(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによってターゲティングするための複数のレンジポイントを含むショットリストを処理し、
前記処理されたショットリストの前記レンジポイントをターゲティングするために、第１のミラーおよび第２のミラーの少なくとも一方のミラー走査位置の閉ループフィードバック制御を使用して、複数の前記ミラー走査位置に前記第１のミラーおよび前記第２のミラーを走査することによって、前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための動的走査パターンを制御し、前記制御では、
第１の制御信号を用いて前記第１のミラーを走査し、第１の軸に対して前記第１のミラーを走査することで、前記第１の軸に沿って前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムをターゲティングし、
第２の制御信号を用いて前記第２のミラーを走査し、前記第１の軸に垂直な第２の軸に対して前記第２のミラーを走査することで、前記第２の軸に沿って前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムをターゲティングし、前記第１および第２のミラーのための前記ミラー走査位置の組み合わせは、前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされる前記レンジポイントを定義し、前記第２の制御信号は、前記処理されたショットリストの関数として変化し、ポイントツーポイントモードにおいて前記第２のミラーを走査し、
前記第１および第２のミラーを含む前記制御された走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって、複数のＬＡＤＡＲパルスを前記動的走査パターンに従って前記処理されたショットリストの前記レンジポイントに向けて伝送し、
前記動的走査パターンは、前記処理されたショットリストに基づくインターラインスキップを含む、
方法。
【請求項２】
走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによってターゲティングするための複数のレンジポイントを含むショットリストを処理し、
前記処理されたショットリストの前記レンジポイントをターゲティングするために、第１のミラーおよび第２のミラーの少なくとも一方のミラー走査位置の閉ループフィードバック制御を使用して、複数の前記ミラー走査位置に前記第１のミラーおよび前記第２のミラーを走査することによって、前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための動的走査パターンを制御し、前記制御では、
第１の制御信号を用いて前記第１のミラーを走査し、第１の軸に対して前記第１のミラーを走査することで、前記第１の軸に沿って前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムをターゲティングし、
第２の制御信号を用いて前記第２のミラーを走査し、前記第１の軸に垂直な第２の軸に対して前記第２のミラーを走査することで、前記第２の軸に沿って前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムをターゲティングし、前記第１および第２のミラーのための前記ミラー走査位置の組み合わせは、前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされる前記レンジポイントを定義し、前記第２の制御信号は、前記処理されたショットリストの関数として変化し、ポイントツーポイントモードにおいて前記第２のミラーを走査し、
前記第１および第２のミラーを含む前記制御された走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって、複数のＬＡＤＡＲパルスを前記動的走査パターンに従って前記処理されたショットリストの前記レンジポイントに向けて伝送し、
前記動的走査パターンは、前記処理されたショットリストに基づくインターラインの迂回を含む、
方法。
【請求項３】
さらに、
環境シーンを表すアプリオリデータを受信し、
前記アプリオリデータを処理し、
前記処理に基づいて、前記環境シーン内の複数のレンジポイントを選択し、前記選択されたレンジポイントは、前記環境シーンの全て未満に対応し、
前記ショットリストが前記環境シーンの全て未満を含むように、前記選択されたレンジポイントを前記ショットリストに翻訳し、
前記アプリオリデータを処理し、選択し、作成することは、プロセッサによって実行される、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記アプリオリデータは、前記環境シーンの画像を含み、前記画像は、複数の画像ポイントを含み、選択することは、前記プロセッサが前記画像ポイントにレンジポイントダウン選択アルゴリズムを適用して、前記画像ポイントのサブセットを前記レンジポイントとして選択することを含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
さらに、複数のフレームのためにそれぞれの動作を繰り返し、前記ショットリストは、フレームごとに変化する、
請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記第１の制御信号は、前記第１のミラーに共振モードにおいて複数の方向で走査させる、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の制御信号は、前記第１のミラーに非共振モードにおいて１つの方向で走査させる、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のミラーは、前記第１のミラーの下流に光学的に位置決めされ、前記伝送されたＬＡＤＡＲパルスは、前記第１のミラーから前記第２のミラーに、および、前記第２のミラーから前記ターゲティングされたレンジポイントに向けて反射される、
請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記第１および第２のミラーは、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーを備える、
請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
走査ＬＡＤＡＲ伝送システムを備える装置であって、
前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムは、ビームスキャナと、ビームスキャナ制御装置と、閉ループフィードバックシステムと、を備え、
前記ビームスキャナは、第１のミラーおよび第２のミラーを含み、前記ビームスキャナは、（１）第１の制御信号に応答して、前記第１のミラーを第１の軸に対して複数の第１のミラー走査位置に走査するように構成され、前記ビームスキャナは、（２）第２の制御信号に応答して、前記第２のミラーを第２の軸に対して複数の第２のミラー走査位置に走査するように構成され、前記第２の軸は、前記第１の軸に垂直であり、前記第１および第２のミラー走査位置の組み合わせは、前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされるレンジポイントを定義し、前記ビームスキャナは、（３）複数の入射するＬＡＤＡＲパルスを複数のレンジポイントに向けて前記ＬＡＤＡＲパルスを伝送するための前記走査する第１および第２のミラーへ導くように構成され、
前記ビームスキャナ制御装置は、前記第１および第２の制御信号が、ショットリスト上の複数のレンジポイントのターゲティングに対して前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための動的走査パターンを定義するように、前記ビームスキャナのための前記第１および第２の制御信号を作成するように構成され、前記ビームスキャナ制御装置は、前記第２の制御信号を作成し、前記ショットリスト上の前記レンジポイントに基づいて、ポイントツーポイントモードにおいて前記第２のミラーを複数の方向に走査させるようにさらに構成され、
前記閉ループフィードバックシステムは、前記ビームスキャナおよび前記ビームスキャナ制御装置と動作通信し、前記閉ループフィードバックシステムは、（１）前記第１および第２のミラーの少なくとも一方を監視するように構成され、前記監視は、前記監視された少なくとも一方のミラーのための複数の実ミラー走査位置を感知することにより行われ、前記閉ループフィードバックシステムは、（２）フィードバック信号を前記ビームスキャナ制御装置に提供するように構成され、前記フィードバック信号は、前記監視された少なくとも一方のミラーのための前記実ミラー走査位置を示し、前記ビームスキャナ制御装置によって前記フィードバック信号を用いて、前記第１および／または第２の制御信号を前記監視された少なくとも一方のミラーのために調整し、前記伝送されたＬＡＤＡＲパルスを前記レンジポイントに向けてターゲティングし続け、
前記制御信号は、インターラインスキップを含む動的走査パターンを定義する、
装置。
【請求項１１】
走査ＬＡＤＡＲ伝送システムを備える装置であって、
前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムは、ビームスキャナと、ビームスキャナ制御装置と、閉ループフィードバックシステムと、を備え、
前記ビームスキャナは、第１のミラーおよび第２のミラーを含み、前記ビームスキャナは、（１）第１の制御信号に応答して、前記第１のミラーを第１の軸に対して複数の第１のミラー走査位置に走査するように構成され、前記ビームスキャナは、（２）第２の制御信号に応答して、前記第２のミラーを第２の軸に対して複数の第２のミラー走査位置に走査するように構成され、前記第２の軸は、前記第１の軸に垂直であり、前記第１および第２のミラー走査位置の組み合わせは、前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされるレンジポイントを定義し、前記ビームスキャナは、（３）複数の入射するＬＡＤＡＲパルスを複数のレンジポイントに向けて前記ＬＡＤＡＲパルスを伝送するための前記走査する第１および第２のミラーへ導くように構成され、
前記ビームスキャナ制御装置は、前記第１および第２の制御信号が、ショットリスト上の複数のレンジポイントのターゲティングに対して前記走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための動的走査パターンを定義するように、前記ビームスキャナのための前記第１および第２の制御信号を作成するように構成され、前記ビームスキャナ制御装置は、前記第２の制御信号を作成し、前記ショットリスト上の前記レンジポイントに基づいて、ポイントツーポイントモードにおいて前記第２のミラーを複数の方向に走査させるようにさらに構成され、
前記閉ループフィードバックシステムは、前記ビームスキャナおよび前記ビームスキャナ制御装置と動作通信し、前記閉ループフィードバックシステムは、（１）前記第１および第２のミラーの少なくとも一方を監視するように構成され、前記監視は、前記監視された少なくとも一方のミラーのための複数の実ミラー走査位置を感知することにより行われ、前記閉ループフィードバックシステムは、（２）フィードバック信号を前記ビームスキャナ制御装置に提供するように構成され、前記フィードバック信号は、前記監視された少なくとも一方のミラーのための前記実ミラー走査位置を示し、前記ビームスキャナ制御装置によって前記フィードバック信号を用いて、前記第１および／または第２の制御信号を前記監視された少なくとも一方のミラーのために調整し、前記伝送されたＬＡＤＡＲパルスを前記レンジポイントに向けてターゲティングし続け、
前記制御信号は、インターラインの迂回を含む動的走査パターンを定義する、
装置。
【請求項１２】
前記閉ループフィードバックシステムは、閉ループ光学フィードバックシステムを備える、
請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記閉ループ光学フィードバックシステムは、
前記第１および第２のミラーに光を導くように構成されるフィードバック光源と、
（１）前記導かれた光の反射光を感知し、（２）前記感知された偏向に基づいて、前記第１および第２のミラーについて実走査位置を示すデータを作成するように構成される位置検出装置と、
を備える、
請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１および第２のミラーは、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーを備える、
請求項１０から１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記ビームスキャナ制御装置は、前記第１のミラーに共振モードにおいて複数の方向で走査させるために、前記第１の制御信号を作成するようにさらに構成される、
請求項１０から１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記ビームスキャナ制御装置は、前記第１のミラーに非共振モードにおいて１つの方向で走査させるために、前記第１の制御信号を作成するようにさらに構成される、
請求項１０から１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
前記閉ループフィードバックシステムは、（１）前記第１および第２のミラーのための複数の実ミラー走査位置を感知し、（２）前記第１のミラーのための前記実ミラー走査位置を示す第１のフィードバック信号を前記ビームスキャナ制御装置に提供し、（３）前記第２のミラーのための前記実ミラー走査位置を示す第２のフィードバック信号を前記ビームスキャナ制御装置に提供するようにさらに構成され、前記ビームスキャナ制御装置によって前記第１および第２のフィードバック信号を用いて、前記第１および第２の制御信号をそれぞれ調整し、前記伝送されたＬＡＤＡＲパルスを前記レンジポイントに向けてターゲティングし続ける、
請求項１０から１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
前記ビームスキャナ制御装置は、（１）速軸ミラーとして前記第１のミラーを動作させるために前記第１の制御信号を作成し、（２）遅軸ミラーとして前記第２のミラーを動作させるために前記第２の制御信号を作成するようにさらに構成される、
請求項１０から１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記第２のミラーは、前記第１のミラーよりも大きいミラー面積を有する、
請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置は、光源と、光学素子と、伝送光学系と、をさらに備え、
前記光源は、複数の発射コマンドに応答して、前記ＬＡＤＡＲパルスを生成するように構成され、
前記光学素子は、前記光源と前記ビームスキャナとの間に位置決めされ、前記ビームスキャナの前記ミラーへ前記ＬＡＤＡＲパルスを導くように構成され、
前記伝送光学系は、前記ビームスキャナの下流に光学的に位置決めされ、前記ＬＡＤＡＲパルスを前記レンジポイントに向けて伝送するように構成され、
前記ビームスキャナ制御装置は、前記動的走査パターンを定義するために、前記ビームスキャナのための前記制御信号と協調して、前記光源に複数の発射コマンドを提供するようにさらに構成される、
請求項１０から１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記第２のミラーは、前記第１のミラーの下流に光学的に位置決めされ、前記導かれたＬＡＤＡＲパルスは、前記第１のミラーから前記第２のミラーに反射され、前記導かれたＬＡＤＡＲパルスは、前記第２のミラーから前記ターゲティングされたレンジポイントに向けて反射される、
請求項１０から２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記第１のミラーは、速軸ミラーであり、前記第２のミラーは、遅軸ミラーである、
請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置は、プロセッサをさらに備え、前記プロセッサは、
環境シーンを表すアプリオリデータを受信し、
前記アプリオリデータを処理し、
前記処理に基づいて、ポイント群を定義するために、前記環境シーン内の複数のレンジポイントを選択し、前記選択されたレンジポイントは、前記環境シーンの全て未満に対応し、前記定義されたポイント群は、前記選択されたレンジポイントを含み、
前記ショットリストが前記環境シーンの全て未満を含むように、前記ポイント群を前記ショットリストに翻訳する、
ように構成される、
請求項１０から２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
前記ビームスキャナおよびビームスキャナ制御装置は、複数のフレームのためそれぞれの動作を繰り返すようにさらに構成され、前記ショットリストは、フレームごとに変化する、
請求項１０から２３のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願の相互参照及び優先権主張
本出願は、２０１４年８月１５日に出願された、米国仮特許出願第６２／０３８，０６５号に対する優先権を主張するものであり、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
導入
当技術分野、特に、自動車コンピュータビジョンなどの領域において、改善されたコンピュータビジョン技術に対する大きなニーズがあると考えられる。しかしながら、限定されないが、自律的なプラットフォームビジョン（例えば、空気、土地（地下を含む）、水（水中を含む）、及び宇宙空間、例えば自律的な陸上車両、自律的な空中車両等）、監視（例えば、国境警備、空中無人機モニタリング等）、マッピング（例えば、地下トンネルのマッピング、空中無人機によるマッピング等）、目標認識アプリケーション、リモートセンシング、安全警報（例えば、運転者に対して）など）を含む、多種多様な分野にわたって、改善されたコンピュータビジョン技術に対する要望が至るところに存在するために、これらのニーズは、自動車コンピュータビジョン市場に限定されるものではない。
【０００３】
本明細書で使用する場合、「ＬＡＤＡＲ」という用語は、レーザレーダ、レーザ検出及び測距、ならびに光検出及び測距（「ライダー（ｌｉｄａｒ）」）のいずれかを指し、かつ包含する。ＬＡＤＡＲは、コンピュータビジョンに関連して広く使用される技術である。例示的なＬＡＤＡＲシステムにおいて、レーザ源を含む伝送装置は、ＬＡＤＡＲパルスなどのレーザ出力を近隣の環境へ伝送する。その後、ＬＡＤＡＲ受信装置は、近隣の環境におけるオブジェクトからこのレーザ出力の反射光を受信し、ＬＡＤＡＲ受信装置は、受信された反射光を処理して、このようなオブジェクトまでの距離（レンジ情報）を決定する。このレンジ情報に基づいて、障害物回避シナリオ、中間地点の決定等における経路計画などのことを計算することを望むホストプロセッサによって、環境のジオメトリのより明白な理解を得ることができる。しかしながら、コンピュータビジョン問題に対する従来のＬＡＤＡＲ解決策は、高コスト、大型、大重量及び大電力要件、ならびに大規模なデータ帯域幅使用に悩まされている。この最適な例は、車両の自律性である。これらの複雑な要素が、短距離視覚、狭視野、及び／または遅い再訪率しか要しない高価なアプリケーションに対するそれらの効果的な使用を大きく制限してきた。
【０００４】
例えば、ＬＡＤＡＲ伝送装置が多数のレンジポイントを同時に照射するＬＡＤＡＲシステムは、当技術分野において既知である。フラッシュＬＡＤＡＲは、このようなシステムの例である。しかしながら、これらの従来のシステムは、多数の欠点に悩まされていると考えられる。例えば、フラッシュＬＡＤＡＲシステムは、パルスレーザ当たりで非常に高いエネルギーを必要とし、これは高コストなだけでなく、目に有害にもなり得る。さらに、フラッシュＬＡＤＡＲシステムのための読出し集積回路は、典型的にかなり雑音が多い。また、フラッシュＬＡＤＡＲシステムについての広視野の信号対雑音比（ＳＮＲ）は、典型的に非常に低く、これは短距離となり、これによって、その有用性を損なう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当技術分野における改善されたＬＡＤＡＲベースのコンピュータビジョン技術に対するニーズを満たす試みにおいて、新規及び革新的な方策において走査ＬＡＤＡＲ伝送のコンセプトを適用する方法及びシステムのための多数の実施形態が本明細書において開示される。非ターゲティングのフラッシュ照明を主に用いるのとは対照的に、走査ＬＡＤＡＲが、ＬＡＤＡＲパルスをターゲティングされたレンジポイントに順次伝送するという点で、走査ＬＡＤＡＲはフラッシュＬＡＤＡＲと異なる。従来の走査ＬＡＤＡＲは、フラッシュＬＡＤＡＲとの関連で遭遇する多くの問題を解決するが、従来の走査ＬＡＤＡＲシステムは、典型的に、かさばりフレームレートの限界に悩まされている。当技術分野におけるさらなる進歩を提供する試みにおいて、改善された走査ＬＡＤＡＲ伝送技術が本明細書において開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
