特許 7595105 光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスにおける近くの物体検出のための光検出器

(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】2024-11-27

(45)【発行日】2024-12-05

(54)【発明の名称】光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスにおける近くの物体検出のための光検出器

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/4861 20200101AFI20241128BHJP

   H01L 31/10 20060101ALI20241128BHJP

   H04N 25/70 20230101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

G01S7/4861

H01L31/10 A

H04N25/70

【請求項の数】 20

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023049391

(22)【出願日】2023-03-27

(65)【公開番号】P2023181970

(43)【公開日】2023-12-25

【審査請求日】2023-05-30

(31)【優先権主張番号】17/806,629

(32)【優先日】2022-06-13

(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】ボガトコ，アレックス

(72)【発明者】

【氏名】オナル，ケイナー

(72)【発明者】

【氏名】カープラス，ポール

【審査官】渡辺 慶人

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１５１２２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２６１５１６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２１４５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１３３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１０５７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１３５６０６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８ － ７／５１

１７／００ － １７／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスであって、
第１の時点で光信号を放出するように構成された光エミッタと、
前記光エミッタによって放出された前記光信号を検出するように構成された光検出器と、
バイアス信号を使用して前記光検出器の検出器バイアスを修正するように構成されたバイアス回路と、を備え、
前記バイアス信号が、前記検出器バイアスを、前記第１の時点における第１のバイアスレベルから、第２の時点における第２のバイアスレベルまでランプさせ、
前記第２の時点が、前記第１の時点の後に発生し、ランプ持続時間だけ、前記第１の時点から分離され、
前記第２のバイアスレベルが、前記第１のバイアスレベルよりも大きく、
前記ランプ持続時間は、前記放出された光信号によって引き起こされた前記ＬＩＤＡＲデバイス内の任意の内部フィードバックが、前記光検出器、又は前記光検出器と関連付けられた検出回路を飽和させることを防止するのに十分であり、
前記バイアス信号が、前記検出器バイアスを、前記第１の時点における前記第１のバイアスレベルから、前記第２の時点における前記第２のバイアスレベルまで、３つの段階でランプさせ、前記３つの段階が、
前記第１のバイアスレベルから第１の中間バイアスレベルまでランプさせる第１の段階と、
前記第１の中間バイアスレベルから第２の中間バイアスレベルまでランプさせる第２の段階と、
前記第２の中間バイアスレベルから前記第２のバイアスレベルまでランプさせる第３の段階と、を含む、ＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項2】

前記光検出器が、１つ以上のシリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）を備える、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項3】

前記第１のバイアスレベルが、前記１つ以上のＳｉＰＭの線形モードに対応し、前記第２のバイアスレベルが、前記１つ以上のＳｉＰＭのガイガーモードに対応する、請求項２に記載のＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項4】

ハウジングを更に備え、前記ランプ持続時間が、
少なくとも、前記光信号が、前記光エミッタから前記ハウジングに、次いで、前記ハウジングから前記光検出器に戻って伝播するための通過時間と同じ長さ、又は
少なくとも、前記光信号が、前記光エミッタから前記ハウジング上に配設された破片に、次いで、前記ハウジング上に配設された前記破片から前記光検出器に戻って伝播するための通過時間と同じ長さである、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項5】

前記第１の段階は非線形段階であり、
前記第２の段階は線形段階であり、
前記第３の段階は非線形段階である、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項6】

前記３つの段階のうちの前記１つ以上の段階が、前記検出器バイアスを指数的にランプさせる段階を含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項7】

前記バイアス回路に前記バイアス信号を調整させるように構成されたコントローラを更に備え、前記コントローラは、前記バイアス回路に、周囲環境中の標的に対する所望の最小検出可能距離に基づいて、前記バイアス信号の前記ランプ持続時間を調整させるように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項8】

光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスであって、
第１の時点で光信号を放出するように構成された光エミッタと、
前記光エミッタによって放出された前記光信号を検出するように構成された光検出器と、
バイアス信号を使用して前記光検出器の検出器バイアスを修正するように構成されたバイアス回路と、
コントローラであって、
前記光エミッタに較正信号を放出させることと、
前記光検出器から、検出された較正信号を受信することであって、前記検出された較正信号は、前記バイアス回路が前記バイアス信号を使用して前記光検出器の前記検出器バイアスを修正していた間に、前記放出された較正信号に基づいて、前記光検出器によって検出されたことと、
前記光エミッタに物体検出信号を放出させることと、
前記光検出器から、検出された物体検出信号を受信することであって、前記検出された物体検出信号は、前記バイアス回路が前記バイアス信号を使用して前記光検出器の前記検出器バイアスを修正していた間に、前記放出された物体検出信号に基づいて、前記光検出器によって検出されたことと、
前記検出された物体検出信号から前記検出された較正信号を減算することによって、修正された物体検出信号を生成することと、を行うように構成されている、コントローラと、を備え、
前記バイアス信号が、前記検出器バイアスを、前記第１の時点における第１のバイアスレベルから、第２の時点における第２のバイアスレベルまでランプさせ、
前記第２の時点が、前記第１の時点の後に発生し、ランプ持続時間だけ、前記第１の時点から分離され、
前記第２のバイアスレベルが、前記第１のバイアスレベルよりも大きく、
前記ランプ持続時間は、前記放出された光信号によって引き起こされた前記ＬＩＤＡＲデバイス内の任意の内部フィードバックが、前記光検出器、又は前記光検出器と関連付けられた検出回路を飽和させることを防止するのに十分である、ＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項9】

前記バイアス信号が、前記検出器バイアスを、前記第１の時点における前記第１のバイアスレベルから、前記第２のバイアスレベルまで、１つ以上の段階でランプさせ、前記１つ以上の段階が、前記検出器バイアスを対数的にランプさせる段階を含む、請求項８に記載のＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項10】

前記修正された物体検出信号を生成することが、
前記検出された物体検出信号から、前記光検出器の検出回路に対する前記バイアス信号の影響を除去すること、又は
前記検出された物体検出信号から、前記放出された光信号によって引き起こされた前記ＬＩＤＡＲデバイス内の前記内部フィードバックの影響を除去すること、を含む、請求項８に記載のＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項11】

光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスであって、
第１の時点で光信号を放出するように構成された光エミッタと、
前記光エミッタによって放出された前記光信号を検出するように構成された光検出器と、
バイアス信号を使用して前記光検出器の検出器バイアスを修正するように構成されたバイアス回路と、
前記バイアス回路に、前記光検出器の温度に基づいて前記バイアス信号を調整させるように構成されたコントローラと、を備え、
前記バイアス信号が、前記検出器バイアスを、前記第１の時点における第１のバイアスレベルから、第２の時点における第２のバイアスレベルまでランプさせ、
前記第２の時点が、前記第１の時点の後に発生し、ランプ持続時間だけ、前記第１の時点から分離され、
前記第２のバイアスレベルが、前記第１のバイアスレベルよりも大きく、
前記ランプ持続時間は、前記放出された光信号によって引き起こされた前記ＬＩＤＡＲデバイス内の任意の内部フィードバックが、前記光検出器、又は前記光検出器と関連付けられた検出回路を飽和させることを防止するのに十分である、ＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項12】

前記コントローラが、前記バイアス回路に、
前記光検出器の前記温度の上昇に応答して、前記バイアス信号の少なくとも一部分に沿って傾斜を増加させること、又は
前記光検出器の前記温度の低下に応答して、前記バイアス信号の少なくとも一部分に沿って傾斜を減少させること、を行わせるように構成されている、請求項１１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項13】

前記コントローラが、前記バイアス回路に、
前記光検出器の前記温度の上昇に応答して、前記第２のバイアスレベルを増加させること、又は
前記光検出器の前記温度の低下に応答して、前記第２のバイアスレベルを減少させること、を行わせるように構成されている、請求項１１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項14】

前記コントローラが、前記光検出器の前記温度に基づいて、前記ランプ持続時間を調整するように構成されている、請求項１１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項15】

前記光検出器又は前記光検出器の近くの前記温度を測定するように構成された温度センサを更に備え、前記コントローラが、前記温度センサに通信可能に結合され、前記コントローラが、前記温度センサから受信されたデータに基づいて、前記光検出器の前記温度を判定するように構成されている、請求項１１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項16】

光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスであって、
第１の時点で光信号を放出するように構成された光エミッタと、
前記光エミッタによって放出された前記光信号を検出するように構成された光検出器と、
バイアス信号を使用して前記光検出器の検出器バイアスを修正するように構成されたバイアス回路と、を備え、
前記バイアス信号が、前記検出器バイアスを、前記第１の時点における第１のバイアスレベルから、第２の時点における第２のバイアスレベルまでランプさせ、
前記第２の時点が、前記第１の時点の後に発生し、ランプ持続時間だけ、前記第１の時点から分離され、
前記第２のバイアスレベルが、前記第１のバイアスレベルよりも大きく、
前記ランプ持続時間は、前記放出された光信号によって引き起こされた前記ＬＩＤＡＲデバイス内の任意の内部フィードバックが、前記光検出器、又は前記光検出器と関連付けられた検出回路を飽和させることを防止するのに十分であり、
前記バイアス回路が、
コンデンサであって、前記コンデンサの端子間に電圧差を生成するために電荷を蓄積するように構成された、コンデンサと、
電圧入力に基づいて、前記コンデンサを充電するように構成された昇圧コンバータと、
前記光検出器間に電圧差を選択するように生成し、結果として検出器バイアスをもたらすために、前記コンデンサとともに使用される１つ以上のスイッチングデバイスと、を備える、ＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項17】

前記第２のバイアスレベルが、約３０Ｖ～約７０Ｖである、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。

【請求項18】

方法であって、
光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスの光エミッタによって、第１の時点で光信号を放出することと、
前記ＬＩＤＡＲデバイスの光検出器によって、前記光エミッタによって放出された前記光信号を検出することと、
前記ＬＩＤＡＲデバイスのバイアス回路によって、バイアス信号を使用して前記光検出器の検出器バイアスを修正することと、を含み、
前記バイアス信号が、前記検出器バイアスを、前記第１の時点における第１のバイアスレベルから、第２の時点における第２のバイアスレベルまでランプさせ、
前記第２の時点が、前記第１の時点の後に発生し、ランプ持続時間だけ、前記第１の時点から分離され、
前記第２のバイアスレベルが、前記第１のバイアスレベルよりも大きく、
前記ランプ持続時間は、前記放出された光信号によって引き起こされた前記ＬＩＤＡＲデバイス内の任意の内部フィードバックが、前記光検出器、又は前記光検出器と関連付けられた検出回路を飽和させることを防止するのに十分であり、
前記バイアス信号が、前記検出器バイアスを、前記第１の時点における前記第１のバイアスレベルから、前記第２の時点における前記第２のバイアスレベルまで、３つの段階でランプさせ、前記３つの段階が、
前記第１のバイアスレベルから第１の中間バイアスレベルまでランプさせる第１の段階と、
前記第１の中間バイアスレベルから第２の中間バイアスレベルまでランプさせる第２の段階と、
前記第２の中間バイアスレベルから前記第２のバイアスレベルまでランプさせる第３の段階と、を含む、方法。

【請求項19】

前記ＬＩＤＡＲデバイスの前記光検出器によって、前記光信号を検出することが、
前記ＬＩＤＡＲデバイスの前記光検出器によって、前記放出された光信号によって引き起こされた前記ＬＩＤＡＲデバイス内の内部フィードバックに対応する前記光信号の第１の部分を検出することと、
前記ＬＩＤＡＲデバイスの前記光検出器によって、周囲環境内の１つ以上の物体からの前記光信号の反射に対応する、前記光信号の第２の部分を検出することと、を含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスであって、
複数の光エミッタであって、各光エミッタが、対応する第１の時点で光信号を放出するように構成されている、複数の光エミッタと、
複数の光検出器であって、各光検出器が、前記複数の光エミッタのうちの少なくとも１つの光エミッタに対応し、各光検出器が、前記光検出器が対応する前記光エミッタによって放出された前記光信号を検出するように構成されている、複数の光検出器と、
１つ以上のバイアス信号を使用して、前記複数の光検出器のうちの１つ以上の光検出器に対する検出器バイアスを修正するように構成されたバイアス回路と、を備え、
各バイアス信号が、前記１つ以上の対応する光検出器に対する前記検出器バイアスを、前記対応する第１の時点における対応する第１のバイアスレベルから、対応する第２の時点における対応する第２のバイアスレベルまでランプさせ、
各対応する第２の時点が、前記対応する第１の時点の後に発生し、対応するランプ持続時間だけ、前記対応する第１の時点から分離され、
各第２のバイアスレベルが、前記対応する第１のバイアスレベルよりも大きく、
各ランプ持続時間は、前記対応する放出された光信号によって引き起こされた前記ＬＩＤＡＲデバイス内の任意の内部フィードバックが、前記対応する光検出器、又は前記対応する光検出器と関連付けられた検出回路を飽和させることを防止するのに十分であり、
前記バイアス信号が、前記検出器バイアスを、前記第１の時点における前記第１のバイアスレベルから、前記第２の時点における前記第２のバイアスレベルまで、３つの段階でランプさせ、前記３つの段階が、
前記第１のバイアスレベルから第１の中間バイアスレベルまでランプさせる第１の段階と、
前記第１の中間バイアスレベルから第２の中間バイアスレベルまでランプさせる第２の段階と、
前記第２の中間バイアスレベルから前記第２のバイアスレベルまでランプさせる第３の段階と、を含む、ＬＩＤＡＲデバイス。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

本明細書に別段の記載がない限り、この章の説明は、本出願の特許請求の範囲の先行技術ではなく、この章に含めることにより先行技術であると認められるべきではない。

【0002】

車両は、運転手からの入力がほとんど又は全くない状態で、環境を車両がうまく通過する自律モードで動作するように構成され得る。こうした自律車両は、車両が動作する環境についての情報を検出するように構成される、１つ以上のセンサを含み得る。

【0003】

光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスは、所与の環境における物体までの距離を推測し得る。例えば、ＬＩＤＡＲシステムのエミッタサブシステムは、ＬＩＤＡＲデバイスの環境において、物体と相互作用し得る近赤外光パルスを放出し得る。光パルスの少なくとも一部分は、（例えば、反射又は散乱に起因して）ＬＩＤＡＲデバイスの方に戻るように方向転換され、かつレシーバサブシステムによって検出され得る。従来のレシーバサブシステムは、複数の光検出器及び、それぞれの光パルスの到着時刻を、高時間分解能（例えば、約４００ｐｓ）で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デバイスと所与の物体との間の距離は、所与の物体と相互作用する、対応する光パルスの飛行時間に基づいて判定され得る。

【0004】

レシーバサブシステム内の複数の光検出器は、それらの表面上に照射される光を検出するために（光の強度に対応する、電圧又は電流などの電気信号を出力することによって）、フォトダイオード、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）、又は他のタイプのアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を含み得る。そのようなデバイスの多くのタイプは、半導体材料から製造される。実質的な幾何学的領域にわたる光を検出するために、複数の光検出器がアレイに（例えば、直列の電気接続を通して）配置され得る。これらのアレイは、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）又はマルチピクセル光子カウンタ（ＭＰＰＣ）と称されることがある。

【発明の概要】

【0005】

本開示は、ＬＩＤＡＲデバイス内の１つ以上の光検出器（例えば、ＳｉＰＭ）のバイアスをランプさせることに関する。１つ以上の光検出器に適用されるバイアスをランプさせることによって、内部フィードバックの悪影響（例えば、内部フィードバックに基づく１つ以上の光検出器の飽和）が軽減され得る。例えば、光信号が、ＬＩＤＡＲデバイス内の１つ以上の光エミッタによって放出されるとき、ＬＩＤＡＲデバイスの１つ以上の構成要素（例えば、ＬＩＤＡＲデバイスのハウジング）からの内部反射は、１つ以上の光検出器によって検出され得る。これらの反射の強度を考慮すると、軽減技術の非存在下では、１つ以上の光検出器が、飽和し、次いで、回復するのに時間がかかる場合がある。この回復期間中、追加の反射信号（例えば、周囲環境中の物体からの）が検出不可能な場合がある。したがって、内部反射に基づいてバイアスをランプさせ、飽和を防止することによって、周囲環境内の近くの物体（例えば、軽減技術の非存在下で回復期間に収まるように、ＬＩＤＡＲデバイスに十分に近いそれらの物体）は、検出可能なままになり得る。

【0006】

第１の態様では、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスが提供される。ＬＩＤＡＲデバイスは、第１の時点で光信号を放出するように構成された光エミッタを含む。ＬＩＤＡＲデバイスはまた、光エミッタによって放出された光信号を検出するように構成された光検出器を含む。追加的に、ＬＩＤＡＲデバイスは、バイアス信号を使用して光検出器の検出器バイアスを修正するように構成されたバイアス回路を含む。バイアス信号は、検出器バイアスを、第１の時点における第１のバイアスレベルから、第２の時点における第２のバイアスレベルまでランプさせる。第２の時点が、第１の時点の後に発生し、ランプ持続時間だけ、第１の時点から分離される。第２のバイアスレベルが、第１のバイアスレベルよりも大きい。ランプ持続時間は、放出された光信号によって引き起こされたＬＩＤＡＲデバイス内の任意の内部フィードバックが、光検出器、又は光検出器と関連付けられた検出回路を飽和させることを防止するのに十分である。

【0007】

第２の態様では、方法が提供される。方法は、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスの光エミッタによって、第１の時点で光信号を放出することを含む。方法はまた、ＬＩＤＡＲデバイスの光検出器によって、光エミッタによって放出された光信号を検出することを含む。追加的に、方法は、ＬＩＤＡＲデバイスのバイアス回路によって、バイアス信号を使用して光検出器の検出器バイアスを修正することを含む。バイアス信号は、検出器バイアスを、第１の時点における第１のバイアスレベルから、第２の時点における第２のバイアスレベルまでランプさせる。第２の時点が、第１の時点の後に発生し、ランプ持続時間だけ、第１の時点から分離される。第２のバイアスレベルが、第１のバイアスレベルよりも大きい。ランプ持続時間は、放出された光信号によって引き起こされたＬＩＤＡＲデバイス内の任意の内部フィードバックが、光検出器、又は光検出器と関連付けられた検出回路を飽和させることを防止するのに十分である。

【0008】

第３の態様では、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスが提供される。ＬＩＤＡＲデバイスは、複数の光エミッタを含む。各光エミッタは、対応する第１の時点で光信号を放出するように構成されている。ＬＩＤＡＲデバイスはまた、複数の光検出器を含む。各光検出器は、複数の光エミッタのうちの少なくとも１つの光エミッタに対応する。各光検出器は、光検出器が対応する光エミッタによって放出された光信号を検出するように構成されている。追加的に、ＬＩＤＡＲデバイスは、１つ以上のバイアス信号を使用して、複数の光検出器のうちの１つ以上の光検出器に対する検出器バイアスを修正するように構成されたバイアス回路を含む。各バイアス信号が、１つ以上の対応する光検出器に対する検出器バイアスを、対応する第１の時点における対応する第１のバイアスレベルから、対応する第２の時点における対応する第２のバイアスレベルまでランプさせる。各対応する第２の時点が、対応する第１の時点の後に発生し、対応するランプ持続時間だけ、対応する第１の時点から分離される。各第２のバイアスレベルが、対応する第１のバイアスレベルよりも大きい。各ランプ持続時間は、対応する放出された光信号によって引き起こされたＬＩＤＡＲデバイス内の任意の内部フィードバックが、対応する光検出器、又は対応する光検出器と関連付けられた検出回路を飽和させることを防止するのに十分である。

