JP7302103B2 - 準－連続波ｌｉｄａｒ動作のための多重出力にわたるコヒーレント信号の結合 - Google Patents

準－連続波ｌｉｄａｒ動作のための多重出力にわたるコヒーレント信号の結合 Download PDF

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Description

関連出願についての相互参照
本出願は、２０２０年３月５日付に出願された米国臨時特許出願第６２／９８５、７２４号、２０２０年３月２３日付に出願された米国臨時特許出願第６２／９９３、４３６号および２０２１年１月６日付に出願された米国臨時特許出願第１７／１４２、８６８号の利益およびその優先権を主張し、これらのそれぞれの全体の開示内容は、参照として本明細書に含まれる。
光検出および距離測定のためのニーモニック（Ｍｎｅｍｏｎｉｃ）のライダー（ＬＩＤＡＲ）と呼ばれ、時には、レーザーレーダー（Ｌａｓｅｒ ＲＡＤＡＲ、Ｒａｄｉｏ－ｗａｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）とも呼ばれるレーザーを用いる距離の光学検出は、高度測定から、イメージング、衝突回避に至るまで様々な応用分野で使用される。ＬＩＤＡＲは、ＲＡＤＡＲのような従来のマイクロ波距離測定システム（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｒａｎｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）よりも小さいビームの大きさでより微細なスケール範囲（Ｓｃａｌｅ Ｒａｎｇｅ）の解像度を提供する。距離の光学検出は、オブジェクト（Ｏｂｊｅｃｔ）についての光パルスの往復移動時間（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｒａｖｅｌ Ｔｉｍｅ）に基づく直接距離測定と、送信されたチャープ（Ｃｈｉｒｐｅｄ）光信号とオブジェクトから散乱してリターンされた信号との間の周波数差に基づくチャープ検出と、自然信号から区別可能な単一周波数位相変化のシーケンスに基づく位相エンコーディング検出（Ｐｈａｓｅ－Ｅｎｃｏｄｅｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）を含む様々な他の技術で達成され得る。
本開示内容の様々な実施形態は、概括的に光学分野における光検出および距離測定（ＬＩＤＡＲ）に関するものであって、より具体的には、車両の運転を支援するための準－連続波（Ｑｕａｓｉ－Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ、Ｑｕａｓｉ－ＣＷ）ＬＩＤＡＲ動作のための多重出力にわたるコヒーレントビーム結合のためのシステムおよび方法に関する。
一実施形態において、本開示内容は、光検出および距離測定（ＬＩＤＡＲ）の動作のための信号処理システムに関する。一部の実施形態において、前記信号処理システムは、複数の位相にそれぞれ関連する複数の光信号を受信し、前記複数の光信号を使用して複数の増幅された光信号を生成するように構成される増幅器を含む。一部の実施形態において、前記信号処理システムは、前記増幅器に結合された、前記複数の増幅された光信号を受信し、前記複数の位相に従って前記複数の増幅された光信号を結合して複数の出力にわたって光信号を生成するように構成されるスプリッター（Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）を含む。
他の実施形態において、本開示内容は、信号処理システムを含むＬＩＤＡＲシステムに関する。一部の実施形態において、前記信号処理システムは、複数の光信号を受信し、複数の位相にそれぞれ関連する複数の位相シフトされた光信号を生成するように構成される位相シフターを含む。一部の実施形態において、前記信号処理システムは、複数の位相シフトされた光信号を受信し、前記複数の位相シフトされた光信号を使用して複数の増幅された光信号を生成するように構成される増幅器を含む。一部の実施形態において、前記信号処理システムは、前記増幅器に結合されるが、前記複数の増幅された光信号を受信し、前記複数の位相に従って前記複数の増幅された光信号を結合して複数の出力にわたって光信号を生成するように構成されるスプリッターを含む。
また他の実施形態において、本開示内容は、ＬＩＤＡＲ動作のための信号処理システムを含む自律走行車両制御システムに関する。一部の実施形態において、前記信号処理システムは、複数の光信号を受信し、複数の位相にそれぞれ関連する複数の位相シフトされた光信号を生成するように構成される位相シフターを含む。一部の実施形態において、前記信号処理システムは、前記複数の位相シフトされた光信号を受信し、前記複数の位相シフトされた光信号を使用して複数の増幅された光信号を生成するように構成される増幅器を含む。一部の実施形態において、前記信号処理システムは、前記増幅器に結合された、前記複数の増幅された光信号を受信し、前記複数の位相に従って前記複数の増幅された光信号を結合して複数の出力にわたって光信号を生成するように構成されるスプリッターを含む。一部の実施形態において、前記信号処理システムは、前記光信号を使用して自律走行車両の動作を制御するように構成される１つ以上のプロセッサを含む。
他の実施形態、特徴、および利点は、本開示内容を行うために考慮される最良のモードを含む多数の特定の実施形態を単純に例示することによって、以下の詳細の説明からたしかに明らかである。他の実施形態は、また、他のおよび異なる特徴および利点を有し得、これらのいくつかの詳細は、本開示内容の趣旨および範囲から逸脱しない様々な自明な側面で修正することができる。したがって、図面および説明は、本質的に例示的なものと見なされるべきであり、限定的なものと見なされるべきではない。
添付の図面において、実施形態は、限定的な方法ではなく、例示的な方法で示されており、同様の参照番号は、同様の要素を指す。
一部の実施形態による自律走行車両のためのシステム環境の例を示すブロック図である。
一部の実施形態による車両の動作のための例示的な準－連続波（Ｑｕａｓｉ－ＣＷ）ＬＩＤＡＲシステムを示すブロック図である。
一部の実施形態による車両の動作のための例示的な準－連続波ＬＩＤＡＲシステムを示すブロック図である。
一部の実施形態による準－連続波ＬＩＤＡＲ動作のための多重出力にわたったコヒーレント信号結合のためのコヒーレント信号発生器アーキテクチャーの例示的な環境を示すブロック図である。
例示的な実施形態による図３のコヒーレント信号発生器の出力チャンネル３１２ａ～３１２ｄで測定された準－連続波の波形を示す時間ベースのグラフである。
例示的な実施形態による図３のコヒーレント信号発生器のＳＯＡ３０８ａ～３０８ｄから出力された電力の合計を示す時間ベースのグラフである。
一部の実施形態によるすべての光を出力チャンネルに指向させるように構成されるときの図３のコヒーレント信号発生器アーキテクチャーの例示的な環境を示すブロック図である。
一部の実施形態によるすべての光を出力チャンネルに指向させるように構成されるときの図３のコヒーレント信号発生器アーキテクチャーの例示的な環境を示すブロック図である。
一部の実施形態によるすべての光を出力チャンネルに指向させるように構成されるときの図３のコヒーレント信号発生器アーキテクチャーの例示的な環境を示すブロック図である。
一部の実施形態によるすべての光を出力チャンネルに指向させるように構成されるときの図３のコヒーレント信号発生器アーキテクチャーの例示的な環境を示すブロック図である。
一部の実施形態による準－連続波ＬＩＤＡＲ動作のための多重出力にわたったコヒーレント信号結合のためのコヒーレント信号発生器アーキテクチャーの例示的な環境を示すブロック図である。
ＬＩＤＡＲシステムは、光信号（「ビーム」とも呼ばれる）を提供するためのレーザーソース、連続波（ＣＷ）変調、または準－連続波（Ｑｕａｓｉ－ＣＷ）変調を用いて光信号の位相および／または周波数を変調するための１つ以上の変調器、変調された信号を増幅して当該信号が特定の範囲まで送信されるようにする増幅器、および／または増幅された信号を与えられた視野内の環境に調整するための光学装置（例えば、ミラースキャナ）を含み得る。
連続波変調を用いるＬＩＤＡＲシステムにおいて、変調器は、レーザー光を連続的に変調する。例えば、変調サイクルが１０秒である場合、入力信号は、１０秒全体にわたって変調される。代わりに、準－連続波変調を用いるＬＩＤＡＲシステムにおいて、変調器は、活性部分と不活性部分の両方を有するようにレーザー光を変調する。例えば、１０秒サイクルの場合、変調器は、レーザー光を８秒間のみ変調（「活性部分」とも呼ばれる）するが、２秒間は、レーザー光を変調しない（「不活性部分」とも呼ばれる）。これにより、ＬＩＤＡＲシステムは、変調器が連続した信号を提供する必要がないため、２秒間の消費電力を削減できる。
自動車の応用に使用される周波数変調連続波（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ、ＦＭＣＷ）ＬＩＤＡＲにおいては、ＦＭＣＷ測定および信号処理方法が使用される準－連続波変調を用いてＬＩＤＡＲシステムを動作させることが有利であるが、光信号が常にオン状態（ｏｎ－ｓｔａｔｅ）（例えば、イネーブル状態、電源供給された状態、送信中の状態など）であることはない。一部の実施形態において、準－連続波変調は、１％以上～最大５０％のデューティサイクル（Ｄｕｔｙ Ｃｙｃｌｅ）を有し得る。オフ状態（ｏｆｆ－ｓｔａｔｅ）のエネルギー（例えば、ディスエーブル状態、電源オフ状態など）が実際の測定時間中に消費できる場合、より長い時間範囲内のすべてのエネルギーのコヒーレント統合のための信号対雑音比（ＳＮＲ）の増加および／または信号処理要件の減少があり得る。
一部の実施形態において、エルビウム－ドープされた光ファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）を使用してコヒーレント信号発生器（例えば、図２ａのコヒーレント信号発生器２０６および図２ｂのコヒーレント信号発生器２０６）を具現できる。コヒーレントビーム発生器にＥＤＦＡを使用することにより、光利得および／またはエネルギーが保存および出力できる準－連続波変調を具現するシステムの場合、ＥＤＦＡについての入力をパルス化するだけでも、信号がＥＤＦＡからより短いバーストで提供し得る。
