JP5485288B2 - 高解像度三次元撮像のシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本願は、以下の出願:
米国仮特許出願第61/117,788号(名称「Method and Apparatus for a 3D Digital Imaging Device」、2008年11月25日出願);
米国仮特許出願第61/121,096号(名称「Method and Apparatus for Wide Field of View Large Aperture,Low Voltage Optical Shutter」、2008年12月9日出願);および
米国仮特許出願第61/166,413号(名称「Method and Apparatus for Large Divergence Laser Illuminator」、2009年4月3日出願):
の利益を主張し、これらの出願の各々の全内容は、本明細書に参考として援用される。
本願は、概して、三次元撮像のシステムおよび方法に関する。
横ポッケルスセルのスラブは、
電気光学材料は、リン酸二水素カリウム(KDP)、リン酸二重水素カリウム(KD*P)、ニオブ酸リチウム(LN)、周期的に分極されたニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、リン酸チタニルルビジウム(RTP)、ベータホウ酸バリウム(BBO)、およびそれらの同形体から成る群より選択される。一部の実施形態においては、電気光学材料は、周期的に分極されたニオブ酸リチウムを含む。一部の実施形態においては、スラブは、100μm未満の厚さを有する。一部の実施形態においては、第一および第二の電極は、透明導体を備える。一部の実施形態においては、波長は、可視範囲内である。一部の実施形態においては、波長は、近赤外範囲内である。一部の実施形態においては、波長は、1400nmから2500nmの間である。一部の実施形態においては、変調器は、少なくとも40度の受入角度を有する。一部の実施形態においては、変調器は、少なくとも5度の受入角度を有する。一部の実施形態においては、変調器は、少なくとも1度の受入角度を有する。一部の実施形態においては、変調器は、少なくとも1インチ、例えば、少なくとも2インチの有効口径を有する。
本発明の実施形態は、広い視野の場面を含む場面の高分解能画像を取得するためのシステムおよび方法を提供する。具体的には、システムおよび方法は、場面に関する強度(グレースケールまたはカラー)情報とともに、高い空間および距離分解能を用いて、場面内の複数のオブジェクトの三次元位置情報を同時に記録してもよい。座標および強度の両方であるこの情報は、各画像のピクセルのアレイの中の全ピクセルについて記録される。強度および位置の情報は、場面の人間の視界に近似し、さらに、場面内の各オブジェクトの形状および相対位置の三次元座標を記録する単一の三次元画像に組み込まれる。一連のそのような画像は、経時的な場面の変化の「動画」を提供するデジタルビデオカメラと同様に獲得されてもよく、動画内の各三次元画像は、フレームと呼ばれる。多くの状況において、撮像されている場面は、システムから種々の距離にある多くのオブジェクトを含んでもよい。本発明のシステムは、各ピクセル構成要素に対応するオブジェクトの部分の三次元座標および強度を記録し、したがって、三次元撮像デバイスならびに三次元撮像デバイスによって記録された場面内のオブジェクトの画像の中の場面の他の部分に対して、場面内の各個別オブジェクトの三次元形状、ならびに全体的座標を提供する。絶対的な基準系が所望される場合、撮像システムの絶対的位置を固定するためのGPSユニットまたは他の好適な手段が含まれてもよい。
ここで、図4を参照して、本発明の種々の実施形態による、三次元画像を取得するための方法、例えば、システム100を説明する。
図5は、本発明のいくつかの実施形態による、三次元撮像システム500の中の選択された構成要素を概略的に図示する。代替として、システム500の機能性は、例えば、以下で説明されるような、他の光学的配設を用いて提供されてもよいことを理解されたい。図5に図示されるように、システム500は、照射サブシステム510と、センササブシステム520と、プロセッササブシステム540とを含む。ここで、これらのサブシステムのそれぞれをより詳細に説明する。
