(57)【要約】      （修正有）【課題】輸送機関上または輸送機関内における粒子センサを提供する。【解決手段】このレーザ粒子センサは、光学システムと、この光学システムに結合された処理システムとを含む。光学システムは、自由流体の空間域において粒子を検出するために１本以上のレーザ光ビームを送信するように、更に、光学システムが取り付けられている輸送機関の一部において、１本以上の光ビームを停止させるように構成される。光学システムは、この光学システムによって送信された１本以上のレーザ光ビームの後方散乱部分を受光するように構成される。【選択図】図１
2018087808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輸送機関（１０１、２０１）上のレーザ粒子センサ（１０２、２０２）であって、
光学システム（１０３）と、
前記光学システム（１０３）に結合された処理システム（１１６）と、
前記処理システム（１１６）に結合された１つ以上の測定システム（１３３）と、
を含み、
１本以上のレーザ光ビーム（１１２、２１２−１、２１２−２）の各々が、前記レーザ粒子センサ（１０２、２０２）が取り付けられている前記輸送機関（１０１、２０１）の本体（２２３）の垂直軸に対してほぼ平行に、そして前記輸送機関（１０２、２０２）が移動する地面２２２から遠ざかるように誘導されるときに、前記光学システム（１０３）が１本以上のレーザ光ビーム（１１２）を通常パワー・モードで送信するように構成され、
前記光学システム（１０３）が、当該光学システム（１０３）によって送信された１本以上のレーザ光ビーム（１１２、２１２−１、２１２−２）の後方散乱部分を受光するように構成される、レーザ粒子センサ（１０２、２０２）。
【請求項２】
輸送機関が、閾値速度以上であるか、ある高度以上であるか、または特定の地理的位置にないか否か判定するステップ（１１５６）と、
前記輸送機関が、前記閾値速度以上である場合、閾値高度以上である場合、または前記特定の地理的位置にない場合、少なくとも１つのレーザ粒子センサを通常パワー・モードに移行させるステップ（１１５８）と、
前記輸送機関が、閾値速度以下で移動しているか、閾値高度以下にあるか、または特定の地理的位置にあるか否か判定するステップ（１１６０）と、
前記輸送機関が、前記閾値速度以下で移動している場合、前記閾値高度以下にある場合、または前記特定の地理的位置にある場合、少なくとも１つのレーザ粒子センサを低パワー・モードに移行させるステップ（１１６２）と、
を含む、方法。
【請求項３】
輸送機関（１０１、５０１、６０１、７０１、８０１）上のレーザ粒子センサ（１０２、５０２、６０２、７０２、８０２）であって、
光学システム（１０３）と、
前記光学システム（１０３）に結合された処理システム（１１６）と、
を含み、
前記光学システム（１０３）が、自由流体の空間域において粒子を検出するために１本以上のレーザ光ビーム（１１２、５１２、６１２、７１２、８１２）を送信し、前記光学システム（１０３）が取り付けられている輸送機関（１０１、５０１、６０１、７０１、８０１）の一部において、前記１本以上の光ビーム（１１２、５１２、６１２、７１２、８１２）を停止させるように構成され、
前記光学システム（１０３）が、当該光学システム（１０３）によって送信された前記１本以上のレーザ光ビーム（１１２、５１２、６１２、７１２、８１２）の後方散乱部分を受光するように構成される、レーザ粒子センサ（１０２、５０２、６０２、７０２、８０２）。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[0001]  本願は、２０１６年９月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／４０１，６９９号の権利を主張する。この出願をここで引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。本願は、２０１６年９月２９日に出願された通常米国特許出願第１５／２８０，８４７号の一部継続出願であり、その権利を主張する。
【０００２】
[0002]  埃、灰、氷のような粒子は、航空機のジェット・エンジンに対してというように、航空機に対して損傷を起こす可能性がある。したがって、粒子を検出することが望ましい。レーザ・ベースの粒子検知は、航空機およびその他の輸送機関にとって魅力的な技術である。しかしながら、レーザ・ビームは、長い距離を伝わることができ、視力に損傷を与えるまたは一時的に視覚をぼやけさせる(obscure)可能性がある。場合によっては、入射するレーザ・ビームが、既定の最大許容露出レベルを超えるパワー・レベルを有することもある。
【０００３】
[0003]  このように、レーザ・ベースの粒子は、航空機のパイロット、保守要員、または市民に対して潜在的な安全性の懸念を引き起こす可能性がある。航空機またはその他の輸送機関上における使用のために認定されるには、これらの視覚安全性についての懸念が対処されていることを、レーザ・ベース粒子センサの使用が承認される前に示されなければならない。以上で述べた理由のために、視覚安全性の要件に対処したレーザ・ベース粒子センサ技法が、当技術分野では求められている。
【発明の概要】
【０００４】
[0004]  一実施形態では、輸送機関上または輸送機関内における粒子センサを提供する。このレーザ粒子センサは、光学システムと、この光学システムに結合された処理システムとを含む。光学システムは、自由流体(freestream fluid)の空間域(volume)において粒子を検出するために１本以上のレーザ光ビームを送信するように、更に、光学システムが取り付けられている輸送機関の一部において、１本以上の光ビームを停止させるように構成される。光学システムは、この光学システムによって送信された１本以上のレーザ光ビームの後方散乱部分を受光するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
[0005]  図面は例示的な実施形態を示すに過ぎず、したがって範囲を限定するように解釈しないことを理解した上で、添付図面の使用を通じて、更に具体的にそして詳細に、例示的な実施形態について説明する。
【図１】図１は、レーザ粒子センサを含む輸送機関の一実施形態のブロック図である。
【図２】図２は、輸送機関上のレーザ粒子センサの取付構成の実施形態を示す。
【図３】図３は、輸送機関上のレーザ粒子センサの一実施形態である。
【図４】図４は、レーザ粒子センサの取付構成の一実施形態を示す。
【図５】図５は、輸送機関上のレーザ粒子センサの取付構成の実施形態を示す。
【図６】図６は、輸送機関上のレーザ粒子センサの取付構成の実施形態を示す。
【図７】図７は、輸送機関上のレーザ粒子センサの取付構成の実施形態を示す。
【図８】図８は、輸送機関上のレーザ粒子センサの取付構成の実施形態を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、輸送機関上に取り付けられたレーザ粒子センサの複数の動作段階の一実施形態を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、輸送機関上に取り付けられたレーザ粒子センサの複数の動作段階の一実施形態を示す。
【図１０】図１０は、レーザ粒子センサの動作に対する安全帯範囲の一実施形態を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、１つ以上のレーザ粒子センサが取り付けられた輸送機関が上空を移動する地面から遠ざかるように、１つ以上のレーザ粒子センサの各々が光を投射するときに、通常パワー・モードで動作するように構成された、１つ以上のレーザ粒子センサの動作の実施形態を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、１つ以上のレーザ粒子センサが取り付けられた輸送機関が指定高度以上で移動しているとき、特定の地理的位置にあるとき、またはベクトル速度以上で移動しているときにのみ、レーザ粒子センサ（１つまたは複数）が通常パワー・モードで動作するように構成された、１つ以上のレーザ粒子センサの動作の実施形態を示す。
【０００６】
[0018]  慣例にしたがって、説明する種々の構造は、同じ拡縮率で描かれるのではく、例示的な実施形態に関連がある特定の構造を強調するように描かれるものとする。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[0019]  以下の詳細な説明では、添付図面を参照する。添付図面は、本明細書の一部を形成し、その中には具体的な例示的実施形態が例示として示される。しかしながら、他の実施形態も利用できること、そして論理的、機械的、および電気的変更が行われてもよいことは理解されてしかるべきである。更に、図面の図および明細書において提示される方法は、個々のステップが実行され得る順序を限定するように解釈してはならない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で捕らえてはならない。
