特表 2024-516584 ＬＩＤＡＲセンシングのためのシステムおよび方法

(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】2024-04-16

(54)【発明の名称】ＬＩＤＡＲセンシングのためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/32 20200101AFI20240409BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20240409BHJP

   G01S 7/4861 20200101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

G01S17/32

G01C3/06 120Q

G01C3/06 140

G01S7/4861

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023563217

(86)(22)【出願日】2022-01-31

(85)【翻訳文提出日】2023-12-08

(86)【国際出願番号】 US2022014505

(87)【国際公開番号】W WO2022220908

(87)【国際公開日】2022-10-20

(31)【優先権主張番号】17/233,080

(32)【優先日】2021-04-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】591102693

【氏名又は名称】ｓａｎｔｅｃ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ株式会社

(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】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(72)【発明者】

【氏名】チョン チャンホ

(72)【発明者】

【氏名】岡野 真之

【テーマコード（参考）】

2F112

5J084

【Ｆターム（参考）】

2F112AD01

2F112DA02

2F112DA09

2F112DA11

2F112DA15

2F112DA21

2F112DA25

2F112DA28

2F112DA32

2F112EA20

2F112FA03

2F112FA21

2F112FA32

2F112FA45

2F112FA50

2F112GA01

5J084AA04

5J084AA05

5J084AA10

5J084BA04

5J084BA20

5J084BA50

5J084BB04

5J084BB26

5J084BB28

5J084CA03

5J084CA65

(57)【要約】

光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）のためのシステムおよび方法が開示される。ＬＩＤＡＲシステムは、可変ビームを発生するように構成された光源と、ビームの少なくとも一部を受光するように位置づけられ、ビームの各離散周波数が視野（ＦＯＶ）内の異なる角度に対応するビームをＦＯＶ内のある範囲の角度にわたってビームを掃引するように構成された光ビームステアリングデバイスと、ビームの受光部分に基づいて干渉信号を発生するように構成された検出器と、検出器に通信可能に結合されたプロセッサとを含む。プロセッサは、光源に、可変ビームを第１の周波数から第２の周波数に同調させ、ＦＯＶ内の第１の周波数または第２の周波数に対応する物体のレンジを計算するように構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムであって、
周波数のあるレンジにわたって可変なビームを発生するように構成された光源と、
前記ビームの少なくとも一部を受光するように位置づけられ、前記ビームを視野（ＦＯＶ）内の角度の範囲にわたって掃引するように構成された光ビームステアリングデバイスであって、前記ビームの各離散周波数が前記ＦＯＶ内の異なる角度に対応する、光ビームステアリングデバイスと、
前記ＦＯＶ内の物体から反射される前記ビームの部分を受光するように位置づけられ、前記ビームの前記受光部分に基づいて干渉信号を発生するように構成された検出器と、
前記検出器に通信可能に結合されたプロセッサとを含み、前記プロセッサは、
前記光源に、前記ビームを第１の周波数から第２の周波数に同調させ、
前記ＦＯＶ内の前記第１の周波数または前記第２の周波数に対応する物体のレンジを計算するように構成されている、システム。

【請求項2】

各光源がビームを発生するように構成されたＮ個の光源と、各検出器がそれぞれのビームの部分を受光し、それぞれの干渉信号を発生するように構成されたＮ個の検出器とをさらに含み、前記光ビームステアリングデバイスが第１の光学素子と波長分散素子とを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記プロセッサが、
前記物体に基づいて前記ＦＯＶ内の関心領域（ＲＯＩ）を決定し、
前記光源に第３の周波数から第４の周波数まで掃引させるように、さらに構成され、前記第３の周波数と前記第４の周波数が前記ＲＯＩに対応する、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

各検出器が前記ビームの部分を受光し、それぞれの干渉信号を発生するように構成されたＮ個の検出器をさらに含み、前記光ビームステアリングデバイスが第１の光学素子とＮ個の波長分散素子とを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

各検出器が前記ビームの部分を受光し、それぞれの干渉信号を発生するように構成されたＮ個の検出器を含み、前記光ビームステアリングデバイスが第１の光学素子と波長分散素子とＮ個のミラーとを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

干渉計と、
前記光源と前記光ビームステアリングデバイスとの間に位置づけられたビームスプリッティングデバイスとを含み、前記ビームスプリッティングデバイスが、前記光源によって発生された前記ビームを受光し、前記ビームを、前記光ビームステアリングデバイスに向けられる物体ビームと前記干渉計に向けられる参照ビームとに分割するように構成され、
前記干渉計が前記参照ビームの周波数を検出するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記物体の前記レンジを計算するために、前記プロセッサが、
前記干渉信号をローパスフィルタ（ＬＰＦ）することであって、前記ＬＰＦが最大距離に対応する最大ビート周波数に基づくカットオフ周波数を有する、ローパスフィルタすることと、
周波数カウンタまたはフィルタリングされた前記干渉信号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて前記レンジを判定することとを行うように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記光源が複数の波長可変レーザのカスケードを含み、前記波長可変レーザのそれぞれが異なる掃引速度と帯域幅とを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記光ビームステアリングデバイスが１×Ｎ分割器と波長分散素子とを含み、前記１×Ｎ分割器の各経路が異なる時間遅延を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記光ビームステアリングデバイスが１×Ｎ分割器とＮ個の波長分散素子とを含み、前記Ｎ個の波長分散素子のそれぞれが前記１×Ｎ分割器の出力に対応し、前記１×Ｎ分割器の各経路が異なる光位相遅延を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

周波数のあるレンジにわたって可変なビームを発生するように構成された光源と、
前記ビームの少なくとも一部を受光するように位置づけられ、前記ビームを視野（ＦＯＶ）内の角度の範囲にわたって掃引するように構成された光ビームステアリングデバイスであって、前記ビームの各離散周波数が前記ＦＯＶ内の異なる角度に対応する、光ビームステアリングデバイスと、
前記ＦＯＶ内の物体から反射される前記ビームの部分を受光するように位置づけられ、前記ビームの前記受光部分に基づいて干渉信号を発生するように構成された検出器と、
前記検出器に通信可能に結合されたプロセッサとを含み、前記プロセッサは、
ある期間にわたって前記ビームに第１の時点における第１の周波数から第２の周波数まで掃引させ、
前記干渉信号に基づいて前記ＦＯＶ内の物体のレンジを計算するように構成されている、システム。

【請求項12】

前記物体の前記レンジを計算するために、前記プロセッサが窓関数を使用して前記干渉信号をセグメント化するように構成され、前記窓関数が前記ＦＯＶの特定のセグメントに対応する、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記プロセッサが前記干渉信号に基づいて前記ＦＯＶの２次元ピークプロットを生成するようにさらに構成されている、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記２次元ピークプロットを生成するために、前記プロセッサが、
前記干渉信号を、各セグメントが前記ＦＯＶの一部に対応する複数のセグメントにセグメント化し、
前記複数のセグメントのそれぞれについて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を生成し、
各ＦＦＴのピークを検出するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記光ビームステアリングデバイスがビームスキャナと波長分散素子とを含み、前記ビームスキャナがアクチュエータによって回転可能である、請求項１１に記載のシステム。

【請求項16】

前記ビームスキャナが透明であり、前記波長分散素子が前記ビームスキャナ内に配置されている、請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

センシングシステムの視野（ＦＯＶ）内の物体の検出方法であって、
プロセッサによって、光源を、第１の時点から開始して第１の期間にわたって、第１の周波数から最後の周波数まで掃引されるビームを照射するように制御することと、
周波数に応じた角度でＦＯＶ内に前記ビームを向けることと、
前記ＦＯＶ内の物体からの前記ビームの受光部分に基づいて干渉信号を発生することと、
前記プロセッサによって、前記センシングシステムに対して相対的な前記物体の位置を判定することとを含む、方法。

【請求項18】

前記光源を制御することが、
前記プロセッサによって、Ｎ個の光源を、前記第１の周波数から前記最後の周波数までそれぞれのビームを照射するように制御することと、
Ｎ個の検出器によって、前記ＦＯＶ内の物体からの前記ビームのそれぞれの受光部分に基づいて、それぞれの干渉信号を発生することとを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記プロセッサによって、前記ＦＯＶ内の関心領域（ＲＯＩ）を決定することと、
前記光源を、第２の期間にわたって第３の周波数から第４の周波数までビームを照射するように制御することとをさらに含み、前記第３の周波数と前記第４の周波数とが前記ＲＯＩに対応する、請求項１７に記載の方法。

【請求項20】

前記ビームを前記ＦＯＶ中に向けることが、
前記ビームを複数の波長分散素子において受光することと、
前記複数の波長分散素子のそれぞれからのビームを前記ＦＯＶ全体にわたって向けることとを含み、前記ＦＯＶが２次元である、請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年４月１６日に出願された米国特許出願第１７／２３３，０８０号の優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0002】

