JP2013519092A - 飛行時間範囲探知システムのための複数の同期化光源 - Google Patents
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Abstract
Description
Φ=2・ω・z/C=2・(2πf)・z/C
である。
[0010] z=Φ・C/2ω=Φ・C/{2・(2πf)}
[0011]TOFシステムで取得される3次元画像化データを取得および処理するための様々な技法が当技術分野で知られている。例えば、Bamji等の米国特許第6,522,395号(2003)は、Noise Reduction Techniques Suitable for Three−Dimensional Information Acquirable with CMOS−Compatible Image Sensor ICs(CMOS互換画像センサーICで取得可能な3次元情報に好適な雑音低減技法)を開示している。
Claims (25)
- 変調周波数ωおよび位相φを有する光エネルギーSoutを放出する一次光源を含み、距離Zだけ離れた目標物体によって反射されて戻される放出された前記光エネルギーの少なくとも一部分であるSinを検出し、Sinの前記位相φのシフトから前記距離Zを決定する位相ベースの飛行時間(TOF)システムであって、前記TOFシステムは、
少なくとも1つの補助光放出ユニットであり、その出力光エネルギーが、前記目標物体には、前記TOFシステムによって放出される光エネルギーと実質的に区別ができない、少なくとも1つの補助光放出ユニットをさらに含み、
前記補助光放出ユニットが、ワイヤレス光放出(WOE)ユニットおよびプラグ有線接続光放出(PWOE)ユニットの少なくとも一方を含み、
前記補助光放出ユニットの各々によって放出される光エネルギーが、前記目標物体には、前記TOFシステムによって放出された光エネルギーSoutであるかのように変調周波数および位相に関して実質的に区別ができない、位相ベースの飛行時間(TOF)システム。 - 前記少なくとも1つの補助光放出ユニットが、前記TOFシステムによって発生され、放出された前記光エネルギーSoutの一部を受け取るように配置されたWOEユニットであり、前記Soutが、前記WOEユニットによって受け取られるときに変調周波数および位相シフトを有し、出力光エネルギーSout−nを発生する前記WOEユニットが、前記WOEユニットによって受け取られた光エネルギーを基準にして変調周波数および位相φの少なくとも一方に動的にロックされ、
前記少なくとも1つのWOEユニットの動作が、前記目標物体によって前記TOFシステムの方に反射して戻される光エネルギーの実効パワーを増加させる請求項1に記載のTOFシステム。 - 前記少なくとも1つのWOEユニットが、(a)前記TOFシステムの外部に配置すること、および(b)前記距離Z未満の前記目標物体からの距離に配置することからなる群から選択された少なくとも1つの場所に配置される請求項1に記載のTOFシステム。
- 前記少なくとも1つのWOEユニットが、
放出された前記Sout光エネルギーの一部分を受け取るための手段と、
前記WOEによって受け取られるときのTOFの発生した前記Sout光エネルギーによる変調周波数および位相の少なくとも一方と同期することができる光エネルギーSout−nを発生させるための手段とを含む請求項1に記載のTOFシステム。 - 少なくとも1つのWOEユニットが、
電圧制御発振器(VCO)と、
前記Soutと前記Sout−nとの間の前記変調周波数の誤差および前記位相の誤差の少なくとも一方を示す誤差信号を発生させる位相ロックループ(PLL)ユニットであり、前記誤差信号が、閉ループフィードバックにおいて、Sout−nの変調周波数および位相の少なくとも一方を前記Soutの変調周波数および位相にロックするために発生するための前記手段に結合される、位相ロックループ(PLL)ユニットと
を含む請求項1に記載のTOFシステム。 - 前記少なくとも1つのWOEが、前記WOEによって受け取られるSoutからの入来光エネルギーの量、および前記目標物体に当たる前記WOEによって放出される前記Sout−n光エネルギーの量の少なくとも一方を増加させるように、前記TOFシステムを基準にして前記WOEユニットの位置を変えるための手段を含む請求項1に記載のTOFシステム。
- 前記少なくとも1つの補助光放出ユニットが、前記一次光源に隣接する前記TOFシステムに取り外し可能に結合することができるPWOEユニットであり、
前記TOFシステムが、前記一次光源を基準にした遅延に対して前記PWOEユニットを較正するための手段を含む請求項1に記載のTOFシステム。 - 前記較正するための手段が、
前記一次光源によって放出される光エネルギーSoutのみを使用して前記目標物体の一次奥行き画像を取得するための手段と、
