JP2016136132A - 構造化光プロジェクタおよびそうしたプロジェクタを含む３次元スキャナ - Google Patents

Abstract

【課題】構造化光プロジェクタ、詳細には３次元スキャナの構造化光プロジェクタに関し、さらに、そのようなプロジェクタを含む３次元スキャナを提供すること。【解決手段】本願は、光源と、スペクトル分解光学系（３）と、符号化装置（５）と、スペクトル再合成光学系（８）と、投影光学系とを続けて含む、構造化光プロジェクタに関し、符号化装置（５）は、２＊ｎ個の行およびｍ個の列より形成される２進符号化マトリクスパターンを含むマスク（５１）を含み、「１」番目から「ｎ」番目までの行により定義されるサブパターンが、波長λｍｉｎのビームの画像により照らされ、「ｎ＋１」番目から「２＊ｎ」番目までの行により定義されるサブパターンが、波長λｍａｘのビームの画像により照らされ、２つのサブパターンが、同一または補完的であり、２つの隣接する列のそれぞれが、相互に異なる２進符号化を含む。【選択図】図５ｃ

Description

本願は、構造化光プロジェクタ、詳細には３次元スキャナの構造化光プロジェクタに関し、さらに、そのようなプロジェクタを含む３次元スキャナに関する。

３次元スキャナは、シーンまたはオブジェクトの表面の各点の幾何学的座標（ｘ、ｙ、ｚ）を測定することを可能にする装置である。測定の結果は、画像として撮影された、シーンのいわゆる「深度」マップと見なされることが多い。これは、深度（または距離）ｚが、通常はデカルト座標系の位置（ｘ、ｙ）に基づいて表されるからである。したがって、そのように収集された深度マップは、３次元合成画像（デジタルオブジェクト）を多様な目的で作成するために使用され得る。

複数のスキャナ技術が使用されるが、それらのいくつかは、デジタル化のために表面に物理的に接触することを必要とする。たとえば、座標測定機（ＣＭＭ）の場合、測定は、プローブまたはスタイラスで表面を触れることにより行われる。他のスキャナ技術では、物理的な接触を伴わずに測定を行うことができる。たとえば、わずかに離間して同じシーンに向けられた２台のカメラを使用することによる立体視システムでは、２つの画像の間の幾何変形より深度が推測される。

いわゆる「構造化光」３次元スキャナは、非接触型３次元スキャナの一種である。これらのスキャナは、一般にビデオプロジェクタの原理に基づいて作成されるか、または（いわゆる「位相シフト」手法のために）干渉縞を生成するレーザシステムからなる、光プロジェクタと、立体視構成を作り出すためにプロジェクタに対して幾何学的にオフセットした、少なくとも１台のカメラとからなる。プロジェクタは、１つまたは２つの幾何学的寸法（たとえば、線または画像）を備える、光のいわゆる「構造化」パターンを、測定する表面に投影する。この構造化パターンは、色付けされることもあり得る。プロジェクタから「ステレオベース」と呼ばれる距離を置いて配置されたカメラは、シーンの画像を取得および記録する。投影された構造化パターンは、取得された画像で検出できるように適切に選択された基本パターン（本文書では「構造化要素」と呼ぶ）からなる。

観察されるシーンの表面の各点の幾何学的位置（ｘ、ｙ、ｚ）は、各構造化要素の投影方向および撮像方向の間の三角測量法により取得される。構造化光３次元スキャナで使用されるパターンは、通常は白黒、グレイスケール、色付き、または３つの効果の組み合わせで投影される（これは、たとえば、Ｊ．Ｇｅｎｇ、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ−Ｌｉｇｈｔ ３Ｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ：ａ ｔｕｔｏｒｉａｌ」、Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ３、１２８−１６０頁、２０１１年で説明されている）。観察されるシーンが静的である場合、パターンを（時間的に）連続投影する「マルチショット」法（たとえば、「位相シフト」、「２進パターン」、または「グレイ符号化」として知られている手法）により、正確かつ信頼できる測定値を得ることができる。これは、連続する画像で利用可能な情報の相補性に起因する（たとえば、Ｊ．Ｇｅｎｇ、２０１１年を参照）。観察するシーンが動いている場合、不連続な投影方法を使用する必要がある。この方法では、１つの画像を用いるか（「シングルショット」として知られている）、または実際のシーンの動きに対して２つの画像の取得が十分に高速に行われる場合は、２つの画像を用いる（「ツーショット」として知られている）。不連続手法では、カメラにより取得される画像で識別できるだけの十分な相互差異を備えた、複数の構造化要素を投影する必要がある。これらの構造化要素は、たとえば、いわゆる「Ｄｅ Ｂｒｕｉｊｎ」シーケンスにより色が定義された帯域、または符号化された点群であり得る（Ｊ．Ｇｅｎｇ、２０１１年を参照）。

デジタル化する表面に急勾配の起伏または不連続性（たとえば、孔や閉塞）がある場合、従来技術の構造化光３次元スキャナにより不連続手法で作成される深度マップは、それらの特異形状の近傍で偏りが生じるか、または不完全なものとなり得る。これは、投影される特定の構造化要素が、部分的にしか観察できない（すなわち、一部が隠れている）か、または過剰に歪んでおり、よってカメラにより取得される画像で識別できないことがあるからである。

さらに、従来技術の構造化光３次元スキャナは、画像として撮影されるシーンの深度マップを作成することを本質的に可能にし、場合によってはシーンの外観に関する情報（色、テクスチャ等）を提供することも可能だが、シーンの要素を構成する材料の性質を推測できるようにする量的データを提供しない。

そのような、深度マップと組み合わせて使用される情報は、シーンの要素を正確かつ自動的に識別および分類するのに非常に役立つ。

米国特許出願第２０１４／００２８８００号および米国特許出願第２０１４／００２８８０１号で、方法が提案されている。この方法は、スペクトル領域で構造化光を投影する装置と、観察されるシーンの表面またはオブジェクトで反射（または散乱）した光の測定を可能にする撮像装置との理論的な利用に依存する。グランドの構造化は、幾何学的、カラーメトリック的、および／または時間的な領域ではなく、スペクトル領域で行われる。シーンの要素の表面で反射するスペクトル情報は、観察される材料の性質を決定するのに役立つデータ項目を構成する。また、例として、「２進パターン」手法に類似した態様で、２進幾何学パターンのマルチスペクトル投影を実行することが示唆されている。この手法では、２進パターンは時間的に連続して投影されるのではなく、異なる波長で同時に投影され、画像の分離がスペクトル撮像装置によって最終的に提供される。言い換えると、これらの特許文献で提案される方法は、比較的狭い複数の波長チャネルを備え、波長チャネルごとに異なる幾何学的画像を同時に投影することができるプロジェクタの仮定的な使用に依存している。さらに、シーンの深度マップで十分な精度を確保するために、プロジェクタのチャネルの数はきわめて多くなければならないことが示されている。典型的には、「２進パターン」手法から類推して、１０個を超える数のチャネルが必要である。しかし、この方法の実装を可能にする装置は記載されておらず、提案されてもいない。ただし、これらの文献では、プロジェクタの波長チャネルが、レーザ光源やＬＥＤ等の単色光源の使用と関連付けられ得ると述べられている。しかしながら、プロトタイプの実現を可能にする技術的特徴は与えられていない。

市販のビデオプロジェクタでは、そのようなニーズを満たすことができない。

事実、市販のプロジェクタは、たとえば文書米国特許第６２４７８１４Ｂ１号および米国特許出願第２００４０８５６３４Ａ１号に記載されているように、通常は赤、緑、青（ＲＧＢ）に対応する３個のカラーメトリックチャネルを備えている。これは、構造化要素を幾何学的、カラーメトリック的、または時間的な領域に投影するには十分だが、観察されるシーンのスペクトル反射を正確に測定するには不十分である。なぜなら、そのためには広範囲の波長が必要だからである。

３個を超えるカラーメトリックチャネルを備えたビデオプロジェクタも存在するが（たとえば、ＷＯ２００６０９６５９８Ａ２、米国特許出願第２０１０１５６９５８Ａ１号、および米国特許出願第２０１０３１５５９６Ａ１号を参照）、これらのプロジェクタは大型かつ高価である。特に、これらのプロジェクタは複雑な光学色分離プリズムを含んでおり、また追加のカラーメトリックチャネルごとに微小鏡の配列（ＤＭＤ−デジタルマイクロミラー装置）を追加する必要がある。

さらに、深度マップおよび反射したスペクトル情報の測定精度を最適化するために、プロジェクタチャネルの波長の数および範囲をリアルタイムで変更して、投影される構造化光を、周囲照明のスペクトル特性およびシーンの要素の反射率（すなわち、光学的特徴）に適応させることができるのが望ましい。この最後の特徴は、選択された単色光源によって波長チャネルが製造時に設定されているプロジェクタでは、きわめて限られた態様でしか実装できない。

米国特許出願公開第２０１４／００２８８００号明細書 米国特許出願公開第２０１４／００２８８０１号明細書 米国特許第６２４７８１４号明細書 米国特許出願公開第２００４／０８５６３４号明細書 国際公開第２００６／０９６５９８号 米国特許出願公開第２０１０／１５６９５８号明細書 米国特許出願公開第２０１０／３１５５９６号明細書

