(57)【要約】  本発明は、ＶＣＳＥＬアレイ（１００）と、光学装置（２１０）と、評価器（２５５）と、少なくとも１つの検出器ピクセル（２２２）を備える光検出器（２２０）とを備える飛行時間深度カメラ（２００）であって、前記ＶＣＳＥＬアレイ（１００）または前記光学装置（２１０）は、前記飛行時間深度カメラ（２００）の所定の視野（３００）内の基準面に異なる照明パターン（２０）をもたらすように構成され、前記光検出器（２２０）は、前記異なる照明パターン（２０）を検出するように構成され、前記評価器（２５５）は、前記検出された異なる照明パターン（２０）に基づいて所定の数Ｐのピクセルからなる解像度で前記視野（３００）の深度画像（５０）を再現するように構成され、前記検出された異なる照明パターン（２０）の数Ｎは、前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも５％、好ましくは前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも１０％、最も好ましくは前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも２０％である、飛行時間深度カメラ（２００）を説明する。さらに本発明は、飛行時間測定を実行する方法および対応するコンピュータプログラム製品に関する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＶＣＳＥＬアレイ（１００）と、光学装置（２１０）と、評価器（２５５）と、少なくとも１つの検出器ピクセル（２２２）を備える光検出器（２２０）とを備える飛行時間深度カメラ（２００）であって、
前記ＶＣＳＥＬアレイ（１００）または前記光学装置（２１０）は、前記飛行時間深度カメラ（２００）の所定の視野（３００）内の基準面に異なる照明パターン（２０）をもたらすように構成され、
前記光検出器（２２０）は、前記異なる照明パターン（２０）を検出するように構成され、
前記評価器（２５５）は、前記検出された異なる照明パターン（２０）に基づいて所定の数Ｐのピクセルからなる解像度で前記視野（３００）の深度画像（５０）を再現するように構成され、
前記検出された異なる照明パターン（２０）の数Ｎは、前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも５％、好ましくは前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも１０％、最も好ましくは前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも２０％であり、
前記ＶＣＳＥＬアレイ（１００）は、アドレス可能なＶＣＳＥＬアレイであり、
前記ＶＣＳＥＬアレイ（１００）は、前記ＶＣＳＥＬアレイ（１００）の異なるＶＣＳＥＬ（１３０）をアドレスすることによって異なる照明パターン（２０）をもたらすように構成され、
前記光学装置（２１０）は、複製光学構造（２１６）を備え、
前記複製光学構造は、前記照明パターン（２０）が２つ、３つ、または４つ以上のサブ照明パターンからなるように、前記照明パターン（２０）を横切って前記ＶＣＳＥＬアレイ（１００）によってもたらされた光パターンを複製するように構成されており、
前記検出器（２２０）は、各々の検出器ピクセル（２２２）が対応するサブ照明パターンを検出するように構成されている、飛行時間深度カメラ（２００）。
【請求項２】
前記異なる照明パターン（２０）は、疑似ランダム照明パターンである、請求項１に記載の飛行時間深度カメラ（２００）。
【請求項３】
前記ＶＣＳＥＬアレイ（１００）の前記ＶＣＳＥＬ（１３０）は、前記ＶＣＳＥＬアレイ（１００）によってもたらされる異なる照明パターン（２０）の数が増えるようにランダムパターンにて配置されている、請求項１に記載の飛行時間深度カメラ（２００）。
【請求項４】
ＶＣＳＥＬアレイ（１００）と、光学装置（２１０）と、評価器（２５５）と、少なくとも１つの検出器ピクセル（２２２）を備える光検出器（２２０）とを備える飛行時間深度カメラ（２００）であって、
前記ＶＣＳＥＬアレイ（１００）または前記光学装置（２１０）は、前記飛行時間深度カメラ（２００）の所定の視野（３００）内の基準面に異なる照明パターン（２０）をもたらすように構成され、
前記光検出器（２２０）は、前記異なる照明パターン（２０）を検出するように構成され、
前記評価器（２５５）は、前記検出された異なる照明パターン（２０）に基づいて所定の数Ｐのピクセルからなる解像度で前記視野（３００）の深度画像（５０）を再現するように構成され、
前記検出された異なる照明パターン（２０）の数Ｎは、前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも５％、好ましくは前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも１０％、最も好ましくは前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも２０％であり、
前記ＶＣＳＥＬアレイ（１００）は、アドレス可能なＶＣＳＥＬアレイであり、
前記ＶＣＳＥＬアレイ（１００）は、前記ＶＣＳＥＬアレイ（１００）の異なるＶＣＳＥＬ（１３０）をアドレスすることによって異なる照明パターン（２０）をもたらすように構成され、
前記光学装置（２１０）は、複製光学構造（２１６）を備え、
前記光学装置（２１０）は、前記光学装置（２１０）の光学特性を変更することによって異なる照明パターン（２０）をもたらすように構成されている、飛行時間深度カメラ（２００）。
【請求項５】
前記検出された異なる照明パターン（２０）の数Ｎは、検出器ピクセル（２２２）の数Ｄと、もたらされる異なる照明パターン（２０）の数とによって決定され、
前記もたらされる異なる照明パターン（２０）の数は、前記アドレス可能なＶＣＳＥＬアレイによってもたらされる異なる照明パターン（２０）の数Ｖと、光学装置（２１０）によってもたらされる異なる照明パターン（２０）の数Ｏとの積Ｖ×Ｏによって与えられ、
Ｖは、４〜０．７×Ｎの間、好ましくは１０〜０．５Ｎの間、最も好ましくは５０〜Ｉｎｔｅｇｅｒ（Ｎの平方根）＋１の間で選択され、
Ｏは、２〜０．７×Ｎの間、好ましくは１０〜０．５Ｎの間、最も好ましくは５０〜Ｉｎｔｅｇｅｒ（Ｎの平方根）＋１の間で選択される、請求項４に記載の飛行時間深度カメラ（２００）。
【請求項６】
前記光学装置（２１０）は、第１の光学素子（２１２）および第２の素子（２１４）を備え、前記光学装置（２１０）は、前記第１の光学素子（２１２）と前記第２の光学素子（２１４）との間の空間的関係を変化させるように構成されている、請求項４または５に記載の飛行時間深度カメラ（２００）。
