"変調周波数ωおよび位相φを有する光エネルギーSoutを放出する一次光源を含み、距離Zだけ離れた目標物体によって反射されて戻される放出された前記光エネルギーの少なくとも一部分であるSinを検出し、Sinの前記位相φのシフトから前記距離Zを決定する位相ベースの飛行時間TOFシステムであって、前記TOFシステムは、少なくとも1つの補助光放出ユニットであり、その出力光エネルギーが、前記目標物体には、前記TOFシステムによって放出される光エネルギーと実質的に区別ができない、少なくとも1つの補助光放出ユニットをさらに含み、前記補助光放出ユニットが、ワイヤレス光放出WOEユニットおよびプラグ有線接続光放出PWOEユニットの少なくとも一方を含み、前記補助光放出ユニットの各々によって放出される光エネルギーが、前記目標物体には、前記TOFシステムによって放出された光エネルギーSoutであるかのように変調周波数および位相に関して実質的に区別ができない、位相ベースの飛行時間TOFシステム。前記少なくとも1つの補助光放出ユニットが、前記TOFシステムによって発生され、放出された前記光エネルギーSoutの一部を受け取るように配置されたWOEユニットであり、前記Soutが、前記WOEユニットによって受け取られるときに変調周波数および位相シフトを有し、出力光エネルギーSout-nを発生する前記WOEユニットが、前記WOEユニットによって受け取られた光エネルギーを基準にして変調周波数および位相φの少なくとも一方に動的にロックされ、前記少なくとも1つのWOEユニットの動作が、前記目標物体によって前記TOFシステムの方に反射して戻される光エネルギーの実効パワーを増加させる請求項1に記載のTOFシステム。前記少なくとも1つのWOEユニットが、a前記TOFシステムの外部に配置すること、およびb前記距離Z未満の前記目標物体からの距離に配置することからなる群から選択された少なくとも1つの場所に配置される請求項1に記載のTOFシステム。前記少なくとも1つのWOEユニットが、放出された前記Sout光エネルギーの一部分を受け取るための手段と、前記WOEによって受け取られるときのTOFの発生した前記Sout光エネルギーによる変調周波数および位相の少なくとも一方と同期することができる光エネルギーSout-nを発生させるための手段とを含む請求項1に記載のTOFシステム。少なくとも1つのWOEユニットが、電圧制御発振器VCOと、前記Soutと前記Sout-nとの間の前記変調周波数の誤差および前記位相の誤差の少なくとも一方を示す誤差信号を発生させる位相ロックループPLLユニットであり、前記誤差信号が、閉ループフィードバックにおいて、Sout-nの変調周波数および位相の少なくとも一方を前記Soutの変調周波数および位相にロックするために発生するための前記手段に結合される、位相ロックループPLLユニットとを含む請求項1に記載のTOFシステム。前記少なくとも1つのWOEが、前記WOEによって受け取られるSoutからの入来光エネルギーの量、および前記目標物体に当たる前記WOEによって放出される前記Sout-n光エネルギーの量の少なくとも一方を増加させるように、前記TOFシステムを基準にして前記WOEユニットの位置を変えるための手段を含む請求項1に記載のTOFシステム。前記少なくとも1つの補助光放出ユニットが、前記一次光源に隣接する前記TOFシステムに取り外し可能に結合することができるPWOEユニットであり、前記TOFシステムが、前記一次光源を基準にした遅延に対して前記PWOEユニットを較正するための手段を含む請求項1に記載のTOFシステム。前記較正するための手段が、前記一次光源によって放出される光エネルギーSoutのみを使用して前記目標物体の一次奥行き画像を取得するための手段と、前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーのみを使用して前記目標物体の奥行き画像を一度に1ユニットずつ取得するための手段と、前記一次奥行き画像を、前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーを使用して取得された奥行き画像と一度に1つずつ比較するための手段と、補償の後で、前記一次奥行き画像と前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーで取得された奥行き画像との間の差を最小にするように、前記PWOEユニットの各々に関連する遅延を補償するための手段であり、PWOEユニットの遅延を調整することなしにソフトウェアを使用して補償する、手段とを含む請求項7に記載のTOFシステム。