【手続補正書】
【提出日】令和2年6月12日(2020.6.12)
【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】
光学システムであって、
焦点面を有し、当該光学システムの外側のフィールドから入射光を収集し、当該収集した入射光を前記フィールドとは反対側の前記焦点面に向けて投影するように構成されたバルク受信光学要素と、
第１ピクセル行と、前記第１ピクセル行から水平方向にオフセットされた第２ピクセル行と、を少なくとも含むピクセルアレイと、
前記バルク受信光学要素と前記ピクセルアレイとの間に配置された入力チャネルの組と、
を備え、
前記第１ピクセル行及び前記第２ピクセル行の各ピクセルは、その各々のピクセル行の隣接ピクセルからピクセルピッチだけオフセットされており、
前記第２ピクセル行は、前記第１ピクセル行から垂直方向に垂直ピッチだけオフセットされており、前記第１ピクセル行及び前記第２ピクセル行からの複数のピクセルが、列毎に１つのピクセルを有する単一の垂直のピクセル行上に投影し、
前記入力チャネルの組は、第１の複数の入力チャネルと第２の複数の入力チャネルとを少なくとも含んでおり、
前記第１の複数の入力チャネルの各々は、前記バルク受信光学要素から受信された入射光を前記第１ピクセル行の対応するピクセルへと通信するように構成されており、
前記第２の複数の入力チャネルの各々は、前記バルク受信光学要素から受信された入射光を前記第２ピクセル行の対応するピクセルへと通信するように構成されている
ことを特徴とする光学システム。
【請求項２】
前記バルク受信光学要素は、第１焦点距離を有し、前記第１焦点距離だけ前記焦点面からオフセットされており、
前記入力チャネルの組は、
前記焦点面と実質的に一致するように配置され、少なくとも第１の複数のアパーチャと第２の複数のアパーチャを有するアパーチャ層と、
少なくとも第１の複数のレンズと第２の複数のレンズとを有するレンズ層と、
前記複数のレンズを覆う光学フィルタ層であって、当該光学フィルタへの入射光を狭い帯域で９０度の角度で通過させ当該狭い帯域の外側の光は拒絶する光学フィルタ層と、
を有しており、
前記第１の複数の入力チャネルの各入力チャネルは、前記第１の複数のアパーチャのうちの１つと、前記第１の複数のレンズのうちの１つと、前記光学フィルタ層からの光学フィルタと、を有しており、
前記第２の複数の入力チャネルの各入力チャネルは、前記第２の複数のアパーチャのうちの１つと、前記第２の複数のレンズのうちの１つと、前記光学フィルタ層からの光学フィルタと、を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の光学システム。
【請求項３】
前記入力チャネルの組の各入力チャネルは、前記ピクセルアレイの対応する１つのピクセルと同軸であり、その結果、前記入力チャネルの組は、前記ピクセルアレイと実質的に同様の歪曲グリッドアレイ状に位置決めされており、
前記入力チャネルの組の各入力チャネルは、前記レンズの組のうちの１つのレンズと、前記アパーチャの組のうちの１つの対応するアパーチャと、を有しており、当該レンズは当該対応するアパーチャと略整列されている
ことを特徴とする請求項２に記載の光学システム。
【請求項４】
前記垂直ピッチは、前記ピクセルピッチよりも小さい
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学システム。
【請求項５】
前記ピクセルアレイは、ｎ行のピクセル行を含み、
前記ｎ行のピクセル行の各々は、（ピクセルピッチ／ｎ）に等しい垂直ピッチだけ、隣接するピクセル行から垂直方向にオフセットされており、
前記ｎ行のピクセル行からの複数のピクセルが、列毎に１つのピクセルを有する単一の垂直のピクセル行上に投影する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学システム。
【請求項６】
前記複数のピクセルの各ピクセルは、複数の単一フォトンアバランシェダイオード検出器（「ＳＰＡＤ」）を有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学システム。
【請求項７】
バルク送信光学要素と、
前記バルク送信光学要素の焦点面に沿って位置決めされ、複数のレーザを有する照明源と、
を更に備え、
前記複数のレーザの各々は、前記バルク送信光学要素を通して作動波長で当該光学システムの外部のフィールドへ区別できる照明ビームを投影するように構成されており、
