JP2022120032A

JP2022120032A - 多波長ライダー設計

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Publication number: JP2022120032A
Application number: JP2022092651A
Authority: JP
Inventors: ジュンウェイ・パオ; Junwei Bao; イミン・リー; Yimin Li; ルイ・チャン; Rui Zhang
Original assignee: Innovusion Ireland Ltd
Current assignee: Innovusion Ireland Ltd
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2038-01-02
Also published as: WO2018182812A9; KR102580275B1; CN110506220A; WO2018182812A3; US20180188371A1; JP7088937B2; CN110506220B; US11953601B2; EP3563180A2; JP2020504301A; JP7303925B2; US20220155449A1; KR20190099302A; KR102656372B1; KR20230093356A; WO2018182812A2; EP3563180A4; US11300683B2

Abstract

【課題】車両の別個の場所に配置されたライダースキャナの各々が、別のライダースキャナとは実質的に異なる空間範囲を走査することを可能にする。
【解決手段】光検知測距（ライダー）の走査を可能にする方法が、車両内に配置または収容されたシステムによって実行される。この方法は、第１のレーザ信号を受け取ることを含む。第１のレーザ信号は、第１の波長を有する。この方法は、第１のレーザ信号に基づいて第２のレーザ信号を生成することをさらに含む。第２のレーザ信号は、第２の波長を有する。この方法は、第２のレーザ信号に基づいて複数の第３のレーザ信号を提供することと；複数の第３のレーザ信号のうちの対応する第３のレーザ信号を、複数のライダースキャナのうちのそれぞれのライダースキャナへ送達することとをさらに含む。
【選択図】図５

Description

関連出願の相互参照
本出願は、「ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｉｆｉｅｄＬａｓｅｒＦｏｒＣｅｎｔｒａｌｉｚｅｄＬａｓｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙＳｙｓｔｅｍＩｎ３ｄＬｉｄａｒＤｅｓｉｇｎＡｎｄＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎ」という名称の２０１６年１２月３０日出願の米国仮特許出願第６２／４４０，８１８号、および「ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｉｆｉｅｄＬａｓｅｒＦｏｒＣｅｎｔｒａｌｉｚｅｄＬａｓｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙＳｙｓｔｅｍＩｎ３ｄＬｉｄａｒＤｅｓｉｇｎＡｎｄＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎ」という名称の２０１７年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／４７７，７４０号の優先権を主張する。あらゆる目的で、これらの出願の内容を参照によって本明細書に組み入れる。

本開示は、一般に、レーザ走査に関し、より詳細には、光検知測距（ライダー（ＬｉＤＡＲ））システムにおける多波長光パルスの使用に関する。

ライダーシステムは、光パルスを走査して、外部環境の画像またはポイントクラウドを作成する。いくつかの典型的なライダーシステムは、光源、パルスステアリングシステム、および光検出器を含む。光源は光パルスを生成し、これらの光パルスは、ライダーシステムから伝送されるとき、パルスステアリングシステムによって特定の方向に誘導される。この伝送光パルスは、物体によって散乱され、散乱光の一部は、帰還パルスとしてライダーシステムへ帰還する。光検出器は、この帰還パルスを検出する。光パルスが伝送されてから帰還パルスを検出するために費やす時間を使用して、ライダーシステムは、伝送光パルスの経路に沿って、物体までの距離を判定することができる。異なる経路に沿って多くの光パルスを使用することによって、周辺環境の画像またはポイントクラウドが作成される。

本開示の例は、光検知測距（ライダー）の走査を可能にする方法を対象とする。この方法は、車両内に配置または収容された集中型レーザ送達システムによって実行することができる。この方法は、第１の波長を有する第１のレーザビームを受け取ることを含む。第１の波長は、複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲外にある。この方法はまた、第１のレーザビームに基づいて第２のレーザビームを生成することを含む。第２のレーザビームは、第２の波長を有する。第２の波長は、複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲内にある。この方法は、第２のレーザビームに基づいて複数の第３のレーザビームを提供することと；複数の第３のレーザビームのうちの対応する第３のレーザビームを、複数のライダースキャナのうちのそれぞれのライダースキャナへ送達することとをさらに含む。各ライダースキャナは、車両の別個の場所に配置され、したがってライダースキャナの各々は、別のライダースキャナとは実質的に異なる空間範囲を走査することが可能になる。

いくつかの実施形態では、システムの異なる場所に位置するライダースキャナに対して、検出範囲およびリフレッシュ速度に対するシステムの構成は異なる（たとえば、大幅に異なる）ことができる。いくつかの例では、レーザシステムは、複合的に構成することができる。いくつかのライダースキャナは、第１のレーザを受け取ることができ、いくつかのライダースキャナは、周波数修正された第２のレーザを受け取ることができる。この種
類の複合型レーザシステムでは、たとえば、第１のレーザによるライダースキャナ内の検出器は、応答波長範囲が異なるために第２のレーザに関連する光に応答しまたはそれを検出することができず；同様に、第２のレーザによるライダースキャナ内の検出器は、応答波長範囲が異なるために第１のレーザに関連する光に応答しまたはそれを検出することができない。そのような種類の構成では、単一のシステム内のライダースキャナ間のクロストークを低減または最小化することができる。

さらに、いくつかの実施形態では、第１のレーザまたは第２のレーザからのレーザパワーは、各スキャナ間で固定の割合で分散させることに加えて、タイムインタリーブ式で共用することができる。各スキャナのデューティーサイクルは、３６０度走査でない場合は各スキャナの暗時または異なるシナリオにおける異なる優先順位に従って判定することができる。いくつかの実施形態では、ファイバのこの固有の非線形作用のために、所定の条件（たとえば、設計仕様）を満たすのにビーム品質および／またはビーム発散が必要とされる場合、単一モードファイバのコアサイズが制限されているため、レーザのピークパワーが制限される。この状況に対応するため、いくつかの例では、光パルスを送達するときにこのパワー限界を上回らないように、システムに局所パワーブースタを追加して、スキャナ位置におけるレーザパワーを増幅させることができる。以下の説明では、一例として車両を使用するが、集中型レーザ送達システムおよび複数のライダーは、ロボット、セキュリティ監視の目的で建物の複数の場所、または交通監視のために道路の交差点もしくは特定の場所などに配置または一体化することができる。

本技術の別の実施形態では、光源および光検出器を有する光検知測距（ライダー）システムが、光源を使用して、第１の波長の第１のパルス信号と、第１の波長とは異なる第２の波長の第２のパルス信号とを伝送する。第１のパルス信号および第２のパルス信号は、同時または連続的に伝送される。光検出器は、第１のパルス信号または第２のパルス信号に対応する第１の帰還パルス信号を検出する。ライダーシステムは、第１の帰還パルス信号の波長に基づいて、帰還パルス信号が第１のパルス信号に対応するか、それとも第２のパルス信号に対応するかを判定する。帰還パルス信号が第１のパルス信号に対応すると判定したことに従って、ライダーシステムは、帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第１のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第１の範囲を判定する。帰還パルス信号が第２のパルス信号に対応すると判定したことに従って、ライダーシステムは、帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第２のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第２の範囲を判定する。

車両内に配置または収容された例示的な集中型レーザ送達システムおよび複数のライダースキャナを示す図である。本開示の例によって複数のライダーによる走査を可能にする例示的な集中型レーザ送達システムのブロック図である。本開示の例による例示的な周波数修正器を示す図である。本開示の例による例示的なサーキュレータを示す図である。本開示の例による別の例示的な集中型レーザ送達システムのブロック図である。本開示の例による別の例示的な集中型レーザ送達システムのブロック図である。車両内に配置または収容された集中型レーザ送達システムによって実行される方法に対する例示的な流れ図である。例示的なライダーシステムを示す図である。本技術のいくつかの実施形態によって多波長を使用する様々な例示的なライダーシステムを示す図である。本技術のいくつかの実施形態によって多波長を使用する様々な例示的なライダーシステムを示す図である。本技術のいくつかの実施形態によって多波長を使用する様々な例示的なライダーシステムを示す図である。本技術のいくつかの実施形態によって多波長を使用する様々な例示的なライダーシステムを示す図である。本技術のいくつかの実施形態によって多波長を使用する様々な例示的なライダーシステムを示す図である。例示的な光源を示す図である。波長範囲に対するファイバ利得プロファイルを示す図である。

例についての以下の説明では、説明の一部を形成する添付の図面を参照する。添付の図面では、実施することができる特有の例が、説明の目的で示されている。開示する例の範囲から逸脱することなく、他の例も使用することができ、構造上の変更を加えることもできることを理解されたい。

