JP2020501155A - 焦点調整可能な画像センサを含む距離センサ - Google Patents

Abstract

一実施形態では、物体までの距離を計算するための方法は、参照パターンを視野内に集合的に投射するために、距離センサの第１の投射点および第２の投射点を同時に起動するステップと、測定パターンを視野内に投射するために、距離センサの第３の投射点を起動するステップと、視野の画像を取得するステップであって、物体、参照パターン、および測定パターンが画像内で可視である、ステップと、画像内の測定パターンの外観に基づいて距離センサから物体までの距離を計算するステップと、画像内の参照パターンの外観に基づいて距離センサのレンズの動きを検出するステップと、検出された動きに基づいて計算されるときに距離を調整するステップとを含む。

Description

本開示は、一般に、コンピュータ視覚システムに関し、より具体的には、空間内の物体または点までの距離を測定するためのセンサに関する。

本出願は、全体を本願に引用して援用する、２０１６年１２月７日に出願した米国仮特許出願第６２／４３０，９９８号の利益を主張する。

ロボット車両およびドローンなどの無人車両は、通常、周囲の環境における障害物検出およびナビゲーションのためのコンピュータ視覚システムに依存する。これらのコンピュータ視覚システムは、同様に、通常、周囲の環境から視覚データを取得する様々なセンサに依存し、周囲の環境に関する情報を集めるためにコンピュータ視覚システムがそれらのデータを処理する。たとえば、１つ以上の画像センサを介して取得されたデータは、周囲の環境において車両から特定の物体または点までの距離を特定するために使用される場合がある。

一実施形態では、物体までの距離を計算するための方法は、参照パターンを視野内に集合的に投射するために、距離センサの第１の投射点および第２の投射点を同時に起動するステップと、測定パターンを視野内に投射するために、距離センサの第３の投射点を起動するステップと、視野の画像を取得するステップであって、物体、参照パターン、および測定パターンが画像内で可視である、ステップと、画像内の測定パターンの外観に基づいて距離センサから物体までの距離を計算するステップと、画像内の参照パターンの外観に基づいて距離センサのレンズの動きを検出するステップと、検出された動きに基づいて計算されるときに距離を調整するステップとを含む。

別の実施形態では、コンピュータ読取り可能記憶デバイスは、プロセッサによって実行されるとき、物体までの距離を計算するための動作をプロセッサに実行させる複数の命令を記憶する。これらの動作は、参照パターンを視野内に集合的に投射するために、距離センサの第１の投射点および第２の投射点を同時に起動することと、測定パターンを視野内に投射するために、距離センサの第３の投射点を起動することと、視野の画像を取得することであって、物体、参照パターン、および測定パターンが画像内で可視である、ことと、画像内の測定パターンの外観に基づいて距離センサから物体までの距離を計算することと、画像内の参照パターンの外観に基づいて距離センサのレンズの動きを検出することと、検出された動きに基づいて計算されるときに距離を調整することとを含む。

別の例では、装置は、可動であるレンズを含む画像センサと、参照パターンを視野内に集合的に投射するための第１の投射点および第２の投射点であって、画像センサに対するそれぞれの位置が固定されている第１の投射点および第２の投射点と、測定パターンを視野内に投射するための第３の投射点であって、画像センサに対する位置が固定されている第３の投射点と、画像内の参照パターンの外観に基づいてレンズの動きを検出し、検出された動きに基づいて計算されるときに距離を調整するために、画像センサによって取得された視野の画像内の測定パターンの外観に基づいて視野内の装置から物体までの距離を計算するための回路とを含む。

本開示の教示は、添付の図面と併せて次の発明を実施するための形態を検討することによって容易に理解することができる。

本開示の光学的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一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１Ａおよび図１Ｂの距離センサの一部分の上面図である。 レンズシフトをより詳細に示す図である。 画像拡大をより詳細に示す図である。 画像拡大および／またはレンズシフトを検出するために２つの参照光線を使用することができる第１の例を示す図である。 同時に起こる画像拡大およびレンズシフトを検出するために図４Ａの第１および第２の参照光線が使用される例を示す図である。 第１の投射点および第２の投射点からの例示的な１次参照パターンの投射を示す図である。 第１の投射点および第２の投射点からの例示的な２次参照パターンの投射を示す図である。 同時に投射された例示的な１次および２次の参照パターンを示す図である。 同時に投射された例示的な１次および２次の参照パターンを示す図である。 図６Ａおよび図６Ｂの１次参照パターンおよび２次参照パターンの投射の第１の例示的な側面図である。 様々な位置における投射されたドットの複数の矩形行列の重複を示す図である。 ともに同時に投射された１次参照パターンおよび２次参照パターンを有する例示的な測定パターンを示す図である。 空間内のセンサから物体または点までの距離を計算するための方法のフローチャートである。 本明細書に説明された機能を実行する際の使用に適した汎用コンピュータのハイレベルブロック図である。

理解を容易にするために、可能な場合、図に共通の同一の要素を指定するのに同一の参照番号が使用されている。

一実施形態では、本開示は、距離センサに関する。距離センサは、コンピュータ視覚システムが周囲の環境において車両から特定の物体または点までの距離を特定するのを助けるために無人車両において使用することができる。たとえば、距離センサは、物体または点の上に１つ以上の光線を投射し、次いで、飛行時間（ＴＯＦ：ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）、反射光の分析（たとえば、ライダー）、または他の手段によって距離を計算することができる。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、小型の車両に使用するには適さない場合がある。さらに、これらのセンサは、製作するには非常に高額であり、限られた視野を有する傾向がある可能性がある。たとえば、複数の従来の画像センサの構成を使用しても、３６０度未満の視野を提供するだけである。距離センサは、３次元（３Ｄ）画像処理、個人用および商用の車両カメラシステム、セキュリティシステムなどを含む、他の用途にも使用することができる。しかし、これらの用途の各々は、様々なタイプの画像データ（たとえば、広い視野、遠い距離、小さいサイズなど）を必要とする場合があり、したがって、レンズシフトおよび画像拡大は、所与の用途に必要な画像のタイプを取得するために使用される場合がある。

