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特開2024-137854２つ以上の焦平面を持つイメージセンサ、カメラおよびイメージングシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024137854
(43)【公開日】2024-10-07
(54)【発明の名称】２つ以上の焦平面を持つイメージセンサ、カメラおよびイメージングシステム
(51)【国際特許分類】
G01B 11/25 20060101AFI20240927BHJP
【ＦＩ】
G01B11/25 H
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024043630
(22)【出願日】2024-03-19
(31)【優先権主張番号】23163222
(32)【優先日】2023-03-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】504048696
【氏名又は名称】シック アイヴィピー エービー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】アンデシュ・ムルヘド
【テーマコード（参考）】
2F065
【Ｆターム（参考）】
2F065AA53
2F065BB15
2F065CC11
2F065FF01
2F065FF09
2F065FF42
2F065GG15
2F065HH05
2F065HH13
2F065JJ03
2F065JJ08
2F065JJ26
2F065LL07
2F065LL21
2F065MM03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】特に光三角測量に基づく３Ｄイメージングのための、イメージングシステムのカメラに対して焦点に関する改善を提供する。
【解決手段】イメージセンサ３３１は、屈折性が異なる光学板部分３３４－１、３３４－２によって画像感知領域３３３を覆うように配置される光学板３３７を備える。結果として、少なくとも２つの光学板部分３３４－１、３３４－２によって覆われる画像感知領域部分が異なる焦平面と関連付けられるようになる。
【選択図】図３Ａ
【解決手段】イメージセンサ３３１は、屈折性が異なる光学板部分３３４－１、３３４－２によって画像感知領域３３３を覆うように配置される光学板３３７を備える。結果として、少なくとも２つの光学板部分３３４－１、３３４－２によって覆われる画像感知領域部分が異なる焦平面と関連付けられるようになる。
【選択図】図３Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
イメージセンサ（３３１、５３１、５３１’）であって、前記イメージセンサ（３３１、５３１）の画像感知領域（３３３、５３３）へ光を合焦させるように配置されるレンズ（３４０、５４０’）との使用のためのイメージセンサ（３３１、５３１、５３１’）であり、前記イメージセンサ（３３１、５３１）が、前記レンズ（３４０、５４０’）から入射し少なくとも２つの光学板部分（３３４－１、３３４－２、５３４－１、５３４－２）によって前記画像感知領域（３３３、５３３）の方へ屈折される光が、前記光が前記光学板部分（３３４－１、３３４－２、５３４－１、５３４－２）のどちらによって屈折されたかに応じて異なる距離を進行して前記画像感知領域に合焦しているように、屈折性が異なる前記光学板部分（３３４－１、３３４－２、５３４－１、５３４－２）によって前記画像感知領域（３３３、５３３）を覆うように配置される、光学窓または光学フィルタである、光学板（３３７、５３７）を備えており、前記少なくとも２つの光学板部分（３３４－１、３３４－２、５３４－１、５３４－２）によって覆われる画像感知領域部分が異なる焦平面（３５１－１、３５１－２、７５１－１、７５１－２）と関連付けられるようになる、イメージセンサ。
【請求項2】
前記異なる屈折性が、異なる厚さ（３３９－１、３３９－２、５３９－１、５３９－２）によっておよび／または前記光学板部分（３３４－１、３３４－２、５３４－１、５３４－２）が作られる材料の異なる屈折率によってもたらされる、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項3】
前記画像感知領域（３３３、５３３）が透明保護層（３３６、５３６）によって覆われ、かつ前記光学板部分（３３４－１、３３４－２、５３４－１、５３４－２）の少なくとも１つが、前記透明保護層（３３６、５３６）に積み重ねられる別個の光学板層（３３８、５３８）によって形成される、請求項１または２に記載のイメージセンサ。
【請求項4】
前記透明保護層（３３６、５３６）および前記別個の光学板層（３３８、５３８）が、屈折率が同じ材料から作られる、請求項３に記載のイメージセンサ。
【請求項5】
前記別個の光学板層（３３８、５３８）が、前記別個の光学板層（３３８、５３８）または前記透明保護層（３３６、５３６）の屈折率に対応する屈折率を有する光学接着剤によって前記透明保護層（３３６、５３６）に付着される、請求項３または４に記載のイメージセンサ。
【請求項6】
前記別個の光学板層（３３８、５３８）が前記透明保護層（３３６、５３６）に、前記層を分離する空間（５４４）を有しながら、それによって前記層が互いと直接物理接触することを回避しつつ、積み重ねられる、請求項３または４に記載のイメージセンサ。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか一項に記載のイメージセンサ（３３１、５３１、５３１’）および前記レンズ（３４０、５４０’）を備える、カメラ（３３０、５３０’、７３０）。
【請求項8】
前記別個の光学板層（５３８’）が前記透明保護層（５３６’）に、前記層が互いと直接物理接触することを回避するために前記層を分離する空間（５４４’）を有しながら、積み重ねられ、かつ前記別個の光学板層（５３８’）が、前記画像感知領域（５３３’）を備える前記カメラ（５３０’）のハウジング部（５４５’）に装着される前記カメラ（５３０’）の別個のレンズ部（５４６’）の一部である、請求項７に記載のカメラ。
【請求項9】
請求項７または８に記載のカメラ（３３０、５３０’、７３０）を備える、光三角測量に基づく物体（３２０、７２０）の３次元イメージングのためのイメージングシステム（３０５、７０５）。
【請求項10】
前記光三角測量の一部として前記物体（３２０、７２０）を照明するために第１の光平面の形態で第１の光（３１１、７１１－１）を提供するための第１の光源（３１０、７１０－１）を更に備え、前記イメージセンサ（３３１、５３１、５３１’）を有する前記カメラ（３３０、５３０’、７３０）が、前記光三角測量の一部として前記物体（３２０、７２０）から反射された第１の光を取得するために前記イメージングシステムに配置され、前記イメージングシステムが、前記少なくとも２つの焦平面（３５１－１、３５１－２、７５１－１、７５１－２）の少なくとも１つの第１の焦平面（３５１－１、７５１－１）が前記第１の光平面と同じ場所に位置するように構成される、請求項９に記載のイメージングシステム。
【請求項11】
前記物体（３２０、７２０）または別の物体を照明するために第２の光（７１１－２）を提供するための追加の第２の光源（７１０－２）を更に備え、前記イメージセンサ（３３１、５３１、５３１’）を有する前記カメラ（３３０、５３０’、７３０）が、前記物体（３２０、７２０）または前記別の物体から反射された第２の光を取得するために前記イメージングシステムに配置され、前記イメージングシステムが、前記少なくとも２つの焦平面（３５１－１、３５１－２、７５１－１、７５１－２）の別の、第２の焦平面（３５１－２、７５１－２）が、前記第２の光が前記物体（３２０、７２０）または前記別の物体に入射して反射され、その後前記カメラ（３３０、５３０’、７３０）および前記イメージセンサ（３３１、５３１、５３１’）によって取得される場所に位置するように構成される、請求項１０に記載のイメージングシステム。
【請求項12】
前記第２の光（７１１－２）が第２の光平面の形態であり、前記第２の焦平面（３５１－２、７５１－２）が前記第２の光平面と同じ場所に位置する、請求項１１に記載のイメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書における実施形態は、レンズとの使用のためのイメージセンサ、イメージセンサおよびレンズを備えるカメラ、ならびにカメラを備え、光三角測量に基づく３次元イメージングのために構成されるイメージングシステムに関する。より詳細には、本明細書における実施形態は、イメージセンサおよびレンズ、カメラならびにイメージングシステムと関連した焦平面に関する。
【背景技術】
【0002】
ファクトリおよびロジスティックオートメーションのための産業用ビジョンカメラおよびシステムは、３次元（３Ｄ）マシンビジョンに基づき得るため、場面および／または物体の３Ｄ画像が取得される。３Ｄ画像によって、従来の画像におけるように２次元（２Ｄ）だけに画素に関する、強度および／もしくは色などの情報でなく、または少なくともそれだけでなく、「高さ」または「深さ」情報も備える画像が言及される。すなわち、画像の各画素は、画素の位置と関連した、撮像されたものの位置、例えば物体の位置にマッピングする情報を備え得る。次いで、３Ｄ画像から物体の特性に関する情報を抽出し、それによって物体についての、様々な３Ｄ画像フォーマットに変換できる３Ｄ情報を提供するための処理が適用され得る。「高さ」または「深さ」についての情報を持つデータはレンジデータと称され得るが、レンジデータは、そのため撮像されている物体の高さ測定からの、または言い換えれば物体のレンジもしくは距離測定からのデータに相当し得る。代替的または追加的に、画素は、例えば撮像領域における光の散乱または光の特定の波長の反射に関するなどの材料的性質に関する情報を備え得る。
【0003】
それ故、画素値は、画素の強度におよび／またはレンジデータにおよび／または材料的性質に関し得る。
【0004】
例えばセンサが画像データを一度に１行の画素ずつ感知および提供するように構成されるカメラによって、画像の画像データが一度に１行ずつスキャンまたは提供されると、ラインスキャン画像データが生じる。ラインスキャン画像の特例が、レーザラインなどの、いわゆる「シート状の光」の３Ｄ三角測量によって提供される画像データである。レーザがしばしば好まれるが、「シート状の光」、すなわち光平面を提供することができる他の光源、例えば、それほど発散しない光、または言い換えれば、「構造化」される光、例えばレーザまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）によって提供される光を提供することができる光源も使用できる。
