JP2022517221A - 少なくとも１つの物体の位置を決定するための検出器 - Google Patents

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Abstract

少なくとも１つの物体（１１２）の位置を決定するための検出器（１１０）が提案されている。該検出器（１１０）は、― 光センサ（１１８）のマトリックス（１１６）を有する少なくとも１つのセンサ要素（１１４）であって、前記光センサ（１１８）はそれぞれ感光エリアを有し、各光センサ（１１８）は、前記物体（１１２）から前記検出器（１１０）へ伝播する光ビームによるそれぞれの感光エリアの照射に応答して、少なくとも１つのセンサ信号を生成するように設計されている、センサ要素（１１４）と；― 少なくとも１つの評価装置（１２８）であって、前記マトリックス（１１６）の少なくとも１つの関心領域を選択するように構成され、前記関心領域の少なくとも２つの光センサ（１１８）の少なくとも１つのセンサ信号をそれぞれ決定するように構成され、前記センサ信号からの結合信号Ｑを評価することにより、前記物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＰＲを決定するように構成され、センサ信号から関心領域の少なくとも１つの画像を決定するように構成され、前記画像から、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することによって、前記物体（１１２）の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＦＤを決定するように構成され、-前記縦方向座標ｚＤＰＲと前記縦方向座標ｚＤＦＤを考慮して、少なくとも１つの結合距離情報ｚを決定するように構成されている、評価装置（１２８）と；を備える。【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、少なくとも１つの物体の位置を決定するための検出器及び方法に関する。本発明はさらに、ユーザと機械との間で少なくとも１つの情報項目を交換するためのヒューマンマシンインターフェース、娯楽装置、追跡システム、カメラ、走査システム及び検出器装置の様々使用に関する。本発明による装置、方法及び使用は、具体的には、例えば、日常生活、ゲーミング、交通技術、生産技術、セキュリティ技術、アートのためのデジタル写真やビデオ写真などの写真撮影、文書又は技術目的、医療技術、又は科学の様々な分野において採用され得る。さらに、本発明は、特に、例えば、建築、計測学、考古学、芸術、医学、工学又は製造の分野で物体又は情景の深度プロファイルを生成するためなど、１つ以上の物体及び／又は情景を走査するために使用されることができる。しかし、他の適用も可能である。
光学３Ｄセンシング方法は、一般的に、環境がバイアス光源、又は、反射測定物体によって多重反射を引き起こす場合、信頼性の低い結果を決定する可能性がある。さらに、イメージング機能を備えた構造化光又はステレオカメラを使用した三角測量法など、３Ｄセンシング方法は、対応問題を解決するため、計算能力の高い要求にしばしば悩まされる。必要とされる計算能力は、ベンチレーションの要求又は防水ハウジングの困難性の観点から、電力消費特にモバイル機器における電力消費のための熱除去のために、プロセッサ又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の高コスト化、及び、さらに、測定の不確実性をもたらす可能性がある。計算能力への高い要求は、リアルタイムアプリケーション、高フレームレート、又は毎秒２５フレームの標準ビデオ速度フレームレートさえ実現することを制限する可能性がある。
ＤＰＲ（光子比からの深度）技術は、バイアス光源を使用した多重反射を引き起こす環境、又は反射性測定物体の場合でも、低減された計算要求、特に低減された処理能力によって、信頼性の高い距離決定を可能にする。例えば、ＷＯ２０１８／０９１６４０は、少なくとも１つの物体の位置を決定するための検出器を記載している。該検出器は、物体から検出器に伝播する少なくとも１つの入射光ビームに応じて、少なくとも１つの焦点距離を有する少なくとも１つの転送装置と；各光センサが、少なくとも１つの感光エリアを有し、各光センサが、光ビームによるそれぞれの感光エリアの照射に応答して少なくとも１つのセンサ信号を生成するように設計されている、少なくとも２つの光センサと; センサ信号から商信号Ｑを評価することによって、物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚを決定するように構成されている、少なくとも１つの評価装置とを備えている。検出器は、物体平面内の物体サイズから独立して、少なくとも１つの測定範囲における物体の縦方向座標ｚを決定するように適合されている。
ＷＯ２０１８／０９１６４９Ａ１は、少なくとも１つの物体の位置を決定するための検出器を記載している。該検出器は：－ それぞれが感光エリアを有する光センサのマトリックスを有する少なくとも１つのセンサ要素であって、各センサ要素は、物体から検出器に伝播する少なくとも１つの光ビームによる感光エリアの照射に応答して少なくとも１つのセンサ信号を生成するように構成されている、センサ要素と；－ ａ）最も高いセンサ信号を有する少なくとも１つの光センサを決定し、少なくとも１つの中心信号を形成すること、ｂ）マトリックスの光センサのセンサ信号を評価し、少なくとも１つの和信号を形成すること、ｃ）中心信号と和信号を組み合わせて少なくとも１つの結合信号を決定すること、及び、ｄ）結合信号を評価して物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚを決定することにより、センサ信号を評価するように構成された少なくとも１つの評価装置と、を含む。
ＷＯ２０１８／０９１６３８は、少なくとも１つの物体の位置を決定するための検出器を記載している。該検出器は：－ それぞれが感光エリアを有する少なくとも２つの光センサであって、各感光エリアは幾何学的中心を有し、該光センサの幾何学的中心は、異なる空間オフセットによって検出器の光軸から離れており、各光センサは、物体から検出器に伝播する光ビームによるそのそれぞれの感光エリアの照射に応答して、センサ信号を生成するように構成されている、光センサと；－ 少なくとも２つのセンサ信号を組み合わせることによって、物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚを決定するように構成されている少なくとも１つの評価装置と、を備えている。
ＤＰＲ技術は、対応問題がないため、わずかな処理能力しか必要とせず、モバイルでの３Ｄ計測において多くの利点を有している。しかし、上述の装置及び検出器に含まれる利点にもかかわらず、いくつかの技術的課題が残っている。具体的には、ＤＰＲ技術は、三角測量に基づく方法などの他の方法に比べて精度が低くなる可能性がある。
したがって、本発明の目的は、既知の装置及び方法の上述の技術的課題に面する装置及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、好ましくは低い技術的努力で、かつ技術的資源及びコストの観点から低い要求で、高い精度で、空間内の物体の位置を決定することができるＤＰＲ技術を使用した装置及び方法を提供することである。
この問題は、独立特許請求項の特徴を備えた本発明によって解決される。個別に又は組み合わせて実現することができる本発明の有利な展開は、従属請求項及び／又は以下の明細書及び詳細な実施形態に示されている。
以下で使用される場合、「有する」、「備える」、又は「含む」という用語、又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特徴の他に、この文脈で説明されている実体にさらなる特徴が存在しない状況と、１つ以上のさらなる特徴が存在す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」、及び「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は専らかつ排他的にＢを構成する状況）と、Ｂに加えて、１つ以上の要素、例えば要素Ｃ、要素ＣとＤ、又はさらに要素などが実体Ａに存在する状況の双方を指し得る。
さらに、「少なくとも１つ」、「１つ以上」という用語、又は、特徴もしくは要素が１回以上存在し得ることを示す同様の表現は、典型的には、それぞれの特徴又は要素を導入するときに１回だけ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、それぞれの特徴又は要素を参照するときに、「少なくとも１つ」又は「１つ以上」という表現は、それらの特徴又は要素が１回以上現れ得るという事実にもかかわらず、繰り返されない。
さらに、以下で使用される場合、「好ましくは」、「より好ましくは」、「特に」、「より特に」、「具体的に」、「より具体的に」という用語、又は、同様の用語は、代替の可能性を制限することなく、任意の特徴に関連して使用される。したがって、これらの用語によって導入される特徴は、任意の特徴であり、如何なる意味でも特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。本発明は、当業者であれば認識するように、代替的特徴を用いて実施することができる。同様に、「本発明の一実施形態では」又は同様の表現によって導入される特徴は、本発明の代替実施形態に関するいかなる制限もなく、本発明の範囲に関するいかなる制限もなく、及び、そのような方法で導入される特徴を本発明の他の任意の又は非任意の特徴と組み合わせる可能性に関するいかなる制限もなく、任意の特徴であることが意図されている。
本発明の第１の態様では、少なくとも１つの物体の位置を決定するための検出器が開示されている。本明細書で使用される場合、「物体」という用語は、少なくとも１つの光ビームを放出する点又は領域を指す。光ビームは、例えば物体及び／又は該物体に一体化された又は取り付けられた光ビームを放出する少なくとも１つの照射源などの物体により、生じてもよいし、又は、例えば物体を直接又は間接的に照射し、光ビームが物体によって反射又は散乱される別の照射源から、生じてもよい。本明細書で使用される場合、「位置」という用語は、空間での物体及び／又は物体の少なくとも一部の位置及び／又は方向に関する少なくとも１つの情報項目を指す。したがって、該少なくとも１つの情報項目は、物体の少なくとも１つの点と少なくとも１つの検出器との間の少なくとも１つの距離を指すことができる。以下でさらに詳しく説明するように、距離は、縦方向座標であってもよく、又は物体の点の縦方向座標を決定するのに寄与するものであってもよい。追加的に又は代替的に、物体及び／又は物体の少なくとも一部の位置及び／又は方向に関する１つ以上の他の情報項目が決定されることができる。一例として、さらに、物体及び／又は物体の少なくとも一部の、少なくとも１つの横方向座標が決定されることができる。したがって、物体の位置は、物体及び／又は物体の少なくとも一部の縦方向座標を指すことができる。追加的に又は代替的に、物体の位置は、物体及び／又は物体の少なくとも一部の少なくとも１つの横方向座標を指すことができる。追加的に又は代替的に、物体の位置は、空間における物体の方向付けを示す、物体の少なくとも１つの方向付け情報を指すことができる。
検出器は、
― それぞれが感光エリアを有する光センサのマトリックスを有する少なくとも１つのセンサ要素であって、各光センサは、物体から検出器へ伝播する光ビームによるそれぞれの感光エリアの照射に応答して、少なくとも１つのセンサ信号を生成するように設計されている、センサ要素と；
― 少なくとも１つの評価装置であって、該評価装置は、マトリックスの少なくとも１つの関心領域を選択するように構成され、該関心領域の少なくとも２つの光センサの少なくとも１つのセンサ信号をそれぞれ決定するように構成され、センサ信号からの結合信号Ｑを評価することにより、物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＰＲを決定するように構成され、センサ信号から関心領域の少なくとも１つの画像を決定するように構成され、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することによって、画像から物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＦＤを決定するように構成され、縦方向座標ｚＤＰＲと縦方向座標ｚＤＦＤを考慮して、少なくとも１つの結合距離情報ｚを決定するように構成されている、評価装置と；
を備える。
本明細書で使用される場合、「センサ要素」という用語は、一般に、少なくとも１つのパラメータを感知するように構成された装置又は複数の装置の組み合わせを指す。本明細書の場合、パラメータは、具体的には光パラメータであってよく、センサ要素は、具体的には光センサ要素であってよい。センサ要素は、一体の単一装置として、又はいくつかの装置の組み合わせとして形成され得る。本明細書で使用される場合、「光センサ」は、一般に、少なくとも１つの光ビームによって生成された照射及び／又は光スポットを検出するためなどの、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場合、「マトリックス」という用語は、一般に、複数要素の所定の幾何学的順序での配置を指す。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つ以上の行及び１つ以上の列を有する長方形のマトリックスであってもよく、又はそれを含んでいてもよい。行と列は、具体的には長方形方式に配置されてよい。しかしながら、三角形、円形、六角形、又はさらに非長方形の配置などの他の配置も可能であることが説明される。一例として、円形の配置も可能であり、そこでは要素は中心点のまわりに同心円又は楕円に配置される。例えば、マトリックスは、ピクセルの単一の行であってもよい。他の配置も可能である。マトリックスの光センサは、具体的には、大きさ、感度、及び他の光学的、電気的、機械的特性のうちの１つ以上で等しくてよい。マトリックスのすべての光センサの感光エリアは、具体的には、共通の平面内に配置されてよく、該共通平面は、好ましくは、物体から検出器に伝播する光ビームが該共通平面上に光スポットを生成するように、物体に面している。
本明細書で使用される場合、「感光エリア」は、一般的に、少なくとも１つの光ビームによって外部から照射され、該照射に応答して少なくとも１つのセンサ信号を生成する、光センサのエリアを指す。感光エリアは、具体的には、それぞれの光センサの表面に位置することができる。しかしながら、他の実施形態も可能である。本明細書で使用される場合、「それぞれが少なくとも１つの感光エリアを有する光センサ」という用語は、それぞれが１つの感光エリアを有する複数の単一の光センサを備える構成と、複数の感光エリアを有する１つの結合された光センサを備える構成とを指す。したがって、「光センサ」という用語は、さらに、１つの出力信号を生成するように構成された感光装置を指すが、本明細書では、２つ以上の出力信号を生成するように構成された感光装置、例えば少なくとも１つのＣＣＤ及び／又はＣＭＯＳ装置を、２つ以上の光センサと呼ぶ。以下でさらに詳細に概説されるように、各光センサは、正確に１つの感光エリアがそれぞれの光センサ内に存在するように、例えば、照射され得る正確に１つの感光エリアを提供し、該感光エリアの照射に応答して光センサ全体について正確に１つの均一なセンサ信号を生成するようにすることによって具現化されてよい。したがって、各光センサは、単一エリア光センサであってよい。単一エリア光センサの使用は、しかしながら、検出器の構成を特に簡単かつ効率的にする。したがって、一例として、それぞれが正確に１つの感応エリアを有する市販の光センサ、例えば、市販のシリコンフォトダイオードなどが、構成において使用されてよい。しかしながら、他の実施形態も可能である。したがって、一例として、本発明の文脈において２つ、３つ、４つ、又は４つ以上の光センサとみなされる、２つ、３つ、４つ、又は４つ以上の感光エリアを含む光学装置が使用されてよい。上で概説したように、センサ要素は、光センサのマトリックスを含む。したがって、一例として、光センサは、ピクセル化光学装置の一部であってもよく、又はそれを構成していてもよい。一例として、光センサは、ピクセルのマトリックスを有し、各ピクセルが感光エリアを形成する少なくとも１つのＣＣＤ及び／又はＣＭＯＳ装置の一部であってもよく、又はそれを構成してもよい。
光センサは、具体的には、光検出器、好ましくは無機光検出器、より好ましくは無機半導体光検出器、最も好ましくはシリコン光検出器であってもよいし、又はそれらを含んでいてもよい。具体的には、光センサは、赤外スペクトル範囲において感度を有してよい。マトリックスの光センサの全て、又はマトリックスの光センサの少なくとも一群は、具体的には同一であってよい。マトリックスの同一の光センサの群は、具体的には、異なるスペクトル範囲について提供されてもよく、又は全ての光センサは、スペクトル感度に関して同一であってもよい。さらに、光センサは、サイズ及び／又はそれらの電子的又は光電子的特性に関して同一であってもよい。
具体的には、光センサは、赤外スペクトル範囲、好ましくは７８０ｎｍから３．０マイクロメートルの範囲に感度を有する無機フォトダイオードであってもよく、又はそれらを含んでいてもよい。具体的には、光センサは、シリコンフォトダイオードが適用可能な特に７００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲の近赤外領域の部分で感度を有してよい。光センサに使用され得る赤外光センサは、例えば、ドイツ，Ｄ－６７０５６ Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ ａｍ ＲｈｅｉｎのｔｒｉｎａｍｉＸ ＧｍｂＨのＨｅｒｔｚｓｔｕｅｃｋ（登録商標）というブランド名で市販されている赤外光センサなど、市販の赤外光センサであってよい。したがって、一例として、光センサは、固有の光起電型の少なくとも１つの光センサ、より好ましくは、Ｇｅフォトダイオード、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード、拡張ＩｎＧａＡｓフォトダイオード、ＩｎＡｓフォトダイオード、ＩｎＳｂフォトダイオード、ＨｇＣｄＴｅフォトダイオード、からなる群から選択される少なくとも１つの半導体フォトダイオードを含み得る。追加的又は代替的に、光センサは、外因性光起電型の少なくとも１つの光センサ、より好ましくはＧｅ：Ａｕフォトダイオード、Ｇｅ：Ｈｇフォトダイオード、Ｇｅ：Ｃｕフォトダイオード、Ｇｅ：Ｚｎフォトダイオード、Ｓｉ：Ｇａフォトダイオード、Ｓｉ：Ａｓフォトダイオードからなる群から選択される少なくとも１つの半導体フォトダイオードを含み得る。追加的又は代替的に、光センサは、少なくとも１つのボロメータ、好ましくはＶＯボロメータ及びアモルファスＳｉボロメータからなる群から選択されるボロメータを含み得る。
マトリックスは、独立した光センサで構成されてよい。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、市販のマトリックス、例えば、ＣＣＤ検出器チップなどの１つ以上のＣＣＤ検出器、及び／又はＣＭＯＳ検出器チップなどのＣＭＯＳ検出器が使用されてもよい。
したがって、一般に、検出器の光センサは、センサアレイを形成してもよく、又は上述のマトリックスなどのセンサアレイの一部であってもよい。したがって、一例として、検出器は、例えばｍ行及びｎ列を有する長方形アレイなどの光センサアレイを有することができ、ここでｍ、ｎは独立して正の整数である。好ましくは、１つ以上の列及び１つ以上の行が与えられ、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以上であり得、ｍは２～１６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、ｎ及びｍは、ｍ／ｎ＝１：１、４：３、１６：９又は類似のものを選択することなどにより、０．３≦ｍ／ｎ≦３となるように選択され得る。一例として、アレイは、ｍ＝２、ｎ＝２又はｍ＝３、ｎ＝３などを選択することなどにより、等しい数の行及び列を有する正方形アレイであってもよい。
マトリックスは、具体的には、少なくとも１行、好ましくは複数行及び複数列を有する長方形のマトリックスであってよい。一例として、行及び列は、実質的に垂直な方向に方向付けられてよい。本明細書で使用される場合、「実質的に垂直」という用語は、例えば±２０°以下の許容誤差、好ましくは±１０°以下の許容誤差、より好ましくは±５°以下の許容誤差を有する垂直な向きの状態を指す。したがって、一例として、２０°より小さい、具体的には１０°より小さい、又は５°より小さい許容誤差さえ許容され得る。広い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、数メガピクセルの範囲の数のピクセルを含むことができる。しかしながら、他の実施形態も可能である。したがって、軸回転対称性が期待される構成では、ピクセルとも呼ばれ得るマトリックスの光センサの円形配置又は同心配置が好ましいことがある。
好ましくは、センサ要素は、検出器の光軸に対して実質的に垂直に方向付けされ得る。ここでも、「実質的に垂直」という用語に関して、上述の定義及びの許容誤差を参照することができる。光軸は、直線の光軸であってもよいし、又は、1つ以上の偏向要素を使用することによって、及び／又は1つ以上のビーム分割器を使用することによってなど、屈折又は分割さえされてよく、後者の場合、実質的に垂直な方向付けは、光学構成のそれぞれの分岐又はビーム経路の局所的な光軸に関して言及している。
本明細書で使用される場合、「物体から伝播する光ビーム」という用語は、物体から発してもよいし、又は物体を直接又は間接的に照射する照射源などの照射源から発してもよく、後者では光ビームは物体によって反射又は散乱され、それによって、少なくとも部分的に検出器に向けられる、少なくとも１つの光ビームを指す。物体から伝播する光ビームは、以下では「反射光ビーム」と表記することもある。検出器は、能動的及び／又は受動的な照射シナリオで使用されてよい。例えば、少なくとも１つの照射源が、例えば、光ビームを物体に向けて照射し、物体が光ビームを反射することによって、物体を照射するように適合されてよい。照射源は、少なくとも１つのマルチビーム光源であってもよいし、それを含んでもよい。例えば、照射源は、少なくとも１つのレーザ源と、１つ以上の回折光学要素（ＤＯＥ）を含んでよい。追加的に又は代替的に、検出器は、少なくとも１つの周囲光源などの、シーンにすでに存在している放射を使用してもよい。
物体から検出器に伝播する光ビームは、具体的には、少なくとも１つの光センサが光ビーム内に完全に位置するように、センサ信号が発生する少なくとも１つの光センサの感光エリアより大きい光ビーム幅で、少なくとも１つの光センサを完全に照射してよい。反対に、好ましくは、反射光ビームは、具体的には、光スポットがマトリックス内に完全に位置するように、マトリックスよりも小さい光スポットをマトリックス全体の上に生成してもよい。この状況は、光学の当業者によって、以下でさらに詳細に概説するように適切な転送装置を使用するなど、光ビームに集束又はデフォーカス効果を有する１つ以上の適切なレンズ又は要素を選択することによって、容易に調整することができる。本明細書でさらに使用される場合、「光スポット」は、一般に、光ビームによる物品、エリア、又は物体の可視又は検出可能な円形又は非円形の照射を指す。
本明細書で使用される場合、「センサ信号」は、一般に、光ビームによる照射に応答して光センサによって生成される信号を指す。具体的には、センサ信号は、少なくとも１つのアナログ電気信号及び／又は少なくとも１つのデジタル電気信号などの少なくとも１つの電気信号であり得るか、又はそれらを含み得る。より具体的には、センサ信号は、少なくとも１つの電圧信号及び／又は少なくとも１つの電流信号であり得るか、又はそれらを含み得る。より具体的には、センサ信号は、少なくとも１つの光電流を含み得る。さらに、未処理のセンサ信号が使用されるか、又は、検出器、光センサ、又はその他の要素が、センサ信号を処理又はフィルタリングなどによって前処理し、それによってセンサ信号としても使用できる二次センサ信号を生成するように適合されてもよい。
感光エリアは、具体的には、物体に向かって配向されてよい。本明細書で使用される場合、「物体に向かって配向される」という用語は、一般に、感光エリアのそれぞれの表面が物体から完全に又は部分的に見える状態を指す。具体的には、物体の少なくとも１つの点とそれぞれの感光エリアの少なくとも１つの点との間の少なくとも１つの相互接続線は、感光エリアの表面要素と、０°と異なる角度、例えば、２０°から９０°の範囲の角度、好ましくは８０°から９０°の範囲の角度、例えば９０°を形成することができる。したがって、物体が光軸上又は光軸の近くにある場合、物体から検出器に向かって伝播する光ビームは、実質的に光軸に平行であり得る。本明細書で使用される場合、「実質的に垂直」という用語は、例えば±２０°以下の許容誤差、好ましくは±１０°以下の許容誤差、より好ましくは±５°以下の許容誤差を有する垂直な向きの状態を指す。同様に、「実質的に平行」という用語は、例えば±２０°以下、好ましくは±１０°以下、より好ましくは±５°以下の許容誤差を有する平行な向きの状態を指す。
本明細書で使用される場合、「光線」という用語は、一般に、エネルギーの流れの方向を指し示す光の波面に垂直な線を指す。本明細書で使用される場合、「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」及び「ビーム」という用語を同義語として使用される。本明細書でさらに使用される場合、「光ビーム」という用語は、一般に光の量を指し、具体的には、本質的に同じ方向に進む光の量であって、光ビームが拡張角又は広がり角を有する可能性を含む。光ビームは空間的広がりを有することができる。具体的には、光ビームは、非ガウスビームプロファイルを有することができる。ビームプロファイルは台形ビームプロファイル；三角形ビームプロファイル；円錐形ビームプロファイル、からなる群から選択されてよい。台形ビームプロファイルは、プラトー領域と少なくとも１つのエッジ領域とを有することができる。光ビームは、具体的には、以下でさらに詳細に概説するように、ガウス光ビーム又はガウス光ビームの線形結合であり得る。しかしながら、他の実施形態も可能である。転送装置は、ビームプロファイル、特にビームプロファイルの形状を調整、定義、及び決定することの１つ以上のために構成されている。
光センサは、紫外、可視、又は赤外スペクトル範囲の１つ以上で感度を有してよい。具体的には、光センサは、３９０ｎｍ～７８０ｎｍ、最も好ましくは６５０ｎｍ～７５０ｎｍ、又は６９０ｎｍ～７００ｎｍの可視スペクトル範囲で感度を有してよい。具体的には、光センサは近赤外領域で感度を有してよい。具体的には、光センサは、シリコンフォトダイオードが適用可能な特に７００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲の近赤外領域の部分で感度を有してよい。光センサは、具体的には、赤外スペクトル範囲、具体的には７８０ｎｍ～３．０マイクロメートルの範囲で感度を有してよい。例えば、光センサは、それぞれ独立に、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又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、又はそれらを含んでもよい。例えば、光センサは、ＣＣＤセンサ要素、ＣＭＯＳセンサ要素、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又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、又はそれを含んでもよい。他の任意のタイプの感光性要素を使用してもよい。以下でさらに詳細に概説されるように、感光性要素は、一般に、完全に又は部分的に無機材料で作製されることができ、及び／又は、完全に又は部分的に有機材料で作製されることができる。最も一般的には、以下でさらに詳細に概説されるように、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。
検出器は、少なくとも１つの照射源を備えていてよい。照射源は、物体を照射するための少なくとも１つの光ビームを生成するように構成されてよい。照射源は、固定された光源であってもよいし、可動式の光源であってもよい。検出器は、物体を照射する光ビームが検出器から物体に向かって検出器の光軸に沿って伝播するように構成されてよい。この目的のために、検出器は、照射光ビームを光軸上に偏向させるために、少なくとも１つの反射要素、好ましくは少なくとも１つのプリズムを含み得る。
