特許 7209823 多面ミラーをともなうＬＩＤＡＲシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-12

(45)【発行日】2023-01-20

(54)【発明の名称】多面ミラーをともなうＬＩＤＡＲシステム

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20230113BHJP

   G02B 26/12 20060101ALI20230113BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 A

G02B26/12

【請求項の数】 24

(21)【出願番号】P 2021522079

(86)(22)【出願日】2019-10-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-26

(86)【国際出願番号】 US2019054982

(87)【国際公開番号】W WO2020091955

(87)【国際公開日】2020-05-07

【審査請求日】2021-06-18

(31)【優先権主張番号】62/753,586

(32)【優先日】2018-10-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/235,564

(32)【優先日】2018-12-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】317015065

【氏名又は名称】ウェイモ エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100126480

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 睦

(72)【発明者】

【氏名】ガッサン，ブレイズ

(72)【発明者】

【氏名】シェパード，ラルフ エイチ．

(72)【発明者】

【氏名】レニウス，サミュエル

(72)【発明者】

【氏名】デイビス，ライアン

【審査官】山下 雅人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２２５８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１７２８０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１４１１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４９７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５９７３１５０（ＣＮ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０３０７８９８４（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０６８２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－１０７５７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３３２６７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１２０４２１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８－ ７／５１

Ｇ０１Ｓ１７／００－１７／９５

Ｇ０２Ｂ２６／１０－２６／１２

Ｇ０１Ｃ ３／０６－ ３／０８

Ｇ０１Ｃ１５／００－１５／１４

Ｇ０１Ｂ ９／００－１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムであって、
複数の反射面を含む多面ミラーであって、前記多面ミラーは、第１の回転軸の周りを回転するように構成されている、多面ミラーと、
光軸に沿って光信号を放出するように構成された発光体であって、前記光軸に沿って放出された光は、前記反射面のうちの１つ以上から反射され、シーンの１つ以上の領域に向けられる、発光体と、
前記シーンの前記１つ以上の領域によって反射された反射光信号を検出するように構成された光検出器であって、前記光軸に沿って放出された前記光が向けられる方向は、前記第１の回転軸の周りの前記多面ミラーの第１の角度に基づく、光検出器と、
前記多面ミラーと前記シーンの前記１つ以上の領域との間に位置付けられた光学窓であって、その結果、前記反射面のうちの１つ以上から反射され、前記シーンの前記１つ以上の領域に向けられた光は、前記光学窓を透過し、前記光学窓は、前記多面ミラーが前記第１の回転軸の周りを回転するときの前記第１の回転軸の周りの前記多面ミラーの前記第１の角度のすべての値において、前記光学窓が、前記光軸に沿って放出された前記光が向けられる前記方向に非垂直であるように位置付けられている、光学窓と、
前記反射面とは異なる、前記多面ミラーの１つ以上の非反射面に隣接して位置付けられた１つ以上のバッフルであって、前記第１の回転軸に沿って直線的に並進可能である１つ以上のバッフルと、
を備える、ＬＩＤＡＲシステム。

【請求項2】

ベースをさらに備え、前記多面ミラー、前記発光体、および前記光検出器は、前記ベースに結合され、前記ベースは、第２の回転軸の周りを回転するように構成され、前記光軸に沿って放出された前記光が向けられる前記方向は、前記第２の回転軸の周りの前記ベースの第２の角度に基づく、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項3】

前記光学窓から前記多面ミラーの反対側に位置付けられた追加の光学窓をさらに備え、前記追加の光学窓は、前記多面ミラーと前記シーンの前記１つ以上の領域のうちの少なくとも１つとの間に位置付けられており、その結果、前記反射面のうちの１つ以上から反射され、前記シーンの前記１つ以上の領域のうちの前記少なくとも１つに向けられた光は、前記追加の光学窓を透過し、前記追加の光学窓は、前記多面ミラーが前記第１の回転軸の周りを回転するときの前記第１の回転軸の周りの前記多面ミラーの前記第１の角度のすべての値において、前記追加の光学窓が、前記光軸に沿って放出された前記光が向けられる前記方向に非垂直であるように位置付けられている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項4】

前記光学窓および前記追加の光学窓は、互いに非平行である、請求項３に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項5】

前記光学窓の内側の少なくとも一部分に位置付けられた反射防止コーティングをさらに備える、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項6】

前記１つ以上のバッフルは、前記光学窓からの内部反射を減衰させるように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項7】

前記１つ以上のバッフルは、前記多面ミラーと前記光学窓との間に位置付けられている、請求項６に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項8】

前記１つ以上のバッフルは、前記発光体によって放出された光の波長を吸収する材料を備える、請求項６に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項9】

前記光学窓は、前記多面ミラーの回転面に対して５°～１５°の角度で位置付けられている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項10】

前記角度は、９．５°～１０．５°である、請求項９に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項11】

光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムであって、
複数の反射面を含む多面ミラーであって、前記多面ミラーは、第１の回転軸の周りを回転するように構成されている、多面ミラーと、
光軸に沿って光信号を放出するように構成された発光体であって、前記光軸に沿って放出された光は、前記反射面のうちの１つ以上から反射され、シーンの１つ以上の領域に向けられる、発光体と、
前記シーンの前記１つ以上の領域によって反射された反射光信号を検出するように構成された光検出器であって、前記光軸に沿って放出された前記光が向けられる方向は、前記第１の回転軸の周りの前記多面ミラーの第１の回転角に基づく、光検出器と、
光学窓であって、前記光学窓は、前記多面ミラーと前記シーンの前記１つ以上の領域との間に位置付けられており、その結果、前記反射面のうちの１つ以上から反射され、前記シーンの前記１つ以上の領域に向けられた光は、前記光学窓を透過する、光学窓と、
前記光学窓の外側の少なくとも一部分を覆うフィルタであって、前記フィルタは、前記発光体によって生成されない少なくともいくつかの波長の透過を低減する、フィルタと、
前記反射面とは異なる、前記多面ミラーの１つ以上の非反射面に隣接して位置付けられた１つ以上のバッフルであって、前記第１の回転軸に沿って直線的に並進可能である１つ以上のバッフルと、
を備える、ＬＩＤＡＲシステム。

【請求項12】

ベースをさらに備え、前記多面ミラー、前記発光体、および前記光検出器は、前記ベースに結合され、前記ベースは、第２の回転軸の周りを回転するように構成され、前記光軸に沿って放出された前記光が向けられる前記方向は、前記第２の回転軸の周りの前記ベースの第２の回転角に基づく、請求項１１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項13】

前記フィルタは、ダイクロイックフィルタを備える、請求項１１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項14】

前記フィルタは、可視スペクトルの波長の透過を低減する、請求項１１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項15】

前記フィルタは、中性濃度フィルタを備える、請求項１１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項16】

前記フィルタは、前記可視スペクトル全体にわたる平均反射率値によって特徴付けられる、請求項１４に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項17】

前記可視スペクトル全体にわたる前記平均反射率値は、少なくとも２５％である、請求項１６に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項18】

前記フィルタが前記可視スペクトル内の光のための無着色ミラーとして機能するように、前記可視スペクトルにわたる前記フィルタの反射率は、実質的に一定である、請求項１４に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項19】

光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムであって、
複数の反射面を含む多面ミラーであって、前記多面ミラーは、第１の回転軸の周りを回転するように構成されている、多面ミラーと、
光軸に沿って光信号を放出するように構成された発光体であって、前記光軸に沿って放出された光は、前記反射面のうちの１つ以上から反射され、シーンの１つ以上の領域に向けられる、発光体と、
前記シーンの前記１つ以上の領域によって反射された反射光信号を検出するように構成された光検出器であって、前記光軸に沿って放出された前記光が向けられる方向は、前記第１の回転軸の周りの前記多面ミラーの第１の回転角に基づく、光検出器と、
光学窓であって、前記光学窓は、前記多面ミラーと前記シーンの前記１つ以上の領域との間に位置付けられており、その結果、前記反射面のうちの１つ以上から反射され、前記シーンの前記１つ以上の領域に向けられた光は、前記光学窓を透過する、光学窓と、
前記反射面とは異なる、前記多面ミラーの１つ以上の非反射面に隣接して位置付けられた１つ以上のバッフルであって、前記第１の回転軸に沿って直線的に並進可能である１つ以上のバッフルと、を備える、
ＬＩＤＡＲシステム。

【請求項20】

ベースをさらに備え、前記多面ミラー、前記発光体、および前記光検出器は、前記ベースに結合され、前記ベースは、第２の回転軸の周りを回転するように構成され、前記光軸に沿って放出された前記光が向けられる前記方向は、前記第２の回転軸の周りの前記ベースの第２の回転角に基づく、請求項１９に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項21】

前記１つ以上のバッフルは少なくとも２つのバッフルを含み、少なくとも１つのバッフルは前記多面ミラーの各非反射面に隣接し、前記１つ以上のバッフルは、前記多面ミラーが前記第１の回転軸の周りを回転するときに、前記多面ミラーに作用する抗力を低減する、請求項１９に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項22】

前記１つ以上のバッフルは各々、その中に画定された１つ以上の光学的開口を有し、前記光学的開口は、前記多面ミラーの配向のための回転式光学エンコーダを画定する、請求項１９に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項23】

前記１つ以上の光学的開口はらせん状配置で配置されている、請求項２２に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項24】

前記多面ミラーおよび前記１つ以上のバッフルはシャフトに取り付けられ、前記シャフトはモータによって駆動されるように構成され、前記シャフトが前記モータによって駆動されたとき、前記多面ミラーと前記１つ以上のバッフルは、前記第１の回転軸の周りを回転する、請求項１９に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、参照により、米国特許出願第１６／２３５，５６４号、米国特許出願第１５／４４５，９７１号、米国特許出願第１３／７９０，９３４号、米国特許出願第１４／６６８，４５２号、米国特許出願第１５／４５５，００９号、米国特許出願第１５／４９３，０６６号、米国特許出願第１５／３８３，８４２号、米国特許出願第１５／９５１，４９１号、および米国特許出願第１６／２２９，１８２号をここに組み込む。本出願は、２０１８年１２月２８日に出願された米国特許出願第１６／２３５，５６４号および２０１８年１０月３１日に出願された米国仮特許出願第６２／７５３，５８６号の優先権を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

本明細書に別段の指示がない限り、本項に記載の資料は、本出願の特許請求の範囲に対する先行技術ではなく、本項に含めることよって先行技術であると認められるものではない。

【0003】

車両は、ドライバーからの入力がほとんどないか、または全くない状態であっても、車両が環境を通ってナビゲートする自律モードで動作するように構成され得る。そのような自律走行車は、車両が動作する環境に関する情報を検出するように構成されている１つ以上のセンサを含み得る。

【0004】

光検出測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスは、所与の環境内の対象物までの距離を推定することができる。例えば、ＬＩＤＡＲシステムのエミッタサブシステムは、近赤外線の光パルスを放出することができ、その光パルスは、ＬＩＤＡＲシステムの環境内の対象物と相互作用し得る。光パルスのうちの少なくとも一部は、ＬＩＤＡＲに向かって元に戻り（例えば、反射または散乱に起因して）、受信機サブシステムによって検出することができる。従来の受信機サブシステムは、複数の検出器、および高い時間分解能（例えば、約４００ｐｓ）を有するそれぞれの光パルスの到達時間を判定するように構成された対応するコントローラを含み得る。ＬＩＤＡＲシステムと所与の対象物との間の距離は、所与の対象物と相互作用する対応する光パルスの飛行時間に基づいて判定され得る。

【発明の概要】

【0005】

本明細書に記載の実施形態は、発光体（複数可）および光検出器（複数可）を有するＬＩＤＡＲシステム、ならびに発光体からの光信号を光学窓を通して周囲環境に向けるように構成された回転ミラーを含み得る。周囲環境から反射すると、光信号は光学窓を通って光検出器に向かって戻ることができる。光検出器によって検出されたスプリアス光は、シーン内の対象物までの判定された距離および／またはシーン内の対象物の判定された位置に不正確さをもたらす可能性がある。スプリアス光がＬＩＤＡＲシステムによって検出されるのを防ぐために、例示的な実施形態は、光検出器によるスプリアス光検出を引き起こすであろう内部反射を低減するバッフルを含み得る。追加的または代替的に、光学窓は、回転ミラーに対して角度を付けられて、光学窓の内側からの反射が光検出器に到達するのを低減することができる。さらに、回転ミラーは、スプリアス光信号を吸収する、および／または回転ミラーの機械的品質を改善する１つ以上のバッフルに隣接することができる。外光（例えば、日光）も、ＬＩＤＡＲシステム内で熱膨張を引き起こす可能性がある。ＬＩＤＡＲシステムに入る外光の量を減らすために、いくつかの実施形態は、光学窓の外側に１つ以上の光学フィルタを含み得る。

【0006】

一態様では、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムが提供される。ＬＩＤＡＲシステムは、複数の反射面を含む多面ミラーを含む。多面ミラーは、第１の回転軸の周りを回転するように構成されている。ＬＩＤＡＲシステムはまた、光軸に沿って光信号を放出するように構成された発光体を含む。光軸に沿って放出された光は、反射面のうちの１つ以上から反射され、シーンの１つ以上の領域に向けられる。さらに、ＬＩＤＡＲシステムは、シーンの１つ以上の領域によって反射された反射光信号を検出するように構成された光検出器を含む。光軸に沿って放出された光が向けられる方向は、第１の回転軸の周りの多面ミラーの第１の角度に基づく。さらに、ＬＩＤＡＲシステムは、多面ミラーとシーンの１つ以上の領域との間に位置付けられた光学窓を含み、その結果、反射面のうちの１つ以上から反射され、シーンの１つ以上の領域に向けられた光は、光学窓を透過する。光学窓は、多面ミラーが第１の回転軸の周りを回転するときの第１の回転軸の周りの多面ミラーの第１の角度のすべての値において、光学窓が、光軸に沿って放出された光が向けられる方向に非垂直であるように位置付けられている。

【0007】

別の態様では、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムが提供される。ＬＩＤＡＲシステムは、複数の反射面を含む多面ミラーを含む。多面ミラーは、第１の回転軸の周りを回転するように構成されている。ＬＩＤＡＲシステムはまた、光軸に沿って光信号を放出するように構成された発光体を含む。光軸に沿って放出された光は、反射面のうちの１つ以上から反射され、シーンの１つ以上の領域に向けられる。さらに、ＬＩＤＡＲシステムは、シーンの１つ以上の領域によって反射される反射光信号を検出するように構成された光検出器を含む。光軸に沿って放出された光が向けられる方向は、第１の回転軸の周りの多面ミラーの第１の回転角に基づく。さらに、ＬＩＤＡＲシステムは、多面ミラーとシーンの１つ以上の領域との間に位置付けられた光学窓を含み、その結果、反射面のうちの１つ以上から反射され、シーンの１つ以上の領域に向けられた光は、光学窓を透過する。さらに、ＬＩＤＡＲシステムは、光学窓の外側の少なくとも一部分を覆うフィルタを含む。フィルタは、発光体によって生成されない少なくともいくつかの波長の透過を低減する。

【0008】

追加の態様では、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムが提供される。ＬＩＤＡＲシステムは、複数の反射面を含む多面ミラーを含む。多面ミラーは、第１の回転軸の周りを回転するように構成されている。ＬＩＤＡＲシステムはまた、光軸に沿って光信号を放出するように構成された発光体を含む。光軸に沿って放出された光は、反射面のうちの１つ以上から反射され、シーンの１つ以上の領域に向けられる。さらに、ＬＩＤＡＲシステムは、シーンの１つ以上の領域によって反射される反射光信号を検出するように構成された光検出器を含む。光軸に沿って放出された光が向けられる方向は、第１の回転軸の周りの多面ミラーの第１の回転角に基づく。さらに、ＬＩＤＡＲシステムは、多面ミラーとシーンの１つ以上の領域との間に位置付けられた光学窓を含み、その結果、反射面のうちの１つ以上から反射され、シーンの１つ以上の領域に向けられた光は、光学窓を透過する。さらに、ＬＩＤＡＲシステムは、多面ミラーの１つ以上の非反射側に隣接して位置付けられた１つ以上のバッフルを含む。１つ以上のバッフルは、多面ミラーを第１の回転軸の周りで回転させるために使用される電力量を低減するように構成されている。

【0009】

さらに別の態様では、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムが提供される。ＬＩＤＡＲシステムは、複数の反射面を含む多面ミラーを含む。多面ミラーは、第１の回転軸の周りを回転するように構成されている。ＬＩＤＡＲシステムはまた、光軸に沿って光信号を放出するように構成された発光体を含む。光軸に沿って放出された光は、反射面のうちの１つ以上から反射され、シーンの１つ以上の領域に向けられる。さらに、ＬＩＤＡＲシステムは、シーンの１つ以上の領域によって反射された反射光信号を検出するように構成された光検出器を含む。光軸に沿って放出された光が向けられる方向は、第１の回転軸の周りの多面ミラーの第１の角度に基づく。さらに、ＬＩＤＡＲシステムは、多面ミラーとシーンの１つ以上の領域との間に位置付けられた光学窓を含み、その結果、反射面のうちの１つ以上から反射され、シーンの１つ以上の領域に向けられた光は、光学窓を透過する。光学窓は、多面ミラーが第１の回転軸の周りを回転するときの第１の回転軸の周りの多面ミラーの第１の角度のすべての値において、光学窓が、光軸に沿って放出された光が向けられる方向に非垂直であるように位置付けられている。さらに、ＬＩＤＡＲシステムは、多面ミラーの１つ以上の非反射側に隣接して位置付けられた１つ以上のバッフルを含む。１つ以上のバッフルは、多面ミラーを第１の回転軸の周りで回転させるために使用される電力量を低減するように構成されている。

