擬似乱数型パルス列を使うライダーシステム
【課題】レーザーの電力を効果的に増やすよう作用するレーザーパルス列により電力に付随する非線形的影響を減じ、背景ノイズの影響を受けにくいライダーシステムを提供する。
【解決手段】光検出及び測距システムは、複数の光パルスを有する送信光パルスタイミング列３０を疑似乱数型タイミングでターゲット３６に向けて送信する送信器１２を具備する。光学的受信器１４は複数の光パルスを有する反射光パルスタイミング列４０をターゲット３６から受信する。電子制御ユニットは送信光パルスタイミング列３０と反射光パルスタイミング列４０の間の遅延時間を、送信及び反射光パルスタイミング列４０の間の相関関数として識別する。
【解決手段】光検出及び測距システムは、複数の光パルスを有する送信光パルスタイミング列３０を疑似乱数型タイミングでターゲット３６に向けて送信する送信器１２を具備する。光学的受信器１４は複数の光パルスを有する反射光パルスタイミング列４０をターゲット３６から受信する。電子制御ユニットは送信光パルスタイミング列３０と反射光パルスタイミング列４０の間の遅延時間を、送信及び反射光パルスタイミング列４０の間の相関関数として識別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、参照によりここに協同される、２００８年８月１９日出願の米国暫定出願第６１／０８９，９６５号の利益を請求するものである。
【０００２】
本発明は光学式走査型測距（ｒａｎｇｉｎｇ）システムに関する。本発明は特に、光検出及び測距｛ライダー（ＬＩＤＡＲ）｝システムと連携して応用されるので、特に該応用を参照して説明する。しかしながら、本発明が他の応用にも受け入れ可能なことは評価されよう。
【背景技術】
【０００３】
光検出及び測距（ライダー）システムは光パルスを送信し（例えばレーザーから）、該パルスはターゲットから反射される。光学的受信器は該反射光を検出し、該ターゲットまでの距離は、該光パルスの送信及び該反射光の検出の間の遅延時間から計算される。該受信器視野及び該送信光ビームは、最大光収集効率を保証するよう、マッチングされ、一緒に整合されるのが普通である。
【０００４】
遠方の範囲にあるターゲットは該光学受信器では比較的低い輝度を有する反射光パルスをもたらすのが典型的である。従って、該光学的受信器で検出される光学的背景ノイズと受信器電子ノイズとは、該ターゲットからの追加パルスとして不正確に視認される。これらの偽りの追加パルスは混乱を引き起こし勝ちで、従って、該ターゲットまでの不正確な距離決定へ導く。例えば、これらの追加パルスは該光学的受信器に於ける偽トリガーに帰着する。光学的パルスの電力を増やすことは又該レーザー内の他の非線形効果を増加させ、より多くの背景ノイズを招き勝ちである。
【０００５】
本発明は上記で参照した問題に取り組む新しく改良されたライダーシステムを提供する。
【発明の概要】
【０００６】
１実施例では、光検出及び測距システムは複数の光パルスを有する送信擬似乱数型光パルスタイミング列を疑似乱数型タイミングでターゲットに向かって送信する送信器を具備する。光学的受信器は複数の光パルスを有する反射光パルスタイミング列を該ターゲットから受信する。電子制御ユニットは、送信光パルスタイミング列と反射光パルスタイミング列の間の遅延時間を、送信及び反射光パルスタイミング列の間の相関関数として識別する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本明細書に組み込まれ、その１部を構成する附属図面に於いて、上記で与えられる本発明の一般的説明及び下記で与えられる詳細説明と共に、本発明の実施例を例示するため役立つ本発明の実施例が図で示される。
【図１】本発明の原理を図解する装置の１実施例により、例示的光学的走査ライダーシステムの簡単な部品図の略図を図解する。
【図２】本発明の原理を図解する装置の１実施例により送信器の略図を図解する。
【図３】本発明の１実施例により送信光パルス列を図解する。
【図４】図３の送信光パルス列の方形波表現を図解する。
【図５】本発明の１実施例により反射光パルス列を図解する。
【図６】図４の該方形波表現と重ねて置かれた図５の反射光パルス列を図解する。
【図７】図５の反射光パルス列と６１５ｎｓの相対遅延時間を有する図４の該方形波との間の相関のグラフを図解する。
【図８】本発明のもう１つの実施例により反射光パルス列を図解する。
【図９】図８の反射光パルス列と図４のクリップされた波又は方形の波の表現との間の相関のグラフを図解する。
【図１０】本発明のもう１つの実施例により反射光パルス列を図解する。
【図１１】図１０の反射光パルス列と図４のクリップされた波又は方形の波の表現との間の相関のグラフを図解する。
【図１２】本発明の原理を図解する装置の１実施例により、反射光パルスの、対応する送信光パルス列の方形波表現と相関を取る電子機器の略図を図解する。
【実施例１】
【０００８】
図１を参照すると、本発明の１実施例により、例示の光学的走査式ライダーシステム１０の簡単な構成図が示されている。
【０００９】
図１を参照すると、光学的走査式ライダーシステム１０は送信器１２，光学的受信器１４及びミラーユニット１６を有する。１実施例では、送信器１２と光学的受信器１４の両者は１方向の一定回転（速度）で一緒に回転（走査）する。特に、回転要素、特定するとミラーユニット１６、は走査軸線２６の周りに予め決められた速度で（２４で示される様に）回転する。
【００１０】
送信器１２を離れる送信擬似乱数型光パルスタイミング列３０は、送信光パルスタイミング列３０をコリメートする少なくとも１つのレンズ３２を通過する。送信器１２はマスター発振器電力増幅器｛エムオーピーエイ（ＭＯＰＡ）｝フアイバーレーザーであると考えられる。光パルスタイミング列３０が“擬似乱数型”と考えられるのは、該タイミング列が真の乱数の特性を近似する数列を作るアルゴリズムで、例えば素数を使うアルゴリズム、により発生されるからである。同じ擬似乱数型パルス列は各送信インターバルで作られる。この場合、光パルスタイミング列３０は疑似乱数型タイミングを有する。
【００１１】
送信光パルス列３０は第１ミラー（例えば平面ミラー）３４でミラーユニット１６の方へ反射されるが、ミラーユニット１６では送信光パルス列３０はターゲット３６の方へ反射される。１実施例では、ミラーユニット１６及び第１ミラー３４は受信器テレスコープと呼ばれる。送信光パルス列３０はターゲット３６で反射光パルスタイミング列４０としてミラーユニット１６の方へ戻り反射する。反射光パルス列４０はミラーユニット１６で非円形（例えば、非球形）ミラー４２の方へ反射されるが、非円形ミラーは反射光パルス列４０を第２ミラー４４（例えば平面ミラー）の方へ反射する。反射光パルス列４０は第２ミラー４４で反射され、少なくとも１つのレンズ４６を通過し、光学的受信器１４により検出される。送信光パルス３０が送信器１２を離れて、反射光パルス列４０が光学的受信器１４で受信される間の時間は遅延時間と呼ばれる。
