特表 2024-514846 レーザーレーダー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-03

(54)【発明の名称】レーザーレーダー

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20240327BHJP

   G01S 17/87 20200101ALI20240327BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20240327BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 A

G01S17/87

G01C3/06 120Q

G01C3/06 140

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023561898

(86)(22)【出願日】2021-12-15

(85)【翻訳文提出日】2023-10-06

(86)【国際出願番号】 CN2021138323

(87)【国際公開番号】W WO2022227609

(87)【国際公開日】2022-11-03

(31)【優先権主張番号】202110446511.6

(32)【優先日】2021-04-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519434972

【氏名又は名称】上海禾賽科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｈｅｓａｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ，Ｎｏ．４６８ ＸｉｎＬａｉ Ｒｏａｄ，Ｊｉａｄｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｓｈａｎｇｈａｉ，Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】梁峰

(72)【発明者】

【氏名】陳杰

(72)【発明者】

【氏名】向少卿

【テーマコード（参考）】

2F112

5J084

【Ｆターム（参考）】

2F112AD01

2F112BA03

2F112BA10

2F112CA05

2F112CA12

2F112DA02

2F112DA15

2F112DA25

2F112DA28

2F112EA05

2F112FA45

2F112GA01

5J084AA05

5J084AB01

5J084AB07

5J084AC02

5J084AD01

5J084BA04

5J084BA05

5J084BA36

5J084BA39

5J084BA47

5J084BA49

5J084BB02

5J084BB25

5J084CA03

5J084EA06

5J084EA07

5J084EA31

(57)【要約】

本発明は、目標物を探知するためにそれぞれ第１探知レーザービーム（Ｌ１）及び第２探知レーザービーム（Ｌ２）を送信するように構成される第１送信ユニット（１０１）及び第２送信ユニット（１０２）と、それぞれ送信レンズ（１０３）及び受信レンズ（１０７）を含む送信端光学アセンブリ及び受信端光学アセンブリと、それぞれ第１探知レーザービーム（Ｌ１）及び第２探知レーザービーム（Ｌ２）の目標物によって反射された第１エコー（Ｌ１’）及び第２エコー（Ｌ２’）を受信して電気信号に変換するように構成される第１受信ユニット（１０５）及び第２受信ユニット（１０６）と、を備え、第１探知レーザービーム（Ｌ１）と第２探知レーザービーム（Ｌ２）はそれぞれ第１送信ユニット（１０１）及び第２送信ユニット（１０２）から出射された後、異なる光路を経て送信レンズ（１０３）に到達し、第１エコー（Ｌ１’）及び第２エコー（Ｌ２’）は受信レンズ（１０７）からそれぞれ異なる光路を経て第１受信ユニット（１０５）及び第２受信ユニット（１０６）に到達する、レーザーレーダー（１００）を提供する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

目標物を探知するためにそれぞれ第１探知レーザービーム及び第２探知レーザービームを送信するように構成される第１送信ユニット及び第２送信ユニットと、
それぞれ送信レンズ及び受信レンズを含む送信端光学アセンブリ及び受信端光学アセンブリと、
それぞれ前記第１探知レーザービーム及び第２探知レーザービームの目標物によって反射された第１エコー及び第２エコーを受信して電気信号に変換するように構成される第１受信ユニット及び第２受信ユニットと、を備え、
前記第１探知レーザービームと第２探知レーザービームはそれぞれ第１送信ユニット及び第２送信ユニットから出射された後、異なる光路を経て前記送信レンズに到達し、前記第１エコー及び第２エコーは前記受信レンズからそれぞれ異なる光路を経て前記第１受信ユニット及び第２受信ユニットに到達する、レーザーレーダー。

【請求項2】

前記第１送信ユニット及び第２送信ユニットはそれぞれ前記送信レンズから異なる位置に設けられ、前記第１受信ユニット及び第２受信ユニットはそれぞれ前記受信レンズから異なる位置に設けられる、請求項１に記載のレーザーレーダー。

【請求項3】

前記第１送信ユニットは、前記送信レンズの焦平面に設けられる第１レーザーアレイを含み、前記第２送信ユニットは、前記送信レンズとの距離が前記送信レンズの焦点距離よりも小さい第２レーザーアレイを含み、前記第１受信ユニットは、前記受信レンズの焦平面に設けられる第１探知器アレイを含み、前記第２受信ユニットは、前記受信レンズとの距離が前記受信レンズの焦点距離よりも小さい第２探知器アレイを含む、請求項１又は２に記載のレーザーレーダー。

【請求項4】

前記第２送信ユニットは、前記第２レーザーアレイと前記送信レンズとの間に設けられる送信端ズームレンズを含み、前記第２探知レーザービームは前記送信端ズームレンズ及び前記送信レンズを経てレーザーレーダーの外部に出射され、前記第２受信ユニットは、前記第２探知器アレイと前記受信レンズとの間に設けられる受信端ズームレンズを含み、前記第２エコーは前記受信レンズ及び前記受信端ズームレンズを経て前記第２探知器アレイに入射される、請求項１又は２に記載のレーザーレーダー。

【請求項5】

１つ又は複数の送信端リフレクター及び１つ又は複数の受信端リフレクターを更に備え、前記第１探知レーザービームは前記送信端リフレクターによって反射された後、前記送信レンズを経て出射され、前記第１エコーは前記送信端リフレクターによって反射された後、前記第１探知器アレイに入射される、請求項４に記載のレーザーレーダー。

【請求項6】

前記送信端リフレクターは開孔を有する送信端リフレクターを含み、前記第１探知レーザービームは前記開孔を有する送信端リフレクターによって反射された後、前記送信レンズを経て出射され、前記第２探知レーザービームは前記開孔を通過し、前記送信レンズを経て出射され、
前記受信端リフレクターは開孔を有する受信端リフレクターを含み、前記第１エコーは前記開孔を有する受信端リフレクターによって反射された後、前記第１探知器アレイに入射され、前記第２エコーは前記開孔を通過し、前記第２探知器アレイに入射される、請求項５に記載のレーザーレーダー。

【請求項7】

回転軸と、前記回転軸周りに回転可能な光学器械ロータであって、前記の第１送信ユニット及び第２送信ユニットと、送信端光学アセンブリ及び受信端光学アセンブリと、第１受信ユニット及び第２受信ユニットとを含む光学器械ロータと、を備え、前記光学器械ロータは前記回転軸の上方に設けられ、又は前記回転軸は前記光学器械ロータを貫通する、請求項１又は２に記載のレーザーレーダー。

【請求項8】

前記送信端光学アセンブリは第１送信レンズ及び第２送信レンズを含み、前記受信端光学アセンブリは第１受信レンズ及び第２受信レンズを含み、前記第１探知レーザービームは前記第１送信レンズによって出射され、前記第２探知レーザービームは前記第２送信レンズによって出射され、前記第１エコーは前記第１受信レンズによって前記第１探知ユニットに集束され、前記第２エコーは前記第２受信レンズによって前記第２探知ユニットに集束される、請求項１に記載のレーザーレーダー。

【請求項9】

回転軸を備え、前記第１送信レンズ及び第２送信レンズは、前記回転軸を中心にほぼ１８０度対向し、前記第１受信レンズ及び第２受信レンズは、前記回転軸を中心にほぼ１８０度対向する、請求項８に記載のレーザーレーダー。

