"位相型飛行時間TOFシステムの距離Z範囲を階層的にディエリアシングする方法であって、a変調周波数f1f2fmを別個に用いて前記TOFシステムからデーターを取り込むステップであって、前記TOFシステムを前記変調周波数の内1つのみで動作させた場合、Z1Z2Zmのエリアシングインターバル範囲が生ずるステップと、bn個の中間周波数fDE1fDE2fDEnを、fDE1Zk、を与えつつ、同時に前記TOFシステムが高い変調周波数fEで動作しているかのような深度分解能確実性を与える、方法。請求項1記載の方法において、ステップbにおいて、前記中間周波数fDE1fDE2fDEnの選択が、2つの周波数fDEfDEk間の比率に基づき、この比率が不確実性要件によって決定される比率によって制限される、方法。請求項1記載の方法において、ステップcにおいて、階層的なディエリアシングが、一度に1ステップずつ行われる、方法。請求項3記載の方法において、ステップcにおいて、fDの位相を用いてfDE1の位相データーを最初にディエリアシングし、次いでfDE1の位相を用いてfDE2の位相をディエリアシングするステップを含む、方法。請求項4記載の方法において、各ステップにおいて、fDEの位相を、fDEkの位相を用いて、最後のステップまでディエリアシングし、最後のステップにおいて、fEのアンラップ位相を求めるために、fDEnの位相を用いて位相fEをディエリアシングする、方法。請求項1記載の方法において、fEが、全ての変調周波数f1f2fmの関数であり、前記関数が、f1f2fmの算術平均、およびf1f2fmの加重平均の内少なくとも1つから選択される、方法。請求項1記載の方法において、fEのアンラップ位相が、以下のようにして、階層的ディエリアシングの最後のステップにおいて、各変調周波数のアンラップ位相を得るために、各前記変調周波数f1f2fmの位相を、fDEnを用いてディエリアシングし、fEとf1f2fmとの間の関数を用いてfEのアンラップ位相を計算することにより、計算可能である、方法。請求項1記載の方法において、fDEkの位相を用いてfDEの位相をディエリアシングする各ステップにおいて、fDEkのサイクル内においてfの正しい位相サイクルを求めるために、直前のディエリアシングステップからのfの02πサイクル以内のfDEkの補正位相サイクルを用い、明白範囲ZD全体におけるfの正しいサイクル、またはfDのサイクルを求めることができる、方法。位相型TOFシステムと共に使用可能な階層ディエリアシングユニットであって、前記TOFシステムに、変調周波数f1f2fmを別個に用いてデーターを取り込ませるために、処理ハードウェア160、180、310、320に結合されているアレイ130を備えており、前記TOFシステムを前記変調周波数の内1つのみで動作させた場合、Z1Z2Zmのエリアシングインターバル範囲が生じ、前記処理ハードウェア160、180、310、320が、n個の中間周波数fDE1fDE2fDEnを、fDE1Zk、k1nを与えつつ、同時に前記TOFシステムが高い変調周波数fEで動作しているかのような深度分解能確実性を与える、階層ディエリアシングユニット。請求項9記載の階層的ディエリアシングユニットにおいて、前記生成する手段が、前記中間周波数fDE1fDE2fDEnを、2つの周波数間の比率fDEfDEkに基づいて選択し、この比率が不確実性要件によって決定される比率によって制限される、階層的ディエリアシングユニット。0040本発明の実施形態は、少なくとも3つの周波数を用いて飛行時間TOF位相を階層的にディエリアシングする方法およびシステムを実現し、図6から図7Dを参照しながら説明する。従来のディエリアシングは、2つの周波数の使用を拠り所とする。しかしながら、3つ以上の周波数を用いると、ノイズを著しく増大することなく、TOFシステムの明確な距離を大幅に延長できるという利点がある。本発明の態様は、位相の確率分布、および楕円補正の態様を含む、階層的ディエリアシングに取り組むことができる。0041しかしながら、階層的三次元周波数ディエリアシングの一層深い認知および理解は、最初に米国特許出願第12/459,033号による二周波数ディエリアシングを検討することによって得られる。米国特許出願第12/459,033号によるディエリアシングは、損失がなく、低変調周波数に対応する、比較的大きなエリアシングインターバル範囲を与えることができるという利点がある。これは、最も高い変調周波数fmに近い変調周波数に対応する、所与のZ値に関して高い精度確実性も与えつつ、達成された。最初に、米国特許出願第12/459,033号の説明を、図2Aから図5Bを参照しながら行う。0042図2Aは、図1A~図1Cに関して説明したものと同様の位相型TOFシステム200を示すが、米国特許出願第12/459,033号の実施形態を実現するために追加のコンポーネント210およびソフトウェア220が含まれていることを除く。したがって、ソフトウェア220および210は、TOFシステム200のディエリアシングサブシステムと見なすこともできる。出力DATAは、図1AにおいてTOFシステム100によってDATAとして提供される情報を含むこともできる。システム100図1Aまたは200図2AのようなTOFシステムは、正常な状態では、何らかの最大変調周波数fm、おそらく100MHzで動作可能である。