(57)【要約】  本開示は、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処するための、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取った光信号を画像化するための方法に関する。方法は、複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮ光学素子によって平面で受け取った光線を受け取ることを含むことができ、平面は、ＧＲＩＮ光学素子の一部を形成しているか、または光線の伝搬方向に対してＧＲＩＮ光学素子の下流側にある。次に、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に基づいて、光線が平面上の複数の特定の追加位置にトレースされる。プロセッサが使用されて、ＧＲＩＮ光学素子の平面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方に関する情報を決定し得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処するための、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取った光信号を画像化するための方法であって、方法が、
複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮ光学素子によって平面上の特定の位置で受け取った光線を受け取ることと、
ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に基づいて、受け取った光線を平面上の複数の特定の追加位置にトレースすることと、
プロセッサを使用して、平面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方に関する情報を決定することと
を含み、
平面が、ＧＲＩＮ光学素子の一部を形成しているか、または光線の伝搬方向に対してＧＲＩＮ光学素子の下流側にある、方法。
【請求項２】
平面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方に関する情報を使用して、角度および強度のうちの少なくとも１つに対する補正を生成して、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の変化に対処することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の光検出器素子を使用することが、複数の小型レンズを使用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
複数の小型レンズを使用することが、十分な数の、平面のエリア全体を覆うように配置された複数の小型レンズを使用することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
複数の小型レンズを使用することが、複数の小型レンズの各々を使用して、複数の関連するピクセルから信号を受け取ることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
プロセッサを使用して、受け取った光線の強度および角度の両方に関する情報を決定することが、プロセッサを使用して、情報を使用して線形システム行列の対角化を計算するためのアルゴリズムを走らせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
受け取った光線をＧＲＩＮレンズの焦点面上の特定の位置にトレースすることが、レイトレーシングソフトウェアを使用して、ＧＲＩＮレンズの入力表面で受け取った光線をＧＲＩＮレンズの焦点面にマッピングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取った光線を受け取ることが、複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮレンズによって受け取った光線を受け取ることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処するための、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取った光信号を画像化するための方法であって、方法が、
複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮ光学素子によってＧＲＩＮ光学素子の平面で受け取った光線を受け取ることと、
レイトレーシングソフトウェアを使用して、受け取った光線を解析し、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に基づいて、受け取った光線をＧＲＩＮ光学素子の平面上の複数の異なる特定の位置にマッピングすることと、
プロセッサを使用して、ＧＲＩＮ光学素子の平面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方の分布を計算することと、
受け取った光線の強度および角度の計算された分布に基づいて、受け取った光線の強度および角度のうちの少なくとも一方を補正して、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処することと
