JP2021505889A - 回転コンパクト光測距システム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年12月4日に出願された「Rotating Compact Light Ranging System」と題する米国特許出願第16/209,867号(‘867出願)、2018年12月4日に出願された米国特許出願第16/209,869号「Light Ranging System with Opposing Circuit Boards」(‘869出願)、2018年12月4日に出願された「Rotating Light Ranging System with Optical Communication Uplink and Downlink Channels」と題する米国特許出願第16/209,875号(‘875出願)、および、2018年12月4日に出願された「Light Ranging Device with a Multi−element Bulk Lens System」と題する米国特許出願第16/209,879号(‘879出願)の優先権を主張する。‘867、‘869、‘875、および‘879出願の各々は、すべての目的でそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれ、各々は、2017年12月7日に出願された「Compact LIDAR System」と題する米国仮特許出願第62/596,018号の利益を主張し、この出願は、すべての目的でその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
*
他に定義されない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語は、当業者によって一般に理解されているのと同じ意味を有する。しかしながら、以下の定義は、頻繁に使用される特定の用語の理解を容易にするために提供されており、本開示の範囲を限定することを意味するものではない。本明細書で使用される略語は、関連技術内でのそれらの従来の意味を有する。
図1Aおよび1Bは、いくつかの実施形態による、本明細書でLIDARシステムとも称される自動車用光測距デバイスを示す。LIDARシステムの自動車用途は、ここでは単に例示のために選択したものであり、本明細書で説明されるセンサは、例えば、ボート、航空機、列車などの他の種類の車両で、ならびに医用イメージング、測地学、ジオマティクス、考古学、地理学、地質学、地形学、地震学、林業、大気物理学、レーザ誘導、空中レーザスワスマッピング(ALSM)、およびレーザ高度計などの、3D深度画像が有用である多様な他の用途で、使用され得る。いくつかの実施形態では、図1Aおよび図1Bに示されるように、例えば、スキャニングLIDARシステム100および/またはソリッドステートLIDARシステム120などのLIDARシステムを車両105の屋根に取り付けることができる。他の実施形態では、1つ以上のLIDARセンサを、車両の前部または後部、車両の側部および/または車両のコーナを含むがこれらに限定されない車両の他の箇所に取り付けることができる。
図3は、図2Aを参照して上述したものと同様のいくつかの実施形態による、回転LIDARシステム300のより詳細なブロック図を示す。より具体的には、回転LIDARシステム300は、任意で、無線データおよび電力の送信能力および受信能力を有する回転アクチュエータを使用することができる。いくつかの実施形態では、回転アクチュエータは、回転回路基板の表面上に統合されたロータと、固定回路基板の表面上に統合されたステータと、を含み、両方の基板アセンブリは、無線電力およびデータ転送の能力を具備している。
図4Aおよび図4Bは、いくつかの実施形態による光測距システムの光の送信および検出プロセスの例示的な例を表しており、図2を参照して上記で導入したように、エミッタ−センサチャネルの配置を形成するエミッタアレイおよびセンサアレイ上に焦点を有する。図4Aは、光測距システム400の外部のボリュームまたはシーン450の三次元距離データを収集する光測距システム400(例えば、ソリッドステートまたはおよび/または走査)を表す。図4Bは、図4Aからの光測距システム400の拡大図である。光測距システム400は、上記で論じた光測距システム200、220、または300、ならびに以下で論じる様々な光測距デバイスのうちの任意のものを表すことができる。図4Aおよび図4Bは、エミッタとセンサとの間の関係を強調する大幅に簡略化された図であり、それゆえ、他の構成要素は示されていない。
図5A〜図5Bは、本開示のいくつかの実施形態による、360スキャンアーキテクチャを使用する回転LIDARシステム500を示す。いくつかの実施形態では、LIDARシステム500は、時計回りまたは反時計回りの方向に転回して車両の周りの周囲フィールドを観察する。システム500は、固定ベースハウジング502、光学的に透明な窓504、およびLIDARシステム500の内部構成要素の保護を提供する固定蓋506を含むことができる。窓504は、近赤外光の双方向送信を可能にするために、透明な材料から作製され得る。固定ベースハウジング502、窓504、および蓋506は、LIDARシステム500の内部構成要素を完全に閉囲し、要素から構成要素を保護する耐水性または防水システムハウジングまたは筐体508を構成する。ハウジング/筐体508は、例えば、図2Aに関して上述したハウジング220を表すことができる。いくつかの実施形態では、筐体は、図5Aに示されるように、概して円筒形状を有することができる。
1.統合された中心光ダウンリンク
いくつかの実施形態では、中空シャフト606は、基板アセンブリの各々を支持する中心構造部材として作用することができるだけでなく、データ、例えば、測距および/または動作データを、タレットアセンブリから、下部回路基板アセンブリ620(ベースシステムとも呼ばれる)に位置する制御および処理回路に提供するためのダウンリンク光通信チャネル(「ダウンリンクチャネル」)のハウジングとしても作用する。光ダウンリンクチャネルは、光ダウンリンクトランスミッタ626および光ダウンリンクレシーバ628を含むことができ、その各々を回転軸605に沿って中心に置くことができる。光ダウンリンクトランスミッタ626は、上部回路基板アセンブリ610の回路基板の表面に直接取り付けられる(例えば、はんだ付けされる)ことが可能であり、光ダウンリンクトランスミッタ626が中空シャフト606の中心穴または開口部を通して光を送信することができるように位置付けられ得る。同様に、光ダウンリンクレシーバ628は、下部回路基板アセンブリ620の回路基板の表面に直接取り付けられる(例えば、はんだ付けされる)ことが可能である。光ダウンリンクレシーバ628は、光ダウンリンクレシーバ628が光ダウンリンクトランスミッタ626から送信される光信号を受信することができるように、シャフトの下端に位置付けられ、光ダウンリンクトランスミッタ626と位置整合し得る。
光アップリンクチャネルは、複数の光アップリンクトランスミッタ642の周方向配置と、複数の光アップリンクレシーバ632の相補的な周方向配置と、の間に形成され得る。光ダウンリンクトランスミッタ/レシーバペアと同様に、個々の光アップリンクトランスミッタおよび光アップリンクレシーバは、それぞれ下部回路基板アセンブリおよび上部回路基板アセンブリのそれぞれの回路基板に直接取り付けられる(例えば、はんだ付けされる)。下部回路基板アセンブリ上に配設された光通信コンポーネントは、本明細書では「ベース光通信コンポーネント」とも呼ばれる。上部回路基板アセンブリまたはタレット上に配設された光通信コンポーネントは、本明細書では「タレット光通信コンポーネント」とも呼ばれる。有利には、中空シャフト606の壁は、アップリンクチャネルとダウンリンクチャネルとの間の光学的分離を提供し、したがってクロストークを最小限に抑える。
