(57)【要約】本発明は、光伝播時間カメラを制御するための装置および方法に関し、伝播時間カメラの光源から究明される光信号（Ｌ）と、放出される光信号（Ｄ）を散乱または反射することによって伝播時間カメラの画像センサによって受信される光信号との間の伝播時間差または位相シフトから、三次元画像の距離情報が究明される。少なくとも３つの部分画像がキャプチャされる。少なくとも１つの光パルスが放出され、閉鎖デバイス（シャッタ）が少なくとも３つの制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）を使用してクロック制御され、それによって、光パルスとシャッタとの間の位相オフセットが、部分画像間の制御信号の異なる位相位置によって変化される。このように、３つの測定値（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）が、画素ごとに取得される。これらの測定値は、色相演算子と同様に構築され、Ｓ０−Ｓ１−Ｓ２空間の空間対角線回りの回転角度を究明する演算子に供給することができる。回転角度はその後、比例定数を使用して距離情報へと変換することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝播時間カメラ（２０）を制御するための装置であって、前記光伝播時間カメラ（２０）の光源（２３）から放出される光信号と、前記放出される光信号を散乱または反射することによって前記伝播時間カメラ（２０）の画像センサ（２８）により受信される光信号との間の伝播時間差または位相シフトから、三次元画像の距離情報が決定され、前記装置（２１）は、
少なくとも１つの光パルスを放出するように前記光源（２３）を制御し、
前記画像センサの各画素に割り当てられている電気シャッタ手段によって前記受信される光信号を復調するように前記画像センサ（２８）を制御し、
少なくとも３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）を検出するために、前記少なくとも１つの光パルスに対して固定位相関係を有する少なくとも３つの異なるパルス整形信号形状（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）を含む制御信号によって、前記電気シャッタ手段を開き、その都度閉じるように適合されており、
前記電気シャッタ手段を開くための前記パルス整形制御信号（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の継続時間（ｔｌ）は都度等しく、
第１の制御信号（Ｃ０）と第２の制御信号（Ｃ１）との間の位相シフト（φ１）は、第２の制御信号（Ｃ１）と第３の制御信号（Ｃ２）との間の位相シフト（φ２）に等しく、
前記少なくとも３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）は各々、それぞれの前記パルス整形信号形状（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）にしたがって前記電気シャッタ手段を開くことによって取得される信号を蓄積することによって形成される、装置。
【請求項２】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間に対する、前記第１の制御信号（Ｃ０）と前記第２の制御信号（Ｃ１）との間の前記位相シフト（φ１）、および、前記第２の制御信号（Ｃ１）と前記第３の制御信号（Ｃ２）との間の前記位相シフト（φ２）が、都度１２０°になるように適合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間に対する、前記３つの制御信号（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）のうちの前記第１の制御信号（Ｃ０）による前記電気シャッタ手段を開放する時間と、前記光パルスを放出する時間との間の位相シフト（φ０）が、−６０°になるように適合されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間に対する、前記３つの制御信号（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）のうちの前記第１の制御信号（Ｃ０）による前記電気シャッタ手段を開放する時間と、前記光パルスを放出する時間との間の位相シフト（φ０）が、０°になるように適合されている、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間に対する、電気シャッタ手段を開放するための前記パルス整形制御信号（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の継続時間（ｔｌ）が、６０°の位相角に対応するように、また、前記光パルスの前記周期継続時間に対する前記光パルスの継続時間が、１８０°の位相角に対応するように適合されている、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間に対する、電気シャッタ手段を開放するための前記パルス整形制御信号（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の継続時間（ｔｌ）が、１８０°の位相角に対応するように、また、前記光パルスの前記周期継続時間に対する前記光パルスの継続時間が、１８０°の位相角に対応するように適合されている、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間に対する、電気シャッタ手段を開放するための前記パルス整形制御信号（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の継続時間（ｔｌ）が、１２０°の位相角に対応するように、また、前記光パルスの前記周期継続時間に対する前記光パルスの継続時間が、１２０°の位相角に対応するように適合されている、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間に対する、電気シャッタ手段を開放するための前記パルス整形制御信号（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の継続時間（ｔｌ）が、１８０°の位相角に対応するように、また、前記光パルスの前記周期継続時間に対する前記光パルスの継続時間が、６０°の位相角に対応するように適合されている、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
光源（２３）と、画像センサ（２８）と、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置（２１）とを備える、光伝播時間カメラ（２０）。
【請求項１０】
前記３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ３）の値の相互サイズ関係によって規定される複数の異なる領域（９０〜９７）の事例差別化に基づいて前記３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）の値を使用することによって、三次元画像の距離情報を計算するための計算手段（２９）を備える、請求項９に記載の光伝播時間カメラ。
【請求項１１】
前記計算手段（２９）は、信号品質とノイズとの間の関係を使用することによって、前記計算されている距離情報の有効性を判定するように適合されている、請求項１０に記載の光伝播時間カメラ。
【請求項１２】
前記計算手段（２９）は、前記３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）の飽和度を使用することによって、前記計算されている距離情報の有効性を判断するように適合されている、請求項１または１０に記載の光伝播時間カメラ。
【請求項１３】
光伝播時間カメラ（２０）を制御するための方法であって、前記伝播時間カメラ（２０）の光源（２３）から放出される光信号と、前記放出される光信号を散乱または反射することによって前記伝播時間カメラ（２０）の画像センサ（２８）によって受信される光信号との間の伝播時間差または位相シフトから、三次元画像表現の距離情報が決定され、前記方法は、
少なくとも１つの光パルスを放出するように前記光源（２３）を制御するステップと、
前記画像センサの各画素に割り当てられている電気シャッタ手段によって前記受信される光信号を復調するように前記画像センサ（２８）を制御するステップと、
少なくとも３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）を検出するために、前記少なくとも１つの光パルスに対して固定位相関係で、前記電気シャッタ手段を少なくとも３回開き、閉じるステップと
を含み、
前記電気シャッタ手段を開く継続時間（ｔｌ）は都度等しく、
第１の開放と第２の開放との間の位相シフト（φ１）は、前記第２の開放と第３の開放との間の位相シフト（φ２）に等しく、
前記少なくとも３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）は各々、それぞれのパルス整形信号形状（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）にしたがって前記電気シャッタ手段を開くことによって取得される信号を蓄積することによって検出される、方法。
【請求項１４】
データキャリアを記憶するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムがコンピュータ装置上で実行されると、前記コンピュータ装置に、請求項１３に記載の制御方法を実行させる、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次元または二次元画素配列を有する画像センサからの画像情報に基づいて三次元深度画像を検出するためのデバイスおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、画像を電子的にキャプチャするために、デジタルカメラが使用されることが多い。そのようなデジタルカメラは、たとえば、米国特許第４１３１９１９号明細書および欧州特許出願公開第２３６７３６０号明細書に記載されており、本明細書においては以下、従来のデジタルカメラとして参照される。従来のデジタルカメラを用いると、輝度画像が記録される。そのような輝度画像内では、輝度値が画素に割り当てられる。
【０００３】
図１は、少なくとも１つの画像センサ１３上の光学素子１２によって、たとえば、対物レンズによって画像をイメージングすることによって、物体１７から構成されるシーン１１をキャプチャする従来のデジタルカメラ１０の概略構造を示しており、当該センサの信号が、電子画像処理手段１４によってデジタル画像へと変換され、デジタル画像は、インターフェース１５によって信号伝送線路１６を介して出力される。この事例において、電子画像処理手段１４において記憶が前もって実施されている可能性、または、信号伝送線路１６が、画像が記憶される記憶媒体（図示せず）につながっている可能性がある。
【０００４】
図２は、以下において従来の画像センサとして参照される、従来のカメラの画像センサ１７０の概略構造を示す。そのような画像センサは、画像点１７１（以下においては画素として参照される）の周期的配列から構成されていることが多い。主に一次元の配列はラインセンサと呼ばれ、主に二次元の配列はエリアセンサと呼ばれる。したがって、図２に示す画像センサは、従来の画素１７１を有するエリアセンサである。したがって、技術にかかわりなく、画素１７１には、それらの各々が、イメージング時間の間に、入射光に応じて、それぞれの画素から受け取られる光の量の測度を表す電気的値を生成するように適合されている、感光性領域１７２、一般的にはフォトダイオード（ＰＤ）またはいわゆるピンフォトダイオード（ＰＰＤ）を備えるという共通点がある。この電気的値は、電荷、電圧、電流、または、たとえば、パルスシーケンスとしての時間コード化信号でもあり得る。
【０００５】
そのような画像センサは、たとえば、米国特許第４１９４２１３号明細書に記載されているような、いわゆる電荷結合装置（電荷結合素子、ＣＣＤ）として構築される。特別な形態のＣＣＤがいわゆるインターライン転送方式ＣＣＤであり、これは、たとえば、米国特許第４６５６５１９号明細書または欧州特許出願公開第２１５００３９号明細書において説明されている。
【０００６】
最近の技術は、いわゆる相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）画像センサである。今日、それらは主に、たとえば、米国特許第５４７１５１５号明細書に記載されているような、能動画素を備える。とりわけ、回転電子シャッタ、いわゆる電子ローリングシャッタ（ＥＲＳ）を備えるもののような、ＣＭＯＳ画像センサの能動画素のための多数の異なる回路が知られている。そのような画素のための回路は、米国特許第５８４１１２６号明細書に示されている。他の能動画素は、たとえば、米国特許第６６６７７６８号明細書に開示されているような、いわゆるグローバルシャッタ（ＧＳ）を形成し得る。本明細書において、従来の画像センサの画素は、それらが形成されている技術、すなわち、ＣＣＤであるかまたはＣＭＯＳであるかにかかわりなく、従来の画素と呼ばれる。
【０００７】
