特表2024-539238 | 知財ポータル「IP Force」

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特表2024-539238検出システムおよび端末デバイス

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2024-10-28

(54)【発明の名称】検出システムおよび端末デバイス

(51)【国際特許分類】

G01S 7/481 20060101AFI20241018BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024523975

(86)(22)【出願日】2021-10-22

(85)【翻訳文提出日】2024-05-31

(86)【国際出願番号】 CN2021125805

(87)【国際公開番号】W WO2023065327

(87)【国際公開日】2023-04-27

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】503433420

【氏名又は名称】華為技術有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＷＥＩＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】ＨｕａｗｅｉＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎＢｕｉｌｄｉｎｇ，Ｂａｎｔｉａｎ，ＬｏｎｇｇａｎｇＤｉｓｔｒｉｃｔ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５１８１２９，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133569

【弁理士】

【氏名又は名称】野村進

(72)【発明者】

【氏名】▲劉▼ ▲トン▼▲輝▼

(72)【発明者】

【氏名】李孟麟

(72)【発明者】

【氏名】巫 ▲紅▼英

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084AA05

5J084AD01

5J084BA03

5J084BA23

5J084BB15

5J084CA42

5J084EA01

(57)【要約】

本出願の実施態様は、検出システムおよび端末デバイスを開示する。検出システムは、ビーム分割モジュールと、偏光モジュールと、周波数混合器とを含む。ビーム分割モジュールは、第１の信号光および第２の信号光を得るために入力信号光に対してビーム分割処理を行うように構成される。偏光モジュールは、第１の信号光に対して少なくとも第１の偏光処理が行われた後に得られる伝送信号光を出力するように構成され、伝送信号光の反射信号光を得て、反射信号光に対して少なくとも第２の偏光処理が行われた後に得られる第３の信号光を出力するように構成される。周波数混合器は、第２の信号光と第３の信号光とに対して周波数混合処理を行うように構成されるか、または第３の信号光と、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光と、に対して周波数混合処理を行うよう構成される。このようにして、クロストークの影響を効果的に低減することができる。さらに、偏光モジュール自体が、クロストークを減らす要因となる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ビーム分割モジュールと、偏光モジュールと、周波数混合器とを備え、
前記ビーム分割モジュール（１０）は、第１の信号光と第２の信号光とを得るために、入力信号光に対してビーム分割処理を行うように構成され、
前記偏光モジュール（２０）は、前記第１の信号光に対して少なくとも第１の偏光処理が行われた後に得られる伝送信号光を出力し、前記伝送信号光の反射信号光を得て、前記反射信号光に少なくとも第２の偏光処理が行われた後に得られる第３の信号光を出力する、ように構成され、
前記周波数混合器（４０）は、前記第２の信号光と前記第３の信号光とに対して周波数混合処理を行うように構成されるか、または前記第３の信号光と、前記第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光とに対して周波数混合処理を行うように構成される、
検出システム。

【請求項2】

前記周波数混合器（４０）は、偏光周波数混合器であり、前記第２の信号光の偏光状態と前記第３の信号光の偏光状態とは直交するか、または前記周波数混合器（４０）は、無偏光周波数混合器であり、前記第４の信号光の偏光状態と前記第３の信号光の偏光状態とは同じである、請求項１に記載の検出システム。

【請求項3】

前記偏光モジュールは、偏光変換モジュール（６０２）および一方向伝導コンポーネント（６０１）を備え、
前記一方向伝導コンポーネント（６０１）は、前記第１の信号光を前記偏光変換モジュールへ出力するよう構成され、前記第３の信号光を前記周波数混合器（４０）へ出力するように構成されており、
前記偏光変換モジュール（６０２）は、前記第１の信号光に対して前記第１の偏光処理を行うよう構成され、前記反射信号光に対して前記第２の偏光処理を行うように構成される、
請求項１に記載の検出システム。

【請求項4】

前記一方向伝導コンポーネント（６０１）は、第１の方向から入射する第１の偏光状態の信号光を反射するか、フィルタリングするか、または吸収するようにさらに構成され、前記第１の方向は、前記第３の信号光の入力方向であり、前記第１の偏光状態は、前記第３の信号光の偏光状態とは異なる、
請求項３に記載の検出システム。

【請求項5】

前記一方向伝導コンポーネント（６０１）は、少なくとも１つの反射面を備え、
前記一方向伝導コンポーネント（６０１）は、前記第３の信号光を第１の反射面から前記周波数混合器へ反射するように構成され、および／または、
前記一方向伝導コンポーネント（６０１）は、第１の方向から入射する第１の偏光状態の信号光を第２の反射面から反射するように構成され、前記第１の方向は前記第３の信号光の入力方向であり、前記第１の反射面は前記第２の反射面とは異なっており、前記第１の偏光状態は前記第３の信号光の偏光状態とは異なる、
請求項３に記載の検出システム。

【請求項6】

前記偏光変換モジュール（６０２）は、光アンテナ（６０２１、６０２４）および第１の偏光変換コンポーネント（６０２２、６０２３）を備え、
前記光アンテナ（６０２１、６０２４）は、前記第１の信号光に対して少なくともコリメーション処理が行われた後に得られる信号光を前記第１の偏光変換コンポーネント（６０２２、６０２３）に出力するよう構成され、および前記第３の信号光を前記一方向伝導コンポーネント（６０１）に出力するように構成され、
前記第１の偏光変換コンポーネント（６０２２、６０２３）は、前記コリメーション処理後に得られる前記第１の信号光に対して前記第１の偏光処理を行うよう構成され、および前記反射信号光に対して前記第２の偏光処理が行われた後に得られる前記第３の信号光を出力するように構成されるか、または
前記第１の偏光変換コンポーネント（６０２２、６０２３）は、前記第１の信号光に対して前記第１の偏光処理が行われた後に得られる第５の信号光を前記光アンテナ（６０２１、６０２４）に出力するよう構成され、および前記反射信号光に対して前記第２の偏光処理を行うように構成され、
前記光アンテナ（６０２１、６０２４）は、前記第５の信号光に対して少なくともコリメーション処理が行われた後に得られる前記伝送信号光を出力するように構成される、
請求項３から５のいずれか一項に記載の検出システム。

【請求項7】

前記ビーム分割モジュール（１０）は、ビームスプリッタ（１０１）および第２の偏光変換コンポーネント（１０２）を備え、
前記ビームスプリッタ（１０１）は、前記第１の信号光と前記第２の信号光とを得るために、入力信号光に対してビーム分割処理を行うように構成され、
前記第２の偏光変換コンポーネント（１０２）は、前記第２の信号光に対して少なくとも前記第３の偏光処理が行われた後に得られる前記第４の信号光を前記周波数混合器（４０）に出力するように構成される、
請求項１から６のいずれか一項に記載の検出システム。

【請求項8】

前記第１の信号光の偏光状態と前記第２の信号光の偏光状態とは同じである、請求項１から６のいずれか一項に記載の検出システム。

【請求項9】

前記ビーム分割モジュール（１０）は、偏光ビームスプリッタであり、
前記第１の信号光の偏光状態と前記第２の信号光の偏光状態とは直交し、前記入力信号光の偏光状態と前記第１の信号光の偏光状態とは、直交でもなく、平行でもない、
請求項１から６のいずれか一項に記載の検出システム。

【請求項10】

前記検出システムは、伝送光路および受信光路を含み、前記伝送光路および前記受信光路は同軸に配置される、請求項１から９のいずれか一項に記載の検出システム。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか一項に記載の検出システムを備える、端末デバイス。

【請求項12】

少なくとも１つのレーザと、少なくとも１つの検出器と、請求項１から９のいずれか一項に記載の検出システムとを備える、検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、レーザ検出の分野に関し、特に、検出システムおよび端末デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

Ｌｉｄａｒは、異なる検出方法に従って、直接検出ＬｉｄａｒとコヒーレントＬｉｄａｒとに分類することができる。直接検出Ｌｉｄａｒは、直接検出法を用いるＬｉｄａｒである。コヒーレント検出Ｌｉｄａｒは、コヒーレント検出法を用いるＬｉｄａｒである。直接検出Ｌｉｄａｒは、光パルスの反射と受信との間の測定された時間遅延差に光の速度を乗算して、距離情報を得る。しかしながら、直接検出Ｌｉｄａｒは、高感度の検出器と高いピークパワーの伝送パルス信号が必要であり、ノイズの影響を大きく受ける。これに対して、コヒーレントＬｉｄａｒは、連続光を検出信号として使用し、局部発振器光と信号光とを混合することで信号の周波数、大きさ、位相情報を得るものであり、検出効率が高い、環境光干渉に強い、速度情報をリアルタイムで取得できる、などの利点がある。

【0003】

コヒーレント検出システム（例えば、コヒーレントＬｉｄａｒ）の場合、弱い信号に対するその検出利点のために、クロストークは、直接検出Ｌｉｄａｒよりもコヒーレント検出システムに大きな影響を与える。コヒーレント検出システムでは、クロストークの制御レベルが、その検出能力および精度に直接影響する。したがって、コヒーレント検出におけるクロストークの影響をどのように低減するかを検討する必要がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

本出願は、検出システムにおけるクロストークの影響を効果的に低減するための検出システムおよび端末デバイスを開示する。

【0005】

第１の態様によれば、本出願の一実施形態は、ビーム分割モジュールと、偏光モジュールと、周波数混合器とを含む検出システムを提供する。ビーム分割モジュールは、第１の信号光および第２の信号光を得るために入力信号光に対してビーム分割処理を行うように構成される。偏光モジュールは、第１の信号光に対して少なくとも第１の偏光処理が行われた後に得られる伝送信号光を出力するように構成され、伝送信号光の反射信号光を得て、反射信号光に対して少なくとも第２の偏光処理が行われた後に得られる第３の信号光を出力するように構成される。周波数混合器は、第２の信号光と第３の信号光とに対して周波数混合処理を行うように構成されるか、または第３の信号光と、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光と、に対して周波数混合処理を行うよう構成される。

