特許 7402868 走査ＬＩＤＡＲにおけるデスキャン補正

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-13

(45)【発行日】2023-12-21

(54)【発明の名称】走査ＬＩＤＡＲにおけるデスキャン補正

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20231214BHJP

   G01S 7/499 20060101ALI20231214BHJP

   G01S 17/86 20200101ALI20231214BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 A

G01S7/499

G01S17/86

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2021521124

(86)(22)【出願日】2019-09-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-14

(86)【国際出願番号】 US2019052262

(87)【国際公開番号】W WO2020081188

(87)【国際公開日】2020-04-23

【審査請求日】2022-09-14

(31)【優先権主張番号】16/164,566

(32)【優先日】2018-10-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】521095112

【氏名又は名称】エヴァ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100144451

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 博子

(74)【代理人】

【識別番号】100123630

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】レズク ミナ

(72)【発明者】

【氏名】オザ ニール エヌ

(72)【発明者】

【氏名】ガニエ キース

(72)【発明者】

【氏名】コカオグル オマー ピー

【審査官】藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１１－５０３５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５０２３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５１１０２０７（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０４５９４０００（ＵＳ，Ａ）

【文献】国際公開第２００４／０６１４７６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８－ ７／５１

Ｇ０１Ｓ １７／００－１７／９５

Ｇ０１Ｃ ３／００－ ３／３２

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）装置であって、
レーザビームを第１の方向に放出するよう構成されたレーザ源を有し、
前記レーザビームの第１の部分を前記第１の方向で標的に向かって通し、前記レーザビームの第２の部分を局所振動子信号として戻り経路中に戻し、そして標的信号を前記戻り経路中に戻すよう構成されたレンズ光学系を有し、
前記第１の方向に向けられた前記レーザビームを偏光させるとともに前記レンズ光学系を通って戻された前記標的信号を偏光させるよう構成された偏光波長板を有し、
偏光ビームスプリッタを有し、前記偏光ビームスプリッタは、第１の偏光状態の光を前記第１の方向で前記偏光ビームスプリッタに通し、第２の偏光状態の光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に反射するよう構成され、前記偏光ビームスプリッタはさらに、前記局所振動子信号と前記標的信号との干渉を可能にして結合信号を発生させるよう構成され、
前記結合信号を前記第２の方向から受け取るよう構成された光検出器を有し、前記光検出器は、前記偏光ビームスプリッタから反射された前記結合信号を種々の位置で受け取る多重モード導波管を備える、光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）装置。

【請求項2】

第２のレーザ源および第２の光検出器をさらに有する、請求項１記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）装置。

【請求項3】

前記信号を波長に基づいて前記光検出器および第２の光検出器に方向づける波長分割マルチプレクサをさらに有し、前記レーザ源は、多重波長レーザビームを提供する、請求項１記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）装置。

【請求項4】

前記偏光波長板は、四分の一波長板または半波長板のうちの一方から成る、請求項１記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）装置。

【請求項5】

前記レーザビームを前記偏光ビームスプリッタに通して視準するレンズ系をさらに有する、請求項１記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）装置。

【請求項6】

前記レーザ源および前記光検出器は、前記戻った光を前記光検出器に方向づけるための１つまたは複数のフォールドミラーを備えた１つまたは複数のプリント回路板上に設けられている、請求項１記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）装置。

【請求項7】

前記フォールドミラーは、第１の波長の光を前記光検出器に向かって反射し、第２の波長の光を第２のフォールドミラーに通すとともに第２の光検出器に反射させることができる波長分割マルチプレクサコーティングをさらに有する、請求項６記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）装置。

【請求項8】

第２のレーザ源をさらに有し、前記レーザ源および前記第２のレーザ源は各々、多重波長レーザビームを提供する、請求項１記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）装置。

【請求項9】

前記レンズ光学系は、前記戻り光を前記局所振動子信号として発生させるためにレフレクタまたはコーティングをさらに含む、請求項１記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）装置。

【請求項10】

光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）システムであって、
レーザビームをラスターパターンをなして方向づけて環境を走査する高速走査ミラーを含み、
前記レーザビームを発生させるとともに受け取る光回路を含み、前記光回路は、
レーザビームを第１の方向に放出するよう構成されたレーザ源を有し、
前記レーザビームの第１の部分を前記第１の方向で標的に向かって通し、前記レーザビームの第２の部分を局所振動子信号として戻り経路中に戻し、そして標的信号を前記戻り経路中に戻すよう構成されたレンズ光学系を有し、
ＱＷＰを有し、前記ＱＷＰは、前記第１の方向に向けられた前記レーザビームの偏光状態および前記レンズ光学系を通って戻された前記標的信号の偏光状態を変換して、前記第１の方向に向けられた前記レーザビームの前記偏光状態が、前記レンズ光学系を通って戻された前記標的信号の前記偏光状態と直交するようにし、
偏光ビームスプリッタを有し、前記偏光ビームスプリッタは、偏光状態の光を前記第１の方向で前記ビームスプリッタに通し、偏光状態の光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に直角に反射するよう構成され、前記偏光ビームスプリッタはさらに、前記局所振動子信号と前記標的信号との干渉を可能にして結合信号を発生させるよう構成され、
前記結合信号を受け取るよう構成された光検出器を有し、前記光検出器は、前記偏光ビームスプリッタから反射された前記結合信号を種々の位置で受け取る多重モード導波管を備える、光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）システム。

【請求項11】

第２のレーザ源および第２の光検出器をさらに有する、請求項１０記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）システム。

【請求項12】

前記信号を波長に基づいて前記光検出器および第２の光検出器に方向づける波長分割マルチプレクサをさらに有し、前記レーザ源は、多重波長レーザビームを提供する、請求項１０記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）システム。

