JP6452608B2 - 光検出および測距(lidar)焦点面アレイを使用する、3次元のハイパースペクトル撮像システムおよび方法 - Google Patents
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Description
Claims (23)
- 3次元(3D)のハイパースペクトル撮像のためのシステムであって、
標的対象を照らすように構成された照明源、
標的対象から受け取った光を様々な色にスペクトル的に分離するように構成された分散要素、および、
光検出および測距(LIDAR)焦点面アレイ(FPA)であって、分散要素からの光を受け取るように構成され、FPAの面の1次元の標的対象に関する空間情報を入手するように構成され、第1の次元に垂直な、FPAの面の第2の次元でスペクトル情報を入手するように構成され、および、少なくとも2つの波長の飛行時間を得ることによって、FPAから標的対象までの距離に関する情報を得るように構成され、かつFPAが前記分散要素によってスペクトル的に分離された光の単一光子を検出するように構成され、それによって、3次元の標的対象をハイパースペクトル撮像し、少なくとも1つの3D点に関するスペクトル情報を入手する、光検出および測距焦点面アレイ、
を備える、システム。 - 標的対象からの光を受け取り、光を集めるように構成された対物光学素子をさらに含む
、請求項1に記載のシステム。 - 光を空間的にフィルターにかけるように構成されたスリット要素をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- スリット要素は、FPAの空間次元において空間の直線を定義するために、光を空間的にフィルターにかけるようにさらに構成される、請求項3に記載のシステム。
- 光を平行にするように構成された平行光学系をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- FPAに光の焦点を再び合わせるように構成された焦点調整光学系をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- FPAサンプルは、選択されたサンプリング間隔で戻り信号をサンプリングする、請求項1に記載のシステム。
- システムはプッシュブルーム方式で動作する、請求項1に記載のシステム。
- システムはウィスクブルーム方式で動作する、請求項1に記載のシステム。
- 照明源は白色光レーザーを含む、請求項1に記載のシステム。
- 照明源は線に空間的に再フォーマットされる、請求項1に記載のシステム。
- 性能を最大限に活用するために、線はFPAの視野にぴったりと一致させる、請求項11に記載のシステム。
- システムは、標的対象に関する空間情報を測定するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- システムは、照明の後に、標的対象の励起状態の寿命を測定するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- システムは、キャノピーの下に隠された標的対象に関する空間情報を測定するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- システムは、陰影効果を取り除き、ハイパースペクトルデータキューブ中のデータの穴を減らすように構成される、請求項1に記載のシステム。
- FPAは集積回路を含む、請求項1に記載のシステム。
- 集積回路は閾値モードで動作するように構成され、集積回路は、照明源で標的対象に照射する際、FPAに含まれる少なくとも1つのピクセルについての時間を計測する、請求項17に記載のシステム。
- 集積回路は、ゲートモードで動作するように構成され、標的領域の既存の知識は、FPAに含まれる少なくとも1つのピクセルについて計測時間が始まる時間を測定するために、集積回路によって用いられる、請求項17に記載のシステム。
- 少なくとも2回の検出が行われ、少なくとも2回の検出は標的対象の分光反射率を表すヒストグラムを構築するために用いられる、請求項1に記載のシステム。
- 3次元(3D)のハイパースペクトル撮像のためのシステムであって、
広帯域レーザー光を使用して、標的対象を照らすように構成された照明源、
標的対象から光を受け取り、光を集めるように構成された対物光学素子、
対物光学素子から光を受け取り、光を空間的にフィルターにかけるように構成されたスリット要素、
光を様々な色にスペクトル的に分離するように構成された分散要素、
分散要素上で光を平行にするように構成された平行光学系、
スペクトル的に分離した光に再び焦点を合わせるように構成された焦点調整光学系、および、
光検出および測距(LIDAR)焦点面アレイ(FPA)であって、焦点調整光学系から焦点を再び合わせた光を受け取り、前記分散要素によってスペクトル的に分離された光の単一光子を検出するように構成され、FPAの面の1つの次元で標的対象に関する空間情報を入手するように構成され、第1の次元に垂直な、FPAの面の第2の次元でスペクトル情報を入手するように構成され、および、少なくとも2つの波長の飛行時間を得ることによってFPAから標的対象までの距離に関する情報を得るように構成され、それによって、3次元で標的対象をハイパースペクトル撮像して、少なくとも1つの3D点に関するスペクトル情報を入手する、光検出および測距
焦点面アレイを備え、
標的対象の分光反射率を表わすヒストグラムを構築するために少なくとも2回の検出が行われる、システム。 - 3次元(3D)のハイパースペクトル撮像のための方法であって、
照明源、分散要素、および、光検出および測距(LIDAR)焦点面アレイ(FPA)を含む3次元(3D)のハイパースペクトル撮像装置を提供する工程、
照明源で標的対象を照らす工程、
分散要素を使用して標的対象から受け取った光を様々な色にスペクトル的に分離する工程、
3D LIDAR FPAを使用して、スペクトル的に分離した光を受け取り、前記分散要素によってスペクトル的に分離された光の単一光子を検出し、FPAの面の1つの次元の標的対象に関する空間情報を入手し、および、第1の次元に垂直な、FPAの面の第2の次元の標的対象に関するスペクトル情報を入手する工程、および、
3D LIDAR FPAを使用して、少なくとも2つの波長の飛行時間を得ることにより、FPAから標的対象までの距離に関する情報を入手する工程であって、それによって、3次元で標的対象をハイパースペクトル撮像し、少なくとも1つの3D点に関するスペクトル情報を入手する、工程、
を含む、方法。 - 3次元(3D)のハイパースペクトル撮像のための方法であって、
照明源、対物光学素子、スリット要素、平行光学系、分散要素、焦点調整光学系、および、光の単一光子を検出するように構成された光検出および測距(LIDAR)焦点面アレイ(FPA)を含む、3次元(3D)のハイパースペクトル撮像装置を提供する工程、
照明源で標的対象を照らす工程、
対物光学素子を使用して標的対象から光を受け取り、集める工程、
スリット要素を使用して空間的に光をフィルターにかける工程、
平行光学系を使用して分散要素上で光を平行にする工程、
分散要素を使用して光を様々な色にスペクトル的に分離する工程、
焦点調整光学系を使用してスペクトル的に分離した光に再び焦点を合わせる工程、
3D LIDAR FPAを使用して焦点を再び合わせた光を焦点調整光学系から受け取り、光の単一光子を検出し、FPAの面の1つの次元の標的対象に関する空間情報を入手し、第1の次元に垂直な、FPAの面の第2の次元の標的対象に関するスペクトル情報を得る工程、および、
3D LIDAR FPAを使用して、少なくとも2つの波長の飛行時間を得ることにより、FPAから標的対象までの距離に関する情報を得る工程であって、それによって、3次元の標的対象をハイパースペクトル撮像して、少なくとも1つの3D点に関するスペクトル情報を入手する、工程、
を含む、方法。
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