図6Cを再度参照すると、図6Cは、上部回路基板アセンブリと下部回路基板アセンブリとの間の誘導通信システム666、668を使用する実施形態を示す。この例では、データのアップリンクおよびダウンリンクは、示されるように、下部回路基板アセンブリおよび上部回路基板アセンブリにそれぞれ取り付けられたコイルのペア666a〜eおよび668a〜eによって提供される。コイルは、データラインおよびクロックラインの両方を含むことができる。各コイルは、それぞれの回路基板の表面に取り付けられたそれら自体である上部コイルハウジング666および下部コイルハウジング668などのハウジングの別のチャネル、例えば円形チャネル内に埋め込むことができる。いくつかの実施形態では、複数の誘導データ線に使用されるいくつかのコイル、例えば、ダウンリンクチャネル1トランスミッタコイル666bおよびダウンリンクチャネル1レシーバコイル668b、ダウンリンクチャネル2トランスミッタコイル666c、ならびにダウンリンクチャネル2レシーバコイル668cがあり得る。いくつかの実施形態において、ダウンリンククロック信号は、別のコイルペア、例えば、ダウンリンククロック送信コイル666aおよびダウンリンククロックレシーバコイル668aを介して送信され得る。同様に、データアップリンクチャネルは、1つ以上のペアのコイルから、例えばアップリンクトランスミッタコイル668dおよびアップリンクレシーバコイル666dにより、形成することができる。ダウンリンクと同様に、データアップリンククロック信号は、一ペアのコイル、例えば、アップリンククロックトランスミッタコイル668eおよびアップリンククロックレシーバコイル666eから形成される、専用チャネルを有することもできる。
特定の実施形態によれば、電気回転モータを回路基板上に直接統合することができる。モータは、対向するステータ基板上の平面ステータアセンブリに対向するロータ基板上の平面ロータアセンブリを有する「パンケーキ」または「軸方向」設計を有することができる。電気モータのステータアセンブリおよびロータアセンブリは、回転アクチュエータ608の基板上に統合され得、すなわち、電気モータの要素は、プリント回路基板の表面上の多くの構成要素の1つであり、それゆえ、LIDARシステム600に別個のモータモジュールは必要とされない。例えば、図6Dを再度参照すると、ステータアセンブリ644は、ステータ要素644(i)、例えば、(接着剤を使用して)下部回路基板アセンブリ620の基板(例えば、基板622)に、または軟磁性コアに固設され、次いで、下部回路基板アセンブリ620に固設される、垂直に配向されたソレノイド(基板の表面に対して垂直な、ソレノイドの長手方向軸を有する)の環状配置を含むことができる。ステータ要素の例は、図6Dの上面図に示されている。各ステータ要素644(i)は、磁性材料、例えばフェライトなどのコア644bを中心に巻かれたソレノイドコイル644aを含むことができる。コイルは、ソレノイドを出る磁場が回路基板の平面に実質的に垂直である方向に実質的に配向されるように配向される。図6Dに示される実施形態では、ステータアセンブリ644は、互いに等間隔に離間した18個の個々のステータ要素644(i)を含むが、本開示の実施形態は、任意の特定の数のステータ要素を有するステータアセンブリに限定されず、他の実施形態は、より少ないまたはより多い個々のステータ要素644(i)を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、ステータアセンブリ644は、環状配置で少なくとも12個の個々のステータ要素644(i)を含む。また、いくつかの実施形態では、ステータアセンブリ644内の個々のステータ要素644(i)の数は3の倍数であり、モータドライバ回路およびコントローラ(図6Dに示さず)は、基板622の回転速度、それゆえ、光測距デバイス602の回転速度を制御するために、三相交流信号をステータアセンブリ644に提供する。
回転する上部回路基板アセンブリ610に接続された回路要素に電力を提供するために、回転アクチュエータ608は、本明細書では回転変圧器とも呼ばれる無線電力システムを含む。無線電力システムは、無線電力トランスミッタ648を含む無線電力送信サブシステムと、無線電力レシーバ638を含む無線電力受信サブシステムと、を含む。無線電力トランスミッタ648は、例えば、図6Dに示されるように、下部回路基板アセンブリ620の回路基板(例えば、基板622)の表面に取り付けられた、円形ループアンテナの形態をなすトランスミッタコイル(例えば、シングルターンまたはマルチターンのコイル)であり得る。同様に、無線電力レシーバ638は、図6Eに示されるように、上部回路基板アセンブリ610の回路基板(例えば、基板612)の表面に取り付けられた、円形ループアンテナの形態をなすレシーバコイル(例えば、シングルターンまたはマルチターンのコイル)であり得る。無線電力トランスミッタ648および無線電力レシーバ638の両方の中心は、中空シャフト606の中心に位置付けられ、したがって、光学エンコーダリング、電気モータアセンブリ、および光学アップリンクレシーバ/トランスミッタと同心である。有利には、無線電力トランスミッタおよびレシーバは、基板622および612の最も外側の領域に配置されて、電力伝送効率を最大化し、かつLIDARシステム環境または内部からの光を光エンコーダ、アップリンクまたはダウンリンクに到達しないように有利に遮断する円形ループの面積(したがってインダクタンス)を最大化することができる。
回転アクチュエータ608は、下部回路基板アセンブリ620に対する上部回路基板アセンブリ610の角度位置の読み出しを可能にする、統合された光学エンコーダアセンブリをさらに含む。光学エンコーダアセンブリは、パターン化された環状光学エンコーダ646と、例えば、システムが回転する際にロータリエンコーダ検出器636を通過するパターンの数を検出およびカウントすることによりアセンブリの角度位置を読み取るためのロータリエンコーダ検出器636を含む。特定の実施形態では、ロータリエンコーダ検出器636は、LEDなどの照明デバイスと、環状光学エンコーダのパターン化された表面を照射および検出するためのフォトダイオードまたは撮像検出器などの検出器と、を含むことができる。いくつかの実施形態では、環状光学エンコーダは、円環上の一意の位置で発生する開始コードを含むことができ、または絶対エンコーディングパターンを提供し、それにより絶対角度配向測定を可能にする。いくつかの実施形態では、エンコーダシステムは、本質的に光学的ではなく磁気的であり、同様に位置付けられた磁気エンコーダストリップおよび磁気エンコーダリーダに依存する。
図7〜図8は、特定の実施形態による組み立てプロセスを例示するためのLIDARシステムの分解図を示す。図7は、下部回路基板アセンブリ(本明細書ではベースアセンブリとも呼ばれる)の機械的アセンブリを例示している。図8は、上部回路基板アセンブリの機械的アセンブリと、下部回路基板アセンブリおよび光測距デバイスの両方へのその取り付けとを例示しており、それにより、完全なLIDARシステムを形成する。
図7は、特定の実施形態によるコンパクトLIDARシステムの組み立てプロセスを例示するための、下部回路基板アセンブリ700の分解図を示す。図7に示される実施形態では、下部回路基板アセンブリ700は、図6Aを参照して上述したものと同様の2基板構成である。具体的には、下部回路基板アセンブリ700は、本明細書ではベース制御基板720およびステータ基板730と呼ばれる、第1のサブ基板および第2のサブ基板を含む。いくつかの実施形態では、図6Aに示されるように、ベース制御基板720およびステータ基板730は、それぞれ基板643および基板641に対応する。
