JP7200378B2 - レンジ曖昧性を軽減するための複数の検出器を備えるライダー受光器 - Google Patents

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Description

本出願は、２０１８年１２月５日に出願された米国特許出願第１６／２１０７０４号および２０１９年８月２９日に出願された米国特許出願第１６／５５４７０９号の優先権の利益を主張するものであり、それらの全体は参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、一般に、ライダーシステムに関する。
光検出及び測距（ライダー）（Light detection and ranging（lidar））は、離れたターゲット（遠隔ターゲット）までの距離を測定するために使用可能な技術である。一般に、ライダーシステムは、光源と受光器を含んでいる。光源は、例えば、特定の動作波長を有する光を出射するレーザーであり得る。ライダーシステムの動作波長は、例えば、電磁スペクトルの赤外、可視、または紫外部分であり得る。光源は、ターゲットに向けて光を出射し、ターゲットはその光を散乱する。散乱された光の一部は、受光器で受け取られる。このシステムは、受け取った光に関連する１つ以上の特性に基づいて、ターゲットまでの距離を決定する。例えば、ライダーシステムは、光源から出射された光のパルスがターゲットに到達し、ライダーシステムに戻ってくるまでの飛行時間に基づいて、ターゲットまでの距離を決定するものであってもよい。
図１は、光検出及び測距（ライダー）システムの一例を示す図である。 図２は、ライダーシステムで生成される走査パターンの一例を示す図である。 図３は、一例の回転ポリゴンミラーを備えた一例のライダーシステムを示す図である。 図４は、ライダーシステムの光源視野（ＦＯＶＬ）と受光器視野（ＦＯＶＲ）の一例を示す図である。 図５は、複数のピクセルと複数の走査ラインを含む単方向走査パターンの一例を示す図である。 図６は、受光器の一例を示す図である。 図７は、受信した光信号に対応する電圧信号の一例を示す図である。 図８は、例示的なライダーシステムと、ライダーシステムの動作レンジ内に位置するターゲットとを示す図である。 図９は、図８のライダーシステムによって出射された光パルスと、受信した光信号に対応する電圧信号を示す図である。 図１０は、例示的なライダーシステムと、ライダーシステムの動作レンジの外に位置するターゲットとを示す図である。 図１１は、図１０のライダーシステムによって出射された光パルスと、受信した光信号に対応する電圧信号を示す図である。 図１２は、２つの検出器を備えた受光器の一例を示す図である。 図１３は、受け取った光の４つのスポットを、２つの検出器の例に重ね合わせた図である。 図１４は、ターゲットまでの距離の関数として、図１３の検出器によって生成される信号の例を示す図である。 図１５は、２つの検出器と２つの増幅器を含む受光器の例を示す図である。 図１６は、２つの検出器と１つの増幅器を含む受光器の例を示す図である。 図１７は、バイセル検出器チップの一例を示す上面図である。 図１８は、バイセル検出器チップの一例を示す側面図である。 図１９は、３つの検出器を含むマルチセル検出器チップの例を示す側面図である。 図２０は、２つの検出器とミラーを含む受光器の例を示す図である。 図２１は、２つの検出器と２つのプリズムを含む例示的な受光器の上面図である。 図２２および図２３は、それぞれ、図２１の例示的な受光器の側面図である。 図２２および図２３は、それぞれ、図２１の例示的な受光器の側面図である。 図２４は、２つのキューブプリズムを含む受光器の例を示す図である。 図２５は、菱形プリズムを含む受光器の例を示す図である。 図２６は、部分的に反射面を持つ菱形プリズムを含む受光器の例を示す図である。 図２７は、レンズを含む受光器の例を示す図である。 図２８は、湾曲した反射面を含む受光器の例を示す図である。 図２９は、高屈折率材料を含む受光器の例を示す図である。 図３０は、受信した光信号が出差された光信号と関連しているかどうかを判定する方法の一例を示す図である。 図３１は、コンピュータシステムの一例を示す図である。
図１は、例示的な光検出及び測距（ライダー）システム１００を示す。特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、レーザー測距システム、レーザーレーダーシステム、ＬＩＤＡＲシステム、ライダーセンサ、またはレーザー検出及び測距（ＬＡＤＡＲまたはレイダー）システムと呼ばれる場合もある。特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、光源１１０、ミラー１１５、スキャナ１２０、受光器１４０、及びコントローラ１５０を含むものであってもよい。光源１１０は、例えば、電磁スペクトルの赤外、可視、または紫外部分の特定の動作波長を有する光を発するレーザーを含むものであってもよい。より具体的な例として、光源１１０は、約１．２μｍと約１．７μｍの間の動作波長を有するレーザーを含むものであってもよい。一例として、光源１１０は、約９００ナノメートル（ｎｍ）から２０００ｎｍの間の動作波長を有するレーザーを含んでいてもよい。光源１１０は、連続波（ＣＷ）、パルス、または所定の用途のために任意の適した方法で変調された光の出力ビーム１２５を出射する。光の出力ビーム１２５は、遠隔ターゲット１３０に向けて射程に沿って方向づけられる。一例として、遠隔ターゲット１３０は、ライダーシステム１００から約１ｍから１ｋｍの距離Ｄに位置していてもよい。
出力ビーム１２５が射程に沿った範囲のターゲット１３０に到達すると、ターゲット１３０は、出力ビーム１２５からの光の少なくとも一部を散乱するか、または反射するものであってもよい。散乱された光（散乱光）または反射された光（反射光）の一部は、ライダーシステム１００に向かって戻る場合がある。図１の例では、散乱光または反射光は、スキャナ１２０を通過する入力ビーム１３５によって表されている。この入力ビーム１３５は、スキャナ１２０を通過し、ミラー１１５によって反射され、受光器１４０に向けられる。特定の実施形態において、出力ビーム１２５からの光の比較的小さな割合のみが、入力ビーム１３５としてライダーシステム１００に戻るものであってもよい。一例として、出力ビーム１２５の平均パワー、ピークパワー、またはパルスエネルギーに対する入力ビーム１３５の平均パワー、ピークパワー、またはパルスエネルギーの比は、約１０－１、約１０－２、約１０－３、約１０－４、約１０－５、約１０－６、約１０－７、約１０－８、約１０－９、約１０－１０、約１０－１１、または約１０－１２であってもよい。別の例として、出力ビーム１２５のパルスが１マイクロジュール（μＪ）のパルスエネルギーを有する場合、入力ビーム１３５の対応するパルスのパルスエネルギーは、約１０ナノジュール（ｎＪ）、約１ｎＪ、約１００ピコジュール（ｐＪ）、約１０ｐＪ、約１ｐＪ、約１００フェムトジュール（ｆＪ）、約１０ｆＪ、約１ｆＪ、約１００アトジュール（ａＪ）、約１０ａＪ、約１ａＪ、または約０．１ａＪのパルスエネルギーを有していてもよい。
特定の実施形態において、出力ビーム１２５は、光信号、レーザービーム、光ビーム、光学的ビーム、出射ビーム、出射光、またはビームと呼ばれる場合もある。特定の実施形態において、入力ビーム１３５は、受信光信号、戻りビーム、受信ビーム、戻り光、受信光、入力光、散乱光、または反射光と呼ばれる場合もある。本明細書で使用される場合、散乱光とは、ターゲット１３０によって散乱または反射された光を指すものであってもよい。一例として、入力ビーム１３５は、ターゲット１３０によって散乱された出力ビーム１２５からの光、ターゲット１３０によって反射された出力ビーム１２５からの光、または、ターゲット１３０からの散乱光と反射光の組み合わせを含むものであってもよい。
特定の実施形態において、受光器１４０は、入力ビーム１３５からの光子を受け取りまたは検出して、１つまたは複数の代表的な信号を生成するものであってもよい。例えば、受光器１４０は、入力ビーム１３５を代表する出力電気信号１４５を生成してもよく、電気信号１４５は、コントローラ１５０に送信されるものであってもよい。特定の実施形態において、受光器１４０またはコントローラ１５０は、プロセッサ、コンピューティングシステム（例えば、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ）、及び／または他の好適な回路を含むものであってもよい。コントローラ１５０は、受光器１４０からの電気信号１４５の１つまたは複数の特性を分析して、ライダーシステム１００からの射程に沿った距離などのターゲット１３０の１つ以上の特性を決定するように構成されるものであってもよい。これは、出射された光ビーム１２５または受信された光ビーム１３５の飛行時間、または周波数、または位相を分析することによって行われるものであってもよい。ライダーシステム１００が飛行時間Ｔを測定する場合(例えば、Ｔは、出射された光パルスがライダーシステム１００からターゲット１３０に向けて進行し、ライダーシステム１００に戻るための往復の飛行時間を表す)、ターゲット１３０からライダーシステム１００までの距離Ｄは、
Ｄ＝ｃ・Ｔ／２
で表されるものであってもよい。ここで、ｃは光速(約３．０×１０８ｍ／ｓ)である。一例として、飛行時間がＴ＝３００ｎｓと測定された場合、ターゲット１３０からライダーシステム１００までの距離は、近似的にＤ＝４５．０ｍと決定され得る。別の例として、飛行時間がＴ＝１．３３μｓであると測定された場合、ターゲット１３０からライダーシステム１００までの距離は、近似的にＤ＝１９９．５ｍであると決定され得る。特定の実施形態において、ライダーシステム１００からターゲット１３０までの距離Ｄは、ターゲット１３０の距離、深さ（深度）、または範囲（レンジ）と呼ばれる場合もある。本明細書で使用される場合、光速ｃとは、任意の適切な媒体、例えば空気、水、または真空中での光の速度を指すものである。一例として、真空中の光速は、約２．９９７９×１０８ｍ／ｓであり、(約１．０００３の屈折率を有する)空気中の光速は、約２．９９７０×１０８ｍ／ｓである。
特定の実施形態において、光源１１０は、パルスレーザーまたはＣＷレーザーを含むものであってもよい。一例として、光源１１０は、約１０ピコ秒（ｐｓ）から約１００ナノ秒（ｎｓ）のパルス持続時間またはパルス幅を有する光のパルスを生成または出射するように構成されたパルスレーザーであってもよい。パルスは、約１００ｐｓ、２００ｐｓ、４００ｐｓ、１ｎｓ、２ｎｓ、５ｎｓ、１０ｎｓ、２０ｎｓ、５０ｎｓ、１００ｎｓ、または任意の他の適切なパルス持続時間を有するものであってもよい。別の例として、光源１１０は、約１ｎｓから約５ｎｓのパルス持続時間を有するパルスレーザーであってもよい。別の例として、光源１１０は、約８０ｋＨｚから約１０ＭＨｚのパルス繰り返し周波数、または約１００ｎｓから約１２．５μｓのパルス周期（例えば、連続するパルス間の時間）でパルスを生成するパルスレーザーであってもよい。特定の実施形態において、光源１１０は、実質的に一定のパルス繰り返し周波数を有していてもよく、または可変もしくは調整可能なパルス繰り返し周波数を有していてもよい。一例として、光源１１０は、約１．５６μｓのパルス周期に対応する、約６４０ｋＨｚ（例えば、毎秒６４０，０００パルス）の実質的に一定のパルス繰り返し周波数でパルスを生成するパルスレーザーであってもよい。別の例として、光源１１０は、約２００ｋＨｚから約２ＭＨｚの範囲で変化させることができるパルス繰り返し周波数（繰り返しレートとも呼ばれ得る）を有していてもよい。本明細書で使用される場合、光のパルスは、光学パルス、光パルス、またはパルスと呼ばれる場合もある。
特定の実施形態において、光源１１０は、出力ビーム１２５は、任意の適切な平均光パワーを有する自由空間出力ビーム１２５を生成するパルスレーザーまたはＣＷレーザーを含むものであってもよい。一例として、出力ビーム１２５は、約１ミリワット（ｍＷ）、約１０ｍＷ、約１００ｍＷ、約１ワット（Ｗ）、約１０Ｗ、または他の任意の適切な平均パワーを有するものであってもよい。特定の実施形態において、出力ビーム１２５は、任意の適切なパルスエネルギーまたはピーク光パワーを有する光パルスを含んでもよい。一例として、出力ビーム１２５は、約０．０１μＪ、約０．１μＪ、約０．５μＪ、約１μＪ、約２μＪ、約１０μＪ、約１００μＪ、約１ｍＪ、または他の任意の適切なパルスエネルギーを有するパルスを含むものであってもよい。別の例として、出力ビーム１２５は、約１０Ｗ、約１００Ｗ、約１ｋＷ、約５ｋＷ、約１０ｋＷ、または他の任意の適切なピークパワーを有するパルスを含むものであってもよい。光パルスのピークパワー（Ｐｐｅａｋ）は、
Ｅ＝Ｐｐｅａｋ・Δｔ という式によってパルスエネルギー（Ｅ）と関連付けることができる。ここで、Δｔは、パルスの持続時間である。パルスの持続時間は、パルスの半値全幅持続時間として定義され得る。例えば、持続時間が１ｎｓでパルスエネルギーが１μＪの光パルスは、約１ｋＷのピークパワーを有する。出力ビーム１２５の平均パワー（ＰＷ）は、ＰＷ＝ＰＲＦ・Ｅ という式によってパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）およびパルスエネルギーと関連付けることができる。例えば、パルスの繰り返し周波数が５００ｋＨｚである場合、１μＪのパルスを有する出力ビーム１２５の平均パワーは、約０．５Ｗである。
特定の実施形態において、光源１１０は、例えば、ファブリーペロー型レーザーダイオード、量子井戸レーザー、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザー、分布帰還（ＤＦＢ）レーザー、または垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、量子ドットレーザーダイオード、格子結合面発光レーザー（ＧＣＳＥＬ）、スラブ結合光導波路レーザー（ＳＣＯＷＬ）、単一横モードレーザーダイオード、マルチモードブロードエリア型レーザーダイオード、レーザーダイオードバー、レーザーダイオードスタック、またはテーパーストライプレーザダイオード、などのレーザーダイオードを含むものであってもよい。一例として、光源１１０は、アルミニウム・ガリウム・ヒ素（ＡｌＧａＡｓ）レーザーダイオード、インジウム・ガリウム・ヒ素（ＩｎＧａＡｓ）レーザーダイオード、インジウム・ガリウム・ヒ素・リン（ＩｎＧａＡｓＰ）レーザーダイオード、または、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）もしくは他の任意の適切な材料の任意の組み合わせを含むレーザーダイオードを含むものであってもよい。特定の実施形態において、光源１１０は、約１２００ｎｍから約１６００ｎｍのピーク発光波長を有するパルスレーザーダイオードまたはＣＷレーザーダイオードを含むものであってもよい。一例として、光源１１０は、約１５５０ｎｍの波長で光パルスを生成するために電流変調されたＩｎＧａＡｓＰ ＤＦＢレーザーダイオードを含むものであってもよい。
特定の実施形態において、光源１１０は、１つ以上の光増幅段階が引き続くパルスレーザーダイオードまたはＣＷレーザーダイオードを含むものであってもよい。パルスレーザーダイオードは、光増幅器によって増幅される比較的低出力の光シードパルスを生成してもよい。一例として、光源１１０は、動作波長が約１５５０ｎｍの電流変調されたレーザーダイオードに続いて、単段または多段のエルビウム添加ファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）またはエルビウムイッテルビウム添加ファイバー増幅器（ＥＹＤＦＡ）を含むファイバーレーザーモジュールであってもよい。別の例として、光源１１０は、連続波（ＣＷ）または準ＣＷレーザーダイオードに続いて、外部光変調器（例えば、電気光学変調器）を含んでいてもよい。光変調器は、レーザーダイオードからのＣＷ光を変調して光パルスを生成し、これを光増幅器に送るものであってもよい。別の例として、光源１１０は、半導体光増幅器（SOA）が続くパルスまたはＣＷレーザーダイオードを含んでもよい。ＳＯＡは、レーザーダイオードからの光を受け取り、導波路を伝搬する光を増幅するように構成されたアクティブ光導波路を含んでいてもよい。ＳＯＡは、レーザーダイオードと同じチップ上に組み込まれていてもよく、または入力面または出力面に反射防止コーティングを施した別個のデバイスであってもよい。
特定の実施形態において、光源１１０は、ダイレクトエミッタレーザーダイオードを含むものであってもよい。ダイレクトエミッタレーザーダイオード（ダイレクトエミッタとも呼ばれ得る）は、後に光増幅器によって増幅されない光を生成するレーザーダイオードを含んでいてもよい。ダイレクトエミッタレーザーダイオードを含む光源１１０は、光増幅器を含まない場合があり、ダイレクトエミッタによって生成される出力光は、レーザーダイオードによって出射された後に増幅されない場合がある。ダイレクトエミッタレーザーダイオードによって生成された光（例えば、光パルス、ＣＷ光、または周波数変調された光）は、増幅されることなく自由空間出力ビーム１２５として直接出射されるものであってもよい。ダイレクトエミッタレーザーダイオードは、レーザーダイオードに電流パルスを供給する電源によって駆動されるものであってもよく、各電流パルスの結果として、出力光パルスの出射が生じるものであってもよい。
特定の実施形態において、光源１１０は、ダイオード励起固体（ＤＰＳＳ）レーザーを含むものであっても。ＤＰＳＳレーザー（固体レーザーと呼ばれる場合もある）は、１つまたは複数のポンプレーザーダイオードによって励起される固体、ガラス、セラミック、または結晶ベースの利得媒体を含むレーザーを指すものであってもよい。利得媒体は、希土類イオン（例えば、ネオジム、エルビウム、イッテルビウム、またはプラセオジム）がドープされたホスト材料を含んでいてもよい。例えば、利得媒体は、ネオジム（Ｎｄ）イオンがドープされたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）結晶を含んでいてもよく、利得媒体は、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶と呼ばれるものであってもよい。Ｎｄ：ＹＡＧを利得媒体とするＤＰＳＳレーザーは、約１３００ｎｍから約１４００ｎｍの波長の光を発生させ、Ｎｄ：ＹＡＧ利得媒体は、約７３０ｎｍから約９００ｎｍの動作波長を有する１つ以上のポンプレーザーダイオードによって励起されるものであってよい。ＤＰＳＳレーザーは、可飽和吸収体（例えば、可飽和吸収体として機能するバナジウムドープ結晶）を含む受動的Ｑスイッチレーザーであってもよい。あるいは、ＤＰＳＳレーザーは、能動的Ｑスイッチ（例えば、音響光学変調器または電気光学変調器）を含むアクティブQスイッチレーザーであってもよい。受動的または能動的にＱスイッチされたＤＰＳＳレーザーは、ライダーシステム１００の出力ビーム１２５を形成する出力光パルスを生成するものであってもよい。
いくつかの実施形態において、光源１１０によって出射される光の出力ビーム１２５は、例えば、約０．５～１０ミリラジアン（ｍｒａｄ）の全角ビーム発散などの、任意の適切なビーム発散を有するコリメートされた光ビームであってもよい。出力ビーム１２５の発散とは、出力ビーム１２５が光源１１０またはライダーシステム１００から遠ざかるにつれて増大するビームサイズ(例えば、ビーム半径またはビーム直径)の、角度の測定値を指すものであってもよい。特定の実施形態において、出力ビーム１２５は、単一の発散値によって特徴付けられるビーム発散を有する実質的に円形の断面を有していてもよい。一例として、円形の断面を有し、２ｍｒａｄの全角ビーム発散を有する出力ビーム１２５は、ライダーシステム１００から１００ｍの距離において、約２０ｃｍのビーム直径またはスポットサイズを有し得る。特定の実施形態において、２つの発散値によって特徴付けられる、実質的に楕円形の断面を有するものであってもよい。一例として、出力ビーム１２５は、高速軸と低速軸とを有しており、高速軸の発散値は、低速軸の発散値よりも大きいものであってもよい。別の例として、出力ビーム１２５は、４ｍｒａｄの高速軸発散と２ｍｒａｄの低速軸発散とを備える楕円形のビームであってもよい。
特定の実施形態において、光源１１０によって出射される光の出力ビーム１２５は、非偏光またはランダム偏光の光であってもよく、特定のまたは固定された偏光を有しない光であってもよく（例えば、偏光は時間とともに変化してもよい）、または、特定の偏光を有する光であってもよい（例えば、出力ビーム１２５は、直線偏光、楕円偏光、または円偏光の光であってもよい）。一例として、光源１１０は、特定の偏光を有しない光を背性するものであってもよく、直線偏光の光を生成するものであってもよい。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００はまた、ライダーシステム１００内の光、またはライダーシステム１００によって生成されるかもしくは受け取られる光（例えば、出力ビーム１２５または入力ビーム１３５）を反射、集束、フィルタリング、整形、修正、誘導（ステアリング）、または方向付けするように構成された１つ以上の光学部品を含んでもよい。一例として、ライダーシステム１００は、１つ以上のレンズ、ミラー、フィルタ（例えば、バンドパスフィルタまたは干渉フィルタ）、ビームスプリッタ、偏光子、偏光ビームスプリッタ、波長板（例えば、半波長板または四分の一波長板）、回折素子、またはホログラフィー素子、アイソレータ、カプラ、検出器、ビームコンバイナ、またはコリメータを含むものであってもよい。ライダーシステム１００の光学部品は、自由空間の光学部品、ファイバー結合の光学部品、または自由空間とファイバー結合の光学部品の組み合わせであってもよい。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、出力ビーム１２５または入力ビーム１３５を所望のビーム径または発散角に拡大、集束、またはコリメートするための望遠鏡、１つまたは複数のレンズ、または１つまたは複数のミラーを含むものであってもよい。一例として、ライダーシステム１００は、入力ビーム１３５を受光器１４０の光検出器上に集束させるための１つ以上のレンズを含むものであってもよい。別の例として、ライダーシステム１００は、出力ビーム１２５または入力ビーム１３５を誘導または集束するために、１つ以上の平面ミラーまたは湾曲ミラー（例えば、凹面鏡、凸面鏡、または放物面鏡）を含んでいてもよい。例えば、ライダーシステム１００は、入力ビーム１３５を受光器１４０の光検出器上に集束するために、軸外放物面鏡を含んでもよい。図１に示されているように、ライダーシステム１００は、ミラー１１５を含んでもよく、このミラーは、金属ミラーまたは誘電体ミラーであってもよい。ミラー１１５は、光ビーム１２５がミラー１１５を通過するか、またはミラー１１５の縁部または側面に沿って通過し、入力ビーム１３５が受光器１４０に向かって反射されるように構成されてもよい。一例として、ミラー１１５（オーバーラップミラー、重ね合わせミラー、またはビームコンバイナーミラーと呼ばれる場合もある）は、出力光ビーム１２５が通過する穴、スロット、または開口部を含んでいてもよい。別の例として、出力光ビーム１２５は、ミラー１１５を通過するのではなく、出力光ビーム１２５とミラー１１５の縁部との間に隙間（例えば、約０．１ｍｍ、約０．５ｍｍ、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約５ｍｍ、または約１０ｍｍの幅の隙間）を設けて、ミラー１１５の横を通過するように方向付けられるものであってよい。
特定の実施形態において、ミラー１１５は、出力ビーム１２５と入力ビーム１３５を実質的に同軸とし、２つのビームが（反対方向ではあるが）ほぼ同じ光路に沿って進行するようにするものであってもよい。入力ビームと出力ビームが実質的に同軸であるとは、入力ビーム１３５と出力ビーム１２５が（反対方向ではあるが）実質的に同じ光路に沿って進行するように、ビームが少なくとも部分的に重なっているか、または共通の伝搬軸を共有していることを意味するものであってもよい。出力ビーム１２５及び入力ビーム１３５は、入力ビーム１３５及び出力ビーム１２５が実質的に同じ光路に沿って（逆方向ではあるが）進行するように少なくとも部分的に重なっていてもよく、または共通の伝搬軸を共有するものであってもよい。一例として、出力ビーム１２５と入力ビーム１３５は、１０ｍｒａｄ、５ｍｒａｄ、２ｍｒａｄ、１ｍｒａｄ、０．５ｍｒａｄ、または０．１ｍｒａｄ未満の範囲で互いに平行になるものであってもよい。出力ビーム１２５が動眼視野にわたって走査されるとき、入力ビーム１３５は、２つのビームの間の同軸関係が維持されるように、出力ビーム１２５に沿って追従するものであってもよい。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、ライダーシステム１００の動眼視野にわたって出力ビーム１２５を走査するように構成されたスキャナ１２０を含むものであってもよい。一例として、スキャナ１２０は、１つまたは複数の回転軸回りに旋回、回転、振動、または角度的に移動する１つまたは複数の走査ミラーを含むものであってもよい。出力ビーム１２５は、走査ミラーによって反射されてもよく、走査ミラーが旋回または回転すると、反射された出力ビーム１２５は、対応する角度で走査されるものであってもよい。一例として、走査ミラーは、３０度の範囲で周期的に前後に揺動し、その結果、出力ビーム１２５が６０度の範囲で前後に走査される（例えば、走査ミラーによるΘ度の回転により、出力ビーム１２５の２Θ度の角度方向の走査が生じる）ように構成されるものであってもよい。
特定の実施形態において、走査ミラーは、特定の角度範囲（例えば、５°の角度範囲、３０°の角度範囲、６０°の角度範囲、１２０°の角度範囲、３６０°の角度範囲、または任意の他の適切な角度範囲）にわたってミラーを旋回または回転させるスキャナアクチュエータまたは走査機構に取り付けられるか、またはそれによって機械的に駆動されるものであってもよい。ミラーを旋回または回転させるように構成されたスキャナアクチュエータまたは走査機構は、ガルバノスキャナ、共振スキャナ、圧電アクチュエータ、ボイスコイルモータ、電気モータ（例えば、ＤＣモータ、ブラシレスＤＣモータ、同期式電気モータ、またはステッピングモータ）、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス、または他の任意の適切なアクチュエータまたは機構を含むものであってもよい。一例として、スキャナ１２０は、３０°の角度範囲で前後に揺動するように構成されたガルバノスキャナに取り付けられた走査ミラーを含んでいてもよい。別の例として、スキャナ１２０は、同じ方向に連続的に回転するように構成されたポリゴンミラーを含んでもよい（例えば、ポリゴンミラーは、前後に揺動するのではなく、時計回りまたは反時計回りの方向に３６０°連続的に回転する）。ポリゴンミラーは、実質的に固定された回転周波数（例えば、約１Ｈｚ、約１０Ｈｚ、約５０Ｈｚ、約１００Ｈｚ、約５００Ｈｚ、または約１０００Ｈｚの回転周波数）でポリゴンミラーを回転させるように構成された同期モータに結合されるか、または取り付けられていてもよい。
特定の実施形態において、スキャナ１２０は、ライダーシステム１００の動眼視野にわたって出力ビーム１２５（これは、光源１１０によって出射された光の少なくとも一部を含んでいてもよい）を走査するように構成されるものであってもよい。ライダーシステム１００の動眼視野（field of regard：ＦＯＲ）とは、ライダーシステム１００が走査するまたは距離情報を取得するように構成され得るエリア、領域、または角度範囲を指すものであってもよい。一例として、３０度の走査範囲を有する出力ビーム１２５を有するライダーシステム１００は、３０度の角度の動眼視野を有すると言うことができる。別の例として、３０度の範囲にわたって回転する走査ミラーを有するライダーシステム１００は、６０度の範囲にわたって走査する出力ビーム１２５（例えば、６０度のＦＯＲ）を生成するものであってもよい。特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、約１０°、約２０°、約４０°、約６０°、約１２０°、約３６０°、または任意の他の適切なＦＯＲを有するものであってもよい。