【0009】

これらの並びに他の態様、利点、及び代替物は、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】

【0010】

【図1】例示的な実施形態による、車両を例解する機能ブロック図である。

【図2A】例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。

【図2B】例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。

【図2C】例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。

【図2D】例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。

【図2E】例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。

【図2F】例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。

【図2G】例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。

【図2H】例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。

【図2I】例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。

【図2J】例示的な実施形態による、様々なセンサの視野の例解図である。

【図2K】例示的な実施形態による、センサに対するビームステアリングの例解図である。

【図3】例示的な実施形態による、自律又は半自律車両に関連する様々なコンピューティングシステム間の無線通信の概念例解図である。

【図4A】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイスを含むシステムのブロック図である。

【図4B】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイスのブロック図である。

【図5A】例示的な実施形態による、光検出器バイアス回路を例解する。

【図5B】例示的な実施形態による、光検出器サンプリング回路を例解する。

【図5C】例示的な実施形態による、ＳｉＰＭを例解する。

【図6A】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイスの内部フィードバックの例解図である。

【図6B】例示的な実施形態による、軽減されていない内部フィードバックによって影響され得る検出イベントの例解図である。

【図6C】例示的な実施形態による、軽減されていない内部フィードバックによって影響され得る検出イベントの例解図である。

【図7】例示的な実施形態による、発射シーケンス及びバイアス信号の例解図である。

【図8A】例示的な実施形態による、バイアス信号の例解図である。

【図8B】例示的な実施形態による、バイアス信号の例解図である。

【図8C】例示的な実施形態による、バイアス信号の例解図である。

【図9A】例示的な実施形態による、検出された較正信号の例解図である。

【図9B】例示的な実施形態による、検出された物体検出信号の例解図である。

【図9C】例示的な実施形態による、差動信号の例解図である。

【図10】例示的な実施形態による、方法のフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

例示的な方法及びシステムが本明細書で企図されている。本明細書において説明される任意の実施形態又は特徴の例は、必ずしも他の実施形態又は特徴よりも好ましいか、又は有利であると解釈されるべきではない。更に、本明細書において説明される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及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、これらの構成の全てが、本明細書において企図されることは容易に理解されよう。加えて、図に示される特定の配置は、限定として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、又はより少なく含むことができることが理解されるべきである。追加的に、例解される要素のうちのいくつかは、組み合わせされ得るか、又は省略され得る。なお更に、例示的な実施形態は、図に例解されていない要素を含み得る。

【0012】

本明細書に説明されるＬＩＤＡＲデバイスは、１つ以上の光エミッタと、１つ以上の光エミッタによって放出され、ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境内の１つ以上の物体によって反射される光を検出するために使用される１つ以上の検出器と、を含み得る。一例として、周囲環境は、建物の内側又は建物の外側などの、内部又は外部環境を含み得る。追加的又は代替的に、周囲環境は、車両の内部を含み得る。なお更に、周囲環境は、道路の周り及び／又は道路上の周辺を含み得る。周囲環境にある物体の例としては、限定されるものではないが、他の車両、交通標識、歩行者、自転車に乗る人、道路表面、建物、地形などが挙げられる。追加的に、１つ以上の光エミッタは、ＬＩＤＡＲ自体の局所環境中に光を放出し得る。例えば、１つ以上の光エミッタから放出された光は、ＬＩＤＡＲのハウジング及び／又はＬＩＤＡＲに結合された表面若しくは構造と相互作用し得る。場合によっては、ＬＩＤＡＲは、車両に取り付けられ得、その場合、１つ以上の光エミッタは、車両の周辺内の物体と相互作用する光を放出するように構成され得る。光エミッタは、他の可能性の中でも、光ファイバ増幅器、レーザダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み得る。

【0013】

ＬＩＤＡＲデバイスは、エミッタサブシステム及び／又は受信サブシステム内のいくつかの構成要素を含み得る。例えば、ＬＩＤＡＲデバイスは、１つ以上のレンズ、１つ以上のミラー、１つ以上の導波路、１つ以上のバッフル、１つ以上の光学窓、ＬＩＤＡＲデバイスの内部構成要素を封止する外部ハウジング、１つ以上の電源、１つ以上のコントローラ、１つ以上の回路基板などを含み得る。これらの構成要素の結果として、いくつかのＬＩＤＡＲデバイスは、望ましくない内部反射（すなわち、ＬＩＤＡＲデバイス内の構成要素のうちの１つ以上によって反射される、光エミッタによって放出された光信号から結果として生じる）を被る場合がある。そのような内部反射は、光検出器によって検出され得る。ＬＩＤＡＲデバイスから、ＬＩＤＡＲデバイスによって検出される周囲環境中の物体までの距離（例えば、０．０ｃｍ～３００．０ｍ）に対するＬＩＤＡＲデバイス内の構成要素を分離する距離（例えば、１．０μｍ～５０．０ｃｍ）を考慮すると、内部反射の検出は、光検出器の検出サイクルの比較的早期に発生し得る。

【0014】

ＬＩＤＡＲデバイス内の内部反射に関連する検出イベントは、データセット（例えば、周囲環境の三次元点群を生成するために使用可能なデータセット）を生成するときに、ＬＩＤＡＲデバイスによって無視され得る。例えば、光エミッタ／光検出器からの閾値距離未満（例えば、１０．０ｃｍ未満、１５．０ｃｍ未満、２０．０ｃｍ未満、２５．０ｃｍ未満、３０．０ｃｍ未満、３５．０ｃｍ未満、４０．０ｃｍ未満、４５．０ｃｍ未満、５０．０ｃｍ未満など）である距離（例えば、光信号の飛行時間に基づく）に対応する任意の検出イベントは、内部反射に対応するとみなされ、それゆえに、無視され得る。

【0015】

しかしながら、比較的短い通過時間を有するスプリアス検出イベントを生成することに加えて、内部反射はまた、他の物体（例えば、ＬＩＤＡＲデバイスに比較的近い周囲環境中の物体）を検出する光検出器の能力を一時的に阻害し得る。例えば、いくつかの実施形態では、光検出器は、１つ以上の半導体検出器（例えば、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、単一光子アバランシェフォトダイオード（ＳＰＡＤ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）など）を含み得る。更に、内部反射が、実質的に包囲された空間内であり得る、及び／又は光検出器の実質的に近く（例えば、著しい減衰には不十分な距離内）で発生し得るため、内部反射は、比較的高い強度を有し得る。高強度信号が半導体検出器上に入射するとき、そのような信号は、大きい出力電気信号を結果的にもたらし得る（特に半導体検出器が、適用される強い逆バイアスなどの強いバイアスを有する場合）。加えて、結果として、高強度信号はまた、半導体検出器を飽和させ得る。飽和すると、半導体検出器は、それが回復するまで追加の検出を実施することができない場合がある。そのような回復プロセスは、追加の時間がかかり、それゆえに、周囲環境中のいくつかの物体が、結果的に、ある期間、有効に検出不可能になり得る。例えば、ＳｉＰＭ光検出器が、内部反射を検出することに起因して飽和し、次いで、飽和後に回復するために２０ｎｓかかる場合、ＳｉＰＭは、これらの２０ｎｓの間に追加の検出を実施することができない場合がある。そのような回復時間は、ＬＩＤＡＲデバイスによって有効に検出不可能である３．０ｍの周囲環境に対応し得る。半導体検出器の飽和に加えて、又はその代わりに、検出回路（例えば、半導体検出器から出力を受信し、出力をコントローラに送信するために使用される回路）もまた、高強度の戻り信号（例えば、内部反射に起因する）の結果として飽和し得る。半導体検出器の飽和と同様に、検出回路の飽和はまた、検出回路と関連付けられた回復時間中の追加の検出を防止し得る。

【0016】

本明細書に説明される例示的な実施形態は、内部反射に起因して光検出器が飽和することを防止することによって、周囲環境のこの検出不可能な領域を低減又は排除する。そのような技術は、例えば、モノスタティックＬＩＤＡＲデバイス（すなわち、光検出器と光エミッタとの間に一対一の相関を有するＬＩＤＡＲデバイス）で使用され得る。本明細書に説明される１つの技術は、光信号が放出された時点から、光信号がもはや光検出器によって検出可能である内部反射を引き起こさない時点まで、光検出器に適用されるバイアスをランプさせることを含む。例えば、光検出器に適用されるバイアスは、放出された光信号が、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体（例えば、ハウジング）に到達するために十分に遠くまで伝播されると、光信号の放出の時点における第１のバイアスレベル（例えば、第１のバイアス電圧）から、第２のバイアスレベル（例えば、第２のバイアス電圧）までランプされ得る。第１のバイアスレベルは、線形モード（例えば、光子検出イベントがアバランシェ降伏を結果的にもたらさない、ガイガーモードバイアスを下回るバイアスを有するモード）で動作する光検出器（例えば、ＳｉＰＭ）を表し得るが、それに対して、第２のバイアスレベルは、ガイガーモード（例えば、光子検出イベントがアバランシェ降伏／飽和を結果的にもたらすモード）で動作する光検出器（例えば、ＳｉＰＭ）を表し得る。更に、そのようなバイアスレベルは、バイアス回路によって光検出器に適用され得る。光信号がＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体に到達すると、内部反射は、もはや飽和を結果的に生じさせなくなり得る。したがって、この時点では、光検出器は、早期の飽和からの有害な影響をもはや被ることがない場合がある。更に、検出される周囲環境中の物体からの反射は、比較的低い強度を有し得る（例えば、物体の低反射率に起因して）。したがって、そのような反射を検出しようと試みるときにアバランシェ降伏を有することが望ましい場合がある。

【0017】

第１のバイアスレベルから第２のバイアスレベルにランプさせることは、様々な方式で実施され得る。例えば、第１のバイアスレベルから第２のバイアスレベルまでの線形ランプが存在し得る。他のランプ形状もまた可能であり、本明細書で企図される（例えば、指数ランプ形状、二次ランプ形状、対数ランプ形状など）。更に、いくつかの実施形態では、区分関数が、複数の段階で第１のバイアスレベルから第２のバイアスレベルまでランプさせるために使用され得る。例えば、ランプは、３つの段階、すなわち、第１のバイアスレベルから第１の中間バイアスレベル（例えば、第１のバイアスレベルと第２のバイアスレベルとの間の差の１０％だけ、第１のバイアスレベルよりも高いレベル）までランプさせる第１の段階、第１の中間バイアスレベルから第２の中間バイアスレベル（例えば、第１のバイアスレベルと第２のバイアスレベルとの間の差の１０％だけ、第２のバイアスレベルよりも小さいレベル）までランプさせる第２の段階、及び第２の中間バイアスレベルから第２のバイアスレベルまでランプさせる第３の段階を含み得る。そのような実施形態では、３つの段階は、異なるランプ形状を有し得る（例えば、第１の段階は、指数ランプ形状などの非線形ランプ形状を有し、第２の段階は、線形ランプ形状を有し、第３の段階は、指数ランプ形状などの非線形ランプ形状を有する）。

【0018】

いくつかの実施形態では、第１のバイアスレベルは、ガイガーモードにおける動作をほぼ表す値に対応し得るが、一方で、線形モードにおける動作を依然として表す（例えば、ガイガーモードレベルの８０％、ガイガーモードレベルの８５％、ガイガーモードレベルの９０％、ガイガーモードレベルの９５％、ガイガーモードレベルの９９％、ガイガーモードレベルの９９．９％など）。このようにして（例えば、光検出器の時定数に基づいて光検出器をバイアスすることと関連付けられた時間遅延を考慮すると）、バイアスレベルは、比較的迅速に（例えば、内部反射がもはや光検出器内の検出イベントを結果的に生じない十分な時間が経過すると）、線形モードにおける動作からガイガーモードにおける動作に切り替えられ得る。

【0019】

更に、いくつかの実施形態では、バイアスランプが第２のバイアスレベル（例えば、ガイガーモードにおける動作に対応するレベル）に到達する時間は、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体に可能な限りほぼ対応するように設定され得る、及び／又はＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体のすぐ内側若しくはすぐ外側である距離に対応するように設定され得る。このようにして、光検出器は、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体（例えば、ハウジングの外部表面）からの反射を依然として検出することが可能であり得る。そのような検出イベントは、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体を表す距離に対応する検出サイクルの間の時間における正確な位置を判定するときに有用であり得る。追加的又は代替的に、そのような検出イベントは、任意の障害物又は破片が、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体上に存在するか否か（例えば、外部筐体の亀裂、外部筐体上の水、氷、雪、外部筐体上の埃、外部筐体上の指紋など）を識別するのに有用であり得る。更に、そのような検出イベントは、１つの放出／検出サイクルが、後続の放出／検出サイクルと比較され得るベースラインとして使用され得るため、ＬＩＤＡＲデバイスの動作（例えば、光デバイスの光エミッタの動作）を監視するのに有用であり得る。例えば、１つの放出／検出サイクルから別の放出／検出サイクルへの信号対雑音比（ＳＮＲ）におけるドリフトは、内部反射に関連する検出イベントを比較することによって識別され得る。ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体を検出することが有益であり得るため、いくつかの実施形態では、バイアスランプは、そのような検出に基づいて検出された光の完全な飽和を引き起こすことなく、外部筐体によって引き起こされた内部反射に基づいて、外部筐体の検出を可能にするように調整され得ることが理解される。

【0020】

周囲環境内の近くの物体を検出する能力に対するフィードバック信号の悪影響を軽減するために、光検出器（例えば、ＳｉＰＭ）内のバイアスをランプさせることに加えて、又はその代わりに、代替的な光検出器の組み合わせもまた、探索され得る。例えば、いくつかの実施形態では、所与の光エミッタに対応する光検出器要素は、ＡＰＤと並列に接続されたＳｉＰＭを含み得る。ＳｉＰＭの検出出力及びＡＰＤの検出出力は、両方ともコントローラ（例えば、ＬＩＤＡＲデバイスのコントローラ）に向けられ得る。ＡＰＤの出力は、近くの物体（例えば、３．０ｍ未満の距離に対応する部分などの、リスニングウィンドウの初期部分）に対応するリスニングウィンドウの一部分を分析するときにコントローラによって使用され得るが、一方で、遠く離れた物体（例えば、３．０ｍを超える距離に対応する部分などの、リスニングウィンドウの後期部分）に対応するリスニングウィンドウの一部分を分析するときにコントローラによって使用され得る。そのような実施形態では、ＡＰＤは、静的にバイアスされ得（例えば、標準的な線形動作モードで）、ＳｉＰＭは、静的にバイアスされ得る（例えば、標準的なガイガー動作モードで）。代替的に、いくつかの実施形態では、ＡＰＤは、静的にバイアスされ得る（例えば、標準的な線形動作モードで）が、一方、ＳｉＰＭは、バイアスランプ（例えば、上記に説明されるように）に供され得る。

【0021】

以下の説明及び添付図面は、様々な例示的な実施形態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どおりではない。

【0022】

ここで、本開示の範囲内の例示的なシステムをより詳細に説明する。例示的なシステムは、自動車に実装され得るか、又は自動車の形態を採り得る。追加的に、例示的なシステムはまた、車、トラック（例えば、ピックアップトラック、バン、トラクタ、トラクタトレーラーなど）、オートバイ、バス、飛行機、ヘリコプタ、ドローン、芝刈り機、ブルドーザ、ボート、潜水艦、全地形対応車両、スノーモービル、航空機、レクリエーション車両、遊園地車両、農機具又は農業用車両、建設機械又は建設車両、倉庫設備又は倉庫車両、工場設備又は工場車両、トラム、ゴルフカート、電車、トロリー、歩道運搬車両、ロボットデバイスなどの、様々な車両において実装され得るか、又は様々な車両の形態を採り得る。他の車両も同じく可能である。更に、いくつかの実施形態では、例示的なシステムは、車両を含まない場合がある。

【0023】

ここで図を参照すると、図１は、自律モードで完全に又は部分的に動作するように構成され得る、例示的な車両１００を例解する機能ブロック図である。より具体的には、車両１００は、コンピューティングシステムから制御命令を受信することを通して、人間の相互作用なしに自律モードで動作し得る。自律モードにおける動作の一部として、車両１００は、センサを使用して、周囲環境の物体を検出し、場合によっては識別して、安全なナビゲーションを可能にし得る。追加的に、例示的な車両１００は、車両１００のいくつかの機能が車両１００の人間の運転手によって制御され、車両１００のいくつかの機能がコンピューティングシステムによって制御される、部分的に自律（すなわち、半自律）モードで動作し得る。例えば、車両１００はまた、運転手がステアリング、加速、及びブレーキなどの車両１００の動作を制御することを可能にするサブシステムを含み得るが、一方で、コンピューティングシステムは、周囲環境内の他の物体（例えば、車両など）に基づいて、車線逸脱警告／車線維持支援又はアダプティブクルーズコントロールなどの支援機能を実施する。

【0024】

本明細書に説明されるように、部分的自律運転モードでは、車両が１つ以上の運転動作（例えば、レーンセンタリング、アダプティブクルーズコントロール、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）、緊急ブレーキなどを実施するためのステアリング、ブレーキ、及び／又は加速）を支援するが、人間の運転手は、車両の周囲を状況的に認識し、支援された運転動作を監督することが期待される。ここで、車両が特定の状況で全ての運転タスクを実施し得るが、人間の運転手は、必要に応じて制御を行う責任を負うことが期待される。

【0025】

簡略化及び簡潔化のために、様々なシステム及び方法が自律車両と併せて以下に説明されているが、これら又は同様のシステム及び方法は、完全自律運転システム（すなわち、部分的に自律運転システム）のレベルに達しない様々な運転支援システムで使用され得る。米国では、自動車技術者協会（ＳＡＥ）は、車両が運転をどの程度多く、又はどの程度少なく制御するかを示すために、異なるレベルの自動化された運転動作を定義しているが、米国又は他の国における異なる組織が、レベルを異なって分類し得る。より具体的には、本開示のシステム及び方法は、ステアリング、ブレーキ、加速、レーンセンタリング、アダプティブクルーズコントロールなど、及び他の運転手サポートを実装するＳＡＥレベル２の運転支援システムで使用され得る。開示されるシステム及び方法は、限定された（例えば、高速道路など）条件下で自律運転が可能なＳＡＥレベル３の運転支援システムで使用され得る。同様に、開示されるシステム及び方法は、ほとんどの通常の運転状況下で自律的に動作し、人間のオペレータの時折の注意のみを必要とする、ＳＡＥレベル４の自動運転システムを使用する車両に使用され得る。全てのそのようなシステムでは、正確なレーン推定は、運転手の入力又は制御（例えば、車両が移動中など）なしで自動的に実施され、車両測位及びナビゲーションの改善された信頼性、並びに自律運転、半自律運転、及び他の運転支援システムの全体的な安全性を結果的にもたらす。上記のように、ＳＡＥが自動運転動作のレベルを分類する方式に加えて、米国又は他の国における他の組織は、自動運転動作のレベルを異なって分類し得る。限定されるものではないが、本明細書の開示されるシステム及び方法は、これらの他の組織の自動運転動作のレベルによって定義される運転支援システムに使用され得る。

