特表 2022-550200 ライダーイメージングセンサにおけるクロストーク干渉探知技術

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-30

(54)【発明の名称】ライダーイメージングセンサにおけるクロストーク干渉探知技術

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/497 20060101AFI20221122BHJP

【ＦＩ】

G01S7/497

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022520149

(86)(22)【出願日】2020-09-28

(85)【翻訳文提出日】2022-05-30

(86)【国際出願番号】 US2020053021

(87)【国際公開番号】W WO2021067165

(87)【国際公開日】2021-04-08

(31)【優先権主張番号】62/909,633

(32)【優先日】2019-10-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/032,526

(32)【優先日】2020-09-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518379544

【氏名又は名称】セプトン テクノロジーズ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100137969

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 憲昭

(74)【代理人】

【識別番号】100104824

【弁理士】

【氏名又は名称】穐場 仁

(74)【代理人】

【識別番号】100121463

【弁理士】

【氏名又は名称】矢口 哲也

(72)【発明者】

【氏名】アレン，ジョン，デイ

(72)【発明者】

【氏名】リャオ，トンイ

(72)【発明者】

【氏名】マッコード，マーク，エー．

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084AA05

5J084AA10

5J084AB01

5J084AC02

5J084AD01

5J084BA03

5J084BA07

5J084BA19

5J084BA36

5J084BA40

5J084BA50

5J084BB02

5J084BB04

5J084CA03

5J084CA12

5J084DA01

5J084DA08

5J084EA01

5J084EA20

(57)【要約】

ライダーシステムは、隣接する光パルス間のランダム化された時間間隔を有する時間シーケンスにおいて一連の光パルスを放射するように構成された１つまたは複数の光源と、一連の戻り光パルスを受信するように構成された１つまたは複数の検出器と、一連の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスの飛行時間を決定し、一連の戻り光パルスの飛行時間に基づき点群を取得するよう構成されたプロセッサを含む。それぞれの点はそれぞれの戻り光パルスに対応する。プロセッサは、点群内の点集合のそれぞれの点について、点集合内のそれぞれの点と、隣接する点集合との間の空間的および時間的関係を分析し、空間的および時間的関係に基づき、それぞれの点の品質係数を評価するようさらに構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ライダーシステムの視野内のシーンに向けられる一連の光パルスを放射するように構成された１つまたは複数の光源であって、前記一連の光パルスは、隣接する光パルス間のランダム化された時間間隔を有する時間シーケンスで放射される、１つまたは複数の光源と、
一連の戻り光パルスを受信するよう構成された１つまたは複数の検出器であって、少なくとも一部の前記一連の戻り光パルスが、前記シーン内の１つまたは複数の物体で反射された前記一連の光パルスに対応する、１つまたは複数の検出器と、
前記１つまたは複数の光源と前記１つまたは複数の検出器に結合されたプロセッサであって、前記プロセッサは、
前記一連の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスの飛行時間を決定し、
前記一連の戻り光パルスの前記飛行時間に基づき点群を取得し、前記点群は前記１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を表す点集合を含み、それぞれの点は前記一連の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスに対応し、
前記点群内の前記点集合のそれぞれの点について、
前記点集合内の前記それぞれの点と隣接する点集合との間の空間的および時間的関係を分析し、
前記空間的および時間的関係に基づき、前記それぞれの点の品質係数を評価するように構成される、プロセッサと、
を備える、ライダーシステム。

【請求項2】

前記それぞれの点と前記隣接する点集合との間の前記空間的および時間的関係を分析することは、
前記隣接する点集合のそれぞれの隣接点について、前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の空間的および時間的分離に反比例する一部の品質係数を評価すること、
を含む、請求項１に記載のライダーシステム。

【請求項3】

前記それぞれの点の前記品質係数を評価することは、
前記隣接する点集合の品質係数値の一部の和を評価すること、
を含む、請求項２に記載のライダーシステム。

【請求項4】

前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の前記空間的および時間的分離は、角度分離、範囲分離、および時間分離に関連する、請求項２に記載のライダーシステム。

【請求項5】

前記角度分離が、水平角度分離および垂直角度分離のベクトルの和を含む、請求項４に記載のライダーシステム。

【請求項6】

前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の前記空間的および時間的分離が、前記角度分離のべき関数、前記範囲分離のべき関数、および前記時間分離のべき関数の重み付けされた組み合わせを含む、請求項４に記載のライダーシステム。

【請求項7】

前記プロセッサに結合された知覚モジュールであって、
前記点群内の前記点集合のそれぞれの点について、前記それぞれの点の前記品質係数の値に基づき、前記それぞれの点が干渉による偽点であるかどうかを判断するように構成された、知覚モジュールをさらに備える、請求項１に記載のライダーシステム。

【請求項8】

前記それぞれの点が干渉による偽点であるかどうかを判断することは、
前記それぞれの点の前記品質係数の前記値を閾値と比較することと、
前記それぞれの点の前記品質係数の前記値が前記閾値よりも小さいと判断したときに、前記それぞれの点が干渉による偽点であると判断することと、
を含む、請求項７に記載のライダーシステム。

【請求項9】

前記それぞれの点が干渉による偽点であるかどうかを判断することは、前記点群が前記ライダーシステムによって取得されるときの気象条件にさらに基づく、請求項７に記載のライダーシステム。

【請求項10】

前記それぞれの点が干渉による偽点であるかどうかを決定することは、カメラデータまたはレーダデータにさらに基づく、請求項７に記載のライダーシステム。

【請求項11】

ライダーシステムの操作方法であって、前記方法は、
１つまたは複数の光源を使用して、隣接する光パルス間のランダム化された時間間隔を有する時間シーケンス内の一連の光パルスを放射することであって、前記一連の光パルスは、前記ライダーシステムの視野内のシーンに向けられる、放射することと、
１つまたは複数の検出器を使用して、一連の戻り光パルスを検出することであって、少なくとも一部の前記一連の戻り光パルスが、前記シーン内の１つまたは複数の物体から反射された前記一連の光パルスに対応する、検出することと、
前記一連の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスの飛行時間を決定することと、
前記一連の戻り光パルスの前記飛行時間に基づき、点群を取得することであって、前記点群は、前記１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を表す点集合を含み、それぞれの点は、前記一連の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスに対応する、取得することと、
前記点群内の前記点集合のそれぞれの点について、
前記点集合内の、前記それぞれの点と隣接する点集合との間の空間的および時間的関係を分析し、
前記空間的および時間的関係に基づき、前記それぞれの点の品質係数を評価することと、
を含む前記方法。

【請求項12】

前記それぞれの点と前記隣接する点集合との間の前記空間的および時間的関係を分析することは、
前記隣接する点集合のそれぞれの隣接点について、前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の空間的および時間的分離に反比例する一部の品質係数を評価することを含む、
請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記それぞれの点の前記品質係数を評価することは、
前記隣接する点集合の一部の品質係数値の和を評価することを含む、
請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の前記空間的および時間的分離は、角度分離、範囲分離、および時間分離に関係する、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記角度分離が、水平角度分離および垂直角度分離のベクトルの和を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の前記空間的および時間的分離が、前記角度分離のべき関数、前記範囲分離のべき関数、および前記時間分離のべき関数の重み付けされた組み合わせを含む、請求項１４に記載のライダーシステム。

【請求項17】

前記点群内の前記点集合のそれぞれの点ついて、前記それぞれの点の前記品質係数の値に基づき、前記それぞれの点が干渉による偽点であるかどうかを判断すること、
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項18】

前記それぞれの点が干渉による偽点であるかどうかを判断することは、
前記それぞれの点の前記品質係数の前記値を閾値と比較することと、
前記それぞれの点の前記品質係数の前記値が前記閾値よりも小さいと判断したときに、前記それぞれの点が干渉による偽点であると判断することと、
をさらに含む、請求項１７に記載のライダーシステム。

【請求項19】

前記それぞれの点が干渉による偽点であるかどうかを判断することは、前記点群が前記ライダーシステムによって取得されるときの気象条件にさらに基づく、請求項１７に記載の方法。

