特許 7505789 トランシーバアレイを含むライダーシステム

(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】2024-06-17

(45)【発行日】2024-06-25

(54)【発明の名称】トランシーバアレイを含むライダーシステム

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20240618BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021543382

(86)(22)【出願日】2020-01-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-25

(86)【国際出願番号】 US2020015572

(87)【国際公開番号】W WO2020160084

(87)【国際公開日】2020-08-06

【審査請求日】2023-01-25

(31)【優先権主張番号】62/798,407

(32)【優先日】2019-01-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/775,166

(32)【優先日】2020-01-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518379544

【氏名又は名称】セプトン テクノロジーズ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100137969

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 憲昭

(74)【代理人】

【識別番号】100104824

【弁理士】

【氏名又は名称】穐場 仁

(74)【代理人】

【識別番号】100121463

【弁理士】

【氏名又は名称】矢口 哲也

(72)【発明者】

【氏名】キュランバー，ロジャー デイヴィッド

(72)【発明者】

【氏名】ペイ，ジュン

(72)【発明者】

【氏名】マッコード，マーク エー．

【審査官】藤脇 昌也

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１８０７２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００１／００４３３７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１０２０７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８ － ７／５１

１７／００ － １７／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の光軸を有する第１のレンズと、
前記第１のレンズの焦点面に実質的に配置された第１の光源のセットおよび第１の検出器のセットと、
前記第１の光軸に実質的に平行な第２の光軸を有する第２のレンズと、
前記第２のレンズの焦点面に実質的に配置された第２の光源のセットおよび第２の検出器のセットと、
前記第１の光源のセットと、前記第１の検出器のセットと、前記第２の光源のセットと、前記第２の検出器のセットが取り付けられる、プラットフォームと、
前記プラットフォームに取り付けられ、第１の表面と前記第１の表面の反対側の第２の表面とを有する第１のボードであって、前記第１のボードの前記第１の表面および前記第２の表面は、前記第１のレンズの前記第１の光軸に対して実質的に平行であり、前記第１の光源のセットは、前記第１のボードの前記第１の表面に取り付けられ、前記第１の検出器のセットは前記第１のボードの前記第２の表面に取り付けられる、第１のボードと、
前記プラットフォームに取り付けられ、第１の表面と前記第１の表面の反対側の第２の表面とを有する第２のボードであって、前記第２のボードの前記第１の表面および前記第２の表面は、前記第２のレンズの前記第２の光軸に対して実質的に平行であり、前記第２のボードの前記第１の表面は前記第１のボードの前記第２の表面に面し、前記第２の光源のセットは前記第２のボードの前記第２の表面に取り付けられ、前記第２の検出器のセットは前記第２のボードの前記第１の表面に取り付けられる、第２のボードと
を備え、
前記第２の検出器のセットのそれぞれの検出器が、前記第１のレンズの前記焦点面上の前記第１の光源のセットの対応する光源のそれぞれの位置と光学的に共役である、前記第２のレンズの前記焦点面上のそれぞれの検出器位置に配置されるため、前記第２の検出器のセットの前記それぞれの検出器は、前記第１の光源のセットの前記対応する光源により放射され、前記第１のレンズおよび前記第２のレンズの前に置かれた１つまたは複数の物体により反射された光線を検出し、
前記第１の検出器のセットのそれぞれの検出器が、前記第２のレンズの前記焦点面上の前記第２の光源のセットの対応する光源のそれぞれの位置と光学的に共役である、前記第１のレンズの前記焦点面上のそれぞれの検出器位置に配置されるため、前記第１の検出器のセットの前記それぞれの検出器は、前記第２の光源のセットの前記対応する光源により放射され、前記１つまたは複数の物体により反射される光線を検出する、
ライダーシステム。

【請求項2】

前記第１のレンズおよび前記第２のレンズが、レンズマウント上に取り付けられる、レンズマウントをさらに備え、
前記レンズマウントは第１の次元で走査され、前記プラットフォームは前記第１の次元に直交する第２の次元で走査される、請求項１に記載のライダーシステム。

【請求項3】

前記第１のレンズおよび前記第２のレンズが、レンズマウント上に取り付けられる、レンズマウントをさらに備え、
前記レンズマウントおよび前記プラットフォームがいつでも互いに反対方向に移動するように、前記駆動機構に、前記レンズマウントおよび前記プラットフォームを走査させるよう構成されたコントローラをさらに備える、請求項１に記載のライダーシステム。

【請求項4】

前記第１の光源のセットは複数の光源を含み、
前記第２の光源のセットは複数の光源を含み
前記第１の検出器のセットは複数の検出器を含み、
前記第２の検出器のセットは複数の検出器を含み、
前記第１の光源のセットおよび前記第１の検出器のセットは、一次元アレイまたは二次元アレイとして前記第１のレンズの前記焦点面上に配置され、
前記第２の光源のセットおよび前記第２の検出器のセットは、一次元アレイまたは二次元アレイとして前記第２のレンズの前記焦点面上に配置される、
請求項１に記載のライダーシステム。

【請求項5】

前記第１の光源のセットの前記複数の光源は、前記第１の検出器のセットの前記複数の検出器の間に散在し、
前記第２の光源のセットの前記複数の光源は、前記第２の検出器のセットの前記複数の検出器の間に散在する、
請求項４に記載のライダーシステム。

【請求項6】

前記第１の光源のセットの前記複数の光源は、前記プラットフォーム上の第１の領域に第１のグループとして配置され、
前記第１の検出器のセットの前記複数の検出器は、前記プラットフォーム上の第２の領域に第２のグループとして配置され、
前記第２の光源のセットの前記複数の光源は、前記プラットフォーム上の第３の領域に第３のグループとして配置され、
前記第２の検出器のセットの前記複数の検出器は、前記プラットフォーム上の第４の領域に第４のグループとして配置される、
請求項４に記載のライダーシステム。

【請求項7】

前記第１の光源のセットと、前記第２の光源のセットと、前記第１の検出器のセットと、前記第２の検出器のセットに結合されたコントローラであって、
第１の瞬間に、前記第１の光源のセットの１つまたは複数の光源に、第１の光パルスのセットを放射させ、前記第１の光パルスのセットは、前記第１のレンズによって前記１つまたは複数の物体に向けて投影され、かつ、前記１つまたは複数の物体によって反射され、
前記第２の検出器のセットの１つまたは複数の検出器に、前記１つまたは複数の物体によって反射され、かつ、前記第２のレンズによって集束された前記第１の光パルスのセットを検出させ、
前記第１の瞬間に後続する第２の瞬間に、前記第２の光源のセットの１つまたは複数の光源に、第２の光パルスのセットを放射させ、前記第２の光パルスのセットは、前記第２のレンズによって前記１つまたは複数の物体に向けて投影され、かつ、前記１つまたは複数の物体によって反射され、
前記第１の検出器のセットの１つまたは複数の検出器に、前記１つまたは複数の物体によって反射され、かつ、前記第１のレンズによって集束された前記第２の光パルスのセットを検出させるように構成された、コントローラ、
をさらに備える、請求項１に記載のライダーシステム。