Ｊ．Ｇｅｎｇ、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ−Ｌｉｇｈｔ ３Ｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ：ａ ｔｕｔｏｒｉａｌ」、Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ３、１２８−１６０頁、２０１１年

本発明の目的は、上述した問題を少なくとも部分的に解決して、構造化光をスペクトル領域で投影することに向けられている。

そのために、光ビームのスペクトル符号化のための装置を備える構造化光プロジェクタであって、光ビームの光符号化が、たとえば、受動的な構成要素（たとえば、光マスク）または能動的な構成要素（たとえば、ＤＭＤセル）により提供される構造化光プロジェクタが提供される。

より詳細には、第１の態様によると：
− 最小波長（λｍｉｎ）と最大波長（λｍａｘ）の間の連続的なスペクトルを備えるビームを放射するように構成された光源と、
− 光源により放射されたビームのスペクトルを捕捉し、ビームの光経路に対して横断している少なくとも１つの所定面で、境界を構成する所定面の線に沿って、最大波長（λｍａｘ）でのビームの画像と並置された最小波長（λｍｉｎ）でのビームの画像により、スペクトルをスペクトル分解するように構成されたスペクトル分解光学系と、
− スペクトル分解されたスペクトルを符号化するように構成された符号化装置であって、
符号化装置が、マスクを含み、
マスクが、所定面に配置され、
マスクが、一連の２＊ｎ個の行と一連のｍ個の列とから形成される２進符号化マトリクスパターンを含み、「ｎ」が４以上であり、または５以上であり、または７以上であり、または８以上もしくは９以上であり、「ｍ」が１６以上であり、または３２以上であり、または１２８以上であり、または２５６以上であり、
「ｎ」番目の行と「ｎ＋１」番目の行の間の分界（ｄｅｍａｒｃａｔｉｏｎ）が、境界に重ね合わされ、
「１」番目から「ｎ」番目までの行により定義されるサブパターンが、波長λｍｉｎのビームの画像により照らされ、「ｎ＋１」番目から「２＊ｎ」番目までの行により定義されるサブパターンが、波長λｍａｘのビームの画像により照らされ、
「１」番目から「ｎ」番目までの行により定義されるサブパターンが、「ｎ＋１」番目から「２＊ｎ」番目までの行により定義されるサブパターンと同一であるか、または「ｎ＋１」番目から「２＊ｎ」番目までの行により定義されるサブパターンを補完し、
「ｉ」番目から「ｉ＋ｎ−１」番目までの行により定義され、ｉが２とｎの間に含まれるサブパターンが、λｍｉｎとλｍａｘの間に含まれる所定の波長λのビームの画像により照らされ、
ｍ個の列が、分界に対して直角であり、
２つの隣接する列のそれぞれが、相互に異なる２進符号化を含む、符号化装置と、
− スペクトル分解と符号化とがなされたスペクトルを再合成ビームに再合成するように構成されたスペクトル再合成光学系と、
− 再合成されたビームを、観察するシーンに投影するように構成された光投影システムと
を続けて含む構造化光プロジェクタが提供される。

よってそのようなプロジェクタには、たとえば、以下のような利点がある：
（１）製造が容易。本発明により提供される特定の構成では、単一の光源と、単一の光符号化構成要素と、限られた数の標準光学構成要素（レンズ、鏡、プリズム、光学格子等）で、多数のスペクトルチャネルが得られ得る。
（２）使用される光源は、インコヒーレントで幅広いスペクトルを備えているものでよく、よって一群のモノクロリソースに依存して投影用のスペクトルチャネルを生成する必要がない。したがって、幅広い種類の自然光源（太陽、昼光等）または人工光源（白熱灯、多色ＬＥＤ等）が利用され得る。
（３）本発明により提供される特定の構成において、および光符号化のための能動的構成要素を使用する場合、プロジェクタチャネルの波長の数および範囲が、リアルタイムで変更され得る。

マスクは、ｍ個の列で、少なくともｍ／５個の異なる符号化を含んでいると有利である。

これは、取得された画像の後処理における解釈のあいまいさを軽減するのに役立つ。

さらに、符号化は、最大５個の列で反復されると有利である。

これは、深度マップを決定するアルゴリズムの複雑さを軽減するのに役立つ。

したがって、上述した両条件が実装されると、さらに有利である。

有利な例によると、「１」番目から「ｎ」番目の行により定義されるサブパターンのｍ個の列は、相互に異なる符号化の同じシリーズの最大５回の反復を含む。つまり、たとえば、「ＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣＡＢＣ」型の列に基づく符号化の場合、ｍ＝１５個の列の符号化であり、ｍ／５＝３個の異なる符号化を含み、各符号化は５回反復され、各符号化シリーズ「ＡＢＣ」もここでは５回反復されている。

「１」番目から「ｎ」番目の行により定義されるサブパターンのｍ個の列は、すべて相互に異なる符号化を含んでいるのが好ましい。

これは、好ましい、またはいわゆる、「パーフェクト」な事例である。なぜなら、各列を位置で容易に識別できる、あいまいさが最小限に抑えられたマスクの構成だからである。

別の有利な例によると、列の数「ｍ」は、「２＾ｎ」に等しく、ｎは行の数である。

たとえば、「１」番目から「ｎ」番目の行により定義されるサブパターンの行は、連続する２の累乗を表す符号化を含む。

連続する２の累乗とは、本明細書では、該当するサブパターンの行が、連続する周期構造を表す符号化を含み、それぞれの行の周期の数が２^０、２^１、２^２、・・・２^ｎ−１と等しいことを意味する。

特に有利な実施形態によると、「１」番目から「ｎ」番目の行により定義されるサブパターンの行は、ｎ個の行とｍ＝２＾ｎ個の列とを含み、行が、連続する２の累乗を表す符号化を含む。

これにより、単純な符号化を実現しつつ、すべての列が相互に異なる符号化を含むようにすることができる。

場合によっては、列の符号化は混合されている。

さらに別の例によると、「１」番目から「ｎ」番目の行により定義されるサブパターンの行は、ｎ個の行とｍ＝２＾ｎ個の列とを含み、行が、連続する２の累乗を表す符号化を含み、かつ混合されている。

そのようなマスクを作成するために、符号化装置は、たとえば、反射ゾーンおよび吸収ゾーンのマトリクス配列を含む。または、別の例によると、符号化装置は、透明ゾーンおよび不透明ゾーンのマトリクス配列を含む。

透明性／不透明性を通じて動作する構成において、符号化装置は、たとえば、光透過性を電子的に制御可能なピクセルにより構成される光電子システムを含み、マスクが、光電子システムにより形成される。

そのような、本発明の文脈で特に便利な光電子システムは、たとえば、液晶画面（ＬＣＤ：液晶ディスプレー）である。

反射／吸収を通じて動作する構成において、符号化装置は、光反射性を電子的に制御可能なピクセルにより構成される光電子システムを含み、マスクが、光電子システムにより形成される。

そのような、本発明の文脈で特に便利な光電子システムは、たとえば、微小鏡の配列（ＤＭＤデジタルマイクロミラー装置）である。

特に便利な例示的実施形態によると、プロジェクタの光源は、自然光源または人工光源を含む。

たとえば、プロジェクタの光源は、フィラメントランプまたは白熱灯、ハロゲン電球、ＬＥＤ等の連続人工光源である。

有利な構成によると、スペクトル分解光学系およびスペクトル再合成光学系は、ビームが双方向で通過する同じ光学系である。

そのような構成では、製造部品の数を最小化することにより、プロジェクタをより小型にすることができる。

さらに別の価値ある例によると、プロジェクタは、絞りを含む。絞りは、たとえば、光源とスペクトル分解光学系の間に配置される。絞りは、たとえば、ビームを幾何学的に区切るように構成される。

たとえば、プロジェクタは、光源とスペクトル分解光学系の間または必要において光源と絞りの間のビームの光経路に配置された集光鏡および／または収束レンズを含む。

好ましい実施形態では、スペクトル分解光学系は、光学プリズムを含む。スペクトル分解光学系は、光学格子を含むこともある。

さらに別の有利な例によると、プロジェクタは、少なくとも１つの対物レンズを含む。対物レンズは、たとえば、収束レンズ、または集光鏡等の鏡を含む。好ましい構成では、対物レンズは、スペクトル分解光学系よりも後ろのビームの光経路に配置される。

たとえば、プロジェクタは、スペクトル分解光学系よりも前のビームの光経路に配置された収束レンズと、鏡とを含む。

鏡は、たとえば、プロジェクタの小型化のニーズに応じて、ビームを異なる方向に送るように構成される。

好ましい実施形態によると、スペクトル再合成光学系は、光学プリズムを含む。スペクトル再合成光学系は、光学格子を含むこともある。

さらに別の有利な例によると、プロジェクタは、少なくとも１つの対物レンズを含む。対物レンズは、たとえば、収束レンズ、または集光鏡等の鏡を含む。好ましい構成では、対物レンズは、スペクトル再合成光学系よりも前のビームの光経路に配置される。

さらに別の有利な例では、プロジェクタは、スペクトル再合成光学系の後ろの、たとえば、プリズムの後ろの、ビームの光経路に配置された鏡と収束レンズとを含む。

鏡は、たとえば、プロジェクタの小型化のニーズに応じて、ビームを異なる方向に送るように構成される。

本発明の別の態様によると、プロジェクタと、検出装置とを含む構造化光３次元スキャナであって、プロジェクタが、上述した特徴のすべてまたは一部を含む上述したプロジェクタであり、検出装置が、マルチスペクトルカメラであることを特徴とする構造化光３次元スキャナがさらに提供される。