【００１２】
送信器１２及び光学的受信器１４と通信する電子機器５０は、ターゲット３６までの距離を遅延時間の関数として決定する。１実施例では、ターゲット３６の距離は、光学的受信器１４で受信した反射光パルス列の送信光パルス列３０に対する遅延時間を測定し、送受信の光路での路長差を修正することにより決定される。
【００１３】
図２を参照すると、本発明の１実施例による送信器１２の例示的線図が図解されている。送信器１２は送信電氣パルスを創るパルス形成ネットワーク５２を有する。パルス形成ネットワーク５２からの送信電氣パルスは変換器６０（例えば、レーザーダイオード）により光学的レーザーパルス５４に変換される。光学的レーザーパルス５４はスプリッター５６へ送信される。スプリッター５６は光学的レーザーパルス５４を分割光パルス６２に分割する。パルス６２の水平スケールは受信器サンプリングレート（例えば、１０ＧＨｚであり、その場合各カウントは１／１０ｎｓを表す）により決まる時間インクレメントを表す。
【００１４】
スプリッター５６に入る光学的レーザーパルス５４は、５つの別々の光パルスに分けられ、別々の光パルスは５つのそれぞれの光送信ライン６４１，６４２，６４３，６４４，６４５を経由するようスプリッター５６を出る。これら送信ラインは光パルスをコンビナー６６へ送信する。光送信ライン６４１，６４２，６４３，６４４，６４５の各々はユニークな長さを有するよう示されている。ライン６４２，６４３，６４４，６４５はそれらのライン内の追加長さを表すためにコイル状にされている（ライン６４４，６４５は２重コイル状にされている）。光送信ライン６４１，６４２，６４３，６４４，６４５の異なる長さは、それぞれの光パルスがスプリッター５６を出て、コンビナー６６に達する間の時間に影響する。特に、スプリッター５６を出てライン６４１に沿ってコンビナー６６へ進む光パルスは、スプリッター５６を出てライン６４２に沿ってコンビナー６６へ進む光パルスの前にコンビナー６６に達する。スプリッター５６とコンビナー６６の間の遅延時間は光送信ライン６４１，６４２，６４３，６４４，６４５のそれぞれの長さに比例すると考えられる。１実施例では、光送信ライン６４１，６４２，６４３，６４４，６４５の長さは、素数に関係付けられた時間インターバルにコンビナー６６に達する光パルスに基づいている。
【００１５】
コンビナー６６を出た後、５つの分割された光パルス６２は利得増幅器７０を通過するが、増幅器７０は全てのパルスが予め決められた送信されるしきい値７２より大きい振幅を持つように光パルスを増幅する。パルス列７２の水平スケールは受信器サンプリングレート（例えば、１０ＧＨｚ、その場合各カウントは１／１０ｎｓを表す）により決定される時間インクレメントを表す。増幅されて分割された光パルス列は送信擬似乱数型光パルスタイミング列３０で疑似乱数型タイミングをもっており、パルスタイミング列３０も又５つの光パルスを有する。
【００１６】
図３を参照すると、１実施例では、送信光パルスタイミング列３０は、それぞれの時間インターバル８０１，８０２，８０３，８０４で予め決められた送信されるしきい値７２より上の（例えば、予め決められた振幅より上の）ピーク７６１，７６２，７６３，７６４，７６５を有する５つの光パルス７４１，７４２，７４３，７４４，７４５を備える。時間インターバルはユニークで、例えば光送信ライン６４１，６４２，６４３，６４４，６４５（図２参照）の長さにより変調できると考えられる。更に、隣接ピーク間の時間インターバルが素数に関係付けられることが考えられる。例えば、もしそれぞれのピーク７６１，７６２，７６３，７６４，７６５が０．７ｎｓ、１．３ｎｓ、２４．１ｎｓ、４７．９ｎｓ、そして７６．９ｎｓ（すなわち、７カウント、１３カウント、２４１カウント、４７９カウント、そして７６９カウント）にあれば、それぞれの時間インターバル８０１，８０２，８０３，８０４は０．６ｎｓ、２２．８ｎｓ、２３．８そして２９．０ｎｓである。従って、送信光パルス列３０の図示実施例は、素数に関係付けられた時刻に５つのそれぞれのピークを有する５つのパルスを備える。しかしながら、他の実施例も考えられることを理解されるべきである。図３の振幅（ｙ軸線）は単に指標として意図されており、従って、何等かの単位では識別されない。図３−１１のパルス列の水平スケールは受信器サンプリングレート（例えば、１０ＧＨｚで、この場合に各カウントは１／１０ｎｓを表す）により決められる時間インクレメントを表す。
【００１７】
送信器１２により創られる図３の送信光パルス列３０は０．７ｎｓ、１．３ｎｓ、２４．１ｎｓ、４７．９ｎｓ、そして７６．９ｎｓに５つのピークを有する。図４を参照すると、送信器１２により創られる送信光パルス列３２の方形波８２（クリップされた１ビットとも呼ばれる）表現も０．７ｎｓ、１．３ｎｓ、２４．１ｎｓ、４７．９ｎｓ、そして７６．９ｎｓに於いて〜１．０の振幅を有する５つの方形ピークを備える。図４の振幅（ｙ軸線）は図３のクリップされないパルス列の振幅しきい値に対応する移行タイミングを有する“１”又は“０”である。
【００１８】
図５を参照すると、反射光パルス列４０（ノイズ無しの）は実質的に似ているが、送信光パルス列３０（図３参照）から６１５ｎｓだけ時間シフトされている。特に、反射光パルス列４０は６２．２ｎｓ、６２．８ｎｓ、８５．６ｎｓ、１０９．４ｎｓ、そして１３８．４ｎｓに於いて、〜１．０の振幅を有する５つのピーク８４１，８４２，８４３，８４４，８４５を備える。図３の様に、図５の振幅（ｙ軸線）は単に指標として意図されており、従って何等かの単位で識別はされない。
【００１９】
図６を参照すると、反射光パルス列４０は、与えられた遅延時間で光パルス列３０の方形波８２表現（ゼロの遅延時間の）と重ねられている。電子機器５０（図１参照）は反射光パルス列４０を、反射光パルス列４０と送信光パルス列３０の方形波８２表現との間の種々の時間シフト（遅延時間）にある光パルス列３０の方形波８２表現と、相関を取る。特に、反射光パルス列４０と送信光パルス列３０の方形波８２表現との間の複数の異なる時間シフトの各々で、電子機器５０は、方形波８２表現の正の値内で反射光パルス列４０を表す対応数値の和を決定する。
