(57)【要約】【課題】  浴室内に立ち込める湯気や濃霧を構成する水蒸気の再帰性反射の影響を受けることなく距離測定が行えるデプスカメラを実現する。【解決手段】  光源１とカメラ２と距離演算部３と光源の照射方向に配置した偏光板４とカメラ入射方向に配置した偏光板４の偏光方向と９０度の角度をなす偏光板５により構成されるデプスカメラ。【選択図】図１
2016224021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線、可視光、近赤外光または遠赤外光のいずれかの波長成分を持った単峰性光束ビームまたはスポット光のパルス光波を周囲環境に向かって照射する光源１と、光源１によって照射されたパルス光波が周囲環境に存在する人または物体に反射して戻って来るパルス光波と環境光の混在した光によって発生する受光素子からの光電流をパルス光波に同期してスイッチングすることにより電荷量として画素単位に蓄積するカメラ２と、カメラ２から取得できる画像データに基づいて光速度の飛行時間を演算することにより画素単位に距離を求めることができる距離演算部３と、光源１の光照射方向に配置された偏光板４と、カメラ２の光入射方向に配置された偏光板５により構成され、偏光板４と偏光板５の偏光軸が９０度ずれた関係に配置されていることにより、浴室内の湯気あるいは濃霧を構成する多量の水蒸気の存在する環境下でも水蒸気が引き起こす再帰性反射光を低減させて多量の水蒸気の存在に影響されることなく距離を取得できることを特徴とするデプスカメラ。
【請求項２】
紫外線、可視光、近赤外光または遠赤外光のいずれかの波長成分を持った乱数または乱数を用いた投影パターン光を周囲環境に向かって照射する光源１１と、光源１１によって照射された光が周囲環境に存在する人または物体に投影され環境光と混在する状態を撮影するカメラ１２と、カメラ１２から取得できる画像データに基づいて投影パターンの部分パターンと撮影画像の相互相関から人または物体までの距離に応じて部分パターンの観測位置が変化することを利用して光源１１とカメラ１２の位置的関係から三角測量法により画素単位に距離を求めることができる距離演算部１３と、光源１１の光照射方向に配置された偏光板４と、カメラ２の光入射方向に配置された偏光板５により構成され、偏光板４と偏光板５の偏光軸が９０度ずれた関係に配置されていることにより、浴室内の湯気あるいは濃霧を構成する多量の水蒸気の存在する環境下でも水蒸気が引き起こす再帰性反射光を低減させて多量の水蒸気の存在に影響されることなく距離を取得できることを特徴とするデプスカメラ。
【請求項３】
紫外線、可視光、近赤外光または遠赤外光のいずれかの波長成分を持ったレーザーポインタのビーム偏光を周囲環境に向かって照射方向を走査しながら照射する光源２１と、光源２１によって照射されたビーム偏光が周囲環境に存在する人または物体に投影されて環境光と混在する状態を撮影するカメラ２２と、カメラ２２から取得できる画像データに基づいてビーム偏光の観測位置が撮影画像の相互相関から人または物体までの距離に応じて変化することを利用して光源２１とカメラ２２の位置的関係から三角測量法によりビームの投影された人または物体までの距離を求めることができる距離演算部２３と、カメラ２の光入射方向に配置された偏光板５により構成され、光源２１の偏光軸と偏光板５の偏光軸が９０度ずれた関係に配置されていることにより、浴室内の湯気あるいは濃霧を構成する多量の水蒸気の存在する環境下でも水蒸気が引き起こす再帰性反射光を低減させて多量の水蒸気の存在に影響されることなく距離を取得できることを特徴とするデプスカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、紫外線、可視光、近赤外光または遠赤外光のいずれかの波長成分の光を投影する光源とカメラと演算部より構成され、浴室の湯気や濃霧などの多量の水蒸気が存在する環境下においても水蒸気によって発生する再帰性反射光に影響されることなく、画素単位に距離を測定することができるデプスカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、近赤外光を用いて画素単位に距離を測定することができる安価なデプスカメラが世界各国で相次いで開発されている。特許文献１はアメリカ合衆国においてイスラエル国のプライムセンス社が特許出願した「ＤＥＰＴＨ  ＭＡＰＰＩＮＧ  ＵＳＩＮＧ  ＰＲＯＪＥＣＴＥＤ  ＰＡＴＴＥＲＮＳ」という方式のデプスカメラである。