【0010】

これらの態様ならびに他の態様、利点、および代替物は、当業者には、以下の詳細な説明を添付の図面を適宜参照して読み取ることにより明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】例示的な実施形態による、システムの図である。

【図2A】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図2B】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図2C】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図3A】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図3B】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図3C】例示的な実施形態による、反射光角度対ミラー要素基準角度グラフの図である。

【図3D】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図4】例示的な実施形態による、ミラー要素の図である。

【図5】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図6】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図7A】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図7B】例示的な実施形態による、バッフルをともなうミラー要素の図である。

【図7C】例示的な実施形態による、バッフルの図である。

【図7D】例示的な実施形態による、バッフルの図である。

【図7E】例示的な実施形態による、バッフルの図である。

【図7F】例示的な実施形態による、バッフルの図である。

【図8A】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図8B】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図8C】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図8D】例示的な実施形態による、路面を監視するＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図8E】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムから路面に向かって送信される光信号の図である。

【図8F】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムから送信された光信号に基づく路面までの判定された距離の図である。

【図9A】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図9B】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図9C】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図10A】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図10B】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムの図である。

【図11】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムで使用されるフィルタの反射率の図である。

【図12】例示的な実施形態による、方法の図示である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

例示的な方法およびシステムが本明細書で企図されている。本明細書において記載された任意の例示的な実施形態または特徴は、必ずしも他の実施形態または特徴よりも好ましいまたは有利であると解釈されるものではない。本明細書において記載された例示的な実施形態は、限定的であることを意味するものではない。開示されるシステムおよび方法の特定の態様は、多種多様な異なる構成で配置し、組み合わせることができ、これらの構成のすべてが、本明細書において熟考されることは容易に理解できるであろう。

【0013】

さらに、図に示されている特定の配置は、限定的であるとみなされるべきではない。他の実施形態は、所定の図に示されるそれぞれの要素をより多く、またはより少なく含むことができることを理解されるべきである。さらに、図示の構成要素のうちのいくつかの構成要素は、組み合わせることができるか、または省略することができる。またさらに、例示的な実施形態は、図に示されていない要素を含んでいてもよい。

【0014】

Ｉ．概要
例示的なＬＩＤＡＲシステムは、単一の発光体および単一の光検出器を含み得る（代替の実施形態は、追加の発光体および／または光検出器を含み得る）。単一の発光体は、回転する多面ミラー（例えば、３つの面を有する回転する三角ミラー）によって周囲の環境／シーンに向かって反射される光（または「一次信号」と呼ばれる）を放出することができる。光は、環境／シーンに透過される前に、光学窓（例えば、厚さが約１ｍｍであるガラスまたはプラスチックのスラブ）に透過され得る。ＬＩＤＡＲシステムから透過された光の一部が環境内の対象物によって反射されると、反射光（つまり、「反射された一次信号」）が光学窓を透過されて戻り、光検出のために単一の光検出器に向けられ得る。反射光を単一の光検出器に向けて戻すことは、例えば、回転する多面ミラーから単一の光検出器に向けて光を反射することを含み得る。検出された光のタイミングおよび／または回転する多面ミラーの位置に基づいて、目標までの距離および／または目標の位置を判定することができる。

【0015】

いくつかの場合では、単一の発光体から光が放出された後、放出された光が光学窓を透過される前に、放出された光の一部が光学窓の内側で反射されることがある。これは、例えば、光学窓の材料の反射率がゼロ以外の場合、または光学窓の内側に１つ以上の物質（例えば、ほこりや水）が存在する場合などに発生し得る。内部反射光（または「ゴースト信号」と呼ばれる）は、一次信号が向けられているシーンの領域とは異なるシーンの領域に誤って向けられ得る。シーンの異なる領域から反射されると、反射されたゴースト信号は、単一の光検出器に向けて戻され（例えば、多面ミラーで反射された後）、検出され得る。シーンの異なる領域は、ＬＩＤＡＲシステムから一次信号が向けられるシーンの領域とは異なる距離にある可能性があるため、検出されたゴースト信号は、判定された目標距離でエラーを引き起こす可能性がある。例えば、シーンを表すことを意図した３次元の点群は、ゴースト信号の検出に基づいて不正確になる可能性がある。

【0016】

光検出器が誤った時間または予期しない時間に光を検出しているため、エラーが発生する可能性がある。これにより、目標が実際よりもＬＩＤＡＲシステムに近いまたは遠いという誤った判定につながる可能性がある。追加的または代替的に、ゴーストビーム（ゴースト信号に対応する反射／検出）は、ＬＩＤＡＲシステム内の追加構成要素で内部反射される場合がある。例えば、ＬＩＤＡＲシステムのいくつかの実施形態では、（例えば、そのような光が回転する多面的なミラーの正面ではなく、背面から反射されるときに、放出された光をシーンに向けて透過するために）回転する多面ミラーの反対側に第２の光学窓があり得る。さらに、ゴーストビームが光学窓の内側から光学窓の外側に向かって移動するとき、ゴーストビームは、光学窓の片面または両面から反射され得る（例えば、ゴーストビームが光学窓に入るとき、反射は空気ーガラスの境界面で起こり得、またはゴーストビームが光学窓から出るとき、反射はガラス－空気の境界面で起こり得る）。そのような追加の反射は、ゴーストビームの往復移動時間を増加させるので、これらの追加の内部反射は、シーン内の対象物のＬＩＤＡＲシステムに対する不適切に判定された距離（および対応して、シーン内の不適切に判定された垂直位置）につながる可能性があり、それによって、発光体による放出と光検出器による検出との間の時間（対象物までの距離を判定するために使用される往復移動時間）を増加させる。さらに他の場合には、ゴーストビームは、シーンに送られ、最終的にシーンから反射されてＬＩＤＡＲシステムに向けて戻されるまでに、回転ミラーおよび／または光学窓の内側で複数回内部反射され得る。そのような反射は、対象物までの不正確な距離または対象物の不正確な位置が判定される原因となる可能性があり、および／または誤検知（例えば、対象物が実際は周囲のシーンに存在しないときの対象物の検出）をもたらす可能性がある。

【0017】

本明細書に開示される実施形態は、ゴースト信号の検出から生じる問題に対処するために使用される。様々な実施形態において、ゴースト信号は、強度が低減され得るか、完全に排除され得るか、または単一の光検出器によって検出されることから（全体的または部分的に）ブロックされ得る。１つのアプローチでは、回転する多面ミラーの縁（複数可）にバッフル（例えば、円形バッフル）が位置付けられている。そのようなバッフルは、吸収性であり得（例えば、黒色であり得、および／または発光体によって放出された光の波長を吸収するように特別に設計され得る）、それにより、ゴーストビームが光検出器に伝播するのを低減することができる。バッフルは、例えば、黒化鋼またはアルミニウムから製造され得る。さらに、バッフルは、様々な実施形態において、回転する多面ミラーの縁から０．５ｍｍ～３．０ｍｍの間（例えば、１．０ｍｍ）で延在し得る。いくつかの実施形態では、バッフルは、回転する多面ミラーの非面側（すなわち、端部または基部）に取り付けられた円盤（例えば、５．０ｍｍ～１０．０ｍｍの間の厚さおよび／または５．０ｍｍ～１０．０ｍｍの間の半径を有する円盤）の領域であり得、円盤の領域は回転する多面ミラーの縁に張り出している。このように、バッフルは、回転するミラー面に対して弧状であり得る。他の実施形態では、バッフルは、円盤ではなく、回転する多面ミラーの非面側に取り付けられた半球形の構成要素の領域であり得る。

【0018】

光学機能に加えて、バッフルは、回転する多面ミラーおよび／またはＬＩＤＡＲシステムの機械的特性を強化し得る。例えば、バッフルは、多面ミラーがモータに接続された駆動シャフトの周りを回転しているときの多面ミラーの振動を低減し得る（例えば、それによって、多面ミラーがモータによって駆動されているときに発生する音を低減する）。追加的または代替的に、バッフルは、多面ミラーの空力特性を強化することができる（例えば、空気が多面ミラーを横断して流れるための横方向経路を遮断することによって、および／または多面ミラーの回転方向に流れる空気を流線形することによって）。そのような強化された空力特性は、多面ミラーに生じる抗力を低減し、それにより、多面ミラーを駆動するためにモータが必要とする電力量を低減し得る。ＬＩＤＡＲシステムの空力特性をさらに高めるために、いくつかの実施形態では、多面ミラーが回転するチャンバを排気して、それによって真空を生成し、すべての抗力を排除することができる。回転する多面ミラーの機械的特性を強化する他の方法も可能である。

【0019】

回転する多面ミラーの端（複数可）上のバッフルに加えて、またはその代わりに、回転する多面ミラーと光学窓との間に１つ以上のバッフルを配置して、ゴーストビームが単一の光検出器に伝搬するのを低減することができる。バッフルは、ゴーストビームを遮断するが、一次信号の伝播を阻害しないように、回転ミラーの中心から外れていてもよい。さらに他の実施形態では、光学窓は、回転する多面ミラーに対して水平方向および／または垂直方向に傾斜させてもよい（例えば、５°～１５°の間）。光学窓は、対称的に（例えば、共に＋５°）、真逆に（例えば、１つは＋５°、１つは－５°）、または単に異なるように（例えば、１つは＋５°、１つは＋２°）傾斜させてもよい。光学窓を傾斜させると、内部反射が光学検出器と位置合わせされるのを防ぎ、それによって光学検出器によるゴースト信号の検出を防ぐことができる。追加的または代替的に、光学窓を傾斜させると、反射ビームによってゴースト信号がシーンに到達するのを防ぐことができる。ゴースト信号の検出を低減または排除する他の方法も可能である。

【0020】

発光体によって放出された光に加えて、周囲光（例えば、ＬＩＤＡＲシステムによって透過されなかった、ＬＩＤＡＲシステムの環境内の光）は、光学窓を通ってＬＩＤＡＲシステムの内部に入る可能性がある。周囲光には、例えば太陽光が含まれ得る。このような周囲光は、ＬＩＤＡＲシステム内の１つ以上の構成要素（例えば、光検出器、発光体、１つ以上のミラー、光学窓、光共振器、光学レンズなど）によって吸収することができる。ＬＩＤＡＲシステム内で周囲光を吸収すると、ＬＩＤＡＲシステムの１つ以上の構成要素が加熱される可能性がある。その結果、加熱は、ＬＩＤＡＲシステムの位置合わせに悪影響を与える可能性があり（例えば、ミラー、レンズ、または光学窓などの１つ以上の構成要素の熱膨張によって）、または他の光学特性（例えば、レーザの線幅または光共振器の共振波長）に悪影響を与える可能性がある。極端な場合では、加熱によってＬＩＤＡＲシステム内の構成要素が劣化する可能性もある（例えば、ＬＩＤＡＲシステム内のプラスチック構成要素が溶解する）。

【0021】

ＬＩＤＡＲシステム内の迷光の悪影響を軽減する１つの方法には、ＬＩＤＡＲシステムの外部構成要素（光学窓など）を光学フィルタで覆うことが含まれる。光学フィルタは、発光体によって放出された波長以外の波長（例えば、可視スペクトルの波長）のためにあらかじめ定義された反射性（例えば、２５％、５０％、７５％、９０％、９５％、９９％、９９．９％など）を有するように最適化され得る。

【0022】

いくつかの実施形態では、例えば、ＬＩＤＡＲシステムの外部の１つ以上の部分は、ダイクロイック窓で覆われていてもよい。例えば、ＬＩＤＡＲシステムの１つ以上の光学窓の外側は、１つ以上のダイクロイック窓で部分的または全体的に覆われていてもよい。いくつかの実施形態では、ダイクロイック窓は、発光体によって放出された波長の光（例えば、１．５５μｍまたは９０５ｎｍのレーザ光）を透過するように最適化され得、および／または発光体によって放出された波長以外の波長を有する光を遮断するように最適化され得る。追加的または代替的に、ダイクロイック窓は、可視スペクトルおよび／または太陽スペクトル内の光を反射するように最適化され得る。いくつかの実施形態では、ダイクロイック窓は、可視スペクトル全体にわたる平均反射率値（例えば、５０％反射率）によって特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、そのようなダイクロイック窓は、ＬＩＤＡＲシステムの内部加熱を軽減する、ＬＩＤＡＲシステムの内部の構成要素を隠す、および／またはＬＩＤＡＲシステムの美的外観を改善する（例えば、窓表面の鏡のような外観によって）比較的安価な技術を構成し得る。望ましくない周囲光を軽減する他の技術も可能である。

【0023】

ＩＩ．システム例
以下の説明および添付図面は、様々な実施形例の特徴を明らかにする。提供される実施形態は例としてのものであり、限定することを意図するものではない。したがって、図面の寸法は必ずしも縮尺通りではない。

【0024】

図１は、例示的な実施形態によるシステム１００を示している。システム１００は、ＬＩＤＡＲシステムであってもよく、またはその一部分を表していてもよい。例示的な実施形態では、システム１００は、環境に関する情報を提供するように構成されたＬＩＤＡＲシステムであり得る。例えば、システム１００は、自律型車両（例えば、自動運転車、自律型ドローン、自律型トラック、自律型ボート、自律型潜水艦、自律型ヘリコプターなど）または自律モードまたは半自律モードで動作する車両用のＬＩＤＡＲシステムであり得る。システム１００は、様々な実施形態において、ナビゲーションおよび／または対象物の検出および回避のために使用することができる。いくつかの実施形態では、システム１００は、点群情報、オブジェクト情報、マッピング情報、地形情報、または他の情報を車両に提供することができる。あるいは、システム１００は、他のコンピュータビジョンの目的（例えば、車両とは無関係）のために使用することができる。

【0025】

システム１００は、発光体１１０を含む。発光体１１０は、様々な実施形態において、レーザ（例えば、レーザダイオード）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、またはレーザおよび／またはＬＥＤのアレイを含み得る。他の発光体１１０も可能である。いくつかの実施形態では、発光体１１０によって放出された光は、所定の周波数で変調することができる。例示的な実施形態では、発光体１１０は、第１の軸（例えば、光軸）に沿って光を放出するように動作可能であり得る。いくつかの実施形態では、発光体１１０は、実質的にコリメートされた光および／またはコヒーレントな光を提供するように構成された任意の光源を含み得る。例えば、発光体１１０は、半導体導波路、ファイバーレーザ、エキシマレーザ、レーザダイオード、ガスレーザ、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、または別のタイプのレーザシステムであり得る。いくつかの実施形態では、コリメートされた光を生成するために、発光体１１０は、１つ以上のレンズ（例えば、高速軸コリメート（ＦＡＣ）レンズ）を含み得る。さらに、発光体１１０は、１つ以上の基板（例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）またはフレキシブルＰＣＢ）上に配設することができる。

【0026】

例示的な実施形態では、発光体１１０から放出された光は、レーザ光のパルスを含み得る。例えば、レーザ光パルスは、１～１００ナノ秒の範囲における持続時間を有し得る。しかし、他のレーザ光パルス持続時間も可能である。レーザ光パルスにおけるエネルギーは、例えば、１００ナノジュール～２００ナノジュールの間であり得る。他のパルスエネルギーも可能である。いくつかの実施形態では、発光体１１０によって放出された光のピーク電力は、５０～１００ナノワットの間であり得る。他のピーク電力も可能である。

【0027】

発光体１１０によって放出された光は、赤外線（ＩＲ）波長範囲内の発光波長を有し得るが、他の波長も企図されている。例えば、発光波長は、可視波長スペクトルまたは紫外線（ＵＶ）波長スペクトル内であり得る。例示的な実施形態では、発光波長は、約９０５ナノメートルであり得る。あるいは、発光波長は、約１．５５ミクロンであり得る。さらに、いくつかの実施形態では、発光体１１０の発光波長および出力は、国際電気標準会議（ＩＥＣ）６０８２５－１規格の下でクラス１レーザとして使用するための条件を満たすことができる（すなわち、発光体１１０を肉眼でまたは拡大光学系を用いて見たとき、最大許容露光量（ＭＰＥ）を超過していない）。

【0028】

システム１００はまた、複数の反射表面１２２をともなうミラー要素１２０を含む。ミラー要素１２０は、本明細書では、代替的に「多面ミラー」と称することがある。同様に、複数の反射表面１２２は、本明細書では、代替的に、複数の反射面と称することがある。反射表面１２２は、発光波長の光を反射するように構成され得る。いくつかの実施形態では、反射表面１２２は、アルミニウム、金、銀、または別の反射材料などの金属から形成され、および／または金属でコーティングされ得る。追加的または代替的に、反射表面１２２は、高反射（ＨＲ）コーティングを含み得る。例示的な実施形態では、ＨＲコーティングは、発光波長で入射光を反射するように構成された誘電体スタックを含み得る。誘電体スタックは、例えば、異なる屈折率を有する２つの材料の間で交互になっている周期層システムを含み得る。他のタイプのＨＲコーティングも可能であり、本明細書で企図されている。