【請求項20】

前記それぞれの点が干渉による偽点であるかどうかを判断することは、カメラデータまたはレーダデータにさらに基づく、請求項１７に記載の方法。

【請求項21】

アレイとして配置され、前記ライダーシステムの視野内のシーンに向けられる複数の一連の光パルスを放射するように構成された複数の光源であって、
それぞれの一連の光パルスは、時間シーケンス内で複数の光パルスを含み、それぞれの光パルスは、前記複数の光源のそれぞれの光源によって放射され、
前記複数の一連の光パルスは、ランダム化された時間遅延によって互いに時間的に分離される、複数の光源と、
アレイとして配置された複数の検出器であって、それぞれの検出器がそれぞれの光源に対応し、前記複数の検出器は複数の戻り光パルスを検出するように構成され、少なくとも一部の前記複数の戻り光パルスが前記シーン内の１つまたは複数の物体で反射された前記複数の一連の光パルスに対応する、複数の検出器と、
前記複数の光源と、前記複数の検出器に結合されたプロセッサであって、前記プロセッサは、
前記複数の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスの飛行時間を決定し、
前記複数の戻り光パルスの前記飛行時間に基づき、点群を取得し、
前記点群は前記１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を表す複数の点を含み、それぞれの点が、それぞれの戻り光パルスに対応し、
前記点群内のそれぞれの点について、
前記点群内の前記それぞれの点と隣接点との間の空間的および時間的関係を分析し、
前記空間的および時間的関係に基づき、前記それぞれの点の品質係数を評価するよう構成されたプロセッサと、
を備える、ライダーシステム。

【請求項22】

それぞれの一連の光パルス内の前記複数の光パルスが、隣接する光パルス間の等しい時間間隔によって互いに分離されている、請求項２１に記載のライダーシステム。

【請求項23】

それぞれの一連の光パルス内の前記複数の光パルスが、隣接する光パルス間のランダム化された時間間隔によって互いに分離されている、請求項２１に記載のライダーシステム。

【請求項24】

前記複数の一連の光パルスのそれぞれの一連の光パルスが、同じ順序で前記複数の光源によって放射される、請求項２１に記載のライダーシステム。

【請求項25】

前記複数の一連の光パルスの第１の一連の光パルスは、前記複数の光源によって第１の連続した順序で放射され、
前記複数の一連の光パルスの第２の一連の光パルスは、前記第１の連続した順序とは異なる第２の連続した順序で前記複数の光源によって放射される、請求項２１に記載のライダーシステム。

【請求項26】

前記それぞれの点と前記隣接点との間の前記空間的および時間的関係を分析することは、
それぞれの隣接点について、前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の空間的および時間的分離に反比例する一部の品質係数を評価することと、
前記隣接点の品質係数値の一部の和を評価することと、
を含む、請求項２１に記載のライダーシステム。

【請求項27】

前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の前記空間的および時間的分離が、角度分離、範囲分離、および時間分離に関連する、請求項２６に記載のライダーシステム。

【請求項28】

ライダーシステムの操作方法であって、前記方法は、
アレイとして配置された複数の光源を使用して放射することであって、複数の一連の光パルスが、前記ライダーシステムの視野内のシーンに向けられ、
それぞれの一連の光パルスが、時間シーケンス内の複数の光パルスを含み、それぞれの光パルスは前記複数の光源のそれぞれの光源により放射され、
前記複数の一連の光パルスがランダム化された時間遅延により互いに時間的に分離する、放射することと
アレイとして配置された複数の検出器を使用して、複数の戻り光パルスを検出することであって、それぞれの検出器はそれぞれの光源に対応し、少なくとも一部の前記複数の戻り光パルスが、前記シーン内の１つまたは複数の物体から反射された前記複数の一連の光パルスに対応する、検出することと、
前記複数の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスの飛行時間を決定することと、
前記複数の戻り光パルスの前記飛行時間に基づき点群を取得することであって、前記点群は、前記１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を表す複数の点を含み、それぞれの点は、それぞれの戻り光パルスに対応する、取得することと、
前記点群内のそれぞれの点について、
前記点群内の、前記それぞれの点と隣接点との間の空間的および時間的関係を分析し、
前記空間的および時間的関係に基づき、前記それぞれの点の品質係数を評価し、取得することと、
を含む前記方法。

【請求項29】

それぞれの一連の光パルス内の前記複数の光パルスが、隣接する光パルス間の等しい時間間隔によって互いに分離されている、請求項２８に記載の方法。

【請求項30】

それぞれの一連の光パルス内の前記複数の光パルスが、隣接する光パルス間のランダム化された時間的間隔によって互いに分離される、請求項２８に記載の方法。

【請求項31】

前記複数の一連の光パルスのそれぞれの一連の光パルスが、同じ順序で前記複数の光源によって放射される、請求項２８に記載の方法。

【請求項32】

前記複数の一連の光パルスの第１の一連の光パルスは、前記複数の光源によって第１の連続した順序で放射され、
前記複数の一連の光パルスの第２の一連の光パルスは、前記第１の連続した順序とは異なる第２の連続した順序で前記複数の光源によって放射される、
請求項２８に記載の方法。

【請求項33】

前記それぞれの点と前記隣接点との間の前記空間的および時間的関係を分析することは、
それぞれの隣接点について、前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の空間的および時間的分離に反比例する一部の品質係数を評価することと、
前記隣接点の品質係数値の一部の和を評価することと、
含む、請求項２８に記載の方法。

【請求項34】

前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の前記空間的および時間的分離が、角度分離、範囲分離、および時間分離に関係する、請求項３３に記載の方法。

【請求項35】

アレイとして配置され、前記ライダーシステムの視野内のシーンに向けられる複数の一連の光パルスを放射するように構成された複数の光源であって、
それぞれの一連の光パルスは、時間シーケンス内で複数の光パルスを含み、それぞれの光パルスは、前記複数の光源のそれぞれの光源によって放射され、前記複数の光パルスは、ランダム化された順番で、前記複数の光源によって放射される、複数の光源と、
アレイとして配置された複数の検出器であって、それぞれの検出器がそれぞれの光源に対応し、前記複数の検出器が複数の戻り光パルスを検出するよう構成され、少なくとも一部の前記複数の戻り光パルスは、前記シーン内の１つまたは複数の物体で反射された前記複数の一連の光パルスに対応する、複数の検出器と、
前記複数の光源および前記複数の検出器に結合されたプロセッサであって、前記プロセッサは、
前記複数の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスの飛行時間を決定し、
前記複数の戻り光パルスの前記飛行時間に基づき点群を取得し、前記点群は、前記１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を表す複数の点を含み、それぞれの点はそれぞれの戻り光パルスに対応し、
前記点群内のそれぞれの点について、
前記点群内の前記それぞれの点と隣接点との間の空間的および時間的関係を分析し、
前記空間的および時間的関係に基づき、前記それぞれの点の品質係数を評価するよう構成されたプロセッサと、
を備える、ライダーシステム。

【請求項36】

前記複数の一連の光パルスは、ランダム化された時間遅延によって互いに時間的に分離される、請求項３５に記載のライダーシステム。

【請求項37】

それぞれの一連の光パルス内の前記複数の光パルスは、隣接する光パルス間の等しい時間間隔によって互いに分離されている、請求項３５に記載のライダーシステム。

【請求項38】

それぞれの一連の光パルス内の前記複数の光パルスは、隣接する光パルス間のランダム化された時間的間隔によって互いに分離される、請求項３５に記載のライダーシステム。

【請求項39】

前記それぞれの点と前記隣接点との間の前記空間的および時間的関係を分析することであって、
それぞれの隣接点について、前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の空間的および時間的分離に反比例する一部の品質係数を評価し、
前記隣接する点集合の品質係数値の一部の和を評価する、
請求項３５に記載のライダーシステム。

【請求項40】

前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の前記空間的および時間的分離が、角度分離、範囲分離、および時間分離に関連する、請求項３９に記載のライダーシステム。

【請求項41】

ライダーシステムの操作方法であり、前記方法は、
アレイとして配置された複数の光源を使用して、前記ライダーシステムの視野内のシーンに向けられる複数の一連の光パルスを放射することであって、それぞれの一連の光パルスが、時間シーケンス内の複数の光パルスを含み、それぞれの光パルスは前記複数の光源のそれぞれの光源により放射され、前記複数の光パルスが前記複数の光源によりランダムに放射される、放射することと、
アレイとして配置された複数の検出器を使用して、複数の戻り光パルスを検出することであって、それぞれの検出器はそれぞれの光源に対応し、少なくとも一部の前記複数の戻り光パルスが、前記シーン内の１つまたは複数の物体から反射された前記複数の一連の光パルスに対応する、検出することと、
前記複数の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスの飛行時間を決定することと、
前記複数の戻り光パルスの前記飛行時間に基づいて点群を取得することであって、前記点群は、前記１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を表す複数の点を含み、それぞれの点は、それぞれの戻り光パルスに対応し、
前記点群内のそれぞれの点について、
前記点群内の、前記それぞれの点と隣接点との間の空間的および時間的関係を分析し、
前記空間的および時間的関係に基づき、前記それぞれの点について品質係数を評価することと、
を含む前記方法。