ゲーム中のプレーヤーのモーションをリアルタイムに測定する目的でＫｉｎｅｃｔと呼ばれるセンサを開発している。Ｋｉｎｅｃｔセンサのデプスカメラは、乱数の性質をもった星空のような光点群の光パターンを投影する赤外線光源と撮影対象に投影されたパターンを観測する赤外線カメラと演算部により構成されている。撮影対象までの距離に応じてカメラで観測できる部分パターンの投影位置が変化するが、乱数の数学的性質である自己相関特性を利用して、部分パターンと撮影画像の相互相関演算に基づいて三角測量法による距離を画素単位に求めることができる。【０００３】  特許文献２は日本信号株式会社が特許出願を行っている「物体検出装置」である。レーザー光源とガルバノミラーを組み合わせて観測領域に対してビームをスキャンすることができ、カメラで観測することで障害物までの距離を測定することができる。距離を求める動作原理は三角測量法であり、特許文献１と同種の計測原理である。【０００４】  別の距離測定方式のデプスカメラとして、Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ方式が知られている。特許文献３はアメリカ合衆国においてマイクロソフト社が特許出願した「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＨＩＥＲＡＲＣ  ＨＩＣＡＬ  ＤＥ−ＡＬＬＡＳＩＮＧ  ＴＩＭＥ−ＯＦ−ＦＬＩＧＨＴ  （ＴＯＦ）  ＳＹＳＴＥＭＳ」という方式のデプスカメラである。Ｋｉｎｅｃｔの後継センサとして開発されたもので、光の伝搬速度が毎秒３０万ｋｍであり、数十ＭＨｚの周波数の光パルスを光源から照射すると、観測対象から反射してカメラまで帰って来る光の位相がずれることを利用して距離を画素単位に求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＵＳ  ２０１０／０１１８１２３
【特許文献２】特願平１０−２０８０９４
【特許文献３】ＵＳ  ２０１１／０１８８０２８
【０００６】  これらの安価なデプスカメラが相次いで開発されたため、家庭内の人物の見守りや自動車の障害物を検出して自動的に衝突を回避するシステムなどにデプスカメラが利用を検討されるようになってきている。【０００７】  家庭内の人物の見守りシステムにおいては、特に浴室内の利用が必要とされている。２０１４年時点では、交通事故において事故から２４時間以内に死亡した人の数が４１１３人であるのに対し、浴室内死亡事故では１万６千人にも達しており、浴室の危険性が重要視されている。全国的には浴槽内で溺死する人の数が約８千人、残りのうち洗い場と脱衣所がそれぞれ４千人程度の比率である。【０００８】  プライバシーの観点から通常のカラーやモノクロのカメラで入浴中の人物を見守ることは敬遠されるため、赤外線を使って距離画像を非接触無拘束で取得するデプスカメラが注目されているのであるが、浴室内に湯気が立ち込めた状態では前記の方式によらず距離が測定できなくなる不具合が存在している。勿論、浴室の換気を十分に行い、湯気をださなければデプス画像の観測は問題なく行える。図２に実際の不具合事例を示す。図２は６０℃程度の高温温水シャワーを洗い場に数分間散布し、湯気が目視できる状態に設定した状態で撮影した入浴中の観測データの事例である。図２右上の画像３１は通常の可視光カラーカメラで撮影した画像をモノクロ濃淡画像化したものであり、図２左上の画像３２は赤外線カメラで撮影した画像であり、図２左下の画像３３がＴｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ方式のデプスカメラで撮影したデプス画像である。可視光カラーカメラと赤外線カメラでは容易に人物が判別できる程度の比較的湯気が少な目の状態であるにも関わらず、デプス画像の方は人物までの距離が全く検出できていない欠点がある。【０００９】  一方、死亡事故数は減少したものの、自動車の分野では相変わらず衝突事故や物損事故が絶えない状況にあり、運転手に変わって自動的にブレーキをかける衝突回避システムの実装が近年注目されてきている。これらには前記のようなデプスカメラの適用が検討されているのであるが、目視さえも困難な濃霧の環境下では、デプスカメラでも距離が検出できない欠点が存在している。