図8Aは、本開示のいくつかの実施形態によるLIDARシステムの組み立てプロセスを例示するためのコンパクトLIDARシステム800の分解図である。LIDARシステム800は、例えば、図5Aに示されるLIDARシステム500であり得る。LIDARシステム800は、図7に関して上述した下部回路基板アセンブリ700、上部回路基板アセンブリ810、光測距デバイス820、および筐体830を含む。図8Aに示されるように、LIDARシステム800は、上部回路基板アセンブリ8を含む。
上部回路基板アセンブリが組み立てられて下部回路基板アセンブリに固定されると、光測距デバイス820を、測距デバイス制御基板840の上面に電気的に接続することができ、それにより光測距デバイスがT字型ベアリングハウジング865に機械的に接続される。光測距デバイス820は、Txモジュール822およびRxモジュール824を含み、これらの各々は、光測距デバイス制御基板840の上面上に配設された対応するコネクタ844および846と嵌合する専用の電気コネクタを有することができる。システム内の他の基板と同様に、構成要素に押圧力を加えることによって、光測距デバイス820を組み立てられたシステムの残部に接続することが達成され得る。接続が行われると、示されるように、光測距デバイス820のいずれの側にも取り付けられたねじ826によって押圧力を維持することができる。加えて、アセンブリにさらなる構造を提供するために、U字形ブラケット828を追加のねじ826で光測距デバイス820に固定することができる。
図9A〜図9Cは、特定の実施形態による光測距デバイス900の斜視図、正面図、および拡大正面図をそれぞれ示す。光測距デバイス900は、図1〜図6を参照して上述した実施形態、例えば、図3を参照して上述した光測距デバイス320、または図5に関して説明した光測距デバイス510に対応することができる。光測距デバイス900は、2つの主要モジュール、すなわち、2つのレンズ管、例えばトランスミッタレンズ管912および検出器レンズ管922を含む共通のハウジングまたはマウント905内で互いに離間した光送信(Tx)モジュール910および光感知(Rx)モジュール920、を含む。光Txモジュールおよび光Rxモジュールは各々、例えば、バルク光学モジュールを適切なレンズ管内にスライドさせることによってそれらのそれぞれのセンサ/エミッタの前に配置されるバルク光学素子モジュール(図示せず)を含む。バルク光学素子モジュールについては、以下でより詳細に説明する。送信側には、Tx側のバルク光学素子モジュールの背後に、任意でTx側のマイクロ光学素子アセンブリが位置する。マイクロ光学素子アセンブリの詳細は、図10〜図11を参照して以下に述べる。任意の送信側マイクロ光学素子アセンブリの背後には、エミッタアレイ914、例えば、InGaAs上に製造されたモノリシックシングルチップNIR VSCELアレイなどがある。検出器側には、Rx側のバルク光学素子モジュールの背後に、Rx側のマイクロ光学素子アセンブリがあり、これも図10〜図11を参照して以下でより詳細に説明する。Rx側マイクロ光学素子アセンブリの背後には、シングルチップ検出器アレイとASICとの組み合わせ924、例えば、CMOSプロセスで製造されたモノリシックシングルチップNIR SPADアレイなどがある。
図10は、本開示のいくつかの実施形態による光測距デバイス1000の光学ブロック図を示す。図10に示されるように、光測距デバイス1000は、光送信(Tx)モジュール1010および光感知(Rx)モジュール1040を含む。光送信モジュール1010は、Txモジュール910を表すことができる一方、光感知モジュール1040は、Rxモジュール920を表すことができる。本開示の実施形態は、図10に示される特定の光学構成に限定されない。他の実施形態では、光送信モジュール1010および光感知モジュール1040は、より少ない、より多い、または異なる光学コンポーネントを含むことができる。光送信モジュール1010および光感知モジュール1040の他の構成の非限定的な例は、2018年5月14日に出願された「Optical Imaging Transmitter with Brightness Enhancement」と題する米国特許出願第15/979,235号、および2018年5月14日に出願された「Spinning LIDAR Unit with Micro−optics Aligned behind Stationary Window」と題する米国出願第15/979,266号に述べられており、これらの各々の開示は、あらゆる目的で全体が参照により本明細書に組み込まれる。
図11Aは、特定の実施形態によるマイクロ光学素子パッケージ1100の簡略化された上面図を示す。マイクロ光学素子パッケージ1100は、光測距デバイスのトランスミッタ側または検出器側のいずれかまたは両方に適用することができ、複数のチャネル1102を含む。例えば、レシーバ側で実施される場合、各チャネル1102は、チャネル1055などの単一のマイクロ光学レシーバチャネルに対応する。同様に、トランスミッタ側で実施される場合、各チャネル1102は、チャネル1025などの単一のトランスミッタチャネルに対応する。図11Aに示される例では、マイクロ光学素子チャネルは、m×nの千鳥配置のアレイとしてレイアウトされており、例えば、16×4のアレイでレイアウトされている。一例として、図11Aが0.500mm(直径)のレシーバチャネルサイズのレシーバチャネルを表す場合、例示されたレイアウトは、8.000mm×2.000mmのサイズのチップで実施され得る。
図12Aおよび図12Bは、特定の実施形態による、SPADベースの光センサアレイ層1200の上面図を示す。図12Aに示される光センサアレイ層1200は、個々の各センサチャネルが、例えば、レシーバチャネル1055に対応することができる、センサチャネル1210の二次元アレイである。それゆえ、各センサチャネル1210は、上述のようにSPADのグループを含むことができる。図12Aに示される例では、光センサアレイ1200は、合計72個の個々のセンサチャネル1210を含む18×4のアレイである。光センサアレイ1200はまた、アレイの最上部に8つの較正ピクセル1220を含む。較正ピクセル1220は、例えば、それらがいかなる光にも曝されないように非透明な表面によって覆われることが可能であり、したがって、暗カウントを測定するために使用されることが可能である。
図13Aおよび図13Bは、特定の実施形態によるエミッタアレイ1300の簡略化された上面図および側面図をそれぞれ表す。エミッタアレイ1300は、単一のモノリシックチップ1305上に製造され、かつそのパターンが対応するセンサチップ上の光センサピクセルと一致する、VCSELエミッタ1310の二次元アレイを含むことができる。この例では、エミッタアレイ1300 VCSELアレイは、16 x 4であり、合計64個のエミッタチャネル1310が上記の図12Aに示される中央の64個の検出器チャネルと一致する。エミッタアレイ1300はまた、アレイ1300内の様々なエミッタを駆動するための信号がエミッタに送信され得る複数のリード1320を含むことができる。
いくつかの実施形態では、本開示は、高速レンズ系(例えば、Fナンバー=1.0、1.2、または1.4)および/または自動車、トラックまたは他の車両の自律操縦における障害物検出および回避のために光測距デバイスが使用されるときに行き当たる可能性が高い指定された温度範囲にわたって受動断熱レンズ系を有するテレセントリック光測距デバイスを提供する。加えて、バルク光学系が低焦点面歪を具備し、光学素子の1つ以上にARコーティングを施して、光学スループットを最大化し、異なるセンサチャネル間の迷反射、ゴースト、およびクロストークを低減してもよい。有利にも、光学系は、画像空間テレセントリックであり、それゆえ、センサアレイの検出器チャネル(各主光線は焦点面に対して垂直に到達する)の、アレイの外縁部上のものでまでの各々の「まっすぐな」ビュー(物体側から見た場合)を提供する。