照射サブシステム510は、光パルスを生成するための光源511と、生成された光パルスの発散を制御するための透過(Tx)レンズ512と、光パルスの空間プロファイルを質を向上するためのオプションの位相板または他のビーム成形要素513とを含む。代替として、レンズ512およびオプションの位相板513の位置が逆転されてもよい。これらの要素はまた、単一の光学部または一式の光学部に組み込まれてもよい。照射サブシステム510は、光源511からの光パルスの放出を制御および/または監視してもよく、さらに、透過レンズ512が生成された光パルスに与える発散を制御および/または監視し得るコントローラ541と動作可能に連絡している。
依然として図5を参照すると、システム500はさらに、場面内のオブジェクトによって反射および/または散乱される、照射サブシステム510によって生成される光パルスの部分を受容する、センササブシステム520を含む。選択的に、センササブシステム520はまた、場面から可視光を受容し、その光は、周辺発生源からであってもよく、および/または照射サブシステム510の中の別個の光源によって産生されてもよい。図5に図示された実施形態では、センササブシステムは、受容(Rx)レンズ521と、帯域通過フィルタ(BPF)522と、偏光子(Pol.)523と、変調器524と、オプションの補償器(Cp.)525と、撮像レンズ526と、偏光ビームスプリッタ527と、第一および第二のFPA528、529とを含む。センササブシステムは、選択的に、二色ビームスプリッタ531およびFPA532を含む、白色光撮像サブシステム530をさらに含む。センササブシステム520は、受容レンズ521、変調器524、撮像レンズ526、FPA528、529、およびオプションのFPA532等の、センササブシステムの異なる構成要素の動作を監視および/または制御してもよい、コントローラ541と動作可能に連絡している。
図1を参照して上記のように、場面から反射されたレーザパルス部分の偏光を変化させ、場面内のオブジェクトの範囲および形状が高精度で計算されることを可能にするために変調器が使用され得る。一部の実施形態においては、そのような変調を行おうために、ポッケルスセルまたはカーセルが使用されてもよい。しかしながら、以前から知られているポッケルスセルは、典型的には、比較的小さい有効口径(例えば、1cmまたはより小さい)、および小さい受入角度(例えば、1度未満)を有し、比較的高い電圧で動作し、撮像システムで使用するために望ましくなくなる場合がある。加えて、変調器によって受容される反射光の角度範囲は、受容光学的要素の倍率の逆数によって拡大され得る。そのようなものとして、より広い受入角度、より広い有効口径、およびより低い動作電圧を有する変調器を使用することが望ましくあり得る。例えば、図5に図示された三次元撮像システムでは、受容(Rx)レンズ521によって捕捉される光は、例えば、以前から知られているポッケルスセルが適正に変調するように構成されない場合がある5度と40度との間で変化する角度および2と4インチとの間の有効口径を有し得る。したがって、大きい有効口径、低い動作電圧、および大きい受入角度、例えば、5度よりも大きい、例えば、5度と40度との間の角度を有する偏光変調器を提供する一方で、例えば、300:1より大きいか、または500:1より大きい、高いコントラスト比を提供することが望ましくてもよい。
図5に図示された実施形態では、第一および第二のFPA528、529は、撮像レンズ526の焦点面に位置し、それぞれ、直交偏光の光を受容する。例えば、偏光ビームスプリッタ527は、FPA528上にH偏光の光を方向付けてもよく、FPA529上にV偏光の光を透過してもよい。FPA528は、第一の偏光成分に基づいて第一の画像を取得し、FPA529は、第二の偏光成分に基づいて第二の画像を取得する。FPA528、529は、本明細書でさらに詳細に説明されるように、記憶およびさらなる処理のために、第一および第二の画像を、プロセッササブシステム540に、例えば、コントローラ541に提供する。好ましくは、FPA528、529は、相互に位置合わせされる。そのような位置合わせは、機械的に行われてもよく、または電子的に(例えば、画像コンストラクタ543によって)行われてもよい。