その上、ＧＳ画素においては、一般的に、図２に示すような、電荷または電圧を蓄積することができる信号蓄積部１７３が提供される。ＣＭＯＳ画素において、これは多くの場合、いわゆる浮動拡散（ＦＤ）であり、一方で、ＣＣＤにおける電荷の蓄積は多くの場合、いわゆる金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）ダイオードにおいて行われる。
【０００８】
従来のカメラの画像センサにおいてはまた、たとえば、いわゆる相関二重サンプリング（ＣＤＳ）を実行するために、または、拡張ダイナミック領域（ＨＤＲ）を達成するために、２つ以上の信号蓄積部を備えるそのような画素が提供される。このための一例が、米国特許出願公開第２０１２／０１９３５１６号明細書に開示されている。
【０００９】
図２に従って上記で言及した画素アーキテクチャには、電気的値が感光性領域から少なくとも１つの関連する信号蓄積部へと、これが構造的に感光性領域から分離されていない限り、それによって転送される、それぞれの信号経路１７４が最大でも１つしか提供されないという共通点がある。事例によっては、たとえば、米国特許第６６６７７６８号明細書にあるように、感光性領域は制御経路１７５を介して電気シャッタ、たとえば、いわゆるリセットトランジスタにも接続されているが、この制御経路１７５は、信号蓄積部への第２の信号経路を形成せず、むしろ、感光性領域を供給電圧にのみ接続し、それによって、照明時間を越えては画素から電荷を除去することができる。
【００１０】
これらは、モノクロと呼ばれる単色カメラである。モノクロカメラは、画像キャプチャの間に異なる色の間で区別することができない。加えて、そのような異なる色の間の判別を検出することができるカラーカメラもある。それらは、たとえば、例として米国特許第３９７１０６５号明細書に記載されているような、複数の異なる色を有するいわゆるモザイクフィルタを備える画像センサを使用することができる。
【００１１】
さらに、いわゆる範囲画像または深度画像を生成する三次元（３Ｄ）カメラがあり、範囲画像の値は画素に割り当てられ、これはカメラと物体との間の距離の測度を表す。
【００１２】
この事例において、深度画像が直接的に出力される可能性、または、内部のさらなる処理ステップ、たとえば、３Ｄ座標のいわゆる点群の生成、または、たとえば、手振りとしての深度画像の解釈、が実施される可能性がある。
【００１３】
最近、三次元光伝播時間記録カメラがますます提供されるようになっており、これは、光伝播時間に依存する距離測定を適用し、たとえば、独国特許出願公開第１０２０１１０８９６３６号明細書に開示されているような、飛行時間式カメラ（ＴＯＦカメラ）と呼ばれるものである。
【００１４】
図３は、光源２３が時間にわたって変調されている光または光パルスを放出するように、制御信号３３によって光源２３のための電子制御手段２２を制御する同期ユニット２１を備えるＴｏＦカメラ２０の概略構造を示す。放出される光ビーム３４および３６は物体２５および２６から散乱または反射され、それらのいくらかは、物体光ビーム３５および３７としてカメラに戻り、それらの光は、それらがほぼ光速において必要な距離を進行するにつれて遅延する。そこで、それらの光は、光学素子２７によって、たとえば、対物レンズによって、画像センサ２８上でイメージングされる。画像センサ２８は、それ自体、物体光ビームの復調を適用するように、同期ユニット２１からの駆動信号３２によって駆動される。その後、画像センサ２８から送達される未処理データから深度画像が計算ユニット２９において生成され、深度画像は、インターフェース３０を介して伝送線路３１へと出力される。
【００１５】
そのようなＴｏＦカメラは多くの場合、たとえば、独国特許第１９７０４４９６号明細書、米国特許第８１１５１５８号明細書または米国特許出願公開第２０１２０１７６４７６号明細書から既知であるような、範囲を測定するための特別なＴｏＦ画像センサを備える。これらの画像センサは多くの場合、いわゆる光混合検出器（ＰＭＤ）を備えるか、または、関連原理による画素と協働する。以下において、これらの画素は、復調画素として参照され、画像センサは復調センサとして参照される。
【００１６】
図４は、復調画素２８２を有するＴｏＦ復調センサ１８０の概略構造を示す。そのような復調画素１８１には、少なくとも２つの異なる信号経路１８５および１８６を介して少なくとも２つの異なる信号蓄積部１８３および１８４に接続されている、少なくとも１つのそれぞれの感光性領域１８２が内部に設けられているという共通点がある。多くの場合、少なくとも２つの信号蓄積部のための読み取り電子回路が、そのような復調画素において、画素あたり２つ以上設けられている。復調画素はほとんどの場合、いわゆる連続波（ＣＷ）モードにおいて動作する光源とともに使用される。この事例において、正弦波変調光、または、パルス休止比が約５０％である光が使用されることが非常に多い。
【００１７】
復調画素を有するそのような画像センサは、特に、ＴｏＦ用途向けに製造されている。それらは通常、同等の従来の画像センサよりも複雑で、したがってより高価であるか、または、同じ価格のものよりも含まれる画素が少なく、したがって、空間解像度がより低い。この理由は、復調画素が、それらの特徴的な複数の信号経路のために、従来の画素よりも複雑な電子回路を必要とすることである。これに起因して、それらの画素は、従来の画素と比較して増大した空間を必要とし、その結果として、リソース要件がより高くなり、たとえば、チップ面積が大きくなる。さらに、それによって、従来の画素と比較して、復調画素のために、利用可能な画素の総面積のうち、感光性領域のために利用可能な面積部分が低減する。それによって、従来の画素は一般的に、復調画素よりも感光性が高い。最後に、従来の画像センサは今日、ＴｏＦ画像センサよりもはるかに多数製造されており、その結果として、従来の画像センサにとってさらに価格的に有利になっている。これらの理由から、ＴｏＦカメラのために、従来の画素を有する従来の画像センサを提供することも可能であることが有利である。
【００１８】
しかしながら、従来の画像センサ内の従来の画素はほとんどの場合、上記で言及したように、１つの信号経路しか備えず、１つの信号蓄積部しか備えないことが多い。しかしながら、そのような画像センサも、一般的に、ＴｏＦ範囲画像をキャプチャすることが可能であり得る。
【００１９】
米国特許第５０８１５３０号明細書から、ＴｏＦ画像が従来のインターラインＣＣＤ（ＩＬＣＣＤ）画像センサによってキャプチャされる方法が既知である。しかしながら、この方法は、（パルス光は別として）周辺光のない暗いシーンにおいてしか使用することができないという点において不利である。この理由は、ＣＣＤ内の電子の数Ｎ１およびＮ２が、周辺光によって数ＮＵだけ加法的に、すなわち、Ｎ１＋ＮＵおよびＮ２＋ＮＵへと増大され、それによって、距離が、式Ｒ／２＊（Ｎ１−Ｎ２）／（Ｎ１−Ｎ２）＋Ｒ／２を、誤ってＲ／２＊（Ｎ１−Ｎ２）／（Ｎ１＋Ｎ２＋２＊ＮＵ）＋Ｒ／２として使用することによって計算されることである。周辺光または逆光に関連する問題は、たとえば、ＤＣ部分として独国特許第１９７０４４９６号明細書において、および、周辺光として欧州特許第１０４０３６６号明細書において論じられている。さらに、米国特許第５０８１５３０号明細書において、画像あたり１つの光パルスしか使用されないということは、非常に強力で、したがって高価なパルス光源が必要とされることになる。
【００２０】
欧州特許第１０４０３６６号明細書から、従来のＣＭＯＳ画像センサによってＴｏＦ画像をキャプチャするためのさらなる方法が既知である。ここでは、とりわけ、範囲画像を決定するための３つの異なる未処理画像（当該文献においてはセンサ信号として参照されている）、すなわち、暗電流および周辺光のための第１の画像、受け取られる光の一部分が光伝播時間に応じて積分されている第２の未処理画像、ならびに、積分時間がより長い第３の信号をキャプチャすることが示唆されている。別の実施形態において、暗電流および周辺光が２回、すなわち、短い積分時間および長い積分時間で記録される。
【００２１】
その上、１つ以下の信号経路を備え、ただし、２つ以上の信号蓄積部を備える画素を有する従来の画像センサが提供される。そのような画素アーキテクチャの一例は、たとえば、米国特許第８５７６３１９号明細書におけるＣＣＤ画像センサ、および、欧州特許出願公開第２１０９３０６号明細書におけるＣＭＯＳ画像センサに見出すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】米国特許第４１３１９１９号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２３６７３６０号明細書
【特許文献３】米国特許第４６５６５１９号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第２１５００３９号明細書
【特許文献５】米国特許第５４７１５１５号明細書
【特許文献６】米国特許第５８４１１２６号明細書
【特許文献７】米国特許第６６６７７６８号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２０１２／０１９３５１６号明細書
【特許文献９】米国特許第３９７１０６５号明細書
【特許文献１０】独国特許出願公開第１０２０１１０８９６３６号明細書
【特許文献１１】独国特許第１９７０４４９６号明細書
【特許文献１２】米国特許第８１１５１５８号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第２０１２０１７６４７６号明細書
【特許文献１４】米国特許第５０８１５３０号明細書
【特許文献１５】独国特許第１９７０４４９６号明細書
【特許文献１６】欧州特許第１０４０３６６号明細書
【特許文献１７】米国特許第８５７６３１９号明細書
【特許文献１８】欧州特許出願公開第２１０９３０６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明の目的は、高い測定品質および高い画像解像度で深度画像を送達することが可能な、光伝播時間カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明によれば、この目的は、請求項１による装置、請求項９による光伝播時間カメラ、請求項１３による方法、および、請求項１４によるコンピュータプログラムによって達成される。
【００２５】
したがって、光伝播時間カメラの光源は、少なくとも１つの光パルスを発するように制御され、画像センサは、画像センサの各画素と関連付けられる電気シャッタ手段によって受信光信号を復調するように制御され、電気シャッタ手段は、少なくとも３つの信号を検出するために、少なくとも１つの光パルスに対して固定位相関係で少なくとも３回クロック制御（すなわち、開閉）され、電気シャッタ手段を開いている継続時間は各事例で等しく、第１の開放と第２の開放との間の位相シフトは、第２の開放と第３の開放との間の位相シフトに等しい。したがって、少なくとも３つの部分画像がキャプチャされ、シャッタ手段（シャッタ）は、光パルスとシャッタとの間の位相シフトが、部分画像間のクロックの異なる位相関係によって変化されるようにクロック制御される。それによって、３つの測定画像が、画素ごとに取得される。これらの画像は、色相演算子と同様に構築することができ、Ｓ０−Ｓ１−Ｓ２空間の空間対角線回りの回転角度を決定する演算子に供給することができる。これはその後、比例定数によって所望の範囲情報へと変換することができる。
【００２６】
このような本発明による解決手段によって、画像センサの画素あたり１つのみの信号経路を用いる画像処理を提供することができ、それによって、複雑度が低く、ノイズが低く、位置解像度が高く、画像レートが高いという、従来の画像センサに依存する利点を、光伝播時間カメラにおいても維持することができる。
【００２７】
ＴｏＦカメラにおいて従来の画像センサを使用するという本発明の可能性に起因して、まったく同一のカメラによって従来の画像および範囲画像をキャプチャすることが可能である。
【００２８】
任意選択的に、色画像センサも使用することができる。ベイヤーパターンにおいて使用される色フィルタは通常、赤外光に対して透過性であるため、今日通常使用されている赤外光源によって、従来の色画像センサによって距離画像をキャプチャすることもできる。これによって、まったく同一のＴｏＦカメラによって色画像および範囲画像をキャプチャすることが可能になるという利点がもたらされる。
【００２９】
好ましくは、光パルスの周期継続時間に対する、第１の制御信号と第２の制御信号との間の位相シフト、および、第２の制御信号と第３の制御信号との間の位相シフトは、各事例において１２０°であり得る。
【００３０】
第１の有利な発展によれば、光パルスの周期継続時間に対する、３つの制御信号のうちの第１の制御信号による電気シャッタ手段を開放する時間と、光パルスを放出する時間との間の位相シフトは、−６０°であり得る。さらに、光パルスの周期継続時間に対する、電気シャッタ手段を開放するためのパルス整形制御信号の継続時間は、１８０°の位相角、および、６０°の位相角に対する光パルスの周期継続時間に対する光パルスの継続時間に対応し得る。それによって、光パルスのパルス長について、特に大きい距離測定範囲を達成することができる。上記で言及した時間関係を維持することによって、光パルス信号の周期継続時間が増大する事例において、望ましくない深度エイリアシングを有利に防止することを達成することができる。
【００３１】