特定の実施形態において、スキャナ１２０は、出力ビーム１２５を水平方向および垂直方向に走査するように構成されてもよく、ライダーシステム１００は、水平方向に沿った特定のＦＯＲおよび垂直方向に沿った別の特定のＦＯＲを有するものであってもよい。一例として、ライダーシステム１００は、１０°～１２０°の水平ＦＯＲと、２°～４５°の垂直FORとを有していてもよい。特定の実施形態において、スキャナ１２０は、第１の走査ミラーと第２の走査ミラーとを含んでいてもよく、第１の走査ミラーは、出力ビーム１２５を第２の走査ミラーに向けて誘導し、第２の走査ミラーは、出力ビーム１２５5をライダーシステム１００から射程に沿って誘導する。一例として、第1の走査ミラーは、第１の方向に沿って出力ビーム１２５を走査し、第２の走査ミラーは、第１の方向と実質的に直交する第２の方向に沿って出力ビーム１２５を走査するものであってもよい。別の例として、第１の走査ミラーは、実質的に水平方向に沿って出力ビーム１２５を走査し、第２の走査ミラーは、実質的に垂直方向に沿って出力ビーム１２５を走査する（または、その逆）であってもよい。別の例として、第１および第２の走査ミラーは、それぞれガルバノスキャナによって駆動されるものであってもよい。別の例として、第１の走査ミラーまたは第２の走査ミラーは、電気モータによって駆動されるポリゴンミラーを含みものであってもよい。特定の実施形態において、スキャナ１２０は、ビームスキャナ、光学スキャナ、またはレーザースキャナと呼ばれるものであってもよい。
特定の実施形態において、１つまたは複数の走査ミラーは、出力ビーム１２５を射程に沿った所望の方向にまたは所望の走査パターンに沿って誘導するように１つまたは複数の走査ミラーを制御するコントローラ１５０に通信可能に結合されるものであってもよい。特定の実施形態において、走査パターンは、出力ビーム１２５が方向付けられるパターンまたはパス（経路）を指すもであってもよい。一例として、スキャナ１２０は、６０°の水平ＦＯＲおよび２０°の垂直ＦＯＲにわたって出力ビーム１２５を走査するように構成された２つの走査ミラーを含んでいてもよい。２つの走査ミラーは、６０°×２０°のＦＯＲに実質的に広がる走査パスをたどるように制御されてもよい。一例として、走査パスの結果として、６０°×２０°のＦＯＲに実質的に広がるピクセルを備えた点群（ポイントクラウド）が生成されるものであってもよい。ピクセルは、６０°×２０°のＦＯＲをほぼ均等に覆うように配置されている。あるいは、ピクセルは、特定の不均一な分布を有していてもよい（例えば、ピクセルは、６０°×２０°のＦＯＲの全てまたは一部に分布していてもよく、ピクセルは、６０°×２０°のＦＯＲの1つまたは複数の特定の領域において高い密度を有していてもよい）。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、光のパルスを出射するように構成された光源１１０と、出射された光のパルスの少なくとも一部をライダーシステム１００の動眼視野にわたって走査するように構成されたスキャナ１２０とを含むものであってもよい。出射された光のパルスの１つまたは複数は、ライダーシステム１００か射程の範囲に位置するターゲット１３０によって散乱されてもよく、受光器１４０は、ターゲット１３０によって散乱された光のパルスの少なくとも一部を検出するものであってもよい。受光器１４０は、フォトレシーバ、光受信器、光センサ、検出器、光検出器、または光学検出器と呼ばれるものであってもよい。特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、入力ビーム１３５の少なくとも一部を受信または検出し、入力ビーム１３５に対応する電気信号を生成する受光器１４０を含むものであってもよい。一例として、入力ビーム１３５が光パルスを含む場合、受光器１４０は、受光器１４０によって検出された光パルスに対応する電流パルスまたは電圧パルスを生成するものであってもよい。別の例として、受光器１４０は、1つまたは複数のアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）または１つまたは複数の単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）を含んでもよい。別の例として、受光器１４０は、１つ以上のＰＮ接合型フォトダイオード（例えば、ｐ型半導体とｎ型半導体によって形成されるフォトダイオード構造であり、ＰＮの頭文字は、ｐ型領域とｎ型領域を有する構造を指す）、または１つ以上のＰＩＮ接合型フォトダイオード（例えば、ｐ型領域とｎ型領域との間に位置するドーピングされていない真性半導体領域によって形成されるフォトダイオード構造であり、ＰＩＮの頭文字は、ｐ型領域、真正半導体領域、およびｎ型領域を有する構造を指す）を含むものであってもよい。ＡＰＤ、ＳＰＡＤ、ＰＮ接合型フォトダイオード、またはＰＩＮ接合型フォトダイオードは、それぞれ検出器、光検出器、またはフォトダイオードと呼ばれる場合もある。検出器は、シリコン、ゲルマニウム、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓＳｂ（アルミニウム・インジウム・ヒ素・アンチモン）を含む活性領域またはアバランシェ増倍領域を有するものであってもよい。活性領域とは、検出器が入力光を受け取るまたは検出する領域のことを指すものである。活性領域は、任意の適切なサイズまたは直径を有していてもよく、例えば、約１０μｍ、約２５μｍ、約５０μｍ、約８０μｍ、約１００μｍ、約２００μｍ、約５００μｍ、約１ｍｍ、約２ｍｍ、または約５ｍｍの直径を有していてもよい。
特定の実施形態において、受光器１４０は、信号増幅、サンプリング、フィルタリング、信号調整、アナログ-デジタル変換、時間-デジタル変換、パルス検出、閾値検出、立ち上がりエッジ検出、または立ち下がりエッジ検出を行う電子回路を含むものであってもよい。一例として、受光器１４０は、受信された光電流（例えば、受信した光信号に応答してＡＰＤによって生成される電流）を電圧信号に変換するトランスインピーダンス増幅器を含んでいてもよい。電圧信号は、受信した光パルスの１つまたは複数の特性（例えば、立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジ、振幅、持続時間、またはエネルギー）に対応するアナログまたはデジタルの出力信号１４５を生成するパルス検出回路に送信されるものであってもよい。一例として、パルス検出回路は、デジタル出力信号１４５を生成するために時間-デジタル変換を行うものであってもよい。電気的な出力信号１４５は、処理または分析のために（例えば、受信した光パルスに対応する飛行時間値を決定するために）、コントローラ１５０に送信されるものであってもよい。
特定の実施形態において、コントローラ１５０は、光源１１０、スキャナ１２０、及び受光器１４０のうちの１つ以上に電気的に結合されるか、または通信的に結合されるものであってもよい。一例として、コントローラ１５０は、光源１１０から電気的なトリガパルスまたはエッジを受信するものであってもよく、各パルスまたはエッジは、光源１１０による光パルスの出射に対応するものである。別の例として、コントローラ１５０は、光源１１０が光パルスを生成すべき時を示す指令、制御信号、またはトリガ信号を光源１１０に提供するものであってもよい。コントローラ１５０は、電気的パルスを含む電気的トリガ信号を送信するものであってもよく、この場合、光源１１０は、各電気的パルスに応答して光パルスを発生する。特定の実施形態において、光源１１０によって生成される光パルスの周波数、周期、持続時間、パルスエネルギー、ピークパワー、平均パワー、または波長は、コントローラ１５０によって提供される指令、制御信号、またはトリガパルスに基づいて調整されるものであってもよい。特定の実施形態において、コントローラ１５０は、光源１１０および受光器１４０に結合されていてもよく、コントローラ１５０は、パルスが光源１１０によって出射されたときと、パルスの一部（例えば、入力ビーム１３５）が受光器１４０によって検出または受信されたときとに関連付けられたタイミング情報に基づいて、光パルスの飛行時間値を決定するものであってもよい。特定の実施形態において、コントローラ１５０は、信号増幅、サンプリング、フィルタリング、信号調整、アナログ-デジタル変換、時間-デジタル変換、パルス検出、閾値検出、立ち上がりエッジ検出、または立ち下がりエッジ検出を行う回路を含むものであってもよい。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、出射された光のパルスがライダーシステム１００からターゲット１３０に進行して、ライダーシステム１００に戻るまでの往復飛行時間に少なくとも部分的に基づいて、ライダーシステム１００からターゲット１３０までの距離Ｄを決定するように構成された１つまたは複数のプロセッサ（例えば、コントローラ１５０）を含むものであってもよい。ターゲット１３０は、少なくとも部分的にライダーシステム１００の動眼視野内に含まれ、ライダーシステム１００の動作レンジ（ＲＯＰ）以下であるライダーシステム１００からの距離Ｄに位置していてもよい。特定の実施形態において、ライダーシステム１００の動作レンジ（動作距離と呼ばれる場合もある）は、ライダーシステム１００が、ライダーシステム１００の動眼視野内に現れるターゲット１３０を検知または識別するように構成される距離を指すものであってもよい。ライダーシステム１００の動作レンジは、例えば、２５ｍ、５０ｍ、１００ｍ、２００ｍ、５００ｍ、または１ｋｍなど、任意の適切な距離であってもよい。一例として、２００ｍの動作レンジを有するライダーシステム１００は、ライダーシステム１００から最大で２００ｍ離れた場所に位置する様々なターゲット１３０を検知または識別するように構成されていてもよい。ライダーシステム１００の動作レンジＲＯＰは、
ＲＯＰ ＝ｃ・τ／２という式によって、一連の光信号の射出の間の時間τに関連するものであってもよい。動作レンジが２００ｍ（ＲＯＰ＝２００ｍ）のライダーシステム１００の場合、一連のパルス間の時間τ（これを、パルス周期と呼ぶ場合もある）は、
約２・ＲＯＰ／ｃ＝１．３３μｓである。また、パルス周期τは、ライダーシステム１００から距離ＲＯＰに位置するターゲット１３０との間をパルスが往復するための飛行時間に対応するものであってもよい。さらに、パルス周期τは、τ＝１／ＰＲＦという式で、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）と関連するものであってもよい。例えば、
１．３３μｓのパルス周期は、約７５２ｋＨｚのＰＲＦに対応する。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、1つまたは複数の射程内のターゲット１３０までの距離を決定するために使用されるものであってもよい。動眼視野にわたってライダーシステム１００を走査することによって、システムは、動眼視野内の多数の点に距離をマッピングするために使用され得る。これらの深度マッピングされた点の各々は、ピクセルまたはボクセルと呼ばれる場合もある。連続して取得されたピクセルの集合（深度マップ、点群、またはフレームと呼ばれる場合もある）は、画像としてレンダリングされるものであってもよく、物体を識別または検出するため、またはＦＯＲ内の物体の形状または距離を決定するために分析されるものであってもよい。一例として、点群は、水平方向に６０°および垂直方向に１５°に広がる動眼視野に広がるものであってもよく、点群は、水平方向に１００から２０００ピクセル、垂直方向に４から４００ピクセルのフレームを含むものであってもよい。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、約０．１フレーム／秒（ＦＰＳ）と約１０００ＦＰＳの間の任意の適切なフレームレートで、動眼視野の点群を繰り返し取得または生成するように構成されるものであってもよい。一例として、ライダーシステム１００は、約０．１ＦＰＳ、約０．５ＦＰＳ、約１ＦＰＳ、約２ＦＰＳ、約５ＦＰＳ、約１０ＦＰＳ、約２０ＦＰＳ、約１００ＦＰＳ、約５００ＦＰＳ、または約１０００ＦＰＳのフレームレートで点群を生成してもよい。別の例として、ライダーシステム１００は、５×１０５パルス／秒の速度で光パルスを生成し（例えば、システムは、毎秒５０万ピクセルの距離を決定してもよい）て、１０００×５０ピクセルのフレーム（例えば、５万ピクセル／フレーム）を走査するように構成されており、これは、１０フレーム／秒（例えば、毎秒１０個の点群）の点群フレームレートに対応する。特定の実施形態において、点群フレームレートは、実質的に固定されていてもよく、あるいは動的に調整可能であってもよい。一例として、ライダーシステム１００は、特定のフレームレート（例えば、１Ｈｚ）で１つまたは複数の点群を取得し、その後、別のフレームレート（例えば、１０Ｈｚ）で１つまたは複数の点群を取得するように切り替えるものであってもよい。より遅いフレームレート（例えば、１Ｈｚ）は、１つまたは複数の高解像度の点群を取得するために使用されるものであってもよく、より速いフレームレート（例えば、１０Ｈｚ）は、複数の低解像度の点群を迅速に取得するために使用されるものであってもよい。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、動眼視野内の１つまたは複数のターゲット１３０までの距離を検知、識別、または決定するように構成されるものであってもよい。一例として、ライダーシステム１００は、ターゲット１３０の全部または一部がライダーシステム１００の動眼視野内に含まれているターゲット１３０までの距離を決定するものであってもよい。ターゲット１３０の全部または一部がライダーシステム１００のＦＯＲ内に含まれているとは、ＦＯＲがターゲット１３０の少なくとも一部に重なる、該少なくとも一部を包含する、または該少なくとも一部を包囲することを指すものであってもよい。特定の実施形態において、ターゲット１３０は、ライダーシステム１００に対して相対的に動いているまたは静止している物体の全部または一部を含み得る。一例として、ターゲット１３０は、人、車両、オートバイ、トラック、列車、自転車、車椅子、歩行者、動物、道路標識、信号機、車線標示、路面標示、駐車スペース、パイロン、ガードレール、交通障壁、ポットホール、踏切、道路内または道路付近の障害物、縁石、道路上または道路脇の停止車両、電柱、家屋、建物、ゴミ箱、郵便受け、樹木、他の任意の適切な物体、または２つ以上の物体の全部または一部の任意の適切な組み合わせ、の全部または一部を含むものであってもよい。特定の実施形態において、ターゲットを物体（オブジェクト）と呼ぶ場合がある。
特定の実施形態において、光源１１０、スキャナ１２０、および受光器１４０は、単一のハウジングの中に一緒にパッケージされてもよい。ここで、ハウジングとは、ライダーシステム１００の全てまたは一部を保持または含む箱、ケース、または筐体を指すものであってもよい。一例として、ライダーシステムのハウジングは、ライダーシステム１００の光源１１０、ミラー１１５、スキャナ１２０、および受光器１４０を含んでもよい。さらに、ライダーシステムのハウジングは、コントローラ１５０を含んでもよい。また、ライダーシステムのハウジングは、電力または電気信号をハウジングにまたはハウジングから伝達するための１つまたは複数の電気接続を含んでもよい。特定の実施形態において、ライダーシステム１００の１つまたは複数の構成要素は、ライダーシステムハウジングから遠隔地に配置されてもよい。一例として、光源１１０の全てまたは一部は、ライダーシステムハウジングから遠隔地に配置されてもよく、光源１１０によって生成された光のパルスは、光ファイバーを介してハウジングに伝達されてもよい。別の例として、コントローラ１５０の全部または一部が、ライダーシステムのハウジングから離れた場所に配置されてもよい。
特定の実施形態において、光源１１０は、アイセーフレーザーを含んでもよく、またはライダーシステム１００は、アイセーフレーザーシステムまたはアイセーフレーザー製品に分類されるものであってもよい。アイセーフレーザー、アイセーフレーザーシステム、またはアイセーフレーザー製品は、システムからの出射光が人の目に損傷を与える可能性がほとんどまたは全くないような、出射波長、平均パワー、ピークパワー、ピーク強度、パルスエネルギー、ビームサイズ、ビーム発散、照射時間、または走査される出力ビームを有するレーザーを含むシステムを指すものであってもよい。一例として、光源１１０またはライダーシステム１００は、通常の使用のすべての条件で安全であるクラス１レーザー製品（国際電気標準会議（ＩＥＣ）の６０８２５－１規格によって規定される）、またはクラスＩレーザー製品（米国連邦規則集（ＣＦＲ）のタイトル２１、セクション１０４０．１０によって規定される）に分類されるものであってもよい。特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、約９００ｎｍと約２１００ｎｍの間の任意の適切な波長で動作するように構成されたアイセーフレーザー製品（例えば、クラス１またはクラスＩ分類）に分類されるものであってもよい。一例として、ライダーシステム１００は、約１２００ｎｍと約１４００ｎｍの間、または約１４００ｎｍと約１６００ｎｍの間の動作波長を有するレーザーを含むものであってもよく、レーザーまたはライダーシステム１００は、アイセーフな方法で動作するものであってもよい。別の例として、ライダーシステム１００は、約１３００ｎｍと約１４００ｎｍの間の動作波長を有する走査型レーザーを含むアイセーフレーザー製品であってもよい。別の例として、ライダーシステム１００は、約１２００ｎｍと約１６００ｎｍの間の動作波長を有するレーザーダイオード、ファイバーレーザー、または固体レーザーを含むクラス１またはクラスＩのレーザー製品であってもよい。
特定の実施形態において、１つまたは複数のライダーシステム１００は、ビークルに組み込まれるものであってもよい。例示的な一実施形態において、ビークルの全周囲３６０度の水平ＦＯＲを提供するために、複数のライダーシステム１００がビークルに組み込まれるものであってもよい。別の例として、それぞれ４５度から９０度の水平ＦＯＲを有する４から１０のライダーシステム１００が組み合わされて、合わせて３６０度の水平ＦＯＲに広がる点群を提供するセンサシステムを形成するものであってもよい。ライダーシステム１００は、隣接するＦＯＲが空間的または角度的な重なり量を有するように配向されるものであってもよく、それによって、複数のライダーシステム１００からのデータが組み合わされるか、または繋ぎ合わされて、合わせて単一のまたは連続した３６０度の点群を形成することを可能にするものであってもよい。一例として、各ライダーシステム１００のＦＯＲは、隣接するＦＯＲと約１度から１５度の重なり量を有していてもよい。
特定の実施形態において、ビークルとは、人または貨物を輸送するように構成された移動機を指すものであってもよい。例えば、ビークルは、乗用車、自動車、原動機付き車両、トラック、バス、バン、トレーラー、オフロード車両、農耕用作業車、芝刈り機、建設機械、フォークリフト、ロボット、ゴルフカート、キャンピングカー、タクシー、オートバイ、スクーター、自転車、スケートボード、列車、スノーモービル、水上機（例えば、船またはボート）、航空機（例えば、固定翼航空機、ヘリコプター、または飛行船）、無人航空機（例えば、ドローン）、または宇宙機を含むか、その形態をとるか、またはこれらを指すものであってもよい。特定の実施形態において、ビークルは、ビークルの推進力を提供する内燃機関または電気モータを含むものであってもよい。
特定の実施形態において、１つまたは複数のライダーシステム１００は、車両の運転者を支援するための先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）の一部として車両に含まれるものであってもよい。例えば、ライダーシステム１００は、運転者に情報またはフィードバックを提供する（例えば、潜在的な問題または危険を運転者に警告する）、または衝突または事故を回避するために車両の一部（例えば、制動システムまたは操舵システム）を自動的に制御するＡＤＡＳの一部であってもよい。ライダーシステム１００は、アダプティブクルーズコントロール、自動ブレーキ、自動駐車、衝突回避を提供し、運転者に対して危険または他の車両について警告し、車両を正しい車線に維持し、または物体または他の車両が死角にある場合に警告を提供する車両ＡＤＡＳの一部であってもよい。
特定の実施形態において、１つまたは複数のライダーシステム１００は、自動運転システムの一部として車両に組み込まれるものであってもよい。一例として、ライダーシステム１００は、自動運転システムに周囲の環境に関する情報を提供するものであってもよい。自動運転システムは、車両を取り巻く環境を通じて、目的地に向かって自動運転車両を誘導するように構成されていてもよい。自動運転システムは、１つまたは複数のコンピュータシステムを含むものであってもよく、コンピュータシステムは、ライダーシステム１００から周辺環境に関する情報を受信し、受信した情報を分析し、車両の自動運転システム（例えば、ハンドル、アクセル、ブレーキ、または方向指示器）に制御信号を提供するものであってもよい。一例として、自動運転車両に組み込まれたライダーシステム１００は、点群を０．１秒ごとに自動運転システムに提供するものであってもよい（例えば、点群は１０Ｈｚの更新レートを有する。これは、１秒当たり１０フレームを表す）。自動運転システムは、受信した点群を分析して、複数のターゲット１３０と、そのそれぞれの位置、距離、または速度を検知または識別するものであってもよく、自動運転システムは、アクセルを離してブレーキをかける指示を送信してもよい。
特定の実施形態において、自動運転車両は、自律走行車両、ドライバーレスカー、セルフドライビングカー、ロボットカー、または無人車両と呼ばれる場合もある。特定の実施形態において、自動運転車両は、その環境を感知し、人間の入力をほとんどまたは全く必要とすることなく車両をナビゲートまたは運転するように構成された車両であってもよい。一例として、自動運転車両は、どの時点においても運転者による車両の制御を期待することなく、全行程の安全上重要な機能（例えば、運転、操舵、制動、駐車）を制御または実行しつつ、任意の適切な場所まで運転するように構成されるものであってもよい。別の例として、自動運転車両は、特定の環境（例えば、高速道路上）において運転者が運転作業から安全に注意を逸らすことを可能にするものであってもよく、または、自動運転車両は、運転者からの入力または注意をほとんどまたは全く必要とすることなく、一部の環境を除いた全ての環境における車両の制御を提供するものであってもよい。
特定の実施形態において、自動運転車両は、車両内に運転者が存在する状態で走行するように構成されていてもよく、または、自動運転車両は、運転者が存在しない状態で走行するように構成されていてもよい。一例として、自動運転車両は、関連する操作部（例えば、ハンドル、アクセルペダル、ブレーキペダル）を有する運転席を含むものであってもよく、運転席に着いている人がいない状態で、または運転席に着いている人からの入力がほとんどない状態で、走行するように構成されるものであってもよい。別の例として、自動運転車両は、運転席または関連する運転者の操作部を含まないように構成されていてもよく、人間の入力なしで実質的にすべての運転機能（例えば、運転、操舵、制動、駐車、及びナビゲーション）を実行するように構成されていてもよい。別の例として、自動運転車両は、運転者なしで運用されるように構成されていてもよい（例えば、車両は、車両内に存在する運転者なしで人間の乗客または貨物を輸送するように構成されていてもよい）。別の例として、自動運転車両は、人間の乗客なしで動作するように構成されていてもよい（例えば、車両は、車両に人間の乗客を乗せることなく貨物を輸送するように構成されていてもよい）。
特定の実施形態において、光学信号（これは、光信号、光波形、光学波形、出力ビーム、または出射光と呼ばれる場合もある）は、光のパルス、ＣＷ光、振幅変調された光、周波数変調された光、またはそれらの任意の適切な組み合わせを含むことができる。本開示では、光のパルスを含む光信号を生成するライダーシステム１００または光源１１０の例示的な実施形態を説明または図示しているが、本明細書で説明または図示した実施形態は、適切な場合には、連続波（ＣＷ）光、振幅変調された光信号、または周波数変調された光信号を含む他のタイプの光信号にも適用することができる。例えば、本明細書に記載または図示されているライダーシステム１００は、光のパルスを生成するように構成された光源１１０を含んでいてもよい。あるいは、ライダーシステム１００は、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）ライダーシステムとして動作するように構成されていてもよく、ＣＷ光または周波数変調光信号を生成するように構成された光源１１０を含んでいてもよい。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、光源１１０からの出射光（例えば、図１または図３の出力ビーム１２５）が周波数変調された光を含むＦＭＣＷライダーシステムであってもよい。パルスライダーシステムは、光源１１０が光のパルスを出射するライダーシステム１００の一種であり、遠隔ターゲット１３０までの距離は、光のパルスがターゲット１３０まで進行して戻ってくるまでの飛行時間から決定される。ライダーシステム１００の別のタイプは、周波数変調されたライダーシステムであり、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）ライダーシステムと呼ばれることもある。ＦＭＣＷライダーシステムは、周波数変調された光を使用して、出射された光の変調周波数に対する受信された光（これは、遠隔ターゲットによって散乱されている）の変調周波数に基づいて、遠隔ターゲット１３０までの距離を決定する。出射された光がターゲット１３０まで進行し、ライダーシステムに戻ってくるまでの往復時間は、受信した散乱光と出射された光の一部との間の周波数差に対応させることができる。
例えば、線形にチャープされた光源（例えば、時間とともに直線的な周波数の変化を生じさせる周波数変調）の場合、出射光と受信光との間の周波数差が大きいほど、ターゲット１３０が遠くに位置していることになる。周波数差は、受信光を出射光の一部と混合し（例えば、２つのビームを検出器に結合することによって、または受信光と出射光に対応するアナログ電気信号を混合することによって）、結果として得られるビート周波数を決定することによって決定することができる。例えば、ＡＰＤからの電気信号を、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）技術を用いて分析し、出射光と受信光との間の周波数差を決定することができる。ＣＷレーザーに線形の周波数変調ｍ（例えば、Ｈｚ／ｓの単位で）が適用された場合、往復時間Ｔは、受信した散乱光と出射光の周波数差Δｆに、Ｔ＝Δｆ／ｍ
という式により関係し得る。さらに、ターゲットからライダーシステムまでの距離Ｄは、Ｄ＝ｃ・Δｆ／（２ｍ）という式で表すことができる。ここで、ｃは光速である。例えば、１０１２Ｈｚ／ｓ（または、１ＭＨｚ／μｓ）の線形の周波数変調を有する光源１１０の場合、３３０ｋＨｚの（受信した散乱光と出射光との）周波数差を測定した場合、ターゲットまでの距離は約５０ｍ（約３３０ｎｓの往復時間に相当）である。別の例として、周波数差が１．３３ＭＨｚの場合、ターゲットまでの距離は約２００ｍに相当する。