いくつかの距離センサは、画像の位置を距離に直接関連付けるために簡単な三角測量アルゴリズムを利用し、それによって、画像に関連付けられた物体までの距離を計算する。このタイプのいくつかのセンサは、３次元センサとして２次元カメラを使用する場合がある。したがって、コストおよびサイズの点で、そのようなシステムには利点がある。しかし、光線投射を使用する動作中の三角測量システムでは、画像センサ（たとえば、カメラ）は、通常、ズーム機能が無い固定レンズ固定焦点システムとして構成される。固定焦点は、より遠い距離から画像を取得しようとするとき、ぶれを導く場合があり、ズームする能力が無いことにより、動く物体の鮮明な画像を取得することが難しくなる場合がある。他方、レンズがズームおよび焦点合せのために調整可能な場合、レンズのどんな望ましくない動き（たとえば、シフトまたは傾斜）も三角測量の精度に影響を及ぼす可能性がある。

本開示の例は、全体を本願に引用して援用する、２０１５年１０月２２日に出願した米国特許出願第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距離センサのための光学的構成の改良を提供する。１つ以上の光源は、物体上への入射の際に測定パターン（たとえば、複数の平行線）を集合的に形成する複数の光線を投射する。２つ以上の光源は、物体上への入射の際に参照パターン（たとえば、同様に複数の平行線）を集合的に形成する複数の光線を投射する。測定パターンおよび参照パターンは、同じ光源または異なる光源から同時に投射される場合がある。次いで、１つ以上の画像センサは、物体、測定パターン、および参照パターンの２次元画像を取得し、画像内の物体上の測定パターンおよび参照パターンの外観に基づいて、距離センサの画像センサレンズの動き（たとえば、シフト、傾斜など）を検出する。次いで、レンズの動きを考慮するために三角測量ベースの物体距離測定に対して補償を行うことができる。

本開示の文脈においては、「光線」または「投射光線」は、開示された距離センサの光源によって放射された光の形態を指す。「線」または「パターン」は、光源によって放射された光線が表面または物体の上に入射するとき、その表面または物体の上に作られた画像を指す。

たとえば、図１Ａおよび図１Ｂは、本開示の光学的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の一例を示す。具体的には、図１Ａは、距離センサ１００の断面図を示すが、図１Ｂは、図１Ａの距離センサ１００の上面図を示す。距離センサ１００は、たとえば、無人車両に取り付けることができる。

図１Ａに示すように、距離センサ１００は、小型ハウジング１０２内に配置された複数の構成要素を含む。一例では、これらの構成要素は、広角レンズ１１２を含む画像センサ１１０の周りに配置された複数の光源１０８_１〜１０８_ｎ（以下、まとめて「光源１０８」と呼ぶか、または個別に「光源１０８」と呼ぶ）を含む。一例では、複数の光源１０８は、偶数の光源を含む。たとえば、図１Ｂに示した例では、複数の光源１０８は、４つの光源１０８を含む。一例では、これらの構成要素は、中心軸Ａ−Ａ’に関して実質的に対称に配置される。たとえば、一例では、中心軸Ａ−Ａ’は、画像センサ１１０の光軸（たとえば、レンズユニットの中心）と一致し、光源１０８は、図１Ｂに示したように、画像センサ１１０の周りのリングにおいて一定の間隔（たとえば、３０度ごと、９０度ごとなど）で離間される。

一例では、光源１０８の各々は、複数の光線を放射するレーザ光源であり、複数の光線は、複数の光線が入射する表面上に複数の連続線またはドット（または、ｘ、ダッシュなどの他の印）の線を投射することができる。したがって、各光源１０８は、距離センサ１００のための投射点、すなわち複数の光線が視野内に投射される、距離センサ１００上の点と見なすことができる。この目的で、各投射点は、光源１０８によって放射された単一の光線を複数の光線に分割する、それぞれの回折光学素子１１４_１〜１１４_ｎ（以下、まとめて「回折光学素子１１４」と呼ぶか、または個別に「回折光学素子１１４」と呼ぶ）を含むことができる。複数の光線の各個別の光線は、同様に、表面上にドットまたは点を投射することができ、複数の光線は、対応するドットが一連の平行線を集合的に形成するように配列される。これらの線は、矩形ドット行列を集合的に形成するように、ドットから形成することができる。代替として、線は、連続的であるか、またはダッシュ、ｘなどから形成されてもよい。

各光源１０８の投射方向は、画像センサ１１０に対して固定することができる。一例では、各光源１０８は、表面上に異なる視覚パターンを形成する複数の光線を投射するように構成される。たとえば、光源１０８_１は、ドットのパターンを投射することができるが、光源１０８_２は、ダッシュまたはｘなどのパターンを投射することができる。さらなる例では、複数の光源１０８の少なくとも１つの光源１０８は、投射するパターンを変化させるように構成可能である。加えて、光源１０８の１つ以上によって投射された光の強度は、変化する場合がある。たとえば、光源１０８_１は、第１の強度の光を投射することができるが、光源１０８_２は、異なる第２の強度の光を投射することができる、などである。代替として、各光源１０８は、強度がある範囲内で変化することができる光を投射することができる場合がある。

各光源１０８から放射された光は、人間の視覚に比較的安全であることが知られている波長（たとえば、赤外線）を有する。さらなる例では、各光源１０８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。さらなる例では、各光源１０８は、画像取得時に周囲の光の効果を緩和するために光をパルスで放射することができる。

一例では、複数の光源１０８は、図１Ａに示したように、複数の光源１０８によって放射された光が伝搬する方向に対して、画像センサ１１０の主点（すなわち、光軸Ａ−Ａ’が画像平面と交差する点）の「背後に」配置される。一例では、複数の光源１０８の少なくとも１つの光源１０８は、距離センサ１００から取り外し可能である。

上に論じたように、画像センサ１１０は、複数の光源１０８の中央の中心軸Ａ−Ａ’に沿って配置することができる。一例では、画像センサ１１０は、スチルカメラまたはビデオカメラなどの画像取得デバイスである。１つの特定の例では、画像取得デバイスは、赤、緑、青、赤外線（ＲＧＢ−ＩＲ）センサを含む。上にも論じたように、画像センサ１１０は、半球状の視野を生成する魚眼レンズなどの広角レンズ１１２を含む。一例では、レンズ１１２は、中央投射光学レンズまたは自由曲面光学レンズ以外の任意のタイプのレンズを含む。一例では、画像センサ１１０は、距離センサ１００から物体または点までの距離を計算するための回路を含む。別の例では、画像センサは、ネットワークを介して取得された画像をプロセッサに通信するためのネットワークインターフェースを含み、プロセッサは、距離センサ１００から物体または点までの距離を計算し、次いで、計算された距離を再び距離センサ１００に通信する。