【0005】
３Ｄマシンビジョンシステムは、しばしば光三角測量に基づく。そのようなシステムでは、特定の光パターンで物体を照明する光源があり、特定の光パターンとしてはシート状の光など、物体上の光またはレーザラインに至り、そのラインに沿って、物体のプロファイルに対応して、物体の３Ｄ特性を取得できる。そのようなラインで物体をスキャンする、すなわちラインスキャンを行うことによって、ラインおよび／または物体の移動を伴って、複数プロファイルに対応して、物体全体の３Ｄ特性を取得でき、物体の３Ｄ画像が形成され得る。
【0006】
三角測量のために光平面を使用する３Ｄマシンビジョンシステムまたはデバイスは、光もしくは光平面三角測量、またはレーザ光が使用されるときは単にレーザ三角測量に基づく３Ｄイメージングのためのシステムまたはデバイスと称され得る。
【0007】
典型的には、光三角測量に基づいて３Ｄ画像を生成するために、撮像されることになる物体からの反射光がカメラのイメージセンサによって取得され、画像データにおいて強度ピークが検出される。ピークは、物体から反射された、例えばレーザラインに対応する入射光で撮像物体上の場所に対応する位置に発生する。検出されたピークの画像における位置は、ピークに至った光が反射された物体上の位置にマッピングすることになる。
【0008】
光三角測量カメラシステム、すなわち光三角測量に基づくイメージングシステムが、そのため典型的には物体へ光ラインを投影して、物体の表面から高さプロファイルを作成する。関与するカメラおよび光源に対して物体を移動させることによって、物体の異なる部分からの高さプロファイルに関する情報が画像によって取得され、次いでシステムの関連する幾何形状の知識と組み合わせて使用されて、物体の３次元表現を生成でき、すなわち３Ｄ画像データが提供される。この技術は、光ラインが物体へ投影され、それによってカメラの方に反射されるときにその光ラインの画像の取込みとして記載され、次いで反射されたレーザラインの位置を画像から抽出し得る。これは、例えば従来のピーク発見アルゴリズムを使用することによって、画像フレームにおける強度ピークの位置を識別することによって通常達成される。典型的には、必ずではないが、イメージングシステムは、反射光に関する強度ピークがセンサの列ごとに発生し期待されるべきであり、列内の位置が高さまたは深さにマッピングするようにセットアップされる。
【0009】
上のような光三角測量に基づく３Ｄイメージングのためのイメージングシステムは、典型的には光平面と揃えられる焦平面を有するように構成されており、それがこの平面内にあるので、物体からの反射は、光平面における異なる「高さ」に発生するであろう。通常そのようなカメラに関しては、イメージセンサの像平面はレンズの光軸に垂直であり、焦平面は像平面に平行であろう。これは、像平面および焦平面が光平面とも平行であるようにカメラが光平面に向くことを必要とするであろう。しかしながら、光三角測量目的では、カメラおよび見通し線を光平面に関して角度を付けて配置することが望ましい。光三角測量システムにより焦平面が光平面と揃えられることを可能にするために、したがって、いわゆるシャインプルーフの原理が典型的に活用される。それ故、そのようなシステムでは、カメラにおけるイメージセンサの像平面およびカメラのレンズは、シャインプルーフの原理に従って、焦平面が光平面と揃えられるようにカメラがどのように位置決めされて、光平面を見るであろうかに関して構成される。従来の光三角測量応用アプリケーションに関しては、これは十分に機能し、物体のスキャン中に光平面において発生する全ての反射がイメージセンサに合焦していることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
以上に鑑みて、目的は、特に光三角測量に基づく３Ｄイメージングのための、イメージングシステムのカメラに対して焦点に関する改善を提供することなど、先行技術の１つまたは複数の改善または代替を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本明細書における実施形態の第１の態様によれば、目的は、レンズとの使用のためのイメージセンサによって達成される。レンズは、上記イメージセンサの画像感知領域へ光を合焦させるように配置されている。上記イメージセンサは、少なくとも２つの光学板部分によって画像感知領域を覆うように配置される、光学窓または光学フィルタに相当する、光学板を備える。光学板部分は、上記レンズから入射し上記光学板部分によって画像感知領域の方へ屈折される光が、その光が上記光学板部分のどちらによって屈折されたかに応じて異なる距離を進行して画像感知領域に合焦しているように、異なる屈折性を有する。結果として、上記少なくとも２つの光学板部分によって覆われる画像感知領域部分が異なる焦平面と関連付けられるようになる。
【0012】
本明細書における実施形態の第２の態様によれば、目的は、第１の態様に係るイメージセンサを備えるカメラによって達成される。カメラは、上記レンズも備える。カメラの一部の実施形態において、別個の光学板層が透明保護層に、上記層が互いと直接物理接触することを回避するために空間が層を分離して、積み重ねられる。別個の光学板層は、これらの実施形態において、レンズを備え、カメラのハウジング部に脱着可能に装着される、かつ／または脱着可能に装着されるように構成される、カメラの別個のレンズ部、またはユニットの一部でよく、そのハウジング部が画像感知領域を備える。
【0013】
本明細書における実施形態の第３の態様によれば、目的は、第２の態様に係るカメラを備える、光三角測量に基づく物体の３次元イメージングのためのイメージングシステムによって達成される。イメージングシステムは、上記光三角測量の一部として上記物体を照明するための第１の光平面の形態に第１の光を提供するための第１の光源を備えてよい。イメージセンサを持つカメラは、上記光三角測量の一部として物体から反射された第１の光を取得するためにイメージングシステムに配置されてよい。イメージングシステムは、上記少なくとも２つの焦平面の少なくとも第１の焦平面が上記第１の光平面と同じ場所に位置するように更に構成されてよい。
【発明の効果】
【0014】
本明細書における実施形態によって提供される追加の１つまたは複数の焦平面のため、物体の異なる部分が、カメラの視野内の異なる深さで、同じ画像に同時に合焦していることができる。これは、例えば追加の焦点を従来の光三角測量イメージングと同時に物体の他の部分の焦点イメージングを行うために使用できる光三角測量に基づく上記イメージングシステムに活用できる。追加の焦点イメージングは、物体の焦点２Ｄデータの取得に関しても、または物体から画像データの更に別の光三角測量取得を行って、例えば物体のより高速な完全スキャンを行うことができかつ／もしくは物体の同じ位置のスキャン間に発生し得る予想外の動きを検出することができ、それによってスキャン物体の誤った３Ｄ表現を回避することができることに関してもよい。
【0015】
更に、本明細書における実施形態は、例えば既存のイメージセンサによる、簡単な実装を可能にする。
【0016】
本明細書における実施形態の例が、以下に簡単に説明される添付の略図を参照しつつより詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本明細書における一部の実施形態が基づき得る先行技術のイメージングシステムの一例を概略的に例示する図である。
【図2A】本明細書における実施形態が基づき得る簡略化された先行技術のイメージングシステムの簡略化された一例を概略的に例示する図である。
【図2B】本明細書における一部の実施形態が基づき得る先行技術のイメージセンサの横断面を概略的に例示する図である。
【図3A】本明細書における一部の実施形態に係る第１の例証的なイメージセンサの横断面を概略的に例示する図である。
【図3E】光線が厚い光学板部分対薄い光学板部分によってどのように影響されるかを概略的に例示する図である。
【図4A】ドットパターン表面を有する物体のイメージングのための本明細書における一部の実施形態に係るカメラを持つイメージングシステムセットアップを概略的に例示する図である。
【図5A】本明細書における一部の実施形態に係る第２の例証的なイメージセンサの横断面を概略的に例示する図である。
【図5C】互いに取り付けられると本明細書における一部の実施形態に係るイメージセンサを持つカメラを形成するカメラハウジング部およびカメラレンズ部を持つカメラシステムを概略的に例示する図である。
【図6A】本明細書における実施形態に係るイメージセンサのために屈折性が異なる光学板部分がどのように達成できるかに関する代替に関する異なる例を概略的に例示する図である。
【図6B】本明細書における実施形態に係るイメージセンサのために屈折性が異なる光学板部分がどのように達成できるかに関する代替に関する異なる例を概略的に例示する図である。
【図6C】本明細書における実施形態に係るイメージセンサのために屈折性が異なる光学板部分がどのように達成できるかに関する代替に関する異なる例を概略的に例示する図である。
【図6D】本明細書における実施形態に係るイメージセンサのために屈折性が異なる光学板部分がどのように達成できるかに関する代替に関する異なる例を概略的に例示する図である。
【図7A】本明細書における一部の実施形態に係るイメージングシステムの簡略化された第２の例を概略的に例示する図である。
【図7B】本明細書における一部の実施形態に係るイメージングシステムの簡略化された第３の例を概略的に例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本明細書における実施形態は例証的な実施形態である。これらの実施形態が必ずしも相互に排他的であるわけではないことが留意されるべきである。一実施形態からの構成要素が別の実施形態に存在すると黙示的に想定され得るが、それらの構成要素がその他の例証的な実施形態にどのように使用され得るかは当業者に明らかであろう。
【0019】
種々の実施形態に関する詳細へ入る前に、背景技術に示された状況を更に詳述することとし、本明細書における実施形態の背後の主要原理が提示されることになる。
【0020】