各入力チャネルは、前記複数のレーザの作動波長を含む狭い帯域内の入射光を通過させるように構成されたフィルタを含み、
当該光学システムは、単一のサンプリング期間中に、前記ピクセルアレイから光データを収集し、当該光データを距離値に変換するように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学システム。
【請求項８】
前記複数のレーザの照明パターンは、サイズ及び幾何形状において、当該光学システムからのある距離の範囲にわたって、前記入力チャネルの組の視野に、実質的に一致する
ことを特徴とする請求項７に記載の光学システム。
【請求項９】
前記ピクセルアレイ、前記入力チャネルの組、及び、前記バルク受信光学要素を、垂直軸回りに回転させるように構成されたアクチュエータ
を更に備え、
前記ピクセルアレイの各ピクセル及び対応する入力チャネルが、当該回転アクチュエータの単一の回転中に、前記ピクセルアレイの他の各々のピクセルによって移行される固有の円形経路に対して平行で当該円形経路から垂直方向にオフセットされた固有の円形経路を移行する
ことを特徴とする請求項７または８に記載の光学システム。
【請求項１０】
前記入力チャネルの組、及び、前記バルク受信光学要素を、当該システムの３６０度回転軸回りに回転させるように動作可能に結合された回転式電気モータを有する回転式アクチュエータ
を更に備え、
当該システムは、前記ピクセルアレイの１回転毎に、複数の異なる円弧状サンプリング位置の各々において、１つのサンプリング期間を実行するように構成されている
ことを特徴とする請求項７または８に記載の光学システム。
【請求項１１】
前記回転式アクチュエータは、光学式エンコーダを更に含み、
当該システムは、前記光学式エンコーダの出力に基づいて前記回転式電気モータの回転速度を制御するべく前記回転式アクチュエータに結合された回路を更に備えている
ことを特徴とする請求項１０に記載の光学システム。
【請求項１２】
前記複数のピクセルの各ピクセルは、複数の単一フォトンアバランシェダイオード検出器（「ＳＰＡＤ」）を有しており、
前記複数のレーザの各々は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を有する
ことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の光学システム。
【請求項１３】
距離測定を実施するための光学システムであって、
光学画像受信モジュールと、
光学画像送信モジュールと、
回転式アクチュエータと、
を備え、
前記光学画像受信モジュールは、バルク受信光学要素と、複数のアパーチャを含むアパーチャ層と、複数のレンズを含むレンズ層と、複数のピクセルを含むピクセルブロックと、を有しており、
第１ピクセル行及び第２ピクセル行の各ピクセルは、その各々のピクセル行の隣接ピクセルからピクセルピッチだけオフセットされており、
前記第２ピクセル行は、前記第１ピクセル行から垂直方向に垂直ピッチだけオフセットされており、前記第１ピクセル行及び前記第２ピクセル行からの複数のピクセルが、列毎に１つのピクセルを有する単一の垂直のピクセル行上に投影し、
前記アパーチャ層、前記レンズ層及び前記ピクセルボックスは、複数の入力チャネルを形成するように配置されており、
前記複数の入力チャネルの各入力チャネルは、前記複数のアパーチャのうちの１つと、前記複数のレンズのうちの１つと、前記複数のピクセルのうちの１つと、を有しており、
前記バルク受信光学要素からの入射光を前記入力チャネルのピクセルへと通信するように構成されており、
前記光学画像送信モジュールは、バルク送信光学要素と、複数のレーザを有する照明源と、を有しており、
前記複数のレーザの各々は、前記バルク送信光学要素を通して作動波長で区別できる照明ビームを投影するように構成されており、
前記回転式アクチュエータは、前記複数の入力チャネル及び前記バルク受信光学要素を当該システムの３６０度回転軸回りに回転させるように動作可能に結合された回転式電気モータを有している
ことを特徴とする光学システム。
【請求項１４】
前記回転式アクチュエータは、光学式エンコーダを更に含み、
当該システムは、前記光学式エンコーダの出力に基づいて前記回転式電気モータの回転速度を制御するべく前記回転式アクチュエータに結合された回路を更に備えている