これは、本システムをfmよりも高い変調周波数で動作させることができないと言おうとしているのではなく、このような更に高い変調周波数では、システムの性能が最終的に劣化することがわかっている。つまり、fmは、システムが正常に動作可能な最も高い変調周波数を示すのであって、動作させることができる最も高い変調周波数を示すのではないことは言うまでもない。0043システム200のディエリアシング動作について説明する前に、図2Bを参照して、多位相検出について端的に説明することは有用である。図2Bは、アレイ130内にある多くの光検出器PDの内2つ、即ち、光検出器140-1および140-Nと、それらと関連のある電子回路の一部、即ち、150-1、150-Nを示す。この特定的な実施形態は、量子効率QE:quantumefficiency変調差動光検出器または画素140を採用しており、その画素検出情報を少なくとも2つの離散位相0°および90°において取り込み、更に好ましくは、4つの離散位相0°および180°、90°および270°において取り込む。これらの画素検出器の離散位相動作を、検出しようとしている位相シフトデーターθと混乱してはならない。これらの離散位相は、変調器115と光エネルギーエミッタ120との間におけるシフトを表し、一方検出しようとしている位相シフトデーターθは、エミッタ120から放出された光エネルギーSoutと、アレイ130図2A参照における画素検出器140との間のシフトである。0044離散位相で取り込まれる検出位相データーを、ここでは、キャプチャC0およびC180C90およびC270で示し、米国特許出願第12/459,033号にしたがって、ディエリアシングを実現するために処理する。4つの位相を用いた取り込みは、いわゆる固定パターンオフセットを除去するには好ましい。C0の取り込みによってデーターが得られるが、0からの誤差オフセットを含むかもしれない。例えば、値C0は、検出すべき信号がないときに0ではないかもしれない。同様に、C180の取り込みは、同じであるが反転したデーターを有するはずであり、同じ固定パターンオフセットを有する。減算C0C180を行い、そして好ましくは減算C90-C270も行うことによって、位相およびZデーター情報を保存し、固定パターンオフセットを打ち消すという利点がある。しかしながら、シングルエンド位相検出器、およびQE変調検出を採用しない検出システムから得られる多位相TOFデーターをディエリアシングするためにも、米国特許第12/459,033号の実施形態を用いることができる。0045位相角θは、以下のように、キャプチャC0、C90、C180、C270から計算することができる。ここで、atan2は、atanに対応する三角関数である。0046図2Bに示すものの構成および動作は、先に引用した米国特許第6,580,496号および第7,906,793号における固定位相遅延実施形態図10に関して説明したものと同様である。図2Bでは、各QE-変調差動画素検出器、例えば、140-1からの検出-生成光電流が差動的に検出されDIFDETECT、差動的に増幅されてAMP、信号Bcosθ、Bsinθを生成する。ここで、Bは明るさ係数であり、Aは固定離散C0またはC90位相シフト遅延DELAYであり、更に好ましくは、固定C0またはC180またはC90またはC270位相シフトは、位相選択制御信号PHASESELECTに応答して切り替え可能に挿入可能である。位相選択制御信号は、クロックユニット180’によって命令するすることができる。位相データー、例えば、C0およびC180C90およびC270は、これらの離散位相において、画素検出器から取り込まれる。このような位相検出についての更に詳細な説明は、先に引用した特許において見いだすことができるが、限定ではなく、固定離散位相シフトは、クロックユニット180’によって挿入することもでき、その信号は、検出器アレイ130を駆動するために用いられる。あるいは、固定離散位相シフトは、変調器115によって導入することもできる。図2Bを参照のこと。0047米国特許出願第12/459,033号によれば、好ましくは互いに接近し、各々通例システム最大変調周波数fmよりも低い変調周波数f1およびf2を組み合わせる。その結果各々から取り込まれる位相データーを、θ1およびθ2と呼ぶこととし、次の2つの目標を達成するために用いる。1低レベルのZ分解能不確実性を生成するシステム200から高変調周波数測定値の等価値を得る、および2長いエリアシングインターバルZ範囲を与えるシステム200からの低変調周波数測定値の等価値を得る。このようにして、近似Z範囲を長いエリアシングインターバルから決定し、一方高変調周波数測定値からZ値の更に正確な決定を行う。0048再度図2Aを参照する。ソフトウェア220は、プロセッサー160によって実行すると、コンポーネント210のためにクロック回路180’の通常動作を変更することができる。つまり、システム200は、少なくとも第1および第2周波数f1、f2を用いて動作させられる。ここで、f1>f2であり、f1はfmに近く、好ましくはfmの約40以内にあり、f2は、f1の約35以内にあり、好ましくはもっと近い。