【０００８】
[0020]  以下で説明する実施形態は、視覚安全性の要件に対処するために使用することができる、輸送機関上のレーザ粒子センサのための取付構成および動作方法を含む。ある実施形態では、レーザ粒子センサは、既定された最大許容露出レベルを超える光エネルギへの目の露出の可能性を低減する特定の構成で取り付けられる。ある実施形態では、レーザ粒子センサは、このレーザ粒子センサの光送受信器が、１本以上のレーザ光ビームを、輸送機関が上空を移動している地面から遠ざかるように、輸送機関の本体の垂直軸に対してほぼ平行に送信するように、輸送機関上に取り付けられる。他の実施形態では、レーザ粒子センサは、このレーザ粒子センサのレーザ送受信器が、輸送機関に近接する測定領域において、自由流体、例えば、空気の空間域において粒子を検出するように構成されるように、輸送機関上に取り付けられ、１本以上のレーザ光ビームを輸送機関の別の部分に向けて送信する。この部分は、１本以上のレーザ光ビームに対してバックストップとして機能する。自由流体(freestream fluid)とは、輸送機関によって流れが乱されない流体のことである。以後、乱されない流体、または乱されない流体の流れも自由流体を意味するものとする。
【０００９】
[0021]  ある実施形態では、既定の最大許容露出レベルを超える光エネルギへの目の露出の可能性を低減するように、レーザ粒子センサを動作させる。ある実施形態では、レーザ送受信器によって送信される１本以上のレーザ光ビームが、輸送機関の１つ以上の動作パラメータに基づいて減衰されるように、レーザ粒子センサを動作させる。
【００１０】
[0022]  図１は、輸送機関１０１の一実施形態のブロック図である。輸送機関１０１は、少なくとも１つのレーザ粒子センサ１０２を含み、例えば、レーザ粒子センサ・システムが実装される。レーザ粒子センサの他の実施態様が使用されてもよく、限定ではなく、２０１４年１１月６日に公開された、公開米国特許出願第１４／０５９，１６５号において開示されたレーザ粒子センサを含む。この特許出願は、ＵＳ２０１４／０３３０４５９Ａ１という公開番号を有し、ここで引用したことにより、その内容が本願にも含まれるものとする。例示的な実施形態では、輸送機関は、航空機、地上系輸送機関、海中輸送機関、または任意のその他のタイプの輸送機関とすることができる。
【００１１】
[0023]  レーザ粒子センサ１０２は、処理システム１１６に結合された光学システム１０３を含む。一実施形態では、輸送機関は、レーザ粒子センサ１０２に結合された１つ以上の測定システム１３３を含む。
【００１２】
[0024]  一実施形態では、光学システム１０３は少なくとも１つの光送受信器１０４と光学素子１０６とを含む。他の実施形態では、光学素子１０６は処理システム１１６に結合される。更に他の実施形態では、光学システム１０３がウィンドウ１１８を含む。
【００１３】
[0025]  少なくとも１つのレーザ送受信器１０４は、少なくとも１本のレーザ光ビーム１１２を送信するように構成され、少なくとも１つの測定領域１１４において、反射光または後方散乱光（例えば、分子によるレイリー散乱、エアゾールによるミー散乱、および／または水滴および雹のような大きな粒子による幾何学的散乱による）を特徴付ける。光は、埃、灰、および氷のような微粒子によって後方散乱される。他の実施形態では、レーザ粒子センサ１０２は、例えば、少なくとも１つの測定領域１１４内を流れる自由流体を特徴付けることによって、少なくとも１つの測定領域１１４において微粒子のタイプ、サイズ（例えば、直径）、および密度を確認するように構成される。
【００１４】
[0026]  一実施形態では、光学素子１０６は、光送受信器１０４から送信された光、および光送受信器１０４への後方散乱光をそれぞれ誘導する。つまり、光学素子１０６は光送受信器１０４に光学的に結合されている。他の実施形態では、光学素子１０６は、１つ以上のレンズおよび／または１つ以上のミラーを含むのでもよい。更に他の実施形態では、光学素子１０６は、例えば、ミラーを使用して、１つ以上の方向に光を送信し易くし、更に１つ以上の方向からの後方散乱光を受光し易くする。更に他の実施形態では、光学素子は、後方散乱光を検出できるように、これを光送受信器１０４に合焦するために使用することができる。光学素子１０６は、１本以上の光ビーム１１２を少なくとも１つの測定領域１１４に、更にこの少なくとも１つの測定領域１１４の異なる部分に誘導するために使用することができる。更に他の実施形態では、１本以上の光ビーム１１２を誘導するために、光送受信器１０４の位置を変更することができる。
【００１５】
[0027]  つまり、光学システム１０３は、領域内において異なる方向で光を送信および受光することができる。更に、光学システム１０３は、このような領域内における光の送信および受信をスキャンすることもできる。一実施形態では、処理システム１１６は、例えば、光ビーム１１２の方向を制御するために、光学素子を制御する。
【００１６】
[0028]  一実施形態では、レーザ粒子センサ１０２、または代わりに光学システム１０３だけが、輸送機関１０１の外面、即ち、外板１１５上に取り付けられる。他の実施形態では、レーザ粒子センサ１０２、または代わりに光学システム１０３だけが、輸送機関１０１の内部に取り付けられる。例えば、輸送機関１０１の外面１１５付近に取り付けられる。更に他の実施形態では、光学システム１０３は、輸送機関１０１内部で、輸送機関１０１の外面１１５を通して、光が光学システム１０３を透過することまたはこれによって受光されることを可能にするウィンドウ１１８を含む。ウィンドウ１１８は、開口または貫通孔(penetration)を有することを回避する。開口または貫通孔があると、輸送機関のエアロダイナミクスを弱体化し、および／または、輸送機関１０１内部の環境を弱体化し、例えば、輸送機関１０１に圧力がかかるおよび／または輸送機関１０１が酸化されるおそれがある。その結果、レーザ粒子センサ１０２を輸送機関１０１の表面に面一に取り付けることができる。レーザ粒子センサ１０２を面一で取り付けることにより、レーザ粒子センサ１０２によって起こされる輸送機関１０１の引っ張り(drag)が低減される。図２〜図１０に関して本明細書において更に詳しく説明するが、レーザ粒子センサ１０２は、輸送機関１０１上の種々の位置に取り付けることができ、レーザ光ビーム１１２を種々の方向に誘導することができる。
【００１７】
[0029]  光学システム１０３だけが輸送機関１０１の外面１１５に近接して配置される場合、処理システムも輸送機関１０１内のいずれかの場所に配置することができる。一実施形態では、処理システム１１６は、輸送機関管理システム、例えば、飛行管理システム、または輸送機関管理コンピュータ、例えば、飛行管理コンピュータのような、輸送機関１０１の他の構成機器であることも可能である。
【００１８】
[0030]  概略的に、レーザ粒子センサ１０２は、輸送機関１０１に近接する測定領域１１４内にある粒子を測定するように構成または調整(tune)される。一実施形態では、レーザ粒子センサ１０２は、測定領域１１４内における粒子の存在、種類、および／または密度を検知するように構成される。他の実施形態では、レーザ粒子センサ１０２は、輸送機関に近接する測定領域における自由流体、例えば、空気の空間域における粒子を検出および分析するように構成される。
【００１９】
[0031]  一実施形態では、レーザ粒子センサ１０２は測定領域１１４を分析する。他の実施形態では、測定領域１１４は、流体流、例えば、物質の動きがあってもなくてもよい。測定領域１１４が流体流を有する場合、この流体流は乱されなくても、乱されてもよい。例えば、分散流体流(distributed fluid flow)は、プロペラまたはジェット・タービンのような構造またはエンジンの一部の近接による乱流が原因となる場合がある。更に他の実施形態では、流体流が空気流であってもよい。更に他の実施形態では、レーザ粒子センサ１０２は、自由流体流(freestream fluid flow)、例えば、乱されない空気流または自由流空気流だけを分析する。本発明では、航空機に関して例示するので、流体流は空気流の移動として特徴付けるとよい。しかしながら、流体流は空気流に限定されるのではない。
【００２０】
