CN102435169A - 距离图像传感器及距离图像生成方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种距离图像传感器及距离图像生成方法。距离图像传感器(100)具有衍射光学元件(131)及(132)，形成变更入射的平行光的前进方向的衍射光栅，以便在由x轴、y轴及z轴构成的坐标空间，入射进来的平行光被分割成多个分割光，并且使得由多个分割光形成的多个投光点在与z轴相交的规定的投光平面上划定的多个线段与x轴所成的多个角度成为规定的角度。进而，距离图像传感器(100)具有距离决定部(117)，基于由通过多个分割光在对象物上形成的多个投光点划定的多个线段相对于x轴的倾斜度，决定与多个投光点之间的多个距离。

Description

距离图像传感器及距离图像生成方法
技术领域
本发明涉及距离图像传感器和距离图像生成装置以及距离图像数据取得方法和距离图像生成方法。
背景技术
日本特开2006-153773号公报公开了一种距离图像传感器，该距离图像传感器具有：多个感光部，接受光，并且生成与接受到的光量相对应的电荷；及图像生成部，利用在感光部分别生成的电荷的组来计算与对象物之间的距离，并且生成将计算出的距离作为像素值的距离图像。
这里，由于日本特开2006-153773号公报所公开的距离图像传感器是TOF(Time of Flight：飞行时间)型传感器，因此需要特殊且高价的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)传感器或MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)扫描器。
为此，日本特开2006-153773号公报的距离图像传感器存在高价格的问题。
因此，本发明鉴于这种问题点，其目的在于提供低价格的距离图像传感器和距离图像生成装置以及距离图像数据取得方法和距离图像生成方法。
发明内容
为了实现上述目的，本发明所涉及的距离图像传感器的特征在于，具有：
平行光生成单元，在由x轴、y轴及z轴构成的坐标空间，生成向所述z轴方向前进的平行光；
衍射单元，形成变更生成的所述平行光的前进方向的衍射光栅，使得所述平行光生成单元生成的平行光被分割成多个分割光，并且使得由所述多个分割光形成的多个投光点在与所述z轴相交的规定的投光平面上划定的多个线段与所述x轴所成的多个角度成为规定的角度；
拍摄单元，对通过多个分割光在对象物上形成的多个投光点进行拍摄，该多个分割光是从所述衍射单元射出的；
距离测定单元，基于由所述拍摄单元拍摄到的多个投光点划定的多个线段相对于所述x轴的倾斜度，测定与所述多个投光点之间的多个距离；以及
距离图像生成单元，生成具有多个像素值的距离图像，该多个像素值与所述距离测定单元测定出的多个距离相对应。
另外，为了实现上述目的，本发明所涉及的距离图像生成方法的特征在于，具有：
平行光生成步骤，在由x轴、y轴及z轴构成的坐标空间，生成向所述z轴方向前进的平行光；
衍射步骤，形成有衍射光栅的衍射单元变更生成的所述平行光的前进方向，使得在所述平行光生成步骤中生成的平行光被分割成多个分割光，并且使得由所述多个分割光形成的多个投光点在与所述z轴相交的规定的投光平面上划定的多个线段与所述x轴所成的多个角度成为规定的角度；
拍摄步骤，对通过多个分割光在对象物上形成的多个投光点进行拍摄，该多个分割光是在所述衍射步骤中从所述衍射单元射出的；
距离测定步骤，基于由在所述拍摄步骤中拍摄到的多个投光点划定的多个线段相对于所述x轴的倾斜度，测定与所述多个投光点之间的多个距离；以及
距离图像生成步骤，生成具有多个像素值的距离图像，该多个像素值与在所述距离测定步骤中测定出的多个距离相对应。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的距离图像传感器投出点光束的投光面的一例的图。
图2A是表示搭载有第一实施方式所涉及的距离图像传感器的投影仪的一结构例的图。
图2B是表示第一实施方式的控制部的一结构例的硬件构成图。
图2C是表示第一实施方式的控制部具有的功能的一例的功能框图。
图3A是用于说明由第一实施方式的衍射光学元件进行的入射光束的多点分路的图。
图3B是表示通过第一实施方式的衍射光学元件分割后的光束的终点的一例的图。
图3C是表示第一实施方式的衍射光学元件具有的重复区域的一结构例的图。
图4A是表示配置在x轴负侧的衍射光学元件的起点、终点、方向比及方向余弦的一例的图。
图4B是表示配置在x轴正侧的衍射光学元件的起点、终点、方向比及方向余弦的一例的图。
图5A是表示投光到距离第一实施方式的衍射光学元件“4m”的投光面上的投光点的一例的图。
图5B是表示投光到距离第一实施方式的衍射光学元件“3m”的投光面上的投光点的一例的图。
图5C是表示投光到距离第一实施方式的衍射光学元件“2m”的投光面上的投光点的一例的图。
图5D是表示投光到距离第一实施方式的衍射光学元件“1m”的投光面上的投光点的一例的图。
图6A是表示由投光到距离第一实施方式的衍射光学元件“4m”的投光面上的第一投光点和第二投光点构成的点对的一例的图。
图6B是表示由投光到距离第一实施方式的衍射光学元件“3m”的投光面上的第一投光点和第二投光点构成的点对的一例的图。
图6C是表示由投光到距离第一实施方式的衍射光学元件“2m”的投光面上的第一投光点和第二投光点构成的点对的一例的图。
图6D是表示由投光到距离第一实施方式的衍射光学元件“1m”的投光面上的第一投光点和第二投光点构成的点对的一例的图。
图6E是表示从第一实施方式的衍射光学元件到投光面为止的距离L与由投光到投光面上的投光点划定的线段的dx/dy值之间的关系例的图。
图6F是表示从第一实施方式的衍射光学元件到投光面为止的距离的倒数1/L与dx/dy值之间的关系例的图。
图7是表示第一实施方式的距离图像传感器具有的控制部所执行的图像投影处理的一例的流程图。
图8A是表示搭载有第二实施方式所涉及的距离图像传感器的投影仪的一结构例的图。
图8B是表示第二实施方式的控制部具有的功能的一例的功能框图。
图9A是用于说明由第二实施方式的衍射光学元件进行的入射光束的多点分路的图。
图9B是表示由通过第二实施方式的衍射光学元件分割后的光束形成的投光点描画的规定的标志的一例的图。
图10A是表示投光到距离第二实施方式的衍射光学元件“1m”的投光面上的第一投光点和第二投光点的一例的图。
图10B是表示投光到距离第二实施方式的衍射光学元件“2m”的投光面上的第一投光点和第二投光点的一例的图。
图10C是表示投光到距离第二实施方式的衍射光学元件“3m”的投光面上的第一投光点和第二投光点的一例的图。
图10D是表示投光到距离第二实施方式的衍射光学元件“4m”的投光面上的第一投光点和第二投光点的一例的图。
图11A是表示距离第二实施方式的衍射光学元件“1m”的、投光有第一投光点和第二投光点的投光面的一例的图。
图11B是表示距离第二实施方式的衍射光学元件“2m”的、投光有第一投光点和第二投光点的投光面的一例的图。
图11C是表示距离第二实施方式的衍射光学元件“3m”的、投光有第一投光点和第二投光点的投光面的一例的图。
图11D是表示距离第二实施方式的衍射光学元件“4m”的、投光有第一投光点和第二投光点的投光面的一例的图。
图12A是表示示出了投光到距离第一实施方式的衍射光学元件“1m”的投光面上的第一投光点和第二投光点的拍摄图像的一例的图。
图12B是表示示出了投光到距离第一实施方式的衍射光学元件“2m”的投光面上的第一投光点和第二投光点的拍摄图像的一例的图。
图12C是表示示出了投光到距离第一实施方式的衍射光学元件“3m”的投光面上的第一投光点和第二投光点的拍摄图像的一例的图。