ＦＭＣＷライダーシステムのための光源１１０は、ファイバーレーザー（例えば、シードレーザーダイオードと後続の１つ以上の光増幅器）またはダイレクトエミッタレーザーダイオードであってもよい。シードレーザーダイオードまたはダイレクトエミッタレーザーダイオードは、（例えば、実質的に一定の直流電流でレーザーダイオードを駆動することによって）ＣＷ方式で動作されるものであってもよく、周波数変調は、外部変調器（例えば、電気光学位相変調器）によって提供されるものであってもよい。あるいは、周波数変調は、シードレーザーダイオードまたはダイレクトエミッタレーザーダイオードに、電流変調とともに直流バイアス電流を印加することによって生成されるものであってもよい。電流変調は、対応する屈折率変調をレーザーダイオードに生じさせ、その結果、レーザーダイオードによって出射される光の周波数変調が生じる。電流変調成分（及び対応する周波数変調）は、任意の適切な周波数または形状（例えば、区分的な線形波、正弦波、三角波、または鋸歯状波）を有することができる。
図２は、ライダーシステム１００によって生成される例示的な走査パターン２００を示す。走査パターン２００（光走査パターン、光走査パス、走査パス、または走査（スキャン）と呼ばれる場合もある）は、出力ビーム１２５がＦＯＲの全部または一部にわたって走査されるときにしたがうパス（経路）またはコースを表すものであってもよい。走査パターン２００の各走査は、１つのフレームまたは１つの点群の取得に対応するものであってもよい。特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、１つまたは複数の特定の走査パターン２００に沿って出力光ビーム１２５を走査するように構成されるものであってもよい。特定の実施形態において、走査パターン２００は、任意の適切な水平ＦＯＲ（ＦＯＲＨ）及び任意の適切な垂直ＦＯＲ（ＦＯＲＶ）を有する任意の適切な動眼視野（ＦＯＲ）にわたる走査するものであってもよい。例えば、走査パターン２００は、角度寸法（例えば、ＦＯＲＨ×ＦＯＲＶ）４０°×３０°、９０°×４０°、または６０°×１５°によって表される動眼視野を有するものであってもよい。別の例として、走査パターン２００は、１０°、２５°、３０°、４０°、６０°、９０°、または１２０°以上のＦＯＲＨを有していてもよい。さらに別の例として、走査パターン２００は、２°、５°、１０°、１５°、２０°、３０°、または４５°以上のＦＯＲＶを有していてもよい。
図２の例において、基準線２２０は、走査パターン２００の動眼視野の中心を表す。特定の実施形態において、基準線２２０は、任意の好適な配向、例えば、０°の水平角度（例えば、基準線２２０は真正面を向いていてもよい）及び０°の垂直角度（例えば、基準線２２０は０°の傾斜を有していてもよい）を有していてもよく、または基準線２２０は、ゼロではない水平角度またはゼロではない傾斜（例えば、＋１０°または－１０°の垂直方向の角度）を有していてもよい。図２において、走査パターン２００が６０°×１５°の動眼視野を有する場合、走査パターン２００は、基準線２２０に関して±３０°の水平範囲に及び、基準線２２０に関して±７．５°の垂直範囲に及ぶものである。さらに、図２の光ビーム１２５は、基準線２２０に関して水平方向に約－１５°、垂直方向に約＋３°の配向を有する。光ビーム１２５は、基準線２２０に対して-１５°の方位及び＋３°の高度を有すると言うものであってもよい。特定の実施形態において、方位（これは、方位角と呼ばれる場合もある）は、基準線２２０に対する水平方向の角度を表すものであってもよく、高度（これは、高度角、高さ、または仰角と呼ばれる場合もある）は、基準線２２０に対する垂直方向の角度を表すものであってもよい。
特定の実施形態において、走査パターン２００は、複数のピクセル２１０を含むものであってもよく、各ピクセル２１０は、１つまたは複数のレーザーパルス及び１つまたは複数の対応する距離測定値に関連付けられるものであってもよい。さらに、走査パターン２００は、複数の走査ライン２３０を含んでいてもよく、各走査ラインは、動眼視野の少なくとも一部にわたる１つの走査を表し、各走査ライン２３０は、複数のピクセル２１０を含んでいてもよい。図２では、走査ライン２３０は、５つのピクセル２１０を含み、ライダーシステム１００から見て右から左にＦＯＲを横切るほぼ水平な走査に対応する。特定の実施形態において、走査パターン２００の１サイクルは、合計Ｐｘ×Ｐｙピクセル２１０（例えば、ＰｘかけるＰｙピクセルの二次元分布）を含むものであってもよい。一例として、走査パターン２００は、水平方向に沿って約１００から約２０００ピクセル２１０、垂直方向に沿って約４から約４００ピクセル２１０の大きさを有する分布を含むものであってもよい。別の例として、走査パターン２００は、走査パターン２００の１サイクルあたりの合計６４０００個のピクセルのために、水平方向に沿って１０００ピクセル２１０、垂直方向に沿って６４ピクセル２１０（例えば、フレームサイズは１０００×６４ピクセル）の分布を含んでもよい。特定の実施形態において、水平方向に沿ったピクセル２１０の数を走査パターン２００の水平解像度と言い、垂直方向に沿ったピクセル２１０の数を走査パターン２００の垂直解像度と言うものであってもよい。一例として、走査パターン２００は、１００ピクセル２４２以上の水平解像度を有し、４ピクセル２４２以上の垂直解像度を有していてもよい。別の例として、走査パターン２４０は、１００から２０００ピクセル２１０の水平解像度と、４から４００ピクセル２１０の垂直解像度を有していてもよい。
特定の実施形態において、各ピクセル２１０は、距離値（例えば、対応するレーザーパルスが散乱されたターゲット１３０の一部までの距離）または１つ以上の角度値に関連付けられるものであってもよい。一例として、ピクセル２１０は、距離値と、ライダーシステム１００に対するピクセル２１０の角度位置を表す２つの角度値（例えば、方位及び高度）とに関連付けられるものであってもよい。ターゲット１３０の一部に対する距離は、対応するパルスの飛行時間測定に少なくとも部分的に基づいて決定されるものであってもよい。角度値（例えば、方位または高度）は、出力ビーム１２５の（例えば、対応するパルスがライダーシステム１００から出射されたときの）角度、または入力ビーム１３５の（例えば、入力信号がライダーシステム１００によって受信されたときの）角度に対応するものであってもよい。特定の実施形態において、角度値は、スキャナ１２０の構成要素の位置に少なくとも部分的に基づいて角度値を決定されるものであってもよい。一例として、ピクセル２１０に関連付けられた方位または高度の値は、スキャナ１２０の１つまたは複数の対応する走査ミラーの角度位置から決定されるものであってもよい。
図３は、例示的な回転ポリゴンミラー３０１を有する例示的なライダーシステム１００を示す。特定の実施形態において、スキャナ１２０は、特定の方向に沿って出力ビーム１２５を走査するように構成されたポリゴンミラー３０１を含んでもよい。図３の例では、スキャナ１２０は、２つの走査ミラーを含む。（１）Θｘ方向に沿って回転するポリゴンミラー３０１と、（２）Θｙ方向に沿って前後に振動する走査ミラー３０２である。ミラー１１５の横を通過した光源１１０からの出力ビーム１２５は、走査ミラー３０２の反射面３２０で反射された後、ポリゴンミラー３０１の反射面（例えば、面３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ、または３２０Ｄ）で反射される。ターゲット１３０からの散乱光は、入力ビーム１３５としてライダーシステム１００に戻る。入力ビーム１３５は、ポリゴンミラー３０１、走査ミラー３０２、およびミラー１１５から反射し、入力ビーム１３５は集束レンズ３３０を通り、受光器１４０の検出器３４０に方向付けられる。検出器３４０は、ＰＮフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード、ＡＰＤ、ＳＰＡＤ、または他の任意の適切な検出器であってもよい。反射面３２０（反射性の面と呼ばれる場合もある）は、反射性金属コーティング（例えば、金、銀、またはアルミニウム）または反射性誘電体コーティングを含んでいてもよく、反射面３２０は、光源１１０の動作波長において任意の適切な反射率Ｒ（例えば、７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、または９９％以上のＲ）を有していてもよい。
特定の実施形態において、ポリゴンミラー３０１は、Θｘ方向またはΘｙ方向に沿って回転し、出力ビーム１２５を実質的に水平方向または垂直方向に沿ってそれぞれ走査するように構成されるものであってもよい。Θｘ方向に沿った回転とは、出力ビーム１２５の実質的に水平方向に沿った走査が生じることになるミラー３０１の回転運動を指すものであってもよい。同様に、Θｙ方向に沿った回転とは、出力ビーム１２５の実質的に垂直方向に沿った走査が生じることになる回転運動を指すものであってもよい。図３において、ミラー３０１は、Θｘ方向に沿って回転し、出力ビーム１２５を実質的に水平方向に沿って走査するポリゴンミラーであり、ミラー３０２は、Θｙ方向に沿って回転し、出力ビーム１２５を実質的に垂直方向に沿って走査する。特定の実施形態において、ポリゴンミラー３０１は、任意の適切な方向に沿って出力ビーム１２５を走査するように構成されていてもよい。一例として、ポリゴンミラー３０１は、例えば、水平方向または垂直方向に対して約０°、約１０°、約２０°、約３０°、約４５°、約６０°、約７０°、約８０°、または約９０°の角度など、水平方向または垂直方向に対して任意の適切な角度で出力ビーム１２５を走査してもよい。
特定の実施形態において、ポリゴンミラー３０１は、その側面または面のうちの２つ以上に反射面３２０を有する多面体を指すものであってもよい。一例として、ポリゴンミラーは、任意の適切な数の反射面（例えば、２、３、４、５、６、７、８、または１０個の面）を含んでもよく、各面は反射面３２０を含む。ポリゴンミラー３０１は、例えば、三角形（３つの反射面３２０を有する）、正方形（４つの反射面３２０を有する）、五角形（５つの反射面３２０を有する）、六角形（６つの反射面３２０を有する）、七角形（7つの反射面３２０を有する）、または八角形（８つの反射面３２０を有する）などの、任意の適切な多角形の断面形状を有していてもよい。図３では、ポリゴンミラー３０１は、実質的に正方形の断面形状を有し、４つの反射面（３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ、３２０Ｄ）を有する。なお、図３のポリゴンミラー３０１は、正方形ミラー、立方体ミラー（キューブミラー）、または、四面体ミラーと呼ばれる場合もある。また、図３において、ポリゴンミラー３０１は、立方体、直方体、または、角柱に類似した形状を有していてもよい。さらに、ポリゴンミラー３０１は、合計６つの面を有していてもよく、そのうちの４つの面は、反射面を有する面（３００Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ、３２０Ｄ）を含む。
特定の実施形態において、ポリゴンミラー３０１は、ポリゴンミラー３０１の回転軸を中心に、時計回りまたは反時計回りの回転方向に連続的に回転するものであってもよい。回転軸は、ポリゴンミラー３０１の回転平面に垂直であり、ポリゴンミラー３０１の質量中心を通る線に対応していてもよい。図３では、ポリゴンミラー３０１が図面の平面内で回転しており、ポリゴンミラー３０１の回転軸は図面の平面に垂直である。電気モータが、実質的に固定された周波数（例えば、約１Ｈｚ（または１回転／秒）、約１０Ｈｚ、約５０Ｈｚz、約１００Ｈｚ、約５００Ｈｚ、または約１０００Ｈｚの回転周波数）でポリゴンミラー３０１を回転させるように構成されていてもよい。一例として、ポリゴンミラー３０１は、ポリゴンミラー３０１を約１６０Ｈｚ（または、９６００0回転／分（ＲＰＭ））の回転速度で回転させるように構成された電気モータ（例えば、同期式電気モータ）に機械的に結合されていてもよい。
特定の実施形態において、出力ビーム１２５は、ポリゴンミラー３０１が回転されると、反射面３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ、３２０Ｄから順次反射されるものであってもよい。これにより、出力ビーム１２５が特定の走査軸（例えば、水平走査軸または垂直走査軸）に沿って走査されて走査ラインのシーケンスが生成され、各走査ラインはポリゴンミラー３０１の反射面の１つからの出力ビーム１２５の反射に対応する。図３では、出力ビーム１２５が反射面３２０Ａで反射して１つの走査ラインが生成される。次に、ポリゴンミラー３０１が回転すると、出力ビーム１２５が反射面３２０Ｂ、３２０Ｃ、３２０Ｄで反射して、２本目、３本目、４本目のそれぞれの走査ラインが生成される。特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、出力ビーム１２５が最初にポリゴンミラー３０１から反射され、次に走査ミラー３０２から反射されるように（またはその逆に）構成されていてもよい。一例として、光源１１０からの出力ビーム１２５は、まずポリゴンミラー３０１に向けられ、ポリゴンミラー３０１の反射面で反射され、次に出力ビーム１２５は、走査ミラー３０２に向けられ、走査ミラー３０２の反射面３２０で反射されてもよい。また、図３の例では、出力ビーム１２５は、ポリゴンミラー３０１と走査ミラー３０２とで逆の順序で反射される。図３では、光源１１０からの出力ビーム１２５は、まず走査ミラー３０２に導かれて反射面３２０で反射され、その後、出力ビーム１２５はポリゴンミラー３０１に導かれて反射面３２０Ａで反射される。
図４は、ライダーシステム１００の例示的な光源視野（ＦＯＶＬ）及び受光器視野（ＦＯＶＲ）を示している。ライダーシステム１００の光源１１０は、ＦＯＶＬおよびＦＯＶＲがスキャナ１２０によって動眼視野（ＦＯＲ）にわたって走査されるときに、光のパルスを出射するものであってもよい。特定の実施形態において、光源視野とは、特定の瞬間に光源１１０によって照明される円錐状の角度領域を指すものであってもよい。同様に、受光器視野とは、受光器１４０が特定の瞬間に光を受信または検出でき、その外側の光は受信または検出できない円錐状の角度領域を指すものであってもよい。一例として、動眼視野にわたって光源視野が走査されるとき、光源１１０によって出射された光のパルスの一部は、ライダーシステム１００から射程に沿って送られてもよく、光のパルスは、パルスが出射されたときにＦＯＶＬが指し示す方向に送られるものであってもよい。光のパルスは、ターゲット１３０から散乱され、受光器１４０は、ＦＯＶＲに沿って方向付けられたまたはＦＯＶＲ内に含まれる散乱光の一部を受信および検出するものであってもよい。
特定の実施形態において、スキャナ１２０は、ライダーシステム１００の動眼視野にわたって光源視野と受光器視野の両方を走査するように構成されるものであってもよい。スキャナ１２０が走査パターン２００をたどりながら動眼視野にわたってＦＯＶＬ及びＦＯＶＲを走査するように、複数の光パルスが出射され、検出されるものであってもよい。特定の実施形態において、走査パターン２４０にわたってＦＯＶＬが走査されるとＦＯＶＲが同じ走査速度で実質的に同じパスをたどるように、光源視野と受光器視野とが互いに同期して走査されてもよい。特定の実施形態において、動眼視野にわたってＦＯＶＬ及びＦＯＶＲが走査されるときに、ＦＯＶＬ及びＦＯＶＲは、互いに同じ相対位置を維持するものであってもよい。一例として、ＦＯＶＬは、ＦＯＶＲと実質的に重なるか、または（図４に図示されているように）ＦＯＶＲの内側の中央に配置されてもよく、ＦＯＶＬとＦＯＶＲとの間のこの相対的な位置関係は、走査を通じて維持されるものであってもよい。別の例として、ＦＯＶＲは、走査を通じて、特定の固定量だけＦＯＶＬから遅れていてもよい（例えば、ＦＯＶＲは、走査方向と反対の方向にＦＯＶＬからずれているものであってもよい）。
特定の実施形態において、ＦＯＶＬは、出力ビーム１２５の発散角と実質的に同じか、またはそれに対応する角度の大きさまたは範囲ΘＬを有していてもよく、ＦＯＶＲは、受光器１４０が光を受信して検出することができる角度に対応する角度の大きさまたは範囲ΘＲを有してもよい。特定の実施形態において、受光器視野は、光源視野に対する任意の適切なサイズであってもよい。一例として、受光器視野は、光源視野の角度範囲よりも小さくてもよく、光源視野の角度範囲と実質的に同じ大きさであってもよく、または光源視野の角度範囲よりも大きくてもよい。特定の実施形態において、光源視野は、５０ミリラジアン（ｍｒａｄ）以下の角度範囲を有するものであってもよく、受光器視野は、５０ミリラジアン以下の角度範囲を有するものであってもよい。ＦＯＶＬは、例えば、約０．１ｍｒａｄ、約０．２ｍｒａｄ、約０．５ｍｒａｄ、約１ｍｒａｄ、約１．５ｍｒａｄ、約２ｍｒａｄ、約３ｍｒａｄ、約５ｍｒａｄ、約１０ｍｒａｄ、約２０ｍｒａｄ、約４０ｍｒａｄ、または約５０ｍｒａｄのような任意の適切な角度範囲ΘＬを有するものであってもよい。同様に、ＦＯＶＲは、例えば、約０．１ｍｒａｄ、約０．２ｍｒａｄ、約０．５ｍｒａｄ、約１ｍｒａｄ、約１．５ｍｒａｄ、約２ｍｒａｄ、約３ｍｒａｄ、約５ｍｒａｄ、約１０ｍｒａｄ、約２０ｍｒａｄ、約４０ｍｒａｄ、または約５０ｍｒａｄのような任意の適切な角度範囲ΘＲを有するものであってもよい。特定の実施形態において、光源視野と受光器視野は、ほぼ等しい角度範囲を有していてもよい。一例として、ΘＬ及びΘＲは共に、１ｍｒａｄ、２ｍｒａｄ、または４ｍｒａｄに略等しいものであってもよい。特定の実施形態において、受光器視野は光源視野よりも大きくてもよく、または光源視野は受光器視野よりも大きくてもよい。一例として、ΘＬは３ｍｒａｄに略等しくてもよく、ΘＲは４ｍｒａｄに略等しくてもよい。別の例として、ΘＲは、ΘＬの約Ｌ倍の大きさであってもよく、ここでＬは、例えば、１．１、１．２、１．５、２、３、５、または１０などの任意の適切な係数である。
特定の実施形態において、ピクセル２１０は、光源視野または受光器視野を表すものであってもよく、それらに対応するものであってもよい。出力ビーム１２５の直径（及び対応するピクセル２１０のサイズ）は、出力ビーム１２５が光源１１０から伝播するにつれて、ビーム発散角ΘＬに応じて増大するものであってもよい。一例として、出力ビーム１２５が２ｍｒａｄのΘＬを有する場合、ライダーシステム１００から１００ｍの距離では、出力ビーム１２５は、約２０ｃｍのサイズまたは直径を有していてもよく、対応するピクセル２１０もまた、約２０ｃｍの対応するサイズまたは直径を有していてもよい。ライダーシステム１００から２００ｍの距離では、出力ビーム１２５および対応するピクセル２１０は、それぞれ約４０ｃｍの直径を有していてもよい。
図５は、複数のピクセル２１０と複数の走査ライン２３０を含む例示的な単方向走査パターン２００を示している。特定の実施形態において、走査パターン２００は、任意の適切な数の走査ライン２３０（例えば、約１、約２、約５、約１０、約２０、約５０、約１００、約５００、または約１０００の走査ライン）を含んでもよく、走査パターン２００の各走査ライン２３０は、任意の適切な数のピクセル２１０（例えば、１、２、５、１０、２０、５０、１００、２００、５００、１０００、２０００、または５０００のピクセル）を含んでもよい。図５に図示された走査パターン２００は、８つの走査ライン２３０を含み、各走査ライン２３０は、約１６のピクセル２１０を含む。特定の実施形態において、走査ライン２３０が２方向に走査される（例えば、右から左に、次いで左から右にというように交互に走査される）走査パターン２００を双方向走査パターン２００と呼ぶものであってもよく、走査ライン２３０が同一方向にスキャンされる走査パターン２００を単方向走査パターン２００と呼ぶものであってもよい。図５の走査パターン２００は、各走査ライン２３０が、ＦＯＲにわたって実質的に同じ方向（例えば、ライダーシステム１００から見てほぼ左から右）に移動する単方向走査パターン２００と呼ばれ得る。特定の実施形態において、単方向走査パターン２００の走査ライン２３０は、ＦＯＲにわたって、例えば、左から右へ、右から左へ、上から下へ、下から上へ、または水平軸または垂直軸に対して任意の適切な角度（例えば、０°、５°、１０°、３０°、または４５°の角度）など、任意の適切な方向に方向付けられてもよい。特定の実施形態において、単方向走査パターン２００の各走査ライン２３０は、前または後の走査ライン２３０に直接接続されていない別個のラインであってもよい。
特定の実施形態において、単方向走査パターン２００は、ポリゴンミラー（例えば、図３のポリゴンミラー３０１）を含むスキャナ１２０によって生成されてもよく、各走査ライン２３０は、ポリゴンミラーの特定の反射面３２０に関連付けられている。一例として、図３のポリゴンミラー３０１の反射面３２０Ａは、図５の走査ライン２３０Ａを生成することができる。同様に、ポリゴンミラー３０１が回転すると、反射面３２０Ｂ、３２０Ｃ、３２０Ｄがそれぞれ連続して走査ライン２３０Ｂ、２３０Ｃ、２３０Ｄを生成してもよい。さらに、ポリゴンミラー３０１の引き続く回転に対して、反射面３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ、３２０Ｄからの出力ビーム１２５の反射によって、走査ライン２３０Ａ’、２３０Ｂ’、２３０Ｃ’、２３０Ｄ’がそれぞれ連続して生成されてもよい。特定の実施形態において、単方向走査パターン２００のＮ本の連続した走査ライン２３０は、Ｎ面体ミラーの１つの全回転に対応してもよい。一例として、図５の４つの走査ライン２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ、および２３０Ｄは、図３の四面体ミラー３０１の１つの完全な回転に対応してもよい。さらに、その後のポリゴンミラー３０１の一回転により、図５の次の４本の走査ライン２３０Ａ’、２３０Ｂ’、２３０Ｃ’、２３０Ｄ’が生成されるものであってもよい。
図６は、例示的な受光器１４０を示す。特定の実施形態において、ライダーシステム１００の受光器１４０は、１つまたは複数の検出器３４０、１つまたは複数の増幅器３５０、または１つまたは複数の比較器３７０を含んでいてもよい。さらに、受光器１４０は、比較器３７０のそれぞれに関連付けられた１つまたは複数の時間-デジタル変換器（ＴＤＣ）３８０を含んでいてもよい。ライダーシステム１００の光源１１０は、光信号を出射するものであってもよく、受光器１４０は、遠隔ターゲット１３０によって散乱され、出射された光信号の一部を含む受信された光信号（例えば、入力光１３５）を検出するように構成されるものであってもよい。
図６に示された例示的な受光器１４０は、入力光信号（入力光１３５）を受信し、受信した光信号に対応する光電流ｉを生成するように構成された検出器３４０を含む。検出器３４０は、ＡＰＤ、ＰＮフォトダイオード、またはＰＩＮフォトダイオードを含んでいてもよく、検出器３４０によって生成される光電流ｉは、光電流信号または電流信号と呼ばれるものであってもよい。検出器３４０は、光電流ｉを受信して、受信した光電流に対応する電圧信号３６０を生成するように構成された電子増幅器３５０に結合されている。例えば、検出器３４０は、入力光パルスを検出することに応答して光電流のパルスを生成するＡＰＤであってもよく、電圧信号３６０は、光電流のパルスに対応するアナログ電圧パルスであってもよい。増幅器３５０は、光電流ｉを受信し、光電流信号に対応する電圧信号を生成するように構成されたトランスインピーダンス増幅器を含んでいてもよい。さらに、増幅器３５０は、電圧信号を増幅する電圧増幅器、または、光電流または電圧信号をフィルタリングする電子フィルタ（例えば、ローパスフィルタ）を含んでいてもよい。
図６において、増幅器３５０によって生成された電圧信号３６０は、Ｎ個の比較器（比較器３７０－１、３７０－２、・・・、３７０―Ｎ）に結合され、各比較器には、特定の閾値または基準電圧（ＶＴ１、ＶＴ２、・・・、ＶＴＮ）が供給される。例えば、受光器１４０は、Ｎ＝１０個の比較器を含んでいてもよく、閾値電圧は、０ボルトと１ボルトの間の１０個の値に設定されてもよい（例えば、ＶＴ１＝０．１Ｖ、ＶＴ２＝０．２Ｖ、
およびＶＴ１０＝１．０Ｖなど）。比較器は、電圧信号３６０が特定の閾値電圧を超えて上昇したときまたは閾値電圧を下回って下降したときに、エッジ信号（例えば、立ち上がりまたは立ち下がりの電気的エッジ）を生成してもよい。例えば、比較器３７０－２は、電圧信号３６０が閾値電圧ＶＴ２を超えて上昇したときに、立ち上がりエッジを生成してもよい。加えてまたは代わりに、比較器３７０－２は、電圧信号３６０が閾値電圧ＶＴ２2を下回って下降したときに、立ち下がりエッジを生成してもよい。
図６の受光器１４０は、Ｎ個の時間-デジタルコンバータ（ＴＤＣ）（３８０－１、３８０－２、・・・、３８０－Ｎ）を含み、各比較器は、ＴＤＣの１つに結合されている。各ＴＤＣは、比較器からエッジ信号を受信したときの時間を表す出力電気信号（例えば、デジタル信号、デジタルワード、またはデジタル値）を生成するタイマとして機能するものであってもよい。例えば、電圧信号３６０が閾値電圧ＶＴ１を超えて上昇した場合、比較器３７０－１は、ＴＤＣ３８０－１の入力に供給されるエッジ信号を生成し、ＴＤＣ３８０－１は、エッジ信号がＴＤＣ３８０－１によって受信された時間に対応するデジタル値を生成してもよい。デジタル時間値は、光のパルスが出射される時間を指すものであってもよく、デジタル時間値は、光のパルスがターゲット１３０まで進行してライダーシステム１００に戻ってくるまでの往復時間に対応してもよい。
図６の出力電気信号は、比較器からエッジ信号を受信するＴＤＣのそれぞれからのデジタル値を含んでもよく、各デジタル値は、光源１１０による光パルスの出射と比較器からのエッジ信号の受信との間の時間間隔を表してもよい。例えば、光源１１０は、ターゲット１３０によって散乱される光のパルスを出射してもよく、受光器１４０は、散乱された光のパルスの一部を入力光信号１３５として受信してもよい。受光器１４０内のＴＤＣは、ゼロカウントにリセットされてもよく、光源１１０が光のパルスを出射すると、ＴＤＣは、経過時間に対応するカウントの累積を開始してもよい（例えば、ＴＤＣは、クロックサイクルまたはクロックサイクルの何らかの分数でカウントしてもよい）。ＴＤＣ３８０－１が比較器３７０－１からエッジ信号を受信すると、ＴＤＣ３８０－１は、時間カウントの累積を停止し、光パルスの出射とエッジ信号の受信との間の時間間隔を表すデジタル信号を生成してもよい。例えば、デジタル信号は、光パルスの出射とエッジ信号の受信との間に経過したクロックサイクルの数に対応するデジタル値を含んでもよい。ＴＤＣからの出力電気信号は、検出器３４０によって検出された入力光信号１３５に対応し、比較器からエッジ信号を受信したＴＤＣのそれぞれからのデジタル値を含んでいてもよい。出力電気信号は、コントローラ１５０に送られてもよく、コントローラは、出力電気信号に少なくとも部分的に基づいて、ターゲット１３０までの距離を決定してもよい。加えてまたは代わりに、コントローラ１５０は、ＴＤＣから受信した出力電気信号に少なくとも部分的に基づいて、入力光信号１３５の光学特性を決定してもよい。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００の受光器１４０は、１つまたは複数のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含んでいてもよい。一例として、複数の比較器およびＴＤＣを含む代わりに、受光器１４０は、増幅器３５０から電圧信号３６０を受信し、電圧信号３６０に対応するデジタル化された出力電気信号を生成するＡＤＣを含んでもよい。本開示では、１つまた複数の比較器３７０および１つまたは複数のＴＤＣ３８０を含む例示的な受光器１４０を説明または図示しているが、受光器１４０は、追加的または代替的に、１つまたは複数のＡＤＣを含んでもよい。一例として、図６において、受光器１４０は、Ｎ個の比較器３７０およびＮ個のＴＤＣ３８０の代わりに、電圧信号３６０を受信し、電圧信号３６０に対応するデジタル化された値を含む出力電気信号を提供するように構成されたＡＤＣを含んでいてもよい。