別の例では、距離センサ１００は、光源１０８の光線を第１の複数の光線に分割するために回折光学素子を使用する単一の光源１０８を使用することができる。次いで、第１の複数の光線の各々は、上に論じたように、距離センサ１００の各投射点から放射される第２の複数の光線に（たとえば、回折光学素子１１４によって）さらに分割される。この例は、米国特許出願第１４／９２０，２４６号にさらに詳細に論じられている。

したがって、一例では、距離センサ１００は、複数の投射光線が放射される複数の投射点を生成するために１つ以上の光源および／または１つ以上の回折光学素子を使用し、複数の投射光線によって生成された複数の線（たとえば、ドットまたはダッシュのパターンを含むことができる）は、光線が投射された表面上に互いに平行に向けられる場合がある。したがって、距離センサ１００によって表面上に投射されたパターンは、複数の平行線を含むことができ、これらの線の各々は、連続線、またはドット、ダッシュ、ｘなどの線を含む。次いで、距離センサ１００から物体までの距離は、（たとえば、２０１５年１０月２２日に出願した米国特許出願第１４／９２０，２４６号に説明したように）視野内の複数の平行線の外観から（たとえば、これらの線がドットから形成されるとき、ドットの位置によって）計算することができる。たとえば、物体までの距離は、平行線を形成するドットの横方向の動きを通して検出することができるが、それは、距離が変化しても、これらの線が常に連続的に線形であるからである。物体のサイズおよび寸法も、直接計算することができる。

下により詳細に論じるように、平行線の様々なパターンが、距離を測定しレンズの動きを補償するために使用される場合がある。たとえば、第１および／または第２の参照パターンの画像が、レンズの動きを検出するために使用される場合がある。次いで、レンズの動きの情報は、測定パターンの画像に基づいて（たとえば、三角測量を介して）行われた距離測定を調整するために適用することができる。

光源１０８の各々が異なるパターン（たとえば、ドット、ｘ、ダッシュなど）の複数の線を投射するとき、画像センサ１１０内の回路は、取得された画像内のどの線が光源１０８のどれによって生成されたかを容易に特定することができる。このことは、下により詳細に論じるように、距離計算を容易にすることができる。一例では、異なる距離計算技法は、光源１０８の各々によって投射されたパターンと併せて使用することができる。

図２は、図１Ａおよび図１Ｂの距離センサ１００の一部分の上面図を示す。具体的には、図２は、検出される物体２００に対するレンズシフトおよび画像拡大の概念を示す。

図示したように、画像センサ１１０および光源１０８は、固定位置を有する。しかし、レンズ１１２は、可動位置を有し、その結果、焦点合せおよびズームのためにその位置を調整することができる。したがって、距離センサ１００は、距離が測定されている物体２００に対して固定位置を有することができるが、物体２００に対するレンズ１１２の位置は、変化する場合があり、このことは、距離計算のために使用される三角測量技法の精度に影響を及ぼす場合がある。

たとえば、レンズ１１２は、シフトする、すなわち、画像センサ１１０の光軸に対して横方向または垂直方向に動く場合がある。図２では、最初のシフト前光軸はＡ−Ａ’で示されるが、新しいシフト後光軸はＢ−Ｂ’で示される。

レンズ１１２は、たとえば、画像拡大（ズーム）のために、画像センサ１１０の光軸に平行な方向に動く場合もある。この場合、画像センサの光軸の位置は、変化しない（たとえば、その位置はＡ−Ａ’のままである）が、レンズ１１２から物体２００までの距離は変化する。

参照パターンは、光源１０８の２つ以上によって物体２００上に投射することができ、各光源１０８は、それぞれの参照光線２０６_１または２０６_ｎ（以下、まとめて「参照光線２０６」と呼ぶか、または個別に「参照光線２０６」と呼ぶ）を投射する。参照パターンは、下により詳細に論じるように、参照光線２０６が収束または交差する少なくとも１つの参照点２０４（たとえば、ドット、ダッシュ、線など）を含む。一例では、参照パターンの参照軸２０２は、画像センサ１１０の光軸Ａ−Ａ’と一直線になる（たとえば、同一直線上にある）。

図３Ａは、レンズシフトをより詳細に示す。具体的には、図３Ａは、レンズから物体３０６までの距離の変化が無いレンズシフトを示す。図３Ａでは、レンズ１１２の最初の位置は、３００で示されるが、レンズ１１２の新しい位置またはシフトした位置は、３０２で示される。最初の位置３００と新しい位置３０２との間のシフトまたは横方向の差は、ｓとして与えることができる。

参照番号３０４は、以下で「参照点」と呼ぶ点（たとえば、ドット、ｘ、ダッシュなど）画像Ｐ_Ｒを物体３０６上に生成する、物体３０６上に投射された参照光線を示す。図示したように、参照光線３０４は、レンズ１１２の最初の位置３００のレンズ１１２の前方節点Ｎ_ｆから投射され、前方節点Ｎ_ｆを通過する。この場合、前方節点Ｎ_ｆは、三角測量のための距離センサ１００の校正位置として機能する。レンズ１１２が新しい位置３０２にシフトするとき、レンズ１１２の前方節点は、Ｎ_ｆ’に移動する。レンズ１１２の後方節点は、Ｎ_ｒからＮ_ｒ’に移動する。その方向および参照光線３０４に関連付けられた参照点Ｐ_Ｒは固定される。

