JP2016099340A - Ｌｉｄａｒシステム及びｉｒカメラシステム用の範囲拡大 - Google Patents

Abstract

【課題】光検出と測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスを含むシステム。【解決手段】システムは、ＬＩＤＡＲターゲットを更に含む。ＬＩＤＡＲデバイスは、ＬＩＤＡＲターゲットに光ビームを向ける。システムは、ＬＩＤＡＲターゲットに接触する逆反射物質も含む。【選択図】図１

Description

本開示は一般的に光検出と測距（ＬＩＤＡＲ（ライダー），ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ）システム及び赤外線（ＩＲ，ｉｎｆｒａｒｅｄ）カメラシステム用の範囲拡大に関する。

光検出と測距（ＬＩＤＡＲ）システムは、入射光ビームをターゲットに向けて、反射光ビームを検出する。ターゲットまでの距離は、入射光ビーム及び反射光ビームの飛行時間測定に基づいて計算され得る。同様に、赤外線（ＩＲ）カメラシステムは、ＩＲ光ビームをターゲットに向けて、反射ＩＲ光ビームを検出する。ＩＲカメラシステムは、反射ＩＲ光ビームに基づいた画像を発生させ得る。

現状のＬＩＤＡＲシステム及びＩＲカメラシステムは、ターゲット領域内部での入射光ビーム及び反射光ビームの散乱のため、また、ターゲット物質が未知であるために限られた範囲を有する。例えば、ターゲット領域は、最大４πステラジアンの散乱角度で３％から１０％の散乱計数を有し得て、ＬＩＤＡＲシステム又はＩＲカメラシステムに向けて反射させて戻される光の量を、距離の二乗で減少させる。更に、ターゲットは、光を反射させるようには設計されていない未知の物質製であることが多いので、入射光ビームの僅かな部分しかＬＩＤＡＲシステム又はＩＲカメラに向けて反射させて戻されない可能性がある。

こうした影響により、光の飛行時間が増大すると共に、ＬＩＤＡＲシステム又はＩＲカメラシステムが受光する反射光の量は減少する。従って、ＬＩＤＡＲが反射光を探す時間の長さが制限され得る。何故ならば、ＬＩＤＡＲが探す時間が長いと、反射光が弱くなり、また、迷光ビームが反射光ビームと混同される可能性が高くなるからである。従って、現状のＬＩＤＡＲシステム及びＩＲカメラシステムは、ターゲットまでの距離が増大すると共に、迷光ビームからの干渉を受け易くなる。現状のＬＩＤＡＲシステム及び現状のＩＲカメラシステムの他の制限も当業者には知られている。

既存のシステムの上述の欠点及び他の欠点を解消又は軽減するシステム及び方法が開示される。

一実施形態では、システムは、光検出と測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスを含む。システムはＬＩＤＡＲターゲットを更に含む。ＬＩＤＡＲデバイスは、ＬＩＤＡＲターゲットに光を向けるように構成される。システムは、ＬＩＤＡＲターゲットと接触する逆反射物質も含む。

一実施形態では、逆反射物質は、第一の波長範囲内の光に対して逆反射性であり、第二の波長範囲内の光に対して非逆反射性である。第一の波長範囲は赤外線を含み得て、第二の波長範囲は可視光を含み得る。代わりに、第一の波長範囲は第一の赤外線範囲を含み得て、第二の波長範囲は第二の赤外線範囲を含み得る。

一実施形態では、逆反射物質は、時間経過と共にＬＩＤＡＲターゲットから払い落されるように構成された逆反射粉末を含む。代わりに、逆反射物質は、逆反射ペイント、逆反射コーティング、逆反射テープ、逆反射布、逆反射表面仕上げ、又はこれらの組み合わせを含み得る。

一実施形態では、逆反射物質は、ＬＩＤＡＲデバイスから入射電磁ビームを受光して、入射電磁ビームを反射電磁ビームとしてＬＩＤＡＲデバイスに反射させて戻すように構成された逆反射構造を含む。反射電磁ビームの発散角は、入射電磁ビームの発散角に実質的に等しくなり得る。逆反射構造は、立方体又は逆反射ボールを含み得る。逆反射構造は、第一の波長範囲内の光を実質的に通過させて、第二の波長範囲内の光を実質的に遮断するフィルタを更に含み得る。ＬＩＤＡＲデバイスとＬＩＤＡＲターゲットとの間の距離は２０フィートよりも長くなり得る。

一実施形態では、システムは赤外線（ＩＲ）源を含む。システムはＩＲカメラを更に含む。システムはＩＲターゲットも含む。システムは、ＩＲターゲットに接触する逆反射物質を含む。

一実施形態では、システムは、ＩＲカメラからＩＲ画像を受信して、ＩＲ画像に基づいてＩＲターゲットを追跡するように構成されたプロセッサを更に含む。他の実施形態では、ＩＲターゲットは一つ以上の面を含み得る。システムは、ＩＲカメラからＩＲ画像を受信して、ＩＲカメラと一つ以上の面との間に配置されたシャドウターゲットを追跡するように構成されたプロセッサを更に含み得る。

