JP7470715B2 - 可動部品のない広角視野のスキャンlidarのための方法 - Google Patents
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Description
Claims (20)
- 光検出および測距(LIDAR)システムとターゲットとの間の距離を判定するために、前記LIDARシステムにおいて、送信ビームを360°の視野(FOV)にわたってスキャンし、前記ターゲットから反射されたビームを処理するための方法であって、前記LIDARシステムは、送信機サブシステムおよび受信機サブシステムを含み、前記方法は、
前記送信機サブシステムによって第1の周波数で送信されるレーザビームを生成するステップと、
前記送信機サブシステムおよび/または受信機サブシステムにおける光学および電気光学構成要素の温度を判定するステップと、
前記送信機サブシステムおよび/または受信機サブシステムにおける前記光学および電気光学構成要素の前記温度における変化を補償するために、前記レーザビームの前記第1の周波数を調整するステップと、
スパイラル位相プレート共振器(SPPR)デバイスにおいて前記レーザビームを前後に反射させる、対向する反射面を有する前記送信機サブシステムにおいて、前記SPPRデバイスへ前記レーザビームを向けるステップであって、前記反射面のうちの1つの反射面は、スパイラルステップインデクスを含み、前記スパイラルステップインデクスは、前記SPPRデバイスの片側から放射され、光渦のコヒーレントな重ね合せを有する前記送信ビーム、および、前記SPPRデバイスの反対側から放射され、光渦のコヒーレントな重ね合せを有する処理ビームとして、異なる位相を有する複数の内部反射ビームを結合させる、向けるステップと、
前記SPPRデバイスからの前記送信ビームを円錐ミラーに向け、前記レーザビームの前記第1の周波数に応じて、前記円錐ミラーから特定の角度に前記送信ビームを向けるステップと、
前記送信ビームが前記円錐ミラーから向けられる角度を変化させるために、前記レーザビームの光周波数を、第2の周波数にシフトさせるステップと、
所定の期間、第1の強度変調周波数を使用して、前記第2の周波数の前記レーザビームを強度変調するステップと、
前記受信機サブシステムにおける複数の検出器モジュールの一部である、1つまたは複数の検出器モジュールにおいて、前記ターゲットから反射ビームを受信するステップと、
前記レーザビームの前記変調を使用して、前記ターゲットへの前記送信ビームと、前記ターゲットからの前記反射ビームとの往復時間を推定するステップと、
他の複数の強度変調周波数を使用して、前記第2の周波数の前記レーザビームを強度変調するステップと、
前記複数の強度変調周波数で変調された前記レーザビームを、前記1つまたは複数の検出器モジュールと同期させるステップと、
測距パラメータを計算するために、前記送信機サブシステムと、前記受信機サブシステムとの間の相関付けを提供するステップとを備える、方法。 - 前記送信ビームが360°のFOVでスキャンされるように、前記レーザビームの前記周波数を、他の周波数に変更するステップと、
前記複数の変調周波数を使用して、前記ビーム周波数の各々において前記レーザビームを強度変調するステップと、
前記複数の強度変調周波数で変調された前記レーザビームを、前記1つまたは複数の検出器モジュールと同期させるステップと、
すべての前記周波数の測距パラメータを計算するために、前記送信機サブシステムと前記受信機サブシステムの間の相関付けを提供するステップとをさらに備える、請求項1に記載の方法。 - 前記送信機サブシステムおよび/または前記受信機サブシステムにおける前記光学および前記電気光学構成要素の温度を判定するステップは、前記送信機サブシステムおよび/または前記受信機サブシステムにおける温度センサから温度測定値を読み取るステップ、または、前記SPPRデバイスにおける幅および縦モードを推定して、その自由スペクトル範囲を判定するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記送信ビームが前記ミラーから反射される角度を判定するために、前記送信ビームの前記強度変調における変化に応じて、前記レーザビームを内部的に追跡するステップをさらに備える、請求項1に記載の方法。
- 前記レーザビームを内部的に追跡するステップは、前記第2の周波数について前記SPPRデバイスにおいて生成された前記処理ビームを、複数の単一ピクセル検出器を含む前記送信機サブシステムにおける検出器アセンブリに向けるステップを備える、請求項4に記載の方法。
- 前記検出器アセンブリは、前記単一ピクセル検出器に各々個別にファイバ結合された複数のアパーチャを有するアパーチャデバイスを含み、前記レーザビームの前記周波数が、1つの周波数から別の周波数に調整されると、前記単一ピクセル検出器のうちの1つの単一ピクセル検出器が、前記送信ビームの角度方位を示すヌルを読み取る、請求項5に記載の方法。
- 前記複数のアパーチャは、8つのアパーチャであり、前記単一ピクセル検出器は、円の周りに45°ごとに構成される、請求項6に記載の方法。
- 前記処理ビームを、前記SPPRデバイスにおける前記レーザビームのタイミングおよび強度変調を監視する前記送信機サブシステムにおけるタイミング検出器に向けるステップをさらに備える、請求項1に記載の方法。