第２の有利な発展によれば、光パルスの周期継続時間に対する、３つの制御信号のうちの第１の制御信号による電気シャッタ手段を開放する時間と、光パルスを放出する時間との間の位相シフトは、０°であり得る。さらに、光パルスの周期継続時間に対する、電気シャッタ手段を開放するためのパルス整形制御信号の継続時間は、６０°の位相角に対応し得、光パルスの周期継続時間に対する光パルスの継続時間は、１８０°の位相角に対応し得る。これによって、測定範囲は低減するが、高い測定品質が可能とされる。ここでも、上記で言及した時間関係を維持することによって、光パルス信号の周期継続時間が増大する事例において、望ましくない深度エイリアシングを有利に防止することを達成することができる。
【００３２】
第３の有利な発展によれば、光パルスの周期継続時間に対する、３つの制御信号のうちの第１の制御信号によって電気シャッタ手段を開放する時間と、光パルスを放出する時間との間の位相シフトは、０°であり得る。しかしながら、ここでは、光パルスの周期継続時間に対する電気シャッタ手段を開放するためのパルス整形制御信号の継続時間は、１８０°の位相角に対応し得、また、光パルスの周期継続時間に対する光パルスの継続時間は、１８０°の位相角に対応し得る。これによって、低い非線形誤差で、高い測定品質が可能とされる。ここでも、上記で言及した時間関係が維持されるときに、光パルス信号の周期継続時間が増大する事例において、望ましくない深度エイリアシングを有利に防止することを達成することができる。
【００３３】
第４の有利な発展によれば、光パルスの周期継続時間に対する、３つの制御信号のうちの第１の制御信号によって電気シャッタ手段を開放する時間と、光パルスを放出する時間との間の位相シフトは、０°であり得る。しかしながら、光パルスの周期継続時間に対する電気シャッタ手段を開放するためのパルス整形制御信号の継続時間は、ここで、１２０°の位相角に対応し、また、光パルスの周期継続時間に対する光パルスの継続時間は、１２０°の位相角に対応する。この位相関係の修正は、特に低い計算労力、および、対応する低いリソースにおける距離の判定を可能にする。最後に、光パルス信号の周期継続時間が増大する事例において、上記で言及した時間関係が維持されるときに、望ましくない深度エイリアシングを有利に防止することを達成することもできる。
【００３４】
好ましくは、示唆されている光伝播時間カメラは、３つの信号の値の相互サイズ比によって決定される複数の異なる領域の事例差別化に基づいて３つの信号の値を使用することによって、三次元画像の距離情報を計算するための計算手段を備えることができる。計算手段は、有利には、計算される距離情報の有効性が、信号品質とノイズとの間の比を使用することによって判定されるように、適合することができる。付加的にまたは代替的に、計算手段は、有利には、計算される距離情報の有効性に関する判断が、３つの信号の飽和度を使用することによって行われるように、適合することができる。
【００３５】
復調センサを有する光伝播時間カメラに関するさらなる利点は、放出される光信号について、５０％未満またはさらにはるかにより小さいパルス−休止比を使用することができることである。この結果として、周辺光に対する感度がより低くなり、したがって、測定品質が改善される。これによって、たとえば、太陽光またはスタジオスポットによる強い周辺光においてカメラを適用することが可能になる。
【００３６】
上記で言及した目的を解決するために提案されている装置または光伝播時間カメラの構成要素はそれぞれ、個別の回路、集積回路（たとえば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））、プログラム可能回路（たとえば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））として個々にまたは共通して実現することができる。特に、計算ユニットは、中央構成要素としてのＦＰＧＡによって実現することができる。さらに、方法クレームのステップは、コンピュータデバイスのプロセッサを、それらの実行のために制御するためのソフトウェアプログラムまたはソフトウェアルーチンとして実現することができる。
【００３７】
ここで、本発明を、図面を参照しながら好ましい実施形態に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来のデジタルカメラの概略構造を示す図である。
【図２】従来の画像センサの概略構造を示す図である。
【図３】ＴｏＦカメラの概略構造を示す図である。
【図４】復調画素を有するＴｏＦ復調センサの概略構造を示す図である。
【図５（ａ）】第１の実施形態によるＴｏＦカメラの概略時間図である。
【図５（ｂ）】第１の実施形態によるＴｏＦカメラの概略時間図である。
【図５（ｃ）】第１の実施形態によるＴｏＦカメラの概略時間図である。
【図５（ｄ）】第１の実施形態によるＴｏＦカメラの概略時間図である。
【図６（ａ）】第１の実施形態による光信号および制御信号の時間制御を説明するための概略時間図である。
【図６（ｂ）】第１の実施形態による光信号および制御信号の時間制御を説明するための概略時間図である。
【図６（ｃ）】第１の実施形態による光信号および制御信号の時間制御を説明するための概略時間図である。
【図６（ｄ）】第１の実施形態による光信号および制御信号の時間制御を説明するための概略時間図である。
【図６（ｅ）】第１の実施形態による光信号および制御信号の時間制御を説明するための概略時間図である。
【図７（ａ）】第１の実施形態の波形および距離判定を有する概略時間図である。
【図７（ｂ）】第１の実施形態の波形および距離判定を有する概略時間図である。
【図８】第１の実施形態における距離を判定するための式を示す図である。
【図９（ａ）】従来技術によるＳ空間内のＳベクトルの軌道を示す図である。
【図９（ｂ）】第１の実施形態によるＳ空間内のＳベクトルの軌道を示す図である。
【図１０（ａ）】測定範囲の最小距離へのシフトを説明するための時間図である。
【図１０（ｂ）】測定範囲の最小距離へのシフトを説明するための時間図である。
【図１１】測定範囲がシフトされている事例の距離ｄを判定するための式を示す図である。
【図１２（ａ）】測定範囲の最小距離への別のシフトを説明するための波形を示す図である。
【図１２（ｂ）】測定範囲の最小距離への別のシフトを説明するための波形を示す図である。
【図１３】測定範囲がさらにシフトされている事例の距離ｄを判定するための式を示す図である。
【図１４】距離の法則を考慮した波形を有する図である。
【図１５】深度ノイズを判定するための式を示す図である。
【図１６】距離値の有効性を判定するための式を示す図である。
【図１７】単純化された近似式によってノイズの近似を表すための図である。
【図１８】理想的な光パルスおよび実際の光パルスの波形を有する時間図である。
【図１９】時間差に応じた実際の測定距離の波形を有する図である。
【図２０】第２の実施形態による時間制御を有する時間図である。
【図２１（ａ）】第２の実施形態による結果としてもたらされる波形を有する時間図である。
【図２１（ｂ）】第２の実施形態による結果としてもたらされる波形を有する時間図である。
【図２２】第２の実施形態における距離ｄを判定するための式を示す図である。
【図２３（ａ）】複数の異なるパルス繰り返し周波数のうちの１つにおけるパルス周波数変調信号の最大値および平均値を有する時間図である。
【図２３（ｂ）】複数の異なるパルス繰り返し周波数のうちの１つにおけるパルス周波数変調信号の最大値および平均値を有する時間図である。
【図２４】第３の実施形態による時間制御を有する時間図である。
【図２５】第３の実施形態における深度ノイズを判定するための式を示す図である。
【図２６】第３の実施形態の距離値の有効性を判定するための式を示す図である。
【図２７】第４の実施形態による時間制御を有する時間図である。
【図２８】第５の実施形態による時間制御を有する時間図である。
【図２９】第５の実施形態による結果としてもたらされる波形を有する図である。
【図３０（ａ）】２つの異なる視線方向のうちの１つからの第５の実施形態のＳベクトルの軌道を示す図である。
【図３０（ｂ）】２つの異なる視線方向のうちの１つからの第５の実施形態のＳベクトルの軌道を示す図である。
【図３１】第５の実施形態の信号から距離を判定するための式を示す図である。
【図３２】第５の実施形態の時間差に応じた実際の測定距離の波形を有する図である。
【図３３】第６の実施形態による時間制御を有する時間図である。
【図３４】第６の実施形態による結果としてもたらされる波形を有する図である。
【図３５】第６の実施形態における距離を判定するための式を示す図である。
【図３６】第７の実施形態による時間制御を有する時間図である。
【図３７】第７の実施形態による結果としてもたらされる波形を有する図である。
【図３８（ａ）】２つの異なる視線方向のうちの１つからの第７の実施形態のＳベクトルの軌道を示す図である。
【図３８（ｂ）】２つの異なる視線方向のうちの１つからの第７の実施形態のＳベクトルの軌道を示す図である。
【図３９】第７の実施形態における距離を判定するための式を示す図である。
【図４０】第７の実施形態における深度ノイズを判定するための式を示す図である。
【図４１】第８の実施形態による時間制御を有する時間図である。
【図４２】第８の実施形態による結果としてもたらされる波形を有する図である。
【図４３】第８の実施形態における距離を判定するための式を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下の実施形態に従って、修正され、それによってより効率的になった画像処理を用いるＴｏＦカメラを説明する。
【００４０】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、画像センサ２８、好ましくは図２による従来の画像センサを有する図３によるＴｏＦカメラの動作の第１の実施形態による時間制御を説明するための波形を有する時間図を示す。そこで、図５（ａ）は、時間ｔにわたって２つの異なる強度レベル「０」および「１」においてカメラ２０内の光源２３から光Ｌを放出するための時間制御を示す。一例として、レベル「１」において光が放出され、レベル「０」において光は放出されない。この事例において、光は時間パルス長ｔｌを有する、時間的に制限された光パルス４０として放出され、周期ｔｐにおいてアイドル時間ｔｏ後に、任意選択的に第２の時間パルス６０および第３の時間パルス６１などとして、繰り返される。それぞれ時間および位相の関係を理解しやすくするために、周期ｔｐは、ここでは３６０°と等しくする。図示されている例において、光信号のパルス長ｔｌはこのとき、ｔｌ＝１／６＊ｔｐであり、それに応じてｔｏ＝５／６＊ｔｐであるため、６０°の位相値に対応する。
【００４１】
図３におけるカメラ２０において、入射光Ｄが、画像センサ２８を通じて検出される。関連する波形は、図５（ａ）にも示されている。放出される光パルス４０の影響がなく、入射光は、一定であると仮定される強度レベルＢを有する周辺光４３のみから構成される。この周辺光に、入射光パルス４２が加えられ、それによって、図示されている時間的波形Ｄが取得される。放出と入射との間で、光は、光源２３から物体２５、２６へ、そして画像センサ２８へと戻る距離をほぼ光速で進行しており、それゆえ、時間差ｔｄだけ遅延されている。その上、光パルス４０はまた、距離の法則による空間内の拡散、および、物体における反射が不十分であることによってその強度が低減されており、それによって、受け取られる光パルス４２の強度は、一般的に、放出される光パルス４０の強度よりも低い。
【００４２】
図３によれば、画像センサ２８は、物体光ビームの復調を実行するように、同期ユニット２１からの駆動信号３２によって駆動される。この駆動信号３２は、以下の実施形態において、３つの信号Ｃ０、Ｃ１およびＣ２によって形成される。それによって、画像センサ２８の制御が、最初に言及したタイプの電気閉鎖デバイス（シャッタ）によって達成される。
【００４３】
図５（ｂ）において、第１の未処理画像を取得するために、図３に示す画像センサ２８の電気シャッタを制御するための第１の制御信号Ｃ０が、時間ｔにわたって示されている。より詳細には、制御信号Ｃ０は、状態「０」および「１」をとり、電気シャッタは状態「０」において閉じられ、画像センサ２８は光を受け取ることができず、一方で電気シャッタは状態「１」において開き、画像センサ２８は光を受け取ることができる。制御信号Ｃ０は、第１の未処理画像を受信するために固定位相関係φ０で、図５（ａ）に示す放出される光パルス４０、６０および６１に並列に印加される。この事例において、光パルス４０の放出に対する電気シャッタの開放の間の位相関係φ０は、図示されている第１の実施形態においてφ０＝６０°となるようなものである。開放時間は各々１８０°である。
【００４４】
それによって、周辺光４３の信号部分４７が、電気シャッタの開放時間の間に画像センサ２８によって検出され、一方で、電気シャッタの開放時間外の周辺光４３の別の信号部分４８は、検出されない。加えて、入射光パルス４２の信号部分４５も、その遅延に従って検出され、一方で、入射光パルスの別の信号部分４６は検出されない。
【００４５】
これは、たとえば、制御信号Ｃ０が状態「０」をとるときに、図２による信号経路１７５と接続されている電気シャッタ（図示せず）を介して感光性領域１７２から電荷を除去することによって実現することができ、制御信号Ｃ０が状態「１」をとるとき、感光性領域１７２からの電荷は信号経路１７４を介して蓄積部１７３へと累積的に供給される。
【００４６】
