JP2024515659A - 光探知装置及び乗り物、レーザーレーダー並びに探知方法 - Google Patents

Abstract

本出願は光探知装置及び乗り物、レーザーレーダー並びに探知方法を提供し、そのうち、該光探知装置は、窓と、送信信号を出力するように構成された光送信端と、前記送信信号のエコー信号を探知するように構成された光探知端と、運動によって送信信号を偏向させることで、送信信号を光探知装置の窓から出射させ、第２方向視野への走査を実現し、及び前記エコー信号を方向転換することで、前記エコー信号を前記光探知端に伝送するように構成された光信号方向転換アセンブリと、を備え、ここで、前記送信信号の光路と前記エコー信号の光路は少なくとも前記窓から光信号方向転換アセンブリまでの間で重なり、送受信端を上下重畳ではなく左右対向に設けることで、探知性能に影響しない前提で、装置の高さを維持ひいては低下させることができ、且つ近距離死角を減少させることができる。該レーザーレーダーは、多面回転鏡部を含む回転鏡ユニットであって、多面回転鏡部が、回転軸線回りに回転可能であり、複数の反射面を有し、入射されたビームの角度を変えるためのものである回転鏡ユニットと、探知ビームを送信可能であるように構成された発光ユニットと、前記探知ビームの目標物によって反射されたエコーを受信可能であるように構成された受信ユニットと、を備え、探知ビームは多面回転鏡部の反射面によって反射されてから出射し、エコーは反射面によって反射された後に受信ユニットに到達し、多面回転鏡部の各反射面に対応する走査視野範囲は同じである。

Description

本出願は、光学測距の技術分野に関し、特に光探知装置及び乗り物に関する。

レーザーレーダーは、レーザー光を出射しレーザー光が目標物の表面に到達して返したエコー信号を受信することで外部への探知を実現する機器である。自動運転車両に用いられるレーザーレーダーは、大きい点群密度、広い視野、死角なし、高いリフレッシュ頻度、小さい体積、少ない消費エネルギー、低い価格等を含む様々なパラメータ要件を満たさなければならない。

通常、レーザーレーダーは送信モジュールと受信モジュールを上下に積み重ねる方式で設けられる。そのうち、送信モジュールはレーザーを含み、受信モジュールは探知器を含む。

しかし、このような解決手段では様々な問題が起こる。まず、このようなレーザーレーダーは体積が大きく、車両における通常の装着空間、例えばライト、ルーフ内に隠れにくい。受信モジュールと送信モジュールが上下に積み重ねられる場合に、製品の全高は積み重ねられた２つのモジュールの全高より高い必要があるため、レーザーレーダー製品の全高を低下させることは困難である。レーダーの高さを不当に低下させると、レーダーの視野角又はビームライン等のパラメータが犠牲になる。それに応じて、探知器に受信され得るエコー信号量が低下し、信号対雑音比のパラメータが犠牲になり、即ちレーダーが探知した目標物の距離と反射率データが不正確になり、レーダーの性能が劣化する。この場合に、高ビームライン数のレーザーレーダー、例えば３２ライン以上（例えば３２ライン、６４ライン、１２８ライン等）のレーザーレーダーを実現できない。

次に、このようなレーザーレーダーには近距離死角の問題が存在する。送信モジュールと受信モジュールが上下に設けられるため、レーザーレーダーから近い距離範囲内の目標物を探知する際に、レーザーから出射されたレーザー光の反射によって得られたエコー信号は大部分が探知器の視野内に収まらないため、レーザーレーダーの探知器はエコー信号を受信できないか又は受信されたエコー信号が極めて弱く、近距離死角が生じる。

上記した従来技術の欠点に鑑みて、本出願は、従来技術の問題を解決する光探知装置及び乗り物を提供する。

上記目標及び他の関連目標を実現するために、本出願の第１態様は、窓と、送信信号を出力するように構成された光送信端であって、光送信器アレイを含み、前記光送信器アレイが、すれ違うＮ列の光送信器を含み、各列の光送信器が第１方向に延在し、Ｎ＞１である光送信端と、前記送信信号の障害物に当たって反射されたエコー信号を探知するように構成された光探知端であって、光探知器アレイを含み、前記光探知器アレイが、すれ違うＭ列の光探知器を含み、各列の光探知器が前記第１方向に延在し、Ｍ＞１であり、前記光送信器アレイと光探知器アレイとが、複数の探知チャネルを構成し、第１方向視野への走査を形成し、各探知チャネルが、少なくとも１つの光送信器及び少なくとも１つの光探知器を含み、各探知チャネルが１つの第１方向視野に対応する光探知端と、運動によって送信信号を偏向させることで、送信信号を光探知装置の窓から出射させ、第２方向視野への走査を実現し、及び前記エコー信号を方向転換することで、前記エコー信号を前記光探知端に伝送するように構成された光信号方向転換アセンブリと、を備え、前記送信信号の光路と前記エコー信号の光路は少なくとも前記窓から光信号方向転換アセンブリまでの間で重なる、光探知装置を提供する。

第１態様のいくつかの実施例において、前記光送信器アレイにおける光送信器は垂直共振器型面発光レーザーであり、前記光送信端に含まれる光送信器は送信信号をコリメートするためのマイクロレンズアレイが設けられている。

第１態様のいくつかの実施例において、各前記光送信器は複数の発光ユニットを含み、前記マイクロレンズアレイにおける各マイクロレンズユニットと発光ユニットは一対一に対応し且つ形状が適合するように設けられ、前記複数の発光ユニットは多角形で配列され、各前記マイクロレンズユニットは対応する多角形形状であり、互いにつなぎ合わせられている。

第１態様のいくつかの実施例において、前記マイクロレンズアレイは光送信器に対して分離するように設けられ、又は光送信器の発光面にインプリントされる。

第１態様のいくつかの実施例において、前記光送信器は裏面照射型の半導体構造であり、前記マイクロレンズアレイは前記半導体構造の基板の表面にインプリントされる。

第１態様のいくつかの実施例において、送信信号伝送から対応するエコー信号探知までの１回の信号伝送プロセスにおいて、前記光送信器アレイにおけるアクティブ化された複数の光送信器はそれぞれ前記光受信器アレイにおけるアクティブ化された複数の受信器と共同して、作動状態にある複数の光信号伝送探知チャネルを形成し、前記光送信器アレイは複数の光送信器群を含み及び／又は光受信器アレイは複数の光受信器群を含み、前記アクティブ化された各光送信器はそれぞれ異なる光送信器群に属し及び／又は前記アクティブ化された各光受信器はそれぞれ異なる光受信器群に属する。

第１態様のいくつかの実施例において、各光送信器群内の各光送信器及び／又は各光探知器群内の各光探知器は数回の信号伝送プロセスにおいて順番にアクティブ化される。

第１態様のいくつかの実施例において、前記光探知装置は所定回数の伝送プロセスにおいて遠距離測定動作を実行した後、次の信号伝送プロセスにおいて近距離測定動作を実行する。

第１態様のいくつかの実施例において、前記光送信器アレイは第１方向において中部領域の第１数の光送信器が遠距離測定動作中にアクティブ化され、第２数の光送信器が近距離測定動作中にアクティブ化され、前記第１数が第２数より大きい。

第１態様のいくつかの実施例において、前記遠距離測定動作に対応する探知距離は複数であり、ここで、アクティブ化された光送信器の光送信器アレイにおける位置が中心に近いほど、対応する予想探知距離が遠くなる。

第１態様のいくつかの実施例において、同一回の信号伝送プロセスにおいて作動する各探知チャネル内で伝送される光信号の信号特徴が異なる。

第１態様のいくつかの実施例において、前記送信信号は１つ又は複数のパルス信号を含み、前記信号特徴の次元は、波長、パルス幅、パルス数、パルスピーク及びパルス時間間隔のうちの１つ又は複数の組合せを含む。

第１態様のいくつかの実施例において、前記光送信器アレイと光探知器アレイは互いに取り合わせて３２ライン以上のビームライン数を達成するように構成される。

第１態様のいくつかの実施例において、前記光信号方向転換アセンブリは、制御されて回転する回転部材であって、少なくとも１つの反射面を含み、エコー信号の受信及び／又は送信信号の出力に適する回転部材と、送信信号の光路及び受信信号の光路に位置する第１方向転換部材であって、回転部材に送信信号及びエコー信号のうちの一方を出力するように構成され、エコー信号及び送信信号のうちの他方を通過させる通過部が形成されている第１方向転換部材と、を含む。

第１態様のいくつかの実施例において、前記通過部は、前記第１方向転換部材の側部及び／又は中部に形成された１つ又は複数の隙間を含む。

第１態様のいくつかの実施例において、前記第１方向転換部材は、送信信号を回転部材に出力するための第１領域と、第１領域以外のエコー信号を透過させるための第２領域と、を含む。

第１態様のいくつかの実施例において、前記光探知装置は、前記第１方向転換部材を透過する送信信号の伝搬経路に設けられた遮光部材を備える。

第１態様のいくつかの実施例において、前記第１方向転換部材の前記回転部材から離れる一端の少なくとも一部の端面は第１反射面として構成され、前記第１反射面と前記送信信号の光路における第１方向転換部材への第１光路部分の軸線同士は、第１光路部分から伝送された光信号を前記受信信号の光路からそらすために、第１所定夾角をなすように設定され、及び／又は、前記第１方向転換部材の前記回転部材から離れる一端の少なくとも一部の端面は第２反射面として構成され、前記第２反射面と前記受信信号の光路における第１方向転換部材からの第２光路部分の軸線同士は、前記第２光路部分から伝送された光信号を前記送信信号の光路からそらすために、第２所定夾角をなすように設定される。

第１態様のいくつかの実施例において、前記第１方向転換部材の回転部材に近い一端の端面は、前記回転部材から第１方向転換部材までの受信信号の光路における光路部分の軸線方向に平行である。

第１態様のいくつかの実施例において、前記回転部材は２つ以上の反射面を含む。

第１態様のいくつかの実施例において、前記第１方向転換部材は、送信信号の光路に沿って光送信端に近付く方向に延在する第１ブッシュ体内に封入される。

第１態様のいくつかの実施例において、前記第１方向転換部材のサイズは出射ビームの発散角に比例し、エコービームの横断面に反比例する。

第１態様のいくつかの実施例において、前記光探知装置は、回転部材と第１方向転換部材との間に配置され、回転部材側からのエコー信号を集束させた後に第１方向転換部材の通過部に伝送し、及び第１方向転換部材側からの送信信号を通過させるための送受信レンズを備える。

第１態様のいくつかの実施例において、前記光送信端は第２ブッシュ体の一端に対応し、前記第２ブッシュ体は送信信号の光路に沿って第１方向転換部材に延在し、他端で光出力口を形成し、及び／又は、前記光探知端は第３ブッシュ体の一端に対応し、前記第３ブッシュ体は受信信号の光路に沿って第１方向転換部材に延在し、他端で光入力口を形成する。

第１態様のいくつかの実施例において、前記光探知装置は、受信信号の光路に設けられて光探知端と第１方向転換部材との間に位置する第２レンズを備える。

第１態様のいくつかの実施例において、前記第２レンズは、エッジ視野角から入射された光線を光探知器アレイからそれるまで偏向させるために、光探知装置の縦方向に対して所定偏角をなす方向に立設される。

第１態様のいくつかの実施例において、前記光探知装置は、前記回転部材から離れる対応する視野角に対応する光伝送探知チャネルで受信されたエコー信号を補償処理するための制御モジュールを備える。

第１態様のいくつかの実施例において、前記光探知装置は前方レーザーレーダーであり、Ｍ＝Ｎ＞３２である。

上記目標及び他の関連目標を実現するために、本出願の第２態様は、第１態様のいずれか１項に記載の光探知装置を備える乗り物を提供する。

第２態様のいくつかの実施例において、前記乗り物は車両であり、前記光探知装置は、前方レーザーレーダーであり、前記車両の前部に取り付けられる。

以上より、本出願は光探知装置及び乗り物を提供し、そのうち、光探知装置は、窓と、送信信号を出力するように構成された光送信端と、前記送信信号のエコー信号を探知するように構成された光探知端と、運動によって送信信号を偏向させることで、送信信号を光探知装置の窓から出射させ、第２方向視野への走査を実現し、及び前記エコー信号を方向転換することで、前記エコー信号を前記光探知端に伝送するように構成された光信号方向転換アセンブリと、を備え、ここで、前記送信信号の光路と前記エコー信号の光路は少なくとも前記窓から光信号方向転換アセンブリまでの間で重なる。本出願の実施例では、送受信モジュールの上下重畳方式に制約されることなく、送信信号とエコー信号の光路の重なりを実現し、探知性能に影響せずに装置の高さを効果的に低下させることができ、且つ送受信光路の重なりにより近距離死角を解消することができる。

１つの実例における回転鏡型レーザーレーダーの構造模式図を示す。 １つの例におけるレーザーレーダー探知過程での光路模式図を示す。 １つの例における近距離死角の原理模式図を示す。 本出願の一実施例における光探知装置の上面斜視構造模式図を示す。 本出願の一実施例における光送信器アレイの正面視配列構造模式図を示す。 図３Ｂの左視部分構造模式図を示す。 本出願の具体的な実施例における光探知装置の上面斜視構造模式図を示す。 本出願の別の具体的な実施例における回転部材の形状が変化した光探知装置の上面斜視構造模式図を示す。 図４Ａ中の光探知装置の側面視構造模式図を示す。 本出願の第１変形例における光探知装置の上面斜視構造模式図を示す。 本出願の第２変形例における光探知装置の上面斜視構造模式図を示す。 本出願の第３変形例における第１方向転換部材の平面模式図を示す。 本出願の一実施例に含まれる第１方向転換部材及び回転部材の部分構造模式図を示す。 本出願の第４変形例における第１方向転換部材の構造模式図を示す。 本出願の別の実施例における光探知装置の上面視構造模式図を示す。 本出願の別の２つの具体的な実施例における光探知装置の上面斜視構造模式図を示す。 本出願の別の２つの具体的な実施例における光探知装置の上面斜視構造模式図を示す。 図３Ｂの例に従って光送信器群を分けた構造模式図を示す。 本出願の一実施例におけるパルス幅を対応する探知チャネルの信号特徴とした波形模式図を示す。 本出願の一実施例におけるパルス時間間隔を対応する探知チャネルの信号特徴とした波形模式図を示す。 本出願の一実施例におけるマイクロレンズアレイの構造模式図を示す。 本出願の別の実施例におけるマイクロレンズアレイの構造模式図を示す。 本出願の一実施例における光探知装置の窓構造を表現する上面斜視構造模式図を示す。 図１４Ａ中の光探知装置の窓構造の立体構造模式図を示す。 従来技術においてフレームをつなぎ合わせることで走査を行うフレームつなぎ合わせの模式図を示す。 フレームをつなぎ合わせない２次元走査の模式図を示す。 本発明の一実施例に係るレーザーレーダーの模式図を示す。 本発明の一実施例に係るレーザーレーダーのブロック図を示す。 本発明の一実施例に係る回転鏡ユニットの模式図を示す。 本発明の一実施例に係る回転鏡ユニットの分解図を示す。 本発明の別の実施例に係る回転鏡ユニットの模式図を示す。 本発明の一実施例に係る二面回転鏡部が走査開始位置にある時の探知ビームの模式図を示す。 図２２Ａの二面回転鏡部が走査開始位置にある時のエコーの模式図を示す。 本発明の一実施例に係る二面回転鏡部が走査終了位置にある時の探知ビームの模式図を示す。 図２３Ａの二面回転鏡部が走査終了位置にある時のエコーの模式図を示す。 本発明の一実施例に係るレーザーに設けられたマイクロレンズの模式図を示す。 本発明の一実施例に係るレーザーに設けられたマイクロレンズの模式図を示す。 本発明の一実施例に係るレーザー発光点に設けられたマイクロレンズ構造の模式図を示す。 図２５Ａの実施例の好ましいサイズ関係を示す。 本発明の別の実施例に係るレーザー発光点に設けられたマイクロレンズ構造の模式図を示す。 単一ビームラインでの２次元走査時に生じた運動歪みの模式図を示す。 複数ビームラインでの１次元走査時に生じた運動歪みの模式図を示す。

