JP2021514463A - アバランシェフォトダイオード（ａｐｄ）ブラインドを軽減するためのシステムおよび方法 - Google Patents

アバランシェフォトダイオード（ａｐｄ）ブラインドを軽減するためのシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

本明細書には、ＡＰＤブラインドを軽減し、改善された多戻り光信号の検出の正確さをもたらす、システムおよび方法が記載されている。盲点は、一次ＡＰＤの飽和によって起こり得る。該システムおよび方法は、冗長ＡＰＤの組み込み、時間ダイバーシティおよび空間ダイバーシティの利用を含む。ＡＰＤによる検出はバイアス信号によってアクティブ化される。冗長ＡＰＤは一次ＡＰＤに比較して時間遅延バイアス信号を受信する。また、冗長ＡＰＤは、冗長ＡＰＤの出力を減衰させるために、主焦点平面から離れて配置される。この減衰では、冗長ＡＰＤは、飽和しない可能性があり、一次ＡＰＤの盲点の間に成功した検出を有し得る。実施形態は、複数の一次ＡＰＤおよび複数の二次ＡＰＤを含んでもよい。【選択図】図６

Description

［関連特許出願の相互参照］
この特許出願は、発明者として、グンナム、キラン クマル；バロット、ニチンクマル サガルバイ；ラマリンガム ヴァラダラジャン、ラジェシュ；ピント、ロジャー ジュリアン；ガオ、カンケが記載され、２０１８年２月１５日付けで提出され、「アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）ブラインドを軽減するためのシステムおよび方法」を発明の名称とする、共同所有の米国特許出願第１５／８９８，１３２号（整理番号２０１５１−２１６１）の優先権を主張し、この特許文書は、その全体があらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、概して、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）のためのシステムおよび方法に関し、より詳細には、光検出および測距システム（ＬＩＤＡＲ）などの光検出用途で利用されるＡＰＤに関する。
ＬＩＤＡＲシステムなどの光検出および測距システムでは、戻り信号内の複数のピークが、互いに時間的に近接して受信されることがある。ＬＩＤＡＲシステムのフォトダイオードは飽和して逆バイアスアバランシェ回復現象を示す可能性があるため、ＡＰＤ検出で盲点が発生する可能性がある。盲点により、ＬＩＤＡＲシステムが多戻り光信号のピークを検出する能力が制限される場合がある。この状況では、ＡＰＤは光に反応せず、ＡＰＤが飽和状態から回復するまで多戻り光信号のピークを検出できない場合がある。
したがって、必要なのは、ＡＰＤブラインド（ｂｌｉｎｄｉｎｇ）を軽減し、多戻り光信号の正確な検出を可能にするシステムおよび方法である。
本発明の実施形態が参照され、その例が添付の図に示されている。これらの図は、限定ではなく例示を意図したものである。本発明は一般にこれらの実施形態の文脈で説明されているが、本発明の範囲をこれらの特定の実施形態に限定することを意図していないことを理解されたい。図中の項目は縮尺通りではない。
本文書の実施形態による光検出および測距システムの動作を示す。
本文書の実施形態による光検出および測距システムの動作および多戻り光信号を示す。
本文書の実施形態による回転ミラーを有するＬＩＤＡＲシステムを示す。
本文書の実施形態によるフォトダイオードの電流−電圧特性をグラフで示す。
図４Ｂは、本文書の実施形態による盲点上のサイズをグラフで示す。
本文書の実施形態による盲点を含む検出された多戻り光信号をグラフで示す。
本文書の実施形態による冗長ＡＰＤを有する光検出器を示す。
図７Ａ−７Ｃは、本文書の実施形態による冗長ＡＰＤを有する光検出器の動作のための波形をグラフで示す。
本文書の実施形態による、冗長ＡＰＤを有する光検出器を利用して多戻り光信号を検出するためのフローチャートを示す。
本文書の実施形態によるコンピューティング装置／情報処理システムの簡略化されたブロック図を示す。
以下の説明では、説明の目的で、本発明の理解を提供するために特定の詳細が示されている。しかしながら、当業者には、これらの詳細なしに本発明を実施できることが明らかであろう。さらに、当業者は、以下に説明される本発明の実施形態が、有形のコンピュータ読み取り可能な媒体上のプロセス、装置、システム、デバイス、または方法などの様々な方法で実装され得ることを認識するであろう。
図に示されるコンポーネントまたはモジュールは、本発明の例示的な実施形態の例示であり、本発明を不明瞭にすることを回避することを意図している。この議論全体を通して、コンポーネントは、サブユニットを含み得る別個の機能ユニットとして説明され得ることも理解されるべきであるが、当業者は、様々なコンポーネントまたはその一部が別個のコンポーネントに分割され得るか、または単一のシステムまたはコンポーネント内に統合されることを含め、一緒に統合され得ることを認識する。本明細書で論じられる機能または動作は、コンポーネントとして実装され得ることに留意されたい。コンポーネントは、ソフトウェア、ハードウェア、またはそれらの組み合わせで実装できる。
さらに、図内のコンポーネントまたはシステム間の接続は、直接接続に限定されることを意図していない。むしろ、これらのコンポーネント間のデータは、中間コンポーネントによって変更、再フォーマット、または変更される場合がある。また、追加またはより少ない接続が使用される場合がある。「結合された」、「接続された」、または「通信可能に結合された」という用語は、直接接続、１つまたは複数の中間装置を介した間接接続、および無線接続を含むと理解されることにも留意されたい。
本明細書における「一実施形態」、「好ましい実施形態」、「実施形態」、または「実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、特性、または機能が少なくとも含まれることを意味する。本発明の一実施形態であり、複数の実施形態にあってもよい。また、本明細書の様々な場所での上記の句の出現は、必ずしもすべて同じ実施形態または複数の実施形態を指すとは限らない。
本明細書の様々な場所での特定の用語の使用は、例示のためであり、限定として解釈されるべきではない。サービス、機能、またはリソースは、単一のサービス、機能、またはリソースに限定されません。これらの用語の使用は、関連するサービス、機能、またはリソースのグループを指し、分散または集約される場合がある。