【0029】

いくつかの例示的な実施形態では、ミラー要素１２０は、３つの反射表面１２２ａ、１２２ｂ、および１２２ｃを含み得る。より多いまたはより少ない反射表面１２２を有するミラー要素１２０も企図されている。例えば、ミラー要素１２０は、４つ以上の反射表面を含んでいてもよい。

【0030】

ミラー要素１２０は、第２の軸の周りを回転するように構成されている。さらに、いくつかの実施形態では、複数の反射表面を第２の軸の周りに配設することができる。そのようなシナリオでは、ミラー要素１２０はプリズム形状であってもよく、プリズム形状の各面は反射表面１２２であってもよい。換言すれば、反射表面１２２ａ、１２２ｂ、および１２２ｃは、ミラー要素１２０が三角柱形状を有するように、第２の軸に対して対称的に配置され得る。一例として、第１の軸および第２の軸は、互いに垂直であり得るが、第１の軸および第２の軸の他の配置も企図されている。いくつかの実施形態では、第１の軸は、第２の軸と交差していてもよい。

【0031】

システム１００は、追加的に、ベース構造１３０を含み得る。ミラー要素１２０および発光体１１０は、ベース構造１３０に結合することができる。いくつかの実施形態では、ベース構造１３０は、第３の軸の周りを回転するように構成され得る。第３の軸の様々な配置が企図されているが、例示的な実施形態は、第１の軸に平行であるか、または第１の軸と同一線上にある第３の軸を含む。

【0032】

システム１００は、１つ以上のビームストップ１４０をさらに含む。ビームストップ（複数可）１４０は、レーザ光が所定の放出角度の範囲外の角度で環境に反射されるのを防ぐように構成され得る。追加的または代替的に、ビームストップ（複数可）１４０は、複数の同時読み取り／信号を防止するように位置付けることができる。例示的な実施形態では、放出角度の範囲は、システム１００からのレーザ発光を受容し得るミラー要素１２０に対する角度の範囲として表すことができる。言い換えれば、放出角度の範囲は、システム１００の周りの環境から測距情報を取得することができる角度を表し得る。いくつかの実施形態では、放出角度の範囲は、第２の軸に対して定義されてもよい。そのようなシナリオでは、放出角度の範囲は２４０度を超える場合がある。

【0033】

システム１００は、動作を実行するように構成されたコントローラ１５０を含む。例示的な実施形態では、コントローラ１５０は、１つ以上の論理ブロック、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、および／または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含み得る。本開示では、他のタイプのコントローラ回路も企図されている（例えば、ラップトップコンピューティングデバイス、デスクトップコンピューティングデバイス、サーバコンピューティングデバイス、タブレットコンピューティングデバイス、モバイルコンピューティングデバイス、クラウドコンピューティングデバイスなど）。いくつかの実施形態では、例えば、コントローラ回路は、システム１００から遠隔的に位置し得る（例えば、コントローラ回路がクラウドコンピューティングデバイスまたはモバイルコンピューティングデバイスに含まれる場合）。

【0034】

いくつかの実施形態では、コントローラ１５０は、１つ以上のプロセッサ１５２（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなど）およびメモリ１５４（例えば、クラウドサーバ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードドライブ、プログラム可能読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性メモリ、固体ドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、読み取り／書き込み（ＲＷ）ＣＤ、ＲＷ ＤＶＤなど）を含み得る。そのようなシナリオでは、プロセッサ（複数可）１５２は、動作を実行するために、メモリ１５４に格納された命令を実行するように構成され得る。あるいは、プロセッサ（複数可）１５２によって実行される動作は、ハードウェア、ファームウェア、および／またはハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアの任意の組み合わせによって定義され得る。コントローラ１５０は、システム１００の送信部分および／またはシステム１００の受信部分を制御するように構成され得る。例えば、システム１００が１つ以上の光検出器を含む実施形態では、コントローラ１５０は、１つ以上の光検出器からデータを受信し、そのデータを使用して、システム１００の周囲環境についての判定を行うことができる（例えば、物体検出を実施し、環境内に存在する対象物を回避する）。

【0035】

動作は、ミラー要素１２０を第２の軸の周りで回転させることを含み得る。一例として、ミラー要素１２０は、回転周波数Ωで第２の軸の周りを回転することができる。第２の軸の周りの回転は、第１の角度範囲および第２の角度範囲を含む。いくつかの実施形態では、ミラー要素１２０は、約３０ｋＲＰＭの回転周波数で第２の軸の周りを回転することができる。ミラー要素１２０の他の回転周波数も可能である。例えば、ミラー要素１２０は、１００ＲＰＭ～１００ｋＲＰＭの間の回転周波数の範囲内で第２の軸の周りを回転することができる。

【0036】

動作はまた、発光体１１０に第１の軸に沿ってレーザ光を放出させ、放出されたレーザ光がミラー要素１２０と相互作用するようにすることを含み得る。

【0037】

動作は、ミラー要素１２０の回転角が第１の角度範囲内にある間、放出されたレーザ光を、複数の反射表面１２２のうちの第１の反射表面（例えば、１２２ａ）と相互作用させることを追加的に含み得る。第１の反射表面と相互作用すると、反射されたレーザ光は、第１の反射表面によって環境に反射される。

【0038】

動作はまた、ミラー要素の回転角が第２の角度範囲内にある間、放出されたレーザ光を、複数の反射表面１２２のうちの第１の反射表面（例えば、１２２ａ）および第２の反射表面（例えば、１２２ｂ）の両方と相互作用させることを含み得る。反射されたレーザ光は、第１および第２の反射表面によって環境に反射される。

【0039】

動作はまた、ベース構造１３０を第３の軸の周りで回転させることを含み得る。ベース構造は、回転周波数Φで第３の軸の周りを回転することができる。一例として、ベース構造１３０は、約６００ＲＰＭの回転周波数で第３の軸の周りを回転することができる。他の回転周波数も可能である。例えば、ベース構造１３０は、１０ＲＰＭ～１０ｋＲＰＭの間の回転周波数で第３の軸の周りを回転することができる。

【0040】

システム１００は、１つ以上のアクチュエータ１６０を含み得る。アクチュエータ１６０は、ミラー要素１２０および／またはベース構造１３０を回転させるように構成された直流（ＤＣ）モータを含み得る。さらに、アクチュエータ１６０は、発光体１１０の位置および／または角度を調整するためのアクチュエータを含み得る。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１６０は、ビームストップ（複数可）１４０の位置および／または角度を調整するように構成された１つ以上のアクチュエータを含み得る。すなわち、そのようなシナリオでは、アクチュエータ１６０は、放出角度の範囲を調整するために、および／または複数の同時読み取りを回避するために、ビームストップ１４０を移動させることができる。

【0041】

任意選択で、動作はまた、ミラー要素の回転角が第３の角度範囲内にある間、放出されたレーザ光を複数の反射表面のうちの第３の反射表面（例えば、１２２ｃ）と相互作用させることを含み得る。そのようなシナリオでは、反射されたレーザ光は、第３の反射表面によって環境に反射され得る。

【0042】

いくつかの実施形態では、動作は、インターレース状態でシステムを操作することをさらに含む。このようなシナリオでは、インターレース状態は、Ω／Φ＝２Ｎ＋１のときに発生する可能性があり、ここで、Ｎは整数である。インターレース条件は、システム１００の周りの三次元環境を走査するための所望のレーザ走査パターンを提供し得る。すなわち、所望のレーザ走査パターンは、重なり合う走査領域を含み得、および／または環境内の所与の場所に対する後続の走査間の時間を短縮し得る。後続の走査間の時間を短縮すると、マップデータおよび／またはオブジェクトデータなど、環境に関するより最新の情報を利用できるため、安全性が向上させることができる。

【0043】

いくつかの実施形態では、発光体１１０にレーザ光を放出させることは、発光体１１０に、回転周波数Ωまたは回転周波数Φの少なくとも１つに基づいてレーザ光パルスを放出させることを含み得る。

【0044】

いくつかの実施形態では、動作は、結果として生じるデータをシステム１００から１つ以上の他のデバイス（例えば、他のＬＩＤＡＲシステムおよび／または遠隔ストレージ／制御デバイス）に通信することを含み得る。１つ以上の他のデバイスとの通信は、イーサネット接続、高解像度マルチメディアインターフェース（ＨＤＭＩ）接続、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続などの１つ以上の有線接続を介して行うことができる。追加的または代替的に、１つ以上の他のデバイスとの通信は、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）標準８０２．１１（ＷＩＦＩ（登録商標））、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ ＬＯＷ ＥＮＥＲＧＹ（ＢＬＥ（登録商標））などの１つ以上の無線インターフェース、携帯電話技術（例えば、ｇｌｏｂａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ）、ｃｏｄｅ－ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ（ＣＤＭＡ）、ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｍｏｂｉｌｅ ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｙｓｔｅｍ（ＵＭＴＳ）、ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ－ｄａｔａ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ（ＥＶ－ＤＯ）、ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｃｃｅｓｓ（ＷｉＭＡＸ）、ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ（登録商標）））、ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｓｈｏｒｔ ｒａｎｇｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＤＳＲＣ）、ＩＥＥＥ標準８０２．１５．４に記載されている通信プロトコル（例：ＺＩＧＢＥＥ（登録商標））、または広域無線接続を介して行うことができる。本明細書では、他の形態の物理層接続および他のタイプの標準または独自の通信プロトコルも企図されている。

【0045】

いくつかの実施形態では、システム１００はまた、光学窓（複数可）１７０を含む。光学窓（複数可）１７０は、システム１００の内部を周囲環境から分離することができる。さらに、光学窓（複数可）１７０は、発光体１１０から放出され、かつミラー要素１２０から環境に向かって反射された光を透過し、および／または周囲環境内の対象物から反射された光を受容することができる。いくつかの実施形態では、光学窓（複数可）１７０は、ガラス（例えば、ＧＯＲＩＬＬＡ（登録商標）ガラス、光学ガラス、ポリ（メチルメタクリレート）など）から作製することができる。追加的または代替的に、光学窓（複数可）１７０は、１つ以上のプラスチック（例えば、光学プラスチックまたは射出成形によって形成されたプラスチック）から作製することができる。光学窓（複数可）１７０は、様々な厚さを有し得る。例えば、光学窓（複数可）１７０は、約１ミリメートル～約２ミリメートルの厚さであり得る。

【0046】

システム１００はまた、光検出器１８０を含み得る。光検出器１８０は、システム１００の周りの環境から（例えば、光学窓（複数可）１７０を介して）受容した光を検出するように構成され得る。受容した光に基づいて、光検出器１８０は、システム１００の周りの環境のシーンについての情報を提供することができる。光検出器１８０は、検出器アレイを含み得る。検出器アレイは、複数の単一光子アバランシェ検出器（ＳＰＡＤ）を含み得る。追加的または代替的に、検出器アレイは、光を検出するように構成された他のタイプの光検出器（例えば、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、シリコンフォトマルチプライヤ（ＳｉＰＭ）、フォトダイオード、フォトトランジスタ、カメラ、アクティブピクセルセンサ（ＡＰＳ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、極低温検出器など）を含み得る。さらに、検出器アレイは、発光体１１０によって放出された偏光または波長範囲に感受性があり得る。

【0047】

図２Ａ、２Ｂ、および２Ｃは、様々な例示的な実施形態による光学システムを示す。図２Ａ、２Ｂ、および２Ｃに関連して説明する光学システムは、図１に関して図示および説明したシステム１００と同様または同一であってもよい。図２Ａは、例示的な実施形態による光学システム２００を示す。いくつかの実施形態では、光学システム２００は、ＬＩＤＡＲシステムの一部であり得る。

【0048】

光学システム２００は、第１の軸２１４に沿ってレーザ光を放出するように動作可能であり得る発光体２１０を含む。図２Ａに示すように、第１の軸２１４は、図示のｙ軸に沿っていてもよい（または平行であってもよい）。したがって、発光体２１０は、ｙ軸に沿って光２１２を放出することができる。発光体１１０に関して説明したように、発光体２１０は、半導体レーザ、ファイバーレーザ、レーザダイオード、ガスレーザ、またはコヒーレントな光パルスを提供するように構成された別のタイプの光源を含み得る。

【0049】

光学システム２００はまた、ミラー要素２２０を含み得る。ミラー要素２２０は、複数の反射表面２２２ａ、２２２ｂ、および２２２ｃを含み得る。ミラー要素２２０は、第２の軸２２４の周りを回転するように構成され得る。図２Ａに示すように、第２の軸２２４は、図示のｚ軸に平行であり得る。複数の反射表面２２２（すなわち、反射面）は、第２の軸２２４の周りに配設されている。例えば、複数の反射表面２２２は、ミラー要素２２０が三角柱形状を有するように、第２の軸の周りに対称的に配置された３つの反射表面（２２２ａ、２２２ｂ、および２２２ｃ）を含み得る。

【0050】

いくつかの実施形態では、第１の軸（例えば、光２１２が放出される際に沿う光軸）は、第２の軸２２４と交差していてもよい。さらに、第１の軸２１４は、第２の軸２２４に垂直であり得る。

【0051】

例示的な実施形態では、光学システム２００はまた、回転周波数Ωで第２の軸の周りでミラー要素２２０を回転させるように構成されたミラー要素アクチュエータを含み得る。ミラー要素アクチュエータは、ステッピングモータ、ブラシ付きもしくはブラシレスＤＣモータ、または別のタイプの回転アクチュエータを含み得る。言い換えれば、ミラー要素アクチュエータは、ミラー要素２２０を所望の回転周波数Ωで所望の方向２２６に回転させるように構成され得る。

【0052】

図２Ａには明確に示していないが、ミラー要素２２０および発光体２１０は、ベース２３０に結合されている。いくつかの実施形態では、ベース２３０は、第３の軸の周りを回転するように構成されている。さらに、例示的な実施形態では、第３の軸は、第１の軸２１４と同軸であり得る（例えば、両方がｙ軸と同軸である）。いくつかの実施形態では、光学システム２００は、回転周波数Φで第３の軸の周りで所望の方向２３２にベース２３０を回転させるように構成されたベース構造アクチュエータを含む。ベース構造アクチュエータは、ステッピングモータ、またはブラシ付きもしくはブラシレスＤＣモータなどの回転アクチュエータを含み得る。

【0053】

光学システム２００はまた、少なくとも１つのビームストップ２４０を含む。ビームストップ２４０は、１つ以上のビームダンプ、光学的に不透明な材料、および／またはビーム遮断材料を含み得る。ビームストップ２４０は、ポリマー、金属、布、または他の材料から形成することができる。少なくとも１つのビームストップ２４０は、レーザ光が放出角度の範囲外の角度で環境に放出されるのを防ぐように構成され得る。例示的な実施形態では、放出角度の範囲は、第２の軸２２４の周りで２４０度より大きくてもよい。本明細書に記載されるように、ビームストップ２４０は、複数の同時読み取り／信号を防止するように位置付けることができる。

【0054】

例示的な光学システムでは、ミラー要素２２０の回転角が第１の角度範囲内にある間、放出された光２１２は、複数の反射表面２２２のうちの第１の反射表面２２２ａと相互作用し、第１の反射表面２２２ａによって反射光２１６として環境に反射される。いくつかの実施形態では、放出された光２１２は、２ミリメートルなどのビーム幅を有し得る。他のビーム幅も可能である。

【0055】

さらに、いくつかの実施形態では、ミラー要素２２０の回転角が第２の角度範囲内にある間、放出された光２１２は、複数の反射表面２２２のうちの第１の反射表面２２２ａおよび第２の反射表面２２２ｂの両方と相互作用する。そのようなシナリオでは、放出された光２１２は、反射光２１６として、第１および第２の反射表面２２２ａおよび２２２ｂによって環境に反射される。換言すれば、上記のように、放出された光２１２は、２ミリメートルのビーム幅を有し得る。放出された光２１２の第１の部分（例えば、ビーム幅の前半部分）は、第１の反射表面２２２ａと相互作用し得、放出された光２１２の第２の部分（例えば、ビーム幅の後半部分）は、第２の反射面２２２ｂと相互作用し得る。

【0056】

図２Ｂは、例示的な実施形態による光学システム２５０を示す。光学システム２５０は、図２Ａを参照して図示および説明した光学システム２００と同様または同一であってもよい。光学システム２５０は、ハウジング２５２を含み得る。ハウジング２５２は、放出された光２１２および反射された光２１６の波長（複数可）に対して光学的に透明であり得る。例えば、ハウジング２５２は、反射光２１６に対して９０％を超えて透明であり得る。例示的な実施形態では、ハウジング２５２は、ビームストップ２４０およびミラー要素２２０に結合され得る。いくつかの実施形態では、ハウジング２５２は、放出された光２１２および反射された光２１６をハウジング２５２に出入り可能にする、ハウジング２５２内に画定された１つ以上の光学窓を除いて、放出された光２１２および反射された光２１６の波長（複数可）に対して完全に不透明であり得る。さらに、いくつかの実施形態では、ハウジング２５２を排気して（例えば、ハウジング２５２内に空気がほとんどまたは全く存在しないようにして）、ハウジング内部の構成要素の光学的および／または機械的特性を改善する（例えば、ミラー要素２２０が第２の軸２２４の周りを回転するときのミラー要素２２０上の空気抵抗を低減する）ことができる。