前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーのみを使用して前記目標物体の奥行き画像を一度に1ユニットずつ取得するための手段と、
前記一次奥行き画像を、前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーを使用して取得された奥行き画像と一度に1つずつ比較するための手段と、
補償の後で、前記一次奥行き画像と前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーで取得された奥行き画像との間の差を最小にするように、前記PWOEユニットの各々に関連する遅延を補償するための手段であり、PWOEユニットの遅延を調整することなしにソフトウェアを使用して補償する、手段と
を含む請求項7に記載のTOFシステム。 - 前記較正するための手段が、
前記一次光源によって放出される光エネルギーSoutのみを使用して前記目標物体の一次奥行き画像を取得するための手段と、
前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーのみを使用して前記目標物体の奥行き画像を一度に1ユニットずつ取得するための手段と、
前記一次奥行き画像を、前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーを使用して取得された奥行き画像と比較するための手段と、
取得された奥行き画像の各々における少なくとも1つの画素間の奥行きデータの差が最小にされるように前記PWOEユニットの前記遅延を変更するための手段と
を含む請求項7に記載のTOFシステム。 - 前記システムが、光エネルギーSoutの少なくとも一部分を受け取るセンサーを含む少なくとも1つのWOEユニットを含み、前記WOEユニットが、
前記WOEユニット内の少なくとも第1のセンサーおよび第2のセンサーによって取得されるデータを使用して奥行き画像を形成するための手段と、
前記PLLを駆動する際にどのセンサー出力を使用するかを、前記センサーの各々からの出力信号から識別するための手段と
を含む請求項5に記載のTOFシステム。 - 前記少なくとも1つのWOEが、前記PLLを同期させる際に使用するための最良のロックデータを記憶するメモリーをさらに含む請求項10に記載のTOFシステム。
- 変調周波数ωおよび位相φを有する光エネルギーSoutを放出し、距離Zだけ離れた目標物体によって反射されて戻される放出された前記光エネルギーの少なくとも一部分であるSinを検出し、Sinの前記位相φのシフトから前記距離Zを決定する位相ベースの飛行時間(TOF)システムの検出性能を動的に増強する方法であって、前記方法が、
少なくとも1つの補助光放出ユニットからの光エネルギーを使用するステップであり、その出力光エネルギーが、前記目標物体には、前記TOFシステムによって放出される光エネルギーと区別ができない、ステップ
を含み、
前記補助光放出ユニットが、ワイヤレス光放出(WOE)ユニットおよびプラグ有線接続光放出(PWOE)ユニットの少なくとも一方を含み、
前記補助光放出ユニットの各々によって放出される光エネルギーが、前記目標物体には、前記TOFシステムによって放出された光エネルギーSoutであるかのように変調周波数および位相に関して区別ができない方法。 - 前記TOFシステムによって発生され、放出された前記光エネルギーSoutの一部を受け取るように前記少なくとも1つの補助光放出(WOE)ユニットを配置するステップを含み、前記Soutが、前記WOEユニットによって受け取られるときに変調周波数および位相シフトを有し、出力光エネルギーSout−nを発生する前記WOEユニットが、前記WOEユニットによって受け取られた光エネルギーを基準にして変調周波数および位相φの少なくとも一方に動的にロックされ、
前記少なくとも1つのWOEユニットの動作が、前記目標物体によって前記TOFシステムの方に反射して戻される光エネルギーの実効パワーを増加させる請求項12に記載の方法。 - (a)前記TOFシステムの外部に配置すること、および(b)前記距離Z未満の前記目標物体からの距離に配置することからなる群から選択された少なくとも1つの場所に前記少なくとも1つのWOEユニットを配置するステップをさらに含む請求項12に記載の方法。
- 放出された前記Sout光エネルギーの一部分を受け取るための手段と、
前記WOEによって受け取られるときのTOFの発生した前記Sout光エネルギーによる変調周波数および位相の少なくとも一方と同期することができる光エネルギーSout−nを発生させるための手段と
