【手続補正書】
【提出日】令和2年10月23日(2020.10.23)
【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】
結像システムであって、前記結像システムは、
１つ以上の第１のオブジェクトに向かって複数のＮＩＲ光パルスを放出するように構成された近赤外線（ＮＩＲ）光源であって、前記複数のＮＩＲ光パルスの各々の一部は、前記１つ以上の第１のオブジェクトから反射される、近赤外線（ＮＩＲ）光源と、
前記１つ以上の第１のオブジェクトから反射された前記複数のＮＩＲ光パルスの各々の一部を受け取り、それを結像面上に集束させることと、１つ以上の第２のオブジェクトから反射された可視光を受け取り、それを前記結像面上に集束させることとを行うように構成された１つ以上のレンズ要素と、
開口絞りと、
前記開口絞りに位置付けられたフィルタであって、前記フィルタは、
第１の長さ寸法を有する中心領域であって、前記中心領域は、１つ以上の波長範囲における、他の波長範囲での透過率値より高い透過率値によって特徴付けられ、前記１つ以上の波長範囲は、ＮＩＲ波長範囲および可視波長範囲を含む、中心領域と、
前記中心領域を包囲する外側領域であって、前記外側領域は、前記第１の長さ寸法より大きい第２の長さ寸法を有し、前記外側領域は、前記ＮＩＲ波長範囲における、前記可視波長範囲での透過率値より高い透過率値よって特徴付けられる、外側領域と
を含む、フィルタと、
前記結像面に位置付けられた画像センサと
を備え、
前記画像センサは、ピクセルの２次元アレイを含み、前記画像センサは、
ビニングされていないピクセルモードにおいて前記１つ以上の第２のオブジェクトの２次元強度画像を検出することであって、前記２次元強度画像は、前記フィルタの前記中心領域のみを透過させられる、前記可視波長範囲における光によって形成される、ことと、
２つ以上の隣接ピクセルの各別個のグループがビニングされたピクセルとしてビニングされている、ビニングされたピクセルモードにおいて、前記１つ以上の第１のオブジェクトの飛行時間３次元画像を検出することであって、前記飛行時間３次元強度画像は、前記フィルタの前記中心領域および前記外側領域の両方を透過させられる、前記ＮＩＲ波長範囲における光によって形成される、ことと
を行うように構成されている、結像システム。
【請求項２】
前記中心領域は、円形の形状を有し、前記外側領域は、環状の形状を有し、前記第１の長さ寸法は、前記中心領域の直径であり、前記第２の長さ寸法は、前記外側領域の外径である、請求項１に記載の結像システム。
【請求項３】
前記第１の長さ寸法と前記第２の長さ寸法との比率は、０．４〜０．６に及ぶ、請求項１に記載の結像システム。
【請求項４】
前記第１の長さ寸法と前記第２の長さ寸法との比率は、０．５である、請求項２に記載の結像システム。
【請求項５】
光学レンズシステムの前記１つ以上のレンズ要素、前記開口絞り、および前記フィルタは、前記第２の長さ寸法に基づく前記ＮＩＲ波長範囲における光のための第１のＦ値と、前記第１の長さ寸法に基づく前記可視波長範囲における光のための第２のＦ値とによって特徴付けられる、請求項１に記載の結像システム。
【請求項６】
前記第１のＦ値は、１．０〜１．４に及び、前記第２のＦ値は、２．０〜２．８に及ぶ、請求項５に記載の結像システム。
【請求項７】
前記ビニングされたピクセルモードにおいて、前記２つ以上の隣接するピクセルの個別のグループは、ｍ×ｎピクセルを備え、ｍおよびｎは、正の整数であり、前記画像センサは、前記ｍ×ｎピクセルの個別のグループの蓄積された電荷を読み出す、請求項１に記載の結像システム。
【請求項８】
結像システムであって、前記結像システムは、
１つ以上の第１のオブジェクトから反射された近赤外線（ＮＩＲ）波長範囲における光を受け取り、それを結像面上に集束させることと、１つ以上の第２のオブジェクトから反射された可視波長範囲における光を受け取り、それを前記結像面上に集束させることとを行うように構成された１つ以上のレンズ要素と、
開口絞りと、
前記開口絞りに位置付けられたフィルタであって、前記フィルタは、