【請求項７】
前記第１の光学素子（２１２）は、第１の回折光学素子であり、前記第２の光学素子（２１４）は、第２の回折光学素子である、請求項６に記載の飛行時間深度カメラ（２００）。
【請求項８】
前記光学装置（２１０）は、前記異なる照明パターン（２０）をもたらすための空間光変調器またはマイクロミラー素子を備える、請求項４または５に記載の飛行時間深度カメラ（２００）。
【請求項９】
前記光検出器（２２０）は、１０個未満の検出器ピクセル（２２２）、より好ましくは５個未満の検出器ピクセル（２２２）、最も好ましくは１つの検出器ピクセル（２２２）を備える、請求項４〜８のいずれか一項に記載の飛行時間深度カメラ（２００）。
【請求項１０】
前記検出された異なる照明パターンの数Ｎは、前記ピクセルの所定の数Ｐよりも少なく、好ましくは前記ピクセルの所定の数Ｐの５０％よりも少なく、最も好ましくは前記ピクセルの所定の数Ｐの４０％よりも少ない、請求項１〜９のいずれか一項に記載の飛行時間深度カメラ（２００）。
【請求項１１】
所定の数Ｐのピクセルからなる解像度で所定の視野（３００）からの深度画像（５０）をもたらす方法であって、
アドレス可能なＶＣＳＥＬアレイであるＶＣＳＥＬアレイ（１００）と光学装置（２１０）との間の光学的な相互作用を変化させるステップと、
前記光学的な相互作用を変化させることによっていくつかの異なる照明パターン（２０）をもたらすステップと、
前記異なる照明パターン（２０）を検出するステップであって、検出された異なる照明パターン（２０）の数Ｎが、前記所定の視野（３００）内の基準面における前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも５％、好ましくは前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも１０％、最も好ましくは前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも２０％であるステップと、
前記検出された異なる照明パターン（２０）に基づいて前記視野（３００）の前記深度画像（５０）を再現するステップと、
前記アドレス可能なＶＣＳＥＬアレイの異なるＶＣＳＥＬ（１３０）をアドレスすることによって異なる照明パターン（２０）をもたらすステップと、
前記照明パターン（２０）が２つ、３つ、または４つ以上のサブ照明パターンからなるように、前記アドレス可能なＶＣＳＥＬアレイ（１００）によってもたらされた光パターンを、前記照明パターン（２０）を横切って、前記光学装置（２１０）に含まれる複製光学構造（２１６）によって複製するステップと、
各々の検出器ピクセル（２２２）によって対応するサブ照明パターンを検出するステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
所定の数Ｐのピクセルからなる解像度で所定の視野（３００）からの深度画像（５０）をもたらす方法であって、
アドレス可能なＶＣＳＥＬアレイであるＶＣＳＥＬアレイ（１００）と光学装置（２１０）との間の光学的な相互作用を変化させるステップと、
前記光学的な相互作用を変化させることによっていくつかの異なる照明パターン（２０）をもたらすステップと、
前記異なる照明パターン（２０）を検出するステップであって、検出された異なる照明パターン（２０）の数Ｎが、前記所定の視野（３００）内の基準面における前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも５％、好ましくは前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも１０％、最も好ましくは前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも２０％であるステップと、
前記検出された異なる照明パターン（２０）に基づいて前記視野（３００）の前記深度画像（５０）を再現するステップと、
前記アドレス可能なＶＣＳＥＬアレイの異なるＶＣＳＥＬ（１３０）をアドレスすることによって異なる照明パターン（２０）をもたらすステップと、
前記光学装置（２１０）の光学特性を変化させることによって異なる照明パターン（２０）をもたらすステップと
を含む方法。
【請求項１３】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の飛行時間深度カメラ（２００）に含まれる少なくとも１つのメモリ素子または前記飛行時間深度カメラ（２００）を含む装置の少なくとも１つのメモリ素子に格納することができる符号手段を含むコンピュータプログラム製品であって、
前記符号手段は、請求項１１または１２に記載の方法を前記飛行時間深度カメラ（２００）に含まれる少なくとも１つの処理装置または前記飛行時間深度カメラ（２００）を含む前記装置の少なくとも１つの処理装置によって実行できるように構成されている、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低解像度ピクセル画像化による飛行時間深度カメラ、飛行時間測定を実行する対応する方法、および対応するコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造化光投影法が、物体の三次元形状（または、３Ｄ形状）の測定に適している。３Ｄ形状測定に一般的に使用される構造化光投影法は、当技術分野において、フリンジ投影法またはモアレ法として知られている。この既知のモアレ法は、通常は、２つのコヒーレントビームの干渉の結果であってよい周期的な光パターンを投影し、前記物体上に変形したラインパターンを形成し、この変形したラインパターンおよび基準のラインパターンから物体の３Ｄ形状を合成することを含む。構造化光投影技術の用途は、工場および研究所において物体、機械的な部品、および機械部品の３Ｄ形状を測定することである。
【０００３】
ＷＯ  ２００５／０４９８４０  Ａ２が、この点に関して、とくに構造化光投影および干渉測定法に適合した物体の三次元形状（または、３Ｄ形状）を測定するためのプロセスおよび装置を開示している。
【０００４】
ＵＳ  ２０１５／０３６２５８５  Ａ１が、光照射野の光源として構成された２Ｄ平面ＶＣＳＥＬ光源を使用した３Ｄ画像化およびスキャンのための装置および方法を開示している。
【０００５】