照射源は、物体の照射のための少なくとも１つの照射パターンを生成するように適合され得る。追加的に又は代替的に、照射パターンは、少なくとも１つの周囲光源によって生成されてもよい。検出器は、照射パターンが検出器から、特にハウジングの少なくとも１つの開口部から、検出器の光軸に沿って及び／又は平行に物体に向かって伝播するように構成され得る。この目的のために、検出器は、照射パターンが光軸に沿って、又は光軸に平行に伝播するように照射パターン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つのプリズムを含み得る。
具体的には、照射源は、少なくとも１つのレーザ及び／又はレーザ源を含み得る。半導体レーザなどの様々なタイプのレーザを使用することができる。追加的に又は代替的に、ＬＥＤ及び／又は電球などの非レーザ光源が使用されてよい。
本明細書で使用される場合、「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又は所定の配置を指す。パターンは、ポイント又はシンボルなどの少なくとも１つの特徴を含むことができる。パターンは、複数の特徴を含み得る。パターンは、周期的又は非周期的な特徴の配置を含み得る。本明細書で使用される場合、「照射パターン」という用語は、物体を照射するパターンを指す。照射パターンは、少なくとも１つの周囲光源などの周囲光によって、又は少なくとも１つの照射源によって、生成され得る。照射パターンは：少なくとも１つの点パターン、特に擬似ランダム点パターン；ランダム点パターン又は準ランダムパターン；少なくとも１つのソボル（Ｓｏｂｏｌ）パターン；少なくとも１つの準周期的パターン；少なくとも１つの既知の特徴を含む少なくとも１つのパターン；少なくとも１つの規則的なパターン；少なくとも１つの三角形パターン；少なくとも１つの六角形パターン；少なくとも１つの長方形パターン；凸状の均一なタイル状体（ｔｉｌｉｎｇ）を含む少なくとも１つのパターン；少なくとも１つの線を含む少なくとも１つの線パターン；平行線又は交差線などの少なくとも２つの線を含む少なくとも１つの線パターン、からなる群から選択される少なくとも１つのパターンを含むことができる。例えば、照射源は、点群を生成及び／又は投影するように適合され得る。照射パターンは、三角形パターン、長方形パターン、六角形パターン、又はさらなる凸状のタイル状体（ｔｉｌｉｎｇ）を含むパターンなどの規則的及び／又は一定及び／又は周期的なパターンを含んでよい。照射パターンは、例えば六角形のパターンが好ましいように、面積当たり可能な限り多くの特徴を含むことができる。照射パターンの２つの特徴間の距離及び／又は少なくとも1つの照射特徴の面積は、画像内の錯乱円に依存し得る。
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つの回折光学要素、発光ダイオードの少なくとも１つのアレイ、レーザ光源の少なくとも１つのアレイ、のうちの１つ以上を含み得る。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つの光源を含み得る。例えば、照射源は、少なくとも１つのレーザ源を含み得る。例えば、照射源は、少なくとも１つのラインレーザを含み得る。ラインレーザは、例えば水平又は垂直のレーザラインなどのレーザラインを物体に送るように適合され得る。照射源は、複数のラインレーザを含み得る。例えば、照射源は、照射パターンが少なくとも２つの平行線又は交差線を含むように配置された少なくとも２つのラインレーザを含み得る。照射源は、照射パターンが複数の点パターン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、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つのマスクを含むことができる。照射源は、スマートフォンなどのモバイル装置に取り付けられるものか、又はそれに一体化されるものかの１つであり得る。照射源は、オートフォーカス機能など、画像を決定する際に使用され得るさらなる機能に使用され得る。照射装置は、例えば、ヘッドホンジャックのようなＵＳＢコネクタ又は電話コネクタなどのコネクタ使用するなどによって、モバイル装置に取り付けることができる。
照射源は、具体的には、赤外のスペクトル範囲の光を放出するように構成されてよい。しかし、追加的又は代替的に、他のスペクトル範囲が可能であることに留意されたい。さらに、照射源は、具体的に、変調された光又は変調されていない光を放出するように構成されてよい。複数の照射源を使用する場合、異なる照射源は異なる変調周波数を有することができ、該異なる変調周波数は、後に、光ビームを区別するために使用されることができる。検出器は、単一の光ビーム、又は複数の光ビームを評価するように構成されることができる。複数の光ビームが物体から検出器に伝播する場合、光ビームを区別するための手段が設けられ得る。したがって、光ビームが異なるスペクトル特性を有することができ、検出器が、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含むことができる。光ビームの各々は、したがって独立に評価されることができる。波長選択要素は、一例として、１つ以上のフィルタ、１つ以上のプリズム、１つ以上のグレーティング、１つ以上の二色性ミラー、又はそれらの任意の組み合わせであってもよいし、それらを含んでもよい。さらに、追加的に又は代替的に、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発するセンサ信号を部分的に区別するために復調されてよい。これらの技術は、一般に、高周波エレクトロニクス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。
具体的に、照射源と光センサは、共通の平面に配置されていてもよいし、異なる平面に配置されてもよい。照射源と光センサは、異なる空間的方向付けを有することができる。特に、照射源と光センサは、ねじれ配置に配置されてもよい。
検出器は、少なくとも１つの転送装置を含んでいてもよい。「転送システム」とも呼ばれる「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、又は光ビームの方向の１つ以上を変更することによってなど、光ビームを変更するように適合された１つ以上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：少なくとも１つのレンズ、例えば、少なくとも１つの焦点調節可能レンズ、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つの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つの回折光学要素；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つのビーム分割要素、好ましくはビーム分割キューブ又はビーム分割ミラーのうちの少なくとも１つ；少なくとも１つのマルチレンズシステム；少なくとも１つの屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ、のうちの１つ以上を含み得る。
転送装置は、物体から検出器に伝播する少なくとも１つの入射光ビームに応じた焦点距離を有することができる。本明細書で使用される場合、転送装置の「焦点距離」という用語は、転送装置に衝突する可能性がある入射平行光線が「フォーカルポイント(focal point)」とも呼ばれる「焦点(focus)」に集束される距離を指す。したがって、焦点距離は衝突する光ビームを収束させる転送装置の能力の指標を構成する。したがって、転送装置は、集束レンズの効果を有し得る１つ以上の画像化要素を含むことができる。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、及び／又は１つ以上の凸面ミラー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。凸型又は両凸型の薄レンズなどの、集束する薄い屈折レンズの場合、焦点距離は、正であると考えられ、転送装置としての薄レンズに衝突する平行光のビームが単一のスポットに集束され得る距離を与えることができる。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。さらに、転送装置は、例えばセンサ領域の位置で、具体的にはセンサ領域で、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。転送装置の上記の任意の実施形態は、原則として、個別に、又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、測定範囲内で、焦点変化を最大化するように配置及び／又は構成されてよい。デフォーカスからの深度法を使用する装置では、以下に概説するように、測定範囲内で焦点変化を最大化することが有益であり得、特に、測定範囲内で焦点深度を減少させることが有益であり得る。
転送装置は、光軸を有している。本明細書で使用される場合、「転送装置の光軸」という用語は、一般に、レンズ又はレンズシステムの鏡面対称又は回転対称の軸を指す。具体的には、検出器と転送装置は、共通の光軸を有する。検出器の光軸は、検出器の光学構成の対称の線であってよい。検出器は、少なくとも１つのレンズを有する少なくとも１つの転送システムを有する。転送システムは、一例として、少なくとも１つのビーム経路であって、該ビーム経路内の転送システムの要素が光軸に関して回転対称に配置され又は対称的にさえ配置されているビーム経路を含んでよい。さらに、以下でもさらに詳細に説明されるように、ビーム経路内に配置された１つ以上の光学要素は、光軸に対して中心ズレされているか、又は傾斜していてもよい。しかし、この場合、光軸は、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などによって、順次定義されてよく、この文脈では、光センサは光学要素として考慮されない。光軸は、一般にビーム経路を示してよい。そこでは、検出器は、光ビームがそれに沿って物体から光受信ファイバに進む単一のビーム経路を有してもよいし、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、又はビーム経路が２つ以上の部分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、それ自身の光軸を有することができる。光受信ファイバは、１つかつ同一のビーム経路又は部分ビーム経路に配置されてよい。しかし、代替的に、光受信ファイバはまた、異なる部分ビーム経路に配置されてよい。
転送装置は、縦方向座標ｌが光軸に沿った座標であり、ｄが光軸からの空間的オフセットである座標系を構成してよい。座標系は、転送装置の光軸がｚ軸を形成し、ｚ軸からの距離及び極角が追加の座標として使用され得る極座標系であり得る。ｚ軸に平行又は逆平行な方向は、縦方向とみなすことができ、ｚ軸に沿った座標は縦方向座標ｌとみなすことができる。ｚ軸に垂直な任意な方向は、横方向とみなすことができ、極座標及び／又は極角度は横方向座標とみなすことができる。
検出器は、小型の検出器であってよい。具体的には、照射源と転送装置の間の距離などのベースラインが小さくてよい。
本明細書でさらに使用される場合、「評価装置」という用語は、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つのプロセッサ及び／又は少なくとも１つの特定用途向け集積回路を使用することにより、挙げられた操作を実行するように構成された任意の装置を指す。したがって、一例として、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そこに保存されたソフトウェアコードを有する少なくとも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つ以上の挙げら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てもよいし、及び／又は、１つ以上の挙げられた操作を実行するための、そこで実行されるソフトウェアを有する１つ以上のプロセッサを提供してもよい。評価装置は、参照特徴の選択、縦方向座標ｚの決定などの画像解析を実行するように構成された、１つ以上のコンピュータ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの１つ以上のプログラム可能な装置を備えることができる。しかしながら追加的に又は代替的に、評価装置はまた、完全に又は部分的にハードウェアによって具体化されてよい。
評価装置は、マトリックスの少なくとも１つの関心領域を選択するように構成されてよい。本明細書で使用される場合、「関心領域」という用語は、一般に、縦方向座標ｚＤＰＲ及び縦方向座標ｚＤＦＤを決定するために使用される、光センサのマトリックスの１つ以上のピクセルのエッジ又はスポットの周囲の領域を指す。関心領域は、マトリックスの一部であってもよいし、マトリックス全体であってもよい。本明細書で使用される場合、「少なくとも１つの関心領域を選択する」という用語は、少なくとも１つの関心領域を識別し、決定し、選択することの１つ以上を指す。評価装置は、関心領域を識別するために、少なくとも１つの画像解析及び／又は画像処理を実行するように適合されてよい。画像解析及び／又は画像処理は、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。画像解析及び／又は画像処理は、以下：フィルタリング；センサ信号によって生成された画像と少なくとも１つのオフセットとの間の差分画像の形成；センサ信号によって生成された画像を反転することによるセンサ信号の反転；異なる時間にセンサ信号によって生成された画像間の差分画像の形成；背景補正；カラーチャネルへの分解；色相への分解；飽和；そして輝度チャネル；周波数分解；特異値分解；キャニーエッジ検出器の適用；ガウスフィルタのラプラシアンの適用；ガウスフィルタの差分の適用；ソーベル演算子の適用；ラプラス演算子の適用；Ｓｃｈａｒｒ演算子の適用；プレウィット演算子の適用；ロバーツ演算子の適用；Ｋｉｒｓｃｈ演算子の適用；ハイパスフィルタの適用；ローパスフィルタの適用；フーリエ変換の適用；ラドン変換の適用；ハフ変換の適用；ウェーブレット変換の適用；閾値処理；バイナリイメージの作成のうちの１つ又は複数を含み得る。関心領域は、ユーザにより手動によって決定されるか、あるいは、光センサによって生成された画像内で物体を認識することによってなど、自動で決定され得る。例えば、照射源は、複数の照射領域が、光センサのマトリックス、例えばＣＭＯＳ検出器上に生成されるように、点群を生成及び／又は投影するように適合されてよい。さらに、例えば斑点及び／又は外来光及び／又は多重反射によるなどの外乱が、光センサのマトリックス上に存在し得る。評価装置は、関心領域、例えば、物体の縦方向座標の決定に使用される光ビームによって照射される１つ以上のピクセルを、決定するように適合され得る。例えば、評価装置は、フィルタリング方法、例えば、ブロブ分析及び／又はエッジフィルタ及び／又は物体認識方法を実行するように適合されてよい。
評価装置は、関心領域の少なくとも２つの光センサの少なくとも１つのセンサ信号をそれぞれ決定するように構成されている。評価装置は、センサ信号からの結合信号Ｑを評価することにより、物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＰＲを決定するように構成されている。本明細書で一般的に使用される場合、「結合」という用語は、一般的に、信号などの２つ以上の構成要素が、少なくとも１つの併合された結合信号を形成するために数学的に併合されること、及び／又は、少なくとも１つの比較信号又は比較結果を形成するために比較されることのうちの１つ以上である、任意の操作を指し得る。本明細書で使用される場合、「結合信号Ｑ」という用語は、センサ信号を結合することによって、特に、センサ信号を除算すること、センサ信号の倍数を除算すること、又はセンサ信号の線形結合を除算することのうちの１つ以上によって、生成される信号を指す。特に、結合信号は、商信号であってよい。結合信号Ｑは、様々な手段を用いて決定されてよい。一例として、結合信号を導出するためのソフトウェア手段、結合信号を導出するためのハードウェア手段、又はその両方が用いられてよく、評価装置に実装されてもよい。したがって、評価装置は、一例として、少なくとも１つのデバイダを含んでもよく、ここで、デバイダは、商信号を導出するように構成される。デバイダは、完全に又は部分的に、ソフトウェアデバイダ又はハードウェアデバイダの一方又は両方として具現化されてよい。
評価装置は、センサ信号を除算すること、センサ信号の倍数を除算すること、センサ信号の線形結合を除算することのうちの１つ以上によって、結合信号Ｑを導出するように構成されてよい。評価装置は、結合信号Ｑと縦方向座標ｚＤＰＲとの間の少なくとも１つの所定の関係を用いて縦方向座標ｚＤＰＲを決定するように構成されてよい。例えば、評価装置は、以下によって結合信号Ｑを導出するように構成されており、
Figure 2022517221000002
 式中、ｘ及びｙは横方向座標、Ａ１及びＡ２はセンサの位置における物体から検出器に伝播する光ビームの少なくとも1つのビームプロファイルの異なる領域、Ｅ（ｘ、ｙ、ｚｏ）は物体距離ｚｏで与えられるビームプロファイルを表す。領域Ａ１と領域Ａ２は異なっていてよい。特に、Ａ１とＡ２は合同ではない。したがって、Ａ１及びＡ２は、形状又は内容のうちの１つ以上が異なっていてよい。ビームプロファイルは、光ビームの断面であってよい。ビームプロファイルは、台形ビームプロファイル；三角形ビームプロファイル；円錐ビームプロファイル及びガウスビームプロファイルの線形結合からなる群から選択されてよい。一般に、ビームプロファイルは、輝度Ｌ（ｚｏ）及びビーム形状Ｓ（ｘ，ｙ；ｚｏ）に依存し、
Figure 2022517221000003
 である。このように、結合信号を導出することで、輝度から独立した縦方向座標を決定することができる。さらに、結合信号を使用することにより、物体の大きさとは無関係に距離ｚ０を決定することができる。このように、結合信号は、物体の材料特性及び／又は反射特性及び／又は散乱特性とは無関係に、及び、例えば製造精度、熱、水分、汚れ、レンズの損傷などによる光源の変化とは無関係に、距離ｚ０を決定することを可能にする。
少なくとも２つの光センサの感光エリアは、第１センサ信号がビームプロファイルの第１エリアの情報を含むように、第２センサ信号が、ビームプロファイルの第２エリアの情報を含むように配置されてもよい。ビームプロファイルの第１エリア及びビームプロファイルの第２エリアは、隣接又は重複するエリアの一方又は両方である。本明細書で使用される場合、「ビームプロファイルのエリア」という用語は、一般に、結合信号Ｑを決定するために使用されるセンサ位置におけるビームプロファイルの任意の領域を指す。
評価装置は、ビームプロファイルの第１エリア及びビームプロファイルの第２エリアを決定及び／又は選択するように構成されてよい。ビームプロファイルの第１エリアは、ビームプロファイルの実質的にエッジ情報を含んでよく、ビームプロファイルの第２エリアは、ビームプロファイルの実質的に中心情報を含んでよい。ビームプロファイルは、中心、すなわちビームプロファイルの最大値及び／又はビームプロファイルのプラトーの中心点及び／又は光スポットの幾何学的中心と、中心から延びる立下りエッジとを有してよい。第２領域は、断面の内側領域を含んでよく、第１領域は、断面の外側領域を含んでよい。本明細書で使用される場合、「実質的に中心情報」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、エッジ情報の割合が低いこと、すなわちエッジに対応する強度分布の割合が低いことを指す。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、中心情報はエッジ内容を含まない。本明細書で使用される場合、「実質的にエッジ情報」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、ビームプロファイル全体の情報、特に中心領域及びエッジ領域からの情報を含み得る。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、エッジ情報は中心内容を含まない。ビームプロファイルが中心に近いか又はその周囲にあり、実質的に中心情報を含む場合は、ビームプロファイルの少なくとも１つのエリアは、ビームプロファイルの第２エリアとして決定及び／又は選択されてよい。ビームプロファイルが断面の立下りエッジの少なくとも部分を含む場合は、ビームプロファイルの少なくとも１つのエリアは、ビームプロファイルの第１エリアとして決定及び／又は選択されてよい。例えば、断面の全エリアが第１領域として決定されてよい。ビームプロファイルの第１エリアを領域Ａ２、ビームプロファイルの第２エリアを領域Ａ１としてよい。
エッジ情報は、ビームプロファイルの第１エリアの光子数に関する情報を含むことができ、中心情報は、ビームプロファイルの第２エリアの光子数に関する情報を含むことができる。評価装置は、ビームプロファイルの面積積分を決定するように適合されてよい。評価装置は、第１エリアの積分及び／又は加算によってエッジ情報を決定するように適合されてよい。評価装置は、第２エリアの積分及び／又は加算によって中心情報を決定するように適合されてよい。例えば、ビームプロファイルは台形ビームプロファイルであってよく、評価装置は、台形の積分値を決定するように適合されてよい。さらに、台形ビームプロファイルが想定される場合、エッジと中心信号の決定は、エッジの勾配と位置、ならびに中心プラトーの高さの決定などの台形ビームプロファイルの特性を利用し、幾何学的考察によってエッジと中心信号を導出する等価評価によって置き換えられることができる。
追加的又は代替的に、評価装置は、光スポットの少なくとも１つのスライス又はカットから中心情報又はエッジ情報の一方又は両方を決定するように適合されてよい。これは、例えば、結合信号Ｑの面積積分をスライス又はカットに沿った線積分に置き換えることによって実現できる。精度を向上させるために、光スポットを通る複数のスライス又はカットを使用して平均化してもよい。楕円スポットプロファイルの場合には、複数のスライス又はカットにわたって平均化することにより、改善された距離情報が得られる場合がある。
評価装置は、エッジ情報と中心情報を除算すること、エッジ情報と中心情報の倍数を除算すること、エッジ情報と中心情報の線形結合を除算することのうちの１つ以上によって、結合信号Ｑを導出するように構成されてよい。したがって、実質的には、本方法の物理的な基礎として、光子比が使用されてよい。
評価装置は、具体的には、第１及び第２センサ信号を除算することによって、第１及び第２センサ信号の倍数を除算することによって、又は第１及び第２センサ信号の線形結合を除算することによって、結合信号Ｑを導出するように構成されてよい。一例として、Ｑは、Ｑ＝ｓ１／ｓ２又はＱ＝ｓ２／ｓ１として簡単に決定されてよく、ここでｓ１は第１センサ信号を示し、ｓ２は第２センサ信号を示す。追加的又は代替的に、Ｑは、Ｑ＝ａ・ｓ１／ｂ・ｓ２又はＱ＝ｂ・ｓ２／ａ・ｓ１として決定されてよく、ここでａ及びｂは、一例として、予め定められているか、又は決定可能な実数である。追加的又は代替的に、Ｑは、Ｑ＝（ａ・ｓ１＋ｂ・ｓ２）／（ｃ・ｓ１＋ｄ・ｓ２）として決定されてよく、ここでａ、ｂ、ｃ及びｄは、一例として、予め定められているか又は決定可能な実数である。後者の簡単な例として、Ｑは、Ｑ＝ｓ１／（ｓ１＋ｓ２）として決定されてよい。他の結合信号又は商信号が可能である。
典型的には、結合信号Ｑは、物体の縦方向座標、及び／又は、光スポットの直径又は等価直径などの光スポットのサイズの単調な関数である。したがって、一例として、特に線形光センサが使用される場合、商Ｑ＝ｓ１／ｓ２は、光スポットのサイズの単調減少関数である。この理論に拘束されることを望まないが、これは、上述の構成において、第１信号ｓ１及び第２信号ｓ２の両方が、検出器に到達する光量が減少するため、光源までの距離が増すにつれて二乗関数として減少する、という事実によると考えられる。しかしながら、そこでは、第１信号ｓ１は、第２信号ｓ２よりも急速に減少し、実験で使用されたような光学構成では、像平面内の光スポットは成長し、したがって、より広いエリアにわたって拡大する。したがって、第１及び第２センサ信号の商は、第１及び第２感光エリアにおいて、光ビームの直径又は光スポットの直径が増加するにつれて連続的に減少する。さらに、商は、光ビームの総出力が第１センサ信号及び第２センサ信号の両方において１つの係数を形成するため、ほとんど光ビームの総出力から独立し得る。結果として、結合信号Ｑは、第１及び第２センサ信号と、光ビームのサイズ又は直径との間の一意的かつ明確な関係を提供する二次信号を形成することができる。他方では、光ビームのサイズ又は直径は、入射光ビームが検出器に向かって伝播する物体と検出器自体の間の距離に依存するため、すなわち、物体の縦方向座標に依存するため、第１と第２センサ信号と縦方向座標の間に一意的かつ明確な関係が存在し得る。後者については、例えばＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１などを参照することができる。所定の関係は、例えばガウス光ビームの線形結合を仮定するなどの分析的考察により、例えば第１及び第２センサ信号を計測する測定、又は物体の縦方向座標の関数としてそこから導出される二次信号などの経験的測定により、又はその両方により決定され得る。
結合信号Ｑの評価及び縦方向座標ｚＤＰＲの決定のさらなる詳細及び実施形態に関しては、ＷＯ２０１８／０９１６４０、ＷＯ２０１８／０９１６４９Ａ１及びＷＯ２０１８／０９１６３８Ａ２が参照され、それらの内容は参照により本明細書に含まれる。
評価装置は、センサ信号から関心領域の少なくとも１つの画像を決定するように構成される。評価装置は、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することによって、画像から物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＦＤを決定するように構成される。縦方向座標ｚＤＦＤは、デフォーカスからの深度アルゴリズムなどの少なくとも１つの畳み込みベースのアルゴリズムを用いて決定されてよい。画像からの距離を得るために、デフォーカスからの深度アルゴリズムは、物体のデフォーカスを推定する。この推定のために、ブラーリング関数を仮定する。本明細書で使用される場合、ブラーカーネル又は点像分布関数とも呼ばれる「ブラーリング関数ｆａ」という用語は、物体からの照射に対する検出器の応答関数を指す。具体的には、ブラーリング関数は、デフォーカスされた物体のブラーをモデル化する。少なくとも１つのブラーリング関数ｆａは、ガウス関数、ｓｉｎｃ関数、ピルボックス関数、平方関数、ローレンツ関数、ラジアル関数、多項式、エルミート多項式、ゼルニケ多項式、ルジャンドル多項式からなる群からの少なくとも１つの関数から構成された１つの関数又は複合関数であってよい。
評価装置は、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することによって、縦方向座標ｚＤＦＤを決定するように適合されることができる。ブラーリング関数は、少なくとも１つのブラーリング関数のパラメータを変化させることによって最適化されることができる。画像は、ぼかし画像ｉｂであり得る。評価装置は、ぼかし画像ｉｂ及びブラーリング関数ｆａから縦方向座標ｚを再構築するように構成されてよい。縦方向座標ｚＤＦＤは、ブラーリング関数のパラメータσを変化させることによって、少なくとも1つのさらなる画像ｉ’ｂを用いて、ぼかし画像ｉｂと、ブラーリング関数ｆａの畳み込み(＊)との間の差を最小化することによって、決定され得る。
Figure 2022517221000004
σ（ｚ）は、距離依存のブラーリングパラメータのセットである。さらなる画像は、ぼやけていても（ブラーであっても）、鮮明であってもよい。本明細書で使用される場合、「鮮明」又は「鮮明な画像」という用語は、最大のコントラストを有するぼかし画像を指す。少なくとも１つのさらなる画像は、既知のブラーリング関数の畳み込みによって、ぼかし画像ｉｂから生成されることができる。このように、デフォーカスからの深度アルゴリズムが、縦方向座標ｚＤＦＤを得るために使用されることができる。
評価装置は、縦方向座標ｚＤＰＲ及び縦方向座標ｚＤＦＤを考慮して、少なくとも１つの結合距離情報ｚを決定するように構成される。本明細書で使用される場合、「結合距離情報」という用語は、縦方向座標ｚＤＰＲ及び縦方向座標ｚＤＦＤの両方から決定される縦方向座標ｚを指す。結合距離情報ｚは、ｚＤＦＤ及びｚＤＰＲに依存する実関数であってよい。結合距離情報ｚは、ｚＤＦＤ及びｚＤＰＲの有理多項式又は無理多項式であってよい。デフォーカスからの深度は、光子比からの深度を補完する方法であるが、同様のハードウェア構成を使用する。さらに、デフォーカスからの深度の距離測定は、同様の精度を有することができる。両方の技術を組み合わせることは、精度の高い有利な距離測定結果を生じることがあり得る。