再び図5を参照すると、プロセッササブシステム540は、コントローラ541と、記憶装置542と、画像コンストラクタ543と、GPSユニット544と、電力供給部545とを含む。そのような構成要素の全てが、全ての実施形態に存在する必要があるわけではない。代替として、そのような構成要素の機能性は、FPA528、529上のオンボードプロセッサを含むが、それらに限定されない、システム500の他の構成要素の間に分布してもよい。上記で説明されるように、コントローラ541は、光源511および透過(Tx)レンズ512等の照射サブシステム510のうちの1つ以上の要素、および/または受容(Rx)レンズ521、オプションのFPA532、変調器524、ならびに第一および第二のFPA528、529等のセンササブシステム520のうちの1つ以上の要素と動作可能に連絡してもよい。例えば、変調器524は、コントローラ541からの制御信号に応答して、時間の関数として、それを通して透過される光パルス部分の偏光を変調するように構成されてもよい。1つの例示的実施形態では、コントローラ541は、導体751、752を介してポッケルスセル721・・・・728に適切な電圧を印加する、図7Aに図示された電圧源750に制御信号を送信する。コントローラ541はまた、記憶装置542、画像コンストラクタ543、GPSユニット544、および電力供給部545と動作可能に連絡している。
本明細書で提供される三次元撮像システムおよび方法は、とりわけ、造船、公共土木建築、道路測量、公共施設回路のマッピング、科学捜査および法執行、重工業、産業建設、テレビゲーム、映画、映画の特殊効果、医療画像、顔認識、機械視覚、品質管理、航空宇宙および自動車構成要素、医療人工装具、歯科、スポーツ、スポーツ医学を含む、多種多様の業界においてうまく使用され得ることが予想される。例えば、CyARK基金は、世界中の膨大な数の消滅しつつある史跡に関する三次元情報をデジタルで保存するように尽力している。本発明のシステムおよび方法は、情報の質を向上させながら、そのような情報が獲得されてもよい速度を劇的に増加させ得る。または、例えば、既存の構造は、施行完了時の情報を取得するように調査されてもよく、それは選択的に、改装、改修、および他の建築工事を設計するために使用されてもよい。または、例えば、鉱業は、除去される材料の量、または鉱山地域の構造を決定するために、該システムおよび方法を使用してもよい。または、例えば、公共および運送業は、大惨事の前に崩壊しつつある構造(例えば、橋、建造物、パイプライン)を識別するために、運送および公共インフラストラクチャを監視するための費用効果的な方法を提供するために、該システムおよび方法を使用してもよい。
本明細書で説明される実施形態は、屈折性光学部を含むが、屈折性光学部のうちの1つ以上の代わりに反射性光学部を利用する類似の実施形態が構築されてもよい。
(項目1)
三次元撮像システムであって、
広い視野を有する場面を照射することに十分な発散を有する光パルスを放出するように構成される照射サブシステムと、
該場面によって反射または散乱された該光パルスの部分を広い視野にわたって受容するように構成されるセンササブシステムであって、該センササブシステムは、
該受容された光パルス部分の強度を時間の関数として変調して、変調された受容光パルス部分を形成するように構成される変調器と、
該受容された光パルス部分に対応する第一の画像、および該変調された受容光パルス部分に対応する第二の画像を生成する手段と
を備えるセンササブシステムと、
該第一および第二の画像に基づいて三次元画像を取得するように構成されるプロセッササブシステムと
を備える、システム。
(項目2)
前記生成する手段は、光センサの第一および第二の離散アレイを備える、項目1に記載の撮像システム。
(項目3)
前記生成する手段は、画像コンストラクタをさらに備える、項目2に記載の撮像システム。
(項目4)
前記生成する手段は、光センサの単一のアレイを備える、項目1に記載の撮像システム。
(項目5)
前記光パルスは、2ナノ秒未満の継続時間を有する、項目1に記載のシステム。
(項目6)
前記発散は、1度と180度との間である、項目1に記載のシステム。
(項目7)
前記発散は、5度と40度との間である、項目1に記載のシステム。
(項目8)
前記照射サブシステムは、低コヒーレンスレーザを備え、該低コヒーレンスレーザは、滑らかな空間プロファイルを産生することに十分な数の空間モードを含有する光パルスを生成するように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目9)
前記低コヒーレンスレーザは、50μmよりも大きい直径を有する能動ファイバコアを備える、項目8に記載のシステム。
(項目10)
前記光パルスは、可視波長を含有する、項目1に記載の撮像システム。
(項目11)
前記光パルスは、近赤外波長を含有する、項目1に記載のシステム。
(項目12)
前記近赤外波長は、1400nmと2500nmとの間にある、項目1に記載のシステム。
(項目13)
前記光パルスは、実質的に滑らかな空間プロファイルを有する、項目1に記載の撮像システム。
(項目14)
前記光パルスは、実質的に滑らかな時間プロファイルを有する、項目1に記載のシステム。
(項目15)