【請求項8】

ライダーシステムの操作方法であって、前記ライダーシステムは、第１の光軸を有する第１のレンズと、前記第１の光軸に実質的に平行な第２の光軸を有する第２のレンズと、第１の光源のセットと、第２の光源のセットと、第１の検出器のセットと、第２の検出器のセットと、
前記第１の光源のセットと、前記第１の検出器のセットと、前記第２の光源のセットと、前記第２の検出器のセットが取り付けられる、プラットフォームと、
前記プラットフォームに取り付けられ、第１の表面と前記第１の表面の反対側の第２の表面とを有する第１のボードであって、前記第１のボードの前記第１の表面および前記第２の表面は、前記第１のレンズの前記第１の光軸に対して実質的に平行であり、前記第１の光源のセットは、前記第１のボードの前記第１の表面に取り付けられ、前記第１の検出器のセットは前記第１のボードの前記第２の表面に取り付けられる、第１のボードと、
前記プラットフォームに取り付けられ、第１の表面と前記第１の表面の反対側の第２の表面とを有する第２のボードであって、前記第２のボードの前記第１の表面および前記第２の表面は、前記第２のレンズの前記第２の光軸に対して実質的に平行であり、前記第２のボードの前記第１の表面は前記第１のボードの前記第２の表面に面し、前記第２の光源のセットは前記第２のボードの前記第２の表面に取り付けられ、前記第２の検出器のセットは前記第２のボードの前記第１の表面に取り付けられる、第２のボードと
を備え、
第１の瞬間に、前記第１の光源のセットを使用して、第１の光パルスのセットを放射することと、
前記第１のレンズを使用して、前記第１の光パルスのセットを１つまたは複数の物体に向けて投影し、前記第１の光パルスのセットを前記１つまたは複数の物体によって反射させることと、
前記第２のレンズを使用して、前記１つまたは複数の物体によって反射された前記第１の光パルスのセットを、前記第２の検出器のセットに集束させることと、
前記第２の検出器のセットを使用して、前記第２のレンズによって集束された前記第１の光パルスのセットを検出することと、
前記第１の瞬間に後続する第２の瞬間に、前記第２の光源のセットを使用して、第２の光パルスのセットを放射することと、
前記第２のレンズを使用して、前記第２の光パルスのセットを前記１つまたは複数の物体に向けて投影し、前記第２の光パルスのセットを前記１つまたは複数の物体によって反射させることと、
前記第１のレンズを使用して、前記１つまたは複数の物体によって反射された前記第２の光パルスのセットを、前記第１の検出器のセットに集束させることと、
前記第１の検出器のセットを使用して、前記第１のレンズによって集束された前記第２の光パルスのセットを検出すること、
を含む、ライダーシステムの操作方法。

【請求項9】

前記第１のレンズおよび前記第２のレンズは、レンズマウント上に取り付けられ、前記第１の光源のセットおよび前記第１の検出器のセットは、前記第１のレンズの焦点面上に配置される第１のトランシーバアレイとして配置され、前記第２の光源のセットおよび前記第２の検出器のセットは、前記第２のレンズの焦点面上に配置される第２のトランシーバアレイとして配置され、前記第１のトランシーバアレイおよび前記第２のトランシーバアレイは前記プラットフォームに取り付けられ、
前記ライダーシステムの光軸に実質的に垂直な平面において、前記レンズマウントに対して前記プラットフォームを走査し、それにより、前記第１のレンズおよび前記第２のレンズに対して前記第１のトランシーバアレイおよび前記第２のトランシーバアレイを走査することをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記プラットフォームを走査することは、前記プラットフォームを二次元で走査することを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記第１のレンズおよび前記第２のレンズがレンズマウント上に取り付けられ、前記第１の光源のセットおよび前記第１の検出器のセットは、前記第１のレンズの焦点面上に配置される第１のトランシーバアレイとして配置され、前記第２の光源のセットおよび前記第２の検出器のセットは、前記第２のレンズの焦点面上に配置される第２のトランシーバアレイとして配置され、前記第１のトランシーバアレイおよび前記第２のトランシーバアレイは前記プラットフォームに取り付けられ、
前記ライダーシステムの光軸に実質的に垂直な平面において、前記プラットフォームに対して前記レンズマウントを走査し、それにより、前記第１のトランシーバアレイおよび前記第２のトランシーバアレイに対して前記第１のレンズおよび前記第２のレンズを走査すること、
をさらに備える、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

ライダーシステムを調整する方法であって、前記ライダーシステムは、第１の光軸を有する第１のレンズと、前記第１の光軸に実質的に平行な第２の光軸を有する第２のレンズと、第１の光源のセットと、第２の光源のセットと、第１の検出器のセットと、第２の検出器のセットと、
前記第１の光源のセットと、前記第１の検出器のセットと、前記第２の光源のセットと、前記第２の検出器のセットが取り付けられる、プラットフォームと、
前記プラットフォームに取り付けられ、第１の表面と前記第１の表面の反対側の第２の表面とを有する第１のボードであって、前記第１のボードの前記第１の表面および前記第２の表面は、前記第１のレンズの前記第１の光軸に対して実質的に平行であり、前記第１の光源のセットは、前記第１のボードの前記第１の表面に取り付けられ、前記第１の検出器のセットは前記第１のボードの前記第２の表面に取り付けられる、第１のボードと、
前記プラットフォームに取り付けられ、第１の表面と前記第１の表面の反対側の第２の表面とを有する第２のボードであって、前記第２のボードの前記第１の表面および前記第２の表面は、前記第２のレンズの前記第２の光軸に対して実質的に平行であり、前記第２のボードの前記第１の表面は前記第１のボードの前記第２の表面に面し、前記第２の光源のセットは前記第２のボードの前記第２の表面に取り付けられ、前記第２の検出器のセットは前記第２のボードの前記第１の表面に取り付けられる、第２のボードと
を備え、
前記第１の光源のセットおよび前記第１の検出器のセットを、実質的に前記第１のレンズの焦点面に配置された第１のトランシーバアレイとして配置することと、
前記第２の光源のセットおよび前記第２の検出器のセットを、実質的に前記第２のレンズの焦点面に配置された第２のトランシーバアレイとして配置することと、
前記第１の光源のセットを使用して、第１の光線のセットを放射することと、
前記第１のレンズを使用して、前記第１の光線のセットをスクリーンに向けて投射し、それにより、前記スクリーン上に第１の光点のセットを形成することと、
前記第２の光源のセットを使用して、第２の光線のセットを放射することと、
前記第２のレンズを使用して、前記第２の光線のセットを前記スクリーンに向けて投射し、それにより、前記スクリーン上に第２の光点のセットを形成することと、
前記第１の検出器のセットのそれぞれの検出器が、前記第２の光源のセットの対応する光源と光学的に共役であり、前記第２の検出器のセットのそれぞれの検出器が、前記第１の光源のセットの対応する光源と光学的に共役であるように、前記第１の光点のセットと前記第２の光点のセットが、所定のパターンを前記スクリーン上に形成するまで、前記第１のトランシーバアレイに対する前記第１のレンズの位置、および前記第２のトランシーバアレイに対する前記第２のレンズの位置を調整することと、
を含む、ライダーシステムを調整する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001]本ＰＣＴ出願は、米国特許法第119条(e)の定めにより、２０１９年１月２９日に出願された「ＬＩＤＡＲ ＳＹＳＴＥＭ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ Ａ ＴＲＡＮＳＣＥＩＶＥＲ ＡＲＲＡＹ」と題する米国仮特許出願第６２／７９８，４０７号、ならびに２０２０年１月２８日に出願された「ＬＩＤＡＲ ＳＹＳＴＥＭ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ Ａ ＴＲＡＮＳＣＥＩＶＥＲ ＡＲＲＡＹ」と題する米国特許出願第１６／７７５，１６６号の利益と優先権を主張するものであり、これらの内容の全体が本明細書において参照により組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