レンズ１１２が最初の位置３００にあるとき、画像センサ１１０上の参照点Ｐ_Ｒの画像は、Ｑ_Ｒによって示される。しかし、レンズ１１２が新しい位置３０２にシフトするとき、画像センサ１１０上の参照点Ｐ_Ｒの画像は、Ｑ_Ｒ’に移動する。この場合、参照点Ｐ_Ｒの移動距離ｓ’は、次のように計算することができる。
ｓ’＝ｓ＋ｓ（ｂ／ａ） （方程式１）
ここで、ｂは画像距離（すなわち、画像センサ１１０上の参照点Ｐ_Ｒの画像Ｑ_Ｒ’からレンズ１１２の後方節点Ｎ_ｒ’までの距離）を表し、ａは物体距離（すなわち、物体３０６からレンズ１１２の後方節点Ｎ_ｒ’までの距離）を表す。通常、比率ｂ／ａは、比較的小さく、その結果、シフトｓは、移動距離ｓ’にほぼ等しい。

一例では、ドット画像Ｐ_０、Ｐ_１、およびＰ_２は、距離測定のために物体３０６上に投射されるパターンの一部分を形成し、したがって、ドット画像Ｐ_０、Ｐ_１、およびＰ_２は、本明細書では、「測定点」と呼ばれる場合がある。画像センサ１１０上の測定点の対応する画像は、それぞれ、Ｑ_０、Ｑ_１、およびＱ_２によって示される。レンズ１１２が新しい位置３０２にシフトするとき、画像センサ１１０上の測定点の画像は、それぞれ、Ｑ_０’、Ｑ_１’、およびＱ_２’に移動する。この場合、測定点Ｐ_０、Ｐ_１、およびＰ_２の移動距離ｓ’は、シフトｓにほぼ等しい。

したがって、レンズ１１２のシフトｓは、物体３０６までの任意の距離とともに参照光線３０４を使用することによって特定することができる。シフトがｓであるとき、物体３０６までの任意の距離における（画像センサ１１０によって取得される）いずれかの測定点Ｐ_０、Ｐ_１、およびＰ_２の画像の移動値はｓ’である。

図３Ｂは、画像拡大をより詳細に示す。画像拡大は画像距離（すなわち、画像センサ上のパターン点の画像からレンズの後方節点までの距離）と比例関係を有することに留意されたい。具体的には、図３Ｂは、レンズシフトが無い画像拡大を示す。したがって、レンズ１１２は、物体３０６に（すなわち、画像センサ１１０の光軸に平行な方向に）さらに近づくか、または物体３０６からさらに離れる場合があるが、横方向に（すなわち、図３Ａに示したように、画像センサ１１０の光軸に垂直な方向に）は動かない。

図３Ｂでは、レンズ１１２の最初の位置は、３０８で示されるが、レンズ１１２の新しい位置または拡大位置は、３１０で示される。参照番号３０４は、以下で「参照点」と呼ぶ点（たとえば、ドット、ｘ、ダッシュなど）画像Ｐ_Ｒを物体３０６上に生成する、物体３０６上に投射された参照光線を示す。図示したように、参照光線３０４は、最初の位置３０８のレンズ１１２の前方節点Ｎ_ｆから投射され、前方節点Ｎ_ｆを通過する。この場合、前方節点Ｎ_ｆは、三角測量のための距離センサ１００の校正位置として機能する。レンズ１１２が新しい位置３１０に移動するとき、レンズ１１２の前方節点は、Ｎ_ｆ’に移動する。レンズ１１２の後方節点は、Ｎ_ｒからＮ_ｒ’に移動する。その方向および参照光線３０４に関連付けられた参照点Ｐ_Ｒは固定される（すなわち、参照点Ｐ_Ｒは、画像距離が変化する場合があっても、物体３０６に対して動かない）。

レンズ１１２が最初の位置３０８にあるとき、画像センサ１１０上の参照点の画像は、Ｑ_Ｒによって示される。上に論じたように、物体３０６上の参照点Ｐ_Ｒの画像の位置は、画像距離の変化とともには動かない。しかし、レンズ１１２が（たとえば、ズームまたは焦点合せのために）新しい位置３１０にシフトし画像距離が変化したとき、画像センサ１１０上の参照点の画像はＱ_Ｒ’に移動する。

さらなる例では、複数の（すなわち、少なくとも２つの）参照光線は、レンズシフトおよび画像拡大を検出し、それらを補償するために使用される。この場合、距離センサの少なくとも第１および第２の投射点は、距離が測定されている物体上に、少なくとも第１および第２の参照光線をそれぞれ投射するために使用される場合がある。

図４Ａは、たとえば、画像拡大および／またはレンズシフトを検出するために２つの参照光線を使用することができる第１の例を示す。この場合、変化比率ｋは、両参照光線に対応する取得画像の距離変化を検出することによって得ることができる。

具体的には、第１の参照光線４００および第２の参照光線４０２は、物体４０４上に、第１の参照点Ｐ_Ｒおよび第２の参照点Ｐ_ＳＲを生成するために投射される。画像センサ上の第１の参照点Ｐ_Ｒおよび第２の参照点Ｐ_ＳＲの画像の位置は、それぞれ、Ｑ_ＲおよびＱ_ＳＲによって示され、画像センサ上の第１の参照点Ｐ_Ｒおよび第２の参照点Ｐ_ＳＲの画像の新しい位置は、それぞれ、Ｑ_Ｒ’およびＱ_ＳＲ’によって示される。点ＰおよびＰ_０は、それぞれ、第１の測定光線４０６および第２の測定光線４０８によって物体４０４上に生成された第１の測定点および第２の測定点をそれぞれ示す。

この場合の変化比率ｋは、次式によって得ることができる。
ｋ＝（ｋｈ_ＳＲ+ｋｈ_Ｒ）／（ｈ_ＳＲ*ｈ_Ｒ） （方程式２）
ここで、ｋｈ_ＳＲおよびｋｈ_Ｒは既知である。

図４Ｂは、図４Ａの第１および第２の参照光線４００および４０２が、同時に起こる画像拡大およびレンズシフトを検出するために使用される例を示す。この場合、シフトｓと変化比率ｋの両方を計算するために第１および第２の参照光線４００および４０２の絶対位置（すなわち、三角測量校正が行われる最初のレンズ前方シフト位置）を知ることが必要である。この場合の絶対位置は、画像センサの光軸Ａ−Ａ’に対する位置として定義され、光軸Ａ−Ａ’は、参照点の画像が物体距離変化または画像距離変化とともには動かない点としてさらに定義される。