従来の光三角測量応用に関しては、光平面と揃えられる単一の焦平面が、背景技術で述べられたように、シャインプルーフの原理に基づいて、十分に機能し、物体のスキャン中に光平面において発生する全ての反射がセンサに合焦していることができる。しかしながら、イメージング能力を向上させ、例えば３Ｄ撮像されている物体の表面から、色などの焦点２Ｄ情報を取得するために、光平面の外側でも追加的に合焦させることができることが望ましいであろう状況および潜在的応用が特定されている。従来のシステムで光三角測量のためにも別個の２Ｄ画像データのためにも良好な焦点を生成することは困難であると思われている。光三角測量セットアップが、典型的にはシャインプルーフの原理を使用して光平面の周囲でのみ最大焦点を有することになり、典型的には大口径開口を使用して、より多くの光がイメージセンサに達するのを許容することが望ましく、焦点深度を狭くする。
【0021】
光平面の外側でそれでも合焦させることができる解決策は、更なるカメラおよび／またはレンズを伴い得るが、これは複雑さを増す。追加のカメラは、同じものを撮像するために、別の角度からのイメージングおよび別個の画像も必要とし、一部の場合には望ましくないであろう。
【0022】
代わりに、本明細書における実施形態が基づく解決策は、同じカメラおよびイメージセンサによって同時に存在して使用できる更なる１つまたは複数の焦平面を生成することである。本明細書における実施形態によれば、これは、レンズとイメージセンサの画像感知領域との間に、例えば画像感知領域上に配置され、上記レンズから入射し上記光学板部分によって画像感知領域の方へ屈折される光が異なる距離を進行して画像感知領域に合焦しているように屈折性が異なる少なくとも２つの部分を有する、光学板を用いて達成される。結果として、上記少なくとも２つの光学板部分によって覆われる画像感知領域部分は、それぞれ、異なる焦平面と関連付けられるようになる。異なる屈折性は、光学板部分の異なる厚さによっておよび／または光学板部分が作られる材料の異なる屈折率によってもたらされてよい。これに基づく実施形態は、イメージセンサチップの形態などの、既存のイメージセンサによる簡単な実装を可能にする。イメージセンサは、通常、その画像感知、そのため感光、領域の上に配置されて、感光画素素子および電子回路を保護する、典型的にはガラスの、透明保護層を有する。従来のイメージセンサに基づく本明細書における実施形態の簡単な実装の一例は、保護層の上に更なる別個の光学板層を追加することであり、複合層が上記光学板部分の一方を形成する一方で、上記光学板部分の他方は、別個の光学板層によって覆われない保護層の部分に相当することになる。レンズの知識、画像感知領域がレンズに関してどのように配置されるか、および例えば第１の焦平面が、別個の光学板層なしで、どこに位置するかの知識により、イメージセンサを持つカメラに関して第１の焦平面から更に離れた望ましい距離に更なる焦平面を達成するのに別個の光学板層の適切な材料および／または厚さを、日常試験および実験によって計算および／または発見できる。保護層と同じ材料、例えば屈折率が同じガラスの更なる光学板層を使用すること、および更なる光学板層の厚さを使用して、更なる焦平面がどこに位置することになるかを制御することが好まれてよい。
【0023】
背景技術から明らかなように、本明細書における実施形態の応用範囲が光三角測量に基づく３Ｄイメージングのためのイメージングシステムにあるので、本明細書における実施形態についての更なる詳細が光三角測量文脈で記載される前に、そのようなシステムおよび先行技術の状況を多少詳細に記載および説明することとする。これは、光三角測量に基づく３Ｄイメージングのためのイメージングシステムと使用されるときの本明細書における実施形態に関する利益の理解も促すであろう。それ故：
【0024】
図１は、先行技術から公知であるような光三角測量に基づく３Ｄイメージングのためのイメージングシステム１０５の一例を概略的に例示し、そのようなシステムが基づく基本原理を説明するために使用されることになる。イメージングシステム１０５は、代替的に、例えば、対象物体の３Ｄ特性に関する情報を取得するための光三角測量に基づく３Ｄマシンビジョンのためのイメージングシステムと命名されてよい。イメージングシステム１０５は、図中、通常動作の、すなわち典型的には校正が行われた後、したがってシステムが校正されている状況に示される。システム１０５は、光三角測量を、ここではシート状の光の三角測量、すなわち光平面が使用される光三角測量の形態で行うように構成される。イメージングシステム１０５は、図中、光平面１１１として例証および例示される特定の光パターンで撮像されることになる物体を照明するための、レーザなどの光源１１０を更に備える。光はレーザ光でよいが、必ずしもそうである必要はない。カメラは、典型的には、それが、シャインプルーフの原理に基づいて、光平面１１１と同じ場所に位置する、言い換えれば、揃えられる焦平面を有するように構成および設置され、その結果、光平面において発生する物体反射は、イメージセンサに合焦していることになる。図示の例では、対象物体は、車の形態の第１の物体１２０および歯車構造の形態の第２の物体１２１によって例証される。撮像される物体は、測定物体と称されてよい。特定の光パターン１１１が物体に入射すると、これは、物体への特定の光パターン１１１の投射に相当しており、特定の光パターン１１１が物体と交差するときに観察されてよい。例えば、図示の例では、光平面として例証される特定の光パターン１１１は、第１の測定物体１２０上で光ライン１１２に至る。特定の光パターン１１１は、交差部において、すなわち図示の例では光ライン１１２において、物体によって、より詳細には物体の部分によって反射される。イメージングシステム１０５は、イメージセンサ（図１に図示せず）を備えるカメラ１３０を更に備える。カメラおよびイメージセンサは、光源１１０および撮像されることになる物体に関して、特定の光パターンが、物体によって反射されると、イメージセンサへの入射光になるように配置される。イメージセンサは、入射光を画像データに変換するための、典型的にはチップとして実装される装置である。物体の上記部分は、反射によってイメージセンサへの上記入射光を生じさせるが、それによってカメラ１３０およびイメージセンサによって取得されてよく、対応する画像データが生成されて更なる使用のために提供されてよい。例えば、図示の例では、特定の光パターン１１１は、第１の物体１２０の車の屋根の一部分上の光ライン１１２において、カメラ１３０およびイメージセンサの方に反射されることになり、それによって車の屋根の上記一部分についての情報で画像データを生成および提供してよい。光三角測量の原理によれば、測定システム１０５の幾何形状の知識、例えばイメージセンサ座標が、撮像されている物体およびそのコンテキストに関連する、直角座標などの座標系１２３の座標などのワールド座標にどのように関係するかの知識により、画像データは、適切なフォーマットで撮像されている物体の、例えば３Ｄ形状またはプロファイルの形態の、３Ｄ特性に関する情報に変換されてよい。上記３Ｄ特性に関する情報は、任意の適切なフォーマットで３Ｄ特性を描くデータを備えてよい。
【0025】
光源１１０および／または、第１の物体１２０もしくは第２の物体１２１などの、撮像されることになる物体を、物体の複数部分が照明されてイメージセンサへの反射光を生じさせるように、移動させることによって、実際には典型的に物体をスキャンすることによって、例えば、第１の物体１２０の図示されるプロファイル画像１４０－１～１４０－Ｎなどの、それぞれの物体の複数の連続したプロファイルに対応して、それぞれの物体のより完全な３Ｄ形状を描く画像データが生成されてよく、ここで各プロファイル画像は、カメラユニット１３０のイメージセンサがプロファイル画像に至る光を感知したときに特定の光パターン１１１が反射された第１の物体１２０の輪郭を示している。図に示されるように、コンベヤベルト１２２もしくは類似物が使用されて、光源１１０およびカメラユニット１３０を典型的に固定したまま、特定の光パターン１１１を通して物体を移動させてよく、または物体の全ての部分もしくは少なくとも光源１１０を向く全ての部分が照明され、カメラが、撮像が望まれる物体の全ての部分から反射される光を受光するように、特定の光パターン１１１および／もしくはカメラ１３０が物体の上方を移動されてよい。
【0026】
上から理解されるように、例えば第１の物体１２０を撮像するカメラ１３０およびそのイメージセンサによって提供される画像フレームがプロファイル画像１４０－１～１４０－Ｎのいずれか１つに対応してよい。プロファイル画像１４０－１～１４０－Ｎのいずれかに示される第１の物体の輪郭の各位置は、典型的には、イメージセンサによって取得される画像データにおける強度ピークの識別に、およびこれらの強度ピークの位置を見つけることに基づいて決定される。イメージングシステム１０５および従来のピーク発見アルゴリズムは、典型的には、各画像フレームにおいて、画素列ごとに強度ピークを探索するように構成される。センサ座標がｕ、ｖであり、かつ例えばｕが、図に示されるように、イメージセンサにおける行に沿った画素位置に対応し、ｖが列に沿った画素位置に対応する場合、探索される画像フレームの各位置ｕに対してｖに沿ってピーク位置があり、画像フレームにおける識別されたピークは、図に示されるような１つの「きれいな」プロファイル画像に至ってよく、画像フレームおよびプロファイル画像の合計は、第１の物体１２０の３Ｄ画像を作成するために使用できる。
【0027】
図２Ａは、本明細書における実施形態が基づき得る先行技術のイメージングシステム２０５の簡略化された一例を概略的に例示する。図示のシステムは、イメージングシステム１０５に相当してよいが、一層概略かつ単純な図に示される。図に示される詳細は、以下に更に提示される本明細書における実施形態の理解を促すためかつそれらとの後の比較のためである。図示のイメージングシステム２０５は、基本構成に相当すると見なすことができ、物体２２０の３Ｄイメージングのための光三角測量の一部として、第１の光２１１、典型的にはレーザ光で物体２２０を照明するための第１の光源２１０を備える。第１の光２１１は、光平面の形態で提供される。物体は、対象または測定物体と命名されてよい。イメージセンサ２３１を持つカメラ２３０が、３Ｄイメージングのための上記光三角測量の一部として物体２２０から反射された第１の光を感知するために配置され、すなわち光三角測量のために互いに関して構成および位置決めされる。これは、典型的には、第１の光源２１０およびカメラ２３０が光三角測量のために所定の定位置にかつ互いに既知の関係で配置されることを伴う。カメラ２３０は、光平面を少なくとも部分的に、特に物体２２０、およびシステムが撮像するように構成される他の物体が光平面と交差し得るその一部分をカバーする視野を有する。
【0028】
イメージングシステム２０５は、例では第１の光２１１に相当する光平面と同じ場所に位置する、そのため揃えられる焦平面２５１があるようにシャインプルーフの原理に基づいてセットアップおよび構成されており、これは、上述したように、典型的には先行技術の光三角測量ベースのイメージングシステムの場合に常にそうである。