一部の実施形態において、半導体光増幅器（ＳＯＡ）を使用してコヒーレント信号発生器（例えば、図２ａのコヒーレント信号発生器２０６および図２ｂのコヒーレント信号発生器２０６）を具現できる。コヒーレント信号発生器にＳＯＡを使用することによって、高レベルの統合を実現できる。例えば、多数のＳＯＡを縮小して（Ｓｃａｌｅｄ－Ｄｏｗｎ）単一の半導体チップに配置し得、これは速度（例えば、待機時間減少）および消費電力（例えば、電力がＳＯＡの間でより効率的にルーティングできる）を改善するだけでなく、製造工程も改善することができる。すなわち、コヒーレント信号発生器（「信号処理システム」とも呼ばれる）を単一の半導体チップに縮小するということは、半導体チップ（例えば、シリコン）のサイズがより小さくなり、コヒーレント信号発生器の性能に影響を与える製造上の欠陥の可能性を減らすことができることを意味する。
したがって、本開示内容は、車両用ＬＩＤＡＲシステムの動作を支援するための準－連続波ＬＩＤＡＲ動作のための多重出力にわたったコヒーレント信号生成（例えば、結合、併合、追加、ミキシングなど）のためのシステムおよび方法に関する。
様々な例示的な実施形態において、以下の構文で説明するように、コヒーレント信号発生器は、１つ以上の位相シフターおよび／または１つ以上のスプリッター（例えば、５０／５０スプリッター）を含み得る。コヒーレント信号発生器は、１つ以上のビームスプリッター（例えば、５０／５０ビームスプリッターなど）を介してコヒーレント信号発生器の１つ以上の出力チャンネルにそれぞれ結合されるＳＯＡなどの多重サブ増幅器を含む増幅器を含み得る。各サブ増幅器は、固定された出力電力を有する連続波（例えば、最大９５％のデューティサイクル）を提供し得る。コヒーレント信号発生器は、（１つ以上のスプリッターを使用して）サブ増幅器の一部または全部の出力電力をコヒーレント結合して結合された出力電力を生成させ、結合された出力電力を出力チャンネルのうち、１つに送信することができる。例えば、コヒーレント信号発生器がそれぞれ１００ｍＷの出力電力を生成する８つのサブ増幅器を含む場合、コヒーレント信号発生器は、８つのサブ増幅器の出力電力を結合して８００ｍＷの結合された出力電力を生成し、結合された出力電力を出力チャンネルのうち、１つに送信する。
電力結合は、すべてのサブ増幅器間の光学的位相関係の特定の設定によって制御できる。位相は、コヒーレント信号発生器のすべてのサブ増幅器から結合された出力電力（例えば、それぞれ１００ｍＷを生成する８つのサブ増幅器から生成／結合される８００ｍＷの出力電力）を１つの出力チャンネルに、コヒーレント信号発生器のサブ増幅器のうち、一部から結合された出力電力（例えば、それぞれ１００ｍＷを生成するコヒーレント信号発生器の８つのサブ増幅器のうち、２つのサブ増幅器から生成／結合される２００ｍＷの出力電力）を１つの出力チャンネルに、またはこれらの間の任意の組み合わせである結合された出力電力を提供するように設定（例えば、構成、プログラム、初期化）され得る。位相は、サブ増幅器のうち、任意のサブ増幅器の出力電力（例えば、１００ｍＷ）を出力チャンネルのうち、任意の出力チャンネルに供給するように設定され得る。
位相設定は、急速に変更される可能性があるため、一部の実施形態において、ＣＮＣネットワークのアーキテクチャーは、すべてのサブ増幅器から結合された全体出力電力（例えば、８つのサブ増幅器ネットワークで８００ｍＷ）がそれぞれの出力チャンネル（例えば、８つのチャンネル）に順次送信されることによって、各出力チャンネルから提供される時間に一連のパルスを生成する。一部の実施形態において、コヒーレント信号発生器のすべての出力チャンネルから提供される総平均電力は、一定に維持されるが、出力チャンネル間の電力分布は、時間によって変化し得る。
本明細書に記載の様々な例示的な実施形態は、以下の特徴のうち、１つ以上を含み得る。（１）コヒーレント信号発生器の（入力から出力までの）一部または全部の経路は、温度にわたって安定した動作を保証するために長さ整合（Ｌｅｎｇｔｈ－Ｍａｔｃｈｅｄ）され得る。（２）１つ以上のスプリッターのサブ増幅器のうち、一部または全部の出力電力は、コヒーレント信号発生器の１つ以上の出力チャンネルで高いコントラストを得るためにほぼ同じであり得る。（３）１つ以上のスプリッターは、低損失および／または５０／５０に非常に近い分割比を有し得る。（４）コヒーレント信号発生器は、誤った経路への結合が最小化される１つ以上の導波管交差を含み得る。コヒーレント信号発生器は、安定した動作を維持するために、各レイヤーの分岐部の半分に１つ以上の低速静的位相シフターを含み得る。（５）コヒーレント信号発生器は、開発目的および／または安定した動作を保証するために、１つ以上のスプリッターの分岐に沿って選択された地点および／または出力チャンネルにタップフォトダイオードを含み得る。（６）コヒーレント信号発生器は、コヒーレント検出のための１つ以上の変調器の前にレーザーソースからのタップを含み得る。（７）コヒーレント信号発生器は、１つ以上のサブ増幅器の前に１つ以上の位相シフターを含み得る。（８）コヒーレント信号発生器は、１つ以上のサブ増幅器の後に１つ以上の位相シフターを含み得る。（９）コヒーレント信号発生器は、スイッチングを効率的かつ迅速に実施するのに十分な速さ（例えば、１００ｎｓ未満の上昇時間）の１つ以上のサブ増幅器の後に１つ以上の位相シフターを含み、サブ増幅器の利得によって損失が補償される利益を提供し得る。
一部の実施形態において、１つ以上のスプリッターは、マルチモード干渉（ＭＭＩ）構造体またはカプラーに置き換えることができる。一部の実施形態において、バイナリスイッチネットワークが１つ以上のスプリッター（またはＭＭＩ構造体またはカプラー）の後ろで出力をはるかに多くの出力チャンネルに分割することに使用できる。
以下の説明において、説明の目的として本開示内容の完全な理解を提供するために多数の特定の具体的な内容が提示される。しかし、本開示内容は、このような特定の具体的な内容なしに実施できることは当業者に明らかであろう。他の場合、本開示内容を不要に曖昧にすることを避けるために広く知られた構造および装置がブロック図の形で示される。
１．自律走行車両のためのシステム環境
図１は、一部の実施形態による自律走行車両のためのシステム環境の一例を示すブロック図である。
図１を参照すると、本明細書に開示された様々な技術が具現できる例示的な自律走行車両１００が示される。例えば、車両１００は、エネルギーソース１０６によって動力の供給を受け、ドライブトレイン１０８に動力を供給できる原動機１０４を含むパワートレイン１０２と、方向制御装置１１２、パワートレイン制御装置１１４、およびブレーキ制御装置１１６を含む制御システム１１０と、を含み得る。車両１００は、人および／または貨物を輸送することができ、様々な環境で移動できる車両を含む任意の数の異なるタイプの車両として具現でき、前述の構成要素１０２～１１６は、これらの構成要素が使用される車両のタイプによって大きく異なり得ることが理解するであろう。
単純化のために、以下で説明する実施形態は、自動車、バン、トラック、バスなどの車輪型陸上車両に焦点を合わせる。これらの実施形態において、原動機１０４は（何よりも）１つ以上の電気モーターおよび／または内燃機関を含み得る。エネルギーソースは、例えば、（例えば、ガソリン、ディーゼル、水素などを提供する）燃料システム、バッテリーシステム、太陽電池パネルまたは他の再生可能なエネルギーソース、および／または燃料電池システムを含み得る。ドライブトレイン１０８は、原動機１０４の出力を車両動作に変換するための変速機および／または任意の他の機械的駆動コンポーネントとホイールおよび／またはタイヤだけでなく、車両を制御可能に停止または減速するように構成される１つ以上のブレーキおよび車両１００の軌跡を制御するのに適切な方向またはステアリングコンポーネント（例えば、車両１００の１つ以上のホイールがほぼ垂直な軸を中心にピボットして車両の縦軸に対するホイールの回転面の角度を変更させるラックおよびピニオンステアリング連結装置）を含み得る。一部の実施形態において、（例えば、電気／ガスハイブリッド車両の場合）、パワートレインとエネルギーソースの組み合わせが使用でき、場合によっては（例えば、個々のホイールまたは車軸専用の）、多重電気モーターが原動機として使用できる。
方向制御装置１１２は、車両１００が望む軌跡に沿うことができるように、方向またはステアリングコンポーネントからフィードバックを制御および受信するための１つ以上のアクチュエーターおよび／またはセンサーを含み得る。パワートレイン制御装置１１４は、パワートレイン１０２の出力を制御するように、例えば、原動機１０４の出力を制御し、ドライブトレイン１０８で変速機のギアを制御するなどの制御を行うことによって、車両１００の速度および／または方向を制御するように構成され得る。ブレーキ制御装置１１６は、車両１００を減速または停止させる１つ以上のブレーキ、例えば、車両のホイールに結合されたディスクまたはドラムブレーキを制御するように構成され得る。
オフロード車両、全地形（ａｌｌ－ｔｅｒｒａｉｎ）車両または軌道車両、建設装備などを含むが、これらに限定されない他の車両タイプは、必ず他のパワートレイン、ドライブトレイン、エネルギーソース、方向制御装置、パワートレイン制御装置およびブレーキ制御装置を使用する。さらに、一部の実施形態において、コンポーネントの一部は、例えば、車両の方向制御装置が主に１つ以上の原動機の出力を変更して処理される場合に結合できる。したがって、本明細書に開示された実施形態は、自律走行車輪型陸上車両における本明細書に説明された技術の特定の応用に限定されない。
車両１００についての様々なレベルの自律走行制御は、１つ以上のプロセッサ１２２および１つ以上のメモリ１２４を含み得、それぞれのプロセッサ１２２は、メモリ１２４に格納されたプログラムコード命令語１２６を行うように構成された車両制御システム１２０で行われ得る。プロセッサは、例えば、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ（ｓ））および／または中央処理装置（ＣＰＵ（ｓ））を含み得る。
センサー１３０は、車両の動作を制御するのに使用するために車両の周辺環境から情報を収集するのに適切な様々なセンサーを含み得る。例えば、センサー１３０は、レーダーセンサー１３４、ＬＩＤＡＲセンサー１３６、３Ｄポジショニングセンサー１３８－例えば、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、またはＧＰＳ（地球位置システム）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌｎａｙａ Ｎａｖｉｇａｚｉｏｎｎａｙａ Ｓｐｕｔｎｉｋｏｖａｙａ Ｓｉｓｔｅｍａ、またはＧｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＢｅｉＤｏｕ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ（ＢＤＳ）、Ｇａｌｉｌｅｏ、Ｃｏｍｐａｓｓなどの衛星航法システムのうち、任意のもの－を含み得る。３Ｄポジショニングセンサー１３８は、衛星信号を用いて地球上の車両位置を決定するために使用できる。センサー１３０は、カメラ１４０および／または慣性計測装置（ＩＭＵ）１４２を含み得る。カメラ１４０は、モノグラフィックまたはステレオグラフィックカメラであり得、静止画および／または動画を記録することができる。ＩＭＵ１４２は、３つの方向で車両の線形および回転運動を検出できる多重ジャイロスコープおよび加速度計を含み得る。ホイールエンコーダのような１つ以上のエンコーダ（図示せず）を使用して車両１００の１つ以上のホイールの回転をモニタリングすることができる。それぞれのセンサー１３０は、センサーデータを他のセンサー１３０のデータ速度とは異なるデータ速度で出力できる。
