JP2020531848A - 少なくとも一つの幾何学情報を決定するためのレンジファインダ - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの物体（１１２）に関する少なくとも１つの幾何学情報を決定するためのレンジファインダ（１１０）が提案されている。前記レンジファインダ（１１０）は、−少なくとも１つの照射パターン（１１６）を生成するように適合された少なくとも１つの照射源（１１４）であって、傾斜角の下で照射パターン（１１６）によって物体（１１２）を照射するように適合された照射源（１１４）と、−少なくとも１つの感光領域（１２０）を備えた少なくとも１つの光センサ（１１８）であって、前記物体（１１２）から生じる少なくとも１つの反射パターンによる感光領域の照射に応じて、少なくとも１つの画像マトリックス（１２２）を生成するように設計された光センサ（１１８）と、−少なくとも１つの幾何学的点配置（１２８）が前記反射パターン（１２４）に存在すると仮定して前記画像マトリックス（１２２）を評価することにより、前記反射パターン（１２４）から前記物体（１１２）に関する幾何学情報を決定するように構成された少なくとも１つの評価装置（１２６）と、を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つの幾何学情報を決定するためのレンジファインダ、レンジファインダの方法および使用に関する。本発明による装置、方法および使用は、具体的には、例えば、日常生活の様々な領域、ゲーム、交通技術、生産技術、セキュリティ技術、芸術用デジタル写真またはビデオ写真などの写真、文書化または技術目的、医療技術または科学において使用することができる。ただし、他の適用も可能である。

レンジファインダは一般に、たとえば飛行時間（ＴｏＦ）情報を使用して、装置からターゲットまでの距離を測定することで知られている。

このような装置の例は、ＢＯＳＣＨ ＧＬＭ４０である。特に、ＵＳ７，８５５，７７８Ｂ２は、レーザビームを情景（ｓｃｅｎｅ）に向けるように構成し、ターゲットまでの距離を示すデータを含むデータを表示するためのレンジファインダディスプレイを有する装置を開示しており、該装置は、保護ハウジング、該ハウジングの前端部に取り付けられたレンズを含むカメラモジュール、レンズからイメージセンサまでの光路、カメラモジュールによって取得された画像を受信するためにカメラモジュールに動作可能に接続された画像センサ、画像センサからの画像のデータを選択的に保存するための電子メモリ、イメージセンサとメモリの動作を制御する回路、画像データを受信し、画像の視覚表示を提供するために、画像センサに動作可能に接続されたハウジング内のカメラディスプレイ、画像データをメモリに保存するためのスイッチを有している。

例えば、ＵＳ２００２／０７５４７１Ａ１は、物体の距離および位置の測定のためのシステムおよび方法を記載している。このシステムは、既知の構成に整合して、測定する物体、または物体に取り付けられたターゲットに２次元の幾何学図形を投影するための、光信号発生器を有している。このシステムは投影された図形の画像を捕捉し、図形の正確な幾何学形状（例えば、面積または円周）を決定し、その幾何学形状とレーザ線発生器の既知の構成との比較に基づいて物体までの距離を計算する。この発明は、物体の相対的なＸおよびＹ位置を同時に決定し、それにより正確なＸ、Ｙ、およびＺ座標を与える。

しかしながら、これらの装置では、さらなる努力なしに独立した物体の幅を決定することはできない。例えば、該レンジファインダは、物体の一方の側に配置し、別の補助ターゲットを物体の他方の側に保持し、該補助ターゲットまでの距離を決定することができるようにする必要がある。したがって、一般に、測定のためのさらなる補助ターゲットを必要としないレンジファインダの必要性が存在する。さらに、物体に触れてはならないか、アクセスが困難な店舗、建設現場などでは、直接接触のない測定が望ましい。

さらに、三角測量ベースの距離測定装置が知られているが、しかしそれは、測定装置と物体の相対的な位置に大きく依存する深度情報を生成するため、移動レンジファインダを使用した独立した物体の距離測定は高い不確実性または誤った結果になる場合がある。

さらに、ピクセル化されたＴｏＦカメラとステレオカメラは大量の情報を生成するため、計算の需要が少ないモバイル装置での評価、処理、使用は非常に困難である。例えば、ＵＳ２００８／２４０５０２Ａ１およびＵＳ２０１０／１１８１２３Ａ１は、スポットの固定パターンを含む単一の透明体を含む照射構造を含む物体をマッピングするための装置を記載している。光源は、パターンを物体に投影するために、単一の透明体を光放射で透過照射する。画像捕捉構造は、単一の透明体を使用して物体に投影されたパターンの画像を捕捉する。プロセッサは、画像捕捉構造によって捕捉された画像を処理して、物体の３次元（３Ｄ）マップを再構築する。

ＵＳ２００８／１０６７４６Ａ１は、それぞれの位置および形状を有する複数のスポットのパターンを物体に投影することを含むマッピング方法を記載しており、該パターン内のスポットの位置は相関がなく、形状は共通の特性を共有する。物体の３次元（３Ｄ）マップを得るために、物体上のスポットの画像が捕捉および処理される。

ＵＳ２０１６／３７７４１７Ａ１は、２つの異なる光パターンを投影するための２つのプロジェクタを備えた寸法決定用の３Ｄスキャナーについて記載している。特定の物体のスキャン要件に基づいて、２つの投影パターンの１つを使用して、物体の形状に関する情報を取得できるこの形状情報は、物体の寸法を取得するために使用される。

したがって、モバイルアプリケーションで処理する情報をできるだけ少なくする必要がある。しかし、距離測定は傾斜角に依存するため、単純な１次元ＴｏＦ装置記録される情報が少なすぎると不利である。

ＵＳ７，８５５，７７８Ｂ２ ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１ ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１ ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１ ＥＰ１６１９９３９７．７ ＵＳ２００８／２４０５０２Ａ１ ＵＳ２０１０／０１１８１２３Ａ１ ＵＳ２００２／０７５４７１Ａ１ ＵＳ２００８／１０６７４６Ａ１ ＵＳ２０１６／３７７４１７Ａ１

したがって、本発明の目的は、既知の装置および方法の上記の技術的課題に対面する装置および方法を提供することである。具体的には、本発明の目的は、少ない労力で物体に関する幾何学情報を確実に決定することができる装置および方法を提供することである。

この問題は、独立請求項の特徴を備えた本発明によって解決される。個々にまたは組み合わせて実現できる本発明の有利な発展形態は、従属請求項および／または以下の明細書および詳細な実施形態に示されている。

以下で使用されるように、「有する」、「備える」、「含む」という用語、またはそれらの任意の文法上の変形は、非排他的な方法で使用される。したがって、これらの用語は、これらの用語によって導入された機能に加えて、この文脈で説明されたものにさらなる機能が存在しない状況と、および１つまたは複数のさらなる機能が存在している状況の両方を指し得る。一例として、「ＡはＢを有する」、「ＡはＢを備える」、「ＡはＢを含む」という表現は、Ｂ以外に、Ａに他の要素が存在しない状況（つまり、ＡがＢのみを排他的に有する）と、Ｂに加えて、要素Ｃ、要素ＣおよびＤまたはさらに他の要素などがエンティティＡに存在して状況の双方を指すことができる。

さらに、特徴または要素が１回または２回以上存在する可能性があることを示す用語「少なくとも１つ」、「１つまたは複数」または同様の表現は、通常、それぞれの特徴または要素を導入するときに１回のみ使用されることに留意されたい。以下では、ほとんどの場合、それぞれの特徴または要素を参照するとき、それぞれの機能または要素が１回または複数回存在する可能性があるという事実にかかわらず。「少なくとも１つ」または「１つ以上」という表現は繰り返されない。

さらに、以下で使用されるように、用語「好ましく」、「より好ましく」、「具体的に」、「より具体的に」、「特に」、「より特に」または類似の用語は、代替の可能性を制限することなく、任意の特徴をとともに使用される。したがって、これらの用語によって導入された特徴は任意の特徴であり、特許請求の範囲を如何なる意味でも制限することを意図するものではない。本発明は、当業者が認識するように、代替の特徴を使用することにより実行され得る。同様に、「本発明の一実施形態」または類似の表現によって導入された特徴は、本発明の代替実施形態に関する制限なしに、また本発明の範囲に関する制限なしに、および、このようにして導入された特徴と他の任意または非任意の特徴とを組み合われる可能性に関する制限なし、任意の特徴であることを意図するものである。

本発明の第１の態様では、少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つの幾何学情報を決定するためのレンジファインダが開示される。本明細書で使用される「物体」という用語は、一般的に任意の形状または設計の測定物体、特に物体の点または領域を指す。物体は、少なくとも１つの壁、および／または少なくとも１つの開口部、および／または少なくとも１つのエッジ、および／または少なくとも１つのボリューム、および／または少なくとも１つの特徴的な形状、および／または少なくとも１つの建築構成要素、および／または少なくとも１つの家具、および／または少なくとも１つのラッピング、および／または少なくとも１つの小包、および／または少なくとも１つのパッケージ、および／または少なくとも１つの缶、および／または少なくとも１つの凸形状、および／または少なくとも１つの容器、および／または少なくとも１つの包含体、を有する。本明細書で使用される「幾何学情報」という用語は、物体および／または空間内の物体の少なくとも一部の位置および／または向きに関する情報の少なくとも１つの項目を指す。幾何学情報は、以下の：少なくとも１つの物体の少なくとも１つのレンジ情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つの空間情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つの角度情報、のうちの少なくとも１つを含んでよい。幾何学情報は、物体の少なくとも１つの点とレンジファインダの間の少なくとも１つの距離を意味し得る。距離は、縦方向座標であっても、あるいは物体の縦方向座標の決定に寄与するものでもよい。レンジ情報は、物体のレンジ（範囲）に関する情報；物体の寸法に関する情報；物体のサイズに関する情報；物体の形状特性に関する情報；物体の形状カテゴリに関する情報；物体のボリュームに関する情報；物体と少なくとも１つの他の物体の間のレンジに関する情報；物体の２つの部分の間のレンジに関する情報、からなる群から選択される少なくとも１つの情報を含んでよい。角度情報は、少なくとも１つの空間角度、例えば、物体の少なくとも２つの壁または少なくとも２つのエッジの間の少なくとも１つの角度に関する情報を含んでよい。幾何学情報は、少なくとも１つの第１の表面と少なくとも１つの第２の表面との間の少なくとも１つの空間角度に関する情報；少なくとも１つの表面の少なくとも１つの曲率に関する情報；少なくとも２つの境界の間の少なくとも１つの距離に関する情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つの寸法に関する情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つの形状に関する情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つのボリュームに関する情報、からなる群から選択される少なくとも１つの情報であり得る。

追加的または代替的に、レンジファインダは、物体および／または物体の少なくとも一部の、位置および／または向きに関する情報の１つまたは複数の他の項目を、決定するように適合されてよい。一例として、追加的にまたは代替的に、物体および／または物体の少なくとも１つの部分の、少なくとも１つの横方向座標を決定することができる。したがって、幾何学情報は、物体および／または物体の少なくとも一部の、少なくとも１つの縦方向座標を意味することがある。追加的にまたは代替的に、物体の位置は、物体および／または物体の少なくとも一部の、少なくとも１つの横方向座標を示してもよい。追加的にまたは代替的に、幾何学情報は、空間内および／またはレンジファインダの向きに対するの物体の向きを示す、物体の少なくとも１つの方向情報を示してもよい。

レンジファインダは、
− 少なくとも１つの照射パターンを生成するように適合された少なくとも１つの照射源であって、傾斜角度の下で照射パターンで物体を照射するように適合された照射源；
− 少なくとも１つの感光領域を有する少なくとも１つの光センサであって、物体から生じる少なくとも１つの反射パターンによるその感光領域の照射に応答して少なくとも１つの画像マトリックスを生成するように設計された光センサ；
− 少なくとも１つの幾何学的点配置が該反射パターンに存在するとして、前記画像マトリックスを評価することにより、前記反射パターンから物体の幾何学情報を決定するように構成された少なくとも１つの評価装置、
を有する。

本明細書で使用される「レンジファインダ」という用語は、物体距離、空間角度、物体形状、物体寸法、物体ボリューム、および物体レンジの少なくとも１つを決定するように適合された装置を指す。レンジファインダは携帯可能であってよい。レンジファインダは、少なくとも１つの壁および／または少なくとも１つのエッジなどのように、ユーザが物体に向けることができる手持ち式装置であってよい。レンジファインダは、照射源、光センサ、および評価装置の１つまたは複数を収容する少なくとも１つのハウジングを備えてよい。ハウジングは、輸送または測定中の落下または衝突による損傷を考慮して、照射源および／または光センサおよび／または評価装置を保護するように適合されてよい。レンジファインダは、例えば、可能な幾何学的点配置および／または反射パターンと幾何学的点配置のマッチング結果などの、幾何学情報および／またはさらなる情報をユーザに表示するように適合された、少なくとも一つの表示装置を有してもよい。レンジファインダは、ユーザがデータを入力すること、該レンジファインダを制御すること、該レンジファインダに電源を入れたり切ったりすること、照射源の少なくとも１つの特性を調整すること、１つの幾何学的点配置を選択すること、を可能にする、少なくとも１つのボタンおよび／またはタッチディスプレイおよび／またはボイスコントロール等の少なくとも１つのユーザインターフェースを有してもよい。レンジファインダは、コンピュータまたは携帯電話などのさらなる装置とのインターフェースを備えてもよい。インターフェースは無線インターフェースでもよい。レンジファインダは、少なくとも１つの電源、例えば充電式電源を備えてもよい。

本明細書で使用される「照射源」という用語は、少なくとも１つの照射パターンを生成するように適合された装置を指す。レンジファインダは、照射パターンがレンジファインダから、特にハウジングの少なくとも１つの開口部から、レンジファインダの光軸に沿っておよび／または平行に物体に向かって伝播するように構成されてよい。この目的のために、レンジファインダは、照射パターンを光軸に沿ってまたは光軸に平行に伝播するように偏向するための少なくとも１つの反射要素、好ましくは少なくとも１つのプリズムを備えてよい。具体的には、照射源は、少なくとも１つのレーザおよび／またはレーザ源を備えてよい。半導体レーザなど、さまざまなタイプのレーザが採用され得る。追加的にまたは代替的に、ＬＥＤおよび／または電球などの非レーザ光源を使用してもよい。本明細書で使用される「パターン」という用語は、少なくとも１つの任意の形状の特徴を含む任意の既知のまたは所定の配置を指す。該パターンは、複数の特徴を含んでよい。該パターンは、周期的または非周期的特徴の配列を含んでよい。本明細書で使用される「照射パターン」という用語は、照射パターンに応じて物体の少なくとも一部を照射するように適合された照射源によって生成されるパターンを指す。照射パターンは、少なくとも３つの点；少なくとも４つの点；少なくとも１つの線；平行線または交差線などのような少なくとも２つの線；少なくとも１つの点と１つの線、からなる群から選択される少なくとも１つの照射特徴を示してよい。「少なくとも１つの照射特徴を示す」という用語は、照射パターンが照射特徴を含むか、照射特徴を含む少なくとも１つの特徴を含むことを指す。例えば、照射パターンは、照射された領域を含むことができ、そこでは該領域のエッジまたは輪郭は照射特徴と見なされ得る。例えば、照射パターンは、少なくとも１つの参照記号を含むことができ、そこでは外輪郭などの輪郭が照射パターンと見なされ得る。照射パターンは、少なくとも１つのチェッカーボードパターンを含んでもよく、そこではチェッカーボードのエッジは照射特徴とみなされてよい。チェッカーボードパターンは、点と線で構成される。例えば、照射源は、点群を生成および／または投影するように適合されてよい。照射源は、少なくとも１つの光プロジェクタ；少なくとも１つのデジタル光処理（ＤＬＰ）プロジェクタ；少なくとも１つのＬＣｏＳプロジェクタ；少なくとも１つの空間光変調器；少なくとも１つの回折光学素子；発光ダイオードの少なくとも１つのアレイ；少なくとも１つのレーザ光源アレイ、のうちの１つ以上を備えてよい。特に、照射源は、ストライプ投影によって生成するように適合され得る少なくとも１つのストライププロジェクタを備えてよい。例えば、照射パターンは、少なくとも１つのストライプパターンを含んでよい。照射源は、少なくとも１つのストライプパターンを生成するように適合され得る。ストライプパターンは、等しいサイズまたは異なるサイズのストライプを含んでよい。ストライプパターンは、少なくとも１つのグレーコードを含んでよい。ストライプパターンのストライプは、互いに平行に配置することも、互いに合流することもできる。ストライプパターンは、任意の２Ｄ構造を含んでよい。照射源は、照射パターンを直接生成するように適合された少なくとも１つの光源を備えてよい。例えば、照射源は、少なくとも１つのラインレーザなどの少なくとも１つのレーザ源を備えてよい。ラインレーザは、物体にレーザライン、例えば水平または垂直レーザラインを送るように適合されていてよい。照射源は、複数のラインレーザを備えてよい。例えば、照射源は、照射パターンが少なくとも２つの平行線または交差線を含むように配置され得る少なくとも２つのラインレーザを含み得る。ラインレーザに加えて、またはその代わりに、照射源は、照射パターンが複数の線および／または点を含むことができるように点群を生成するように適合された少なくとも１つの光プロジェクタを含み得る。照射源は、該照射源によって生成された少なくとも１つの光ビームから照射パターンを生成するように適合された少なくとも１つのマスクを備えてよい。照射パターンは、少なくとも１つの方向に囲まれた少なくとも１つの照射特徴を含むことができる。例えば、照射特徴は、外輪郭などの少なくとも１つの輪郭を含むことができる。