【0029】
レーザ光またはレーザ平面の代替として、本明細書における実施形態において第１の光として使用でき、かつ従来は光平面と称され得るものでないが、類似の効果でそのようなものに相当する、構造化光の別の一例が光エッジ、すなわち照明を受けた領域のエッジである。
【0030】
物体２２０はそのため照明され、第１の光源２１０および／または測定物体２２０の互いに関する移動を伴ってよい、従来の光三角測量におけるように、画像が取得されてよく、その結果、異なる連続した時点に、物体２２０の異なる連続した部分が第１の光源２１０および第１の光２１１によって照明され、反射光がカメラ２３０およびイメージセンサ２３１によって感知される。カメラ２３０は先行技術のカメラでよく、イメージセンサ２３１は先行技術のイメージセンサ２３１でよい。
【0031】
カメラ２３０およびイメージセンサ２３１によって提供される画像フレームおよび／または画像フレームから導出される情報が、カメラ２３０の外部での更なる処理のために、コンピューティングデバイス（図示せず）、例えばコンピュータまたは類似物になど、送信など、転送されてよい。そのような更なる処理は、別個の、すなわち、イメージプロセッサ２３１と別個であるが、それでもカメラ２３０、またはカメラ２３０を備えるユニットと一体化されるなど、それに備えられる、コンピューティングユニットまたはデバイス（図示せず）によって追加的または代替的に行われてよい。コンピューティングデバイス（図示せず）は、光三角測量に関与するおよび／または他の動作に関与するデバイスを制御するように構成されてよい。
【0032】
上述したように、イメージングシステム２０５は、少なくとも光三角測量に関しては、すなわち、光源、カメラ、イメージセンサ、それらが互いにかつ測定物体に関してどのように位置決めされるか、システムがどのように測定物体を移動させて撮像するように構成されるか等に関しては、図１におけるシステム１０５に相当してよい。それ故、カメラ２３０および第１の光源２１０は、互いに関して固定されてよく、システムは、これらに関して物体２２０を移動させるように構成されてよい。イメージセンサ２３１による上記感知を通じて、それぞれの画像フレームが、画像フレームがいつ感知された、すなわち取得されたかのそれぞれの時点と、およびイメージセンサ２３１がそれぞれの時点で反射された第１の光２１１を感知した測定物体２２０のそれぞれの部分と関連付けられる。
【0033】
物体２２０は、カメラ２３０の視野内に位置するのを図示される。第１の光源２１０は、第１の光２１１で測定物体２２０を照明するように構成され、そして上記光三角測量の一部として、それは物体２２０によって反射され、反射された第１の光はカメラ２３０およびイメージセンサ２３１によって取得される。
【0034】
図２Ｂは、イメージセンサ２３１を横断面Ｃ－Ｃで概略的に例示する。イメージセンサ２３１は、そのため先行技術のイメージセンサでよく、本明細書における少なくとも一部の実施形態は、以下に説明されるように、多少の追加を伴ってそのような先行技術のイメージセンサに基づく。
【0035】
図２Ｃは、横断面Ｃ－Ｃが印されたイメージセンサ２３１の上面図を概略的に例示する。
【0036】
イメージセンサ２３１は、例えばイメージセンサチップの形態で、感光画素素子を持つ画像感知部２３５の一部である画像感知領域２３３を有する。画像感知部２３５は、支持構造２３２、例えばイメージセンサ基板上または基板内に形成および／または配置される。画像感知部２３５の画像感知領域２３３は、画像感知領域２３３および画像感知部２３５への損傷を防止する一方で、更に光および画像が感知されるのを許容するために、典型的にはガラスの透明保護層２３６によって覆われる。図に示されないが、典型的には透明保護層２３６と画像感知領域２３３との間には小空間、すなわち空隙がある。図２Ｂの上面図に見て取れるように、保護層２３６は、それが付着されてもよい支持構造２３２にわたってかつ／またはそれによって支持されてなど、画像感知部２３５の画像感知領域２３３の外側に多少の余裕を持って延びてよい。
【0037】
図３Ａは、本明細書における一部の実施形態に係る第１の例証的なイメージセンサ３３１を、差の比較および識別を容易にするために図２Ｂにおける先行技術のイメージセンサ２３１に対するように対応する横断面Ｃ－Ｃで概略的に例示する。
【0038】
【0039】
図３Ｃは、本明細書における一部の実施形態に係る、イメージセンサ３３１を持つカメラ３３０、および物体３２０の３Ｄイメージングのための光三角測量の一部として、第１の光３１１、典型的にはレーザ光で物体３２０を照明するための第１の光源３１０を備える、イメージングシステム３０５の簡略化された第１の例を概略的に例示する。第１の光３１１は、光平面の形態で提供される。カメラ３３０およびイメージセンサ３３１は、上記光三角測量の一部として物体３２０からの反射された第１の光の感知のために配置される。イメージングシステム３０５は、第１の焦平面３５１－１が、第１の光３１１に相当する光平面と同じ場所に位置する、そのため揃えられるようにシャインプルーフの原理に基づいてセットアップおよび構成される。
【0040】
以下において、図２Ａ～図２Ｃにおけるイメージセンサ２３１およびイメージングシステム２０５と比較した差に、すなわち図３Ａ～図３Ｃにおける新しいものに関して焦点を置くこととする。それ故、図２Ａ～図２Ｃにも図３Ａ～図３Ｃにも図示される対応部分は同じでよい。
【0041】
既に述べたように、本明細書における実施形態は、先行技術に係る既存のイメージセンサに基づいて、例えばそのような既存のイメージセンサの画像感知領域の上の層を追加するまたは置き換えることによって形成されてよい。
【0042】
イメージセンサ３３１とイメージセンサ２３１との間の主な構造差が、透明保護層３３６に積み重ねられる追加された別個の光学板層３３８である。別個の光学板層３３８、透明保護層３３６に加えて、イメージセンサ３３１は、画像感知領域３３３を持つ画像感知部３３５、および支持構造３３２も備える。それ故、別個の光学板層３３８を除いて、図に示されるようなイメージセンサ３３１の部分の残りは、図２Ｂ～図２Ｃにおけるそれらの対応物としてでよく、すなわちイメージセンサ３３１、そのため本明細書における実施形態に係るイメージセンサは、画像感知領域を少なくとも部分的に覆いかつ画像感知領域を覆う既存の透明保護層に配置されてよい別個の光学板層３３８の追加によって、従来のなど、先行技術のイメージセンサの変更によって形成されてよい。本明細書における様々な実施形態についての詳細の他に、更なる説明を以下に述べ開示することとする。
【0043】
別個の光学板層３３８は、単に、ガラスのなど、透明保護層３３６と同じ材料の追加層でよい。透明保護層３３６に光学接着剤で別個の光学板層３３８を付着させることが好まれてよく、光学接着剤は、別個の光学板層３３８および／または透明保護層３３６と同じ屈折率を有するべきである。同じ屈折率とは、発生する屈折があまり異ならず考慮される必要がないことを意味する。それによって、所望の結果を達成するために、すなわち別個の光学板層３３８なしで提供される焦平面から所望の離隔距離に更なる焦平面を形成するために、その厚さに焦点を置いて別個の光学板層３３８を設計することで十分でよい。これは、以下に更に説明される。本明細書で使用される場合、光学接着剤は、透明でありかつ、少なくともそれが塗布および硬化された後に、ガラスとしての光学的性質を有する接着剤を指す。
【0044】
光学接着剤なしで、例えばただそれらを締め付けることによって物理接触するだけの光学板層３３８および透明保護層３３６は、典型的には望ましくなくかつ、イメージングにとっては有害な、光干渉パターンをもたらすであろう。光学接着剤の代替は、それらを、小空間、すなわち物理接触を回避するための層間の空隙または空間、言い換えれば、典型的には透明保護層３３６と画像感知領域３３３との間の場合と類似の間隙を間にして配置することである。そのような間隙および適切な間隙であり得るものによる解決策を以下に更に述べ例証することとする。
【0045】
別個の光学板層３３８は、画像感知領域３３３を覆うのがもはやその厚さｔ１ ３３９－１の保護層３３６だけでないという結果に至り、それは今では代わりに、合わさって光学板３３７を形成する別個の光学板層３３８によっても保護層３３６によっても覆われる。画像感知部３３５の画像感知領域３３３を覆う、第１の光学板部分３３４－１および第２の光学板部分３３４－２に相当する、層厚が異なる２つの領域または部分がある。第１の光学板部分３３４－１は、ここで別個の光学板層３３８によって覆われず、そのため透明保護層３３６によってのみ覆われる画像感知領域３３３の部分に対応する。上記第１の部分に入射する光は、透明保護層３３６によって屈折され、その、ｔ１ ３３９－１と命名される厚さを進行して画像感知部３３５の画像感知領域３３３に達する。図示の例では、第２の光学板部分３３４－２は、別個の光学板層３３８によって覆われ、そのためこの層によっても透明保護層３３６によっても覆われる画像感知領域３３３の部分に対応する。第２の部分に入射する光は、厚さがｔ２ ３３９－２と命名され、別個の光学板層３３８および透明保護層３３６の両方の厚さに相当する層によって屈折され、それを進行した後に、画像感知部３３５の画像感知領域３３３に達する。
【0046】
図３Ｂにおいて画像感知領域３３３および光学板部分３３４－１、３３４－２が互いに関して多少オフセットして僅かに異なるスケールで描かれることに留意されたい。これは、図中で領域および部分を互いから視覚的に区別することができるためだけになされる。
【0047】
たとえ別個の光学板層３３８が、上述したように、透明保護層３３６と同じ材料であるとしても、ｔ１ ３３９－１とｔ２ ３３９－２との間の厚さ差は、２つの光学板部分３３４－１、３３４－２が異なる屈折性を有するであろう、すなわちどちらの光学板部分によって光が屈折されて通過したかに応じて画像感知領域３３３へ同じ光が異なる方に屈折されるであろうことを意味する。より具体的には、入射光の周波数および波長も光がどのように屈折されるかに影響するので、同じ周波数（または波長）およびそれぞれの光学板部分への同じ入射角の入射光でさえ、画像感知領域３３３の方へ少し異なって屈折されるであろう。しかしながら、光の異なる周波数による屈折の差は、本明細書における実施形態のための大抵の実際的な動作状況下で無視できると見なすことができると認識されるべきである。それが実際の状況であるので、その影響は更に言及される。入射角が異なる光線の異なる周波数の光が異なって屈折されることは、もちろん新しいことでもなく、その影響は、先行技術のイメージングシステム、例えばイメージングシステム２０５にも存在する。