以下において、特定の具体的な実例により本出願の実施形態を説明するが、当業者であれば、本明細書に開示されている内容から、本出願の他の利点及び効果を容易に理解できる。本出願はさらに別の異なる具体的な実施形態で実施又は応用してもよく、本明細書の各詳細事項についても、異なる観点及び応用に基づき、本出願の精神から逸脱することなく様々な修飾又は変更を加えてもよい。説明すべきことは、矛盾しない場合、本出願における実施例及び実施例における特徴は互いに組み合わせることができる点である。

本出願の所属する技術分野の技術者が容易に実施できるように、以下において、図面を参照しながら本出願の実施例を詳しく説明する。本出願は、様々な異なる形態で具体化することができ、ここで説明される実施例に限定されない。

本出願を明確に説明するために、説明に関連しない部品は省略され、明細書全体を通じて同じ又は類似の構成要素は、同じ参照符号が付けられている。

明細書全体を通じて、ある部品が別の部品に「接続される」と記載さている場合、「直接接続されている」場合だけでなく、それらの間に他の素子を介在して「間接的に接続されている」場合も含む。また、ある部品がある構成要素を「含む」と記載されている場合、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。

ある部品が別の部品「の上」にあると記載されている場合、直接別の部品の上にあってもよいが、それらの間にさらに他の部品があってもよい。逆に、ある部品が「直接」別の部品「の上」にあると記載されている場合、それらの間に他の部品がないことを意味する。

いくつかの例において、第１、第２等の用語は様々な素子を説明するために本明細書で使用されるが、これらの素子はこれらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は単に１つの素子を別の素子から区別するためのものに過ぎない。その例としては、第１インタフェース及び第２インタフェース等の記載が挙げられる。なお、本明細書で使用されるように、単数形の「１」、「１つ」及び「該」は、文脈において反対の指示がない限り、複数形も含むことを意図する。さらに理解すべきことは、用語の「かならる」、「含む」は、記載された特徴、ステップ、操作、素子、コンポーネント、項目、種類、及び／又は群の存在を明示するが、１つ又はより多くの他の特徴、ステップ、操作、素子、コンポーネント、項目、種類、及び／又は群の存在、出現又は追加を除外しない点である。本明細書に使用される用語「又は」及び「及び／又は」は包含的なものと解釈され、又はいずれか１つ又は任意の組合せを意味する。したがって、「Ａ、Ｂ又はＣ」又は「Ａ、Ｂ及び／又はＣ」は「Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、ＡとＢとＣのいずれか１つ」を意味する。素子、機能、ステップ又は操作の組合せが、何らかの形で本質的に相互排他的である時のみこの定義の例外が起こり得る。

本明細書に使用される専門用語は、特定の実施例について述べるものに過ぎず、本出願を限定することを意図しない。本明細書に使用される単数形は、語句にそれと反対の意味が明確に示されていない限り、複数形も含む。明細書に使用される「含む」という記載は、特定の特性、領域、整数、ステップ、動作、要素及び／又は成分を具体化するためのものであり、他の特性、領域、整数、ステップ、動作、要素及び／又は成分の存在又は追加を除外するものではない。

「下」、「上」等の相対的な空間を示す用語は、図面に示される１つの部品の別の部品に対する関係をより容易に説明するために使用されてもよい。このような用語は、図面に示される向きに加えて、使用中の装置の他の向き又は動作も含む。例えば、図中の装置がひっくり返された場合、他の部品の「下」にあると説明された部品は、他の部品の「上」にあると説明されることになる。したがって、例示的用語「下」は、上方及び下方の両方を含む。装置は９０°又は他の角度で回転されてもよく、相対的な空間を示す用語もそれに応じて解釈される。

特に定義しないが、本明細書に使用される技術用語及び科学用語を含む全ての用語は、本出願が属する技術分野の技術者が一般的に理解する意味と同じ意味を有する。一般的に使用される辞典で定義された用語は、関連技術文献及び本開示の内容に一致する意味を有するものとして追加解釈されるが、定義されていない限り、理想的又は非常に公式的な意味で解釈されるべきではない。

第１態様
通常、レーザーレーダーは送信モジュールと受信モジュールが上下に積み重ねられた形態とする。

回転鏡走査レーザーレーダーを例にする。図１は、１つの実例における回転鏡型レーザーレーダーの構造模式図を示す。

該回転鏡走査レーザーレーダー１０は単一のレーザー１１、送信レンズ１２、回転鏡１３、受信レンズ１４及び単一の光探知器１５を備える。そのうち、レーザー１１と光探知器１５は上下に積み重ねられる。前記レーザー１１は上方にあり、発光してレーザー光を送信信号として出射するためのものであり、レーザー１１の発光面の中心軸線はＡ１である。前記光探知器１５はレーザー１１の下方にあり、前記送信信号のエコー信号の光線を受信するためのものであり、光探知器１５の受信面の中心軸線はＢ１である。前記送信レンズ１２は通過する送信信号をコリメートする等の処理を行うためのものであり、前記受信レンズ１４は通過するエコー信号を光探知器１５に集束させる処理を行うためのものである。

前記回転鏡１３は制御回転可能であり、図では矢印Ｘの反時計回り方向に回転するように示される。この例において、回転鏡１３のサイズは大きく設計されて、１つの面又は複数の面における異なる領域でそれぞれ送信信号及びエコー信号を伝送でき、レーザー１１から発される送信信号は送信レンズ１２を経て回転鏡１３へ伝送される。それに応じて、回転鏡１３は所定位置に回転して一面で送信信号を受信し、反射させて矢印Ｃに沿って外部環境へ出射させ、出射光路の光軸はＡ２である。それに応じて、エコー信号は矢印Ｄに沿って光軸がＢ２である光路において受信レンズ１４を経てさらに光探知器１５に入射され、図では光軸Ｂ２とＢ１が連結され、図中の点状陰影はビーム到達点の光斑点を例示的に示す。

図から分かるように、レーダー全体の高さは少なくともレーザー１１と光探知器１５の全高に相当する必要があるため、レーザー１１と光探知器１５を上下に積み重ねた構造は高さの低下が困難であるという問題が存在し、また、この例において該構造に応じて回転鏡１３のサイズを大きくして送信信号及びエコー信号の到達点をカバーする必要もあり、これにより、回転鏡走査レーザーレーダー全体のサイズが増加する。回転鏡走査レーザーレーダーのサイズを小さくすれば、必然的にレーダー送受信の有効口径が減少し、レーダーの視野角が減少し、レーダー性能が明らかに劣化する。また、図１に示す方式では、将来、自動運転業界の主流で要求される高ビームライン数（３２ライン以上、例えば３２ライン、６４ライン、１２８ライン）のレーダー製品要件を満たすこともできず、さらに、この上下に積み重ねた構造は近距離探知死角の問題をもたらす。

図２Ａは、１つの例におけるレーザーレーダー探知過程での光路模式図を示す。

送信モジュール２１と受信モジュール２２を上下に積み重ねた態様とするレーザーレーダーは、遠距離の目標物Ｅ１を探知するために、受信モジュール２２の視野が、遠距離（図２Ａ最右側の縦実線に示すように、例えばレーザーレーダーから２００メートル等）で反射された送信信号のエコー信号を対応して受信するように設定される。そのため、レーザーレーダーに近いある距離範囲（例えば数メートル、十数メートル又は数十メートル）内に、送信モジュール２１から発される送信信号は送信レンズ２３によって伝送されると、受信モジュール２２の視野角（ＦＯＶ）内に収まらない可能性があり、それにより、受信モジュール２２は目標物上で反射されたエコー信号を受信できず又は受信したエコー信号が極めて弱いことがあり、こうして近距離死角が形成される。図２Ａでは、２本の破線間の領域Ｆで近距離死角を例示的に示す。

具体的には図２Ｂをさらに参照してもよい。領域Ａに目標物Ｅ２が存在すると仮定すると、送信信号が該目標物Ｅ２に当たって反射されてエコー信号を形成した時、該エコー信号が受信レンズ２４を通過して形成した結像点Ｇは受信レンズ２４の焦平面上ではなく焦平面後に収まる。また、近距離目標が受信レンズ２４の光軸の上方にあるため、受信レンズ２４を通過して形成した像点は必ず受信レンズ２４の光軸の下方にある。この両方面の要因をまとめると、近距離の目標物Ｅ２の結像点Ｇの位置は受信モジュール２２に対して完全に外れて、レーザーレーダーの受信モジュール２２は目標の反射信号を全く受信できなくなる。

上記近距離死角がもたらされる原因は、図２Ａ中のαに示すように、送信信号の送信光路とエコー信号の受信光路の光軸同士が夾角をなしていることであり、このような光路構造は「近軸」構造と呼ばれてもよい。

上記に加えて、このような近軸光路構造は、例えば探知チャネル間の差異をもたらすように、レーザーレーダー信号探知の性能にも影響する。まず、「探知チャネル」を定義すると、複数のレーザーを設けられたレーザーレーダー又は複数ビームラインでのレーザーレーダーの場合、各行／列の光送信器はある方向に延在することができ、同様に、各行／列の光探知器はある方向に延在し、さらに延在方向に対応する視野（例えば列方向に対応する垂直視野、行方向に対応する水平視野等）への走査を共同で構成することができる。そのうち、視野（Ｆｉｅｌｄ Ｏｆ Ｖｉｅｗ，ＦＯＶ）の計測次元は視野角と呼ばれることが多く、例えば水平ＦＯＶは１００°で、垂直ＦＯＶは１２０°である。各探知チャネルは少なくとも１つのレーザー及び少なくとも１つの探知器を含んでもよく、各探知チャネルは１つの該方向視野（例えば垂直視野又は水平視野）に対応する。言い換えれば、１つの探知チャネルは複数のレーザー及び１つの探知器で構成されてもよく、１つのレーザー及び複数の探知器で構成されてもよく、１つのレーザー及び１つの探知器で構成されてもよい。言い換えれば、１つ又は複数のレーザーとそれに対応する１つ又は複数の光探知器とにより、１つの探知チャネルが構成され、ここの対応とは、送信信号を送信するレーザーと該送信信号のエコー信号を受信する光探知器との間の対応関係のことであり、つまり、同一の探知視野に対応するレーザーと光探知器のことであり、例えば１つのレーザーと１つの探知器とにより、レーザーレーダーの１つの探知チャネルが構成され、複数探知チャネルとはレーダー分野でのいわゆる「複数ライン」のことである。

図２Ａ中の近軸光路構造により、各探知チャネルは同一障害物に対する位置及び方位がそれぞれ異なるようになり、さらに各チャネルの光学応答曲線（例えば光強度と目標物の距離関係を記述するもの）はそれぞれ大きく異なるようになり、その結果、エコー信号による障害物の距離測定及び反射率の測定も困難になる。

上記例における各種の問題に対して、本出願の実施例では光探知装置を提供し、近軸光路を革新的に放棄し、少なくとも部分的に重なる送受信光路を利用して上記問題を解決する。

図３Ａは、本出願の一実施例における高ビームライン（ビームラインは≧３２としてもよい）の走査型光探知装置の上面斜視構造模式図を示す。

図３Ａでは上面視角で前記光探知装置の横方向平面での内部斜視結果を示す。明確にするために、図には光探知装置のケースが示されていない。前記横方向平面は光探知装置の高さ方向に垂直な平面であってもよく、例えば水平面又は他の平面であり得る。

前記光探知装置３０は窓３１を含み、送信信号の送信及びエコー信号の受信時に信号はいずれも窓３１を通過する。ここで、前記エコー信号は送信信号が障害物に当たって反射されて形成したものである。例示的に、前記窓３１には平面の窓ガラスが取り付けられてもよい。他の実施例において、該窓３１は曲面構造であってもよい。前記光探知装置３０は光送信端３２及び光探知端３３を含む。前記光送信端３２は送信信号を出力するように構成され、及び前記光探知端３３は、前記送信信号のエコー信号を探知するように構成される。例示的に、前記ケース内部は、前記光送信端３２及び光探知端３３を設けるための空間が形成されてもよい。

前記光送信端３２は光送信器アレイを含んでもよい。図３Ｂは、本出願の一実施例における光送信器アレイの正面視配列構造模式図を示す。

前記光送信器アレイはすれ違うＮ列の光送信器を含んでもよく、各列の光送信器は第１方向に延在し、第１方向視野への走査を形成し、Ｎ＞１である。例示的に、前記第１方向視野は垂直視野であってもよい。選択的に、同一列における隣接光送信器の視野は互いに重なっていなくてもよい。具体的には、１つの光送信器列において、各光送信器は１つの垂直視野に対応するため、同一列における各光送信器の垂直視野の組合せは該光送信器列の垂直視野に対応し（光送信器行の視野は同様に得られる）、各光送信器列の垂直視野の組合せは光探知装置の垂直視野に対応する。

光送信器列がすれ違う構造を明確に説明するために、図３Ｂと図３Ｃを同時に参照されたい。図３Ｃは図３Ｂの左視部分構造模式図を示す。光送信器アレイ３２１は回路基板３２２（ＰＣＢ）に設けられる。左側の光送信器列と右側の隣接光送信器列は列方向において整列せず、前記すれ違いを形成する。さらに具体的には、右側の光送信器列における最初の光送信器ｂ１はａ１に対してやや低くなり、左側２番目の光送信器ａ２に対してやや高くなる。ここで、ａ１に対応する垂直視野角の絶対値＞光送信器ｂ１に対応する垂直視野角の絶対値＞ａ２に対応する垂直視野角の絶対値である。すれ違いとは、２列の光送信器が前記第１方向においてすれ違うことであり、各レーザーの第１方向（例えば垂直方向）での視野角が少なくとも部分的に重ならないと解してもよい。

