WO2025239061A1 - 光計測装置 - Google Patents

光計測装置

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WO2025239061A1
WO2025239061A1 PCT/JP2025/013899 JP2025013899W WO2025239061A1 WO 2025239061 A1 WO2025239061 A1 WO 2025239061A1 JP 2025013899 W JP2025013899 W JP 2025013899W WO 2025239061 A1 WO2025239061 A1 WO 2025239061A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
measurement device
optical measurement
phase difference
photodetector
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PCT/JP2025/013899
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English (en)
French (fr)
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晴彦 寺田
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Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S17/34—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements

Definitions

  • This disclosure relates to an optical measurement device.
  • FMCW Frequency Modulated Continuous Wave
  • LiDAR Light Detection and Ranging
  • SS-OCT Spept Source-Optical Coherence Tomography
  • one of the characteristics of laser light emitted from a wavelength-swept light source is a known operating point where the wavelength change becomes discontinuous, sandwiched between sections (continuous sweep sections) where the wavelength continuously increases with respect to the supplied current, known as mode hopping.
  • mode hopping occurs, the output from the photodetector becomes discontinuous, which can reduce measurement accuracy.
  • This disclosure provides an optical measurement device that can improve the reduction in measurement accuracy caused by mode hopping.
  • An optical measurement device comprises a wavelength swept light source that emits light with a wavelength corresponding to the supplied current, at least one delay interferometer having multiple waveguides with different lengths for guiding light, and an analyzer that identifies a mode hop section in which a mode hop occurs, where the wavelength changes discontinuously, based on the phase difference between multiple beat signals obtained by photoelectrically converting the output light of the delay interferometer guided through the multiple waveguides.
  • the plurality of waveguides may be provided in each of the plurality of delay interferometers, and the optical path differences of the plurality of waveguides may be different for each of the delay interferometers.
  • the wavelength-swept light source may be a ring laser or a DBR (Distributed Bragg Reflector) laser.
  • the delay interferometer may be an asymmetric Mach-Zehnder interferometer.
  • the optical measurement device may further include a phase difference detector that detects the phase difference between the multiple beat signals.
  • the phase difference detector may include a subtractor that performs subtraction processing on the multiple beat signals.
  • the multiple waveguides may be provided in a single delay interferometer.
  • Multiple distributed Bragg reflector mirrors may be provided at different positions in one of the multiple waveguides.
  • the optical measurement device is a first splitter disposed between the wavelength swept light source and the delay interferometer, the first splitter splitting the light into a plurality of laser beams; a second splitter that splits one of the plurality of laser beams into a first beam and a second beam; a mixer that outputs a composite wave obtained by combining the first light and a third light that is the second light reflected by an object to be measured; a first photodetector that photoelectrically converts the composite wave and outputs a beat signal containing depth information;
  • the optical fiber may further include a second photodetector that photoelectrically converts the output light of the delay interferometer.
  • the analyzer may perform compensation processing on the beat signal of the first photodetector by removing signal data from the mode hopping section and connecting signal data from sections before and after the mode hopping section.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical measurement device according to a first embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram showing an example of a circuit configuration of an AFE.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of a delay interferometer and a second photodetector according to the first embodiment.
  • 10A and 10B are diagrams illustrating modified configurations of the delay interferometer and the second photodetector according to the first embodiment.
  • 10A and 10B are diagrams illustrating an example of characteristics of light emitted from a wavelength swept light source.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the waveform of an output signal from a second photodetector.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a spectrum analysis result.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a change over time in the phase difference calculated by the first subtractor when no mode hopping occurs.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a change over time in the phase difference calculated by the second subtractor when no mode hopping occurs.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a change over time in the phase difference calculated by the third subtractor when no mode hopping occurs.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a change over time in the phase difference calculated by the first subtractor when a mode hop occurs.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a change over time in the phase difference calculated by the second subtractor when a mode hop occurs.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a change over time in the phase difference calculated by the second subtractor when a mode hop occurs.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a change over time in the phase difference calculated by the third subtractor when a mode hop occurs.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the waveform of a phase difference signal output from a phase difference detector.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the waveform of a beat signal.
  • 10B is a waveform diagram showing a phase difference signal shown in FIG. 10A after compensation processing.
  • FIG. 10C is a waveform diagram showing the beat signal shown in FIG. 10B after compensation processing.
  • 10A and 10B are diagrams illustrating the spectral intensity distributions of the beat signal of the first photodetector before and after compensation processing.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a delay interferometer according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a simplified diagram showing the results of FFT processing by a phase detector.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a delay interferometer according to a third embodiment.
  • 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system;
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the installation positions of an outside-vehicle information detection unit and an imaging unit.
  • Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of an optical measurement device according to a first embodiment.
  • the optical measurement device 1 shown in Fig. 1 can be applied to, for example, FMCW LiDAR and SS-OCT.
  • the optical measurement device 1 according to this embodiment includes a wavelength swept light source 11, a first splitter 12, a second splitter 13, a routing unit 14, an optical scanner 15, a mixer 16, a first photodetector 17, an AFE (Analog Front End) 18, a spectrum analyzer 19, a delay interferometer group 21, a second photodetector group 22, a phase detector 23, and a phase difference detector 24.
  • AFE Analog Front End
  • the wavelength-swept light source 11 emits laser light whose wavelength changes continuously and linearly over time.
  • the wavelength-swept light source 11 can be, for example, a verniering laser or a DBR (Distributed Bragg Reflector) laser.
  • a verniering laser is a wavelength-swept light source that uses a microring resonator formed from a silicon wire waveguide as an external resonator.
  • a DBR laser is a wavelength-swept light source that has a distributed reflector (DBR) diffraction grating structure instead of a ring resonator.
  • the waveguide of the wavelength-swept light source 11 can be manufactured from any material that can be used in silicon photonics, such as silicon (Si), silicon nitride (SiN), or aluminum nitride (AlN).
  • the first splitter 12 splits the emitted light from the wavelength swept light source 11 into three or more laser beams L0. In this embodiment, the first splitter 12 splits the emitted light into five laser beams L0, but the number of splits is not particularly limited as long as it is three or more.
  • One of the multiple laser beams L0 is guided to the second splitter 13. The remaining laser beam L0 is guided to the delay interferometer group 21.
  • the second splitter 13 further splits the single laser light L0 split by the first splitter 12 into a first light L1 and a second light L2.
  • the split ratio between the first light L1 and the second light L2 may be 1:1 or any other ratio.
  • the first light L1, which is one of the split lights of the laser light L0, is guided to the routing unit 14.
  • the second light L2, which is the other split light of the laser light L0, is guided to the mixer 16.
  • a 1x2 MMI (Multi Mode Interference) coupler can be used for the second splitter 13.
  • the routing unit 14 transfers the first light L1 split by the second splitter 13 to the optical scanner 15.
  • the routing unit 14 also transfers the third light L3 input from the optical scanner 15 to the mixer 16.
  • the routing unit 14 can be, for example, a 1x2 MMI (Multi-Mode Interference) coupler, a 2x2 MMI coupler, a directional coupler, or an optical circulator.
  • the optical scanner 15 emits the first light L1 transferred from the routing unit 14 toward the object 10.
  • the optical scanner 15 also outputs the third light L3 reflected by the object 10 to the routing unit 14 as received light.
  • the mixer 16 combines the second light L2 input from the second splitter 13 and the third light L3 input from the routing unit 14 to produce a composite wave, which is output to the first photodetector 17.
  • the first photodetector 17 includes a photodiode that photoelectrically converts the composite wave combined by the mixer 16 into an analog electrical signal.
  • the mixer 16 and the first photodetector 17 can be, for example, a heterodyne detector, a homodyne detector, or a BPD (Balance Photo Diode).
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the circuit configuration of the AFE 18.
  • the AFE 18 according to this embodiment includes an amplifier circuit 181 and an analog-to-digital conversion circuit 182.