「含む」、「含む」、「備える」、および「備える」という用語は、オープンな用語であると理解されるべきであり、以下のリストは例であり、リストされたアイテムに限定されることを意味しない。本書で使用されている見出しは、整理のみを目的としたものであり、説明または特許請求の範囲を限定するために使用されるものではない。この特許文書で言及された各参考文献は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
さらに、当業者は、以下を認識するであろう：（１）特定のステップは、任意に実行されてもよい。（２）ステップは、ここに記載された特定の順序に限定されない場合がある。（３）特定のステップは異なる順序で実行される場合がある。（４）特定のステップを同時に実行できる。
Ａ．光検出および測距システム
ＬＩＤＡＲシステムなどの光検出および測距システムは、システムを取り巻く環境の形状および輪郭を測定するためのツールであり得る。ＬＩＤＡＲシステムは、自律航法と表面の空中マッピングの両方を含む多くのアプリケーションに適用できる。ＬＩＤＡＲシステムは、システムが動作する環境内の物体から反射される光パルスを放出する。物体は、「反射器」と見なすことができる。各パルスが放出されてから受信されるまでの時間を測定して（すなわち、飛行時間「ＴＯＦ」）、物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の距離を決定することができる。科学は光と光学の物理学に基づいている。
ＬＩＤＡＲシステムでは、光は、急速発射レーザーから放出され得る。レーザー光は媒体を通過し、建物、木の枝、乗り物などの環境内の物体の点で反射する。反射光エネルギーはＬＩＤＡＲ受信機（検出器）に戻り、そこで記録されて環境のマッピングに使用される。
図１は、本文書の実施形態による、光検出および測距コンポーネント１０２の操作１００ならびにデータ分析および解釈１０９を示す。光検出および測距コンポーネント１０２は、放出光信号１１０を送信する送信機１０４、検出器を含む受信機１０６、およびシステム制御およびデータ取得１０８を含み得る。放出光信号１１０は、媒体を通って伝播し、物体１１２で反射する。戻り光信号１１４システムは媒体を通って伝番し、受信機１０６によって受信される。システム制御およびデータ収集１０８は、送信機１０４による発光を制御することができ、データ収集は、受信機１０６によって検出された戻り光信号１１４を記録することができる。データ分析および解釈１０９は、システム制御およびデータ収集１０８から接続１１６を介して出力を受け取り、データ分析機能を実行することができる。接続１１６は、接触または非接触通信方法で実装されてもよい。送信機１０４および受信機１０６は、光学レンズ（図示せず）を含み得る。送信機１０４は、特定のシーケンスで複数のパルスを有するレーザービームを放出することができる。いくつかの実施形態では、光検出および測距コンポーネント１０２ならびにデータ分析および解釈１０９は、ＬＩＤＡＲシステムを含む。
図２は、本文書の実施形態による多戻り光信号、すなわち（１）戻り信号２０３および（２）戻り信号２０５を含む光検出および測距システム２０２の動作２００を示す。光検出および測距システム２０２は、ＬＩＤＡＲシステムであり得る。レーザーのビーム発散により、１回のレーザー発射で複数の物体に衝突し、複数の反射が発生することがよくある。光検出および測距システム２０２は、複数の戻りを分析し、最も強い戻り、最後の戻り、または両方の戻りのいずれかを報告することができる。図２に示すように、光検出および測距システム２０２は、近い壁２０４および遠い壁２０８の方向にレーザーを放出する。図示のように、ビームの大部分は領域２０６で近い壁２０４に当たり、結果として戻り信号２０３を生じ、そしてビームの他の部分はエリア２１０で遠壁２０８に当たり、結果として戻り信号２０５が生じる。戻り信号２０３は、リターン信号２０５と比較して、ＴＯＦがより短く、受信信号強度がより強い場合がある。光検出および測距システム２０２は、２つの物体が最小距離を超えている場合にのみ両方の戻りを記録し得る。シングルリターンおよび多戻りＬＩＤＡＲシステムの両方において、正確なＴＯＦが計算されるように、リターン信号が透過光信号と正確に関連付けられていることが重要である。
ＬＩＤＡＲシステムのいくつかの実施形態は、２Ｄ（すなわち、単一平面）の点群の方法で距離データを取り込むことができる。これらのＬＩＤＡＲシステムは、産業用アプリケーションで使用されることが多く、測量、マッピング、自律航法、その他の用途に再利用されることがよくある。これらの装置のいくつかの実施形態は、少なくとも１つの平面にわたって走査を行うために、あるタイプの移動鏡と組み合わされた単一のレーザーエミッター／検出器のペアの使用に依存している。このミラーは、ダイオードから放出された光を反射するだけでなく、戻り光を検出器に反射する場合もある。このアプリケーションでの回転ミラーの使用は、システム設計と製造性の両方を簡素化しながら、９０−１８０−３６０°の方位角ビューを実現する手段になる場合がある。
図３は、本文書の実施形態による回転ミラーを備えたＬＩＤＡＲシステム３００を示している。ＬＩＤＡＲシステム３００は、回転ミラーと組み合わせた単一のレーザーエミッター／検出器を使用して、平面を効果的にスキャンする。そのようなシステムによって実行される距離測定は、事実上２次元（つまり、平面）であり、キャプチャされた距離点は、２次元（つまり、単一平面）の点群としてレンダリングされる。いくつかの実施形態では、限定はされないが、回転ミラーは、非常に速い速度、例えば、毎分数千回転で回転する。回転ミラーは、スピンミラーとも呼ばれる。
ＬＩＤＡＲシステム３００は、単一の光エミッターおよび光検出器を含むレーザー電子機器３０２を含む。放出されたレーザー信号３０１は、放出されたレーザー信号３０１を回転ミラー３０６に反射する固定ミラー３０４に向けられてもよい。回転ミラー３０６が「回転」すると、放出されたレーザー信号３０１は、その伝搬経路内の物体３０８で反射してもよい。反射信号３０３は、回転ミラー３０６および固定ミラー３０４を介してレーザー電子機器３０２の検出器に結合されてもよい。