評価装置は、少なくとも１つの再帰フィルタを用いて、少なくとも１つの結合距離情報を決定するように構成されてよい。再帰フィルタは、少なくとも１つのカルマンフィルタ又は少なくとも１つの拡張カルマンフィルタ（ＥＫＦ）であってもよい。結合距離情報ｚは、算術平均又は幾何平均、多項式、好ましくはｚＤＰＲ及びｚＤＦＤの八次までの多項式などの実関数ｚ＝ｆ（ｚＤＰＲ，ｚＤＦＤ）を用いて取得され得る。関数ｆは、事前に記録された値のルックアップテーブルであってもよいし、それに基づいてもよい。例えば、評価装置は、事前に記録された値及び／又は１つ以上のルックアップテーブルを保存するように構成された少なくとも１つのデータ保存装置を含むことができる。関数ｆは、ルックアップテーブル内の値を補間するための補間スキームと組み合わせて、ルックアップテーブルに基づいてよい。補間スキームは、線形補間、スプライン補間などであってよい。縦方向座標ｚＤＦＤ及びｚＤＰＲは、ｚ、ｚＤＦＤ及びｚＤＰＲの関係に関する関数ｆなどのモデル又はモデル関数と組み合わせて、再帰フィルタ内の入力変数として使用されることができる。モデル又はモデル関数は、測定された距離ｚ、ｚＤＦＤ、及び／又は実距離ｚｒｅａｌ周辺のｚＤＰＲのガウス分布などの分布などの距離ｚ、ｚＤＦＤ、及びｚＤＰＲに関する統計的仮定及び／又は統計的モデルを含んでよい。
再帰フィルタは、さらなるセンサデータ及び／又はさらなるパラメータを考慮して、結合距離情報を決定するように構成されてよい。さらなるパラメータは、記録されたデータの品質及び／又はノイズに関する情報、及び／又は露出過度に関する情報、及び／又は露出不足に関する情報などの、例えばＣＭＯＳセンサなどのセンサ要素からのさらなる情報を含んでよい。検出器は、さらなるセンサデータを決定するように構成された少なくとも１つのさらなるセンサを含んでいてよい。再帰フィルタは、さらなるセンサデータを考慮して結合距離情報を決定するように構成されていてよい。さらなるセンサは、温度センサ、照射情報を決定するための制御センサなどの照射センサ、慣性測定ユニット、ジャイロスコープからなる群から選択された少なくとも１つのセンサであってよい。モデル及び／又はカルマンフィルタは、例えば、温度、及び／又はジャイロスコープからの検出器の動き、及び／又は慣性測定ユニットからの情報、及び／又は照射センサからの情報などのさらなるセンサデータなどのさらなる入力パラメータ、及び／又は記録されたデータの品質／ノイズ、露出過度、露出不足などのさらなるパラメータを含んでいてよい。さらなるセンサデータは、センサ要素、特に少なくとも１つのＣＭＯＳセンサによって、及び／又はさらなる画像解析によって提供されることができる。
上述したように、照射源は、少なくとも１つの照射パターンを用いて物体を照射するように適合されることができる。センサ要素は、少なくとも１つの反射パターンを決定するように構成されることができる。評価装置は、反射パターンの少なくとも１つの特徴を選択し、結合信号Ｑを評価することによって反射パターンの選択された特徴の縦方向座標ｚＤＰＲを決定し、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することによって反射パターンの選択された特徴の縦方向座標ｚＤＦＤを決定するように適合されることができる。
センサ要素は、物体の少なくとも１つの反射画像を決定するように構成されている。本明細書で使用される場合、「反射画像」という用語は、少なくとも１つの反射特徴を含むセンサ要素によって決定される画像を指す。本明細書で使用される場合、「反射特徴」という用語は、例えば少なくとも１つの照射パターンの、例えば少なくとも１つの照射特徴を有する、照射に応答して物体によって生成される画像平面内の特徴を指す。反射画像は、該少なくとも１つの反射特徴を含む少なくとも１つの反射パターンを含んでいてもよい。本明細書で使用される場合、「照射特徴」という用語は、少なくとも１つの周囲光源又は物体を照射するように適合された少なくとも１つの照射源によって生成される少なくとも１つの任意の形状の特徴を指す。本明細書で使用される場合、「少なくとも１つの反射画像を決定する」という用語は、反射画像の画像化、記録、及び生成のうちの１つ以上を指す。
反射画像は、少なくとも１つの反射パターンを含んでよい。本明細書で使用されする場合、「反射パターン」という用語は、物体の表面での光の反射又は散乱によって生成される応答パターン、特に照射パターンによる照射に応答して物体によって生成される応答パターンを指す。照射パターンは、物体を照射するように適合された少なくとも１つの特徴を含むことができる。照射特徴は、周囲光によって、又は少なくとも１つの照射源によって生成され得る。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つの特徴を含むことができる。反射パターンは、照射パターンと比較して、少なくとも１つの歪んだパターンを含むことができ、その歪みは、物体の表面特性などの物体の距離に依存する。評価装置は、反射画像の少なくとも１つの反射特徴を選択するように構成される。本明細書で使用される場合、「少なくとも１つの反射特徴を選択する」という用語は、反射画像の少なくとも１つの反射特徴を識別し、決定し、選択することの１つ以上を指す。検出器は、反射画像の少なくとも１つの反射特徴について物体点の縦方向座標を決定するように適合されてよい。したがって、検出器は、反射画像の少なくとも１つの反射特徴を事前に分類するように適合されてもよい。これは、三角形パターン、長方形パターン、六角形パターン、又はさらなる凸状のタイル状体（ｔｉｌｉｎｇ）を含むパターンなどの規則的及び／又は一定及び／又は周期的なパターンを有する照射パターンを使用することを可能にする。照射パターンは、例えば六角形のパターンが好ましいように、面積当たり可能な限り多くの特徴を含むことができる。評価装置は、反射特徴を識別するために、少なくとも１つの画像解析及び／又は画像処理を実行するように適合されてよい。画像解析及び／又は画像処理は、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。画像解析及び／又は画像処理は：フィルタリング；少なくとも１つの関心領域の選択；センサ信号によって生成された画像と少なくとも１つのオフセットとの間の差分画像の形成；センサ信号によって生成された画像を反転することによるセンサ信号の反転；異なる時間のセンサ信号によって生成された画像間の差分画像の形成；背景補正；カラーチャネルへの分解；色相への分解；飽和；そして輝度チャネル；周波数分解；特異値分解；キャニーエッジ検出器の適用；ガウスフィルタのラプラシアンの適用；ガウスフィルタの差分の適用；ソーベル演算子の適用；ラプラス演算子の適用；Ｓｃｈａｒｒ演算子の適用；プレウィット演算子の適用；ロバーツ演算子の適用；Ｋｉｒｓｃｈ演算子の適用；ハイパスフィルタの適用；ローパスフィルタの適用；フーリエ変換の適用；ラドン変換の適用；ハフ変換の適用；ウェーブレット変換の適用；閾値処理；バイナリイメージの作成、のうち１つ以上を含み得る。関心領域は、ユーザにより手動によって決定されるか、あるいは、光センサによって生成された画像内で物体を認識することによってなど、自動で決定され得る。
検出器は、１つ以上の追加の光学要素などの、１つ以上の追加の要素をさらに含み得る。さらに、検出器は、完全に又は部分的に、少なくとも１つのハウジングに一体化されてよい。
検出器は、少なくとも１つのレンズ及び／又は少なくとも１つのレンズシステムなどの転送装置、少なくとも１つの回折光学要素の群から選択された少なくとも１つの光学要素を含むことができる。上述したように、検出器は、物体全体又は物体の１つ以上の部分の縦方向座標を決定する選択肢を含めて、物体の少なくとも１つの縦方向座標を決定することを可能にし得る。しかしさらに、１つ以上の横方向座標及び／又は回転座標を含む物体の他の座標が、検出器、特に評価装置によって決定され得る。したがって、一例として、１つ以上の横方向センサが、物体の少なくとも１つの横方向座標を決定するために使用されてよい。上述したように、中心信号が生じる少なくとも１つの光センサの位置は、物体の少なくとも１つの横方向座標に関する情報を提供することができ、ここで、一例として、単純なレンズ方程式が、光学的変換、及び横方向座標の導出のために使用されてよい。追加的又は代替的に、１つ以上の追加の横方向センサが使用されてよく、検出器によって含まれてよい。種々の横方向センサ、例えばＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に開示されている横方向センサ及び／又は例えば象限ダイオード、ＣＣＤ又はＣＭＯＳチップなどの他の位置感知装置（ＰＳＤ）が、当技術分野で一般に知られている。追加的又は代替的に、一例として、本発明による検出器は、Ｒ．Ａ．Ｓｔｒｅｅｔ（編）：Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ－Ｖｅｒｌａｇ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ、２０１０、３４６～３４９頁に開示されている１つ以上のＰＳＤを含むことができる。他の実施形態も可能である。これらの装置は、一般に、本発明による検出器に実装されてもよい。一例として、光ビームの一部は、少なくとも１つのビーム分割要素によって、検出器内で分割されてもよい。分割部分は、一例として、ＣＣＤ又はＣＭＯＳチップ又はカメラセンサのような横方向センサに向かって案内されてよく、横方向センサ上の分割部分によって生成される光スポットの横方向位置が決定され、それによって物体の少なくとも１つの横方向座標が決定されてよい。したがって、本発明による検出器は、簡単な距離測定装置のような一次元検出器であってもよいし、二次元の検出器として、又は三次元の検出器としてさえ具現化されてもよい。また、上述したように、あるいは以下にさらに詳細に説明するように、情景や環境を一次元的に走査することにより、三次元な画像を生成することもできる。したがって、本発明による検出器は、具体的には、一次元検出器、二次元検出器、又は三次元検出器のうちの１つであり得る。評価装置は、さらに、物体の少なくとも１つの横方向座標ｘ，ｙを決定するように構成されてよい。評価装置は、縦方向座標と横方向座標の情報を組み合わせて、空間における物体の位置を決定するように適合されてよい。
光センサのマトリックスの使用は、複数の優位及び利益を提供する。したがって、センサ要素上に、例えばセンサ要素のマトリックスの光センサの感光エリアの共通平面上に光ビームによって生成された光スポットの中心は、物体の横方向位置によって変化し得る。光センサのマトリックスの使用は、したがって、物体の位置に関して、具体的には物体の横方向位置に関して、著しい柔軟性を提供する。光センサのマトリックス上の光スポットの横方向位置、例えばセンサ信号を生成する少なくとも１つの光センサの横方向位置は、追加の情報項目として使用されることができ、それからは、物体の横方向位置に関する少なくとも１つの情報項目が、例えばＷＯ２０１４／１９８６２９Ａ１に開示されているように、導出され得る。追加的に又は代替的に、本発明による検出器は、少なくとも１つの縦方向座標に加えて、物体の少なくとも１つの横方向座標を検出するための少なくとも１つの追加の横方向検出器を含むことができる。
本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの物体の位置を決定するための検出器システムが開示されている。検出器システムは、例えば上に開示された１つ以上の実施形態による、又は以下にさらに詳細に開示された１つ以上の実施形態によるような、本発明による少なくとも１つの検出器を有している。検出器システムは、少なくとも１つの光ビームを検出器に向けるように適合された少なくとも１つのビーコン装置をさらに含み、該ビーコン装置は、物体に取り付け可能であるか、物体によって保持可能であるか、及び物体に一体化可能であるかのうちの少なくとも１つである。ビーコン装置に関するさらなる詳細は、その潜在的な実施形態を含めて以下で説明する。このように、少なくとも１つのビーコン装置は、レーザ、ＬＥＤ、電球などのような１つ以上の光源などの１つ以上の照射源を含む、少なくとも１つの能動型ビーコン装置であり得るか、又はそれを含み得る。一例として、照射源によって放出される光は、３００～５００ｎｍの波長を有し得る。あるいは、上述したように、赤外スペクトル範囲、例えば７８０ｎｍ～３．０μｍの範囲が使用され得る。具体的には、シリコンフォトダイオードが特に７００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲で適用可能な近赤外領域が使用され得る。１つ以上のビーコン装置によって放出される光は、２つ以上の光ビームを区別するために、上述のように非変調であっても、変調されていてもよい。追加的に又は代替的に、少なくとも１つのビーコン装置は、例えば１つ以上の反射要素を備えることなどによって、１つ以上の光ビームを検出器に向けて反射するように適合され得る。さらに、少なくとも１つのビーコン装置は、光ビームを散乱させるように適合された１つ以上の散乱要素であってもよく、又はそれを含んでもいてもよい。そこでは、弾性又は非弾性散乱が使用されることができる。少なくとも１つのビーコン装置が一次光ビームを検出器に向けて反射及び／又は散乱するように適合されている場合、ビーコン装置は、光ビームのスペクトル特性に影響を与えないようにするように適合されていてもよく、あるいは、光ビームの波長を変更するなどによって、光ビームのスペクトル特性を変更するように適合されていてもよい。
本発明のさらなる態様では、ユーザとマシンとの間で少なくとも１つの情報項目を交換するためのヒューマンマシンインターフェースが開示されている。ヒューマンマシンインターフェースは、上記で開示された実施形態による、及び／又は以下でさらに詳細に開示される実施形態の１つ以上による、少なくとも１つの検出器システムを備えている。そこでは、少なくとも１つのビーコン装置は、直接的又は間接的にユーザに取り付けられるか、又はユーザによって保持されるかの少なくとも１つであるように適合される。ヒューマンマシンインターフェースは、検出器システムによってユーザの少なくとも１つの位置を決定するように設計されており、該ヒューマンマシンインターフェースは、少なくとも１つの情報項目をその位置に割り当てるように設計されている。
本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの娯楽機能を実行するための娯楽装置が開示されている。娯楽装置は、上記で開示された実施形態による、及び／又は以下でさらに詳細に開示される実施形態の１つ以上による少なくとも１つのヒューマンマシンインターフェースを備えている。娯楽装置は、ヒューマンマシンインターフェースを介して、プレイヤーが少なくとも１つの情報を入力できるように構成されている。娯楽機器は、情報に応じて娯楽機能を変えるようにさらに構成されている。
本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの可動物体の位置を追跡する追跡システムが開示されている。追跡システムは、上記で開示された及び／又は以下でさらに詳細に開示されるような検出器システムを参照する実施形態のうちの１つ以上による少なくとも１つの検出器システムを備えている。追跡システムは、少なくとも１つの追跡コントローラをさらに備える。追跡コントローラは、特定の時点での物体の一連の位置を追跡するように適合されている。
本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの物体を画像化するためのカメラが開示されている。カメラは、上記で開示された又は以下でさらに詳細に開示される検出器を参照する実施形態のいずれか１つによる少なくとも１つの検出器を備えている。
本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの物体の少なくとも１つの位置を決定することも意味し得る、情景の深度プロファイルを決定するための走査システムが提供されている。走査システムは、本発明による少なくとも１つの検出器、例えば上記の実施形態の１つ以上に開示された及び／又は以下の実施形態の１つ以上に開示される少なくとも１つの検出器を備えている。走査システムはさらに、照射光ビーム又は走査光ビームと呼ばれる少なくとも１つの光ビームで情景を走査するように適合された少なくとも１つの照射源を備えている。本明細書で使用される場合、「情景」という用語は、一般に、検出器によって二次元又は三次元範囲の少なくとも1つの幾何学的又は空間的特性が評価され得るというように、検出器によって可視な二次元又は三次元範囲を指す。本明細書でさらに使用される場合、「走査」という用語は、一般に、異なる領域での連続的な測定を指す。したがって、走査は、具体的には、第１方式で向けられ又は方向付けられた照射光ビームを有する少なくとも１つの第１測定と、第１方式と異なる第２方式で向けられ又は方向付けられた照射光ビームを有する少なくとも１つの第２測定を意味し得る。走査は、連続走査又は段階的走査であってよい。したがって、連続的又は段階的方式で、照射光ビームは情景の異なる領域に向けられることができ、検出器は、少なくとも１つの縦方向座標など、各領域について少なくとも１つの情報項目を生成するように検出することができる。一例として、物体を走査するために、１つ以上の照射光ビームが、連続的又は段階的方式で、物体の表面に光スポットを生成することができ、該光スポットについて縦方向座標が生成される。しかしながら、代替的に、光パターンが走査に使用されることができる。走査は、点走査又は線走査、あるいはより複雑な光パターンによる走査でさえあってもよい。走査システムの照射源は、検出器の任意の照射源と異なり得る。しかしながら、代替的に、走査システムの照射源は、検出器の少なくとも１つの照射源と完全に又は部分的に同一であるか、又はそれに一体化されてもよい。
したがって、走査システムは、少なくとも１つの物体の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１つのドットを照射するように構成された少なくとも１つの光ビームを放出するように適合された少なくとも１つの照射源を有することができる。本明細書で使用される場合、「ドット」という用語は、例えば走査システムのユーザによって選択され、照射源によって照射される物体の表面の一部のエリア、特に小さなエリアを指す。好ましくは、ドットは、一方では、走査システムが、走査システムに含まれる照射源と、ドットが配置され得る物体の表面部分との間の距離の値を、可能な限り正確に決定できるように可能な限り小さいサイズ、他方では、走査システムのユーザ又は走査システム自体が特に自動手順によって物体の表面の関係部分上のドットの存在を検知できるように可能な限り大きいサイズを呈することができる。
この目的のために、照射源は、人工照射源、特に少なくとも１つのレーザ源、及び／又は少なくとも１つの白熱灯、及び／又は少なくとも１つの半導体光源、例えば少なくとも１つの発光ダイオード、特に有機及び／又は無機発光ダイオードを含み得る。一例として、照射源によって放出される光は、３００～５００ｎｍの波長を有し得る。追加的に又は代替的に、７８０ｎｍ～３．０μｍの範囲などの赤外スペクトル範囲の光が使用され得る。具体的には、シリコンフォトダイオードが適用可能な特には７００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲の近赤外領域部分の光が使用されることができる。それらの一般的に定義されるビームプロファイル及び取り扱い性の他の特性のために、照射源としての少なくとも１つのレーザ源の使用が特に好ましい。ここでは、特に、ユーザによって容易に保存及び運搬され得るコンパクトな走査システムを提供することが重要である場合に、単一のレーザ源の使用が好ましいことがあり得る。照射源はしたがって、好ましくは、検出器の構成部分であってもよく、及び、したがって特に検出器のハウジング内など検出器内に一体化されてもよい。好ましい実施形態では、特に走査システムのハウジングは、距離関連情報をユーザに読みやすい方法などで提供するように構成された少なくとも１つのディスプレイを備えることができる。さらに好ましい実施形態では、特に走査システムのハウジングはさらに、１つ以上の操作モードを設定するなど、走査システムに関連する少なくとも１つの機能を操作させるように構成された少なくとも１つのボタンを含むことができる。さらに好ましい実施形態では、特に走査システムのハウジングはさらに、走査システムをさらなる表面に固定するように構成され得る少なくとも１つの固定ユニット、例えば、ゴム足、磁性材料を含むベースプレート又はホルダーなどのベースプレート又は壁ホルダーなどを、特に距離測定の精度及び／又はユーザによる走査システムの取り扱い性を向上させるために含み得る。
特に、走査システムの照射源は、したがって、物体の表面に位置する単一のドットを照射するように構成された単一のレーザビームを放出し得る。本発明による検出器の少なくとも１つを使用することにより、少なくとも１つのドットと走査システムとの間の距離に関する少なくとも１つの情報項目が、このように生成され得る。これにより、好ましくは、走査システムによって含まれる照射システムと、照射源によって生成される単一ドットとの間の距離は、例えば少なくとも１つの検出器によって含まれる評価装置を使用することなどにより、決定され得る。しかしながら、走査システムは、さらに、この目的のために特に適合され得る追加の評価システムを含み得る。代替的に又は追加的に、走査システムのサイズ、特に走査システムのハウジングのサイズを考慮してもよく、したがって、走査システムのハウジング上の特定の点、例えばハウジングの前縁又は後縁と、単一ドットとの間の距離を代替的に決定することもできる。照射源は、点群を生成及び／又は投影するように適合されてよく、例えば、照射源は、少なくとも１つのデジタル光処理プロジェクタ、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つの回折光学要素；発光ダイオードの少なくとも１つのアレイ；レーザ光源の少なくとも１つのアレイのうちの１つ以上を含み得る。
代替的に、走査システムの照射源は、ビームの放出方向の間に直角など、それぞれの角度を提供するように構成された２つの個別のレーザビームを放出することができ、それにより、同じ物体の表面又は２つの異なる物体の２つの異なる表面に位置する２つの個別のドットが照射され得る。しかしながら、２つの個別のレーザビームの間のそれぞれの角度の他の値も可能であり得る。この特徴は、特に、例えば走査システムとドットとの間に1つ以上の障害物が存在するために直接アクセスできない場合の、又は他の方法では到達することが困難な場合の、間接距離を導出するためなど、間接測定機能のために採用され得る。例として、したがって、２つの個別の距離を測定し、ピタゴラスの式を使用して高さを導出することにより、物体の高さの値を決定することが可能であり得る。特に、物体に対して所定の水準を維持できるようにするために、走査システムはさらに、少なくとも１つの水準ユニット、特に、ユーザによって所定の水準を維持するために使用され得る一体型気泡バイアルをさらに備えることができる。
さらなる代替として、走査システムの照射源は、複数の個別のレーザビーム、例えばそれぞれのピッチ、特に互いに対して規則的なピッチを示すことができ、少なくとも１つの物体の少なくとも１つの表面上に位置するドットのアレイを生成するように配置されたレーザビームのアレイなどを放出することができる。この目的のために、ビーム分割器及びミラーなどの特別に適合された光学要素が提供されてもよく、これにより、記載されたレーザビームのアレイの生成が可能になり得る。具体的には、照射源は、１つ以上の可動ミラーを使用して、周期的又は非周期的な方式で光ビームをリダイレクトすることによって、面積又は体積を走査するように向けられることができる。
このように、走査システムは、１つ以上の物体の１つ以上の表面に配置された１つ以上のドットの静的配置を提供し得る。あるいは、走査システムの照射源、特に上記のレーザビームのアレイなどの１つ以上のレーザビームは、時間の経過とともに変化する強度を示すことができ、及び／又は、特に述べたマイクロミラーのアレイ内に含まれるマイクロミラーなど１つ以上のミラーを動かすことによって、時間の経過とともに交互に放出方向を変えることができる、１つ以上の光ビームを提供するように構成され得る。結果として、照射源は、走査システムの少なくとも１つの照射源によって生成される交互に変わる特徴を有する１つ以上の光ビームを使用することにより、少なくとも１つの物体の少なくとも１つの表面の一部を画像として走査するように構成され得る。特に、走査システムは、したがって、１つ以上の物体の１つ以上の表面を順次又は同時に走査するように、少なくとも１つの行走査及び／又は線走査を使用することができる。したがって、走査システムは、３つ以上のドットを測定することによって角度を測定するように適合され得、又は、走査システムは、従来の測定スティックを使用してアクセスすることが困難な、屋根の切妻などのコーナー又は狭い領域を測定するように適合され得る。非限定的な例として、走査システムは、例えば生産環境における安全レーザスキャナに、及び／又は例えば３Ｄプリンティング、ボディスキャンニング、品質管理などに関連して、物体の形状の決定に使用される三次元走査装置に、例えば距離計などの建設用途に、例えば荷物のサイズ又は体積を決定するための物流用途に、例えばロボット掃除機又は芝刈機などの家事用途に、又は走査ステップを含み得る他の種類の用途に、使用され得る。非限定的な例として、走査システムは産業用安全カーテンの用途に使用され得る。非限定的な例として、走査システムは、拭き掃除、バキューム掃除、モップがけ、又はワックスがけ機能、又は芝刈り又は掻き集めなどのヤード又は庭の手入れ機能を実行するために使用されてよい。非限定的な例として、走査システムは、コリメートされた光学系を備えたＬＥＤ照射源を使用することができ、及び、より正確な結果を得るために照射源の周波数を異なる周波数にシフトするように、及び／又は他の周波数を送信しながら特定の周波数を減衰させるためにフィルタを使用するように、適合されることができる。非限定的な例として、走査システム及び／又は照射源は、作動中に走査システムが完全な３６０度の視野を有することができ、又はさらに走査範囲をさらに拡大するために平面外に移動又は回転することができるように、専用モータを使用して、全体として回転されるか、又は、ミラー、ビーム分割器などの特定の光学パッケージのみが回転されるかすることができる。さらに、照射源は、能動的に所定の方向に向けられ得る。さらに、有線の電気システムの回転を可能にするために、スリップリング、光データ伝送、又は誘導結合が使用されることができる。
非限定的な例として、走査システムは、三脚に取り付けられ、いくつかの角及び表面を有する物体又は領域に向けられてもよい。１つ以上の柔軟に可動なレーザ源が走査システムに取り付けられている。１つ以上のレーザ源は、それらが関心点を照射するように動かされる。走査システムに対する照射点の位置は、走査システムの指定されたボタンを押すと、測定され、位置情報は、無線インターフェイスを介して携帯電話に送信される。位置情報は携帯電話のアプリケーションに保存される。レーザ源は、さらに関心点を照射するために移動され、それらの位置は測定され、携帯電話アプリケーションに送信される。携帯電話アプリケーションは、隣接する点を平面で接続することにより、点のセットを３Ｄモデルに変換することができる。３Ｄモデルは保存され、さらに処理されることができる。測定された点又は表面間の距離及び／又は角度は、走査システムに取り付けられたディスプレイ上に直接、又は位置情報が送信される携帯電話上に表示されてもよい。
非限定的な例として、走査システムは、点を投影するための２つ以上の柔軟に可動なレーザ源と、線を投影するさらに１つの可動なレーザ源とを備えていてよい。線は、２つ以上のレーザスポットを線に沿って配置するために使用されることができ、走査システムのディスプレイは、線に沿って例えば等距離に配置され得る２つ以上のレーザスポット間の距離を表示し得る。２つのレーザスポットの場合、単一のレーザ源が使用されてもよく、投影された点の距離は、１つ以上のビーム分割器又はプリズムを使用して変更され、そこでは、ビーム分割器又はプリズムは、投影されたレーザスポットが離れたり近づいたりするように、動かされることができる。さらに、走査システムは、直角、円、正方形、三角形などのさらなるパターンを投影するように適合させることができ、それに沿って測定が、レーザスポットを投影しそれらの位置を測定することによって、行われることができる。
非限定的な例として、走査システムは、線走査装置として適合されることができる。特に、走査システムは、少なくとも１つのセンサライン又はセンサ列を有することができる。三角測量システムは、近接場で検出が不可能になるため、十分なベースラインを必要とする。近接場の検出は、レーザスポットを転送装置の方向に傾ければ、可能になり得る。しかし、傾けることは、光スポットが遠方場領域での検出を制限する視野外に移動してしまうことを生じる。このような近接場と遠方場の問題は、本発明による検出器を使用することによって解決されることができる。特に、検出器は、光センサのＣＭＯＳラインを含むことができる。走査システムは、物体からＣＭＯＳライン上の検出器へ伝播する複数の光ビームを検出するように適合されることができる。光ビームは、物体上の異なる位置で生成されることができ、又は照射源の動きによって生成されることができる。走査システムは、上述及び以下でより詳細に説明するように、光点のそれぞれについて少なくとも１つの縦方向座標を決定するように適合されることができる。