[0002]三次元センサは、自律車両、ドローン、ロボット工学、セキュリティアプリケーションなどに適用され得る。ライダーセンサは、このようなアプリケーションに適した高度な角度分解能を実現し得る。ライダーセンサはレーザビームを放射するためのレーザ源と、反射したレーザビームを検出する検出器とを備え得る。比較的高いレーザ出力での操作が可能でありながら、目の安全要件を満たすライダーセンサの改善が必要である。また、より容易な光学的配列と、他の利点を提供することが可能なライダー構成部分の配置を改善する必要がある。

【発明の概要】

【0003】

[0003]いくつかの実施形態によれば、ライダーシステムは第１の光軸を有する第１のレンズと、実質的に第1のレンズの焦点面に配置された、第1の光源のセットと、第1の検出器のセットと、実質的に第1の光軸に対し平行に配置された第２の光軸を有する第２のレンズと、実質的に第２のレンズの焦点面に配置された、第２の光源のセットと、第２の検出器のセットと、を備える。第２の検出器のセットのそれぞれの検出器が、第1のレンズの焦点面上の第１の光源のセットの対応する光源のそれぞれの位置と光学的に共役である、第２のレンズの焦点面上のそれぞれの検出器位置に配置されるため、第２の検出器のセットのそれぞれの検出器は、第１の光源のセットの対応する光源により放射され、第１のレンズおよび第２のレンズの前に置かれた、１つまたは複数の物体により反射された光線を検出し、第１の検出器のセットのそれぞれの検出器が、第２のレンズの焦点面上の第２の光源のセットの対応する光源のそれぞれの位置と光学的に共役である、第１のレンズの焦点面上のそれぞれの検出器位置に配置されるため、第１の検出器のセットのそれぞれの検出器は、第２の光源のセットの対応する光源により放射され、１つまたは複数の物体により反射される光線を検出する。

【0004】

[0004]いくつかの実施形態によれば、ライダーシステムの操作方法が提供される。ライダーシステムは、第１のレンズと、第２のレンズと、第１の光源のセットと、第２の光源のセットと、第１の検出器のセットと、第２の検出器のセットと、を備える。本方法は、第１の瞬間に、第１の光源のセットを使用して、第１の光パルスのセットを放射することと、第１のレンズを使用して、1つまたは複数の物体へ第１の光パルスのセットを投影することと、を備える。第１の光パルスのセットは１つまたは複数の物体により反射される。本方法は、第２のレンズを使用して、１つまたは複数の物体によって反射された第１の光パルスのセットを、第２の検出器のセットに集束させることと、第２の検出器のセットを使用して、第２のレンズによって集束させられた第１の光パルスのセットを検出することと、をさらに備える。本方法は、第１の瞬間に後続する第２の瞬間に、第２の光源のセットを使用して、第２の光パルスのセットを放射することと、第２のレンズを使用して、１つまたは複数の物体へ第２の光パルスのセットを投影することと、をさらに備える。第２の光パルスのセットは１つまたは複数の物体により反射される。本方法は、第１のレンズを使用し、１つまたは複数の物体によって反射された第２の光パルスのセットを第１の検出器のセットへ集束させることと、第１の検出器のセットを使用して、第１のレンズによって集束された第２の光パルスのセットを検出することと、をさらに備える。

【0005】

[0005]いくつかの実施形態によれば、ライダーシステムを調整する方法が提供される。ライダーシステムは、第１のレンズと、第２のレンズと、第１の光源のセットと、第２の光源のセットと、第１の検出器のセットと、第２の検出器のセットと、を備える。本方法は、実質的に第１のレンズの焦点面に配置された第１のトランシーバアレイとして、第１の光源のセットおよび第１の検出器のセットを配置することと、実質的に第２のレンズの焦点面に配置された第２のトランシーバアレイとして、第２の光源のセットおよび第２の検出器のセットを配置することと、第１の光源のセットを使用して、第１の光線のセットを放射することと、第１のレンズを使用して、スクリーンの方向へ第１の光線のセットを投影し、これより、スクリーン上に第１の光点のセットを形成することと、第２の光源のセットを使用し、第２の光線のセットを放射することと、第２のレンズを使用して、スクリーンの方向へ第２の光線のセットを投影し、これより、スクリーン上に第２の光点のセットを形成することと、第１の検出器のセットのそれぞれの検出器が、第２の光源のセットの対応する光源と光学的に共役であり、第２の検出器のセットのそれぞれの検出器が、第１の光源のセットの対応する光源と光学的に共役であるように、第１の光点のセットと第２の光点のセットがスクリーン上に所定のパターンを形成するまで、第１のトランシーバアレイに対する第１のレンズの位置、および第２のトランシーバアレイに対する第２のレンズの位置を調整することと、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】いくつかの実施形態による、三次元イメージングのためのライダーセンサを概略的に示す。

【図2】いくつかの実施形態による、例示的なライダーシステムを概略的に示す。

【図3】いくつかの実施形態による、スキャニングライダーシステムを概略的に示す。

【図4】図３に示されるライダーシステムにおける光線の例示的な光路を概略的に示す。

【図5】いくつかの実施形態による、スキャニングライダーシステムを概略的に示す。

【図6】いくつかの実施形態による、光源と検出器の構成を概略的に示す。

【図7】いくつかの実施形態による、ライダーシステムにおける２つのトランシーバアレイの例示的な配置を示す。

【図8】いくつかの実施形態による、スキャニングライダーシステムにおける断面図を概略的に示す。

【図9】いくつかの実施形態による、ライダーシステムの操作方法を簡略化したフローチャートを示す。

【図10】いくつかの実施形態による、ライダーシステムの調整方法を簡略化したフローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0007】

[0016]ライダーシステム（ＬｉＤＡＲ ｓｙｓｔｅｍｓ）には、レーザ源から放射された出射レーザビームをコリメートまたは投影するための第１レンズと、戻りレーザビームを光検出器に集束させるための第２のレンズを備えるものがある。ライダーシステムは、第１のレンズの後ろに配置されたレーザ源のアレイ、および第２のレンズの後ろに配置された対応する光検出器のアレイを備え得る。このような構成では、レーザ源が単一のレンズの後ろに集中しているため、レーザ源の動作電力は、目の安全要件によって制限される場合があり得る。さらに、レーザ源と検出器の充填密度は、レーザ源と検出器の間のより大きなデバイス（関連する回路を含む）の寸法によって制限され得る。

【0008】

[0017]本発明のいくつかの実施形態によると、ライダーシステムは、２つのレンズ、および２つのトランシーバアレイを備え得、それぞれのトランシーバアレイは、各レンズの後ろに配置される。それぞれのトランシーバアレイは、1つまたは複数のレーザ源と1つまたは複数の光検出器を備える。したがって、各レンズは、１つまたは複数のレーザ源によって放射された光線を投影するための送信レンズとして、および１つまたは複数の光検出器に戻り光線を集束させるための受信レンズとしての両方として機能する。