現在、車両の近傍にある物体を検出するために、単一のライダースキャナが、典型的には自律車両の屋根の中または上に配置される。ライダースキャナは回転して、車両周辺の物体を検出するようにレーザビームを向ける。単一のライダースキャナの検出範囲および分解能では、満足のいくものではないことがあり、または完全自律運転のための要件を満たさないことがある。たとえば、単一のライダースキャナは、車両に対して特定の距離をあけて位置する物体を単に検出することはできるが、分解能および検出範囲の限界のため、物体のさらなる情報（たとえば、高さ、サイズなど）を提供することはできない。したがって、多くの場合、複数のライダースキャナを有することが所望される。

車両上で複数のライダースキャナを実施する現在の技術は、各ライダースキャナが、その独自のレーザ源および光検出器を有することを必要とすることがある。この結果、ライダースキャナの数が増大するため、システムが高価になることがあり、またパワー効率の損失を招くことがある。したがって、単一のレーザ源から複数のライダースキャナへレーザ信号を提供することができる集中型レーザ送達システムが必要とされている。光伝送では、たとえば約１５５０ｎｍの波長を有するレーザ信号に対して、レーザ信号の経路指定または送達を実行することができる。約１５５０ｎｍの波長を有するレーザ信号は、長距離信号伝送およびデータ変調のために光電気通信で使用されることが多い。しかし、波長１５５０ｎｍのレーザ信号を検出するには、高価なＩｎＧａＡｓアバランシェ光検出器（ＡＰＤ）を必要とする。ＩｎＧａＡｓのＡＰＤは、ライダースキャナ内で検出器としてより頻繁に使用される典型的なシリコンＡＰＤより低い検出感度および品質を有することがある。いくつかの例では、ＩｎＧａＡｓのＡＰＤは、公称動作条件下で１０^－１４Ｗ／ｓｑｒｔ（Ｈｚ）の典型的な雑音等価パワーおよび約１０の固有のアバランシェ利得を有する。さらに、アレイＩｎＧａＡｓ検出器は、容易に利用可能ではない。他方では、１５５０ｎｍの波長帯では、パルスファイバレーザまたはファイバ結合レーザは、良好なビーム品質（たとえば、Ｍ^２＜１．２）を有することができ；典型的なピークパワーは、約１～５ｎｓから調整可能なパルス幅で約２ｋＷとすることができる。さらに、１５５０ｎｍの波長帯で動作するデバイスのファイバ結合の性質は、組立てプロセスにおいて位置合わせをほとんどまたはまったく必要とせず、それによって信頼性および頑健性を強化する。

ライダーデバイスは、典型的には、約６００～１０００ｎｍ、またはより具体的には約７６０～９４０ｎｍの波長帯の範囲内で動作する。この波長帯では、Ｓｉ－ＡＰＤおよびダイオードレーザが使用されることが多い。Ｓｉ－ＡＰＤは、ＩｎＧａＡｓのＡＰＤより良好な検出感度および限界検出を有し；比較的安価である。たとえば、Ｓｉ－ＡＰＤは、
公称動作条件下で約１０^－１５Ｗ／ｓｑｒｔ（Ｈｚ）の典型的な雑音等価パワーおよび約１００の固有アバランシェ利得を有することができる。また、Ｓｉ－ＡＰＤを使用することで、線形または２Ｄ検出器アレイを容易に形成することができる。いくつかの例では、Ｓｉ系検出器のスペクトルは、４００ｎｍ～１１００ｎｍとすることができる。さらに、このスペクトル範囲内で動作する典型的な高出力パルスダイオードレーザは、３つまたは４つの層からなる微小スタック構造で、９０５ｎｍの波長および７５Ｗの最大ピークパワーを有することができる。典型的なレーザパルス幅は、約５～５０ｎｓである。さらに、この波長帯内で動作する典型的な高出力パルスダイオードレーザは、その非点収差の性質のため、パルスファイバレーザまたはファイバ結合レーザのものより劣るレーザビーム品質（たとえば、Ｍ^２は約３０）を有することがある。

したがって、データ変調および複数のライダースキャナへのレーザ信号の送達を実行するために高品質ファイバベースのレーザによって提供される波長１５５０ｎｍのレーザ信号を使用しながら、高い検出感度を得るために約７６０～９４０ｎｍの波長で動作する高品質Ｓｉ－ＡＰＤを使用することができる集中型レーザ送達システムが必要とされる。ファイバベースのレーザとＳｉ－ＡＰＤを組み合わせることで、３Ｄライダー性能を改善することができる。３Ｄライダースキャナは、物体または環境を検出および分析して、距離、形状、寸法、外見（たとえば、色）などの物体のデータを収集することができる。収集されたデータを使用して、デジタル３次元モデルを構築することができる。さらに、ファイバベースのレーザ源は、位置合わせ要件を大幅に低減させ、製造効率を改善することができる。さらに、修正された波長（たとえば、２分の１波長）を有するファイバベースのレーザを、アレイシリコン検出器と組み合わせることで、従来のライダー設計における機械的走査を回避または最小化することができるフラッシュ型ライダーを構築することも可能になる。さらに、集中型レーザ送達システムは、脆弱なモジュールまたはサブシステムを制御された環境内に配置することを可能にする柔軟なシステム区画を提供する。これにより、全体的なシステム要件が低減される。たとえば、レーザ光源は、車両の客室内に取り付けることができ；センサのレーザ光ステアリング部分を、屋根の上に取り付けることができ、フロントガラスの後ろに取り付けることができ、またはバンパー内に埋め込むことができる。

図１Ａは、車両１００内に配置または収容された例示的な集中型レーザ送達システム１０１および複数のライダースキャナを示す。図１に示すように、集中型レーザ送達システム１０１および複数のライダースキャナ１１０Ａ～Ｆ（集合的に、ライダースキャナ１１０）は、車両１００内に配置される。いくつかの実施形態では、集中型レーザ送達システム１０１は、車両１００に所定の位置で配置または一体化することができる。所定の位置は、たとえば、車両の中心とすることができ、したがって複数のライダースキャナ１１０Ａ～Ｆは、集中型レーザ送達システム１０１の所定の位置の周りに均一に分散されてレーザ信号を受け取る。いくつかの例では、集中型レーザ送達システム１０１はまた、車両１００の制御回路の近傍などの好都合な位置に配置することもできる。集中型レーザ送達システム１０１は、車両１００の任意の所望の位置に配置することができることが理解される。

いくつかの実施形態では、集中型レーザ送達システム１０１は、車両１００の状態に応じて、複数のライダースキャナ１１０Ａ～Ｆのうちの１つまたはそれ以上へレーザ信号を提供することができる。たとえば、車両１００は、前方へ動いていることがあり、したがって車両１００の前および両側に位置する物体を検出する必要があるが、車両１００の後ろに位置する物体を検出する必要はないことがある。したがって、集中型レーザ送達システム１０１は、ライダースキャナ１１０Ａ～Ｅにはレーザ信号を提供するが、車両１００の後ろに位置する物体を検出するように構成されたライダースキャナ１１０Ｆには提供しない。別の例として、車両１００は、後方へ動いていることがあり、車両１００の後ろに
位置する物体を検出する必要があることがある。したがって、集中型レーザ送達システム１０１は、ライダースキャナ１１０Ｆへレーザ信号を提供することができる。

いくつかの実施形態では、集中型レーザ送達システム１０１は、１つまたはそれ以上のチャネル１１２Ａ～Ｆ（集合的に、チャネル１１２）を使用して、レーザ信号を提供することができる。チャネル１１２は、たとえば、光ファイバチャネルとすることができる。チャネル１１２は、柔軟性を有することができ、したがって車両１００の任意のライダースキャナへレーザ信号を経路指定または送達することを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、チャネル１１２は、単一モードファイバおよび／または多モードファイバを含むことができる。チャネル１１２は、任意の所望の波長（たとえば、約１５５０ｎｍ）を有するレーザ信号を伝送することができる。レーザ信号は、レーザビームを使用して情報を搬送する信号である。レーザ信号は、１つまたはそれ以上のレーザパルス、光子、またはビームを含むことができる。レーザ信号は、変調されていても変調されていなくてもよい。レーザ信号はまた、任意の波長およびパワーを有することができる。

図１Ｂは、本開示の例による複数のライダーによる走査を可能にする例示的な集中型レーザ送達システム１０１のブロック図を示す。いくつかの実施形態では、集中型レーザ送達システム１０１は、変調器１０２、周波数修正器１０４、スプリッタ１０６、および複数のアイソレータ１０８Ａ～Ｅを含む。変調器１０２は、レーザ源（図示せず）からレーザ信号１３２を受け取ることができる。いくつかの例では、レーザ信号１３２は、レーザ信号を伝送するチャネルの損失または吸収を低減または最小化するために特有の波長（たとえば、１５５０ｎｍ）を有することができる。レーザ信号１３２は、たとえば、パルスファイバレーザまたはファイバ結合レーザ（たとえば、ファイバ結合出力を有する自由空間バルクレーザ）によって提供される１５５０ｎｍのパルスレーザを含むことができる。変調器１０２は、レーザ信号１３２の符号化を実行することができる。たとえば、変調器１０２は、オンオフキーイング（ＯＯＫ）変調を実行することができる。レーザ信号１３２の符号化はまた、擬似ランダムビットシーケンス（ＰＲＢＳ）コードを使用して、ライダースキャナの耐干渉性を強化することができる。さらに、スプリッタ１０６は、電気的に制御することができる構成可能な光アドドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）、光スイッチ、または光方向性結合器に置き換えることができる。

