JP6761817B2 - 物体までの距離を算出するための方法 - Google Patents

物体までの距離を算出するための方法 Download PDF

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Description

本開示は、一般的なコンピュータビジョンシステムに関し、より詳細には、車両と物体又は点との間の距離を空間内で測定するためのセンサに関する。
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年５月１０日出願の米国特許仮出願第６２／１５９，２８６号の利益を主張するものであり、この出願を全体的に本願に引用して援用する。
ロボット車両及びドローンなどの無人車両は、通常、周囲環境における妨害物検出及びナビゲーションのためにコンピュータビジョンシステムを利用する。これらのコンピュータビジョンシステムは、さらに、通常、周囲環境から視覚データを取得するさまざまなセンサを使用し、コンピュータビジョンシステムは、周囲環境についての情報を集めるためにこれらのデータを処理する。たとえば、１つ以上の撮像センサを介して取得されたデータは、車両から周囲環境内の特定の物体又は点までの距離を決定するために使用され得る。
１つの実施形態では、物体までの距離を算出するための方法は、複数の投影ビームを複数の投影点の各々から投影するステップであって、複数の投影点は、画像取り込みデバイスのレンズ周りに配置され、複数の投影ビームのうち少なくとも２つのビームは、互いに平行である、投影するステップと、視野の画像を取り込むステップであって、物体を画像内に見ることができ、複数の投影ビームのうち少なくとも２つのビームによって生成された投影パターンもまた、画像内に見ることができる、取り込むステップと、画像内の情報を使用して物体までの距離を算出するステップとを含む。
別の実施形態では、コンピュータ可読記憶デバイスは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに物体までの距離を算出するための動作を実行させる複数の命令を記憶する。動作は、複数の投影ビームを複数の投影点の各々から投影するステップであって、複数の投影点は、画像取り込みデバイスのレンズ周りに配置され、複数の投影ビームのうち少なくとも２つのビームは、互いに平行である、投影するステップと、視野の画像を取り込むステップであって、物体を画像内に見ることができ、複数の投影ビームのうち少なくとも２つのビームによって生成された投影パターンもまた画像内に見ることができる、取り込むステップと、画像内の情報を使用して物体までの距離を算出するステップとを含む。
別の実施形態では、物体までの距離を算出するための方法は、複数の投影ビームを複数の投影点の各々から投影するステップであって、複数の投影点は、画像取り込みデバイスのレンズ周りに配置され、複数の投影ビームのうち少なくとも１つのビームは、レンズの中心を通過する軸から径方向外側に延びる線に対して第１の角度だけずれている、投影するステップと、視野の画像を取り込むステップであって、物体を画像内に見ることができ、複数の投影ビームのうち少なくとも１つのビームによって生成された投影パターンもまた画像内に見ることできる、取り込むステップと、画像内の情報を使用して物体までの距離を算出するステップとを含む。
本開示の教示は、添付の図に関連して以下の詳細な説明を考慮することによって容易に理解され得る。
本開示の光学構成を生成するために使用することができる距離センサの１つの実施形態の断面図である。 図１Ａの距離センサの上面図である。 図１の距離センサによって、又は類似の能力を有する距離センサによって、投影することができるパターンの第１の実施形態である。 図１の距離センサによって、又は類似の能力を有する距離センサによって、投影することができるパターンの第２の実施形態である。 図１の距離センサによって、又は類似の能力を有する距離センサによって、投影することができるパターンの第３の実施形態である。 背中合わせに装着された図１の距離センサのうち２つによって、又は背中合わせに装着された類似の能力を有する２つの距離センサによって、投影することができるパターンの第４の実施形態である。 図１の距離センサによって、又は類似の能力を有する距離センサによって、投影することができるパターンの第５の実施形態である。 二対の平行パターンが投影されている例示的な視野を示す図である。 センサから物体又は点までの距離を空間内で算出するための方法の流れ図である。 図８に示された方法においてセンサから物体又は点までの距離が、算出され得る三角法技術を示す図である。 本開示の光学構成を生成するために使用することができる距離センサの第２の実施形態である。 図１０の距離センサによって投影され得る例示的な投影パターンの上面図である。 図１０の距離センサによって投影され得る別の例示的な投影パターンの上面図である。 本開示の光学構成を生成するために使用することができる距離センサの別の実施形態の上面図である。 投影ビームと径方向の準線の間の様々な異なる傾斜の角度を使用して生成され得る例示的な投影パターンを示す図である。 投影ビームと径方向の準線の間の様々な異なる傾斜の角度を使用して生成され得る例示的な投影パターンを示す図である。 投影ビームと径方向の準線の間の様々な異なる傾斜の角度を使用して生成され得る例示的な投影パターンを示す図である。 投影ビームと径方向の準線の間の様々な異なる傾斜の角度を使用して生成され得る例示的な投影パターンを示す図である。 センサから物体又は点までの距離を空間内で算出するための方法１５００流れ図である。 本明細書に説明する機能を実行する際に使用するのに適した汎用コンピュータの高レベルブロック図である。 一対の平行な投影平面を使用して物体までの距離を算出するための関連パラメータを示す図である。 図１７の撮像センサから図１７の物体までの距離を算出するためのアルゴリズムの１つの実施形態を示す図である。 図１０及び１３のセンサを使用して物体までの距離を算出するための簡単なアルゴリズムを導き出すことができる概念を示す図である。 図１０及び１３のセンサを使用して物体までの距離を算出するための簡単なアルゴリズムを導き出すことができる概念を示す図である。 例示的な距離センサに拡張される図１９Ａ〜１９Ｂの概念を示す図である。