【0006】

本出願のこの実施形態では、偏光モジュールは、第１の信号光に対して少なくとも第１の偏光処理が行われた後に得られる伝送信号光を出力するよう構成され、反射信号光に対して少なくとも第２の偏光処理が行われた後に得られる第３の信号光を出力するように構成される。第３の信号光は、第１の信号光に対して少なくとも第１の偏光処理と少なくとも第２の偏光処理とが行われた後に得られる信号光として理解されてもよい。第３の信号光と、クロストーク光であって、その偏光状態が第３の信号光の偏光状態と同じである、クロストーク光のみと、を周波数混合器に出力することができる。偏光状態が第３の信号光の偏光状態とは異なるクロストーク光は周波数混合器に出力されることができないため、クロストークの影響を効果的に低減することができる。さらに、偏光モジュール自体が、クロストークを減らす要因となる。

【0007】

可能な実装形態では、周波数混合器は偏光周波数混合器であり、第２の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは直交する。あるいは、周波数混合器は、無偏光周波数混合器であり、第４の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じである。

【0008】

この実装形態では、偏光モジュールは、反射光によって引き起こされるクロストークを低減する。すなわち、クロストーク光は、周波数混合器に入射しない。したがって、周波数混合器が、第２の信号光と第３の信号光に対して周波数混合処理を行うか、または第３の信号光と第４の信号光に対して周波数混合処理を行って、その結果、周波数混合効率が向上されることができ、偏光解消などのような非理想的な要因の影響が低減されることができる。

【0009】

可能な実装形態では、偏光モジュールは、偏光変換モジュールと、一方向伝導コンポーネントとを含む。一方向伝導コンポーネントは、第１の信号光を偏光変換モジュールに出力するように構成され、第３の信号光を周波数混合器に出力するように構成される。偏光変換モジュールは、第１の信号光に対して第１の偏光処理を行うように構成され、反射信号光に対して第２の偏光処理を行うように構成される。

【0010】

この実装形態では、一方向伝導コンポーネントは、一部の信号光が周波数混合器へ漏れるのを回避するために、偏光変換モジュールへの第１の信号光を周波数混合器へ出力し、第３の信号光を出力するように構成される。

【0011】

可能な実装形態では、一方向伝導コンポーネントは、第１の方向から入射する第１の偏光状態の信号光を反射するか、フィルタリングするか、または吸収するように、さらに構成される。第１の方向は、第３の信号光の入力方向であり、第１の偏光状態は、第３の信号光の偏光状態とは異なる。

【0012】

この実装形態では、一方向伝導コンポーネントは、第１の方向から入射する第１の偏光状態の信号光を反射するか、フィルタリングするか、または吸収するように、さらに構成される。このようにして、ほとんどのクロストーク光が周波数混合器に入射せず、クロストークの影響を効果的に低減することができる。

【0013】

可能な実装形態では、一方向伝導コンポーネントは、第１の反射面から周波数混合器へと第３の信号光を反射するように構成されるか、および／または一方向伝導コンポーネントは、第１の方向から入射する第１の偏光状態の信号光を第２の反射面から反射するように構成される。第１の反射面は第２の反射面とは異なり、第１の偏光状態は第３の信号の偏光状態とは異なる。

【0014】

この実装形態では、一方向伝導コンポーネントは、第３の信号光を第１の反射面から周波数混合器に反射するように構成されるか、および／または一方向伝導コンポーネントは、第１の方向から入射する第１の偏光状態の信号光を第２の反射面から反射するように構成される。このようにして、第１の偏光状態の信号光は周波数混合器への入射を阻止され、構造は単純である。

【0015】

可能な実装形態では、偏光変換モジュールは、光アンテナおよび第１の偏光変換コンポーネントを含む。光アンテナは、第１の信号光に対して少なくともコリメーション処理が行われた後に得られる信号光を第１の偏光変換コンポーネントに出力するよう構成され、第３の信号光を一方向伝導コンポーネントに出力するよう構成される。第１の偏光変換コンポーネントは、コリメーション処理後に得られる第１の信号光に対して第１の偏光処理を行うよう構成され、反射信号光に対して第２の偏光処理が行われた後に得られる第３の信号光を出力するように構成される。あるいは、第１の偏光変換コンポーネントは、第１の信号光に対する第１の偏光処理が行われた後に得られる第５の信号光を光アンテナに出力するよう構成され、反射信号光に対して第２の偏光処理を行うように構成される。光アンテナは、第５の信号光に対して少なくともコリメーション処理が行われた後に得られる伝送信号光を出力するように構成される。

【0016】

この実装形態では、光アンテナは、信号光に対してコリメーション処理を行って、その結果、信号光は最大効率で第１の偏光変換コンポーネントに結合されることができるか、または信号光は最大効率で結合され伝送されることができる。

【0017】

可能な実装形態では、ビーム分割モジュールは、ビームスプリッタおよび第２の偏光変換コンポーネントを含む。ビームスプリッタは、第１の信号光および第２の信号光を得るために、入力信号光に対してビーム分割処理を行うように構成される。第２の偏光変換コンポーネントは、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光を周波数混合器に出力するように構成される。例えば、第４の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。

【0018】

この実装形態では、第２の偏光変換コンポーネントは、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光を周波数混合器に出力するように構成され、その結果、必要な偏光状態の信号光は周波数混合器に出力されることができる。

【0019】

可能な実装形態では、第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは同じである。

【0020】

可能な実装形態では、ビーム分割モジュールは偏光ビームスプリッタである。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交し、ビーム分割モジュールによって入力された信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは、直交でもなく、平行でもない。

【0021】

この実装形態では、ビーム分割モジュールは、偏光状態が直交する第１の信号光と第２の信号光とを得るために、入力信号光に対してビーム分割処理を行う。このようにして、周波数混合器によって入力された局部発振器光と信号光の偏光状態を同じにすることができ、周波数混合効率が向上されることができる。構造は単純であり、追加の偏光変換コンポーネントは必要ない。

【0022】

可能な実装形態では、ビームスプリッタは偏光ビームスプリッタである。ビームスプリッタは、第１の信号光および第２の信号光を得るために、入力信号光に対してビーム分割処理および偏光状態調整処理を行うように特に構成される。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交し、ビームスプリッタによって入力された信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは、直交でもなく、平行でもない。

【0023】

この実装形態では、ビーム分割モジュールは、偏光状態が直交する第１の信号光と第２の信号光とを得るために、入力信号光に対してビーム分割処理および偏光状態調整処理を行う。このようにして、偏光周波数混合器を使用して周波数混合処理を実装するために、周波数混合器によって入力された局部発振器光と信号光の偏光状態とは直交することが保証され得る。

【0024】

可能な実装形態では、検出システム内の伝送光路および受信光路は同軸に配置される。

【0025】

第２の態様によれば、本出願の一実施形態は、第１の態様または第１の態様の可能な実装形態のいずれか１つによる検出システムを含む、Ｌｉｄａｒシステムを提供する。

【0026】

第３の態様によれば、本出願の一実施形態は、第１の態様または第１の態様の可能な実装形態のいずれか１つによる検出システムを含む、端末デバイスを提供する。

【0027】

第４の態様によれば、本出願の一実施形態は、少なくとも１つのレーザと、少なくとも１つの検出器と、第１の態様または第１の態様の可能な実装形態のいずれか１つによる検出システムとを含む、検出装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本出願の一実施形態による検出システムの構造の概略図である。

【図2A】本出願の一実施形態による、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、および第３の信号光の偏光状態の一例を示す。

【図2B】本出願の一実施形態による、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、および第３の信号光の偏光状態の一例を示す。

【図2C】本出願の一実施形態による、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、および第３の信号光の偏光状態の一例を示す。

【図3A】本出願の一実施形態による、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、第３の信号光の偏光状態、および第４の信号光の偏光状態の例を示す図である。

【図3B】本出願の一実施形態による、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、第３の信号光の偏光状態、および第４の信号光の偏光状態の例を示す図である。

【図3C】本出願の一実施形態による、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、第３の信号光の偏光状態、および第４の信号光の偏光状態の例を示す図である。

【図3D】本出願の一実施形態による、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、第３の信号光の偏光状態、および第４の信号光の偏光状態の例を示す図である。

【図4A】本出願の一実施形態による、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、および第３の信号光の偏光状態の例を示す。

【図4B】本出願の一実施形態による、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、および第３の信号光の偏光状態の例を示す。

【図4C】本出願の一実施形態による、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、および第３の信号光の偏光状態の例を示す。

【図5A】本出願の一実施形態による、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、および第３の信号光の偏光状態の例を示す。

【図5B】本出願の一実施形態による、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、および第３の信号光の偏光状態の例を示す。

【図5C】本出願の一実施形態による、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、および第３の信号光の偏光状態の例を示す。

【図6】本出願の一実施形態による偏光モジュールの構造の概略図である。

【図7】本出願の一実施形態による、第１の方向から入射する第３の信号光および第１の偏光状態の信号光を一方向伝導コンポーネントが処理する例を示す図である。

【図8A】本出願の一実施形態による偏光変換モジュール６０２の構造の概略図である。

【図8B】本出願の一実施形態による偏光変換モジュール６０２の構造の概略図である。

【図9】本出願の一実施形態によるビーム分割モジュール１０の構造の概略図である。

【図10】本出願の一実施形態による、伝送光路および受信光路を同軸に配置することができる例を示す図である。

【図11】本出願の一実施形態による他の検出システムの構造の概略図である。

【図12】本出願の一実施形態による他の検出システムの構造の概略図である。

【図13】本出願の一実施形態による他の検出システムの構造の概略図である。

【図14】本出願の一実施形態による他の検出システムの構造の概略図である。

【図15A】非相互コンポーネントとして無偏光コンポーネント（サーキュレータ）を使用する同軸トランシーバ検出システムの試験結果の例を示す。

【図15B】非相互コンポーネントとして無偏光コンポーネント（サーキュレータ）を使用する同軸トランシーバ検出システムの試験結果の例を示す。

【図16A】非相互コンポーネントとして偏光コンポーネントを使用する同軸トランシーバ検出システムの試験結果の例を示す。

【図16B】非相互コンポーネントとして偏光コンポーネントを使用する同軸トランシーバ検出システムの試験結果の例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0029】