【0048】
当業者によって認識されるはずであるように、画像感知領域３３３に入射する光は、カメラ２３０または３３０などのカメラのレンズから来るが、そのようなレンズは図２、図３には図示されない。上記光学板部分によって光がどのように屈折されるかにおける差が焦点の「オフセット」として現れる。言い換えれば、どちらの光学板部分によって光が屈折されて通過するかに応じて、それは、異なる距離を進行して画像感知領域３３３に合焦するであろう。これは、図３Ｄ～図３Ｅに関連して以下に更に説明される。結果として、上記少なくとも２つの光学板部分によって覆われる画像感知領域部分は、それぞれ、異なる焦平面と関連付けられるようになる。すなわち、図示の例では、２つの焦平面があることになる：
第１の光学板部分３３４－１および第１の光学板部分３３４－１によって覆われる光感知領域３３３の一部と関連した第１の焦平面３５１－１、ならびに
第２の光学板部分３３４－２および第２の光学板部分３３４－２によって覆われる光感知領域３３３の一部と関連した第２の焦平面３５１－２。
第１の光学板部分３３４－１および第１の光学板部分３３４－１によって覆われる光感知領域３３３の一部と関連した第１の焦平面３５１－１、ならびに
第２の光学板部分３３４－２および第２の光学板部分３３４－２によって覆われる光感知領域３３３の一部と関連した第２の焦平面３５１－２。
【0049】
第１の焦平面３５１－１は、もちろん別個の光学板層３３８なしと同じことになる。別個の光学板層３３８だけがイメージングシステム２０５および３０５間で異なれば、第１の焦平面３５１－１は、そのため焦平面２５１と同じであろう。第２の焦平面３５１－２は、図にも例示されるように、第１の焦平面３５１－１より更に離れている、すなわちカメラ３３０から更に離れていることになる。
【0050】
第１の焦平面３５１－１が、光三角測量のために使用されかつ光源３１１によって提供される、第１の光３１１に相当する光平面と同じ場所に位置し、そのため揃えられるように、イメージングシステム３０５が光三角測量のためにセットアップされかつシャインプルーフの原理に基づいて構成されると、第２の焦平面３５１－２は、少なくとも実質的に、第１の焦平面３５１－１と平行であろう。
【0051】
原則として、本明細書における実施形態に基づいていかなる離隔距離も達成でき、これは本明細書における実施形態を多種の応用範囲および視界に適切にする。
【0052】
上でおよび本明細書で使用される場合、光学板は、光学窓または光学フィルタを指す。光学フィルタは、さもなければ通過するであろう或る光、例えば或る周波数または波長の光に関してフィルタリング効果がある、すなわち、そのような周波数または波長が光に存在すれば、それらが光学板を通るときに除去されていることを指す。光学窓は、そのようなフィルタリング効果のないケースを意味する。
【0053】
図３Ａ～図３Ｃに関連して上に述べた実施形態が全く容易に実装できることが認識される。例えば先行技術のイメージセンサを使用する、イメージングシステム２０５などの既存の先行技術のイメージングシステムに対して、追加の、第２の焦平面が、既存の焦平面が位置するところから或る離隔距離離れてどこに位置するのが望ましいかが決定または選択されてよい。次いで、第２の焦平面を達成する厚さで、別個の光学板層３３８などの別個の光学板層を追加する程度である。画像感知領域３３３のどの一部、または部分が追加の焦平面と使用されることになるかも決定されるべきであり、次いでこの部分を別個の光学板層によって覆う。所望の離隔距離に第２の焦平面を達成する厚さを発見することは、厚さを計算することを可能にする、日常試験および実験を通じてかつ／または、レンズについてを含む、カメラについての知識、およびそれがイメージセンサに関してどのようにかつどこに配置されるかに基づいて、達成できる。
【0054】
本明細書における実施形態の背後の基本原理および更なる、第２の焦平面が有するであろう焦平面オフセットを次に述べる。
【0055】
図３Ｄは、２つの焦平面、第１の焦平面３５１－１’および第２の焦平面３５１－２’が、図３Ａ～図３Ｂにおけるイメージセンサ３３１におよびカメラ３３０のレンズ３４０にどのように関し得るかの簡略化された一例を概略的に例示する。図に示されるものがシャインプルーフの原理の適用なしであり、そのため図示の例が図３Ｃに示される状況に直接対応していないことに留意されたい。焦平面３５１－１’および３５１－２’は、そのため焦平面３５１－１および３５１－２と同じでない。図は、オフセットした追加の焦平面の基礎原理を例示する目的に適い、同時にシャインプルーフを伴うことなく説明および理解するのがより簡単である。
【0056】
この図は、第１の焦平面３５１－１’内の点からの光が、別個の光学板層３３８によって覆われていない画像感知領域３３３上の点、すなわち第１の光学板部分３３４－１を通して屈折された光によって達される画像感知領域３３３上の点に合焦することになることを図示する。この図は、第２の焦平面３５１－２’上の点からの光が、別個の光学板層３３８によって覆われている画像感知領域３３３上の点、すなわち第２の光学板部分３３４－２を通して屈折された光によって達される画像感知領域３３３上の点に合焦することになることも図示する。
【0057】
図３Ｅは、どのようにかつなぜこれが成り立つことになるか、すなわちどのようにかつなぜ別の第２の焦平面が形成されることになるかを理解するための支援を提供する一例である。これは、単一の光ビームが別個の光学板層３３８の有無でどのように屈折されるかを検討することから理解できる。言い換えれば、図３Ｅは、１つの同じ光線、例では単一の入射光線３５３が厚い光学板部分対薄い光学板部分によってどのように影響されるかを概略的に例示する。図中、透明保護層３３６に相当してよい第１の透明層３３６’および別個の光学板層３３８に相当してよい第２の透明層３３８’が図示される。
【0058】
この図に見て取れるように、例を簡略化するために多少の基本的な仮定がなされており、例えば、典型的にはカメラ内のイメージセンサのための場合である、空気中に位置するガラスの層の場合のように、例えば、第１の透明層３３６’および第２の透明層３３８’が、光線３５３が上記層に達する前に進行する媒体より光学的に密な材料からであると仮定した。層が、ガラスなどの、同じ材料から、または少なくとも同じ屈折率を有する材料からであるとも仮定した。例えば、第１の透明層３３６’が屈折率ｎ１の材料からであり、第２の透明層３３８’が屈折率ｎ２の材料からであれば、ｎ２＝ｎ１である。両方の層が存在して、例えば透明保護層３３６に付着される別個の光学板層３３８に相当するとき、それらは、上述したように、接触界面における望ましくない反射および屈折を回避するために屈折率が層と同じ、光学接着剤を用いて、またはより一般に、透明付着媒体３４１によって互いに付着されてよい。
【0059】
最初に、第２の透明層３３８’が存在せず、すなわち別個の光学板層３３８のない状況に相当する場合、単一の入射光線３５３がどのように影響されるかを考える。光ビーム３５３は、次いでそれが第１の透明層３３６’に達すると屈折されることになり、そしてその層の厚さを通過した後に、層の反対側で外へ屈折することになる。光ビーム３５３は、図に示されるようにこの状況で第１の光線経路３５３ａに従って進行することになる。
【0060】
次いで、同じ単一の入射光線３５３であるが第２の透明層３３８’が存在する状況、すなわち別個の光学板層３３８のある状況に相当する場合を考える。光ビーム３５３は、次いでそれが第２の透明層３３８’に達すると屈折されることになり、そして第２の透明層３３８’および第１の透明層３３６’の両方の厚さを通過してから、反対側で外へ屈折することになる。光ビーム３５３は、この状況で図に示される第２の光線経路３５３ｂに従って進行することになる。
【0061】
結果が光線経路３５３ａ～ｂ間のオフセットΔであることが明らかに分かる。オフセットΔは、焦平面間の上記離隔距離をどのようにして上述したように形成できるか、または一般に、異なる屈折性の異なる光学板部分を有する、イメージセンサを覆う光学板から生じるような異なる焦平面をどのように形成できるかを説明する。例えば、屈折率が異なる材料からなどの、異なる厚さおよび／または異なる光学密度。
【0062】
たとえオフセットΔが更なる焦平面および焦平面間の離隔距離を説明するとしても、焦平面間の離隔距離が、レンズ３４０’など、使用されるレンズ、その性質、それがイメージセンサ、例えばイメージセンサ３３１に関してどのようにかつどこに位置するかによっても影響されることに留意されたい。
【0063】
図４Ａは、平坦なドット表面の物体４２０のイメージングのための本明細書における一部の実施形態に係るカメラ４３０を持つイメージングシステムセットアップを概略的に例示する。カメラ４３０は、イメージセンサ３３１に相当するイメージセンサ（図示せず）を有し、そのためカメラ４３０のイメージセンサの２つの異なる画像感知領域部分と関連した２つの異なる焦平面４５１－１、４５１－２がある。
【0064】
物体は、それがカメラ４３０からその視野内で離れて延びつつカメラ４３０が物体４２０のドット表面を撮像できるようにカメラ４３０に関して置かれ、すなわちカメラ４３０および物体４２０は、カメラが異なる深さにドット表面を撮像できるように配置される。
【0065】
【0066】
図４Ｃは、図４Ａ～図４Ｂに図示されるように対応する現実のイメージングシステム、カメラおよび物体によって撮られ、そのため本明細書における実施形態の現実の実装から生じる実画像４６０を示す。この図は、画像内に２つの焦平面の影響を例示する。合焦している部分を示すために図中に点線が描かれている。それぞれの点線は、そのため焦平面４５１－１、４５１－２のそれぞれの１つと関連付けられる。焦点が合った画像内の２つの領域があり、各領域がそれぞれの点線の周りに集中することが明らかに分かる。この図は、画像４６０内の歪んだまたはぼやけた領域４６１の位置も示す。ぼやけた領域４６１は、焦平面４５１－１および４５１－２間にあり、例えば透明保護層３３６の上の別個の光学板層３３８の縁周りに位置する、２つの異なる画像感知領域部分が出会うエッジ効果によって説明される。
【0067】
図５Ａは、本明細書における一部の実施形態に係る第２の例証的なイメージセンサ５３１の横断面を、差の比較および識別を容易にするために図２Ｂ～図２Ｃにおける先行技術のイメージセンサ２３１および図３Ａ～図３Ｂにおけるイメージセンサ３３１に対するように対応する横断面Ｃ－Ｃで概略的に例示する。
【0068】
【0069】