一実施形態では、システムは、第二のＩＲカメラと、ＩＲカメラ及び第二のＩＲカメラから受信した情報に基づいて視差測定を計算するように構成されたプロセッサも含む。プロセッサは、視差測定に基づいて、固定点とＩＲターゲットとの間の距離を計算するように更に構成され得る。

一実施形態では、システムは第二のＩＲターゲットを更に含む。システムは、第二のＩＲターゲットに接触する第二の逆反射物質を含み得る。逆反射物質は、第一の波長範囲内の光に対して逆反射性であり、第二の波長範囲内の光に対して非逆反射性であり得る。第二の逆反射物質は、第一の波長範囲内の光に対して非逆反射性であり、第二の波長範囲内の光に対して逆反射性であり得る。

一実施形態では、方法は、電磁波源から入射電磁ビームを逆反射物質において受光するステップを含む。方法は、第一の波長範囲内の光を実質的に通過させて、第二の波長範囲内の光を実質的に遮断するように入射電磁ビームを逆反射物質においてフィルタリングするステップを更に含む。方法は、入射電磁ビームを反射電磁ビームとして逆反射物質から電磁波源に逆反射させて戻すステップも含む。

一実施形態では、方法は、逆反射物質でターゲットの表面を覆うステップを含む。方法は、反射電磁ビームを電磁波源において受光して、入射電磁ビーム及び反射電磁ビームの測定された飛行時間に基づいて、電磁波源とターゲットとの間の距離を決定するステップを更に含み得る。方法は、反射電磁ビームを電磁波源において受光して、反射電磁ビームを介して二次元でターゲットを追跡するステップを含み得る。

光検出器と測距（ＬＩＤＡＲ）用の範囲拡大システムの一実施形態を示す。 範囲拡大ＬＩＤＡＲシステムの一実施形態を示す。 逆反射構造の一実施形態を示す。 逆反射構造の一実施形態を示す。 逆反射フィルタ構造の一実施形態を示す。 範囲拡大ＬＩＤＡＲシステムの一実施形態を示す。 赤外線（ＩＲ）カメラシステムの一実施形態を示す。 ＩＲカメラシステムの一実施形態を示す。 ＩＲカメラシステムの一実施形態を示す。 ＩＲカメラシステムの一実施形態を示す。 範囲拡大の方法の一実施形態を示す。

本開示は、多様な修正及び代替形態を許容可能であり、具体的な実施形態は、例示目的で図面に示され、本願で詳細に説明される。しかしながら、本開示は、開示される特定の形態に限定されない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の要旨及び範囲内に落とし込まれる全ての修正、等価物、代替案をカバーする。

図１を参照すると、光検出と測距（ＬＩＤＡＲ）用の範囲拡大システムの一実施形態が示され、参照番号１００が付されている。システム１００は、ＬＩＤＡＲデバイス１１０と、逆反射物質１２０と、ＬＩＤＡＲターゲット１３０を含む。ＬＩＤＡＲデバイス１１０は、固定点とＬＩＤＡＲターゲット１３０との間の距離を決定するように構成され得る。例えば、ＬＩＤＡＲデバイス１１０は、ＬＩＤＡＲデバイス１１０の位置又はＬＩＤＡＲデバイス１１０に対する相対的な他の位置とＬＩＤＡＲターゲット１３０との間の距離を決定するように構成され得る。この決定は、ＬＩＤＡＲデバイス１１０から放出された入射光ビーム１４０及び逆反射物質１２０によって反射された逆反射光ビーム１５０を用いた飛行時間分析に基づき得る。光ビームは、可視光、赤外線（ＩＲ）、電磁スペクトルの他の部分からの光、又はこれらの組み合わせに対応し得る。図１には示されていないが、ＬＩＤＡＲデバイス１１０が電磁波源及び電磁波検出器を備え得ることは理解されたい。入射光ビーム１４０は電磁波源によって放出され得て、逆反射光ビーム１５０は電磁波検出器によって検出され得る。

逆反射物質１２０は、ＬＩＤＡＲターゲット１３０に接触し得る。例えば、逆反射物質１２０は逆反射粉末を含み得て、その逆反射粉末は、ＬＩＤＡＲターゲット１３０上に撒かれて、時間経過と共にＬＩＤＡＲターゲット１３０から払い落されるように構成され得る。代替的に又は追加的に、逆反射物質１２０は、逆反射ペイント、逆反射コーティング、逆反射テープ、逆反射布、逆反射表面仕上げ、又はこれらの組み合わせであり得る。図２〜図５を参照して、逆反射物質１２０を更に説明する。

ＬＩＤＡＲターゲット１３０として、ＬＩＤＡＲデバイス１１０の使用者が追跡したい又はそこまでの距離を決定したい物体、表面、又は人間が挙げられる。例えば、ＬＩＤＡＲターゲット１３０として、建設現場又は地雷の一部又は表面、列車、船舶、ボート、飛行体、高価値施設の周辺、宇宙船の一部、道路の一部等が挙げられる。