【００２０】
図示された実施例では、方形波８２の振幅（図４参照）は〜１．０なので、電子機器５０は反射光パルス列４０を表す数値の和を近似的に決定するに過ぎない。しかしながら、例えば送信光パルス列３０が反射光パルス列４０と相関を取られる他の実施例（送信光パルス列３０の方形波表現８２の代わりに）では、送信光パルス列３０と反射光パルス列４０を表す対応する数値の全部が、異なる時間シフトの各々で掛け算される。次いで、それぞれの時間シフトの各々用の積の全部が一緒に合計される。現実のパルス列振幅よりも寧ろクリップされた擬似乱数型列を使うことは相関過程を速め、簡単化する。
【００２１】
図７を参照すると、反射光パルス列４０（図５参照）と光パルス列３０の方形波８２（図４参照）表現の間の相関を示すグラフ８６が図示されている。相関グラフ８６で、相関しきい値９２（振幅）の上のピーク９０が約６１５カウント（〜６１．５ｎｓ）にあることは明らかである。従って、電子機器５０は、送信光パルス列と反射光パルス列の間の遅延時間は約６１．５ｎｓであると決定する。ピーク９０に於ける信号対雑音比が相関過程に固有の平均化により改善されることは評価されるべきである。より低い相関ピークは、パルス列の個別パルスのクリップされたパルス列内のピークとの整合を表す。高い相関ピークは両パルス列のピークが全て整合する遅延時間に存在する。擬似乱数型パルス列の素数間隔はこれが１つの遅延時間でのみ起こることを保証する。
【００２２】
図示された実施例では、送信光パルス列のピーク間の時間インターバルは、反射光パルス列の多数のピークが、ピーク９０と組み合わされる遅延時間に於ける場合を除けば、送信光パルス列の方形波表現８２（図４参照）のピークと整合しない可能性を減じるために素数だけ分離されている。従って、送信光パルス列は擬似乱数型列と呼ばれ、送信光パルス列が、該ピーク９０と組み合わされる遅延時間に於ける場合を除けば、反射光パルス列と整合される様には見えない意味で乱数型であるが、送信光パルス列のピークが規定された関数（例えば、素数）により分離される意味で完全には乱数型ではない。
【００２３】
電子機器５０はターゲット３６までの距離を遅延時間の関数として決める。
【００２４】
図８を参照すると、乱数型ノイズを含み、それぞれの距離にある３つの異なるターゲットからの３つの異なる遅延時間（例えば、〜３００ｎｓ、〜３５０ｎｓ、そして〜４３０ｎｓ）を有する反射光パルス列を表すもう１つの実施例のグラフ９４が図示されている。一旦、グラフ９４が、対応する送信光パルス列の方形波表現（図４参照）と相関を取られると、相関しきい値９８より上の３つのピーク９６１，９６２，９６３がグラフ１００内で明らかである（図９参照）。ピーク９６１，９６２，９６３は〜３００ｎｓ、〜３５０ｎｓ、そして〜４３０ｎｓの遅延時刻にある。前の実施例を参照して論じた様に、電子機器は３つのターゲットまでの３つのそれぞれの距離を、遅延時間の関数として決定する。
【００２５】
図１０を参照すると、それぞれの距離の３つの異なるターゲットからの３つの異なる遅延時間（例えば、〜３５０ｎｓ、〜３５１．５ｎｓ、そして〜４３０ｎｓ）を有する反射光パルス列を表すグラフ１０２が図解される。一旦、グラフ１０２が対応する送信光パルス列の方形波表現（図４参照）と相関を取られると、相関しきい値１０６より上の３つのピーク１０４１，１０４２，１０４３がグラフ１１０内で明らかである（図１１参照）。ピーク１０４１，１０４２，１０４３は〜３５０ｎｓ、〜３５１．５ｎｓ、そして〜４３０ｎｓの遅延時間にある。この実施例で、ピーク１０４１，１０４２はピーク９６１，９６２よりも実質的に相近接している（図９参照）。上記で論じた様に、電子機器は３つのターゲットまでの３つのそれぞれの距離をこれらの遅延時間の関数として決める。図１０及び１１を参照して論じた実施例は、相互に比較的近接した｛例えば、相互に２０３．２ｍｍ（８インチ）以内の｝多数のターゲットは、もし該受信器１４と電子機器５０がそのピーク１０４１，１０４２，１０４３を充分短い時間間隔（例えば、０．１ｎｓ）内にデジタル化し、処理することが出来るなら、区別され得ることを図示している。加えて、比較的に相近接したこの様なターゲット（すなわち、個別光パルス巾より大きいか又はそれと比肩される遅延時間差）について距離が決定され得る。
【００２６】
図１２を参照すると、反射光パルスを、送信光パルス列の対応する方形波表現と、実時間式に近い仕方で相関を取る電子機器５０の１実施例が図解されている。光学的反射光パルス列１１０はデジタイザー１１２によりデジタル化される。反射光パルス列は予め決められたサンプリング周波数（例えば、毎ナノ秒に１０回）でサンプルされる。各サンプルについて、対応する遅延時間に於ける反射光パルス列の振幅（ピーク）がデジタル化され、レジスター１１４１へ送信される。レジスター１１４の各々内のデータがデジタル化レートで次のレジスターへシフトされる（例えば、レジスター１１４１内のデータがレジスター１１４２へシフトされる）と、次のサンプルのデジタル化された振幅がレジスター１１４１へ送信される。
【００２７】
複数の算術演算子１１６はレジスター１１４のそれぞれのグループと電気的に通信する。方形波表現８２（図４参照）が５つのピークを有するので、５つの算術演算子１１６を有することが考えられる。図示する目的で、３つの算術演算子１１６１，１１６４，１１６５のみ示される。
【００２８】
図示された例では、算術演算子１１６の各々はレジスター１１４のそれぞれのグループと電気的に通信する。図示された実施例では、各グループは、各々のレジスターグループが方形波８２（図４参照）内のそれぞれのパルスの巾全体と、反射光パルス列内のそれぞれのパルスの巾と、を取り込むことを保証するために、４つのレジスター１１４を有している。従って、それぞれの算術演算子と電気的に通信するレジスターの数は、方形波８２（図４参照）と反射光パルス列の中のパルスの巾の関数である。
【００２９】
加えて、算術演算子１１６の各々は、方形波表現８２（図４参照）内の１つの回のパルスと組み合わされる。従って、算術演算子１１６１と組み合わされたレジスターは方形波
８２（図４参照）の０．７ｎｓに於けるパルスと組み合わされ、算術演算子１１６４と組み合わされるレジスターは方形波８２（図４参照）の４７．９ｎｓに於けるパルスと組み合わされ、そして算術演算子１１６５と組み合わされるレジスターは方形波８２（図４参照）の７６．９ｎｓに於けるパルスと組み合わされる。追加の算術演算子（示されてない）が１．３ｎｓ及び２４．１ｎｓに於けるパルスと組み合わされることは理解されるべきである。
【００３０】