【請求項42】

前記複数の一連の光パルスが、ランダム化された時間遅延によって互いに時間的に分離される、請求項４１に記載の方法。

【請求項43】

それぞれの一連の光パルス内の前記複数の光パルスが、隣接する光パルス間の等しい時間間隔によって互いに分離される、請求項４１に記載の方法。

【請求項44】

それぞれの一連の光パルス内の前記複数の光パルスが、隣接する光パルス間のランダム化された時間的間隔によって互いに分離される、請求項４１に記載の方法。

【請求項45】

前記それぞれの点と前記隣接点との間の前記空間的および時間的関係を分析することは、
それぞれの隣接点について、前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の空間的および時間的分離に反比例する一部の品質係数を評価することと、
前記隣接する点集合の品質係数値の一部の和を評価することと、
を含む、請求項４１に記載の方法。

【請求項46】

前記それぞれの点と前記それぞれの隣接点との間の前記空間的および時間的分離が、角度分離、範囲分離、および時間分離に関連する、請求項４５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１９年１０月２日に出願された米国仮特許出願第６２／９０９，６３３，号および２０２０年９月２５日に出願された米国非仮特許出願第１７／０３２，５２６，号の利益を主張する。その全内容は、参照によりここに組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

[0002] 三次元センサは、自律車両、ドローン、ロボット工学、セキュリティアプリケーションなどに応用できる。ライダーセンサは、このようなアプリケーションに適した高い角度分解能を実現できる三次元センサの一種である。ライダーセンサには、レーザパルスを放射するための１つまたは複数のレーザ光源と、反射したレーザパルスを検出するための１つまたは複数の検出器を含むことができる。ライダーセンサは、それぞれのレーザパルスがライダーセンサから、センサの視野内の物体に移動し、物体から跳ね返ってライダーセンサに戻るまでにかかる時間を測定する。ライダーセンサは、レーザパルスの飛行時間に基づいて、物体がライダーセンサからどれだけ離れているかを判断する。

【0003】

[0003] ２つ以上のライダーセンサが互いに近接して動作している場合、１つのライダーセンサの動作が別のライダーセンサの動作に干渉し得る。例えば、第２のライダーセンサが第２のレーザパルスを放射する前に、第１のライダーセンサが第１のレーザパルスを短時間（例えば、数ナノ秒）放射すると仮定する。第１のレーザパルスは物体に当たって跳ね返り、第２のライダーセンサによって検出される。 第２のライダーセンサは、第２のレーザパルスの実際の値よりも短い、検出されたレーザパルスの飛行時間を決定し得る。 したがって、第２のライダーセンサは、物体が実際よりも近くにあると誤って報告されてもよい。したがって、クロストーク干渉によって引き起こされる誤ったデータポイントを検出できるライダーシステムおよび方法が必要である。

【発明の概要】

【0004】

[0004] いくつかの実施形態では、ライダーシステムは、ライダーシステムの視野内のシーンに向けられる一連の光パルスを放射するよう構成された１つまたは複数の光源を含む。一連の光パルスは、隣接する光パルス間のランダム化された時間間隔の時間シーケンスで放射される。ライダーシステムは、一連の戻り光パルスを受信するように構成された１つまたは複数の検出器をさらに含む。少なくとも一部の一連の戻り光パルスは、シーン内の1つまたは複数の物体で反射された一連の光パルスに対応する。ライダーシステムは、１つまたは複数の光源および１つまたは複数の検出器に結合されたプロセッサをさらに含む。プロセッサは、一連の戻り光パルスのそれぞれの光パルスの飛行時間を決定し、一連の戻り光パルスの飛行時間に基づき点群を取得するよう構成される。点群は、1つまたは複数の物体の1つまたは複数の表面を表す点集合を含む。それぞれの点は、一連の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスに対応する。プロセッサは、点群内の点集合のそれぞれの点について、点集合内のそれぞれの点と、隣接する点集合との間の空間的および時間的関係を分析し、空間的および時間的関係に基づき、それぞれの点の品質係数を評価するようにさらに構成される。

【0005】

[0005] いくつかの実施形態では、ライダーシステムを操作する方法は、１つまたは複数の光源を使用して、隣接する光パルス間のランダム化された時間間隔を有する時間シーケンスおいて、一連の光パルスを放射することを含む。一連の光パルスは、ライダーシステムの視野内のシーンに向けられる。本方法は、１つまたは複数の検出器を使用して、一連の戻り光パルスを検出することをさらに含む。少なくとも一部の一連の戻り光パルスは、シーン内の１つまたは複数の物体で反射された一連の光パルスに対応する。本方法は、一連の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスの飛行時間を決定することと、一連の戻り光パルスの飛行時間に基づき点群を取得することをさらに含む。点群は、１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を表す点集合を含む。それぞれの点は、一連の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスに対応する。本方法は、点群内の点集合のそれぞれの点について、点集合内のそれぞれの点と、隣接する点集合との間の空間的および時間的関係を分析し、空間的および時間的関係に基づき、それぞれの点の品質係数を評価することをさらに含む。

【0006】

[0006] いくつかの実施形態では、ライダーシステムは、アレイとして配置された複数の光源を含み、ライダーシステムの視野内のシーンに向けられた複数の一連の光パルスを放射するよう構成される。それぞれの一連の光パルスは、時間シーケンスにおいて複数の光パルスを含む。それぞれの光パルスは、複数の光源のそれぞれの光源によって放射される。複数の一連の光パルスは、ランダム化された時間遅延によって互いに時間的に分離される。ライダーシステムは、アレイとして配置された複数の検出器をさらに含む。それぞれの検出器は、それぞれの光源に対応する。複数の検出器は、複数の戻り光パルスを検出するように構成される。少なくとも一部の複数の戻り光パルスは、シーン内の１つまたは複数の物体から反射された複数の一連の光パルスに対応する。ライダーシステムは、複数の光源および複数の検出器に結合されたプロセッサをさらに含む。プロセッサは、複数の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスについて飛行時間を決定し、複数の戻り光パルスの飛行時間に基づき点群を取得するよう構成される。点群は、１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を表す複数の点を含む。それぞれの点は、それぞれの戻り光パルスに対応する。プロセッサは、点群内のそれぞれの点について、点群内のそれぞれの点と、隣接点との間の空間的および時間的関係を分析し、空間的および時間的関係に基づき、それぞれの点の品質係数を評価するようにさらに構成される。

【0007】

[0007] いくつかの実施形態では、ライダーシステムを操作させる方法は、アレイとして配置された複数の光源を使用して、ライダーシステムの視野内のシーンに向けられる複数の一連の光パルスを放射することを含む。それぞれの一連の光パルスは、時間シーケンスにおいて複数の光パルスを含む。それぞれの光パルスは、複数の光源のそれぞれの光源によって放射される。複数の一連の光パルスは、ランダム化された時間遅延によって互いに時間的に分離される。本方法は、アレイとして配置された複数の検出器を使用して、複数の戻り光パルスを検出することをさらに含む。それぞれの検出器は、それぞれの光源に対応する。少なくとも一部の複数の戻り光パルスは、シーン内の１つまたは複数の物体から反射された複数の一連の光パルスに対応する。本方法は、複数の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスについて、飛行時間を決定し、複数の戻り光パルスの飛行時間に基づき、点群を取得することをさらに含む。点群は、１つまたは複数の物体の1つまたは複数の表面を表す複数の点を含む。それぞれの点は、それぞれの戻り光パルスに対応する。本方法は、点群内のそれぞれの点について、点群内のそれぞれの点と、隣接点との間の空間的および時間的関係を分析し、空間的および時間的関係に基づき、それぞれの点の品質係数を評価するようさらに構成される。