Claims (80)
- 光測距システムであって、
シャフトと、
第1の回路基板アセンブリであって、前記第1の回路基板アセンブリの表面上の前記シャフト周りに配置された複数のステータ要素を有するステータアセンブリを含む、第1の回路基板アセンブリと、
前記シャフトに回転可能に結合された第2の回路基板アセンブリであって、当該第2の回路基板アセンブリの表面上の前記シャフト周りに配置された複数のロータ要素を有するロータアセンブリを含み、前記複数のロータ要素は前記複数のステータ要素と位置整合されて離間する、第2の回路基板アセンブリと、
前記第2の回路基板アセンブリと共に回転するように結合された光測距デバイスであって、周囲環境内の物体に光パルスを送信するように構成された光源と、前記周囲環境内の前記物体から反射された前記光パルスの反射部分を検出して前記光パルスの前記反射部分に基づいて測距データを計算するように構成された検出器回路と、を含む、光測距デバイスと、
前記第2の回路基板アセンブリまたは前記第1の回路基板アセンブリのいずれかの上に配設され、前記複数のステータ要素に駆動信号を提供するように構成されており、それにより前記複数のロータ要素に電磁力を与えて前記シャフト周りの前記第2の回路基板アセンブリの回転を駆動する、ステータドライバ回路と、
を備えたことを特徴とする光測距システム。 - 前記複数のロータ要素及び前記複数のステータ要素は、前記シャフト周りに対称に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の光測距システム。 - 前記第2の回路基板アセンブリは、前記第2の回路基板アセンブリの回路基板上に配設され、かつ、前記シャフト周りに対称に配置された、複数の光アップリンクレシーバを更に含む
ことを特徴とする請求項1に記載の光測距システム。 - 前記複数のロータ要素は、前記複数の光アップリンクレシーバよりも前記シャフトから遠い
ことを特徴とする請求項3に記載の光測距システム。 - 前記第1の回路基板アセンブリは、前記第1の回路基板アセンブリの回路基板上に配設され、かつ、前記シャフト周りに対称に配置された、複数の光アップリンクトランスミッタを更に含む
ことを特徴とする請求項1に記載の光測距システム。 - 前記シャフトと前記複数のステータ要素の各々との間の距離が、前記シャフトと前記複数の光アップリンクトランスミッタの各々との間の距離よりも大きい
ことを特徴とする請求項5に記載の光測距システム。 - 前記複数のステータ要素が、複数のソレノイドコイルを含み、
前記複数のソレノイドコイルの各々が、前記シャフトを中心としたリング内に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の光測距システム。 - 前記複数のステータ要素の各々が、前記第1の回路基板アセンブリに対して垂直な長手方向軸を有し、磁性材料のコア周りに巻かれたソレノイドコイルを有し、
前記複数のロータ要素における各ロータ要素が、磁石を有し、当該磁石の磁極が、当該ロータ要素に隣接する磁石の磁極と反対に配置されている
ことを特徴とする請求項7に記載の光測距システム。 - 前記複数のステータ要素におけるステータ要素の数が、3の倍数であり、
前記光測距システムは、前記複数のステータ要素に結合され、かつ、前記複数のステータ要素に三相交流信号を提供するように構成された、モータドライバ回路を更に有する
ことを特徴とする請求項8に記載の光測距システム。 - 前記複数のロータ要素は、複数の永久磁石を含む
ことを特徴とする請求項8に記載の光測距システム。 - 前記複数のステータ要素は、前記シャフトを中心としたリング内に配置された複数の永久磁石を含み、
前記複数のロータ要素は、前記複数の永久磁石に正対する、前記シャフトを中心としたリング内に配置された複数のソレノイドコイルを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の光測距システム。 - 前記複数のステータ要素は、少なくとも12個のステータ要素を含む
ことを特徴とする請求項11に記載の光測距システム。 - 前記第2の回路基板アセンブリは、前記光測距デバイスから前記シャフト内の中心穴を通して測距データを送信するように構成された光ダウンリンクトランスミッタを更に含み、
前記第1の回路基板アセンブリは、前記シャフト内の前記中心穴を介して前記光ダウンリンクトランスミッタから測距データを受信するように構成された光ダウンリンクレシーバを更に含む
ことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の光測距システム。 - 前記第1の回路基板アセンブリは、前記第2の回路基板アセンブリに電気的に接続された前記光測距デバイスに電力を送信するように構成された無線電力送信サブシステムを有し、
前記無線電力送信サブシステムは、前記第1の回路基板アセンブリ上に配設されかつ前記シャフト周りに配設されたトランスミッタコイルを有し、
前記第2の回路基板アセンブリは、前記無線電力送信サブシステムから電力を受信するように構成された無線電力レシーバサブシステムを有し、
前記無線電力レシーバサブシステムは、前記第2の回路基板アセンブリ上に配設されかつ前記シャフト周りに配設されたレシーバコイルを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の光測距システム。 - 光測距システムであって、
光学的に透明な窓及びベースを有する固定筐体と、
前記筐体内に配設された中空シャフトと、
前記中空シャフトに結合されたベアリングシステムと、
前記筐体内に配設され、前記中空シャフトに対して垂直な第1の平面に対して平行な、第1の回路基板アセンブリであって、当該第1の回路基板アセンブリの表面上の前記シャフト周りに環状に配置された複数の等間隔をなすステータ要素を有するステータアセンブリを含む、第1の回路基板アセンブリと、
前記筐体内に前記第1の平面に対して平行に配設され、かつ、前記ベアリングシステムによって前記シャフトに回転可能に結合された、第2の回路基板アセンブリであって、当該第2の回路基板アセンブリの表面上の前記シャフト周りに環状に配置された複数の等間隔をなすロータ要素を有するロータアセンブリを含み、前記複数のロータ要素は前記複数のステータ要素と位置整合されて離間する、第2の回路基板アセンブリと、
前記固定筐体内の前記第2の回路基板アセンブリと共に回転するように結合された光測距デバイスであって、前記窓を通して周囲環境内の物体に光パルスを送信するように構成された光源と、前記周囲環境内の前記物体から反射されて前記窓を通して受信された前記光パルスの反射部分を検出して、前記光パルスの前記反射部分に基づいて測距データを計算するように構成された検出器回路と、を含む、光測距デバイスと、
前記第2の回路基板アセンブリまたは前記第1の回路基板アセンブリのいずれかの上に配設され、前記複数のステータ要素に駆動信号を提供するように構成されており、それにより前記複数のロータ要素に電磁力を与えて前記シャフト周りの前記第2の回路基板アセンブリ及び前記光測距デバイスの回転を駆動する、ステータドライバ回路と、
を備えたことを特徴とする光測距システム。 - 前記第1の回路基板アセンブリと前記第2の回路基板アセンブリとの間で前記中空シャフトを通してデータを光学的に送信するように構成された第1の光通信チャネルであって、前記第1の回路基板アセンブリ上に配設された回路に結合された第1の光学コンポーネントと、前記第2の回路基板アセンブリ内に配設された回路に結合された第2の光学コンポーネントと、を含む、第1の光通信チャネルと、
