JP6937735B2 - レーザ測距及び照明 - Google Patents

Description

カメラ及びその他のモニタリングデバイスが、それほど高価でなくなるにつれて、これらのデバイスは、激増している。しかしながら、時折、暗がりは、カメラの視野内の物体を不明瞭にし、又は覆い隠すことがある。その結果、カメラの操作者（又はコンピュータビジョン）は、物体を判別することができない場合がある。したがって、物体の画像をキャプチャするプロセスは、物体に焦点を合わせるだけでなく、場面を照明することを伴い得る。照明源は、天然、又は非天然であってもよく、カメラに取り付けられ、又はカメラから取り外されてもよい。焦点合わせは、カメラによって自動的に行われてもよく、又は撮影者によって手動で行われてもよい。焦点合わせが自動的に行われるとき、カメラは、焦点を合わせる物体までの距離を検出し得る。

方法は、送信信号を生成するために基準信号でレーザの特性を変調することと、物体を含む照明フィールドを送信信号で照明するために送信信号を発散させることと、を含み得る。方法は、センサにおいて、照明フィールド及び物体から反射される信号を受信することと、受信した信号の位相を基準信号の位相と比較することと、を含み得る。方法は、比較に基づいて、物体までの距離を計算することを含み得る。この方法は、操作者が場面を照明することを可能にし得る。方法は、（例えば、照明源で）物体に対して距離が測定されることも可能にし得る。距離は、自動焦点などの他の目的のために使用されてもよく、距離は、照明自体を調整するために使用されてもよい。この方法は、例えば、照明源で物体までの距離を判断することを可能にし得る。

位相を比較することは、受信した信号と基準信号との間の位相差を測定することと、位相差に基づいて、物体までの距離を計算することと、を含んでもよい。方法は、計算された距離が閾値より短いときに、送信信号の平均強度を低下させることを含んでもよい。レーザの特性を変調することが、レーザの強度を変調することを含んでもよい。レーザの強度を低下させることによって、例えば、照明される領域内の人々のために照明条件が安全に保たれ得る。方法は、人間にとって危険な照明条件を防止し、人間の目に対する被害を防止することを助け得る。

センサにおいて受信することは、カメラにおいて、送信信号によって照明される視野を含む画像をキャプチャすることと、画像内で物体の境界を検出することと、を含んでもよい。方法は、検出された境界に基づいて、物体に関連する受信した信号の部分を判別することを含んでもよい。位相差を測定することは、物体に関連する受信した信号の部分と基準信号との位相差を測定することを含んでもよい。距離を計算することは、物体に関連する受信した信号の部分と基準信号との位相差に基づいて、物体に対する距離を計算することを含んでもよい。この方法は、例えば、照明源で物体までの距離を判断することを可能にし得る。距離は、自動焦点などの他の目的のために使用されてもよく、距離は、照明自体を調整するために使用されてもよい。この方法は、例えば、照明源で物体までの距離を判断することを可能にし得る。

方法は、物体が人物であると判断することと、計算された距離が第１の閾値より短いとき、及び物体が人物であると判断されるときに、レーザの強度を低下させることと、を含んでもよい。物体の境界を検出することは、人物の顔の境界を検出することを含んでもよい。センサにおいて受信することは、カメラにおいて、物体を含み、送信信号によって照明される視野の画像をキャプチャすることを含んでよく、計算される距離が、自動焦点アルゴリズムのための基準点として使用される。この方法は、照明される領域内の人々のために照明条件を安全に保ち得る。方法は、人間にとって危険な照明条件を防止し、人間の目に対する被害を防止することを助け得る。

自動焦点アルゴリズムは、コントラストベースであってもよく、計算される距離は、アルゴリズムのための下限及び上限を設定するために使用されてもよい。下限及び上限の間の差は低い信号強度が、高い信号強度よりも大きな差をもたらすように、受信した信号の信号強度に基づく。方法は、照明光源が、照明だけでなく、自動焦点（例えば、距離計算）のために使用されることを可能にし得る。

デバイスは、レーザ、ドライバ、レンズ、センサ、ミキサ、及びプロセッサを含んでもよい。ドライバは、送信信号を生成するために基準信号でレーザの特性を変調してもよい。レンズは、送信信号で照明フィールドを照明するために送信信号を発散させてもよく、照明フィールドは物体を含む。センサは、照明フィールド及び物体から反射される信号を受信してもよい。ミキサは、受信した信号の位相を基準信号の位相と比較してもよい。プロセッサは、比較に基づいて、物体までの距離を計算してもよい。このデバイスは、場面を照明してもよい。デバイスは、また、（例えば、照明源で）物体に対して距離が測定されることを可能にし得る。距離は、自動焦点などの他の目的のために使用されてもよく、距離は、照明自体を調整するために使用されてもよい。

ミキサは、受信した信号と基準信号との間の位相差を測定してもよく、プロセッサは、位相差に基づいて、物体までの距離を計算してもよい。ドライバは、計算された距離が閾値より短いときに、送信信号の平均強度を低下させてもよい。ドライバは、レーザの強度を変調してもよい。レーザの強度を低下させることによって、例えば、照明される領域内の人々のために照明条件が安全に保たれ得る。方法は、人間にとって危険な照明条件を防止し、人間の目に対する被害を防止することを助け得る。

デバイスは、送信信号によって照明される視野を含む画像をキャプチャするカメラを含み得る。プロセッサは、画像内で物体の境界を検出し、検出された境界に基づいて、物体に関連する受信した信号の部分を判別するように構成されてもよい。ミキサは、物体に関連する受信した信号の部分と基準信号との間の位相差を測定するように構成されてもよい。プロセッサは、物体に関連する受信した信号の部分と基準信号との間の位相差に基づいて、物体までの距離を計算するように構成されてもよい。この方法は、例えば、照明源で物体までの距離を判断することを可能にし得る。距離は、自動焦点などの他の目的のために使用されてもよく、距離は、照明自体を調整するために使用されてもよい。この方法は、例えば、照明源で物体までの距離を判断することを可能にし得る。

プロセッサは、物体が人物であると判断するように構成されてもよい。ドライバは、計算された距離が第１の閾値より短いとき、及び物体が人物であるとプロセッサが判断するときに、レーザの強度を低下させる。プロセッサは、人物の顔の境界を検出するように構成されてもよい。この方法は、照明される領域内の人々のために照明条件を安全に保ち得る。方法は、人間にとって危険な照明条件を防止し、人間の目に対する被害を防止することを助け得る。

カメラは、物体を含み、送信信号によって照明される視野の画像をキャプチャするように構成されてもよく、計算される距離は、自動焦点アルゴリズムのための基準点として使用される。自動焦点アルゴリズムは、コントラストベースであってもよく、計算される距離は、アルゴリズムのための下限及び上限を設定するために使用される。下限及び上限の間の差は、低い信号強度が、高い信号強度よりも大きな差をもたらすように、受信した信号の信号強度に基づく。方法は、照明光源が、照明だけでなく、自動焦点（例えば、距離計算）のために使用されることを可能にし得る。

１つの実施形態における、物体を有する領域をモニタリングするカメラを備える例示的環境のブロック図である。 別の実施形態における、複数のカメラを含む別の例示的環境のブロック図である。 １つの実施形態における、図１Ａ及び図１Ｂのカメラの例示的コンポーネントを示すブロック図である。 図２Ａのカメラコントローラの例示的コンポーネントを示すブロック図である。 １つの実施形態における、コンピューティングモジュールの例示的コンポーネントを示すブロック図である。 図１の環境に類似であるが物体として人を含む、例示的環境のブロック図である。 １つの実施形態における、レーザで場面を照明し、測距するプロセスのフローチャートである。 １つの実施形態における、物体、境界、及び人物認識を示す図である。 別の実施形態における、レーザで測距するプロセスのフローチャートである。

以下の詳細な説明は、添付の図面を参照する。異なる図面中の同一の参照番号は、同一又は類似の要素を識別する。

上述したように、暗がりは、カメラの視野内の物体を不明瞭にすることがある。その結果、操作者（例えば、及び／又はコンピュータビジョン）は、物体を判別することができない場合がある。本明細書で用語が使用されるとき、「操作者」は、コンピュータビジョンを含む。カメラは、また、例えば、コンピュータビジョンのために光（例えば、非可視光）で物体を照明してもよい。後述するように、方法及びシステムは、操作者が場面を照明することを可能にする。加えて、照明方法は、自動焦点などの他の目的のために、物体に対して距離が測定されることを可能にし得る。さらに、距離は、照明自体を調整するために使用されてもよい。