【請求項10】

前記第１送信レンズ及び第１受信レンズはテレセントリックレンズ群を含む、請求項８又は９に記載のレーザーレーダー。

【請求項11】

前記第１探知レーザービーム及び第２探知レーザービームはレーザーレーダーの異なる垂直視野範囲に対応する、請求項１、２、８又は９のいずれか１項に記載のレーザーレーダー。

【請求項12】

前記第１探知レーザービームのエネルギーは前記第２探知レーザービームよりも高い、請求項１、２、８又は９のいずれか１項に記載のレーザーレーダー。

【請求項13】

前記第１送信ユニット及び第２送信ユニットの両方とも、同一のＰＣＢ基板に設けられる複数のレーザー及びマルチチャネル駆動チップを含み、前記第１受信ユニット及び第２受信ユニットの両方とも、同一のＰＣＢ基板に設けられる複数の探知器及びマルチチャネルフロントエンドチップを含む、請求項１、２、８又は９のいずれか１項に記載のレーザーレーダー。

【請求項14】

前記第１送信ユニット及び第２送信ユニットと、前記第１受信ユニット及び第２受信ユニットとに結合され、且つ前記第１探知レーザービーム及び第２探知レーザービームの探知結果を融合して、点群を生成するデータ処理ユニットを更に備える、請求項１、２、８又は９のいずれか１項に記載のレーザーレーダー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光電探知技術分野に関し、特に遠距離探知性能と近距離探知性能を両立できるレーザーレーダーに関する。

【背景技術】

【0002】

レーザーレーダーは、レーザービームを発して目標の位置、速度等の特徴量を探知するレーダーシステムであり、レーザー技術と光電探知技術を組み合わせた先進的な探知方式である。レーザーレーダーは分解能が高く、秘匿性が高く、アクティブ干渉防止能力が強く、低空探知性能に優れ、小型軽量である等のメリットがあるため、自動運転、高度道路交通、無人航空機、知能ロボット、資源探査等の分野に広く用いられている。

【0003】

現在、自動運転に用いられるレーザーレーダーは２つの典型的な応用シーンを有し、１つは小さな垂直視野角（ＦＯＶ）での遠距離測定であり、通常、１５０ｍ以外の物体を探知することが望まれ、垂直ＦＯＶが１５°～４０°であり、中遠距離の障害物の高精度探知のためのものである。もう１つは大きな垂直ＦＯＶでの近距離測定であり、通常、探知距離が１５ｍ～５０ｍであり、垂直ＦＯＶが８０°～１０５°であり、近距離の死角探知のためのものである。図１に示すように、この２つの応用は、通常、２つのレーザーレーダーによって別々に実現されてから、自動運転車等のプラットフォームに共に実装され、遠近距離での死角なし探知を実現する。

【0004】

この２つの探知要件を１つのレーダーで実現できることは、非常に価値のあることである。しかし、この２つの探知要件は、レーダーに対する設計要求が全く異なる。できるだけ遠い探知距離を実現したい場合、探知器の光路を長焦点距離で設計する必要がある。一方、広い視野角度を実現したい場合、短焦点距離を採用しなければならない。

【0005】

遠距離探知レーダー（図２ａに示す長焦点距離光路によるもの）に垂直ＦＯＶを直接増加させようとした場合、図３ａに示すように、探知器の受光面の高さが大幅に増大することにより、レーザーレーダーの高さが大幅に増加し、レーダーの集積度向上に不利である。近距離探知レーダー（図２ｂに示す短焦点距離光路によるもの）に中心領域のビームライン（遠距離探知の分解能を確保する）を増加させようとした場合、図３ｂに示すように、単一探知器のサイズ上の制約により、中心領域のビームラインを増加させることが困難であり、また、短焦点距離の光路では、遠距離探知能力を向上させることが困難である。

【0006】

背景技術部分の内容は、知られている技術を開示するものに過ぎず、当然ながら、本分野の従来技術を代表するものではない。

【発明の概要】

【0007】

従来技術の少なくとも１つの欠点を鑑みて、本発明は、
目標物を探知するためにそれぞれ第１探知レーザービーム及び第２探知レーザービームを送信するように構成される第１送信ユニット及び第２送信ユニットと、
それぞれ送信レンズ及び受信レンズを含む送信端光学アセンブリ及び受信端光学アセンブリと、
それぞれ前記第１探知レーザービーム及び第２探知レーザービームの目標物によって反射された第１エコー及び第２エコーを受信して電気信号に変換するように構成される第１受信ユニット及び第２受信ユニットと、を備え、
前記第１探知レーザービームと第２探知レーザービームはそれぞれ前記第１送信ユニット及び第２送信ユニットから出射された後、異なる光路を経て前記送信レンズに到達し、前記第１エコー及び第２エコーは前記受信レンズからそれぞれ異なる光路を経て前記第１受信ユニット及び第２受信ユニットに到達する、レーザーレーダーを提供する。

【0008】

本発明の１つの態様によれば、前記第１送信ユニット及び第２送信ユニットはそれぞれ前記送信レンズから異なる位置に設けられ、前記第１受信ユニット及び第２受信ユニットは、それぞれ前記受信レンズから異なる位置に設けられる。

【0009】

本発明の１つの態様によれば、前記第１送信ユニットは、前記送信レンズの焦平面に設けられる第１レーザーアレイを含み、前記第２送信ユニットは、前記送信レンズとの間の距離が前記送信レンズの焦点距離よりも小さい第２レーザーアレイを含み、前記第１受信ユニットは、前記受信レンズの焦平面に設けられる第１探知器アレイを含み、前記第２受信ユニットは、前記受信レンズとの距離が前記受信レンズの焦点距離よりも小さい第２探知器アレイを含む。

【0010】

本発明の１つの態様によれば、前記第２送信ユニットは、前記第２レーザーアレイと前記送信レンズとの間に設けられる送信端ズームレンズを含み、前記第２探知レーザービームは前記送信端ズームレンズ及び前記送信レンズを経てレーザーレーダーの外部に出射され、前記第２受信ユニットは、前記第２探知器アレイと前記受信レンズとの間に設けられる受信端ズームレンズを含み、前記第２エコーは前記受信レンズ及び前記受信端ズームレンズを経て前記第２探知器アレイに入射される。

【0011】

本発明の１つの態様によれば、前記レーザーレーダーは１つ又は複数の送信端リフレクター及び１つ又は複数の受信端リフレクターを更に備え、前記第１探知レーザービームは前記送信端リフレクターによって反射された後、前記送信レンズを経て出射され、前記第１エコーは前記送信端リフレクターによって反射された後、前記第１探知器アレイに入射される。

【0012】

本発明の１つの態様によれば、前記送信端リフレクターは開孔を有する送信端リフレクターを含み、ここで前記第１探知レーザービームは前記開孔を有する送信端リフレクターによって反射された後、前記送信レンズを経て出射され、前記第２探知レーザービームは前記開孔を通過し、前記送信レンズを経て出射され、前記受信端リフレクターは開孔を有する受信端リフレクターを含み、ここで前記第１エコーは前記開孔を有する受信端リフレクターによって反射された後、前記第１探知器アレイに入射され、前記第２エコーは前記開孔を通過し、前記第２探知器アレイに入射される。