センサー１３０の出力は、位置推定（Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）サブシステム１５２、計画サブシステム１５６、知覚（Ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ）サブシステム１５４、および制御サブシステム１５８を含む一連の制御サブシステム１５０に提供され得る。位置推定サブシステム１５２は、車両１００の周辺環境内で、そして一般的に一部基準フレーム内で車両１００の位置および方向（「ポーズ」とも呼ばれる）を精密に決定するなどの機能を行い得る。自律走行車両の位置は、ラベルが指定された自律走行車両データを生成する一部として同じ環境内の追加車両の位置と比較できる。知覚サブシステム１５４は、車両１００を取り囲む環境内のオブジェクトを検出、追跡、決定および／または識別するなどの機能を行い得る。一部の実施形態による機械学習モデルがオブジェクトの追跡に活用できる。計画サブシステム１５６は、環境内の静止および移動オブジェクトだけでなく、希望する目的地が与えられた状態で一部の時間フレームにわたって車両１００についての軌跡を計画するなどの機能を行い得る。一部の実施形態による機械学習モデルを活用して車両軌跡を計画することができる。制御サブシステム１５８は、車両１００の計画された軌跡を実施するために車両制御システム１２０の様々な制御装置を制御するのに適切な制御信号を生成するなどの機能を行い得る。機械学習モデルが活用して計画された軌跡を実施するように、自律走行車両を制御する１つ以上の信号を生成し得る
車両制御システム１２０についての図１に示されたコンポーネントの集合は、本質的に単なる例示であることが理解されるであろう。一部の実施形態において、個々のセンサーは、省略されてもよい。追加的または代替的に、一部の実施形態において、冗長化（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）のためにおよび／または車両の周りの他の領域をカバーするために、図１に示されているタイプの多重センサーが使用でき、他のタイプのセンサーが使用できる。同様に、異なるタイプおよび／または様々な組み合わせの制御サブシステムが他の実施形態で使用できる。また、サブシステム１５２～１５８は、プロセッサ１２２およびメモリ１２４とは別のものとして例示されているが、一部の実施形態において、サブシステム１５２～１５８の機能の一部または全部が１つ以上のメモリ１２４に常駐し、１つ以上のプロセッサ１２２によって行われるプログラムコード命令語１２６で具現でき、これらのサブシステム１５２～１５８が一部の場合に同じプロセッサおよび／またはメモリを使用して具現できることを理解するであろう。サブシステムは、様々な専用回路ロジック、様々なプロセッサ、様々なフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、様々な特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、様々なリアルタイムコントローラなどを使用して少なくとも部分的に具現でき、前述したように、多重サブシステムは、回路、プロセッサ、センサー、および／または他のコンポーネントを活用できる。また、車両制御システム１２０の様々なコンポーネントは、様々な方式でネットワーク化できる。
一部の実施形態において、車両１００は、車両１００用の冗長化またはバックアップ制御システムとして使用できる２次車両制御システム（図示せず）をさらに含み得る。一部の実施形態において、２次車両制御システムは、車両制御システム１２０で不利なイベントが発生した場合に自律走行車両１００を完全に動作できるが、他の実施形態において、２次車両制御システムは、限定された機能、例えば、１次車両制御システム１２０で検出された不利なイベントに応答して車両１００の調整された停止を行う機能のみを有し得る。また他の実施形態において、２次車両制御システムは省略されてもよい。
一般的に、ソフトウェア、ハードウェア、回路ロジック、センサー、ネットワークなどの様々な組み合わせを含む多数の異なるアーキテクチャーを使用して図１に示されている様々なコンポーネントを具現できる。各プロセッサは、例えば、マイクロプロセッサとして具現でき、各メモリは、主記憶装置および任意の補助レベルのメモリ－例えば、キャッシュメモリ、不揮発性またはバックアップメモリ（例えば、プログラマブルまたはフラッシュメモリ）、リードオンリーメモリなど－を含むランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）デバイスを表すことができる。また、各メモリは、車両１００の他の場所に物理的に位置したメモリ記憶装置、例えば、プロセッサ内のキャッシュメモリおよび大容量記憶装置または他のコンピュータコントローラに格納されるなどの仮想メモリとして使用される任意の格納容量を含むものと見なすことができる。図１に示された１つ以上のプロセッサまたは完全に別のプロセッサを使用して、例えば、エンターテインメントシステムを制御し、ドア、照明、便宜特徴部などを作動させるように自律走行制御の目的を外れた車両１００の追加機能を具現できる。
また、追加の格納のために、車両１００は、１つ以上の大容量記憶装置、例えば、特にリムーバブルディスクドライブ、ハードディスクドライブ、直接アクセス記憶装置（ＤＡＳＤ）、光学ドライブ（例えば、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブなど）、ソリッドステートストレージドライブ（ＳＳＤ）、ネットワーク接続された記憶装置、ストレージエリアネットワークおよび／またはテープドライブなどを含み得る。
また、車両１００は、車両１００がユーザーまたはオペレータから多数の入力を受信し、これについての出力を生成するようにする、例えば、１つ以上のディスプレイ、タッチスクリーン、音声および／またはジェスチャインターフェース、ボタンおよび他の触覚制御装置などのユーザーインターフェース１６４を含み得る。他の方法では、ユーザー入力は、他のコンピュータまたは電子デバイス、例えば、モバイルデバイスのアプリまたはウェブインターフェースを介して受信され得る。
さらに、車両１００は、１つ以上のネットワーク１７０（例えば、特に近距離通信網（ＬＡＮ）、広域通信網（ＷＡＮ）、無線ネットワーク、および／またはインターネット）との通信に適切なネットワークインターフェース１６２などの１つ以上のネットワークインターフェースを含み、例えば、車両１００がその自律走行制御に使用される環境および他のデータを受信するクラウドサービスなどの中央サービスをはじめとする他のコンピュータおよび電子装置との情報通信を行うことを許容する。１つ以上のセンサー１３０によって収集されたデータは、追加処理のためにネットワーク１７０を介してコンピューティングシステム１７２にアップロードされ得る。一部の実施形態において、タイムスタンプがアップロード前に車両データの各インスタンス（Ｉｎｓｔａｎｃｅ）に追加され得る。
図１に示された各プロセッサおよび本明細書に開示されている様々な追加のコントローラおよびサブシステムは、以下に詳細に説明されるように、一般的にオペレーティングシステムの制御下で動作し、様々なコンピュータソフトウェアアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、データ構造などを行うか、またはこれらに依存する。さらに、様々なアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュールなどもまた、ネットワーク１７０を介して車両１００に結合された他のコンピュータ、例えば、分散型、クラウドベース、またはクライアントサーバコンピューティング環境の１つ以上のプロセッサで行われるため、コンピュータプログラムの機能を具現するのに必要な処理がネットワークを介して多数のコンピュータおよび／またはサービスに割り当てられる。
一般的に、本明細書に記載の様々な実施形態を具現するために実行されるルーチンは、オペレーティングシステムの一部として具現されたり、特定のアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、または命令語のシーケンス、またはこれらのサブセットとして具現されたりしても、ここでは「プログラムコード」と呼ばれる。プログラムコードは、様々なメモリおよび記憶装置内に様々な時間に常駐し、１つ以上のプロセッサによって読み取りおよび実行されるとき、本開示内容の様々な実施形態を具現するステップまたは要素を実行するために必要なステップを行う１つ以上の命令語を含み得る。さらに、実施形態は、完全に機能するコンピュータおよびシステムの文脈で説明され、以下でも説明されるが、本明細書に記載されている様々な実施形態は、様々な形態のプログラム製品として配布することが可能であり、実施形態は、このような配布を実際に行うのに使用される特定のタイプのコンピュータ読み取り可能な媒体とは無関係に具現できることを理解するであろう。
コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、特に、揮発性および不揮発性メモリ装置、フロッピーおよびその他のリムーバブルディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、ハードディスクドライブ、磁気テープおよび光ディスク（例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）のようなタイプの非一時的な媒体（Ｔａｎｇｉｂｌｅ、Ｎｏｎ－Ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ Ｍｅｄｉａ）が含まれる。