かくして反射光パルス列を表すレジスター１１４内のデータ値は、予め決められたサンプリング周波数で（例えば、レジスターのシフトの各々の後で）上記で論じた様に、（算術演算子１１６を使って）送信光パルス列の方形波表現の“０”又は“１”の値により掛け算され、次いで（算術演算子１１６を使って）全て合算される。それぞれの和の各々に付随する遅延時間は起こったレジスターシフトの数の関数として決定される。反射光パルス列のレジスターを通してのシフトと、反射光パルス列のシフトされない方形波表現のレジスター内の値との積の合算と、は方形波表現に対して送信光パルス列を移動させる効果を有する。上記で論じた様に、送信光パルス列と送信光パルス列の方形波表現との積の和はピーク９０（図７参照）を発生し、ピークでは送信光パルス列と方形波表現が実質的に整合されている。
【００３１】
上記説明のレーザーパルス列はレーザーの電力を効果的に増やすよう作用する一方、単一パルスレーザーの現実に増やされた電力に典型的に付随する何等かの非線形的影響を減じる。
【００３２】
本発明がその実施例の説明により図示され、実施例が可成り詳細に説明されたが、附属する請求項の範囲をこの様な詳細に制限すること、又は何等かの仕方で限定することは出願人の意図ではない。当業者には追加の利点と変型が容易に明らかになるだろう。従って、本発明は、その広い側面で、図示し説明された特定の詳細、代表的装置そして図示例に限定されない。かくして、この様な詳細から発したものは本出願人の一般的発明概念の精神又は範囲から逸脱するものではない。
【技術分野】
【０００１】
本願は、参照によりここに協同される、２００８年８月１９日出願の米国暫定出願第６１／０８９，９６５号の利益を請求するものである。
【０００２】
本発明は光学式走査型測距（ｒａｎｇｉｎｇ）システムに関する。本発明は特に、光検出及び測距｛ライダー（ＬＩＤＡＲ）｝システムと連携して応用されるので、特に該応用を参照して説明する。しかしながら、本発明が他の応用にも受け入れ可能なことは評価されよう。
【背景技術】
【０００３】
光検出及び測距（ライダー）システムは光パルスを送信し（例えばレーザーから）、該パルスはターゲットから反射される。光学的受信器は該反射光を検出し、該ターゲットまでの距離は、該光パルスの送信及び該反射光の検出の間の遅延時間から計算される。該受信器視野及び該送信光ビームは、最大光収集効率を保証するよう、マッチングされ、一緒に整合されるのが普通である。
【０００４】
遠方の範囲にあるターゲットは該光学受信器では比較的低い輝度を有する反射光パルスをもたらすのが典型的である。従って、該光学的受信器で検出される光学的背景ノイズと受信器電子ノイズとは、該ターゲットからの追加パルスとして不正確に視認される。これらの偽りの追加パルスは混乱を引き起こし勝ちで、従って、該ターゲットまでの不正確な距離決定へ導く。例えば、これらの追加パルスは該光学的受信器に於ける偽トリガーに帰着する。光学的パルスの電力を増やすことは又該レーザー内の他の非線形効果を増加させ、より多くの背景ノイズを招き勝ちである。
【０００５】
本発明は上記で参照した問題に取り組む新しく改良されたライダーシステムを提供する。
【発明の概要】
【０００６】
１実施例では、光検出及び測距システムは複数の光パルスを有する送信擬似乱数型光パルスタイミング列を疑似乱数型タイミングでターゲットに向かって送信する送信器を具備する。光学的受信器は複数の光パルスを有する反射光パルスタイミング列を該ターゲットから受信する。電子制御ユニットは、送信光パルスタイミング列と反射光パルスタイミング列の間の遅延時間を、送信及び反射光パルスタイミング列の間の相関関数として識別する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本明細書に組み込まれ、その１部を構成する附属図面に於いて、上記で与えられる本発明の一般的説明及び下記で与えられる詳細説明と共に、本発明の実施例を例示するため役立つ本発明の実施例が図で示される。
【図１】本発明の原理を図解する装置の１実施例により、例示的光学的走査ライダーシステムの簡単な部品図の略図を図解する。
【図２】本発明の原理を図解する装置の１実施例により送信器の略図を図解する。
【図３】本発明の１実施例により送信光パルス列を図解する。
【図４】図３の送信光パルス列の方形波表現を図解する。
【図５】本発明の１実施例により反射光パルス列を図解する。
【図６】図４の該方形波表現と重ねて置かれた図５の反射光パルス列を図解する。
【図７】図５の反射光パルス列と６１５ｎｓの相対遅延時間を有する図４の該方形波との間の相関のグラフを図解する。
【図８】本発明のもう１つの実施例により反射光パルス列を図解する。
【図９】図８の反射光パルス列と図４のクリップされた波又は方形の波の表現との間の相関のグラフを図解する。
【図１０】本発明のもう１つの実施例により反射光パルス列を図解する。
【図１１】図１０の反射光パルス列と図４のクリップされた波又は方形の波の表現との間の相関のグラフを図解する。
【図１２】本発明の原理を図解する装置の１実施例により、反射光パルスの、対応する送信光パルス列の方形波表現と相関を取る電子機器の略図を図解する。
【実施例１】
【０００８】
図１を参照すると、本発明の１実施例により、例示の光学的走査式ライダーシステム１０の簡単な構成図が示されている。
【０００９】
図１を参照すると、光学的走査式ライダーシステム１０は送信器１２，光学的受信器１４及びミラーユニット１６を有する。１実施例では、送信器１２と光学的受信器１４の両者は１方向の一定回転（速度）で一緒に回転（走査）する。特に、回転要素、特定するとミラーユニット１６、は走査軸線２６の周りに予め決められた速度で（２４で示される様に）回転する。
【００１０】
送信器１２を離れる送信擬似乱数型光パルスタイミング列３０は、送信光パルスタイミング列３０をコリメートする少なくとも１つのレンズ３２を通過する。送信器１２はマスター発振器電力増幅器｛エムオーピーエイ（ＭＯＰＡ）｝フアイバーレーザーであると考えられる。光パルスタイミング列３０が“擬似乱数型”と考えられるのは、該タイミング列が真の乱数の特性を近似する数列を作るアルゴリズムで、例えば素数を使うアルゴリズム、により発生されるからである。同じ擬似乱数型パルス列は各送信インターバルで作られる。この場合、光パルスタイミング列３０は疑似乱数型タイミングを有する。
【００１１】