图12D是表示示出了投光到距离第一实施方式的衍射光学元件“4m”的投光面上的第一投光点和第二投光点的拍摄图像的一例的图。
图13A是表示搭载有第三实施方式所涉及的距离图像传感器的投影仪的一结构例的图。
图13B是表示第三实施方式的平行光生成部的一例的立体图。
图13C是表示第三实施方式的平行光生成部的一例的俯视图。
图14A是表示第四实施方式的平行光生成部的一例的立体图。
图14B是表示第四实施方式的平行光生成部的一例的俯视图。
图15A是表示搭载有第五实施方式所涉及的距离图像传感器的投影仪的一结构例的图。
图15B是表示第五实施方式的控制部具有的功能的一例的功能框图。
图16A是表示第五实施方式的平行光生成部的一例的立体图。
图16B是表示第五实施方式的平行光生成部的一例的俯视图。
图17是表示从第五实施方式所涉及的衍射光学元件射出扭转光束的一例的图。
图18A是表示第五实施方式的衍射光学元件的一例的图。
图18B是表示第五实施方式的衍射光学元件具有的衍射区域的一结构例的图。
图18C是表示重复区域的一结构例的图。
图19A是用于说明由第五实施方式的衍射光学元件进行的入射光束的多点分路的图。
图19B是表示通过第五实施方式的衍射光学元件分割后的光束的终点的一例的图。
图19C是表示第五实施方式的衍射光学元件的起点、终点、方向比及方向余弦的一例的图。
图20A是表示对第五实施方式的衍射光学元件所具有的衍射区域进行识别的索引的一例的图。
图20B是表示第五实施方式中的衍射区域的起点的x坐标值的一例的图。
图20C是表示第五实施方式中的衍射区域的起点的y坐标值的一例的图。
图20D是表示第五实施方式中的衍射区域的起点的z坐标值的一例的图。
图21A是表示第五实施方式中的衍射区域的终点的x坐标值的一例的图。
图21B是表示第五实施方式中的衍射区域的终点的y坐标值的一例的图。
图21C是表示第五实施方式中的衍射区域的终点的z坐标值的一例的图。
图22A是表示投光到距离第五实施方式的衍射光学元件“1m”的投光面上的投光点的一例的图。
图22B是表示投光到距离第五实施方式的衍射光学元件“2m”的投光面上的投光点的一例的图。
图22C是表示投光到距离第五实施方式的衍射光学元件“3m”的投光面上的投光点的一例的图。
图22D是表示投光到距离第五实施方式的衍射光学元件“4m”的投光面上的投光点的一例的图。
图22E是表示从第五实施方式的衍射光学元件到投光面为止的距离L与由投光面上的投光点和x轴所成的角度θ之间的关系例的图。
图22F是表示从第五实施方式的衍射光学元件到投光面为止的距离的倒数1/L与角度θ之间的关系例的图。
图23A是表示第六实施方式的平行光生成部的一例的立体图。
图23B是表示第六实施方式的平行光生成部的一例的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的最佳实施方式进行说明。
(第一实施方式)
本发明的第一实施方式所涉及的距离图像传感器100在如图1所示的xyz空间对对象物射出多个点光束(spot beam)，该多个点光束对投光面P1到P4形成多个各不相同的多个投光点，该投光面P1到P4与z轴垂直，并且与原点之间的距离(即z坐标值)不同。
接着，距离图像传感器100基于通过这些点光束在对象物上形成的多个投光点，测定(决定)多个距离，该距离是指，与形成有投光点的对象物上的点之间的距离。
此外，所谓的投光点，是指照度比周边区域的照度高出规定值的(即，被照亮的)区域，该周边区域是指，从投光点起规定距离以内的区域。
距离图像传感器100搭载在图2A所示的投影仪190上，具有控制部110、平行光生成部121和122、衍射光学元件(以下称为DOE：Diffractive Optical Element)131和132、以及拍摄部140。投影仪190除了距离图像传感器100以外，还具有：输入部191，输入与由投影仪190用户进行的操作相对应的操作信号；及投影部192，受控制部110控制，将图像投影到屏幕上。
以下，在对控制部110进行说明之前，对平行光生成部121和122、DOE131和132以及拍摄部140进行说明。
平行光生成部121和122例如由带准直镜(Collimator Lens)的激光二极管(以下称为LD：Laser Diode)构成。
平行光生成部121和122具有大致相同的波长，在z轴方向上前进的相干的(coherent)点光束分别入射至DOE131和132。
如图1所示，DOE131被设置在入射点光束的入射面的中心坐标为(-5，0，0)的位置，DOE132被设置在入射面的中心坐标为(+5，0，0)的位置。
DOE131和132上形成有多点分路衍射光栅。
如图3A所示，DOE131上形成有衍射光栅图案，该衍射光栅图案将由平行光生成部121生成的在z轴方向上前进的1根点光束分割成12根点光束，DOE132上也形成有同样的衍射光栅图案。
为此，由DOE131分割出的12根点光束(以下称为分割光束)对投光面P4形成如图3B所示的12个投光点EA1至EL1，该投光面P4处于在z轴方向上距离DOE131为“4米(以下标记为m)”的位置。
另外，从DOE132射出的12根分割光束也同样地，对投光面P4形成12个投光点EA2至EL2。
在DOE131的入射面上，如图3C所示的多个重复区域RR1形成为平铺状(即，彼此相邻)。
该重复区域RR1例如以比通常照射的激光光束的直径小很多的间距(pitch)排列。
在该重复区域RR1中，如图3C所示的12个要素区域A1至L1形成为平铺状。
在构成该重复区域RR1的要素区域A1至L1上，形成有如图4A的表所示的、在入射了向z轴方向前进的点光束时射出的分割光束方向各不相同的12种衍射光栅。
此外，图4A的表以入射点光束的点为起点，以投光面P4上的形成投光点的点为终点，并且以方向余弦表示从起点向终点的出射光的前进方向。
如图4A所示，要素区域A1在起点是以坐标值(-5，0，0)表示的位置的情况下，以射出的点光束的前进方向作为指向以坐标值(-1500，995，4000)表示的终点EA1的方向。
同样地，要素区域B1在起点是坐标值(-5，0，0)的情况下，将以射出的点光束的前进方向作为指向以坐标值(-500，995，4000)表示的终点EB1的方向。
进而，要素区域C1及D1将点光束的前进方向变更为指向使终点EB1的x坐标值分别平移“1000”及“2000”的终点EC1及ED1的方向。
另外，要素区域E1至H1将点光束的前进方向变更为指向使终点EA1至ED1的y坐标值分别平移“-1000”的终点EE1至EH1的方向，要素区域I1至L1将点光束的前进方向变更为指向使终点EA1至ED1的y坐标值分别平移“-2000”的终点EI1至EL1的方向。
此外，DOE131具有的要素区域的种类数并不限定于12个。
另外，在要素区域上形成的衍射光栅也可以由设置在构成DOE131的透明基板的表面上的二元式的(即，具有大致相同的深度)多个沟构成，也可以由不同深度的多个沟构成。
如图4B的表及图5A所示，若向z轴方向前进的点光束被输入到以坐标值(+5，0，0)表示的起点，则DOE132的要素区域A2至L2将射出的点光束的前进方向作为指向使在投光面P4上形成的终点EA1至EL1的y坐标值分别平移“+10”的点EA2至EL2的方向。
这里，例如，如终点EA1和EA2及EL1和EL2那样，若以从DOE131射出的分割光束(以下称为第一分割光束)的投光点(以下称为第一投光点)和从DOE132射出的分割光束(以下称为第二分割光束)的投光点(以下，第二投光点)即在y轴的正方向上位于比第一投光点靠上“+10”的点为点对，则以构成点对的第一投光点和第二投光点作为端点的线段相对于x轴垂直。