前記中空シャフトを取り囲み、前記第1の回路基板アセンブリと前記第2の回路基板アセンブリとの間でデータを光学的に送信するように構成された、第2の環状の光通信チャネルであって、前記第1の回路基板上に配設された回路に結合された第1の環状の光学コンポーネントと、前記第2の回路基板アセンブリ内に配設された回路に結合された第2の環状の光学コンポーネントと、を含む、第2の環状の光通信チャネルと、
を更に備えたことを特徴とする請求項15に記載の光測距システム。 - 前記第1の光通信チャネルは、前記光測距デバイスから第1の回路基板サブアセンブリに結合されたプロセッサに測距データを送信するように構成されたダウンリンクチャネルであり、
前記第2の光通信チャネルは、前記プロセッサから前記光測距デバイスに制御信号を送信するように構成されたアップリンクチャネルである
ことを特徴とする請求項16に記載の光測距システム。 - 前記第1の回路基板アセンブリに結合された熱拡散要素を更に含み、
前記光測距システムの構成要素が、前記ベアリングシステム及び前記熱拡散要素を通して、前記第2の回路基板アセンブリから前記ベースに熱を伝導するように構成されている
ことを特徴とする請求項15に記載の光測距システム。 - 前記複数の等間隔をなすステータ要素の各々が、前記第1の回路基板アセンブリに対して垂直な長手方向軸を有し、磁性材料のコア周りに巻き付けられたソレノイドコイルを有し、
前記複数の等間隔をなすロータ要素における各ロータ要素が、磁石を有し、当該磁石の磁極が、当該ロータ要素に隣接する磁石の磁極と反対に配置されている
ことを特徴とする請求項15〜18のいずれかに記載の光測距システム。 - 光測距システムであって、
長手方向軸を有するシャフトと、
第1の回路基板アセンブリであって、前記第1の回路基板アセンブリの表面上の前記シャフト周りに配置された複数のステータ要素を有するステータアセンブリを含む、第1の回路基板アセンブリと、
前記シャフトに回転可能に結合され、前記第1の回路基板アセンブリと離間して対向する関係にある、第2の回路基板アセンブリであって、当該第2の回路基板アセンブリの表面上の前記シャフト周りに配置された複数のロータ要素を有するロータアセンブリを含み、前記複数のロータ要素は前記複数のステータ要素と位置整合されて離間する、第2の回路基板アセンブリと、
前記第2の回路基板アセンブリまたは前記第1の回路基板アセンブリのいずれかの上に配設され、前記複数のステータ要素に駆動信号を提供するように構成されており、それにより前記複数のロータ要素に電磁力を与えて前記シャフトの前記長手方向軸周りの前記第2の回路基板アセンブリの回転を駆動する、ステータドライバ回路と、
光測距デバイスであって、前記第2の回路基板アセンブリと共に回転するように、前記第2の回路基板アセンブリに機械的に結合された、光測距デバイスと、
を備えたことを特徴とする光測距システム。 - 光測距システムであって、
ハウジングと、
回転軸を画定するシャフトと、
第1の回路基板アセンブリであって、前記回転軸に対して垂直な第1の平面に沿って位置整合するように定置関係をなして前記ハウジング内に配設されかつ前記ハウジングに結合され、第1の回路基板上に配設された複数の第1の回路要素を含む、第1の回路基板アセンブリと、
第2の回路基板アセンブリであって、前記回転軸周りに回転するように、前記第1の平面に対して平行な第2の平面において前記ハウジング内で前記第1の回路基板アセンブリから離間しかつ前記シャフトに回転可能に結合されており、第2の回路基板上に配設されかつ前記複数の第1の回路要素のうちの少なくとも1つと位置整合されて無線協調して機能するように構成された複数の第2の回路要素を含む、第2の回路基板アセンブリと、
前記第2の回路基板アセンブリと電気的に接続されて共に回転するように結合された光測距デバイスであって、周囲環境内の物体に光パルスを送信し、前記周囲環境内の前記物体から反射された前記光パルスの反射部分を検出し、前記光パルスの前記反射部分に基づいて測距データを計算するように構成されている、光測距デバイスと、
を備えたことを特徴とする光測距システム。 - 前記無線協調は、光通信、無線電気通信、または、無線電力伝送、のうちの1つである
ことを特徴とする請求項21に記載の光測距システム。 - 前記無線動作は、無線電力伝送を含み、
当該システムは、
前記第1の回路基板に取り付けられた環状の無線電力トランスミッタと、当該環状の無線電力トランスミッタと対向する箇所で前記第2の回路基板に取り付けられた環状の無線電力レシーバと、を含む無線電力システム
を更に備える
ことを特徴とする請求項21に記載の光測距システム。 - 前記無線動作は、光通信を含み、
当該システムは、
前記第1の回路基板に取り付けられた第1の環状の光通信コンポーネントと、当該第1の環状の光通信コンポーネントと対向する箇所で前記第2の回路基板に取り付けられた第2の環状の光通信コンポーネントと、を含む環状の光通信チャネル
を更に備える
ことを特徴とする請求項21に記載の光測距システム。 - 前記無線動作は、無線電気通信を含み、
当該システムは、
前記第1の回路基板に取り付けられた第1の環状の無線電気通信コンポーネントと、前記第1の環状の無線電気通信コンポーネントと対向する箇所で前記第2の回路基板に取り付けられた第2の環状の無線電気通信コンポーネントと、を含む環状の無線電気通信チャネル
を更に備える
ことを特徴とする請求項21に記載の光測距システム。 - 前記複数の第1の回路要素は、無線電力トランスミッタコイルを有し、
前記複数の第2の回路要素は、前記無線電力トランスミッタコイルから無線で電力を受信するように動作可能に結合された無線電力レシーバコイルを含む
ことを特徴とする請求項21に記載の光測距システム。 - 前記複数の第1の回路要素は、複数のアップリンクトランスミッタを有し、
前記複数の第2の回路要素は、複数の光アップリンクレシーバを有し、
前記複数のアップリンクトランスミッタ及び前記複数の光アップリンクレシーバは、協調して、光アップリンク通信チャネルを作成する
ことを特徴とする請求項21に記載の光測距システム。 - 前記複数のアップリンクトランスミッタは、前記複数の光アップリンクレシーバと同心に配置されている
ことを特徴とする請求項27に記載の光測距システム。 - 前記複数の第1の回路要素は、光ダウンリンクレシーバを有し、
前記複数の第2の回路要素は、前記測距データを送信するための光ダウンリンクトランスミッタを有し、
前記光ダウンリンクレシーバ及び前記光ダウンリンクトランスミッタは、協調して、光ダウンリンク通信チャネルを作成する
ことを特徴とする請求項21に記載の光測距システム。 - 前記光ダウンリンクトランスミッタは、前記シャフト内の中心穴の上方に位置決めされており、
前記光ダウンリンクレシーバは、前記シャフト内の前記中心穴の下方に位置決めされており、
前記光ダウンリンクレシーバは、前記光ダウンリンクトランスミッタから前記シャフト内の前記中心穴を介して光信号を受信することができる
ことを特徴とする請求項29に記載の光測距システム。 - 前記第1の回路基板または前記第2の回路基板の一方に取り付けられた環状のエンコーダストリップと、前記環状のエンコーダストリップと対向する箇所で前記第1の回路基板または前記第2の回路基板の他方に取り付けられたエンコーダリーダと、を含む環状のエンコーダ
を更に備えたことを特徴とする請求項21〜30のいずれかに記載の光測距システム。 - 光測距システムであって、
光学的に透明な窓を有する筐体と、
前記筐体を通る回転軸を画定するシャフトと、
前記筐体内に配設されて前記筐体に定置結合されており、前記回転軸に対して垂直に位置整合した、第1の回路基板アセンブリと、