【0009】

[0018]図１は、いくつかの実施形態による、三次元イメージングのためのライダーセンサ１００を概略的に示す。ライダーセンサ１００は、放射レンズ１３０及び受信レンズ１４０を含む。ライダーセンサ１００は、実質的に放射レンズ１３０の後焦点面に配置された、レーザ源１１０ａを含む。レーザ源１１０ａは、放射レンズ１３０の後焦点面のそれぞれの放射位置から、レーザパルス１２０を放射するように動作する。放射レンズ１３０は、ライダーセンサ１００の前方に配置された物体１５０に向けて、レーザパルス１２０をコリメートして導くように構成されている。レーザ源１１０ａの所与の放射位置について、コリメートされたレーザパルス１２０’は、対応する角度で物体１５０に向けて導かれる。

【0010】

[0019]コリメートされたレーザパルス１２０’の一部１２２は、物体１５０から受信レンズ１４０に向かって反射される。受信レンズ１４０は、物体１５０で反射されたレーザパルスの一部１２２’を、受信レンズ１４０の焦点面の対応する検出位置に集束させるように構成されている。ライダーセンサ１００は、実質的に受信レンズ１４０の焦点面に配置された、検出器１６０ａをさらに含む。検出器１６０ａは、物体から反射されたレーザパルス１２０の一部１２２’を、対応する検出位置で受信及び検出するように構成されている。検出器１６０ａの対応する検出位置は、レーザ源１１０ａのそれぞれの放射位置と光学的に共役である。

【0011】

[0020]レーザパルス１２０は、短い持続時間、例えば１０ｎｓパルス幅であってもよい。ライダーセンサ１００は、レーザ源１１０ａ及び検出器１６０ａに結合された、プロセッサ１９０をさらに含む。プロセッサ１９０は、放射から検出までのレーザパルス１２０の飛行時間（ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ：ＴＯＦ）を求めるように構成されている。レーザパルス１２０は光速で伝わるため、ライダーセンサ１００と物体１５０との間の距離が、求められた飛行時間に基づいて求められてもよい。

【0012】

[0021]ＦＯＶ全体にわたってレーザビーム１２０’をスキャンする１つの方法は、レーザ源１１０ａを、放射レンズ１３０の後焦点面内で放射レンズ１３０に対して横方向に移動させることである。例えば、レーザ源１１０ａは、図１に示されるように、放射レンズ１３０の後焦点面における複数の放射位置へとラスタスキャンされてもよい。レーザ源１１０ａは、複数の放射位置で複数のレーザパルスを放射してもよい。それぞれの放射位置で放射された各レーザパルスは、放射レンズ１３０によってコリメートされ、それぞれの角度で物体１５０に向けて導かれて、物体１５０の表面上の対応する点に当たる。したがって、レーザ源１１０ａが、放射レンズ１３０の後焦平面のある一定の領域内でラスタスキャンされるにつれて、物体１５０上の対応する物体領域が、スキャンされる。検出器１６０ａは、図１に示されるように、受信レンズ１４０の焦点面における、複数の対応する検出位置に位置付けられるように、ラスタスキャンされてもよい。検出器１６０ａをスキャンすることは、典型的にはレーザ源１１０ａをスキャンすることと同期して実行され、そのため、検出器１６０ａとレーザ源１１０ａは、任意の所与の時間において、常に互いと光学的に共役である。

【0013】

[0022]それぞれの放射位置で放射される各レーザパルスについて飛行時間を求めることによって、ライダーセンサ１００から物体１５０の表面上の対応する各点までの距離が求められてもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ１９０は、各放射位置におけるレーザ源１１０ａの位置を検出する、位置エンコーダと結合されている。放射位置に基づいて、コリメートされたレーザパルス１２０’の角度が、求められてもよい。物体１５０の表面上の対応する点のＸ－Ｙ座標は、ライダーセンサ１００に対する角度、およびライダーセンサ１００までの距離に基づいて求められてもよい。したがって、物体１５０の三次元イメージは、ライダーセンサ１００から物体１５０の表面上の様々な点までの測定された距離に基づいて構築されてもよい。いくつかの実施形態では、三次元イメージは、点群、すなわち物体１５０の表面上の点のＸ、Ｙ及びＺ座標の集合として、表現されてもよい。

【0014】

[0023]いくつかの実施形態では、戻りレーザパルス１２２’の強度が、測定されて、同じ放射点からの後続のレーザパルスの出力を調整するために使用される。検出器の飽和を防止し、眼の安全を改善し、又は総消費電力を低減するためである。レーザパルスの出力は、レーザパルスの持続時間、レーザに印加される電圧若しくは電流、又はレーザに電力供給するために使用されるコンデンサに蓄積される電荷を多様にすることによって、多様にされてもよい。後者の場合では、コンデンサに蓄積される電荷は、コンデンサへの充電時間、充電電圧、又は充電電流を多様にすることによって、多様にされてもよい。いくつかの実施形態では、イメージにもう１つの次元を加えるために、強度も使用されてもよい。例えば、イメージには、Ｘ、Ｙ及びＺ座標、さらには反射率（又は明るさ）が含まれていてもよい。

【0015】

[0024]ライダーセンサ１００の画角（ａｎｇｕｌａｒ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ：ＡＦＯＶ）は、レーザ源１１０ａのスキャン範囲、及び放射レンズ１３０の焦点距離に基づいて、次のように推定されてもよい。

【数1】

式中、ｈは、レーザ源１１０ａのある一定の方向に沿ったスキャン範囲であり、ｆは、放射レンズ１３０の焦点距離である。所与のスキャン範囲ｈに対して、より短い焦点距離は、より広いＡＦＯＶをもたらすであろう。所与の焦点距離ｆに対して、より大きいスキャン範囲は、より広いＡＦＯＶをもたらすであろう。いくつかの実施形態では、ライダーセンサ１００は、放射レンズ１３０の後焦平面にアレイとして配置された複数のレーザ源を含んでいてもよく、そのため、それぞれの個々のレーザ源のスキャン範囲を比較的小さく保ちながら、全部合わせたより大きなＡＦＯＶが実現され得る。したがって、ライダーセンサ１００は、受信レンズ１４０の焦点面にアレイとして配置された複数の検出器を含んでいてもよく、各検出器は、それぞれのレーザ源と共役であり得る。例えば、ライダーセンサ１００は、図１に示されるように、第２のレーザ源１１０ｂ及び第２の検出器１６０ｂを含んでいてもよい。他の実施形態では、ライダーセンサ１００は、４つのレーザ源及び４つの検出器、又は８つのレーザ源及び８つの検出器を含んでいてもよい。一実施形態では、ライダーセンサ１００は、４×２アレイとして配置された８つのレーザ源、及び４×２アレイとして配置された８つの検出器を含んでいてもよく、そのため、ライダーセンサ１００は、垂直方向におけるそのＡＦＯＶよりも、水平方向においてより広いＡＦＯＶを有し得る。様々な実施形態によれば、ライダーセンサ１００の全部合わせたＡＦＯＶは、放射レンズの焦点距離、各レーザ源のスキャン範囲、及びレーザ源の数に応じて、約５度～約１５度、又は約１５度～約４５度、又は約４５度～約１２０度の範囲であってもよい。

【0016】

[0025]レーザ源１１０ａは、紫外、可視、又は近赤外の波長範囲のレーザパルスを放射するように構成されていてもよい。各レーザパルスのエネルギーは、マイクロジュール程度であってもよく、これは、通常、ＫＨｚ範囲の繰返し率において眼に安全であると考えられる。約１５００ｎｍを超える波長で動作するレーザ源については、眼は、それらの波長では焦点が合わないため、エネルギーレベルは、より高いものであることができる。検出器１６０ａは、シリコン・アバランシェ・フォトダイオード、光電子増倍管、ＰＩＮダイオード、又は他の半導体センサを含んでいてもよい。