本出願は、一般にはセンシングの分野に関し、より詳細には、光検出および測距（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ（ＬＩＤＡＲ：ライダー））センシング機構に関する。

【背景技術】

【0003】

ＬＩＤＡＲシステムは、光源と標的との間の距離を検出するために光を使用する。標的にビーム（たとえばレーザ）が向けられる。ＬＩＤＡＲシステムは、典型的には、光が標的に達し、標的から偏向され、検出器に戻るのに要する時間を特定する。この時間と光の速さとに基づいて、標的までの距離が判定される。乗り物（すなわち自律走行車）が安全に動作するためには、３次元空間全体にわたる標的の検出と標的の位置の判定が、確実に、連続的に、タイミングよく行われる必要がある。

【発明の概要】

【0004】

本技術は、視野（ＦＯＶ）内の物体の捕捉、追跡および速度判定を行うことができるＬＩＤＡＲのためのシステムおよび方法を提供する。

【0005】

光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）のためのシステムおよび方法が開示される。ＬＩＤＡＲシステムは、可変ビームを発生するように構成された光源と、ビームの少なくとも一部を受光するように位置づけられ、ビームの各離散周波数が視野（ＦＯＶ）内の異なる角度に対応するビームをＦＯＶ内のある範囲の角度にわたって掃引するように構成された光ビームステアリングデバイスと、ビームの受光部分に基づいて干渉信号を発生するように構成された検出器と、検出器に通信可能に結合されたプロセッサとを含む。プロセッサは、光源に、可変ビームを第１の周波数から第２の周波数に同調させ、ＦＯＩ内で第１の周波数または第２の周波数に対応する物体のレンジを計算するように構成される。

【0006】

以上の概要は例示に過ぎず、限定的であることは決して意図されていない。以下の図面および詳細な説明を参照すれば、上記の例示の態様および特徴に加えて、さらなる態様および特徴が明らかになるであろう。

【0007】

本開示の上記およびその他の特徴は、添付図面と併せて以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲を読めば完全に明らかになるであろう。これらの図面は本開示によるいくつかの実装形態のみを図示しており、したがって本開示の範囲の限定とみなされるべきではないことを了解の上で、本開示について添付図面を使用してさらなる細目および詳細により説明する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】例示の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムを示すブロック図である。

【図2】例示の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの第１の実施例を示す図である。

【図3a】例示の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの検出走査の実施例を示す図である。

【図3b】例示の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの検出走査の実施例を示す図である。

【図4】例示の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの第２の実施例を示す図である。

【図5】例示の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの第３の実施例を示す図である。

【図6a】例示の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの検出走査の追加の実施例を示す図である。

【図6b】例示の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの検出走査の追加の実施例を示す図である。

【図7】例示の実施形態による光源の信号プロファイルを示すグラフである。

【図8a】例示の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの可変密度走査の実施例を示す図である。

【図8b】例示の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの可変密度走査の実施例を示す図である。

【図9a】例示の実施形態による外部環境の２次元走査の実施例を示す図である。

【図9b】例示の実施形態による外部環境の２次元走査の実施例を示す図である。

【図10】例示の実施形態による１×Ｎ分割器を有するＬＩＤＡＲシステムの実施例を示す図である。

【図11a】例示の実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムを使用した様々な検出走査の実施例を示す図である。

【図11b】例示の実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムを使用した様々な検出走査の実施例を示す図である。

【図11c】例示の実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムを使用した様々な検出走査の実施例を示す図である。

【図12】例示の実施形態による１×Ｎ分割器を有するＬＩＤＡＲの第２の実施例を示す図である。

【図13】例示の実施形態による、図１２のＬＩＤＡＲシステムを使用した検出走査の実施例を示す図である。

【図14a】例示の実施形態による参照干渉計を使用した再サンプリングの実施例を示す図である。

【図14b】例示の実施形態による、参照干渉計からの参照信号を使用した検出器によって収集された干渉信号のセグメント化の実施例を示す図である。

【図15】例示の実施形態による、窓関数を使用した信号のセグメント化の実施例を示す図である。

【図16】例示の実施形態による、ＦＦＴデータから生成されたＬＩＤＡＲデータの一例を示す図である。

【図17a】例示の実施形態による、ビームスキャナを使用したＬＩＤＡＲ走査の実施例を示す図である。

【図17b】例示の実施形態による、ビームスキャナを使用したＬＩＤＡＲ走査の実施例を示す図である。

【図17c】例示の実施形態による、ビームスキャナを使用したＬＩＤＡＲ走査の実施例を示す図である。

【図17d】例示の実施形態による、ビームスキャナを使用したＬＩＤＡＲ走査の実施例を示す図である。

【図17e】例示の実施形態による、ビームスキャナを使用したＬＩＤＡＲ走査の実施例を示す図である。

【図18a】例示の実施形態による、図１７ａ～図１７ｅのビームステアリングデバイスを使用したＬＩＤＡＲ走査の実施例を示す図である。

【図18b】例示の実施形態による、図１７ａ～図１７ｅのビームステアリングデバイスを使用したＬＩＤＡＲ走査の実施例を示す図である。

【図19】例示の実施形態による、微小電子機械（ＭＥＭＳ）スキャナを使用したＬＩＤＡＲ走査の実施例を示す図である。

【図20】例示の実施形態による、ＦＦＴビンの数を増やすゼロ埋めの実施例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の詳細な説明では、本説明の一部をなす添付図面を参照する。図面では、文脈が別の解釈を要求しない限り、同様の符号は一般には同様のコンポーネントを識別する。詳細な説明、図面および特許請求の範囲に記載されている例示の実装形態は、限定的であることは意図されていない。本明細書で提示されている主題の思想または範囲から逸脱することなく、他の実装形態も使用可能であり、他の変更も加えることができる。本明細書で概説され、図面に示されている本開示の態様は様々な異なる構成で構成、置換、組合せおよび設計可能であり、それらのすべてが明示的に企図され、本開示の一部をなすことは容易にわかるであろう。

【0010】

本明細書では、ＬＩＤＡＲセンシングのためのシステムおよび方法が開示される。以下で詳述するように、本明細書では、様々な波長でビーム（たとえば、赤外線ビーム、ビーム、平行ビームなど）を照射するように制御される光源を含むＬＩＤＡＲセンシングシステムが開示される。ビームは、波長分散素子に向けられる。ビームは、１つまたは複数の波長分散素子からビームの波長に対応する角度で照射される。ビームの変化する波長の結果として、ＬＩＤＡＲセンシングシステムは、外部環境の視野（ＦＯＶ）の第１の軸に沿った走査（たとえば２次元走査）を生じさせる。ＬＩＤＡＲセンシングシステムがＬＩＤＡＲセンシングシステムの視野（ＦＯＶ）の３次元走査を生じさせるために水平軸に沿って複数の垂直走査（またはその逆）を生じさせることができるようにするために、ビームステアリングデバイスを使用することができる。実施形態によっては、ＦＯＶの３次元走査は、静止素子のみを使用して行われる（たとえば、波長分散素子の第１および第２の素子が両方とも静止素子である）。本明細書に記載の様々な構成および技術は、電子機器の進歩を見越してＬＩＤＡＲシステムの周囲の３次元空間のほぼリアルタイムでの測定、セグメント化および計算を可能にする。その結果、物体（たとえば自律走行車）を精密に追跡する必要がある用途においてＬＩＤＡＲシステムを実装することができる。

【0011】

図１を参照すると、ＬＩＤＡＲセンシングシステム１００のブロック図が示されている。ＬＩＤＡＲセンシングシステム１００は、光源１０１と、光ビームステアリングデバイス１０２と、検出器１０３とを含む。ＬＩＤＡＲセンシングシステム１００は、視野（ＦＯＶ）１９０内の１つまたは複数の物体１９１ａ～１９１ｃ（たとえば標的）を検出、測距、および／または追跡するために、光源１０１によって発生された光の１つまたは複数のビームをＦＯＶ１９０内の外部環境中に照射する。実施形態によっては、ＬＩＤＡＲセンシングシステム１００は、プロセッサとメモリとを有し、光源１０１、光ビームステアリングデバイス１０２および／または検出器１０３に結合された、制御回路１８０も含む。メモリには、プロセッサによって実行されると本明細書に記載のＬＩＤＡＲセンシングシステム１００の動作を行わせるコンピュータ可読命令が記憶されている。

【0012】

光源１０１は、光ビームステアリングデバイス１０２に向けてビームを出力または照射するように構成される。実施形態によっては、ビーム（たとえばレーザビーム）は、選択可能な離散周波数を有する。さらに、光源１０１は、ビームの波長λ（たとえばさらにそれによって周波数も）を調整するように構成される。すなわち、実施形態によっては、光源１０１は、レーザの波長λが調節または選択される波長可変レーザであってもよい。光源１０１は、ビームの波長λをある範囲にわたって調整するように構成可能である。ある実施例では、波長λの範囲は１．２５μｍと１．３５μｍの間とすることができる。光源１０１は、以下で詳述するように、波長λの範囲にわたって掃引させることができる。実施形態によっては、光源１０１は、第１の波長（およびそれによって第１の周波数）から最後の波長（およびそれによって最後の周波数）まで波長の範囲にわたって連続的に掃引させることができる。光源１０１は、線形パターンまたは非線形パターンで第１の波長から最後の波長まで連続的に掃引させることができる。実施形態によっては、光源１０１は、光源１０１がより広い範囲の波長λを有するように、カスケード状に接続された１つまたは複数の波長可変レーザを含んでもよい。