以下において、イメージセンサ３３１と比較した差に、すなわち異なることに関して焦点を置くこととする。それ故、同じに見える対応部分は、符号が対応し、異なる部分として言及されず、図５Ａ～図５Ｂにおいて図３Ａ～図３Ｂにおけるのと同じでよい。
【0070】
図５Ａ～図５Ｂに図示されるものは、別個の光学板層５３８が透明保護層５３６に積み重ねられるが、前例におけるように、光学接着剤などの透明付着媒体を使用することのない実施形態に関する。代わりに、層は、小空間５４４、すなわち間隙が層を分離して配置され、それによって上記層が直接物理接触して積み重ねられることを回避する。これの理由は、既に上に示したように、層の接触界面における望ましくない干渉現象を回避することである。空間５４４は、実際に達成できる限り小さくてよいが、空間５４４は、典型的には感知されることになる光の波長より大きい、好ましくは実質的に大きい、すなわち数倍大きい、すなわち典型的には４００ｎｍ～１０００ｎｍより大きくあるべきである。しかしながら、いかなる場合でも、５０μｍ未満などの、マイクロメートルの１０分の１のサイズにおいてより小さい層間の空間を達成することは典型的には困難である。実際には、適切な空間は、５０～１００μｍの範囲でよい。大きな空間に関する明らかな利益がないので、それを小さく保つことが有益であり得る。より大きな間隙が焦平面間のより大きな領域にも関与することになり、図４Ｃに関して述べたぼやけた領域４６１などの、画像の歪んだまたはぼやけた部分に至り得ることが認識される。
【0071】
別個の光学板層５３８および透明保護層５３６に加えて、イメージセンサ５３１は、画像感知部５３５の画像感知領域５３３および支持構造５３２を備える。図示の例では、別個の光学板層５３８のために、この層が、上記空間によりそれを透明保護層５３６から分離しつつ積み重ねられるように、保持具５４３がある。別個の光学板層５３８は、締め付けられかつ／または接着されることによってなど、例えば機械的に、保持具５４３に保持および／または付着される。この図に示されるものが一例に過ぎず、もちろん他の数種類の利用可能な保持具ならびに別個の光学板層を保持具または、固定具もしくはフレーム構造などの類似物によって保持および／または付着できる他の方法があることに留意されたい。そのような他の種類の保持具は、画像感知領域の外側および／もしくは周囲において、または少なくともイメージングのために使用されるその一部の外側において、イメージセンサに、接着されるなど、付着されてよい。画像感知領域５３３および可能性としては透明保護層５３６も、本明細書における例では理由を簡略化するために図示されるように、支持構造５３２、または類似物の表面と同じ高さでなく、空間５４４に相当する小オフセットさせてそれの凹部に収められれば、別個の光学板層５３８は、支持構造５３２の表面に直接付着させることができることが認識される。別の可能性は、別個の光学板層をカメラレンズ部ユニットに含めることであり、これは以下に記載される。
【0072】
別個の光学板層５３８が透明保護層５３６に関してどのように配置されるかを除き、その他の特徴は、図３Ａ～図３Ｂおよびイメージセンサ３３１におけるようでよい。追加の焦平面等に関する効果も同じである。それ故、図５Ａ～図５Ｂおよびイメージセンサ５３１において、別個の光学板層５３８および保護層５３６は、合わさって光学板５３７を形成し、第１の光学板部分５３４－１および第２の光学板部分５３４－２がイメージセンサ５３１の画像感知部５３５の画像感知領域５３３を覆う。第１の光学板部分５３４－１は、別個の光学板層５３８によって覆われず、そのため透明保護層５３６によってのみ覆われている画像感知領域５３３の部分に対応する。上記第１の部分に入射する光は、透明保護層５３６によって屈折され、その、ｔ１ ５３９－１と命名される厚さを進行して画像感知部５３５の画像感知領域５３３に達する。図示の例では、第２の光学板部分５３４－２は、別個の光学板層５３８によって覆われ、そのためこの層によっても透明保護層５３６によっても覆われている画像感知領域５３３の部分に対応する。第２の部分に入射する光は、厚さがｔ２ ５３９－２と命名され、上記空間５４４も含め、別個の光学板層５３８および透明保護層５３６の両方の厚さに相当する層によって屈折され、それを進行した後に、画像感知部５３５の画像感知領域５３３に達する。
【0073】
図３Ａ～図３Ｃに関連して上に述べた実施形態と類似して、図５Ａ～図５Ｂに関する実施形態は、先行技術のイメージセンサに基づいて容易に実装され得る。更に、空間５４４などの間隙は、例えば次に記載されるように、より柔軟かつ変更可能な種類の実装を可能にする。
【0074】
図５Ｃは、互いに取り付けられる、または装着されると、上述したイメージセンサ５３１に相当するイメージセンサ５３１’を持つが保持具が異なるカメラ５３０’を形成するカメラハウジング部５４５’およびカメラレンズ部５４６’を備えるカメラシステムを概略的に例示する。カメラレンズ部５４６’は、レンズ５４０’および別個の光学板層５３８に相当する別個の光学板層５３８’を備える。カメラハウジング部５４５’は、その別個の光学板層５３８’を除いたイメージセンサ５３１’を備え、そのため例えば画像感知領域５３３’を持つ画像感知部５３５’、その透明保護層５３６’および支持構造５３２’を含む。それ故、カメラハウジング部５４５’に備えられるイメージセンサ５３１’の一部は、従来のイメージセンサに相当してよい。
【0075】
カメラハウジング部５４５’およびカメラレンズ部５４６’は、互いに嵌着するように、および共に装着される、好ましくは、例えばシステムカメラのハウジングへのレンズと類似して、脱着可能にかつ／または解放可能に共に装着されるように形成される。共に装着されると、別個の光学板層５３８’は、透明保護層５３６’に所望の関係で、すなわち、層間に所定の空間５４４’がありかつ別個の光学板層５３８’が画像感知領域５３３’の所望の所定の領域または部分を覆い、そのため第２の光学板部分５３４－２に相当するように、位置決めされるものとする。別個の光学板層５３８’によって覆われていない画像感知領域５３３’の部分は、そのため第１の光学板部分５３４－１に対応する。
【0076】
図５Ｃのカメラシステムおよびカメラ５３０’に基づく実施形態が、例えば従来のイメージセンサを持つ、カメラハウジング部５４５’などの、１つの同じカメラハウジングが幾つかの異なるレンズ部と使用されることを可能にすることが認識されるべきである。異なるレンズ部は、それらの別々の光学板層によって、例えばそれらの屈折性によって、例えば層の異なる厚さおよび／もしくは層の材料の屈折率によって、ならびに／または層が画像感知領域５３３’のどの部分を覆うかで、異なり得る。各そのような異なるレンズ部は、ハウジングに装着されると、そのため別個の光学板層が覆う画像感知領域５３３’の部分と関連した所定の追加の第２の焦平面に至ってよい。別の可能性は、別個の光学板層５３８’などの、調節可能かつ／または交換可能な別個の光学板層を持つ、レンズ部５４６’などの、レンズ部である。例えば、それが、異なる部および／もしくは部分の画像感知領域５３３’を覆うように調節でき、かつ／または厚さなどの、異なる屈折性を有する別のものと交換できるようにである。図５Ｃの実施形態は、そのため本明細書における実施形態の柔軟な実装ならびに本明細書における実施形態が実装する対象である異なるユースケースおよび状況に、カメラ全体を変更または交換する必要なく、より容易に採用できるカメラシステムの提供を容易にする。図５Ｃに関連して記載したような柔軟なシステムが、例えば別個の光学板層のないレンズ部に切り換えるまたは単にレンズ部から別個の光学板層を取り外すことによって、単一の焦平面だけを持つ従来のカメラの機能に切り換えることも容易に可能にすることが更に認識されるべきである。
【0077】
説明を簡略化するために、上述した実施形態は、１つの追加の別個の光学板層を備える。しかしながら、認識されるべきであるように、上の実施形態が基づく同じ原理を適用することによって、例えば異なる厚さの、かつ／または１つの同じカメラおよびイメージセンサに対して３つ以上の異なる焦平面が達成されるように３つ以上の光学板部分を備えてよい、光学板を形成することが、他のおよび／または更なる光学板層で、もちろん可能である。
【0078】
その上、既存のイメージセンサでのより簡単な実装のために好まれてよいが、本明細書における実施形態の基礎原理は、画像感知領域を覆う従来の透明保護層がなければならないことをもちろん必要としない。
【0079】
認識されるべきであるように、多種組合せの光学板層ならびにそのような層の材料および厚さの変形を使用することによって２つ以上の焦平面を達成する２つ以上の光学板部分を形成することが可能である。この方向の一部の更なる例を次に述べることとする。
【0080】
【0081】
図６Ａは、画像感知部６３５ａの画像感知領域６３３ａの別々の部分を覆う異なる厚さの２つの別々の透明層６３６ａ、６３８ａによって第１および第２の光学板部分６３４－１ａ、６３４－２ａが形成される一例である。別々の層６３６ａ、６３８ａは、同じ材料からであるが、代替的に異なる材料、例えば異なる屈折率の材料からでよい。
【0082】
図６Ｂは、画像感知部６３５ｂの画像感知領域６３３ｂを覆う透明な単一層６３８ｂによって第１および第２の光学板部分６３４－１ｂ、６３４－２ｂが形成される一例である。単一層６３８ｂの異なる厚さが２つの光学板部分６３４－１ｂ、６３４－２ｂを形成する。単一層は、１つの同じ材料から作られる。
【0083】
図６Ｃは、同じ厚さであるが、異なる屈折率の材料から作られ、画像感知部６３５ｃの画像感知領域６３３ｃの別々の部分を覆う２つの別々の透明層６３６ｃ、６３８ｃによって第１および第２の光学板部分６３４－１ｃ、６３４－２ｃが形成される一例である。
【0084】
図６Ｄは、画像感知部６３５ｄの画像感知領域６３３ｄを覆う等しい厚さの透明な単一層６３８ｄによって第１および第２の光学板部分６３４－１ｄ、６３４－２ｄが形成される一例である。第２の光学板部分６３４－２ｄは、ここで、透明な単一層６３８ｄの一部分６３８ｄ’に異なる屈折性が提供されることによって、例えば単一層６３８ｄが、この一部分が異なる材料でもしくはその一部分における材料のドーピングによって形成されることによって、または透明な単一層の一部だけに異なる屈折率を達成するための任意の他の公知の手段によって、形成される。
【0085】
本明細書における実施形態に係るイメージセンサのために屈折性が異なる光学板部分がどのように達成できるかに関する本明細書における例が例に過ぎず、幾つかの他の方法および組合せが可能であることに留意されたい。いかなる詳細な例および図面にも示されていないが、本明細書における実施形態が画像感知領域の異なる一部または部分を覆う屈折性が異なる１つだけでなく２つ以上の追加の光学板部分を有するイメージセンサも備え、それによって２つ以上の追加の焦平面を形成することが留意されるべきである。本明細書に開示されることに基づいて２つの光学板部分を持つイメージセンサを実装できる当業者は、更なる光学板部分を持つイメージセンサも容易に実装して、更なる焦平面を形成できる。