第１の長さ寸法を有する中心領域であって、前記中心領域は、前記ＮＩＲ波長範囲における第１の透過帯域と、前記可視波長範囲における第２の透過帯域とによって特徴付けられ、前記第２の透過帯域は、前記第１の透過帯域と重なっていない、中心領域と、
前記中心領域を包囲する外側領域であって、前記外側領域は、前記第１の長さ寸法より大きい第２の長さ寸法を有し、前記外側領域は、前記ＮＩＲ波長範囲における１つの透過帯域のみによって特徴付けられる、外側領域と
を含む、フィルタと、
ピクセルの２次元アレイを含む画像センサと
を備え、
前記画像センサは、
前記ピクセルの２次元アレイの各ピクセルに対する電荷の量を読み出すことによって、前記１つ以上の第２のオブジェクトの２次元強度画像を検出することであって、前記２次元強度画像は、前記フィルタの前記中心領域のみを透過させられる、前記可視波長範囲における光によって形成される、ことと、
ｍ×ｎピクセルの各グループに対する電荷の総量を読み出すことによって、前記１つ以上の第１のオブジェクトの３次元画像を検出することであって、ｍおよびｎは、正の整数であり、ｍおよびｎのうちの少なくとも１つは、２以上であり、前記３次元強度画像は、前記フィルタの前記中心領域および前記外側領域の両方を透過させられる、前記ＮＩＲ波長範囲における光によって形成される、ことと
を行うように構成されている、結像システム。
【請求項９】
前記中心領域は、円形の形状を有し、前記外側領域は、環状の形状を有し、前記第１の長さ寸法は、前記中心領域の直径であり、前記第２の長さ寸法は、前記外側領域の外径である、請求項８に記載の結像システム。
【請求項１０】
前記フィルタは、前記フィルタの背面上に形成された環状形状を有する薄膜をさらに含み、前記薄膜は、前記可視波長範囲における光を吸収し、前記ＮＩＲ波長範囲における光に透過させるように構成されている、請求項９に記載の結像システム。
【請求項１１】
前記第１の長さ寸法と前記第２の長さ寸法との比率は、０．４〜０．６に及ぶ、請求項８に記載の結像システム。
【請求項１２】
１．０〜１．４に及ぶ前記可視波長範囲における光のための第１のＦ値と、２．０〜２．８に及ぶ前記第ＮＩＲ波長範囲における光のための第２のＦ値とによって特徴付けられる、請求項８に記載の結像システム。
【請求項１３】
結像システムを動作させる方法であって、前記結像システムは、近赤外線（ＮＩＲ）光源と、結像レンズと、ピクセルの２次元アレイを備え、かつ前記結像レンズの結像面に位置付けられた画像センサとを備え、
前記方法は、
前記結像システムを使用して３次元感知を実施することであって、前記３次元感知を実施することは、
前記ＮＩＲ光源を使用して、複数のＮＩＲ光パルスを１つ以上の第１のオブジェクトに向かって放出することであって、前記複数のＮＩＲ光パルスの各々の一部は、前記１つ以上の第１のオブジェクトから反射される、ことと、
前記結像レンズを使用して、前記１つ以上の第１のオブジェクトから反射された前記複数のＮＩＲ光パルスの各々の一部を受け取り、それを前記画像センサ上に集束させることであって、前記結像レンズは、開口絞りと、前記開口絞りに位置付けられた波長選択的フィルタとを含み、前記波長選択的フィルタは、第１の領域および前記第１の領域を包囲する第２の領域を有し、前記波長選択的フィルタは、ＮＩＲ波長範囲における光に前記第１の領域および前記第２の領域の両方を透過させることと、可視波長範囲における光に前記第１の領域のみを透過させることとを行うように構成されている、ことと、
前記画像センサを使用して、ビニングされたピクセルモードにおいて、前記ピクセルの２次元アレイの複数のピクセルをビニングすることによって前記１つ以上の第１のオブジェクトの３次元画像を検出し、かつ放射から検出までの前記複数のＮＩＲ光パルスの各々の一部のための飛行時間を決定することであって、前記３次元画像は、前記波長選択的フィルタの前記第１の領域および前記第２の領域の両方を透過させられる、前記ＮＩＲ波長範囲における光によって形成される、ことと
によって行われる、ことと、
前記結像システムを使用してコンピュータビジョンを実施することであって、前記コンピュータビジョンを実施することは、
前記結像レンズを使用して、１つ以上の第２のオブジェクトから反射または散乱された周囲光源からの可視光を受け取り、それを前記画像センサ上に集束させることであって、前記可視光は、前記結像レンズの前記波長選択フィルタの前記第１の領域のみを透過させられる、ことと、