動作中に、システム１００の使用者が、ＬＩＤＡＲターゲット１３０に接触させて逆反射物質１２０を配置し得る。例えば、逆反射物質１２０がＬＩＤＡＲターゲット１３０上に撒かれ得る。他の例として、逆反射物質１２０は、ＬＩＤＡＲターゲット１３０にペイント、接着、又は巻かれ得る。逆反射物質１２０をＬＩＤＡＲターゲット１３０に接触させて配置した後に、ＬＩＤＡＲデバイス１１０が、入射光ビーム１４０を放出して、ＬＩＤＡＲターゲット１３０に入射光ビーム１４０を向け得る。入射光ビーム１４０は、逆反射物質１２０によって反射されて、逆反射光ビーム１５０としてＬＩＤＡＲデバイス１１０に戻され得る。そして、逆反射光ビーム１５０が、ＬＩＤＡＲデバイス１１０によって検出され得る。ＬＩＤＡＲデバイス１１０は、入射光ビーム１４０及び逆反射光ビーム１５０に基づいた飛行時間分析を用いて、ＬＩＤＡＲターゲット１３０までの距離を決定し得る。

逆反射物質１２０を含むシステム１００の利点は、逆反射物質１２０を含まないシステムと比較して、ＬＩＤＡＲデバイス１１０の範囲を増大させることができる点である。例えば、逆反射光ビーム１５０は、逆反射物質１２０を用いないシステムと比較して、散乱され難い。他の例として、ＬＩＤＡＲデバイス１１０は、逆反射物質を用いないシステムと比較して、逆反射光ビーム１５０を探す時間の長さを伸ばすことができる。その理由は、逆反射光ビーム１５０が迷光ビームから容易に区別可能であることによって、迷光ビームが飛行時間測定に干渉することをあまり懸念しなくていいからである。システム１００の他の利点は、本開示の恩恵を受ける当業者には明らかである。

図２を参照すると、範囲拡大ＬＩＤＡＲシステムの一実施形態が示されていて、参照番号２００が付されている。システム２００は、ＬＩＤＡＲデバイス１１０と、逆反射物質１２０と、ＬＩＤＡＲターゲット１３０とを含み得る。ＬＩＤＡＲデバイス１１０から放出された光は、第一の入射光ビーム２４０及び第二の入射光ビーム２４１を含み得る。第一の入射光ビーム２４０は、その第一の入射光ビーム２４０の正弦波形状によって示されるように第一の波長範囲に対応し得る。第二の入射光ビーム２４１は、その第二の入射光ビーム２４１の正弦波形状によって示されるように第二の波長範囲に対応し得る。第二の波長範囲は第一の波長範囲と異なり得る。図２は、互いに別々のものとして第一の光ビーム２４０及び第二の光ビーム２４１を示すが、他の実施形態では、第一の光ビーム２４０及び第二の光ビーム２４１の両方が単一の光ビームの部分となり得る。例えば、第一の光ビーム２４０が光ビーム１４０の第一の部分（つまり、電磁スペクトルの第一の部分内にある）であり得て、第二の光ビーム２４１が光ビーム１４０の第二の部分であり得る。

逆反射物質１２０は、第一の光ビーム２４０及び第二の光ビーム２４１を受光し得る。逆反射物質１２０は、他の源から追加の光ビーム２４２を更に受光し得る。例えば、追加の光ビーム２４２は、ＬＩＤＡＲデバイス１１０から独立した源から受光され得る。追加の光ビーム２４２は、第二の波長範囲に対応し得て、又は、第一の波長範囲及び第二の波長範囲とは別の第三の波長範囲に対応し得る。

逆反射物質１２０は、第一の波長範囲内の光に対して逆反射性であるが、第二の波長範囲、第三の波長範囲又はその両方内の光に対して非逆反射性となり得る。一実施形態では、第一の波長範囲は赤外線を含み、第二の波長範囲及び／又は第三の波長範囲は可視光を含み。従って、逆反射物質１２０は、赤外線に対して逆反射性であり、可視光に対して非逆反射性であり得る。一実施形態では、第一の波長範囲は赤外線の第一の範囲を含み、第二の波長範囲は赤外線の第二の範囲を含む。図２に示されるように、逆反射物質１２０は、逆反射光ビーム２５０として、第一の光ビーム２４０を逆反射し得る。そして、反射光ビーム２５０はＬＩＤＡＲデバイス１１０において受光され得る。第二の光ビーム２４１及び第三の光ビーム２４２は、逆反射物質１２０に当たると散乱及び／又は減衰され得る。