図３Ｃから見えるように、側面から見れば、列方向においてｂ１はａ１とａ２との間の隙間を補い、こうして列方向での光送信器はより密に分布し、さらに光探知装置の垂直分解能を高めることができる。例えば図３Ｂ中の光送信器のリニアアレイでの配列によって、列方向（垂直視野に対応）での１つの次元のソリッドステートスキャン（１Ｄ ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅ）を実現できる。同様に、他の実施例において、隣接する光送信器行も行方向において交互に配列されてもよく、ここでは詳細な説明を省略する。

図３Ｂ及び３Ｃに示すリニアアレイで配列された光送信器アレイは、例えば正方形アレイ等に比べて、光送信器の数が低下し、コストが削減される。一方、リニアアレイにおける隣接光送信器列がすれ違う構造は、その複数列のレーザーに比べて、サイズが小さくて実現する分解能が高い。

いくつかの実施例において、各光送信器はレーザー、例えば垂直共振器面発光レーザー（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒｓ，ＶＣＳＥＬ）、又は端面発光レーザー（Ｅｄｇｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ，ＥＥＬ）等であってもよい。それに応じて、前記光探知端３３は光探知器アレイを含んでもよく、それに含まれる各光探知器（探知器、又は光電探知器と呼ばれてもよい）は、例えばアバランシェフォトダイオード（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ，ＡＰＤ）又はシリコン光電子増倍管（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐｈｏｔｏ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ，ＳｉＰＭ）等で実現されてもよい。

前記光探知装置３０は光信号方向転換アセンブリ３４をさらに備える。前記方向転換とは光学反射、屈折、透過等の光信号への処理方式によって、入力された光信号の方向を変更／偏向させ、出力される光信号の伝送方向を改めて決定することである。図３に示すように、前記光信号方向転換アセンブリ３４は運動によって送信信号を偏向させることで、送信信号を光探知装置３０の窓３１から出射させ、第２方向視野への走査を実現し、及び前記エコー信号を方向転換することで、前記エコー信号を前記光探知端３２に伝送するように構成される。光信号方向転換アセンブリ３４の運動形式は様々ある。光信号方向転換アセンブリが回転鏡である場合、ここの運動は回転であり得、具体的には例えば時計回りの３００°回転又は３６０°回転であってもよく、又は往復運動、例えば－５０°－＋５０°の間での往復であってもよい。あるいは、光信号方向転換アセンブリがガルバノ鏡である場合、この運動は揺動であってもよい。

ここで、送信信号の光路及び受信信号の光路は前記窓３１から光信号方向転換アセンブリ３４までの間での重なりを少なくとも含む。前記重なりは光路の同軸であってもよく、即ち２つの光路部分は、図中のＪに示すように、重なる光軸線を有する。なお、送信信号及びエコー信号の両方ともこの光探知装置３０内の重なった光路部分を通過し、このような同軸光路構造では前述した例における近軸光路構造による様々な問題を回避できることが理解可能である。さらに、反射面３４１の反射作用下で、送信信号の光路及び受信信号の光路も同様に光軸がＫである光路部分で重なる。

光信号方向転換アセンブリ３は送信信号の光路と受信信号の光路との、他の光路部分での分離を実現することもできる。例えば、光軸Ｋの存在する光路には、光送信端３２の送信信号を偏向させて重なった光路部分に導くための反射面３７が設けられる。

ここで、重なりを有する送信信号の光路と受信信号の光路により、前述した例における送受信モジュールを上下に積み重ねた構造を採用する必要がなくなり、光探知装置３０の高さが効果的に低下する。図３Ａに示す構造から分かるように、光探知装置３０の上面視角で示される横方向平面内に、前記窓３１、光送信端３２、光探知端３３及び光信号方向転換アセンブリ３４は前記横方向平面上で左右対向に配列され、前記窓３１、光送信端３２、光探知端３３及び光信号方向転換アセンブリ３４のそれぞれの少なくとも１つの縦側面は光学表面であり、各縦側面は互いに対応するように設けられて横方向に延在する送信信号の光路及び受信信号の光路を形成し、それによりレーダーの全体高さは増加しない。

具体的な実例において、前記光信号方向転換アセンブリ３４は、例えば反射、屈折、収束、拡散等のうちの１つ又は複数の組合せという光方向転換作用を実現するための１つ又は複数の光学表面を含んでもよい。前記１つ又は複数の光学表面は受け部材に位置してもよい。さらに例を挙げれば、前記受け部材は回転するもの（例えば回転鏡型走査レーザーレーダーにおける回転鏡）であってもよいし、静止するもの（例えば反射鏡、屈折鏡、レンズ、レンズ群等）であってもよい。

具体的な実例において、光送信端３２の前部には、光送信端３２の送信信号をコリメートしてから伝送するための第１レンズ３５が設けられてもよい。前記第１レンズ３５は、例えば平凸レンズであってもよく、その凸面が光送信端３２に向かっている。光探知端３３の前部には、通過するエコー信号を光探知端３３に集束させるための第２レンズ３６が設けられてもよい。前記第２レンズ３６は例えば平凸レンズであってもよく、その平面が光探知端３３に向かっている。説明すべきことは、光送信端３２、第１レンズ３５（又はレンズ群）及び反射鏡３７は１つの送信モジュールとして実装してもよく、光探知端３３及び第２レンズ３６は１つの受信モジュールとして実装してもよく、それにより組立のしやすさを向上させることができる点である。

図４Ａは、本出願の具体的な実施例における光探知装置の上面斜視構造模式図を示す。図４Ａの例において、光信号方向転換アセンブリ３４の一実施例での具体的な構造が示される。

図４Ａの例において、図３Ａに示される窓３１、光送信端３２、光探知端３３、第１レンズ３５、第２レンズ３６に加えて、具体的に回転部材４１及び第１方向転換部材４２を含み得る光信号方向転換アセンブリ３４も示される。

前記回転部材４１は、制御されて回転するものであり、図４Ａの例では横方向平面内の１次元回転（図には例示的に矢印の指す反時計回り方向）により、水平視野（垂直視野方向に対する）への走査を実現できるように示される。なお、上記例では列方向に設けられた光送信器で垂直視野走査を実現し、回転部材横方向の１次元回転で水平視野走査を実現するように示したが、これに限定されないことをが理解可能である。他の具体的な実例において、光探知装置の配置角度を、例えば図４Ａに対して９０度回転するように変更して、例えば回転部材の１次元回転で垂直視野走査を実現し、「列」の代わりに「行」の光送信器で水平視野走査を実現してもよい。

例示的に、前記回転部材４１は、モーターが回転軸を回転駆動する時に、追従して回転するように、モーターの回転軸外に嵌着されてもよい。前記回転部材４１は送信信号の光路及び受信信号の光路で使用される少なくとも１つの反射面を含む。前記反射面が１つしかない場合、送信信号の光路及び受信信号の光路はこの反射面を共有してもよい。反射面が複数ある場合、送信信号の光路及び受信信号の光路は回転部材４１の同一反射面を共有しなくてもよい。図４Ａの例において、前記回転部材４１は、例示的に直方体として示され、その対向する２つの縦側面４１１、４１２は反射面としてもよい。回転部材４１が所定位置、例えば図に示す位置に回転すると、１つの反射面４１１は送信信号を偏向させて窓３１に入射させ、さらに送信信号が窓３１を通過し、光探知装置外の環境中に発され、探知される。送信信号が障害物に当たってエコー信号を形成すると、エコー信号は窓３１から反射面４１１に到達し、反射面４１１で偏向された後、探知器３３に到達する。

前記第１方向転換部材４２は、送信信号の光路及び受信信号の光路に位置し、回転部材４１に送信信号を出力するように構成され、エコー信号を通過させるための通過部が形成されている。図４Ａの例において、前記第１方向転換部材４２は反射鏡で実現されてもよく、１つの反射面４２１を有してもよい。送信信号の光路において、前記反射面４２１は光送信端３２から発された送信信号を回転部材４１に反射させるためのものであり、回転部材４１が例えば図４Ａ中の位置にある場合、その反射面４１１又は４１２は該送信信号を受信し窓に偏向させ、さらに外部に出射させることができる。

図４Ａの例において、前記通過部は第１方向転換部材４２の両側部にある隙間４３として示され、前記隙間４３は第１方向転換部材４２の、光探知装置のケース内壁との間に又はケース内に設けられた他の部分（例えばサポート等）との間に形成されてもよい。図４Ａに例示する構造において、受信信号の光路では、エコー信号が回転部材４１の１つの反射面４１１によって反射され前記第１方向転換部材４２へ伝送され、第１方向転換部材４２側部の隙間４３を通過して光探知端３３で受信される。

図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃを同時に参照してもよい。図４Ｃは図４Ａ又は図４Ｂ中の光探知装置の側面視構造模式図を示す。具体的には、図４Ｃは図４Ａの窓３１が下に向いている視角で示される構造模式図を示す。図４Ａにおいて、光送信端３２、光探知端３３、回転部材４１及び第１方向転換部材４２の間に立設された構造はより明確に観察できる。理解を容易にするために、図４Ｃでは窓３１、第１レンズ３５及び第２レンズ３６を省略し、例示的に上下境界の一部のケースを参照として追加する。図には、各光信号の送受信探知チャネルを構築するための、光送信端３２に含まれる光送信器アレイ３２１、及び光探知端３３に含まれる光探知器アレイ３３１を例示的に示す。

前記回転部材４１は、異なる時間で送信信号の送信、エコー信号の受信を行うように連続回転してもよいし、異なる時間で送信信号の送信、エコー信号の受信を行うように往復回転してもよい。なお、前記回転部材４１の回転速度、反射面の数、隣接レーザーの発光切替速度はレーダー点群探知のフレームレートに影響し、各要因は所定フレームレートでの探知を実現するために互いに適合する必要があることが理解可能である。探知フレームレートが固定である場合、反射面の数が大きいほど、必要な回転速度は小さくなり得る。このことから、前記回転部材４１の回転速度及び反射面の数は実際の探知要件に応じて設定してもよい。反射面の数は回転部材４１の構造にも関連し、少なくとも２つであってもよく、例えば２、３、４面又はそれ以上であってもよい。具体的な実例において、前記回転部材４１はプリズムであってもよい。回転部材４１の横断面は、均一な時間での光信号送受信を実現するために、軸対称又は中心対称であってもよい。例えば、図４Ａ中の回転部材４１の横断面が矩形であるプリズムを例にし、その対向する２表面は反射面であってもよい。又は、回転部材４１は横断面が正方形であるプリズムであり、その４側面はいずれも反射面であり得る。又は、図４Ｂにおいて、示される回転部材４１Ｂは横断面が正三角形であるプリズムであり、その３側面はいずれも反射面であり得、回転中に、３つの反射面は光信号の伝送に順番に連続して用いてもよく、光信号伝送に用いなければならない側面はない。説明すべきことは、他の例において回転部材４１は横断面がより多角の形状であるプリズム（五角プリズム、六角プリズム等）であってもよく、上記例に限定されない点である。

なお、第１方向転換部材のサイズ、構造、形状はいずれも光探知端のエコー信号に対する探知性能に影響し得ることが理解可能である。そのため、本出願は上記図４Ｂ中の構造に基づいて様々な変形例を提供して、光探知装置の性能向上を助ける。

図５は、本出願の第１変形例における光探知装置の上面斜視構造模式図を示す。

図５の例は、前の実施例に比べて主に、光送信端５２と光探知端５３の位置が交換され、第１方向転換部材が２つの隔てられたサブ方向転換部材５４と５５に変更される点で相違する。２つのサブ方向転換部材５４と５５の間には、送信信号を通過させ回転部材５７によって窓５１外に反射させるための通過部である隙間がある。それに応じて選択的に、第１レンズ５６は該隙間のサイズに適応する。前記２つのサブ方向転換部材５４と５５は回転部材５７に対する側の表面が、窓５１に入射された回転部材５７から伝送されたエコー信号を反射させ、第２レンズ５８によって光探知端５３に伝送するための反射面である。選択的に、前記２つのサブ方向転換部材５４と５５は平行であってもよい。さらに選択的に、２つのサブ方向転換部材５４と５５は、例えば図５に示すように、同一平面内に位置し１つの直線方向に沿って２つの側辺が整列するように配列されてもよい。選択的に、２つのサブ方向転換部材５４と５５は小孔を有する反射鏡の縁部であってもよい。

図６は、本出願の第２変形例における光探知装置の上面斜視構造模式図を示す。

図６の例は、図４Ｂの実施例に比べて主に、光送信端６２と光探知端６３が送受信レンズ６４を共有し、前記送受信レンズ６４が、送信信号の光路及び受信信号の光路において回転部材６５と第１方向転換部材６６との間に位置する重なり光路部分に設けられる点で相違する。選択的に、送受信レンズ６４は例えば平凸レンズであってもよく、その凸面が回転部材６５に向かって設けられる。

窓６１からエコー信号が入射されて、エコー信号が回転部材６５から送受信レンズ６４に入射される場合、送受信レンズ６４はエコー信号を集束させて隙間によって光探知端６３に送信し、エコー信号探知の効率を高める。光送信端６２から発された送信信号が送信信号の光路に沿って第１方向転換部材６６から送受信レンズ６４に反射される場合、送受信レンズ６４に逆方向から入射されるため、回転部材６５によって反射されて窓６１外に伝送される。このようなアーキテクチャを採用すれば、同一の送受信レンズ６４（又はレンズ群）を用いて送受信することができ、それによりレンズ（又はレンズ群）の数を低下させることができる。

いくつかの実施例において、光探知端の光送信器アレイを支持する回路基板はフレキシブル基板であってもよく、曲面に湾曲可能であり、その形成した凹部は、光送信器アレイにおける各光送信器の出光光軸が集中して第１方向転換部材に指向するように、第１方向転換部材に対応して設けられる。

なお、送信信号の光路及び受信信号の光路は回転部材と第１方向転換部材との間にも重なり部分を形成できるため、エコー信号及び送信信号はそれぞれ２つの光路の異なる方向から第１方向転換部材を通過することが理解可能である。したがって、第１方向転換部材は、エコー信号及び送信信号のうちの一方を反射させるための反射面を形成することができ、エコー信号及び送信信号のうちの他方を通過させるための通過部を形成することもできる。

いずれの光路アーキテクチャにおいても、第１方向転換部材のサイズは複数の要因を考慮して適切に設定する必要がある。例えば、図４Ｂに示す光路アーキテクチャについて、第１方向転換部材４２のサイズが大きくなりすぎると、受信が妨害されたエコー信号が多くなりすぎ、さらに信号対雑音比が低下する。小さくなりすぎると、出射ビームそのものも一定の発散角を有するため、送信信号の反射に影響が及ぼされる。そのため、送信信号の発散角とエコー信号の通過部での通過量（エコー信号の信号対雑音比に影響する）との関係を考慮し、前記関係を所定の最適化目標に達するように設定し、できるだけ多い送信信号を回転鏡に偏向させて回転鏡によって外部障害物に偏向反射させる必要があり、且つ障害物から反射されたエコー信号をできるだけ少なくし、できるだけ多いエコー信号を光探知端で受信可能にし、距離及び反射率情報の計算に利用可能にし、さらに点群図の生成に利用可能にする必要もである。したがって、前記第１方向転換部材４２のサイズと出射ビームの第１方向転換部材４２での発散角は比例する。例えば、図５に示す光路アーキテクチャについて、第１方向転換部材（５４及び５５）のサイズが小さくなりすぎると、エコー信号を偏向させるのに不十分になり、さらに信号対雑音比が低下する。大きくなりすぎると、出射ビームそのものも一定の発散角を有するため、送信信号の出射に影響が及ぼされる。そのため、異なる光路アーキテクチャにおいて、いずれも送信信号の出射量とエコー信号の通過量（エコー信号の信号対雑音比に影響する）との関係を考慮し、所定の最適化比率に達するように設定し、比較的小さい全体サイズで、より遠い測定距離、及びより高い信号対雑音比という目標を総合的に実現する必要がある。また、第１方向転換部材の構造設定は迷光にも影響し、以下において第１方向転換部材の可能な変形を例により説明する。