入射光から信号、たとえば、電荷、電圧、電流またはデジタル値が形成される。複数の光パルス４０、６０および６１が放出されており、電気シャッタが複数回開いている限り、シャッタの個々の開放の信号が蓄積部１７３内に電荷として同様に、すなわち、加算関数４９によって記号化されている電荷パケットとして付加または累積され、最終的に信号Ｓ０を形成する。この信号はそれぞれ、画素に割り当てられる。他の画素のさらなる信号Ｓ０とともに、第１の未処理画像が信号Ｓ０について生成される。任意選択的に、個々のシャッタ開放の信号が個々にデジタル化および処理されている場合、加算関数４９は、図３に示す計算ユニット２９においても実現されてもよい。同じことが、後に言及する（記号的）加算関数５４および５９にも当てはまる。
【００４７】
図５（ｃ）において、第２の未処理画像を取得するために時間ｔにわたって電気シャッタを制御するための第２の制御信号Ｃ１が示されている。使用されている表記は、図５（ｂ）のものに対応する。この図において、ここでは別の位相関係が使用される。信号Ｃ０の立ち上がりエッジ４４と信号Ｃ１の立ち上がりエッジ５０との間の位相関係がφ１であり、図示されている例では、値φ１＝１２０°を仮定する。開放時間は１８０°である。
【００４８】
それによって、周辺光４３の信号部分５２が、電気シャッタの開放時間の間に受信され、一方で、電気シャッタの開放時間外の周辺光４３の別の信号部分５７は、受信されない。この事例において、その遅延によって、入射光パルス４２の信号部分５１全体が受信される。
【００４９】
ここでも、入射光から信号が形成され、複数の光パルス４０、６０および６１が放出されており、電気シャッタが複数回開いている限り、シャッタの個々の開放の信号が蓄積部１７３内に電荷として同様に、すなわち、加算関数５４によって記号化されている電荷パケットとして付加または累積され、最終的に信号Ｓ１を形成する。この信号もまた、それぞれ、画素に割り当てられる。他の画素のさらなる信号Ｓ１とともに、第２の未処理画像が信号Ｓ１について生成される。任意選択的に、個々のシャッタ開放の信号が個々にデジタル化および処理されている場合、加算関数５４は、図３に示す計算ユニット２９においても実現されてもよい。
【００５０】
最後に、図５（ｄ）において、第３の未処理画像を取得するために時間ｔにわたって電気シャッタを制御するための第３の制御信号Ｃ２が示されている。使用されている表記は、図５（ｂ）および図５（ｃ）のものに対応する。図示されている例では、φ１とともに、φ２＝１２０°である。ここでも、開放時間は１８０°である。
【００５１】
それによって、周辺光４３の信号部分５８のみが、電気シャッタの開放時間の間に受信され、一方で、電気シャッタの開放時間外の周辺光４３の別の信号部分５７は、受信されない。この事例において、その遅延によって、入射光パルス４２の信号部分５６全体は受信されない。ここでも、シャッタの個々の開放の信号が、記号的加算関数５９によって蓄積部１７３内に電荷として同様に、すなわち、電荷パケットとして付加または累積され、最終的に信号Ｓ２を形成する。この信号もまた、それぞれ、画素に割り当てられる。他の画素のさらなる信号Ｓ２とともに、第３の未処理画像が信号Ｓ２について生成される。任意選択的に、個々のシャッタ開放の信号が個々にデジタル化および処理される場合、加算関数５９は、図３に示す計算ユニット２９においても実現されてもよい。
【００５２】
制御信号Ｃ０、Ｃ１およびＣ２は、光Ｌと同じ周期ｔｐを有する。
【００５３】
各画素について３つの未処理画像を組み合わせることによって、３つの信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２が最終的に取得される。物体が、３つの未処理画像キャプチャの間に実質的に動いておらず、周辺光４３の受信光およびパルス４２の強度が各画素について等しいと仮定すると、３つの信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２からの各画素についての計算によって、時間差ｔｄを判定することができ、また、光速の知識によって、この画素上にイメージングされる物体２２の信号部分の距離を判定することができる。それに基づいて、距離値が画素に割り当てられている、距離画像を計算することができる。
【００５４】
３つの制御信号および信号の数の選択は、以下の考慮事項に基づいて行われる。光の伝播時間によって物体の距離を判定するとき、３つの未知数、すなわち、距離、周辺光の強度、および、入射光パルスの強度が存在する。この問題を３自由度で求めるために、少なくとも３つの異なる信号が必要とされる。同時に、高いビットレートを生成するために、未処理画像の数を可能な限り少ないままにすることが必要である。それゆえ、未処理画像の数および関連する制御信号の数は、３であるものとして選択され得る。
【００５５】
図６（ａ）〜図６（ｅ）は、光信号および制御信号に対して時間制御を適用することによる信号の達成を説明するための図を示す。特に、図６（ａ）〜図（ｅ）は、時間差ｔｄにわたる信号Ｓの波形が、入射光Ｄと制御信号Ｃとの間の位相関係からどのように取得されるかを示す。
【００５６】
図６（ａ）において、受信光パルスの信号部分７１が制御信号Ｃの立ち上がりエッジ７３の前に到来して受信されず、一方で別の信号部分７２が立ち上がりエッジ７３の後で到来し、対応して受信されるように、入射光パルス７０が到来する。ここで、入射光パルス７０がの到来がより遅くなるほど、入射光パルスの受信されない信号部分７１はより小さくなり、受信される信号部分７２はより大きくなる。したがって、図示されている事例において、時間差ｔｄにわたる信号Ｓの立ち上がり曲線７４が取得される。
【００５７】
図６（ｂ）において、入射光パルス７５が到来し、制御信号Ｃは、到来時間全体にわたって状態「１」をとる。それによって、入射光パルスは、完全に受信される光パルス７６として受信される。これに当てはまる限り、信号Ｓについて一定の高い値７７が取得される。
【００５８】
図６（ｃ）において、受信光パルスの信号部分７９が制御信号Ｃの立ち下がりエッジ８１の前に到来して受信され、一方で別の信号部分８０が立ち下がりエッジ８１の後で到来し、したがって受信されないように、入射光パルス７８が到来する。ここで、入射光パルス７８の到来がより遅くなるほど、入射光パルスの受信される信号部分７９はより小さくなり、受信されない信号部分８０はより大きくなる。したがって、図示されている事例において、時間差ｔｄにわたる信号Ｓの立ち下がり曲線８２が取得される。
【００５９】
図６（ｄ）において、入射光パルス７５は、制御信号が連続的に状態「０」をとる時間において到来する。それによって、受信される光パルス８４は完全に抑制される。これに当てはまる限り、信号Ｓについて一定の低い値８５が取得される。
【００６０】
そこから、上述した事例の組み合わせにおいて、図６（ｅ）に示されている、立ち上がりエッジ、一定の高い値、立ち下がりエッジおよび一定の低い値から部分ごとに構成される、時間差ｔｄにわたる信号Ｓの波形８６が取得される。
【００６１】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、第１の実施形態の波形を有する図を示す。特に、図７（ａ）は信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２を示し、図７（ｂ）は、そこから判定される距離ｄの値を示す。
【００６２】
したがって、図７（ａ）に示す信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の波形は、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示す制御信号の波形から取得される。図面において、信号は、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２に対する受信周辺光５８の寄与分のみからもたらされる背景信号Ｓｂと、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２に対する受信周辺光ならびに受信光パルス５１および５２の寄与分の合計からもたらされるピーク信号Ｓｐとの間に及ぶ。
【００６３】
Ｓ空間は、基礎として単位ベクトルＳ０、Ｓ１およびＳ２から延伸される空間として定義することができる。同じように、Ｓベクトルは、それぞれ、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の値を成分として含む、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の値のトリプレットから定義することができる。
【００６４】
図７（ａ）の信号の大きさを比較することによって、時間差ｔｄについて、Ｓ空間内で、６つの異なる領域、すなわち、Ｓ２≦Ｓ１＜Ｓ０を有する領域９０、Ｓ２＜Ｓ０≦Ｓ１を有する領域９１、Ｓ０≦Ｓ２＜Ｓ１を有する領域９２、Ｓ０＜Ｓ１≦Ｓ２を有する領域９３、Ｓ１≦Ｓ０＜Ｓ２を有する領域９４、および、Ｓ１＜Ｓ２≦Ｓ０を有する領域９５を区別することができる。時間差ｔｄが周期ｔｐを超えるとき、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の値はたとえば、領域９６において取得され、これらは領域９０内の値から区別することができず、また、値は領域９７において取得され、これは、領域９１内の値から区別することができない。この効果は、深度エイリアシングとして参照される。Ｓ空間の原点に対する単位対角線に沿って見ると、この分割は、各々６０°の６つのパイ形状断片による、単位対角線に沿った断片化に対応する。
【００６５】
図７（ａ）において、３つの信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２のうちの１つは常に立ち上がりまたは立ち下がり形状をとり、一方で、３つの信号のうちの第２の信号は一定の高い値をとり、第３の信号は一定の低い値をとる。この事例において、光Ｌの波形に対する、図５に示す制御信号Ｃ０、Ｃ１およびＣ２の波形は、第１の実施形態においては正確に、この条件が満たされるように、かつ、図７（ａ）に示す波形が取得されるように、慎重に選択されている。
【００６６】
この波形は、いくつかの利点をもたらす。まず、０≦ｔｄ＜ｔｐの間隔内で、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２からｔｄの値を明確に判定することが可能である。このために以下の要件が満たされる。各時点において、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２のうちの少なくとも２つは異なる。また、各時点において、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２のうちの少なくとも１つは、時間差ｔｄに応じて、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２のうちの他の２つの信号とは別様に変化する。それぞれ１つのみの信号が変化し、制御信号のすべての立ち上がりおよび立ち下がりエッジが立ち上がりまたは立ち下がり波形を生成するために使用されているため、所与のパルス長ｔｌについて、時間差ｔｄの可能な最も高い測定範囲を達成することができることは明らかである。
【００６７】
図７（ａ）に示す信号から、図７（ｂ）に示す物体２５、２６からの距離ｄを、図３のＴｏＦカメラ２０によって判定することができる。この事例において、測定範囲は、ＴｏＦカメラ２０に可能な限り近く、それゆえ、距離ｄ＝０から開始すると仮定される。０の時間差ｔｄに対応する信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の組み合わせが測定される場合、これは０の距離ｄに対応する。時間差ｔｄが線形的に増大することによって、最終的に時間差ｔｄ＝ｔｐの直前で、ほぼ最大の距離値ｄｐが測定されるまで、距離ｄが比例的に増大する第１の領域１００が取得される。時刻ｔｐから、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２は周期的に繰り返され、それによって、時刻ｔｄ＝ｔｐにおける信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の組み合わせは、時刻ｔｄ＝０における信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の組み合わせに等しく、したがって、距離値ｄ＝０への急激な低減１０１が取得される。時刻ｔｐから、距離ｄの比例的な増大の周期的な繰り返しは、第２の領域１０２において続く。それによって、時間周期０≦ｔｄ＜ｔｐにおける距離ｄを正確に判定することができる。しかしながら、急激な低減１０１および周期的な繰り返しは、深度エイリアシングによる測定誤差である。
【００６８】
第１の領域１００における比例的な増大の比例係数は、光速ｃおよびパルス長ｔｌから取得することができ、後者は実際には、図７（ａ）の領域内のそれぞれ立ち上がりまたは立ち下がり信号の傾斜に影響を与える。比例係数は、ｃ＊ｔｌ／２によって与えられる。
【００６９】
図８は、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２から距離ｄを判定するために計算ユニット２９において使用される式を示す。図７（ａ）に示す領域９０〜９５への差別化に起因して、各領域内の線形波形が取得され、それによって、各領域内で線形方程式によって距離ｄを判定することができる。図８は、領域９０〜９５の線形方程式を、事例差別化によって単一の部分ごとの線形方程式に組み合わせることができる式を与える。この事例において、ｄは測定されるべき距離であり、ｃは光速であり、ｔｌはパルス長である。不等式による６つの事例の差別化が、Ｓベクトルが６つの領域９０〜９５のうちのいずれに属するか、および、その成分からいずれの線形方程式によって距離が計算されるべきかを判定するために適用される。各領域に対して、線形方程式が提示される。数０、１、２、３、４、５を加えることによって、判定される距離ｄにおける連続性が達成される。「ＮａＮ」という表現は「非数」を意味し、Ｓ０＝Ｓ１＝Ｓ２である事例において、この事例においては３つの未知数を判定することができないため、一般的に距離の計算が可能ではないことを示す。図８に示す式によって、図７（ｂ）に示す距離ｄの値を、図７（ａ）に示す信号から正確に判定することができる。