【0017】

[0026]ライダーセンサ１００の角度分解能は、実質的に回折限界であることができ、これは、次のように推定されてもよい。
θ＝１．２２λ／Ｄ,
式中、λは、レーザパルスの波長、Ｄは、レンズ開口の直径である。角度分解能はまた、レーザ源１１０ａの放射領域のサイズ、並びにレンズ１３０及び１４０の収差に依存してもよい。様々な実施形態によれば、ライダーセンサ１００の角度分解能は、レンズのタイプに応じて、約１ｍｒａｄ～約２０ｍｒａｄ（約０．０５～１．０度）の範囲であってもよい。

【0018】

[0027]図２は例示的なライダーシステム２００を概略的に示す。ライダーシステム２００は放射レンズ２３０と受信レンズ２４０の２つのレンズを含んでもよい。放射レンズ２３０および受信レンズ２４０のそれぞれは、複数のレンズ素子を含む、複合レンズであってもよい。放射レンズ２３０および受信レンズ２４０は、レンズマウント２２０にマウントされてもよい。放射レンズ２３０および受信レンズ２４０が取り付けられたレンズマウント２２０は、本明細書ではレンズアセンブリと呼ばれ得る。

【0019】

[0028]ライダーシステム２００はまた、１つまたは複数の光源２１０（例えば、レーザ源）および１つまたは複数の検出器２６０（例えば、図２に示されるような４つの光源２１０および４つの検出器２６０）を含んでいてもよい。光源２１０は、オプトエレクトロニクスボード２５０にマウントされてもよく、放射レンズ２３０の後ろに配置されてよい（例えば、放射レンズ２３０の焦点面）。検出器２６０はオプトエレクトロニクスボード２５０にマウントされてもよく、受信レンズ２４０の後ろに配置されてもよい（例えば、受信レンズ２４０の焦点面）。オプトエレクトロニクスボード２５０であって、その上にマウントされたレーザ源２１０および検出器２６０を有するものは、本明細書ではオプトエレクトロニクスアセンブリと呼ばれる場合がある。

【0020】

[0029]図１を参照して上記で論じたように、それぞれの光源２１０ａおよび対応する検出器２６０ａは、それぞれの光源２１０ａの位置が対応する検出器２６０ａの位置と光学的に共役になるように、オプトエレクトロニクスボード２５０上に配置される。したがって、それぞれの光源２１０ａによって放射された光線は、放射レンズ２３０によって投射またはコリメートされ、ライダーシステム２００の前に置かれた物体により反射され得る。そして、反射光線は、受信レンズ２４０によって対応する検出器２６０ａに集束され得る。

【0021】

[0030]いくつかの実施形態では、レンズアセンブリは、図２に示されるように、一対のフレクシャ２７０ａおよび２７０ｂを介してベース２０２に柔軟に取り付けられ得る。一対のフレクシャ２７０ａおよび２７０ｂのそれぞれについての、１つの端部は、ベース２０２に取り付けられており、一方、他の端部は、レンズアセンブリ２２０に取り付けられている。一対のフレクシャ２７０ａ及び２７０ｂは、ボイス・コイル・モータなどの、アクチュエータ２０４（本明細書では駆動機構とも呼ばれる）に結合されてもよい。アクチュエータ２０４は、コントローラ２０６によって制御されて一対のフレクシャ２７０ａ及び２７０ｂが平行四辺形のように左又は右にそらされることを引き起こしてもよく、そのようにして、図２における両側矢印によって示されるように、レンズアセンブリ２２０を左又は右に移動させてもよい。放射レンズ２３０の横方向の移動は、レーザ源２１０によって放射されたレーザビームが、ライダーシステム２００の前方のＦＯＶ全体にわたってスキャンされることを引き起こしてもよい。放射レンズ２３０および受信レンズ２４０を含むレンズアセンブリ２２０全体が、単一のユニットとして移動されるため、レンズアセンブリ２２０が、スキャンされるとき、レーザ源２１０と検出器２６０との間の光学的共役関係が、維持される。

【0022】

[0031]図２は、レンズアセンブリ２２０を移動させるための２つのロッド形状のフレクシャ２７０ａ及び２７０ｂを示しているが、他のフレクシャ機構又はステージが、使用されてもよい。例えば、スプリング及び空気軸受などが、使用されてもよい。いくつかの実施形態では、駆動機構２０４は、ボイス・コイル・モータ（ｖｏｉｃｅ ｃｏｉｌ ｍｏｔｏｒ：ＶＣＭ）及び圧電アクチュエータなどを含んでいてもよい。高いスキャン周波数では、一対のフレクシャ２７０ａ及び２７０ｂ、並びに駆動機構２０４は、電力要件を最小化するために、その共鳴周波数で、又はその共鳴周波数の近くで動作させられてもよい。

【0023】

[0032]他の実施形態では、スキャンは他の方法で達成され得る。例えば、スキャニングは、放射レンズ２３０、受信レンズ２４０、光源２１０および検出器２６０を包含する回転プラットフォームを使用して実施され得る。あるいは、回転する多角形ミラー、または１つまたは複数の振動ミラーを使用してもよい。

【0024】

[0033]ライダーシステム２００は、複数の光源２１０と複数の検出器２６０を備えていてもよい。複数の光源２１０は、一次元または二次元アレイのいずれかとして配置し得る（例えば、二次元のアレイの場合、用紙に対し垂直方向に互いにオフセットされた１つまたは複数の行が存在し得る）。同様に、複数の検出器２６０は一次元または二次元のアレイいずれかに配置されてもよい。

【0025】

[0034]図２に示されている、オプトエレクトロニクスボード２５０上の光源２１０および検出器２６０の配置には特定の欠点があり得る。例えば、すべての光源２１０によって放射された光線は、放射レンズ２３０によって投射された後に空間的に集中され得るため、それぞれの光源２１０の許容電力は、眼の安全を確保するために制限され得る。

【0026】

[0035]さらに、オプトエレクトロニクスボード２５０上の光源２１０または検出器２６０の最大充填密度は、光源２１０と検出器２６０との間のより大きなデバイスの寸法によって制限され得る。例えば、それぞれの検出器２６０（関連する回路を含む）は、それぞれの光源２１０の寸法よりも大きい寸法を有し、複数の検出器２６０は、隣接する検出器２６０との間の空間が最小になるように可能な限り密に詰め込まれていると仮定する。複数の光源２１０は、たとえ光源２１０が可能な限り密に詰められていなくても、対応する検出器２６０との共役関係を維持するために、同じ密度で詰められる必要があるだろう。

【0027】

[0036]図３は、いくつかの実施形態による走査型ライダーシステム３００を概略的に示している。図２に示されているライダーシステム２００と同様に、ライダーシステム３００もまた、２つのレンズ（第１のレンズ３３０および第２のレンズ３４０）を含む。第１のレンズ３３０および第２のレンズ３４０は、レンズマウント３２０にマウントされ得る。第１のレンズ３３０は、第１の光軸３３２を有し、第２のレンズ３４０は、第１の光軸３３２に実質的に平行な第２の光軸３４２を有する。ライダーシステム３００は、複数の光源３１０および複数の検出器３６０をさらに備える。光源３１０および検出器３６０は、オプトエレクトロニクスボード３５０にマウントされ得る。