【0008】

[0008] いくつかの実施形態では、ライダーシステムは、アレイとして配置された複数の光源を含み、ライダーシステムの視野内のシーンに向けられた複数の一連の光パルスを放射するよう構成される。それぞれの一連の光パルスは、時間シーケンスにおいて複数の光パルスを含む。それぞれの光パルスは、複数の光源のそれぞれの光源によって放射される。複数の光パルスは、複数の光源によってランダム化された順序で放射される。ライダーシステムは、アレイとして配置された複数の検出器をさらに含む。それぞれの検出器は、それぞれの光源に対応する。複数の検出器は、複数の戻り光パルスを検出するように構成される。少なくとも一部の複数の戻り光パルスは、シーン内の１つまたは複数の物体から反射された複数の一連の光パルスに対応する。ライダーシステムは、複数の光源および複数の検出器に結合されたプロセッサをさらに含む。プロセッサは、複数の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスについて、飛行時間を決定し、複数の戻り光パルスの飛行時間に基づき、点群を取得するよう構成される。点群は、１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を表す複数の点を含む。それぞれの点は、それぞれの戻り光パルスに対応する。プロセッサは、点群内のそれぞれの点について、点群内のそれぞれの点と、隣接点との間の空間的および時間的関係を分析し、空間的および時間的関係に基づき、それぞれの点の品質係数を評価するようにさらに構成される。

【0009】

[0009] いくつかの実施形態では、ライダーシステムを操作させる方法は、アレイとして配置された複数の光源を使用して、ライダーシステムの視野内のシーンに向けられる複数の一連の光パルスを放射することを含む。それぞれの一連の光パルスは、時間シーケンスにおいて複数の光パルスを含む。それぞれの光パルスは、複数の光源のそれぞれの光源によって放射される。複数の光パルスは、複数の光源によってランダム化された順序で放射される。本方法は、アレイとして配置された複数の検出器を使用して、複数の戻り光パルスを検出することをさらに含む。それぞれの検出器は、それぞれの光源に対応する。少なくとも一部の複数の戻り光パルスは、シーン内の１つまたは複数の物体から反射された複数の一連の光パルスに対応する。本方法は、複数の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスについて、飛行時間を決定し、複数の戻り光パルスの飛行時間に基づき、点群を取得することをさらに含む。点群は、１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を表す複数の点を含む。それぞれの点は、それぞれの戻り光パルスに対応する。本方法は、点群内のそれぞれの点について、点群内のそれぞれの点と、隣接点との間の空間的および時間的関係を分析し、空間的および時間的関係に基づき、それぞれの点の品質係数を評価することをさらに含む。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】三次元イメージングのためのライダーセンサを例示的に示す。

【図2】一連の放射光パルスと一連の戻り光パルスのタイミング図を例示的に示す。

【図3A】２つのライダーセンサが互いに干渉し得る２つの単純化された事例を例示的に示す。

【図3B】２つのライダーセンサが互いに干渉し得る２つの単純化された事例を例示的に示す。

【図4】光パルス妨害の可能性がある、一連の放射光パルスと一連の戻り光パルスのタイミング図を例示的に示す。

【図5】いくつかの実施形態による、一時的なディザリングが適用されている間の一連の放射光パルスと、一連の戻り光パルスのタイミング図と、光パルス妨害の可能性を例示的に示す。

【図6A】レーザ発射シーケンスに一時的なディザリングを適用せずに、ライダーセンサによって取得された点群を例示的に示す。

【図6B】図６Ａに示されるシーン同様、ライダーセンサにより取得された点群を例示的に示すが、いくつかの実施形態による、光源放射シーケンスに一時的なディザリングを適用する図である。

【図7】ライダーセンサによって取得された点群内の点に対する三次元座標空間を示す。

【図8】光源のアレイおよび検出器のアレイを含むライダーセンサを概略的に示す。

【図9】光源のアレイによるサブ視野のアレイを含む、ライダーセンサの視野を例示的に示す。

【図10】いくつかの実施形態による、光源のアレイの放射シーケンスを例示的に示す。

【図11】いくつかの他の実施形態による、光源のアレイの放射シーケンスを例示的に示す。

【図12】いくつかの実施形態による、ライダーシステムを操作する方法を示す簡略化されたフローチャートを示す。

【図13】いくつかの実施形態による、ライダーシステムを操作する方法を示す簡略化されたフローチャートを示す。

【図14】いくつかの実施形態による、ライダーシステムを操作する方法を示す簡略化されたフローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

[0025] 本発明の実施形態は、ライダーセンサ間のクロストーク干渉によって引き起こされ得る誤ったデータポイントを検出するためのライダーシステムおよび方法を提供する。単なる例として、本発明の実施形態は、ライダーシステムにおける光源について、ランダム化された放射シーケンスの技術を提供し、ライダーシステムによって生成された点群内の任意の所与の点の品質係数を、点群内の所与の点とその隣接点との間の空間的および時間的関係を分析することによって評価する。 知覚ソフトウェアは、少なくとも一部の品質係数値に基づき、特定の点を無視するかどうかを判断することができる。いくつかの実施形態では、知覚ソフトウェアは、品質要因値に加えて、他の要因（例えば、気象条件）、ならびに他のセンサデータ（例えば、カメラデータおよびレーダデータ）を考慮に入れることができる。

【0012】

[0026] 図１は、いくつかの実施形態による三次元イメージングのためのライダーセンサ１００を例示的に示す。ライダーセンサ１００は、放射レンズ１３０及び受信レンズ１４０を含む。ライダーセンサ１００は、実質的に放射レンズ１３０の後焦点面に配置された、光源１１０ａを含む。光源１１０ａは、放射レンズ１３０の後焦点面のそれぞれの放射位置から、光パルス１２０を放射するように動作する。放射レンズ１３０は、ライダーセンサ１００の前方に配置された物体１５０に向けて、光パルス１２０をコリメートして導くように構成されている。光源１１０ａの所与の放射位置について、コリメートされた光パルス１２０’は、対応する角度で物体１５０に向けて導かれる。

【0013】

[0027] コリメートされた光パルス１２０’の一部１２２は、物体１５０から受信レンズ１４０に向かって反射される。受信レンズ１４０は、物体１５０で反射されたレーザパルスの一部１２２’を、受信レンズ１４０の焦点面の対応する検出位置に集束させるように構成されている。ライダーセンサ１００は、実質的に受信レンズ１４０の焦点面に配置された、検出器１６０ａをさらに含む。検出器１６０ａは、物体から反射された光パルス１２０の一部１２２’を、対応する検出位置で受信及び検出するように構成されている。検出器１６０ａの対応する検出位置は、光源１１０ａのそれぞれの放射位置と光学的に共役である。

【0014】

[0028] 光パルス１２０は、短い持続時間、例えば１０ｎｓパルス幅であってもよい。ライダーセンサ１００は、光源１１０ａ及び検出器１６０ａに結合された、プロセッサ１９０をさらに含む。プロセッサ１９０は、放射から検出までの光パルス１２０の飛行時間（ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ：ＴＯＦ）を求めるように構成されている。光パルス１２０は光速で伝わるため、ライダーセンサ１００と物体１５０との間の距離が、求められた飛行時間に基づいて求められてもよい。

【0015】

[0029] ＦＯＶ全体にわたってレーザビーム１２０’をスキャンする１つの方法は、光源１１０aを、放射レンズ１３０の後焦点面内で放射レンズ１３０に対して横方向に移動させることである。例えば、光源１１０ａは、図１に示されるように、放射レンズ１３０の後焦点面における複数の放射位置へとラスタスキャンされてもよい。光源１１０ａは、複数の放射位置で複数のレーザパルスを放射してもよい。それぞれの放射位置で放射されたそれぞれの光パルスは、放射レンズ１３０によってコリメートされ、それぞれの角度で物体１５０に向けて導かれて、物体１５０の表面上の対応する点に当たる。したがって、光源１１０ａが、放射レンズ１３０の後焦平面のある一定の領域内でラスタスキャンされるにつれて、物体１５０上の対応する物体領域が、スキャンされる。検出器１６０ａは、図１に示されるように、受信レンズ１４０の焦点面における、複数の対応する検出位置に位置付けられるように、ラスタスキャンされてもよい。検出器１６０ａをスキャンすることは、典型的には光源１１０ａをスキャンすることと同期して実行され、そのため、検出器１６０ａと光源１１０ａは、任意の所与の時間において、常に互いと光学的に共役である。