理解を容易にするために、同一の参照番号が、可能な場合に、図に共通する同一の要素を示すために使用されている。
１つの実施形態では、本開示は、距離センサに関する。距離センサは、コンピュータビジョンシステムが車両から周囲環境内の特定の物体又は点までの距離を決定するのを助けるために無人車両において使用され得る。たとえば、距離センサは、１つ以上の光ビームを物体又は点上に投影し、次いで、飛行時間（ＴＯＦ）、反射された光（たとえばレーダ）の分析又は他の手段にしたがって距離を算出することができる。しかし、このタイプの従来の距離センサは、かさばる傾向があり、したがって小型車両に使用するには適さないことがある。さらに、センサは、製造するのが非常に高価であり、限定された視野を有する傾向があり得る。たとえば、複数の従来の撮像センサの配置を使用しても、３６０度未満の視野しか提供されない。
本開示の実施形態は、２０１５年１０月２２日出願の米国特許出願第１４／９２０，２４６号に開示された距離センサのいずれかなどの小型の距離センサの光学構成の改良を提供する。たとえば、図１Ａ及び図１Ｂは、本開示の光学構成を生成するために使用することができる距離センサ１００の１つの実施形態を示す。特に、図１Ａは、距離センサ１００の断面図を示し、一方で図１Ｂ、図１Ａの距離センサ１００の上面図である。距離センサ１００は、たとえば、無人車両に装着され得る。
図１Ａでは、距離センサ１００は、小型のハウジング１０２内に配置された複数の構成要素を備える。構成要素は、少なくとも１つの光源１０４と、これ以後第１の回折光学素子１０６と称される第１のビーム分割手段と、これ以後第２の回折光学素子１０８１〜１０８ｎと称される（さらに、これ以後集合的に「第２の回折光学素子１０８”」と称される）第２のビーム分割手段の配列と、広角レンズ１１２を含む撮像センサ１１０とを備える。
構成要素は、中央軸Ａ−Ａ’の周りにほぼ対称的に配置される。１つの実施形態では、中央軸Ａ−Ａ’は、撮像センサ１１０の光学軸と一致する。１つの実施形態では、光源１０４は、中央軸Ａ−Ａ’の第１の端部に配置される。１つの実施形態では、光源１０４は、中央軸Ａ−Ａ’に沿って光の単一ビームを発するレーザ光源である。これ以後、光源１０４によって発せられた単一ビームはまた、「一次ビーム」と称され得る。１つの実施形態では、光源１０４は、人間の視覚に対して比較的安全であることが知られている波長の光を発する（たとえば赤外線）。別の実施形態では、光源１０４は、その出力の強度を調整するための回路を含むことができる。別の実施形態では、光源１０４は、パルス式に光を発し、それによって画像取り込みに対する周囲光の影響を軽減することができる。
第１の回折光学素子（ＤＯＥ）１０６は、光源１０４の近位（たとえば光源１０４によって発せられた光が伝播する方向に対して、光源１０４の「正面」）に中央軸Ａ−Ａ’に沿って配置される。特に、第１のＤＯＥ１０６は、光源１０４によって発せられた単一の光ビームをとらえ、単一又は一次ビームを複数の二次ビームに分割するように配置される。１つの実施形態では、中央軸Ａ−Ａ’と二次ビームの各々との間の角度は等しい。第１のＤＯＥ１０６は、一次ビームを、異なる方向に一次ビームから分岐する複数の二次ビームに分割することができる任意の光学構成要素である。たとえば、１つの実施形態では、第１のＤＯＥ１０６は、円すい鏡又はホログラフィフィルムを含むことができる。この場合、複数の二次ビームは、円錐形状で配置される。別の実施形態では、一次ビームは、回折以外の手段によって分割され得る。
二次ＤＯＥ１０８の配列は、第１のＤＯＥ１０６の近位（たとえば光源１０４によって発せられた光が伝播する方向に対して、ＤＯＥ１０６の「前」）に中央軸Ａ−Ａ’に沿って配置される。特に、第２のＤＯＥ１０８の配列は、第１のＤＯＥ１０６が、光源１０４と、第２のＤＯＥ１０８の配列との間に配置されるように配置される。図１Ｂにより明確に示すように、１つの実施形態では、第２のＤＯＥ１０８は、リング形状配列で配置され、このとき中央軸Ａ−Ａ’は、リングの中心を通り抜け、第２のＤＯＥ１０８はリング周りに定間隔で離間される。たとえば、１つの実施形態では、第２のＤＯＥ１０８は、リング周りに約３０度離して離間される。１つの実施形態では、第２のＤＯＥ１０８の配列は、光源１０４によって発せられた光が伝播する方向に対して、撮像センサ１１０の主点（すなわち光学軸Ａ−Ａ’が画像平面と交差する点）の「後方」に配置される。
各々の第２のＤＯＥ１０８は、第１のＤＯＥ１０６によって生み出された二次ビームの１つをとらえ、この二次ビームを複数の（たとえば、２つ又はそれ以上の）三次ビームに分割し、この三次ビームは、第２のＤＯＥ１０８から離れるように径方向に向けられる。したがって、各々の第２のＤＯＥ１０８は、センサ１００の投影点を画定し、この投影点から、投影ビーム（又は三次ビーム）のグループが、視野内に発せられる。１つの実施形態では、各々それぞれの複数の三次ビームは、約１００度の範囲を対象とするように広がる。第２のＤＯＥ１０８は、それぞれの二次ビームを、異なる方向に二次ビームから分岐する複数の三次ビームに分割することができる任意の光学構成要素である。たとえば、１つの実施形態では、各々の第２のＤＯＥは、円すい鏡又はホログラフィフィルムを含むことができる。しかし、他の実施形態では、二次ビームは、回折以外の他の手段によって分割される。
１つの実施形態では、各々複数の三次ビームは、ファンパターン又は径方向パターンで配置され、このときビームの各々の間に等しい角度を有する。１つの実施形態では、第２のＤＯＥ１０８の各々は、表面上に異なる視覚パターンを作り出す三次ビームを投影するように構成される。たとえば、１つの二次ＤＯＥ１０８は、ドットのパターンを投影することができ、一方で別の第２のＤＯＥ１０８は、線又は「ｘ」のパターンを投影することができる。