背景技術で説明したように、現在、検出システムにおけるクロストークの影響をどのように低減するかを検討する必要がある。本出願は、クロストークの影響を効果的に低減することができる検出システムを提供する。加えて、本出願で提供される検出システムは、検出システムに含まれるコンポーネントによって引き起こされるクロストークをさらに低減することができる。

【0030】

本出願で提供されるＬｉｄａｒをよりよく理解するために、以下ではＬｉｄａｒに関連するいくつかの知識について説明する。

【0031】

同軸光学システムと側軸光学システム
Ｌｉｄａｒにおける伝送光路および受信光路の異なるレイアウトに基づいて、２つの基本的な光学システム、すなわち同軸光学システムおよび側軸光学システムを含むことができる。同軸光学システムにおいて、伝送光ビームの軸と受信光路の軸は、同じ光軸上に置かれるか、部分的に置かれる。同軸光学システムは、構造が単純で送受信効率が高いが、近接場後方散乱光の影響を受けやすい。側軸（二軸とも呼ばれる）光学システムでは、レーザビームは受信機光軸から分離され、伝送光ビームは特定の範囲内の受信視野のみに重なることができる。側軸システムは、近接場後方散乱の影響を受けにくいが、近距離死角がある。

【0032】

単純な構造の同軸トランシーバ光学システムでは、様々なクロストークが取り込まれることが多い。クロストークには、サーキュレータなどのコンポーネントに起因するものと、環境内の迷光に起因するものとがある。コンポーネント自体によって取り込まれるクロストークが大部分を占める。

【0033】

同軸光学システムを使用するコヒーレント検出システムでは、反射光は、コンポーネントを介して、ターゲット反射光（すなわち、必要な信号光）よりもはるかに大きな信号を取り込む。反射光が局部発振器光に混入した後、近距離信号の検出は大きな影響を受け、遠距離でのノイズレベルが上昇する。言い換えれば、同軸光学システムを使用するコヒーレント検出システムでは、クロストークの影響はより深刻となる。

【0034】

以下、添付の図面を参照して、本出願で提供される検出システムの一例を説明する。

【0035】

図１は、本出願の一実施形態による検出システムの構造の概略図である。図１に示すように、検出システムは、ビーム分割モジュール１０と、偏光モジュール２０と、周波数混合器４０とを含む。いくつかの実施形態では、ビーム分割モジュール１０、偏光モジュール２０、および周波数混合器４０の機能は以下の通りである。

【0036】

ビーム分割モジュール１０は、第１の信号光と第２の信号光とを得るために、入力信号光に対してビーム分割処理を行うように構成される。

【0037】

偏光モジュール２０は、第１の信号光に対して少なくとも第１の偏光処理が行われた後に得られる伝送信号光を出力するように構成され、伝送信号光の反射信号光を得て（または受信して）、反射信号光に対して少なくとも第２の偏光処理が行われた後に得られる第３の信号光を周波数混合器４０へ出力するように構成される。

【0038】

周波数混合器４０は、第２の信号光と第３の信号光に対して周波数混合処理を行うよう構成されるか、または第３の信号光と、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光と、に対して周波数混合処理を行うよう構成される。

【0039】

いくつかの実施形態では、ビーム分割モジュール１０は、第１の信号光を偏光モジュール２０に出力し、第２の信号光を周波数混合器４０に出力するように、さらに構成される。第３の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交しており、周波数混合器４０は偏光周波数混合器である。可能な実装形態では、第２の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは同じであり、例えば、両方とも水平偏光または垂直偏光である。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。

【0040】

図２Ａ～図２Ｃは、本出願の一実施形態による、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、および第３の信号光の偏光状態の例を示す。図２Ａにおいて、２０１は第１の信号光の偏光状態を示し、２０２は第２の信号光の偏光状態を示し、２０３は第３の信号光の偏光状態を示す。第２の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは同じである（いずれも水平偏光である）。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。第３の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。図２Ｂにおいて、２０４は第１の信号光の偏光状態を示し、２０５は第２の信号光の偏光状態を示し、２０６は第３の信号光の偏光状態を示す。第２の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは同じである（いずれも垂直偏光である）。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。第３の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。図２Ｃにおいて、２０７は第１の信号光の偏光状態を示し、２０８は第２の信号光の偏光状態を示し、２０９は第３の信号光の偏光状態を示す。第２の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは同じである（いずれも垂直偏光である）。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。第３の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。

【0041】

いくつかの実施形態では、ビーム分割モジュール１０は、第１の信号光を偏光モジュール２０に出力し、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光を周波数混合器４０に出力するように、さらに構成される。第４の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じであり、周波数混合器４０は無偏光周波数混合器である。可能な実装形態では、第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは同じであり、例えば、両方とも水平偏光または垂直偏光である。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。第３の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。第２の信号光の偏光状態と第４の信号光の偏光状態とは直交する。ビーム分割モジュール１０によって、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理を行うことは、第２の信号光に対して偏光変換を行うこと、例えば、第２の信号光を偏光状態１から偏光状態２に変換することであってもよく、偏光状態１と偏光状態２とは直交する。例えば、ビーム分割モジュール１０は、第４の信号光を得るために、第２の信号光を水平偏光から垂直偏光に変換する。可能な実装形態では、第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは同じか、または異なる。第２の信号光の偏光状態と第４の信号光の偏光状態とは、直交でもなく、平行でもない。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは、直交でもなく、平行でもない。これらの実施形態において、第３の信号光の偏光状態と第４の信号光の偏光状態とは直交することが保証される限り、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、または第３の信号光の偏光状態は限定されなくてもよい。例えば、第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは同じであり、第２の信号光の偏光状態と第４の信号光の偏光状態との間の挟角は４５度であり、第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態との間の挟角は４５度であり、第４の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じである。他の例では、第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態との間の挟角は９０度であり、第２の信号光の偏光状態と第４の信号光の偏光状態との間の挟角は４５度であり、第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態との間の挟角は４５度であり、第４の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じである。

【0042】

図３Ａ～図３Ｄは、本出願の一実施形態による、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、第３の信号光の偏光状態、および第４の信号光の偏光状態の例を示す。図３Ａにおいて、３０１は第１の信号光の偏光状態を示し、３０２は第２の信号光の偏光状態を示し、３０３は第３の信号光の偏光状態を示し、３０４は第４の信号光の偏光状態を示す。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは同じである（いずれも水平偏光である）。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。第４の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。第４の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じである。図３Ｂにおいて、３０５は第１の信号光の偏光状態を示し、３０６は第２の信号光の偏光状態を示し、３０７は第３の信号光の偏光状態を示し、３０８は第４の信号光の偏光状態を示す。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは同じである（いずれも垂直偏光である）。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。第４の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。第４の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じである。図３Ｃにおいて、３０９は第１の信号光の偏光状態を示し、３１０は第２の信号光の偏光状態を示し、３１１は第３の信号光の偏光状態を示し、３１２は第４の信号光の偏光状態を示す。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは同じである（垂直偏光である）。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態との挟角は、４５度である（他の角度であってもよい）。第４の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態との挟角は、４５度である（他の角度であってもよい）。第４の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じである。図３Ｄにおいて、３１３は第１の信号光の偏光状態を示し、３１４は第２の信号光の偏光状態を示し、３１５は第３の信号光の偏光状態を示し、３１６は第４の信号光の偏光状態を示す。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは同じである（非垂直偏光または非水平偏光）。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。第４の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。第４の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じである。

【0043】

いくつかの実施形態では、ビーム分割モジュール１０は、第１の信号光を偏光モジュール２０に出力し、第２の信号光を周波数混合器４０に出力するように、さらに構成される。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態と、第１の信号光（または第２の信号光）の偏光状態とは、直交でもなく、平行でもない。第２の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じである。周波数混合器４０は、無偏光周波数混合器である。可能な実装形態では、第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交し、例えば、両方とも水平偏光または垂直偏光である。

【0044】

図４Ａ～図４Ｃは、本出願の一実施形態による、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、および第３の信号光の偏光状態の例を示す。図４Ａにおいて、４０１は、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光（すなわち、ビーム分割モジュールの入力信号光）の偏光状態を示し、４０２は、第１の信号光の偏光状態（垂直偏光）を示し、４０３は、第２の信号光の偏光状態（水平偏光）を示し、４０４は、第３の信号光の偏光状態を示す。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。第２の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じである。図４Ｂにおいて、４０５は、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光（すなわち、ビーム分割モジュールの入力信号光）の偏光状態を示し、４０６は、第１の信号光の偏光状態（水平偏光）を示し、４０７は、第２の信号光の偏光状態（垂直偏光）を示し、４０８は、第３の信号光の偏光状態を示す。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。第２の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じである。図４Ｃにおいて、４０９は、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光（すなわち、ビーム分割モジュールの入力信号光）の偏光状態（例えば、水平偏光）を示し、４１０は、第１の信号光の偏光状態（非垂直偏光または非水平偏光）を示し、４１１は、第２の信号光の偏光状態を示し、４１２は、第３の信号光の偏光状態を示す。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。第２の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じである。ビーム分割モジュールの入力信号光と第１の信号光との間の偏光角は、４５度であってもよいし、他の角度であってもよい。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。

【0045】

いくつかの実施形態では、ビーム分割モジュール１０は、第１の信号光を偏光モジュール２０に出力し、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光を周波数混合器４０に出力するように、さらに構成される。第４の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは直交しており、周波数混合器４０は偏光周波数混合器である。これらの実施形態では、第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態と、第１の信号光（または第２の信号光）の偏光状態とは、直交でもなく、平行でもない。第２の信号光の偏光状態と第４の信号光の偏光状態とは直交する。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。

