JP2017521660A - 構造化光イメージング用の光パターンを調整するための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

調整可能な光パターンを生み出すためのシステムおよび方法が本願明細書において提供される。このシステムは、予め定義された基準に基づいて調整されたパターン化光によってシーンの照明を行うように構成されている投光部と、調整されたパターン化光の反射を受光するように構成されている受光部と、パターン化光の調整を制御し、さらに、受光された反射を解析して、シーン内の対象物の深度マップを得るように構成されているコンピュータ・プロセッサとを含んでよく、その投光部は、光ビームを生み出すように構成されている光源と、ｘｙｚデカルト座標系におけるｘｙ平面上の線にほぼ沿って傾動可能な第１の反射器と、前記座標系におけるｚ軸に沿って傾動可能な第２の反射器とを含んでよく、これらの反射器は、調整されたパターン化光を生じるように光ビームの方向を変更するべく、それらのそれぞれの軸に沿って前後に傾動される。

Description

本発明は一般に、構造化光に関し、より詳細には、構造化光システムにおいて光パターンの調整を行うことに関する。

本発明の背景について記載する前に、下文に使用されるある特定の用語の定義について記載しておくことが助けになろう。
本願明細書で使用される「構造化光」という用語は、既知の画素パターン（例えばグリッドまたは水平バー）をシーン上に投影するプロセスとして定義される。投影されたパターン化光は、表面に至ると変形され、その変形を解析することにより、視覚システムが、シーン中の対象物の深度および表面の情報を計算することが可能になる。構造化光がどのように実現され得るかについてのさらなる詳細を提供するために、単に例示として、特許文献１の全体が本願明細書に援用される。

本願明細書で使用される「空間符号化」という用語は、固定のパターンがシーン上に投影され、センサのカメラによってイメージングされるものとして定義される。固定のパターンは、パターンの各領域が、局所近隣パターンを考慮することによってエピポーラ線に沿って一意に識別され得るように設計される。この方法は、投影されるパターンの電力使用および取得時間の点から効率的であるが、各ラベルに対するいくつかの画素の確保を要し、それゆえに、より低い空間的解像度となる。主要な不利点は、固定のパターンには、異なるパターンを使用して異なるシーン状況に対し応答する柔軟性が欠如しているということである。図１Ａは、従来技術による、破線を呈する固定の光パターン１００Ａを例示している。この固定のパターンは、強め合う干渉と弱め合う干渉とを組み合わせるように構成された位相シフタのマスクを使用して実現されてよい。

本願明細書で使用される「時間符号化」という用語は、複数のパターンからなるパターンの系列によってシーンの照明を行うものとして定義される。このパターンの系列は、特定のエピポーラ線における各パターン位置が、一意な時間の系列によって符号化されるように設計される。この方法は、正確であり得、柔軟性を有するが、電力が効率的ではなく、長い取得時間を要する。図１Ｂは、従来技術による、各々の時間スタンプｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、およびｔ_４それぞれについて一意の垂直線１１１、１１２、１１３、および１１４を呈する時間的光パターン１００Ｂを例示している。

パターンを動的に変化させる能力が大いに所望されるが、それによって生じる電力非効率は、多くの応用分野においてそれを非常に魅力のないものにしてしまう。動的パターンを可能にするために、典型的にはイメージ源が使用される。そのようなイメージ源は、イメージ形成光源がパターンの明るいエリアと暗いエリアを生み出すように変調された状態で、シーンを順次スキャンするか、または同時にシーンの照明を行う。光源の最大出力を考慮すると、その変調は「オン」時間を低減させ、それゆえに、合計出力電力を低減させる。

一例として、スキャン・ミラー・システムを使用して投影される光源としての連続波（ＣＷ）レーザ・ダイオードを取り上げる。そのようなレーザ・ダイオードは、ある特定量の最大光電力を放出することが可能である。所望されるパターンを生み出すために光が変調されるとき、その変調によって平均強度が低減され、それゆえに、明るさの損失が起こる。このトレードオフは、イメージ投影法のどのような標準的な使用についても当てはま
る。

国際公開第２０１３／０８８４４２号

本発明の一部の実施形態は、固定のパターン化光の前述の不利点、すなわち柔軟性の欠如と、時間符号化の、エネルギー効率が低く、シーンの取得時間がより長いという不利点とを克服する。

