特表 2023-535650 光検出および距離測定のためのビームウォークオフ緩和

(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】2023-08-18

(54)【発明の名称】光検出および距離測定のためのビームウォークオフ緩和

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/481 20060101AFI20230810BHJP

   G01S 17/931 20200101ALI20230810BHJP

   G01S 17/34 20200101ALN20230810BHJP

【ＦＩ】

G01S7/481 A

G01S17/931

G01S17/34

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023515044

(86)(22)【出願日】2021-09-02

(85)【翻訳文提出日】2023-04-20

(86)【国際出願番号】 US2021048925

(87)【国際公開番号】W WO2022051544

(87)【国際公開日】2022-03-10

(31)【優先権主張番号】63/074,837

(32)【優先日】2020-09-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/074,834

(32)【優先日】2020-09-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/463,934

(32)【優先日】2021-09-01

(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】520437397

【氏名又は名称】アワーズ テクノロジー リミテッド ライアビリティー カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】110002789

【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＸ

(72)【発明者】

【氏名】マイケルズ・アンドルー・スタイル

(72)【発明者】

【氏名】リン・セン

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084AA05

5J084AA07

5J084AA10

5J084AC02

5J084BA04

5J084BA20

5J084BA23

5J084BB14

5J084BB35

5J084BB40

5J084CA08

5J084EA04

(57)【要約】

ＬＩＤＡＲシステムは、第１受信光カプラ、第２受信光カプラ、第１光ミキサ、第２光ミキサ、および光スイッチを含む。第１光ミキサは、第１受信光カプラから第１受信信号を受信するように構成される。第２光ミキサは、第１受信光カプラから第２受信信号を受信するように構成される。光スイッチは、第１光ミキサと第２光ミキサとの間で発振器光信号をスイッチングするように構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１受信光カプラと、
第２受信光カプラと、
前記第１受信光カプラから第１受信信号を受信するように構成される第１光ミキサと、
前記第２受信光カプラから第２受信信号を受信するように構成される第２光ミキサと、
前記第１光ミキサと前記第２光ミキサとの間で発振器光信号をスイッチングするように構成される光スイッチと、を含む
ＬＩＤＡＲシステム。

【請求項2】

前記第１光ミキサは、前記発振器光信号および前記第１受信信号の受信に応答して第１電気信号を生成するように構成される
請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項3】

前記第２光ミキサは、前記発振器光信号および前記第２受信信号の受信に応答して第２電気信号を生成するように構成される
請求項２に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項4】

前記光スイッチが前記第１光ミキサに前記発振器光信号を提供するためにスイッチングされるときに第１方向に回転し、前記光スイッチが前記第２光ミキサに前記発振器光信号を提供するためにスイッチングされるときに第２方向に回転するように構成される回転ミラーをさらに含み、
前記第１方向は、前記第２方向とは反対である
請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項5】

前記光スイッチが前記第１光ミキサに前記発振器光信号を提供するためにスイッチングされるとき、前記第１光ミキサから第１電気信号を受信するように構成される処理ロジックをさらに含み、
前記処理ロジックは、また、前記光スイッチが前記第２光ミキサに前記発振器光信号を提供するためにスイッチングされるとき、前記第２光ミキサから第２電気信号を受信するように構成される
請求項３に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項6】

前記回転ミラーは、前記回転ミラーが前記第１方向に回転するとき、リターンビームを前記第１受信光カプラに向けるように構成される
請求項３に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項7】

前記回転ミラーは、前記回転ミラーが前記第２方向に回転するとき、前記リターンビームを前記第２受信光カプラに向けるように構成される
請求項６に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項8】

前記第１受信光カプラと前記第２受信光カプラとの間に配置される送信光カプラをさらに含む
請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項9】

前記第１受信光カプラは、前記送信光カプラに直交し、
前記第２受信光カプラは、前記送信光カプラに直交する
請求項８に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項10】

前記送信光カプラは、第１偏光配向を有する送信ビームを放出するように構成される
請求項９に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項11】

前記第１受信光カプラは、前記第１偏光配向に直交する第２偏光配向を受信するように構成され、
前記第２受信光カプラは、また、前記第２偏光配向を受信するように構成される
請求項１０に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項12】

レーザ光を受信するように構成されるスプリッタをさらに含み、
前記スプリッタは、前記送信光カプラに前記レーザ光の第１パーセンテージを提供し、前記光スイッチに前記レーザ光の第２パーセンテージを提供するように構成される
請求項８に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項13】

前記レーザ光は、赤外線波長を有する
請求項１２に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項14】

請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステムを含む
自律車両制御システム。

【請求項15】

請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステムを含む
自律車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願についての相互参照
本出願は、２０２０年９月４日付で出願された米国仮出願第６３／０７４，８３４号と２０２０年９月４日付で出願された米国仮出願第６３／０７４，８３７号についての優先権を主張する２０２１年９月１日付で出願された米国特許出願第１７／４６３，９３４号についての優先権を主張する。米国特許出願第１７／４６３，９３４号、第６３／０７４，８３４号、および第６３／０７４，８３７号は、本明細書に参照として含まれる。

【0002】

本開示は、一般に光学に関するものであって、特に光検出および距離測定（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ、ＬＩＤＡＲ）に関する。

【背景技術】

【0003】

ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）ＬＩＤＡＲは、周波数変調されコリメートされた光ビームをターゲットに向けてオブジェクトの距離と速度を直接測定する。ターゲットの距離および速度情報は、ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲ信号から導出できる。ＬＩＤＡＲ信号の精度を高める設計および技術が好ましい。

【0004】

自動車産業は、現在、特定の状況で車両を制御するための自律機能（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｆｅａｔｕｒｅ）を開発している。ＳＡＥ国際規格Ｊ３０１６によると、レベル０（自律なし）からレベル５（あらゆる条件で運転者入力なしで操作できる車両）まで、６レベルの自律性の範囲がある。自律機能を有する車両は、車両が走行する環境を感知するためにセンサーを用いる。センサーからデータを取得して処理することによって、車両は、周囲の環境を探索することができる。自律車両は、その環境を感知するための１つ以上のＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲ装置を含み得る。

【発明の概要】

【0005】

本開示の実施形態は、第１受信光カプラ、第２受信光カプラ、第１光ミキサ、第２光ミキサ、および光スイッチを含むＬＩＤＡＲシステムを含む。第１光ミキサは、第１受信光カプラから第１受信信号を受信するように構成される。第２光ミキサは、第２受信光カプラから第２受信信号を受信するように構成される。光スイッチは、第１光ミキサと第２光ミキサとの間で発振器光信号をスイッチングするように構成される。第１光ミキサは、発振器光信号および第１受信信号の受信に応答して第１電気信号を生成するように構成される。第２光ミキサは、発振器光信号および第２受信信号の受信に応答して第２電気信号を生成するように構成される。

【0006】

一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、光スイッチが発振器光信号を第１光ミキサに提供するためにスイッチングされるときに、第１方向に回転するように構成される回転ミラーをさらに含む。回転ミラーは、光スイッチが発振器光信号を第２光ミキサに提供するためにスイッチングされるときに、第２方向に回転するように構成され得る。第１方向は、第２方向とは反対であり得る。

【0007】

一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、光スイッチが発振器光信号を第１光ミキサに提供するためにスイッチングされるときに、第１光ミキサから第１電気信号を受信するように構成される処理ロジックをさらに含む。処理ロジックは、また、光スイッチが発振器光信号を第２光ミキサに提供するためにスイッチングされるときに、第２光ミキサから第２電気信号を受信するように構成される。

【0008】

一実施形態において、回転ミラーは、回転ミラーが第１方向に回転するとき、リターンビームを第１受信光カプラに向けるように構成される。回転ミラーは、また、回転ミラーが第２方向に回転するとき、リターンビームを第２受信光カプラに向けるように構成される。

【0009】

一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、第１受信光カプラと第２受信光カプラとの間に配置される送信光カプラをさらに含む。

【0010】

一実施形態において、第１受信光カプラは、送信光カプラに直交し、第２受信光カプラは、送信光カプラに直交する。

【0011】

一実施形態において、送信光カプラは、第１偏光配向（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を有する送信ビームを放出するように構成され、第１受信光カプラは、第１偏光配向に直交する第２偏光配向を受信するように構成される。第２受信光カプラは、また、第２偏光配向を受信するように構成される。

【0012】

一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、レーザ光を受信するように構成されるスプリッタをさらに含み、スプリッタは、レーザ光の第１パーセンテージを送信光カプラに提供するように構成される。スプリッタは、光スイッチにレーザ光の第２パーセンテージを提供するように構成される。