つまり、f1は、fmが例えば100MHzである場合に、f1が約60MHzから高くても100MHzの周波数を有するように、fmの周波数の約60から100の範囲にあると言うことができる。同様に、f2の範囲は、f1が例えば90MHzである場合に、f2が約58.5MHzから約89.1MHzの周波数を有するように、f1の周波数の約65から約99となる。0049米国特許出願第12/459,033号によれば、変調周波数f1およびf2を用いると、システム200がに好ましくは比例する非常に遅い変調周波数fDで動作させられていた間に位相データーが収集されたかのように、ディエリアシングインターバルに関してシステム200を機能させる。例えば、変調周波数f1におけるシステム200の動作がエリアシングインターバル範囲ZAIR1を与え、変調周波数f2におけるシステム200の動作がエリアシングインターバル範囲ZAIR2を与えると仮定する。米国特許出願第12/459,033号の実施形態は、変調周波数f1および変調周波数f2において取り込んだデーターを処理して、有効エリアシングインターバル範囲ZAIRD>ZAIR2ZAIR1を得る。0050更に、好ましくは互いに接近する変調周波数f1およびf2のこのような使用では、システム200がfmに近い高い有効変調周波数、恐らく2またはf1およびf2の他の組み合わせで動作して位相データーを収集していたかのように、Z測定値の高い分解能精度が得られた。尚、周波数、2、またはこれらの変調周波数の他の組み合わせは、実際には数学的構造または仮想周波数であり、システム200は物理的にはこれらの仮想周波数では動作しないことを注記しておく。勿論、2つよりも多い変調周波数f1、f2を用いてもよいことは言うまでもなく、これらの異なる変調周波数は、好ましくは互いにそしてfmに周波数が近い。また、多数の変調周波数を用いると、Z分解能確実性または精度は、TOFシステムが変調周波数f1で動作していた間にだけ取り込んだデーターを処理し、変調周波数f2において取り込んだデーターを無視した場合、または変調周波数f2において動作し変調周波数f1で取り込んだデーターを無視した場合よりも、高くなる。0051図3に示すことから認められるであろうが、fmを低下させてシステム効率の損失を伴う先行技術とは対照的に、米国特許出願第12/459,033号の実施形態では、システム200を高い周波数、好ましくは、fmに近い周波数で動作させて、高いシステム動作効率を維持する。更に、変調周波数f1およびf2は好ましくは互いにそしてfmに近いので、1つの変調周波数において画素検出器140によって取り込まれた位相情報を、他の変調周波数または、2つよりも多い変調周波数が採用される場合には、複数の周波数において取り込まれたデーターフレームと共有することができる。0052図3は、米国特許出願第12/459,033号による位相対距離Zのプロットである。第1変調周波数f1を用いて取り込まれた位相データーの波形が示されており、このデーターをθ1と呼ぶ。説明の目的上、f1が約50MHzであると仮定する。また、図3は、多少低い第2変調周波数f2を用いて取り込まれた位相データーのプロットも示し、そのデーターをθ2と呼ぶ。説明の目的上、f2は約31MHzであると仮定し、したがって、その傾きはf1波形のそれよりも小さく、その周期またはエリアシングインターバル範囲は長い。f1およびf2のこれら代表値に対して、システム200に対するfmの典型的な値は、70MHzになるであろう。図における明確さを高めるために、f2波形は、f1波形よりも太い線で描かれている。図1Dに記載したプロットと同様、2πの位相倍数において、データーは折り返す。この折り返しのために、本明細書では後に記すように、θEおよびθDSの計算がいくらか複雑になる。0053先に注記したように、米国特許出願第12/459,033号の一態様または目標は、システム200があたかも比較的低い変調周波数を用いて、段階的に調整した位相データーを取り込むかのように見えさせることによって、大きなエリアシングインターバル範囲ZAIRを得ることであった。以下の説明では、好ましくはf1およびf2の関数である差周波数fDを定義し、更に位相差θDθ1θ2を定義することによって、大きなエリアシングインターバル範囲に適した低い変調周波数を与えるという目標を達成することを実証する。限定ではなく、fDの関数例は、差関数af1bf2とすることができ、ここでaおよびbは重み係数とするとよい。0054数学的に、位相遅延θは、絶対ターゲット距離Zに関して次のように表すことができる。0055式5を微分することによって、次の式を得る。0056したがって、絶対ディエリアシングした距離ZABSは、次の式で示される。0057この場合、式7における微分は、精度を失うことなく、小さな差と置き換えて、次の式を得ることができる。0058式8は、θDであるΔθから即ち、θ1θ2そしてΔfから、Zを決定できることを示す。尚、これは、変調周波数Δf=fD=f1f2および位相ΔθθDθ1θ2からZを決定するために用いるのと同じ式であることを注記しておく。つまり、f1、f2、θ1、θ2が分かれば、実際の変調周波数が物理的にであるときのZの計算と類似する、距離Zの測定値を計算することができる。これは、システム200があたかも非常に低い変調周波数で動作している間に位相データーを取り込んでいたかのように、大きなエリアシングインターバル範囲を得る、変調周波数f1およびf2の組み合わせを表す。