絶対位置が既知である必要がある精度は、状態によって変化する場合がある。しかし、いくつかの例では、第１の参照光線４００、第２の参照光線４０２、および光軸の位置を検出することが可能な校正手段を使用することができる。校正手段はさらに、検出された位置を配置および記憶することができる。これらの位置の検出、配置、および記憶は、三角測量校正に関連して行うことができる。

上に説明された例は、レンズシフトおよび物体距離変化を検出するために参照「光線」を使用することに関して論じてきたが、本開示のさらなる例は、レンズシフトおよび物体距離変化を検出するために複数の光線によって生成された参照「パターン」を使用することができる。この場合、距離センサの少なくとも２つの投射点は、複数の光線を同時に投射し、複数の光線は、それらが放射される投射点から扇形に広がる場合がある。複数の光線の各光線は、物体上に点を投射することができる。複数の光線によって投射された点は、物体上に複数の線（たとえば、連続線、または一連のドット、ダッシュ、ｘなどによって形成された線）を集合的に形成することができる。単一の投射点から放射された複数の光線によって、また複数の光線によって物体上に投射された点によって画定された空間は、距離センサのレンズの前方節点を含むことができる投射平面を形成する。各投射平面は、距離センサの光軸を含むことができる。

図５Ａは、たとえば、第１の投射点５０２および第２の投射点５０４からの例示的な１次参照パターン５００の投射を示す。図示したように、第１の投射点５０２および第２の投射点５０４は各々、第１の投射平面５０６または第２の投射平面５０８をそれぞれ形成するために扇形に広がる複数の光線を投射する。

図示したように、第１の投射平面５０６と第２の投射平面５０８は、画像センサ５１２の前方節点５１０を通過する線Ｃ−Ｃ’に沿って交差する。第１の投射点５０２および第２の投射点５０４の位置は、画像センサ５１２に対して固定されているので、第１の投射平面５０６と第２の投射平面５０８が交差する線Ｃ−Ｃ’の位置も、画像センサ５１２に対して固定される。したがって、線Ｃ−Ｃ’は、参照パターン５００の画像を取得することによって実際に認識することができる「参照光線」と見なされる場合がある。

第１の投射平面５０６および第２の投射平面５０８が画像センサ５１２の光軸を通るので、第１の投射平面５０６および第２の投射平面５０８によって生成された１次参照パターン５００は、「１次」参照パターンと見なされる場合がある。線Ｃ−Ｃ’は、同様に、「１次」参照軸と見なされる場合がある。

図５Ｂは、第１の投射点５０２および第２の投射点５０４からの例示的な２次参照パターン５１４の投射を示す。この場合、第１の投射点５０２および第２の投射点５０４は各々、第３の投射平面５１６または第４の投射平面５１８をそれぞれ形成するために扇形に広がる複数の光線を投射する。

図示したように、第３の投射平面５１６と第４の投射平面５１８は、線Ｄ−Ｄ’に沿って所定の角度で交差する。第１の投射点５０２および第２の投射点５０４の位置は、画像センサ５１２に対して固定されているので、第３の投射平面５１６と第４の投射平面５１８が交差する線Ｄ−Ｄ’の位置も、画像センサ５１２に対して固定される。したがって、線Ｄ−Ｄ’は、参照パターン５１４の画像を取得することによって実際に認識することができる「参照光線」と見なされる場合がある。

第３の投射平面５１６および第４の投射平面５１８が画像センサ５１２の光軸を通らないので、第３の投射平面５１６および第４の投射平面５１８によって生成された参照パターン５１４は、「２次」参照パターンと見なされる場合がある。線Ｄ−Ｄ’は、同様に、「２次」参照軸と見なされる場合がある。

１次参照パターン５００と２次参照パターン５１４は、同じ平面において、互いに平行である。１次参照パターン５００と２次参照パターン５１４との間の画像センサ５１２によって取得される画像の距離は、物体距離の変化に対して一定である。

図６Ａは、本開示の距離センサによって物体上に投射することができる例示的な測定パターン６００を示す。図示したように、測定パターン６００は、ドットの矩形行列を含む。しかし、他の例では、ドットの各列または行は、連続線として形成される場合がある。上に論じたように、測定パターン６００は、少なくとも２つの投射点によって生成され、これらの投射点は、画像センサの周りに配置され、画像センサのレンズの前方節点に対して（画像センサの光軸の方向に沿って）同じ高さに配置され、複数の光線を同時に放射する。

測定パターン６００内に（またはその上で重なって）同時に投射された例示的な１次および２次の参照パターンを示す、図６Ａおよび図６Ｂに示した例では、１次参照パターンは、垂直に向けられたドットの中心線６０２を含むが、２次参照パターンは、中心線６０２から横方向外側に（および中心線に平行に）離間した、垂直に向けられた１組のドットの線６０４を含む。測定パターン６００、１次参照パターン、および２次参照パターンは、それぞれの光源６０８に対応する回折光学素子を含むことができる、複数の投射点６０６から半球状の視野（たとえば、「仮想球体」）内に投射される。

より詳細には、１次参照パターンは、球面座標においてφ＝Ｃ（ここで、Ｃは一定であるが、任意の値である）の線に対応し、より具体的には、φ＝０（すなわち、Ｃ＝０）の線に対応するが、ここでφは測定パターン６００の回転角度である。したがって、１次および２次の参照パターンは、それらが投射される投射点とともに平面を生成し、物体上に投射された結果的なパターンは、線を形成する。

１次参照パターンは、仰角θ＝＋θａから−θａ（ここで、θは任意の値であり、１次参照パターンは、θａからθｂの所定の範囲にある）によってさらに定義される場合がある。２次参照パターンは、仰角θ＝＋θｂから−θｂ（ここで、θは任意の値であり、２次参照パターンは、θｃからθｄの所定の範囲にある）によってさらに定義される場合がある。２次参照パターンの回転角度φは、φ＝Δφ（ここでφは所定の値である）として定義される場合がある。

対照的に、測定パターン６００は、θ＝０の線に対応する（および、より具体的には、測定パターン６００の水平に向けられた中心線６１０はθ＝０に対応する）が、ここでθは測定パターン６００の仰角である。