を含む、方法。
【請求項１０】
複数の光検出器素子を使用することが、複数の小型レンズを使用することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
複数の小型レンズを使用することが、十分な数の複数の小型レンズを使用して、ＧＲＩＮ光学素子の平面のエリア全体を覆うことを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
複数の小型レンズを使用することが、関連する複数のピクセルと各々が関連づけられている複数の小型レンズを使用することを含み、各前記小型レンズと関連付けられているピクセルが、ＧＲＩＮ光学素子の焦点面で光線を受け取る、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
複数の小型レンズを使用することが、十分な数の複数の小型レンズを使用して、ＧＲＩＮ光学素子の焦点面のエリア全体を覆うことを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
ＧＲＩＮ光学素子の焦点面のエリア全体を覆うことが、ＧＲＩＮレンズのエリア全体を覆うことを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処するための、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取った光信号を画像化するための方法であって、方法が、
小型レンズの形態の複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮ光学素子の焦点面上の複数の位置で、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取った光線を受け取ることと、
ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に基づいて、受け取った光線をＧＲＩＮ光学素子の焦点面上の複数の異なる特定の位置にマッピングすることと、
プロセッサを使用して、ＧＲＩＮ光学素子の焦点面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方の分布を計算することと、
受け取った光線の強度および角度の計算された分布に基づいて、受け取った光線の強度および角度の両方を補正して、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処することと
を含む、方法。
【請求項１６】
受け取った光線をマッピングすることが、レイトレーシングソフトウェアを使用して、光線をマッピングすることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
小型レンズの形態の複数の光検出器素子を使用することが、十分な数の複数の小型レンズを使用して、ＧＲＩＮ光学素子の焦点面全体を画像化することを含み、ＧＲＩＮ光学素子がＧＲＩＮレンズを形成する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
各前記小型レンズが複数のピクセルと関連付けられ、ピクセルが光線を受け取る、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１７年１２月２１日に出願した米国特許出願第１５／８５０，４０１号のＰＣＴ国際出願である。上記出願の開示全体は、引用により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
米国政府は、ローレンスリバモア国立研究所の運営のための米国エネルギー省とローレンスリバモア・ナショナルセキュリティ、ＬＬＣとの間の契約第ＤＥ−ＡＣ５２−０７ＮＡ２７３４４号により、本発明における権利を有する。
【０００３】
本開示は屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学素子に関し、より詳細には、素子の後の何らかの光学的平面（レンズの焦点面など）における、受け取った光信号の幾何光学変換に基づいて、屈折率分布型素子（レンズなど）の性能を強化するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
この節における供述は、単に本開示に関する背景情報を提供したものにすぎず、従来技術を構成し得ない。
【０００５】
光学レンズに基づくシステムは、多くの商用用途、例えば画像化システムおよび有向照明システムのためのバックボーンである。これらのシステムの中心部にはレンズ効果を示す光学系が存在している。しかしながら光学レンズ効果を示すシステムの光学性能は、製造能力によって制限されている。例えば広角度カメラを必要とする天文学上の用途のため（仮想現実感用途などのため）の空の半球を一度に画像化する能力、あるいはＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ：光検出および測距用途）のための平らな放出体から半球または半球上の選択されたエリアへ光を投影する能力は、魚眼レンズを製造するためのレンズ効果を示すようにする設計および製造方法によって制限されている。
【０００６】