例えば、（１）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによってターゲティングするための複数のレンジポイントを含むショットリストを処理することと、（２）処理されたショットリストのレンジポイントをターゲティングするために、ミラー走査位置の閉ループフィードバック制御を使用して、処理されたショットリストに基づいて複数のミラー走査位置にミラーを走査することによって、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための動的走査パターンを制御することであって、ミラー走査位置が、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされる場所を定義する、制御することと、（３）制御された走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって、複数のＬＡＤＡＲパルスを動的走査パターンに従って処理されたショットリストのレンジポイントに向けて伝送することと、を含む、方法が本明細書において開示される。
【０００７】
例示的な実施形態において、走査位置は、可動ミラーのための走査角度であり、これによって、可動ミラーは、軸周りを回動し、その走査角度を変化させる。しかしながら、走査位置は、走査角度に限定される必要はなく、他の実施形態は、システムがターゲティングされる場所を定義するために、横方向及び／または仰角方向において可動ミラーを走査し得ることを理解すべきである。
【０００８】
別の例示的な実施形態として、（１）（ｉ）第１の電圧波形に基づいて、第１の軸上の第１のミラーを走査すること、及び（ｉｉ）ターゲティングされたレンジポイントの関数である、第２の電圧波形に基づいて、第２の軸上の第２のミラーを走査することによって、動的走査パターンに従って、複数のレンジポイントに走査ＬＡＤＡＲ伝送システムをターゲティングすることと、（２）走査ミラーによって、動的走査パターンに従って複数のＬＡＤＡＲパルスをターゲティングされたレンジポイントに伝送することと、（３）走査ミラーのうちの少なくとも１つに対する閉ループフィードバック制御に基づいて、第１及び第２の電圧波形のうちの少なくとも１つを調整することと、を含む方法が本明細書において開示される。
【０００９】
さらにまた、別の例示的な実施形態として、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムを備える装置であって、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムが、（１）ミラーを含むビームスキャナであって、ビームスキャナが、（ｉ）制御信号に応答して、ミラーを複数のミラー走査位置に走査し、（ｉｉ）複数の入射ＬＡＤＡＲパルスを複数のレンジポイントに向けてＬＡＤＡＲパルスを伝送するための走査ミラーへ導くように構成される、ビームスキャナと、（２）制御信号が、レンジポイントに対して走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための動的走査パターンを定義するように、ビームスキャナのための制御信号を作成するように構成される、ビームスキャナ制御装置と、（３）ビームスキャナ及びビームスキャナ制御装置と動作通信する閉ループフィードバック制御システムであって、閉ループフィードバック制御システムが、（ｉ）ミラーのための複数の実ミラー走査位置を感知し、（ｉｉ）ミラーのための実ミラー走査位置を示すビームスキャナ制御装置にフィードバック信号を提供するように構成され、フィードバック信号が、伝送されたＬＡＤＡＲパルスをレンジポイントに向けてターゲティングし続けるために、ビームスキャナ制御装置によって使用され、制御信号を調整する、閉ループフィードバック制御システムと、を備える装置が本明細書において開示される。
【００１０】
さらに別の例示的な実施形態によれば、（１）第１の走査可能なミラー及び第２の走査可能なミラーを含むビームスキャナであって、ビームスキャナが、（ｉ）第１の電圧波形に応答し、複数のミラー走査位置に対して第１の軸上の第１の走査可能なミラーを走査し、（ｉｉ）第２の電圧波形に応答し、複数のミラー走査位置に対して第２の軸上の第２の走査可能なミラーを走査し、（ｉｉｉ）レンジポイントの方に向けて、第１の走査可能なミラーから第２の走査可能なミラーへＬＡＤＡＲパルスの反射によって、複数の入射ＬＡＤＡＲパルスを複数のレンジポイントに導くように構成される、ビームスキャナと、（２）（ｉ）第１及び第２の電圧波形の組み合わせが、レンジポイントに対してビームスキャナのための動的走査パターンを定義するように、ビームスキャナのための第１及び第２の電圧波形を作成し、（ｉｉ）第１及び第２の走査可能なミラーのうちの少なくとも１つに対する閉ループフィードバック制御に基づいて、第１及び第２の波形のうちの少なくとも１つを調整するように構成される、ビームスキャナ制御装置と、を備える装置が本明細書において開示される。
【００１１】
別の例示的な実施形態によれば、（１）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための走査エリアとして機能する環境シーンを表すフレームデータを受信することであって、フレームデータが、走査エリアを定義する複数のポイントを含む、受信することと、（２）フレームデータにコーナー検出を実行して、環境シーン内のコーナーフィーチャを識別することと、（３）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって伝送されるＬＡＤＡＲパルスによるターゲティングのためのレンジポイントとして使用するためのポイントのサブセットを選択することであって、サブセットが、環境シーン内の識別されたコーナーフィーチャに対応する複数のポイントを含む、選択することと、を含み、方法のステップが、プロセッサによって実行される、方法が本明細書において記載される。
【００１２】
また、例示的な実施形態として、（１）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための走査エリアとして機能する環境シーンを表すフレームデータであって、走査エリアを定義する複数のポイントを含む、フレームデータを受信し、（２）フレームデータにコーナー検出を実行して、環境シーン内のコーナーフィーチャを識別し、（３）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって伝送されるＬＡＤＡＲパルスによるターゲティングのためのレンジポイントとして使用するためのポイントのサブセットであって、環境シーン内の識別されたコーナーフィーチャに対応する複数のポイントを含む、サブセットを選択するように構成されるプロセッサを備える、装置が本明細書において記載される。
【００１３】
さらに別の例示的な実施形態として、（１）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための走査エリアとして機能する環境シーンを表すフレームデータであって、走査エリアを定義する複数のポイントを含む、フレームデータを受信することと、（２）環境シーンの異なるセグメントに対応する複数のフレームデータセグメントを識別することと、（３）このようなフレームデータセグメント内のハイコントラストエリアを識別するために、複数の識別されたフレームデータセグメントを各々別個に分析することと、（４）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって伝送されるＬＡＤＡＲパルスによるターゲティングのためのレンジポイントとして使用するためにポイントのサブセットを選択することであって、サブセットが、環境シーンの別のエリア内よりも、識別されたハイコントラストエリアに対応する環境シーンのエリア内の比較的より高密度のレンジポイントを含む、選択することと、を含み、方法のステップが、プロセッサによって実行される、方法が本明細書において開示される。
【００１４】
さらにまた、別の例示的な実施形態として、（１）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための走査エリアとして機能する環境シーンを表すフレームデータであって、走査エリアを定義する複数のポイントを含む、フレームデータを受信し、（２）環境シーンの異なるセグメントに対応する複数のフレームデータセグメントを識別し、（３）このようなフレームデータセグメント内のハイコントラストエリアを識別するために、複数の識別されたフレームデータセグメントを各々別個に分析し、（４）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって伝送されるＬＡＤＡＲパルスによるターゲティングのためのレンジポイントとして使用するためにポイントのサブセットを選択するように構成されるプロセッサを備え、サブセットが、環境シーンの別のエリア内よりも、識別されたハイコントラストエリアに対応する環境シーンのエリア内の比較的より高密度のレンジポイントを含む、装置が本明細書おいて開示される。
【００１５】
さらに別の例示的な実施形態によれば、（１）環境シーンを表し、かつ複数のレンジポイントを含むポイントクラウドを、ＬＡＤＡＲにより作成することと、（２）（ｉ）環境シーンを表すデータを処理すること、及び（ｉｉ）処理に基づいて、作成されたポイントクラウドよりも少ないレンジポイントを含む、圧縮されたポイントクラウド内に保存するためにポイントクラウド内の複数のレンジポイントを選択することによって、ポイントクラウドを圧縮することと、を含む方法が本明細書において記載される。例示的な実施形態において、ポイントクラウドは、走査ＬＡＤＡＲによって、またはフラッシュＬＡＤＡＲによって作成することができる。
【００１６】
また、例示的な実施形態として、（１）環境シーンを表し、かつ複数のレンジポイントを含むポイントクラウドをＬＡＤＡＲによって作成するように構成される、ＬＡＤＡＲシステムと、（２）（ｉ）環境シーンを表すデータを処理すること、及び（ｉｉ）処理に基づいて、作成されたポイントクラウドよりも少ないレンジポイントを含む、圧縮されたポイントクラウド内に保存するためにポイントクラウド内の複数のレンジポイントを選択することによってポイントクラウドを圧縮するように構成される、プロセッサと、を備える装置が開示される。
【００１７】
別の例として、（１）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによってターゲティングするための複数のレンジポイントを含むショットリストを処理することであって、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムが、（ｉ）第１の軸に対して走査可能である第１のミラー、及び（ｉｉ）第１の軸に垂直である第２の軸に対して走査可能である第２のミラーを備え、第２のミラーが、回転ポリゴンミラーを備える、処理することと、（２）処理されたショットリストのレンジポイントをターゲティングするために、処理されたショットリストに基づいて複数のミラー走査位置に第１のミラー及び回転ポリゴンミラーを走査することによって、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための動的走査パターンを制御することであって、第１のミラー及び回転ポリゴンミラーのためのミラー走査位置の組み合わせが、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされるレンジポイントを定義する、制御することと、（３）制御された走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって、複数のＬＡＤＡＲパルスを動的走査パターンに従って処理されたショットリストのレンジポイントに向けて伝送することと、を含む方法が本明細書において開示される。
【００１８】
別の例示的な実施形態によれば、複数の走査可能なミラーによって複数のレンジポイントに向けて複数のＬＡＤＡＲパルスを導くように構成される走査ＬＡＤＡＲ伝送システムを備える装置であって、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムが、（１）第１のミラー及び第２のミラーを含む、ビームスキャナであって、第１のミラーが、回転ポリゴンミラーを備え、ビームスキャナが、（ｉ）第１の軸に沿って走査ＬＡＤＡＲ伝送システムをターゲティングするために、第１の制御信号に応答して複数のミラー走査位置に第１のミラーを走査し、（ｉｉ）第２の軸に沿って走査ＬＡＤＡＲ伝送システムをターゲティングするために、第２の制御信号に応答して複数のミラー走査位置に第２のミラーを走査するように構成され、第１及び第２のミラーのためのミラー走査位置の組み合わせが、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされるレンジポイントを定義する、ビームスキャナと、（２）第１及び第２の制御信号が、レンジポイントに対して走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための動的走査パターンを定義するように、ビームスキャナによって使用するための第１及び第２の制御信号を作成するように構成される、ビームスキャナ制御装置と、を備える装置が本明細書において開示される。
【００１９】
別の例として、（１）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによってターゲティングするための複数のレンジポイントを含むショットリストを処理することと、（２）処理されたショットリストのレンジポイントをターゲティングするために、処理されたショットリストに基づいて複数のミラー走査位置にミラーを走査することによって、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための動的走査パターンを制御することであって、ミラー走査位置が、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされる場所を定義し、動的走査パターンが、インターラインスキップ及びインターラインの迂回からなる群の少なくとも１つの一員を含む、制御することと、（３）制御された走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって、複数のＬＡＤＡＲパルスを動的走査パターンに従って処理されたショットリストのレンジポイントに向けて伝送することと、を含む方法が本明細書において開示される。
【００２０】
また、例示的な実施形態として、ショットリストが、インターラインスキップ及びインターラインの迂回からなる群の少なくとも１つの一員を含む動的走査パターンをサポートするように、ＬＡＤＡＲスキャナターゲティングのためのレンジポイントリストをＬＡＤＡＲスキャナターゲティングのためのショットリストへ、プロセッサによって翻訳することを含み、レンジポイントリストが、複数のレンジポイントを含み、ショットリストが、レンジポイントリストからの複数の順序レンジポイントを含む方法が開示される。
【００２１】
さらになお、別の例示的な実施形態として、インターラインスキップ及びインターラインの迂回からなる群のうちの少なくとも１つの一員を含む動的走査パターンに従って、複数のレンジポイントに向けて複数のＬＡＤＡＲパルスを伝送するように構成される走査ＬＡＤＡＲ伝送システムを備える装置が本明細書において開示される。
【００２２】
例示的な実施形態において、このような装置は、（１）レンジポイントの順序集合を生成するために、複数のレンジポイントを処理するように構成されるプロセッサであって、各レンジポイントが、ミラー走査位置を共に定義する、関連する行識別子及び関連する列識別子を有し、順序集合が、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのためのショットリストとして機能し、処理動作の一部として、プロセッサが、（ｉ）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって、現在の行から別の行へ走査するのに必要な時間量を示すパラメータに基づいて、レンジポイントをターゲティングするために走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって、任意のインターラインスキップが使用されるべきかどうかを決定し、（ｉｉ）インターラインスキップの決定に基づいてレンジポイントを順序集合にソートし、インターラインスキップが使用されるべきという決定に応答して、インターラインスキップが実行される場所で順序集合内のインターラインスキップ識別子によって、ショットリストをタグ付けするようにさらに構成される、プロセッサと、（２）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのビームスキャナであって、ビームスキャナが、ミラーを備え、ビームスキャナが、動的走査パターンによってレンジポイントをターゲティングするために、その中に存在する任意のインターラインスキップ識別子を含むショットリストに従って、ミラーを複数のミラー走査位置に走査するように構成され、ミラー走査位置が、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされる場所を定義し、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムが、走査ミラーによって、動的走査パターンに従ってショットリストのレンジポイントに向けて複数のＬＡＤＡＲパルスを伝送するようにさらに構成される、ビームスキャナと、をさらに備えてもよい。
【００２３】
別の例示的な実施形態において、このような装置は、（１）レンジポイントの順序集合を生成するために、複数のレンジポイントを処理するように構成されるプロセッサであって、各レンジポイントが、ミラー走査位置を共に定義する、関連する行識別子及び関連する列識別子を有し、順序集合が、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのためのショットリストとして機能し、処理動作の一部として、プロセッサが、（ｉ）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって、（ａ）現在の行から別の行へ走査し、（ｂ）別の行内のレンジポイントに対して走査し、（ｃ）任意のインターラインの迂回が、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがレンジポイントをターゲティングするために使用されるべきかどうかに関わらず、現在の行に戻るのに必要な時間量を示すパラメータに基づいて決定し、（ｉｉ）インターラインの迂回の決定に基づいてレンジポイントを順序集合にソートし、（ｉｉｉ）インターラインの迂回が使用されるべきという決定に応答して、インターラインの迂回が実行されるべき場所で順序集合内のインターラインの迂回識別子によって、ショットリストをタグ付けするようにさらに構成される、プロセッサと、（２）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのビームスキャナであって、ビームスキャナが、ミラーを備え、ビームスキャナが、動的走査パターンによってレンジポイントをターゲティングするために、その中に存在する任意のインターラインの迂回識別子を含むショットリストに従って、ミラーを複数のミラー走査位置に走査するように構成され、ミラー走査位置が、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされる場所を定義し、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムが、走査ミラーによって、動的走査パターンに従ってショットリストのレンジポイントに向けて複数のＬＡＤＡＲパルスを伝送するようにさらに構成される、ビームスキャナと、をさらに備えてもよい。
【００２４】