撮像センサ１１０は、第２のＤＯＥ１０８の配列の中央に（たとえば、光源１０４によって発せられた光が伝播する方向に対して、第２のＤＯＥ１０８の配列の少なくとも部分的に「前」）に中央軸Ａ−Ａ’に沿って配置される。１つの実施形態では、撮像センサ１１０は、静止カメラ又はビデオカメラなどの画像取り込みデバイスである。上記で論じたように、撮像センサ１１０は、半球視野を作り出す、魚眼レンズなどの広角レンズを含む。１つの実施形態では、撮像センサ１１０は、距離センサ１００から物体又は点までの距離を算出するための回路を含む。別の実施形態では、撮像センサは、取り込まれた画像をネットワークを介してプロセッサに送るためのネットワークインタフェースを含み、この場合プロセッサは、距離センサ１００から物体又は点までの距離を算出し、次いで、算出された距離を距離センサ１００に戻す。
したがって、１つの実施形態では、距離センサ１００は、単一光源（たとえば光源１０４）を使用して、投影ビーム（たとえばドット又は線のパターンを含む）のセットがそこから発せられる複数の投影点を生み出す。投影ビームのうち１つ以上は、投影平面を形成することができる。１つの実施形態では、投影平面の少なくとも１つは、センサ１００の中央軸Ａ−Ａ’に平行である。別の実施形態では、この投影平面は、（たとえば、平面が図１に垂直に向けられるように）投影点のうち単一のもの又はＤＯＫ１０８から投影される。
距離センサ１００から物体までの距離は、（２０１５年１０月２２日出願の米国特許出願第１４／９２０，２４６号に説明されるように）視野内の投影ビームの外観から算出され得る。特に、第１及び第２のＤＯＥの使用は、光源によって発せられた光の単一ビームから、レンズ周りに複数の投影点を生成することを可能にする。これにより、距離センサ１００は、広い視野内で距離を測定しながら相対的に小型の物理的形状及び大きさ（form factor）を維持することが可能になる。撮像センサ１１０及び光源１０４はまた、設計をより小型化するために同じ平面内に装着することができるが、１つの実施形態では、第２のＤＯＥ１０８１−１０８ｎは、（たとえば、視野の深さ角度が、完全な１８０度に近い、又は一部の場合ではさらにそれより大きくなるように）投影ビームによって対象とされ得る視野を増大させるために、撮像センサ１１０の主点の後方に配置される。
さらに、第２のＤＯＥ１０８の各々が異なるパターンの三次ビームを投影するため、撮像センサ内の回路は、取り込まれた画像内のどのビームが、第２のＤＯＥ１０８のどれによって作り出されたかを容易に決定することができる。これは、距離算出を容易にし、これは、以下にさらに詳細に論じられる。
センサ１００が、単一光源１０４だけを含む（センサ１００内の構成要素の総数を低減する）ものとして示されているが、代替の実施形態では、センサは複数光源を含むことができる。この場合、第１のＤＯＥ１０６は、必要ではない。その代わり、１つの実施形態では、複数光源の各々の光源が、（図１Ａ及び図１Ｂ内の第２のＤＯＥ１０８の配列などの）ＤＯＥの配列内の１つのＤＯＥに対応することができる。とりわけ、この構成は、（たとえば、配列内の各々のＤＯＥによって画定された１つの投影点などの）複数の投影点を撮像センサのレンズ周りに依然として生み出し、そこから、投影ビームのセットが発せられ得る。
いくつかの実施形態では、距離センサ１００は、平行パターンを視野内に形成する投影ビームを生み出すように構成され得る。図２は、たとえば、図１の距離センサ１００によって、又は類似の能力を有する距離センサによって、投影され得るパターン２００の第１の実施形態を示す。図２もまた、レンズ１１２、並びにＤＯＥ又は投影点のうち２つ１０８１及び１０８ｎ（これ以後集合的に「投影点１０８」と称される）を含む図１の距離センサ１００の構成要素のいくつかを分解図で示す。
全て示すと、パターン２００は、投影ビームの２つのセット２０２１及び２０２ｎ（これ以後集合的に「セット２０２」と称される）を含む。１つの例では、投影ビームの各々のセット２０２は、平面を形成するようにセンサ１００の投影点１０８のうち１つから径方向に広がる。また示されるように、投影点１０８は、センサ１００の中央軸Ａ−Ａ’周りに互いから約１８０度離して離間されるので、投影ビームの２つのセット２０２によって画定された平面は、互いにほぼ平行である。
複数対のＤＯＥを可能にすることによって、ＤＯＥの各対におけるＤＯＥが、中央軸Ａ−Ａ’周りに互いから約１８０度離して離間される場合、複数の平行な投影パターン又は平面が、生み出され得る。図３は、たとえば、図１の距離センサ１００によって、又は類似の能力を有する距離センサによって、投影され得るパターン３００の第２の実施形態を示す。図３もまた、レンズ１１２を囲むレンズ１１２、及びＤＯＥ又は投影点１０８を含む図１の距離センサ１００の構成要素のいくつかの分解図における上面図である。
全て示すと、パターン３００は、投影ビームの複数の平行な対を備え、ｆ１及びｆ２を通る破線ａ１及びａ２の対によって示されている。図２におけるように、投影ビーム（たとえば、ａ１及びａ２の各対によって画定された平面は、対応する投影点１０８がセンサ１００の中央軸Ａ−Ａ’周りに互いから約１８０度離して離間されるので、互いにほぼ平行である。
いくつかの実施形態では、一対の平行パターンを構成する各々のパターン又は平面は、１つの光源及び１つのＤＯＥではなく、少なくとも２つの光源及び２つのＤＯＥ又は投影点を使用して生成される。これは、いくつかの光源は、ＤＯＥと共に動作するときでも、９０度よりも大きい弧で広がる投影ビームのセットを生成することができない場合があるからである。図４は、たとえば、図１の距離センサ１００によって、又は類似の能力を有する距離センサによって投影され得るパターン４００の第３の実施形態を示す。図４もまた、レンズ１１２及び４つのＤＯＥ又は投影点１０８１〜１０８ｎ（これ以後集合的に「投影点１０８」と称される）を含む図１の距離センサ１００の構成要素の一部を分解図で示す。１つの実施形態では、ＤＯＥ１０８の各々は、センサ１００の異なる光源（図示せず）に対応する。
示されるように、パターン４００は、２つの投影パターン又は平面４０２１及び４０２２（これ以後集合的に「投影平面４０２」と称される）を含む。１つの例では、各々の投影平面４０２は、センサ１００の投影点４０８の１つから径方向に広がる投影ビームの２つのセット４０４１及び４０４２、又は４０４ｎ−１及び４０４ｎ（これ以後集合的に「セット４０４」と称される）を含む。この場合、投影ビームの各々のセット４０４は、約９０度の弧で広がり、セット４０４の各対は、１つの投影平面４０２に対応する約１８０度の弧に及ぶ。示されるように、投影平面４０２は、投影点４０８がセンサ１００の中央軸Ａ−Ａ’周りに互いから約１８０度離して離間されるので、互いにほぼ平行である。