【0046】

図５Ａ～図５Ｃは、本出願の一実施形態による、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、第１の信号光の偏光状態、第２の信号光の偏光状態、第３の信号光の偏光状態、および第４の信号光の偏光状態の例を示す。図５Ａにおいて、５０１はビーム分割モジュール１０によって入力された信号光（すなわち、ビーム分割モジュールの入力信号光）の偏光状態を示し、５０２は第１の信号光の偏光状態（垂直偏光）を示し、５０３は第２の信号光の偏光状態（水平偏光）を示し、５０４は第３の信号光の偏光状態を示し、５０５は第４の信号光の偏光状態を示す。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。第４の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。図５Ｂにおいて、５０６はビーム分割モジュール１０によって入力された信号光（すなわち、ビーム分割モジュールの入力信号光）の偏光状態を示し、５０７は第１の信号光の偏光状態（水平偏光）を示し、５０８は第２の信号光の偏光状態（垂直偏光）を示し、５０９は第３の信号光の偏光状態を示し、５１０は第４の信号光の偏光状態を示す。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。第４の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。図５Ｃにおいて、５１１は、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光（すなわち、ビーム分割モジュールの入力信号光）の偏光状態（例えば、水平偏光）を示し、５１２は、第１の信号光の偏光状態（非垂直偏光または非水平偏光）を示し、５１３は、第２の信号光の偏光状態を示し、５１４は、第３の信号光の偏光状態を示し、５１５は、第４の信号光の偏光状態を示す。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。第３の信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは直交する。第４の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。

【0047】

いくつかの実施形態では、第１の信号光と第３の信号光の両方が直線偏光であり、第１の信号光に対して少なくとも第１の偏光処理が行われた後に得られる伝送信号光と伝送信号光の反射信号光との両方が円偏光または楕円偏光である。第４の信号光は、直線偏光であってもよい。いくつかの実施形態では、偏光モジュールは、偏光を選択する機能、すなわち、特定の偏光状態の信号光（例えば、第３の信号光）のみを周波数混合器に出力し、他の偏光状態の信号光を周波数混合器に出力しない機能を有する。

【0048】

本出願で提供される検出システムでは、偏光モジュールは、第１の信号光に対して少なくとも第１の偏光処理が行われた後に得られる伝送信号光を出力するように構成され、伝送信号光の反射信号光を得て（または受信して）、反射信号光に対して少なくとも第２の偏光処理が行われた後に得られる第３の信号光を周波数混合器４０へ出力するよう構成される。第３の信号光の偏光状態とは異なる偏光状態のクロストーク光が周波数混合器に出力されることができないため、反射光のクロストークの影響が効果的に低減されることができる。具体的には、第３の信号光と、偏光状態が第３の信号光の偏光状態と同じクロストーク光のみとが、偏光モジュールによって周波数混合器に出力され（すなわち、偏光モジュールは、特定の偏光状態の信号光のみを周波数混合器に出力する）、他の偏光状態のクロストーク光は周波数混合器に入射することができない。すなわち、ほとんどのクロストーク光は、周波数混合器に入射することができない。したがって、クロストークの影響が効果的に低減されることができる。

【0049】

以下、添付図面を参照して、偏光モジュール２０の可能な構造を説明する。

【0050】

図６は、本出願の一実施形態による偏光モジュールの構造の概略図である。図６に示すように、偏光モジュール２０は、一方向伝導コンポーネント６０１と、偏光変換モジュール６０２とを含む。一方向伝導コンポーネント６０１および偏光変換モジュール６０２の機能は以下の通りである。

【0051】

一方向伝導コンポーネント６０１は、第１の信号光を偏光変換モジュールに出力するように構成され、第３の信号光を周波数混合器４０に出力するように構成される。

【0052】

偏光変換モジュール６０２は、第１の信号光に対して第１の偏光処理を行うように構成され、反射信号光に対して第２の偏光処理を行うように構成される。偏光変換モジュール６０２は、第１の信号光に第１の偏光処理が行われた後に得られる伝送信号光を出力し、反射信号光に対して第２の偏光処理が行われた後に得られる第３の信号光を一方向伝導コンポーネント６０１に出力するように、さらに構成される。偏光変換モジュール６０２は、反射信号光を受信するように、さらに構成される。

【0053】

一方向伝導コンポーネント６０１は、一方向伝導性の非相互コンポーネントであってもよい。一方向伝導コンポーネント６０１に第１の方向から入射する信号光は、すべて伝送されるか、フィルタリングされるか、または吸収され、すなわち一方向伝導コンポーネント６０１を通過することができない。第２の方向から一方向伝導コンポーネント６０１に入射する信号光は、一方向伝導コンポーネント６０１を通過することができる。例えば、一方向伝導コンポーネント６０１は、２つの入力端を含む。一方の入力端（第１の方向に相当）から入力された信号光は、伝送されるか、フィルタリングされるか、または吸収され、他方の入力端（第２の方向に相当）から入力された信号光は、一方向伝導コンポーネント６０１を通過して、一方向伝導コンポーネント６０１の出力端から出力される。いくつかの実施形態では、第１の信号光は第２の方向から一方向伝導コンポーネント６０１に入射し、一方向伝導コンポーネント６０１は、第１の信号光を偏光変換モジュール６０２に出力する。第３の信号光は、第１の方向から一方向伝導コンポーネント６０１に入射し、一方向伝導コンポーネント６０１は、第３の信号光を周波数混合器４０に入力する。一方向伝導コンポーネント６０１は、第１の方向から入射する第１の偏光状態の信号光を反射するか、フィルタリングするか、または吸収するように、さらに構成される。第１の方向は、第３の信号光の入力方向であり、第１の偏光状態は、第３の信号光の偏光状態とは異なる。言い換えれば、一方向伝導コンポーネント６０１に第１の方向から入射する第１の偏光状態の信号光は、一方向伝導コンポーネント６０１によって反射されるか、フィルタリングされるかまたは吸収される。すなわち、第１の偏光状態の信号光は、周波数混合器に出力されない。一方向伝導コンポーネント６０１は、偏光を選択する機能、すなわち、第１の方向から入射する第２の偏光状態の信号光（例えば、第３の信号光）を周波数混合器へ出力する機能と、第１の方向から入射する第１の偏光状態の信号光を反射するか、フィルタリングするか、または吸収する機能とを有することを理解されたい。第１の偏光状態は、第２の偏光状態とは異なる任意の偏光状態である。言い換えれば、一方向伝導コンポーネント６０１は、第１の方向から入射する第２の偏光状態の信号光（例えば、第３の信号光）のみを周波数混合器に出力し、第１の方向から入射する他の偏光状態の信号光（第２の偏光状態とは異なる任意の偏光状態）は、周波数混合器に出力されることができない。例えば、一方向伝導コンポーネント６０１は、第３の信号光を第１の反射面から周波数混合器に反射し、第１の方向から入射する第１の偏光状態の信号光を第２の反射面から反射するように構成される。第１の反射面は第２の反射面とは異なり、第１の偏光状態は第３の信号の偏光状態とは異なる。一方向伝導コンポーネント６０１は、偏光光学スプリッタまたは偏光光選択コンポーネント、例えば偏光ビームスプリッタ（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｂｅａｍｓｐｌｉｔｔｅｒ、ＰＢＳ）であってもよい。図７は、本出願の一実施形態による、第１の方向から入射する第３の信号光と第１の偏光状態の信号光とを一方向伝導コンポーネントが処理する例を示す。図７に示すように、一方向伝導コンポーネント６０１に第１の方向から入射する第３の信号光は、第１の反射面（図では上側の反射面）から周波数混合器へと反射される。一方向伝導コンポーネント６０１に第１の方向から入射する第１の偏光状態の信号光は、第２の反射面から反射される。

【0054】

偏光変換モジュール６０２は、第１の信号光に対して少なくとも第１の偏光処理が行われた後に得られる伝送信号光を出力し、伝送信号光の反射信号光を受信し、反射信号光に対して少なくとも第２の偏光処理が行われた後に得られる第３の信号光を出力するように、構成される。偏光変換モジュール６０２は、一方向伝導コンポーネント６０１によって周波数混合器出力され得る第３の信号光を得るために、第１の信号光に対して少なくとも第１の偏光処理を行い、反射信号光に対して少なくとも第２の偏光処理を行うことが分かる。一方向伝導コンポーネント６０１は、偏光を選択する機能、すなわち、第１の方向から入射する第３の信号光を周波数混合器に出力し、第２の方向から入射する第１の偏光状態の信号光を反射するか、フィルタリングするか、または吸収する機能を有する。このようにして、一方向伝導コンポーネント６０１によって第３の信号光（必要なターゲット伝送光）のみが周波数混合器に出力され、クロストーク光は周波数混合器に出力されない。したがって、クロストークの影響が効果的に低減されることができる。

【0055】

以下、添付図面を参照して、偏光変換モジュール６０２の可能な構造を説明する。

【0056】

図８Ａおよび図８Ｂは、本出願の一実施形態による偏光変換モジュール６０２の構造の概略図である。図８Ａに示すように、偏光変換モジュール６０２は、光アンテナ６０２１および第１の偏光変換コンポーネント６０２２を含む。一方向伝導コンポーネント６０１が出力する第１の信号光は、光アンテナに入射する。

【0057】

いくつかの実施形態では、光アンテナ６０２１および第１の偏光変換コンポーネント６０２２の機能は以下の通りである。

【0058】

光アンテナ６０２１は、第１の信号光に対して少なくともコリメーション処理が行われた後に得られる信号光を第１の偏光変換コンポーネントに出力するよう構成され、第３の信号光を一方向伝導コンポーネントに出力するように構成される。

【0059】

第１の偏光変換コンポーネント６０２２は、コリメーション処理後に得られる第１の信号光に対して第１の偏光処理を行うよう構成され、反射信号光に対して第２の偏光処理が行われた後に得られる第３の信号光を出力するように構成される。