【0057】

図２Ｃは、例示的な実施形態による光学システム２６０を示す。光学システム２６０は、図２Ａおよび２Ｂを参照して図示および説明したように、光学システム２００および２５０と同様または同一であってもよい。例示的な実施形態では、ミラー要素２２０は、入射光２１２がミラー要素２２０の２つの反射表面と相互作用するように、第２の軸２２４に対して所与の角度で配向され得る。すなわち、放出された光２１２は、第１の反射表面２２２ａおよび第２の反射表面２２２ｂと相互作用することができる。放出された光２１２は、第１の部分で反射光２６４として反射され、第２の部分で反射光２６６として反射され得る。反射光２６４と反射光２６６との間の角度の範囲は、放出角度の範囲２６８を定義し得る。放出角度の範囲２６８は、２４０度を超えてもよい。

【0058】

図３Ａおよび３Ｂは、光学システム３００におけるミラー要素２２０の２つの異なる向きを示している。システム３００は、図２Ａ、２Ｂ、および２Ｃを参照して図示および説明したように、システム２００、２５０、２６０と同様または同一であってもよい。

【0059】

すなわち、図３Ａに示すように、ミラー要素２２０は、参照マーカ３０２と第１の軸２１４との間の角度３０３が約１５度になるように配向され得る。そのようなシナリオでは、発光体２１０から放出された光２１２は、反射表面２２２ａと相互作用して、反射光３０４を形成し得る。例えば、反射表面２２２ａと相互作用すると、反射光３０４は、第１の軸２１４に対して＋９０度の角度に向けられ得る。

【0060】

図３Ｂに示すように、ミラー要素２２０は、参照マーカ３１２が第１の軸２１４に沿って配向されるように配向され得る。そのようなシナリオでは、発光体２１０から放出された光２１２は、反射表面２２２ａおよび反射面２２２ｃの両方と相互作用して、２つの異なる反射光線を提供することができる。例えば、反射表面２２２ａおよび反射面２２２ｃと相互作用すると、放出された光２１２は、反射光３１４および反射光３１６として反射され得る。いくつかの実施形態では、反射光３１４と反射光３１６との間の放出角度の範囲は、２４０度を超えてもよい。

【0061】

図３Ｃは、例示的な実施形態による、反射光角度対ミラー要素参照角度グラフ３３０を示している。グラフ３３０は、ミラー要素２２０が第２の軸２２４の周りを回転するときに反射光角度がどのように変化するかを示している。例示的な実施形態では、反射光角度は、反射光線（例えば、反射光３０４）と第１の軸２１４との間の角度として定義され得る。グラフ３３０は、ミラー要素２２０が三角柱のような形状である場合の３回対称性を示している。ミラー要素２２０が異なる形状（例えば、直方体）をとる場合、角度対称性および放出角度の範囲がそれに応じて変化する可能性があることが理解されよう。

【0062】

グラフの点３３２は、図３Ａで説明するシナリオを示している。すなわち、ミラー要素の基準角３０３が約１５度の場合、反射光３０４の反射光角は、約＋９０度であり得る。

【0063】

さらに、グラフの点３３４および３３６は、図３Ｂを参照して説明したシナリオを示している。すなわち、ミラー要素の基準角度が０度の場合、放出された光２１２は、２つの反射表面２２２ａおよび２２２ｂを介して反射され得る。そのようなシナリオでは、反射光３１４はグラフの点３３４（例えば、＋１２０度の反射光角度）に関連し得、反射光３１６は、グラフの点３３６（例えば、－１２０度の反射光角）に関連し得る。グラフ３３０は例示的な実施形態を示しており、他の多くの反射光角度およびミラー要素の基準角度の関係も可能であることが理解されよう。そのような他のすべての関係は、本明細書で企図されている。

【0064】

いくつかの実施形態では、グラフ３３０に示すように、放出された光は、オーバーラップ範囲内の２つの異なる方向に反射され得る。一例として、オーバーラップ範囲３３８は、放出された光が異なる方向に反射されるミラー要素の基準角度範囲を表すことができる。このオーバーラップ範囲３３８は、レーザ光がミラー要素２２０の２つの反射表面と相互作用するミラー要素２２０の角度の範囲を表す。このオーバーラップ範囲３３８の外側では、レーザ光は、ミラー要素２２０の１つの反射表面のみと相互作用する。このオーバーラップ範囲３３８は、ミラー要素２２０の対称性に基づいて繰り返すことができる。グラフ３３０では、オーバーラップ範囲３３８は約１０度の幅であり得るが、他のオーバーラップ範囲も可能である。いくつかの実施形態では、オーバーラップ範囲３３８は、放出ビームスポットサイズ、ミラー要素面形状、および／またはビーム停止位置に基づいて調整することができる。

【0065】

図３Ｄは、例示的な実施形態による光学システム３４０を示す。具体的には、図３Ｄは、ミラー要素２２０のさらに可能な配向を示している。例えば、ミラー要素２２０は、図３Ｂに示すシナリオに対して反時計回りに回転することができる。すなわち、ミラー要素２２０は、参照マーカ３４２が第１の軸２１４に対して反時計回りに約１度配向されるように配向され得る。そのようなシナリオでは、発光体２１０から放出された光２１２は、反射表面２２２ａおよび反射面２２２ｃの両方と相互作用して、２つの異なる反射光線３４４および３４６を提供することができる。しかしながら、図３Ｂとは対照的に、反射光線３４４および３４６は、第１の軸２１４に対して同じ角度で反射される必要はなく、同様のビーム幅またはビームサイズを有する必要はない。例えば、反射表面２２２ａおよび反射面２２２ｃと相互作用すると、放出された光２１２は、反射光３４４および反射光３４６として反射され得る。そのようなシナリオでは、反射面２２２ａと相互作用する光２１２の少なくとも大部分に基づいて、反射光３４４は、より大きなビームサイズを有し得る。逆に、反射光３４６は、光２１２のより小さな部分が反射面２２２ｃと相互作用するので、より小さなビームサイズを有し得る。さらに、ビームストップ２４０の位置に基づいて、反射光３４４は、光学システム３４０の周囲の環境に放出され得、一方、反射光３４６は、ビームストップ２４０によって「停止」、吸収、または減衰され得る。

【0066】

図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３Ａ、３Ｂ、および３Ｄは、光２１２が特定のビーム幅を有することを示しているが、光２１２は、ミラー要素２２０に対してより大きいまたはより小さいビーム幅を有し得ることが理解されるであろう。例示的な実施形態では、光２１２は、ミラーサイズのより大きな部分であるビーム幅を有し得る。そのようなシナリオでは、図３Ｃを参照すると、完全なミラー回転は、光２１２が２つの反射ビームに分割される、より大きな角度範囲を含み得る。

【0067】

さらに、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３Ａ、３Ｂ、および３Ｄは、第２の軸２２４と交差する第１の軸２１４に沿って光２１２を放出するように配置された発光体２１０を示しているが、他の配置も可能である。例えば、いくつかの実施形態では、発光体２１０は、第２の軸２２４と交差しない軸に沿って光２１２を放出するように配置され得る。例えば、発光体２１０は、軸外に配置されてもよく、傾斜されてもよく、または第１の軸２１４および／または第２の軸２２４から離れるようにシフトされてもよい。そのような非対称配置は、ミラー要素２２０の一方の側に沿って、別の側と比較して、より大きな角度範囲および／またはより高い解像度の範囲を提供することができる。例示的な実施形態では、発光体２１０は、特に望ましい角度範囲（例えば、水平から－４５度～＋２０度）内に位置する環境の一部に対してより大きな角度範囲を提供するように、ミラー要素２２０に対して配置され得る。発光体２１０の他の配置およびそのような配置に関する設計上の考慮事項も可能であり、本明細書で企図されている。

【0068】

図４は、例示的な実施形態によるミラー要素４００を示している。ミラー要素４００は、図１、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３Ａ、および３Ｂを参照して図示および説明したように、ミラー要素１２０または２２０と同様であり得る。ミラー要素４００は、反射表面４２２ａ、４２２ｂ、および４２２ｃを含み得る。反射表面４２２ａ、４２２ｂ、および４２２ｃは、所与の発光波長またはその周辺の入射レーザ光４５０に対して高度に反射するように構成され得る。例えば、反射表面４２２ａ、４２２ｂ、および４２２ｃは、入射光の９０％を超えて反射し得る。

【0069】

ミラー要素４００は、スピンドル４３０を追加的に含み得る。スピンドル４３０は、本明細書では、代替的に、車軸、シャフト、または駆動シャフトと称し得る。ミラー要素４００は、回転軸４３２に沿っていてもよいスピンドル４３０の周りを回転するように構成され得る。回転軸４３２は、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３Ａ、および３Ｂに示し、本明細書の他の箇所で説明するように、第２の軸２２４と同様または同一であってもよい。すなわち、スピンドル４３０およびミラー要素４００は、回転軸４３２に対して時計回りおよび／または反時計回りの方向に回転するように構成され得る。いくつかの実施形態では、スピンドル４３０は、ミラー要素アクチュエータ（例えば、ＤＣモータまたはステッピングモータ）を介して回転させることができる。

【0070】

いくつかの実施形態では、ミラー要素４００は、少なくとも部分的に中空であり得る。すなわち、ミラー要素４００の内側部分４１０の少なくとも一部の材料を除去することができる。すなわち、内側部分４１０は、空洞であってもよく、または空気を含んでいてもよい。

【0071】

ミラー要素４００が回転軸４３２の周りを回転するとき、入射光は、ミラー要素の１つ以上の反射面からミラー要素４００の環境に向かって反射され得る。例えば、図４に示すように、入射レーザ光４５０は、相互作用位置４２４で第１の反射表面４２２ａと相互作用し得る。反射表面４２２ａに対する入射レーザ光４５０の入射角は、反射光４５２の反射角を確定し得る。

【0072】

図５は、例示的な実施形態による光学システム５００を示す。光学システム５００は、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３Ａ、３Ｂ、および４に関して図示および説明されるように、光学システム２００、２５０、２６０、および３００ならびにミラー要素４００と少なくとも部分的に同様または同一であってもよい。例えば、光学システム５００は、反射表面５１０ａ、５１０ｂ、および５１０ｃを有するミラー要素５０８を含み得る。ミラー要素５０８は、回転軸５１４の周りを回転するように構成され得るスピンドル５１２に結合され得る。

【0073】

光学システム２００と同様に、光学システム５００は、ビームストップ５２０と発光体５３０と、を含み得る。例示的な実施形態では、発光体５３０は、光学要素５３２（例えば、レンズおよび／または散光器）を介して光５３４を放出することができる。例えば、光学素子５３２は、ＦＡＣレンズ（例えば、発光体５３０がレーザダイオードを含む場合、発光体５３０上に配置された成形プラスチックＦＡＣレンズ）を含み得る。放出された光５３４は、反射表面５１０ａと相互作用し、光学システムの環境に反射され得る。

【0074】

光学システム５００はまた、光検出器５４０を含み得る。光検出器５４０は、光学素子５４２（例えば、集光レンズまたはＦＡＣレンズ）を介して、光学システム２００の周囲の環境から光５４４を受容するように構成され得る。光学素子５４２は、光検出器５４０の断面寸法にほぼ一致する断面寸法を有し得る（例えば、光検出器５４０が、それぞれ、約１．３ｍｍおよび約１．３ｍｍの断面幅および高さを有するＳｉＰＭを含む場合、光学要素５４２もまた、それぞれ、約１．３ｍｍおよび約１．３ｍｍの断面幅および高さを有し得る）。いくつかの実施形態では、光検出器５４０は、光の特定の偏光（例えば、水平偏光）を遮断するように構成された偏光フィルタを介して光５４４を受容することができ、その場合、光の特定の偏光（例えば、垂直偏光）のみが発光体５３０によって放出される。追加的または代替的に、光検出器５４０は、発光体５３０によって放出された波長以外のすべての波長をフィルタで除去するように構成された１つ以上の光学フィルタ（例えば、帯域色フィルタ）を介して光５４４を受容することができる。そのような技術を使用して、光検出器５４０は、発光体５３０以外の光源から来る迷光から生じるノイズを排除することができる。いくつかの実施形態（例えば、発光体５３０が所与の周波数で変調される実施形態）では、光検出器５４０は、発光体５３０の変調周波数に対応する周波数で変調された光を検出するように構成され得る。

【0075】

受容された光５４４に基づいて、光検出器５４０は、光学システム２００の周りの環境のシーンについての情報を提供することができる。光検出器５４０は、検出器アレイを含み得る。検出器アレイは、複数の単一光子アバランシェ検出器（ＳＰＡＤ）を含み得る。追加的または代替的に、検出器アレイは、光５４４を検出するように構成された他のタイプの光検出器（例えば、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、ＳｉＰＭ、フォトダイオード、フォトトランジスタ、カメラ、アクティブピクセルセンサ（ＡＰＳ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、極低温検出器など）を含み得る。さらに、検出器アレイは、発光体５３０によって放出された偏光または波長範囲に感受性があり得る。

【0076】

発光体５３０および放出された光５３４が入射するミラー要素５０８の部分は、送信経路と呼ばれ得る。受容された光５４４が相互作用するミラー要素５０８の部分および光検出器５４０は、受信経路と呼ばれ得る。本明細書に示す実施形態では、送信経路と受信経路は平行であり得る。そのようなシナリオでは、送信経路および受信経路は、レーザ光パルスが環境に送信され、環境と相互作用し（例えば、対象物からの反射を介して）、反射されて受信機に戻るように構成され得る。送信経路と受信経路は、ノイズを低減し、クロストークおよび／または疑似信号を回避するために分離することができる。したがって、光学システム２００は、送信経路と受信経路との間に位置付けられ得る光バッフル５５０を含み得る。

【0077】

光学システム５００は、光検出器５４０、発光体５３０、ビームストップ５２０、およびミラー要素５０８を回転させるように構成されたアクチュエータに結合され得るベース部分５６０を含み得る。すなわち、ベース部分５６０は、送信経路および／または受信経路に平行であり得る第３の軸５６２の周りを回転するように構成され得る。

【0078】

図６は、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステム６００の図である。図示のように、ＬＩＤＡＲシステム６００は、図５に示すシステム５００と同様であってもよい。例えば、ＬＩＤＡＲシステム６００は、スピンドル５１２に結合されたミラー要素５０８、ならびに発光体５３０および光検出器５４０を含み得る。しかしながら、図５に示す構成要素に加えて、ＬＩＤＡＲシステム６００はまた、その中に画定された開口６０４をともなう光共振器６０２を含み得る。光共振器６０２は、光学要素５４２（例えば、集光レンズ）と光検出器５４０との間に光学的に位置付けられ得る。光共振器６０２は、対象物から反射された後に環境から受容された光５４４のための導波路として機能し得る（例えば、受容された光５４４を光検出器５４０に向けて誘導するため）。いくつかの実施形態では、光共振器６０２は、受容した光５４４を光検出器５４０に向けて誘導するのを助けるための特定の形状を有し得る。追加的または代替的に、光共振器６０２の内部は、光共振器６０２の内部と相互作用する受容された光５４４が（光共振器６０２によって吸収されて検出不能になるのではなく）光検出器５４０に向かって反射されるように反射的であり得る。いくつかの実施形態では、光共振器６０２の内部は、例えば、銀被覆ガラスミラーであり得る。あるいは、光共振器６０２の内部は、発光体５３０によって生成された放出光５３４の波長を含む波長範囲を除いた、すべての波長に対して吸収性である材料でコーティングされ得る。

【0079】

開口６０４は、光検出器５４０に到達する外部光の量を減らすことができる。例えば、開口６０４は、光共振器６０２内で適切に位置合わせされた光のみを受け入れ、その結果、光は開口６０４を遮断して光検出器５４０に到達することができる。したがって、開口６０４は、ＬＩＤＡＲシステム６００内の検出ノイズを低減することができる。追加的または代替的に、開口６０４を使用して、ＬＩＤＡＲシステム６００の焦点深度を設定することができる。いくつかの実施形態では、光検出器５４０に対するおよび／または光共振器６０２内の開口６０４の位置は、水平および／または垂直に調整可能であり得る（例えば、ＬＩＤＡＲシステム６００の焦点深度を調整するため、および／または光検出器５４０、光学要素５４２、光共振器６０２、ミラー要素５０８などにおける製造上の欠陥を補償するため）。このような調整は、ステージによって行うことができます（例えば、コントローラによって制御される）。

【0080】

図７Ａは、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステム７００の図である。図示のように、ＬＩＤＡＲシステム７００は、図６に示すＬＩＤＡＲシステム６００と同様であってもよい。例えば、ＬＩＤＡＲシステム７００は、スピンドル５１２に結合されたミラー要素５０８と、発光体５３０と、光検出器５４０と、その中に画定された開口６０４をともなう光共振器６０２と、を含み得る。

