特許 7353517 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】2023-09-21

(45)【発行日】2023-09-29

(54)【発明の名称】ＬＩＤＡＲシステム

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20230922BHJP

   G01S 17/931 20200101ALI20230922BHJP

   G02B 26/12 20060101ALI20230922BHJP

   B60W 40/02 20060101ALI20230922BHJP

   B60W 30/09 20120101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 A

G01S17/931

G02B26/12

B60W40/02

B60W30/09

【請求項の数】 35

(21)【出願番号】P 2022570662

(86)(22)【出願日】2021-06-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-15

(86)【国際出願番号】 US2021038089

(87)【国際公開番号】W WO2021257990

(87)【国際公開日】2021-12-23

【審査請求日】2022-12-05

(31)【優先権主張番号】16/906,378

(32)【優先日】2020-06-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】520390450

【氏名又は名称】オーロラ・オペレイションズ・インコーポレイティッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＵＲＯＲＡ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮＳ， ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】２８０ Ｎｏｒｔｈ Ｂｅｒｎａｒｄｏ Ａｖｅｎｕｅ，Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｖｉｅｗ， ＣＡ ９４０４３， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002789

【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＸ

(72)【発明者】

【氏名】アンガス・エドワード・ジョーゼフ

【審査官】東 治企

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／１１７５４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０９７１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０１１９４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００８８８４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０００－１４７１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３２５５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０３３１６１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８－７／５１

Ｇ０１Ｓ １７／００－１７／９５

Ｇ０１Ｃ ３／００－３／３２

Ｇ０２Ｂ ２６／１０－２６／１２

Ｂ６０Ｗ ４０／０２

Ｂ６０Ｗ ３０／０９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ビームを出力するように構成されるレーザーソースと、
複数のファセットを含むポリゴンスキャナと、を含むＬＩＤＡＲシステムであって、
前記複数のファセットのそれぞれは、前記第１ビームに応答する第２ビームを送信するように構成され、前記複数のファセットは、それぞれ第１視野を有する複数の第１ファセットと、それぞれ第２視野を有する複数の第２ファセットと、を含み、前記第１ファセットのそれぞれは、前記第１視野で前記第２ビームを送信し、前記第２ファセットは、前記第２視野で前記第２ビームを送信し、前記複数の第１ファセットと前記複数の第２ファセットは交互に配列され、前記第１ファセットのそれぞれの前記第１視野は、前記第２ファセットのそれぞれの前記第２視野よりも大きい、ＬＩＤＡＲシステム。

【請求項2】

前記第１ファセットの第１長さは、前記第２ファセットの第２長さよりも大きく、前記第１ファセットと前記ポリゴンスキャナの中心によって定義される第１角度は、前記第２ファセットと前記ポリゴンスキャナの前記中心によって定義される第２角度よりも大きい請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項3】

前記複数のファセットの数は、６以上１２以下である請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項4】

前記ポリゴンスキャナは、複数の凹部を含む請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項5】

前記第１視野と前記第２視野が重なる請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項6】

前記第１ビームを第３ビームと基準ビームに分割するスプリッタと、
前記第１ビームの１つ以上の属性を変調して第４ビームを出力するように構成される変調器と、
前記第４ビームをコリメート（Ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）して第５ビームを出力するように構成されるコリメータと、
前記ポリゴンスキャナに入射した前記第５ビームを出力し、前記第２ビームに応答するオブジェクトからリターンビームを受信するように構成されるサーキュレータと、
前記基準ビームを前記リターンビームとミックスして第６ビームを出力するように構成されるミキサーと、
前記第６ビームに応答する前記オブジェクトまでの距離または前記オブジェクトの速度のうち、少なくとも１つを表す信号を生成するように構成される受信機と、をさらに含む請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項7】

前記ポリゴンスキャナは、アルミニウムまたは重合体材料（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ）のうち、少なくとも１つから製造される請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項8】

前記複数のファセットは、前記ポリゴンスキャナの本体に塗布されたコーティングを含む請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項9】

前記コーティングの厚さは、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である請求項８に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項10】

前記ポリゴンスキャナは、直径が５０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下である請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項11】

複数のファセットを含むポリゴンスキャナと、
１つ以上のプロセッサと、を含む自律走行車両制御システムであって、
前記複数のファセットのそれぞれは、前記それぞれのファセットに入射する入力ビームに応答する送信ビームを出力するように構成され、前記複数のファセットは、それぞれ第１視野を有する複数の第１ファセットと、それぞれ第２視野を有する複数の第２ファセットと、を含み、前記第１ファセットのそれぞれは、前記第１視野で前記送信ビームを送信し、前記第２ファセットは、前記第２視野で前記送信ビームを送信し、前記複数の第１ファセットと前記複数の第２ファセットは交互に配列され、前記第１ファセットのそれぞれの前記第１視野は、前記第２ファセットの前記第２視野よりも大きく、
前記１つ以上のプロセッサは、前記送信ビームに応答して受信されたリターンビームを使用してオブジェクトまでの距離またはオブジェクトの速度のうち、少なくとも１つを決定し、前記距離または速度のうち、少なくとも１つに応答して自律走行車両の動作を制御するように構成される、自律走行車両制御システム。

【請求項12】

前記第１ファセットの第１長さは、前記第２ファセットの第２長さよりも大きく、前記第１ファセットと前記ポリゴンスキャナの中心によって定義される第１角度は、前記第２ファセットと前記ポリゴンスキャナの前記中心によって定義される第２角度よりも大きい請求項１１に記載の自律走行車両制御システム。

【請求項13】

前記第１視野および前記第２視野は、前記自律走行車両の前方で重なる請求項１１に記載の自律走行車両制御システム。

【請求項14】

前記複数のファセットの数は、６以上１２以下である請求項１１に記載の自律走行車両制御システム。

【請求項15】

前記複数のファセットは、厚さが２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であるコーティングを含み、前記ポリゴンスキャナは、直径が５０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下である請求項１１に記載の自律走行車両制御システム。

【請求項16】

前記ポリゴンスキャナの最大設計距離は、２５０メートル以上であり、前記最大設計距離は、前記距離または速度のうち、少なくとも１つを決定することに関連する信号対雑音比が１０デシベル（ｄＢ）以上の場合の前記オブジェクトから前記自律走行車両までの距離に対応する請求項１１に記載の自律走行車両制御システム。

【請求項17】

ＬＩＤＡＲシステムと、
車両コントローラと、を含む自律走行車両であって、
前記ＬＩＤＡＲシステムは、
第１ビームを出力するように構成されるレーザーソースと、
複数のファセットを含むポリゴンスキャナと、含み、
前記複数のファセットのそれぞれは、前記第１ビームに応答する第２ビームを送信するように構成され、前記複数のファセットは、それぞれ第１視野を有する複数の第１ファセットと、それぞれ第２視野を有する複数の第２ファセットと、を含み、前記第１ファセットのそれぞれは、前記第１視野で前記第２ビームを送信し、前記第２ファセットは、前記第２視野で前記第２ビームを送信し、前記複数の第１ファセットと前記複数の第２ファセットは交互に配列され、前記第１ファセットのそれぞれの前記第１視野は、前記第２ファセットの前記第２視野よりも大きく、
前記車両コントローラは、前記第２ビームに応答するオブジェクトからのリターンビームを使用して前記オブジェクトまでの距離または前記オブジェクトの速度のうちの少なくとも１つを決定し、前記距離または速度のうち、少なくとも１つに応答してステアリングシステムまたはブレーキシステムのうち、少なくとも１つの動作を制御するように構成される１つ以上のプロセッサを含む自律走行車両。

【請求項18】

前記ポリゴンスキャナは、前記第１視野と前記第２視野の重畳が少なくとも部分的に前記自律走行車両の前方に生じるように前記自律走行車両に装着されている請求項１７に記載の自律走行車両。

【請求項19】

前記ポリゴンスキャナは、第１ポリゴンスキャナであり、前記自律走行車両は、第３視野を有する第３ファセットおよび第４視野を有する第４ファセットを含む第２ポリゴンスキャナをさらに含み、前記第４視野は、前記第３視野と重なり、前記第３視野よりも小さい請求項１７に記載の自律走行車両。

【請求項20】

前記第１ファセットの第１長さは、前記第２ファセットの第２長さよりも大きく、前記第１ファセットと前記ポリゴンスキャナの中心によって定義される第１角度は、前記第２ファセットと前記ポリゴンスキャナの前記中心によって定義される第２角度よりも大きい請求項１７に記載の自律走行車両。

【請求項21】

前記ポリゴンスキャナは、前記第２ビームに関連するサンプリング密度が多角形の前記ポリゴンスキャナが回転するにつれて変わるように、前記第２ビームを送信するために回転するように構成される、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項22】

前記第１ファセットのそれぞれは、第１長さを有し、前記第２ファセットのそれぞれは、前記第１長さよりも小さい第２長さを有する請求項２１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項23】

前記ポリゴンスキャナは、複数のファセットを含み、前記複数のファセットの数は、６以上１２以下である請求項２１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項24】

前記ポリゴンスキャナは、複数の凹部を含む請求項２１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項25】

前記第１ビームを第３ビームと基準ビームに分割するスプリッタと、
前記第１ビームの１つ以上の属性を変調して第４ビームを出力するように構成される変調器と、
前記第４ビームをコリメート（Ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）して第５ビームを出力するように構成されるコリメータと、
前記ポリゴンスキャナに入射した前記第５ビームを出力し、オブジェクトによる前記第２ビームの反射または散乱のうちの少なくとも１つからのリターンビームを受信するように構成されるサーキュレータと、
前記基準ビームを前記リターンビームと混合して第６ビームを出力するように構成されるミキサーと、
前記第６ビームに応答する前記オブジェクトまでの距離または前記オブジェクトの速度のうち、少なくとも１つを表す信号を生成するように構成される受信機と、をさらに含む請求項２１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項26】

前記ポリゴンスキャナは、アルミニウムまたは重合体材料（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ）のうち、少なくとも１つから製造される請求項２１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項27】

前記ポリゴンスキャナの本体に塗布されたコーティングをさらに含む請求項２１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項28】

第１ビームを出力するように構成されるレーザーソースと、
不規則な多角形形状に形成されるスキャナと、を含むＬＩＤＡＲシステムであって、
前記スキャナは、前記第１ビームを受信し、前記第１ビームを受信することに応答して第２ビームを送信するように構成され、前記スキャナは、複数の第１ファセットと、当該複数の第１ファセットと交代する順に配列される複数の第２ファセットと、を含み、前記複数の第１ファセットのそれぞれは第１長さを有し、前記複数の第２ファセットのそれぞれは第２長さを有し、前記第１長さは前記第２長さよりも大きい、ＬＩＤＡＲシステム。