図７は、受信した光信号１３５に対応する例示的な電圧信号３６０を示している。図７に図示された電圧信号３６０は、電子増幅器３５０によって生成されたアナログ信号であってもよく、図６の受光器１４０によって検出された光のパルスに対応していてもよい。ｙ軸上の電圧レベルは、それぞれの比較器３７０－１、３７０－２、・・・、３７０－Ｎの閾値電圧ＶＴ１、ＶＴ２、・・・、ＶＴＮに対応している。また、時間値ｔ１、ｔ２、ｔ３、・・・、ｔＮは、電圧信号３６０が対応する閾値電圧を超えた時に対応し、時間値ｔ’１、ｔ’２、ｔ’３、・・・、ｔ’Ｎは、電圧信号３６０が対応する閾値電圧を下回った時に対応する。例えば、電圧信号３６０が閾値電圧ＶＴ１を超えた時刻ｔ１において、比較器３７０－１はエッジ信号を生成し、ＴＤＣ３８０－１は時間ｔ１に対応するデジタル値を出力してもよい。さらに、ＴＤＣ３８０－１は、電圧信号３６０が閾値電圧ＶＴ１を下回った時の時間ｔ’１に対応するデジタル値を出力してもよい。あるいは、受光器１４０は、電圧信号３６０が閾値電圧ＶＴ１を下回った時の時間ｔ’１に対応するデジタル値を出力するように構成された追加のＴＤＣ（図６には図示せず）を含んでいてもよい。受光器１４０からの出力電気信号は、時間値ｔ１、ｔ２、ｔ３、・・・、ｔＮおよびｔ’１、ｔ’２、ｔ’３、・・・、ｔ’Ｎのうちの１つまたは複数に対応する１つまたは複数のデジタル値を含んでいてもよい。さらに、出力電気信号は、時間値に関連する閾値電圧に対応する１つまたは複数の値を含んでいてもよい。図７の電圧信号３６０は、閾値電圧ＶＴＮNを超えていないので、対応する比較器３７０－Ｎは、エッジ信号を生成しない。その結果、ＴＤＣ３８０－Ｎは時間値を生成しないか、またはＴＤＣ３８０－Ｎはエッジ信号を受信しなかったことを示す出力電気信号を生成してもよい。
特定の実施形態において、受光器１４０によって生成される出力電気信号は、受光器１４０によって検出された受信光信号の光学特性に対応してもよく、光学特性を決定するために使用されるものであってもよい。光学特性は、受信した光信号のピーク光パワー、受信した光信号の平均光パワー、受信した光信号のピーク光強度、受信した光信号のエネルギー、受信した光信号の持続時間、または受信した光信号の形状（例えば、パルス形状）を指すものであってもよい。例えば、受光器１４０によって検出された光パルスは、以下の光学特性のうちの１つまたは複数を有していてもよい。すなわち、１ナノワットと１０ワットの間のピーク光パワー、１アトジュールと１０ナノジュールの間のパルスエネルギー、および０．１ｎｓと５０ｎｓの間のパルス持続時間である。特定の実施形態において、受信した光信号の光学特性は、（例えば、図６に示されているように）受光器１４０の１つまたは複数のＴＤＣ３８０によって供給される出力電気信号から決定されてもよく、または、光学特性は、受光器１４０の１つまたは複数のＡＤＣによって供給される出力電気信号から決定されてもよい。
特定の実施形態において、受信した光信号のピーク光パワーまたはピーク光強度は、受光器１４０によって供給される出力電気信号のうちの１つまたは複数の値から決定されてもよい。一例として、コントローラ１５０は、電圧信号３６０のピーク電圧（Ｖピーク）に基づいて、入力光パルス１３５のピーク光パワーを決定してもよい。コントローラ１５０は、電圧信号３６０のピーク電圧と受信光信号のピーク光パワーとを相関させる式またはルックアップテーブルを使用してもよい。図７の例では、入力光パルスのピーク光パワーは、電圧信号３６０のピーク電圧Ｖピークにほぼ等しい閾値電圧ＶＴ（Ｎ－１）から決定されてもよい（例えば、閾値電圧ＶＴ（Ｎ－１）は、１０ｍＷのピーク光パワーを有する入力光パルス１３５と関連付けられてもよい）。別の例として、コントローラ１５０は、電圧信号３６０のピーク電圧を決定するために、出力電気信号の値にカーブフィットまたは補間操作を適用し、その後、このピーク電圧を使用して入力光パルスのピーク光パワーを決定してもよい。
特定の実施形態において、受信した光信号のエネルギーは、出力電気信号のうちの１つまたは複数の値から決定されてもよい。例えば、コントローラ１５０は、電圧信号３６０に対応するデジタル値の総和を実行して、電圧-信号曲線下の面積を決定してもよく、電圧-信号曲線下の面積は、入力光パルス１３５のパルスエネルギーと相関するものであってもよい。一例として、図７の電圧-信号曲線の下のおおよその面積は、曲線をＭ個のサブセクション（ここで、Ｍは、出力電気信号に含まれる時間値の数にほぼ等しい）に細分化し、サブセクションのそれぞれの面積を加算する（例えば、リーマン和、台形ルール、シンプソンルールなどの数値積分手法を使用する）ことによって決定されてもよい。例えば、図７の電圧-信号曲線３６０の下のおおよその面積Ａは、以下の式
Figure 0007200378000001
 を用いたリーマン和から求めてもよい。ここで、ＶＴＫは、時間値ｔｋに関連するしきい値電圧であり、Δｔｋは、時間値ｔｋに関連するサブセクションの幅である。図７の例では、電圧信号３６０は、１ピコジュールのパルスエネルギーを有する受信光パルスに対応していてもよい。
特定の実施形態において、受信した光信号の持続時間は、対応する電圧信号３６０の持続時間または幅から決定されてもよい。例えば、出力電気信号の２つの時間値の差を用いて、光パルスの持続時間を決定してもよい。図７の例では、電圧信号３６０に対応する光信号の持続時間は、差（ｔ’ ３－ｔ３）から決定されてもよく、これは、２ナノ秒のパルス持続時間を有する受信光パルスに対応していてもよい。上述した受信光信号の光学特性を決定するための方法の１つまたは複数は、（図６に示されているように）複数の比較器３７０およびＴＤＣ３８０を含む受光器１４０を用いて、または１つまたは複数のＡＤＣを含む受光器１４０を用いて実装されるものであってもよい。
特定の実施形態において、１つまたは複数の受光器１４０によって生成される１つまたは複数の出力電気信号は、受光器によって検出された２つまたは複数の光パルスの光学的特性を比較するために使用されてもよい。例えば、受光器１４０は、２つの別々の光パルスを検出するように構成された２つの検出器３４０を含んでいてもよい（例えば、各検出器は、受信した光パルスの異なる部分を検出してもよい）。２つの光パルスの光学特性は、２つのパルスに関連し、受光器１４０によって生成される１つまたは複数の出力電気信号に基づいて比較されてもよい。例えば、コントローラ１５０は、２つの光パルスに関連する２つの電圧信号３６０のピーク電圧を決定してもよい。より高いピーク電圧を有する電圧信号３６０は、より高いピーク光パワーまたはピーク光強度を有する光パルスに対応し得る。コントローラ１５０は、２つの光パルスの光パワーまたは強度の値を（例えば、数式またはルックアップテーブルを使用して）決定するのではなく、１つまたは複数の出力電気信号のピーク電圧値を比較して、どのパルスがより高いピーク光パワーまたは強度を有するかを決定してもよい。別の例として、コントローラ１５０は、２つの電圧-信号曲線の下の領域を比較して、２つの対応する光パルスのエネルギーを比較してもよい。より大きな面積を持つ電圧-信号曲線は、より大きなパルスエネルギーを有する光パルスに対応し得る。コントローラ１５０は、２つの光パルスのパルスエネルギーの値を決定するのではなく、２つの電圧-信号曲線の面積を比較して、どちらのパルスがより高いパルスエネルギーを有するかを決定してもよい。
図８は、例示的なライダーシステム１００と、ライダーシステム１００の動作レンジ（ＲＯＰ）内に位置するターゲット１３０Ａとを示す。特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、ライダーシステム１００の動眼視野内に方向付けられた複数の光のパルスを出射するように構成された光源１１０を含むものであってもよい。図８のライダーシステム１００は、光パルス４００Ａを含む出力ビーム１２５を出射する。光パルス４００Ａは、ライダーシステムから距離ＤＡに位置するターゲット１３０Ａに伝播する。ここでＤＡは、動作レンジＲＯＰよりも小さい。光パルス４００Ａは、ターゲット１３０Ａによって散乱され、散乱光の一部は、入力ビーム１３５としてライダーシステム１００に戻るように伝播する。入力ビーム１３５は、ライダーシステム１００が出射した光パルス４００Ａのうち、ターゲット１３０Ａによって散乱された部分を含む光パルス４１０Ａを含む。ライダーシステム１００は、受信した光パルス４１０Ａを検出する受光器１４０を含んでもよい。さらに、ライダーシステム１００は、光パルス４００Ａの出射と光パルス４１０Ａの検出との間の時間間隔に基づいて、ターゲット１３０Ａまでの距離ＤＡを決定するコントローラ１５０を含んでいてもよい。特定の実施形態において、出力ビーム１２５は、光信号を含んでいてもよく、光信号と呼ばれるものであってもよい。また、入力ビーム１３５は、受信した光信号を含んでいてもよく、受信した光信号と呼ばれるものであってもよい。
図９は、図８のライダーシステム１００によって出射された光パルス４００Ａおよび４００Ｂと、受信した光信号に対応する電圧信号３６０とを示す図である。特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、複数の光パルスを出射するように構成されてもよく、各光パルスは、以前に出射された光パルスの後に特定の時間間隔で出射される。図８のライダーシステム１００は、光パルス４００Ａが出射された後の時間間隔τで光パルス４００Ｂを出射する。例えば、２つの引き続く光パルスの間の時間間隔τ（パルス周期と呼ばれる場合もある）は、約２０ｎｓ、約５０ｎｓ、約１００ｎｓ、約５００ｎｓ、約１ｐｓ、約２ｐｓ、約５ｐｓ、約１０ｐｓ、または他の任意の適切な時間間隔であってもよい。光パルス４００Ａからの散乱光を含む受信光信号は、ライダーシステム１００の受光器１４０によって検出され、受光器１４０は、図９の対応する電圧信号３６０を生成してもよい。電圧信号３６０は、光パルス４００Ａの出射後の時間間隔ＴＡで生成され、散乱光パルス４１０Ａの受信に対応する電気パルスを含む。ライダーシステム１００は、光パルス４００Ａの出差から光パルス４１０Ａの検出までの時間ＴＡに基づいて、ターゲット１３０Ａまでの距離ＤＡを決定してもよい。距離ＤＡは、ＤＡ＝ｃ・ＴＡ／２の式から決定され得る。例えば、ＴＡが１ｐｓである場合、ターゲット１３０Ａまでの距離ＤＡは、約１５０ｍである。さらに、ＤＡよりも大きい図８の動作レンジＲＯＰは、約２００ｍmであってもよい。
図１０は、例示的なライダーシステム１００と、ライダーシステム１００の動作レンジ（ＲＯＰ）の外に配置されているターゲット１３０Ｃとを示している。図１０のライダーシステム１００は、光パルス４００Ｃを含む出力ビーム１２５を出射する。光パルス４００Ｃは、ライダーシステムから距離ＤＣに位置するターゲット１３０Ｃに伝播する。ここで、ＤＣは、動作レンジＲＯＰよりも大きい。光パルス４００Ｃは、ターゲット１３０Ｃによって散乱され、散乱光の一部は、入力ビーム１３５としてライダーシステム１００に戻るように伝播する。入力ビーム１３５は、ライダーシステム１００が出射した光パルス４００Ｃのうち、ターゲット１３０Ｃによって散乱された部分を含む光パルス４１０Ｃを含む。ライダーシステム１００は、受信する光パルス４１０Ｃを検出する受光器１４０を含んでいてもよい。
図１１は、図１０のライダーシステム１００が出射する光パルス４００Ｃおよび４００Ｄと、受信した光信号に対応する電圧信号３６０とを示す図である。図１０のライダーシステム１００は、光パルス４００Ｃが出射された後、時間間隔τで光パルス４００Ｄを出射してもよい。光パルス４００Ｃからの散乱光を含む受信光信号は、ライダーシステム１００の受光器１４０によって検出され、図１１の対応する電圧信号３６０が生成される。電圧信号３６０は、光パルス４００Ｃの出射から時間間隔ＴＣ後に生成される、散乱光パルス４１０Ｃの受信に対応する電気パルスを含む。電圧信号３６０の電気パルスによって示される散乱光パルス４１０Ｃの受信は、光パルス４００Ｄが出射された後の時間ΔＴに発生する。
特定の実施形態において、ターゲット１３０までの距離がライダーシステム１００の動作レンジＲＯＰよりも大きい場合に、レンジ曖昧性事象が発生する場合がある。レンジ曖昧性事象（レンジアンビギュイティまたはレンジラップと呼ばれる場合もある）とは、受信した光パルスがどの出射光パルスに関連しているかが曖昧であるために、ライダーシステム１００がターゲット１３０までの誤った距離を決定する可能性がある状況を指す。図８および図９において、ターゲット１３０Ａまでの距離ＤＡは、ＤＡが動作レンジＲＯＰPよりも小さいので、レンジ曖昧性なしに決定され得る。図９の電圧信号３６０の電気パルスによって示されるように、光パルス４１０Ａの受信は、後続の光パルス４００Ｂの出射に先立って発生するので、ライダーシステム１００は、レンジ曖昧性が生じない可能性がある。すなわち、図９の電気パルスは、出射された光パルス４００Ａと曖昧さなく関連付けられ得るものであり、その結果、ターゲット１３０Ａまでの距離ＤＡが曖昧さなく決定され得る。
図１０および図１１では、ターゲット１３０Ｃがライダーシステム１００の動作レンジであるＲＯＰの外に（ＲＯＰを超えて）位置していることから、レンジ曖昧性事象が生じることがある。図１０では、ターゲット１３０Ｃまでの正しい距離は、受信した光パルス４１０Ｃ（図１１の電圧信号３６０のパルスによって示される）を出射された光パルス４００Ｃと関連付けることによって決定されてもよい。例えば、ターゲット１３０Ｃまでの正しい距離は、ＤＣ＝ｃ・ＴＣ／２の式またはＤＣ＝ＲＯＰ＋ｃ・ΔＴ／２の式から求めてられる。しかし、受信した光パルス４１０Ｃが、その後に出射された光パルス４００Ｄと誤って関連付けられた場合、ライダーシステム１００は、ターゲット１３０Ｃまでの実際の距離ＤＣよりも近い誤った距離を決定する可能性がある。ターゲット１３０Ｃによって散乱された光パルス４１０Ｃは、光パルス４００Ｄが出射された後の時間ΔＴにライダーシステム１００によって受信される。その結果、ライダーシステムは、受信した光パルス４１０Ｃ（電圧信号３６０のパルスに対応する）と、その後に出射された光パルス４００Ｄとを誤って関連付け、ライダーシステム１００からターゲット１３０Ｃまでの距離が、ΔＤ＝ｃ・ΔＴ／２と誤って決定される可能性がある。ターゲットまでの正しい距離（ＤＣ）は、誤った距離（ΔＤ）よりも動作距離（ＲＯＰ）にほぼ等しい量だけ大きく、
ＤＣ＝ΔＤ＋ＲＯＰである。例として、動作距離ＲＯＰが２００ｍで、ターゲットまでの正しい距離ＤＣが２５０ｍの場合、レンジ曖昧性により、ターゲットまでの距離が
ΔＤ＝５０ｍと誤って判定される可能性がある。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００の動作レンジＲＯＰは、ライダーシステム１００がターゲット１３０からの散乱光を検出し、ターゲットまでの距離を決定するように構成される距離に対応するものであってもよい。さらに、動作レンジＲＯＰは、ライダーシステム１００が、レンジ曖昧性なしにターゲット１３０までの距離を決定することができる距離に対応してもよい。ライダーシステム１００の動作レンジＲＯＰは、約２５ｍ、約５０ｍ、約１００ｍ、約１５０ｍ、約２００ｍ、約２５０ｍ、約５００ｍ、約１０００ｍ、または任意の他の適切な距離であってもよい。ＲＯＰよりも小さい距離に位置するターゲット１３０の場合、ライダーシステム１００は、レンジ曖昧性なしにターゲットまでの距離を決定し得る。ターゲット１３０がＲＯＰよりも大きい距離に位置している場合、ライダーシステム１００には、レンジ曖昧性が生じ、ターゲットまでの正しい距離を決定しない可能性がある。図８において、ターゲット１３０Ａは、ライダーシステム１００から距離ＤＡに位置しており、ＤＡはＲＯＰよりも小さく、ライダーシステム１００は、距離ＤＡをレンジ曖昧性なしに決定し得る。例えば、動作レンジは２００ｍであってもよく、ターゲット１３０Ａまでの距離は１５０ｍと決定されてもよい。図１０において、ターゲット１３０Ｃは、ライダーシステム１００から距離ＤＣに位置しており、ＤＣはＲＯＰよりも大きい。例えば、動作レンジは２００ｍであってもよく、ターゲット１３０Ｃまでの距離は２５０ｍであってもよい。レンジ曖昧性が生じる場合、ライダーシステムは、ターゲット１３０Ｃまでの誤った距離（例えば、５０ｍの誤った距離）を決定する可能性がある。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００の動作レンジＲＯＰは、
ＲＯＰ＝ｃ・τ／２という式によって、引き続くパルス間の時間τに関連するものであってもよい。例えば、引き続くパルス間の時間が１．３３μｓである場合、動作レンジは約２００ｍであってもよい。ターゲット１３０がＲＯＰよりも小さい距離に位置する場合、ターゲットからの散乱光は、時間τが経過する前かつ後続のパルスが出射される前に、ライダーシステム１００によって受信されてもよい。その結果、ライダーシステム１００は、レンジ曖昧性なしに、ターゲット１３０までの距離を決定し得る。ターゲット１３０が動作レンジＲＯＰの外に位置する場合、ターゲット１３０からの散乱光は、後続のパルスが出射された後（例えば、前のパルスが出射されてから時間間隔τが経過した後）に受信されてもよい。図１０及び図１１において、ライダーシステム１００には、レンジ曖昧性が生じ、受信したパルス４１０Ｃが、以前に出射されたパルス４００Ｃと関連するのか、後続のパルス４００Ｄと関連するのかを判定できない場合がある。例えば、パルス４００Ｄは、パルス４００Ｃが出射された１．３３μｓ後に出射され（２００ｍの動作レンジに対応）、散乱パルス４１０Ｃは、パルス４００Ｄが出射された０．３４μｓ後に受信される場合がある（ターゲット１３０Ｃまでの距離が２５０ｍに対応）。レンジ曖昧性の結果、ライダーシステム１００は、ターゲット１３０までの正しい距離を決定できない可能性がある。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、以下の光学特性のうちの１つまたは複数を有する複数の光パルスを出射するように構成されたパルスライダーシステムであってもよい。これらの光学特性は、０．１μＪと１００μＪの間のパルスエネルギー、８０ｋＨｚと１０ＭＨｚの間のパルス繰り返し周波数、および０．１ｎｓと５０ｎｓの間のパルス持続時間である。一例として、図１、３、８、および１０に図示されたライダーシステム１００の１つまたは複数は、約０．５から約１μＪのパルスエネルギー、約４００から約８００ｋＨｚのパルス繰り返し周波数、および約２から約５ｎｓのパルス持続時間を有する光のパルスを出射するように構成された光源１１０を含んでいてもよい。特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、それぞれが周波数変調された光を含む複数の光信号を出射するように構成されたＦＭＣＷライダーシステムであってもよい。図１、３、８、および１０に図示されたライダーシステム１００の1つまたは複数は、ＦＭＣＷライダーシステムとして動作するように構成されていてもよい。
図１２は、２つの検出器３４０－１および３４０－２を有する例示的な受光器１４０を示す。特定の実施形態では、受光器１４０は、２つ以上の検出器３４０を含んでいてもよい。図１２の検出器３４０－１および検出器３４０－２のそれぞれは、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）またはＰＩＮフォトダイオードなどの、任意の適切なタイプの検出器を含んでいてもよい。例えば、検出器３４０－１および３４０－２のそれぞれは、ライダーシステム１００の１２００ｎｍと１６００ｎｍの間の１つまたは複数の動作波長の光を検出するように構成されたＩｎＧａＡｓ ＡＰＤであってもよい。２つの検出器３４０－１および３４０－２は、別々のパッケージまたはチップに含まれる別々の検出器コンポーネントであってもよい。例として、検出器３４０－１は、第１の検出器チップの一部であってもよく、検出器３４０－２は、第１の検出器チップとは別の第２の検出器チップの一部であってもよい。あるいは、２つの検出器３４０－１および３４０－２は、同じパッケージに含まれていてもよく、同じチップに集積化されていてもよい。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、（１）ライダーシステム１００の動眼視野にわたって走査方向に出力ビーム１２５を走査し、（２）ライダーシステム１００の動眼視野にわたって同じ走査方向に受光器１４０の視野を走査するように構成されたスキャナ１２０を含んでいてもよい。出力ビーム１２５は、ライダーシステムの光源１１０が発する光信号（例えば、光のパルス）を含んでいてもよく、受光器１４０は、受光器ＦＯＶの方向からライダーシステム１００に向かって散乱する出力ビーム１２５からの光を検出してもよい。図１２では、受光器ＦＯＶは、動眼視野にわたって走査方向に走査され、受光器ＦＯＶから受光器１４０に戻るように伝搬する光は、レンズ３３０によって検出器３４０－１および３４０－２に集束される。集束された光は、受光器ＦＯＶが走査されるときに検出器３４０－１および３４０－２を横切って（スポットの移動方向に）移動するスポットまたは画像を形成する。
特定の実施形態において、光源１１０は、光パルスを出射してもよく、ターゲット１３０によって散乱された光パルスの一部は、受光器１４０に向けられ、検出器３４０－１および３４０－２上のスポットに集束してもよい。受信した光パルスは、受信した光パルスの第１の部分が検出器３４０－１によって検出され、受信した光パルスの第２の部分が検出器３４０－２によって検出されるように、検出器３４０－１および３４０－２に方向付けられていてもよい。第１の部分および第２の部分は、それぞれ、ライダーシステム１００からターゲット１３０までの距離に少なくとも部分的に依存する光パワーまたはエネルギーの量を有してもよい。例えば、近くのターゲット１３０については、受信した光パルスの第１の部分は、第２の部分よりも大きなエネルギーまたはピークパワーを有していてもよい。さらに、ライダーシステム１００の動作レンジの外に位置するターゲット１３０については、受信した光パルスの第１の部分は、第２の部分よりも低いエネルギーまたはピークパワーを有していてもよい。
図１３は、２つの例示的な検出器３４０－１および３４０－２に重ね合わされた受信光の４つの例示的なスポットを示している。２つの検出器３４０－１および３４０－２は、図１２に図示されたものと同様の受光器１４０の一部であってもよく、４つのビームスポット（スポット-１、スポット-２、スポット-３、およびスポット-４）は、２つの検出器３４０－１および３４０－２に対して４つの異なる位置に配置されている。この４つのスポットは、ライダーシステム１００から異なる距離に位置する４つのターゲット１３０から散乱された受信光を表している。スポットの各々のサイズまたは位置は、対応するターゲット１３０がライダーシステム１００からどのくらいの距離に位置するかに依存するものであってもよい。スポットは、対応するターゲット１３０までの距離が長くなるにつれて、スポットの移動方向（例えば、図１３の左から右へ）に検出器３４０－１および３４０－２を横切って移動するものであってもよい。例えば、スポット-１は、比較的近いターゲット１３０（例えば、ライダーシステム１００から５０m未満の距離に位置するターゲット）から受信した散乱光の焦点スポットを表してもよく、スポット-４は、比較的遠いターゲット１３０（例えば、ライダーシステムの動作レンジの外に位置するターゲット）から受信した散乱光のスポットを表してもよい。スポット-２およびスポット-３は、それぞれライダーシステム１００から中間距離（例えば、５０mと動作レンジとの間の距離）に位置するターゲット１３０から受信した散乱光を表してもよい。
スポットの各々のサイズは、受信した光が検出器上にどれだけ強く集束されるかに対応してもよく、受信した光の集束は、対応するターゲット１３０までの距離に依存してもよい。例えば、近くのターゲットからの光には焦点ぼけが生じてもよく、中間距離のターゲットからの光はよく集束するものであってもよく、動作レンジの外に位置するターゲットからの光には焦点ぼけが生じてもよい。近くのターゲットから受け取った光を表し得るスポット-１は、焦点ぼけが生じて比較的大きなスポットサイズを有しており、中間距離のターゲットから受け取った光を表し得るスポット-２は、比較的小さなスポットサイズに集束されている。図１３の各スポットの直径は、検出器における集束された入力ビーム１３５のビーム直径に対応していてもよい。例えば、スポット直径は、検出器におけるビームの１／ｅ径、１／ｅ２径、または半値全幅（ＦＷＨＭ：full width at half maximum）径に対応していてもよい。別の例として、スポット-１は、約１００μｍの１／ｅ２径を有し、スポット-２は、約４０μｍの１／ｅ２径を有するものであってもよい。
特定のスポットに関連する光を受信することに応答して検出器３４０－１および３４０－２のそれぞれによって生成される光電流の量は、スポットのサイズおよび検出器上のその位置に少なくとも部分的に依存し得る。例えば、スポット-１の約１０％が検出器３４０－１に重なる場合、検出器３４０－１は、スポット-１に関連する光のパワーまたはエネルギーの約１０％に対応する光電流信号を生成してもよい。特定のスポットに関連する光は、図１３に示されたスポットの円形の境界を超えて延びてもよい。例えば、スポット-１に関連する光は、近似的なガウス分布を有していてもよく、スポット-１で表される光のパワーまたはエネルギーの一部は、スポット-１の境界の外側で検出器３４０－２まで延びていてもよい。一例として、スポット-１に関連する光の約０．０１％が検出器３４０－２に重なってもよく、検出器３４０－２は、スポット-１に関連する光のパワーまたはエネルギーの約０．０１％に対応する光電流信号を生成してもよい（例えば、検出器３４０－２からの信号は、検出器３４０－１からの信号よりも１０００倍小さくてもよい）。別の例として、スポット-２に関連する光の約９５％が検出器３４０－１と重なってもよく、スポット-２に関連する光の約１％が検出器３４０－２と重なってもよい（例えば、検出器３４０－２からの信号は、検出器３４０－１からの信号よりも約９５倍小さくてもよい）。別の例として、スポット-３は、２つの検出器３４０－１および３４０－２に対してほぼ中央に位置してもよく、各検出器は、ほぼ同じ振幅を有する光電流を生成してもよい。別の例として、スポット-４に関連する光の約７０％が検出器３４０－２と重なり、スポット-４に関連する光の約１％が検出器３４０－１と重なってもよい（例えば、検出器３４０－２からの信号は、検出器３４０－１1からの信号よりも約７０倍大きくてもよい）。
特定の実施形態において、受光器１４０の１つまたは複数の検出器３４０は、受光器１４０の視野の走査方向に対応するラインに沿って配置されてもよい。図１２では、検出器３４０－１および３４０－２を横切るスポットの移動方向は、反対方向ではあるが、受光器ＦＯＶの走査方向に対応している。受光器ＦＯＶが上向きの走査方向に走査すると、集光された光スポットは、走査方向と平行な下向きの方向に検出器３４０－１および３４０－２を横切って移動する。図１３では、集光された光スポットは、検出器３４０－１および３４０－２を横切って左から右へと移動し、検出器３４０－１および３４０－２は、スポットの移動方向に対応するラインに沿って横並びに配向されている。スポットの移動方向に対応するラインは、受光器ＦＯＶの走査方向に対応するラインとほぼ平行であってもよい。さらに、検出器３４０－１および３４０－２上に像形成される受光器ＦＯＶの走査方向は、検出器を横切るスポット移動の方向に対応していてもよい。
図１４は、ターゲット１３０までの距離の関数として、図１３の検出器によって生成される信号の例を示している。図１４の曲線は、入力光信号１３５に応答して各検出器によって生成される信号（例えば、光電流）の振幅に対応してもよく、入力光信号１３５は、ライダーシステム１００から特定の距離に位置するターゲット１３０によって散乱された出力光信号１２５からの光を含んでいる。検出器３４０－１によって生成される信号（実線で表される）は、近くのターゲットについては比較的大きく、その後、ターゲットまでの距離が長くなるにつれて低下する。検出器３４０－２によって生成される信号（破線で表される）は、近距離および中間距離に対して変化し、その後、距離が増加するにつれて低下する。図１４において、ｙ軸上の値は、検出器３４０－１および３４０－２のそれぞれで検出される光信号の光学的特性に対応していてもよい。例えば、スポット-３では、２つの検出器は、ほぼ同じ光パワーまたはエネルギーを有する光信号を検出してもよい。スポット-２では、検出器３４０－１によって検出された光信号の部分は、検出器３４０－２によって検出された光信号の部分よりも約１００倍の光パワーまたはエネルギーを有していてもよい。スポット-４では、検出器３４０－１によって検出された光信号の部分は、検出器３４０－２によって検出された光信号の部分よりも約１００倍少ない光パワーまたはエネルギーを有していてもよい。