【0028】

[0037]ここでは、図２に示すライダーシステム２００のように、すべての光源３１０を一方のレンズの後ろに置き、すべての検出器３６０をもう一方のレンズの後ろに置く代わりに、第１の光源のセット３１０ａおよび第１の検出器のセット３６０ａは、第１のレンズ３３０の焦点面に配置され、第２の光源のセット３１０ｂおよび第２の検出器のセット３６０ｂは、第２のレンズ３４０の焦点面に配置される。第１のレンズ３３０の後ろの第１の光源のセット３１０ａおよび第１の検出器のセット３６０ａは、第１のトランシーバアレイと呼ばれ得る。同様に、第２のレンズ３４０の後ろの第２の光源のセット３１０ｂおよび第２の検出器のセット３６０ｂは、第２のトランシーバアレイと呼ばれ得る。したがって、第１のレンズ３３０および第２のレンズ３４０のそれぞれは、放射レンズおよび受信レンズの両方として機能する。ゆえに、第１のレンズ３３０および第２のレンズ３４０は、トランシーバレンズと呼ばれ得る。

【0029】

[0038]第２の検出器のセット３６０ｂのそれぞれの検出器３６０ｂが、第１の光源のセット３１０ａの対応する光源３１０ａにより放射され、第１のレンズ３３０および第２のレンズ３４０の前に置かれた、１つまたは複数の物体（図３に示されていない）により反射される光線を検出可能にするため、第２の検出器のセット３６０ｂのそれぞれの検出器３６０ｂは、第１のレンズ３３０の焦点面上の第１の光源のセット３１０ａの対応する光源３１０ａのそれぞれの位置と光学的に共役である、第２のレンズ３４０の焦点面上のそれぞれの検出器位置に配置される。

【0030】

[0039]同様に、第１の検出器のセット３６０ａのそれぞれの検出器３６０ａが、第２の光源のセット３１０ｂの対応する光源３１０ｂにより放射され、１つまたは複数の物体により反射される光源を検出可能にするため、第１の検出器のセット３６０ａのそれぞれの検出器３６０ａは、第２のレンズ３４０の焦点面上の第２の光源のセット３１０ｂの対応する光源３１０ｂのそれぞれの位置と光学的に共役である、第１のレンズ３３０の焦点面上のそれぞれの検出器位置に配置される。

【0031】

[0040]光源３１０と検出器３６０の各対の間における共役関係を説明するために、図４は、図３に示されるライダーシステム３００における光線の例示的な光路を概略的に示す。簡潔にするため、第１のレンズ３３０の後ろに配置された、第１の光源のセット３１０ａのうち１つの光源３１０ａ、および第１の検出器のセット３６０ａのうち１つの検出器３６０ａのみが示されている。同様に、第２のレンズ３４０の後ろに配置された、第２の光源のセット３１０ｂのうち１つの光源３１０ｂ、および第２の検出器のセット３６０ｂのうち１つの検出器３６０ｂのみが示されている。光源３１０ａによって放射された光線は、第１のレンズ３３０によって物体４１０（例えば、家）に向かって投射され、物体４１０によって反射される。反射光線は、第２のレンズ３４０によって受信され、検出器３６０ｂに集束される。
光源３１０ｂによって放射された光線は、第２のレンズ３４０によって物体４１０に向かって投射され、物体４１０によって反射される。反射光線は、第１のレンズ３３０によって受信され、検出器３６０ａに集束される。

【0032】

[0041]したがって、図３に示されるライダーシステム３００において、第１のレンズ３３０および第２のレンズ３４０のそれぞれは、放射レンズおよび受信レンズの両方として機能する。第１のレンズ３３０は、第１の光源のセット３６０ａの放射レンズとして、および第１の検出器のセット３６０ａの受信レンズとして機能する。第２のレンズ３４０は、第２の光源のセット３６０ｂの放射レンズとして、および第２の検出器のセット３６０ｂの受信レンズとして機能する。

【0033】

[0042]ライダーシステム３００にはいくつかの利点を提供し得る。例えば、２つのレンズ３３０および３４０によって投射された光線が人間の目の開口よりも離れて配置されている場合、光源３１０は、すべてが１つのレンズの後ろにあるのではなく、２つのレンズ３３０と３４０の間で分割されるため（例えば、図２に示されるライダーシステム２００のように）、より高い電力レベルで動作することができ、また、目の安全を確保するための要件を満たすことができる。

【0034】

[0043]さらに、光源３１０および検出器３６０は、オプトエレクトロニクスボード３５０上により密に詰められ得る。図２を参照して上記で説明したように、ライダーシステム２００における光源２１０および検出器２６０の配置に関して、最大充填密度は、光源２１０と検出器２６０との間のより大きなデバイスの寸法によって制限される。対照的に、図３に示されるライダーシステム３００では、光源３１０および検出器３６０を散在させることによって、より高い充填密度を達成することができ得る。したがって、ライダーシステム３００は、光源３１０および検出器３６０のより高い充填密度で、より高い横方向の空間分解能を提供し得る。例として、各像面のサイズが１２ｍｍ×６ｍｍであり、それぞれの光源３１０の横方向の寸法が１ｍｍ×１ｍｍであり、それぞれの検出器３６０の横方向の寸法が２ｍｍ×２ｍｍであると仮定する。図２に示されているライダーシステム２００において、最大で６×３＝１８の検出器２６０を像面にアレイとして詰めることができる。したがって、最大で６×３＝１８の光源２１０を像面にアレイとして詰めることができる。対照的に、図３に示されているライダーシステム３００において、それぞれの像面に８×４のデバイスを詰めることができ得る（光源３１０および検出器３６０を含む）。

【0035】

[0044]さらに、図３に示されているライダーシステム３００は、図２に示されているライダーシステム２００と比較して、光学システムのより容易な位置合わせを提供し得る。ライダーシステム２００では、放射レンズ２３０は、光源２１０に対して正確に位置合わせされる必要があり、受信レンズ２４０は、検出器２６０に対して正確に位置合わせされる必要がある。放射レンズ２３０の位置合わせは、光源２１０をオンにし、投射された光線の位置を較正することで容易にチェックすることができる。一方で、受信レンズ２４０の位置合わせは、より問題となる可能性がある。例えば、検出器２６０がフィルタまたは他の二次光学系の後ろに配置される場合、画像化されたスポットは容易に見られない可能性がある。対照的に、ライダーシステム３００では、光源３１０を両方のレンズ３３０および３４０の後ろに配置することによって、両方のレンズ３３０および３４０は、光源３１０をオンにすることで、光源３１０および検出器３６０のアレイに対して容易に位置合わせされ得る。

【0036】

[0045]いくつかの実施形態によれば、動作中、第１のレンズ３３０の後ろの１つまたは複数の光源３１０ａを発射してもよい。放射された光線は、第２のレンズ３４０の後ろの対応する検出器３６０ｂによって反射および受信され得る。次に、第２のレンズ３４０の後ろにある１つまたは複数のレーザ３１０ｂを発射してもよい。放射された光線は、第１のレンズ３３０の後ろの対応する検出器３６０ａによって反射および受信され得る。光源３１０は、連続して発射してもよく、または２つ以上の光源３１０を並行して（例えば、同時に）発射してもよい。光源３１０（例えば、レーザ源）の発射は、大きな電磁干渉（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ＥＭＩ）パルスおよびいくつかの迷光を伴う可能性があり、これらは、同じレンズの背後にある近くの検出器の動作を一時的に妨害する可能性がある。いくつかの実施形態によると、そのような干渉を最小限にするために、ＥＭＩシールドおよび光シールドは、第１のレンズ３３０の後ろの第１のトランシーバアレイおよび、第２のレンズ３４０の後ろの第２のトランシーバアレイとの間に配置され得る。いくつかの他の実施形態では、第１のレンズ３３０および第２のレンズ３４０の両方の背後にある光源３１０は、同時に発射されてもよい。干渉を最小限に抑えるために、ＥＭＩシールドおよび光シールドを、トランシーバアレイ内の隣接する光源３１０と検出器３６０の間に配置して、電磁的および光学的絶縁を提供し得る。