第一の波長範囲に対して逆反射性であり、第二の波長範囲に対して非逆反射性である逆反射物質１２０に関する利点は、範囲拡大ＬＩＤＡＲシステム２００を変換方式で使用し得る点である。つまり、可視光でＬＩＤＡＲターゲット１３０を見ている人間が、そのＬＩＤＡＲターゲット１３０が何らかの逆反射性を有することに気付かなくなり得る。第一の波長範囲内の光に対して逆反射性であり、第二の波長範囲内の光に対して非逆反射性である逆反射物質１２０の他の利点は、本開示の恩恵を受ける当業者には明らかである。

図３を参照すると、逆反射構造の一実施形態が示されていて、参照符号３００が付されている。逆反射構造３００は、図１及び図２の逆反射物質１２０に対応し得る。図３に示されるように、逆反射構造３００は立方体３２１を含み得る。立方体３２１は、入射光ビーム３４０を受光し得る。入射光ビーム３４０は、立方体３２１の一つ以上の面で反射され得る。例えば、図３に示されるように、入射光ビーム３４０は、立方体３２１の三つの面で反射して、逆反射光ビーム３５０を生じさせ得る。逆反射光ビーム３５０は、入射光ビーム３４０と実質的に平行であり、逆方向に伝播する。本願において、実質的に平行とは、逆反射光ビーム３５０が入射光ビーム３４０に対して垂直よりも平行に近いことを意味する。逆反射光ビーム３５０の発散角は、入射光ビーム３４０の発散角に実質的に等しくなり得る。本願において、実質的に等しいとは、逆反射構造の製造上の違い及び／又は、温度、構造変形等の一般的な環境因子の違いを許容し得る等しさを意味する。

図４を参照すると、逆反射構造４００の一実施形態が示されていて、参照番号４００が付されている。逆反射構造４００は、逆反射ボール４２１を含み得る。逆反射ボール４２１は、入射光ビーム４４０を受光し得る。入射光ビーム４４０は、逆反射ボール４２１によって屈折及び反射されて、逆反射光ビーム４５０を発生させ得る。逆反射光ビーム４５０は、入射光ビーム４４０に実質的に平行であり、逆方向に伝播し得る。

図５を参照すると、逆反射フィルタ構造の一実施形態が示されていて、参照番号５００が付されている。逆反射フィルタ構造５００は面５２１〜５２３を含み得る。逆反射フィルタ構造５００はフィルタ５２４を更に含み得る。図５は、立方体構造（例えば、面５２１〜５２３）を含むものとして逆反射フィルタ構造５００を示すが、他の実施形態では、逆反射フィルタ構造５００は、逆反射ボール（例えば、逆反射ボール４２１）を含み得る。

動作中に、逆反射構造５００は、複数の入射光ビーム５４０〜５４２を受光し得る。複数の入射受光ビーム５４０〜５４２のうちの一つ以上が、図２の光ビーム２４０〜２４２のうち一つ以上に対応し得る。例えば、第一の入射光ビーム５４０が入射光ビーム２４０に対応し得る。更に、第二の入射光ビーム５４１及び第三の入射光ビーム５４２が、図２の入射光ビーム２４１、２４２のうち一つ以上に対応し得る。

逆反射構造５００は、フィルタ５２４において第一の入射光ビーム５４０を受光し得る。第一の入射光ビーム５４０は第一の波長に対応し得る。フィルタ５２４は、第一の入射光ビーム５４０を実質的に通過させ得る。本願において、第一の入射光ビーム５４０を実質的に通過させるとは、第一の入射光ビームを３デシベル以下で減衰させることを意味する（つまり、フィルタを通った後の第一の入射光ビーム５４０のパワーは、フィルタを通る前の第一の入射光ビーム５４０のパワーよりも−３ｄＢ倍大きい）。フィルタ５２４を通過した後、入射光ビーム５４０は、逆反射構造５００の第一の面５２１、第二の面５２２及び第三の面５２３から反射され得る。第一の光ビーム５４０は、逆反射光ビーム５５０として、逆反射構造５００から逆反射され得る。入射光ビーム５４１、５４２は、フィルタ５２４によってフィルタリングされ得るので、逆反射構造５００によって逆反射されない。例えば、第二の入射光ビーム５４１は、非逆反射的にフィルタ５２４によって反射及び／又は散乱され得る。他の例では、第三の入射光ビーム５４２は、フィルタによって実質的に遮断され得る。本願において、第三の入射光ビーム５４２を実質的に遮断するとは、３デシベルよりも大きく第三の入射光ビームを減衰させることを意味する（つまり、フィルタを通った後の第三の入射光ビーム５４２のパワーは、フィルタを通る前の第三の入射光ビーム５４０のパワーよりも−３ｄＢ倍小さい）。

図５は平面としてフィルタ５２４を示すが、他の実施形態では、フィルタ５２４を立体的に形成し得る。例えば、逆反射フィルタリング構造５００が立方体を成し、フィルタ５２４がその立方体を充填する物質によって形成され得る。更に、本願で説明されるように、図５は立方体を含むものとして逆反射構造５００を示すが、逆反射構造５００は、図４の逆反射ボール４２１等の逆反射ボールを含み得る。この場合、逆反射ボール４２１には、フィルタ５２４と同様のフィルタ物質が充填されて、逆反射ボール４２１が、第一の波長に対応しない光ビームをフィルタリングして除く。