勿論、この目標を達成するためには、f1およびf2の他の多くの組み合わせを用いることもでき、2つよりも多い変調周波数、例えば、f1、f2、f3も採用することもできる。好ましくは、これらの変調周波数の内最も高い周波数f1が、システムの最も高い最大変調周波数fmに近く、fmの少なくとも40以内に入る。好ましくは、種々の変調周波数の内少なくとも互いに最も近い周波数は、互いの約±35以内にあり、好ましくはそれよりも互いに近い。0059好ましくは、最大変調周波数fmはTOFシステム200の最適動作点に近い。これが意味するのは、fmが動作効率の最大値に近く、したがって、システム動作効率の曲線がfmの近傍では比較的平坦になるということである。一般に、この最大値は非常に平坦であり、したがって、動作周波数f1およびf2もシステム200の最適動作条件に近くなる。0060Z分解能不確実性の所望の低レベルに対応する非常に有効な例えば、仮想的な変調周波数を実現するときの設計考慮事項について、これより米国特許出願第12/459,033号にしたがって紹介する。変調周波数f1およびf2で動作するシステム200図2A参照から得られた位相データーを組み合わせて、周波数fEにおける有効仮想周波数測定値を求める。変調周波数f1または変調周波数f2で動作するシステム200のみから得られたデーターの使用ではなく、米国特許出願第12/459,033号の実施形態は、双方の変調周波数において取り込んだデーターを組み合わせて、Zデーターの不確実性を更に低下させる利点がある尚、追加の変調周波数、例えば、f3、f4,も用いた場合、システム200がこれらの変調周波数において動作していた間に取り込まれた位相データーも用いることが好ましい。0061用いた全ての変調周波数例えば、現在の例においては、f1およびf2からの位相データーを組み合わせて、位相データー測定値におけるノイズを平均化し、f1またはf2のみから取り込んだデーターだけを用いて得られるノイズよりもノイズが低減するという利点がある。更に、変調周波数f1およびf2は最大変調周波数fmに比較的近いことが好ましいので、各測定値は、比較的高い精度および低減したノイズと共に得られる。一般に、互いに近い周波数同士f1およびf2では、システム200の機能はある程度同様となる。有利なことに、周波数f1およびf2からのデーターを組み合わせた後に得られる不確実性は、変調周波数f1または変調周波数f2のみを道いて位相データーを取り込んだときの約0.7倍になる。0062このように、米国特許出願第12/459,033号の第2の態様は、異なるしかし、互いに近いことが好ましい変調周波数において動作しているシステム200によって取り込まれた位相データーを組み合わせて、低いZ分解能不確実性が得られる高い変調周波数におけるシステムの動作をエミュレートすることに関する。いくたかの具体的なデーター組み合わせ方法についてこれより説明するが、多くの他の組み合わせも用いることができることは言うまでもない。0063この第2の態様または目標に関して、1つの手法は、変調周波数f1において得られたキャプチャC10C190C1180C1270からアレイ130図2Aおよび図2B参照における画素検出器140からの生データー読み取り値を組み合わせ、そしてこの生データーを、周波数f2において得られたデーター読み取り値C20C20C2180C2180に加算して、C10C20C190C20C1180C2180C1270C2180を生成することである。この組み合わせの例は、極表現においてそれぞれの位相ベクトルを互いに加算して、和ベクトルに対して位相角を得ることと等価である。0064ここで、所与の距離Zにある目標物体20についての位相ベクトルの極表現が、変調周波数f1または変調周波数f2において動作しているシステム200によって取り込まれた場合について検討する。図1Eは、1つの位相ベクトルに対する極形式と見なすこともできる。位相ベクトルは、変調周波数f1、f2におけるキャプチャに対して、極形式ではそれぞれV1およびV2と表現することができる。説明を容易にするために、変調周波数の小さな変化は変調コントラストに影響を及ぼさず、したがってV1およびV2は双方とも同じ大きさρを有すると仮定する。変調コントラストという用語は、画素検出器140における収集効率の尺度、例えば、信号Sinからの着信光子エネルギーをどのように取り込み、検出信号に変換するかの尺度を示す。高い変調コントラストが望ましい。0065位相ベクトルV1およびV2を加算すると、次の式が得られる。0066つまり、θ1-θ2がπの倍数でない場合、ベクトルをヌルにするV1V2の位相は、変調周波数2において測定した目標物体20に対する位相ベクトルと同じ位相2となる。しかしながら、実際には、変調コントラストは周波数と共に変化するので、この追加方法の実施が複雑になる。別の複雑なことは、温度による変調コントラスト比の変化であり、このために数学的計算が扱い難くなる。0067代替実施形態では、変調周波数f1およびf2における2つの測定値θ1およびθ2からの実際の位相角自体を組み合わせて有効位相角θEを求める。通例、位相角の平均値2を用いるが、実際の位相角の他の組み合わせも可能である。