いくつかの実施形態では、変調器１０２は、たとえば振幅変調器、位相変調器、および／または偏波変調器を含む光変調器とすることができる。いくつかの例では、変調器１０２は、１つまたはそれ以上のポッケルスセルと、場合により偏波器などの追加の光学素子とを含む電気光変調器とすることができる。いくつかの例では、変調器１０２はまた、音響光変調器または磁気光変調器とすることができる。

いくつかの実施形態では、図１Ｂに示すように、変調は、レーザ信号１３２に対する変調器１０２によって実行することができ、したがって変調された信号をすべてのライダースキャナに提供することができる。いくつかの実施形態では、図３に示すように、変調は、個々の各チャネルによって対応するライダースキャナへ伝送されるレーザ信号上で実行することができる。その結果、個々の各チャネル内で伝送されるレーザ信号は、異なる符号化（たとえば、異なるＰＲＢＳコードを使用）を有し、それによってライダースキャナ間の耐干渉性をさらに強化する。図３については、後により詳細に説明する。

図１Ｂを再び参照すると、周波数修正器１０４は、レーザ信号１３４（変調された信号）またはレーザ信号１３２（変調されていない信号）を受け取り；受け取ったレーザ信号の周波数（または波長）を修正することができる。たとえば、レーザ信号１３４は、光電気通信に使用される典型的な波長である１５５０ｎｍの波長を有することができる。いくつかの例では、周波数修正器１０４は、レーザ信号１３４の周波数を２倍にする（すなわ
ち、波長を２分の１低減させる）ことができる。したがって、レーザ信号１３４が約１５５０ｎｍの波長を有する場合、周波数修正器１０４は、約７７５ｎｍの波長を有するレーザ信号１３６を生成することができる。いくつかの例では、レーザ信号１３６は、約７７５～７８５ｎｍの範囲内の波長および約１．５ｋＷのピークパワーを有することができる。

図２は、温度制御された周期分極ニオブ酸リチウム（ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｐｏｌｅｄｌｉｔｈｉｕｍｎｉｏｂａｔｅ）（ＰＰＬＮ）結晶２０２を含むことができる例示的な周波数修正器１０４を示す。ＰＰＬＮ結晶を使用して、周波数２倍化、差周波数生成、和周波数生成、４波混合、光パラメトリック発振、および／または他の非線形プロセスなどの非線形の波長変換を実行することができる。いくつかの実施形態では、ＰＰＬＮ結晶の温度を変化させることで、入力光子の位相整合条件を変動させることができ、それによりＰＰＬＮ結晶における分極の周期性が変わる。たとえば、ＰＰＬＮの温度を特有の温度に変化させることによって、周波数修正器１０４は、約１５５０ｎｍの波長を有する入力レーザ信号に基づいて、約７７５ｎｍの波長を有するレーザ信号を生成することができる。したがって、レーザ信号の周波数は、実質上２倍になる。上述したように、波長７７５ｎｍのレーザ信号は、Ｓｉ－ＡＰＤの約６００～１０００ｎｍの検出範囲内であり、したがってＳｉ－ＡＰＤ系ライダースキャナによって検出することができる。いくつかの例では、ＰＰＬＮ結晶を使用する周波数修正は、ライダー走査を可能にするレーザ信号を提供する目的で許容または満足できる変換効率（たとえば、約５００Ｗのピークパワーレベルで８０～９０％）を有することができる。

いくつかの実施形態では、周波数修正器１０４は、車両１００内に提供されている温度制御された環境内に配置することができる。たとえば、ＰＰＬＮ結晶は、炉内に収納または分離することができ、炉の温度は、所定の温度または温度範囲に制御することができる。

図１Ｂを再び参照すると、スプリッタ１０６が、修正された波長（たとえば、約７７５ｎｍ）を有するレーザ信号１３６を受け取り、レーザ信号１３６に基づいて、複数のレーザ信号１３８Ａ～Ｅを生成することができる。たとえば、図１Ｂに示すように、スプリッタ１０６は、レーザ信号１３６を複数のレーザ信号１３８Ａ～Ｅに分割することができ、これらのレーザ信号は各々、それぞれのアイソレータ１０８Ａ～Ｅへ提供される。いくつかの実施形態では、スプリッタ１０６は、ビームスプリッタ（たとえば、ビームスプリッティングキューブ、ダイクロイックミラープリズム、またはミラーもしくはプリズムの任意の所望の配置）などの受動デバイスを含むことができる。スプリッタ１０６はまた、分割されたレーザ信号の増幅または強化を提供する能動デバイスを含むことができる。

図１Ｂに示すように、いくつかの実施形態では、集中型レーザ送達システム１０１は、１つまたはそれ以上のアイソレータ１０８Ａ～Ｅ（集合的に、アイソレータ１０８）を含むことができる。アイソレータ１０８Ａ～Ｅの各々は、対応するレーザ信号１３８Ａ～Ｅを受け取ることができ、それぞれ出力レーザ信号１４２Ａ～Ｅを提供することができる。上述したように、レーザ信号１３８Ａ～Ｅの各々は、変調および周波数修正された信号とすることができる。いくつかの例では、アイソレータ１０８Ａ～Ｅは、レーザ信号を１方向のみに伝送することを可能にする。たとえば、アイソレータ１０８Ａは、レーザ信号１３８Ａをライダースキャナ１１０Ａへ伝送することを可能にするが、レーザ信号または光がスプリッタ１０６へ後方移動することを阻止することになる。したがって、アイソレータ１０８Ａは、レーザ信号または光の散乱または反射などの望ましくないフィードバックを防止することができる。いくつかの例では、アイソレータ１０８は、帰還信号を検出器へ送達することを可能にすることができる。アイソレータ１０８は、１つまたはそれ以上の偏波依存アイソレータ、偏波非依存アイソレータ、および／または任意の他のタイプの
アイソレータを含むことができる。たとえば、偏波依存アイソレータは、入力偏波器、ファラデー回転子、および出力偏波器を含むことができる。偏波非依存アイソレータは、入力複屈折ウェッジ（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔｗｅｄｇｅ）、ファラデー回転子、および出力複屈折ウェッジを含むことができる。

図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、レーザ信号１４２Ａ～Ｅの各々をそれぞれのライダースキャナ１１０Ａ～Ｅへ提供し、レーザ走査を実行して車両１００周辺の物体を検出することができる。レーザ信号１４２Ａ～Ｅは、それぞれのチャネル１１２Ａ～Ｅを使用して提供することができる。上述したように、チャネル１１２Ａ～Ｅは、たとえば、光ファイバチャネルとすることができる。チャネル１１２Ａ～Ｅは、柔軟性を有することができ、したがって車両１００のそれぞれのライダースキャナへレーザ信号１４２Ａ～Ｅを経路指定または送達することを可能にすることができる。いくつかの例では、チャネル１１２は、メートルの範囲内の長さを有することができる。いくつかの例では、ライダースキャナ１１０は、走査光学系（たとえば、２重振動面ミラー、ポリゴンミラー、２軸スキャナ）、光検出器（たとえば、Ｓｉ－ＡＰＤ、ＳｉＭＰ）、受信器エレクトロニクス、ならびに／または位置およびナビゲーションシステムを含むことができる。車両１００の周囲の物体を検出するのに所望の空間距離／角度範囲の走査を可能にするために、任意の数のアイソレータ１０８、ライダースキャナ１１０、およびチャネル１１２を車両１００内で使用することができることが理解される。

図１Ｂおよび図３を参照すると、いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上のサーキュレータを集中型レーザ送達システム１０１とともに使用することができる。たとえば、１つまたはそれ以上のサーキュレータを、アイソレータ１０８とライダースキャナ１１０との間に配置することができる。サーキュレータは、３つまたは４つのポートからなる非可逆デバイス（たとえば、導波管サーキュレータ）とすることができ、あるポートに入ったレーザ信号が、順に次のポートへ伝送される。サーキュレータのポートとは、外部チャネルまたは導波管がサーキュレータに接続する点である。

