ１１４との間のビーム経路内に配置された第２のアパーチャ要素１３４を通って移動し、最終的に光学センサ１１４に衝突し得る。第１のアパーチャ要素１３０と第２のアパーチャ要素１３４はいずれも、入射光ビーム１３２の一部だけの通過を許容すると同時に、入射光ビーム１３２の他の部分は制止および／または反射される。本発明によれば、第１のアパーチャ要素１３０は第１の調整可能エリア１３６を含む一方、第２のアパーチャ要素１３４は第２の調整可能エリア１３８を含み、これらは、光軸１１６と垂直な近隣の矢印記号によって図１に象徴的に表わされている。
【０２３２】
このように、図１の実施形態に記載のとおり、第１のアパーチャ要素１３０と第２のアパーチャ要素１３４はいずれも、アパーチャの開口度を調整可能に対応し得る調整可能エリアを有し得る。本発明では、第１のアパーチャ要素１３０と第２のアパーチャ要素１３４双方の開口部は、各々のアパーチャ要素１３０、１３４の中心がカメラ１１０の光軸１１６と一致し得る形で、各々のアパーチャ要素１３０、１３４の中心に配置され得る。ただし、他の配列も可能である。さらに、図３に記載のような代替的な一実施形態において、第１のアパーチャ要素１３０および／または第２のアパーチャ要素１３４は、入射光ビーム１３２の一部だけの通過を許容すると同時に、入射光ビームの他の部分は制止および／または反射されるように適応され得る、ピクセル化光学要素を含み得る。ピクセル化光学要素のさらなる詳細が図３に記載されている。
【０２３３】
既に上述のとおり、本発明に記載のカメラ１１０は、物体１１２の少なくとも１つの光学画像を取得することが可能である光学センサ１１４を少なくとも１つ含む。図１に記載の実施形態では、光学センサ１１４は、１次元、２次元または３次元の、物体１１２またはその一部の画像を生成するよう適応される、少なくとも１つの撮像装置１４０を含む。特に、撮像装置１４０は、ピクセル化有機カメラ要素、好ましくはピクセル化有機カメラチップ；ピクセル化無機カメラ要素、好ましくはピクセル化無機カメラチップ、より好ましくはＣＣＤチップまたはＣＭＯＳチップ；モノクロムカメラ要素、好ましくはモノクロムカメラチップ；多色カメラ要素、好ましくは多色カメラチップ；フルカラーカメラ要素、好ましくはフルカラーカメラチップから成る群から選択される装置であるか、またはこれを含み得る。このように、撮像装置１４０は、モノクロム撮像装置、マルチクロム撮像装置および少なくとも１つのフルカラー撮像装置から成る群から選択される少なくとも１つの装置であるか、またはこれを含み得る。
【０２３４】
撮像装置１４０の他の実施形態（本明細書には不図示）、特に、光学センサ１１４が少なくとも１つの空間光変調装置（ＳＬＭ）を含み得る実施形態も可能である。本発明では、ＳＬＭは複数のピクセルから成るマトリクスを含み得、これらのピクセルは各々、個別にアドレス指定可能となり得る。さらなる特に好適な一実施形態において、光学センサ１１４は少なくとも１つのセンサ領域を有する少なくとも１つの縦方向光学センサを含み得、その場合、縦方向光学センサは、光ビーム１３２によるセンサ領域の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じである場合、いわゆる「ＦｉＰ効果」に従って、センサ領域内の光ビーム１３２のビーム断面積に依存する。さらに、照明の総出力が同じである場合、縦方向センサ信号は照明の変調の変調周波数に依存し得る。さらに、物体１１２の完全な画像の取得を可能とするため、付加的に、少なくとも１つの横方向光学センサが採用され得、その場合、横方向光学センサは物体１１２からカメラ１１０へと移動する少なくとも１つの光ビーム１３２の横方向位置を判定するよう適応される。縦方向光学センサと横方向光学センサの潜在的な実施形態については各々、国際公開第２０１２／１１０９２４Ａ１号および国際公開第２０１４／０９７１８１Ａ１号を参照するとよい。
【０２３５】