[0032]  一実施形態では、レーザ粒子センサ１０２は、固定された１つの測定領域を標的とする１本以上のレーザ光ビームを有し、したがってレーザ光ビームはスキャンされない。他の実施形態では、光学素子１０６の視野を１本以上のレーザ光ビームに関して幾何学的に調節することによって、レーザ粒子センサ１０２の測定領域１１４を制御することができる。更に他の実施形態では、１本以上のレーザ光ビーム１１２がレーザ送受信器１０４から送信される角度、および／または光学素子１０６の視野を調節することによって、測定領域１１４を制御することができる。
【００２１】
[0033]  一実施形態では、レーザ粒子センサ１０２は、光学システム１０３に結合された少なくとも１つの処理システム１１６も含む。他の実施形態では、少なくとも１つの処理システム１１６は、少なくとも１つのメモリ１１０に結合された少なくとも１つの処理デバイス１０８を含む。更に他の実施形態では、少なくとも１つのメモリ１１０はデータ１１３を含む。他の実施形態では、データ１１３はデータベースのフォーマットで格納することができる。
【００２２】
[0034]  一実施形態では、レーザ粒子センサ１０２は１つ以上の測定システム１３３に結合される。他の実施形態では、１つ以上の測定システム１３０は、気圧高度計および／またはレーダ高度計を含むことができる高度計システム、ピトー管およびコンパスを含むことができる速度および方向測定システム、１つ以上の加速度計およびジャイロスコープと共に慣性測定ユニットを含むことができる慣性ナビゲーション・システム、および／または全地球ナビゲーション衛星システム、例えば、ＧＰＳ、受信およびマッピング・システム、および／または慣性ナビゲーション・システム内１つ以上を含むことができる。
【００２３】
[0035]  レーザ粒子センサ１０２によって送信される１本以上のレーザ光ビーム１１２のパワー・レベルは、測定領域（１つまたは複数）１１４の後直ちに大幅に減衰することはないので、適正な視覚安全性処置が取られていない場合、既定の最大許容露出レベルを超える光エネルギに人が晒される潜在的な可能性がある。以下の図２から図１１Ｂでは、レーザ粒子センサ１０２のような、レーザ粒子センサのための取付構成および／または動作方法を例示する。これらはレーザ粒子センサを使用するときの視覚安全性に関する懸念に対処する。これらの図は、航空機である輸送機関の図を示すが、同じ技法は他の輸送機関にも適用可能である。
【００２４】
[0036]  尚、図２〜図１１Ｂの実施形態の各々は、図１に関して以上で論じた実施形態と共に、または組み合わせて使用できることは理解されてしかるべきである。更に、図１から図１０に含まれる構造の内、同様の名称が付けられたものには、同様の番号が付けられている。例えば、図１におけるレーザ粒子センサには１０２という番号が付けられており、一方図３におけるレーザ粒子センサには３０２という番号が付けられている。１つの図に関して説明するこのような実施形態についてのエレメントの機能、構造、およびその他の説明は、他の図に含まれる同様の名前を付けられた構造にも適用することができ、その逆も成り立つ。
【００２５】
[0037]  図２から図４は、レーザ粒子センサの例示的な取付構造を示し、レーザ送受信器は１本以上のレーザ光ビームを、人がいなさそうな方向に送信する。図２から図４は航空機または航空機の部品を示すが、これは図示を容易にするためであり、これらの取付構成は他の種類の輸送機関にも同様に使用可能であることは認められてしかるべきである。
【００２６】
[0038]  図２は、輸送機関２０１上におけるレーザ粒子センサ２０２−１、２０２−２、２０２−３の取付構成の一例２００を示す。３つのレーザ粒子センサ２０２−１、２０２−２、２０２−３が図２には示されているが、１つ以上のレーザ粒子センサ２０２が使用されてもよいことは理解されてしかるべきである。
【００２７】
[0039]  図２に示す実施形態では、各レーザ粒子センサ２０２−１、２０２−２、２０２−３が輸送機関２０１に取り付けられ、各レーザ粒子センサ２０２−１、２０２−２、２０２−３は、１本以上のレーザ光ビーム２１２−１、２１２−２、２１２−３を輸送機関２０１の本体２２３の垂直軸に対してほぼ平行に送信するように構成されている。具体的には、レーザ粒子センサ２０２−１、２０２−２、２０２−３は、１本以上のレーザ光ビーム２１２−１、２１２−２、２１２−３を、輸送機関２０１の外面２１５から垂直方向に上向きまたは下向きに送信するように方向付けることができる。また、図２に示す一実施形態では、１本以上のレーザ光ビームの内、輸送機関２０１の外面２１５から垂直方向に上向きに送信されるもの（２１２−１、２１２−２）は、通例、上空を輸送機関２０１が移動する地面２２２の周囲、例えば、真上から、遠ざかるように送信される。他の実施形態では、レーザ粒子センサ２０２−１、２０２−２、２０２−３は、輸送機関２０１の外面２１５と面一に取り付けられ、レーザ粒子センサ２０２−１、２０２−２、２０２−３の外面が、輸送機関２０１の外面２１５と整合する(align)ようにしている。
【００２８】
[0040]  レーザ粒子センサ２０２−１、２０２−２、２０２−３は、輸送機関２０１の本体２２３、例えば、航空機の機体の上位部分または下位部分に取り付けることができる。輸送機関２０１の本体２２３の垂直軸に対してほぼ平行とは、輸送機関２０１の本体２２３を貫通する垂直軸に対して平行である軸（即ち、輸送機関２０１の上または下に突出する）から１０度以内を意味する。つまり、レーザ粒子センサ２０２−１、２０２−２、２０２−３は、１本以上のレーザ光ビーム２１２−１、２１２−２、２１２−３が輸送機関２０１の上面または底面のいずれかにおいて機体の垂直軸部分から１０度以内に向けられて構成されるように取り付けられている。図２に示す取付構造に対する測定領域２１４−１、２１４−２、２１４−３は、輸送機関２０１から選択された距離のところに配置されている。一実施形態では、この距離は、レーザ粒子センサ２０２−１、２０２−２、２０２−３が、輸送機関２０１よって乱されない自由流体流(freestream fluid flow)、または流体流、例えば、空気流を分析するように、選択される。あるいは、この距離は、レーザ粒子センサ２０２が、輸送機関２０１によって乱された流体を分析するように選択される。
【００２９】
[0041]  図３は、本開示の一実施形態による、輸送機関３０１上におけるレーザ粒子センサ３０２の取付構造の一実施形態３００を示す。図３に示す例示的な実施形態は、レーザ粒子センサ３０２が１本以上のレーザ光ビーム３１２を航空機２０１の垂直軸に対してほぼ平行に送信することを除いて、図２に示す取付構成と同様である。図３に示す一実施形態では、４本のレーザ光ビーム３１２が送信される。レーザ光ビーム３１２は、互いに特定の幾何学的関係で、例えば、互いから同じ角度だけ分離されて、輸送機関３０１の本体３２３の垂直軸に対してほぼ平行に送信される。
【００３０】
[0042]  一実施形態では、１本以上のレーザ・ビーム３１２は、レーザ粒子センサ３０２によって、輸送機関３０１から選択距離だけ離れたところに位置する１つの測定領域３１４においてデータを測定するために使用される。他の実施形態では、この距離は、レーザ粒子センサ３０２が、輸送機関３０１によって乱されない自由流体流、または流体流、例えば、空気流を分析するように選択される。あるいは、この距離は、レーザ粒子センサ３０２が、輸送機関３０１によって乱された流体を分析するように選択される。他の実施形態では、１本以上のレーザ光ビーム３１２は、通例、上空を輸送機関３０１が移動する地面３２２から遠ざかるように誘導される。
【００３１】
[0043]  図４は、輸送機関４０１上におけるレーザ粒子センサ４０２の取付構成４００の一実施形態を示す。図４に示す例示的な実施形態は、レーザ粒子センサ４０２が、輸送機関４０１の本体、例えば、航空機の機体ではなく、輸送機関４０１の薄片(foil)４０３、例えば、航空機の翼４０３に取り付けられていることを除いて、図２〜図３に示す取付構造２００、３００と同様である。一実施形態では、レーザ粒子センサ４０２は、レーザ粒子センサ４０２の外面が輸送機関４０１の薄片４０３の外面と整合するように、輸送機関４０１の薄片４０３の表面と面一に取り付けられる。図４のレーザ粒子センサ４０２は薄片４０３の上面と面一に取り付けられ、１本以上のレーザ光ビーム４１２を、薄片４０３の上面から上向きの方向に、そして輸送機関４０１の垂直軸に対してほぼ平行に送信するが、レーザ粒子センサ４０２を薄片４０３の底面と面一に取り付け、レーザ光ビーム４１２を薄片４０３の底面から下向きの方向に、そして輸送機関４０１の垂直軸に対してほぼ平行に送信するように構成することもできることは理解されてしかるべきである。他の実施形態では、１本以上のレーザ光ビーム４１２は、通例、上空を輸送機関４０１が移動する地面４２２から遠ざかるように誘導される。
【００３２】