これは自動ブレーキによる衝突回避システムの安全性を損なう重大な欠点であった。【００１０】  前記のデプスカメラの欠点である２例は湯気も濃霧も水蒸気であることから、その物理的性質に関連して発生しているデプスカメラの欠点として認識されているものの、検出できない理由について解明されておらず、改善策も存在していなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】  本発明は、以上のような従来の欠点に鑑み、浴室内に湯気が立ち込めた浴室内あるいは濃霧の環境下でも距離測定が行える利用可能なデプスカメラを提供する事を目的としている。【００１２】  課題を解決するために、なぜ湯気や濃霧などの水蒸気が存在すると、デプスカメラで距離が測定できなくなるのかについて、本件発明者のうち上田智章は鋭意研究を行った。その結果として、図３に示すように水蒸気の微粒子が再帰性反射を起こすためであることが判明した。再帰性反射とは、光の入射方向に強く反射する性質である。再帰性反射は鏡面反射（正反射）であり、水蒸気が撮影対象付近だけでなく、デプスカメラの近傍にも存在しており、光の強度は距離の２乗に反比例して減衰するために、デプスカメラ近傍に存在する水蒸気の反射強度が、遠方に存在して吸光や拡散反射を起こす撮影対象からの反射強度に比して非常に大きくなるために、ハレーションを引き起こすことが判明した。この再帰性反射を起こす材料は交通標識に使われており、ミクロン単位の大きさの微小なガラス球が塗布されている。夜間でもヘッドライトの方向に光を反射するので、明瞭に標識を認識するのに役立っている事は有名である。【００１３】  上述したように湯気や濃霧は水蒸気の微粒子であり、交通標識に用いられている再帰性反射材と同じ性質を持っているのではないかと考え、実験を重ねた結果、この現象は水蒸気の再帰性反射に起因しており、鏡面反射（正反射）の性質があることが解明された。一方で、人や障害物などの対象物は通常拡散反射の性質を有していることが判明した。本発明の目的は鏡面反射（正反射）成分をカットして拡散反射成分を取り出すことで、デプスカメラの欠点を克服する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  本件発明によるデプスカメラは、紫外線、可視光、近赤外光または遠赤外光のいずれかの波長成分を持った単峰性光束ビームまたはスポット光のパルス光波を周囲環境に向かって照射する光源１と、光源１によって照射されたパルス光波が周囲環境に存在する人または物体に反射して戻って来るパルス光波と環境光の混在した光によって発生する受光素子からの光電流をパルス光波に同期してスイッチングすることにより電荷量として画素単位に蓄積するカメラ２と、カメラ２から取得できる画像データに基づいて光速度の飛行時間を演算することにより画素単位に距離を求めることができる距離演算部３と、光源１の光照射方向に配置された偏光板４と、カメラ２の光入射方向に配置された偏光板５により構成され、偏光板４と偏光板５の偏光軸が９０度ずれた関係に配置されていることにより、浴室内の湯気あるいは濃霧を構成する多量の水蒸気の存在する環境下でも水蒸気が引き起こす再帰性反射光を低減させて多量の水蒸気の存在に影響されることなく距離を取得できることを特徴とする。【００１５】  本件発明によるデプスカメラは、紫外線、可視光、近赤外光または遠赤外光のいずれかの波長成分を持った乱数または乱数を用いた投影パターン光を周囲環境に向かって照射する光源１１と、光源１１によって照射された光が周囲環境に存在する人または物体に投影され環境光と混在する状態を撮影するカメラ１２と、カメラ１２から取得できる画像データに基づいて投影パターンの部分パターンと撮影画像の相互相関から人または物体までの距離に応じて部分パターンの観測位置が変化することを利用して光源１１とカメラ１２の位置的関係から三角測量法により画素単位に距離を求めることができる距離演算部１３と、光源１１の光照射方向に配置された偏光板４と、カメラ２の光入射方向に配置された偏光板５により構成され、偏光板４と偏光板５の偏光軸が９０度ずれた関係に配置されていることにより、浴室内の湯気あるいは濃霧を構成する多量の水蒸気の存在する環境下でも水蒸気が引き起こす再帰性反射光を低減させて多量の水蒸気の存在に影響されることなく距離を取得できることを特徴とする。