【請求項29】

不規則な多角形形状に形成され、送信ビームを送信するように構成されるスキャナと、
１つ以上のプロセッサと、を含む自律走行車両制御システムであって、
前記スキャナは、複数の第１ファセットと、当該複数の第１ファセットと交代する順に配列される複数の第２ファセットと、を含み、前記複数の第１ファセットのそれぞれは、第１長さを有し、前記複数の第２ファセットのそれぞれは、第２長さを有し、前記第１長さは前記第２長さよりも大きく、
前記１つ以上のプロセッサは、オブジェクトによる前記送信ビームの反射または散乱のうち、少なくとも１つから受信されたリターンビームを使用して前記オブジェクトまでの距離または前記オブジェクトの速度のうち、少なくとも１つを決定し、前記距離または速度のうち、少なくとも１つに応答して自律走行車両の動作を制御するように構成される、自律走行車両制御システム。

【請求項30】

前記第１ファセットのそれぞれは第１視野を有し、前記第１視野で第１ビームを送信し、前記第２ファセットのそれぞれは第２視野を有し、前記第２視野で第２ビームを送信し、前記第２視野は、前記第１視野よりも大きい請求項２９に記載の自律走行車両制御システム。

【請求項31】

前記複数の第１ファセットのそれぞれと前記スキャナの中心によって定義される第１角度は、前記複数の第２ファセットのそれぞれと前記スキャナの前記中心によって定義される第２角度よりも大きい請求項２９に記載の自律走行車両制御システム。

【請求項32】

ＬＩＤＡＲシステムと、
ステアリングシステムまたはブレーキシステムのうちの少なくとも１つのシステムと、
１つ以上のプロセッサを含む車両コントローラと、を含む自律走行車両であって、
前記ＬＩＤＡＲシステムは、
第１ビームを出力するように構成されるレーザーソースと、
不規則な形状を有し、前記第１ビームを受信することに応答して第２ビームを出力するように構成されるスキャナと、を含み、
前記スキャナは、自律走行車両についての複数の方位角視野を定義し、前記複数の方位角視野の中央重畳部分は、前記複数の方位角視野の外側部分よりも大きいサンプリング密度を有し、前記複数の方位角視野は、長さに従い交互に配列された前記スキャナの複数のファセットに対応し、
前記１つ以上のプロセッサは、オブジェクトによる前記第２ビームの反射または散乱のうち、少なくとも１つからのリターンビームを使用して前記オブジェクトまでの距離または前記オブジェクトの速度のうちの少なくとも１つを決定し、前記距離または速度のうち、少なくとも１つに応答して前記ステアリングシステムまたはブレーキシステムのうち、少なくとも１つの動作を制御するように構成される自律走行車両。

【請求項33】

前記スキャナは、第１視野を有する前記複数のファセットの第１ファセットと、前記第１ファセットに隣接して第２視野を有する前記複数のファセットの第２ファセットと、を含み、
前記スキャナは、前記第１視野と前記第２視野の重畳が少なくとも部分的に前記自律走行車両の前方で発生するように前記自律走行車両に装着されている請求項３２に記載の自律走行車両。

【請求項34】

前記スキャナは、第１視野を有する前記複数のファセットの第１ファセットと、前記第１ファセットに隣接して第２視野を有する前記複数のファセットの第２ファセットと、を含む第１スキャナであり、前記自律走行車両は、第３視野を有する第３ファセットおよび第４視野を有する第４ファセットを含む第２スキャナをさらに含み、前記第４視野は、前記第３視野と重なり、前記第３視野よりも小さい請求項３２に記載の自律走行車両。

【請求項35】

前記スキャナは、前記複数のファセットの第１ファセットおよび前記複数のファセットの第２ファセットを含み、前記第１ファセットと前記スキャナの中心によって定義される第１角度は、前記第２ファセットと前記スキャナの前記中心によって定義される第２角度よりも大きい請求項３２に記載の自律走行車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願についての相互参照
本出願は、全開示の内容が本明細書に参照として含まれる２０２０年６月１９日に出願した米国特許出願番号第１６／９０６、３７８号についての優先権およびその利益を主張する。

【背景技術】

【0002】

光検出および距離測定（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）のためのニーモニック（Ｍｎｅｍｏｎｉｃ）のＬＩＤＡＲ（ライダー）と呼ばれ、時には、レーザーレーダー（ＲＡＤＡＲ、Ｒａｄｉｏ－ｗａｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）とも呼ばれるレーザーを用いる距離の光学検出は、イメージングおよび衝突回避を含む様々な応用分野に使用される。ＬＩＤＡＲは、ＲＡＤＡＲのような従来のマイクロ波距離測定システム（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｒａｎｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）よりも小さいビームの大きさでより微細な距離分解能（Ｒａｎｇｅ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を提供する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

少なくとも１つの態様は、光検出および距離測定（ＬＩＤＡＲ）システムに関する。ＬＩＤＡＲシステムは、第１ビームを出力するように構成されたレーザーソースとポリゴンスキャナを含む。前記ポリゴンスキャナは、複数のファセット（Ｆａｃｅｔ）を含む。前記複数のファセットのそれぞれは、前記第１ビームに応答して第２ビームを送信するように構成される。前記複数のファセットは、第１視野を有する第１ファセットと第２視野を有する第２ファセットを含み、前記第１ファセットは、前記第１視野で前記第２ビームを送信し、前記第２ファセットは、前記第２視野で前記第２ビームを送信する。前記第１視野は、前記第２視野よりも大きい。

【0004】

少なくとも１つの態様は、自律走行車両制御システムに関する。自律走行車両制御システムは、ポリゴンスキャナと１つ以上のプロセッサを含む。前記ポリゴンスキャナは、複数のファセットを含む。前記複数のファセットのそれぞれは、入力ビームに応答して送信ビームを送信するように構成される。前記複数のファセットは、第１視野を有する第１ファセットと第２視野を有する第２ファセットを含み、前記第１ファセットは、前記第１視野で前記第２ビームを送信し、前記第２ファセットは、前記第２視野で前記第２ビームを送信する。前記第１視野は、前記第２視野よりも大きい。前記１つ以上のプロセッサは、前記送信ビームに応答して受信されたリターンビームを使用してオブジェクトまでの距離またはオブジェクトの速度のうち、少なくとも１つを決定し、当該距離または速度のうち、少なくとも１つに応答して自律走行車両の動作を制御するように構成される。

【0005】

少なくとも１つの態様は、自律走行車両に関する。自律走行車両は、ＬＩＤＡＲシステム、ステアリングシステムまたはブレーキシステムのうち、少なくとも１つ、および車両コントローラを含む。ＬＩＤＡＲシステムは、第１ビームを出力するように構成されたレーザーソースとポリゴンスキャナを含む。前記ポリゴンスキャナは、複数のファセットを含む。前記複数のファセットのそれぞれは、前記第１ビームに応答して第２ビームを送信するように構成される。前記複数のファセットは、第１視野を有する第１ファセットと第２視野を有する第２ファセットを含み、前記第１ファセットは、前記第１視野で前記第２ビームを送信し、前記第２ファセットは、前記第２視野で前記第２ビームを送信する。前記第１視野は、前記第２視野よりも大きい。前記車両コントローラは、前記第２ビームに応答したオブジェクトからのリターンビームを使用してオブジェクトまでの距離またはオブジェクトの速度のうち、少なくとも１つを決定し、当該距離または速度のうち、少なくとも１つに応答して前記ステアリングシステムまたは前記ブレーキシステムのうち、少なくとも１つの動作を制御するように構成される１つ以上のプロセッサを含む。

【0006】

少なくとも１つの態様は、ＬＩＤＡＲシステムに関する。ＬＩＤＡＲシステムは、第１ビームを出力するように構成されたレーザーソースと不規則な多角形形状のスキャナを含む。前記スキャナは、第１ビームを受信し、当該第１ビームを受信することに応答して第２ビームを送信するように構成される。

【0007】

一部の実施形態において、前記スキャナは、第１ファセットおよび当該第１ファセットに隣接する第２ファセットを含む。前記第１ファセットは、第１長さを有し、前記第２ファセットは、前記第１長さよりも長い第２長さを有する。

【0008】

一部の実施形態において、前記スキャナは、第１視野を有する第１ファセットと第２視野を有する第２ファセットを含み、前記第１ファセットは、前記第１視野で前記第１ビームを送信し、前記２ファセットは、前記第２視野で前記第２ビームを送信する。前記第２視野は、前記第１視野よりも大きい。

【0009】

一部の実施形態において、前記スキャナは、第１ファセットおよび第２ファセットを含み、前記第１ファセットと前記スキャナの中心によって定義される第１角度は、前記第２ファセットと前記中心によって定義される第２角度よりも大きい。

【0010】

一部の実施形態において、前記スキャナは、第１視野を有する第１ファセットと、前記第１ファセットに隣接し、前記第１視野と重なる第２視野を有する第２ファセットと、を含む。

【0011】

一部の実施形態において、前記スキャナは、前記ポリゴンスキャナが回転するにつれて前記第２ビームに関連するサンプリング密度が変わるように、前記第２ビームを送信するように回転するように構成される。

【0012】

一部の実施形態において、前記スキャナは、複数のファセットを含み、前記複数のファセットの数は、６以上１２以下である。

【0013】

一部の実施形態において、前記スキャナは、複数の凹部を含む。

【0014】

一部の実施形態において、前記スキャナは、複数の第１ファセットと、当該複数の第１ファセットと交代する順に配列された複数の第２ファセットと、を含む。

【0015】

一部の実施形態において、前記ＬＩＤＡＲシステムは、前記第１ビームを第３ビームおよび基準ビームに分割するように構成されるスプリッタと、前記第１ビームの１つ以上の属性を変調して第４ビームを出力するように構成される変調器と、前記第４ビームをコリメート（Ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）して第５ビームを出力するように構成されるコレメータと、前記スキャナに入射した前記第５ビームを出力し、オブジェクトによる前記第２ビームの反射または散乱のうち、少なくとも１つからリターンビームを受信するように構成されるサーキュレータと、前記基準ビームを前記リターンビームとミックスして第６ビームを出力するように構成されるミキサーと、前記第６ビームに応答する前記オブジェクトまでの距離または前記オブジェクトの速度のうち、少なくとも１つを表す信号を生成するように構成される受信機と、を含む。

【0016】

一部の実施形態において、前記スキャナは、アルミニウムまたは重合体材料（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ）のうち、少なくとも１つから製造される。

【0017】

一部の実施形態において、前記ＬＩＤＡＲシステムは、前記スキャナの本体に塗布されたコーティングを含む。

【0018】

少なくとも１つの態様は、自律走行車両制御システムに関する。前記自律走行車両制御システムは、不規則な多角形形状を有し、送信ビームを送信するように構成されるスキャナを含む。前記自律走行車両制御システムは、オブジェクトによる前記送信ビームの反射または散乱のうち、少なくとも１つから受信されたリターンビームを使用して前記オブジェクトまでの距離または前記オブジェクトの速度のうち、少なくとも１つを決定し、前記距離または速度のうち、前記少なくとも１つに応答して自律走行車両の動作を制御するように構成される１つ以上のプロセッサを含む。

【0019】

一部の実施形態において、前記スキャナは、第１ファセットおよび当該第１ファセットに隣接する第２ファセットを含む。前記第１ファセットは、第１長さを有し、前記第２ファセットは、前記第１長さよりも長い第２長さを有する。