【0013】

本発明の１つの態様によれば、前記レーザーレーダーは、回転軸と、前記回転軸周りに回転可能な光学器械ロータであって、前記の第１送信ユニット及び第２送信ユニットと、送信端光学アセンブリ及び受信端光学アセンブリと、第１受信ユニット及び第２受信ユニットとを含む光学器械ロータと、を備え、ここで前記光学器械ロータは前記回転軸の上方に設けられ、又は前記回転軸は前記光学器械ロータを貫通する。

【0014】

本発明の１つの態様によれば、前記送信端光学アセンブリは第１送信レンズ及び第２送信レンズを含み、前記受信端光学アセンブリは第１受信レンズ及び第２受信レンズを含み、前記第１探知レーザービームは前記第１送信レンズによって出射され、前記第２探知レーザービームは前記第２送信レンズによって出射され、前記第１エコーは前記第１受信レンズによって前記第１探知ユニットに集束され、前記第２エコーは前記第２受信レンズによって前記第２探知ユニットに集束される。

【0015】

本発明の１つの態様によれば、前記レーザーレーダーは回転軸を備え、前記第１送信レンズ及び第２送信レンズは、前記回転軸を中心にほぼ１８０度対向し、前記第１受信レンズ及び第２受信レンズは、前記回転軸を中心にほぼ１８０度対向する。

【0016】

本発明の１つの態様によれば、前記第１送信レンズ及び第１受信レンズはテレセントリックレンズ群を含む。

【0017】

本発明の１つの態様によれば、前記第１探知レーザービーム及び第２探知レーザービームはレーザーレーダーの異なる垂直視野範囲に対応する。

【0018】

本発明の１つの態様によれば、前記第１探知レーザービームのエネルギーは前記第２探知レーザービームよりも高い。

【0019】

本発明の１つの態様によれば、前記第１送信ユニット及び第２送信ユニットの両方とも、同一のＰＣＢ基板に設けられる複数のレーザー及びマルチチャネル駆動チップを含み、前記第１受信ユニット及び第２受信ユニットの両方とも、同一のＰＣＢ基板に設けられる複数の探知器及びマルチチャネルフロントエンドチップを含む。

【0020】

本発明の１つの態様によれば、前記レーザーレーダーは、前記第１送信ユニット及び第２送信ユニットと、前記第１受信ユニット及び第２受信ユニットとに結合され、且つ前記第１探知レーザービーム及び第２探知レーザービームの探知結果を融合して、点群を生成するデータ処理ユニットを更に備える。

【0021】

本発明の実施例は、小さなＦＯＶでの遠距離探知及び大きなＦＯＶでの近距離探知を融合できる解決手段を提案し、本発明の実施例のレーザーレーダーによれば、コンパクトな構造を保証するとともに、大きな垂直視野角での近距離探知及び小さな垂直視野角での遠距離探知を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

本開示を構成する一部の図面は、本開示を更に理解させるためのものであり、本開示の例示的な実施例及びその説明は本開示を解釈するためのものであり、本発明を不当に限定するものではない。図面の説明を次に記載する。

【0023】

【図1】従来の遠距離探知用のレーザーレーダー及び近距離探知用のレーザーレーダーを組み合わせた使用を示す模式図である。

【図2a】小さな垂直ＦＯＶでの遠距離探知用のレーザーレーダーの長焦点距離光路を示す模式図である。

【図2b】大きな垂直ＦＯＶでの近距離探知用のレーザーレーダーの短焦点距離光路を示す模式図である。

【図3a】大きな垂直ＦＯＶでの遠距離探知と近距離探知を両立したレーザーレーダーの長焦点距離光路を示す模式図である。

【図3b】大きな垂直ＦＯＶでの遠距離探知と近距離探知を両立したレーザーレーダーの短焦点距離光路を示す模式図である。

【図4a】本発明の１つの実施例に係るレーザーレーダーの送信側の光路構造を示す模式図である。

【図4b】本発明の１つの実施例に係るレーザーレーダーの送信側の光路構造を示す模式図である。

【図4c】本発明の１つの実施例に係るレーザーレーダーの受信側の光路構造を示す模式図である。

【図5】本発明の１つの実施例に係るデュアル焦点距離構造を有するレーザーレーダーの平面視模式図である。

【図6】本発明の別の実施例に係る複数のリフレクターを有するレーザーレーダーを示す模式図である。

【図7a】非貫通式レーザーレーダーを示す模式図である。

【図7b】貫通式レーザーレーダーを示す模式図である。

【図8】本発明の別の実施例に係るレーザーレーダーを示す模式図である。

【図9】本発明の１つの実施例に係るレーザーレーダー用のテレセントリックレンズ群を示す。

【図10a】本発明の１つの実施例に係る送信ユニットを示す。

【図10b】本発明の１つの実施例に係る受信ユニットを示す。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下において、単にいくつかの例示的な実施例を簡単に説明する。本発明の精神又は範囲を逸脱することなく、説明された実施例を様々な方式によって変更できることは、当業者に自明である。したがって、図面及び説明は実質的に限定的ではなく例示的なものとみなすべきである。

【0025】

本発明の説明では、理解すべきところとして、用語の「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「逆時計回り」等で示す方位又は位置関係は図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、本発明を容易に説明し記述を簡略化するためのものに過ぎず、記載される装置又は素子は必ず特定の方位を有したり、特定の方位で構成、操作されたりすることを明示又は暗示することがないため、本発明を限定するものと理解してはならないことである。また、用語の「第１」、「第２」は単に説明するためのものに過ぎず、相対的重要性を明示又は暗示するか又は明示された技術的特徴の数を暗黙的に示すものと理解すべきではない。したがって、「第１」、「第２」と限定される特徴は１つ又は複数の該特徴を含むことを明示又は暗示することが可能である。本発明の説明では、特に断らない限り、「複数」は２つ又は２つ以上を意味する。

【0026】

本発明の説明では、理解すべきところとして、明確に規定、限定しない限り、用語の「取り付ける」、「連結する」、「接続する」を広義的に理解すべきであり、例えば、固定的に接続してもよく、取り外し可能に接続してもよく、又は、一体的に接続してもよく、機械接続してもよく、電気的に接続してもよく、又は、互いに通信してもよく、直接接続してもよく、中間媒介を介して間接的に接続してもよく、２つの素子内部の連通、又は２つの素子の相互作用関係であってもよいことである。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本発明での具体的な意味を理解することができる。

【0027】

本発明では、特に明確に規定、限定しない限り、第１特徴が第２特徴の「上」又は「下」にあるとは、第１と第２特徴が直接接触する場合を含んでもよいし、第１と第２特徴が直接接触せず、それらの間の別の特徴を介して接触する場合を含んでもよい。また、第１特徴が第２特徴の「上」、「上方」及び「上面」にあるとは、第１特徴が第２特徴の真上及び斜め上方にある場合を含み、又はただ第１特徴の水平高さが第２特徴より高いことを意味する。第１特徴が第２特徴の「下」、「下方」及び「以下」にあるとは、第１特徴が第２特徴の真下及び斜め下方にある場合を含み、又はただ第１特徴の水平高さが第２特徴より低いことを意味する。