前記較正するための手段が、前記一次光源によって放出される光エネルギーSoutのみを使用して前記目標物体の一次奥行き画像を取得するための手段と、前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーのみを使用して前記目標物体の奥行き画像を一度に1ユニットずつ取得するための手段と、前記一次奥行き画像を、前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーを使用して取得された奥行き画像と比較するための手段と、取得された奥行き画像の各々における少なくとも1つの画素間の奥行きデータの差が最小にされるように前記PWOEユニットの前記遅延を変更するための手段とを含む請求項7に記載のTOFシステム。前記システムが、光エネルギーSoutの少なくとも一部分を受け取るセンサーを含む少なくとも1つのWOEユニットを含み、前記WOEユニットが、前記WOEユニット内の少なくとも第1のセンサーおよび第2のセンサーによって取得されるデータを使用して奥行き画像を形成するための手段と、前記PLLを駆動する際にどのセンサー出力を使用するかを、前記センサーの各々からの出力信号から識別するための手段とを含む請求項5に記載のTOFシステム。前記少なくとも1つのWOEが、前記PLLを同期させる際に使用するための最良のロックデータを記憶するメモリーをさらに含む請求項10に記載のTOFシステム。変調周波数ωおよび位相φを有する光エネルギーSoutを放出し、距離Zだけ離れた目標物体によって反射されて戻される放出された前記光エネルギーの少なくとも一部分であるSinを検出し、Sinの前記位相φのシフトから前記距離Zを決定する位相ベースの飛行時間TOFシステムの検出性能を動的に増強する方法であって、前記方法が、少なくとも1つの補助光放出ユニットからの光エネルギーを使用するステップであり、その出力光エネルギーが、前記目標物体には、前記TOFシステムによって放出される光エネルギーと区別ができない、ステップを含み、前記補助光放出ユニットが、ワイヤレス光放出WOEユニットおよびプラグ有線接続光放出PWOEユニットの少なくとも一方を含み、前記補助光放出ユニットの各々によって放出される光エネルギーが、前記目標物体には、前記TOFシステムによって放出された光エネルギーSoutであるかのように変調周波数および位相に関して区別ができない方法。前記TOFシステムによって発生され、放出された前記光エネルギーSoutの一部を受け取るように前記少なくとも1つの補助光放出WOEユニットを配置するステップを含み、前記Soutが、前記WOEユニットによって受け取られるときに変調周波数および位相シフトを有し、出力光エネルギーSout-nを発生する前記WOEユニットが、前記WOEユニットによって受け取られた光エネルギーを基準にして変調周波数および位相φの少なくとも一方に動的にロックされ、前記少なくとも1つのWOEユニットの動作が、前記目標物体によって前記TOFシステムの方に反射して戻される光エネルギーの実効パワーを増加させる請求項12に記載の方法。a前記TOFシステムの外部に配置すること、およびb前記距離Z未満の前記目標物体からの距離に配置することからなる群から選択された少なくとも1つの場所に前記少なくとも1つのWOEユニットを配置するステップをさらに含む請求項12に記載の方法。放出された前記Sout光エネルギーの一部分を受け取るための手段と、前記WOEによって受け取られるときのTOFの発生した前記Sout光エネルギーによる変調周波数および位相の少なくとも一方と同期することができる光エネルギーSout-nを発生させるための手段とを前記少なくとも1つのWOEユニットに設けるステップをさらに含む請求項12に記載の方法。Sout-nの変調周波数および位相の少なくとも一方を前記Soutの変調周波数および位相に強制的に同期させるための閉ループフィードバックシステムを少なくとも1つのWOEユニットに設けるステップをさらに含む請求項10に記載の方法。前記閉ループフィードバックシステムが、電圧制御発振器VCOと、前記Soutと前記Sout-nとの間の前記変調周波数の誤差および前記位相の誤差の少なくとも一方を示す誤差信号を発生させる位相ロックループPLLユニットであり、前記誤差信号が、閉ループフィードバックにおいて、Sout-nの変調周波数および位相の少なくとも一方を前記Soutの変調周波数および位相にロックするために発生するための前記手段に結合される、位相ロックループPLLユニットとを含む請求項16に記載の方法。前記WOEによって受け取られるSoutからの入来光エネルギーの量、および前記目標物体に当たる前記WOEによって放出される前記Sout-n光エネルギーの量の少なくとも一方を増加させるように、前記TOFシステムを基準にして前記WOEユニットの位置を変えるステップをさらに含む請求項12に記載の方法。前記少なくとも1つの補助光放出ユニットが、前記一次光源に隣接する前記TOFシステムに取り外し可能に結合することができるプラグ有線接続光放出PWOEユニットであり、前記一次光源を基準にした遅延に対して前記PWOEユニットを較正するための手段を前記TOFシステムに設ける請求項12に記載の方法。