【００７０】
したがって、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の値は、色相演算子と同様に構築することができ、Ｓ０−Ｓ１−Ｓ２空間の空間対角線回りの回転角度を判定する演算子に供給される。その後、比例定数を使用して、これは距離情報に変換される。
【００７１】
示唆されている方法によって、所与のパルス幅ｔｌについて特に大きい測定範囲を達成することができる。測定範囲は、ゼロの距離ｄから、式ｄｐ＝ｃ／２＊ｔｐによって周期ｔｐから取得される最大距離ｄｐに達する。
【００７２】
図９（ａ）および図９（ｂ）は、それぞれ従来技術および第１の実施形態によるＳ空間内のＳベクトルの軌道を示す。
【００７３】
第１の実施形態から得られる内側は、以下のように視覚化することができる。図９において、それぞれのＳ空間は、立方体として示されており、増大する時間差ｔｄにおけるＳベクトルの軌道が内部に描かれている。その中で、図９（ａ）は、従来技術による軌道を示しており、図９（ｂ）は、第１の実施形態による軌道を示している。
【００７４】
３つの信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２によって時間差ｔｄを測定する可能性は、周辺光を一定の信号Ｓ２として測定すること、入射光パルスを部分的に受信して、これを増大する信号Ｓ１として測定すること、および、周辺光パルス＋入射光パルス全体を一定の信号Ｓ０として測定することによって得られる。この結果として、図９（ａ）に例示的に示すような線形曲線がもたらされ、内部に描かれている軌道は、ゼロの周辺光を仮定する。
【００７５】
図９（ｂ）は、周辺光の軌道がゼロであるという仮定の下で図７（ａ）に描かれている波形からもたらされるＳ空間内のＳベクトルの軌道を示す。図９（ａ）と比較して、６倍長い軌道を、第１の実施形態によって達成することができることが明らかになる。同時に、選択される軌道が所与の境界条件下で最大長さを示す理由が明らかである。所与の境界条件は、時間差ｔｄ、および、したがって距離ｄが、周辺光の強度および入射光パルスの強度から独立して判定されるべきであるという要件から構成される。この特に長い軌道によって、特に大きい測定範囲が達成される。
【００７６】
特定の応用形態において、周期ｔｐによって与えられる特定の距離範囲を含む測定範囲はカメラからゼロの距離ｄにおいてではなく、別の選択可能な距離において開始することが実際的であり得る。これについて可能性のある理由は、そこから距離画像が生成されることになる物体、たとえば、その上にカメラが取り付けられているコンベヤベルト上の小包便は、所定の高さを超えることはできず、測定範囲は実際に発生するサイズに対して最適になるように適合されるべきであることである。別の可能性のある理由は、密に過ぎる物体は、画像センサの特性に起因して信号の飽和をもたらし、それゆえ、どうしても距離を正確に測定することができないことであり、それによって、正確に測定可能な距離へと測定範囲を適合させることが有利である。この状況は、図１４の論述においてより詳細に説明する。
【００７７】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、複数の６０°の一例としての、１２０°による最小距離ｄｍｉｎへの測定範囲のシフトの事例における波形を示す。
【００７８】
図５（ａ）〜図５（ｄ）の時間制御はこのシフトについて変更されていないため、図７（ａ）の波形と比較した図１０（ａ）の波形もまた、変化しないままである。しかしながら、図７（ｂ）に示すシフトされた距離値は、ここでは、これらの同じ信号値から計算されている。距離の範囲は、ゼロよりも大きい最小距離ｄｍｉｎから、有利にはｄｐよりも大きいほぼ最大距離ｄｍａｘまでに及ぶ。測定範囲の前に位置する増大している距離値１０３に属する小さい値の時間差ｔｄはこのとき、深度エイリアシングを受け、変更されるタスクに従って現われない。信号領域９２〜９７内の測定範囲内で、第１の領域１０５における増大する距離ｄへの信号の正確な変換が取得される。距離ｄの立ち下がりエッジ１０６の後で、距離の第２の領域１０７においてさらなる増大が発生するが、これはここでも、深度エイリアシングを受ける。
【００７９】
図１１は、測定範囲が２つの信号範囲９０および９１だけシフトされている、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２から距離ｄを判定するために計算ユニット２９において使用される式を示す。図１１による式は、図１０に示すシフトされた測定範囲によって実現することができる。図７と比較して、同じ信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２における信号領域９０および９１は、式中でオフセット値「６」および「７」において反映される別の距離解釈をもたらすことが分かる。一般的に言って、増大した距離解釈によって影響を受ける領域のオフセット値は、各事例において「６」だけ増大されている。この手順は、一般的に数回適用され得る。それによって、ｄｐを超える最小距離ｄｍｉｎも実現することができる。
【００８０】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、複数の６０°から逸脱している値の一例としての、１５０°による最小距離ｄｍｉｎへの測定範囲のシフトにおける波形を示す。図示されている波形は、この事例においては、時間差に応じて描かれており、すなわち、ｔｄの各値について固有の時間図が流れていなければならず、その結果が信号値に反映されている。そのような測定範囲のシフトによって、距離範囲の異なる部分において異なる距離解釈を適用することができる。これを達成するために、信号範囲９２の左側部分は、ここでは右側部分とは別様に解釈され、距離ｄの値の立ち下がりエッジ１０９は、信号領域９２の中央において取得される。したがって、正確な測定範囲１０９は、信号領域９２内で開始する。
【００８１】
図１３は、測定範囲が２つの信号領域９０および９１ならびに信号領域９２の一部分だけシフトされている、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２から距離ｄを判定するために計算ユニット９２において使用される式を示す。この式は、図１２に示す距離解釈を示す。この図面では、図１１の式とは逆に、第１の行の条件において、さらなる不等式Ｓ２−Ｓ０≧０．５＊（Ｓ１−Ｓ０）が、論理ＡＮＤによって、既存の不等式Ｓ０≦Ｓ２＜Ｓ１に付加的に追加されている。このさらなる不等式によって、領域９２の右側部分のみが考慮され、「２」のオフセット値を与えられる。同様に、最後から２番目の行において、補足の不等式Ｓ２−Ｓ０＜０．５＊（Ｓ１−Ｓ０）が追加され、それによって、領域９２の左側部分が考慮され、「８」のオフセット値を与えられる。本明細書においては、領域９２の中央における分割を達成するために、「０．５」の係数が使用される。「０」と「１」との間の別の係数によって、任意の他の箇所における分割を達成することができ、すなわち、「０．５」よりも小さい係数値によってこの領域のより左側で、「０．５」よりも大きい値によってより右側での分割を達成することができる。これは、他の領域にも直に転用することができ、ここで、図１２（ａ）に示す事例においては、信号領域９２において信号Ｓ２の増大が発生し、一方で他の信号Ｓ０およびＳ２は各々一定であることが留意されるべきである。そのような分割は、立ち下がり信号が代わりにもたらされる別の領域において実施される場合、不等式の符号は逆にされるべきであり、さらに、「０．５」よりも小さい係数の値が右側に対応し、「０．５」よりも大きい値が左側に対応する。加えて、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２は、同じ数学的意味づけが取得されるように、互いに交換されるべきである。
【００８２】
図１４は、距離の法則が考慮された、上記で言及した説明から開始する信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の波形を示す。ここでは、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の波形が、増大する距離ｄとともに示されている。距離の法則に起因して、図１０（ａ）の波形が、１／ｒ２関数によって重ね合わされる。信号は、背景信号Ｓｂと飽和信号Ｓｓとの間に及ぶ。後者の信号は、画像センサが通常、画素内で有限サイズを有する最大信号のみを記憶することができる状況からもたらされ、この最大信号は、ここでは飽和信号Ｓｓとして参照される。
【００８３】
それによって、ゼロの距離ｄとその中で信号Ｓ０、Ｓ１またはＳ２のうちの少なくとも１つが飽和する飽和距離ｄｓとの間の距離範囲が取得される。この飽和範囲内で、正確な距離値を判定することはできない。飽和距離ｄｓが正確にどこに位置するかは、とりわけ、光パルの強度、物体の反射特性、および、照明時間に依存する。
【００８４】
飽和範囲はどうしても距離ｄの判定に使用することができないという事実に起因して、この範囲を使用することなく済ませ、代わりに、より多き最大範囲ｄｍａｘまで測定することが可能であることが有利である。
【００８５】
図１５は、図８による式に基づいて計算されている深度ノイズＮｄを判定するために計算ユニット２９において使用される式を示す。この図面において、ＮＳ０は信号Ｓ０のノイズであり、ＮＳ１は信号Ｓ１のノイズであり、ＮＳ２は信号Ｓ２のノイズであり、ｔｌはパルス長であり、ｃは光速である。演算子ｍａｘ（）は、最大値演算子を示し、ｍｉｎ（）は最小値演算子を示す。
【００８６】
この式を導き出すために、既知の誤差伝播の考え方が適用されている。結果の実験的チェックは、正確な結果を達成するためには、各々が異なる入力値の誤差を乗算されている異なる入力値の部分的な差別化の寄与分の合計が使用されてはならず、代わりに、二乗の和の根が使用されなければならないことを示している。
【００８７】
ノイズ値ＮＳ０、ＮＳ１およびＮＳ２を測定または計算することができる。後者の事例において、たとえば、規格ＥＭＶＡ１２８８  Ｒｅｌｅａｓｅ  Ａ３．０の式を使用することができる。そこは、時間的ノイズの計算は、画像センサのダークノイズ、および、電荷担体のショットノイズ、および、いわゆる変換利得から判定される。要求される限り、量子化ノイズも考慮され得る。
【００８８】
図１５による式に基づいて、第１の実施形態によって達成される距離ノイズＮｄは、パルス長ｔｌに正比例することが分かる。したがって、ノイズの低い高品質の深度測定を適用する単純な方法は、短いパルス長ｔｌを選択することである。「０」からｄｐまで、または、ｄｍｉｎからｄｍａｘまでの測定範囲の長さはそれぞれ、同様にｔｌにも比例するため、パルス長ｔｌが短縮されると、測定範囲は短縮される。上記で言及したように、測定範囲は第１の実施形態においては特に大きいため、パルス長ｔｌの特に強い短縮がそこでは可能であり、結果として、このとき、特に低い距離ノイズももたらされる。
【００８９】
さらに、図１０〜図１３において説明されているように、距離範囲は、パルス長ｔｌを短縮するという選択肢によって最適に適合することができ、それによって、距離ノイズＮｄの低減を達成することができる。
【００９０】
図１６は、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２から計算される距離値の有効性を判定するために計算ユニット２９において使用される式を示す。
【００９１】
ノイズの知識を使用して、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２から計算される距離値ｄの有効性を判断することができる。図１６による式において、Ｓ０、Ｓ１およびＳ２はデジタル値としてのすでに説明されている信号に対応し、ｏはデジタル値としてのカメラのオフセット値であり、Ｎｄは、ＥＭＶＡ  １２８８に従って判定し、電子ｅ−単位で示すことができるカメラのダークノイズであり、ＫはＤＮ／ｅ−単位における、ＥＭＶＡ  １２８８による変換利得であり、ｔｌは時間単位におけるインパルス長であり、ｃは時間あたりの長さ単位における光速であり、Ｌｉｍは長さ単位、たとえば、メートルにおける、深度ノイズに対する制限値を設定するための、自由に選択可能なパラメータである。
【００９２】
図１６による式は、項２１０〜２１３から構成されている。項２１０は制限値を与え、項２１１は比例係数を与え、項２１２はデジタル数における信号品質の測度を与え、項２１３は、ノイズの推定値を与える。したがって、この式は以下のように説明することができる。信号品質が設定可能な制限値だけノイズよりも高い場合、対応する測定値は有効である。それによって、有効な測定値と無効な測定値との間で区別することができる。
【００９３】
図１７に関連して以下で説明されている単純化が、この式を導き出すために使用されている。
【００９４】
測定値の有効性に関するさらなる基準は、３つすべての信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２が飽和していないこと、すなわち、それらが飽和信号Ｓｓよりも小さいことである。