別の実施形態では、図１に示されたセンサ１００に類似する２つのセンサは、背中合わせに装着され得、光源及びＤＯＥが視野内の約３６０度を対象とする投影パターンを生み出すことを可能にする。図５は、たとえば、背中合わせに装着された図１の２つの距離センサ１００１及び１００２（これ以後集合的に「距離センサ１００」と称される）によって、又は背中合わせに装着された類似の能力を有する２つの距離センサによって投影され得るパターン５００の第４の実施形態を示す。図５もまた、各々のセンサ１００のレンズ及び４つのＤＯＥ又は投影点を含む図１の距離センサ１００の構成要素の一部を分解図で示す。１つの実施形態では、ＤＯＥの各々は、関連するセンサ１００の異なる光源（図示せず）に対応する。
示されるように、パターン５００は、４つの投影パターン又は平面５０２１〜５０２４（これ以後集合的に「投影平面５０２」と称される）を備える。１つの例では、各々の投影平面５０２は、関連するセンサ１００の投影点の１つから径方向に広がる投影ビームの２つのセットを含む。この場合、図４にあるように、投影ビームの各々のセットは、約９０度の弧で広がり、各々の対応する投影平面５０２は、約１８０度の弧に及ぶ。２つのそのような投影平面５０２が、背中合わせで投影されるとき、示したように、約３５０度の弧が、対象とされ得る。したがって、互いにほぼ平行である２つの３６０度の投影平面が、生成され得る。
別の実施形態では、１つのＤＯＥ又は投影点は、複数の投影平面がいくらかの角度だけ互いからずれている複数の投影平面を生成することができる。さらに、複数の投影平面をそれぞれ生成する２つのＤＯＥ又は投影点を使用して、投影平面の複数の平行な対を生成することもできる。図６は、たとえば、図１の距離センサ１００によって、又は類似の能力を有する距離センサによって、投影され得るパターン６００の第５の実施形態を示す。図６もまた、レンズ１１２及び２つのＤＯＥ又は投影点１０８１及び１０８ｎ（これ以後集合的に「投影点１０８」と称される）を含む図１の距離センサ１００の構成要素の一部を分解図で示す。１つの実施形態では、ＤＯＥ１０８の各々は、センサ１００の異なる光源（図示せず）に対応する。
示されるように、パターン６００は、（上記で説明したように、各々の個々の投影平面は、投影点１０８から１８０度までの弧で広がる投影ビームのセットを含む）投影平面の複数対６０２１〜６０２ｎ（これ以後集合的に「対６０２」と称される）を含む。この場合、各々の投影点１０８は、投影平面の各々の対６０２における投影平面の１つを生成する。さらに、各々の投影点１０８は、個々の投影ビームが広がる方向にほぼ直交する方向に互いから広がる複数の投影平面を生成する。たとえば、図６では、投影点１０８によって生成される個々の投影ビームは、ｚ軸に沿った方向に径方向に広がり、一方で投影点１０８によって生成された複数の投影平面は、ｘ軸に沿った方向に広がる。
図７は、実線パターンを含む二対の平行パターン７０２１及び７０２２（これ以後集合的に「平行パターン７０２」と称される）が投影されている例示的な視野７００を示す図である。距離が変化しても投影パターン７０２が常に連続的な直線であるので、視野内の物体までの距離は、平行パターン７０２の横移動によって容易に検出することができる。物体のサイズ及び寸法もまた、直接算出することができる。
図１７は、たとえば、一対の平行な投影平面１７００１及び１７００２（これ以後集合的に「投影平面１７００」と称される）を使用して物体までの距離を算出するための関連パラメータを示す図である。示されるように、投影平面は、距離センサの撮像センサ１７０４から距離Ｄに配置される物体１７０２の上へ一対の平行な線を投影する。投影平面１７００は、投影間隔ａだけ離して離間されており、間隔の中点（又は投影中心）は、軸Ｂ−Ｂ’によって定められる。距離φは、距離センサの軸Ｂ−Ｂ’と中央軸Ａ−Ａ’の間に存在する。投影点１７０６１〜１７０６ｎ（これ以後集合的に「投影点１７０６」と称される）は、撮像センサ１７０４の前に距離ｂで設定される。
図１８は、図１７の撮像センサ１７０４から図１７の物体１７０２までの距離Ｄを算出するためのアルゴリズムの１つの実施形態を示す。図１７に示されたパラメータに加えて、図１８は、投影点１７０６によって発せられた光の部分（すなわち投影間隔ａだけ離されている投影平面）が物体１７０２によって反射され、撮像センサ１７０４に戻りの光として戻ることを示す。戻りの光のビームは、撮像センサ１７０４によって取り込まれる画像によって与えられる距離θだけ離される。
距離センサの軸Ｂ−Ｂ’と中央軸Ａ−Ａ’の間の距離φが、ゼロであると知られているとき、（ａ／２）／Ｄ＝ｔａｎ（θ／２）である。したがって、撮像センサ１７０４から物体１７０２までの距離Ｄは、Ｄ＝（ａ／２）／ｔａｎ（θ／２）として算出することができる。また、ａ＜＜Ｄであるとき、Ｄ＝ａ／ｔａｎ（θ）である。
距離センサの軸Ｂ−Ｂ’と中央軸Ａ−Ａ’間の距離φが、ゼロでない数である知られているとき、θ＝（θ／２＋φ）−（−θ／２＋φ）であるとき、Ｄ＝ａ／ｔａｎ（θ）である。
図８は、センサから物体又は点までの距離を空間内で算出するための方法８００の流れ図を示す。１つの実施形態では、方法８００は、（図１Ａ〜１Ｂに示す撮像センサ１１０などの）撮像センサ内に組み込まれたプロセッサ又は図１６に示し、以下に論じる汎用コンピューティングデバイスによって実行され得る。
方法８００は、ステップ８０２において始まる。ステップ８０４では、光源は、光の一次ビームを生成するように作動される。１つの実施形態では、単一の一次ビームが、単一光源によって生成されるが、他の実施形態では、複数の一次ビームが、複数光源によって生成される。１つの実施形態では、光源又は複数光源は、レーザ光源を含む。
任意選択のステップ８０６では、一次ビームは、一次ビームがそれに沿って伝播する経路内に配置された第１のビーム分割手段（たとえば回折光学素子）を使用して複数の二次ビームに分割される。第１のビーム分割手段は、たとえば、円すい鏡でよい。ステップ８０６は、たとえば、（撮像センサがその一部である）距離センサが単一光源のみを含むときに実行される。