前記較正するための手段が、前記一次光源によって放出される光エネルギーSoutのみを使用して前記目標物体の一次奥行き画像を取得するステップと、前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーのみを使用して前記目標物体の奥行き画像を一度に1ユニットずつ取得するステップと、前記一次奥行き画像を、前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーを使用して取得された奥行き画像と比較するステップと、取得された奥行き画像の各々における少なくとも1つの画素間の奥行きデータの差が最小にされるように前記PWOEユニットの各々に関連する遅延を補償するステップとを含む請求項19に記載の方法。前記TOFシステムが、光エネルギーSoutの少なくとも一部分を受け取るセンサーを有する少なくとも1つのWOEユニットを含み、前記WOEユニットが、前記WOEユニット内の少なくとも第1のセンサーおよび第2のセンサーによって取得されるデータを使用して奥行き画像を形成するステップと、前記PLLを駆動する際にどのセンサー出力を使用するかを、前記センサーの各々からの出力信号から識別するステップとを実行する請求項17に記載の方法。前記較正するための手段が、前記一次光源によって放出される光エネルギーSoutのみを使用して前記目標物体の一次奥行き画像を取得するステップと、前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーのみを使用して前記目標物体の奥行き画像を一度に1ユニットずつ取得するステップと、前記一次奥行き画像を、前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーを使用して取得された奥行き画像と比較するステップと、取得された奥行き画像の各々における少なくとも1つの画素間の奥行きデータの差が最小にされるように前記PWOEユニットの遅延を変更するステップとを実行する請求項19に記載の方法。前記補助光放出ユニットが少なくとも1つの前記PWOEユニットであり、前記方法が、前記一次光源が光エネルギーを出力することができないようにするステップと、少なくとも1つの前記PWOEユニットによって出力された光エネルギーを単独で使用してデータを取得するように前記TOFシステムを動作させるステップとをさらに含む請求項12に記載の方法。前記TOFシステムが、光エネルギーSoutの少なくとも一部分を受け取るセンサーを含む少なくとも1つのWOEユニットを含み、前記方法が、前記WOEユニット内の少なくとも第1のセンサーおよび第2のセンサーによって取得されるデータを使用して奥行き画像を、前記少なくとも1つのWOEユニット内で、形成するステップと、前記PLLを駆動する際にどのセンサー出力を使用するかを、前記センサーのうちの各々からの出力信号から、前記少なくとも1つのWOEユニット内で、識別するステップとをさらに含む請求項17に記載の方法。前記PLLを同期させる際に使用するための最良のロックデータを前記WOEユニットの各々の中に記憶するステップをさらに含む請求項24に記載の方法。0013したがって、1つまたは複数の追加の光源を設けて、目標物体が見るSoutの照明の強度を増大することができる方法への必要性がある。そのような追加の光源は、システム100に恐らく隣接して設置される比較的高いパワーを供給する発光器、および/またはTOFの一次光パワー源よりも目標物体の近くに設置されるパワーの少ない発光器を含むことができる。しかし、結果として得られるシステムの適切な動作には、各追加の光源からの光エネルギーが光エネルギーSoutに同期することが必要とされる。0014本発明は、光源エネルギーSoutとして発光器120によって発生された光エネルギーに同期されている少なくとも1つの追加の光源を設けるための方法およびシステムを提供する。そのような追加の光源はTOFシステムの一次光源とワイヤレス同期することができ、かつ/またはTOFシステムハウジングに取り外し可能に取り付け、したがって、ワイヤレスではなく有線接続することができる。0015本発明では、多くの用途において、位相ベースのTOFシステムによって放出される実効光パワーを増大し、より多くの光エネルギーを目標物体の少なくとも1つの領域の方に誘導することが望ましいことが認識される。実効光パワーの増大は、一実施形態では、TOFシステムからのSout放出に変調周波数および位相に関して、好ましくは、光学的に、およびワイヤレスで、動的に同期される少なくとも1つの補助ワイヤレス光放出器WOEユニットを含むことによって達成される。WOEユニットは、放出される光エネルギーで目標物体の少なくとも一部を照明するように配置される。そのようなユニットによって放出される光パワーは、TOFシステムによって放出されるSout光パワーよりも少ない、それよりも多い、またはそれとちょうど同じでありうる。