また、以下で説明される様々なプログラムコードは、これが特定の実施形態で具現されるアプリケーションに基づいて識別できる。しかし、以下の任意の特定のプログラム命名法は、単に便宜のために使用されたものであり、したがって、本開示内容は、このような命名法によって識別および／または暗示された任意の特定アプリケーションでのみ使用するように制限されるべきではないことを理解されたい。さらに、コンピュータプログラムがルーチン、手順、方法、モジュール、オブジェクトなどに体系化できる典型的に無限の数の方式とプログラム機能が典型的なコンピュータ内に常駐する様々なソフトウェア層（例えば、オペレーティングシステム、ライブラリ、ＡＰＩ、アプリケーション、アプレットなど）中に割り当てられる様々な方式を考慮すると、本開示内容は、本明細書に記載のプログラム機能の特定の体系化および割り当てに限定されないことを理解されたい。
図１に示された環境は、本明細書に開示された実施形態を制限するように意図されたものではない。実際に、他の代替ハードウェアおよび／またはソフトウェア環境は、本明細書に開示された実施形態の範囲から逸脱することなく使用できる。
２． 多重出力にわたるコヒーレント信号結合
図２ａは、一部の実施形態による車両の動作のための例示的な準－連続波ＬＩＤＡＲシステムを示すブロック図である。準－連続波ＬＩＤＡＲシステム２００ａは、光信号（ビーム」とも呼ばれる）を提供するためのレーザーソース２０２を含む。
準－連続波ＬＩＤＡＲシステム２００ａは、光信号を変調するための変調器２０４および準－連続波ＬＩＤＡＲ動作のための多重出力にわたるコヒーレント信号生成（例えば、結合、併合、追加、ミキシングなど）のためのコヒーレント信号発生器２０６（「信号処理システム」とも呼ばれる）を含む。すなわち、変調器２０４は、レーザーソース２０２から光信号を受信し、連続波変調または準－連続波変調を使用して光信号の位相および／または周波数を変調し、変調された信号をコヒーレント信号発生器２０６の１つ以上の入力チャンネルに提供する。
コヒーレント信号発生器２０６は、受信された変調信号を結合してコヒーレント信号発生器２０６の複数の出力（例えば、図３の出力チャンネル３１２ａ～３１２ｄ）にわたって連続波信号を生成し、連続波信号をスキャナ２０８（例えば、振動スキャナ、単一方向スキャナ、Ｒｉｓｌｅｙプリズムなど）に供給する。一部の実施形態において、コヒーレント信号発生器２０６は、異なるデューティサイクルで複数のサブ増幅器（例えば、図３のＳＯＡ３０８ａ～３０８ｄ）を動作させることによって連続波信号を生成する。
受信された連続信号に基づいて、スキャナ２０８は、オブジェクト２１０の光学的検出のための１つ以上の光学素子を駆動するために１つ以上のスキャニング信号を生成する。
図２ａに示されるように、変調器２０４は、コヒーレント信号発生器２０６とは別のものであり得る。
準－連続波ＬＩＤＡＲシステム２００ａのコンポーネント（例えば、レーザーソース２０２、変調器２０４、コヒーレント信号発生器２０６、およびスキャナ２０８）のうち、任意のコンポーネントは、１つ以上の半導体パッケージに含み得る。例えば、レーザーソース２０２は、第１半導体パッケージにあり得、コヒーレント信号発生器２０４は、第２半導体パッケージにあり得、スキャナ２０６は、第３半導体パッケージにあり得る。他の例として、半導体パッケージは、レーザーソース２０２、変調器２０４、コヒーレント信号発生器２０６、およびスキャナ２０８を含み得る。
図２ｂは、一部の実施形態による車両の動作のための例示的な準－連続波ＬＩＤＡＲシステムを示すブロック図である。準－連続波ＬＩＤＡＲシステム２００ｂは、レーザーソース２０２、コヒーレント信号発生器２０６、およびオブジェクト２１０の光学的検出のためのスキャナ２０８を含む。図２ｂのコヒーレント信号発生器２０６は、図２ａの変調器２０６の特徴および／または機能を有する。
準－連続波ＬＩＤＡＲシステム２００ｂのコンポーネント（例えば、レーザーソース２０２、コヒーレント信号発生器２０６、およびスキャナ２０８）のうち、任意のコンポーネントは、１つ以上の半導体パッケージに含まれ得る。
図３は、一部の実施形態による準－連続波ＬＩＤＡＲ動作のための多重出力にわたるコヒーレント信号結合のためのコヒーレント信号発生器アーキテクチャー（例えば、図２ａのコヒーレント信号発生器２０６および図２ｂのコヒーレント信号発生器２０６）の例示的な環境を示すブロック図である。環境３００は、光信号（「ビーム」とも呼ばれる）を提供するためのレーザーソース２０２を含む。環境３００は、変調された信号を生成するために連続波変調または準－連続波変調を使用して光信号の位相および／または周波数を変調するための変調器２０４を含む。
環境３００は、変調された信号の位相を調整し、変調された信号を増幅器３０８に提供するための位相シフターネットワーク３０６を含む。位相シフターネットワーク３０６は、「位相シフター３０６ａ～ｄ」と総称される位相シフター３０６ａ、位相シフター３０６ｂ、位相シフター３０６ｃ、および位相シフター３０６ｄを含む。
増幅器３０８は、「ＳＯＡ３０８ａ～ｄ」と総称されるＳＯＡ３０８ａ、ＳＯＡ３０８ｂ、ＳＯＡ３０８ｃ、およびＳＯＡ３０８ｄなどのサブ増幅器を含む。各サブ増幅器は、増幅された信号を生成する。
環境３００は、補強および相殺的干渉の原理に基づいて増幅された信号の一部または全部を結合することによって、出力波形を生成するビームスプリッターネットワーク３１０（「スプリッター３１０」とも呼ばれる）を含む。ビームスプリッターネットワーク３１０は、「ビームスプリッター３１０ａ～ｄ」と総称されるビームスプリッター３１０ａ（図３では、「５０／５０ ３１０ａ」として示される）、ビームスプリッター３１０ｂ（図３では、「５０／５０ ３１０ｂ」として示される）、ビームスプリッター３１０ｃ（図３では、「５０／５０ ３１０ｃ」として示される）、およびビームスプリッター３１０ｄ（図３では、「５０／５０ ３１０ｄ」として示される）を含む。
環境３００は、「出力チャンネル３１２ａ～ｄ」と総称される出力チャンネル３１２ａ、出力チャンネル３１２ｂ、出力チャンネル３１２ｃ、および出力チャンネル３１２ｄを含む。図３は、選択された数のコンポーネント（例えば、レーザーソース２０２、変調器２０４、位相シフター３０６ａ～ｄ、ＳＯＡ３０８ａ～ｄ、およびビームスプリッター３１０ａ～ｄ）および出力チャンネル３１２ａ～ｄのみを示しているが、当業者は、環境３００が準－連続波ＬＩＤＡＲ動作のためのコヒーレント信号結合を容易にするために任意の配列で相互連結された（任意の組み合わせの）任意の数のコンポーネントおよび／または出力チャンネルを含み得ることが理解されるであろう。例えば、８－チャンネルコヒーレント信号発生器アーキテクチャー（例えば、図８に示される）は、８つの位相シフター、８つのＳＯＡ、８つの出力チャンネル、および１３個のスプリッターを含む。他の例として、１６－チャンネルコヒーレント信号発生器は、１６個の位相シフター、１６個のＳＯＡ、１６個の出力チャンネル、および２６個のスプリッターを含む。
レーザーソース２０２は、変調器２０４の入力端子に結合され、変調器の出力は、位相シフター３０６ａの入力端子、位相シフター３０６ｂの入力端子、位相シフター３０６ｃの入力端子および位相シフター３０６ｄの入力端子に結合される。
位相シフター３０６ａの出力端子は、ＳＯＡ３０８ａの入力端子に結合され、ＳＯＡの出力端子は、ビームスプリッター３１０ｂの第１入力端子に結合される。位相シフター３０６ｂの出力端子は、ＳＯＡ３０８ｂの入力端子に結合され、ＳＯＡ３０８ｂの出力端子は、ビームスプリッター３１０ａの第１入力端子に結合される。位相シフター３０６ｃの出力端子は、ＳＯＡ３０８ｃの入力端子に結合され、ＳＯＡ３０８ｃの出力端子は、ビームスプリッター３１０ａの第２入力端子に結合される。位相シフター３０６ｄの出力端子は、ＳＯＡ３０８ｄの入力端子に結合され、ＳＯＡ３０８ｄの出力端子は、ビームスプリッター３１０ｂの第２入力端子に結合される。
ビームスプリッター３１０ａの第１出力端子は、ビームスプリッター３１０ｃの第１入力端子に結合され、ビームスプリッター３１０ｃの第１出力端子は、出力チャンネル３１２ａ（図３では、「出力３１２ａ」として示される」に結合され、ビームスプリッター３１０ｃの第２出力端子は、出力チャンネル３１２ｂ（図３では、「出力３１２ｂ」として示される）に結合される。
ビームスプリッター３１０ａの第２出力端子は、ビームスプリッター３１０ｄの第２入力端子に結合され、ビームスプリッター３１０ｄの第１出力端子は、出力チャンネル３１２ｃ（図３では、「出力３１２ｃ」として示される」に結合され、ビームスプリッター３１０ｄの第２出力端子は、出力チャンネル３１２ｄ（図３では、「出力３１２ｄ」として示される）に結合される。
ビームスプリッター３１０ｂの第１出力端子は、ビームスプリッター３１０ｃの第２入力端子に結合され、ビームスプリッター３１０ｂの第２出力端子は、ビームスプリッター３１０ｄの第１入力端子に結合される。
半導体パッケージング（図３には、図示せず）は、一部の実施形態において、環境３００のコンポーネント（例えば、レーザーソース２０２、変調器２０４、位相シフター３０６ａ～ｄ、ＳＯＡ３０８ａ～ｄおよびビームスプリッター３１０ａ～ｄ）の一部または全部を含み得る。例えば、第１半導体パッケージングは、変調器２０４のコンポーネントを含み得、第２半導体パッケージングは、位相シフター３０６のコンポーネント（例えば、位相シフター３０６ａ～ｄ）、増幅器３０８のコンポーネント（例えば、ＳＯＡ３０８ａ～ｄ）、および／またはビームスプリッターネットワーク３１０のコンポーネント（例えば、ビームスプリッター３１０ａ～ｄ）を含み得る。この配列において、第１半導体パッケージングの１つ以上の出力は、第２半導体パッケージングの１つ以上の入力に結合され得る。
他の例として、半導体パッケージングは、変調器２０４のコンポーネント、位相シフター３０６のコンポーネント（例えば、位相シフター３０６ａ～ｄ）、増幅器３０８のコンポーネント（例えば、ＳＯＡ３０８ａ～ｄ）および／またはビームスプリッターネットワーク３１０のコンポーネント（例えば、ビームスプリッター３１０ａ～ｄ）を含み得る。この配列において、レーザーソース２０２は、半導体パッケージングの１つ以上の入力に結合され得る。
一部の実施形態において、出力チャンネル３１２ａ～３１２ｄは、半導体パッケージング上の出力に対応できる。
