JP2022530881A - ライダーシステムにおける複数の開口部からのコヒーレント検出を管理する装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、光検出および測距(ライダー)装置およびそれを用いた検出方法などの光信号検出システムおよび方法に関し、より詳細には、ライダーシステムにおける複数の開口部からのコヒーレント検出を管理する装置および方法に関する。
1.位相シフトアンテナアレイの相互損失によって輝度を制限することなく、収集開口部の数を増やすことができる。信号が大きいほど、より長い範囲をカバーでき、より高速なスキャンが可能になる。
2.各開口部での複素数フィールドを一度に測定し、数学的変換をして視野を再構成する。これにより、アレイの可動式放射パターンを生成するために、各開口部の位相をスキャンする必要がなくなる。
Claims (33)
- ライダーシステムにおける複数の開口部からのコヒーレント検出を管理する装置であって、前記装置は、
視野を照らす変調された照明光波を提供する第1の光源またはポートと、
前記変調された照明光波に対して定義された位相関係を有する参照光波を提供する第2の光源またはポートと、
1または複数の次元にわたって配置された複数の開口部を含み、視野の少なくとも一部に寄与を含む光波面を受け取るように構成された開口部アレイであって、
2つ以上の前記開口部のそれぞれは、前記受け取った光波面のそれぞれの部分を受け取るように構成され、前記開口部アレイ内の少なくとも2つの隣接しない開口部は、前記視野の同じ部分からの寄与を含む前記受け取った光波面のそれぞれの部分を受け取るように構成され、
2つ以上の前記開口部のそれぞれは、前記受け取った光波面のそれぞれの部分をそれぞれの局部発振器の光波とコヒーレントに干渉させるそれぞれの光混合器に連結されており、それぞれの局部発振器の光波は、それぞれの前記開口部について、(i)前記第2の光源またはポートとそれぞれの前記光混合器との間、および(ii)それぞれの前記開口部とそれぞれの前記光混合器との間のそれぞれの群遅延の差が実質的に等しくなるように、前記参照光波から導出される、開口部アレイと、
前記光混合器の出力から検出された電気信号を処理するように構成された処理モジュールであって、前記処理は
複数の前記光混合器の各光混合器について、前記光混合器の少なくとも1つの出力から検出された少なくとも1つの電気信号から、位相または振幅情報の少なくとも一方の情報を判断する段階と、
複数の前記光混合器のうち少なくとも2つの前記光混合器から導出される位相または振幅情報に基づいて、前記視野の第1のサブセットに関連する第1の方向に基づく情報を判断する段階と、
前記第1の方向に基づく情報から第1の距離情報を判断する段階と、
複数の前記光混合器のうち少なくとも2つの前記光混合器から導出される位相または振幅情報に基づいて、前記視野の第2のサブセットに関連する第2の方向に基づく情報を判断する段階と、
前記第2の方向に基づく情報から第2の距離情報を判断する段階とを含む
処理モジュールと
を備える、装置。 - 前記変調された照明光波は、周波数変調連続波(FMCW)照明光波を提供するために調整可能な周波数にピークを含む周波数スペクトルを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記変調された照明光波はパルス信号である、請求項1または2に記載の装置。
- 前記変調された照明光波は、2つの波長の光が交互に現れることで形成される、請求項1から3のいずれか一項に記載の装置。
- 前記変調された照明光波は、異なる周波数帯域をカバーするスペクトルを有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。
- (i)前記第2の光源またはポートとそれぞれの前記光混合器との間、および(ii)それぞれの前記開口部とそれぞれの前記光混合器との間の、それぞれの前記群遅延の差は、10cm未満の光路長差に相当する、請求項1から5のいずれか一項に記載の装置。
- (i)前記第2の光源またはポートとそれぞれの前記光混合器との間、および(ii)それぞれの前記開口部とそれぞれの前記光混合器との間の、それぞれの前記群遅延の差が、1cm未満の光路長差に相当する、請求項6に記載の装置。