比較的低いパワーのWOEユニットの利点は、適度に小さいコストおよび形状係数と、目標物体の比較的近くにWOEユニットを配置できることとである。目標物体の近くに配置されたそのようなユニットによって供給される実効光エネルギー照明は非常に重要でありうる。好ましくは、補助光放出器は各々スタンドアロンユニットであり、そうである必要はないが、バッテリーで動作することができる。0016前に述べた通り、TOFシステムによって取得される奥行き画像の品質は入来反射Sin光エネルギーに相関する。適切な奥行き画像を生成するには、Sout光エネルギーのすべての光源、すなわち、TOFシステムの光放出器およびすべてのWOEが、変調周波数および位相の両方に関してTOFシステムのSout放出光エネルギーに動的に同期されることが必要とされる。好ましくは、各WOEは、TOFシステムによって放出される入来Sout光エネルギーに応答する第1の光センサーと、光エネルギーを出力する光放出器と、公称ではTOF発振器の周波数で動作するフリーランニング電圧制御発振器VCOと、WOEによって放出される光エネルギーに応答する第2の光センサーと、WOEによって放出される光エネルギーの周波数および位相を入来TOF光エネルギーSoutのものに強制的に一致させるために、閉ループフィードバック中で動作する、なるべくなら位相ロックループPLLシステムとを含む。各WOE内で、VCOの周波数は、好ましくはPLL回路を使用して、TOFシステムのSout周波数に動的に同期され、周波数同期は、WOEユニットの放出した光エネルギーのサンプリングによって確認される。WOEユニットの放出した光エネルギーの位相はTOFシステムのSout位相に同期され、位相同期は、WOEユニットの放出した光エネルギーのサンプリングによって確認される。好ましくは、各WOEユニットの第1の光センサーおよび光放出器は、入来Sout光エネルギーをより良好に検出し、ユニットの放出した光エネルギーを目標物体の方により良好に誘導するように機械的に回転させることができる。好ましくはハードウェアの支援によりTOFシステム内で実行されるソフトウェアは、好ましくは、Sin信号の初期の時間領域を無視することができ、その時間領域の間、同期のロックはまだ達成されていない。さらに、TOFシステム内で実行されるソフトウェアは、必要に応じ、WOEユニットの周波数および位相を動的にロックするのに必要な時間、FOV、出力パワー、および個別のWOEユニットの他の特性を考慮に入れて、必要に応じ、Sin情報の処理を知的に援助することができる。好ましくは、各WOEユニット内のメモリーは最も最近のPLL同期パラメータを記憶して、Sout光エネルギーの周波数および/または位相の変化のときに再同期化を潜在的に早めることができる。0017第2の実施形態では、少なくとも1つの補助プラグ有線接続光放出器PWOEユニットは、好ましくは、短いワイヤー長により伝播遅延が最小にされたプラグ接続によって、TOFシステムのハウジングに、物理的に、取り外し可能に、取り付けることができる。プラグ接続は、非常に短いワイヤー長により、このPWOEをTOFの一次光放出器への駆動信号に結合させるのを可能にする。TOFシステム内の回路はそのようなPWOEユニットの各々を単独で使用することによって取得された画像の遅延の遅れを一度に1つずつ試験し、TOFの一次光放出器を単独で使用することによって取得された画像と比較する。TOFシステム回路は、別個に使用される各PWOEユニットからの光エネルギーを使用して、一次光学ユニットからの光エネルギーなしに取得されたデータに関連する遅延の遅れを補償することができる。代替として、TOF回路は、一次光学ユニットの遅れに一致するように各PWOEの遅れを調整することができる。次に、任意の数のこのように適切に遅延補償された、または選択されたPWOEは、目標物体に当たる光エネルギーの量を増加させるために、TOFシステム一次光源と並列に使用することができる。TOFシステムは、所望であれば、少なくとも1つのWOEおよび少なくとも1つのPWOEユニットを使用することができる。0018本発明の他の特徴および利点は、添付図面に関連して、好ましい実施形態が詳細に記載された以下の説明から明白となるであろう。0024TOFシステムによって取得される奥行き画像およびデータの品質および解像度は、TOFシステムによって放出される光エネルギーSoutの大きさに部分的に依存する。Soutのエネルギーの大きさが増加するにつれて、実効Z範囲が増加し、所与の奥行きZにおける取得奥行きデータの解像度が向上する。いくつかの用途では、目標物体の一部のみを照明する実効Sout光パワーを増加させることが望ましい、または必要であることがある。実効Sout光パワー照明の大きさは、Soutの光源と目標物体とを隔てる距離Zの2乗に反比例する。したがって、実効光パワーを増加させる1つの解決策は距離Zを減少させることである。