カメラは、少なくとも４個のスペクトルチャネルを含むと有利である。

カメラは、たとえば、プロジェクタから「ステレオベース」と呼ばれる定められた距離を置いて配置される。

特に有利な例示的実施形態によると、マルチスペクトルカメラは、少なくとも６個、または少なくとも８個、または少なくとも９個のスペクトルチャネルを含む。

別の有利な例示的実施形態によると、マルチスペクトルカメラは、符号化装置のマスクにより定義されるスペクトルチャネルの数と等しい数のスペクトルチャネルを使用するように構成される。

特に有利な、さらに別の例示的実施形態によると、特に符号化装置が電子的に制御可能でない場合にスキャナの性能を向上させるために、３次元スキャナは、カメラフラッシュなど、スペクトルが最小波長（λｍｉｎ）と最大波長（λｍａｘ）の間で連続している電子制御可能な二次光源を含む。これは、シーンを一時的に照らして、マルチスペクトルカメラでの１回または複数回の画像の取得によるシーンの要素の反射の測定を強化するためである。

限定的ではない事例を用い、添付の図面を参照する以下の詳細な説明を読むことで、例示的実施形態に係る本発明がよく理解され、その利点が明瞭となる。

本発明の例示的実施形態に係るプロジェクタの一般原理を示す図である。 ビームフォーマ２の幾何学的パラメータを詳細に示す図である。 ビームフォーマ２の幾何学的パラメータを詳細に示す図である。 平坦な平行面を備えたガラスプレートにより形成される図１のプロジェクタの要素の例示的実施形態を図式的に示す図である。 図３の要素の別の例示的実施形態を図式的に示す図である。 入射ビームの最大波長（λ_ｍａｘ）に対応するビームＦ_λｍａｘの伝搬を示す図である。 入射ビームの最小波長（λ_ｍｉｎ）に対応するビームＦ_λｍｉｎの伝搬を示す図である。 境界ビームＦ_λｍｉｎおよびＦ_λｍａｘの複合伝搬を図示し、それぞれのサブパターンが次数４の標準基底の１６個の２進値を表す二重２進マスクの例を示す図である。 スペクトル分解光学系３により生成されるスペクトル分散を特徴付ける、α_{ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ}と示されるスペクトル分散の角度の定義を表す図である。 符号化装置５により完全に符号化された入射ビームの例を示す図である。 符号化装置５により完全に符号化された入射ビームの例を示す図である。 光の波長に応じて、符号化装置５に形成されるビームフォーマ２の断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}の中間光学画像の幾何学的位置を示す図である。 図５ｃのマスク例に応じて、スペクトル再合成光学系の出力で得られる画像の線に沿って得られるスペクトル符号化装置を示す図である。 入射ビームが５つの単色波長を備える例で、入射ビームの波長の異なる５つの光ビームにより照らされるマスクのゾーンを示す図である。 図１０の例のスペクトル再合成光学系の出力画像を図式的に表す図である。 入射光ビームの光学スペクトルが連続的である例で４つのチャネルにより照らされるマスクのゾーンを表す図である。 図１２の例のスペクトル再合成光学系の出力画像を図式的に表す図である。 マスクの符号化パターンの別の例と、出力画像の線に沿って得られるスペクトル符号化の表現を示す図である。 列が混合された２進マスクの例を示す図である。 本発明の例示的実施形態に係るプロジェクタを示す図である。 本発明の例示的実施形態に係る構造化光３次元スキャナを図式的に表す図である。 本発明の例示的実施形態に応じて、マルチスペクトルカメラにより、投影された画像の異なるスペクトルチャネルで観察されるマスクのゾーンの画像を示す図である。 本発明の例示的実施形態に応じて、マルチスペクトルカメラにより、投影された画像の異なるスペクトルチャネルで観察されるマスクのゾーンの画像を示す図である。 本発明の例示的実施形態に応じて、マルチスペクトルカメラにより、投影された画像の異なるスペクトルチャネルで観察されるマスクのゾーンの画像を示す図である。 本発明の例示的実施形態に応じて、マルチスペクトルカメラにより、投影された画像の異なるスペクトルチャネルで観察されるマスクのゾーンの画像を示す図である。

上述した図面で表される同一の要素は、同一の参照番号により特定される。

発明に係る構造化光プロジェクタの一般原理は、図１で例示的実施形態に基づいて図式的に提示されている。プロジェクタは、（この図に示されていない光源およびオプションの投影手段に加えて）以下を主に備える：
− スペクトル分解光学系３。入射ビームの光線を、ビームの伝搬に対して本質的に横向きの方向で、ビームの波長に応じて幾何学的に分離する（たとえば、プリズムまたは光学格子を利用して、波長に基づく角度的な偏向を行う、または、たとえば平坦な平行面を備えるガラスプレートを利用して、ビームを横方向にオフセットする）ように構成される。たとえば、本明細書では、軸（Ｏｙ）によって表される垂直方向で分離する。また、オプションで、光ビームをビームの光路に対して横断している少なくとも１つの予め定義された面で、および、たとえば、「乗法的符号化」５とも呼ばれる符号化装置５に対して、集束および／または集中させるように構成される。
− 符号化装置５。スペクトル分散された光ビームのスペクトルを符号化するように構成される。たとえば、グレイスケールマスクの場合は特定のゾーンの部分マスキングにより、または、２進マスクの場合は特定のゾーンの総マスキングにより、符号化を行う。そのために、符号化装置５は、たとえば、反射を通じてマスキングを実行するために、微小鏡の配列（ＤＭＤ−デジタルマイクロミラー装置）等であるマスクを含み、または、透過を通じてマスキングを行うために、光マスクもしくは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含む。
− スペクトル再合成光学系８。スペクトル分解光学系３により生成された、波長に依存する入射光線の幾何学的分離（すなわち、スペクトル分散）を部分的または全体的に補償することにより、光ビームをスペクトル再合成するように構成される。

図１では、スペクトル分解光学系３と、符号化装置５と、スペクトル再合成光学系８とが、同じ光軸上に一直線に表されているが、実際には、それらの要素を構成する光学構成要素により生成され得る光ビームのオフセットもしくは偏向を考慮して、またはプロジェクタの小型化もしくはプロジェクタの要素の配置のために、構成はもちろん異なっていてもよい。

プロジェクタが、光がスペクトル分解光学系３を、たとえば一方向で１回、逆方向で戻ってきて１回というように、２回通過するように設計されていれば、スペクトル再合成光学系８の機能は、スペクトル分解光学系３により提供され得る。言い換えると、スペクトル再合成光学系８およびスペクトル分解光学系３は、同じ要素から、同じ物理的実体として、形成され得る。

この図式化された例示的実施形態によると、プロジェクタの要素は、場合によっては、幾何学的に「最適な」入射ビームを符号化するように構成される。すなわち、入射ビームは、ビームフォーマ２により最適化および具現化される（図１、図２ａ、および図２ｂを参照）。ここで考慮されるビームフォーマ２は、プロジェクタの入力光軸（Ｏｚ）に中心が揃えられる。ビームフォーマ２は、たとえば、入力光軸（Ｏｚ）に対して実質的に直角であり、Ｅで示された指定された焦点または集中点で入力光軸（Ｏｚ）に中心が揃う、長方形の断面（Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}）を有する。本文書では、ビームのこの断面、すなわち断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}で形成されたビームを、「ウエスト」という名前で呼ぶ。この名前は、レーザビームとの類似性により、フランス語で一般的に使用される英語の用語である。この断面（Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}）は、本明細書では入力光軸（Ｏｚ）上でスペクトル分解光学系３からｄ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}で表される距離だけ離れて配置されている。この距離は、点Ｅと、スペクトル分解光学系３の入力である点Ｏとの間の距離と考えられる。「ウエスト」からの出力におけるビームフォーマ２は、２つの方向で２つの開口角α_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}およびβ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}（図２ａおよび図２ｂで図示）を表すようにさらに構成される。本明細書では、これらの方向は、垂直方向を示すＯｙと、水平方向を示すＯｘとにより表される。ＯｙおよびＯｘは、互いに対して、および軸（Ｏｚ）に対して、直角をなす。

本発明の文脈では、ビームフォーマは既定で考慮されるが、もちろん、後述するように、幾何学的に区切られていない入射ビームでもよい。

光ビームをスペクトル分解光学系３の乗法的符号化装置５に集束させるオプションの機能は、「ウエスト」（すなわち、断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}）の画像を装置５に完全に形成することを含む。

図１の要約的な図において、ビームの「ウエスト」の位置は、幾何光学的に言うと、スペクトル分解光学系３にとって実物体である。ただし、本発明は、そのような入力ビームの構成に限定されない。また本発明は、「ウエスト」の位置が光学系３にとって仮想的である場合や、「ウエスト」が無限遠に配置されている場合にも当てはまる。たとえば、ウエストがスペクトル分解光学系３と乗法的符号化装置５の間に配置されている場合、光ビームを乗法的符号化装置５に集束させる機能を作り出すために、スペクトル分解光学系３は、本質的に発散する光学系を含むこととなる。一方、図１のように「ウエスト」がスペクトル分解光学系３にとって実物体である場合、スペクトル分解光学系３は、本質的に収束する。さらに、「ウエスト」が無限遠にある場合、スペクトル分解光学系３は、本質的に収束する可能性があり、乗法的符号化装置５は、たとえば、（スペクトル分解光学系３による）断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}の画像の寸法と、符号化装置５のマスクの寸法とに応じて、スペクトル分解光学系３の画像焦点の位置に配置される。