- 前記第1の方向に基づく情報および前記第2の方向に基づく情報をさらに処理して、前記視野の前記第1のサブセットおよび前記第2のサブセットからそれぞれ来る光の第1の強度および第2の強度をそれぞれ測定する、請求項1から7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第1の方向に基づく情報および前記第2の方向に基づく情報をさらに処理して、前記視野の前記第1のサブセットおよび前記第2のサブセットからそれぞれ来る光を反射する複数の物体の相対速度をそれぞれ測定する、請求項1から8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第1の方向に基づく情報の少なくとも一部と前記第2の方向に基づく情報の少なくとも一部とが並行して判断される、請求項1から9のいずれか一項に記載の装置。
- 前記照明光波は、前記視野全体を同時に照明するために提供される、請求項1から10のいずれか一項に記載の装置。
- 前記照明光波は、前記視野の異なる部分を経時的にスキャンするために提供される、請求項1から10のいずれか一項に記載の装置。
- 前記開口部アレイの1または複数の前記開口部が、前記照明光波の少なくとも一部を放射するために使用される、請求項1から12のいずれか一項に記載の装置。
- 前記開口部アレイに含まれていない少なくとも1つの照明開口部をさらに備え、前記照明開口部は、前記照明光波の少なくとも一部を放射するように構成される、請求項1から13のいずれか一項に記載の装置。
- 前記開口部アレイは、規則的に間隔をあけた長方形のグリッドに配置されたその開口部を有する、請求項1から14のいずれか一項に記載の装置。
- 前記開口部アレイは、規則的に間隔をあけたポーラグリッドに配置されたその開口部を有する、請求項1から14のいずれか一項に記載の装置。
- 前記開口部アレイは、ミルズクロス構成で配置されたその開口部を有する、請求項1から14のいずれか一項に記載の装置。
- 前記開口部アレイは、擬似ランダムな構成で配置されたその開口部を有する、請求項1から14のいずれか一項に記載の装置。
- 前記開口部アレイは、イメージングセンサの画素によって定義されている、請求項1から18のいずれか一項に記載の装置。
- それぞれの前記光混合器は、前記参照光波の90°シフトしたレプリカを使用することにより、同相/直交位相(I-Q)検出を提供するように構成される、請求項1から19のいずれか一項に記載の装置。
- それぞれの前記光混合器は、多モード干渉連結器における前記参照光波との干渉を利用して、同相/直交位相(I-Q)検出を提供するように構成される、請求項1から19のいずれか一項に記載の装置。
- 前記光混合器は、部分透過層、方向性連結器、エバネッセント連結器、多モード干渉連結器、またはグレーティング連結器の少なくとも1つ通して実装されている、請求項1から21のいずれか一項に記載の装置。
- 前記処理モジュールは、前記変調された照明光波の変調パターンに少なくとも部分的に基づいて推定された、前記開口部アレイ内の開口部間の相対位相の誤差を補償するように構成される、請求項1から22のいずれか一項に記載の装置。
- 前記処理モジュールは、予め決められた波面で得られた較正データに少なくとも部分的に基づいて推定された、前記開口部アレイ内の開口部間の相対位相の誤差を補償するように構成される、請求項1から22のいずれか一項に記載の装置。
- 前記処理モジュールは、前記装置内および/または前記装置の環境内の温度および/または温度勾配を測定するセンサを用いて推定された、前記開口部アレイ内の開口部間の相対位相の誤差を補償するように構成される、請求項1から22のいずれか一項に記載の装置。
- 前記処理モジュールは、アナログからデジタルへの変換コンポーネントを含む、請求項1から25のいずれか一項に記載の装置。
- 前記処理モジュールは、データシリアライザを備える、請求項1から26のいずれか一項に記載の装置。
- 前記処理モジュールは、光ファイバリンクを介したデータ出力のための電気光学トランスデューサを備える、請求項1から27のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第1の光源またはポートおよび前記第2の光源またはポートは、単一の共通光源から光を提供する、請求項1から28のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第2の光源またはポートは、前記第1の光源またはポートに提供される光の位相変調によって光を提供する、請求項1から29のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第1の光源またはポートは、光拡散素子を介して前記視野を照明する、請求項1から30のいずれか一項に記載の装置。