  • the amplifier circuit 181 amplifies the analog electrical signal photoelectrically converted by the first photodetector 17.
  • the amplifier circuit 181 can be, for example, a TIA (Trans Impedance Amplifier) circuit with closed-loop feedback.
  • TIA Trans Impedance Amplifier
  • the analog-to-digital conversion circuit 182 converts the analog electrical signal amplified by the amplifier circuit 181 into a digital electrical signal.
  • the analog-to-digital conversion circuit 182 can be, for example, a TDC (Time-to-Digital Converter) that has a frequency-to-time converter using the SAR method, the pipeline method, the ⁇ method, or a hybrid method that combines these.
  • TDC Time-to-Digital Converter
  • the spectrum analyzer 19 is an analyzer that converts the time domain signal of the analog-to-digital conversion circuit 182 into a frequency domain signal and calculates the peak frequency of the difference frequency of the composite wave.
  • the difference frequency (beat frequency) of the composite wave depends on the distance from the optical measurement device 1 to the object 10 being measured.
  • the distance from the optical measurement device 1 to the object 10 is proportional to the difference frequency between the transmitted light (second light L2) and the received light (third light L3). For example, if the distance from the optical measurement device 1 to the object 10 is relatively short, the difference frequency will be small. If the distance from the optical measurement device 1 to the object 10 is relatively far, the difference frequency will be large.
  • the peak frequency of the difference frequency is output to the outside of the optical measurement device 1 as depth data indicating the distance from the optical measurement device 1 to the object 10 and speed data indicating the speed.
  • the delay interferometer group 21 includes multiple delay interferometers 211-214.
  • the delay amount of the laser light L0 is set to different values in the multiple delay interferometers 211-214.
  • the second photodetector group 22 includes a plurality of second photodetectors 221-224.
  • the plurality of second photodetectors 221-224 are optically connected to the output sides of the plurality of delay interferometers 211-214, respectively.
  • the configuration of the delay interferometer 211 and the second photodetector 221 will now be described with reference to Figure 3.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the delay interferometer and second photodetector according to the first embodiment.
  • the delay interferometer 211 is an asymmetric Mach-Zehnder interferometer and includes a first coupler 2111, a second coupler 2112, a first waveguide 2113, and a second waveguide 2114.
  • the laser light L0 branches into the first waveguide 2113 and the second waveguide 2114.
  • the branched light from the first waveguide 2113 and the branched light from the second waveguide 2114 join together and branch again.
  • the second waveguide 2114 is longer than the second waveguide 2113.
  • the optical path difference ⁇ L between the first waveguide 2113 and the second waveguide 2114 is set to 7.5000 mm.
  • the circular portion of the second waveguide 2114 may be a coiled waveguide. In this case, a long delay length can be ensured in a limited area.
  • the configuration of the remaining delay interferometers 212-214 is the same as that of the delay interferometer 211 described above, so a description will be omitted.
  • the optical path differences ⁇ L of the delay interferometers 212, 213, and 214 are set to 7.5075 mm, 7.5750 mm, and 8.2500 mm, respectively.
  • the second photodetector 221 includes a first photodiode 2211, a second photodiode 2212, and a differential amplifier 2213.
  • the first photodiode 2211 and the second photodiode 2212 are connected in series.
  • the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier 2213 is connected to the cathode of the first photodiode 2211.
  • the inverting input terminal (-) of the differential amplifier 2213 is connected to the cathode of the second photodiode 2212.
  • the output terminal of the differential amplifier 2213 is connected to the phase detector 23.
  • the configuration of the remaining second photodetectors 221 to 224 is the same as the configuration of the second photodetector 221 described above, so a description thereof will be omitted.
  • the first photodiode 2211 and the second photodiode 2212 each receive the two output light beams output from the second coupler 2112 and photoelectrically convert them into electrical signals. Furthermore, the differential amplifier 2213 amplifies the difference between the electrical signals photoelectrically converted by the diode 2211 and the second photodiode 2212. The amplified electrical signal is input to the phase detector 23 as a beat signal, which is the output signal of the second photodetector 221.
  • the beat frequencies of the beat signals differ among the second photodetectors 221 to 224 depending on the optical path difference ⁇ L of the corresponding delay interferometer.
  • the beat frequency of the second photodetector 221 is 1000 kHz.
  • the beat frequency of the second photodetector 222 is 1001 kHz.
  • the beat frequency of the second photodetector 223 is 1010 kHz.
  • the beat frequency of the second photodetector 224 is 1100 kHz.
  • the configuration in this embodiment in which the output light of the second coupler 2112 is received individually by two photodiodes, is preferable because it reduces the effects of noise from the DC power supply supplied to each photodiode.
  • the second photodetector 221 may also be configured as a single configuration in which one of the output lights of the second coupler 2112 is received by a single photodiode. With a single configuration, the number of photodiodes is reduced, thereby saving the area of the second photodetector 221.
  • the configuration of the delay interferometer 211 and the second optical detector 221 is not limited to the configuration shown in FIG. 3. Here, we will explain modified examples of the configuration of the delay interferometer 211 and the second optical detector 221.
  • FIG. 4 is a diagram showing a modified example of the configuration of the delay interferometer and second photodetector according to the first embodiment.
  • the second coupler 2112 is a 90° hybrid coupler that further splits each of the branched light from the first waveguide 2113 and the branched light from the second waveguide 2114 into two lights with the same intensity and shifts the phase by 90°.
  • the second photodetector 221 includes a first photodiode 2211 and a second photodiode 2212 connected in series, as well as a third photodiode 2214 and a fourth photodiode 2215 connected in series.
  • the second photodetector 221 has an I-Q light receiving configuration in which these four photodiodes receive the output light of the delay interferometer 211. With this configuration, the phase can be determined directly and instantaneously from the two voltage outputs of the I and Q phases.
  • Phase detector 23 detects the phase of the output signal of each of second photodetectors 221-224. Phase detector 23 detects the phase, for example, by performing Hilbert transform processing on the output signal of each second photodetector 221. Note that if each delay interferometer and each second photodetector have the configuration shown in Figure 4, Hilbert transform processing is not necessary, thereby reducing the calculation load on phase detector 23.
  • the phase difference detector 24 includes a first subtractor 241, a second subtractor 242, and a third subtractor 243.
  • the number of subtractors is not limited to three.
  • the phase difference detector 24 may be included in the configuration of the AFE 18 together with the phase detector 23.
  • the first subtractor 241 calculates the phase difference between the first beat signal having the lowest beat frequency detected by the second photodetector 221 and the second beat signal having the second lowest beat frequency detected by the second photodetector 222.
  • the second subtractor 242 calculates the phase difference between the first beat signal and the third beat signal having the third lowest beat frequency detected by the third photodetector 223.
  • the third subtractor 243 calculates the phase difference between the first beat signal and the beat signal having the highest beat frequency detected by the second photodetector 224. Each subtractor outputs the calculated phase difference to the spectrum analyzer 19.
  • the spectrum analyzer 19 determines whether or not mode hopping has occurred based on the phase difference detected by the phase difference detector 24.
  • mode hopping and the degradation of measurement accuracy caused by mode hopping.
  • Figure 5 is a diagram showing an example of the characteristics of light emitted from the wavelength swept light source 11.
  • the horizontal axis represents time t
  • the vertical axis represents the wavelength ⁇ of the light.
  • Figure 6 shows an example waveform of the output signal of the second photodetector.
  • the horizontal axis represents time t
  • the vertical axis represents voltage V.
  • the waveform of the output signal is discontinuous compared to sections where mode hopping does not occur.
  • Figure 7 shows an example of the results of FFT processing by the spectrum analyzer 19.
  • the horizontal axis represents frequency
  • the vertical axis represents spectral intensity.
  • the spectrum has smaller peaks and a broader shape compared to the spectrum without mode hopping, shown by the dotted line. This reduces the SNR (Signal-to-Noise Ratio) after spectral analysis, and degrades measurement accuracy.