为此，如图5A至图5D及图6A至图6D所示，随着投光面与起点之间的距离从“4m”起减少，连接第一投光点和第二投光点的线段与x轴所成的角度从“90°”减少到“0°”，该第一投光点和第二投光点构成在投光面上形成的点对。
为此，线段的x轴方向(水平方向)的长度dx与线段的y轴方向(水平方向)的长度dy之比(以下称为dx/dy值)，如图6E所示那样与从起点到投光点为止的距离L成反比例，并且如图6F所示那样与从起点到投光点为止的距离L的倒数成正比例。
图2A的拍摄部140例如由数码相机构成，如图1所示，该拍摄部140以以下方式设置：光轴与z轴大致一致，主扫描方向与x轴平行，并且副扫描方向与y轴平行。
若从DOE131及DOE132对对象物射出第一分割光束及第二分割光束，拍摄部140被控制部110控制，对由第一分割光束及第二分割光束在对象物上形成的第一投光点及第二投光点进行拍摄。
图2A的控制部110例如如图2B所示那样，具有CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)110a、ROM(Read Only Memory：只读存储器)110b、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)110c、硬盘100d及输入输出端口(以下称为I/O端口)100e。
CPU110a通过按照保存在ROM110b或硬盘100d中的程序执行软件处理，由此对包含距离图像传感器100的投影仪190进行整体控制。
RAM110c在CPU110a执行程序时，临时存储作为处理对象的信息(数据)。
硬盘100d存储表示图像的图像数据、程序以及在程序执行时所参照的各种数据列表。
硬盘100d存储的数据列表包含距离列表，该距离列表保存了使如图6F所示的、使表示投光点的dx/dy值的信息和表示从起点到投光点为止的距离的倒数1/L的信息相对应的多个信息。
I/O端口100e在与控制部110连接的各部之间进行数据的输入输出。
控制部110利用图2B所示的硬件，通过执行如图7所示的图像投影处理，发挥作为如图2C所示的投光控制部111、拍摄控制部112、拍摄图像取得部113、投光点检测部114、倾斜度检测部115、信息存储部116、距离测定部117、距离图像生成部118a、投影图像修正部118b及投影控制部119的功能。
在图7的开始图像投影处理之后，图2B的投光控制部111通过使图2A的平行光生成部121和122分别生成向DOE131和132入射的平行光，由此开始对对象物投射12个第一分割光束和12个第二分割光束的投光控制(步骤S01)。
接着，图2B的拍摄控制部112对图2A的拍摄部140进行控制，以便对形成在对象物上的12个第一投光点和12个第二投光点进行拍摄(步骤S02)。
之后，拍摄图像取得部113从拍摄部140取得拍摄图像(步骤S03)。
接着，投光点检测部114基于构成拍摄图像的像素值的亮度，检测被显示在拍摄图像中的12个第一投光点和12个第二投光点(步骤S04)。
接着，倾斜度检测部115取得由拍摄图像中的彼此间的距离小于规定值的第一投光点和第二投光点来构成的12个点对，并对由构成所取得的点对的第一投光点和第二投光点划定的12个线段计算dx/dy值(步骤S05)。
接着，距离测定部117从信息存储部116存储的上述距离表中检索分别与表示在步骤S05中计算出的12个dx/dy值的信息相对应的表示距离的倒数的信息。
然后，通过计算以检索出的信息表示的值的倒数，来分别测定与形成在对象物上的、由投光点划定的线段上的12个点之间的距离(步骤S06)。
此外，距离图像生成部118a生成以测定出的12个距离作为像素值的距离图像。
之后，投光控制部111结束投光控制(步骤S07)。
接着，投影控制部119基于在步骤S06中测定出的与对象物上的12个点之间的距离中的、与位于最中心的点之间的距离，进行控制图2A的投影部192的焦点控制，以使焦点与作为对象物的屏幕相适应(步骤S08)。
之后，投影图像修正部118b基于测定出的与12个点之间的距离，计算屏幕相对于投影部192光轴的倾斜角度(步骤S09)。具体而言，在步骤S09中计算出的屏幕的倾斜角度包含：屏幕的水平方向与投影部192的光轴所成的角度、屏幕的垂直方向与投影部192的光轴所成的角度。
之后，投影图像修正部118b利用在步骤S09中计算出的倾斜角度，计算畸变修正矩阵，该畸变修正矩阵用于消除投影在屏幕上的图像的畸变(步骤S10)。
作为具体例，投影图像修正部118b计算进行如专利4380557号公报中公开的梯形修正的修正矩阵。
接着，投影图像修正部118b利用在步骤S10中计算出的修正矩阵修正投影到屏幕上的投影图像(步骤S11)。
接着，投影控制部119在进行了将经修正的投影图像投影到屏幕上的投影控制之后(步骤S12)，结束图像投影处理的执行。
根据这些结构，距离图像传感器100基于以通过从DOE131及DOE132射出的多个分割光束在对象物上形成的多个投光点划定的线段相对于x轴的倾斜度，能够测定与对象物上的形成有投光点的多个点之间的距离。
因此，距离图像传感器100不需要例如如TOF(Time of Flight)型传感器那样的、特殊且高价的CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor)传感器或MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)扫描器，因此尽管距离图像传感器100小型且廉价，但能够测定与对象物上的多个点之间的距离，能够生成距离图像。
另外，根据这些结构，DOE131及DOE132分别将平行光生成部121和122生成的点光束分割成多个分割光束，因此不增加平行光生成部121和122的数目，也能够对对象物照射多个点光束。
为此，距离图像传感器100并不会大型化及高额化，就能够测定与对象物上的多个点之间的距离。
(第一实施方式的变形例)
在本实施方式中，对以下情况进行了说明：距离图像传感器100具备具有图4A及图4B所示的光学特性的两种DOE131和132，DOE131和132分别对平行光生成部121和122生成的点光束进行分割，以便形成如图5A所示的第一投光点和第二投光点点光束。
但是，也可以采用以下结构：距离图像传感器100具备的DOE131和132具有相同的光学特性(即，为同一种类)，使平行光生成部121对DOE131入射点光束的入射角度和平行光生成部122对DOE132入射点光束的入射角度不同，以便形成图5A～图5D所示的第一投光点和第二投光点。
(第二实施方式)
接着，对第二实施方式进行说明。
本发明的第二实施方式所涉及的距离图像传感器200与第一实施方式同样地，搭载于如图8A所示的投影仪290，具有控制部210、平行光生成部221和222、DOE231和232以及拍摄部240，投影仪290具有输入部291和投影部292。
此外，对于与第一实施方式共用的结构，省略说明。
DOE231如图9A及图9B所示那样变更一个入射进来的点光束的前进方向，以便将一个点光束分割成48个偏平光束(以下，称为分割偏平光束)，并且通过48个分割偏平光束形成在投光面P4上的投光点点光束描画12个规定的标志。
这里，所谓的偏平光束，是具有偏平面的激光光束，偏平面被分类为：偏平与x轴的正方向成“45°”角的第一偏平光束，成“135°”角的第二偏平光束、成“225°”角的第三偏平光束及成“315°”角的第四偏平光束。
投光点的标志例如由如图10A所示的四个具有大致相同长度的线段状的投光点来描画，并且表示四个线段的延长线彼此大致垂直相交的点是用于距离测定的线段的端点PE1，该四个投光点分别通过一个第一偏平光束至第四偏平光束形成。
此外，投光点的标志可以是任意形状，例如可以是圆形，并且表示中心点是线段的端点PE1。