本発明の複数の実施形態は、構造化光イメージング・デバイス用の光パターンを調整するためのシステムを提供する。このシステムは、予め定義された基準に基づいて調整されたパターン化光によってシーンの照明を行うように構成されている投光部と、調整されたパターン化光の反射を受光するように構成されている受光部と、パターン化光の調整を制御し、さらに、受光された反射を解析して、シーン内の対象物の深度マップを得るように構成されているコンピュータ・プロセッサとを含んでよく、その投光部は、光ビームを生み出すように構成されている光源と、ｘｙｚデカルト座標系におけるｘｙ平面上の−４５°線にほぼ沿って傾動可能な第１の反射器と、前記座標系におけるｚ軸に沿って傾動可能な第２の反射器とを含んでよく、これらの反射器は、調整されたパターン化光を生じるように光ビームの方向を変更するべく、それらのそれぞれの軸に沿って前後に傾動される。

これらの、追加の、かつ／または他の、本発明の実施形態の態様および／または利点は、続く詳細な記述の中で記載され、場合によっては詳細な記述から推測することができ、かつ／または本発明の実施形態の実践によって学ぶことができる。

本発明の実施形態をより良く理解できるように、またそれがどのように実行に移されることが可能であるかを示すために、ここで、ただ単に例として、添付の図面に対する参照がなされ、該図面において類似の数字は全体を通して対応する要素または部位を指す。

従来技術によるいくつかの既知の構造化光技法を例示する概略図。 従来技術によるいくつかの既知の構造化光技法を例示する概略図。 本発明の複数の実施形態によるシステムを例示する概略ブロック図。 本発明の複数の実施形態による調整可能なパターンの一態様を例示する概略図。 本発明による複数の実施形態による調整可能なパターンの別の態様を例示する概略図。 本発明による複数の実施形態による調整可能なパターンのさらに別の態様を例示する概略図。 本発明による複数の実施形態による調整可能なパターンのさらに別の態様を例示する概略図。 本発明による複数の実施形態によるシステムの一態様を例示する概略図。 本発明による複数の実施形態によるシステムの一態様を例示する概略図。 本発明による複数の実施形態によるシステムの一態様を例示する概略図。 本発明による複数の実施形態による一態様を例示する図。 本発明による複数の実施形態による方法を例示する高レベル・フローチャート。 本発明による複数の実施形態によるシステムによって生成された実際の光パターンの図。

ここで図面を具体的に詳細に参照して、示される詳細事項は、例としてのものであり、本技法の好ましい実施形態の例示的な議論を目的としたものにすぎず、本技法の原理および概念的態様の最も有用かつ容易に理解される記述であると思われるものを提供するために提示されているということが強調される。この点に関して、記述が図面と併せて解されることにより、本発明のいくつかの形態が実際にどのように具現化されることが可能であるかが当業者に対して明らかになるので、本技法の基本的な理解に必要なよりも詳細に、本技法の構造上の詳細を示すための試みは、なされない。

本技法の１つ以上の実施形態について詳細に説明する前に、本発明はその応用において、以下の記述の中で記載されまたは図面中に例示される、構築の詳細および構成要素の編成に限定されないことが、理解されるべきである。本技法は、他の実施形態に対して適用可能であり、またはさまざまな方途で実践され、もしくは行われるものである。また、本願明細書で用いられる言い回しおよび専門用語は、記述を目的としたものであり、限定的なものとみなされるべきではないことが、理解されるべきである。

特に別段の定めのない限り、以下の議論から明らかなように、本明細書全体を通して、「処理」、「コンピューティング」、「記憶」、「決定」、または類似のものなどの用語を利用した議論は、コンピューティング・システムのレジスタおよび／またはメモリ内で電気的な量などの物理量として表現されるデータを操作し、かつ／またはそれを、コンピューティング・システムのメモリ、レジスタ、または他のそのような情報記憶デバイス、伝送デバイス、もしくはディスプレイ・デバイス内で物理量として同様に表現される他のデータに変換する、コンピュータもしくはコンピューティング・システム、または同様の電子コンピューティング・デバイスの、アクションおよび／またはプロセスに言及するものであることが認識されよう。