  • SNR Signal-to-Noise Ratio
  • Figure 8A is a diagram showing an example of the change over time in the phase difference calculated by the first subtractor 241 when no mode hopping occurs.
  • Figure 8B is a diagram showing an example of the change over time in the phase difference calculated by the second subtractor 242 when no mode hopping occurs.
  • Figure 8C is a diagram showing an example of the change over time in the phase difference calculated by the third subtractor 243 when no mode hopping occurs.
  • Figure 9A is a diagram showing an example of the change over time in the phase difference calculated by the first subtractor 241 when a mode hop occurs.
  • Figure 9B is a diagram showing an example of the change over time in the phase difference calculated by the second subtractor 242 when a mode hop occurs.
  • Figure 9C is a diagram showing an example of the change over time in the phase difference calculated by the third subtractor 243 when a mode hop occurs.
  • the spectrum analyzer 19 compares the phase difference characteristics shown in Figures 9A, 9B, and 9C with the phase difference characteristics shown in Figures 8A, 8B, and 8C, and determines whether or not mode hopping has occurred based on the comparison results. For example, if the characteristic difference is within a predetermined range, the spectrum analyzer 19 determines that mode hopping has not occurred. Conversely, if the characteristic difference is outside the predetermined range, the spectrum analyzer 19 determines that mode hopping has occurred.
  • Figure 10A is an enlarged view of the waveform of the phase difference signal output from the phase difference detector 24.
  • Figure 10A shows the waveforms of the first phase difference signal S ⁇ 1 from the first subtractor 241, which indicates the phase difference between the second beat signal and the first beat signal, and the second phase difference signal S ⁇ 2 from the second subtractor 242, which indicates the phase difference between the third beat signal and the first beat signal.
  • the first phase difference signal S ⁇ 1 and the second phase difference signal S ⁇ 2 change discontinuously or abruptly.
  • Figure 10B is an enlarged view of the waveform of the beat signal.
  • Figure 10B shows the first beat signal Sb1, second beat signal Sb2, and third beat signal Sb3 output from the second photodetector 221.
  • each beat signal oscillates sharply or gently.
  • Figure 11A is a waveform diagram showing the phase difference signal shown in Figure 10A after compensation processing.
  • Figure 11B is a waveform diagram showing the beat signal shown in Figure 10B after compensation processing.
  • the spectrum analyzer 19 performs compensation processing on the beat signal containing depth information from the first photodetector 17, removing the signal data of the beat signal in the mode hopping section and connecting the signal data of the beat signal before and after the mode hopping section, the SNR is improved as shown in Figure 12.
  • Figure 12 shows the spectral intensity distribution of the beat signal of the first photodetector 17 before and after compensation processing.
  • the horizontal axis indicates the depth corresponding to the distance to the object 100
  • the vertical axis indicates the power spectral density (PSD).
  • Figure 12 shows the spectral signal SD1 before compensation processing and the spectral signal SD2 after compensation processing.
  • the signal-to-noise ratio SNR2 of the spectral signal SD2 is significantly improved compared to the spectral signal SD1.
  • the beat frequency may become lower than necessary. In this case, it may be unsuitable for identifying mode hops due to factors such as being affected by low-frequency noise caused by laser light or electrical circuits.
  • the optical path difference between the delay interferometers 211-214 is set to a minimum of 7.5 mm, ensuring a beat frequency of 1000 kHz or more when the sweep speed of the wavelength swept light source 11 is 100 nm/msec.
  • the optical path difference is increased by a factor of 10 to 1:10:100, widening the detection range so that the spectrum analyzer 19 can accurately detect both large and small mode hops. Therefore, the ratio of the delay amounts in the delay interferometer group 21 is set to 1000:1001:1010:1100. However, the ratio of the delay amounts is not limited to this.
  • the ratio of the delay amounts may be set to be pairwise coprime, such as 1000:1011:1013:1017, where the delay difference is 11:13:17. This lengthens the period in which the phase difference signal repeats the same pattern. As a result, as shown in Figure 11A, the accuracy of identification can be improved when identifying appropriate joints by overlapping phase difference signal data.
  • Second Embodiment A second embodiment of the present disclosure will be described.
  • the configuration of the delay interferometer is different from that of the first embodiment.
  • the delay interferometer according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • FIG. 13 is a diagram showing the configuration of a delay interferometer according to the second embodiment.
  • a third waveguide 2115 and a fourth waveguide 2116 are also provided between the first coupler 2111 and the second coupler 2112.
  • the third waveguide 2115 is shorter than the first waveguide 2113.
  • the fourth waveguide 2116 is shorter than the third waveguide 2115.
  • the delay interferometer group 21 includes multiple delay interferometers
  • the second photodetector group 22 includes multiple second photodetectors
  • one delay interferometer 211A has multiple waveguides. Furthermore, in this embodiment, one second photodetector 221 is shared by the multiple waveguides. In other words, in the optical measurement device according to this embodiment, instead of multiple delay interferometers, multiple waveguides of different lengths are provided in one delay interferometer, and instead of multiple second photodetectors, one second photodetector is provided.
  • the second optical detector outputs a beat signal based on the optical path difference between the first waveguide 2113 and the second waveguide 2114, a beat signal based on the optical path difference between the first waveguide 2113 and the third waveguide 2115, and a beat signal based on the optical path difference between the first waveguide 2113 and the fourth waveguide 2116.
  • the phase detector 23 performs FFT processing on these three beat signals.
  • Figure 14 is a simplified diagram showing the results of FFT processing by phase detector 23. As shown in Figure 14, three different peak frequencies P1, P2, and P3 appear. The three peak frequencies P1, P2, and P3 correspond to either the second waveguide 2114, the third waveguide 2113, or the fourth waveguide 2114.
  • Phase detector 23 determines the instantaneous phase of each peak frequency P1, P2, and P3 based on the peak frequencies P1, P2, and P3.
  • phase difference detector 24 calculates the phase difference based on the phase determined by phase detector 23.
  • the spectrum analyzer 19 identifies the mode hop section and performs compensation processing on the beat signal of the first photodetector 17.
  • this embodiment also makes it possible to improve the degradation of measurement accuracy caused by mode hopping.
  • this embodiment reduces the number of delay interferometers and second photodetectors, making it possible to reduce the circuit area and cut product costs.
  • the second coupler 2112 may be a hybrid coupler.
  • the second photodetector 221 further includes a third photodiode 2214 and a fourth photodiode 2215 connected in series, in addition to the first photodiode 2211 and the second photodiode 2212 connected in series.
  • a third embodiment of the present disclosure will be described.
  • the configuration of the delay interferometer is different from that of the first embodiment.
  • the delay interferometer according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
  • FIG. 15 is a diagram showing the configuration of a delay interferometer according to the third embodiment.
  • a first distributed Bragg reflector mirror 2117, a second distributed Bragg reflector mirror 2118, and a third distributed Bragg reflector mirror 2119 are provided at different positions in the second waveguide 2114.
  • the branched light traveling through the second waveguide 2114 is reflected back and forth by each distributed Bragg reflector mirror, creating an optical path difference with the first waveguide 2113.
  • a beat signal corresponding to the optical path difference is then output from the differential amplifier 2213.
  • the subsequent processing is the same as in the second embodiment, and therefore will not be described here.
  • this embodiment described above makes it possible to improve the degradation of measurement accuracy caused by mode hopping.
  • delayed interference is performed in the optical path due to round-trip reflection in the distributed Bragg reflector mirror.
  • the physical length of the delay line (including the spiral delay line) required to obtain the same beat frequency can be reduced to half that of the second embodiment.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be realized as a device mounted on any type of moving body, such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, or a robot.
  • Figure 16 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile object control system to which the technology disclosed herein can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes multiple electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside vehicle information detection unit 12030, an inside vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • the functional configuration of the integrated control unit 12050 also includes a microcomputer 12051, an audio/video output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053.
  • the drivetrain control unit 12010 controls the operation of devices related to the vehicle's drivetrain in accordance with various programs.