【0028】

以下の開示では、本発明の異なる構造を実現するために様々な実施形態又は例を提供する。本発明の開示を簡略化するために、以下において特定例の部品及び設定を説明する。当然ながら、これらは例示的なものに過ぎず、本発明を限定するためのものではない。また、本発明は異なる例において参照数字及び／又は参照文字を重複使用することができるが、このような重複は簡略化及び明確化のためのものであり、それ自体は検討された各種の実施形態及び／又は設定間の関係を示すものではない。なお、本発明は各種の特定のプロセス及び材料の例を提供するが、当業者であれば他のプロセスの応用及び／又は他の材料の使用を想到し得る。

【0029】

従来の光電デバイス（レーザー、探知器）のもとに、レーザーレーダーが高さを著しく増加させることなく遠距離探知性能と近距離探知性能を両立できるよう、本発明の発明者は、レーザーレーダーにおいて、それぞれ複数の送信ユニット及び複数の受信ユニット、例えば２つの送信ユニット及び２つの受信ユニットを設けて、その１つの送信ユニット及び１つの受信ユニットが、小さなＦＯＶで遠距離の目標物を探知するためのものであり、別の送信ユニット及び別の受信ユニットが、大きなＦＯＶで近距離の目標物を探知するためのものであり、そして送信レンズ及び受信レンズを配備し、そのうち、複数の送信ユニットから出射された異なる探知レーザービームが異なる光路を経て送信レンズに到達し、送信レンズを通して周囲の環境に出射され、目標物上で生成されたエコーが前記受信レンズからそれぞれ異なる光路を経て異なる受信ユニットに到達し、即ち１つの送信ユニットと１つの受信ユニットからなる送受信ペアと、別の送信ユニットと別の受信ユニットからなる送受信ペアが、異なる焦点距離に対応することにより、本発明の実施例に係るレーザーレーダーに、大きなＦＯＶでの近距離探知及び小さなＦＯＶでの遠距離探知という機能を両方とも統合することができるという思想にたどり着いた。

【0030】

以下において図面を参照しながら本発明の好ましい実施例を説明する。本明細書に記載された好ましい実施例は本発明を説明及び解釈するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではないことを理解すべきである。

【0031】

図４ａ、４ｂ及び４ｃは本発明の１つの実施例に係るレーザーレーダー１００を示す原理図であり、そのうち図４ａ及び４ｂはレーザーレーダーの送信側の光路構造を示し、図４ｃはレーザーレーダーの受信側の光路構造を示す。以下において図面を参照しながら詳細に説明する。

【0032】

図４ａに示すように、レーザーレーダー１００は送信側に第１送信ユニット１０１及び第２送信ユニット１０２を備え、そのうち第１送信ユニット１０１は、第１探知レーザービームＬ１を送信するための、回路基板に設けられた第１レーザーアレイを含み、第２送信ユニット１０２は同様に、第２探知レーザービームＬ２を送信するための、回路基板に設けられた第２レーザーアレイを含む。前記第１レーザーアレイ及び第２レーザーアレイにおけるレーザーは、垂直共振器型面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）又は端面発光型レーザー（ＥＥＬ）を含んでもよい。

【0033】

レーザーレーダー１００は、第１探知レーザービームＬ１及び第２探知レーザービームＬ２を変調、例えばコリメートして、目標物を探知するためにレーザーレーダー周囲の環境に出射させるための送信端光学アセンブリを更に備える。図４ａに示すように、送信端光学アセンブリは送信レンズ１０３を含み、送信レンズ１０３は、第１探知レーザービームＬ１及び第２探知レーザービームＬ２をコリメートすることができるように構成される。図４ａに示すように、第１探知レーザービームＬ１及び第２探知レーザービームＬ２は、それぞれ前記第１送信ユニット１０１及び第２送信ユニット１０２から出射された後、異なる光路を経て送信レンズ１０３に到達し、ここで第１探知レーザービームＬ１が経た光路は、例えば第２探知レーザービームＬ２が経た光路よりも長い。

【0034】

第１探知レーザービームＬ１と第２探知レーザービームＬ２が異なる光路を有するよう、例えば、前記第１送信ユニット１０１及び第２送信ユニット１０２をそれぞれ前記送信レンズ１０３から異なる位置に設けてもよい。好ましくは、前記第１送信ユニット１０１の第１レーザーアレイが前記送信レンズ１０３の焦平面に設けられ、前記第２送信ユニット１０２の第２レーザーアレイと前記送信レンズ１０３との間の距離が前記送信レンズ１０３の焦点距離よりも小さい。

【0035】

本発明の１つの好ましい実施例によれば、図４ａに示すように、前記レーザーレーダーは、前記第２送信ユニット１０２の第２レーザーアレイと前記送信レンズ１０３との間に設けられる送信端ズームレンズ１０４を更に備え、第２探知レーザービームＬ２は、前記送信端ズームレンズ１０４及び前記送信レンズ１０３を経てレーザーレーダーの外部に出射される。図４ａに示すように、第２探知レーザービームＬ２は送信端ズームレンズ１０４を経た後、その方向又は発散度に一定の変化が生じ、そして送信レンズ１０３に入射され、レーザーレーダーの外部に出射される。好ましくは、前記第２送信ユニット１０２の第２レーザーアレイが送信端ズームレンズ１０４と送信レンズ１０３からなるレンズ群の焦平面に位置し、送信端ズームレンズ１０４と送信レンズ１０３からなるレンズ群の相当焦点距離が送信レンズ１０３の焦点距離よりも小さい。

【0036】

また、図４ａ、４ｂ及び図４ｃは本発明の１つの実施例に係るレーザーレーダー１００の原理図だけでなく、図４ａ及び４ｂは送信側の第１送信ユニット１０１と第２送信ユニット１０２の同軸配置を示す模式図でもあり、即ち第１送信ユニット１０１及び第２送信ユニット１０２はいずれも送信レンズ１０３の光軸ＯＯに沿って配置される。異なる方式によって第１送信ユニット１０１と第２送信ユニット１０２の同軸配置を実現することができる。例えば、第１探知レーザービームＬ１を通過させるために、第２送信ユニット１０２の回路基板に開口を開け、送信端ズームレンズ１０４の中心に開口を開けてもよく、したがって、第１探知レーザービームＬ１は送信端ズームレンズ１０４によって変調されない。この場合、第１送信ユニット１０１の第１レーザーアレイは、回路基板のほぼ中間位置に位置して密に設けてもよい。第２送信ユニット１０２の第２レーザーアレイは、回路基板のほぼ縁位置に位置して疎に設けてもよい。また、又は代替的に、図４ｂに示すように、第２送信ユニット１０２は上下２部分に分割され、互いに隔てられてもよく、送信端ズームレンズ１０４は２部分に分割され、互いに隔てられてもよく、第２送信ユニット１０２の中間間隔領域、及び送信端ズームレンズ１０４の中間間隔領域は、第１探知レーザービームＬ１を通過させるために用いることができる。また、上記実施例を組み合わせて、例えば、第２送信ユニット１０２の回路基板の中間に穴を開け、送信端ズームレンズ１０４を２部分に分割してもよく、又はその逆であってもよい。

【0037】

また、当業者であれば、マイクロレンズアレイＭＬＡによって前記送信端ズームレンズ１０４を実現することも考慮に入れることができ、例えば、前記第２送信ユニット１０２の第２レーザーアレイにおける各レーザーの光路の下流にマイクロレンズを設けると、第２探知レーザービームＬ２はマイクロレンズによって変調されてから送信レンズ１０３に投射される。これに加えて、他の設置方式を考えることもでき、以下の実施例において詳細に説明する。