【0013】

光ビームステアリングデバイス１０２は、光源１０１からビーム（たとえば少なくともビームの一部）を受光し、ビームをＦＯＶ１９０全体にわたる外部環境に照射し、ビームの（たとえば標的１９１ａ～１９１ｃからの）反射部分を検出器１０３に向けて戻すように構成される。すなわち、光源１０１は、ビームの成分を光ビームステアリングデバイス１０２に対して照射する。光ビームステアリングデバイス１０２は、ビームを受光し、ビームの一部をＦＯＶ１９０に向ける。ＦＯＶ１９０内の物体１９１ａ～１９１ｃから反射したビームの部分と、反射ビームの少なくとも一部とが、光ビームステアリングデバイス１０２に戻って受光される。光ビームステアリングデバイス１０２は、反射ビームのその部分を受光し、反射ビームのその部を検出器１０３に向ける。検出器１０３は反射ビームのそれらの部分を受光し、反射光の受光部分を示し、それによって物体を示す、電気信号を発生する。電気信号は、ＦＯＶ１９０内の物体１９１ａ～１９１ｃのレンジおよび／または速度を判定するために電気信号（たとえば物体信号）を処理することができる制御回路１８０のプロセッサに送信可能である。

【0014】

実施形態によっては、光ビームステアリングデバイス１０２は、ビームの周波数に基づく角度でビームを照射するように構成された１つまたは複数の波長分散素子を含むことができる。たとえば、実施形態によっては、ＦＯＶ１９０は、光源１０１によって照射されたビームの周波数の極値によって第１の角度θに沿って画定可能である。このようにして、実施形態によっては、光ビームステアリングデバイス１０２は、光ビームの特性（たとえば波長）に基づいてＦＯＶ１９０の第１の角度θに沿って光ビームを分散させるように構成可能である。

【0015】

実施形態によっては、光ビームステアリングデバイス１０２は、以下でさらに詳細に説明するように、外部環境の第２の角度ψに沿って走査するために、様々な技術またはデバイスを使用することができる。第２の角度ψの極値は、第２の角度に沿ってＦＯＶ１９０を画定することができ、それによって３次元ＦＯＶ１９０を形成する。このようにして、実施形態によっては、光ビームステアリングデバイス１０２は、外部環境を走査するために第１の角度と第２の角度とに沿って光ビームを分散させるように構成可能である。

【0016】

検出器１０３は、ＦＯＶ１９０内の物体から反射された光の部分を受光するように構成され、システム内に位置づけられる。実施形態によっては、検出器１０３は、干渉信号を発生するために、ＦＯＶ１９０内の物体から反射された光の部分とビームの一部（たとえば参照ビーム）とを受光するように位置づけられる。実施形態によっては、検出器１０３は、制御回路１８０（たとえばプロセッサ）に通信可能に結合されてもよい。実施形態によっては、検出器１０３は、赤外線センサ、カメラ、赤外線カメラ、または受光した光の周波数を感知することができるその他の光検出デバイスを含む。検出器１０３は、光ビームステアリングデバイス１０２で受光した光（たとえば物体１９１ａ～１９１ｃから反射した光）を検出器１０３に向けることができるように位置づけられる。たとえば、実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム１００は、光源１０１からの光を光ビームステアリングデバイス１０２に向け、光ビームステアリングデバイス１０２からの光を検出器１０３に向けるように構成された、ハーフミラー、一方向透過ミラー、半透鏡、またはその他の光学素子などの、様々な光学素子を含むことができる。検出器１０３は、検出器１０９によって検出されたビームの部分を示す物体信号を発生するように構成されている。実施形態によっては、物体信号は、電気信号の形態であり、処理のためにコンピューティングシステム１１２に送信される。

【0017】

制御回路１８０は、プロセッサ１８１とメモリ１８２を含む。プロセッサ１８１は、本明細書に委細のプロセスまたは機能のいずれかを実行、実装および／または実施するように構成された任意のコンポーネントまたはコンポーネントのグループ、またはそのようなプロセスを行うかまたはそのようなプロセスが実施されるようにする任意の形態の命令を含むことができる。１つまたは複数の構成において、プロセッサ１８１はＬＩＤＡＲセンシングシステム１００の主プロセッサであってもよい。適切なプロセッサの例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＤＳＰプロセッサ、およびソフトウェアを実行することができるその他の回路が含まれる。適切なプロセッサのさらなる例には、中央処理装置（ＣＰＵ）、アレイプロセッサ、ベクトルプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジック回路、およびコントローラが含まれるが、これらには限定されない。プロセッサ１８１は、プログラムコードに含まれる命令を実施するように構成された少なくとも１つのハードウェア回路（たとえば集積回路）を含むことができる。複数のプロセッサがある構成では、そのようなプロセッサが互いに独立して動作することができるか、または１つまたは複数のプロセッサが互いに組み合わさって動作することができる。

【0018】

メモリ１８２は、１つまたは複数の種類のデータを記憶するように構成可能である。メモリ１８２は、揮発性および／または不揮発性メモリを含み得る。適切なメモリ１８２の例には、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、フラッシュメモリ、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＰＲＯＭ（プログラマブル読み出し専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ）、レジスタ、磁気ディスク、光ディスク、ハードドライブ、または任意のその他の記憶媒体あるいはこれらの任意の組合せが含まれる。実施形態によっては、メモリ１８２は、プロセッサ１８１に通信可能に結合された非一過性のコンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体は、プロセッサによって実行されるとプロセッサに本明細書に記載の動作、ステップまたは方法のいずれかを実行させる、符号化されるかまたはその他により記憶された命令を有することができる。メモリ１８２は、プロセッサ１８１のコンポーネントであってもよく、またはメモリ１８２は、プロセッサ１８１による使用のためにプロセッサ１８１に動作可能に接続されてもよい。構成によっては、メモリ１８２は、リモートに配置され、適切な通信デバイスを介するなどしてプロセッサ１８１によってアクセス可能であってもよい。

【0019】

プロセッサ１８１は、光源１０１に通信可能に結合されており、メモリ１８２上に記憶またはプログラムされている光源コントローラからの命令を読み出して実行するように構成可能である。光源コントローラは、光源１０１の１つまたは複数の態様を制御するコンピュータ可読命令であるかまたはコンピュータ可読命令を含むことができる。光源コントローラは、図のようにメモリ１８２に記憶可能である。他の実装形態では、光源コントローラ１８２は、リモートに記憶され、ＬＩＤＡＲセンシングシステム１００の様々なコンポーネントによってアクセス可能であってもよい。プロセッサ１８１は、光源コントローラ１１８からの命令に従って光源１０１を制御することができる。

【0020】

光源コントローラは、光源１０１から照射されるビームのパターンを生成する命令を含むことができる。たとえば、ある実装形態では、ビームは周波数を有するパターン（たとえばパルス状、鋸歯状など）で光源１０１から照射されてもよい。光源コントローラは、たとえば、光源１０１から照射されるビームの周波数パターンに対応する鋸歯状信号を発生する命令を含んでもよい。実施形態によっては、光源コントローラ１１８は、光源１０１に、ランプアップ期間にわたって第１の時点における第１の周波数から第２の周波数までと、ランプダウン期間にわたって第２の周波数から第１の周波数に戻るまで掃引するビームを発生させる命令を含んでもよい。実施形態によっては、光源コントローラは、光源に１つのフレームまたは複数のフレームを発生させる命令を含んでもよい。実施形態によっては、複数のフレームは周期的であり、各フレーム間にセット期間を有する。以下で詳述するように、フレームの周波数パターンは物体のレンジおよび／または速度を判定するために使用可能である。

【0021】

実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム１００の１つまたは複数のコンポーネントが省かれてもよい。実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム１００の様々な他のコンポーネントが含まれてもよい。図１はＬＩＤＡＲシステム１００の実装形態の一実施例であることと、限定的であることは意図されていないことを理解されたい。

【0022】

たとえば、実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム１００は干渉計を含むことができる。干渉計は、光源１０１からビームを受光し、そのビームを１つまたは複数の成分ビームに分割するように構成されるか、またはそのように構成されたコンポーネントを含んでもよい。たとえば、干渉計１１０は、ビームを物体ビームと参照ビームに分割してもよい。物体ビームは、波長分散素子１０４に向けて照射されてもよく、参照ビームは参照ミラーに向けて照射されてもよい。干渉計は、外部環境における物体１９１ａ～１９１ｃの表面から反射された光と、参照ミラーから反射された光との差異に基づいて干渉パターンを発生することができる。ＬＩＤＡＲセンシングシステム１００（たとえばプロセッサ１１４）は、干渉パターン（たとえば干渉信号）に基づいて物体までの距離を判定することができる。