【請求項13】

前記レーザビームを前記偏光ビームスプリッタに通して視準するレンズ系をさらに有する、請求項１０記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）システム。

【請求項14】

前記レーザ源および前記光検出器は、前記戻った光を前記光検出器に方向づけるためのフォールドミラーを備えた同一のプリント回路板上に設けられている、請求項１０記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）システム。

【請求項15】

第２のレーザ源をさらに有し、前記レーザ源および前記第２のレーザ源は各々、多重波長レーザビームを提供する、請求項１０記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）システム。

【請求項16】

前記レンズ光学系は、前記戻り光を前記局所振動子信号として発生させるためにレフレクタまたはコーティングをさらに含む、請求項１０記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）システム。

【請求項17】

第２の高速走査ミラーをさらに含み、前記第１の高速走査ミラーは、第１の軸線を横切る方向に走査するためのものであり、前記第２の高速走査ミラーは、第２の軸線を横切る方向に走査するためのものである、請求項１０記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）システム。

【請求項18】

制御システムをさらに含み、前記制御システムは、
能動光回路の光ドライバを制御し、
前記高速走査ミラーの運動操作を制御し、
前記光検出器から受け取った信号を処理して三次元空間の点クラウドを発生させるための処理装置を含む、請求項１０記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）システム。

【請求項19】

１つまたは２つ以上のイメージング装置をさらに含み、前記イメージング装置は、前記環境のイメージを捕捉する、請求項１０記載の光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示内容（本発明）は、一般に、２つの次元全体にわたってレンジおよび速度の同時測定を可能にする光検出・測距（light detection and ranging：ＬＩＤＡＲ）に関する。

【0002】

〔関連出願の説明〕
本願は、２０１８年１０月１８日に出願された米国特許出願第１６／１６４，５６６号の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に基づく権益主張出願であり、この米国特許出願の記載内容全体を本明細書の一部とする。

【背景技術】

【0003】

高速走査ミラーは、大抵の従来型ＬＩＤＡＲシステムにおいてシーン（景色）を照明するために用いられる主要なコンポーネントである。図１Ａに示されているように、１つのミラーが典型的には、Ｘ方向（水平包囲角（左右方向の角度））に沿って迅速に走査し、別のミラーは、Ｙ方向（仰角（上下方向の角度））に沿ってゆっくりと走査する。光放出および標的反射からの検出は、典型的には単一モードファイバにより同軸に実施される。集められた光は、レンジ情報および潜在的な速度情報を引き出すために用いられる測定遅延または変更後の周波数識別特性を有する。点毎（point-wise）に検出されたレンジ情報が走査ミラーからの角度位置フィードバックと組み合わされると、３Ｄ点クラウドを定めることができる。

【0004】

高いフレームレートを達成するため、ミラーの角速度、特に高速走査方向におけるスキャナ（本件事例ではＸスキャナ）の角速度を増大させる。高い角速度（例えば、毎秒３０００°を超える）および単一モードファイバを利用した検出方式を備えるミラーを用いる場合、遠方の物体からの標的信号が著しく劣化する。信号劣化は、主として、レーザ信号（パルス化またはスイープされた周波数）の発射時刻から遠方の散乱標的からの同一信号の収集時刻までのスキャナミラーの角度位置の差に起因している。この僅かな角度の変化により、ファイバ先端部のところの標的信号のウォークオフ（walk-off）が生じて結合効率が減少し、このことは、それ自体弱い信号検出として顕在化する。かかる劣化は、ファイバ直径が減少するにつれて、例えば、直径がほぼ１０μｍの単一モードファイバでは、あるいはミラーの角速度が増大するにつれてひどくなる。

【発明の概要】

【0005】

本発明の例示の具体化例は、改良型走査ＬＩＤＡＲシステムに関する。本発明の例示の具体化例は、伝統的なＬＩＤＡＲシステムの欠点および先行技術のＦＭ・ＬＩＤＡＲシステムの制約を解決するために周波数変調（ＦＭ）およびコヒーレント検出を用いる形式のＬＩＤＡＲに基づいている。歴史的には、ＦＭ・ＬＩＤＡＲシステムは、ビームの戻り経路において著しい損失を来たしており、かくして、極めて嵩張っている場合が多いかかるシステムは、飛行時間（ＴＯＦ）ＬＩＤＡＲシステムと同等の距離を測定するためには高い平均ビーム出力電力を必要とする。また、レンジは、目に安全な出力電力を得るために動作距離によって制限される。

【0006】

本発明の例示の具体化例は、コヒーレント検出方式を用いてレンジと速度の両方を測定するよう構成されており、他のＬＩＤＡＲシステムからのクロストークの影響を受けにくいという追加の利点を有する。他の具体化例は、レンジ、フレームレート、または検出を向上させるためにインコヒーレントシステムと併用されるのが良い。例示の具体化例は、ビームの戻り経路中における光損失を最小限に抑え、それによりシステムの測定レンジを増大させる。加うるに、非劣化レーザ源を用いることによって、例示の具体化例は、一体形シリコンフォトニクス、コンパクトさおよび漸変する環境条件における相対的安定性のゆえに所望のプラットホームで用いられる場合が多い技術的に成熟した波長分割多重化（ＷＤＭ）技術を活用することができる。