非限定的な例として、走査システムは、鋸、穴あけ機などの木材又は金属の加工工具などのツールを使用する作業をサポートするように適合され得る。したがって、走査システムは、２つの反対方向の距離を測定し、２つの測定距離又は距離の合計をディスプレイに表示するように適合されることができる。さらに、走査システムは、走査システムが表面上に配置されると、レーザ点が表面に沿って走査システムから自動的に離れ、距離測定値が表面のコーナー又はエッジによる突然の変化を示すまで、動かされるように、表面のエッジまでの距離を測定するように適合されることができる。これは、走査装置が板の上に置かれているが、その端から離れて置かれている状態で、板材の端部までの距離を測定することを可能にする。さらに、走査システムは、一方向の板の端部までの距離を測定し、及び、反対方向に指定された距離で線又は円又は点を投影することができる。走査システムは、例えば、所定の合計距離に応じて、反対方向に測定した距離に応じた距離で線又は円又は点を投影するように適合されることができる。これは、ツールから安全な距離に走査システムを配置しながら、鋸や穴あけ機などのツールを投影位置で操作し、同時に、板の端部までの所定の距離でツールを使用して処理を実行すること可能にする。さらに、走査システムは、点又は線などを所定の距離で２つの反対方向に投影するように適合され得る。距離の合計が変更されると、投影された距離の１つだけが変更される。
非限定的な例として、走査システムは、切断、鋸引き、穴あけなどのタスクが実行される表面などの表面上に配置され、及び走査システムのボタンなどで調整可能な所定距離で該表面上に線を投影するように適合されてよい。
非限定的な例として、走査システムは、例えば生産環境における安全レーザスキャナに、及び／又は例えば３Ｄプリンティング、ボディスキャンニング、品質管理などに関連して物体の形状の決定に使用される三次元走査装置に、例えば距離計などの建設用途に、例えば荷物のサイズ又は体積を決定するための物流用途に、例えばロボット掃除機又は芝刈機などの家事用途に、又は走査ステップを含み得る他の種類の用途に使用され得る。
転送装置は、物体から検出器へと伝播する光を、好ましくは連続的に光センサへ供給するように設計されることができる。この供給は、画像化によって又は転送装置の非画像化特性によって、任意に行うことができる。特に、転送装置は、電磁放射が光センサに供給される前に、電磁放射を収集するように設計されることができる。転送装置は、例えば、定義された光学特性を有する光ビーム、例えば定義された又は正確に既知のビームプロファイルを有する光ビーム、例えばガウスビームの少なくとも１つの線形結合、特に既知のビームプロファイルを有する少なくとも１つのレーザビームを提供するように設計された照射源により、全体的に又は部分的に、少なくとも1つの任意の光照射源の構成部分であってよい。
任意の照射源の潜在的な実施形態については、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１を参照することができる。さらに、他の実施形態が可能である。物体から出る光は、物体自体から発生することもできるが、任意で別の原点を有し、この原点から物体まで伝播し、続いて横方向及び／又は縦方向光センサに向かって伝播することができる。後者の場合は、例えば、使用されている少なくとも１つの照射源によって実現される。この照射源は、例えば、周囲照射源であるか、又はそれを含むことができ、及び／又は、人工照射源であるか、又はそれを含むことができる。例として、検出器自体は、少なくとも１つの照射源、例えば少なくとも１つのレーザ及び／又は少なくとも１つの白熱灯及び／又は少なくとも１つの半導体照射源、例えば少なくとも１つの発光ダイオード、特に有機及び／又は無機発光ダイオードを含むことができる。それらの一般的に定義されたビームプロファイル及び取り扱い性の他の特性のために、照射源又はその一部としての１つ以上のレーザの使用が特に好ましい。照射源自体は、検出器の構成部分であり得るか、又は検出器とは独立して形成されることができる。照射源は、特に検出器、例えば検出器のハウジングに一体化されることができる。代替的又は追加的に、少なくとも１つの照射源はまた、少なくとも１つのビーコン装置、又は１つ以上のビーコン装置、及び／又は物体に一体化され得るか、又は物体に接続又は空間的に結合され得る。
１つ以上の任意のビーコン装置から出る光は、したがって、前記光がそれぞれのビーコン装置自体から発生するという選択の代わりに又はこれに加えて、照射源から出ることができ、及び／又は照射源によって励起されることができる。例として、ビーコン装置から出る電磁光は、ビーコン装置自体によって放出されるか、及び／又はビーコン装置によって反射されるか、及び／又はそれが検出器に供給される前にビーコン装置によって散乱されることができる。この場合、電磁放射の放出及び／又は散乱は、電磁放射のスペクトルの影響がなく、又はそのような影響を伴って行われることができる。したがって、例として、波長シフトが、散乱中に、例えばストークス又はラマンによって、起こり得る。さらに、光の放出は、例えば、一次照射源、例えば物体又はルミネセンス、特に、リン光及び／又は蛍光を生成するように励起された物体の部分領域によって、励起されることができる。原則として、他の放出過程も可能である。反射が発生する場合、物体は、例えば少なくとも１つの反射領域、特に少なくとも１つの反射面を有することができる。前記反射面は、物体自体の一部であり得るが、例えば、物体に接続され又は空間的に結合された反射器、例えば、物体に接続された反射板であってもよい。少なくとも１つの反射器が使用される場合、それはまた、例えば検出器の他の構成部品とは独立に、物体に接続された検出器の一部と見なすこともできる。
ビーコン装置及び／又は少なくとも１つの任意の照射源は、一般的に：紫外スペクトル範囲、好ましくは２００ｎｍ～３８０ｎｍの範囲；可視スペクトル範囲（３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）；赤外スペクトル範囲、好ましくは７８０ｎｍ～３．０マイクロメートルの範囲、より好ましくはシリコンフォトダイオードが適用可能な具体的には７００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲で適用可能な近赤外領域の部分、のうちの少なくとも１つにおいて光を放出することができる。熱画像用途では、ターゲットは、遠赤外スペクトル範囲、好ましくは３．０マイクロメートル～２０マイクロメートルの範囲の光を放出することができる。例えば、少なくとも１つの照射源は、可視スペクトル範囲、好ましくは５００ｎｍ～７８０ｎｍの範囲、最も好ましくは６５０ｎｍ～７５０ｎｍの範囲、又は６９０ｎｍ～７００ｎｍの範囲の光を放出するように適合されている。例えば、少なくとも１つの照射源は、赤外スペクトル範囲の光を放出するように適合されている。しかしながら、他の選択肢が可能である。
光ビームの光センサへの供給は、特に、例えば円形、楕円形、又は異なる形状の断面を有する光スポットが、光センサの任意のセンサエリア上に生成されるように、行われることができる。例として、検出器は、物体が検出され得る視覚範囲、特に立体角範囲及び／又は空間範囲を有することができる。好ましくは、転送装置は、例えば検出器の視覚範囲内に配置された物体である場合に、光スポットが光センサのセンサ領域上及び／又はセンサエリア上に完全に配置されるように、設計され得る。例として、センサエリアは、この状態を確実にするために対応するサイズを有するように、選択され得る。
さらなる態様において、本発明は、例えば上記に開示されたような、又は以下にさらに詳細に開示されるような検出器を参照する１つ以上の実施形態などによる本発明による検出器のような検出器を用いることによって、少なくとも1つの物体の位置を決定するための方法を開示している。なお、他のタイプの検出器を使用することができる。本方法は、以下の方法ステップを含み、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、列挙されていない１つ以上の追加の方法ステップが存在してもよい。さらに、方法ステップの１つ、１つより多く、又は、すべてさえも、繰り返し実行されてよい。
本方法は、以下の方法ステップ：
－ 光センサのマトリックスの少なくとも１つの関心領域を選択するステップであって、該光センサがそれぞれ、物体から検出器に伝播する少なくとも１つの光ビームによる照射に応答して少なくとも１つのセンサ信号を生成するように構成された感光エリアを有する、ステップと；
－ 関心領域の少なくとも２つの光センサの少なくとも１つのセンサ信号をそれぞれ決定し、該センサ信号からの結合信号Ｑを評価することにより、物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＰＲを決定するステップと；
－ 該センサ信号から関心領域の少なくとも１つの画像を決定し、該画像から、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することにより、物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＦＤを決定するステップと；
－ 縦方向座標ｚＤＰＲと縦方向座標ｚＤＦＤを考慮して、少なくとも１つの結合距離情報ｚを決定するステップと、
を含む。
詳細、選択肢、及び定義については、上述した検出器を参照することができる。したがって、具体的には、上記で説明されたように、本方法は、上記で与えられ又は以下でさらに詳細に与えられる１つ以上の実施形態によるなどの、本発明による検出器の使用を含むことができる。
本発明のさらなる態様において、上記で与えられ又は以下でさらに詳細に与えられる１つ以上の実施形態によるなどの、本発明による検出器の使用が、交通技術における位置測定；娯楽用途；セキュリティ用途；監視用途；安全用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；物流用途；追跡用途；屋外用途；モバイル用途；通信用途；写真用途；マシンビジョン用途；ロボット用途；品質管理用途；製造用途、からなる群から選択される使用目的のために、提案される。
物体は、一般的に、生物であってもよく、又は、非生物であってもよい。検出器又は検出器システムは、少なくとも１つの物体を含んでよく、それによって、該物体は、検出器システムの一部を形成する。しかし、好ましくは、物体は、少なくとも１つの空間次元において、検出器から独立して移動することが可能である。物体は一般的に任意の物体であってもよい。一実施形態では、物体は剛体物体であってよい。例えば、物体が非剛体物体であるか、又はその形状を変化させ得る物体など、他の実施形態が可能である。
以下にさらに詳細に概説するように、本発明は、具体的には、例えば、マシンの制御、ゲーミング、又は、スポーツのシミュレーションなどの目的のために、人の位置及び／又は人の動きを追跡するために使用され得る。この実施形態又は他の実施形態では、具体的には、物体は、スポーツ用品、好ましくは、ラケット、クラブ、バットからなる群から選択される物品；衣料品；帽子；靴からなる群から選択され得る。
したがって、一般的に、検出器などの本発明による装置は、様々な使用分野に適用され得る。具体的には、検出器は：交通技術における位置測定；娯楽用途；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、及び街路からなる群から選択される少なくとも１つの空間などの、少なくとも１つの空間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；ウェブカム；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；コンピュータ周辺装置；ゲーミング用途；カメラ又はビデオの用途；セキュリティ用途；監視用途；自動車用途；輸送用途；医療用途；スポーツ用途；マシンビジョン用途；車両用途；飛行機用途；船舶用途；宇宙船用途；建物用途；建築用途；地図製作用途；製造用途、からなる群から選択される使用目的に適用され得る。追加的に又は代替的に、ローカル及び／又はグローバル測位システムにおける用途、特に、ランドマークに基づく測位及び／又はナビゲーション、具体的には、車又は他の車両（例えば、列車、オートバイ、自転車、貨物輸送用トラックなど）、ロボットでの使用、又は、歩行者による使用を挙げることが可能である。さらに、例えば、家庭内用途、及び／又は、製造、輸送、監視又はメンテナンス技術において使用されるロボットなどの屋内測位システムが、潜在的な用途として挙げられ得る。
本発明による装置は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートパネル、又は、他の固定型もしくは移動型もしくはウェアラブル型のコンピュータ又は通信の用途に使用され得る。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、例えば、可視範囲又は赤外スペクトル範囲の光を放出する光源などの、少なくとも１つの能動光源と組み合わせられ得る。したがって、例として、本発明による装置は、例えば、環境、物体、及び生物を走査及び／又は検出するためのモバイルソフトウェアと組み合わせるなどによって、カメラ及び／又はセンサとして使用され得る。本発明による装置は、画像化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られ得る。本発明による装置は、さらに、監視のために、及び／又は、記録目的のために、又は、特に、音声及び／又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使用され得る。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、例えば、携帯電話などのモバイル装置を介して、他の電子装置又は構成要素を制御するためなどのために、モバイル用途に使用され得る。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用途は、テレビジョンセット、ゲームコンソール、音楽プレイヤーもしくは音楽装置、又は、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、ウェブカム、又は、コンピューティング用途のための他の周辺装置に使用され得る。したがって、一例として、本発明による装置は、画像化、記録、監視、走査、又は動き検出のためのソフトウェアと組み合わせて使用され得る。ヒューマンマシンインターフェース及び／又は娯楽装置の文脈において概説されるように、本発明による装置は、顔の表情及び／又は身体の表現によってコマンドを与えることに関して、特に有用である。本発明による装置は、他の入力発生装置、例えば、マウス、キーボード、タッチパッド、マイクロフォンなどと組み合わせられ得る。さらに、本発明による装置は、例えば、ウェブカムを使用することなどによってゲーミング用途に使用され得る。さらに、本発明による装置は、仮想トレーニング用途及び／又はビデオ会議に使用され得る。さらに、本発明による装置は、特にヘッドマウントディスプレイを装着しているときに、仮想現実又は拡張現実の用途において使用される手、腕、又は物体を認識又は追跡するために使用され得る。
さらに、本発明による装置は、部分的に上記に説明されているように、モバイルオーディオ装置、テレビジョン装置、及びゲーミング装置に使用され得る。具体的には、本発明による装置は、電子装置又は娯楽装置などのための制御又は制御装置として使用され得る。さらに、本発明による装置は、２Ｄディスプレイ技法及び３Ｄディスプレイ技法、特に拡張現実の用途のための透明ディスプレイを有する２Ｄディスプレイ技法及び３Ｄディスプレイ技法などにおける、視線検出又は視線追跡のために使用され得、及び／又は、ディスプレイが見られているかどうか、及び／又は、どの視点からディスプレイが見られているかを認識するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、特にヘッドマウントディスプレイを装着しているときの仮想現実又は拡張現実の用途に関連して、部屋、境界線、障害物を探索するために使用され得る。
さらに、本発明による装置は、ＤＳＣカメラなどのデジタルカメラ内で、又は、デジタルカメラとして、及び／又は、一眼レフカメラなどのレフレックスカメラ内で、又は、レフレックスカメラとして使用され得る。これらの用途に関して、上記に開示されているように、携帯電話などのモバイル用途における、本発明による装置の使用を参照することができる。
さらに、本発明による装置は、セキュリティ又は監視用途のために使用され得る。したがって、一例として、本発明による少なくとも１つの装置は、物体が所定のエリアの内又は外にある場合に、信号を与える（例えば、銀行又は博物館における監視のために）１つ以上のデジタル及び／又はアナログ電子機器と組み合わせることができる。具体的には、本発明による装置は、光暗号化に使用されることができる。本発明による少なくとも１つの装置を使用することによる検出は、波長を補完するに、ＩＲ、Ｘ線、ＵＶ－ＶＩＳ、レーダー又は超音波検出器などの他の検出装置と組み合わせることができる。本発明による装置は、さらに、暗い環境の中での検出を可能にするために、能動型赤外線光源と組み合わせることができる。本発明による装置は、特に、例えば、レーダー用途、超音波用途、ＬＩＤＡＲ又は同様の能動型検出器装置の場合のように、第三者によって検出され得る能動的に信号を送信することを避けることができるため、本発明による装置は、一般的に能動型検出器システムと比較して有利である。したがって、一般的に、本発明による装置は、移動している物体の、認識されずかつ検出不可能な追跡のために使用され得る。さらに、本発明による装置は、一般的に、従来の装置と比較して、不正操作されにくく、また過敏になりにくい。
さらに、本発明による装置を使用することによる３Ｄ検出の容易さ及び精度を考えると、本発明による装置は、一般的に、顔、身体、及び人の認識及び識別のために使用され得る。その中で、本発明による装置は、識別又は個人化の目的のための他の検出手段、例えば、パスワード、指紋、虹彩検出、音声認識、又は他の手段と組み合わせることができる。したがって、一般的に、本発明による装置は、セキュリティ装置及び他の個人化用途に使用され得る。
さらに、本発明による装置は、製品の識別のための３Ｄバーコードリーダーとして使用され得る。
上述のセキュリティ及び監視用途に加えて、本発明による装置は、一般的に、空間及びエリアの監視及びモニタリングのために使用され得る。したがって、本発明による装置は、空間及びエリアを監視及びモニタリング、及び、一例として、禁止エリアに侵入された場合に警報を起動又は実行するために使用され得る。したがって、一般的に、本発明による装置は、建物監視又は博物館における監視目的のために使用され得、任意で他のタイプのセンサ、例えば、モーションセンサ又は熱センサと組み合わせて、画像増強装置又は画像強調装置及び／又は光電子増倍管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、公共空間又は混雑した空間において使用され、潜在的に危険な活動、例えば、駐車場における盗難などのような犯罪行為、又は、空港における無人の手荷物などの無人の物体を検出することができる。
さらに、本発明による装置は、ビデオ及びカムコーダ用途などのカメラ用途に有利に適用され得る。したがって、本発明による装置は、モーションキャプチャ及び３Ｄ映画の記録のために使用され得る。そこでは、本発明による装置は、一般的に、従来の光学装置を上回る多数の利点を提供する。したがって、本発明による装置は、一般的に、光学構成要素に関して、より低い複雑さを必要とする。したがって、一例として、レンズ数は、例えば１つのレンズだけを有する本発明による装置を提供することなどにより、従来の光学装置と比較して低減されることができる。低減された複雑さにより、モバイル使用などのために、非常にコンパクトな装置が可能である。高品質の２つ以上のレンズを有する従来の光学システムは、体積の大きいビーム分割器の一般的な必要性に起因して、一般的に体積が大きい。さらに、本発明による装置は、一般的に、オートフォーカスカメラなどのフォーカス／オートフォーカス装置に使用され得る。さらに、本発明による装置は、また、光学顕微鏡、特に、共焦点顕微鏡に使用され得る。
さらに、本発明による装置は一般的に、自動車技術及び輸送技術の技術分野にも適用可能である。このように、一例として、本発明による装置は、例えば適合型クルーズコントロール、非常用ブレーキアシスト、車線逸脱警告、サラウンドビュー、死角検出、交通標識検出、交通標識認識、車線認識、後部横断通行警告、接近する交通量又は前方に走行する車両に応じてヘッドライトの強度と範囲を適合させるための光源認識、適合型フロントライトシステム、ハイビームヘッドライトの自動制御、フロントライトシステムの適合型カットオフライト、防眩フロントライトシステム、ヘッドライト照射により動物又は障害物などへのマーキング、後部横断通行警告、高度運転者支援システムなど及び他の運転者支援システム又は他の自動車及び交通用途などのための、距離及び監視センサとして使用され得る。さらに、本発明による装置は、衝突回避のためなどの運転者の操縦を事前に予測する運転者支援システムに使用され得る。さらに、本発明による装置は、本発明による検出器を使用することによって得られる位置情報の第１及び第２の時間微分を分析することなどによって、速度及び／又は加速度の測定にも使用され得る。この特徴は一般的に、自動車技術、輸送技術又は一般的交通技術に適用可能である。他の分野の技術への適用も実現可能である。屋内測位システムにおける具体的用途としては、輸送中の乗客の位置の検出、より具体的にはエアバッグなど安全システムの使用の電子制御がある。エアバッグの使用は、エアバッグの使用によって重傷を引き起こすような乗客の位置の場合に、防止されることができる。さらに、例えば自動車、列車、航空機などの車両、特に自律走行車両において、本発明による装置は、運転者が交通に注意を向けているか、又は気が散っているか、眠っているか、又は疲労しているか、又はアルコールなどの消費が原因で運転ができない状態かどうかを決定するために、使用されることができる。
これらの用途又は他の用途では、一般的に、本発明による装置は、独立型装置として、又は、レーダー及び／又は超音波装置などの他のセンサ装置と組み合わされて使用され得る。具体的には、本発明による装置は、自律運転及び安全性問題に関して使用され得る。さらに、これらの用途では、本発明による装置は、赤外線センサ、音響センサであるレーダーセンサ、二次元カメラ、又は、他のタイプのセンサと組み合わされて使用され得る。これらの用途では、本発明による装置の一般的に受動的な性質は有利である。このように、本発明による装置は一般的に信号を発する必要がないため、能動的センサ信号が他の信号源と干渉するリスクを回避することができる。本発明による装置は特に標準的な画像認識ソフトウェアなどの認識ソフトウェアと組み合わされて使用され得る。このように、本発明による装置によって提供される信号及びデータは、典型的に、容易に処理可能であり、したがって一般的に、確立されている３Ｄ測定システムよりも計算能力に対する要求が低い。空間需要が低いため、カメラなどの本発明による装置は、ウィンドウスクリーンの上又は後ろ、フロントフード上、バンパー上、ライト上、ミラー上、又は他の場所など、車両内の実質的に任意の場所に配置することができる。本発明の範囲内に開示された効果に基づく１つ以上の検出器などの本発明による様々な検出器は、自律運転車両を可能にするため、又は能動的な安全コンセプトの性能を向上させるなどのために、組み合わされることができる。したがって、本発明による様々な装置は、本発明による１つ以上の他の装置及び／又は従来のセンサと、例えば後部窓、側部窓又は前部窓のような窓内、又はバンパー上又はライト上などで、組み合わされることができる。
本発明による少なくとも１つの検出器などの本発明による少なくとも１つの装置と、１つ以上の雨検出センサとの組み合わせも可能である。これは、本発明による装置が一般に、特に大雨の間に、レーダーのような従来のセンサ技術よりも有利であるという事実による。本発明による少なくとも１つの装置とレーダーなどの少なくとも１つの従来の感知技術との組み合わせは、ソフトウェアが気象条件に応じて信号の正しい組み合わせを選択することを可能にし得る。
さらに、本発明による装置は一般的に、ブレーキアシスト及び／又はパーキングアシスト及び／又は速度測定のために使用され得る。速度測定は、車両内で車両と一体化することができ、又は、交通制御における他の自動車の速度を測定するなどのために、車両の外部で使用されることができる。さらに、本発明による装置は、駐車場で空き駐車スペースを検出するためにも使用され得る。
さらに、本発明による装置は、医療システム及びスポーツの分野でも使用され得る。したがって、医療技術分野においては、手術用ロボット、例えば内視鏡での使用が、本発明による装置が上記で概説したように少しの体積しか必要とせず、他の装置に一体化することができるため、挙げられる。具体的に、多くても１つのレンズを有する本発明による装置は、内視鏡など医療用装置において３Ｄ情報を捕捉するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、動きの追跡及び分析を可能にするために、適切なモニタリングソフトウェアと組み合わされ得る。これは、内視鏡や外科用メスなどの医療用装置の位置と、磁気共鳴画像、Ｘ線撮像、又は超音波撮像などから得られた医療画像からの結果との即座の重ね合わせを可能にし得る。これらの用途は具体的に、例えば脳外科手術及び遠隔診断及び遠隔治療など、正確な位置情報が重要となる医療処置において有益である。さらに、本発明による装置は、３Ｄボディスキャンに使用されることができる。ボディスキャンは歯科手術、整形手術、肥満手術又は美容整形手術などの医療分野に適用されることができ、又は、筋膜疼痛症候群、癌、身体醜形障害又は他の疾患の診断などの医療診断の分野に適用されることができる。ボディスキャンは、さらに、スポーツ用具の人間工学的な使用又は適合性を評価するために、スポーツの分野に適用されることができる。さらに、本発明による装置は、外骨格又は人工装具などのウェアラブルロボットに使用されることができる。
ボディスキャンはさらに、衣類の適切なサイズやフィットを決定するなどのために、衣類の分野で使用され得る。この技術は、テーラーメードの衣類の分野又はインターネットからの、又は、マイクロキオスク装置又は顧客コンシェルジュ装置などのセルフサービスのショッピング装置においての衣類もしくは履物の注文の分野で使用され得る。衣類の分野におけるボディスキャンは、衣服を着用している顧客を走査するために特に重要である。
さらに、本発明による装置は、例えばエレベーター、列車、バス、乗用車、又は航空機内の人数を数えるため、又は、玄関、扉、通路、小売店舗、スタジアム、娯楽施設、博物館、図書館、公共の場所、映画館、劇場などを通過する人数を数えるためなど、人数計数システムの分野で使用され得る。さらに、人数計数システムにおける３Ｄ機能は、身長、体重、年齢、体力などの計数される人々に関する詳細情報を取得又は推定するように使用され得る。この情報は、ビジネスインテリジェンスメトリックのために、及び／又は人々が数えられることによってより魅力的又は安全にすることができる地域の最適化のために使用され得る。小売環境では、人数計数の分野における本発明による装置は、リピーター又はクロスショッパーの認識、買物行動の評価、購入する来訪者の割合の評価、スタッフのシフトの最適化、あるいはショッピングモールにおける来訪者１人当たりコストのモニタリングなどに使用され得る。さらに、人数計数システムは身体計測調査にも使用され得る。さらに、本発明による装置は、輸送距離に応じて乗客に自動的に課金するために、公共輸送システムに使用され得る。さらに、本発明による装置は、子どもの遊び場において、負傷した子ども又は危険な活動に関わっている子どもを認識し、遊び場の玩具とのさらなる相互作用を可能にし、遊び場の玩具などの安全な使用を確保するため等に使用され得る。
さらに、本発明による装置は、表面が平面かどうかを評価するために、物体を順序づけられた方法で整列又は配置するために、物体又は壁までの距離を測定する距離計などの建設用具に使用されることができ、又は、建設環境などで使用するための検査用カメラに使用されることができる。