0068先に注記したように、θEおよびθDの値は、種々の方法で決定することができる。これらの値を得るために用いられる具体的な方法には関係なく、好ましくは、図3によって示すように、θEおよびθDの双方を用いて距離Zを決定する。図3は、f1、f2、fD、およびfE2とそれぞれ関連付けられた位相角θ1、θ2、θD=θ1-θ2およびθE=θ1θ22を示す。尚、Z0について0になるように、θ1およびθ2を正規化することを注記しておく。また、図3は、θDSも示す。θDSは、θDからθDS=θDfEfDとして導き出すことができる。角度θDSは、θEと同じ周波数に対応し、したがって、図3に示すように、θEと同じ傾きを有する。しかしながら、角度θDSは数学的にθDから導き出されるので、θDと同じ大きなエリアシングインターバルを有する利点がある。このエリアシングインターバルを、ZAIRと呼ぶ。0069尚、θ1およびθ2の折り返しの繰り返しを考慮するために、θDおよびθEの双方を調節することを注記しておく。例えば、θEの最初のエリアシングインターバルの終端の前に、θ1が折り返す。単純にθE=θ1θ22を計算すれば十分なのではない。何故なら、θ1が折り返すと、θEはπだけ減少するからである。しかしながら、θ1errorとなり、一般にθEからの誤差を無視することができる。Ks2πとする。すると、KがKsに最も近い整数となる。正しいKを求めるためには、Ksの誤差は<<0.5でなければならず、これが意味するのは、θDS2πθDfEfD2πの誤差が0.5よりも相当小さくなければならないということである。0073これより、以下の章において、米国特許出願第12/459,033号にしたがって変調周波数f1およびf2に対する正しいキャプチャシーケンスを特定する手法例について説明する。ディエリアシングされたフレームを生成するには、多くの異なるキャプチャシーケンスを用いることができる。フレームは、センサーアレイ130によって取り込まれた完全なZ画像を表し、このアレイにおける各画素検出器140が、目標物体20からの対応するZ値と関連付けられていると言う。システム200における画素検出器140は一度に1回のキャプチャしかできないと最初に仮定する。この仮定の下では、シーケンス例は次のようになる。0074第1の事例を図4Aに示す。この図では、8回の異なるキャプチャを通じて同じ画素検出器を順次用いてして所望の位相シフトデーターθ1、θ2を取り込むと仮定する。つまり、図4Aに示すように、システム200が変調周波数f1で動作しており、一連のキャプチャC10C190C1180C1270がときの経過と共に取り込まれる。次に、システム200が変調周波数f2で動作しており、一連のキャプチャC20C290C2180C2270が取り込まれ、その後システムは変調周波数f1における動作に戻され、一連のキャプチャC10C190C1180C1270が行われる等となる。このように、図4A図4Bから図4Dにおいても同様では、関連のある一連のキャプチャの直下に表示されている位相情報は、関連する変調周波数で動作するシステム200によって取り込まれた位相データーである。つまり、下付文字1は、変調周波数f1と関連のあるキャプチャを示し、下付文字2は、変調周波数f2と関連のあるキャプチャを示す。位相情報の直下に表示されているフレーム情報は、図示されているシーケンスにしたがって、どのようにフレームを組み立てるのが好ましいのかを示す。一旦θ1およびθ2が決定されたなら、θEをθ1θ22から計算することができる。0075図4Bは、他のシーケンス例を示し、ここでは、画素アレイにおいてブロックとして示される4つの隣接する画素検出器を用いて、1回のキャプチャにおいて4つの位相全てを取り込む。図4Aの8回のキャプチャから成るシーケンスは、8つのキャプチャ全てを取り込むための時間長による動きのぶれを生ずる虞れがあるが、図4Bに示すシーケンスは本来動きのぶれが少ない。しかし、図4Bでは、異なる画素からのデーターを用いて、C0-C180オフセット打ち消しが行われ、オフセットが完全には打ち消されないことから、性能が低下する可能性がある。以前と同様に、θ1θ22によってθEを計算する。0076図4Cは、更に他のシーケンス配列例を示す。これは、ブロックとして示す同じ画素検出器によって、C0-C180オフセット打ち消しに関して位相毎のキャプチャを打ち消す。この構成では、性能は非常に高く、動きのぶれは容認可能である。以前と同様に、θ1θ22によってθEを計算する。0077図4Dは、位相θ1および位相θ2にC0-C180オフセットが補正されていない代替実施形態を示す。その結果、データー品質はいくらか貧弱であるが、θEを直接キャプチャC10C2180およびC190C2270から計算できるという利点がある。この方法については既に説明しており、C2180がC20と交換され、C2270がC290と交換される。利点を挙げると、θEのデーター品質が高いことであるが、θDθ1-θ2の品質が低く、その結果、ディエリアシングインターバル判断の品質が影響を受ける。0078明示的には図示しない代替実施形態が、図4Dのそれに類似するが、θEを2から計算する。先に注記したように、取り込んだ位相角は、好ましくは、Z=0についてゼロから開始するように正規化する。