図７は、図６Ａおよび図６Ｂの１次参照パターンおよび２次参照パターンの投射の第１の例示的な側面図を示す。図示したように、（光線７０２によって投射された）１次参照パターンおよび（光線７０４によって投射された）２次参照パターンを含む参照パターンの投射点の位置は、レンズ７０６の前方節点Ｎ_ｆと一致して配置される。したがって、参照パターンの線の取得された画像は、物体からのレンズ７０６の任意の距離において同じ位置を占める。

したがって、（同様に構成されるが、異なるそれぞれの位置に配置される）１次参照パターン８００および２つの２次参照パターン８０２の重複を示す図８に示したように複数の投射点を配置することによって、それぞれの中心線８０４、８０６、および８０８が画像センサのレンズ８１２の光軸上で交差する点は、レンズ８１２から、１次参照パターン８００および２次参照パターン８０４が投射される物体までの任意の距離に固定される。

一例では、１次参照パターン８００は、その交点を容易に認識することができるように構成される。しかし、１次参照パターン８００のある部分は、（異常な反射状態、障害物の存在などの物体の状態によって）点画像状態のために検出不可能になる場合があることを仮定することができる。したがって、１次参照パターン８００を検出するための距離センサの能力の精度は、時間とともに、変化する場合がある。

したがって、一例では、１次参照パターン８００の交点が認識される精度を改善するために安全策がとられる場合がある。たとえば、１次参照パターン８００内の投射線の数が（たとえば、４つ以上に）増加する場合があり、および／または、投射線の長さが増加する場合がある。さらなる例では、選択手段は、１次参照パターン８００の選択された部分に基づいて１次参照パターン８００の最も効果的な部分および最も効果的な計算手段を選択するために使用することができる。さらなる例では、制御手段は、パターン状態および／または三角測量結果の分析に基づいて１次参照パターン８００の投射および画像取得（たとえば、放射時間、放射強度、露出時間、画像減算方法など）を制御するために使用することができる。

図９は、ともに同時に投射された１次参照パターン９０２および２次参照パターン９０４を有する例示的な測定パターン９００を示す。図示したように、測定パターン９００は、直線の規則的なパターン（この場合、各線は一連のドットとして形成される）から成る比較的単純な形状を有する。したがって、測定パターン９００全体の形状は、測定パターン９００の部分図からでも容易に仮定することができる。

しかし、測定パターン９００上で重なっている１次参照パターン９０２および２次参照パターン９０４から集合的に構成された参照パターンは、測定パターン９００ならびに１次および２次の参照パターン９０２および９０４が距離センサの同じ投射点から投射される場合、測定パターン９００の写像と干渉する場合がある。したがって、一例では、参照パターンは、複数の区画９０６_１〜９０６_ｍ（以下、集合的に「区画９０６」と呼ぶか、または個別に「区画９０６」と呼ぶ）に分割することができる。

本開示のさらなる例は、ズーム用３次元距離センサを提供する。遠い距離では、投射された点画像の移動値は小さい。しかし、ズームインする（すなわち、レンズから物体までの距離を減少させる）ことによって、点画像の移動値は増加し、距離感度が改善する。

遠い距離を測定する場合、レンズの明るさが減少するとき、戻り光（すなわち、物体によって反射され画像センサに再び戻る光）の強度も減少する。したがって、光源によって放射される光の強度が、増加させる場合がある。他方、放射される光の強度を増加させると、電力消費の増加、寿命の減少、安全性の減少などのいくつかの欠点が導かれる場合がある。

したがって、制御手段は、ズーム機能と同期するために使用される場合がある。制御手段は、特定の投射パターンを選択し、光源強度を調整し、放射時間および／または光源パルスの間隔を調整し、画像センサの取得機能（たとえば、シャッター速度、露出タイミングなど）を調整することができる。

加えて、画像ぶれは、焦点調整とともに変化する場合があり、距離測定の精度に影響を及ぼす場合もある。距離センサがズームインする（すなわち、画像拡大が増加する）とき、画像ぶれの影響は、より深刻になる場合がある。距離センサは、広い範囲の距離を測定する必要があるので、任意の自動焦点システムは、いつでも全範囲の距離に焦点を合わせるべきである。したがって、周期性パターンを有する焦点変更システムが使用される場合があり、周期性パターンは、画像拡大／ズーム値とともに変化する。

本開示のさらなる例は、レンズの動きとともに変化する、レンズおよび他の画像処理光学素子の収差を補償することができる。一例では、このことは、校正された補償値を記憶するプロセスを使用することによって行われ、測定された距離に対応する校正された補償値を使用して３次元測定結果を調整する。

図１０は、空間内のセンサから物体または点までの距離を計算するための方法１０００のフローチャートを示す。一実施形態では、方法１０００は、図１１に示し、下に論じるように、画像センサ（図１Ａおよび図１Ｂに示された画像センサ１１０など）に一体化されたプロセッサまたは汎用コンピューティングデバイスによって実行することができる。

方法１０００は、ステップ１００２で開始する。ステップ１００４では、距離センサの第１の投射点および第２の投射点は、それぞれ、第１および第２の複数の光線を投射するために同時に起動される。第１および第２の複数の光線は、視野内に参照パターンを集合的に投射する。上に論じたように、参照パターンは、１次参照パターンおよび２次参照パターンを含む場合があるが、１次参照パターンは第１の線を含み、２次参照パターンは、第１の線に平行に向けられた第２および第３の線を含む。たとえば、第１の線は、距離センサの画像センサの光軸に平行に向けられる場合があるが、第２および第３の線は、第１の線の平面に対してある角度に向けられる。

第１、第２、および第３の線のいずれかは、一連の点（たとえば、ドット、ダッシュ、ｘなど）として形成される場合がある。第１、第２、および第３の線は、画像センサの固定点（たとえば、画像センサのレンズの前方節点）とともに、それぞれの第１、第２、および第３の平面を形成する場合がある。

上に論じたように、１次参照パターンの回転角度は、球面座標において０である場合があり、１次参照パターンの仰角は、球面座標において所定の範囲内に収まる場合がある。同時に、２次参照パターンの回転角度は、球面座標において一定の値である場合があり、２次参照パターンの仰角は、球面座標において所定の範囲内に収まる場合がある。