【0086】
上述などのイメージセンサに関する実施形態を、ここでより一般的に記載することとする。これらの実施形態に係るイメージセンサは、イメージセンサ３３１、５３１、５３１’のいずれかなど、レンズ３４０、５４０’のいずれか１つなどの、レンズとの使用のためである。レンズは、上記イメージセンサの画像感知領域３３３、５３３のいずれか１つなどの、画像感知領域へ光を合焦させるように配置される。上記イメージセンサは、光学板部分３３４－１および３３４－２または５３４－１および５３４－２などの、少なくとも２つの光学板部分によって画像感知領域を覆うように配置される光学板３３７、５３７のいずれか１つなどの、光学板を備える。光学板は、光学窓または光学フィルタと称されてもかつ／またはそれに相当してもよい。光学板部分は、上記レンズから入射し上記光学板部分によって画像感知領域の方へ屈折される光が、その光が上記光学板部分のどちらによって屈折されたかに応じて異なる距離を進行して画像感知領域に合焦しているように、異なる屈折性を有する。結果として、上記少なくとも２つの光学板部分によって覆われる画像感知領域部分が異なる焦平面、例えば焦平面３５１－１および３５１－２または焦平面７５１－１および７５１－２と関連付けられるようになる。
【0087】
上述などのカメラ、例えばカメラ３３０、５３０’、７３０のいずれか１つに関する実施形態を、ここでより一般的に記載することとする。カメラは、実施形態に係るイメージセンサ、例えば上記したようなおよび／またはイメージセンサ３３１、５３１、５３１’のいずれか１つを備える。カメラは、レンズ３４０、５４０’のいずれか１つなどの、上記レンズも備える。カメラの一部の実施形態において、別個の光学板層５３８’などの、別個の光学板層が、透明保護層５３６’などの、透明保護層に、上記層が互いと直接物理接触することを回避するために間隙または空間、例えば空間５４４’が層を分離して、積み重ねられる。別個の光学板層は、これらの実施形態において、レンズを備え、カメラの、ハウジング部５４６’などの、ハウジング部に脱着可能に装着される、かつ／または脱着可能に装着されるように構成される、カメラの、レンズ部５４５’などの、別個のレンズ部、またはユニットの一部でよく、そのハウジング部が、画像感知領域５３３’などの、画像感知領域を備える。
【0088】
認識されるべきであるように、本明細書における実施形態に係る、上記したような、例えば図３、図５、図６に関して記載したようなイメージセンサおよびカメラが、シャインプルーフの原理の適用の有無にかかわらず、イメージングシステム３０５などの、光三角測量のためのイメージングシステムと使用されてよい。実施形態に係るイメージセンサが、更なるまたはより多くの焦平面が望ましい他のイメージングシステムおよび／またはカメラにも使用されてよい。
【0089】
図７Ａ～図７Ｂは、光三角測量に基づくイメージングシステム７０５ａ～ｂの簡略化された第２および第３の例を概略的に例示する。各システムは、本明細書における実施形態に係るイメージセンサを持つカメラを備え、例は２つの異なるユースケースに相当する。以下において、図３Ｃにおけるイメージングシステム３０５と比較した差に、すなわち図７Ａ～図７Ｂのそれぞれの１つにおける新しく異なることに関して注意を向けることとする。それ故、図３Ｃにも図示されかつ／またはその図に関して述べた対応部分は、別途規定されないまたは何らかの理由によって除外されない限り、図７Ａ～図７Ｂにおいて同じでよい。原則として、イメージングシステム７０５ａ～ｂは、種々の用途のためのイメージングシステム３０５の２つの異なる拡張バージョンと考えられてよい。
【0090】
図７Ａは、本明細書における一部の実施形態に係るイメージングシステムの簡略化された第２の例としての上記イメージングシステム７０５ａを概略的に例示する。それは、上記などの、本明細書における実施形態に係るいずれかのイメージセンサでよいまたはそれに相当するイメージセンサ７３１ａを持つカメラ７３０ａを備え、カメラ７３０ａで２つの焦平面、第１の焦平面７５１－１ａおよび第２の焦平面７５１－２ａを達成する。
【0091】
図３Ｃのイメージングシステム３０５と類似して、物体７２０ａの３Ｄイメージングのための光三角測量の一部として、第１の光７１１－１ａ、典型的にはレーザ光で物体７２０ａを照明するための第１の光源７１０－１ａがある。第１の光７１１－１ａは、光平面の形態で提供される。カメラ７３０ａおよびイメージセンサ７３１ａは、３Ｄイメージングのための上記光三角測量の一部として物体７２０ａから、反射された第１の光を感知するために配置される。イメージングシステム７０５ａは、第１の焦平面７５１－１ａが、第１の光７１１－１ａに相当する光平面と同じ場所に位置する、そのため揃えられるようにシャインプルーフの原理に基づいてセットアップおよび構成される。
【0092】
イメージングシステム７０５ａとイメージングシステム３０５との間の主要な差は、イメージングシステム７０５ａが、第２の焦平面７５１－２ａと揃えられる光平面の形態で提供される第２の光７１１－２ａで物体７２０ａを照明するための更なる、第２の光源７１０－２ａも備えるということである。それ故、両光平面からの物体からの反射がイメージセンサ７３１ａに合焦していることができる。一部の実施形態において、第２の光７１１－２ａは、第１の光７１１－１ａと同じ種類の光であるが、他の実施形態において何らかの点で異なり得る。
【0093】
第２の光源は、物体７２０ａの３Ｄイメージングのための更なる光三角測量の一部として第２の光７１１－２ａで物体７２０ａを照明していてよい。すなわち、３Ｄイメージングのための２つの異なる光三角測量が、１つの同じカメラおよびイメージセンサを使用して、光平面につき１つ、並列に行われてよい。物体のスキャンによる３Ｄイメージング全体が、それによってより高速に行われてよい。例えば、物体７２０ａは、それによって単一のカメラおよびイメージセンサでより高速にスキャンでき、同時に２つの別々の物体をスキャンすることさえ可能であることができる。第１および第２の光７１１－１ａ、７１１－２ａによってそれぞれ提供される２つの光平面によって、物体７２０ａの同じ一部分が時間的に離れて二度スキャンされれば、２つの機会からのスキャンデータを、測定を改善するために使用できる。例えば、本明細書における実施形態のため、物体７２０ａの、スキャン方向に側方の動き、すなわち２つの光平面によるスキャン間に発生し得る側方の動きなどの、望ましくない動きを検出することが可能になることによって測定を改善できる。
【0094】
有利な使用法は、そのためスキャンされている物体の望ましくない動き、例えば同じ物体の画像間の光平面内の物体動きの検出のためでよい。同じ表面位置が時間的に離れて２つの光平面によってスキャンされ、画像が比較されてよい。それらが異なる、または何らかの所定の基準に従ってあまりに異なる場合、これは、画像間に物体の望まれない動きがあったことを意味する。動きは次いで補正でき、またはいずれにせよ、そのような動きが発生したことについて知っていることは有益である。この種の望まれない動きは、特定の問題でありかつ／または一部の応用範囲において回避するのが困難であることがある。例えば、丸太および類似物などの、大きく、重くかつ／または不規則な物体がスキャンされることになる場合である。丸太が画像間で、傾くまたは回転するなど、側方に動いている場合、そのような動きが発生したかどうかを知ることができることは単一の光平面だけでは可能でなく、丸太は、それによって３Ｄイメージングによれば、そうではないにもかかわらず、曲がって見え得る。従来では、単一の光平面および焦平面により、３Ｄ画像が形成される場合、光三角測量画像が取得されたスキャン中に丸太が側方に動いただけで、そのためそれは、そうではないにもかかわらず、誤って曲がっていると見なされ得る。
【0095】
更なる光三角測量のために光を提供する、第２の光源７１０－２ａなどの、追加の光源の場合、そのようなイメージングシステム、例えばイメージングシステム７０５ａが、例えば各光平面に関して別々に、光平面ごとに校正されてよいことに留意されたい。校正中は一度に１つの光平面が使用されてよい。
【0096】
図７Ｂは、本明細書における一部の実施形態に係るイメージングシステムの簡略化された第３の例としての上記イメージングシステム７０５ｂを概略的に例示する。それは、上記などの、本明細書における実施形態に係るいずれかのイメージセンサでよいまたはそれに相当するイメージセンサ７３１ｂを持つカメラ７３０ｂを備え、カメラ７３０ａで２つの焦平面、第１の焦平面７５１－１ｂおよび第２の焦平面７５１－２ｂを達成する。
【0097】
図３Ｃのイメージングシステム３０５と類似して、物体７２０ｂの３Ｄイメージングのための光三角測量の一部として、第１の光７１１－１ｂ、典型的にはレーザ光で物体７２０ｂを照明するための第１の光源７１０－１ｂがある。第１の光７１１－１ｂは、光平面の形態で提供される。カメラ７３０ｂおよびイメージセンサ７３１ｂは、３Ｄイメージングのための上記光三角測量の一部として物体７２０ｂから、反射された第１の光を感知するために配置される。イメージングシステム７０５ｂは、第１の焦平面７５１－１ｂが、第１の光７１１－１ｂに相当する光平面と同じ場所に位置する、そのため揃えられるようにシャインプルーフの原理に基づいてセットアップおよび構成される。
【0098】