前記受容レンズは、少なくとも1インチの直径を有する、項目1に記載のシステム。
(項目16)
前記変調器は、少なくとも0.5インチの有効口径を有する、項目1に記載のシステム。
(項目17)
前記変調器は、ポッケルスセルを備える、項目1に記載のシステム。
(項目18)
前記変調器は、ポッケルスアセンブリを備え、該ポッケルスアセンブリは、
横ポッケルスセルのスタックであって、各横ポッケルスセルは、電気光学材料のスラブと、該スラブの対向する主要表面上に配置される第一および第二の電極とを備える、スタックと、
各横ポッケルスセルの該第一の電極と電気的に連絡している第一の導体と、
各横ポッケルスセルの該第二の電極と電気的に連絡している第二の導体と、
該第一および第二の導体と電気的に連絡している電圧源と
を備える、項目1に記載のシステム。
(項目19)
前記電圧源は、前記第一および第二の導体を介して、各横ポッケルスセルの前記第一と第二の電極とにわたって100V未満の電圧を印加するように構成される、項目18に記載のシステム。
(項目20)
前記電圧源は、前記第一および第二の導体を介して、各横ポッケルスセルの前記第一と第二の電極とにわたって25V未満の電圧を印加するように構成される、項目18に記載のシステム。
(項目21)
前記電気光学材料は、リン酸二水素カリウム(KDP)、リン酸二重水素カリウム(KD * P)、ニオブ酸リチウム(LN)、周期的に分極されたニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、リン酸チタニルルビジウム(RTP)、ベータホウ酸バリウム(BBO)、およびそれらの同形体から成る群より選択される、項目18に記載のシステム。
(項目22)
前記スラブは、100μm未満の厚さを有する、項目18に記載のシステム。
(項目23)
前記第一および第二の電極は、透明導体を備える、項目18に記載のシステム。
(項目24)
前記透明導体は、前記電気光学材料の屈折率とほぼ同じである屈折率を有する、項目18に記載のシステム。
(項目25)
前記ポッケルスアセンブリは、
にほぼ等しい長さLを有し、ここで、mは、整数であり、dは、前記スラブの厚さであり、nは、該アセンブリの中の横ポッケルスセルの数であり、λは、前記光パルスの波長である、項目18に記載のシステム。
(項目26)
前記プロセッササブシステムは、前記変調器に制御信号を送信するように構成されるコントローラを備え、該変調器は、該制御信号に応答して、前記光パルス部分を時間の関数として単調に変調するように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目27)
前記プロセッササブシステムは、前記変調器に制御信号を送信するように構成されるコントローラを備え、該変調器は、該制御信号に応答して、前記受容された光パルス部分を時間の関数として非単調に変調するように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目28)
前記変調器は、時間および電圧の関数である応答関数を有し、前記システムは、該変調器の該応答関数を特徴付ける情報を記憶する、項目1に記載のシステム。
(項目29)
前記変調器の受入角度を増加させるように構成される補償器をさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目30)
前記生成する手段は、偏光ビームスプリッタを備える、項目1に記載のシステム。
(項目31)
前記生成する手段は、プリズムを備える、項目1に記載のシステム。
(項目32)
前記光センサの第一および第二の離散アレイは、相互に位置合わせされる、項目2に記載のシステム。
(項目33)
前記生成する手段は、複数のピクセルを備える少なくとも1つの焦点面アレイを含み、各ピクセルは、100,000以上の電子のウェル深度を有する、項目1に記載のシステム。
(項目34)
前記生成する手段は、複数のピクセルを備える少なくとも1つの焦点面アレイを含み、複数の領域を有するフィルタをさらに備え、各領域は、ピクセルの前に位置し、所定の様式で、そのピクセルに透過される光を減衰させるように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目35)
前記システムは、前記フィルタを特徴付けるマトリクスを記憶する、項目34に記載のシステム。
(項目36)
前記センササブシステムは、ブロードバンドまたはマルチバンド撮像サブシステムをさらに備え、該撮像サブシステムは、
前記場面のブロードバンドまたはマルチバンド画像を取得するように構成される画像センサと、