照射パターンは、少なくとも２つの異なる波長を有する少なくとも２つの特徴を含み得る。照射パターンの少なくとも１つの第１の特徴は、可視範囲の波長を有してもよく、照射パターンの少なくとも１つの第２の特徴は、赤外線範囲の波長を有してもよい。照射源は、少なくとも２つの異なる波長を有する少なくとも１つの光ビームを生成するように適合された少なくとも２つの光源、および／または少なくとも２つの異なる波長を有する少なくとも１つの光ビームを生成するように適合された少なくとも１つの光源を備えてもよい。例えば、第１の特徴は、物体上に少なくとも１つのライン照射が可視範囲で生成されるように、少なくとも１つのラインパターンを有し、一方、第２の特徴は、少なくとも１つのライン照射が赤外線範囲で生成されるように、少なくとも１つのラインパターンを有することができる。そのような照射パターンは、物体上の低減された照射パターンの可視性と、物体に対するレンジファインダの位置決めの簡素化を可能にする。

本明細書で使用される「光線」という用語は、一般に、エネルギーの流れの方向を指す光の波面に垂直な線を指す。本明細書で使用される「ビーム」という用語は、一般に光線の集まりを指す。以下では、「光線」と「ビーム」という用語を同義語として使用する。本明細書でさらに使用される「光ビーム」という用語は、一般に、光の量、具体的には本質的に同じ方向に進む光の量を指し、拡散角または拡大角を有する光ビームの可能性を含む。具体的には、照射源は、５００ｎｍから７８０ｎｍ、最も好ましくは６５０ｎｍから７５０ｎｍ、または６９０ｎｍから７００ｎｍの可視スペクトル範囲の特徴を含む照射パターンを生成するように適合させることができる。具体的には、照射源は、特に７８０ｎｍから３．０マイクロメートルの範囲、好ましくは７７０ｎｍから１０００ｎｍの範囲の赤外線スペクトル範囲の特徴を含む照射パターンを生成することができる。

照射源は、傾斜角で物体を照射するように適合されている。「傾斜角」という用語は、照射パターンが物体に当たる空間角度を指す。特に、照射パターンの特徴の光ビームは、物体に垂直に衝突するか、垂直方向からずれて入射することができる。傾斜角とは、垂直方向に対する角度のことである。傾斜角は、垂直方向に対して０°〜±９０°の角度であり得る。

本明細書で使用される「光センサ」は、一般に、反射パターンの少なくとも１つの反射光ビームなどの光ビームを検出するための感光装置を指す。本明細書でさらに使用されるとき、「感光領域」とは、一般に、反射光ビームによって照射され、それに応じて少なくとも１つのセンサ信号が生成される光センサの領域を指す。感光領域は、具体的には、それぞれの光センサの表面に配置されてよい。しかし、他の実施形態も実行可能である。一例として、光センサは、ピクセル化光学装置の一部であるか、ピクセル化光学装置を構成してもよい。一例として、光センサは、各ピクセルが感光領域を形成するピクセルのマトリックスを有する少なくとも１つのＣＣＤおよび／またはＣＭＯＳ装置の一部であるか、またはそれを構成することができる。本明細書で使用される「画像マトリックス」という用語は、光センサによって生成される任意の画像を指す。本明細書でさらに使用される「マトリックス」という用語は、一般に、所定の幾何学的順序の複数の要素の配置を指す。マトリックスは、以下でさらに詳細に概説されるように、具体的には、１つまたは複数の行および１つまたは複数の列を有する長方形マトリックスであってもよく、またはそれを含んでもよい。行と列は、具体的には長方形に配置することができる。ただし、非長方形の配置など、他の配置も実行可能であることが概説される。一例として、要素が中心点の周りに同心の円または楕円で配置される円形状配置も実現可能である。例えば、マトリックスはピクセルの単一の行であり得る。他の配置も可能である。画像マトリックスは、ピクセルマトリックスのピクセルによって決定されるサブ画像で構成される画像コンテンツを有してもよい。画像マトリックスは、列と行を含んでもよい。画像マトリックスの使用は、複数の利点と利益を提供する。したがって、例えば、物体の縦方向座標を決定することに加えて、画像マトリックスの使用は、物体の横方向位置を決定することを可能にする。

光センサは、紫外線、可視または赤外線スペクトル範囲の１つまたは複数で感光性であり得る。具体的には、光センサは、赤外線スペクトル範囲、具体的には７８０ｎｍから３．０マイクロメートルの範囲、および／または可視スペクトル範囲、具体的には３８０ｎｍから７８０ｎｍの範囲で感光性である。具体的には、光センサは、シリコンフォトダイオードが特に７００ｎｍから１０００ｎｍの範囲で適用可能な近赤外線領域の部分で感光性であり得る。

具体的には、光センサは、ＣＣＤセンサ素子、ＣＭＯＳセンサ素子、フォトダイオード、フォトセル、光伝導体、フォトトランジスタ、またはそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの要素であってもよいし、それを含んでいてもよい。他の任意のタイプの感光要素を使用してもよい。感光要素は、一般に、完全にまたは部分的に無機材料からなっていてもよく、および／または完全にまたは部分的に有機材料からなっていてもよい。例えば、市販のフォトダイオード、例えば無機半導体フォトダイオードなどの１つ以上のフォトダイオードが使用され得る。光センサは、独立した光センサで構成された少なくとも１つのマトリックスを備えてよい。したがって、無機フォトダイオードのマトリックスが構成されてよい。しかし、代替的に、ＣＣＤ検出器チップなどのＣＣＤ検出器、および／またはＣＭＯＳ検出器チップなどのＣＭＯＳ検出器のうちの１つ以上などの市販のマトリックスを使用することができる。

したがって、一般に、レンジファインダは、センサアレイを形成し得るか、または上述のマトリックスなどのセンサアレイの一部であり得る、複数の光センサを備え得る。したがって、一例として、レンジファインダは、独立して正の整数のｍ、ｎからなるｍ行およびｎ列を有する、長方形アレイなどの光センサのアレイを備えてよい。好ましくは、複数の列および複数の行が与えられる、すなわち、ｎ＞１、ｍ＞１である。したがって、一例として、ｎは２〜１６またはそれ以上であり得、ｍは２〜１６またはそれ以上であり得る。好ましくは、行数と列数の比は１に近い。一例として、ｍ／ｎ＝１：１，４：３，１６：９などを選択することにより、０．３ｍ／ｎ３になるようにｎとｍを選択することができる。一例として、アレイは、ｍ＝２，ｎ＝２またはｍ＝３，ｎ＝３を選択するなどして、等しい数の行および列を有する正方アレイであってよい。

画像マトリックスは、具体的には、少なくとも１つの行、好ましくは複数の行、および複数の列を有する長方形マトリックスであってよい。一例として、行と列は本質的に直角に向けられる。本明細書で使用される場合、「本質的に直角（垂直）」という用語は、許容誤差が例えば±２０°以下、好ましくは±１０°以下、より好ましくは±５°以下である、直角方向の状態を指す。同様に、「本質的に平行な」という用語は、許容誤差が例えば、±２０°以下、好ましくは±１０°以下、より好ましくは±５°以下である、平行な方向の状態を指す。広範囲の視野を提供するために、マトリックスは、具体的には、少なくとも１０行、好ましくは少なくとも５０行、より好ましくは少なくとも１００行を有することができる。同様に、マトリックスは少なくとも１０列、好ましくは少なくとも５０列、より好ましくは少なくとも１００列を有することができる。マトリックスは、少なくとも５０個の光センサ、好ましくは少なくとも１００個の光センサ、より好ましくは少なくとも５００個の光センサを含むことができる。マトリックスは、マルチメガピクセル範囲内のピクセル数を含んでよい。しかし、他の実施形態も実行可能である。したがって、上記で概説したように、軸回転対称性を期待する構成では、ピクセルとも呼ばれるマトリックスの光センサの円形配置または同心配置が好ましい場合がある。

上記でさらに概説したように、好ましくは、光センサは、レンジファインダの光軸に本質的に垂直に向けられてよい。繰り返しになるが、「本質的に垂直」という用語に関しては、上記の定義と許容値を参照できる。光軸は直線の光軸でも、１つ以上の偏向要素を使用して、および／または１つ以上のビームスプリッターを使用するなどして、曲げたり分割したりすることもでき、後者の場合、本質的に垂直な方向は、光学構成の各ブランチまたはビームパスのローカル光軸を指し得る。

感光領域は、具体的には物体に向けられていてよい。本明細書で使用される場合、「物体に向けられた」という用語は、一般に、感光領域のそれぞれの表面が物体から完全にまたは部分的に見える状況を指す。具体的には、物体の少なくとも一点とそれぞれの感光領域の少なくとも一点との間の少なくとも一つの相互接続線は、感光領域の表面要素に対して０°とは異なる角度、例えば２０°〜９０°の範囲、好ましくは例えば９０°などの８０°〜９０°の角度を形成することができる。したがって、物体が光軸上または光軸に近い位置にあるとき、物体から検出器に向かって伝播する光ビームは、光軸に本質的に平行であり得る。本明細書で使用される場合、「本質的に垂直」という用語は、許容誤差が例えば±２０°以下、好ましくは±１０°以下、より好ましくは±５°以下の垂直方向の状態を指す。

本明細書で使用される「反射パターン」という用語は、特に、照射パターンによる照射に応じて物体によって物体の表面での照射の反射または散乱によって生成される応答パターンを指す。反射パターンは、照射パターンの少なくとも１つの特徴に対応する少なくとも１つの特徴を含み得る。反射パターンは、照射パターンと比較して、物体の表面特性などの物体の距離に依存する少なくとも１つの歪んだパターンを含んでもよい。

本明細書でさらに使用される場合、用語「評価装置」は、一般に、好ましくは少なくとも１つのデータ処理装置を使用することにより、より好ましくは少なくとも１つのプロセッサおよび／または少なくとも１つの特定用途向け集積回路を使用することにより、指定された操作を実行するように適合された任意の装置を指す。したがって、一例として、該少なくとも１つの評価装置は、多数のコンピュータコマンドを含むソフトウェアコードが保存された少なくとも１つのデータ処理装置を含むことができる。評価装置は、１つ以上の指定された操作を実行するための１つ以上のハードウェア要素を提供し、および／または、その上で実行されるソフトウェアによって１つ以上の指定された操作を実行する１つ以上のプロセッサを提供することができる。

評価装置は、反射パターンに少なくとも１つの幾何学的点配置が存在すると仮定して画像マトリックスを評価することにより、反射パターンから物体に関する幾何学情報を決定するように構成される。評価装置は、反射パターンに物体の少なくとも１つの幾何学的点配置が存在すると仮定して画像マトリックスを評価することにより、反射パターンから物体に関する幾何学情報を決定するように構成され得る。本明細書で使用される「幾何学的点配置」という用語は、任意の一次元、二次元または三次元の形状または図形を指す。幾何学的点配置は：少なくとも１つの平面；少なくとも１つの直線；少なくとも１つの境界；少なくとも１つのエッジ；少なくとも１つの幾何学形状；少なくとも１つの曲率；少なくとも１つの凸状の幾何学形状、からなる群から選択される少なくとも１つの配置であり得る。「曲率」という用語は、半径、直径、曲げ、凸状の曲率、および凹状の曲率の１つまたは複数を指す。「凸状の幾何学形状」という用語は、外側に延びる少なくとも１つの表面または線を有する形状を指す。

幾何学的点配置の仮定は、実世界における物体の空間配置に関する仮定のような、測定される物体または情景の特定の空間配置に関する仮定を含むことができる。物体に関する幾何学情報の評価は、この仮定に基づいている場合がある。たとえば、測定される物体がエッジである場合、空間配置に関する仮定は２つの交差する平面であり得る。この仮定は、例えば、物体の角度を決定するための基礎としてとることができる。この仮定は、評価と分析の結果に直接影響し得る。たとえば、不適切な仮定が基礎として採用された場合、評価と分析は誤った測定結果を生じ得る。

例えば、幾何学的点配置は、少なくとも１つの第１の表面と少なくとも１つの第２の表面であると仮定され得る。幾何学情報は、少なくとも２つの表面間の少なくとも１つの空間角度に関する情報であってもよい。照射パターンは、少なくとも１つの第１表面上の少なくとも１つの第１平面を画定するように適合された少なくとも１つの第１照射パターンと、少なくとも１つの第２表面上の少なくとも１つの第２平面を画定するように適合された少なくとも１つの第２照射パターンと、を備えてよい。評価装置は、照射特徴のそれぞれの位置を決定するように構成されてよい。評価装置は、少なくとも１つの第１照射パターンに対応する反射パターンを含む第１平面と、少なくとも１つの第２照射パターンに対応する反射パターンを含む第２平面を決定するように適合され得る。以下に詳細に概説されるように、評価装置は、少なくとも１つの第１平面と少なくとも１つの第２平面との間の空間角度を決定するように適合され得る。

例えば、幾何学的点配置は、少なくとも１つの第１境界および少なくとも１つの第２境界であると仮定されてよい。幾何学情報は、少なくとも２つの境界の間の少なくとも１つの距離に関する情報であり得る。照射パターンは、少なくとも１つの第１境界を画定するように適合された少なくとも１つの第１照射パターンと、少なくとも１つの第２境界を画定するように適合された少なくとも１つの第２照射パターンとを含み得る。評価装置は、各照射特徴の位置を決定するように構成されてよい。評価装置は、少なくとも１つの第１照射パターンに対応する反射パターンを含む第１境界、および少なくとも１つの第２照射パターンに対応する反射パターンを含む第２境界を決定するように適合され得る。以下で詳細に概説するように、評価装置は、少なくとも２つの境界間の距離を決定するように適合されてよい。

例えば、幾何学的点配置は、少なくとも１つの円筒面であると仮定されてよい。幾何学情報は、少なくとも１つの半径および少なくとも１つの方向に関する情報であり得る。照射パターンは、少なくとも１つの円筒面を規定するように適合され得る。例えば、照射パターンは、円筒面を規定する４つの点を含むことができる。評価装置は、照射特徴のそれぞれの位置を決定するように構成されてよい。評価装置は、少なくとも１つの照射パターンに対応する反射パターンを含む円筒面を決定するように適合されてよい。評価装置は、少なくとも２つの境界間の距離を決定するように適合されてよい。

評価装置は、少なくとも１つの記憶装置を備えてよい。記憶装置は、潜在的に可能な幾何学的点配置の少なくとも１つのデータバンクおよび／またはルックアップテーブルを備えてよい。幾何学的点配置は、ユーザおよび／または評価装置によって選択されてよい。例えば、ユーザは、少なくとも１つの特定の幾何学的点配置が反射パターンに存在すると仮定される少なくとも１つの特定のモードを、選択してもよい。具体的には、ユーザは、少なくとも１つの幾何学的点配置に対するユーザの選択に基づいて、少なくとも１つの特定のモードを選択できる。例えば、ユーザは、評価装置が少なくとも１つのエッジが反射パターンに存在すると仮定する「エッジモード」を選択することができる。例えば、ユーザは、装置が円筒形の箱等の表面のような少なくとも１つの曲率が反射パターンに存在すると仮定する「曲率モード」を選択することができる。例えば、ユーザは、装置が球、長方形の箱等の凸の幾何学形状が反射パターンに存在すると仮定する「凸幾何学形状」モードを選択することができる。ラインモード、幅モード、角度モード、物体寸法モード、物体タイプモードなど、他のモードも実行可能である。追加的または代替的に、評価装置は、反射パターンを分析し、少なくとも１つの幾何学的点配置、例えば最も一致する点配置を、決定および／または提案および／または選択するように適合され得る。評価装置は、最も一致する幾何学的点配置を決定するように適合されてよい。例えば、評価装置は、引き続いて、例えばランダムにまたは特定の順序で、潜在的に可能な幾何学的点配置を選択し、該潜在的に可能な幾何学的点配置と反射パターンの特徴との間の一致の質を決定することができる。一致の質が所定または事前に定義した一致の閾値を超える場合、該潜在的に可能な幾何学的点配置は、最も一致する幾何学的点配置として選択されてよい。

本明細書で使用される場合、「仮定する」という用語は、ある仮定の下で画像マトリックスを、考慮および／または推定および／または評価することの１つまたは複数を指す。本明細書で使用される「存在する幾何学的点配置」という用語は、少なくとも１つの幾何学的点配置が存在し、および／またはそれが画像マトリックスから決定できるということを指す。評価装置は、画像マトリックスから幾何学情報を決定するように適合され得る。評価装置は、単一の画像マトリックスから幾何学情報を決定するように適合されてよい。特に、カメラなどの検出器の位置などの追加情報、および／またはスタックなどの画像マトリックス以外の追加情報を必要とする方法とは対照的に、評価装置は、特に追加情報なしで、画像マトリックスに幾何学的点配置が存在すると仮定して、画像マトリックスに基づいて幾何学情報を決定するように適合され得る。評価装置は、ユーザの位置から独立して幾何学情報を決定するように適合されてよい。

上記で概説したように、照射源は、背景を差し引いた後の画像マトリックスが完全に照射された物体に応答して生成された反射画像に比して減少された照射画像領域量を有するように、パターン化された方式で物体を照射するように適合されてもよい。したがって、画像全体を使用する既知の方法とは対照的に、レンジファインダは減少された深度マップの使用を可能にすることができる。特に、深度情報を含む画像マトリックスのピクセルの量は、画像マトリックスのピクセルの総量の、５０％未満、好ましくは２５％未満、より好ましくは５％未満であり得る。特に、幾何学情報を決定するために評価装置によって使用される深度情報を有する画像マトリックスのピクセル量は、深度情報を有さない画像マトリックスのピクセル量より少なくあり得る。これにより、計算時間と労力を削減できる。