前述のように、飛行時間またはＴＯＦは、ＬＩＤＡＲシステムが環境をマッピングするために使用する方法であり、目標物体を検出するために使用される実行可能で実証済みの技術を提供する。同時に、レーザーが発射されると、ＬＩＤＡＲシステム内のファームウェアが受信データを分析および測定している可能性がある。ＬＩＤＡＲシステム内の受光レンズは、環境から戻ってくる光子の断片を集める望遠鏡のように機能する。システムで使用されるレーザーの数が多いほど、環境に関する情報が多く収集される。単一のレーザーＬＩＤＡＲシステムは、複数のレーザーを備えたシステムと比較して、取得される光子が少なく、取得できる情報が少ないため、不利な場合がある。限定ではないが、ＬＩＤＡＲシステムのいくつかの実施形態は、８、１６、３２、および６４個のレーザーを用いて実装されている。また、いくつかのＬＩＤＡＲの実施形態は、限定するものではないが、０．３°程度の狭いレーザービーム間隔で３０〜４０°の垂直視野（ＦＯＶ）を有し、毎秒５〜２０回転の回転速度を有し得る。
回転ミラー機能はまた、ＭＥＭＳのようなソリッドステート技術で実装されてもよい。
Ｂ．多戻り光信号検出器のアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）
図２に関して説明したように、ＬＩＤＡＲシステムでは、１回のレーザー発射で１本のラインに異なる距離の複数の物体が当たる可能性があり、複数のリターン信号が受信される。これらの環境で複数の戻り光信号を検出することは、特にＬＩＤＡＲシステムのアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が飽和して盲点が生じ、多戻り信号のピークを検出できない場合、ＬＩＤＡＲシステムにとって非常に困難な場合がある。本明細書で使用される場合、「ピーク」は、多戻り信号の「パルス」に相当する。
フォトダイオードは、光を電流に変換する半導体装置である。フォトンがフォトダイオードに吸収されると、電流が生成される。光が存在しない場合も、少量の電流が生成されることがある。図４Ａは、本文書の実施形態によるフォトダイオードの電流電圧（ＩＶ）４００特性をグラフで示す。ゼロバイアスまたは光起電モードで使用すると、装置からの光電流の流れが制限され、電圧が増加する。このモードは、太陽電池の基礎である光起電力効果を利用する。電圧Ｖｄは、ダイオードの「オン」状態と通常考えられる電圧を表す。
本文書の実施形態にとって興味深いのは、フォトダイオードが逆バイアスで動作するフォトダイオードモードでの動作である。図４Ａに示すように、逆バイアス電圧が増加すると、降伏電圧Ｖｂｒが発生するまで、負の電流ｉがほぼ線形に増加する。ブレークダウン後、フォトダイオードが飽和すると、負の電流ｉが大幅に増加する可能性がある。次に、フォトダイオードは逆バイアス回復モードに入る場合がある。逆バイアス回復モードの間、フォトダイオードは光の影響を受けない場合がある。したがって、検出プロセスに盲点が存在する可能性がある。
一般に、ＬＩＤＡＲセンサーのフォトダイオードはＡＰＤである。アバランシェフォトダイオードは、高い逆バイアスで動作するように最適化された構造のフォトダイオードであり、逆ブレークダウン電圧に近づきる。この構造により、各光生成キャリアにアバランシェ降伏が乗算され、フォトダイオード内に内部ゲインが生じ、装置の有効応答性が向上する。
先に述べたように、ＡＰＤが逆バイアス回復モードにあるとき、フォトダイオードは光に反応しない可能性がある。この場合、フォトダイオードが逆バイアス動作モードに回復するまで、ＬＩＤＡＲシステムの光検出を防ぐことができる。たとえば、レーザーベースの暗視システムは、反射率の高い物体に関連する目隠し効果を克服できない場合がある。多くの標識は、車両のオペレーターが直接見やすいように、車両のヘッドランプから放射されるような、白熱光を反射するための反射率の高い表面を備えている。看板は、大量の光を反射して画像の飽和を引き起こす可能性のある再帰反射塗料で覆われていることがよくある。飽和した画像は、一般的に不明瞭で判読できない場合がある。トラック、バス、バンなどの大きな平らな面でも、画像が飽和する可能性がある。明るい光が反射板に近い場合、光検出器への戻り信号がＡＰＤを飽和させ、盲点を引き起こす可能性がある。ブラインドスポットの検出は、半透明の物体、たとえば街路のガラスキオスクを検出する場合に特に重要である。
いくつかの実施形態では、限定はされないが、回復時間は、例えば、限定はされないが数ナノ秒であり得、数メートルの盲点を引き起こし得る、限定されないが、２〜６ナノ秒であり得る。図４Ｂは、本文書の実施形態による盲点４５０上のサイズをグラフで示す。具体的には、図４Ｂは、秒単位の逆回復時間に関連するメートル単位の盲点サイズを示す。
Ｃ．ＡＰＤの盲点を軽減する
図５は、本文書の実施形態による盲点を含む検出された多戻り光信号５００をグラフで示す。検出プロセスで利用される光検出システムは、ＬＩＤＡＲシステムであり得、光検出システムは、単一のＡＰＤで検出を実行し得る。多戻り光信号５００は、一連のパルスおよび盲点を含む。説明したように、明るい光が反射板に近い場合、光検出器への戻り信号がＡＰＤを飽和させ、盲点を引き起こす可能性がある。この状況はＬＩＤＡＲシステムの精度を損なう可能性があり、キャリブレーションでは解決できない場合がある。例えば、レーザービームが発射され、いくつかの反射器で反射されてもよい。図５に示すように、多戻り光信号５００は、反射板Ａ、反射板Ｂ、および反射板Ｃによって示されるように、３つのピーク信号のシーケンスを含む。ピーク信号の大きさは、距離および反射板の情報を示し得る。図５はまた、明るい光が反射器に近接していて、ＡＰＤの飽和を引き起こした可能性があるために引き起こされた可能性がある盲点を含む。４番目のピークは反射板Ｃの直後に配置された可能性があるが、盲点のためＬＩＤＡＲシステムでは検出されない。事実上、４番目のピークは「隠れたピーク」であった。いくつかの実施形態では、反射板Ｃのピークは、第４のピークと重なる場合がある。図５は、光検出器が復号化のために単一のＡＰＤを利用する場合に、多戻り光信号５００における後続の光パルスを復号化するときの性能課題を示す。
本文書の実施形態は、検出の精度を改善するために、光検出システムにおける冗長ＡＰＤの使用を提案する。たとえば、すべての同時レーザー発射グループをサポートする１つの冗長ＡＰＤがある場合がある。現在のＬＩＤＡＲシステムは、一度に１つのＡＰＤが検出を実行できるようにする発射制御機能を備えた複数のＡＰＤを含む場合がある。本文書の一実施形態は、複数のＡＰＤをサポートするように１つの冗長ＡＰＤを構成するであろう。
