[发明专利]用于收集场内的距离信息的光学系统

说明书

本公开涉及用于收集场内的距离信息的光学系统。公开了用于收集距离信息的光学系统和方法。示例光学系统包括：第一发射光学装置；多个照明源；至少包括第一像素列和第二像素列的像素阵列，第一像素列中的每个像素从第一像素列中的相邻像素偏移第一像素间距，第二像素列从第一像素列水平偏移第一像素间距，第二像素列从第一像素列竖直偏移第一竖直间距；以及插置在第一发射光学装置和像素阵列之间的输入通道集合。

本申请是国际申请日为2017年8月24日、国家申请号为201780062843.6、发明名称为“用于收集场内的距离信息的光学系统”的发明专利申请的分案申请。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2016年8月24日提交的标题为“OPTICAL SYSTEM FOR COLLECTINGDISTANCE INFORMATION WITHIN A FIELD”的美国临时申请62/379,130的优先权，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般而言涉及光学传感器领域，并且更具体而言涉及光学传感器领域中用于收集距离信息的新型有用的系统光学系统。

背景技术

光检测和测距(LiDAR)系统已经被使用在广泛的应用范围中，例如农业、森林规划和管理、环境评估、勘测、测绘、成像和车辆自动化等。与相机不同，LiDAR系统可以在夜间操作和在任何天气下操作。另外，LiDAR系统不受低太阳角度的影响，并且可以直接基于从被照明物体返回的光提供距离轮廓。

但是，以更高的精度、更低的成本和更快的结果提供2D或3D距离信息仍然是挑战。

发明内容

根据本公开各种示例的系统和方法提供了上面提到的问题的解决方案。用于收集距离信息的示例光学系统包括：被配置为收集多个照明源的从光学系统外部的场反射的照明光束的第一发射光学装置；至少包括第一像素列和第二像素列的像素阵列，第一像素列中的每个像素从第一像素列中的相邻像素偏移第一像素间距，第二像素列从第一像素列水平偏移第一像素间距，第二像素列从第一像素列竖直偏移第一竖直间距；以及插置在第一发射光学装置和像素阵列之间的输入通道集合，输入通道集合至少包括第一多个输入通道和第二多个输入通道，第一多个输入通道中的每个输入通道被配置为将所收集的照明光束中的一个照明光束从第一发射光学装置传送到第一像素列中的对应像素，第二多个输入通道中的每个输入通道被配置为将所收集的照明光束中的一个照明光束从第一发射光学装置传送到第二像素列中的对应像素。

在本公开的一个方面，第一发射光学装置具有第一焦距并且限定与场相对的焦平面。输入通道集合包括：设置成基本上与焦平面重合的孔层，该孔层包括至少包含第一多个孔和第二多个孔的孔集合；透镜集合，该透镜集合至少包括第一多个透镜和第二多个透镜，第一多个透镜中的每个透镜与第一多个孔中的一个孔对应，第二多个透镜中的每个透镜与第二多个孔中的一个孔对应；以及设置成与透镜集合相邻并与孔集合相对的滤光器。

在本公开的另一方面，输入通道集合中的每个输入通道与像素阵列中的对应像素同轴，使得输入通道集合定位在基本上类似于像素阵列的偏斜网格阵列中。

在本公开的又一方面，输入通道集合中的每个输入通道包括透镜集合中的透镜和孔集合中的对应的孔，透镜基本上与对应的孔对准。

在本公开的又一方面，透镜集合中的每个透镜具有第二焦距，并且被配置为使与第一发射光学装置相对的焦平面偏移第二焦距并且使具有基本等同于光学系统的工作波长的波长的光线准直。

在本公开的又一方面，光学系统还包括第二发射光学装置。多个照明源沿着第二发射光学装置的焦平面定位，被第二发射光学装置投射的每个照明光束具有与输入通道集合中的对应的输入通道的视场基本相同的尺寸和几何形状。

在本发明的又一方面，通过选择性地金属化玻璃晶片并将孔集合蚀刻到金属化玻璃晶片中来分开制造孔层。