しかしながら、いくつかの種類の照明は、十分に高い強度で人間の眼には危険である可能性がある。例えば、近赤外光は、人が光を知覚することができず、人は自分の眼が永久に損傷される前に自分自身を適切に保護することを知らないことがあるため、危険である可能性がある。これらの場合、いくつかの規則は、照明源が人間の眼を損傷するリスクを低減するための場所（例えば、高い場所）に置かれることを必要とする。即ち、いくつかの場所は、永久的な眼の損傷のリスクが許容できる低さである（即ち、目に到達する光の強度が十分に小さい）と考えられる、人々から十分離れた距離にあると仮定される。

１つの実施形態では、人が十分近くに来るときに強度が低下され得る（例えば、オフにされ得る）ように、別々の距離センサが、近赤外照明と組み合されることがあってもよい。これらのセンサは、高価であり得るが、モニタリングシステムをさらに複雑にすることがある。別の実施形態では、照明源自体（例えば、レーザ）が、物体までの距離を測定するために使用されてもよい。しかしながら、照明に使用されるレーザは、距離を測定するための適切な変調方式が技術的に困難であり得るという点において、「スロー」でもあり得る。レーザを（例えば、通常の発光ダイオードの代わりに）使用することは、放射される光が、容易にズームされ、又は発散されることを可能にする。この特性は、例えば、照明される場面がズームフォーカスカメラによってキャプチャされるときにも、有用であり得る。

図１Ａは、物体１０２を含む領域１０６をモニタリングするカメラ１１０を有する例示的環境１００Ａのブロック図である。環境１００Ａは、例えば、領域をモニタリングし、又は公共の安全を提供するためのセキュリティ又はモニタリングシステムであってもよい。物体１０２は、ドア、人、動物、乗り物、ナンバープレートなどの、特定の対象物体を含んでもよい。

カメラ１１０は、カメラレンズアセンブリ１１６及びモニタリング領域１０６において画像及びビデオをキャプチャするための関連センサを含む。カメラ１１０は、例えば、可視光、赤外光、及び／又は他の非可視電磁放射線を使用して画像データをキャプチャするビデオカメラを含んでもよい。キャプチャされた画像データは、連続する画像シーケンス（例えば、ビデオ）、有限の画像シーケンス、静止画像、及び／又はそれらの組み合わせを含んでもよい。カメラ１１０は、画像をキャプチャし、デジタル化するデジタルカメラ、及び／又は画像をキャプチャし、画像データをアナログフォーマットで記憶するアナログカメラを含んでもよい。本明細書で使用される「ビデオデータ」及び「ビデオ」は、より概略的にはそれぞれ「画像データ」及び「画像」と呼ばれてもよい。したがって、「画像データ」又は「画像」は、別段の記述がない限り、「ビデオデータ」及び「ビデオ」を含むように意味される。同様に、「ビデオデータ」又は「ビデオ」は、別段の記述がない限り、静止画像を含んでもよい。

カメラ１１０は、可視光、赤外光、及び／又は他の非可視電磁放射線（例えば、紫外光、赤外光、近赤外光、テラヘルツ電磁波、マイクロ波放射など）を使用して画像データをキャプチャし得る。カメラ１１０は、サーマルカメラ及び／又はレーダ撮像用のレーダを含んでもよい。キャプチャされた画像データは、連続する画像シーケンス（例えば、ビデオ）、有限の画像シーケンス、静止画像、及び／又はそれらの組み合わせを含んでもよい。カメラ１１０は、画像をキャプチャし、デジタル化するデジタルカメラ、及び／又は画像をキャプチャし、画像データをアナログフォーマットで記憶するアナログカメラを含んでもよい。

カメラ１１０は、照明光１０４で場面を照明する（「照明フィールド」と呼ばれる）ための照明源１１２を含む。照明フィールドは、この例では、物体１０２を含む。照明源１１２は、垂直キャビティ面発光レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、白熱電球、及び／又はキセノンフラッシュなどの、レーザを含んでもよい。照明源１１２から放射される光は、赤外光、近赤外光、可視光、及び／又は他の周波数の光を含んでもよい。カメラ１１０は、他の種類の照明源又は１つより多くの照明源を含んでもよい。

カメラ１１０は、環境１００において光を受信するセンサ１１４を含む。例えば、センサ１１４は、反射光１０５を検出し、反射光１０５は、この例では、（例えば、照明光１０４から）物体１０２に反射している。カメラ１１０が、センサ１１４を使用して低い光条件を検出するとき、カメラ１１０は、照明源１１２の出力を増大させてもよい。同様に、カメラ１１０が、センサ１１４を使用して改善された光条件を検出するとき、カメラ１１０は、照明源１１２の出力を低下させてもよい。センサ１１４は、追加的に、又は代替的に、カメラ１１０と物体１０２との間の距離を検出する、距離センサを含んでもよい。１つの実施形態では、カメラ１１０は、物体１０２が十分近くにあると判断する場合に、照明源１１２の出力を低下させてもよい。カメラ１１０は、他の種類のセンサを含んでもよく、又は１つより多くのセンサを含んでもよい。

環境１００Ａは、カメラ１１０を含むが、カメラ１１０は、モニタリング領域１０６内で運動を検出する運動検出器、モニタリング領域１０６内で熱画像をキャプチャするサーマルカメラ、又は熱検出器などの、任意の種類のモニタリングデバイスの形態をとってもよい。このような他のモニタリングデバイスもまた、照明及び／又は距離測定を使用してもよい。

図１Ａの環境１００Ａは、１つのカメラを含む。一方、図１Ｂは、別の実施形態における、複数のカメラを含む別の例示的環境１００Ｂのブロック図である。図１Ｂに示すように、環境１００Ｂは、カメラ１１０−Ａ〜１１０−Ｎ、ネットワーク１２０、及びモニタリングステーション１３０を含む。カメラ１１０は、まとめて「カメラ１１０」、及び個別に「カメラ１１０」と呼ばれる。上述のように、カメラ１１０は、他の種類のモニタリングデバイスを含んでもよい。

ネットワーク１２０は、環境１００Ｂ内のデバイスが互いに通信することを可能にする。例えば、カメラ１１０は、互いに、及びモニタリングステーション１３０と通信し得る。ネットワーク１２０は、１つのカメラ１１０−Ａが、カメラ１１０−Ｎなどの他のカメラ１１０と通信し、照明を協調させることを可能にし得る。人などの物体１０２が、照明用のカメラ１１０−Ａに近すぎる場合、カメラ１１０−Ａは、カメラ１１０−Ｎなどの別のカメラによる物体１０２の照明をリクエストする。同様に、モニタリングステーション１３０は、カメラ１１０のうちの任意の１つと通信してもよい。

ネットワーク１２０は、１つ以上の回線交換ネットワーク、及び／又はパケット交換ネットワークを含んでもよい。例えば、ネットワーク１２０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、アドホックネットワーク、ワイヤレスメッシュネットワーク、イントラネット、インターネット、光ファイバベースネットワーク、ワイヤレスネットワーク、及び／又はこれらの若しくはその他の種類のネットワークの組み合わせを含んでもよい。

モニタリングステーション１３０は、オペレータが、画像及び／若しくはビデオを見るため、カメラ１１０を構成するため、並びに／又はカメラ１１０を管理するために特定のカメラ１１０に接続することを可能にする。モニタリングステーション１３０は、また、操作者が環境１００Ａ（物体１０２を含む）をモニタリングすることを可能にしてもよい。例えば、操作者は、ビルをセキュリティ保護するための侵入検出のために、環境１００Ａをモニタリングしてもよい。

モニタリングステーション１３０は、カメラ１１０と通信するために構成される、任意のデバイスを含み得る。例えば、操作者は、任意の他のカメラ１１０から任意のカメラ１１０を管理してもよい。例えば、モニタリングステーション１３０は、ポータブル通信デバイス（例えば、モバイルスマートフォン、及び／若しくは別の種類のワイヤレスデバイス）、パーソナルコンピュータ若しくはワークステーション（例えば、モニタ、キーボード、マウスなどを有する）、サーバデバイス、ラップトップ、タブレット、若しくは他の種類のポータブルコンピュータ、並びに／又は通信ケイパビリティを有する任意の種類のデバイスを含んでもよい。１つの実施形態では、モニタリングステーション１３０は、カメラ１１０の一部であってもよい。

図１Ａ及び１Ｂは、環境１００Ａ及び１００Ｂの例示的コンポーネントを示しているが、他の実施態様では、環境１００Ａ及び１００Ｂは、図１Ａ及び１Ｂに示されるよりも少ないコンポーネント、異なるコンポーネント、異なる配置をされたコンポーネント、又は追加のコンポーネントを含んでもよい。追加的に、又は代替的に、任意の１つのデバイス（又は、任意のグループのデバイス）は、１つ以上の他のデバイスによって実行されるとして説明される機能を実行してもよい。