【0020】

一部の実施形態において、前記スキャナは、第１ファセットと第２ファセットを含み、前記第１ファセットは、当該第１ファセットが前記第１ビームを送信する第１視野を有し、前記第２ファセットは、当該第２ファセットが前記第２ビームを送信する第２視野を有する。前記第２視野は、前記第１視野よりも大きい。

【0021】

一部の実施形態において、前記スキャナは、第１ファセットおよび第２ファセットを含み、前記第１ファセットと前記スキャナの中心によって定義される第１角度は、前記第２ファセットと前記スキャナの前記中心によって定義される第２角度よりも大きい。

【0022】

少なくとも１つの態様は、自律走行車両に関する。前記自律走行車両は、ＬＩＤＡＲシステム、ステアリングシステムまたはブレーキシステムのうち、少なくとも１つ、および車両コントローラを含む。ＬＩＤＡＲシステムは、第１ビームを出力するように構成されるレーザーソースと、不規則な形状を有し、前記第１ビームを受信することに応答して第２ビームを出力するように構成されるスキャナと、を含む。前記車両コントローラは、前記オブジェクトによる前記第２ビームの反射または散乱のうちの少なくとも１つからのリターンビームを使用して前記オブジェクトまでの距離または前記オブジェクトの速度のうち、少なくとも１つを決定し、当該距離または速度のうち、少なくとも１つに応答して前記ステアリングシステムまたは前記ブレーキシステムのうち、少なくとも１つの動作を制御するように構成される１つ以上のプロセッサを含む。

【0023】

一部の実施形態において、前記スキャナは、第１視野を有する第１ファセットと、前記第１ファセットに隣接し、第２視野を有する第２ファセットと、を含み、前記スキャナは、前記第１視野および前記第２視野の重なりが少なくとも部分的に自律走行車両の前方にあるように、前記自律走行車両に設置される。

【0024】

一部の実施形態において、前記スキャナは、第１視野を有する第１ファセットと、前記第１ファセットに隣接し、第２視野を有する第２ファセットと、を含む第１スキャナであり、前記自律走行車両は、第３視野を有する第３ファセットと、第４視野を有する第４ファセットと、を含む第２スキャナであり、第４視野は、第３視野と重なり、第３視野より小さい。

【0025】

一部の実施形態において、スキャナは、第１ファセットおよび第２ファセットを含み、第１ファセットとスキャナの中心によって定義される第１角度は、第２ファセットとスキャナの中心によって定義される第２角度よりも大きい。

【0026】

当該技術分野の通常の技術者は、「発明の内容」の項目が単に例示であり、いかなる方法でも限定しようとする意図ではないことを理解するであろう。本明細書に記載の任意の特徴は、任意の他の特徴とともに使用でき、これらの特徴の任意の部分集合は、様々な実施形態に従って組み合わせて使用できる。特許請求の範囲によってのみ定義される本明細書に記載の装置および／または方法の他の態様、発明の特徴および利点は、本明細書に記載され添付された図面とともに取られる詳細な説明から理解できるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0027】

添付の図面において、実施形態は、限定的なものではなく例示的な方法で示されており、同様の参照番号は同様の要素を指す。

【0028】

【図1a】自律走行車両のためのシステム環境の一例のブロック図であり、

【0029】

【図1b】自律走行商用トラックのためのシステム環境の一例のブロック図であり、

【0030】

【図1c】自律走行商用トラックのためのシステム環境の一例のブロック図であり、

【0031】

【図1d】自律走行商用トラックのためのシステム環境の一例のブロック図であり、

【0032】

【図2】ＬＩＤＡＲシステムの一例のブロック図であり、

【0033】

【図3】凸形ポリゴンスキャナの一例の平面図であり、

【0034】

【図4】凹形ポリゴンスキャナの一例の平面図であり、

【0035】

【図5】凸形ポリゴンスキャナの一例の平面図であり、

【0036】

【図6】凹形ポリゴンスキャナの一例の平面図であり、

【0037】

【図7】凸形ポリゴンスキャナの一例の平面図であり、

【0038】

【図8】凹形ポリゴンスキャナの一例の平面図であり、

【0039】

【図9】ポリゴンスキャナを使用するＬＩＤＡＲシステムを具現する車両の例の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

ＬＩＤＡＲシステムは、オブジェクトが反射または散乱することができる光ビームを生成し、送信されたビームに該当するリターンビームとして前記光ビームを送信することができる。ＬＩＤＡＲシステムは、リターンビームを受信し、リターンビームまたはその特性を処理して距離および速度などのオブジェクトに関するパラメータを決定できる。ＬＩＤＡＲシステムは、送信されたビームに様々な周波数または位相変調を適用でき、これにより、オブジェクトに関するパラメータを決定するためにリターンビームを送信されたビームと関連付けることが容易になり得る。

【0041】

ＬＩＤＡＲシステムは、例えば、送信されたビームを様々な方位角および仰角（Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ａｎｇｌｅ）で反射して出力するポリゴンスキャナを含み得る。これにより、ＬＩＤＡＲシステムは、ポリゴンスキャナを使用してＬＩＤＡＲシステムの周りの環境をスキャンして当該環境内のオブジェクトのパラメータを検出するセンサとして動作することができる。ポリゴンスキャナは、送信されたビームを反射して出力する反射表面を有する複数のファセット（Ｆａｃｅｔ）を含み得る。ファセット（およびこれによるポリゴンスキャナ）の視野は、ファセットの角度範囲に該当し得る。例えば、４つのファセットを有する正多角形ポリゴンスキャナ（例えば、隣接するファセット間の角度が同じであり、ファセットの長さが同じであるポリゴンスキャナ）の場合、それぞれのファセットは、（ファセットのエッジからポリゴンスキャナの中心まで測定された角度に基づいて）９０度の角度範囲を有し得、ファセットの視野は、（例えば、反射性ファセットが入射する光ビームをステアリングできる量に基づいて角度範囲の２倍である）２８０度であり得る。

【0042】

本開示内容によるシステムおよび方法は、長さおよび隣接するファセットについての角度が異なるため、ファセットの視野が異なることがある少なくとも一部のファセットを有するポリゴンスキャナを含み得る。例えば、ポリゴンスキャナは、正多角形ではなく不規則な多角形の形であり得る。このようなポリゴンスキャナを使用するＬＩＤＡＲシステムは、ファセットの視野が重なるポリゴンスキャナの方位角視野の中央部分のような特定の角度範囲にわたって増加したサンプリング密度（例えば、分解能）を有し得る。これは、送信ビームおよびＬＩＤＡＲシステムの周辺環境内のオブジェクトによって散乱するリターンビームを使用して当該環境内のオブジェクトのパラメータを決定するための信号対雑音比などのＬＩＤＡＲシステムの性能の特性を向上させ得る。例えば、改善された性能特性は、ＬＩＤＡＲシステムがオブジェクトについての距離、速度、およびドップラーシフト情報をより正確に決定することを可能にすることによって、ＬＩＤＡＲシステムの最大設計距離を増加させることができる。例えば、ＬＩＤＡＲシステムは、自律走行トラック輸送などの長距離応用（例えば、最大距離が４００メートル以上）に効果的に使用できる。

１．自律走行車両のためのシステム環境

【0043】

図１ａは、一部の実施形態による自律走行車両のためのシステム環境の一例を示すブロック図である。図１ａは、本明細書に開示された様々な技術が具現できる例示的な自律走行車両１００が示されている。例えば、車両１００は、エネルギー供給源１０６から動力の供給を受け、ドライブトレイン１０８に動力を供給することができる原動機１０４を含むパワートレイン１０２と、方向制御装置１１２、パワートレイン制御装置１１４、およびブレーキ制御装置１１６を含む制御システム１１０と、を含み得る。車両１００は、人および／または貨物を輸送することができ、様々な環境で移動できる車両を含む任意の数の異なるタイプの車両として具現できる。前述の構成要素１０２～１１６は、これらの構成要素が使用される乗用車、バン、トラック、およびバスなどの車両のタイプによって大きく異なり得る。原動機１０４は、（何よりも）１つ以上の電気モーターおよび／または内燃機関を含み得る。エネルギー供給源は、例えば、燃料システム（例えば、ガソリン、ディーゼル、水素などを提供する）、電池システム、太陽電池パネルまたは他の再生可能エネルギー供給源、および／または燃料電池システムを含み得る。ドライブトレイン１０８は、原動機１０４の出力を車両動作に変換するための変速機および／または任意の他の機械的駆動構成要素とともにホイールおよび／またはタイヤだけでなく、車両を制御可能に停止または減速するように構成される１つ以上のブレーキおよび車両１００の軌跡を制御するのに適した方向またはステアリング構成要素（例えば、車両１００の１つ以上のホイールが概して垂直軸を中心に旋回することによって車両の縦軸に対するホイールの回転面の角度を変更させるラックおよびピニオンステアリング接続装置）を含み得る。一部の実施形態において、（例えば、電気／ガスハイブリッド車両の場合）、パワートレインとエネルギー供給源の組み合わせを使用でき、場合によっては、（例えば、個々のホイールまたは車軸に専用の）多重電気モーターを原動機として使用できる。

【0044】

方向制御装置１１２は、車両１００が所望の軌跡に従うことを可能にするために、方向またはステアリング構成要素からのフィードバックを制御および受信するための１つ以上のアクチュエータおよび／またはセンサを含み得る。パワートレイン制御装置１１４は、パワートレイン１０２の出力を制御し、例えば原動機１０４の出力を制御してドライブトレイン１０８内の変速機のギアなどを制御することによって、車両１００の速度および／または方向を制御するように構成され得る。ブレーキ制御装置１１６は、車両１００を減速または停止させる１つ以上のブレーキ、例えば、車両のホイールに結合されたディスクまたはドラムブレーキを制御するように構成され得る。

【0045】

オフロード車両、全地形（ａｌｌ－ｔｅｒｒａｉｎ）車両または軌道車両、建設装備などを含むが、これらに限定されない他の車両タイプは、異なるパワートレイン、ドライブトレイン、エネルギー供給源、方向制御装置、パワートレイン制御装置およびブレーキ制御装置を使用できる。さらに、一部の実施形態において、前記構成要素の一部は、例えば、車両の方向制御装置が１つ以上の原動機の出力を変更することによって主に処理される場合に結合できる。

【0046】

車両１００についての様々なレベルの自律走行制御は、１つ以上のプロセッサ１２２および１つ以上のメモリ１２４を含み得、それぞれのプロセッサ１２２は、メモリ１２４に格納されたプログラムコード命令語１２６を行うように構成された車両制御システム１２０で具現できる。プロセッサは、例えば、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ（ｓ））および／または中央処理装置（ＣＰＵ（ｓ））を含み得る。