さらに別の例として、（１）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによってターゲティングするための複数のレンジポイントを含むショットリストを処理することと、（２）螺旋動的走査パターンに従って、処理されたショットリストのレンジポイントをターゲティングするために、処理されたショットリストに基づいて複数のミラー走査位置にミラーを走査することによって、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための螺旋動的走査パターンを制御することであって、ミラー走査位置が、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされる場所を定義する、制御することと、（３）制御された走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって、複数のＬＡＤＡＲパルスを螺旋動的走査パターンに従って処理されたショットリストのレンジポイントに向けて伝送することと、を含む方法が本明細書において開示される。
【００２５】
例示的な実施形態において、走査位置は、可動ミラーのための走査角度であり、これによって、可動ミラーは、軸周りを回動し、その走査角度を変化させる。しかしながら、走査位置は、走査角度に限定される必要はなく、他の実施形態は、システムがターゲティングされる場所を定義するために、横方向及び／または仰角方向において可動ミラーを走査し得ることを理解すべきである。
【００２６】
また、例示的な実施形態として、ショットリストが螺旋動的走査パターンをサポートするように、ＬＡＤＡＲスキャナターゲティングのためのレンジポイントリストをＬＡＤＡＲスキャナターゲティングのためのショットリストへ、プロセッサによって翻訳することを含み、レンジポイントリストが、複数のレンジポイントを含み、ショットリストが、レンジポイントリストからの複数の順序レンジポイントを含む、方法が開示される。
【００２７】
さらに別の例示的な実施形態によれば、複数の走査可能なミラーによって複数のレンジポイントに向けて複数のＬＡＤＡＲパルスを導くように構成される走査ＬＡＤＡＲ伝送システムを備える装置であって、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムが、（１）第１のミラー及び第２のミラーを含むビームスキャナであって、ビームスキャナが、（ｉ）第１の軸に沿って走査ＬＡＤＡＲ伝送システムをターゲティングするために、第１の駆動電圧に応答して複数のミラー走査位置に第１のミラー走査し、（ｉｉ）第２の軸に沿って走査ＬＡＤＡＲ伝送システムをターゲティングするために、第２の駆動電圧に応答して複数のミラー走査位置に第２のミラーを走査するように構成され、第１及び第２のミラーのためのミラー走査位置の組み合わせが、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされるレンジポイントを定義する、ビームスキャナと、（２）第１及び第２の駆動電圧が、レンジポイントに対して走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための螺旋動的走査パターンを定義するように、ビームスキャナによって使用するための第１及び第２の駆動電圧を作成するように構成される、ビームスキャナ制御装置と、を備える装置が本明細書において開示される。
【００２８】
別の例として、（１）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによってターゲティングするための複数のレンジポイントを含むショットリストを処理することと、（２）処理されたショットリストのレンジポイントをターゲティングするために、処理されたショットリストに基づいて複数のミラー走査位置にミラーを走査することによって、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための動的走査パターンを制御することであって、ミラー走査位置が、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされる場所を定義し、動的走査パターンが、マクロ走査パターン及びマクロ走査パターン内に埋め込まれたベース動的走査パターンを含む、制御することと、（３）制御された走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって、複数のＬＡＤＡＲパルスを動的走査パターンに従って処理されたショットリストのレンジポイントに向けて伝送することと、を含む方法が本明細書において開示される。
【００２９】
別の例示的な実施形態によれば、複数の走査可能なミラーによって複数のレンジポイントに向けて複数のＬＡＤＡＲパルスを導くように構成される走査ＬＡＤＡＲ伝送システムを備える装置であって、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムが、（１）第１のミラー及び第２のミラーを含むビームスキャナであって、ビームスキャナが、（ｉ）第１の軸に沿って走査ＬＡＤＡＲ伝送システムをターゲティングするために、第１の制御信号に応答して複数のミラー走査位置に第１のミラーを走査し、（ｉｉ）第２の軸に沿って走査ＬＡＤＡＲ伝送システムをターゲティングするために、第２の制御信号に応答して複数のミラー走査位置に第２のミラーを走査するように構成され、第１及び第２のミラーのためのミラー走査位置の組み合わせが、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされるレンジポイントを定義する、ビームスキャナと、（２）第１及び第２の制御信号が、レンジポイントに対して走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための動的走査パターンを定義するように、ビームスキャナによって使用するための第１及び第２の制御信号を作成するように構成される、ビームスキャナ制御装置であって、動的走査パターンが、マクロ動的走査パターン及びマクロ動的走査パターン内に埋め込まれたベース動的走査パターンを含む、ビームスキャナ制御装置と、を備える装置が本明細書において開示される。
【００３０】
さらに別の例として、（１）走査パターンに従って複数のレンジポイントをターゲティングするために、複数のミラー走査位置にミラーを走査することによって走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための走査パターンを制御することであって、ミラー走査位置が、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされる場所を定義する、制御することと、（２）制御された走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって、複数の変調ＬＡＤＡＲパルスを走査パターンに従ってレンジポイントに向けて伝送することと、を含む方法が本明細書において開示される。
【００３１】
また、例示的な実施形態として、ミラーを備える走査ＬＡＤＡＲ伝送システムであって、（１）走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための走査パターンを制御して、走査パターンに従って複数のレンジポイントをターゲティングするために、ミラーを複数のミラー走査位置に走査し、ミラー走査位置が、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがターゲティングされる場所を定義し、（２）走査されたミラーによって、走査パターンに従ってレンジポイントに向けて複数の変調ＬＡＤＡＲパルスを伝送するように構成される、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムを備える装置が開示される。
【００３２】
本発明のこれらの特徴及び他の特徴ならびに利点を当業者に後述する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】例示的なシステムの実施形態を示す図である。
【図２Ａ】図１のシステム制御装置によって実装される例示的なプロセスフローを示す図である。
【図２Ｂ】ＬＡＤＡＲターゲティングのための選択されたレンジポイントを含む例示的な環境シーン画像を示す図である。
【図２Ｃ】動的レンジポイント選択アルゴリズムのための例示的な実施形態を示す図である。
【図２Ｄ】例示的な動的レンジポイント選択アルゴリズムのフィルポイント選択アルゴリズムのための例示的な実施形態を示す図である。
【図３】走査ＬＡＤＡＲ伝送システムのための例示的な実施形態を示す図である。
【図４】ビームスキャナの走査ミラーに対する位置付け誤差がＬＡＤＡＲターゲティングのための使用可能な走査エリアにどのように影響を及ぼし得るかを示す図である。
【図５】ミラー走査位置の閉フィードバック制御と組み合わされるビームスキャナの例示的な実施形態を示す図である。
【図６Ａ】ミラー走査位置を精密に制御するために使用される閉ループ光学フィードバックシステムのための例示的な実施形態を示す図である。
【図６Ｂ】ミラー走査位置を精密に制御するために使用される閉ループ光学フィードバックシステムのための例示的な実施形態を示す図である。
【図６Ｃ】ミラー走査位置を精密に制御するために使用される閉ループ光学フィードバックシステムのための例示的な実施形態を示す図である。
【図７Ａ】閉ループフィードバックシステムにおける誤差補正のための例示的な実施形態を示す図である。
【図７Ｂ】ミラースキャン位置を制御することに関連する例示的な電圧波形を示す図である。
【図７Ｃ】ミラースキャン位置を制御することに関連する例示的な電圧波形を示す図である。
【図８Ａ】走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって使用することができる動的走査パターンの例を示す図である。
【図８Ｂ】走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって使用することができる動的走査パターンの例を示す図である。
【図８Ｃ】走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって使用することができる動的走査パターンの例を示す図である。
【図８Ｄ】走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって使用することができる動的走査パターンの例を示す図である。
【図８Ｅ】走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって使用することができる動的走査パターンの例を示す図である。
【図８Ｆ】走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって使用することができる動的走査パターンの例を示す図である。
【図９Ａ】レンジポイントのリストをＬＡＤＡＲターゲティングのためのショットリストに変換するための例示的な実施形態を示す図である。
【図９Ｂ】レンジポイントのリストをＬＡＤＡＲターゲティングのためのショットリストに変換するための別の例示的な実施形態を示す図である。
【図９Ｃ】レンジポイントリスト−ショットリスト間変換の例を示す図である。
【図９Ｄ】レンジポイントリスト−ショットリスト間変換の例を示す図である。
【図９Ｅ】レンジポイントリスト−ショットリスト間変換の例を示す図である。
【図９Ｆ】レンジポイントリスト−ショットリスト間変換の例を示す図である。
【図１０】ビームスキャナ制御装置のための例示的な実施形態を示す図である。
【図１１Ａ】回転ポリゴンミラーと組み合わされる少なくとも１つの走査ミラーを用いるビームスキャナのための例示的な実施形態を示す図である。
【図１１Ｂ】回転ポリゴンミラーと組み合わされる少なくとも１つの走査ミラーを用いるビームスキャナのための例示的な実施形態を示す図である。
【図１１Ｃ】回転ポリゴンミラーと組み合わされる少なくとも１つの走査ミラーを用いるビームスキャナのための例示的な実施形態を示す図である。
【図１１Ｄ】回転ポリゴンミラーと組み合わされる少なくとも１つの走査ミラーを用いるビームスキャナのための例示的な実施形態を示す図である。
【図１１Ｅ】回転ポリゴンミラーと組み合わされる少なくとも１つの走査ミラーを用いるビームスキャナのための例示的な実施形態を示す図である。
【図１１Ｆ】回転ポリゴンミラーと組み合わされる少なくとも１つの走査ミラーを用いるビームスキャナのための例示的な実施形態を示す図である。
【図１１Ｇ】回転ポリゴンミラーと組み合わされる少なくとも１つの走査ミラーを用いるビームスキャナのための例示的な実施形態を示す図である。
【図１２Ａ】ＬＡＤＡＲ送信装置によって使用することができるレーザパルス符号化パターンの例を示す図である。
【図１２Ｂ】ＬＡＤＡＲ送信装置によって使用することができるレーザパルス符号化パターンの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、例示的な実施形態に従う動的走査ＬＡＤＡＲ伝送のためのシステム１００を例証する。システム１００は、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４及び環境センシングシステム１０６と通信するシステム制御装置１０２を含む。環境センシングシステム１０６は、環境シーン１０８を感知して、環境シーンデータ１１０をシステム制御装置１０２に提供するように構成することができる。環境シーンデータ１１０の分析に基づいて、システム制御装置１０２は、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４に送出するための制御情報１１２を作成することができる。次に、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムは、システム制御装置１０２から受信される制御情報１１２に従って、ＬＡＤＡＲパルス１１４を伝送することができる。さらに詳細に後述するように、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４は、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４のための走査位置の閉ループフィードバック制御を用いることができる。
【００３５】
図示していないが、ＬＡＤＡＲ受信装置がＬＡＤＡＲパルスの反射光を受信して、伝送されたＬＡＤＡＲパルスに基づいてレンジ情報の決定をサポートする、ＬＡＤＡＲ伝送システムと組み合わされて、ＬＡＤＡＲ受信装置を使用することができることを理解すべきである。
【００３６】
環境センシングシステム１０６は、近隣の環境シーン１０８についてのデータを感知してシステム制御装置１０２に送出するための環境シーンデータ１１０を作成するセンサを含むことができる。好適なセンサの例は、カメラ、例えばＣＣＤカメラ、サーマルカメラなどを含む。好適なセンサの別の例は、別のＬＡＤＡＲシステムを含むことができる。環境シーンデータ１１０は、カメラによって作成される環境シーンについてイメージデータのフレームを含むことができ、環境センシングシステム１０６は、システム制御装置１０２に送出するためのロールベースに環境シーンのフレームを作成するように構成することができる。別の例として、センサは、環境センシングシステム１０６の地理的位置及び方向を決定することができる全地球測位システム（ＧＰＳ）受信装置及び／または慣性計測装置（ＩＭＵ）などであることができる。決定された地理的ロケーションに基づいて、マップ情報、例えばストリートマップ及び／または地形図を含むデータベースにアクセスし、環境シーンデータ１１０を得ることができる。したがって、環境シーンデータ１１０は、静止画像、ビデオ画像、地図、ＬＡＤＡＲデータなど、例えば、照会される環境シーンデータ内の高価値ロケーションに対応する「高価値ターゲットデータ」を伴う任意のものを含む多数の形態のいずれかを取得することができることを理解すべきである。
【００３７】
例示的な実施形態において、初期走査について、環境センシングシステムは、カメラなどのセンサを使用して、環境シーンデータを作成することができるが、追加走査は、環境シーンデータ１１０として、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによって送られるＬＡＤＡＲパルスに応答して、レーザレンジ受信装置によって受信されたデータから作成される３Ｄ画像データを用いることができる。
【００３８】
システム制御装置１０２は、プロセッサ１２０及びメモリ１２２を含むことができる。プロセッサ１２０及びメモリ１２２は、プロセッサ１２０がメモリ１２２に記憶される命令を実施するように、互いに対話するように構成することができる。プロセッサ１２０は、本明細書において記載される処理動作を実装するのに十分なコンピュータ能力を有する任意のタイプのプロセッサであってもよい。プロセッサ１２０が、ネットワークを介して任意選択で分散される、複数のプロセッサを備えることができることを理解すべきである。プロセッサ１２０によって実施される処理ロジックを実装するためのプログラミング命令は、プロセッサ１２０によってアクセス及び実施するための非一時的コンピュータ可読記憶媒体（例えば、メモリ１２２）に常駐してもよい。メモリ１２２は、複数のメモリデバイスを備えてもよく、これらは、限定されないが、１つ以上のハードドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、取り外し可能な記憶媒体、例えばフラッシュドライブ、光媒体などを含む、複数の分散されたメモリデバイス及び／または異なるタイプのメモリデバイスであってもよいことも理解すべきである。メモリ１２２はまた、後述するように、プロセッサ、例えば選択されたレンジポイントのリスト、ショットリスト等によって計算された任意の情報を反映する複数のデータ構造を記憶することができる。データ構造は、コンピュータシステム内で組織化された情報の物理的現れであってもよい。データ構造の例は、データオブジェクト、ファイル、レコード、表、配列、ツリーなどを含んでもよい。
【００３９】
動作中、プロセッサ１２０は、環境センシングシステム１０６から受信した環境シーンデータ１１０を処理し、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４の動作を統治する制御情報１１２を作成することができる。この制御情報１１２は、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４がそのＬＡＤＡＲパルス１１４をどこに送るかを定義するターゲティング情報を含んでもよく、この例は以下の記載において提供する。
【００４０】
走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４は、システム制御装置１０２から受信された制御情報１１２に基づいて、ＬＡＤＡＲパルス１１４を所望のターゲットに制御可能に伝送するように構成される。走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４は、所望のターゲットにＬＡＤＡＲパルスを導くことができる１つ以上の可動ミラーによって所望のターゲットに走査するように構成することができる。走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４の例は、以下の記載に含まれる。
【００４１】
システム制御装置１０２−構成及び動作
図２Ａは、入力された環境シーンデータ１１０から、制御命令１１２（この例ではショットリスト）を作成するために、プロセッサ１２０によって実施するための一般的なプロセスフローを示す。データ１１０は、ステップ２００においてプロセッサ１２０によって処理される環境シーン１０８についてのアプリオリデータとして機能する。この処理に基づいて、プロセッサは、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４を用いてターゲティングするためのレンジポイントのリストを作成する（ステップ２０２）。このリストは、可能性なレンジポイントのサブセットを選択することによって作成することができ、その後、選択されたレンジポイントは、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４によってターゲティングされる環境シーンの際立ったフィーチャを表す、疎な配列またはポイントクラウドとして機能する。アプリオリデータ１１０が画像である例において、選択されたレンジポイントのリストとして機能する疎な配列は、アプリオリ画像データ１１０内の画素のサブセットであり得る。
【００４２】