[0044]  一実施形態では、レーザ粒子センサ４０２は１本以上のレーザ・ビーム４１２を送信する。他の実施形態では、１本以上のレーザ・ビーム４１２は、レーザ粒子センサ４０２によって、輸送機関４０１から選択距離だけ離れて位置する１つの測定領域４１４においてデータを測定するために使用される。更に他の実施形態では、この距離は、レーザ粒子センサ４０２が、輸送機関４０１によって乱されない自由流体流、または流体流、例えば、気体流を分析するように選択される。あるいは、この距離は、レーザ粒子センサ４０２が、輸送機関４０１によって乱される流体を分析するように選択される。
【００３３】
[0045]  他の実施形態では、図２から図４に関して以上で論じたレーザ粒子センサを輸送機関の他の部品に取り付けることもでき、この場合、１本以上のレーザ光ビームを輸送機関のその部品の表面から上向きまたは下向きに、そして輸送機関の本体の垂直軸に対してほぼ平行に送信することができる。一実施形態では、１本以上のレーザ光ビームは、通例、上空を輸送機関が移動する地面から遠ざかるように誘導される。以上の実施形態では、レーザ粒子センサを、以上で論じたように、輸送機関の部品の外面と面一に取り付けることもできる。ある実施形態では、輸送機関の他の部品には、航空機の水平スタビライザのような、輸送機関の他の薄片が含まれる。
【００３４】
[0046]  図２から図４に関して先に論じたレーザ粒子センサの取付構成の例は、人によって占められそうであり、したがってレーザ光ビームへの露出による人の目の損傷が生じるエリアから遠ざかるように１本以上のレーザ光ビームを送信することによって、視覚安全性に備える。具体的には、上空を輸送機関が移動する地面に面する輸送機関の側とは反対側になる輸送機関の側に人が位置することはありそうもない。例えば、輸送機関が地面の上空にあるとき、人が輸送機関の上に位置することはありそうもない。更に、例えば、このような実施形態では、輸送機関の本体の垂直軸から１０度以内にレーザ粒子センサを位置付けることによって、レーザ・エア・データ・センサを取り付けるための正当な量の柔軟性が得られ、更に、航空機周囲において、レーザ光ビームが、既定された最大許容露出レベルを超える光エネルギへの露出を招く可能性があるエリアを限定する。
【００３５】
[0047]  図５から図８は、視覚安全性に備えるために、輸送機関の一部に向けて１本以上のレーザ光ビームを送信するレーザ粒子センサの例示的な取付構成を示す。図５から図８は航空機または航空機の部品を示すが、これは図示を容易にするためであり、同様の取付構成は他のタイプの輸送機関にも同様に使用できることは理解されてしかるべきである。
【００３６】
[0048]  図５は、輸送機関５０１上におけるレーザ粒子センサ５０２−１、５０２−２、５０２−３の取付構成５００の実施形態を示す。３つのレーザ粒子センサ５０２−１、５０２−２、５０２−３が図５には示されているが、１つ以上のレーザ粒子センサ５０２が使用されてもよいことは理解されてしかるべきである。
【００３７】
[0049]  図５の一実施形態では、レーザ粒子センサ５０２−１が航空機５０１の本体５２３上、例えば、航空機の機体上に取り付けられ、輸送機関の薄片５０３の終端部分５０５、例えば、航空機の翼上のウィングレットに向けてレーザ光ビーム５１２−１の標的を定めるように構成される。他の実施形態では、レーザ粒子センサ５０２−１は、輸送機関５０１の本体５２３の外面５１５と面一に取り付けられる。更に他の実施形態では、終端部分５０５が、少なくとも部分的に、吸光材５２５によって覆われ、ここでレーザ光ビーム５１２−１がウィングレット５０５の表面に接触する。更に他の実施形態では、吸光材５２５が終端部分５０５の一部または終端部分５０５全体を覆うのでもよい。吸光材５２５は、入射光の少なくとも一部を吸収し、反射する入射光の量を減少させる。更にまた他の実施形態では、吸光材５２５は、１本以上のレーザ光ビーム５１２−１、５１２−２の波長に関して非反射的な吸光材を含む。
【００３８】
[0050]  一実施形態では、吸光材は非反射的材料であり、１本以上のレーザ光ビーム５１２−１、５１２−２の波長において光エネルギの少なくとも５０％を吸収する不透明な材料である。他の実施形態では、吸光材５２５は、１本以上のレーザ光ビーム５１２−１、５１２−２の波長に関して吸光性である吸光材を含む。このような吸光材５２５の例には、Ｓｕｒｒｅｙ  ＮａｎｏＳｙｓｔｅｍｓのＶａｎｔａｂｌａｃｋ、Ｅｄｕｍｕｎｄｓの吸光遮断材(light absorbing black-out material)第４０，５５、および６０番）、ならびにＡｃｔａｒのＭｅｔａｌ  Ｖｅｌｖｅｔ（商標）、Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｂｌａｃｋ（商標）、およびＭＡＸｉＢＬＡＣＫ（商標）が含まれる。このような実施形態では、吸光材５２５は、１本以上の光ビーム５１２−１が、人によって占められそうもない方向（例えば、航空機５０１の垂直軸に対して平行）に反射されるように、位置付けられる、または方向付けられる。レーザ粒子センサ５０２−１の測定領域５１４−１は、レーザ粒子センサ５０２−１と終端部分５０５との間に位置付けられている。測定領域５１４−１の正確な位置は、乱されない空間域の流体をサンプリングするように調節することができる。一実施形態では、サンプリングされる流体の空間域は、輸送機関５０１によって乱されない。
【００３９】
[0051]  一実施形態では、レーザ粒子センサ５０２−２は、航空機の垂直スタビライザのような、輸送機関５０１の第２薄片５０７上に取り付けられる。他の例示的な実施形態では、レーザ粒子センサ５０２−２は、第２薄片５０７の表面と面一に取り付けられる。レーザ粒子センサ５０２−２は、１本以上のレーザ光ビーム１１２を、航空機５０１の翼５０３上の終端部分５０５に向けて送信するように構成されている。更に他の実施形態では、図５に示すように、レーザ粒子センサ５０２−１、５０２−２の双方が組み合わせて使用される場合、レーザ光ビーム５１２−１、５１２−２が同じ位置または異なる位置において終端部分５０５に接触するように構成することができる。以上で説明したように、終端部分５０５の一部、または終端部分５０５全体が、吸光材５２５内に覆われてもよい。
【００４０】
[0052]  レーザ粒子センサ５０２−２の測定領域５１４−２は、レーザ粒子センサ５０２−２と終端部分５０５との間に位置付けられ、測定領域５１４−２の正確な位置は、輸送機関５０１によって乱されないまたは乱される空間域の流体をサンプリングするように調節することができる。一実施形態では、サンプリングされる流体の空間域は、乱されない。
【００４１】
[0053]  一実施形態では、レーザ粒子センサ５０２−３は輸送機関５０１の薄片５０３上に取り付けられる。他の例示的な実施形態では、レーザ粒子センサ５０２−３は、薄片５０３の表面と面一に取り付けられる。レーザ粒子センサ５０２−３は、１本以上のレーザ光ビーム５１２−３を、第２薄片５０７に取り付けられた第３薄片５０９、例えば、航空機の垂直スタビライザに取り付けられた水平スタビライザに向けて送信するように構成されている。更に他の実施形態では、第３薄片５０９の表面の少なくとも一部が、前述した吸光材５２５を含み、１本以上のレーザ光ビーム５１２−３が第３薄片５０９の表面に接触するところに吸光材５２５が位置付けられる。レーザ粒子センサ５０２−３の測定領域５１４−３は、レーザ粒子センサ５０２−３と第３薄片５０９との間に位置付けられ、測定領域５１４−３の正確な位置は、例えば、輸送機関５０１によって乱されない空間域の流体をサンプリングするように調節することができる。他の実施形態では、サンプリングされる流体の空間域は乱されない。
【００４２】
[0054]  一実施形態では、レーザ粒子センサ５０２−４が第３薄片５０９に取り付けられてもよく、１本以上のレーザ光ビーム５１２−４を薄片５０３または終端部分５０５に向けて送信するように構成される。このような実施形態では、１本以上のレーザ光ビーム５１２が薄片５０３または終端部分５０５の表面に接触するところに、先に説明した吸光材５２５を位置付けるとよい。レーザ粒子センサ５０２−４の測定領域５１４−４は、レーザ粒子センサ５０２−４と薄片５０３または終端部分５０５の水平面との間に位置付けられ、測定領域５１４−４の正確な位置は、航空機５０１によって乱されないまたは乱されない空間域の流体をサンプリングするように調節することができる。他の実施形態では、サンプリングされる流体の空間域は乱されない。
【００４３】
[0055]  図６は、輸送機関６０１上におけるレーザ粒子センサ６０２−１、６０２−２の取付構成の実施形態を示す。２つのレーザ粒子センサ６０２−１、６０２−２が図６には示されているが、１つ以上のレーザ粒子センサ６０２が使用されてもよいことは理解されてしかるべきである。
【００４４】