図２Ａは、１つの実施形態におけるカメラ１１０の例示的コンポーネントを示すブロック図である。この例では、カメラレンズアセンブリ１１６（図１Ａ参照）は、光学チェーン２０２、センサアレイ２０４、画像レンズモータ２７２、及び画像レンズコントローラ２７０を含む。また、照明源１１２（図１Ａ参照）は、レンズ２３５、光源２３４、光源ドライバ２３２、基準信号生成器２３０、照明モータコントローラ２３９、及び照明レンズモータ２３７を含む。さらに、センサ１１４（図１Ａ参照）は、検出器レンズ２４１、検出器２４０、増幅器２４２、バンドバスフィルタ２３８、信号比較器２３６、距離計算器２４４、及び距離テーブル２４６を含む。センサ１４４は、検出器レンズコントローラ２４５及び検出器レンズモータ２４３も含んでもよい。

１つの実施形態では、カメラ１１０は、安全基準２５２及び安全比較器２４８を含む、安全コンポーネントを含んでもよい。カメラ１１０は、画像プロセッサ２０８、カメラコントローラ２１０、メモリ２０９、ビデオ符号化器２１４、及び通信インタフェース２１６などの他のコンポーネントも含んでもよい。

以下のコンポーネント、光源２３４、光源ドライバ２３２、基準信号生成器２３０、信号比較器、バンドパスフィルタ２３８、増幅器２４２、検出器２４０、距離計算器２４４、距離テーブル２４６、安全基準２５２、及び／又は安全比較器２４８は、ハードウェア（図２Ａにおいて薄暗い背景で示される）において実施されてもよい。検出器レンズコントローラ２４５、照明モータコントローラ２３９、及び／又は画像モータコントローラなどの、他のコンポーネントもまた、ソフトウェアではなくハードウェアで実施されてもよい。

光学チェーン２０２は、入射放射に基づいて画像をキャプチャするために、反射光１０５などの入射放射２０３をセンサアレイ２０４に向けるエンクロージャを含む。入射放射２０３は、可視光、赤外光、近赤外光、ミリメートル波などを含んでもよい。光学チェーン２０２は、（例えば、モニタリング領域１０６内の）「視野」から入射放射２０３を収集してセンサアレイ２０４上に焦点を合わせるための１つ以上のレンズ２１２（単数形でレンズ２１２と呼ばれる）を含む。

入射放射２０３は、レンズ２１２を通過して、センサアレイ２０４上に視野の焦点を合わせる。焦点及び視野は、レンズ２１２の口径（図示せず）及び配置の物理特性に依存し、レンズ２１２は、画像レンズコントローラ２７０によって制御される画像レンズモータ２７２によって移動され得る。画像レンズモータ２７２は、（例えば、１つより多くのレンズ２１２のための）１つより多くのモータを含んでもよいが、ここでは単数形で呼ばれる。

センサアレイ２０４は、センサアレイ２０４上に入射する、又は落下する放射線（例えば、光）を記録し、感知し、及び測定するセンサのアレイを含んでもよい。放射線は、可視光の波長範囲、赤外線の波長範囲、又はその他の波長範囲内にあってもよい。センサアレイ２０４は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ：charge-coupled device）アレイ、及び／又は能動ピクセルアレイ（例えば、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ：complementary metal-oxide-semiconductor）センサアレイ）を含んでもよい。また、センサアレイ２０４は、（例えば、カメラ１１０がサーマルカメラ又は検出器を含むときに、）マイクロボロメータを含んでもよい。代替的な実施形態では、センサアレイ２０４は、画像を形成するためにスキャニングハードウェア（例えば、回転鏡）を使用し得るリニアアレイ、又は画像センサデータを生成するために画像プロセッサ２０８及び／若しくはコントローラ２１０に依存し得る非アレイセンサであってもよい。

照明源１１２の一部として、光源２３４は、カメラ１１０のために場面を照明するため、及び／又はカメラ１１０から物体までの距離を検出するために、光を提供する。光源２３４は、垂直キャビティ面発光レーザ、ＬＥＤ、キセノンフラッシュ、及び／又は白熱電球などの、レーザを含んでもよい。光源２３４から放射される光は、赤外光、近赤外光、及び／又は可視光を含んでもよい。他の種類の光源及びレーザが可能である。

光源２３４からの出力は、照明フィールドを照明するためにレンズ２３５を通過してもよい。レンズ２３５は、１つ以上のレンズを含んでもよいが、ここでは単数形で呼ばれる。光源２３４から出力される光は、レンズ２３５を通過し、それによって、光は、レンズ２３５なしよりも広い領域を照明するように発散する（図１Ａの照明光１０４）。光の発散度は、レンズ２３５の物理特性及び配置に依存する。レンズ２３５は、照明モータコントローラ２３９によって制御されるレンズモータ２３７によって移動され得る。照明レンズモータ２３７は、（特に、１つより多くのレンズ２３５が存在する場合）１つより多くのモータを含んでもよいが、ここでは単数形で呼ばれる。光源２３４がレーザである実施態様では、光出力の発散は、ＬＥＤからの光出力と比較してより正確に制御され得る。１つの実施形態では、照明源１１２は、発散レンズ２３５を使用することに追加して、又は使用する代わりに、（例えば、モニタリング領域１０６をスキャンするために）機械的に移動されてもよい。

光源２３４は、マイクロ波又は紫外線など、近赤外線以外の周波数を使用してもよい。より小さな波長の光（例えば、レーザからの出力として）は、光がより小さいスポット（例えば、照明フィールド）に焦点を合わせることを可能にし、それによって、空間解像度が上昇され得る。さらに、狭光バンドパスフィルタ（図２Ａに示さず）は、使用される波長以外の波長の光をフィルタで除去するための方法を提供し得る。これによって、雑音が減少され、信号対雑音比（ＳＮＲ）が増加し得る。

１つの実施形態では、（照明光１０４による）「照明フィールド」の照明は、光学チェーン２０２及びレンズ２１２によって焦点が合わされている（例えば、センサアレイ２０４によってキャプチャされる）視野に対応してもよい。言い換えると、センサアレイ２０４が、ある距離で狭い視野を感知している場合、照明光１０４は、その距離でその同一の狭い視野を照明してもよい。言い換えると、照明フィールドは、カメラセンサアレイ２０４のための視野に合致してもよい。別の言い方をすると、（レンズ２３５によって制御される）光源２３４による照明フィールドは、（レンズ２１２によって）焦点が合わされ、センサアレイ２０４によってキャプチャされる視野に合致してもよい。

光源ドライバ２３２は、光源２３４を駆動する（即ち、光源２３４に電圧及び電流を提供する）。光源２３４からの光出力の強度は、例えば、光源ドライバ２３２によってそれに供給される電圧及び／又は電流に依存する。１つの実施形態では、光源ドライバ２３２は、それがＥＮＡＢＬＥ信号を受信するときに光源２３４を駆動し、それがＥＮＡＢＬＥ信号を受信しないときは光源２３４を駆動しない。例えば、光源ドライバ２３２は、それがＥＮＡＢＬＥ信号を受信するときだけ光源２３４を駆動する。この実施形態では、安全比較器２４８が、条件が安全であると判断するときは、安全比較器２４８はＥＮＡＢＬＥ信号を出力し、安全比較器２４８が、条件が安全でないと判断するときは、ＥＮＡＢＬＥ信号を出力しない（又は、ＮＯＴ ＥＮＡＢＬＥ信号を出力する）。

基準信号生成器２３０は、基準信号を生成し、基準信号は、光源ドライバ２３２に出力される。基準信号は、「変調信号」とも呼ばれ得る。基準信号は、ドライバ２３２が、光源２３４から放射される光の強度を基準信号に従って変調することを可能にする。言い換えると、光源ドライバ２３２は、基準信号に基づいて、光源２３４への電流及び／又は電圧出力を変更し得る。これらの場合、光（例えば、近赤外光）は、基準信号へのキャリア信号である。基準信号は、異なる実施態様において異なる形態をとってもよい。例えば、基準信号は、正弦波であってもよく、又はパルス（例えば、チッピングパルス）を含んでもよい。正弦波信号として、基準信号の周波数は、例えば、０．１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの間で変動してもよい。１つの実施態様では、変調信号（即ち、基準信号）は、照明光１０４の変調が、カメラ１１０によって撮られる画像内において干渉を引き起こさないように、十分に低い振幅かつ十分に高い周波数である。即ち、光１０４の変調の振幅を減少させること、及び光１０４の変調の周波数を増加させることによって、カメラ１１０によってキャプチャされる画像の斑点を減少させ得る。