【0023】

次に図２を参照すると、ＬＩＤＡＲシステム２００の実施例が示されている。実例説明のために、図２について説明しながら図１の様々なコンポーネントを参照する。図２において、ＬＩＤＡＲシステム２００は複数の光源１０１ａ～１０１ｂと複数の検出器１０３ａ～１０３ｂを含む。この実施例では、各光源１０１ａ～１０１ｂがそれぞれの検出器１０３ａ～１０３ｂを有する。この構成では、第２の角度に沿って外部環境を走査するためにＮ個の光源１０１ａ～１０１ｂからなるアレイを使用することができる。

【0024】

光源１０１ａ～１０１ｂは、たとえば第１の周波数から最後の周波数までの様々な周波数にわたる光のビームを照射するように構成された波長可変レーザを含むことができる。光源１０１ａ～１０１ｂのそれぞれは、それぞれのビームを波長分散素子２２０に向けて照射するように構成される。それぞれのビームは、異なる位置における波長分散素子に入射し、それによってそれぞれのビームが第２の角度に沿って外部環境中に照射されることを可能にする。上述のように、波長分散素子２２０は、それぞれのビームをビームの周波数に応じた第１の角度に沿って外部環境中に照射する。実施形態によっては、光源１０１ａ～１０１ｂのそれぞれが異なる帯域幅（たとえば周波数レンジ）を有することができる。各光源１０１ａ～１０１ｂの、変化するかまたは制御された帯域幅は、第１の角度に沿った角度の異なる範囲が第２の角度に沿った異なる角度で走査されることを可能にし、それによって視野１９０を異なる形状とすることができる。

【0025】

図２において、光源１０１ａ～１０１ｂのそれぞれは、外部環境からそれぞれのビームの部分を受光するように構成されたそれぞれの検出器１０３ａ～１０３ｂと対になっている。これは、対になった光源１０１ａ～１０１ｂとそれぞれの検出器１０３ａ～１０３ｂのそれぞれが同時に外部環境の走査を行うことを可能にするので有利である。このようにして、ＦＯＶ１９０の全３次元走査を同時にまたはほぼ同時に行うことができ、それによってＬＩＤＡＲシステム２００が外部環境の３次元走査を生じさせる時間を短縮する。

【0026】

一実施形態では、光源のうちの第１の光源１０１ａが第１の光学素子２１１に向けて第１のビームを照射する。第１のビームは、さらに、第１のビームを第３の光学素子２１３の第１の部分と位置合わせする第２の光学素子２１２に対して照射される。第３の光学素子２１３は、次に、第１のビームを波長分散素子２２０の第１の部分に向ける（たとえば屈折または反射する）。第１のビームは、ビームの周波数に従って外部環境に分散され、外部環境内の物体から反射された光が、第１のビームがＬＩＤＡＲシステム２００から出射したのと同じ経路に沿って第１の光学素子２１１に反射して戻る。反射ビームは次に第４の光学素子２１４と第１の検出器２１４に向けられる。同様に、第２の光源１０１ｂ（たとえばＮ番目の光源）が、第５の光学素子２１５と、第２のビームを第３の光学素子２１３の第２の部分に向ける第６の光学素子２１６に向けて第２のビームを照射する。第３の光学素子２１３は次に、第１のビームを波長分散素子２２０の第２の部分に向け（たとえば屈折または反射し）、次に波長分散素子２２０が第２のビームを外部環境中に分散させる。第２のビームの一部が外部環境内の物体から反射され、第７の光学素子２１７を介して第２の検出器１０３ｂ（たとえばＮ番目の検出器）に向けて戻される。他の実施形態では、対になった走査のために他の構成または光学素子が使用されてもよい。実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム２００は、それぞれの検出器と対になった２個、３個、４個、５個またはＮ個の光源１０１ａ～１０１ｂを含んでもよい。この実施例では、それぞれの検出器１０３ａ～１０３ｂと対になった光源１０１ａ～１０１ｂは、ＦＯＶ１９０内の物体の同軸検出を可能にする。代替実施形態では、軸外検出のために反射ビームを受光するために、別個の検出器アレイが使用されてもよい。たとえば、軸外検出器または検出器アレイが、直接、またはレンズ、ミラーなどの光学素子を介して反射ビームを受光するように位置づけられるかまたは構成されてもよい。

【0027】

次に図３ａ～図３ｂを参照すると、ＬＩＤＡＲシステム２００の検出走査の実施例が示されている。図３ａはＬＩＤＡＲシステム２００の第１のビームの信号グラフ３００を示す。図３ｂは、ＬＩＤＡＲシステム２００の複数ビーム走査３５０を示す。信号グラフ３００は、たとえば第１の光源１０１ａの設定周波数ｆ_oiだけオフセットされた帯域幅または周波数レンジΔｆ_miを表すｙ軸と、周波数の掃引にわたる、たとえば第１の光源１０１ａの同調期間ｔ_miの時間を表すｘ軸とを含む。信号グラフ３００は、たとえば第１の光源１０１ａによる周波数の掃引を示す参照信号３０１と、第１の物体Ａ₀を示す第１の反射信号３０２と、第２の物体Ａ₁を示す第２の反射信号３０３とを含む。制御回路１８０は、それぞれ第１の信号および第２の信号のビート周波数に基づいてＬＩＤＡＲシステム２００に対して相対的な第１の物体および第２の物体の位置を計算することができる。

【0028】

次に図３ｂを参照すると、複数ビーム走査３５０が、光源１０１ａ～１０１ｂを表すｙ軸と、第１の角度θを表すｘ軸とを含む。たとえば、複数ビーム走査３５０は、ＦＯＶ１９０のｙ軸がＬＩＤＡＲシステム２００の光源配置に基づき、ｘ軸がビームの周波数に基づく、ＦＯＶ１９０の図である。一実施例では、ＬＩＤＡＲシステム２００は、第１の時点でＦＯＶ１９０全体の第１の走査を行ってもよい。第１の走査は、制御回路１８０に対して、ＬＩＤＡＲシステム２００の近く（たとえば事前定義されたレンジ内）に物体があることを示すことができる。したがって、制御回路１８０はその物体を詳しく監視するかまたはさらなる解析のためにセグメント化する必要があると判定することができる。したがって、制御回路１８０は、物体のセグメント化のためにどの光源１０１ａ～１０１ｂを起動（たとえば掃引）する必要があるかを判定する。その後の掃引において、制御回路１８０は、検出された物体のレンジ内を走査するために、その物体に固有の周波数Δｆ_miのあるレンジにわたる設定周波数ｆ_oiから、たとえば複数の光源１０１ａ～１０１ｂのうちの特定の光源を掃引することができる。一例として、図３ｂにおいて、検出される物体は事前定義済みレンジ内の自動車であってもよく、制御回路１８０は、ｙ軸における様々な位置で検出された自動車を監視、セグメント化および／または分析するために、計算された周波数レンジにわたって設定周波数から第５および第６の光源を掃引する必要があると判定してもよい。また、制御回路１８０は、ＦＯＶ１９０内に出現する可能性がある他の物体がないか監視するために、他の光源（たとえば第１の光源１０１ａ）を使用して最大周波数レンジにわたって掃引または走査を行ってもよい。このようにして、制御回路１８０は、ＬＩＤＡＲシステム２００の効率を向上させる動的で詳細な方式で外部環境の走査を高速化することができる。

【0029】

次に図４を参照すると、ＬＩＤＡＲシステム４００の別の実施例が示されている。実例説明のために、図４について説明しながら図１の様々なコンポーネントを参照する。ＬＩＤＡＲシステム４００は、波長分散素子４２０ａ～４２０ｂに光源１０１ａからのビームを照射するように構成された光学素子４２１とともに複数の（たとえばＮ個の）波長分散素子４２０ａ～４２０ｂを含む。複数の波長分散素子４２０ａ～４２０ｂは、ビームの様々な部分が外部環境の第２の角度ψに沿って分散されるように位置づけられている。ビームの変化する周波数または同調が、外部環境の第１の角度θに沿った走査を可能にする。この構成では、ＦＯＶ１９０の全走査を光源１０１からの単一の周波数走査または掃引によって行うことができる。