【００１６】    本件発明によるデプスカメラは、紫外線、可視光、近赤外光または遠赤外光のいずれかの波長成分を持ったレーザーポインタのビーム偏光を周囲環境に向かって照射方向を走査しながら照射する光源２１と、光源２１によって照射されたビーム偏光が周囲環境に存在する人または物体に投影されて環境光と混在する状態を撮影するカメラ２２と、カメラ２２から取得できる画像データに基づいてビーム偏光の観測位置が撮影画像の相互相関から人または物体までの距離に応じて変化することを利用して光源２１とカメラ２２の位置的関係から三角測量法によりビームの投影された人または物体までの距離を求めることができる距離演算部２３と、カメラ２の光入射方向に配置された偏光板５により構成され、光源２１の偏光軸と偏光板５の偏光軸が９０度ずれた関係に配置されていることにより、浴室内の湯気あるいは濃霧を構成する多量の水蒸気の存在する環境下でも水蒸気が引き起こす再帰性反射光を低減させて多量の水蒸気の存在に影響されることなく距離を取得できる���とを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】  本件請求項１に記載の発明は、デプスカメラの光源１の照射方向に偏光板４を、カメラ２の入射方向に偏光板５を配置し、偏光板４と偏光板５の偏光の方向を９０度、すなわちクロスニコルと呼ばれる直交状態に設定することで、光源１から照射され偏光板４を透過した偏光成分のうち水蒸気で再帰性反射を起こす光成分は、鏡面反射（正反射）により偏光を維持したまま反射するので、クロスニコルに設定されたカメラ側の偏光板５は水蒸気が反射する偏光成分を透過しない性質がある。しかし、光源１から照射され偏光板４を透過した偏光成分のうち人や物体などの観測対象で反射する光成分は拡散反射をおこし、偏光が崩れてしまうので、カメラ側の偏光板５の角度によらず、大部分が透過する。これにより、浴室内の湯気あるいは濃霧を構成する多量の水蒸気の存在する環境下でも水蒸気が引き起こす再帰性反射光を低減させて多量の水蒸気の存在に影響されることなく距離を取得することができるという特有の効果を奏する。【００１８】  本件請求項２に記載の発明は、デプスカメラの光源１１の照射方向に偏光板４を、カメラ１２の入射方向に偏光板５を配置し、偏光板４と偏光板５の偏光の方向を９０度、すなわちクロスニコルと呼ばれる直交状態に設定することで、光源１１から照射され偏光板４を透過した偏光成分のうち水蒸気で再帰性反射を起こす光成分は、鏡面反射（正反射）により偏光を維持したまま反射するので、クロスニコルに設定されたカメラ側の偏光板５は水蒸気が反射する偏光成分を透過しない性質がある。しかし、光源１１から照射され偏光板４を透過した偏光成分のうち人や物体などの観測対象で反射する光成分は拡散反射をおこし、偏光が崩れてしまうので、カメラ側の偏光板５の角度によらず、大部分が透過する。これにより、浴室内の湯気あるいは濃霧を構成する多量の水蒸気の存在する環境下でも水蒸気が引き起こす再帰性反射光を低減させて多量の水蒸気の存在に影響されることなく距離を取得することができるという特有の効果を奏する。【００１９】  本件請求項３に記載の発明は、デプスカメラの光源２１はレーザーポインタであるので、偏光の性質をもった光を照射しており、カメラ２２の入射方向に偏光板５を配置し、光源２１の偏光方向と偏光板５の偏光の方向を９０度、すなわちクロスニコルと呼ばれる直交状態に設定することで、光源２１から照射された偏光成分のうち水蒸気で再帰性反射を起こす光成分は、鏡面反射（正反射）により偏光を維持したまま反射するので、クロスニコルに設定されたカメラ側の偏光板５は水蒸気が反射する偏光成分を透過しない性質がある。しかし、光源２１から照射された偏光成分のうち人や物体などの観測対象で反射する光成分は拡散反射をおこし、偏光が崩れてしまうので、カメラ側の偏光板５の角度によらず、大部分が透過する。これにより、浴室内の湯気あるいは濃霧を構成する多量の水蒸気の存在する環境下でも水蒸気が引き起こす再帰性反射光を低減させて多量の水蒸気の存在に影響されることなく距離を取得することができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本件発明の請求項１のデプスカメラの構成を示す説明図である。
【図２】従来技術のデプスカメラの欠点を説明する実測実験の一例である。
【図３】従来技術のデプスカメラの欠点を説明する図である。