図３をさらに参照すると、異なるデューティサイクルでサブ増幅器（例えば、ＳＯＡ３０８ａ～ｄ）を動作させることによって、増幅器３０８およびビームスプリッターネットワーク３１０は、コヒーレント信号発生器の出力チャンネル３１２ａ～３１２ｄにわたって連続出力波形（例えば、図４の出力波形４０２ａ～ｄ）を生成し得る。すなわち、それぞれのＳＯＡ３０８ａ～ｄからの連続波電力は（補強および相殺的干渉の原理に基づいて）、ビームスプリッターネットワーク３１０でコヒーレント合算され、一度にＮ倍だけの単一出力チャンネルについての出力電力を理想的に増加させることができる（Ｎは、サブ増幅器の数）。この増加した出力電力は、使用可能なチャンネルの有効数を増加させるスイッチングを提供する異なる出力に様々な異なる時間に指向（例えば、ルーティング、フォーカシングなど）されることができる。導波管の光路長に依存するビームスプリッターネットワーク３１０の位相は、制御が困難である。一部の実施形態において、ビームスプリッター３１０ａ～３１０ｄの間の経路のうち、一部または全部が整合されることができる。一部の実施形態において、優れた設計および／またはプロセス制御を介して出力の制御に必要な位相シフター（例えば、位相シフター３０６ａ～ｄ）の数を減らすことができる。
図４は、例示的な実施形態による図３のコヒーレント信号発生器の出力チャンネル３１２ａ～３１２ｄで測定された準－連続波の波形を示す時間ベースのグラフである。時間ベースのグラフは、出力波形４０２ａ、出力波形４０２ｂ、出力波形４０２ｃ、および出力波形４０２ｂを含み、これらのそれぞれは、一連の動作条件下でコヒーレント信号発生器のコンポーネント（例えば、レーザーソース２０２、変調器２０４、位相シフター３０６ａ～ｄ、ＳＯＡ３０８ａ～ｄ、およびビームスプリッター３１０ａ～ｄの動作による準－連続波の波形である。
例えば、図３を参照すると、レーザーソース２０２は、４００ｍＷの連続波（例えば、最大９５％のデューティサイクル）で変調器を駆動する。変調器２０４は、準－連続波変調を用いて受信された光信号の位相および／または周波数を変調して変調された光信号を生成し、変調された光信号を位相シフター３０６ａ～ｄのそれぞれの入力端子に送信する。プロセッサ（図３には、図示せず）によって制御されるそれぞれの位相シフター３０６ａ～ｄは、シフトされた変調信号を生成するために受信する変調信号の位相をシフト（例えば、調整、修正など）し、シフトされた変調信号を増幅器３０８に送信する。増幅器３０８は、タップ３０９ａで１００ｍＷに測定される第１増幅信号、タップ３０９ｂで１００ｍＷに測定される第２増幅信号、タップ３０９ｃで１００ｍＷに測定される第３増幅信号、およびタップ３０９ｄで１００ｍＷに測定される第４増幅信号を生成するように、位相シフター３０６から受信したシフトされた変調信号（４つのコピー）のそれぞれを増幅させる。増幅器３０８は、増幅された信号（例えば、第１増幅信号、第２増幅信号、第３増幅信号、および第４増幅信号）を出力チャンネル３１２ａで出力波形４０２ａ、出力チャンネル３１２ｂで出力波形４０２ｂ、出力チャンネル３１２ｃで出力波形４０２ｃ、および出力チャンネル３１２ｄで出力波形４０２ｄを生成するビームスプリッターネットワーク３１０に送信する。
ビームスプリッターネットワーク３１０は、補強および相殺的干渉の原理に基づいて増幅された信号の一部または全部を結合することによって、出力波形４１２ａ～４１２ｄのそれぞれを生成する。
補強干渉において、ビームスプリッターネットワーク３１０は、２つの波形を結合して２つの波形のそれぞれよりも高い振幅を有する最終波形を生成する。例えば、ビームスプリッターネットワーク３１０が同じ振幅を有する２つの波形を結合する場合、最終波形は、２つの波形の振幅の２倍である最大振幅を有する。振幅が元の振幅と最大振幅との間にある領域を補強干渉と呼ぶ。補強干渉は、波形が互いに同相であるときに発生する。
相殺的干渉において、ビームスプリッターネットワーク３１０は、２つの波形のそれぞれよりも低い振幅を有する最終波形を生成するように、２つの波形を結合する。例えば、ビームスプリッターネットワーク３１０が同じ振幅を有する２つの波形を結合する場合、最終波形は、ゼロの最小振幅を有する。この場合、最終波形は、一部の位置で完全に消える。元の振幅と最小振幅との間の領域を相殺的干渉領域と呼ぶ。相殺的干渉は、波形が互いに逆位相（Ｏｕｔ－ｏｆ－Ｐｈａｓｅ）であるときに発生する。
図５は、例示的な実施形態による図１のコヒーレント信号発生器のＳＯＡ３０８ａ～３０８ｄから出力された電力の合計を示す時間ベースのグラフである。時間ベースのグラフ５００は、出力チャンネル３１２ａ（図５では、「Ｃｈ１」として示される）における出力波形４０２ａ、出力チャンネル３１２ｂ（図５では、「Ｃｈ２」として示される）における出力波形４０２ｂ、出力チャンネル３１２ｃ（図５では、「Ｃｈ３」として示される）における出力波形４０２ｃ、および出力チャンネル３１２ｄ（図５では、「Ｃｈ４」として示される）における出力波形４０２ｄの間の関係を示す。
ビームスプリッター３１０ａ～ｄ（例えば、５０：５０ ２×２スプリッター）を含むビームスプリッターネットワーク３１０によって、光を特定の出力チャンネル３１２ａ～３１２ｄに誘導するために必要なＳＯＡ３０８ａ～ｄの後の光の位相を決定するのは簡単である。それぞれのビームスプリッター３１０ａ～ｄは、式１によって２×２散乱行列（Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ）として媒介変数化されることができる。
式１
Figure 0007302103000001
ネットワーク全体は、拡張できる。例えば、図４のコヒーレント信号発生器（例えば、４×４ネットワーク）は、各レイヤーの２×２スプリッターを記述する２×２サブ行列でそれぞれ構成された２つのレイヤーの４×４散乱行列に媒介変数化されることができる。図３に示される４×４ネットワークについての最終行列は、式２に基づいてもよい。
式２
Figure 0007302103000002
この散乱行列は、式３によってすべての電力が単一出力チャンネル３１２ａ～ｄに誘導されるようにする入力フィールドの位相を見つけるように反転されることができる。
式３
Figure 0007302103000003
Figure 0007302103000004
の場合、最上位出力チャンネル（例えば、出力チャンネル１１２ａ）から１つの個別チャンネルの光の４倍が提供されることが好ましい。一部の実施形態において、入力チャンネル上の位相は、図６に示されるように、φ＝［０、π／２、π、π／２］Ｔまたは［０°、９０°、１８０°、９０°］である。
図６は、すべての光を出力チャンネルに指向させるように構成されるときの一部の実施形態による図３のコヒーレント信号発生器アーキテクチャーの例示的な環境を示すブロック図である。環境６００は、ビームスプリッターネットワーク３１０への入力からすべての出力チャンネル３１２ａ～ｄまでのすべての経路が同じ長さを有すると仮定すると、すべての光を出力チャンネル３１２ａに誘導するための振幅および位相を示す。位相は、相対的であるため、すべての位相を同じ量だけ任意に回転させると、すべての光が同じ出力チャンネルに残ることになる。
図６に示されるように、位相シフター３０６ａは、０度に構成され、位相シフター３０６ｂは、９０度に構成され、位相シフター３０６ｃは、１８０度に構成され、位相シフター３０６ｄは、９０度に構成され、タップ３０９ａで増幅された信号は、１００ｍＷであり、タップ３０９ｂで増幅された信号は、１００ｍＷであり、タップ３０９ｃで増幅された信号は、１００ｍＷであり、タップ３０９ｄで増幅された信号は、１００ｍＷである。このような条件でコヒーレント信号発生器は、出力チャンネル３１２ａで４００ｍＷ波形（１００ｍＷ＋１００ｍＷ＋１００ｍＷ＋１００ｍＷ＝４００ｍＷ）を生成し、出力チャンネル３１２ｂ、３１２ｃ、３１２ｄで０ｍＷを生成する。
図７は、すべての光を出力チャンネルに指向させるように構成されるときの一部の実施形態による図３のコヒーレント信号発生器アーキテクチャーの例示的な環境を示すブロック図である。環境７００は、ビームスプリッターネットワーク３１０への入力からすべての出力チャンネル３１２ａ～ｄまでのすべての経路が同じ長さを有すると仮定すると、すべての光を出力チャンネル３１２ｂに誘導するための振幅および位相を示す。位相は、相対的であるため、すべての位相を同じ量だけ任意に回転させると、すべての光が同じ出力チャンネルに残ることになる。
図７に示されるように、位相シフター３０６ａは、９０度に構成され、位相シフター３０６ｂは、０度に構成され、位相シフター３０６ｃは、９０度に構成され、位相シフター３０６ｄは、１８０度に構成され、タップ３０９ａで増幅された信号は、１００ｍＷであり、タップ３０９ｂで増幅された信号は、１００ｍＷであり、タップ３０９ｃで増幅された信号は、１００ｍＷであり、タップ３０９ｄで増幅された信号は、１００ｍＷである。このような条件でコヒーレント信号発生器は、出力チャンネル３１２ｂで４００ｍＷ波形（１００ｍＷ＋１００ｍＷ＋１００ｍＷ＋１００ｍＷ＝４００ｍＷ）を生成し、出力チャンネル３１２ａ、３１２ｃ、３１２ｄで０ｍＷを生成する。
図８は、すべての光を出力チャンネルに指向させるように構成されるときの一部の実施形態による図３のコヒーレント信号発生器アーキテクチャーの例示的な環境を示すブロック図である。環境８００は、ビームスプリッターネットワーク３１０への入力からすべての出力チャンネル３１２ａ～ｄまでのすべての経路が同じ長さを有すると仮定すると、すべての光を出力チャンネル３１２ｃに誘導するための振幅および位相を示す。位相は、相対的であるため、すべての位相を同じ量だけ任意に回転させると、すべての光が同じ出力チャンネルに残ることになる。
図８に示されるように、位相シフター３０６ａは、１８０度に構成され、位相シフター３０６ｂは、９０度に構成され、位相シフター３０６ｃは、０度に構成され、位相シフター３０６ｄは、９０度に構成され、タップ３０９ａで増幅された信号は、１００ｍＷであり、タップ３０９ｂで増幅された信号は、１００ｍＷであり、タップ３０９ｃで増幅された信号は、１００ｍＷであり、タップ３０９ｄで増幅された信号は、１００ｍＷである。このような条件でコヒーレント信号発生器は、出力チャンネル３１２ｃで４００ｍＷ波形（１００ｍＷ＋１００ｍＷ＋１００ｍＷ＋１００ｍＷ＝４００ｍＷ）を生成し、出力チャンネル３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｄで０ｍＷを生成する。
図９は、すべての光を出力チャンネルに指向させるように構成されるときの一部の実施形態による図３のコヒーレント信号発生器アーキテクチャーの例示的な環境を示すブロック図である。環境９００は、ビームスプリッターネットワーク３１０への入力からすべての出力チャンネル３１２ａ～ｄまでのすべての経路が同じ長さを有すると仮定すると、すべての光を出力チャンネル３１２ｄに誘導するための振幅および位相を示す。位相は、相対的であるため、すべての位相を同じ量だけ任意に回転させると、すべての光が同じ出力チャンネルに残ることになる。