【0026】

図１に示されるように、車両１００は、推進システム１０２、センサシステム１０４、制御システム１０６、１つ以上の周辺機器１０８、電源１１０、データストレージ１１４を有するコンピュータシステム１１２（コンピューティングシステムとも称され得る）、及びユーザインターフェース１１６などの様々なサブシステムを含み得る。他の例では、車両１００は、各々複数の要素を含み得る、より多いか又はより少ないサブシステムを含み得る。車両１００のサブシステム及び構成要素は、様々な方法で相互接続され得る。加えて、本明細書で説明される車両１００の機能は、追加の機能的又は物理的構成要素に分割されるか、又は実施形態内でより少ない機能的若しくは物理的構成要素に組み合わされ得る。例えば、制御システム１０６及びコンピュータシステム１１２は、様々な動作に従って車両１００を動作させる単一のシステムに組み合わされ得る。

【0027】

推進システム１０２は、車両１００に対して動力付き運動を提供するように動作可能な１つ以上の構成要素を含み得、他の可能な構成要素の中でも、エンジン／モータ１１８、エネルギー源１１９、トランスミッション１２０、及び車輪／タイヤ１２１を含み得る。例えば、エンジン／モータ１１８は、エネルギー源１１９を機械的エネルギーに変換するように構成され得、他の可能なオプションの中でも、内燃エンジン、電気モータ、蒸気エンジン、又はスターリングエンジンのうちの１つ又は組み合わせに対応し得る。例えば、いくつかの実施形態では、推進システム１０２は、ガソリンエンジン及び電気モータなどの多数のタイプのエンジン及び／又はモータを含み得る。

【0028】

エネルギー源１１９は、完全に又は部分的に、車両１００の１つ以上のシステム（例えば、エンジン／モータ１１８など）に動力を供給し得るエネルギー源を表す。例えば、エネルギー源１１９は、ガソリン、ディーゼル、他の石油ベースの燃料、プロパン、他の圧縮ガスベースの燃料、エタノール、ソーラパネル、電池、及び／又は他の電力源に対応することができる。いくつかの実施形態では、エネルギー源１１９は、燃料タンク、電池、コンデンサ、及び／又はフライホイールの組み合わせを含み得る。

【0029】

トランスミッション１２０は、エンジン／モータ１１８からの機械動力を、車輪／タイヤ１２１及び／又は車両１００の他の可能なシステムに伝達し得る。したがって、トランスミッション１２０は、他の可能な構成要素の中でもとりわけ、ギアボックス、クラッチ、ディファレンシャル、及び駆動シャフトを含み得る。駆動シャフトは、１つ以上の車輪／タイヤ１２１に接続する車軸を含み得る。

【0030】

車両１００の車輪／タイヤ１２１は、例示的な実施形態内で様々な構成を有し得る。例えば、車両１００は、他の可能な構成の中でも、一輪車、自転車／オートバイ、三輪車、又は自動車／トラックの四輪の形態で存在し得る。したがって、車輪／タイヤ１２１は、様々な方法で車両１００に接続することができ、金属及びゴムなどの異なる材料で存在することができる。

【0031】

センサシステム１０４は、他の可能なセンサの中でも特に、全地球測位システム（ＧＰＳ）１２２、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）１２４、ＲＡＤＡＲ１２６、ＬＩＤＡＲ１２８、カメラ１３０、ステアリングセンサ１２３、及びスロットル／ブレーキセンサ１２５などの様々なタイプのセンサを含むことができる。いくつかの実施形態では、センサシステム１０４は、車両１００の内部システムを監視するように構成されたセンサ（例えば、Ｏ_２モニタ、燃料計、エンジンオイル温度、ブレーキ摩耗など）も含み得る。

【0032】

ＧＰＳ１２２は、地球に対する車両１００の位置に関する情報を提供するように動作可能なトランシーバを含み得る。ＩＭＵ１２４は、１つ以上の加速度計及び／又はジャイロスコープを使用する構成を有し得、慣性加速度に基づいて車両１００の位置及び配向の変化を感知し得る。例えば、ＩＭＵ１２４は、車両１００が静止しているか、又は動いている間に車両１００のピッチ及びヨーを検出し得る。

【0033】

ＲＡＤＡＲ１２６は、物体の速さ及び方位を含めて、無線信号を使用して、車両１００の周囲環境内の物体を感知するように構成された１つ以上のシステムを表すことができる。したがって、ＲＡＤＡＲ１２６は、無線信号を送信及び受信するように構成されたアンテナを含み得る。いくつかの実施形態では、ＲＡＤＡＲ１２６は、車両１００の周囲環境の測定値を得るように構成された取り付け可能なＲＡＤＡＲに対応し得る。

【0034】

ＬＩＤＡＲ１２８は、他のシステム構成要素の中でも特に、１つ以上のレーザ源、レーザスキャナ、及び１つ以上の検出器を含み得、コヒーレントモード（例えば、ヘテロダイン検出などを使用）又はインコヒーレント検出モード（すなわち、飛行時間モード）で動作し得る。いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲ１２８の１つ以上の検出器は、特に感度の高い検出器（例えば、アバランシェフォトダイオードなど）であり得る、１つ以上の光検出器を含み得る。いくつかの例では、そのような光検出器は、単一光子（例えば、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）など）を検出することが可能であり得る。更に、そのような光検出器は、アレイ内に配置され得る（例えば、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）などのように）（例えば、直列の電気接続などを通して）。いくつかの例では、１つ以上の光検出器は、ガイガーモードで動作するデバイスであり、ＬＩＤＡＲは、そのようなガイガーモード動作のために設計されたサブ構成要素を含む。

【0035】

カメラ１３０は、車両１００の周囲環境の画像を捕捉するように構成された、１つ以上のデバイス（例えば、静止カメラ、ビデオカメラ、熱画像カメラ、ステレオカメラ、ナイトビジョンカメラなど）を含み得る。

【0036】

ステアリングセンサ１２３は、車両１００のステアリング角度を感知し得、これは、ステアリングホイールの角度を測定すること、又はステアリングホイールの角度を表す電気信号を測定することを含み得る。いくつかの実施形態では、ステアリングセンサ１２３は、車両１００の前方軸に対する車輪の角度を検出するなど、車両１００の車輪の角度を測定し得る。ステアリングセンサ１２３はまた、ステアリングホイールの角度、ステアリングホイールの角度を表す電気信号、及び車両１００の車輪の角度の組み合わせ（又はサブセット）を測定するように構成され得る。

【0037】

スロットル／ブレーキセンサ１２５は、車両１００のスロットル位置又はブレーキ位置のいずれかの位置を検出し得る。例えば、スロットル／ブレーキセンサ１２５は、アクセルペダル（スロットル）及びブレーキペダルの両方の角度を測定し得るか、又は、例えば、アクセルペダル（スロットル）の角度及び／又はブレーキペダルの角度を表し電気信号を測定し得る。スロットル／ブレーキセンサ１２５はまた、エンジン／モータ１１８（例えば、バタフライバルブ又はキャブレタなど）にエネルギー源１１９のモジュレーションを提供する物理的機構の一部を含み得る、車両１００のスロットルボディの角度を測定し得る。追加的に、スロットル／ブレーキセンサ１２５は、車両１００のロータ上の１つ以上のブレーキパッドの圧力、又はアクセルペダル（スロットル）及びブレーキペダルの角度の組み合わせ（又はサブセット）、アクセルペダル（スロットル）及びブレーキペダルの角度を表す電気信号、スロットルボディの角度、並びに少なくとも１つのブレーキパッドが車両１００のロータに加える圧力、を測定し得る。他の実施形態では、スロットル／ブレーキセンサ１２５は、スロットル又はブレーキペダルなどの車両のペダルに加えられた圧力を測定するように構成され得る。

【0038】

制御システム１０６は、ステアリングユニット１３２、スロットル１３４、ブレーキユニット１３６、センサ融合アルゴリズム１３８、コンピュータビジョンシステム１４０、ナビゲーション／経路探索システム１４２、及び障害物回避システム１４４など、車両１００をナビゲートすることを支援するように構成された構成要素を含み得る。より具体的には、ステアリングユニット１３２は、車両１００の方位を調整するように動作可能であり得、スロットル１３４は、エンジン／モータ１１８の動作スピードを制御して、車両１００の加速を制御し得る。ブレーキユニット１３６は、車両１００を減速することができ、これは、摩擦を使用して車輪／タイヤ１２１を減速することを伴い得る。いくつかの実施形態では、ブレーキユニット１３６は、車両１００の１つ以上のシステムによるその後の使用のために、車輪／タイヤ１２１の運動エネルギーを電流に変換し得る。

【0039】

センサ融合アルゴリズム１３８は、カルマンフィルタ、ベイジアンネットワーク、又はセンサシステム１０４からのデータを処理することができる他のアルゴリズムを含み得る。いくつかの実施形態では、センサ融合アルゴリズム１３８は、個々の物体及び／若しくは特徴の評価、特定の状況の評価、並びに／又は所与の状況内の可能性のある影響の評価など、着信センサデータに基づくアセスメントを提供し得る。

【0040】

コンピュータビジョンシステム１４０は、移動中である物体（例えば、他の車両、歩行者、自転車に乗る人、動物など）及び移動中ではない物体（例えば、信号機、車道境界、スピードバンプ、くぼみなど）を判定するために画像を処理及び分析するように動作可能なハードウェア及びソフトウェア（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）などの汎用プロセッサ、グラフィカルプロセシングユニット（ＧＰＵ）又はテンソルプロセシングユニット（ＴＰＵ）などの専用プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、１つ以上の機械学習モデルなど）を含み得る。したがって、コンピュータビジョンシステム１４０は、物体認識、ストラクチャフロムモーション（ＳＦＭ）、ビデオ追跡、及び、例えば、物体を認識し、環境をマッピングし、物体を追跡し、物体のスピードを推定するためなどにコンピュータビジョンで使用される他のアルゴリズムを使用し得る。

【0041】

ナビゲーション／経路探索システム１４２は、車両１００の運転経路を判定することができ、これは、動作中にナビゲーションを動的に調整することを伴い得る。したがって、ナビゲーション／経路探索システム１４２は、数ある情報源の中でも特に、センサ融合アルゴリズム１３８、ＧＰＳ１２２、及びマップからのデータを使用して、車両１００をナビゲートし得る。障害物回避システム１４４は、センサデータに基づいて潜在的な障害物を評価し、車両１００のシステムに潜在的な障害物を回避させるか、又は別様に切り抜けさせ得る。

【0042】

図１に示されるように、車両１００はまた、無線通信システム１４６、タッチスクリーン１４８、内部マイクロフォン１５０、及び／又はスピーカ１５２などの周辺機器１０８を含み得る。周辺機器１０８は、ユーザがユーザインターフェース１１６と相互作用するための制御又は他の要素を提供し得る。例えば、タッチスクリーン１４８は、車両１００のユーザに情報を提供し得る。ユーザインターフェース１１６はまた、タッチスクリーン１４８を介してユーザからの入力を受け入れ得る。周辺機器１０８はまた、車両１００が、他の車両のデバイスなどのデバイスと通信することを可能にし得る。

【0043】

無線通信システム１４６は、１つ以上のデバイスと直接又は通信ネットワークを介して無線で通信し得る。例えば、無線通信システム１４６は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、エボリューションデータ最適化（ＥＶＤＯ）、モバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）／汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）などの３Ｇセルラー通信、又は４Ｇワールドワイドインターオペラビリティフォーマイクロウェーブアクセス（ＷｉＭＡＸ）若しくはロングタームエボリューション（ＬＴＥ）などのセルラー通信、又は５Ｇを使用することができる。代替的に、無線通信システム１４６は、ＷＩＦＩ（登録商標）又は他の可能な接続を使用して無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と通信し得る。無線通信システム１４６はまた、例えば、赤外線リンク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、又はＺｉｇＢｅｅを使用してデバイスと直接通信し得る。様々な車両通信システムなどの他の無線プロトコルが、本開示の文脈内で可能である。例えば、無線通信システム１４６は、車両及び／又は路側給油所間の公共及び／又は私的データ通信を含み得る１つ以上の専用狭域通信（ＤＳＲＣ）デバイスを含み得る。

【0044】

車両１００は、構成要素に電力を供給するための電源１１０を含み得る。電源１１０は、いくつかの実施形態では、再充電可能なリチウムイオン又は鉛蓄電池を含み得る。例えば、電源１１０は、電力を提供するように構成された１つ以上の電池を含み得る。車両１００はまた、他のタイプの電源を使用して得る。例示的な実施形態では、電源１１０とエネルギー源１１９とが、統合されて単一のエネルギー源になり得る。

【0045】

車両１００はまた、そこに説明されている動作などの動作を行うためのコンピュータシステム１１２を含み得る。したがって、コンピュータシステム１１２は、データストレージ１１４などの非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶された命令１１５を実行するように動作可能な少なくとも１つのプロセッサ１１３（少なくとも１つのマイクロプロセッサを含み得る）を含み得る。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１１２は、車両１００の個々の構成要素又はサブシステムを分散方式で制御するように機能し得る複数のコンピューティングデバイスを表し得る。

【0046】

いくつかの実施形態では、データストレージ１１４は、図１に関連して上述したものを含めて、車両１００の様々な機能を実行するための、プロセッサ１１３によって実行可能な命令１１５（例えば、プログラム論理など）を含み得る。データストレージ１１４は、推進システム１０２、センサシステム１０４、制御システム１０６、及び周辺機器１０８のうちの１つ以上にデータを送信する、データを受信する、相互作用する、及び／又は制御する命令を含む追加の命令も含み得る。

【0047】

命令１１５に加えて、データストレージ１１４は、情報の中でもとりわけ、道路地図、経路情報などのデータを記憶し得る。そのような情報は、自律モード、半自律モード、及び／又は手動モードにおける車両１００の動作中に、車両１００及びコンピュータシステム１１２によって使用され得る。

【0048】

車両１００は、車両１００のユーザに情報を提供するか、又は車両１００のユーザから入力を受信するためのユーザインターフェース１１６を含み得る。ユーザインターフェース１１６は、タッチスクリーン１４８上に表示され得るコンテンツ及び／又はインタラクティブ画像のレイアウトを制御する又は制御を可能にし得る。更に、ユーザインターフェース１１６は、無線通信システム１４６、タッチスクリーン１４８、マイクロフォン１５０、及びスピーカ１５２などの周辺機器１０８のセット内の１つ以上の入力／出力デバイスを含むことができる。

【0049】

コンピュータシステム１１２は、様々なサブシステム（例えば、推進システム１０２、センサシステム１０４、制御システム１０６など）から、並びにユーザインターフェース１１６から受信した入力に基づいて、車両１００の機能を制御し得る。例えば、コンピュータシステム１１２は、推進システム１０２及び制御システム１０６によって生成された出力を推定するために、センサシステム１０４からの入力を利用し得る。実施形態に応じて、コンピュータシステム１１２は、車両１００及びそのサブシステムの多くの態様を監視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、コンピュータシステム１１２は、センサシステム１０４から受信した信号に基づいて、車両１００の一部又は全ての機能を無効にし得る。

【0050】

車両１００の構成要素は、それらのそれぞれのシステム内又は外部の他の構成要素と相互接続された方式で機能するように構成され得る。例えば、例示的な実施形態では、カメラ１３０は、自律又は半自律モードで動作している車両１００の周囲環境の状態に関する情報を表すことができる複数の画像を捕捉することができる。周囲環境の状態は、車両が動作している道路のパラメータを含み得る。例えば、コンピュータビジョンシステム１４０は、道路の複数の画像に基づいて、傾斜（勾配）又は他の特徴を認識することが可能であり得る。追加的に、ＧＰＳ１２２とコンピュータビジョンシステム１４０によって認識された特徴との組み合わせは、具体的な道路パラメータを判定するために、データストレージ１１４に記憶された地図データとともに使用され得る。更に、ＲＡＤＡＲ１２６及び／若しくはＬＩＤＡＲ１２８、並びに／又はいくつかの他の環境マッピング、範囲、及び／若しくは測位センサシステムもまた、車両の周囲についての情報を提供し得る。

【0051】

言い換えると、様々なセンサ（入力指標センサ及び出力指標センサと呼ぶことができる）とコンピュータシステム１１２との組み合わせが相互作用して、車両を制御するために提供される入力の指標又は車両の周囲の指標を提供することができる。

【0052】

いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１１２は、無線システム以外のシステムによって提供されるデータに基づいて、様々な物体に関する判定を行い得る。例えば、車両１００は、車両の視野内の物体を感知するように構成されたレーザ又は他の光学センサを有し得る。コンピュータシステム１１２は、様々なセンサからの出力を使用して、車両の視野内の物体に関する情報を判定し得、様々な物体までの距離及び方向情報を判定し得る。コンピュータシステム１１２はまた、様々なセンサからの出力に基づいて、物体が望ましいか、又は望ましくないかを判定し得る。

【0053】

図１は、車両１００の様々な構成要素（すなわち、無線通信システム１４６、コンピュータシステム１１２、データストレージ１１４、及びユーザインターフェース１１６）を車両１００に統合されているものとして示しているが、これらの構成要素のうちの１つ以上は、車両１００とは別個に取り付けられるか又は関連付けられ得る。例えば、データストレージ１１４は、部分的又は完全に、車両１００とは別個に存在することができる。したがって、車両１００は、別個に又は一緒に位置し得るデバイス要素の形態で提供され得る。車両１００を構成するデバイス要素は、有線及び／又は無線方式で一緒に通信可能に結合され得る。

【0054】

図２Ａ～２Ｅは、図１を参照して車両１００に関連して説明される機能の一部又は全てを含み得る例示的な車両２００（例えば、完全自律車両又は半自律車両など）を示す。車両２００は、例解目的で、側面ミラーを有するバンとして図２Ａ～２Ｅに例解されているが、本開示は、そのように限定されるものではない。例えば、車両２００は、トラック、乗用車、セミトレーラートラック、オートバイ、ゴルフカート、オフロード車両、農業用車両、又は本明細書の他の箇所で説明される任意の他の車両（例えば、バス、ボート、飛行機、ヘリコプタ、ドローン、芝刈り機、ブルドーザ、潜水艦、全地形対応車両、スノーモービル、航空機、レクリエーション車両、遊園地車両、農機具、建設機械又は建設車両、倉庫設備又は倉庫車両、工場設備又は工場車両、トラム、電車、トロリー、歩道運搬車両、及びロボットデバイスなど）を表し得る。