冗長ＡＰＤを実装する際に、空間ダイバーシティを利用して、目隠しの可能性を最小限に抑えることができる。空間多重化は、冗長ＡＰＤをメイン光学面から外して配置することで実装でき、冗長ＡＰＤはメイン光学面に配置されているプライマリＡＰＤよりも少ない電力を受信できる。一次ＡＰＤは「高感度」ＡＰＤであり、主焦点面に配置できるため、減衰されず、動作が制限されません。従って、高感度ＡＰＤと冗長ＡＰＤとの間の光学的分離は、冗長ＡＰＤにおいて受信された光パワーを減衰させること、したがって用語「減衰冗長ＡＰＤ」を可能にし得る。減衰入力は、高感度ＡＰＤが飽和したときに、減衰した冗長ＡＰＤが飽和しないようにすることができる。「減衰冗長ＡＰＤ」は二次ＡＰＤと呼ばれることがあり、「高感度ＡＰＤ」は一次ＡＰＤと呼ばれることがある。
さらに、本文書の実施形態は、時間ダイバーシティを含めることにより、検出性能を改善することができる。高感度ＡＰＤのバイアス信号に対して、冗長ＡＰＤへのバイアス信号を遅延させることにより、時間ダイバーシティを実現できる。
２．冗長ＡＰＤを備えた光検出器
図６は、本文書の実施形態による、冗長ＡＰＤを有する光検出器６００を示す。光検出器６００は、ＬＩＤＡＲシステムにおいて利用され得る。光検出器６００は、空間ダイバーシティおよび時間ダイバーシティ機能を組み込み、４つの一次（高感度）ＡＰＤおよび１つの二次（冗長）ＡＰＤを含む。二次ＡＰＤは、一次ＡＰＤのいずれかで動作する。本明細書で説明するように、光検出器６００は、静的または動的に動作することができる。静的動作の一実施形態である、二次ＡＰＤおよび一次ＡＰＤの動作は、事前に定義することができ、多戻り光信号の特性とは無関係であり得る。
多戻り光信号は、高感度ＡＰＤ６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃおよび６０４ｄ、または高感度ＡＰＤバンク６０４を含む一次ＡＰＤのバンクによって受信されてもよい。高感度ＡＰＤ６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃおよび６０４ｄは、コントローラによって起動されてもよい。レーザー発射シーケンスに基づいている。コントローラは、それぞれ信号６０３ａ、６０３ｂ、６０３ｃおよび６０３ｄを介して高感度ＡＰＤ６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃおよび６０４ｄに結合されたＡＰＤレンジゲート制御６１０であってもよい。ＡＰＤ範囲ゲート制御６１０はまた、遅延６０８に結合され得る。他の実施形態において、高感度ＡＰＤのバンクは、ｎ個のＡＰＤを含み得、４つのＡＰＤに限定され得ないことを当業者は認識するであろう。いくつかの実施形態では、一次ＡＰＤの数ｎは、１６から１２８の間で異なり得る。
一実施形態では、減衰型冗長ＡＰＤ６０６は、高感度ＡＰＤ６０４ａに対する冗長ＡＰＤとして動作することができる。ＡＰＤレンジゲート制御６１０は、高感度ＡＰＤ６０４ａをアクティブにし、高感度６０４ａに多戻り光信号６０２を受信させる。多戻り光信号６０２の特性は、検出プロセス中に高感度ＡＰＤ６０４ａの盲点を引き起こし得る。同時に、ＡＰＤ範囲ゲート制御６１０は遅延６０８をアクティブ化し、減衰した冗長ＡＰＤ６０６を、高感度ＡＰＤ６０４ａのアクティブ化に対して時間遅延を伴ってアクティブ化させる。減衰冗長ＡＰＤ６０６のためのこの遅延バイアスゲートは、遅延６０８を介して高感度ＡＰＤ６０４ａに比べて時間ダイバーシティを提供する。レーザー発射制御を通じて光検出器６００がシーケンスするとき、高感度ＡＰＤバンク６０４内の他のＡＰＤ、例えば高感度ＡＰＤ６０４ｂ、６０４ｃおよび６０４ｄが選択される。これらの他の高感度ＡＰＤのそれぞれがアクティブ化されると、減衰冗長ＡＰＤ６０６は冗長な方法で動作して、選択された高感度ＡＰＤをサポートする。
減衰冗長ＡＰＤ６０６は、高感度ＡＰＤバンク６０４内のＡＰＤのいずれかに対する時間ダイバーシティを有するＡＰＤレンジゲート制御６１０によってアクティブ化され得る。遅延６０８は、高感度ＡＰＤバンク６０４間の時間ダイバーシティ係数を可能にするためにオンにされ得る。遅延ステップサイズは、レーザー幅パルスの一部であってもよい。時間ダイバーシティは、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃに関して説明されるように、多戻り光信号の検出の精度を改善し得る。
空間ダイバーシティは、以下のように実装され得る。第１に、高感度ＡＰＤバンク６０４内の各ＡＰＤは、互いに異なる光学平面に配置され得る。減衰型冗長ＡＰＤ６０６は、高感度ＡＰＤバンク６０４内のＡＰＤとは異なる光学面に配置されてもよい。高感度ＡＰＤバンク６０４内のＡＰＤと冗長ＡＰＤとの間の光学的分離は、冗長ＡＰＤ内の受信された光パワーの減衰（したがって、「減衰型冗長ＡＰＤ６０６」）を可能にし得る。半透明ミラーを使用することで、空間の多様性を実現できる。例えば、制限はないが、カラントミラーの透過率は２％になる可能性があるため、異なる光学面であり得る現在のミラーの背後に冗長ＡＰＤを配置できる。
高感度ＡＰＤバンク６０４は、減衰型冗長ＡＰＤ６０６と共に動作して、ＡＰＤブラインドの可能性を軽減することができる。高感度ＡＰＤ６０４ａは、起動されてもよく、一連の戻り信号を検出してもよい。時間ダイバーシティ（遅延）と空間ダイバーシティを使用して、減衰冗長ＡＰＤ６０６をアクティブにして、光検出器６００での一連の戻り信号の検出をサポートできる。減衰冗長ＡＰＤ６０６は、高感度ＡＰＤ６０４ａが飽和し、高感度ＡＰＤ６０４ａの検出機能に悪影響を与える可能性のある盲点を有するときに、隠れたパルスを検出し得る。
減衰型冗長ＡＰＤ６０６の出力は、その電流を増幅するために低ノイズ電流増幅器６１２に結合されてもよい。コントローラは、減衰利得比制御を利用して利得制御６１４を起動し、減衰型冗長ＡＰＤ６０６および高感度ＡＰＤ６０４ａからの結果として生じる出力を管理する。結果の各出力は、反転ゲイン比制御に基づいて異なるゲインを持つ場合がある。結果として得られる出力は、最大ゲイン比の組み合わせで最大ゲイン比の組み合わせによるＭＩＭＯ処理を実装するコンバイナ６１６に結合される。コンバイナ６１６の出力は、トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）６１８に結合される。トランスインピーダンス増幅器６１８の出力は、検出された多戻り信号６２２を出力するダイバーシティ強化型光検出器６２０に結合される。