センサ１１４の一部として、検出器２４０は、光源２３４から放射され、物体１０２に反射する光などの光を感知する。検出器２４０は、例えば、フォト検出ダイオード及び／又は電荷結合素子（ＣＣＤ）を含んでもよい。１つの実施形態では、検出器２４０は、検出器２４０に突き当たる光の強度に比例するアナログ信号を出力する。結果として、検出器２４０は、キャリア信号（即ち、光）を除去することによって、（反射光１０５上にいくらか存在する場合）実際上キャリア信号を復調する。

１つの実施態様において、検出器２４０によって受信される光は、検出器レンズ２４１を通過し、それによって、「検出フィールド」からの光が、検出器２４０上に収束する（又は焦点が合わされる）。レンズ２４１は、１つより多くのレンズを含んでもよいが、ここでは単数形で呼ばれる。光の収束度は、検出器レンズ２４１の口径及び物理特性、並びに配置に依存し、レンズ２４１は、検出器レンズコントローラ２４５によって制御される検出器レンズモータ２４３によって移動され得る。照明レンズモータ２３７は、（特に、１つより多くのレンズ２３５が存在する場合）１つより多くのモータを含んでもよいが、ここでは単数形で呼ばれる。

１つの実施形態では、（レンズ２４１によって制御される）センサ１１４の検出フィールドにおける光の検出は、（例えば、カメラレンズアセンブリ１１６によって）焦点が合わされ、センサアレイ２０４によってキャプチャされる視野に合致し得る。言い換えると、センサアレイ２０４が、ある距離で特定の視野をキャプチャしている場合、検出器２４０（レンズ２４１と組み合わせて）は、その距離において特定の視野から光を検出してもよい。追加的に、又は代替的に、照明光１０４が、ある距離において特定の照明フィールドに対して発散する場合、センサ１１４（レンズ２４１と組み合わせて）は、その距離において特定の照明フィールドから光を検出してもよい。言い換えると、センサ１１４による検出フィールドは、照明フィールドに合致してもよく、及び／又はカメラレンズアセンブリ１１６によってキャプチャされる視野に合致してもよい。いくつかの実施形態では、センサ１１４のための検出フィールドは、照明フィールドに対応せず、及び／又はカメラレンズアセンブリ１１６のための視野に対応しない。例えば、検出フィールドは、照明フィールドよりも大きくてもよく、又は検出フィールドは、照明フィールドよりも小さくてもよい。

別の実施形態では、レンズ２４１は、検出器レンズモータ２４３又は検出器レンズコントローラ２４５を有しない、固定焦点レンズであってもよい。この実施形態では、検出器２４０のための検出フィールドは、検出器レンズモータ２４３及び検出器レンズコントローラ２４５によって移動され得るレンズを用いるよりも全方向性であり、センサ１１４のための検出フィールドは、照明源１１２のための照明フィールドよりも広くてもよい。さらに別の実施形態では、検出器２４０は、光源２３４とレンズ２３５を共有しており、したがって、照明フィールドは、センサ１１４のための検出フィールドと同一である。さらに別の実施形態では、レンズ２４１は、完全に省略されてもよく、検出器２４０は、レンズに関連付けられない。

反射光１０５が弱い場合があるため、検出器２４０の出力もまた、弱い場合がある。１つの実施態様では、検出器２４０の出力は、信号強度を増大させるために増幅器２４２によって増幅される。バンドパスフィルタ２３８は、増幅器２４２から信号を入力し、雑音を除去し、及び／又は所望の周波数（例えば、基準信号に対応する周波数）を分離する。バンドパスフィルタ２３８の出力は、信号比較器２３６に渡される。バンドパスフィルタ２３８の出力は、「復調信号」と呼ばれ得る。

信号比較器２３６は、基準信号（即ち、基準信号生成器２３０からの出力）を復調信号（バンドパスフィルタ２３８からの出力）と比較する。１つの実施形態では、信号比較器２３６の出力は、照明光１０４を（反射光１０５として）反射した物体１０２までの距離に比例する。異なる技術が、基準信号を復調信号と比較するために使用され得る。例えば、基準信号が正弦波である場合、信号比較器２３６（例えば、干渉計）は、物体までの距離に比例する、基準信号と復調信号との間の位相差を出力し得る。別の実施形態では、基準信号は、チャープされたレーザパルスを含んでもよい。１つの実施態様では、信号比較器２３６は、ミキシング動作が光ドメインにおいて行われる、コヒーレント検出を使用する。コヒーレント検出は、位相検出システムにおいて、及びチャープされたレーザパルスが使用されるときに使用されてもよい。

１つの実施態様では、信号比較器２３６は、直交位相検出器を含む。基準信号が、周波数ｆｍを有する正弦波である場合、復調信号もまた、ｆｍの周波数を有する（非移動物体１０２を仮定する）が、信号が物体１０２への距離ｄを移動し再び戻るという事実に起因する位相差を有する。位相差は、ミキサ（例えば、干渉計）を使用して測定され得る。ミキサは、その入力が周波数ｆ１及びｆ２を有する２つの周期信号であり、その出力が差及び和の周波数を有する信号並びに高調波であるようなデバイスである。これは、時間ドメインにおいて入力信号を多重化することによって達成される。非線形デバイスが、ミキサとして使用され得る。１つの実施形態では、位相差を測定することは、基準信号及び受信信号のアナログミキシングを含んでもよい。ミキシングされたアナログ信号は、閾値検出のためのフィードバックとして使用されてもよい。

直交位相検出器は、位相差θ及び測定される物体１０２の反射率の両方を考慮してもよい。反射率は、距離測定を補足し、拡張するために使用されてもよく、それが、追加の寸法及び自由度をもたらす。これは、物体への距離を単に測定するのではなく、いくつかの特定の物体（例えば、人物）の存在、又は存在する物体の分類さえも判断する形態で、利用されてもよい。さらに、直交位相検出器は、（例えば、ハードウェア回路によって）高速で実行されるべき距離計算を可能にする。これらの測定は、連続波の位相に基づくため、高測定レート（例えば、変調周波数ｆｍにより、８ｋＨｚのレートで距離を測定すること）が可能である。

距離計算器２４４は、信号比較器２３６からの信号出力に基づいて、カメラ１１０から物体１０２までの距離を判断してもよい。信号比較器２３６が、位相差を出力する場合、例えば、距離計算器２４４は、物体４０６までの対応する距離（又は距離）を判断するために、距離テーブル２４６にアクセスしてもよい。距離が、曖昧である（即ち、１つより多くの解がある）場合、基準信号生成器２３０は、任意の曖昧性を解決するために基準信号を（例えば、異なる周波数に）変更してもよい。即ち、曖昧性を解決するための方式は、互いの高調波ではなく異なる変調周波数の組み合わせを使用することを含んでもよい。距離計算器２４４は、例えば、デジタルロジック（例えば、デジタルプロセッサ）及び／又はアナログロジック（アナログプロセッサ）を含んでもよい。

１つの実施態様では、距離計算器は、８ｋＨｚの測定速度で１５センチメートルの標準偏差を有する精度で最大２７メートルの距離を測定することができる。１０〜９０ＭＨｚの間の正弦基準信号は、例えば、１０〜３０メートルの間の距離計算を可能にする。１００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの間の正弦基準信号は、センチメートルの精度の距離計算を可能にし得る。ほぼ１ＭＨｚの正弦基準信号は、数百メートルでの距離計算を可能にし得る。本明細書で説明される実施態様は、これらの周波数の組み合わせを使用してもよい。

１つの実施態様では、信号比較器２３６は、飛行時間型検出器を含む。この実施態様では、基準信号は、短パルスの強度を含んでもよい。その際、信号比較器２３６は、（例えば、受信信号を基準信号と比較することによって）パルスが返ってくる時間を測定してもよい。信号比較器２３６が、飛行時間を出力する場合、距離計算器２４４は、飛行時間に光の速度を掛けること、及び２で割ることによって、距離を判断してもよい。飛行時間を使用することは、５００ｋＨｚの距離測定レートを可能にし得る。

安全比較器２４８は、計算された距離を安全閾値と比較する。この実施態様では、安全基準２５２は、照明光１０４によって照明されている人物について安全と見なされる最小距離である。１つの実施形態では、安全基準２５２は、安全な距離及び対応する光強度のテーブルを含んでもよい。計算される距離が、対応する安全基準２５２よりも小さい場合、安全比較器２４８は、光源２３４によって継続される照明を無効にしてもよい。計算される距離が、安全基準２５２よりも大きい場合、安全比較器２４８は、光源２３４によって継続される照明を有効にしてもよい。安全基準２５２は定数であり得るが、それは、また、光源２３４からの光の発散度、及び／又は光源２３４によって放射される光の強度などの、多数の要因に依存する要因であってもよい。安全比較器２４８は、例えば、デジタルロジック（例えば、プロセッサ）及び／又はアナログロジックを含んでもよい。