ＵＳ  ２０１７／０１１５４９７  Ａ１が、エミッタの面発光アレイと、符号化パターンを生成するための２つの光学素子とを備える符号化パターン発生器を開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、３Ｄまたは深度画像をもたらすための改良された装置および方法を提供することである。本発明は、独立請求項によって定められる。従属請求項が、好都合な実施形態を定める。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様によれば、飛行時間深度カメラ（time-of-flight depth camera）が提供される。飛行時間深度カメラは、ＶＣＳＥＬアレイと、光学装置と、評価器と、少なくとも１つの検出器ピクセルを備える光検出器とを備える。ＶＣＳＥＬアレイおよび／または光学装置は、飛行時間深度カメラの所定の視野内の基準面に異なる照明パターンをもたらすように構成される。光検出器は、異なる照明パターンを検出するように構成される。評価器は、検出された異なる照明パターンに基づいて所定の数Ｐのピクセルからなる解像度で視野の深度画像を再現するように構成される。検出された異なる照明パターンの数Ｎは、ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも５％、好ましくはピクセルの所定の数Ｐの少なくとも１０％、最も好ましくはピクセルの所定の数Ｐの少なくとも２０％である。検出された異なる照明パターンの数Ｎは、ピクセルの所定の数Ｐよりも少なくてよい。検出された異なる照明パターンの数Ｎは、ピクセルの所定の数Ｐの５０％未満、好ましくはピクセルの所定の数Ｐの４０％未満、最も好ましくはピクセルの所定の数Ｐの３０％未満であってよい。
【０００８】
高解像度の深度画像は、通常は、高解像度の検出器を必要とする。そのような高解像度の検出器は、例えば、アレイ配置の単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）である。上述の飛行時間深度カメラは、光検出器、光学装置、およびＶＣＳＥＬアレイの間で複雑さを分割することにより、このような極端な解決策を回避する。光検出器の各検出器ピクセルが、視野の１つの照明パターンの独立した画像をもたらす。これは、検出器ピクセルが１つしかない場合、光学装置およびＶＣＳＥＬアレイがすべての検出される異なる照明パターンをもたらすことを意味する。検出器ピクセルが２つ、３つ、４つ、またはそれ以上である場合、もたらされる照明パターンの数を減らすことができ、各々の検出器ピクセルは、たとえもたらされる照明パターンが同じであっても、視野内の照明パターンの少なくとも一部の異なる照明パターンを検出する。最後に、照明パターンをそれぞれの検出器ピクセルへと画像化するために使用される画像化光学系が、各々の検出器ピクセルが視野内のシーン（scene（光景、景色、又は眺め等））全体の異なる照明パターンを決定するかどうかを決定する。検出される異なる照明パターンの総数は、シーンの各サブ部分が追加情報をもたらすわけではないため、深度画像の解像度と同じである必要はない。このアプローチは、圧縮可能な信号または画像の非適応線形測定値の小さな集合が、再現および処理のための充分な情報を含むという理解に基づく。実際には、これにより、標準的な飛行時間カメラの一種の反転である飛行時間深度カメラが得られ、視野内のシーンへと投影される多数の（ほぼ）直交投影パターンを生成することができる照明装置が、シーンからのすべての反射光を収集する低解像度かつ極端な場合には単一ピクセルであるカメラとともに使用される。収集されたデータは、再現アルゴリズムによって処理され、必要な解像度のマルチピクセル画像が生成される。コンピュータ再現アルゴリズムは、例えば、投影された光パターンの各々について単一センサピクセルからデータを取得し、視野内のシーンのマルチピクセル深度画像を生成する。このようなアルゴリズムの例が、“Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｓｅｎｓｉｎｇ：Ｆｒｏｍ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｔｏ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”；Ｍａｒｃｏ  Ｆ．Ｄｕａｒｔｅ  ｅｔ  ａｌ．；ａｒＸｉｖ：１１０６．６２２４ｖ２  ［ｃｓ．ＩＴ］  ２８  Ｊｕｌ  ２０１１（ｈｔｔｐｓ：／／ａｒｘｉｖ．ｏｒｇ／ｐｄｆ／１１０６．６２２４．ｐｄｆ）という論文に記載されている。この論文は、本明細書に援用される。この手法によれば、本質的にほとんどの画像が圧縮可能であり、例えば画像圧縮（例えば、ＪＰＥＧ圧縮）において利用されているように、生のピクセルデータよりも少ない量の情報によって表現することができるため、使用されるパターンの数を画像化されるピクセルよりも大幅に少なくすることができる。飛行時間深度カメラの視野内のシーンの構造に応じて、深度画像のピクセル数のわずか５％に相当する数の異なる照明パターンを検出するだけで充分な場合がある。これは、例えば、１００×１００ピクセルの深度画像が、わずかに５００個の異なる照明パターン（ほぼ直交する投影パター��）の検出しか必要としないことを意味する。この手法は、例えば、複雑さおよびコストゆえにアレイとしては実装されない高い時間分解能の（単一ピクセルの）光検出器の使用を可能にすることができる。
【０００９】
ＶＣＳＥＬアレイと光学装置との組み合わせによってもたらすことができる異なる照明パターンは、擬似ランダム照明パターン（ノイズパターン）であってよい。
【００１０】
ＶＣＳＥＬアレイは、アドレス可能なＶＣＳＥＬアレイであってよい。ＶＣＳＥＬアレイは、ＶＣＳＥＬアレイの異なるＶＣＳＥＬをアドレスすることによって異なる照明パターンをもたらすように構成される。単一のＶＣＳＥＬまたはＶＣＳＥＬの異なるグループを、対応する駆動電流を供給することによって単一のＶＣＳＥＬまたはＶＣＳＥＬのグループを独立してオンまたはオフに切り替えることができるように、アドレスすることが可能であってよい。
【００１１】
ＶＣＳＥＬアレイのＶＣＳＥＬを、ＶＣＳＥＬアレイによってもたらされる異なる照明パターンの数が増加するように、ランダムなパターンで配置することができる。ＶＣＳＥＬの規則的なパターン（例えば、正方形または六角形など）は、もたらされる照明パターンが深度画像の再現に有用であるようには充分に異なっていないという結果を有し得る。したがって、ＶＣＳＥＬのメサを、ランダムなパターンで分布させることができる（例えば、規則的な基準パターンに対するメサのランダムなシフト）。ＶＣＳＥＬのこのランダムなパターンは、ＶＣＳＥＬアレイのＶＣＳＥＬの一部またはＶＣＳＥＬのグループのみが同時にオンにされる（例えば、３×３のＶＣＳＥＬまたはＶＣＳＥＬのグループを備えるＶＣＳＥＬアレイの５つのＶＣＳＥＬまたはＶＣＳＥＬのグループが同時に切り替えられる）場合に、より固有の照明パターンを可能にすることができる。照明パターンのランダム性を、ＶＣＳＥＬの異なる形状の発光領域（例えば、円形、矩形、三角形、異なるサイズ、など）のランダムな分布によって、さらに増加させることができる。