【0013】

一実施形態において、レーザ光は、赤外線波長を有する。

【0014】

本開示の実施形態は、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）装置を動作させる方法を含む。方法は、回転ミラーが第１方向に回転するときに、第１光ミキサに発振器光信号を提供するように光スイッチを駆動するステップと、第１光ミキサが発振器光信号を受信している間に、第１光ミキサによって生成された第１信号をサンプリングするステップと、回転ミラーが第１方向とは反対の第２方向に回転するとき、発振器光信号を第２光ミキサに提供するように光スイッチを駆動するステップと、第２光ミキサが発振器光信号を受信している間に、第２光ミキサによって生成された第２信号をサンプリングするステップと、を含む。

【0015】

一実施形態において、第１信号は、発振器光信号および第１受信光カプラによって生成された第１受信信号に応答して生成される。第２信号は、発振器光信号および第２受信光カプラによって生成された第２受信信号に応答して生成される。

【0016】

一実施形態において、回転ミラーは、リターンビームを第１受信光カプラに向けるように構成され、回転ミラーは、リターンビームを第２受信光カプラに向けるように構成される。

【0017】

一実施形態において、回転ミラーは、送信ビームを送信光カプラからターゲットに向けるようにさらに構成され、リターンビームは、ターゲットから反射される送信ビームである。

【0018】

一実施形態において、送信光カプラは、第１受信光カプラと第２受信光カプラとの間に配置される。

【0019】

一実施形態において、送信光カプラは、第１偏光配向を有する送信ビームを放出するように構成され、第１受信光カプラは、第１偏光配向に直交する第２偏光配向を受信するように構成される。第２受信光カプラは、また、第２偏光配向を受信するように構成される。

【0020】

一実施形態において、発振器光信号は、赤外線波長を有し、第１受信信号および第２受信信号は、赤外線波長を有する。

【0021】

本開示の実施形態は、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）装置およびＬＩＤＡＲ装置によって生成された第１電気信号および第２電気信号に応答して自律車両を制御するように構成された１つ以上のプロセッサを含む自律車両用の自律車両制御システムを含む。ＬＩＤＡＲ装置は、第１受信光カプラ、第２受信光カプラ、第１光ミキサ、第２光ミキサ、および光スイッチを含む。第１光ミキサは、第１受信光カプラから第１受信信号を受信するように構成される。第２光ミキサは、第２受信光カプラから第２受信信号を受信するように構成される。光スイッチは、第１光ミキサと第２光ミキサとの間で発振器光信号をスイッチングするように構成される。第１光ミキサは、発振器光信号および第１受信信号の受信に応答して第１電気信号を生成するように構成される。第２光ミキサは、発振器光信号および第２受信信号の受信に応答して第２電気信号を生成するように構成される。

【0022】

一実施形態において、ＬＩＤＡＲ装置は、光スイッチが第１光ミキサに提供するために発振器光信号をスイッチングするとき、第１方向に回転するように構成される回転ミラーをさらに含む。回転ミラーは、光スイッチが発振器光信号を第２光ミキサに提供するためにスイッチングされるときに第２方向に回転するように構成される。第１方向は、第２方向とは反対である。

【0023】

一実施形態において、ＬＩＤＡＲ装置は、光スイッチが発振器光信号を第１光ミキサに提供するためにスイッチングされるとき、第１光ミキサから第１電気信号を受信するように構成される処理ロジックをさらに含む。処理ロジックは、また、光スイッチが発振器光信号を第２光ミキサに提供するためにスイッチングされるとき、第２光ミキサから第２電気信号を受信するように構成される。

【0024】

一実施形態において、回転ミラーは、リターンビームを第１受信光カプラに向けるように構成され、回転ミラーは、リターンビームを第２受信光カプラに向けるように構成される。

【0025】

本開示の実施形態は、送信機、受信ピクセル、回転ミラー、およびビーム変位装置を含むＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）システムを含む。送信機は、送信ビームを放出するように構成される。受信ピクセルは、リターンビームを受信するように構成される。回転ミラーは、送信ビームをターゲットに向け、リターンビームを受信ピクセルに向けるように構成される。ビーム変位装置は、受信ピクセルと回転ミラーとの間に配置される。ビーム変位装置は、送信機と受信ピクセルとの間の間隔を補償するためにリターンビームに変位（Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を導入するように構成される。

【0026】

一実施形態において、ビーム変位装置は、回転ミラーから反射される送信ビームとリターンビームとの間の反射角度の差を補償するように構成される。

【0027】

一実施形態において、ビーム変位装置は、複屈折材料を含むビーム変位エレメントを含み、送信ビームは、送信ビームがビーム変位エレメントに出会うときに第１偏光配向を有する。複屈折材料は、送信ビームの第１偏光配向に直交するリターンビームの第２偏光配向に変位を導入する。

【0028】

一実施形態において、ビーム変位装置は、送信機とビーム変位エレメントとの間に配置されるビーム回転子を含み、ビーム回転子は、送信ビームの送信偏光がビーム変位エレメントの光軸に垂直になるように、送信ビームの送信偏光を回転させるように構成される。

【0029】

一実施形態において、ビーム回転子は、スイッチャブル（Ｓｗｉｔｃｈａｂｌｅ）ビーム回転子であり、回転ミラーは、定期動作（Ｒｅｇｕｌａｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）中に第１方向および第２反対方向に回転するように構成される。スイッチャブルビーム回転子は、回転ミラーが第１方向に回転するときに第１遅延（Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）値で駆動され、回転ミラーが第２反対方向に回転するときに第２遅延値で駆動されることができる。

【0030】

一実施形態において、第１遅延値は、０度であり、第２遅延値は、９０度である。

【0031】

一実施形態において、ビーム変位装置は、ビーム変位エレメントと回転ミラーとの間に配置される波長板を含む。

【0032】

一実施形態において、波長板は、１／４波長板である。

【0033】

一実施形態において、ビーム変位装置は、ビーム変位エレメントと回転ミラーとの間に配置されるレンズを含み、レンズは、送信ビームをコリメート（Ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）するように構成される。

【0034】

一実施形態において、ビーム変位装置は、送信機および受信ピクセルを非同軸（Ｎｏｎ－Ｃｏａｘｉａｌ）にするように構成される。

【0035】

一実施形態において、リターンビームは、ターゲットから反射する送信ビームである。

【0036】

一実施形態において、送信ビームは、近赤外線波長を有し、リターンビームは、近赤外線波長を有する。

【0037】

本開示の実施形態は、ＬＩＤＡＲ装置を含む光検出および距離測定（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ、ＬＩＤＡＲ）およびＬＩＤＡＲ装置の受信ピクセルの出力に応答して自律車両を制御するように構成される１つ以上のプロセッサを含む自律車両用の自律車両制御システムを含む。ＬＩＤＡＲ装置は、送信機、受信ピクセル、回転ミラー、およびビーム変位装置を含む。送信機は、送信ビームを放出するように構成される。受信ピクセルは、リターンビームを受信するように構成される。回転ミラーは、送信ビームをターゲットに向け、リターンビームを受信ピクセルに向けるように構成される。ビーム変位装置は、送信機と受信ピクセルとの間の間隔を補償するためにリターンビームに変位を導入するように構成される。

【0038】

一実施形態において、ビーム変位装置は、回転ミラーから反射される送信ビームとリターンビームとの間の反射角度の差を補償するように構成される。

【0039】

一実施形態において、ビーム変位装置は、複屈折材料を含むビーム変位エレメントを含み、送信ビームは、送信ビームがビーム変位エレメントに出会うときに第１偏光配向を有する。複屈折材料は、送信ビームの第１偏光配向に直交するリターンビームの第２偏光配向に変位を導入する。

【0040】

一実施形態において、ビーム変位装置は、送信機とビーム変位エレメントとの間に配置されるビーム回転子を含み、ビーム回転子は、送信ビームの送信偏光がビーム変位エレメントの光軸に垂直になるように、送信ビームの送信偏光を回転させるように構成される。

【0041】

一実施形態において、ビーム回転子は、スイッチャブルビーム回転子であり、回転ミラーは、定期動作中に第１方向および第２反対方向に回転するように構成される。スイッチャブルビーム回転子は、回転ミラーが第１方向に回転するときに第１遅延値で駆動され、回転ミラーが第２反対方向に回転するときに第２遅延値で駆動される。