根据该结构，例如即使在拍摄部240的主扫描方向与x轴之间的平行度低的情况下，显示在拍摄图像中的投光点的形状保持为圆形状而并不发生变化，因此距离图像传感器100能够高精度地检测端点PE1。
DOE232与DOE231同样地，变更入射进来的点光束的前进方向，以便将一个点光束分割成48个分割偏平光束，并且通过48个分割偏平光束形成在投光面P4上的投光点描画12个规定的标志点光束。
另外，DOE232如图10D所示，变更入射进来的点光束的前进方向，以使由射出的光束描画的12个标志的位置成为分别使通过由DOE231射出的分割偏平光束来描画标志的位置的y坐标值平移“+10”后的位置。
此外，将通过由DOE231射出的第一偏平光束至第四偏平光束来形成且分别构成同一标志的四个投光点称为第一投光点，将通过由DOE232射出的第一偏平光束至第四偏平光束来形成且分别构成同一标志的四个投光点称为第二投光点。
为此，如图10A至图10D及图11A至图11D所示，随着投光面与起点之间的距离从“1m”增加到“4m”，连接端点PE1和端点PE2的线段与x轴之间的角度从“0°”增加到“90°”，该端点PE1通过构成形成在投光面上的点对的第一投光点描画的标志来表示，该端点PE2通过第二投光点描画的标志来表示。
图8A的控制部210与第一实施方式同样地，通过执行图7的图像投影处理，发挥作为如图8B所示的投光控制部211、拍摄控制部212、拍摄图像取得部213、投光点检测部214、倾斜度检测部215、信息存储部216、距离测定部217、投影图像修正部218a、投影图像修正部218b及投影控制部219的功能。
倾斜度检测部215在投光点检测部214检测出的12个第一投光点和12个第二投光点中，通过以各自指示的端点PE1与PE2之间的距离在拍摄图像上低于规定值的第一投光点和第二投光点为点对等方法取得12个点对，对于以构成所取得的点对的第一投光点指示的端点PE1和以第二投光点指示的端点PE2来划定的12个线段，计算dx/dy值。
这里，例如，如第一实施方式那样，在基于连接点状的第一投光点和第二投光点的线段的倾斜度来测定距离的情况下，若图8A的拍摄部240的视角恒定，则如图12A至图12D所示，与拍摄部240之间的距离L越增加(即，投光面越远)，第一投光点和第二投光点在拍摄图像中被显示得越小，并且第一投光点和第二投光点之间的距离被显示得越短。
与之相对，第二实施方式中的标志随着距离而被放大。
因此，根据这些结构，倾斜度检测部215能够根据拍摄图像高精度地检测规定的标志。
另外，倾斜度检测部215检测由通过标志指示的端点来划定的线段，因此与如第一实施方式的基于连接点状的第一投光点和第二投光点的线段的倾斜度来测定距离的情况相比，能够高精度地检测线段。
因此，距离图像传感器200能够高精度地测定距离。
另外，根据这些结构，倾斜度检测部215即使在拍摄图像中有污点、斑驳或噪点的情况下，也能够高精度地检测线段，所以距离图像传感器200能够高精度地测定距离。
(第三实施方式)
接着，对第三实施方式进行说明。
本发明的第三实施方式所涉及的距离图像传感器300与第一实施方式同样地，搭载于如图13A所示的投影仪390，具有控制部310、DOE331和332、拍摄部340以及一个平行光生成部320，投影仪390具有输入部391和投影部392。
此外，对于与第一实施方式共用的结构，省略说明。
如图13B及图13C所示，平行光生成部320包括：LD321，发光并射出点光束；二分路DOE322，形成将由LD321入射的点光束分路为第一点光束和第二点光束的衍射光栅；以及平凸透镜323，在使从二分路DOE322射出的第一点光束和第二点光束成为在z轴方向前进的平行光束之后，分别向DOE331及DOE332入射。
根据这些结构，与例如具有两个激光二极管(即，LD)的第一实施方式的距离图像传感器100及第二实施方式的距离图像传感器200相比，距离图像传感器300小型化、轻量化及低价格化。
(第四实施方式)
接着，对第四实施方式进行说明。本发明的第四实施方式所涉及的距离图像传感器与第三实施方式同样地，具有一个平行光生成部420。
此外，对于与第三实施方式共用的结构，省略说明。
如图14A及图14B所示，平行光生成部420包括：LD421，发光并射出点光束；二分路DOE422，形成将LD421入射的点光束分路成第一点光束和第二点光束的衍射光栅；平凸透镜423，使二分路DOE422射出的第一点光束和第二点光束成为在z轴方向前进的平行光束；以及DOE431和DOE432，由形成在平凸透镜423表面上的沟状的衍射光栅构成。
根据这些结构，因为在平凸透镜423的表面上形成DOE431和DOE432，所以与例如如第三实施方式那样、平凸透镜323与DOE331及DOE332为独立部件的情况相比，平凸透镜323与DOE331及DOE332之间的相对的位置精度得以提高。
为此，难以产生例如平凸透镜323射出的平行光束相对于DOE331或DOE332的入射角的偏差，距离图像传感器能够高精度地计测距离。
另外，根据这些结构，能够减少部件数目，能够削减制造成本及部件的管理成本，所以距离图像传感器被小型化及低价格化。
这里，若从由通过DOE422分路出的第一点光束和第二点光束划定的平面的法线方向(即，y轴方向)观察，则平凸透镜423的形状为角度与第一点光束和第二点光束所成的角度大致一致的扇形。
根据该结构，平凸透镜423占据第一点光束和第二点光束都未通过的部分(即，不需要部分)的整体的比例比例如第三实施方式的平凸透镜323少，因此距离图像传感器被小型化及低价格化。
(第五实施方式)
接着，对第五实施方式进行说明。
本发明的第五实施方式所涉及的距离图像传感器500搭载于图15A所示的投影仪590，具有控制部510、一个平行光生成部520、一个DOE530以及拍摄部540，投影仪590具有输入部591及投影部592。
此外，对于与第一实施方式共用的结构，省略说明。
如图16A及图16B所示，平行光生成部520包括：LD521，发光并射出点光束；线段生成器(line generator)DOE522，形成扩张从LD521入射的点光束在x轴方向的宽度的衍射光栅；以及平凸透镜523偏平，在使形成与从线段生成器DOE522射出的x轴平行的偏平面的偏平光束成为向z轴方向前进的平行光束之后，向DOE530入射。
此外，代替线段生成器DOE520，平行光生成部520也可以利用具有同等功能的鲍威尔棱镜(powell lens)等。
根据这些结构，与柱面镜(cylindrical lens)相比，DOE廉价并且小型，所以与例如平行光生成部520由射出点光束的LD、扩张从LD入射的点光束在x轴方向的宽度的柱面凹透镜以及使从柱面凹透镜射出的偏平光束成为平行光束的柱面凸透镜构成的情况相比，距离图像传感器500容易地被小型化并且低价格化。
如图17所示，本实施方式的距离图像传感器500利用DOE530将平行光生成部520生成的一个偏平光束分割成12个扭转光束，并且基于通过12个扭转光束形成在对象物上的12个线段状的投光点与x轴所成的倾斜度，计测与对象物上所形成的投光点上的12个点之间的距离。
此外，所谓的扭转光束，是偏平面的旋转角度根据与DOE530之间的距离而变化的偏平光束。
如图18A所示，DOE530具有在x方向上排列的11个衍射区域530a至530k。
在对衍射区域530a至530e及530g至530k进行说明之前，对形成在原点位置的衍射区域530f进行说明。
如图18B所示，在衍射区域530f上，多个重复区域RRf形成为平铺状。
该重复区域RRf例如以比通常照射的激光光束的直径小很多的间距排列。
在重复区域RRf上，如图18C所示的12个要素区域Af至Lf形成为平铺状。