コンバイナ６１６は、２つの並列経路に起因して望ましくないノイズを有する可能性がある：１つは（減衰冗長ＡＰＤ６０６に基づく）低ノイズ電流増幅器６１２からのものであり、１つは高感度ＡＰＤ６０４ａからのものである。並列パスの動的重み付けは、ノイズの影響を軽減する場合がある。例えば、高感度ＡＰＤ６０４ａの電流が閾値を下回る場合、減衰型冗長ＡＰＤ６０６に基づく電流は、重み付けが解除され得る。高感度ＡＰＤ６０４ａ電流がノイズフロアを下回っている場合、高感度ＡＰＤ６０４ａ電流は、重み付けが解除され得る。高ノイズ環境では、結合器６１６は結合を停止し、その入力のみを監視する。
図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃは、本文書の実施形態による冗長ＡＰＤを備えた図６の光検出器６００の動作のための波形７００、７２０および７４０をグラフで示す。具体的には、図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃは、高感度ＡＰＤ６０４ａおよび減衰型冗長ＡＰＤ６０６から生じる波形をグラフで示す。図７Ａは、第１パルスが第２パルスに近接している多戻り光信号６０２の２つのパルスを示す。パルスは、理想的な矩形パルスとして表される。
図７Ｂは、高感度ＡＰＤ６０４ａの応答または出力、および減衰型冗長ＡＰＤ６０６からの出力を示す。この出力の生成中に、高感度ＡＰＤ６０４ａは飽和して、盲点を生じ得る（盲ゾーンを参照）。換言すれば、図７Ｂは、高感度ＡＰＤ６０４ａ、すなわち一次ＡＰＤを飽和させる近接した明るい反射体を示す。飽和からの回復中、高感度ＡＰＤ６０４ａは第２パルスを検出できない場合がある。通常の飽和回復は数ナノ秒（ｎｓ）続く場合がある。したがって、〜３０ｃｍ／ｎｓでは、６ｎｓは２メートルの盲点になる可能性がある。
図７Ｂはまた、高感度ＡＰＤ６０４ａの主要な光軸から離れて位置する減衰型冗長ＡＰＤ６０６の応答または出力（すなわち、応答冗長ＡＰＤ）を示す。したがって、「冗長ＡＰＤ」は減衰する。図７Ｂでは、「高感度検出器の応答」の大きさは、「応答冗長ＡＰＤ」の大きさより大きい。
減衰型冗長ＡＰＤ６０６の出力は、低ノイズ電流増幅器６１２によって電気的に増幅されてもよく、その結果、図７Ｃの波形７４０が生じる。波形７４０は、近接する２つのイベントをキャプチャするための最大ゲイン比の組み合わせによるＭＩＭＯ処理の結果を示している。
波形７４０は、高感度ＡＰＤ６０４ａの応答（第１パルス）および減衰型冗長ＡＰＤ６０６の増幅された出力（第２パルス）を含む。低ノイズ電流増幅器６１２の増幅のために、減衰型冗長ＡＰＤ６０６によって検出されたパルス（第２パルス）は、今や、高感度ＡＰＤ６０４ａによって検出されたパルス（第１パルス）よりも大きい。波形７４０は、近い立ち上がりエッジを含むので、ダイバーシティ受信機によって復号され得る。
３．冗長ＡＰＤによる光検出の方法
光検出および測距システム、例えば、ＬＩＤＡＲシステムによって多戻り光信号を検出する方法が説明される。図８は、本文書の実施形態による、冗長ＡＰＤを有する光検出器を利用して多戻り光信号を検出するためのフローチャート８００を示す。より具体的には、図８は、第１パルスが一次ＡＰＤにおいて飽和を引き起こし、盲点をもたらす、多戻り光信号における隠れたパルスを検出する方法を説明する（図７Ｂを参照。）
以下のステップでは、光検出器６００のいくつかの要素が参照される。また、以下のステップでは、一次ＡＰＤは、高感度ＡＰＤ６０４ａｂｃｄのうちの１つであり得、二次ＡＰＤは、減衰冗長ＡＰＤ６０６であり得る。この方法は、以下のステップを含む。
互いに近接している可能性のあるパルスを含む多戻り光（ＭＲＬ）信号を受信するステップ。ＭＲＬ信号は、光検出器６００における一次ＡＰＤ（高ゲイン検出器）の飽和を引き起こし得る近接した明るい反射器から生じる隠れたパルスを含み得る（ステップ８０２）。
バイアス信号を生成するためにＡＰＤ範囲ゲートコントロール６１０をアクティブ化するステップ。このアクションは、一次ＡＰＤと二次ＡＰＤのアクティブ化シーケンスを決定する。ゲインコントロール６１０が作動する（ステップ８０４）。
選択された一次ＡＰＤ（高ゲイン検出器）でバイアス信号およびＭＲＬ信号を受信するステップ。一次ＡＰＤは、発射コントロールに基づいて高感度ＡＰＤバンク６０４から選択されてもよい。また、高感度ＡＰＤバンク６０４内の各ＡＰＤは、異なる光学面に配置することができる。一次ＡＰＤは、二次ＡＰＤのトリガーを生成する（ステップ８０６）。
二次ＡＰＤでＭＲＬ信号および遅延バイアス信号を受信し、バイアス信号は遅延６０８によって遅延される。遅延バイアス信号は、二次ＡＰＤが一次ＡＰＤに対して遅延された時間ウィンドウで検出するようにすることができる。二次（冗長）ＡＰＤは一次ＡＰＤとは異なる光学面にあり、二次（冗長）ＡＰＤから放射される信号を、一次（高感度）ＡＰＤから放射される信号に対して「減衰」させる（ステップ８０８）。
二次ＡＰＤおよび一次ＡＰＤから得られる出力を管理するために反転ゲイン比コントロールを利用する利得制御６１４をアクティブにするステップ（ステップ８１２）。
ステップ８１２のゲインコントロール６１４に基づいて、低ノイズ電流増幅器６１２で二次ＡＰＤの出力を増幅するステップ（ステップ８１０）。
最大ゲイン比組み合わせ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｇａｉｎ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）でＭＩＭＯ処理を利用して一次ＡＰＤおよび二次ＡＰＤから得られた信号を組み合わせて、近接して２つのパルス（イベント）を捕捉するステップ（ステップ８１４）。
トランスインピーダンス増幅器を用いてステップ８１４の結果を増幅するステップ（ステップ８１６）。
ダイバーシティが強化された光検出器６２０を用いて、１つまたは複数の隠れたパルスを含む多戻り信号を検出および出力するステップ（ステップ８１８）。
Ｄ．冗長性の実施形態
先に論じたように、多戻り光信号の光検出の性能は、一次ＡＰＤに対して重複して（ｒｅｄｕｎｔａｎｔｌｙ）動作する二次ＡＰＤを含めることにより改善することができる。例えば、二次ＡＰＤへのバイアス信号が一次ＡＰＤに対して遅延される場合、時間ダイバーシティを含めることにより、性能をさらに改善することができる。一次ＡＰＤおよび二次ＡＰＤの光学面の空間ダイバーシティを含めることにより、性能をさらに改善することができる。空間ダイバーシティを使用すると、二次ＡＰＤの出力が減衰する場合があり、二次ＡＰＤが飽和して逆バイアス回復期間に入る可能性を最小限に抑えることができる。これにより、二次ＡＰＤが隠れたパルスを検出できるようになる。