図９に示されるように、位相シフター３０６ａは、９０度に構成され、位相シフター３０６ｂは、１８０度に構成され、位相シフター３０６ｃは、９０度に構成され、位相シフター３０６ｄは、０度に構成され、タップ３０９ａで増幅された信号は、１００ｍＷであり、タップ３０９ｂで増幅された信号は、１００ｍＷであり、タップ３０９ｃで増幅された信号は、１００ｍＷであり、タップ３０９ｄで増幅された信号は、１００ｍＷである。このような条件でコヒーレント信号発生器は、出力チャンネル３１２ｄで４００ｍＷ波形（１００ｍＷ＋１００ｍＷ＋１００ｍＷ＋１００ｍＷ＝４００ｍＷ）を生成し、出力チャンネル３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃで０ｍＷを生成する。
図１０は、一部の実施形態による準－連続波ＬＩＤＡＲ動作のための多重出力にわたるコヒーレント信号結合のためのコヒーレント信号発生器アーキテクチャーの例示的な環境を示すブロック図である。環境１０００は、光信号を提供するためのレーザーソース２０２を含む。環境１０００は、連続波変調または準－連続波変調を使用して光信号の位相および／または周波数を変調して変調された信号を生成するための変調器２０４を含む。
環境１０００は、変調された信号の位相を調整し、変調された信号を増幅器１００８に提供するための位相シフターネットワークを含む。位相シフター１００６は、「位相シフター１００６ａ～ｈ」と総称される位相シフター１００６ａ、位相シフター１００６ｂ、位相シフター１００６ｃ、位相シフター１００６ｄ、位相シフター１００６ｅ、位相シフター１００６ｆ、位相シフター１００６ｇ、および位相シフター１００６ｈを含む。
増幅器１００８は、「ＳＯＡ１００８ａ～ｈ」と総称されるＳＯＡ１００８ａ、ＳＯＡ１００８ｂ、ＳＯＡ１００８ｃ、ＳＯＡ１００８ｄ、ＳＯＡ１００８ｅ、ＳＯＡ１００８ｆ、ＳＯＡ１００８ｇ、およびＳＯＡ１００８ｈなどのサブ増幅器を含む。各サブ増幅器は、増幅された信号を生成する。
環境１０００は、補強および相殺的干渉の原理に基づいて増幅された信号の一部または全部を結合することによって、出力波形を生成するビームスプリッターネットワーク１０１０を含む。ビームスプリッターネットワーク１０１０は、「ビームスプリッター１０１０ａ～ｍ」と総称されるビームスプリッター１０１０ａ（図１０では、「５０／５０ １０１０ａ」として示される）、ビームスプリッター１０１０ｂ（図１０では、「５０／５０ １０１０ｂ」として示される）、ビームスプリッター１０１０ｃ（図１０では、「５０／５０ １０１０ｃ」として示される）、ビームスプリッター１０１０ｄ（図１０では、「５０／５０ １０１０ｄ」として示される）、ビームスプリッター１０１０ｅ（図１０では、「５０／５０ １０１０ｅ」として示される）、ビームスプリッター１０１０ｆ（図１０では、「５０／５０ １０１０ｆ」として示される）、ビームスプリッター１０１０ｇ（図１０では、「５０／５０ １０１０ｇ」として示される）、ビームスプリッター１０１０ｈ（図１０では、「５０／５０ １０１０ｈ」として示される）、ビームスプリッター１０１０ｉ（図１０では、「５０／５０ １０１０ｉ」として示される）、ビームスプリッター１０１０ｊ（図１０では、「５０／５０ １０１０ｊ」として示される）、ビームスプリッター１０１０ｋ（図１０では、「５０／５０ １０１０ｋ」として示される）、ビームスプリッター１０１０ｌ（図１０では、「５０／５０ １０１０ｌ」として示される）、およびビームスプリッター１０１０ｍ（図１０では、「５０／５０ １０１０ｍ」として示される）を含む。
環境１０００は、「出力チャンネル１０１２ａ～ｈ」と総称される出力チャンネル１０１２ａ、出力チャンネル１０１２ｂ、出力チャンネル１０１２ｃ、出力チャンネル１０１２ｄ、出力チャンネル１０１２ｅ、出力チャンネル１０１２ｆ、出力チャンネル１０１２ｇ、および出力チャンネル１０１２ｈを含む。図１０は、選択された数のコンポーネント（例えば、レーザーソース２０２、変調器２０４、位相シフター１００６ａ～ｈ、ＳＯＡ１００８ａ～ｈ、およびビームスプリッター１０１０ａ～ｍ）および出力チャンネル１０１２ａ～ｈのみを示すが、当業者は、環境１０００が準－連続波ＬＩＤＡＲ動作のためのコヒーレント信号結合を容易にするために任意の配列で相互連結された任意の数のコンポーネントおよび／または出力チャンネル（の任意の組み合わせ）を含み得ることが理解されるであろう。
前述の説明は、当業者が本明細書に記載の様々な実施形態を実施できるようにするために提供されたものである。これらの実施形態についての様々な変形は、当業者に確実に明確であり、本明細書で定義されている一般的な原理は、他の実施形態に適用できる。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に例示されている実施形態に限定されないが、特許請求の範囲の表現（Ｌａｎｇｕａｇｅ Ｃｌａｉｍｓ）と一致する全体の範囲に従うように意図されており、単数の要素についての言及は、具体的に明示されない限り、「ただ１つ」を意味するものと意図せず、むしろ「１つ以上」を意味する。具体的に特に明示されない限り、「一部」という用語は、１つ以上を指す。当業者に知られているか、または後に知られるようになる以前の説明全体に記載されている様々な実施形態の要素についてのすべての構造的および機能的均等物は、参照として本明細書に明示的に含まれ、特許請求の範囲に包含されるように意図される。さらに、本明細書に開示されているものは、このような開示が特許請求の範囲に明示的に引用されているかどうかにかかわらず、一般に提供されるように意図されていない。要素が「～のための手段」という句を使用して明示的に言及されていない限り、どんな特許請求の範囲の要素も機能式表現（Ｍｅａｎｓ Ｐｌｕｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）として解釈されるべきではない。
開示されたプロセスにおけるブロックの特定の順序または階層構造は、例示的なアプローチの例であると理解される。設計の好みに基づいて、プロセスにおけるブロックの特定の順序または階層構造は、以前の説明の範囲内にとどまりながら再配置できることが理解される。添付された方法の特許請求の範囲は、様々なブロックの要素をサンプル順序で提示し、提示された特定の順序または階層構造に限定されることを意味しない。
開示された実施形態の前述の説明は、当業者が開示された主題を構成または使用できるように提供される。これらの実施形態についての様々な変形は、当業者には確実に明確であり、本明細書で定義された一般的な原理は、前述の説明の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用できる。したがって、前述の説明は、本明細書に示された実施形態に限定されるように意図されず、本明細書に開示された原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲に付与されるべきである。
図示および説明された様々な例は、特許請求の範囲の様々な特徴を説明するための多数の例としてのみ提供される。しかし、任意の与えられた例に関連して図示および説明された特徴は、必ずしも関連する例に限定されず、図示および説明された他の例に使用されるか、またはこれらの例とともに組み合わせられる。また、特許請求の範囲は、いずれかの例によって制限されるものと意図されない。
前述した方法の説明およびプロセスの流れ図は、単に例示的な例として提供されており、様々な例のブロックが提示された順序で行われるべきであることを要求または暗示しようとするものではない。当業者によって理解されるように、前述の例において、ブロックの順序は、任意の順序で行われ得る。「以後」、「その後」、「次」などの単語は、ブロックの順序を制限するように意図されず、これらの単語は、単に方法についての説明を通して読者を案内するために使用される。また、例えば、単数形の物品を使用する単数の請求範囲の要素についてのいかなる言及も、当該要素を単数に制限するものと解釈されるべきではない。
本明細書に開示された例に関連して説明された様々な例示的なロジックブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムブロックは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはこれらの組み合わせとして具現できる。ハードウェアとソフトウェアのこのような互換性を明確に説明するために、様々な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびブロックは、一般的にその機能の観点で前述された。これらの機能がハードウェアとして具現されるか、またはソフトウェアとして具現されるかは、システム全体に課される特定のアプリケーションおよび設計制約条件によって異なる。当業者は、説明された機能をそれぞれの特定アプリケーションについて様々な方式で具現できるが、このような具現の決定は、本開示内容の範囲から逸脱する原因と解釈されるべきではない。
本明細書に開示された例に関連して説明された様々な例示的なロジック、ロジックブロック、モジュール、および回路を具現するために使用されるハードウェアは、汎用プロセッサ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはその他のプログラム可能なロジックデバイス、離散ゲート、またはトランジスタロジック、離散ハードウェアコンポーネント、または本明細書に説明されている機能を行うように設計されたこれらの任意の組み合わせで具現または行われ得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであり得るが、代わりに、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械（Ｓｔａｔｅ Ｍａｃｈｉｎｅ）であり得る。プロセッサは、また、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアとともに１つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のこのような構成として具現できる。あるいは、一部のブロックまたは方法は、与えられた機能に特定の回路によって行われ得る。