【0055】

例示的な車両２００は、１つ以上のセンサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び２１８を含み得る。いくつかの実施形態では、センサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８は、１つ以上の光学システム（例えば、カメラなど）、１つ以上のＬＩＤＡＲ、１つ以上のＲＡＤＡＲ、１つ以上の慣性センサ、１つ以上の湿度センサ、１つ以上の音響センサ（例えば、マイクロフォン、ソナーデバイスなど）、又は車両２００を取り囲む環境についての情報を感知するように構成された１つ以上の他のセンサを表し得る。言い換えると、現在既知又は今後作り出される任意のセンサシステムは、車両２００に結合され得、及び／又は車両２００の様々な動作と併せて利用され得る。一例として、ＬＩＤＡＲは、自動運転、又は車両２００の他のタイプのナビゲーション、計画、知覚、及び／若しくはマッピング動作に利用され得る。加えて、センサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８は、本明細書に説明されるセンサ（例えば、１つ以上のＬＩＤＡＲ及びＲＡＤＡＲ、１つ以上のＬＩＤＡＲ及びカメラ、１つ以上のカメラ及びＲＡＤＡＲ、１つ以上のＬＩＤＡＲ、カメラ、及びＲＡＤＡＲなど）の組み合わせを表し得る。

【0056】

図２Ａ～Ｅに描写されるセンサシステム（例えば、２０２、２０４など）の数、場所、及びタイプが、自律又は半自律車両のそのようなセンサシステムの場所、数、及びタイプの非限定的な例として意図されていることに留意されたい。そのようなセンサの代替的な数、場所、タイプ、及び構成が可能である（例えば、車両サイズ、形状、空気力学、燃料経済、美観、又はコストを低減するか、特殊な環境若しくは適用状況に適合するための他の条件などと適合するために）。例えば、センサシステム（例えば、２０２、２０４など）は、車両（例えば、場所２１６などにある）上の様々な他の場所に配設され得、車両２００の内部及び／又は周囲環境に対応する視野を有し得る。

【0057】

センサシステム２０２は、車両２００の上部に取り付けられ、車両２００を取り囲む環境についての情報を検出し、情報の指標を出力するように構成された１つ以上のセンサを含み得る。例えば、センサシステム２０２は、カメラ、ＲＡＤＡＲ、ＬＩＤＡＲ、慣性センサ、湿度センサ、及び音響センサ（例えば、マイクロフォン、ソナーデバイスなど）の任意の組み合わせを含み得る。センサシステム２０２は、センサシステム２０２内の１つ以上のセンサの配向を調整するように動作可能であり得る１つ以上の可動マウントを含み得る。一実施形態では、可動マウントは、車両２００の周囲の各方向から情報を得るようにセンサを走査することができる回転プラットフォームを含み得る。別の実施形態では、センサシステム２０２の可動マウントは、特定の角度及び／又は方位角及び／又は仰角の範囲内で走査するように移動可能であり得る。センサシステム２０２は、他の取り付け場所も考えられ得るが、車の屋根上に取り付けられ得る。

【0058】

追加的に、センサシステム２０２のセンサは、様々な場所に分散され得、単一の場所に併置される必要はない。更に、センサシステム２０２の各センサは、センサシステム２０２の他のセンサとは独立して移動又は走査されるように構成され得る。追加的又は代替的に、複数のセンサは、センサ場所２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８のうちの１つ以上に取り付けられ得る。例えば、センサ場所に取り付けられた２つのＬＩＤＡＲデバイスが存在し得、並びに／又はセンサ場所に取り付けられた１つのＬＩＤＡＲデバイス及び１つのＲＡＤＡＲが存在し得る。

【0059】

１つ以上のセンサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８は、１つ以上のＬＩＤＡＲセンサを含み得る。例えば、ＬＩＤＡＲシステムは、所与の平面（例えば、ｘ－ｙ平面など）に対してある角度範囲にわたって配設された複数の光エミッタデバイスを含み得る。例えば、センサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８のうちの１つ以上は、車両２００を取り囲む環境を光パルスで照明するように、所与の平面に垂直な軸（例えば、ｚ軸など）の周りを回転又は枢動するように構成され得る。反射光パルスの様々な態様（例えば、経過した飛行時間、偏光、強度など）の検出に基づいて、周囲環境についての情報が判定され得る。

【0060】

例示的な実施形態では、センサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８は、車両２００の周囲環境内の物理的物体に関連し得るそれぞれの点群情報を提供するように構成され得る。車両２００、並びにセンサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び２１８は、特定の特徴を含むものとして例解されているが、他のタイプのセンサシステムが本開示の範囲内で企図されることが理解されよう。更に、例示的な車両２００は、図１の車両１００に関連して説明される構成要素のいずれかを含むことができる。

【0061】

例示的な構成では、１つ以上のＲＡＤＡＲが車両２００上に位置し得る。上記のＲＡＤＡＲ１２６と同様に、１つ以上のＲＡＤＡＲは、電波（例えば、３０Ｈｚ～３００ＧＨｚの周波数を有する電磁波など）を送信及び受信するように構成されたアンテナを含み得る。そのような電波は、車両２００の周囲環境内の１つ以上の物体の距離及び／又は速度を判定するために使用され得る。例えば、１つ以上のセンサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８は、１つ以上のＲＡＤＡＲを含み得る。いくつかの例では、１つ以上のＲＡＤＡＲが、車両２００の後部付近に位置して（例えば、センサシステム２０８、２１０など）、電波反射物体の存在に関して、車両２００の背面付近の環境を能動的に走査し得る。同様に、１つ以上のＲＡＤＡＲが、車両２００の前方付近に位置して（例えば、センサシステム２１２、２１４など）、車両２００の前方付近の環境を能動的に走査し得る。ＲＡＤＡＲは、例えば、車両２００の他の特徴によって塞がれることなく、車両２００の前進路を含む領域を照明するのに好適な場所に位置付けられ得る。例えば、ＲＡＤＡＲは、フロントバンパー、フロントヘッドライト、カウル、及び／若しくはフードなどに埋め込まれる、並びに／又はそれらに若しくはそれらの近くに取り付けられ得る。更に、１つ以上の追加のＲＡＤＡＲは、リアバンパー、サイドパネル、ロッカーパネル、及び／又は車台などに、又はそれらの近くにそのようなデバイスを含めることなどによって、電波反射物体の存在に関して、車両２００の側面及び／又は後方を能動的に走査するように位置し得る。

【0062】

車両２００は、１つ以上のカメラを含み得る。例えば、１つ以上のセンサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８は、１つ以上のカメラを含み得る。カメラは、車両２００の周囲環境の複数の画像を捕捉するように構成されている、静止カメラ、ビデオカメラ、熱画像カメラ、ステレオカメラ、ナイトビジョンカメラなどの感光性機器であり得る。この目的のために、カメラは、可視光を検出するように構成され得、追加的又は代替的に、赤外光又は紫外光などのスペクトルの他の部分からの光を検出するように構成され得る。カメラは、二次元検出器であり得、任意選択的に、三次元空間の感度範囲を有し得る。いくつかの実施形態では、カメラは、例えば、カメラから周囲環境内のいくつかの点までの距離を示す二次元画像を生成するように構成された範囲検出器を含み得る。この目的のために、カメラは、１つ以上の範囲検出技法を使用し得る。例えば、カメラは、構造化光技法を使用することによって範囲情報を提供することができ、この構造化光技法では、車両２００が、格子又はチェッカーボードパターンなどの所定の光パターンで周囲環境内の物体を照明し、カメラを使用して、環境周囲からの所定の光パターンの反射を検出する。反射光パターンの歪みに基づいて、車両２００は、物体上の点までの距離を判定し得る。所定の光パターンは、赤外光、又はそのような測定に好適な他の波長の放射線で構成され得る。いくつかの例では、カメラは、車両２００のフロントガラスの内側に取り付けられ得る。具体的には、カメラは、車両２００の配向に対して前方視から画像を捕捉するように位置付けられ得る。カメラの他の取り付け場所及び視野角も使用され得、車両２００の内部又は外部のいずれであり得る。また、カメラは、調整可能な視野を提供するように動作可能な関連する光学素子を有し得る。更にまた、カメラは、パン／チルト機構などを介して、カメラの指向角を変えるように、可動マウントを用いて車両２００に取り付けられ得る。

【0063】

車両２００はまた、車両２００の周囲環境を感知するために使用される１つ以上の音響センサを含み得る（例えば、センサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６、２１８のうちの１つ以上が、１つ以上の音響センサを含み得るなど）。音響センサは、車両２００を取り囲む環境の流体（例えば、空気など）中の音響波（すなわち、圧力差）を感知するために使用されるマイクロフォン（例えば、圧電マイクロフォン、コンデンサマイクロフォン、リボンマイクロフォン、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）マイクロフォンなど）を含み得る。そのような音響センサは、車両２００の制御戦略が基づき得る周囲環境中の音（例えば、サイレン、人間の発話、動物の音、警報など）を識別するために使用され得る。例えば、音響センサがサイレン（例えば、移動性サイレン、消防車のサイレンなど）を検出する場合、車両２００は、減速する、及び／又は道路の縁にナビゲートし得る。

【0064】

図２Ａ～２Ｅには示されていないが、車両２００は、無線通信システム（例えば、図１の無線通信システム１４６と同様の、及び／又は図１の無線通信システム１４６に加えてなど）を含み得る。無線通信システムは、車両２００の外部又は内部のデバイスと通信するように構成され得る無線トランスミッタ及びレシーバを含み得る。具体的には、無線通信システムは、例えば、車両通信システム又は道路給油所において、他の車両及び／又はコンピューティングデバイスと通信するように構成されたトランシーバを含み得る。このような車両通信システムの例としては、ＤＳＲＣ、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）、及びインテリジェントトランスポートシステム向けに提案された他の通信規格が挙げられる。

【0065】

車両２００は、これら示されたものに加えて、又はその代わりに１つ以上の他の構成要素を含み得る。追加の構成要素は、電気的又は機械的機能を含み得る。

【0066】

車両２００の制御システムは、複数の可能な制御戦略の中から制御戦略に従って車両２００を制御するように構成され得る。制御システムは、車両２００に結合されたセンサ（車両２００上又は車両２００外）から情報を受信し、その情報に基づいて制御戦略（及び関連する運転挙動）を修正し、修正された制御戦略に従って車両２００を制御するように構成され得る。制御システムは、センサから受信した情報を監視し、運転状態を継続的に評価するように更に構成され得、また、運転状態の変化に基づいて、制御戦略及び運転挙動を修正するように構成され得る。例えば、１つの目的地から別の目的地までの、車両によって取られる経路は、運転条件に基づいて修正され得る。追加的又は代替的に、速度、加速度、転回角度、車間距離（すなわち、現在の車両の前方の車両までの距離）、レーン選択などは、全て、運転条件の変化に応答して修正され得る。

【0067】

上記のように、いくつかの実施形態では、車両２００は、バンの形態を採り得るが、代替形態もまた可能であり、本明細書で企図される。したがって、図２Ｆ～２Ｉは、車両２５０がセミトラックの形態を採る実施形態を例解する。例えば、図２Ｆは、車両２５０の正面図を例解し、図２Ｇは、車両２５０の等角図を例解する。車両２５０がセミトラックである実施形態では、車両２５０は、トラクタ部分２６０及びトレーラー部分２７０（図２Ｇに例解される）を含み得る。図２Ｈ及び２Ｉは、それぞれ、トラクタ部分２６０の側面図及び上面図を提供する。上記に例解される車両２００と同様に、図２Ｆ～２Ｉに例解される車両２５０はまた、様々なセンサシステム（例えば、図２Ａ～２Ｅを参照して示され、説明されるセンサシステム２０２、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４と同様）を含み得る。いくつかの実施形態では、図２Ａ～２Ｅの車両２００は、いくつかのセンサシステム（例えば、センサシステム２０４）の単一コピーのみを含み得るが、図２Ｆ～２Ｉに例解される車両２５０は、そのセンサシステム（例えば、例解されるように、センサシステム２０４Ａ及び２０４Ｂ）の複数のコピーを含み得る。

【0068】

図面及び全体的説明は、所与の車両形態（例えば、セミトラック車両２５０又はバン車両２００）を参照し得るが、本明細書に説明される実施形態は、様々な車両の文脈（例えば、車両のフォームファクタを考慮するために採用される修正を用いて）で等しく適用され得ることが理解される。例えば、バン車両２００の一部であるとして説明又は例解されるセンサ及び／又は他の構成要素もまた、セミトラック車両２５０で使用され得る（例えば、ナビゲーション並びに／又は障害物検出及び回避のために）。

【0069】

図２Ｊは、様々なセンサ視野（例えば、上記の車両２５０と関連付けられる）を例解する。上記のように、車両２５０は、複数のセンサ／センサユニットを含有し得る。様々なセンサの場所は、例えば、図２Ｆ～２Ｉに開示されるセンサの場所に対応し得る。しかしながら、場合によっては、センサは、他の場所を有し得る。図面の簡略化のために、センサ場所参照番号は、図２Ｊから省略される。車両２５０の各センサユニットについて、図２Ｊは、代表的な視野（例えば、２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃ、２５２Ｄ、２５４Ａ、２５４Ｂ、２５６、２５８Ａ、２５８Ｂ、及び２５８Ｃとしてラベル付けされた視野）を例解する。センサの視野は、センサが物体を検出し得る角度領域（例えば、方位角領域及び／又は仰角領域）を含み得る。

【0070】

図２Ｋは、例示的な実施形態による、車両（例えば、図２Ｆ～２Ｊを参照して示され、説明される車両２５０）のセンサに対するビームステアリングを例解する。様々な実施形態では、車両２５０のセンサユニットは、ＲＡＤＡＲ、ＬＩＤＡＲ、ソナーなどであり得る。更に、いくつかの実施形態では、センサの動作中、センサは、センサの視野内で走査され得る。例示的なセンサに対する様々な異なる走査角度が、領域２７２として示されており、各々は、センサが動作している角度領域を示す。センサは、それが動作している領域を、定期的に又は反復的に変化させ得る。いくつかの実施形態では、複数のセンサが、領域２７２を測定するために車両２５０によって使用され得る。加えて、他の領域が、他の例に含まれ得る。例えば、１つ以上のセンサは、車両２５０のトレーラー２７０の態様及び／又は車両２５０の前方の領域を測定し得る。

【0071】

いくつかの角度において、センサの動作領域２７５は、トレーラー２７０の後輪２７６Ａ、２７６Ｂを含み得る。したがって、センサは、動作中に後輪２７６Ａ及び／又は後輪２７６Ｂを測定し得る。例えば、後輪２７６Ａ、２７６Ｂは、センサによって送信されたＬＩＤＡＲ信号又はＲＡＤＡＲ信号を反射し得る。センサは、後輪２７６Ａ、２７６から反射された信号を受信し得る。それゆえに、センサによって収集されるデータは、車輪からの反射からのデータを含み得る。

【0072】

センサがＲＡＤＡＲであるときなどの、いくつかの事例では、後輪２７６Ａ、２７６Ｂからの反射は、受信されたＲＡＤＡＲ信号内のノイズとして現れ得る。結果として、ＲＡＤＡＲは、後輪２７６Ａ、２７６Ｂが、センサから離れるようにＲＡＤＡＲ信号を向ける事例では、増強された信号対雑音比で動作し得る。

【0073】

図３は、例示的な実施形態による、自律又は半自律車両に関連する様々なコンピューティングシステム間の無線通信の概念例解図である。特に、無線通信は、ネットワーク３０４を介して、リモートコンピューティングシステム３０２と車両２００との間で発生し得る。無線通信はまた、サーバコンピューティングシステム３０６とリモートコンピューティングシステム３０２との間、及びサーバコンピューティングシステム３０６と車両２００との間でも発生し得る。

【0074】

車両２００は、場所間で乗客又は物体を輸送することができる様々なタイプの車両に対応することができ、上で考察される車両のうちの任意の１つ以上の形態を採り得る。場合によっては、車両２００は、制御システムがセンサ測定値を使用して目的地間で車両２００を安全にナビゲートすることを可能にする自律又は半自律モードで動作し得る。自律又は半自律モードで動作しているとき、車両２００は、乗客の有無にかかわらずナビゲートし得る。結果として、車両２００は、所望の目的地間で乗客を拾い、降ろし得る。

【0075】

リモートコンピューティングシステム３０２は、本明細書で説明されるものを含むがこれに限定されないリモートアシスタンス技術に関連する任意のタイプのデバイスを表し得る。例の中で、リモートコンピューティングシステム３０２は、（ｉ）車両２００に関係する情報を受信し、（ｉｉ）インターフェースを提供し、それを通して、次に人間のオペレータが情報に気付き、情報に関係する応答を入力することができ、（ｉｉｉ）応答を車両２００に、又は他のデバイスに送信するように構成された任意のタイプのデバイスを表し得る。リモートコンピューティングシステム３０２は、ワークステーション、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、タブレット、携帯電話（例えば、スマートフォンなど）、及び／又はサーバなどの、様々な形態を採り得る。いくつかの例では、リモートコンピューティングシステム３０２は、ネットワーク構成で一緒に動作する複数のコンピューティングデバイスを含み得る。

【0076】

リモートコンピューティングシステム３０２は、車両２００のサブシステム及び構成要素と同様又は同一の１つ以上のサブシステム及び構成要素を含み得る。少なくとも、リモートコンピューティングシステム３０２は、本明細書で説明する様々な動作を実行するように構成されたプロセッサを含むことができる。いくつかの実施形態では、リモートコンピューティングシステム３０２は、タッチスクリーン及びスピーカなどの入力／出力デバイスを含むユーザインターフェースも含み得る。他の例も同じく可能である。

【0077】

ネットワーク３０４は、リモートコンピューティングシステム３０２と車両２００との間の無線通信を可能にするインフラストラクチャを表す。ネットワーク３０４はまた、サーバコンピューティングシステム３０６とリモートコンピューティングシステム３０２との間、及びサーバコンピューティングシステム３０６と車両２００との間の無線通信を可能にする。

【0078】

リモートコンピューティングシステム３０２の位置は、例の範囲内で変わることができる。例えば、リモートコンピューティングシステム３０２は、ネットワーク３０４を介した無線通信を有する車両２００からリモート位置にあり得る。別の例では、リモートコンピューティングシステム３０２は、車両２００とは別個であるが、人間のオペレータが車両２００の乗客又は運転手と相互作用することができる、車両２００内のコンピューティングデバイスに対応し得る。いくつかの例では、リモートコンピューティングシステム３０２は、車両２００の乗客によって操作可能なタッチスクリーンを備えたコンピューティングデバイスであり得る。