  • the drivetrain control unit 12010 functions as a control device for a driveforce generating device such as an internal combustion engine or drive motor that generates vehicle driveforce, a driveforce transmission mechanism that transmits driveforce to the wheels, a steering mechanism that adjusts the steering angle of the vehicle, and a braking device that generates braking force for the vehicle.
  • a driveforce generating device such as an internal combustion engine or drive motor that generates vehicle driveforce
  • a driveforce transmission mechanism that transmits driveforce to the wheels
  • a steering mechanism that adjusts the steering angle of the vehicle
  • a braking device that generates braking force for the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices installed in the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a control device for a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or various lamps such as headlamps, backup lamps, brake lamps, turn signals, and fog lamps.
  • radio waves transmitted from a portable device that serves as a key or signals from various switches can be input to the body system control unit 12020.
  • the body system control unit 12020 accepts these radio waves or signal inputs and controls the vehicle's door lock device, power window device, lamps, etc.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 is connected to an imaging unit 12031.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture images outside the vehicle and receives the captured images.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing for people, cars, obstacles, signs, characters on the road surface, etc. based on the received images.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of light received.
  • the imaging unit 12031 can output the electrical signal as an image, or as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light, or may be invisible light such as infrared light.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects information inside the vehicle. Connected to the in-vehicle information detection unit 12040 is, for example, a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 may calculate the driver's level of fatigue or concentration based on the detection information input from the driver state detection unit 12041, or may determine whether the driver is dozing off.
  • Microcomputer 12051 can calculate control target values for the driving force generating device, steering mechanism, or braking device based on information inside and outside the vehicle acquired by external vehicle information detection unit 12030 or internal vehicle information detection unit 12040, and output control commands to drivetrain control unit 12010.
  • microcomputer 12051 can perform cooperative control aimed at realizing the functions of an ADAS (Advanced Driver Assistance System), including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following based on inter-vehicle distance, maintaining vehicle speed, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generating device, steering mechanism, braking device, etc. based on information about the vehicle's surroundings acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040, thereby enabling cooperative control aimed at autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation.
  • the microcomputer 12051 can output control commands to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 can control the headlamps according to the position of a preceding vehicle or an oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and perform cooperative control aimed at preventing glare, such as switching from high beams to low beams.
  • the audio/video output unit 12052 transmits at least one audio and/or video output signal to an output device capable of visually or audibly notifying vehicle occupants or the outside of the vehicle of information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are shown as examples of output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • Figure 17 shows an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • vehicle 12100 has imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as imaging unit 12031.
  • Imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, on the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and the top of the windshield inside the vehicle cabin of vehicle 12100.
  • Imaging unit 12101 provided on the front nose and imaging unit 12105 provided on the top of the windshield inside the vehicle cabin mainly acquire images of the front of vehicle 12100.
  • Imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors mainly acquire images of the sides of vehicle 12100.
  • Imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door mainly acquires images of the rear of vehicle 12100.
  • the forward images acquired by imaging units 12101 and 12105 are mainly used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, etc.
  • Imaging range 12111 indicates the imaging range of imaging unit 12101 provided on the front nose
  • imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
  • imaging range 12114 indicates the imaging range of imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may have a function for acquiring distance information.
  • at least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be a stereo camera consisting of multiple image capturing elements, or an image capturing element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 can calculate the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and the change in this distance over time (relative speed with respect to the vehicle 12100), thereby extracting as a preceding vehicle, in particular, the closest three-dimensional object on the path of the vehicle 12100 that is traveling in approximately the same direction as the vehicle 12100 at a predetermined speed (e.g., 0 km/h or higher). Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance that should be maintained in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic braking control (including follow-up stop control) and automatic acceleration control (including follow-up start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation.
  • automatic braking control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 can classify and extract three-dimensional object data regarding three-dimensional objects into categories such as motorcycles, standard vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, and other three-dimensional objects, and use this data for automatic obstacle avoidance. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see.
  • the microcomputer 12051 determines the collision risk, which indicates the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or exceeds a set value and a collision is possible, it can provide driving assistance to avoid the collision by outputting an alarm to the driver via the audio speaker 12061 or the display unit 12062, or by performing forced deceleration or evasive steering via the drivetrain control unit 12010.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize pedestrians by determining whether or not a pedestrian is present in the images captured by the image capturing units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition is performed, for example, by extracting feature points in the images captured by the image capturing units 12101 to 12104 as infrared cameras, and performing pattern matching processing on a series of feature points that indicate the outline of an object to determine whether or not the object is a pedestrian.
  • the audio/video output unit 12052 controls the display unit 12062 to superimpose a rectangular outline on the recognized pedestrian for emphasis.
  • the audio/video output unit 12052 may also control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating the pedestrian in a desired position.
  • the technology disclosed herein can be applied to, for example, the image capture unit 12031.
  • the technology disclosed herein can be applied to the image capture unit 12031.
  • This technology can be configured as follows:
  • a wavelength swept light source that emits light of a wavelength corresponding to a supplied current; at least one delay interferometer having a plurality of waveguides with different lengths for guiding the light; an analyzer that identifies a mode hop section in which a mode hop occurs, based on a phase difference between a plurality of beat signals obtained by photoelectrically converting the output light of the delay interferometer guided to the plurality of waveguides; and
  • An optical measurement device comprising:
  • An optical measurement device in which the wavelength-swept light source is a ring laser or a DBR (Distributed Bragg Reflector) laser.
  • the wavelength-swept light source is a ring laser or a DBR (Distributed Bragg Reflector) laser.
  • An optical measurement device according to any one of (1) to (4), further comprising a phase difference detector that detects the phase difference between the multiple beat signals.