【0030】

次に図５を参照すると、ＬＩＤＡＲシステム５００の別の実施例が示されている。ＬＩＤＡＲシステム５００は、複数の光学素子５２２ａ～５２２ｂ（たとえばミラー）と第２の光学素子５２１（たとえばレンズ）を有する波長分散素子５２０を含む。複数の光学素子５２２ａ～５２２ｂは、光源１０１からのビームのそれぞれの部分を第２の光学素子５２１を通して波長分散素子５２０のそれぞれの部分に向けるように位置づけられている。複数の光学素子５２２ａ～５２２ｂ（たとえばミラー）と第２の光学素子５２１（たとえばレンズ）の配置と構造は、ビームの様々な部分が波長分散素子５２０のそれぞれの部分に向けて照射され、それによって外部環境の第２の角度ψに沿って分散されることを可能にする。ビームの変化する周波数または同調は、外部環境の第１の軸θに沿った走査を可能にする。この構成では、ＦＯＶ１９０の全走査を光源１０１からの単一の周波数走査または掃引によって行うことができる。

【0031】

次に図４および図５を参照すると、ＬＩＤＡＲシステム４００および５００が検出器１０３ａ～１０３ｂのアレイを含む。実施形態によっては、アレイ内の検出器の数は波長分散素子４２０ａ～４２０ｂまたは複数の光学素子５２２ａ～５２２ｂ（たとえばミラー）の数と同じとすることができる。一実施例では、光源１０１が第１の素子４９０に向けてビームを照射する。ビームは、第１の素子４９０を横切って第２の素子４９１（たとえばコリメートレンズ）に向けられる。第２の素子４９１から、ビームは図４に示すように複数の波長分散素子４２０ａ～４２０ｂに対して、または図５に示すように波長分散素子５２０に対して照射され、外部環境中に照射される。ビームの部分がＦＯＶ１９０内の物体から、ビームの部分をそれぞれの検出器１０３ａ～１０３ｂに向ける（たとえば屈折または反射する）第１の素子４９０に向けて反射し戻される。実施形態によっては、ビームのそれぞれの部分は、第１の素子４９０から、ビームのそれらの部分をそれぞれの検出器１０３ａ～１０３ｂに向けるそれぞれの光学素子４０３ａ～４０３ｂに対して向けられる。

【0032】

次に図６ａおよび図６ｂを参照すると、検出走査の実施例が示されている。図６ａは周波数同調を使用した２次元走査６００を示す。図６ｂは、その２次元走査のそれぞれの信号グラフ６５０を示す。２次元走査６００は、ビーム６９０をビームの周波数に応じた角度で外部環境中に分散させる波長分散素子６２０を含む。この実施例では、外部環境は第１の物体６２２ａと第２の物体６２２ｂを含む。第１の物体は、波長分散素子６２０から第１の距離Ｒ₀だけ離れており、第２の物体は波長分散素子６２０から第２の距離Ｒ₁だけ離れている。２次元走査時、ビーム６９０が第１の周波数レンジにわたって第１の物体６２２ａに向けられ、第２の周波数レンジにわたって第２の物体６２２ｂに向けられる。

【0033】

信号グラフ６５０は、時間に対するビームの周波数（たとえばビームの周波数掃引）を表す第１の信号６５１を含む。信号グラフ６５０は、第１の距離Ｒ₀が最大距離Ｒ_MAX未満のときの第１の物体６２２ａから検出器に反射されたビームの検出部分を表す第２の信号６５２と、第２の物体６２２ｂから検出器に反射されたビームの検出部分を表す第３の信号６５３も含む。また、第１の距離Ｒ₀が最大距離Ｒ_MAXより大きい場合に第１の物体６２２ａから検出器に反射されたビームの検出部分を表す第４の信号６５４も含む。最大距離は、光の速さに期間ｔ_dを乗じて２で割った値とすることができる。

【0034】

一実施形態では、制御回路１８０は、各インクリメントにおける物体のそれぞれのビート周波数が単一となり、周波数カウンタによってカウントすることができるように、検出のレンジＲ_detを制限するために、ローパスフィルタまたはバンドパスフィルタを使用することができる。このようにして、最大ビート周波数より高いビート周波数がフィルタリング除去され、それによって、周波数カウンタにより最大距離未満だけ離れた物体の物体検出の精度を向上させる。実施形態によっては、期間ｔ_dによって決まるＦＯＶのセグメント化に基づいてフィルタのカットオフ周波数を動的に設定することができる。

【0035】

一実施形態では、制御回路１８０は、最大距離Ｒ_maxを超える位置にある物体を検出または識別するために、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を使用してＦＦＴ解析を行うことができる。上記のように、最大距離Ｒ_maxより大きい距離における物体から反射された光は、波長分散素子６２０を含む同じ光路を通してシステムの検出器によって検出することができるが、その光は、１つのセグメントまたは期間における複数の光信号（たとえば、第３および第４の信号６５３および６５４）に起因する複数の光信号に起因して、周波数カウンタによって正しく検出されない。しかし、一実施形態では、制御回路１８０は、セグメントまたは期間内の複数の返された物体信号を検出し、それらの反射物体信号に関係するすべての物体の位置を計算するために、ＡＤＣ回路を使用することができる。たとえば、ＦＦＴ信号において複数のピークを検出することができ、ＦＦＴにおけるピークの位置に基づいて各ピークの対応する距離を特定することができる。

【0036】

図７を参照すると、光源１０１の信号グラフ７００が示されている。実施形態によっては、光源１０１はカスケード状に接続された複数の波長可変レーザを含んでもよい。実施形態によっては、複数の波長可変レーザのそれぞれが異なる掃引速度および／または帯域幅を有することができる。複数の波長可変レーザうちのそれぞれの波長可変レーザのビームを、光源１０１として機能するように単一の経路に互いに結合することができる。たとえば、信号グラフ７００は、第１の波長可変レーザＬ₁からの第１のビーム７０１と、第２の波長可変レーザＬ₂からの第２のビーム７０２と、第３の波長可変レーザＬ₃からの第３のビーム７０３とを示している。実施形態によっては、各波長可変レーザが、様々なセグメントＭ₁にわたる周波数掃引範囲をカバーすることができる。たとえば、第１のビーム７０１が第１のセグメントＡ₁をカバーし、第２のビーム７０２が第２のセグメントＡ₂をカバーし、第３のビーム７０３が３つのセグメントＡ₃～Ａ₅をカバーする。また、各波長可変レーザＬ_iが異なる同調レンジΔλ_Liと、異なる周波数掃引勾配のそれぞれの期間ｔ_Liとを有することができる。実施形態によっては、複数の波長可変レーザによる周波数掃引全体を連続してまたは離散的に行うことができる。実施形態によっては、隣接セグメント（たとえばＡ₁とＡ₂）の間に間隙があってもよく、または隣接セグメント間に重なりがあってもよい。複数の波長可変レーザの使用は、最大可能周波数にわたる走査を確実に行うことができるようにし、それによって外部環境における角度のそれぞれの極値を実現することができる。また、波長可変レーザの異なる掃引速度、帯域幅および重なりは、ＬＩＤＡＲシステムをＬＩＤＡＲシステムの特定の用途に基づいて選択可能な外部環境の特定のパターンに合わせることを可能にし、それによって図８ａおよび図８ｂを参照しながら説明するように、ＦＯＶの重要領域（たとえば関心領域）における物体検出または分解能を向上させることができる。

【0037】

図８ａおよび図８ｂに、可変密度走査の実施例を示す。図８ａは、外部環境の２次元走査８００の実施例を示す。図８ｂは、２次元走査のための光源からの周波数掃引８５０の実施例を示す。走査の第１の期間ｔ₁は、外部環境の第１のセグメントＡ₁に対応し、走査の第２の期間ｔ₂は外部環境の第２のセグメントＡ₂に対応し、第３の期間ｔ₃は外部環境の第３のセグメントＡ₃に対応する。一実施形態では、すべてのセグメントＡ_iが同じ期間ｔ_iと同じ周波数帯域幅Δλ_iを有してもよい。実施形態によっては、深さ分解能または長さ分解能は帯域幅Δλ_iによって決まり得る。分解能は、λ²／Δλ_iまたはそれぞれの波長可変レーザの波長を周波数帯域幅で割った値に比例する。たとえば、セグメントＡ_iにおける各期間ｔ_iは、各走査角度レンジΔθ_iも可変となり得るように可変とすることができる。したがって、走査の密度または分解能は、制御回路１８０によって制御可能である。

【0038】

図９ａおよび図９ｂに、外部環境の３次元走査の実施例を示す。図８ａおよび図８ｂを参照しながら説明したように、外部環境の走査はセグメント化することができる。したがって、制御回路１８０は関心領域（ＲＯＩ）の辺りのセグメントの密度を高くすることができる。セグメント化および／またはＲＯＩは、ＦＯＶの第１の一定密度掃引または走査９００の後で決定されてもよい。実施形態によっては、セグメント化および／またはＲＯＩは、カメラまたはレーダーセンサなどの他のセンサからの情報に基づいて決定されてもよい。実施形態によっては、ＲＯＩまたはセグメント化は、事前定義済みレンジ内の物体の検出に基づいてもよい。ＲＯＩを決定した後、ＬＩＤＡＲシステムは、特定のセグメント化を決定し、決定したセグメント化９５０を使用して追加の掃引を行うことができる。実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステムは、センサデータに基づいてＲＯＩの内容または位置を定義する事前定義済みの１組の規則に基づいて、各掃引または走査のためにセグメント化を動的に調整することができる。すなわち、実施形態によっては、セグメント化はフレームごとに（たとえばＦＯＶの走査）異なってもよい。実施形態によっては、フレームが複数回解析される場合、同じフレーム（たとえば走査からのデータ）に異なるセグメント化が適用されてもよい。