【００９５】
図１７は、単純化された近似式によるノイズの近似を有する図を示す。ここで、距離ｄにわたる深度ノイズＮｄが、グラフ１６０として示されている。この形状は、図１５による式から計算されている。結果としてもたらされるこの式は複雑であり、実際に使用する際に高い計算労力をもたらすため、代替的な近似グラフ１６１が、近似式によって計算されている。この近似式は、３つのノイズ値ＮＳ０、ＮＳ１およびＮＳ２の代わりに、１つのみのノイズ値が信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の平均値に使用されるときに、取得される。この近似手法は、図１６による式の基礎である。
【００９６】
図１８は、理想的な光パルスおよび実際の光パルスの時間プロファイルを示す。理想的な光パルス１４０は、それぞれ関連する立ち上がり時間または立ち下がり時間を必要としない、強度が「０」から「１」へと上昇する急峻なスイッチオンエッジ１４１と、強度が「１」から「０」へと下降する急峻なスイッチオフエッジ１４２とを有する。それとは対照的に、実際の光パルス１４３は、連続的なスイッチオンエッジ１４４および連続的なスイッチオフエッジ１４５を有し、それによって、理想的な光パルス１４０のプロファイルから大幅に逸脱している、非理想的な時間的強度プロファイルを生成する。この逸脱は、時間差ｔｄに応じて、たとえば、図７（ａ）に示す信号プロファイルからの、および、結果としてまた、図７（ｂ）に示す、そこから判定される距離ｄからの、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の実際のプロファイルの逸脱をもたらす。
【００９７】
図１９は、時間差ｔｄに応じた実際の測定距離ｄの曲線を示す。測定距離ｄのそのような実際の測定ベースの曲線は、図７（ｂ）の領域１００における理想的な比例的増大と比較した、非線形的な逸脱を含む。しかしながら、測定距離は、非線形補正関数によって線形化することができる。これは、たとえば、分析的に行うことができ、分析関数ｆ（ｄ）を適用することができ、その入力変数は測定距離ｄであり、この関数は、結果として線形化距離ｆをもたらす。そのような関数は、たとえば、周期関数による数学的モデル化によって判定することができ、選択可の運パラメータが、フィットを通じて適合される。「フィット」という表記は、逐次近似法に関する。
【００９８】
さらに、正確な線形化距離を測定距離ｄに割り当てる、数値補正関数を適用することができる。これを達成するために、たとえば、いくつかの分かっている位置について距離ｄを測定することができ、これらの位置の分かっている正確な距離および測定距離から、ルックアップテーブルを生成することができる。このテーブルを使用して、その後、図３の計算ユニット２９が、距離ｄの測定値に対する正確な距離値を読み出すことができる。加えて、２つの測定点間の補間を読み出し中に適用することができ、補間は、たとえば、一次、二次、三次、または、さらにより高次のものであってもよい。
【００９９】
そのような非線形補正関数によって、理想的な光パルスのパルス形状からの実際の光パルスのパルス形状の逸脱によって発生する測定誤差を補正することができる。
【０１００】
信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２は周期的であるため、一般的に、図５に示すタイミングを、別の値のφ０が使用されるように変更することが可能である。これが当てはまる場合、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２は、図７に示すもののような、異なる位相関係において取得される。図８による式は、このとき、図１１および図１３に示す例示的な様式でこの新たな位相関係へと適合することができ、このときこの適合は、新たな最小距離ｄｍｉｎにではなく、新たな位相関係φ０に適用される。同様に、新たな位相関係は、新たな最小距離と組み合わせることができる。
【０１０１】
図２０は、第２の実施形態による時間制御の波形を示す。
【０１０２】
図５に示す時間制御と比較して、この時間制御は、同じパルス長ｔｌ、同じ開放時間ｔｓ、ならびに、同じ位相シフトφ１およびφ２を有し、一方で、不感時間ｔｏ、位相シフトφ０の値、および、周期ｔｐは変更されている。
【０１０３】
この事例において、位相シフトの値はここでは、それらの値の大きさが依然として、第１の実施形態において使用されている周期ｔｐに関して、第１の実施形態における元の定義に関係付けられるように使用される。それゆえ、周期ｔｐの値がより高い第２の実施形態の光パルスは、３６０°を超える距離をおいて後続し、一方で、光パルスの継続時間は依然として６０°であり、シャッタの開放時間は依然として１８０°であり、φ１およびφ２は依然として１２０°である。
【０１０４】
図２１（ａ）および図２１（ｂ）は、第２の実施形態の時間制御からもたらされる信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の波形を示す。波形は、信号領域２２０〜２２９を含む。図７（ａ）と比較すると、図２１（ａ）の信号領域２２３〜２２６は、それぞれ定性的に図７（ａ）の信号領域９０〜９３に対応するが、時間差ｔｄの軸に沿ってシフトされている。加えて、一般的に異なる波形を有する新たな信号領域２２０、２２１、２２２、２２７、２２８および２２９が現われている。
【０１０５】
ここで、これらの信号から距離を計算する場合、図２１（ｂ）に示す曲線が、距離ｄについて取得される。この曲線は、３つの信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２がそこでは一定で同一であり、それによって、それらに基づいて距離について式を解くことができないため、距離を計算することができない２つの領域１５４および１５８を含む。加えて、この曲線は、距離ｄについて部分的に一定の値を有する２つの領域１５５および１５７、ならびに、時間差ｔｄが増大するとともに距離の値が線形的に増大し、時間差ｔｄを距離ｄの値へと正確に変換することができる領域１５６を含む。
【０１０６】
図２２は、第２の実施形態について距離を判定するために計算ユニット２９において使用される式を示す。この式は図８に示す式とほとんど同一であるが、φ０の値から取得され、図２０の表現において、図５のものから大幅に逸脱しているさらなるオフセット値ｄｍｉｎが追加されている。さらに、図５と比較すると、事例Ｓ１＜Ｓ２≦Ｓ０および事例Ｓ１≦Ｓ０＜Ｓ２の項が、これらの項が図２１（ａ）には現われないため、図２２においては省略されている。
【０１０７】
第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して以下の利点を有する。図２０の周期ｔｐは図５よりも大幅に大きいため、たとえば、図７に示すような距離ｄの値の周期性は、時間差ｔｐの大幅により大きい値において、したがって、図３によるカメラ２０と物体２５および２６との間の大幅により大きい距離において現われる。実際にはさらに、実際には深度エイリアシングがもはや発生しないほど大きな周期ｔｐの値を選択することが可能である。これは、距離の法則に起因して実際には測定可能な光がこの距離からカメラ２０に戻らないか、または、そこから判定される値が、たとえば、図１６に示す式を使用することによって無効であるものとして認識され得るほど強く弱められるような大きい距離になるほど、大きい時間差ｔｄへと周期がシフトされるためである。
【０１０８】
さらに、図２１（ｂ）の領域１５４、１５５、１５７および１５８を有する曲線を設計することによって、判定される距離値の明確性を、線形値範囲１５６において達成することができる。すなわち、距離の値のうちの１つが１５６の値範囲から測定されるとき、この値はこの距離について正確であることを保証することができる。値範囲１５５または１５７から値が測定される場合、測定値は距離の値範囲１５６の外側にあると認識することができ、さらに、この値は、線形値領域１５６の前の値領域１５５内に位置するか、または、線形値領域１５６の後の値領域１５７内に位置するかを認識可能である。
【０１０９】
しかしながら、第２の実施形態には、４つの信号領域２２３〜２２６を含む、正確に判定される距離ｄを有する線形値範囲が、６つの信号領域９０〜９５を含む第１の実施形態よりも短いという欠点がある。
【０１１０】
図２３（ａ）および図２３（ｂ）は、複数の異なるパルス繰り返し周波数におけるパルス周波数変調信号のピーク値および平均値を有する波形を示す。これらの波形から、従来技術にまさる第１の実施形態の、および、第１の実施形態にまさる第２の実施形態のさらなる利点を得ることができる。図面において、ピーク値と平均値との間の関係が、パルス幅またはパルス周波数変調信号について示されている。そのような信号のピーク値Ｐｍａｘおよび平均値Ｐｍｅａｎは、パルス−休止比（デューティサイクル）を介して関連付けられる。図２３（ａ）にあるような５０％のパルス−休止比において、平均値はピーク値の５０％であり、図２３（ｂ）にあるような１／６のパルス−休止比において、平均値はピーク値の１／６である。
【０１１１】
ＴｏＦカメラの光源は、人間の眼には見えない近赤外線領域（ＮＩＲ）にある波長を放出する光源によって動作することが多い。この事例においては、コヒーレントまたは非コヒーレントな放出が選択可能に使用される。人間の眼に対する危険を排除するために、そこで使用される電力はそれぞれ、たとえば、Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ  ２００６／２５／ＥＧにおいて言及されている規定によって制限される。大部分は数ナノ秒である、ＴｏＦカメラに使用される光パルスの通常の時間範囲において、平均値は、この事例において何よりも決定的な意味を持つ。すなわち、光源２３は、特定の平均パワーを超えてはならない。
【０１１２】
他方、しかしながら、光源２３によって放出される光がより明るくなるか、または、少なくとも範囲において周辺光と同じ程度であるように、可能な限り大きい光パワーを放出することが望ましい。しかしながら、光パルスの物体に対する強度が周辺光よりも大幅に小さい場合、光子統計に起因して周辺光において発生するノイズが、不良から、非常に不良な信号対雑音比をもたらし、それによって、距離ｄがもはや十分な精度で判定することができなくなる。
【０１１３】
周辺光のピークパワーに対する関連とは対照的に、制限値は主に、平均パワーに関連するため、ＴｏＦカメラの性能は、低いパルス−休止比を選択することによって増大させることができる。それによって、高いピーク値および低い平均値が、光強度において同時に達成され、それによって、上記の両方の要件を、共通して有利に実現することができる。
【０１１４】
第２の実施形態によって、第１の実施形態と比較して、強度の特に高いピーク値を、同時に特に低い平均値において達成することができる。この実施形態は、通常、１／１０００のパルス−休止比に対して最適化される、いわゆるパルスレーザダイオードに使用するのに特に適している。これによって、特にまた、復調画像センサを有するすべてのＴｏＦカメラと比較して、大きな利点がもたらされる。この利点は、たとえば、強い日光照射または強いスタジオスポットにおいて高い強度の周辺光が発生する事例において特に有効である。
【０１１５】
図２４は、第３の実施形態による時間制御の波形を示す。ここでは、図５による第１の実施形態の修正が、光パルスの継続時間が６０°から１８０°まで延伸されている程度まで適用され、一方で、その結果として、制御信号Ｃ０、Ｃ１およびＣ２のパルスが１８０°から６０°へと低減されており、φ０が０°へと設定されている。位相シフトφ１およびφ２は依然として各々、１２０°になっている。この時間制御の適用によって、図７の第１の実施形態と同一の波形が取得され、それによって、同じ実施オプションで同じ式および方策を使用することによって、距離ｄの判定を行うことができる。
【０１１６】
第３の実施形態の利点は、パルス長ｔｌと周期ｔｐとの間のより大きい比を実現することができることである。第１の実施形態において高い精度で短い測定範囲を達成するためには、短いパルス長ｔｌを選択することが必要であった。しかしながら、ここでは、通常のパルス光源、たとえば、発光ダイオード、レーザダイオードまたはさらにはパルスレーザダイオードが、有限のスイッチオン時間および有限のスイッチオフ時間を有し、それによって、それらのパルス長は一定程度を下回って低減され得ない。それゆえ、一定の最小サイズの測定範囲に達し得ず、したがって、限られた測定精度しか達成することができない。しかしながら、第３の実施形態は、測定範囲を３倍だけさらに低減することを可能にし、それによって、測定精度のさらなる増大をも達成する。
【０１１７】
図２５は、第３の実施形態において深度ノイズＮｄを計算するための計算ユニット２９において使用される式を示す。
【０１１８】
図１５と比較すると、分母内の第１の係数は「２」の代わりに「６」を含み、したがって、ノイズは一般的に「３」倍だけより小さいことが分かる。しかしながら、光パルスと比較してシャッタの短い開放時間に起因して光の信号部分の低減しか達成することができず、したがって、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２は第１の実施形態におけるよりも小さいため、同じ照明時間においては、ノイズの実際に実現可能な低減はいくらかより小さい。しかしながら、これは、より短い開放時間によって、周辺光のより小さい部分のみも受け取られるという部分的な補償効果とは対照を成す。