【0042】

本開示の実施形態は、送信機、受信ピクセル、回転ミラー、およびビーム変位装置を含む自律車両、および赤外線リターンビームに応答して自律車両を制御するように構成される制御システムを含む。送信機は、赤外線送信ビームを放出するように構成される。受信ピクセルは、赤外線リターンビームを受信するように構成される。回転ミラーは、赤外線送信ビームをターゲットに向け、赤外線リターンビームを受信ピクセルに向けるように構成される。ビーム変位装置は、受信ピクセルと回転ミラーとの間の光路に沿って配置され、ビーム変位装置は、送信機と受信ピクセルとの間の間隔を補償するために赤外線リターンビームに変位を導入するように構成され、回転ミラーから反射される赤外線送信ビームと赤外線リターンビームとの間の反射角度差を補償するために変位を導入するように構成される。

【0043】

一実施形態において、ビーム変位装置は、複屈折材料を含むビーム変位エレメントを含み、赤外線送信ビームは、赤外線送信ビームがビーム変位エレメントに出会うときに第１偏光配向を有する。複屈折材料は、赤外線送信ビームの第１偏光配向に直交する赤外線リターンビームの第２偏光配向に変位を導入する。

【0044】

一実施形態において、ビーム変位装置は、送信機とビーム変位エレメントとの間に配置されるビーム回転子を含み、ビーム回転子は、赤外線送信ビームの送信偏光がビーム変位エレメントの光軸に垂直になるように、赤外線送信ビームの送信偏光を回転させるように構成される。

【図面の簡単な説明】

【0045】

本開示の非限定的かつ非包括的な実施形態は、以下の図面を参照して説明され、ここで特に明示されない限り、同様の参照番号は、様々な図面全体にわったて同様の部分を指す。

【0046】

【図1】本開示の実施形態によってＬＩＤＡＲ装置のピクセルの一実施形態のダイヤグラムを示す。

【0047】

【図2】本開示の実施形態によってＬＩＤＡＲデバイスのピクセルのダイヤグラムを示す。

【0048】

【図3a】本開示の実施形態によって送信光カプラと２つの受信光カプラとを含むピクセルを示す。

【0049】

【図3b】本開示の実施形態によって回転ミラーが回転している間に信号を選択するプロセスを示す。

【0050】

【図4】本開示の実施形態によって図１～図３ａに示される例示的なコヒーレント（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ）ピクセルが並列ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲ測定を行うためにどのように放出機および受信機のアレイに組み立てられるかを示す。

【0051】

【図5】本開示の実施形態によって例示的なビーム変位装置を示す。

【0052】

【図6】本開示の実施形態によって非同軸動作のための例示的なビーム変位装置を示す。

【0053】

【図7】本開示の実施形態によってスイッチャブルビーム回転子を含む例示的なビーム変位装置を示す。

【0054】

【図8a】本開示の実施形態によって例示的なセンサーアレイを含む自律車両を示す。

【0055】

【図8b】本開示の実施形態によって例示的なセンサーアレイを含む自律車両の平面図を示す。

【0056】

【図8c】本開示の実施形態によってセンサー、ドライブトレイン（Ｄｒｉｖｅｔｒａｉｎ）、および制御システムを含む例示的な車両制御システムを示す。

【発明を実施するための形態】

【0057】

ＬＩＤＡＲのためのビームウォークオフ（Ｗａｌｋｏｆｆ）緩和の具現が説明される。以下の説明においては、前記具現についての完全な理解を提供するためにいくつかの詳細が提示される。しかし、関連技術分野の技術者は、本明細書に説明されている技術が１つ以上の特定の詳細を除いて、または他の方法、構成要素または材料などを用いて実行され得ることを認識するであろう。他の場合において、周知の構造、材料または動作は、特定の態様を曖昧にすることを防止するために詳細に表示または説明されていない。

【0058】

本明細書全体にわたって「１つの実施形態」または「実施形態」についての言及は、実施形態に関して説明されている特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたって、様々な位置での「１つの実施形態における」または「実施形態における」という語句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指しているわけではない。また、特定の特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施形態で任意の適切な方法で結合され得る。

【0059】

本明細書全体にわたって、いくつかの技術用語が使用される。これらの用語は、本明細書で具体的に定義されていないか、または使用文脈が明確に別段の意味を持たない限り、その用語が由来した技術分野における一般的な意味を取るべきである。本開示の目的のために、「自律車両」という用語は、ＳＡＥ国際規格Ｊ３０１６の自律性レベルで自律機能を有する車両を含む。

【0060】

本開示の態様において、可視光線は、約３８０ｎｍ～７００ｎｍの波長範囲を有すると定義されることができる。非可視光は、紫外線、赤外線などの可視光線領域外の波長を有する光として定義されることができる。約７００ｎｍ～１ｍｍの波長範囲を有する赤外線光は、近赤外線光を含む。本開示の態様において、近赤外線光は、約７００ｎｍ～１．６μｍの波長範囲を有すると定義されることができる。

【0061】

本開示の態様において、「透明」という用語は、９０％より大きい光透過率を有すると定義されることができる。一部の実施形態において、「透明」という用語は、可視光線の９０％より大きい透過率を有する物質として定義されることができる。

【0062】

ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）ＬＩＤＡＲは、周波数変調されコリメートされた光ビームをオブジェクトに向け、オブジェクトの距離と速度を直接測定する。オブジェクトから反射される光は、タップバージョン（Ｔａｐｐｅｄ Ｖｅｒｓｉｏｎ）のビームと結合される。結果として得られるビートトーン（Ｂｅａｔ Ｔｏｎｅ）の周波数は、ドップラーシフトが修正されると、ＬＩＤＡＲシステムからオブジェクトまでの距離に比例し、２番目の測定が必要になる場合がある。同時に実行または実行されない可能性がある両方の測定は、距離と速度の両方の情報を提供する。

【0063】

ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲは、向上した生産性（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒａｂｉｌｉｔｙ）と性能のために、集積フォトニクス（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ）を活用できる。集積フォトニックシステムは、一般にミクロン規模の導波装置（Ｗａｖｅｇｕｉｄｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）を使用して単一の光モードを操作する。

【0064】

ＬＩＤＡＲシステムは、出ていく光をターゲットに向かって操向し、ターゲットから受信した光を受信機に反射させる１つ以上の連続移動ミラーを含み得る。ＬＩＤＡＲからターゲットまで移動して戻ってくる光の走行時間（Ｔｒａｎｓｉｔ Ｔｉｍｅ）により、ミラーの連続的な動きは、受信された光を数ミクロンサイズのトランシーバから遠ざかるようにする。この「ビームウォークオフ（Ｂｅａｍ Ｗａｌｋｏｆｆ）」効果は、システム性能の低下につながる可能性がある。

【0065】

ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲの従来の統合具現は、送信機と受信機を同じ位置に配置することを含む。しかし、この場合は、受信光電力がＬＯ／信号スプリッタを再び通過しなければならないため、さらなる損失が発生する可能性がある。性能を向上させるために、このスプリッタが光システムにさらなる損失を加えないように送信機と受信機を分離することが好ましいことがある。このような実施形態において、送信機と受信機は、非同軸（Ｎｏｎ－Ｃｏａｘｉａｌ）であり、互いに離隔している。

【0066】

本開示の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、第１受信光カプラ、第２受信光カプラ、第１光ミキサ、第２光ミキサ、および光スイッチを含む。第１受信光カプラの間に配置される送信光カプラは、回転ミラーによってターゲットに向かう近赤外線送信ビームを放出することができる。送信ビームは、ターゲットから反射され、リターンビームとして戻る。回転ミラーが第１方向（例えば、時計回り）に回転するとき、ビームウォークオフにより、リターンビームが第２方向に変位し、リターンビームが第１受信光カプラに入射することができる。回転ミラーが第２方向（例えば、反時計回り）に回転するとき、ビームウォークオフにより、リターンビームが第２方向に変位し、リターンビームが第２受信光カプラに入射することができる。送信カプラと非同軸の受信光カプラでリターンビームをキャプチャすると、リターンビームの信号が増加する。２つの異なる受信光カプラでリターンビームのキャプチャを容易にするために、光スイッチは、第１光ミキサと第２光ミキサとの間で発振器光信号をスイッチングするように構成され得、ここで第１光ミキサは、発振器光信号と第１受信信号の受信に応答して第１信号を生成するように構成され、第２光ミキサは、発振器光信号と第２受信信号の受信に応答して第２信号を生成するように構成される。