【0079】

いくつかの実施形態では、リモートコンピューティングシステム３０２によって行われる本明細書で説明される動作は、追加的又は代替的に、車両２００によって（すなわち、車両２００の任意のシステム又はサブシステムによって）行われ得る。言い換えると、車両２００は、車両の運転手又は乗客が相互作用することができるリモートアシスタンス機構を提供するように構成され得る。

【0080】

サーバコンピューティングシステム３０６は、ネットワーク３０４を介してリモートコンピューティングシステム３０２及び車両２００と（又は、場合によっては、リモートコンピューティングシステム３０２及び／若しくは車両２００と直接）無線通信するように構成され得る。サーバコンピューティングシステム３０６は、車両２００及びそのリモートアシスタンスに関する情報を受信し、記憶し、判定し、かつ／又は送信するように構成された任意のコンピューティングデバイスを表し得る。したがって、サーバコンピューティングシステム３０６は、リモートコンピューティングシステム３０２及び／又は車両２００によって行われるものとして本明細書で説明される任意の動作又はそのような動作の部分を行うように構成され得る。リモートアシスタンスに関連する無線通信のいくつかの実施形態では、サーバコンピューティングシステム３０６を利用できるが、他の実施形態では利用できない。

【0081】

サーバコンピューティングシステム３０６は、本明細書に説明される様々な動作を行うように構成されたプロセッサ、並びにリモートコンピューティングシステム３０２及び車両２００から情報を受信し、それらに情報を提供するための無線通信インターフェースなどの、リモートコンピューティングシステム３０２及び／又は車両２００のサブシステム及び構成要素と同様又は同一の１つ以上のサブシステム及び構成要素を含み得る。

【0082】

上記の様々なシステムは、様々な動作を行い得る。ここで、これらの動作及び関連する特徴について説明する。

【0083】

上の考察に沿えば、コンピューティングシステム（例えば、リモートコンピューティングシステム３０２、サーバコンピューティングシステム３０６、車両２００にローカルなコンピューティングシステムなど）は、カメラを使用して自律又は半自律車両の周囲環境の画像を捕捉するように動作し得る。概して、少なくとも１つのコンピューティングシステムが画像を分析して、可能であれば自律又は半自律車両を制御することができる。

【0084】

いくつかの実施形態では、自律又は半自律動作を容易にするために、車両（例えば、車両２００など）は、車両を取り囲む環境内の物体を表すデータ（本明細書では「環境データ」とも称される）を様々な方式で受信し得る。車両のセンサシステムは、周囲環境の物体を表す環境データを提供し得る。例えば、車両は、カメラ、ＲＡＤＡＲ、ＬＩＤＡＲ、マイクロフォン、無線ユニット、及び他のセンサを含む様々なセンサを有し得る。これらのセンサの各々は、各それぞれのセンサが受信する情報について、環境データを車両内のプロセッサに通信し得る。

【0085】

一例では、カメラが、静止画像及び／又はビデオを捕捉するように構成され得る。いくつかの実施形態では、車両は、異なる配向に位置付けられた２つ以上のカメラを有し得る。また、いくつかの実施形態では、カメラは、異なる方向で画像及び／又はビデオを捕捉するために移動することが可能であり得る。カメラは、車両の処理システムによる後の処理のために、捕捉された画像及びビデオをメモリに記憶するように構成され得る。捕捉された画像及び／又はビデオは、環境データであり得る。更に、カメラは、本明細書で説明されるような画像センサを含み得る。

【0086】

別の例では、ＲＡＤＡＲが、車両の近くの様々な物体によって反射される電磁信号を送信し、次いで物体から反射する電磁信号を捕捉するように構成され得る。捕捉された反射電磁信号は、ＲＡＤＡＲ（又は処理システム）が電磁信号を反射した物体について様々な判定を行うことを可能にし得る。例えば、様々な反射物体までの距離及び位置が判定され得る。いくつかの実施形態では、車両は、異なる配向に２つ以上のＲＡＤＡＲを有し得る。ＲＡＤＡＲは、車両の処理システムによる後の処理のために、捕捉された情報をメモリに記憶するように構成され得る。ＲＡＤＡＲによって捕捉された情報は、環境データであり得る。

【0087】

別の例では、ＬＩＤＡＲが、車両近くの標的物体によって反射される電磁信号（例えば、気体若しくはダイオードレーザ、又は他の可能な光源からのものなどの赤外光）を送信するように構成され得る。ＬＩＤＡＲは、反射された電磁（例えば、赤外光など）信号を捕捉することが可能であり得る。捕捉された反射電磁信号は、測距システム（又は処理システム）が様々な物体までの距離を判定することを可能にし得る。ＬＩＤＡＲはまた、標的物体の速度又はスピードを判定することができ、それを環境データとして記憶することができる。

【0088】

追加的に、一例では、マイクロフォンが、車両の周囲の環境のオーディオを捕捉するように構成され得る。マイクロフォンで捕捉された音は、緊急車両のサイレン及び他の車両の音を含み得る。例えば、マイクロフォンは、救急車、消防自動車、警察車両のサイレンの音を捕捉し得る。処理システムは、捕捉されたオーディオ信号が緊急車両を示していることを識別することが可能であり得る。別の例では、マイクロフォンは、オートバイからの排気など、別の車両の排気の音を捕捉し得る。処理システムは、捕捉されたオーディオ信号がオートバイを示していることを識別することが可能であり得る。マイクロフォンによって捕捉されたデータは、環境データの一部分を形成し得る。

【0089】

更に別の例では、ラジオユニットが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号、８０２．１１信号、及び／又は他の無線技術信号の形態を採り得る電磁信号を送信するように構成され得る。第１の電磁放射信号は、無線ユニットに位置する１つ以上のアンテナを介して送信され得る。更に、第１の電磁放射信号は、多くの異なる無線信号モードのうちの１つで送信され得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、自律又は半自律車両の近くに位置するデバイスからの応答を要求する信号モードで第１の電磁放射信号を送信することが望ましい。処理システムは、ラジオユニットに返信された応答に基づいて近くのデバイスを検出し、この通信された情報を環境データの一部分として使用することが可能であり得る。

【0090】

いくつかの実施形態では、処理システムは、車両の周囲環境を更に判定するために、様々なセンサからの情報を組み合わせることが可能であり得る。例えば、処理システムは、ＲＡＤＡＲ情報及び捕捉された画像の両方からのデータを組み合わせて、別の車両又は歩行者が自律又は半自律車両の前にいるかどうかを判定し得る。他の実施形態では、センサデータの他の組み合わせが、処理システムによって使用されて、周囲環境についての判定を行い得る。

【0091】

自律モード（又は半自律モード）で動作している間、車両は、ほとんど又は全く人間の入力なしでその動作を制御し得る。例えば、人間のオペレータが住所を車両に入力した場合、車両は、人間からの更なる入力なしに（例えば、人間がブレーキ／アクセルペダルを操縦したり触れたりすることなどの必要なしで）、指定された目的地まで運転することが可能であり得る。更に、車両が自律的又は半自律的に動作している間、センサシステムは、環境データを受信している場合がある。車両の処理システムは、様々なセンサから受信した環境データに基づいて車両の制御を変更し得る。いくつかの例では、車両は、様々なセンサからの環境データに応答して、車両の速度を変更し得る。車両は、障害物を回避し、交通法に従うなどのために速度を変え得る。車両での処理システムが車両の近くの物体を識別すると、車両は速度を変更するか、又は別の方式で動きを変えることが可能であり得る。

【0092】

車両が物体を検出したが物体の検出に十分自信がない場合、車両は、人間のオペレータ（若しくはより強力なコンピュータ）に、（ｉ）物体が実際に周囲環境内に存在するかどうかを確認する（例えば、実際に一時停止標識があるか、若しくは実際に一時停止標識がないかなど）、（ｉｉ）車両の物体の識別が正しいかどうかを確認する、（ｉｉｉ）識別が正しくなかった場合、識別を訂正する、及び／又は（ｉｖ）自律又は半自律車両に対して補足的な命令を提供する（若しくは現在の命令を修正する）などの、１つ以上のリモートアシスタンスタスクを行うよう要求することができる。リモートアシスタンスタスクにはまた、人間のオペレータが車両の動作を制御するための命令を提供すること（例えば、人間のオペレータが、物体は一時停止標識であると判定した場合、一時停止標識で停止するよう車両に命令することなど）が含まれるが、いくつかのシナリオでは、物体の識別に関連する人間のオペレータのフィードバックに基づいて、車両自体が自身の動作を制御し得る。

【0093】

これを容易にするために、車両は、周囲環境の物体を表す環境データを分析して、閾値未満の検出信頼度を有する少なくとも１つの物体を判定し得る。車両のプロセッサは、様々なセンサからの環境データに基づいて周囲環境の様々な物体を検出するように構成され得る。例えば、一実施形態では、プロセッサは、車両が認識するのに重要であり得る物体を検出するように構成され得る。このような物体には、歩行者、自転車に乗る人、街路標識、他の車両、他の車両のインジケータ信号、及び捕捉された環境データで検出された他の様々な物体が含まれ得る。

【0094】

検出信頼度は、判定された物体が周囲環境内で正しく識別されている、又は周囲環境内に存在している可能性を示し得る。例えば、プロセッサは、受信した環境データにおける画像データ内の物体の物体検出を行い、少なくとも１つの物体が、閾値を超える検出信頼度を有すると識別することができないことに基づいて、その物体が閾値を下回る検出信頼度を有すると判定し得る。物体の物体検出又は物体認識の結果が決定的でない場合、検出信頼度が低いか、又は設定閾値を下回っている場合がある。

【0095】

車両は、環境データのソースに応じて、様々な方法で周囲環境の物体を検出し得る。いくつかの実施形態では、環境データは、カメラから来る、画像又はビデオデータであり得る。他の実施形態では、環境データはＬＩＤＡＲから来る場合がある。車両は、捕捉された画像又はビデオデータを分析して、画像又はビデオデータ内の物体を識別し得る。方法及び装置は、周囲環境の物体があるかについて、画像及び／又はビデオデータを監視するように構成され得る。他の実施形態では、環境データは、ＲＡＤＡＲ、オーディオ、又は他のデータであり得る。車両は、ＲＡＤＡＲ、オーディオ、又は他のデータに基づいて周囲環境の物体を識別するように構成され得る。

【0096】

いくつかの実施形態では、物体を検出するために車両が使用する技術は、既知のデータのセットに基づき得る。例えば、環境物体に関連するデータは、車両に位置するメモリに記憶され得る。車両は、受信したデータを記憶されたデータと比較して、物体を判定し得る。他の実施形態では、車両は、データの文脈に基づいて物体を判定するように構成され得る。例えば、工事に関連する街路標識は、概してオレンジ色を有し得る。したがって、車両は、道路脇近くに位置するオレンジ色の物体を、工事関連の街路標識として検出するように構成され得る。追加的に、車両の処理システムは、捕捉されたデータ内の物体を検出すると、それはまた各物体の信頼度を計算することができる。

【0097】

更に、車両はまた、信頼度閾値を有し得る。信頼度閾値は、検出される物体のタイプに応じて異なり得る。例えば、別の車両のブレーキライトなど、車両からの迅速な応答アクションを要求し得る物体については、信頼度閾値が低くなり得る。しかしながら、他の実施形態では、検出された全ての物体について、信頼度閾値が同じであり得る。検出された物体に関連付けられた信頼度が信頼度閾値より高い場合、車両は、物体が正しく認識されたと想定し、その想定に基づいて車両の制御を応答的に調整し得る。

【0098】

検出された物体と関連付けられた信頼度が信頼度閾値より低い場合、車両が講じるアクションは変わり得る。いくつかの実施形態では、車両は、低い信頼度レベルにもかかわらず、検出された物体が存在するかのように反応することがある。他の実施形態では、車両は、検出された物体が存在しないかのように反応することがある。

【0099】

車両は、周囲環境の物体を検出すると、特定の検出された物体と関連付けられた信頼度も計算することができる。信頼度は、実施形態に応じて様々な方法で計算され得る。一例では、周囲環境の物体を検出すると、車両は、環境データを既知の物体に関連する所定のデータと比較し得る。環境データと所定のデータとの一致が近いほど、信頼度はより高くなる。他の実施形態では、車両は、環境データの数学的分析を使用して、物体と関連付けられた信頼度を判定し得る。

【0100】

物体が閾値を下回る検出信頼度を有するとの判定に応答して、車両は、リモートコンピューティングシステムに、物体の識別とともにリモートアシスタンスの要求を送信し得る。上で考察されるように、リモートコンピューティングシステムは、様々な形態を採り得る。例えば、リモートコンピューティングシステムは、車両とは別個の車両内のコンピューティングデバイスであるが、それによって人間のオペレータが車両の乗客又は運転手と相互作用することができる、リモートアシスタンス情報を表示するためのタッチスクリーンインターフェースなどであり得る。追加的又は代替的に、別の例として、リモートコンピューティングシステムは、車両の近くではない場所に位置するリモートコンピュータ端末又は他のデバイスであり得る。

【0101】

リモートアシスタンスの要求は、画像データ、オーディオデータなどの、物体を含む環境データを含み得る。車両は、ネットワーク（例えば、ネットワーク３０４など）上で、いくつかの実施形態では、サーバ（例えば、サーバコンピューティングシステム３０６など）を介してリモートコンピューティングシステムに環境データを送信し得る。リモートコンピューティングシステムの人間のオペレータは、次に、要求に応答するための基礎として環境データを使用し得る。

【0102】

いくつかの実施形態では、物体が信頼度閾値を下回る信頼度を有するとして検出された場合、物体には予備識別が与えられ得、車両は、予備識別に応答して車両の動作を調整するように構成され得る。そのような動作の調整は、他の可能な調整の中でも特に、車両を停止する、車両を人間制御モードに切り替える、車両の速度（例えば、スピード及び／又は方向など）を変更するという形態を採り得る。

【0103】

他の実施形態では、車両が閾値を満たす、又は超える信頼度を有する物体を検出した場合でも、車両は検出された物体に従って動作し得る（例えば、物体が一時停止標識として高い信頼度で識別された場合に停止するなど）が、車両が検出された物体に従って動作するのと同時に（又は後で）リモートアシスタンスを要求するように構成され得る。

【0104】

図４Ａは、例示的な実施形態による、システムのブロック図である。特に、図４Ａは、システムコントローラ４０２、ＬＩＤＡＲデバイス４１０、複数のセンサ４１２、及び複数の制御可能な構成要素４１４を含むシステム４００を示す。システムコントローラ４０２は、プロセッサ４０４、メモリ４０６、及びメモリ４０６上に記憶され、機能を実施するためにプロセッサ４０４によって実行可能な命令４０８を含む。

【0105】

プロセッサ４０４は、１つ以上の汎用マイクロプロセッサ（例えば、シングルコア又はマルチコアを有するなど）及び／又は１つ以上の専用マイクロプロセッサなどの１つ以上のプロセッサを含み得る。１つ以上のプロセッサは、例えば、１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵ）、１つ以上のマイクロコントローラ、１つ以上のグラフィカルプロセシングユニット（ＧＰＵ）、１つ以上のテンソルプロセシングユニット（ＴＰＵ）、１つ以上のＡＳＩＣ、及び／又は１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み得る。ソフトウェア命令を実行するように構成される他のタイプのプロセッサ、コンピュータ、又はデバイスもまた、本明細書において企図される。

【0106】

メモリ４０６は、限定なしで、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（例えば、フラッシュメモリなど）、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、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）ＣＤ、Ｒ／Ｗ ＤＶＤなどを含み得る、非一時的なコンピュータ可読媒体などのコンピュータ可読媒体を含み得る。

【0107】

以下で更に説明されるＬＩＤＡＲデバイス４１０は、光を放出する（例えば、光パルスなどで）ように構成された複数の光エミッタ、及び光（例えば、光パルスの反射部分など）を検出するように構成された１つ以上の光検出器を含む。ＬＩＤＡＲデバイス４１０は、光検出器の出力から三次元（３Ｄ）点群データを生成し、３Ｄ点群データをシステムコントローラ４０２に提供し得る。システムコントローラ４０２は、次に、３Ｄ点群データ上で動作を実施して、周囲環境（例えば、周囲環境内の物体の相対位置、エッジ検出、物体検出、近接感知など）の特性を判定し得る。

【0108】

同様に、システムコントローラ４０２は、複数のセンサ４１２からの出力を使用して、システム４００の特性及び／又は周囲環境の特性を判定し得る。例えば、センサ４１２は、ＧＰＳ、ＩＭＵ、画像捕捉デバイス（例えば、カメラなど）、光センサ、熱センサ、並びにシステム４００及び／又は周囲環境に関連するパラメータを示す他のセンサのうちの１つ以上を含み得る。ＬＩＤＡＲデバイス４１０は、例として、センサ４１２とは別個のものとして描写されており、いくつかの例では、センサ４１２の一部として、又はセンサ４１２としてみなされ得る。

【0109】

システム４００並びに／又はＬＩＤＡＲデバイス４１０及びセンサ４１２からの出力に基づいてシステムコントローラ４０２によって判定された周囲環境の特性に基づいて、システムコントローラ４０２は、制御可能な構成要素４１４を制御して、１つ以上のアクションを実施し得る。例えば、システム４００は、車両に対応し得、その場合、制御可能な構成要素４１４は、車両のブレーキシステム、転回システム、及び／又は加速システムを含み得、システムコントローラ４０２は、ＬＩＤＡＲデバイス４１０及び／又はセンサ４１２から判定された特性（例えば、システムコントローラ４０２が車両を自律又は半自律モードで制御するときなど）に基づいて、これらの制御可能な構成要素の態様を変更し得る。例の中で、ＬＩＤＡＲデバイス４１０及びセンサ４１２はまた、システムコントローラ４０２によって制御可能である。

【0110】

図４Ｂは、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイスのブロック図である。特に、図４Ｂは、複数の光エミッタ４２４及び１つ以上の光検出器、例えば、複数の光検出器４２６などを制御するように構成されたコントローラ４１６を有する、ＬＩＤＡＲデバイス４１０を示す。ＬＩＤＡＲデバイス４１０は、複数の光エミッタ４２４のそれぞれの光エミッタへの電力を選択及び提供するように構成された発射回路４２８を更に含み、複数の光検出器４２６のそれぞれの光検出器を選択するように構成されたセレクタ回路４３０を含み得る。セレクタ回路４３０は、光検出器４２６をバイアスする（例えば、デバイアスモード、線形モード、又はガイガーモードなどの様々なバイアスモードに光検出器４２６を置くために、光検出器４２６のうちの１つ以上にわたって逆バイアスを提供する）ために使用される１つ以上のバイアス信号を生成するバイアス回路４３６を組み込み得る。代替的な実施形態では、バイアス回路４３６は、セレクタ４３０から分離され得る（例えば、コントローラ４１６によって依然として制御される）。コントローラ４１６は、プロセッサ４１８、メモリ４２０、及びメモリ４２０上に記憶された命令４２２を含む。