乗法的符号化装置５にスペクトル分解光学系３の光ビームを集束／集中させる機能は、通常、スペクトル符号化の豊富さが最適化されたプロジェクタ、すなわち光ビームをスペクトル符号化する装置５の出力で得られる異なる構造化要素のスペクトル符号化の間の相関率が十分に低いプロジェクタを作成するのに有利である。しかしながら、そのような機能がなくても、性能が劣るか、または多用途性を有する、特定の構成が考えられ得る。たとえば（図３を参照）、平坦で平行な面（これらの面は、軸Ｏｙに対して、軸（Ｏｘ）を中心に角度＋θほど傾斜している）を備え、入射光線をその波長に応じて幾何学的に分離する（すなわち、スペクトル分解光学系３を形成する）第１のガラスプレートと、透過（たとえば、光マスク）を通じて動作可能な乗法的符号化装置５と、平坦で平行な面（これらの面は、軸Ｏｙに対して、軸（Ｏｘ）を中心に角度−θほど傾斜している）を備え、入射光線をスペクトル再合成する（すなわち、スペクトル再合成光学系８を形成する）第２のガラスプレートとを備えたプロジェクタを作成することが可能である。

図４に示す例は、図３に示す原理を用いたものであり、波長λｍｉｎのビームと波長λｍａｘのビームとが境界を形成する線に沿って並置された好ましい構成において、これらのビームが辿る経路を詳細に示している。

入射ビームを構成する光は、たとえば多色であり、そのスペクトルは離散しているか（すなわち、有限数の波長により構成されるか）、または連続的であり得る。スペクトル範囲は、用途に応じて、紫外線領域および／または可視領域および／または赤外線領域に及び得る。ビームは、自然光源（太陽、昼光等）または人工光源（白熱灯、多色ＬＥＤ、事実上単色である複数のＬＥＤの集まり、複数のダイオードレーザの集まり等）より発せられ得る。

プロジェクタは、本明細書では［λｍｉｎ−λｍａｘ］と示されている、所定の波長範囲に対して、有利に光学的に構成される。図５ａおよび図５ｂは、詳細には入射ビームがビームフォーマ２により具現化された場合に、入射ビームの最大波長（λｍａｘ）および最小波長（λｍｉｎ）について、プロジェクタの上述した主要な光学構成要素内での光の光学伝搬をそれぞれ表す。これらの図において、入射光線のスペクトル分散は、スペクトル分解光学系３の入力で生成される垂直方向の角度偏差と想定され、ビームフォーマのウエストの画像は、たとえばスペクトル分解光学系３の出力に配置された収束光学系（たとえば、透過的に動作するレンズまたは反射的に動作する鏡）により、乗法的符号化装置５に形成される。これらの配置では、収束光学系により画像が取り込まれる前にスペクトル分散が行われるが、これら２つの機能は逆の順序で実行されてもよい。

図５ｃは、これら２つの境界ビームの複合伝搬を示している。スペクトル分解光学系３で作り出されるビームＦ_λｍｉｎとビームＦ_λｍａｘの間のスペクトル分散角α_{ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ}を図６に示す。図５ａ、図５ｂ、および図５ｃの配置では、スペクトル分解光学系３の光特性は、Ｆ_λｍｉｎおよびＦ_λｍａｘで示されるこれら２つの境界ビームが、ビームのスペクトル分散の方向で並置された２つの同一の長方形断面（それぞれＳ_λｍｉｎおよびＳ_λｍａｘと図示）で、符号化装置５のマスクと交差またはぶつかるように構成される（この例では、波長分散によりＦ_λｍｉｎがＦ_λｍａｘよりも下の垂直位置に配置されると仮定する）。以降で並置と呼ぶ、このような条件は、本発明の好ましい構成だが、本発明は、交差ゾーンが部分的に重複する場合または常に相互に離間している場合にも当てはまる。交差ゾーンが部分的に重複する場合、プロジェクタから出力される光ビームに含まれるスペクトル符号化の間の相関率は、これら２つのゾーンが並置されている場合よりも高くなる。この相関率が高くなることで、スペクトル符号化の豊富さは低減する。たとえば、スペクトル分解光学系３における入射光線の角度偏差が波長に依存しない極端な事例では、交差ゾーンは完全に重複し、各スペクトルチャネルが乗法的符号化装置５の同じゾーンを通過する（「見る」）。よって各スペクトルチャネルは、同じ情報により符号化され、相関率は１に等しくなる。さらに、交差ゾーンが常に相互に離間している場合、スペクトル符号化の豊富さは、乗法的符号化のパターンを乗法的符号化装置５で得られる光の形状のジオメトリに適応させることにより維持され得る。ただし、そのような構成では、測定値の解釈がより困難となる。

入射ビームがビームフォーマ２により具現化される場合、入射光の全体が符号化され、システムの符号化の全場（ｆｉｅｌｄ）が使用される。他の状況では、以下のいずれかになる：

− 入射ビームが完全に符号化される。これは、たとえば、入力ビーム１が図７ａおよび図７ｂのように定義される（および光経路が図５ｃに見られる）場合である。このとき、以下のようになる：
− 点Ｅにおける断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｅｘａｍｐｌｅ}は、ビームフォーマ２の断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}に含まれている。
− 方向ＯｙおよびＯｘにおける開口角α_{ｂｅａｍ−ｅｘａｍｐｌｅ}およびβ_{ｂｅａｍ−ｅｘａｍｐｌｅ}は、それぞれビームフォーマ２の開口角α_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}およびβ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}より小さい。

あるいは
− 入射ビームの一部のみが符号化される。これは、たとえばマスク上の画像がマスクの領域よりも大きい場合に、スペクトル分解光学系３の上流で（ビームフォーマの状況に類似）、または符号化装置５自体により、特定の光線が物理的に絞られるか、または入射ビームが幾何学的に区切られるからである。たとえば、入射ビームがビームフォーマ２を包む場合、そのフォーマに対応する入射ビームの一部のみが符号化される。

図５ａ、図５ｂ、および図５ｃの理論的な図では、光ビームのスペクトル「再合成」を可能にするスペクトル再合成光学系８が、スペクトル分解光学系３により最初に生成された入射光線のスペクトル分散を完全に補償する。実際、ビームＦ_λｍｉｎおよびビームＦ_λｍａｘは完全に再合成される。これらの図に示されている例示的実施形態において、スペクトル再合成は、画像が収束光学系に取り込まれる前に実行されるが、これら２つの機能は、逆の順序でも実行され得る。スペクトル再合成光学系８からの出力として得られる出力ビーム９は、スペクトル再合成光学系８の光軸（本明細書では、同じ軸（Ｏｘ））を中心とし、この軸の所定の位置で集束する。出力ビーム９の、同じく長方形である断面Ｓ’_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}（詳細には、図１で図式的に示されている）は、光軸に対して実質的に直角であり、その焦点はＥ’（詳細には、同じく図１で表される）で示されている。断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}および断面Ｓ’_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}の面は、それらの間に位置するプロジェクタの要素により、光学的に共役である。これらの図において、断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}の画像Ｓ’_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}は、スペクトル再合成光学系８の実像空間に形成されるが、用途により求められる場合は、（スペクトル再合成光学系８の要素を適切に選択することにより）虚像空間に形成することも可能である。

乗法的符号化装置５のマスク５１の例が、図５ａ、図５ｂ、および図５ｃで２つの断面Ｓ_λｍｉｎおよびＳ_λｍａｘの位置で表されている。本明細書では、マスクは２進符号化マスクである。マスクの黒いゾーンは、光に対して不透明な部分を表し（透過性を通じて動作するマスクの場合。これらのゾーンは、反射性を通じて動作するマスクの場合は吸収ゾーンに対応する）、通過する光ストリームの乗法値０と等価である。白いゾーンは、透明部分を表し（透過性を通じて動作するマスクの場合。これらのゾーンは、反射性を通じて動作するマスキングの場合は反射ゾーンに対応する）、乗法値１と等価である。マスク５１は、列および行からなり、詳細には、本明細書では例として、基本パターン、すなわちサブパターンが、ｍ＝１６列と、ｎ＝４行とを含む。マスクの列は、ビームのスペクトル分散に関連した方向、すなわちこれらの図では垂直方向（すなわち、軸（Ｏｙ））を向き、行は、列の方向に対して直角、すなわち本明細書では水平に横断している方向（すなわち、軸（Ｏｘ））である。この例の場合、マスク５１は、ビームＦ_λｍｉｎおよびビームＦ_λｍａｘの両方を同一に符号化する。よって、この符号化例は、ビームのスペクトル分散に関連する方向での基本パターン（マスクの上半分または下半分）の反復を表す。本文書では、この特定の種類の符号化を、例として参照し、「二重符号化」または「二重マスキング」と呼ぶ。本明細書では、二重マスクの基本パターンは、次数４の標準基底の１６個の２進値を含む。これらの２進値は、図５ａ、図５ｂ、および図５ｃでは、左から右に向かって昇順で分類されている（すなわち、上の行の左の列から。たとえば、００００、０００１、００１０、・・・、１１１１）。パターンの４つの行に４ビットが対応して関連付けられている。