【0039】

図１０に、１×Ｎ分割器１０１０を有するＬＩＤＡＲシステム１０００の実施例を示す。ＬＩＤＡＲシステム１０００は、１×Ｎ分割器１０１０の入力にビームを照射するように構成された光源１０１を含む。一実施形態では、ビームは第１の光学素子１００１と、第２の光学素子１００２と、第３の光学素子１００３と、１×Ｎ分割器１０１０の入力内とに向けられる。実施形態によっては、１×Ｎ分割器１０１０は制御回路１８０に結合され、制御回路１８０によって制御される。たとえば、制御回路１８０は、Ｎ個の出力のうちのどの出力に入射ビームが向けられるかを決定することができる。ビームは、Ｎ個の出力のうちの１つから向けられ、第４の光学素子１０２１を通して、ビームを外部環境中に分散させる波長分散素子１０２０に向けられる。この構成では、Ｎ個の出力のそれぞれが、ＬＩＤＡＲシステム１０００が第２の角度ψにおいて走査を行うことができるようにするそれぞれの入射角で光を波長分散素子１０２０のそれぞれの部分に向ける。ビーム１０９０の反射部分が、第２の光学素子１００２に戻され、第５の光学素子１００５に向けられる。第５の光学素子１００５は、ビーム１０９０の反射部分をビーム１０９１の反射部分と結合して結合されたビームを検出器１０３に向けるように構成された第６の光学素子１００６に、ビームの反射部分向けることができる。

【0040】

実施形態によっては、入力から１×Ｎ分割器１０１０のそれぞれのＮ個の出力までの各経路は異なる光学遅延を有することができる。したがって、光源１０１からのビームは、１×Ｎ分割器に対して照射され、１つの走査または掃引にわたってＮ個の出力のそれぞれにおいて出力可能である。それぞれのＮ個の出力から放射された各ビームの各信号は、それぞれの光学遅延のため、単一の検出器１０３を使用して区別可能である。したがって、１×Ｎ分割器は、入力からそれぞれのＮ個の出力までの各経路が、他の経路とは異なる（たとえばさらに、周波数走査時間に対して相対的に十分に大きい）光学遅延（たとえば距離）を含むように構築される。実施形態によっては、光源１０１からのビームの光周波数を、第１の角度θに沿った走査レンジ全体にわたって一度に走査することができる。これに代えて、またはこれに加えて、ビームの光周波数は、それぞれのセグメントにおいてＮ本のビームのすべてから信号を取得するように、セグメントごとに走査することができる。この実施例では、各セグメント幅における同調レンジは同じとすることができるが、走査レンジ全体にわたる走査を生じさせるように第１の軸に沿ってビームをステアリングするために、各セグメントにおけるオフセット光周波数は異なる。

【0041】

図１１ａ～図１１ｃを参照すると、様々な検出走査の実施例が示されている。図１１ａは、走査レンジ全体にわたって第１の角度θに沿って連続的に走査されたＬＩＤＡＲシステム１０００の信号グラフ１１００の一例を示す。図１１ｂ～図１１ｃは、第１の角度θに沿って各セグメントにおいて走査されるビームの実施例を示す。実施形態によっては、各セグメントの同調レンジまたは周波数変化は同じとすることができる。たとえば、図１１ｂ～図１１ｃでは、各セグメントにおけるオフセット周波数は、測定されるセグメントに基づいて設定され、第１の角度θに沿って各セグメントを測定するために周波数のサブセットにわたる走査が行われる。

【0042】

図１１ａを全体的に参照すると、信号グラフ１１００は１×Ｎ分割器１０１０のＮ本の経路のうちの第１の経路に対応する第１のビーム（たとえばビーム１）と、１×Ｎ分割器１０１０のＮ本の経路のうちの第２の経路に対応する第２のビーム（たとえばビーム２）と、Ｎ本の経路のうちの最後の経路に対応するＮビーム（ビームＮ）の図を含む。この実施例では、光源１０１からのビームが、第１の極値から最後の極値まで周波数の全レンジにわたって連続して掃引されている。図からわかるように、各ビームの光学遅延

【0043】

【数1】

が、プロセッサ１８１がどのビート信号が特定のビームに対応するかを判定することを可能にし、プロセッサがＦＯＶ内の物体の位置を計算することを可能にする。プロセッサ１８１は、次に、各セグメントおよびビームについて、式Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ_Nを使用してビート信号または反射信号に対応する標的の距離またはレンジを計算することができる。

【0044】

図１１ｂを全体的に参照すると、第１の信号グラフ１１５０は、第１のセグメントＡ₀中の１×Ｎ分割器１０１０のＮ本の経路のうちの第１の経路に対応する第１のビーム（たとえばビーム１）と、第１のセグメントＡ₀中の１×Ｎ分割器１０１０のＮ本の経路のうちの第２の経路に対応する第２のビーム（たとえばビーム２）と、第１のセグメントＡ₀中のＮ本の経路のうちの最後の経路に対応するＮビーム（ビームＮ）の図を含む。この実施例では、光源１０１からのビームが、第１のセグメントの始まりに対応するオフセット周波数から第１のセグメントの最後の周波数に対応する最終の周波数まで連続して掃引されている。図からわかるように、各ビームの光学遅延

【0045】

【数2】

が、プロセッサ１８１が、どのビート信号が特定のビームに対応するかを判定することを可能にし、プロセッサがＦＯＶ内の物体の位置を計算することを可能にする。具体的には、遅延Ｌ_iが隣接経路の遅延よりも小さく、２＊（Ｌ_i+1－Ｌ_i）を光の速さで割った値がそのセグメントの掃引の時間ｔ_dより大きい場合、いかなる重なりもなしに各ビームを異なる時点で放射することができ、それにより、物体信号またはビート信号の重なりがないように保証する。プロセッサ１８１は、次に、各セグメントおよびビームについて、式Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ_Nを使用して標的の距離またはレンジを計算することができる。

【0046】

図１１ｃを全体的に参照すると、第２の信号グラフ１１７５が、プロセッサ１８１がセグメントごとに走査するときの複数の異なるセグメントＡ₀、Ａ₁、Ａ_Mにわたる第１のビーム（たとえばビーム１）の信号を示す。各セグメントＡ_iの持続時間ｔ_kはすべてのビームＮの周波数走査持続時間以上の長さである。すなわち、

【0047】

【数3】

である。また、セグメントＡ_iのｉ番目の周波数走査は、周波数ｆ_si＝ｆ_s0＋ｉ＊Δｆｄから開始する。このようにして、外部環境の第１の角度θ全体にわたり隙間なくビームを連続して向けることができる。

【0048】

図１２を参照すると、１×Ｎ分割器１２１０を有するＬＩＤＡＲシステム１２００の実施例が示されている。ＬＩＤＡＲシステム１２００は、ＬＩＤＡＲシステム１０００と類似し得る。しかし、ＬＩＤＡＲシステム１２００は、複数の波長分散素子１２５１ａ～１２５１ｄを含み、複数の波長分散素子１２５１ａ～１２５１ｄのそれぞれが、１×Ｎ分割器のそれぞれの出力から出力ビームを受光するように位置づけられている。このようにして、ＬＩＤＡＲシステム１２００は、ビームの波長同調により外部環境の第１の角度θに沿ってステアリング可能であり、それぞれの波長分散素子１２５１ａ～１２５１ｄ（たとえば光フェーズドアレイ）に達する光の位相を制御することによって、外部環境の第２の角度ψに沿ってステアリング可能である。すなわち、１×Ｎ分割器の各経路は、光フェーズドアレイに使用されるような位相シフタを含むかまたは位相シフタとして機能することができる。ＦＯＶの３次元画像を生成するために波長同調時に各ビーム放射角度における物体の距離またはレンジを計算することができる。

【0049】

第１の実施例１２８１では、光フェーズドアレイ（ＯＰＡ）は遅軸においてステアリングされる。この実施例では、２次元ビームステアリングを行うために、事前定義されたＭ個のセグメントにわたって波長同調がＮ回行われる。ビームは、ＯＰＡによってＮ個の波長分散素子１２５１ａ～１２５１ｄを使用して、遅軸に沿ってＮ個の離散点においてステアリングされる。