【００１２】
同時にアドレスされるように構成されたＶＣＳＥＬアレイのアドレス可能なＶＣＳＥＬは、所定の視野が照明パターンで照明されるように、光学装置を照明するように構成される。この場合、光学装置と組み合わせたＶＣＳＥＬアレイの各々の切り替え状態を、飛行時間深度カメラの視野内のシーン全体を照明するように構成することができる。
【００１３】
これに代え、あるいはこれに加えて、同時にアドレスされるように構成されたＶＣＳＥＬアレイのアドレス可能なＶＣＳＥＬを、所定の視野のサブ部分が照明パターンで照明されるように、光学装置を照明するように構成することができる。所定の視野の２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のサブ部分が、視野をカバーすることができる。ＶＣＳＥＬアレイの異なる切り替え状態と光学装置との組み合わせが、例えば、所定の視野の異なるサブ部分をスキャンすることができる。この場合、所定のピクセル解像度での深度画像の再現は、サブ部分ごとに対応する数の検出される異なる照明パターンを提供することを必要とすると考えられる。
【００１４】
光学装置は、例えば、複製光学構造（例えば、プリズム構造）を備えることができる。複製光学構造は、照明パターンが２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のサブ照明パターンからなるように、照明パターンの全体にわたってＶＣＳＥＬアレイによってもたらされる光パターンを複製するように構成される。この場合、照明パターンは、いくつかの（本質的に）同一のサブ照明パターンを含む。したがって、ＶＣＳＥＬアレイの異なるスイッチング状態によってもたらすことができる限られた数の異なる照明パターンを再使用することができる。例えば、検出器が複数の検出器ピクセルを含む場合、サブ照明パターンの市松模様を使用することが有益であり得る。飛行時間カメラの光学画像化装置を、サブ照明パターンの一部のみ（極端な場合には、１つのみ）を１つの検出器ピクセルへと画像化するように構成することができる。この場合、検出器ピクセルは、並列処理を可能にし、したがって深度画像の再現時間の短縮を可能にする。したがって、許容可能な再現時間で低解像度の検出器にて高解像度の深度画像をもたらすために、低解像度の検出器をアドレス可能なＶＣＳＥＬアレイと組み合わせることが有益であり得る。
【００１５】
ＶＣＳＥＬアレイは、例えば、４×４のＶＣＳＥＬまたはＶＣＳＥＬのグループ（１６個の切り替え可能なセグメント）を含むＶＣＳＥＬアレイであってよい。１つの照明パターンをもたらすために、セグメントのうちの８つを同時に切り替えることができる。これは、理想的な場合に、深度画像の再現に寄与するために、それぞれの検出器ピクセルについて、各々の照明パターンが他の照明パターンから充分に異なる（疑似ランダムである）ならば、１２，８７０個の異なる照明パターンをもたらす。１６０×１６０の解像度の深度画像（Ｐ＝２５，６００個のピクセル）は、上述の２０％の基準を満たすために、Ｎ＝５，１２０個の異なる照明パターンの検出を必要とする。したがって、必要な数の検出される異なる照明パターンをもたらすために、４×４のＶＣＳＥＬアレイで充分であると考えられる。
【００１６】
これに代え、あるいはこれに加えて、光学装置を、光学装置の光学特性を変更することによって異なる照明パターンの少なくとも一部をもたらすように構成することができる。光学装置の光学特性の変更は、ＶＣＳＥＬアレイによってもたらされるレーザ光から独立して、光学装置による異なる照明パターンの提供をもたらすことができる。
【００１７】
検出される異なる照明パターンの数Ｎを、検出器ピクセルの数Ｄと、もたらされた異なる照明パターンの数とによって決定することができる。もたらされる異なる照明パターンの数は、アドレス可能なＶＣＳＥＬアレイによってもたらされる異なる照明パターンの数Ｖと、光学装置によってもたらされる異なる照明パターンの数Ｏとの積Ｖ×Ｏによって与えられる。Ｖを、４〜０．７×Ｎの間、好ましくは１０〜０．５×Ｎの間、最も好ましくは５０〜Ｉｎｔｅｇｅｒ（Ｎの平方根）＋１の間で選択することができる。Ｏを、２〜０．７×Ｎの間、好ましくは１０〜０．５Ｎの間、最も好ましくは５０〜Ｉｎｔｅｇｅｒ（Ｎの平方根）＋１の間で選択することができる。光学装置を、例えば、ＶＣＳＥＬアレイの１つの固定された構成においてＯ＝２００個の異なる照明パターン（例えば、疑似ランダム照明パターン）をもたらすように構成することができる。この場合、２０％の要件を満たすために、検出器ピクセルが１つしかない場合でも、アドレス指定可能なＶＣＳＥＬアレイがＶ＝２６個の異なる照明パターンをもたらすことで、Ｎ＝５２００個の検出される異なる照明パターンをもたらすことができれば充分である。このような場合、３×３のＶＣＳＥＬまたはＶＣＳＥＬのグループを含むＶＣＳＥＬアレイで充分である。このようなＶＣＳＥＬアレイは、理論的には、９個のセグメントのうちの５つのセグメント（ＶＣＳＥＬまたはＶＣＳＥＬのグループ）が同時にオンに切り替えられる場合、最大でＶ＝１２６個（Ｖ＝（９×８×７×６×５）／（１×２×３×４×５））の異なる照明パターンをもたらすことができる。この場合、異なる照明パターンをもたらすために、ＶＣＳＥＬアレイのこれらの異なる切り替え状態のうちのごく一部のみを使用できれば充分であると考えられる。したがって、ＶＣＳＥＬアレイによってもたらすことが理論的に可能である照明パターンのうちのほぼ８０％が光検出器の観点から類似しすぎていて深度画像の再現に寄与できないような規則的なパターンで配置されたＶＣＳＥＬを有する単純なＶＣＳＥＬアレイも、使用することが可能かもしれない。
【００１８】
光学装置は、第１の光学素子および第２の素子を備えることができる。光学装置を、第１の光学素子と第２の光学素子との間の空間的関係を変化させるように構成することができる。第１および第２の光学要素のあらゆる種類の相対移動（距離、回転、平行移動、傾斜、など）を使用して、異なる照明パターンをもたらすことができる。２つ、３つ、４つ、またはそれ以上の光学素子を使用することができる。
【００１９】