【0038】

図４ａ及び４ｂの構造において、送信レンズ１０３は通常の遠距離探知用のレーザーレーダーの設計を採用してもよく、焦点距離が大きく、第１送信ユニット１０１の第１レーザーアレイは送信レンズ１０３の焦平面に直接設けられ、小さなＦＯＶ範囲内で高ビームライン高分解能を容易に実現することができる。第２送信ユニット１０２に１つの送信ズームレンズ１０４が増設され、送信ズームレンズ１０４と送信レンズ１０３からなるレンズ群の焦点距離が小さく、送信レンズ１０３の焦点距離よりも小さいため、大きなＦＯＶでの近距離探知走査を実現することができ、同時に、レーザーの発光面の高さも高くないため、コンパクトな構造を実現することができる。第１探知レーザービームＬ１（遠距離探知光線）と第２探知レーザービームＬ２（近距離探知光線）は垂直視野において重ならず、近距離探知用と遠距離探知用のレーザーの出射光は異なるエネルギーを有することが好ましい。本発明の１つの好ましい実施例によれば、遠距離探知用の第１探知レーザービームＬ１のエネルギーは、近距離探知用の第２探知レーザービームＬ２のエネルギーよりも高い。

【0039】

図４ｃに示すように、レーザーレーダー１００は、受信側に第１受信ユニット１０５及び第２受信ユニット１０６を備え、前記第１受信ユニット１０５は第１探知器アレイを含み、前記第２受信ユニット１０６は第２探知器アレイを含み、前記第１探知器アレイと第２探知器アレイには、各種のタイプの光電探知器、例えばアバランシェフォトダイオードＡＰＤ、単一光子アバランシェダイオードＳＰＡＤ又はシリコン光電子増倍管ＳｉＰＭが含まれてもよい。第１探知レーザービームＬ１及び第２探知レーザービームＬ２は、目標物上で拡散反射された後、それぞれ第１エコーＬ１’及び第２エコーＬ２’を生成してレーザーレーダーに返し、受信レンズ１０７によって第１受信ユニット１０５及び第２受信ユニット１０６に集束させ、第１受信ユニット１０５及び第２受信ユニット１０６は、後続の回路が信号処理及び分析を行えるよう、それぞれ第１エコーＬ１’及び第２エコーＬ２’を受信して電気信号に変換するように構成される。ここで、第１エコーＬ１’及び第２エコーＬ２’は前記受信レンズ１０７からそれぞれ異なる光路を経て前記第１受信ユニット１０５及び第２受信ユニット１０６に到達し、そのうち第１エコーＬ１’が経た光路は、例えば第２エコーＬ２’が経た光路よりも長い。

【0040】

第１エコーＬ１’と第２エコーＬ２’がそれぞれ異なる光路を経て前記第１受信ユニット１０５及び第２受信ユニット１０６に到達するよう、前記第１受信ユニット１０５及び第２受信ユニット１０６をそれぞれ前記受信レンズ１０７から異なる位置に設けてもよい。例えば、前記第１受信ユニット１０５の第１探知器アレイを前記受信レンズ１０７の焦平面に設け、前記第２受信ユニット１０６の第２探知器アレイと前記受信レンズ１０７との間の距離を前記受信レンズ１０７の焦点距離よりも小さくすることができる。

【0041】

本発明の１つの好ましい実施例によれば、図４ｃに示すように、前記レーザーレーダー１００は受信側に受信端ズームレンズ１０８を更に備え、前記受信端ズームレンズ１０８は前記第２受信ユニット１０６の第２探知器アレイと前記受信レンズ１０７との間に設けられ、第２エコーＬ２’は前記受信レンズ１０７及び前記受信端ズームレンズ１０８を経て前記第２探知器アレイに入射される。図４ｃに示すように、第２エコーＬ２’は受信端ズームレンズ１０８を経た後、その方向又は発散度に一定の変化が生じ、そして前記第２探知器アレイに入射される。前記第２受信ユニット１０６の第２探知器アレイは受信端ズームレンズ１０８と受信レンズ１０７からなるレンズ群の焦平面に位置し、受信端ズームレンズ１０８と受信レンズ１０７からなるレンズ群の相当焦点距離は受信レンズ１０７の焦点距離よりも小さいことが好ましい。

【0042】

また、当業者であれば、マイクロレンズアレイＭＬＡによって前記受信端ズームレンズ１０８を実現することも考慮に入れることができ、例えば、前記第２エコーＬ２’を変調するために、第２受信ユニット１０６の第２探知器アレイにおける各探知器の光路の上流にマイクロレンズを設けることができる。

【0043】

また、図４ａ、４ｂ及び図４ｃは本発明の１つの実施例に係るレーザーレーダー１００の原理図だけでなく、図４ｃは受信側の第１受信ユニット１０５と第２受信ユニット１０６の同軸配置を示す模式図でもあり、即ち第１受信ユニット１０５及び第２受信ユニット１０６はいずれも受信レンズ１０７の光軸Ｏ’Ｏ’に沿って配置される。同様に、異なる方式によって第１受信ユニット１０５と第２受信ユニット１０６の同軸配置を実現することができる。例えば、第１エコーＬ１’を通過させるために、第２受信ユニット１０６の回路基板に開口を開け、受信端ズームレンズ１０８の中心に開口を開けてもよく、したがって、第１エコーＬ１’は受信端ズームレンズ１０８によって変調されない。この場合、第１受信ユニット１０５の第１探知器アレイは、回路基板のほぼ中間位置に位置して密に設けてもよい。第２受信ユニット１０６の第２探知器アレイは、回路基板のほぼ縁位置に位置して疎に設けてもよい。

【0044】

また、又は代替的に、第２受信ユニット１０６は上下２部分に分割され、互いに隔てられてもよく、受信端ズームレンズ１０８は２部分に分割され、互いに隔てられてもよく、第２受信ユニット１０６の中間間隔領域、及び受信端ズームレンズ１０８の中間間隔領域は、第１探知レーザービームＬ１を通過させるために用いることができる。また、上記実施例を組み合わせて、例えば、第２受信ユニット１０６の回路基板の中間に穴を開け、送信端ズームレンズ１０４を２部分に分割してもよく、又はその逆であってもよい。

【0045】

また、当業者であれば、マイクロレンズアレイＭＬＡによって前記受信端ズームレンズ１０８を実現することも考慮に入れることができ、例えば、第２受信ユニット１０６の第２探知器アレイにおける各探知器の光路の上流にマイクロレンズを設けると、受信レンズ１０７を通過した第２エコーＬ２’はマイクロレンズによって変調されてから探知器に入射される。これに加えて、他の方式で設けることもでき、以下の実施例において詳細に説明する。

【0046】

受信レンズ１０７は通常の遠距離探知用のレーザーレーダーの設計を採用してもよく、焦点距離が大きく、第１受信ユニット１０５の第１探知器アレイは受信レンズ１０７の焦平面に直接設けられ、小さなＦＯＶ範囲内で高ビームライン高分解能を容易に実現することができる。第２受信ユニット１０６の付近に受信ズームレンズ１０８が増設され、受信ズームレンズ１０８と受信レンズ１０７からなるレンズ群の焦点距離が小さく、受信レンズ１０７の焦点距離よりも小さいため、大きなＦＯＶを実現することができ、同時に、探知器の受光面の高さも高くないため、コンパクトな構造を実現することができる。本発明の１つの好ましい実施例によれば、遠距離探知用の第１受信ユニット１０５の第１探知器アレイの感度は近距離探知用の第２受信ユニット１０６の第２探知器アレイの感度よりも高い。