如图19A所示，在构成该重复区域RRf的要素区域Af至Lf中，形成有在被入射了向z轴方向前进的点光束时射出的光束方向各不相同的12种衍射光栅。
具体而言，要素区域Af在如图19A及图19C所示的、起点为原点的情况下，使射出的激光光束的前进方向变更为指向如图19B及图19C所示的以坐标值(-1500，1000，4000)表示的终点EAf的方向。
同样地，要素区域Bf在起点为原点的情况下，使射出的激光光束的前进方向变更为指向以坐标值(-500，1000，4000)表示的终点EBf的方向。
进而，要素区域Cf及Df使激光光束的前进方向分别变更为指向使终点EBf的x坐标值分别平移“1000”及“2000”后的终点ECf及EDf的方向。
另外，要素区域Ef至Hf使激光光束的前进方向分别变更为指向使终点EAf至EDf的y坐标值分别平移“-1000”后的终点EEf至EHf的方向，要素区域If至Lf使激光光束的前进方向分别变更为指向使终点EAf至EDf的y坐标值分别平移“-2000”后的终点EIf至ELf的方向。
图18A所示的衍射区域530a至530e及530g至530k与已经说明的衍射区域530f同样地，分别具有多个未图示的重复区域RRa至RRe及RRg至RRk。
另外，重复区域RRa至RRe及RRg至RRk分别具有未图示的要素区域Aa至La、Ab至Lb、Ac至Lc、Ad至Ld、Ae至Le、Ag至Lg、Ah至Lh、Ai至Li、Aj至Lj以及Ak至Lk。
这里，为了识别这些区域Aa至Lk，利用如图20A的表所示的衍射区域索引和要素区域索引。
所谓的衍射区域索引，是对包含要素区域的衍射区域进行识别的索引。
例如，由于要素区域Aa包含于衍射区域530a，因此要素区域Aa的衍射区域索引是“a”，由于要素区域Ab包含于衍射区域530b，因此要素区域Ab的衍射区域索引是“b”。
另外，所谓的要素区域索引，是对重复区域中的要素区域的位置进行识别的索引。
例如，由于要素区域Aa的位置是与图18C所示的重复区域RRf中的要素区域Af相当的位置，因此要素区域Aa的要素区域索引是“A”，由于要素区域Ba是与图18C所示的重复区域RRf中的要素区域Bf相当的位置，因此要素区域Ba的要素区域索引是“B”。
若利用该衍射区域索引和要素区域索引，则上述的要素区域Aa至Lk的起点以如图20B至图20D所示的x坐标值、y坐标值及z坐标值表示。
即，区域Aa及Lk的起点的位置分别以坐标值(-5，0，0)及坐标值(5，0，0)表示。
另外，通过了上述的区域Aa至Lk的激光光束的终点以如图21A至图21C所示的x坐标值、y坐标值及z坐标值表示。
即，如图21A所示，即使衍射区域索引不同(即，即使包含要素区域的衍射区域不同)，以同一要素区域索引来识别的要素区域(即，重复区域中的相对位置分别相同的要素区域)也使入射光束的前进方向变更为指向同一x坐标值的终点的方向。
为此，表示要素区域Aa至Lk的终点位置的x坐标值为“-1500”、“-500”、“+500”及“+1500”这四个坐标值中的任一坐标。
对此，如图21B所示，衍射区域索引越是在字母顺序中靠后的索引(即，如图20B所示，起点的x坐标越大)，以同一要素区域索引来识别的要素区域越是使入射光束的前进方向变更为指向更大的y坐标值的终点的方向。
为此，表示要素区域Aa至Lk的终点的y坐标值包含于“995至1005”、“-5至+5”及“-1005至-995”这三个坐标范围中的任一坐标范围之中。
因此，根据这些结构，若形成与x轴平行的偏平面的平行光束被入射到DOE530中，则DOE530能够将偏平扭转光束分割成终点的x坐标为“-1500”的方向、为“-500”的方向、为“+500”的方向、为“+1500”的方向至少这四个方向后射出，该扭转光束是指，与x轴所成的偏平面的旋转角度随着与DOE530之间的距离而变化的光束。
另外，根据这些结构，若形成与x轴平行的偏平面的平行光束被入射到DOE530中，则DOE530能够将偏平扭转光束分割成终点的y坐标为包含在“995至1005”中的方向、包含在“-5至+5”中的方向、包含在“-1005至-995”中的方向至少这三个方向后射出，该扭转光束是指，与x轴所成的偏平面的旋转角度随着与DOE530之间的距离而变化的光束。
即，要素区域Aa至Lk的终点基于终点的x坐标及y坐标被分为12个图案。
即，如图17所示，若因形成与x轴平行的偏平面的相干，作为平行光的偏平光束被入射到DOE530中，则DOE530能够在12方向上射出12个逆时针方向的扭转光束。
为此，如图22A至图22D所示，随着投光面与起点之间的距离从“1m”增加到“4m”，通过扭转光束形成在投光面上的线段形状的投光点与x轴所成的角度θ从“0°”增加到“90°”。
为此，利用根据线段的x轴方向(水平方向)的长度dx与线段的y轴方向(垂直方向)的长度dy之比(以下，称为dx/dy值)计算出的正切(即，tan)和反正切函数(即，arctan)来计算出的角度θ，如图22E所示那样与从起点到投光点为止的距离L大致成正比例，如图22F所示那样与从起点到投光点为止的距离L的倒数大致成反比例。
图15A的控制部510与第一实施方式同样地，通过执行如图7所示的图像投影处理，发挥作为如图15B所示的投光控制部511、拍摄控制部512、拍摄图像取得部513、投光点检测部514、倾斜度检测部515、信息存储部516、距离测定部517、距离图像生成部518a、投影图像修正部518b及投影控制部519的功能。
信息存储部516存储有保存多个信息的表，该多个信息是指，如图22E所示的使表示角度θ的信息与表示距离L的信息相对应的多个信息，该角度θ是投光点与x轴所成的角度，该距离L是与投光点之间的距离。
倾斜度检测部515对于由点检测部514从拍摄图像中检测出的12个投光点计算dx/dy值，利用计算出的dx/dy值检测12个由投光点和x轴所成的角。
距离测定部517对于由倾斜度检测部515检测出的12个角度，从信息存储部516存储的上述表中检索出表示距离的信息，该距离与表示各个角度的信息相对应，由此分别测定与在对象物上形成的投光点上的12个点之间的距离。
根据这些结构，倾斜度检测部515基于表示线段状的投光点的多个像素检测与x轴之间的旋转角度，因此例如如第一实施方式的距离图像传感器100那样，基于比表示点状的投光点的像素多的像素来检测与x轴之间的旋转角度。
为此，距离图像传感器500能够高精度地检测旋转角度，因此能够高精度地测定距离。
(第五实施方式的第一变形例)
在第五实施方式中，对以下情况进行了说明：衍射区域索引越是在字母顺序中靠后的索引(即，如图20B所示，起点的x坐标越大)，DOE530的重复区域RRa至RRk具有的以同一要素区域索引来识别的要素区域越是使入射光束的前进方向变更为指向更大的y坐标值的终点的方向，并射出多个逆时针方向的扭转光束。
但是，并非限定于此，DOE530也可以代替重复区域RRa至RRk(以下，称为左重复区域RRa至RRk)而具有右重复区域RRa’至RRk’，衍射区域索引越是在按字母顺序中靠后的索引(即，如图11B所示，起点的x坐标越大)，右重复区域RRa’至RRk’具有的以同一要素区域索引来识别的要素区域越是使入射光束的前进方向变更为指向更小的y坐标值的终点的方向，并射出多个顺时针方向的扭转光束。
(第五实施方式的第二变形例)
在第五实施方式及第五实施方式的第一变形例中，若形成与x轴平行的偏平面的平行光束被入射到DOE530中，则DOE530可以使与x轴所成的偏平面的旋转角度随着与DOE530之间的距离而变化的顺时针旋转或逆时针旋转的扭转光束分割成终点的x坐标为“-1500”的方向、为“-500”的方向、为“+500”的方向、为“+1500”的方向至少这四个方向后射出。