１つの実施態様では、図２Ａに示されるコンポーネントのうちの多くが、ソフトウェアではなくハードウェアで実施されてもよい。この実施態様では、安全比較器２４８は、汎用プロセッサの関与なしに高速に検出される光に基づいて、光源２３４を減衰させるか、又は非アクティブ化するように、光源ドライバ２３２に命令してもよい。例えば、ソフトウェアを実行している汎用プロセッサには、潜在的に、（画像処理のためなどの）リクエストで過大な負担がかかり得る。別の例として、（汎用プロセッサにおいて実行中の）オペレーティングシステムは、安全に関係しないソフトウェアにバグが多いことの結果として、クラッシュすることがある。従って、１つの実施態様では、以下のコンポーネント、光源２３４、光源ドライバ２３２、基準信号生成器２３０、信号比較器、バンドパスフィルタ２３８、増幅器２４２、検出器２４０、距離計算器２４４、距離テーブル２４６、安全基準２５２、及び／又は安全比較器２４８は、ハードウェア（図２Ａにおいて薄暗い背景で示される）において実施されてもよい。検出器レンズコントローラ２４５、照明モータコントローラ２３９、及び／又は画像モータコントローラなどの、他のコンポーネントもまた、ソフトウェアではなくハードウェアで実施されてもよい。

汎用プロセッサ、専用プロセッサ、及び／又は専門プロセッサにおいて実行中のソフトウェアで実施され得る、カメラ１１０のコンポーネントは、例えば、画像プロセッサ２０８、ビデオ符号化器２１４、及び／又はカメラコントローラ２１０を含む。これらのコンポーネントは、カメラ１１０内のデータパス２１８（図２Ａ内の破線）に接続されて、カメラ１１０のソフトウェア及び／又はハードウェアコンポーネントが互いに通信することを可能にし得る。例えば、カメラコントローラ２１０は、検出器レンズモータ２４３でレンズ２４１を移動するように、データパス２１８を介して検出器レンズコントローラ２４５に命令してもよい。カメラコントローラ２１０は、距離計算器２４４から計算済みの距離を受信してもよい。カメラコントローラ２１０、ビデオ符号化器２１４、及び画像プロセッサ２０８は、また、カメラセンサアレイ２０４から画像データを受信してもよい。

カメラセンサアレイ２０４は、センサアレイ２０４上に入射する放射線（例えば光）を示す（例えば、特性又は特徴を記述する）データを出力する。図２Ａの例では、センサアレイ２０４は、カメラ１１０内の他のコンポーネントが処理するために、データをデータパス２１８上に出力する。センサアレイ２０４から出力されるデータは、センサアレイ２０４において１つ以上のピクセル上に入射する光の強度（例えば、輝度）、色などの情報を含んでもよい。センサアレイ２０４上の光入射は、光が光学チェーン２０２内のレンズの結果として焦点が合わされ得るという点で、「画像」であってもよい。

センサアレイ２０４は、センサアレイ２０４上に突き当たる電磁放射線（例えば、光）を感知し、放射線を多次元データ信号に変換するため、センサアレイ２０４が「画像センサ」と考えられてもよい。本明細書で用語が使用されるとき、「画像」は、センサアレイ２０４上に入射する放射線を示す（例えば、光の特性又は特徴を説明する）データを含む。したがって、「画像」という用語は、「画像センサデータ」、又は画像を説明する任意のデータ若しくはデータセットを意味するためにも使用され得る。

ビデオ符号化器２１４は、カメラ１１０内の別のコンポーネント、又はモニタリングステーション１３０などの環境１００内の他のデバイスへの送信のために、画像センサデータを符号化してもよい。ビデオ符号化器２１４は、ＩＳＯ／ＭＰＥＧ又はＩＴＵ−Ｈ．２６Ｘファミリのビデオコーディング標準などのビデオコーディング技術を使用してもよい。

カメラコントローラ２１０及び／又は画像プロセッサ２０８は、センサアレイ２０４によってキャプチャされた画像データに対して信号処理動作を実行する。コントローラ２１０及び／又は画像プロセッサ２０８は、任意の種類のシングルコア若しくはマルチコアプロセッサ、マイクロプロセッサ、ラッチベースプロセッサ、並びに／又は命令を解釈し実行する処理ロジック（又は、プロセッサ、マイクロプロセッサ、及び／若しくは処理ロジックのファミリ）を含んでもよい。コントローラ２１０及び／又は画像プロセッサ２０８は、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、汎用グラフィック処理ユニット（ＧＰＧＰＵ）、セル、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及び／又は別の種類の集積回路若しくは処理ロジックなどの、ハードウェアアクセラレータを含み、又は連結されてもよい。

コントローラ２１０は、また、カメラ１１０の所望の焦点及び位置（例えば、チルト及びズーム）を判断し、制御してもよい。それを行うために、コントローラ２１０は、画像モータコントローラ２７０にコマンドを送信して、カメラ１１０をチルト及び／若しくはパンし、又は任意選択的にレンズ２１２をズームするように、モータ２２０を駆動する。図２Ｂは、カメラコントローラ２１０及び／又は画像プロセッサ２０８の例示的コンポーネントを示すブロック図である。図２Ｂに示すように、カメラコントローラ２１０及び／又は画像プロセッサ２０８は、自動焦点ロジック２８０、物体認識ロジック２８２、及び／又は人物認識ロジック２８４を含む。

自動焦点ロジック２８０は、カメラレンズアセンブリ１１６の所望の焦点を制御する（例えば、制御するためのアルゴリズムを含む）。１つの実施形態では、自動焦点アルゴリズムは、コントラストに基づき、（例えば、距離計算器２４４からの）計算済みの距離が、アルゴリズムのための下限及び上限を設定するために使用されてもよい。低い信号品質が、大きな差（広い範囲）をもたらし、良好な信号品質が、小さな差（狭い範囲）をもたらすように、下限と上限との間の差は、受信信号の信号強度に基づいて設定される。

物体認識ロジック２８２は、画像内の物体（物体１０２など）及び画像内の物体の境界を検出し得る。人物認識ロジック２８４は、画像内の、例えば人物及び／又は人々の顔を検出し得る。

メモリ２０９は、情報及び／又は命令を記憶する任意の種類の揮発性及び／又は不揮発性記憶デバイスを含み得る。メモリ２０９は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）若しくは任意の種類の動的記憶デバイス、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）デバイス若しくは任意の種類の静的記憶デバイス、磁気若しくは光学記録メモリデバイス及びその対応するドライブ、又はリムーバブルメモリデバイスを含んでもよい。メモリ２０９は、カメラ１１０によって使用するための情報及び命令（例えば、アプリケーション及び／又はオペレーティングシステム）、並びにデータ（例えば、アプリケーションデータ）を記憶してもよい。

メモリ２０９は、コントローラ２１０及び／又は画像プロセッサ２０８による実行のための命令を記憶してもよい。ソフトウェア命令は、別のコンピュータ可読媒体から、又は別のデバイスからメモリ２０９に読み出され得る。ソフトウェア命令は、コントローラ２１０及び／又は画像プロセッサ２０８に、本明細書で説明されるプロセスを実行させてもよい。例えば、カメラ１１０は、コントローラ２１０及び／又は画像プロセッサがメモリ２０９に記憶されたソフトウェア命令を実行することに応答して、画像処理（例えば、符号化、トランスコーディング、物体検出など）に関する動作を実行してもよい。代替的には、ハードワイヤード回路（例えば、ロジック）は、本明細書で説明されるプロセスを実施するためのソフトウェア命令の代わりに、又はソフトウェア命令と組み合わせて使用されてもよい。

通信インタフェース２１６は、入力及び／若しくは出力ポート、入力及び／若しくは出力システム、並びに／又は別のデバイスへのデータの送信を容易にする他の入力及び出力コンポーネントを含む、回路及び論理回路を含む。例えば、通信インタフェース２１６は、有線通信用のネットワークインタフェースカード（例えば、イーサネットカード）、又はワイヤレス通信用のワイヤレスネットワークインタフェース（例えば、ＷｉＦｉ）カードを含んでもよい。