評価装置は、画像マトリックス内の少なくとも１つの特徴を位置特定および／または識別するように適合され得る。評価装置は、画像マトリックスから少なくとも１つの特徴を決定および／または検出するように適合され得る。評価装置は、画像マトリックス内の潜在的に可能な幾何学的点配置を検索するように適合され得る。評価装置は、少なくとも１つの幾何学的点配置を選択するように適合されてもよく、および／またはユーザが、少なくとも１つの幾何学的点配置を選択してもよい。評価装置は、画像マトリックス内の仮定された幾何学的点配置を決定および／または識別するように適合され得る。評価装置は、仮定された幾何学的点配置を、画像マトリックスの少なくとも１つの特徴と一致させるように適合されてよい。評価装置は、仮定された点配置を識別するために、少なくとも１つの画像分析および／または画像処理を実行するように適合されてよい。画像分析および／または画像処理は、少なくとも１つの特徴検出アルゴリズムを使用してよい。画像分析および／または画像処理は、次の：フィルタリング；少なくとも１つの関心領域の選択；画像マトリックスの反転；背景補正；背景減算；異なる時間に作成された画像マトリックス間の差分画像の形成；カラーチャネルへの分解；色相への分解；飽和；および輝度チャネル；閾値処理；バイナリ画像の作成、のうちの１つまたは複数を含むことができる。関心領域は、ユーザが手動で決定することも、あるいは、画像マトリックス内の幾何学的点配置を認識するなどして自動的に決定することもできる。評価装置は、画像マトリックスと選択された幾何学的点配置を検索および／または比較し、画像マトリックス内の幾何学的点配置を位置特定するように適合されてよい。例えば、評価装置は、画像マトリックスの各列において、ピクセルの照射を示す最高ピクセル値を有する少なくとも１つのピクセルを決定してもよい。評価装置は、ピクセルのマトリックスの各列について、最高ピクセル値に依存する少なくとも１つの閾値を決定するように適合されてよい。閾値は、最高ピクセル値の０．５倍から最高ピクセル値の０．９９倍までの値であってもよい。たとえば、閾値は最高ピクセル値の０．９５倍である。評価装置は、それぞれの閾値以上のピクセル値を有するピクセルを、各列で決定するように適合されてもよい。評価装置は、少なくとも１つのバイナリ画像を決定するように適合され得る。評価装置は、各列において、それぞれの閾値以上のピクセル値を有するピクセルをマークおよび／または決定するように適合され得る。さらに、評価装置は、選択された幾何学的点配置が存在すると仮定して、各列で非妥当、特に曖昧なピクセル値を選択解除および／または画離および／または削除するように適合されてもよい。たとえば、選択した幾何学的点配置が水平な線であり、画像マトリックスが１列で閾値以上のピクセルを１つ以上含む場合、閾値を超えるすべての曖昧なピクセルは、選択解除および／または画離および／またはさらなる検討から削除されてよい。評価装置は、ピクセル強度間を補間して、精度をさらに向上させ、最大値の可能性のある位置を識別するように適合されてよい。

レンジファインダは、少なくとも１つの非パターン化画像マトリックスを決定するように適合され得る。評価装置は、非パターン化画像マトリックスを使用して、画像マトリックスから周囲光および／または背景光による影響を除去するように適合され得る。例えば、レンジファインダは、非パターン化画像マトリックスとして示される、非アクティブな照射源による少なくとも１つの画像マトリックスを、決定および／または記録するように適合され得る。非パターン化画像マトリックスは、反射パターンに応答して画像マトリックスを生成した後または生成する前の最小時間内に決定および／または記録することができる。評価装置は、パターン化画像マトリックスとしても示される、反射パターンに応答して生成された画像マトリックスから非パターン化画像マトリックスを減算するように適合されてよい。非パターン化画像マトリックスは、反射パターンに応答した画像マトリックスの生成位置と比較して、レンジファインダが同じ位置に置かれるように決定されてよい。評価装置は、非パターン化画像マトリックスの決定と反射パターンに応答して生成された画像マトリックスとの間の動きを、再構築および／または考慮するように適合され得る。したがって、評価装置は、非パターン化画像マトリックスの少なくとも１つの特徴を、反射パターンに応答して生成された画像マトリックスの対応する特徴と一致させ、一致した特徴が整列するように非パターン化画像マトリックスを移動させるように適合され得る。

評価装置は、少なくとも１つの横軸に沿って、例えばｘ軸に沿っておよび／またはｙ軸に沿って少なくとも１つの距離プロファイルを決定するように適合され得る。本明細書で使用される「距離プロファイル」という用語は、横軸に沿った縦方向座標の分布を指す。

評価装置は、光セクションプロセスを使用することにより、物体の縦方向座標を決定するように適合されてよい。評価装置は、画像マトリックスの局所的および／または識別された特徴のそれぞれの線高さから縦方向座標を決定するように適合されてよい。評価装置は、画像マトリックスの局所的および／または識別された特徴のそれぞれについて、高さ位置ｈと角度αを決定するように適合されてもよく、ｈは画像マトリックスの行に対応する画像マトリックスのｙ位置に対応し、角度αは、画像マトリックスのｘ位置に対応し、画像マトリックスの列に対応する角度であり得る。評価装置は、

から距離ｚを決定するように適合されることができ、ここで、ｈ_∞は無限の距離にある物体の画像マトリックスの線高さに対応し、ｃ_０は定数である。評価装置は、列ごとにｚを決定し、ｘ軸に沿った距離プロファイルを決定するように適合されてよい。評価装置は、ｘ＝ｚ・ｔａｎ（α）によってｘ成分を決定することにより、物体の位置を決定するように適合されることができる。ｙ成分はエピポーラ平面内に広がる場合があり、照射源、オプション転送装置、センサ要素の相対位置に依存する場合がある。評価装置は、縦方向座標ｚを列ごとに決定し、ｘ軸に沿った距離プロファイルを決定するように適合されてよい。

評価装置は、商信号

を導出することにより物体の縦方向座標ｚを決定するように適合させることができ、ここでｘは横方向座標であり、Ａ_１とＡ_２は画像マトリックスの反射パターンの異なる領域であり、Ｉ（ｘ）は画像強度である。レンジファインダは、少なくとも１つの転送装置を備えてよく、光センサは、該転送装置の焦点距離に配置されてよい。照射パターンは、反射パターンの対応する特徴が画像マトリックス内でセグメント化されるように、設計および配置された少なくとも１つの特徴を、含むことができる。Ａ_２は、本質的に中心情報を有する画像マトリックス内の特徴の領域に対応し得るのに対して、Ａ_１は、本質的エッジ情報を有する領域に対応し得る。本明細書で使用する「本質的中心の情報」という用語は、一般に、中心情報の割合、すなわち中心に対応する強度分布の割合と比較して、エッジ情報の低い割合、すなわちエッジに対応する強度分布の低い割合を指す。好ましくは、中心情報は、１０％未満、より好ましくは５％未満のエッジ情報の割合を有し、最も好ましくは中心情報はエッジコンテンツを含まない。本明細書で使用される「本質的エッジ情報」という用語は、一般に、エッジ情報の割合と比較して中心情報の割合が低いことを指す。エッジ情報は、特に中心領域およびエッジ領域からの特徴全体の情報を含んでもよい。エッジ情報は、１０％未満、好ましくは５％未満の中心情報の割合を有することができ、より好ましくは、エッジ情報は中心コンテンツを含まない。特徴の少なくとも１つの領域が、それが中心に近いかまたは中心の回りにあり、本質的中心情報を含む場合、Ａ_２として決定および／または選択され得る。特徴の少なくとも１つの領域が、それが中心領域から特徴のエッジ領域へさらに外側に広がる領域の少なくとも一部を含む場合、Ａ_１として決定および／または選択され得る。

特に、照射パターンは少なくとも１つの点を示してもよい。Ａ_１は、対応する反射パターン内の少なくとも１つの点の全半径を備えた領域に対応し得る。Ａ_２は、対応する反射パターンの少なくとも１つの点の中心領域であり得る。中心領域は一定値であってよい。中心領域は、全半径と比較してある半径を持つ場合がある。例えば、中心領域は、全半径の０．１から０．９の半径、好ましくは全半径の０．４から０．６の半径を有してもよい。

商ｑは、さまざまな手段を使用して決定することができる。一例として、商を導出するためのソフトウェア手段、商を導出するためのハードウェア手段、またはその両方を使用することができ、評価装置に実装することができる。したがって、評価装置は、一例として、少なくとも１つの除算器を備えてもよく、除算器は商を導出するように構成される。除算器は、ソフトウェア除算器またはハードウェア除算器の一方または両方として完全にまたは部分的に具体化されてよい。

評価装置は、縦方向座標を決定するために、商信号ｑと縦方向座標との間の少なくとも１つの所定の関係を使用するように構成されてよい。所定の関係は、経験的関係、半経験的関係、および分析的に導出された関係のうちの１つまたは複数であり得る。評価装置は、ルックアップリストまたはルックアップテーブルなどの所定の関係を格納するための少なくとも１つのデータ記憶装置を備えてよい。評価装置は、縦方向座標ｚを列ごとに決定し、ｘ軸に沿った距離プロファイルを決定するように適合されてよい。商信号の決定および評価に関しては、２０１６年１０月１７日に出願されたＥＰ１６１９９３９７．７を参照し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

一実施形態では、光センサは、それぞれ少なくとも１つのセンサ領域を有する縦方向光センサの少なくとも１つのアレイを備えてもよく、ここで縦方向光センサのそれぞれは、反射パターンの反射光ビームによるセンサ領域の照射に依存する方式で、少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように設計されてよい。照射の総出力が同じであるとした場合の縦方向センサ信号は、センサ領域内の反射光ビームのビーム断面に依存し得る。評価装置は、縦方向センサ信号を評価することにより、物体の縦方向位置に関する情報の少なくとも１つの項目を生成するように設計されてよい。光センサの設計および実施形態に関しては、例えばＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１、またはＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１を参照することができる。本明細書で使用されるように、縦方向光センサは一般に、光ビームによるセンサ領域の照射に依存する方法で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように設計された装置であり、そこでは縦方向センサ信号は、照射の総出力が同じであるとすると、センサ領域の光ビームのビーム断面に依存する。評価装置は、縦方向座標ｚを列ごとに決定し、ｘ軸に沿った距離プロファイルを決定するように適合されてよい。

評価装置は、決定された距離プロファイルを評価するように適合されてよい。特に、評価装置は、距離プロファイルから物体の位置、特に少なくとも１つの横方向座標ｘおよび／またはｙに沿った特定の位置での縦方向座標ｚ、および／または空間角度、および／または物体の幅などのレンジを決定するように適合され得る。評価装置は、画像マトリックスが少なくとも１つの幾何学的点配置、例えば少なくとも１つの平面および／または少なくとも１つの線形形状および／または少なくとも１つの線形エッジを含むと仮定して、距離プロファイルを評価するように適合され得る。特に、評価装置は、距離プロファイルを線、特に直線まで縮小するように適合されてよい。評価装置は、次のアルゴリズムを実行するように適合され得る。

ａ）距離プロファイルの点Ｐの数から２つの点ｐ_ｉ、ｐ_ｊを選択する；
ｂ）これらの点を線Ｌで接続する；
ｃ）Ｐのすべての点について、Ｌまでの最短距離ｄ_ｉを決定する；
ｄ）質

を決定する；
ｅ）Ｇを、事前に決定したまたは事前に定義した閾値などの閾値と計算し、Ｇが閾値を下回る場合はステップａ）からｄ）を繰り返し、またはＧが閾値以上である場合は対応するＬを格納する；
ｆ）すべての点

を、

によってマークし、マークされた点を量

で表す；
ｇ）最大接続量

を選択する；
ｈ）Ｍ＊の一部であるすべての点をＭから削除し、Ｍが空になるまでステップａ）からｇ）を繰り返す。

評価装置は、評価された距離プロファイルから物体の位置、特に少なくとも１つの横方向座標ｘおよび／またはｙに沿った特定の位置の縦方向座標、および／または空間角度、および／または 距離プロファイルからのレンジを決定するように適合されてよい。

例えば、評価装置は、光軸の位置で測定点（ｘ，ｚ）を決定および出力するように適合されてもよい。追加的にまたは代替的に、評価装置は、評価された距離プロファイルの少なくとも２つの線と光軸の交点を決定し、該交点の縦方向座標を決定するように適合されてよい。

例えば、評価装置は、物体の空間角度、例えば２つのエッジまたは壁の間の角度を決定するように適合されてもよい。空間角度は、関心領域内に位置してもよい。評価装置は、決定される角度を包含する評価された距離プロファイルの少なくとも２つの線、および／または物体を近似する少なくとも２つの線、特に２つのエッジまたは壁を近似する少なくとも２つの線を決定および／または選択するように適合され得る。好ましくは、評価装置は、レンジファインダの光軸に近い線を選択するように適合され得る。評価装置は、

から空間角度βを決定するように適合されてもよい。

例えば、評価装置は、評価された距離プロファイルから壁の幅または開口部などの物体の幅を決定するように適合されてもよい。評価装置は、測定される幅を包含する少なくとも２つの点の位置を決定し、これらの点間の距離を決定するように適合され得る。評価装置は、反射パターンの変化、例えば閾値を超えるような距離の大きな変化を決定することにより、例えば距離プロファイルに沿うような所定の横方向距離内の２点を決定するように適合され得る。

既知の装置では、例えばユーザによる取り扱いに起因する傾斜角、特にレンジファインダの向きは、幾何学情報の決定、特にレンジ情報、空間情報または角度情報の決定に影響を与える可能性がある。例えば、レンジファインダは、物体の幅が誤って決定されるように、測定される物体の表面に直交する方向から外れて方向付けられるかもしれない。例えば、レンジファインダは、角度が誤って決定されるように、測定される角度を構築する２つの平面に直交する方向から逸脱して方向付けられるかもしれない。対照的に、評価装置は、傾斜角に関係なく幾何学情報を決定するように適合され得る。特に、評価装置は、傾斜角とは無関係に角度情報を決定するように適合され得る。照射パターンは、３つの照射点などの少なくとも３つの照射特徴を備えてよい。照射特徴は、それらが物体上に少なくとも１つの平面を形成するように配置されてよい。照射特徴は、互いに対して互い違いになるように配置される。照射特徴は、１つの直線で接続できないように配置される。評価装置は、画像マトリックスを評価することにより、物体上の照射特徴のそれぞれの位置、特に（ｘ，ｙ，ｚ）を決定するように構成されてよい。評価装置は、物体上の少なくとも１つの平面を決定するように適合され得る。評価装置は、照射点の位置から平面の法線ベクトル

を決定するように適合されてよい。評価装置は、

から法線ベクトル

を決定するように適合させることができ、ここで（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）は少なくとも３つの照射特徴の決定された位置である。

照射パターンは、少なくとも３つの照射特徴を含むことができ、そこでは少なくとも３つの照射特徴は、少なくとも１つの平面を画定する。評価装置は、例えば物体の所定および／または規定および／または仮定の空間配置などの物体の幾何学的点配置に基づいて、画像マトリックスを評価することにより、少なくとも３つの照射特徴のそれぞれの位置（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）（ｉはそれぞれの照射特徴に関連するインデックスである）を決定するように適合され得る。評価装置は、決定された位置から、照射特徴によって規定される平面の標準ベクトルを決定するように適合され得る。評価装置は、法線ベクトルの長さを決定することによりレンジ情報を決定するように適合され得る。

例えば、幾何学情報は、少なくとも１つの第１表面と少なくとも１つの第２表面との間の空間角度に関する情報であり得る。照射源は、少なくとも３つの第１照射特徴を含む少なくとも１つの第１照射パターンと、少なくとも３つの第２照射特徴を含む少なくとも１つの第２照射パターンを生成するように適合され得る。照射源は、第１照射パターンで第１表面を照射し、第２照射パターンで第２表面を照射するように適合され得る。３つの第１照射特徴は、第１表面上に第１平面を形成し得、３つの第２照射特徴は、第２表面上に第２平面を形成し得る。評価装置は、照射特徴のそれぞれの位置を決定するように構成され得る。評価装置は、第１平面と第２平面との間の空間角度を決定するように適合され得る。評価装置は、第１表面の第１法線ベクトル

および第２表面の少なくとも１つの第２法線ベクトル

を決定するように適合され得る。評価装置は、

から空間角度を決定するように適合され得る。

例えば、幾何学情報は、レンジに関する情報であり得る。照射パターンは、少なくとも４つの照射特徴を備えてもよい。照射特徴は、決定されるレンジが照射特徴によって境界付けられるように配置されてもよい。照射特徴のうちの少なくとも２つは、レンジの第１境界に位置してもよく、照射特徴のうちの少なくとも２つは、レンジの第２境界に位置してもよい。評価装置は、第１の境界で照射特徴を接続する第１の線と、第２の境界で照射特徴を接続する第２の線を決定するように適合され得る。評価装置は、第１の線と第２の線との間の距離を決定するように適合され得る。

三角測量装置またはＴｏＦ装置と比較して、本レンジファインダは、減少されたサポート点の数を用いて幾何学情報を決定するように適合させることができる。上記で概説したように、２つの壁などの２つの面の間の角度および／または距離は、１回の単一測定で決定することができる。さらに、レンジファインダは、ユーザの位置推定または姿勢推定なしに幾何学情報を決定することができる。これにより、コストを大幅に削減し、モバイルデバイスまたは屋外デバイスで使用できるように、計算要求を減らすことができる。