さらに、本発明による装置は、トレーニング、遠隔指導又は競技目的などのために、スポーツ及び運動の分野に適用され得る。具体的に、本発明による装置は、ダンス、エアロビクス、フットボール、サッカー、バスケットボール、野球、クリケット、ホッケー、陸上競技、水泳、ポロ、ハンドボール、バレーボール、ラグビー、相撲、柔道、フェンシング、ボクシング、ゴルフ、カーレース、レーザタグ、戦場シミュレーションなどの分野に適用され得る。本発明による装置は、ゲームのモニタリング、審判のサポート又はポイント又はゴールが実際に行われたかどうかを判定するためなどのスポーツの具体的な場面においての判定、特に自動判定のために、スポーツとゲームの両方において、ボール、バット、剣、動きなどの位置を検出するために使用され得る。
さらに、本発明による装置は、自動車レース又は自動車運転訓練又は自動車の安全訓練などの分野において、自動車の位置又は自動車の軌道、あるいは前の軌道又は理想的な軌道からの逸脱などを判定するために使用され得る。
本発明による装置はさらに、楽器の練習をサポートするため、特に、例えばフィドル、バイオリン、ビオラ、チェリー、ベース、ハープ、ギター、バンジョー、又はウクレレなどの弦楽器のレッスン、ピアノ、オルガン、キーボード、ハープシコード、ハーモニウム又はアコーディオンなどの鍵盤楽器のレッスン、及び／又は、ドラム、ティンパニ、マリンバ、木琴、ビブラフォン、ボンゴ、コンガ、ティンバー、ジャンベ又はタブラなどの打楽器のレッスンなどの遠隔レッスンをサポートするために使用され得る。
本発明による装置はさらに、トレーニングを促進するために、及び／又は、動きを監視し修正するために、リハビリテーション及び理学療法においても使用され得る。そこでは、本発明による装置は遠隔診断にも適用され得る。
さらに、本発明による装置はマシンビジョンの分野に適用され得る。したがって、本発明による装置の１つ以上が、例えば自律運転及び／又はロボットの作業のための受動的制御ユニットとして使用されることができる。動くロボットとの組み合わせにおいて、本発明による装置は、自律的な動き及び／又は部品の不具合の自律的な検出を可能にし得る。本発明による装置は、限定されないが、例えば、ロボットと製造部品及び生物の間の衝突を含む事故を回避するなどのために、製造及び安全監視にも使用され得る。ロボット工学では、ロボットは、人間が認識されないと人間に重傷を負わせる可能性があるため、安全と人間とロボットの直接的な相互作用はしばしば問題となる。本発明による装置は、ロボットが物体や人間をより良くかつ迅速に位置決めするのを助け、安全な相互作用を可能にし得る。本発明による装置の受動的性質により、本発明による装置は能動的な装置よりも有利であり、及び／又は、レーダー、超音波、２Ｄカメラ、ＩＲ検出などの現存の解決法を補足するために使用され得る。本発明による装置における１つの特有の利点は、信号干渉の可能性が低いことである。したがって、複数のセンサが、信号干渉のリスクを伴わずに、同じ環境で同時に作動し得る。したがって、本発明による装置は、一般的に、高度に自動化された生産環境、例えば、限定されないが自動車、鉱業、鉄鋼などにおいて有用であり得る。本発明による装置はまた、品質管理又は他の目的などのために、例えば２Ｄ撮像、レーダー、超音波、ＩＲなど他のセンサと組み合せて、生産における品質管理のために使用され得る。さらに、本発明による装置は、マイクロメートル範囲からメートル範囲まで、製品の表面の均一性又は規定寸法の順守を調査するなどのために、表面品質の評価に使用されることができる。他の品質管理用途も実現可能である。製造環境において、本発明による装置は、大量の廃棄物を避けるために、食品又は木材など複雑な三次元構造を有する天然物を加工するために特に有用である。さらに、本発明による装置は、タンクやサイロなどの充填レベルをモニタリングするために使用され得る。さらに、本発明による装置は、プリント基板などの自動光学検査、組立品又は部分組立品の検査、設計構成要素の検証、エンジン部品検査、木材品質検査、ラベル検査、医療機器検査、製品方向検査、包装検査、食品包装検査などにおいて、複雑な製品について欠落している部品、不完全な部品、緩んでいる部品、低品質部品の検査などについて検査することに使用され得る。
さらに、本発明による装置は、車両、列車、航空機、船舶、宇宙船及び他の交通用途に使用され得る。したがって、交通用途の分野においては上述の用途に加え、航空機や車両などのための受動型追跡システムも挙げることができる。本発明による少なくとも１つの装置、例えば本発明による少なくとも１つの検出器などの、移動物体の速度及び／又は方向のモニタリングのための使用が、実現可能である。具体的に、陸上、海上及び宇宙を含む空中における高速移動物体の追跡が挙げられる。本発明による少なくとも１つの装置、例えば本発明による少なくとも１つの検出器は、具体的には、静止装置及び／又は移動装置に取り付けられることができる。本発明による少なくとも１つの装置の出力信号は、例えば他の物体の自律的又は誘導的移動のための誘導機構と組み合わせることができる。したがって、追跡物体と操作物体の間の衝突を回避させるため、又は、衝突を可能にするための用途も実現可能である。本発明による装置は、要求される計算能力の低さ、即時応答により、及び、例えばレーダーなどの能動型システムと比較して検出及び妨害が該してより困難な検出システムの受動的性質により、一般的に有用かつ有利である。本発明による装置は、例えば速度制御装置や航空交通制御装置に特に有用であるが、これらに限定されない。さらに、本発明による装置は、道路課金の自動課金システムに使用され得る。
本発明による装置は、一般に受動的用途に使用されることができる。受動的な用途は、港や危険なエリアにおける船舶、及び着陸時又は離陸時の航空機に対するガイダンスを含む。そこでは、固定された既知の能動的ターゲットは、精密なガイダンスのために使用され得る。同じものが、鉱山用車両など、危険であるが明白に定められているルートを走行する車両にも使用されることができる。さらに、本発明による装置は、自動車、列車、飛行物体、動物など、急速に接近する物体の検出にも使用され得る。さらに、本発明による装置は、物体の時間に応じる位置、速度、及び／又は加速度のうちの１つ以上を追跡することにより、物体の速度及び／又は加速度を検出するために、あるいは、物体の動きを予測するために使用され得る。
さらに、上で概説したように、本発明による装置はゲーミングの分野で使用されることができる。したがって、本発明による装置は、動きをその内容に組み込むソフトウェアと組み合わせて、動きの検出などのために、同じ又は異なるサイズ、色、形状などの複数の物体との使用に対して受動的であり得る。特に、アプリケーションは、グラフィック出力への動きの実装において実現可能である。さらに、ジェスチャ認識又は顔認識のために本発明による装置のうちの１つ又は複数を使用することなどにより、コマンドを与えるための本発明による装置の適用が実現可能である。本発明による装置は、例えば暗い場所や、周囲の状況を改善する必要があるその他の状況などの下で動作するために、能動型システムと組み合わされることができる。追加的又は代替的に、本発明による１つ以上の装置と１つ以上のＩＲ又はＶＩＳ光源との組み合わせが、可能である。本発明による検出器と特別な装置との組み合わせも、可能であり、該組み合わせは、システム及びそのソフトウェアにより、限定されないが例えば、特別な色、形状、他の装置との相対位置、移動速度、光、装置の光源を変調するために使用される周波数、表面特性、使用材料、反射特性、透明度、吸収特性などを容易に区別され得る。該装置は、他の可能性がある中で、スティック、ラケット、クラブ、銃、ナイフ、ホイール、リング、ステアリングホイール、ボトル、ボール、グラス、花瓶、スプーン、フォーク、立方体、サイコロ、フィギュア、人形、テディ、ビーカー、ペダル、スイッチ、グローブ、宝石、楽器又は、ピック、ドラムスティックなどの楽器を演奏するための補助装置、を擬似することが可能である。他の選択肢も可能である。
さらに、本発明による装置は、例えば、高温又はさらなる発光プロセスなどによってそれ自体で発光する物体を検出及び／又は追跡するために使用されることができる。発光部は、排気流などであってよい。さらに、本発明による装置は、反射物体を追跡し、これらの物体の回転又は向きを分析するために使用され得る。
さらに、本発明による装置は、一般に、建築、建設及び地図作成の分野で使用されることができる。したがって、一般に、本発明による１つ以上の装置は、例えば田舎や建物などの環境エリアを測定及び／又はモニタリングすることに使用されることできる。そこでは、本発明による１つ以上の装置は、建築プロジェクト、変化する物体、家などの進行及び正確さをモニタリングするために、他の方法及び装置と組み合わされることができ、あるいは単独で使用され得る。本発明による装置は、部屋、街路、家、コミュニティ又は情景の地図を地上又は空中の両方から構築するために、走査された環境の三次元モデルを生成するために使用され得る。潜在的に可能な適用分野は、建設、地図作成、不動産管理、土地調査などであり得る。一例として、本発明による装置は、建物、生産現地、煙突、畑などの農業生産環境、生産工場又は情景をモニタリングするために、救助活動を支援するために、危険な環境での仕事をサポートするために、屋内又は屋外の燃える場所で消防隊をサポートするために、１人以上の人や動物などを見つけたりモニタリングしたりするために、あるいは、ヘルメット、マーク、ビーコン装置などを追従することによって実現可能な、スキーやサイクリングなどのスポーツをしている１人又は複数の人を追従して記録するドローンなどの娯楽目的のために、ドローンやマルチコプターで使用され得る。本発明による装置は、障害物を認識したり、所定の経路を辿ったり、エッジ、パイプ、建物などを辿ったり、又は環境の全体的又は局所的な地図を記録する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、屋内又は屋外でのドローンの位置特定及び位置決めのため、気圧センサの精度が不十分な屋内でのドローンの高さを安定させるため、又は複数のドローンの協調運動や空中での再充電又は燃料補給など複数のドローンの相互作用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、ＣＨＡＩＮ（Ｃｅｄｅｃ Ｈｏｍｅ Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ；セデック家電相互運用ネットワーク）などの家庭用電気製品の相互接続ネットワーク内で、例えば、エネルギー又は負荷管理、遠隔診断、ペット関連用途、子供関連用途、子供監視、機器関連の監視、高齢者又は病人に対するサポートもしくはサービス、ホームセキュリティ及び／又は監視、機器動作の遠隔制御、及び、自動的なメンテナンスサポートなどの、家庭での基本的な機器関連のサービスを相互接続し、自動化し、及び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、部屋のどの部分を、特に１人以上の人物の居場所に応じて、特定の温度又は湿度にするかを特定するために、空調システムなどの暖房又は冷房システムに使用され得る。さらに、本発明による装置は、家事に使用され得るサービスロボット又は自律型ロボットなどの家庭用ロボットに使用され得る。本発明による装置は、衝突を回避するため、又は、環境をマッピングするためだけでなく、ユーザを識別するため、セキュリティ目的又はジェスチャ認識もしくは顔認識のためにあるユーザに対してロボット性能を個人化するためなど、多くの異なる目的のために使用され得る。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、拭きロボット、衣類のアイロン掛け用ロボット、犬や猫のトイレロボットなどの動物用トイレロボット、電気自動車用充電ロボット、侵入者を検出するセキュリティロボット、芝刈り機ロボット、自動プールクリーナー、雨樋清掃ロボット、ショッピングカートロボット、荷物運搬ロボット、ライン追従ロボット、洗濯ロボット、アイロンロボット、窓掃除ロボット、おもちゃのロボット、患者モニタリングロボット、赤ちゃんモニタリングロボット、高齢者モニタリングロボット、子供モニタリングロボット、搬送ロボット、テレプレゼンスロボット、専門サービスロボット、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、より少ない移動性の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、心理療法のロボット、又は、スピーチを手話に、又は、手話をスピーチに翻訳するロボット、に使用され得る。高齢者などの移動性の低い人々の分野においては、本発明による装置を有する家庭用ロボットは、物体の拾上げ、物体の運搬、そして物体及びユーザとの安全な方法での相互交流のために使用され得る。さらに、本発明による装置は、人型ロボットに、特に、人型ロボットハンドを使用して、物体を拾い上げる、保持する、又は配置するという文脈で、使用されることができる。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の組み合わせで、特に、オンライン又はオフラインのコンピュータアプリケーションへのインターフェイスを備えたデジタルアシスタントとして機能することができる家庭用ロボットとの組み合わせで、使用されることができる。さらに、本発明による装置は、工業用及び家庭用目的でスイッチ及びボタンを制御することができるロボットに使用されることができる。さらに、本発明による装置は、メイフィールドのＫｕｒｉなどのスマートホームロボットに使用されることができる。さらに、本発明による装置は、有害物質もしくは有害物体とともに、又は、危険な環境において動作するロボットに使用され得る。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又は放射性物質などの有害物質、又は地雷もしくは不発弾などの他の危険物又は潜在的に危険な物体とともに動作するため、あるいは、例えば燃えている物体の近くや被災後のエリアなど安全でない環境において動作し又は調査するため、又は、空中、海中、地下などでの有人又は無人の救助活動のため、ロボット又は無人の遠隔制御された車両に使用され得る。
さらに、本発明による装置は、崩壊、スラブ、収縮、非対称、局所的な欠陥などを認識するなどのために、接着剤ビード、シーリングビードなどの検査に使用され得る。さらに、本発明による装置は、例えば似た色や形の果物が互いに直接接触している場合などの困難な状況など、コンベアベルト上のドライフルーツなどの物体を数えるために使用され得る。さらに、本発明による装置は、例えば完璧な鋳造又は成形を保証するために、ダイカスト又は射出成形部品の品質管理に使用され、表面の損傷、磨耗工具などを認識することができる。さらに、本発明による装置は、品質管理及びレーザの位置決めなどのために、レーザスクライビングに使用され得る。さらに、本発明による装置は、物体の位置、回転、及び形状を検出し、それを物体のデータベースと比較し、物体を分類するなどのために、分類システムに使用され得る。さらに、本発明による装置は、スタンピング部品検査、食品及び医薬品の包装検査などの包装検査、フィラメント検査などに使用され得る。
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におけるナビゲーション目的のために使用されることができる。ＧＰＳ信号は、一般的に、屋内、又は谷又は樹木限界下の森の屋外では、受信が遮断されるか困難である電波を使用する。さらに、特に無人の自律走行車両では、システムの重量が重大になり得る。特に、無人自律走行車両は、制御システムの信頼性の高いフィードバックと安定性のために高速位置データを必要とする。本発明による装置を使用することは、重い装置による重量を増すことなく短時間の応答及び位置決めを可能にすることができる。
さらに、本発明による装置は、人の存在を検出するため、装置の内容又は機能をモニタリングするため、あるいは人との相互作用及び／又は人に関する情報を別の家庭用、モバイル用又は娯楽用装置と共有するため、冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機、窓のブラインド又はシャッター、家庭用警報器、空気調節装置、暖房機器、テレビジョン、オーディオ機器、スマートウォッチ、携帯電話機、電話機、食器洗浄機、ストーブなどの、家庭用、モバイル用又は娯楽用装置に使用され得る。
さらに、本発明による装置は、たとえば家事や仕事などにおいて、たとえば物を保持、運搬、又は摘むための装置などで、又は環境内の障害物を示す光信号又は音響信号を備えた安全システムなどで、高齢者又は障害者又は視力が限られているか又は視力が無い人をサポートするために使用され得る。
本発明による装置はさらに、農業において、例えば害虫、雑草及び／又は、真菌又は昆虫に完全に又は部分的に感染した可能性がある作物植物を検出及び分類するために使用され得る。さらに、作物を収穫することに関して、本発明による装置は、他の方法だと収穫装置によって負傷する可能性のあるシカなどの動物を検出するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、畑又は温室での植物の成長をモニタリングするため、特に畑又は温室内の所定の領域について、又は所定の植物についてさえ、水又は肥料又は作物保護製品の量を調整するために使用され得る。さらに、農業バイオテクノロジーにおいて、本発明による装置は植物のサイズ及び形状のモニタリングに使用され得る。
さらに、本発明による装置は、除草剤の使用を避けるために、機械的な手段などで雑草を自動的に除去する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、農業分野において、特に、適用物質の量を減らすためにあるいはハチなどの特定の動物グループを保護するために、作物保護物質や施肥物質を適用するか否かを決定するために、特定の昆虫を検出及び／又は位置を特定する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、ひげ剃り、調髪、又は化粧品処置などの間にユーザを案内するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、バイオリンなどの楽器で演奏されたものを記録又はモニタリングする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、例えば、冷蔵庫の内容物をモニタリングし、内容に応じて通知を送信するように、スマート冷蔵庫などのスマート家電製品に使用されることができる。さらに、本発明による装置は、森林中のシカ又は樹木の個体数などのように、人間、動物、又は植物の個体数をモニタリング又は追跡するために使用されてもよい。さらに、本発明による装置は、作物、花又はブドウなどの果物、トウモロコシ、ホップ、リンゴ、穀物、米、イチゴ、アスパラガス、チューリップ、バラ、大豆などを収穫のために、収穫機に使用されることができる。さらに、本発明による装置は、灌漑、施肥、湿度、温度、除草剤の使用、殺虫剤の使用、殺菌剤の使用、殺鼠剤の使用などを制御するために、育種、食料生産、農業又は研究用途などにおいて、植物、動物、藻類、魚などの成長をモニタリングするために使用され得る。さらに、本発明による装置は、牛、豚、猫、犬、鳥、魚などの動物又はペット用の給餌機に使用されることができる。さらに、本発明による装置は、自動搾乳又は精肉処理工程などにおいて、牛乳、卵、毛皮、肉などを収集するなどのために、動物製品の製造工程に使用されることができる。さらに、本発明による装置は、トウモロコシ、ニンニク、木、サラダ用生野菜などを植えるなどのため、自動播種機、又は播種機、又は植栽機に使用されることができる。さらに、本発明による装置は、雲、霧などの気象現象を評価又はモニタリングするために、あるいは雪崩、津波、強風、地震、雷雨などの危険からの警告をするために、使用されることができる。さらに、本発明による装置は、地震リスクをモニタリングするなどのために、動き、衝撃、震動などを測定するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、危険な交差点をモニタリングするため、交通量に応じて信号機を制御するため、公共スペースをモニタリングするため、道路、体育館、競技場、スキー場、公共のイベントなどをモニタリングするため、交通技術に使用されることができる。さらに、本発明による装置は、組織、医療又は生物学的評価分析、ほくろ又はメラノーマなどの組織の変化などをモニタリング又は分析するため、細菌、血球、細胞、藻類などをカウントするため、網膜スキャン、呼吸又は脈拍測定、胃内視鏡検査、患者監視などのためなど、医療用途において使用されることができる。さらに、本発明による装置は、液滴、流れ、噴流などの形状、サイズ、又は円周をモニタリングするため、又は、風洞などのプロファイル又はガス又は液体の流れを分析、評価、又はモニタリングする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、車や列車の運転手などの運転者に、彼らが気分が悪くなったり疲れたりしたときなどに、警告する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、ひずみ、張力、又は亀裂などを認識するために、材料試験に使用されることができる。さらに、本発明による装置は、自動的になど、帆の位置をモニタリング及び最適化するために、セーリングに使用されることができる。さらに、本発明による装置は燃料レベルゲージに使用されてよい。
さらに、本発明による装置は、化学物質又は汚染物質を検出するセンサ、電子嗅覚チップ、バクテリア又はウイルスなどを検出する微生物センサチップ、ガイガーカウンタ、触覚センサ、熱センサなどと組み合わされることができる。これは、例えば、感染性の高い患者の治療、きわめて危険な物質の取扱い又は除去、高放射能区域又は化学物質漏出など高度汚染区域の浄化、又は農業での害虫駆除など、危険又は困難な作業を取り扱うよう構成されるスマートロボットの構築に使用され得る。
本発明による１つ以上の装置はさらに、例えば付加製造及び／又は３Ｄ印刷のために、例えばＣＡＤ又は同様のソフトウェアと組み合わせて、物体の走査のためにも使用され得る。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方向又はｚ方向、又はこれらの方向の任意の組み合わせで、例えば同時に利用することができる。さらに、本発明による装置は、パイプライン検査ゲージなど、検査及び保守に使用されることができる。さらに、生産環境において、本発明による装置は、形状又はサイズによって野菜又は他の天然物を選別したり、肉又は処理工程で必要とされる精度より低い精度で製造された物体などの製品を切断したりするなど、例えば自然に育った物体のようなあまり定義されていない形状の物体を扱うために使用され得る。
さらに、本発明による装置は、屋内空間又は屋外空間で、車両又はマルチコプターなどを自律的に又は部分的に自律的に移動させることを可能にするように、ローカルナビゲーションシステムに使用され得る。物体を拾い上げてそれらを異なる場所に配置する自動倉庫を移動する車両が、非限定的な例に含まれ得る。屋内ナビゲーションは、さらに、モバイル品、モバイル装置、手荷物、顧客又従業員の場所を追跡するため、又は例えば地図上の現在位置、又は、売れた商品の情報などの場所固有の情報をユーザに提供するため、ショッピングモール、小売店、博物館、空港、又は列車の駅において使用され得る。
さらに、本発明による装置は、速度、傾斜、接近中の障害物、道路の凹凸、又はカーブのモニタリングなどによって、自動二輪車の運転支援などの自動二輪車の安全運転を確実にするのに使用され得る。さらに、本発明による装置は、衝突回避のために列車又は路面電車に使用され得る。
さらに、本発明による装置は、物流プロセスを最適化するために、例えば包装物又は小包をスキャンするための携帯型装置に使用され得る。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、患者又は患者の健康に関連する情報の入手、交換又は記録のためなどの病院又は健康環境における使用のための携帯型装置、小売環境や健康環境用などのスマートバッジなどの、さらなる携帯型装置に使用され得る。
上記に概説されているように、本発明による装置は、さらに、製造、品質管理、又は（例えば、廃棄物を低減させるために最適な場所又は包装を見つけるためなどの）製品識別又はサイズ識別などの識別用途に使用され得る。さらに、本発明による装置は物流用途に使用され得る。したがって、本発明による装置は、積載又は包装容器又は車両の最適化に使用され得る。さらに、本発明による装置は、バーコード、ＱＲコード（登録商標）又は予め記録された既知のサイズのシンボルを使用し、少なくとも１つの画像マトリックスを使用して予め記録されたサイズをバーコード、ＱＲコード（登録商標）又は予め記録されたシンボルの記録画像の測定された特性と比較することによって、例えばシンボルの幅又は高さを予め記録された値と比較することによって、再較正されることができる。さらに、本発明による装置は、製造分野における表面損傷のモニタリング又は制御、レンタル車両などレンタル物品のモニタリング又は制御、及び／又は損害保険額の査定など保険用途に使用され得る。さらに、本発明による装置は、特にロボットと組合せて、最適な材料の取扱いなどのために、材料、物体又は道具のサイズを識別するのに使用され得る。さらに、本発明による装置は、タンクの充填レベル観察など、生産の工程管理に使用され得る。さらに、本発明による装置は、限定されるものではないが、タンク、パイプ、反応器、道具などの生産資産の保守に使用され得る。さらに、本発明による装置は３Ｄ品質マークの分析に使用され得る。さらに、本発明による装置は、歯のインレー、歯列矯正具、補綴物、衣類などのテーラーメード品の製造に使用され得る。本発明による装置は、３Ｄラピッドプロトタイピング、３Ｄコピーなどのために、１つ以上の３Ｄプリンタと組み合わされ得る。さらに、本発明による装置は、例えば海賊品対策や偽造防止などのために、１つ以上の物品の形状を検出するために使用され得る。
したがって、具体的には、本出願は、写真撮影の分野に適用され得る。したがって、検出器は、写真撮影装置、具体的には、デジタルカメラの一部であってよい。特に、検出器は３Ｄ写真撮影、具体的にはデジタル３Ｄ写真撮影に使用され得る。したがって、検出器はデジタル３Ｄカメラを形成し、又はデジタル３Ｄカメラの一部であってよい。本明細書で使用される場合、「写真撮影」という用語は、一般的に少なくとも１つの物体の画像情報を取得する技術を指す。本明細書でさらに使用されるとき、「カメラ」は一般に写真撮影を行うのに適合された装置である。本明細書でさらに使用される場合、「デジタル写真撮影」という用語は一般に、照射の強度及び／又は色を示す電気信号、好ましくは、デジタル電気信号を生成するように適合された複数の感光要素を使用することによって、少なくとも１つの物体の画像情報を取得する技術を指す。本明細書でさらに使用される場合、「３Ｄ写真撮影」という用語は一般的に、三次元空間における少なくとも１つの物体の画像情報を取得する技術を指す。したがって、３Ｄカメラは３Ｄ写真撮影を実行するように適合された装置である。カメラは一般的に、単一の画像、例えば単一の３Ｄ画像を取得するように適合されてもよく、又は複数の画像、例えば一連の画像を取得するように適合されてよい。したがって、カメラは、デジタルビデオシーケンスを取得するためなどの、ビデオ用途に適合されたビデオカメラであってもよい。
したがって、一般的に、本発明は、さらに、少なくとも１つの物体を画像化するためのカメラ、具体的には、デジタルカメラ、より具体的には、３Ｄカメラ又はデジタル３Ｄカメラに言及する。上記で概説したように、「画像化」という用語は、本明細書で使用される場合、一般的に、少なくとも１つの物体の画像情報を取得することを指す。カメラは本発明による少なくとも１つの検出器を含む。カメラは、上記で概説したとおり、単一の画像を取得するように適合されてもよく、又は画像シーケンス、好ましくはデジタルビデオシーケンスなどの複数の画像の取得するように適合されてもよい。したがって、一例として、カメラは、ビデオカメラであるか、又は、それを含み得る。後者の場合、カメラは好ましくは画像シーケンスを保存するためのデータメモリを含む。
本発明で使用されるとき、「位置」という表現は一般的に、物体の１つ以上の点の絶対位置及び方向付けに関する少なくとも１つの情報項目を指す。したがって、具体的には、位置は検出器の座標系、例えばデカルト座標系において決定され得る。しかし、付加的又は代替的に、他の種類の座標系、例えば極座標系及び／又は球座標系も使用され得る。
上記に概説されたように、及び、さらに詳細に下記に概説されるように、本発明は好ましくはヒューマンマシンインターフェース分野、スポーツ分野、及び／又はコンピュータゲーム分野に適用され得る。したがって、好ましくは、物体は、ラケット、クラブ、バットからなる群から好ましくは選択されるスポーツ用品、衣類、帽子、靴からなる群から選択されることができる。他の実施形態も実現可能である。
本明細書で使用される場合、物体は一般的に、生物物体及び無生物物体から選択される１つの任意の物体であってよい。したがって、一例として、少なくとも１つの物体は、１つ以上の物品及び／又は物品の１つ以上の部分を含むことができる。付加的又は代替的に、物体は、１つ以上の生物及び／又はその１つ以上の部分、例えばユーザなど人間及び／又は動物の１つ以上の身体部分であってもよく、又は、それを含んでいてもよい。