乗法的符号化装置５の動作原理を、この符号化パターン例に基づいて、図８から図１３に示す。さらに、説明を簡素化し、ビームのスペクトル符号化の数学的定式化を明らかにするために、スペクトル分解光学系３の拡大およびスペクトル再合成光学系８の拡大は、本明細書では（図８に示すように）正であり且つ１に等しく、これら２つの装置の光透過は、それらの有効光場全体で１に等しい。これらの拡大および光透過の波長による変動も無視する。同じ理由で、スペクトル分解光学系３により生成される角度偏差は波長に対して線形であると仮定し、ビームＦ_λｍｉｎおよびビームＦ_λｍａｘの間で生成されるスペクトル分散の角度α_{ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ}は、ビームのスペクトル符号化の数学的定式化を小さい角度近似の文脈で表すのに十分な小ささであると考える（すなわち、ｔａｎ（α_{ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ}）≒α_{ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ}と想定することが可能である）。偏差が波長に対して線形であるという仮定と、小さい角度近似とにより、光ビームが、位置が波長に応じて位置Ｓ_λｍｉｎと位置Ｓ_λｍａｘの間で線形に変化する長方形の断面で、マスク５１の平面と交差およびぶつかると考えることが可能である。しかしながら、本発明は、これらの光透過および拡大が１と異なる場合、スペクトル分解光学系３により生成される角度偏差が波長に対して非線形である場合（たとえば、光学プリズムの場合）、および角度α_{ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ}が大きい場合にも適用される。

断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}および断面Ｓ’_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}の位置に形成される画像のスペクトル輝度は、図８でそれぞれＦ（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，λ_ｎ）およびＦ’（ｘ’_ｎ，ｙ’_ｎ，λ_ｎ）で示されている。この定式化で、λ_ｎは、波長の正規化された値であり、λｍｉｎ≦λ≦λｍａｘのときにλ_ｎ＝（λ−λｍｉｎ）／（λｍａｘ−λｍｉｎ）である。同様に、（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）および（ｘ’_ｎ，ｙ’_ｎ）は、断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}および断面Ｓ’_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}にそれぞれ位置する点の座標の正規化された値である（図８に図示）。さらに、乗法的符号化装置５の乗法関数（０と１の間に含まれる）は、図８でＭ（ｘ’’_ｎ，ｙ’’_ｎ）と示されており、（ｘ’’_ｎ，ｙ’’_ｎ）は、有効符号化ゾーン（図８で破線により示されている長方形のゾーン）すなわちマスクに位置する点の座標の正規化された値である。有効符号化ゾーン内の光ビームの位置は、この図では、波長の３つの値に対して示されている。すなわち、λ＝λｍｉｎ（図５ｂの場合）、λ＝λｍａｘ（図５ａの場合）、およびλｍｉｎ＜λ＜λｍａｘ、すなわち入射ビームの波長λの任意の値がそれらの境界の間に含まれる場合の３つである。

以上の仮定および表記を踏まえ、断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}の点（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）の画像は、断面Ｓ’_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}の点（ｘ’_ｎ＝ｘ_ｎ，ｙ’_ｎ＝ｙ_ｎ）で形成され、出力として得られる画像の輝度Ｆ’（ｘ’_ｎ，ｙ’_ｎ，λ_ｎ）は、積Ｆ（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，λ_ｎ）×Ｍ（ｘ_ｎ，（ｙ_ｎ＋λ_ｎ）／２）に比例し、Ｆ（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，λ_ｎ）は断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}におけるビームの輝度である。この積は、ビームのスペクトル符号化の定式化をなす。このスペクトル符号化を、スペクトル再合成光学系からの出力として得られる画像のｘ座標の行ｘ’_０（たとえば、二重２進マスクの６番目の列に対応）に沿って、図９に示す。関数Ｆ’（ｘ’_０，ｙ’_ｎ，λ_ｎ）は、その行に沿った光ビームのスペクトル内容を表す（図的表示を物理現象に限定して示すために、関数Ｆ’（ｘ’_０，ｙ’_ｎ，λ_ｎ）は、関数Ｆ（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，λ_ｎ）が断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}のすべての点で、波長範囲［λｍｉｎ，λｍａｘ］にわたって、一定であるという仮定で表されている）。

図１０から図１３は、符号化の光学過程の図的表示を示す。図１０および図１１の場合、入射ビームの光スペクトルは、本明細書では５つの波長λ_１（＝λｍｉｎ）、λ_２、λ_３、λ_４、およびλ_５（＝λｍａｘ）により構成されると想定され、スペクトル分解光学系３は、入射ビームを以下の態様で幾何学的に分離させるように構成される：
− 波長λ_１（＝λｍｉｎ）のビームＦ_１（＝Ｆ_λｍｉｎ）は、
二重マスクの下半分（図５ｂおよび図５ｃの場合）、すなわち、本明細書では行が方向（Ｏｙ）で１から８＝２＊ｎまで番号付けされている場合の第１行から第４行までを照らす（すなわち、透過性を通じて動作するマスクの場合は通過し、反射性を通じて動作するマスクの場合は反射する）。
− 波長λ_２のビームＦ_２は、二重マスクの第２行から第５行までをトラバースする。
− 波長λ_３のビームＦ_３は、二重マスクの第３行から第６行までをトラバースする。
− 波長λ_４のビームＦ_４は、二重マスクの第４行から第７行までをトラバースする。
− 波長λ_５（＝λｍａｘ）のビームＦ_５（＝Ｆ_λｍａｘ）は、二重マスクの第５行から第８行、すなわち上半分（図５ａおよび図５ｃの場合）をトラバースする。

ビームＦ_１からＦ_５によりそれぞれトラバースされる二重符号化マスクのゾーンを、図１０に示す（ゾーンは、ハッチングされていない部分）。出力ビーム９の断面Ｓ’_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}に形成される画像９１（図１１を参照）は、Ｌ１からＬ４で表される、１６ピクセルの４つの行を含み（これは、二重マスクの基本パターンにより生成される分割である）、ｍ＝１６列を形成する。この画像は、５つのビームＦ_１からＦ_５の組み合わせからなり、各ビームはそのビームがトラバースする二重マスクのゾーンにより符号化されている。この画像の各ピクセルで、λ_５λ_４λ_３λ_２（λ_１）の順序で波長の存在または不存在にそれぞれ関連付けられた５ビットの２進値を想定した場合、図１１の右側に示す値の表が得られる。（λ_１）に対応する最後のビットが括弧で囲まれているのは、本明細書では常に、（λ５）に対応する第１ビットと等価であるからである（ビームＦ_１およびビームＦ_５は、本明細書では等価であるマスクのゾーンをトラバースする）。括弧で囲まれた５番目のビットを省略すると、Ｌ１からＬ４の各行は、次数４の２進標準基底の００００から１１１１までの数をすべて含む。

入射ビームを構成する光スペクトルが連続的である、より一般的な事例において（図１２および図１３を参照）、このスペクトルがスペクトル範囲［λｍｉｎ−λｍａｘ］を含むと仮定すると、符号化のスペクトルベースを構成するスペクトルチャネルの数およびスペクトル幅を設定することが可能な、マスクの基本パターンの構成となる。本例の二重２進マスクの文脈において、マスクは、本明細書ではＣ１からＣ４で示された、スペクトル的に隣接している４つのスペクトルチャネルを「分割」する。これらのスペクトルチャネルは、波長範囲がそれぞれ［λ_１−λ_２］、［λ_２−λ_３］、［λ_３−λ_４］、および［λ_４−λ_５］であり（λ_１＝λｍｉｎおよびλ_５＝λｍａｘ）、光学属性は以下のとおりである：
− チャネルＣ１＝［λ_１−λ_２］の波長に関連付けられたビームＧ_１は、二重マスクの第１行から第５行までを照らす。
− チャネルＣ２＝［λ_２−λ_３］の波長に関連付けられたビームＧ_２は、二重マスクの第２行から第６行までを照らす。
− チャネルＣ３＝［λ_３−λ_４］の波長に関連付けられたビームＧ_３は、二重マスクの第３行から第７行までを照らす。
− チャネルＣ４＝［λ_４−λ_５］の波長に関連付けられたビームＧ_４は、二重マスクの第４行から第８行までを照らす。

出力ビーム９の断面Ｓ’_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}の位置に形成される画像９１（図１３を参照）は、光スペクトルが５つの離散した波長λ_１からλ_５により構成される入射光ビームにより生成される画像（図１１）の場合と同様に、１６個の列に分割されている。ただし、行による分割は存在しない。これは、その画像における光のスペクトル内容が、上述したビームのスペクトル符号化の定式化により説明される垂直軸（図９で所定のｘ座標位置ｘ’０で図示）に沿った変化に従うからである。この例では、したがって符号化のスペクトルチャネルの数は、二重マスクの基本パターンの行の数を単純に変更することにより増加または減少され得る。たとえば、二重２進マスクの基本パターンが１０個の行を含み（つまり、本例のようにｎ＝４ではなく、ｎ＝１０）、次数１０の標準基底を表す場合、スペクトルチャネルの数は１０になる。同様に、基本パターンで異なる高さの行を選択することにより、スペクトル幅を変更しつつスペクトルチャネルの数を維持し、または非線形のスペクトル分散を補償することができる。たとえば、二重マスクの第１行（よって同じく第５行）が幅広であり、第２行（よって同じく第６行）が相対的に幅狭であって二重マスクの全高が変化しない場合、新しい波長λ_２ｂｉｓは古い波長λ_２よりも大きくなり、波長λ_１、λ_３、λ_４、およびλ_５は変化しない。したがって、新しいチャネルＣ_１ｂｉｓは古いチャネルＣ_１よりも幅広になり、新しいチャネルＣ_２ｂｉｓは以前のチャネルＣ_２よりも幅狭になり、チャネルＣ_３およびＣ_４は同一のままとなる。