本発明の複数の実施形態は、本願明細書における動作を実施するための装置を含んでよい。そのような装置は、所望される目的に合わせて特別に構築されてもよく、コンピュータの中に記憶されたコンピュータ・プログラムによって選択的にアクティブ化または再構成される、コントローラ、コンピュータ、またはプロセッサを備えてもよい。そのようなコンピュータ・プログラムは、それらに対して限定されないが、フロッピー（登録商標）・ディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスクを含む、任意のタイプのディスク、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）電気的プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気もしくは光カード、または電子的命令を記憶するのに適切であり、コンピュータ・システム・バスに対して結合されることの可能な他の任意のタイプの媒体などの、コンピュータ可読記憶媒体（例えば非一時的コンピュータ可読記憶媒体）の中に記憶されてよい。本願明細書に記述される本発明の教示を実現するために、多様なプログラミング言語が使用されてよいことが認識されよう。

本発明の複数の実施形態は、命令、例えばプロセッサまたはコントローラによって実行されると本願明細書に開示された方法を行うコンピュータ実行可能命令をエンコードし、含み、または記憶する、例えばメモリ、ディスク・ドライブ、またはＵＳＢフラッシュ・メモリなどの、コンピュータもしくはプロセッサが読み取り可能な媒体またはコンピュータもしくはプロセッサの記憶媒体などの物品を含んでよい。プロセッサは、マイクロプロセッサ、マルチプロセッサ、アクセラレータ・ボード、または他の任意のシリアルもしくはパラレル高性能データ・プロセッサなどの、任意の標準的なデータ・プロセッサを含ん
でよい。本発明の複数の実施形態は、オペレーティング・システム、プロセッサ、メモリ、ディスク・ドライブ、および入出力デバイスなどの標準的な構成要素を含む、例えばパーソナル・コンピュータやワークステーションなどの、コンピューティング・システムの一部として含まれてよい。本発明の複数の実施形態は、限定されないが、ＯＳＸオペレーティング・システムまたはＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）オペレーティング・システムを含む、任意のデバイス上の任意のオペレーティング・システムと適合性があってもよく、それと統合されてもよい。これに代わるコンピュータ構成が可能であり、本発明のシステムおよび方法は、限定されないが、ハンド・ヘルド・コンピューティング・システム、マウンタブル・コンピューティング・システム、またはモバイル・コンピューティング・システムを含む、さまざまな適切なコンピューティング・システム上で実現されてよい。

図２は、本発明の複数の実施形態によるシステム２００を例示する概略ブロック図である。システム２００は、ハードウェアとソフトウェアとの組合せによって実現されてよく、調整可能な光パターンを生成して解析するように構成され、この場合、調整可能なパターンは、構造化光の空間符号化に使用することができる。システム２００は、投光部２１０と、受光部２２０と、コンピュータ・プロセッサ２３０とを含んでよい。

投光部２１０（Ｘ軸が右に対して向けられ、ｙ軸が上方に向けられ、ｚ軸がページの中へ向けられたｘｙｚデカルト座標系において示される）は、第１の反射器２１４（例えばミラー）上に向けられる光ビーム（例えばレーザ）を生成するように構成されている光源２１２を含んでよく、第１の反射器２１４は、第１の反射器２１４が、ｘｙｚデカルト座標系におけるｘｙ平面上の−４５°線にほぼ沿っている第１の軸の周りに、周期的なスキャン移動の形（例えば、予め定義された角度のセクタを正弦波運動で前後にスキャンする）で傾動し（例えば水平に。Ｈと表記する）、その結果、スキャン前後移動時に光ビームを折り曲げることができるように、傾動可能かつ制御可能である（例えばコンピュータ・プロセッサ２３０によって）。同様に、投光部２１０はさらに、光が第１の反射器２１４によって折り曲げられた後のその光路に沿って位置付けられてよい第２の反射器２１６（例えばミラー）も含んでよい。第２の反射器２１６も、第２の反射器２１６が同じｘｙｚデカルト座標系におけるｚ軸である第２の軸について、周期的なスキャン移動の形（例えば、予め定義された角度のセクタを正弦波運動で前後にスキャンする）で傾動する（例えば垂直に。Ｖと表記する）ことができるように、傾動可能かつ制御可能の両方であってよく（例えばコンピュータ・プロセッサ２３０によって）、この場合、第２の反射器２１６の傾動軸および第１の反射器２１４の傾動軸は、実質的に直角である（例えば、前述の傾動軸の各々を横切る垂線に対して＋１０°から−１０°の間である）。したがって、第２の反射器２１６に達する光ビームは、再度折り曲げられる（例えば、光ビームが光源２１２を出たときのその元の方向に対して実質的に平行な方向に）。したがって、両反射器の同期化された傾動が、シーン中に調整可能な光パターンを生じさせ、その境界は、下文に詳述されるように、調整され、シーン内の１つまたは複数のセクタに制限され得る。