另外，对以下情况进行了说明：在该结构中，若形成与x轴平行的偏平面的平行光束被入射到DOE530中，则DOE530使与x轴所成的偏平面的旋转角度随着与DOE530之间的距离而变化的顺时针旋转或逆时针旋转的扭转光束分割成终点的y坐标为包含于“995至1005”的方向、包含于“-5至+5”的方向、包含于“-1005至-995”的方向至少这三个方向后射出。
但是并非限定于此，若形成与y轴平行的偏平面的平行光束被入射到DOE530中，则DOE530可以使与x轴所成的偏平面的旋转角度随着与DOE530之间的距离而变化的顺时针旋转或逆时针旋转的扭转光束分割成终点的y坐标为“-1500”的方向、为“-500”的方向、为“+500”的方向、为“+1500”的方向至少这四个方向后射出。
另外，在该结构中，若形成与y轴平行的偏平面的平行光束被入射到DOE530中，则DOE530也可以使与x轴所成的偏平面的旋转角度随着与DOE530之间的距离而变化的顺时针旋转或逆时针旋转的扭转光束分割成终点的x坐标包含于“995至1005”的方向、包含于“-5至+5”的方向、包含于“-1005至-995”的方向至少这三个方向后射出。
(第六实施方式)
接着，对第六实施方式进行说明。
本发明的第六实施方式所涉及的距离图像传感器与第五实施方式同样地，具有生成偏平光束的一个平行光生成部620和将一个偏平光束分割成12个扭转光束的一个DOE630。
此外，对于与第五实施方式共用的结构，省略说明。
如图23A及图23B所示，平行光生成部620包括：LD621，发光并射出点光束；线段生成器DOE622，形成将通过LD621入射的点光束的x轴方向的宽度扩张的衍射光栅；平凸透镜623，使从DOE622射出的偏平光束成为在z轴方向上前进的平行光束；以及DOE630，由形成在平凸透镜623的表面上的沟状的衍射光栅构成。
根据这些结构，在平凸透镜623的表面上形成有DOE630，所以与例如如第五实施方式那样的平凸透镜523和DOE530为独立的部件的情况相比，平凸透镜623与DOE630之间的相对位置精度得以提高。
为此，例如，难以产生从平凸透镜623射出的偏平光束相对于DOE630的入射角的偏差，距离图像传感器能够高精度地计测距离。
另外，根据这些结构，能够减少部件数，因此能够削减制造成本及部件的管理成本，所以距离图像传感器被小型化及低价格化。
这里，若从由DOE622扩张宽度的偏平光束具有的偏平面的法线方向(即，y轴方向)观察，则平凸透镜623的形状是与穿过平凸透镜623内的偏平光束的形状大致一致的扇形。
根据该结构，平凸透镜623占据偏平光束未通过的部分(即，不需要部分)的整体的比例比例如第五实施方式的平凸透镜523少，因此距离图像传感器被小型化及低价格化。
此外，如图2C、图8B、图15B等所示，若使上述实施方式中例示出的距离图像传感器100、200、300及500等还具有距离图像生成单元，来生成距离图像，该距离图像具有与距离图像传感器得到的多个距离相对应的多个像素值，则能够实现距离图像生成装置。
此外，能够提供预先具备用于实现本发明所涉及的功能的结构的距离图像传感器自不必说，通过程序的应用，也能够使现存的距离图像传感器发挥作为本发明所涉及的距离图像传感器的功能。
即，通过以控制现存的距离图像传感器的计算机(CPU等)能够执行的方式来应用用于实现在上述实施方式中例示出的距离图像传感器100、200、300及500等的各功能结构的距离图像生成程序，由此能够发挥作为本发明所涉及的距离图像传感器100、200、300及500等的功能。
另外，本发明所涉及的距离图像数据取得方法能够利用上述实施方式例示出的距离图像传感器100、200、300及500等来实施。
同样地，若使上述实施方式例示出的本发明所涉及的距离图像数据取得方法还包括生成距离图像的距离图像生成步骤，该距离图像具有与以距离图像数据取得方法取得的多个距离相对应的多个像素值，则能够实现距离图像生成方法。
这种程序的分发方法是任意的，例如除了能够存储在存储卡、CD-ROM或DVD-ROM等记录介质中分发以外，也能够通过互联网等通信介质分发。
以上，对本发明的优选实施例进行了详细阐述，但本发明并不限定于涉及的特定的实施例，在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形、变更。

Claims (10)

1.一种距离图像传感器，其特征在于，包括：
平行光生成单元，在由x轴、y轴及z轴构成的坐标空间，生成向所述z轴方向前进的平行光；
衍射单元，形成变更生成的所述平行光的前进方向的衍射光栅，使得所述平行光生成单元生成的平行光被分割成多个分割光，并且使得通过所述多个分割光形成的多个投光点在与所述z轴相交的规定的投光平面上划定的多个线段与所述x轴所成的多个角度成为规定的角度；
拍摄单元，对通过从所述衍射单元射出的多个分割光形成在对象物上的多个投光点进行拍摄；以及
距离决定单元，基于以所述拍摄单元拍摄到的多个投光点划定的多个线段相对于所述x轴的倾斜度，决定与所述多个投光点之间的多个距离。
2.根据权利要求1记载的距离图像传感器，其特征在于：
所述衍射单元变更生成的所述平行光的前进方向，使得通过所述多个分割光形成在所述规定的投光平面上的多个投光点成为指示所述线段的端点的规定的标志，
该距离图像传感器还具有投光点检测单元，根据所述拍摄单元拍摄到的拍摄图像，检测多个所述规定的标志，
所述距离决定单元基于由端点来划定的多个线段相对于所述x轴的倾斜度，决定与所述多个投光点之间的多个距离，该端点是以所述投光点检测单元检测出的多个所述规定的标志指示的。
3.根据权利要求2记载的距离图像传感器，其特征在于：
所述平行光生成单元具有：
发光单元，进行发光；
光学元件，形成将所述发光单元发出的光分路成第一光和第二光的衍射光栅；以及
透镜，将从所述光学元件射出的第一光作为在所述z轴方向上前进的第一平行光，并且将从所述光学元件射出的第二光作为在所述z轴方向上前进的第二平行光，
所述衍射单元具有：
第一衍射光学元件，形成变更所述第一平行光的前进方向的衍射光栅，使得所述第一平行光被分割成多个第一分割光；以及
第二衍射光学元件，形成变更所述第二平行光的前进方向的衍射光栅，使得所述第二平行光被分割成多个第二分割光，并使得由多个第一投光点和多个第二投光点划定的线段与所述x轴所成的角度成为规定的角度，该多个第一投光点是所述第一分割光在所述规定的投光平面上形成的，该多个第二投光点是所述第二分割光在所述规定的投光平面上形成的，
所述拍摄单元对多个第一投光点和多个第二投光点进行拍摄，该多个第一投光点是通过从所述第一衍射光学元件射出的多个第一分割光在对象物上形成的，该多个第二投光点是通过从所述第二衍射光学元件射出的多个第二分割光在对象物上形成的，
所述距离决定单元基于由所述拍摄单元拍摄到的第一投光点和第二投光点来划定的多个线段相对于所述x轴的倾斜度，决定所述多个距离。
4.根据权利要求3记载的距离图像传感器，其特征在于：
所述衍射单元形成在所述平行光生成单元具有的所述透镜的表面上。
5.根据权利要求1记载的距离图像传感器，其特征在于：
所述平行光生成单元形成与所述x轴平行的偏平面，并生成向所述z轴方向前进的平行光，
所述衍射单元变更生成的所述平行光的前进方向，以便将所述平行光生成单元生成的平行光分割成形成偏平面的多个分割光，并且使得通过所述分割光的偏平面在所述规定的投光平面形成的线段状的投光点与所述x轴之间的角度成为规定的角度，
所述距离决定单元基于所述拍摄单元拍摄到的线段状的多个投光点相对于所述x轴的倾斜度，决定与所述多个投光点之间的多个距离。
6.根据权利要求5记载的距离图像传感器，其特征在于：
所述平行光生成单元包括：
发光单元，发出点光束；
光学元件，形成扩张所述发光单元发出的点光束在所述x轴方向的宽度的衍射光栅；以及
透镜，使从所述光学元件射出的偏平光束成为在z轴方向上前进的平行光。