送信光パルス列３０は第１ミラー（例えば平面ミラー）３４でミラーユニット１６の方へ反射されるが、ミラーユニット１６では送信光パルス列３０はターゲット３６の方へ反射される。１実施例では、ミラーユニット１６及び第１ミラー３４は受信器テレスコープと呼ばれる。送信光パルス列３０はターゲット３６で反射光パルスタイミング列４０としてミラーユニット１６の方へ戻り反射する。反射光パルス列４０はミラーユニット１６で非円形（例えば、非球形）ミラー４２の方へ反射されるが、非円形ミラーは反射光パルス列４０を第２ミラー４４（例えば平面ミラー）の方へ反射する。反射光パルス列４０は第２ミラー４４で反射され、少なくとも１つのレンズ４６を通過し、光学的受信器１４により検出される。送信光パルス３０が送信器１２を離れて、反射光パルス列４０が光学的受信器１４で受信される間の時間は遅延時間と呼ばれる。
【００１２】
送信器１２及び光学的受信器１４と通信する電子機器５０は、ターゲット３６までの距離を遅延時間の関数として決定する。１実施例では、ターゲット３６の距離は、光学的受信器１４で受信した反射光パルス列の送信光パルス列３０に対する遅延時間を測定し、送受信の光路での路長差を修正することにより決定される。
【００１３】
図２を参照すると、本発明の１実施例による送信器１２の例示的線図が図解されている。送信器１２は送信電氣パルスを創るパルス形成ネットワーク５２を有する。パルス形成ネットワーク５２からの送信電氣パルスは変換器６０（例えば、レーザーダイオード）により光学的レーザーパルス５４に変換される。光学的レーザーパルス５４はスプリッター５６へ送信される。スプリッター５６は光学的レーザーパルス５４を分割光パルス６２に分割する。パルス６２の水平スケールは受信器サンプリングレート（例えば、１０ＧＨｚであり、その場合各カウントは１／１０ｎｓを表す）により決まる時間インクレメントを表す。
【００１４】
スプリッター５６に入る光学的レーザーパルス５４は、５つの別々の光パルスに分けられ、別々の光パルスは５つのそれぞれの光送信ライン６４１，６４２，６４３，６４４，６４５を経由するようスプリッター５６を出る。これら送信ラインは光パルスをコンビナー６６へ送信する。光送信ライン６４１，６４２，６４３，６４４，６４５の各々はユニークな長さを有するよう示されている。ライン６４２，６４３，６４４，６４５はそれらのライン内の追加長さを表すためにコイル状にされている（ライン６４４，６４５は２重コイル状にされている）。光送信ライン６４１，６４２，６４３，６４４，６４５の異なる長さは、それぞれの光パルスがスプリッター５６を出て、コンビナー６６に達する間の時間に影響する。特に、スプリッター５６を出てライン６４１に沿ってコンビナー６６へ進む光パルスは、スプリッター５６を出てライン６４２に沿ってコンビナー６６へ進む光パルスの前にコンビナー６６に達する。スプリッター５６とコンビナー６６の間の遅延時間は光送信ライン６４１，６４２，６４３，６４４，６４５のそれぞれの長さに比例すると考えられる。１実施例では、光送信ライン６４１，６４２，６４３，６４４，６４５の長さは、素数に関係付けられた時間インターバルにコンビナー６６に達する光パルスに基づいている。
【００１５】
コンビナー６６を出た後、５つの分割された光パルス６２は利得増幅器７０を通過するが、増幅器７０は全てのパルスが予め決められた送信されるしきい値７２より大きい振幅を持つように光パルスを増幅する。パルス列７２の水平スケールは受信器サンプリングレート（例えば、１０ＧＨｚ、その場合各カウントは１／１０ｎｓを表す）により決定される時間インクレメントを表す。増幅されて分割された光パルス列は送信擬似乱数型光パルスタイミング列３０で疑似乱数型タイミングをもっており、パルスタイミング列３０も又５つの光パルスを有する。
【００１６】
図３を参照すると、１実施例では、送信光パルスタイミング列３０は、それぞれの時間インターバル８０１，８０２，８０３，８０４で予め決められた送信されるしきい値７２より上の（例えば、予め決められた振幅より上の）ピーク７６１，７６２，７６３，７６４，７６５を有する５つの光パルス７４１，７４２，７４３，７４４，７４５を備える。時間インターバルはユニークで、例えば光送信ライン６４１，６４２，６４３，６４４，６４５（図２参照）の長さにより変調できると考えられる。更に、隣接ピーク間の時間インターバルが素数に関係付けられることが考えられる。例えば、もしそれぞれのピーク７６１，７６２，７６３，７６４，７６５が０．７ｎｓ、１．３ｎｓ、２４．１ｎｓ、４７．９ｎｓ、そして７６．９ｎｓ（すなわち、７カウント、１３カウント、２４１カウント、４７９カウント、そして７６９カウント）にあれば、それぞれの時間インターバル８０１，８０２，８０３，８０４は０．６ｎｓ、２２．８ｎｓ、２３．８そして２９．０ｎｓである。従って、送信光パルス列３０の図示実施例は、素数に関係付けられた時刻に５つのそれぞれのピークを有する５つのパルスを備える。しかしながら、他の実施例も考えられることを理解されるべきである。図３の振幅（ｙ軸線）は単に指標として意図されており、従って、何等かの単位では識別されない。図３−１１のパルス列の水平スケールは受信器サンプリングレート（例えば、１０ＧＨｚで、この場合に各カウントは１／１０ｎｓを表す）により決められる時間インクレメントを表す。
【００１７】
送信器１２により創られる図３の送信光パルス列３０は０．７ｎｓ、１．３ｎｓ、２４．１ｎｓ、４７．９ｎｓ、そして７６．９ｎｓに５つのピークを有する。図４を参照すると、送信器１２により創られる送信光パルス列３２の方形波８２（クリップされた１ビットとも呼ばれる）表現も０．７ｎｓ、１．３ｎｓ、２４．１ｎｓ、４７．９ｎｓ、そして７６．９ｎｓに於いて〜１．０の振幅を有する５つの方形ピークを備える。図４の振幅（ｙ軸線）は図３のクリップされないパルス列の振幅しきい値に対応する移行タイミングを有する“１”又は“０”である。
【００１８】
図５を参照すると、反射光パルス列４０（ノイズ無しの）は実質的に似ているが、送信光パルス列３０（図３参照）から６１５ｎｓだけ時間シフトされている。特に、反射光パルス列４０は６２．２ｎｓ、６２．８ｎｓ、８５．６ｎｓ、１０９．４ｎｓ、そして１３８．４ｎｓに於いて、〜１．０の振幅を有する５つのピーク８４１，８４２，８４３，８４４，８４５を備える。図３の様に、図５の振幅（ｙ軸線）は単に指標として意図されており、従って何等かの単位で識別はされない。
【００１９】
図６を参照すると、反射光パルス列４０は、与えられた遅延時間で光パルス列３０の方形波８２表現（ゼロの遅延時間の）と重ねられている。電子機器５０（図１参照）は反射光パルス列４０を、反射光パルス列４０と送信光パルス列３０の方形波８２表現との間の種々の時間シフト（遅延時間）にある光パルス列３０の方形波８２表現と、相関を取る。特に、反射光パルス列４０と送信光パルス列３０の方形波８２表現との間の複数の異なる時間シフトの各々で、電子機器５０は、方形波８２表現の正の値内で反射光パルス列４０を表す対応数値の和を決定する。