本発明によれば、光学センサ１１４はさらに、カメラ１１０の第１のセッティングにおいて少なくとも１つの第１の写真を生成し、カメラ１１０の第２のセッティングにおいて少なくとも１つの第２の写真を生成するよう適応される。本発明では、「フロントモード」とも呼ばれるカメラ１１０の第１のセッティングでは、第１のアパーチャエリア１３６が第２のアパーチャエリア１３８よりも大きくなる形で第１のアパーチャ要素１３０と第２のアパーチャ要素１３４が調整される。同様に、「ノーマルモード」とも呼ばれるカメラ１１０の第２のセッティングでは、第２のアパーチャエリア１３８が第１のアパーチャエリア１３６よりも大きくなる形で第１のアパーチャ要素１３０と第２のアパーチャ要素１３８が調整される。
【０２３６】
したがって、フロントモードでは、物体１１２の正射投影が生成され得るように、収束要素１２８が、無限遠の入射瞳を含むテレセントリックレンズの役割を果たす。図２により詳しく記載のとおり、光軸１１６に位置する第１のアパーチャ１３０の中心を通過し得る斜光線は結果的に、収束要素１２８の前方の光軸１１６と平行である。結果的に、無限遠の入射瞳を有する収束要素１２８の倍率は、物体１１２と収束要素１２８との間の距離とは無関係であることが分かる。他方、ノーマルモードの場合、収束要素１２８は、テレセントリックレンズの役割を果たすレンズ系とは見なされ得ない。したがって、収束要素１２８の倍率は、通常そうであるように、物体１１２と収束要素１２８との間の距離に依存する。
【０２３７】
このように、フロントモードにおける第１のセッティングで物体１１２の第１の写真を記録し、ノーマルモードにおける第２のセッティングで物体１１２の第２の写真を記録し、第１の写真と第２の写真を比較することにより、物体１１２の画像が得られる。この目的に対し、第１の写真に含まれる物体１１２の第１のサイズを、第２の写真に含まれる物体１１２の第２のサイズと比較することができる。それを基に、物体１１２の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報が判定され得る。
【０２３８】
評価装置１４２は一般的に、光学センサ１１４のセンサ信号を評価することによって物体１１２の位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう設計される。この目的に対し、評価装置１４２は、カメラ１１０の第１のセッティングと第２のセッティングを提供し、各々のモードで物体１１２の第１の写真と第２の写真を記録し、そして第１の写真と第２の写真を比較するために、第１のアパーチャ調整装置１４４、第２のアパーチャ調整装置１４６、写真記録ユニット１４８、および比較装置１５０によって象徴的に表わされる１つまたは複数の電子装置および／または１つまたは複数のソフトウェアコンポーネントを含み得る。既に説明のとおり、評価装置１４２はこのように、上述のカメラ１１０における２種類の異なるセッティング内で光学センサ１１４によって記録される少なくとも２つの写真の比較により、物体１１２の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を判定するよう適応される。
【０２３９】
一般的に、評価装置１４２はデータ処理装置１５２の一部であってもよく、および／または１つまたは複数のデータ処理装置１５２を含み得る。評価装置はハウジング１１８へ完全にまたは部分的に一体化されてもよく、および／または完全にまたは部分的に、無線または例えば信号リード線１５４による有線の形で縦方向光学センサ１１４に電気的に接続される別個の装置として具現化され得る。評価装置はさらに、１つまたは複数の電子ハードウェアコンポーネントなど１つまたは複数の付加的コンポーネント、および／または１つまたは複数のソフトウェアコンポーネント、例えば１つまたは複数の測定ユニットおよび／または１つまたは複数の評価ユニットおよび／または１つまたは複数の制御ユニット（図１には不記載）をも含み得る。評価装置１４２はさらに、情報項目を生成する工程を実行または補助する少なくとも１つのコンピュータプログラムなど、少なくとも１つのコンピュータプログラムを実行するよう適応され得る。一例として、センサ信号を入力変数として使用することによって第１の写真と第２の写真の比較を実行し得る、１つまたは複数のアルゴリズムが実装され得る。
【０２４０】