幾何学情報の決定を含む上記の操作は、少なくとも１つの評価装置によって実行されてよい。したがって、一例として、評価装置は、上記の評価を実行するように構成されている１つまたは複数のコンピュータ、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）、またはデジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）などの１つまたは複数のプログラム可能なデバイスを含むことができる。しかしながら、追加的または代替的に、評価装置はハードウェアによって完全にまたは部分的に具体化されてもよい。

レンジファインダは、少なくとも１つの転送装置を備えてよい。「転送装置」という用語は、一般に、光ビームのビームパラメータ、光ビームの幅、または光ビームの方向の１つまたは複数を変更することなどのように、光ビームを変更するように適合された１つまたは複数の光学要素を指し得る。転送装置は、光ビームを光センサに導くように適合されてよい。転送装置は、具体的には、例えば、少なくとも１つの焦点調整可能なレンズ、少なくとも１つの非球面レンズ、少なくとも１つの球面レンズ、少なくとも１つフレネルレンズからなる群から選択される少なくとも１つのレンズ；少なくとも１つの回折光学素子；少なくとも１つの凹面鏡；少なくとも１つのビーム偏向要素、好ましくは少なくとも１つのミラー；少なくとも１つのビーム分割素子、好ましくはビーム分割キューブまたはビーム分割ミラーまたは少なくとも１つのマルチレンズシステムのうちの１つ以上を有することができる。転送装置は焦点距離を有してもよい。本明細書で使用するとき、転送装置の「焦点距離」という用語は、転送装置に衝突する入射平行光線が「収束点」とも呼ばれる「焦点」に至る距離を指す。したがって、焦点距離は、衝突する光ビームを収束する転送装置の能力の尺度を構成する。したがって、転送装置は、収束レンズの効果を有することができる１つまたは複数の画像化要素を備えてもよい。例として、転送装置は、１つ以上のレンズ、特に１つ以上の屈折レンズ、および／または１つ以上の凸面鏡を有することができる。この例では、焦点距離は、薄い屈折レンズの中心から薄いレンズの主焦点までの距離として定義することができる。凸型または両凸型の薄いレンズなどの収束型の薄い屈折レンズの場合、焦点距離は正と見なされ、転送装置としての薄いレンズに衝突する平行光のビームが一点に収束するその距離を提供することができる。さらに、転送装置は、少なくとも１つの波長選択要素、例えば少なくとも１つの光フィルタを含むことができる。加えて、転送装置は、例えばセンサ領域、特にセンサエリアの位置で、電磁放射に所定のビームプロファイルを印加するように、設計され得る。転送装置の上述の任意の実施形態は、原則として、単独にまたは任意の所望の組み合わせで実現することができる。

転送装置は光軸を有してよい。特に、レンジファインダと転送装置は共通の光軸を有している。本明細書で使用される場合、用語「転送装置の光軸」は、一般に、レンズまたはレンズシステムの鏡面対称または回転対称の軸を指す。レンジファインダの光軸は、レンジファインダの光学構造の対称線であり得る。転送装置は、少なくとも１つのビーム経路を備えてもよく、該ビーム経路内の転送装置の要素は、光軸に対して回転対称に配置されている。それでも、ビーム経路内に配置された１つまたは複数の光学要素は、光軸に対して偏心または傾斜していてもよい。ただし、この場合、光軸は、引き続いて、ビーム経路内の光学要素の中心を相互接続することによって例えばレンズの中心を相互接続することによって、定義され得、そこでは、この文脈で、光センサは光学要素としてカウントされない。一般に、光軸はビーム経路を示し得る。その中で、レンジファインダは、光ビームがそれに沿って物体から光センサまで進む単一のビーム経路を有してもよく、または複数のビーム経路を有してもよい。一例として、単一のビーム経路が与えられてもよいし、ビーム経路が２つ以上の部分的なビーム経路に分割されてもよい。後者の場合、各部分ビーム経路は独自の光軸を有する。光センサは、同一のビーム経路または部分ビーム経路に配置されてよい。しかしながら、代わりに、光センサは、異なる部分ビーム経路に配置されてもよい。

転送装置は座標系を構成することができ、縦方向座標ｌは光軸に沿った座標であり、ｄは光軸からの空間オフセットである。座標系は、転送装置の光軸がｚ軸を形成し、ｚ軸からの距離と極角度が追加の座標として使用される極座標系であってもよい。ｚ軸に平行または逆平行な方向は縦方向と見なされ、ｚ軸に沿った座標は縦方向座標ｌと見なされる。ｚ軸に垂直な任意の方向は横方向と見なされ、極座標および／または極角度は横方向座標と見なされる。したがって、「物体の縦方向座標」という用語は、物体のｚ座標を指す。物体の縦方向座標は、レンジファインダと物体の間の距離であり得る。物体の縦方向座標は、光軸上の位置または座標であり得る。

レンジファインダは、単一の光ビームまたは複数の光ビームを評価するように構成されてよい。複数の光ビームが物体からレンジファインダまで伝播する場合、光ビームを区別するための手段が提供されてよい。したがって、光ビームは異なるスペクトル特性を有してもよく、検出器は、異なる光ビームを区別するための１つ以上の波長選択要素を備えてよい。各光ビームはしたがって個別に評価され得る。一例として、波長選択要素は、１つ以上のフィルタ、１つ以上のプリズム、１つ以上の格子、１つ以上のダイクロイックミラー、またはそれらの任意の組み合わせであってもよく、またはそれを含んでもよい。さらに、追加的または代替的に、２つ以上の光ビームを区別するために、光ビームは特定の方法で変調されてもよい。したがって、一例として、光ビームは周波数変調されてもよく、センサ信号は、それらの復調周波数に従って、異なる光ビームから生じるセンサ信号を部分的に区別するために復調されてもよい。変調周波数は、信号記録またはシャッター速度に同期させることができる。これらの技術は一般に、高周波電子工学の分野の当業者に知られている。一般に、評価装置は、異なる変調を有する異なる光ビームを区別するように構成されてよい。

上記で概説したように、レンジファインダは、１つまたは複数の追加の光学要素などの１つまたは複数の追加の要素をさらに備えてもよい。さらに、検出器は、少なくとも１つのハウジングに完全にまたは部分的に統合されてもよい。

さらなる態様では、本発明は、特に、上記で開示された、または以下でさらに詳細に開示されるレンジファインダを参照する実施形態のうちの１つまたは複数によるような、本発明によるレンジファインダなどのレンジファインダを使用することにより、少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つの幾何学情報を決定する方法を開示する。しかし、他のタイプの検出器が使用されてもよい。この方法は、以下の方法ステップを含み、該方法ステップは、所定の順序で実行されてもよいし、異なる順序で実行されてもよい。さらに、リストされていない１つまたは複数の追加の方法ステップが存在することができる。さらに、方法ステップの１つ以上、またはすべてさえ、繰り返し実行することができる。

この方法は、次の方法ステップで構成される。

−少なくとも１つの照射源を使用して少なくとも１つの照射パターンを生成し、傾斜角の下で前記照射パターンを使用して物体を照射する。

−前記物体から生ずる少なくとも１つの反射パターンによる、少なくとも１つの光センサの少なくとも１つの感光領域の照射に応答して、少なくとも１つの画像マトリックスを生成する。

−前記反射パターンに少なくとも１つの幾何学的点配置が存在すると仮定して、前記画像マトリックスを評価することにより、前記反射パターンから幾何学情報を決定する。

詳細やオプションおよび定義については、前述のレンジファインダを参照することができる。したがって、具体的には、上で概説したように、この方法は、上記でまたは以下でさらに詳細に与えられる実施形態のうちの１つまたは複数に従って、本発明によるレンジファインダを使用することを含むことができる。

評価装置は、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの１つ以上の集積回路、
および／または１つまたは複数のコンピュータ、好ましくは１つまたは複数のマイクロコンピュータおよび／またはマイクロコントローラ、フィールドプログラマブルアレイ、またはデジタルシグナルプロセッサなどの１つまたは複数のデータ処理デバイスであるか、またはそれを含んでいてよい。追加の構成要素、たとえば１つまたは複数のＡＤコンバータおよび／または１つ以上のフィルタなどの、センサ信号を受信および／または前処理するための１つまたは複数のデバイスのような、１つまたは複数の前処理装置および／またはデータ収集装置が含まれていてもよい。さらに、評価装置は、電流および／または電圧を測定するための１つまたは複数の測定装置などの１つまたは複数の測定装置を備えてよい。さらに、評価装置は、１つ以上のデータ記憶装置を備えてもよい。さらに、評価装置は、１つ以上の無線インターフェースおよび／または１つ以上の有線接続インターフェースなどの１つ以上のインターフェースを備えてよい。

少なくとも１つの評価装置は、本発明による方法の方法ステップの１つ以上またはすべてを実行またはサポートするように適合された少なくとも１つのコンピュータプログラムなどの、少なくとも１つのコンピュータプログラムを実行するように適合されてよい。一例として、センサ信号を入力変数として使用することにより、物体の位置を決定することができる１つまたは複数のアルゴリズムを実装することができる。

評価装置は、光センサおよび／または評価装置によって得られるような情報の表示、視覚化、分析、配信、通信、またはさらなる処理の１つまたは複数に使用できる少なくとも１つのさらなるデータ処理装置に接続するか、またはそれを含むことができる。一例として、データ処理装置は、ディスプレイ、プロジェクタ、モニター、ＬＣＤ、ＴＦＴ、スピーカー、マルチチャンネルサウンドシステム、ＬＥＤパターン、またはさらなる視覚化装置の少なくとも１つに接続または組み込むことができる。さらに、それは、電子メール、テキストメッセージ、電話、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、赤外線またはインターネットインターフェース、ポートまたは接続を使用して暗号化または非暗号化情報を送信できる、通信装置または通信インターフェース、コネクタまたはポートの少なくとも１つに接続または組み込むことができる。さらに、それは、プロセッサ、グラフィックプロセッサ、ＣＰＵ、Ｏｐｅｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｐｌａｔｆｏｒｍ（ＯＭＡＰ^ＴＭ）、集積回路、Ａｐｐｌｅ ＡシリーズやＳａｍｓｕｎｇ Ｓ３Ｃ２シリーズの製品などのチップ上のシステム、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどの１つ以上のメモリブロック、発振器またはフェーズロックループ、カウンタータイマー、リアルタイムタイマーなどのタイミングソース、またはパワーオンリセットジェネレーター、電圧レギュレータ、電源管理回路、またはＤＭＡコントローラー、の少なくとも１つに接続または組み込むことができる。個々のユニットは、ＡＭＢＡバスなどのバスでさらに接続するか、モノのインターネットまたはインダストリー４．０タイプのネットワークに統合できる。

評価装置および／またはデータ処理装置は、１つ以上のシリアルまたはパラレルインターフェースまたはポート、ＵＳＢ、セントロニクスポート、ＦｉｒｅＷｉｒｅ（登録商標）、ＨＤＭＩ（登録商標）、イーサネット（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＲＦＩＤ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＵＳＡＲＴ、またはＳＰＩ、または１つ以上のＡＤＣまたはＤＡＣなどのアナログインターフェースまたはポート、または、ＣａｍｅｒａＬｉｎｋなどのＲＧＢインターフェースを使用する２Ｄカメラデバイスなどのその他のデバイスへの標準化されたインターフェースまたはポートなどの、追加の外部インターフェースまたはポートによって接続されるか、またはそれらを有していてよい。評価装置および／またはデータ処理装置は、プロセッサ間インターフェースまたはポート、ＦＰＧＡ−ＦＰＧＡインターフェース、またはシリアルまたはパラレルインターフェースポートのうちの１つまたは複数によってさらに接続されてよい。評価装置およびデータ処理装置は、光ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＷドライブ、ＤＶＤ＋ＲＷドライブ、フラッシュドライブ、メモリカード、ディスクドライブ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートディスクまたはソリッドステートハードディス、のうちの１つまたは複数にさらに接続されてもよい。

評価装置および／またはデータ処理装置は、電話コネクタ、ＲＣＡコネクタ、ＶＧＡコネクタ、雌雄同体コネクタ、ＵＳＢコネクタ、ＨＤＭＩコネクタ、８Ｐ８Ｃコネクタ、ＢＣＮコネクタ、ＩＥＣ ６０３２０ Ｃ１４コネクタ、光ファイバーコネクタ、Ｄサブミニチュアコネクタ、ＲＦコネクタ、同軸コネクタ、ＳＣＡＲＴコネクタの１つ以上、ＸＬＲコネクタ、および／またはこれらのコネクタの１つ以上に適した少なくとも１つのソケットを組み込んだコネクタ、などの１つまたは複数の外部コネクタで接続されるか、それらを有していてもよい。

本発明による１つ以上の検出器、１つ以上の光センサ、光学システム、評価装置、通信装置、データ処理装置、インターフェース、チップオンシステム、ディスプレイ装置などを組み込んだ評価装置またはデータ処理装置、またはその他の電子機器を組み込んだ単一のデバイスの可能な実施形態は、携帯電話、パソコン、タブレットＰＣ、テレビ、ゲーム機、その他の娯楽装置である。さらなる実施形態では、以下でさらに詳細に概説される３Ｄカメラ機能が、装置のハウジングまたは外観の顕著な違いなしに、従来の２Ｄデジタルカメラで利用可能な装置に統合されてもよく、そこではユーザにとっての顕著な違いは、３Ｄ情報の取得または処理の機能のみであり得る。さらに、本発明による装置は、３６０°デジタルカメラまたはサラウンドビューカメラで使用することができる。

具体的には、レンジファインダおよび／または評価装置などのレンジファインダの一部および／またはデータ処理装置を組み込んだ実施形態は、３Ｄカメラ機能のための表示装置、データ処理装置、光センサ、オプションのセンサ光学系、および評価デバイスを組み込んだ携帯電話である。本発明によるレンジファインダは、特に、娯楽装置および／または携帯電話などの通信装置への統合に適している可能性がある。

本発明のさらなる態様では、上記または以下でさらに詳細に示す実施形態の１つまたは複数によるような、本発明によるレンジファインダの使用が、以下の：ＤＩＹ用途；建設用途；交通技術の位置測定；計画用途；物流用途；追跡用途；写真用途；ロボット工学用途；品質管理用途；製造用途、からなるグループから選択された使用目的のために、提案されている。

物体は、一般に生きている物体、または生きていない物体であり得る。レンジファインダは、少なくとも１つの物体を含むことができ、それにより、物体は検出器システムの一部を形成する。しかしながら、好ましくは、物体は、少なくとも１つの空間的次元で、レンジファインダから独立して移動し得る。通常、物体は任意の物体である。一実施形態では、物体は剛体物体であってよい。物体が非剛体物体またはその形状を変更する可能性のある物体である実施形態など、他の実施形態が実現可能である。

以下でさらに詳細に概説するように、本発明は、具体的には、建設用途および／または計画用途および／または物流用途の目的に使用することができる。この実施形態または他の実施形態では、具体的には、物体は：椅子、ベッド、食器棚、棚、家庭用機器などの家具；壁、ドア、開口部、窓などの建物の一部；箱、ラッピング、封入物、コンテナなどの物流用途の物品、からなる群から選択されてもよい。

レンジファインダは、物流および／または倉庫用途で物体のサイズおよび／または形状および／または寸法を評価するために構成されてよい。例えば、レンジファインダは、長方形、球形、円筒形などのカテゴリに、パッケージングの形状を分類するように構成されてよい。さらに、レンジファインダは、高さ、長さ、深さ、半径、直径などの物体の寸法および／または特性パラメータを決定するように適合されてよい。さらに、レンジファインダは、測定されたデータをレンジファインダに統合され得るデータバンクに格納するように適合され得、および／またはレンジファインダは、決定されたデータを無線または有線通信ネットワークを介してデータベースに送信するように適合され得る。さらに、レンジファインダは、コンパクトな方法などの最適な方法で所与の空間内の物体を順序付ける際に示唆するように適合されてよい。

このように、一般に、レンジファインダなどの本発明による装置は、さまざまな使用分野に適用することができる。具体的には、レンジファインダは、以下の：交通技術における位置測定；エンターテインメント用途；セキュリティ用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；追跡用途；写真用途；部屋、建物、および道路のグループから選択された少なくとも１つのスペースなど、少なくとも１つのスペースのマップを生成するためのマッピング用途；モバイル用途；ウェブカメラ；オーディオデバイス；ドルビーサラウンドオーディオシステム；コンピュータ周辺機器；ゲーム用途；カメラまたはビデオ用途；セキュリティ用途；監視用途；自動車用途；トランスポート用途；医療用途；スポーツの用途；マシンビジョン用途；車両用途；飛行機の用途；船の用途；宇宙船用途；建築用途；建設用途；マップ作成用途；製造用途、からなるグループから選択された使用目的に適用される。追加的にまたは代替的に、ローカルおよび／またはグローバルポジショニングシステムの適用、特にランドマークベースのポジショニングおよび／またはナビゲーション、特に車または他の車両（列車、オートバイ、自転車、貨物輸送用トラックなど）、ロボットまたは歩行者のための使用のためのランドマークベースのポジショニングおよび／またはナビゲーションが、挙げられ得る。さらに、屋内測位システムは、家庭用および／または製造、物流、監視、またはメンテナンス技術で使用されるロボットなどの潜在的に可能な用途として挙げられる。