ステップ８０８では、複数の二次ビーム内の各々のビームは、ビーム分割手段の配列内の第２のビーム分割手段（たとえば第２の回折光学素子）を使用して複数の投影ビーム又は三次ビームに分割される。１つの実施形態では、複数の第２のビーム分割手段は、リングとして配置され、それにより、各々の第２のビーム分割手段は、第２のビームの１つがそれに沿って伝播する経路内に配置される。１つの実施形態では、第２のビーム分割手段の少なくとも一部は、円すい鏡である。１つの実施形態では、距離センサが複数光源を備える場合、方法８００は、ステップ８０４からステップ８０８に直接進むことができる。この場合、（複数光源を使用して生成された）複数の一次ビームの各々の一次ビームは、第２のビーム分割手段の１つによって複数の投影ビームに直接的に分割される。
ステップ８１０では、物体又は点の少なくとも１つの画像が、取り込まれる。画像は、物体又は点上に、及び周囲空間上に投影されるパターンを含む。パターンは、投影ビームの各々が、一連のドット、線又は他の形状を物体、点、又は周囲空間上に投影することによって作り出される。１つの例では、たとえば、図２〜図７に示されるように、パターンは、一対以上の平行な投影ビーム又は投影平面を含む。
ステップ８１２では、センサから物体又は点までの距離が、ステップ８１０において取り込まれた画像からの情報を使用して算出される。１つの実施形態では、三角法技術が、距離を算出するために使用される。たとえば、センサによって投影されたパターンの部分間の関係が、算出の基礎として使用され得る。
方法８００は、ステップ８１４において終了する。こうして、方法８００は、図１Ａ〜１Ｂに示すセンサ、又は類似の能力を有するセンサと組み合わせて、画像取り込み及び算出の単一のサイクルにおいてセンサから物体又は点までの距離を空間内で測定することができる。
図９は、たとえば、センサから物体又は点までの距離が、ステップ８１２においてそれによって算出することができる三角法技術を示す。特に、図９は、図１の例示的な撮像センサ１１０と共に、第２の回折光学素子１０８１及び１０８２の２つによって画定され得る投影点のうち２つを示す。投影点は、撮像センサ１１０から等しい距離ｘで離間され、それにより、２つの投影点（たとえばｘ＝ｓ／２）の間のｓの距離が存在するようになる。投影点の各々は、それぞれの投影ビーム９００１及び９００２を発し、これらのビームは、物体上に入射してそれぞれの点９０２１及び９０２２（たとえばドット又は線）を一パターンとして作り出す。これらの点９０２１及び９０２２は、撮像センサ１１０によって検出され、撮像センサ１１０と物体の間の距離Ｄを以下の通りに算出するために使用され得る：
Ｄ＝ｓ／（−ｔａｎα２＋ｔａｎα１＋ｔａｎθ２＋ｔａｎθ１） （式１）
式中、α２は、投影ビーム９００２と第２の回折光学素子１０８２の中央軸ｃ２との間に形成された角度であり、α１は、投影ビーム９００１と第２の回折光学素子１０８１の中央軸ｃ１との間に形成された角度であり、θ２は、撮像センサ１１０の中央光学軸Ｏと、撮像センサ１１０が投影ビーム９００２によって作り出された点９０２２を知覚する角度との間に形成された角度であり、θ１は、撮像センサ１１０の中央光学軸Ｏと、撮像センサ１１０が、投影ビーム９００１によって作り出された点９０２１を知覚する角度との間に形成された角度である。
式１は、以下の関係から導き出される。
Ｄ＊ｔａｎα１＋Ｄ＊ｔａｎθ１＝ｘ （式２）
Ｄ＊ｔａｎα２＋Ｄ＊ｔａｎθ２＝ｓ−ｘ （式３）
式２及び３は、（たとえばドットのパターンを含む）投影パターン源から、投影パターンがその上に投影される物体までの距離を算出することを可能にする。距離は、光点がその源周りの種々の投影点によって発せられたときに投影パターンを形成する光点（たとえばドット）間の位置関係に基づいて算出される。この実施形態では、光点間の位置関係は、先験的に知られている（すなわち算出の一部として測定されない）。
別の実施形態では、距離算出は、投影点又はＤＯＥ１０８に対して撮像センサ１１０のある角度傾斜させることによって異なる環境内で容易にすることができる。図１０、たとえば、本開示の光学構成を生成するために使用することができる距離センサ１０００の第２の実施形態を示す。距離センサ１０００は、図１のＡ及び１Ｂの距離センサ１００類似するやり方で構成することができるが、図１０の説明は、説明を簡単にするために単純化されている。
図１０に示されるように、距離センサ１０００は、小型のハウジング１００２内に配置された複数の構成要素を備える。ハウジング１００２は、光源と、第１のビーム分割手段又は第１のＤＯＥと、第２のビーム分割手段の配列（これ以後第２の回折光学素子１００８１〜１００８ｎと称される（そして、これ以後集合的に「第２のＤＯＥ１００８」と称される））と、広角レンズ１０１２を含む撮像センサ１０１０とのうち少なくとも１つを収容することができる。
構成要素は、中央軸Ａ−Ａ’の周りにほぼ対称的に配置される。１つの実施形態では、中央軸Ａ−Ａ’は、撮像センサ１０１０の光学軸と一致する。図示されていないが、光源は、中央軸Ａ−Ａ’の第１の端部に配置され、第１のＤＯＥは、含まれている場合、光源の近位（たとえば光源によって発せられた光が伝播する方向に対して、光源の「正面」）に中央軸Ａ−Ａ’に沿って配置される。特に、第１のＤＯＥは、単一の光源によって発せられた単一の光ビームをとらえ、単一又は一次ビームを複数の二次ビームに分割するように配置される。
第２のＤＯＥ１００８の配列は、第１のＤＯＥの近位（たとえば単一の光源によって発せられた光が伝播する方向に対して、第１のＤＯＥの「前」）に中央軸Ａ−Ａ’に沿って配置される。１つの実施形態では、第２のＤＯＥ１００８は、リング形状配列で配置され、このとき中央軸Ａ−Ａ’は、リングの中心を通り抜け、第２のＤＯＥ１００８はリング周りに定間隔で離間される。しかしながら、図１０に示されるように、中央軸Ａ−Ａ’に沿って配置されたセンサ１０００の部分（たとえば、少なくとも撮像センサ１０１０及びレンズ１０１２）は、中央軸Ａ−Ａ’が第２のＤＯＥ１００８の配列によって投影された投影平面に対して傾斜されるように、第２のＤＯＥ１００８の配列から独立して回転することができる。
１つの実施形態では、第２のＤＯＥ１００８は、リング周りに約３０度離して離間される。１つの実施形態では、第２のＤＯＥ１００８の配列は、単一の光源によって発せられた光が伝播する方向に対して、撮像センサ１０１０の主点（すなわち光学軸Ａ−Ａ’が画像平面と交差する点）の「後方」に配置される。