ルネブルグ球レンズの下部半球上に半球を投影する魚眼レンズに対して、最近、空の半球を平面（例えば検出器が配置され得る）上に投影するために、変換光学を使用してレンズが補正され得ることが示された。しかしながらこのようなデバイスには、構造体積全体にわたる屈折率の変化が大きい屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学が必要である。ＧＲＩＮ光学のための今日の製造プロセスは、とりわけ短波長範囲（すなわち近赤外、可視、紫外）における屈折率差および空間解像度の点で制限されているため、これは問題である。したがってＧＲＩＮ光学を製造するための現在の技術実施態様の性能は、重要な用途におけるこのような光学の使用を妨げている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様では、本開示は、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処するための、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学素子によって受け取った光信号を画像化するための方法に関している。方法は、複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮ光学素子によって平面上の特定の位置で受け取った光線を受け取ることを含むことができ、平面は、ＧＲＩＮ光学素子の一部を形成しているか、または光線の伝搬方向に対してＧＲＩＮ光学素子の下流側にある。方法は、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に基づいて、受け取った光線を平面上の複数の特定の追加位置にトレースすることをさらに含むことができる。プロセッサが使用されて、平面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方に関する情報を決定するし得る。
【０００８】
別の態様では、本開示は、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処するための、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取った光信号を画像化するための方法に関している。方法は、複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮ光学素子によってＧＲＩＮ光学素子の平面で受け取った光線を受け取ることを含むことができる。方法は、レイトレーシングソフトウェアを使用して、受け取った光線を解析し、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に基づいて、受け取った光線をＧＲＩＮ光学素子の平面上の複数の異なる特定の位置にマッピングすることをさらに含むことができる。方法は、プロセッサを使用して、ＧＲＩＮ光学素子の平面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方の分布を計算することをさらに含むことができる。方法は、受け取った光線の強度および角度の計算された分布に基づいて、受け取った光線の強度および角度のうちの少なくとも一方を補正して、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処することをさらに含むことができる。
【０００９】
さらに別の態様では、本開示は、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処するための、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取った光信号を画像化するための方法に関している。方法は、小型レンズの形態の複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮ光学素子によってＧＲＩＮ光学素子の焦点面上の複数の位置で受け取った光線を受け取ることを含むことができる。方法は、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に基づいて、受け取った光線をＧＲＩＮ光学素子の焦点面上の複数の異なる特定の位置にマッピングすることをさらに含むことができる。方法は、プロセッサを使用して、ＧＲＩＮ光学素子の焦点面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方の分布を計算することをさらに含むことができる。さらに、方法は、受け取った光線の強度および角度の計算された分布に基づいて、受け取った光線の強度および角度の両方を補正して、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処することを含むことができる。
【００１０】
適用性の他の領域は、本明細書において提供される説明から明らかになるであろう。説明および特定の例は、単なる例証を目的としたものにすぎないことが意図されており、本開示の範囲を限定することは意図されていないことを理解されたい。
【００１１】
本明細書において説明される図面は、単に例証を目的としたものにすぎず、本開示の範囲を限定することは全く意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１ａ】よく知られているレイトレーシングソフトウェアが、レンズとして機能するように設計されるＧＲＩＮ光学素子を通って、光線が移動する際に、その光線が湾曲する様子を示すことができる様子を示す図であって、屈折率分布が知られており；夜空の２つの異なる点光源によって放射される光線に異なる参照番号が割り当てられ；また、レンズとして機能するＧＲＩＮ光学素子が、そのもう一方の端部の異なる位置に異なる光線の焦点を合わせ、したがってそのもう一方の端部が焦点面として機能する、図である。