前記画像センサを使用して、ビニングされていないピクセルモードにおいて、前記１つ以上の第２のオブジェクトの２次元強度画像を検出することであって、前記２次元強度画像は、前記波長選択フィルタの前記第１の領域のみを透過させられる、前記可視波長範囲における光によって形成される、ことと
によって行われる、ことと
を含む、方法。
【請求項１４】
３次元感知を実施することは、第１の時間スロット内で実施され、コンピュータビジョンを実施することは、第２の時間スロット内で実施される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の時間スロットおよび前記第２の時間スロットの各々の持続時間は、１ｍｓ〜５０ｍｓの範囲内である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の領域は、第１の直径によって特徴付けられる円形の形状を有し、前記第２の領域は、前記第１の直径より大きい外側の第２の直径によって特徴付けられる環状の形状を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の直径と前記第２の直径との比率は、０．４〜０．６に及ぶ、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ビニングされたピクセルモードは、ｍ×ｎピクセルの各グループに対する電荷の総量を読み出すことを含み、ｍおよびｎは、正の整数であり、ｍおよびｎのうちの少なくとも１つは、２以上である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記ビニングされたピクセルモードは、
前記ピクセルの２次元アレイの各ピクセルに対する電荷の量を読み出すことと、
各グループ内のｍ×ｎピクセルの前記電荷の量を総和することによって、前記ｍ×ｎピクセルの各グループに対する電荷の総量を計算することであって、ｍおよびｎは、整数であり、ｍおよびｎのうちの少なくとも１つは、２以上である、ことと
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記ビニングされたピクセルモードは、前記ピクセルの２次元アレイの各ピクセルに対する電荷の量を読み出し、前記ピクセルの２次元アレイの各ピクセルに対する前記電荷の量に基づいて前記ピクセルの２次元アレイの各ピクセルに対するピクセル強度を規定することを含む、請求項１３に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
従来の技法に優る多数の利点が、本発明の方法によって達成される。例えば、本発明の実施形態は、波長選択的フィルタをその開口絞りにおいて利用することによって、ＮＩＲ光のためのより低いＦ値と、可視光のためのより高いＦ値とによって特徴付けられ得る結像レンズを提供する。さらに、本発明の実施形態は、ピクセルビニングを使用して、ＮＩＲ光のためのより低い分解能モードで、本来のピクセル分解能を使用して、可視光のためのより高い分解能モードで動作し得る画像センサを提供する。結像レンズおよび画像センサは、より高速のレンズおよびより多くの光統合が所望されるＮＩＲ波長範囲における能動照明を伴うＴＯＦ深度センサだけではなく、より高い画像分解能およびより大きな被写界深度が所望される可視波長範囲における受動照明を伴うコンピュータビジョンセンサとしての使用にも好適であり得る。結像レンズは、より低い写真速度において可視光を結像することと、より高速の写真速度においてＩＲ光を結像することの両方の使用のために好適であり得る。本発明のこれらおよび他の実施形態は、その利点および特徴の多くとともに、下記の文章および添付の図と併せてより詳細に説明される。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
結像システムであって、前記結像システムは、
１つ以上の第１のオブジェクトに向かって複数のＮＩＲ光パルスを放出するように構成された近赤外線（ＮＩＲ）光源であって、前記複数のＮＩＲ光パルスの各々の一部は、前記１つ以上の第１のオブジェクトから反射される、近赤外線（ＮＩＲ）光源と、
