[發明專利]用于收集場內的距離信息的光學系統

在審

• 申請號: 202110688697.6
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN113325393A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: A·珀卡拉;M·弗里奇利;M·舒;E·永吉
• 申請（專利權）人: 奧斯特公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S17/08;G01S17/89
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 馮雯

本公開涉及用于收集場內的距離信息的光學系統。公開了用于收集距離信息的光學系統和方法。示例光學系統包括：第一發射光學裝置；多個照明源；至少包括第一像素列和第二像素列的像素陣列，第一像素列中的每個像素從第一像素列中的相鄰像素偏移第一像素間距，第二像素列從第一像素列水平偏移第一像素間距，第二像素列從第一像素列豎直偏移第一豎直間距；以及插置在第一發射光學裝置和像素陣列之間的輸入通道集合。

本申請是國際申請日為2017年8月24日、國家申請號為201780062843.6、發明名稱為“用于收集場內的距離信息的光學系統”的發明專利申請的分案申請。

相關專利申請的交叉引用

本申請要求于2016年8月24日提交的標題為“OPTICAL SYSTEM FOR COLLECTINGDISTANCE INFORMATION WITHIN A FIELD”的美國臨時申請62/379,130的優先權，其內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明一般而言涉及光學傳感器領域，并且更具體而言涉及光學傳感器領域中用于收集距離信息的新型有用的系統光學系統。

背景技術

光檢測和測距(LiDAR)系統已經被使用在廣泛的應用范圍中，例如農業、森林規劃和管理、環境評估、勘測、測繪、成像和車輛自動化等。與相機不同，LiDAR系統可以在夜間操作和在任何天氣下操作。另外，LiDAR系統不受低太陽角度的影響，并且可以直接基于從被照明物體返回的光提供距離輪廓。

但是，以更高的精度、更低的成本和更快的結果提供2D或3D距離信息仍然是挑戰。

發明內容

根據本公開各種示例的系統和方法提供了上面提到的問題的解決方案。用于收集距離信息的示例光學系統包括：被配置為收集多個照明源的從光學系統外部的場反射的照明光束的第一發射光學裝置；至少包括第一像素列和第二像素列的像素陣列，第一像素列中的每個像素從第一像素列中的相鄰像素偏移第一像素間距，第二像素列從第一像素列水平偏移第一像素間距，第二像素列從第一像素列豎直偏移第一豎直間距；以及插置在第一發射光學裝置和像素陣列之間的輸入通道集合，輸入通道集合至少包括第一多個輸入通道和第二多個輸入通道，第一多個輸入通道中的每個輸入通道被配置為將所收集的照明光束中的一個照明光束從第一發射光學裝置傳送到第一像素列中的對應像素，第二多個輸入通道中的每個輸入通道被配置為將所收集的照明光束中的一個照明光束從第一發射光學裝置傳送到第二像素列中的對應像素。

在本公開的一個方面，第一發射光學裝置具有第一焦距并且限定與場相對的焦平面。輸入通道集合包括：設置成基本上與焦平面重合的孔層，該孔層包括至少包含第一多個孔和第二多個孔的孔集合；透鏡集合，該透鏡集合至少包括第一多個透鏡和第二多個透鏡，第一多個透鏡中的每個透鏡與第一多個孔中的一個孔對應，第二多個透鏡中的每個透鏡與第二多個孔中的一個孔對應；以及設置成與透鏡集合相鄰并與孔集合相對的濾光器。

在本公開的另一方面，輸入通道集合中的每個輸入通道與像素陣列中的對應像素同軸，使得輸入通道集合定位在基本上類似于像素陣列的偏斜網格陣列中。

在本公開的又一方面，輸入通道集合中的每個輸入通道包括透鏡集合中的透鏡和孔集合中的對應的孔，透鏡基本上與對應的孔對準。

在本公開的又一方面，透鏡集合中的每個透鏡具有第二焦距，并且被配置為使與第一發射光學裝置相對的焦平面偏移第二焦距并且使具有基本等同于光學系統的工作波長的波長的光線準直。

在本公開的又一方面，光學系統還包括第二發射光學裝置。多個照明源沿著第二發射光學裝置的焦平面定位，被第二發射光學裝置投射的每個照明光束具有與輸入通道集合中的對應的輸入通道的視場基本相同的尺寸和幾何形狀。

在本發明的又一方面，通過選擇性地金屬化玻璃晶片并將孔集合蝕刻到金屬化玻璃晶片中來分開制造孔層。