上記実施例において、光信号を通過させるための、第１方向転換部材の側部又は中部に形成された隙間がある。しかし、光信号を通過可能なのは隙間に限定されず、透明材質、例えばガラス等であってもよい。この思想に基づき、本出願のいくつかの実施例において、透明と反射の異なる部分からなる第１方向転換部材をさらに提供できる。

図７は、本出願の第３変形例における第１方向転換部材の平面模式図を示す。

図７に示す第１方向転換部材７０の一面は図４中の反射面４２１に対応する。本例において、第１方向転換部材７０は、送信信号を回転部材に出力するための第１領域７１と、第１領域７１以外のエコー信号を透過させるための第２領域７２とを含む。例示的に、前記第１領域７１には反射材料が塗布されていてもよく、前記第２領域７２は透明材質（例えばガラス等）であってもよい。本例において、第２領域７２は、第１方向転換部材７０を構成するように、第１領域７１を取り囲んで互いに固定されてもよい。この第１方向転換部材７０は、エコー信号及び送信信号の高効率な伝送、光探知装置の探知性能向上にさらに役立つ。

また、第１方向転換部材の端部表面の構造も光探知装置の探知性能に影響する。図８は、本出願の一実施例における第１方向転換部材及び回転部材の部分構造模式図を示す。この例において、第１方向転換部材８２の横断面は矩形であり、その回転部材８１に近い一端８２１の凸角がエコー信号Ｗの光探知端への伝送を妨げる。また、図８中の第１方向転換部材８２の回転部材８１から離れる他端８２２は送信信号で照射され得る端面に反射作用を起こす可能性があり、例えば、図中の送信信号Ｙ１は第１方向転換部材８２で正常に反射されて第１光路に沿って伝送されるが、送信信号Ｙ２は第１方向転換部材８２の他端８２２の端面により第２光路に反射され（図中の右向き破線矢印に示すとおり）、第２光路に反射されると、第２光路に沿って光探知端に伝送されて干渉を引き起こす。ここで、前記接近又は離間とは、回転部材８１における１つの固定点に対する接近又は離間であり、前記固定点は例えば回転部材８１の回転軸の軸心位置等である。

図９は、本出願の第４変形例における第１方向転換部材の構造模式図を示す。

図９の例における第１方向転換部材９０は図８の例のもとに改良されたものである。

図９の実施例において、選択的に、図８に記載の第１方向転換部材９０の回転部材に近い一端（即ち図８中の上端）の角部を削ることで、該端の端面９１を前記回転部材から第１方向転換部材までの間の受信信号の光路における光路部分の軸線方向に平行するように構成する。

図９の実施例において、選択的に、前記第１方向転換部材９０の前記回転部材から離れる一端（即ち図９中の下端）の少なくとも一部の端面を第１反射面９２として設定し、前記第１反射面９２と送信信号の光路における第１方向転換部材９０への第１光路部分の軸線同士を、図示の夾角βのような第１所定夾角をなすように設定し、該夾角は直角又は鈍角であってもよく、それによって入射された光信号は反射されても受信信号の光路に進入できず、即ち受信信号の光路からそれて光探知端に干渉することはない。

また、透明部分が存在する第１方向転換部材について、送信信号がそれを透過してさらに反射されて干渉を引き起こす可能性もある。

図１０は、本出願の一実施例における光探知装置の上面視構造模式図を示し、それは図４Ｂと図９の実施例の組合せを基礎とした例である。送信信号透過による干渉を低減するために、この例における光探知装置は、前記第１方向転換部材９０を透過する送信信号の伝搬経路に設けられた遮光部材１０１をさらに備える。いくつかの例において、前記遮光部材１０１は前記第１方向転換部材９０と一体になってもよく、例えば第１方向転換部材９０の表面に塗布された光吸収材であってもよい。

図１１Ａは、本出願の別の具体的な実施例における光探知装置の上面斜視構造模式図を示す。

この例において、光探知装置１１０のケースの底板１１００、及び底板１１００に位置する窓１１０１、光送信端１１０２、光探知端１１０３、回転部材１１０４、第１方向転換部材１１０５、第２方向転換部材１１０６、第３方向転換部材１１０７、第１ブッシュ体１１０８、第２ブッシュ体１１０９、第３ブッシュ体１１１０、第１レンズ１１１１、第２レンズ１１１２等が示される。黒色破線は、光送信器（アレイ）１１０２から出射され、さらに反射鏡１１０６によって偏向され、さらに第１方向転換部材１１０５によって偏向され、回転鏡１１０４に入射され、偏向された後に外部に出射されるというような、出射ビームの方向を示す。

灰塗り太線矢印は製品の真正面視野における障害物から反射されたエコーの入射経路を示し、まず、回転鏡１１０４に入射され、偏向されてから、第１方向転換部材１１０５の周辺側を通過し、レンズ（群）１１１２及び反射鏡１１０７によって偏向され、最終的に探知器（アレイ）１１０３に入射される。

窓縁部（例えば図４Ａ及び図１１Ａ中の窓１１０１の左側縁部、又は光探知装置の探知視野の最左側視角と呼ばれる）に大きな強度の光線が入射される可能性があるため（特に高反射率の障害物に当たる場合）、受信信号の光路に進入したら、それも光探知端に強光干渉を引き起こす。そのため、いくつかの例において、図１１Ｂに示すように、前記第２レンズ１１１２Ｂの立設方向は横方向平面の垂直方向（即ち高さ方向）に沿うのではなく、前記垂直方向に対して一定の偏角（下に傾く）、例えば３°～６°又は６°～９°の値の偏角が存在してもよく、それによりエッジ視野角から入射された迷光は傾斜したレンズ１１１２Ｂ及び反射鏡１１０７Ｂを経てから、光探知端１１０３における光探知器アレイからそれる位置に偏向させ、例えば図中の灰塗り矢印に示すように１１１０の側壁に入射させることができ、さらに視野散乱を改善することができる。

選択的に、折り畳まれた送信信号の光路を形成するために、送信信号の光路において少なくとも１つの前記第２方向転換部材１１０６、例えば反射鏡を設けてもよい。それに応じて、光送信端１１０２の位置は調整してもよく、例えば図１１Ａ及び１１Ｂでは左側壁に位置し、その送信信号は第２方向転換部材１１０６によって前記第１方向転換部材１１０５へ反射される。同様に、選択的に、折り曲げられた受信信号の光路を形成するために、受信信号の光路においても少なくとも１つの前記第３方向転換部材１１０７、例えば反射鏡を設けてもよく、それによって光探知端１１０３の位置も変化可能になり、例えば図中の光探知装置の後壁近傍に位置する。光送信端１１０２及び光探知端１１０３の位置は可変であり、所望の位置に設けて光探知装置内の空間レイアウト要件を満たすことができ、且つ光送信端１１０２と光探知端１１０３の位置は、クロストークの確率を低下させるために、互いに遠く離れていてもよい。

図１１Ａ中、送信信号の光路は破線矢印に示すとおりであり、受信信号の光路は灰塗り矢印に示すとおりである。

例示的に、前記第１方向転換部材１１０５は第１ブッシュ体１１０８に封入されてもよく、前記第１ブッシュ体１１０８は送信信号の光路に沿って光送信端１１０２に近付く方向に延在し、第１ブッシュ体１１０８は第２レンズ１１１２に対応する面に光透過部（開口、又は光透過部材を設けられた窓口等）が設けられてもよい。第１ブッシュ体１１０８のカバー範囲内に、送信信号とエコー信号を効果的に分離して、送信信号とエコー信号のクロストークを低減することができる。選択的に、前記第１ブッシュ体１１０８はブッシュで実現されてもよく、前記ブッシュは硬質のものであってもよい。

光送信端１１０２から第１方向転換部材１１０５までの間の光路部分が受けるエコー信号の干渉を低減するために、この光路部分に第２ブッシュ体１１０９を設けてもよく、前記光送信端１１０２は第２ブッシュ体１１０９の一端に対応する。前記第２ブッシュ体１１０９は送信信号の光路に沿って第１方向転換部材１１０５に延在し、他端で光出力口を形成する。選択的に、第１レンズ１１１１は第２ブッシュ体１１０９の光出力口に設けられてもよい。選択的に、前記第２ブッシュ体１１０９はブッシュで実現されてもよく、前記ブッシュは硬質のものであってもよい。

さらに選択的に、第１ブッシュ体１１０８が存在する場合、前記第２ブッシュ体１１０９の光出力口の一端は、できるだけクロストークを低減するために、前記第１ブッシュ体１１０８の延在する一端に接続されてもよい。説明すべきことは、前記接続はシームレス接続又は継ぎ目が残される接続であってもよい点である。

同様に、選択的に、対応する受信信号の光路にも第３ブッシュ体１１１０が設けられ得る。前記光探知端１１０３は第３ブッシュ体１１１０の一端に対応してもよい。前記第３ブッシュ体１１１０は受信信号の光路に沿って第１方向転換部材１１０５に延在し、他端でエコー信号を受信するための光入力口を形成する。選択的に、前記第３ブッシュ体１１１０はブッシュで実現されてもよく、前記ブッシュは硬質のものであってもよい。

例示的に、第１ブッシュ体１１０８、第２ブッシュ体１１０９及び第３ブッシュ体１１１０は、例えばねじ止め、接着又は係合等の方式で探知装置のケース又はケースを取り付ける支持部に固定されてもよい。

説明すべきことは、実施例では前記第１ブッシュ体１１０８、第２ブッシュ体１１０９及び第３ブッシュ体１１１０を示したが、実例ではそれらのいずれか又は複数の組合せを選択して使用してもよく、上記実施例に限定されない点である。

また、選択的に、送信信号の光路と受信信号の光路との間には、互いのクロストークを低減するために、さらにバリア部１１１３が設けられてもよい。前記バリア部１１１３は例えば折り曲げ部等としてもよく、該折り曲げ部の表面は例えば図示の鋭い凸面であってもよいし、円弧面又は平面等であってもよく、構造が制限されない。該折り曲げ部は光送信端及び光探知端の直接伝送経路を遮断してもよく、それによりクロストークが低減される。いくつかの代替例において、前記第２ブッシュ体１１１０の表面には該折り曲げ部と噛み合う凹部が設けられてもよく、それにより到達する光信号への阻止作用が増強される。

前の実施例のように、光送信器アレイと光探知器アレイとの間に複数の探知チャネルが形成され、１回の光信号送受信において、光送信器アレイにおける複数の光送信器はアクティブ化されて発光し、光探知器アレイにおける複数の光探知器はアクティブ化されて探知し、それらは複数の探知チャネルを構成する。この過程で、共同で作動する探知チャネル同士はクロストークが形成される可能性がある。

探知チャネル間のクロストークを低減するために、いくつかの実施例において、各光送信器行又は列を複数の光送信器群（Ｂａｎｋ）に分けてもよく、各光送信器群は１つの探知チャネルに対応してもよい。１回の信号伝送プロセスにおいて、光送信器アレイは作動時に、各光送信器群からそれぞれ光送信器を選択して発光する。このように同一回の信号伝送プロセスにおいてアクティブ化されて作動する異なる探知チャネルの光送信器間の離隔空間、即ちアクティブ化された２つの光送信器間のアクティブ化されていない各光送信器が占有する空間を増加させることができ、それによりクロストークが低減される。同様に、光探知器アレイについても、光探知器群に分けることができ、１つの信号伝送プロセスにおいて異なる探知チャネルに対応する各光探知器群からそれぞれ光探知器を選択してアクティブ化することによっても、同一回の信号伝送プロセスにおいてアクティブ化されて作動する異なる探知チャネルの光探知器間の離隔空間を形成することができ、それによりクロストークが低減される。

選択的に、上記の光送信器アレイを組分けし及びそれぞれ光送信器を選択して１つの信号伝送プロセスにおいてアクティブ化すること、及び光探知器アレイを組分けし及びそれぞれ光送信器を選択して１つの信号伝送プロセスにおいてアクティブ化することは、択一的に又は共同して実施してもよい。共同して実施する場合、１つの信号伝送プロセスにおいて共同で作動する複数の探知チャネル（特に隣接探知チャネル）間のクロストークをより効果的に低減することができる。

説明を簡略化するために、以下に光送信器アレイについて光送信器群を分ける例のみにより図示して説明する。図１２Ａは、図３Ｂの例の構造に従って光送信器群を分けた構造模式図を示す。この例において、列方向に連続して配列された８個あたりの光送信器を１単位とし、一列における２単位即ち１６個の光送信器を１つの光送信器群とし、計８個の光送信器群、即ちＢａｎｋ０～Ｂａｎｋ７を形成する。１回の光信号送受信において、各Ｂａｎｋ内の１つの光送信器を選択してアクティブ化してもよく、この場合、１つの信号伝送プロセスにおいて８個の光送信器は発光し、図では斜線塗りで表す。

これらのことから、光送信器を組分けしそれぞれ光送信器を選択して発光することで、各光送信器群に含まれる光送信器の数が多いほど、アクティブ化される光送信器間の離隔空間が大きくなる。

説明すべきことは、図１２Ａ中の光送信器群の組分け方式は例に過ぎず、唯一ではない。例えば、図中の列方向に連続して配列された８個の光送信器の１単位を１つのＢａｎｋとするか、又は１列における３以上の単位を１つのＢａｎｋとするか、又は離散配列された例えば異なる行、異なる位置の可変数の光送信器を１つのＢａｎｋとしてもよく、ここの例に限定されない。

例示的に、隣接する光送信器行、又は光送信器列の各光送信器群は延在方向において交互に配列されてもよい。例えば、図からは、１単位を１つのＢａｎｋとする場合に、隣接する列Ｂａｎｋは列方向において間隔をおいて交互に配列されている様子が見える。この例は、分解能を増加させる目的に関して、前の隣接する光送信器列又は行における光送信器の交互配列に類似する。

いくつかの例において、各光送信器群内の各光送信器及び／又は各光探知器群内の各光探知器がアクティブ化される信号伝送プロセスは異なる。具体的に例を挙げれば、１つの信号伝送プロセスにおいて、Ｂａｎｋ０内のａ１はアクティブ化され、Ｂａｎｋ１内のｂ１はアクティブ化され、他のＢａｎｋからはそれぞれ１つの光送信器が選択されてアクティブ化される。次の信号伝送プロセスにおいて、Ｂａｎｋ０内のａ２はアクティブ化され、Ｂａｎｋ１内のｂ３はアクティブ化され、他のＢａｎｋからはそれぞれ別の光送信器が選択されてアクティブ化される。このように、いずれのＢａｎｋ内の光送信器もアクティブ化された後、順番に再度アクティブ化する。