【0047】

本発明の図４ａ、４ｂ及び図４ｃに示すレーザーレーダーはデュアル焦点距離構造のレーザーレーダーであるため、レーザーレーダー１００は、高さを著しく増加させることなく大きな垂直ＦＯＶでの近距離探知及び小さな垂直ＦＯＶでの遠距離探知の機能を両方とも実現することができる。具体的には、レーザーレーダーの送信側にそれぞれ第１探知レーザービーム（遠距離探知用）及び第２探知レーザービーム（近距離探知用）を送信するための２つの送信ユニットが設けられ、受信側にそれぞれ第１探知レーザービーム及び第２探知レーザービームによって生成されたエコーを受信する、即ちそれぞれ遠距離探知と近距離探知を行うための２つの受信ユニットが設けられ、１つの送信ユニットと１つの受信ユニットからなる送受信ペア（遠距離探知用）と、別の送信ユニットと別の受信ユニットからなる送受信ペア（近距離探知用）は異なる焦点距離に対応し、これによってコンパクトな構造でレーザーレーダーの遠距離探知性能と近距離探知性能が両立する。

【0048】

図５は、同様にデュアル焦点距離構造を有する本発明の１つの実施例に係るレーザーレーダー１００の平面視模式図を示す。図４ａ、４ｂ及び図４ｃとは異なり、図５における第１送信ユニット１０１及び第２送信ユニット１０２は同軸に配置されておらず、即ち送信レンズ１０３の光軸ＯＯに沿って配置されておらず、及び第１受信ユニット１０５及び第２受信ユニット１０６は同軸に配置されておらず、即ち受信レンズ１０７の光軸Ｏ’Ｏ’に沿って配置されていない。図５に示すように、レーザーレーダー１００は送信側に第１送信ユニット１０１、第２送信ユニット１０２、送信レンズ１０３及び送信ズームレンズ１０４以外に、第１送信ユニット１０１と送信レンズ１０３との間に位置し、第１探知レーザービームＬ１を受信するための送信端リフレクター１０９を更に備え、第１探知レーザービームＬ１は前記送信端リフレクター１０９によって反射された後、前記送信レンズ１０３を経て出射される。第２送信ユニット１０２によって送信された第２探知レーザービームＬ２は前記送信ズームレンズ１０４によって変調された後、前記送信レンズ１０３を経て出射される。好ましくは、図５に示すように、第２送信ユニット１０２及び送信ズームレンズ１０４の位置は前記第１探知レーザービームＬ１の伝播経路を避けるように設定され、第１探知ビームＬ１及び第２探知レーザービームＬ２はいずれもレンズの中心に向かって出射され、第１探知ビームＬ１及び第２探知レーザービームＬ２は水平方向（図５において、図面の方向は水平方向であり、図面に垂直な方向は垂直方向である）に小さな角度差（図４ａ、４ｂ及び図４ｃにおける該角度差は０である）があり、図４ａ、４ｂ及び図４ｃにおける実施例と比べて、図５における実施例はリフレクター１０９を設けることによって、レーザーレーダー送信側の構造をよりコンパクトにすることができる（高さがより低い）。

【0049】

同様に、受信側において、レーザーレーダー１００は第１受信ユニット１０５、第２受信ユニット１０６、受信レンズ１０７及び受信ズームレンズ１０８以外に、第１受信ユニット１０５と受信レンズ１０７との間に位置し、第１エコーＬ１’を受信するための受信端リフレクター１１０を更に備え、第１エコーＬ１’は前記受信端リフレクター１１０によって反射された後、前記第１受信ユニット１０５に入射される。第２エコーＬ２’は前記受信レンズ１０７及び前記受信ズームレンズ１０８を経て第２受信ユニット１０６に入射される。好ましくは、図５に示すように、第２受信ユニット１０６及び受信ズームレンズ１０８の位置は前記第１エコーＬ１’の伝播経路を避けるように設定される。リフレクター１１０を設けることによって、レーザーレーダー受信側の構造をよりコンパクトにすることができる。第１受信ユニット１０５及び第２受信ユニット１０６は信号処理ユニットを共有することができる。

【0050】

図５に示す実施例において、それぞれレーザーレーダーの送信側及び受信側にリフレクターを設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のリフレクターを設けてもよく、またそれぞれ第２探知レーザービームＬ２及び第２エコーＬ２’の方向を変更するためのリフレクターを設けてもよく、これらは本発明の保護範囲内に含まれるものとする。

【0051】

図５に示す実施例において、第１送信ユニット１０１のレーザーアレイから出射される遠距離探知光線は、送信端リフレクター１０９によって1回反射されて折り返された後、送信レンズ１０３（メイン送信レンズ）を経て出射され、遠距離探知光線の障害物によって反射されたエコーは受信レンズ１０７（メイン受信レンズ）によって受信された後、受信端リフレクター１１０によって１回反射されて折り返された後、第１受信ユニット１０５の探知器アレイによって探知され、その後、後続の処理ユニットによって処理され、距離測定データが得られる。上記探知過程は小さなＦＯＶでの遠距離探知に対応する。

【0052】

第２送信ユニット１０２のレーザーアレイから出射される近距離探知光線は、送信端ズームレンズ１０４を経て送信レンズ１０３によって出射され、近距離探知光線の障害物によって反射されたエコーは受信レンズ１０７によって受信された後、受信端ズームレンズ１０８を経て第２受信ユニット１０６の探知器アレイによって探知され、その後、後続の処理ユニットによって処理され、距離測定データが得られる。上記探知過程は大きなＦＯＶでの近距離探知に対応する。第１受信ユニット１０５の探知器アレイ及び第２受信ユニット１０６の探知器アレイの読み出し信号は信号処理ユニットを共有することができる。

【0053】

図６は本発明の別の実施例に係るレーザーレーダーを示す。図６における第１送信ユニット１０１及び第２送信ユニット１０２は同様に、同軸に配置されておらず、即ち送信レンズ１０３の光軸ＯＯに沿って配置されておらず、及び第１受信ユニット１０５及び第２受信ユニット１０６も非同軸に配置されておらず、即ち受信レンズ１０７の光軸Ｏ’Ｏ’に沿って配置されていない。図５における実施例とは異なり、図６における実施例のレーザーレーダーは複数のリフレクターを有する。図６示すように、レーザーレーダー１００の送信側に、第１送信ユニット１０１、第２送信ユニット１０２、送信レンズ１０３及び送信ズームレンズ１０４以外に、第１送信ユニット１０１と送信レンズ１０３との間に順に位置し、第１探知レーザービームＬ１を反射するための第１送信端リフレクター１０９及び第２送信端リフレクター１１１を更に備え、第１探知レーザービームＬ１は順に前記第１送信端リフレクター１０９及び第２送信端リフレクター１１１によって反射された後、前記送信レンズ１０３を経て出射される。第２送信ユニット１０２から送信された第２探知レーザービームＬ２は前記送信ズームレンズ１０４によって変調された後、前記送信レンズ１０３を経て出射される。好ましくは、図６示すように、第１送信端リフレクター１０９の位置は前記第２探知レーザービームＬ２の伝播経路を避けるように設定され、図６示すように、第２送信端リフレクター１１１は前記第２探知レーザービームＬ２の伝播経路に設けられ、前記第２探知レーザービームＬ２が通過できるように、第２送信端リフレクター１１１に穴を開けてもよく、第２送信端リフレクター１１１の他の位置は第１探知レーザービームＬ１を反射するために用いられる。