一部の例示的な例において、説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組み合わせで具現できる。ソフトウェアで具現される場合、前記機能は、非一時的コンピュータ読み取り可能な格納媒体または非一時的プロセッサ読み取り可能な格納媒体に１つ以上の命令語またはコードとして格納できる。本明細書に開示される方法またはアルゴリズムのブロックは、非一時的コンピュータ読み取り可能またはプロセッサ読み取り可能な格納媒体に常駐できるプロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールとして具現できる。非一時的コンピュータ読み取り可能またはプロセッサ読み取り可能な格納媒体は、コンピュータまたはプロセッサによってアクセスできる任意の格納媒体であり得る。非限定的な例として、このような非一時的なコンピュータ読み取り可能またはプロセッサ読み取り可能な格納媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨメモリ、ＣＤ－ＲＯＭまたはその他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置またはその他の磁気記憶装置、または命令語またはデータ構造の形で望むプログラムコードを格納するために使用でき、コンピュータによってアクセスできる任意の他の媒体を含み得る。ここで使用されるディスク（Ｄｉｓｋ）とディスク（Ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ、ＤＣ）、レーザーディスク（Ｄｉｓｃ）、光ディスク（Ｄｉｓｃ）、デジタル多目的ディスク（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ、ＤＶＤ）、フロッピーディスク（Ｄｉｓｋ）およびブルーレイディスク（Ｄｉｓｃ）を含み、ここで、ディスク（Ｄｉｓｋ）は、一般的にデータを磁気的に再生し、ディスク（Ｄｉｓｃ）は、データをレーザーで光学的に再生する。前記の組み合わせも、非一時的なコンピュータ読み取り可能およびプロセッサ読み取り可能な媒体の範囲内に含まれる。また、方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に統合できる非一時的プロセッサ読み取り可能な格納媒体および／またはコンピュータ読み取り可能な格納媒体にコードおよび／または命令語の１つまたは任意の組み合わせまたは集合として常駐できる。
開示された例についての前述の説明は、当業者が本開示内容を構成または使用できるように提供される。これらの例についての様々な変形は、当業者には確実に明確であり、本明細書で定義された一般的な原理は、本開示内容の思想または範囲から逸脱することなく、一部の例に適用できる。したがって、本開示内容は、本明細書に提示された例に限定されるように意図されず、次の特許請求の範囲および本明細書に開示された原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲に付与されるべきである。
広い範囲を説明する数値範囲およびパラメータが近似値であるにもかかわらず、特定の非限定的な例に記載された数値は、可能な限り正確に報告される。しかし、任意の数値は、本質的に本文書の作成時点でそれぞれのテスト測定値から得られる標準偏差によって必然的に発生する特定のエラーを含む。さらに、文脈上別に明示しない限り、本明細書に提示される数値は、最下位の数字によって与えられる暗黙の精度を有する。したがって、１．１の値は、１．０５から１．１５までを意味する。「約」という用語は、与えられた値を中心により広い範囲を表すために使用され、文脈上別に明示しない限り、最下位の数字周辺のより広い範囲を意味するが、例えば、「約１．１」は、１．０から１．２までの範囲を意味する。最下位の数字が不明確である場合、「約」という用語は、２倍数を意味する。例えば、「約Ｘ」は、０．５Ｘから２Ｘまでの範囲の値を意味する。例えば、約１００は、５０から２００までの範囲の値を意味する。また、本明細書に開示されているすべての範囲は、その中に含まれる任意のおよびすべての下位範囲を含むものと理解されるべきである。例えば、正の値パラメータの「１０未満」の範囲は、（当該値を含む）０の最小値と１０の最大値との間の任意の範囲およびすべての下位範囲、すなわち、０以上の最小値と１０以下の最大値を有する任意の範囲およびすべての下位範囲、例えば、１～４の範囲である。
本開示内容の一部の実施形態は、自家用自動車の領域（例えば、前面、背面、側面、上部および／または下部）に取り付けられる１つ以上の高解像度ドップラーＬＩＤＡＲシステムに関連して以下で説明されるが、実施形態は、これに限定されない。他の実施形態において、ドップラーコンポーネントが存在するかまたは存在せず、視野が重なったり重なったりしない同じタイプまたは他の高解像度ＬＩＤＡＲの１つまたは多重のシステム、または操縦されたりまたは自律走行される小型または大型の陸上、海上または航空車両に取り付けられる１つ以上のこのようなシステムが採用される。他の実施形態において、スキャニング高解像度ＬＩＤＡＲは、陸上または海上で一時的または恒久的な固定位置に取り付けられる。

Claims (19)

  1. 複数の位相にそれぞれ関連する複数の光信号を受信し、前記複数の光信号を使用して複数の増幅された光信号を生成するように構成される増幅器と、
    前記増幅器に結合されたスプリッター－前記スプリッターは、前記複数の増幅された光信号を受信し、複数の出力にわたって光信号を生成するように、前記複数の位相に従って前記複数の増幅された光信号を結合するように構成される－と、を含み、
    前記複数の出力にわたる前記光信号の振幅は、前記複数の増幅された光信号の結合された振幅に対応し、前記複数の増幅された光信号の数は４以上である、ＬＩＤＡＲ動作のための信号処理システム。
  2. 前記複数の位相のうちの第１位相は、前記複数の位相のうちの第２位相とは異なる請求項１に記載のＬＩＤＡＲ動作のための信号処理システム。
  3. 前記複数の増幅された光信号は、それぞれ共通または実質的に共通の振幅に関連する請求項１に記載のＬＩＤＡＲ動作のための信号処理システム。
  4. 前記増幅器は、前記複数の光信号のうち、それぞれの１つの信号を受信するようにそれぞれ構成される複数のサブ増幅器を含む請求項１に記載のＬＩＤＡＲ動作のための信号処理システム。
  5. 前記スプリッターは、前記複数のサブ増幅器のうち、それぞれの１つにそれぞれ結合された複数のビームスプリッターを含み、
    前記複数のビームスプリッターは、前記複数の増幅された光信号のうち、それぞれの１つの信号を受信するようにそれぞれ構成される請求項４に記載のＬＩＤＡＲ動作のための信号処理システム。
  6. 前記複数の出力のカウントは、前記複数のサブ増幅器のカウントに対応する請求項４に記載のＬＩＤＡＲ動作のための信号処理システム。
  7. 前記複数の光信号は、それぞれ準－連続波信号に対応し、
    前記スプリッターは、前記複数の増幅された光信号を使用して、出力される複数の結合された光信号を生成するようにさらに構成される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ動作のための信号処理システム。
  8. 前記複数の増幅された光信号は、第１セットの逆位相（Ｏｕｔ－ｏｆ－Ｐｈａｓｅ）信号と、第２セットの逆位相信号と、を含み、
    前記スプリッターは、
    第１信号を生成するように前記第１セットの逆位相信号を結合し、
    第２信号を生成するように前記第２セットの逆位相信号を結合し、
    前記第１信号および前記第２信号を結合して前記結合された光信号を生成するようにさらに構成される請求項７に記載のＬＩＤＡＲ動作のための信号処理システム。
  9. 前記スプリッターは、
    前記複数の出力のうちの前記出力で前記結合された信号を生成することに応答し、前記複数の出力のうち、他の出力で複数の信号を除去するようにさらに構成される請求項７に記載のＬＩＤＡＲ動作のための信号処理システム。
  10. 信号処理システムを含み、前記信号処理システムは、
    複数の光信号を受信し、複数の位相にそれぞれ関連する複数の位相シフトされた光信号を生成するように構成される位相シフターと、
    前記複数の位相シフトされた光信号を受信し、前記複数の位相シフトされた光信号を使用して複数の増幅された光信号を生成するように構成される増幅器と、
    前記増幅器に結合されたスプリッター－前記スプリッターは、前記複数の増幅された光信号を受信し、複数の出力にわたって光信号を生成するように前記複数の位相に従って前記複数の増幅された光信号を結合するように構成される－と、を含み、
    前記複数の出力にわたる前記光信号の振幅は、前記複数の増幅された光信号の結合された振幅に対応し、前記複数の増幅された光信号の数は４以上である、ＬＩＤＡＲシステム。
  11. 前記複数の位相のうちの第１位相は、前記複数の位相のうちの第２位相とは異なる請求項１０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  12. 前記複数の増幅された光信号は、それぞれ共通または実質的に共通の振幅に関連する請求項１０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  13. 前記増幅器は、前記複数の位相シフトされた光信号のうち、それぞれの１つの信号を受信するようにそれぞれ構成される複数のサブ増幅器を含む請求項１０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  14. 前記スプリッターは、前記複数のサブ増幅器のうち、それぞれの１つにそれぞれ結合された複数のビームスプリッターを含み、
    前記複数のビームスプリッターは、前記複数の増幅された光信号のうち、それぞれの１つの信号を受信するようにそれぞれ構成される請求項１３に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  15. 前記複数の出力のカウントは、前記複数のサブ増幅器のカウントに対応する請求項１３に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  16. 前記スプリッターは、前記複数の増幅された光信号を使用して、出力される複数の結合された光信号を生成するようにさらに構成される請求項１０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  17. 前記複数の増幅された光信号は、第１セットの逆位相（Ｏｕｔ－ｏｆ－Ｐｈａｓｅ）信号と、第２セットの逆位相信号と、を含み、
    前記スプリッターは、
    第１信号を生成するように前記第１セットの逆位相信号を結合し、
    第２信号を生成するように前記第２セットの逆位相信号を結合し、
    前記第１信号および前記第２信号を結合して前記結合された光信号を生成するようにさらに構成される請求項１６に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  18. 前記スプリッターは、