ことを特徴とする請求項１３に記載の光学システム。
【請求項１５】
当該光学システムは、前記回転式アクチュエータの各回転中に、複数のサンプリング期間を実施するように構成されており、その際、前記光学画像送信モジュールは、前記照明源を起動して、前記バルク送信光学要素を通して前記入力チャネルの視野に光を投影し、
前記複数のサンプリング期間のうちの各サンプリング期間は、異なる円弧状サンプリング位置で取られ、
当該システムは、動作中、一連の走査サイクルの各々に亘って３次元距離データを収集するように構成されており、当該３次元距離データは、当該システムによって占有される体積の仮想３次元表現に再構成され得る
ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の光学システム。
【請求項１６】
前記バルク受信光学要素と前記ピクセルブロックとの間に光学フィルタ
を更に備えており、
前記光学フィルタは、前記複数のピクセルへの前記複数のレーザの動作波長を含む狭い放射帯域を通過させ当該帯域の外側の放射をブロックするように構成されている
ことを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかに記載の光学システム。
【請求項１７】
前記バルク受信光学要素は、前記フィールドとは反対側の焦点面によって特徴付けられており、
前記アパーチャ層は、前記焦点面と一致する薄い不透明構造を有しており、
前記複数のレンズの各々は、レンズ焦点長さによって特徴付けられたコリメーティングレンズであり、当該レンズ焦点長さだけ前記バルク受信光学要素の前記焦点面からオフセットしており、
前記照明源は、前記バルク送信光学要素の焦点面に沿って配置されており、前記バルク送信光学要素から前記システムの前方のフィールド内へ投影される各照明ビームは、当該システムからの距離で対応する入力チャネルの視野と、実質的に同一のサイズ及び幾何形状である
ことを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれかに記載の光学システム。
【請求項１８】
前記複数のレーザの各々は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を有しており、
前記複数のピクセルの各々は、前記複数のレーザの対応する１つからの光を受信するように構成された、複数の単一フォトンアバランシェダイオード検出器（「ＳＰＡＤ」）を有している
ことを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれかに記載の光学システム。
【請求項１９】
前記バルク受信光学要素は、焦点長さを有しており、
前記ピクセルアレイは、複数のピクセル行を有しており、
各ピクセル行は、外部表面までの距離値を計算するための光データを生成するように構成された複数のピクセルを有しており、
前記アクチュエータは、走査サイクルにわたって、複数の角度サンプリング位置を通るように前記ピクセルアレイ及び前記バルク受信光学要素を走査し、
前記ピクセルアレイの少なくとも２つのピクセル行は、ピクセル行間の水平距離及び前記バルク受信光学要素の前記焦点長さに対応する水平ピッチ角だけオフセットされており、
前記水平ピッチ角と前記角度サンプリング位置間の角度ピッチは、第１角度サンプリング位置の第１ピクセル行と第２角度サンプリング位置の第２ピクセル行とが距離行列の単一の距離行のために垂直方向に整列された視野を有する、というようになっている
ことを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれかに記載の光学システム。
【請求項２０】
走査サイクルからの距離値を距離行列内に記憶するように構成された回路
を更に備え、
前記距離行列は、前記走査サイクルの円弧状のサンプリング位置の数に等しい水平分解能を有するシーンを表しており、
前記回路は、ある走査サイクルのある時の１つの距離値を前記距離行列の各列に代入し、前記距離行列内の１または複数の距離値を補正行列内の１または複数の角度オフセット値で融合することによって照明ビームを反射した表面の位置を計算するように構成されており、
前記距離行列の距離行の距離値の数は、前記ピクセルアレイのピクセルの数に対応し、
前記距離行列の各距離行は、異なるサンプリング期間の異なるピクセル行に対応する距離値を含んでいる
ことを特徴とする請求項１９に記載の光学システム。