ステップ１００６では、距離センサの第３の投射点が、第３の複数の光線を投射するために起動される。第３の複数の光線は、視野内に測定パターンを投射する。一例では、第１および／または第２の投射点によって投射された第１および／または第２の複数の光線は、参照パターンを形成するために第３の複数の光線と協働する場合がある。上に論じたように、測定パターンは、複数の平行線を含む場合があり、複数の平行線の各線は、一連の点（たとえば、ドット、ダッシュ、ｘなど）として形成される。したがって、一例では、測定パターンは、ドットの矩形行列を含む場合がある。一例では、参照パターンの第１、第２、および第３の線は、測定パターンの複数の平行線に平行に向けられるが、それらの平行線上で重なっている。

上に論じたように、測定パターンの回転角度は、球面座標において所定の範囲内に収まる場合があり、測定パターンの仰角は、球面座標において一定の値である場合がある。

ステップ１００８では、視野の画像は、たとえば、画像センサによって取得され、第１、第２、および第３の投射点の位置は、画像センサの位置に対して固定される。物体、参照パターン、および測定パターンは、画像内で可視である。画像センサは、焦点合せ機能および／または焦点距離変更機能を含む場合がある。したがって、画像センサのレンズは、可動である場合がある。

ステップ１０１０では、距離センサから物体までの距離は、画像内の測定パターンの外観に基づいて計算される。一例では、この距離は、三角測量アルゴリズムを使用して計算される。

ステップ１０１２では、画像センサのレンズの動きは、画像内の参照パターンの外観に基づいて検出される。たとえば、画像センサの固定点（たとえば、画像センサのレンズの前方節点）に対する参照パターンの固定方向の外観に基づいて、レンズが画像センサの光軸の方向に対して横方向にシフトするか、または、レンズが物体に近づくか、もしくは物体からさらに離れることが特定される場合がある。この動きは、レンズの最初の（たとえば、校正された）位置と比較される。

たとえば、レンズの動きは、１次参照パターンと２次参照パターンとの交点の最初の位置を検出することによって検出することができる。最初のパターンは、レンズの所定の（たとえば、校正された）位置に対して記憶される場合がある。次いで、交点の現在の位置を検出することができ、レンズの動きの量を見出すために最初の点と現在の点との間の差を計算することができる。さらなる例では、第１の参照パターンと第２の参照パターンとの間の最初の距離および現在の距離も検出することができ、最初の距離と現在の距離との間の差は、レンズの動きの量を示す場合がある。

ステップ１０１４では、ステップ１０１０において計算された距離が、ステップ１０１２において検出された動きに基づいて調整される。したがって、距離計算は、レンズの動き（シフト、ズーム、傾斜など）を補償するために調整される場合がある。

次いで、方法１０００は、ステップ１０１６で終了する。

図１１は、本明細書に説明された機能を実行する際の使用に適した汎用コンピュータのハイレベルブロック図を示す。図１１に示したように、システム１１００は、１つ以上のハードウェアプロセッサ要素１１０２（たとえば、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、またはマルチコアプロセッサ）と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および／またはリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）などのメモリ１１０４と、距離を計算するためのモジュール１１０５と、様々な入力／出力デバイス１１０６（たとえば、限定はしないが、テープドライブ、フロッピードライブ、ハードディスクドライブもしくはコンパクトディスクドライブ、受信機、送信機、レンズおよび光学素子、出力ポート、入力ポートおよびユーザ入力デバイス（キーボード、キーパッド、マウス、マイクロフォンなど）を含む記憶デバイス）とを含む。１つのプロセッサ要素のみが示されているが、汎用コンピュータは、複数のプロセッサ要素を使用することができることに留意されたい。さらに、図には１つの汎用コンピュータのみが示されているが、上に論じた方法が特定の説明に役立つ例に関して分散した方法でまたは並列的な方法で実施される場合、すなわち、上の方法のステップまたは方法全体が複数または並列の汎用コンピュータのいたる所で実施される場合、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ことが意図される。さらに、１つ以上のハードウェアプロセッサは、仮想化されたまたは共用のコンピューティング環境をサポートする際に利用することができる。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、または他のコンピューティングデバイスを表す１つ以上の仮想マシンをサポートすることができる。そのような仮想化された仮想マシンでは、ハードウェアプロセッサおよびコンピュータ読取り可能記憶デバイスなどのハードウェア構成要素は、仮想化されるか、または論理的に表される場合がある。

本開示は、ソフトウェアにおいて、および／または、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）、もしくはハードウェアデバイス上に展開される状態機械、汎用コンピュータ、もしくは任意の他のハードウェア均等物を使用して、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実施することができ、たとえば、上で論じた方法に関連するコンピュータ読取り可能命令は、上で開示された方法のステップ、機能、および／また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することができることに留意されたい。一実施形態では、距離を計算するための本モジュールまたはプロセス１１０５のための命令およびデータ（たとえば、コンピュータ実行可能命令を含むソフトウェアプログラム）は、メモリ１１０４にロードされ、例示的な方法１０００と併せて上に論じたステップ、機能、または動作を実施するためにハードウェアプロセッサ要素１１０２によって実行されることが可能である。さらに、ハードウェアプロセッサが「動作」を実行するために命令を実行するとき、このハードウェアプロセッサは、動作を直接実行し、および／または、容易にし、指示を出し、または動作を実行するために別のハードウェアデバイスもしくは構成要素（たとえば、コプロセッサなど）と協働する、ハードウェアプロセッサを含むことができる。

上に説明した方法に関するコンピュータ読取り可能命令また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または特殊なプロセッサと考えることができる。したがって、本開示の距離を計算するための本モジュール１１０５（関連のデータ構造を含む）は、揮発性メモリ、非揮発性メモリ、ＲＯＭメモリ、ＲＡＭメモリ、磁気ドライブまたは光学ドライブ、デバイスまたはディスケットなどの有形のまたは物理的な（広くは、非一時的な）コンピュータ読取り可能記憶デバイスまたは媒体に記憶することができる。より具体的には、コンピュータ読取り可能記憶デバイスは、プロセッサ、またはコンピュータもしくはアプリケーションサーバなどの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および／または命令などの情報を記憶する機能を提供する任意の物理的なデバイスを含むことができる。