この代替実施形態では、θ1およびθ2間における正規化前の差が小さい場合、θ1およびθ2においてオフセットによって誘発される誤差は、互いに逆であり、θE2において部分的に打ち消されるという利点がある。Oが仮定される小さなオフセットであるとすると、式4から、θ1atan2、そしてθ2atan2となる。変調コントラストが、変調周波数f1およびf2の双方について同様であり、θ1≒θ2である場合、C10≒C2180、およびC190≒C2270となる。つまり、θ1≒atan2、およびθ2≒atan2πとなる。したがって、位相θ1およびθ2は逆方向に、オフセットOに関してほぼ等しい量だけ動く。このように、和θE2において、オフセットOの効果は部分的に打ち消されるという利点がある。高度なTOFシステムの中には、飛行時間画素がキャプチャ毎に1つよりも多い位相または変調周波数を取り込めるものもある。例えば、このような多位相-キャプチャ画素は、これらが同時にC10およびC190を取り込むかのように効果的に機能する。このような有効な機能は、例えば、異なる変調周波数および/または位相間において素早くタイムスライシングまたは時間多重化を行うことによって、あるいは異なる変調周波数および/または位相において動作する多数の検出器を用いることによって、実装することができる。このような画素を用いると、ディエリアシングしたフレームに対してシーケンスを組み立てる時間が大幅に短縮される。本明細書において先に説明した基本的な方法でも同じである。0079これまで、説明した種々のディエリアシングの実施形態は無損失であり、例えば、ディエリアシングを実行しても、TOFシステムの性能上の不利益は非常に少なかった。損失のある、いわゆる最小公倍数LCMディエリアシングの実施形態について、これより図5Aおよび図5Bを参照しながら説明する。図5Aおよび図5Bでは、2つの変調周波数f1およびf2を用いて、2回の距離測定を行う。これらの周波数に対して、ZAIR1およびZAIR2は、関連する最大の明確なエリアシングインターバル範囲を表す。図5Aにおいて、f1は25MHzであり、ZAIR1は3Mである。一方、図5Bにおいて、f2はそれよりも低い18.75MHzであり、ZAIR2はそれよりも長い4Mである。目標物体がTOFセンサーアレイから7mのところにあると仮定する。1つの変調周波数f1=25MHzを用いてデーターを取り込む場合、物体のZ距離は、図5Aの網掛けした矩形領域によって示唆されるように、1m、4m、7m、または12mのいずれかであると推論することができる。一方、1つの変調周波数f2=18.75MHzを用いる場合、目標物体は、図5Bにおける網掛けした矩形領域によって示唆されるように、3m、7m、または11mのいずれかであると推論することができる。0080LCM実施形態によれば、以上の2つの結果を組み合わせて、目標物体は7mの距離にあるはずであるという結論を導く。目標物体は、図5Aおよび図5Bでは、仮想位置から区別するために太い線で描かれている。仮想位置は点線で描かれている。目標物体の真の位置は、未だなおも19Mにある他の位置と混乱する可能性があるが、1つの変調周波数を用いる場合と比較すると、2つの変調周波数の使用により、明確なインターバル範囲が大幅に広がっている。米国特許出願第12/459,033号によれば、2つの変調周波数を用いると、ZAIR1およびZAIR2のLCM最小公倍数にしたがって、有効な明確なインターバル範囲が増大する。変調周波数を選択する際の1つの方策は、互いに近い2つの周波数を選択することによって、対応する明確なインターバル範囲のLCMを最大にすることである。0081米国特許出願第12/459,033号の他の実施形態では、損失のあるいわゆる分岐および限定階層手法をディエリアシングに提案する。この実施形態によれば、相対的に非常に低い変調周波数を用いて、目標物体が第1または第2のZ範囲またはビン以内にあるか否か、例えば、恐らく0mから50mの範囲の間、または恐らく50mから100mの範囲の間にあるか否か判断することができる。TOFシステム200が、目標物体が、例えば、0mから50m以内にあると判断した場合、ソフトウェア200はクロック180’に変調周波数を2倍に上昇させて、目標物体が0mから25mの小範囲または、より狭いビン以内にあるか、または25mから50mの小範囲または狭いビン以内にあるか否か判断することができる。同様の分析および変調周波数の変更は、物体が最初に50mから100mの範囲にあることが発見されている場合にも行われる。この目標物体に対する距離範囲を推定し、次いで変調周波数を変更してこの距離範囲をより良く確認する方法は、好ましくは、所望の範囲粒度でこの範囲が決定されるまで繰り返す。この場合も、この方法は、ソフトウェア220のコマンドの下で自動的に実行することが好ましい。勿論、この例では種々の代わりの範囲またはビンが2X離れているが、他の比率を用いてもよい。0082分岐および限定階層ディエリアシングプロセスの間、各変調周波数において最大の確実性例えば、最高の粒度を得る必要はない。変調周波数が低い程、低い分解能が得られれば十分である。例えば、0mから50m、および50mから100mの範囲またはビンの間で決定するには、かなり粗いレベルの分解能で十分である。