【図１ｂ】空の異なる光源から放射し、平らなスラブ（例えば平面レンズ）の入力表面を通過する複数の光線の経路が、平らなスラブの出力表面上の特定の位置にトレースされることができる様子を示す図であって、スラブが知られているＧＲＩＮ分布を有し、よく知られているレイトレーシングソフトウェアを使用することにより；理想的に実現された分布した屈折率の分布の場合、所与の方向（すなわち夜空の所与の点光源）から到達するすべての光線が、焦点面（すなわち平面レンズの出力）の同じ位置に一意にマッピングされ、これは、図１ｂでは出力位置−角度（ｒ０−ｑ０）平面上に、ｒ０平面に対して直角の直線として表されている、図である。
【図１ｃ】現実の世界では、現在製造されている魚眼レンズには、光線が出力表面に到達する際に、魚眼レンズの入力表面上の異なる点に入射する光線の重なりがあることになる（すなわち完璧に製造された魚眼レンズの場合のように出力表面上の同じ点に完全に光線の焦点があわされない）様子をより正確に示す図である。
【図２】不完全な屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズの性能を最適化するための、本開示による検出器システムの一実施形態の高レベルのブロック図である。
【図３】ＧＲＩＮレンズの焦点面上の、受け取った光線の空間分布および強度分布の両方を決定する際に、図２のシステムによって実施される主要な動作を示す高レベルのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明は、その性質において単なる例示的なものにすぎず、本開示、用途または使用を限定することは意図されていない。すべての図面を通して、対応する参照数表示は、同様の部品および特徴または対応する部品および特徴を示していることを理解されたい。
【００１４】
本開示は、例えば素子の焦点面上における、その素子の何らかの指定された点における光信号の幾何光学変換に基づいて、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学素子の性能を強化する方法およびシステムを含む。広義のレベルにおいては、一例では、本開示は、光学素子の焦点面（すなわち出力表面）（例えばレンズの焦点面）における光の強度および角度の空間的な測定／動作を含む。
【００１５】
幾何光学原理は、光学素子上の、または光学素子に対する、何らかの決定された位置における各点の光線ベクトルに依存していることは認識されよう。以下の考察に対しては、光学素子はレンズであり、また、決定された位置はレンズの焦点面であることが仮定されている。したがって幾何光学原理は、焦点面上の各点における光線ベクトル、すなわち焦点面上の位置および方向に依存していると言われ得る。図１ａを参照すると、光線ベクトル１０が示されている。ある位置における光線ベクトル１０および参照番号１２によって表されている空間の屈折率が与えられると、図１ａに示されているように光線軌道１０ａが一意に決定され得る。この動作は、レイトレーシング商用ソフトウェア（例えばＣａｌｉｆｏｒｎｉａ州Ｍｏｕｎｔａｉｎ  Ｖｉｅｗ在所のＳｙｎｏｐｓｙｓから入手することができるＣｏｄｅ  Ｖ光学設計ソフトウェア、またはＺｅｍａｘ合同会社から入手することができる光学設計ソフトウェア）を使用して、あるいは手書きコードによって容易に達成され得る。
【００１６】
図１ｂを参照すると、光学レンズとして機能する平らなスラブ１４中の仮定されたＧＲＩＮ分布が与えられると、レイトレーシングソフトウェアは、空間の同じ点から放射する、平らなスラブ１４の入力表面１４ａに入射する各入力光（すなわち光）線１６ａ−１６ｅを、平らなスラブ１４の出力表面１４ｂの対応する光線ベクトル１８ａ−１８ｅにマッピングする。同様に、空間の異なる点から放射する各光（すなわち光）線１７ａ−１７ｅは、異なる光線ベクトル１９ａ−１９ｅにマッピングされる。平らなスラブ１４を例えば理想的な魚眼レンズとして機能させるためには、所与の角度におけるすべての入力光線１８ａ−１８ｅを出力表面１４ｂの他の入力角とは全く異なる１つの位置２０にマッピングしなければならず、また、この例では光線１６ａ−１６ｅおよび１７ａ−１７ｅは空間の異なる点から出ているため、すべての入力光線１９ａ−１９ｂを位置２０とは異なる１つの位置２１に同様にマッピングしなければならないことになる。しかしながら入力表面１４ａ’および出力表面１４ｂ’を有する、図１ｃに示されている非理想的な魚眼レンズ１４’の場合、光線１６ａ−１８ｅに対するこれらの入射角の間には、出力表面１４ｂ’上に「重なり」があることになる。言い換えると、非理想的な魚眼レンズ１４’の入力表面１４ａ’に入射する光線１６ａ−１６ｅは、レンズの焦点面（すなわち出力表面）上の厳密に同じスポットに焦点を合わされず、むしろ光線１８ａ−１８ｅによって示されている領域２２内の異なるスポットに焦点を合わされることになる。領域２２はこの重なりを示している。
【００１７】