その上、本発明の複数の実施形態によれば、第１の反射器２１４のスキャン速度および第２の反射器２１６のスキャン速度が、それらの間で一定比を呈する（例えば、水平にスキャンしている反射器のスキャン速度と垂直にスキャンしている反射器のスキャン速度との間の比は、有理数である）。その結果として、投光部２１０によって生成され、シーン１０上に投影されるパターン化光は、閉リサージュ曲線などの複雑な調和曲線を提供する。

本発明の一部の実施形態によると、２つのスキャン速度（例えば水平および垂直）の間の比は、下でより詳細に説明されるように、シーン中で経時的に変化することのあるさまざまなファクタに対してパターンを調整するために経時的に制御されてよい、シーン１０にわたる実質的にジグソー形のパターンを生成するように選択される。

本発明の一部の実施形態によると、第１の反射器２１４および第２の反射器２１６は、要されるビーム・ディストーションを可能にするように選択された寸法を有するマイクロ・エレクトロ・メカニック・システム（ＭＥＭＳ）内のミラーとして実現されてよい。ミラーの駆動は、静電式、または磁気式、または圧電式、または同様のものであり得る。

本発明の一部の実施形態によると、光源２１２は、ほぼ８３０ｎｍの波長を有する平行化単一モード・レーザでよい。光の平行化は、屈折性または回折性の単レンズによって達成されてよい。

受光部２２０は、シーン１０からの光パターンの反射がそれを通して収集されている光学系２２２と、場合によってはコンプリメンタリ金属酸化物基板（ＣＭＯＳ）マトリックス検出器の形をとるセンサ２２４とを含んでよい。センサ２２４は、反射を、シーン１０中の動的な変化を検知するのに十分なリフレッシュ・レートで検出するように構成されてよい。加えて、そのレートは、その曲線に沿って描かれるのに時間のかかる投光されるパターンの、完全な観測ができるようにするのに足る必要がある。

コンピュータ・プロセッサ２３０は、投光部２１０の構成要素を制御するように、またさらに、受光部２２０によって受光および検出される、シーン１０から到来するパターン化光の反射を解析するように構成されてよい、コンピュータ可読コード（例えばコンピュータ・プログラムまたはソフトウェア）を実行してよい。具体的には、コンピュータ・プロセッサ２３０は、構造化光の技術分野で知られている空間符号化技法を用いるように構成されてよい。そのために、例えば閉リサージュ曲線を生成するスキャン全体が、１つ以上のフレームに属され、センサ２２４の組込みがそれに応じて選択される。投光部２１０によって生成されるどのような所与の（既知の）パターンについても、コンピュータ・プロセッサ２３０は、パターンが静的なもの（例えば、指定されたセクタをカバーするように同時に投光される）であるかのごとく空間符号化を最適に実現するように、その解析を調整してよい。

有利には、上で説明された、投光部２１０によって生成されるパターンは、構造化光イメージング・システム用のパターンを、投光部から遠く離れて位置付けられた対象物を含むシーン（例えば遠視野シナリオ）か、あるいは対象物が投光部に近接して位置付けられるシーン（例えば近視野シナリオ）などの、シーンおよび／またはシーン内の対象物の両方の動的特性に基づいて適応させることができるものである。その上、本発明の複数の実施形態は、要される場合、パターンが閉リサージュ曲線であれば、パターンに関わらず光源２１２の最大強度を使用することができるようになっている。このことが、さまざまな時間スロットにおける光源の停止を要するスキャン生成される光パターンに対して、重要な利点をもたらすことができる。以下では、投光部２１０によって投光される光パターンを調整するための、いくつかの例証的な例示のための非限定的な実施形態、ならびにそれらの対応する利点および使用方法について、詳細に説明する。