図３を参照すると、サーキュレータ３１０を使用して、同軸トランシーバを構築することができる。たとえば、図３に示すように、サーキュレータ３１０は、入力信号３１２を受け取ることができ、入力信号３１２は、レーザ信号１４２（図１Ｂに示す）とすることができる。サーキュレータ３１０は、入力信号３１２を次のポートへ循環させ、走査信号３１４を伝送して、ライダースキャナの検出範囲内の物体を検出することができる。走査信号３１４が物体に当たった後、自由空間光学系を介して帰還信号３１６を収集し、サーキュレータ３１０の別のポートで受け取ることができ、次いでサーキュレータ３１０は、帰還信号３１６を次のポートへ循環させ、さらなる処理のために信号３１８を検出器へ提供する。検出器は、Ｓｉ－ＡＰＤまたはシリコン光電子増倍管（ｓｉｌｉｃｏｎｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｙｔｕｂｅ）（ＳｉＰＭ）検出器とすることができる。ＳｉＰＭ検出器は、より短い波長（たとえば、約９０５ｎｍの典型的なライダー適用波長より短い波長）に対して良好な応答性を有することができ、検出感度をさらに改善するために使用することができる。

図１Ｂを参照すると、コンバイナ、光増幅器、および／または高速振幅／位相変調器などの様々な他の光学構成要素もまた、集中型レーザ送達システム１０１および／もしくはライダースキャナ１１０Ａ内に配置することができ、または集中型レーザ送達システム１０１および／もしくはライダースキャナ１１０Ａとともに使用することができることが理解される。

たとえば、特定の状況下で、走査範囲要件のために余分のレーザパワーが必要とされるとき、ライダースキャナの近くの場所（たとえば、スキャナ１１０Ａ～Ｅのうちの１つま
たはそれ以上の場所またはその近く）に、局所パワーブースタを追加することができる。

図４Ａは、本開示の例による別の例示的な集中型レーザ送達システム４０１のブロック図を示す。図４Ａに示すように、集中型レーザ送達システム４０１は、スプリッタ４０６、複数の変調器４０２Ａ～Ｅ（集合的に、変調器４０２）、複数の周波数修正器４０４Ａ～Ｅ（集合的に、周波数修正器４０４）、および複数のアイソレータ４０８Ａ～Ｅ（集合的に、アイソレータ４０８）を含むことができる。スプリッタ４０６、変調器４０２、およびアイソレータ４０８は、図１Ｂに関連して上述したものに類似のものとすることができ、したがって繰返し説明しない。

いくつかの実施形態では、集中型レーザ送達システム４０１において、変調器４０２および周波数修正器４０４の前にスプリッタ４０６を配置することができる。たとえば、スプリッタ４０６は、レーザ信号４３２をレーザ源（図示せず）から受け取ることができ、レーザ源は、約１５５０ｎｍの波長を有することができる。レーザ信号４３２に基づいて、スプリッタ４０６は、複数のレーザ信号４３４Ａ～Ｅを生成することができ、レーザ信号４３４Ａ～Ｅの各々は、それぞれ変調器４０２Ａ～Ｅへ提供される。変調器４０２Ａ～Ｅの各々の前にスプリッタ４０６を配置することによって、各ライダースキャナへ提供されるレーザ信号を個々に変調することができる。たとえば、それぞれの変調器４０２Ａ～Ｅによって生成されるレーザ信号４３６Ａ～Ｅの各々は、異なる符号化を有することができ、各ライダースキャナには、異なる符号化を有する（たとえば、異なる擬似ランダムビットシーケンス（ＰＲＢＳ）コードによって符号化される）レーザ信号を提供することができる。各ライダースキャナに対するレーザ信号を個々に符号化することで、ライダースキャナの耐干渉性を強化することができる。たとえば、隣接するライダースキャナ（たとえば、図１Ａに示すライダースキャナ１１０Ａおよび１１０Ｂ）は、部分的に重複する走査範囲を有することがあり、したがって望ましくない帰還信号が、隣接するライダースキャナによって受け取られることがある。これらの望ましくない帰還信号は、隣接するライダースキャナに干渉することがある。各ライダースキャナに対するレーザ信号を個々に符号化することによって、望ましくない帰還信号からの干渉を低減することができる。

図４Ａを参照すると、個々に変調されたレーザ信号４３６Ａ～Ｅは、それぞれの周波数修正器４０４Ａ～Ｅに提供することができる。周波数修正器４０４Ａ～Ｅは、それぞれレーザ信号４３８Ａ～Ｅを生成することができる。レーザ信号４３８Ａ～Ｅは、レーザ信号４３６Ａ～Ｅの波長とは異なる波長を有することができる。たとえば、レーザ信号４３６Ａ～Ｅは、約１５５０ｎｍの波長を有することができ、レーザ信号４３８Ａ～Ｅは、約７７５ｎｍの波長を有することができる。次いで、レーザ信号４３８Ａ～Ｅをそれぞれアイソレータ４０８Ａ～Ｅへ提供することができ、次にそれぞれのライダースキャナへ提供することができる。図４Ａで、スプリッタ４０６は、たとえばＯＡＤＭ、スイッチ、または方向性結合器とすることができる。周波数修正器４０４Ａ～Ｅは、システムおよび局所スキャナ要件に従って、定位置で維持することができ、または除去することができる。

集中型レーザ送達システムは、集中型レーザ送達システム１０１または４０１に示す構成に加えて、様々な異なる構成を有することができることが理解される。たとえば、図４Ｂは、本開示の例による別の例示的な集中型レーザ送達システム４５１のブロック図を示す。図４Ｂで、スプリッタ４５６および変調器４５２Ａ～Ｅの前に、単一の周波数修正器４５４を配置することができる。周波数修正器４５４は、ファイバベースのレーザ源によって提供される１５５０ｎｍのレーザ信号を受け取り、約７７５～７８５ｎｍの波長を有するレーザ信号４６３を生成することができる。この構成では、必要とされる周波数修正器の数を低減させながら、それでもなお個々の各ライダースキャナへ提供される各レーザ信号で、変調を実行することができる。さらに、スプリッタ４５６は、たとえば、電気的に制御することができる構成可能なＯＡＤＭ、光スイッチ、または光方向性結合器に置き
換えることができる。

図５は、本開示の例による光検知測距（ライダー）の走査を可能にする例示的なプロセス５００を示す。ブロック５０２で、第１のレーザ信号が受け取られる。いくつかの例では、第１のレーザ信号は、第１の波長（たとえば、約１５５０ｎｍ）を有し、第１の波長は、複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲（たとえば、６００ｎｍ～１０００ｎｍ）外にある。

ブロック５０４で、第１のレーザ信号に基づいて第２のレーザ信号が生成される。いくつかの例では、第２のレーザ信号は、第２の波長（たとえば、約７７５ｎｍ）を有し、第２の波長は、複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲（たとえば、約６００ｎｍ～約１０００ｎｍ）内にある。いくつかの例では、複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲（たとえば、約６００ｎｍ～約１０００ｎｍ）は、シリコン系アバランシェフォトダイオードによって検出可能な波長範囲を含む。いくつかの例では、第２のレーザ信号を生成する前に、第１のレーザ信号が変調される。

ブロック５０６で、第２のレーザ信号に基づいて、複数の第３のレーザ信号を提供することができる。第３のレーザ信号は、スプリッタを使用して提供することができる。ブロック５０８で、複数の第３のレーザ信号のうちの対応する第３のレーザ信号を、複数のライダースキャナのうちのそれぞれのライダースキャナへ送達することができる。いくつかの例では、ライダースキャナの各々は、車両の別個の場所に配置され、したがってライダースキャナの各々は、別のライダースキャナとは実質的に異なる空間範囲を走査することが可能になる。

したがって上記によれば、本開示のいくつかの例は、光検知測距（ライダー）の走査を可能にする方法を対象とし、この方法は、車両内に配置または収容されたシステムによって実行され、この方法は：第１のレーザ信号を受け取ることであって、第１のレーザ信号は、第１の波長を有し、第１の波長は、複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲外にある、受け取ることと；第１のレーザ信号に基づいて第２のレーザ信号を生成することであって、第２のレーザ信号は、第２の波長を有し、第２の波長は、複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲内にある、生成することと；第２のレーザ信号に基づいて複数の第３のレーザ信号を提供することと；複数の第３のレーザ信号のうちの対応する第３のレーザ信号を、複数のライダースキャナのうちのそれぞれのライダースキャナへ送達することとを含み、ここで、ライダースキャナの各々は、車両の別個の場所に配置され、したがってライダースキャナの各々は、別のライダースキャナとは実質的に異なる空間範囲を走査することが可能になる。

本開示のいくつかの例は、光検知測距を可能にするシステムを対象とし、このシステムは、車両内に配置または収容され、このシステムは：複数の光検知測距（ライダー）スキャナであって、ライダースキャナの各々は、車両の別個の場所に配置され、したがってライダースキャナの各々は、別のライダースキャナとは実質的に異なる空間範囲を走査するように構成される、ライダースキャナと；レーザ源によって放出される第１のレーザ信号を受け取るように構成された周波数修正器であって、第１のレーザ信号は、第１の波長を有し、第１の波長は、複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲外にあり；第１のレーザ信号に基づいて第２のレーザ信号を生成するように構成され、第２のレーザ信号は、第２の波長を有し、第２の波長は、複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲内にある、周波数修正器と；周波数修正器に光結合されたスプリッタであって、第２のレーザ信号に基づいて複数の第３のレーザ信号を提供するように構成されたスプリッタと；複数のレーザ送達チャネルであって、レーザ送達チャネルの各々は、複数の第３のレーザ信号のうちの対応する第３のレーザ信号を、複数のライダースキャナのうちのそれ
ぞれのライダースキャナへ送達するように構成される、複数のレーザ送達チャネルとを含む。