第１の光学素子は、第１の回折光学素子であってよく、さらには／あるいは第２の光学素子は、第２の回折光学素子であってよい。回折光学素子（ＤＯＥ）は、対象とする光の波長にほぼ等しい長さの特徴を持つ一連の微細構造で片面または両面が構造化された光学フィルムである。そのような特徴は、光の回折の結果として光学的効果を生み出す。制御された光の拡散パターンおよびレンズなどの特定の光学的機能を、ＤＯＥで実現することができる。ホログラムが、ＤＯＥの一種である。典型的には、そのようなフィルムは、異なる高さのミクロンサイズの正方形（高さの差は、光の波長と同程度である）またはマイクロ格子の小さなパッチで形成される。２つのＤＯＥを、研究論文“Ｅｎｃｏｄｅｄ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃｓ  ｆｏｒ  ｆｕｌｌ−ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ”；Ｆｅｌｉｘ  Ｈｅｉｄｅ  ｅｔ  ａｌ．Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｒｅｐｏｒｔｓ  ６；Ａｒｔｉｃｌｅ  ｎｕｍｂｅｒ：３３５４３（２０１６）；ｄｏｉ：１０．１０３８／ｓｒｅｐ３３５４３（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎａｔｕｒｅ．ｃｏｍ／ａｒｔｉｃｌｅｓ／ｓｒｅｐ３３５４３）において説明されているように適切な設計方法を使用して互いの関係が変更されるときにこのような一式の異なる投影パターンを生じさせるように設計することができる。この研究論文は、本明細書に援用される。
【００２０】
この手法の利点は、次のとおりである。
【００２１】
例えば各々の光学素子をそれらの中心を中心にして回転させることができるアクチュエータなど、光学素子の関係を変更するために使用されるアクチュエータを除き、電子ドライバまたは追加の能動部品が不要である。
【００２２】
ＶＣＳＥＬアレイからのすべての光が、シーンを照明するために使用され、光学素子は、光を消すよりもむしろ光の方向を変える。一部の光は光学素子自体において失われるが、例えば２つのＤＯＥを使用する実際の光学系は、これが５０％を超えないことを示しており、優れた設計によってこれをさらに減らすことができる。
【００２３】
適切な設計により、少なくとも２つのＤＯＥを使用することで、ゼロ次における高い投影強度（単一のＤＯＥにおける課題）を実質的に排除することができる。
【００２４】
ＤＯＥなどの光学素子フィルムは、平坦かつ低コストであるため、光学系のコストおよび複雑さが過度でない。
【００２５】
これに代え、あるいはこれに加えて、光学装置は、異なる照明パターンをもたらすための空間光変調器またはマイクロミラー素子を備えることができる。空間光変調器は、例えば、ＬＣＤベースの空間光変調器であってよい。あるいは、空間光変調器は、歪み装置（例えば、１つ以上のアクチュエータ）と組み合わせられた光学素子（例えば、ＤＯＥ）であってよく、歪み装置は、光学素子の各部の空間的配置を変更する（例えば、ＤＯＥを曲げる）ことで異なる照明パターンをもたらすように構成される。
【００２６】
光検出器は、ピクセルの所定の数Ｐよりも少ない検出器ピクセルを含むことができる。光検出器は、例えば、上述のように、１０個未満の検出器ピクセル、より好ましくは５個未満の検出器ピクセル、最も好ましくは１つの検出器ピクセルを含むことができる。
【００２７】
第２の態様によれば、所定の数Ｐのピクセルからなる解像度で所定の視野からの深度画像をもたらす方法が提供される。この方法は、
ＶＣＳＥＬアレイと光学装置との間の光学的な相互作用を変化させるステップと、
光学的な相互作用を変化させることによっていくつかの異なる照明パターンをもたらすステップと、
異なる照明パターンを検出するステップであって、検出された異なる照明パターンの数Ｎが、所定の視野内の基準面におけるピクセルの所定の数Ｐの少なくとも５％、好ましくはピクセルの所定の数Ｐの少なくとも１０％、最も好ましくは前記ピクセルの所定の数Ｐの少なくとも２０％であるステップと、
検出された異なる照明パターンに基づいて視野の深度画像を再現するステップと
を含む。
【００２８】
この方法のこれらのステップは、必ず上記の順序で実行される。
【００２９】
第３の態様によれば、コンピュータプログラム製品が提供される。このコンピュータプログラム製品は、上述のいずれかの実施形態による飛行時間深度カメラの少なくとも１つのメモリ素子または飛行時間深度カメラを含む装置の少なくとも１つのメモリ素子に格納することができる符号手段を含む。符号手段は、上述の方法を飛行時間深度カメラの少なくとも１つの処理装置または飛行時間深度カメラを含む装置の少なくとも１つの処理装置によって実行できるように構成されている。
【００３０】
メモリ素子または処理装置は、飛行時間深度カメラ（例えば、電気ドライバ、評価器、など）に含まれてよく、あるいは飛行時間深度カメラを含む装置に含まれてよい。飛行時間深度カメラを含む装置の第１のメモリ素子および／または第１の処理装置が、飛行時間深度カメラに含まれる第２のメモリ素子および／または第２の処理装置と相互にやり取りすることができる。
【００３１】
１つ以上のメモリ素子は、情報、とりわけデジタル情報を格納するように構成された任意の物理的なデバイスであってよい。メモリ素子を、とくには、固体メモリまたは光学メモリのグループから選択することができる。
【００３２】
１つ以上の処理装置は、データ処理、とりわけデジタルデータの処理を実行するように構成された任意の物理的なデバイスであってよい。処理装置を、とくには、プロセッサ、マイクロプロセッサ、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のグループから選択することができる。
【００３３】
請求項１〜１３に記載の飛行時間深度カメラおよび請求項１４に記載の方法が、とくには従属請求項に定義されるような類似および／または同一の実施形態を有することを、理解すべきである。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態が、従属請求項とそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせであってもよいことを、理解すべきである。
【００３５】
さらなる好都合な実施形態が、以下で定められる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明のこれらの態様および他の態様が、以下で説明される実施形態を参照して明らかになり、解明されるであろう。
【００３７】
ここで、本発明を、添付の図面を参照し、実施形態に基づいて、例として説明する。
【図１】第１のパターン投影器の主要なスケッチを示している。