次に、ステップ２０４では、プロセッサ１２０は、ステップ２０２によって作成されたレンジポイントのリストを走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４のためのショットリストに翻訳する。このショットリストは、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４のための制御情報１１２として機能することができる。ステップ２０２で作成されるレンジポイントのリストは、単なるターゲティングのための選択されたレンジポイントのリストであり得るが、ショットリストは、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによってターゲティングするための選択されたレンジポイントの順序リストとして機能し、順序付けは、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４の能力及び制約、ならびにシステム動作のための所望の走査パターンを考慮に入れる。図２Ａの例は、プロセッサ１２０によって実行されているステップ２０４を示すが、ステップ２０４がシステム内の他の構成要素によって実行することができることを理解すべきである。例えば、ステップ２０４は、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４内のビームスキャナ制御装置３０８によって実行され得る。別の例として、プロセッサ１２０は、ステップ２０４の一部を実行するように構成することができ、一方、ビームスキャナ制御装置３０８は、ステップ２０４の残りの部分を実行するように構成することができる。ステップ２０４がプロセッサ１２０によって実行される例示的な実施形態については、その後、制御情報１１２は、ショットリストを含むことができる。しかしながら、ステップ２０４が、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４内のビームスキャナ制御装置３０８によって実行される例示的な実施形態については、その後、制御情報１１２は、ステップ２０２からのレンジポイントリストを含むことができる。
【００４３】
図２Ｂは、環境シーンのサンプル画像についてステップ２０２の結果を示す例を描写する。この例では、環境シーンデータ１１０は、道及び近隣の地形の風景を示す。ステップ２０２におけるプロセッサは、レンジポイントリストに含まれることになる、複数のインテリジェントレンジポイント２１０及び複数のフィルレンジポイント２１２を選択することができる。後述するように、インテリジェントレンジポイントは、システムによって、シーンを注意深くサンプリングする目的に対して高い有用性を呈することが見出されたレンジポイントであり、一方、フィルレンジポイントは、インテリジェントレンジポイントの細部にスキャフォールディングを提供する。これらのポイント２１０及び２１２は、共にレンジポイントの疎な配列を定義することができる。環境シーンを表すために使用されるポイント配列のサイズを縮小することによって、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムは、より高いフレームレートをサポートすることができ、これは、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムに関するポイント負荷を低減することにより、環境シーンをより速く走査することができるためであると考えられる。疎な配列は、本来、レーザはより低い繰り返し速度によって動作することができるので、ＬＡＤＡＲシステムのための改善されたレンジをサポートすることもできるとさらに考えられ、この場合、レーザは、より高いパルス当たりのエネルギー量を呈することができる（次に、システムによってサポートされるより長いレンジに翻訳する）。例示的な実施形態は、最大約２ｋｍ超（例えば、約１０ｋｍ）の距離まで測距することができると予想される。
【００４４】
インテリジェントレンジポイント２１０は、多数の判定基準のいずれかに基づいて選択することができる。例えば、ハイコントラストのエリアは、比較的高密度のレンジポイントを含むべきであるシステムにとって関心の高いエリアであると見なすことができる。このため、ステップ２０２は、画像データ１１０の分析に基づいて、ハイコントラストのエリア内の高密度のレンジポイントをインテリジェントに選択するように動作することができる。これは、図２Ｂの例によって示され、インテリジェントレンジポイント２１０は、画像、例えば道路に対する路肩境界線、道路地形と非道路地形との間の変わり目、及び遠くの山と空との間の水平境界線の比較的ハイコントラストなエリア内に集中する。際立ったレンジポイントを識別するために使用することができる追加判定基準は、ラインまたはコーナーを呈する画像エリアである。画像１１０の他の部分を具体化するために、プロセッサ２０２は、フィルパターンを定義し、定義されたフィルパターンに基づいてフィルレンジポイント２１２を選択することができる。さらに、施術者は、追加レンジポイントによって疎な配列を補足するために、動作アルゴリズムから追加の立体的な３Ｄ情報または構造を用いるように選んでもよい。
【００４５】
インテリジェントレンジポイント及びフィルレンジポイントの動的選択のための例示的なプロセスフローは、図２Ｃ及び２Ｄにおいて見ることができる。図２Ｃ及び２Ｄが、概して図２Ａからのステップ２００及び２０２に対応することを理解すべきである。図２Ｃを参照すると、ステップ２２０では、プロセッサは、プレフィルタリングプロセスを環境シーンデータ１１０に適用する。この例の場合、環境シーンデータは、画像であり得る。プレフィルタリングプロセスは、画像内の高周波雑音または他の不必要なアーチファクトを抑制するように設計することができる。プレフィルタリングプロセスはまた、画像１１０内のハイコントラストのエリアを識別するためにエッジ検出動作を含んでもよい。プロセッサは、ステップ２２０を実行するために、複数の選択可能なフィルタ動作のいずれかを適用することができる。適切なフィルタの選択は、フィルタ選択パラメータによって制御することができ、フィルタ選択パラメータは、レンジポイント選択を制御するために使用される一連のパラメータ２５０として含まれ得る。パラメータ２５０は、ユーザ入力または環境センシングシステム、他のセンサ（ＧＰＳ、ＩＭＵなど）、及び／もしくはユーザによって設定されるマクロ動作モードからのデータに基づいてパラメータを最適化するフィードバックアルゴリズムに基づいて、定義することができる。
【００４６】
ステップ２２２では、プロセッサは、画像１１０についてスーパー画素を識別することができる。そうすることによって、プロセッサは、画像１１０を実物またはより小さいセグメントに分けることができる。ステップ２２２でスーパー画素の識別を制御するために使用することができるパラメータ２５０は、サイズパラメータ及び閾値パラメータを含むことができる。限定されないが、単純ライン反復クラスタリング（ＳＬＩＣ）セグメンテーション、ＱｕｉｃｋＳｈｉｆｔセグメンテーション、ＴｕｒｂｏＰｉｘｅｌｓセグメンテーション、正規化カットセグメンテーション、及び／またはグラフベースセグメンテーションを含む、多数の画像セグメンテーションアルゴリズムのいずれかをステップ２２２のパフォーマンスにおいて使用することができる。サイズ及び閾値パラメータ２５０を使用して、ステップ２２２でセグメンテーションの性質を制御することができる。スーパー画素セグメンテーション技術を使用して、画像１１０を実物またはより小さいセグメントに分けることによって、その後、インテリジェントレンジポイントは、各々実物／より小さいセグメントを処理した結果として、識別することができ、レンジポイント選択を強化かつ改善して、最終的に３Ｄシーンの解釈及び再構築を強化かつ改善すると予想される。
【００４７】
次に、ステップ２２４では、プロセッサは、レンジポイントのリスト内に含まれることになるインテリジェントレンジポイントのための候補を選択する。このため、ステップ２２６の出力は、ＬＡＤＡＲ走査のために選択されたインテリジェントレンジポイントのリストを表す。ステップ２２２の結果として見出されたスーパー画素セグメントに対して、セグメントごとに基づいて、ステップ２２４を実行することができる。ステップ２２４のパフォーマンスにおいて、多数の技術のいずれかを使用することができる。例えば、画像内のエッジ及びコーナーに対応するポイントを識別するのに効果的である技術を用いることができる。これに関して用いることができるオープンソース方法の例は、ＯｐｅｎＣＶライブラリ内に含まれるＨａｒｒｉｓ  Ｃｏｒｎｅｒ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒオープンソースアルゴリズムの使用である。しかしながら、Ｓｈｉ  Ｔｏｍａｓｉアルゴリズム、Ｆｅａｔｕｒｅｓ  ｆｒｏｍ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ  Ｓｅｇｍｅｎｔ  Ｔｅｓｔ（ＦＡＳＴ）アルゴリズム、Ｓｍａｌｌｅｓｔ  Ｕｎｉｖａｌｕｅ  Ｓｅｇｍｅｎｔ  Ａｓｓｉｍｉｌａｔｉｎｇ  Ｎｕｃｌｅｕｓ（ＳＵＳＡＮ）アルゴリズム、及び他のコーナー検出アルゴリズムなどの他の技術及びツールが実装ステップ２２４にとって利用可能であることを理解すべきである。インテリジェントレンジポイントの初期選択を制御するために、ステップ２２４で使用することができるパラメータ２５０は、距離パラメータ、角度パラメータ、及び密度パラメータを含むことができる。距離パラメータは、コーナーポイントなどのポイントのタイプ間の異なる間隔パラメータを定義する。距離パラメータは、画素の単位で表現することができる。距離パラメータについて間隔はまた、レンジの関数であってもよく、その場合、距離パラメータは、以前の画像フレーム及び以前のレンジ情報の関数として変化してもよい。間隔を方位角及び／または仰角の関数にするために角度パラメータが使用される。例えば、より大きな角度では、ポイント間の間隔を減らすことがより良好になり得る。密度パラメータは、主にいくつかの距離値に対する上限または下限として、使用することができる他のタイプの間隔パラメータである。
【００４８】
ステップ２２６では、プロセッサは、ステップ２２４から選択されたインテリジェントレンジポイントのリストをリファインして、インテリジェントレンジポイントの最終選択をする。この動作の一部として、ステップ２２６は、レンジポイントのリストのためのポイントバジェットを定義するパラメータ２５０を利用することができる。このポイントバジェットは、レンジポイントのリストについて最大数のレンジポイントを識別することができる。ポイントバジェットパラメータについての値は、施術者の要求に応じて、多数の値のいずれかであり得る。例として、ポイントバジェットは、画像データ１１０内の画素数の約０．３％〜約３．０％であり得る。しかしながら、ポイントバジェットを表現するために他の値または測定基準を使用することができることを理解すべきである。
【００４９】
単純な例示的な実施形態において、ステップ２２６は、ポイントバジェットパラメータ２５０を考慮し、（１）インテリジェントレンジポイント候補の数が、ポイントバジェットまたは定義されたその部分未満である場合（その場合、ポイントバジェットまたはポイントバジェット部分に対する残りがフィルレンジポイントに割り当てられる）、最終レンジポイントリスト内に含むための全てのインテリジェントレンジポイント候補を選択し、（２）ポイントバジェットまたは定義されたその部分に適合するようにステップ２２４で選択されるインテリジェントレンジポイントの数を減少させるために動作するように構成することができる。
【００５０】
別の例示的な実施形態において、ステップ２２６は、リスト内に含むためのインテリジェントレンジポイントを選択するときに、インテリジェントレンジポイント候補を調整及び／または増補することができる。例えば、いくつかのインテリジェントレンジポイント候補は、リファインメントの間に用いられ得る予測アルゴリズムに応じて、上、下、左、または右に、ある程度の距離だけシフトされる場合がある。別の例として、エッジポイントの場合、エッジをより良く定義するために、１つ以上の追加インテリジェントレンジポイントがエッジに対応するインテリジェントレンジポイント候補の両側に加えられる場合がある。コーナーポイントの場合、１つ以上の追加ポイントが、コーナーポイントを囲んでもよい。また、さらに別の例示的な追加レンジポイントは、移動オブジェクト、例えば車両アプリケーションの場合における歩行者に対応するポイントを囲んでもよい。
【００５１】
またさらに、ステップ２２６は、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４の構成をその動的走査パターンに対して考慮するように構成することもできる。後述するように、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４は、多数の動的走査パターンのいずれかを使用して、レンジポイントの走査を実行するように構成することができ、各動的走査パターンは、インテリジェントレンジポイントの選択を変更することによって、パフォーマンスを改善することができる異なる特性を呈し得る。例えば、所与のタイプのスキャナの場合、次の行へインテリジェントレンジポイントをステップダウンすることがラインスキップを回避し、インテリジェントレンジポイントのステップダウンが、その選択に影響を与えることなく、ポイントを離れたどれくらいの画素がシフトすることができるかという上限を制御する密度パラメータの１つに準拠する場合、そうすることがより良好であり得る（すなわち、初期に選択された画素候補をわずかに下回る画素が、ちょうど同様に実行する場合、その後、調整は、走査パフォーマンスを向上させることができる）。
【００５２】
ステップ２２８では、プロセッサは、ＬＡＤＡＲ走査のためのレンジポイントのリストをフィルアウトする一連のフィルレンジポイントを作成する。図２Ｄは、ステップ２２８を実行するための例示的なプロセスフローを例証する。図２Ｃに示すように、ポイントバジェットパラメータは、ステップ２２８の動作を統治するのを助ける。
【００５３】
ステップ２３０では、プロセッサは、ステップ２２６からのインテリジェントレンジポイントのリストとステップ２２８からのグリッドレンジポイントのリストとを合わせて、ＬＡＤＡＲ走査のために使用されるレンジポイント２４０のリストを生成する。このリスト２４０は、概して、図２Ａからのステップ２０２の出力に対応する。リスト２４０に関する各レンジポイントは、場所情報、例えば画像１１０内のそのポイントの場所についての行及び列番号によって表現することができる。
【００５４】
図２Ｄは、ステップ２２８の動作をより詳細に記載する。ステップ２６０では、プロセッサは、フィルレンジポイント間の所望の間隔を決定する。この決定は、定義されたポイントバジェットの影響を受ける。例えば、ポイントバジェットがＸであり、ステップ２２６の動作がＹインテリジェントレンジポイント（ここでＹ＜Ｘ）の選択をもたらす場合、図２Ｄのプロセスフローは、Ｘ−Ｙのバジェットを有し、フィルレンジポイントを選択する際に作動する。それにより、Ｘ−Ｙの値は、ステップ２６０においてフィルポイントレンジポイント間の決定された間隔を左右する。ステップ２６０の動作に影響を及ぼし得る追加要素は、走査パターンダイナミックス（例えば継続的なショット間に許容される最小間隔）を含む。
【００５５】
ステップ２６２では、プロセッサは、フィルレンジポイントのためのフィルパターンを選ぶ。ステップ２６２で選ぶことができるフィルパターンの例は、正方グリッドパターン、ダイヤモンドグリッドパターン、及び千鳥グリッドパターンを含む（その場合、複数の正方グリッドが存在するが、各連続するグリッド行は、どれが速軸に対応するかに応じて、以前のグリッド列または行からのオフセットを有する）。フィルパターン選択は、ステップ２６０で決定されたポイント間隔のための最適なフィルパターンを選ぶことができる。フィルパターン選択はまた、画像１１０から決定される環境要素を考慮に入れてもよい。例えば、画像が地面の俯瞰図である場合、この事実は、特定のフィルパターンの選択を左右する場合があり、一方、画像が地面及び空の両方を含む水平線図である場合、この事実は、異なるフィルパターンの選択を左右する場合がある。また、Ｎ個のフレーム後、可能なフィルポイントのスペース内の全てのアドレス指定可能な画素が選ばれるように、フィルパターンは、フレームからフレームへ水平に及び／または垂直に、翻訳されラップされてもよい（効果的に２Ｄにおける３Ｄ回動）。フィルパターンが選択されると、ステップ２６２は、選択されたフィルパターン及び決定されたポイント間隔に基づいて、候補フィルポイントのリストを作成することが可能である。
【００５６】
また、画像１１０の異なるセグメントに対して異なるフィルパターンを選択することができることを理解すべきである。前述のように、ステップ２２２では、プロセッサは、画像１１０を分けることができる異なる画像セグメントを識別する。このため、ステップ２６２では、異なるフィルパターンを画像１１０の異なるセグメントに適用することができる。例えば、水平線より上の画像セグメントのためのフィルパターンは、水平線より下の画像セグメントよりも低いフィル密度を有してもよい。
【００５７】
ステップ２６４では、プロセッサは、候補フィルポイントをループスルーする。ステップ２６６では、各候補フィルポイントとステップ２２６からの選択されたインテリジェントレンジポイントとを比較する。選択されたインテリジェントレンジポイントが候補フィルポイントの定義された閾値距離の範囲内である場合、その候補フィルポイントを削除することができる（ステップ２６８）。そうでなければ、候補フィルポイントは、保存される。この比較動作のための定義された閾値距離は、ユーザ入力またはＡＩアルゴリズムに応答して定義されるパラメータであり得る。ステップ２６４で開始されるループは、ステップ２６６で各候補フィルポイントが保存について考慮された後、ステップ２６８で終了する。このため、図２Ｄのプロセスフローが完了すると、プロセッサは、ＬＡＤＡＲ走査のためのフィルレンジポイントのリストを定義する。
【００５８】
図９Ｆは、図２Ｃ及び２Ｄの動作の結果として、作成することができる例示的なレンジポイントリスト２４０を示す。図９Ｆの例において、各選択されたレンジポイントは、行番号（左側）及び列番号（右側）によって定義される。このリストがレンジポイントの単純な未処理のリストであり得ることを理解すべきである。必要に応じて、施術者は、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４によって用いられる動的走査パターンに対するレンジポイントに順序を課すために、レンジポイントリストをさらに処理することができる。すなわち、レンジポイントリストに関する各レンジポイントは、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４のためのレンジポイントのショット順序を定義するリストに関する他のレンジポイントと共にシーケンス内に配置することができる。説明されるように、ショットリストへのレンジポイントリストのこの翻訳は、プロセッサによってステップ２０４で実行することができる。
【００５９】
前述のように、ショットリストは、走査ＬＡＤＡＲ伝送装置システム１０４によってショットされるレンジポイントのための順序を定義する。より詳細に後述される図９Ａ〜９Ｆは、レンジポイントリスト２４０をショットリストに翻訳するために使用することができるプロセスフローの例を示す。
【００６０】
図９Ｆはまた、レンジポイントリスト２４０から作成される例示的なショットリスト９５０を示す。この例では、順序は、ショットリストに関してより高いレンジポイントが、ショットリストに関してより低いレンジポイントの前にショットされるトップダウン順序によって定義される（例えば、行（「Ｓｒｏｗ」）１０４、列（「ＳＣｏｌ」）１９におけるレンジポイントは、行（「Ｓｒｏｗ」）１０４、列（「ＳＣｏｌ」）２６等におけるレンジポイントの前にショットされる）。左端及び中央列は、それぞれ、ショットリストに関する所与のレンジポイントについての行番号及び列番号を定義する。ショットリスト表における他の列は、図９Ａ〜Ｆに関連して後述するように、追加の制御情報を走査ＬＡＤＡＲ伝送装置システム１０４に提供する。図９Ｆの例示的なショットリストは、伝送レーザのための最小間隔パラメータなどの要素に起因して、ステップ２０４で加えられたフィルショットも含む。
【００６１】
図９Ｆの例示的なショットリストは、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４に提供されてその動作を統治する制御情報１１２として機能することができる。図２Ｃ及び９Ｆの例示的な実施形態は、ショットリストに関するレンジポイントがバッチとして走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４に送出される配置を記載するが、代替的に、ショットリストにおけるショットは、それが識別されると各ショットが走査ＬＡＤＡＲ伝送システムに伝えられるロールベースの走査ＬＡＤＡＲ伝送システムに通信されることを理解すべきである。このように、ショットリストは、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４に送出され、これによりバッチモード及びロールモードの両方で処理することができる。
【００６２】
走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４