【0016】

[0030] それぞれの放射位置で放射されるそれぞれの光パルスについて飛行時間を求めることによって、ライダーセンサ１００から物体１５０の表面上の対応するそれぞれの点までの距離が求められてもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ１９０は、それぞれの放射位置における光源１１０aの位置を検出する、位置エンコーダと結合されている。放射位置に基づいて、コリメートされた光パルス１２０’の角度が求められてもよい。物体１５０の表面上の対応する点のＸ－Ｙ座標は、ライダーセンサ１００に対する角度、およびライダーセンサ１００までの距離に基づいて求められてもよい。したがって、物体１５０の三次元イメージは、ライダーセンサ１００から物体１５０の表面上の様々な点までの測定された距離に基づいて構築されてもよい。いくつかの実施形態では、三次元イメージは、点群、すなわち物体１５０の表面上の点のＸ、Ｙ及びＺ座標の集合として、表現されてもよい。

【0017】

[0031] いくつかの実施形態では、戻り光パルス１２２’の強度が、測定されて、同じ放射点からの後続の光パルスの出力を調整するために使用される。検出器の飽和を防止し、眼の安全を改善し、又は総消費電力を低減するためである。光パルスの出力は、光パルスの持続時間、レーザに印加される電圧若しくは電流、又はレーザに電力供給するために使用されるコンデンサに蓄積される電荷を多様にすることによって、多様にされてもよい。後者の場合では、コンデンサに蓄積される電荷は、コンデンサへの充電時間、充電電圧、又は充電電流を多様にすることによって、多様にされてもよい。いくつかの実施形態では、反射率は、検出されたパルスの強度によって決定されるように、画像に別の次元を追加するためにも使用され得る。例えば、イメージには、Ｘ、Ｙ及びＺ座標、さらには反射率（又は明るさ）が含まれていてもよい。

【0018】

[0032] ライダーセンサ１００の画角（ａｎｇｕｌａｒ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ：ＡＦＯＶ）は、光源１１０ａのスキャン範囲、及び放射レンズ１３０の焦点距離に基づいて、次のように推定されてもよい。

【数1】

式中、ｈは、光源１１０ａのある一定の方向に沿ったスキャン範囲であり、ｆは、放射レンズ１３０の焦点距離である。所与のスキャン範囲ｈに対して、より短い焦点距離は、より広いＡＦＯＶをもたらすであろう。所与の焦点距離ｆに対して、より大きいスキャン範囲は、より広いＡＦＯＶをもたらすであろう。いくつかの実施形態では、ライダーセンサ１００は、放射レンズ１３０の後焦平面にアレイとして配置された複数の光源を含んでいてもよく、そのため、それぞれの個々の光源のスキャン範囲を比較的小さく保ちながら、全部合わせたより大きなＡＦＯＶが実現され得る。したがって、ライダーセンサ１００は、受信レンズ１４０の焦点面にアレイとして配置された複数の検出器を含んでいてもよく、それぞれの検出器は、それぞれの光源と共役であり得る。例えば、ライダーセンサ１００は、図１に示されるように、第２の光源１１０ｂ及び第２の検出器１６０ｂを含んでいてもよい。他の実施形態では、ライダーセンサ１００は、４つの光源及び４つの検出器、又は８つの光源及び８つの検出器を含んでいてもよい。一実施形態では、ライダーセンサ１００は、４×２アレイとして配置された８つの光源、及び４×２アレイとして配置された８つの検出器を含んでいてもよく、そのため、ライダーセンサ１００は、垂直方向におけるそのＡＦＯＶよりも、水平方向においてより広いＡＦＯＶを有し得る。様々な実施形態によれば、ライダーセンサ１００の全部合わせたＡＦＯＶは、放射レンズの焦点距離、それぞれのレーザ源のスキャン範囲、及びレーザ源の数に応じて、約５度～約１５度、又は約１５度～約４５度、又は約４５度～約１２０度の範囲であってもよい。

【0019】

[0033] 光源１１０ａは、紫外、可視、又は近赤外の波長範囲のレーザパルスを放射するように構成されていてもよい。それぞれの光パルスのエネルギーは、マイクロジュール程度であってもよく、これは、通常、ＫＨｚ範囲の繰返し率において眼に安全であると考えられる。約１５００ｎｍを超える波長で動作する光源については、眼は、それらの波長では焦点が合わないため、エネルギーレベルは、より高いものであることができる。検出器１６０ａは、シリコン・アバランシェ・フォトダイオード、光電子増倍管、ＰＩＮダイオード、又は他の半導体センサを含んでいてもよい。

【0020】

[0034] ライダーセンサは、特定の繰り返し速度で光源を放射し得る。 図２の下部は、ライダーセンサによって放射される一連の光パルス２１０のタイミング図を例示的に示す。光パルス２１０は、隣接するパルス間の遅延時間ｔにより、互いに実質的に等間隔であってもよい。 遅延時間ｔの逆数は、光源の放射の繰り返し速度である。 遅延時間ｔは、数百ナノ秒から数十マイクロ秒の範囲であり得る。それぞれの光パルス２１０について、ライダーセンサの視野内の物体によって反射された場合、戻り光パルス２２０は、検出器によって検出され得る。図２の上部は、ライダーセンサによって検出され得る戻り光パルスのタイミング図を示す。光パルス２２０の放射から検出までに経過した時間Δｔは、ライダーセンサからの物体の距離Ｄを推定するために使用される。時間Δｔ は「飛行時間」と呼ばれ得る。距離Ｄは、次の式を使用して、飛行時間Δｔに基づき推定できる。

【数2】

ｃは光の速度を示す。

【0021】

[0035] 検出器は、それぞれの光パルス２１０が放射された後、有効な検出時間窓２３０を有し得る。 検出時間窓２３０の間、検出器が起動される。 検出器は、次の光パルス２１０が放射されるまで、検出時間窓２３０に続く時間窓２４０において非活性化され得る。検出時間窓２３０の外側に到着する戻り光パルスは、ライダーセンサの有効な動作距離に対応しないため、登録されない。

【0022】

[0036] ２つまたは複数のライダーセンサが互いに近接して動作している特定の状況では、ライダーセンサ間の干渉が発生し得る。図３Ａおよび図３Ｂは、２つのライダーセンサ３１０および３２０が互いに干渉する可能性がある２つの簡略化された例を示す。 図３Ａは、２つのライダーセンサ間における直接干渉の例を示す。第１のライダーセンサ３１０は、光パルス３３０を放射してもよく、これは、第２のライダーセンサ３２０へ向けられることある。第２のライダーセンサ３２０は、第１のライダーセンサ３１０によって放射される光パルス３３０を検出してもよく、光パルス３３０をそれ自体が放射する戻り光パルスとして誤って考えてもよい。 第２のライダーセンサ３２０による干渉光パルス３３０の検出は、第２のライダーセンサ３２０によって生み出された三次元点群内に偽点をもたらす可能性がある。この状況は、例えば、２つのライダーセンサが取り付けられている２台の車が反対方向から互いに接近している場合に起こり得る。

【0023】

[0037] 図３Ｂは間接干渉の例を示す。第１のライダーセンサ３１０と第２のライダーセンサ３２０が同時に同じシーンをスキャンしていると仮定する。第１のライダーセンサ３１０によって放射された第１の光パルス３４０は、物体３９０（例えば、人）に当たって跳ね返ってもよく、第１のライダーセンサ３１０に戻ってもよい。第１のライダーセンサ３１０は、第１の光パルス３４０の飛行時間を測定することによって、第１のライダーセンサ３１０からの物体３９０の距離を推定し得る。同時に、第２のライダーセンサ３２０は、第２の光パルス３５０を放射してもよく、これもまた、物体３９０で跳ね返ってもよい。反射された第２の光パルス３５０は、第１のライダーセンサ３１０によって検出され得る。第１のライダーセンサ３１０による干渉光パルス３５０の検出は、第１のライダーセンサ３１０によって生み出された三次元点群内に偽点をもたらす可能性がある。この状況は、例えば、ライダーセンサ３１０と３２０が取り付けられている２台の車が隣接する車線を同じ方向に並んで走行している場合に発生し得る。