  • a first splitter disposed between the wavelength swept light source and the delay interferometer, which splits the light into a plurality of laser beams; a second splitter that splits one of the plurality of laser beams into a first beam and a second beam; a mixer that outputs a composite wave obtained by combining the first light and a third light that is the second light reflected by an object to be measured; a first photodetector that photoelectrically converts the composite wave and outputs a beat signal containing depth information; a second photodetector that photoelectrically converts the output light of the delay interferometer;
  • the optical measurement device according to any one of (1) to (8), further comprising:
  • Optical measurement device 11 Wavelength swept light source 12: First splitter 13: Second splitter 16: Mixer 17: First photodetector 19: Spectrum analyzer (analyzer) 24: Phase difference detector 211 to 214: Delay interferometers 221 to 224: Second photodetector 241: First subtractor 242: Second subtractor 243: Third subtractor 2113: First waveguide 2114: Second waveguide 2115: Third waveguide 2116: Fourth waveguide 2117: First distributed Bragg reflector mirror 2118: Second distributed Bragg reflector mirror 2119: Third distributed Bragg reflector mirror

Landscapes

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Abstract

［課題］モードホップに起因する計測精度の低下を改善することが可能な光計測装置を提供する。 ［解決手段］本開示の一実施形態に係る光計測装置は、供給電流に対応した波長の光を放出する波長掃引光源と、光を導く長さが異なる複数の導波路を有する、少なくとも１つの遅延干渉計と、複数の導波路に導かれた遅延干渉計の出力光を光電変換した複数のビート信号の位相差に基づいて、波長が不連続に変化するモードホップが発生したモードホップ区間を特定する分析器と、を備える。

Description

光計測装置
　本開示は、光計測装置に関する。
　波長を連続的かつ線形に経時変化させるレーザ光を放出する波長掃引光源を備える光計測装置として、例えばＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）　ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）や、ＳＳ－ＯＣＴ（Swept Source - Optical Coherence Tomography）が知られている。
　また、波長掃引光源から放出されるレーザ光の特性の一つとして、供給電流に対し波長が連続的に大きくなる区間(連続掃引区間)に挟まれる形で、波長変化が非連続になる動作点、いわゆるモードホップが知られている。モードホップが生じると、光検出器の出力が非連続になるため、計測精度が低下し得る。
特表２０１７－５２６９１１号公報
　本開示は、モードホップに起因する計測精度の低下を改善することが可能な光計測装置を提供する。
　本開示の一実施形態に係る光計測装置は、供給電流に対応した波長の光を放出する波長掃引光源と、光を導く長さが異なる複数の導波路を有する、少なくとも１つの遅延干渉計と、複数の導波路に導かれた遅延干渉計の出力光を光電変換した複数のビート信号の位相差に基づいて、波長が不連続に変化するモードホップが発生したモードホップ区間を特定する分析器と、を備える。
　複数の前記遅延干渉計に、前記複数の導波路がそれぞれ設けられ、前記複数の導波路の光路差が、前記遅延干渉計ごとに異なっていてもよい。
　波長掃引光源は、リングレーザまたはＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）レーザであってもよい。
　前記遅延干渉計は、非対称マッハツェンダー干渉計であってもよい。
　前記光計測装置は、前記複数のビート信号の位相差を検出する位相差検出器をさらに備えてもよい。
　前記位相差検出器は、前記複数のビート信号の減算処理を行う減算器を有してもよい。
　１つの遅延干渉計に、前記複数の導波路が設けられてもよい。
　前記複数の導波路の１つにおける異なる位置に、複数の分布ブラック反射ミラーが設けられてもよい。
　前記光計測装置は、
　前記波長掃引光源と前記遅延干渉計との間に配置され、前記光を複数のレーザ光に分割する第１スプリッタと、
　前記複数のレーザ光の１つを第１光と第２光とに分割する第２スプリッタと、
　前記第１光と、前記第２光が計測対象の対象物で反射した第３光とを合成した合成波を出力するミキサと、
　前記合成波を光電変換して、深さ情報を含むビート信号を出力する第１光検出器と、
　前記遅延干渉計の出力光を光電変換する第２光検出器と、をさらに備えてもよい。
　前記分析器は、前記第１光検出器のビート信号について、前記モードホップ区間の信号データを除去して、前記モードホップ区間の前後の区間の信号データを繋げる補償処理を行ってもよい。
第１実施形態に係る光計測装置の構成を示すブロック図である。 ＡＦＥの回路構成の一例を示すブロック図である。 第１実施形態に係る遅延干渉計および第２光検出器の構成を示す図である。 第１実施形態に係る遅延干渉計および第２光検出器の構成の変形例を示す図である。 波長掃引光源から放出される光の特性例を示す図である。 第２光検出器の出力信号の波形例を示す図である。 スペクトル分析結果の一例を示す図である。 モードホップが生じないときに第１減算器で計算された位相差の経時的な変化の一例を示す図である。 モードホップが生じないときに第２減算器で計算された位相差の経時的な変化の一例を示す図である。 モードホップが生じないときに第３減算器で計算された位相差の経時的な変化の一例を示す図である。 モードホップが生じたときに第１減算器で計算された位相差の経時的な変化の一例を示す図である。 モードホップが生じたときに第２減算器で計算された位相差の経時的な変化の一例を示す図である。 モードホップが生じたときに第３減算器で計算された位相差の経時的な変化の一例を示す図である。 位相差検出器から出力された位相差信号の波形を拡大した図である。 ビート信号の波形を拡大した図である。 図１０Ａに示す位相差信号に対して補償処理を行った波形図である。 図１０Ｂに示すビート信号に対して補償処理を行った波形図である。 補償処理前後の第１光検出器のビート信号のスペクトル強度分布を示す図である。 第２実施形態に係る遅延干渉計の構成を示す図である。 位相検出器によるＦＦＴ処理の結果を簡略化して示す図である。 第３実施形態に係る遅延干渉計の構成を示す図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部および撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
　以下、本技術を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る光計測装置の構成を示すブロック図である。図１に示す光計測装置１は、例えば、ＦＭＣＷ　ＬｉＤＡＲや、ＳＳ－ＯＣＴに適用することができる。本実施形態に係る光計測装置１は、波長掃引光源１１と、第１スプリッタ１２と、第２スプリッタ１３と、ルーティング部１４と、光学式スキャナ１５と、ミキサ１６と、第１光検出器１７と、ＡＦＥ（Analog Front End）１８と、スペクトルアナライザ１９と、遅延干渉計群２１と、第２光検出器群２２と、位相検出器２３と、位相差検出器２４と、を備える。
　波長掃引光源１１は、波長を連続的かつ線形に経時変化させるレーザ光を放出する。波長掃引光源１１には、例えば、バーニアリングレーザまたはＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）レーザを用いることができる。バーニアリングレーザは、シリコン細線導波路で形成したマイクロリング共振器を外部共振器として用いる波長掃引光源である。一方、ＤＢＲレーザは、リング共振器に替えて分布反射型(ＤＢＲ)回折格子構造を備える波長掃引光源である。波長掃引光源１１の導波路は、シリコン(Ｓｉ)の他、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）など、シリコンフォトニクスで使用可能な任意の材料で製造することができる。