【0067】

本開示の一部の態様においては、偏光ダイバースコヒーレントピクセル（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ－Ｄｉｖｅｒｓｅ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｐｉｘｅｌ）および複屈折材料の傾斜した部分（Ｔｉｌｔｅｄ Ｐｉｅｃｅ ｏｆ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を含むＬＩＤＡＲアプリケーションにおけるビームウォークオフを補正するための装置が説明される。光は、複屈折材料を通過する偏光Ａを有するコヒーレントピクセルから放出できる。光が複屈折材料を通過するとき、ビームは、屈折の結果として光源に対してオフセットされる。この光は、ＬＩＤＡＲシステムを出てシステムからわずかに離れた拡散表面で反射される。拡散表面から反射した光は、任意の偏光を有し得る。放出された偏光Ａに直交する偏光の光は、放出された光と比較してビームに異なる変位を導入する複屈折材料を通じて再び伝搬する。このビームは、光を受信する偏光ダイバースコヒーレントピクセルを照らす。ＬＩＤＡＲシステムでビームウォークオフを緩和する特定の送信および受信オフセットのセットを選択するために複屈折材料および形状を選択できる。非同軸送信機および受信機を具現する特定の送信および受信オフセットのセットを選択するために複屈折材料および形状を選択することもできる。これらおよび他の実施形態は、図１～図８ｃに関連してより詳細に説明される。

【0068】

図１は、本開示の実施形態によってビームウォークオフを補正するために複屈折ビーム変位とともに使用できる偏光ダイバースコヒーレントピクセル１１１の具現のダイヤグラムを示す。ピクセル１１１の例示的な実施形態は、１×２スプリッタ１０２、光ミキサ１０９、および二重偏光格子カプラ１０４を含む。

【0069】

光１０１は、ピクセル１１１に入り、スプリッタ（例えば、１×２スプリッタ１０２）によって分割できる。光１０１は、連続波（ＣＷ）レーザによって生成された赤外線レーザ光であり得る。一部の実施形態において、レーザ光は、コリメートされることがある。例えば、光のＸ％（光の第１パーセンテージ）は、上部相互接続部１０３でスプリッタを離れ、第１偏光された光１０５（例えば、ＴＥ偏光された光）を放出することができる二重偏光格子カプラ１０４を介してルーティングされる。一部の実施形態において、光の第１パーセンテージは、７０％から９９％の間であり得る。一部の実施形態において、第１偏光された光１０５は、レンズを介して結合され、ミラーからターゲットシーン（Ｔａｒｇｅｔ Ｓｃｅｎｅ）に反射され得る。一部の実施形態において、第１偏光された光１０５は、コリメートされていない光であり得、レンズによってコリメートされた発散ビームであり得る。

【0070】

コヒーレントピクセル１１１に戻る光１０６は、二重偏光格子カプラ１０４によってコヒーレントピクセル１１１に再び結合される第２偏光された成分１０６（例えば、ＴＭ偏光された光）を有し得る。したがって、二重偏光格子カプラ１０４は、第１偏光配向（例えば、ＴＥ偏光された光）を有する光を放出し、第２偏光配向（例えば、ＴＭ偏光された光）を有する反射ビーム（光１０６）をピクセル１１１に結合させることができる。ピクセル１１１に結合されたこの光は、送信経路とは異なる相互接続部１０７に沿って光ミキサ１０９にルーティングされ、光ミキサ１０９は、１×２スプリッタ１０２から下部相互接続部１０８に分割される光の残りのＹ％（光の第２パーセンテージ）と相互接続部１０７のリターン光フィールドとを混合する。一部の実施形態において、光の第２パーセンテージは、１％から３０％の間であり得る。一部の実施形態において、反射ビーム（光１０６）は、自律車両の環境でターゲットから反射／散乱することができる。光ミキサ１０９（１つ以上があることがある）からの出力１１０は、受信機光電子回路によって処理される。したがって、光ミキサ１０９は、スプリッタ１０２によって相互接続部１０８に分割された光の第２パーセンテージ（Ｙ％）を相互接続部１０７に沿ってルーティングされた反射ビームと混合することによって出力１１０を生成するように構成される。

【0071】

図２は、本開示の実施形態によってＬＩＤＡＲ装置の偏光ダイバースコヒーレントピクセル２１２の具現のダイヤグラムを示す。ピクセル２１２は、ビームウォークオフを補正するために複屈折ビーム変位とともに使用できる。ピクセル２１２の例示された具現は、１×２スプリッタ２０２、光ミキサ２１０、送信格子カプラ２０４、および送信格子カプラ２０４に垂直に配向された単一偏光格子カプラ２０７を含む。

【0072】

光２０１は、ピクセル２１２に入り、スプリッタ（例えば、１×２スプリッタ２０２）によって分割できる。光２０１は、ＣＷレーザによって生成された赤外線レーザ光であり得る。一部の実施形態において、レーザ光は、コリメートされることがある。例えば、光のＸ％（光の第１パーセンテージ）は、上部相互接続部２０３でスプリッタを出て第１偏光された光２０５（例えば、ＴＥ偏光された光）を放出する単一偏光格子カプラー２０４にルーティングされる。一部の実施形態において、光の第１パーセンテージは、７０％から９９％の間であり得る。第１偏光された光２０５は、レンズを介して結合され、ターゲットシーン上にミラーから反射され得る。一部の実施形態において、第１偏光された光２０５は、コリメートされていない光であり得、レンズによってコリメートされる発散ビームであり得る。

【0073】

コヒーレントピクセル２１２に戻る光は、光の直交偏光を受信するように送信格子カプラ２０４に垂直に配向される単一偏光格子カプラ２０７によってコヒーレントピクセル２１２に再び結合される第２偏光された成分２０６（例えば、ＴＭ偏光された成分）を含み得る。この光は、送信経路とは異なる相互接続部２０８に沿って光ミキサ２１０にルーティングされ、光ミキサ２１０は、１×２スプリッタ２０２から下部相互接続部２０９に分割される光の残りのＹ％（光の第２パーセンテージ）と相互接続部２０８のリターン光フィールドとを混合する。一部の実施形態において、光の第２パーセンテージは、１％から３０％の間であり得る。一部の実施形態において、反射ビーム光２０６は、自律車両の環境でターゲットから反射／散乱することができる。このミキサ２１０（１つ以上があることがある）からの出力２１１は、受信機光電子回路によって処理される。したがって、光ミキサ２１０は、スプリッタ２０２によって相互接続部２０９に分割された光の第２パーセンテージ（Ｙ％）を相互接続部２０８に沿ってルーティングされた反射ビームと混合することによって、出力２１１を生成するように構成される。

【0074】

図３ａは、本開示の実施形態によって送信光カプラと２つの受信光カプラを含むピクセル３９９を示す。ピクセル３９９は、図２に説明されたピクセルの変形である。図３ａのＬＩＤＡＲシステム３００は、ピクセル３９９、処理ロジック３３１、および回転ミラー３６０を含む。ピクセル３９９は、１×２スプリッタ３０２、光スイッチ３１５、第１光ミキサ３１３、第２光ミキサ３１１、第１受信光カプラ３０９、第２受信光カプラ３０７、および送信光カプラ３０４を含む。送信光カプラ３０４は、第１受信光カプラ３０９と第２受信光カプラ３０７との間に配置される。一実施形態において、送信光カプラ３０４は、第１受信光カプラ３０９と第２受信光カプラ３０７との間の中間点（Ｍｉｄｐｏｉｎｔ）に配置され得る。

【0075】

送信光カプラ３０４は、第１偏光配向を有する送信ビーム３０５を放出するように構成された単一偏光格子カプラであり得る。第１受信光カプラ３０９は、第１偏光配向に直交する第２偏光配向を有するリターンビームを受信するように構成された単一偏光格子カプラであり得る。第２受信光カプラ３０７は、第１偏光配向に直交する第２偏光配向を有するリターンビームを受信するように構成された単一偏光格子カプラであり得る。

【0076】

光３０１は、ピクセル３９９に入り、１×２スプリッタ３０２によって分割される。光３０１は、ＣＷレーザによって生成された赤外線レーザ光であり得る。光３０１は、ＣＷレーザによって生成された近赤外線レーザ光であり得る。図３ａの例において、光のＸ％は、上部相互接続部３０３で１×２スプリッタ３０２を出て、ＴＥ偏光された光を送信ビーム３０５として放出する単一偏光格子カプラ３０４にルーティングされる。図示の実施形態において、回転ミラー３６０は、送信ビーム３０５をシーンのターゲットに向けるように構成される。送信ビーム３０５は、回転ミラー３６０に出会う前に追加の光学装置（図３ａに特に示されていない）を介して伝搬されることができる。