7.根据权利要求6记载的距离图像传感器，其特征在于：
所述衍射单元形成在所述平行光生成单元具有的所述透镜的表面上。
8.一种距离图像数据取得方法，其特征在于，包括：
平行光生成步骤，在由x轴、y轴及z轴构成的坐标空间，生成向所述z轴方向前进的平行光；
衍射步骤，形成有衍射光栅的衍射单元变更生成的所述平行光的前进方向，使得在所述平行光生成步骤生成的平行光被分割成多个分割光，并且使得由所述多个分割光形成的多个投光点在与所述z轴相交的规定的投光平面上划定的多个线段与所述x轴所成的多个角度成为规定的角度；
拍摄步骤，对通过多个分割光在对象物上形成的多个投光点进行拍摄，该多个分割光是在所述衍射步骤中从所述衍射单元射出的；以及
距离决定步骤，基于由在所述拍摄步骤中拍摄到的多个投光点划定的多个线段相对于所述x轴的倾斜度，决定与所述多个投光点之间的多个距离。
9.一种距离图像生成装置，其特征在于，包括：
平行光生成单元，在由x轴、y轴及z轴构成的坐标空间，生成向所述z轴方向前进的平行光；
衍射单元，形成变更生成的所述平行光的前进方向的衍射光栅，使得所述平行光生成单元生成的平行光被分割成多个分割光，并且使得由所述多个分割光形成的多个投光点在与所述z轴相交的规定的投光平面上划定的多个线段与所述x轴所成的多个角度成为规定的角度；
拍摄单元，对通过多个分割光在对象物上形成的多个投光点进行拍摄，该多个分割光是从所述衍射单元射出的；
距离决定单元，基于以所述拍摄单元拍摄到的多个投光点划定的多个线段相对于所述x轴的倾斜度，决定与所述多个投光点之间的多个距离；以及
距离图像生成单元，生成具有多个像素值的距离图像，该多个像素值与所述距离决定单元决定的多个距离相对应。
10.一种距离图像生成方法，其特征在于，包括：
平行光生成步骤，在由x轴、y轴及z轴构成的坐标空间，生成向所述z轴方向前进的平行光；
衍射步骤，形成有衍射光栅的衍射单元变更生成的所述平行光的前进方向，使得在所述平行光生成步骤中生成的平行光被分割成多个分割光，并且使得由所述多个分割光形成的多个投光点在与所述z轴相交的规定的投光平面上划定的多个线段与所述x轴所成的多个角度成为规定的角度；
拍摄步骤，对通过多个分割光在对象物上形成的多个投光点进行拍摄，该多个分割光是在所述衍射步骤中从所述衍射单元射出的；
距离决定步骤，基于由在所述拍摄步骤中拍摄到的多个投光点划定的多个线段相对于所述x轴的倾斜度，决定与所述多个投光点之间的多个距离；以及
距离图像生成步骤，生成具有多个像素值的距离图像，该多个像素值与在所述距离决定步骤中决定的多个距离相对应。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106936055A (zh) * 2017-03-11 2017-07-07 无锡亮源激光技术有限公司 平行阵列线激光器
CN107615006A (zh) * 2015-06-09 2018-01-19 三菱电机株式会社 井道尺寸计测装置及井道尺寸计测方法
CN109798838A (zh) * 2018-12-19 2019-05-24 西安交通大学 一种基于激光散斑投射的ToF深度传感器及其测距方法
TWI728696B (zh) * 2020-02-13 2021-05-21 日商泰克霍隆公司 距離測定裝置

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5834602B2 (ja) * 2010-08-10 2015-12-24 旭硝子株式会社 回折光学素子及び計測装置
DE112013005574B4 (de) 2012-11-21 2018-10-31 Mitsubishi Electric Corporation Bilderzeugungsvorrichtung
JP6119232B2 (ja) * 2012-12-19 2017-04-26 株式会社ソシオネクスト 距離測定装置、距離測定方法
US9160942B2 (en) * 2013-07-11 2015-10-13 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state imaging sensor, ranging device, and imaging apparatus
TW201706563A (zh) * 2015-05-10 2017-02-16 麥吉克艾公司 距離感測器（一）
DE102015219330A1 (de) * 2015-10-07 2017-04-13 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Strahlanalyse
EP3551965A4 (en) 2016-12-07 2020-08-05 Magik Eye Inc. DISTANCE SENSOR PROJECTING PARALLEL PATTERNS
EP3692501A4 (en) 2017-10-08 2021-07-07 Magik Eye Inc. CALIBRATION OF A SENSOR SYSTEM INCLUDING MULTIPLE MOBILE SENSORS
KR20200054326A (ko) 2017-10-08 2020-05-19 매직 아이 인코포레이티드 경도 그리드 패턴을 사용한 거리 측정
DE102017123914B4 (de) * 2017-10-13 2019-12-19 pmdtechnologies ag Beleuchtung für ein Lichtlaufzeitkamerasystem und Lichtlaufzeitkamerasystem
US10679076B2 (en) 2017-10-22 2020-06-09 Magik Eye Inc. Adjusting the projection system of a distance sensor to optimize a beam layout
US11852843B1 (en) 2018-01-10 2023-12-26 Meta Platforms Technologies, Llc Diffractive optical elements (DOEs) for high tolerance of structured light
US10895752B1 (en) * 2018-01-10 2021-01-19 Facebook Technologies, Llc Diffractive optical elements (DOEs) for high tolerance of structured light
JP2021518535A (ja) 2018-03-20 2021-08-02 マジック アイ インコーポレイテッド 様々な密度の投影パターンを使用する距離測定
CN114827573A (zh) 2018-03-20 2022-07-29 魔眼公司 调整相机曝光以用于三维深度感测和二维成像
CN112513565B (zh) 2018-06-06 2023-02-10 魔眼公司 使用高密度投影图案的距离测量
WO2020033169A1 (en) 2018-08-07 2020-02-13 Magik Eye Inc. Baffles for three-dimensional sensors having spherical fields of view
JP2022518023A (ja) 2019-01-20 2022-03-11 マジック アイ インコーポレイテッド 複数個の通過域を有するバンドパスフィルタを備える三次元センサ