逆反射フィルタ構造５００に関する利点は、逆反射構造５００が、第一の波長に対応する光ビームを逆反射し得て、第二の波長に対応する光ビームを逆反射しない点である。従って、逆反射構造５００は、第一の波長範囲に対応する光ビームに対して逆反射性であり、第二の波長範囲に対応する光ビームに対して非逆反射性であり得る。逆反射フィルタ構造５００の更なる利点は、本開示の恩恵を受ける当業者には明らかである。

図６を参照すると、範囲拡大ＬＩＤＡＲシステムの一実施形態が示されていて、参照番号６００が付されている。システム６００は、ＬＩＤＡＲデバイス６１０と、第一のＬＩＤＡＲターゲット６３０と、第二のＬＩＤＡＲターゲット６３１と、第三のＬＩＤＡＲターゲット６３２と、第四のＬＩＤＡＲターゲット６３３を含み得る。第一のＬＩＤＡＲターゲット６３０は第一の逆反射物質６２０によってコーティングされ、第二のＬＩＤＡＲターゲット６３１は第二の逆反射物質６２１によってコーティングされ得る。

動作中に、ＬＩＤＡＲデバイス６１０は、複数の入射光ビーム６４０を放出し得る。第一のＬＩＤＡＲターゲット６３０は、複数の逆反射光ビーム６５０として、ＬＩＤＡＲデバイス６１０に向けて複数の光ビーム６４０を逆反射し得る。ＬＩＤＡＲターゲット６３０をコーティングする逆反射物質６２０によって、複数の逆反射光ビーム６５０が発生し得る。同様に、ＬＩＤＡＲターゲット６３１は、逆反射コーティング６２１による逆反射光ビーム６５１として、複数の光ビーム６４０を反射し得る。第一のＬＩＤＡＲターゲット６３０及び第二のＬＩＤＡＲターゲット６３１とは対照的に、第三のＬＩＤＡＲターゲット６３２及び第四のＬＩＤＡＲターゲット６３３は光ビーム６４０を散乱し得る。

第一のＬＩＤＡＲターゲット６３０及び第二のＬＩＤＡＲターゲット６３１が、逆反射光ビーム６５０、６５１としてＬＩＤＡＲデバイス６１０に向けて複数の光ビーム６４０を逆反射させて戻すので、第三のＬＩＤＡＲターゲット６３２及び第四のＬＩＤＡＲターゲット６３３と比較して、第一のＬＩＤＡＲターゲット６３０及び第二のＬＩＤＡＲターゲット６３１に対するＬＩＤＡＲデバイス６１０の範囲が増大し得る。例えば、ＬＩＤＡＲデバイス６１０は、第三のＬＩＤＡＲターゲット６３２及び第四のＬＩＤＡＲターゲット６３３がＬＩＤＡＲデバイス６１０から２０フィート以内にあれば、ＬＩＤＡＲデバイス６１０と第三のＬＩＤＡＲターゲット６３２及び第四のＬＩＤＡＲターゲット６３３との間の距離を決定することができる。対照的に、ＬＩＤＡＲデバイス６１０は、第一のＬＩＤＡＲターゲット６３０及び第二のＬＩＤＡＲターゲット６３１がＬＩＤＡＲデバイス６１０から２０フィートより離れていても、第一のＬＩＤＡＲターゲット６３０及び第二のＬＩＤＡＲターゲット６３１までの距離を決定することができる。

範囲増強ＬＩＤＡＲシステム６００の利点は、特定のＬＩＤＡＲターゲットがＬＩＤＡＲデバイス６１０から長距離にある場合にシステム６００を適用し得る点である。例えば、システム６００を、建設マッピング、地雷マッピング、列車のスイッチングステーションの監視、港の安全性の監視、空港の三次元マッピング／監視、高価値施設の周囲調査、宇宙船のドッキング機構、道路マッピング、及び／又は、空中給油のアシスタンスに応用し得る。システム６００の他の利点、応用は、本開示の恩恵を受ける当業者には明らかである。

図７を参照すると、ＩＲカメラシステムの一実施形態が示されていて、参照番号７００が付されている。ＩＲカメラシステム７００は、ＩＲビーム源７１０と、逆反射物質７２０と、ＩＲターゲット７３０と、ＩＲカメラ７６０と、プロセッサ７７０とを含み得る。本開示の恩恵を受ける当業者によって想定されるように、ＩＲビーム源７１０、ＩＲカメラ７６０及びプロセッサ７７０が単一デバイスに集積され得て、又は、ＩＲカメラ７６０がプロセッサ７７０を含み得る。逆反射物質７２０は、ＩＲターゲット７３０に接触し得る。ＩＲビーム源は、あらゆるＩＲ光源を含み得る。ＩＲカメラ７６０は、ＩＲ波長範囲内の光を検出するように構成されたあらゆるタイプのカメラを含み得る。逆反射物質７２０は、逆反射物質１２０に対応し得る。