【0077】

送信ビーム３０５は、ターゲットによって反射または散乱し、リターンビームとして戻ることができる。リターンビームがどのように変位されるかに応じて、２つの経路のうちの１つを介してピクセル３９９に再び結合することができる。第１経路におけるリターンビームは、第１受信光カプラ３０９によってピクセル３９９に再び結合されるＴＭ偏光された成分３０８を有し得る。第１受信光カプラ３０９は、光の直交偏光を受信するように、送信格子カプラ３０４に垂直に配向される単一偏光格子カプラであり得る。第２経路におけるリターンビームは、第２受信光カプラ３０７によってピクセル３９９に再び結合されるＴＭ偏光された成分３０６を有し得る。第２受信光カプラ３０７は、また、光の直交偏光を受信するように、送信格子カプラ３０４に垂直に配向される単一偏光格子カプラであり得る。

【0078】

リターンビームの変位方向は、回転方向または回転ミラー３６０に依存し得る。変位は、回転ミラー３６０から反射される送信ビームと回転ミラー３６０から反射されるリターンビームとの間の時間遅延から回転ミラー３６０の異なる角度によって少なくとも部分的に引き起こされる。リターンビームの変位は、ピクセル３９９と回転ミラー３６０との間に配置された様々な光学装置によっても引き起こされ得る。一例として、回転ミラー３６０が第１方向に回転する場合、リターンビームは、第１受信光カプラ３０９に入射するために変位することができる。そして、回転ミラー３６０が第２方向に回転する場合、リターンビームは、第２受信光カプラ３０７に入射するために変位することができる。リターンビームが異なる受信光カプラで受信されることを説明するために、光スイッチ３１５は、リターンビームを受信する受信光カプラに対応する異なる光ミキサに発振器信号（光導波管３１４で伝搬される）を提供するように駆動できる。図３ａの例において、光スイッチ３１５は、能動光スイッチであるが、一部の実施形態において、光スイッチ３１５は、能動的に駆動される必要がない受動光スイッチであり得る。

【0079】

第１光ミキサ３１３は、第１受信光カプラ３０９から第１受信信号３１２を受信するように構成され、第２光ミキサ３１１は、第２受信光カプラ３０７から第２受信信号３１０を受信するように構成される。光スイッチ３１５は、第１光ミキサ３１３と第２光ミキサ３１１との間の発振器光信号（光相互接続部３１４でスプリッタ３０２から受信される）をスイッチングするように構成される。例示的な実施形態において、処理ロジック３３１は、第１光ミキサ３１３と第２光ミキサ３１１との間の発振器光信号のスイッチングを制御するために、スイッチング信号３３７を光スイッチ３１５に駆動する。第１光ミキサ３１３は、光スイッチ３１５から発振器光信号を受信するように構成される。第２光ミキサ３１１は、また、光スイッチ３１５から発振器光信号を受信するように構成される。第１光ミキサは、発振器光信号および第１受信光カプラ３０９から受信された第１受信信号３１２の受信に応答して第１電気信号３１９を生成するように構成される。第２光ミキサ３１１は、発振器光信号および第２受信光カプラ３０７から受信された第２受信信号３１０の受信に応答して第２電気信号３１８を生成するように構成される。

【0080】

一部の実施形態において、回転ミラー３６０は、光スイッチ３１５が第１光ミキサ３１３に発振器光信号を提供するためにスイッチングされるときに、第１方向（例えば、時計回り）に回転するように構成される。図３ａにおいて、回転ミラー３６０が第１方向に回転するとき、リターンビームのビームウォークオフが第１受信光カプラ３０９に向かって変位するため、処理ロジック３３１は、回転ミラー３６０を第１方向に回転させるために回転信号３３５を駆動するとき、光スイッチ３１５を駆動するためのスイッチング信号３３７を駆動して発振器光信号を第１光ミキサ３１３に提供し得る。回転ミラー３６０は、また、光スイッチ３１５が第２光ミキサ３１１に発振器光信号を提供するようにスイッチングされるとき、第２方向（例えば、反時計回り）に回転するように構成され得る。図３ａにおいて、回転ミラー３６０が第２方向に回転するとき、リターンビームのビームウォークオフが第２受信光カプラ３０７に向かって変位するため、処理ロジック３３１は、回転ミラー３６０を第２方向に回転させるために回転信号３３５を駆動するとき、光スイッチ３１５を駆動するためのスイッチング信号３３７を駆動して発振器光信号を第２光ミキサ３１１に提供し得る。

【0081】

リターンビームが回転ミラー３６０の回転方向に応じて異なる受信光カプラによって受信されるため、処理ロジック３３１は、（回転ミラー３６０が第１方向に回転している間）発振器光信号を第１光ミキサ３１３に提供するために光スイッチ３１５がスイッチングされるとき、第１光ミキサ３１３から第１電気信号３１９を受信するように構成され得る。次に、処理ロジック３３１は、また（回転ミラー３６０が第２方向に回転している間）、発振器光信号を第２光ミキサ３１１に提供するために光スイッチ３１５がスイッチングされるとき、第２光ミキサ３１１から第２電気信号３１８を受信するように構成され得る。処理ロジック３３１は、入力Ｘ１で第１電気信号３１９を受信し、入力Ｘ２で第２電気信号３１８を受信し得る。第１電気信号３１９は、第１ビート信号の電気的表現と見なすことができ、第２電気信号３１８は、第２ビート信号の電気的表現と見なすことができる。第１電気信号３１９および第２電気信号３１８は、ＬＩＤＡＲシステムの外部環境（例えば、シーン）の１つ以上の画像を生成するためにＬＩＤＡＲシステム３００によって処理できる。

【0082】

図３ｂは、本開示の実施形態によって回転ミラーが回転している間に信号を選択するプロセス３５０を示す。一部またはすべてのプロセスブロックがプロセス３５０に現れる順序は、限定的なものと見なされるべきではない。むしろ、本開示の利点を有する当業者は、プロセスブロックの一部が図示されていない様々な順序で、または並行して行われ得ることを理解するであろう。一部の実施形態において、処理ロジック３３１は、プロセス３５０の全部または一部を行い得る。

【0083】

プロセスブロック３５１において、回転ミラーが第１方向に回転するとき、光スイッチ（例えば、光スイッチ３１５）は、発振器光信号を第１光ミキサ（例えば、３１３）に提供するように駆動される。

【0084】

プロセスブロック３５３において、第１光ミキサが発振器光信号を受信している間に、第１光ミキサによって生成された第１信号（例えば、信号３１９）がサンプリングされる。
例えば、第１信号は、処理ロジック３３１に含まれるアナログ－デジタル変換器によってサンプリングされ得る。第１信号は、発振器光信号および第１受信光カプラ（例えば、第１受信光カプラ３０９）によって生成された第１受信信号に応答して生成され得る。

【0085】

プロセスブロック３５５において、回転ミラーが第１方向とは反対の第２方向に回転するとき、光スイッチは、発振器光信号を第２光ミキサ（例えば、３１１）に提供するように駆動される。

【0086】

プロセスブロック３５７において、第２光ミキサが発振器光信号を受信している間に、第２光ミキサによって生成された第２信号（例えば、信号３１８）がサンプリングされる。例えば、第２信号は、処理ロジック３３１に含まれるアナログ－デジタル変換器によってサンプリングされ得る。第２信号は、発振器光信号および第２受信光カプラ（例えば、第２受信光カプラ３０７）によって生成された第２受信信号に応答して生成され得る。

【0087】

プロセス３５０の一部の実施形態において、回転ミラーは、リターンビームを第１受信光カプラに向けるように構成され、回転ミラーは、また、リターンビームを第２受信光カプラに向けるように構成される。回転ミラーは、送信ビーム（例えば、送信ビーム３０５）を送信光カプラ（例えば、送信光カプラ３０４）からターゲットに向けるようにさらに構成され得、リターンビームは、ターゲットから反射する送信ビームである。一部の実施形態において、プロセス３５０は、プロセスブロック３５７を実行した後にプロセスブロック３５１に戻ることができる。

【0088】

図４は、本開示の実施形態によって図１～図３ａに示される例示的なコヒーレントピクセルが並列ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲ測定を行うために放出機および受信機のアレイにどのように組み立てられるかを示す。入力光４０１は、入力光をＮ個の光出力に送るＭ×Ｎチャネル光電力分配ネットワーク４０２に入る。この光電力分配は、本質的に能動的であるか、または受動的であり得る。分配ネットワークの各光出力４０３は、ピクセルアレイ４０４に配置されたコヒーレントピクセル４０５に結合される。