また、多波長光パルスを使用して、ライダーシステムで他の利点を提供することもできる。いくつかのライダーシステムは、光の飛行時間を使用して、光の経路内にある物体までの距離を判定する。たとえば、図６に対して、たとえばレーザ送達システム（たとえば、ファイバレーザなどのレーザ源）、ビームステアリングシステム（たとえば、１つまたはそれ以上のミラーからなるシステム）、および光検出器システム（たとえば、１つまたはそれ以上の光学系を有する光子検出器）を含むライダーシステム６００が、システム６００のライダースキャナのステアリングによって判定される経路６０４に沿って、光パルス６０２を伝送する。光パルス６０２が物体６０６に到達すると、光パルス６０８が経路６１０に沿ってシステム６００へ後方反射される。伝送光パルス６０２がライダーシステム６００を離れたときから、帰還パルス６０８が再びライダーシステム６００に到達するときまでの時間を測定することができる（たとえば、ライダーシステム内のプロセッサまたは他のエレクトロニクスによって）。この飛行時間を光の速度の知識と組み合わせて使用して、ライダーシステム６００から物体６０６までの距離を判定することができる。加えて、多くの光パルスを誘導して外部環境を走査し、伝送角度ならびに物体とライダーシステムとの間の判定された距離を使用して、走査範囲（視野）内に含まれた周辺の画像を精密に表すことができる（たとえば、ポイントクラウドを作成することができる）。

この図における点密度は、パルスの数を視野で割ったものに等しい。視野は固定されていると考えると、点密度を増大させるには、ライダーシステムがより高頻度でパルスを発するべきであり、言い換えると、より高い繰返し率のレーザが必要とされる。しかし、より高頻度のパルスを送ることによって、遠い物体からの帰還信号は、システムが次のパルスを発してから受け取られ、帰還が混ざり合う可能性があるため、ライダーシステムが検出することができる最も遠い距離が制限される。比較的遠い距離に対して十分な点密度を得るため、ライダーシステムは、５００ｋＨｚ～１ＭＨｚの繰返し率でレーザパルスを伝送する。パルスがライダーシステムへ帰還するのに費やす時間に基づいて、ライダーシステムが検出することができる最も遠い距離は、５００ｋＨｚおよび１Ｍｈｚに対して、それぞれ３００メートルおよび１５０メートルである。５００ｋＨｚの繰返し率によるライダーシステムの点密度は、１ＭＨｚの場合の２分の１である。本開示は、高い点密度を有するライダーシステムおよび遠い距離にある物体を測定する能力を実現する実際的な方法を導入する。

図７で、ライダーシステム６００は、光パルス７００を経路７０２に沿って伝送している。物体７０４は、光パルス７０６を経路７０８に沿ってライダーシステム６００へ後方反射する。光パルス６０２および７００が伝送される時間が近すぎる場合、問題が生じることがある。たとえば、光パルス６０２後、光パルス６０８が再びライダーシステム６００で受け取られる前に、光パルス７００が伝送された場合、帰還パルスが光パルス６０２から来たか、それとも７００から来たかを明確にする必要がある。光パルス７００が光パルス６０２後に伝送された場合でも、物体７０４が物体６０６より近い場合、光パルス６０８の前に光パルス７０６を受け取ることがある。したがって、ライダーシステム６００は、物体までの距離（および場合により、方向）が判定される前に、どの伝送光パルスが帰還パルスを担っているかを判定しなければならない。

本技術のいくつかの実施形態では、上記の問題は、異なる波長の光を使用することによって解決される。たとえば、図７で、ライダーシステム６００は、光パルス６０２を第１の波長で伝送し、光パルス７０２を第１の波長とは異なる第２の波長で伝送する。場合によっては、ライダーシステム６００は、上述した周波数修正器技法を使用して、多波長を生成することができる。他の場合、ライダーシステム６００は、他の技法を使用して（た
とえば、複数のレーザ源を使用して）、異なるパルスに対して異なる波長を生成することができる。伝送パルスに対して異なる波長が使用されるとき、ライダーシステム６００は、受け取ったパルスの波長を使用して、対応する伝送パルスを判定することができる。帰還光パルスの波長に基づいて、どの伝送光パルスが帰還光パルスに対応するかを判定する技法について、以下に説明する。

場合によっては、光パルス６０２および光パルス７００は、波長（たとえば、振幅、幅など）を除いて、実質上同じ他の特性を有するが、場合によっては、他の点では、光パルスが異なることが有利である。たとえば、図８で、２つの光パルス６０２および８００は、異なる振幅（ならびに異なる波長）を有し、したがって帰還パルス８０２および６０８もまた、異なる振幅を有する。これはたとえば、ダイナミックレンジを必要とする応用例で有用である。高振幅および低振幅のパルスが、走査位置で伝送される（たとえば、物体までの推定距離が未知のとき）。より高い振幅の光パルスは、より低い振幅の光パルスに基づく帰還パルスと比較すると、遠く離れている物体からより強い対応する帰還パルス（検出器によってより容易に検出可能）を提供する。この反対も当てはまる。より高い振幅の光パルスに基づく帰還パルスと比較すると、より低い振幅の光パルスは、より近い物体より適度な対応する帰還パルス（検出器を飽和させない）を提供する。これにより、物体が近いか、それとも遠いかにかかわらず、帰還パルスはライダーシステム６００の検出器によって検出可能な信号を生じさせるが、検出器を飽和させないことを確実にすることができる。異なる振幅の２つ（またはそれ以上）の光パルスが異なる波長を使用するため、ライダーシステム６００は、どの伝送光パルスがどの帰還パルスに対応するかを明快に判定することができる。

図８に関して説明するように、異なる振幅および／または波長の光パルスは、交番したり同じ方向に伝送されたりする必要はない。代わりに、これらの光パルスは、任意の有用な走査パターンで伝送することができる。たとえば、図９Ａ～９Ｂで、光パルスの振幅は、物体までの予期される範囲に基づいて選択される。具体的には、図９Ａ（ライダーシステム６００の側面図）では、伝送光パルス８００、９００、および９０２はすべて、実質上同じ振幅を有しており、光パルス６０２がより高い振幅で伝送される前に、順に伝送される。光パルス８００、９００、および９０２は、異なる波長を有しても同じ波長を有してもよい（ただし概して、光パルス６０２の波長とは異なる）。次いでライダーシステム６００は、この光パルスシーケンスを（たとえば、新しい走査方向に沿って）繰り返すことができ、または異なる光パルスシーケンスを（たとえば、新しい走査方向で物体までの新しい予期される範囲に基づいて）使用することができる。図９Ａの側から見ると、光パルスはすべて、経路６０４に沿って伝送され、光パルス９０６、９０４、８０２、および６０８は、経路６１０に沿って受け取られる。上から見ると、ライダーシステム６００は、これらのパルスを異なる方向に向けることができる（これらのパルスは異なる物体から反射することができる）。図９Ｂ（ライダーシステム６００の上面図）で、光パルス６０２、８００、９００、および９０２は、それぞれ経路６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃ、および６０４ｄに沿って伝送される。高い振幅の光パルス６０２は、物体６０６に当たるまでに最も長い距離を有するため、経路６０４ａに沿って伝送される。これらのパルスは、連続的に順次伝送されているように示されているが、これに該当する必要はない。たとえば、光パルス６０２および８００を同時に伝送することができ、したがってこれらのパルスは重複する（これは、図８に示す構成にも同様に当てはまる）。

帰還パルスの波長は、様々な技法を使用して判定することができる。たとえば、ライダーシステムの検出器は、帰還パルスの波長に関する情報を提供することができる。図１０で、ライダーシステム６００は、２つの検出器およびフィルタまたはミラーなどの１つまたはそれ以上の２色光学素子を使用して帰還パルスの波長を判定する検出器システムを含む。ライダーシステム６００は、光パルス１００４および１００６を伝送する送信器１０
０２を含み、光パルス１００４および１００６は各々、異なる波長を有する。これらの光パルスは、物体１００８から反射して、ライダーシステム６００へ後方移動する光パルス１０１０および１０１２を生じさせる。２色素子１０１４が光パルス１０１０の波長に対して高い透過率を有するため、光パルス１０１０は２色素子１０１４を通って移動する。これにより、検出器１０１６（レンズ１０１７の後ろ）が光パルス１０１０を検出し、ライダーシステム６００が帰還パルスの波長を判定することが可能になる。対照的に、２色素子１０１４は光パルス１０１２の波長に対して高い反射率を有するため、２色素子１０１４は光パルス１０１２を反射する。これにより、光パルス１０１４を検出器１０１８（レンズ１０１９の後ろ）へ反射し、ライダーシステム６００が帰還パルスの波長を判定することが可能になる。図１１は、検出器１０１６および１０１８の代替の構成を示す。２色素子を使用する代わりに、分散素子１１００（たとえば、プリズムまたは格子）を使用して、光パルス１０１０および１０１２をそれぞれ検出器１０１６および１０１８へ誘導する。この構成では、両方の検出器がレンズ１１０２を共用しており、これにより検出器システムの全体的な複雑さおよびコストを低減させることができる。場合によっては、検出器１０１６および１０１８は、同じ検出器とすることができる（たとえば、同じ検出器の異なる部分を使用する）。