【図２】第１の飛行時間深度カメラの主要なスケッチを示している。
【図３】深度画像を再現する方法の主要なスケッチを示している。
【図４】第２のパターン投影器の主要なスケッチを示している。
【図５】第３のパターン投影器の主要なスケッチを示している。
【図６】第４のパターン投影器の主要なスケッチを示している。
【図７】第２の飛行時間深度カメラの主要なスケッチを示している。
【図８】深度画像をもたらす方法の主要なスケッチを示している。
【００３８】
図面においては、全体を通して、同じ番号は同じ対象物を指している。図中の対象物は、必ずしも比例尺で描かれていない。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
次に、本発明のさまざまな実施形態を、図面によって説明する。
【００４０】
図１が、飛行時間深度カメラ２００において使用することができる第１のパターン投影器２０５の主要なスケッチを示している。パターン投影器２０５は、規則的な矩形パターンに配置された１６個のＶＣＳＥＬ１３０を含むＶＣＳＥＬアレイ１００を備える。ＶＣＳＥＬアレイ１００のＶＣＳＥＬ１３０は、この実施形態においては、１つの共通の半導体基板（単一のＶＣＳＥＬアレイチップ）上に配置されている。代案として、ＶＣＳＥＬアレイ１００は、３つ、４つ、または５つ以上のＶＣＳＥＬアレイチップを備えてもよい。ＶＣＳＥＬアレイ１００は、すべてのＶＣＳＥＬ１３０がレーザ光１０を光学装置２１０へと同時に放射するように構成される。光学装置２１０は、レーザ光１０を変換して変換後レーザ光１５０にすることにより、所定の視野内の基準面（reference plane）への多数の擬似ランダム照明パターン２０の投影を可能にする。この場合、光学装置２１０は、多数（例えば、５００）の疑似ランダム照明パターン２０をもたらすためのＬＣＤ空間光変調器を備える。ＬＣＤ空間光変調器を、適切なコントローラ（図示せず）によって制御することができる。
【００４１】
図２が、第１の飛行時間深度カメラ２００の主要なスケッチを示している。飛行時間深度カメラ２００は、５００個のＶＣＳＥＬ１３０を備えるアドレス可能（addressable）なＶＣＳＥＬアレイ１００と、ＶＣＳＥＬアレイ１００によってもたらされる１つの照明パターンとの組み合わせにおいて２００個の異なる照明パターン２０をもたらすための歪みデバイスを備える回折光学素子（ＤＯＥ）とを有するパターン投影器２０５を備える。パターン投影器２０５は、レーザ光１０を変換して変換後レーザ光１５０にすることにより、４０００個の異なる照明パターン２０をもたらすように構成される。飛行時間深度カメラ２００は、４つの検出器ピクセルおよび対応する画像化光学系（図示せず）を含む光検出器２２０をさらに備える。画像化光学系は、照明パターン２０によって照明された視野内のシーン（scene）から受光される反射レーザ光２１５を画像化するように構成される。パターン投影器２０５および光検出器２０は、最大４×４０００個の検出照明パターンをもたらすように構成された飛行時間センサモジュール２０７を構成している。第１の飛行時間深度カメラ２００は、所定の時点においてもたらされた照明パターン２０に関する情報と、光検出器２２０によって検出されたそれぞれの検出照明パターンのデータとを受信する評価器２５５をさらに備える。評価器２５５は、所定の時間期間内に決定された最大４×４０００個の異なる照明パターン２０に関してパターン投影器２０５および光検出器２２０によってもたらされる情報によって深度画像５０を再現するように構成される。評価器２５５は、パターン投影器２０５および検出器２２０を制御するように構成されたコントローラをさらに備えることができ、あるいはそのようなコントローラによって構成されてよい。第１の飛行時間深度カメラ２００は、電源（例えば、充電式電池）および／または電力を受け取るための電気インターフェースをさらに備えることができる。
【００４２】
図３が、深度画像５０を再現する方法の主要なスケッチを示している。種々の照明パターン２０が左側に示されている。各々の照明パターン２０は、光検出器２２０のそれぞれの検出器ピクセルによって検出される視野３００内の検出照明パターン３２に対応する。検出照明パターン３２は、適切な再現アルゴリズム（上記を参照）によって視野３００内に見えるシーンの深度画像５０を再現するために、ステップ４３０においてそれぞれの照明パターン２０についての情報と組み合わせて使用される。
【００４３】
図４が、飛行時間深度カメラ２００において使用することができる第２のパターン投影器２０５の主要なスケッチを示している。全体的な構成は、図１に関して説明した構成と同様である。この場合、ＶＣＳＥＬアレイ１００は、単一のＶＣＳＥＬ１３０またはＶＣＳＥＬ１３０のグループを個別にオンまたはオフに切り替えることができる切り替え可能なアレイである。ＶＣＳＥＬ１３０を、光学装置２１０を照明するために、マイクロレンズなどの適切な光学デバイスと組み合わせることができる。レーザ光を発するＶＣＳＥＬ１３０またはＶＣＳＥＬ１３０のグループと光学装置２１０との組み合わせは、好ましくは、視野３００内のシーン全体が照明パターン２０によって照明されるような組み合わせである。この場合、光学装置２１０は、歪みデバイスおよび１つの回折光学素子を備える。歪みデバイスは、異なる照明パターン２０をもたらすために、回折光学素子の各部分の空間配置を変更するように構成される。したがって、切り替え可能なＶＣＳＥＬアレイ１００と光学装置２１０との組み合わせにより、図３において説明したように視野内のシーンの深度画像５０の再現に使用することができる多数の照明パターン２０の投影が可能になる。ＶＣＳＥＬアレイ１００は、例えば、個別に切り替えることができるＶＣＳＥＬの全部で８つのグループ（セグメント）を備える４×２のアレイであってよい。ＶＣＳＥＬアレイ１００を、各々の切り替え状態において４つのセグメントが同時にオンにされるように構成することができる。これにより、７０個の異なる切り替え状態がもたらされ、したがって最大でＶ＝７０個の異なる照明パターン２０をＶＣＳＥＬアレイ１００によってもたらすことができる。光学装置２１０を、Ｏ＝５０個の異なる照明パターンをもたらすように構成することができる。これにより、Ｐ＝１６０×１６０ピクセルの場合に１０％の基準を満たすために充分な最大でＮ＝３５００個の異なる照明パターン２０が得られる。
【００４４】