結像レンズであって、前記結像レンズは、
前記１つ以上の第１のオブジェクトから反射された前記複数のＮＩＲ光パルスの各々の一部を受け取り、それを結像面上に集束させることと、１つ以上の第２のオブジェクトから反射された可視光を受け取り、それを前記結像面上に集束させることとを行うように構成された１つ以上のレンズ要素と、
開口絞りと、
前記開口絞りに位置付けられたフィルタと
を含み、
前記フィルタは、
第１の長さ寸法を有する中心領域であって、前記中心領域は、ＮＩＲ波長範囲における第１の透過帯域と、可視波長範囲における第２の透過帯域とによって特徴付けられる、中心領域と、
前記中心領域を包囲する外側領域であって、前記外側領域は、前記第１の長さ寸法より大きい第２の長さ寸法を有し、前記外側領域は、前記ＮＩＲ波長範囲における第３の透過帯域と、前記可視波長範囲における実質的に低い透過率値とによって特徴付けられる、外側領域と
を含む、結像レンズと、
前記結像面に位置付けられた画像センサと
を備え、
前記画像センサは、ピクセルの２次元アレイを含み、前記画像センサは、
前記可視波長範囲における前記１つ以上の第２のオブジェクトの２次元強度画像をビニングされていないピクセル分解能で検出することと、
前記ＮＩＲ波長範囲における前記１つ以上の第１のオブジェクトの飛行時間３次元画像をビニングされたピクセル分解能で検出することと
を行うように構成されている、結像システム。
（項目２）
前記中心領域は、実質的に円形の形状を有し、前記外側領域は、実質的に環状の形状を有し、前記第１の長さ寸法は、前記中心領域の直径であり、前記第２の長さ寸法は、前記外側領域の外径である、項目１に記載の結像システム。
（項目３）
前記第１の長さ寸法と前記第２の長さ寸法との比率は、約０．４〜約０．６に及ぶ、項目１に記載の結像システム。
（項目４）
前記第１の長さ寸法と前記第２の長さ寸法との比率は、約０．５である、項目２に記載の結像システム。
（項目５）
前記結像レンズは、前記第２の長さ寸法に基づく前記ＮＩＲ波長範囲における光のための第１のＦ値と、前記第１の長さ寸法に基づく前記可視波長範囲における光のための第２のＦ値とによって特徴付けられる、項目１に記載の結像システム。
（項目６）
前記第１のＦ値は、約１．０〜約１．４に及び、前記第２のＦ値は、約２．０〜約２．８に及ぶ、項目５に記載の結像システム。
（項目７）
前記画像センサは、前記ビニングされたピクセル分解能においてｍ×ｎピクセルの各グループの蓄積された電荷を読み出し、ｍおよびｎは、正の整数であり、ｍおよびｎのうちの少なくとも１つは、２以上の値を有する、項目１に記載の結像システム。
（項目８）
結像レンズであって、前記結像レンズは、
１つ以上の第１のオブジェクトから反射された第１の波長範囲における光を受け取り、それを結像面上に集束させることと、１つ以上の第２のオブジェクトから反射された第２の波長範囲における光を受け取り、それを前記結像面上に集束させることとを行うように構成された１つ以上のレンズ要素と、
開口絞りと、
前記開口絞りに位置付けられたフィルタと
を備え、
前記フィルタは、
第１の長さ寸法を有する中心領域であって、前記第１の波長範囲における第１の透過帯域と、前記第２の波長範囲における第２の透過帯域とによって特徴付けられる、中心領域と、
前記中心領域を包囲する外側領域であって、前記外側領域は、前記第１の長さ寸法より大きい第２の長さ寸法を有し、前記外側領域は、前記第１の波長範囲における第３の透過帯域と、前記第２の波長範囲における実質的に低い透過率とによって特徴付けられる、外側領域と
を含む、結像レンズ。
（項目９）
前記第１の波長範囲は、近赤外線（ＮＩＲ）波長に対応し、前記第２の波長範囲は、可視波長に対応する、項目８に記載の結像レンズ。
（項目１０）
前記中心領域は、実質的に円形の形状を有し、前記外側領域は、実質的に環状の形状を有し、前記第１の長さ寸法は、前記中心領域の直径であり、前記第２の長さ寸法は、前記外側領域の外径である、項目８に記載の結像レンズ。
（項目１１）
前記フィルタは、前記フィルタの背面上に形成された環状形状を有する薄膜をさらに含み、前記薄膜は、前記第２の波長範囲における光を吸収し、前記第１の波長範囲における光に透過させるように構成されている、項目１０に記載の結像レンズ。