【図４】本件発明の請求項２のデプスカメラの構成を示す説明図である。
【図５】本件発明の請求項３のデプスカメラの構成を示す説明図である。
【図６】本件発明の請求項１に該当する試作品を示す図である。
【図７】湯気が視認できる状態での本件発明の効果を示す図である。
【図８】非常に濃密な湯気の存在下での本件発明の効果を示す図である。
【図９】通常の入浴状態でのデプス画像と実写画像を示す図である。
【図１０】溺水状態に該当する状態でのデプス画像と実写画像を示す図である。
【図１１】入浴状態における胸部までの平均距離を測定して呼吸曲線を観測した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２２】  図１は本件発明の請求項１に記載するＴｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ方式のデプスカメラの構成を示す説明図である。図１における構成要素の番号は請求項１の構成要素の番号に一致している。光源１は紫外線、可視光、近赤外光または遠赤外光のいずれかの波長成分を持った単峰性光束ビームまたはスポット光のパルス光波を周囲環境に向かって照射する目的の構成要素であり、パルス光が偏光板４を通過する際に偏光成分だけが透過する。偏光板４から放射された光パルスは観測対象６で反射することにより拡散反射を引き起こすため偏光が崩れるが、光の飛行経路上に水蒸気７１，７２，・・・７ｎが存在している場合には再帰性反射を引き起こす。再帰性反射は鏡面反射（正反射）であるため偏光は維持された状態で反射している。カメラ２の入射側には偏光板４の向きとは９０度の角度（クロスニコル）をなす偏光板５が設置されており、水蒸気で再帰性反射された偏光成分は透過せず、観測対象６で拡散反射された光のうち偏光板５の偏光の向きに一致する成分を透過する。以上のように、水蒸気の存在下においても水蒸気の再帰性反射に伴う偏光成分をカメラ２には入射させず、観測対象６からの拡散反射成分のうち偏光板５の偏光方向に一致した成分をカメラ２に入射させるので、距離演算部３において正しい距離を算出することができる。【００２３】  図２は、偏光板４と偏光板５が構成要素にない従来技術のデプスカメラで測定した実測実験の一例を示す図である。実験開始前に６０℃程度の高温温水シャワーを洗い場に数分間散布し続け、湯気が目視できる状態に設定した上で入浴中の人物を観測したデータ事例である。画像３１は通常の可視光カラーカメラで撮影した画像をモノクロ濃淡画像化したものであり、画像３２は赤外線カメラで撮影した画像であり、画像３３がＴｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ方式のデプスカメラで撮影したデプス画像である。可視光カラーカメラと赤外線カメラでは容易に人物が判別できる程度の比較的湯気が少ない状態であるにも関わらず、デプス画像の方は人物までの距離が全く検出できていない。【００２４】  これは、図３に示すように、デプスカメラ４１の光源から照射されたパルス光が観測対象４３よりも手前にある水蒸気４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、・・・４２ｎにおいて再帰性反射を引き起こし、観測対象４３で拡散反射された反射光に比べて、距離減衰も近距離なので小さく、水蒸気での再帰性反射は鏡面反射なので、観測対象４３のような拡散反射を行う物体は吸光特性もあるので、観測対象４３の反射する光は水蒸気４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、・・・４２ｎの反射する光に比べて弱いためである。【００２５】  図６に本件発明の請求項１に該当する試作品を例示する。図６上段に試作品の概観を、下段にケースを外した状態の図を示している。図６下段の図に記載しているように、光源１とカメラ２の位置に相当する位置に図６上段に示すようにケース面上に旭化成イーマテリアルズ株式会社のワイヤグリッド偏光板を貼り付けている。通常の偏光板は色素で構成されているため赤外線帯に吸収帯が存在するが、この偏光板は１００ナノメートルピッチでアルミ線をストライプ状に描いたものであり、テラ��ルツ帯から近紫外線域までフラットな特性を持った偏光板である。