同様に、各光探知器群内の各光探知器も異なる信号伝送プロセスにおいて順番にアクティブ化され得る。例えば、光探知器群Ｂａｎｋ９内の光探知器ｉ２とａ１は対応して１つの探知チャネルを構成し、ｉ１とａ２は１つの探知チャネルを構成し、Ｂａｎｋ１０内のｊ１とｂ１は１つの探知チャネルを構成し、ｊ２とｂ２は１つの探知チャネルを構成する。ある信号伝送プロセスにおいてａ１とｂ１がアクティブ化されると、ｉ２とｊ１もアクティブ化され、以降同様にする。

図１２Ａには８個のＢＡＮＫが示され、各ＢＡＮＫは１６個の光送信器を有し、合計１２８個の光送信器がある。１つの光送信器と１つの光探知器が１つの探知チャネルを構成するとすれば、合計１２８個の探知チャネルがあり、つまり「１２８ライン」になる。各信号伝送プロセスにおいて１２８個の探知チャネルのうちの８個は共同で作動し、１６回の信号伝送プロセスを経て全ての探知チャネルはトラバースされる。各光送信器は例えばＶＣＳＥＬレーザーを採用してもよく、約０．２°と非常に高い垂直分解能が実現される。

具体的な適用シナリオにおいて、光探知装置は乗り物（例えば車両）に適用されるレーザーレーダーとして実現してもよい。通常、レーザーレーダー分野において、１フレームの探知により１つの探知結果（例えば１つの点群図）が得られ、この点群図は水平と垂直視野の全体をカバーする。

例えば道路走行シナリオにおいて、障害物は路上の通行人又は車両であり得、これらは無人運転について非常に重要である。レーザーレーダーの各探知チャネルのうち、中間の探知チャネルの視野は路上の通行人又は車両を比較的多くカバーし、縁の探知チャネルであるほど、上記路上の障害物から遠くなる。なお、光送信器アレイ中間領域の光送信器は前記中間の探知チャネルに属し、光送信器アレイ縁部領域の光送信器は縁部の探知チャネルに属することが理解可能である。

近距離障害物探知の効果を向上させるために、レーザーレーダーは１回の探知（例えば１つの水平視野角に対応する探知）において、遠距離測定（例えば１５０ｍ）に加えて、追加的に近距離測定（例えば３ｍ）用の光を発光してもよく、遠距離測定と近距離測定の結果を併合して探知結果が得られる。具体的な実例において、近距離測定動作及び遠距離測定動作はそれぞれ異なる飛行時間窓によって実現でき、飛行時間窓とは、１つの飛行時間範囲であり、その計算方式はτ＝２×ｄ／ｃのとおりであり、ここで、τは光送信器からの送信信号の発射からエコー信号の受信までの飛行時間であり、ｄは障害物距離であり、ｃは光速であり、２倍ｄは送信信号とエコー信号の往復距離を表す。例えば、１５０メートル距離の物体を探知する場合、１５０メートルの距離で可能な所定飛行時間範囲内に得られたエコー信号のみを受信し、この所定飛行時間範囲を超えたエコー信号を除外するように規制する。

可能な実例において、遠距離測定動作に対応する距離は１００メートル～１５０メートル、又は１５０メートル～２００メートル、又は２００メートル～２５０メートルであってもよく、近距離測定動作に対応する距離は３メートル～５メートル、５メートル～１０メートル等であってもよい。

可能な実例において、近距離測定動作と遠距離測定動作は部分的に重なる又は完全に重なる探知チャネルを使用してもよく、例えば光送信器アレイの第１方向における中間領域の光送信器は遠距離測定距離２５０メートル及び近距離測定距離３メートルの場合に使用される。遠距離測定を主とし近距離測定を補助とする場合に、毎回の探知における動作頻度、探知チャネルのリソースは、例えば４回毎の遠距離測定動作後に１回の近距離測定動作を行う等のように、遠距離測定動作を主として設定してもよい。

可能な実例において、近距離測定に対して、使用される光送信器の数は少なく、それに応じて探知チャネル数も減少する。例えば、８個のＢａｎｋ内の中心領域に近いチャネルのみを選択して近距離測定に使用し、例えば＜１２８の部分から４０個の光送信器が選択可能で、各光送信器が１つの探知チャネルに対応すると規制すると、４０個の探知チャネルが構成され、４０個の探知チャネルは順にポーリングして近距離測定動作を行う。選択的に、近距離測定動作と遠距離測定動作はチャネルへのポーリング方式に関しても違いがある。例えば、各遠距離測定動作の１回の信号伝送プロセスにおいて、中間領域の複数のＢＡＮＫ（例えば図１２Ａ中のＢＡＮＫ２、３、４、５）からそれぞれ１つのチャネルの光送信器を選択して共同で作動させるが、各近距離測定動作の１回の信号伝送プロセスにおいて、中間領域の複数のＢＡＮＫから、１つのみのＢＡＮＫ内の１つのチャネルを選択して作動させる。

可能な実例において、前記遠距離測定動作に対応する探知距離は様々あり、例えば１５０メートル及び２５０メートルである。アクティブ化された光送信器の光送信器アレイにおける位置が中心に近いほど、対応する予想探知距離は遠くなり、つまり提供が予期される探知時間窓は広くなる。例を挙げれば、図３Ｂ中の垂直方向における中部領域内に比較的中間に近い光送信器は、２５０メートルの測距窓（窓τ＝２×ｄ／ｃ）を提供し、最遠２５０ｍまで探知できる予想になり、比較的縁に近い光送信器は、１５０メートルの測距窓を提供し、最遠１５０ｍまで探知できる予想になる。

上記の光送信器に関するアクティブ化方式は例に過ぎず、その実施可能性を限定するものではない。例えば他の例において、１つの垂直視野に対応する複数の（例えば同一行における）光送信器を配置してもよいが、この複数の発光ユニットは共同して発光せず（例えばポーリングして発光する）、各々の耐用年数及び信頼性が増加する。

いくつかの実施例において、光送信器アレイ及び対応する駆動回路の駆動方式を設定することで、その各光送信器の個別制御を実現できる。それにより、各光送信器はポーリングで発光してもよく、共同で発光してもよく、又は他の任意の組合せ方式で発光してもよい。例えば、光送信器アレイにおける各光送信器は任意の順番、間隔、信号特徴（例えば波長、パルス幅、パルス数、パルスピーク及びパルス時間間隔のうちの１つ又は複数の組合せ）等でポーリングを行ってもよく、それにより柔軟な電子走査（ｅ－ｓｃａｎｎｉｎｇ）が実現される。

いくつかの例において、探知チャネル間のクロストークを低減するために、同一回の信号伝送プロセスにおいて作動する各探知チャネル内で伝送される光信号の信号特徴が異なる。ここで、各探知チャネルで伝送される光信号は送信信号及び対応するエコー信号を含む。光探知機器には、信号特徴に基づいて信号の所属する探知チャネルを判断するために利用可能な制御モジュールがさらに含まれてもよい。

具体的には、光探知端の光探知器は受信された光信号を電気信号に変換し、一定の信号処理（例えばフィルタリング、アナログデジタル変換等）を経てから、制御モジュールに伝送してもよい。制御モジュールはエコー信号の信号特徴が、所属する探知チャネル光送信器の送信信号の信号特徴に一致するか否かを判断し、一致する場合に該エコー信号を所属する探知チャネルに用いて探知結果の計算、例えば目標物の距離計算等を行うことができる。具体的な実例において、前記制御モジュールは例えばマイクロ制御ユニット（ＭＣＵ）、プログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又はシステムオンチップ（ＳｏＣ）によって実現できる。

いくつかの例において、各光送信器は駆動回路の駆動信号によりアクティブ化され、前記駆動信号は光送信器の駆動回路により生成される。選択的に、前記駆動信号は１つ又は複数のパルス電気信号（例えば周期的なパルス信号）を含んでもよく、この場合、前記光送信器の送信信号もそれに応じて１つ又は複数のパルス光信号を含む。対応する例において、前記信号特徴の次元は、波長、パルス幅、パルス数、パルスピーク及びパルス時間間隔のうちの１つ又は複数の組合せを含んでもよい。

実例により各次元の信号特徴の原理について説明する。

波長を信号特徴とした例において、各光送信器群の送信信号の波長は完全には同じでなく、さらに、同一の信号伝送プロセスにおいて作動する光送信器の送信信号の光波長は異なる。例としては、ＢＡＮＫ０、ＢＡＮＫ１、ＢＡＮＫ２、ＢＡＮＫ３は同一ラウンドでそれぞれ１つの光送信器送信信号を有し、ＢＡＮＫ０はλ０波長の光信号を発する複数の光送信器とし、それに応じてＢＡＮＫ１～ＢＡＮＫ３はそれぞれλ１～λ３波長の光信号を発する光送信器とし、λ０≠λ１≠λ２≠λ３である。これにより、各ラウンドでそれぞれ４つのＢＡＮＫからそれぞれ１つの光送信器発光光信号が選択され、任意のラウンドで信号を共同で送信する４つの光送信器が発する信号の波長はいずれも異なる。

さらに、光探知器アレイにおいて、光送信器群に対応する光探知器群が提供され、各光探知器群内の各光探知器の光路上游には光フィルタユニットを設けてもよく、各前記光フィルタユニットは、自探知チャネルに対応する波長のエコー信号のみが通過可能であるように構成されてもよく、それにより他の探知チャネルのエコー信号及び環境光の干渉がフィルタによって除去される。

別の例として、光送信器アレイにおいてｎ個の光送信器群が分けられると仮定する。各光送信器群送信信号の光波長は異なり、それぞれλ１～λｎである。これにより、光送信器アレイは、最大ｎ個の送信信号の共同送信に適する。ｎ個の光送信器群のうち任意複数の光送信器群から光送信器を選択してアクティブ化する場合、共同送信する複数の光送信器は異なる波長の信号ビームを発することができる。ｎ個の光送信器群を選択して共同でアクティブ化する場合、１回の光信号送受信において、各光送信器群からはそれぞれ１つの光送信器送信信号を選択して探知し、送信信号のビームは送信レンズによって出射され、目標物によって反射されてエコー信号を形成する。各エコー信号の波長は対応して入射された送信信号と同じで、λ１～λｎであり、ｎ個のエコー信号は窓から光探知装置内に戻り、受信レンズによって光探知器アレイに送信される。光探知器アレイにおいて、ｎ個の光送信器群に対応してｎ個の光探知器群を提供してもよく、各光探知器群内の各光探知器前部には光フィルタユニットを設けてもよく、各前記光フィルタユニットは、自探知チャネルに対応する波長のエコー信号のみが通過可能であるように構成されてもよく、１回の光信号の伝送において１つの光探知器群から１つの光探知器が選択されてアクティブ化され、それによって、ｎ個のエコー信号は、他の波長のエコー信号が探知されることなく、それぞれｎ個の光探知器によりそれぞれ探知可能になり、干渉が低減される。

パルス幅を信号特徴とした例において、各送信信号は複数のパルスを含んでもよく、これらのパルス幅の比率は様々設定してもよく、例えば２：３：１：．．．．と設定してもよく、この送信信号の信号特徴とされる（コーディングによって信号特徴コードを得ることができる）。同一の信号伝送プロセスにおいて、共同で作動する異なる探知チャネルの送信信号のパルス幅の比率は異なる。例としては、ＢＡＮＫによってパルス幅比率が異なるように実現してもよく、例えば図５Ｂに示すように、ＢＡＮＫ０内の各光送信器の送信信号に含まれる複数の連続パルスは１：２：１：．．．．のパルス幅比率を採用し、ＢＡＮＫ１内の各光送信器の送信信号に含まれる複数のパルスは１：２：３：．．．．のパルス幅比率を採用し、他の各ＢＡＮＫのパルス幅比率もそれぞれ異なる。この場合、同一の信号伝送プロセスにおいて、異なるＢＡＮＫから選択される光送信器の送信信号のパルス幅比率は異なることにより、各々がそれぞれ生成したエコー信号のパルス幅比率も異なるようになる。エコー信号のパルス幅比率が自探知チャネルの送信信号のパルス幅比率と同じであるか否かを判断することで、該エコー信号が自探知チャネルのエコーであるか否かを判定できる。エコー信号のパルス幅比率が自探知チャネル送信信号のパルス幅比率と異なる場合、それを干渉信号としてフィルタによって除去する。それにより、異なるパルス幅を信号特徴とすることで、異なる探知チャネルのエコー信号帰属を区別する。

パルス時間間隔を信号特徴とした例において、同一の信号伝送プロセスにおいて、共同で作動する異なる探知チャネルの送信信号のパルス時間間隔比率は異なる。例としては、ＢＡＮＫ送信信号によってパルス時間間隔比率が異なるように実現してもよい。例えば図５Ｃに示すように、ＢＡＮＫ０内の光送信器の送信信号に含まれる複数の連続パルスのパルス時間間隔比率は２：３：１：．．．とし、ＢＡＮＫ１内の光送信器の送信信号に含まれる複数の連続パルスのパルス時間間隔比率は２：２：３．．とする。それにより、それぞれ生成されたエコー信号のパルス時間間隔比率も異なるようになり、エコー信号のパルス時間間隔比率が自探知チャネル送信信号のパルス時間間隔比率に一致するか否かを判断することで、異なる探知チャネルのエコー信号帰属を区別する。

パルス数を信号特徴とした例において、同一の信号伝送プロセスにおいて、共同で作動する異なる探知チャネルの送信信号に含まれるパルス数は異なる。例としては、異なるＢＡＮＫの光送信器の送信信号に含まれるパルス数は異なり、それにより、それぞれ生成されたエコー信号のパルス数も異なるようになり、エコー信号のパルス数が自探知チャネル送信信号のパルス数に一致するか否かを判断することで、異なる探知チャネルのエコー信号帰属を区別する。

パルスピーク（対応する光強度ピーク又は電気信号に変換されたピーク）を信号特徴とした例において、同一の信号伝送プロセスにおいて、共同で作動する異なる探知チャネルの送信信号に含まれる複数のパルスのピーク強度比率は異なる。例としては、異なるＢＡＮＫの光送信器の送信信号に含まれる複数のパルスのパルスピーク強度比率が異なるように実現する。例えば、ＢＡＮＫ０内の光送信器の送信信号に含まれる複数のパルスのパルスピーク比率はＸ：Ｙ：Ｚ：．．．とし、ＢＡＮＫ１内の光送信器の送信信号に含まれる１つ又は複数のパルスのパルスピークはいずれもＷ：Ｘ：Ｙ．．．とする。それにより、それぞれ生成されたエコー信号のパルスピーク比率も異なるようになり、エコー信号のパルスピーク強度比率が自探知チャネル送信信号のパルスピーク強度比率に一致するか否かを判断することで、異なる探知チャネルのエコー信号帰属を区別する。