図１４の丸で囲んだ数字１、２、３、４は、図１３の対応するビームスポットを表している。スポット-１は、ライダーシステムの比較的近く（例えば、２０mの距離）に位置するターゲット１３０から散乱された光に対応し得る。スポット-１は、検出器３４０－１との重なりが比較的小さい（例えば、約１０％の重なり）が、ターゲット１３０が比較的近いので、検出器３４０－１に到達するターゲット１３０からの散乱光の量はかなり多い。その結果、図１４にスポット-１の光から検出器３４０－１によって生成される比較的大きな信号によって示されているように、検出器３４０－１によって生成される光電流は比較的大きい。スポット-１は、検出器３４０－２との重なりが非常に小さく、図１４では、スポット-１から検出器３４０－２によって生成された光電流は、検出器３４０－１によって生成された光電流の約１０００倍小さい。スポット-２は、ライダーシステムから中間距離（例えば、６５ｍの距離）に位置するターゲット１３０から散乱された光に対応し得る。図１４では、スポット-２から検出器３４０－２によって生成される光電流は、検出器３４０－１によって生成される光電流よりも約１００倍小さい。スポット-３は、２つの検出器３４０－１および３４０－２によって生成される光電流がほぼ等しくなる交差ポイントを表している。スポット-３は、中間距離（例えば、１５０ｍ）または動作レンジ（例えば、２００ｍ）付近に位置するターゲット１３０から散乱された光に対応し得る。スポット-３に対応する距離よりも近くに位置するターゲットについては、検出器３４０－１によって生成される光電流は、検出器３４０－２によって生成される光電流よりも大きい。スポット-３に対応する距離を超えて位置するターゲットについては、検出器３４０－１の光電流は、検出器３４０－２の光電流よりも小さい。スポット-４は、動作レンジ上に位置する、または動作レンジの外に位置するターゲット１３０から散乱された光に対応し得る。例えば、ライダーシステム１００は、２００ｍの動作レンジを有していてもよく、スポット-４は、ライダーシステム１００から２５０ｍに位置するターゲット１３０に対応するものであってもよい。スポット-４から検出器３４０－２によって生成される光電流は、検出器３４０－１によって生成される光電流の約１００倍である。
特定の実施形態において、受光器１４０は、近距離レンジ検出器および遠距離レンジ検出器を含んでもよい。ライダーシステム１００の近距離レンジの距離よりも小さい距離に位置するターゲットから散乱された入力光１３５については、近距離レンジ検出器は遠距離レンジ検出器よりも大きな応答を生成してもよい。同様に、近距離レンジの距離を超えて位置するターゲットから散乱された光については、遠距離レンジ検出器が近距離レンジ検出器よりも大きな応答を生成してもよい。図１２および図１３の例では、検出器３４０－１は近距離レンジ検出器と呼ばれる場合があり、検出器３４０－２は遠距離レンジ検出器と呼ばれる場合がある。さらに、図１４のスポット-３における交差ポイントは、近距離レンジ距離にほぼ等しいライダーシステム１００からの距離に位置するターゲット１３０に対応していてもよい。近距離レンジの距離よりも近くに位置するターゲット１３０に対して、検出器３４０－１（例えば、近距離レンジ検出器）は、検出器３４０－２（例えば、遠距離レンジ検出器）よりも大きな応答を生成してもよい。同様に、近距離レンジの距離を超えて位置するターゲット１３０に対して、検出器３４０－２は、検出器３４０－１よりも大きな応答を生成してもよい。近距離レンジの距離は、約５０ｍ、約１００ｍ、約１５０ｍ、約２００ｍ、約２５０ｍ、約５００ｍ、または他の適切な距離であってもよい。
特定の実施形態において、近距離レンジの距離は、ライダーシステム１００の動作レンジにほぼ等しくてもよい。例えば、ライダーシステム１００は、２００mの動作レンジを有していてもよく、近距離レンジの距離（検出器３４０－１と３４０－２の信号間の交差ポイントに対応する）は、２００ｍにほぼ等しくてもよい。特定の実施形態において、近距離レンジは、ライダーシステム１００の動作レンジよりも大きくてもよく、小さくてもよい。例えば、ライダーシステム１００は、２００ｍの動作レンジを有していてもよく、近距離レンジの距離が動作レンジよりも小さくなるように、近距離レンジの距離は約１５０ｍであってもよい。
特定の実施形態において、ターゲット１３０までの距離に伴う検出器応答の変化は、少なくとも部分的に、ライダーシステム１００のスキャナ１２０によって提供されるものであってもよい。例えば、スキャナ１２０は、検出器３４０－１および３４０－２上の受信光のスポットのサイズおよび位置がターゲット１３０までの距離とともに変化するように、受光器ＦＯＶを走査してもよい。さらに、検出器３４０－１および３４０－２は、ターゲット１３０までの距離が長くなるにつれて、受信光のスポットが検出器３４０－１から検出器３４０－２へ移動するように配置されてもよい。近距離レンジの距離内に位置するターゲットの場合、受信した光のスポットは、検出器３４０－１が検出器３４０－２よりも大きな応答を生成するように、実質的に検出器３４０－１に向かって、または検出器３４０－１の近くに方向付けられていてもよい。近距離レンジを超えて位置するターゲットの場合、受信した光のスポットは、検出器３４０－２が検出器３４０－１よりも大きな応答を生成するように、検出器３４０－２に向きづけられて、または検出器３４０－２の近くに実質的に向き付けられていてもよい。
図１５は、２つの検出器（３４０－１および３４０－２）および２つの増幅器（３５０－１および３５０－２）を含む例示的な受光器１４０を示す。特定の実施形態において、受光器１４０は、受信した光信号の第１の部分を検出するように構成された第１の検出器３４０－１と、受信した光信号の第２の部分を検出するように構成された第２の検出器３４０－２とを含んでもよい。図１５において、入力ビームからの光は、入力ビームの第１の部分１３５-１が検出器３４０－１によって受信され、入力ビームの第２の部分１３５-２が検出器３４０－２によって受信されるように、受光器１４０の検出器３４０－１および３４０－２に入射するものであってもよい。第１の部分１３５-１は、入力光１３５-１と呼ばれる場合もあり、第２の部分１３５-２は、入力光１３５-２と呼ばれる場合もある。入力光１３５-１は、受信した光のスポットのうち、検出器３４０－１と重なって検出される部分に対応してもよく、入力光１３５-２は、スポットのうち、検出器３４０－２と重なって検出される部分に対応してもよい。図１３の例では、スポット-１のうち、検出器３４０－１と重なる部分（例えば、スポット-１の約１０％）が入力光１３５－１に対応し、スポット-１のうち、検出器３４０－２と重なる部分（例えば、スポット-１の約０．１％）が入力光１３５-２に対応していてもよい。図１３のスポット-２については、検出器３４０－１と重なるスポット-２の部分（例えば、スポット-２の約９５％）は、入力光１３５-１に対応してもよく、検出器３４０－２と重なるスポット-２の部分（例えば、スポット-２の約１％）は、入力光１３５-２に対応してもよい。図１３のスポット-３については、検出器３４０－１と重なるスポット-３の部分は、入力光１３５-１に対応してもよく、検出器３４０－２と重なるスポット-３の部分は、入力光１３５-２に対応してもよい。図１３のスポット-４について、検出器３４０－１と重なるスポット-４の部分（例えば、スポット-4の約１％）は、入力光１３５-１に対応してもよく、検出器３４０－２と重なるスポット-４の部分（例えば、スポット-４の約７０％）は、入力光１３５-２に対応してもよい。
図１５において、検出器３４０－１は、入力光１３５-１を検出することに応答して光電流ｉ１を生成し、検出器３４０－２は、入力光１３５-2を検出することに応答して光電流ｉ２を生成する。図１５の光電流ｉ１、ｉ２の振幅または大きさは、それぞれの入力光１３５-１、１３５-２のパワーまたはエネルギーに対応してもよい。例えば、入力光１３５-１は、散乱光の受信パルスの第１の部分を含んでいてもよく、検出器３４０－１は、入力光１３５-１のパルスに対応する光電流ｉ１を生成してもよい（例えば、光電流ｉ１の振幅は、入力光１３５-１のパルスのピークパワーに比例してもよい）。同様に、入力光１３５-２は、散乱光の受信パルスの第２の部分を含んでいてもよく、検出器３４０－２は、入力光１３５-２のパルスに対応する光電流ｉ２を生成してもよい。図１５の検出器３４０－１および３４０－２によって生成される光電流信号の振幅は、図１４に示される距離に伴う信号の変化と同様に、ターゲット１３０への距離に応じて変化してもよい。
図１５では、受光器１４０は、光電流ｉ１に対応する第１の電圧信号３６０－１を生成する第１の増幅器３５０－１を含む。さらに、受光器１４０は、光電流ｉ２に対応する第２の電圧信号３６０－２を生成する第２の増幅器３５０－２を含む。増幅器３５０－１および３５０－２は、図６の増幅器３５０と同様のものであってもよく、それぞれ１つまたは複数のトランスインピーダンス増幅器、電圧増幅器、または電子フィルタを含んでいてもよい。例えば、増幅器３５０－１は、光電流ｉ１を受信して、光電流ｉ１に対応する第１の電圧信号３６０－１を生成する第１のトランスインピーダンス増幅器を含んでいてもよい。同様に、増幅器３５０－２は、光電流ｉ２を受信して、光電流ｉ２に対応する第２の電圧信号３６０－２を生成する第２のトランスインピーダンス増幅器を含んでいてもよい。
図１６は、２つの検出器（３４０－１および３４０－２）および１つの増幅器３５０を含む例示的な受光器１４０を示す。特定の実施形態において、受光器１４０は、第１の検出器３４０－１および第２の検出器３４０－２を含んでいてもよく、検出器は一体に結合される。図１６では、検出器３４０－１および３４０－２は、それらのそれぞれの光電流ｉ１およびｉ２が減算されて差分光電流（これは、差分電流または差分電流信号と呼ばれる場合もある）を生成するように、一体に結合される。検出器３４０－１および検出器３４０－２がほぼ同じ大きさの光電流を生成する場合、差分光電流（ｉ１－ｉ２）は、ほぼゼロであってもよい。ゼロの差分光電流は、２つの検出器がほぼ同じ量の光電流を生成する図１３および１４のスポット-３（例えば、交差ポイント）に対応する。正の差分光電流（例えば、ｉ１＞ｉ２）は、スポット-３に対応する距離よりも近くに位置するターゲット１３０に対応し、負の差分光電流（例えば、ｉ１＜ｉ２）は、スポット-３に対応する距離を超えて位置するターゲット１３０に対応する。図１６の受光器１４０は、差分光電流を受信して、差分光電流に対応する電圧信号２６０を生成する電子増幅器２５０を含む。
特定の実施形態において、受光器１４０は、受信した光信号の第１の部分を検出するように構成された第１の検出器３４０－１と、受信した光信号の第２の部分を検出するように構成された第２の検出器３４０－２とを含んでいてもよい。受光器１４０は、受信した光信号の第１の部分および第２の部分に対応する電気信号を生成してもよい。例えば、図１５の電圧信号３６０－１および３６０－２は、図６に図示された比較器３７０およびＴＤＣ３８０と同様に、１つまたは複数の比較器３７０および１つまたは複数のＴＤＣ３８０に結合されてもよい。ＴＤＣは、電圧信号３６０－１および３６０－２に対応する出力電気信号を生成してもよく、この出力電気信号は、今度は入力光１３５-1および入力光１３５-２にそれぞれ対応する。
特定の実施形態において、出力電気信号は、受信した光信号の第１の部分の光学特性または受信した光信号の第２の部分の光学特性に対応する１つまたは複数の値を含むデジタル信号であってもよい。例えば、図１５の出力電気信号は、電圧信号３６０－１および３６０－２のそれぞれが特定の閾値電圧を超えたとき、または下回ったときを示す時間値に対応するデジタル値を含んでいてもよい。時間値は、図７の時間値ｔ１、t２、・・・ｔＮ－１またはｔ’１、t’２、・・・ｔ’Ｎ－１と同様であってもよい。別の例として、出力電気信号は、電圧信号３６０－１が特定の閾値電圧を超えたり下回ったりする時間に対応するデジタル値を含んでもよい。あるいは、出力電気信号は、電圧信号３６０－２が特定の閾値電圧を超えたとき、または下回ったときに対応するデジタル値を含んでいてもよい。特定の実施形態において、出力電気信号は、受信した光信号の第１の部分に対応する第１の電気信号と、受信した光信号の第２の部分に対応する第２の電気信号とを含んでもよい。第１および第２の電気信号は、コントローラ１５０に送られる１つの電気信号に結合されてもよく、または、第１および第２の電気信号は、２つの別々の信号として（例えば、シリアルまたはパラレルで）コントローラ１５０に送られてもよい。図１５では、出力電気信号は、電圧信号３６０－１に対応する第１の電気信号（これは、今度は入力光１３５-１に対応する）と、電圧信号３６０－２に対応する第２の電気信号（これは、今度は入力光１３５-２に対応する）とを含んでもよい。特定の実施形態において、出力電気信号は、１つまたは複数のアナログ信号、１つまたは複数のデジタル信号、またはアナログ信号とデジタル信号の任意の適切な組み合わせを含んでもよい。
特定の実施形態において、コントローラ１５０（これは、プロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、コンピュータ、またはコンピューティングシステムを含むか、またはこれらと呼ばれるものであってもよい）は、ライダーシステム１００内に配置されてもよく、ライダーシステム１００の外部に配置されてもよい。あるいは、コントローラ１５０の１つまたは複数の部分がライダーシステム１００内に配置され、コントローラ１５０の１つまたは複数の他の部分がライダーシステム１００の外部に配置されてもよい。特定の実施形態において、コントローラ１５０の１つまたは複数の部分は、ライダーシステム１００の受光器１４０内に配置されてもよく、コントローラ１５０の１つまたは複数の他の部分は、ライダーシステム１００の他の部分に配置されてもよい。例えば、受光器１４０は、受光器１４０からの出力電気信号を処理するように構成されたＦＰＧＡまたはＡＳＩＣCを含んでもよく、処理された信号は、ライダーシステム１００内の他の場所に位置するコンピューティングシステムに送られてもよい。特定の実施形態において、コントローラ１５０は、論理回路、アナログ回路、またはデジタル回路の任意の適切な配置または組み合わせを含んでもよい。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、第１の光信号および第２の光信号（例えば、図１１のパルス４００Ｃおよび４００Ｄ）を出射してもよく、第２の光信号は、第１の光信号の後の時間τに出射される。ライダーシステム１００は、ターゲット１３０によって散乱された出射された第１または第２の光信号の一部を含む受信光信号を検出するように構成された受光器１４０を含んでもよい。受光器１４０は、受信した光信号の第１および第２の部分をそれぞれ検出する２つの検出器３４０－１および３４０－２を含んでもよい（例えば、図１５では、検出器３４０－１は第１の部分１３５-１を検出し、検出器３４０－２は第２の部分１３５-２を検出する）。受信した光信号の第１の部分および第２の部分は、第２の光信号が出射された後に検出されてもよい。受光器１４０は、受信した光信号の第１の部分および第２の部分に対応する出力電気信号を生成してもよく、受光器１４０は、出力電気信号をライダーシステム１００のコントローラ１５０に送信してもよい。特定の実施形態では、コントローラ１５０は、（１）受光器１４０から出力電気信号を受信し、（２）受信した電気信号に少なくとも部分的に基づいて、受信した光信号が出射された第２の光信号（例えば、図１１のパルス４００Ｄ）に関連するかどうかを判定するように構成されてもよい。加えてまたは代わりに、コントローラ１５０は、受信した光信号が出射された第１の光信号（例えば、図１１のパルス４００Ｃ）と関連するかどうかを判定するように構成されてもよい。
特定の実施形態において、複数の検出器３４０を含む受光器１４０は、ライダーシステム１００における範囲の曖昧さを緩和するように構成されてもよい。本明細書に記載されるような複数の検出器３４０を有する受光器１４０は、ライダーシステム１００が、受信した光パルスが（２つ以上の出射された光パルスの）どの出射された光パルスに関連するかを決定することを可能にするものであってもよい。一例として、レンジ曖昧性の緩和を提供するライダーシステム１００は、以下の判定のうちの１つまたは複数を行うように構成されてもよい。（１）受信した光信号が出射された第１の光信号と関連付けられていることを判定する、（２）受信した光信号が出射された第１の光信号と関連付けられていないことを判定する、（３）受信した光信号が出射された第２の光信号と関連付けられていることを判定する、または（４）受信した光信号が出射された第２の光信号と関連付けられていないことを判定する。別の例として、レンジ曖昧性の緩和を提供するライダーシステム１００は、以下の判定のうちの１つまたは複数を行うように構成されてもよい。（１）ターゲット１３０が、ライダーシステム１００の動作レンジよりも小さいライダーシステム１００からの距離に位置していると判定する、または(２)ターゲット１３０が、動作レンジよりも大きいライダーシステム１００からの距離に位置していると判定する。複数の検出器を有する受光器を含まない他の従来のライダーシステムは、レンジ曖昧性を緩和することができず、またはライダーシステムの動作レンジの外に位置するターゲットに対して誤った距離を提供する可能性がある。
特定の実施形態において、受信した光信号が出射された第１または第２の光信号に関連するかどうかを判定することは、電気信号（例えば、図１５の出力電気信号）を分析して、受信した光信号の第１および第２の部分の光学的特性を比較することを含んでもよい。電気信号を分析することは、対応する電圧信号３６０－１および３６０－２の１つまたは複数のピーク値、平均値、または面積を決定することを含んでいてもよく、第１および第２の部分の光学特性を比較することは、ピーク値、平均値、または面積を比較することを含んでいてもよい。例えば、受信した光信号は、光パルスを含んでいてもよく、コントローラ１５０は、電気信号から決定され、第１および第２の部分のエネルギーまたはピークパワーに対応する値を比較することによって、受信した信号の第１および第２の部分１３５-１および１３５-２のエネルギーまたはピークパワーを比較してもよい。一例として、より高いピーク電圧Ｖピークを有する電圧信号は、より高いピーク光パワーを有する光パルス部分に対応し得る。別の例として、電圧パルス下の面積が大きい電圧信号は、より高い光エネルギーを有する光パルス部分に対応し得る。
特定の実施形態において、コントローラ１５０は、ＯＣ１（受信した光信号の第１の部分１３５-１の光学特性）をＯＣ２（受信した光信号の第２の部分１３５-２の光学特性）と比較してもよい。光学特性ＯＣ１は、第１の部分１３５-１のピーク光パワー、平均光パワー、ピーク光強度、または光パルスエネルギーに対応する１つまたは複数の値（出力電気信号から決定される）を含んでもよい。同様に、光学特性ＯＣ２は、第２の部分１３５-２のピーク光パワー、平均光パワー、ピーク光強度、または光パルスエネルギーに対応する１つまたは複数の値（出力電気信号から決定される）を含んでもよい。ＯＣ１とＯＣ２との比較に基づいて、コントローラ１５０は、対応する受信光信号が、出射された第２の光信号または出射された第１の光信号のいずれに関連するかを判定してもよい。
検出器３４０－１および３４０－２からの信号のサイズは、（例えば、図１４に示されているように）ターゲット１３０までの距離に応じて変化する可能性があるため、コントローラ１５０は、ＯＣ１とＯＣ２を比較することによって、受信した光信号が、ライダーシステム１００の動作レンジよりも小さい距離または大きい距離に位置するターゲット１３０から散乱されているかどうかを判定することができる。例えば、ターゲット１３０がライダーシステム１００の動作レンジ内に位置する場合、コントローラ１５０は、（１）受信した光信号が出射された第２の光信号（すなわち、最も最近に出射された光信号）と関連する、または（２）受信した光信号が出射された第１の光信号（すなわち、以前に出射された光信号）と関連していないと判定してもよい。この場合、受信した光信号が検出されたときには、第１の光信号は、少なくともτの時間間隔で既に移動しており、これは、ライダーシステム１００の動作レンジの外に位置するターゲットに対応することになる。したがって、ターゲット１３０がライダーシステムの動作レンジ内に位置すると判定された場合（ＯＣ１とＯＣ２の比較に基づいて）、第１の光信号は考慮から除外されてもよく、受信光信号は出射された第２の光信号と関連すると判定されてもよい。別の例として、ターゲット１３０がライダーシステム１００の動作レンジの外に位置する場合、コントローラ１５０は、（１）受信した光信号が出射された第２の光信号と関連していない、または（２）受信した光信号が出射された第１の光信号と関連すると判定してもよい。図１０および図１１の例では、ターゲット１３０Ｃはライダーシステム１００の動作レンジの外に位置しており、受信光信号４１０Ｃは出射された第１の光信号４００Ｃと関連付けられている。第２の光信号４００Ｄは、ライダーシステム１００の動作レンジ内に位置するターゲットを示すことになるため、考慮から除外してもよい。
特定の実施形態において、ＯＣ１とＯＣ２とを比較することは、ＯＣ１がＯＣ２よりも大きいかどうかを判定することを含んでもよい。ＯＣ１がＯＣ２よりも大きい場合、プロセッサ１５０は、（１）受信した光信号が出射された第２の光信号と関連する、または（２）受信した光信号が出射された第１の光信号と関連していないと判定してもよい。ＯＣ１がＯＣ２よりも大きいことは、受信した光信号が、図１４の交差ポイントに関連する距離よりも小さい距離に位置するターゲット１３０から散乱されることに対応してもよい。交差ポイントは、ＯＣ１がＯＣ２にほぼ等しいターゲット距離に対応し、ライダーシステム１００は、交差ポイントに関連する距離がライダーシステム１００の動作レンジにほぼ等しくなるように構成されてもよい。ＯＣ１がＯＣ２よりも大きい場合、対応するターゲット１３０は、動作レンジよりも小さい距離に位置しており、これは、受信した光信号が、出射された第２の光信号からの（出射された第１の光信号からではない）散乱光を含むことを示している。特定の実施形態において、ＯＣ２がＯＣ１よりも大きい場合、プロセッサ１５０は、（１）受信した光信号が出射された第２の光信号と関連していない、または（2）受信した光信号が出射された第1の光信号と関連すると判定してもよい。ＯＣ２がＯＣ１よりも大きいことは、受信した光信号が、動作レンジよりも大きい距離に位置するターゲット１３０から散乱されたことに対応してもよく、これは、受信した光信号が、出射された第１の光信号からの（出射された第２の光信号からではない）散乱光を含むことを示している。
特定の実施形態において、ＯＣ１とＯＣ２とを比較することは、比ＯＣ１／ＯＣ２が特定の閾値ｒを超えるかどうかを判定することを含んでもよい。ＯＣ１／ＯＣ２がｒより大きい場合、プロセッサ１５０は、（１）受信した光信号が出射された第２の光信号と関連している、または（２）受信した光信号が出射された第１の光信号と関連していないと判定してもよい。加えてまたは代わりに、ＯＣ１／ＯＣ２がｒより小さい場合、プロセッサ１５０は、（１）受信した光信号が出射された第２の光信号と関連していない、または（２）受信した光信号が出射された第１の光信号と関連していると判定してもよい。ｒの値は、１０－３、１０－２、１０－１、１、１０、１０２、１０３、または他の任意の適切な値に設定されてもよい。例えば、ｒ＝１の場合、ＯＣ１／ＯＣ２が１より大きいことは、受信した光信号が、図１４の交差ポイント（スポット-３）に関連する距離よりも小さい距離に位置するターゲット１３０から散乱されたことに対応し得る。ｒ＝１の場合、ライダーシステム１００の動作レンジは、交差ポイントに関連する距離にほぼ設定されてもよい。比ＯＣ１／ＯＣ２が１を超えるか否かを判定することは、上述したように、ＯＣ１がＯＣ２よりも大きいか否かを判定することに対応する。
特定の実施形態において、ｒの値は、ライダーシステム１００の動作レンジに基づいて設定されてもよい。例えば、ライダーシステム１００の動作レンジが交差ポイントに関連する距離に設定されている場合、ｒは１に設定されてもよい。これにより、ライダーシステムは、受信した光信号が、動作レンジ内に位置するターゲットから散乱されているのか、動作レンジを超えているのかを判定することができる（比ＯＣ１／ＯＣ２が１より大きいか小さいかに基づく）。別の例として、ライダーシステム１００の動作レンジが、図１４のスポット-２に関連する距離に対応する場合、比ＯＣ１／ＯＣ２がその距離で約１００であるため、ｒは１００に設定されてもよい。別の例として、ライダーシステム１００の動作レンジが、図１４のスポット-４に関連する距離に対応する場合、比ＯＣ１／ＯＣ２がその距離で約０．０１であるため、ｒは０．０１に設定されてもよい。
ＯＣ１／ＯＣ２＞０．０１であれば、コントローラ１５０は、（１）ターゲットまでの距離が動作レンジよりも小さい、および／または、（２）受信した光信号が出射された第２の光信号と関連していると判定してもよい。ＯＣ１／ＯＣ２＜０．０１の場合、コントローラ１５０は、（１）ターゲットまでの距離が動作レンジよりも大きい、および／または、（２）受信した光信号が出射された第１の光信号と関連していると判定してもよい。
ライダーシステム１００は、第１の光信号および第２の光信号を出射するように構成されてもよく、第２の光信号は第１の光信号の後の時間τに出射される。引き続くパルス間の時間τは、ＲＯＰ＝ｃ・τ／２の式により、ライダーシステム１００の動作レンジＲＯＰに関連してもよい。受光器１４０は、ターゲット１３０によって散乱された出射された第１または第２の光信号の一部を含む受信光信号を検出してもよい。特定の実施形態において、プロセッサ１５０は、受光器１４０から受信した電気信号に少なくとも部分的に基づいて、受信した光信号が出射された第２の光信号に関連しているかどうかを判定するように構成されてもよい。受信した光信号が出射された第２の光信号と関連しているとは、受信した光信号が、出射された第２の光信号からの散乱光を含み、出射された第１の光信号からの散乱光をほとんどまたは全く含まないことを指すものであってもよい。さらに、受信した光信号が出射された第２の光信号と関連していることは、ターゲット１３０までの距離Dがライダーシステム１００の動作レンジよりも小さいことに対応してもよい。特定の実施形態では、受信した光信号が出射された第２の光信号と関連していることを判定することに応答して、プロセッサ１５０は、ターゲット１３０までの距離を決定してもよい。例えば、ターゲット１３０までの距離は、式Ｄ＝ｃ・Ｔ／２から決定されてもよい。ここで、Ｔは、第２の光信号の出射と受信した光信号の検出との間の時間間隔である。この時間Ｔは、第２の光信号がターゲット１３０まで移動してライダーシステム１００に戻ってくるまでの往復時間に相当する。ターゲット１３０までの距離は動作レンジ以下（例えば、Ｄ＜ＲＯＰ）であるため、往復時間Ｔはτよりも小さいことになる。
特定の実施形態において、プロセッサ150は、受光器１４０から受信した電気信号に少なくとも部分的に基づいて、受信した光信号が出射された第1の光信号に関連するかどうかを決定するように構成されてもよい。一例として、ライダーシステム１００は、第1の光信号および第2の光信号を出射してもよく、第2の光信号は、第1の光信号の後の時間tに出射される。受光器１４０は、ターゲット１３０によって散乱された出射された第1または第2の光信号の一部を含む受信光信号を検出してもよい。プロセッサ150は、受信した光信号が出射された第1の光信号に関連するかどうかを判定してもよい。受信した光信号が出射された第1の光信号と関連しているとは、受信した光信号が、出射された第1の光信号からの散乱光を含み、第2の光信号からの散乱光をほとんどまたは全く含まないことを指してもよい。特定の実施形態において、出射された第1の光信号と関連付けられている受信光信号は、ターゲット１３０までの距離がライダーシステム１００の動作レンジよりも大きいレンジアンビギュイティイベントに対応していてもよい。図10および図11は、ターゲット１３０Cまでの距離Dcが動作レンジよりも大きい例示的なレンジアンビギュイティイベントを示すRow さらに、レンジアンビギュイティイベントは、ラウンドトリップタイム7cが連続するパルス間の時間tよりも大きいことに対応する。
