JP2022119831A - 多波長lidarシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、米国仮特許出願第62/326,576号(2016年4月22日出願、名称「Multi-Wavelength Lidar System」)および米国仮特許出願第62/396,295号(2016年9月19日出願、名称「WDM Lidar System」)の非仮出願である。米国仮特許出願第62/326,576号および米国仮特許出願第62/396,295号の全内容は、参照により本明細書に引用される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
多波長LIDARシステムであって、前記多波長LIDARシステムは、
a)第1の波長を有する第1の光学ビームを生成する第1のレーザ源および第2の波長を有する第2の光学ビームを生成する第2のレーザ源と、
b)前記第1および第2の光学ビームを受信するように位置付けられている光学要素であって、前記光学要素は、前記第1の光学ビームを第1の経路内に投影し、第1のビームプロファイルを標的平面に形成し、前記第2の光学ビームを第2の経路内に投影し、第2のビームプロファイルを前記標的平面に形成する、光学要素と、
c)前記標的平面において反射された前記第1のビームプロファイルの一部および前記標的平面において反射された前記第2のビームプロファイルの一部を受信するように位置付けられている光学受信機であって、前記光学受信機は、前記第1のビームプロファイルの受信された反射部分に対応する第1の波長信号を第1の出力において生成し、前記標的平面における前記第2のビームプロファイルの反射部分に対応する第2の波長信号を第2の出力において生成する、光学受信機と、
d)前記光学受信機の前記第1および第2の出力に電気的に接続された第1の入力を有するコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記光学受信機によって生成された前記第1および第2の波長信号から測定点群を生成し、前記測定点群の角度分解能は、前記標的平面における前記第1のビームプロファイルと前記第2のビームプロファイルとの相対的な位置に依存する、多波長LIDARシステム。
(項目2)
前記第1および第2のレーザ源のうちの少なくとも1つは、統合されたレンズレットを備えている、項目1に記載の多波長LIDARシステ。
(項目3)
前記第1および第2のレーザ源のうちの少なくとも1つは、パルスレーザ源を備えている、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目4)
前記第1および第2のレーザ源は、第1のパルス幅を伴う第1のパルス光学ビームおよび第2のパルス幅を伴う第2のパルス光学ビームをそれぞれ生成するように構成されている、項目3に記載の多波長LIDARシステム。
(項目5)
前記第1および第2のレーザ源は、第1のシグネチャを伴う第1のより高次の光学ビームおよび第2のシグネチャを伴う第2のより高次の光学ビームをそれぞれ生成するように構成されている、項目3に記載の多波長LIDARシステム。
(項目6)
前記第1および第2のレーザ源は、第1の繰り返し率を伴う第1のパルス光学ビームおよび第2の繰り返し率を伴う第2のパルス光学ビームをそれぞれ生成するように構成されている、項目3に記載の多波長LIDARシステム。
(項目7)
前記第1および第2のレーザ源のうちの少なくとも1つは、偏光光学ビームを生成するように構成されている、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目8)
前記第1および第2のビームプロファイルは、前記標的平面上で空間的に重複し、それによって、前記測定点群の角度分解能を増加させる、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目9)
前記光学要素は、前記第1および第2の光学経路が実質的に同一であるように、前記第1および第2の光学ビームを投影する、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目10)
前記光学要素は、前記第1および第2の光学経路が異なる光学経路であるように、前記第1および第2の光学ビームを投影する、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目11)
前記角度分解能は、第1および第2の角度分解能を備えている、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目12)
前記測定点群の視野は、第1および第2の視野を備えている、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目13)
前記光学要素は、自由空間光学要素を備えている、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目14)
前記光学要素は、波長マルチプレクサを備えている、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目15)
前記光学要素は、回折光学要素を備えている、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目16)
前記光学要素は、レンズを備えている、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目17)
前記光学要素は、前記測定点群の角度分解能が前記標的平面から前記光学要素までの所定の距離において0.4度未満であるように構成されている、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目18)
前記光学要素は、複数の光学要素を備えている、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目19)