　第１スプリッタ１２は、波長掃引光源１１の放出光を３つ以上のレーザ光Ｌ０に分割する。本実施形態では、第１スプリッタ１２は、放出光を５つのレーザ光Ｌ０に分割するが、分割数は、３つ以上であれば特に制限されない。複数のレーザ光Ｌ０のうちの１つは、第２スプリッタ１３へ導かれる。また、残りのレーザ光Ｌ０は、遅延干渉計群２１へ導かれる。
　第２スプリッタ１３は、第１スプリッタ１２で分割された１つのレーザ光Ｌ０を第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とにさらに分割する。第１光Ｌ１と第２光Ｌ２との分割比は、１：１であってもよく、他の任意の比率でよい。レーザ光Ｌ０の一方の分割光である第１光Ｌ１は、ルーティング部１４へ導かれる。レーザ光Ｌ０の他方の分割光である第２光Ｌ２は、ミキサ１６へ導かれる。第２スプリッタ１３には、例えば、１×２ＭＭＩ（(Multi Mode Interference）カプラ、２×２ＭＭＩカプラ、ディレクショナルカプラ、および曲げディレクショナルカプラを用いることができる。
　ルーティング部１４は、第２スプリッタ１３で分割された第１光Ｌ１を光学式スキャナ１５へ転送する。また、ルーティング部１４は、光学式スキャナ１５から入力された第３光Ｌ３をミキサ１６へ転送する。ルーティング部１４には、例えば、１×２ＭＭＩ（(Multi Mode Interference）カプラ、２×２ＭＭＩカプラ、ディレクショナルカプラ、および光サーキュレータを用いることができる。
　光学式スキャナ１５は、ルーティング部１４から転送された第１光Ｌ１を対象物１０へ向けて放出する。また、光学式スキャナ１５は、対象物１０で反射した第３光Ｌ３を受光光としてルーティング部１４へ出力する。
　ミキサ１６は、第２スプリッタ１３から入力された第２光Ｌ２と、ルーティング部１４から入力された第３光Ｌ３とを合成した合成波を第１光検出器１７へ出力する。
　第１光検出器１７は、ミキサ１６で合成された合成波をアナログ電気信号へ光電変換するフォトダイオードを含む。ミキサ１６および第１光検出器１７には、例えば、ヘテロダイン検波器、ホモダイン検波器、およびＢＰＤ（Balance Photo Diode）を用いることができる。
　図２は、ＡＦＥ１８の回路構成の一例を示すブロック図である。本実施形態に係るＡＦＥ１８は、アンプ回路１８１およびアナログデジタル変換回路１８２を含む。アンプ回路１８１は、第１光検出器１７で光電変換されたアナログ電気信号を増幅する。アンプ回路１８１には、例えば、閉ループフィードバックを有するＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）回路を用いることができる。
　アナログデジタル変換回路１８２は、アンプ回路１８１で増幅されたアナログ電気信号をデジタル電気信号へ変換する。アナログデジタル変換回路１８２には、例えば、ＳＡＲ方式、パイプライン方式、σΔ方式、またはこれらを組み合わせたハイブリッド方式で周波数時間変換器を有するＴＤＣ（Time-to-Digital Converter）を用いることができる。
　ＦＦＴ処理の結果は、アナログデジタル変換回路１８２の出力は、スペクトルアナライザ１９へ入力される。
　スペクトルアナライザ１９は、アナログデジタル変換回路１８２の時間領域信号を周波数領域信号に変換し、合成波の差周波数のピーク周波数を演算する分析器である。合成波の差周波数（ビート周波数）は、光計測装置１から計測対象の対象物１０までの距離に依存する。光計測装置１から対象物１０までの距離は、送信光（第２光Ｌ２）と受信光（第３光Ｌ３）との差周波数と比例関係にある。例えば、光計測装置１から対象物１０までの距離が比較的近い場合には、差周波数は小さくなる。光計測装置１から対象物１０までの距離が比較的遠い場合には、差周波数は大きくなる。差周波数のピーク周波数は、光計測装置１から対象物１０までの距離を示すデプスデータおよび速度を示す速度データとして光計測装置１の外部へ出力される。
　遅延干渉計群２１は、複数の遅延干渉計２１１～２１４を含む。複数の遅延干渉計２１１～２１４では、レーザ光Ｌ０の遅延量が互いに異なる値に設定される。
　第２光検出器群２２は、複数の第２光検出器２２１～２２４を含む。複数の第２光検出器２２１～２２４は、複数の遅延干渉計２１１～２１４の出力側にそれぞれ光学的に接続される。ここで、図３を参照して、遅延干渉計２１１および第２光検出器２２１の構成について説明する。
　図３は、第１実施形態に係る遅延干渉計および第２光検出器の構成を示す図である。
　まず、遅延干渉計２１１の構成について説明する。遅延干渉計２１１は、非対称マッハツェンダー干渉計であり、第１カプラ２１１１と、第２カプラ２１１２と、第１導波路２１１３と、第２導波路２１１４と、を含む。
　第１カプラ２１１１では、レーザ光Ｌ０が第１導波路２１１３および第２導波路２１１４へ分岐する。第２カプラ２１１２では、第１導波路２１１３からの分岐光と第２導波路２１１４からの分岐光が合流して再び分岐する。第２導波路２１１４は、第２導波路２１１３よりも長い。
　本実施形態では、第１導波路２１１３と第２導波路２１１４の光路差ΔＬは、７．５０００ｍｍに設定される。第２導波路２１１４の円形部分は、コイル状の導波路であってもよい。この場合、限られた面積で長い遅延長を確保することができる。
　残りの遅延干渉計２１２～２１４の構成は、上述した遅延干渉計２１１の構成と同じであるため、説明を省略する。ただし、本実施形態では、遅延干渉計２１２、遅延干渉計２１３、および遅延干渉計２１４の光路差ΔＬは、７．５０７５ｍｍ、７．５７５０ｍｍ、および８．２５００ｍｍにそれぞれ設定される。
　次に、第２光検出器２２１の構成について説明する。第２光検出器２２１は、第１フォトダイオード２２１１と、第２フォトダイオード２２１２と、差動アンプ２２１３と、を含む。
　第１フォトダイオード２２１１および第２フォトダイオード２２１２は、直列に接続されている。差動アンプ２２１３の非反転入力端子（＋）は、第１フォトダイオード２２１１のカソードに接続される。差動アンプ２２１３の反転入力端子（－）は、第２フォトダイオード２２１２のカソードに接続される。差動アンプ２２１３の出力端子は、位相検出器２３に接続される。残りの第２光検出器２２１～２２４の構成は、上述した第２光検出器２２１の構成と同じあるため、説明を省略する。
　本実施形態では、第１フォトダイオード２２１１および第２フォトダイオード２２１２は、第２カプラ２１１２から出力された２つの出力光をそれぞれ受光して電気信号に光電変換する。また、差動アンプ２２１３は、ダイオード２２１１および第２フォトダイオード２２１２で光電変換された電気信号の差分を増幅する。増幅された電気信号は、第２光検出器２２１の出力信号であるビート信号として位相検出器２３に入力される。このとき、ビート信号のビート周波数は、対応する遅延干渉計の光路差ΔＬに応じて第２光検出器２２１～第２光検出器２２４の間で、それぞれ異なる。例えば、第２光検出器２２１のビート周波数は１０００ｋＨｚである。第２光検出器２２２のビート周波数は１００１ｋＨｚである。第２光検出器２２３のビート周波数は１０１０ｋＨｚである。第２光検出器２２４のビート周波数は１１００ｋＨｚである。
　本実施形態のように第２カプラ２１１２の出力光を２つのフォトダイオードで個別に受光する構成は、各フォトダイオードに供給される直流電源のノイズなどの影響を低減できる点で好ましい。しかし、第２光検出器２２１の構成は、が、第２カプラ２１１２の出力光の片方を１つのフォトダイオードで受光するシングル構成であってもよい。シングル構成によれば、フォトダイオードの数が少なくなるため、第２光検出器２２１の面積を節約することができる。
　遅延干渉計２１１および第２光検出器２２１の構成は、図３に示す構成に限定されない。ここで、遅延干渉計２１１および第２光検出器２２１の構成の変形例について説明する。
　図４は、第１実施形態に係る遅延干渉計および第２光検出器の構成の変形例を示す図である。図４に示す遅延干渉計２１１では、第２カプラ２１１２は、第１導波路２１１３からの分岐光および第２導波路２１１４からの分岐光の各々をさらに同じ強度で２つの光に分割し、位相を９０°ずらす９０°ハイブリッドカプラである。
　第２光検出器２２１は、直列接続された第１フォトダイオード２２１１および第２フォトダイオード２２１２に加えて、直列接続された第３フォトダイオード２２１４および第４フォトダイオード２２１５をさらに含む。第２光検出器２２１は、これら４つのフォトダイオードで遅延干渉計２１１の出力光を受光するＩ－Ｑ受光構成を有する。この構成によれば、Ｉ相とＱ相の２つの電圧出力から直接かつ瞬時に位相を求めることができる。
　位相検出器２３は、第２光検出器２２１～２２４の各々の出力信号の位相を検出する。位相検出器２３は、例えば、各第２光検出器２２１の出力信号に対してヒルベルト変換処理等を行うことによって、位相を検出する。なお、各遅延干渉計および各第２光検出器が図４に示す構成である場合には、ヒルベルト変換処理が不要になるため、位相検出器２３の計算負荷が軽減される。
　位相差検出器２４は、第１減算器２４１、第２減算器２４２、および第３減算器２４３を含む。ただし、減算器の数は、３つに限定されない。なお、位相差検出器２４は、位相検出器２３とともに、ＡＦＥ１８の構成に含まれていてもよい。