【0060】

第１の偏光変換コンポーネント６０２２は、反射信号光を受信し、第３の信号光を光アンテナ６０２１へ出力するように、さらに構成されてもよい。第１の偏光変換コンポーネント６０２２は、コリメーション処理後に得られる第１の信号光に対して第１の偏光処理が行われた後に得られる伝送信号光を出力するように、さらに構成されてもよい。光アンテナ６０２１は、コリメータを含んでもよい。例えば、光アンテナ６０２１は、１つまたは複数のレンズを含む、カメラレンズを含む。光アンテナ６０２１は、第１の信号光をコリメートすること、すなわち入力光をコリメートすることができる。第１の偏光変換コンポーネント６０２２は、１／４波長板か、または他のものであってもよい。いくつかの実施形態では、第１の偏光変換コンポーネント６０２２は以下の特性を有しており、すなわち、光ビーム（任意の直線偏光）は、第１の偏光変換コンポーネント６０２２を一度（または一回）通過した後、直線偏光（例えば、第１の信号光）から円偏光または楕円偏光に変換されてもよく、第１の偏光変換コンポーネント６０２２を二回通過した後、偏光状態から、偏光状態に直交する他の偏光状態へと変換されてもよい（出力光と帰還光）。第３の信号光は、第１の信号光が第１の偏光変換コンポーネント６０２２を二回通過した後に得られる信号光と考えることができ、すなわち、第１の偏光変換コンポーネント６０２２は、伝送信号光を出力するために、コリメーション処理後に得られる第１の信号光に対して第１の偏光処理を行い、次いで、第３の信号光を出力するために、反射信号光に対して第２の偏光処理が行われる。伝送信号光の偏光状態と反射信号光の偏光状態とは同じである。

【0061】

図８Ｂに示すように、偏光変換モジュール６０２は、第１の偏光変換コンポーネント６０２３および光アンテナ６０２４を含む。一方向伝導コンポーネント６０１によって出力された第１の信号光は、第１の偏光変換コンポーネント６０２３に入射する。

【0062】

いくつかの実施形態では、第１の偏光変換コンポーネント６０２３および光アンテナ６０２４の機能は以下の通りである。

【0063】

第１の偏光変換コンポーネント６０２３は、第１の偏光処理が第１の信号光に対して行われた後に得られる第５の信号光を光アンテナ６０２４に出力するよう構成され、反射信号光に対して第２の偏光処理を行うように構成される。

【0064】

光アンテナ６０２４は、少なくともコリメーション処理が第５の信号光に対して行われた後に得られる伝送信号光を出力するように構成される。

【0065】

光アンテナ６０２４は、反射信号光を受信し、反射信号光を第１の偏光変換コンポーネント６０２３に出力するように、さらに構成されてもよい。第１の偏光変換コンポーネント６０２３は、第２の偏光処理が反射信号光に対して行われた後に得られる第３の信号光を一方向伝導コンポーネント６０１に出力するように構成されてもよい。

【0066】

光アンテナ６０２４は、コリメータを含んでもよい。例えば、光アンテナ６０２４は、１つまたは複数のレンズを含む、カメラレンズである。光アンテナ６０２４は、第５の信号光をコリメートする、すなわち入力光をコリメートすることができる。第１の偏光変換コンポーネント６０２３は、１／４波長板か、または他のものであってもよい。いくつかの実施形態では、第１の偏光変換コンポーネント６０２３は以下の特性を有しており、すなわち、光ビーム（任意の直線偏光）は、第１の偏光変換コンポーネント６０２３を一度（または一回）通過した後、直線偏光（例えば、第１の信号光）から円偏光または楕円偏光に変換されてもよく、第１の偏光変換コンポーネント６０２３を二回通過した後、偏光状態から、偏光状態に直交する他の偏光状態へと変換されてもよい（出力光と帰還光）。第３の信号光は、第１の信号光が第１の偏光変換コンポーネント６０２３を二回通過した後に得られる信号光と考えることができ、すなわち、第１の偏光変換コンポーネント６０２３は、第５の信号光を出力するために、第１の信号光に対して第１の偏光処理を行い、次いで、第３の信号光を出力するために、反射信号光に対して第２の偏光処理が行われる。伝送信号光の偏光状態と反射信号光の偏光状態とは同じである。

【0067】

偏光変換モジュール６０２における光アンテナの機能は、信号光が必要なコンポーネントに最大効率で結合されることを可能にすることである。本出願のこの実施形態では、光アンテナ６０２４は信号光に対してコリメーション処理を行って、その結果、信号光が最大効率で第１の偏光変換コンポーネント６０２３に結合されることができるか、または信号光が最大効率で結合されて検出システムから伝送されることができる。

【0068】

以下、添付の図面を参照して、ビーム分割モジュール１０の可能な構造を説明する。

【0069】

図９は、本出願の一実施形態によるビーム分割モジュール１０の構造の概略図である。図９に示すように、ビーム分割モジュール１０は、ビームスプリッタ１０１と、第２の偏光変換コンポーネント１０２とを含む。

【0070】

ビームスプリッタ１０１は、第１の信号光および第２の信号光を得るために、入力信号光に対してビーム分割処理を行うように構成される。

【0071】

第２の偏光変換コンポーネント１０２は、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光を周波数混合器に出力するように構成される。

【0072】

いくつかの実施形態では、第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは同じであり、第４の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。ビームスプリッタ１０１は、第１の信号光と第２の信号光とを得るために、入力信号光に対してビーム分割処理を行い、第１の信号光を偏光モジュール２０に出力し、第２の信号光を第２の偏光変換コンポーネント１０２に出力するように、特に構成される。ビームスプリッタ１０１は、ビームスプリッタ１０１の入射光に対して特定の割合に応じてビーム分割処理を行うことを理解されたい。一方は信号光として偏光モジュール２０に入射し、他方は局部発振器光として第２の偏光変換コンポーネント１０２に入射する。実際の用途では、ビームスプリッタ１０１によって行われるビーム分割処理の割合は、実際の要件、すなわち、信号光の割合および局部発振器光の割合、に従って構成されてもよい。第２の偏光変換コンポーネント１０２の機能は、第２の偏光変換コンポーネント１０２によって入力された信号光（例えば、第２の信号光）について偏光変換を行うことである。言い換えれば、第２の偏光変換コンポーネント１０２は、第２の信号光（局部発振器光）の偏光状態を変換する、例えば、第２の信号光（すなわち、局部発振器光）の偏光状態を９０度変換する、ように構成される。例えば、第２の偏光変換コンポーネント１０２は、第４の信号光を得るために、第２の信号光を水平偏光から垂直偏光に変換する。第２の偏光変換コンポーネント１０２は、半波長板か、または他のものであってもよい。これらの実施形態では、第２の偏光変換コンポーネント１０２は、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光を周波数混合器に出力するように構成されており、その結果、周波数混合器は、局部発振器光（すなわち、第４の信号光）と第３の信号光とに対して周波数混合処理を行う。

【0073】

いくつかの実施形態では、ビームスプリッタ１０１は偏光ビームスプリッタである。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交し、ビームスプリッタ１０１によって入力された信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは、直交でもなく、平行でもない。ビームスプリッタ１０１は、第１の信号光と第２の信号光とを得るために、入力信号光に対してビーム分割処理および偏光状態調整処理（例えば、信号光の偏光状態の調整）を行い、第１の信号光を偏光モジュール２０に出力し、第２の信号光を第２の偏光変換コンポーネント１０２に出力するように、構成されてもよい。光が紙に向かって伝播すると仮定し、垂直偏光が偏光状態１と定義され、水平偏光が偏光状態２と定義されてもよい。ビームスプリッタ１０１に入射する光信号の偏光状態は、偏光状態１および偏光状態２のそれぞれと特定の角度（例えば、１°～８９°）を成す偏光状態３である。偏光ビームスプリッタの特徴に基づいて、ビームスプリッタ１０１は、ビームスプリッタの機能を実装するために、偏光状態３と偏光状態１との間、および偏光状態３と偏光状態２との間に形成される特定の角度に基づいて、信号経路（信号光に相当）と局部発振器経路（局部発振器光に相当）との分割比を調整することができる。例えば、ビームスプリッタ１０１は、偏光状態３の特定の角度を調整し（すなわち、偏光状態調整処理）、その結果、大部分の光が信号光として使用され、偏光状態１（第１の信号光に相当）で偏光モジュール２０に入射する。ビームスプリッタ１０１は、偏光状態３の特定の角度を調整して、その結果、ごく一部の光が局部発振器光として使用され、偏光状態２（第２の信号光に相当）の第２の偏光変換コンポーネント１０２に入射する。第２の偏光変換コンポーネント１０２は、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光を周波数混合器に出力するように構成される。これらの実施形態において、ビームスプリッタ１０１は、偏光状態が直交する第１の信号光と第２の信号光とを得るために、入力信号光に対してビーム分割処理および偏光状態調整処理を行い、第２の偏光変換コンポーネント１０２は、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光を周波数混合器に出力して、その結果、周波数混合器によって入力された局部発振器光と信号光の偏光状態とが直交する。周波数混合器４０が偏光周波数混合器である場合、ビーム分割モジュール１０内のビームスプリッタ１０１は偏光ビームスプリッタであることを理解されたい。このようにして、周波数混合器によって入力された局部発振器光と信号光の偏光状態とは直交することができる。

【0074】

いくつかの実施形態では、ビーム分割モジュール１０はビームスプリッタであり、第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは同じである。ビーム分割モジュール１０は、第１の信号光と第２の信号光とを得るために入力信号光に対してビーム分割処理を行い、第１の信号光を偏光モジュール２０に出力し、第２の信号光を周波数混合器４０に出力するように、特に構成される。ビームスプリッタ１０１は、ビームスプリッタ１０１の入射光に対して特定の割合に応じてビーム分割処理を行うことができる。一方は偏光モジュール２０に信号光として入射し、他方は周波数混合器に局部発振器光として入射する。実際の用途では、ビーム分割モジュール１０によって行われるビーム分割処理の割合は、実際の要件、すなわち、信号光の割合および局部発振器光の割合、に従って構成されてもよい。これらの実施形態では、ビーム分割モジュール１０は、第１の信号光と第２の信号光とを得るために、入力信号光に対してビーム分割処理を行うだけでよい。構造が単純であり、コストが低い。