本例の光ビームスペクトル符号化装置５で表され、図５ａ、図５ｂ、図５ｃ、図９、図１０、および図１２で図式的に示された二重マスクは、本例のスペクトル分解光学系３が、既に説明したように、分散に関して線形近似で動作することも前提とする。実際、所定の波長の分散角は、ビームフォーマ２の光場で一定である、すなわち入射光線の方向と共に変化しないと仮定される。この分散が非線形である場合、考えられる解決策は、その非線形性の効果を乗法的符号化装置５で得られる光の形状の形式で補償する幾何学的変形を適用することにより、ここで提示された線形パターンに基づいて、マスクの符号化パターンを設計することである。

よって、符号化の原則は、本明細書では２進マスクの例を利用して図示されているが、光ビームのより複雑なスペクトル符号化も可能であり、たとえば、（２個を超えるレベルを備える）非２進乗法マスク、すなわち値が０（光に対して完全に不透明）と１（光に対して完全に透明）の間のグレイスケールをカバーするマスクによる符号化も考えられる。

さらに、図５ａ、図５ｂ、および図５ｃに示す例では、スペクトル再合成光学系８が、スペクトル分解光学系３により波長に応じて生成された入射光線の幾何学的分離を完全に補償することにより、光ビームをスペクトル的に「再合成」することを可能にする。これは、本発明の好ましい構成である。なぜなら、これによって符号化の豊富さおよび符号化の光スループットの点で、最適なスペクトル符号化が実現されるからである。ただし、本発明は、補償が部分的である場合にも適用される。しかしながらその場合、スペクトル符号化の豊富さが最大となるのは、スペクトル範囲［λｍｉｎ−λｍａｘ］のすべての波長が重ね合わせられる出力画像のゾーンにおいてのみである。入射ビームの波長の全てによっては構成されない、このゾーンの外に位置する光は、スペクトル範囲［λｍｉｎ−λｍａｘ］の全体でスペクトル符号化されない。さらに、このゾーンの光レベルは、スペクトル範囲［λｍｉｎ−λｍａｘ］のすべての波長が重ね合わされるゾーンよりも低い。

基本パターンの完全反復は本発明の好ましい構成だが、本発明は、反復が部分的である場合や、反復がまったく行われない場合にも適用される。

スペクトル符号化の豊富さを十分な程度にするために、考えられる多数のパターンが選択され得る。たとえば、図１０の二重マスクの基本パターンと、たとえば図１４に示すような補完パターンとからなるパターンを使用することが可能である。この場合、符号化の豊富さは、同じく図１４に示す新たに取得された関数Ｆ’（ｘ’_０，ｙ’_ｎ，λ_ｎ）に示すように、図１０の二重２進マスクと同じ程度に維持される。

別のマスク例を図１５に示す。このマスクは、以前に示したマスクの列を混合したものに相当する。よって、すべての列は依然として相互に異なる。これは、本発明の文脈において好ましいマスク構成である。

実際には、列の反復も考えられ得るが、あいまいさが増大し、よって再構成アルゴリズムが複雑になるという欠点がある。

さらに、より一般的には、行および列で整理されていない符号化パターン（たとえば、任意の知られている内容のパターン）を使用することも可能である。この場合、スペクトルチャネルへの分割は、符号化パターン自体によっては導入されず、光ビームのスペクトル符号化のための装置が使用される、システムの検出装置（たとえば、マルチスペクトルカメラ）によって実行され得る。

「構造化光」３次元スキャナと呼ばれる分野での本発明の使用の文脈において、スペクトル構造化光のプロジェクタは、プロジェクタの入力に配置される上述した光源等の光源と、観察するシーンに生成される画像を投影するように構成された投影光学系との間の光学的結合を含む。たとえば、図１０の二重２進マスクを使用する場合、入射ビームを構成する光のスペクトルが、少なくともλｍｉｎとλｍａｘの間の波長範囲にわたって連続的であれば、投影されるパターンは、複数のスペクトル構造化光帯域により構成され、異なる光帯域のスペクトル符号化の間の相関率は、帯域を相互に簡単に区別するのに十分な低さである。さらに、二重マスクの基本パターンの行数「ｎ」（利用される光源のスペクトルが連続的であると仮定）に対し、スペクトルチャネルの数は「ｎ」に等しく、プロジェクタにより生成される画像は２^ｎ個の構造化光帯域に分割される。実際には、そのようなマスクの場合、シーンの深度マップで十分な精度を得るために、基本パターンの行の数ｎは、少なくとも４であるか、または少なくとも５であることがより好ましく、たとえば７から１４までのように、７以上であると有利である。

図１６は、本発明の例示的実施形態に係るプロジェクタの構造を示す。

この例で、スペクトル構造化光のプロジェクタは、たとえば実験室の光学台に配置されているかのように、上から見た図で表されている。よってプロジェクタは、水平に設けられる。

プロジェクタは、たとえば本明細書では、光源１０と、スペクトル分解光学系３と、符号化装置５と、スペクトル再合成光学系８と、投影光学系１５０とを続けて備える。

光源１０は、たとえば、商標Ｏｓｒａｍ（モデルＥＣＬ−６６９−ＢＯ、出力２１０Ｗ）等の白熱灯を含む。

利便性のために、詳細にはプロジェクタをより小型にするために、本明細書でのプロジェクタは、鏡面反射用の平面鏡２０を含む。さらに、本明細書では、光源から収集された光の量を最適化する光学集光器３０を含み、調整の容易化および／またはビームの幾何学的な区切りのための絞り４０をオプションで含む。ここで、集光器３０は、金属等である絞り４０に光を集光するように構成される。その開口部の寸法は、たとえば、１０×７．５ｍｍ^２（高さ×幅）である。これらの要素は、もちろんオプションであり、これらの要素の一部だけを設けることも可能であるという点で独立している。ここで紹介した、これら３つの要素は、たとえば、光源１０とスペクトル分解光学系３の間に続けて設けられる。絞り４０の長方形の開口部は、実施形態に基づいて既に説明した断面Ｓ_{ｂｅａｍ−ｆｏｒｍｅｒ}を実現することを可能にする。

光源１０のランプと、集光器３０とは、たとえば、商標ＡＣＥＲ（登録商標）、モデルＸ１１７３ａ ＤＬＰのビデオプロジェクタのものである。

スペクトル分解光学系３は、たとえば本明細書では、プリズム７０を含む。本明細書でのプリズム７０は、到達したビームをスペクトル的および角度的に分散させるように構成される。

プリズム７０は、たとえば、角度６０°のＣｒｏｗｎ ＬａＫ１０ガラス（Ｓｃｈｏｔｔ）である。図１６で図式的に示されている例示的実施形態において、プリズム７０の入力面は、たとえば、到達する入射ビームの軸に対して２５°の角度で配置されている。

さらに、本例示的実施形態において、プロジェクタは、絞り４０とスペクトル分解光学系の間に設けられた、たとえば収束レンズである対物レンズ５０と、平面鏡６０とを含む。

本例では、絞り４０の画像が、対物レンズ５０を使用して無限遠で形成される。たとえば、絞りは、対物レンズ５０の対物焦点に配置される。装置をさらに小型化することを可能にする平面鏡６０は、ビームをプリズム７０に向けて方向付ける。この例では、鏡の法線が、入射ビームの軸に対して約２６°で方向付けられる。

さらに、プロジェクタは、本明細書ではスペクトル分解光学系３と符号化装置５の間に設けられる対物レンズ８０を含む。対物レンズ８０は、スペクトル分解光学系３により分散された光を、符号化装置５が配置された所定の面に集束させるように構成される。

よって上述した面は、たとえば、対物レンズ８０の画像焦点の位置に配置される。

対物レンズ５０および対物レンズ８０を同一にすることが可能である。これらの対物レンズは、たとえば、デジタルｆ値がｆ／３、焦点距離が１５０ｍｍのクレロー型である。

本明細書で乗法的符号化装置としばしば呼ばれる乗法的符号化装置５は、反射または透過を通じて動作し得る。本明細書では、反射を通じて動作する。これにより、たとえば、装置をより小型化することができる。

符号化装置５は、たとえば本明細書ではＤＭＤセルにより形成されるマスク９０を含む。ＤＭＤセルは、たとえば、商標Ｔｅｘａｓ−ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔのＤＭＤセルであり、有効光場の高さ×幅が１０×１５ｍｍ^２、ＳＶＧＡ解像度８００×６００を備える。

ＤＭＤセルは、入射ビームの平均軸に対して直角に配置され、高さｈ（１０ｍｍ）がＤＭＤ上の絞りの画像の長さ（約１０ｍｍ）と平行になり、幅（１５ｍｍ）が光源のスペクトル分散に関連した方向で方向付けられるように方向付けられる。