　第１減算器２４１は、第２光検出器２２１で検出された、ビート周波数が最も低い第１ビート信号と、第２光検出器２２２で検出された、ビート周波数が２番目に低い第２ビート信号との位相差を計算する。第２減算器２４２は、上記第１ビート信号と、第３光検出器２２３で検出された、ビート周波数が３番目に低い第３ビート信号との位相差を計算する。第３減算器２４３は、上記第１ビート信号と、第２光検出器２２４で検出された、ビート周波数が最も高いビート信号との位相差を計算する。各減算器は、計算した位相差をスペクトルアナライザ１９へ出力する。
　スペクトルアナライザ１９は、位相差検出器２４で検出された位相差に基づいて、モードホップの発生有無を特定する。ここで、モードホップと、モードホップに起因する計測精度の劣化について説明する。
　図５は、波長掃引光源１１から放出される光の特性例を示す図である。図５では、横軸は時間ｔを示し、縦軸は光の波長λを示す。波長掃引光源１１に供給する電流を経時的に増加させると、波長λも線形に増加する。しかし、あるタイミングで波長λが非線形に変化する動作点が存在する。この動作点がモードホップに相当する。
　図６は、第２光検出器の出力信号の波形例を示す図である。図６では、横軸は時間tを示し、縦軸は電圧Ｖを示す。図６に示すように、モードホップが生じる区間では、出力信号の波形は、モードホップが生じていない区間と比較すると、非連続になる。
　図７は、スペクトルアナライザ１９によるＦＦＴ処理結果の一例を示す図である。図７では横軸は周波数を示し、縦軸はスペクトル強度を示す。図７に示すように、モードホップが生じると、点線で示されたモードホップが生じないスペクトルと比較して、スペクトルは、そのピークが小さくなり、また、広がった形状となる。これにより、スペクトル分析後のＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）が低下し、計測精度が劣化する。
　以下、スペクトルアナライザ１９によるモードホップの発生有無の特定方法を説明する。
　図８Ａは、モードホップが生じないときに第１減算器２４１で計算された位相差の経時的な変化の一例を示す図である。また、図８Ｂは、モードホップが生じないときに第２減算器２４２で計算された位相差の経時的な変化の一例を示す図である。さらに、図８Ｃは、モードホップが生じないときに第３減算器２４３で計算された位相差の経時的な変化の一例を示す図である。
　図９Ａは、モードホップが生じたときに第１減算器２４１で計算された位相差の経時的な変化の一例を示す図である。また、図９Ｂは、モードホップが生じたときに第２減算器２４２で計算された位相差の経時的な変化の一例を示す図である。さらに、図９Ｃは、モードホップが生じたときに第３減算器２４３で計算された位相差の経時的な変化の一例を示す図である。
　図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃに示すように、モードホップが生じないときには、位相差は、－πから＋πまでの範囲内で連続する線形に変化する。一方、図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃに示すように、モードホップが生じると、位相差は、－πから＋πまでの範囲内で不連続に変化する。
　本実施形態では、スペクトルアナライザ１９は、図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃに示す位相差の特性を、図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃに示す位相差の特性と比較し、比較結果に応じてモードホップの発生の有無を特定する。例えば、特性差が所定の範囲内である場合には、スペクトルアナライザ１９は、モードホップが発生していないと特定する。反対に、上記特性差が所定の範囲外である場合には、スペクトルアナライザ１９は、モードホップが生じていると特定する。
　図１０Ａは、位相差検出器２４から出力された位相差信号の波形を拡大した図である。図１０Ａには、第２ビート信号と第１ビート信号の位相差を示す第１減算器２４１の第１位相差信号Ｓω１と、第３ビート信号と第１ビート信号の位相差を示す第２減算器２４２の第２位相差信号Ｓω２との波形がそれぞれ示されている。図１０Ａに示すように、モードホップ区間では、第１位相差信号Ｓω１および第２位相差信号Ｓω２は、不連続または急峻に変化している。
　図１０Ｂは、ビート信号の波形を拡大した図である。図１０Ｂには、第２光検出器２２１から出力された第１ビート信号Ｓｂ１、第２ビート信号Ｓｂ２、および第３ビート信号Ｓｂ３が示されている。図１０Ｂに示すように、モードホップ区間では、各ビート信号が急峻または緩やかに発振している。
　そこで、例えば、モードホップ区間の位相差信号のデータを除去し、モードホップ区間の前後の位相差信号のデータを繋げる補償処理を行うと、図１１Ａに示すように、各ビート信号の位相が滑らかに繋がる。図１１Ａは、図１０Ａに示す位相差信号に対して補償処理を行った波形図である。
　また、モードホップ区間のビート信号のデータを除去し、モードホップ区間の前後のビート信号の信号データを繋げる補償処理を行うと、図１１Ｂに示すように、各ビート信号の位相が滑らかに繋がる。図１１Ｂは、図１０Ｂに示すビート信号に対して補償処理を行った波形図である。
　さらに、スペクトルアナライザ１９が、第１光検出器１７の深さ情報を含むビート信号に対しても、同様に、モードホップ区間のビート信号の信号データを除去し、モードホップ区間の前後のビート信号の信号データを繋げる補償処理を行うと、図１２に示すようにＳＮＲが改善される。
　図１２は、補償処理前後の第１光検出器１７のビート信号のスペクトル強度分布を示す図である。図１２では、横軸は、対象物１００までの距離に対応する深さを示し、縦軸は、パワースペクトル密度（ＰＳＤ：Power Spectral Density）を示す。図１２には、補償処理前のスペクトル信号ＳＤ１と、補償処理後のスペクトル信号ＳＤ２が示されている。図１２に示すように、スペクトル信号ＳＤ２の信号対雑音比ＳＮＲ２は、スペクトル信号ＳＤ１に対して大幅に改善される。
　したがって、モードホップに起因する計測精度の低下を改善することが可能となる。
　なお、一般的に、遅延干渉計には、一定以上の遅延量がないとビート周波数が必要以上に低くなる場合がある。この場合、レーザ光または電気回路に起因する低周波ノイズの影響を受ける等の理由によって、モードホップの特定に不向きになり得る。
　そこで、本実施形態では、一例として、遅延干渉計２１１～２１４の光路差が最小で７．５ｍｍに設定され、波長掃引光源１１の掃引速度が１００ｎｍ／ｍｓｅｃのときに１０００ｋＨｚ以上のビート周波数が確保されている。
　また、本実施形態では、スペクトルアナライザ１９が大きなモードホップも小さなモードホップも正確に検出できるように、光路差が１：１０：１００と１０倍ずつ増加することによって、検出レンジを広げている。そのため、遅延干渉計群２１における遅延量の比が、１０００：１００１：１０１０：１１００に設定される。ただし、遅延量の比は、これに限定されない。
　例えば、遅延量の比は、１０００：１０１１：１０１３：１０１７のように、遅延差が１１：１３：１７といった、対ごとに素（pairwise coprime）であるように設定してもよい。これにより、位相差信号が同じパターンを繰り返す周期が長くなる。その結果、図１１Ａに示すように、位相差信号のデータを重ねて適切なつなぎ目を特定する際、特定精度が向上し得る。
　（第２実施形態）
　本開示の第２実施形態について説明する。本実施形態では、遅延干渉計の構成が第１実施形態と異なる。ここで図１３を参照して、第２実施形態に係る遅延干渉計について説明する。
　図１３は、第２実施形態に係る遅延干渉計の構成を示す図である。本実施形態に係る遅延干渉計２１１Ａでは、第１カプラ２１１１と第２カプラ２１１２との間に、第１導波路２１１３および第２導波路２１１４に加えて、第３導波路２１１５および第４導波路２１１６も設けられる。第３導波路２１１５は、第１導波路２１１３よりも短い。また、第４導波路２１１６は、第３導波路２１１５よりも短い。
　上述した第１実施形態では、遅延干渉計群２１が複数の遅延干渉計を備えるとともに、第２光検出器群２２が複数の第２光検出器を備える構成である。
　これに対して、本実施形態では、図１３に示すように、１つの遅延干渉計２１１Ａが複数の導波路を備える。また、本実施形態では、複数の導波路に対して１つの第２光検出器２２１が共有される。すなわち、本実施形態に係る光計測装置では、複数の遅延干渉計の代わりに、長さが異なる複数の導波路が１つの遅延干渉計に設けられるとともに、複数の第２光検出器の代わりに、１つの第２光検出器が設けられる。
　上記第２光検出器は、第１導波路２１１３と第２導波路２１１４との光路差に基づくビート信号、第１導波路２１１３と第３導波路２１１５との光路差に基づくビート信号、および第１導波路２１１３と第４導波路２１１６との光路差に基づくビート信号とを出力する。続いて、位相検出器２３は、これら３つのビート信号に対してＦＦＴ処理を行う。
　図１４は、位相検出器２３によるＦＦＴ処理の結果を簡略化して示す図である。図１４に示すように、異なる３つのピーク周波数Ｐ1、Ｐ２、Ｐ３が現れる。３つのピーク周波数Ｐ1、Ｐ２、Ｐ３は、第２導波路２１１４、第３導波路２１１３、および第４導波路２１１４のいずれかに対応する。位相検出器２３は、ピーク周波数Ｐ1、Ｐ２、Ｐ３に基づいて、それぞれの瞬時位相を求める。続いて、位相差検出器２４は、位相検出器２３で求められた位相に基づいて、位相差を計算する。
　その後、第１実施形態と同様に、スペクトルアナライザ１９が、モードホップ区間を特定し、第１光検出器１７のビート信号に対して補償処理を行う。