US11474209B2 (en) 2019-03-25 2022-10-18 Magik Eye Inc. Distance measurement using high density projection patterns
US11019249B2 (en) 2019-05-12 2021-05-25 Magik Eye Inc. Mapping three-dimensional depth map data onto two-dimensional images
WO2021113135A1 (en) 2019-12-01 2021-06-10 Magik Eye Inc. Enhancing triangulation-based three-dimensional distance measurements with time of flight information
KR20220122645A (ko) 2019-12-29 2022-09-02 매직 아이 인코포레이티드 3차원 좌표를 2차원 피처 포인트와 연관
CN115151945A (zh) 2020-01-05 2022-10-04 魔眼公司 将三维相机的坐标系转成二维相机的入射点

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5621527A (en) * 1993-09-29 1997-04-15 Canon Kabushiki Kaisha Apparatus for measuring relative displacement between the apparatus and a scale which a grating is formed
JP2006153773A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Matsushita Electric Works Ltd 距離画像センサ
US20060187422A1 (en) * 2005-02-15 2006-08-24 Casio Computer Co., Ltd. Image display apparatus, image display method, and recording medium
JP2007187581A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Casio Comput Co Ltd 測距装置及び測距方法
JP2008098604A (ja) * 2006-09-12 2008-04-24 Canon Inc 露光装置及びデバイス製造方法
CN101451833A (zh) * 2007-11-30 2009-06-10 佛山普立华科技有限公司 激光测距装置及方法
US20090222229A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Calibration device and calibration method for range image sensor
CN101655350A (zh) * 2008-08-20 2010-02-24 夏普株式会社 光学式测距传感器和电子仪器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61149921A (ja) * 1984-12-25 1986-07-08 Fujitsu Ltd スリツト光源
JPH0629716B2 (ja) * 1986-12-09 1994-04-20 富士通株式会社 スリツト光照射装置
JPH1074326A (ja) * 1997-07-31 1998-03-17 Sony Corp 光学ピックアップ
JP4085041B2 (ja) * 2003-09-30 2008-04-30 株式会社リコー 傾きセンサ，傾き測定装置，光ピックアップ装置及び光ディスク装置
JP3738291B2 (ja) * 2003-06-09 2006-01-25 住友大阪セメント株式会社 三次元形状測定装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5621527A (en) * 1993-09-29 1997-04-15 Canon Kabushiki Kaisha Apparatus for measuring relative displacement between the apparatus and a scale which a grating is formed
JP2006153773A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Matsushita Electric Works Ltd 距離画像センサ
US20060187422A1 (en) * 2005-02-15 2006-08-24 Casio Computer Co., Ltd. Image display apparatus, image display method, and recording medium
JP2007187581A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Casio Comput Co Ltd 測距装置及び測距方法
JP2008098604A (ja) * 2006-09-12 2008-04-24 Canon Inc 露光装置及びデバイス製造方法
CN101451833A (zh) * 2007-11-30 2009-06-10 佛山普立华科技有限公司 激光测距装置及方法
US20090222229A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Calibration device and calibration method for range image sensor
CN101655350A (zh) * 2008-08-20 2010-02-24 夏普株式会社 光学式测距传感器和电子仪器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107615006A (zh) * 2015-06-09 2018-01-19 三菱电机株式会社 井道尺寸计测装置及井道尺寸计测方法
CN107615006B (zh) * 2015-06-09 2019-09-27 三菱电机株式会社 井道尺寸计测装置及井道尺寸计测方法
CN106936055A (zh) * 2017-03-11 2017-07-07 无锡亮源激光技术有限公司 平行阵列线激光器
CN109798838A (zh) * 2018-12-19 2019-05-24 西安交通大学 一种基于激光散斑投射的ToF深度传感器及其测距方法
TWI728696B (zh) * 2020-02-13 2021-05-21 日商泰克霍隆公司 距離測定裝置

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Publication number Publication date
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JP5163713B2 (ja) 2013-03-13

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