【００２６】  図７は、図２の実験の後、デプスカメラを図６の請求項１に該当する試作品に交換した上で、さらに６０℃程度の高温温水シャワーを洗い場に数分間散布し続け、湯気が目視できる状態に設定した上で入浴中の人物を観測したデータ事例である。画像５１は通常の可視光カラーカメラで撮影した画像をモノクロ濃淡画像化したものであり、画像５２は赤外線カメラで撮影した画像であり、画像５３がＴｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ方式のデプスカメラで撮影したデプス画像である。可視光カラーカメラでは容易に人物が判別できる程度の比較的湯気が少ない状態である。またと赤外線カメラで撮影した画像は張り付けた偏光板４と偏光板５によって約４分の１の光量に落ちていることと、同じソフトウェアの設定で濃淡を決定しているため殆ど視認できてはいない。しかしながら、デプス画像の方は人物までの距離の検出に成功しており、発明の効果を実証することができている。なお、本実験において湯面の距離が測定できていないのは鏡面反射（正反射）を起こしているためであり、髪の毛の距離が測定できていないのは赤外線の吸光度が大きい組織だからである。【００２７】  図８は、図７の実験の後で、目視での視認が困難になる状態にまで６０℃程度の高温温水シャワーを洗い場に散布し続けた状態での入浴中の人物を観測したデータ事例である。画像６１は通常の可視光カラーカメラで撮影した画像をモノクロ濃淡画像化したものであり、画像６２は赤外線カメラで撮影した画像であり、画像６３がＴｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ方式のデプスカメラで撮影したデプス画像である。画像６１に見られるように可視光カラーカメラでも視認が困難になっている状態であるが、画像６３で明らかなようにそのような状態でもデプス画像の取得に成功しており、本件発明の効果とその優位性を示している。【００２８】  図９は実験２程度の湯気の量において図６の請求項１に該当するデプスカメラの試作品で入浴状態を測定した結果であり、図１０は溺水状態を模した状態を測定した結果である。従来技術では湯気が目視できるほどの状態であれば入浴状態を非接触・無拘束で見守ることは不可能であったので、本件発明特有の効果とその優位性を示している。【００２９】  図１１は湯気が存在する環境下での半身浴における入浴者の胸部の矩形領域内の平均距離を求め、呼吸運動に伴う距離変化を測定した実測事例である。呼吸運動に伴って５ｍｍから８ｍｍ程度距離が変動している様子を非接触・無拘束で観測することに成功している。従来技術では換気か浴室暖房により湯気を消さないと観測することが困難であったので、本件発明特有の効果とその優位性を示している。
【実施例２】
【００３０】  図４は本件発明の請求項２に記載するパターン投影方式のデプスカメラの構成事例である。図４における構成要素の番号は請求項２の構成要素の番号に一致している。光源１１は紫外線、可視光、近赤外光または遠赤外光のいずれかの波長成分を持った乱数または乱数を用いた投影パターン光を周囲環境に向かって照射する目的の構成要素であり、投影パターン光が偏光板４を通過する際に偏光成分だけが透過する。偏光板４から放射された投影パターン光は観測対象８で反射することにより拡散反射を引き起こすため偏光が崩れるが、光の伝搬経路上に水蒸気７１，７２，・・・７ｎが存在している場合には再帰性反射を引き起こす。再帰性反射は鏡面反射（正反射）であるため偏光は維持された状態で反射している。カメラ１２の入射側には偏光板４の向きとは９０度の角度（クロスニコル）をなす偏光板５が設置されており、水蒸気で再帰性反射された偏光成分は透過せず、観測対象８で拡散反射された光のうち偏光板５の偏光の向きに一致する成分を透過する。以上のように、水蒸気の存在下においても水蒸気の再帰性反射に伴う偏光成分をカメラ１２には入射させず、観測対象８からの拡散反射成分のうち偏光板５の偏光方向に一致した成分をカメラ１２に入射させるので、距離演算部１３において正しい距離を算出することができる。【００３１】  従来技術のパターン投影方式のデプスカメラでは、湯気や濃霧などの水蒸気が存在するケースでは水蒸気で引き起こされる再帰性反射の光の強度が観測対象８からの拡散反射光強度に比して大きいため、カメラ１２で光源１１から投影した光のパターンの観測対象からの反射光を取得できないケースが存在していた。