【0037】

[0046]図５は、いくつかの実施形態による走査型ライダーシステム５００を概略的に示す。ライダーシステム５００は、第１の光源のセット３１０ａが第１のレンズ３３０の焦点面の一方の側に一緒に配置され、第１の検出器のセット３６０ａが第１のレンズ３３０の焦点面の反対側に一緒に配置されることを除いて、図３に示されるライダーシステム３００と同様である。同様に、第２の光源のセット３１０ｂは、第２のレンズ３４０の焦点面の一方の側に一緒に配置され、第２の検出器のセット３６０ｂは、第２のレンズ３４０の焦点面の反対側に一緒に配置される。

【0038】

[0047]光源３１０および検出器３６０をマウントするために、様々な取り付け技術を使用することができる。いくつかの実施形態では、光源３１０および検出器３６０は、本明細書ではオプトエレクトロニクスボード３５０と呼ばれ得る平面プリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）にマウントされ得る。いくつかの実施形態では、２つの別個のＰＣＢボードを使用してもよい。１つは、第１のレンズ３３０の後ろに配置された光源３１０ａおよび検出器３６０ａ用であり、もう１つは、第２のレンズ３４０の後ろに配置された光源３１０ｂおよび検出器３６０ｂ用である。

【0039】

[0048]図６は、いくつかの実施形態による光源６１０および検出器６６０の構成を概略的に示す。ここで、１つまたは複数の光源６１０は、トランシーバブレード６０２の一方の側にマウントされ、１つまたは複数の検出器６６０は、トランシーバブレード６０２の反対側にマウントされる。トランシーバモジュール６００を形成するため、１つまたは複数のトランシーバブレード６０２をＰＣＢ６５０にマウントしてもよい。いくつかの実施形態では、いくつかのトランシーバブレード６０２は、光源６１０のみを有してもよく、他のいくつかのトランシーバブレード６０２は、検出器６６０のみを有してもよい。いくつかのさらなる実施形態では、光源６１０は、表面実装パッケージに配置されてもよく、この次は、オプトエレクトロニクスボード６５０にマウントされてもよい。検出器６６０は、同じ表面実装パッケージに配置されても、別個の表面実装パッケージに配置されてもよい。いくつかの実施形態によれば、アレイ内の光源６１０は、任意のレンズ像面湾曲を考慮に入れるために、異なる高さにマウントされてもよい。さらに、アレイ内の光源６１０は、それらが実質的にレンズの中心に向けられるように、異なる角度でマウントされてもよい。同様に、アレイ内の検出器６６０もまた、異なる高さや異なる角度でマウントされてもよい。

【0040】

[0049] アレイ内の光源と検出器の配置も、異なる構成にすることができる。例えば、図３に示されているように、光源３１０は、検出器３６０の交互の列によって分離されて、交互の列に配置されてもよい。あるいは、光源３１０および検出器３６０は、チェッカーボード方式で配置されてもよい。別の例として、図５に示されるように、光源３１０は一方の側にグループ化されてよく、検出器３６０は他方の側にグループ化されてよい。六角形のパターンを使用してもよい。

【0041】

[0050]それぞれの検出器３６０が対応する光源３１０と一致するために、第１のレンズ３３０に対する光源および検出器の配置は、第２のレンズ３４０の配置の反転または回転されたバージョンであってよい。図７は、いくつかの実施形態による例示的な構成を示している。ライダーシステム７００は、第１のレンズ３３０および第２のレンズ３４０の後ろにそれぞれ配置された、第１のトランシーバモジュール６００ａおよび第２のトランシーバモジュール６００ｂを含む。第２のトランシーバモジュール６００ｂは、第１のトランシーバモジュール６００ａに対して１８０度回転される。

【0042】

[0051]いくつかの実施形態によれば、走査型ライダーシステムは、トランシーバアレイに対してレンズアセンブリを走査するか、またはレンズアセンブリとトランシーバアレイの両方を走査してもよい。図８は、いくつかの実施形態による走査型ライダーシステム８００の概略断面図を示している。ライダーシステム８００は、固定ベース８１０ａ、固定ベース８１０に柔軟に取り付けられた第１のプラットフォーム８２０、および固定ベース８１０に柔軟に取り付けられた第２のプラットフォーム８５０を含んでもよい。ライダーシステム８００は、第１のプラットフォーム８２０に取り付けられたレンズアセンブリをさらに含んでもよい。レンズアセンブリは、レンズマウント８３０にマウントされた第１のレンズ８４４、および第２のレンズ８４２を含んでもよい。第１のレンズ８４４および第２のレンズ８４２のそれぞれは、図８に示されるように、単一のレンズ要素、または複数のレンズ要素を含んでもよい。第１のレンズ８４４は、第１の方向（例えば、Ｚ軸の方向）および第１の焦点面（例えば、Ｘ－Ｙ面）における第１の光軸を規定してもよい。第２のレンズ８４２は、第１の光軸に実質的に平行な第２の光軸および第２の焦点面（例えば、Ｘ－Ｙ平面）を規定してもよい。いくつかの実施形態では、第１のレンズ８４４および第２のレンズ８４２は、第１の焦点面および第２の焦点面が実質的に同一平面上であり得るため、実質的に同じ焦点距離を有してもよい。

【0043】

[0052]ライダーシステム８００は、第２のプラットフォーム８５０に取り付けられたトランシーバアレイをさらに含み得る。トランシーバアレイは、第２のプラットフォーム８５０にマウントされた複数の光源８６０、および複数の検出器８７０を含み得る。第２のプラットフォーム８５０は、例えば、１つまたは複数の光源８６０および１つまたは複数の検出器８７０を駆動するための電子回路を含むプリント回路基板（ＰＣＢ）であり得る。図３に示されるライダーシステム３００と同様に、第１の光源のセット８６０ａおよび第１の検出器のセット８７０ａは、第１のレンズ８４４の後ろに配置されてもよい。そして、第２の光源のセット８６０ｂおよび第２の検出器のセット８７０ｂは、第２のレンズ８４２の後ろに配置されてもよい。光源８６０および検出器８７０は、実質的に、第１のレンズ８４４の第１の焦点面または第２のレンズ８４２の第２の焦点面にあるように、第２のプラットフォーム８５０は、固定ベース８１０に柔軟に取り付けられ、第１の光軸の方向または第２の光軸の方向（例えば、Ｚ方向）に第１のプラットフォーム８２０から離れて配置されてもよい。