[0056]  図６の実施形態例では、レーザ粒子センサ６０２−１が輸送機関６０１の薄片６０３の終端部分６０５上に取り付けられ、レーザ送受信器６０２−１はレーザ光ビーム６１２−１を輸送機関６０１の複数の表面に向けて送信するように構成されている。輸送機関６０１は、本体６２３と、輸送機関６０１の第２薄片６０７、例えば、航空機の垂直スタビライザとを含む。図６は複数のレーザ光ビーム６１２−１を示すが、レーザ粒子センサ６０２−１は、１本以上のレーザ光ビーム６０２−１を送信するように構成できることは理解されてしかるべきである。一実施形態では、レーザ粒子センサ６０２−１は薄片６０３の終端部分６０５の表面と面一に取り付けられる。他の実施形態では、本体６２３および第２薄片６０７の表面の少なくとも一部は、図５に関して先に説明したような、吸収材６２５を含み、１本以上のレーザ光ビーム６１２−１が本体６２３および第２薄片６０７の表面に接触するところに位置付けられる。レーザ粒子センサ６０２−１の測定領域６１４−１ａ、ｂ、ｃは、レーザ粒子センサ６０２−１と、本体６２３および第２薄片６０７の表面との間に位置付けられている。測定領域６１４−１ａ、ｂ、ｃの正確な位置は、輸送機関６０１によって乱されないまたは乱されない空間域の流体をサンプリングするように調節することができる。更に他の実施形態では、サンプリングされる流体の空間域は乱されない。
【００４５】
[0057]  レーザ粒子センサ６０２−２は、輸送機関６０１の薄片６０３に取り付けられている。一実施形態では、レーザ粒子センサ６０２−２は、輸送機関６０１の薄片６０３の表面と面一に取り付けられる。レーザ粒子センサ６０２−２は、１本以上のレーザ光ビーム６１２−２を輸送機関６０１の第２薄片６０７に向けて送信するように構成されている。他の実施形態では、第２薄片６０７の表面は、図５に関して先に説明したような、吸光材６２５を含み、１本以上のレーザ光ビーム６１２−２が第２薄片６０７の表面に接触するところに位置付けられている。レーザ粒子センサ６０２−２の測定領域６１４−２は、レーザ粒子センサ６０２−２と第２薄片６０７との間に位置付けられ、測定領域６１４−２の正確な位置は、輸送機関６０１によって乱されないまたは乱される流体をサンプリングするように調節することができる。更に他の実施形態では、サンプリングされる流体の空間域は乱されない。
【００４６】
[0058]  図７は、輸送機関７０１上におけるレーザ粒子センサ７０２−１、７０２−２、７０２−３の取付構成７００の実施形態を示す。具体的には、図７は、レーザ光ビーム７１２を輸送機関７０１のエンジン７３３のエンジン吸気口７１１に向けて誘導する取付構成７００を示す。図７には３つのレーザ粒子センサ７０２−１、７０２−２、７０２−３が示されているが、１つ以上のレーザ粒子センサが使用されてもよいことは理解されてしかるべきである。
【００４７】
[0059]  図７の実施形態例では、レーザ粒子センサ７０２−１は輸送機関７０１の薄片７０３上に取り付けられ、レーザ送受信器は、１本以上のレーザ光ビーム７１２−１をエンジン７３３のエンジン吸気口７１１に向けて送信するように構成されている。一実施形態では、レーザ粒子センサ７０２−１は輸送機関７０１の薄片７０３の表面と面一に取り付けられる。他の実施液体では、１本以上のレーザ光ビーム７１２−１は、エンジン７３３のファン、例えば、ファン・ブレードに接触するように送信される。他の実施形態では、１本以上のレーザ光ビーム７１２−１は、エンジン吸気口７１１の表面に接触するように送信される。このような実施形態では、エンジン吸気口７１１の表面、例えば、内面は、図５に関して先に説明したような、吸光材を含むことができ、１本以上のレーザ光ビーム７１２−１がエンジン吸気口７１１の表面に接触するところに位置付けられる。レーザ粒子センサ７０１−２の測定領域７１４−１は、レーザ粒子センサ７０２−１とエンジン吸気口７１１との間に位置付けられている。測定領域７１４−１の正確な位置は、輸送機関７０１によって乱されるまたは乱されない空間域の流体をサンプリングするように調節することができる。更に他の実施形態では、サンプリングされる流体の空間域は乱されない。
【００４８】
[0060]  レーザ粒子センサ７０２−２は、輸送機関７０１の本体７２３に取り付けられている。一実施形態では、レーザ粒子センサ７０２−２は、輸送機関７０１の本体７２３の表面と面一に取り付けられる。レーザ粒子センサ７０２−２は、１本以上のレーザ光ビーム７１２−２をエンジン吸気口７１１に向けて送信するように構成されている。他の実施形態では、１本以上のレーザ光ビーム７１２−２は、エンジン７３３のファンに接触するように送信される。更に他の実施形態では、１本以上のレーザ光ビーム７１２−２は、エンジン吸気口７１１内部の表面に接触するように送信される。更に他の実施形態では、エンジン吸気口７１１の表面は、図５に関して先に説明したような、吸光材を含むことができ、１本以上のレーザ光ビーム７１２−１がエンジン吸気口７１１の表面と接触するところに位置付けられる。レーザ粒子センサ７０２−２の測定領域７１４−２は、レーザ粒子センサ７０２−２とエンジン吸気口７１１との間に位置付けられている。測定領域７１４−２の正確な位置は、輸送機関７０１によって乱されるまたは乱されない空間域の流体をサンプリングするように調節することができる。更に他の実施形態では、サンプリングされる流体の空間域は乱されない。
【００４９】
[0061]  一実施形態では、レーザ粒子センサ７０２−３も薄片７０３の終端部分７２５上、または航空機７０１の他の部品上に取り付けることができる。レーザ粒子センサ７０２−３は、１本以上のレーザ光ビーム７１２−３をエンジン吸気口７１１に向けて送信するように構成されている。他の実施形態では、１本以上のレーザ光ビーム７１２−２がエンジン７３３のファンに接触するように送信される。更に他の実施形態では、１本以上のレーザ光ビーム７１２−３がエンジン吸気口７１１内部の表面に接触するように送信される。更に他の実施形態では、エンジン吸気口７１１の表面が、図５に関して先に説明したような、吸光材を含むことができ、１本以上のレーザ光ビーム７１２−１がエンジン吸気口７１１の表面に接触するところに位置付けられる。レーザ粒子センサ７０２−２の測定領域７１４−３は、レーザ粒子センサ７０２−２とエンジン吸気口７１１との間に位置付けられている。測定領域７１４−３の正確な位置は、輸送機関７０１によって乱されるまたは乱されない空間域の流体をサンプリングするように調節することができる。更に他の実施形態では、サンプリングされる流体の空間域は乱されない。
【００５０】
[0062]  図８は、輸送機関８０１上における１つ以上のレーザ粒子センサ８０２−１、８０２−２の取付構成の実施形態を示す。図９には２つのレーザ粒子センサ８０２−１、８０２−２が示されているが、１つ以上のレーザ粒子センサが使用されてもよいことは理解されてしかるべきである。
【００５１】
[0063]  薄片８０３ａ、８０３ｂの下に位置するエンジン吸気口８１１ａ、ｂを有する輸送機関８０１では、レーザ粒子センサ８０２−１、８０２−１を本体８２３に取り付けてもよい。レーザ粒子センサ８０２−１、８０２−２は、レーザ光ビーム８１２−１、８１２−２を輸送機関８０１のエンジン８３３ａ、ｂのエンジン吸気口８１１ａ、ｂに向けて送信するように構成されている。他の実施形態では、１本以上のレーザ光ビーム８１２−１、８１２−２は、エンジン８３３ａ、ｂのファンに接触するように送信される。更に他の実施形態では、１本以上のレーザ光ビーム８１２−１、８１２−２は、エンジン吸気口８１１ａ、ｂ内部の表面に接触するように送信される。更に他の実施形態では、エンジン吸気口８１１ａ、ｂ内部の表面は、図５に関して先に説明したような、吸光材を含むことができ、１本以上のレーザ光ビーム８１２−１、８１２−２がエンジン吸気口８１１ａ、ｂの表面に接触するところに位置付けられる。レーザ粒子センサ８０２−１、８０２−２の測定領域８１４−１、８１４−２は、レーザ粒子センサ８０２−１、８０２−２の各々とそれぞれのエンジン吸気口８１１ａ、ｂの各々との間に位置付けられている。測定領域８１４−１、８１４−２の正確な位置は、輸送機関８０１によって乱されるまたは乱されない空間域の流体をサンプリングするように調節することができる。更に他の実施形態では、サンプリングされる流体の空間域は乱されない。
【００５２】
[0064]  図５から図８に関して以上で論じたレーザ粒子センサの取付構成例は、レーザ粒子センサと輸送機関の他の部品との間の光路が人によって占められそうもなく、レーザ光ビームへの露出による損傷を生じそうもない、輸送機関の他の部品に向けてレーザ光ビームを送信することによって、視覚安全性に備える。更に、これらの取付構成の一部は、航空機においてレーザ光ビームを減衰させるので、視覚安全上の危険域(risk)を、レーザ光ビームの波長が空気中で減衰するのに要する距離に制限するのではなく、航空機の半径に制限することができる。