前記筐体内に配設されて前記第1の回路アセンブリと離間して対向する関係にある第2の回路基板アセンブリであって、前記シャフトに回転可能に結合されている、第2の回路基板アセンブリと、
前記第2の回路基板アセンブリに定置関係をなして結合された光測距デバイスであって、前記シャフト周りに前記第2の回路基板アセンブリと共に回転するようになっている、光測距デバイスと、
前記第1の回路基板または前記第2の回路基板の一方に取り付けられた環状のエンコーダストリップと、当該環状のエンコーダストリップと面して対向する箇所で前記第1の回路基板または前記第2の回路基板の他方に取り付けられたエンコーダリーダと、を有する、環状のエンコーダと、
前記第1の回路基板に取り付けられた第1の環状の無線通信コンポーネントと、当該第1の環状の無線通信コンポーネントと面して対向する箇所で前記第2の回路基板に取り付けられた第2の環状の無線通信コンポーネントと、を有する、無線通信システムと、
前記第1の回路基板に取り付けられた環状の無線電力トランスミッタと、当該環状の無線電力トランスミッタと面して対向する箇所で前記第2の回路基板に取り付けられた環状の無線電力レシーバと、を有する、環状の無線電力伝送システムと、
を備えたことを特徴とする光測距システム。 - 前記環状のエンコーダ及び前記無線通信システムは、各々、当該環状の無線電力伝送システムの半径内の箇所に配設されている
ことを特徴とする請求項32に記載の光測距システム。 - 前記無線通信システムは、光通信システムを有する
ことを特徴とする請求項33に記載の光測距システム。 - 前記無線通信システムは、無線電気通信システムを有する
ことを特徴とする請求項33に記載の光測距システム。 - 前記シャフトは、中空であり、
前記無線通信システムは、
前記光測距デバイスと前記第1の回路基板アセンブリとの間で前記中空シャフトを通してデータを光学的に送信するように構成された第1の光通信チャネルであって、前記光測距デバイスと共に回転するように結合された回路に結合された第1の光学コンポーネントと、前記第1の回路基板アセンブリ上に配設された回路に結合された第2の光学コンポーネントと、を含む、第1の光通信チャネルと、
前記中空シャフトを取り囲み、前記光測距デバイスと前記ベースサブシステムとの間でデータを送信するように構成された、第2の環状の通信チャネルであって、前記第1の環状の無線通信コンポーネントと、前記第2の環状の無線通信コンポーネントと、を含む、第2の環状の通信チャネルと、
を有する
ことを特徴とする請求項32または33に記載の光測距システム。 - 前記第2の環状の通信チャネルは、光通信チャネルであり、
前記第1の環状の無線通信コンポーネントは、第1の複数の光学コンポーネントを有し、
前記第2の環状の無線通信コンポーネントは、第2の複数の光学コンポーネントを有する
ことを特徴とする請求項36に記載の光測距システム。 - 前記第1の光学コンポーネントは、環状配置で等間隔をなし複合光トランスミッタとして構成された複数の光トランスミッタを有し、
前記第2の光学コンポーネントは、環状配置で等間隔をなし前記複合光トランスミッタと位置整合されて離間した複合光レシーバとして構成された複数の光レシーバを有する
ことを特徴とする請求項36に記載の光測距システム。 - 光測距システムであって、
光学的に透明な窓を有する筐体と、
前記筐体を通る回転軸を画定するシャフトと、
前記筐体内に配設されて前記筐体に定置結合されており、前記回転軸に対して垂直に位置整合した、第1の回路基板アセンブリと、
前記筐体内に配設されて前記第1の回路アセンブリと離間して対向する関係にある第2の回路基板アセンブリであって、前記シャフトに回転可能に結合されている、第2の回路基板アセンブリと、
前記シャフト周りに前記第2の回路基板アセンブリと共に回転するように前記第2の回路基板アセンブリに取り付けられた光測距デバイスであって、周囲環境内の物体に光パルスを送信し、前記周囲環境内の前記物体から反射された前記光パルスの反射部分を検出し、前記光パルスの前記反射部分に基づいて測距データを計算するように構成されている、光測距デバイスと、
前記第1の回路基板または前記第2の回路基板の一方に取り付けられた環状のエンコーダストリップと、当該環状のエンコーダストリップと面して対向する箇所で前記第1の回路基板または前記第2の回路基板の他方に取り付けられたエンコーダリーダと、を有する、環状のエンコーダと、
前記第1の回路基板に取り付けられた第1の環状の無線通信コンポーネントと、当該第1の環状の無線通信コンポーネントと面して対向する箇所で前記第2の回路基板に取り付けられた第2の環状の無線通信コンポーネントと、を有する、無線通信システムと、
前記第1の回路基板アセンブリの表面上の前記シャフト周りに配置された複数のステータ要素を有するステータアセンブリと、前記第2の回路基板アセンブリの表面上の前記シャフト周りに配置された複数のロータ要素を有するロータアセンブリと、を含み、前記複数のロータ要素は前記複数のステータ要素と面して対向する箇所に配設されるようになっている、ロータアセンブリと、を含む、電気モータと、
前記第2の回路基板アセンブリまたは前記第1の回路基板アセンブリのいずれかの上に配設され、前記複数のステータ要素に駆動信号を提供するように構成されており、それにより前記複数のロータ要素に電磁力を与えて前記シャフト周りの前記第2の回路基板アセンブリの回転を駆動するステータドライバ回路と、
前記第1の回路基板に取り付けられた環状の無線電力トランスミッタと、当該環状の無線電力トランスミッタと面して対向する箇所で前記第2の回路基板に取り付けられた環状の無線電力レシーバと、を有する、環状の無線電力伝送システムと、
を備えたことを特徴とする光測距システム。 - 前記環状のエンコーダ、前記電気モータ、及び前記無線通信システムは、各々、前記環状の無線電力伝送システムの半径内の箇所に配設されている
ことを特徴とする請求項39に記載の光測距システム。 - 光測距システムであって、
長手方向軸を有するシャフトと、
前記シャフトの前記長手方向軸周りに回転するように構成された光測距デバイスであって、周囲環境内の物体に光パルスを送信するように構成された光源と、前記周囲環境内の前記物体から反射された前記光パルスの反射部分を検出し前記光パルスの前記反射部分に基づいて測距データを計算するように構成された検出器回路と、を含む、光測距デバイスと、
前記シャフト周りに回転しないベースサブシステムと、
前記ベースサブシステムと前記光測距デバイスとの間に光通信チャネルを提供するように構成された光通信サブシステムであって、前記検出器回路に接続された1または複数のタレット光通信コンポーネントと、前記ベースサブシステムに接続された1または複数のベース光通信コンポーネントと、を含む、光通信サブシステムと、
を備えたことを特徴とする光測距システム。 - 前記光通信サブシステムは、ダウンリンクチャネル及びアップリンクチャネルを有し、
前記ダウンリンクチャネルは、前記光測距デバイスから前記ベースサブシステムに測距データを光学的に送信するように構成されており、
前記アップリンクチャネルは、前記ベースサブシステムから前記光測距デバイスに制御信号を光学的に送信するように構成されている
ことを特徴とする請求項41に記載の光測距システム。 - 前記シャフトは、中空であり、
前記ダウンリンクチャネルは、前記光測距デバイスに結合され前記中空シャフトを通して前記ベースサブシステムに結合された光レシーバに測距データを光学的に送信するように構成された光トランスミッタを有する
ことを特徴とする請求項42に記載の光測距システム。 - 前記アップリンクチャネルは、前記ベースサブシステムに結合されかつ前記シャフトの外側に環状配置で配設された複数の光トランスミッタと、前記光測距デバイスに結合されかつ前記シャフトの外側に環状配置で配設された複数の光レシーバと、を有する