- 前記送信ビームが前記送信機サブシステムから放射される角度に応じて、前記受信機サブシステムにおける検出器モジュールをオンおよびオフにするステップをさらに備える、請求項1に記載の方法。
- 前記検出器モジュールをオンおよびオフにするステップは、前記検出器モジュールをパワーサイクルするステップを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記検出器モジュールをパワーサイクルするステップは、前記検出器モジュールのバイアス電圧を変更するステップを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記レーザビームを強度変調するステップは、音響光学変調器(AOM)またはマッハツェンダ変調器を使用するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記受信機サブシステムは、円筒形状のハウジングを含み、前記検出器モジュールは、前記ハウジングの周りに360°のFOVを提供するように構成される、請求項1に記載の方法。
- 360°の視野(FOV)にわたって送信ビームをスキャンし、ターゲットから反射されたビームを処理するための方法であって、
第1の周波数で送信されるレーザビームを生成するステップと、
前記レーザビームをスパイラル位相プレート共振器(SPPR)デバイスに向けるステップと、
前記SPPRデバイスからの送信ビームを円錐ミラーに向け、前記レーザビームの前記第1の周波数に応じて、前記円錐ミラーから特定の角度に前記送信ビームを向けるステップと、
前記送信ビームが前記円錐ミラーから向けられる角度を変化させるために、前記レーザビームの光周波数を、第2の周波数にシフトさせるステップと、
所定の期間、第1の強度変調周波数を使用して、前記第2の周波数の前記レーザビームを強度変調するステップと、
1つまたは複数の検出器モジュールにおいて、前記ターゲットから反射ビームを受信するステップと、
前記レーザビームの前記変調を使用して、前記ターゲットへの前記送信ビームと、前記ターゲットからの前記反射ビームとの往復時間を推定するステップと、
他の複数の強度変調周波数を使用して、前記第2の周波数の前記レーザビームを強度変調するステップと、
前記複数の強度変調周波数で変調された前記レーザビームを、前記1つまたは複数の検出器モジュールと同期させるステップとを備える、方法。 - 前記送信ビームが360°のFOVでスキャンされるように、前記レーザビームの前記周波数を、他の周波数に変更するステップと、前記複数の変調周波数を使用して、前記ビーム周波数の各々で、前記レーザビームを強度変調するステップと、前記複数の強度変調周波数で変調された前記レーザビームを、前記1つまたは複数の検出器モジュールと同期させるステップとをさらに備える、請求項14に記載の方法。
- 温度変化を補償するために、前記第1の周波数を調整するステップをさらに備える、請求項14に記載の方法。
- 温度変化を補償するために、前記第1の周波数を調整するステップは、温度センサから温度測定値を読み取るステップ、または、前記SPPRデバイスにおける幅および縦モードを推定して、その自由スペクトル範囲を判定するステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記レーザビームを強度変調するステップは、音響光学変調器(AOM)またはマッハツェンダ変調器を使用するステップを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記送信ビームが前記ミラーから反射される角度を判定するために、前記送信ビームの強度変調における変化に応じて、前記レーザビームを内部的に追跡するステップをさらに備え、前記レーザビームを内部的に追跡するステップは、前記SPPRデバイスからの後方反射を監視するステップと、前記検出器モジュールをオン状態にし、前記検出器モジュールのうちの1つの検出器モジュールで前記反射ビームを読み取るステップと、検出器デジタル信号と前記第2の周波数に対応する信号との重み付けられた相関付けを提供するステップと、良好な測定の場合、前記レーザビームの角度を報告するステップと、不良な初期測定の場合、前記レーザビームの前記周波数をシフトさせ、再度測定を行うステップとをさらに備える、請求項14に記載の方法。
- 360°の視野(FOV)にわたって送信ビームをスキャンし、ターゲットから反射されるビームを処理するための方法であって、
送信されるレーザビームを生成するステップと、
複数の変調周波数で前記レーザビームを強度変調するステップと、
前記レーザビームをスパイラル位相プレート共振器(SPPR)デバイスに向けるステップと、
前記SPPRデバイスからの送信ビームを円錐ミラーに向け、前記レーザビームの周波数に応じて、前記円錐ミラーから特定の角度に前記送信ビームを向けるステップと、
前記送信ビームが前記ターゲットから反射された反射ビームを検出し、前記レーザビームの前記強度変調を使用して、前記ターゲットへの前記送信ビームと、前記ターゲットからの前記反射ビームとの往復時間を推定するステップとを備える、方法。
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