光学センサ１１４のセンサ領域１３０を照らす光ビーム１３２を、発光性物体１１２によって生成してもよい。代替的または付加的に、光ビーム１３２を別個の照明源（本明細書には不図示）によって生成してもよく、これは好ましくは光軸１１６に沿った開口部１２４経由でのカメラ１１０のハウジング１１８への進入によって光ビーム１３２が光学センサ１１４のセンサ領域へ到達するよう構成設定され得る形で、照明源によって生成される光の少なくとも一部を物体１１２が反射することができるように物体１１２を照明するよう適応された発光ダイオードなど、周囲光源および／または人工光源を含み得る。
【０２４１】
特定の一実施形態において、照明源は変調光源であってもよく、この場合、照明源の１つまたは複数の変調特性を、少なくとも１個の変調装置によって制御してもよい。代替的または付加的に、照明源と物体１１２との間、および／または物体１１２と縦方向光学センサ１１４との間のビーム経路内で変調を有効化してもよい。さらなる可能性も考えられる。この特定の実施形態において、物体１１２の位置に関する少なくとも１項目の情報を判定するために横方向光学センサ１１４のセンサ信号を評価する際、１つまたは複数の変調特性、特に変調周波数を考慮に入れることが、有利となり得る。
【０２４２】
カメラ１１０は直線ビーム経路または傾斜ビーム経路、有角ビーム経路、分岐ビーム経路、偏向または分割ビーム経路または他の種類のビーム経路を有し得る。さらに、光ビーム１３２は各ビーム経路または部分ビーム経路に沿って、１回または反復的に、一方向または二方向で伝播し得る。以上により、上記の構成要素または以下に詳しく挙げる任意のさらなる構成要素は完全にまたは部分的に、光学センサ１１４の前方および／または光学センサ１１４の後方に配置され得る。
【０２４３】
図２は本発明に記載のカメラ１１０に採用される転送装置１２６の好適な一実施形態を概略的に示す図である。上述のとおり、転送装置１２６は少なくとも１つの収束要素１２８および第１のアパーチャ要素１３０を含む。この好適な実施形態において、収束要素１２８は、第１のアパーチャ要素１３０と併せてテレセントリックレンズ１５８の役割を果たすよう適応される複合レンズ１５６を含む。図２に記載の複合レンズ１５６は、テレセントリックレンズ１５８内で採用されることになる対物レンズの一般的な一例と捉えることができ、例えばｈｔｔｐｓ：／／ｄｅ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｔｅｌｅｚｅｎｔｒｉｓｃｈｅｓ＿Ｏｂｊｅｋｔｉｖに例が記載されている（検索日：２０１５年９月１１日）。ただし、上述の目的に適する他の種類の対物レンズも適用可能となり得る。
【０２４４】
本発明では、収束要素１２８は無限遠の視野方向１２２に入射瞳１６０を有する。図２から分かるとおり、収束要素１２８の前方で光軸１１６と平行な斜光線を含む光ビーム１３２は最初に収束要素１２８を通過し、その結果、光ビーム１３２は、斜光線がその後に光軸１１６に配置された第１のアパーチャ要素１３０の中心１６２を通過する形で収束される。本発明によれば、第１のアパーチャ要素１３０は、収束要素１２８の画像空間１６６内の焦点面１６４に配置され得る。本発明では、衝突してくる光ビーム１３２の方向に沿って向かう収束要素１２８の後方の空間は通常、画像空間１６６として表わされる一方、衝突してくる光ビーム１３２に対向する方向のレンズ系の前方空間は一般的に、物体空間１６８として表わされる。
【０２４５】
本発明では、無限遠の入射瞳１６０を有するテレセントリックレンズ１５８の役割を果たす複合レンズ１５６の倍率は、物体１１２と複合レンズ１５６の前面との間の距離ｄと無関係である。結果として、物体１１２の正射投影が生成され得る。この目的に対し、第１のアパーチャ要素１３０における第１のアパーチャエリア１３６は、特に、図１に記載のとおり、第２のアパーチャ要素１３４の第２のアパーチャエリア１３８より小さい値を示す。結果として、ここではカメラ１１０が第１のセッティングを取得し、その間に第１の写真が記録される。ただし、第２の写真を記録する場合、第２のセッティングが採用されなければならない。その場合、これは特に、第１のアパーチャ要素１３０における第１のアパーチャエリア１３６を、第２のアパーチャ要素１３４の第２のアパーチャエリア１３８より大きくなる形で拡大することによって達成され得る。しかし、第２のセッティングにおいては、転送装置１２６はテレセントリックレンズ１５８の役割を果たすのではなく、上述のノーマルモードを取得すると見なされ得る。
【０２４６】