次に、図２に示されている検出器システム１００を参照して、本開示のシステムおよび方法が説明される。システム１００によれば、ＧＲＩＮレンズ１４の出力表面１４ｂに到達する光線の強度および角度の両方を検出することができ、この例における出力表面１４ｂは焦点面である。この例では、システム１００は複数の光検出器素子を利用することができ、光検出器素子は、この例では、入来する光線１６および１７の存在を検出するための所定のグループのピクセル１０４をそれぞれ覆う小型レンズ１０２であってもよい。典型的には、ピクセル１０４が使用される数に応じて、数百個、数千個またはそれ以上の小型レンズ１０２がシステム１００に組み込まれ得る。小型レンズ１０２の数は十分であり、好ましくはＧＲＩＮレンズ１４の出力表面１４ｂ全体（すなわち焦点面全体）を画像化するように配置される。システム１００は、プロセッサ１０６も含むことができ、プロセッサ１０６は、小型レンズ１０２から信号を受け取り、また、メモリ１０８とも通信する。メモリ１０８は、小型レンズ１０２から供給される情報を使用して線形システム行列の対角化を実施するための１つ以上のアルゴリズム１１０を含む不揮発性メモリであってもよい。
【００１８】
図１ｃを参照して説明されているように、不完全なＧＲＩＮレンズ１４の場合、レンズのすべての入力表面１４ａ（すなわち入射）位置上において、光線１６および１７に対する異なる入射角の各々でレンズ１４を励起すると、これは、特有の空間−角度出力分布をもたらすことになる。レンズ１４に入射する光線１６および１７の入射角の得られた分布と、入射角毎の特有のパターンとの間の相関を実施することが、レンズ１４を励起した光線の励起角毎に最大値を得ることを可能にする。複数の励起角（空の半球上の複数の対象の結果）をもたらす受け取った光線の場合、システム１００は線形システムであるため、励起角を整合させる対応する分布に複数の相関最大位置があることになる。言い換えると、図２に示されている例の場合、２つの全く異なる入射角でレンズ１４に入射する光線（すなわち異なる角度でレンズに入射する、示されている光線１６および１７）があるため、これは、レンズの出力表面１４ｂの上に２つの相関最大空間位置をもたらすことになる：１つは光線１６に対するものであり、もう１つは光線１７に対するものである。この動作は、線形システム行列の対角化として数学的に記述されることが可能であり、また、メモリ１０８に記憶されている、線形システム行列１１０の対角化のためのアルゴリズムは、この対角化を実施するためにプロセッサ１０６によって使用される。レンズ１４は、完璧な魚眼レンズに近くなると思われるため、異なる入力角の場合の重なりはより小さく、したがってより大きい夜空角度にわたって、より良好な分離解像度が得られるものと思われる。次に、異なる入力角の重なりを最小化する（すなわち図１ｃにおける分布のｒ０幅を最小化する）ためにＧＲＩＮレンズ屈折率分布およびアルゴリズムが最適化される。システム１００によるＧＲＩＮレンズ分布および変換アルゴリズムの最適化は、光学および要求される仕様の製造制約の下では、レンズの構築において許容される追加の自由度に起因して、レンズ１４の改善された性能をもたらすことが期待される。ここでは、ＧＲＩＮ光学レンズを形成する（焦点面における空間−角度情報を使用して）ＧＲＩＮ光学素子に対して立証されているこの原理は、素子（例えば分光回析格子）の後（すなわち光線１６および１７の方向に対して下流側）の平面における空間−角度情報を使用して、製造限界によって制約された他のＧＲＩＮ光学素子の性能を改善するために実現され得る。
【００１９】
上で言及したように、検出器システム１００は、レンズの出力表面１４ｂ上の極めて多くの位置、より好ましくはレンズ１４の出力表面（すなわち焦点面）上のすべての位置でレンズ１４によって受け取った光線の角度分布（角度および強度の両方を含む）を記録することができる。特定の小型レンズ１０２位置に到達する光線のグループは、到達する方向（すなわち各々のピクセルによって画像化される各々の光線の到達角）に応じて、その特定の小型レンズと結合した異なるピクセルによって分離される。したがって特定の焦点面位置（すなわち出力表面１４ｂ上の特定の位置）における強度は、その特定の小型レンズ１０２に到達するすべての光線の合計であり、また、角度分布は、この小型レンズに対するサブ−ピクセル位置によって決定される。小型レンズ１０２の焦点距離と、小型レンズ中心からの空間偏差との間の比率は、所与の小型レンズ１０２で受け取った入来する光線の角度を与える。
【００２０】
図３を参照すると、本開示の方法を実施することによって実施される主要な動作を示す高レベルのフローチャート２００が示されている。動作２０２で、小型レンズ１０２が使用されて、ＧＲＩＮレンズ１４によって画像化される光線１６および１７を受け取る。動作２０４で、適切なレイトレーシングソフトウェアが使用されて、入来する光線１６６および１７をＧＩＮレンズ１４の出力表面１４ｂ（すなわち焦点面）上の特定の位置にマッピングし得る。動作２０６で、プロセッサ１０６がアルゴリズム１０８を適用して線形システム行列の対角化を計算して、検出された空間−角度分布を検出器上にもたらした光源（すなわち夜空の点光源）を予測する。動作２０８で、ＧＲＩＮ光学素子屈折率分布および対角化を決定するための動作がここで完了し、このような動作が完結され得る。次に、異なる屈折率分布を有するＧＲＩＮ光学素子に対する、「開始」から動作２０６まで説明されたプロセス（出力である）に基づいて、動作２１０によって示されている、屈折率分布を変え、また、独特な光源の出力分布間の分離の最大化を探求する最適化ステップが実行され得る。