【0111】

プロセッサ４０４と同様に、プロセッサ４１８は、１つ以上の汎用マイクロプロセッサ及び／又は１つ以上の専用マイクロプロセッサなどの１つ以上のプロセッサを含み得る。１つ以上のプロセッサは、例えば、１つ以上のＣＰＵ、１つ以上のマイクロコントローラ、１つ以上のＧＰＵ、１つ以上のＴＰＵ、１つ以上のＡＳＩＣ、及び／又は１つ以上のＦＰＧＡを含み得る。ソフトウェア命令を実行するように構成される他のタイプのプロセッサ、コンピュータ、又はデバイスもまた、本明細書において企図される。

【0112】

メモリ４０６と同様に、メモリ４２０は、限定されるものではないが、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ランダムアクセスメモリ（例えば、フラッシュメモリなど）、ＳＳＤ、ＨＤＤ、ＣＤ、ＤＶＤ、デジタルテープ、Ｒ／Ｗ ＣＤ、Ｒ／Ｗ ＤＶＤなどの非一時的コンピュータ可読媒体などのコンピュータ可読媒体を含み得る。

【0113】

命令４２２は、メモリ４２０上に記憶され、プロセッサ４１８によって実行可能であり、３Ｄ点群データを生成するために、及び３Ｄ点群データを処理するために（又はシステムコントローラ４０２などの別のコンピューティングデバイスによって３Ｄ点群データを処理することをおそらく容易にするために）、発射回路４２８及びセレクタ回路４３０を制御することに関連する機能を実施する。

【0114】

コントローラ４１６は、光のパルスを放出するために、光エミッタ４２４を使用することによって、３Ｄ点群データを判定し得る。放出時間は、各光エミッタに対して確立され、放出時間の相対場所も追跡される。様々な物体などのＬＩＤＡＲデバイス４１０の周囲環境の態様は、光のパルスを反射する。例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４１０が道路を含む周囲環境にある場合、そのような物体は、車両、標識、歩行者、路面、建設用コーンなどを含み得る。いくつかの物体は、反射光の強度が光パルスを反射する物体のタイプを示し得るように、他のものよりもより反射性が高い場合がある。更に、物体の表面は、ＬＩＤＡＲデバイス４１０に対して異なる位置にあり、したがって、光パルスの一部分を反射して、ＬＩＤＡＲデバイス４１０に戻すのに多少の時間がかかり得る。したがって、コントローラ４１６は、反射光パルスが光検出器によって検出される検出時間、及び検出時間における光検出器の相対位置を追跡し得る。放出時間と検出時間との間の時間差を測定することによって、コントローラ４１６は、光パルスが受信される前にどの程度の距離を移動するか、したがって、対応する物体の相対距離を判定し得る。放出時間及び検出時間における相対位置を追跡することによって、コントローラ４１６は、ＬＩＤＡＲデバイス４１０に対する光パルス及び反射光パルスの配向、したがって、物体の相対的な配向を判定し得る。受信された光パルスの強度を追跡することによって、コントローラ４１６は、物体がどの程度反射するかを判定し得る。この情報に基づいて判定される３Ｄ点群データは、したがって、検出された反射光パルス（例えば、デカルト座標系などの座標系内などの）の相対位置及び各反射光パルスの強度を示し得る。

【0115】

発射回路４２８は、光パルスを放出するための光エミッタを選択するために使用される。同様に、セレクタ回路４３０は、光検出器からの出力をサンプリングするために使用される。

【0116】

図５Ａは、例示的な実施形態による、光検出器バイアス回路を例解する。特に、図５Ａは、図４Ｂに示され、説明されるバイアス回路４３６と同一又は同様の機能を有し得る回路５００を示す。回路５００は、回路５００のバイアスコンデンサ５１２に電圧を提供するために使用され得る電圧入力ノード５０２を含む。電圧入力ノード５０２は、検出器セレクタ回路（例えば、図４Ｂに示され、説明されるセレクタ回路４３０）などの、より大きい回路に接続されるか、又は電圧源に直接接続され得る。回路５００は、第１の端子で電圧入力ノード５０２に接続され、第２の端子でダイオード５１０のアノードに接続される、コイル５０４を更に含む。コイル５０４の第２の端子及びダイオード５１０のアノードは、ゲート５０８を有するトランジスタ５０６に接続される。ダイオード５１０のカソードは、出力ノードでコンデンサ５１２の第１の端子に接続される。電圧入力ノード５０２、コイル５０４、トランジスタ５０６、及びダイオード５１０は、昇圧コンバータを形成し、それによって、デューティサイクルでゲート５０８を使用してトランジスタ５０６を制御することは、電圧入力ノード５０２における電圧及びデューティサイクルに従って、コンデンサ５１２を充電し得る。昇圧コンバータが図５Ａに描写されているが、コンデンサ５１２を充電する他の方式（例えば、降圧コンバータ又は降圧－昇圧コンバータを使用する）が可能である。電圧変換器を使用してコンデンサ５１２を充電することは、異なる電圧レベルを使用するＬＩＤＡＲデバイスの共通電圧源を使用して、光検出器に対応するレベルまでコンデンサ５１２が充電されることを可能にし得る。

【0117】

コンデンサ５１２の第２の端子は、電圧差ドライバ５１４に接続される。電圧差ドライバ５１４は、電圧源ノード５２４で電圧源に接続された第１のトランジスタ５１６と、接地に接続された第２のトランジスタ５１８と、を含む。第１のトランジスタ５１６の第１のゲート５２０、及び第２のトランジスタ５１８の第２のゲート５２２は、光検出器をバイアスすることと関連付けられた電圧差（本明細書では「Ｖｄｉｆｆ」と別途称される）を選択的に駆動するために使用され得る。特に、Ｖｄｉｆｆは、電圧源ノード５２４と関連付けられた非ゼロ電圧に対応し得るか、又は接地と関連付けられたゼロ電圧に対応し得る。このようにして、電圧差ドライバ５１４は、出力ノード５２６で出力電圧（本明細書では「Ｖｏｕｔ」と別途称される）を駆動するためにコンデンサ５１２の充電レベルと併せて使用され得る。電圧差ドライバ５１４のトランジスタ５１６及び５１８は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）として描写されているが、他のトランジスタ又はスイッチングデバイスが使用され得る。

【0118】

代替的な例では、電圧差ドライバ５１４は、１つのトランジスタのみを含み得る。例えば、トランジスタ５１８は、電圧差ドライバ５１４から除去されるか、又はダイオードで置き換えられ得る。これらの例では、トランジスタ５１６が閉じられているとき、出力電圧は、高レベルに駆動され、光検出器５２８は、バイアスされ、コンデンサ５１２は、充電され得る。逆に、トランジスタ５１６が開かれているとき、光検出器５２８は、有効に「浮動」している（すなわち、接地又は電圧源に接続されるコンデンサ５１２と関連付けられた導電経路に接続されない）。この状態では、光検出器５２８は、光信号を受信するときに自動的にデバイアスされ、光信号と関連付けられた電流を受動的に生成し得る（例えば、漏れを通して）。

【0119】

したがって、電圧差ドライバ５１４は、光検出器５２８の検出期間の第１の部分の間に、第２の端子を電圧源に接続するように構成され得る。例えば、これは、トランジスタ５１６、スイッチ、又は第２の端末を電圧源に接続する別の手段を使用して実施され得る。第２の端末を電圧源に接続することは、光検出器５２８のバイアス閾値を上回る第１の電圧レベルに出力電圧を駆動し、それによって、光検出器５２８をバイアスする。

【0120】

電圧差ドライバ５１４は、検出期間の第２の部分の間に、第２の端末を電圧源から接地に接続解除するように更に構成され得る。例えば、これは、トランジスタ５１６、スイッチ、又は第２の端末を電圧源に接続解除する別の手段を使用して実施され得る。第２の端末を電圧源から接続解除することは、光検出器５２８のバイアス閾値を下回る第２の電圧に出力電圧を到達させ、それによって、光検出器５２８をデバイアスする。例えば、トランジスタ５１６を使用して第２の端子を電圧源から接続解除すると同時に、電圧差ドライバ５１４は、トランジスタ５１８を使用して第２の端子を接地に接続し、これは、コンデンサ５１２の電荷レベルに対応する低レベルに出力電圧レベルを駆動する。別の例では、第２の端末は、接地に接続されておらず、第２の端末を電圧源から接続解除することは、受信された光及びコンデンサ５１２の充電レベルに基づいて、光検出器５２８を自動的にデバイアスさせる。例えば、第２の端末を電圧源から接続解除することは、光検出器５２８（例えば、ＳｉＰＭ）が降伏電圧に到達しないことに対応し得る。したがって、比較的低い漏れ電流は、光検出器５２８の両端の対応する低い電圧降下に対応し、特定の電圧条件に基づいて、光検出器を、線形モードでデバイアス又はバイアスさせる（例えば、光子検出イベントがアバランシェ降伏を結果的にもたらさないガイガーモードバイアスを下回るバイアスを有するレジームにおいて）。

【0121】

図５Ａはまた、光検出器５２８を示す。光検出器５２８は、フォトダイオードとして描写されるが、他のタイプの光検出器を使用することができる。例えば、光検出器は、フォトコンダクタ（フォトレジスタ）、光起電デバイス（光電池）、フォトトランジスタ、フォトダイオード、金属酸化物半導体（ＭＯＳ）コンデンサ、ＡＰＤ、ＳＰＡＤ、ＳｉＰＭ、又は光検出器によって受信される光の強度を示す出力を生成することができる別のデバイスであり得る。ＳｉＰＭが以下に説明されるが、光検出器５２８は、上記に列挙された光検出器又は他のタイプの光検出器のいずれかを含み得ることが理解されるべきである。光検出器５２８は、それらの比較的高い感度に起因して、ＳｉＰＭを含み得る。本明細書に説明されるように、ＳｉＰＭは、ガイガーモードでバイアスされることが可能であり得、多くの個々のＳＰＡＤ要素（例えば、ダイナミックレンジを構築するために並列に接続される）で作製され得る。しかしながら、本明細書にも説明されるように、ＳｉＰＭは、所与のＳｉＰＭの設計における有限数のセルに基づいて飽和しやすい場合がある。加えて、所与のＳｉＰＭの各ＳＰＡＤ要素は、光子検出イベントに起因して発射された後、感度損失を受け得、これは、デバイスに蓄えられた内部電荷が、ＳｉＰＭの回復時定数（例えば、デバイスに応じて、５ｎｓ～３０ｎｓ）に従って発生する補充を必要とするためである。更に、有限回復時間を伴う飽和は、強い反射信号を検出した後に、後続の光信号を検出する能力に関して、ＳｉＰＭによる（例えば、ガイガーモードでバイアスされたとき）過剰な感度損失及び非線形性を結果的にもたらし得る。対照的に、ＡＰＤは、より広いダイナミックレンジにわたって線形に挙動し得る（例えば、より軽度の２次飽和効果を受ける場合もある）。

【0122】

更に、例では、光検出器５２８は、「バイアス」されていると称され得る（例えば、バイアスなし、線形モードバイアス、又はガイガーモードバイアスなどの、様々なバイアスモードで）。これは、図５Ａに示されるように、逆バイアスされることを含み得る。ガイガーモードで動作している間、ＳｉＰＭ、ＳＰＡＤ、及び他のタイプの高感度光検出器は、単一光子レベルのセンシングを提供できる。ガイガーモードは、例えば、単一の光励起イベントの空乏領域内に複数のキャリアを生成するために、ｐｎ接合の逆バイアスが強いという条件を含み得る（例えば、アバランシェ降伏による）。しかしながら、そのバイアスが強いという条件のため、暗電流もまた、測定可能な数の少数キャリアにカスケードする熱的に生成された少数キャリアから生じ得る。熱的に生成された少数キャリアに加えて、一部の少数キャリアは、接合部を介して吸収されずに通過し、基板に吸収される光子によって、デバイスの基板内で光励起され得る。「暗電流」は、光源が光検出器を照射しなくなった後でも、光検出器が信号を出力しているときに生じ得る。これは、代替的及び交換可能に、本明細書では「疑似電流」、「疑似出力信号」、「ダークカウント」、又は「検出イベントに関連する延長された時間減衰定数」と称され得る。

【0123】

追加的に、光検出器５２８は、文脈に応じて、それが回路５００の一部とみなされる場合、又はみなされない場合があることを示す点線で描写されている。例えば、光検出器５２８は、回路５００内に含有されるか、又は回路５００の出力に結合された別個の要素であると考えられ得る。

【0124】

ＳｉＰＭなどの光検出器は、光を受信することに応答して電流を生成し得る。例えば、ＳｉＰＭがその降伏電圧を上回る電圧で逆バイアスされる（例えば、ＳｉＰＭがガイガーモードでバイアスされる）とき、単一の光子の受信に応答して、電流を生成する。例えば、このバイアス電圧は、約５０Ｖであり得、コンデンサ５１２及び電圧差ドライバ５１４によって駆動される出力ノード５２６における出力電圧に対応し得る。多くのＳｉＰＭを含むデバイス（例えば、図４Ｂに対して示され、説明されるＬＩＤＡＲデバイス４１０）では、ＳｉＰＭを連続的にバイアスすることは、相当量の電力を消費し得る。電力をより効率的に使用するために、ＳｉＰＭは、特定の選択された時点のみでバイアスされ得る（例えば、バイアス回路４３６を使用して）。例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４１０では、ＳｉＰＭ（例えば、光検出器４２６のうちの１つ）は、ＳｉＰＭに対応する光エミッタ４２４（例えば、レーザダイオード）が、発射されるときに対する２つの別個の期間、すなわち、バックグラウンド測定値を取得するために、レーザダイオードが発射される前の第１の期間（例えば、１マイクロ秒）と、ＳｉＰＭが戻りパルスを検出し得るリスニング期間として機能する、レーザダイオードが発射された後の第２の期間（例えば、２マイクロ秒）と、の間にバイアスされ得る。他の期間中、ＳｉＰＭは、デバイアスされる。このようにして、電力は、デバイアス期間中に節約され得る。更なる例では、ＳｉＰＭがバイアスされる第１の期間及び第２の期間は、光エミッタと関連付けられたパルス周期の第１の部分の第１の時間枠及び第２の時間枠と総称され得、ＳｉＰＭがデバイアスされる他の期間は、パルス周期の第２の部分と称され得る。他のバイアススキームもまた可能であり、本明細書で企図される。例えば、図７～８Ｃは、内部フィードバックから結果的に生じる悪影響を軽減するために使用される潜在的なバイアススキームを例解する（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス内の内部反射に基づくＳｉＰＭの飽和を防止するために）。

【0125】

ＳｉＰＭの選択的なバイアス及びデバイアスを達成するために、回路５００は、出力ノード５２６でＳｉＰＭに出力電圧（Ｖｏｕｔ）を印加するように構成されている。いくつかの実施形態では、この出力電圧は、調整可能である（例えば、２つの離散電圧の間、又は連続した電圧の間で）。例えば、出力電圧は、ＳｉＰＭをバイアスする（例えば、ガイガーモード又は線形／ＡＰＤモードでＳｉＰＭをバイアスする）のに十分である高レベル（例えば、約５０Ｖ）と、ＳｉＰＭをバイアスするには低過ぎる低レベル（例えば、０Ｖ）（例えば、ＳｉＰＭはバイアスされないままであり、それゆえに、入射光信号に基づいていかなる電流も生成しない）との間で調整され得る。更に、Ｖｄｉｆｆは、光検出器５２８のバイアス電圧の半分未満とすることができる。例えば、コンデンサ５１２は、昇圧コンバータを使用して４０Ｖに充電され得、電圧差ドライバ５１４は、ゲート５２０又は５２２のいずれかに制御電圧を印加することによって選択されるゲートに応じて、追加の１０Ｖ又は０Ｖを供給し得る。このように、図５Ａに示されるＦＥＴのゲートに印加される制御電圧は、Ｖｏｕｔがより高いレベル（例えば、ＳｉＰＭに対して５０Ｖなどのガイガーモードバイアス設定に対応する）であるか、又はより低いレベル（例えば、ＳｉＰＭに対して４０Ｖなどの線形モード／ＡＰＤモードバイアス設定に対応する）であるかを制御するために使用され得る。具体的には、第１のトランジスタ５１６がオンであり、第２のトランジスタ５１８がオフであるとき、コンデンサ５１２の第２の端子は、電圧源に接続され、Ｖｏｕｔは、より高いレベルにある。逆に、第１のトランジスタ５１６がオフであり、第２のトランジスタ５１８がオンであるとき、コンデンサ５１２の第２の端子は、接地に接続され、Ｖｏｕｔは、より低いレベルにある。

【0126】

いくつかの実施形態では、電圧源ノード５２４の電圧を設定するために使用される電圧源は、変調され得る（例えば、電圧源ノード５２４に対して、及びそれに応じて、出力ノード５２６に対して、連続した電位値を提供するために）。追加的又は代替的に、いくつかの実施形態では、電圧差ドライバ５１４は、コンデンサ５１２の第２の端子に接続された、連続した電圧を提供するための追加の回路を含み得る。例えば、２つの異なる電圧（例えば、１０Ｖ又は０Ｖ）に接続された２つのトランジスタ５１６、５１８ではなく、より多数のトランジスタ（例えば、３つのトランジスタ、４つのトランジスタ、５つのトランジスタなど）が、Ｖｏｕｔに対する追加の離散電圧選択肢を提供するために、対応するより多数の異なる電圧（例えば、３つの異なる電圧、４つの異なる電圧、５つの異なる電圧など）に接続され得る。更に、電圧差ドライバ５１４が連続範囲の電圧選択肢（例えば、コンデンサ５１２の第２の端子に接続するための）を提供する技術もまた、本明細書で企図されている。そのような連続範囲の電圧選択肢は、結果として、出力ノード５２６に対する電圧ランプ（例えば、ランプアップ又はランプダウン）を提供する（例えば、それによって、光検出器５２８に対するバイアスランプを結果的にもたらす）ために、ＬＩＤＡＲデバイスの対応するコントローラ（例えば、図４Ｂを参照して示され、説明されるコントローラ４１６）によって制御され得る。

【0127】

図５Ｂは、例示的な実施形態による、光検出器サンプリング回路５５０を例解する。特に、図５Ｂは、出力ノード５２６に結合された回路５００の延長を示す。光検出器５２８のカソードは、出力ノード５２６に接続され、光検出器５２８のアノードは、電圧源５３５に接続され、これは、次いで、接地に接続される。電圧源５３５は、例解目的で提供され、光検出器サンプリング回路５５０には存在しない場合があることが理解されるべきである。Ｖｏｕｔがバイアス閾値を上回る（例えば、ガイガーモード閾値を上回るか、又は線形モード／ＡＰＤモード閾値を上回る）ことに基づいて光検出器５２８がバイアスされるとき、光検出器５２８は、出力ノード５２６を通して電流を駆動する。