【００５３】
[0065]  図９Ａおよび図９Ｂは、輸送機関９０１上に取り付けられたレーザ粒子センサ９０２−１、９０２−２の複数の動作段階の一実施形態を示す。例えば、図９Ａは、輸送機関９０１の動作パラメータが視覚安全性について低い危険性を示す間(during low eye safety risk operating parameters of the vehicle 901)（例えば、航空機の飛行のような、輸送機関９０１の移動中）における輸送機関９０１上の１つ以上のレーザ粒子センサの例示的な動作を表し、図９Ｂは、輸送機関９０１の動作パラメータが視覚安全性について高い危険性を示す間 (during high eye safety risk operating parameters of the vehicle 901)（例えば、航空機の離陸または着陸のような、輸送機関９０１の移動の開始または終了の間）における輸送機関９０１上の１つ以上のレーザ粒子センサの動作を表す。図９Ａおよび図９Ｂには２つのレーザ粒子センサ９０２−１、９０２−２が示されているが、１つ以上のレーザ粒子センサ９０２が含まれてもよいことは理解されてしかるべきである。更に、具体的な動作例について航空機に関して例示するが、動作方法は、同様に他のタイプの輸送機関にも適用可能であることも理解されてしかるべきである。
【００５４】
[0066]  第１レーザ粒子センサ９０２−１が輸送機関９０１上に取り付けられ、図３に関して先に説明したレーザ粒子センサ３０２−１と同様に動作する。レーザ粒子センサ９０２−１は、１本以上のレーザ光ビーム９１２−１を輸送機関９０１の本体の垂直軸に対してほぼ平行に、例えば、上空を輸送機関９０１が移動する地面から遠ざかるように、送信するように構成されている。第２レーザ粒子センサ９０２−２は、輸送機関９０１の側面部に取り付けられ、１本以上のレーザ光ビーム９１２−２は、輸送機関９０１の一部と接触することによって、 必ずしも遮断または停止させられるとは限らない。
【００５５】
[0067]  輸送機関９０１の視覚安全性の危険性が低い動作状況の間、視覚安全性は主要な懸念ではない。何故なら、人は１本以上のレーザ光ビーム９１２−１、９１２−２に露出されそうもないからである。したがって、レーザ粒子センサ９１２−１、９１２−２の双方は、既定の最大許容露出レベルを超える光エネルギへの露出の危険性を高めることなく、通常パワー・モード、例えば、最大パワー・モードで常時動作させることができる。
【００５６】
[0068]  しかしながら、図９Ｂに示すように、輸送機関９０１の視覚安全性の危険性が高い動作状況の間、レーザ粒子センサ９１２−２の動作が修正されない場合、近接する輸送機関にいる人、地上乗務員、航空管制官等が、１本以上のレーザ光ビーム９１２−２に露出されるおそれがある。したがって、第２レーザ粒子センサ９０２−２は、輸送機関９０１の１つ以上の動作パラメータに基づいて、低パワー・モードで動作するように、例えば、１本以上のレーザ光ビーム９１２−２のパワーを減衰するように構成されている。一実施形態では、低パワー・モードではレーザ光ビーム（１本または複数）は生成されない。他の実施形態では、レーザ粒子センサにおいて誤りまたは障害が検出された場合、レーザ光ビーム（１本または複数）を生成しない。
【００５７】
[0069]  一実施形態では、レーザ粒子センサ９０２−２は処理システム１１６によって制御される。他の実施形態では、低パワー・モードにあるとき、処理ユニット１１６は、光学素子１０６においてシャッタ（例えば、機械式シャッタ）を制御して、１本以上のレーザ光ビーム９１２−２の送信を遮断する。更に他の実施形態では、低パワー・モードにあるとき、処理ユニット１１６は、光送受信器１０４をディスエーブルする制御信号を第２レーザ粒子センサ９０２−２に供給して、１本以上のレーザ光ビーム９１２−２の送信を終了させるか、または光送受信器１０４に１本以上のレーザ光ビーム９１２−２のパワーを低下させる。以上の技法の内１つ以上は、レーザ粒子センサを低パワー・モードに移行させるために使用することができる。更に他の実施形態では、低パワー・モードにあるとき、１つ以上のレーザ光ビーム９１２−２のパワー・レベルをゼロに低下させる。更に他の実施形態では、同様に、レーザ光ビーム９１２−２のパワー・レベルを、人に入射しそうな１本以上のレーザ光ビーム９１２−２の部分において、人の目に危害を加えないレベルまで、低下させることもできる。
【００５８】
[0070]  図１０は、レーザ粒子センサの動作に対する安全帯範囲の一実施形態を示す。具体的には、航空機１００１のレーザ粒子センサの通常パワー・モードに対する安全帯限界１０３０の外側にある安全帯範囲は、レーザ粒子センサの低パワー・モードに対する安全帯限界１０２０の外側にある安全帯範囲よりも、輸送機関１００１から遠くなっている。
【００５９】
[0071]  再度図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、一実施形態では、例えば、第２レーザ粒子センサ９０２−２が通常または低パワー・モードのどちらで動作するか判定する、輸送機関９０１の１つ以上の動作パラメータは、輸送機関９０１の地理的位置、例えば、地表面付近または地表面におけるというような地理的位置に対応する高度、および輸送機関９０１のベクトル速度を含むことができる。地表面(ground level)は地形(terrain)に基づいて変化する。他の実施形態では、選択される地理的位置は、空港における位置（例えば、ゲートまたは滑走路）、または人が１本以上のレーザ光ビーム９１２−２に露出される高い可能性があるその他のエリアを含むこともできる。他の実施形態では、選択された地理的位置および選択された地理的位置の座標の範囲のリスト、ならびに恐らくは対応する閾値高度を生成し、メモリ１１０内のデータ１１３に格納する。処理システム１１６は、輸送機関９０１の地理的位置を測定システム１３３、例えば、位置l測定システムから得て、この地理的位置を、データ１１３に格納されている地理的位置情報と比較することができる。１つ以上のレーザ粒子センサ、例えば、レーザ粒子センサ９０２−２が低パワー・モードに移行させられようとしている地理的位置の１つに輸送機関が位置すると、処理システム１１６が判定したとき、処理システム１１６は、このような１つ以上のレーザ粒子センサを低パワー・モードに移行させる。
【００６０】
[0072]  一実施形態では、例えば、第２レーザ粒子センサ９０２−２が通常または低パワー・モードで動作するか否か判定する輸送機関９０１の１つ以上の動作パラメータは、輸送機関９０１のベクトル速度を含むことができる。他の実施形態では、このような判定は、輸送機関９０１のベクトル速度が閾値ベクトル速度を超えるか否かに基づくこともできる。更に他の実施形態では、閾値ベクトル速度は、輸送機関の発進および着陸、例えば、航空機の離陸および着陸に必要とされるベクトル速度を含む。つまり、輸送機関９０１が輸送機関の発進ベクトル速度に達したときまたはこれを超えたとき、レーザ粒子センサは低パワー・モードから通常パワー・モードに移行する。輸送機関が輸送機関着陸ベクトル速度に達したときまたはそれ未満に低下したとき、レーザ粒子センサは通常モードから低モードに移行する。更に他の実施形態では、閾値速度は、輸送機関が特定の速度で移動しているときのレーザ光ビームのパワー、および目に対して可能な露出時間に基づいて決定することができる。例えば、輸送機関が高速度で移動している場合、可能な露出時間は非常に短く、地上作業の間であっても、レーザ光ビーム９１２−２のパワーが懸念にならないこともある。
【００６１】
[0073]  一実施形態では、輸送機関９０１の１つ以上の動作パラメータは、輸送機関９０１の輸送段階を含むことができる。輸送機関９０１が航空機である例示的な実施形態では、輸送段階は、地上走行、離陸、飛行中、着陸等を含むことができる。他の実施形態では、輸送機関の操作者がこのような段階を識別する。更に他の実施形態では、輸送機関システムが、例えば、輸送機関の速度、車輪上の重量等に基づいて、自動的にこのような段階を判断することができる。どの動作段階が、レーザ光ビームへの人の露出が懸念になる状況（例えば、地上走行中、ゲートにいるとき、または着陸中）と相関があるか判定することができ、これらの動作段階の間ではレーザ粒子センサ９０２−２をもっと低いパワー・モードに移行させることができる。輸送機関９０１の他の動作段階の間、レーザ粒子センサ９０２−２を通常パワー・モードで動作させることができる。
【００６２】
[0074]  ある実施形態では、輸送機関の１つ以上の動作パラメータは、車輪上重量ロジック(Weight on Wheels logic)またはその他の空地ロジック(Air/Ground logic)を含むことができ、例えば、輸送機関９０１の車輪上に重量があるために、輸送機関９０１が地上にあると判断されたときに、レーザ粒子センサ９０２−２をもっと低いパワー・モードに移行させる。しかしながら、輸送機関９０１が空中にあるとき、レーザ粒子センサ９０２−２を最大パワー・モードで動作させることができる。