図２Ａ及び２Ｂは、カメラ１１０の例示的コンポーネントを示しているが、他の実施態様では、カメラ１１０は、図２Ａ及び２Ｂに示されるよりも追加のコンポーネント、少ないコンポーネント、異なるコンポーネント、及び／又は異なる配置をされたコンポーネントを含んでもよい。追加的に、又は代替的に、カメラ１１０の１つ以上のコンポーネントは、カメラ１１０の１つ以上の他のコンポーネントによって実行されるものとして説明される機能を実行してもよい。例えば、コントローラ２１０は、画像プロセッサ２０８によって実行されるものとして説明される機能を実行してもよく、その逆であってもよい。代替的に、又は追加的に、カメラ１１０は、図３に関して後述されるようなコンピューティングモジュールを含んでもよい。１つの実施形態では、カメラ１１０は、カメラ１１０をパン、チルト、及びズームするために１つ以上のモータコントローラ（例えば、３つ）、及び１つ以上のモータ２２０（例えば、３つ）を含んでもよい。

図３は、１つの実施形態におけるコンピューティングモジュール３００の例示的コンポーネントを示すブロック図である。カメラ１１０、画像プロセッサ２０８、カメラコントローラ２１０、及び／又はモニタリングステーション１３０などのデバイスが、１つ以上のコンピューティングモジュール３００を含んでもよい。図３に示すように、コンピューティングモジュール３００は、バス３１０、プロセッサ３２０、メモリ３３０、及び／又は通信インタフェース３６０を含んでもよい。いくつかの実施形態では、コンピューティングモジュール３００は、また、入力デバイス３４０及び／又は出力デバイス３５０を含んでもよい。

バス３１０は、コンピューティングモジュール３００のコンポーネント又は他のデバイス間の通信を許可するパスを含む。プロセッサ３２０は、任意の種類のシングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、マイクロプロセッサ、ラッチベースプロセッサ、及び／又は命令を解釈し実行する処理ロジック（又は、プロセッサ、マイクロプロセッサ、及び／若しくは処理ロジックのファミリ）を含んでもよい。プロセッサ３２０は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、及び／又は別の種類の集積回路若しくは処理ロジックを含んでもよい。プロセッサ３２０は、ＧＰＵ、ＧＰＧＰＵ、セル、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、及び／又は別の種類の集積回路若しくは処理ロジックなどのハードウェアアクセラレータを含んでもよく、又は連結されてもよい。

メモリ３３０は、情報及び／又は命令を記憶する任意の種類の揮発性及び／又は不揮発性記憶デバイスを含み得る。メモリ３３０は、ＲＡＭ若しくは任意の種類の動的記憶デバイス、ＲＯＭ若しくは任意の種類の静的記憶デバイス、磁気若しくは光学記録メモリデバイス及びその対応するドライブ、又はリムーバブルメモリデバイスを含んでもよい。メモリ３３０は、プロセッサ３２０によって使用するための情報及び命令（例えば、アプリケーション及び／又はオペレーティングシステム）、並びにデータ（例えば、アプリケーションデータ）を記憶してもよい。

メモリ３３０は、プロセッサ３２０による実行のための命令を記憶してもよい。ソフトウェア命令は、別のコンピュータ可読媒体から、又は別のデバイスからメモリ３３０に読み出され得る。ソフトウェア命令は、プロセッサ３２０に、本明細書で説明されるプロセスを実行させてもよい。代替的には、ハードワイヤード回路（例えば、ロジック）は、本明細書で説明されるプロセスを実施するためのソフトウェア命令の代わりに、又はソフトウェア命令と組み合わせて使用されてもよい。

オペレーティングシステムは、コンピューティングモジュール３００のハードウェア及びソフトウェアリソースを管理するためのソフトウェア命令を含み得る。例えば、オペレーティングシステムは、Ｌｉｎｕｘ、Ｗｉｎｄｏｗｓ、ＯＳ Ｘ、Ａｎｄｒｏｉｄ、組み込み型オペレーティングシステムなどを含んでもよい。アプリケーション及びアプリケーションデータは、ネットワークサービスを提供してもよく、又はアプリケーションを含んでもよく、それは、特定のコンピューティングモジュール３００が見つかるデバイスに依存する。

通信インタフェース３６０は、コンピューティングモジュール３００が他のコンポーネント、デバイス、及び／又はシステムと通信することを可能にする、送信機及び／又は受信機（例えば、送受信機）を含み得る。通信インタフェース３６０は、ワイヤレス通信（例えば、無線周波数、赤外線など）、有線通信、又はそれらの組み合わせによって通信してもよい。通信インタフェース３６０は、ベースバンド信号を無線周波数（ＲＦ）信号に、又はその逆に変換する送受信機を含んでもよく、アンテナに連結されてもよい。

通信インタフェース３６０は、入力及び／若しくは出力ポート、入力及び／若しくは出力システム、並びに／又は他のデバイスへのデータの送信を容易にする他の入力及び出力コンポーネントを含む、論理コンポーネントを含んでもよい。例えば、通信インタフェース３６０は、有線通信用のネットワークインタフェースカード（例えば、イーサネットカード）、又はワイヤレス通信用のワイヤレスネットワークインタフェース（例えば、ＷｉＦｉ）カードを含んでもよい。

いくつかのデバイスは、また、入力デバイス３４０及び出力デバイス３５０を含んでもよい。入力デバイス３４０は、ユーザがコンピューティングモジュール３００へ情報を入力することを可能にし得る。入力デバイス３７０は、キーボード、マウス、ペン、マイクロフォン、カメラ、タッチスクリーンディスプレイなどを含んでもよい。

出力デバイス３５０は、情報をユーザに出力し得る。出力デバイス３５０は、ディスプレイ、プリンタ、スピーカなどを含んでもよい。入力デバイス３４０及び出力デバイス３５０は、ユーザが、コンピューティングモジュール３００によって実行されるアプリケーションと対話することを可能にし得る。「ヘッドレス」デバイス（配備型リモートカメラなど）の場合、入力及び出力は、第一に、入力デバイス３４０及び出力デバイス３５０ではなく通信インタフェース３６０を通してもよい。

カメラ１１０が、コンピューティングモジュール３００で実施される場合に、データパス２１８（図２Ａに関して説明された）が、バス３１０を含んでもよい。この実施態様では、ビデオ符号化器２１４、画像プロセッサ２０８、及び／又はカメラコントローラ２１０は、例えば、ＧＰＵ、ＧＰＧＰＵ、セル、ＦＰＧＡ、及び／又はＡＳＩＣを含んでもよい。加えて、１つの実施形態では、コンピューティングモジュール３００（例えば、プロセッサ３２０）は、図２Ａ及び２Ｂに示されるカメラ１１０の機能のうちのいずれかの機能を実行してもよい。さらに、この実施態様では、通信インタフェース２１６（図２Ａ）は、例えば、通信インタフェース３６０（図３）として実施されてもよい。

コンピューティングモジュール３００は、データの受信、送信、及び／又は処理を援助する他のコンポーネント（図示しない）を含んでもよい。さらに、コンピューティングモジュール３００内のコンポーネントの他の構成が可能である。他の実施態様では、コンピューティングモジュール３００は、図３に示されるものよりも少ないコンポーネント、異なるコンポーネント、追加のコンポーネント、又は異なった配置をされるコンポーネントを含んでもよい。追加的に、又は代替的に、コンピューティングモジュール３００の１つ以上のコンポーネントは、コンピューティングモジュール３００の１つ以上の他のコンポーネントによって実行されるものとして説明される、１つ以上のタスクを実行してもよい。

図４は、環境１００Ａに類似しているが、モニタリング領域１０６内に物体１０２として人４０６を含む、例示的環境４００のブロック図である。環境４００は、図５内のフローチャートとして示される、プロセス５００を説明するために使用される。プロセス５００は、カメラ１１０内で、又はカメラ１１０によって実行されてもよく、図４の以下の例で説明される。人４０６（即ち、物体１０２）がモニタリング領域１０６内に立っており、カメラレンズアセンブリ１１６が、視野４０８上に焦点を合わせ、照明源１１２が、照明光１０４で照明フィールド４０４を照明し、また、センサ１１４が検出フィールド４０５上に焦点を合わせるときに、センサ１１４は、反射光１０５（即ち、人４０６に反射された照明光１０４）を検出する。

プロセス５００は、光源の特性を変調するために基準信号を生成すること（ブロック５０２）によって始まる。図２Ａを参照すると、基準信号生成器２３０が、基準信号を生成する。基準信号は、例えば、正弦波であってもよい。変調信号についての他の可能性は、チッピング基準信号を含んでもよい。

光源２３４が有効でない場合（ブロック５０４：ＮＯ）、光源ドライバ２３２は、光源２３４を駆動せず、照明信号は、カメラ１１０から放射されない。光源２３４が有効化されない例は、安全比較器２４８が光源ドライバ２３２にＮＯＴ ＥＮＡＢＬＥ信号を出力するときである。例えば、人が、人に突き当たる光の強度を与えられるカメラ１１０に近すぎると、安全比較器２４８が判断するとき、安全比較器２４８は、ＮＯＴ ＥＮＡＢＬＥ信号を出力してもよい。別の実施形態では、光源ドライバ２３２は、その代わりに、（即ち、照明源１１２を全く放射しないのではなく、）許容できる安全範囲内にあるように照明光１０４の強度を低下させてもよい。