【0007】

上述したように、標的信号の戻りの際におけるファイバ先端部のところでの偏心は、結合効率の主要な劣化源である。本発明の例示の実施形態は、光検出を主要源ファイバから分離することによってファイバ先端部のところの偏心状態の戻り光の妨害作用を軽減する。システムを出た光を四分の一波長板（ＱＷＰ）で偏光することができる。ＱＷＰの後、光の一部分は、反射されて局所振動子（ＬＯ）としてシステムに向かって戻され、他方、残りの光は、環境に向かって伝搬し、そしてこれをシステムの視野（ＦＯＶ）内の１つまたは２つ以上の物体によって反射して戻すことができる。標的からの光が戻ると、この光は、ＬＯ信号に干渉して結合（組み合わせ）信号を形成する。結合信号が偏光されるので、この結合信号を偏光ビームスプリッタから反射してレーザ源とは別体である１つまたは２つ以上の光検出器に向けることができる。ビームは、光検出器の前に干渉しているとともに検出経路が源経路から切り離されているので、光検出器は、太いコアファイバまたは導波管、シリコンを利用した光検出器、または結合信号を検出することができる他形式の光検出器であって良い。

【0008】

かくして、本発明は、以下の例示の具体化例を含むが、これらには限定されない。

【0009】

幾つかの例示の具体化例は、光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）装置であって、ＬＩＤＡＲ装置は、レーザビームを第１の方向に放出するよう構成されたレーザと、レーザビームの第１の部分を第１の方向で標的に向かって通し、レーザビームの第２の部分をＬＯ信号として戻り経路中に戻し、そしてさらに外部標的からの信号を戻り経路中に集めるよう構成されたレンズ光学系と、偏光波長板とを有し、この偏光波長板は、第１の方向に向けられたレーザビームおよびレンズ光学系を通って戻された標的信号の偏光状態を変換してこれらの偏光が互いに直交するようにし、ＬＩＤＡＲ装置は、偏光ビームスプリッタをさらに有し、偏光ビームスプリッタは、偏光状態の光を第１の方向で偏光ビームスプリッタに通し、偏光状態の光を第１の方向とは異なる第２の方向に直角に反射するよう構成され、偏光ビームスプリッタはさらに、局所振動子信号と標的信号との干渉を可能にして結合または混合信号を発生させるよう構成され、ＬＩＤＡＲ装置はさらに、混合信号を受け取るよう構成された光検出器を有することを特徴とするＬＩＤＡＲ装置を提供する。

【0010】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態は、第２のレーザ源および第２の光検出器をさらに有する。

【0011】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態は、信号を多数の光検出器に方向づける波長分割マルチプレクサをさらに有し、レーザ源は、多重波長レーザビームを提供する。

【0012】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態では、偏光波長板は、四分の一波長板または半波長板のうちの一方から成る。

【0013】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態は、レーザビームを偏光ビームスプリッタに通して視準するレンズ系をさらに有する。

【0014】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態では、レーザ源および光検出器は、戻った光を光検出器に方向づけるためのフォールドミラーを備えた同一のプリント回路板または一体形フォトニックチップ上に設けられている。

【0015】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態では、フォールドミラーは、第１の波長の光を光検出器に向かって反射し、第２の波長の光を第２のフォールドミラーに通すとともに第２の光検出器に反射させることができる波長分割マルチプレクサコーティングをさらに有する。

【0016】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態は、第２のレーザ源をさらに有し、レーザ源および第２のレーザ源は各々、多重波長レーザビームを提供する。

【0017】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態では、レンズ光学系は、戻り光を局所振動子信号として発生させるためにレフレクタまたはコーティングをさらに含む。

【0018】

幾つかの例示の具体化例は、光検出・測距（ＬＩＤＡＲ）装置であって、ＬＩＤＡＲシステムは、レーザビームを方向づけて環境を走査する高速走査ミラーと、レーザビームを発生させるとともに受け取る光回路とを含み、光回路は、レーザビームを第１の方向に放出するよう構成されたレーザ源と、レーザビームの第１の部分を第１の方向で標的に向かって通し、レーザビームの第２の部分をＬＯ信号として戻り経路中に戻し、そして標的信号を戻り経路中に戻すよう構成されたレンズ光学系と、ＱＷＰとを有し、ＱＷＰは、第１の方向に向けられたレーザビームおよびレンズ光学系を通って戻された標的信号の偏光状態を変換してこれら偏光が互いに直交するようにし、光回路は、偏光ビームスプリッタをさらに有し、偏光ビームスプリッタは、偏光状態の光を第１の方向でビームスプリッタに通し、偏光状態の光を第１の方向とは異なる第２の方向に直角に反射するよう構成され、偏光ビームスプリッタはさらに、ＬＯ信号と標的信号との干渉を可能にして結合または混合信号を発生させるよう構成され、光回路はさらに、混合信号を受け取るよう構成された光検出器を有することを特徴とするＬＩＤＡＲシステムを提供する。

【0019】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態では、レンズ光学系は、第２のレーザ源および第２の光検出器をさらに有する。

【0020】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態では、レンズ光学系は、多数の光検出器に方向づける波長分割マルチプレクサをさらに有し、レーザ源は、多重波長レーザビームを提供する。

【0021】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態では、光検出器は、多重モード導波管を含む。

【0022】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態では、レンズ光学系は、レーザビームを偏光ビームスプリッタに通して視準するレンズ系をさらに有する。

【0023】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態では、レンズ光学系、レーザ源、および光検出器は、戻った光を光検出器に方向づけるためのフォールドミラーと共に同一のプリント回路板またはフォトニック集積回路上に設けられている。

【0024】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムは、第２のレーザ源をさらに有し、レーザ源および第２のレーザ源は各々、多重波長レーザビームを提供する。

【0025】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態では、レンズ光学系は、戻り光を局所振動子信号として発生させるためにレフレクタまたはコーティングをさらに含む。

【0026】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態は、第２の高速走査ミラーをさらに含み、第１の高速走査ミラーは、第１の軸線を横切る方向に走査するためのものであり、第２の高速走査ミラーは、第２の軸線を横切る方向に走査するためのものである。

【0027】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態は、制御システムをさらに含み、制御システムは、能動光回路素子の光ドライバを制御し、走査ミラーの運動操作を制御し、光検出器から受け取った信号を処理して三次元空間の点クラウドを発生させるための処理装置を含む。