【００３２】  しかし、図４の構成では、光源１１の光照射方向に配置された偏光板４と、カメラ１２の光入射方向に配置され、偏光板４との偏光軸が９０度ずれた関係に配置されている偏光板５により、浴室内の湯気あるいは濃霧を構成する多量の水蒸気の存在する環境下でも水蒸気が引き起こす再帰性反射光を低減させて、観測対象８からの拡散反射成分のうち偏光板５の偏光方向に一致した成分をカメラ１２に入射させることができるので、距離演算部１３において正しい距離を算出することができる。しいては、カメラ１２で撮影された画像データに基づいて投影パターンの部分パターンと撮影画像の相互相関から人または物体までの距離に応じて部分パターンの観測位置が変化することを利用して光源１１とカメラ１２の位置的関係から三角測量法により画素単位に正しい距離を求めることができる。
【実施例３】
【００３３】  図５は本件発明の請求項３に記載するレーザーポインタのビーム偏光走査方式のデプスカメラの構成事例である。図５における構成要素の番号は請求項３の構成要素の番号に一致している。光源２１は紫外線、可視光、近赤外光または遠赤外光のいずれかの波長成分を持ったレーザーポインタのビーム偏光を周囲環境に向かって照射方向を走査しながら照射する目的の構成要素であり、光源２１によって照射されたビーム偏光は観測対象８で反射することにより拡散反射を引き起こすため偏光が崩れるが、光の伝搬経路上に水蒸気７１，７２，・・・７ｎが存在している場合には再帰性反射を引き起こす。再帰性反射は鏡面反射（正反射）であるため偏光は維持された状態で反射している。カメラ２２の入射側には光源２１によって照射されたビーム偏光の向きとは９０度の角度（クロスニコル）をなす偏光板５が設置されており、水蒸気で再帰性反射された偏光成分は透過せず、観測対象９で拡散反射された光のうち偏光板５の偏光の向きに一致する成分を透過する。浴室内の湯気あるいは濃霧を構成する多量の水蒸気の存在する環境下でも水蒸気が引き起こす再帰性反射光を低減させて多量の水蒸気の存在に影響されることなく、距離演算部２３において正しい距離を算出することができる。【００３４】  以上のように、本件発明の請求項１から請求項３までのデプスカメラは、浴室内の湯気あるいは濃霧を構成する多量の水蒸気の存在する環境下でも水蒸気が引き起こす再帰性反射光を低減させて多量の水蒸気の存在に影響されることなく、正しく距離を算出できるという特有の効果を奏する。さらに、浴室内の湯気の存在下において観測者の置かれる状態を非接触・無拘束で見守ることができる。これは本件発明の優位性を示している。【００３５】  また、本発明は、以上述べた実施例のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００３６】  １  光源
２  カメラ
３  距離演算部
４  偏光板
５  ４と偏光の向きが９０度異なる偏光板
６  観測対象
７１、７２，７ｎ  水蒸気
８  測定用パターン光が投影された観測対象
９  ビーム光が投影された観測対象
１１  光源
１２  カメラ
１３  距離演算部
２１  光源
２２  カメラ
２３  距離演算部
３１  可視光カラーカメラで撮影した画像をモノクロ濃淡画像化した画像
３２  赤外線カメラで撮影した画像
３３  Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ方式のデプスカメラで撮影したデプス画像
４１  デプスカメラ
４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２ｎ  水蒸気
４３  観測対象
５１  可視光カラーカメラで撮影した画像をモノクロ濃淡画像化した画像
５２  赤外線カメラで撮影した画像
５３  Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ方式のデプスカメラで撮影したデプス画像
６１  可視光カラーカメラで撮影した画像をモノクロ濃淡画像化した画像
６２  赤外線カメラで撮影した画像
６３  Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ方式のデプスカメラで撮影したデプス画像
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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