一方、光源２３４が有効である場合（ブロック５０４：ＹＥＳ）、光源ドライバ２３２は、基準信号生成器２３０から出力される基準信号に従って、光源２３４（例えば、レーザ）を駆動する（ブロック５０８）。言い換えると、光源ドライバ２３２は、基準信号に従って、光源２３４（例えば、レーザ）の特性を変調する。光源２３４が有効化される例は、安全比較器２４８が光源ドライバ２３２にＥＮＡＢＬＥ信号を出力するときである。例えば、任意の人が、照明光１０４の強度を与えられるカメラ１１０から十分遠くにいると、安全比較器２４８が判断するとき、安全比較器２４８は、ＥＮＡＢＬＥ信号を出力してもよい。

再び図２Ａを参照すると、光源２３４（例えば、レーザ）は、光源ドライバ２３２によって駆動される近赤外光を放射してもよい。光源ドライバ２３２は、基準信号生成器２３０によって生成された基準信号に基づいて、光源２３４によって放射されている光の強度を変調する。即ち、近赤外周波数は、基準信号のキャリアである。変調の結果として、光源２３４によって放射される光の強度が、時間とともに変化し得る。１つの実施形態では、変調は、１０分の１又は１２分の１だけ光の強度を変更することを含む。基準信号に依存して、変調は、チッピング、周波数変調、及び／又は振幅変調を含んでもよい。例えば、強度の変更の周波数が変化してもよく、及び／又は強度の振幅が変化してもよい。

光源２３４からの光は、発散されてもよい（ブロック５１０）。この実施形態では、レンズ２３５は、光源２３４（例えば、レーザ光）からの光を拡散させる。照明モータコントローラ２３９は、距離及び／又は照明フィールド計算に従って、レーザ光の発散度を判断してもよい。その際、照明モータコントローラ２３９は、それに応じてレンズ２３５を移動するように照明レンズモータ２３７に命令してもよい。図４に示すように、照明フィールド４０４は、照明光１０４で照明され（ブロック５１２）、それは、人４０６を含む。照明光１０４は、送信信号１０４とも呼ばれ得る。

照明光１０４（送信信号１０４）は、１つ以上の物体に反射し、センサ１１４によって受信される（ブロック５１４）。図４を参照すると、照明光１０４は、反射光１０５として、人４０６に反射し、反射光１０５は、検出器レンズ２４１を通過して、検出器２４０上に突き当たる。この例では、検出器レンズ２４１のための検出フィールド４０５は、照明フィールド４０４に合致する。センサ１１４のための検出フィールド４０５は、検出器レンズモータ２４３にレンズ２４１を動かすように命令する検出器レンズコントローラ２４５によって判断される。反射光１０５は、「反射信号１０５」又は「受信信号１０５」とも呼ばれ得る。

反射信号１０５は、弱い場合があるため、検出器２４０の出力もまた弱い可能性があり、検出器２４０の出力は、増幅器２４２によって増幅される。この実施態様では、検出器２４０の出力は、検出器２４０に突き当たる光の強度に比例するアナログ信号である。即ち、検出器２４０は、キャリア周波数（例えば、近赤外周波数）を除去することによって、反射信号１０５を事実上復調する。さらに、増幅器２４２の出力は、バンドパスフィルタ２３８によってフィルタリングされて、雑音を除去し、かつ所望の周波数（例えば、基準信号に対応する周波数）を隔離してもよい。バンドパスフィルタ２３８の出力は、「復調信号」と呼ばれ得る。

プロセス５００は、送信された信号（例えば、基準信号）と受信信号（例えば、バンドパスフィルタ２３８から出力される復調信号）との比較（ブロック５１６）で継続される。この実施態様では、信号比較器２３６の出力は、照明光１０４を反射した物体までの距離に比例する。異なる技術が、基準信号を復調信号と比較するために使用され得る。例えば、基準信号が正弦波である場合、信号比較器２３６（例えば、干渉計）は、物体１０２までの距離に比例する、基準信号と復調信号との間の位相差を出力し得る。別の実施形態では、基準信号がパルスを含む場合、パルスの飛行時間は、物体１０２までの距離に比例する。

物体までの距離が、計算される（ブロック５１８）。信号比較器２３６が、位相差を出力する場合、例えば、距離計算器２４４は、位相差に基づいて人４０６までの対応する距離（又は距離）を判断するために、距離テーブル２４６にアクセスしてもよい。距離が、曖昧である（即ち、１つより多くの合理的な解がある）場合、基準信号は、任意の曖昧性を解決するために（例えば、異なる周波数に）改変されてもよい。即ち、曖昧性を解決するための方式は、互いの高調波ではなく異なる変調周波数の組み合わせを使用することを含んでもよい。

信号比較器２３６が、飛行時間を出力する場合、例えば、距離計算器２４４は、飛行時間に基づいて人４０６までの対応する距離を判断するために距離テーブル２４６にアクセスしてもよい。

距離閾値が、判断される（ブロック５２０）。人４０６までの距離が、閾値より短い場合（ブロック５２２：ＹＥＳ）、照明光１０４の強度（又は平均強度）は、それに応じて低下されてもよい（ブロック５２４）。安全比較器２４８は、安全基準２５２と、人４０６までの距離との比較を実行する。１つの実施形態では、人４０６までの距離が、閾値より短い場合、安全比較器２４８は、ＮＯＴ ＥＮＡＢＬＥを出力して、光源ドライバ２３２を無効にし、光源ドライバ２３２は、光源２３４をオフにし、照明光１０４を除去する。別の実施形態では、安全比較器２４８は、人が計算済みの距離（ブロック５１８によって計算される）にいると仮定して危険でないように、信号を出力して、光源ドライバ２３２が照明光１２２の強度を低下させることを可能にする。一旦強度が低下されると、プロセス５００は、後述するブロック５２６に続いてもよい。

物体４０６までの距離が、閾値よりも大きい場合（ブロック５２２：ＹＥＳ）、送信信号の強度は低下されず、レンズコントローラ２７０は、計算された距離に基づきそれに応じてレンズ２１２の焦点を合わせるように、レンズモータ２７２に命令してもよい。即ち、プロセス５００は、自動焦点アルゴリズムのための基準ポイントとして、計算済みの距離を使用してもよい。さらに、画像がキャプチャされてもよい（ブロック５２８）。図４の例では、プロセス５００は、カメラ１１０において、照明光１０４（即ち、送信信号１０４）によって照明される視野を含む画像をキャプチャする。１つの実施形態では、本明細書で説明される方法及びシステムは、必ずしも画像をキャプチャすることなく照明のために使用されてもよい。即ち、１つのデバイス（例えば、照明源１１２及びセンサ１１４を含む）は、照明を提供してもよく、別のデバイスが、画像をキャプチャするためのカメラレンズアセンブリ１１６を含んでもよい。

図７は、別の実施形態における、レーザで測距するプロセス７００のフローチャートである。プロセス７００は、図６に示される例に関して説明され、それは、１つの実施形態における物体、境界、及び人物認識を示す。プロセス７００は、反射信号１０５が画像の一部として受信されるときに、反射信号（ブロック５１４）を受信することについて詳しく述べる。

プロセス７００は、画像のキャプチャ（ブロック７０２）で始まる。図６に示すように、カメラ１１０は、視野４０８（図４参照）の画像６０４をキャプチャする。即ち、カメラレンズアセンブリ１１６は、光学チェーン２０２（即ち、レンズ２１２）を通して反射光１０５を受信し、光１０５が、センサアレイ２０４（例えば、ＣＣＤセンサ）上に突き当たる。画像データは、パス２１８を介してメモリ２０９に移動し、画像プロセッサ及び／又はカメラコントローラ２１０によって処理され得る。

プロセス７００は、画像内の物体及び／又は人物の認識（ブロック７０４）に続く。図６の例では、物体認識ロジック２８２は、画像６０４内の物体１０２を認識し、物体１０２はたまたま人物である。物体及び／又は人物が検出される場合に、物体及び／又は人物の境界が、判断され得る（ブロック７０６）。図６に示すように、人物の顔の境界６０２か、検出される。物体及び／又は人物に関連する受信信号が、判別され（ブロック７０８）、復調信号として使用される。即ち、境界６０２の内部に関連するセンサアレイ２０４の部分の強度変動が、基準信号と比較するための復調信号として使用され得る（図５のブロック５０６）。この場合、プロセス５００は、継続し得る。プロセス７００は、また、物体及び／又は人物に関連せず、かつ、受信信号のそれらの部分を復調信号として使用しない、受信信号を判別することを含んでもよい。この場合、物体１０２までの距離の計算は、基準信号と物体に関連しない受信信号の部分との位相差に基づかない。