これは、目標物体のより近くに少なくとも1つの追加の補助光エネルギーユニットWOEを配置することによって達成することができる。しかし、課題は、各WOEからの発光の周波数および位相が、TOF主発振器115によって制御されるTOF発光器120からのTOF100’のSout放出に動的に同期することを保証することである。この課題は、TOFシステム100’によって発生される光エネルギーSoutがスペクトラム拡散特性を示すことがある点で困難となることがある。0025本発明の実施形態は、補助プラグ有線接続光エネルギーPWOEユニットおよび/または補助ワイヤレス光エネルギーWOEユニットをもつTOFシステムを提供することができる。まず、PWOEユニットを図2に関して説明する。TOFシステム100’は、一次発光器120からの光エネルギーを、1つまたは複数のPWOEユニット210-1、210-2により、1つまたは複数のWOEユニット220-1、220-2などにより、または少なくとも1つのPWOEユニットと少なくとも1つのWOEユニットとにより増大させることができる。PWOEユニットまたはWOEユニットからの出力光エネルギーは、TOFシステムの一次光源120によって放出される光エネルギーSoutのパワーを超える、それと等しい、またはそれ未満とすることができる。所望であれば、システム100’の光パワーを発生させるのに、発光器120の代わりに1つまたは複数のPWOEユニットを使用することができる。0026まず、図2に示されるような補助プラグ有線接続光放出器PWOEユニットを参照すると、図2のTOFシステム100’は放出される光エネルギーの内部一次光源120を有し、それは、210-1、210-2などの少なくとも1つの補助プラグ有線接続光放出器PWOEユニットで増大する、かつ/またはそれと取り替えることができる。PWOEユニットは、好ましくは、対合するようにコネクタ220-1、220-2にプラグを差し込みまたはプラグを抜き、コネクタ220-nは、一次光放出器源120に極めて近くではないとしても隣接してTOFシステム100’のハウジングに取り付けられる。0027TOFシステム100’が製造されるとき、一次光放出器源120はシステムに合わせて較正されているはずである。しかし、個別のPWOEユニットはそのように較正されないことになり、ユニットとTOFシステム100’内の回路との間の相対的ワイヤー長が短いとしても、未較正の遅延時間が本質的に存在する。補正されない限り、PWOEユニットのいくつかに関連する遅延時間のため、不正確なZ値を有する奥行きデータが取得されることになる。0028一実施形態では、PWOEユニットは、本質的な遅延時間に対して以下のように較正される。最初に、TOFシステム100’は、一次光エネルギー光源120によって放出されるSoutエネルギーのみを使用して既知の目標物体20からの奥行きデータを取得する。次に、光源120を一時的に無効にし、TOFシステム100’または目標物体20を移動させることなしに、例えば、PWOEユニット210-1によって単独で放出されるSout210-1を使用して、新しい奥行きデータが取得される。単一のPWOEが一次光学ユニット120なしに使用される場合、好ましくはTOFシステム内にあるソフトウェアは、いかなる追加の回路も必要とすることなくそのPWOEの遅延差を補償することができる。あるいは、次に、TOFシステム100’内のソフトウェアおよび/またはハードウェア177は、PWOEユニット210-1の遅延を微調整して、一次光源120のみを使用したときに得られたデータに取得したデータを強制的に一致させることができる。そのように較正された後、PWOEユニット210-1によって放出される光エネルギーは、目標物体20には、一次光源120によって放出される光エネルギーと実質的に区別ができない。目標物体20が見る様々な光源からのエネルギーは、共通の位相および共通の周波数を有するように見えることになる。この同じ較正手順を繰り返して、PWOEユニットごとに遅延を個別に補償することができ、TOFシステム100’はPWOEユニットとともに使用されることになり、好ましくは、TOFシステム100’のモジュール177がそのように補償を行う。0029PWOEユニットが較正された後、出力光エネルギーは、一次光源120の光エネルギーと並列に効率よく組み合わされる。実際は、用途によっては、一次光源120を使用する代わりに1つまたは複数のPWOEユニットを使用することが望ましいことがある。1つまたは複数のPWOEユニットは、例えば、一次光源120よりも実質的に多くの光パワーを出力することがある。当然、PWOEユニットによって出力されたパワーは一次光源120によって出力されたパワー以下とすることができる。0030次に、220-1、220-2、220-3などのような補助ワイヤレス光放出器WOEユニットを使用して、TOFシステム100’の一次光源120によって発生される光エネルギーを増大する、さらにはそれに取って代わる本発明の実施形態を考える。