特定の実施形態において、受信した光信号が出射された第１の光信号に関連すると判定することに応答して、プロセッサ１５０は、対応する電気信号を無視するように構成されてもよい。一例として、プロセッサ１５０は、受光器１４０から電気信号を受信してもよく、受信した信号に基づいて、プロセッサ１５０は、受信した光信号が出射された第１の光信号と関連すると判定してもよい。この判定は、ターゲット１３０がライダーシステム１００の動作レンジの外に位置するレンジ曖昧性事象が発生したことを示してもよい。判定が行われた後、プロセッサ１５０は、（1）ターゲット１３０までの距離を決定することを控える、（２）電気信号に関連するデータを消去または無視する、または（３）受光器１４０をリセットして後続の光信号の受信を待つように指示することによって、電気信号を無視してもよい。
特定の実施形態において、受信した光信号が出射された第１の光信号と関連していることを判定することに応答して、プロセッサ１５０は、光信号が散乱されたターゲット１３０までの距離を決定するように構成されてもよい。受信された光信号が出射された第１の光信号と関連していることは、ターゲットまでの距離がライダーシステム１００の動作レンジよりも大きい、レンジ曖昧性事象に対応してもよい。例えば、図１０及び図１１において、ターゲット１３０Ｃまでの距離ＤＣは、式ＤＣ＝ＲＯＰ＋ΔＤから決定されてもよい。ここで、ＲＯＰ は動作レンジ（式ＲＯＰ＝ｃ・τ／２による第１及び第２の光信号の出射の間の時間間隔τに相当する）である。距離ΔＤは、式ΔＤ＝ｃ-ΔＴ／２から決定されてもよい。ここで、ΔＴは、第２の光信号の発光と、受信した光信号の受光器１４０による検出との間の時間間隔に対応する。この場合、受光器１４０は、第２の光信号が出射されたときに、ＴＤＣ３８０によって累積された時間値をリセットしてもよく、その結果、受光器１４０は、ΔＴが決定され得るように時間データを提供してもよい。あるいは、受光器１４０またはコントローラ１５０は、時間間隔ＴＣに対応する値を決定してもよく、ターゲット１３０Ｃまでの距離ＤＣは、ＤＣ＝ｃ・ＴＣ／２の式から決定されてもよい。
特定の実施形態において、ライダーシステム１００は、第１の光信号、第２の光信号、および第３の光信号を出射してもよい。第２の光信号は、第１の光信号の後の時間τ１に出射されてもよく、第３の光信号は、第２の光信号の後の時間τ２に出射されてもよい。ここで、τ１およびτ２は、同じ時間間隔であってもよく、異なる時間間隔であってもよい。ライダーシステム１００は、ターゲット１３０によって散乱された出射された第１、第２、または第３の光信号の一部を含む受信された光信号を検出するように構成された受光器１４０を含んでもよい。受光器１４０は、受信した光信号の第１および第２の部分をそれぞれ検出する２つの検出器３４０－１および３４０－２を含んでもよい。受信した光信号の第１及び第２の部分は、第３の光信号が出射された後に検出されてもよい。受光器１４０は、受信した光信号の第１の部分および第２の部分に対応する出力電気信号を生成してもよく、受光器１４０は、出力電気信号をライダーシステム１００のコントローラ１５０に送信してもよい。特定の実施形態において、プロセッサ１５０は、（１）受光器１４０から出力電気信号を受信し、（２）受信した電気信号に少なくとも部分的に基づいて、受信した光信号が、出射された第１の光信号、出射された第２の光信号、または出射された第３の光信号に関連しているかどうかを判定するように構成されてもよい。受信した光信号が第３の光信号と関連していることは、ターゲット１３０までの距離Ｄがライダーシステム１００の動作レンジＲＯＰよりも小さい（例えば、Ｄ＜ＲＯＰ）ことに対応していてもよい。また、第２の光信号と関連している受信光信号は、ターゲット１３０までの距離がＲＯＰよりも大きく２ＲＯＰよりも小さいレンジ曖昧性事象に対応していてもよい。(例えば、ＲＯＰ＜Ｄ＜２ＲＯＰ）。また、第１の光信号と関連している受信光信号は、ターゲット１３０までの距離が２ＲＯＰPよりも大きいレンジ曖昧性事象に対応していてもよい（例えば、Ｄ＞２ＲＯＰ）。
特定の実施形態において、１つまたは複数の電気信号を使用して、入力光ビーム１３５の受光器１４０への位置合わせを支援してもよい。例えば、図１２または図１５において、電圧信号３６０－１、電圧信号３６０－２、または出力電気信号は、（１）入力光ビーム１３５を受光器１４０内に位置合わせするため、（２）入力光ビーム１３５-１を検出器３４０－１に対して位置合わせするため、または（３）入力光ビーム１３５-２を検出器３４０－２に対して位置合わせするために使用されてもよい。入力光ビーム１３５の位置合わせは、図１２のレンズ３３０の位置または向きを調整すること、受光器１４０に対する入力光ビーム１３５の角度または位置を調整すること（例えば、ミラーまたは他の光学部品の向きを調整することによって）、入力光ビーム１３５-１または１３５-２の角度または位置を調整すること（例えば、ミラーまたは他の光学部品の向きを調整することによって）、または検出器３４０－１または３４０－２の位置または向きを調整することを含んでもよい。入力光ビーム１３５の位置合わせは、交差ポイントに関連する距離を調整または設定するために実行されてもよい。例えば、交差ポイントに関連する所望の距離が１５０ｍである場合、ライダーシステム１００からの光信号は、約１５０ｍ離れた場所に位置するターゲットに向けられてもよい。次に、検出器３４０－１および３４０－２に関連する信号（例えば、電圧信号３６０－１および３６０－２それぞれ）がほぼ等しくなるまで、入力光ビーム１３５の位置合わせを調整してもよい。これは、入力光ビーム１３５が検出器３４０－１および３４０－２の間でほぼ均等に分割されることを示してもよい（例えば、図１３のスポット-３と同様）。入力光ビーム１３５の位置合わせを調整することは、ライダーシステム１００の組み立てまたは製造中に実行されてもよい。例えば、調整手順が実行された後、レンズ３３０、検出器３４０－１、検出器３４０－２、または調整を実行するために使用される別の光学部品（例えば、ミラー）は、所定の位置に（例えば、エポキシで）固定されてもよい。加えてまたは代わりに、入力光ビーム１３５の位置合わせの調整は、ライダーシステム１００が組み立てられた後または展開された後に（例えば、機械的または熱的なミスアライメントを補償するために）実行されてもよい。一例として、ライダーシステム１００は、入力光ビーム１３５の位置合わせを調整するために使用される調整可能な光学部品（例えば、手動で調整可能なミラー、またはモータやアクチュエータを使用して自動的に調整可能なミラー）を含んでもよい。
図１７は、例示的なバイセル（二重セル型）検出器チップ５００の上面図を示す。特定の実施形態において、受光器１４０は、単一の検出器チップ５００上またはチップ中に配置された２つの検出器３４０－１および３４０－２を含んでもよい。別々のパッケージまたは別々のチップに配置された２つの別々の検出器を有するのではなく、２つの検出器３４０－１および３４０－２は、それらが同じチップ５００の一部であるように一緒に製造されてもよい。バイセル検出器チップ５００を含む受光器１４０は、２つの検出器３４０－１および３４０－２によって生成される信号に基づいて、レンジ曖昧性を緩和するように構成されたライダーシステム１００の一部であってもよい。例えば、図１２、図１５、または図１６に図示された受光器１４０は、検出器３４０－１および３４０－２がチップ５００に一緒に統合されたバイセル検出器チップ５００を含んでもよい。
バイセル検出器チップ５００は、任意の適切なチップ幅（例えば、約１００μｍ、約２００μｍ、約４００μｍ、約６００μｍ、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約５ｍｍ、または約１０ｍｍのチップ幅）と、任意の適切なチップ長さ（例えば、約１００μｍ、約２００μｍ、約４００μｍ、約６００μｍ、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約５ｍｍ、または約１０ｍｍのチップ長さ）とを有していてもよい。例えば、図１７のバイセル検出器チップ５００は、約400pmの幅と約400pmの長さを有していてもよい。バイセル検出器チップ５００における検出器３４０－１および３４０－２はそれぞれ、任意の適切な検出器の幅（例えば、約１０μｍ、約２０μｍ、約５０μｍ、約１００μｍ、約２００μｍ、約５００μｍ、または約１ｍｍの検出器の幅）および任意の適切な検出器の長さ（例えば、約１０μｍ、約２０μｍ、約５０μｍ、約１００μｍ、約２００μｍ、約５００μｍ、または約１ｍｍの検出器の長さ）を有してもよい。例えば、図１７の検出器３４０－１および３４０－２は、それぞれ、約５０μｍの幅および約８０μｍの長さを有してもよい。バイセル検出器チップ５００内の検出器３４０－１および３４０－２は、任意の適切なギャップ（例えば、約１μｍ、約２μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約２０μｍ、約５０μｍ、約１００μｍ、約２００μｍ、または約５００μｍの幅を有するギャップ）によって分離されてもよい。例えば、図１７の検出器３４０－１および３４０－２は、約１０μｍのギャップによって分離されてもよい。別の例として、図１７の検出器３４０－１および３４０－２は、１００μｍ未満のギャップによって分離されてもよい。別の例として、図１７の検出器３４０－１および３４０－２は、約１μｍと約１００μｍの間のギャップによって分離されてもよい。
図１８は、例示的なバイセル検出器チップ５００の側面図を示す。バイセル検出器チップ５００は、基板材料５１０上に配置された検出器３４０－１および検出器３４０－２を含む。例えば、検出器３４０－１および３４０－２はそれぞれ、ＩｎＧａＡｓ ＡＰＤであってもよく、基板材料５１０はインジウム・リン（ＩｎＰ）を含んでいてもよい。特定の実施形態において、バイセル検出器チップ５００における検出器３４０－１および３４０－２のそれぞれは、それぞれのアノードおよびカソードのための別個の電気接続を有してもよい。あるいは、検出器３４０－１および３４０－２は、共通のアノードまたは共通のカソードを有していてもよい。図１８では、検出器３４０－１および３４０－２は、共通のアノード５２０と、カソード５３０－１および５３０－２のための別々の電気接続とをそれぞれ有するように構成されている。アノード５２０はＩｎＰを含んでいてもよく、基板５１０およびアノード５２０の両方は、１２００ｎｍと１６００ｎｍの間の波長を有し得る入力光１３５-１および１３５-２に対して実質的に透明であってもよい。
図１８では、入力光１３５-１が検出器３４０－１に入射し、入力光１３５２2が検出器３４０－２に入射している。ターゲット１３０までの距離が長くなると、検出器に集光された入力光のスポットは、図１８に示す方向に移動してもよい。近くのターゲット１３０については、入力光１３５-１が入力光１３５-２よりも大きなパワーまたはエネルギーを持つように、入力光のスポットが方向付けられてもよい。特定の距離を超えて位置するターゲットについては、入力光１３５-１が入力光１３５-２よりも小さいパワーまたはエネルギーを有するようにしてもよい。
図１９は、３つの検出器３４０－１ａ、３４０－１ｂ、および３４０－２を含む例示的なマルチセル（多重セル型）検出器チップ５００の側面図を示す。特定の実施形態において、受光器１４０は、２つ以上の検出器３４０を含んでもよい。一例として、受光器１４０は、２つ、３つ、４つ、５つ、または他の任意の適切な数の検出器３４０を含んでもよい。検出器３４０は、別個のパッケージまたは別個のチップに配置されてもよく、あるいは、検出器３４０は、単一のパッケージまたは単一の検出器チップ５００上またはチップ中に配置されてもよい。検出器３４０は、受光器の視野の走査方向に対応するラインに沿って、互いに隣接して配置されてもよい。図１９の例では、３つの検出器（３４０－１ａ、３４０－１ｂ、および３４０－２）は、単一のマルチセル検出器チップ５００に一緒に統合されている。さらに、３つの検出器は、検出器を横切るスポットの移動方向（これは、受光器ＦＯＶの走査方向に対応する）に対応するラインに沿って配置されている。図１９に図示されたマルチセル検出器チップ５００は、図１７または図１８に図示されたバイセル検出器チップ５００と同様であってもよい。図１９の検出器３４０－１ａ、３４０－１ｂ、および３４０－２はそれぞれ、任意の適切な寸法を有していてもよく、それぞれ、例えばＡＰＤまたはＰＩＮフォトダイオードなど、任意の適切なタイプの検出器を含んでいてもよい。
特定の実施形態において、受光器１４０は、入力ビーム１３５を検出することに応答して検出器３４０によって生成される信号に基づいてレンジ曖昧性を緩和するように構成されたライダーシステム１００の一部であるマルチセル検出器チップ５００を含んでもよい。図１９において、入力ビームの第１の部分１３５－１ａが検出器３４０－１ａによって受け取られ、入力ビームの第２の部分１３５－１ｂが検出器３４０－１ｂによって受け取られ、入力ビームの第３の部分１３５－２が検出器３４０－２によって受け取られるように、入力ビーム（例えば、遠隔ターゲットからの散乱光）からの光が検出器に入射してもよい。検出器３４０－１ａ、３４０－１ｂ、および３４０－２のそれぞれは、それぞれの入力光１３５－１ａ、１３５－１ｂ、および１３５－２に応答して光電流を生成してもよく、検出器のそれぞれによって生成される光電流の振幅または量は、ターゲット１３０までの距離に応じて変化してもよい。比較的近いターゲット１３０（例えば、ライダーシステム１００から５０ｍ未満に位置するターゲット）から受信した散乱光は、主に検出器３４０－１ａに方向づけられてもよく、中間距離（例えば、５０ｍと近距離レンジの距離間）に位置するターゲット１３０からの散乱光は、主に検出器３４０－１ｂに方向付けられてもよい。ターゲット１３０が近距離レンジの距離を超えて位置する場合、受信した散乱光は主に検出器３４０－２に方向付けられてもよい。
特定の実施形態において、受光器１４０の１つまたは複数の検出器３４０は、近距離レンジ検出器として動作するように構成されてもよく、受光器１４０の１つまたは複数の他の検出器３４０は、遠距離レンジ検出器として動作するように構成されてもよい。さらに、１つまたは複数の近距離レンジ検出器からの信号を１つまたは複数の遠距離レンジ検出器からの信号と比較して、受信した光信号が出射された第１の光信号（例えば、図１１のパルス４００Ｃ）または出射された第２の光信号（例えば、図１１のパルス４００Ｄ）と関連しているかどうかを判定してもよい。図１９において、検出器３４０－１ａaおよび３４０－１ｂは、近距離レンジ検出器として動作するように構成されてもよく、検出器３４０－２は、遠距離レンジ検出器として動作するように構成されてもよい。近距離レンジ内に位置するターゲット１３０については、ターゲットからの散乱光は主に近距離レンジ検出器３４０－１ａおよび３４０－１ｂに方向付けられてもよく、検出器３４０－１ａまたは３４０－１ｂｂに（別々にまたは組み合わせて）よって生成される光電流は、遠距離レンジ検出器３４０－２によって生成される光電流よりも大きくてもよい。近距離レンジを超えて位置するターゲット１３０の場合、ターゲットからの散乱光は、主に遠距離レンジ検出器３４０－２に方向付けられてもよく、検出器３４０－２によって生成される光電流は、検出器３４０－１ａまたは３４０－１ｂに（別々にまたは組み合わせて）よって生成される光電流よりも大きくてもよい。
特定の実施形態において、検出器３４０－１ａおよび３４０－１ｂに関連する１つまたは複数の電子信号（例えば、光電流または電圧信号）を、検出器３４０－２に関連する電子信号と比較して、受信した光信号が出射された第１の光信号または出射された第２の光信号に関連するかどうかを判定してもよい。検出器からの電子信号を比較することは、検出器３４０－１ａおよび３４０－１ｂからの光電流または電圧信号を組み合わせること（例えば、光電流または電圧信号を直接加算することによって、または光電流または電圧信号を加重和として加算することによって）を含んでもよい。次に、検出器３４０－１ａおよび３４０－１ｂからの組み合わされた信号に関連する１つまたは複数の値を、検出器３４０－２からの信号に関連する１つまたは複数の対応する値と比較して、受信した光信号が出射された第１の光信号または出射された第２の光信号に関連するかどうかを判定してもよい。
特定の実施形態において、マルチセル検出器チップ５００の各検出器３４０に関連する電子利得は、特定の値を有するように構成されてもよい。各検出器３４０に関連する利得はほぼ等しくてもよく、または１つまたは複数の検出器が１つまたは複数の異なる利得値に関連してもよい。例えば、図１９において、検出器３４０－１ａに関連する利得は、検出器３４０－１ｂに関連する利得よりも低くなるように構成されてもよい。検出器３４０に関連する電子利得は、（１）検出器の面積、（２）検出器の逆バイアス、または（３）電子増幅器の利得を含む１つまたは複数の要因に依存してもよい。より大きな断面積（例えば、検出器の長さ×検出器の幅）を有する検出器は、より多くの入射光を捕捉することができ、これはより大きな有効利得に対応する。さらに、検出器の利得は、検出器に印加される逆バイアス電圧に依存する場合があり、逆バイアス電圧が大きいほど、利得が大きくなる。特定の実施形態では、マルチセル検出器チップ５００内の各検出器３４０は、特定の電子利得を有するそれぞれの電子増幅器３５０に結合されてもよい。図１９では、３つの検出器３４０－１ａ、３４０－１ｂ、および３４０－２はそれぞれ、ほぼ同じ電子利得を有する３つのそれぞれの増幅器に結合されてもよく、または、１つまたは複数の増幅器が異なる電子利得を有してもよい。例えば、電子増幅器は、検出器３４０－１ａの増幅器の利得が、検出器３４０－１ｂの増幅器の利得よりも低くなるように構成されてもよい。検出器３４０－１ａは、主に、比較的近いターゲットからの散乱光を受信してもよく、一方、検出器３４０－１ｂは、主に、中間距離のターゲットからの散乱光を受信してもよい。その結果、比較的近いターゲット１３０の場合、入力光１３５－１ａは、比較的大きな光パワーまたはエネルギーを有していてもよく、電子増幅器の損傷または飽和を避けるために、検出器３４０－１ａは、比較的低い利得を有する増幅器に結合されてもよい。検出器３４０－１ｂは、より遠くにあるターゲットからの散乱光を受信する可能性があるため、入力光１３５－１ｂは、より小さな光パワーまたはエネルギーを有する可能性があり、したがって、検出器３４０－１ｂは、より高い利得を有する増幅器に結合されてもよい。加えてまたは代わりに、検出器３４０－１ａに関連する利得は、検出器の面積または逆バイアスに基づいて、検出器３４０－１ｂに関連する利得よりも低くなるように構成されてもよい。別の例として、検出器３４０－１ａに印加される逆バイアス電圧は、検出器３４０－１ｂに印加される逆バイアス電圧よりも小さくてもよく、その結果、検出器３４０－１ａの利得が低くなる。
図２０は、２つの検出器（３４０－１および３４０－２）およびミラー６００を含む例示的な受光器１４０を示す。特定の実施形態では、受光器１４０は、入力光１３５-１（入力光信号１３５の第１の部分を含む）を検出するように構成された第１の検出器３４０－１と、入力光１３５-２（入力光信号１３５の第２の部分を含む）を検出するように構成された第２の検出器３４０－２とを含んでもよい。さらに、受光器１４０は、入力信号１３５から第２の部分１３５-２を分割して、第２の部分１３５-２を第２の検出器３４０－２に方向付けるように構成された光学アセンブリを含んでもよい。加えてまたは代わりに、受光器１４０は、入力信号１３５から第１の部分１３５-１を分割して、第１の部分１３５-１を第１の検出器３４０－１に方向付けるように構成された光学アセンブリを含んでもよい。特定の実施形態において、入力信号１３５から第１の部分１３５-１または第２の部分１３５-２を分割する光学アセンブリは、例えば、１つまたは複数のミラー、プリズム（例えば、直角プリズム、立方体プリズム、または菱形プリズム）、レンズ、湾曲したミラー、または高屈折率材料などの任意の適切な光学部品を含んでもよい。
図２０において、光学アセンブリは、入力信号１３５から第２の部分１３５-２を分割して、第２の検出器３４０－２に方向付けられるように第２の部分１３５-２を反射するミラー６００を含む。第１の部分１３５-１は、ミラー６００によって反射されず、第１の検出器３４０－１に向けられる入力光１３５の一部を含む。ターゲット１３０までの距離が長くなると、入力光ビーム１３５は、図２０に示すスポットの移動方向に移動する。近くのターゲット１３０については、入力光１３５-１が入力光１３５-２よりも大きなパワーまたはエネルギーを持つように、入力光ビーム１３５を方向付けてもよい。特定の距離を超えて位置するターゲットについては、入力光１３５のより大きな部分がミラー６００によって分割され、検出器３４０－２に向けられるように、入力光ビーム１３５が方向付けられてもよい。その結果、特定の距離を超えて位置するターゲットに対して、入力光１３５-1は、入力光１３５-2よりも少ないパワーまたはエネルギーを有してもよい。図２０では、検出器３４０－１および３４０－２は、それぞれ別々の検出器チップ５００－１および５００－２に配置されている。受光器１４０は、任意の適切な検出器分離距離（例えば、約１００μｍ、約２００μｍ、約５００μｍ、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約５ｍｍ、約１０ｍｍ、または約２０ｍｍの距離）で分離された２つの別個の検出器チップ５００－１および５００－２を含んでもよい。
特定の実施形態において、受光器１４０の光学アセンブリは、１つまたは複数のミラーを含んでもよい。一例として、（図２０に図示されているような）単一のミラー６００を使用する代わりに、光学アセンブリは、入力光１３５-２を分割するための第１のミラーと、入力光１３５-２を検出器３４０－２に向けるための第２のミラーとを含んでもよい。特定の実施形態において、受光器１４０の光学アセンブリは、入力光１３５-１を分割し、入力光１３５-１を検出器３４０－１に向けるように構成された１つまたは複数のミラーを含んでもよい。一例として、図２０のミラー６００に加えて、またはミラー６００の代わりに、光学アセンブリは、入力光信号１３５から入力光１３５-１を分割して、入力光１３５-１を検出器３４０－１に導く１つまたは複数のミラーを含んでもよい。
図２１は、２つの検出器（３４０－１および３４０－２）および２つのプリズム（６１０-１および６１０-２）を含む例示的な受光器１４０の上面図を示している。検出器３４０－１の上方および隣接して配置されているプリズム６１０-１は、反射面６２０-１（例えば、反射性金属コーティングまたは反射性誘電体コーティング）を含む。検出器３４０－２の上に配置されているプリズム６１０-２は、反射面６２０-２を含む。プリズム６１０-１および６１０-２のそれぞれは、エポキシまたは接着剤（例えば、紫外線硬化型接着剤）を用いて、それぞれの検出器チップ５００-１および５００-２の上面に貼り付けられてもよい。エポキシまたは接着剤は、入力光１３５-１および１３５-２に対して実質的に透明であってもよい。
図２２および図２３はそれぞれ、図２１の例示的な受光器１４０の側面図を示している。特定の実施形態において、受光器１４０の光学アセンブリは、２2つのプリズム６１０-１および６１０-２を含んでもよい。第１のプリズム６１０-１は、入力光１３５-２を入力ビーム１３５から分割して、入力光１３５-２を第２のプリズム６１０-２に方向付ける反射面６２０－１を含んでもよい。第２のプリズム６１０-２は、入力光１３５-２を検出器３４０－２に向ける反射面６２０-２を含んでいてもよい。反射面６２０-２は、反射性の金属または誘電体のコーティングを含んでもよく、または、反射面６２０-２は、プリズム６１０-２と周囲の環境との間の界面における内部全反射によって提供されてもよい。検出器３４０－１に向けられる入力光１３５-１は、プリズム６１０-１の反射面６２０-１によって反射されない入力光１３５の一部を含む。ターゲット１３０までの距離が長くなると、入力光ビーム１３５は、図２２および図２３に示すスポットの移動方向に移動する。図２２の入力光ビーム１３５は、入力光１３５-１が入力光１３５-２よりも大きなパワーまたはエネルギーを有する、近くのターゲット１３０から散乱された光を表していてもよい。図２３の入力ビーム１３５は、入力ビーム１３５のより大きな部分がプリズム６１０-１によって分割され、検出器３４０－２に向けられる、特定の距離を超えて位置するターゲット１３０から散乱された光を表してもよい。その結果、特定の距離を超えて位置するターゲットに対して、入力光１３５-１は、入力光１３５-２よりも少ないパワーまたはエネルギーを有してもよい。
図２４は、２つの立方体プリズム（６３０－１および６３０－２）を含む例示的な受光器１４０を示している。（図２１～２３に図示されているような）三角プリズムまたは直角プリズムを使用するのではなく、受光器１４０の光学アセンブリは、１つまたは複数の立方体プリズムを含んでもよい。図２４では、光学アセンブリは、立方体プリズム６３０-１および立方体プリズム６３０-２を含む。第１の立方体プリズム６３０-２は、入力光１３５-２を分岐させ、入力光１３５-２を第２の立方体プリズム６３０-２に方向付ける反射面６２０-１を含む。第２の立方体プリズム６３０－２は、入力光１３５-２を検出器３４０－２に方向付ける反射面６２０-２を含む。検出器３４０－１に導かれる入力光１３５-１は、プリズム６３０-１の反射面６２０-１で反射されない入力光１３５の一部を含む。図２４に示された立方体プリズム６３０-１および６３０-２は、組み立ておよび製造を容易にすることができる。例えば、それぞれの立方体プリズム６３０-１および６３０-２の水平な上面６３５-１および６３５-２は、ピックアンドプレースマシンまたは真空処理ツールを使用して、プリズムをピックアップして正確に配置することを可能にし得る。さらに、上面６３５-１は、入力ビーム１３５の波長において低い反射率（例えば、１５４０～１５６０ｎｍにおいて０．５％未満の反射率）を有する反射防止コーティングを含んでいてもよい。
図２５は、菱形プリズム６４０を含む例示的な受光器１４０を示している。図２１～２４に示されているように）２つのプリズムを使用するのではなく、受光器１４０の光学アセンブリは、菱形プリズム６４０を含んでもよい。菱形プリズム６４０の反射面６２０-１および６２０-２は、反射性の金属コーティングまたは反射性の誘電体コーティングを含んでもよい。あるいは、反射面６２０-1または６２０-２は、表面６２０-１または６２０-２における入力光１３５-２の内部全反射によって提供されてもよい。図２５において、菱形プリズム６４０の第１の反射面６２０-１は、入力光１３５-２を分割し、入力光１３５-２を第２の反射面６２０-２に導く。第２の反射面６２０-２は、入力光１３５-２を反射して、検出器３４０－２に導く。検出器３４０－１に導かれる入力光１３５-１は、プリズム６３０-１の反射面６２０-１で反射されない入力光１３５の一部を含む。図２５に図示された菱形プリズム６４０は、組み立てや製造を容易にすることができる。例えば、水平な上面６３５は、ピックアンドプレースマシンまたは真空処理ツールを使用して、菱形プリズム６４０をピックアップして正確に配置することを可能にし得る。さらに、上面６３５は、入力ビーム１３５の波長において低い反射率を有する反射防止コーティングを含んでいてもよい。
図２６は、部分的に反射する表面（部分反射麺）６２０-１を有する菱形プリズム６４０を含む例示的な受光器１４０を示す。特定の実施形態において、受光器１４０の光学アセンブリは、部分反射面６２０-１を含んでもよい。部分反射面６２０-１は、入射入力ビーム１３５の任意の適切な割合（例えば、約１０％、約２０％、約５０％、約７０％、または約９０％）を反射してもよく、入射入力ビーム１３５の任意の適切な割合（例えば、約９０％、約８０％、約５０％、約３０％、または約１０％）を透過してもよい。例えば、図２６の反射面６２０-１は、入力ビーム１３５の約半分が入力光ビーム１３５-２として反射され、入力ビーム１３５の約半分が入力光ビーム１３５-１として透過されるように、約５０％の反射率を有してもよい。部分反射面６２０-１は、反射した光を検出器３４０－１または３４０－２に方向付けるように構成されてもよい。図２６では、部分反射面６２０-１は、反射光を（入力光ビーム１３５-２として）検出器３４０－２に方向付け、透過光を（入力光ビーム１３５-１として）検出器３４０－１に方向付ける。