（項目１２）
前記第１の長さ寸法と前記第２の長さ寸法との比率は、約０．４〜約０．６に及ぶ、項目８に記載の結像レンズ。
（項目１３）
約１．０〜約１．４に及ぶ前記第１の波長範囲における光のための第１のＦ値と、約２．０〜約２．８に及ぶ前記第２の波長範囲における光のための第２のＦ値とによって特徴付けられる、項目８に記載の結像レンズ。
（項目１４）
結像システムを動作させる方法であって、前記結像システムは、近赤外線（ＮＩＲ）光源と、結像レンズと、前記結像レンズの結像面に位置付けられた画像センサとを備え、
前記方法は、
前記ＮＩＲ光源を使用して、複数のＮＩＲ光パルスを１つ以上の第１のオブジェクトに向かって放出することであって、前記複数のＮＩＲ光パルスの各々の一部は、前記１つ以上の第１のオブジェクトから反射される、ことと、
前記結像レンズを使用して、前記１つ以上の第１のオブジェクトから反射された前記複数のＮＩＲ光パルスの各々の一部を受け取り、それを前記画像センサ上に集束させることであって、前記結像レンズは、開口絞りと、前記開口絞りに位置付けられた波長選択的フィルタとを含み、前記波長選択的フィルタは、第１の領域および前記第１の領域を包囲する第２の領域を有し、前記波長選択的フィルタは、ＮＩＲ光に前記第１の領域および前記第２の領域を透過させることと、可視光に前記第１の領域のみを透過させることとを行うように構成されている、ことと、
前記画像センサを使用して、放射から検出までの前記複数のＮＩＲ光パルスの各々の一部のための飛行時間を決定することによって、前記１つ以上の第１のオブジェクトの３次元画像を検出することと
によって、前記結像システムを使用して３次元感知を実施することと、
前記結像レンズを使用して、１つ以上の第２のオブジェクトから反射された周囲光源からの可視光を受け取り、それを前記画像センサ上に集束させることと、
前記画像センサを使用して、前記１つ以上の第２のオブジェクトの２次元強度画像を検出することと
によって、前記結像システムを使用してコンピュータビジョンを実施することと
を含む、方法。
（項目１５）
３次元感知を実施することは、第１の時間スロット内で実施され、コンピュータビジョンを実施することは、第２の時間スロット内で実施される、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
前記第１の時間スロットおよび前記第２の時間スロットの各々の持続時間は、約１ｍｓ〜約５０ｍｓの範囲内である、項目１５に記載の方法。
（項目１７）
前記第１の領域は、第１の直径によって特徴付けられる実質的に円形の形状を有し、前記第２の領域は、前記第１の直径より大きい外側の第２の直径によって特徴付けられる実質的に環状の形状を有する、項目１４に記載の方法。
（項目１８）
前記第１の直径と前記第２の直径との比率は、約０．４〜約０．６に及ぶ、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記画像センサは、ピクセルの２次元アレイを備え、前記１つ以上の第１のオブジェクトの前記３次元画像を検出することは、ｍ×ｎピクセルの各グループに対する電荷の総量を読み出すことによって実施され、ｍおよびｎは、正の整数であり、ｍおよびｎのうちの少なくとも１つは、２以上である、項目１４に記載の方法。
（項目２０）
前記画像センサは、ピクセルの２次元アレイを備え、前記１つ以上の第１のオブジェクトの前記３次元画像を検出することは、
前記ピクセルの２次元アレイの各ピクセルに対する電荷の量を読み出すことと、
各グループ内のｍ×ｎピクセルの前記電荷の量を総和することによって、前記ｍ×ｎピクセルの各グループに対する電荷の総量を計算することであって、ｍおよびｎは、整数であり、ｍおよびｎのうちの少なくとも１つは、２以上である、ことと
によって実施される、項目１４に記載の方法。
（項目２１）
前記画像センサは、ピクセルの２次元アレイを備え、前記１つ以上の第２のオブジェクトの前記２次元強度画像を検出することは、前記ピクセルの２次元アレイの各ピクセルに対する電荷の量を読み出すことによって実施される、項目１４に記載の方法。