また、以上の信号特徴を組み合わせて異なる探知チャネルの光信号の信号特徴を生成してもよい。

説明すべきことは、上記比率、例えばパルス幅比率、パルス時間間隔比率、パルスピーク強度比率、整数比率は例示的なものに過ぎず、実用において、上記比率は任意の数値であってもよい点である。

なお、信号特徴によって所属する探知チャネルを区別する各種の実施例のうちの１つ又は複数において、光探知装置はレーザーレーダーであってもよく、（レーザーをアドレッシングすることで）任意１つのレーザー又は任意の組み合わせられたレーザーをポーリング、自由選択し、高自由度の探知走査を実現し、さらに少なくとも多方面の目的を達成することができることが理解可能である。

探知目標、領域の自由選択を実現できる。具体的には、前記光探知装置がレーザーレーダーである場合、例えば乗り物（例えばインテリジェント運転車両等）に搭載してそれにつれて探知することができる。ある走査による点群データから特定の目標物又は関心領域が認識されたら、次回に再度走査する必要がある場合、自由なアドレッシングによってこの特定の目標物又は関心領域のみを起動／走査するように選択してもよく、例えば特定の目標物又は関心領域に対する暗号化スキャン等の実施に適用することができる。

一方、探知チャネルのクロストークを低減できる。具体的に発光又は走査する領域を自由に選択できるため、探知時にも図１２Ａの実施例のように物理間隔ができるだけ大きいレーザーを選択して同一回の信号伝送プロセスにおいて発光することができ、探知チャネルのクロストークが大幅に低減され、現在のレーザーレーダー製品に比べて、より高い信号対雑音比及び探知効果を達成することができる。

さらに、点群データ収集に必要な探知回数を低下させ、光探知装置全体の消費エネルギーを低減することもできる。ビームライン数が多くなる技術的傾向に対して、ビームライン数が多いほど対応する消費エネルギーが多くなり、過剰の放熱及び信頼性の問題をもたらす。

いくつかの実施例において、光送信器は発散角が空間対称に分布する利点を有する垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）を採用してもよい。ＶＣＳＥＬが大きい散乱角を持つ問題に対して、一般的には単一の大口径レンズを用いてＶＣＳＥＬ全体をコリメートしており、等価発光面が大きくなって電力密度が低下する可能性がある。これに鑑みて、ＶＣＳＥＬの発光面に、分離型のマイクロレンズアレイ（ｍｉｃｒｏ－ｌｅｎｓ ａｒｒａｙ，ＭＬＡ）を追加し又はそれを直接インプリントしてもよい。

垂直共振器型面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）は複数の発光ユニットを含み（例えば発光点）、前記マイクロレンズアレイにおける各マイクロレンズユニットは発光ユニットに一対一に対応し且つ形状が適合するように設けられる。マイクロレンズユニット間の隙間が存在してコリメートできない漏れ光が生じ、垂直共振器型面発光レーザーの電力密度に影響するのを回避するために、代替例において、前記複数の発光ユニットは多角形で配列され、各前記マイクロレンズユニットは対応する多角形形状で且つ互いにつなぎ合わせられる。前記多角形は三角以上の形状、例えば三角形、平行四辺形、矩形、正方形、正五角形又は他の五角形、正六角形又は他の六角形、又は他のより多角の形状であってもよい。

図１３Ａは、本出願の一実施例におけるマイクロレンズアレイの構造模式図を示す。この例において、各発光ユニット１３１Ａは矩形で配列され、それに応じて各マイクロレンズユニット１３２Ａは正方形であり、各マイクロレンズユニット１３２Ａは辺と辺が接するようにほぼ隙間のないマイクロレンズアレイとしてつなぎ合わせられる。

図１３Ｂは、本出願の別の実施例におけるマイクロレンズアレイの構造模式図を示す。この例において、各発光ユニット１３１Ｂは正六角形で配列され、それに応じて各マイクロレンズユニット１３２Ｂは対応する正六角形であり、各マイクロレンズユニット１３２Ｂは辺と辺が接するようにほぼ隙間のないマイクロレンズアレイとしてつなぎ合わせられ、図示のハニカム状を呈する。代替例において、正六角形のマイクロレンズユニットはその内接円の直径長が隣接発光ユニットの中心間隔に等しいサイズであり、密な分布が実現される。

また、代替例において、マイクロレンズの表面形状はコリメーション要求に応じて平凸（即ち一側が凸で、他側が平である）形状に設計してもよく、その凸側は球面又は非球面であってもよい。代替例において、ＭＬＡの平側及び／又は凸側面に透過率を高めるためのＶＣＳＥＬ波長の反射防止膜をメッキしてもよい。

いくつかの例において、前記マイクロレンズアレイは半導体プロセスによって光送信器の発光面にインプリントしてもよい。前記光送信器が裏面照射型（Ｂａｃｋ Ｓｉｄｅ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ，ＢＳＩ）のＶＳＣＥＬである場合、マイクロレンズアレイをインプリントするプロセス難易度は低下する。具体的には、ＶＳＣＥＬにおける各発光ユニットの出光方向はアクティブ領域から基板に向かっている方向であり、即ち基板の一側から出光し、基板表面には直接加工して各マイクロレンズを形成してマイクロレンズアレイを形成することができ、各発光ユニットに精確に対応する分離されたマイクロレンズアレイを別途取り付ける場合に比べて、プロセス難易度は大幅に低下する。

いくつかの例において、窓の形状はエコー信号の収集により有利な形状に設定してもよい。図１４Ａ及び図１４Ｂは、本出願の一実施例における光探知装置の窓構造を表現する上面斜視構造模式図を示す。前記窓１４０は曲面形状に設定され、具体的には曲面の第１部分１４１及び第２部分１４２を含んでもよく、第１部分１４１は送信信号及びエコー信号が通過する領域であり、第２部分１４２は送信信号及びエコー信号が通過しない領域であり、第２部分１４２は任意の形状であってもよい。このように、光探知装置のＦＯＶが増大する一方、受信されたエコー信号にも一定の求心集束作用があり、エコー信号の品質が向上して探知性能が向上する。図１４に描いた回転部材１４３は光探知装置現在の配置姿勢を参照するためのものに過ぎない。

図２Ａ、図３Ａ、図４Ａ、図４Ｂ、図５等の実施例における光探知装置は、回転部材が内部横方向での相対的左側に設けられ、即ち窓左側に近い。窓の右側視角から入射されるエコー信号は、左側視角から入射されるエコー信号に比べて、光探知端への伝送プロセスにおいて損失がより大きいことがあるため、右側視角に対応する探知チャネルのエコー信号に対して補償計算を行ってもよい。具体的には、前記補償計算は光探知装置における制御モジュール（例えばＦＰＧＡ、ＳｏＣ等で実現）によって完了できる。

本出願の実施例では、前述した実施例における光探知装置を備える乗り物をさらに提供することができる。具体的な実例において、前記乗り物は車両、例えば電気駆動又はガソリン駆動の自動車として実現してもよく、非自動運転、半自動運転（補助）、無人運転自動車であり得る。前記光探知装置は機械式レーザーレーダーとして実現してもよく、具体的には前方レーザーレーダーであってもよく、即ち前述した実施例（例えば図２Ａ、図３Ａ、図４Ａ、図４Ｂ、図５）示す姿勢のように車両に設けられ、その窓は前に向かって探知作業を行う。

代替例において、前記光探知装置は車両の前部、即ち例えばヘッド位置に設けられてもよい。光探知装置は隠れるように装着されてもよく、例えばボディシェルに埋め込まれるようにライト内、ライド近傍、ロゴ、又はバンパー等の位置に装着されてもよい。前記光探知装置は送受信モジュールを上下に積み重ねた構造を採用する必要がなくなるため、高さが大幅に減少して、車両の装着空間により柔軟に適合することができ、且つ送受信光路の重なりによって近距離死角の問題を大幅に解消できる。また、前述した各種の実施例における代替例と組み合わせて探知性能をさらに向上させることもできる。

第２態様
回転鏡型車載レーザーレーダーは、通常、車両の前端又は側面に設けられ、例えば多面回転鏡型レーザーレーダーである。図１５に示すフレームをつなぎ合わせることで走査するフレームつなぎ合わせの模式図のように、例えば二面鏡の２面間は１つの角度差があり、この２面から走査された点で１つのフレームを合成して垂直分解能を向上させる。フレームレートが１０Ｈｚである場合、視野内のある物体上の点は、収集の時間期間が５０ｍｓになる。三面鏡によるフレームつなぎ合わせの時間期間は６６．６ｍｓになり、四面鏡によるフレームつなぎ合わせの時間期間は７５ｍｓになり、以降同様にする。

また例えば、フレームをつなぎ合わせない何らかの走査方式では、図１６に示す単一ビームラインでの２次元走査を例にし、単一ビームラインでの２次元走査は、通常、固定光源と走査装置を組み合わせて実現される。例えば、２つ以上のプリズムの場合、プリズムの相対回転によりビーム出射位置を調整して、走査を実現する。単一ビームラインでの２次元走査方式では、フレームレートが１０Ｈｚである場合、視野内のある物体上の点は、収集の時間期間が１００ｍｓに近くなり得る。したがって、全体として１つの領域をカバーするには長い時間がかかり、走査された物体全体に一定のモーションブラーが存在し得る。

図１７及び１８は本発明の一実施例に係るレーザーレーダー１００の模式図を示す。図１７及び１８に示すように、前記レーザーレーダー１００は回転鏡ユニット２００、送信ユニット３００及び受信ユニット４００を備える。そのうち、前記回転鏡ユニット２００は多面回転鏡部２１０を含み（図１９参照）、前記多面回転鏡部２１０は回転軸線ＯＯ’を有し（図１９参照）、回転軸線ＯＯ’周りに回転可能であり、且つ複数の反射面２１１を有する（図１７参照）。図１７には、多面回転鏡部２１０は２つの反射面２１１を有するように例示的に示されるが、本発明はそれに限定されず、他の数の反射面、例えば３、４、５又はそれ以上の反射面を有してもよい。

前記複数の反射面２１１は入射されたビームの角度を変えるためのものであり、ここで多面回転鏡部２１０の複数の反射面２１１は前記回転軸線に対して回転対称であることが好ましい。本発明において、「多面回転鏡部２１０の複数の反射面２１１は前記回転軸線に対して回転対称である」とは、多面回転鏡部２１０が回転軸線ＯＯ’周りに一定角度回転したとしても、多面回転鏡部２１０の複数の反射面２１１が依然として該角度で回転する前の複数の反射面２１１に重なることができることをいう。多面回転鏡部２１が２つの反射面２１１（例えば１８０度対向する）を例にし、多面回転鏡部２１０が１８０度回転した毎、２つの反射面２１１は１回重なる。多面回転鏡部２１が正方形で４つの反射面２１１を含むことを例にし、多面回転鏡部２１０が９０度回転した毎、４つの反射面２１１は１回重なる。多面回転鏡部２１が長方形で４つの反射面２１１を含むことを例にし、多面回転鏡部２１０が１８０度回転した毎、４つの反射面２１１は１回重なる。

前記送信ユニット３００は探知ビームＬ１を送信できるように構成され、前記受信ユニット４００は前記探知ビームＬ１の目標物ＯＢによって反射されたエコーＬ１’を受信し電気信号に変換できるように構成され、後続の処理ユニットは該電気信号に基づいて目標物の距離及び／又は反射率等の情報を計算することができる。ここで、前記探知ビームＬ１は前記多面回転鏡部２１０の反射面２１１によって反射されてから出射し、前記エコーＬ１’は該反射面２１１によって反射された後に前記受信ユニット４００に到達する。そして、前記多面回転鏡部２１０の各反射面２１１に対応する走査視野範囲は同じであり、つまり、多面回転鏡部２１０の回転中に、各反射面２１１は、作動する角度範囲が同じであり、この範囲内に、探知ビームＬ１は該反射面によってレーザーレーダー外部に反射され、エコーＬ１’は該反射面によって反射された後に受信ユニット４００に入射される。該範囲外には、送信ユニット３００は探知ビームＬ１を送信せず、受信ユニット４００もエコー受信を停止し、又は代替的に、該範囲外には、処理ユニットは電気信号に基づいて目標物の距離及び／又は反射率等の情報を計算することはない。

図１８は本発明の一実施例に係るレーザーレーダーのブロック図を示す。図１８に示すように、前記レーザーレーダー１００は処理ユニット５００をさらに備え、前記処理ユニット５００は前記受信ユニット４００に結合され、受信ユニット４００が回転鏡ユニット２００の任意反射面２１１によって反射されたエコーに基づいて生成した電気信号を取得し、１フレームの点群を生成するように構成される。したがって、本発明の好ましい実施例によれば、回転鏡の各反射面で得られたエコーを個別に１フレームの点群として構成することで、複数の反射面のエコーによるフレームつなぎ合わせは必要でなくなる。具体的には、前記レーザーレーダー１００は作動時に、前記送信ユニット３００が前記回転鏡ユニット２００の反射によって周囲環境へ探知ビームＬ１を送信し、前記発された探知ビームＬ１は目標物ＯＢに投射され、散乱が発生し、一部の探知ビームが反射されて戻って集束によってエコーＬ１’を形成する。前記受信ユニット４００は前記回転鏡ユニット２００によって反射された該エコーＬ１’を受信し、電気信号に変換する。前記処理ユニット５００は前記電気信号を分析計算し、目標物ＯＢと前記レーザーレーダー１００との間の距離を得る。

また、本発明のレーザーレーダーは作動時に、いずれの反射面も１フレームの点群の生成に用いられるのではなく、例えばその一部のみの反射面を用いて点群を生成してもよい。

本発明の１つの実施例によれば、図１７に示すように、前記レーザーレーダー１００の送信光軸と受信光軸は部分的に同軸である。選択的に、前記送信光軸及び受信光軸において前記回転鏡ユニット２００を経由して出射又は入射する光軸部分は同一の光軸を共有し、即ち探知ビームＬ１の反射面２１１の１つによって反射された後の光路と該反射面２１１に戻るエコーＬ１’の光路は同じ又は平行である。又は本発明の１つの代替実施例によれば、前記送信光軸と前記受信光軸は同軸ではなく、即ち前記送信ユニット３００から送信された前記探知ビームＬ１が前記多面回転鏡部２１０の反射面２１１に到達して反射されて出射する送信光軸と、前記エコーＬ１’が該反射面によって反射された後に前記受信ユニット４００に到達する受信光軸とは互いに独立する。例えば、反射面２１１における異なる領域を、それぞれ探知ビームＬ１の送信及びエコーＬ１’の受信に利用することができる。好ましくは、送信レンズ鏡胴及び受信レンズ鏡胴が設けられ、両方とも回転鏡ユニット２００に延在し、それぞれ探知ビームＬ１の送信及びエコーＬ１’の受信に用いられ、送信レンズ鏡胴及び受信レンズ鏡胴の軸線は互いに独立する。