【0028】

先行する例示の具体化例または先行する例示の具体化例の任意の組み合わせに係るＬＩＤＡＲシステムの幾つかの例示の実施形態は、１つまたは２つ以上のイメージング装置をさらに含み、イメージング装置は、イメージを捕捉する。

【0029】

本発明のこれらの特徴、観点、および利点ならびに他の特徴、他の観点、および他の利点は、以下に簡単に説明する添付の図と一緒に以下の詳細な説明を読むと明らかであろう。本発明は、本明細書に記載された２つ、３つ、４つまたは５つ以上の特徴または要素が明示的に組み合わされているかどうかあるいは本明細書において説明する特定の例示の具体化例に違った仕方で記載されているかどうかとは無関係に、かかる特徴または要素の任意の組み合わせを含む。本発明は、本発明の任意の分離可能な特徴または要素が本発明の別段の明示の指定がなければ、その観点および例示の具体化例のうちの任意のものに関し、組み合わせと見なされるべきであるように全体論的に読まれることが意図されている。

【0030】

したがって、この発明の概要の項は、本発明の幾つかの観点の基本的な理解を提供するよう幾つかの例示の実施形態を要約して記載する目的でのみ提供されていることが理解されよう。したがって、理解されるように、上述の例示の具体化例は、例示に過ぎず、本発明の範囲または精神を何ら狭めるものと解されてはならない。他の例示の具体化例、観点、および利点は、例示的に幾つかの説明する例示の実施形態の原理を説明する添付の図と関連して行われる以下の詳細な説明から明らかになろう。

【0031】

かくして、例示の具体化例を一般論として説明するが、今、必ずしも縮尺通りには描かれていない添付の図を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1A】レーザビームの向きを操作してシーンを走査するための典型的な光検出・測距（ＬＩＤＡＬ）システムの光走査システムの図であり、ファイバ先端部のところでの戻りレーザビームの偏心状態を示す図である。

【図1B】レーザビームの向きを操作してシーンを走査するための典型的な光検出・測距（ＬＩＤＡＬ）システムの光走査システムの図であり、ファイバ先端部のところでの戻りレーザビームの偏心状態を示す図である。

【図2】本発明の例示の具体化例に係るＬＩＤＡＬシステムを示す図である。

【図3】幾つかの例示の具体化例に従って図２のＬＩＤＡＬシステムの光回路および光走査システムの諸観点を示す図である。

【図4】幾つかの例示の具体化例に従ってＬＩＤＡＬの光回路および光走査システムの諸観点を示す図である。

【図5】幾つかの例示の具体化例に従ってＬＩＤＡＬの光回路および光走査システムの諸観点を示す図である。

【図6】幾つかの例示の具体化例に従ってＬＩＤＡＬの光回路および光走査システムの諸観点を示す図である。

【図7A】幾つかの例示の具体化例に従ってＬＩＤＡＬの光回路および光走査システムの諸観点を示す図である。

【図7B】幾つかの例示の具体化例に従ってＬＩＤＡＬの光回路および光走査システムの諸観点を示す図である。

【図8A】幾つかの例示の具体化例に従ってＬＩＤＡＬの光回路および光走査システムの諸観点を示す図である。

【図8B】幾つかの例示の具体化例に従ってＬＩＤＡＬの光回路および光走査システムの諸観点を示す図である。

【図9】幾つかの例示の具体化例に従ってＬＩＤＡＬの光回路および光走査システムの諸観点を示す図である。

【図10】幾つかの例示の具体化例に従ってＬＩＤＡＬの光回路および光走査システムの諸観点を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

次に、添付の図面を参照して本発明の幾つかの具体化例を以下において詳細に説明するが、図中、本発明の幾つかの、しかしながら全てではない具体化例が示されている。確かに、本発明の種々の具体化例は、多くの互いに異なる形態で具体化できるが、本明細書に記載した具体化例に限定するものと解されてはならず、これとは異なり、これら例示の具体化例は、本開示が徹底的でありかつ完全であり、しかも本発明の範囲を当業者に完全に伝えるように提供されている。例えば、本明細書では、量的な測定値、数値、関係など（例えば、平面状、同一平面状、垂直）を参照する場合がある。別段の指摘がなければ、これらのうちの全てではなくて任意の１つまたは２つ以上は、絶対値であっても良くあるいは起こりうる許容可能なばらつき、例えば工学的許容差などに起因したばらつきを考慮に入れるために近似値であっても良い。同一の参照符号は、本明細書全体にわたって同一の要素を示している。

【0034】

図２は、本発明の幾つかの具体化例に係るＬＩＤＡＬシステム１００を示している。ＬＩＤＡＬシステム１００は、多くのコンポーネントの各々のうちの１つまたは２つ以上を含むが、図２に示されたコンポーネントよりも少ないまたはこれに追加したコンポーネントを含んでも良い。ＬＩＤＡＬシステム１００は、任意の検出市場、例えば輸送システム、製造システム、計測学的システム、医療システム、およびセキュリティシステム（これらには限定されない）において実施可能である。例えば、自動車業界では、説明するビーム送出システムは、自動ドライバ支援システムまたは自動運転車両のための空間認識を助けることができるＦＭＣＷ装置のフロントエンドになっている。図示のように、ＬＩＤＡＲシステム１００は、光回路１０１を含む。光回路１０１は、能動光コンポーネントと受動光コンポーネントの組み合わせを含むのが良い。能動光コンポーネントは、光信号などを発生させ、増幅し、または検出することができる。幾つかの実施例では、能動光回路は、互いに異なる波長のレーザ、１つまたは２つ以上の光増幅器、１つまたは２つ以上の光検出器などを含む。