【0047】

センサ１３０は、車両の周辺環境から車両の動作を制御するのに使用するための情報を収集するのに適切な様々なセンサを含み得る。例えば、センサ１３０は、レーダーセンサ１３４、ＬＩＤＡＲセンサ１３６、３Ｄポジショニングセンサ１３８－例えば、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、またはＧＰＳ（地球位置システム）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌｎａｙａ Ｎａｖｉｇａｚｉｏｎｎａｙａ Ｓｐｕｔｎｉｋｏｖａｙａ Ｓｉｓｔｅｍａ、またはＧｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＢｅｉＤｏｕ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ（ＢＤＳ）、Ｇａｌｉｌｅｏ、Ｃｏｍｐａｓｓなどの任意のもの－を含み得る。３Ｄポジショニングセンサ１３８は、衛星信号を用いて地球上の車両位置を決定するために使用できる。センサ１３０は、カメラ１４０および／または慣性計測装置（ＩＭＵ）１４２を含み得る。カメラ１４０は、モノグラフィックまたはステレオグラフィックカメラであり得、静止画および／または動画を記録することができる。ＩＭＵ１４２は、３つの方向で車両の線形および回転運動を検出できる多重ジャイロスコープおよび加速度計を含み得る。ホイールエンコーダのような１つ以上のエンコーダ（図示せず）が車両１００の１つ以上のホイールの回転をモニタリングするのに使用できる。それぞれのセンサ１３０は、センサデータを他のセンサ１３０のデータ速度とは異なるデータ速度で出力できる。

【0048】

センサ１３０の出力は、位置推定（Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）サブシステム１５２、計画サブシステム１５６、知覚（Ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ）サブシステム１５４、および制御サブシステム１５８を含む制御サブシステム１５０のセットに提供され得る。位置推定サブシステム１５２は、車両１００の周辺環境内で、そして一般的に一部基準フレーム内で車両１００の位置および指向（「ポーズ」とも呼ばれる）を精密に決定するなどの機能を行い得る。自律走行車両の位置は、ラベルが指定された自律走行車両データを生成する一部として同じ環境内の追加車両の位置と比較できる。知覚サブシステム１５４は、車両１００を取り囲む環境内のオブジェクトを検出、追跡、決定および／または識別するなどの機能を行い得る。一部の実施形態による機械学習モデルがオブジェクトの追跡に活用できる。計画サブシステム１５６は、環境内の静止および移動オブジェクトだけでなく、希望する目的地が与えられた状態で一部の時間フレームにわたって車両１００についての軌跡を計画するなどの機能を行い得る。一部の実施形態による機械学習モデルが車両軌跡の計画に活用できる。制御サブシステム１５８は、車両１００の計画された軌跡を具現するために車両制御システム１２０の様々な制御装置を制御するのに適切な制御信号を生成するなどの機能を行い得る。計画された軌跡を具現するように自律走行車両を制御する１つ以上の信号を機械学習モデルを活用して生成し得る

【0049】

図１ａに示すタイプの複数のセンサは、重複性のためにおよび／または車両周辺の異なる領域をカバーするために使用でき、他のタイプのセンサを使用できる。様々なタイプおよび／または組み合わせの制御サブシステムを使用できる。サブシステム１５２～１５８の機能のうちの一部または全部は、１つ以上のメモリ１２４に常駐し、１つ以上のプロセッサ１２２によって行われるプログラムコード命令語１２６で具現でき、これらのサブシステム１５２～１５８は、場合によっては、同じプロセッサおよび／またはメモリを使用して具現できる。サブシステムは、様々な専用回路ロジック、様々なプロセッサ、様々なフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、様々な特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、様々なリアルタイムコントローラなどを使用して少なくとも部分的に具現でき、前述したように、多重サブシステムは、回路、プロセッサ、センサ、および／または他の構成要素を活用できる。また、車両制御システム１２０の様々な構成要素は、様々な方式でネットワーク化できる。

【0050】

一部の実施形態において、車両１００は、車両１００用の冗長またはバックアップ制御システムとして使用できる２次車両制御システム（図示せず）をさらに含み得る。一部の実施形態において、２次車両制御システムは、車両制御システム１２０で不利なイベントが発生した場合に自律走行車両１００を完全に動作させることができるが、他の実施形態において、２次車両制御システムは、１次車両制御システム１２０で検出された不利なイベントに応答して車両１００を制御停止させるなどの制限された機能のみを有し得る。また他の実施形態において、２次車両制御システムは省略されてもよい。

【0051】

ソフトウェア、ハードウェア、回路ロジック、センサ、およびネットワークなどの様々な組み合わせを含む多数の異なるアーキテクチャーを使用して図１に示されている様々な構成要素を具現できる。それぞれのプロセッサは、例えば、マイクロプロセッサとして具現でき、それぞれのメモリは、主記憶装置および任意の補助レベルのメモリ－例えば、キャッシュメモリ、不揮発性またはバックアップメモリ（例えば、プログラマブルまたはフラッシュメモリ）、リードオンリーメモリなど－を含むランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）デバイスを表すことができる。また、それぞれのメモリは、車両１００の他の場所に物理的に位置する例えば、プロセッサ内のキャッシュメモリであるメモリ記憶装置および（例えば、大容量記憶装置または他のコンピュータコントローラに格納されて）仮想メモリとして使用される任意の格納容量を含むものと見なすことができる。図１ａに示される１つ以上のプロセッサまたは完全に別のプロセッサを使用して自律走行制御の目的以外の車両１００の追加機能、例えば、エンターテインメントシステムを制御し、ドア、照明、便宜機能（Ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ Ｆｅａｔｕｒｅｓ）などを動作させる追加機能を具現できる。

【0052】

また、追加の記憶装置のために、車両１００は、１つ以上の大容量記憶装置、例えば、特にリムーバブルディスクドライブ、ハードディスクドライブ、直接アクセス記憶装置（ＤＡＳＤ）、光学ドライブ（例えば、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブなど）、ソリッドステートストレージドライブ（ＳＳＤ）、ネットワーク接続された記憶装置、ストレージエリアネットワークおよび／またはテープドライブなどを含み得る。

【0053】

また、車両１００は、車両１００がユーザーまたはオペレータから多数の入力を受信し、ユーザーまたはオペレータについての出力を生成するようにする、例えば、１つ以上のディスプレイ、タッチスクリーン、音声および／またはジェスチャインターフェース、ボタンおよび他の触覚制御装置などのユーザーインターフェース１６４を含み得る。他の方法では、ユーザー入力は、他のコンピュータまたは電子装置、例えば、モバイル装置のアプリまたはウェブインターフェースを介して受信され得る。

【0054】

さらに、車両１００は、１つ以上のネットワーク１７０（例えば、近距離通信網（ＬＡＮ）、広域通信網（ＷＡＮ）、無線ネットワーク、および／またはインターネット）との通信に適切なネットワークインターフェース１６２などの１つ以上のネットワークインターフェースを含み、他のコンピュータおよび電子装置との情報の通信を許容することができる。前記情報の通信は、例えば、クラウドサービスなどの中央サービスを含み、車両１００は、前記サービスから車両の自律走行制御に使用される環境および他のデータを受信する。１つ以上のセンサ１３０によって収集されたデータは、ネットワーク１７０を介してコンピューティングシステム１７２にアップロードされて追加処理できる。一部の実施形態において、タイムスタンプがアップロード前に車両データの各インスタンス（Ｉｎｓｔａｎｃｅ）に追加され得る。

【0055】

図１ａに示されるそれぞれのプロセッサおよび本明細書に開示されている様々な追加のコントローラとサブシステムは、以下に詳細に説明されるように、一般的にオペレーティングシステムの制御下で動作し、様々なコンピュータソフトウェアアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、データ構造などを行うか、またはこれらに依存する。さらに、様々なアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュールなどは、ネットワーク１７０を介して車両１００に結合された他のコンピュータの１つ以上のプロセッサで、例えば、分散コンピューティング環境、クラウド基盤のコンピューティング環境、またはクライアントサーバコンピューティング環境で行われるため、コンピュータプログラムの機能を具現するのに必要な処理がネットワークを介して多数のコンピュータおよび／またはサービスに割り当てられる。

【0056】

一般的に、オペレーティングシステムの一部として具現されたり、特定のアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、または命令語のシーケンス、またはこれらのサブセットとして具現されたりしても、本明細書に記載の様々な実施形態を具現するために実行されるルーチンは、ここで「プログラムコード」と呼ばれる。プログラムコードは、様々な時間に様々なメモリおよび記憶装置内に常駐し、１つ以上のプロセッサによって読み取りおよび実行されるとき、本開示内容の様々な態様を具現するステップまたは要素を実行するために必要なステップを行う１つ以上の命令語を含み得る。さらに、実施形態は、完全に機能するコンピュータおよびシステムを含み、以下その文脈で説明されるが、本明細書に記載されている様々な実施形態は、様々な形態のプログラム製品として配布することが可能であり、実施形態は、このような配布を実際に行うのに使用される特定のタイプのコンピュータ読み取り可能な媒体とは無関係に具現できることを理解するであろう。

【0057】

コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、特に、揮発性および不揮発性メモリ装置、フロッピーおよびその他のリムーバブルディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、ハードディスクドライブ、磁気テープおよび光ディスク（例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）のような有形の非一時的な媒体（Ｔａｎｇｉｂｌｅ、Ｎｏｎ－Ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ Ｍｅｄｉａ）が含まれる。

【0058】

また、以下で説明される様々なプログラムコードは、これが特定の実施形態で具現されるアプリケーションに基づいて識別できる。しかし、以下の任意の特定のプログラム命名法は、単に便宜のために使用されたものであり、したがって、本開示内容は、このような命名法によって識別および／または暗示された任意の特定アプリケーションでのみ使用するように制限されてはならない。さらに、コンピュータプログラムがルーチン、手順、方法、モジュール、オブジェクトなどに体系化できる典型的に無限の数の方式とプログラム機能が典型的なコンピュータ内に常駐する様々なソフトウェア層（例えば、オペレーティングシステム、ライブラリ、ＡＰＩ、アプリケーション、アプレットなど）中に割り当てられる様々な方式を考慮するとき、本開示内容は、本明細書に記載のプログラム機能の特定の体系化および割り当てに限定されない。

２．自動車アプリケーション用ＬＩＤＡＲ

【0059】

トラックは、ＬＩＤＡＲシステム（例えば、本明細書に記載されている他のもののうち、図１ａの車両制御システム１２０または図２ａのＬＩＤＡＲシステム２００を含み得る。一部の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、光学信号をエンコードするために周波数変調を使用し、エンコードされた光学信号を光学装置を使用して自由空間に散乱させることができる。ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ）ＬＩＤＡＲシステムは、エンコードされた光学信号とオブジェクトから再び反射されたリターン信号との間の周波数差を検出することによってオブジェクトの位置を決定し、および／またはドップラー効果を用いてオブジェクトの速度を正確に測定できる。一部の実施形態において、ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムは、連続波（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）（「ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲ」と呼ばれる）または準連続波（Ｑｕａｓｉ－Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）（「ＦＭＱＷ ＬＩＤＡＲ」と呼ばれる）を使用できる。一部の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、位相変調（Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＭ）を使用して光学信号をエンコードし、エンコードされた光学信号を自由空間に散乱させることができる。