【0081】

しかしながら、図６に示す構成要素に加えて、ＬＩＤＡＲシステム７００はまた、１つ以上のバッフル７０２を含み得る。バッフル７０２は、例えば、円盤形状であり得る。図示のように、バッフル７０２は、ミラー要素５０８に隣接する（および反射表面５１０ａ／５１０ｂ／５１０ｃの各々に垂直な）スピンドル５１２に沿って位置付けられ得る。また、図示のように、バッフル７０２は、ミラー要素５０８の両端上のスピンドル５１２上に位置付けられ得る（すなわち、両方のバッフル７０２は、異なるｚ位置でスピンドル５１２上に配置され、１つのｚ位置は、ミラー要素５０８全体のｚ位置よりも小さく、１つのｚ位置は、ミラー要素５０８全体のｚ位置よりも大きい）。言い換えれば、バッフル７０２は、スピンドル５１２に沿ってミラー要素５０８の側面に位置し得る。図７Ｂは、図７Ａとは異なる視点からのミラー要素５０８、スピンドル５１２、およびバッフル７０２の図を提供する。いくつかの実施形態では、バッフル７０２は、移動可能／再配向可能であり得る（例えば、コントローラによって制御されるステージを使用して）。例えば、いくつかの実施形態では、スピンドル５１２は、ねじ付きロッドであり得、バッフル７０２は、各々、スピンドル５１２のねじ付きロッドと嵌合するねじ付き中央セクションを有し得る。したがって、バッフル７０２は、バッフル７０２をスピンドル５１２の周りで回転させることによって（例えば、スピンドル５１２を回転静止させたままで）、スピンドル５１２に沿って直線的に並進することができる。したがって、バッフル７０２をスピンドル５１２に沿って移動／再配向するために、１つ以上の電気モータ（例えば、サーボ）は、バッフル７０２をスピンドル５１２の周りで回転させる（例えば、バッフル７０２の外周に沿って画定された歯と嵌合している電気モータのシャフト上のギアを使用する）。

【0082】

他の実施形態では、２つより多いまたは少ないバッフル７０２があり得る（例えば、１、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６個などのバッフルがあり得る）。さらに、いくつかの実施形態では、バッフル７０２および／または任意の追加のバッフルは、スピンドル５１２に沿った様々な箇所に位置付けられ得る。いくつかの実施形態では、バッフル７０２は、送信経路と受信経路との間に位置付けられた光バッフル５５０と同じまたは類似の材料から作製することができる（例えば、送信経路と受信経路を互いに光学的に分離するため）。

【0083】

いくつかの実施形態では、バッフル７０２は、光検出器５４０に到達する迷光（例えば、ＬＩＤＡＲシステム７００の構成要素からの内部反射）の量を低減することができる。例えば、バッフル７０２は、ＬＩＤＡＲシステム７００の１つ以上の光学窓からの内部反射を減衰させるように構成され得る（例えば、それによってゴースト信号を減衰または排除する）。いくつかの実施形態では、スピンドル５１２に沿って位置付けられるのではなく、１つ以上のバッフルが、ＬＩＤＡＲシステム７００の多面ミラー（すなわち、ミラー要素５０８）と１つ以上の光学窓との間に位置付けられ得る。

【0084】

さらに、バッフル７０２のうちの１つ以上は、（例えば、内部反射を吸収／減衰するために）発光体５３０によって放出された光の波長を吸収する材料を含み得る（例えば、材料から作製され得る）。例えば、バッフル７０２のうちの１つ以上は、黒化鋼で作られた表面を含み得る。様々な実施形態において、バッフル７０２のうちの１つ以上は、プラスチック、アルミニウム、鋼、または二軸配向ポリエチレンテレフタレート（ＢｏＰＥＴ）から作られ得る（例えば、バッフル７０２は、プラスチック、アルミニウム、鋼、またはＢｏＰＥＴで作られた円板であり得る）。さらに、いくつかの実施形態では、バッフル７０２は、約０．５ミリメートル～約１．０ミリメートルの厚さ、または約０．１ミリメートル～約２．０ミリメートルの厚さであり得る。さらに、バッフル７０２は、直径が約１センチメートル～約３センチメートルの間であり得る。代替の実施形態では、バッフル７０２は、円板以外の他の形状および／または他の厚さ／直径を有し得る。例えば、いくつかの実施形態では、半球バッフルを使用してもよい（例えば、半球のローブがスピンドル５１２に沿って、ミラー要素５０８から離れる方向に向けられている）。

【0085】

ＬＩＤＡＲシステム７００の光学特性を変更することに加えて、またはその代わりに、バッフル７０２は、ＬＩＤＡＲシステム７００の１つ以上の機械的特性を変更することができる。例えば、バッフル７０２は、ミラー要素５０８がスピンドル５１２の周りを回転しているとき（例えば、スピンドル５１２がＤＣモータなどのアクチュエータによって駆動されているとき）、ミラー要素５０８の振動を低減することができる。ミラー要素５０８の振動を低減することにより、ミラー要素５０８がスピンドル５１２の周りを回転しているときに生成される音を低減することができる。追加的または代替的に、バッフル７０２は、ミラー要素５０８の空力的特性を強化することができる（例えば、空気がミラー要素５０８の反射表面５１０ａ／５１０ｂ／５１０ｃを横切って流れるための横方向経路を遮断することによって、ミラー要素５０８の回転方向に流れる空気を合理化／ミラー要素５０８の回転方向の層流を改善することによって、および／またはミラー要素５０８の近くの乱気流を低減することによって）。そのような強化された空力的特性は、ミラー要素５０８上で生成される抗力トルクを低減し得、それにより、（例えば、スピンドル５１２を駆動するモータによって）ミラー要素５０８を回転させるために費やされる電力の量を低減し得る。ＬＩＤＡＲシステムの空力的特性をさらに高めるために、いくつかの実施形態では、内部でミラー要素５０８が回転するチャンバ（例えば、ハウジング２５２）を真空にすることができる（例えば、空気を除去して、ハウジング２５２内により低い大気圧を生成することができる）。または低密度ガス（例えば、ヘリウム）をチャンバに挿入し、それによって、真空またはほぼ真空を生成し、すべてまたはほぼすべての抗力／トルクを排除することができる。ＬＩＤＡＲシステム７００のミラー要素５０８または他の部分の機械的特性を強化する他の方法も可能であり、本明細書で企図されている。

【0086】

図７Ｃは、例示的な実施形態による、デバイス７３２の図である。いくつかの実施形態では、バッフル７３２は、図７Ａに示すＬＩＤＡＲシステム７００のバッフル７０２のうちの１つ以上として使用され得る。ＬＩＤＡＲシステム７００の機械的特性を変更することに加えて、または変更する代わりに、バッフル７３２は、スピンドル５１２、およびそれに応じて、ミラー要素５０８のための回転エンコーダとして使用され得る。バッフル７３２は、一連のビット（例えば、最も内側のビットから最も外側のビットまで）によって表される光学的回転エンコーダとして機能することができる。例えば、図７Ｃにおいて白で示されているビットは、光の透過を可能にし得（例えば、白のビットは、バッフル７３２内で画定された光開口に対応し得る）、図７Ｃにおいて黒で示されているビットは、光の透過を遮断または低減し得る（例えば、黒のビットは、バッフル７３２の実線領域に対応し得る）。バッフル７３２の所与の領域（例えば、所与のスライバ）の背後で光を放出し、結果として生じるビットの配置（例えば、透過および非透過）を検出することで、（例えば、モータのコントローラおよび／またはＬＩＤＡＲシステム７００のコントローラによって）バッフル７３２の角度方向の判定を行うことができる。代替の実施形態では、（例えば、透過型回転エンコーダに加えて、またはその代わりに）反射型回転エンコーダをバッフル７３２に組み込むことができる。

【0087】

バッフル７３２の角度方向の判定、ならびにバッフル７３２に対する回転軸５１４の周りのミラー要素５０８の反射表面５１０ａ／５１０ｂ／５１０ｃの所定の角度オフセットおよび第３の軸５６２の周りのベース部分５６０の角度位置に基づいて、放出された光５３４が環境／シーンのどの領域に向けられるかに関して（例えば、モータおよび／またはＬＩＤＡＲシステム７００のコントローラによって）判定を行うことができる。シーンのそのような領域は、例えば、「目標領域」と称する場合がある。目標領域に対する評価された範囲と結合された一連の目標領域に基づいて（例えば、放出された光５３４が発光体５３０によって放出されてから光検出器５４０によって検出されるまでの間の放出された光５３４の通過時間に基づいて）、周囲環境のマップ（例えば、三次元点群）をＬＩＤＡＲシステム７００によって生成することができる。

【0088】

図７Ｃに示すように、光学式回転エンコーダとして機能するために、バッフル７３２は５つの同心リングに分割され得、各リングは３２の隣接するセクションに分割される。これにより、３２個のスライバ領域が定義される。各スライバ領域は、５ビットの１セットに対応する。例えば、第１のスライバ領域７３４は、［０ ０ ０ ０ ０］のような一連のビットに対応し得る。バッフル７３２の符号化スキームは、反映されたバイナリコード（すなわち、グレイコード）であり得る。したがって、第１のスライバ領域７３４に隣接するスライバ領域における一連のビットは、第１のスライバ領域７３４の一連のビットと１ビットだけ異なり得る。例えば、図示のように、第１のスライバ領域７３４に対して反時計回りに１１．２５°（３６０°／３２スライバ領域）回転する第２のスライバ領域７３６は、［１ ０ ０ ０ ０］のようになり得、第１のスライバ領域７３４に対して時計回りに１１．２５°回転する第３のスライバ領域７３８は、［０ ０ ０ ０ １］のようになり得る。いくつかの実施形態では、最も内側のビットが最上位ビットに対応し得、最も外側のビットが最下位ビットに対応し得る。他の実施形態では、最も内側のビットは最下位ビットに対応し得、最も外側のビットは最上位ビットに対応し得る。他のビット配置も可能である。

【0089】

反映されたバイナリコードは、バッフル７３２の周りを継続して、１１．２５°のスライバ領域の各々を一意に識別する５ビットの符号化スキームを完成させることができる。様々な実施形態において、符号化スキームを、１１．２５°を超える角度分解能（例えば、１０°の角度分解能、５．６２５°の角度分解能、５°の角度分解能、２．８１２５°の角度分解能、１．４０６２５°の角分解能、１°の角度分解能、０．７０３１２５°の角度分解能など）または１１．２５°未満の角度分解能（例えば、１５°の角度分解能、２０°の角度分解能、２２．５°の角度分解能、３０°の角度分解能、４５°の角度分解能、９０°の角度分解能）を提供するバッフル７３２のために使用することができる。

【0090】

図７Ｄは、例示的な実施形態による、デバイス７４２の図である。いくつかの実施形態では、バッフル７４２は、図７Ａに示すＬＩＤＡＲシステム７００の１つ以上のバッフル７０２として使用され得る。図７Ｃに示すバッフル７３２と同様に、バッフル７４２は、スピンドル５１２、およびそれに応じて、ミラー要素５０８のための回転エンコーダとして使用され得る。図７Ｃに示すバッフル７３２と同様に、バッフル７４２は、光学回転エンコーダとして機能し得る。しかしながら、図７Ｃに示すバッフル７３２とは異なり、図７Ｄに示すバッフル７４２は、らせんエンコーダであってもよい。バッフル７４２は、バッフル７４２／スピンドル５１２の角度方向を判定するために使用されるらせん部分７４４を含み得る。例えば、光が１つの線７４６に沿って（例えば、バッフル７４２の後ろで、バッフル７４２が回転するときにバッフル７４２に対して静止している）照射され、ついで、らせん部分７４４を透過した光の検出に基づいて（例えば、バッフル７４２の中心から検出された光までの距離に基づいて）、（例えば、モータのコントローラおよび／またはＬＩＤＡＲシステム７００のコントローラによって）バッフル７４２の角度方向を判定することができる。スパイラル部分の代替の形状／サイズ、ならびに他のタイプのエンコーダ（スパイラルおよび非スパイラルの両方）も可能であり、本明細書で企図されている。例えば、いくつかの実施形態では、１つ以上の光学的開口をらせん状配置で配置して、それにより、回転式光学エンコーダを画定することができる。いくつかの実施形態では、バッフル７３２／７４２は、透過エンコーダではなく、反射エンコーダであってもよい（例えば、透過光ではなく反射光が検出されて角度方向を判定する場合）。

【0091】

図７Ｅは、例示的な実施形態による、デバイス７５２の図である。いくつかの実施形態では、バッフル７５２は、図７Ａに示すＬＩＤＡＲシステム７００の１つ以上のバッフル７０２として使用され得る。図７Ｃに示すバッフル７３２と同様に、バッフル７５２は、スピンドル５１２、およびそれに応じて、ミラー要素５０８のための回転エンコーダとして使用され得る。図７Ｃに示すバッフル７３２と同様に、バッフル７５２は、光学回転エンコーダとして機能し得る。

【0092】

図７Ｆは、例示的な実施形態による、デバイス７６２の図である。いくつかの実施形態では、バッフル７６２は、図７Ａに示すＬＩＤＡＲシステム７００の１つ以上のバッフル７０２として使用され得る。図７Ｃに示すバッフル７３２と同様に、バッフル７６２は、スピンドル５１２、およびそれに応じて、ミラー要素５０８のための回転エンコーダとして使用され得る。図７Ｃに示すバッフル７３２と同様に、バッフル７６２は、光学的回転エンコーダとして機能し得る。図７Ｅに示すバッフル７５２および図７Ｆに示すバッフル７６２は、それぞれのバッフル７５２／７６２が回転するときに開いた領域の数をカウントする、付随の光学エンコーダモジュールを有し得る。このようにして、光学エンコーダモジュールは、所与のバッフル７５２／７６２の角度方向を測定するように構成され得る（これは、例えば、関連する多面ミラーの形状／配向に基づいて光信号が向けられる方向を判定するために使用され得る）。

【0093】

図８Ａは、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステム８００の図である。ＬＩＤＡＲシステム８００は、図２Ａに示す光学システム２００と同様であってもよい（例えば、図２Ａに示すものとはわずかに異なる角度方向にあるミラー要素２２０を用いて、放出された光２１２と反射光２１６との間の異なる角度をもたらす）。したがって、ＬＩＤＡＲシステム８００は、ミラー要素２２０、発光体２１０、ベース２３０、ビームストップ２４０などを含み得る。しかしながら、図８Ａに示すＬＩＤＡＲシステム８００はまた、光検出器を含み得る（例えば、図６に示す光検出器５４０と同様の光検出器であり、図８Ａの図における発光体２１０およびベース２３０の後ろにあり、それらによって遮られるようにｚ位置に位置付けられている）。さらに、図２Ａの光学システム２００とは異なり、ＬＩＤＡＲシステム８００は、反射光２１６がＬＩＤＡＲシステム８００のシーン／周囲環境に向けて透過される１つ以上の光学窓を含み得る。代替の実施形態では、光検出器に加えて、ＬＩＤＡＲシステム８００はまた、（例えば、図６に示すＬＩＤＡＲシステム６００と同様に）光を光検出器５４０に透過するために、光学要素５４２と、その中に画定された開口６０４をともなう光共振器６０２と、を含み得る。

【0094】

いくつかの実施形態では、図示のように、ＬＩＤＡＲシステム８００は、第１の光学窓８０２を含み得る。また、図示のように、ＬＩＤＡＲシステム８００は、第２の光学窓８０４を含み得る。さらに、第１の光学窓８０２および第２の光学窓８０４は、ミラー要素２２０の互いに対向する側に位置付けられ得る。代替の実施形態では、ＬＩＤＡＲシステム８００は、単一の光学窓のみを含み得るか、または２つを超える光学窓（例えば、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上の光学窓）を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステム８００は、各々がベース２３０の外周の周りに角度を付けて位置付けられ、第１の軸２１４の周りに互いに９０°離間された４つの光学窓を含み得る。第１の光学窓８０２および／または第２の光学窓８０４は、第１の軸２１４の周りでベース２３０と共に回転するように、直接または間接的にベース２３０に結合され得る。あるいは、第１の光学窓８０２および／または第２の光学窓８０４をベース２３０から取り外して、ベース２３０が第１の光学窓８０２および／または第２の光学窓８０４とは独立して回転できるようにしてもよい。

【0095】

いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステム８００内の光学窓のうちの１つ以上は、湾曲していてもよい（例えば、図２Ｂに示されているハウジング２５２の曲率と同様の曲率を有していてもよい）。例えば、光学窓のうちの１つ以上は、垂直方向の曲率（例えば、図８Ａに示すｙ軸の周りの曲率）または水平方向の曲率（例えば、図８Ａに示すｚ軸の周りの曲率）を有し得る。そのような曲率は、光がＬＩＤＡＲシステム８００の周りの環境に到達する前に、反射光の焦点をぼかすように作用し得る。したがって、そのような技術は、生成されたゴーストビームの強度を制限し、それによってゴースト信号の検出可能性およびゴースト信号によって引き起こされるエラーを制限することができる。

【0096】

第１の光学窓８０２および第２の光学窓８０４は、同じ材料または異なる材料から作製することができる。いくつかの実施形態では、光学窓８０２／８０４のうちの１つ以上は、ガラス（例えば、ＧＯＲＩＬＬＡ（登録商標）ガラス、光学ガラス、ポリ（メチルメタクリレート）など）から作製することができる。追加的または代替的に、光学窓８０２／８０４のうちの１つ以上は、１つ以上のプラスチック（例えば、光学プラスチックまたは射出成形によって形成されたプラスチック）から作製することができる。さらに他の実施形態では、光学窓８０２／８０４のうちの１つ以上は、１つ以上のタイプのフィルタガラス（例えば、可視波長内の入射光の無視できない部分を反射および／または吸収するガラス）から作製することができる。そのような実施形態における光学窓８０２／８０４は、外部の観察者からＬＩＤＡＲシステム８００内の構成要素を隠すのに役立ち、ＬＩＤＡＲシステム８００の美的品質を高め、および／または入射光によるＬＩＤＡＲシステム８００内の構成要素の内部加熱を防止することができる。さらに、第１の光学窓８０２および第２の光学窓８０４は、同じまたは異なる厚さを有し得る。例えば、第１の光学窓８０２および第２の光学窓８０４は、約１ミリメートル～約４ミリメートルの厚さであり得る。