【００６３】
[0075]  図９Ａから図１０に関して先に論じたレーザ粒子センサの動作技法は、図２から図８に関して先に論じた取付構成と組み合わせて、レーザ光ビームへの露出の危険性を更に低下させることによって、特定の取付構成によってレーザ粒子センサの視覚安全性を向上させることもできる。
【００６４】
[0076]  図１１Ａおよび図１１Ｂは、視覚安全性のために構成された例示的なレーザ粒子センサの動作の更に他の実施形態を示す。図１１Ａおよび図１１Ｂに示す方法の実施形態は、ここでは、本明細書において例示したシステムに実装されるものとして説明するが、他の実施形態も他の方法で実装できることは理解されよう。流れ図のブロックは、説明を容易にするために、全体的に順番に並べられているが、この並びは例示に過ぎず、これらの方法に関連する処理（およびこれらの図に示すブロック）は異なる順序で現れることができることは認められてしかるべきである（例えば、これらのブロックに関連する処理の少なくとも一部が、並列で、および／またはイベント・ドリブン型で実行する）。
【００６５】
[0077]  図１１Ａは、１つ以上のレーザ粒子センサが取り付けられている輸送機関が上空を移動する地面から遠ざかるように各レーザ粒子センサが光を投射するときに、１つ以上のレーザ粒子センサの各々が通常パワー・モードで動作するように構成された１つ以上のレーザ粒子センサの動作１１００の実施形態を示す。ブロック１１０２において、１つ以上のレーザ粒子センサを低パワー・モードに移行させる。ブロック１１０４において、１つ以上のレーザ粒子センサの各々が地面から遠ざかるように照準を定めている(pointing)か否か、即ち、１つ以上の粒子センサの各々によって投射されるレーザ光ビームが地面から遠ざかるように照準を定めるか否か判定する。一実施形態では、１つ以上のレーザ粒子センサの各々が、地面からほぼ１８０度遠ざかるように照準を定めるか否か判定する。一実施形態では、１つ以上のレーザ粒子センサが照準を定める経路(way)の方向の判定が、例えば、輸送機関内の慣性ナビゲーション・システムまたは管理ユニットからの情報に基づいて、処理システム１１６によって行うことができる。１つ以上のレーザ粒子センサがいずれも地面から遠ざかるように照準を定めていない場合、レーザ粒子センサを低パワー・モードに維持する。例えば、ブロック１１０２に戻る。
【００６６】
[0078]  ブロック１１０６において、１つ以上のレーザ粒子センサの内１つ以上が地面から遠ざかるように照準を定めている場合、地面から遠ざかるように照準を定めている１つ以上のレーザ粒子センサの各々を通常パワー・モードに移行させる。一実施形態では、地面から約１８０度遠ざかるように照準を定めている１つ以上のレーザ粒子センサの各々を、通常パワー・モードに移行させる。一実施形態では、処理システム１１６は、１つ以上のレーザ粒子センサの各々を通常パワー・モードに移行させる。
【００６７】
[0079]  次いで、ブロック１１０８において、通常パワー・モードにある１つ以上のレーザ粒子センサの各々が、地面に向けて照準を定めているか否か、即ち、１つ以上の粒子センサの各々によって投射されたレーザ光ビームが地面に向けて照準を定めるか否か判定する。一実施形態では、通常パワー・モードにある１つ以上のレーザ粒子センサの各々が、地面に向けてほぼ０度で照準を定めているか否かについても判定する。一実施形態では、１つ以上のレーザ粒子センサが照準を定めている経路の方向の判定は、例えば、輸送機関における慣性ナビゲーション・システムまたは管理ユニットからの情報に基づいて、処理システム１１６によって行うことができる。一実施形態では、通常動作モードにある１つ以上のレーザ粒子センサがいずれも地面に向けて照準を定めていない場合、これらのレーザ粒子センサを通常パワー・モードに維持し、ブロック１１０８を繰り返す。通常パワー・モードにある１つ以上のレーザ粒子センサが地面に向けて照準を定めている場合、ブロック１１１０においてこれら１つ以上のレーザ粒子センサを低パワー・モードに移行させる。
【００６８】
[0080]  図１１Ｂは、１つ以上のレーザ粒子センサが取り付けられている輸送機関が、指定高度または閾値高度以上を移動しているとき、特定の地理的位置にないとき、あるいは指定ベクトル速度または閾値ベクトル速度以上で移動しているときにのみ、レーザ粒子センサ（１つまたは複数）が通常パワー・モードで動作するように構成された１つ以上のレーザ粒子センサの動作１１５０の実施形態を示す。一実施形態では、ブロック１１５２において、１つ以上のレーザ粒子センサを通常パワー・モードに移行させる閾値高度、地理的位置、または閾値ベクトル速度を格納する。他の実施形態では、高度およびベクトル速度閾値は、地理的位置によって変化してもよい。更に他の実施形態では、このような高度およびベクトル速度閾値（更には、対応する地理的位置がある場合には、その中のいずれか）、ならびに地理的位置、例えば、空港のような輸送機関ターミナル(vehicle terminal)を、処理システム１１６に、例えば、メモリ１１０のデータ１１３に格納する。一実施形態では、ブロック１１５４において、１つ以上のレーザ粒子センサを低パワー・モードに移行させる。
【００６９】
[0081]  ブロック１１５６において、輸送機関が、指定高度または閾値高度以上を移動しているか、特定の地理的位置にないか、または指定ベクトル速度または閾値ベクトル速度以上で移動しているか否か判定する。一実施形態では、輸送機関が閾値高度以上を移動しているか、特定の地理的位置にないか、または閾値ベクトル速度以上で移動しているか否かに関する判定は、処理システム１１６によって、１つ以上の測定システム１１３と共に行うことができる。処理システム１１６は、１つ以上のセンサ・システムからのデータを比較して、１つ以上のレーザ粒子センサを通常パワー・モードに移行させるか否か判定する。他の実施形態では、輸送機関が指定高度以上で移動していない場合、特定の地理的位置にある場合、そしてベクトル速度以上で移動していない場合、１つ以上のレーザ粒子センサを低パワー・モードに移行させるかまたは維持する。例えば、ブロック１１５４に戻る。更に他の実施形態では、輸送機関が指定高度以上で移動している場合、特定の地理的位置にいない場合、そしてベクトル速度以上で移動している場合、ブロック１１５８に進む。
【００７０】
[0082]  ブロック１１５８において、輸送機関が閾値高度以上で移動している場合、特定の地理位置にない場合、そして式位置ベクトル速度以上で移動している場合、１つ以上のレーザ粒子センサを通常パワー・モードに移行させる。
【００７１】
[0083]  ブロック１１６０において、輸送機関が閾値高度以下で移動しているか、または特定の地理的位置にあるか、または閾値ベクトル速度以下で移動しているか否か判定する。一実施形態では、輸送機関が閾値高度以下で移動しているか、または特定の地理的位置にあるか、または閾値ベクトル速度以下で移動しているか否かに関する判定は、処理システム１１６によって、1つ以上の測定システム１１３と共に行うことができる。処理システム１１６は、１つ以上のセンサ・システムからのデータを比較して、１つ以上のレーザ粒子センサを通常パワー・モードに移行させるか否か判定する。他の実施形態では、輸送機関が指定高度以下で移動していない場合、特定の地理的位置にない、そしてベクトル速度以下で移動していない場合、１つ以上のレーザ粒子センサを通常パワー・モードに移行させるかまたは維持する。例えば、ブロック１１５８に戻る。更に他の実施形態では、輸送機関が指定高度以下で移動している場合、特定の地理的位置にある場合、そしてベクトル速度以下で移動している場合、ブロック１１６２に進む。
【００７２】
[0084]  ブロック１１６２において、輸送機関が閾値高度以下で移動している場合、特定の地理的位置にある場合、または閾値ベクトル速度以下で移動している場合、１つ以上のレーザ粒子センサを低パワー・モードに移行させる。
【００７３】