一方、上述のPWOEユニットは、典型的には、一次光源120の極めて近くに取り付けられることになり、WOEユニットは、典型的には、TOFシステム100’から離れたところに配置されることになる。0031次に、補助ワイヤレス光放出器WOEユニットの使用を考える。本発明によるWOEユニットはPWOEユニットよりも高度化されている。図2で示されるように、本発明の実施形態は、周波数および位相に関してTOFシステム100からのSout放出に、好ましくはワイヤレスで、好ましくは光学的および動的に、同期される少なくとも1つのWOEユニット220-1、220-2、220-3、220-4を配置することによって、TOFシステム100’によって放出される実効光パワーを増大させる。前に述べた通り、そのようなユニットによって放出される光パワーは、TOFシステムによって放出されるSout光パワーよりも少ない、それよりも多い、またはそれとちょうど同じでありうる。比較的低いパワーのWOEの利点は、適度に小さいコストおよび形状係数と、目標物体の比較的近くにWOEを配置できることとである。好ましくは、各WOEはスタンドアロンユニットであり、バッテリーで動作することができる。各WOEは、ユニットが異なる特性を有する場合、異なることがある出力光エネルギー視野FOVを有することになる。いくつかの実施形態は、TOFシステム100’からの若干のSoutエネルギーを遮り、それをWOEユニットに反射するために鏡185などの反射表面を含むことができる。理解できるように、用途によっては、様々なWOEユニットの理想的な場所は困難を伴うことがあり、反射表面はWOEユニットのそれほど理想的でない位置に適切に収容することができる。0032理解できるように、WOEユニットの場所または位置と個別のFOVとの間にトレードオフが存在する。例えば、WOEユニット220-3が比較的低い出力パワー、大体150mWを有するが、比較的広いFOVを有することができる場合、所望であれば、より狭い実効FOV内により多くの光エネルギーを集中させるためにWOEユニット220-3内の光放出器にコリメータを追加することができる。FOVが小さすぎる場合、光放出器に拡散器を追加して、放出された光を拡大および散乱させ、FOVを効率よく増強することができる。大部分について、TOFシステム100’は図1AのTOFシステム100と同じであるが、好ましくは、プロセッサ、例えばプロセッサ160で実行することができる、メモリー170に記憶された、または記憶可能な少なくとも1つのソフトウェアルーチン175を含むことになる。本明細書で説明するように、ルーチン175を実行することにより、1つまたは複数のWOEユニットとのTOFシステム100’の動作が容易になる。0033WOEユニットのある場所は他の場所よりも望ましい。図2において、明らかに、TOF100’から目標物体20まで直接に光エネルギーが採る経路は、TOF100’からWOEユニット220-1まで、さらにWOE220-1から目標物体まで光エネルギーが採る組合せの経路よりも少ない。WOEユニットがTOF100’と目標物体20との間で放射状方向に配置されうる場合、より良好な性能が実現される。WOEユニットがTOF100’の比較的に近くに配置される場合、放射状方向性の理想的な条件は一般にほぼ満たされる。実際には、実質的な放射状方向性が存在しないことがあり、TOF100’に好ましくは関連するソフトウェアにより、好ましくは、適切な補正が行われうる。0034TOFシステムの動作特性は、一般に、実行されるべき用途によって決定される。一般的なTOFシステム100’の例示的なシステム特性は発光器120から出力される大体1Wの光パワーとすることができ、TOFシステムの変調周波数ωは大体50MHz~100MHzの程度とすることができ、データは30~60フレーム/秒で取得される。結果として得られるTOFシステムは大体3Mの有効範囲を有することになる。例示的なWOEユニットは、当然、同じシステム変調周波数に動的に同期されることになり、さらに、TOFのSout放出と同じ位相を有するように動的に同期されることになる。個別のWOEから出力される例示的な光パワーは大体100mWほどと低く、または数ワットほどと高いことがある。0035図3は、例示的なWOE220-n、例えば、図2のユニット220-1、または220-2、または220-3、220-4などを示す。TOFシステム100’によって放出されたSout光エネルギーの少なくとも一部分を入来信号Sinとして受け取り、周波数ωおよび位相φに関して入来信号Sinを用いてロックされた光エネルギーSout-nを出力することが各WOE220-nの機能である。この機能は、好ましくは、位相ロックループPLLシステム230を各WOEユニット220-nに好ましくは設けることによって実施される。