【0097】

図８Ｂは、例示的な実施形態による、図８Ａに示すＬＩＤＡＲシステム８００の図である。図８Ｂにおけるミラー要素２２０、したがって反射光２１６の角度方向は、図８Ａに示す角度方向とは異なる。上記のように、１つ以上の光学窓からの（例えば、第１の光学窓８０２からの）内部反射は、ゴーストビーム８１２を引き起こし得る。ゴーストビーム８１２は、破線を使用して図８Ｂに示している。以下でさらに説明するように、ゴーストビーム８１２が、ＬＩＤＡＲシステム８００を使用して生成されたマッピングにおいて不正確さを引き起こす場合があるかもしれない。したがって、ゴーストビーム８１２の強度を減衰させるか、または完全に排除することができれば、ＬＩＤＡＲシステム８００を使用して作成された３次元点群または他のマップの精度を高めることができる。追加的または代替的に、ゴーストビーム８１２は、環境内の対象物がＬＩＤＡＲシステム８００によって検出され得る最小範囲を増大させ得る。したがって、ゴーストビーム８１２の除去または軽減は、ＬＩＤＡＲシステム８００の近くにある周囲環境内の物体の検出可能性を高めることができる。

【0098】

図８Ｂに示すように、ゴーストビーム８１２は、反射光２１６の一部分が光学窓の内側および／または外側（例えば、第１の光学窓８０２の内側および／または外側）で反射されることから生じ得る。ゴーストビーム８１２は、第１の光学窓８０２の内側および／または外側上の１つ以上の欠陥（例えば、表面粗さなどの製造上の欠陥）または第１の光学窓８０２自体の内部の１つ以上の欠陥（例えば、第１の光学窓８０２のガラス内の気泡）から反射され得る。追加的または代替的に、ゴーストビーム８１２は、第１の光学窓８０２の内側および／または外側の表面上に位置する１つ以上の異物（例えば、ほこり、汚れ、水など）から反射され得る。追加的に、ゴーストビーム８１２は、フレネル反射の結果として、第１の光学窓８０２の内側および／または外側から反射され得る。

【0099】

第１の光学窓８０２の内側および／または外側から反射されると、ゴーストビーム８１２は、第１の反射表面２２２ａで反射され、ついで、第１の光学窓８０２を介して、ＬＩＤＡＲシステム８００を取り巻く環境に透過され得る。様々な実施形態において、ゴーストビーム８１２は、ゴーストビーム８１２および一次信号８１４の両方がＬＩＤＡＲシステム８００を離れるとき、一次信号８１４に対して様々な強度を有し得る。例えば、様々な実施形態において、ゴーストビーム８１２は、一次信号８１４の強度の０．１％、１％、２％、３％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、または１００％を有し得る。ＬＩＤＡＲシステム８００を離れた後、ゴーストビーム８１２は、環境内の対象物によって反射され、ついで、ＬＩＤＡＲシステム８００に向けてその経路を引き返し、そして最終的にはＬＩＤＡＲシステム８００の光検出器に戻り得る。光検出器は、意図された目標（すなわち、一次信号８１４が向けられている位置に位置する環境内の目標）から反射された一次信号８１４に加えて、ゴーストビーム８１２を検出することができる。反射されたゴーストビーム８１２が、反射された一次信号８１４と比較して無視できない強度を有する場合、光検出器（例えば、光検出器／ＬＩＤＡＲシステム８００の関連するコントローラ）は、ゴーストビーム８１２に基づいて誤検知を登録することができる。

【0100】

図８Ｃは、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステム８００の図である。ＬＩＤＡＲシステム８００は、図８Ａおよび８Ｂに示すのと同じＬＩＤＡＲシステム８００であってもよいが、ミラー要素２２０は異なる角度方向にあり、それにより、反射光２１６および対応する一次信号８２４を、図８Ｂに示す角度とは異なる角度に向ける。同様に、図８Ｃに示すゴーストビーム８２２は、図８Ｂにおいてゴーストビーム８１２が反射された角度とは異なる角度で、第１の光学窓８０２の内側から反射される。図示のように、図８Ｂのゴーストビーム８１２と同様に、図８Ｃのゴーストビーム８２２は、第１の光学窓８０２の内側からの反射光２１６の一部分の反射のせいで生じ得る。しかしながら、図８Ｂに示すゴーストビーム８１２とは異なり、図８Ｃのゴーストビーム８２２は、（第１の反射表面２２２ａから再反射され、ついで、図８Ｂのゴーストビーム８１２のように、第１の光学窓８０２を介して環境に透過されるのではなく）第２の光学窓８０４を介してＬＩＤＡＲシステム８００を取り巻く環境に透過され得る。したがって、図８Ｂおよび８Ｃに示すゴーストビーム８１２／８２２は、ＬＩＤＡＲシステム８００の光検出器でのゴーストビーム、およびおそらく最終的には、スプリアス検出（例えば、ゴースト信号）が行われる２つの可能なメカニズムを表し得る。２つのタイプのゴーストビーム８１２／８２２のどちらがより支配的であるかは、ミラー要素２２０からの反射光２１６の反射角、したがって、第１の光学窓８０２に対する反射光２１６の角度に依存し得る。他の実施形態では、追加のまたは代替のメカニズム（例えば、追加のタイプの内部反射）は、他のタイプのゴーストビームを発生させ得る。例えば、図８Ｃに示すゴーストビーム８２２は、追加のゴーストビームをもたらす、第２の光学窓８０４の内側からの追加の反射を経験し得る。図８Ｂおよび８Ｃに示す２つのタイプのゴーストビーム８１２／８２２は、単にゴーストビームの例として提供されている。

【0101】

図８Ｄは、例示的な実施形態による、路面を監視するために使用されているＬＩＤＡＲシステム８００の図である。図８Ｄ～８Ｆは、ゴーストビーム（例えば、図８Ｃに示すゴーストビーム８２２）がシーン内の対象物に対して不正確な距離判定を引き起こす可能性がある無数の方法の１つを説明するために提供されている。図８Ｄに示すＬＩＤＡＲシステム８００は、図８Ａ～８Ｃを参照して示され、かつ説明されるＬＩＤＡＲシステム８００の構成要素を含み得る。

【0102】

いくつかの実施形態では、図８Ｄに示すＬＩＤＡＲシステム８００は、自律型車両または自律型または半自律型モードで動作する車両上での物体検出および回避ならびに／またはナビゲーションのために使用され得る。したがって、ＬＩＤＡＲシステム８００は、路面８４０に沿って（例えば、図８Ｄで細い破線の矢印によって示される進行方向に沿って）移動することができる。ＬＩＤＡＲシステム８００が路面８４０に沿って移動するとき、ＬＩＤＡＲシステム８００は、少なくとも２つの位置（例えば、ＬＩＤＡＲシステム８００の実線の図によって示される第１の位置およびＬＩＤＡＲシステム８００の破線によって示される第２の位置）に位置し得る。路面８４０は、路面８４０の略中心をマークする車線マーカ８４２（例えば、車線境界線）と、路面８４０上の車線の略縁端をマークする縁線８４４とを含み得る。さらに、車線マーカ８４２は、再帰反射器または再帰反射部分を含み得る（例えば、それによって、路面８４０上を移動する交通のヘッドライトからの光を明るく反射する）。逆に、縁線８４４は、再帰反射器または再帰反射部分を含まなくてもよい。

【0103】

図８Ｄに示し、かつ図８Ｅにさらに詳細に示すように、ＬＩＤＡＲシステム８００が図８Ｄに示す第１の位置にあるとき、ＬＩＤＡＲシステム８００内の第１の光学窓８０２からの内部反射に基づいて、ゴーストビーム８２２は、車線マーカ８４２の１つに向けられる（例えば、図８Ｅに示すような車線マーカ８４２の再帰反射器）。さらに、一次信号８２４は、路面８４０上の縁線８４４の１つに向けられ得る。これは、図８Ｄに示す第２の位置とは対照的であり、一次信号８２４は、依然として路面８４０上の縁線８４４の１つに向けられ得るが、ゴーストビーム８２２は、路面８４０の装飾されていない部分に向けられ得る。路面８４０の装飾されていない部分は、タールまたはアスファルトの一部である可能性があり、したがって、再帰反射性ではない可能性がある。ＬＩＤＡＲシステム８００が図８Ｄに示す進行方向に沿って移動するとき、一次信号８２４は、縁線８４４の１つに向けられ続けることができ、一方で、ゴーストビーム８２２は、車線マーカ８４２に向けられることと、路面８４０の装飾されていない部分に向蹴られることとの間で交互になり得ることが理解される。

【0104】

図８Ｆは、例示的な実施形態による、図８Ｄに示すＬＩＤＡＲシステム８００によって送信される光信号に基づいて判定された、路面８４０までの距離の図である。判定された距離は、進行方向に沿った位置の関数として判定された距離を示すグラフ８６０に提示されている。ＬＩＤＡＲシステム８００がゴーストビーム８２２の存在を認識して補償するための技術を含まない場合、ＬＩＤＡＲシステム８００のコントローラは、縁線８４４は一次信号８２４が向けられている路面８４０の領域であるため、進行方向に沿った任意の所与の位置で判定されている距離が縁線８４４までの距離であると推定し得る。したがって、ゴーストビーム８２２の存在が未知であるか、または補償されていない場合、ＬＩＤＡＲシステム８００のコントローラは、任意の光信号（一次信号８２４だけでなく）の戻り時間に基づいて、一次信号８２４が向けられている路面８４０の領域までの距離を判定することができる。しかしながら、ゴーストビーム８２２が環境内の対象物（例えば、車線マーカ８４２）によって反射され、反射された一次信号８２４の検出の前にＬＩＤＡＲシステム８００の光検出器によって検出された場合、および／または反射されたゴーストビーム８２２の強度が、反射された一次信号８２４の強度を超えていた場合、ＬＩＤＡＲシステム８００のコントローラおよび／または光検出器は、（反射されたゴーストビーム８２２のタイミングに基づいて）車線マーカ８４２までの距離を、一次信号８２４が向けられている路面８４０の領域までの距離（例えば、縁線８４４までの距離）と誤って同等とみなす可能性がある。ＬＩＤＡＲシステム８００の処理アルゴリズムに応じて、反射されたゴーストビーム８２２は、ＬＩＤＡＲシステム８００によって検出される追加の戻り値をもたらす可能性がある（例えば、不正確な点群をもたらす）。追加的または代替的に、車線マーカ８４２までの距離は、一次信号８２４が向けられている路面８４０の領域までの距離と必ずしも同じではないので、反射されたゴーストビーム８２２はエラーを引き起こす可能性がある。さらに、反射されたゴーストビーム８２２は、ＬＩＤＡＲシステム８００内の内部反射が、別の場合には同じあろう距離であっても、一次信号８２４と比較してゴーストビーム８２２の通過時間を増加させるので、エラーにつながる可能性がある。

【0105】

このような誤った検出イベントは、ゴーストビーム８２２が再帰反射物体（例えば、車線マーカ８４２、一時停止標識、交通標識、建設標識、歩行者または二輪車の運転者が着用する再帰反射安全衣類、二輪車上の再帰反射器、他の車両の再帰反射部分など）に向けられたときに最も顕著になる（またはそのときだけ存在する）場合があり、それは、再帰反射物体が、シーン内の物体からの高強度の反射を保証するためである。ゴーストビーム８２２は、最初は一次信号８２４の強度の一部である強度を有し得るので、反射されたゴーストビーム８２２の強度がＬＩＤＡＲシステム８００の光検出器における反射された一次信号８２４の強度ほぼ同等であるか、またはそれよりも大きい場合、ゴーストビーム８２２の高強度反射が必要とされ得る。したがって、いくつかの実施形態では、ゴーストビーム８２２および一次信号８２４の両方が再帰反射物体から反射される場合、反射された一次信号８２４の強度は、ＬＩＤＡＲシステム８００の光検出器によって検出されるとき、依然として著しく大きくなり得る。そこで、一次信号８２４およびゴーストビーム８２２が再帰反射物体から反射されるいくつかの状況では（例えば、関連するコントローラが、検出された最高強度の戻り値に基づいて、または検出された閾値強度を超える最初の戻り値に基づいて距離を判定しているかどうかに応じて）、誤った距離検出は発生し得ない。

【0106】

図８Ｄおよび８Ｅのゴーストビーム８２２の結果としての例示的な誤った距離検出を、図８Ｆのグラフ８６０に示している。図８Ｆは、進行方向に沿って２つの判定された距離を示している。いくつかの実施形態では、判定された距離は、点群で使用するための縁線８４４の判定された位置に対応し得る。判定された距離は、ＬＩＤＡＲシステム８００に対して、第１の判定された距離８６２と、第２の判定された距離８６４と、を含み得る。図示のように、第１の判定された距離８６２は、第２の判定された距離８６４よりも大きくてもよい。さらに、第１の判定された距離８６２は、ゴーストビーム８２２が車線マーカ８４２に向けられる進行方向に沿った位置に対応し得、第２の判定された距離８６４は、ゴーストビーム８２２が路面８４０の装飾されていない部分に向けられる進行方向に沿った位置に対応し得る。上記のように、いくつかの実施形態では、ゴーストビーム８２２が再帰反射物体（例えば、車線マーカ８４２）に向けられる場合にのみ、反射されたゴーストビーム８２２の強度は、反射された一次信号８２４の強度に匹敵するのに十分高くなり得る。したがって、ゴーストビーム８２２が車線マーカ８４２から反射されている場合にのみ、判定された距離が不正確になる可能性がある（すなわち、判定された距離が第１の判定された距離８６２である場合、縁線８４４までの距離は、実際には、判定された距離が単に不正確であることを意味する第２の判定された距離８６４に等しい可能性がある）。

【0107】

図８Ｆに示すように、ゴーストビーム８２２が車線マーカ８４２の１つに向けられることと、路面８４０の装飾されていない部分に向けられることとの間で交互になるとき、判定された距離は周期的であり得る。ゴーストビーム８２２は、ＬＩＤＡＲシステム８００（例えば、関連する自律型車両）が進行方向に沿って移動するとき、一方と他方との間で交互になり得る。図示のように、グラフ８６０において、判定された距離の周期、第１の判定された距離８６２の値、第２の判定された距離８６４の値、各第１の判定された距離８６２セクションの幅、および各第２の判定された距離８６４セクションの幅は一定である。図８Ｆに示す進行方向に関して判定された距離のグラフ８６０は、例としてのみ提示されている。図８Ｆの図示は、車線マーカ８４２が路面８４０に沿って等間隔に離間され、ＬＩＤＡＲシステム８００が一定速度で移動し、路面８４０（車線マーカ８４２の下および縁線８４４の下の両方）が均一である実施形態における実際の検出に対応し得る。しかしながら、走行中にＬＩＤＡＲシステム８００が加速または減速している場合、車線マーカ８４２が不均一に離間されている場合、または路面８４０が不均一である場合、グラフ８６０は図示とは異なって見える可能性がある。

【0108】

誤って判定された距離に加えて、またはその代わりに、ゴーストビーム（例えば、図８Ｃ～８Ｅに示すゴーストビーム８２２）は、ＬＩＤＡＲシステム８００の光検出器による他のスプリアス検出をもたらす可能性がある。いくつかの実施形態では、ゴーストビームは、所与の一次信号８２４に対して複数の戻り値をもたらす可能性がある。例えば、ＬＩＤＡＲシステム８００が、所与の周波数でパルス化されている変調された一次信号を放出する場合、ＬＩＤＡＲシステム８００は、各一次信号パルスに対して単一の戻り信号を評価することによって（ゴーストビームがない場合に）物体検出を実行し得る。ただし、単一の一次信号パルスの結果として複数の戻り値が生成され、その結果検出された場合、追加の検出エラーが発生する可能性がある。例えば、複数の戻り値を使用して生成された点群データは、ゴーストビームの結果として、浮き物体（例えば、浮き車線マーカ）を有しているように見える可能性がある。いくつかの実施形態では、そのような浮き物体は、生成された点群に断続的に現れる可能性がある。

【0109】

図９Ａ～１０Ａに、ゴーストビーム８１２／８２２および誤って判定された距離に関して上記の潜在的な問題を軽減する例示的な手法を示す。図９Ａは、ゴーストビームからの誤った距離検出を軽減するための第１の手法を示す。図９Ａは、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステム９００の図である。ＬＩＤＡＲシステム９００は、例えば、図８Ａ～８Ｃに示すＬＩＤＡＲシステム８００と同様であってもよい。上記のＬＩＤＡＲシステム８００と同様に、図９Ａに示すＬＩＤＡＲシステム９００は、図２Ａに示す光学システム２００の構成要素（例えば、ミラー要素２２０、発光体２１０、ベース２３０、ビームストップ２４０など）と、光検出器（例えば、図６に示す光検出器５４０と同様の光検出器であり、図９Ａに示す発光体２１０およびベース２３０の背後にあり、それらによって塞がれるようにｚ位置に位置付けられている光検出器）と、を含み得る。さらに、図９ＡのＬＩＤＡＲシステム９００は、光学窓８０２／８０４を含み得る。しかしながら、図８Ａ～８ＣのＬＩＤＡＲシステム８００とは異なり、ＬＩＤＡＲシステム９００の光学窓は、ミラー要素２２０に対して角度を付けられてもよい。