[0085]  種々の代替実施形態では、本開示全体にわたって説明したシステム・エレメント、方法ステップ、または例（例えば、少なくとも１つの処理デバイス１０８、またはその下位部品のような）は、１つ以上のコンピュータ・システム、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、またはこれらのエレメント、プロセス、または例を実現するための同様のデバイスおよび実行コードを使用して実現することができ、前記コードは非一時的データ記憶デバイス上に格納される。したがって、本開示の他の実施形態は、コンピュータ読み取り可能媒体上にあるプログラム命令を構成する(comprise)エレメントを含むことができる。このようなコンピュータ・システムによってプログラム命令が実装されると、本明細書において説明した実施形態を実現することを可能にする。本明細書において使用する場合、「コンピュータ読み取り可能媒体」という用語は、非一時的物理形態を有する有形メモリ記憶デバイスを指す。このような非一時的物理形態は、パンチ・カード、磁気ディスクまたはテープ、任意の光データ記憶システム、フラッシュ・リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ＲＯＭ、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能−プログラマブルＲＯＭ（Ｅ−ＰＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、あるいは物理的有形形態を有する任意のその他の形態の永続的、半永続的、または一時的メモリ記憶システムまたはデバイスのような、しかしこれらには限定されない、コンピュータ・メモリ・デバイスを含むことができる。プログラム命令は、コンピュータ・システム・プロセッサによって実行されるコンピュータ実行可能命令、および超高速集積回路（ＶＨＳＩＣ）ハードウェア記述言語（ＶＨＤＬ）のようなハードウェア記述言語を含むが、これらに限定されるのではない。
【００７４】
[0086]  「垂直方向に」という用語は、水平に対して垂直な方向を指す。「上」、「側」(side)（「側壁」におけるような）、「より高い」、「より低い」、「上方」(over)、「上面」(top)、および「下」(under)のような用語は、方位(orientation)には関係なく、上面である通常面(conventional plane)または作業面(working surface)に関して定められるものとする。
実施形態例
[0087]  例１は、輸送機関上のレーザ粒子センサを含み、光学システムと、この光学システムに結合された処理システムと、処理システムに結合された１つ以上の測定システムとを含み、１本以上のレーザ光ビームの各々が、レーザ粒子センサが取り付けられている輸送機関の本体の垂直軸に対してほぼ平行に、そして輸送機関が移動する地面から遠ざかるように誘導されるときに、光学システムが１本以上のレーザ光ビームを通常パワー・モードで送信するように構成され、光学システムが、この光学システムによって送信された１本以上のレーザ光ビームの後方散乱部分を受光するように構成される。
【００７５】
[0088]  例２は、例１のレーザ粒子センサを含み、光学システムが光送受信器を含み、この光送受信器が、１本以上のレーザ光ビームを少なくとも通常パワー・モードおよび低パワー・モードで送信するように構成される。
【００７６】
[0089]  例３は、例１〜２のいずれかのレーザ粒子センサを含み、光学システムが光学素子を含み、この光学素子が、光送受信器から送信された光および光送受信器への後方散乱光を誘導する。
【００７７】
[0090]  例４は、例１〜３のいずれかのレーザ粒子センサを含み、更に、ウィンドウを含み、１本以上のレーザ光ビームがこのウィンドウを通過する。
[0091]  例５は、例１〜４のいずれかのレーザ粒子センサを含み、１つ以上の測定システムが、高度計システム、ピトー管およびコンパスを含むことができる速度および方向測定システム、慣性ナビゲーション・システム、ならびに位置判定システムの内少なくとも１つを含む。
【００７８】
[0092]  例６は、方法を含み、１つ以上のレーザ粒子センサが、上空を輸送機関が移動する地面から遠ざかるように照準を定めているか否か判定するステップと、１つ以上のレーザ粒子センサが地面から遠ざかるように照準を定めている場合、このようなレーザ粒子センサの各々を通常パワー・モードに移行させるステップと、通常パワー・モードにある１つ以上のレーザ粒子センサが地面に向かって照準を定めているか否か判定するステップと、通常パワー・モードにある１つ以上のレーザ粒子センサが地面に向かって照準を定めている場合、このようなレーザ粒子センサの各々を低パワー・モードに移行させるステップとを含む。
【００７９】
[0093]  例７は、例６の方法を含み、更に、各レーザ粒子センサを低パワー・モードに移行させるステップを含む。
[0094]  例８は、輸送機関上のレーザ粒子センサを含み、光学システムと、この光学システムに結合された処理システムとを含む。処理システムは、１つ以上の測定システムに結合されるように構成され、光学システムは、輸送機関の高度、地理的位置、またはベクトル速度の内少なくとも１つに基づいて、１本以上のレーザ光ビームを通常パワー・モードで送信するように構成され、光学システムは、光学システムによって送信された１本以上のレーザ光ビームの後方散乱部分を受光するように構成される。
【００８０】
[0095]  例９は、例８のレーザ粒子センサを含み、光学システムが光送受信器を含み、光送受信器が、１本以上のレーザ光ビームを少なくとも通常パワー・モードおよび低パワー・モードで送信するように構成される。
【００８１】
[0096]  例１０は、例８〜９のいずれかのレーザ粒子センサを含み、光学システムが光学素子を含み、この光学素子が、光送受信器から送信された光、及び光送受信器への後方散乱光を誘導する。
【００８２】
[0097]  例１１は、例８〜１０のいずれかのレーザ粒子センサを含み、更に、ウィンドウを含み、１本以上のレーザ光ビームがこのウィンドウを通過する。
[0098]  例１２は、例８〜１１のいずれかのレーザ粒子センサを含み、１つ以上の測定システムが、高度計システム、ピトー管およびコンパスを含むことができる速度および方向測定システム、慣性ナビゲーション・システム、ならびに位置判定システムの内少なくとも１つを含む。
【００８３】
[0099]  例１３は、方法を含み、輸送機関が、閾値速度以上である、ある高度以上である、または特定の地理的位置にないか否か判定するステップと、輸送機関が、閾値速度以上である場合、閾値高度以上である場合、または特定の地理的位置にない場合、少なくとも１つのレーザ粒子センサを通常パワー・モードに移行させるステップと、輸送機関が、閾値速度以下で移動している、閾値高度以下にある、または特定の地理的位置にあるか否か判定するステップと、輸送機関が、閾値速度以下である場合、閾値高度以下にある場合、または特定の地理的位置にある場合、少なくとも１つのレーザ粒子センサを低パワー・モードに移行させるステップとを含む。
【００８４】
[0100]  例１４は、例１３の方法を含み、更に、少なくとも１つのレーザ粒子センサを低パワー・モードに移行させるステップを含む。
[0101]  例１５は、例１３〜１４のいずれかの方法を含み、更に、閾値速度、閾値高度、および特定の地理的を格納するステップを含む。
【００８５】
[0102]  例１６は、輸送機関上のレーザ粒子センサを含み、光学システムと、この光学システムに結合された処理システムとを含み、光学システムが、自由流体の空間域において粒子を検出するために１本以上のレーザ光ビームを送信し、光学システムが取り付けられている輸送機関の一部において、１本以上の光ビームを停止させるように構成され、光学システムが、この光学システムによって送信された１本以上のレーザ光ビームの後方散乱部分を受光するように構成される。
【００８６】
[0103]  例１７は、例１６のレーザ粒子センサを含み、輸送機関の一部が少なくとも部分的に吸光材によって覆われる。
[0104]  例１８は、例１６〜１７のいずれかのレーザ粒子センサを含み、輸送機関の一部が輸送機関の本体の垂直軸に対してほぼ平行な入射光の一部を反射する。
【００８７】
[0105]  例１９は、例１６〜１８のいずれかのレーザ粒子センサを含み、輸送機関の一部が、本体の一部、薄片、およびエンジンの内の１つを含む。
[0106]  例２０は、例１６〜１９のいずれかのレーザ粒子センサを含み、光学システムが光送受信器を含み、光送受信器が、１本以上のレーザ光ビームを、少なくとも通常パワー・モードおよび低パワー・モードで送信するように構成される。
【００８８】
[0107]  以上、本明細書では具体的な実施形態について図示および説明したが、同じ目的を達成すると考えられる構成であればいずれも、示した具体的な実施形態と置き換えてもよいことは当業者には認められよう。したがって、本発明は、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることを意図するのは明白である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【外国語明細書】
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