PLL230は、第1の入力としてSinの周波数ωおよび位相φの情報を含む信号を受け取り、第2の入力としてSout-nのωおよび位相φの情報を含む信号を受け取る。閉ループフィードバックにより、WOE220-nによって放出されるSout-n光エネルギーの周波数ωおよび位相φは、検出されたTOF発光Sinの周波数ωおよび位相φにロックされる。したがって、各WOEユニットによって放出されるSout-n光エネルギーは、TOFシステム100’によって放出されて検出された入来光エネルギーSinを周波数および同位相に関して複製する。Sout-nの大きさがSinの大きさよりも大きくなりうること、およびWOEユニットがTOFシステム100’よりも目標物体のすぐ近くに置かれうることの故に利得が実現される。0036図3において、TOFシステム100’からの光エネルギーSout信号Sinとして表わされるは、少なくとも1つの光センサー240-A、240-A’によって検出される。様々な240-Aセンサーは、好ましくは、Sout放出をより良好に検出するために、TOFシステム100’を狙いやすくするようにスイベル機構250を用いて機械的に取り付けられる。図3の右側部分を見ると、WOE発光器260によって放出される光エネルギーは、直接にまたはファイバー光学系270などの使用によりWOEセンサー240-Bで検出される。好ましくは、発光器260は、Sout-n光エネルギーを目標物体20またはその上の領域の方に向けやすくするために、スイベル機構280を用いて機械的に取り付けられる。スイベル機構250、280などにより、より良好に、WOEユニットは、TOFシステムからの入来Sout光エネルギーの大きさを増強およびできる限り最大化すること、および/または目標物体に当たるWOEユニットからの放出された光エネルギーSout-nの大きさを増強およびできる限り最大化することができる。理解できるように、目標物体に当たる光エネルギーの大きさを増加させることが望ましく、光エネルギーの大きさの増強は、より大きい振幅のSin信号が検出のためにTOFシステムに反射して戻されることになることを意味する。当然、様々なWOEモジュールからの光エネルギーSout-nの寄与には、TOFシステムによって放出された光エネルギーを基準とした適切な変調周波数および位相を有することが必要とされる。センサー240-Bからの信号は、WOEの放出した光エネルギーSout-nに関連する周波数ωおよび位相φ情報を含むことに留意されたい。0037PLL230内で、比較器ユニット290は入力としてSin信号およびSoutn信号の両方を受け取り、したがって、入来光エネルギーSinおよびWOE複製出力光エネルギーSout-nの両方に関する周波数ωおよび位相φを受け取る。これらの信号は比較器290内で比較され、比較器出力信号は低域フィルタ300に結合される。フィルタ300からの出力信号は、なるべくなら電圧制御発振器310を駆動し、その出力周波数ωおよび出力位相φはフィードバックによってSinの周波数および位相に強制的にロックされる。発光器260から出力されるパワーは、TOFシステム発光器120によって放出される光パワー図1Aを参照と異なることがあることを理解されたい。0038この方法では、各WOEユニット220-nは、周波および位相に関してTOFの放出した光エネルギー信号Soutに動的に同期された光エネルギーSout-nを出力する。TOFセンサーアレイ130図1Aを参照に関する限り、すべての入来光エネルギーSinは、あたかもTOF発光器120によって放出されたように見なすことができる。本質的に、各WOE220-nはTOFシステム100からの入力波面Soutを受け取り、周波数および同位相に関して入力波面と同期する出力波面Sout-nを発生させることによって波面を複製する。0039図3にさらに示されるように、各WOEユニット220-nは、好ましくは、電源Vcc、例えばバッテリー、ならびにメモリー300と、メモリーに記憶された少なくとも1つのルーチンをオプションとして実行するように結合されたプロセッサ310とを含む。いくつかの実施形態では、メモリー300はWOEユニット220-nの最新のPLLロックパラメータを記憶することができる。これは、各WOE内の周波数位相同期が、ロック条件のための各ユニットの最新のPLLパラメータを動的に記憶することによって早められうる点で有利である。プロセッサ310は、好ましくは、最も最近に記憶されたロックデータにアクセスし、この情報をPLLシステム250に供給する。PLLシステム250はそれ自体の周波数および位相ロックを達成することになるが、最も最近に記憶されたロックパラメータから始めると、各WOE内のロックの達成を速めることができる。TOFシステム100’内で良好な奥行きデータを生成するには、すべてのSin信号がTOFの放出したSout信号を基準にして周波数および同位相に関して同期されることが必要とされる。