【0054】

同様に、受信側に、レーザーレーダー１００は第１受信ユニット１０５、第２受信ユニット１０６、受信レンズ１０７及び受信ズームレンズ１０８以外に、第１受信ユニット１０５と受信レンズ１０７との間に順に位置し、第１エコーＬ１’を反射するための第１受信端リフレクター１１０及び第２受信端リフレクター１１２を更に備え、第１エコーＬ１’は順に前記第２受信端リフレクター１１２及び第１受信端リフレクター１１０によって反射された後、前記第１受信ユニット１０５に入射される。第２エコーＬ２’は前記受信レンズ１０７及び前記受信ズームレンズ１０８を経て第２受信ユニット１０６に入射される。好ましくは、図６示すように、第１受信端リフレクター１１０の位置は前記第２エコーＬ２’の伝播経路を避けるように設定され、図６示すように、第２受信端リフレクター１１２は前記第２エコーＬ２’の伝播経路に設けられ、前記第２エコーＬ２’が通過できるように、第２受信端リフレクター１１２に穴を開けてもよく、第２受信端リフレクター１１２の他の位置は第１エコーＬ１’を反射するために用いられる。

【0055】

本発明の１つの好ましい実施例によれば、図７に示すように、レーザーレーダーは、回転軸と、前記回転軸周りに回転可能な光学器械ロータとを備え、図４ａ、図４ｂ、図４ｃ、図５及び図６に示すレーザーレーダーの送信側及び受信側の光学部品及び電子部品はいずれも前記光学器械ロータに集積される。図７ａに示すように、光学器械ロータは前記回転軸の上方に設けられ、即ちレーザーレーダーの回転軸は光学器械ロータから突出されていない。このような非貫通構造によって、回転軸は前記光学器械ロータに伸びないため、光学器械ロータに光学部品及び電子部品を設けるためのより大きなスペースを提供することができ、又は部品が同じである場合、光学機器の体積及びレーザーレーダーの体積を減少させることができる。当然ながら、本発明は非貫通構造のレーザーレーダーに限定されるものではなく、図７ｂ示すように、レーザーレーダーの回転軸は前記光学器械ロータを貫通してもよく、貫通軸の構造は回転安定性にさらに有利であり、これらは本発明の保護範囲内に含まれるものとする。特に好ましくは、図５における実施例のレーザーレーダーは非貫通軸構造を有し、図６における実施例のレーザーレーダーは貫通軸構造を有する。

【0056】

図８は本発明の別の実施例に係るレーザーレーダー２００を示す。図８の実施例において、レーザーレーダーの第１送信ユニット及び第２送信ユニットから出射された第１探知レーザービーム及び第２探知レーザービームは、それぞれ異なる送信レンズを通過して出射され、これに応じて、第１エコー及び第２エコーはそれぞれ異なる受信レンズを通過して第１受信ユニット及び第２受信ユニットによって受信され、同様に第１送信ユニットと第１受信ユニットからなる送受信ペア（遠距離探知用）と、第２送信ユニットと第２受信ユニットからなる送受信ペア（近距離探知用）は異なる焦点距離に対応し、以下において図８を参照しながら詳細に説明する。

【0057】

図８に示すように、レーザーレーダー２００は送信側に、目標物を探知するためにそれぞれ第１探知レーザービームＬ１及び第２探知レーザービームＬ２を送信するように構成される第１送信ユニット２０１及び第２送信ユニット２０２を備える。送信端光学アセンブリは、それぞれ第１探知レーザービームＬ１及び第２探知レーザービームＬ２を変調してレーザーレーダー２００の外部に出射させるための第１送信レンズ２０３－１及び第２送信レンズ２０３－２を含む。また、レーザーレーダー２００は送信側に、第１送信ユニット２０１と第１送信レンズ２０３－１との間に順に設けられ、順に第１探知レーザービームＬ１を反射するための第１送信端リフレクター２０９及び第２送信端リフレクター２１１を更に備える。当業者であれば、第１送信端リフレクター２０９及び第２送信端リフレクター２１１は必ずしも必要なものではなく、送信端リフレクターを設けなくてもよく、又は他の数の送信端リフレクターを設けてもよく、光路の要件及び機械的構造のレイアウト要件を満たせば良いことを容易に理解できる。図８において、第２送信ユニット２０２から出射された第２探知レーザービームＬ２は第２送信レンズ２０３－２に直接入射され、変調（例えばコリメート）されて出射される。第２送信ユニット２０２と第２送信レンズ２０３－２との間に１つ又は複数のリフレクターを設けてもよく、これらは本発明の保護範囲内に含まれるものとする。図８に示すように、前記第１送信レンズ２０３－１と第２送信レンズ２０３－２は、レーザーレーダーの回転軸（図８における黒い円で示される通り）を中心にほぼ１８０度対向する。図８の構造によって、近距離探知用の光路構造及び遠距離探知用の光路構造は互いに独立するようになり、上記実施例の構造に比べて、図８の構造の取付・調整はより便利である。また１８０度対向することで、設計及び後続の信号処理は容易になり、近距離探知及び遠距離探知のデータは水平方向に１８０度の角度差を有するようになる。第１送信ユニット２０１は、例えば、第１送信レンズ２０３－１の焦平面に設けられ、第２送信ユニット２０２は、例えば、第２送信レンズ２０３－２の焦平面に設けられる。

【0058】

図８に示すように、レーザーレーダー２００は受信側に、それぞれ前記第１探知レーザービームＬ１及び第２探知レーザービームＬ２の目標物によって反射された第１エコーＬ１’及び第２エコーＬ２’を受信して電気信号に変換するように構成される第１受信ユニット２０５及び第２受信ユニット２０６を備える。受信端光学アセンブリは、それぞれ第１エコーＬ１’及び第２エコーＬ２’を受信するための第１受信レンズ２０７－１及び第２受信レンズ２０７－２を含む。図８に示すように、第１受信レンズ２０７－１は第１送信レンズ２０３－１の横に設けてもよく、第２受信レンズ２０７－２は第２送信レンズ２０３－２の横に設けてもよい。また、レーザーレーダー２００は受信側に、第１受信ユニット２０５と第１受信レンズ２０７－１との間に順に設けられ、順に第１エコーＬ１’を反射するための第１受信端リフレクター２１０及び第２受信端リフレクター２１２を更に備える。当業者であれば、第１受信端リフレクター２１０と第２受信端リフレクター２１２は必ずしも必要なものではなく、受信端リフレクターを設けなくてもよく、又は他の数の受信端リフレクターを設けてもよく、光路の要件及び機械構造のレイアウト要件を満たせば良いことを容易に理解できる。図８において、第２エコーＬ２’は受信レンズ２０７－２を経て第２受信ユニット２０６に直接集束され、電気信号に変換される。第２受信ユニット２０６と第２受信レンズ２０７－２との間に１つ又は複数のリフレクターを設けてもよく、これらは本発明の保護範囲内に含まれるものとする。図８に示すように、前記第１受信レンズ２０７－１と第２受信レンズ２０７－２は、レーザーレーダーの回転軸（図８における中心の黒い円で示される通り）を中心にほぼ１８０度対向する。第１受信ユニット２０５は、例えば、第１受信レンズ２０７－１の焦平面に設けられ、第２受信ユニット２０６は、例えば、第２受信レンズ２０７－２の焦平面に設けられる。図８に示すレーザーレーダー２００は、貫通軸構造であってもよく、非貫通軸構造であってもよく、好ましくは非貫通軸構造である。