図５が、飛行時間深度カメラ２００において使用することができる第３のパターン投影器２０５の主要なスケッチを示している。パターン投影器２０５は、すべてのＶＣＳＥＬ１３０がレーザ光１０のパルスを同時に発するように構成されたＶＣＳＥＬアレイ１００を備える。光学装置は、第１の光学デバイス２１２（例えば、第１のＤＯＥ）および第２の光学デバイス２１４（例えば、第２のＤＯＥ）を備える。第１および第２の光学デバイス２１２、２１４の間の空間的関係を、マニピュレータ２１７によって変更することができる。マニピュレータ２１７は、この実施形態においては、第１および第２の光学デバイス２１２、２１４を、（一方のＤＯＥを固定して）お互いに対して共通の軸を中心にして０．５°刻みで回転させるように構成される。これにより、視野３００内のシーンの深度画像５０の再現に使用することができる７２０個の異なる照明パターン２０が可能になる。
【００４５】
図６が、飛行時間深度カメラ２００において使用することができる第４のパターン投影器２０５の主要なスケッチを示している。全体的な構成は、図４に関して説明した構成と同様である。この場合、ＶＣＳＥＬアレイ１００は、単一のＶＣＳＥＬ１３０またはＶＣＳＥＬ１３０のグループを個別にオンまたはオフに切り替えることができる切り替え可能なアレイである。ＶＣＳＥＬアレイ１００は、例えば、個別に切り替えることができるＶＣＳＥＬの全部で１６個のグループ（セグメント）を備える４×４のアレイであってよい。ＶＣＳＥＬアレイ１００を、各々の切り替え状態において８つのセグメントが同時にオンにされるように構成することができる。第４のパターン投影器２０５は、Ｏ個の異なる照明パターンをもたらすように構成された切り替え可能な光変調器を備える光学装置２１０をさらに備える。光学装置２１０は、視野にもたらされる異なる照明パターン２０が切り替え可能な光変調器によってもたらされる４つの照明パターンのアレイからなるように、切り替え可能な光変調器によってもたらすことができる照明パターンを複製するように構成された複製光学構造２１６をさらに備える。第４のパターン投影器２０５は、２×２のセンサピクセル２２２を備えるセンサ２２０と相互作用するように構成される（図７を参照）。各々のセンサピクセル２２２は、４つの照明パターンのアレイ内のサブ照明パターンのうちの１つを監視するように構成される。これにより、４つの画像が得られ、各々の画像は、検出器ピクセル２２２ごとに１６０／２×１６０／２、すなわち８０×８０のサブ解像度を特徴とする（合計解像度が１６０×１６０ピクセルの場合）。したがって、各々の検出器ピクセル２２２について６４００個のピクセルが存在する。センサピクセル２２２の寄与は、この特別な実施形態においてＤ＝４である。深度画像５０の４つの４分の１のうちの１つを再現するために、２０％の異なる照明パターン２０が必要となり得る。結果として、Ｖ×Ｏ＝１２８０個の異なる照明パターンを、ＶＣＳＥＬアレイ１００と光学装置２１０との組み合わせによってもたらす必要がある。検出される異なる照明パターンの総数Ｎは、この実施形態において、Ｐ＝１６０×１６０の合計解像度に鑑みて、Ｎ＝Ｄ×Ｖ×Ｏによって与えられる。各々のセンサピクセル２２２は、それぞれのセンサピクセル２２２によって担当または観察される深度画像５０の一部分を再現するために、Ｖ×Ｏ（この実施形態においては、１２８０）個のパターンを検出する。単一の検出器ピクセル２２２によって観察される深度画像５０の一部分は、この実施形態において、解像度Ｐ／Ｄを特徴とする。
【００４６】
ＶＣＳＥＬアレイ１００に関して、視野３００のそれぞれの部分に投影されるセグメントだけを見れば充分である。ＶＣＳＥＬアレイ１００は、４×４個のセグメントを特徴とすることができ、したがって４分の１画像の各々は、同時に照明される半分のセグメントに関してＶ＝６個の異なる照明パターン２０しか生成できない２×２であるセグメント化されたＶＣＳＥＬアレイ１１０を「見る」と考えられる。したがって、光学装置は、Ｏ＝２１４個の異なる照明パターン２０を生成する必要があると考えられる。
【００４７】
説明の目的で、種々の事例を解像度Ｐ＝１６０×１６０の場合において比較することができる。
【００４８】
光検出器２００：２×２の４つのセンサピクセル２２２；Ｄ＝４
各々の画像部分に１２８０個の異なる照明パターン２０が必要
ＶＣＳＥＬアレイ１００：４×４の１６個のセグメント、ただし実際には各々の個別のセンサピクセル２２２について４つのセグメントのみが動作するため、Ｖ＝６個のパターン
光学装置２１０：２０％の条件を満たすためのＯ＝２１４個のパターン
光検出器２００：１×１の１個のセンサピクセル２２２；Ｄ＝１
５１２０個の異なる照明パターン２０が必要
４×４の１６個のセグメントのＶＣＳＥＬアレイ１００は、原理的には、８個のセグメントが照明される１２，８７０個の異なる照明パターン２０を生み出すことができる。しかしながら、ＶＣＳＥＬセグメントパターンは、ピクセルスケールにおいて擬似ランダムノイズではなく、むしろ大きなパッチであるため、あまり「有用」でない可能性がある。ＶＣＳＥＬパターンの画像再現における「有用性」は、セグメントの数とセグメントの組み合わせの数との間のどこかにある可能性がある。照明パターンは、それらが互いに充分にノイズ状でなく、画像の再現に充分に有用な異なる照明パターンとして適格であるには、互いに近すぎる可能性がある。この影響を回避するための選択肢は、上述のようにランダムなパターンで配置されたＶＣＳＥＬ１３０を使用することである。
【００４９】
光学装置２１０：これに基づいて２０％の条件を満たすために、異なる照明パターン２０は実質的に不要であるが、実際には、再現された深度画像５０において微細なピクセルの詳細を得るために、約１００個の異なる照明パターン２０をもたらすことができる。
【００５０】
図７が、飛行時間深度カメラ２００の主要なスケッチを示している。飛行時間深度カメラ２００は、ＶＣＳＥＬアレイ１００および光学装置２１０を備える。ＶＣＳＥＬアレイ１００は、レーザ光１０を発するように構成され、次いでレーザ光１０は、光学装置２１０によって変換されて変換後レーザ光１５０となり、視野３００を照明する。変換後レーザ光１５０の一部が、シーン内の物体によって反射され、反射されたレーザ光は、光学画像化デバイス２４０（例えば、レンズまたはレンズ装置）によって受光され、光学画像化デバイス２４０は、受光したレーザ光を光検出器２２０へと画像化する。反射されたレーザ光は、光検出器２２０において、特定の時点において検出された検出照明パターンを表す、対応する電気信号を引き起こす。電気ドライバ２３０が、視野３００において多数の異なる照明パターン２０を可能にするために、ＶＣＳＥＬアレイ１００を電気的に駆動し、あるいは随意によりＶＣＳＥＬアレイ１００の各々のＶＣＳＥＬ１３０またはＶＣＳＥＬ１３０のサブグループを別々に電気的に駆動するように構成される。さらに、電気ドライバ２３０は、視野３００において多数の異なる照明パターン２０を可能にするために、光学装置２１０を駆動するように構成される。