本発明による装置は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ラップトップ、スマートパネル、または他の固定または移動可能または装着可能なコンピュータまたは通信用途で使用されてよい。したがって、本発明による装置は、性能を向上させるために、可視範囲または赤外線スペクトル範囲の光を発する光源などの少なくとも１つのアクティブ光源と組み合わせることができる。したがって、一例として、本発明による装置は、環境、物体、および生物をスキャンおよび／または検出するモバイルソフトウェアと組み合わせて、カメラおよび／またはセンサとして使用することができる。本発明による装置は、イメージング効果を高めるために、従来のカメラなどの２Ｄカメラと組み合わせることさえできる。本発明による装置は、監視および／または記録目的のために、または特に音声および／またはジェスチャ認識と組み合わせて、モバイル装置を制御するための入力装置としてさらに使用されてよい。したがって、具体的には、入力装置とも呼ばれるヒューマンマシンインターフェースとして機能する本発明による装置は、携帯電話などのモバイル装置を介して他の電子装置または構成要素を制御するようなモバイルアプリケーションで使用することができる。一例として、本発明による少なくとも１つの装置を含むモバイルアプリケーションは、テレビセット、ゲームコンソール、音楽プレーヤーまたは音楽装置または他の娯楽装置を制御するために使用され得る。

さらに、本発明による装置は、物体または壁までの距離を決定したり、表面が平面かどうかを評価したり、表面が平面であるかどうかを評価したり、物体を整列させたり、物体を順序づけて配置したりするレンジファインダなどの建設ツールに、または、建設環境などで使用する検査カメラに使用され得る。

本発明による装置は、生産における品質管理品にも使用されることができ、例えば、品質管理やその他の目的のために、２Ｄ画像化、レーダ、超音波、ＩＲなどの他のセンサと組み合わせて使用され得る。さらに、本発明による装置は、マイクロメートルの範囲からメートルの範囲で、製品の表面均一性または特定の寸法への遵守を調査するためなど、表面品質の評価に使用することができる。他の品質管理用途も実現可能である。

さらに、本発明による装置は、一般に、建築、建設およびマップ製作の分野で使用され得る。したがって、一般に、本発明による１つまたは複数の装置は、環境エリア、たとえば、田舎や建物群を測定および／または監視するために使用され得る。そこでは、本発明による１つまたは複数の装置は、建築プロジェクト、変化する物体、家屋等の進捗と精度を監視するために、他の方法および装置と組み合わされることができ、または、単独で使用されることができる。本発明による装置は、地面または空の両方から部屋、道路、家、コミュニティまたは景観のマップを構築するために、走査環境の三次元モデルを生成するために使用され得る。適用の可能性のある分野は、建設、地図作成、不動産管理、土地調査などである。一例として、本発明による装置は、建物、生産現場、煙突、原野などの農業生産環境、生産プラントまたは景観を監視するため、救助活動を支援するため、危険な環境での作業を支援するため、屋内または屋外の燃える場所で消防隊を支援するため、または１人または複数の人や動物などを発見または監視するために、無人偵察機またはマルチコプターで使用されることができ、あるいは娯楽目的、例えばスキー、サイクリングなどのスポーツをしている１人または複数の人を追跡して記録する（ヘルメット、マーク、ビーコン装置などを追跡することで実現できる）ドローンなどに、使用されることができる。本発明による装置は、障害物を認識し、所定のルートをたどり、エッジ、パイプ、建物などをたどり、または環境のグローバルまたはローカルマップを記録するために使用することができる。さらに、本発明による装置は、気圧センサが十分に正確でない屋内でのドローンの高さの安定化、またはいくつかのドローンの動きの協調または空中などでの充電または燃料補給などの複数のドローンの相互作用のために、ドローンの屋内または屋外での位置特定および位置決めに使用することができる。

さらに、本発明による装置は、チェーン（セデック家電相互運用ネットワーク）などの家電製品の相互接続ネットワーク内で使用して、家庭内の基本的な機器関連サービス、例えばエネルギーまたは負荷管理、リモート診断、ペット関連用途、子供関連用途、子供監視、用途関連の監視、高齢者または病人へのサポートまたはサービス、ホームセキュリティおよび／または監視、アプライアンスの操作のリモートコントロール、および自動メンテナンスサポートを、相互接続、自動化、制御するために使用することができる。さらに、本発明による装置は、空調システムなどの加熱または冷却システムで使用して、部屋のどの部分を、特に一人または複数の人のいる場所に依存して特定の温度または湿度にする必要があるかを特定するために使用することができる。さらに、本発明による装置は、家事に使用されるサービスまたは自律ロボットなどの家庭用ロボットに使用されてよい。本発明による装置は、多くの異なる目的、例えば衝突を避けるため、または環境をマッピングするため、またはセキュリティ目的、またはジェスチャや顔認識のために所定ユーザにロボット性能を個人用化するためにユーザを識別するためなど、に使用することができる。一例として、本発明による装置は、ロボット掃除機、床洗浄ロボット、乾式掃除ロボット、アイロンをかける衣類用アイロンロボット、犬や猫のトイレロボットなどの動物トイレロボット、電気自動車の充電ロボット、侵入者を検出するセキュリティロボット、ロボット芝刈り機、自動プールクリーナー、雨とい清掃ロボット、ロボットショッピングカート、荷物運搬ロボット、ラインフォローロボット、ランドリーロボット、アイロンロボット、窓洗浄ロボット、玩具ロボット、患者監視ロボット、赤ちゃん監視ロボット、高齢者監視ロボット、子供監視ロボット、輸送ロボット、テレプレゼンスロボット、プロフェッショナルサービスロボット、プログラム可能なおもちゃのロボット、パスファインダーロボット、移動性の低い人々に同伴を提供するソーシャルロボット、追従ロボット、スマートカード追従ロボット、心理療法ロボット、または手話からスピーチまたはスピーチから手話へ翻訳するロボット、に使用することができる。高齢者などの移動性の低い人々の状況では、本発明による装置を備えた家庭用ロボットは、物体を拾い上げ、物体を輸送し、安全な方法で物体およびユーザと相互作用するのに使用されて良い。さらに、本発明による装置は、特に人型の手を使用して物体を持ち上げたり、保持したり、配置したりする状況で、人型ロボットに使用することができる。さらに、本発明による装置は、オーディオインターフェースと組み合わせて、特にオンラインまたはオフラインコンピュータアプリケーションへのインターフェースを備えたデジタルアシスタントとして機能し得る家庭用ロボットと組み合わせて使用することができる。さらに、本発明による装置は、産業用および家庭用の目的でスイッチおよびボタンを制御できるロボットに使用することができる。さらに、本発明による装置は、メイフィールズクリなどのスマートホームロボットで使用することができる。さらに、本発明による装置は、危険な材料または物体を操作し、または危険な環境で作動するロボットで使用することができる。非限定的な例として、本発明による装置は、特に災害後の化学物質や放射性物質などの危険物質を操作するため、または他の、地雷、不発弾などの危険なまたは潜在的に危険な物体を操作するため、または燃えている物体や災害後の地域など安全でない環境で動作または調査するため、または、空中、海中、地下などでの有人または無人の救助活動のために、ロボットまたは無人の遠隔制御車両で使用されてよい。

さらに、本発明による装置は、全地球測位システム（ＧＰＳ）が十分に信頼できないところで、ナビゲーション目的に使用することができる。ＧＰＳ信号は一般に、谷間や樹木の下の森の屋内または屋外で受信がブロックされるか、または受信が困難であり得る電波を使用する。さらに、特に無人自動運転車では、システムの重量が重要になる場合がある。特に無人の自動運転車には、信頼性の高いフィードバックと制御システムの安定性のために高速位置データが必要である。本発明による装置を使用することにより、重い装置のために重量を加えることなく、短時間の応答と位置決めが可能になる。

さらに、本発明による装置は、家事や職場などで高齢者や障害者、または視覚障害のある人や視覚障害のある人をサポートするため、物体を保持、携帯、またはピッキングする装置などで、または、環境内の障害物を示す光学または音響信号を備えた安全システムで使用されてよい。

本発明による１つ以上の装置は、ＣＡＤまたは同様のソフトウェアとの組み合わせなどで物体のスキャン用に、積層造形や３Ｄ印刷などに、さらに使用することができる。その中で、本発明による装置の高い寸法精度、例えばｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、またはこれらの方向の任意の組み合わせ（同時など）が使用され得る。

さらに、本発明による装置は、物流プロセスおよび／または倉庫プロセスを最適化するために、パッケージや小包をスキャンするためなどに、ハンドヘルドデバイスで使用されてよい。さらに、本発明による装置は、個人用ショッピング装置、ＲＦＩＤリーダ、バーコードリーダ、ＱＲコード（登録商標）リーダ、医療用途、または患者または患者健康関連の情報の取得、交換、記録などのために病院や健康環境で使用するハンドヘルドデバイス、小売環境や健康環境などのスマートバッジなどの、その他のハンドヘルド装置で使用されてよい。

上記で概説したように、本発明による装置は、製造、品質管理、または識別用途、例えば製品の識別やサイズの識別など（最適な場所やパッケージを見つけるため、廃棄物を減らすためなど）でさらに使用され得る。さらに、本発明による装置は、物流用途で使用され得る。したがって、本発明による装置は、最適化されたコンテナまたは車両の積み込みまたは梱包に使用され得る。さらに、本発明による装置は、個人用ショッピング装置、ＲＦＩＤリーダ、バーコードリーダ、ＱＲコードリーダ、ハンドヘルド装置などのさらなるハンドヘルド装置で使用され得る。さらに、本発明による装置は、少なくとも１つの画像マトリックスを使用して、少なくとも１つのＱＲコード、バーコード、事前に記録された記号などを分析することができる。さらに、本発明による装置は、少なくとも１つの画像マトリックスを使用し、シンボルの幅または高さを事前に記録された値と比較するなどにより、事前に記録されたサイズを、バーコード、ＱＲコード、または事前に記録されたシンボルの記録された画像の測定された特性と比較することにより、バーコード、ＱＲコード、または既知のサイズの事前に記録されたシンボルを使用して再較正することができる。

さらに、仮想現実または拡張現実の状況では、本発明による装置は、仮想世界を移動したり、仮想物体を操作したりして、仮想現実用途または拡張現実用途の動きまたは機能を制御するために、使用され得る。

さらに、本発明による装置は、ＤＩＹ用または業務用ツールの関連で、特に、掘削機、のこぎり、ノミ、ハンマー、レンチ、ステープルガン、ディスクカッター、金属剪断機、ニブラー、アングルグラインダー、ダイグラインダー、ドリル、ハンマードリル、ヒートガン、レンチ、サンダー、彫刻機、釘打ち機、治具のこぎり、ビスケットジョイナー、ウッドルーター、プレーナー、ポリッシャー、タイルカッター、ワッシャー、ローラ、ウォールチェイサー、旋盤、インパクトドライバー、ジョインタ、ペイントローラー、スプレーガン、モーティサー、または溶接機などの、電動またはモーター駆動の工具または電動工具に、特に、最小距離または最大距離を維持して製造の精度をサポートするため、または安全対策のために、使用されることができる。

さらに、本発明による装置は、倉庫、物流、流通、出荷、積み込み、積み下ろし、スマート製造、インダストリー４．０などの関連で使用されることができる。

本発明によるレンジファインダはさらに、１つまたは複数の他のタイプのセンサまたは検出器と組み合わされ得る。したがって、レンジファインダは、少なくとも１つの追加の検出器をさらに備えてよい。該少なくとも１つの追加の検出器は以下の：周囲環境の温度や明るさなど、周囲環境のパラメータ；検出器の位置および／または方向に関するパラメータ；物体の位置など、検出される物体の状態を指定するパラメータ；物体の絶対位置および／または空間内の物体の方向、の少なくとも１つなど、少なくとも１つのパラメータを検出するように適合され得る。したがって、レンジファインダは、ジャイロスコープおよび／またはボッシュＸＤＫ １１０などの他のＭＥＭＳセンサを含んでよい。したがって、一般に、本発明の原理は、追加情報を得るため、および／または測定結果を検証するため、または測定誤差またはノイズを低減するために、他の測定原理と組み合わせることができる。

全体として、本発明の文脈では、以下の実施形態が好ましいと考えられる：
実施形態１：少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つの幾何学情報を決定するためのレンジファインダであって、
−少なくとも１つの照射パターンを生成するように適合された少なくとも１つの照射源であって、傾斜角の下で照射パターンによって物体を照射するように適合された照射源と；
−少なくとも１つの感光領域を備えた少なくとも１つの光センサであって、前記物体から生じる少なくとも１つの反射パターンによるその感光領域の照射に応じて、少なくとも１つの画像マトリックスを生成するように設計された光センサと；
−少なくとも１つの幾何学的点配置が前記反射パターンに存在すると仮定して前記画像マトリックスを評価することにより、前記反射パターンから前記物体に関する幾何学情報を決定するように構成された少なくとも１つの評価装置と、
を有するレンジファインダ。

実施形態２：前記評価装置は、前記傾斜角とは無関係に前記幾何学情報を決定するように適合されている、先行する実施形態によるレンジファインダ。

実施形態３：前記照射パターンは少なくとも３つの照射特徴を含み、前記少なくとも３つの照射機能は少なくとも１つの平面を定義し、前記評価装置は、ｉが前記少なくとも３つの照射特徴のそれぞれの照射特徴に関連するインデックスであるとき、前記物体の幾何学的点配置に基づいて前記画像マトリックスを評価することにより、前記少なくとも３つの照射特徴の位置（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）を決定するように適合され、前記評価装置は、決定された前記位置から、前記照射特徴によって規定される前記平面の法線ベクトルを決定するように適合されている、前述の実施形態によるレンジファインダ。

実施形態４：前記幾何学的点配置は、以下の：少なくとも１つの平面；少なくとも１つの直線；少なくとも１つの曲率；少なくとも１つの凸状の幾何学形状；少なくとも１つの境界；少なくとも１つのエッジ、からなる群から選択される少なくとも１つの点配置である、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態５：前記評価装置は、少なくとも１つの記憶装置を備え、前記記憶装置は、潜在的可能な幾何学的点配置のための少なくとも１つのデータバンクおよび／またはルックアップテーブルを有する、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態６：前記幾何学的点配置は、ユーザおよび／または前記評価装置によって選択される、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態７：前記評価装置は、前記反射パターンを前記幾何学的点配置とマッチングさせるように適合されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態８：前記評価装置は、ベストマッチする幾何学的点配置を決定するように適合されている、先行する実施形態によるレンジファインダ。

実施形態９：前記評価装置は、単一の画像マトリックスから前記幾何学情報を決定するように適合されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態１０：前記レンジファインダは、少なくとも１つの非パターン化画像マトリックスを決定するように適合されており、前記評価装置は、前記非パターン化画像マトリックスを使用して、前記画像マトリックスから周囲光による影響を除去するように適合されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態１１：前記幾何学情報は次の：前記少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つのレンジ情報；前記少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つの空間情報；前記少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つのレンジ情報；前記少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つの寸法情報；前記少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つの角度情報；前記少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つのボリューム情報；前記少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つの形状カテゴリ情報、の少なくとも１つを含む、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態１２：前記幾何情報は、以下の：少なくとも１つの第１表面と少なくとも１つの第２表面との間の少なくとも１つの空間角度に関する情報；少なくとも１つの表面の少なくとも１つの曲率に関する情報；少なくとも２つの境界間の少なくとも１つの距離に関する情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つの寸法に関する情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つの形状に関する情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つのボリュームに関する情報、から成るグループから選択された少なくとも１つの情報である、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態１３：前記照射パターンは、少なくとも２つの異なる波長を有する少なくとも２つの特徴を有する、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態１４：前記照射パターンの少なくとも１つの第１の特徴は、可視範囲の波長を有し、前記照射パターンの少なくとも１つの第２の特徴は、赤外線範囲の波長を有する、先行する実施形態によるレンジファインダ。

実施形態１５：前記照射源は少なくとも１つのレーザ光源を含む、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態１６：前記照射パターンは、少なくとも一方向に囲まれた少なくとも1つの照射特徴を有する、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態１７：前記照射パターンは、以下の：少なくとも３点；少なくとも４点；少なくとも１つの線；平行線または交差線などの少なくとも２つの線；少なくとも１つの点と１つの線、からなる群から選択される少なくとも１つの照射特徴を示す、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態１８：前記照射源は、背景減算後の画像マトリックスが、完全に照射された物体に応じて生成される反射画像と比較して、照射される画像領域の量が少なくなるように、パターン化された方法で前記物体を照射するように適合されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態１９：前記評価装置は、ユーザの位置とは無関係に前記幾何学情報を決定するように適合されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態２０：前記照射パターンは少なくとも３つの照射特徴を有し、前記照射特徴は前記物体上に少なくとも１つの平面を形成するように構成され、前記評価装置は前記画像マトリックスを評価することにより、前記物体上の前記照射特徴のそれぞれの位置を決定するように構成されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態２１：前記評価装置は、前記照射特徴の位置から前記平面の法線ベクトル

を決定するように適合されている、先行する実施形態によるレンジファインダ。

実施形態２２：前記評価装置は、

から前記法線ベクトル

を決定し、ここで、（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）は前記少なくとも３つの照射特徴の決定された位置である、先行する実施形態によるレンジファインダ。