【0110】

いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステム９００は、第１の角度付き光学窓９０２と、第２の角度付き光学窓９０４と、を含み得る。スプリアス距離の判定をもたらすゴーストビームを低減または排除する１つの技術は、図９Ａに示すように、ミラー要素２２０に対して光学窓の一方または両方を角度付けすることを含み得る。第１の角度付き光学窓９０２および第２の角度付き光学窓９０４は、複数の反射面（すなわち、反射表面２２２ａ／２２２ｂ／２２２ｃ）の各反射面（すなわち、反射表面）が、多面ミラー（すなわち、ミラー要素２２０）が第２の軸２２４の周りを回転するときの角度付き光学窓９０２／９０４に対して非平行のままであるように角度付けすることができる。様々な実施形態において、角度付き光学窓９０２／９０４に対して「非平行」のままであることは、第２の軸２２４の周りのミラー要素２２０の各角度位置において、複数の反射面が角度付き光学窓９０２／９０４に対して、少なくとも０．０１°、０．１°、１°、２°、３°、４°、５°、６°、７°、８°、９°、１０°などの角度を有するように、角度付き光学窓９０２／９０４の角度を含み得る（例えば、９．５°～１０．５°の角度などの、５°～１５°の角度）。言い換えれば、角度付き光学窓９０２／９０４は各々、多面ミラー（すなわち、ミラー要素２２０）の回転面に対して非平行であり得る（例えば、例えば、９．５°～１０．５°の角度などの、５°～１５°の角度）。多面ミラーの回転面に対して非平行であることは、多面ミラーの回転面内にある任意の軸の周りで回転している角度付き光学窓９０２／９０４を含み得る。例えば、図９Ａに示すように、多面ミラーの回転面はｘーｙ面である。したがって、回転面に対して非平行である角度付き光学窓９０２／９０４は、ｘ軸（またはｘ軸に平行な軸）の周りの角度付き光学窓９０２／９０４の回転、ｙ軸（またはｙ軸に平行な軸）の周りの回転、またはｘ軸およびｙ軸の重ね合わせ（ｘ軸とｙ軸にそれぞれ平行な軸の重ね合わせ）の周りの回転と含み得る。さらに、いくつかの実施形態では、多面ミラーが第２の軸２２４の周りを回転するとき、角度付き光学窓９０２／９０４は、多面ミラーのすべての角度において、複数の反射面に対して非平行のままであり得る。しかしながら、他の実施形態では、角度付き光学窓９０２／９０４は、多面ミラーが第２の軸２２４の周りを回転するとき、多面ミラーのいくつかの角度においてのみ、複数の反射面に対して非平行のままであり得る。

【0111】

図示のように、いくつかの実施形態では、第１の角度付き光学窓９０２および第２の角度付き光学窓９０４は、角度付き光学窓９０２／９０４がそれぞれの軸の周りを回転するように位置付けることができる。いくつかの実施形態では、そのような軸は、第１の軸２１４に平行であり得る（例えば、角度付き光学窓９０２／９０４は、図示のｘーｚ平面に垂直な軸の周りで回転することができる）。いくつかの実施形態では、角度付き光学窓９０２／９０４は、（例えば、コントローラによって制御されるステージを使用して）移動可能／再配向可能／回転可能であり得る。

【0112】

光学窓の一方または両方に角度を付けると、ゴーストビームが環境に透過される前に、ゴーストビームを減衰または除去することができる。例えば、反射光２１６が第１の角度付き光学窓９０２から反射されるとき、反射の強度（すなわち、ゴーストビームの強度）は、反射光２１６が角度のない光学窓（例えば、図８Ａ～８Ｃに示す第１の光学窓８０２）から反射された場合の反射の強度よりも小さくなり得る。追加的または代替的に、反射光２１６が第１の角度付き光学窓９０２から反射された結果として生成される任意のゴーストビームは、（図８Ｃに示すように、第２の光学窓８０４を介してＬＩＤＡＲシステムの周囲の環境に向けられるのと対照的に）ＬＩＤＡＲシステム９００の無反射の内部部分に向けられ、それによって吸収され得る。ゴーストビームの強度を低減および／またはゴーストビームを方向転換することに加えて、角度付き光学窓（例えば、第１の角度付き光学窓９０２）の使用は、ＬＩＤＡＲシステム９００を取り巻く環境への反射光２１６の透過を改善し得る（すなわち、図８Ｂおよび８Ｃに示す一次信号８１４／８２４と同様に、一次信号の強度を増加させることができる）。ＬＩＤＡＲシステム９００を取り巻く環境への反射光２１６の透過を増強することによって、ゴースト信号に対する一次信号の強度の比率を改善することができ（例えば、図８Ｂおよび８ＣのＬＩＤＡＲシステム８００で発生するのと同じ比率と比較した場合）、それにより、コントローラ（例えば、ＬＩＤＡＲシステム９００のコントローラおよび／またはＬＩＤＡＲシステム９００の光検出器のコントローラ）が、一次信号ではなくゴースト信号を誤って使用して、シーン内の目標物体までの距離を判定する可能性を低減することができる。

【0113】

いくつかの実施形態では、第１の角度付き光学窓９０２および第２の角度付き光学窓９０４が角度を付けられる程度は、約４°～約６°の間であり得る（角度は、例えば、図８Ａに示す０°に対して測定される）。他の角度も可能である（例えば、約９．５°～約１０．５°の間などの、約５°～約１５°の間）。例えば、角度付き光学窓９０２／９０４を作製するために使用される材料の臨界角よりも小さい任意の角度を使用することができる（すなわち、角度付き光学窓９０２／９０４への反射光２１６の入射角に基づいて、全内部反射が光学窓／外部環境インターフェースで起こり始める角度よりも小さい任意の角度）。いくつかの実施形態（例えば、放出光２１２および／または反射光２１６の偏光があらかじめ判定されている実施形態）では、第１の角度付き光学窓９０２の角度および／または第２の角度付き光学窓９０４の角度を、反射光２１６の透過を最大化するために、光学窓／外部環境インターフェースのブリュースター角に合わせて設定することができる。

【0114】

図９Ａに示すように、第１の角度付き光学窓９０２および第２の角度付き光学窓９０４は、互いに実質的に平行であり得る（すなわち、第１の角度付き光学窓９０２の内面に垂直なベクトルは、第２の角度付き光学窓９０４の内面に垂直なベクトルにほぼ平行であり得る）。様々な実施形態において、互いに「実質的に平行」である２つの角度付き光学窓は、正確に平行の０．０１°、０．１°、１°、２°、または３°以内にある光学窓に対応し得る。

【0115】

代替の実施形態では、光学窓は、それらが互いに実質的に平行にならないように角度を付けることができる。例えば、図９Ｂは、実質的に平行でない光学窓を有するＬＩＤＡＲシステム９１０の図である。図９Ｂに示すＬＩＤＡＲシステム９１０は、図９ＢのＬＩＤＡＲシステム９１０の光学窓９１２／９１４が図９ＡのＬＩＤＡＲシステム９００の光学窓９０２／９０４と同じ方向に向けられていないことを除いて、図９Ａを参照して示し、かつ説明したＬＩＤＡＲシステム９００と同一であってもよい。

【0116】

図９Ｂに示すように、光学窓９１２／９１４は、互いに逆方向に角度を付けることができる（例えば、第１の角度付き光学窓９１２は、ミラー要素２２０に対して５°の角度を付けることができ、一方、第２の角度付き光学窓９１４は、ミラー要素２２０に対して－５°の角度を付けることができる）。様々な実施形態において、光学窓９１２／９１４はそれぞれ、ミラー要素２２０に対して、＋１°／－１°、－１°／＋１°、＋２°／－２°、－２°／＋２°、＋３°／－３°、－３°／＋３°、＋４°／－４°、－４°／＋４°、＋５°／－５°、－５°／＋５°、＋６°／－６°、－６°／＋６°、＋７°／－７°、－７°／＋７°、＋８°／－８°、－８°／＋８°、＋９°／－９°、－９°／＋９°、＋１０°／－１０°、または－１０°／＋１０°の角度で配向され得る。他の角度方向も可能である。

【0117】

他の実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムの光学窓は、非対称の角度方向を有し得る。例えば、１つの光学窓は、ミラー要素２２０に対して約５°の角度を付けることができ、一方、別の光学窓は、ミラー要素２２０に対して約－３°の角度を付けることができる。別の例では、１つの光学窓は、ミラー要素２２０に対して約６°の角度を付けることができ、一方、別の光学窓は、ミラー要素２２０に対して約４°の角度を付けることができる。さらに別の例では、１つの光学窓は、ミラー要素２２０に対して－７°の角度を付けることができ、一方、別の光学窓は、ミラー要素２２０に対して約－３°の角度を付けることができる。ＬＩＤＡＲシステム内の光学窓の角度方向の代替セットも可能であり、本明細書で企図されている。実質的に平行でない光学窓の配置を使用すると、内部反射をさらに減少させ、それによって、生成されるゴーストビームの数を減少させることができる。

【0118】

角度付き光学窓に加えて、またはその代わりに、ＬＩＤＡＲシステム内で光吸収構造を使用して、ＬＩＤＡＲシステム内の内部反射の伝播を防止または減衰し、それによってゴースト信号の検出を防止し、および／またはゴースト信号が誤った距離の判定をもたらすことを防止することができる。ＬＩＤＡＲシステムで使用される例示的な光吸収構造は、図７Ａおよび７Ｂに示すスピンドル５１２上のバッフル７０２を含み得る。

【0119】

光吸収構造の別の例は、垂直に配向されたバッフルを含む。垂直に配向されたバッフル９２２を含む例示的なＬＩＤＡＲシステム９２０を、図９Ｃに示す。図９Ｃに示すＬＩＤＡＲシステム９２０は、垂直に配向されたバッフル９２２が追加されていることを除いて、図８Ａ～８Ｃを参照して示し、かつ説明したＬＩＤＡＲシステム８００と同一であってもよい。図示のように、垂直に配向されたバッフル９２２は、ｙーｚ平面に平行に、かつ発光体２１０に隣接して位置付けることができる（例えば、放出された光２１２はミラー要素２２０に到達し得るが、第１の光学窓８０２から反射されたゴーストビーム８２２は垂直に配向されたバッフル９２２によって吸収されるように、発光体２１０を隣接して配置する）。

【0120】

垂直に配向されたバッフル９２２は、吸収性であり得る（例えば、垂直に配向されたバッフル９２２は、発光体２１０によって放出された光の波長を吸収するように特別に設計された材料を含み得る）。例えば、垂直に配向されたバッフル９２２は、黒化鋼で作られた表面を含み得る。追加的または代替的に、垂直に配向されたバッフル９２２は、プラスチック、アルミニウム、鋼、またはＢｏＰＥＴから作製され得る。いくつかの実施形態では、追加または代替の吸収性バッフルが、ＬＩＤＡＲシステム９２０に含まれ得る。したがって、２つより多いまたは少ない吸収バッフル９２２が含まれ得る（例えば、１、３、４、５、６、７、８、９、１０などの吸収性バッフルが、ＬＩＤＡＲシステム９２０に含まれ得る）。

【0121】

追加的または代替的に、内部反射を吸収する／ゴーストビームを減衰させるためのＬＩＤＡＲシステム９２０内のバッフルの他の位置も可能である。例えば、１つ以上のバッフルは、ＬＩＤＡＲシステム９２０の上部近くのｙーｚ平面に平行に位置し得る（例えば、ミラー要素２２０と第１の光学窓８０２との間のｘ位置および第２の軸２２４よりも大きいｙ位置に位置付けられ得、またはミラー要素２２０と第２の光学窓８０４との間のｘ位置および第２の軸２２４よりも大きいｙ位置に位置付けられ得る）。追加的または代替的に、２つの吸収バッフルが、垂直に配向され得、第１の光学窓８０２に実質的に平行に位置付けられ得、かつ反射光２１６に隣接し得る（すなわち、１つの吸収バッフルは、反射光２１６のｚ位置よりも小さいｚ位置に位置付けられ、別の吸収バッフルは、反射光２１６のｚ位置よりも大きいｚ位置に位置付けられる）。

【0122】

さらに、いくつかの実施形態では、ミラー要素２２０に対する１つ以上の光学窓（例えば、第１の光学窓８０２および／または第２の光学窓８０４）の角度方向は、それぞれの光学窓からの反射の結果として生じたゴーストビームが、ゴーストビームを吸収または散乱するバッフルに向けられるように選択することができる。そのような吸収または散乱は、それぞれのゴーストビームがシーン内の対象物に向けられ、そこから反射されるのを防ぐことができる。そのような吸収／散乱バッフルは各々、それぞれのバッフルが、発光体２１０によってミラー要素８２０に向けて放出された光線（すなわち、放出された光２１２）と干渉しないように、またはミラー要素８２０によって反射され、シーンに向けられた光線（すなわち、反射光２１６）と干渉しないように、ｘーｙ平面に実質的に平行であり得る（例えば、ｘーｙ平面と平行の１°、５°、１０°、または１５°以内）。言い換えれば、各バッフルは、バッフルがＬＩＤＡＲシステム９２０によって透過される一次信号８２４に干渉しないように配向することができる。いくつかの実施形態では、そのような吸収／散乱バッフルは、ベース２３０またはミラー要素２２０に対して固定することができる。さらに、そのような吸収／散乱バッフルは、放出された光２１２および／または反射光２１６の光軸のいずれかの側にも設置することができる。追加的または代替的に、そのような吸収／散乱バッフルは、受信ビーム経路と送信ビーム経路との間に設置することができる。例として、光バッフル５５０は、ベース２３０に対して固定され、受信ビーム経路と送信ビーム経路との間にあり、バッフル７０２は、ミラー要素２２０に対して固定され、ビーム経路のいずれかの側に設置される（したがって、バッフル７０２は、発光体２１０などのＬＩＤＡＲシステム９２０の他の要素に対して回転する）。様々な実施形態において、ミラー要素２２０は、吸収／散乱バッフル（例えば、バッフル７０２）に対して固定され得るか、または吸収／散乱バッフル（例えば、光バッフル５５０）に対して運動し得る（例えば、回転し得る）。吸収／散乱バッフルのためのミラー要素２２０に対する他の配向、位置、および運動も可能であり、本明細書で企図されている。

【0123】

光学窓の内側からの反射（例えば、第１の光学窓８０２の内側および／または第２の光学窓８０４の内側からの反射）を軽減するための追加の技術は、１つ以上の反射防止コーティングの使用を含み得る。図１０Ａは、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステム１０００の図であり、ＬＩＤＡＲシステム１０００内の内部反射を減衰または排除するための反射防止コーティング１００２を含み得る。

【0124】

図１０Ａに示すように、ＬＩＤＡＲシステム１０００は、第１の光学窓８０２および第２の光学窓８０４の内側に反射防止コーティング１００２を含み得る。様々な実施形態では、反射防止コーティング１００２は、光学窓８０２／８０４の内側の部分、または光学窓８０２／８０４の内側の全体を覆うことができる。さらに、いくつかの実施形態では、第１の光学窓８０２の内側の反射防止コーティング１００２は、第２の光学窓８０４の内側の反射防止コーティング１００２とは異なるサイズであってもよい。いくつかの実施形態では、第１の光学窓８０２および第２の光学窓８０４の内側の反射防止コーティング１００２に加えて、またはその代わりに、ＬＩＤＡＲシステム１０００は、第１の光学窓８０２および／または第２の光学窓８０４の外側の反射防止コーティングを含み得る。反射防止コーティング１００２は、第１の光学窓８０２および第２の光学窓８０４の内側からの反射光２１６の内部反射を低減するように設計することができる。反射防止コーティング１００２のないいくつかの実施形態では（例えば、図８Ａ～８Ｃに示すＬＩＤＡＲシステム８００のように）、第１の光学窓８０２および第２の光学窓８０４からの内部反射は、入射光信号の強度の約４％～約１００％の範囲であり得る（例えば、第１の反射表面２２２ａと第１の光学窓８０２との間の入射角に依存する）。逆に、反射防止コーティング１００２をともなう様々な実施形態（例えば、図１０Ａに示すＬＩＤＡＲシステム１０００）では、第１の光学窓８０２および第２の光学窓８０４からの内部反射は、入射光信号の強度の約２％未満（例えば、小さい入射角の場合）、入射光信号の強度の２％～１０％の間（例えば、中程度の入射角の場合）、および／または入射光信号の強度の１０％～３０％の間（例えば、大きな入射角の場合）であり得る。さらに、いくつかの実施形態では、反射防止コーティング１００２は、大きな入射角（例えば、約３０°を超える入射角、約４５°を超える入射角、約６０°を超える入射角、または約７５°を超える入射角）の反射を低減するように設計することができる。ゴーストビームの強度を低減することに加えて、反射防止コーティング１００２を含めることは、ＬＩＤＡＲシステム１０００を取り巻く環境への反射光２１６の透過を改善し得る（すなわち、図８ｂおよび８ｃに示す信号８１４／８２４と同様に、一次信号の強度を増大させることができる）。ＬＩＤＡＲシステム１０００を取り巻く環境への一次信号の送信を強化することによって、ゴースト信号に対する一次信号の強度の比率を改善することができ（例えば、図８Ｂおよび８ＣのＬＩＤＡＲシステム８００で発生するのと同じ比率と比較した場合）、それにより、（例えば、ＬＩＤＡＲシステム１０００および／またはＬＩＤＡＲシステム１０００の光検出器の）コントローラが、シーン内の目標物体までの距離を判定するために一次信号ではなくゴースト信号を誤って使用する可能性を低減する。