- 複数の開口部からのコヒーレント検出を管理する方法であって、
第1の光源またはポートから、視野を照らす変調された照明光波を提供する段階と、
第2の光源またはポートから、前記変調された照明光波と定義された位相関係を有する参照光波を提供する段階と、
1または複数の次元にわたって配置された複数の開口部を含む開口部アレイで、前記視野の少なくとも一部にわたる寄与を含む光波面を受け取る段階であって、
2つ以上の前記開口部のそれぞれは、前記受け取った光波面のそれぞれの部分を受け取るように構成され、前記開口部アレイ内の少なくとも2つの隣接しない開口部は、前記視野の同じ部分からの寄与を含む前記受け取った光波面のそれぞれの部分を受け取るように構成され、
2つ以上の前記開口部のそれぞれは、前記受け取った光波面のそれぞれの部分をそれぞれの局部発振器の光波とコヒーレントに干渉させるそれぞれの光混合器に連結されており、それぞれの局部発振器の光波は、それぞれの前記開口部について、(i)前記第2の光源またはポートとそれぞれの前記光混合器との間、および(ii)それぞれの前記開口部とそれぞれの前記光混合器との間のそれぞれの群遅延の差が実質的に等しくなるように、前記参照光波から導出される、受け取る段階と、
処理モジュールにおいて、前記光混合器の出力から検出された電気信号を処理する段階であって、前記処理は
複数の前記光混合器の各光混合器について、前記光混合器の少なくとも1つの出力から検出された少なくとも1つの電気信号から、位相または振幅情報の少なくとも一方の情報を判断する段階と、
複数の前記光混合器のうち少なくとも2つの前記光混合器から導出される位相または振幅情報に基づいて、前記視野の第1のサブセットに関連する第1の方向に基づく情報を判断する段階と、
前記第1の方向に基づく情報から第1の距離情報を判断する段階と、
複数の前記光混合器のうち少なくとも2つの前記光混合器から導出される位相または振幅情報に基づいて、前記視野の第2のサブセットに関連する第2の方向に基づく情報を判断する段階と、
前記第2の方向に基づく情報から第2の距離情報を判断する段階とを含む、処理する段階と
を備える、方法。 - 視野を照らす変調された照明光波を提供する第1の光源またはポートと、
前記変調された照明光波に対して定義された位相関係を持つ参照光波を提供する第2の光源またはポートと、
1または複数の次元にわたって配置された少なくとも40個の開口部を備え、前記視野の少なくとも一部にわたる寄与を含む光波面を受け取るように構成された、開口部アレイであって、
2つ以上の前記開口部のそれぞれは、前記受け取った光波面のそれぞれの部分を受け取るように構成され、前記開口部アレイ内の少なくとも2つの隣接しない開口部は、前記視野の同じ部分からの寄与を含む前記受け取った光波面のそれぞれの部分を受け取るように構成され、
2つ以上の前記開口部のそれぞれは、前記受け取った光波面のそれぞれの部分を、前記参照光波から導出されるそれぞれの局部発振器の光波とコヒーレントに干渉させるそれぞれの光混合器に連結されている、開口部アレイと、
前記光混合器の出力から検出された電気信号を処理するように構成された処理モジュールであって、前記処理は
複数の前記光混合器の各光混合器について、前記光混合器の少なくとも1つの出力から検出された少なくとも1つの電気信号から、位相または振幅情報の少なくとも一方の情報を判断することと、
複数の前記光混合器のうち少なくとも2つの前記光混合器から導出される位相または振幅情報に基づいて、前記視野の第1のサブセットに関連する第1の方向に基づく情報を判断することと、
前記第1の方向に基づく情報から第1の距離情報を判断することと、
複数の前記光混合器のうち少なくとも2つの前記光混合器から導出される位相または振幅情報に基づいて、前記視野の第2のサブセットに関連する第2の方向に基づく情報を判断することと、
前記第2の方向に基づく情報から第2の距離情報を判断することとを含む
処理モジュールと
を備える、装置。
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