各々の第２のＤＯＥ１００８は、第１のＤＯＥによって生み出された二次ビームの１つをとらえ、この二次ビームを複数の（たとえば、２つ又はそれ以上の）三次ビームに分割し、この三次ビームは、第２のＤＯＥ１００８から離れるように径方向に向けられるように配置される。したがって、各々の第２のＤＯＥ１００８は、センサ１００の投影点を画定し、この投影点から、投影ビーム（又は三次ビーム）のグループが、視野内に発せられる。１つの実施形態では、各々それぞれの複数の三次ビームは、約１００度の範囲を対象とするように広がる。
１つの実施形態では、各々複数の三次ビームは、ファンパターン又は径方向パターンで配置され、このときビームの各々の間に等しい角度を有する。１つの実施形態では、第２のＤＯＥ１００８の各々は、表面上に異なる視覚パターンを作り出す三次ビームを投影するように構成される。たとえば、１つの第２のＤＯＥ１００８は、ドットのパターンを投影することができ、一方で別の第２のＤＯＥ１００８は、線又はｘのパターンを投影することができる。
図１０に示す構成は、中央軸Ａ−Ａ’から径方向外側に延びる線に対して傾斜されている又はある角度αだけずれているＤＯＥ１００８から投影された投影（又は三次）ビームという結果である。たとえば、図１１の上面図である例示的な投影パターン１１００は、図１０の距離センサ１０００によって投影され得る。示されるように、ＤＯＥ１００８の各々は、ビーム又は平面を作り出し、ＤＯＥ１００８３の場合、投影ビームは、１１０４として名付けられる。さらに示されるように、投影ビームは、センサ１０００の中央軸Ａ−Ａ’から径方向外側に直接延びる仮想の基準線１１０２に平行ではない。投影ビーム１１０４が基準線１１０２からずれている量又は角度αは、設定可能であり、たとえば、センサ１０００の中央軸Ａ−Ａ’が第２のＤＯＥ１００８の配列に対して傾斜される量に直接関連し得る。１つの例では、角度αは、ＤＯＥ１００８の各々によって生成される投影ビームごとに同じである。しかしながら、他の例では、角度αは、投影ビームの少なくとも２つについて異なっていてもよい。
投影ビームを構成する投影のアーチファクト（たとえば、ドット、ダッシュ、ｘなど）の各々が距離に関してセンサ１１００から移動する量は、角度αの大きさによって変わり得る。たとえば、角度αが増加するとき、センサ１１００からの距離に対しての投影のアーチファクトの移動も増加する。加えて、図１４Ａ〜図１４Ｄを参照して以下より詳細に説明されるように、線密度（たとえば、単一のＤＯＥによって投影される複数の投影ビームがどのくらい互いに近いか）は、角度αの増大とともに減少する。角度αを適切に設定することによって、個々の投影アーチファクトの容易な特定と実線パターンの容易な計算とを可能にする投影パターンを生成することができる。
図１２は、図１０の距離センサ１０００によって投影され得る別の例示的な投影パターン１２００の上面図である。この場合、各々のＤＯＥ１００８は、図１〜図７に関連して上記で論じたように、たとえば、平行ビーム又は平面のパターンを投影することができる。共通のＤＯＥによって投影された平行なビームの各々のパターン内で、各々のビーム（たとえば、例として、ＤＯＥ１００８３によって投影されたビーム１２０４を参照）は、同じ角度αだけ対応する基準線１２０２からずれている。したがって、開示した実施形態は、平行ビーム又は平面の投影とセンサの中央軸に対するこれらのビーム又は平面の傾斜を組み合わせる。
図１０は、ＤＯＥに対して中央軸に沿って位置するセンサの構成要素を傾斜させることによって中央軸に対して投影ビーム又は平面の傾斜を達成するが、この効果は、他の構成を用いて同様に達成することができる。図１３は、たとえば、本開示の光学構成を生成するために使用することができる距離センサ１３００の別の実施形態の上面図である。この場合、第２のＤＯＥ１３０８１〜１３０８ｎ（これ以後集合的に「第２のＤＯＥ１３０８」と称される）の配列のレイアウトは、複数の投影ビームを投影するように構成され得、投影ビームのうち少なくとも２つが、異なる量又は角度だけ中央軸Ａ−Ａ’から径方向外側に向かって延びる基準線１３０２からずれている。１つの実施形態では、この効果は、第２のＤＯＥ１３０８の半径距離を中央軸Ａ−Ａ’から変更することによって達成される。たとえば、ＤＯＥ１３０８９は、ＤＯＥ１３０８３よりも撮像センサのレンズ１３１２からさらに離して配置される。結果として、示されるように、ＤＯＥ１３０８９と基準線１３０２の間のずれ角度α１は、ＤＯＥ１３０８３と基準線１３０２の間のずれ角度α２よりも小さい。
投影ビームを傾斜させることによって、投影のアーチファクトの単一の線上で、重なっていない投影のアーチファクト（たとえば、ドット、ダッシュ、又はｘ）を用いて、あるものが物体までの距離を算出することを可能にする投影パターンを生成することができる。角度αを変更することによって、投影のアーチファクト間の重なりは、変わり得る。たとえば、図１４Ａ〜図１４Ｄは、投影ビームと径方向の準線の間の様々な異なる傾斜の角度を使用して生成され得る例示的な投影パターンを示す。特に、図１４Ａは、角度αが０度であるときの投影パターンを示し、図１４Ｂは、角度αが２０度であるときの投影パターンを示し、図１４Ｃは、角度αが４５度であるときの投影パターンを示し、図１４Ｄは、角度αが７０度であるときの投影パターンを示す。示されるように、傾斜の角度がより大きいと、投影のアーチファクトがより大きい重なりとなり、共通のＤＯＥによって投影される複数の投影ビームの線密度が減少する。
図１９Ａ及び１９Ｂは、図１０及び１３のセンサを使用して物体までの距離を算出するための簡単なアルゴリズムを導き出すことができる概念を示す。図１９Ａを参照すれば、ＯｐからＤまでのベクトルｒ０の高さｚ、深さｙ、及び長さｘは、以下の通りに計算され得る。
ｚ＝ｒ０ ｓｉｎθ （式４）
ｙ＝ｒ０ ｃｏｓθ ｓｉｎα （式５）
ｘ＝ｒ０ ｃｏｓθ ｃｏｓα （式６）
したがって、
ｒ０ ２＝ｘ２＋ｙ２＋ｚ２ （式７）
式４〜７は、距離センサによって発せられた傾斜した投影ビームの複数のパラメータの位置的な関係を説明する。
図１９Ｂを参照すれば、高さがｂだけ低減され、長さがａだけ増大されるとき、寸法は以下のように計算され得る。