代替的な一実施形態（本明細書には不図示）において、第１のアパーチャ要素１３０は、収束要素１２８の画像空間１６６内の焦点面１６４に配置されるのではなく、焦点面１６４から外れた位置に配置され得る。この実施形態において、複合レンズは上に詳述のとおり、ハイパーセントリックレンズまたはペリセントリックレンズの役割を果たし得る。
【０２４７】
図３は本発明に記載のカメラ１１０に採用されるアパーチャ要素の代替的な一実施形態を概略的に示す図である。特に、図３に記載の典型例のとおり、第２のアパーチャ要素１３４は、入射光ビームの一部だけの通過を許容すると同時に、入射光ビームの他の部分は制止および／または反射されるように適応され得る、ピクセル化光学要素１７０を含み得る。特に、ピクセル化光学要素１７０は、少なくとも１つの空間光変調装置１７２を含み得る。本発明では、空間光変調装置１７２は、入射光ビーム１３２の少なくとも１つの特性を空間的に分解する形で修正するよう、特に入射光ビーム１３２の伝達性および／または反射性を局所的に修正するよう適応され得る。この目的に対し、空間光変調装置１７２は複数のピクセル１７６から成るマトリクス１７４を含み得、これらのピクセル１７６は各々、光ビームの一部の各ピクセル１７６の通過を許容するかまたは許容しないために、例えば複数の信号リード線１５４のうち１本によって空間光変調装置１７２に接続され得る第２のアパーチャ調整装置１４６により、個別にアドレス指定可能となり得る。それに伴い、各ピクセル１７６を通過し得ない光ビーム１３２の部分は、ピクセル１７６に吸収され、および／または例えば特にこの目的のために提供され得る標的１７８によって反射され得る。
【０２４８】
特に好適な一実施形態において、空間光変調装置１７２のピクセル１７６は各々、この目的のため、デジタルマイクロミラーデバイスを含み得る（本明細書には不図示）。本発明では、デジタルマイクロミラーデバイスは複数のマイクロミラーから成る配列を含み得、その場合、マイクロミラー各々は好ましくは調節可能なミラーであってもよい。この種の入射光ビームの空間変調は、「デジタルライトプロセッシング（登録商標）」または「ＤＬＰ」とも呼ばれる。代替的または付加的に、空間光変調装置１７２のピクセル１７６は各々、この目的のためにマイクロレンズを含み得、これらのマイクロレンズは各々、好ましくは調節可能なレンズであってもよい。さらに、カメラ１１０は、空間光変調装置１７２の少なくとも２つのピクセル１７６を別々の変調周波数で周期的に制御するよう適応され得る少なくとも１つの変調装置をも含み得る（本明細書には不図示）。
【０２４９】
さらに、空間光変調装置１７２のピクセル１７６の各々を個別に制御可能となり得ることから、第２のアパーチャ要素１３４の第２の調整可能エリア１３８は、伝達性および／または反射性によって互いに区別される別々の状態の間で調整可能となり得る。第２の調整可能エリア１３８の調整は、好ましくは、空間光変調装置１７２の中心１６２の周囲に配置されるピクセル１７６を調節して、光軸１１６に沿って高い伝達性を含む第１の状態にする一方で他のピクセル１７６を、高い反射性を含む第２の状態へと調節することによって達成され得る。このようにして、空間光変調装置１７２のピクセル１７６は、第２の調整可能エリア１３８を含む第２のアパーチャ要素１３４として空間光変調装置１７２が見なされ得る状態に調節され得る。
【０２５０】
代替的または付加的に、第２のアパーチャ要素１３４の位置、特にカメラ１１０の光軸１１６に対して垂直な第２のアパーチャ要素１３４の位置もさらに調整可能となり得る。カメラ１１０の光軸１１６を基準に第２のアパーチャ要素１３４の位置を調整することにより、収束要素１２８の真正面に位置しない物体も観察可能となり得、これは既知のテレセントリックレンズとこの実施形態との間に顕著な違いを構築する。
【０２５１】