【0035】

受動光回路は、光信号を送るとともに光信号を能動光回路の適当な入力／出力ポートに送ったり操作したりする１本または２本以上の光ファイバを含むのが良い。受動光回路は、１つまたは２つ以上のファイバコンポーネント、例えばタップ、波長分割マルチプレクサ、スプリッタ／コンバイナ、偏光ビームスプリッタ、コリメータなどをさらに含むのが良い。幾つかの実施例では、以下にさらに説明するように、受動光回路は、偏光状態を変換し、ＰＢＳを用いて受け取った偏光済みの光を光検出器に方向づけるコンポーネントを含むのが良い。

【0036】

光スキャナ１０２は、光信号の向きを操作して走査パターンに従って環境を走査するようそれぞれの直交軸線に沿って回転可能な１つまたは２つ以上の走査ミラーを含む。例えば、走査ミラーは、１つまたは２つ以上のガルバノメータによって回転可能であるのが良い。光スキャナ１０２はまた、環境内の任意の物体に入射した光を集めてこれを戻りレーザビームにし、この戻りレーザビームは、光回路１０１の受動光回路コンポーネントに戻される。例えば、戻りレーザビームは、偏光ビームスプリッタによって光検出器に方向づけられるのが良い。ミラーおよびガルバノメータに加えて、光走査システムは、例えば四分の一波長板、レンズ、反射防止膜が施された窓などのようなコンポーネントを含むのが良い。

【0037】

光回路１０１および光スキャナ１０２を制御するとともに支援するため、ＬＩＤＡＲシステム１００は、ＬＩＤＡＲ制御系またはシステム１１０を含む。ＬＩＤＡＲ制御システム１１０は、ＬＩＤＡＲシステム１００のための処理装置として機能することができる。幾つかの実施例では、ＬＩＤＡＲ制御システム１１０は、信号処理機能１１２、例えばディジタル信号プロセッサを含むのが良い。ＬＩＤＡＲ制御システム１１０は、ディジタル制御信号を出力して光ドライバ１０３を制御するよう構成されている。幾つかの実施例では、ディジタル制御信号は、信号を変換ユニット１０６によってアナログ信号に変換されるのが良い。例えば、信号変換ユニット１０６は、ディジタル‐アナログ変換器を含むのが良い。すると、光ドライバ１０３は、駆動信号を光回路１０１の能動コンポーネントに提供して光源、例えばレーザおよび増幅器を駆動することができる。幾つかの実施例では、幾つかの光ドライバ１０３および信号コリメート１０６が多数の光源を駆動するよう設けられるのが良い。

【0038】

ＬＩＤＡＲ制御システム１１０はまた、光スキャナ１０２のためにディジタル制御信号を出力するよう構成されている。運動制御システム１０５がＬＩＤＡＲ制御システム１１０から受け取った制御信号に基づいて光スキャナ１０２のガルバノメータを制御するのが良い。例えば、ディジタル‐アナログ変換器がＬＩＤＡＲ制御システム１１０からの座標ルーティング情報を光スキャナ１０２のガルバノメータによって解釈可能な信号に変換するのが良い。幾つかの実施例では、運動制御システム１０５はまた、光スキャナ１０２のコンポーネントの位置および動作に関する情報をＬＩＤＡＲ制御システム１１０に戻すのが良い。例えば、アナログ‐ディジタル変換器がガルバノメータの位置に関する情報をＬＩＤＡＲ制御システム１１０によって解釈可能な信号に変換するのが良い。

【0039】

ＬＩＤＡＲ制御システム１１０はさらに、到来するディジタル信号を分析するよう構成されている。この点に関し、ＬＩＤＡＲシステム１００は、光回路１０１によって受け取られた１つまたは２つ以上のビームを測定するよう光レシーバ（受光器）１０４を含む。例えば、基準ビームレシーバが能動光回路からの基準ビームの振幅を測定するのが良く、アナログ‐ディジタル変換器が基準レシーバからの信号をＬＩＤＡＲ制御システム１１０によって解釈可能な信号に変換する。標的レシーバがうなり周波数の形態をした標的のレンジおよび速度に関する情報を伝達する光信号、すなわち、変調済み光信号を測定する。反射ビームを局所振動子からの第２の信号とミックスするのが良い。光レシーバ１０４は、標的レシーバからの信号をＬＩＤＡＲ制御システム１１０によって解釈可能な信号に変換する高速アナログ‐ディジタル変換器を含むのが良い。

【0040】

幾つかの用途では、ＬＩＤＡＲシステム１００は、環境のイメージを捕捉するよう構成された１つまたは２つ以上のイメージング装置１０８、システムの地理的な位置（居場所）を提供するよう構成されたグローバルポジショニングシステム１０９、または他のセンサ入力をさらに含むのが良い。ＬＩＤＡＲシステム１００は、イメージ処理システム１１４をさらに含むのが良い。イメージ処理システム１１４は、イメージおよび居場所を受け取り、そしてこれらイメージおよびこれらに関連づけられた場所または情報をＬＩＤＡＲ制御システム１１０またはＬＩＤＡＲシステム１００に接続された他のシステムに送るよう構成されているのが良い。

【0041】

幾つかの実施例に従って動作原理を説明すると、ＬＩＤＡＲシステム１００は、非劣化型レーザ源を用いて２つの次元全体にわたってレンズと速度を同時に測定するよう構成されている。この機能は、周囲環境のレンジ、速度、方位角、および仰角のリアルタイムのロングレンジ（長距離）測定を考慮に入れている。幾つかの例示の具体化例では、このシステムは、多数の変調済みレーザビームを同一の標的に差し向ける。