特定の実施形態において、受光器１４０の光学アセンブリは、部分反射面６２０-１を有する菱形プリズム６４０を含んでもよい。図２６では、入力ビーム１３５の一部が部分反射面６２０-１によって反射され、入力光ビーム１３５-２を生成する。入力光ビーム１３５-２は、菱形プリズム６４０を伝搬し、反射面６２０-２によって検出器３４０－２に向かって反射される。部分反射面６２０-１は、部分反射性の金属または誘電体コーティング（例えば、入力光ビーム１３５の約５０％を反射し、入力光ビーム１３５の約５０％を透過する金、銀、またはアルミニウムのコーティング）を含んでもよい。反射面６２０-２は、入力光１３５-２の９０％以上を反射する反射性の金属または誘電体のコーティングを含んでもよい。あるいは、反射面６２０-２は、菱形プリズム６４０と周囲の環境との間の界面における内部全反射によって提供されてもよい。
特定の実施形態において、光学アセンブリは、別の光学部品に取り付けられた菱形プリズム６４０を含んでもよい。図２６の菱形プリズム６４０は、（例えば、エポキシまたは接着剤を使用して）プリズム６１０に取り付けられており、プリズム／菱形プリズム光学アセンブリは、検出器チップ５００-１および５００-２への確実な取り付けを提供してもよい。図２６では、プリズム６１０は、検出器チップ５００-１の上面に貼り付けられてもよく、菱形プリズム６４０の右端は、検出器チップ５００-２の上面に貼り付けられてもよい。プリズム６１０の底面は、光学アセンブリが検出器チップ５００-１の上面に緊密に取り付けられるように、平坦な表面を提供してもよい。
図２６の例では、入力ビームは、部分反射面６２０-１によって、入力光ビーム１３５-１と入力光ビーム１３５-２の２つのビームに分割される。菱形プリズム６４０および検出器３４０－１および３４０－２は、近くのターゲット１３０に対して、検出器３４０－１に方向付けられる入力光ビーム１３５-１の量が、検出器３４０－２に方向付けられる入力光ビーム１３５-２の量よりも大きくなるように配置されてもよい。ターゲット１３０までの距離が長くなると、入力光ビーム１３５は、図２６に示すスポットの移動方向に移動する。ターゲット距離の増加（およびそれに対応する入力光ビームスポットの移動）により、検出器３４０－１に入射する入力光１３５-１の量は減少し、検出器３４０－２に入射する入力光１３５-２の量は増加する。ターゲット１３０が、ライダーシステム１００の動作レンジよりも小さいまたは大きい距離に位置しているかどうかは、受信した入力光信号１３５に応答して検出器３４０－１および３４０－２によって生成された信号に基づいて判定されてもよい。
図２７は、レンズ６５０を含む例示的な受光器１４０を示す。特定の実施形態において、受光器１４０の光学アセンブリは、入力光１３５-１または入力光１３５-２を集束するように構成された集束要素を含んでもよい。図２７では、光学アセンブリは、入力光１３５-２を検出器３４０－２上に集束する集束要素として機能するレンズ６５０を含む。入力光１３５-２は、伝播する際に発散するビームであってもよく、集束要素がなければ、入力光ビーム１３５-２のスポットサイズは、検出器３４０－２の面積よりも大きくなってもよい。レンズ６５０は、検出器３４０－２が入力光ビーム１３５-２からの光のほとんどまたは全てを受け取るように、入力光ビーム１３５-２を集束してもよい。加えてまたは代わりに、光学アセンブリは、入力光１３５-１を検出器３５０－１上に集束する集束要素を含んでもよい。
図２８は、湾曲した反射面６７０を含む例示的な受光器１４０を示す。図２８では、受光器１４０の光学アセンブリは、入力光１３５-２のための集束要素として機能する湾曲した反射面６７０を含む。湾曲した反射面６７０は、任意の適切な形状（例えば、球面、放物面、または楕円面）を有する反射性の金属または誘電体のコーティングを含んでもよい。湾曲した反射面６７０は、検出器３４０－２が入力光ビーム１３５-２からの光のほとんどまたは全てを受け取るように、入力光ビーム１３５-２を集束してもよい。
図２９は、高屈折率材料６８０を含む例示的な受光器１４０を示す。特定の実施形態において、受光器１４０の光学アセンブリは、入力光ビーム１３５-２の角度発散を低減する高屈折率材料６８０を含んでもよい。入力光ビーム１３５-２が高屈折率材料６８０に入ると、ビーム１３５-２は高屈折率材料６８０によって屈折され、ビームの角度発散が低減されてもよい。ビームの角度発散の減少により、検出器３４０－２が入力ビーム１３５-２からの光のほとんどまたは全てを受け取ることができる場合がある。高屈折率材料６８０は、ライダーシステム１００の１２００ｎｍと１６００ｎｍmの間の１つまたは複数の動作波長の光に対して実質的に透明である任意の適切な材料から作られてもよい。例えば、高屈折率材料６８０は、ガラス（例えば、溶融シリカまたはフリントガラス）または半導体材料（例えば、シリコン、ガリウムヒ素、ＡｌＧａＡｓ、ガリウム・リン、インジウム・リン、またはセレン化亜鉛）から作られてもよい。高屈折率材料６８０は、例えば、約１．５、約２．０、約２．５、約３．０、約３．５、または約４．０の比較的高い屈折率など、ライダーシステム１００の１つまたは複数の動作波長において任意の適切な屈折率を有してもよい。図２５または図２６に図示された菱形プリズム６４０は、比較的高い屈折率を有する材料から作られてもよい。
図３０は、受信した光信号が出射された光信号に関連するかどうかを判定するための例示的な方法３０００を示す。図３０に示される方法３０００は、レンジ曖昧性を緩和するための方法に対応してもよい。例えば、図１０および図１１において、ライダーシステム１００は、第１の光パルス４００Ｃおよび第２の光パルス４００Ｄを出射してもよく、方法３０００は、受信した光パルス４１０Ｃが第２の光パルスに関連しているかどうかを判定るために使用されてもよい。方法は、ステップ３０１０で開始されてもよい。複数の光信号が出射されてもよく、光信号は、第１の光信号および第２の光信号を含む。例えば、第１の光信号および第２の光信号のそれぞれは、ライダーシステム１００の光源１１０によって出射され、ライダーシステム１００の動眼視野内に方向付けられた光のパルスを含んでもよい。第２の光のパルスは、第１の光のパルスの後の特定の時間間隔τで出射されてもよい。ステップ３０２０において、受信された光信号（例えば、入力ビーム１３５）が検出されてもよく、ここで、受信された光信号は、ターゲット１３０によって散乱される出射された第１または第２の光信号の一部を含む。受信光信号は、受光器１４０によって検出されてもよく、受信光信号は、第２の光信号が出射された後に検出されてもよい。受光器１４０は、受信した光信号の第１の部分１３５-１を検出するように構成された第１の検出器３４０－１と、受信した光信号の第２の部分１３５-２を検出するように構成された第２の検出器３４０－２とを含んでもよい。ステップ３０３０では、受信した光信号の第１の部分および第２の部分に対応する電気信号を受信してもよい。例えば、受光器１４０は、出力電気信号を生成してライダーシステム１００のコントローラ１５０に送信し、コントローラ１５０は、出力電気信号を受信してもよい。出力電気信号は、１つまたは複数のアナログ信号、１つまたは複数のデジタル信号、またはアナログ信号とデジタル信号の任意の適切な組み合わせを含んでもよい。ステップ３０４０において、コントローラ１５０は、受信した光信号が出射された第２の光に関連しているかどうかを判定してもよく、その時点で本方法は終了してもよい。例えば、コントローラ１５０は、受光器１４０から出力電気信号を受信してもよく、コントローラ１５０は、受信した電気信号に少なくとも部分的に基づいて、受信した光信号が出射された第２の光と関連するかどうかを判定してもよい。加えてまたは代わりに、コントローラ１５０は、受信した光信号が出射された第１または第２の光信号に関連するかどうかを判定してもよい。
２つ以上の検出器を備えるライダーシステムに関する様々な例示的な態様を、以下に記載する。
（１）ライダーシステムであって、ライダーシステムの動眼視野内に向けて複数の光信号を出射するように構成された光源であって、前記光信号は、第１の光信号および第２の光信号を含み、前記第２の光信号は、前記第１の光信号が出射された後、特定の時間間隔で出射される光源と、出射された第１または第２の光信号のうち、前記ライダーシステムから離れた位置にあるターゲットによって散乱された部分を含む受信光信号を検出するように構成された受光器であって、前記受信光信号は、第２の光信号が出射された後に検出される受光器と、を含み、前記受光器は、受信光信号の第１の部分を検出するように構成された第１の検出器と、受信光信号の第２の部分を検出するように構成された第２の検出器と、プロセッサであって、受光器から、受信光信号の第１および第２の部分に対応する電気信号を受信し、受信した電気信号に少なくとも部分的に基づいて、受信光信号が出射された第２の光信号と関連しているかどうかを判定する、ように構成されたプロセッサと、を含んでいる、ライダーシステム。
（２）前記第１および第２の検出器は、共通のアノードと、それぞれのカソードのための別々の電気接続とを有するように構成されている、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（３）前記アノードは、前記受信光信号の波長の光に対して実質的に透明であるように構成されている、（２）の態様に記載のライダーシステム。
（４）前記第１および第２の検出器のそれぞれは、それぞれのアノードおよびカソードのために別々の電気接続を有するように構成されている、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（５）前記第1および第2の検出器は、単一のパッケージに含まれているか、または単一の検出器チップに一緒に統合されている、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（６）前記受光器は、前記受信光信号の第３の部分を検出するように構成された第３の検出器をさらに含む、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（７）前記プロセッサが前記受光器から受信した電気信号は、前記受信光信号の第３部分にさらに対応する、（６）の態様に記載のライダーシステム。
（８）前記第１、第２、および第３の検出器が単一の検出器チップに一緒に統合されている、（６）の態様に記載のライダーシステム。
（９）前記第１、第２、および第３の検出器は、前記受光器の視野の走査方向に対応するラインに沿って配置されている、（６）の態様に記載のライダーシステム。
（１０）前記検出器の各々は、電子利得の特定の値に関連付けられている、（６）の態様に記載のライダーシステム。
（１１）前記第１の検出器は、第１の電子利得に関連付けられ、前記第２の検出器は、前記第1の電子利得以上の第2の電子利得に関連付けられ、前記第３の検出器は、前記第２の電子利得以上の第３の電子利得に関連付けられている、（６）の態様に記載のライダーシステム。
（１２）前記光源は、ダイレクトエミッタレーザーダイオードを含む、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（１３）前記ダイレクトエミッタレーザーダイオードは、前記複数の光信号を自由空間光ビームとして直接発光するように構成されている、（１２）の態様に記載のライダーシステム。
（１４）前記光源は、パルスまたは連続波のレーザーダイオードと、半導体光増幅器（ＳＯＡ）と、を含み、ＳＯＡは、レーザーダイオードからの光を受け取り、光が導波路を伝播スする際に光を増幅するように構成された能動的（アクティブ）光導波路を含む、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（１５）前記レーザーダイオードおよび前記ＳＯＡは、単一のチップ上または単一のチップ内に一緒に集積化されている、（１４）の態様に記載のライダーシステム。
（１６）前記レーザーダイオードと前記ＳＯＡは別個のデバイスであり、前記ＳＯＡは、反射防止コーティングが施された入力ファセットまたは出力ファセットを含む、（１４）の態様に記載のライダーシステム。
（１７）前記プロセッサは、前記受信光信号が出射された第１の光信号に関連すると判定することに応答して、第１の光信号の出射と前記受信光信号が受光器によって検出される時間との間の時間間隔に少なくとも部分的に基づいて、前記ライダーシステムからターゲットまでの距離を決定するようにさらに構成される、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（１８）前記受信光信号が出射された第１の光信号に関連するかどうかを判定することは、前記受信光信号の第１の部分の光学特性ＯＣ１と、前記受信光信号の第２の部分の対応する光学特性ＯＣ２とを比較するために、受信した電気信号を分析することを含み、光学特性ＯＣ１およびＯＣ２のそれぞれは、ピーク光パワー、平均光パワー、ピーク光強度、または光パルスエネルギーに対応する、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（１９）前記プロセッサは、ＯＣ１がＯＣ２より小さい場合に、前記受信光信号が出射された第１の光信号に関連していると判定するように構成されている、（１８）の態様に記載のライダーシステム。
（２０）前記プロセッサは、比ＯＣ１／ＯＣ２が特定の閾値よりも小さい場合に、前記受信光信号が出射された第１の光信号に関連していると判定するように構成されている、（１８）の態様に記載のライダーシステム。
（２１）光信号は、第２の光信号の後に別の特定の時間間隔で出射される第３の光信号をさらに含み、前記受信光信号は、出射された第１、第２、または第３の光信号のターゲットによって散乱された一部を含み、前記受信光信号は、第３の光信号が出射された後に検出され、前記プロセッサは、受信した電気信号に少なくとも部分的に基づいて、前記受信光信号が出射された第１の光信号、出射された第２の光信号、または出射された第3の光信号に関連しているかどうかを判定するようにさらに構成される、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（２２）出射された第１の光信号に関連する前記受信光信号は、ターゲットまでの距離がライダーシステムの動作レンジの2倍よりも大きいレンジ曖昧性事象に対応し、出射された第2の光信号に関連する受信された光信号は、ターゲットまでの距離が動作レンジと動作レンジの2倍との間にあるレンジ曖昧性事象に対応し、出射された第３の光信号に関連する前記受信光信号は、ターゲットまでの距離が動作レンジよりも小さいことに対応する、（２１）の態様に記載のライダーシステム。
（２３）前記受光器は、前記受信光信号の第１の部分を第１の検出器に方向づけるか、または前記受信光信号の第２の部分を第２の検出器に方向付けるように構成された光学アセンブリをさらに含む、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（２４）前記光学アセンブリは、前記受信光信号の第１の部分を透過させ、前記受信光信号の第２の部分を反射するように構成された部分反射面を有する菱形プリズムを含む、（２３）の態様に記載のライダーシステム。
（２５）複数の光信号を含む出力ビームを第１の方向に沿って走査するように構成された第１のミラーと、出力ビームを第１の方向と実質的に直交する第２の方向に沿って走査するように構成されたポリゴンミラーと、を含むスキャナをさらに含む、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（２６）ライダーシステムの動眼視野にわたって光源視野と受光器視野とを走査するように構成されたスキャナをさらに含み、光源視野と受光器視野とが互いに同期して走査され、光源視野の走査速度と受光器視野の走査速度とがほぼ等しい、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（２７）前記ライダーシステムは、車両の運転者が車両を運転することを支援するように構成された先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）を備える車両の一部である、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（２８）前記ライダーシステムは、周囲の環境を通って目的地に向かって自動運転車両を誘導するように構成された自動運転システムを含む自動運転車両の一部であり、前記ライダーシステムが、周囲の環境に関する情報を自動運転システムに提供するように構成されている、（１）の態様に記載のライダーシステム。
（２９）前記ライダーシステムは、パルスライダーシステムであり、前記複数の光信号は光パルスを含む、（１）の態様に記載のライダーシステム。
図３１は、例示的なコンピュータシステム３１００を示す。特定の実施形態において、１つまたは複数のコンピュータシステム３１００は、本明細書に記載または図示された１つまたは複数の方法のうちの１つまたは複数のステップを実行することができる。特定の実施形態において、１つまたは複数のコンピュータシステム３１００は、本明細書で説明または図示された機能を提供してもよい。特定の実施形態において、１つまたは複数のコンピュータシステム３１００上で動作するソフトウェアは、本明細書に記載または図示された１つまたは複数の方法のうちの１つまたは複数のステップを実行してもよく、または本明細書に記載または図示された機能を提供してもよい。特定の実施形態は、１つまたは複数のコンピュータシステム３１００の１つまたは複数の部分を含んでもよい。特定の実施形態において、コンピュータシステムは、プロセッサ、コントローラ、コンピューティングデバイス、コンピューティングシステム、コンピュータ、汎用コンピュータ、またはデータ処理装置を含むか、またはこれらを指すものであってもよい。本明細書では、コンピュータシステムへの言及は、適切な場合、１つまたは複数のコンピュータシステムを包含してもよい。
コンピュータシステム３１００は、任意の適切な物理的形態をとってもよい。一例として、コンピュータシステム３１００は、組み込みコンピュータシステム、システムオンチップ（ＳＯＣ）、シングルボードコンピュータシステム（ＳＢＣ）、デスクトップコンピュータシステム、ラップトップまたはノートブックコンピュータシステム、メインフレーム、コンピュータシステムのメッシュ、サーバ、タブレットコンピュータシステム、またはこれらのうちの２つ以上の任意の適切な組み合わせであってもよい。別の例として、コンピュータシステム３１００の全部または一部は、カメラ、ビデオカメラ、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタント）、携帯電話、スマートフォン、電子書籍端末（例えば、電子書籍リーダー）、ゲーム機など、さまざまなデバイスと組み合わせたり、それらに接続したり、それらに統合したりすることができる。例えば、カメラ、カムコーダー、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタント）、携帯電話、スマートフォン、電子書籍端末（電子書籍リーダー）、ゲーム機、スマートウォッチ、時計、電卓、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニタ、車両ディスプレイ（オドメーターディスプレイやダッシュボードディスプレイなど）、車両ナビゲーションシステム、ライダーシステム、ＡＤＡＳ、自動運転車両、自動運転システム、コックピットコントロール、カメラビューディスプレイ（車両のリアビューカメラのディスプレイなど）、アイウェア、またはヘッドマウントディスプレイなどが挙げられる。適切な場合、コンピュータシステム３１００は、1つまたは複数のコンピュータシステム３１００を含んでいてもよく、ユニット化または分散化されていてもよく、複数の場所にまたがっていても、複数の機械にまたがっていても、複数のデータセンターにまたがっていても、またはクラウドに存在していてもよい。クラウドは、１つまたは複数のネットワークに１つまたは複数のクラウドコンポーネントを含むものであってもよい。適切な場合、１つまたは複数のコンピュータシステム３１００は、本明細書に記載または図示されている１つまたは複数の方法のうちの１つまたは複数のステップを実質的に空間的または時間的な制限なしに実行することができる。一例として、１つまたは複数のコンピュータシステム３１００は、本明細書で説明または図示された１つまたは複数の方法のうちの１つまたは複数のステップをリアルタイムまたはバッチモードで実行してもよい。また、１つまたは複数のコンピュータシステム３１００は、適切な場合、本明細書に記載または図示された１つまたは複数の方法のうちの１つまたは複数のステップを、異なる時間または異なる場所で実行してもよい。
図３１の例に示されているように、コンピュータシステム３１００は、プロセッサ３１１０、メモリ３１２０、ストレージ３１３０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース３１４０、通信インターフェース３１５０、またはバス３１３６を含んでいてもよい。コンピュータシステム３１００は、任意の適切な数の任意の適切なコンポーネントを任意の適切な配置で含んでいてもよい。
特定の実施形態において、プロセッサ３１１０は、コンピュータプログラムを構成するものなどの命令を実行するためのハードウェアを含んでもよい。一例として、命令を実行するために、プロセッサ３１１０は、内部レジスタ、内部キャッシュ、メモリ３１２０、またはストレージ３１３０から命令を取得（またはフェッチ）し、それらをデコードして実行し、その後、１つまたは複数の結果を内部レジスタ、内部キャッシュ、メモリ３１２０、またはストレージ３１３０に書き込むことができる。特定の実施形態において、プロセッサ３１１０は、データ、命令、またはアドレスのための１つまたは複数の内部キャッシュを含んでもよい。プロセッサ３１１０は、必要に応じて、任意の適切な数の任意の適切な内部キャッシュを含んでもよい。一例として、プロセッサ３１１０は、１つまたは複数の命令キャッシュ、１つまたは複数のデータキャッシュ、または１つまたは複数のトランスレーション・ルックアサイド・バッファ（ＴＬＢ）を含んでいてもよい。命令キャッシュ内の命令は、メモリ３１２０またはストレージ３１３０内の命令のコピーであってもよく、命令キャッシュは、プロセッサ３１１０によるそれらの命令の検索を高速化し得る。データキャッシュ内のデータは、プロセッサ３１１０で実行される命令が動作するためのメモリ３１２０またはストレージ３１３０内のデータのコピー、プロセッサ３１１０で実行される後続の命令によるアクセスのための、またはメモリ３１２０またはストレージ３１３０への書き込みのための、プロセッサ３１１０で実行された以前の命令の結果、または他の適切なデータであってもよい。データキャッシュは、プロセッサ３１１０による読み取りまたは書き込み動作を高速化してもよい。ＴＬＢは、プロセッサ３１１０の仮想アドレス変換を高速化してもよい。特定の実施形態において、プロセッサ３１１０は、データ、命令、またはアドレスのための１つまたは複数の内部レジスタを含んでもよい。プロセッサ３１１０は、適切な場合には、任意の適切な数の任意の適切な内部レジスタを含んでもよい。適切な場合、プロセッサ３１１０は、１つまたは複数の算術論理ユニット（ＡＬＵ）を含んでもよく、マルチコアプロセッサであってもよく、または１つまたは複数のプロセッサ３１１０を含んでいてもよい。
特定の実施形態において、メモリ３１２０は、プロセッサ３１１０が実行するための命令またはプロセッサ３１１０が動作するためのデータを格納するためのメインメモリを含んでいてもよい。一例として、コンピュータシステム３１００は、ストレージ３１３０または別のソース（例えば、別のコンピュータシステム３１００など）からメモリ３１２０に命令をロードしてもよい。その後、プロセッサ３１１０は、メモリ３１２０からの命令を内部レジスタまたは内部キャッシュにロードしてもよい。命令を実行するために、プロセッサ３１１０は、内部レジスタまたは内部キャッシュから命令を取り出し、デコードしてもよい。命令の実行中または実行後に、プロセッサ３１１０は、内部レジスタまたは内部キャッシュに１つまたは複数の結果（中間結果または最終結果であってもよい）を書き込んでもよい。プロセッサ３１１０は、次に、それらの結果の１つまたは複数をメモリ３１２０に書き込んでもよい。１つまたは複数のメモリバス（それぞれアドレスバスおよびデータバスを含んでもよい）が、プロセッサ３１１０をメモリ３１２０に結合してもよい。バス３１６０は、１つまたは複数のメモリバスを含んでもよい。特定の実施形態において、１つまたは複数のメモリ管理ユニット（ＭＭＵ）は、プロセッサ３１１０とメモリ３１２０との間に存在し、プロセッサ３１１０によって要求されるメモリ３１２０へのアクセスを促進してもよい。特定の実施形態では、メモリ３１２０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含んでもよい。このＲＡＭは、適切な場合、揮発性メモリであってもよい。適切な場合、このＲＡＭは、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）またはスタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）であってもよい。メモリ３１２０は、適切な場合には、１つまたは複数のメモリ３１２０を含んでもよい。
特定の実施形態において、ストレージ３１３０は、データまたは命令のための大容量ストレージを含んでもよい。一例として、ストレージ３１３０は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、フロッピーディスクドライブ、フラッシュメモリ、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、またはＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）ドライブ、またはこれらの２つ以上の組み合わせを含んでもよい。ストレージ３１３０は、必要に応じて、取り外し可能または取り外し不能な（または固定された）媒体を含んでもよい。ストレージ３１３０は、適切な場合には、コンピュータシステム３１００の内部または外部にあってもよい。特定の実施形態において、ストレージ３１３０は、不揮発性の固体メモリであってもよい。特定の実施形態では、ストレージ３１３０は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）を含んでもよい。適切な場合、このＲＯＭは、マスクＲＯＭ（ＭＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、またはこれらの２つ以上の組み合わせであってもよい。ストレージ３１３０は、適切な場合、プロセッサ３１１０とストレージ３１３０との間の通信を容易にする１つまたは複数のストレージ制御ユニットを含んでもよい。適切な場合、ストレージ３１３０は、１つまたは複数のストレージ３１３０を含んでいてもよい。
特定の実施形態において、Ｉ／Ｏインターフェース３１４０は、コンピュータシステム３１００と１つまたは複数のＩ／Ｏデバイスとの間の通信のための１つまたは複数のインターフェースを提供するハードウェア、ソフトウェア、またはその両方を含んでもよい。コンピュータシステム３１００は、適切な場合、１つまたは複数のこれらのＩ／Ｏデバイスを含んでもよい。これらのＩ／Ｏデバイスの１つまたは複数は、人とコンピュータシステム３１００との間の通信を可能にしてもよい。一例として、Ｉ／Ｏデバイスは、キーボード、キーパッド、マイク、モニタ、マウス、プリンタ、スキャナ、スピーカ、カメラ、スタイラス、タブレット、タッチスクリーン、トラックボール、別の適切なＩ／Ｏデバイス、またはこれらの２つ以上の適切な組み合わせを含んでもよい。Ｉ／Ｏデバイスは、１つまたは複数のセンサを含んでいてもよい。適切な場合、Ｉ／Ｏインターフェース３１４０は、プロセッサ３１１０がこれらのＩ／Ｏデバイスの１つまたは複数を駆動することを可能にする１つまたは複数のデバイスまたはソフトウェアドライバを含んでもよい。Ｉ／Ｏインターフェース３１４０は、適切な場合、１つまたは複数のＩ／Ｏインターフェース３１４０を含んでもよい。