一例として、図４は、カメラ１１０を含む、少なくとも１つの物体１１２の位置を追跡するよう適応された追跡システム１８０の模範的な一実施形態を示す図である。カメラ１１０については、本出願の全開示を参照するとよい。基本的に、カメラ１１０の潜在的実施形態もすべて、図４に記載の実施形態において具現化され得る。評価装置１４２は、少なくとも１個の光学センサ１１４へ、特に信号リード線１５４によって接続され得る。一例として、信号リード線１５４を提供し、および／または１つまたは複数のインターフェースを提供してもよく、インターフェースは無線インターフェースおよび／または有線インターフェースであってもよい。さらに、信号リード線１５４はセンサ信号の生成および／またはセンサ信号の修正のための１個または複数のドライバおよび／または１個または複数の測定装置を含み得る。カメラ１１０はさらに、例えば１つまたは複数の構成要素を収容し得るハウジング１１８をも含み得る。
【０２５２】
さらに、評価装置１４２を完全にまたは部分的に、光学センサ１１４および／またはカメラ１１０の他の構成要素へ一体化することもできる。評価装置をハウジング１１８および／または別個のハウジング内に閉じ込めてもよい。評価装置は、第１のアパーチャ調整装置１４４、第２のアパーチャ調整装置１４６、写真記録ユニット１４８、および比較装置１５０によって象徴的に表わされている、センサ信号を評価するための１つまたは複数の電子装置および／または１つまたは複数のソフトウェアコンポーネントを含み得る。第１の写真と第２の写真を組み合わせることにより、好ましくは物体１１２の３次元画像が生成され得る。
【０２５３】
さらに、カメラ１１０は様々な構成形態となり得る少なくとも１つのセンサ１１４を含む。例えば、図４の模範的実施形態に描かれているように、２つの異なる光学センサ１１４が、例えばハウジング１１８内でカメラ１１０の一部となり得る形で存在し得る。本発明では、第１の光学センサ１１４が横方向光学センサ１８２であってもよい一方、第２の光学センサ１１４が縦方向光学センサ１８４であってもよい。上述のとおり、縦方向光学センサ１８４は少なくとも１つのセンサ領域１８６を有し得、縦方向光学センサ１８４は光ビーム１３２によるセンサ領域１８６の照明に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するよう設計され得、縦方向センサ信号は、照明の総出力が同じであればセンサ領域１８６内の光ビーム１３２のビーム断面積に依存し得る。本発明では、縦方向センサ信号を評価することによって物体１１２の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう、付加的に評価装置１４２を設計することができる。
【０２５４】
上記にて詳述のとおり、横方向光学センサ１８２はセンサエリア１８８を含み得、センサエリア１８８は物体１１２からカメラ１１０へと移動する光ビーム１３２に対して透明であってもよい。したがって、横方向光学センサ１８２は、１つまたは複数の横方向、たとえばｘ方向および／またはｙ方向における、光ビーム１３２の横方向位置を判定するよう適応され得る。この目的に対し、少なくとも１つの横方向光学センサはさらに、少なくとも１つの横方向センサ信号を生成するよう適応され得る。それに伴い、横方向光学センサ１８２の横方向センサ信号を評価することにより、物体１１２の横方向位置に関する少なくとも１項目の情報を生成するよう、付加的に評価装置１４２を設計することができる。横方向光学センサ１８２は完全にまたは部分的に透明または不透明であってもよい。横方向光学センサ１８２は、有機撮像装置または無機撮像装置であるか、またはこれらを含み得る。好ましくは、横方向光学センサ１８２は均一なセンサエリア１８８、または複数のセンサピクセルから成る少なくとも１つのマトリクスを含み得、複数のセンサピクセルから成るマトリクスは特に有機半導体センサ装置；あるいはＣＣＤチップまたはＣＭＯＳチップなど無機半導体センサ装置から成る群から選択され得る。
【０２５５】
さらに、物体１１２の横方向位置に関して横方向光学センサ１８２により得られる情報と、物体１１２の縦方向位置に関して縦方向光学センサ１８４により得られる情報とを組み合わせることにより、物体１１２の３次元位置に関する情報を取得することができる。この情報は結果的に、物体１１２の３次元画像の記録に使用され得る。この目的に対し、各々のセンサ信号を、１本または複数の信号リード線１５４により、カメラ１１０の評価装置１４２へ送信することができる。
【０２５６】