前記光学受信機は、前記第1の波長を伴う光を検出する第1の受信機と、前記第2の波長を伴う光を検出する第2の受信機とを備えている、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目20)
較正、性能、および信頼性監視のうちの少なくとも1つを提供する性能モニタをさらに備えている、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目21)
前記性能モニタは、光パワーモニタを備えている、項目20に記載の多波長LIDARシステム。
(項目22)
前記性能モニタは、波長モニタを備えている、項目20に記載の多波長LIDARシステム。
(項目23)
温度モニタをさらに備えている、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目24)
熱制御デバイスをさらに備えている、項目23に記載の多波長LIDARシステム。
(項目25)
前記受信機の前記第1および第2の出力は、同一出力である、項目1に記載の多波長LIDARシステム。
(項目26)
多波長LIDARシステムであって、前記多波長LIDARシステムは、
a)第1の波長を有する第1の複数の光学ビームを生成する第1の複数のレーザエミッタおよび第2の波長を有する第2の複数の光学ビームを生成する第2の複数のレーザエミッタと、
b)前記第1および第2の複数の光学ビームを受信するように位置付けられている光学要素であって、前記光学要素は、前記第1の複数の光学ビームを第1の複数の経路内に投影し、第1の複数のビームプロファイルを標的平面に形成し、前記第2の複数の光学ビームを第2の複数の経路内に投影し、第2の複数のビームプロファイルを前記標的平面に形成する、光学要素と、
c)前記標的平面において反射された前記第1の複数のビームプロファイルの一部および前記標的平面において反射された前記第2の複数のビームプロファイルの一部を受信するように位置付けられている光学受信機であって、前記光学受信機は、前記第1の複数のビームプロファイルの受信された反射部分に対応する複数の第1の波長信号を第1の出力において生成し、前記標的平面における前記第2の複数のビームプロファイルの反射部分に対応する第2の複数の波長信号を第2の出力において生成する、光学受信機と、
d)前記光学受信機の前記第1および第2の出力に電気的に接続された第1の入力を有するコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記光学受信機によって生成された前記第1および第2の複数の波長信号から測定点群を生成し、前記測定点群の角度分解能は、前記標的平面における前記第1の複数のビームプロファイルのうちの少なくとも1つと前記第2の複数のビームプロファイルのうちの少なくとも1つとの相対的な位置に依存する、多波長LIDARシステム。
(項目27)
前記第1および第2の複数のレーザエミッタのうちの少なくとも1つは、統合されたレンズレットを備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目28)
前記第1および第2の複数のレーザエミッタのうちの少なくとも1つは、2次元アレイを備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目29)
単一のレーザエミッタが励起されることができるように、前記第1の複数のレーザエミッタのうちの少なくともいくつかのアノードは、第1の金属接点に電気的に接続され、前記第1の複数のレーザエミッタのうちの少なくともいくつかのカソードは、第2の金属接点に電気的に接続される、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目30)
前記第1および第2の複数のレーザエミッタのうちの少なくとも1つは、湾曲基板上に位置付けられている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目31)
前記第1および第2の複数のレーザエミッタのうちの少なくとも1つは、パルスレーザ源を備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目32)
前記第1および第2の複数のレーザエミッタは、第1のパルス幅を伴う第1の複数のパルス光学ビームおよび第2のパルス幅を伴う第2の複数のパルス光学ビームをそれぞれ生成するように構成されている、項目31に記載の多波長LIDARシステム。
(項目33)
前記第1および第2の複数のレーザエミッタは、第1のシグネチャを伴う第1の複数のより高次の光学ビームおよび第2のシグネチャを伴う第2の複数のより高次の光学ビームをそれぞれ生成するように構成されている、項目31に記載の多波長LIDARシステム。
(項目34)
前記第1および第2の複数のレーザエミッタは、第1の繰り返し率を伴う第1の複数のパルス光学ビームと、第2の繰り返し率を伴う第2の複数のパルス光学ビームとを生成するように構成されている、項目31に記載の多波長LIDARシステム。
(項目35)
前記第1および第2の複数のレーザエミッタのうちの少なくとも1つは、複数の偏光光学ビームを生成するように構成されている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目36)
前記第1の複数のビームプロファイルのうちの少なくとも1つは、前記標的平面上で前記第2の複数のビームプロファイルのうちの少なくとも1つと空間的に重複し、それによって、前記測定点群の角度分解能を増加させる、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目37)
前記光学要素は、前記第1の複数の光学経路のうちの少なくとも1つが前記第2の複数の光学経路のうちの少なくとも1つと実質的に同一であるように、前記第1および第2の複数の光学ビームを投影する、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目38)
前記光学要素は、前記第1および第2の複数の光学経路が異なる光学経路であるように、前記第1および第2の複数の光学ビームを投影する、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目39)