【００２０】
図示された実施例では、方形波８２の振幅（図４参照）は〜１．０なので、電子機器５０は反射光パルス列４０を表す数値の和を近似的に決定するに過ぎない。しかしながら、例えば送信光パルス列３０が反射光パルス列４０と相関を取られる他の実施例（送信光パルス列３０の方形波表現８２の代わりに）では、送信光パルス列３０と反射光パルス列４０を表す対応する数値の全部が、異なる時間シフトの各々で掛け算される。次いで、それぞれの時間シフトの各々用の積の全部が一緒に合計される。現実のパルス列振幅よりも寧ろクリップされた擬似乱数型列を使うことは相関過程を速め、簡単化する。
【００２１】
図７を参照すると、反射光パルス列４０（図５参照）と光パルス列３０の方形波８２（図４参照）表現の間の相関を示すグラフ８６が図示されている。相関グラフ８６で、相関しきい値９２（振幅）の上のピーク９０が約６１５カウント（〜６１．５ｎｓ）にあることは明らかである。従って、電子機器５０は、送信光パルス列と反射光パルス列の間の遅延時間は約６１．５ｎｓであると決定する。ピーク９０に於ける信号対雑音比が相関過程に固有の平均化により改善されることは評価されるべきである。より低い相関ピークは、パルス列の個別パルスのクリップされたパルス列内のピークとの整合を表す。高い相関ピークは両パルス列のピークが全て整合する遅延時間に存在する。擬似乱数型パルス列の素数間隔はこれが１つの遅延時間でのみ起こることを保証する。
【００２２】
図示された実施例では、送信光パルス列のピーク間の時間インターバルは、反射光パルス列の多数のピークが、ピーク９０と組み合わされる遅延時間に於ける場合を除けば、送信光パルス列の方形波表現８２（図４参照）のピークと整合しない可能性を減じるために素数だけ分離されている。従って、送信光パルス列は擬似乱数型列と呼ばれ、送信光パルス列が、該ピーク９０と組み合わされる遅延時間に於ける場合を除けば、反射光パルス列と整合される様には見えない意味で乱数型であるが、送信光パルス列のピークが規定された関数（例えば、素数）により分離される意味で完全には乱数型ではない。
【００２３】
電子機器５０はターゲット３６までの距離を遅延時間の関数として決める。
【００２４】
図８を参照すると、乱数型ノイズを含み、それぞれの距離にある３つの異なるターゲットからの３つの異なる遅延時間（例えば、〜３００ｎｓ、〜３５０ｎｓ、そして〜４３０ｎｓ）を有する反射光パルス列を表すもう１つの実施例のグラフ９４が図示されている。一旦、グラフ９４が、対応する送信光パルス列の方形波表現（図４参照）と相関を取られると、相関しきい値９８より上の３つのピーク９６１，９６２，９６３がグラフ１００内で明らかである（図９参照）。ピーク９６１，９６２，９６３は〜３００ｎｓ、〜３５０ｎｓ、そして〜４３０ｎｓの遅延時刻にある。前の実施例を参照して論じた様に、電子機器は３つのターゲットまでの３つのそれぞれの距離を、遅延時間の関数として決定する。
【００２５】
図１０を参照すると、それぞれの距離の３つの異なるターゲットからの３つの異なる遅延時間（例えば、〜３５０ｎｓ、〜３５１．５ｎｓ、そして〜４３０ｎｓ）を有する反射光パルス列を表すグラフ１０２が図解される。一旦、グラフ１０２が対応する送信光パルス列の方形波表現（図４参照）と相関を取られると、相関しきい値１０６より上の３つのピーク１０４１，１０４２，１０４３がグラフ１１０内で明らかである（図１１参照）。ピーク１０４１，１０４２，１０４３は〜３５０ｎｓ、〜３５１．５ｎｓ、そして〜４３０ｎｓの遅延時間にある。この実施例で、ピーク１０４１，１０４２はピーク９６１，９６２よりも実質的に相近接している（図９参照）。上記で論じた様に、電子機器は３つのターゲットまでの３つのそれぞれの距離をこれらの遅延時間の関数として決める。図１０及び１１を参照して論じた実施例は、相互に比較的近接した｛例えば、相互に２０３．２ｍｍ（８インチ）以内の｝多数のターゲットは、もし該受信器１４と電子機器５０がそのピーク１０４１，１０４２，１０４３を充分短い時間間隔（例えば、０．１ｎｓ）内にデジタル化し、処理することが出来るなら、区別され得ることを図示している。加えて、比較的に相近接したこの様なターゲット（すなわち、個別光パルス巾より大きいか又はそれと比肩される遅延時間差）について距離が決定され得る。
【００２６】
図１２を参照すると、反射光パルスを、送信光パルス列の対応する方形波表現と、実時間式に近い仕方で相関を取る電子機器５０の１実施例が図解されている。光学的反射光パルス列１１０はデジタイザー１１２によりデジタル化される。反射光パルス列は予め決められたサンプリング周波数（例えば、毎ナノ秒に１０回）でサンプルされる。各サンプルについて、対応する遅延時間に於ける反射光パルス列の振幅（ピーク）がデジタル化され、レジスター１１４１へ送信される。レジスター１１４の各々内のデータがデジタル化レートで次のレジスターへシフトされる（例えば、レジスター１１４１内のデータがレジスター１１４２へシフトされる）と、次のサンプルのデジタル化された振幅がレジスター１１４１へ送信される。
【００２７】
複数の算術演算子１１６はレジスター１１４のそれぞれのグループと電気的に通信する。方形波表現８２（図４参照）が５つのピークを有するので、５つの算術演算子１１６を有することが考えられる。図示する目的で、３つの算術演算子１１６１，１１６４，１１６５のみ示される。
【００２８】
図示された例では、算術演算子１１６の各々はレジスター１１４のそれぞれのグループと電気的に通信する。図示された実施例では、各グループは、各々のレジスターグループが方形波８２（図４参照）内のそれぞれのパルスの巾全体と、反射光パルス列内のそれぞれのパルスの巾と、を取り込むことを保証するために、４つのレジスター１１４を有している。従って、それぞれの算術演算子と電気的に通信するレジスターの数は、方形波８２（図４参照）と反射光パルス列の中のパルスの巾の関数である。
【００２９】
加えて、算術演算子１１６の各々は、方形波表現８２（図４参照）内の１つの回のパルスと組み合わされる。従って、算術演算子１１６１と組み合わされたレジスターは方形波