    前記複数の出力のうちの前記出力で前記結合された光信号を生成することに応答し、前記複数の出力のうち、他の出力で複数の信号を除去するようにさらに構成される請求項１６に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  19. 自律走行車両制御システムであって、
    ＬＩＤＡＲシステムと、１つ以上のプロセッサと、を含み、
    前記ＬＩＤＡＲシステムは信号処理システムを含み、
    前記信号処理システムは、
    複数の光信号を受信し、複数の位相にそれぞれ関連する複数の位相シフトされた光信号を生成するように構成される位相シフターと、
    前記複数の位相シフトされた光信号を受信し、前記複数の位相シフトされた光信号を使用して複数の増幅された光信号を生成するように構成される増幅器と、
    前記増幅器に結合されたスプリッター－前記スプリッターは、前記複数の増幅された光信号を受信し、複数の出力にわたって光信号を生成するように前記複数の位相に従って前記複数の増幅された光信号を結合するように構成される－と、を含み、
    前記複数の出力にわたる前記光信号の振幅は、前記複数の増幅された光信号の結合された振幅に対応し、前記複数の増幅された光信号の数は４以上であり、
    前記１つ以上のプロセッサは、前記光信号を使用して自律走行車両の動作を制御するように構成される、自律走行車両制御システム。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009539062A (ja) 2006-01-27 2009-11-12 シオプティカル インコーポレーテッド Ｓｏｉベースの光電子素子を利用するｌｉｄａｒシステム
US20140268314A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Robert H. Dueck Three-beam Coherent Beam Combining System
JP2018200273A (ja) 2017-05-29 2018-12-20 株式会社デンソー 測距センサ
US20190129008A1 (en) 2017-04-26 2019-05-02 Ours Technology, Inc. Wide-angle high-resolution solid-state lidar system using grating lobes
US20190250254A1 (en) 2017-03-22 2019-08-15 Luminar Technologies, Inc. Scan patterns for lidar systems
US20190265574A1 (en) 2016-06-22 2019-08-29 Massachusetts Institute Of Technology Methods and systems for optical beam steering
WO2019220513A1 (ja) 2018-05-14 2019-11-21 株式会社大成テクノロジー 光集積回路、並びにこれを用いた光フェーズドアレイ及びＬｉＤＡＲセンサ
WO2020033161A1 (en) 2018-08-10 2020-02-13 Blackmore Sensors & Analytics, Llc Method and system for scanning of coherent lidar with fan of collimated beams

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0901245B1 (en) * 1997-08-27 2006-05-17 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Optical decision circuit and use thereof
EP1087474A2 (en) * 1999-09-24 2001-03-28 Lucent Technologies Inc. High power, multi-stage doped optical amplifier
US6522462B2 (en) * 2001-06-29 2003-02-18 Super Light Wave Corp. All optical logic using cross-phase modulation amplifiers and mach-zehnder interferometers with phase-shift devices
US7502395B2 (en) * 2006-08-08 2009-03-10 Northrop Grumman Space & Mission Systems Corp. Pulsed coherent fiber array and method
US20110216794A1 (en) * 2010-03-02 2011-09-08 Gk Techcom Llc Pseudo-CW Quantum Cascade Laser System
US8659748B2 (en) * 2011-02-15 2014-02-25 Optical Air Data Systems, Llc Scanning non-scanning LIDAR
WO2013188349A2 (en) * 2012-06-11 2013-12-19 The Regents Of The University Of Michigan N2 times pulse energy enhancement using coherent addition of n orthogonally phase modulated periodic signals
US8786942B2 (en) * 2012-06-13 2014-07-22 Northrop Grumman Systems Corporation Coherently phase combined, high contrast, pulsed optical fiber amplifier array
US9683928B2 (en) 2013-06-23 2017-06-20 Eric Swanson Integrated optical system and components utilizing tunable optical sources and coherent detection and phased array for imaging, ranging, sensing, communications and other applications
CN103916195B (zh) * 2014-04-14 2017-02-08 四川华拓光通信股份有限公司 一种多波长光接收装置
KR102559580B1 (ko) * 2016-08-17 2023-07-25 삼성전자주식회사 광 조향용 OPA, 및 그 OPA를 구비한 LiDAR 시스템
AU2017377672C1 (en) 2016-12-16 2021-11-11 Baraja Pty Ltd Estimation of spatial profile of environment
US11073618B2 (en) * 2018-04-03 2021-07-27 GM Global Technology Operations LLC Optical amplifier in return path of coherent lidar system
KR102405872B1 (ko) 2018-04-23 2022-06-03 블랙모어 센서스 앤드 애널리틱스, 엘엘씨 코히어런트 거리 도플러 광학 센서를 이용한 자율 주행 차량 제어 방법 및 시스템
US10979117B2 (en) * 2018-12-15 2021-04-13 MMRFIC Technology Pvt. Ltd. Method, system and apparatus for beam forming in a radio frequency transceiver with reduced complexity
US11296477B2 (en) * 2019-05-01 2022-04-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Systems, apparatuses and methods for coherent beam combining of fiber laser beams with broadened linewidth

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009539062A (ja) 2006-01-27 2009-11-12 シオプティカル インコーポレーテッド Ｓｏｉベースの光電子素子を利用するｌｉｄａｒシステム
US20140268314A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Robert H. Dueck Three-beam Coherent Beam Combining System
US20190265574A1 (en) 2016-06-22 2019-08-29 Massachusetts Institute Of Technology Methods and systems for optical beam steering
US20190250254A1 (en) 2017-03-22 2019-08-15 Luminar Technologies, Inc. Scan patterns for lidar systems
US20190129008A1 (en) 2017-04-26 2019-05-02 Ours Technology, Inc. Wide-angle high-resolution solid-state lidar system using grating lobes
JP2018200273A (ja) 2017-05-29 2018-12-20 株式会社デンソー 測距センサ
WO2019220513A1 (ja) 2018-05-14 2019-11-21 株式会社大成テクノロジー 光集積回路、並びにこれを用いた光フェーズドアレイ及びＬｉＤＡＲセンサ
WO2020033161A1 (en) 2018-08-10 2020-02-13 Blackmore Sensors & Analytics, Llc Method and system for scanning of coherent lidar with fan of collimated beams

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