【0089】

各コヒーレントピクセル４０５は、特定の偏光４０６（例えば、ＴＥ偏光された光）の光を放出する。この光ビームは、ビーム変位光学装置４０７および４０８に入った後、光をコリメートして望む方向４１０に調整するレンズ４０９を通過する。この光は、環境４１１におけるターゲットから反射され、ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステム４００に向かって再び伝搬される光のリターンビーム４１２を生成し得る。光ビームは、レンズ４０９を再び通過した後、ビーム変位光学装置４０７および４０８を再び通過する。このリターン光は、図１～図３ａに示すように、送信経路とは異なる光路を介してコヒーレントピクセルに再び結合される送信偏光に直交する偏光成分４１３（例えば、ＴＭ偏光された光）を有し得る。

【0090】

図５は、本開示の実施形態によって例示的なビーム変位装置５３３を示す。例示的なビーム変位装置５３３は、例えば、ビーム変位光学装置４０７／４０８として使用できる。図５は、ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲにおけるビームウォークオフ補正のためのビーム変位装置の基本動作を示す。ビーム変位装置５３３の動作は、送信経路５０１および受信経路５１４について説明することができる。

【0091】

送信経路５０１において、コヒーレントピクセル５０２は、特定の偏光を有する送信ビーム５０３を放出する。送信ビーム５０３は、例えば、レーザによって生成されたレーザ光１０１であり得る。送信ビーム５０３は、赤外線であり得る。一部の実施形態において、送信ビーム５０３は、近赤外線である。コヒーレントピクセル５０２の図示された位置は、一部の実施形態において、二重偏光格子カプラ１０４と同じ位置にあり得る。図５の例において、送信ビーム５０３の送信偏光は、４５度であるが、この初期偏光は、異なる実施形態で異なり得る。送信ビーム５０３は、ビーム変位エレメント５０６の光軸に垂直になるように、送信ビーム５０５として図示された送信偏光を回転させる選択的（Ｏｐｔｉｏｎａｌ）なビーム回転子５０４を介して伝搬される。選択的なビーム回転子５０４は、半波長板（Ｈａｌｆ Ｗａｖｅ Ｐｌａｔｅ）または他の異方性結晶（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌ）を使用して具現できる。図５において、ビーム変位エレメント５０６は、コヒーレントピクセル５０２と回転ミラー５１１との間に配置される。

【0092】

ビーム変位エレメント５０６によって伝搬された後に、送信ビーム５０７は、元の軸に沿って伝搬され、その偏光は変わらない（送信ビーム５０５の例と比較するとき）。図５において、送信ビーム５０７は、ビーム変位エレメント５０６と回転ミラー５１１との間に配置されたレンズ５０８に入る。レンズ５０８は、光をコリメートして望む方向に操向することができる。レンズ５０８は、１つ以上のバルク光学レンズエレメント、マイクロレンズ、または薄い回折格子を使用して具現できる。レンズ５０８によって伝搬された後、光は、ビーム変位エレメント５０６と回転ミラー５１１との間に配置された選択的（Ｏｐｔｉｏｎａｌ）な波長板５０９によって伝搬されることができる。波長板５０９は、入射光の偏光軸を４５度移動させるように構成された１／４波長板であり得る。したがって、入射線形偏光された光は、波長板５０９によって円形偏光された光に変換されることができる。同様に、入射円形偏光された光は、波長板５０９によって線形偏光された光に変換されることができる。波長板５０９は、例えば、石英、有機材料シート、または液晶などの複屈折材料から形成され得る。

【0093】

図示の実施形態において、この円形偏光された送信ビーム５１０は、回転ミラー５１１から反射される。回転ミラー５１１は、特定の方向５８１（例えば、図５における反時計回り５８１）に回転する連続回転ミラーであり得る。回転ミラー５１１は、ＬＩＤＡＲシステムまたは装置の環境で送信ビーム５１０をターゲット５１３に向けるように構成される。回転ミラー５１１は、また、受信経路５１４でリターンビームを１つ以上のコヒーレントピクセル５０２に向けるように構成される。

【0094】

環境内のターゲットに衝突した後、送信ビームは、図５の受信経路５１４に示されるように、リターンビーム５１６として戻る。すなわち、リターンビーム５１６は、ターゲット５１３から反射／散乱する送信ビーム５１２である。したがって、リターンビーム５１６は、送信ビーム５１２と同じ波長を有し得る。

【0095】

ターゲット５１３から反射／散乱するリターンビーム５１６は、回転ミラー５１１に再び伝搬される。光がターゲット５１３に伝搬され、再び戻るのにかかる時間の間、回転ミラー５１１は、方向５８１にわずかに回転する。その結果、リターンビーム５１６の光は、リターンビーム５１８によって示されるように、送信経路５０１に沿って伝搬される光について小さい角度（反射角度差５９３）で回転ミラー５１１から反射される。リターンビーム５１８は、コヒーレントピクセル５０２と回転ミラー５１１との間に配置されたビーム変位装置５３３に伝搬される。ビーム変位装置５３３は、回転ミラー５１１から反射される送信ビーム５１０とリターンビーム５１８との間の反射角度差５９３を補償するためにリターンビームに変位Ｄ２５９５を導入するように構成される。

【0096】

リターンビーム５１８は、１／４波長板５０９を再び通過する。ターゲット表面が入射偏光を維持すると、１／４波長板５０９を出るリターンビームは、送信方向にレンズを離れる偏光に垂直な線形偏光をもたらす。ターゲットが偏光をランダム化すると、１／４波長板５０９を出るリターンビームの偏光は、送信偏光と垂直偏光の両方を含む。この光は、レンズ５０８を再び通過する。ミラー角度の小さな変化（反射角度差５９３）により、リターンビームは、小さな角度でレンズ５０８に入り、これは送信経路５０１に対してレンズ５０８の下のリターンビーム５２１の位置で小さいオフセット、または「ビームウォークオフ」５２２に変換される。このリターンビームの偏光配向５２３のコンポーネントは、ビーム変位エレメント５０６の光軸上にゼロ以外の投影を有する。これは、ビーム変位エレメント５０６を介して伝搬されるとき、リターンビームを固定された変位量５９５だけ変位させる。ビーム変位エレメント５０６パラメータ（例えば、材料、厚さ、光軸配向）は、指定された距離でターゲットについてのビームウォークオフを除去（または少なくとも調整）する変位寸法（Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）Ｄ２５９５を生成（Ｙｉｅｌｄ）するように選択できる。すなわち、ビーム変位エレメント５０６は、回転ミラー５１１から反射される送信ビーム５１０とリターンビーム５１８との間の反射角度差５９３を補償するように構成され得る。

【0097】

一部の実施形態において、ビーム変位エレメント５０６は、複屈折材料を含む。一部の実施形態において、複屈折材料は、ＬｉＮＯ_３（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｔｒａｔｅ）であり得る。一部の実施形態において、複屈折材料は、ＹＶＯ_４（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ｏｒｔｈｏｖａｎａｄａｔｅ）であり得る。一部の実施形態において、ビーム変位エレメント５０６は、複屈折材料を含まない。図５において、送信ビーム５０５は、送信ビーム５０５がビーム変位エレメント５０６に出会うときに第１偏光配向を有し、リターンビーム５２３は、送信ビーム５０５の第１偏光配向に直交する第２偏光配向を有する。ビーム変位エレメント５０６の複屈折材料は、第１偏光配向ではなく第２偏光配向に変位寸法Ｄ２５９５を導入するように選択／構成され得る。

【0098】

ビーム変位エレメント５０６を通過した後に、リターンビーム５２５は、送信ビームと同じ軸に沿って伝搬されるが、送信ビーム５０５の送信偏光に対して垂直偏光を有する。リターンビーム５２５は、送信ビーム５２７に直交する偏光配向を有するリターンビーム５２７を生成するために望む量だけ偏光を回転させる選択的なビーム回転子５０４（コヒーレントピクセル５０２とビーム変位エレメント５０６との間に配置される）を介して伝搬される。偏光ダイバースコヒーレントピクセル５０２は、リターンビーム５２７を受信するように構成される。