使用されるマスク９０は、上述したように「二重」と呼ばれる。このマスクでは、スペクトル分散の方向に関連した方向、すなわち、この例示的実施形態では入射ビームを横断する水平方向で反復が行われる。言い換えると、この例示的実施形態では、マスク９０の「行」は、水平方向で相互に連続し、マスク９０の「列」は、垂直方向で相互に連続する。

マスク９０は、その幅（２＊Ｌ）、すなわちビームの分散に基づく寸法が、絞り４０の幅Ｌの２倍と等しくなり、その高さが、絞り４０の高さと等しくなるように、さらに構成される。

例として、図１６の左側に示されているマスク９０は、２進、つまりゾーンによって黒（光を吸収する）または白（反射を通じて動作する場合は光を反射する）である（本明細書では、ＤＭＤセルの制御値の範囲の最小値または最大値にそれぞれ対応する）、二重マスクである。

ＤＭＤセルの使用の文脈で、この二重符号化パターンは、たとえば、プロジェクタに接続されたコンピュータを介してＤＭＤセルに表示される画像である。

このマスクは、ｎ＝７である一連の２＊ｎ個の行より形成されるパターンを含み、ｍ＝２＾７＝１２８個の列を含む。言い換えると、符号化はしたがってｎ＝７個の連続するスペクトルチャネルに対して実行される。これらのスペクトルチャネルはＣ_１からＣ_７と呼ばれ、本明細書では例として、λｍｉｎ＝４００ｎｍからλｍａｘ＝６８０ｎｍまでに及び、２^７＝１２８個の水平光帯域のスペクトル符号化を可能にする。さらに、本明細書で使用されるプリズム７０の偏差角が波長に応じて非線形である可能性を考慮すると、上述したスペクトルチャネルＣ_１からＣ_７は、スペクトル幅が異なり得る。すなわち、スペクトルチャネルＣ_１からＣ_７のスペクトル範囲（ｎｍ単位）は、たとえば本明細書では、それぞれ［４００−４１９］、［４１９−４４２］、［４４２−４７０］、［４７０−５０４］、［５０４−５４７］、［５４７−６０３］、および［６０３−６８０］であり得る。

図１６に示されるマスクの左半分に対応し、第１のサブパターンを形成する第１行から第７行までは、波長λｍｉｎのビームにより照らされ、図１６に示されるマスクの右半分に対応し、第２のサブパターンを形成する第８行から第１４行までは、波長λｍａｘのビームにより照らされる。よって、鎖線で表されている、第７行と第８行の間の分界ｄ_ｆは、波長λｍｉｎのビームと波長λｍａｘのビームの間の境界に関係して、実際に重ね合わされる。

さらに本明細書では、第１のサブパターンの行が混合されており、２の累乗の順序で相互に連続していないことが留意される。これらの行は、たとえば、２＾２、２＾４、２＾６、２＾７、２＾５、２＾３、２＾１の順で配置されている。正確に言うと、基本パターン（図１６に示す二重符号化パターンの左半分または右半分。この例では２つのサブパターンが同一であるため）は、既に説明したように、次数７の標準２進マスクに対応する。この図に示すように、二重２進マスクの基本標準パターンは、必ずしも図９から図１４の事例のように増加する値で整理される必要はない。この基本パターンの行および列を任意に入れ替えても、スペクトル符号化の豊富さは損なわれない。

さらに、本明細書での第２のサブパターンは、第１のサブパターンと同一であるため、同じように混合された列を含む。

よって、マスクのこのような例示的実施形態では、すべての列が相互に異なる。

本例示的実施形態でＤＭＤセルの微小鏡を選択的に調整することで、光ビームは、図の面と同一平面でない方向で反射する（ビームはわずかに下方に向かう）。入射ビームの平均軸と、反射したビームの水平投影の間の角度は、約１６°である。

ここで、詳細にはビームがＤＭＤセルで反射することにより生じた垂直角度成分を補償してビームを水平面に至らせるために、プロジェクタは平面鏡１００を含む。たとえば、平面鏡１００の法線の水平投影と、乗法的符号化装置５から到達する入射ビームの平均軸との間の角度は、約２９°である。

符号化装置５からの出力で、プロジェクタはスペクトル再合成光学系８を含む。スペクトル再合成光学系８は、符号化装置５により符号化されたスペクトル分解済みのスペクトルを、再合成ビームに再合成するように構成される。スペクトル再合成光学系８は、たとえば、本明細書ではプリズム１３０を含む。

さらに、本例示的実施形態で、プロジェクタは、対物レンズ１１０と、スペクトル再合成光学系８のプリズム１３０と、平面鏡１２０と、対物レンズ１４０とを続けて含む。これらの要素は、逆順で配置された要素８０、３、６０、および５０とそれぞれ同一である。つまり、たとえば、対物レンズ１１０は、対物レンズ８０と同一であり、プリズム１３０は、プリズム７０と同一であり且つその入力面は対物レンズ１１０から到達する入射ビームの平均軸に対して２５°の角度で配置され、法線がプリズム１３０から到達する入射ビームの平均軸に対して４７°の角度で配置された平面鏡１２０は、平面鏡６０と同一であり、対物レンズ１４０は、対物レンズ５０と同一である。マスク９０が配置される面は、対物レンズ１１０の対物焦点の位置に配置される。

この例示的実施形態で、要素１００、１１０、８、１２０、および１４０は、したがって要素５０、６０、３、および８０により分散され、乗法的符号化装置５により符号化された光を再合成できるようにするだけでなく、プロジェクタの大部分を制限しながら絞り４０の中間画像４０’を所定の位置に形成することも可能にする。

ここで得られる画像４０’は、寸法が１０×７．５ｍｍ^２であり、２^７個の水平にスペクトル構造化された光帯域に分割されるという属性を有する。スペクトル構造化は、画像についてどのような（細かい）垂直断面が考えられるにせよ、画像は相互に異なるスペクトル符号化の２^７個の要素／構造化ピクセルで構成される、というかたちになっている。

中間画像４０’は、投影光学系１５０を使用して、調査するシーンに最終的に投影される。投影光学系１５０は、たとえば、焦点距離が約３０ｍｍである対物レンズを含む。

図１６の例示的実施形態では、取得される投影場は、したがって対物レンズ１５０から３メートル離れたところで、約１００×７５ｃｍ^２（高さ×幅）の大きさとなる。

さらに、要素５０、８０、１１０、および１４０の焦点距離、絞り４０の寸法、分散系３の角分散能、およびマスクの光場の寸法は、一貫した態様で選択される。この例では、上述した多様な要素は、たとえば以下の態様で定義されている：
− ＤＭＤセルおよびプリズムは、その使いやすさ、利便性、および可用性により先験的に決定されている。
− 絞り４０の位置とマスク９０の間の光学的拡大をユニタリ化するために（簡素化を目的として。ただし、これは必須ではない）、光要素５０、８０、１１０、および１４０は同一である。よって、スペクトル分散に関連する方向に直角な方向（すなわち、本明細書では垂直方法）において、絞りの寸法は１０ｍｍに設定される。これは、絞りの画像をマスク９０のいずれかの寸法、つまり本明細書ではＤＭＤセルの高さ、すなわち１０ｍｍに正確に適合させるためである。
− 絞りの他の寸法は、マスク９０の光場の長さ（１５ｍｍ）の半分、すなわち本明細書では、ＤＭＤセルの場合に７．５ｍｍに設定されている。
− スペクトル分散に関連する方向で、光要素５０、８０、１１０、および１４０の焦点距離の選択が、スペクトル分解光学系、本明細書ではプリズム７０の角分散能に関連される。焦点距離の値は、絞りの位置に配置された（そしてスペクトル分散に関連する方向に直角に、すなわち垂直に方向付けられた）非常に狭いスロットの画像が、波長に分散した後に、本明細書ではＤＭＤセルであるマスクの光場の幅（１５ｍｍ）の半分、すなわち７．５ｍｍをカバーするように、計算される。例として、この計算のために考慮される波長の範囲は、本明細書ではλｍｉｎ＝４００ｎｍからλｍａｘ＝６８０ｎｍまでに及ぶ。絞り４０の位置とマスク９０の間のユニタリな光学的拡大と、マスクの位置で生成されるスペクトル分散の程度とを考慮すると、マスクで得られる（目に見える）光の形状は、故にマスクの有効光場の全体をカバーする（すなわち、本明細書で使用されるＤＭＤセルの場合は１０×１５ｍｍ^２）。よって、この例では、境界ビームＦ_λｍｉｍおよびＦ_λｍａｘの「トレース」Ｓ_λｍｉｎおよびＳ_λｍａｘは、乗法的符号化装置５の位置で並置される。

この例示的実施形態は、本発明の好ましい構成を示している。すなわち、乗法的符号化装置５の符号化パターンは２進であり、スペクトル再合成光学系８は光ビームをスペクトル再合成しつつ、スペクトル分解光学系３により生成され波長に依存する入射光線の幾何学的分離を完全に補償する。

図１７は、本発明の例示的実施形態に係る構造化光３次元スキャナを図式的に表す。この構造化光３次元スキャナは、本明細書では右側に配置されたプロジェクタと、本明細書ではプロジェクタから「ステレオベース」と呼ばれる距離ｂ_ｓを置いて左側に配置された検出装置とを含む。