図３は、本発明の複数の実施形態による調整可能なパターンの一態様を例示する概略図である。光パターン３００は、一定強度の光の線３１０が前後に延びる（場合によっては２００Ｈｚリフレッシュ・レートで）、独特なジグソー・パターン（例えば閉リサージュ曲線）を呈してよい。上で説明されたように、スキャンの各サイクルにおいてパターン３００が同一であり続けるように、垂直スキャン速度と水平スキャン速度との間の比は有理数であることが好ましい。これは、空間符号化が達成されることが可能であるために欠くことのできない条件である。比自体は、下で説明されるように、経時的に変化するが、常に有理数を反映していることが好ましい。ジグソー地点３１２Ａ〜３１２Ｆなどの、反射器（例えば垂直および水平）がそれらのスキャン移動の方向を変化させる地点で、またパ
ターン３００の最上線および最下線のところでも、線３１０は、より厚いものとしてもたらされることがあるが、一般的には、線３１０は、光源２１２を不必要に停止することなく、ほぼ一定の強度を呈する。水平ミラーの速度のため、強度は線に沿って幾分変動することがあることに留意されるべきである。十分に密な光パターン（例えば、カバーされるエリアに対する、ジグソー・パターンにおける線間の距離）を生成するために、およそ１：１０以上の水平軸と垂直軸との間の比が要されることがある。前述の比は、線の数を規定しており、そのため、１：１０は１０本の線を与えるにすぎず、通常は、より多くの線が実際的な応用に要されることに留意されるべきである（例えば１００本以上の線）。より速いスキャン速度は、立体軸（立体イメージがそれに沿って２つの視点から生じさせられる軸である）に沿って要され、この軸はたいてい、線パターン化光を使用する構造化光応用における垂直軸であり、この場合、ユーザの頭部や手の掌などの追跡されるべき対象物が垂直に配向されている。パターンの反射から抽出される深度マップは、本出願のある特定の実施形態に従って、ユーザの手または他の任意の身体部分によってとられるポーズおよびジェスチャーの認識に使用されてよいことに留意されよう。

図４は、本発明による複数の実施形態による調整可能なパターンの別の態様を例示する概略図である。光パターン４００は、投光部によるパターン４００の可能なカバー範囲を定義したエリア４１０のサブセットである関心領域４２０（ＲＯＩ）に光パターンが集中される、寸法調整を例示している。パターン４００の寸法調整は、１つまたは複数の反射器の各々のスキャンのスパンを、それらが各々、より狭いセクタをカバーするように調整することによって達成されてよい。反射器のスキャン・スパンを制限すると、垂直スキャンと水平スキャンとの間の比に影響がおよぶことがあり、そこで、閉リサージュ曲線の要件を満たすことに注意が払われるべきである。ＲＯＩ４２０の照明を行うことは、より多くの光を所望される関心領域上に当てることによって、信号対雑音比（ＳＮＲ）および信号対バックグラウンド比の向上に有用となることがある。ＲＯＩの照明はまた、手４３０の掌などの特定の対象物がより高い照明強度を要するときはいつでも、またはシーン中の他の対象物が少しも照明されるべきではないときに、有用となることがある。

図５は、本発明のある特定の実施形態による調整可能なパターンのさらに別の態様を例示する概略図である。光パターン５０９は、元の（最大）エリア５１０を、２つ（または２つ以上）のＲＯＩ、すなわち領域５２０（手の掌に向けられた）と、ユーザの頭部に向けられた領域５３０とに調整するを例示している。上で図４に例示された調整とは対照的に、ここでの寸法調整は、ＲＯＩ５２０および５３０以外の任意の画素のところの照明ビームを停止することによって行われる。これは、図４に例示された調整パターンと比較して、いくらかのエネルギー非効率を招く。しかし、単一スキャン・サイクルでの異なる対象物の同時照明などの、構造化光応用のタイプに応じて、複数個のＲＯＩの使用が時々必要となることがある。

同様に、シーン反射率の強いばらつきを克服するために、照明源を停止する代わりに、その強度が調整され得る。そのようにして、より反射性のシーン部分が、飽和を回避し、検知ダイナミック・レンジを増大させるために、より低い強度のパターンで投影される。

図６は、本発明による複数の実施形態による調整可能なパターンのさらに別の態様を例示する概略図である。光パターン６１０、６２０、および６３０は、共通ベース線からの異なる垂直変位を除いて同様である。一部の実施形態によれば、光パターンを経時的に調整し、各フレームに対し異なるパターンをもたらすこと（場合によっては周期的に）が可能である。ここで、例を挙げると、光パターン６１０、６２０、および６３０の各々は、フレームＡ、フレームＢ、およびフレームＣ等からなる系列と一致する。経時的な調整は、複数回の露光からより高い解像度を得るために有利となることがある。それについての一例が、線間の距離の何分の一かだけパターンを上にシフトさせ、それゆえに、より大き
な垂直線解像度を手に入れるというものである。複数回の露光の実現には、複数回の露光を達成することができるように、ゆっくりと変動するシーンを要する。投光部によって生成されるパターンに対する他の全ての調整と同じ様に、受光部には、そのパターンに対して加えられた調整に関係するデータが提供され、そのため、調整されたパターンごとの解析は、当技術分野で知られている空間符号化に依然として似ている。