動作中に、ＩＲビーム源は、ＩＲターゲット７３０に向けて入射光ビームを送光し得る。入射光ビーム７４０は、逆反射物質７２０において受光されて、逆反射光ビーム７５０として、ＩＲカメラ７６０に逆反射され得る。入射光ビーム７４０及び逆反射光ビーム７５０は両方とも、電磁スペクトルのＩＲ部分内の波長に対応し得る。プロセッサ７７０は、ＩＲカメラ７６０からＩＲ画像を受信し得る。ＩＲ画像に基づいて、プロセッサ７７０は、ＩＲターゲット７３０を検出及び／又は追跡し得る。ＩＲターゲット７３０を追跡することは、二次元平面内でＩＲターゲット７３０の位置を監視することを含み得る。

システム７００に関する利点は、逆反射物質７２０を含まないシステムと比較して、より長い距離でＩＲターゲット７３０を検出及び／又は追跡し得る点である。システム７００の他の利点は、本開示の恩恵を受ける当業者には明らかである。

図８を参照すると、赤外線カメラシステムの一実施形態が示されて、参照符号８００が付されている。システム８００は、ＩＲビーム源７１０と、逆反射物質７２０と、ＩＲターゲット７３０と、ＩＲカメラ７６０と、プロセッサ８７０とを含み得る。

動作中に、ＩＲビーム源７１０は、ＩＲターゲットに向けて複数の入射ＩＲビーム８４０を送光し得る。入射ＩＲビーム８４０は、逆反射ＩＲビーム８５０として、逆反射物質７２０によって逆反射され得る。図８は、入射ＩＲビーム８４０とは異なる角度で逆反射されるものとして、逆反射ＩＲビーム８５０を示すが、角度は、簡単のため大幅に誇張されている。例示目的で、ＩＲビーム源７１０及びＩＲカメラ７６０が一箇所に共に配置され、逆反射ＩＲビーム８５０が一箇所に逆反射されている。

一実施形態では、シャドウターゲット８８０が、ＩＲカメラ７６０とＩＲターゲット７３０との間に配置され得る。ＩＲターゲット７３０は逆反射物質７２０と接触するか又はコーティングされ得るが、シャドウターゲット８８０は逆反射物質を含まないものとなり得る。従って、シャドウターゲット８８０は逆反射性ではなくなり得る。シャドウターゲット８８０は、逆反射ＩＲビーム８５０内に影を落とすことによって、ＩＲカメラ８６０の視野に影を生じさせ得る。例えば、シャドウターゲット８８０は、逆反射物質でコーティングされていないので、シャドウターゲット８８０は、入射光ビーム８４０を散乱又は吸収し得て、一方、シャドウターゲット８８０によって吸収されない光ビームは、逆反射物質７２０によってＩＲカメラ７６０に逆反射されて戻され得る。

プロセッサ８７０は、ＩＲカメラ７６０からＩＲ画像を受信して、ＩＲカメラ７６０とＩＲターゲット７３０との間に位置するシャドウターゲット８８０を検出及び／又は追跡するように構成され得る。例示目的で、ＩＲターゲット７３０は、壁、地面、逆反射物質７２０でコーティングされた他の表面等の一つ以上の面を含み得る。プロセッサ８７０は、ＩＲターゲット７３０の面を備えた二次元平面内においてシャドウターゲット８８０を検出及び／又は追跡するように構成され得る。

システム８００に関する利点は、シャドウターゲット８８０が逆反射物質と接触する必要がない点である。従って、ＩＲカメラ７６０の使用者がシャドウターゲット８８０に予め接触する必要なく、シャドウターゲット８８０を検出及び／又は追跡し得る。他の利点は、本開示の恩恵を受ける当業者には明らかである。

図９を参照すると、ＩＲカメラシステムの一実施形態が示されていて、参照番号９００が付されている。システム９００は、ＩＲビーム源７１０と、逆反射物質７２０と、ＩＲターゲット７３０とを含む。システム９００は、第一のＩＲカメラ９６０と、第二のＩＲカメラ９６１と、プロセッサ９７０とを更に含む。

動作中に、逆反射物質７２０は、入射光ビーム７４０を受光して、第一の逆反射光ビーム９５０及び第二の逆反射光ビーム９５１として、入射光ビーム７４０を反射し得る。第一の逆反射光ビーム９５０は第一のＩＲカメラ９６０によって受光され得て、第二の逆反射光ビーム９５１は第二のＩＲカメラ９６１によって受光され得る。プロセッサ９７０は、第一のＩＲカメラ９６０から第一のＩＲ画像を受信して、第二のＩＲカメラ９６１から第二のＩＲ画像を受信するように構成され得る。プロセッサは、第一のＩＲカメラ９６０及び第二のＩＲカメラ９６１から受信した情報に基づいて、視差測定を計算するように構成され得る。視差測定に基づいて、プロセッサ９７０は、固定点からＩＲターゲット７３０までの距離を計算し得る。例えば、固定点として、ＩＲビーム源７１０、ＩＲカメラ９６０、ＩＲカメラ９６１、プロセッサ９７０の位置、他の位置、及び／又は、システム９００に対する相対的な位置が挙げられる。一実施形態では、ＩＲビーム源７１０、第一のＩＲカメラ９６０、第二のＩＲカメラ９６１、及びプロセッサ９７０は、同じ位置に存在する。