ことを特徴とする請求項43に記載の光測距システム。 - 前記光通信サブシステムは、前記1または複数のタレット光通信コンポーネントの少なくとも1つの光ダウンリンクトランスミッタから、前記1または複数のベース光通信コンポーネントの少なくとも1つの光ダウンリンクレシーバに、測距データを光学的に送信するように構成されている
ことを特徴とする請求項41に記載の光測距システム。 - 前記1または複数のタレット光通信コンポーネントは、前記シャフト周りに回転する前記光測距デバイスのタレット回路基板アセンブリ上に配設された光ダウンリンクトランスミッタを有し、
前記1または複数のベース光通信コンポーネントは、前記ベースサブシステムのベース回路基板アセンブリ上に配設された光ダウンリンクレシーバを有し、
前記シャフトは、中心開口部を有する中空シャフトであり、
前記光ダウンリンクトランスミッタ及び前記光ダウンリンクレシーバは、前記シャフトの前記中心開口部を通して光信号をそれぞれ送信及び受信するように位置決めされている、ことを特徴とする請求項41に記載の光測距システム。 - 前記1または複数のベース光通信コンポーネントは、前記ベースサブシステムのベース回路基板アセンブリ上に配設された少なくとも1つの光アップリンクトランスミッタを有し、
前記少なくとも1つの光アップリンクトランスミッタは、前記光測距システムにアップリンク信号を通信するように構成されており、
前記1または複数のタレット光通信コンポーネントは、前記光測距デバイスのタレット回路基板アセンブリ上に配設された少なくとも1つの光アップリンクレシーバを有し、
前記少なくとも1つの光アップリンクレシーバは、前記アップリンク信号を受信するように構成されている
ことを特徴とする請求項41に記載の光測距システム。 - 前記少なくとも1つの光アップリンクトランスミッタは、第1のリング内に配置された複数のトランスミッタを含み、
前記少なくとも1つの光アップリンクレシーバは、前記第1のリングと同心の第2のリング内に配置された複数のレシーバを含む
ことを特徴とする請求項47に記載の光測距システム。 - 前記第2のリングは、前記タレット回路基板アセンブリによって画定されかつ前記シャフトに対して垂直な第1の平面内に配向されており、
前記第2のリングは、前記シャフト上に中心を有し、
前記タレット回路基板アセンブリ及び前記ベース回路基板アセンブリは、前記シャフトの長さに沿って互いから空間的に分離されている、
ことを特徴とする請求項48に記載の光測距システム。 - 前記第1のリングは、前記ベースサブシステムの前記ベース回路基板アセンブリによって画定されかつ前記シャフトに対して垂直な第2の平面内に配向されており、
前記第1のリングは、前記シャフト上に中心を有する、
ことを特徴とする請求項49に記載の光測距システム。 - 前記タレット回路基板アセンブリは、光ダウンリンクトランスミッタ及び前記複数のレシーバを含む単一の回路基板を有する
ことを特徴とする請求項48に記載の光測距システム。 - 前記ベースサブシステムの前記ベース回路基板アセンブリは、光ダウンリンクレシーバ及び前記複数のトランスミッタを含む単一の回路基板を有する
ことを特徴とする請求項48に記載の光測距システム。 - 光測距システムであって、
光学的に透明な窓を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配設された、長手方向軸を有する中空シャフトと、
前記ハウジング内に配設され、前記シャフトの長手方向軸周りに回転するように構成された、光測距デバイスであって、前記光学的に透明な窓を通して周囲環境内の物体に光パルスを送信するように構成された光源と、前記周囲環境内の前記物体から反射されて前記光学的に透明な窓を通った前記光パルスの反射部分を検出して前記光パルスの前記反射部分に基づいて測距データを計算するように構成された検出器回路と、を含む、光測距デバイスと、
前記シャフト周りに回転しない、前記ハウジング内に配設されたベースサブシステムと、
前記ハウジング内に配設され、前記ベースサブシステムと前記光測距デバイスとの間に光通信チャネルを提供するように構成された、光通信サブシステムであって、前記中空シャフト内に配設された第1の光チャネルと、前記中空シャフトの外側に環状に配置された第2の光チャネルと、を含む、光通信サブシステムと、
を備えたことを特徴とする光測距システム。 - 前記第1の光チャネルは、前記光測距デバイスに結合された光トランスミッタと、前記光トランスミッタから離間されかつ前記ベースサブシステムに結合された光レシーバと、を有する
ことを特徴とする請求項53に記載の光測距システム。 - 前記第2の光チャネルは、前記ベースサブシステムに結合された複合光トランスミッタとして構成された、環状配置で等間隔をなす複数の光トランスミッタと、前記複合光トランスミッタと位置整合されて離間され前記光測距デバイスと結合された複合光レシーバとして構成された、環状配置で等間隔をなす複数の光レシーバと、を有する
ことを特徴とする請求項53または54に記載の光測距システム。 - 前記光測距デバイスは、第1の回路基板を更に含み、
前記ベースサブシステムは、前記第1の回路基板と平行で離間した第2の回路基板を更に含み、
前記複数の光トランスミッタは、前記第1の回路基板上に配設されており、
前記複数の光レシーバは、前記第2の回路基板上に配設されている
ことを特徴とする請求項55に記載の光測距システム。 - 前記複数の光トランスミッタ内の前記光トランスミッタの各々が、LEDを有し、
前記複数の光レシーバ内の前記光レシーバの各々が、フォトダイオードを有する
ことを特徴とする請求項56に記載の光測距システム。 - 前記第1の光チャネルは、前記光測距デバイスから前記ベースサブシステムに測距データを送信するように構成されており、
前記第2の光チャネルは、前記ベースサブシステムから前記光測距デバイスに制御信号を送信するように構成されている、
ことを特徴とする請求項53〜57のいずれかに記載の光測距システム。 - 光測距システムであって、
光学的に透明な窓を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配設された、長手方向軸を有する中空シャフトと、
前記ハウジング内に配設され、前記シャフトの長手方向軸周りに回転するように構成された、光測距デバイスであって、前記光学的に透明な窓を通して周囲環境内の物体に光パルスを送信するように構成された光源と、前記周囲環境内の前記物体から反射されて前記光学的に透明な窓を通った前記光パルスの反射部分を検出して前記光パルスの前記反射部分に基づいて測距データを計算するように構成された検出器回路と、を含む、光測距デバイスと、
前記シャフト周りに回転しない、前記ハウジング内に配設されたベースサブシステムと、
前記光測距デバイスと前記ベースサブシステムとの間で前記中空シャフトを通してデータを光学的に送信するように構成された第1の光通信チャネルであって、前記光測距デバイスと共に回転するように結合された回路に結合された第1の光学コンポーネントと、前記ベースサブシステム上に配設された回路に結合された第2の光学コンポーネントと、を含む、第1の光通信チャネルと、
前記中空シャフトを取り囲み、前記光測距デバイスと前記ベースサブシステムとの間でデータを光学的に送信するように構成された第2の環状の光通信チャネルであって、前記光測距デバイスと共に回転するように結合された回路に結合された第1の環状の光学コンポーネントと、前記ベースサブシステム上に配設された回路に結合された第2の環状の光学コンポーネントと、を含む、第2の環状の光通信チャネルと、
を備えたことを特徴とする光測距システム。 - 前記第1の光通信チャネルは、前記光測距デバイスから前記ベースサブシステムに結合されたプロセッサに測距データを送信するように構成されたダウンリンクチャネルであり、