【0125】

図９Ａ～１０Ａを参照して説明された技術を使用することに加えて、または使用する代わりに、代替技術を使用して、ゴーストビームを減衰および／または排除することができる（例えば、それにより、ゴースト信号に起因する誤った距離検出を排除する）。例えば、１つの代替技術は、ＬＩＤＡＲシステムにおいて、光学窓の数を減らすこと（例えば、図９Ｃに示す第２の光学窓８０４を排除すること）を含み得る。光学窓の数を減らすと、ＬＩＤＡＲシステムの内部からゴーストビームが取り得る外部環境へのパスの数を減らすことができる。したがって、ゴーストビームがＬＩＤＡＲシステムを取り巻く環境に伝播するのを防ぐことができる（例えば、図８Ｃに示すゴーストビーム８２２は、ＬＩＤＡＲシステム８００を取り巻く環境に送信されず、その結果、ＬＩＤＡＲシステムの光検出器８００によって検出されない）。しかしながら、光学窓のうちの１つ以上を取り外すことにより、ベース２３０の所与の角度位置に対して、（例えば、図２Ｃに示すように）発光体２１０の発光角度範囲２６８を制限することができる。

【0126】

図１０Ｂは、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステム１０１０の図である。ＬＩＤＡＲシステム１０１０は、例えば、図８Ａ～８Ｃに示すＬＩＤＡＲシステム８００と同様であってもよい。上記のＬＩＤＡＲシステム８００と同様に、図１０Ｂに示すＬＩＤＡＲシステム１０１０は、図２Ａに示す光学システム２００の構成要素（例えば、ミラー要素２２０、発光体２１０、ベース２３０、ビームストップ２４０など）と、光検出器（例えば、図６に示す光検出器５４０と同様の光検出器であり、図１０Ｂに示す発光体２１０およびベース２３０の背後にあり、それらによって塞がれるようにｚ位置に位置付けられている光検出器）と、を含み得る。さらに、図１０ＢのＬＩＤＡＲシステム１０１０は、光学窓８０２／８０４を含み得る。しかしながら、図８Ａ～８ＣのＬＩＤＡＲシステム８００とは異なり、ＬＩＤＡＲシステム１０１０はまた、光学フィルタ１０１２を含み得る。光学フィルタ１０１２は、それぞれの光学窓８０２／８０４の外側の一部分を覆うことができる。いくつかの実施形態では、光学フィルタ１０１２は、それぞれの光学窓８０２／８０４の外側の全体を覆うことができる。さらに、いくつかの実施形態では、第１の光学窓８０２の外側の光学フィルタ１０１２は、第２の光学窓８０４の外側の光学フィルタ１０１２とは異なるサイズであってもよい。追加的または代替的に、いくつかの実施形態は、それぞれの光学窓８０２／８０４の内側の少なくとも一部分を覆う光学フィルタを含み得る。

【0127】

図１０Ｂに示す光学フィルタ１０１２は、ＬＩＤＡＲシステム１０１０に入る周囲光（例えば、発光体２１０によって放出された波長以外の波長の光）を低減するために使用され得る。いくつかの実施形態では、周囲光は、ＬＩＤＡＲシステム１０１０内の構成要素の熱膨張を引き起こし得る（例えば、ミラー要素２２０、発光体２１０、光検出器などの熱膨張）。熱膨張は、測定の不正確さにつながる可能性がある。例えば、ＬＩＤＡＲシステム１０１０内の１つ以上の光学部品は、熱膨張の結果として不整列になる可能性がある（例えば、発光体２１０がミラー要素２２０と整列しなくなったか、またはミラー要素２２０が光検出器および／または光学窓８０２／８０４と整列しなくなった）。これは、ＬＩＤＡＲシステム１０１０の様々な構成要素が異なる材料から作製された場合、特に不正確な結果を生じる可能性がある（それにより、異なる熱膨張係数を有し、加熱の結果として不一致な膨張をもたらす）。

【0128】

他の有害な熱効果も周囲光によって引き起こされる可能性がある。例えば、ＬＩＤＡＲシステム１０１０内の光検出器の加熱は、光検出器の光学感度の変更をもたらす可能性がある（例えば、光検出器が１つ以上のＳｉＰＭ、ＡＰＤ、または他の半導体デバイスを含む場合）。追加的または代替的に、発光体２１０の加熱（例えば、発光体２１０がレーザダイオードである場合）は、発光体２１０の利得媒質および／または共振器の熱ドリフトをもたらす可能性があり、これは、次に、発光体２１０の出力波長の変化をもたらす可能性がある。発光体２１０の波長の変化は、不正確な検出につながる可能性がある（例えば、対応する光検出器が異なる波長に高感度になるように調整されているため、および／または光学フィルタなどのＬＩＤＡＲシステム１０１０の１つ以上の光学部品が、発光体２１０から放出された元の波長以外の波長、すなわち、熱変化の前に放出された発光体２１０の波長を除外するように調整されているため）。周囲光に高輝度の太陽光が含まれている場合、前述の問題のいずれかおよびすべてが特に有害となり得る。

【0129】

少なくとも前述の理由のために、いくつかの実施形態は、ＬＩＤＡＲシステムに入る周囲光の量を軽減するための１つ以上の技術を含み得る。例えば、図１０Ｂに示すＬＩＤＡＲシステム１０１０は、光学フィルタ１０１２を含む。光学フィルタ１０１２は、ＬＩＤＡＲシステム１０１０に入る周囲光を低減するために使用される様々なタイプのフィルタ（例えば、偏光フィルタ、ダイクロイックフィルタ、中性濃度フィルタなど）を含み得る。例示的な実施形態では、波長に関する光学フィルタ１０１２のうちの１つ以上の反射率は、図１１に示し、かつ図１１を参照して説明する反射率プロットに対応し得る。

【0130】

図１１は、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲシステムで使用されるフィルタ（例えば、図１０Ｂに示す光学フィルタ１０１２のうちの１つ）の反射率の図である。この例では、フィルタは、１つ以上のダイクロイックフィルタを含む。図示のように、フィルタの反射率は、約４００ナノメートル～約９００ナノメートルの波長において非ゼロであり得る。したがって、フィルタは、可視スペクトル内の光の波長（例えば、約４００ナノメートル～約７００ナノメートルの波長）の透過を低減することができる。いくつかの実施形態では、可視波長にわたる平均反射率は、約４０％～約６０％（例えば、約５０％または少なくとも約５０％）であり得る。代替の実施形態では、可視波長にわたる平均反射率は、他の値（例えば、９５％超、９０％超、８５％超、８０％超、７５％超、７０％超、６５％超、６０％超、５５％超、５０％超、４５％超、４０％超、３５％超、３０％超、２５％超、２０％超、１５％超、１０％超、または５％超）を有していてもよい。さらに、代替の実施形態では、可視スペクトルにわたる反射率は、実質的に一定であり得る（例えば、図示よりも変動が少ない）。様々な実施形態において、可視スペクトルにわたる「実質的に一定の」反射率は、可視スペクトルの全体にわたる各々他の０．１％、１％、２％、３％、４％、５％、１０％、１５％、または２０％以内の反射率のみを含み得る。可視スペクトルにわたる実質的に一定の反射率を有する実施形態では、光学フィルタ１０１２は、可視スペクトル内の光に対して知覚的に無着色のミラーとして機能し得る（例えば、光学フィルタ１０１２は、ＬＩＤＡＲシステムの外部の観察者には、標準的なミラーとして見え得る）。知覚的に無着色のミラーを実現する他の技術も可能である（例えば、可視スペクトルにわたって実質的に一定ではないが、観察者の目には色受容体に基づいて依然として無着色に見える反射率）。ＬＩＤＡＲシステムにおける光学フィルタ（例えば、図１０Ｂに示す光学フィルタ１０１２）の仕様は、それぞれの光学フィルタを作製するために使用される誘電体層の数に依存し得ることが理解される。例えば、可視スペクトルにわたる反射率の値および可視スペクトルにわたる反射率値の変動量は、誘電体層の数に依存し得る。したがって、光学フィルタのスペクトル反射率を平坦化するため、またはスペクトル内の任意の所与の反射率値を増大させるために、追加の誘電体層を光学フィルタに含めてもよい。追加の誘電体層を追加することは、光学フィルタを作製する上での追加の時間および／または困難に相当し得る。

【0131】

さらに、図１１のプロットが生成されるフィルタは、ＬＩＤＡＲシステムの発光体によって放出された光の波長（すなわち、レーザ発光波長）に対応する波長に対して、高い透過率（例えば、７５％超、８０％超、８５％超、９０％超、９５％超、９９％超、または９９．９％超）を有するように設計され得る。図示のように、これは、約９０５ｎｍの波長に対する低い反射率に対応し得る（ただし、他のレーザ発光波長も可能である）。いくつかの実施形態では、フィルタは、可視スペクトル内のすべての波長の透過をほぼ等しく低減する（例えば、減衰なしに赤外線の波長を通過させる）１つ以上の可視スペクトル中性濃度フィルタを含み得る。

【0132】

ＩＩＩ．プロセス例
図１２は、例示的な実施形態による、方法１２００のフローチャート図である。方法１２００の１つ以上のブロックは、様々な実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムによって（例えば、図９Ａ～１０Ａに示すＬＩＤＡＲシステム９００／９１０／９２０／１０００または本明細書に記載または企図される他のＬＩＤＡＲシステムのいずれかによって）実行することができる。いくつかの実施形態では、方法１２００のブロックのうちの１つ以上は、コンピューティングデバイス（例えば、ＬＩＤＡＲシステムの１つ以上の構成要素のコントローラ）によって実行することができる。コンピューティングデバイスは、不揮発性メモリ（例えば、ハードドライブまたはＲＯＭ）、揮発性メモリ（例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）またはスタティックランダムアスクスメモリ（ＳＲＡＭ）などのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ユーザ入力デバイス（例えば、マウスまたはキーボード）、ディスプレイ（例えば、ＬＥＤディスプレイまたは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、および／またはネットワーク通信コントローラ（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格に基づくＷＩＦＩ（登録商標）コントローラ、またはイーサネットコントローラ）などのコンピューティング構成要素を含み得る。コンピューティングデバイスは、例えば、非一時的コンピュータ可読媒体（例えば、ハードドライブ）に格納された命令を実行して、本明細書に記載の動作のうちの１つ以上を行うことができる。

【0133】

ブロック１２０２において、方法１２００は、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムの発光体によって、光軸に沿って光信号を放出することを含み得る。

【0134】

ブロック１２０４において、方法１２００は、第１の回転軸の周りを回転するように構成された多面ミラーの複数の反射面の１つによって、光信号を、シーンの１つ以上の領域に向けて反射させることを含み得る。

【0135】

ブロック１２０６において、方法１２００は、ＬＩＤＡＲシステムの光学窓を介して、反射された光信号を、シーンの１つ以上の領域に向けて透過させることを含み得る。いくつかの実施形態では、光学窓は、多面ミラーが第１の回転軸の周りを回転するときに、複数の反射面の各反射面が光学窓に対して非平行のままであるように配置することができる。いくつかの実施形態では、フィルタは、光学窓の外側の少なくとも一部分を覆うことができる。そのようなフィルタは、発光体によって生成されない少なくともいくつかの波長の透過を低減することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のバッフルは、多面ミラーの１つ以上の非反射側に隣接して位置付けることができる。そのようなバッフルは、多面ミラーを第１の回転軸の周りで回転させるために使用される電力量を低減するように構成され得る。

【0136】

ブロック１２０８において、方法１２００は、ＬＩＤＡＲシステムの光検出器によって、シーンの１つ以上の領域から反射された光信号を検出することを含み得る。シーンの１つ以上の領域から反射された光信号は、反射面から反射され、光学窓を介して透過された光信号の反射であり得る。

【0137】

ブロック１２１０において、方法１２００は、第２の回転軸の周りで、多面ミラー、発光体、および光検出器に結合されたベースを回転させることを含み得る。光信号が向けられたシーンの１つ以上の領域は、第１の回転軸の周りの多面ミラーの第１の回転角および第２の回転軸の周りの第２の回転角に基づいていた可能性がある。

【0138】

ＩＶ．結論
本開示は、本出願に記載の特定の実施形態に関して限定されるものではなく、特定の実施形態は、様々な態様の説明として意図されるものである。当業者には明らかなことであるが、多くの変形および変更を本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく行うことができる。本明細書において列挙される方法および装置に加えて、本開示の範囲内の機能的に同等の方法および装置は当業者には、これまでの説明から明らかであろう。このような変形および変更は、添付の特許請求の範囲内にあることが意図されている。

【0139】

上記の詳細な説明は、添付の図面を参照して、開示されたシステム、デバイス、および方法の様々な特徴および機能を説明している。図では、特に文脈で記載しなない限り、同様の記号は通常、同様の構成要素を指している。本明細書および図に記載の実施形態例は、限定することを意図しているものではない。本明細書に提示される主題の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を行うことができる。本明細書で一般的に説明され、かつ図に例証されている、本開示の態様について、多種多様な異なる構成で配置、置換、組み合わせ、分離、および設計を行うことができ、そのすべてが、本明細書において明示的に企図されていることが容易に理解されよう。

【0140】

図における、また本明細書において述べられたメッセージフロー図、シナリオ、およびフローチャートのいずれかまたはすべてに関して、各ステップ、ブロック、動作、および／または通信は、実施形態例に従った情報の処理および／または情報の送信を表し得る。代替の実施形態は、これらの実施形態例の範囲内に含まれる。これらの代替の実施形態では、例えば、ステップ、ブロック、送信、通信、要求、応答、および／またはメッセージとして説明される動作は、関わる機能性に応じて、図示または述べられたものとは異なる順序で、実質的に同時に、または逆の順序で実行され得る。さらに、それより多いまたは少ないブロックおよび／または動作を、本明細書に記述のメッセージフロー図、シナリオ、およびフローチャートのいずれかで使用することができ、これらのメッセージフロー図、シナリオ、およびフローチャートは、部分的にまたは全体として互いに組み合わせることができる。

【0141】

情報の処理に相当するステップ、ブロック、または動作は、本明細書に記載の方法または技法の特定の論理機能を果たすように構成され得る回路網に対応し得る。代替的にまたは追加的に、情報の処理に相当するステップまたはブロックは、モジュール、セグメント、またはプログラムコード（関連データを含む）の一部に対応し得る。プログラムコードには、特定の論理演算または動作を方法または技法において実施するためのプロセッサにより実行可能な１つ以上の命令を含めることができる。プログラムコードおよび／または関連データは、ＲＡＭ、ディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、または別の記憶媒体を含む記憶デバイスなど、いずれのタイプのコンピュータ可読媒体にも格納され得る。

【0142】

コンピュータ可読媒体には、レジスタメモリおよびプロセッサキャッシュのような短期間にデータを格納するコンピュータ可読媒体などの非一時的コンピュータ可読媒体も含めることができる。コンピュータ可読媒体には、プログラムコードおよび／またはデータを長期間格納する非一時的コンピュータ可読媒体をさらに含めることができる。したがって、コンピュータ可読媒体には、例えば、ＲＯＭ、光ディスクまたは磁気ディスク、ソリッドステートドライブ、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ：Ｃｏｍｐａｃｔ－Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のような二次のまたは永続的な長期記憶装置が含まれ得る。コンピュータ可読媒体はまた、他の任意の揮発性または不揮発性の記憶システムであり得る。コンピュータ可読媒体は、例えば、コンピュータ可読記憶媒体、または有形の記憶デバイスとみなすことができる。

【0143】

さらに、１つ以上の情報送信に相当するステップ、ブロック、または動作は、同じ物理デバイスにおけるソフトウェアモジュールおよび／またはハードウェアモジュール間の情報送信に対応し得る。しかし、他の情報送信は、様々な物理デバイスにおけるソフトウェアモジュールおよび／またはハードウェアモジュール間の情報送信であり得る。

【0144】

図に示す特定の配列は、限定としてみなされるべきではない。他の実施形態が、所与の図に示される各要素をそれより多く、またはそれより少なく含み得ることを理解されたい。さらに、図示の要素のうちのいくつかを組み合わせることも、省略することもできる。またさらに、実施形態例が、図に示されていない要素を含むこともある。

【0145】

種々の態様および実施形態が本明細書において開示されているが、当業者には、その他の態様および実施形態が明らかとなるであろう。本明細書に開示される様々な態様および実施形態は、例証を目的とするものであり、限定することを意図するものではなく、真の範囲は、以下の特許請求の範囲によって示される。

【0146】

本開示全体を通しての「第１」、「第２」、「第３」などの用語の使用は、例示的な実施形態の理解を助けるために使用されることを意味し、限定することを意味するものではないことが理解される。さらに、本開示の一部分における「第１の軸」または「第１の光学窓」は、本開示または特許請求の範囲の第２の部分における「第１の軸」または「第１の光学窓」に必ずしも対応しないことが理解される。例えば、本開示の一部分における「第２の軸」は、特許請求の範囲における「第１の回転軸」に対応し得る。ただし、「第１」、「第２」、「第３」などの使用は、その使用を取り巻く状況から明らかであろう。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】

【図8F】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】