図１２は、パルス送信器（たとえば、ライダーシステム６００の送信器１００２、図６～１１参照）の一部である例示的な光源１２００を示す。光源１２００は、シード１２０２を使用して、１つまたはそれ以上の波長（たとえば、１５５０ｎｍ）の最初の光パルスを生成し、これらの光パルスは、ファイバ１２０３を介して波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）１２０４へ提供される。ポンプ１２０６もまた、レーザパワー（９８０ｎｍなどの異なる波長）を、ファイバ１２０５を介してＷＤＭ１２０４へ提供する。ＷＤＭ１２０４の出力は、前置増幅器１２０８（１つまたはそれ以上の増幅器を含む）へ提供され、前置増幅器１２０８は、ファイバ１２０９を介してその出力をコンバイナ１２１０へ提供する。コンバイナ１２１０はまた、ファイバ１２１１を介してポンプ１２１２からレーザパワーを取得し、ファイバ１２１３を介してブースタ増幅器１２１４へパルスを提供し、ブースタ増幅器１２１４は、ファイバ１２１５に出力光パルスを生じさせる。次いで、出力光パルスは、ライダーシステムの１つまたはそれ以上の反射構成要素からなるシステム（たとえば、１つもしくはそれ以上のミラーおよび／または１つもしくはそれ以上の分散光学系などの他の光学構成要素からなるシステム）によって、外部環境を走査するように向けることができる。光源１２００は、光源で使用されるファイバのファイバ利得プロファイル（たとえば、図８～９に関して説明した技法で使用する）に基づいて、異なる振幅のパルスを生じさせることができる。たとえば、図１３は、異なる波長を有するパルスがどのように異なる特性を有するかを示す例示的なプロファイル利得を示す。したがって、ファイバは、異なる波長の２つのパルスの応答が所望の振幅比を有するように選択することができる。

本開示の例について、添付の図面を参照して詳細に説明したが、様々な変更および修正が当業者には明らかであることに留意されたい。そのような変更および修正は、添付の特許請求の範囲に定義する本開示の例の範囲内に含まれると理解されたい。たとえば、集中型レーザ送達システムおよび複数のライダーについて、車両内に配置されるという文脈で論じたが、集中型レーザ送達システムおよび複数のライダーはまた、ロボット、セキュリティ監視の目的で建物の複数の場所、または交通監視のために道路の交差点もしくは特定の場所など、任意の他のシステムまたはデバイス内に配置することができる。たとえば、建物内では、セキュリティ監視の目的で３Ｄライダー走査を提供するために、建物の所望の各場所（たとえば、正面玄関、裏口、エレベータなど）に１つまたはそれ以上のライダースキャナを配置することができる。集中型レーザ送達システムは、複数のライダースキャナへレーザ信号を提供するために、中心の場所（たとえば、建物の制御室）に配置することができる。別の例では、交通状態を監視するために、道路の各交差点に１つまたはそ
れ以上のライダースキャナを配置することができ、集中型レーザ送達システムは、複数のライダースキャナへレーザ信号を提供するために、中心の場所（たとえば、交通制御センター）に配置することができる。