ｚ−ｂ＝Ｒ０ ｓｉｎφ （式８）
ｙ＝Ｒ０ ｃｏｓφ ｓｉｎβ （式９）
ｘ＋ａ＝Ｒ０ ｃｏｓφ ｃｏｓβ （式１０）
したがって、
Ｒ０ ２＝（ｘ＋ａ）２＋ｙ２＋（ｚ−ｂ）２ （式１１）
式４及び式８から、
Ｒ０ ｓｉｎφ＋ｂ＝ｒ０ ｓｉｎθ （式１２）
が、導き出され得る。
式５及び式９から、
Ｒ０ ｃｏｓφ ｓｉｎβ＝ｒ０ ｃｏｓθ ｓｉｎα （式１３）
が、導き出され得る。
式６及び式１０から、
Ｒ０ ｃｏｓφ ｃｏｓβ−ａ＝ｒ０ ｃｏｓθ ｃｏｓα （式１４）
が、導き出され得る。
したがって、
Figure 0006761817
 となる。
β及びφは、撮像センサによって取り込まれた画像から測定され、ａ、ｂ、及びαは、撮像センサ／投影構成から知られており、θは、投影パターンから知られている。
図２０は、例示的な距離センサ２０００に拡張される図１９Ａ〜１９Ｂの概念を示す。例示的な距離センサ２０００は、光源２００２を含む光源のリング形状配列と、各々の光源（場合によってはビーム分割手段を含む）に対応する投影点２００４などの投影点と、（広角レンズを含む）撮像センサ２００６とを備える。例示的な距離センサ２０００は、仮想球形２００８を形成する光のパターンを投影するように構成される。
示されるように、投影点２００６などの距離センサ２０００の投影点は、撮像センサ２００６から距離Ｄ離れて配置された物体２０１０へ投影ビームを投影する。中央軸から径方向外側に延びる軸Ｂ−Ｂ’に対する投影ビームのある角度は、αによって定められる。投影ビームによって発せられた光の一部は、撮像センサ２００６に戻りの光のビームとして戻るように反射される。
図１５は、センサから物体又は点までの距離を空間内で算出するための方法１５００の流れ図を示す。１つの実施形態では、方法１５００は、（図１Ａ〜図１Ｂ及び図１０に示す撮像センサ１１０などの）撮像センサ内に組み込まれたプロセッサ又は図１６に示し、以下に論じる汎用コンピューティングデバイスによって実行され得る。
方法１５００は、ステップ１５０２において始まる。ステップ１５０４では、光源は、一次光ビームを生成するように作動される。１つの実施形態では、単一の一次ビームが、単一光源によって生成されるが、他の実施形態では、複数の一次ビームが、複数光源によって生成される。１つの実施形態では、光源又は複数光源は、レーザ光源を含む。
任意選択のステップ１５０６では、一次ビームは、一次ビームがそれに沿って伝播する経路内に配置された第１のビーム分割手段（たとえば回折光学素子）を使用して複数の二次ビームに分割される。第１のビーム分割手段は、たとえば、円すい鏡でよい。ステップ８０６は、たとえば、（撮像センサがその一部である）距離センサが単一光源のみを含むときに実行される。
ステップ１５０８では、複数の二次ビーム内の各々のビームは、ビーム分割手段の配列内の第２のビーム分割手段（たとえば第２の回折光学素子）を使用して複数の投影ビーム又は三次ビームに分割される。１つの実施形態では、複数の第２のビーム分割手段は、リングに配置され、それにより、各々の第２のビーム分割手段は、二次ビームの１つがそれに沿って伝播する経路内に配置される。１つの実施形態では、第２のビーム分割手段の少なくとも一部は、円すい鏡である。１つの実施形態では、距離センサが複数光源を備える場合、方法８００は、ステップ１５０４からステップ１５０８に直接進むことができる。この場合、（複数光源を使用して生成された）複数の一次ビームの各々の一次ビームは、第２のビーム分割手段の１つによって複数の投影ビームに直接的に分割される。
ステップ１５１０では、物体又は点の少なくとも１つの画像が、取り込まれる。画像は、物体又は点上に、及び周囲空間上に投影されるパターンを含む。パターンは、投影ビームの各々が、一連のドット、線又は他の形状を物体、点、又は周囲空間上に投影することによって作り出される。１つの例では、パターンは、たとえば、図１０〜図１４Ｄに示されるように、センサの「中央軸Ａ−Ａ’」から径方向外側に延びる仮想の基準線に対してずれている又は傾斜している１つ以上の投影ビームを含む。
ステップ１５１２では、センサから物体又は点までの距離が、ステップ１５１０において取り込まれた画像からの情報を使用して算出される。１つの実施形態では、図９に関連して上記に論じたもののような三角法技術が、距離を算出するために使用される。たとえば、センサによって投影されたパターンの部分間の位置的な関係が、算出の基礎として使用され得る。
方法１５００は、ステップ１５１４において終了する。こうして、方法１５００は、図１Ａ〜１Ｂ又は図１０に示すセンサ、又は類似の能力を有するセンサと組み合わせて、画像取り込み及び算出の単一のサイクルにおいてセンサから物体又は点までの距離を空間内で測定することができる。
図１６は、本明細書において説明する機能を実行する際に使用するのに適した汎用コンピュータの高レベルのブロック図を示す。図１６に示すように、システム１６００は、１つ以上のハードウェアプロセッサ要素１６０２（たとえば中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、又はマルチコアプロセッサ）と、メモリ１６０４、たとえばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又は読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）と、距離を算出するためのモジュール１６０５と、さまざまな入力／出力デバイス１６０６（たとえば、それだけに限定されないが、テープドライブ、フロッピー（登録商標）ドライブ、ハードディスクドライブ、又はコンパクトディスク（登録商標）ドライブを含む記憶装置、受信機、送信機、レンズ及び光学系、出力ポート、入力ポート、及びユーザ入力デバイス（キーボード、キーパッド、マウス、マイクロホンなど））とを備える。１つだけのプロセッサ要素が示されているが、汎用コンピュータは、複数のプロセッサ要素を使用してよいことに留意されたい。さらに、１つだけの汎用コンピュータが図に示されているが、上記で論じた方法が、特定の説明上の例に関して分散式又は並行式に実施される場合、すなわち上記の方法又は方法全体のステップが、複数の又は並行の汎用コンピュータにわたって実施される場合、この図の汎用コンピュータは、これらの複数の汎用コンピュータの各々を表すように意図される。さらに、１つ以上のハードウェアプロセッサは、仮想化された又は共通化されたコンピューティング環境を支持するのに利用され得る。仮想化されたコンピューティング環境は、コンピュータ、サーバ、又は他のコンピューティングデバイスを表す１つ以上の仮想機械を裏付けることができる。そのような仮想化された仮想機械では、ハードウェアプロセッサなどのハードウェア構成要素及びコンピュータ可読記憶デバイスは、仮想化され又は論理的に表され得る。