【0050】

第２の実施例１２８２では、ＯＰＡは速軸においてステアリングされる。すなわち、様々な実施形態において、遅軸に沿った単一ビーム走査中に、速軸に沿った複数のビーム走査によって環境（たとえばＦＯＶ）の２次元走査を行うことができる。第１の実施例１２８１では、第２の角度ψが遅軸に対応する。第２の実施例１２８２では、第２の角度が速軸に対応する。この実施例１２８２では、ビームはＯＰＡによって各セグメントＡ_i中に第２の角度ψに沿ってＮ個の離散点においてステアリングされ、ビームは波長に応じて第１の角度θに沿ってもステアリングされる。この実施例では、ビームの単一の同調時に２次元ビームステアリングを行うことができる。

【0051】

図１３を参照すると、ＬＩＤＡＲシステム１２００を使用した検出走査１２００の実施例が示されている。この実施例では、ビームは、波長同調を使用して第１の角度θと第２の角度ψの両方に沿ってステアリングされる。隣接する波長分散素子１２５１ａ～１２５１ｄにおけるビーム間の位相差は光路遅延によって決定し得る。それぞれの１×Ｎ分割器経路の各経路の位相は、以下の式１によって与えられる。
（１） Ψ＝ΔＬ＊２πｎ（λ）／λ
式（１）において、λはビーム波長であり、ｎはそれぞれの波長分散素子１２５１ａ～１２５１ｄの屈折率である。光源１０１によって波長が同調されるにつれてビームが第１の角度θと第２の角度ψの両方に沿ってステアリングされる。波長同調中に、各ビーム放射角度における物体の距離を計算することができる。検出走査１２００のこの例でわかるように、セグメントＡ₀でビームの波長が同調されるにつれて、ビームは第２の角度ψに沿って連続的にステアリングされる。各ビームステアリング角度における距離を計算することができる。このビームステアリング中に、ビームは第１の角度θに沿ってもステアリングされる。このようにして、単一の波長同調によりＦＯＶを走査することができる。

【0052】

図１４ａを参照すると、参照干渉計を使用した再サンプリングの実施例が示されている。一実施形態では、ＬＩＤＡＲシステム１４００が、光源１０１からのビームの一部が参照干渉計によって受光されるように位置づけられた参照干渉計１４０１を含むことができる。実施形態によっては、光源１０１からのビームのその一部がビームスプリッタ１４０１を介して参照干渉計１４０１に向けられる。実施形態によっては、参照干渉計１４０１は、マッハツェンダー干渉計であってもよい。参照干渉計１４０１は、光源の掃引にわたってビームの参照信号１４７１に対応するビート信号１４５１を発生するために使用することができる。参照干渉計は、周波数掃引（たとえば走査または同調）が非線形である場合または各セグメントにおける期間が同一でない場合であっても、外部環境におけるセグメントを識別するために使用することができる。検出器１０３によって収集された信号および／または光源１０１の信号の非線形性を補償するために、参照干渉計信号（たとえばビート信号１４５１）を使用することができる。

【0053】

たとえば、参照信号１４７１は、意図的にまたは光源１０１の制約に起因して非意図的に非線形である場合がある。参照信号１４７１の非線形性は、ビームがＦＯＶの特定の部分（たとえばセグメントＡ０、Ａ１またはＡ２など）に向けられる時間の長さを歪ませる可能性がある。その結果、物体信号位置と物体信号のサイズの計算も歪む可能性がある。ＦＯＶ内の１つまたは複数の物体のレンジおよび速度を計算しているときにＬＩＤＡＲシステム１４００（たとえば制御回路１８０）が歪みを補正するために、ビート信号１４５１を基準として使用することができる。たとえば、ビート信号１４５１は物体ビームがＦＯＶの各部分（たとえばＡ０、Ａ１およびＡ２）を通過して掃引される時間を示す。実施形態によっては、ビート信号１４５１は、コサインの各周期がＦＯＶの１つの部分に関係するコサイングラフを作成することによって、物体ビームの時間と角度位置を示すことができる。したがって、参照信号に非線形性がある場合でも、ビーム１４７１がＦＯＶの特定の部分に向けて照射されるかまたは特定の位置にわたって掃引されるセグメントを特定するために、参照干渉計１４０３からのビート信号１４５１を使用することができる。また、ビート信号１４５１は、同一でない場合であってもフレームのランプアップ領域とランプダウン領域とが発生する時間を特定するためにも使用することができる。言い換えると、ビート信号１４５１は、プロセッサ１８２が周波数掃引の非線形性を補償し、ＦＯＶ内の各物体について正確な位置と距離と速度とが確実に測定されるようにするために使用することができる。実施形態によっては、ＬＩＤＡＲシステム１４００は、参照信号１４５１を（干渉計によって）検出し、参照ビーム１４７１が特定の周波数にある時点を記録し、その記録に基づいて受信物体信号を相互参照することによって参照信号１４７１の非線形性を計算し、補償することができる。

【0054】

図１４ｂを参照すると、参照干渉計１４８１からの参照信号１４８１を使用した、検出器１０３によって収集された干渉信号１４８０のセグメント化１４５０の実施例が示されている。干渉信号１４８０は、対応する参照信号１４８１を使用して再サンプリング干渉信号１４８３を生成することによって、一定周波数間隔の周波数領域に再スケーリングすることができる。再サンプリング干渉信号１４８３のセグメント信号１４８４などの各セグメントを、再サンプリング干渉信号１４８３から解析することができる。実施形態によっては、周波数カウンタを使用してそれぞれのセグメントにおける物体のレンジを計算または判定することができる。実施形態によっては、それぞれのセグメントにおける物体のレンジは、セグメントの生成ＦＦＴ信号１４８５に基づいて判定される。干渉信号１４８０の再サンプリングは、干渉信号１４８０のセグメント化の前、セグメント化中、またはセグメント化後に行うことができることを理解されたい。

【0055】

図１５を参照すると、窓関数を使用した信号のセグメント化１５００の実施例が示されている。すなわち、窓関数を使用して干渉信号１５０１のセグメント化を行うことができる。たとえば、制御回路１８０によって特定のセグメントの窓関数１５０２が決定され、使用されてもよい。外部環境の特定のセグメントのための窓関数１５０１が干渉信号１５０１を使用して畳み込みされ、窓掛けされた干渉信号１５０３を生成する。実施形態によっては、窓掛けされた干渉信号１５０３は、次に、その特定のセグメントに対応する物体のレンジを計算するためのＦＦＴを生成するために使用することができる。実施形態によっては、窓関数１５０２は、ガウス窓、ハン窓、および／または方形窓を含み得る。様々な実施形態において、制御回路１８０がその特定のセグメントがＲＯＩとなると判定したか否かに応じて、隣接セグメントの窓関数１５０２は重なり合う場合もあり、間隙を含む場合もある。

【0056】

図１６を参照すると、ＦＦＴデータからのＬＩＤＡＲデータ生成１６００の実施例が示されている。たとえば、干渉信号（干渉信号１５０１など）のセグメント化の後、制御回路１８０回路によってセグメント化干渉信号のＦＦＴ１６０１を生成することができる。制御回路１８０は、次に、ＦＦＴ１６０１内のピーク（またはたとえば、各セグメントに対応する複数のＦＦＴ）を検出または判定し、密度プロット１６０３（たとえば２次元ピークプロット）を生成することができる。したがって、制御回路１８０は、ＦＯＶの走査中に検出または収集された干渉信号から取得されたＦＦＴ信号を使用して、ＦＯＶの密度プロットを生成することができる。実施形態によっては、ＦＦＴ信号１６０１におけるピークは最大信号検出アルゴリズム、ガウスフィッティングなどの理論フィッティング、および／またはその他の推定アルゴリズムを用いて検出される。

【0057】

図１７ａ～図１７ｅを参照すると、ビームスキャナを使用したＬＩＤＡＲ走査の実施例が示されている。図１７ａは、ビームスキャナ１７０１と波長分散素子１７０２とを含む光ビームステアリングデバイス１７００を示す。たとえば、入射ビームが波長分散素子１７０２に向けられ、さらに反射ビームスキャナ１７０１に向けられる。ビームスキャナ１７０１は、軸を中心に回転可能（たとえばアクチュエータに接続されている）とすることができ、ある角度（たとえば第１の角度θまたは第２の角度ψ）を中心にビームを外部環境中にステアリングすることができる。ビームの同調により、ビームを第２の角度を中心に外部環境中にステアリングすることができる。実施形態によっては、ビームスキャナ１７０１は、ミラー、多角形または反射コーティングされたその他の形状である。

【0058】

図１７ｂは、ビームスキャナ１７２７上に配置された波長分散素子１７２６を含む光ビームステアリングデバイス１７２５を示す。入射ビームが、ビームスキャナ１７２７上に配置された波長分散素子１７２６に向けられる。ビームスキャナ１７２７は、軸を中心に回転可能（たとえばアクチュエータに接続されている）とすることができ、ある角度（たとえば第１の角度θまたは第２の角度ψ）を中心に外部環境中にステアリングすることができる。ビームの同調により、ビームを第２の角度を中心に外部環境中にステアリングすることができる。実施形態によっては、ビームスキャナ１７２７は、ミラー、多角形、または回折格子を配置可能にするコーティングが施されたその他の形状である。