【００２１】
また、本明細書において開示されている方法は、他の画像化システムにも同じく適用され、また、照明システムにも同じく適用される。照明システムの場合、システム１００は、所望の空間／強度プロファイルを有する光信号を生成するために、焦点面発光体プロファイルを決定し、ＧＲＩＮ光学からの要求事項と、源光信号の位置および角度分布とを結合するように修正され得る。また、投影される光信号の角度の空間制御は、例えば微小ＭＥＭＳシステムを使用して同じく達成され得る。ＧＲＩＮレンズの製造限界機能を最適化するための同様の手法は、特殊な照射パターンに適合させるために、追加の自由度（例えば放出体の位置、輝度およびＧＲＩＮレンズ屈折率）を使用することができる。
【００２２】
様々な実施形態について説明されたが、当業者は、本開示から逸脱することなく加えられ得る修正または変更を認識するであろう。例は様々な実施形態を例証したものであり、本開示を限定することは意図されていない。したがって説明および特許請求の範囲は、関連する従来技術の観点で必要な限定のみを使用して寛大に解釈されるものとする。
【００２３】
例示的実施形態は、本開示が完璧なものにあるよう、また、本開示の範囲を当業者に完全に伝えることになるように提供されている。本開示の実施形態についての完全な理解を提供するために、特定の構成要素、デバイスおよび方法の例などの多くの特定の詳細が示されている。特定の詳細は使用される必要がないこと、例示的実施形態は、多くの異なる形態で具現化され得ること、また、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことは当業者には明らかであろう。いくつかの例示的実施形態では、よく知られているプロセス、よく知られているデバイス構造、およびよく知られている技術については、詳細に説明されていない。
【００２４】
本明細書において使用されている専門用語は、特定の例示的実施形態を説明するためのものにすぎず、限定することは意図されていない。本明細書において使用されているように、単数形「一つの」「その」の表現には、単数形であることを文脈が明確に示していない限り、複数形も含むことが意図され得る。「備える」、「備えている」、「含む」および「有する」という用語は包含的であり、したがって言及されている特徴、整数、ステップ、動作、要素および／または構成要素の存在を明記しているが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素および／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではない。本明細書において説明されている方法ステップ、プロセスおよび動作は、実施の順序として特に識別されていない限り、考察されている、あるいは示されている特定の順序でそれらを実施することが必ず必要であるものとして解釈されるべきではない。また、追加ステップまたは代替ステップが使用され得ることを同じく理解されたい。
【００２５】
要素または層が、別の要素または層「の上に」ある、「に係合」されている、「に接続」されている、または「に結合」されている、として参照されているとき、それは、他の要素または層の上に、直接あり、直接係合され、直接接続され、あるいは直接結合されていても、あるいは介在する要素または層が存在していてもよい。一方、要素が、別の要素または層「の直接上に」ある、「に直接係合」されている、「に直接接続」されている、または「に直接結合」されている、として参照されている場合、介在する要素または層がなくてもよい。要素同士の間の関係を記述するために使用される他の語も、同様の方法で解釈されるべきである（例えば「直接的に間」に対する「間」、「直接的に隣接する」に対する「隣接する」、等々）。本明細書において使用されているように、「および／または」という用語は、挙げられている関連する項目のうちの任意の１つ以上、およびそれらのあらゆる組合せを含む。
【００２６】
第１の、第２の、第３の、等々という用語は、本明細書においては様々な要素、構成要素、領域、層および／またはセクションを記述するために使用されてもよいが、これらの要素、構成要素、領域、層および／またはセクションは、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、層またはセクションを別の領域、層またはセクションから区別するためにのみ使用され得る。「第１の」、「第２の」などの用語および他の数値用語は、本明細書において使用される場合、文脈によって明確に示されていない限り、シーケンスまたは順序を意味していない。したがって以下で考察されている第１の要素、構成要素、領域、層またはセクションは、例示的実施形態の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層またはセクションと呼ぶことも可能である。
【００２７】
「内部」、「外部」、「真下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」、等々などの空間的相対用語は、本明細書においては、図に示されている別の要素または特徴に対する１つの要素または特徴の関係を記述するための説明を容易にするために使用され得る。空間的相対用語には、図に示されている配向に加えて、使用中または動作中におけるデバイスの異なる配向を包含することが意図されてもよい。例えば図におけるデバイスが上下逆さまにされると、他の要素または特徴の「下方」または「真下」として記述されている要素は、今度は他の要素または特徴の「上方」に配向されることになる。したがって「下方」という例示的用語は、上方および下方の両方の配向を包含することができる。デバイスは、別の方法で配向されてもよく（９０度回転されても、あるいは他の配向で配向されてもよい）、また、本明細書において使用されている空間的相対記述子は、それに応じて解釈される。