図３は、走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４のための例示的な実施形態を示す。システム１０４は、レーザ光学系３０２、ビームスキャナ３０４、及び伝送光学系３０６と光学的に整合するレーザ光源３００を含むことができる。これらの構成要素は、所望のアプリケーションで使用するのに好適な形状のフットプリントを提供するパッケージ内に収容することができる。例えば、レーザ源３００がファイバレーザまたはファイバ結合レーザである実施形態について、レーザ光学系３０２、ビームスキャナ３０４、及び任意の受信装置の構成要素は、レーザ源３００を含まない第１のパッケージ内に共に収容することができる。レーザ源３００は、第２のパッケージ内に収容することができ、ファイバを使用して、第１のパッケージと第２のパッケージとを接続することができる。このような配置により、レーザ源３００が不在となるために、第１のパッケージをより小さく、かつよりコンパクトにすることができる。さらに、レーザ源３００は、ファイバ接続によって第１のパッケージから遠隔に位置付けすることができるので、このような配置は、システムのフットプリントに関してより大きなフレキシビリティを施術者に提供する。
【００６３】
制御情報１１２、例えば、図２Ａのステップ２０４で作成されるショットリストに基づいて、ビームスキャナ制御装置３０８は、ビームスキャナ３０４によって実行される走査の性質を制御するだけでなく、レーザ源３００の発射を制御するように構成することができる。閉ループフィードバックシステム３１０は、ビームスキャナ３０４及びビームスキャナ制御装置３０８に対して用いられ、その結果、後述するように、ビームスキャナ３０４の走査位置を精密に制御することができる。
【００６４】
レーザ源３００は、本明細書において記載されるＬＡＤＡＲパルス伝送に好適な多数のレーザタイプのいずれかであり得る。
【００６５】
例えば、レーザ源３００は、パルス化ファイバレーザであり得る。パルス化ファイバレーザは、約１〜４ｎｓのパルス幅、及び約０．１〜１００μＪ／パルスのエネルギー含量を用いることができる。パルス化レーザファイバのための繰り返し率は、ｋＨｚレンジ（例えば、約１〜５００ｋＨｚ）であり得る。さらに、パルス化ファイバレーザは、単一パルス方式及び／または多重パルス方式（図１２Ａ及び１２Ｂ参照）を用いることができる。しかしながら、これらのレーザ特性のために他の値を使用することができることを理解すべきである。例えば、より低いまたはより高いエネルギーパルスを用いる場合がある。別の例として、繰り返し率は、より高い、例えば１０’ｓのＭＨｚレンジであり得る（けれども、このような高い繰り返し率は、現在の市場価格下で比較的高価なレーザ源の使用を必要とすることが予想される）。
【００６６】
別の例として、レーザ源３００は、パルス化ＩＲダイオードレーザであり得る（ファイバ結合の有無に関わらず）。パルス化ＩＲダイオードレーザは、約１〜４ｎｓのパルス幅、及び約０．０１〜１０μＪ／パルスのエネルギー含量を用いることができる。パルス化ＩＲダイオードファイバのための繰り返し率は、ｋＨｚまたはＭＨｚレンジ（例えば、約１〜５ｋＨｚ）であり得る。さらに、パルス化ＩＲダイオードレーザは、単一パルス方式及び／または多重パルス方式（図１２Ａ及び１２Ｂ参照）を用いることができる。
【００６７】
レーザ光学系３０２は、レーザ源３００によってつくられるレーザビームを平行にするように機能する望遠鏡を含むことができる。レーザ光学系は、所望のビーム発散及びビーム品質を提供するように構成することができる。例として、施術者の要望に応じて、ダイオード対ミラー結合光学系、ダイオード対ファイバ結合光学系、及びファイバ対ミラー結合光学系を用いることができる。
【００６８】
ビームスキャナ３０４は、所望のレンジポイントがＬＡＤＡＲパルスによってターゲティングされ得るように、走査能力をシステム１０４に提供する構成要素である。ビームスキャナは、（レーザ光学系３０２によって）レーザ源３００から入射ＬＡＤＡＲパルスを受信し、このＬＡＤＡＲパルスを可動ミラーからの反射によって、所望のダウンレンジ場所（ショットリストに関するレンジポイントなど）に導く。ビームスキャナ制御装置３０８から受信された駆動電圧波形３１４によって、ミラー運動を制御することができる。ビームスキャナ３０４によって多数の構成のいずれかを用いることができる。例えば、ビームスキャナは、二重マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラー、回転ポリゴンミラーと組み合わされるＭＥＭＳミラー、または他の配置を含むことができる。好適なＭＥＭＳミラーの例は、単一表面先端／傾斜／ピストンＭＥＭＳミラーである。さらなる例として、例示的な二重ＭＥＭＳミラーの実施形態において、単一表面先端ＭＥＭＳミラー及び単一表面傾斜ＭＥＭＳミラーを使用することができる。しかしながら、これらのＭＥＭＳミラーの配列も用いることができることを理解すべきである。また、二重ＭＥＭＳミラーは、多数の周波数のいずれかで動作することができる。例えば、第１のＭＥＭＳミラーが速軸ミラーとして作用し、第２のＭＥＭＳミラーが遅軸ミラーとして作用している場合、第２のＭＥＭＳミラーと第１のＭＥＭＳミラーとの間の共振周波数の比率は、約１：５〜約１：９の範囲になり得る。しかしながら、施術者は、異なる比率を用いるように選んでもよい。他の配置の別の例としては、小型ガルバノメータミラーを速軸走査ミラーとして使用することができる。別の例として、音響光学的偏向器ミラーを遅軸走査ミラーとして使用することができる。さらに、後述する螺旋動的走査パターンを用いる例示的な実施形態について、ミラーは、共振ガルバノメータミラーであり得る。このような代替的なミラーは、多数の供給元のいずれか、例えば、ニューヨークのＥｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから得ることができる。別の例として、フォトニックビームステアリング装置、例えば、コロラドのＶｅｓｃｅｎｔ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓから入手可能なものを遅軸走査ミラーとして使用することができる。さらに別の例として、フェーズドアレイ装置、例えば、ＤＡＲＰＡ  ＳＷＥＥＰＥＲプログラムによって開発されているものを速軸及び／または遅軸ミラーの代わりに使用することができる。
【００６９】
また、ビームスキャナ３０４が二重ミラーを含む例示的な実施形態において、ビームスキャナ３０４は、第１のミラーと第２のミラーとの間にリレーイメージング光学系を含んでもよく、これにより２つの速軸ミラーの使用が可能になる（例えば、１つの小さい高速ミラー及び１つの長い低速ミラーに対向する２つの小さい高速ミラー）。
【００７０】
伝送光学系３０６は、ビームスキャナ３０４によってターゲティングされたＬＡＤＡＲパルスを、開口を通じて所望の場所に伝送するように構成される。伝送光学系は、施術者の要求に応じて、多数の構成のいずれかを有することができる。例えば、伝送光学系３０６の一部としてダイクロイックビームスプリッタを使用して、環境センシングシステム１０６及び伝送装置１０４を１つのパスに光学系的に結合することができる。別の例として、伝送光学系は、拡大光学系（その例を図５に示す）を含むことができる。さらにまた、アライメントピックオフビームスプリッタは、伝送光学系３０６の一部として含まれ得る。
【００７１】
ビーム走査構成及び制御
ビームスキャナ制御装置３０８は、所望の走査位置（例えば、走査角度）にビームスキャナのミラーを駆動するビームスキャナ３０４に、１つ以上の電圧波形３１４を提供することができる。ビームスキャナ３０４内の可動ミラーの振動率が高いと仮定すると、ビームスキャナの走査位置に対する制御の程度は、精密であることが望ましい。ビームスキャナ３０４の第１のミラーが、第１の軸に対して比較的速い速度（「速軸」）で回動するように機能し、また、ビームスキャナ３０４の第２のミラーが、第１の軸に垂直な第２の軸に対して比較的より遅い速度（「遅軸」）で回動するように機能する例示的な実施形態に関して、ＬＡＤＡＲパルスがミラーに入射するときのミラー位置付けにおけるわずかな誤差は、システムパフォーマンスにおいて重要な劣化を引き起こすことがある。
【００７２】
図４Ａ〜４Ｃは、この現象を例証する。図４Ａは、ビームスキャナ３０４のための所望の走査エリア４００を示す。しかしながら、精密に遅軸制御（この例ではＹ軸）されていない、図４Ｂによって示すように、Ｙ軸ミラーが回動の間、整定するのにエリア４０４を必要とするので、使用可能な走査エリア４０２は、走査エリア４００に対して縮小する。さらに、このセトリング時間は、動的走査パターンにおいてスキップするラインの数の関数として増加し、たとえラインスキップがなかったとしても、やはり整定時間が考慮される。さらにまた、速軸（この例ではＸ軸）に関して、図４Ｃによって示されるように、速軸ミラーの走査位置に対する精密な制御が実現されない場合、走査エリアにおいてうねり及び他のアーチファクトを引き起こす、ターゲティングされたレンジポイント４０６において移相が生じることがある。
【００７３】
これらの問題の解決策として、閉ループフィードバックシステム３１０を用いて、ビームスキャナ３０４によって用いられる少なくとも１つのミラーの走査位置に対して精密な制御を提供することができる。その後、ビームスキャナ制御装置３０８は、閉ループフィードバックシステムからのフィードバック情報を使用して、ミラー駆動波形３１４のうちの少なくとも１つを調整することにより、ミラーの位置付けに対するより精密な制御を実現することができる。好ましい実施形態において、このフィードバック制御は、ビームスキャナ３０４の両方のミラーに対して用いられる。
【００７４】
図５は、閉ループフィードバックと組み合わされるビームスキャナ３０４のための例示的な実施形態を示す。この例では、ビームスキャナ３０４は、二重ＭＥＭＳミラーを含む。Ｙ軸ＭＥＭＳミラー５００は、レーザ光学系３０２によってレーザ源３００から入射レーザパルスを受信するように位置付けられる。Ｘ軸ＭＥＭＳミラー５００は、このレーザパルスをＹ軸走査ＭＥＭＳミラー５０２に反射する。この反射は、直接反射または間接反射であり得、これによってＸ軸ＭＥＭＳミラーから反射されたビームがリレーイメージング光学系、例えばＹ軸ＭＥＭＳミラー５０２までの途中にある等倍望遠鏡を通過することを理解すべきである。Ｙ軸ＭＥＭＳミラー５０２は、ミラー５００からの反射レーザパルスを受信するように位置付けられ、ビームスキャナ３０４によってターゲティングされているショットリストのレンジポイントに対応する走査エリア５１０内の場所にこのレーザパルスをさらに反射する。
【００７５】
ＭＥＭＳミラー５００及び５０２は、そのそれぞれの回動軸周りを制御可能に回動することができる。Ｘ軸ＭＥＭＳミラー５００は、走査エリアのＸ軸に沿って走査エリア５１０内でＬＡＤＡＲパルスの位置を制御するように回動可能であり、一方、Ｙ軸ＭＥＭＳミラー５０２は、走査エリアのＹ軸に沿って走査エリア５１０内でＬＡＤＡＲパルスの位置を制御するように回動可能である。このため、レーザパルスが各ミラーに達するときのそのそれぞれの回動軸に沿ったミラー５００及び５０２の複合位置付けは、レーザパルスを走査エリア５１０内の所望の場所に導くのに効果的である。この例示的な実施形態において、Ｘ軸ＭＥＭＳミラー５００は、Ｙ軸ＭＥＭＳミラー５０２より比較的速い速度で回動することができ、それ故に、Ｘ軸ＭＥＭＳミラーは、速軸ミラーとし参照され、Ｙ軸ＭＥＭＳミラーは、遅軸ミラーとして参照される。
【００７６】
Ｘ軸としての速軸及びＹ軸としての遅軸の表記は、システムにとって適所で９０度ターンすることにより、Ｘ軸が遅軸及びＹ軸が速軸になることを施術者に理解されるべきである。さらに、例示的な実施形態において、速軸ミラーは、ミラー面積の点で遅軸ミラーより小さく、また遅軸ミラーから上流に位置付けられる（すなわち、速軸ミラーは、ＬＡＤＡＲパルスを受信して、ターゲティングされたレンジポイントに向けて伝送するために遅軸ミラーにそれを反射する）。しかしながら、この構成は、他の実施形態のために変化させることができる。例えば、遅軸ミラーを速軸ミラーより大きくすることは、走査エリアをより大きくすることができる点で利点を提供するが、走査エリアのサイズの減少が許される実施形態の場合、遅軸ミラーは、速軸ミラーと同じサイズまたはより小さいサイズになり得る。別の例として、もし速軸ミラーが遅軸ミラーからの下流にある場合、再イメージング光学系、例えばリレーイメージング光学系は、２つのミラー間で使用されてこのような配置をサポートすることができる。
【００７７】
さらに、伝送光学系３０６は、導かれたレーザパルスの視野拡大を提供するように構成することができる。
【００７８】
Ｘ軸閉ループフィードバックシステム５０４を使用して、Ｘ軸ＭＥＭＳミラー５００の位置付けに対して精密な制御を実現することができる。Ｙ軸閉ループフィードバックシステム５０６を使用して、Ｙ軸ＭＥＭＳミラー５０２の位置付けに対して精密な制御を実現することができる。上記のように、Ｘ軸及びＹ軸ミラー５００及び５０２の両方に対してフィードバック制御を用いることが好ましいが、フィードバック設計ではない開ループに対するパフォーマンスにおける改善は、ミラーのうちの１つのみにフィードバック制御を適用することによって、やはり実現することができると考えられる。例えば、施術者は、Ｙ軸フィードバック制御システム５０６のみを用いるように選ぶ場合がある。別の例として、施術者は、Ｘ軸フィードバック制御システム５０４のみを用いるように選ぶ場合がある。
【００７９】
図６Ａは、閉フィードバック制御が、どのようにＹ軸ミラー５０２のために実装され得るかの例示的な実施形態を示す。この例では、閉ループフィードバック制御は、閉ループ光学フィードバック制御である。ミラー５０２は、回動軸６２２周りを回動し、ミラー５０２の前面からの反射によって所望のように入射ＬＡＤＡＲパルス６２０を導く。レーザ６００は、ミラー５０２の裏面６０６でターゲティングされる。レーザ６００は、位置検出に好適な任意のタイプのレーザであり得る。例えば、レーザ６００は、パルス化または連続波（ＣＷ）可視ダイオードレーザであり得る。レーザ６００は、様々なパルス幅を呈し、ｕＷからｍＷレンジにおける電力をつくることができる。
【００８０】
レーザ６００によってつくられたレーザビーム６０４は、ミラー５０２の裏面６０６に反射され、Ｙ軸位置感応検出装置６０２は、この反射光を受信するように位置付けされ得る。検出装置６０２は、単軸位置センシング検出装置であり得る。回動軸６２２に対するミラー５０２の角度位置は、反射されたレーザビーム６０４が検出装置６０２によって受信される場所に影響を及ぼす。このため、位置検出装置６０２は、ミラー５０２の実位置を示すデータを感知することが可能である。その後、この感知されたデータは、Ｙ軸ミラー制御を改善するために６０８によってフィードバックされ得る。
【００８１】
図６Ｂは、閉フィードバック制御がＸ軸ミラー５００のためにどのように実装され得るかの例示的な実施形態を示し、図６Ａの例と同じ様式で動作する。ミラー５００は、回動軸６３２周りを回動し、ミラー５００の前面からの反射によって所望のように入射ＬＡＤＡＲパルス６３０を導く。レーザ６１０は、ミラー５００の裏面６１６でターゲティングされる。レーザ６１０は、レーザ６００と同様のレーザであり得る。
【００８２】
レーザ６１０によってつくられたレーザビーム６１４は、ミラー５００の裏面６１６に反射され、Ｘ軸位置感応検出装置６１２は、この反射光を受信するように位置付けされ得る。回動軸６３２に対するミラー５００の角度位置は、反射されたレーザビーム６１４が検出装置６１２によって受信される場所に影響を及ぼす。このため、位置検出装置６１２は、ミラー５００の実位置を示すデータを感知することが可能である。次に、この感知されたデータは、Ｘ軸ミラー制御を改善するために６１８によってフィードバックされ得る。
【００８３】
図６Ｃは、ミラー位置付けの閉ループフィードバック制御のための別の例示的な実施形態を示す。共に使用される場合、図６Ａ及び６Ｂの例は、２つのレーザ６００及び６１０ならびに２つの位置検出装置６０２及び６１２を用いてミラー位置を検出するが、図６Ｃの例は、単一レーザ６５０及び単一２軸位置感応検出装置６６２を用いる。
【００８４】
図６Ｃの例により、ダイクロイックビームスプリッタまたはピックオフミラーなどのビームスプリッタ６５４は、レーザパルスがミラー５００に達する前に、レーザ光学系３０２から放射されるレーザパルスを遮断するように位置付けられる。アライメントレーザ６５０はまた、アライメントレーザビーム６５２をビームスプリッタ６５４へ導くように位置付けられる。ダイクロイックビームスプリッタ（ビームコンバイナとして作用する）は、レーザ源３００からのレーザビームをアライメントレーザビーム６５２と共整合する。このため、整合されたレーザビームは、レーザがミラー回動面内に完全にある、すなわちミラーの回動軸に垂直となるように、ミラー５００に入射する。ダイクロイックビームスプリッタ６５４は、このような共整合を実現するように位置付けることができ、レーザ３００とアライメントレーザ６５０との間の組み合わせ角度は、９０度が典型的である。レーザ６５０は、可視ＣＷまたは高繰り返し率のパルス化ダイオードレーザであり得る。
【００８５】
また、ピックオフビームスプリッタなどのビームスプリッタ６５６は、ミラー５０２からの反射されたレーザ光を遮断するように位置付けられ得、これはレーザ源３００によって作成されたターゲティングＬＡＤＡＲパルス６６６及びレーザ６５０によって作成されたアライメントレーザビーム６５２を共に含む。ビームスプリッタ６５６は、ターゲティングされたレンジポイントに向けてＬＡＤＡＲパルス６６６を導くと同時に少量の光も再イメージングレンズ６５８へ反射する。再イメージングレンズ６５８は、２軸位置感応検出装置６６２へ走査フィールド５１０を最終的に再イメージする。位置検出装置６６２は、２軸に沿って反射されたアライメントレーザビーム６５２の位置を検出することが可能であり、この検出された位置は、ミラー５００及び５０２の両方についての実位置を示すデータとして機能することができる。次に、この感知されたデータは、Ｘ軸及びＹ軸ミラー制御を改善するために６６４によってフィードバックされ得る。
【００８６】
図７Ａは、ミラー走査位置のための駆動波形に調整補正を駆動するために使用することができる誤差信号を作成するために、閉ループフィードバックシステム３１０が位置検出装置から感知された位置データを処理することができる例示的な配置を示す。この例において、閉ループフィードバックシステム３１０を使用して、スキャナ３０４においてＭＥＭＳミラー５００／５０２）の位置付けを精密に同調する。ビームスキャナ制御装置３０８及びスキャナ３０４内のＭＥＭＳ駆動装置は、ＭＥＭＳ駆動電圧７００をＭＥＭＳミラー５００／５０２に適用する。これにより、所望のミラー位置にミラーの機械的運動７０２をもたらす。しかしながら、上述のように、閉ループフィードバックシステムによって軽減される、この位置付けにおいてある程度の誤差が存在し得ることが予想される。図６Ａ〜Ｃの例示的な実施形態に関連して説明されるように、光学ビーム偏向７０４は、図６Ａ〜Ｃの例示的な実施形態に関連して記載される位置センサ６０２／６１２／６６２のいずれかによって感知することができる。位置センサは、信号処理目的のための位置センサによって感知される信号を増幅するように機能するトランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）を伴ってもよい。位置センサは、ＭＥＭＳミラーの実位置を示す感知されたミラー位置データ７０６をつくることができる。これにより、Ｙ軸ミラーは、走査エリアのＲｏｗ  ３をターゲティングすることが予想されたが、Ｙ軸ミラーについて感知された実位置が走査エリアのＲｏｗ  ４をターゲティングするのが効果的であった場合、フィードバックシステムは、１行下方の誤差を検出することができる。この誤差測定は、ビームスキャナ制御装置３０８に供給することができ、その結果、ビームスキャナ制御装置は、Ｙ軸ミラーのための駆動波形を調整し、１行上方の調整を実現することができる。
【００８７】
感知されたミラー位置データ７０６は、測定された誤差７１２を計算するために、コンパレータ７１０による入力として使用される所望のミラー位置データ７０８と合わせることができる。測定された誤差７１２は、実位置と予想されたミラー位置との差を示す値であり得る。
【００８８】
その後、ビームスキャナ制御装置３０８は、この測定された誤差７１２を考慮してＭＥＭＳ駆動電圧７００を調整するために、多数の技術のいずれかを使用して、測定誤差７１２を考慮して所望のミラー位置データ７０８を処理してもよい。例えば、このフィードバック制御を実行するために比例積分微分（ＰＩＤ）制御技術を使用してもよい。別の例として、装置逆応答波形を使用することができ、その場合、記憶された応答波形が使用され、実物の装置ステップ応答を無効にし、セトリング時間を減少させる。
【００８９】