特定の実施形態において、通信インターフェース３１５０は、コンピュータシステム３１００と１つまたは複数の他のコンピュータシステム３１００または1つまたは複数のネットワークとの間の通信（例えば、パケットベースの通信など）のための１つまたは複数のインターフェースを提供するハードウェア、ソフトウェア、またはその両方を含んでいてもよい。一例として、通信インターフェース３１５０は、イーサネットなどの有線ネットワークと通信するためのネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）またはネットワークアダプタ、無線ＮＩＣ（ＷＮＩＣ）、ＷＩ-ＦＩネットワークなどの無線ネットワークと通信するための無線アダプタ、または、光ファイバー通信または自由空間光通信を用いて通信するための光送信器（例えば、レーザーまたは発光ダイオード）または光受信器（例えば、光検出器）を含んでいてもよい。コンピュータシステム３１００は、アドホックネットワーク、ＰＡＮ（パーソナル・エリア・ネットワーク）、ＩＶＮ（車載ネットワーク：In-vehicle Network）、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）、ＷＡＮ（ワイド・エリア・ネットワーク）、ＭＡＮ（メトロポリタン・エリア・ネットワーク）、またはインターネットの１つ以上の部分、またはこれらの２つ以上の組み合わせと通信してもよい。これらのネットワークの１つまたは複数の部分は、有線または無線であってもよい。一例として、コンピュータシステム３１００は、無線ＰＡＮ（ＷＰＡＮ）（例えば、ブルートゥース（登録商標）WPANなど）、ＷＩ-ＦＩネットワーク、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）ネットワーク、携帯電話ネットワーク（例えば、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）ネットワークなど）、または他の適切な無線ネットワーク、またはこれらの２つ以上の組み合わせと通信してもよい。別の例として、コンピュータシステム３１００は、１００ギガビットイーサネット（１００ＧｂＥ）、１０ギガビットイーサネット（１０ＧｂＥ）、またはＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical Networking）に基づく光ファイバー通信を用いて通信してもよい。コンピュータシステム３１００は、適切な場合、これらのネットワークのいずれかのための任意の適切な通信インターフェース３１５０を含んでいてもよい。通信インターフェース３１５０は、適切な場合、1つまたは複数の通信インターフェース３１５０を含んでいてもよい。
特定の実施形態において、バス３１６０は、コンピュータシステム３１００のコンポーネントを互いに結合するハードウェア、ソフトウェア、またはその両方を含んでもよい。一例として、バス３１６０は、ＡＧＰ（Accelerated Graphics Port）または他のグラフィックス・バス、ＣＡＮ（Controller Area Network）バス、ＥＩＳＡ（Enhanced Industry Standard Architecture）バス、ＦＳＢ（Front Side Bus）、ＨＴ（HYPERTRANSPORT）インターコネクト、ＩＳＡ（Industry Standard Architecture）バス、INFINIBANDインターコネクトを含んでもよい。ＬＰＣ（Low Pin-Count）バス、メモリバス、ＭＣＡ（Micro Channel Architecture）バス、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）バス、ＰＣＩ-Ｅｘｐｒｅｓｓs（PCIe）バス、ＳＡＴＡ（Serial Advanced Technology Attachment）バス、ＶＬＢ（Video Electronics Standards Association Local Bus）、またはその他の適切なバス、もしくはこれらの２つ以上の組み合わせを含む。バス３１６０は、適切な場合、１つまたは複数のバス３１６０0を含んでいてもよい。
特定の実施形態において、本明細書に開示されている実装に関連して説明されている様々なモジュール、回路、システム、方法、またはアルゴリズムのステップは、電子的ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの任意の適切な組み合わせとして実装されてもよい。特定の実施形態において、コンピュータソフトウェア（ソフトウェア、コンピュータ実行可能コード、コンピュータコード、コンピュータプログラム、コンピュータ命令、または命令と呼ばれる場合もある）は、本明細書に記載または図示された様々な機能を実行するために使用されてもよく、コンピュータソフトウェアは、コンピュータシステム３１００によって実行されるか、またはコンピュータシステム３１００の動作を制御するように構成されてもよい。一例として、コンピュータソフトウェアは、プロセッサ３１１０によって実行されるように構成された命令を含んでもよい。特定の実施形態において、ハードウェアおよびソフトウェアの交換可能性のために、様々な例示の論理ブロック、モジュール、回路、またはアルゴリズムステップは、一般的に機能性の観点から説明されてきた。このような機能をハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実装するかどうかは、特定のアプリケーションまたはシステム全体に課される設計上の制約に依存する場合がある。
特定の実施形態において、本明細書に開示された様々なモジュール、回路、システム、方法、またはアルゴリズムのステップを実装するために、コンピューティングデバイスを使用することができる。一例として、本明細書に開示されるモジュール、回路、システム、方法、またはアルゴリズムの全部または一部は、汎用のシングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、ＡＳＩＣC、ＦＰＧＡ、他の任意の適切なプログラマブルロジックデバイス、離散ゲートまたはトランジスタロジック、離散ハードウェアコンポーネント、またはそれらの任意の適切な組み合わせによって実装または実行されてもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサのほか、従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、状態機械のいずれであってもよい。また、プロセッサは、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと組み合わせた１つまたは複数のマイクロプロセッサなど、コンピューティングデバイスの組み合わせとして実装されてもよい。
特定の実施形態において、本明細書に記載された事項の１つまたは複数の実装は、１つまたは複数のコンピュータプログラム（例えば、コンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体にエンコードまたは格納されたコンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュール）として実装されてもよい。一例として、本明細書に開示された方法またはアルゴリズムのステップは、コンピュータ可読非一時的記憶媒体上に存在し得るプロセッサ実行可能なソフトウェアモジュールに実装されてもよい。特定の実施形態において、コンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体は、コンピュータソフトウェアを保存または転送するために使用され得るものであり、コンピュータシステムによってアクセスされる可能性がある任意の適切な記憶媒体を含んでもよい。ここで、コンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体またはメディアは、１つまたは複数の半導体ベースまたは他の集積回路（ＩＣ）（例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）またはＡＳＩＣ（Application Specific IC）など）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ハイブリッドハードディスクドライブ（ＨＨＤ）、光ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、レーザーディスク（登録商標））、光ディスクドライブ（ＯＤＤ）、光磁気ディスク、光磁気ドライブ、フロッピーディスク、フロッピーディスクドライブ（ＦＤＤ）、磁気テープ、フラッシュメモリ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、ＲＡＭ、ＲＡＭドライブ、ＲＯＭ、セキュアデジタルカードまたはドライブ、その他の適切なコンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体、またはこれらの２つ以上の適切な組み合わせを適宜組み合わせたものを含んでいる。コンピュータ読み取り可能な非一時的記憶媒体は、適切な場合には、揮発性、不揮発性、または揮発性と不揮発性の組み合わせであってもよい。
特定の実施形態において、別々の実装の文脈で本明細書に記載されている特定の特徴は、単一の実装で組み合わせて実装することもできる。逆に、単一の実装の文脈で説明されている様々な特徴は、複数の実装において別々に、または任意の適切なサブコンビネーションで実装することもできる。さらに、特徴は、特定の組み合わせで作用するものとして上記で説明され、最初にそのように主張されることさえあるが、主張された組み合わせのうちの１つまたは複数の特徴は、場合によっては組み合わせから抜粋され、主張された組み合わせは、サブコンビネーションまたはサブコンビネーションの変形例に適用されてもよい。
操作が特定の順序で行われるように図面に描かれていることがあるが、これは、そのような操作が示された特定の順序で実行されること、または連続した順序で実行されること、または全ての操作が実行されることを要求していると理解されるべきではない。さらに、図面は、フローチャートまたはシーケンス図の形で、1つまたは複数の例示的な工程または方法を模式的に示している場合がある。しかし、示されていない他の操作が、模式的に示されている例示的な工程または方法に組み込まれるものであってもよい。例えば、１つまたは複数の追加の操作が、図示された操作のいずれかの前、後、同時に、または間に実行されてもよい。さらに、図示された１つまたは複数の操作は、必要に応じて繰り返されてもよい。さらに、図示された操作は、任意の適切な順序で実行されてもよい。さらに、本明細書では、特定のコンポーネント、デバイス、またはシステムが特定の動作を実行するものとして説明されているが、任意の適切なコンポーネント、デバイス、またはシステムの任意の適切な組み合わせを使用して、任意の適切な動作または動作の組み合わせを実行してもよい。特定の状況では、マルチタスクまたは並列処理の動作を実行することができる。さらに、本明細書に記載されている実装における様々なシステムコンポーネントの分離は、すべての実装においてそのような分離が必要であると理解されるべきではなく、記載されているプログラムコンポーネントおよびシステムは、単一のソフトウェア製品に一緒に統合されていてもよく、複数のソフトウェア製品にパッケージ化されてもよいものである。
様々な実施形態を、添付の図面に関連して説明してきた。しかし、図は必ずしも縮尺通りに描かれていない可能性があることを理解すべきである。例えば、図に描かれている距離や角度は例示であり、図示されているデバイスの実際の寸法やレイアウトとは必ずしも正確な関係がない場合がある。
本開示の範囲は、本明細書に記載または例示された例示的な実施形態のすべての変更、置換、変形、変更、及び修正を包含することは、当該技術分野における通常の技術を有する者であれば理解するであろう。本開示の範囲は、本明細書に記載または例示された例示的な実施形態に限定されるものではない。さらに、本開示は、特定の構成要素、要素、機能、操作、またはステップを含むものとして本明細書に記載または図示されたそれぞれの実施形態を説明または図示するものであるが、これらのうちのいずれの実施形態も、本明細書の、当該技術分野において通常の技術を有する者であれば理解するであろういずれかに記載または図示された構成要素、要素、機能、操作、またはステップのいずれかの組み合わせまたは並べ換えを含むものであってもよい。
本明細書で使用されている「または」という用語は、他に明示されていない限り、または文脈によって他に示されていない限り、任意の１つまたは任意の組み合わせを意味する包含的な意味に解釈されるべきものである。したがって、本明細書では、「ＡまたはＢ」という表現は、「Ａ、Ｂ、またはＡとＢの両方」を意味する。別の例として、本明細書において、「Ａ、Ｂ、またはＣ」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、ＡとＢとＣ、のうちの少なくとも１つを意味する。但し、この定義は、要素、装置、ステップ、または操作の組み合わせが何らかの態様で本質的に相互に排他的である場合に、例外を有するものである。
本明細書で使用される場合、「近似的に」、「実質的に」、または「約」のような近似の言葉は、そのように修飾された場合、必ずしも絶対的または完全ではないが、当該技術分野における通常の技術を有する者がその状態が存在するとして指定するために十分に近いと考えられる状態を言うものである。記述が変化し得る程度は、当技術分野の通常の技術を有する者が、変化された特徴を変化していない特徴の必要な特性または性能を有するものとして認識することができるかに依存する。一般に、上記の議論には従うが、「約」のような近似の言葉で修飾された数値は、記載された値から±０．５％、±１％、±２％、±３％、±４％、±５％、±１０％、±１２％、または±１５％変化する可能性がある。
本明細書で使用される場合、「第１」、「第２」、「第３」、等々の用語は、それらが先行する名詞のラベルとして使用されるものであってもよく、これらの用語が、必ずしも特定の順序（例えば、特定の空間的、時間的、または論理的な順序）を意味するものではない。例として、システムは、「第１の結果」と「第２の結果」を決定すると記述されている場合、「第１」と「第２」の用語は、必ずしも第１の結果が第２の結果の前に決定されることを意味するものではない。
本明細書で使用される場合、「～に基づいて」及び「～に少なくとも部分的に基づいて」という表現は、決定（判定、判別）に影響を与える１つまたは複数の要因を説明または提示するために使用される場合があり、これらの用語は、決定に影響を与える可能性のある追加的な要因を除外するものではない。決定は、提示された要因のみに基づくものであってもよく、それらの要因に少なくとも部分的に基づくものであってもよい。「Ｂに基づいてＡが決定される」という表現は、ＢがＡの決定に影響を与える要因であることを示している。いくつかの例において、他の要因もＡの決定に寄与するものであってもよい。他の例では、Ａは、Ｂのみを要因として決定されるものであってもよい。

Claims (29)

  1. ライダーシステムであって、
    ライダーシステムの動眼視野内に向けて複数の光信号を出射するように構成された光源であって、前記光信号は、第１の光信号および第２の光信号を含み、前記第２の光信号は、前記第１の光信号が出射された後、特定の時間間隔で出射される光源と、
    出射された第１または第２の光信号のうち、前記ライダーシステムから離れた位置にあるターゲットによって散乱された部分を含む受信光信号を検出するように構成された受光器であって、前記受信光信号は、第２の光信号が出射された後に検出される受光器と、を含み、前記受光器は、
    １つの前記受信光信号の第１の部分を検出するように構成された第１の検出器と、
    当該１つの前記受信光信号の第２の部分を検出するように構成された第２の検出器と、
    プロセッサであって、
    受光器から、前記受信光信号の第１および第２の部分に対応する電気信号を受信し、
    受信した電気信号に少なくとも部分的に基づいて、前記受信光信号が、出射された第２の光信号と関連しているかどうかを判定する、ように構成されたプロセッサと、を含んでおり、
    前記ライダーシステムは、スキャナをさらに含み、該スキャナは、
    複数の光信号からなる出力ビームを、ライダーシステムの動眼視野にわたって走査方向に走査し、
    前記受光器の視野を、ライダーシステムの動眼視野にわたって走査方向に走査し、
    前記第１の検出器と前記第２の検出器は、前記受光器の視野の走査方向に対応するラインに沿って配置されている、ライダーシステム。
  2. 前記プロセッサは、前記受信光信号が出射された第１の光信号に関連するか否かを判定するようにさらに構成される、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  3. 出射された第１の光信号に関連する前記受信光信号は、ターゲットまでの距離がライダーシステムの動作レンジよりも大きいレンジ曖昧性事象に対応する、ことを特徴とする請求項２に記載のライダーシステム。
  4. 前記プロセッサは、前記受信光信号が出射された第１の光信号と関連していると判定することに応答して、受信した電気信号を無視するようにさらに構成される、ことを特徴とする請求項２に記載のライダーシステム。
  5. 前記プロセッサは、前記受信光信号が出射された第１の光信号と関連すると判定することに応答して、
    第１の光信号と第２の光信号の間の特定の時間間隔に関連付けられた第１の距離と、
    第２の光信号が出射されてから前記受信光信号が前記受光器で検出されるまでの時間間隔に関連付けられた第２の距離と、に少なくとも部分的に基づいて、
    ライダーシステムからターゲットまでの距離を判定するようにさらに構成される、ことを特徴とする請求項２に記載のライダーシステム。
  6. 出射された第２の光信号に関連付けられている前記受信光信号は、前記ターゲットまでの距離がライダーシステムの動作レンジ未満であることに対応している、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  7. 前記プロセッサは、前記受信光信号が出射された第２の光信号に関連すると判定することに応答して、第２の光信号の出射と前記受信光信号が受光器によって検出される時間との間の時間間隔に少なくとも部分的に基づいて、ライダーシステムからターゲットまでの距離を決定するようにさらに構成される、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  8. 前記受信光信号が出射された第２の光信号に関連しているかどうかを判定することは、前記受信光信号の第１の部分の光学特性ＯＣ１と、前記受信光信号の第２の部分の対応する光学特性ＯＣ２とを比較するために、受信した電気信号を分析することを含み、光学特性ＯＣ１およびＯＣ２のそれぞれは、ピーク光パワー、平均光パワー、ピーク光強度、または光パルスエネルギーに対応している、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  9. 前記プロセッサは、ＯＣ１がＯＣ２よりも大きい場合に、前記受信光信号が出射された第２の光信号に関連している判定するように構成されている、ことを特徴とする請求項８に記載のライダーシステム。
  10. 前記プロセッサは、比ＯＣ１／ＯＣ２が特定の閾値を超えた場合に、前記受信光信号が前記出射された第２の光信号に関連していると判定するように構成されている、ことを特徴とする.請求項８に記載のライダーシステム。
  11. 光信号は、第２の光信号の後に別の特定の時間間隔で出射される第３の光信号をさらに含み、
    前記受信光信号は、出射された第１、第２、または第３の光信号のうち、ターゲットによって散乱された部分を含み、
    前記受信光信号は、第３の光信号が出射された後に検出され、前記プロセッサは、前記受信光信号が、出射された第１の光信号、出射された第２の光信号、または出射された第３の光信号に関連しているかどうかを判定するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  12. 前記第１の検出器は、前記ターゲットまでの距離がライダーシステムの近距離レンジの距離よりも小さい場合に、前記第２の検出器よりも前記受信光信号に対してより大きな応答を生成するように構成された近距離レンジ検出器であり、
    前記第２の検出器は、前記ターゲットまでの距離が前記近距離レンジの距離よりも大きい場合に、前記第1の検出器よりも大きな応答を生成するように構成された遠距離レンジ検出器である、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  13. ライダーシステムの近距離レンジ内に位置するターゲットから受信した散乱光に対して、前記第１の検出器が第２の検出器よりも大きな応答を示し、近距離レンジを超えて位置するターゲットから受信した散乱光に対して、前記第２の検出器が前記第１の検出器よりも大きな応答を示す、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  14. 前記第１および第２の検出器は、単一の検出器チップ上またはチップ内に配置されており、前記第１および第２の検出器は、１００マイクロメートル未満のギャップによって分離されている、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  15. 前記第１の検出器は、第１の検出器チップの一部であり、前記第２の検出器は、前記第１の検出器チップとは別の第２の検出器チップの一部である、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  16. 前記第１および第２の検出器のそれぞれは、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）またはＰＩＮフォトダイオードを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  17. 前記受信光信号の第１の部分を検出することは、前記第1の検出器が、前記受信光信号の第１の部分に対応する第１の電流信号を生成することを含み、
    前記受信光信号の第２の部分を検出することは、前記第２の検出器が、前記受信光信号の第２の部分に対応する第２の電流信号を生成することを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  18. 前記受光器は、さらに、
    前記第１の電流信号に対応する第１の電圧信号を生成するように構成された第１のトランスインピーダンス増幅器と、
    前記第２の電流信号に対応する第２の電圧信号を生成するように構成された第２のトランスインピーダンス増幅器と、を含むことを特徴とする請求項１７に記載のライダーシステム。
  19. 前記第１および第２の検出器は、それぞれの電流信号が減算されて差分電流信号を生成するように結合され、
    前記受光器は、前記差分電流信号に対応する電圧信号を生成するように構成されたトランスインピーダンス増幅器をさらに含む、ことを特徴とする請求項１７に記載のライダーシステム。
  20. 前記受信した電気信号は、前記受信光信号の第１の部分の光学特性および前記受信光信号の第２の部分の光学特性に対応する１つまたは複数の値を含むデジタル信号である、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  21. 前記受信した電気信号は、前記受信光信号の第１の部分に対応する第１の電気信号と、前記受信光信号の第２の部分に対応する第２の電気信号とを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  22. 前記受光器は、前記受信光信号から第２の部分を分割し、該第２の部分を前記第２の検出器に方向付けるように構成された光学アセンブリをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  23. 前記光学アセンブリは、前記第２の部分を反射して前記第２の部分を前記第２の検出器に方向付けるように構成されたミラーを含む、ことを特徴とする請求項２２に記載のライダーシステム。
  24. 前記光学アセンブリは、第１のプリズムおよび第２のプリズムを含み、
    前記第１のプリズムは、前記受信光信号の第２の部分を分割し、該第２の部分を前記第2のプリズムに方向付けるように構成され、
    前記第２のプリズムは、前記第２の部分を前記第２の検出器に方向付けるように構成されている、ことを特徴とする請求項２２に記載のライダーシステム。
  25. 前記光学アセンブリは、前記受信光信号の第２の部分を集束するように構成された光集束素子を含む、ことを特徴とする請求項２２に記載のライダーシステム。
  26. 前記光学アセンブリは、前記受信光信号の第２の部分の角度発散の量を低減するように構成された比較的高い屈折率を有する光学材料を含む、請求項２２に記載のライダーシステム。
  27. 前記ライダーシステムは、パルスライダーシステムであり、前記複数の光信号は、
    ０．１μＪと１００μＪの間のパルスエネルギーと、
    ８０ｋＨｚと１０ＭＨｚの間のパルス繰り返し周波数と、
    ０．１ｎｓと５０ｎｓの間のパルス幅と、
    を有する光パルスを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  28. 前記ライダーシステムは、前記複数の光信号のそれぞれが周波数変調された光からなる周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）ライダーシステムである、ことを特徴とする請求項１に記載のライダーシステム。
  29. ライダーシステムの光源によって、前記ライダーシステムの動眼視野に向けられた複数の光信号を出射するステップであって、前記光信号は、第１の光信号および第２の光信号を含み、前記第２の光信号は、前記第１の光信号が出射された後、特定の時間間隔で出射されるステップと、
    前記ライダーシステムの受光器によって、出射された第１または第２の光信号のうち、前記ライダーシステムから離れた位置にあるターゲットによって散乱された部分を含む受信光信号を検出するステップであって、前記受信光信号は、第２の光信号が出射された後に検出されるステップと、を含み、前記受信光信号を検出するステップは、
    前記受光器の第１の検出器によって、１つの前記受信光信号の第１の部分を検出するステップと、
    前記受光器の第２の検出器によって、当該１つの前記受信光信号の第２の部分を検出するステップと、
    前記ライダーシステムのプロセッサによって、前記受信光信号の第１の部分および第２の部分に対応する電気信号を受信するステップと、
    前記プロセッサによって、受信した電気信号に少なくとも部分的に基づいて、前記受信光信号が、出射された第２の光信号に関連しているかどうかを判定すること、を含んでおり、
    前記ライダーシステムのスキャナによって、複数の光信号からなる出力ビームを、前記ライダーシステムの動眼視野にわたって走査方向に走査し、前記受光器の視野を、前記ライダーシステムの動眼視野にわたって走査方向に走査するステップをさらに含み、
    前記第１の検出器と前記第２の検出器は、前記受光器の視野の走査方向に対応するラインに沿って配置されている、方法。
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