二次および一次ＡＰＤの様々な構成は、さらなる性能改善を有し得る。例示的な実施形態は、制限なしに、１つの一次ＡＰＤに対して１つの二次ＡＰＤ、ｎ個の一次ＡＰＤに対して１つの二次ＡＰＤ、およびｎ個の一次ＡＰＤに対してｍ個の二次ＡＰＤを含む。言い換えると、複数の冗長ＡＰＤを一次ＡＰＤの異なる組み合わせで使用できる。二次および一次ＡＰＤは、静的環境または動的環境で動作する。本明細書で説明されるように、光検出器６００は、静的ベースで動作することができる。静的な環境の場合、冗長ＡＰＤと一次ＡＰＤの動作は事前に定義されている場合があり、多戻り光信号の特性に依存しない場合がある。
動的な解決策は、多戻り光信号の信号処理情報に基づくことができる。可能な動的な実施形態は、限定はしないが、以下を含み得る：１）一次ＡＰＤの発射制御順序を変更する。この実施形態は、ある時点で２つ以上の主要ＡＰＤをアクティブ化することを含み得る。２）複数の二次ＡＰＤと複数の一次ＡＰＤの冗長アライメントを、光学焦点計画での選択されたＡＰＤの配置に基づいて動的に調整する。３）二次ＡＰＤに結合された遅延バイアス信号を動的に調整する。
Ｅ．まとめ
本文書の実施形態は、ＡＰＤブラインドを軽減するためのシステムおよび方法を開示する。システムは、第１バイアス信号によって活性化されたときに多戻り光信号を受信および検出するように動作可能な一次アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）（ここで、多戻り光信号は２つ以上の光パルスを含む。）；第２バイアス信号によって活性化されたときに多戻り光信号を受信および検出するように動作可能な二次ＡＰＤ；第１バイアス信号に遅延を追加することによって第２バイアス信号を生成する遅延関数；および一次ＡＰＤによって検出された多戻り光信号と二次ＡＰＤによって検出された多戻り光信号とを組み合わせるように動作可能なコンバイナを備えることができる。ここで、多戻り光信号を検出したときに一次ＡＰＤが飽和し、後続のパルスを検出できない場合、二次ＡＰＤが後続のパルスをデコードする。方法は、一次ＡＰＤで多戻り光信号を受信し（ここで、多戻り光信号は、一次ＡＰＤを飽和させ、検出盲点を生成させる一連のパルスを含む）；二次ＡＰＤで多戻り光信号を受信し（ここで、二次ＡＰＤは一次ＡＰＤに対して重複して動作する）；二次ＡＰＤによって、一次ＡＰＤの検出盲点に隠され、一次ＡＰＤによって検出されない多戻り光信号のパルスを検出することを含む。システムは、２つ以上の一次アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）（それぞれが第１バイアス信号によって活性化されたときに多戻り光信号を検出するように動作可能であり、多戻り光信号は２つ以上のパルスを含む。）；２つ以上の二次ＡＰＤ（それぞれが第２バイアス信号によってアクティブ化されたときに多戻り光信号を検出するように動作可能であり、２つ以上の二次ＡＰＤのそれぞれは、２つ以上の一次ＡＰＤのそれぞれと重複して作動するように動作可能であり、多戻り光信号を検出する。）；並びに多戻り光信号の検出のために、２つ以上の二次ＡＰＤのうちの１つおよび２つ以上の一次ＡＰＤのうちの１つを選択するように動作可能なコントローラを備える。
Ｆ．システムの実施形態
実施形態では、本特許文書の態様は、情報処理システム／コンピューティングシステムを対象とするか、またはそれに実装することができる。この開示の目的のために、コンピューティングシステムは、ビジネス、科学、制御または他の目的のためのあらゆる形式の情報、インテリジェンス、またはデータを計算（ｃｏｍｐｕｔｅ）、計算（ｃａｌｃｕｌａｔｅ）、決定、分類、処理、送信、受信、検索、発信、ルーティング、切り替え、保存、表示、通信、証明、検出、記録、複製、処理、または利用するするように動作可能な任意の手段または手段の集合を含み得る。例えば、コンピューティングシステムは、飛行時間を使用してその環境内の物体をマッピングする、ＬＩＤＡＲシステムなどの光学測定システムであってもよい。コンピューティングシステムは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、中央処理装置（ＣＰＵ）またはハードウェアまたはソフトウェア制御ロジック、ＲＯＭ、および／または他のタイプのメモリなどの１つまたは複数の処理リソースを含み得る。コンピューティングシステムの追加のコンポーネントには、外部装置や、キーボード、マウス、タッチスクリーン、ビデオディスプレイなどのさまざまな入出力（Ｉ／Ｏ）装置と通信するための１つ以上のネットワークまたはポート無線ポートが含まれる場合がある。コンピューティングシステムはまた、様々なハードウェアコンポーネント間の通信を送信するように動作可能な１つまたは複数のバスを含み得る。
図９は、本文書の実施形態によるコンピューティング装置／情報処理システム（またはコンピューティングシステム）の簡略化されたブロック図を示している。システム９００について示される機能は、情報処理システムの様々な実施形態をサポートするように動作し得ることが理解されるであろうが、情報処理システムは、異なる構成であり、異なるコンポーネントを含み得ることが理解されるべきである。
図９を参照すると、システム９００は、コンピューティングリソースを提供し、コンピュータを制御する１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）９０１を含む。ＣＰＵ９０１は、マイクロプロセッサなどで実装されてもよく、１つまたは複数のグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）９１７および／または数学的計算のための浮動小数点コプロセッサを含んでもよい。システム９００はまた、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、またはその両方の形態であり得るシステムメモリ９０２を含み得る。