【0059】

図１７ｃは、透過型ビームスキャナ１７５２上に配置された波長分散素子１７５１を含む光ビームステアリングデバイス１７５０を示す。入射ビームがビームスキャナ１７２７に向けられ、ビームスキャナは、側面から、同側面に配置された波長分散素子１７５１を通して入射ビームを向ける。ビームスキャナ１７２７は、軸を中心に回転可能（たとえばアクチュエータに接続されている）とすることができ、ビームをある角度（たとえば第１の角度θまたは第２の角度ψ）を中心に外部環境中にステアリングすることができる。ビームの同調により、ビームを第２の角度を中心に外部環境中にステアリングすることができる。実施形態によっては、ビームスキャナ１７５２は多角形またはその他の形状である。ある実施形態では、ビームスキャナ１７５２は、ビームを通過させることができるガラス、ファイバ、またはポリマーからなる。

【0060】

図１７ｄは、透過型ビームスキャナ１７７７内に配置された波長分散素子１７７６を含む光ビームステアリングデバイス１７７５を示す。図１７ｅは、図１７ｄの光ビームステアリングデバイス１７７５などの光ビームステアリングデバイス１７８０の上面図を示す。入射ビームが、内部に配置された波長分散素子１７７６に向けてビームスキャナ１７７７中に向けられる。ビームスキャナ１７２７は、軸を中心に回転可能（たとえばアクチュエータに接続されている）とすることができ、ビームをある角度（たとえば第１の角度θまたは第２の角度ψ）を中心に外部環境中にステアリングすることができる。ビームの同調により、ビームを第２の角度を中心に外部環境中にステアリングすることができる。また、ビームスキャナ１７７７の外形は、ビームを外部環境により大きい角度またはより小さい角度に屈折させる光学素子としても機能することができる。ある実施形態では、ビームスキャナ１７７７は、ビームを通過させるガラス、ファイバまたはポリマーからなる。実施形態によっては、ビームスキャナ１７７７は、多角形、円、方形またはその他の形状である。

【0061】

図１８ａ～図１８ｂを参照すると、図１７ａ～図１７ｅのビームステアリングデバイスを使用したＬＩＤＡＲ走査の例が示されている。しかし、図１８ａ～図１８ｂに示す実施例は、図１７ａ～図１７ｅのデバイスには限定されないことを理解されたい。たとえば、図１８ａ～図１８ｂは、２次元ビームステアリングにおいてそれぞれ遅軸と速軸とに波長同調が割り当てられている２つの構成の説明に使用することを意図したものである。図１８ａは、速軸に沿ったＬＩＤＡＲ走査１８００の実施例を示す。図１８ｂは、遅軸に沿ったＬＩＤＡＲ走査１８５０の実施例を示す。次に図１８ａを参照すると、波長同調ビームステアリングが速軸に割り当てられる場合、波長同調はＮ回の追加ビーム走査（たとえばＢ１～ＢＮ）によりＮ回繰り返す（たとえば第１の周波数から最後の周波数までの全走査）。

【0062】

図１８ｂを参照すると、波長同調ビームステアリングが遅軸に割り当てられる場合、１回の波長同調中にビームが追加のビームステアリングによりＮ回ステアリングされる。フレームレートが設定量に固定されている場合、遅軸走査の同調期間は設定量分の１であるが、速軸走査の同調期間は１を設定量で割り、Ｎで割った値である。したがって、遅軸走査の最大検出レンジは、同じフレームレートの速軸走査の最大検出レンジのＮ倍長い。

【0063】

図１９を参照すると、微小電子機械（ＭＥＭＳ）スキャナを使用したＬＩＤＡＲ走査１９５０の実施例が示されている。図１９において、光ビームステアリングデバイス１９００は、波長分散素子１９５２とともに微小電子機械（ＭＥＭＳ）ミラー１９５１を含む。ビームステアリングが２次元ビームステアリングの遅軸の波長同調によって行われ、上述のようなポリゴンスキャナなどのビームスキャナが速軸に使用される場合、ビームは各走査について同じ方向に沿って（たとえば図の左から右に）ステアリングされる。ＭＥＭＳミラー１９５１などの異なる種類のビームスキャナが使用される場合、ビームはラスター走査されてもよい。すなわち、ビームは第１の走査１９５２では左から右に走査され、第２の（たとえば後続の）走査１９５３では右から左に走査され、以下同様に走査されてもよい。したがって、密度プロットの処理および／または作成時の干渉信号１９０１の各セクションにおけるセグメントの順序も交互である。

【0064】

図２０を参照すると、ＦＦＴビンの数を増やすためのゼロ埋め２０００の実施例が示されている。ＦＦＴビンの総数と各ＦＦＴビンのサイズは、ＦＦＴ解析のために使用されるサンプリングデータ点によって決まる。この実施例では、サンプリングデータ点の総数を増やすために元のビート信号にゼロ信号が追加される。その結果、ＦＦＴビンの総数を増やすことができ、各ＦＦＴビンのサイズをより小さくすることができる。これにより、ＦＦＴ信号のレンジ分解能を高くすることができる。実施形態によっては、ゼロ信号は元のビート信号の前または後（または前と後）に追加することができる。実施形態によっては、ゼロ埋めは、上述のような再サンプリングの前または後に行うことができる。実施形態によっては、追加されるゼロ信号の総数は、セグメントごとに異なり得る。

【0065】

例示の実施形態の以上の説明は、例示と説明のために示されている。網羅的であること、または開示されている厳密な形態について限定することは意図されておらず、修正および変形が上記の教示に鑑みて可能であるか、または本開示の実施形態の実施から得ることができる。

【0066】

特定の実施形態について図示し、説明したが、これらには、以下の特許請求の範囲で定義されているようなより広い態様において本技術から逸脱することなく、当技術分野における通常の技量により変更および修正を加えることができることを理解されたい。

【0067】

本明細書で例示的に説明されている実施形態は、本明細書で具体的に開示されていない、いかなる１つまたは複数の要素または限定もなしに適切に実施可能である。したがって、たとえば、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」などの用語は、拡大的に、制限なしに解釈されるべきである。さらに、本明細書で採用されている用語および表現は、説明のためであって限定のためではない用語として使用されており、そのような用語および表現の使用には、図示および記載されている特徴またはその一部のいかなる同等物も除外する意図はなく、特許請求される技術の範囲内で様々な修正が可能であるものと認められる。さらに、「基本的に～からなる」という語句は、具体的に記載されている要素と、特許請求される技術の基本的で新規な特徴に実質的に影響しない追加の要素とを含むものと理解されるものとする。「～からなる」という語句は、明記されていないいかなる要素も除外する。

【0068】

本開示は、本明細書に記載されている特定の実施形態に関して限定されない。当業者には明らかなように、本開示の思想および範囲から逸脱することなく、多くの修正および変形が可能である。上記の説明から当業者には、本明細書で列挙されているものに加えて、本開示の範囲内の機能的に同等な方法および構成も明らかであろう。

【0069】

そのような修正および変形は、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図されている。本開示は、添付の特許請求の範囲の用語と、そのような特許請求の範囲が権利を有する同等物の全範囲とによってのみ限定されるべきである。本開示は、特定の方法、試薬、化合物、組成または生物系には限定されず、これらは当然ながら異なり得ることを理解されたい。

【0070】

また、本明細書で使用されている用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定的であることは意図されていないことも理解されたい。当業者には、「～に基づく」は、特に明記されていない限り、「少なくとも～に基づく」と解釈されるべきであることはわかるであろう。

【0071】

当業者にはわかるように、あらゆる目的のために、特に記載されている説明の提示に関して、本明細書で開示されているすべての範囲は、考えられるあらゆる部分的範囲およびその部分的範囲の組合せも包含する。記載されている範囲は、少なくとも２等分、３等分、４等分、５等分、１０等分などに分割された同じ範囲も十分に記述しており、有効にするものと容易に認識することができる。非限定的な例として、本明細書に記載されている各範囲は下３分の１、中間３分の１、上３分の１などに容易に分割可能である。また、当業者にはわかるように、「最大～まで」、「少なくとも」、「より大きい」、「未満」などのすべての表現は、記載されている数字を含み、その後上述のような部分的範囲に分割することができる範囲も指す。最後に、当業者にはわかるように、範囲は各個別構成要素を含む。

【0072】

本明細書で参照されている公開文献、特許出願、交付済み特許およびその他の文献はすべて、個々の公開文献、特許出願、交付済み特許またはその他の文献の全体が参照により組み込まれると具体的に個別に示されているかのように、参照により本明細書に組み込まれる。

【0073】

参照により組み込まれる文献に含まれる定義は、本開示における定義と矛盾する限りにおいて除外される。

【0074】

以下の特許請求の範囲にはその他の実施形態が記載されている。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図17D】

【図17E】

【図18A】

【図18B】

【図19】

【図20】

【国際調査報告】