実施形態２３：前記幾何学情報は、少なくとも１つの第１表面と少なくとも１つの第２表面との間の空間角度に関する情報であり、前記照射源は、少なくとも３つの第１照射特徴を有する少なくとも１つの第１照射パターンと、少なくとも３つの第２照射特徴を有する少なくとも１つの第２照射パターンとを生成するように適合され、前記照射源は、前記第１照射パターンで前記第１表面を照射し、前記第２照射パターンで前記第２表面を照射するように適合され、前記３つの第１照射特徴は、前記第１表面上に第１平面を形成し、前記３つの第２照射特徴は、前記第２表面上に第２平面を形成し、前記評価装置は、前記照射特徴のそれぞれの位置を決定するように構成され、前記評価装置は、前記第１平面と前記第２平面との間の空間角度を決定するように適合されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態２４： 前記評価装置は、前記第１表面の第１法線ベクトル

および前記第２表面の少なくとも１つの第２法線ベクトル

を決定するように適合され、前記評価装置は

から前記空間角度を決定するように適合されている、先行する実施形態によるレンジファインダ。

実施形態２５：前記照射パターンは少なくとも４つの照射点を含み、前記照射特徴は、決定されるレンジが前記照射特徴によって境界付けられるように配置され、少なくとも２つの照射特徴が前記レンジの第１境界に位置し、少なくとも２つの他の照射特徴が前記レンジの第２境界に位置し、前記評価装置は、前記第１境界で前記照射特徴を接続する第１の線と、前記第２境界で前記照射特徴を接続する第２の線を決定するように適合され、前記評価装置は、前記第１の線と前記第２の線との間の距離を決定するように適合されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態２６：前記評価装置は、少なくとも１つの横軸に沿って少なくとも１つの距離プロファイルを決定するように適合されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態２７：前記幾何学情報は、以下の：少なくとも１つの第１表面と少なくとも１つの第２表面との間の少なくとも１つの空間角度についての情報；少なくとも１つの表面の少なくとも１つの曲率に関する情報；少なくとも２つの境界の間の少なくとも１つの距離に関する情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つの寸法に関する情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つの形状に関する情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つのボリュームに関する情報、から成るグループから選択された少なくとも１つの情報である、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態２８：前記幾何学的点配置は、少なくとも１つの第１表面と少なくとも１つの第２表面であると仮定され、前記幾何学情報は、前記少なくとも２つの表面間の少なくとも１つの空間角度に関する情報であり、前記照射パターンは、前記少なくとも１つの第１表面上の少なくとも１つの第１平面を画定するように適合された少なくとも１つの第１照射パターンと、前記少なくとも１つの第２表面上の少なくとも１つの第２平面を画定するように適合された少なくとも１つの第２照射パターンとを備え、前記評価装置は、前記照射特徴のそれぞれの位置を決定するように構成され、前記評価装置は、前記少なくとも１つの第１照射パターンに対応する反射パターンを含む第１平面と、前記少なくとも１つの第２照射パターンに対応する反射パターンを含む第２平面とを決定するように適合され、前記評価装置は、前記少なくとも１つの第１平面と前記少なくとも１つの第２平面との間の空間角度を決定するように適合されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態２９：前記幾何学的点配置は、少なくとも１つの第１境界と少なくとも１つの第２境界であると仮定され、前記幾何学情報は、前記少なくとも２つの境界の間の少なくとも１つのレンジに関する情報であり、前記照射パターンは、少なくとも１つの第１境界を画定するように適合された少なくとも１つの第１照射パターンと、少なくとも１つの第２境界を画定するように適合された少なくとも１つの第２照射パターンとを備え、前記評価装置は、前記照射特徴のそれぞれの位置を決定するように構成され、前記評価装置は、前記少なくとも１つの第１照射パターンに対応する前記反射パターンを含む第１境界、および前記少なくとも１つの第２照射パターンに対応する前記反射パターンを含む第２境界を決定するように適合され、前記評価装置（１２６）は、前記少なくとも２つの境界間の前記レンジを決定するように適合されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態３０：前記幾何学的点配置は、少なくとも１つの円筒面であると仮定され、前記幾何学情報は、少なくとも１つの半径と少なくとも１つの方向に関する情報であり、前記照射パターンは、少なくとも１つの円筒面を定義するように適合され、前記評価装置は、前記照射特徴のそれぞれの位置を決定するように構成され、前記評価装置は、少なくとも１つの照射パターンに対応する前記反射パターンを含む円筒面を決定するように適合され、前記評価装置は、少なくとも２つの境界の間のレンジを決定するように適合されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態３１：前記評価装置は、光セクションプロセスを使用することにより前記物体の少なくとも１つの縦方向座標を決定するように適合されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態３２：前記評価装置は、商信号

を導出することにより前記物体の前記縦方向座標を決定するように適合され、ここで、ｘは横方向座標、Ａ_２は、本質的中心情報を含む前記画像マトリックスの少なくとも１つの特徴の領域に対応し、Ａ_１は、本質的エッジ情報を含む前記画像マトリックスの特徴の領域に対応し、Ｉ（ｘ）は画像強度を表す、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態３３：前記照射特徴の少なくとも１つは少なくとも１つの点であり、Ａ_１は、前記対応する反射パターンの少なくとも１つの点の全半径を有する領域に対応し、Ａ_２は、前記対応する反射パターンの少なくとも１つの点の中心領域である、先行する実施形態によるレンジファインダ。

実施形態３４：前記光センサは、少なくとも１つのセンサ領域をそれぞれ有する少なくとも１つの縦方向光センサのアレイを備え、前記縦方向光センサのそれぞれは、前記反射パターンの反射光ビームによる前記センサ領域の照射に依存する方法で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように設計され、照射の総出力が同じであるとして、前記縦方向センサ信号は、前記センサ領域内の反射光ビームのビーム断面に依存し、前記評価装置は、前記縦方向センサ信号を評価することにより、前記物体の縦方向位置に関する情報の少なくとも１つの項目を生成するように設計されている、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態３５：前記光センサはピクセルの少なくとも１つのマトリックスを含む、先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態３６：前記幾何学情報を決定するために前記評価装置によって使用される深度情報を含む画像マトリックスのピクセルの量は、深度情報を含まない画像マトリックスのピクセル量の５０％未満、好ましくは２５％未満、より好ましくは５％未満である、先行する実施形態によるレンジファインダ。

実施形態３７：前記光センサが少なくとも１つのＣＭＯＳセンサを含む、先行する実施形態のうちのいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態３８：前記レンジファインダが少なくとも１つの転送装置を含む、先行する実施形態のうちのいずれか１つによるレンジファインダ。

実施形態３９：少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つの幾何学情報を決定する方法であって、以下のステップ：
−少なくとも１つの照射源を使用して少なくとも１つの照射パターンを生成し、傾斜角の下で前記照射パターンによって前記物体を照射する；
−前記物体から生ずる少なくとも１つの反射パターンによる、少なくとも１つの光センサの少なくとも１つの感光領域の照射に応答して、少なくとも１つの画像マトリックスを生成する；
−前記反射パターンに少なくとも１つの幾何学的点配置が存在すると仮定して、前記画像マトリックスを評価することにより、前記反射パターンから幾何学情報を決定する、
を含む方法。

実施形態４０：レンジファインダに関する先行する実施形態のいずれか１つによるレンジファインダの使用であって、使用目的が：ＤＩＹ用途；建設用途；交通技術における位置測定；計画用途；物流用途；追跡用途；写真用途；ロボット工学用途；品質管理用途；製造用途、からなる群から選択された使用目的のためのレンジファインダの使用。

本発明のさらなる任意の詳細および特徴は、従属請求項とともに以下の好ましい例示的な実施形態の説明から明らかである。この文脈で、特定の特徴が、独立したやり方で、または他の特徴との組み合わせで実装することができる。本発明は、例示的な実施形態に限定されない。例示的な実施形態は、図に概略的に示されている。個々の図における同一の参照番号は、同一の要素または同一の機能を備えた要素、または機能に関して互いに対応する要素を指す。

具体的には、図では：
図１は本発明によるレンジファインダの実施形態を示す図； 図２Ａ〜２Ｄは幾何学情報の実施形態を示す図； 図３Ａ〜３Ｃは、パターン化された画像マトリックスからのパターン化されていない画像マトリックスの減算を示す図； 図４Ａ〜４Ｃは、画像マトリックス内の少なくとも１つの特徴の位置特定および識別を示す図； 図５Ａ〜５Ｃは、距離プロファイルを決定する異なる実施形態を示す図； 図６Ａ〜６Ｆは、距離プロファイルの評価例を示す図； 図７は、傾斜角に依存しない角度情報の決定を示す図； 図８は、傾斜角に依存しないレンジ情報の決定を示す図である。

図１では、少なくとも１つの物体１１２に関する少なくとも１つの幾何学情報を決定するためのレンジファインダ１１０の実施形態の概略図が示されている。物体１１２は、少なくとも１つの壁および／または少なくとも１つの開口部および／または少なくとも１つのエッジおよび／または少なくとも１つのボリュームおよび／または少なくとも１つの特徴的形状および／または少なくとも１つの建築構成要素および／または少なくとも１つの家具および／または少なくとも１つのラッピングおよび／または少なくとも１つの凸状の幾何学形状および／または少なくとも１つの小包および／または少なくとも１つのパッケージおよび／または少なくとも１つの缶および／または少なくとも１つの容器および／または少なくとも１つの封入物を含み得る。

レンジファインダ１１０は、少なくとも１つの照射源１１４を含む。照射源１１４は、少なくとも１つの照射パターン１１６を生成するように適合されている。照射源１１４は、傾斜角の下で照射パターン１１６で物体１１２を照射するように適合されている。レンジファインダ１１０は、少なくとも１つの感光領域１２９を有する少なくとも１つの光センサ１１８を備えている。光センサ１１８は、物体１１２から生じる少なくとも１つの反射パターン１２４によるその感光領域の照射に応じて、例えば図４ＡからＣに示される少なくとも１つの画像マトリックス１２２を生成するように設計されている。レンジファインダ１１０は、少なくとも１つの幾何学的点配置１２８が反射パターン１２４に存在すると仮定して画像マトリックス１２２を評価することにより、反射パターン１２４から物体１１２に関する幾何学情報を決定するように構成された少なくとも１つの評価装置１２６を備えている。

レンジファインダ１１０は、少なくとも１つの光学センサ部品、例えば少なくとも１つの転送装置１３０を備えてよい。レンジファインダ１１０は携帯型であってもよい。レンジファインダ１１０は、ユーザが物体１１２、例えば少なくとも１つの壁および／または少なくとも１つのエッジなど、に向けることができるハンドヘルド装置であってもよい。レンジファインダ１１０は、照射源１１４、光センサ１１８、および評価装置１２６のうちの１つまたは複数を収容する少なくとも１つのハウジングを備えることができる。ハウジングは、輸送または測定中の落下または衝突による損傷を考慮して、照射源１１４および／または光センサ１１８および／または評価装置１２６を保護するように適合されてよい。レンジファインダ１１０は、幾何学情報および／または追加情報、例えば、可能な幾何学的点配置のリストおよび／または反射パターンと幾何学的点配置のマッチングの結果を、ユーザに表示するように適合された少なくとも１つの表示装置１３２を備えてもよい。レンジファインダ１１０は、少なくとも１つのボタン、タッチディスプレイ、音声コントロールなどの、ユーザがデータを入力し、および／またはレンジファインダ１１０を制御し、および／またはレンジファインダ１１０の電源を入れおよび／または切り、および／または照射源１１４の少なくとも１つの特性を調整し、および／または幾何学的点配置１２８を選択する、少なくとも１つのユーザインターフェースを備えてもよい。レンジファインダは、コンピュータまたは携帯電話などのさらなるデバイスへのインターフェースを備えてもよい。インターフェースは無線インターフェースでもよい。レンジファインダ１１０は、少なくとも１つの電源、例えば充電式電源を備えてもよい。

幾何学情報は、以下の：少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つのレンジ情報；少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つの空間情報；少なくとも１つの物体に関する少なくとも１つの角度情報、うちの少なくとも１つを含んでよい。幾何学情報は、物体の少なくとも１つの点とレンジファインダの間の少なくとも１つの距離を意味し得る。距離は、縦方向座標であっても、物体の縦方向座標の決定に寄与するものでもよい。レンジ情報は、以下の：物体のレンジに関する情報；物体の寸法に関する情報；物体の寸法に関する情報；物体と少なくとも１つの他の物体との間の距離に関する情報；物体の２つの部分間の距離に関する情報、からなる群から選択される少なくとも１つの情報を含むことができる。角度情報は、少なくとも１つの空間角度、例えば、物体の少なくとも２つの壁または少なくとも２つのエッジ間の少なくとも１つの角度に関する情報を含んでよい。図２Ａから２Ｄは、幾何学情報の例を示している。例えば、図２Ａは、レンジ情報の測定、特に物体１１２の幅を示している。図２Ｂは、物体１１２の２つの部分間の角度などの角度情報の測定を示している。図２Ｃは、距離の測定を示している。図２Ｄは、レンジ情報、特に開口部などの２つの物体１１２間の距離の測定を示す。追加的にまたは代替的に、レンジファインダ１１０は、物体１１２および／または物体１１２の少なくとも一部の位置および／または向きに関する１つまたは複数の他の情報項目を決定するように適合され得る。一例として、さらに、物体１１２および／または物体１１２の少なくとも一部の少なくとも１つの横方向座標が決定されてよい。したがって、幾何学情報は、物体１１２および／または物体１１２の少なくとも一部の少なくとも１つの縦方向座標を示してよい。追加または代替として、物体１１２の位置は、物体１１２および／または物体１１２の少なくとも一部の少なくとも１つの横方向座標を示してよい。追加的にまたは代替的に、幾何学情報は、空間内の物体１１２の向きおよび／またはレンジファインダ１１０の向きに関する物体１１２の少なくとも１つの方向情報を暗してよい。

レンジファインダ１１０は、照射パターン１１６がレンジファインダ１１０から、特にハウジングの少なくとも１つの開口部から、レンジファインダ１１０の光軸１３４に沿っておよび／または平行に、物体１１２に向かって伝播するように、構成されてよい。この目的のために、レンジファインダ１１０は、光軸１３４に沿ってまたは平行に伝播するように、照射パターン１１６を偏向させるための少なくとも１つの反射要素、好ましくは少なくとも１つのプリズムを備えてよい。具体的には、照射源１１４は、少なくとも１つのレーザおよび／またはレーザ源を備えてもよい。半導体レーザなど、さまざまなタイプのレーザを使用できる。追加的にまたは代替的に、ＬＥＤおよび／または電球などの非レーザ光源を使用してもよい。照射パターン１１６は、複数の特徴１３６を含むことができる。照射パターン１１６は、周期的または非周期的特徴の配置を含んでよい。照射パターン１１６は、以下の：少なくとも３つの点；少なくとも４つの点；少なくとも１つの線；平行線または交差線のような少なくとも２つの線；少なくとも１つの点と１つの線、からなる群から選択される少なくとも１つの照射特徴を含むことができる。例えば、照射源は、点群を生成および／または投影するように適合されてもよい。照射源１１４は、少なくとも１つの光プロジェクタ；少なくとも１つのデジタル光処理（ＤＬＰ）プロジェクタ；少なくとも１つのＬＣｏＳプロジェクタ；少なくとも１つの空間光変調器；少なくとも１つの回折光学素子；発光ダイオードの少なくとも１つのアレイ；少なくとも１つのレーザ光源アレイ、のうちの１つ以上を備えてもよい。照射源１１４は、照射パターンを直接生成するように適合された少なくとも１つの光源を備えもよい。例えば、図１に示される実施形態では、照射源１１４は、少なくとも１つのラインレーザなどの少なくとも１つのレーザ源を備えてよい。ラインレーザは、物体に１つのレーザライン、例えば水平または垂直なレーザラインを送るように適合されていてもよい。照射源１１４は、複数のラインレーザを備えてもよい。例えば、照射源１１４は、照射パターン１１６が少なくとも２つの平行または交差する線を含むように配置され得る少なくとも２つのラインレーザを含み得る。ラインレーザに加えてまたはその代わりに、照射源１１４は、照射パターン１１６が複数の線および点を示すことができるように、点群を生成するように適合された少なくとも１つの光プロジェクタを含み得る。照射源１１４は、照射源によって生成された少なくとも１つの光ビームから照射パターン１１６を生成するように、適合された少なくとも１つのマスクを備えてよい。照射パターン１１６は、少なくとも１つの方向に囲まれた少なくとも１つの特徴１３６を含むことができる。

具体的には、照射源１１４は、５００ｎｍから７８０ｎｍ、最も好ましくは６５０ｎｍから７５０ｎｍ、または６９０ｎｍから７００ｎｍの可視スペクトル範囲の特徴を含む照射パターン１１６を生成するように適合され得る。具体的には、照射源１１４は、赤外線スペクトル範囲、具体的には、７８０ｎｍから３．０マイクロメートルの範囲、最も好ましくは７８０ｎｍから１０００ｎｍの範囲の特徴を含む照射パターン１１６を生成することができる。

具体的には、照射源１１４は、可視スペクトル範囲の１つの波長および赤外線スペクトル範囲の１つの波長を使用するなど、２つの異なる波長で照射パターン１１６を生成するように適合され得る。具体的には、照射源１１４は、第１の波長を使用することにより照射パターン１１６の第１の部分を生成し、第２の波長を使用することにより照射パターン１１６の第２の部分を生成することができる。具体的には、照射源１１４は、２つの別個のレーザダイオードおよび／または２つの別個の回折光学素子を備えてよい。具体的には、照射源１１４は、空間的に２つの照射源に分離され得る。具体的には、照射パターン１１６の可視部分は、ユーザをガイドし、および／または少なくとも１つの物体の測定に使用され得る一方、照射パターン１１６の赤外線部分は、少なくとも１つの物体の測定に使用され得る。