本開示は、ソフトウェア及び／又はソフトウェア及びハードウェアの組み合わせにおいて、たとえば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含むプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、又はハードウェアデバイス上に配備されるステートマシンを使用して実施することができ、汎用コンピュータ又は任意の他のハードウェアの等価物、たとえば上記で論じた方法に関係するコンピュータ可読命令は、上記で開示した方法のステップ、機能、及び／又は動作を実行するようにハードウェアプロセッサを構成するために使用され得ることに留意されたい。１つの実施形態では、距離を算出するための本発明のモジュール又はプロセス１６０５（たとえば、コンピュータ可読命令を含むソフトウェアプログラム）のための命令及びデータは、メモリ１６０４にロードされ、ハードウェアプロセッサ要素１６０２によって実行されて、例示的な方法８００及び１５００に関連して上記で論じたステップ、機能、又は動作を実施することができる。さらに、ハードウェアプロセッサが命令を実行して「動作」を実行するとき、これは、ハードウェアプロセッサが動作を直接的に実行すること、及び／又は動作を実行するように別のハードウェアデバイス又は構成要素（たとえばコプロセッサなど）と共に促し、方向付け、共働することを含むことができる。
上記で説明した方法に関するコンピュータ可読命令又はソフトウェア命令を実行するプロセッサは、プログラムされたプロセッサ又は専用のプロセッサとして認識され得る。したがって、本開示の（関連するデータ構造を含む）距離を算出するための本発明のモジュール１６０５は、実体的な又は物理的な（広く言えば非一時的な）コンピュータ可読記憶デバイス又は媒体、たとえば、揮発性メモリ、非揮発性メモリ、ＲＯＭメモリ、ＲＡＭメモリ、磁気又は光学ドライブ、デバイス、又はディスケット上などに記憶され得る。より詳細には、コンピュータ可読記憶デバイスは、コンピュータ又はアプリケーションサーバなどのプロセッサ又はコンピューティングデバイスによってアクセスされるデータ及び／又は命令などの情報を記憶する能力を提供する任意の物理的デバイスを備えることができる。
さまざまな実施形態が上記で説明されてきたが、これらは、限定的ではなく例としてのみ提示されていることを理解されたい。したがって、好ましい実施形態の広さ及び範囲は、上記で説明した例示的な実施形態のいずれにも限定されてはならず、以下の特許請求の範囲及びその等価物にしたがってのみ定義されなければならない。

Claims (9)

  1. 物体までの距離を算出するための方法であって、
    第１の複数の投影ビームを複数の投影点の第１の投影点から同時に投影するステップであって、前記複数の投影点は、画像取り込みデバイスのレンズ周りに配置され、前記第１の複数の投影ビームの各ビームは、物体に投影された時に互いに異なる可視パターンを作り出す投影パターンを前記画像取り込みデバイスの視野に投影し、前記第１の複数の投影ビームのうちの第１のビームは、前記レンズの中心を通過する軸から径方向外側に延びる線に対して第１の角度だけずれている、投影するステップと、
    視野の画像を取り込むステップであって、前記物体を前記画像内に見ることができ、前記第１のビームを含む前記第１の複数の投影ビームによって投影された投影パターンにより生成された集合投影パターンもまた前記画像内に見ることができる、取り込むステップと、
    前記画像内の情報を使用して前記物体までの前記距離を算出するステップと、
    を含み、
    第２の複数の投影ビームは、前記第１の複数の投影ビームと同時に、前記複数の投影点のうち第２の投影点から投影され、
    前記第２の複数の前記複数の投影ビームの第１のビームは、前記レンズの中心を通過する軸から径方向外側に延びる線に対して第２の角度だけずれており、
    前記第２の角度は、前記第１の角度よりも大きい、
    ことを特徴とする方法。
  2. 請求項１に記載の方法において、
    前記第１の複数の投影ビームのうち複数のビームは、前記レンズの中心を通過する軸から径方向外側に延びる線に対して前記第１の角度だけずれている、
    ことを特徴とする方法。
  3. 請求項１に記載の方法において、
    前記投影するステップは、前記複数の投影点に対して前記画像取り込みデバイスを傾斜させるステップを含む、
    ことを特徴とする方法。
  4. 請求項１に記載の方法において、
    前記投影するステップは、前記レンズの中心から異なる半径距離だけ前記複数の投影点を離間させるステップを含む、
    ことを特徴とする方法。
  5. 請求項１に記載の方法において、
    前記第１の複数の投影ビームのうち前記第１のビームは、前記複数の投影点のうち第２の投影点によって投影される第２の複数の投影ビームの第２のビームに平行に向けられている、
    ことを特徴とする方法。
  6. 請求項１に記載の方法において、
    前記第１の角度は２０度である、
    ことを特徴とする方法。
  7. 請求項１に記載の方法において、
    前記第１の角度は４５度である、
    ことを特徴とする方法。
  8. 請求項１に記載の方法において、
    前記第１の角度は７０度である、
    ことを特徴とする方法。
  9. 請求項１に記載の方法において、
    前記投影パターンは、前記視野上に投影される個々の形状の可視パターンを含む、
    ことを特徴とする方法。
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