図７Ａ〜図７Ｃは、本発明のある特定の実施形態によるシステムの一態様を例示する概略図である。図７Ｂは、本発明の複数の実施形態によるシステム２００が壁部の１つの付近に位置付けられた、部屋７３０Ｂの上面ビューを描いている。例示されるように、パターン化光がシステム２００から投光され、その一部、とりわけシステム２００の右側および左側から到来する光が、部屋７３０Ｂの壁部７４０Ｂに当たる。部屋７３０Ｂの前述の幾何形状のため、図７Ａに示され７００と記された、使用される光パターンが、より低い強度の線７２０Ａが線７１０Ｂの右側の領域および線７１０Ａの左側の領域のところにある可変強度レベルを呈するなら、有益である。他の実施形態では、線強度の減少は、漸次的でよく、部屋の幾何形状ごとに適応されてよい。図７Ｃは、（場合によってはパターン線の強度がより均一な）全く異なるパターンが必要となることがある、壁部７４０Ｃを具備した楕円形の部屋７３０Ｃを例示している。本発明の複数の実施形態は、構造化光システムの有効性を向上させるために、部屋の幾何形状を決定し、それに応じて光パターンを調整する。

図８は、本発明のさらに別の態様を例示している。パターン８００が１つまたは複数のノッチ８２０（全てのノッチが表示されているわけではないことに留意されるべきである）をその線８１０に沿って呈し、この場合、各水平線について、ノッチは異なるロケーションに配置されている。この特徴は、ノッチのロケーションに基づいて、受光部で特定の線の間の区別ができるようにすることによって、それらの線をインデックスするのに役立つことができる。ノッチは、指定されたセグメントに沿った光の任意の除外でよい。

図９は、本発明のある特定の実施形態による方法を例示する高レベル・フローチャートである。方法９００は、パターン調整パラメータを取得する工程（９１０）を含む。パラメータは、ユーザ定義されるか、または自動的に定義され得、使用目的に基づいて適応される。シーンが次いで、調整されたパターンで照明（９２０）を行われてよく、その調整されたパターンの反射が検出（９３０）され、この場合、ある特定の実施形態では、調整されたパターン全体の検出が、パターンごとの単一露光において行われる。追加の露光が企図される。最後に、他の構造化光法と同様の方途で、その反射が解析されて、深度マップが生成（９４０）される。

図１０は、本発明のある特定の実施形態によるシステムによって生成された実際の光パターンである。パターン１０００中に見られ得るように、水平スキャンを使ったほぼ１：１００の比での前後正弦波運動が、線パターンの近似物を生成している。

有利には、本発明の複数の実施形態は、空間的構造化光技法と時間的構造化光技法との間の効率的な橋渡しとして役立つ。複数の実施形態は、３Ｄデータの高速抽出を可能にする瞬間的に固定のパターンをもたらすが、それは、変化するシーン状況および要件に対してパターンを動的に適合させるように、そのパターンを修正することも可能である。動的な変化は、現在のシーンの情報を漸次的に増すように、またはデータ取得を、電力、信号対雑音比、およびバックグラウンドへの対処の点から最適化するように、考案され得る。

有利には、本発明の複数の実施形態は、有効でない「オフ」時間を不必要に要することなく、利用可能な光源の利用をその最大可能性まで可能にするパターンを生み出すための効率的な方途をもたらす。

したがって、本発明のある特定の実施形態による方法は、時間的構造光技法の主要な欠点を、完全に光「オン」ベースのパターンを使用することによって克服し、変動する状況に対して適合され得ないパターンの柔軟性のなさである、空間的構造化光技法の主要な欠点を克服する。

上の記載では、一実施形態とは、本発明の一例または一実装形態である。さまざまに出現する「１つの実施形態」、「一実施形態」、「ある特定の実施形態」、または「一部の実施形態」は、必ずしも全てが同じ実施形態に言及しているとは限らない。