感光領域１２０は、具体的に光センサ１１８の表面に配置されてよい。しかし、他の実施形態も実現可能である。一例として、光センサ１１８は、ピクセル化光学装置の一部でもよく、ピクセル化光学装置を構成してもよい。一例として、光センサ１１８は、ピクセルのマトリックスを有し各ピクセルが感光領域を形成する、少なくとも１つのＣＣＤおよび／またはＣＭＯＳ装置の一部であるか、またはそれを構成することができる。

画像マトリックス１２２は、１つ以上の行および１つ以上の列を有する矩形マトリックスであってもよく、またはそれを含んでもよい。行と列は、具体的に矩形に配置することができる。ただし、非矩形の配置など、他の配置も実現可能であることが概説される。一例として、要素が中心点の周りに同心円または楕円で配置される円形の配置も実現可能である。たとえば、マトリックスはピクセルの単一行である場合がある。その他の配置も可能である。画像マトリックス１２２は、ピクセルマトリックスのピクセルによって決定されるサブ画像から構成される画像コンテンツを有することができる。画像マトリックス１２２は、列および行を含むことができる。画像マトリックス１２２の使用は、複数の利点と利益を提供する。したがって、例えば、物体１１２の縦方向座標を決定することに加えて、画像マトリックス１２２の使用により、物体１１２の横方向位置を決定することが可能になる。

光センサ１１８は、紫外線、可視、または赤外線スペクトル範囲の１つまたは複数で感光性であり得る。具体的には、光センサ１１８は、赤外線スペクトル範囲、具体的には７８０ｎｍから３．０マイクロメートルの範囲、および／または、可視スペクトル範囲、具体的には３８０ｎｍから７８０ｎｍの範囲で感光性であり得る。具体的には、光センサ１１８は、シリコンフォトダイオードが７００ｎｍから１０００ｎｍの範囲で特に適用可能な近赤外線領域の部分で感光性であり得る。

具体的には、光センサ１１８は、ＣＣＤセンサ要素、ＣＭＯＳセンサ素子、フォトダイオード、フォトセル、光伝導体、フォトトランジスタ、またはそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの要素であってもよく、またはそれを含んでもよい。他の任意のタイプの感光要素を使用してもよい。感光性要素は、一般に、完全にまたは部分的に無機材料でできていてもよく、および／または完全にまたは部分的に有機材料でできていてもよい。例えば、市販のフォトダイオード、例えば無機半導体フォトダイオードなどの１つ以上のフォトダイオードが使用され得る。光センサは、独立した光センサから構成された少なくとも１つのマトリックスを備えてよい。したがって、無機フォトダイオードのマトリックスを構成することができる。しかしながら代替的に、ＣＣＤ検出器チップなどのＣＣＤ検出器、および／またはＣＭＯＳ検出器チップなどのＣＭＯＳ検出器のうちの１つまたは複数などの市販のマトリックスを使用することができる。

レンジファインダ１１０は、センサアレイを形成するか、センサアレイの一部であり得る複数の光センサ１１８を備えてよい。したがって、一例として、レンジファインダは、ｍ行およびｎ列を有する矩形アレイなどの光センサ１１８のアレイを備えてもよく、ここで、ｍ，ｎは独立して正の整数である。好ましくは、複数の列および複数の行が与えられる、すなわち、ｎ＞１，ｍ＞１である。したがって、一例として、ｎは２〜１６またはそれより大きくあり得、ｍは２〜１６またはそれより大きくあり得る。好ましくは、行数と列数の比は１に近い。一例として、ｎとｍは、ｍ／ｎ＝１：１，４：３，１６：９を選択するなどして、０．３≦ｍ／ｎ≦３になるように選択することができる。一例として、配列は、ｍ＝２，ｎ＝２またはｍ＝３，ｎ＝３などを選択するなどして、等しい数の行および列を有する正方配列であってもよい。

上記で概説したように、画像マトリックス１２２は、具体的には、少なくとも１つの行、好ましくは複数の行、および複数の列を有する矩形マトリックスとすることができる。例として、行と列は基本的に直角に向けられる。広範囲の視野を提供するために、マトリックスは、具体的には、少なくとも１０行、好ましくは少なくとも５０行、より好ましくは少なくとも１００行を有することができる。同様に、マトリックスは少なくとも１０列、好ましくは少なくとも５０列、より好ましくは少なくとも１００列を有してもよい。マトリックスは、少なくとも５０個の光センサ１１８、好ましくは少なくとも１００個の光センサ１１８、より好ましくは少なくとも５００個の光センサ１１８を含むことができる。マトリックスは、マルチメガピクセル範囲内のピクセル数を含んでもよい。しかし、他の実施形態も実現可能である。したがって、上記で概説したように、軸回転対称性を期待する構成では、ピクセルとも呼ばれるマトリックスの光センサ１１８の円形配置または同心配置が好ましい場合がある。したがって、上記で概説したように、軸回転対称が期待される構成では、ピクセルとも呼ばれるマトリックスの光センサ１１８の円形配置または同心配置が好ましい。

少なくとも１つの評価装置１２６は、多数のコンピュータコマンドを含むソフトウェアコードが格納された少なくとも１つのデータ処理装置を含むことができる。評価装置１２６は、挙げられた操作の１つ以上を実行するための１つ以上のハードウェア要素を提供されてもよく、および／または、挙げられた操作の１つ以上を実行するためのソフトウェアをその上で実行する１つ以上のプロセッサを提供されてもよい。

レンジファインダ１１０は、少なくとも１つの非パターン化画像マトリックス１３８を決定するように適合され得る。評価装置１２６は、非パターン化画像マトリックス１３８を使用して、画像マトリックス１２２から周囲光による影響を除去するように適合され得る。例えば、レンジファインダ１１０は、非パターン化画像マトリックス１３８として示される、非アクティブな照射源を有する少なくとも１つの画像マトリックスを、決定および／または記録するように適合され得る。非パターン化画像マトリックス１３８は、反射パターン１２４に応答して画像マトリックス１２２が生成される後または前の最小時間内に、決定および／または記録され得る。反射パターン１２４に応じた非パターン化画像マトリックス１３８および画像マトリックス１２２は、交互に生成されてもよい。非パターン化画像マトリックス１３８および反射パターン１２４に応じた画像マトリックス１２２は、数回生成されてもよく、および／または平均化されてもよく、および／または、例えば強い周囲光のような困難な照射状況の場合に、より短いまたはより長い記録時間を使用して記録されてもよい。評価装置１２６は、反射パターンに応答して生成された画像マトリックス１２２から非パターン化画像マトリックス１３８を減算するように適合されてもよい。非パターン化画像マトリックス１３８は、反射パターンに応じた画像マトリックス１２２の生成位置と比較してレンジファインダ１１０と同じ位置に位置するように決定されてもよい。図３Ａは、不活性レーザによる測定と活性レーザによる測定の間のレンジファインダ１１０の動きがある場合の、画像マトリックス１２２からの非パターン化画像マトリックス１３８の減算を概略的に示している。このように、画像マトリックスの移動減算の場合、周囲光による影響の除去が不完全になる。評価装置１２６は、非パターン化画像マトリックス１３８と反射パターンに応答して生成された画像マトリックス１２２の決定の間の動きを再構成および／または考慮するように適合され得る。したがって、図３Ｂに示すように、評価装置は、円として描かれた両方の画像マトリックス内の特徴的な点または領域を識別するように適合され、そして、非パターン化画像マトリックス１３８の少なくとも１つの特徴を、画像マトリックス１２２の対応する特徴と照合するように適合される。評価装置は、一致した特徴が整列するように、非パターン化画像マトリックス１３８を変位させるように適合されてもよい。図３Ｃは、整列された非パターン化画像マトリックス１３８と画像マトリックス１２２の減算を示している。

評価装置１２６は、画像マトリックス１２２内の少なくとも１つの特徴１３６を位置特定および／または識別するように適合され得る。図４Ａから４Ｃは、画像マトリックス１２２内の少なくとも１つの特徴１３６の位置特定および識別を示す。反射パターン１２４は、照射パターン１１６の少なくとも１つの特徴に対応する少なくとも１つの特徴１３６を含むことができる。反射パターン１２４は、照射パターン１１６と比較して、少なくとも１つの歪んだパターンを含むことができ、ここで、該歪みは、オブジェクト１１２の表面特性など、オブジェクト１１２の距離に依存する。評価装置１２６は、画像マトリックス１２２内の潜在的な幾何学的点配置１２８を探索するように適合され得る。評価装置１２６が少なくとも１つの幾何学的点配置１２８を選択するように適合されてもよいし、および／または、ユーザが少なくとも１つの幾何学的点配置１２８を選択してもよい。評価装置１２６は、画像マトリックス１２２と選択された幾何学的点配置１２８を検索および／または比較し、そして、画像マトリックス１２２内の幾何学的点配置１２８を位置特定するように適合され得る。例えば、図４Ａに示されるように、評価装置１２６は、画像マトリックス１２２の各列において、それぞれのピクセルの照射を示す最高のピクセル値を有する少なくとも１つのピクセルを決定することができる。一例として、ピクセル１４０は、ｘ方向の第６列で識別される。評価装置１２６は、ピクセルのマトリックスの各列について、最高ピクセル値に依存する少なくとも１つの閾値を決定するように適合され得る。各列の評価の方向は矢印で示されている。閾値は、最高ピクセル値の０．５倍から最高ピクセル値の０．９９倍までの値であってよい。たとえば、閾値は最高ピクセル値の０．９５倍であり得る。評価装置１２６は、各列において、それぞれの閾値以上のピクセル値を有するピクセルを決定するように適合され得る。評価装置１２６は、それぞれの閾値以上のピクセル値を有するピクセルを各列でマークするように適合され得る。図４Ｂは、それぞれの閾値以上のピクセルのみを含む画像マトリックス１２２のバイナリ画像マトリックスを示す。さらに、評価装置１２６は、選択された幾何学的点配置が存在すると仮定して、各列において、疑わしい、特に曖昧なピクセル値を選択解除および／または画離および／または除去するように適合され得る。例えば、図４Ａから４Ｃに示される例では、幾何学的点配置１２８は水平線であり得る。図４Ｂに示すように、画像マトリックスは、列のしきい値以上の１つ以上のピクセルが含まれている。評価装置１２６は、さらなる検討からすべての曖昧なピクセルを選択解除および／または画離および／または除去するように適合され得る（図４Ｃを参照）。評価装置は、ピクセル強度間を補間して、精度をさらに向上させ、最大値の可能性のある位置を識別するように適合されてよい。

幾何学的点配置１２８は、以下の：少なくとも１つの平面；少なくとも１つの直線；少なくとも１つの境界；なくとも１つのエッジ、からなる群から選択される少なくとも１つの配置であり得る。評価装置１２６は、少なくとも１つの記憶装置を備えてよい。記憶装置は、少なくとも１つのデータバンクおよび／または潜在的に可能な幾何学的点配置のルックアップテーブルを備えてもよい。幾何学的点配置１２８は、ユーザおよび／または評価装置によって選択され得る。例えば、ユーザは、少なくとも１つの特定の幾何学的点配置が反射パターンに存在すると想定される少なくとも１つの特定のモードを選択してもよい。例えば、ユーザは、評価装置が少なくとも１つのエッジが反射パターンに存在すると仮定する「エッジモード」を選択してもよい。線モード、曲率モード、幅モード、角度モード、物体寸法モード、物体タイプモードなどの他のモードも実現可能である。追加的にまたは代替的に、評価装置１２６は、反射パターン１２４を分析し、そして、少なくとも１つの幾何学的点配置１２８、例えば、最も一致する配置を決定および／または提案および／または選択するように適合され得る。評価装置１２６は、最適な幾何学的点配置を決定するように適合され得る。

評価装置１２６は、少なくとも１つの横軸、例えばｘ軸に沿っておよび／またはｙ軸に沿って少なくとも１つの距離プロファイルを決定するように適合され得る。例えば、評価装置１２６は、光セクションプロセスを使用することにより物体１１２の縦方向座標を決定するように適合され得る。評価装置１２６は、画像マトリックス１２２の位置特定および／または識別された特徴の各々の線高さから縦方向座標を決定するように適合され得る。評価装置１２６は、画像マトリックス１２２の位置特定および／または識別された特徴のそれぞれについて、高さ位置ｈを決定するように適合され得、ここで該ｈは画像マトリックス１２２のｙ位置に対応し、これは画像マトリックス１２２の行に対応し、そして、角度αに対応し、これは画像マトリックス１２２のｘ位置に対応し、画像マトリックス１２２の列に対応する角度である。評価装置１２６は、

から距離ｚを決定するように適合されてよい、ここで、ｈ_∞は無限距離にある物体の画像マトリックスの線の高さに対応し、ｃ_０は定数である。図５Ａは、図４Ａ〜Ｃに示した例えば角度αの関数としての高さ位置を示している。破線１４２はｈ_∞を示している。評価装置１２６は、列ごとにｚを決定し、ｘ軸に沿った距離プロファイルを決定するように適合され得る。評価装置１２６は、

によってｘ成分を決定することにより物体の位置を決定するように適合され得る。ｙ成分はエピポーラ平面内に広がることがあり、照射源、任意の転送装置、センサ要素の相対位置に依存することがある。評価装置１２６は、縦方向座標ｚを列ごとに決定し、ｘ軸に沿った距離プロファイルを決定するように適合され得る。

図５Ｂおよび５Ｃは、少なくとも１つの横軸に沿った少なくとも１つの位置での縦方向座標ｚの決定のさらなる実施形態を示す。評価装置１２６は、商信号

を導出することにより物体１１２の縦方向座標ｚを決定するように適合されてよく、ここでｘは横方向座標であり、Ａ_１およびＡ_２は画像マトリックス１２２における反射パターン１２４の異なる領域であり、およびＩ（ｘ）は画像強度を示す。レンジファインダ１１０は、少なくとも１つの転送装置１３０を備えてよく、光センサ１１８は、転送装置１３０の焦点距離に配置されてよい。照射パターン１１６は、少なくとも１つの特徴を含ことができ、該特徴は反射パターン１２４の対応する特徴が画像マトリックス１２２内でセグメント化されるように、設計および配置される。Ａ_２は、本質的中心情報を含む画像マトリックス１２２内の特徴の領域に対応し得るのに対し、Ａ_１は、本質的エッジ情報を含む領域に対応し得る。好ましくは、中心情報は、１０％未満、より好ましくは５％未満のエッジ情報の割合を有し、最も好ましくは、中心情報はエッジコンテンツを含まない。エッジ情報は、特徴全体の情報、特に中心およびエッジ領域からの情報を含んでよい。エッジ情報は、１０％未満、好ましくは５％未満の中心情報の割合を有し、より好ましくは、エッジ情報は中心コンテンツを含まない。少なくとも１つの特徴領域が、それが中心または中心付近にあり、本質的中心情報で構成されている場合、Ａ_２として決定および／または選択され得る。少なくとも１つの特徴領域が、それが特徴の中心領域からエッジ領域にさらに外側に広がる領域からの少なくとも一部を含む場合、Ａ_１として決定および／または選択され得る。画像マトリックス１２２において、各列は、中心領域の強度の中心情報と、中心領域から特徴のさらに外側に広がる領域からの強度のエッジ情報とを含むことができる。画像マトリックス１２２では、各列は、中心領域における強度の中心情報と、特徴の中心領域からエッジ領域にさらに外側に広がる領域からの強度のエッジ情報を含むことができる。

図５Ｂは、照射パターン１１６が１つ以上の点を示し得る例を示している。Ａ_１は、対応する照射パターン１１６内の少なくとも１つの点を示す、対応する反射パターン１２４の点の完全な半径を有する領域に対応し得る。Ａ_２は、対応する照射パターン１１６内の少なくとも１つの点を示す、対応する反射パターン１２４の点の中心領域であり得る。中心領域は一定値であってよい。中心領域は、完全な半径と比較してある半径を有する場合がある。例えば、中心領域は、全半径の０．１から０．９の半径、好ましくは全半径の０．４から０．６の半径を有してよい。

商ｑは、さまざまな手段を使用して決定することができる。一例として、商を導出するためのソフトウェア手段、商を導出するためのハードウェア手段、またはその両方を使用することができ、評価装置に実装され得る。したがって、評価装置１２６は、一例として、少なくとも１つの除算器を備えてもよく、該除算器は商を導出するように構成される。除算器は、ソフトウェア分割装置またはハードウェア分割装置の一方または両方として完全にまたは部分的に具体化されてよい。

評価装置１２６は、縦方向座標を決定するために商信号ｑと縦方向座標との間の少なくとも１つの所定の関係を使用するように構成されてよい。所定の関係は、経験的関係、半経験的関係、および分析的に導出された関係のうちの１つまたは複数であり得る。評価装置１２６は、ルックアップリストまたはルックアップテーブルなどの所定の関係を格納するための少なくとも１つのデータ記憶装置を備えてよい。評価装置１２６は、縦方向座標ｚを列ごとに決定し、ｘ軸に沿った距離プロファイルを決定するように適合され得る。商信号の決定および評価に関しては、２０１６年１０月１７日に出願されたＥＰ１６１９９３９７．７が参照され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