【0024】

[0038] 図４の下部は、図２に示されるタイミング図と同様に、第１のライダーセンサ３１０から放射され得る一連の光パルス２１０のタイミング図を示す。図４の上部では、第１のライダーセンサ３１０自体から放射される戻り光パルス２２０に加えて、第２のライダーセンサ３２０からの干渉光パルス４１０（点線）もまた、第１のライダーセンサ３１０によって検出され得る。

【0025】

[0039] 第２のライダーセンサ３２０が第１のライダーセンサ３１０と同じ繰り返し率でその光源を放射すると仮定すると、図４に示されるように、第１のライダーセンサ３１０によって検出される干渉光パルス４１０は、実際の戻り光パルス２２０とほぼ時間同期することができる。例えば、それぞれの干渉光パルス４１０は、それぞれの戻り光パルス２２０のわずかに前に検出され得る。したがって、 第１のライダーセンサ３１０によって作成された三次元点群内の偽点は、実際の物体３９０よりも第１のライダーセンサ３１０に近いように見え得る。このような偽点は、点群内のグループとして空間的に近接して表示され、ゴースト物体を形成する傾向があり得る。連続した検出窓２３０において、干渉光パルス４１０が同じ飛行時間Δt2で検出されるので、ゴースト物体は静止しているように見えてもよい。

【0026】

[0040] 例えば、第１のライダーセンサ３１０がその光源を発射する１０ナノ秒前に、第２のライダーセンサ３２０がその光源を放射すると仮定する。干渉光パルス４１０は、戻り光パルス２２０が検出される１０ナノ秒前に検出される（例えば、Δｔ - Δｔ2 = １０ｎｓ）。したがって、ゴースト画像は、実際の物体３９０よりも、第１のライダーセンサ３１０に約１５０ｃｍ近いように見え得る（光はナノ秒あたり約３０ｃｍ移動する）。

【0027】

[0041] 第２のライダーセンサの放射率が、第１のライダーセンサの放射率と類似しているが、完全に同じではない場合、ゴースト物体が第１のライダーセンサに近づいたり遠ざかったりしているように見えてもよい。ゴースト物体が移動する速度は、２つのライダーセンサ間の放射率関数の差である。２つの放射率が離れているほど、ゴースト物体の動きが速く見え得る。

【0028】

[0042] 例えば、第２のライダーセンサ３２０が放射する光源が、第１のライダーセンサ３１０が放射する光源よりも１秒あたり１ナノ秒速いと仮定する。１秒後、第１のライダーセンサ３１０の放射と第２のライダーセンサ３２０の放射との間の遅延を９ナノ秒に短縮し得る（例えば、Δｔ- Δｔ1 = ９ｎｓ）。したがって、ゴースト物体は、第１のライダーセンサ３１０からわずか１３５ｃｍのところにあるように見え得る。このプロセスが続くと、ゴースト物体は毎秒１５ｃｍの速度で第１のライダーセンサ３１０に向かって移動しているように見えてもよい。一方、第２のライダーセンサ３２０の放射速度が、第１のライダーセンサ３１０放射速度よりも遅い速度でその光源を放射する場合、ゴースト物体は、第１のライダーセンサ３１０から遠ざかるように見えてもよい。

【0029】

[0043] いくつかの実施形態では、それぞれのライダーセンサに、固有の放射速度を割り当てることができる。 任意の２つのライダーセンサが同じ放射速度を持つ可能性は低いため、十分な固有の放射速度が利用でき得る。例えば、公称放射速度が １．０００ ＭＨｚ の場合、テーブルからそれぞれのライダー センサに放射速度が割り当てられ得る{０．９９０、０．９９１、０．９９２...１．０１０}。

【0030】

[0044] ここで、センサ１ が １．０００ＭＨｚで放射し、センサ２ が １．００１ＭＨｚで放射する場合を考察する。毎秒、センサ１ はセンサ２ より １ ミリ秒遅れて落下する。 これにより、ゴースト 物体が 毎秒１５０ ｋｍで移動しているように見え得る。 実際には、ゴースト物体は連続した孤立点に分割される。孤立したゴースト点に、後で詳しく説明する実点とゴースト点とを区別するための品質係数が割り当てられる。

【0031】

[0045] いくつかの実施形態では、ライダーシステムは、干渉から生じる点群内の偽点を検出可能にするため、その光源の放射シーケンスに時間的ディザリングを適用し得る。それぞれの光パルス、もしくは等間隔の一連の光パルスに、ランダム化された時間シフトが適用され得るが、これは隣接する光パルス間の時間シフトをランダムにするためである。本明細書における用語「ランダム」または「ランダム化」は、ランダム、ならびに擬似ランダムまたは任意の不規則なパターンを示す。

【0032】

[0046] 図５は、いくつかの実施形態による、ライダーセンサの光源放射のタイミング図を例示的に示す。図５の下部において、破線は、等間隔の一連の光パルス５１０の公称時間位置を表し、実線は、時間的にディザリングされた一連の光パルス５２０を表す。図示されるように、それぞれの光パルス５２０は、対応する公称時間位置に対して、量δｔだけ時間的にシフトされる。時間シフトδｔの大きさとその方向(プラスまたはマイナス記号)はランダム化される。 いくつかの実施形態では、δｔは約-２００ナノ秒から約＋２００ナノ秒の範囲であり得る。したがって、隣接する光パルス間の時間間隔もまたランダムである。例えば、光パルス５２０ａと光パルス５２０ｂとの間の時間間隔ｔ1 は、光パルス５２０ｂと光パルス５２０ｃ等との間の時間間隔ｔ2と異なり得る。

【0033】

[0047] 図５の上部において、実線は、ライダーセンサ自体によって放射される実際の戻り光パルス５３０を表す。点線は、別のライダーセンサからの干渉光パルス５４０を表す。干渉光パルス５４０が一定の時間間隔で検出器に到着すると仮定する。ライダーセンサ自体によって放射される光パルス５２０がランダムにシフトする結果として、一連の干渉光パルスの見かけ上の飛行時間は、ランダムに互いに異なっていてもよい。例えば、干渉光パルス５４０ａの飛行時間Δｔ1は、次の干渉光パルス５４０ｂ等の飛行時間Δｔ2と異なっていてもよい。

【0034】

[0048] このように、光源放射シーケンスにランダムな時間的ディザリングを適用することにより、点群内のゴースト物体の偽点は、空間的に散乱した孤立点に分割され得る。「散乱」の空間的広がりは、時間的ディザリングの範囲に依存し得る。例えば、時間的ディザリングδｔの範囲が－２００ナノ秒から＋２００ナノ秒の場合、ゴースト物体の偽点は、ゴースト物体が時間的ディザリングなしで見える場所から最大３０メートル近くまたは遠くに散在し得る。

【0035】

[0049] 図６Ａは、レーザ放射シーケンスに時間的ディザリングを適用することなく、ライダーセンサ６１０によって取得された点群を例示的に示す。 点群は、実際の物体(例えば、人)を表す点６２０、ならびに、近くにある別のライダーセンサ(図示せず)からの干渉によって引き起こされる偽点６３０を含み得る。図示されるように、偽点６３０は、互いに近接して配置されてもよく、ゴースト物体として現れてもよい。

【0036】

[0050] 図６Ｂは、図６Ａに示されるのと同じシーンについて、ライダーセンサ６４０により取得された点群を例示的に示し、いくつかの実施形態による光源放射シーケンスに時間的ディザリングを適用する。点群はまた、実際の物体を表す点６５０、ならびに偽点６６０を含み得る。 図６Ａと比較して、偽点６６０は、より大きな空間領域を占める孤立点に散在している。偽点６６０は散在し、孤立しているので、それらの点が干渉による偽点であると識別することがより容易になり得る。

【0037】

[0051] いくつかの実施形態では、時間的ディザリングを適用しながらライダーセンサによって取得された点群内の点間の空間的および時間的関係を解析することができる。任意の点が干渉によって引き起こされた偽点である可能性は、そのような分析に基づいて評価することができる。 図７に示されるように、点群中のそれぞれの点は、三次元座標によって特徴付けられてもよい。 三次元には、点からライダーセンサまでの角度Ａ、点からライダーセンサまでの範囲Ｄ、および点が取得されたときの時間Ｔを含めることができる。角度Ａは、水平角度と垂直角度のベクトルの和である。

【0038】

[0052] いくつかの実施形態では、点とその隣接点との間の角度、範囲、および時間の非線形加重の組み合わせを使用して、点群内のそれぞれの点について品質係数を評価することができる。インデックスｉを有する点群内のそれぞれの点について、隣接点ｊ に対する一部の品質係数QF_i,jは次のように評価され得る。