実際には、TOFのSout光学発光の周波数ωおよび位相φを基準にして安定して同期されるSout-nを発生するには、WOEユニットごとに有限量の時間を要する。好ましくは、メモリー170中のルーチン175図2を参照は、WOEにとって最長の、すなわち、最適に安定なそのようなロック時間情報を記憶することができる。この情報は、安定なロック条件が達成されるより前のWOEからの情報を含むSin信号の一部を無視するようにTOFシステム100’に効果的に命令するのにプロセッサ160図1Aを参照によって使用されうる。0040理解できるように、実際には、230、したがってユニット220-1に当たる光エネルギーSoutは、多数の経路および/または近傍で動作する恐らく別のTOFシステムからの寄与に恐らく起因して多数の位相を有する光エネルギーを含むことがある。Sout光エネルギーは、例えば、ユニット220-1に当たる前に局所環境の壁または付属品から跳ね返ることがある。一実施形態では、入来Sout光エネルギーは、例えば、恐らく、レンズ、例えば図3のレンズ232を通過させられることによって空間的に識別される。レンズ232の存在により、所与のボアサイトから発出する入来TOFシステム光エネルギー光線のみが240-A上に収束する。別の実施形態では、多数のセンサー240-A、240-A’を設けることができ、各々はそれ自体のボアサイトを有する。この複数のセンサーは共通レンズ、例えば232’を共有することができ、またはセンサー240-Aにより示されるレンズ232などの個別のレンズを有することができる。これらのセンサーは共通基板上にアレイ様に実装することができ、好ましくは、カリフォルニア州、サニーヴェールのCanesta,Inc.に与えられ、現在はMicrosoft,Inc.に譲渡された多くの米国特許に記載されているような位相ベースの画素とすることができる。複数のセンサー240-Aを使用して、基本奥行き画像234を形成することができる。例えば、WOE220-1に関連するメモリー300に記憶されたソフトウェアルーチンは、好ましくは、最適なセンサー240-A、240-A’などを画像234から知的に識別および選択することができ、最適なセンサーの光出力信号がPLL250で使用されることになる。代替として、WOE220-1の中への、それの内の、それからの光または電磁エネルギーは、限定はしないが、ファイバー光学系、電気ケーブル布線などを含む他の技法を使用して導かれうる。0041様々な実施形態において、PLL250内のロックの達成は瞬時には行われないことを理解されたい。したがって、この固有の遅延を補償するために、TOFシステム100’内で、一次光エネルギー放出器または光源120からの光出力の開始を命令するクロックモジュール180の信号は、アレイ130内の信号積分および光エネルギー検出を制御するクロック信号よりも時間的に早く発せられることになる。他の実施形態では、様々なWOE内で、内部メモリー、例えば300は前に出会った、または観察した周波数-位相領域を記憶することができ、したがって、この情報に素早くアクセスして周波数および位相をロックするのに必要な時間を短くすることができる。用途によっては、例えば、WOEが反射光エネルギーまたは電磁放射を見るのを意図的に可能にするために、少なくとも1つのWOEが、ゼロ位相以外の位相を有する少なくとも若干の光エネルギーを放出することができるようにすることが望ましいことがある。0042説明したもの以外の実施形態を使用することもできる。例えば、図1Aおよび図2を参照すると、画素アレイ130内の第1の画素155は、WOEからの入来Soutエネルギーをサンプリングするのに使用することができる。アレイ内の第2の画素155は、270などの光ファイバーを恐らく使用してTOFシステム100’のSoutをサンプリングするのに使用することができる。これらの2つの画素出力からの出力信号間の誤差により、同期を推進するための信号を発生させることができる。図3に示されるように、様々なWOEはバッテリー動作とすることができしかし、そうである必要はない、好ましくは、光エネルギーまたは電磁入来エネルギーが検出されない場合、様々なWOEは動作を停止して動作電力を保存することができる。当然、これらのユニットは低電力消費スタンバイモードにあることになり、その結果、入来エネルギーの検出により、WOEは再び完全に電力投入されることになる。オプションとして、様々なWOE動作パラメータは、ケーブルまたはワイヤレス、例えばRFを介して、あるいはTOFシステム100’からの特別の変調を恐らく光学的に使用することによって、個別のユニットにダウンロードすることができる。0043以下の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の主題および趣旨から逸脱することなしに、開示した実施形態に変更および改変を行うことができる。"