８２（図４参照）の０．７ｎｓに於けるパルスと組み合わされ、算術演算子１１６４と組み合わされるレジスターは方形波８２（図４参照）の４７．９ｎｓに於けるパルスと組み合わされ、そして算術演算子１１６５と組み合わされるレジスターは方形波８２（図４参照）の７６．９ｎｓに於けるパルスと組み合わされる。追加の算術演算子（示されてない）が１．３ｎｓ及び２４．１ｎｓに於けるパルスと組み合わされることは理解されるべきである。
【００３０】
かくして反射光パルス列を表すレジスター１１４内のデータ値は、予め決められたサンプリング周波数で（例えば、レジスターのシフトの各々の後で）上記で論じた様に、（算術演算子１１６を使って）送信光パルス列の方形波表現の“０”又は“１”の値により掛け算され、次いで（算術演算子１１６を使って）全て合算される。それぞれの和の各々に付随する遅延時間は起こったレジスターシフトの数の関数として決定される。反射光パルス列のレジスターを通してのシフトと、反射光パルス列のシフトされない方形波表現のレジスター内の値との積の合算と、は方形波表現に対して送信光パルス列を移動させる効果を有する。上記で論じた様に、送信光パルス列と送信光パルス列の方形波表現との積の和はピーク９０（図７参照）を発生し、ピークでは送信光パルス列と方形波表現が実質的に整合されている。
【００３１】
上記説明のレーザーパルス列はレーザーの電力を効果的に増やすよう作用する一方、単一パルスレーザーの現実に増やされた電力に典型的に付随する何等かの非線形的影響を減じる。
【００３２】
本発明がその実施例の説明により図示され、実施例が可成り詳細に説明されたが、附属する請求項の範囲をこの様な詳細に制限すること、又は何等かの仕方で限定することは出願人の意図ではない。当業者には追加の利点と変型が容易に明らかになるだろう。従って、本発明は、その広い側面で、図示し説明された特定の詳細、代表的装置そして図示例に限定されない。かくして、この様な詳細から発したものは本出願人の一般的発明概念の精神又は範囲から逸脱するものではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光パルスを有し、擬似乱数型タイミングを有する送信光パルスタイミング列をターゲットに向かって送信する送信器と、
複数の光パルスを有する反射光パルスタイミング列をターゲットから受信する光学的受信器と、そして
送信光パルスタイミング列と反射光パルスタイミング列の間の遅延時間を、送信及び反射光パルスタイミング列の間の相関関数として識別する電子制御ユニットと、を具備することを特徴とする光検出及び測距システム。
【請求項２】
送信光パルスタイミング列の光パルスがそれぞれの時間インターバルで予め決められた送信されるしきい値の上のピークを有することを特徴とする請求項１記載の光検出及び測距システム。
【請求項３】
送信光パルスタイミング列ピーク間の時間インターバルが偽りの自己相関を減じるよう選ばれることを特徴とする請求項２記載の光検出及び測距システム。
【請求項４】
送信光パルスタイミング列ピーク間の時間インターバルが素数に関係付けられることを特徴とする請求項３記載の光検出及び測距システム。
【請求項５】
相関が、反射光パルスタイミング列と重ねられ、そして反射光パルスタイミング列からシフトされる、送信光パルスタイミング列の表現であり、
それぞれのシフトが該送信及び反射光パルスタイミング列の間の時間を表し、
シフトの各々について、複数の時間に於いて送信及び反射光パルスタイミング列の値のそれぞれの積が決定され、
シフトの各々について、積の和が決定され、
予め決められたしきい値の上の相関ピークを有する和が識別され、そして
送信及び反射光パルス間の遅延時間が相関ピークに於ける送信及び反射光パルスタイミング列間のシフトの関数として決定されることを特徴とする請求項１記載の光検出及び測距システム。
【請求項６】
予め決められたしきい値の上の第２相関ピークを有する第２和が識別され、そして
送信及び反射光パルス間の第２遅延時間が、第２相関ピークに於ける送信及び反射光パルスタイミング列間のシフトの関数として決定されることを特徴とする請求項５記載の光検出及び測距システム。
【請求項７】
第２ターゲットと受信器の間の第２距離が第２遅延時間の関数として決定されることを特徴とする請求項６記載の光検出及び測距システム。
【請求項８】
相関が反射光パルスタイミング列と重ねられ、そして反射光パルスタイミング列からシフトされる、送信光パルスタイミング列の方形波表現の表示であることを特徴とする請求項１記載の光検出及び測距システム。
【請求項９】
複数の光パルスを有し、擬似乱数型タイミングを有する送信光パルスタイミング列をターゲットに向けて送信する過程と、
複数の光パルスを有する反射光パルスタイミング列を光学的受信器で該ターゲットから受信する過程と、そして
送信光パルスタイミング列と反射光パルスタイミング列の間の遅延時間を、送信及び反射光パルスタイミング列間の相関関数として識別する過程と、を具備することを特徴とするターゲットまでの距離を決定する方法。
【請求項１０】
送信する過程が
それぞれの時間インターバルに於いて、予め決められた送信されるしきい値の上のピークを、光パルス内で、送信する過程を備えることを特徴とする請求項９記載のターゲットまでの距離を決定する方法。
【請求項１１】
送信光パルスタイミング列ピーク間の時間インターバルを素数に関係付ける過程を更に具備することを特徴とする請求項１０記載のターゲットまでの距離を決定する方法。
【請求項１２】
送信光パルスタイミング列の表現を反射光パルスタイミング列の表現からシフトする過程と、そして
送信光パルスタイミング列の表現をシフトされた反射光パルスタイミング列と重ね合わす過程と、を備える送信及び反射光パルスタイミング列の間の相関を創る過程を更に具備することを特徴とする請求項９記載のターゲットまでの距離を決定する方法。
【請求項１３】
送信及び反射光パルスタイミング列の間の時間を表すそれぞれのシフトを決定する過程と、
シフトの各々について、複数の時間に於いて送信及び反射光パルスタイミング列の値のそれぞれの積を決定する過程と、
シフトの各々について、積の和を決定する過程と、
予め決められたしきい値の上の相関ピークを有する和を識別する過程と、そして
送信及び反射光パルス間の遅延時間を該相関ピークに於ける送信及び反射光パルスタイミング列の間のシフトの関数として決定する過程と、を更に具備することを特徴とする請求項１２記載のターゲットまでの距離を決定する方法。
【請求項１４】
電気パルスを発生するパルス形成ネットワークと、
電気パルスを光学的パルスに変換する変換器と、
光学的パルスを、複数の光パルスを有し、擬似乱数型タイミングを有する送信光パルスタイミング列を形成する分割光パルスに分割するスプリッターと、