図４に記載の模範的実施形態において、一例として、検出対象となる物体１１２はスポーツ用品として設計され得るか、および／または、位置および／または配向が使用者１９２によって操作され得る制御要素１９０を形成し得る。このように、一般的に、図４に記載の実施形態またはその他の追跡システム１８０に関する任意の実施形態において、物体１１２自体は指定された装置の一部であってもよく、具体的には少なくとも１つの制御要素１９０を含み得、具体的に、少なくとも１つの制御要素１９０は１個または複数のビーコン装置１９４を有し、制御要素１９０の位置および／または配向は好ましくは使用者１９２によって操作され得る。一例として、物体１１２は１個または複数のバット、ラケット、クラブまたはその他、スポーツ用品および／または疑似スポーツ用具であるか、またはそれらを含み得る。他の種類の物体１１２も可能である。さらに、使用者１９２を、位置が検出されるべき物体１１２と捉えてもよい。一例として、使用者１９２は自分の身体に直接または間接的に装着される１個または複数のビーコン装置１９４を携行し得る。
【０２５７】
カメラ１１０を、１個または複数のビーコン装置１９４の縦方向位置に関する少なくとも１項目、および任意でその横方向位置に関する少なくとも１項目の情報、および／または物体１１２の縦方向位置に関する少なくとも１項目の情報、および任意で物体１１２の横方向位置に関する少なくとも１項目の情報を判定するよう適応させることができる。特に、カメラ１１０を、物体１１２の色の特定、および／または、例えば物体１１２の様々な色、より特に様々な色を含み得るビーコン装置１９４などの撮像向けに、適応させることができる。好ましくはカメラ１１０の光軸１１６を基準に同心円状に配置され得るハウジング１１８における開口部は、好ましくはカメラ１１０の視野１２２の方向を規定し得る。
【０２５８】
カメラ１１０は、物体１１２の画像、好ましくは３Ｄ画像を少なくとも１つ取得するよう、適応され得る。付加的に、カメラ１１０は、少なくとも１つの物体１１２の位置を判定するよう適応され得る。上記にて概説のとおり、カメラ１１０の使用による、物体１１２および／またはその一部の画像の取得および／または物体１１２および／またはその一部の位置の判定を、少なくとも１項目の情報を機械１９６へ提供するための追跡システム１８０の提供向けに使用することができる。図４に概略図が記載されている実施形態において、機械１９６は、データ処理装置１５２を含む少なくとも１台のコンピュータおよび／またはコンピュータシステムであるか、またはそれらを含み得る。他の実施形態も実現可能である。評価装置１４２はコンピュータであるか、および／またはコンピュータを含み得、および／または別の装置として完全にまたは部分的に具現化され得、および／または完全にまたは部分的に、機械１９６、特にコンピュータに組み込まれ得る。同じことが、追跡システム１８０の追跡制御装置１９８にも当てはまり、これは完全にまたは部分的に評価装置および／または機械１９６の一部を形成し得る。
【０２５９】
参照番号一覧
１１０  カメラ
１１２  物体
１１４  光学センサ
１１６  光軸
１１８  ハウジング
１２０  開口部
１２２  視野方向
１２４  座標系
１２６  転送装置
１２８  収束要素
１３０  第１のアパーチャ要素
１３２  光ビーム
１３４  第２のアパーチャ要素
１３６  第１のアパーチャエリア
１３８  第２のアパーチャエリア
１４０  撮像装置
１４２  評価装置
１４４  第１のアパーチャ調整装置
１４６  第２のアパーチャ調整装置
１４８  写真記録ユニット
１５０  比較装置
１５２  データ処理装置
１５４  信号リード線
１５６  複合レンズ
１５８  テレセントリックレンズ
１６０  入射瞳
１６２  中心
１６４  焦点面
１６６  画像空間
１６８  物体空間
１７０  ピクセル化光学要素
１７２  空間光変調装置
１７４  マトリクス
１７６  ピクセル
１７８  標的
１８０  追跡システム
１８２  横方向光学センサ
１８４  縦方向光学センサ
１８６  センサ領域
１８８  センサエリア
１９０  制御要素
１９２  使用者
１９４  ビーコン装置
１９６  機械
１９８  追跡制御装置
【図１】
0006755316.tif 000002
【図２】
0006755316.tif 000003
【図３】
0006755316.tif 000004
【図４】
0006755316.tif 000005