【0128】

概念上、電圧源５３５は、光検出器５２８がバイアスされたときに負の電圧（例えば、－５０Ｖ）であり、光検出器５２８がデバイアスされたときに０Ｖ又は０Ｖ付近であるように理解され得る。例えば、光検出器５２８がデバイアスされるとき、電圧源５３５は、光検出器５２８からの漏れ電流に起因する比較的低電圧（例えば、１Ｖ未満）であると理解され得る。電流は、光検出器５２８によって受信される光の強度に比例し得る。光検出器サンプリング回路５５０はまた、第１の抵抗器５３０及び第２の抵抗器５３２を含む分圧器を含み得る。光検出器５２８によって受信される光のレベルを検出することは、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）５３４を使用して、第２の抵抗器５３２で電圧降下をサンプリングすることを含み得る。特に、光検出器５２８がバイアスされ（例えば、ガイガーモード又は線形モード／ＡＰＤモードで）、光を受信するとき、光検出器５２８は、電流を駆動し、コンデンサ５１２は、放電する。例えば、これは、回路５００のリスニング期間の間に発生し得る。ＡＤＣ５３４は、コンデンサ５１２が放電する前及び後に（例えば、リスニング期間の開始時及びリスニング期間の終了時に）、第２の抵抗器５３２における電圧レベルをサンプリングする。したがって、光検出器５２８によって駆動される電流は、サンプル間の電圧差（Ｖ２－Ｖ１）によって乗算され、サンプル間の時間差（ｔ２－ｔ１）によって除算されたコンデンサ５１２の静電容量（Ｃ）に等しいか、又は比例するように判定され得る（Ｉ＝Ｃ＊（Ｖ２－Ｖ１）／（ｔ２－ｔ１））。ＡＤＣ５３４は、第２の抵抗器５３２の両端の電圧降下を測定するために使用される。次に、コントローラ４１６は、ＡＤＣ５３４によってサンプリングされた値を解釈して、光検出器５２８によって受信される光の強度を判定し得る。ＳｉＰＭが光検出器５２８として使用される実施態様では、ＳｉＰＭによって受信される光子の数が判定され得る。これはまた、他のタイプの光検出器でも同じく可能であり得る。

【0129】

図５Ｃは、例示的な実施形態による、例示的なＳｉＰＭ５２９を例解する。特に、図５Ｃは、ＳｉＰＭの簡略化された回路表現を示す。例示の目的として、ＳｉＰＭ５２９は、光検出器５２８に関して上記に説明されるように動作し得る。ＳｉＰＭ５２９は、カソード５３６、アノード５３８、及び高速出力５４０を含み得る。連続性の目的で、カソード５３６は、出力ノード５２６に接続し得、高速出力５４０は、出力ノード５２６を有効に連続させ、図５Ｂに示される分圧器などの、対応する回路の他の要素に向かって電流を駆動し得ることが理解されるべきである。ＳｉＰＭ５２９は、第１のマイクロセル５４２及び第２のマイクロセル５４４を含む、マイクロセルのアレイを含む。各マイクロセルは、入射光５４６などの光を検出するように構成されている。マイクロセルのいずれかが光子を受信するとき、電流は、高速出力５４０を介して駆動される。この電流は、複数のマイクロセルによって受信される入射光５４６の量に比例し得、結果的に得られる電流は、何個の光子がＳｉＰＭ５２９によって受信されるかを判定するために使用され得る。

【0130】

ＳｉＰＭ５２９をバイアス及びデバイアスすることは、通常のサイクルに従って実施され得る。例えば、既知のパルス周期は、光を放出する光エミッタ（例えば、レーザダイオード）と関連付けられ得、ＳｉＰＭ５２９をバイアス及びデバイアスすることは、既知のパルス周期に従って実施され得る。このようにして、対応する回路は、１つ以上のレーザダイオードから光を放出するように構成された他の回路と凝集して動作し得る。いくつかの実施形態では、ＳｉＰＭ５２９のバイアス及びデバイアスは、バイアス信号を使用して実施され得る（例えば、図４Ｂに対して示され、説明されるバイアス回路４３６などのバイアス回路によって提供される）。

【0131】

個々の光子を検出するためにＳｉＰＭ５２９を使用することは、光エミッタ（例えば、レーザダイオード）が発射された（すなわち、光信号を放出した）後、画定された持続時間（例えば、２マイクロ秒）を有するリスニング期間の間に発生し得る。光パルスは、サンプリングされた光子カウントが閾値を超えるときに検出される。例えば、閾値カウント（例えば、１００個の光子）は、動作的にバイアスされている間にＳｉＰＭ５２９によって駆動される電流レベルに基づいて、又は電流から結果的に生じる対応する電圧レベルによって、判定され得る。

【0132】

いくつかの実施形態では、閾値カウントは、各リスニング期間に対して動的に判定され得る。例えば、各光検出器は、対応する光エミッタが光信号を放出する前に、画定された期間（例えば、１マイクロ秒）のバックグラウンド測定期間の間にバックグラウンドノイズレベルを測定し得る。各特定の光検出器のリスニング期間で使用される閾値は、その特定の光検出器のバックグラウンド測定期間の間に測定されるバックグラウンドノイズレベルに基づき得る。この閾値は、バックグラウンド測定期間中に検出された電圧レベルに対応し得る。例えば、４つの光子が、第１の時間枠の間に検出される電圧レベルに基づいて、第１の時間枠の間に検出され得、光パルスを検出するための閾値カウントは、第２の時間枠の間に１０４個の光子に調整され得る。このようにして、反射光パルスは、第１の時間枠中に判定された環境中の光レベルに基づいて検出され、検出動作が実行される。他の実施態様では、光子の数は、明示的に判定されない場合があるが、反射光パルスの検出は、むしろ、ＳｉＰＭ５２９の出力信号（例えば、経時的にサンプリングされた出力電圧及び／又は電流レベル）に基づく。例えば、予想される信号をＳｉＰＭ５２９（又は、例えば、光検出器５２８）の出力信号に相関させる整合フィルタが、光パルスの反射部分がＳｉＰＭ５２９によって受信されたか否かを判定するために適用され得る。

【0133】

図５Ａ～５Ｃの回路は、単に例として提供され、他の検出回路も可能であり、本明細書で企図されていることが理解される。例えば、代替的な回路が、光検出器５２８のバイアスを生成するために使用され得る（例えば、バイアス信号を使用する）。追加的又は代替的に、異なる回路が、入射光に基づいて光検出器５２８によって生成された光検出器５２８からの出力信号を検出するために使用され得る。

【0134】

図６Ａは、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイス（例えば、図４Ｂを参照して示され、説明されるＬＩＤＡＲデバイス４１０）の内部フィードバックの例解図である。例えば、例解されるように、ＬＩＤＡＲデバイス４１０の光エミッタ４２４は、ＬＩＤＡＲデバイス４１０の光検出器４２６によって結果的に検出される（例えば、光信号の反射に基づいて）光信号を放出し得る。場合によっては、検出された光信号は、内部反射の結果であり得る（例えば、図６Ａに例解されるように、ＬＩＤＡＲデバイス４１０のハウジング若しくは光学窓からの、又はミラー、導波路、電子機器、回路、レンズ、フィルタなどの、ＬＩＤＡＲデバイス４１０の１つ以上の他の内部構成要素からの）。光検出器４２６へのＬＩＤＡＲデバイス４１０の内部構成要素の近接性を理由に、いくつかの実施形態では、そのような内部反射は、比較的高い強度を有し得る。追加的又は代替的に、光検出器４２６による、そのような内部反射の検出は、光検出器４２６を飽和させ得る（例えば、光検出器４２６がガイガーモードでバイアスされている場合）。

【0135】

上記に説明されるように、光検出器４２６が飽和すると、光検出器４２６が追加の信号を検出することができない、関連付けられた回復時間が存在し得る。したがって、光検出器４２６が周囲環境中の物体を検出することから有効に盲目化される、内部反射を検出した後（例えば、光検出器４２６が飽和される際）の時間ウィンドウが存在し得る。この時間ウィンドウは、光エミッタ４２４によって放出される光信号の移動時間に基づいて、所与の範囲のセットに対応し得る。例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４１０に比較的近い周囲環境中の物体は、内部反射の検出に起因する光検出器４２６の飽和の結果として検出可能ではない場合がある。図６Ｂは、例えば、例示的な実施形態による、軽減されていない内部フィードバックによって影響され得る検出イベントの例解図である。例解されるように、ＬＩＤＡＲデバイス４１０に近い周囲環境中（例えば、０．１ｍ以内、図６Ｂに例解されるように０．３ｍ以内、０．５ｍ以内、０．７ｍ以内、０．９ｍ以内、１．０ｍ以内、１．５ｍ以内、２．０ｍ以内、２．５ｍ以内、３．０ｍ以内など）に物体６０２が存在し得る。物体６０２は、ＬＩＤＡＲデバイス４１０によって別様に検出可能であり得る（例えば、光エミッタ４２４による光信号の放出及び光検出器４２６による反射光信号の検出に基づいて）が、内部フィードバックの結果として（例えば、図６Ａに例解されるように、内部反射に起因する光検出器４２６の飽和）、物体６０２は、ＬＩＤＡＲデバイス４１０によって検出されずに進み得る。図６Ｃは、例示的な実施形態による、軽減されていない内部フィードバックによって影響され得る検出イベントの別の例解図である。例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４１０の表面上（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４１０のハウジングの外部上）に存在する破片６０４（例えば、図６Ｃに例解されるように葉、雨、雪、土、泥、埃、結露、埃、昆虫残基など）は、図６Ｂに例解される物体６０２のように、内部フィードバックの結果（例えば、図６Ａに例解されるように、内部反射に起因する光検出器４２６の飽和）として検出不可能であり得る。

【0136】

様々な状況では、ＬＩＤＡＲデバイス４１０は、比較的近い物体（例えば、図６Ｂに例解される物体６０２）を検出することができること、及び／又は破片６０４（例えば、図６Ｃに例解されるように、ＬＩＤＡＲデバイス４１０の外部表面上に位置する破片６０４）を検出することができることが望ましい場合がある。例えば、近くの物体（例えば、図６Ｂの物体６０２）を検出することは、物体回避判定を行うために使用され得る（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４１０と関連付けられた車両によって）。更に、破片６０４（例えば、図６Ｃに例解されるように）を検出することは、ＬＩＤＡＲデバイス４１０の１つ以上のチャネルが遮蔽されているか（例えば、それゆえに、周囲環境中の物体を検出することができない）否かを識別するために使用され得る。追加的又は代替的に、破片６０４（例えば、図６Ｃに例解されるように）を検出することは、ＬＩＤＡＲデバイス４１０の１つ以上のチャネルが部分的に遮蔽されているか否かを識別するために使用され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲデバイス４１０のチャネルのうちの１つ以上は、破片６０４によって部分的に遮断され得（例えば、７５％遮蔽される、５０％遮蔽される、２５％遮蔽されるなど）、これは、範囲検出の劣化を結果的にもたらし得る（例えば、光パルスの強度の低減及び／又は光パルスの別の部分と比較される光パルスの１つの部分に対する標的までの距離の変動に基づき、通過時間に基づいて、検出される光パルスに対して識別される距離は、不正確であり得る）。したがって、本開示全体を通して説明されるように、例示的な実施形態は、ＬＩＤＡＲデバイス４１０内の内部フィードバックから結果的に生じる悪影響を軽減する技術を含み得る（例えば、検出された内部反射に基づいて、光検出器４２６の飽和を防止することによって）。例えば、本明細書に説明される技術は、破片の１つ以上の断片に基づいて、破片の存在及び／又は遮蔽の程度（例えば、パーセンテージの観点で）を判定するために使用され得る。

【0137】

なお更に、いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲデバイス４１０のハウジング自体を検出することが望ましい場合がある。例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４１０の外部ハウジング内に画定された光学窓から反射された光信号を検出することによって、どの検出期間が、ＬＩＤＡＲデバイス４１０の内側からの反射に対応し、どの検出期間が、周囲環境中の物体からの反射に対応するかの判定が行われ得る（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４１０のコントローラによって）。言い換えると、ＬＩＤＡＲデバイス４１０のハウジングを検出することによって、反射光信号に基づいて、０．０ｍの標的範囲に対応する時点が判定され得る。これらの潜在的な利益の観点から、例示的な実施形態はまた、内部フィードバックが生成され得るＬＩＤＡＲデバイス４１０又はＬＩＤＡＲデバイス４１０からの他の構成要素の外部筐体（例えば、ハウジング）を検出することができる技術も提供する。例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４１０／ＬＩＤＡＲデバイス４１０の外部筐体内からの内部反射に対応する検出期間中、光検出器４２６は、線形モード／ＡＰＤモードでバイアスされ得る（例えば、バイアス信号を使用してバイアス回路によって）（例えば、それによって、光検出器４２６が、光検出器４２６を飽和させることなく、内部フィードバックを検出することを依然として可能にする）が、それに対して、周囲環境中の物体からの反射に対応する検出期間中、光検出器４２６は、ガイガーモードでバイアスされ得る（例えば、バイアス信号を使用してバイアス回路によって）（例えば、それによって、検出された光信号に応答して、アバランシェ降伏が発生することを可能にする）。

【0138】

図７は、例示的な実施形態による、発射シーケンス７０２及びバイアス信号７０４の例解図である。発射シーケンス７０２及びバイアス信号７０４は、図７に例解されるように、時間において互いに対して調整される。発射シーケンス７０２は、経時的に光エミッタ（例えば、図４Ｂに関して示され、説明されるＬＩＤＡＲデバイス４１０の光エミッタ４２４のうちの１つ）によって放出された光強度を表し得るか、又は経時的に光エミッタ（例えば、図４Ｂに関して示され、説明されるＬＩＤＡＲデバイス４１０の光エミッタ４２４のうちの１つ）に提供される発射シーケンス７０２（例えば、電圧又は電流に関して）は、光エミッタに光を放出させる。バイアス信号７０４は、光検出器が光信号を検出することを可能にするように経時的に光検出器（例えば、図４Ｂに関して示され、説明されるＬＩＤＡＲデバイス４１０の光検出器４２６のうちの１つ）に提供される電圧バイアス（例えば、逆バイアス電圧）を表し得る。例えば、バイアス信号７０４は、経時的に、図５Ａに関して例解及び説明されるように、出力ノード５２６に印加される出力電圧（「Ｖｏｕｔ」）を表し得る。

【0139】

また図７では、垂直破線を使用して、第１の時点７１２、中間時点７１４、第２の時点７１６、及び第３の時点７１８がラベル付けされている。第１の時点７１２、中間時点７１４、第２の時点７１６、及び第３の時点７１８は、各々、ＬＩＤＡＲデバイス内の光エミッタの発射シーケンス、及びＬＩＤＡＲデバイス内の対応する光検出器の検出シーケンス内の別個の時点を表し得る。図７の発射及び検出シーケンス内の３つの黒いドットによって例解されるように、発射及び検出シーケンスが、繰り返されて（例えば、無期限に）、ＬＩＤＡＲデバイスの周囲環境に関するデータ（例えば、複数の時点に対して複数の点群を形成するために使用されるデータ）を検出し得る。第１の時点７１２は、光エミッタが、発射シーケンス７０２に従って発射を開始する時点を表し得る。中間時点７１４は、光エミッタによって放出された光信号の一部分が、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体に移動し、光デバイスの外部筐体から反射され、光検出器によって検出されるのに十分な時間を有した時点を表し得る。言い換えると、中間時点７１４は、放出された光信号が、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体に移動し、光検出器に戻るためにかかる、第１の時点７１２に対する遅延時間を表し得る。

【0140】

第２の時点７１６は、光検出器がガイガーモードレジームで逆バイアスされること（例えば、ＬＩＤＡＲデバイスの周囲環境内の物体を検出するために）をバイアス信号７０４が結果的にもたらす、時点を表し得る。第３の時点７１８は、リセットフェーズの開始を表し得、その間、光エミッタ及び／又は光検出器が、それぞれ、追加の発射又は検出の準備をするためにリセットされる。第１の時点７１２と中間時点７１４との間の時間ウィンドウは、ＬＩＤＡＲデバイス内の構成要素から光エミッタによって放出された光信号の任意の内部反射が光検出器によって検出されることになる時間に対応し得る。追加的に、中間時点７１４と第３の時点７１８との間の時間ウィンドウは、光検出器が周囲環境中の物体からの反射信号を検出しようと試みる（例えば、周囲環境中の物体までの距離についてのデータを収集するために）、リスニングウィンドウに対応し得る。更に、第３の時点７１８と、後続する発射シーケンス／検出シーケンスの第１の時点７１２との間の時間ウィンドウは、リセットフェーズ（例えば、光エミッタ及び／又は光検出器が、後続する発射シーケンス／検出シーケンスに対してリセットする）に対応し得る。

【0141】

図７に例解されるように、バイアス信号７０４（例えば、光検出器をバイアスするためにバイアス回路によって使用される）は、時間に対して変化し得る。例えば、例解されるように、バイアス信号７０４は、第１の時点７１２の直前に、デバイアスモードレジーム（例えば、光検出器が入射光信号に応答して、検出可能な電流を生成しないレジーム）で光検出器をバイアスし得る。次に、第１の時点７１２で光エミッタが発射した後、バイアス信号７０４は、検出器の逆バイアスを増加させ得る（例えば、中間時点７１４まで、第２の時点７１６まで、及び／又は第２の時点７１６を越えた時点まで）。例えば、例解されるように、バイアス信号７０４は、検出器の逆バイアスがデバイアスモードレジームから線形モード（すなわち、ＡＰＤモード）レジームに移行するように、第１の時点７１２と中間時点７１４との間の時間ウィンドウの間にバイアスをランプさせ得る。同様に、例解されるように、バイアス信号７０４は、検出器の逆バイアスが線形モード（すなわち、ＡＰＤモード）レジームからガイガーモードレジームに移行するように、中間時点７１４と第２の時点７１６との間の時間ウィンドウの間にバイアスをランプさせ得る。なお更に、例解されるように、バイアス信号７０４は、第３の時点７１８と、後続の第１の時点７１２との間の時間ウィンドウの間（すなわち、リセットフェーズの間）、バイアスを、ガイガーモードレジームから線形モード（すなわち、ＡＰＤモード）レジームに、デバイアスモードレジームに逆方向にランプさせ得る（すなわち、高から低にランプさせる）。図７に例解されるレジームは、破線によって明確に線引きされているが、いくつかの実施形態では、これらのレジームは、いくらかの重複を有し得、あまり明確に画定されない場合があり、及び／又は他の要因（例えば、温度）に依存し得ることが理解される。したがって、図７に例解されるレジームは、例として提供され、限定と解釈されるべきではない。