前記第2の光通信チャネルは、前記プロセッサから前記光測距デバイスに制御信号を送信するように構成されたアップリンクチャネルである、
ことを特徴とする請求項59に記載の光測距システム。 - 光測距デバイスであって、
周囲環境内の物体に光パルスを送信するように構成された光源を含む、発光モジュールと、
光感知モジュールと、
を備え、
前記光感知モジュールは、
レンズハウジングと、
前記レンズハウジングに結合されており、前記周囲環境から光を受信し、当該受信した光を焦点面に集束するように構成された、バルクレンズ系であって、前記レンズハウジング内に取り付けられた第1のレンズ、第2のレンズ及び第3のレンズを有し、前記第1のレンズ、前記第2のレンズ、または、前記第1のレンズ及び前記第2のレンズが、プラスチックであり、前記第3のレンズが、ガラスである、バルクレンズ系と、
前記バルクレンズ系から光を受信し、前記周囲環境内の前記物体から反射された前記光パルスの反射部分を検出するように構成された、光センサのアレイと、
前記レンズハウジングを前記光センサのアレイと機械的に結合するマウントと、
を有しており、
前記レンズハウジング、前記バルクレンズ系、及び前記マウントは、特定の温度範囲にわたって前記バルクレンズ系からの光を前記光センサのアレイ上に受動的に集束するように構成されている
ことを特徴とする光測距デバイス。 - 前記光パルスの前記反射部分に基づいて測距データを計算するように構成された回路
を更に備えたことを特徴とする請求項61に記載の光測距デバイス。 - 前記温度範囲にわたって前記光センサのアレイ上に光が受動的に集束するように、前記レンズハウジング、前記バルクレンズ系、及び前記マウントが、温度の関数として、前記レンズ系の焦点距離を、前記レンズハウジングの膨張係数及び前記マウントの膨張係数と適合させるように構成されている、
ことを特徴とする請求項61に記載の光測距システム。 - 前記温度範囲は、−5℃〜70℃である、
ことを特徴とする請求項61〜63のいずれかに記載の光測距システム。 - 光測距システムであって、
光学的に透明な窓を有する筐体と、
前記筐体内に配設された光測距デバイスと、
を備え、
前記光測距デバイスは、
バルクトランスミッタレンズ系及び複数のトランスミッタチャネルを有する光トランスミッタであって、各チャネルが、バルクトランスミッタ光学素子を通して及び前記光学的に透明な窓を通して、前記光測距システムの外部のフィールド内へと、狭帯域光のパルスを生成及び送信するように構成された光エミッタを含む、光トランスミッタと、
バルクレシーバレンズ系、レンズハウジング及び複数のマイクロ光学素子レシーバチャネルを有する光レシーバであって、各マイクロ光学素子チャネルが、バルクレシーバ光学素子の焦点面と一致した開口と、当該開口の背後のコリメートレンズと、当該コリメートレンズの背後の光学フィルタと、前記コリメートレンズ内へと前記開口を通過して前記フィルタを通過した入射光子に応答する光センサと、を含む、光レシーバと、
前記光センサで受信した光子に基づいて測距データを計算するように構成された回路と、
を有し、
前記バルクレシーバレンズ系は、前記レンズハウジングに取り付けられた第1のレンズ、第2のレンズ及び第3のレンズを有し、
前記第1のレンズ、前記第2のレンズ、または、前記第1のレンズ及び前記第2のレンズが、プラスチックであり、前記第3のレンズが、ガラスであり、
前記レンズハウジングの熱膨張係数(CTE)が、特定の温度範囲にわたって、前記バルクレシーバレンズ系と適合されており、前記焦点面は、前記温度範囲にわたって、前記複数のマイクロ光学素子レシーバチャネル内の各光センサに対して安定している
ことを特徴とする光測距システム。 - 前記温度範囲は、−5℃〜70℃である、
ことを特徴とする請求項65に記載の光測距システム。 - 前記バルクトランスミッタレンズ系は、画像空間テレセントリックレンズ系であり、
前記バルクレシーバレンズ系は、画像空間テレセントリックレンズ系である、
ことを特徴とする請求項65または66に記載の光測距システム。 - 画像感知デバイスであって、
レンズハウジングと、
前記レンズハウジングに機械的に結合され、焦点面に光を集束するように構成された、バルクレンズ系であって、前記レンズハウジング内に取り付けられた第1のレンズ、第2のレンズ及び第3のレンズを有し、前記第1のレンズ、前記第2のレンズ、または、前記第1のレンズ及び前記第2のレンズが、プラスチックであり、前記第3のレンズが、ガラスである、バルクレンズ系と、
前記バルクレンズ系から光を受信するように構成された、光センサのアレイと、
前記レンズハウジングを前記光センサのアレイと機械的に結合するマウントと、
を備え、
前記レンズハウジングの熱膨張係数(CTE)が、特定の温度範囲にわたって、前記バルクレンズ系と適合されており、前記焦点面が前記温度範囲にわたって前記光センサのアレイに対して安定である
ことを特徴とする画像感知デバイス。 - 前記温度範囲は、20℃〜70℃である
ことを特徴とする請求項68に記載の画像感知デバイス。 - 前記温度範囲は、−5℃〜70℃である
ことを特徴とする請求項69に記載の画像感知デバイス。 - 前記バルクレンズ系は、画像空間テレセントリックレンズ系である
ことを特徴とする請求項69に記載の画像感知デバイス。 - 前記レンズハウジングを前記光センサのアレイと機械的に結合するマウント
を更に備え、
前記マウントのCTEが、前記レンズハウジングの前記CTEと適合されている
ことを特徴とする請求項69に記載の画像感知デバイス。 - 温度センサと、
前記温度センサに応答して前記バルクレンズ系を加熱するように動作可能に結合された加熱要素と、
を更に備えたことを特徴とする請求項68〜72のいずれかに記載の画像感知デバイス。 - 前記光センサのアレイは、平坦であり、
当該画像感知デバイスは、前記光センサのアレイ内の各光センサのためのマイクロ光学チャネルを更に備え、
前記マイクロ光学チャネルは、前記焦点面、マイクロレンズ層、及びフィルタ層に位置決めされた開口層を含む
ことを特徴とする請求項68〜72のいずれかに記載の画像感知デバイス。 - 前記第3のレンズは、球面状であり、18mm以下であって5mm以上である幅を有する
ことを特徴とする請求項68〜72のいずれかに記載の画像感知デバイス。 - 前記レンズ系は、2.4以下であって0.7以上であるF値を有する
ことを特徴とする請求項68〜72のいずれかに記載の画像感知デバイス。 - 前記レンズ系は、第4のレンズを更に有する
ことを特徴とする請求項68〜72のいずれかに記載の画像感知デバイス。 - 前記第2のレンズ及び前記第4のレンズは、非球面の曲率を有する、前記レンズ系における唯一のレンズである、
ことを特徴とする請求項77に記載の画像感知デバイス。 - 前記レンズハウジングは、第1のレンズハウジングと、当該第1のレンズハウジングと同一の形状を有する第2のレンズハウジングと、を有し、
前記バルクレンズ系は、前記第1のレンズハウジングに取り付けられた第1のバルクレンズ系であり、
前記光測距システムは、
前記第2のレンズハウジング内に配設されたレーザアレイと、
前記第2のレンズハウジングに取り付けられ、前記第1のバルクレンズ系と同様のレンズを有する、第2のバルクレンズ系であって、光が周囲環境に投射される前に前記レーザアレイからの光を散逸するように構成されている、第2のバルクレンズ系と、
を更に有する
ことを特徴とする請求項68〜72のいずれかに記載の画像感知デバイス。 - 前記ハウジングは、10mm〜60mmの長さを有し、
前記第1のレンズハウジング及び前記第2のレンズハウジングは、2.5cm以下だけ分離されている
ことを特徴とする請求項79に記載の画像感知デバイス。
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