本発明のさまざまな特徴は、単一の実施形態の文脈において記述されていることがあるが、それらの特徴は、別々にまたは任意の適切な組合せで提供されてもよい。反対に、本発明は本願明細書に、分かりやすくするために別々の実施形態の文脈において記述されていることがあるが、本発明は、単一の実施形態において実現されてもよい。

本明細書において「一部の実施形態」、「一実施形態」、「１つの実施形態」、「ある特定の実施形態」、または「他の実施形態」に言及することは、それらの実施形態と関連付けて記述される特定の特徴、構造、または特性が、本発明の、必ずしも全ての実施形態とは限らないが、少なくとも一部の実施形態に含まれることを意味する。

本願明細書で用いられる言い回しおよび専門用語は、限定的なものと解釈されるべきではなく、記述を目的としたものにすぎないことが、理解されるべきである。
本発明の教示の原理および使用は、添付の記述、図、および例を参照してより良く理解されることが可能である。

本願明細書に記載される詳細は、本発明の応用分野に対する制限を解釈するものではないことが、理解されるべきである。
その上、本発明は、さまざまな方途で行われまたは実践され得ること、また本発明は、上の記述の中で概説されたもの以外の実施形態において実現され得ることが、理解されるべきである。

「含む」、「備える」、「成る」という用語、およびそれらの文法上の変形は、１つまたは複数の構成要素、特徴、工程、もしくは整数、またはそれらのグループの追加を妨げるものではないこと、またそれらの用語は、構成要素、特徴、工程、または整数を指定するものと解釈されるべきであることが、理解されるべきである。

本明細書または特許請求の範囲が、「追加の」要素に言及する場合、それは、追加の要素が２つ以上あることを妨げるものではない。
特許請求の範囲または本明細書が、「ａ」または「ａｎ」要素に言及する場合、そのような言及は、その要素が１つしかないとは解釈されないことが、理解されるべきである。

本明細書が、構成要素、特徴、構造、または特性が、含まれ「てよい（ｍａｙ）」、含まれ「てよい（ｍｉｇｈｔ）」、含まれ「得る（ｃａｎ）」、または含まれ「得る（ｃｏｕｌｄ）」と述べる場合、その特定の構成要素、特徴、構造、または特性は、含まれることが求められるのではないことが、理解されるべきである。

適用可能な場合、状態図、フロー図、または両方が、実施形態を記述するために使用されることがあるが、本発明は、それらの図または対応する記述に対して限定されるものと考えられるべきではない。例えば、フローは、例示された各ボックスもしくは状態を通って、または例示および記述されたのとまさに同じ順序で、進む必要はない。

本発明の方法は、手動で、自動的に、またはそれらの組合せで、選択された工程またはタスクを実施または完了することによって実現されてよい。
特許請求の範囲および本明細書に提示される記述、例、方法、および材料は、限定的なものと解釈されるべきではなく、単に例示的なものと解釈されるべきである。

本願明細書で使用される技術用語および科学用語の意味は、別段定義されない限り、本発明の属する分野の当業者などによって通常に理解されるべきである。
本発明は、本願明細書に記述されたものと等価なまたは同様の方法および材料を使ったテストまたは実践において、実現されてよい。

以上、本発明が、限定された数の実施形態に関連して記述されてきたが、これらは、本発明の範囲に対する制限と解釈されるべきではなく、一部の好ましい実施形態の例証と解釈されるべきである。他の可能な変形形態、修正形態、および応用分野も、本発明の範囲内にある。よって、本発明の範囲は、ここまで記述されてきたものによって限定されるべきではなく、添付された特許請求の範囲およびその法的等価物によって限定されるべきである。

Claims (26)