【0059】

図８に示すように、第１探知レーザービームＬ１と第２探知レーザービームＬ２はそれぞれ前記第１送信ユニット２０１及び第２送信ユニット２０２から出射された後、異なる光路を経て前記第１送信レンズ２０３－１及び第２送信レンズ２０３－２に到達し、前記第１エコー及び第２エコーは受信レンズからそれぞれ異なる光路を経て前記第１受信ユニット及び第２受信ユニットに到達する。

【0060】

図８の実施例において、第１送信レンズ２０３－１は、例えば、大きな焦点距離を有し、第１受信レンズ２０７－１は、例えば、大きな焦点距離を有し、第１送信ユニット２０１及び第１受信ユニット２０５と組み合わせて、小さなＦＯＶでの遠距離探知に用いられる。第２送信レンズ２０３－２は、例えば、小さい焦点距離を有し、第２受信レンズ２０７－２は、例えば、小さい焦点距離を有し、第２送信ユニット２０２及び第２受信ユニット２０６と組み合わせて、大きなＦＯＶでの近距離探知に用いられる。

【0061】

本発明の１つの好ましい実施例によれば、前記第１送信ユニット２０１及び第２送信ユニット２０２におけるレーザーは、ＰＣＢ基板に対して垂直に送信するように構成される垂直共振器型面送信レーザー（ＶＣＳＥＬ）を含み、第１受信ユニット２０５及び第２受信ユニット２０６の探知器（アレイ）は、例えば、単一光子探知器ＳｉＰＭ又はＳＰＡＤアレイを含む。また、近距離探知用の光電デバイス及び遠距離探知用の光電デバイスは回転プラットフォームを共有することができ、無線の方式によって電力供給及び信号伝送を行う。好ましくは、図８に示す実施例において、ロータの近距離探知モジュール及び遠距離探知モジュールを収容するスペースを増加させるために、レーザーレーダー２００は非貫通軸構造（図７ａに示すような構造）であり、即ちレーザーレーダーの回転軸はロータから突出されていない。

【0062】

本発明の１つの好ましい実施例によれば、第１送信レンズ２０３－１及び第１受信レンズ２０７－１は、例えば、テレセントリックレンズ群であることが好ましく、図９に示すように、レンズ全体の高さを減少させ、構造をよりコンパクトにすることができる。第１送信ユニット２０１の光路の下流に、前記第１送信レンズ２０３－１の焦平面の付近に位置する第１視野レンズ２１３を設け、第１受信ユニット２０５の光路の上流に、前記第１受信レンズ２０７－１の焦平面の付近に位置する第２視野レンズ２１４を設けてもよい。第１視野レンズ２１３及び第２視野レンズ２１４を設けることによって、光路を光軸に引き戻すことができ、同時に、遠距離探知用の第１送信レンズ２０３－１及び第１受信レンズ２０７－１は焦点距離が長く、垂直視野が小さく、近距離探知用の第２送信レンズ２０３－２及び第２受信レンズ２０７－２は焦点距離が短く、垂直視野が大きいが、両者の焦平面の高さは比較的近くなり得る。したがって、遠距離探知と近距離探知の光路の高さの差がほとんどないため、レーザーレーダーの全体的な高さは非常にコンパクトで合理的である。

【0063】

また、好ましくは、第１送信ユニット１０１、２０１及び第２送信ユニット１０２、２０２のそれぞれのレーザーアレイの駆動回路を、それぞれチップ（マルチチャネル駆動チップ）に集積することができ、例えば、図１０ａに示すように、レーザーアレイは８つのレーザーを含み、４つごとのレーザーの駆動回路は１つのマルチチャネル駆動チップに集積され、これにより、レーザーアレイは２つのマルチチャネル駆動チップに対応するようになり、複数のレーザー及び対応するマルチチャネル駆動チップは同一のＰＣＢ基板に設けられる。好ましくは、第１受信ユニット１０５、２０５及び第２受信ユニット１０６、２０６の探知器アレイの読み出し回路は同様にチップ（マルチチャネルアナログフロントエンドチップ）に集積され、例えば、図１０ｂに示すように、探知器アレイは３２個の探知器を含み、１６個ごとの探知器の読み出し回路は１つのマルチチャネルアナログフロントエンドチップに集積され、これにより、探知器アレイは２つのマルチチャネルアナログフロントエンドチップに対応するようになり、複数の探知器及びマルチチャネルアナログフロントエンドチップは同一のＰＣＢ基板に設けられる。このような方法によって、回路部分のロータにおける占有スペースをさらに減少させることができ、近距離探知及び遠距離探知モジュールの収容にさらに有利であり、レーザーレーダー構造がよりコンパクトになる。

【0064】

本発明のレーザーレーダーは、前記第１送信ユニット及び第２送信ユニットと、前記第１受信ユニット及び第２受信ユニットとに結合され、且つ前記第１探知レーザービーム及び第２探知レーザービームの探知結果を融合して、点群を生成するデータ処理ユニットを更に備えてもよい。

【0065】

上記実施例から分かるように、本発明はデュアル焦点距離による分離設計を採用し、高分解能小ＦＯＶでの遠距離探知と低分解能大ＦＯＶでの近距離探知が両立するとともに、レーザーと探知器の高さが著しく増加せず、構造がコンパクトであり、レーザーレーダーの車両での取り付けに有利である。

【0066】

本発明の実施例のレーザーレーダーには、大きなＦＯＶでの近距離探知と小さなＦＯＶでの遠距離探知が同時に統合されている。ズーム構造を採用することによって、大きなＦＯＶでの近距離探知器は、遠距離探知器と同一の焦点距離になる必要がなく、探知器パネルの高さが大幅に減少する。メインレンズを共有する解決手段について、近距離探知と遠距離探知の２部分の光線は同一組の送受信メインレンズから送信され、したがって近距離探知と遠距離探知の水平角度の差は小さくなり、近距離探知と遠距離探知では同一物体を走査する時間の差は小さくなり、近距離探知と遠距離探知による点群はより容易に融合できる。

【0067】

本発明は、小さなＦＯＶでの遠距離探知と大きなＦＯＶでの近距離探知を両立できる解決手段を提案し、大きなＦＯＶでの近距離探知器についてズーム構造を採用し、遠距離探知器と同一の焦点距離になる必要がなく、大きなＦＯＶでの近距離探知器パネルの高さが大幅に減少し、これによってレーザーレーダーの高さは高くする必要がなく、構造全体のコンパクト性が向上する。

【0068】

最後に説明すべきことは、以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するためのものではなく、上記実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者であれば、依然として上記各実施例に記載された技術的解決手段を修正し、又はその一部の技術的特徴を同等物に置換することができる点である。本発明の精神及び原則内において行われる任意の修正、同等の置換、改良等は、全て本発明の保護範囲内に含まれるものとする。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図8】

【図9】

【図10a】

【図10b】

【国際調査報告】