例示的な方法、非一時的コンピュータ可読記憶媒体、システム、および電子デバイスについて、以下の項目に記載する：
１．光検知測距（ライダー）の走査を可能にする方法であって、この方法は、取付け物内に配置または収容されたシステムによって実行され、この方法は：
第１のレーザ信号を受け取ることであって、第１のレーザ信号は、第１の波長を有し、第１の波長は、第１の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲内にあり、第２の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲外にある、受け取ることと；
第１のレーザ信号に基づいて第２のレーザ信号を生成することであって、第２のレーザ信号は、第２の波長を有し、第２の波長は、第１の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲外にあり、第２の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲内にある、生成することとを含む、方法。
２．第１のレーザ信号に基づいて複数の第３のレーザ信号を提供することと；
第２のレーザ信号に基づいて複数の第４のレーザ信号を提供することと；
複数の第３のレーザ信号のうちの対応する第３のレーザ信号または複数の第４のレーザ信号のうちの対応する第４のレーザ信号を、複数のライダースキャナのうちのそれぞれのライダースキャナへ送達することとをさらに含み、ここで、ライダースキャナの各々は、車両の別個の場所に配置され、したがってライダースキャナの各々は、別のライダースキャナとは実質的に異なる空間範囲を走査することが可能になる、
項目１に記載の方法。
３．第１の波長は約１５５０ｎｍであり、第２の波長は約７７５ｎｍである、項目１または項目２に記載の方法。
４．第１のレーザ信号に基づいて第２のレーザ信号を生成することは、温度制御された周期分極ニオブ酸リチウム結晶を使用する、項目１～３のいずれか１つに記載の方法。
５．第１の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲は、ＩｎＧａＡｓまたはＳｉＧｅ系のアバランシェフォトダイオードによって検出可能な波長範囲を含む、項目１～４のいずれか１つに記載の方法。
６．第２の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲は、シリコン系のアバランシェフォトダイオードによって検出可能な波長範囲を含む、項目１～５のいずれか１つに記載の方法。
７．第２のレーザ信号を生成する前に、第１のレーザ信号を変調することをさらに含む、
項目１～６のいずれか１つに記載の方法。
８．光検知測距を可能にするシステムであって：
複数の光検知測距（ライダー）スキャナであって、ライダースキャナの各々は、取付け物の別個の場所に配置され、したがってライダースキャナの各々は、別のライダースキャナとは実質的に異なる空間範囲を走査するように構成される、ライダースキャナと；
周波数修正器とを含み、周波数修正器は：
レーザ源によって放出される第１のレーザ信号を受け取ることであって、第１のレーザ信号は、第１の波長を有し、第１の波長は、第１の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲内にあり、第２の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲外にある、受け取ることと；
第１のレーザ信号に基づいて第２のレーザ信号を生成することであって、第２のレーザ信号は、第２の波長を有し、第２の波長は、第１の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲外にあり、第２の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲内にある、生成することとを行うように構成される、システム。
９．周波数修正器は：
周波数修正器に光結合された第１のスプリッタであって、第１のレーザ信号に基づいて複数の第３のレーザ信号を提供するように構成された第１のスプリッタと；
周波数修正器に光結合された第２のスプリッタであって、第２のレーザ信号に基づいて複数の第４のレーザ信号を提供するように構成された第２のスプリッタとを含み；
システムは：
複数のレーザ送達チャネルをさらに含み、レーザ送達チャネルの各々は、複数の第３または第４のレーザ信号のうちの対応する第３または第４のレーザ信号を、複数のライダースキャナのうちのそれぞれのライダースキャナへ送達するように構成される、項目８に記載のシステム。
１０．車両とともに使用され、または車両内に一体化される、項目８または９に記載のシステム。
１１．システムが配置または一体化される取付け物は：
ロボット；
セキュリティ監視を可能にする建物であって、複数のライダースキャナが建物の複数の場所に配置される建物；または
交通監視を可能にする道路であって、複数のライダースキャナが道路の複数の交差点もしくは場所に配置される道路のうちの少なくとも１つを含む、項目８～１０のいずれか１つに記載のシステム。
１２．システム内の異なるライダースキャナによって共用されるとき修正された周波数を有する第１のレーザおよび第２のレーザの複合構成を含む、項目８～１１のいずれか１つに記載のシステム。
１３．レーザ源は、タイムインタリーブ式で共用されるように構成可能である、項目８～１２のいずれか１つに記載のシステム。
１４．レーザ源は、複数の個々のライダースキャナの暗時に基づいてタイムインタリーブされるように構成可能である、項目８～１３のいずれか１つに記載のシステム。
１５．レーザ源は、外部環境による個々の各ライダースキャナの優先順位に基づいてタイムインタリーブされるように構成可能である、項目８～１４のいずれか１つに記載のシステム。
１６．コンピュータ実施方法であって：
光源および光検出器を有する光検知測距（ライダー）システム内で：
光源を使用して、第１の波長の第１のパルス信号および第１の波長とは異なる第２の波長の第２のパルス信号を伝送することであって、第１のパルス信号および第２のパルス信号は、同時または連続的に伝送される、伝送することと；
光検出器を使用して、第１のパルス信号または第２のパルス信号に対応する第１の帰還パルス信号を検出することと；
第１の帰還パルス信号の波長に基づいて、帰還パルス信号が第１のパルス信号に対応するか、それとも第２のパルス信号に対応するかを判定することと；
帰還パルス信号が第１のパルス信号に対応すると判定したことに従って、帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第１のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第１の範囲を判定することと；
帰還パルス信号が第２のパルス信号に対応すると判定したことに従って、帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第２のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第２の範囲を判定することとを含む、方法。
１７．第１のパルス信号および第２のパルス信号は、第１の時間間隔だけ分離される、項目１６に記載の方法。
１８．第１のパルス信号は、第１の振幅を有し、第２のパルス信号は、第１の振幅とは異なる第２の振幅を有する、項目１６または１７に記載の方法。
１９．第１の振幅は、第２の振幅より大きい、項目１８に記載の方法。
２０．光源は、第１の波長の第１の利得特性と、第１の利得特性とは異なる第２の波長の第２の利得特性とを有するファイバをさらに含む、項目１６～１９のいずれか１つに記
載の方法。
２１．光源を使用して、第２の波長の第３のパルス信号および第１の波長の第４のパルス信号を伝送することであって、第３のパルス信号は、第２の時間間隔だけ第２のパルス信号から分離され、第４のパルス信号は、第２の時間間隔とは異なる第３の時間間隔だけ第１のパルス信号から分離される、伝送することと；
光検出器を使用して、第３のパルス信号または第４のパルス信号に対応する第２の帰還パルス信号を検出することと；
第２の帰還パルス信号の波長に基づいて、第２の帰還パルス信号が第３のパルス信号に対応するか、それとも第４のパルス信号に対応するかを判定することと；
帰還パルス信号が第３のパルス信号に対応すると判定したことに従って、第３の帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第３のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第３の範囲を判定することと；
帰還パルス信号が第４のパルス信号に対応すると判定したことに従って、第２の帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第１のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第４の範囲を判定することと
をさらに含む、項目１６～２０のいずれか１つに記載の方法。
２２．第３の時間間隔は、第２の時間間隔より大きい、項目２１に記載の方法。
２３．光源は、第１の波長で第１のシードパルス信号を生じさせるように構成された第１のシードと、第２の波長で第２のパルス信号を生じさせるように構成された第２のシードとを含む、項目１６～２２のいずれか１つに記載の方法。
２４．光検出器は、第１の検出器および第２の検出器を含む、項目１６～２３のいずれか１つに記載の方法。
２５．２色光学系が、第１の波長の帰還パルスを第１の検出器へ誘導し、第２の波長の帰還パルスを第２の検出器へ誘導する、項目２４に記載の方法。
２６．分散素子が、第１の波長の帰還パルスを第１の検出器へ誘導し、第２の波長の帰還パルスを第２の検出器へ誘導する、項目２４に記載の方法。
２７．第１の検出器および第２の検出器は、レンズを共用する、項目２６に記載の方法。
２８．光検知測距（ライダー）システムであって：
光源と；
光検出器と；
光源および光検出器に結合されたプロセッサと；
異なる波長のパルス信号を使用して物体までの範囲を検出するようにコンピュータプログラムによって符号化されたメモリとを含み、コンピュータプログラムは：
光源を使用して、第１の波長の第１のパルス信号および第１の波長とは異なる第２の波長の第２のパルス信号を伝送することであって、第１のパルス信号および第２のパルス信号は、同時または連続的に伝送される、伝送することと；
光検出器を使用して、第１のパルス信号または第２のパルス信号に対応する第１の帰還パルス信号を検出することと；
第１の帰還パルス信号の波長に基づいて、帰還パルス信号が第１のパルス信号に対応するか、それとも第２のパルス信号に対応するかを判定することと；
帰還パルス信号が第１のパルス信号に対応すると判定したことに従って、帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第１のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第１の範囲を判定することと；
帰還パルス信号が第２のパルス信号に対応すると判定したことに従って、帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第２のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第２の範囲を判定することとを行うようにプロセッサによって実行可能な命令を含む、ライダーシステム。
２９．第１のパルス信号および第２のパルス信号は、第１の時間間隔だけ分離される、項目２８に記載のライダーシステム。
３０．第１のパルス信号は、第１の振幅を有し、第２のパルス信号は、第１の振幅とは異なる第２の振幅を有する、項目２８または２９に記載のライダーシステム。
３１．第１の振幅は、第２の振幅より大きい、項目３０に記載のライダーシステム。
３２．光源は、第１の波長の第１の利得特性と、第１の利得特性とは異なる第２の波長の第２の利得特性とを有するファイバをさらに含む、項目２８～３１のいずれか１つに記載のライダーシステム。
３３．コンピュータプログラムは：
光源を使用して、第２の波長の第３のパルス信号および第１の波長の第４のパルス信号を伝送することであって、第３のパルス信号は、第２の時間間隔だけ第２のパルス信号から分離され、第４のパルス信号は、第２の時間間隔とは異なる第３の時間間隔だけ第１のパルス信号から分離される、伝送することと；
光検出器を使用して、第３のパルス信号または第４のパルス信号に対応する第２の帰還パルス信号を検出することと；
第２の帰還パルス信号の波長に基づいて、第２の帰還パルス信号が第３のパルス信号に対応するか、それとも第４のパルス信号に対応するかを判定することと；
帰還パルス信号が第３のパルス信号に対応すると判定したことに従って、第３の帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第３のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第３の範囲を判定することと；
帰還パルス信号が第４のパルス信号に対応すると判定したことに従って、第２の帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第１のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第４の範囲を判定することとを行うようにプロセッサによって実行可能な命令をさらに含む、項目２８～３２のいずれか１つに記載のライダーシステム。
３４．第３の時間間隔は、第２の時間間隔より大きい、項目３３に記載のライダーシステム。
３５．光源は、第１の波長で第１のシードパルス信号を生じさせるように構成された第１のシードと、第２の波長で第２のパルス信号を生じさせるように構成された第２のシードとを含む、項目２８～３４のいずれか１つに記載のライダーシステム。
３６．光検出器は、第１の検出器および第２の検出器を含む、項目２８～３５のいずれか１つに記載のライダーシステム。
３７．２色光学系が、第１の波長の帰還パルスを第１の検出器へ誘導し、第２の波長の帰還パルスを第２の検出器へ誘導する、項目３６に記載のライダーシステム。
３８．分散素子が、第１の波長の帰還パルスを第１の検出器へ誘導し、第２の波長の帰還パルスを第２の検出器へ誘導する、項目３６に記載のライダーシステム。
３９．第１の検出器および第２の検出器は、レンズを共用する、項目３８に記載のライダーシステム。