【0075】

いくつかの実施形態では、ビーム分割モジュール１０は偏光ビームスプリッタである。第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交し、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態と第１の信号光の偏光状態とは、直交でもなく、平行でもない。光が紙に向かって伝播すると仮定し、垂直偏光が偏光状態１と定義され、水平偏光が偏光状態２と定義されてもよい。ビーム分割モジュール１０に入射する光信号の偏光状態は、偏光状態１および偏光状態２のそれぞれと特定の角度（例えば、１°～８９°）を成す偏光状態３である。偏光ビームスプリッタの特徴に基づいて、ビーム分割モジュール１０は、ビームスプリッタの機能を実装するために、偏光状態３と偏光状態１との間、および偏光状態３と偏光状態２との間に形成される特定の角度に基づいて、信号経路（信号光に相当）と局部発振器経路（局部発振器光に相当）との分割比を調整することができる。例えば、ビーム分割モジュール１０は、偏光状態３の特定の角度を調整して、その結果、大部分の光が信号光として使用され、偏光状態１で偏光モジュール２０に入射する。ビーム分割モジュール１０は、偏光状態３の特定の角度を調整し、その結果、光のごく一部が局部発振器光として使用され、偏光状態２で周波数混合器４０に入射する。本出願のこの実施形態では、大きい割合は９０％を超える分割比であってもよく、小さい割合は１０％未満の分割比であってもよい。偏光状態３の光信号がビーム分割モジュール１０に入射し、ビーム分割モジュール１０によって分割された信号光の大部分が偏光状態１にあり、局部発振器光の小部分が偏光状態２にあることを理解されたい。本出願のこの実施形態では、ビーム分割モジュール１０は、偏光状態が直交する第１の信号光と第２の信号光とを得るために、入力信号光に対してビーム分割処理を行う。このようにして、周波数混合器によって入力された局部発振器光と信号光の偏光状態を同じにすることができ、周波数混合効率が向上されることができる。

【0076】

いくつかの実施形態では、本出願で提供される検出システム内の伝送光路および受信光路は、同軸に配置されてもよい。伝送光路と受信光路とは同軸に配置されており、これは同軸光学システムと呼ばれる。同軸光学システムは、構造が単純で、送受信効率が高いという利点を有するが、クロストークや迷光の影響を受けやすい。これらの実施形態における検出システムは、単純な構造および高い送受信効率を有し、クロストークおよび迷光の影響を受けにくい。図１０は、本出願の一実施形態による、伝送光路および受信光路が同軸に配置された検出システムの一例を示す。図１０に示すように、１００１は出射光源を示し、１００２はコリメーション光路を示し、１００３は光学スプリッタを示し、１００４は走査機構を示し、１００５は対象物を示し、１００６はフォーカスレンズを示し、１００７は検出器を示す。図１０に示すように、出射光源によって伝送された信号光は、コリメーション光路１００２（またはコリメータと呼ばれる）、光学スプリッタ１００３、および走査機構１００４を順次通過して対象物に到達する。対象物によって反射された信号光は、走査機構１００４、光学スプリッタ１００３、およびフォーカスレンズ１００６を順次通過して検出器１００７に到達する。本出願のこの実施形態では、伝送光路は、伝送光（すなわち、出射光源によって伝送された信号光）の生成から光学スプリッタ１００３による伝送光の伝送までの光路であり、受信光路は、走査機構１００４による反射光の受信から検出器１００７への反射光の伝送までの光路である。図１０において、実線の矢印は伝送光路を示し、破線の矢印は受信光路を示す。図１０から、伝送光路と受信光路とは同軸に配置されてもよいことが分かる。図１０において、検出システムはＬｉｄａｒシステムであってもよく、伝送光源１００１はレーザであってもよく、検出器１００７はＰＩＮ検出器、ＡＰＤ検出器、平衡型検出器、などであってもよい。

【0077】

以上、ビーム分割モジュール１０の可能な構造および偏光モジュール２０の可能な構造について説明した。以下、添付の図面を参照して、図１の検出システムのいくつかの可能な例を説明する。

【0078】

図１１は、本出願の一実施形態による他の検出システムの構造の概略図である。図１１の検出システムは、図１の検出システムの可能な実装形態である。図１１に示すように、検出システムは、信号発生器１１０１と、レーザ１１０２と、増幅器１１０３と、ビームスプリッタ１０１と、第２の偏光変換コンポーネント１０２と、一方向伝導コンポーネント６０１と、光アンテナ６０２１と、第１の偏光変換コンポーネント６０２２と、周波数混合器４０と、検出器１１０４と、アナログデジタル変換器（ａｎａｌｏｇｔｏｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、ＡＤＣ）１１０５と、処理ユニット１１０６とを含む。ビームスプリッタ１０１および第２の偏光変換コンポーネント１０２は、ビーム分割モジュール１０に相当することを理解されたい。言い換えれば、ビーム分割モジュール１０の可能な構造は、ビームスプリッタ１０１および第２の偏光変換コンポーネント１０２を含む。一方向伝導コンポーネント６０１、光アンテナ６０２１、および第１の偏光変換コンポーネント６０２２は、偏光モジュール２０に相当する。言い換えれば、偏光モジュール２０の可能な構造は、一方向伝導コンポーネント６０１、光アンテナ６０２１、および第１の偏光変換コンポーネント６０２２を含む。検出システムの特定の設計および実装形態では、図１１の任意の１つまたは複数のコンポーネントが減らされるか、または置き換えられてもよいことに留意されたい。特定の実装形態では、検出システムは、図１１に示すすべてのコンポーネントのうちの１つまたは複数を含むことができることも理解されよう。検出システムの構造は、本出願では特に限定されない。以下に、図１１のすべてのコンポーネントの機能の一例について説明する。

【0079】

信号発生器１１０１は、レーザ１１０２を変調するように構成される。レーザ１１０２の変調方式は、直接変調であってもよいし、変調器を使用して行われる外部変調であってもよく、変調方式は、周波数変調された連続波、位相符号化、などであってもよい。いくつかの実施態様では、レーザ１１０２を変調するための信号発生器１１０１の構造は、以下のような代替手段もあってもよく、すなわち、レーザ１１０２によって出力されたレーザ信号が変調器に入射し、変調器は、入力レーザ信号を変調し、変調されたレーザ信号を増幅器１１０３に出力する。例えば、変調器は、信号発生器によって入力された変調信号に基づいて、レーザ１１０２によって出力されたレーザ信号を変調する。すなわち、いくつかのシナリオでは、信号発生器はオプションである。

【0080】

レーザ１１０２は、増幅器１１０３にレーザ信号を出力するように構成される。レーザ１１０２は、半導体レーザ、ファイバレーザ、または他のタイプのレーザなどの、狭線幅レーザであってもよい。

【0081】

増幅器１１０３は、入力レーザ信号を増幅して、増幅された入力レーザ信号をビームスプリッタ１０１に出力するように構成される。増幅器１１０３は、光増幅器、例えば、エルビウムドープファイバ増幅器（ｅｒｂｉｕｍｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＥＤＦＡ）、半導体光増幅器（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｏｐｔｉｃａｌａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＳＯＡ）、または他のタイプの光増幅器であってもよい。

【0082】

ビームスプリッタ１０１は、第１の信号光と第２の信号光とを得るために、増幅されたレーザ信号（以下、信号光と呼ばれる）に対してビーム分割処理を行うように構成され、一方向伝導コンポーネント６０１に第１の信号光を出力し、第２の偏光変換コンポーネント１０２に第２の信号光を出力するように構成される。言い換えれば、増幅された信号光は、ビームスプリッタ１０１によって二分割される。一方は一方向伝導コンポーネント６０１に入射し、他方は局部発振器光として第２の偏光変換コンポーネント１０２に入射する。

【0083】

第２の偏光変換コンポーネント１０２は、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光を周波数混合器４０に出力するように構成される。例えば、いくつかのシナリオでは、第２の偏光変換コンポーネントはオプションである。詳細については、図１３の説明を参照されたい。

【0084】

一方向伝導コンポーネント６０１は、ビームスプリッタ１０１からの第１の信号光を光アンテナ６０２１に出力するように構成される。

【0085】

光アンテナ６０２１は、第１の信号光に対して少なくともコリメーション処理が行われた後に得られる信号光を第１の偏光変換コンポーネント６０２２に出力するように構成される。

【0086】

第１の偏光変換コンポーネント６０２２は、コリメーション処理後に得られる第１の信号光に対して第１の偏光処理を行い、コリメーション処理後に得られる第１の信号光に対して第１の偏光処理が行われた後に得られる伝送信号光を出力し、反射信号光を受信し、反射信号光に対して第２の偏光処理が行われた後に得られる第３の信号光を光アンテナ６０２１へ出力する、ように構成される。言い換えれば、第１の偏光変換コンポーネント６０２２は、コリメーション処理後に得られる第１の信号光に対して第１の偏光処理を行い、反射信号光に対して第２の偏光処理を行う、ように構成される。反射信号光は、任意の物体に伝送されて戻ってくる信号光である。第１の信号光は、光アンテナ６０２１を通過した後、第１の偏光変換コンポーネント６０２２を通過して、円偏光または楕円偏光（すなわち、伝送信号光）となり、反射信号光を生成するために任意の物体に伝送される。任意の物体によって戻された反射信号光は、再び第１の偏光変換コンポーネント６０２２を通過して第３の信号光となり、光アンテナ６０２１に入射する。

【0087】

光アンテナ６０２１は、第３の信号光を一方向伝導コンポーネント６０１に出力するように構成される。第３の信号光を受信した後、光アンテナ６０２１は第３の信号光を一方向伝導コンポーネント６０１に送り返す。