【０１１９】
図２６は、第３の実施形態の信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２に基づいて取得される距離値の有効性を判定するための計算ユニット２９において使用される式を示す。
【０１２０】
図１５の式と同様に、この式は、単純化を使用することによって、深度ノイズＮｄの式から導き出される。深度ノイズの式の異なる係数、すなわち、図２５における値「６」と、図１５における値「２」が、図２６の、項１７１の分子における異なる係数、すなわち、「１２」の代わりに「１０８」をもたらす。この式によって、第３の実施形態の測定値の有効性も判定することができる。無論、第１の実施形態と同様に、飽和を基準として使用することができる。
【０１２１】
図２７は、第４の実施形態による時間制御の波形を示す。
【０１２２】
周期ｔｐを増大させることによって、第１の実施形態から第２の実施形態を導き出すことができるのと同様に、同じ方策によって、第３の実施形態から第４の実施形態を導き出すことができる。
【０１２３】
この結果として、第２の実施形態と同じ波形がもたらされ、それによって、第３の実施形態にも、同じ式および方策を使用することができる。第４の実施形態は、第２の実施形態が第１の実施形態に対してそうであるように、第３の実施形態と比較して同じ利点を有する。
【０１２４】
図２８は、第５の実施形態による時間制御の波形を示す。ここで、パルス長ｔｌならびに制御信号Ｃ０、Ｃ１およびＣ２の開放時間は各々１８０°になり、φ０は０°であり、φ１およびφ２は各々１２０°になる。
【０１２５】
低い深度ノイズにおいて高い測定精度を達成するために、第３の実施形態および第４の実施形態においては、シャッタの特に短い開放時間が使用された。しかしながら、これらのシャッタの特に短い開放時間を実現することができない画像センサを有するカメラがある。その場合、シャッタをより長い開放時間で動作させることが有利である。第５の実施形態においては、シャッタの開放時間が、第３の実施形態および第４の実施形態と比較して「３」倍だけ増大されている。
【０１２６】
それによって、放出される光のより大きい部分を受け取ることができ、それによって、測定精度のさらなる改善が取得される。
【０１２７】
図２９は、第５の実施形態による時間制御の信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の波形を示す。
【０１２８】
これらの信号の波形は、図６の論述において言及されている考慮事項による、図２８による時間制御からもたらされ、図７のものとは大幅に異なる。
【０１２９】
図３０（ａ）および図３０（ｂ）は、異なる視線方向からの第５の実施形態のＳ空間内のＳベクトルの軌道を示す。
【０１３０】
第５の実施形態は、Ｓ空間内の波形が、単位対角線回りの円形経路の可能な限り近くに来る対角線上で誘導されるという考慮事項に基づく。線１３０〜１３５から構成されているそのような対角線を有するＳ空間が、図３０（ａ）および図３０（ｂ）に示されている。この実施形態において、図３０（ａ）および図３０（ｂ）は、三次元曲線のより良好な理解のために、互いに対して９０°回転された視角からの同じ対角線を示している。それによって、それらの線は、Ｓ空間を表す立方体の外面上のそれぞれの点を接続する。図９と同様に、この表現においては、周辺光は与えられないことが仮定される。
【０１３１】
図３１は、第５の実施形態について、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２から距離ｄを判定するために計算ユニット２９において使用される式を示す。
【０１３２】
係数１／３を除いて、第１の実施形態の図８の式との一貫性が与えられている。したがって、この異なる係数に配慮しながら、たとえば、図１０〜図１３による、第１の実施形態のすべてのさらなる知見および実行オプションが、第５の実施形態にも転用することができる。
【０１３３】
図３２は、第５の実施形態の時間差ｔｄに応じた実際の測定距離ｄの波形を示す。
【０１３４】
図１９と同様に、図３２は、第５の実施形態の時間差ｔｄに応じた測定によって判定される測定距離ｄのプロファイルを示す。この事例において、第５の実施形態の特有の利点が明らかになる。すなわち、ここでは、非理想的な逸脱が特に小さい。この理由は、ここでは、理想的なスイッチオンエッジから実際のスイッチオンエッジの逸脱、および、理想的なスイッチオフエッジから実際のスイッチオフエッジの逸脱の効果が、特に好適であるように、互いに補償することである。残りの非理想的な逸脱は、第１の実施形態について示唆されているものと同じ手段によって補正することができる。
【０１３５】
第５の実施形態のノイズは、図２５の式に従って判定することができる。第３の実施形態と比較して、シャッタのより長い開放時間によってより多くの光を受け取ることができるため、分母は一般的により大きく、それによって、結果としてのノイズは大部分がより小さくなる。
【０１３６】
第３の実施形態のように、同じ式をノイズに使用することができるため、図２６において第３の実施形態について記載されているのと同じように、距離値の有効性も判定することができる。
【０１３７】
図３３は、第６の実施形態による時間制御の信号を示す。
【０１３８】
第２の実施形態および第４の実施形態と同様に、ここでもまた、周期継続時間が第５の実施形態と比較して延伸されている。この結果として、第１の実施形態と比較しての第２の実施形態と同様に、および、第３の実施形態と比較しての第４の実施形態と同様に、第５の実施形態と比較して、同じまたは同様の利点がもたらされる。
【０１３９】
図３４は、第６の実施形態による時間制御の事例における、図１２の表現による信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の波形を示す。
【０１４０】
ここで、信号Ｓ１およびＳ２が等しく、距離ｄの正確な判定が可能でない領域２３０が取得される。しかしながら、Ｓ０＞Ｓ１、Ｓ０＞Ｓ２かつＳ１＝Ｓ２である場合、距離は後続する領域２３１〜２３７にあるよりも小さいと結論づけることができる。領域２３１〜２３６においては、距離の判定が可能である。しかしながら、領域２３７においては、再び距離の判定が可能でなく、ただし、関係Ｓ２＞Ｓ１、Ｓ２＞Ｓ０かつＳ０＝Ｓ１に基づいて、距離ｄは、領域２３１〜２３６にあるよりも大きいと判定することができる。領域２３８において、Ｓ０＝Ｓ１＝Ｓ２に起因して距離を判定することはできず、同時に、そこで距離を判定することはできないと述べることができる。領域２３９から続いて、領域２３０の周期的な繰り返しが後続する。
【０１４１】
図３５は、第６の実施形態について距離ｄを判定するために計算ユニット２９において使用される式を示す。
【０１４２】
この式は、図３４に示す信号から正確な距離ｄをどのように判定することができるかを示す。図３１の式との比較における、大幅な差は、図３４の信号プロファイルに起因する、領域を画定する条件、および、領域内で適用する線形項内で示されている。第２の実施形態および第４の実施形態と比較して、これらの実施形態において言及されている利点を損なうことなく、線形性が特に良好である特に大きい測定範囲を、第６の実施形態によってカバーすることができることが分かる。
【０１４３】
図３６は、第７の実施形態による時間制御の波形を示す。
【０１４４】
ここで、パルス長およびシャッタの開放時間の長さは各々１２０°であり、φ１およびφ２は１２０°であり、φ０はここでは、０°であるように選択される。
【０１４５】
図３７は、第７の実施形態による時間制御の事例における信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の波形を示す。
【０１４６】
図３６による時間制御から、図３７に示す波形は、第７の実施形態について、図６に基づいて考察されている考慮事項に基づいた結果をもたらす。以前の実施形態とは対照的に、ここでは３つの異なる信号領域２００、２０１および２０２のみが取得される。第４の信号領域２０３は、すでに、第１の信号領域２００の周期的な繰り返しに対応する。領域の数が少ないことに起因して、事例差別化の数が低減されており、したがって、図３による距離を判定するための計算ユニット２９における計算労力も低減されている。
【０１４７】
図３８（ａ）および図３８（ｂ）は、異なる視角からの第７の実施形態のＳ空間内のＳベクトルの軌道を示す。
【０１４８】
第７の実施形態は、Ｓ空間内の信号経路が、数学的に可能な限り単純に記述することができる軌道を備える折れ線上で誘導されるという考慮事項に基づく。そのような軌道は、たとえば、Ｓ空間の基底ベクトルと共通する三角錐に及ぶ三角形によって形成される。これは、図３８（ａ）および図３８（ｂ）に示されており、線１９０、１９１および１９２が三角形を形成する。図３８（ａ）および図３８（ｂ）は両方とも、より良好な空間理解のために、９０°だけ相互に回転されている視角からの正確に同じ折れ線を示している。図９および図３０と同様に、この表現は、周辺光は与えられないということに基づく。
【０１４９】
図３９は、第７の実施形態による時間制御の事例における、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２に基づいて距離ｄを判定するために計算ユニット２９において使用される式を示す。
【０１５０】
図８、図１１、図１３、図２２および図３１と比較すると、この式は、より単純な構造を有し、たとえば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）における、図３による計算ユニット２９のハードウェアの実現において必要とされる計算労力が特に低いことが分かる。
【０１５１】
図４０は、第７の実施形態について、信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２に基づいて深度ノイズＮｄを判定するために計算ユニット２９において使用される式を示す。
【０１５２】
ここでもまた、パラメータＮＳ０、ＮＳ１およびＮＳ２はまた、直接的に測定されるか、または、ｎｏｒｍ  ＥＭＶＡ  １２８８の式から計算することもできる信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２のノイズ値を示す。この式から、図１６および図１７に関連して考察したものと同じ考慮事項によって、測定値の有効性に対する基準を導き出すことができる。
【０１５３】
図４１は、第８の実施形態による時間制御の波形を示す。
【０１５４】
ここでも、第２の実施形態、第４の実施形態および第６の実施形態の利点を達成することができるように、周期ｔｐを増大させることによって、第７の実施形態がさらに発展されている。
【０１５５】
図４２は、第８の実施形態による時間制御の事例における信号Ｓ０、Ｓ１およびＳ２の波形を示す。
【０１５６】
図４１に示す時間制御が使用される場合、時間差ｔｄに応じて、図４２に示す波形が取得される。この事例において、距離ｄは、領域２４１および２４２において正確に判定することができ、領域２４０および２４３内でその測定範囲の前または後として判定することができ、領域２４４においては判定できない。領域２４５以降から、周期的な繰り返しが発生する。先行する例と同様に、線形形状信号の領域内で式を定式化することができる。
【０１５７】
図４３は、第８の実施形態について計算ユニット２９において使用されるそのような式を示す。
【０１５８】
第７の実施形態と同様に、式は非常にコンパクトであり、ハードウェアにおける実現において必要とされるリソース労力が特に低い。
【０１５９】
記載されている実施形態には、従来の画像センサをここで、画素あたり１つの信号経路のみを含む、図３の画像センサ２８として適用することができるという共通点がある。それによって、画像センサ２８は、非常に単純に、したがって、安価に製造することができ、感光性が高く、または、ノイズが低い。その上、特に高い方位分解能または特に速い読み出しを達成することができる。復調画像センサよりもはるかに多い従来の画像センサが市場で入手可能であるため、対応する利点を有するそれぞれの画像センサを見出すことが容易である。最後に、色画像センサも使用することができ、それによって、物体の距離および色を、単一の画像センサのみによって検出することができる。
【０１６０】
上記の実施形態において、それぞれ３つの信号が検出されており、これらは、それぞれ光を放出し、所与の、放出される光に対してそれぞれ異なる位相関係においてシャッタを開閉することによってキャプチャされている。３つの信号を取得するためにシャッタを開放する継続時間ｔｓは、各事例において同一であるように選択されている。加えて、位相関係φ２＝φ３が、都度選択されている。
【０１６１】
実施形態による、提示されている代替的なソリューションが、ＴＯＦ原理による様々な画像記録デバイスおよびカメラに関連して適用され得る。
【０１６２】
要約すると、光伝播時間カメラを制御するためのデバイスおよび方法が説明されており、伝播時間カメラの光源から究明される光信号と、放出される光信号を散乱または反射することによって伝播時間カメラの画像センサによって受信される光信号との間の伝播時間差または位相シフトから、三次元画像が究明される。少なくとも３つの部分画像がキャプチャされる。少なくとも１つの光パルスが放出され、閉鎖デバイス（シャッタ）が少なくとも３つの制御信号を使用してクロック制御され、それによって、光パルスとシャッタとの間の位相オフセットが、部分画像間の制御信号の異なる位相位置によって変化される。このように、３つの測定値が、画素ごとに取得される。これらの測定値は、色相演算子と同様に構築され、Ｓ０−Ｓ１−Ｓ２空間の空間対角線回りの回転角度を究明する演算子に供給することができる。回転角度はその後、比例定数を使用して距離情報へと変換することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図６（ｄ）】