本発明の１つの実施例によれば、図１７に示すように、前記レーザーレーダー１００は分光アセンブリ６００をさらに備え、前記探知ビームＬ１は前記分光アセンブリ６００によって前記回転鏡ユニット２００に反射され、対応するエコーＬ１’は前記分光アセンブリ６００を透過して前記受信ユニット４００で受信される。又は、前記探知ビームＬ１は前記分光アセンブリ６００を透過して前記回転鏡ユニット２００に到達し、そして、対応するエコーＬ１’は前記分光アセンブリ６００によって反射されて前記受信ユニット４００で受信される。

本発明の１つの実施例によれば、前記分光アセンブリ６００は半透鏡であり、例えば中央に開孔を有する反射鏡であり、開孔以外の部分に入射されるビームは反射され、開孔に入射されるビームは透過する。又は代替的に、前記分光アセンブリ６００は偏光分光構造を含み、出入射ビームの差を波長の半分にし、異なる波長のビームをそれぞれ透過／反射させる。

１つの好ましい実施例によれば、多面回転鏡２１０の各鏡面２１１の相対角度を調整することで、多面回転鏡２１０全体の中心軸に対応する回転対称構造を実現する。図１９は本発明の一実施例に係る回転鏡ユニットの模式図を示し、図２０は本発明の一実施例に係る回転鏡ユニットの分解図を示す。図１９及び図２０に示すように、前記回転鏡ユニット２００はモーター２２０と、前記複数の反射面２１１を収容するための回転鏡ホルダ２３０とをさらに含み、前記モーター２２０は前記反射面２１１で囲まれた多角形空間内に包含され、前記多面回転鏡部２１０の回転軸線Ｏ１周りの回転を駆動できるように構成され、前記回転鏡ホルダ２３０は前記モーター２２０のローターに接続され、前記モーター２２０のローターにより連動される。選択的に、前記モーター２２０は一体型モーターであり、前記回転鏡ユニット２００の多面回転鏡部２１０は弾性部材２３１を介して前記モーター２２０に接続され、ここで前記弾性部材２３１は例えば皿ばねであり、前記複数の反射面２１１は鉛直方向での鏡面角度が前記皿ばねによって調整可能であるように構成される。

図２１は本発明の別の実施例に係る回転鏡ユニットの模式図を示す。図２１に示すように、前記回転鏡ユニット２００はモーター２２０、多面回転鏡部２１０及び回転鏡ホルダ２３０を含む。そのうち、前記モーター２２０は分離型モーターであり、前記回転鏡ホルダ２３０と前記モーター２２０は固定ボルト２３２を介して接続され、図中左側の反射面２１１の鉛直方向での鏡面角度は偏心ボルト２３３によって調整される。図２１の実施例において、多面回転鏡部２１０は１８０度対向する２つの反射面２１１を含んで、回転対称を実現する。

本発明の１つの実施例によれば、図１７に示すように、前記送信ユニット３００は送信モジュール３１０及び送信レンズ群３２０を含み、そのうち、前記送信モジュール３１０は探知ビームＬ１を送信するように構成され、前記探知ビームＬ１は前記送信レンズ群３２０及び前記分光アセンブリ６００を経て前記回転鏡ユニット２００の反射面２１１に出射される。

本発明の１つの実施例によれば、図１７に示すように、前記送信ユニット３００は少なくとも１つの第１折り返し反射鏡３３０をさらに含む。前記少なくとも１つの第１折り返し反射鏡３３０は前記送信モジュール３１０から出射された探知ビームＬ１の方向を変えて、前記探知ビームＬ１が少なくとも１回反射された後に前記反射面２１１に入射されて周囲環境へ出射されることを可能にするためのものである。

本発明の１つの実施例によれば、前記送信レンズ群３２０は前記送信モジュール３１０と第１折り返し反射鏡３３０との間に設けられた１つ又は複数のレンズを含み、また、又は選択的に、前記第１折り返し反射鏡３３０と前記分光アセンブリ６００との間に設けられた１つ又は複数の送信レンズを含んでもよい。

本発明の１つの実施例によれば、図１７に示すように、前記受信ユニット４００は受信レンズ群４２０及び受信モジュール４１０を含み、前記エコーＬ１’は前記回転鏡ユニット２００の任意の反射面２１１によって反射された後、前記分光アセンブリ６００及び前記受信レンズ群４２０を経て前記受信モジュール４１０に入射される。

本発明の１つの実施例によれば、図１７に示すように、前記受信ユニット４００は少なくとも１つの第２折り返し反射鏡４３０をさらに含む。前記少なくとも１つの第２折り返し反射鏡４３０は、前記エコーＬ１’の前記反射面２１１によって反射された後の伝送方向を変えて、前記エコーＬ１’が少なくとも１回反射された後に前記受信モジュール４１０で受信されることを可能にするためのものである。前記第１折り返し反射鏡３３０及び第２折り返し反射鏡４３０を設けることで、送信ユニット及び受信ユニットの構造をよりコンパクトに設計し、空間を節約することに寄与する。

本発明の１つの実施例によれば、前記受信レンズ群４２０は前記分光アセンブリ６００と第２折り返し反射鏡４３０との間に設けられた１つ又は複数の受信レンズを含み、また、又は代替的に、前記第２折り返し反射鏡４３０と前記受信モジュール４１０との間の１つ又は複数の受信レンズを含んでもよい。

図２２Ａと２２Ｂ及び図２３Ａと２３Ｂはそれぞれ本発明の一実施例に係る二面回転鏡部が走査開始及び走査終了位置にある時の光路模式図を示し、そのうち、図２２Ａと図２２Ｂはそれぞれ多面回転鏡部が走査開始位置にある時の探知ビーム及びエコーの模式図を示し、図２３Ａと図２３Ｂはそれぞれ多面回転鏡部が走査終了位置にある時の探知ビーム及びエコーの模式図を示す。

図２２Ａ、２２Ｂ及び図２３Ａ、２３Ｂに示すように、前記多面回転鏡部２１０は２つの反射面２１１（即ち図中矩形の多面反射部２１０の長辺）を含み、多面回転鏡部２１０は回転軸線ＯＯ’周りに矢印Ｒで示される方向に回転できる。前記多面回転鏡部２１０は図２２Ａと２２Ｂに示す走査開始位置から時計回り方向に前記回転軸線ＯＯ’周りに図２３Ａと２３Ｂに示す走査終了位置に回転する。ここで、ビームの走査可能角度は多面回転鏡部２１０の回転角度の２倍であり、つまり、図２２Ａと２２Ｂに示す走査開始位置から図２３Ａと２３Ｂに示す走査終了位置まで、前記多面回転鏡部２１０は水平に６０°回転し、それに応じて、出射された探知ビームＬ１は１２０°の水平視野範囲を回転する。

本発明の１つの実施例によれば、前記多面回転鏡部２１０は３つ又は４つの反射面２１１を含む。当業者であれば、前記反射面２１１の数は必要に応じてより多く設定してもよいことが理解可能である。且つ同じフレームレートの場合、設定された反射面２１１の数が多いほど、前記回転鏡ユニット２００の要求される回転速度が遅くなるため、飛行時間がより多くなる利点がもたらされる。例えばレーザーレーダー１００が１ｓあたり１０フレームの点群を生成する場合、２つの反射面２１１を有する多面回転鏡部２１０は５周回転する必要があるが、４つの反射面２１１を有する多面回転鏡部２１０は２．５周回転するだけでよい。明らかに、同じ条件下で、４つの反射面２１１を有する多面回転鏡部２１０の回転速度はより遅くすることができ、それにより各反射面２１１により多くの測定時間が割り当てられるため、飛行時間がより多いという利点を有し、遠距離測定性能がさらに向上する。

本発明の１つの実施例によれば、前記送信モジュール３１０はリニアアレイ又はエリアアレイで配列された複数のレーザー３１１を含み、前記受信ユニット４００は前記レーザー３１１と同じ数で、配列方式が対応する複数の光電探知器を含み、ここで各光電探知器は１つのレーザー３１１に対応し、対応するレーザー３１１から送信された探知ビームの目標物ＯＢ上で反射されたエコーＬ１’を受信するように構成される。選択的に、前記複数のレーザー３１１は様々な方式、例えば単一列、二列、千鳥状配列等で配列されてもよく、前記光電探知器は前記レーザー３１１の配列方式に適応して配列される。ここで、ビームライン数は実際に要求される走査精度によって異なっていてもよい。例えば、３２ライン、６４ライン、１２８ラインの複数ビームラインでの送受信パターンを採用することで、より高い測定精度が達成される。

図２４Ａと図２４Ｂは本発明の一実施例に係るレーザーに設けられたマイクロレンズの模式図を示す。図２４Ａと２４Ｂに示すように、前記複数のレーザー３１１はマイクロレンズ３１２を設けられた１つのレーザー３１１を少なくとも含む。前記少なくとも１つのレーザー３１１に前記マイクロレンズ３１２を設けることで、前記探知ビームＬ１のコリメーション効果を向上させ、水平角度の制約を実現することができ、出光エネルギーの利用率を向上させることができる。

本発明の１つの実施例によれば、マイクロレンズを設けられたレーザー３１１は複数の発光点３１３を含み、且つ各発光点３１３はそれぞれ対応するマイクロレンズ構造３１４を有する。選択的に、前記レーザー３１１は垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）である。現在のレーザーレーダーにおいて広く使用されている端面発光レーザー（ＥＥＬ）に比べて、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）は発散角が空間対称に分布する利点を有する。ＶＣＳＥＬはレーザーレーダーに適用され、レーザーレーダーの高いピーク電力に対する要求により、三重接合、五重接合の量子井戸構造を用いて送信電力を増強するＶＣＳＥＬはますます多くなっている。しかし、ＶＣＳＥＬの発散角が大きいため、送信電力密度はまだ大幅な向上ができない。従来のＶＣＳＥＬコリメーション方法は単一の大口径レンズでＶＣＳＥＬ全体をコリメートするものが多く、これにより等価発光面が大きくなり、電力密度が低下する。本発明の実施例では、ＶＣＳＥＬの発光面に分離型のマイクロレンズアレイ（ｍｉｃｒｏ－ｌｅｎｓ ａｒｒａｙ，ＭＬＡ）を付加し又はそれを直接インプリントしており、１つのレンズによってＶＣＳＥＬ全体をコリメートする方法とはことなり、本実施例におけるマイクロレンズ構造３１４における各レンズユニットはそれぞれ各発光点３１３から発されたレーザービームをコリメートし、発光点３１３の配列に応じてマイクロレンズの形状を設計する。図２５Ａは本発明の一実施例に係るレーザー発光点に設けられたマイクロレンズ構造の模式図を示し、図２５Ｂは図２５Ａの実施例の好ましいサイズ関係を示す。図２５Ａに示すように、前記レーザー３１１は六角形で分布する複数の発光点３１３を含み、それに応じて、各前記マイクロレンズ構造３１４も六角形構造とされる。一般的に使用される円形レンズでは、円形レンズユニットの密な配列が困難であり、一部の探知ビームは隙間を透過し、この部分の光はコリメートできず、一部の電力密度が損なわれる。図２５Ａと２５Ｂに示すように、六角形マイクロレンズ構造３１４は発光点３１３に適合して配列され、六角形マイクロレンズ構造３１４の内接円直径ｄ２の長さは隣接発光点３１３の中心間隔ｄ１（即ちＶＣＳＥＬの発光ユニットの中心間隔）であり、即ちｄ１＝ｄ２であり、密な配列が実現され、ＶＣＳＥＬの光エネルギー利用率が向上する。選択的に、レンズの表面形状はコリメーション要求に応じて平凸に設計してもよく、その凸側は球面又は非球面である。また、選択的に、ＭＬＡの平面及び凸面又は任意の面に透過率を高めるためのＶＣＳＥＬ波長の反射防止膜をメッキしてもよい。

本発明の１つの実施例によれば、前記マイクロレンズ構造３１４は前記各発光点３１３の配列パターンに対応して設けられる。図２６は本発明の別の実施例に係るレーザー発光点に設けらたマイクロレンズ構造の模式図を示す。図２６に示すように、前記レーザー３１１は四角形で分布する複数の発光点３１３を含み、それに応じて、各前記マイクロレンズ構造３１４も四角形構造とされる。同様に、五角形で分布する発光点についてはそれに対応する五角形のマイクロレンズ構造を設け、以降同様にし、ここでは詳細な説明を省略する。

本発明の１つの実施例によれば、送信ユニット３００全体の水平方向での視野角範囲は１０度以下である。選択的に、送受信ライン列を水平方向においてできるだけ狭く、焦点距離が長いように設計することで、送受信チャネルの水平方向での視野角範囲を制御して、過大になる水平角度がエンコーダーディスク間の回転角度に影響し、次の走査に影響が及ぼされるのを回避する。

本発明はさらにレーザーレーダーの探知方法に関し、前記探知方法は前記レーザーレーダー１００を使用して探知する。本発明の１つの実施例によれば、前記送信モジュール３１０はリニアアレイ又はエリアアレイで配列された複数のレーザー３１１を含み、前記複数のレーザー３１１は数群に分けられ、各探知角度で各群のレーザーを１回又は数回励起し、水平角度範囲内の数回の探知によって、リニアアレイ又はエリアアレイで配列された点群組合せを取得し、前記点群組合せに基づいて視野範囲内の１フレームの点群を生成する。

本発明の１つの実施例によれば、探知時に数群に分けられたリニアアレイで配列されたレーザーを採用し、各探知角度で各群の探知器を順に励起することで、リニアアレイ点群を取得し、各探知角度のリニアアレイ点群の組合せに基づいて１フレームの点群を生成する。

本発明の１つの実施例によれば、探知時に一部の探知角度で異なるエネルギーにより１群又は数群のレーザーを励起することで、近距離と遠距離の点群情報を取得し、前記点群情報に基づいて１フレームの点群を生成する。

以下に例を挙げて本発明の実施例の利点を具体的に説明する。前記レーザーレーダー１００から５０ｍ距離のサイズ２ｍ＊２ｍ＊２ｍの障害物を例にし、前記障害物は前記レーザーレーダー１００に対する移動時速が１００ｋｍ／ｈである。

図２７は単一ビームラインでの２次元走査を採用する場合に発生する運動歪みの模式図を示す。図２７に示すように、単一ビームラインでの２次元走査を採用する場合、フレームレートが１０Ｈｚで、１００ｍｓあたりに１フレームの画像が得られることを例にし、単一フレーム内に最初に障害物に当たる点と最後に障害物に当たる点との時間差は最大１００ｍｓであり得る。障害物の１００ｋｍ／ｈでの移動距離を考えると、障害物は１００ｍｓ内の移動距離が２．８メートルとなり、つまり、該走査方式で、障害物の歪みは２．８メートルになる。

図２８は複数ビームラインでの１次元走査を採用する場合に発生する運動歪みの模式図を示す。図２８に示すように、同様な条件で、複数ビームラインでの１次元走査の方式を採用し、障害物の２ｍ幅は５０ｍの距離において占める水平視野角が約２．３°であり、水平走査視野角範囲が１２０°で、フレームレートが１０ＨＺである場合に、該角度を走査する時間は３３ｍｓ＊（２．３／１２０）＝０．６３ｍｓであり、この場合、該障害物の移動距離は０．０１７５ｍである。