【0060】

場合によっては、オブジェクト（例えば、暗い服を着た歩行者）は、低い反射率を有するため、オブジェクトにぶつかる少量の光（例えば１０％以下）のみをＦＭまたはＰＭ ＬＩＤＡＲシステムのセンサ（例えば、図１ａのセンサ１３０）に再び 反射することができる。その他の場合、オブジェクト（例えば、光沢のある道路標識）は、高い反射率（例えば、１０％以上）を有するため、オブジェクトにぶつかる大量の光をＦＭ ＬＩＤＡＲシステムのセンサに再び反射することができる。

【0061】

オブジェクトの反射率にかかわらず、ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムは、従来のＬＩＤＡＲシステムよりも遠い距離（例えば、２倍）でオブジェクトを検出（例えば、分類、認識、発見など）することができる。例えば、ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムは、３００メートル以上の低反射オブジェクトと４００メートル以上の高反射オブジェクトを検出できる。

【0062】

検出能力のこのような改善を達成するために、ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムは、センサ（例えば、図１ａのセンサ１３０）を使用できる。一部の実施形態において、これらのセンサは、単一の光子感知性を有し得る。すなわち、できるだけ最小量の光を検出できる。ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムは、一部の応用例において、赤外線波長（例えば、９５０ｎｍ、１、５５０ｎｍなど）を使用できるが、赤外線波長の範囲（例えば、近赤外線：８００ｎｍ～１、５００ｎｍ、中赤外線：１、５００ｎｍ～５、６００ｎｍ、および遠赤外線５、６００ｎｍ～１、０００、０００ｎｍ）に限定されない。赤外線波長でＦＭまたはＰＭ ＬＩＤＡＲシステムを動作させることにより、ＦＭまたはＰＭ ＬＩＤＡＲシステムは、目の安全基準を満たしながら、より強い光パルスまたは光ビームをブロードキャストすることができる。従来のＬＩＤＡＲシステムは、多くの場合単一の光子感知性がなく、および／または近赤外線波長でのみ動作するため、目の安全のためにシステムの光出力（および距離検出能力）を制限する必要がある。

【0063】

したがって、ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムは、より遠い距離でオブジェクトを検出することによって、予想できなかった障害物に反応する時間をより多く有し得る。実際に、数ミリ秒の追加時間だけでも、特に高速道路の速度で運転している大型車両（例えば、商用トラック車両）において安全と快適さを向上させ得る。

【0064】

ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムは、それぞれのデータポイントについての正確な速度を即座に提供できる。一部の実施形態において、速度測定は、レーザー信号の半径方向の速度（例えば、検出されたオブジェクトとセンサとの間の方向ベクトル）またはレーザー信号の周波数のうち、少なくとも１つに基づいてオブジェクトから受信された光の周波数をシフトさせるドップラー効果を利用して達成される。例えば、速度が１００ｍ／ｓ未満の道路状況で発生する速度の場合、１、５５０ｎｍ（ナノメートル）の波長でのこのシフトは、１３０ＭＨｚ未満の周波数シフトに該当する。この周波数シフトは小さいため、光学ドメインで直接検出することは困難である。しかし、ＦＭＣＷ、ＰＭＣＷ、またはＦＭＱＷ ＬＩＤＡＲシステムにおけるコヒーレント検出を利用することによって、様々な信号処理技術を用いて周波数シフトを計算できるように信号をＲＦドメインに変換することができる。これにより、自律走行車両制御システムは、受信データをより迅速に処理できる。

【0065】

また、瞬間速度計算により、ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムが離れていたり、まばらなデータポイントをオブジェクトとして決定し、および／またはこれらのオブジェクトが時間の経過とともにどのように移動しているかを追跡することがより容易になる。例えば、ＦＭ ＬＩＤＡＲセンサ（例えば、図１ａのセンサ１３０）は、３００ｍ離れているオブジェクトについての少数のリターン（例えば、衝突）のみを受信することができるが、これらのリターンが関心速度値を提供する場合（例えば、７０ｍｐｈを超える速度で車両に向かう場合）、ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムおよび／または自律走行車両制御システムは、オブジェクトに関連する確率についての個々の重みを決定できる。

【0066】

ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムのより迅速な識別および／または追跡は、自律走行車両制御システムに車両を操縦するためのより多くの時間を提供する。オブジェクトがどれだけ速く動いているかをよりよく理解すると、自律走行車両制御システムは、より優れた反応を計画することができる。

【0067】

ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムは、従来のＬＩＤＡＲシステムと比較してより少ない雑音（Ｓｔａｔｉｃ）を有し得る。すなわち、より多くの光感知性を有するように設計された従来のＬＩＤＡＲシステムは、一般的に明るい日光では正しく動作しない。このようなシステムは、漏話（Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）（例えば、センサが互いの光パルスまたは光ビームによって混線する場合）と磁気干渉（例えば、センサが自体の以前の光パルスまたは光ビームによって混線する場合）を受ける傾向もある。この欠点を克服するために、従来のＬＩＤＡＲシステムを使用する車両は、このような「雑音（Ｎｏｉｓｅ）」を管理するために多くの場合、追加のハードウェア、複雑なソフトウェア、および／またはより多くの計算能力を必要とする。

【0068】

これについて、ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムは、それぞれのセンサが固有の光特性（例えば、光ビーム、光波、光パルス）にのみ反応するように特別に設計されるため、この種の問題を経験しない。リターン光が最初に送信されたタイミング、周波数、および／または波長と一致しない場合、ＦＭセンサは、当該データポイントをフィルタリング（例えば、除去、無視など）することができる。これにより、ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムは、より少ないハードウェアまたはソフトウェア要件でより正確なデータを算出（例えば、生成、誘導など）し、より安全かつスムーズな運転を可能にする。

【0069】

ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムは、従来のＬＩＤＡＲシステムよりもスケーリングが容易である。より多くの自律走行車両（例えば、自動車、商用トラックなど）が道路に登場するが、ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムで駆動される車両は、センサ漏話による干渉問題に直面する必要がないであろう。また、ＦＭ ＬＩＤＡＲシステムは、従来のＬＩＤＡＲセンサよりも少ない光学ピークパワーを使用する。これにより、ＦＭ ＬＩＤＡＲ用の光学構成要素の一部または全部は、単一チップ上で製造することができ、これは本明細書で論じるように、固有の利点を提供する。

２．１ 商用トラック

【0070】

図１ｂは、一部の実施形態による自律走行商用トラックのためのシステム環境の一例を示すブロック図である。環境１００Ｂは、貨物１０６Ｂを運ぶための商用トラック１０２Ｂを含む。一部の実施形態において、商用トラック１０２Ｂは、長距離貨物輸送、地域貨物輸送、インターモーダル貨物輸送（すなわち、道路基盤の車両が貨物を輸送するためのいくつかの輸送モードのうちの１つとして使用される）および／または任意の他の道路基盤の貨物輸送の応用のために構成された車両を含む。一部の実施形態において、商用トラック１０２Ｂは、平台型トラック、冷蔵トラック（例えば、リーファー（Ｒｅｅｆｅｒ）トラック）、ベントバン（Ｖｅｎｔｅｄ Ｖａｎ）（例えば、ドライバン）、移動（Ｍｏｖｉｎｇ）トラックなどであり得る。一部の実施形態において、貨物１０６Ｂは、商品および／または農産物であり得る。一部の実施形態において、商用トラック１０２Ｂは、平台型トレーラー、ローボーイ（Ｌｏｗｂｏｙ）トレーラー、ステップデッキ（Ｓｔｅｐ Ｄｅｃｋ）トレーラー、拡張可能な平台型トレーラー、サイドキット（Ｓｉｄｅｋｉｔ）トレーラーなどの貨物１０６Ｂを運ぶためのトレーラーを含み得る。

【0071】

環境１００Ｂは、トラックから３０メートル以下の距離範囲内にある（図１ｂに他の車両として示されている）オブジェクト１１０Ｂを含む。

【0072】

商用トラック１０２Ｂは、オブジェクト１１０Ｂまでの距離を決定し、および／またはオブジェクト１１０Ｂの速度を測定するためのＬＩＤＡＲシステム１０４Ｂ（例えば、ＦＭ ＬＩＤＡＲシステム、図１ａの車両制御システム１２０または図２ａのＬＩＤＡＲシステム２００）を含み得る。図１ｂは、１つのＬＩＤＡＲシステム１０４Ｂが商用トラック１０２Ｂの前面に取り付けられているように示されているが、ＬＩＤＡＲシステムの数および商用トラックについてのＬＩＡＲシステムの取り付け領域は、特定の数および特定の領域に限定されない。商用トラック１０２Ｂは、商用トラック１０２Ｂについての任意の自由空間内のオブジェクトの検出を容易にするために、商用トラック１０２Ｂの任意の領域（例えば、前面、背面、側面、上側、下側、下部、および／または底部）に取り付けられる任意の数のＬＩＤＡＲシステム１０４Ｂ（またはセンサ、変調器、コヒーレント（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ）信号発生器などのその構成要素）を含み得る。

【0073】

図示のように、環境１００Ｂ内のＬＩＤＡＲシステム１０４Ｂは、商用トラック１０２Ｂから短い距離（例えば、３０メートル以下）にあるオブジェクト（例えば、他の車両、自転車、木、道路標識、ポットホールなど）を検出するように構成され得る。

【0074】

図１ｃは、一部の実施形態による自律走行商用トラックのためのシステム環境の一例を示すブロック図である。環境１００Ｃは、環境１００Ｂに含まれた同じ構成要素（例えば、商用トラック１０２Ｂ、貨物１０６Ｂ、ＬＩＤＡＲシステム１０４Ｂなど）を含む。

【0075】

環境１００Ｃは、商用トラック１０２Ｂから（ｉ）３０メートル以上（ｉｉ）１５０メートル以下の距離範囲内にある（図１ｃに他の車両として示されている）オブジェクト１１０Ｃを含む。図示のように、環境１００Ｃ内のＬＩＤＡＲシステム１０４Ｂは、商用トラック１０２Ｂから所定の距離（例えば、１００メートル）にあるオブジェクト（例えば、他の車両、自転車、木、道路標識、ポットホールなど）を検出するように構成され得る。

【0076】

図１ｄは、一部の実施形態による自律走行商用トラックのためのシステム環境の一例を示すブロック図である。環境１００Ｄは、環境１００Ｂに含まれた同じ構成要素（例えば、商用トラック１０２Ｂ、貨物１０６Ｂ、ＬＩＤＡＲシステム１０４Ｂなど）を含む。

【0077】

環境１００Ｄは、商用トラック１０２Ｂから１５０メートルを超える距離範囲内にある（図１ｄに他の車両として示されている）オブジェクト１１０Ｄを含む。図示のように、環境１００Ｄ内のＬＩＤＡＲシステム１０４Ｂは、商用トラック１０２Ｂから所定の距離（例えば、３００メートル）にあるオブジェクト（例えば、他の車両、自転車、木、道路標識、ポットホールなど）を検出するように構成され得る。