【0088】

一方向伝導コンポーネント６０１は、第３の信号光を周波数混合器４０に出力するように構成される。第１の信号光の偏光状態は、偏光状態１から偏光状態２に変化しているため、第３の信号光が一方向伝導コンポーネント６０１に戻るとき、第３の信号光は元の経路に沿って戻らず、周波数混合器４０に反射される。偏光状態１は、第１の信号光の偏光状態、例えば垂直偏光である。偏光状態２は、第３の信号光の偏光状態、例えば水平偏光である。

【0089】

周波数混合器４０は、混合信号を得るために、第４の信号光（局部発振器光）と第３の信号光とに対して周波数混合処理を行うように構成される。第２の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じである。周波数混合器４０は、無偏光周波数混合器コンポーネントである。任意の物体によって反射された信号光の偏光解消効果に関係なく、周波数混合器４０に入射する２つの光、すなわち、第３の信号光と第４の信号光の偏光方向は同じである。本出願において、２つの信号光の偏光状態が同じであるとは、２つの信号光の偏光方向が同じであることを意味し、２つの信号光の偏光状態が直交するとは、２つの信号光の偏光方向が直交することを意味する。

【0090】

検出器１１０４は、周波数混合器４０が周波数混合処理を行った後に得られる混合信号を検出するように構成される。検出器１１０４は、ＰＩＮ検出器、アバランシェフォトダイオード（ａｖａｌａｎｃｈｅｐｈｏｔｏｎｄｉｏｄｅ、ＡＰＤ）検出器、単一光子アバランシェダイオード（ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈｏｔｏｎａｖａｌａｎｃｈｅｄｉｏｄｅ、ＳＰＡＤ）平衡型検出器、または他の検出器であってもよい。

【0091】

ＡＤＣ１１０５は、検出器１１０４によって検出された混合信号をサンプリングし、サンプリングされた信号を処理ユニット１１０６に送信するように構成される。言い換えれば、ＡＤＣ１１０５によってサンプリングされた後、検出器１１０４によって検出された混合信号は、後続の信号処理のために処理ユニット１１０６に送信される。

【0092】

処理ユニット１１０６は、検出された物体の位置および速度などの情報を得るために、サンプリングされた信号に対して後続の信号処理を行うように構成される。

【0093】

同軸トランシーバ検出システム（すなわち、同軸光学システムを使用する検出システム）では、様々な種類のクロストークが必然的に取り込まれる。実際の検出システムでは、光学レンズなどのせいで、反射光が、わずかな損失で周波数混合器に戻って周波数ビートに加わることで、近距離ピークを引き起こす。また、コンポーネントのクロストークに起因して、一部の信号光がコヒーレンスのために周波数混合器に直接漏出し、近距離信号検出を妨害する。

【0094】

本出願のこの実施形態で提供される検出システムでは、偏光コンポーネント（すなわち、偏光モジュール）が使用され、反射光によって引き起こされるクロストークの問題およびコンポーネントの特性を効果的に低減する。本出願のこの実施態様で提供される検出システムは、「ライン送信およびライン受信」Ｌｉｄａｒシステム、「エリア送信およびエリア受信」Ｌｉｄａｒシステム、「スポット送信およびスポット受信」Ｌｉｄａｒシステム、などに適用可能である。

【0095】

図１２は、本出願の一実施形態による他の検出システムの構造の概略図である。図１２の検出システムは、図１の検出システムの可能な実装形態である。図１２に示すように、検出システムは、信号発生器１１０１と、レーザ１１０２と、増幅器１１０３と、ビームスプリッタ１０１と、第２の偏光変換コンポーネント１０２と、一方向伝導コンポーネント６０１と、第１の偏光変換コンポーネント６０２３と、光アンテナ６０２４と、周波数混合器４０と、検出器１１０４と、ＡＤＣ１１０５と、処理ユニット１１０６とを含む。ビームスプリッタ１０１および第２の偏光変換コンポーネント１０２は、ビーム分割モジュール１０に相当することを理解されたい。言い換えれば、ビーム分割モジュール１０の可能な構造は、ビームスプリッタ１０１および第２の偏光変換コンポーネント１０２を含む。一方向伝導コンポーネント６０１、光アンテナ６０２１、および第１の偏光変換コンポーネント６０２２は、偏光モジュール２０に相当する。言い換えれば、偏光モジュール２０の可能な構造は、一方向伝導コンポーネント６０１、第１の偏光変換コンポーネント６０２３、および光アンテナ６０２４を含む。検出システムの特定の設計および実装形態では、図１２の任意の１つまたは複数のコンポーネントが減らされるか、または置き換えられてもよいことに留意されたい。特定の実装形態では、検出システムは、図１２に示すすべてのコンポーネントのうちの１つまたは複数を含むことができることも理解されよう。検出システムの構造は、本出願では特に限定されない。以下に、図１２のすべてのコンポーネントの機能の一例について説明する。

【0096】

【0097】

【0098】

【0099】

【0100】

第２の偏光変換コンポーネント１０２は、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光を周波数混合器４０に出力するように構成される。

【0101】

一方向伝導コンポーネント６０１は、ビームスプリッタ１０１からの第１の信号光を第１の偏光変換コンポーネント６０２３に出力するように構成される。

【0102】

第１の偏光変換コンポーネント６０２３は、第１の信号光に第１の偏光処理が行われた後に得られる第５の信号光を光アンテナ６０２４に出力するように構成される。

【0103】

光アンテナ６０２４は、第５の信号光に対して少なくともコリメーション処理が行われた後に得られる伝送信号光を出力するように構成され、反射信号光を受信し、反射信号光を第１の偏光変換コンポーネント６０２３に出力するように構成される。

【0104】

第１の偏光変換コンポーネント６０２３は、反射信号光に対して第２の偏光処理を行うよう構成され、反射信号光に対して第２の偏光処理が行われた後に得られる第３の信号光を一方向伝導コンポーネント６０１に出力するよう構成される。

【0105】

【0106】

【0107】

検出器１１０４は、周波数混合器４０が周波数混合処理を行った後に得られる混合信号を検出するように構成される。検出器１１０４は、ＰＩＮ検出器、アバランシェフォトダイオード（ａｖａｌａｎｃｈｅｐｈｏｔｏｎｄｉｏｄｅ、ＡＰＤ）検出器、平衡型検出器などであってもよい。

【0108】

【0109】

【0110】

図１２の検出システムと図１１の検出システムとを比較すると、図１１の光アンテナは、一方向伝導コンポーネント６０１によって出力された第１の信号光に対して少なくともコリメーション処理を行い、コリメートされた信号光を第１の偏光変換コンポーネント６０２２に送信することと、図１２の第１の偏光変換コンポーネント６０２３は、一方向伝導コンポーネント６０１によって出力された第１の信号光に対して第１の偏光処理を行い、第１の信号光に対して第１の偏光処理が行われた後に得られる第５の信号光を光アンテナ６０２４に出力すること、が分かる。

【0111】

図１３は、本出願の一実施形態による他の検出システムの構造の概略図である。図１３の検出システムは、図１の検出システムの可能な実装形態である。図１３に示すように、検出システムは、信号発生器１１０１と、レーザ１１０２と、増幅器１１０３と、ビーム分割モジュール１０と、一方向伝導コンポーネント６０１と、光アンテナ６０２１と、第１の偏光変換コンポーネント６０２２と、周波数混合器４０と、検出器１１０４と、ＡＤＣ１１０５と、処理ユニット１１０６とを含む。ビーム分割モジュール１０はビームスプリッタであってもよい。一方向伝導コンポーネント６０１、光アンテナ６０２１、および第１の偏光変換コンポーネント６０２２は、偏光モジュール２０に相当する。言い換えれば、偏光モジュール２０の可能な構造は、一方向伝導コンポーネント６０１、光アンテナ６０２１、および第１の偏光変換コンポーネント６０２２を含む。図１３において、１３０１は、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光方向を示し、１３０２は、第１の信号光の偏光方向を示し、１３０３は、第２の信号光の偏光方向を示し、１３０４は、第３の信号光の偏光方向を示す。図１３のすべてのコンポーネントの機能は以下の通りである。

【0112】

【0113】

【0114】

増幅器１１０３は、入力レーザ信号を増幅して、増幅された入力レーザ信号をビームスプリッタ１０１に出力するように構成される。増幅器１１０３は、例えば、ＥＤＦＡ、ＳＯＡ、または他のタイプの光増幅器などの、光増幅器であってもよい。

【0115】

ビーム分割モジュール１０は、第１の信号光と第２の信号光とを得るために、増幅されたレーザ信号（以下、信号光と呼ばれる）に対してビーム分割処理を行うよう構成され、第１の信号光を一方向伝導コンポーネント６０１に出力し、第２の信号光を周波数混合器４０に出力するように構成される。言い換えれば、増幅された信号光は、ビーム分割モジュール１０によって２つに分割される。一方は一方向伝導コンポーネント６０１に入射し、他方は局部発振器光として周波数混合器４０に入射する。本出願のこの実施形態では、第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは同じである。

【0116】

一方向伝導コンポーネント６０１は、ビーム分割モジュール１０からの第１の信号光を光アンテナ６０２１に出力するように構成される。

【0117】

【0118】

【0119】

光アンテナ６０２１は、第３の信号光を一方向伝導コンポーネント６０１に出力するように構成される。言い換えれば、光アンテナ６０２１は、第３の信号光を受信した後、第３の信号光を一方向伝導コンポーネント６０１に送り返す。

【0120】

【0121】

周波数混合器４０は、混合信号を得るために、第２の信号光（局部発振器光）および第３の信号光を周波数混合するように構成される。第２の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは直交する。周波数混合器４０は、偏光周波数混合コンポーネントである。任意の物体によって反射された信号光の偏光解消効果に関係なく、周波数混合器４０に入射する２つの光、すなわち、第３の信号光と第２の信号光の偏光方向とは直交する。