【数3】

ここで、ΔＡは点ｉと点ｊ間の角度分離、ΔD は点ｉと点ｊ間の範囲分離、ΔＴはｉと点ｊ間の時間分離（例えば、２点の検出間の経過時間、または２点の検出間のフレーム数の差）であり、ａ、ｂ、およびｃは重さであり、ｄは定数であり、ｎ１、ｎ２、ｎ３、およびｎ４は正の力率定数である。

【0039】

[0053] いくつかの実施形態では、ｎ１=ｎ２=ｎ３=２およびｎ４ =１／２ である。 したがって、部分品質係数QF_i,jは次のように評価され得る。

【数4】

式（２）で表される部分品質係数QF_i,jは、図７に示されるように、点ｉと点ｊ間の三次元分離であると考えられ得る。一般に、部分品質係数QF_i,jの値は、点ｉと点ｊ間の空間的および時間的分離に反比例する。すなわち、空間的、時間的分離が大きければ大きいほど、QF_i,jの値はより小さくなる。

【0040】

[0054] 点ｉについて、全体的な品質係数QF_iは次のように評価され得る。

【数5】

ここで、合計は、閾値を超える部分品質係数QF_i,jの値を生じさせる点ｉのすべての他の隣接点を上回る (例えば、点ｉからあまりにも離れている隣接点は、品質係数 QF_iを評価するために無視されてもよい)。品質係数 QF_iの値は、干渉のために点ｉが偽点である可能性を示すことができる。例えば、実際の物体を表す点は、空間的にも時間的にも互いに密接に配置される傾向があり得る。したがって、実点は、より高い品質係数値であり得る。一方、干渉による偽点は、上記で論じたように、光源放射の時間的ディザリングの結果として、互いに散乱および孤立し得る。したがって、偽点はより低い品質係数値であり得る。

【0041】

[0055] いくつかの実施形態では、知覚ソフトウェアは、ライダーセンサによって取得された点群内で、任意の所与の点にどの程度の重みを加えるか決定するために品質係数値を使用することができる。例えば、ライダーセンサが自動運転車の障害物検出に使用される場合、知覚ソフトウェアは、特定の閾値を下回る品質係数値を有する点を無視してもよい。いくつかの実施形態では、閾値は事前に決定されるか、または動的に調整することができる。

【0042】

[0056] いくつかの実施形態では、知覚ソフトウェアは、障害物を検出するために、ライダーセンサデータ（例えば、関連する品質係数値を有する点群データ）を他のセンサデータと組み合わせてもよい。他のセンサデータは、例えば、カメラデータおよびレーダデータを含み得る。例えば、ライダーセンサからの点は、品質係数値が比較的低いことがあるが、その点はレーダまたはカメラからの弱い信号と一致する。知覚ソフトウェアは、すべてのセンサからのデータを考慮することができ、個々のセンサからのデータがそのような判断を行うのに不十分な場合でも、問題になっている点が障害物を表すと判断してもよい。

【0043】

[0057] いくつかの実施形態では、品質係数は、隣接する点との空間的および時間的関係に加えて、検出器のノイズレベルおよびノイズシグネチャなどの他の要因も考慮に入れてもよい。例えば、日光、雨、霧、雪は、検出された信号にノイズをもたらす可能性があり、結果、点群内に偽点が生じる可能性がある。いくつかの実施形態では、ライダーシステムは、ノイズ値を抽出し、それを式（１）および（３）で表される品質係数に追加することができる。いくつかの実施形態では、信号強度およびパルス幅も品質係数に追加することができる。また、検出時間窓内に複数の戻りパルスが検出された場合、干渉パルスの存在を示し得、品質係数値を調整するために使用される。

【0044】

[0058] いくつかの実施形態では、知覚ソフトウェアは、環境条件に基づき「偽」点の処理を調整し得る。例えば、霧、雨、雪も、比較的低い品質係数値を有する偽点になり得る。知覚ソフトウェアは、点の性質または他のソース（例えば、、ワイパー操作）からの入力に基づき、それらの点が他のライダーセンサからの干渉ではなく、気象条件に依るものであると決定し得る。したがって、知覚ソフトウェアは状況に応じて、応答を調整してもよい。

【0045】

[0059] いくつかの実施形態では、全体として、低い品質係数値を有する点の数は、近くに干渉するライダーセンサの存在と、干渉するライダーセンサの一般的な方向とを示すことができる。例えば、その方向で別の車両が検出された場合、干渉するライダーセンサと検出された車両とを関連付けてもよい。

【0046】

[0060] ライダーセンサは複数の光源を含んでいてもよく、それぞれの光源はサブ視野をカバーしてもよい。 ライダーセンサは、複数の光源を順番に放射することができる。いくつかの実施形態では、ランダムな時間遅延が、隣接する放射ラウンド間に適用され得る。追加的または代替的に、複数の光源の放射順序は、あるラウンドから次のラウンドへとランダムに変化させることができる。

【0047】

[0061] 図８は、光源８０６のアレイ（例えば、４×２の光源のアレイ）および検出器８０８のアレイ（例えば、４×２の光源のアレイ）を含み得るライダーセンサ８００を概略的に示す。光源８０６のアレイおよび検出器８０８のアレイは、同じ剛性プラットフォーム８３０に取り付けることができる。光源８０６の位置および検出器８０８の位置は、それぞれの光源８０６が対応する検出器８０８と空間的に共役であるように配置される。プラットフォーム８３０は、２つの曲げ要素８２０ａおよび８２０ｂを含む第１のフレクシャによって第１のベースプレート８１０に結合することができる。曲げ要素８２０ａおよび８２０ｂは、図８に示されるようなボイスコイル８５０および永久磁石８６０などの単一のアクチュエータや、ピエゾアクチュエータなどを使用することによって、左または右に偏向させることができる。一実施形態では、第１のベースプレート８１０は、２つの曲げ要素８７０ａおよび８７０ｂを含む第２のフレクシャによって第２のベースプレート８１２に結合することができる。曲げ要素８７０ａおよび８７０ｂは、図８に示されるようなボイスコイル８５２および永久磁石８６２などの単一のアクチュエータや、ピエゾアクチュエータなどを使用することによって、前方または後方に偏向させることができる。

【0048】

[0062] したがって、光源８０６および検出器１６０ａ～１６０ｄは、曲げ要素８２０ａおよび８２０ｂの左右の動き、曲げ要素８７０ａおよび８７０ｂの前後の動きによって、放射レンズ８０２および受信レンズ８０４のそれぞれの焦点面において二次元で走査される。光源８０６および検出器８０８は同じ剛性プラットフォーム８３０に取り付けられているので、放射レンズ８０４と受信レンズ８０２のレンズ処方が本質的に同一であるという条件でそれらが走査されるとき、それぞれのレーザと検出器のペア間の共役空間関係が維持される。図８は例として８つの光源８０６および８つの検出器８０８が示されているが、より少ないまたはより多くの光源および、より少ないまたはより多くの検出器を単一のプラットフォーム８３０に取り付けられ得ることを理解するべきである。

【0049】

[0063] いくつかの実施形態では、第１の位置エンコーダ８４０は、左右方向の光源８０６の座標（すなわち、ｘ座標）を検出するために、プラットフォーム８３０に隣接して配置され得、第２の位置エンコーダ８４２は、前後方向の光源８０６の座標（すなわち、ｙ座標）を検出するために、第１のベースプレート８１０に隣接して配置され得る。第１の位置エンコーダ８４０および第２の位置エンコーダ８４２は、光源８０６のｘ－ｙ座標をシーンの三次元画像を構築するために使用されるプロセッサに入力してもよい。

【0050】

[0064] 図９は、いくつかの実施形態による、ライダーセンサ９０２の視野９００を例示的に示す。ライダーセンサ９０２は、４×２のアレイとして配置された８つの光源を含み得る（例えば、図８に示されるライダーセンサ）。それぞれの光源は、それぞれのサブ視野９１０をカバーするために走査される。８つの光源（数字１～８でラベル付けされている）のサブ視野９１０を一緒に並べて、ライダーセンサ９０２の視野９００全体を形成することができる。