【0078】

商用トラック輸送応用において、増加した重量およびそれに応じて、このような車両に要求されるより長い停止距離により、すべての距離にあるオブジェクトを効果的に検出することが重要である。ＦＭ ＬＩＤＡＲシステム（例えば、ＦＭＣＷおよび／またはＦＭＱＷシステム）またはＰＭ ＬＩＤＡＲシステムは、前述した利点により、商用トラック応用に最適である 。結局、このようなシステムを備えた商用トラックは、短距離または長距離にわたって人と物品の両方を安全に移動させる能力が向上し、商用トラックだけでなく周辺車両の安全性も向上し得る。様々な実施形態において、これらのＦＭまたはＰＭ ＬＩＤＡＲシステムは、商用トラックに運転者が搭乗しており、商用トラックの一部の機能がＦＭまたはＰＭ ＬＩＤＡＲシステムを使用して自律的に動作する半自律応用または商用トラックが単独または他の車両システムとともにＦＭまたはＬＩＤＡＲシステムによって全く動作する完全自律応用に使用できる。

３．ＬＩＤＡＲシステム

【0079】

図２は、ＬＩＤＡＲシステム２００の一例を示す。ＬＩＤＡＲシステム２００は、距離および速度などのオブジェクトに関するパラメータを決定し、当該パラメータを遠隔システムに出力するために使用できる。例えば、ＬＩＤＡＲシステム２００は、受信されたパラメータに応答して車両の動作を制御できる車両コントローラ（例えば、車両コントローラ２９８）またはパラメータの表現を示すことができるディスプレイが使用するためのパラメータを出力できる。ＬＩＤＡＲシステム２００は、コヒーレント検出システムであり得る。ＬＩＤＡＲシステム２００は、図１ａ～図１ｄを参照して説明したシステムの様々な特徴および構成要素を具現するために使用できる。

【0080】

ＬＩＤＡＲシステム２００は、搬送波光ビームなどのビーム２０６を放射するレーザーソース２０４を含み得る。スプリッタ２０８は、ビーム２０６をビーム２１０と基準ビーム２１２（例えば、基準信号）に分割することができる。

【0081】

変調器２１４は、入力ビーム２１０の１つ以上の属性を変調してビーム２１６（例えば、ターゲットビーム）を生成し得る。一部の実施形態において、変調器２１４は、入力ビーム２１０の周波数を変調することができる。例えば、変調器２１４は、ビーム２１６の周波数が時間の経過とともに線形的に増加または減少するように、入力ビーム２１０の周波数を線形的に変調することができる。他の例として、変調器２１４は、入力ビーム２１０の周波数を非線形的に（例えば、指数関数的に）変調することができる。一部の実施形態において、変調器２１４は、入力ビーム２１０の位相を変調してビーム２１６を生成し得る。しかし、変調技術は、周波数変調および位相変調に限定されない。任意の適切な変調技術は、ビームの１つ以上の属性の変調に使用できる。図２に戻ると、変調器２１４は、基準ビーム２１２が変調されないように、スプリッタ２０８によるビーム２０６の分割後にビーム２１０を変調することができ、または変調器２１４は、ビーム２０６を変調し、スプリッタ２０８がターゲットビームと基準ビームに分割されるように当該変調されたビームをスプリッタ２０８に提供し得る。

【0082】

送信された信号を出力するために使用されるビーム２１６は、レーザーソース２０４によって出力されたビーム２０６のエネルギーの大部分を有し得る一方、基準ビーム２１２は、はるかに少ないエネルギーであるが、オブジェクトから散乱したリターンビーム２４８（例えば、リターンされた光）との混合を可能にする十分なエネルギーを有し得る。基準ビーム２１２は、局部発振器（Ｌｏｃａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、ＬＯ）信号として使用できる。基準ビーム２１２は、基準経路を通過し、ミキサー２６０に提供され得る。増幅器２２０は、ビーム２１６を増幅してビーム２２２を出力することができ、コリメータ２２４は、ビーム２２２をコリメート（Ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）してビーム２２６を出力することができる。

【0083】

図２に示すように、サーキュレータ２２８は、コリメータ２２４とポリゴンスキャナ２３２との間でビーム２２６を受信し、ポリゴンスキャナ２３２にビーム２３０を出力することができる。サーキュレータ２２８は、レーザーソース２０４とコリメータ２２４との間にあってもよい。サーキュレータ２２８は、ポリゴンスキャナ２３２からリターンビーム２４８を受信し、リターンビーム２４８をミキサー２６０に提供し得る。

【0084】

ポリゴンスキャナ２３２は、本体２３４および本体２３４の外部表面に定義されたファセット（Ｆａｃｅｔ）２３６を含み得る。ポリゴンスキャナ２３２は、自律走行車両のような車両の予想動作温度範囲にわたって高い構造的安定性を有し得る７０００シリーズアルミニウムまたは８０００シリーズアルミニウムなどのアルミニウムで製造できる。ポリゴンスキャナ２３２をアルミニウムで製造することによって、ファセット２３６を非常に平坦に機械加工することができる。

【0085】

ポリゴンスキャナ２３２は、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、またはポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＭＭＡ）材料などの重合体材料（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ）で製造できる。重合体材料は、ポリゴンスキャナ２３２の形状についての許容誤差および熱膨張係数などの因子に基づいて（例えば、ポリゴンスキャナ２３２を形成するために使用できるモールドに基づいて）選択され得る。
例えば、ポリゴンスキャナ２３２は、ポリゴンスキャナ２３２が動作中にその形状を維持できるように、車両の予想動作温度範囲にわたって比較的低い熱膨張係数を有する重合体材料で製造できる。重合体材料は、ダイヤモンド旋削（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｔｕｒｎｉｎｇ）によって平坦に製造できる。

【0086】

ファセット２３６は、反射性であり得る。ファセット２３６は、本体２３４を研磨したり、本体２３４にコーティングを提供したり、本体２３４に提供されたコーティングを研磨することによって形成され得る。例えば、ファセット２３６は、保護された金、銀またはアルミニウムで（例えば、アルミニウムの機械的研磨によって）形成され得る。コーティングは、気相成膜によって形成され得る。コーティングは、２００ナノメートル（ｎｍ）以上４００ｎｍ以下であり得る。

【0087】

ファセット２３６は、互いに接続され、ポリゴンスキャナ２３２の回転軸（例えば、図２に示す平面に垂直な軸）の周りに延びることができる。ＬＩＤＡＲシステム２００は、回転軸を中心にポリゴンスキャナ２３２を回転させるためにポリゴンスキャナ２３２と結合されるモーター２４０を含み得る。

【0088】

ポリゴンスキャナ２３２は、ポリゴンスキャナ２３２の半径方向大きさ（φ／２）がポリゴンスキャナ２３２の中心（例えば、モーター２４０がポリゴンスキャナ２３２とどのように結合されるかに応じて回転軸と一致する質量中心）からその中心から最も遠い隣接するファセット２３６間のコーナーのように、回転軸から最大距離にあるファセット２３６に沿った地点まで延びる（例えば、最大直径である）直径φを定義し得る。直径φは、５０ミリメートル（ｍｍ）以上２５０ｍｍ以下であり得る。

【0089】

ＬＩＤＡＲシステム２００の最大設計距離は、直径φ（および本明細書でさらに説明されるように、ファセット２３６を変更することによって達成できるサンプリング密度のようなポリゴンスキャナ２３２の他の特性）に依存し得る。直径φを増加させることは、ポリゴンスキャナ２３２の最大設計距離を増加させると同時に、ポリゴンスキャナ２３２の質量（および体積）を増加させることができる。ポリゴンスキャナ２３２の直径φが変化するにつれて、送信されたビーム２４２の大きさが変化する可能性がある。例えば、送信されたビーム２４２がポリゴンスキャナ２３２から離れて大きさが増加または発散する。送信されたビーム２４２の大きさは、送信されたビーム２４２の方向に垂直な平面における送信されたビーム２４２の半径方向の大きさであり得る。より大きな直径φは、より大きなビームを導くことができ、これは、送信されたビーム２４２がポリゴンスキャナ２３２から離れるとき、より小さなビームよりも相対的に大きさが少なめに増加するであり（例えば、より稠密に維持される）、これは、送信されたビーム２４２に応答して受信されるリターンビームに対して強い信号をもたらすことができる。例えば、直径φが５０ｍｍの場合、最大設計距離は、約２５０ｍであり得、直径φが２５０ｍｍの場合、最大設計距離は、約４００ｍ以上であり得る。最大設計距離は、信号対雑音比が閾値信号対雑音比よりも大きい最大距離に該当し得る。閾値信号対雑音比は、５デシベル（ｄＢ）であり得る。閾値信号対雑音比は、１０ｄＢであり得る。信号対雑音比は、リターンビーム２４８および基準ビーム２１２を使用してオブジェクトに関する距離、速度、またはドップラーシフトデータを決定することに対応し得る。

【0090】

ファセット２３６は、ビーム２３０を受信し、当該ビーム２３０を送信されたビーム２４２として反射することができる。ポリゴンスキャナ２３２は、ポリゴンスキャナ２３２が回転し、ポリゴンスキャナ２３２のファセット２３６がビーム２３０を反射して送信されたビーム２４２を送信することによって、送信されたビーム２４２によってスイープされた（Ｓｗｅｐｔ）角度に対応する視野２４４を定義し得る。例えば、特定のファセット２３６の指向が特定のファセット２３６に入射するビーム２３０の方向に対して変化するにつれて、送信されたビーム２４２の角度（例えば、方位角）が変更されてポリゴンスキャナ２３２が視野２４４にわたってスキャンを行うようにすることができる。ポリゴンスキャナ２３２は、視野２４４がポリゴンスキャナ２３２に対して方位角の平面をスイープするように指向され得る。ファセット２３６は、ビーム２３０を様々な仰角（Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ａｎｇｌｅ）で出力するために回転軸に対して他の角度（例えば、仰角）に指向され得る（または、ポリゴンスキャナ２３２は、仰角がビーム２３０の方向に対する特定のファセット２３６の指向に基づいて達成され、方位角が回転軸に対する特定のファセットの指向に基づいて達成されるように指向され得る）。

【0091】

視野２４４は、ポリゴンスキャナ２３２の多数のファセット２３６に対応し得る。例えば、視野２４４は、ビーム２３０がファセット２３６に入射する角度の２倍だけビーム２３０をステアリングさせるファセット２３６によって実行される反射に対応し得る。ファセット２３６を含むポリゴンスキャナのファセットは、ファセット２３６の角度の２倍である視野（正多角形スキャナの場合、８２０度／Ｎであり、ここでＮは、辺の数）を定義し得る。等辺（および等角）ファセットを含むポリゴンスキャナは、すべてのファセットにわたって同じ視野を有し得る。例えば、３辺（例えば、三角形）ポリゴンスキャナは、２４０度の視野を有し得、４辺（例えば、正方形）ポリゴンスキャナは、１８０度の視野を有し得、５辺（例えば、五角形）ポリゴンスキャナは、１４４度の視野を有し得、６辺（例えば、六角形）ポリゴンスキャナは、１２０度の視野を有し得る。