検出器の座標系であってよい物体位置を決定するための座標系に関して、検出器は、検出器の光軸がｚ軸を形成し、また追加的にｚ軸に直交しかつ互いに直交するｘ軸とｙ軸が提供され得る座標系を、構成することができる。一例として、検出器及び／又は検出器の一部は、この座標系の原点など、この座標系における特定の点に所在し得る。この座標系において、ｚ軸に平行又は逆平行な方向を縦方向と見なすことができ、ｚ軸に沿った座標を、縦方向座標と考えることができる。縦方向に対して垂直な任意の方向を横方向と考え、ｘ座標及び／又はｙ座標を横方向座標と考えることができる。
代替的に、他のタイプの座標系を使用してよい。したがって、一例として、光軸がｚ軸を形成し、ｚ軸からの距離及び極角が付加的な座標として使用され得る極座標系を使用することができる。同様に、ｚ軸に平行又は逆平行な方向を縦方向と見なすことができ、ｚ軸に沿った座標を縦方向座標と考えることができる。ｚ軸に対して垂直な任意の方向を横方向と考え、また極座標及び／又は極角を横方向座標と考えることができる。
検出器は、少なくとも１つの物体及び／又はその一部の位置に関する少なくとも１つの情報項目を提供するように構成された装置であってよい。したがって、位置は、好ましくは検出器の座標系における、物体又は物体の一部の位置を完全に記述する情報項目を指してもよく、又は位置を部分的にのみ記述する部分的情報を指してもよい。検出器は一般的に、ビーコン装置から検出器へと伝播する光ビームなどの光ビームを検出するように適合された装置であり得る。
評価装置及び検出器は、単一の装置に完全に又は部分的に一体化されてよい。したがって、一般的に、評価装置も検出器の一部を形成することができる。代替的に、評価装置及び検出器は、別々の装置として完全に又は部分的に具現化されてよい。検出器はさらなる構成要素を含んでよい。
検出器は、固定式装置、又は移動式装置であってよい。さらに、検出器は独立型装置であってもよく、あるいはコンピュータ、車両又は如何なる他の装置のような別の装置の一部を形成していてもよい。さらに、検出器は携帯型装置であってよい。検出器の他の実施形態も実現可能である。
検出器は、具体的には、プレノプティック又はライトフィールドカメラと比較可能な検出器のレンズ又はレンズシステム後方のライトフィールドを記録するのに使用され得る。したがって、具体的には、検出器は、複数の焦点面内の画像を例えば同時に取得するように適合されたライトフィールドカメラとして具現化され得る。本明細書で使用される場合、「ライトフィールド」という用語は一般的に、カメラ内部などの検出器内部の光の空間的光伝播を指す。本発明による検出器、具体的には光センサのスタックを有する検出器は、レンズの後方などの検出器又はカメラ内でライトフィールドを直接記録する能力を有することができる。複数のセンサは、レンズからの距離が異なる複数の画像を記録し得る。例えば、「フォーカスからの深度」又は「デフォーカスからの深度」などのコンボリューションベースのアルゴリズムを使用して、伝播方向、焦点及びレンズ後方の光の拡散がモデル化され得る。レンズ後方のモデル化された光の伝播から、レンズまでの様々な距離の画像を抽出することができ、フィールド深度を最適化することができ、様々な距離での合焦画像を抽出することができ、又は物体の距離を計算することができる。さらなる情報も抽出することができる。
いくつかの光センサの使用は、さらに、画像を記録した後の画像処理工程において、レンズ誤差を補正することを可能にする。光学機器は、レンズ誤差の補正が必要となる場合、高価で製造困難になることが多い。これらは特に、顕微鏡や望遠鏡で問題となる。顕微鏡では、典型的なレンズ誤差は、光軸までの距離が変化する光線が、異なって歪むことである（球面収差）。望遠鏡では、大気中の温度変化から焦点変動が発生し得る。球面収差又は製造に起因するさらなる誤差といった静的誤差は、較正工程で誤差を決定し、次いで固定されたピクセル及びセンサの固定セットなどの固定画像処理を使用して、又は光伝播情報を使用するより複雑な処理技法を使用して補正することができる。レンズ誤差が強く時間に依存している場合、すなわち望遠鏡においては気象条件に依存している場合、レンズ誤差はレンズ後方の光伝播の使用、拡張被写界深度画像の計算、フォーカスからの深度技法の使用などによって補正することができる。
本発明による検出器はさらに、色検出を可能にし得る。色検出のために、異なるスペクトル特性を有する複数の光センサが使用されてよく、これらの光センサのセンサ信号が比較されてよい。さらに、本発明による装置はジェスチャ認識の分野で使用され得る。この分野で、本発明による装置と組み合わされたジェスチャ認識は、特に、身体、身体部分又は物体の動きを介して情報をマシンに伝送するためのヒューマンマシンインターフェースとして使用され得る。ここで、情報は、特に、物を指すこと、聴覚障害者などのために手話を適用すること、数字、賛成、不承認などのためのサインを作ることにより、例えば人を近づけさせたり又は離れさせたり、又は、人に挨拶したりするときなどに手を振ることにより、又は、物を押すための、物を取るための、あるいは、スポーツ又は音楽の分野でウォームアップ運動のように手又は指の運動における、手又は指などの手の部分の動きを介して、好ましくは伝達され得る。さらに、情報は、スポーツや音楽などの目的のために、例えば娯楽や運動や機械の訓練機能などのために、腕又は脚の動き、例えば腕や足や両腕や両足や腕と足の組合せによる回転、蹴り、掴み、ねじり、回転、スクロール、ブラウジング、押し、曲げ、パンチ、揺すりによって伝達される。さらに、情報は、全身又は身体の主要部位の動作、例えばジャンプ、回転、あるいは例えば空港又は交通警察によって情報を伝送するために使用されるジェスチャなど、例えば「右折」、「左折」、「進め」、「徐行」、「停車」、「エンジン停止」などの情報を伝送するための複雑なサインを作ることによって、あるいは泳ぐ真似、飛び込む真似、走る真似、射撃する真似などによって、あるいはヨガ、ピラティス、柔道、空手、ダンス、又はバレエなどにおける複雑な動き又は身体位置を作ることによって伝送され得る。さらに、情報は、例えば、コンピュータプログラムで仮想ギターの機能を制御するためにモックアップギターを使用すること、コンピュータプログラムで仮想ギター機能を制御するために実際のギターを使用すること、電子書籍を読んだり、仮想ドキュメントにおいてページを移動したり、閲覧したりするために実際の書籍又はモックアップ書籍を使用すること、コンピュータプログラムで描画するために実際のペン又はモックアップペンを使用することなど、モックアップ装置に対応する仮想装置を制御するために、本物の装置又はモックアップ装置を使用して情報を送信されてよい。さらに、情報の伝送は、例えば音、振動又は動きなど、ユーザへのフィードバックに結合され得る。
音楽及び／又は楽器の分野では、ジェスチャ認識と組み合わされた本発明による装置は、練習目的、楽器の制御、楽器の録音、モックアップ楽器の使用による音楽の演奏又は録音のために、又は例えば、ノイズを回避するため、又は録音を行うため、エアギターを演奏するなど単に楽器の存在を装うことによって、又は仮想のオーケストラ、アンサンブル、バンド、ビッグバンド、聖歌隊などを指揮するために、又は練習、運動、記録、又は娯楽目的などのために、使用されることができる。
さらに、安全及び監視の分野において、ジェスチャ認識と組み合わされた本発明による装置は、歩行又は身体の動きによる人の認識などの人の動作プロファイルを認識するために使用され得、又は、個人識別サインや個人識別動作などのアクセス又は識別制御として、手のサインや動き、又は体の一部又は全身のサインや動きを使用することに使用され得る。
さらに、スマートホーム用途又はモノのインターネットの分野で、ジェスチャ認識と組み合わされた本発明による装置は、例えば冷蔵庫、セントラルヒーティング、空調、電子レンジ、製氷機又は湯沸かし器など、あるいは娯楽装置、例えばテレビジョンセット、スマートフォン、ゲームコンソール、ビデオレコーダ、ＤＶＤプレイヤー、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、タブレット、又はこれらの組み合わせ、又は家庭用装置と娯楽装置の組み合わせなどの、家電製品及び／又は家庭用装置の相互接続ネットワークの一部である家庭用装置の中央制御又は非中央制御に使用され得る。
さらに、仮想現実又は拡張現実の分野において、ジェスチャ認識と組み合わされた本発明による装置は、例えばサイン、ジェスチャ、身体の動き又は身体の一部の動きなどを使用してゲームをプレイ又は制御すること、仮想世界の中を移動すること、仮想オブジェクトを操作すること、ボール、チェス駒、碁石、楽器、道具、ブラシなどの仮想オブジェクトを使用して、スポーツ、芸術、工芸、音楽又はゲームを練習、運動又プレイすることなどのように、仮想現実アプリケーション又は拡張現実アプリケーションの動きを制御又はその機能を制御するために使用され得る。
さらに、医療の分野において、ジェスチャ認識と組み合わされた本発明による装置は、リハビリテーション訓練、遠隔診断をサポートすること、又は手術もしくは治療をモニタリング又は俯瞰すること、医療画像を医療装置の位置に重ねて表示すること、例えば、磁気共鳴断層撮影法又はＸ線撮影などからの予め記録された医療画像を、外科手術又は治療中に記録された内視鏡又は超音波などからの画像と重ねて表示することに使用され得る。
さらに、製造及び処理自動化の分野において、ジェスチャ認識と組み合わされた本発明による装置は、プログラミング、制御、製造、操作、補修又は教育の目的などのために、ロボット、ドローン、無人自律走行車両、サービスロボット、移動可能物体などを制御、教育、又はプログラムするために使用され得、あるいは、安全の理由、又は保守目的などのために、物体又はエリアの遠隔操作することに使用され得る。
さらに、ビジネスインテリジェンスメトリクスの分野において、ジェスチャ認識と組み合わされた本発明による装置は、人数カウント、顧客の動き調査、顧客が時間を費やすエリア、オブジェクト、顧客テスト、売上高、プローブ調査などに使用されることができる。
さらに、本発明による装置は、特に最小又は最大距離を維持して製造時の精度を補助するため、又は安全対策のために、日曜大工、又はプロ用の道具の分野に、特に電動式又はモータ駆動式又は動力工具、例えばドリル機械、鋸引き、のみ、ハンマー、レンチ、ステープルガン、ディスクカッター、金属鋏及び金属ニブラー、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、サンダース、彫刻機、釘打機、糸鋸、ビスケットジョイナー、木材ルーター、かんな、ポリッシャー、タイルカッター、ワッシャ、ローラー、ウォールチェイサー、旋盤、イパクトドライバー、ジョインター、塗装用ローラー、スプレーガン、モーティサー、又は溶接機などに、使用され得る。
さらに、本発明による装置は視覚障害者を補助するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、衛生上の理由などで直接接触を回避するなどのためにタッチスクリーンで使用されることができ、それは小売環境、医療用途、生産環境などで使用され得る。さらに、本発明による装置は農業生産環境において、例えば安定した洗浄ロボット、採卵機、搾乳機、収穫機、農機具、刈り取り機、フォワーダ、コンバイン収穫機、トラクター、耕運機、鋤、石抜き機、馬鋤、ストリップティル、ばらまき機、ジャガイモ種蒔き機などの種蒔き機、肥料拡散機、噴霧器、スプリンクラーシステム、スワサー、ベイラ－、ローダー、フォークリフト、芝刈り機などに使用され得る。
さらに、本発明による装置は、子供又は障害者などの、コミュニケーション能力又はコミュニケーションの可能性が限られている人又は動物のための、衣類、靴、眼鏡、帽子、人工補綴物、歯列矯正具の選択及び／又は適合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、輸送、荷物の積み降ろし、スマート製造、インダストリー４．０などの分野で使用され得る。さらに、製造の分野では、本発明による装置は加工、分注、曲げ加工、材料処理などの分野で使用され得る。
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、及び／又は、１つ以上コンピュータ、好ましくは１つ以上のマイクロコンピュータ、及び／又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、又はデジタルシグナルプロセッサなどの、１つ以上のデータ処理装置であるか、又はそれらを含んでいてもよい。追加の構成要素、例えば、１つ以上の処理装置、及び／又は１つ以上のＡＤ変換器及び／又は１つ以上のフィルタなどの、センサ信号の受信及び／又は前処理を行う１つ以上装置などの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、電流及び／又は電圧を測定するための１つ以上の測定装置などの、１つ以上の測定装置を備えることができる。さらに、評価装置は１つ以上のデータ保存装置を含むことができる。さらに、評価装置は、１つ以上のインターフェイス、例えば１つ以上の無線インターフェイス及び／又は１つ以上の有線インターフェイスを含むことができる。
少なくとも１つの評価装置は、例えば本発明による方法の方法ステップの１つ又は複数又はすべてさえも実行又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得る。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って物体の位置を決定する１つ以上のアルゴリズムが、実装され得る。
評価装置は、光センサ及び／又は評価装置によって得られる情報などの情報を、表示すること、視覚化すること、分析すること、配布すること、通信すること、又は、さらに処理することのうちの１つ以上のために使用され得る少なくとも１つのさらなるデータ処理装置に、接続されることができ、又は、それを含むことができる。データ処理装置は、一例として、ディスプレイ、プロジェクタ、モニタ、ＬＣＤ、ＴＦＴ、ラウドスピーカ、マルチチャネルサウンドシステム、ＬＥＤパターン、又は、さらなる視覚化装置うちの少なくとも１つに接続されることができ、又は、それを組み込むことができる。それはさらに、Ｅメール、テキストメッセージ、電話、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ、赤外線又はインターネットインターフェイス、ポート又は接続部のうちの１つ又は複数を使用して、暗号化された情報又は暗号化されていない情報を送ることができる、通信装置又は通信インターフェイス、コネクタ又はポートのうちの少なくとも１つに、さらに接続されることができ、又はそれを組み込むことができる。それはさらに、プロセッサ、グラフィックプロセッサ、ＣＰＵ、Ｏｐｅｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｐｌａｔｆｏｒｍ（ＯＭＡＰ（登録商標））、集積回路、Ａｐｐｌｅ Ａシリーズ又はＳａｍｓｕｎｇ Ｓ３Ｃ２シリーズの製品、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサなどのようなシステムオンチップ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリなどの１つ以上のメモリブロック、発振器もしくは位相同期ループなどのタイミングソース、カウンタタイマ、リアルタイムタイマ、又はパワーオン－リセット－ジェネレーター、電圧調整器、電力管理回路、又はＤＭＡコントローラのうちの少なくとも１つにさらに接続されることができ、又はそれを組み込むことができる。個々のユニットは、さらに、ＡＭＢＡバスなどのバスによって接続され得るか、モノのインターネット又はインダストリー４．０タイプのネットワークに統合され得る。
評価装置及び／又はデータ処理装置は、シリアル又はパラレルのインターフェイス又はポート、ＵＳＢ、Ｃｅｎｔｒｏｎｉｃｓ Ｐｏｒｔ、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、もしくはＳＰＩのうちの１つ以上などの外部インターフェイス又はポート、あるいは、ＡＤＣ又は、ＤＡＣ、又はＣａｍｅｒａＬｉｎｋのようなＲＧＢインターフェイスを使用して２Ｄカメラ装置のようなさらなる装置への標準化されたインターフェイスもしくはポートのうちの１つ以上などのアナログインターフェイス又はポートによって接続されていてもよく、又はそれらを有していてもよい。さらに、評価装置及び／又はデータ処理装置は、さらに、プロセッサ間インターフェイスもしくはポート、ＦＰＧＡ－ＦＰＧＡ－インターフェイス、又は、シリアルもしくはパラレルインターフェイスポートのうちの１つ以上によって接続され得る。さらに、評価装置及びデータ処理装置は、さらに、光学ディスクドライブ、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、又はソリッドステートハードディスクのうちの１つ以上に接続され得る。
評価装置及び／又はデータ処理装置は、フォンコネクタ、ＲＣＡコネクタ、ＶＧＡコネクタ、雄雌同体コネクタ、ＵＳＢコネクタ、ＨＤＭＩ（登録商標）コネクタ、８Ｐ８Ｃコネクタ、ＢＣＮコネクタ、ＩＥＣ６０３２０ Ｃ１４コネクタ、光ファイバコネクタ、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、ＸＬＲコネクタのうちの１つ以上などの、１つ以上のさらなる外部コネクタによって接続されていてもよく、又は、それらを有していてもよく、及び／又は、これらのコネクタのうちの１つ以上のための少なくとも１つの適切なソケットを組み込んでいてもよい。
本発明による検出器、評価装置、又はデータ処理装置のうち１つ以上を組み込んだ単一の装置、例えば、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、インターフェイス、システムオンチップ、ディスプレイ装置、又はさらなる電子装置のうち１つ以上を組み込んだ単一の装置の可能な実施形態としては、携帯電話、パーソナルコンピュータ、タブレットＰＣ、テレビジョン、ゲームコンソール、又はさらなる娯楽装置がある。さらなる実施形態では、さらに詳細に下記に概説される３Ｄカメラ機能が、装置のハウジング又は外見における顕著な相違なしに、従来の２Ｄデジタルカメラを有する利用可能な装置の中に一体化されることができ、そこでは、ユーザにとっての顕著な相違は、３Ｄ情報を取得及び／又は処理することの機能だけであることが可能である。さらに本発明による装置は、３６０度デジタルカメラ又はサラウンドビューカメラに使用されることができる。
具体的には、検出器、及び／又は、評価装置及び／又はデータ処理装置などのその一部を組み込んだ実施形態としては、３Ｄカメラの機能のために、ディスプレイ装置、データ処理装置、光センサ、任意のセンサ光学系、及び評価装置を組み込んだ携帯電話があり得る。本発明による検出器は、特に、娯楽装置及び／又は携帯電話などの通信装置に一体化するのに適することができる。
本発明のさらなる実施形態は、自動車で使用される装置、自律走行に使用される装置、又はダイムラー社のインテリジェントドライブシステムなどの自動車安全システムに使用される装置への、検出器、又は評価装置及び／もしくはデータ処理装置などのその一部の組み込みであってよく、そこでは、一例として、光センサ、任意に１つ以上の光学システム、評価装置、任意に通信装置、任意にデータ処理装置、任意に１つ以上のインターフェイス、任意にシステムオンチップ、任意に１つ以上のディスプレイ装置、又は任意にさらなる電子装置の１つ以上を組み込んだ装置は、車両、車、トラック、列車、自転車、航空機、船舶、オートバイの一部であってよい。自動車用途では、自動車デザインへの装置の一体化は、光センサ、任意に光学系、又は装置の一体化を、外部又は内部から最小限しか見えないようにすることを要求することがあり得る。検出器、又は評価装置及び／又はデータ処理装置などのその一部は、かかる自動車デザインへの一体化に特に適することが可能である。
本明細書で使用される場合、「光」という用語は、一般に、可視スペクトル範囲、紫外スペクトル範囲、及び赤外スペクトル範囲のうちの１つ以上における電磁放射を指す。そこでは、「可視スペクトル範囲」という用語は、一般に、３８０ｎｍ～７８０ｎｍのスペクトル範囲を指す。「赤外スペクトル範囲」という用語は、一般に、７８０ｎｍ～１ｍｍの範囲、好ましくは７８０ｎｍ～３．０マイクロメートルの範囲における電磁放射を指す。「紫外スペクトル範囲」という用語は、一般に、１ｎｍ～３８０ｎｍの範囲、好ましくは１００ｎｍ～３８０ｎｍの範囲における電磁放射を指す。好ましくは、本発明内で使用される光は、可視光、すなわち、可視スペクトル範囲の光である。
「光ビーム」という用語は、一般に、特定の方向への放出及び／又は反射される光の量を指し得る。したがって、光ビームは、光ビームの伝播方向に対して直交する方向の所定の拡張を有する光線の束であり得る。好ましくは、光ビームは、ガウス光ビームの線形結合などの１つ以上のガウス光ビームであってもよく、又はそれを含んでもよく、該ガウス光ビームは、ビームウェスト、レイリー長、又は空間内のビーム径及び／もしくはビーム伝播の展開を特徴付けるのに適した他のあらゆるビームパラメータもしくはビームパラメータの組み合わせの１つ以上などの、１つ以上のガウスビームパラメータによって特徴付けられることができる。
本発明による検出器は、さらに、１つ以上の他のタイプのセンサ又は検出器と組み合わされることができる。したがって、検出器は、少なくとも１つの追加の検出器をさらに含むことができる。少なくとも１つの追加の検出器は、周囲環境の温度及び／又は明るさなど、周囲環境のパラメータ；検出器の位置及び／又は方向付けに関するパラメータ；例えば空間における物体の絶対位置及び／又は物体の向きなどの、物体の位置などの検出される物体の状態を指定するパラメータのうちの少なくとも1つなどの、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ることができる。このように、一般的に、本発明の原理は、追加の情報を得るために、及び／又は、測定結果を検証するために、あるいは、測定誤差やノイズを低減するために、他の測定原理と組み合わされることができる。
ヒューマンマシンインターフェースは、ユーザに直接又は間接的に取り付けられるか、ユーザによって保持されるかの少なくとも１つに適合された複数のビーコン装置を含むことができる。したがって、ビーコン装置の各々は、適切な固定装置などの任意の適切な手段によってユーザに独立して取り付けられることができる。追加的又は代替的に、ユーザは、少なくとも１つのビーコン装置又はビーコン装置の１つ以上を手に持つことによって、及び／又は、少なくとも１つのビーコン装置及び／又はビーコン装置を身体部分に含む衣服を着用することによって、保持及び／又は携帯することができる。
ビーコン装置は一般に、少なくとも１つの検出器によって検出され得る任意の装置、及び／又は、少なくとも１つの検出器による検出を容易にする任意の装置であり得る。したがって、上記で概説したように、又は以下でさらに概説するように、ビーコン装置は、少なくとも１つの光ビームを生成するための１つ以上の照射源を有することによって、検出器によって検出される少なくとも１つの光ビームを生成するように適合された能動型ビーコン装置であり得る。追加的に代替的に、ビーコン装置は、別個の照射源によって生成された光ビームを反射するように適合された１つ以上の反射要素を提供することなどによって、完全に又は部分的に受動型ビーコン装置として設計されることができる。少なくとも１つのビーコン装置は、直接的又は間接的な方法で恒久的又は一時的にユーザに取り付けてもよく、及び／又はユーザによって携帯又は保持されてもよい。取り付けは、例えば、１つ以上の取り付け手段を使用することによって、及び／又は、ユーザによって少なくとも１つのビーコン装置を手で保持すること、及び／又はユーザがビーコン装置を着用することによってなど、ユーザ自身によって、行われてよい。
追加的に又は代替的に、ビーコン装置は、物体に取り付けられたもの、及びユーザによって保持されている物体に一体化されたもの少なくとも１つであり、これは、本発明の意味において、ユーザがビーコン装置を保持しているという選択肢に含まれるべきである。したがって、以下にさらに詳細に概説されるように、ビーコン装置は、ヒューマンマシンインターフェースの一部であってよく、及びユーザによって保持又は携帯されてよく、及び、その方向付けが検出器装置によって認識され得る、制御要素に取り付けられ又は一体化されることができる。したがって、一般に、本発明は、本発明による少なくとも１つの検出器装置を含み、さらに少なくとも１つの物体を含み得る検出器システムも指し、そこでは、ビーコン装置は、物体に取り付けられ、物体によって保持され、物体に一体化されたものうち、１つである。一例として、物体は好ましくは、その方向付けがユーザによって認識され得る制御要素を形成することができる。したがって、検出器システムは、上で概説したように、又は以下でさらに詳細に概説するように、ヒューマンマシンインターフェースの一部であってよい。一例として、ユーザは、１つ以上のコマンドをマシンに伝送するためなど、１つ以上の情報項目をマシンに伝送するために、特定の方法で制御要素を取り扱うことができる。
代替的に、検出器システムは、他の方法で使用されてもよい。したがって、一例として、検出器システムの物体は、ユーザ、又は、ユーザの身体の一部とは異なってもよく、また、一例として、ユーザから独立して動く物体であってよい。一例として、検出器システムは、装置及び／又は製造プロセス及び／又はロボット工学プロセスなどの工業プロセスを制御するために使用されてよい。したがって、一例えば、物体は、マシン、及び／又は、方向付けが検出器システムを使用することによって検出され得るロボットアームなどのマシン部品であり得る。
ヒューマンマシンインターフェースは、検出器装置が、ユーザの位置、又は、ユーザの少なくとも１つの身体部分の位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するように適合されてよい。具体的には、少なくとも１つのビーコン装置のユーザへの取り付け方法が既知である場合、該少なくとも１つのビーコン装置の位置を評価することによって、ユーザ又はユーザの身体部分の位置及び／又は方向付けに関する少なくとも１つの情報項目が取得され得る。
ビーコン装置は、好ましくは、ユーザの身体又はユーザの身体部分に取り付け可能なビーコン装置、及びユーザが保持し得るビーコン装置のうちの１つである。上記に概説されているように、ビーコン装置は、完全に又は部分的に能動型ビーコン装置として設計されることができる。したがって、ビーコン装置は、検出器へ伝送される少なくとも１つの光ビーム、好ましくはビーム特性が既知である少なくとも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つの照射源を含むことができる。追加的又は代替的に、ビーコン装置は、照射源により生成された光を反射し、それによって検出器へ伝送される反射光ビームを生成するように適合された少なくとも１つの反射体を含むことができる。
検出器システムの一部を形成し得る物体は、一般的に任意の形状を有し得る。好ましくは、検出器システムの一部である物体は、上で説明したように、手動などでユーザによって取り扱われ得る制御要素であってよい。一例として制御要素は、手袋、ジャケット、帽子、靴、ズボン及びスーツ、手で保持できる杖、バット、クラブ、ラケット、鞭、トイガンのような玩具からなる群から選択される少なくとも１つの要素であるか、又はそれを含んでいてもよい。したがって、一例として、検出器システムは、ヒューマンマシンインターフェース及び／又は娯楽装置の一部であってよい。
本明細書で使用される場合、娯楽装置は、以下では１人以上のプレイヤーとも呼ばれる、１人以上のユーザのレジャー及び／又は娯楽の目的に供することができる装置である。一例として、娯楽装置はゲーミング、好ましくはコンピュータゲーミングの目的に供し得る。したがって、娯楽装置は、コンピュータ、コンピュータネットワーク、又はコンピュータシステムに実装されることができ、又は、１つ以上のゲーミングソフトウェアプログラムを実行するコンピュータ、コンピュータネットワーク又はコンピュータシステムを含むことができる。
娯楽装置は、上記にて開示された１つ以上の実施形態による、及び／又は以下で開示される１つ以上の実施形態によるなどの、本発明による少なくとも１つのヒューマンマシンインターフェースを含む。娯楽装置は、少なくとも１つの情報項目がヒューマンマシンインターフェースを用いてプレイヤーによって入力されることを可能にするように設計されている。該少なくとも１つの情報項目は、娯楽装置のコントローラ及び／もしくはコンピュータに伝送されることができ、及び／又は、これらによって使用されることができる。該少なくとも１つの情報項目は、好ましくは、ゲームの進行に影響を与えるように適合された少なくとも１つのコマンドを含むことができる。したがって、一例として、少なくとも１つの情報項目は、プレイヤー及び／又はプレイヤーの１つ以上の身体部分の少なくとも１つの方向付けに関する少なくとも１項目の情報を含むことができ、それによって、プレイヤーがゲーミングのために必要とされる特定の位置及び／又は方向付け及び／又は行動をシミュレートすることを可能にする。一例として、以下の動きの１つ以上は、シミュレートされ、及び、娯楽装置のコントローラ及び／又はコンピュータに伝達され得る：ダンス；ランニング；ジャンプ；ラケットのスイング；バットのスイング；クラブのスイング；例えば、トイガンを標的に向けることなど、ある物体を他の物体へ向けること。