例えば、システム200によって取り込まれる最高品質の深度画像が、例えば、10ビットであるとすると、かなり粗いレベルの分解能であれば、3ビットまたは4ビットの分解能しか必要としないのでよい。したがって、低変調周波数におけるキャプチャは、これらの要件緩和を反映して、短いシャッター時間で行うことができるという利点がある。一般に、変調周波数の階層的掃引、例えば、1MHz、10MHz、100MHzでは、最も高い掃引周波数、ここでは100MHz以外では、シャッターは短い。こうすることにより、低変調周波数でセンサーアレイを動作させる積分時間量を短縮し、更に効果的な機能を高めるという利点がある。0083理解できるであろうが、分岐および限定階層ディエリアシングを用いる場合、比較的低い変調周波数毎のビン数を最少限にすることが望ましい場合がある。一方、階層変調周波数掃引プロセスは、低い方の各変調周波数における分解能要件をできるだけ小さく抑えることによって、有効なシステムTOF変調周波数を最大にしやすくする。望ましければ、階層プロセスにおける1つ以上のステップにおいて、分岐および限定実施形態を、無損失ディエリアシング実施形態と組み合わせてもよい。0084以上の説明は、損失のある階層型ディエリアシングの実施形態が対象であった。米国特許出願第12/459,033号の無損失階層ディエリアシングの実施形態について、これより説明する。本明細書の初めの方で、θDfEfD2πは0.5よりもかなり小さくなければならないことを示した。非常に長いエリアシングインターバルが望まれる実施形態では、比較的高い変調周波数f1およびf2の使用によって、非常に大きくなるfEfDが求まり、θDfEfD2πf2fmがあると仮定し、TOFシステム300は明白範囲ZDを得ることが望ましいと仮定する。これは、におけるように、周波数fDに対応する。一実施形態では、fDを用いてディエリアシングを行い、有効周波数fEの距離分解能を達成する。ここで、fEg0は、変調周波数f1f2fmの関数、好ましくは、算術平均または加重平均である。00951ステップディエリアシングにおいて有効周波数fEに対する位相をディエリアシングするためにfDを用いる代わりに、本発明の実施形態は、好ましくは、N-1個で1組の中間周波数fDE1fDE2fDEを生成する。ここで、fDfDE1fDE2fDEfEである。0096fDfDE1fDE2fDEfE。中間周波数の各々は、fDEKgkにおけるように、変調周波数f1f2fmの関数である。ここで、k=123N1である。0097fDEKgk。ここで、k=123N1である。そして、fDE0fD、およびfDENfEとする。0098階層ディエリアシングの各ステップにおいて、好ましい方法は、正しいディエリアシングインターバルmkを求めることによって、fDEの位相θDEk=01N1を用いて、となるように、fDEkの位相θDEkをディエリアシングする。0099fEに対する最終的なアンラップ位相は、次に示す通りである。0010000101中間周波数の数N-1、および連続する各対における周波数間の比率fDEfDEkは、好ましくは、深度の不確実性によって決定する。親指の規則のように、好ましくは、各ステップにおける増幅係数の不確実性は、mkを誤って選択する確率が低くなるように、十分に小さくする。00102二ステップ三周波数階層ディエリアシングを実現する実施形態について、これより図6および図7A~図7Dを参照しながら説明する。二ステップ階層ディエリアシングでは、少なくともN=3の変調周波数を必要とする。このシステムの明白範囲全体は、fDによって決定される。これは3つの変調周波数の関数である。00103図3に示すように、以下では、いずれかの中間周波数fDEの位相θDEをディエリアシングするために、fDに第1位相θDを用い、そしてθDEに正しいディエリアシングインターバルを用いて、θDS≒θDEm2πとなるようにする。00104階層ディエリアシングの第2ステップにおいて、θDEの各ディエリアシングインターバルを用いて、θDS≒θEn2πとなるように正しいディエリアシングインターバルnを求めることによって、有効周波数fEの有効位相θEをディエリアシングする。00105これより図7A~図7Dについて検討する。2つのディエリアシングステップを組み合わせることによって、θEに対する最終的なディエリアシング値をとして決定することが可能になる。00106尚、ディエリアシングステップの増幅率は、それぞれ、fDEfDおよびfEfDEであることを注記しておく。有利なことに、この方法は、所望の大きな比率、を、θEにおけるノイズをそのような大きな比率で増幅することなく達成する。この有益な結果が得られるのは、ディエリアシングインターバルmおよびnを別個に決定し、方法ステップ毎に非常に小さな比率でノイズが増幅されるからである。00107二ステップ階層ディエリアシングのアルゴリズム例の詳細について、これより図7A~図7Dを参照しながら説明する。尚、これらのステップは、TOFシステム300によって、例えば、クロックユニット180および/またはモジュール310、320によって実行することが好ましいことは言うまでもない。本発明の実施形態は、好ましくは、少なくとも3つの変調周波数を用いる。3つの変調周波数をf1、f2、およびf3と仮定すると、TOFシステムの最大変調周波数fmにできるだけ近い有効周波数fEを得ることが望まれる。