【0142】

ランプ持続時間は、列挙された時点のうちの２つ以上の間に画定され得る。例えば、ランプ持続時間は、第１の時点７１２と中間時点７１４との間、中間時点７１４と第２の時点７１６との間、第１の時点７１２と第２の時点７１６との間などに画定され得る。更に、いくつかの実施形態では、ランプ持続時間のうちの１つ以上は、調整可能であり得る。例えば、コントローラ（例えば、ＬＩＤＡＲデバイスの）は、バイアス回路にバイアス信号を順番に調整させるか、又はランプ持続時間のうちの１つ以上を調整させるように構成され得る。例えば、コントローラは、周囲環境内の標的に対する所望の最小検出可能距離に基づいて、バイアス回路にランプ持続時間（例えば、第１の時点７１２と第２の時点７１６との間のランプ持続時間）を調整させ得る（例えば、第１の時点７１２と第２の時点７１６との間のランプ持続時間は、５．０ｍ程度に近い物体を検出することが所望される場合と比較して、０．５ｍ程度に近い物体を検出することが所望される場合に調整され得る）。

【0143】

上記のバイアスランピング／逆ランピングは、様々な方式で行われ得る。例えば、バイアス信号７０４は、第１の時点７１２から中間時点７１４まで、及び／又は中間時点７１４から第２の時点７１６まで線形にランプされ得る。そのようなランピングを伴う例示的なバイアス信号が、図８Ａに例解される（例えば、バイアス信号７０４は、第１の時点７１２から中間時点７１４まで、中間時点７１４から第２の時点７１６まで、したがって、第１の時点７１２から第２の時間７１６まで、線形にランプされる）。他の実施形態では、バイアス信号７０４は、第１の時点７１２から中間時点７１４まで、中間時点７１４から第２の時点７１６まで、及び第１の時点７１２から第３の時点７１８まで、指数的にランプされ得る（例えば、図８Ｂに例解されるように）。更に他の実施形態では、バイアス信号７０４は、第１の時点７１２から中間時点７１４まで、中間時点７１４から第２の時点７１６まで、及び第１の時点７１２から第３の時点７１８まで、対数的にランプされ得る（例えば、図８Ｃに例解されるように）。

【0144】

他のランピング技術もまた可能であり、本明細書で企図される。例えば、バイアス信号は、二次的にランプされ得る。更に他の実施形態では、バイアス信号は、区分的様式でランプされ得る（例えば、複数のランピング段階にわたって）。例えば、バイアス信号は、第１の時間セグメントの間（例えば、第１の時点７１２と第２の時点７１６との間の時間ウィンドウの最初の１０％の間）に指数的にランプされ、第２の時間セグメントの間（例えば、第１の時点７１２と第２の時点７１６との間の時間ウィンドウの１０％から、第１の時点７１２と第２の時点７１６との間の時間ウィンドウの９０％まで）に線形にランプされ、第３の時間セグメントの間（例えば、第１の時点７１２と第２の時点７１６との間の時間ウィンドウの最後の１０％の間）に指数的にランプされ得る。代替的に、バイアス信号は、第１の時間セグメントの間（例えば、第１の時点７１２と第２の時点７１６との間の時間ウィンドウの最初の５０％の間）に第１の傾斜で線形にランプされ、次いで、第２の時間セグメントの間（例えば、第１の時点７１２と第２の時点７１６との間の時間ウィンドウの第２の５０％の間）に第２の傾斜で線形にランプされ得る。他の区分的なバイアスランピングスキームもまた可能であり、本明細書で企図される。

【0145】

更に、いくつかの実施形態では、バイアス信号７０４は、中間時点７１４における逆バイアス電圧が、ガイガーモードレジームに対応する最小電圧よりもわずかに小さいように（例えば、ガイガーモードレジームに対応する最小電圧の約８０％であり得、ガイガーモードレジームに対応する最小電圧の約８５％であり得、ガイガーモードレジームに対応する最小電圧の約９０％であり得、ガイガーモードレジームに対応する最小電圧の約９５％であり得、ガイガーモードレジームに対応する最小電圧の約９９％であり得、ガイガーモードレジームに対応する最小電圧の約９９．９％であり得る、など）、第１の時点７１２から中間時点７１４までランプされ得る。これは、バイアス信号が、中間時点７１４のまさにすぐ後に、検出器を線形モードからガイガーモードに移行させることを可能にし得る（例えば、対応するＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体からわずかに離れている検出距離に対応する）。そのような実施形態では、第２の時点７１６は、中間時点７１４に時間的に非常に近くあり得る。いくつかの実施形態では、中間時点７１４と第２の時点７１６との間の持続時間を最小化して、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体に比較的近い物体（例えば、図６Ｃに例解される破片６０４）の検出を可能にすることが望ましくあり得る。

【0146】

いくつかの実施形態では、バイアス信号７０４が適用される光検出器は、ＳｉＰＭを含み得る。更に、そのような実施形態では、デバイアスモードレジームは、０Ｖ～約１０Ｖの逆バイアス電圧に対応し得、線形モードレジーム（すなわち、ＡＰＤモードレジーム）は、約１０Ｖ～約５０Ｖの逆バイアス電圧に対応し得、ガイガーモードレジームは、約５０Ｖを上回る逆バイアス電圧に対応し得る。例えば、第２の時点７１６におけるバイアスレベルは、約３０Ｖ～約７０Ｖの値を有し得る（例えば、５０Ｖなどの４５Ｖ～５５Ｖ）。これらの電圧値は、単に例として提供され、バイアスレジームに対する他の電圧もまた可能であり、本明細書で企図されることが理解される。

【0147】

図７に例解されるバイアス信号７０４は、単に例として提供され、他のバイアス信号もまた可能であり、本明細書で企図される。更に、いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲデバイスは、光検出器／光エミッタの複数の対を含み得る。光検出器／光エミッタの対のうちの２つ以上は、互いに異なるバイアス信号を有し得る。例えば、１つの光検出器／光エミッタ対は、他方の光検出器／光エミッタ対のバイアス信号とは異なる形状のバイアスランプを有するバイアス信号を有し得る。追加的又は代替的に、例えば、１つの光検出器／光エミッタ対は、他方の光検出器／光エミッタ対のバイアス信号とは異なるランプ持続時間のバイアスランプを有するバイアス信号を有し得る。なお更に、いくつかの実施形態では、１つの光検出器／光エミッタ対は、他の光検出器／光エミッタ対のバイアス信号とは異なる最大バイアス電圧にランプするバイアスランプを有するバイアス信号を含み得る。更には、いくつかの実施形態では、発射シーケンスの一部分（例えば、発射シーケンス全体）は、１つの光検出器／光エミッタ対に対して、別の光検出器／光エミッタ対と比較して遅延され得る。また更に、いくつかの実施形態では、検出シーケンスの一部分（例えば、検出シーケンス全体）は、１つの光検出器／光エミッタ対に対して、別の光検出器／光エミッタ対と比較して遅延され得る。更に他の実施形態では、バイアス信号によって到達される最大逆バイアス（例えば、ガイガーモードレジーム内で）は、１つの光検出器／光エミッタ対に対して、別の光検出器／光エミッタ対よりも高い場合がある。異なる光エミッタ／光検出器対に対するバイアス信号間のそのような差は、ＬＩＤＡＲデバイスの内部構成要素内の異なる場所（例えば、１つの光検出器が、別の光検出器よりもＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体に近くあり得る）、又は光検出器（例えば、異なる検出器タイプ）及び／若しくは光エミッタ（例えば、異なるエミッタタイプ）に使用される異なる構成要素に基づき得る。

【0148】

いくつかの実施形態では、電圧レジームの各々に対する逆バイアス電圧値は、少なくとも部分的に、光検出器の温度に依存し得る。したがって、バイアス信号は、温度（例えば、周囲温度及び／又は光検出器自体の温度）に基づいて調整され得る（例えば、バイアス回路にバイアス信号を調整させるように構成されたコントローラを使用して）。例えば、コントローラは、バイアス回路に、光検出器の温度の上昇に応答して、バイアス信号の少なくとも一部分に沿った傾斜を増加させるか、又は光検出器の温度の低下に応答して、バイアス信号の少なくとも一部分に沿った傾斜を減少させるように構成され得る。追加的又は代替的に、コントローラは、バイアス回路に、光検出器の温度の上昇に応答して、第２のバイアスレベルを増加させるか、又は光検出器の温度の低下に応答して、第２のバイアスレベルを減少させるように構成され得る。なお更に、コントローラは、光検出器の温度に基づいて、バイアス信号のランプ持続時間を調整するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲデバイスは、光検出器の温度又は光検出器付近の温度を測定するように構成された温度センサを含み得る。したがって、コントローラは、温度センサに通信可能に結合され、温度センサから受信されたデータに基づいて光検出器の温度を判定するように構成され得る。コントローラは、例えば、温度センサからのデータに基づいて、バイアス信号に調整を行い得る。

【0149】

いくつかの実施形態では、１つ以上の較正測定が行われ得る（例えば、各ランタイム測定が行われる前、２回毎、３回毎、４回毎、５回毎などのランタイム測定後などの規則的な間隔で、ＬＩＤＡＲデバイス及び／若しくは光検出器の初期化／電源オン時、雨若しくは破片のような障害物がＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体上に存在するときなど、ＬＩＤＡＲデバイスのコントローラからの命令に基づいて、並びに／又はＬＩＤＡＲデバイスの製造／アセンブリ中）。本明細書で使用される場合、「ランタイム測定」は、周囲環境の１つ以上の態様を観察／感知しようと試みる際に行われる測定であり得る（例えば、１つ以上の制御判定を行うために。そのような「ランタイム測定」は、ＬＩＤＡＲデバイスの適切な機能を確保するためにのみ「較正測定」が行われ得るという点で、「較正測定」とは異なり得る。更に、そのような較正測定値は、光検出器をバイアスするためにバイアス回路によって使用されるバイアス信号の１つ以上の態様を修正するために使用され得る（例えば、コントローラによって）。追加的又は代替的に、そのような較正測定は、ＬＩＤＡＲデバイスの光検出器から受信された検出データを分析するために使用され得る（例えば、コントローラによって）。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラは、光エミッタに、較正信号を放出させ（例えば、ランタイム中に私用される発射シーケンスに従って）、その後、光検出器（例えば、ランタイムに最終的に使用されることになるバイアス信号が適用されている状態で）は、較正信号を検出し得る（例えば、較正信号がＬＩＤＡＲデバイスの１つ以上の内部構成要素から反射された後）。図９Ａは、例えば、例示的な検出された較正信号を表し得る。例解されるように、検出された較正信号は、中間時点（例えば、図７を参照して示され、説明される中間時点７１４）でピークになるパルス（例えば、光エミッタによって放出される較正パルスに対応する）を含み得る。

【0150】

較正信号を放出及び検出した後、ＬＩＤＡＲデバイスは、物体検出信号を放出及び検出すること（例えば、ランタイム中に）に進み得る。物体検出信号は、周囲環境中の１つ以上の物体（例えば、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体の外側にある物体）を検出するために使用され得る。そのような物体検出信号は、周囲環境中の物体までの距離（例えば、点群内に含めること）、及び／又は周囲環境中の物体の表面の品質（例えば、周囲環境中の物体の反射率）を判定するために使用され得る。図９Ｂは、ＬＩＤＡＲデバイスの光検出器によって検出された物体検出信号の例解図である。図９Ｂの物体検出信号を検出するために使用される光検出器は、例えば、図７に例解されるバイアス信号を使用してバイアスされ得る。追加的又は代替的に、図９Ｂの物体検出信号を検出するために使用される光検出器は、図９Ａを参照して示され、説明されるように、較正信号を検出するために使用される光検出器をバイアスするために使用される同じバイアス信号を使用してバイアスされ得る。

【0151】

図９Ｂに例解されるように、検出された物体検出信号は、強度の２つのピークを有し得る（例えば、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体までの距離に対応するピーク、及び周囲環境中の物体に対応する別のピーク）。光検出器は、光検出器が本明細書に説明されるバイアス技術（例えば、光検出器が内部フィードバックの結果として飽和することを防止する）に従ってバイアスされるため、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体に対応するピーク及び周囲環境中の物体（例えば、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体の外面上にある物体、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体から約０．１ｍである物体、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体から約０．２ｍである物体、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体から約０．３ｍである物体など）に対応するピークの両方を検出することが可能であり得る。ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体に対応するピークは、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体の場所を判定するために使用され得る（例えば、検出時間及び／又は物理的空間における、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体と周囲環境との間の境界面の場所を判定するために）。物体に対応するピークは、ＬＩＤＡＲデバイスに対する物体の場所を判定するために使用され得る（例えば、検出時間及び／又は物理的空間における、ＬＩＤＡＲデバイスの外部筐体と物体との間の距離を判定するために）。

【0152】

検出された物体に対応する検出された物体検出信号の一部分のみを分析するために、内部フィードバックに対応する検出された物体検出信号の一部分が、検出された物体検出信号から除去され得る。例えば、ＬＩＤＡＲデバイスのコントローラは、光検出器から、検出された較正信号（例えば、図９Ａに例解される検出された較正信号）を受信し、その後、光検出器から検出された物体検出信号（例えば、図９Ｂに例解される検出された物体検出信号）を受信し得る。次いで、コントローラは、差動信号を生成するために、検出された物体検出信号から、検出された較正信号を減算し得る（例えば、周囲環境中の物体に対応する検出された物体検出信号の一部分のみを表す）。例示的な差動信号（すなわち、修正された物体検出信号）が図９Ｃに例解される。例解されるように、差動信号は、周囲環境中の物体に対応する１つのピークを含み得る。

【0153】

較正信号は、検出された物体検出信号に対する内部反射の影響を除去するために使用可能であると上記に説明されているが、較正信号を放出及び検出すること（例えば、図９Ａに例解されるように）は、追加的又は代替的な目的のために実施され得ることが理解される。例えば、較正信号は、光検出器の検出回路に対するバイアス信号の影響自体を判定するために使用され得る。バイアス信号は、光検出器によって検出された光が完全に存在しない場合でも、光検出器の出力で（例えば、図５Ｂに関して示され、説明されるＡＤＣ５３４において）、何らかの測定可能な信号を提供し得る。したがって、較正測定は、バイアス信号の影響が、後で、ランタイム測定から除去され得るように、行われ得る。そのような較正測定は、最終的にランタイムで使用されることになる同じバイアス信号を用いて光検出器をバイアスすることを含み得る。更に、そのような較正測定のいくつかの実施形態では、較正光信号は、光エミッタによって放出され得るが（例えば、その後、光検出器によって検出され、それによって、単一の較正測定において、バイアス信号の影響自体を、ＬＩＤＡＲデバイスからの検出された内部反射の影響と組み合わせる）、他の実施形態では、光信号が、光エミッタによって放出されないことになる（例えば、それによって、較正測定において、バイアス信号の影響のみを分離する）。較正測定の他の形態もまた可能であり、本明細書で企図される。

【0154】

図１０は、例示的な実施形態による、方法１０００のフローチャート図である。いくつかの実施形態では、方法１０００は、ＬＩＤＡＲデバイス（例えば、図４Ａ及び４Ｂを参照して示され、説明されるＬＩＤＡＲデバイス４１０）によって実施され得る。

【0155】

ブロック１００２では、方法１０００は、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスの光エミッタによって、第１の時点で光信号を放出することを含み得る。

【0156】

ブロック１００４では、方法１０００はまた、ＬＩＤＡＲデバイスの光検出器によって、光エミッタによって放出された光信号を検出することを含み得る。

【0157】

ブロック１００６では、方法１０００は、ＬＩＤＡＲデバイスのバイアス回路によって、バイアス信号を使用して光検出器の検出器バイアスを修正することを含み得る。バイアス信号は、検出器バイアスを、第１の時点における第１のバイアスレベルから、第２の時点における第２のバイアスレベルまでランプさせ得る。第２の時点が、第１の時点の後に発生し得、ランプ持続時間だけ、第１の時点から分離され得る。第２のバイアスレベルは、第１のバイアスレベルよりも大きくあり得る。ランプ持続時間は、放出された光信号によって引き起こされたＬＩＤＡＲデバイス内の任意の内部フィードバックが、光検出器、又は光検出器と関連付けられた検出回路を飽和させることを防止するのに十分であり得る。

【0158】

方法１０００のいくつかの実施形態では、ブロック１００４は、ＬＩＤＡＲデバイスの光検出器によって、放出された光信号によって引き起こされたＬＩＤＡＲデバイス内の内部フィードバックに対応する光信号の第１の部分を検出することを含み得る。更に、ブロック１００４は、ＬＩＤＡＲデバイスの光検出器によって、周囲環境内の１つ以上の物体からの光信号の反射に対応する、光信号の第２の部分を検出することを含み得る。

【0159】

本開示は、本出願に説明される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、様々な態様の例解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、多くの修正及び変形を本開示の趣旨及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及び装置に加えて、本開示の範囲内の機能的に同等の方法及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。このような修正及び変形は、添付の特許請求の範囲内にあることが意図されている。

【0160】

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、及び方法の様々な特徴及び機能を説明している。図では、文脈が別の方法で指示しない限り、同様の記号は、典型的には、同様の構成部品を同一に扱っている。本明細書及び図に説明される例示的な実施形態は、限定することを意図しているものではない。本明細書において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。本明細書で概して説明され、かつ図に例解されている、本開示の態様は、多種多様な異なる構成で配置、置換、結合、分離、及び設計することができ、その全てが明示的に企図されることは容易に理解されよう。

【0161】

図における、また本明細書において考察されるメッセージフロー図、シナリオ、及びフローチャートのいずれか又は全てに関して、各ステップ、ブロック、動作、及び／又は通信は、実施形態例に従った情報の処理及び／又は情報の送信を表し得る。代替的な実施形態は、これらの例示的な実施形態の範囲内に含まれる。これらの代替的な実施形態では、例えば、ステップ、ブロック、送信、通信、要求、応答、及び／又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、図示又は考察されるものとは異なる順序で、実質的に同時に、又は逆の順序で実行され得る。更に、それより多いか又は少ないブロック及び／又は動作を、本明細書で考察されるメッセージフロー図、シナリオ、及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、及びフローチャートは、部分的に又は全体として互いに組み合わせることができる。

【0162】

情報の処理に相当するステップ、ブロック、又は動作は、本明細書に説明される方法又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。代替的に又は追加的に、情報の処理に相当するステップ又はブロックは、モジュール、セグメント、又はプログラムコード（関連データを含む）の一部分に対応し得る。プログラムコードには、特定の論理演算又は動作を方法又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。プログラムコード及び／又は関連データは、ＲＡＭ、ディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、又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記憶され得る。

【0163】

更に、１つ以上の情報送信に相当するステップ、ブロック、又は動作は、同じ物理デバイスにおけるソフトウェアモジュール及び／又はハードウェアモジュール間の情報送信に対応し得る。しかしながら、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及び／又はハードウェアモジュール間の情報送信であり得る。

【0164】

図に示される特定の配置は、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、又はそれより少なく含み得ることを理解されたい。更に、例解された要素のうちのいくつかは、組み合わされ得るか、又は省略され得る。更に、例示的な実施形態は、図に例解されていない要素を含み得る。

【0165】

様々な態様及び実施形態が本明細書に開示されているが、他の態様及び実施形態が、当業者には明らかであろう。本明細書に開示される様々な態様及び実施形態は、例解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。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】

【図2H】

【図2I】

【図2J】

【図2K】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】