【0092】

ポリゴンスキャナ２３２は、視野２４４にわたって変化するサンプリング密度（例えば、分解能）を有するように構成され得る。例えば、サンプリング密度は、ファセット２３６間の相対的な長さおよび角度に基づいて構成され得る。例えば、ポリゴンスキャナ３００、４００、５００、６００、７００、８００などの様々なポリゴンスキャナに関連して本明細書に記載されるように、ファセット２３６のうち、少なくとも２つの第１ファセット２３６は、ファセット２３６のうち、少なくとも２つの第２ファセット２３６よりも短い長さを有し得る。第１ファセット２３６は、第２ファセット２３６の第２視野よりも小さい第１視野を有し得、送信されたビーム２４２が第２視野よりも第１視野にわたってより稠密にスイープされるようにする。ポリゴンスキャナ２３２のファセット２３６の数は、６以上１２以下であり得、ファセット２３６の数を増加させると、より大きなスキャンラインが許容されると同時にポリゴンスキャナ２３２の体積および質量が増加できる。

【0093】

送信されたビーム２４２は、ポリゴンスキャナ２３２から出力され、オブジェクト（図示せず）によってリターンビーム２４８（例えば、リターン信号）として反射されるか、または散乱され得る。リターンビーム２４８は、サーキュレータ２２８を含み得る受信経路上で受信され、ミキサー２６０に提供され得る。

【0094】

ミキサー２６０は、９０度の光ハイブリッド（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｈｙｂｒｉｄ）のような光ハイブリッドであり得る。ミキサー２６０は、基準ビーム２１２およびリターンビーム２４８を受信し、基準ビーム２１２およびリターンビーム２４８をミックスして基準ビーム２１２およびリターンビーム２４８に応答して信号２６４を出力することができる。信号２６４は、同相（Ｉｎ－Ｐｈａｓｅ、Ｉ）成分２６８および直交（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ、Ｑ）成分２７２を含み得る。

【0095】

ＬＩＤＡＲシステム２００は、ミキサー２６０から信号２６４を受信する受信機２７６を含み得る。受信機２７６は、電子信号（例えば、無線周波数信号）であり得る信号２６４に応答して信号２８０を生成し得る。受信機２７６は、信号２６４に応答して信号２８０を出力する１つ以上の光検出器を含み得る。

【0096】

ＬＩＤＡＲシステム２００は、図１ａを参照して説明した車両制御システム１２０の特徴を用いて具現できる処理システム２９０を含み得る。処理システム２９０は、信号２８０などのリターンビーム２４８に関して受信されたデータを処理して距離および速度のようなオブジェクトに関するパラメータを決定できる。処理システム２９０は、モーター２４０を制御してポリゴンスキャナ２３２の回転速度を制御するように、スキャン信号を提供してポリゴンスキャナ２３２の動作を制御できるスキャナコントローラ２９２を含み得る。処理システム２９０は、リターンビーム２４８を処理することに関連するドップラーシフトの符号および大きさと他の任意の補正とともにこれに基づいて補正された距離を決定できるドップラー補償器２９４を含み得る。処理システム２９０は、変調器２１４を駆動するために１つ以上の電気信号を送信することができる変調器コントローラ２９６を含み得る。

【0097】

処理システム２９０は、ＬＩＤＡＲシステム２００が設置された車両の動作を制御するために（例えば、車両の完全または半自律的な制御を提供するために）車両コントローラ２９８を含むか、またはこれと通信可能に結合され得る。
例えば、車両コントローラ２９８は、ＬＩＤＡＲシステム２００または車両の制御回路のうち、少なくとも１つによって具現できる。車両コントローラ２９８は、処理システム２９８によって決定されたオブジェクトまでの距離またはオブジェクトの速度のうち、少なくとも１つに応答して車両の動作を制御できる。例えば、車両コントローラ２９８は、車両の速度または方向のうち、少なくとも１つを制御するために車両のステアリングシステムまたはブレーキシステムのうち、少なくとも１つに制御信号を送信することができる。

【0098】

図３は、ポリゴンスキャナ３００およびこのポリゴンスキャナ３００を使用して達成される（例えば、送信されたビーム２４２の）スキャンラインのチャート３５０の一例を示す。ポリゴンスキャナ３００は、図２を参照して説明したポリゴンスキャナ２３２の特徴を統合し、これを具現するために使用できる。ポリゴンスキャナ３００は、凸形であり得る。ポリゴンスキャナ３００は、第１ファセット３０４ａおよび第２ファセット３０４ｂを含むファセット３０４を含む。図３に示すように、第１ファセット３０４ａおよび第２ファセット３０４ｂは、ポリゴンスキャナ３００の周りに３つの第１ファセット３０４ａおよび３つの第２ファセット３０４ｂが順に交互に配列される。ポリゴンスキャナ３０４は、三角形ポリゴンスキャナ（破線の輪郭を参照）と類似しており、この三角形ポリゴンスキャナのコーナーがなくなり、第２ファセット３０４ｂとなる。ポリゴンスキャナ３００は、鋳造、ミーリング、またはモールディングなどのソリッドボディ（Ｓｏｌｉｄ Ｂｏｄｙ）として形成されたり、一緒に積層されて接合される（個々に鋳造、ミーリング、またはモールディングできる）下位構成要素のアセンブリとして形成され得る。

【0099】

第１ファセット３０４ａは、第１角度３０８ａおよび第１長さ３１２ａを定義し、第２ファセット３０４ｂは、第２角度３０８ｂおよび第２長さ３１２ｂを定義する。角度３０８ａ、３０８ｂは、ポリゴンスキャナ３００の中心３０２からそれぞれのファセット３０４のエッジ（例えば、隣接するファセット３０４との交差点）として定義され得る。長さ３１２ａ、３１２ｂは、エッジ間のファセット３０４の表面に沿って定義され得る。第１角度３０８ａは、第２角度３０８ｂよりも大きく、第１長さ３１２ａは、第２長さ３１２ｂよりも大きい。例えば、第１角度３０８ａは、９０度であることがあり、第２角度３０８ｂは、３０度であることもある。これにより、第１ファセット３０４ａは、第２ファセット３０４ｂによって定義された第２視野３１６ｂ（例えば、６０度）よりも大きい第１視野３１６ａ（例えば、１８０度）を定義し得る。

【0100】

チャート３５０に示すように、第１ファセット３０４ａは、第２ファセット３０４ｂによって定義された第２視野３１６ｂに対してより大きい方位角の範囲に沿って相対的により大きい第１視野３１６ａを定義する。視野は、（鎖線で区切られる）重畳部分３５４を有し得、これは、第２ファセット３０４ｂではなく、第１ファセット３０４ａによってサンプリングされた外側部分に対して第１および第２ファセット３０４をすべて使用してサンプリングされた方位角視野の中心部分であり得る。方位角の関数としてより大きなサンプリング密度は、相対的により長い第１ファセット３０４ａおよび相対的により短い第２ファセット３０４ｂからのスキャンラインの重なりによって達成できる。このように、ポリゴンスキャナ３００は、ポリゴンスキャナ３００の全体視野の特定の部分、例えば、自律走行車両の動作を改善するために使用できる部分について、より大きな信号対雑音比を有するデータを選択的にキャプチャするために使用できる。

【0101】

図４は、ポリゴンスキャナ４００およびこのポリゴンスキャナ４００を使用して達成される（例えば、送信されたビーム２４２の）スキャンラインのチャート４５０の一例を示す。ポリゴンスキャナ４００は、（例えば、三角形ポリゴンスキャナと類似の）ポリゴンスキャナ３００と類似しており、凹形フォームファクタ（Ｆｏｒｍ Ｆａｃｔｏｒ）を有し得る（例えば、複数の凹部を含み得る）。ポリゴンスキャナ４００は、第１長さ４０８ａ、第１角度４１２ａ、および第１視野４１６ａを定義する第１ファセット４０４ａ（例えば、３つの第１ファセット４０４ａ）および第１長さ４０８ａよりも小さい第２長さ４０８ｂ、第１角度４１２ａよりも小さい第２角度４１２ｂ、および第１視野４１６ａよりも小さい第２視野４１６ｂを定義する第２ファセット４０４ｂ（例えば、３つの第２ファセット４０４ｂ）を含むファセット４０４を含み得る。例えば、第１角度４１２ａは、９０度であることがあり、第２角度４１２ａは、３０度であることがあり、第１視野４１６ａは、１８０度であることがあり、第２視野４１６ｂは、６０度であることがあり、６０度の重畳部分４５４を提供し得る。

【0102】

図５は、ポリゴンスキャナ５００およびこのポリゴンスキャナ５００を使用して達成される（例えば、送信されたビーム２４２の）スキャンラインのチャート５５０の一例を示す。ポリゴンスキャナ５００は、ポリゴンスキャナ２３２、３００、４００の特徴を統合でき、ポリゴンスキャナ２３２を具現するために使用できる。ポリゴンスキャナ５００は、凸形であり得る。ポリゴンスキャナ５００は、第１ファセット５０４ａ（例えば、４つの第１ファセット５０４ａ）および第２ファセット５０４ｂ（例えば、４つの第２ファセット５０４ｂ）を含むファセット５０４を含む。ポリゴンスキャナ５００は、正方形のポリゴンスキャナ（破線の輪郭を参照）と類似しており、この正方形のポリゴンスキャナのコーナーがなくなり、第２ファセット５０４ｂとなる。

【0103】

第１ファセット５０４ａは、第１角度５０８ａ、第１長さ５１２ａ、および第１視野５１６ａを定義し、第２ファセット５０４ｂは、第１角度５０８ａよりも小さい第２角度５０８ｂ、第１長さ５１２ａよりも小さい第２長さ５１２ｂ、および第１視野５１６ａよりも小さい第２視野５１６ｂを定義する。例えば、第１角度５０８ａは、６０度であることがあり、第１視野５１６ａは、１２０度であることがあり、第２角度５０８ｂは、３０度であることがあり、第２視野５１６ｂは、６０度であることがあり、６０度の重畳部分５５４を提供し得る。

【0104】

図６は、ポリゴンスキャナ６００およびこのポリゴンスキャナ６００を使用して達成される（例えば、送信されたビーム２４２の）スキャンラインのチャート６５０の一例を示す。ポリゴンスキャナ６００は、（例えば、正方形のポリゴンスキャナと類似の）ポリゴンスキャナ５００と類似しており、凹形フォームファクタを有し得る。ポリゴンスキャナ６００は、第１長さ６０８ａ、第１角度６１２ａ、および第１視野６１６ａを定義する第１ファセット６０４ａ（例えば、４つの第１ファセット６０４ａ）および第１長さ６０８ａよりも小さい第２長さ６０８ｂ、第１角度６１２ａよりも小さい第２角度６１２ｂ、および第１視野６１６ａよりも小さい第２視野６１６ｂを定義する第２ファセット６０４ｂ（例えば、４つの第２ファセット６０４ｂ）を含むファセット６０４を含み得る。例えば、第１角度６１２ａは、６０度であることがあり、第２角度６１２ａは、３０度であることがあり、第１視野６１６ａは、１２０度であることがあり、第２視野６１６ｂは、６０度であることがあり、６０度の重畳部分６５４を提供し得る。