図９に示されるように、いくつかのコントローラおよび周辺機器も提供され得る。入力コントローラ９０３は、キーボード、マウス、またはスタイラスなどの様々な入力装置９０４へのインターフェースを表す。無線装置９０６と通信する無線コントローラ９０５もあり得る。システム９００はまた、それぞれが本発明の様々な態様を実装するプログラムの実施形態を含み得る、オペレーティングシステム、ユーティリティ、およびアプリケーションのための命令のプログラムを記録するために使用され得る光媒体またはフラッシュメモリなどの記憶媒体を含む１つまたは複数の記憶装置９０８とインターフェースするための記憶コントローラ９０７を含み得る。記憶装置９０８は、本発明に従って処理されたデータまたは処理されるべきデータを記憶するために使用することもできる。システム９００はまた、ディスプレイ装置９１１へのインターフェースを提供するためのディスプレイコントローラ９０９を含み得る。コンピューティングシステム９００は、自動車システム９１３と通信するための自動車信号コントローラ９１２も含み得る。通信コントローラ９１４は、１つまたは複数の通信装置９１５とインターフェースすることができ、それにより、システム９００は、自動車ネットワーク、インターネット、クラウドリソース（例えば、イーサネットクラウド、ファイバチャネルオーバーイーサネット（ＦＣｏＥ）／データセンターブリッジング（ＤＣＢ）クラウドなど）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）を含む様々なネットワークのいずれかを介して、または適外線信号を含む任意の適切な電磁キャリア信号を介して、リモート装置に接続することができる。。
図示されたシステムでは、すべての主要なシステム構成要素は、バス９１６に接続することができ、該バス９１６は、複数の物理バスを表すことができる。ただし、さまざまなシステムコンポーネントが互いに物理的に近接している場合とそうでない場合がある。例えば、入力データおよび／または出力データは、１つの物理的な場所から別の場所にリモートで送信されてもよい。さらに、本発明の様々な態様を実装するプログラムは、ネットワークを介して遠隔地（例えば、サーバー）からアクセスすることができる。そのようなデータおよび／またはプログラムは、以下を含むがこれらに限定されない様々な機械可読媒体のいずれかを介して伝達され得る：ハードディスク、フロッピーディスク、および磁気テープなどの磁気媒体；ＣＤ−ＲＯＭやホログラフィック装置などの光学メディア；光磁気メディア；特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジック装置（ＰＬＤ）、フラッシュメモリ装置、ＲＯＭおよびＲＡＭ装置などのプログラムコードを保存または保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置。
本発明の実施形態は、１つまたは複数のプロセッサまたは処理ユニットがステップを実行させるための命令を用いて、１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読媒体上にエンコードすることができる。１つまたは複数の非一時的なコンピュータ可読媒体は、揮発性および不揮発性メモリを含むことに留意されたい。ハードウェア実装またはソフトウェア／ハードウェア実装を含む代替実装が可能であることに留意されたい。ハードウェア実装機能は、ＡＳＩＣ、プログラマブルアレイ、デジタル信号処理回路などを使用して実現できる。したがって、いずれかの請求項に記載の「手段」という用語は、ソフトウェアとハードウェアの両方の実装を対象としている。同様に、本明細書で使用される「コンピュータ可読媒体」という用語は、その上に実施される命令のプログラムを有するソフトウェアおよび／またはハードウェア、あるいはそれらの組み合わせを含む。これらの代替実施形態を念頭に置いて、図および付随する説明は、当業者が必要な処理を実行するプログラムコード（すなわち、ソフトウェア）を記述し、および／または回路（すなわち、ハードウェア）を製造するために必要とする機能情報を提供することを理解されたい。。
本発明の実施形態はさらに、様々なコンピュータ実装操作を実行するためのコンピュータコードを有する非一時的で有形のコンピュータ可読媒体を備えたコンピュータ製品に関連し得ることに留意されたい。メディアおよびコンピュータコードは、本発明の目的のために特別に設計および構築されたものであってもよく、またはそれらは、関連分野の当業者に既知または利用可能な種類のものであってもよい。有形のコンピュータ可読媒体の例には、以下が含まれるが、これらに限定されない：ハードディスク、フロッピーディスク、および磁気テープなどの磁気媒体；ＣＤ−ＲＯＭやホログラフィック装置などの光学メディア；光磁気メディア；特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジック装置（ＰＬＤ）、フラッシュメモリ装置、ＲＯＭおよびＲＡＭ装置などのプログラムコードを保存または保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置。コンピュータコードの例には、コンパイラによって生成されるようなマシンコード、およびインタプリタを使用してコンピュータによって実行されるより高いレベルのコードを含むファイルが含まれる。本発明の実施形態は、処理装置によって実行されるプログラムモジュール内にあり得る機械実行可能命令として、全体的または部分的に実装され得る。プログラムモジュールの例には、ライブラリ、プログラム、ルーチン、物体、コンポーネント、およびデータ構造が含まれる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールは、ローカル、リモート、またはその両方の設定に物理的に配置できる。
当業者は、本発明の実施にとってコンピューティングシステムまたはプログラミング言語が重要でないことを認識するであろう。当業者はまた、上記のいくつかの要素が、物理的および／または機能的にサブモジュールに分離され得るか、または一緒に組み合わされ得ることを認識する。
前述の例および実施形態は例示であり、本開示の範囲を限定するものではないことを当業者は理解するであろう。前述の実施例および実施形態は例示であり、本開示の範囲を限定するものではないことを当業者は理解するであろう。明細書を読み、図面を検討することで当業者に明らかなすべての順列、強化、等価物、組み合わせ、および改善は、本開示の真の精神および範囲内に含まれることが意図される。また、請求項の要素は、複数の依存関係、構成、および組み合わせを含むことを含めて、異なるように配置され得ることにも留意されたい。