娯楽装置は、好ましくは、娯楽装置のコントローラ及び／又はコンピュータは、一部として又は全体として、情報に応じて娯楽機能を変更するように設計される。したがって、上述したように、ゲームの進行は、少なくとも１つの情報項目に応じて影響を受けることができる。したがって、娯楽装置は、少なくとも１つの検出器の評価装置とは別個の１つ以上のコントローラ、及び／又は、少なくとも１つの評価装置と完全に又は部分的に同一である１つ以上のコントローラ、又は、少なくとも１つの評価装置を含むことさえできる１つ以上のコントローラ、を含み得る。好ましくは、少なくとも１つのコントローラは、１つ以上のコンピュータ及び／又はマイクロコントローラなどの、１つ以上のデータ処理装置を含むことができる。
さらに本明細書で使用される場合、「追跡システム」は、少なくとも１つの物体及び／又は物体の少なくとも一部の、一連の過去の位置に関する情報を収集するように適合された装置である。さらに、追跡システムは、少なくとも１つの物体又は物体の少なくとも一部の予測される少なくとも１つの将来の位置及び／又は方向付けに関する情報を提供するように適合されることができる。追跡システムは、少なくとも１つの追跡コントローラを有し、該少なくとも１つの追跡コントローラは、電子装置として、好ましくは少なくとも１つのデータ処理装置として、より好ましくは少なくとも１つのコンピュータ又はマイクロコントローラとして完全に又は部分的に具現化されることができる。繰り返しになるが、該少なくとも１つの追跡コントローラは、少なくとも１つの評価装置を完全に又は部分的に有してもよく、及び／又は、少なくとも１つの評価装置の一部であってもよく、及び／又は、完全に又は部分的に少なくとも１つの評価装置と同一であってもよい。
追跡システムは、上記に挙げた１つ以上の実施形態に開示されているような、及び／又は下記の１つ以上の実施形態において開示されるような、少なくとも１つの検出器などの、本発明による少なくとも１つの検出器を含む。追跡システムはさらに、少なくとも１つの追跡コントローラを含む。追跡コントローラは、少なくとも１つの位置情報及び少なくとも１つの時間情報をそれぞれ含むデータ又はデータ対のグループを記録することなどにより、特定の時点での物体の一連の位置を追跡するように適合されている。
追跡システムはさらに、本発明による少なくとも１つの検出器システムを含んでよい。したがって、少なくとも１つの検出器及び少なくとも１つの評価装置及び任意の少なくとも１つのビーコン装置に加えて、追跡システムは、さらに、物体自体又はその一部、例えば、ビーコン装置又は少なくとも１つのビーコン装置を含む少なくとも１つの制御要素を含むことができ、該制御要素は、追跡される物体に直接又は間接的に取り付け可能であるか、又は一体化可能である。
追跡システムは、追跡システム自体、及び／又は１つ以上の別個の装置の１つ以上の動作を開始するように適合され得る。後者の目的のために、追跡システム、好ましくは、追跡コントローラは、少なくとも１つの動作を開始するための１つ以上の無線及び／又は有線接続インターフェイス及び／又は他のタイプの制御接続を有することができる。好ましくは、少なくとも１つの追跡コントローラは、物体の少なくとも１つの実際の位置にしたがって少なくとも１つの動作を開始するように適合され得る。一例として、動作は、物体の将来の位置を予測すること；少なくとも１つの装置を物体に向けること；少なくとも１つの装置を検出器に向けること；物体を照射すること；検出器を照射すること、からなる群から選択され得る。
追跡システムの適用の一例として、追跡システムは、第１物体及び／又は第２物体が動いても、少なくとも１つの第１物体を少なくとも１つの第２物体に連続的に向けるように使用されることができる。同じく可能な例は、ロボット工学、及び／又は製造ラインもしくは組み立てラインにおける製造途中など、物品がたとえ移動中であっても物品に対して継続的に行う作業などの産業用途に見出すことができる。追加的に又は代替的に、追跡システムは、物体が移動しているかもしれないが、照射源を物体に連続的に向けることによって、物体を連続的に照射することなど、照射目的のために使用され得る。さらなる用途は、送信機を移動中の物体に向けることによって、連続的に情報を移動中の物体に伝送するためなど、通信システムに見出すことができる。
全体として、本発明の文脈において、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つの物体の位置を決定するための検出器であって、該検出器は、
― 光センサのマトリックスを有する少なくとも１つのセンサ要素であって、該光センサはそれぞれ感光エリアを有し、各光センサは、物体から検出器へ伝播する光ビームによるそれぞれの感光エリアの照射に応答して、少なくとも１つのセンサ信号を生成するように設計されている、センサ要素と；
― 少なくとも１つの評価装置であって、該評価装置は、マトリックスの少なくとも１つの関心領域を選択するように構成され、該関心領域の少なくとも２つの光センサの少なくとも１つのセンサ信号をそれぞれ決定するように構成され、センサ信号からの結合信号Ｑを評価することにより、物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＰＲを決定するように構成され、センサ信号から関心領域の少なくとも１つの画像を決定するように構成され、該画像から、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することによって、物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＦＤを決定するように構成され、縦方向座標ｚＤＰＲと縦方向座標ｚＤＦＤを考慮して、少なくとも１つの結合距離情報ｚを決定するように構成されている、評価装置と；
を備える、検出器。
実施形態２：先行する実施形態による検出器であって、前記評価装置は、少なくとも１つの再帰フィルタを用いて、少なくとも１つの結合距離情報を決定するように構成されている、検出器。
実施形態３：先行する実施形態による検出器であって、前記再帰フィルタは、少なくとも１つのカルマンフィルタ又は少なくとも１つの拡張カルマンフィルタ（ＥＫＦ）である、検出器。
実施形態４：先行する２つの実施形態のいずれか１つによる検出器であって、前記縦方向座標ｚＤＦＤ及びｚＤＰＲは、前記再帰フィルタ内の入力変数として使用される、検出器。
実施形態５：先行する３つの実施形態のいずれか１つによる検出器であって、前記再帰フィルタは、さらなるセンサデータ及び／又はさらなるパラメータを考慮して、前記結合距離情報を決定するように構成されている、検出器。
実施形態６：先行する実施形態による検出器であって、前記検出器は、前記さらなるセンサデータを決定するように構成された少なくとも１つのさらなるセンサを含み、前記再帰フィルタは、前記さらなるセンサデータを考慮して前記結合距離情報を決定するように構成されている、検出器。
実施形態７：先行する実施形態による検出器であって、前記さらなるセンサは、温度センサ、照射情報を決定するための制御センサなどの照射センサ、慣性測定ユニット；ジャイロスコープからなる群から選択された少なくとも１つのセンサである、検出器。
実施形態８：先行する３つの実施形態のいずれか１つによる検出器であって、さらなるセンサデータは、センサ要素、特に少なくとも１つのＣＭＯＳセンサによって、及び／又はさらなる画像解析によって提供される、検出器。
実施形態９：先行する実施形態のいずれか１つによる検出器であって、前記結合距離情報ｚは、前記ｚＤＦＤ及びｚＤＰＲに依存する実関数である、検出器。
実施形態１０：先行する実施形態のいずれか１つによる検出器であって、前記結合距離情報ｚは、前記ｚＤＦＤ及びｚＤＰＲの有理多項式又は無理多項式である、検出器。
実施形態１１：先行する実施形態のいずれか１つによる検出器であって、前記縦方向座標ｚＤＦＤは、デフォーカスからの深度アルゴリズムなどの少なくとも１つの畳み込みベースのアルゴリズムを用いて決定される、検出器。
実施形態１２：先行する実施形態のいずれか１つによる検出器であって、前記ブラーリング関数は、前記少なくとも1つブラーリング関数のパラメータを変化させることによって最適化される、検出器。
実施形態１３：先行する実施形態による検出器であって、前記画像はぼかし画像ｉｂであり、前記評価装置は、前記ぼかし画像ｉｂと前記ブラーリング関数ｆａから前記縦方向座標ｚを再構成するように構成されている、検出器。
実施形態１４：先行する実施形態による検出器であって、前記縦方向座標ｚは、前記ブラーリング関数のパラメータσを変化させることによって、前記ぼかし画像ｉｂと、前記ブラーリング関数ｆａの畳み込みとの間の差を最小化
Figure 2022517221000005
 することによって、決定される、検出器。
実施形態１５：先行する実施形態のいずれか１つによる検出器であって、前記少なくとも１つのブラーリング関数ｆａは、ガウス関数、シンク関数、ピルボックス関数、平方関数、ローレンツ関数、ラジアル関数、多項式、エルミート多項式、ゼルニケ多項式、ルジャンドル多項式からなる群からの少なくとも１つの関数から構成された１つの関数又は複合関数である、検出器。
実施形態１６：先行する実施形態のいずれか１つによる検出器であって、前記評価装置は、センサ信号を除算すること、センサ信号の倍数を除算すること、センサ信号の線形結合を除算することのうちの１つ以上によって、結合信号Ｑを導出するように構成されている、検出器。
実施形態１７：先行する実施形態のいずれか１つによる検出器であって、前記評価装置は、前記結合信号Ｑと前記縦方向座標ｚＤＰＲとの間の少なくとも１つの所定の関係を用いて縦方向座標ｚＤＰＲを決定するように構成されている、検出器。
実施形態１８：先行する実施形態のいずれか１つによる検出器であって、前記評価装置は、
Figure 2022517221000006
 によって前記結合信号Ｑを導出するように構成されており、
ここで、ｘ及びｙは横方向座標であり、Ａ１及びＡ２は物体から検出器に伝播する光ビームのセンサ位置における少なくとも1つのビームプロファイルの異なる面積であり、Ｅ（ｘ、ｙ、ｚｏ）は物体距離ｚｏで与えられるビームプロファイルを表し、センサ信号の各々は、物体から検出器に伝播する光ビームのビームプロファイルの少なくとも１つの領域の少なくとも１つの情報を含んでいる、検出器。
実施形態１９：先行する実施形態による検出器であって、前記少なくとも２つの光センサの感光エリアは、第１センサ信号が前記ビームプロファイルの第１エリアの情報を含み、第２センサ信号が、前記ビームプロファイルの第２エリアの情報を含むように配置されており、前記ビームプロファイルの第１エリアと前記ビームプロファイルの第２エリアは、隣接又は重複する領域の一方又は両方である、検出器。
実施形態２０：先行する実施形態による検出器であって、前記評価装置は、前記ビームプロファイルの第１エリア及び前記ビームプロファイルの第２エリアを決定するように構成され、前記ビームプロファイルの第１エリアは、前記ビームプロファイルの実質的にエッジ情報を含み、前記ビームプロファイルの第２エリアは、前記ビームプロファイルの実質的に中心情報を含み、前記エッジ情報は、前記ビームプロファイルの第１エリアの光子数に関する情報を含み、前記中心情報は、ビームプロファイルの第２エリアの光子数に関する情報を含む、検出器。
実施形態２１：先行する実施形態のいずれか１つによる検出器であって、前記検出器は、少なくとも１つの照射源を有し、前記照射源は、物体を照射するための少なくとも１つの光ビームを生成するように構成されている、検出器。
実施形態２２：先行する実施形態による検出器であって、前記照射源は、前記物体の照射のための少なくとも１つの照射パターンを生成するように適合され、前記照射パターンは、少なくとも１つの点パターン、特に擬似ランダム点パターン；ランダム点パターン又は準ランダムパターン；少なくとも１つのソボルパターン；少なくとも１つの準周期パターン；少なくとも１つの事前に知られた特徴からなる少なくとも１つのパターン；少なくとも１つの規則的なパターン；少なくとも１つの三角形パターン；少なくとも１つの六角形パターン；少なくとも１つの長方形パターン；凸状の均一なタイル状体を有する少なくとも１つのパターン；少なくとも１本の線を有する少なくとも１つの線パターン；平行線又は交差線のような少なくとも２本の線を有する少なくとも１つの線パターンからなる群から選択される少なくとも１つのパターンを含む、検出器。
実施形態２３：先行する実施形態による検出器であって、前記センサ要素は、少なくとも１つの反射パターンを決定するように構成され、前記評価装置は、前記反射パターンの少なくとも１つの特徴を選択し、前記結合信号Ｑを評価することによって前記反射パターンの選択された特徴の前記縦方向座標ｚＤＰＲを決定し、前記少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することによって、前記反射パターンの前記選択された特徴の前記縦方向座標ｚＤＦＤを決定するように適合されている、検出器。
実施形態２４：少なくとも１つの物体の位置を決定する検出器システムであって、前記検出器システムは、先行する実施形態のいずれか１つによる少なくとも１つの検出器を有し、前記検出器システムは、少なくとも１つの光ビームを前記検出器に向けるように適合された少なくとも１つのビーコン装置をさらに有し、前記ビーコン装置は、前記物体に取り付け可能であるか、前記物体によって保持可能であるか、及び前記物体に統合可能であるかのうちの少なくとも１つである、検出器システム。
実施形態２５：ユーザとマシンの間で少なくとも１つの情報項目を交換するためのヒューマンマシンインターフェースであって、前記ヒューマンマシンインターフェースは、先行する実施形態による少なくとも１つの検出器システムを備え、前記少なくとも１つのビーコン装置は、ユーザに直接又は間接的に取り付けられるか、ユーザによって保持されるかの少なくとも１つであるように適合され、前記ヒューマンマシンインターフェースは、前記検出器システムによって前記ユーザの少なくとも１つの位置を決定するように設計され、前記ヒューマンマシンインターフェースは、前記位置に少なくとも１つの情報項目を割り当てるように設計されている、ヒューマンマシンインターフェース。
実施形態２６：少なくとも１つの娯楽機能を実行するための娯楽装置であって、前記娯楽装置は、先行する実施形態による少なくとも１つのヒューマンマシンインターフェースを備え、前記娯楽装置は、前記ヒューマンマシンインターフェースを用いて、プレイヤーによって少なくとも１つの情報項目が入力されることを可能にするように設計されており、前記娯楽装置は、前記情報に応じて前記娯楽機能を変化させるように設計されている、娯楽装置。
実施形態２７：少なくとも１つの移動可能な物体の位置を追跡する追跡システムであって、前記追跡システムは、検出器システムに言及する先行する実施形態のいずれか１つによる少なくとも１つの検出器システムを含み、前記追跡システムはさらに、少なくとも１つの追跡コントローラを含み、前記追跡コントローラは、特定時点における物体の一連の位置を追跡するように適合されている、追跡システム。
実施形態２８：情景の深度プロファイルを決定する走査システムであって、前記走査システムは、検出器に言及する先行する実施形態のいずれか１つによる少なくとも１つの検出器を備え、前記走査システムは、さらに、少なくとも１つの光ビームによって情景を走査するように適合された少なくとも１つの照射源を有している、走査システム。
実施形態２９：少なくとも１つの物体を画像化するカメラであって、検出器に言及する先行する実施形態のいずれか１つによる少なくとも１つの検出器を有している、カメラ。
実施形態３０：検出器に言及する先行する実施形態のいずれか１つによる少なくとも１つの検出器を使用して、少なくとも１つの物体の位置を決定する方法であって、以下のステップ：
－ 光センサのマトリックスの少なくとも１つの関心領域を選択するステップであって、該光センサはそれぞれ、物体から検出器に伝播する少なくとも１つの光ビームによる照射に応答して、少なくとも１つのセンサ信号を生成するように構成された感光エリアを有する、ステップと；
－ 前記関心領域の少なくとも２つの光センサの少なくとも１つのセンサ信号をそれぞれ決定し、前記センサ信号からの結合信号Ｑを評価することにより、前記物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＰＲを決定するステップと；
－ 前記センサ信号から前記関心領域の少なくとも１つの画像を決定し、前記画像から、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することにより、前記物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＦＤを決定するステップと；
－ 前記縦方向座標ｚＤＰＲと前記縦方向座標ｚＤＦＤを考慮して、少なくとも１つの結合距離情報ｚを決定するステップと、
を含む方法。
実施形態３１：検出器に関する先行する実施形態のいずれか１つによる検出器の使用であって、使用目的が、交通技術における位置測定；娯楽用途；セキュリティ用途；監視用途；安全用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；物流用途；追跡用途；屋外用途；モバイル用途；通信用途；写真用途；マシンビジョン用途；ロボット用途；品質管理用途；製造用途からなる群から選択される、検出器の使用。
本発明のさらなる任意の詳細及び特徴は、従属請求項と関連して続く好ましい例示的な実施形態の説明から明らかである。この文脈では、特定の特徴は、単独で、又は他の特徴と組み合わせて実施されてよい。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、図に模式的に示されている。個々の図における同一の符号は、同一の要素又は同一の機能を有する要素、又はその機能に関して互いに対応する要素を指している。
具体的には、以下の図の中で：
本発明による検出器、検出システム、カメラ、娯楽装置、追跡システムの一実施形態を示す図である。 少なくとも１つの物体の位置を決定する方法を示す図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、本発明による検出器を用いた距離測定の実験結果を示す図である。
実施形態の詳細説明：
図１は、少なくとも１つの物体１１２の位置を決定するための検出器１１０の第１実施形態を高度に模式的に示している。検出器１１０は、光センサ１１８のマトリックス１１６を有する少なくとも１つのセンサ要素１１４を有している。光センサ１１８はそれぞれ、ここに図示していない感光エリアを有している。センサ要素１１４は、一体の単一装置として形成されてもよいし、又はいくつかの装置の組み合わせとして形成されてもよい。マトリックス１１６は、具体的には、１つ以上の行及び１つ以上の列を有する長方形のマトリックスであってもよく、又はそれを含んでいてもよい。行と列は、具体的には長方形方式に配置され得る。しかしながら、非長方形の配置などの他の配置も可能である。一例として、円形の配置も可能であり、そこでは要素は中心点のまわりに同心の円又は楕円に配置される。例えば、マトリックス１１６は、ピクセルの単一の行であってもよい。他の配置も可能である。
マトリックス１１６の光センサ１１８は、具体的には、サイズ、感度、並びに他の光学的、電気的及び機械的特性のうちの１つ以上で等しくてよい。マトリックス１１６の全ての光センサ１１８の感光エリアは、具体的には、共通の平面内に配置されてよく、該共通平面は、好ましくは、物体から検出器１１０に伝播する光ビームが該共通平面上に光スポットを生成するように、物体１１２に面している。感光エリアは、具体的には、それぞれの光センサ１１８の表面上に位置してよい。しかしながら、他の実施形態も実現可能である。光センサ１１８は、例えば、少なくとも１つのＣＣＤ及び／又はＣＭＯＳ装置を含むことができる。一例として、光センサ１１８は、ピクセル化された光学装置の一部であってもよく、又はそれを構成してもよい。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、各ピクセルが感光エリアを形成するする少なくとも１つのＣＣＤ及び／又はＣＭＯＳ装置の一部であってもよく、又はそれを構成してもよい。
光センサ１１８は、具体的には、光検出器、好ましくは無機光検出器、より好ましくは無機半導体光検出器、最も好ましくはシリコン光検出器であってもよく、又はそれらを含んでいてもよい。具体的には、光センサ１１８は、赤外スペクトル範囲において感度を有し得る。マトリックス１１６の光センサ１１８の全て、又はマトリックス１１６の光センサ１１８の少なくとも一群は、具体的には同一であってよい。マトリックス１１６の同一の光センサ１１８の一群は、具体的には、異なるスペクトル範囲のために提供されてもよく、又は全ての光センサが、スペクトル感度に関して同一であってもよい。さらに、光センサ１１８は、サイズ及び／又はそれらの電子的又は光電子的特性に関して同一であってよい。マトリックス１１６は、独立した光センサ１１８で構成されていてもよい。したがって、無機フォトダイオードのマトリックス１１６が構成されてよい。しかしながら、代替的に、ＣＣＤ検出器チップなどのＣＣＤ検出器、及び／又はＣＭＯＳ検出器チップなどのＣＭＯＳ検出器の１つ以上などの市販のマトリックスが使用されてもよい。
光センサ１１８は、センサアレイを形成してもよく、又は上述のマトリックスなどのセンサアレイの一部であってもよい。したがって、一例として、検出器１１０は、ｍ、ｎが独立して正の整数であるｍ行及びｎ列を有する長方形アレイなどの光センサ１１８のアレイを備えることができる。好ましくは、１つ以上の列及び１つ以上の行が与えられ、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以上であり得、ｍは２～１６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、ｎ及びｍは、ｍ／ｎ＝１：１、４：３、１６：９又は同様のものを選択することなどにより、０．３≦ｍ／ｎ≦３となるように選択され得る。一例として、アレイは、ｍ＝２、ｎ＝２又はｍ＝３、ｎ＝３などを選択することなどにより、等しい数の行及び列を有する正方形アレイであってもよい。
マトリックス１１６は、具体的には、少なくとも１行、好ましくは複数行及び複数列を有する長方形のマトリックスであってよい。一例として、行及び列は、実質的に垂直な方向に方向付けられてよい。広い視野を提供するために、マトリックス１１６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行を有していてもよい。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１１６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を有することができる。マトリックス１１６は、数メガピクセルの範囲の数のピクセルを含み得る。しかしながら、他の実施形態も可能である。
図１に示す実施形態では、検出器１１０は、照射源１２０をさらに備える。一例として、照射源１２０は、物体１１２を照射するための照射光ビーム１２２を生成するように構成されてよい。検出器１１０は、照射光ビームが検出器１１０の光軸に沿って検出器１１０から物体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、検出器１１０は、照射光ビームを光軸上に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つのプリズムを含んでよい。
照射源１２０は、物体１１２を照射するための少なくとも１つの照射パターンを生成するように適合されてよい。具体的には、照射源１２０は、少なくとも１つのレーザ及び／又はレーザ源を含んでいてもよい。照射源１２０は、少なくとも１つの回折光学要素（ＤＯＥ）を含み得る。様々なタイプのレーザが採用されてよく、例えば、半導体レーザなどがある。追加的又は代替的に、ＬＥＤ及び／又は電球のような非レーザ光源が使用されてもよい。パターンは、複数の特徴を含み得る。パターンは、周期的又は非周期的な特徴の配置を含み得る。照射パターンは、少なくとも１つの点パターン、特に疑似ランダムポイントパターン；少なくとも１つの既知の特徴を含むパターンからなる群から選択される少なくとも１つのパターンを含み得る。例えば、照射源１２０は、点群を生成及び／又は投影するように適合されてよい。照射源１２０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つの回折光学要素；発光ダイオードの少なくとも１つのアレイ；レーザ光源の少なくとも１つのアレイ、のうちの１つ以上を含み得る。照射源１２０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つの光源を含み得る。照射源１２０は、照射パターンが複数の点パターン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つのプロジェクタを含むことができる。照射源１２０は、照射源１２０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つのマスクを含んでいてよい。
各光センサ１１８は、物体１１２から検出器１１０に伝播する光ビーム、特に反射光ビーム１２４によるそれぞれの感光エリアの照射に応答して、少なくとも１つのセンサ信号を生成するように設計されている。
検出器１１０は：少なくとも１つのレンズ、例えば、少なくとも１つの焦点調整可能レンズ、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つの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つの回折光学要素；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つのビーム分割要素、好ましくはビーム分割キューブ又はビーム分割ミラーの少なくとも１つ；少なくとも１つのマルチレンズシステム、のうちの１つ以上を含む少なくとも１つの転送装置１２６を含んでよい。特に、転送装置１２６は、画像平面内に少なくとも１つの物体点を集束させるように適合された少なくとも１つのコリメートレンズを含んでよい。
検出器１１０は、少なくとも１つの評価装置１２８を備える。評価装置１２８は、少なくとも１つのマトリックス１１６の関心領域を選択するように構成される。評価装置１２８は、関心領域を識別するために、少なくとも１つの画像解析及び／又は画像処理を実行するように適合されてよい。画像解析及び／又は画像処理は、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。画像解析及び／又は画像処理は、以下の：フィルタリング；センサ信号によって生成された画像と少なくとも１つのオフセットとの間の差分画像の形成；センサ信号によって生成された画像を反転することによるセンサ信号の反転；異なる時間にセンサ信号によって生成された画像間の差分画像の形成；背景補正；カラーチャネルへの分解；色相への分解；飽和；そして輝度チャネル；周波数分解；特異値分解；キャニーエッジ検出器の適用；ガウスフィルタのラプラシアンの適用；ガウスフィルタの差分の適用；ソーベル演算子の適用；ラプラス演算子の適用；Ｓｃｈａｒｒ演算子の適用；プレウィット演算子の適用；ロバーツ演算子の適用；Ｋｉｒｓｃｈ演算子の適用；ハイパスフィルタの適用；ブロブ分析の適用；エッジフィルタの適用；ローパスフィルタの適用；フーリエ変換の適用；ラドン変換の適用；ハフ変換の適用；ウェーブレット変換の適用；閾値処理；バイナリイメージの作成のうちの１つ以上を含み得る。関心領域は、ユーザにより手動によって決定されることができ、あるいは、光センサ１１８によって生成された画像内で物体を認識することなどによって、自動で決定され得る。
評価装置１２８は、関心領域の少なくとも２つの光センサ１１８の少なくとも１つのセンサ信号をそれぞれ決定するように構成される。評価装置１２８は、センサ信号からの結合信号Ｑを評価することによって、特に、センサ信号を除算すること、センサ信号の倍数を除算すること、又はセンサ信号の線形結合を除算することのうちの１つ以上によって、物体１１２の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＰＲを決定するように構成される。特に、結合信号は、商信号であってよい。結合信号Ｑは、様々な手段を用いて決定されてよい。一例として、結合信号を導出するためのソフトウェア手段、結合信号を導出するためのハードウェア手段、又はその両方を用いてよく、評価装置１２８に実装してもよい。したがって、評価装置１２８は、一例として、少なくとも１つのデバイダ１３０を含んでもよく、ここで、デバイダ１３０は、商信号を導出するように構成される。デバイダ１３０は、完全に又は部分的に、ソフトウェアデバイダ又はハードウェアデバイダの一方又は両方として具現化されてよい。