図５Ｃは、光センサ１１８が、それぞれ少なくとも１つのセンサ領域１４８を有する縦方向光センサ１４６の少なくとも１つのアレイを備えてよく、該縦方向光センサ１４６のそれぞれは、反射パターン１２４の反射光ビームによるセンサ領域１４８の照射に依存する方法で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように設計され得る、実施形態を示す。照射の総出力が同じであるとすると、縦方向センサ信号は、センサ領域１４８の反射光ビームのビーム断面に依存し得る。評価装置１２６は、縦方向センサ信号を評価することにより、物体１１２の縦方向位置に関する情報の少なくとも１つの項目を生成するように設計されてよい。光センサ１１８の設計および実施形態に関して、例えば、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１、またはＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１を参照することができる。評価装置は、縦方向座標ｚを列ごとに決定し、ｘ軸に沿って距離プロファイルを決定するように適合されてよい。

評価装置１２６は、決定された距離プロファイルを評価するように適合され得る。特に、評価装置１２６は、距離プロファイルから物体１１２の位置、特に少なくとも１つの横方向座標ｘおよび／またはｙに沿った特定の位置における縦方向座標ｚを決定し、および／または空間角度および／または物体１１２の幅などのレンジを決定するように適合され得る。評価装置１２６は、画像マトリックス１２２が、例えば少なくとも１つの平面および／または少なくとも１つの線形、湾曲、または円筒の形状、および／または少なくとも１つの線形エッジなどの、少なくとも１つの幾何学的点配置１２８を含むと仮定して、距離プロファイルを評価するように適合され得る。特に、評価装置１２６は、距離プロファイルを線、特に直線まで縮小するように適合され得る。図６Ａ〜Ｆは、距離プロファイルの評価を示している。評価装置１２６は、以下のアルゴリズムを実行するように適合され得る：
ａ）距離プロファイルの点数Ｐから２つの点ｐ_ｉ，ｐ_ｊを選択する；
ｂ）これらの点を線Ｌで接続する；
ｃ）Ｐのすべての点について、Ｌまでの最短距離ｄ_ｉを決定する；
ｄ）品質

を決定する；
ｅ）Ｇを、事前決定または事前定義された閾値などの閾値と比較し、Ｇが閾値を下回る場合、ステップａ）からｄ）を繰り返し、ＧがＬ以上である場合、対応するＬ＝Ｌ_ｍａｘを格納する；
ｆ）すべての点

を

定数ｃ∈（０，１）でマークし；マークされた点は量

Ｍ⊂Ｐで記述される；
ｇ）最大接続量Ｍ＊を

で選択する；
ｈ）ＭからＭ＊の一部であるすべての点を削除し、Ｍが空になるまでステップａ）からｇ）を繰り返す。

ステップａ）〜ｃ）を図６Ａに示す。具体的には、ランダムに選択された２つの点は線Ｌで接続されている。図６Ｂは、最大品質Ｇを持つラインＬｍａｘの評価を示している。図６Ｃは、有限の反復回数内で決定されたＬｍａｘを示している。図６Ｄは、Ｌｍａｘに近いまたはＬｍａｘに近いすべての点をマークし、最大接続量Ｍ^＊を選択し、Ｍ^＊の一部であるすべての点を削除した後の距離プロファイルを示している。図６Ｅは、さらなる反復ステップ後の距離プロファイルの残りの点を示している。図６Ｆは結果、つまり距離プロファイルに最も一致する決定されたラインを示している。

評価装置１２６は、評価された距離プロファイルから物体１１２の位置、特に、少なくとも１つの横方向座標ｘおよび／またはｙに沿った特定の位置での縦方向座標、および／または空間角度、および／または距離プロファイルからのレンジを決定するように、適合され得る。図７は、傾斜角に依存しない角度情報の決定を示している。照射パターン１１６は、少なくとも３つの照射点などの少なくとも３つの照射特徴を含むことができる。照射特徴は、物体１１２上に少なくとも１つの平面を形成するように配置されてよい。照射特徴は、互いに対して互い違いになるように配置される。照射特徴は、１つの直線で接続できないように配置されている。評価装置１２６は、画像マトリックス１２２を評価することにより、物体上の照射特徴のそれぞれの位置、特に（ｘ，ｙ，ｚ）を決定するように構成され得る。評価装置１２６は、物体１１２上の少なくとも１つの平面を決定するように適合され得る。評価装置１２６は、照射点の位置から平面の法線ベクトルを決定するように適合され得る。評価装置１２６は、

から法線ベクトル

を決定するように適合されてもよい。ここで、（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）は、少なくとも３つの照射特徴の決定された位置である。例えば、図７の実施形態では、照射パターン１１６は、例えば、平行線として配置された実線パターンと点線パターンを含む。幾何学情報は、少なくとも１つの第１表面１５０と少なくとも１つの第２表面１５２との間の空間角度に関する情報であってよい。照射源１１４は、少なくとも３つの第１照射特徴を含む少なくとも１つの第１照射パターンと、少なくとも３つの第２照射特徴を含む少なくとも１つの第２照射パターンを生成するように適合され得る。図７では、第１照射パターンは、第１表面１５０に見える照射パターン１１６の一部であり、第２照射パターンは、第２表面１５２に見える照射パターン１１６の一部である。例えば、第１表面１５０および第２表面１５２のそれぞれにおいて、点線パターンの少なくとも２つの点および実線パターンの少なくとも１つの点は、物体上の少なくとも１つの平面を形成する。評価装置１２６は、第１表面１５０および第２表面１５２のそれぞれの３点の位置を決定し、平面の法線ベクトル

を決定するように適合され得る。

照射源１１４は、第１照射パターンで第１表面１５０を照射し、第２照射パターンで第２表面１５２を照射するように適合され得る。３つの第１照射特徴は、第１表面１５０上に第１平面を形成してよく、３つの第２照射特徴は、第２表面１５２上に第２平面を形成してよい。評価装置１２６は、照射特徴のそれぞれの位置を決定するように構成され得る。評価装置１２６は、第１平面と第２平面との間の空間角度を決定するように適合され得る。評価装置１２６は、第１表面１５０の第１法線ベクトル

および第２表面１５２の少なくとも１つの第２法線ベクトル

を決定するように適合され得る。評価装置１２６は、

から空間角度を決定するように適合されてよい。

照射パターン１１６は、少なくとも２つの異なる波長を有する少なくとも２つの特徴を備えてよい。例えば、第１波長は可視範囲内にあってもよく、ユーザをガイドすること、幾何学情報を決定することの双方に使用されてよい。第２波長は、赤外線範囲などの不可視範囲にあってもよく、幾何学情報を決定するために使用されてよい。ただし、この２番目の波長はユーザには見えないため、ユーザを邪魔したり混乱させたりすることはない。照射パターン１１６の少なくとも１つの第１の特徴は、可視範囲の波長を有してよく、照射パターンの少なくとも１つの第２の特徴は、赤外線範囲の波長を有してよい。照射源１１４は、少なくとも２つの異なる波長を有する少なくとも１つの光ビームを生成するように適合された少なくとも２つの光源、および／または少なくとも２つの異なる波長を有する少なくとも１つの光ビームを生成するように適合された少なくとも１つの光源を備えてよい。例えば、図７の実施形態では、第１の特徴は、少なくとも１つの線照射が物体１１２上に可視範囲で生成されるように、少なくとも１つの実線パターンを含み得、一方、第２の特徴は、少なくとも１つの点線照射が赤外線範囲で生成されるように、少なくとも１つの点線パターンを含み得る。そのような照射パターンは、物体上の低減された照射パターンの視認性、および物体１１２に対するレンジファインダ１１０の位置決めの簡素化を可能にする。

図８は、例えば物体１１２の幅ｄなど、傾斜角とは無関係のレンジ情報の決定を示している。照射パターン１１６は、少なくとも４つの照射特徴、例えばｐ_１，ｐ_２，ｑ_１およびｑ_２を含むことができる。照射特徴は、幅ｄが照射特徴によって境界付けられ得るように配置され得る。図８ではｑ_１およびｐ_１であるが、少なくとも２つの照射特徴がレンジの第１境界に配置され、図８ではｑ_２およびｐ_２であるが、少なくとも２つの照射特徴がレンジの第２境界に配置される。評価装置１２６は、照射特徴ｑ_１およびｐ_１を接続する第１の線Ｌ_１と、照射特徴ｑ_２およびｐ_２を接続する第２の線Ｌ_２とを決定するように適合され得る。評価装置は、幅ｄに対応する第１の線Ｌ_１と第２の線Ｌ_２との間の距離を決定するように適合されてよい。

１１０ レンジファインダ
１１２ 物体
１１４ 照射源
１１６ 照射パターン
１１８ 光センサ
１２０ 感光領域
１２２ 画像マトリックス
１２４ 反射パターン
１２６ 評価装置
１２８ 幾何学的点配置
１３０ 転送装置
１３２ 表示装置
１３４ 光軸
１３６ 特徴
１３８ 非パターン化画像マトリックス
１４０ ピクセル
１４２ 線
１４４ 矢印
１４６ 縦方向光センサ
１４８ センサ領域
１５０ 第１表面
１５２ 第２表面
引用文献
ＵＳ７，８５５，７７８Ｂ２
ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１
ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１
ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１
ＥＰ１６１９９３９７．７
ＵＳ２００８／２４０５０２Ａ１
ＵＳ２０１０／０１１８１２３Ａ１
ＵＳ２００２／０７５４７１Ａ１
ＵＳ２００８／１０６７４６Ａ１
ＵＳ２０１６／３７７４１７Ａ１

Claims (18)

1. 少なくとも１つの物体（１１２）に関する少なくとも１つの幾何学情報を決定するためのレンジファインダ（１１０）であって、
   −少なくとも１つの照射パターン（１１６）を生成するように適合された少なくとも１つの照射源（１１４）であって、傾斜角の下で照射パターン（１１６）によって物体（１１２）を照射するように適合された照射源（１１４）と；
   −少なくとも１つの感光領域（１２０）を備えた少なくとも１つの光センサ（１１８）であって、前記物体（１１２）から生じる少なくとも１つの反射パターンによるその感光領域の照射に応じて、少なくとも１つの画像マトリックスを生成するように設計された光センサ（１１８）と；
   −少なくとも１つの幾何学的点配置（１２８）が前記反射パターン（１２４）に存在すると仮定して前記画像マトリックス（１２２）を評価することにより、前記反射パターン（１２４）から前記物体（１１２）に関する幾何学情報を決定するように構成された少なくとも１つの評価装置（１２６）と、を有するレンジファインダ（１１０）。
2. 前記評価装置（１２６）は、前記傾斜角とは無関係に前記幾何学情報を決定するように適合されている、請求項１に記載のレンジファインダ（１１０）。
3. 前記評価装置（１２６）は、単一の画像マトリックスから前記幾何学情報を決定するように適合されている、請求項１または２に記載のレンジファインダ（１１０）。
4. 前記レンジファインダ（１１０）は、少なくとも１つの非パターン化画像マトリックス（１３８）を決定するように適合されており、前記評価装置（１２６）は、前記非パターン化画像マトリックス（１３８）を使用して、前記画像マトリックス（１２２）から周囲光による影響を除去するように適合されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）。
5. 前記照射パターン（１１６）は、少なくとも２つの異なる波長を有する少なくとも２つの特徴を有し、前記照射パターン（１１６）の少なくとも１つの第１の特徴は、可視範囲の波長を有し、前記照射パターン（１１６）の少なくとも１つの第２の特徴は、赤外線範囲の波長を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）。
6. 前記照射パターン（１１６）は、少なくとも３つの点；少なくとも４つの点；少なくとも１つの線；平行線または交差線などの少なくとも２つの線；少なくとも１つの点と１つの線、から成る群から選択される少なくとも１つの照射特徴を示す、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）。
7. 前記照射パターン（１１６）は、少なくとも３つの照射特徴を含み、前記照射特徴は、前記物体（１１２）上に少なくとも１つの平面を形成するように配置され、前記評価装置は、前記画像マトリックス（１２２）を評価することにより、前記物体（１１２）上の照射特徴のそれぞれの位置を決定するように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）。
8. 前記幾何学情報は、少なくとも１つの第１表面と少なくとも１つの第２表面との間の少なくとも１つの空間角度に関する情報；少なくとも１つの表面の少なくとも１つの曲率に関する情報；少なくとも２つの境界間の少なくとも１つのレンジに関する情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つの寸法に関する情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つの形状に関する情報；少なくとも１つの物体の少なくとも１つのボリュームに関する情報、から成る群から選択される少なくとも１つの情報である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）。
9. 前記幾何学的点配置（１２８）は、少なくとも１つの第１表面（１５０）と少なくとも１つの第２表面（１５２）であると仮定され、前記幾何学情報は、前記少なくとも２つの表面（１５０、１５２）間の少なくとも１つの空間角度に関する情報であり、前記照射パターンは、前記少なくとも１つの第１表面（１５０）上に少なくとも１つの第１平面を規定し、前記少なくとも１つの第２表面（１５２）上に少なくとも１つの第２平面を規定するように適合され、前記評価装置（１２６）は、前記照射特徴のそれぞれの位置を決定するように構成され、前記評価装置（１２６）は、少なくとも１つの第１照射パターンに対応する反射パターンを含む第１平面と、少なくとも１つの第２照射パターンに対応する反射パターンを含む第２平面とを決定するように適合され、前記評価装置（１２６）は、前記少なくとも１つの第１照射パターンに対応する前記反射パターンを含む第１平面と、前記少なくとも１つの第２照射パターンに対応する前記反射パターンを含む第２平面とを決定するように適合され、前記評価装置（１２６）は、前記少なくとも１つの第１平面と前記少なくとも１つの第２平面との間の空間角度を決定するように適合されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）。
10. 前記幾何学的点配置（１２８）は、少なくとも１つの第１境界と少なくとも１つの第２境界であると仮定され、前記幾何学情報は、前記少なくとも２つの境界の間の少なくとも１つのレンジに関する情報であり、前記照射パターンは、前記少なくとも１つの第１境界を画定するように適合された少なくとも１つの第１照射パターンと、前記少なくとも１つの第２境界を画定するように適合された少なくとも１つの第２照射パターンとを有し、前記評価装置（１２６）は、前記照射特徴のそれぞれの位置を決定するように構成され、前記評価装置（１２６）は、前記少なくとも１つの第１照射パターンに対応する前記反射パターンを含む第１境界、および前記少なくとも１つの第２照射パターンに対応する前記反射パターンを含む第２境界を決定するように適合され、前記評価装置（１２６）は、前記少なくとも２つの境界間のレンジを決定するように適合されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）。
11. 前記幾何学的点配置（１２８）は、少なくとも１つの円筒面であると仮定され、前記幾何学情報は、少なくとも１つの半径と少なくとも１つの方向に関する情報であり、前記照射パターンは、少なくとも１つの円筒面を定義するように適合され、前記評価装置（１２６）は、前記照射特徴のそれぞれの位置を決定するように構成され、前記評価装置（１２６）は、前記少なくとも１つの照射パターンに対応する前記反射パターンを含む円筒面を決定するように適合され、前記評価装置（１２６）は、前記少なくとも２つの境界間のレンジを決定するように適合されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）。
12. 前記評価装置（１２６）は、少なくとも１つの横軸に沿った少なくとも１つの距離プロファイルを決定するように適合されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）。
13. 前記評価装置（１２６）は、光セクションプロセスを使用することによって前記物体（１１２）の少なくとも１つの縦方向座標を決定するように適合されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）。
14. 前記評価装置（１２６）は、商信号
    

    

    を導出することにより前記物体（１１２）の縦方向座標を決定するように適合され、ここで、ｘは横方向座標であり、Ａ_２は本質的中心情報を含む画像マトリックス（１２２）の少なくとも１つの特徴の領域に対応し、Ａ_１は本質的エッジ情報を含む画像マトリックス（１２２）の特徴の領域に対応し、Ｉ（ｘ）は画像強度を示す、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）。
15. 前記光センサ（１１８）は、それぞれが少なくとも１つのセンサ領域（１４８）を有する縦方向光センサ（１４６）の少なくとも１つのアレイを含み、前記各縦方向光センサ（１４６）は、前記反射パターンの反射光ビームによる前記センサ領域（１４８）の照射に依存する方法で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように設計され、照射の総出力が同じであるとして、前記縦方向センサ信号は、前記センサ領域（１４８）の前記反射光ビームのビーム断面に依存し、前記評価装置（１２６）は、前記縦方向センサ信号を評価することにより、前記物体（１１２）の縦方向位置に関する情報の少なくとも１つの項目を生成するように設計されている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）。
16. 前記光センサ（１１８）は、少なくとも１つのピクセルのマトリックスを含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）。
17. 少なくとも１つの物体（１１２）に関する少なくとも１つの幾何学情報を決定する方法であって、
    −少なくとも１つの照射源（１１４）を使用して少なくとも１つの照射パターン（１１６）を生成し、傾斜角の下で前記照射パターン（１１６）によって前記物体（１１２）を照射する、ステップと；
    −前記物体（１１２）から生じる少なくとも１つの反射パターン（１２４）による、少なくとも１つの光センサ（１１８）の少なくとも１つの感光領域（１２０）の照射に応答して、少なくとも１つの画像マトリックス（１２２）を生成する、ステップと；
    −前記反射パターン（１２４）に少なくとも１つの幾何学的点配置（１２８）が存在すると仮定して、前記画像マトリックス（１２２）を評価することにより、前記反射パターン（１２４）から幾何学情報を決定するステップと、を有する方法。
18. レンジファインダに関する請求項１〜１７のいずれか一項に記載のレンジファインダ（１１０）の使用であって、使用目的が：ＤＩＹ用途；建設用途；交通技術における位置測定；計画用途；物流用途；追跡用途；写真用途；ロボット工学用途；品質管理用途；製造用途、からなる群から選択された使用目的のためのレンジファインダの使用。

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