「備える」及び「備えている」という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、又はコンポーネントの存在を明示するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、コンポーネント、又はそれらの集合の存在又は追加を排除するものではない。「例示的な」という単語は、１つより多くの例の「例、インスタンス、又は例示の役割をすること」を意味するために使用される。「例示的」として本明細書で説明される任意の実施形態は、それが他の実施形態よりも好ましい、又は有利であることを必ずしも暗示しない。

本出願において使用されるいかなる要素、動作、又は命令も、明示的にそのように記載されない限り、実施形態に対して重要なもの又は不可欠なものと解釈されるべきではない。また、本明細書で使用される、冠詞「ａ」は、１つ以上の項目を含むことを意図される。さらに、「に基づく」という句は、明示的に特段の記載がない限り、「少なくとも部分的に基づく」ことを意味するように意図される。

Claims (15)

1. 送信信号（１０４）を生成するために基準信号でレーザ光の特性を変調することと、
   照明フィールド（４０４）に対応するシーンを前記送信信号（１０４）で照明するために前記送信信号（１０４）を発散させることであって、前記シーン及び前記照明フィールド（４０４）は物体（１２０）を含む、前記送信信号（１０４）を発散させることと、
   センサ（１１４）において、前記物体（１０２）から反射される前記送信信号（１０４）によって形成された反射信号（１０５）を受信することと、
   受信した前記反射信号（１０５）の位相を前記基準信号の位相と比較することと、
   前記比較に基づいて、前記物体（１０２）までの距離を計算することと、
   オペレータの視野（４０８）によって見られるための画像を形成するために、カメラ（１１０）において、前記反射信号（１０５）をキャプチャすることと、
   を含む方法であって、前記視野（４０８）は、送信信号（１０４）によって照明され、前記シーンに対応し、且つ前記物体を含み、そして、前記レーザ光の特性を変調することが、前記送信信号（１０４）の変調の振幅を減少させ、及び変調の周波数を増加させて、前記レーザ光の特性を前記基準信号と共に変調し、前記カメラ（１１０）によってキャプチャされた前記画像の斑点を減少させることを含む、方法。
2. 前記位相を比較することは、前記受信した信号と前記基準信号との間の位相差を測定することと、前記位相差に基づいて、前記物体（１０２）までの前記距離を計算することと、を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記計算された距離が閾値より短いときに前記送信信号（１０４）の平均強度を低下させること、
   をさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記センサ（１１４）において受信することは、
   前記画像（６０４）内で前記物体（１０２）の境界（６０２）を検出することと、
   前記検出された境界（６０２）に基づいて、前記物体（１０２）に関連する前記受信した信号の部分を判別することと、
   をさらに含み、
   前記位相差を測定することは、前記物体（１０２）に関連する前記受信した信号の前記部分と前記基準信号との間の位相差を測定することを含み、
   前記距離を計算することは、前記物体（１０２）に関連する前記受信した信号の前記部分と前記基準信号との間の前記位相差に基づいて、前記物体（１０２）までの前記距離を計算することを含む、請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記物体（１０２）が人物（４０６）であると判断することと、ここで、前記照明フィールド（４０４）は前記人物（４０６）の頭と上半身を包含する程度に十分大きい、
   前記計算された距離が第１の閾値より短いとき、及び、前記物体（１０２）が人物（４０６）であると判断されるときに、前記送信信号（１０４）の強度を低下させることと、
   をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記物体（１０２）の境界（６０２）を検出することは、前記人物（４０６）の顔の境界（６０２）を検出することを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記センサ（１１４）において受信することは、前記送信信号（１０４）によって照明された前記物体（１０２）を含む前記視野の画像を形成するために、前記カメラにおいて、前記反射信号（１０５）をキャプチャすること、
   をさらに含み、前記計算される距離は、自動焦点アルゴリズムのための基準点として使用される、請求項４〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記自動焦点アルゴリズムは、コントラストベースであり、前記計算される距離が、前記自動焦点アルゴリズムのための下限及び上限を設定するために使用され、
   前記下限及び上限の間の差は、低い信号強度が高い信号強度よりも大きな差をもたらすように、前記受信した信号の信号強度に基づき、
   前記方法は、前記センサ（１１４）において、検出フィールド（４０５）から前記反射信号（１０５）を受信することを含み、前記検出フィールド（４０５）は前記照明フィールド（４０４）より小さい、請求項７に記載の方法。
9. レーザ光を放射するためのレーザ（２３４）と、
   送信信号（１０４）を生成するために基準信号で前記レーザ光の特性を変調するドライバ（２３２）と、
   照明フィールド（４０４）に対応するシーンを前記送信信号（１０４）で照明するために前記送信信号（１０４）を発散させるレンズ（２３５）であって、前記シーン及び前記照明フィールド（４０４）は物体（１２０）を含む、レンズと、
   前記物体（１０２）から反射される前記送信信号（１０４）によって形成された反射信号（１０５）を受信するセンサ（１１４）と、
   受信した前記反射信号（１０５）の位相を前記基準信号の位相と比較するミキサ（２３６）と、
   前記比較に基づいて、前記物体（１０２）までの距離を計算するプロセッサ（２４４）と、
   前記送信信号（１０４）によって照明される視野（４０８）に対応する前記シーンの画像（６０４）をキャプチャするためのカメラ（１１０）と、
   を備えたデバイスであって、前記視野（４０８）は、送信信号（１０４）によって照明され、前記シーンに対応し、且つ前記物体を含み、そして、前記ドライバは、前記送信信号（１０４）の変調の振幅を減少させ、及び変調の周波数を増加させることにより、前記レーザ光の特性を前記基準信号と共に変調し、前記カメラ（１１０）によってキャプチャされた前記画像の斑点を減少させるように構成される、デバイス。
10. 前記ミキサ（２３６）は、前記受信した信号と前記基準信号との間の位相差を測定するように構成され、前記プロセッサ（２４４）は、前記位相差に基づいて、前記物体（１０２）までの前記距離を計算するように構成される、請求項９に記載のデバイス。
11. 前記ドライバ（４０４）は、前記計算された距離が閾値より短いときに、前記送信信号（１０４）の平均強度を低下させるように構成される、請求項９又は１０に記載のデバイス。
12. 前記プロセッサ（２４４）は、前記画像内で前記物体（１０２）の境界（６０２）を検出し、前記検出された境界（６０２）に基づいて、前記物体（１０２）に関連する前記受信した信号の部分を判別するように構成され、
    前記ミキサ（２３６）は、前記物体（１０２）に関連する前記受信した信号の前記部分と前記基準信号との間の位相差を測定するように構成され、
    前記プロセッサ（２４４）は、前記物体（１０２）に関連する前記受信した信号の前記部分と前記基準信号との間の前記位相差に基づいて、前記物体（１０２）までの前記距離を計算するように構成される、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のデバイス。
13. 前記プロセッサ（２４４）は前記物体（１０２）が人物（４０６）であると判断するか、又は、前記プロセッサ（２４４）は人物（４０６）の顔の境界（６０２）を検出し、
    前記照明フィールド（４０４）は前記人物（４０６）の頭と上半身を包含する程度に十分大きく、
    前記計算された距離が第１の閾値より短いとき、及び、前記物体（１０２）が人物（４０６）であると前記プロセッサ（２４４）が判断するときに、前記ドライバ（４０４）が前記送信信号（１０４）の強度を低下させる、請求項９〜１２のいずれか一項に記載のデバイス。
14. 前記カメラ（１１０）は、前記送信信号（１０４）によって照明された前記物体（１０２）を含む前記視野（４０８）の画像（６０４）を形成するために、前記反射信号（１０５）をキャプチャするように構成され、前記計算される距離は、自動焦点アルゴリズム（２８０）のための基準点として使用される、請求項１２又は１３に記載のデバイス。
15. 前記自動焦点アルゴリズム（２８０）は、コントラストベースであり、前記計算される距離は、前記自動焦点アルゴリズム（２８０）のための下限及び上限を設定するために使用され、
    前記下限及び上限の間の差は、低い信号強度が、高い信号強度よりも大きな差をもたらすように、前記受信した信号の信号強度に基づき、
    前記センサ（１１４）は、検出フィールド（４０５）から前記物体（１０２）から反射された信号（１０５）を受信するように構成され、前記検出フィールド（４０５）は前記照明フィールド（４０４）より小さい、請求項１４に記載のデバイス。

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