Claims (23)

  1. 第１バイアス信号によってアクティブ化されたときに多戻り光信号を受信および検出するように動作可能な一次アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）であって、前記多戻り光信号は２つ以上の光パルスを含む、一次ＡＰＤと、
    第２バイアス信号によってアクティブ化されたときに前記多戻り光信号を受信および検出するように動作可能な二次ＡＰＤと、
    前記第１バイアス信号に遅延を追加することによって前記第２バイアス信号を生成する遅延関数と、
    前記一次ＡＰＤによって検出された多戻り光信号と前記二次ＡＰＤによって検出された多戻り光信号を組み合わせるように動作可能なコンバイナと、
    を備え、前記多戻り光信号を検出するときに前記一次ＡＰＤが飽和すると、前記二次ＡＰＤが後続のパルスをデコードする、システム。
  2. 前記遅延関数を制御するように動作可能な距離ゲートコントロールをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記一次ＡＰＤが飽和する条件下で前記二次ＡＰＤの飽和を防止するために、前記二次ＡＰＤが前記一次ＡＰＤに対して減衰される、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記二次ＡＰＤが前記一次ＡＰＤとは異なる光学面上に配置されて、前記二次ＡＰＤが前記一次ＡＰＤよりも少ない電力を受信することにより、前記二次ＡＰＤが前記一次ＡＰＤに対して減衰される、請求項３に記載のシステム。
  5. 前記二次ＡＰＤの出力電流を増幅するように動作可能な電流増幅器をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記二次ＡＰＤの出力電流および前記一次ＡＰＤの出力電流に基づいて反転ゲイン比コントロールを介して前記電流増幅器を制御するように動作可能なゲインコントローラをさらに備える、請求項５に記載のシステム。
  7. 前記コンバイナの出力に結合され、検出された多戻り信号を生成するように動作可能なダイバーシティ強化型光検出器をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  8. ２つ以上の一次ＡＰＤをさらに備え、前記二次ＡＰＤは、前記一次ＡＰＤの発射コントロールシーケンスに基づいて前記２つ以上の一次ＡＰＤに冗長なサポートを提供する、請求項１に記載のシステム。
  9. ２つ以上の一次ＡＰＤおよび２つ以上の二次ＡＰＤをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  10. 前記多戻り光信号を検出するために、前記２つ以上の一次ＡＰＤのうちの１つ、および前記２つ以上の二次ＡＰＤのうちの１つを選択する、請求項９に記載のシステム。
  11. 前記コンバイナは、最大ゲイン比結合を用いてＭＩＭＯ処理を実行する、請求項１に記載のシステム。
  12. 一次ＡＰＤで多戻り光信号を受信するステップであって、前記多戻り光信号は、前記一次ＡＰＤを飽和させ、検出盲点を生成させる一連のパルスを含む、ステップと、
    二次ＡＰＤで多戻り光信号を受信するステップであって、前記二次ＡＰＤは前記一次ＡＰＤに対して重複して動作する、ステップと、
    前記二次ＡＰＤによって、前記一次ＡＰＤの検出盲点に隠され、前記一次ＡＰＤによって検出されない多戻り光信号のパルスを検出するステップと、
    を含む、方法。
  13. 前記二次ＡＰＤと前記一次ＡＰＤの間の光分離を取得することにより、前記二次ＡＰＤで受信した光強度を減衰させることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記一次ＡＰＤが多戻り光信号によって飽和される場合、前記二次ＡＰＤは、その減衰されたパワーレベルのために飽和を回避する、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記一次ＡＰＤにおける前記多戻り光信号の検出が第１バイアス信号によってアクティブ化され、前記二次ＡＰＤにおける前記多戻り光信号の検出が第２バイアス信号によってアクティブ化され、前記第２バイアス信号は、第１バイアス信号に遅延ステップを加えたものに等しい、請求項１２に記載の方法。。
  16. 前記遅延ステップは、前記多戻り光信号のレーザー幅パルスの一部である、請求項１５に記載の方法。
  17. ２つ以上の一次アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）であって、それぞれが第１バイアス信号によってアクティブ化されたときに多戻り光信号を検出するように動作可能であり、前記多戻り光信号は２つ以上のパルスを含む、２つ以上の一次ＡＰＤと、
    ２つ以上の二次ＡＰＤであって、それぞれ第２バイアス信号によってアクティブ化されたときに前記多戻り光信号を検出するように動作可能であり、前記２つ以上の二次ＡＰＤのそれぞれは、前記２つ以上の一次ＡＰＤのそれぞれと重複して動作して、前記多戻り光信号を検出するように動作可能である、２つ以上の二次ＡＰＤと、
    多戻り光信号の検出のために、前記２つ以上の二次ＡＰＤのうちの１つおよび前記２つ以上の一次ＡＰＤのうちの１つを選択するように動作可能なコントローラと、
    を備えるシステム。
  18. 一次および二次ＡＰＤの選択の基礎が予め定義されている、請求項１７に記載のシステム。
  19. 一次および二次ＡＰＤは、前記多戻り光信号の信号処理情報に基づいて動的に選択される、請求項１７に記載のシステム。
  20. 前記動的選択は、前記一次ＡＰＤの発射順序を変更する、請求項１９に記載のシステム。
  21. 前記動的選択が、前記第１バイアス信号に対して前記第２バイアス信号を調整する、請求項１９に記載のシステム。
  22. 前記動的選択は、前記一次および二次ＡＰＤの焦点面上のそれぞれの位置に基づく、請求項１９に記載のシステム。
  23. 選択された二次ＡＰＤが、選択された一次ＡＰＤに対して選択された二次ＡＰＤを減衰させるために、選択された一次ＡＰＤの主光学焦点面から離れて配置される、請求項１７に記載のシステム。
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