　したがって、本実施形態においても、モードホップに起因する計測精度の低下を改善することが可能となる。特に、本実施形態によれば、遅延干渉計および第２光検出器の数が低減されるため、回路面積を縮小するとともに、製品コストを削減することが可能となる。
　なお、本実施形態でも、第１実施形態の変形例と同様に、第２カプラ２１１２は、ハイブリッドカプラであってもよい。この場合、第２光検出器２２１は、直列接続された第１フォトダイオード２２１１および第２フォトダイオード２２１２に加えて、直列接続された第３フォトダイオード２２１４および第４フォトダイオード２２１５をさらに含む。
　（第３実施形態）
　本開示の第３実施形態について説明する。本実施形態では、遅延干渉計の構成が第１実施形態と異なる。ここで図１５を参照して、第３実施形態に係る遅延干渉計について説明する。
　図１５は、第３実施形態に係る遅延干渉計の構成を示す図である。本実施形態に係る遅延干渉計２１１Ｂでは、第１分布ブラッグ反射ミラー２１１７、第２分布ブラッグ反射ミラー２１１８、および第３分布ブラッグ反射ミラー２１１９が、第２導波路２１１４における異なる位置に設けられる。第２導波路２１１４を進行する分岐光が、各分布ブラッグ反射ミラーで往復反射することによって、第１導波路２１１３との光路差が生じる。そして、光路差に応じたビート信号が、差動アンプ２２１３から出力される。その後の処理については、第２実施形態と同様であるため、説明を省略する。
　以上説明した本実施形態によれば、第２実施形態と同様に、モードホップに起因する計測精度の低下を改善することが可能となる。特に、本実施形態では、分布ブラッグ反射ミラーにおける往復反射による光路で遅延干渉を行う。そのため、同じビート周波数を得るために必要な遅延線(spiral delay line 含む)の物理長さを、第２実施形態の半分とすることが可能となる。
　＜移動体への応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図１６は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１６に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、および統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、および車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、および、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｒｉｖｅｒ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声および画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１６の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２およびインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイおよびヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図１７は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図１７では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドアおよび車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１および車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１および１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図１７には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。撮像部１２０３１に、本開示に係る技術を適用することにより測距精度を改善することが可能となる。その結果、車両１２１００の性能を向上させることができる。
　なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）　供給電流に対応した波長の光を放出する波長掃引光源と、
　前記光を導く長さが異なる複数の導波路を有する、少なくとも１つの遅延干渉計と、
　前記複数の導波路に導かれた前記遅延干渉計の出力光を光電変換した複数のビート信号の位相差に基づいて、前記波長が不連続に変化するモードホップが発生したモードホップ区間を特定する分析器と、
を備える、光計測装置。
（２）　複数の前記遅延干渉計に、前記複数の導波路がそれぞれ設けられ、前記複数の導波路の光路差が、前記遅延干渉計ごとに異なる、（１）に記載の光計測装置。
（３）　波長掃引光源は、リングレーザまたはＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）レーザである、（１）または（２）に記載の光計測装置。
（４）　前記遅延干渉計は、非対称マッハツェンダー干渉計である、（１）から（３）のいずれかに記載の光計測装置。
（５）　前記複数のビート信号の位相差を検出する位相差検出器をさらに備える、（１）から（４）のいずれかに記載の光計測装置。
（６）　前記位相差検出器は、前記複数のビート信号の減算処理を行う減算器を有する、（５）に記載の光計測装置。
（７）　１つの遅延干渉計に、前記複数の導波路が設けられる、（１）から（６）のいずれかに記載の光計測装置。
（８）　前記複数の導波路の１つにおける異なる位置に、複数の分布ブラック反射ミラーが設けられる、（１）から（６）のいずれかに記載の光計測装置。
（９）　前記波長掃引光源と前記遅延干渉計との間に配置され、前記光を複数のレーザ光に分割する第１スプリッタと、
　前記複数のレーザ光の１つを第１光と第２光とに分割する第２スプリッタと、
　前記第１光と、前記第２光が計測対象の対象物で反射した第３光とを合成した合成波を出力するミキサと、
　前記合成波を光電変換して、深さ情報を含むビート信号を出力する第１光検出器と、
　前記遅延干渉計の出力光を光電変換する第２光検出器と、
をさらに備える、（１）から（８）のいずれかに記載の光計測装置。
（１０）　前記分析器は、前記第１光検出器のビート信号について、前記モードホップ区間の信号データを除去して、前記モードホップ区間の前後の区間の信号データを繋げる補償処理を行う、（９）に記載の光計測装置。
　１、２：光計測装置
　１１：波長掃引光源
　１２：第１スプリッタ
　１３：第２スプリッタ
　１６：ミキサ
　１７：第１光検出器
　１９：スペクトルアナライザ（分析器）
　２４：位相差検出器
　２１１～２１４：遅延干渉計
　２２１～２２４：第２光検出器
　２４１：第１減算器
　２４２：第２減算器
　２４３：第３減算器
　２１１３：第１導波路
　２１１４：第２導波路
　２１１５：第３導波路
　２１１６：第４導波路
　２１１７：第１分布ブラッグ反射ミラー
　２１１８：第２分布ブラッグ反射ミラー
　２１１９：第３分布ブラッグ反射ミラー

Claims (10)

  1. 　供給電流に対応した波長の光を放出する波長掃引光源と、
    　前記光を導く長さが異なる複数の導波路を有する、少なくとも１つの遅延干渉計と、
    　前記複数の導波路に導かれた前記遅延干渉計の出力光を光電変換した複数のビート信号の位相差に基づいて、前記波長が不連続に変化するモードホップが発生したモードホップ区間を特定する分析器と、
    を備える、光計測装置。
  2. 　複数の前記遅延干渉計に、前記複数の導波路がそれぞれ設けられ、前記複数の導波路の光路差が、前記遅延干渉計ごとに異なる、請求項１に記載の光計測装置。
  3. 　波長掃引光源は、リングレーザまたはＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）レーザである、請求項１に記載の光計測装置。
  4. 　前記遅延干渉計は、非対称マッハツェンダー干渉計である、請求項１に記載の光計測装置。
  5. 　前記複数のビート信号の位相差を検出する位相差検出器をさらに備える、請求項１に記載の光計測装置。
  6. 　前記位相差検出器は、前記複数のビート信号の減算処理を行う減算器を有する、請求項５に記載の光計測装置。
  7. 　１つの遅延干渉計に、前記複数の導波路が設けられる、請求項１に記載の光計測装置。
  8. 　前記複数の導波路の１つにおける異なる位置に、複数の分布ブラック反射ミラーが設けられる、請求項１に記載の光計測装置。
  9. 　前記波長掃引光源と前記遅延干渉計との間に配置され、前記光を複数のレーザ光に分割する第１スプリッタと、
    　前記複数のレーザ光の１つを第１光と第２光とに分割する第２スプリッタと、
    　前記第１光と、前記第２光が計測対象の対象物で反射した第３光とを合成した合成波を出力するミキサと、
    　前記合成波を光電変換して、深さ情報を含むビート信号を出力する第１光検出器と、
    　前記遅延干渉計の出力光を光電変換する第２光検出器と、
    をさらに備える、請求項１に記載の光計測装置。
  10. 　前記分析器は、前記第１光検出器のビート信号について、前記モードホップ区間の信号データを除去して、前記モードホップ区間の前後の区間の信号データを繋げる補償処理を行う、請求項９に記載の光計測装置。
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