図７Ｂは、Ｘ軸ミラー５００及びＹ軸ミラー５０２のためのミラー位置を駆動するために使用される場合がある例示的な駆動波形７２０及び７２２をそれぞれ示す。この例では、速軸Ｘ軸ミラー５００は、共振モードにおいて駆動され、一方、遅軸Ｙ軸ミラー５０２は、駆動波形７０２がショットリストの関数として変動するポイントツーポイントモードにおいて駆動される。これらの例は、ミラー位置付けを精密に同調するためにフィードバックが使用されない未補正形状の駆動波形を示す。
【００９０】
図７Ｃは、ミラー位置付け誤差が例示的な閉ループフィードバックシステム３１０によって、どのように補正され得るかの例を示す。
【００９１】
図７Ｃの左フレームは、ローパスフィルタリングを行わない例示的なＹ軸開ループ駆動波形を示す。実ミラー位置に対応する未補正の実位置波形７３０とコマンドされたミラー位置のための波形７３２との差によって示すように、もし閉ループフィードバックが実ミラー位置を感知するために使用されない場合、測定された誤差７１２に対応するかなり重大な誤差が存在する。すなわち、実際、ミラーが所望の位置に向けて動く場合、駆動波形７３２は、方形波によって所望の位置にミラーを駆動しようとするが、７３２によって示すように、ミラーは、上下するように所望の位置をオーバーシュートしアンダーシュートして、これはミラー位置付けのためのセトリング時間に対応する。方形波７３２が、ハイ状態後にロー状態に遷移する場合、このセトリング時間は、セトリングを繰り返す。
【００９２】
図７Ｃの右フレームは、例示的なＹ軸閉ループ駆動波形を示す。この例では、セトリング時間の誤差を減少するために、図７Ａに関連して記載される閉ループフィードバックが用いられる。コマンドされた位置のための波形７３６及び実位置のための波形７３８の同様の形状で示すように、図７Ｃの左フレームに示される大きなセトリング時間の誤差を効果的に削除するのに、閉ループフィードバックは効果的である。図７Ｃに示される全体的な振幅値は、重要度が低く、重要な特性は、各波形の比較形状及びタイミングであることを理解すべきである。
【００９３】
このように、経時的に検出された誤差信号が減少する、駆動波形に対する閉ループ調整に基づいて、ミラー走査位置に対するより精密な制御を実現することができると考えられる。
【００９４】
図６Ａ〜Ｃの例は、閉ループ光学フィードバック制御の使用を記載するが、ミラー走査位置の閉ループフィードバック制御の他のモードを用いることができることを理解すべきである。例えば、閉ループ容量性フィードバック制御を用いてもよい。容量性フィードバックにより、コンデンサは、ミラーのエッジ（第１のコンデンサプレートとして機能する）及び基準金属プレート（第２のコンデンサプレートとして機能する）によって、容量性誘電体として機能するミラーエッジと基準プレートとの間の空気／真空ギャップと共に形成される。ミラーの走査位置が変化する場合、ギャップ距離が変わり、これにより、コンデンサの静電容量が変化することになる。このため、閉ループ容量性フィードバックシステムは、ミラーが走査位置を変化する場合、キャパシタンスの変化を追跡し（電圧測定によって）、実ミラー位置を決定する。決定された実ミラー位置に基づいて、所望の位置に対する誤差を計算することができる。追加の例として、ミラー位置付けの閉ループフィードバック制御のために光学フィードバックまたは容量性フィードバックの異なる形態を使用することができる。
【００９５】
動的走査パターン
走査ＬＡＤＡＲ伝送システム１０４のパフォーマンスをさらに向上させるために、動的走査パターンが用いられることが好ましい。固定走査パターンにより、ビームスキャナ３０４は、フル走査エリア５１０を通じて走査し、走査ミラーが所望のレンジポイントをターゲティングするために位置付けされるときに、レーザ源３００が発射される。このため、固定走査パターンにより、ショットリスト１１２に関するレンジポイントの関数として、ミラー走査位置を定義するために使用される駆動波形は、変動しないことが予想される。
【００９６】
対照的に、動的走査パターンにより、ビームスキャナは、フル走査エリア５１０を通じて走査せず、その代わりに、ミラーは、ショットリスト１１２に関する順序レンジポイントの関数として変動する走査パターンに従って、ショットリスト１１２に関するレンジポイントをターゲティングする。ショットリスト１１２は、環境センシングシステム１０６によって取り込まれるフレームからフレームへ変化しているので、走査パターンは、フレームからフレームへ同様に変動するために動的である。
【００９７】
図８Ａ〜Ｆは、システムによって用いられ得る異なる動的走査パターンの例を示す
【００９８】
図８Ａは、動的走査パターンのための例示的なベースアドレッシング方式を記載する。全体的な事項として、一般に、最上行にわたって左から右に、その後走査方向が右から左になる下方の次の行に進み、これが同じように続く走査パターンをつくるように、ミラーは走査され、走査方向は、下方の各行を交互にする。しかしながら、最下行から開始して上方へ作動する、かつ／または交互の走査方向を変化して、右から左に開始するなどの代替的なベースパターンを用いることができることを理解すべきである。また、図８Ａによって示すように、動的走査パターンは、後述するように、ラインリピート、ラインスキップ、インターラインスキップ、及びインターラインの迂回を含んでもよい。
【００９９】
ラインリピートにより、ビームスキャナは、Ｘ軸に沿って連続する左から右及び右から左の走査の間、伝送装置のためのＹ軸位置を維持する。ショットリストに関する２つの画素が同じ行内にあるが、シングルパスの間にターゲティングされるには互いに近接し過ぎているときに、ラインリピートが必要になり得る。このような場合、ラインを繰り返すことができ、リターン走査パスの間にショットリストに関する追加画素をターゲティングすることができる。動的走査パターンのための最小画素間隔を制約することによって、ラインリピートの必要性を統治することができる。最小画素間隔は、レーザ源３００が連続ショットを発射する最高速度に対応する。また、最小画素間隔パラメータは、共振ビームステアリングが用いられる実施形態において、走査エリア５１０内の位置によって変動し得ることを理解すべきである。
【０１００】
サンプルラインリピートのシナリオは、同じ行を共有する４画素の群を含むサンプル行エリアに関して、図８Ａによって示される。この例では、最小画素間隔は、５画素である。レーザ源３００は、最初に画素（１）で発射する。次の画素（２）が５画素超離れているので、レーザは、同じパス上の画素で発射することができる。しかしながら、画素（５）は、アドレス化されるには時間的に近接し過ぎているので、システムは、ラインリピートを実行した後、次のパス上の画素をアドレス化する。このように、左から右の走査の間、レーザ源３００は、画素（５）を通過し画素（３）で発射する。その後、スキャナ及びレーザは、画素（４）での発射によって行の走査を終了し、同じ行を繰り返すが、このとき右から左に走査する。この次のパスで、画素（５）は、アドレス化され、スキャナは、次の行へ移動することができる。ラインリピートにより、スキャナは、全ての必要な画素が問い合わされるまで、行を繰り返すように構成することができる。
【０１０１】
ラインスキップにより、ビームスキャナは、所与の行の走査パス完了後、複数の行によって、送信装置のためのＹ軸位置を調整する。１つの行または一連の連続する行のためのショットリスト内に画素が存在しないとき、ラインスキップを用いてもよい。例示的なラインスキップは、図８Ａの走査タイミングダイアグラムにおいて示される。
【０１０２】
インターラインスキップにより、ビームスキャナは、所与の行にわたるフル走査完了前に、伝送装置のためのＹ軸位置を調整する。行の隣接部分が大きく空いているとき、インターラインスキップを用いてもよい。このような場合、システムは、ショットリストに対して走査エリアの走査がより速くなる場合、次の１または複数の行をアドレス化するように選んでもよい。インターラインスキップの例は、図８Ａの走査タイミングダイアグラムにおいて示される。
【０１０３】
インターラインの迂回は、インターラインスキップの一種である。インターラインの迂回により、ビームスキャナは、所与の行にわたるフル走査完了前に、伝送装置のための所与の行から新規の行へＹ軸位置を調整するが、新規の行にわたる走査完了前に、所与の行に戻る。後述するように、インターラインの迂回は、通常のラスター軌道において現在の行からの日和見主義的及び有益な迂回として機能し、同じ行において別の画素に近接し過ぎているために、通常はスキップされる必要がある、行内の画素または画素をアドレス化することができる。インターラインの迂回の例は、図８Ａの走査タイミングダイアグラムにおいて示される。
【０１０４】
図８Ｂは、図８Ａと関連して述べられるような、ラインリピート、ラインスキップ、インターラインスキップ、及びインターラインの迂回を用いる例示的な動的走査パターンを示す。Ｘ軸ミラーが、共振周波数で速軸ミラーとして２つの方向で走査し、Ｙ軸ミラーが、非共振のポイントツーポイントモードにおいて遅軸ミラーとして２つの方向で走査する、二重走査ミラーを含むビームスキャナによって、図８Ｂの動的走査パターンを用いることができる。閉ループフィードバック制御、例えば図６Ａ〜Ｃに関連して記載される閉ループ光学フィードバック制御を用いて、Ｙ軸ミラーの位相ドリフト補正及びＸ軸ミラーのための高速セトリング時間を提供することができる。このため、例示的な実施形態において、光学フィードバック制御は、Ｙ軸のセトリング時間及びＸ軸の移相の問題を軽減することができる。前述のように、２方向のＹ軸運動及びインターラインの迂回により、Ｙ軸は、図８Ｂのインターラインの迂回例によって示すように、シングル水平走査パスの間、それ自体を遂行しないことが可能である。インターラインスキップ／迂回は、スキャナ効率を向上させ、フレーム時間を減少させることができる（すなわち、フレームレートを増加させる）。
【０１０５】
図８Ｃは、ラインリピート、ラインスキップ、インターラインスキップ、及びインターラインの迂回を同様に用いる、例示的な動的走査パターンを示すが、図８Ｃの動的走査パターンは、走査Ｙ軸ミラー（Ｙ軸ＭＥＭＳミラーなど）及びＸ軸回転ポリゴンミラーを含むビームスキャナによって用いることができる。Ｘ軸回転ポリゴンミラーは、非共振モードにおいて速軸ミラーとして１つの方向で走査し、Ｙ軸ＭＥＭＳミラーは、非共振のポイントツーポイントモードにおいて遅軸ミラーとして２つの方向で走査する。閉ループフィードバック制御、例えば図６Ａ〜Ｃに関連して記載される閉ループ光学フィードバック制御を用いて、Ｘ軸ミラーの位相ドリフト補正及びＹ軸ミラーのための高速セトリング時間を提供することができる。任意選択的に、光学フィードバックの代わりに閉ループ位置エンコーダを使用して、回転ポリゴンミラーの位置付けを精密に制御することができる。図８Ｂの動的走査パターンと８Ｃの動的走査パターンとの主な機能的な差は、図８Ｃの動的走査パターンは、１つの方向でのみ走査することができ、共振様式において走査しないことである。
【０１０６】
図８Ｄは、螺旋パターン、例えば楕円状／長円螺旋において走査する例示的な動的走査パターンを示す。図８Ｄの動的走査パターンは、楕円リピート、楕円スキップ、楕円間スキップ、及び楕円間の迂回をサポートすることができ、それらは、図８Ａ〜Ｃに関連してそれぞれ述べられるラインリピート、ラインスキップ、インターラインスキップ、及びインターラインの迂回の楕円状類似体である。ビームスキャナは、Ｘ軸ＭＥＭＳミラー及びＹ軸ＭＥＭＳミラーなどの二重走査ミラーを用いることができる。Ｘ軸及びＹ軸ミラー共に、共振モードにおいて２つの方向で走査することができる。図８Ｄによって示される走査パターンを用いるスキャナは、２つのミラー間にリレーイメージング光学系を含むことが予想される。両方のミラーは、共振周波数付近で走査することができ、それは第１の共振周波数であってもよい。図８Ｄは、２つの単軸ミラーが、それらの共振周波数（両方とも同じ周波数及び位相）付近またはそれらの共振周波数のうちの１つで動作している例示的楕円状／長円螺旋パターンを示す。螺旋の振幅は、ミラーに関する駆動電圧の振幅によって制御される。図８Ｂの動的走査パターンと同様に、同じ概念を適用するが、同心の楕円は、「行」または「速軸」であり、画素は環内にある。「列」または「遅軸」は、両方のミラーの振幅によってアドレス化される。螺旋パターンは、同心の長円環の間の遷移から生じる。環は、フル旋回（楕円スキップ）後、またはフル旋回（楕円間スキップまたは楕円間の迂回）の間に、図８Ｂの「ラスター様」の動的走査パターンとまさに同じ様にリピートまたはスキップすることができる。閉ループフィードバック制御、例えば、図６Ａ〜Ｃに関連して記載される閉ループ光学フィードバック制御を用いて、ミラー走査位置を精密に制御することができる。
【０１０７】
図８Ａ〜Ｃの動的走査パターンは、ベース走査パターンとして特徴付けることができる。これらのベース走査パターンは、より高レベルのマクロ動的走査パターン、例えば、図８Ｅ及び８Ｆに関連して示されるものに埋め込むことができる。
【０１０８】
図８Ｅは、走査エリアが複数のブロックに分割され、スキャナがブロックからブロックへ進む場合、ベース動的走査パターンが各ブロックの一部内で実施される、例示的なマクロ動的走査パターンを示す。例として、図８Ｂ及び８Ｃの動的走査パターン（または他の動的走査パターン）は、各ブロック部分内に埋め込むことができる。
【０１０９】
リセットジッタは、大ブロックの画素が比較的隣接する走査のためにアドレス化されるときに起こることがあり、このリセットジッタは、信号対雑音比（ＳＮＲ）の劣化につながり得る。この起こり得るＳＮＲの劣化を低減するために、動的走査パターンは、ショットリストによって定義された走査エリアをより小さいブロックに分けることができる。これらのより小さいブロックのサイズは、ＬＡＤＡＲ受信装置にとって所望の最大量の背景光によって左右され得る。このため、ブロック構造を用いるＬＡＤＡＲ受信装置について、ブロックサイズは、これらのブロックに対応することができる。各ブロックは、図８Ｅで示すように、スキャナによって、数回、再訪問され得る。１つのフレームは、示すようにいくつかのインターレースサブフレームに分裂される。各サブフレームは、マクロパターンでのＹ軸／遅軸の方向における変化に対応する。図８Ｅの例は、５つのサブフレームを有する３ブロックフレームを示し、各ブロック内にいくつかの行が存在する。
【０１１０】
このマクロパターンは、１つのパスにおいて共に分類することができる画素の総数によってブロックを実質的に分割する。前述のように、その数は、ＳＮＲなどのパラメータに依存し得る。図８Ｅは、動的マクロ走査パターンの例を示す。図８Ｅの例において、１番目及び最後のブロックは、タイミングが順序正しくなるように、他のブロックより少し多くの画素を各サブフレームにアドレス化し、これによって、それらの画素におけるＳＮＲが少し小さくなる。しかしながら、これは、フレームの中央の画素から離れているので、ＳＮＲにおけるこの低下は、多くのアプリケーションにおいて許容され得る。
【０１１１】
図８Ｆは、図８Ｅのマクロ走査パターンと同様の例示的なマクロ動的走査パターンを示すが、マクロ走査は、前に２つのブロックのブロック部分間を切り替えた後、次の２つのブロックに進む。言い換えれば、スキャナは、その対のブロック内の全てのレンジポイントがアドレス化されるまで、対のブロック間をピンポンし、その後、スキャナは、別の対のブロックへ移動し、繰り返す。図８Ｅと同様に、図８Ｂ及び８Ｃの動的走査パターン（または他の動的走査パターン）は、図８Ｆのマクロ走査パターンの各ブロック部分内に埋め込むことができる。
【０１１２】
レンジポイントリストのショットリストへの翻訳
多数の処理規則のいずれかを使用して、レンジポイントリスト２４０をショットリストに翻訳することができる。上記のように、レンジポイントリスト２４０のショットリストへの翻訳（図２Ａにおけるステップ２０４参照）は、プロセッサ１２０によって、またはビームスキャナ制御装置３０８によって実行することができる。規則は、ハードウェア（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはその２つのいくつかの組み合わせ内に実装されたソフトウェアにおいて実施することができる。このように、レンジポイントリストからショットリストへの翻訳を実行するために使用されるプロセッサは、限定されないが、マイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどを含む、プロセッサ１２０またはビームスキャナ制御装置３０８内での使用に好適な任意のプロセッサであり得る。図９Ａは、ショットリストがインターラインスキップ（しかし、インターラインの迂回を含まない）を適応させるこのような翻訳のための例示的プロセスフローを示す。図９Ｂは、ショットリストがインターラインの迂回を含むインターラインスキップを適応させる、レンジポイントをショットリストに翻訳するための例示的プロセスフローを示す。
【０１１３】
図９Ａで示すように、レンジポイントリスト２４０は、プロセスフローへの入力として機能する。ステップ９００では、レンジポイントリストの第１のＮ行は、バッファ９５０にロードされる。この例では、レンジポイントリストが少なくとも行順序（例えば、最上行から開始して下方へ進む）において、レンジポイントをすでに有していると推定される。しかしながら、そうでない場合、第１のＮ行をバッファ９５０にロードすることができるように、プロセスフローは、レンジポイントを行順序にソートすることもできる。この例示的な実施形態において、Ｎについての値は２であり、その場合、バッファは、Ｒｏｗ  Ｙ１及びＲｏｗ  Ｙ２のためのレンジポイントを保持してもよく、各行は１つ以上のレンジポイントを含む。２−行入力バッファの使用は、例示のみであり、施術者は、レンジポイントのＮ行（ここではＮ＞２）の考慮をサポートする大きいバッファを用いるように選んでもよいことを理解すべきである。所与の時間における評価のもとでの行及び画素の数のこのような増加は、追加処理ステップ及び追加バッファスペースを必要とするが、施術者は、このようなプロセスフローを実装するときに、図９Ａ及び９Ｂによって提供される２−行の例からのガイダンスを頼ることができる。また、ショットリストにスケジューリングするためにＮ行のバッファから画素を読み取るようにプロセスフローが動作する場合、ステップ９００は、各行が完了されるにつれて、次の行を有する更新バッファ９５０を保持するように動作することを理解すべきである。
【０１１４】
ステップ９０２では、プロセッサは、画素をバッファの行にソートして、各画素を走査方向でタグ付けする。ショットリストのためのデフォルト走査パターンは、行ごとに左から右の走査である走査パターンであり得る。別のオプションは、第１の行については左から右の走査方向であり、第２の行については右から左の走査方向に変化し、そして後続の行については交互の走査方向を継続するデフォルト走査パターンである。図９Ａの例示的な実施形態において、デフォルト走査パターンは、行ごとに左から右の走査方向であり得る。
【０１１５】
ステップ９０２により、各行内の画素は、それらがデフォルト走査パターンに従って順序付けられるようにソートされる。このように、左から右の走査パターンを有する行については、左端の画素が第１であり、第２の左端の画素が次であり、最後となる右端の画素までこれが同じように続くように、画素がソートされる。右から左の走査パターンを有する行について、画素は、反対になるようにソートされる。各画素はまた、その画素のための走査方向を識別する制御メタデータでタグ付けされてもよい（例えば、左から右の走査または右から左の走査が画素にヒットするかどうかを示すフラグ）。レンジポイントリスト２４０は、この様式ですでにプレソートされている図９Ａのプロセスフローに到着してもよく、その場合、ステップ９０２は必要ではないことも理解すべきである。
【０１１６】
ステップ９０４では、バッファ９５０からの第１の２つの画素が読み取られ、評価のための現在の画素及び次の画素候補を識別する。この画素の対を評価して、それらがどのようにショットリストにおいて順序付けされなければならないかを決定することができる。
【０１１７】
ステップ９０６では、プロセスフローは、現在の画素と次の画素候補との間のΔＴを計算する。このΔＴ値は、スキャナが現在の画素から次の画素候補へ走査するのに必要な時間量を表す。ΔＴは、現在の画素及び次の画素候補のｘ座標ならびに速軸の正弦波軌道及び周波数の関数として、計算することができる。また、プロセッサは、現在の画素及び次の画素候補のみのためのステップ９０６を実行することができ、またはステップ９０８へ進む前に、プロセッサが多数の画素の対についてΔＴを計算するバッチモードにおいて、ステップ９０６を実行することができる。例えば、バッチモードにおいて、プロセッサは、２−行バッファ９５０において隣接する画素の対ごとのΔＴ値を計算することができる。別のバッチモードの例として、プロセッサは、２−行バッファ９５０において、画素について画素の対の可能な順列ごとのΔＴ値を計算することができる。
【０１１８】