【0042】

幾つかの実施例では、走査プロセスは、光ドライバ１０３およびＬＩＤＡＲ制御システム１１０で始まる。ＬＩＤＡＲ制御システム１１０は、光ドライバ１０３に命令を出して１つまたは２つ以上のレーザを別個独立に変調し、そして、これら変調済み信号は、受動光回路を通ってコリメータまで伝搬する。コリメータは、光を光走査システムに方向づけ、光走査システムは、運動制御サブシステムによって定められたあらかじめプログラムされたパターンにわたって環境を走査する。光回路は、光が光回路１０１を出るときに光の偏光を変換する四分の一波長板をさらに含む。偏光済みの光の一部分はまた、反射されて光回路１０１に戻されるのが良い。例えば、レンズ系または視準系は、固有の反射特性を有するのが良くまたは光の一部分を反射して光回路１０１に戻す反射膜（コーティング）を含むのが良い。

【0043】

環境から反射して戻った光信号は、光回路１０１を通ってレシーバに進む。光が偏光されるので、光は、反射して光回路１０１に戻された偏光済み光の上述の部分と一緒に偏光ビームスプリッタによって反射されるのが良い。したがって、反射光は、光源として同一のファイバまたは導波路に戻るのではなく、別々の光レシーバに反射される。これら信号は、互いに干渉して結合（組み合わせ）信号が生じる。標的から戻る各ビーム信号は、時間ずれした波形を生じさせる。２つの波形相互間の時間的位相差は、光レシーバ（光検出器）で測定されるうなり周波数を生じさせる。次に、結合信号を光レシーバ１０４に反射させるのが良い。ビームを偏光してこれらビームを光レシーバ１０４に方向づける光回路１０１の構成について以下にさらに説明する。

【0044】

ＡＤＣを用いて、光レシーバ１０４からのアナログ信号をディジタル信号に変換する。次に、ディジタル信号をＬＩＤＡＲ制御システム１１０に送る。信号処理ユニット１１２は、ディジタル信号を受け取ってこれらディジタル信号を解釈する。幾つかの実施形態では、信号処理ユニット１１２はまた、運動制御システム１０５およびガルバノメータからの位置データならびにイメージ処理システム１１４からのイメージデータを受け取る。次に、信号処理ユニット１１２は、光スキャナ１０２が追加の点を走査しているときに環境中のレンジおよび速度に関する情報を含む３Ｄ点クラウドを生じさせることができる。信号処理ユニット１１２はまた、３Ｄ点クラウドデータをイメージデータと重ね合わせて周囲の領域内の物体の速度および距離を算定することができる。システムはまた、人工衛星を利用したナビゲーションに基づくロケーションデータを処理して正確なグローバルロケーションをもたらす。

【0045】

技術の背景および発明の概要の項で説明したように、伝統的なＬＩＤＡＲシステムは、光のフラッディング（flooding）をシーンに提供するかあるいはシーンをラスターパターンで走査するかのいずれかで行う。ラスターパターンを使用する場合、距離、速度および他のデータを提供するために戻り位置にレーザをパルス化して分析する。収集したデータ点を点クラウドの状態に組み合わせてシーンを生成するのが良い。シーンに関して生じたフレームレートは、少なくとも部分的には、レーザの走査速度の関数である。例えば、レーザがスキャンすることができる速度が速ければ速いほど、レーザがある期間で取ることができる点がそれだけ一層多くなる。代表的には、シーンを２つのミラーで生成させることができ、これらのうちの１つは、第１の軸線を横切る方向に走査し、もう１つが第２の軸線を横切る方向に走査する。しかしながら、これらシステムは、走査ミラーを高い角速度（毎秒３０００°を超える速度）で回転させているとき標的信号の劣化を被る場合がある。チャープ（chirp）されたレーザパルス（周波数スイープ）が標的に達して走査システムに戻るのに要する時間の間、ミラーは、その高い角速度に起因して動き、高速走査ミラーのこの僅かな角度の狂いにより、ファイバ先端部のところに標的信号のウォークオフ（walk-off）が生じる。このウォークオフは、直径の小さなファイバ先端部についてはより大きな問題である。例えば、単一モードファイバ先端部は、ほぼ１０μｍの場合がある。かくして、ウォークオフの数ミクロンは、かかるシステムの検出された信号の強度に対して大きな影響を及ぼす場合がある。

【0046】

本発明の例示の具体化例は、源ファイバを光レシーバから分離している。この分離により、大径のファイバ、例えばマルチモードファイバがレシーバとして利用可能である。加うるに、他形式の光検出器を使用することができる。したがって、システムは、標的からのパルス化レーザ光を偏光ビームスプリッタ内の反射局所光と組み合わせることができる。局所的に戻された光および標的戻り光の各々は、光源によって生じた後に偏光されるのが良い。戻り時、偏光済み光を光学源ファイバではなく別個の光反射器に反射させるのが良い。偏光済み光は、戻り経路内ですでに干渉しているので、光検出器は、源経路内では単一モードファイバよりも大径の検出器であるのが良い。例えば、光検出器は、シリコンを利用した検出器、マルチモードファイバ、大面積検出器などであるのが良い。

【0047】

図３は、走査システムの光回路２００の諸観点を示している。例えば、図３の光回路２００は、幾つかの例示の具体化例に従って、ＬＩＤＡＲシステム１００の上述の図２に関して図示したＬＩＤＡＲシステム１００の光回路１０１の一部であるのが良い。図示のように、ファイバ出力部２０２は、レーザビームをＬＩＤＡＲシステムの受動光コンポーネントに提供するよう構成されている。例えば、ファイバ出力部２０２は、レーザ源であるのが良い。レーザビームは、偏光されない光として偏光ビームスプリッタ２０６を追加することができる。偏光ビームスプリッタ２０６の通過後、レーザビームを１／４波長板２０８の使用によって偏光するのが良い。次に、レーザビームは、円偏光（回転偏光とも呼ばれる）で偏光される。レンズ系２１０を用いて光を集束させるのが良い。幾つかの実施形態では、レンズはまた、偏光済み光の一部をファイバ出力部２０２に向かって反射させるのが良い。幾つかの実施形態では、別個のミラー、マイクロレンズアレイ、フィルタ、または反射膜を使用することができる。光の反射部分は、標的からの戻り光との干渉のための局所振動子になる。