【図１ａ】
2021507321.tif 000003
【図１ｂ】
2021507321.tif 000004
【図１ｃ】
2021507321.tif 000005
【図２】
2021507321.tif 000006
【図３】
2021507321.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月20日(2020.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処するための、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取った光信号を画像化するための方法であって、方法が、
複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮ光学素子によって平面上の特定の位置で受け取った光線を受け取ることと、
ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に基づいて、受け取った光線を平面上の複数の特定の追加位置にトレースすることと、
プロセッサを使用して、平面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方に関する情報を決定することと
を含み、
平面が、ＧＲＩＮ光学素子の一部を形成しているか、または光線の伝搬方向に対してＧＲＩＮ光学素子の下流側にある、方法。
【請求項２】
平面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方に関する情報を使用して、角度および強度のうちの少なくとも１つに対する補正を生成して、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の変化に対処することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の光検出器素子を使用することが、複数の小型レンズを使用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
複数の小型レンズを使用することが、十分な数の、平面のエリア全体を覆うように配置された複数の小型レンズを使用することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
複数の小型レンズを使用することが、複数の小型レンズの各々を使用して、複数の関連するピクセルから信号を受け取ることを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
プロセッサを使用して、受け取った光線の強度および角度の両方に関する情報を決定することが、プロセッサを使用して、情報を使用して線形システム行列の対角化を計算するためのアルゴリズムを走らせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
受け取った光線をＧＲＩＮレンズの焦点面上の特定の位置にトレースすることが、レイトレーシングソフトウェアを使用して、ＧＲＩＮレンズの入力表面で受け取った光線をＧＲＩＮレンズの焦点面にマッピングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取った光線を受け取ることが、複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮレンズによって受け取った光線を受け取ることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処するための、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取った光信号を画像化するための方法であって、方法が、
複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮ光学素子によってＧＲＩＮ光学素子の平面で受け取った光線を受け取ることと、
レイトレーシングソフトウェアを使用して、受け取った光線を解析し、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に基づいて、受け取った光線をＧＲＩＮ光学素子の平面上の複数の異なる特定の位置にマッピングすることと、
プロセッサを使用して、ＧＲＩＮ光学素子の平面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方の分布を計算することと、
受け取った光線の強度および角度の計算された分布に基づいて、受け取った光線の強度および角度のうちの少なくとも一方を補正して、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処することと
を含む、方法。
【請求項１０】
複数の光検出器素子を使用することが、複数の小型レンズを使用することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