次に、ステップ９０８では、プロセッサは、現在の画素及び次の画素候補のために計算されたΔＴを連続するＬＡＤＡＲパルス間に必要である最小時間量（「Ｍｉｎ  Ｐｕｌｓｅ−ｔｏ−Ｐｕｌｓｅ  Ｔｉｍｅ」）に対応するパラメータと比較する。例示的な実施形態について、Ｍｉｎ  Ｐｕｌｓｅ−ｔｏ−Ｐｕｌｓｅ  Ｔｉｍｅは定数であり、その値は、レーザ源３００から必要とされる最大レンジまたは最小エネルギーの関数として設定される。例えば、ファイバレーザが使用される実施形態について、ファイバレーザは、それから必要とされる最小エネルギー量を有し、レーザ再充電時間が、この最小エネルギー量が蓄積されるのに十分な長さとなるように、Ｍｉｎ  Ｐｕｌｓｅ−ｔｏ−Ｐｕｌｓｅ  Ｔｉｍｅが設定される。さらに、レーザ源のためのパルスレートが、特性、例えばレンジ及びＳＮＲに影響を及ぼすことを理解すべきである。例えば、パルスレートを低下させることによって、システムのためのレンジは、増大する。このように、Ｍｉｎ  Ｐｕｌｓｅ−ｔｏ−Ｐｕｌｓｅ  Ｔｉｍｅは、例示的な実施形態において定数であるが、この定数がシステムレベル設定として調整可能であり得ることを理解すべきである。さらに、Ｍｉｎ  Ｐｕｌｓｅ−ｔｏ−Ｐｕｌｓｅ  Ｔｉｍｅは、視野／走査エリア内のどこも同じである必要がないことを理解すべきである。
【０１１９】
ステップ９０８が、計算されたΔＴがＭｉｎ  Ｐｕｌｓｅ−ｔｏ−Ｐｕｌｓｅ  Ｔｉｍｅ未満であるという決定をもたらす場合、これは、次の画素候補が現在の画素に近接し過ぎていることを意味し、その場合、次の画素候補は、スキャナの次のパスのためにスケジューリングされる。このように、ステップ９１０では、次の画素候補は、スキップされた最後が第１のヒット（すなわちＬＩＦＯまたは後入れ先出し）であるフォーマットにおいて、その行のリターン走査のためのショットリストバッファ９５２にスケジューリングされる。これは、ラインリピートが次の画素候補にレーザを発する必要があり、次の画素候補がリターン走査にレーザを発する必要がない現在の行の任意の他の画素の後にショットリストに入れられることを意味する。ラインリピートにフラグを立てるために、次の画素候補を反対の走査方向で再タグ付けすることができる。ソートされた行のためのデフォルト走査パターンが交互の走査方向である状況において、ラインリピートは、次の行内の画素がデフォルト走査パターンに対して反対の走査方向からヒットされることも意味することができ、その場合、ステップ９１０はまた、その以前の走査方向に対して反対の走査方向によって次の行内の画素を再タグ付けし、その新規の走査方向に従って、その再タグ付けされた画素を再ソートすることも理解すべきである。
【０１２０】
その後、ステップ９１２では、新規の次の画素候補が、現在の次の画素候補の直後であるレンジポイントリストバッファ９５０内の画素になるように、プロセッサは、次の画素候補をインクリメントする（新規の次の画素候補が次の行に関する場合を除いて、現在の画素が新規の次の画素候補に対して次に評価され得るように、現在の画素は、現在の画素のままであるが、その場合、プロセッサは、新規の現在の画素として次の行内の第１の画素、及び新規の次の画素候補として次の行の第１の画素の後の画素を使用する）。次の画素が次の行に関する状況において、次の行に関する画素は、再ソートされて、反対の走査方向で再タグ付けされる必要があり得ることを留意すべきである。その後、プロセッサは、ステップ９０６に戻り、プロセスフローを繰り返す。図９Ｅは、例えば図９Ａによって示されるものなどのプロセスフローの結果として、インターラインスキップが存在するショットリストの例を示す。
【０１２１】
ステップ９０８が、計算されたΔＴがＭｉｎ  Ｐｕｌｓｅ−ｔｏ−Ｐｕｌｓｅ  Ｔｉｍｅ以上であるという決定をもたらす場合、これは、スキャナが現在の画素にレーザを発し、次の画素に対して走査し、次の画素にレーザを発するのに十分な時間量が存在することを意味する。このように、次の画素候補は、ショットリストにおいて現在の画素の後の次の画素としてスケジュールされ得る。しかしながら、プロセッサは、それがインターラインスキップのための候補であるかどうかを判断するために、次画素もテストする（ステップ９１４）。
【０１２２】
ステップ９１４で可能なインターラインスキップのための次の画素候補をテストするために、プロセッサは、満たされるべき２つの条件を探す：（１）現在の画素及び次の画素候補は、異なる行にあり、かつ（２）ラインリピートは、リターン走査において現在の行に関する画素をヒットする必要がない。これらの条件が満たされない場合、その後、次の画素候補は、インターラインスキップ候補ではなく、次の画素候補は、ステップ９１８においてショットリストバッファ９５２内の次の画素としてスケジュールされる（その場合、インターラインスキップは使用されない）。これらの２つの条件が満たされる場合、その後、ステップ９１６において、プロセッサは、スキャナが現在の画素にレーザを発し、新規の行に関する次の画素候補に対して走査し、その次の画素候補にレーザを発するのに十分な時間が存在するかどうかを決定する。この決定をするために、計算されたΔＴは、ＳｋｉｐＴｉｍｅ（Ｎ）パラメータと比較される。ＳｋｉｐＴｉｍｅ（Ｎ）パラメータは、スキャナが現在の行から次の行へジャンプするために必要である最小時間量を定義する。Ｎの値は、考慮のもとでバッファ内の行の数に対応することができる。
【０１２３】
ΔＴがＳｋｉｐＴｉｍｅ（Ｎ）未満である場合、これは、スキャナが次の行へジャンプし、次の画素候補をヒットするのに時間が不十分であることを意味する。この状況において、プロセスフローは、ステップ９１８へ進み、次の画素候補は、インターラインスキップをしない次の画素としてスケジュールされる。これは、スキャナが現在の行から行の最後までその走査を継続し、次の行へジャンプし、次の画素候補に対して反対方向で走査することを意味する。このように、次の画素は、スキャナによって使用される走査方向の点から、その走査方向を変化させて、その画素に到達するように再タグ付けされる必要があり得る。
【０１２４】
ΔＴがＳｋｉｐＴｉｍｅ（Ｎ）超である場合、これは、スキャナが次の行へジャンプし、次の画素をヒットするのに十分な時間量が存在することを意味する。この状況において、プロセスフローは、ステップ９２２へ進む。ステップ９２２では、（１）次の画素候補は、ショットリストバッファ９５２内の次の画素としてスケジュールされ、（２）現在の画素は、次の画素がインターラインスキップを必要とすることをスキャナに通知するために、インターラインスキップアラートでタグ付けされる。
【０１２５】
ステップ９２０は、ステップ９１８またはステップ９２２から到達することができる。ステップ９２０では、プロセッサは、現在の画素及び次の画素候補をインクリメントする。現在の次の画素候補は、新規の現在の画素になり、新規の次の画素候補は、バッファ９５０から引き出される。バッファ９５０内の次の画素が次の行に関する場合、その後、プロセッサは、その画素をターゲティングするために使用される走査方向を適応させるために、新規の次の画素候補を読み取る前に次の行の画素を再ソートする（及びそれらの走査方向を変化させる）必要があり得る。例えば、新規の現在の画素がｘ５ｙ１（行１に位置し、左から右の走査方向を有する）であり、バッファ９５０内の次の画素が画素ｘ２ｙ２（行２に位置し、左から右の走査方向を有する）であるが、画素ｘ２ｙ２は、画素ｘ６ｙ２及びｘ９ｙ２（ここで、ｘ６ｙ２及びｘ９ｙ２は、バッファ９５０内の行２についての残りの画素である）と行２を共有すると仮定する。行２について所望の右から左の走査方向に適応させるために、プロセッサは、バッファ９５０内のそれらの順序がｘ９ｙ２、ｘ６ｙ２、及びｘ２ｙ２（ｘ２ｙ２、ｘ６ｙ２、及びｘ９ｙ２ではなく）であると同時に、それらのタグ付けされた走査方向を右から左に変化させるように、行２内の画素を再ソートすることができる。このため、ｘ９ｙ２は、ｘ２ｙ２ではなく新規の次の画素候補として機能する。その後、プロセッサは、ステップ９０６に戻り、プロセスフローを繰り返す。
【０１２６】
このため、図９Ａのプロセスフローは、インターラインスキップを有する動的走査パターンをサポートするショットリストバッファ９５２においてショットリストを生成する。
【０１２７】
上述のように、図９Ｂは、インターラインの迂回を含むインターラインスキップをサポートする例示的なプロセスフローを示す。ステップ９００〜９２２は、一般に、図９Ａに関連して記載されるように動作するが、ステップ９１４は、ステップ９３０によって置き換えられ、これは図９Ａにおけるステップ９１４について記載されるようにインターラインスキップのシナリオのためのテストだけではなく、可能なインターラインの迂回のシナリオのためのテストでもある。
【０１２８】
インターラインの迂回を適応させるために、図９Ｂのプロセスフローは、スキャナがその現在の行からＮ行離れている別の行へ行き、別の行内の１つ以上の画素を訪問し、その後、現在の行内の次の画素へ戻って行くのに必要な最小時間に対応するパラメータも考慮する（「ＤｅｔｏｕｒＴｉｍｅ（Ｎ）」、ここで、図９Ｂの例において、Ｎ＝２）。ＤｅｔｏｕｒＴｉｍｅ（Ｎ）パラメータは定数であり、その値は、主にＹ軸の電気機械的特性の関数として設定することができる。
【０１２９】
このため、図９Ｂのプロセスフローについて、ステップ９３０は、次の画素候補がインターラインスキップ候補（図９Ａのステップ９１４参照）であるかどうかを判断するために、現在の画素−次の画素候補の対をテストするだけでなく、ステップ９３０はまた、次の画素候補がインターラインの迂回候補であるかどうかを判断するために、現在の画素−次の画素候補の対もテストする。可能なインターラインの迂回について評価するために、プロセッサは、現在の画素及び次の画素候補が同じ行を共有するかどうかをチェックする。それらが同じ行を共有する場合、インターラインの迂回の可能性が存在し、プロセッサはステップ９３４へ進む。
【０１３０】
ステップ９３４では、プロセッサは、インターラインの迂回のための十分な時間が存在するかどうかを決定する。現在の画素及び次の画素候補について計算されたΔＴをＤｅｔｏｕｒＴｉｍｅ（Ｎ）パラメータと比較することによって、そのようにする。
【０１３１】
ステップ９３４が、計算されたΔＴがＤｅｔｏｕｒＴｉｍｅ（Ｎ）以下という決定をもたらす場合、その後、プロセッサは、ステップ９１８へ進み、図９Ａに関連して記載されるように動作し、図９Ａに関連して記載されるように、プロセスフローを継続する。
【０１３２】
ステップ９３４が、計算されたΔＴがＤｅｔｏｕｒＴｉｍｅ（Ｎ）超であるという決定をもたらす場合、これは、インターラインの迂回がスケジュールされる場合があり、プロセッサはステップ９３６へ進むことを意味する。ステップ９３６では、プロセッサは、インターラインの迂回の間、訪問することができるレンジポイントリストに関するレンジポイントが存在するかどうかをチェックする。
【０１３３】
この決定をサポートするために、ステップ９３２においてプロセッサは、２−行バッファ内のどのレンジポイントが２−行バッファ内の隣接する画素の対ごとに計算されたΔＴ値により、スキップ可能であるかを識別する。すなわち、ステップ９３０は、それらのレンジポイントが、以前のレンジポイントに近接し過ぎているために、初期のパスではなく、スキャナのリターンパスにターゲティングされる可能性が高いレンジポイントを識別する。可能な場合、スキャナのリターンパスが走査時間を改善するために回避される場合があるように、インターラインの迂回によって、このようなスキップ可能なレンジポイントをターゲティングすることが望ましい。ステップ９３２においてスキップ可能なポイントを識別するときに、プロセッサは、目的の行に関するレンジポイントをターゲティングするために、スキャナによって使用される走査方向を考慮に入れることができることを理解すべきである。ステップ９０６が上述のようにバッチモードにおいて動作する場合、ステップ９３２は、ΔＴ値がＭｉｎ  Ｐｕｌｓｅ−ｔｏ−Ｐｕｌｓｅ  Ｔｉｍｅ値未満である所与の走査方向について各画素の対の第２の画素を簡単に識別することを伴ってもよい。ステップ９０６がバッチモードにおいて動作しない場合、その後、ステップ９３２はまた、スキップ可能なポイントを識別することができるように、２−行入力バッファ内の追加画素の対についてΔＴ値を計算することを伴ってもよい。
【０１３４】
例示的な実施形態において、プロセスフローがステップ９３６に分岐する場合、システムが、すでにステップ９３６を実行する準備ができるように、プロセッサは、ステップ９３６がこれまでに到達しているかどうかに関わらず、ステップ９０６を実行した後にステップ９３２を実行する。しかしながら、これは、この場合である必要はない。
【０１３５】
ステップ９３６では、プロセッサは、２−行バッファ内の画素を評価して、インターラインの迂回における次の画素（このような画素は、迂回画素と呼ぶことができる）としてスケジュールすることができるバッファ内の任意の画素が存在するかどうかを決定する。インターラインの迂回のために「訪問可能」と見なされる画素のプールは、次の行内にそれらの画素を含むことができ、そのｘ値は、（１）現在の画素のｘ値の後（スキャナの走査方向を考慮する）（但し、それでもスキャナが次の行へジャンプするのに必要な時間を与えるこのようなｘ座標にスキャナが到達するのに十分な時間があることを条件とする）、及び（２）次の画素候補のｘ値の前（スキャナの走査方向を考慮する）（但し、それでもスキャナが次の画素候補のｘ座標に到達するのに十分な時間があることを条件とする）になる。
【０１３６】
ステップ９３６が、インターラインの迂回のためのそのような訪問可能な画素が１つのみ存在するという決定をもたらす場合、その後、その訪問可能な画素は、ステップ９３８においてショットリストバッファ９５２内の次の画素としてスケジュールされる。
【０１３７】
ステップ９３６が、インターラインの迂回のための複数の訪問可能な画素が存在し、これらの複数の訪問可能な画素間の間隔が、ΔＴ制約を違反しないという決定をもたらす場合、その後、シーケンスにおけるそれらの訪問可能な画素は、ステップ９３８においてショットリストバッファ９５２内の次の画素としてスケジュールされる。
【０１３８】
ステップ９３６が、インターラインの迂回のための複数の訪問可能な画素が存在するが、ΔＴ制約のために、その全てがインターラインの迂回のためにスケジュールすることができないという決定をもたらす場合、その後、ステップ９３２においてスキップ可能な画素と識別された訪問可能な画素に、優先権が与えられる。訪問可能でスキップ可能な画素は、ステップ９３８でスケジュールされ、ステップ９３８は、訪問可能でスキップ可能な画素のスケジューリングの点において、ΔＴ制約に準拠する場合、任意の残りの訪問可能な画素もスケジュールする。
【０１３９】
インターラインの迂回のための複数の訪問可能な画素が存在するが、ΔＴ制約のためにその全てがインターラインの迂回のためにスケジュールすることができず、訪問可能な画素がステップ９３２において、スキップ可能な画素としていずれも識別されなかったという決定をステップ９３６がもたらす場合、その後、別の優先順位付け方式を使用して、訪問可能な画素のどちらがインターラインの迂回のためにスケジュールされるかを選択することができる（例えば、インターラインの迂回から訪問可能な画素を除去し、この除去によって訪問可能な画素の最大数がインターラインの迂回のために、スケジュール可能になり、訪問可能な画素を単純にスケジュールする結合の場合、そのｘ値は、現在の画素に最も近い）。複数のスキップ可能で訪問可能な画素が存在するが、ΔＴ制約によって、同じインターラインの迂回のためにスケジュールすることができない状況において、スケジューリングを解決するために、同様の優先順位付け方式を使用することができる。
【０１４０】
ステップ９３８では、インターラインの迂回がショットリスト内の次の画素に対して走査する必要があることを走査に通知するために、現在の画素は、インターラインの迂回アラートでタグ付けすることができる。さらに、インターラインの迂回が次の行に関する画素の全てをヒットするように動作する場合、新規の走査方向は、新規の次の行の画素をヒットする必要があり得る。このような場合、ステップ９３８は、バッファ９５０内の新規の次の行の画素を再タグ付けすること及び再ソートすることも伴い得る。プロセッサは、ステップ９３８からステップ９１８へ進み、次の画素候補は、ステップ９３８においてスケジュールされた迂回画素の後のショットリストバッファ９５２内の次の画素としてスケジュールされる。
【０１４１】
ステップ９３６が、インターラインの迂回のためのいかなる訪問可能な画素も存在しないという決定をもたらす場合、その後、プロセッサは前述したようにステップ９１８へ進む。
【０１４２】
さらに、画素がインターラインの迂回の一部としてステップ９３８においてスケジュールされるときに、プロセッサは、バッファ９５０からその画素を除去して、それがプロセスフローの実施中に２回訪問することを回避することができることを理解すべきである。
【０１４３】
これにより、図９Ｂのプロセスフローは、インターラインスキップ及びインターラインの迂回を有する動的走査パターンをサポートするショットリストバッファ９５２内にショットリストを生成する。
【０１４４】
図９Ｃは、図９Ｂのプロセスフローに従って、ショットリストによってスケジュールされるレンジポイントの例示的なシーケンスを示す。画素が、ｘ軸ラベルｘｉ及びｙ軸ラベルｙｉによってラベル付けされ、ここでｘｉについてｉの各値は、各行に沿った画素のシーケンシングを示すためにインクリメントされるが、画素間の距離を識別しないことを理解すべきである。このように、画素ｘ１ｙ１とｘ２ｙ１との間のｘ軸距離は、画素ｘ２ｙ１とｘ３ｙ１との間のｘ軸距離と同じではない。
【０１４５】
図９Ｃにおいて分かるように、ショットリストシーケンスは、画素ｘ１ｙ３及びｘ２ｙ３をショットするためにインターラインの迂回を含む。図９Ｃの最下ラインは、画素がショットされるシーケンスを識別するショットリストを示し、一方、図９Ｃの画素グラフは、行及び列を通じる走査進行を示す。ステップ９２２に関して訪問可能な画素のコンセプトをより良く理解するために、画素ｘ１ｙ３が、インターラインの迂回によって訪問されたのであれば、画素ｘ２ｙ１からのインターラインの迂回のための訪問可能な画素であることが分かる。しかしながら、画素ｘ２ｙ１からのインターラインの迂回が考慮されたとき、画素ｘ２ｙ３は、画素ｘ２ｙ１からのインターラインの迂回のための訪問可能な画素として適格ではなかった（けれども、画素ｘ２ｙ３は、画素ｘ３ｙ１からの訪問可能な画素として適格であった）。画素ｘ２ｙ３が画素ｘ２ｙ１からのインターラインの迂回のための訪問可能な画素として適格ではなかった理由は、インターラインの迂回が画素ｘ２ｙ１から考慮されたとき、次の画素候補はｘ３ｙ１であって、画素ｘ２ｙ３のｘ軸位置は、画素ｘ３ｙ１のｘ軸位置の後になるためである。このように、画素ｘ２ｙ３は、画素ｘ２ｙ１とｘ３ｙ１との間のインターラインの迂回のための訪問可能なスペース内に入らなかった。
【０１４６】
図９Ｄ及び９Ｅは、図９Ｂのプロセスフローに従って、ショットリストによってスケジュールされるレンジポイントの別の例示的なシーケンスを示す。この例では、ｘ３ｙ１の後にショットされるが、ｘ３ｙ１とｘ４ｙ１との間の間隔が小さいために、その行の最初のパスではなくその行のためのスキャナのリターンパスに関する画素ｘ４ｙ１が存在する。図９Ｃと同様に、図９Ｄの最下ラインは、画素がショットされるシーケンスを識別するショットリスト部分を示し、一方、図９Ｄの画素グラフは、行及び列を通じる走査進行を示す。図９Ｅは、画素ｘ１ｙ４のショットから画素ｘ１ｙ５のショットへ進行するためにインターラインスキップを含む、残りの画素のためのショット進行を示す。このため、図９Ｄ及び９Ｅのレンジポイントリスト及びショットリストについて、３つの走査は、画素をショットすることを必要とする。
【０１４７】
図９Ｆは、サンプルレンジポイントリスト２４０及びその対応するショットリスト９５０を示し、ショットリスト９５０は、図９Ｂのプロセスフローに従って作成され、Ｍｉｎ  Ｐｕｌｓｅ−ｔｏ−Ｐｕｌｓｅ  Ｔｉｍｅ（図９Ｆにおいて「Ｓｈｏｔ２ＳｈｏｔＭｉｎＴｉｍｅ」としてラベル付けされる）は、１０個の画素に対応し、ＤｅｔｏｕｒＴｉｍｅ（Ｎ）は、５０個の画素に対応する（ここで、Ｎ＝１）。再度、異なる値を使用することができ、さらに、これらの値は、走査フィールドにわたって変動することができることを理解すべきである。
【０１４８】