送信光パルスタイミング列をターゲットに向かって送信する送信器と、
複数の光パルスを有する反射光パルスタイミング列をターゲットから受信する光学的受信器と、そして
送信光パルスタイミング列と反射光パルスタイミング列の間の遅延時間を送信及び反射光パルスタイミング列の間の相関関数として識別する電子制御ユニットと、を具備することを特徴とする光検出及び測距システム。
【請求項１５】
変換器がダイオードであることを特徴とする請求項１４記載の光検出及び測距システム。
【請求項１】
複数の光パルスを有し、擬似乱数型タイミングを有する送信光パルスタイミング列をターゲットに向かって送信する送信器と、
複数の光パルスを有する反射光パルスタイミング列をターゲットから受信する光学的受信器と、そして
送信光パルスタイミング列と反射光パルスタイミング列の間の遅延時間を、送信及び反射光パルスタイミング列の間の相関関数として識別する電子制御ユニットと、を具備することを特徴とする光検出及び測距システム。
【請求項２】
送信光パルスタイミング列の光パルスがそれぞれの時間インターバルで予め決められた送信されるしきい値の上のピークを有することを特徴とする請求項１記載の光検出及び測距システム。
【請求項３】
送信光パルスタイミング列ピーク間の時間インターバルが偽りの自己相関を減じるよう選ばれることを特徴とする請求項２記載の光検出及び測距システム。
【請求項４】
送信光パルスタイミング列ピーク間の時間インターバルが素数に関係付けられることを特徴とする請求項３記載の光検出及び測距システム。
【請求項５】
相関が、反射光パルスタイミング列と重ねられ、そして反射光パルスタイミング列からシフトされる、送信光パルスタイミング列の表現であり、
それぞれのシフトが該送信及び反射光パルスタイミング列の間の時間を表し、
シフトの各々について、複数の時間に於いて送信及び反射光パルスタイミング列の値のそれぞれの積が決定され、
シフトの各々について、積の和が決定され、
予め決められたしきい値の上の相関ピークを有する和が識別され、そして
送信及び反射光パルス間の遅延時間が相関ピークに於ける送信及び反射光パルスタイミング列間のシフトの関数として決定されることを特徴とする請求項１記載の光検出及び測距システム。
【請求項６】
予め決められたしきい値の上の第２相関ピークを有する第２和が識別され、そして
送信及び反射光パルス間の第２遅延時間が、第２相関ピークに於ける送信及び反射光パルスタイミング列間のシフトの関数として決定されることを特徴とする請求項５記載の光検出及び測距システム。
【請求項７】
第２ターゲットと受信器の間の第２距離が第２遅延時間の関数として決定されることを特徴とする請求項６記載の光検出及び測距システム。
【請求項８】
相関が反射光パルスタイミング列と重ねられ、そして反射光パルスタイミング列からシフトされる、送信光パルスタイミング列の方形波表現の表示であることを特徴とする請求項１記載の光検出及び測距システム。
【請求項９】
複数の光パルスを有し、擬似乱数型タイミングを有する送信光パルスタイミング列をターゲットに向けて送信する過程と、
複数の光パルスを有する反射光パルスタイミング列を光学的受信器で該ターゲットから受信する過程と、そして
送信光パルスタイミング列と反射光パルスタイミング列の間の遅延時間を、送信及び反射光パルスタイミング列間の相関関数として識別する過程と、を具備することを特徴とするターゲットまでの距離を決定する方法。
【請求項１０】
送信する過程が
それぞれの時間インターバルに於いて、予め決められた送信されるしきい値の上のピークを、光パルス内で、送信する過程を備えることを特徴とする請求項９記載のターゲットまでの距離を決定する方法。
【請求項１１】
送信光パルスタイミング列ピーク間の時間インターバルを素数に関係付ける過程を更に具備することを特徴とする請求項１０記載のターゲットまでの距離を決定する方法。
【請求項１２】
送信光パルスタイミング列の表現を反射光パルスタイミング列の表現からシフトする過程と、そして
送信光パルスタイミング列の表現をシフトされた反射光パルスタイミング列と重ね合わす過程と、を備える送信及び反射光パルスタイミング列の間の相関を創る過程を更に具備することを特徴とする請求項９記載のターゲットまでの距離を決定する方法。
【請求項１３】
送信及び反射光パルスタイミング列の間の時間を表すそれぞれのシフトを決定する過程と、
シフトの各々について、複数の時間に於いて送信及び反射光パルスタイミング列の値のそれぞれの積を決定する過程と、
シフトの各々について、積の和を決定する過程と、
予め決められたしきい値の上の相関ピークを有する和を識別する過程と、そして
送信及び反射光パルス間の遅延時間を該相関ピークに於ける送信及び反射光パルスタイミング列の間のシフトの関数として決定する過程と、を更に具備することを特徴とする請求項１２記載のターゲットまでの距離を決定する方法。
【請求項１４】
電気パルスを発生するパルス形成ネットワークと、
電気パルスを光学的パルスに変換する変換器と、
光学的パルスを、複数の光パルスを有し、擬似乱数型タイミングを有する送信光パルスタイミング列を形成する分割光パルスに分割するスプリッターと、
送信光パルスタイミング列をターゲットに向かって送信する送信器と、
複数の光パルスを有する反射光パルスタイミング列をターゲットから受信する光学的受信器と、そして
送信光パルスタイミング列と反射光パルスタイミング列の間の遅延時間を送信及び反射光パルスタイミング列の間の相関関数として識別する電子制御ユニットと、を具備することを特徴とする光検出及び測距システム。
【請求項１５】
変換器がダイオードであることを特徴とする請求項１４記載の光検出及び測距システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−４８８１０（Ｐ２０１０−４８８１０Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９２１０（Ｐ２００９−１８９２１０）
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（５０５００２２７７）ローズマウント・エアロスペース・インコーポレーテツド (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（５０５００２２７７）ローズマウント・エアロスペース・インコーポレーテツド (5)
【Ｆターム（参考）】
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