システム９００の利点は、ＩＲ波長範囲からの光を用いて二次元平面においてＩＲターゲット７３０を検出及び／又は追跡し得るのと同時に、ＩＲターゲットまでの距離を決定し得る点である。従って、ＩＲターゲット７３０を三次元で検出及び／又は追跡し得る。システム９００の他の利点は、本開示の恩恵を受ける当業者には明らかである。

図１０を参照すると、ＩＲカメラシステムの一実施形態が示されていて、参照番号１０００が付されている。ＩＲシステム１０００は、ＩＲビーム源７１０と、ＩＲカメラ８６０とを含み得る。ＩＲカメラシステム８６０は、第一の逆反射物質１０２０と、第一のＩＲターゲット１０３０と、第二の逆反射物質１０２１と、第二のＩＲターゲット１０３１と、プロセッサ１０７０とを更に含み得る。

動作中に、ＩＲビーム源７１０は、第一の入射ＩＲビーム１０４０及び第二の入射ＩＲビーム１０４１を放出し得る。第一の入射ＩＲビーム１０４０は、第一の逆反射物質１０２０及び第二の逆反射物質１０２１において受光され得る。同様に、第二の入射ＩＲビーム１０４１は、第一の逆反射物質１０２０及び第二の逆反射物質１０２１において受光され得る。第一の逆反射物質１０２０は、第一の入射ＩＲビーム１０４０を逆反射させるが、第二の入射ＩＲビーム１０４１を逆反射させないように構成され得る。例えば、第一のＩＲビーム１０４０は第一の波長範囲に対応し得て、第二のＩＲビーム１０４１は第二の波長範囲に対応し得る。第一の逆反射物質１０２０は、第一の波長範囲内の光に対して逆反射性であるが、第二の波長範囲内の光に対しては逆反射性ではない。同様に、第二の逆反射物質１０２１は、第二の入射ＩＲビーム１０４１に対して逆反射性であるが、第一の入射ＩＲビーム１０４０に対して逆反射性ではなくなり得る。逆反射物質１０２０が第一の逆反射ＩＲビーム１０５０を発生させ得る一方、逆反射物質１０２１は第二の逆反射ＩＲビーム１０５１を発生させ得る。第一の逆反射ＩＲビーム１０５０は第一の入射ＩＲビーム１０４０に対応し得て、第二の逆反射ＩＲビーム１０５１は第二の入射ＩＲビーム１０４１に対応し得る。

ＩＲカメラ８６０は、第一の逆反射ＩＲビーム１０５０及び第二の逆反射ＩＲビーム１０５１を受光し得る。例えば、第一の逆反射ＩＲビーム１０５０は、逆反射物質１０２０からＩＲカメラ８６０において受光され得る。第二の逆反射ＩＲビーム１０５１は、逆反射物質１０２１からＩＲカメラ８６０において受光され得る。プロセッサ１０７０は、ＩＲカメラ８６０から画像を受信するように構成され得る。その画像に基づいて、プロセッサ１０７０は、ＩＲターゲット１０３０及びＩＲターゲット１０３１を検出及び／又は追跡し得る。更に、第一の逆反射ＩＲビーム１０５０及び第二の逆反射ＩＲビーム１０５１の波長に基づき、プロセッサは、第一のＩＲターゲット１０３０と第二のＩＲターゲット１０３１とを区別し得る。

システム１０００の利点は、複数のターゲットをＩＲ波長範囲内において追跡しながら、互いにマーキング及び区別し得ることである。他の利点は、本開示の恩恵を受ける当業者には明らかである。

図１１を参照すると、範囲拡大の方法の一実施形態が示されていて、参照番号１１００が付されている。方法１１００は、１１０２において、電磁波源からの入射電磁ビームを逆反射物質において受光することを含み得る。例えば、逆反射物質１２０は、ＬＩＤＡＲデバイス１１０からの光ビーム１４０を受光し得る。他の例では、逆反射物質７２０は、ＩＲビーム源７１０から光ビーム７４０を受光し得る。