【0099】

図６は、本開示の実施形態によって例示的なビーム変位装置６３３を示す。例示的なビーム変位装置６３３は、例えば、偏光ダイバースコヒーレントピクセル２１２とともに使用できる。図５のコンポーネントは、リターンビームが送信ビームが放出されるチップの部分とは異なる部分に衝突するように、ウォークオフよりも大きいビームオフセットを生成するために修正され得る。これは、図２および図３に関連して説明したように、異なるコヒーレントピクセルアーキテクチャを使用できるようにする。図６は、ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲにおいて非同軸送信機および受信機を具現し、ビームウォークオフを補正するためのビーム変位装置の動作を示す。ビーム変位装置６３３の動作は、送信経路６０１および受信経路６１４について説明できる。

【0100】

送信経路６０１において、送信機６０２は、特定の偏光を有する送信ビーム６０３を放出する。送信ビーム６０３は、赤外線であり得る。一部の実施形態において、送信ビーム６０３は、近赤外線である。図６の例において、送信ビーム６０３の送信偏光は、４５度であるが、この初期偏光は、異なる実施形態で異なり得る。送信ビーム６０３は、ビーム変位エレメント６０６の光軸に垂直になるように送信ビーム６０５として示された送信偏光を回転させる選択的なビーム回転子６０４を介して伝搬される。選択的なビーム回転子６０４は、半波長板または他の異方性結晶を使用して具現できる。図６において、ビーム変位エレメント６０６は、送信機６０２と回転ミラー６１１との間に配置される。

【0101】

ビーム変位エレメント６０６を介して伝搬された後、送信ビーム６０７は、元の軸に沿って伝搬され、その偏光は変わらない（送信ビーム６０５の例と比較するとき）。図６において、送信ビーム６０７は、ビーム変位エレメント６０６と回転ミラー６１１との間に配置されたレンズ６０８に入る。レンズ６０８は、光をコリメートして望む方向に操向することができる。レンズ６０８は、１つ以上のバルク光学レンズエレメント、マイクロレンズ、または薄い回折格子を使用して具現できる。レンズ６０８を介して伝搬された後、光は、ビーム変位エレメント６０６と回転ミラー６１１との間に配置された選択的な波長板６０９を介して伝搬されることができる。波長板６０９は、入射光の偏光軸を４５度移動させるように構成された１／４波長板であり得る。したがって、入射線形偏光された光は、波長板６０９によって円形偏光された光に変換されることができる。同様に、入射円形偏光された光は、波長板６０９によって線形偏光された光に変換されることができる。波長板６０９は、例えば、石英、有機材料シート、または液晶などの複屈折材料から形成され得る。

【0102】

図示の実施形態において、この円形偏光された送信ビーム６１０は、回転ミラー６１１で反射される。回転ミラー６１１は、特定の方向６８１（例えば、図６の反時計回り６８１）に回転する連続回転ミラーであり得る。回転ミラー６１１は、ＬＩＤＡＲシステムまたは装置の環境で送信ビーム６１０をターゲット６１３に向けるように構成される。回転ミラー６１１は、また、受信経路６１４でリターンビームを１つ以上の受信ピクセル６２８に向けるように構成される。

【0103】

環境でターゲットに衝突した後、送信ビームは、図６の受信経路６１４に示されるように、リターンビーム６１６として戻る。すなわち、リターンビーム６１６は、ターゲット６１３から反射／散乱する送信ビーム６１２である。したがって、リターンビーム６１６は、送信ビーム６１２と同じ波長を有し得る。

【0104】

ターゲット６１３から反射／散乱するリターンビーム６１６は、回転ミラー６１１に再び伝搬される。光がターゲット６１３に伝搬され、再び戻るのにかかる時間の間、回転ミラー６１１は、方向６８１にわずかに回転する。その結果、リターンビーム６１６の光は、リターンビーム６１８によって示されるように、送信経路６０１に沿って伝搬される光について小さい角度（反射角度差６９３）で回転ミラー６１１から反射される。リターンビーム６１８は、受信ピクセル６２８と回転ミラー６１１との間に配置されたビーム変位装置６３３に伝搬される。ビーム変位装置６３３は、送信機６０２と受信ピクセル６２８との間の間隔６９１を補償するためにリターンビームに変位Ｄ２６９５を導入するように構成される。図６において、ビーム変位装置６３３は、また、回転ミラー６１１から反射される送信ビーム６１０とリターンビーム６１８との間の反射角度差６９３を補償するように構成される。

【0105】

この光は、１／４波長板６０９を再び通過する。ターゲット表面が入射偏光を維持すると、１／４波長板６０９を出るリターンビームは、送信方向にレンズを離れる偏光に垂直な線形偏光をもたらす。ターゲットが偏光をランダム化すると、１／４波長板６０９を出るリターンビームの偏光は、送信偏光と垂直偏光の両方を含む。この光は、レンズ６０８を再び通過する。ミラー角度の小さな変化（反射角度差６９３）により、リターンビームは、小さな角度でレンズ６０８に入り、これは送信経路に対してレンズの下のリターンビーム６２１の位置での小さいオフセット、または「ビームウォークオフ」６２２に変換される。このリターンビームの偏光配向６２３のコンポーネントは、ビーム変位エレメント６０６の光軸上にゼロ以外の投影を有する。これは、ビーム変位エレメント６０６を介して伝搬されるとき、リターンビームを固定された変位量６９５だけ変位させる。ビーム変位エレメント６０６パラメータ（例えば、材料、厚さ、光軸配向）は、指定された距離でターゲットについてのビームウォークオフを除去（または少なくとも調整）する変位寸法Ｄ２６９５を生成するように選択できる。すなわち、ビーム変位エレメント６０６は、ミラーから反射される送信ビーム６１０とリターンビーム６１８との間の反射角度差６９３を補償するように構成され得る。また、ビーム変位エレメント６０６は、送信機６０２と受信ピクセル６２８との間の間隔６９１を補償する変位寸法Ｄ２６９５を算出するように構成され得る。

【0106】

一部の実施形態において、ビーム変位エレメント６０６は、複屈折材料を含む。一部の実施形態において、複屈折材料は、ＬｉＮＯ_３（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｔｒａｔｅ）であり得る。一部の実施形態において、複屈折材料は、ＹＶＯ_４（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ｏｒｔｈｏｖａｎａｄａｔｅ）であり得る。一部の実施形態において、ビーム変位エレメント６０６は、複屈折材料を含まない。図６において、送信ビーム６０５は、送信ビーム６０５がビーム変位エレメント６０６に出会うときに第１偏光配向を有し、リターンビーム６２３は、送信ビーム６０５の第１偏光配向に直交する第２偏光配向を有する。
ビーム変位エレメント６０６の複屈折材料は、第１偏光配向ではなく第２偏光配向に変位寸法Ｄ２６９５を導入するように選択／構成され得る。

【0107】

一部の実施形態において、ビーム変位エレメント６０６を通過した後、リターンビーム６２５は、送信ビームと同じ軸に沿って伝搬されるが、送信ビーム６０５の送信偏光に対して垂直偏光を有する。一部の実施形態において、リターンビーム６２５は、送信ビームの軸とは異なる軸に沿って伝搬される。リターンビーム６２５は、送信ビーム６０３に直交する偏光配向を有するリターンビーム６２７を生成するために望む量だけ偏光を回転させる選択的なビーム回転子６０４（送信機６０２とビーム変位エレメント６０６との間に配置される）を介して伝搬される。受信ピクセル６２８は、リターンビーム６２７を受信するように構成される。

【0108】

図７は、本開示の実施形態によってスイッチャブルビーム回転子７０４を含む例示的なビーム変位装置７３３を示す。スイッチャブルビーム回転子７０４は、電気信号７０５に応答してビーム変位方向を変更するように構成される。スイッチャブルビーム回転子７０４は、液晶を含むスイッチャブル半波長板であり得る。

【0109】

図７は、スイッチャブルビーム回転子７０４が電気信号７０５を使用して制御できるという点を除いたビーム変位装置５３３の変形を示す。スイッチャブルビーム回転子７０４は、回転ミラーが第１方向（例えば、方向７８１）に回転するときに第１遅延値（例えば、０度）に駆動され、回転ミラーが第２反対方向（例えば、方向７８２）に回転するとき、第２遅延値（例えば、９０度）に駆動できる。したがって、送信ビーム７０６の偏光配向は、動的に９０度変化し、ビームを異なる方向に変位させることができる。これは、回転ミラー７１２が通常の動作（ウォークオフ方向を逆にする）中に時計回り（例えば、方向７８２）および反時計回り（例えば、方向７８１）の両方で回転する場合に有用である。