Claims

光検知測距（ライダー）の走査を可能にする方法であって、該方法は、取付け物内に配置または収容されたシステムによって実行され、該方法は：
第１のレーザ信号を受け取ることであって、第１のレーザ信号は、第１の波長を有し、該第１の波長は、第１の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲内にあり、第２の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲外にある、受け取ることと；
第１のレーザ信号に基づいて第２のレーザ信号を生成することであって、第２のレーザ信号は、第２の波長を有し、該第２の波長は、第１の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲外にあり、第２の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲内にある、生成することとを含む、前記方法。
第１のレーザ信号に基づいて複数の第３のレーザ信号を提供することと；
第２のレーザ信号に基づいて複数の第４のレーザ信号を提供することと；
複数の第３のレーザ信号のうちの対応する第３のレーザ信号または複数の第４のレーザ信号のうちの対応する第４のレーザ信号を、複数のライダースキャナのうちのそれぞれのライダースキャナへ送達することとをさらに含み、ここで、ライダースキャナの各々は、車両の別個の場所に配置され、したがってライダースキャナの各々は、別のライダースキャナとは実質的に異なる空間範囲を走査することが可能になる、
請求項１に記載の方法。
第１の波長は約１５５０ｎｍであり、第２の波長は約７７５ｎｍである、請求項１に記載の方法。
第１のレーザ信号に基づいて第２のレーザ信号を生成することは、温度制御された周期分極ニオブ酸リチウム結晶を使用する、請求項１に記載の方法。
第１の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲は、ＩｎＧａＡｓまたはＳｉＧｅ系のアバランシェフォトダイオードによって検出可能な波長範囲を含む、請求項１に記載の方法。
第２の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲は、シリコン系のアバランシェフォトダイオードによって検出可能な波長範囲を含む、請求項１に記載の方法。
第２のレーザ信号を生成する前に、第１のレーザ信号を変調することをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
光検知測距を可能にするシステムであって：
複数の光検知測距（ライダー）スキャナであって、該ライダースキャナの各々は、取付け物の別個の場所に配置され、したがってライダースキャナの各々は、別のライダースキャナとは実質的に異なる空間範囲を走査するように構成される、ライダースキャナと；
周波数修正器とを含み、該周波数修正器は：
レーザ源によって放出される第１のレーザ信号を受け取ることであって、第１のレーザ信号は、第１の波長を有し、該第１の波長は、第１の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲内にあり、第２の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲外にある、受け取ることと；
第１のレーザ信号に基づいて第２のレーザ信号を生成することであって、第２のレーザ信号は、第２の波長を有し、該第２の波長は、第１の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲外にあり、第２の複数のライダースキャナによって検出可能な波長範囲内にある、生成することとを行うように構成される、前記システム。
周波数修正器は：
周波数修正器に光結合された第１のスプリッタであって、第１のレーザ信号に基づいて複数の第３のレーザ信号を提供するように構成された第１のスプリッタと；
周波数修正器に光結合された第２のスプリッタであって、第２のレーザ信号に基づいて複数の第４のレーザ信号を提供するように構成された第２のスプリッタとを含み；
システムは：
複数のレーザ送達チャネルをさらに含み、該レーザ送達チャネルの各々は、複数の第３または第４のレーザ信号のうちの対応する第３または第４のレーザ信号を、複数のライダースキャナのうちのそれぞれのライダースキャナへ送達するように構成される、請求項８に記載のシステム。
車両とともに使用され、または車両内に一体化される、請求項８に記載のシステム。
システムが配置または一体化される取付け物は：
ロボット；
セキュリティ監視を可能にする建物であって、複数のライダースキャナが建物の複数の場所に配置される建物；または
交通監視を可能にする道路であって、複数のライダースキャナが道路の複数の交差点もしくは場所に配置される道路のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載のシステム。
システム内の異なるライダースキャナによって共用されるとき修正された周波数を有する第１のレーザおよび第２のレーザの複合構成を含む、請求項８に記載のシステム。
レーザ源は、タイムインタリーブ式で共用されるように構成可能である、請求項８に記載のシステム。
レーザ源は、複数の個々のライダースキャナの暗時に基づいてタイムインタリーブされるように構成可能である、請求項８に記載のシステム。
レーザ源は、外部環境による個々の各ライダースキャナの優先順位に基づいてタイムインタリーブされるように構成可能である、請求項８に記載のシステム。
コンピュータ実施方法であって：
光源および光検出器を有する光検知測距（ライダー）システム内で：
光源を使用して、第１の波長の第１のパルス信号および第１の波長とは異なる第２の波長の第２のパルス信号を伝送することであって、第１のパルス信号および第２のパルス信号は、同時または連続的に伝送される、伝送することと；
光検出器を使用して、第１のパルス信号または第２のパルス信号に対応する第１の帰還パルス信号を検出することと；
第１の帰還パルス信号の波長に基づいて、帰還パルス信号が第１のパルス信号に対応するか、それとも第２のパルス信号に対応するかを判定することと；
帰還パルス信号が第１のパルス信号に対応すると判定したことに従って、帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第１のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第１の範囲を判定することと；
帰還パルス信号が第２のパルス信号に対応すると判定したことに従って、帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第２のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第２の範囲を判定することとを含む、前記方法。
第１のパルス信号および第２のパルス信号は、第１の時間間隔だけ分離される、請求項１６に記載の方法。
第１のパルス信号は、第１の振幅を有し、第２のパルス信号は、第１の振幅とは異なる第２の振幅を有する、請求項１６に記載の方法。
第１の振幅は、第２の振幅より大きい、請求項１８に記載の方法。
光源は、第１の波長の第１の利得特性と、該第１の利得特性とは異なる第２の波長の第２の利得特性とを有するファイバをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
光源を使用して、第２の波長の第３のパルス信号および第１の波長の第４のパルス信号を伝送することであって、第３のパルス信号は、第２の時間間隔だけ第２のパルス信号から分離され、第４のパルス信号は、第２の時間間隔とは異なる第３の時間間隔だけ第１のパルス信号から分離される、伝送することと；
光検出器を使用して、第３のパルス信号または第４のパルス信号に対応する第２の帰還パルス信号を検出することと；
第２の帰還パルス信号の波長に基づいて、第２の帰還パルス信号が第３のパルス信号に対応するか、それとも第４のパルス信号に対応するかを判定することと；
帰還パルス信号が第３のパルス信号に対応すると判定したことに従って、第３の帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第３のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第３の範囲を判定することと；
帰還パルス信号が第４のパルス信号に対応すると判定したことに従って、第２の帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第１のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第４の範囲を判定することとをさらに含む、
請求項１６に記載の方法。
第３の時間間隔は、第２の時間間隔より大きい、請求項２１に記載の方法。
光源は、第１の波長で第１のシードパルス信号を生じさせるように構成された第１のシードと、第２の波長で第２のパルス信号を生じさせるように構成された第２のシードとを含む、請求項２２に記載の方法。
光検出器は、第１の検出器および第２の検出器を含む、請求項２３に記載の方法。
２色光学系が、第１の波長の帰還パルスを第１の検出器へ誘導し、第２の波長の帰還パルスを第２の検出器へ誘導する、請求項２４に記載の方法。
分散素子が、第１の波長の帰還パルスを第１の検出器へ誘導し、第２の波長の帰還パルスを第２の検出器へ誘導する、請求項２４に記載の方法。
第１の検出器および第２の検出器は、レンズを共用する、請求項２６に記載の方法。
光検知測距（ライダー）システムであって：
光源と；
光検出器と；
光源および光検出器に結合されたプロセッサと；
異なる波長のパルス信号を使用して物体までの範囲を検出するようにコンピュータプログラムによって符号化されたメモリとを含み、コンピュータプログラムは：
光源を使用して、第１の波長の第１のパルス信号および第１の波長とは異なる第２の波
長の第２のパルス信号を伝送することであって、第１のパルス信号および第２のパルス信号は、同時または連続的に伝送される、伝送することと；
光検出器を使用して、第１のパルス信号または第２のパルス信号に対応する第１の帰還パルス信号を検出することと；
第１の帰還パルス信号の波長に基づいて、帰還パルス信号が第１のパルス信号に対応するか、それとも第２のパルス信号に対応するかを判定することと；
帰還パルス信号が第１のパルス信号に対応すると判定したことに従って、帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第１のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第１の範囲を判定することと；
帰還パルス信号が第２のパルス信号に対応すると判定したことに従って、帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第２のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第２の範囲を判定することとを行うようにプロセッサによって実行可能な命令を含む、前記ライダーシステム。
第１のパルス信号および第２のパルス信号は、第１の時間間隔だけ分離される、請求項２８に記載のライダーシステム。
第１のパルス信号は、第１の振幅を有し、第２のパルス信号は、第１の振幅とは異なる第２の振幅を有する、請求項２８に記載のライダーシステム。
第１の振幅は、第２の振幅より大きい、請求項３０に記載のライダーシステム。
光源は、第１の波長の第１の利得特性と、該第１の利得特性とは異なる第２の波長の第２の利得特性とを有するファイバをさらに含む、請求項２８に記載のライダーシステム。
コンピュータプログラムは：
光源を使用して、第２の波長の第３のパルス信号および第１の波長の第４のパルス信号を伝送することであって、第３のパルス信号は、第２の時間間隔だけ第２のパルス信号から分離され、第４のパルス信号は、第２の時間間隔とは異なる第３の時間間隔だけ第１のパルス信号から分離される、伝送することと；
光検出器を使用して、第３のパルス信号または第４のパルス信号に対応する第２の帰還パルス信号を検出することと；
第２の帰還パルス信号の波長に基づいて、第２の帰還パルス信号が第３のパルス信号に対応するか、それとも第４のパルス信号に対応するかを判定することと；
帰還パルス信号が第３のパルス信号に対応すると判定したことに従って、第３の帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第３のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第３の範囲を判定することと；
帰還パルス信号が第４のパルス信号に対応すると判定したことに従って、第２の帰還パルス信号を受け取ったタイミングおよび第１のパルス信号を伝送したタイミングに基づいて、第４の範囲を判定することとを行うようにプロセッサによって実行可能な命令をさらに含む、請求項２８に記載のライダーシステム。
第３の時間間隔は、第２の時間間隔より大きい、請求項３３に記載のライダーシステム。
光源は、第１の波長で第１のシードパルス信号を生じさせるように構成された第１のシードと、第２の波長で第２のパルス信号を生じさせるように構成された第２のシードとを含む、請求項２８に記載のライダーシステム。
光検出器は、第１の検出器および第２の検出器を含む、請求項２８に記載のライダーシ
ステム。
２色光学系が、第１の波長の帰還パルスを第１の検出器へ誘導し、第２の波長の帰還パルスを第２の検出器へ誘導する、請求項３６に記載のライダーシステム。
分散素子が、第１の波長の帰還パルスを第１の検出器へ誘導し、第２の波長の帰還パルスを第２の検出器へ誘導する、請求項３６に記載のライダーシステム。
第１の検出器および第２の検出器は、レンズを共用する、請求項３８に記載のライダーシステム。