上記の比較から、明らかに、複数ビームラインでの１次元走査の方式を採用するほうは、レーザーレーダーの測定時に存在する運動歪みをより効果的に低減できる。

以上より、本発明はフレームをつなぎ合わせない１次元走査による回転鏡型レーザーレーダーを採用し、回転鏡型レーザーレーダーの各鏡面で得られた点群情報を１フレームの完全な点群として生成することで、全視野領域の走査が完了され、レーザーレーダーの測定時に存在するモーションブラー効果が著しく抑制され、測定時に運動物体に生じる物体形状歪みが明らかに低減され、レーザーレーダーの測定精度が向上する。

上記実施例は本出願の原理及び効果を例示的に説明するためのものに過ぎず、本出願を限定するものではない。本技術に詳しいいかなる者も本出願の精神及び範疇から逸脱することなく、上記実施例を修飾又は変更することができる。したがって、当該技術分野において通常の知識を有する者が、本出願に開示された精神及び技術思想から逸脱することなくできたいかなる等価修飾又は変更も、本出願の特許請求の範囲に含まれるものとする。

Claims (50)

1. 窓と、
   送信信号を出力するように構成された光送信端であって、光送信器アレイを含み、前記光送信器アレイが、すれ違うＮ列の光送信器を含み、各列の光送信器が第１方向に延在し、Ｎ＞１である光送信端と、
   前記送信信号の障害物に当たって反射されたエコー信号を探知するように構成された光探知端であって、光探知器アレイを含み、前記光探知器アレイが、すれ違うＭ列の光探知器を含み、各列の光探知器が前記第１方向に延在し、Ｍ＞１であり、前記光送信器アレイと光探知器アレイとが、複数の探知チャネルを構成し、第１方向視野への走査を形成し、各探知チャネルが、少なくとも１つの光送信器及び少なくとも１つの光探知器を含み、各探知チャネルが１つの第１方向視野に対応する光探知端と、
   運動によって送信信号を偏向させることで、送信信号を光探知装置の窓から出射させ、第２方向視野への走査を実現し、及び前記エコー信号を方向転換することで、前記エコー信号を前記光探知端に伝送するように構成された光信号方向転換アセンブリと、を備え、
   前記送信信号の光路と前記エコー信号の光路は少なくとも前記窓から光信号方向転換アセンブリまでの間で重なることを特徴とする、光探知装置。
2. 前記光送信器アレイにおける光送信器は垂直共振器型面発光レーザーであり、送信信号をコリメートするためのマイクロレンズアレイが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の光探知装置。
3. 各前記光送信器は複数の発光ユニットを含み、前記マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズユニットと発光ユニットは、一対一に対応し且つ形状が適合するように設けられることを特徴とする、請求項２に記載の光探知装置。
4. 前記マイクロレンズアレイは光送信器に対して分離するように設けられるか、又は光送信器の発光面にインプリントされることを特徴とする、請求項２に記載の光探知装置。
5. 前記光送信器は裏面照射型の半導体構造であり、前記マイクロレンズアレイは前記半導体構造の基板の表面にインプリントされることを特徴とする、請求項２に記載の光探知装置。
6. 送信信号伝送から対応するエコー信号探知までの１回の信号伝送プロセスにおいて、前記光送信器アレイにおけるアクティブ化された複数の光送信器はそれぞれ前記光受信器アレイにおけるアクティブ化された複数の受信器と共同して、作動状態にある複数の光信号伝送探知チャネルを形成し、前記光送信器アレイは複数の光送信器群を含み及び／又は光受信器アレイは複数の光受信器群を含み、前記アクティブ化された各光送信器はそれぞれ異なる光送信器群に属し及び／又は前記アクティブ化された各光受信器はそれぞれ異なる光受信器群に属することを特徴とする、請求項２に記載の光探知装置。
7. 各光送信器群内の各光送信器及び／又は各光探知器群内の各光探知器は数回の信号伝送プロセスにおいて順番にアクティブ化されることを特徴とする、請求項６に記載の光探知装置。
8. 前記光探知装置は所定回数の伝送プロセスにおいて遠距離測定動作を実行した後、次の信号伝送プロセスにおいて近距離測定動作を実行することを特徴とする、請求項７に記載の光探知装置。
9. 前記光送信器アレイは第１方向において中部領域の第１数の光送信器が遠距離測定動作中にアクティブ化され、第２数の光送信器が近距離測定動作中にアクティブ化され、前記第１数が第２数より大きいことを特徴とする、請求項８に記載の光探知装置。
10. 前記遠距離測定動作に対応する探知距離は複数であり、アクティブ化された光送信器の光送信器アレイにおける位置が中心に近いほど、対応する予想探知距離が遠くなることを特徴とする、請求項８に記載の光探知装置。
11. 同一回の信号伝送プロセスにおいて作動する各探知チャネル内で伝送される光信号の信号特徴が異なることを特徴とする、請求項８に記載の光探知装置。
12. 前記送信信号は１つ又は複数のパルス信号を含み、前記信号特徴の次元は、波長、パルス幅、パルス数、パルスピーク及びパルス時間間隔のうちの１つ又は複数の組合せを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の光探知装置。
13. 前記光送信器アレイと光探知器アレイは互いに取り合わせて３２ライン以上のビームライン数を達成するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の光探知装置。
14. 前記光信号方向転換アセンブリは、
    制御されて回転する回転部材であって、少なくとも１つの反射面を含み、エコー信号の受信及び／又は送信信号の出力に適する回転部材と、
    送信信号の光路及び受信信号の光路に位置する第１方向転換部材であって、回転部材に送信信号及びエコー信号のうちの一方を出力するように構成され、エコー信号及び送信信号のうちの他方を通過させる通過部が形成されている第１方向転換部材と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光探知装置。
15. 前記通過部は、前記第１方向転換部材の側部及び／又は中部に形成された１つ又は複数の隙間を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の光探知装置。
16. 前記第１方向転換部材は、送信信号を回転部材に出力するための第１領域と、第１領域以外のエコー信号を透過させるための第２領域とを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の光探知装置。
17. 前記第１方向転換部材を透過する送信信号の伝搬経路に設けられた遮光部材を備えることを特徴とする、請求項１６に記載の光探知装置。
18. 前記第１方向転換部材の前記回転部材から離れる一端の少なくとも一部の端面は第１反射面として構成され、前記第１反射面と前記送信信号の光路における第１方向転換部材への第１光路部分の軸線同士は、第１光路部分から伝送された光信号を前記受信信号の光路からそらすために、第１所定夾角をなすように設定され、及び／又は、前記第１方向転換部材の前記回転部材から離れる一端の少なくとも一部の端面は第２反射面として構成され、前記第２反射面と前記受信信号の光路における第１方向転換部材からの第２光路部分の軸線同士は、前記第２光路部分から伝送された光信号を前記送信信号の光路からそらすために、第２所定夾角をなすように設定されることを特徴とする、請求項１４に記載の光探知装置。
19. 前記第１方向転換部材の回転部材に近い一端の端面は、前記回転部材から第１方向転換部材までの受信信号の光路における光路部分の軸線方向に平行であることを特徴とする、請求項１４に記載の光探知装置。
20. 前記回転部材は２つ以上の反射面を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の光探知装置。
21. 前記第１方向転換部材は、送信信号の光路に沿って光送信端に近付く方向に延在する第１ブッシュ体内に封入されることを特徴とする、請求項１４に記載の光探知装置。
22. 前記第１方向転換部材のサイズは出射ビームの発散角に比例し、エコービームの横断面に反比例することを特徴とする、請求項１４に記載の光探知装置。
23. 回転部材と第１方向転換部材との間に配置され、回転部材側からのエコー信号を集束させた後に第１方向転換部材の通過部に伝送し、及び第１方向転換部材側からの送信信号を通過させるための送受信レンズを備えることを特徴とする、請求項１４に記載の光探知装置。
24. 前記光送信端は第２ブッシュ体の一端に対応し、前記第２ブッシュ体は送信信号の光路に沿って第１方向転換部材に延在し、他端で光出力口を形成し、
    及び／又は、前記光探知端は第３ブッシュ体の一端に対応し、前記第３ブッシュ体は受信信号の光路に沿って第１方向転換部材に延在し、他端で光入力口を形成することを特徴とする、請求項１４に記載の光探知装置。
25. 受信信号の光路に設けられて光探知端と第１方向転換部材との間に位置する第２レンズを備えることを特徴とする、請求項１４に記載の光探知装置。
26. 前記第２レンズは、エッジ視野角から入射された光線を光探知器アレイからそれるまで偏向させるために、光探知装置の縦方向に対して所定偏角をなす方向に立設されることを特徴とする、請求項２５に記載の光探知装置。
27. 前記回転部材から離れる対応する視野角に対応する光伝送探知チャネルで受信されたエコー信号を補償処理するための制御モジュールを備えることを特徴とする、請求項１４に記載の光探知装置。
28. 前方レーザーレーダーであり、Ｍ＝Ｎ＞３２であることを特徴とする、請求項１に記載の光探知装置。
29. 請求項１から２８のいずれか１項に記載の光探知装置を備えることを特徴とする、乗り物。
30. 前記乗り物は車両であり、前記光探知装置は、前方レーザーレーダーであり、前記車両の前部に取り付けられることを特徴とする、請求項２９に記載の乗り物。
31. 多面回転鏡部を含む回転鏡ユニットであって、前記多面回転鏡部が、回転軸線回りに回転可能であり、複数の反射面を有し、入射されたビームの角度を変えるためのものである回転鏡ユニットと、
    探知ビームを送信可能であるように構成された送信ユニットと、
    前記探知ビームの目標物によって反射されたエコーを受信可能であるように構成された受信ユニットと、を備え、
    前記探知ビームは前記多面回転鏡部の反射面によって反射されてから出射し、前記エコーは該反射面によって反射された後に前記受信ユニットに到達し、前記多面回転鏡部の各反射面に対応する走査視野範囲は同じである、レーザーレーダー。
32. 処理ユニットをさらに備え、前記処理ユニットは前記受信ユニットに結合され、前記受信ユニットが任意の反射面により反射されたエコーに基づいて生成した電気信号を取得することで、１フレームの点群を生成するように構成され、前記多面回転鏡部の複数の反射面は前記回転軸線に対して回転対称である、請求項３１に記載のレーザーレーダー。
33. 送信光軸と受信光軸は部分的に同軸である、請求項３１又は３２に記載のレーザーレーダー。
34. 分光アセンブリをさらに備え、前記探知ビームは前記分光アセンブリによって前記回転鏡ユニットに反射され、対応するエコーは前記分光アセンブリを透過し前記受信ユニットによって受信され、又は前記探知ビームは前記分光アセンブリを透過して前記回転鏡ユニットに到達し、対応するエコーは前記分光アセンブリによって反射され前記受信ユニットによって受信される、請求項３３に記載のレーザーレーダー。
35. 前記発光ユニットから送信された前記探知ビームが前記多面回転鏡部の反射面に到達して反射された後に出射する送信光軸と、前記エコーが該反射面によって反射された後に前記受信ユニットに到達する受信光軸とは、互いに独立する、請求項３１又は３２に記載のレーザーレーダー。
36. 前記回転鏡ユニットは、モーターと、前記複数の反射面を収容するための回転鏡ホルダとをさらに含み、前記モーターは、前記多面回転鏡部の回転軸線回りの回転を駆動するために、前記反射面で囲まれた多角形空間内に包含され、前記複数の反射面のうち少なくとも１つは、回転鏡ユニットの複数の反射面が中心軸に対して回転対称であるよう、角度調整可能である、請求項３１又は３２に記載のレーザーレーダー。
37. 前記多面回転鏡部の前記複数の反射面は鉛直方向での鏡面角度が調整可能であるように構成される、請求項３１又は３２に記載のレーザーレーダー。
38. 前記発光ユニットは送信モジュールと送信レンズ群とを含み、前記送信モジュールは探知ビームを送信するように構成され、前記探知ビームは前記送信レンズ群及び前記分光アセンブリを経て前記回転鏡ユニットの反射面に出射される、請求項３１又は３２に記載のレーザーレーダー。
39. 前記発光ユニットは少なくとも１つの第１折り返し反射鏡をさらに含み、前記送信レンズ群は前記送信モジュールと第１折り返し反射鏡との間、及び前記第１折り返し反射鏡と前記分光アセンブリとの間に設けられた複数の送信レンズを含む、請求項３８に記載のレーザーレーダー。
40. 前記受信ユニットは受信レンズ群と受信モジュールとを含み、前記エコーは前記回転鏡ユニットの任意の反射面によって反射された後、前記分光アセンブリ及び前記受信レンズ群を経て前記受信モジュールに入射される、請求項３８に記載のレーザーレーダー。
41. 前記受信ユニットは少なくとも１つの第２折り返し反射鏡をさらに含み、前記受信レンズ群は前記分光アセンブリと第２折り返し反射鏡との間、及び前記第２折り返し反射鏡と前記受信モジュールとの間に設けられた複数の受信レンズを含む、請求項４０に記載のレーザーレーダー。
42. 前記多面回転鏡部は、２つ、３つ又は４つの反射面を含む、請求項３１又は３２に記載のレーザーレーダー。
43. 前記送信モジュールは、リニアアレイ又はエリアアレイで配列された複数のレーザーを含み、前記受信ユニットは前記レーザーと同じ数で、配列方式が対応する複数の光電探知器を含み、各光電探知器は１つのレーザーに対応し、対応するレーザーから送信された探知ビームの目標物上で反射されたエコーを受信するように構成される、請求項４０に記載のレーザーレーダー。
44. 前記複数のレーザーはマイクロレンズを設けられた１つのレーザーを少なくとも含む、請求項４３に記載のレーザーレーダー。
45. マイクロレンズを設けられたレーザーは複数の発光点を含み、且つ各発光点はそれぞれ対応するマイクロレンズ構造を有する、請求項４３に記載のレーザーレーダー。
46. 複数の前記マイクロレンズ構造は複数の前記発光点の配列パターンに対応して設けられる、請求項４５に記載のレーザーレーダー。
47. 送信ユニット全体の水平方向での視野角範囲は１０度以下である、請求項３１又は３２に記載のレーザーレーダー。
48. 請求項３１から４７のいずれか１項に記載のレーザーレーダーを使用して探知を行う、レーザーレーダーの探知方法。
49. 前記送信モジュールは、リニアアレイ又はエリアアレイで配列された複数のレーザーを含み、前記複数のレーザーは数群に分けられ、各探知角度で各群のレーザーを１回又は数回励起し、リニアアレイ又はエリアアレイで配列された点群組合せを取得し、前記点群組合せに基づいて１フレームの点群を生成する、請求項４８に記載の探知方法。
50. 一部の探知角度にて異なるエネルギーで１群又は数群のレーザーを励起することで、近距離と遠距離の点群情報を取得し、前記点群情報に基づいて１フレームの点群を生成する、請求項４９に記載の探知方法。