ショットリスト９５０は、ショットリストに関する各画素を伴うメタ情報を含む。例えば、列９５２によって示すように、ショットリストに関する各画素は、その画素が、左から右へ走査する間（この例では「１」の値）、または右から左へ走査する間（この例では「０」の値）に、スキャナによってショットされるべきかどうかを識別するフラグと関連することができる。別の例として、列９５４によって示すように、ショットリストに関する各画素は、その画素が実際の中間地点または本当の発射コマンドに対応するかどうかを識別するフラグと関連することができる。画素が本当の発射コマンド画素としてフラグを立てられる場合、これは、レーザ源がこのような画素においてＬＡＤＡＲパルスを発射することを意味する。画素が実際の中間地点としてフラグを立てられる場合、これは、スキャナがその画素に対して走査し、それをターゲティングするが、レーザ源は、それに向けてＬＡＤＡＲパルスを発射しないことを意味する。実際の中間地点の使用は、いくつかの状況（一定のファイバレーザポンプ源が使用されるときなど）において、有利であり得る。この例では、列９５４内の「１」の値は、本当の発射コマンドを識別するために機能する。別の例として、列９５６によって示すように、ショットリストに関する各画素は、ＬＡＤＡＲパルスのための特定のパルスパターンに対応するコードと関連することができる。異なるパルスパターンの例を後述する。さらに別の例として、列９５８によって示すように、ショットリストに関する各画素は、インターラインスキップ（インターラインの迂回を含んでもよい）がショットリストに関する次の画素をターゲティングするために必要であったかどうかを識別するフラグによって識別することができる。この例では、「１」の値は、インターラインスキップがショットリストに関する次の画素をターゲティングするために必要であったことを識別する。
【０１４９】
図９Ｆの例により、レンジポイントリストのショットリストへの翻訳におけるインターラインスキップ及びインターラインの迂回の使用は、スキャナによって、ショットリストに関する画素をショットするために必要になるパスを１つ少なくすることが分かる。走査パスにおけるこのような低減により、より高いフレームレートをシステムによってサポートすることができる。
【０１５０】
例示的なビームスキャナ制御装置３０８
図１０は、ショットリストがインターラインスキップ及びインターラインの迂回を含む場合において、二重ＭＥＭＳミラー５００／５０２の駆動に関連して使用することができるビームスキャナ制御装置３０８のための例示的な実施形態を示す。加速を提供するために、ビームスキャナ制御装置３０８は、図１０に関連して示すようにその上に展開されるロジックを有するフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の形態をとることができる。ＦＰＧＡの再構成可能なハードウェアロジックによって、サポートされる並列性を活用することによって、ビームスキャナ制御装置３０８は、加速するように動作することができる。しかしながら、限定されないがマイクロプロセッサ、ＡＳＩＣなどを含む、他のプラットフォームをビームスキャナ制御装置のために使用することができる。
【０１５１】
図１０の例示的な実施形態において、ビームスキャナ制御装置は、ＦＩＦＯ２による入力として、レンジポイントリスト２４０を受信する。ＦＩＦＯ１を使用して、発射コマンド及び発射コマンドごとに関連するパルスパターンを記憶することができる。パルスパターンは、反射されたＬＡＤＡＲパルスを受信するＬＡＤＡＲ受信装置の部分に関する干渉のリスクまたは曖昧性を低下させるために、異なるパルスパターンにサイクリング機能を提供するように、ＦＩＦＯ１内に順序付けすることができる。
【０１５２】
図１０の構成要素１０００は、図２Ａのステップ２０４を実行するように構成することができる（例えば、インターラインスキップ及びインターラインの迂回の両方を組み込むための図９Ｂのプロセスフロー）。その後、構成要素１０００は、図９Ｆによって示すように、制御メタデータと共に対にされるショットリスト及び画素ごとに使用されるパルスパターンを出力する。しかしながら、再度、レンジポイントリストのショットリストへの翻訳をプロセッサ１２０によって実行することができ、その場合、ＦＩＦＯ２への入力は、レンジポイントリストではなくショットリストであることを理解すべきである。
【０１５３】
制御装置３０８は、スキャナによってターゲティングするため、及びレーザ源によって発射するためのシーケンス（Ｐｒｅｓｅｎｔ  Ｃｏｌ，Ｒｏｗ）においてショットリストから各画素を読み取る。ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を使用して、ショットリストに関する画素について各ｘ軸値及びｙ軸値をこのような画素をターゲティングするために必要なミラー走査位置に対応するデジタル値に変換することができる。
【０１５４】
この例では、正弦波軌道による共振モードにおいて速軸として動作する、Ｘ軸について、列ＬＵＴ値を使用して、走査ミラーの軌道内の画素のための適切な時間スロットを識別する。
【０１５５】
この例では、ポイントツーポイントモードにおいて遅軸として動作するＹ軸について、行ＬＵＴ値を使用して、所望の走査位置にＹ軸ミラーを駆動するために必要な電圧を識別する。説明するように、閉ループフィードバック制御を使用して、このＹ軸位置付けを精密に制御することができる。その後、Ｙ軸駆動電圧の作成は、行ＬＵＴ及び閉ループフィードバックに基づく。その後、この電圧値は、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）に供給されて、Ｙ軸駆動電圧波形を生成することができる。
【０１５６】
正弦波のＸ軸波形のためのソースとしてクロックを使用することができる。例として、クロック周波数は、５０〜１００ＭＨｚの範囲であり得る。しかしながら、他のクロック周波数を使用することができることを理解すべきである。共振Ｘ軸ミラーのためのＸ軸位置を追跡するために、計数機構を使用して、正弦曲線によるクロック信号変調として、Ｘ軸位置を追跡することができる。例えば、Ｘ軸のスペースが３２２６個の位置に分割される場合、カウンタは、Ｘ軸位置を追跡するために、正弦波半周期のための０〜３２２５の値によってサイクルすることができる。各カウンタ値は、概してＹ軸に沿った所与の位置のための時間スロットに対応する。また、信号が正弦波性であると仮定すると、これらの時間スロットが等間隔ではないことを理解すべきである。
【０１５７】
その後、このカウンタ値は、Ｘ軸ミラーが現在の画素の列位置のためのターゲットに関するかどうかを判定するために、列ＬＵＴ値（及び現在の画素のための左から右（Ｌ２Ｒ）のフラグと比較することができる。その後、レーザトリガ信号は、ミラーのＸ軸位置がターゲティングされる現在の画素のＸ軸位置に対応し、ミラーのＹ軸位置が現在の画素のＹ軸位置に対応する適切な時間でレーザドライバに提供することができる。例示的な実施形態において、レーザトリガは、ターゲティングされた画素のための正弦曲線のＸ軸時間スロットの最中に生じるように時間を合わせることができる。
【０１５８】
レーザ駆動装置は、レーザ装置を駆動するためにこのレーザトリガ信号に応答して、ターゲティングされた画素に向けて、その画素と関連しているパルスパターンに従って、ＬＡＤＡＲパルスを発射することができる。レーザ駆動装置は、任意の所望のポンプ変調をレーザに提供することもできる。
【０１５９】
また、Ｈｓｙｎｃ信号は、各行のゼロポイントである場所を識別するためにビームスキャナ制御装置によって使用することができ、これは、Ｙ軸の遷移を促進することができる。
【０１６０】
追加のビームスキャナの実施形態
前述のように、ビームスキャナ３０４について追加の例示的な実施形態は、回転ポリゴンミラーと組み合わされるＭＥＭＳミラーを用いてもよい（図１１Ａ〜Ｇ参照）。このようなポリゴンミラーは、およそ２ｋＨｚ〜およそ１０ｋＨｚの範囲の速度で回転することができる。しかしながら、他の値を使用することができる場合、これは、必要ではない。例えば、追加の例示的な実施形態において、Ｎ辺回転ポリゴンミラーは、Ｎが乗算されるその回動周波数がＭＥＭＳミラーのための共振周波数よりも約１０〜１８倍高速であるような速度で回転することができる。このように、ＭＥＭＳミラーが約２ｋＨｚのほぼ全帯域幅で動作し、回転ポリゴンミラーが４辺を有する場合、ポリゴンミラーのための回転速度は、約２．５ｋＨｚ〜約４．５ｋＨｚの範囲であり得る。また、他の比率を使用してもよいことを理解すべきである。説明を容易にするために、回転ポリゴンのいくつかは、図１１Ａ〜Ｇにおいて円として示される。このような配置の例は、このようなビームスキャナ３０４の上面図及び透視図の両方を含む、図１１Ａによって示される。この例において、単一のターゲティングレーザ源３００が用いられる。ＭＥＭＳミラー１１００は、Ｙ軸の遅軸ミラーであり、一方、回転ポリゴンミラー１１０２は、Ｘ軸の速軸ミラーである。回転ポリゴンミラー１１０２は、レーザ源３００から入射レーザパルス（及びフィードバック制御を目的とするためのアライメントレーザ６５０からのアライメントレーザビーム−図６Ｃ参照）を受信するように位置付けられる。回転ポリゴンミラー１１０２は、回動方向１１０４によって示されるように回動し、受信されたレーザパルスをＹ軸ＭＥＭＳミラー１１００に導き、次に、図１１Ｂによって示される走査エリアにおいて所望の位置にレーザパルスを反射する。
【０１６１】
さらに、シングルスキャナのための図１１Ａによって示される一般配置は、２つのレーザ３００を用いて、図１１Ｂによって示されるように、ダブルスキャナとして機能することもできる。図１１Ｂは、２つのＹ軸ＭＥＭＳミラー１１００及び単一の共有回転ポリゴンミラー１１０２を用いるダブルスキャナの透視図及び上面図を示す。別個に位置付けられたレーザ３００は、回転ポリゴンミラー１１０２へレーザパルス１１１０及び１１１２を導くことができ、これにより２つのターゲティングされた出射ＬＡＤＡＲパルスを作成するビームスキャナがもたらされる。
【０１６２】
図１１Ｃは、トリプルスキャナ、クワッドスキャナ、及びＮスキャナを含む、例示的な実施形態によって、この一般配置がどのように追加ターゲティングレーザをサポートすることができるかを示し、Ｎは、異なる位置から回転ポリゴンにレーザを発する異なるレーザ３００を位置付けるためのスペース有用性によって、効果的に制限される。例として、Ｎは、後述するように施術者の要望及びニーズに応じて、４〜１６（以上）の値に到達してもよい。
【０１６３】
図１１Ｄは、回転ポリゴンミラー１１０２として用いることができる異なるポリゴンの例であって、図１１Ａによって示される六角形の例に加えて、正方形及び八角形を含む例を示す。さらに、Ｎ辺ポリゴンは、ミラー１１０２のために用いることができ、Ｎは、Ｙ軸または２次ミラーのサイズ、視野角度、及びポリゴンの直径などのパラメータによって制約され、ごくわずかなものを呼ぶ。
【０１６４】
図１１Ｅは、六角形の回転ポリゴンミラー及び４つのＭＥＭＳミラーを用いるビームスキャナの上面図を示す。この例は、約１１０度の４つの走査フィールドをサポートする。しかしながら、約２０〜１８０度の最大Ｎの独立走査フィールドをサポートすることができる。５ｋＨｚでの４辺のミラー回転は、２０ｋＨｚの可能な行速度をサポートし得るが、Ｙ軸が行間にステップダウンするために時間が必要であるので、実際の行速度は、より低い値（約１０ｋＨｚなど）であり得ることを意味するのを理解すべきである。一般に、回転ポリゴンミラーのための辺の数を増加させることは、走査フィールドをより小さくすることを意味し、走査フィールドの数は、ポリゴン直径及びＹ軸サイズによってさらに規定されるが、Ｙ軸のサイズ及び速度は、ポリゴンの辺の数と走査フィールドの数及び走査フィールドのサイズとの関係にも左右する。さらにまた、走査フィールドは、図１１Ｆによって示されるように、対称角度または非対称角度を呈することができ、対称角度または非対称角度間の選択は、一方の走査フィールドに対するもう一方の走査フィールドにおけるより高い分解能に対する要望によって駆動することができる。
【０１６５】
図１１Ｇは、例えば、車が地面及び水平線ならびに空の一部を見ることができるように、垂直視野（ＦＯＶ）を傾斜させる異なる方法を示す。これは、回転ポリゴンミラーに対して複数の走査フィールドが存在するときに問題になり得る。
【０１６６】
図１２Ａ及びＢは、ＬＡＤＡＲパルスを伝送するときにレーザ源によって用いられ得るレーザパルス符号化パターンの例を示す。これらの符号化パターンは、個々のレンジポイントでターゲティングされたＬＡＤＡＲパルスに適用することができる強度変調方式のタイプである。このような符号化パターンの使用は、干渉を低減し、かつ／または動的レンジを増大させて、より良好な精度を得る助けをする。ＬＡＤＡＲパルスは、単純なノーコード単一パルスまたはパルスバーストから複雑なＮコードパルスバースト、非対称振幅変調（ＡＭ）バーストまでのレンジであり得る。
【０１６７】
例えば、パルス位置変調（ＰＰＭ）の図１２Ａの例。ＰＰＭのための例示的なＬＡＤＡＲパルスは、約０．１〜約１０ｎｓのパルス幅を有することができ、パルス位置変調（ＰＰＭ）は、パルス間に用いることができる。例として、パルスが約１〜１０ｎｓ間隔である３〜Ｎパルスを使用することができる。これらの値は、単なる例であることを理解すべきである。ＰＰＭによって、複数のレンジ要件が空中に同時に存在することが可能になる。このように、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムによるほぼ連続での複数の変調パルスフィールドは、同時に空中にあり得、受信装置は、それらの変調パルスの反射光を復調することによって意味をもって解釈することができる。例として、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムは、ＬＡＤＡＲパルスを作成するための２つ（またはそれ以上）のレーザを用いることができ、これらのＬＡＤＡＲパルスは、ＰＰＭによって互いに対してパルス変調される。レーザ１は、互いに干渉することなくそのＰＰＭパルスのレーザ２の発射と共に、ほぼ連続においてそのＰＰＭパルスを発射することができる。このような配置によって、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムがより低い効果的な最小パルス間時間を使用することが可能になり得るが、これは、レーザ２を発射しながらレーザ１を再充電することができるためである（その逆もまた同様である）。ＰＰＭは、複数のＬＡＤＡＲシステムのコロケーションからの干渉に対するバッファも提供する。このため、Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  １（例えば、Ｖｅｈｉｃｌｅ  １上に配備される）が、Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ２（例えば、Ｖｅｈｉｃｌｅ  ２上に配備される）のほぼ近くにある場合、２つの走査ＬＡＤＡＲ伝送装置は、２つの間に光学的な干渉がほとんど何もないようにＬＡＤＡＲパルスを発射することができる。ＰＰＭの使用は、信号対雑音比（ＳＮＲ）も低下させることがある。図１２Ａは、Ｎパルスが使用される例示的なＰＰＭの一般化を示す。第１のパルスは、常にそこにあり、第１のパルス後、Ｎ−１パルスの任意の組み合わせを位置付けすることができる。図１２Ａは、ＰＰＭについていくつかの例示的な基本パターンも示す。
【０１６８】
ＰＰＭと同様の目的のために強度変調を使用することもできる。例えば、強度変調は、同時に複数の呼びかけ信号の伝送も可能にすることができ、これは、呼びかけ信号は、復調技術によってのちに分離することができるためである。強度変調は、別の方法として、互いにほぼ近くにある複数のＬＡＤＡＲ伝送装置の使用から生じる場合がある光学的な干渉を低減または削除することもできる。さらに、強度変調は、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムの動的レンジを増大させることができ、それは、レンジ精度の改善をもたらす。
【０１６９】
強度変調の例として、図１２Ｂは、短い非対称振幅変調（ＡＭ）パルスバーストの基本パターンの例を示す。ＬＡＤＡＲパルスは、異なる比率において異なる振幅を有することができる。短い非対称ＡＭパルスバーストは、動的レンジにおける増大を可能にする（すなわち、信号は、レンジ情報をより正確に検出することができるように、適正に検出される許容可能な強度レンジ内にとどまる）。ＡＭパルスバーストのための例示的なＬＡＤＡＲパルスは、約０．１〜約１０ｎｓのパルス幅を有することができ、約２〜約１０パルスがバースト内に含まれ、パルスが約１〜約１０ｎｓ間隔である。前述のように、ＡＭを使用して、個々のパルスを区別することができる。これらの値は、単なる例であることを理解すべきである。さらに、ＡＭに加えて、ＰＰＭを使用してもよいことを理解すべきである。
【０１７０】
さらに、限定されないが、偏光変調、コヒーレント結合による位相変調、またはさらに異なる色を有する追加レーザの使用を含む、追加のまたは代替的な技術を用いて、干渉を低減し、潜在的な曖昧性を解決することができることを理解すべきである。各追加のまたは代替的な技術は、システムにおいて使用するためにそれ自身のトレードオフを提供し得る。例えば、異なる色の２つのレーザの使用は、ショットリストのためのより低いＭｉｎ  Ｐｕｌｓｅ−ｔｏ−Ｐｕｌｓｅ  Ｔｉｍｅの使用を可能にする際の利点を提供することができる（一方のレーザを発射しながら、他方のレーザを再充電することができ、またはそれによって２つの同時に受信されたパルスが受信装置によって復調することが可能である場合）。
【０１７１】
レンジポイントダウン選択のための追加の実施形態
本明細書において記載される動的レンジポイント選択技術を使用して、他の方法におけるＬＡＤＡＲ技術の改善を果たすこともできることを理解すべきである。
【０１７２】
例えば、動的レンジポイント選択技術は、プレ走査ツールではなくポスト走査圧縮ツールとして使用することができる。すなわち、伝送されたＬＡＤＡＲパルスによってターゲティングされるレンジポイントの数を限定するために、本明細書において記載される動的レンジポイント選択技術を使用するのではなく、動的レンジポイント選択技術は、大容量ＬＡＤＡＲポイントクラウドに関する圧縮ツールとして使用することができる。
【０１７３】
例えば、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムを用いて、レンジポイントのフル配列をショットすることができる（上で開示される実施形態に関連して記載される疎な配列とは対照的）。これは、大量のレンジポイントを有するポイントクラウドの生成をもたらす。その後、ポスト走査である図２Ｃ及び２Ｄに関連して記載されるものなどの動的レンジポイント選択技術は、どのレンジポイントが圧縮されたポイントクラウドのために保存されなければならないかを選ぶために実行することができる。このようなポスト走査圧縮は、レンジポイントのプレ走査ダウン選択によって呈されるフレームレートまたはパルスエネルギーにおける改善を享受しないが、圧縮されたポイントクラウドが独自の利益を提供することができることを理解すべきである。例えば、帯域幅感応チャネルにわたってポイントクラウドを通信する必要がある状況において、インテリジェントに圧縮されたポイントクラウドは、有利である。
【０１７４】
ポイントクラウドのための圧縮ツールとして動的レンジポイント選択技術を使用することは、特に３Ｄポイントクラウドを圧縮するのに有用であり得、それは典型的に非常に大量のポイントを有する。例として、３Ｄポイントクラウドは、所望の２Ｄ透視図に平坦化することができ、２Ｄポイントは、本明細書において記載される技術を使用して、インテリジェントレンジポイントとしてそのサブセットを選択するために、分析することができる。その後、このポイントのサブセットは、圧縮されたポイントクラウドとして機能することができる。
【０１７５】
同様に、図２Ｃ及び２Ｄによって記載されるものなどの動的レンジポイント選択技術を使用して、フラッシュＬＡＤＡＲ伝送システムから生じるポイントクラウドを圧縮することができる。
【０１７６】
別の例として、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムは、動的走査パターンを使用するのではなく、古典的なグリッド走査を使用してレンジポイントをターゲティングするために用いることができ、動的レンジポイント選択技術は、伝送装置がグリッドを通じて走査するので、レーザ源がＬＡＤＡＲパルスを実際に発射するレンジポイントを選択するために、使用することができる。古典的なグリッド走査は、走査ＬＡＤＡＲ伝送システムが走査エリアにおける全てのポイントを訪問する固定走査である。しかしながら、ターゲティングされたレンジポイントの全てにおいてレーザ源を発射させるのではなく、図２Ｃ及び２Ｄによって記載されるものなどの動的レンジポイント選択技術は、ＬＡＤＡＲ伝送装置によってショットされるレンジポイントを選択するために、使用することができる。このような固定走査は、本明細書において記載される動的走査実施形態に関するシステムのフレームレートまたはパルスエネルギーの点において、ほとんどまたは全く改善を提供しないが、レンジポイントのダウン選択は、伝送装置が可能なレンジポイントの全てでＬＡＤＡＲパルスを発射することを回避することができるので、ある程度のデータ帯域幅の減少及び電力管理の利益を依然として提供する。
【０１７７】
本発明は、その例示的な実施形態と関連して上述されるが、本発明の範囲内に依然として入る種々の修正をそれらに対して行うことができる。本発明に対するこのような修正は、本明細書における教示の概説によって認識可能である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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