前記測定点群の角度分解能は、第1および第2の角度分解能を備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目40)
前記測定点群の視野は、第1および第2の視野を備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目41)
前記第1および第2の複数のレーザエミッタは、前記測定点群が第1の密度を伴う第1の測定点群と第2の密度を伴う第2の測定点群とを備えているように構成されている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目42)
前記光学要素は、自由空間光学要素を備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目43)
前記光学要素は、波長マルチプレクサを備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目44)
前記光学要素は、回折光学要素を備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目45)
前記光学要素は、レンズを備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。(項目46)
前記光学要素は、前記測定点群の角度分解能が前記標的平面から前記光学要素までの所定の距離において0.4度未満であるように構成されている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目47)
前記光学要素は、複数の光学要素を備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目48)
前記光学受信機は、前記第1の波長を伴う光を検出する第1の受信機と、前記第2の波長を伴う光を検出する第2の受信機とを備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目49)
較正、性能、および信頼性監視のうちの少なくとも1つを提供する性能モニタをさらに備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目50)
前記性能モニタは、光パワーモニタを備えている、項目49に記載の多波長LIDARシステム。
(項目51)
前記性能モニタは、波長モニタを備えている、項目49に記載の多波長LIDARシステム。
(項目52)
温度モニタをさらに備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目53)
熱制御デバイスをさらに備えている、項目52に記載の多波長LIDARシステム。
(項目54)
前記受信機の前記第1および第2の出力は、同一出力である、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目55)
前記第1および第2の複数のレーザエミッタのうちの少なくとも1つは、統合されたレーザドライバを備えている基板上に形成されている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目56)
前記測定点群の角度分解能は、少なくとも1つの次元において変動する、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目57)
前記第1および第2の複数のレーザエミッタのうちの少なくとも1つは、VCSELアレイを備えている、項目26に記載の多波長LIDARシステム。
(項目58)
多波長LIDARシステムであって、前記多波長LIDARシステムは、
a)複数のレーザエミッタであって、前記複数のレーザエミッタの各々は、複数の光学ビームのうちの1つを生成し、前記複数の光学ビームのうちの少なくとも2つは、異なる波長を有する、複数のレーザエミッタと、
b)前記複数の光学ビームを受信するように位置付けられている光学要素であって、前記光学要素は、前記複数の光学ビームを複数の経路内に投影し、複数のビームプロファイルを標的平面に形成し、前記複数のビームプロファイルのうちの少なくとも2つは、前記異なる波長を有する、光学要素と、
c)前記標的平面において反射された前記複数のビームプロファイルの一部を受信するように位置付けられている光学受信機であって、前記光学受信機は、複数の出力において、前記複数のビームプロファイルの受信された反射部分に対応する複数の信号を生成し、前記複数の信号のうちの少なくとも2つは、前記異なる波長に対応する、光学受信機と、
d)前記光学受信機の複数の出力に電気的に接続された複数の入力を有するコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記光学受信機によって生成された前記複数の信号から測定点群を生成し、前記測定点群の角度分解能は、前記異なる波長を伴う前記少なくとも2つのビームプロファイルの相対的な位置に依存する、多波長LIDARシステム。
(項目59)
前記複数のエミッタは、前記複数の光学ビームの各々が異なる波長を有するように構成されている、項目58に記載の多波長LIDARシステム。
(項目60)
前記複数のエミッタは、前記複数の光学ビームの各々の波長が各それぞれの光学ビームの半径方向位置の関数として変化するように構成されている、項目58に記載の多波長LIDARシステム。
(項目61)
前記光学要素によって投影される複数の経路は、複数の平行経路を備えている、項目60に記載の多波長LIDARシステム。
本出願者の発明は、多様な実施形態に関連して説明されるが、本出願者の発明がそのような実施形態に限定されることを意図するものではない。そうではなく、本出願者の教示は、多様な代替、変形および相当物に及び、当業者によって理解されるように、本教示の精神および範囲から逸脱することなくその中に作成されることが可能である。
Claims (1)
- 本明細書に記載の発明。
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