様々な実施形態を上に説明してきたが、これらの実施形態は例のみによって提示され、限定はされない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および範囲は、上に説明した例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、むしろ、次の特許請求の範囲およびそれらの均等物によってのみ定義されるべきである。

Claims (21)

1. 物体までの距離を計算するための方法であって、
   参照パターンを視野内に集合的に投射するために、距離センサの第１の投射点および第２の投射点を同時に起動するステップと、
   測定パターンを前記視野内に投射するために、前記距離センサの第３の投射点を起動するステップと、
   前記視野の画像を取得するステップであって、前記物体、前記参照パターン、および前記測定パターンが前記画像内で可視である、ステップと、
   前記画像内の前記測定パターンの外観に基づいて前記距離センサから前記物体までの距離を計算するステップと、
   前記画像内の前記参照パターンの外観に基づいて前記距離センサのレンズの動きを検出するステップと、
   検出された前記動きに基づいて計算されるときに前記距離を調整するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記参照パターンは、互いに平行に配置される、第１の線、第２の線、および第３の線を含む、ことを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、前記第１の線、前記第２の線、および前記第３の線の各々は、それぞれの一連のドットから形成される、ことを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、前記動きは、前記画像を取得するために使用される画像センサの固定点に対する前記参照パターンの固定方向に基づいて検出される、ことを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、前記第１の線、前記第２の線、および前記第３の線の各々は、前記画像センサの前記固定点とともに平面を形成する、ことを特徴とする方法。
6. 請求項４に記載の方法であって、前記画像センサの前記固定点は、前記レンズの前方節点を含む、ことを特徴とする方法。
7. 請求項４に記載の方法であって、前記第１の線、前記第２の線、および前記第３の線の各々は、前記画像センサの光軸を含む平面を形成する、ことを特徴とする方法。
8. 請求項２に記載の方法であって、前記第１の線は、１次参照パターンを含み、前記第２の線および第３の線は、２次参照パターンを集合的に含み、前記１次参照パターンは、前記距離センサの画像センサの光軸に平行に向けられ、前記２次参照パターンは、前記１次参照パターンの平面に対してある角度に向けられる、ことを特徴とする方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、前記１次参照パターンの回転角度は、球面座標において０であり、前記１次参照パターンの仰角は、前記球面座標において所定の範囲内に収まる、ことを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、前記２次参照パターンの回転角度は、前記球面座標において一定の値であり、前記２次参照パターンの仰角は、前記球面座標において所定の範囲内に収まる、ことを特徴とする方法。
11. 請求項１０に記載の方法であって、前記測定パターンの回転角度は、前記球面座標において所定の範囲内に収まり、前記測定パターンの仰角は、前記球面座標において一定の値である、ことを特徴とする方法。
12. 請求項８に記載の方法であって、前記検出するステップは、
    前記１次参照パターンと前記２次参照パターンとの交点の最初の位置を検出することと、
    前記レンズの所定の位置に対する前記最初の位置を記憶することと、
    前記交点の現在の位置を検出することと、
    前記動きの量を見出すために前記最初の位置と前記現在の位置との間の差を計算することと
    を含む、ことを特徴とする方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、
    前記第１の参照パターンと前記第２の参照パターンとの間の最初の距離を検出するステップと、
    前記レンズの前記所定の位置に対する前記最初の距離を記憶するステップと、
    前記第１の参照パターンと前記第２の参照パターンとの間の現在の距離を検出するステップと、
    前記動きの量を見出すために前記最初の距離と前記現在の距離との間の差を計算するステップと
    をさらに含むことを特徴とする方法。
14. 請求項１に記載の方法であって、前記第１の投射点および前記第２の投射点の少なくとも１つは、前記測定パターンを投射するために前記第３の投射点と協働する、ことを特徴とする方法。
15. 請求項１に記載の方法であって、前記動きは、前記距離センサの画像センサの光軸に垂直な方向のシフトである、ことを特徴とする方法。
16. 請求項１に記載の方法であって、前記動きは、前記距離センサの画像センサの光軸に平行な方向である、ことを特徴とする方法。
17. 請求項１に記載の方法であって、前記第１の投射点、前記第２の投射点、および前記第３の投射点のそれぞれの位置は、前記取得するステップを実行する画像センサの周りに固定される、ことを特徴とする方法。
18. 請求項１に記載の方法であって、前記画像センサは、焦点合せ機能を含む、ことを特徴とする方法。
19. 請求項１に記載の方法であって、前記画像センサは、焦点距離変更機能を含む、ことを特徴とする方法。
20. プロセッサによって実行されるとき、物体までの距離を計算するための動作を前記プロセッサに実行させる複数の命令を記憶する、コンピュータ読取り可能記憶デバイスであって、前記動作は、
    参照パターンを視野内に集合的に投射するために、距離センサの第１の投射点および第２の投射点を同時に起動することと、
    測定パターンを前記視野内に投射するために、前記距離センサの第３の投射点を起動することと、
    前記視野の画像を取得することであって、前記物体、前記参照パターン、および前記測定パターンが前記画像内で可視である、ことと、
    前記画像内の前記測定パターンの外観に基づいて前記距離センサから前記物体までの距離を計算することと、
    前記画像内の前記参照パターンの外観に基づいて前記距離センサのレンズの動きを検出することと、
    検出された前記動きに基づいて計算されるときに前記距離を調整することと
    を含む、ことを特徴とするデバイス。
21. 可動であるレンズを含む画像センサと、
    参照パターンを視野内に集合的に投射するための第１の投射点および第２の投射点であって、前記画像センサに対するそれぞれの位置が固定されている第１の投射点および第２の投射点と、
    測定パターンを前記視野内に投射するための第３の投射点であって、前記画像センサに対する位置が固定されている第３の投射点と、
    前記画像内の前記参照パターンの外観に基づいて前記レンズの動きを検出し、検出された前記動きに基づいて計算されるときに距離を調整するために、前記画像センサによって取得された前記視野の画像内の前記測定パターンの外観に基づいて前記視野内の装置から物体までの前記距離を計算するための回路と
    を含むことを特徴とする装置。