評価装置１２８は、センサ信号を除算すること、センサ信号の倍数を除算すること、センサ信号の線形結合を除算することのうちの１つ以上によって、結合信号Ｑを導出するように構成されてよい。評価装置１２８は、結合信号Ｑと縦方向座標ｚＤＰＲとの間の少なくとも１つの所定の関係を用いて縦方向座標ｚＤＰＲを決定するように構成されてよい。例えば、評価装置１２８は、以下によって結合信号Ｑを導出するように構成されており、
Figure 2022517221000007
 式中、ｘ及びｙは横方向座標であり、Ａ１及びＡ２はセンサの位置における物体１１２から検出器１１０に伝播する光ビームの少なくとも1つのビームプロファイルの異なる領域であり、Ｅ（ｘ、ｙ、ｚｏ）は物体距離ｚｏで与えられるビームプロファイルを表す。領域Ａ１と領域Ａ２は異なっていてよい。特に、Ａ１とＡ２は合同ではない。したがって、Ａ１及びＡ２は、形状又は内容のうちの１つ以上が異なっていてよい。ビームプロファイルは、光ビームの断面であってよい。ビームプロファイルは、台形ビームプロファイル；三角形ビームプロファイル；円錐ビームプロファイル及びガウスビームプロファイルの線形結合からなる群から選択されてよい。
結合信号Ｑの評価及び縦方向座標ｚＤＰＲの決定のさらなる詳細及び実施形態に関しては、ＷＯ２０１８／０９１６４０、ＷＯ２０１８／０９１６４９Ａ１及びＷＯ２０１８／０９１６３８Ａ２が参照され、それらの内容は参照により本明細書に含まれる。
評価装置１２８は、センサ信号から関心領域の少なくとも１つの画像を決定するように構成される。評価装置１２８は、該画像から、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することによって、物体１１２の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＦＤを決定するように構成される。縦方向座標ｚＤＦＤは、デフォーカスからの深度アルゴリズムなどの少なくとも１つの畳み込みベースのアルゴリズムを用いて決定されてよい。画像からの距離を得るために、デフォーカスからの深度アルゴリズムは、物体１１２のデフォーカスを推定する。この推定のために、ブラーリング関数を仮定する。具体的には、ブラーリング関数は、デフォーカスされた物体のブラーをモデル化する。少なくとも１つのブラーリング関数ｆａは、ガウス関数、ｓｉｎｃ関数、ピルボックス関数、平方関数、ローレンツ関数、ラジアル関数、多項式、エルミート多項式、ゼルニケ多項式、ルジャンドル多項式からなる群からの少なくとも１つの関数から構成された１つの関数又は複合関数であってよい。
評価装置１２８は、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することによって、縦方向座標ｚＤＦＤを決定するように適合されることができる。ブラーリング関数は、少なくとも１つのブラーリング関数のパラメータを変化させることによって最適化されることができる。画像は、ぼかし画像ｉｂであり得る。評価装置１２８は、ぼかし画像ｉｂ及びブラーリング関数ｆａから縦方向座標ｚを再構築するように構成されてよい。縦方向座標ｚＤＦＤは、ブラーリング関数のパラメータσを変化させることによって、少なくとも1つのさらなる画像ｉ’ｂを用いて、ぼかし画像ｉｂと、ブラーリング関数ｆａの畳み込み(＊)との間の差を最小化することによって、決定され得る。
Figure 2022517221000008
σ（ｚ）は、距離依存のブラーリングパラメータのセットである。さらなる画像は、ぼやけていても（ブラーであっても）、鮮明であってもよい。少なくとも１つのさらなる画像は、既知のブラーリング関数の畳み込みによって、ぼかし画像ｉｂから生成されることができる。このように、デフォーカスからの深度アルゴリズムが、縦方向座標ｚＤＦＤを得るために使用されることができる。
評価装置１２８は、縦方向座標ｚＤＰＲ及び縦方向座標ｚＤＦＤを考慮して、少なくとも１つの結合距離情報ｚを決定するように構成される。評価装置１２８は、少なくとも１つの再帰フィルタを用いて、少なくとも１つの結合距離情報を決定するように構成されてよい。再帰フィルタは、少なくとも１つのカルマンフィルタ又は少なくとも１つの拡張カルマンフィルタ（ＥＫＦ）であってよい。結合距離情報ｚは、算術平均又は幾何平均、多項式、好ましくはｚＤＰＲ及びｚＤＦＤの八次までの多項式などの実関数ｚ＝ｆ（ｚＤＰＲ，ｚＤＦＤ）を用いて取得されることができる。関数ｆは、事前に記録された値のルックアップテーブルであってもよいし、それに基づいていてもよい。例えば、評価装置１２８は、事前に記録された値及び／又は１つ以上のルックアップテーブルを保存するように構成された少なくとも１つのデータ保存装置１３２を含むことができる。関数ｆは、ルックアップテーブル内の値を補間するための補間スキームと組み合わせて、ルックアップテーブルに基づいてよい。補間スキームは、線形補間、スプライン補間などであってよい。縦方向座標ｚＤＦＤ及びｚＤＰＲは、ｚ、ｚＤＦＤ及びｚＤＰＲ間の関係に関する関数ｆなどのモデル又はモデル関数と組み合わせて、再帰フィルタ内の入力変数として使用されることができる。モデル又はモデル関数は、測定された距離ｚ、ｚＤＦＤ、及び／又は実距離ｚｒｅａｌ周辺のｚＤＰＲのガウス分布などの分布などの距離ｚ、ｚＤＦＤ、及びｚＤＰＲに関する統計的仮定及び／又は統計的モデルを含んでよい。
再帰フィルタは、さらなるセンサデータ及び／又はさらなるパラメータを考慮して、結合距離情報を決定するように構成されてよい。さらなるパラメータは、記録されたデータの品質及び／又はノイズに関する情報、及び／又は露出過度に関する情報、及び／又は露出不足に関する情報などの、例えばＣＭＯＳセンサなどのセンサ要素１１４からのさらなる情報を含んでよい。検出器１１０は、さらなるセンサデータを決定するように構成された少なくとも１つのさらなるセンサ１３６を含んでよい。再帰フィルタは、さらなるセンサデータを考慮して結合距離情報を決定するように構成されてよい。さらなるセンサ１３６は、温度センサ、照射情報を決定するための制御センサなどの照射センサ、慣性測定ユニット；ジャイロスコープからなる群から選択される少なくとも１つのセンサであってよい。モデル及び／又はカルマンフィルタは、例えば、温度、及び／又はジャイロスコープからの検出器の動き、及び／又は慣性測定ユニットからの情報、及び／又は照射センサからの情報などのさらなるセンサデータなどのさらなる入力パラメータ、及び／又は記録されたデータの品質／ノイズ、露出過度、露出不足などのさらなるパラメータを含んでいてよい。
縦方向座標ｚＤＦＤ及び縦方向座標ｚＤＰＲの決定は、電子的に実行されてもよいし、ソフトウェアによって完全又は部分的に実行されてもよい。関心領域の選択は、完全に又は部分的に電子的に実行されてもよいし、完全に又は部分的に１つ以上のソフトウェアアルゴリズムを使用して実行されてもよい。具体的には、評価装置１２８は、反射特徴を決定するための少なくとも１つの画像解析装置１３４を含むことができる。画像解析装置１３４は、具体的には、完全又は部分的にソフトウェアで具現化されてもよく、及び／又は、完全又は部分的にハードウェアで具現化されてもよい。画像解析装置１３４は、完全又は部分的に少なくとも１つのセンサ要素１１４に統合されてもよく、及び／又は完全又は部分的にセンサ要素１１４から独立して具現化されてもよい。
結合距離情報の決定は、評価装置１２８の少なくとも１つのマイクロコントローラによって実行されてよい。例えば、マイクロコントローラは、コンピュータプログラムを保存するための、及び／又はデータを保存するための、及び／又は動作中にマイクロコントローラによって使用されるパラメータの不揮発性保存のための、少なくとも１つのメモリユニットを有してもよい。
上で概説したように、照射源１２０は、少なくとも１つの照射パターンを用いて物体１１２を照射するように適合されてよい。センサ要素１１４は、少なくとも１つの反射パターンを決定するように構成されてよい。評価装置１２８は、反射パターンの少なくとも１つの特徴を選択し、結合信号Ｑを評価することによって、反射パターンの選択された特徴の縦方向座標ｚＤＰＲを決定し、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することによって、反射パターンの選択された特徴の縦方向座標ｚＤＦＤを決定するように適合されてよい。
検出器１１０は、具体的には、カメラ１３８として具現化されてもよく、及び／又は、カメラ１３８の一部であってもよい。カメラ１３８は、画像化、具体的には３Ｄ画像化に作られていてもよく、静止画像及び／又はデジタルビデオクリップなどの画像シーケンスを取得するために作られていてもよい。他の実施形態も実現可能である。図１はさらに、検出器システム１４０の実施形態を示しており、該検出器システムは、少なくとも１つの検出器１１０に加えて、１つ以上のビーコン装置１４２を有し、該ビーコン装置１１４は、この例では、物体１１２に取り付けられ及び／又は一体化されてもよく、その位置は検出器１１０を使用して検出される。図１は、ヒューマンマシンインターフェース１４４の例示的な実施形態をさらに示しており、それは少なくとも１つの検出器システム１４０とさらに娯楽装置１４６を有し、該娯楽装置１４６はヒューマンマシンインターフェース１４４を有する。同図はさらに、物体１１２の位置を追跡するための追跡システム１４８の実施形態を示しており、該追跡システム１４８は検出器システム１４０を含む。
図１はさらに、物体１１２を走査するため、及び／又は少なくとも１つの物体１１２の少なくとも１つの位置を決定するためなどの、物体１１２を含む情景を走査するための走査システム１５０の例示的な実施形態を示す。走査システム１５０は、少なくとも１つの検出器１１０と、さらに、任意に、少なくとも１つの照射源１２０と、さらに同様に任意に、ここでは示されていない少なくとも１つのさらなる照射源とを備える。照射源１２０は、一般に、少なくとも１つのドット、例えば、ビーコン装置１４２の１つ以上の位置及び／又は物体１１２の表面上に位置するドットを照射するなどのために、少なくとも１つの照射光ビームを放出するように構成されている。走査システム１５０は、物体１１２を含む情景のプロファイル及び／又は物体１１２のプロファイルを生成するように設計されてよく、及び／又は、少なくとも１つの検出器１１０を使用して、少なくとも１つのドットと走査システム１５０、具体的には検出器１１０との間の距離に関する少なくとも１つの情報項目を生成するように設計されてよい。
評価装置１２８の構成要素は、完全に又は部分的に別個の装置に一体化されてもよく、及び／又は、完全に又は部分的に検出器１１０の他の構成要素に一体化されてもよい。２つ以上の構成要素を完全に又は部分的に組み合わせる可能性に加えて、光センサ１１８のうちの１つ以上と評価装置１２８の１つ以上の構成要素は、図１に象徴的に示されているように、１つ以上のコネクタ１５２によって及び／又は１つ以上のインターフェイスによって相互接続されてよい。さらに、１つ以上のコネクタ１５２は、センサ信号を修正又は前処理するための１つ以上のドライバ及び／又は１つ以上の装置を備えることができる。さらに、少なくとも１つの任意のコネクタ１５２を使用する代わりに、評価装置１２８は、光センサ１１８の一方又は両方に、及び／又は検出器１１０のハウジング１５４に、完全又は部分的に一体化されてよい。追加的に又は代替的に、評価装置１２８は、完全に又は部分的に、別個の装置として設計されてよい。
この例示的な実施形態では、位置が検出され得る物体１１２は、スポーツ用品として設計されてもよく、及び／又は、その位置がユーザ１５８によって操作され得る制御要素又は制御装置１５６を形成してもよい。一例として、物体１１２は、バット、ラケット、クラブ、又はスポーツ用品及び／又はフェイクのスポーツ用品の他の物品であってもよいし、それらを含んでもいてもよい。他の種類の物体１１２も可能である。さらに、ユーザ１５８自身を、その位置が検出される物体１１２とみなされてもよい。
好ましくは検出器１１０の光軸１６０に対して同心円状に配置されているハウジング１５４内の開口部が、検出器１１０の視野方向１６２を規定しているのが好ましい。光軸１６０に平行又は逆平行な方向が縦方向として定義され、一方、光軸１６０に垂直な方向が横方向として定義され得る座標系１６４が定義されることができる。図１に象徴的に示されている座標系１６４では、縦方向がｚで表わされ、横方向がそれぞれｘとｙで表わされている。非デカルト座標系などの他のタイプの座標系も可能である。
１つ以上の光ビーム１２４は、物体１１２から及び／又は１つ以上のビーコン装置１４２から、検出器１１０に向かって伝播している。検出器１１０は、少なくとも１つの物体１１２の位置を決定するように構成されている。照射源が使用されない場合、ビーコン装置１４２及び／又はこれらのビーコン装置１４２のうちの少なくとも１つは、発光ダイオードなどの一体化された照射源を有する能動型ビーコン装置であってもよく、又はそれを含んでいてもよい。あるいは、周囲光源が使用されてもよい。
上で概説したように、検出器１１０を使用することによって物体１１２及び／又はその一部の位置を決定することは、マシン１６４に少なくとも１つの情報項目を提供するため、ヒューマンマシンインターフェース１４４を提供するために使用されてもよい。図１に模式的に示された実施形態では、マシン１６４は、コンピュータであってもよく、及び／又は、コンピュータを含んでいてもよい。他の実施形態も実現可能である。評価装置１２８は、コンピュータなどのマシン１６４に完全に又は部分的に一体化されてもよい。
上で概説したように、図１は、少なくとも１つの物体１１２及び／又はその部品の位置を追跡するように構成された追跡システム１４８の一例も示している。追跡システム１４８は、検出器１１０及び少なくとも１つの追跡コントローラ１６６を備えている。追跡コントローラ１６６は、特定の時点での物体１１２の一連の位置を追跡するように適合され得る。追跡コントローラ１６６は、独立型装置であってもよく、及び／又は、図１に示すように、マシン１６４、具体的にはコンピュータに、及び／又は、評価装置１２８に、完全又は部分的に一体化されてよい。
同様に、上で概説したように、ヒューマンマシンインターフェース１４４は、娯楽装置１４６の一部を形成してよい。マシン１６４、具体的にはコンピュータは、娯楽装置１４６の一部を形成してもよい。したがって、物体１１２として機能するユーザ１５８によって、及び／又は物体１１２として機能する制御装置を扱うユーザ１５８によって、ユーザ１５８は、少なくとも１つの制御コマンドなどの少なくとも１つの情報項目を、コンピュータに入力し、それによって、コンピュータのコースを制御するなど娯楽機能を変化させることができる。
さらなる態様において、本発明は、例えば上記に開示されたような、又は以下にさらに詳細に開示されるような検出器を参照する１つ以上の実施形態などによる本発明による検出器のような検出器を用いることによって、少なくとも1つの物体の位置を決定するための方法を開示している。それでも、他のタイプの検出器を使用することができる。本方法は、以下の方法ステップを含み、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、列挙されていない１つ以上の追加の方法ステップが存在してもよい。さらに、方法ステップの１つ、１つより多く、又は、すべてさえも、繰り返し実行されてよい。
図２は、少なくとも１つの物体の位置を決定するための方法の一実施形態を示している。この方法は、以下のステップ：
－ （参照番号１６８で示す）光センサ１１８のマトリックス１１６の少なくとも１つの関心領域を選択するステップであって、光センサ１１８はそれぞれ、物体１１２から検出器１１０に伝播する少なくとも１つの光ビームによる照射に応答して、少なくとも１つのセンサ信号を生成するように構成された感光エリアを有している、ステップと；
－ （参照番号１７０で示す）前記関心領域の少なくとも２つの光センサ１１８の少なくとも１つのセンサ信号をそれぞれ決定し、前記センサ信号からの結合信号Ｑを評価することにより、物体１１２の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＰＲを決定するステップと；
－ （参照番号１７２で示す）前記センサ信号から前記関心領域の少なくとも１つの画像を決定し、前記画像から、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することにより、前記物体１１２の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＦＤを決定するステップと；
－ （参照番号１７４で示す）前記縦方向座標ｚＤＰＲと前記縦方向座標ｚＤＦＤを考慮して、少なくとも１つの結合距離情報ｚを決定するステップと、
を含む。
縦方向座標ｚＤＰＲ及び縦方向座標ｚＤＦＤの決定は、続いて行われてもよく、又は少なくとも部分的に同時に行われてもよい。
図３Ａ及び図３Ｂは、参照番号１７６で示された細い破線の光子比からの深度技法のみを用いた距離測定、参照番号１７８で示された緩い破線のデフォーカスからの深度技法のみを用いた距離測定、参照番号１８０で示された実線の本発明による方法、の実験結果の比較を示している。実験には、５ＭＰ Ｂａｓｌｅｒ(登録商標)カメラ、ｆ（レンズ）＝３．６ｍｍ及びＦ（レンズ）＝２．６の転送装置、ならびに８５０ｎｍ及び０．５ｍＷのレーザが使用された。図３Ａでは、ｃｍ単位の実距離ｚｒｅａｌがｘ軸上に与えられ、測定距離ｚｍｅａｓがｙ軸上に与えられ、測定距離ｚｍｅａｓは、それぞれ、光子比からの深度技法のみ、デフォーカスからの深度技法のみ、及び本発明による方法、を用いて決定された距離を指す。示された測定結果は、それぞれの測定技術の性能を示している。図３Ｂは、実距離ｚｒｅａｌの関数としての距離変動Δｚの分布をｃｍ単位で示している。図３Ｂに示されているように、本発明による方法の使用は、光子比からの深度技法又はデフォーカスからの深度技法のいずれか一方のみを使用した距離測定と比較して、距離決定の精度及び信頼性が強く向上させる。
参照番号のリスト
１１０ 検出器
１１２ 物体
１１４ センサ要素
１１６ マトリックス
１１８ 光センサ
１２０ 照射源
１２２ 光ビーム
１２４ 反射光ビーム
１２６ 転送装置
１２８ 評価装置
１３０ デバイダ
１３２ データ保存装置
１３４ 画像解析装置
１３６ さらなるセンサ
１３８ カメラ
１４０ 検出器システム
１４２ ビーコン装置
１４４ ヒューマンマシンインターフェース
１４６ 娯楽装置
１４８ 追跡システム
１５０ 走査システム
１５２ コネクタ
１５４ ハウジング
１５６ 制御装置
１５８ ユーザ
１６０ 光軸
１６２ 視野方向
１６４ マシン
１６６ 追跡コントローラ
１６８ 関心領域の選択
１７０ 縦方向座標ｚＤＰＲの決定
１７２ 縦方向座標ｚＤＦＤの決定
１７４ 結合距離情報の決定
１７６ ライン
１７８ ライン
１８０ ライン

Claims (19)

  1. 少なくとも１つの物体（１１２）の位置を決定するための検出器（１１０）であって、前記検出器（１１０）は、
    ― 光センサ（１１８）のマトリックス（１１６）を有する少なくとも１つのセンサ要素（１１４）であって、前記光センサ（１１８）はそれぞれ感光エリアを有し、各光センサ（１１８）は、前記物体（１１２）から前記検出器（１１０）へ伝播する光ビームによるそれぞれの感光エリアの照射に応答して、少なくとも１つのセンサ信号を生成するように設計されている、センサ要素（１１４）と；
    ― 少なくとも１つの評価装置（１２８）であって、前記マトリックス（１１６）の少なくとも１つの関心領域を選択するように構成され、前記関心領域の少なくとも２つの光センサ（１１８）の少なくとも１つのセンサ信号をそれぞれ決定するように構成され、前記センサ信号からの結合信号Ｑを評価することにより、前記物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＰＲを決定するように構成され、-センサ信号から関心領域の少なくとも１つの画像を決定しするように構成され、前記画像から、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することによって、前記物体（１１２）の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＦＤを決定するように構成され、-前記縦方向座標ｚＤＰＲと前記縦方向座標ｚＤＦＤを考慮して、少なくとも１つの結合距離情報ｚを決定するように構成されている、評価装置（１２８）と；
    を備える、検出器（１１０）。
  2. 前記評価装置（１２８）は、少なくとも１つの再帰フィルタを用いて、少なくとも１つの結合距離情報を決定するように構成されている、請求項１に記載の検出器（１１０）。
  3. 前記再帰フィルタは、少なくとも１つのカルマンフィルタ又は少なくとも１つの拡張カルマンフィルタ（ＥＫＦ）である、請求項２に記載の検出器（１１０）。
  4. 前記再帰フィルタは、さらなるセンサデータ及び／又はさらなるパラメータを考慮して、前記結合距離情報を決定するように構成されている、請求項２又は３に記載の検出器（１１０）。
  5. 前記検出器（１１０）は、前記さらなるセンサデータを決定するように構成された少なくとも１つのさらなるセンサ（１３６）を含み、前記再帰フィルタは、前記さらなるセンサデータを考慮して前記結合距離情報を決定するように構成され、前記さらなるセンサ（１３６）は、温度センサ、照射情報を決定するための制御センサのような照射センサ、慣性測定ユニット、ジャイロスコープからなる群から選択された少なくとも１つのセンサである、請求項４に記載の検出器（１１０）。
  6. 前記縦方向座標ｚＤＦＤは、デフォーカスからの深度アルゴリズムのような少なくとも１つの畳み込みベースのアルゴリズムを用いて決定される、請求項１～５のいずれか１項に記載の検出器（１１０）。
  7. 前記ブラーリング関数は、前記少なくとも１つのブラーリング関数のパラメータを変化させることによって最適化され、前記画像はぼかし画像ｉｂであり、前記評価装置（１２８）は、前記ぼかし画像ｉｂと前記ブラーリング関数ｆａから前記縦方向座標ｚを再構築するように構成され、前記縦方向座標ｚは、少なくとも１つのさらなる画像ｉ’ｂを用いて、前記ブラーリング関数のパラメータσを変化させることによって、前記ぼかし画像ｉｂと前記ブラーリング関数ｆａの畳み込みとの差を最小化
    Figure 2022517221000009
     することによって決定される、請求項１～６のいずれか１項に記載の検出器（１１０）。
  8. 前記少なくとも１つのブラーリング関数ｆａは、
    ガウス関数、シンク関数、ピルボックス関数、平方関数、ローレンツ関数、ラジアル関数、多項式、エルミート多項式、ゼルニケ多項式、ルジャンドル多項式からなる群からの少なくとも１つの関数から構成された１つの関数又は複合関数である、請求項１～７のいずれか１項に記載の検出器（１１０）。
  9. 前記評価装置（１２８）は、前記センサ信号を除算すること、前記センサ信号の倍数を除算すること、前記センサ信号の線形結合を除算することのうちの１つ以上によって、前記結合信号Ｑを導出するように構成されている、請求項１～８のいずれか１項に記載の検出器（１１０）。
  10. 前記評価装置（１２８）は、前記結合信号Ｑと前記縦方向座標との間の少なくとも１つの所定の関係を用いて前記縦方向座標ｚＤＰＲを決定するように構成されている、請求項１～９のいずれか１項に記載の検出器（１１０）。
  11. 前記検出器（１１０）は、少なくとも１つの照射源（１２０）を備え、前記照射源（１２０）は、前記物体（１１２）を照射するための少なくとも１つの光ビームを生成するように構成されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の検出器（１１０）。
  12. 少なくとも１つの物体（１１２）の位置を決定する検出器システム（１４０）であって、前記検出器システム（１４０）は、請求項１～１１のいずれか１項に記載の少なくとも１つの検出器（１１０）を有し、前記検出器システム（１４０）は、少なくとも１つの光ビームを前記検出器（１１０）に向けるように適合された少なくとも１つのビーコン装置（１４２）をさらに有し、前記ビーコン装置（１４２）は、前記物体（１１２）に取り付け可能であるか、前記物体（１１２）によって保持可能であるか、及び前記物体（１１２）に統合可能であるかのうちの少なくとも１つである、検出器システム（１４８）。
  13. ユーザ（１５８）とマシン（１６４）の間で少なくとも１つの情報項目を交換するためのヒューマンマシンインターフェース（１４４）であって、前記ヒューマンマシンインターフェース（１４４）は、請求項１２に記載の少なくとも１つの検出器システム（１４０）を備え、前記少なくとも１つのビーコン装置（１４２）は、前記ユーザ（１５８）に直接又は間接的に取り付けられるか、前記ユーザ（１５８）によって保持されるかの少なくとも１つであるように適合され、前記ヒューマンマシンインターフェース（１４４）は、前記検出器システム（１４０）によって前記ユーザ（１５８）の少なくとも１つの位置を決定するように設計され、前記ヒューマンマシンインターフェース（１４４）は、前記位置に少なくとも１つの情報項目を割り当てるように設計されている、ヒューマンマシンインターフェース（１４４）。
  14. 少なくとも１つの娯楽機能を実行するための娯楽装置（１４６）であって、前記娯楽装置（１４６）は、請求項１３に記載の少なくとも１つのヒューマンマシンインターフェース（１４４）を備え、前記娯楽装置（１４６）は、前記ヒューマンマシンインターフェース（１４４）を用いて、プレイヤーによって少なくとも１つの情報項目が入力されることを可能にするように設計され、前記娯楽装置（１４６）は、前記情報に応じて前記娯楽機能を変化させるように設計されている、娯楽装置（１４６）。
  15. 少なくとも１つの移動可能な物体の位置を追跡する追跡システム（１４８）であって、前記追跡システム（１４８）は、検出器システムに言及する請求項１～１４のいずれか１項に記載の少なくとも１つの検出器システム（１４０）を含み、前記追跡システム（１４９）はさらに、少なくとも１つの追跡コントローラ（１６６）を含み、前記追跡コントローラ（１６６）は、特定時点における前記物体（１１２）の一連の位置を追跡するように適合されている、追跡システム（１４８）。
  16. 情景の深度プロファイルを決定する走査システム（１５０）であって、前記走査システム（１５０）は、検出器に言及する請求項１～１５のいずれか１項に記載の少なくとも１つの検出器（１１０）を備え、前記走査システム（１５０）は、さらに、少なくとも１つの光ビームによって前記情景を走査するように適合された少なくとも１つの照射源を有している、走査システム（１５０）。
  17. 少なくとも１つの物体（１１２）を画像化するカメラ（１３８）であって、検出器に言及する請求項１～１６のいずれか１項に記載の少なくとも１つの検出器（１１０）を有している、カメラ（１３８）。
  18. 検出器に言及する請求項１～１７のいずれか１項に記載の少なくとも１つの検出器（１１０）を使用して、少なくとも１つの物体（１１２）の位置を決定する方法であって、以下のステップ：
    － 光センサ（１１８）のマトリックス（１１６）の少なくとも１つの関心領域を選択するステップであって、前記光センサ（１１８）はそれぞれ、前記物体（１１２）から前記検出器（１１０）に伝播する少なくとも１つの光ビームによる照射に応答して、少なくとも１つのセンサ信号を生成するように構成された感光エリアを有している、ステップと；
    － 前記関心領域の少なくとも２つの光センサ（１１８）の少なくとも１つのセンサ信号をそれぞれ決定し、前記センサ信号からの結合信号Ｑを評価することにより、前記物体の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＰＲを決定する、ステップと；
    － 前記センサ信号から前記関心領域の少なくとも１つの画像を決定し、前記画像から、少なくとも１つのブラーリング関数ｆａを最適化することにより、前記物体（１１２）の少なくとも１つの縦方向座標ｚＤＦＤを決定する、ステップと；
    － 前記縦方向座標ｚＤＰＲと前記縦方向座標ｚＤＦＤを考慮して、少なくとも１つの結合距離情報ｚを決定する、ステップと、
    を含む、方法。
  19. 検出器に関する請求項１～１８のいずれか１項に記載の検出器（１１０）の使用であって、使用目的が、交通技術における位置測定；娯楽用途；セキュリティ用途；監視用途；安全用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；物流用途；追跡用途；屋外用途；モバイル用途；通信用途；写真用途；マシンビジョン用途；ロボット用途；品質管理用途；製造用途からなる群から選択される、検出器（１１０）の使用。
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