【0105】

図７は、ポリゴンスキャナ７００およびこのポリゴンスキャナ７００を使用して達成される（例えば、送信されたビーム２４２の）スキャンラインのチャート７５０の一例を示す。ポリゴンスキャナ７００は、ポリゴンスキャナ２３２、３００、４００、５００、６００の特徴を統合でき、ポリゴンスキャナ２３２を具現するために使用できる。ポリゴンスキャナ７００は、凸形であり得る。ポリゴンスキャナ７００は、第１ファセット７０４ａ（例えば、５つの第１ファセット５０４ａ）および第２ファセット７０４ｂ（例えば、５つの第２ファセット７０４ｂ）を含むファセット７０４を含む。ポリゴンスキャナ７００は、五角形のポリゴンスキャナ（破線の輪郭を参照）と類似しており、五角形のポリゴンスキャナのコーナーがなくなり、第２ファセット７０４ｂとなる。

【0106】

第１ファセット７０４ａは、第１角度７０８ａ、第１長さ７１２ａ、および第１視野７１６ａを定義し、第２ファセット７０４ｂは、第１角度７０８ａよりも小さい第２角度７０８ｂ、第１長さ７１２ａよりも小さい第２長さ７１２ｂ、および第１視野７１６ａよりも小さい第２視野７１６ｂを定義する。例えば、第１角度７０８ａは、４８度であることがあり、第１視野７１６ａは、９６度であることがあり、第２角度７０８ｂは、２４度であることがあり、第２視野７１６ｂは、４８度であることがあり、４８度の重畳部分７５４を提供し得る。

【0107】

図８は、ポリゴンスキャナ８００およびこのポリゴンスキャナ８００を使用して達成される（例えば、送信されたビーム２４２の）スキャンラインのチャート８５０の一例を示す。ポリゴンスキャナ８００は、（例えば、五角形のポリゴンスキャナと類似の）ポリゴンスキャナ７００と類似しており、凹形フォームファクタを有し得る。ポリゴンスキャナ８００は、第１長さ８０８ａ、第１角度８１２ａ、および第１視野８１６ａを定義する第１ファセット８０４ａ（例えば、５つの第１ファセット８０４ａ）および第１長さ８０８ａよりも小さい第２長さ８０８ｂ、第１角度８１２ａよりも小さい第２角度８１２ｂ、および第１視野８１６ａよりも小さい第２視野８１６ｂを定義する第２ファセット８０４ｂ（例えば、５つの第２ファセット８０４ｂ）を含むファセット８０４を含み得る。例えば、第１角度８１２ａは、４８度であることがあり、第２角度８１２ａは、２４度であることがあり、第１視野８１６ａは、９６度であることがあり、第２視野８１６ｂは、４８度であることがあり、４８度の重畳部分６５４を提供し得る。

【0108】

図９は、順方向９０４に移動し、ポリゴンスキャナ９０８を含む車両９００（例えば、自律走行車両１００）および順方向９５４に移動し、２つのポリゴンスキャナ９５８ａ、９５８ｂ（ポリゴンスキャナ９５８と総称する）を含む車両９５０（例えば、自律走行車両１００）の一例を示す。ポリゴンスキャナ９０８、９５８は、ＬＩＤＡＲシステム２００の一部として具現でき、ポリゴンスキャナ３００、４００、５００、６００、７００、８００のような本明細書に記載の様々なポリゴンスキャナを使用して具現できる。車両９００、９５０は、自律トラックを含む自律走行車両（例えば、完全または部分的な自律走行方式で（すなわち、人間の相互作用なしに）動作できる自律走行車両）であり得る。

【0109】

車両９００は、中央位置にポリゴンスキャナ９０８を含み得、ポリゴンスキャナ９０８の視野９１２が車両９００に対して方位角をスイープするように前方に延長される。ポリゴンスキャナ９０８は、視野９１２が少なくとも部分的に車両９００の前方にある相対的に高分解能またはサンプリング密度の重畳領域９１６を有するように車両９００に取り付けられ、車両に対して 指向される。ポリゴンスキャナ９０８は、車両９００の様々な位置に位置し得る。例えば、車両９００によって行われるより複雑な操作に近接する可能性があるオブジェクトに関する情報を検出するために重畳領域９１６を指向する。左折を行うための情報をサンプリングするためにポリゴンスキャナ９０８は、車両９００の左側に位置する。

【0110】

車両９５０は、車両９５０の左側の第１ポリゴンスキャナ９５８ａと、車両９５０の右側の第２ポリゴンスキャナ９５８ｂと、を含み得る。第１ポリゴンスキャナ９５８ａは、重畳領域９６６ａを含む第１視野９６２ａを有し得、第２ポリゴンスキャナ９５８ｂは、重畳領域９６６ｂを含む第２視野９６２ｂを有し得、各重畳領域は、車両９５０の前方に延びているように示されている。ポリゴンスキャナ９５８は、車両９５０のすぐ前のサンプリング密度をより容易に増加させることができる重畳領域９７０が視野９６２ａ、９６２ｂの間に形成されるように位置し得るか、または（例えば、方向９５４に対して側方領域からサンプリングを増加させるように）視野９６２ａ、９６２ｂが重畳しないように、さらに離隔して位置し得る。

【0111】

以上、一部の例示的な実施形態を説明したが、前述の実施形態は、例示的であって、限定的なものではなく、例として提示されていることが明らかである。特に、本明細書に提示される多くの例が方法動作またはシステム要素の特定の組み合わせを含むが、これらの動作および要素は、同じ目的を達成するために異なる方法で組み合わせることができる。１つの実施形態に関して説明された動作、要素、および特徴は、他の実施形態の類似の機能から排除されるように意図されたものではない。

【0112】

本明細書で使用される表現および用語は、説明のためのものであって、限定するものと見なされるべきではない。本明細書において、「含む」、「備える」、「有する（Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「関連する（Ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、「～を特徴とする（Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ）」、「～であることを特徴とする（Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈａｔ）」およびこれらの変形の使用は、その後に列挙される項目、この均等物および追加の項目だけでなく、その後に列挙される項目からなる代替の実施形態を排他的に含むように意図される。１つの実施形態において、本明細書に記載のシステムおよび方法は、説明された要素、動作、またはコンポーネントのうちの１つ、複数のそれぞれの組み合わせ、またはすべてからなる。

【0113】

本明細書で単数形で言及されたシステムおよび方法の実施形態または要素または動作についての任意の言及は、複数のこれらの要素を含む実施形態も含み得、本明細書で任意の実施形態または要素または動作についての複数形の言及は、単一の要素のみを含む実施形態も含み得る。単数形または複数形の言及は、現在開示されているシステムまたは方法、これらのコンポーネント、動作または要素を単数または複数の構成に限定しようとする意図ではない。任意の情報、動作、または要素に基づく任意の動作または要素についての言及は、動作または要素が任意の情報、動作、または要素に少なくとも部分的に基づく実施形態を含み得る。

【0114】

本明細書に開示されている実施形態は、任意の他の具現形態または実施形態と結合され得、「一実施形態」、「一部の実施形態」、「１つの実施形態」などは、必ずしも相互に排他的なものではなく、実施形態と関連して説明した特定の特徴、構造、または特性が少なくとも１つの具現形態または実施形態に含まれ得ることを示すためのものである。本明細書で使用されるこれらの用語は、必ずしもすべて同じ実施形態を示すものではない。任意の実施形態は、本明細書に開示されている態様および実施形態と符合する任意の方法で包括的または排他的に任意の他の実施形態と結合され得る。

【0115】

図面、詳細な説明、または任意の請求項の技術的特徴に参照符号が付随する場合、参照符号は、図面、詳細な説明および特許請求の範囲の理解を高めるために含まれている。したがって、参照符号の有無は、任意の請求項の要素の範囲にいかなる限定的な効果も有しない。

【0116】

本明細書に記載のシステムおよび方法は、その特性から逸脱することなく、他の特定の形態で具体化できる。追加の相対的な平行、直角、垂直、または他の位置設定または指向の説明は、純粋な垂直、平行または直角位置設定の＋／－１０％または＋／－１０度内の変動を含む。「おおよそ」、「約」、「実質的に」、または程度に関する他の用語についての言及は、明示的に別段の指示がない限り、与えられた測定値、単位または範囲から＋／－１０％の変動を含む。結合された要素は、直接または介在要素を使用して電気的、機械的、または物理的に互いに結合され得る。したがって、本明細書に記載のシステムおよび方法の範囲は、前述の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって表され、特許請求の範囲の均等論の意味および範囲内にある変更が含まれる。

【0117】

「結合される」という用語およびその変形は、２つの部材を互いに直接的または間接的に結合することを含む。このような結合は、固定的（例えば、永久的または固定された）または移動可能な（例えば、除去可能または分離可能な）ものであり得る。この結合は、互いに直接結合された２つの部材、別の介在部材、および互いに結合された任意の追加の中間部材を用いて互いに結合された２つの部材、または２つの部材のうちの１つと単一の統合体として一体に形成された介在部材を用いて互いに結合された２つの部材で達成され得る。 「結合される」またはその変形が追加の用語によって修飾される場合（例えば、「直接結合される」場合）、上に提供された「結合される」の一般的な定義は、追加の用語の平文（Ｐｌａｉｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）の意味（例えば、「直接結合される」とは、別個の介在部材のない２つの部材の結合を意味する）によって限定され、上で提供された「結合される」の一般的定義よりも狭い定義となる。このような結合は，機械的、電気的、または流体的であり得る。

【0118】

「または」についての言及は、「または」を用いて説明された任意の用語は、説明された用語のうちの１つ、複数、またはすべてを包括するものと解釈することができる。「「Ａ」または「Ｂ」のうち、少なくとも１つ」についての言及は、「Ａ」のみ、「Ｂ」のみ、および「Ａ」と「Ｂ」の両方を含み得る。「含む／備える」または他の開放型用語とともに使用されるこのような言及は、追加の項目を含み得る。

【0119】

様々な要素の大きさ、寸法、構造、形状および比率、パラメータの値、装着配列、材料の使用、色、指向の変化のような説明された要素および動作の修正は、本明細書に開示される内容の教示および利点から実質的に逸脱することなく発生する可能性がある。例えば、一体に形成されたものとして示した要素は、多数の部分または要素から構成され得、要素の位置は、反転または変更でき、個々の要素または位置の特性または数は、変動または変更できる。本開示の範囲から逸脱することなく、開示された要素および動作の設計、動作条件および配列における他の代替、修正、変更および省略もまた行われ得る。

【0120】

本明細書において要素の位置（例えば、「上部」、「下部」、「上に」、「下に」）についての言及は、単に図面における様々な要素の指向を説明するために使用される。様々な要素の指向は、他の例示的な実施形態によって異なり得、このような変動は、本開示に含まれることに留意されたい。

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図1d】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】