取得を実行するために、本明細書で使用される検出装置は、たとえば、回転鏡を備えた商標ＳＰＥＣＩＭのハイパースペクトルカメラ（モデルＫａｐｐａ ＤＸ４ ＰＳ）である。このカメラは、２５６ピクセル（画像の列）×５１２ピクセル（画像の行）を含む。カメラは、たとえば、プロジェクタの上に配置される。それにより、プロジェクタの投影軸と、カメラの対物レンズの軸とが、同じ垂直面に含まれるようになる。ただし、もちろんこれらが横に並べて設けられることもあり得る。よってステレオベース（距離ｂ_ｓ）は垂直となり、本明細書では、たとえば１０ｃｍに等しい。有利なオプションは、たとえば、使用されるマスクの幾何形態により引き起こされる波長による分割に従うように、取得を７個のスペクトルチャネルＣ_１からＣ_７にわたって実行することである。

しかしながら、波長による分割は光ビームのスペクトル符号化のための装置が使用されるスキャナの検出装置により設定され得る（詳細には、マスクが行および列に整理されていないとき）という事実を示すために、取得は、同一のスペクトル幅（４０ｎｍ）を有し、λｍｉｎ＝４００ｎｍからλｍａｘ＝６８０ｎｍまでに及ぶ、７個の連続するスペクトルチャネルＣ’_１からＣ’_７にわたり実行された。これらのスペクトルチャネルは、以下で詳細に説明する例に関する図１８で示されている。

均一に分散した総出力約６００Ｗのハロゲン型の天井照明により照らされた約４×５ｍ^２の部屋で、評価測定を行った。堅い裏地に貼り付けて平坦スクリーンを形成した白色紙の大型シートと、つや消し塗料で覆われ、寸法が約２０×２０×２０ｃｍ^３である金属オブジェクト（研究室の光源のフレーム）とを連続して使用して、評価テストを実行した。これらは、カメラから約１．５ｍの距離を置いて配置された。

ハイパースペクトルカメラで得られた白色スクリーンの画像（図１８ｃ）と金属オブジェクトの画像（図１８ｄ）とを図１８にいくつか示す（わかりやすくするために、取得チャネルＣ’_１からＣ’_５を一意的に示す）。この例では、カメラの視野は、プロジェクタの視野を下回る。これらの画像では、カメラのオフセットおよび周囲照明に関連した信号レベルが差し引かれている。さらに、投影されたビームのローブ効果、すなわちビームの光束の空間的不均一性が修正されている。カメラにより観察される明らかなローブの画像は、平面スクリーンに符号化されていない入射ビームを投影することにより、すなわち、たとえば特定の光線を（部分的にも）隠さずにＤＭＤセルを平面鏡として使用することにより、得られる。使用された二重符号化パターンを図１８ａに示す（これは、図１６に関連して説明した次数７の標準基底のものである）。図の水平方向に対してパターンが回転しているのは、ハイパースペクトルカメラによる取得のための光学構成により引きおこされた回転を再現するのが目的である。すなわち、カメラセンサの「列」は、実行されたテストでは垂直ではなかった。Ｃ’_１からＣ’_５までの各取得チャネルについて、符号化パターンのフレームで囲まれたゾーン（図１８ｂに示す）と、２つの対応する画像（平面スクリーンの場合と金属オブジェクトの場合をそれぞれ示す図１８ｃおよび図１８ｄ）とを観察することにより、カメラにより観察される視野で光ビームを実際に符号化した、マスクの「有効」ゾーンを示すことができることがわかった。言い換えると、これらは異なるスペクトルチャネルにより実際に「見られる」マスクの部分である。マスクのこれらのゾーンは、カメラのスペクトルチャネルのスペクトル幅（本明細書では、例として４０ｍｍ）により引き起こされるブレにより乱れる。このブレは、スペクトル分散に関連する方向での移動ブレに類似する。なぜなら、図５ｃ（および図１０）に示すように、波長のオフセットが、投影されるマスクゾーンの幾何学的オフセットにつながるからである。また、平面スクリーンの画像で、これらのマスクゾーンの顕著な幾何変形（水平線の形態での線状効果の存在）を観察することもできる。これらの幾何変形は、使用されるハイパースペクトル鏡の回転鏡のモータによる動力供給により生成される、空間的均一性の欠如に主として起因する（モデルは比較的古い）。さらに、投影された形状の起伏による変形は、金属オブジェクトで得られた画像（図１８ｄ）と平面スクリーンで得られた画像（図１８ｃ）とを比較することにより、容易に観察できる。

３ スペクトル分解光学系
５ 符号化装置
８ スペクトル再合成光学系
１０ 光源

Claims (16)

1. 構造化光プロジェクタであって、
   最小波長（λｍｉｎ）と最大波長（λｍａｘ）の間の連続的なスペクトルを備えるビームを放射するように構成された光源（１０）と、
   光源により放射されたビームのスペクトルを捕捉し、ビームの光経路に対して横断している少なくとも１つの所定面で、境界を構成する所定面の線に沿って、最大波長（λｍａｘ）でのビームの画像と並置された最小波長（λｍｉｎ）でのビームの画像により、スペクトルをスペクトル分解するように構成されたスペクトル分解光学系（３）と、
   スペクトル分解されたスペクトルを符号化するように構成された符号化装置（５）であって、
   符号化装置が、マスク（５１、９０）を含み、
   マスク（５１、９０）が、所定面に配置され、
   マスク（５１、９０）が、一連の２＊ｎ個の行と一連のｍ個の列とから形成される２進符号化マトリクスパターンを含み、「ｎ」が４以上であり、「ｍ」が１６以上であり、
   「ｎ」番目の行と「ｎ＋１」番目の行の間の分界が、前記境界に重ね合わされ、
   「１」番目から「ｎ」番目までの行により定義されるサブパターンが、波長λｍｉｎのビームの画像により照らされ、「ｎ＋１」番目から「２＊ｎ」番目までの行により定義されるサブパターンが、波長λｍａｘのビームの画像により照らされ、
   「１」番目から「ｎ」番目までの行により定義されるサブパターンが、「ｎ＋１」番目から「２＊ｎ」番目までの行により定義されるサブパターンと同一であるか、または「ｎ＋１」番目から「２＊ｎ」番目までの行により定義されるサブパターンを補完し、
   「ｉ」番目から「ｉ＋ｎ−１」番目までの行により定義され、ｉが２とｎの間に含まれるサブパターンが、λｍｉｎとλｍａｘの間に含まれる所定の波長λのビームの画像により照らされ、
   ｍ個の列が、分界に対して直角であり、
   ２つの隣接する列のそれぞれが、相互に異なる２進符号化を含む、符号化装置（５）と、
   スペクトル分解と符号化とがなされたスペクトルを再合成ビームに再合成するように構成されたスペクトル再合成光学系（８）と、
   再合成されたビームを、観察するシーンに投影するように構成された光投影システム（１５０）と
   を続けて含む、構造化光プロジェクタ。
2. マスク（５１、９０）が、ｍ個の列で、少なくともｍ／５個の異なる符号化を含む、請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 符号化が最大５個の列で反復される、請求項１または２に記載のプロジェクタ。
4. 「１」番目から「ｎ」番目の行により定義されるサブパターンのｍ個の列が、相互に異なる符号化の同じシリーズの最大５回の反復を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
5. 「１」番目から「ｎ」番目の行により定義されるサブパターンのｍ個の列が、すべて相互に異なる符号化を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
6. 「ｍ」個の列の数が、「２＾ｎ」に等しい、請求項１から５のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
7. 「１」番目から「ｎ」番目の行により定義されるサブパターンの行が、連続する２の累乗を表す符号化を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
8. 光源（１０）が、自然光源または人工光源を含み、たとえば、フィラメントランプまたは白熱灯、ハロゲン電球、ＬＥＤ等の連続人工光源である、請求項１から７のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
9. 符号化装置（５）が、反射ゾーンおよび吸収ゾーンのマトリクス配列を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の構造化光プロジェクタ。
10. 符号化装置（５）が、透明ゾーンおよび不透明ゾーンのマトリクス配列を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
11. 符号化装置（５）が、光透過性を電子的に制御可能なピクセルにより構成される光電子システムを含み、マスク（５１、９０）が、光電子システムにより形成される、請求項１から８のいずれか一項または請求項１０に記載のプロジェクタ。
12. 符号化装置（５）が、光反射性を電子的に制御可能なピクセルにより構成される光電子システムを含み、マスク（５１、９０）が、光電子システムにより形成される、請求項１から９のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
13. スペクトル分解光学系（３）が、光学プリズム（７０）または光学格子を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
14. スペクトル再合成光学系（８）が、光学プリズム（１３０）または光学格子を含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
15. プロジェクタと、検出装置とを含む構造化光３次元スキャナであって、プロジェクタが、請求項１から１４のいずれか一項に記載のプロジェクタであり、検出装置が、少なくとも４個のスペクトルチャネルを含むマルチスペクトルカメラであり、マルチスペクトルカメラが、プロジェクタから「ステレオベース」と呼ばれる定められた距離を置いて配置される、構造化光３次元スキャナ。
16. スペクトルが最小波長（λｍｉｎ）と最大波長（λｍａｘ）の間で連続している電子制御可能な二次光源を含む、請求項１５に記載の構造化光３次元スキャナ。

Images