【0048】

レーザビームは、レンズ２１０の通過後、環境に伝送され、パルスの一部分は、１つまたは２つ以上の物体から反射して戻るのが良い。例えば、光を図２を参照して説明したようにラスターパターンをなして１つまたは２つ以上の高速走査ミラーによって環境に伝送するのが良い。反射後の光の一部分をファイバ出力部２０２の方向に戻すのが良い。標的環境から戻った光およびレンズ２１０から反射された光が偏光されるので、これらが偏光ビームスプリッタ２０６に戻されたとき、光は、ファイバ出力部２０２に戻るのではなく、反射されて光検出器２０４に至る。上述したように、光検出器２０４は、シリコンを利用した検出器、マルチモードファイバ、大面積付き検出器などであるのが良い。局所振動子信号および標的からの信号は、結合信号を生じさせるよう干渉している。したがって、ファイバ内に２つの干渉を生じさせる必要はない。次に、結合信号を用いると、標的点のところの環境に関する距離、速度、または他の要因を解釈することができる。

【0049】

図４は、走査システムの光回路３００の諸観点を示している。例えば、図４の光回路３００は、幾つかの例示の具体化例に従って、ＬＩＤＡＲシステム１００の上述の図２に関して図示した光回路１０１の一部であるのが良い。図示のように、光回路３００は、多数のファイバ出力部３０２および多数の光検出器３０４を含む。多数のファイバ出力部３０２および光検出器３０４は、単一の時間間隔の間、多数のデータ点を提供することができる。したがって、高速走査ミラーの回転をより少なくした状態で追加のデータを得ることができる。光回路３００の残りの部分は、図３を参照して上述した部分と同一であっても良くまたはこれとほぼ同一であって良い。例えば、光回路３００は、光を偏光するための１／４波長板３０８、反射光を提供するためのレンズ系３１０などを含むのが良い。幾つかの実施形態では、偏光ビームスプリッタ３０６のアライメントは、戻った光を反射させるときにファイバ出力部３０２と光検出器３０４が互いに整列するように設定されるのが良い。幾つかの実施形態では、多数のファイバ出力部３０２および多数の光検出器３０４が設けられるのが良いが、さらに多数の偏光ビームスプリッタ３０６が設けられるのが良い。光検出器３０４の各々のところで受け取った信号を別々に分析して一点のところでの距離または速度データを生じさせるのが良い。幾つかの実施形態では、ファイバ出力部４０２は、互いに異なる波長でレーザビームを提供することができる。

【0050】

図５は、走査システムの光回路４００の諸観点を示している。例えば、図５の光回路４００は、幾つかの例示の具体化例に従って、ＬＩＤＡＲシステム１００の上述の図２に関して図示した光回路１０１の一部であるのが良い。図示のように、光回路４００は、多数のファイバ出力部４０２および多数の光検出器４０４を含む。多数のファイバ出力部４０２および光検出器４０４は、図４を参照して光回路３０２について説明したように単一の時間間隔の間に多数のデータ点を提供することができる。

【0051】

加うるに、ファイバ出力部４０２は、多数の波長でレーザビームを提供する。したがって、追加のデータ点を互いに異なる波長から生じさせることができる。幾つかの実施形態では、波長は、互いに異なる光検出器４０４のところで検出可能である。したがって、波長は、回折格子４１２によって分離されるのが良い。これは、光の互いに異なる波長を有するレーザビームの各々をそれぞれ対応の光検出器４０４に方向づける。したがって、２つのファイバ出力部４０２について示したように、４つの光検出器４０４が分析のために信号を発生させることができる。これにより、全部で４つのデータ点および環境に関する追加の情報が得られる。幾つかの実施形態では、ミラー（図示せず）が波長分割マルチプレクサの後に設けられている。したがって、光検出器を図５に示すような場所ではなく異なる場所に配置することができ、ミラーは、光を検出器に向かって方向づけることができる。これにより、発散波長ビームに光検出器４０４に達する前にさらに発散する距離が与えられ、その場合、検出器を偏光ビームスプリッタからさらに動かす必要はないという利点が得られる。

【0052】

図６は、走査システムの光回路６００の諸観点を示している。例えば、図６の光回路６００は、幾つかの例示の具体化例に従って、ＬＩＤＡＲシステム１００の上述の図２に関して図示した光回路１０１の一部であるのが良い。図示のように、光回路６００は、多数のファイバ出力部６０２および多数の光検出器６０４を含むが、種々の実施形態では、光回路６００は、これよりも少ないまたは追加のファイバ出力部６０２または光検出器６０４を含むことができる。四分の一波長板６０８が光回路６００内の光の偏光状態を変換することができる。加うるに、光回路６００は、偏光ビームスプリッタ６０６内でビームを視準するための１つまたは２つ以上のマイクロレンズアレイ６１４，６１６，６１８を含む。視準光は、偏光ビームスプリッタ６０６内におけるレーザビームのアライメントおよび公差を向上させることができる。例えば、第１のマイクロレンズアレイ６１４は、光ファイバ６０２を出た光を視準することができ、第２のマイクロレンズアレイ６１８は、光を標的環境中に非視準化することができる。次に、レーザをこれが偏光ビームスプリッタ６０６に入るときに視準することができる。図６に示されているように、光回路は、波長分割マルチプレクサ６１２を含むが、光回路６００内における光の視準は、単一波長ファイバ出力部６０２およびいまや波長分割マルチプレクサ６１２で実施できる。幾つかの実施形態では、光回路６００は、レーザビームを光検出器６０４のところで集束させるためのマイクロレンズアレイ６１６を含む。