【0044】

[0053]いくつかの実施形態では、第１のプラットフォーム８２０は、第１のアクチュエータ８８２（本明細書では駆動機構とも呼ばれる）を使用して、第１の平面（例えば、Ｘ－Ｙ平面）で走査され得るように、第１のフレクシャのセット８２２を介して固定ベース８１０に柔軟に取り付けられ得る。第２のプラットフォーム８５０は、第２のアクチュエータ８８４を使用して、第２のプラットフォーム８５０が第２の平面（例えば、Ｘ－Ｙ平面）で走査され得るように、第２のフレクシャのセット８５２を介して固定ベース８１０に柔軟に取り付けられ得る。第１のアクチュエータ８８２および第２のアクチュエータ８８４のそれぞれは、ボイスコイルおよび磁石、ピエゾモーターなどを備え得る。いくつかの実施形態では、第１のフレクシャのセット８２２、および第２のフレクシャのセット８５２は、一次元または二次元で可撓性であるロッドスプリングを含み得る。ロッドスプリングは、２つの直交する次元でわずかに異なる共振周波数を持つように作成することができ得る。他のタイプの二次元フレクシャも使用することもでき得る。いくつかの実施形態では、第１のアクチュエータ８８２および第２のアクチュエータ８８４は、それぞれ、第１のフレクシャのセット８２２の共振周波数、および第２のフレクシャのセット８５２の共振周波数で駆動され得る。あるいは、第１のアクチュエータ８８２および第２のアクチュエータ８８４は、それぞれ一次元のみで、第１のフレクシャのセット８２２の共振周波数、および第２のフレクシャのセット８５２の共振周波数で駆動され得る。

【0045】

[0054]ライダーシステム８００は、第１のアクチュエータ８８２および第２のアクチュエータ８８４に結合されたコントローラ８９０をさらに含み得る。コントローラは、第１のプラットフォーム８２０、および第２のプラットフォーム８５０をスキャンするように構成され得る。いくつかの実施形態では、第１のプラットフォーム８２０はＸ軸に沿ってスキャンされ得、第２のプラットフォーム８５０はＹ軸に沿ってスキャンされ得、またはその逆であり、効果的に二次元スキャンを達成する。他のいくつかの実施形態では、第１のプラットフォーム８２０および第２のプラットフォーム８５０の両方が二次元でスキャンされ得る。走査パターンは、ラスター・スキャン・パターン、リサージュ・スキャン・パターンなどであり得る。いくつかの実施形態では、第２のプラットフォーム８５０の動きは、図８の矢印によって示されるように、いつでも第１のプラットフォーム８２０の動きと実質的に反対であり得る。このように、レンズアセンブリの動きによって引き起こされる振動は、電気光学アセンブリの動きによって引き起こされる振動をある程度キャンセルすることができる。したがって、ライダーシステム８００は、外部フレームに最小限の正味振動を与え得る。

【0046】

[0055]図９は、いくつかの実施形態によるライダーシステムを操作する方法９００を示す簡略化されたフローチャートである。ライダーシステムは、第１のレンズと、第２のレンズと、第１の光源のセットと、第２の光源のセットと、第１の検出器のセットと、第２の検出器のセットと、を含む。

【0047】

[0056]方法９００は、９０２において、第１の瞬間に、第１の光源のセットを使用して、第１の光パルスのセットを放射することと、９０４において、第１のレンズを使用して、第１の光パルスのセットを１つまたは複数の物体に向けて投射することと、第１の光パルスのセットは、1つまたは複数のオブジェクトによって反射されることと、を備える。

【0048】

[0057]方法９００は、９０６において、第２のレンズを使用して、１つまたは複数の物体によって反射された第１の光パルスのセットを第２の検出器のセットに集束させることと、９０８において、第２の検出器のセットを使用して、第２のレンズによって集束された第１の光パルスのセットを検出することと、をさらに備える。

【0049】

[0058]方法９００は、９１０において、第１の瞬間に後続する第２の瞬間に、第２の光源のセットを使用して、第２の光パルスのセットを放射させることと、９１２において、第２のレンズを使用して、第２の光パルスのセットを１つまたは複数の物体に向けて投射し、第２の光パルスのセットは１つまたは複数の物体によって反射されることと、をさらに備える。

【0050】

[0059]方法９００は、９１４において、第１のレンズを使用して、１つまたは複数の物体によって反射された第２の光パルスのセットを第１の検出器のセットに集束させることと、９１６において、第１の検出器のセットを使用して、第１のレンズによって集束された第２の光パルスのセットを検出することと、をさらに備える。

【0051】

[0060]図９に示される特定のステップは、本発明のいくつかの実施形態によるライダーシステムを操作する特定の方法を提供することを理解されたい。代替の実施形態によれば、他の一連のステップも実行され得る。例えば、本発明の代替の実施形態は、上記で概説したステップを異なる順序で実行され得る。さらに、図９に示される個々のステップは、個々のステップに応じて様々な順番で実行され得る複数のサブステップを含み得る。さらに、特定のアプリケーションに応じて、追加のステップを追加し、いくつかのステップを削除することができる。当業者は、多くの変形、修正、および代替を認識するであろう。

【0052】

[0061]図１０は、いくつかの実施形態によるライダーシステムを調整する方法１０００を示す、簡略化されたフローチャートである。ライダーシステムは、第１のレンズと、第２のレンズと、第１の光源のセットと、第２の光源のセットと、第１の検出器のセットと、第２の検出器のセットと、を含む。

【0053】

[0062]方法１０００は、１００２において、実質的に第１のレンズの焦点面に配置された第１のトランシーバアレイとして、第１の光源のセットおよび第１の検出器のセットを配置することと、１００４において、実質的に第２のレンズの焦点面に配置された第２のトランシーバアレイとして第２の光源のセットおよび第２の検出器のセットを配置することと、を含む。

【0054】

[0063]方法１０００は、１００６において、第１の光源のセットを使用して第１の光線のセットを放射することと、１００８において、第１のレンズを使用して、第１の光線のセットをスクリーンに向けて投射し、それにより、スクリーン上に第１の光点のセットを形成することと、１０１０において、第２の光源のセットを使用して第２の光線のセットを放射することと、１０１２において、第２のレンズを使用して、第２の光線のセットをスクリーンに向けて投射し、それにより、スクリーン上に第２の光点のセットを形成することと、をさらに備える。

【0055】

[0064]方法１０００は、１０１４において、第１の検出器のセットのそれぞれの検出器が、第２の光源のセットの対応する光源と光学的に共役であり、第２の検出器のセットのそれぞれの検出器が、第１の光源のセットの対応する光源と光学的に共役であるように、第１の光点のセットおよび第２の光点のセットがスクリーン上に所定のパターンを形成するまで、第１のトランシーバアレイに対する第１のレンズの位置、および第２のトランシーバアレイに対する第２のレンズの位置を調整することをさらに備える。

【0056】

[0065]図１０に示される特定のステップは、本発明のいくつかの実施形態による、ライダーシステムを調整する特定の方法を提供することを理解されたい。代替の実施形態によれば、他の一連のステップも実行され得る。例えば、本発明の代替の実施形態は、上記で概説したステップを異なる順序で実行し得る。さらに、図１０に示される個々のステップは、個々のステップに応じて様々な順番で実行され得る複数のサブステップを含み得る。さらに、特定のアプリケーションに応じて、追加のステップを追加し、いくつかのステップを削除することができる。当業者は、多くの変形、修正、および代替を認識するであろう。

【0057】

[0066]本明細書に記載されている実施例および実施形態は、例示の目的だけのためであることと、そのことに照らした様々な修正または変更が当業者に示唆されるであろうし、本出願の趣旨および範囲並びに添付の特許請求の範囲に含まれることとなることも、理解される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】