該画像センサに前記受容された光の一部分を方向付けるように構成される光学部と
を備える、項目1に記載のシステム。
(項目37)
前記プロセッササブシステムは、前記三次元画像を前記ブロードバンドまたはマルチバンド画像と組み合わせて、前記場面の画像を生成するように構成される、項目33に記載のシステム。
(項目38)
前記第一および第二の画像のうちの少なくとも1つは、最大強度の領域を含有し、前記生成する手段は、飽和限界を有するセンサアレイを備え、前記システムは、該センサアレイの該飽和限界を上回るまで前記光パルスのエネルギーを増加させることによって、前記三次元画像のダイナミックレンジを向上させるように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目39)
前記第一および第二の画像のうちの少なくとも1つは、最大強度の領域を含有し、前記生成する手段は、飽和限界を有するセンサアレイを備え、前記システムは、
第一の制御信号を前記照射サブシステムに送信することであって、該第一の制御信号は、該最大強度の領域が、該センサアレイの該飽和限界の閾値割合以上であるが、該飽和限界を下回るように選択される第一のエネルギーを有する光パルスを生成する命令を備える、ことと、
該第一のエネルギーを有する該光パルスの反射または散乱された部分に基づいて、第一の三次元画像を取得することと、
第二の制御信号を該照射サブシステムに送信することであって、該第二の制御信号は、該最大強度の領域が、該センサアレイの該飽和限界を上回るように選択された第二のエネルギーを有する光パルスを生成する命令を備える、ことと、
該第二のエネルギーを有する該光パルスの反射または散乱された部分に基づいて、第二の三次元画像を取得することと、
該第一と第二の三次元画像とを組み合わせて第三の三次元画像を取得することであって、該第三の三次元画像は、該第一および第二の三次元画像と比較して増加した分解能を有する、ことと
を行うように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目40)
前記第二のエネルギーは、前記最大強度の領域が、前記焦点面アレイの前記飽和限界の少なくとも4倍であるように選択される、項目39に記載のシステム。
(項目41)
前記プロセッササブシステムは、
複数の光パルスを放出するよう前記照射サブシステムに命令することと、
変調が該複数の光パルスの各パルスに対して異なる時に開始するように前記変調器のタイミングを調整することと、
該複数の光パルスの各パルスに対応する複数の三次元画像を取得することと、
該複数の三次元画像に基づいて向上した三次元画像を取得することであって、該向上した三次元画像は、該複数の三次元画像のうちの任意のものの距離ウィンドウよりも大きい距離ウィンドウに対応する、ことと
を行うように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目42)
前記プロセッササブシステムは、
第一の制御信号を前記照射サブシステムに送信することであって、該第一の制御信号は、第一の光パルスを生成する命令を備える、ことと、
第二の制御信号を前記変調器に送信することであって、該第二の制御信号は、第一の時間ウィンドウにわたって該第一の光パルスのうちの受容された部分を変調する命令を備える、ことと、
該第一の光パルスのうちの該変調された部分に基づいて第一の三次元画像を取得することと、
第三の制御信号を該照射サブシステムに送信することであって、該第三の制御信号は、第二の光パルスを生成する命令を備える、ことと、
第四の制御信号を該変調器に送信することであって、該第四の制御信号は、第二の時間ウィンドウにわたって該第二の光パルスのうちの受容された部分を変調する命令を備える、ことと、
該第二の光パルスのうちの該変調された部分に基づいて、第二の三次元画像を取得することと、
該第一と第二の三次元画像とを組み合わせて第三の三次元画像を取得することであって、該第三の三次元画像は、該第一および第二の三次元画像と比較して増加した範囲を有する、ことと
を行うように構成される、項目1に記載のシステム。
(項目43)
前記第一と第二の時間ウィンドウとは、相互に重複する、項目42に記載のシステム。
(項目44)
前記第一の時間ウィンドウは、前記第二の時間ウィンドウよりも短い継続時間を有する、項目42に記載のシステム。
(項目45)
前記第一の時間ウィンドウは、前記第二の時間ウィンドウとは異なる開始時間を有する、項目42に記載のシステム。
(項目46)
前記三次元画像は、1センチメートル未満の分解能を有する、項目1に記載のシステム。
(項目47)