【0122】

【0123】

【0124】

【0125】

図１３の検出システムと図１１の検出システムとを比較すると、図１３のビーム分割モジュール１０の構造は、図１１のビーム分割モジュールの構造とは異なることが分かる。

【0126】

いくつかの実施形態では、図１３の偏光モジュール２０の構造は、図１２の偏光モジュール２０の構造と置き換えられてもよい。

【0127】

図１４は、本出願の一実施形態による他の検出システムの構造の概略図である。図１４の検出システムは、図１の検出システムの可能な実装形態である。図１４に示すように、検出システムは、信号発生器１１０１と、レーザ１１０２と、増幅器１１０３と、ビーム分割モジュール１０と、一方向伝導コンポーネント６０１と、光アンテナ６０２１と、第１の偏光変換コンポーネント６０２２と、周波数混合器４０と、検出器１１０４と、ＡＤＣ１１０５と、処理ユニット１１０６とを含む。ビーム分割モジュール１０は偏光ビームスプリッタであってもよい。一方向伝導コンポーネント６０１、光アンテナ６０２１、および第１の偏光変換コンポーネント６０２２は、偏光モジュール２０に相当する。言い換えれば、偏光モジュール２０の可能な構造は、一方向伝導コンポーネント６０１、光アンテナ６０２１、および第１の偏光変換コンポーネント６０２２を含む。図１４において、１４０１は、ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光方向を示し、１４０２は、第１の信号光の偏光方向を示し、１４０３は、第２の信号光の偏光方向を示し、１４０４は、第３の信号光の偏光方向を示す。図１４のすべてのコンポーネントの機能は以下の通りである。

【0128】

【0129】

【0130】

【0131】

ビーム分割モジュール１０は、第１の信号光と第２の信号光とを得るために入力信号光に対してビーム分割処理を行い、第１の信号光を一方向伝導コンポーネント６０１に出力し、第２の信号光を周波数混合器４０に出力する、ように構成される。本出願のこの実施形態では、第１の信号光の偏光状態と第２の信号光の偏光状態とは直交する。

【0132】

一方向伝導コンポーネント６０１は、ビーム分割モジュール１０からの第１の信号光を光アンテナ６０２１に出力するように構成される。

【0133】

【0134】

【0135】

【0136】

【0137】

周波数混合器４０は、混合信号を得るために、第２の信号光（局部発振器光）および第３の信号光を周波数混合するように構成される。第２の信号光の偏光状態と第３の信号光の偏光状態とは同じである。周波数混合器４０は、無偏光周波数混合器コンポーネントである。任意の物体によって反射された信号光の偏光解消効果に関係なく、周波数混合器４０に入射する２つの光、すなわち、第３の信号光と第２の信号光の偏光方向とは同じである。

【0138】

【0139】

【0140】

【0141】

いくつかの実施形態では、図１４の偏光モジュール２０の構造は、図１２の偏光モジュール２０の構造と置き換えられてもよい。いくつかの実施形態では、図１４のビーム分割モジュール１０は、第２の信号光を第２の偏光変換コンポーネント１０２に出力することができる。第２の偏光変換コンポーネント１０２は、第２の信号光に対して少なくとも第３の偏光処理が行われた後に得られる第４の信号光を周波数混合器４０に出力する。

【0142】

図１５Ａおよび図１５Ｂは、非相互コンポーネントとして無偏光コンポーネント（サーキュレータ）を使用する同軸トランシーバ検出システムの試験結果の例を示す。図１５Ａは、無偏光コンポーネントを用いた同軸トランシーバ検出システムによって複数回測定された信号およびノイズのレベルを示し、図１５Ｂは、高速フーリエ変換（ｆａｓｔｆｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ、ＦＦＴ）後に得られるスペクトルを示す。低周波数（近距離）では、おおよそ－４０ｄＢｍのクロストーク信号があり、これは２００ＭＨｚ～３００ＭＨｚのターゲットエコー信号レベルよりもはるかに大きいことが分かる。クロストーク信号は、近距離信号の検出を非常に困難にするだけでなく、低周波から中周波までの全範囲にわたってノイズフロアレベルを上昇させる。図１６Ａおよび図１６Ｂは、非相互コンポーネントとして偏光コンポーネントを使用する同軸トランシーバ検出システムの試験結果の例を示す。同じパラメータおよび条件の下で、偏光コンポーネントは、同軸トランシーバ検出システムにおいて使用される非相互コンポーネントとして置き換えられる（つまり、本出願で提供される検出システムが使用される）。試験結果を図１５Ａおよび図１５Ｂに示す。図１６Ａから、正確な調整の後、信号スペクトルにおけるクロストーク信号のレベルは、－４０ｄＢｍから－５０ｄＢｍに低下し、約１０ｄＢ低下することが分かる。偏光コンポーネントは反射光に起因するクロストークを効果的に低減するので、クロストーク信号のレベルが大幅に低減され、これは、近距離信号の検出と、低周波から中周波までの範囲のノイズレベルの低減の両方にいくつかの利点をもたらす。

【0143】

加えて、クロストーク信号は信号レベルよりもはるかに大きいので、時間領域信号の大きさはクロストーク信号の大きさに、より多く依存する。しかしながら、周波数領域クロストーク信号のレベルの低減は、それに応じて時間領域信号の大きさも低減されることを意味する。このようにして、バックエンド処理されたＡＤＣは、量子化範囲を縮小することができ、それによって固定数のビットで低減し（ｌｅａｓｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｂｉｔ、ＬＳＢ）、それによって量子化ノイズを低減する。上記の結果は、試験条件下での効果の概略図にすぎないことに留意されたい。傾向は同様であるが、他の条件下では結果がわずかに異なる場合がある。

【0144】

要約すると、本実施形態で提供される検出システムは、偏光コンポーネントを使用することによって、反射光によって引き起こされるクロストークの問題と、コンポーネントの特性とを効果的に低減する。

【0145】

本出願は、Ｌｉｄａｒシステムを提供する。Ｌｉｄａｒシステムは、本出願で提供される任意の検出システムを含む。本出願で提供される検出システムは、「ライン伝送およびライン受信」Ｌｉｄａｒシステム、「エリア伝送およびエリア受信」Ｌｉｄａｒシステム、または「スポット伝送およびスポット受信」Ｌｉｄａｒシステム、などに適用可能である。図１０は、本出願によるＬｉｄａｒシステムの一例と考えられてもよい。

【0146】

本出願は端末デバイスを提供する。端末デバイスは、本出願で提供される検出システムを含む。例えば、端末デバイスは、インテリジェント車両（または自動運転装置）であり、本出願で提供される１つまたは複数の検出システムは、インテリジェント車両に配備される。

【0147】

本出願は、少なくとも１つのレーザと、少なくとも１つの検出器と、本出願で提供される任意の検出システムと、を含む検出装置を提供する。

【0148】

前述の説明は、本発明の特定の実装形態にすぎず、本発明の保護範囲を限定することは意図されていない。本発明に開示された技術的範囲内で当業者によって容易に考え出されるいかなる変形または置換も、本発明の保護範囲内にあるものとする。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。

【符号の説明】

【0149】

１０ビーム分割モジュール、２０偏光モジュール、４０周波数混合器、１０１ビームスプリッタ、１０２第２の偏光変換コンポーネント、２０１第１の信号光の偏光状態、２０２第２の信号光の偏光状態、２０３第３の信号光の偏光状態、２０４第１の信号光の偏光状態、２０５第２の信号光の偏光状態、２０６第３の信号光の偏光状態、２０７第１の信号光の偏光状態、２０８第２の信号光の偏光状態、２０９第３の信号光の偏光状態、３０１第１の信号光の偏光状態、３０２第２の信号光の偏光状態、３０３第３の信号光の偏光状態、３０４第４の信号光の偏光状態、３０５第１の信号光の偏光状態、３０６第２の信号光の偏光状態、３０７第３の信号光の偏光状態、３０８第４の信号光の偏光状態、３０９第１の信号光の偏光状態、３１０第２の信号光の偏光状態、３１１第３の信号光の偏光状態、３１２第４の信号光の偏光状態、３１３第１の信号光の偏光状態、３１４第２の信号光の偏光状態、３１５第３の信号光の偏光状態、３１６第４の信号光の偏光状態、４０１ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、４０２第１の信号光の偏光状態、４０３第２の信号光の偏光状態、４０４第３の信号光の偏光状態、４０５ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、４０６第１の信号光の偏光状態、４０７第２の信号光の偏光状態、４０８第３の信号光の偏光状態、４０９ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、４１０第１の信号光の偏光状態、４１１第２の信号光の偏光状態、４１２第３の信号光の偏光状態、５０１ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、５０２第１の信号光の偏光状態、５０３第２の信号光の偏光状態、５０４第３の信号光の偏光状態、５０５第４の信号光の偏光状態、５０６ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、５０７第１の信号光の偏光状態、５０８第２の信号光の偏光状態、５０９第３の信号光の偏光状態、５１０第４の信号光の偏光状態、５１１ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光状態、５１２第１の信号光の偏光状態、５１３第２の信号光の偏光状態、５１４第３の信号光の偏光状態、５１５第４の信号光の偏光状態、６０１一方向伝導コンポーネント、６０２偏光変換モジュール、１００１伝送光源、１００２コリメーション光路、１００３光学スプリッタ、１００４走査機構、１００５対象物、１００６フォーカスレンズ、１００７検出器、１１０１信号発生器、１１０２レーザ、１１０３増幅器、１１０４検出器、１１０５ＡＤＣ、１１０６処理ユニット、１３０１ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光方向、１３０２第１の信号光の偏光方向、１３０３第２の信号光の偏光方向、１３０４第３の信号光の偏光方向、１４０１ビーム分割モジュール１０によって入力された信号光の偏光方向、１４０２第１の信号光の偏光方向、１４０３第２の信号光の偏光方向、１４０４第３の信号光の偏光方向、６０２１光アンテナ、６０２２第１の偏光変換コンポーネント、６０２３第１の偏光変換コンポーネント、６０２４光アンテナ

【図1】