を前記少なくとも1つのWOEユニットに設けるステップをさらに含む請求項12に記載の方法。 - Sout−nの変調周波数および位相の少なくとも一方を前記Soutの変調周波数および位相に強制的に同期させるための閉ループフィードバックシステムを少なくとも1つのWOEユニットに設けるステップをさらに含む請求項10に記載の方法。
- 前記閉ループフィードバックシステムが、
電圧制御発振器(VCO)と、
前記Soutと前記Sout−nとの間の前記変調周波数の誤差および前記位相の誤差の少なくとも一方を示す誤差信号を発生させる位相ロックループ(PLL)ユニットであり、前記誤差信号が、閉ループフィードバックにおいて、Sout−nの変調周波数および位相の少なくとも一方を前記Soutの変調周波数および位相にロックするために発生するための前記手段に結合される、位相ロックループ(PLL)ユニットと
を含む請求項16に記載の方法。 - 前記WOEによって受け取られるSoutからの入来光エネルギーの量、および前記目標物体に当たる前記WOEによって放出される前記Sout−n光エネルギーの量の少なくとも一方を増加させるように、前記TOFシステムを基準にして前記WOEユニットの位置を変えるステップをさらに含む請求項12に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの補助光放出ユニットが、前記一次光源に隣接する前記TOFシステムに取り外し可能に結合することができるプラグ有線接続光放出(PWOE)ユニットであり、
前記一次光源を基準にした遅延に対して前記PWOEユニットを較正するための手段を前記TOFシステムに設ける請求項12に記載の方法。 - 前記較正するための手段が、
前記一次光源によって放出される光エネルギーSoutのみを使用して前記目標物体の一次奥行き画像を取得するステップと、
前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーのみを使用して前記目標物体の奥行き画像を一度に1ユニットずつ取得するステップと、
前記一次奥行き画像を、前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーを使用して取得された奥行き画像と比較するステップと、
取得された奥行き画像の各々における少なくとも1つの画素間の奥行きデータの差が最小にされるように前記PWOEユニットの各々に関連する遅延を補償するステップと
を含む請求項19に記載の方法。 - 前記TOFシステムが、光エネルギーSoutの少なくとも一部分を受け取るセンサーを有する少なくとも1つのWOEユニットを含み、前記WOEユニットが、
前記WOEユニット内の少なくとも第1のセンサーおよび第2のセンサーによって取得されるデータを使用して奥行き画像を形成するステップと、
前記PLLを駆動する際にどのセンサー出力を使用するかを、前記センサーの各々からの出力信号から識別するステップと
を実行する請求項17に記載の方法。 - 前記較正するための手段が、
前記一次光源によって放出される光エネルギーSoutのみを使用して前記目標物体の一次奥行き画像を取得するステップと、
前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーのみを使用して前記目標物体の奥行き画像を一度に1ユニットずつ取得するステップと、
前記一次奥行き画像を、前記PWOEユニットの各々によって放出される光エネルギーを使用して取得された奥行き画像と比較するステップと、
取得された奥行き画像の各々における少なくとも1つの画素間の奥行きデータの差が最小にされるように前記PWOEユニットの遅延を変更するステップと
を実行する請求項19に記載の方法。 - 前記補助光放出ユニットが少なくとも1つの前記PWOEユニットであり、前記方法が、
前記一次光源が光エネルギーを出力することができないようにするステップと、
少なくとも1つの前記PWOEユニットによって出力された光エネルギーを単独で使用してデータを取得するように前記TOFシステムを動作させるステップと
をさらに含む請求項12に記載の方法。 - 前記TOFシステムが、光エネルギーSoutの少なくとも一部分を受け取るセンサーを含む少なくとも1つのWOEユニットを含み、前記方法が、
前記WOEユニット内の少なくとも第1のセンサーおよび第2のセンサーによって取得されるデータを使用して奥行き画像を、前記少なくとも1つのWOEユニット内で、形成するステップと、
前記PLLを駆動する際にどのセンサー出力を使用するかを、前記センサーのうちの各々からの出力信号から、前記少なくとも1つのWOEユニット内で、識別するステップと
をさらに含む請求項17に記載の方法。 - 前記PLLを同期させる際に使用するための最良のロックデータを前記WOEユニットの各々の中に記憶するステップをさらに含む請求項24に記載の方法。
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