三次元撮像方法であって、
広い視野を有する場面を照射することに十分な発散を有する光パルスを放出することと、
該場面によって反射または散乱された該光パルスの部分を広い視野にわたって受容することと、
該受容された光パルスを時間の関数として変調器を用いて変調して、変調された受容光パルス部分を形成することと、
該受容光パルス部分に対応する第一の画像を生成することと、
該変調された受容光パルス部分に対応する第二の画像を生成することと、
該第一および第二の画像に基づいて、該場面の三次元画像を取得することと
を含む、方法。
(項目48)
前記第一の画像を生成することは、前記第二の画像を第三の画像に追加することを含む、項目47に記載の方法。
(項目49)
前記変調器で変調することは、前記受容された光パルス部分の偏光状態を変調することを含む、項目47に記載の方法。
(項目50)
波長λを有する光の偏光を変調する変調器であって、
横ポッケルスセルのスタックであって、各横ポッケルスセルは、電気光学材料のスラブと、該スラブの対向する主要表面上にそれぞれ配置される第一および第二の電極とを備える、横ポッケルスセルのスタックと、
各横ポッケルスセルの該第一の電極と電気的に接触している第一の導体と、
各横ポッケルスセルの該第二の電極と電気的に接触している第二の導体と、
該第一および第二の導体と電気的に連絡している電圧源と
を備え、
各横ポッケルスセルの該スラブは、
にほぼ等しい長さLを有し、ここで、mは、整数であり、dは、該スラブの厚さであり、nは、該スタックの中の横ポッケルスセルの数である、変調器。
(項目51)
前記電圧源は、前記第一および第二の導体を介して、各横ポッケルスセルの前記第一と第二の電極とにわたって100V未満の電圧を印加するように構成される、項目50に記載の変調器。
(項目52)
前記電圧源は、前記第一および第二の導体を介して、各横ポッケルスセルの前記第一と第二の電極とにわたって25V未満の電圧を印加するように構成される、項目50に記載の変調器。
(項目53)
前記電気光学材料は、リン酸二水素カリウム(KDP)、リン酸二重水素カリウム(KD * P)、ニオブ酸リチウム(LN)、周期的に分極されたニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、リン酸チタニルルビジウム(RTP)、ベータホウ酸バリウム(BBO)、およびそれらの同形体から成る群より選択される、項目50に記載の変調器。
(項目54)
前記電気光学材料は、周期的に分極されたニオブ酸リチウムを含む、項目50に記載の変調器。
(項目55)
前記スラブは、100μm未満の厚さを有する、項目50に記載の変調器。
(項目56)
前記第一および第二の電極は、透明導体を備える、項目50に記載の変調器。
(項目57)
前記波長は、可視範囲内にある、項目50に記載の変調器。
(項目58)
前記波長は、近赤外範囲内にある、項目50に記載の変調器。
(項目59)
前記波長は、1400nmと2500nmとの間にある、項目50に記載の変調器。
(項目60)
少なくとも40度の受入角度を有する、項目50に記載の変調器。
(項目61)
少なくとも5度の受入角度を有する、項目50に記載の変調器。
(項目62)
少なくとも1度の受入角度を有する、項目50に記載の変調器。
(項目63)
少なくとも1インチの有効口径を有する、項目50に記載の変調器。
(項目64)
少なくとも2インチの有効口径を有する、項目50に記載の変調器。
(項目65)
光の偏光を変調する変調器であって、該変調器は、
横ポッケルスセルのスタックであって、各横ポッケルスセルは、電気光学材料のスラブと、該スラブの対向する主要表面上にそれぞれ配置される第一および第二の電極とを備える、横ポッケルスセルのスタックと、
各横ポッケルスセルの該第一の電極と電気的に接触している第一の導体と、
各横ポッケルスセルの該第二の電極と電気的に接触している第二の導体と、
該第一および第二の導体と電気的に連絡している電圧源と
を備え、該第一および第二の導体は、該電気光学材料とほぼ同じ屈折率を有する透明導体を備える、変調器。
本発明の好ましい実施形態が本明細書において説明されているが、種々の変更および修正が行われてもよいことが当業者に明白となるであろう。添付の請求項は、本発明の真の精神および範囲内に入る全てのそのような変更および修正を網羅することを目的とする。
Claims (15)
- 三次元撮像システムであって、
広い視野を有する場面を照射することに十分な発散を有する光パルスを放出するように構成される照射サブシステムと、