複数の小型レンズを使用することが、十分な数の複数の小型レンズを使用して、ＧＲＩＮ光学素子の平面のエリア全体を覆うことを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
複数の小型レンズを使用することが、関連する複数のピクセルと各々が関連づけられている複数の小型レンズを使用することを含み、各前記小型レンズと関連付けられているピクセルが、ＧＲＩＮ光学素子の焦点面で光線を受け取る、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
複数の小型レンズを使用することが、十分な数の複数の小型レンズを使用して、ＧＲＩＮ光学素子の焦点面のエリア全体を覆うことを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
ＧＲＩＮ光学素子の焦点面のエリア全体を覆うことが、ＧＲＩＮレンズのエリア全体を覆うことを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処するための、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取った光信号を画像化するための方法であって、方法が、
小型レンズの形態の複数の光検出器素子を使用して、ＧＲＩＮ光学素子の焦点面上の複数の位置で、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取った光線を受け取ることと、
ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に基づいて、受け取った光線をＧＲＩＮ光学素子の焦点面上の複数の異なる特定の位置にマッピングすることと、
プロセッサを使用して、ＧＲＩＮ光学素子の焦点面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方の分布を計算することと、
受け取った光線の強度および角度の計算された分布に基づいて、受け取った光線の強度および角度の両方を補正して、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処することと
を含む、方法。
【請求項１６】
受け取った光線をマッピングすることが、レイトレーシングソフトウェアを使用して、光線をマッピングすることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
小型レンズの形態の複数の光検出器素子を使用することが、十分な数の複数の小型レンズを使用して、ＧＲＩＮ光学素子の焦点面全体を画像化することを含み、ＧＲＩＮ光学素子がＧＲＩＮレンズを形成する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
各前記小型レンズが複数のピクセルと関連付けられ、ピクセルが光線を受け取る、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に対処するための、ＧＲＩＮ光学素子によって受け取られる光信号を画像化するための検出器システムであって、システムが、
ＧＲＩＮ光学素子によって平面上の特定の位置で受け取った光線を受け取るように構成された複数の光検出器素子と、
光線を受け取り、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の分布における知られている変化に基づいて、光線を平面上の複数の特定の追加位置にマッピングするように構成されたレイトレーシングソフトウェアと、
平面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方に関する情報を決定するように構成された、線形システム行列の対角化のためのアルゴリズムを含むプロセッサと
を備え、
平面が、ＧＲＩＮ光学素子の一部を形成しているか、または光線の伝搬方向に対してＧＲＩＮ光学素子の下流側にある、検出器システム。
【請求項２０】
システムが、平面上の複数の特定の位置の各々における、受け取った光線の強度および角度の両方に関する情報を使用して、角度および強度のうちの少なくとも１つに対する補正を生成して、ＧＲＩＮ光学素子の分布した屈折率の変化に対処するように構成される、請求項１９に記載の検出器システム。
【請求項２１】
複数の光検出器素子が、複数の小型レンズを備える、請求項１９に記載の検出器システム。
【請求項２２】
複数の小型レンズが、十分な数の、平面のエリア全体を覆うように配置された複数の小型レンズを備える、請求項２１に記載の検出器システム。
【請求項２３】
複数の小型レンズの各々が、複数の関連するピクセルから信号を受け取る、請求項２２に記載の検出器システム。
【請求項２４】
複数のピクセルが光線を受け取る、請求項２３に記載の検出器システム。
【請求項２５】
レイトレーシングソフトウェアが、受け取った光線をＧＲＩＮレンズの焦点面上の特定の位置にトレースして、ＧＲＩＮレンズの入力表面で受け取った光線をＧＲＩＮレンズの焦点面にマッピングする、請求項１９に記載の検出器システム。
【国際調査報告】
2021507321.tif 000008
2021507321.tif 000009
2021507321.tif 000010
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