fDf1-f2を、全ディエリアシング範囲と関連付けられた最も遅い周波数と呼び、fDEf1-f3を中間周波数と呼ぶ。最終的な有効周波数は、fE3、またはf1、f2、およびf3の他の加重線形組み合わせとすることができる。00108図7Aに示すように、最初に周波数fDに対する位相θDを用いて、何らかの中間周波数fDEの位相θDEをディエリアシングし、更にθDS≒θEm2πとなるように位相θDEに対するディエリアシングインターバルmを補正することができる。図7Bに示すように、ここで、θDES≒θEm2πとなるように正しいディエリアシングインターバルnを求めることによって、θDEの各ディエリアシングインターバルを用いて、有効周波数fEの有効位相θEをディエリアシングすることができる。図7Cおよび図7Dは、位相θDESを用いて、個々の周波数fi3つの周波数に対してi=1,2,または3の位相θiをどのようにディエリアシングするかを示す。例えば、図7Cは、θDEおよびθiは異なる距離において折り返しそうであることを示す。つまり、θDEの最初のサイクルよりも多く位相をディエリアシングすることはできない。図7Aに示すようにθDSをディエリアシングするためには、図に示す4つのサイクルの全てに対してθDEをディエリアシングする必要がある。図7Dは、オフセットを補正した位相θioffsetを計算できることを示す。これは、θDESの各サイクルの開始において常にゼロ位相で開始する。そして、このオフセットを補償した位相を用いて、θDESの多数のサイクルにわたって位相θiをディエリアシングすることができる。00109このように、第1方法ステップでは、fDf1-f2を用いてfDEf1-f3をディエリアシングする。θ1をf1の位相とし、θ2をf2の位相とし、θ3をf3の位相とする。最初に、θ2を用いてθ1をアンラップし、θ1unwrap2θ1unwrap2θ12πθ1θ2を得て、更にθ3を用いてθ1をアンラップしてθ1unwrap3を得る必要がある。次いで、fDf1-f2に対する位相を、θDθ1unwrap2-θ2として求めることができ、そしてfDEf1-f3に対する位相を、θDEθ1unwrap3-θ3として求めることができる。00110ここで、θDをスケーリングし直してθDEと同じ傾きにして、をθDSを求める。ここで、最初のステップを完了すると、次に、m012についてを最小化することによって、正しいディエリアシングインターバルmを求めることができる。00111これより、本方法のステップ2について検討する。このステップは、fDEf1-f3からfE3をディエリアシングすることを伴う。fEをディエリアシングすることが望まれるが、fE3に対応する位相を、正しい折り返し方法によって得ることができないので、これを直接行うことはできない。代わりに本発明の実施形態は、f1、f2、およびf3を別個にディエリアシングし、アンラップ位相φ1θ1n12π、φ2θ2n22π、およびφ3θ3n32πを得る。00112fE3に対するアンラップ位相は、φE3のように計算することができる。00113これより、fii=1,2,3をディエリアシングしてアンラップ位相φiを得る動作について、図7Cおよび図7Dを参照しながら説明する。図7Cに示すように、θDEおよびθiは、周波数の差のために、異なるZ距離において折り返す可能性がある。これは、周波数に対して追加の拘束、例えば、θiがθDEの倍数であるという拘束を強いなければ、ディエリアシングの第2ステップにおいて問題を生ずる。それ以外では、このディエリアシング方法を直接、θDEを用いてθiをディエリアシングする第1ステップとして適用すると、θDEの最初のサイクルしかディエリアシングすることができない。これは、残りのサイクルでは、θiおよびθDEが同じ位置で開始せず、θDES≒θini2πという関係を満たすことができないからである。00114図7Dを参照すると、好ましくは、オフセット補償方法を用いて、周波数の選択を制限する追加の拘束を加えるのを避ける。最初に、θDESの折り返しによって生じたθiのオフセットを除去し、オフセットを補償した位相θioffsetを計算することができる。このオフセットを補償した位相θioffsetは、θDESの各サイクルの開始時に常にゼロ位相において開始する。次いで、ni012について、を最小化することによって、正しいディエリアシングインターバルを求めることができる。00115各周波数fiに対するアンラップ位相を次のように計算する。0011600117すると、fE3に対するアンラップ位相は、φE3となる。00118以上の好ましい実施形態の説明から、本発明は、ノイズが存在する場合でも機能するTOFシステムのための階層ディエリアシングを提供することが認められよう。好ましくは、遅いディエリアシング周波数、および長い距離を階層的にディエリアシングするために用いることができる少なくとも1つの中間周波数を求めるために、互いに近い周波数の数N、N≧3を用いる。二周波数ディエリアシングにおけるように非常に大きな比率でノイズを増幅するのではなく、本発明の実施形態は、各ディエリアシングステップにおいて小さい比率でノイズを増幅するに過ぎない。以下の特許請求の範囲において定義する本発明の主題および主旨から逸脱することなく、開示した実施形態には変更および変形を行うことができる。"