【0053】

図７Ａは、本明細書において説明した光回路を具体化するための例示の構造の平面図である。光回路７００は、ファイバ出力部７０２、光検出器７０４、偏光ビームスプリッタ７０６、四分の一波長板７０８、およびレンズ７１０を含む。幾つかの実施形態では、レンズは、四分の一波長板７０８または光の偏光後に幾分かの光を反射してファイバ出力部７０２に戻すための別の構造体の後にコーティング（被膜）を有するのが良い。追加の光が環境から受け取られて偏光ビームスプリッタ７０６内の局所振動子信号と干渉するのが良い。次に、偏光ビームスプリッタは、結合信号を反射してこれを光検出器７０４に至らせる。図７Ａおよび図７Ｂに示されているように、この具体化例は、光出力部のための多数の単一モードファイバ７１２および光検出器のための多くのマルチモードファイバ７１４を有する。したがって、マルチモードファイバ７１４は、単一モードファイバ７１２よりも広い面積を有する。これにより、受光マルチモードファイバ７１２上でのウォークオフの可能性が減少する。図７Ｂは、本明細書において説明した光回路を具体化するための例示のシリコン構造体７００の側面図である。図示のように、偏光ビームスプリッタ７０６は、プリント回路板に取り付けられた状態でこのプリント回路板の表面の上方に延びている。

【0054】

図８Ａは、本明細書において説明した光回路を具体化するための例示の構造体の略図である。光回路８００は、ファイバ出力部８０２、光検出器８０４、偏光ビームスプリッタ８０６、四分の一波長板８０８、およびレンズ８１０を含む。図示のように、四分の一波長板８０８は、偏光ビームスプリッタ８０６上に被覆されている。幾つかの実施形態では、レンズ８１０は、四分の一波長板８０８または光の偏光後に幾分かの光を反射してファイバ出力部８０２に戻すための別の構造体、例えばマイクロレンズアレイの後に設けられたコーティングであるのが良い。追加の光が環境から受け取られて偏光ビームスプリッタ８０６内の局所振動子信号と干渉するのが良い。次に、偏光ビームスプリッタは、結合信号を反射してこれを光検出器８０４に至らせる。図８Ａに示されているように、この具体化例は、光出力部のための多数の単一モードファイバ８１２および光検出器のための多くのマルチモードファイバ８１４を有する。したがって、マルチモードファイバ８１４は、単一モードファイバ８１２よりも広い面積を有する。これにより、受光マルチモードファイバ８１４上でのウォークオフの可能性が減少する。図８Ｂは、本明細書において説明した光回路を具体化するための例示のシリコン構造体８００の側面図である。図示のように、偏光ビームスプリッタ８０６は、低プロフィールチップが得られるようプリント回路板の表面と一体化されている。これにより、光システムのためのコンパクトな具体化例を得ることができる。

【0055】

図９は、本明細書において説明した光回路を具体化するための例示のシリコン構造体９００の略図である。図示のように、光源９０２および検出器９０４は、単一のプリント回路板９１４上に実装されている。光源９０２および検出器９０４の平べったい分布状態を達成するため、フォールド（fold）ミラー９１２が光回路９００の設計に組み込まれている。したがって、偏光後の光が偏光ビームスプリッタ９０８のところで受け取られた後、この光は、反射されてフォールドミラー９１２に向かう。図９に示された例示の構造体は、光源９０２を出て検出器９０４に戻された光を視準するマイクロレンズ９１４をさらに含むのが良い。

【0056】

追加の実施形態では、図１０に示されているように、光の互いに異なる波長は、光源１００２によって提供できる。これらは、フォールドミラー１０１２のうちの第１のフォールドミラー上の波長分割マルチプレクサコーティングによって識別でき、他方、残りの波長は通される。フォールドミラー１０１２は、フォールドミラー１０１２を通過して、この場合、第２のフォールドミラー１０１４に至る光の回折を回避するためにプリズムではなくキューブ（cube）であるのが良い。幾つかの実施形態では、互いに異なる波長分割マルチプレクサを備えた追加のフォールドミラーを用いると、光の他の周波数をさらに識別することができる。加うるに、光回路１０００は、多数の光検出器１００３，１００４を有するのが良い。幾つかの実施形態では、これらは各々、フォールドミラーおよび波長分割マルチプレクサに基づいて検出器に向かって方向づけられる光の特定の波長について最適化可能である。図１０に示された例示の構造体は、光源１００２を出て検出器１００３，１００４に戻された光を視準するマイクロレンズ１０１６をさらに含むのが良い。

【0057】

本明細書に記載した本発明の多数の改造例および他の具体化例は、本発明と関連していて上記説明および関連した図に提供された教示の恩恵に浴する当業者に想到されよう。したがって、本発明は、開示した特定の具体化例には限定されず、改造例および他の具体化例が添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に含まれるようになっていることが理解されるべきである。さらに、上記説明および関連の図は、諸要素および／または諸関数のある特定の例示の組み合わせとの関係で例示の具体化例に関するが、理解されるべきこととして、諸要素および／または諸関数の種々の組み合わせが添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱しないで別の具体化例によって提供できる。この点に関し、例えば、上記において明記した諸要素および／または諸関数の組み合わせとは異なる諸要素および／または諸関数の組み合わせもまた、添付の請求項のうちの幾つかに記載されているものと想定される。特定の用語が本明細書において用いられているが、これら用語は、一般的かつ説明上の意味で用いられており、本発明を限定する目的で用いられているわけではない。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】