イメージングシステム７０５ｂとイメージングシステム３０５との間の主要な差は、イメージングシステム７０５ｂが、第２の光７１１－２ｂで物体７２０ｂを照明するための更なる、第２の光源７１０－２ｂも備えるということである。第２の光源７１０－２ｂおよび第２の光７１１－２ｂは、これらの実施形態において第１の光源７１０－１ｂおよび第１の光７１１－１ｂとは異なる種類であり、光三角測量自体には関しない。第２の光７１１－２ｂは、図に示されるように拡散光でよい。それは、第２の光源７１０－２ｂがそのため備えて基づき得る１つまたは複数の発光ダイオードＬＥＤによって提供されてよい。拡散光は、例えばレーザスペックルのない反射率を可能にする。拡散光は、通常発生する照明にもより近く、したがって例えば第１の光７１１－１ｂとしてかつ光三角測量のために使用されるレーザ光または類似物より物体７２０ｂについての２Ｄ画像データを取得するために良好でよい。第２の光源７１０－２ｂは、それが少なくとも第２の焦平面を照明するように第２の光７１１－２ｂを向けるように配置される。もちろん、第２の光は、それが第１の焦平面内の第１の光に有害な干渉効果をおよびそれによって光三角測量にマイナス効果を有するように向けられかつ／または提供されるべきでない。これは通常は、光三角測量に使用される、第１の光７１１－１ｂなどの光が典型的には、追加的に拡散するため広範囲にわたって発散する第２の光のために使用される必要があるものより規模がより強いので、問題ではない。何らかの光の遮蔽も、もちろん必要に応じて適用できる。本明細書における実施形態のため、光三角測量のために画像を取得すると同時に、例えば光三角測量を通じて得られる物体７２０ｂについての３Ｄデータに加えてその表面についての情報を抽出するために、物体７２０ｂについての焦点２Ｄ画像データを取得することが可能である。離隔距離、すなわち焦平面７５１－１ｂ、２ｂ間の距離の知識により、得られた２Ｄデータを対応する、すなわち物体７２０ｂ上の同じ位置に関する３Ｄデータと関連付けることが可能である。第２の焦平面７５１－２ｂは、これらの実施形態の一部において、取得された２Ｄデータが同時に、すなわち同じ画像において取得された３Ｄデータに関連すると考えることができるほど、第１の焦平面７５１－１ｂの近くに置くこともできる。
【0099】
図７Ａ～図７Ｂに関する上述などのイメージングシステムに関する実施形態を、ここでより一般的に記載することとする。イメージングシステムは、イメージングシステム３０５、７０５のいずれか１つなど、光三角測量に基づく物体、例えば物体３２０、７２０のいずれかの３Ｄイメージングのためである。イメージングシステムは、本明細書における実施形態に係るカメラ、例えば一般に上記したカメラまたはカメラ３３０、５３０’、７３０のいずれか１つを備える。カメラは、本明細書における実施形態に係るイメージセンサ、例えば一般に上記したイメージセンサまたはイメージセンサ３３１、５３１、５３１’のいずれか１つを備える。
【0100】
イメージングシステムは、第１の光、例えば第１の光３１１、７１１－１のいずれか１つを提供するための、第１の光源３１０、７１０－１のいずれかなどの、第１の光源を更に備えてよい。第１の光は、上記光三角測量の一部として上記物体を照明するための第１の光平面の形態である。イメージセンサを持つカメラは、上記光三角測量の一部として物体から、反射された第１の光を取得するためにイメージングシステムに配置されてよい。イメージングシステムは、本明細書における実施形態に係るイメージセンサによって提供されるなどの、少なくとも２つの焦平面の焦平面３５１－１、７５１－１のいずれかなどの、少なくとも第１の焦平面が上記第１の光平面と同じ場所に位置するように構成されてよい。
【0101】
イメージングシステムは、上記物体または別の物体を照明するための第２の光、例えば第２の光７１１－２を提供するための、第２の光源７１０－２などの、追加の第２の光源を更に備えてよい。イメージセンサを持つカメラは、上記物体または上記別の物体から、反射された第２の光を取得するためにイメージングシステムに配置されてよい。イメージングシステムは、上記少なくとも２つの焦平面の第２の焦平面３５１－２、７５１－２のいずれかなどの、別の、第２の焦平面が、上記第２の光が上記物体または上記別の物体に入射して反射され、その後カメラおよびイメージセンサによって取得されるであろう場所に位置するように更に構成されてよい。一部の実施形態において、上記第２の光は、第２の光平面の形態であり、上記第２の焦平面は、上記第２の光平面と同じ場所に位置する。
【0102】
第１のデバイス、第２のデバイス、第１の表面、第２の表面等など、本明細書で使用されるいかなる列挙用語も、それ自体は非限定的と見なされるべきであり、用語それ自体は特定の階層関係を暗示しないことに留意されたい。反対するいずれの明示的な情報なしでも、列挙による指定は、単に異なる名前を与える手段と見なされるべきである。
【0103】
本明細書で使用される場合、表現「するように構成される」は、処理回路が、ソフトウェアまたはハードウェア構成を用いて、本明細書に記載される動作の１つまたは複数を行うように構成または適合されることを意味し得る。
【0104】
本明細書で使用される場合、用語「数」または「値」は、２進数、実数、虚数または有理数等など、いかなる種類の数字も指し得る。その上、「数」または「値」は、文字または文字列などの、１つまたは複数の記号であり得る。また、「数」または「値」は、ビット列によって表され得る。
【0105】
本明細書で使用される場合、表現「してよい」および「一部の実施形態において」は、典型的には、記載される特徴が、本明細書に開示されるいずれの他の実施形態とも組み合わされ得ることを示すために使用された。
【0106】
図面において、一部の実施形態だけに存在し得る特徴は、典型的には点線または破線を使用して描かれる。
【0107】
語「備える」または「備えている」を使用するとき、それは、非限定的と、すなわち「から少なくとも成る」を意味すると解釈されるものとする。
【0108】
本明細書における実施形態は、上記の実施形態に限定されない。様々な代替、変更および均等物が使用され得る。したがって、上の実施形態は本開示の範囲を制限するとしてされるべきでない。そして、それは添付の特許請求の範囲によって画定される。
【符号の説明】
【0109】
３０５ イメージングシステム
３１０ 第１の光源
３１１ 第１の光
３２０ 物体
３３０ カメラ
３３１ イメージセンサ
３３２ 支持構造
３３３ 画像感知領域
３３４－１ 第１の光学板部分
３３４－２ 第２の光学板部分
３３５ 画像感知部
３３６ 透明保護層
３３６’ 第１の透明層
３３７ 光学板
３３８ 別個の光学板層
３３８’ 第２の透明層
３３９－１ 厚さｔ１
３３９－２ 厚さｔ２
３４０ レンズ
３４０’ レンズ
３４１ 透明付着媒体
３５１－１ 第１の焦平面
３５１－１’ 第１の焦平面
３５１－２ 第２の焦平面
３５１－２’ 第２の焦平面
３５３ 入射光線
３５３ａ 第１の光線経路
３５３ｂ 第２の光線経路
４２０ 物体
４３０ カメラ
４５１－１ 焦平面
４５１－２ 焦平面
４６０ 画像
４６１ ぼやけた領域
５３１ イメージセンサ
５３２ 支持構造
５３３ 画像感知領域
５３４－１ 第１の光学板部分
５３４－２ 第２の光学板部分
５３５ 画像感知部
５３６ 透明保護層
５３７ 光学板
５３８ 別個の光学板層
５３９－１ 厚さｔ１
５３９－２ 厚さｔ２
５４３ 保持具
５４４ 空間
５３０’ カメラ
５３１’ イメージセンサ
５３２’ 支持構造
５３３’ 画像感知領域
５３５’ 画像感知部
５３６’ 透明保護層
５３８’ 別個の光学板層
５４０’ レンズ
５４４’ 空間
５４５’ カメラハウジング部
５４６’ カメラレンズ部
６３３ａ 画像感知領域
６３３ｂ 画像感知領域
６３３ｃ 画像感知領域
６３３ｄ 画像感知領域
６３４－１ａ 第１の光学板部分
６３４－１ｂ 第１の光学板部分
６３４－１ｃ 第１の光学板部分
６３４－１ｄ 第１の光学板部分
６３４－２ａ 第２の光学板部分
６３４－２ｂ 第２の光学板部分
６３４－２ｃ 第２の光学板部分
６３４－２ｄ 第２の光学板部分
６３５ａ 画像感知部
６３５ｂ 画像感知部
６３５ｃ 画像感知部
６３５ｄ 画像感知部
６３６ａ 透明層
６３６ｃ 透明層
６３８ａ 透明層
６３８ｂ 透明な単一層
６３８ｃ 透明層
６３８ｄ 透明な単一層
６３８ｄ’ 一部分
７０５ａ イメージングシステム
７０５ｂ イメージングシステム
７１０－１ａ 第１の光源
７１０－１ｂ 第１の光源
７１０－２ａ 第２の光源
７１０－２ｂ 第２の光源
７１１－１ａ 第１の光
７１１－１ｂ 第１の光
７１１－２ａ 第２の光
７１１－２ｂ 第２の光
７２０ａ 物体
７２０ｂ 物体
７３０ａ カメラ
７３０ｂ カメラ
７３１ａ イメージセンサ
７３１ｂ イメージセンサ
７５１－１ａ 第１の焦平面
７５１－１ｂ 第１の焦平面
７５１－２ａ 第２の焦平面
７５１－２ｂ 第２の焦平面
３１０ 第１の光源
３１１ 第１の光
３２０ 物体
３３０ カメラ
３３１ イメージセンサ
３３２ 支持構造
３３３ 画像感知領域
３３４－１ 第１の光学板部分
３３４－２ 第２の光学板部分
３３５ 画像感知部
３３６ 透明保護層
３３６’ 第１の透明層
３３７ 光学板
３３８ 別個の光学板層
３３８’ 第２の透明層
３３９－１ 厚さｔ１
３３９－２ 厚さｔ２
３４０ レンズ
３４０’ レンズ
３４１ 透明付着媒体
３５１－１ 第１の焦平面
３５１－１’ 第１の焦平面
３５１－２ 第２の焦平面
３５１－２’ 第２の焦平面
３５３ 入射光線
３５３ａ 第１の光線経路
３５３ｂ 第２の光線経路
４２０ 物体
４３０ カメラ
４５１－１ 焦平面
４５１－２ 焦平面
４６０ 画像
４６１ ぼやけた領域
５３１ イメージセンサ
５３２ 支持構造
５３３ 画像感知領域
５３４－１ 第１の光学板部分
５３４－２ 第２の光学板部分
５３５ 画像感知部
５３６ 透明保護層
５３７ 光学板
５３８ 別個の光学板層
５３９－１ 厚さｔ１
５３９－２ 厚さｔ２
５４３ 保持具
５４４ 空間
５３０’ カメラ
５３１’ イメージセンサ
５３２’ 支持構造
５３３’ 画像感知領域
５３５’ 画像感知部
５３６’ 透明保護層
５３８’ 別個の光学板層
５４０’ レンズ
５４４’ 空間
５４５’ カメラハウジング部
５４６’ カメラレンズ部
６３３ａ 画像感知領域
６３３ｂ 画像感知領域
６３３ｃ 画像感知領域
６３３ｄ 画像感知領域
６３４－１ａ 第１の光学板部分
６３４－１ｂ 第１の光学板部分
６３４－１ｃ 第１の光学板部分
６３４－１ｄ 第１の光学板部分
６３４－２ａ 第２の光学板部分
６３４－２ｂ 第２の光学板部分
６３４－２ｃ 第２の光学板部分
６３４－２ｄ 第２の光学板部分
６３５ａ 画像感知部
６３５ｂ 画像感知部
６３５ｃ 画像感知部
６３５ｄ 画像感知部
６３６ａ 透明層
６３６ｃ 透明層
６３８ａ 透明層
６３８ｂ 透明な単一層
６３８ｃ 透明層
６３８ｄ 透明な単一層
６３８ｄ’ 一部分
７０５ａ イメージングシステム
７０５ｂ イメージングシステム
７１０－１ａ 第１の光源
７１０－１ｂ 第１の光源
７１０－２ａ 第２の光源
７１０－２ｂ 第２の光源
７１１－１ａ 第１の光
７１１－１ｂ 第１の光
７１１－２ａ 第２の光
７１１－２ｂ 第２の光
７２０ａ 物体
７２０ｂ 物体
７３０ａ カメラ
７３０ｂ カメラ
７３１ａ イメージセンサ
７３１ｂ イメージセンサ
７５１－１ａ 第１の焦平面
７５１－１ｂ 第１の焦平面
７５１－２ａ 第２の焦平面
７５１－２ｂ 第２の焦平面
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【外国語明細書】