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【図６（ｅ）】
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【図７】
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【図８】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３（ａ）】
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【図２３（ｂ）】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０（ａ）】
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【図３０（ｂ）】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８（ａ）】
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【図３８（ｂ）】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年4月26日(2017.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝播時間カメラ（２０）を制御するための装置であって、前記伝播時間カメラ（２０）の光源（２３）から放出される光信号と、前記放出される光信号を散乱または反射することによって前記伝播時間カメラ（２０）の画像センサ（２８）により受信される光信号との間の伝播時間差または位相シフトから、三次元画像の距離情報が決定され、前記装置（２１）は、
前記放出される光信号として一連の光パルスを放出するように前記光源（２３）を制御し、
前記画像センサに割り当てられている電気シャッタ手段によって前記受信される光信号を復調するように前記画像センサ（２８）を制御し、
制御信号あたり都度少なくとも３つの信号部分を検出するために、前記光パルスの周期（ｔｐ）の開始に対して固定位相関係を有する少なくとも３つのパルスを各々が含む、少なくとも３つの連続する制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）によって、前記電気シャッタ手段を開き、その都度閉じるように適合されており、前記光パルスはそれぞれの時間的パルス長（ｔｌ）を有し、不感時間（ｔｏ）の後の周期（ｔｐ）において繰り返され、
前記電気シャッタ手段の開放状態を決定する、パルス整形制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）の継続時間（ｔｓ）は都度等しく、
第１の制御信号（Ｃ０）と第２の制御信号（Ｃ１）との間の位相シフト（φ１）は、第２の制御信号（Ｃ１）と第３の制御信号（Ｃ２）との間の位相シフト（φ２）に等しく、
それぞれの未処理画像の少なくとも３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）が生成され、前記制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）のうちの１つが前記信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）の各々に割り当てられ、それによって、前記信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）の各々は、前記割り当てられている制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）のそれぞれのパルスの継続時間の間、前記電気シャッタ手段を開くことによって、前記光パルスから取得される信号部分を蓄積することによって形成され、前記画像センサ（２８）の画素に割り当てられ、
前記３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）の値の相互サイズ関係によって規定される複数の異なる領域（９０〜９７）の事例差別化に基づいて前記３つの信号の値（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）を使用することによって、前記三次元画像の距離情報を計算するための計算手段（２９）に、前記３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）が供給される、装置。
【請求項２】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間に対する、前記第１の制御信号（Ｃ０）と前記第２の制御信号（Ｃ１）との間の前記位相シフト（φ１）、および、前記第２の制御信号（Ｃ１）と前記第３の制御信号（Ｃ２）との間の前記位相シフト（φ２）が、都度１２０°になるように適合されており、前記光信号の前記周期継続時間（ｔｐ）は３６０°の位相角に等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間に対する、前記３つの制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）のうちの前記第１の制御信号（Ｃ０）による前記電気シャッタ手段を開放する時間と、前記光パルスを放出する時間との間の位相シフト（φ０）が、−６０°になるように適合されており、前記光信号の前記周期継続時間（ｔｐ）は３６０°の位相角に等しい、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間に対する、前記３つの制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）のうちの前記第１の制御信号（Ｃ０）による前記電気シャッタ手段を開放する時間と、前記光パルスを放出する時間との間の位相シフト（φ０）が、０°になるように適合されており、前記光信号の前記周期継続時間（ｔｐ）は３６０°の位相角に等しい、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間（ｔｐ）に対する、電気シャッタ手段の開放状態を決定する前記パルス整形制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）の継続時間（ｔｓ）が、６０°の位相角に対応するように、また、前記光パルスの前記周期継続時間に対する前記光パルスの前記継続時間が、１８０°の位相角に対応するように適合されている、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間に対する、電気シャッタ手段の開放状態を決定する前記パルス整形制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）の継続時間（ｔｓ）が、１８０°の位相角に対応するように、また、前記光パルスの前記周期継続時間に対する前記光パルスの前記継続時間が、１８０°の位相角に対応するように適合されている、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間に対する、電気シャッタ手段の開放状態を決定する前記パルス整形制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）の継続時間（ｔｓ）が、１２０°の位相角に対応するように、また、前記光パルスの前記周期継続時間に対する前記光パルスの前記継続時間が、１２０°の位相角に対応するように適合されている、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記装置（２１）は、前記光パルスの前記周期継続時間に対する、電気シャッタ手段の開放状態を決定する前記パルス整形制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）の継続時間（ｔｓ）が、１８０°の位相角に対応するように、また、前記光パルスの前記周期継続時間に対する前記光パルスの前記継続時間が、６０°の位相角に対応するように適合されている、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
光源（２３）と、画像センサ（２８）と、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置（２１）とを備える、光伝播時間カメラ（２０）。
【請求項１０】
前記３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ３）の値の相互サイズ関係によって規定される複数の異なる領域（９０〜９７）の事例差別化に基づいて前記３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）の値を使用することによって、三次元画像の距離情報を計算するための計算手段（２９）を備える、請求項９に記載の光伝播時間カメラ。
【請求項１１】
前記計算手段（２９）は、信号品質とノイズとの間の関係を使用することによって、前記計算されている距離情報の有効性を判定するように適合されている、請求項１０に記載の光伝播時間カメラ。
【請求項１２】
前記計算手段（２９）は、前記３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）の飽和度を使用することによって、前記計算されている距離情報の有効性を判断するように適合されている、請求項１または１０に記載の光伝播時間カメラ。
【請求項１３】
光伝播時間カメラ（２０）を制御するための方法であって、前記伝播時間カメラ（２０）の光源（２３）から放出される光信号と、前記放出される光信号を散乱または反射することによって前記伝播時間カメラ（２０）の画像センサ（２８）によって受信される光信号との間の伝播時間差または位相シフトから、三次元画像表現の距離情報が決定され、前記方法は、
前記放出される光信号として一連の光パルスを放出するように前記光源（２３）を制御するステップと、
前記画像センサに割り当てられている電気シャッタ手段によって前記受信される光信号を復調するように前記画像センサ（２８）を制御するステップと、
制御信号あたり少なくとも３つの異なる信号部分を検出するために、前記光パルスの周期（ｔｐ）の開始に対して固定位相関係を有する少なくとも３つのパルスを各々が含む、少なくとも３つの連続する制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）によって、前記電気シャッタ手段を開き、その都度閉じるステップであって、前記光パルスはそれぞれの時間的パルス長（ｔｌ）を有し、不感時間（ｔｏ）の後の周期（ｔｐ）において繰り返され、
前記電気シャッタ手段の開放状態を決定する、前記制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）の前記パルスの継続時間（ｔｓ）は都度等しく、
第１の開放と第２の開放との間の位相シフト（φ１）は、前記第２の開放と第３の開放との間の位相シフト（φ２）に等しく、
それぞれの未処理画像の少なくとも３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）が生成され、前記制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）のうちの１つが前記信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）の各々に割り当てられ、それによって、前記信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）の各々は、前記割り当てられている制御信号（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２）のそれぞれのパルスの継続時間の間、前記電気シャッタ手段を開くことによって、前記光パルスから取得される信号部分を蓄積することによって検出され、前記画像センサ（２８）の画素に割り当てられ、
前記三次元画像の距離情報は、前記３つの信号（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）の値の相互サイズ関係によって規定される複数の異なる領域（９０〜９７）の事例差別化に基づいて前記３つの信号の値（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２）を使用することによって計算される、方法。
【請求項１４】
データキャリアを記憶するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムがコンピュータ装置上で実行されると、前記コンピュータ装置に、請求項１３に記載の制御方法を実行させる、コンピュータプログラム。
【国際調査報告】
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2017530344.tif 000058
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