方法１１００は、１１０４において、第一の波長範囲内の光を実質的に通過させ、第二の波長範囲内の光を実質的に遮断するように逆反射物質において入射電磁ビームをフィルタリングすることを含み得る。例えば、逆反射物質１２０は、第一の波長範囲に対応する第一の入射光ビーム２４０と、第二の波長範囲に対応する第二の入射光ビーム２４１を受光し得る。逆反射物質１２０は、第一の波長範囲に対応する第一の入射光ビーム２４０を実質的に通過させ、第二の波長範囲に対応する第二の入射光ビーム２４１を実質的に遮断し得る。他の例では、逆反射物質１０２０が、第一の入射ＩＲビーム１０４０を実質的に通過させて、第二の入射ＩＲビーム１０４１を実質的に遮断し得る一方、逆反射物質１０２１が第二の入射ＩＲビーム１０４１を実質的に通過させて、第一の入射ＩＲビーム１０４０を実質的に遮断し得る。

方法１１００は、１１０６において、反射光ビームとして、逆反射物質から電磁波源に向けて入射電磁ビームを逆反射させることも含み得る。例えば、逆反射物質１２０は、逆反射光ビーム１５０として、ＬＩＤＡＲデバイス１１０に入射光ビーム１４０を反射させて戻し得る。他の例では、逆反射物質７２０は、ＩＲカメラ７５０に入射ＩＲビーム７４０を反射させて戻し得る（ＩＲカメラ７５０はＩＲビーム源７１０と同じ場所に配置されている）。

方法１１００は、ＬＩＤＡＲシステム及び／又はＩＲカメラシステムが、ＬＩＤＡＲデバイス及び／又はＩＲカメラに関連する範囲を増大させることを可能にし得る。ＬＩＤＡＲデバイス及び／又はＩＲカメラの範囲を増大させることによって、逆反射物質を含まないシステムでは動作不能な状況（例えば、検出又は追跡されるターゲットが、電磁波源及び／又は検出器から離れている場合）において、方法１１００を適用し得る。

多様な実施形態について示し説明してきたが、本開示はそのように限定されるものではなく、当業者に明らかな全ての修正及び変更を含むものとして理解される。

１００ システム
１１０ ＬＩＤＡＲデバイス
１２０ 逆反射物質
１３０ ＬＩＲＤＡＲターゲット
１４０ 入射光ビーム
１５０ 逆反射光ビーム

Claims (15)

1. ＬＩＤＡＲ（光検出と測距）デバイスと、
   ＬＩＤＡＲターゲットと、
   前記ＬＩＤＡＲターゲットに接触する逆反射物質とを備えたシステムであって、
   前記ＬＩＤＡＲデバイスが、前記ＬＩＤＡＲターゲットに光ビームを向けるように構成されている、システム。
2. 前記逆反射物質が、第一の波長範囲内の光に対して逆反射性であり、且つ、第二の波長範囲の光に対して非逆反射性である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第一の波長範囲が赤外線を含み、前記第二の波長範囲が可視光を含む、請求項２に記載のシステム。
4. 前記第一の波長範囲が第一の赤外線範囲を含み、前記第二の波長範囲が第二の赤外線範囲を含む、請求項２に記載のシステム。
5. 前記逆反射物質が、時間経過と共に前記ＬＩＤＡＲターゲットから払い落とされるように構成された逆反射粉末を備える、請求項１に記載のシステム。
6. 前記逆反射物質が、逆反射ペイント、逆反射コーティング、逆反射テープ、逆反射布、逆反射表面仕上げ、又はこれらの組み合わせを備える、請求項１に記載のシステム。
7. 前記逆反射物質が、前記ＬＩＤＡＲデバイスからの入射電磁ビームを受光して、且つ前記入射電磁ビームを反射電磁ビームとして前記ＬＩＤＡＲデバイスに反射させて戻すように構成された逆反射構造を含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記反射電磁ビームの発散角が前記入射電磁ビームの発散角に実質的に等しい、請求項７に記載のシステム。
9. 前記逆反射構造が立方体又は逆反射ボールを含む、請求項７に記載のシステム。
10. 前記逆反射構造が、第一の波長範囲内の光を実質的に通過させて且つ第二の波長範囲内の光を実質的に遮断するフィルタを更に含む、請求項７に記載のシステム。
11. 前記ＬＩＤＡＲデバイスと前記ＬＩＤＡＲターゲットとの間の距離が２０フィート（６．１メートル）よりも長い、請求項１に記載のシステム。
12. 電磁波源からの入射電磁ビームを逆反射物質において受光するステップと、
    第一の波長範囲内の光を実質的に通過させて且つ第二の波長範囲内の光を実質的に遮断するように前記入射電磁ビームを前記逆反射物質においてフィルタリングするステップと、
    前記入射電磁ビームを反射電磁ビームとして前記逆反射物質から前記電磁波源に逆反射させて戻すステップとを備えた方法。
13. 前記逆反射物質でターゲットの表面を覆うステップを更に備えた請求項１２に記載の方法。
14. 前記電磁波源において前記反射電磁ビームを受光して、前記入射電磁ビーム及び前記反射電磁ビームの測定された飛行時間に基づいて、前記電磁波源と前記ターゲットとの間の距離を決定するステップを更に備えた請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 前記電磁波源において前記反射電磁ビームを受光して、前記反射電磁ビームを介して二次元で前記ターゲットを追跡するステップを更に備えた請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。

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