1. 予め定義された基準に基づいて調整されたパターン化光によってシーンの照明を行うように構成されている投光部と、
   調整された前記パターン化光の反射を受光するように構成されている受光部と、
   前記パターン化光の前記調整を制御し、さらに、受光された前記反射を解析して、前記シーン内の対象物の深度マップを得るように構成されているコンピュータ・プロセッサとを備え、
   前記投光部は、
   光ビームを生み出すように構成されている光源と、
   ｘｙｚデカルト座標系におけるｘｙ平面に対し傾動可能な第１の反射器と、
   前記ｘｙｚデカルト座標系におけるｚ軸に沿って傾動可能な第２の反射器と
   を備え、
   前記反射器は、調整された前記パターン化光を生じるように前記光ビームの方向を変更するべく、それらのそれぞれの軸に沿って傾動される
   システム。
2. 受光された前記反射の前記解析は、前記パターン化光の空間符号化に基づく、請求項１に記載のシステム。
3. 前記パターン化光は閉リサージュ曲線である、請求項１に記載のシステム。
4. 前記パターンの前記調整は、前記反射器のスキャンを、指定されたセクタ内の限定されたセクタに制限することによって行われる、請求項１に記載のシステム。
5. 前記パターンの前記調整は、前記予め定義された調整基準を考慮することによって行われる、請求項１に記載のシステム。
6. 前記パターンの前記調整は、前記パターン化光が照明されている関心領域（ＲＯＩ）を生じさせるように前記光ビームの強度を低減させることによって行われる、請求項１に記載のシステム。
7. 前記調整は、センサによって捕捉されるシーンの各フレームに対し異なるパターン化光を設定することを含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記調整は、前記パターン化光の異なるセグメントに対し異なる強度を設定することを含む、請求項１に記載のシステム。
9. 前記異なる強度は、前記シーンの幾何学的特性に基づいて決定される、請求項７に記載のシステム。
10. 前記照明は可視波長内のレーザを含む、請求項１に記載のシステム。
11. 前記コンピュータ・プロセッサは、相対周波数を制御して前記パターン中の線の数を変化させるようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
12. 前記コンピュータ・プロセッサは、複数回の露光を生成してより高い解像度を得るようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
13. 前記第１の反射器は、前記ｘｙ平面上の４５°線にほぼ沿って傾動可能である、請求項
    １に記載のシステム。
14. 前記反射器は、それらのそれぞれの軸に沿って前後に傾動可能である、請求項１に記載のシステム。
15. 予め定義された基準に基づいて調整されたパターン化光によってシーンの照明を行う方法であって、
    光ビームを生み出す工程と、
    第１の反射器をｘｙｚデカルト座標系におけるｘｙ平面に対し傾動させる工程と、
    第２の反射器を前記ｘｙｚデカルト座標系におけるｚ軸に沿って傾動させる工程であって、両反射器の傾動は、調整された前記パターン化光を生じるように前記光ビームの方向を変更するべく協調される、工程と、
    調整された前記パターン化光の反射を受光する工程と、
    前記パターン光の前記調整を制御する工程と、
    受光された前記反射を解析して、前記シーン内の対象物の深度マップを得る工程と
    を備える方法。
16. 受光された前記反射の前記解析は、前記パターン化光の空間符号化に基づく、請求項１５に記載の方法。
17. 前記パターン化光は閉リサージュ曲線である、請求項１５に記載の方法。
18. 前記パターンの前記調整は、前記予め定義された調整基準を考慮することによって行われる、請求項１５に記載の方法。
19. 前記パターンの前記調整は、前記パターン化光が照明されている関心領域（ＲＯＩ）を生じさせるように前記光ビームの強度を低減させることによって行われる、請求項１５に記載の方法。
20. 前記調整は、センサによって捕捉されるシーンの各フレームに対し異なるパターン化光を設定することを含む、請求項１５に記載の方法。
21. 前記調整は、前記パターン化光の異なるセグメントに対し異なる強度を設定することを含む、請求項１５に記載の方法。
22. 前記異なる強度は、前記シーンの幾何学的特性に基づいて決定される、請求項２１に記載の方法。
23. 前記照明は可視波長内のレーザを含む、請求項１５に記載の方法。
24. 前記第１の反射器を傾動させる前記工程が、前記ｘｙ平面上の４５°線にほぼ沿っている、請求項１５に記載の方法。
25. 前記反射器を傾動させる前記工程が、それらのそれぞれの軸に沿って前後に行われる、請求項１５に記載の方法。
26. 予め定義された基準に基づいて調整されたパターン化光によってシーンの照明を行うように構成されている投光部と、
    調整された前記パターン化光の反射を受光するように構成されている受光部と、
    前記パターン光の前記調整を制御し、さらに、受光された前記反射を解析して、前記シ
    ーン内の対象物の深度マップを得るように構成されているコンピュータ・プロセッサと
    を備え、
    前記投光部は、調整された前記パターン化光としての閉リサージュ曲線を生成するように同期化される、２つ以上の制御可能な反射器を備える
    システム。