【0051】

[0065] いくつかの実施形態では、８つの光源は連続して放射され得る。図１０は、放射シーケンスを例示的に示す。例えば、それぞれのラウンドで、１番目のレーザが放射され、次に遅延時間ｔ１の後に２番目のレーザが放射され、次に、遅延時間ｔ２の後に３番目のレーザが放射され、８番目のレーザが放射されるまで、以下同様に続く。第１ラウンドが完了した後、遅延時間ｔｇ１の後に第２ラウンドが開始されてもよい。同様に、第２のラウンドが完了した後、第３のラウンドは遅延時間tg2の後に開始されてもよく、以下同様に続く。いくつかの実施形態では、連続するラウンド間の遅延時間ｔｇ１、 ｔｇ２、…はランダムであり得る。ラウンド内の連続する放射間の遅延時間ｔ１、ｔ２、ｔ７は同じにすることも、ランダムにすることもできる。どちらの場合も、干渉による偽点は、前述のように、低い品質係数値による検出を可能にするために分散される可能性がある。

【0052】

[0066] 図１１は、いくつかの他の実施形態による放射シーケンスを示している。ここでは、それぞれのラウンドで１番から８番のレーザを順番に放射する代わりに、放射の順序を1つのラウンドから次のラウンドまでランダムにすることができる。例えば、図１１に示すように、最初のラウンドの放射順序は、３番、２番、１番、７番、６番、８番、４番、５番である一方、第２ラウンドの放射順序は１番、８番、６番、４番、５番、３番、２番、７番、という具合であり得る。このようにして、検出を偽点とするために、干渉による偽点を分散させることも可能である。いくつかの実施形態では、ラウンド内の連続する放射間の遅延時間ｔ１、ｔ２、…ｔ７は同じであり、連続するラウンド間の遅延時間ｔｇ１、ｔｇ２、…もまた同じである。いくつかの他の実施形態では、遅延時間ｔ１、ｔ２、…ｔ７や遅延時間ｔｇ１、ｔｇ２、…もまたランダムであり得る。

【0053】

[0067] 図１２は、一実施形態による、ライダーシステムを操作する方法１２００を示す簡略化されたフローチャートを示す。

【0054】

[0068] 方法１２００は、１２０２において、１つまたは複数の光源を使用して、隣接する光パルス間のランダム化された時間間隔を有する時間シーケンスにおける一連の光パルスを放出することを含む。 一連の光パルスは、ライダーシステムの視野内のシーンに向けられる。

【0055】

[0069] 方法１２００は、１２０４において、１つまたは複数の検出器を使用して、一連の戻り光パルスを検出することをさらに含む。少なくとも一部の一連の戻り光パルスは、シーン内の１つまたは複数の物体で反射された一連の光パルスに対応する。

【0056】

[0070] 方法１２００は、１２０６において、一連の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスの飛行時間を決定し、１２０８において、一連の戻り光パルスの飛行時間に基づき、点群を取得することをさらに含む。 点群は、１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を表す点集合を含む。それぞれの点は、一連の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスに対応する。

【0057】

[0071] 方法１２００は、１２１０において、点群内の点集合のそれぞれの点について、点集合内のそれぞれの点と隣接する点集合との間の、空間的および時間的関係を分析し、空間的および時間的関係に基づき、それぞれの点の品質係数を評価することをさらに含む。

【0058】

[0072] 図１２に示される特定のステップは、いくつかの実施形態による、ライダーシステムを操作する特定の方法を提供することを理解するべきである。代替の実施形態によれば、他の一連のステップも実行され得る。 例えば、本発明の代替の実施形態は、上記で概説したステップを異なる順序で実行され得る。さらに、図１２に示される個々のステップは、個々のステップに応じて様々な順序で実行され得る複数のサブステップを含み得る。さらに、特定のアプリケーションに応じて、追加のステップが追加されてもよく、一部のステップが削除されてもよい。当業者は、多くの変形、修正、および代替を認識するであろう。

【0059】

[0073] 図１３は、一実施形態による、ライダーシステムを操作する方法１３００を示す簡略化されたフローチャートを示す。

【0060】

[0074] 方法１３００は、１３０２において、アレイとして配置された複数の光源を使用して、ライダーシステムの視野内のシーンに向けられる複数の一連の光パルスを放射することを含む。それぞれの一連の光パルスは、時間シーケンスにおける複数の光パルスを含む。それぞれの光パルスは、複数の光源のそれぞれの光源によって放射される。複数の一連の光パルスは、ランダム化された時間遅延によって互いに時間的に分離される。

【0061】

[0075] 方法１３００は、１３０４において、アレイとして配置された複数の検出器を使用して、複数の戻り光パルスを検出することをさらに含む。それぞれの検出器は、それぞれの光源に対応する。少なくとも一部の複数の戻り光パルスは、シーン内の１つまたは複数の物体から反射された複数の一連の光パルスに対応する。

【0062】

[0076] 方法１３００は、１３０６において、複数の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスの飛行時間を決定し、１３０８において、複数の戻り光パルスの飛行時間に基づき点群を取得することをさらに含む。点群は、１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を表す複数の点を含む。それぞれの点は、それぞれの戻り光パルスに対応する。

【0063】

[0077] 方法１３００は、１３１０において、点群内のそれぞれの点について、点群内のそれぞれの点と隣接点との間の空間的および時間的関係を分析し、空間的および時間的関係に基づいて、それぞれの点の品質係数を評価することをさらに含む。

【0064】

[0078] 図１３に示される特定のステップは、いくつかの実施形態によるライダーシステムを操作する特定の方法を提供することを理解するべきである。代替の実施形態によれば、他の一連のステップも実行され得る。例えば、本発明の代替の実施形態は、上記で概説したステップを異なる順序で実行してもよい。さらに、図１３に示される個々のステップは、個々のステップに応じて様々な順序で実行され得る複数のサブステップを含み得る。さらに、特定のアプリケーションに応じて、追加のステップが追加されてもよく、一部のステップが削除されてもよい。当業者は、多くの変形、修正、および代替を認識するであろう。

【0065】

[0079] 図１４は、一実施形態による、ライダーシステムを操作する方法１４００を示す簡略化されたフローチャートを示す。

【0066】

[0080] 方法１４００は、１４０２において、アレイとして配置された複数の光源を使用して、ライダーシステムの視野内のシーンに向けられる複数の一連の光パルスを放射することを含む。それぞれの一連の光パルスは、時間シーケンスにおける複数の光パルスを含む。それぞれの光パルスは、複数の光源のそれぞれの光源によって放射される。複数の光パルスは、複数の光源によりランダムに放射される。

【0067】

[0081] 方法１４００は、１４０４において、アレイとして配置された複数の検出器を使用して、複数の戻り光パルスを検出することをさらに含む。それぞれの検出器は、それぞれの光源に対応する。少なくとも一部の複数の戻り光パルスは、シーン内の１つまたは複数の物体から反射された複数の一連の光パルスに対応する。

【0068】

[0082] 方法１４００は、１４０６において、複数の戻り光パルスのそれぞれの戻り光パルスの飛行時間を決定し、１４０８において、複数の戻り光パルスの飛行時間に基づき点群を取得することをさらに含む。点群は、１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を表す複数の点を含む。それぞれの点は、それぞれの戻り光パルスに対応する。

【0069】

[0083] 方法１４００は、１４１０において、点群内のそれぞれの点について、点群内のそれぞれの点と隣接点との間の空間的および時間的関係を分析し、空間的および時間的関係に基づいて、それぞれの点の品質係数を評価することをさらに含む。

【0070】

[0084] 図１４に示される特定のステップは、いくつかの実施形態によるライダーシステムを操作する特定の方法を提供することを理解するべきである。代替の実施形態によれば、他の一連のステップも実行され得る。例えば、本発明の代替の実施形態は、上記で概説したステップを異なる順序で実行してもよい。さらに、図１４に示される個々のステップは、個々のステップに応じて様々な順序で実行され得る複数のサブステップを含み得る。さらに、特定のアプリケーションに応じて、追加のステップが追加されてもよく、一部のステップが削除されてもよい。当業者は、多くの変形、修正、および代替を認識するであろう。

【0071】

[0085] 本明細書に記載されている例および実施形態は、例示の目的だけのためであることと、そのことに照らした様々な修正または変更が、当事者に示唆されるであろうし、本出願の趣旨及び範囲並びに添付の特許請求の範囲に含まれることとなることも、理解される。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【国際調査報告】