コントローラ２５０が、ＶＣＳＥＬアレイ１００および光学装置２１０を制御するために、電気ドライバ２３０に接続される。コントローラ２５０は、光検出器２２０によって検出された反射レーザ光によって引き起こされた電気信号を受信するために、光検出器２２０にさらに接続される。飛行時間深度カメラ２００は、光検出器２２０によって検出される多数の照明パターン２０ならびにＶＣＳＥＬアレイ１００および光学装置２１０によってもたらされる照明パターン２０についての対応する情報に基づいて視野３００内のシーンの深度画像５０を再現するために、この実施形態においてはコントローラ２５０に含まれる評価器２５５を備える。飛行時間深度カメラ２００は、この実施形態においては、深度画像５０の画像データを転送するためのインターフェース２３５を備える。これに代え、あるいはこれに加えて、インターフェース２３５を、光検出器２２０によって受光された反射レーザ光に反応して光検出器２２０によってもたらされる電気信号の生データを転送するように構成してもよい。生データを使用して、深度画像５０を再現することができる。
【００５１】
図８は、所定のピクセル数の解像度で所定の視野からの深度画像をもたらす方法の処理フローの主要なスケッチを示している。ステップ４１０において、ＶＣＳＥＬアレイ１００と光学装置２１０との間の光学的な相互作用が変更される。いくつかの異なる照明パターン２０が、光学的な相互作用を変更することによってステップ４２０においてもたらされる。異なる照明パターンは、ステップ４３０において、例えば単一の検出器ピクセルを備えてよい光検出器２２０によって検出される。検出される異なる照明パターンの数は、所定の視野の基準面において、所定のピクセル数の少なくとも５％、好ましくは所定のピクセル数の少なくとも１０％、最も好ましくは所定のピクセル数の少なくとも２０％である。視野３００の深度画像５０が、検出された異なる照明パターン２０に基づいてステップ４４０において再現される。
【００５２】
光学系の構成要素間の関係を変更することによって或るパターンから別のパターンへと変化する多数のノイズ状の投影画像を生成する機能を備える光学投影システム（２つのＤＯＥなど）が、例えば単一ピクセルの飛行時間データ画像化システム（圧縮サンプリング画像化）において必要とされる多数の投影パターンを生成するために使用される。１つ以上のレーザパルスが、それぞれ異なるパターンで投影され、単一の「バケット」センサが、反射光から結果としての飛行時間データを収集する。次いで、コンピュータ再現アルゴリズムが、このデータの完全なセットから完全な高解像度深度画像５０を生成する。飛行時間カメラは、以下を含むことができる。
【００５３】
１．ＶＣＳＥＬチップが２つ（または、３つ以上）の光学素子（ＤＯＥなど）を介して光パルスを送信し、光学素子による回折光がノイズパターンとして視野内のシーンへと投影されるパターン生成システム。
【００５４】
２．単一ピクセルのＴｏＦセンサが、視野内のシーン全体から反射された光の時間および強度を記録する。
【００５５】
３．例えば外側の光学素子を内側の光学素子に対して少しだけ（例えば、１０度）回転させることにより、光学素子間の関係が変更される。
【００５６】
４．ＶＣＳＥＬが光学系を介して別の光パルスを送信し、異なるノイズ画像がシーンへと投影され、シーン全体からの反射光が単一ピクセルのＴｏＦセンサによって再び記録される。
【００５７】
５．例えば各々の光学素子を各々の変更において１０度の角度だけ回転させることができ、したがって２つの光学素子の場合に投影されるパターンの総数が３６×３６＝１，２９６個であるなど、一連の光学要素の位置変更を完了させると、完全なデータセットが取得される。
【００５８】
６．パターン生成システムによって生成されたパターンの完全なセットを知っている再現アルゴリズムは、データセットを取得し、高解像度深度画像５０を再現する。
【００５９】
本発明を、図面および以上の説明において詳細に例示および説明してきたが、そのような例示および説明は、限定ではなく、例示または典型と見なされるべきである。
【００６０】
本開示を検討することで、他の変更が当業者にとって明らかになるであろう。そのような変更は、当技術分野ですでに知られており、本明細書においてすでに説明した特徴に代え、あるいは本明細書においてすでに説明した特徴に加えて使用することができる他の特徴を含むことができる。
【００６１】
当業者であれば、図面、本開示、および添付の特許請求の範囲を検討することで、本開示の実施形態の変種を理解して、生み出すことができるであろう。請求項において、「・・・を備える」という単語は、他の要素またはステップを排除せず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、要素またはステップが複数であることを排除しない。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを好都合に使用することが不可能であることを意味しない。
【００６２】
請求項中の参照符号を、請求項の範囲を限定するものとして解釈してはならない。
【符号の説明】
【００６３】
１０  レーザ光
２０  照明パターン
３２  視野内の検出された照明パターン
５０  深度画像
１００  ＶＣＳＥＬアレイ
１３０  ＶＣＳＥＬ
１５０  変換後レーザ光
２００  飛行時間深度カメラ
２０５  パターン投影器
２０７  飛行時間センサモジュール
２１０  光学装置
２１２  第１の光学デバイス
２１４  第２の光学デバイス
２１５  反射レーザ光
２１６  光学構造の複製
２１７  マニピュレータ
２２０  光検出器
２３０  電気ドライバ
２３５  インターフェース
２４０  光学画像化装置
２５０  コントローラ
２５５  評価器
３００  視野
４１０  光学的な相互作用を変更するステップ
４２０  照明パターンをもたらすステップ
４３０  照明パターンを検出するステップ
４４０  深度画像を再現するステップ
【図１】
2020531856.tif 000003
【図２】
2020531856.tif 000004
【図３】
2020531856.tif 000005
【図４】
2020531856.tif 000006
【図５】
2020531856.tif 000007
【図６】
2020531856.tif 000008
【図７】
2020531856.tif 000009
【図８】
2020531856.tif 000010
【国際調査報告】
2020531856.tif 000011
2020531856.tif 000012
2020531856.tif 000013