該場面によって反射または散乱された該光パルスの部分を広い視野にわたって受容するように構成されるセンササブシステムであって、該センササブシステムは、
該受容された光パルス部分の強度を時間の関数として変調して、変調された受容光パルス部分を形成するように構成される変調器と、
該受容された光パルス部分に対応する第一の画像、および該変調された受容光パルス部分に対応する第二の画像を生成する手段と
を備えるセンササブシステムと、
該第一および第二の画像に基づいて三次元画像を取得するように構成されるプロセッササブシステムと
を備える、システム。 - 前記生成する手段は、光センサの第一および第二の離散アレイを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記生成する手段は、光センサの単一のアレイを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記発散は、1度と180度との間である、請求項1に記載のシステム。
- 前記発散は、5度と40度との間である、請求項1に記載のシステム。
- 前記照射サブシステムは、低コヒーレンスレーザを備え、該低コヒーレンスレーザは、滑らかな空間プロファイルを生成することに十分な数の空間モードを含む光パルスを生成するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記光パルスは、1400nmと2500nmとの間の波長を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記変調器は、ポッケルスセルを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記プロセッササブシステムは、前記変調器に制御信号を送信するように構成されるコントローラを備え、該変調器は、該制御信号に応答して、前記受容された光パルス部分を時間の関数として単調に変調するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記生成する手段は、複数のピクセルを備える少なくとも1つの焦点面アレイを含み、複数の領域を有するフィルタをさらに備え、各領域は、ピクセルの前に位置し、所定の様式で、そのピクセルに透過される光を減衰させるように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記センササブシステムは、ブロードバンドまたはマルチバンド撮像サブシステムをさらに備え、該撮像サブシステムは、
前記場面のブロードバンドまたはマルチバンド画像を取得するように構成される画像センサと、
該画像センサに前記受容された光の一部分を方向付けるように構成される光学部と
を備える、請求項1に記載のシステム。 - 前記第一および第二の画像のうちの少なくとも1つは、最大強度の領域を含み、前記生成する手段は、飽和限界を有するセンサアレイを備え、前記システムは、該センサアレイの該飽和限界を上回るまで前記光パルスのエネルギーを増加させることによって、前記三次元画像のダイナミックレンジを向上させるように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記プロセッササブシステムは、
複数の光パルスを放出するよう前記照射サブシステムに命令することと、
変調が該複数の光パルスの各光パルスに対して異なる時に開始するように前記変調器のタイミングを調整することと、
該複数の光パルスの各光パルスに対応する複数の三次元画像を取得することと、
該複数の三次元画像に基づいて向上した三次元画像を取得することであって、該向上した三次元画像は、該複数の三次元画像のうちの任意のものの距離ウィンドウよりも大きい距離ウィンドウに対応する、ことと
を行うように構成される、請求項1に記載のシステム。 - 三次元撮像方法であって、
広い視野を有する場面を照射することに十分な発散を有する光パルスを放出することと、
該場面によって反射または散乱された該光パルスの部分を広い視野にわたって受容することと、
該受容された光パルス部分を時間の関数として変調器を用いて変調して、変調された受容光パルス部分を形成することと、
該受容光パルス部分に対応する第一の画像を生成することと、
該変調された受容光パルス部分に対応する第二の画像を生成することと、
該第一および第二の画像に基づいて、該場面の三次元画像を取得することと
を含む、方法。 - 前記第一の画像を生成することは、前記第二の画像を第三の画像に追加することを含む、請求項14に記載の方法。
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