【0110】

図８ａは、本開示の態様によって図１～図７のＬＩＤＡＲデザインを含み得る例示的な自律車両８００を示す。図示された自律車両８００は、自律車両８００の動作を制御する目的で自律車両の外部環境の１つ以上のオブジェクトをキャプチャし、キャプチャされた１つ以上のオブジェクトに関連するセンサーデータを生成するように構成されたセンサーアレイを含む。図８ａは、センサー８３３Ａ、８３３Ｂ、８３３Ｃ、８３３Ｄおよび８３３Ｅを示す。図８ｂは、センサー８３３Ａ、８３３Ｂ、８３３Ｃ、８３３Ｄおよび８３３Ｅに加えて、センサー８３３Ｆ、８３３Ｇ、８３３Ｈおよび８３３Ｉを含む自律車両８００の平面図を示す。任意のセンサー８３３Ａ、８３３Ｂ、８３３Ｃ、８３３Ｄ、８３３Ｅ、８３３Ｆ、８３３Ｇ、８３３Ｈおよび／または８３３Ｉは、図１～図７の設計を含むＬＩＤＡＲ装置を含み得る。図８ｃは、自律車両８００のための例示的なシステム８９９のブロック図を示す。例えば、自律車両８００は、エネルギーソース８０６によって動力の供給を受け、ドライブトレイン８０８に電力を提供できる原動機８０４を含むパワートレイン８０２を含み得る。自律車両８００は、方向制御８１２、パワートレイン制御８１４、およびブレーキ制御８１６を含む制御システム８１０をさらに含み得る。自律車両８００は、人および／または貨物を輸送することができ、様々な異なる環境で走行することができる車両を含む多くの異なる車両として具現できる。前述のコンポーネント８０２～８１６は、これらのコンポーネントが使用される車両のタイプによって広範囲に変化する可能性があることを理解するであろう。

【0111】

例えば、以下で説明する実施形態は、自動車、バン、トラック、またはバスなどの車輪付き陸上車両に焦点を合わせる。このような実施形態において、原動機８０４は、（その中でも）１つ以上の電気モータおよび／または内燃機関を含み得る。エネルギーソースは、例えば、燃料システム（例えば、ガソリン、ディーゼル、水素を提供）、バッテリーシステム、ソーラーパネルまたは他の再生エネルギーソースおよび／または燃料電池システムを含み得る。ドライブトレイン８０８は、原動機８０４の出力を車両運動に変換するのに適したトランスミッションおよび／または任意の他の機械駆動コンポーネントとともにホイールおよび／またはタイヤを含み得るだけでなく、自律車両８００を制御可能に停止または減速するように構成される１つ以上のブレーキおよび自律車両８００の軌跡を制御するのに適した方向またはステアリングコンポーネント（例えば、自律車両８００の１つ以上のホイールが車両の縦軸に対するホイールの回転平面の角度を変更するために、一般に垂直軸を中心に旋回することを可能にするラックおよびピニオンステアリング接続装置）を含み得る。一部の実施形態において、パワートレインとエネルギーソースの組み合わせが使用できる（例えば、電気／ガスハイブリッド車両の場合）。一部の実施形態において、複数の電気モータ（例えば、個々の車輪または車軸専用）を原動機として使用できる。

【0112】

方向制御８１２は、自律車両８００が望む軌跡に沿うことができるように、方向またはステアリングコンポーネントからフィードバックを制御かつ受信するための１つ以上のアクチュエーターおよび／またはセンサーを含み得る。パワートレイン制御８１４は、パワートレイン８０２の出力を制御するように構成され得るが、例えば、原動機８０４の出力電力を制御し、ドライブトレイン８０８の変速機ギアを制御することによって、自律車両８００の速度および／または方向を制御できる。ブレーキ制御８１６は、自律車両８００を減速または停止させる１つ以上のブレーキ、例えば、車両のホイールに結合されたディスクまたはドラムブレーキを制御するように構成され得る。

【0113】

オフロード車両、オールテレーン（Ａｌｌ－Ｔｅｒｒａｉｎ）またはトラック車両、または建設装備を含むが、これらに限定されない他の車両タイプは、必然的に、本開示の利点を有する通常の技術者であれば理解する他のパワートレイン、ドライブトレイン、エネルギーソース、方向制御、パワートレイン制御、およびブレーキ制御を活用する。また、一部の実施形態において、一部のコンポーネントは結合され得るが、例えば、車両の方向制御は、主に１つ以上の原動機の出力を変更することによって処理できる。したがって、本明細書に開示された実施形態は、車輪付き陸上自律車両において本明細書に説明された技術の特定の用途に限定されない。

【0114】

図示の実施形態において、自律車両８００についての自律制御は、車両制御システム８２０で具現され、これは、処理ロジック８２２内の１つ以上のプロセッサおよび１つ以上のメモリ８２４を含み得、処理ロジック８２２は、メモリ８２４に格納されたプログラムコード（例えば、命令８２６）を実行するように構成される。処理ロジック８２２は、例えば、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）および／または中央処理装置（ＣＰＵ）を含み得る。車両制御システム８２０は、リターンビームに応答して、または信号３１９および３２０に応答して自律車両８００のパワートレイン８０２を制御するように構成され得る。車両制御システム８２０は、複数のＬＩＤＡＲピクセルからの出力に応答して自律車両８００のパワートレイン８０２を制御するように構成され得る。

【0115】

センサー８３３Ａ～８３３Ｉは、自律車両の動作を制御するのに使用するために自律車両の周辺環境からデータを収集するのに適した様々なセンサーを含み得る。例えば、センサー８３３Ａ～８３３Ｉは、ＲＡＤＡＲユニット８３４、ＬＩＤＡＲユニット８３６、３Ｄポジショニングセンサー８３８、例えば、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＢｅｉＤｏｕ、Ｇａｌｉｌｅｏ、またはＣｏｍｐａｓｓなどの衛星航法システムを含み得る。図１～図７のＬＩＤＡＲ設計は、ＬＩＤＡＲユニット８３６に含まれ得る。ＬＩＤＡＲユニット８３６は、例えば、自律車両８００の周囲に分散した複数のＬＩＤＡＲセンサーを含み得る。一部の実施形態において、３Ｄポジショニングセンサー８３８は、衛星信号を用いて地球上の車両の位置を決定し得る。センサー８３３Ａ～８３３Ｉは、選択的に１つ以上の超音波センサー、１つ以上のカメラ８４０、および／または慣性測定ユニット（ＩＭＵ）８４２を含み得る。一部の実施形態において、カメラ８４０は、静止画および／またはビデオ画像を記録することができるモノグラフィックカメラまたはステレオグラフィックカメラであり得る。カメラ８４０は、自律車両８００の外部環境にある１つ以上のオブジェクトのイメージをキャプチャするように構成されたＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサーを含み得る。ＩＭＵ８４２は、３つの方向で自律車両８００の線形および回転運動を検出できるマルチジャイロスコープおよび加速度計を含み得る。ホイールエンコーダなどの１つ以上のエンコーダ（図示せず）は、自律車両８００の１つ以上のホイールの回転をモニタリングするために使用できる。

【0116】

センサー８３３Ａ～８３３Ｉの出力は、位置推定（Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）サブシステム８５２、軌跡サブシステム８５６、知覚サブシステム８５４、および制御システムインターフェース８５８を含む制御サブシステム８５０に提供され得る。位置推定サブシステム８５２は、周辺環境内で、そして一般的に特定の地理的領域内で自律車両８００の位置および（また、時々「姿勢」とも呼ばれる）方向を決定するように構成され得る。自律車両の位置は、ラベル付き自律車両データ生成の一部として、同じ環境内の追加車両の位置と比較できる。知覚サブシステム８５４は、自律車両８００を囲む環境内のオブジェクトを検出、追跡、分類および／または決定するように構成され得る。軌跡サブシステム８５６は、特定のタイムフレームにわたって希望する目的地が与えられた自律車両８００についての軌跡だけでなく、環境内で静止および移動するオブジェクトの軌跡を生成するように構成され得る。一部の実施形態による機械学習モデルは、車両軌跡を生成するために活用できる。制御システムインターフェース８５８は、自律車両８００の軌跡を実施するために制御システム８１０と通信するように構成される。一部の実施形態において、機械学習モデルは、計画された軌跡を実施するために自律車両を制御するために活用できる。

【0117】

図８ｃに示す車両制御システム８２０についてのコンポーネントの集合は、本質的に単なる例示であることが理解されるであろう。個々のセンサーは、一部の実施形態においては省略され得る。一部の実施形態において、図８ｃに示される異なるタイプのセンサーが自律車両を囲む環境で冗長的におよび／または異なる領域をカバーするために使用できる。一部の実施形態において、制御サブシステムの異なるタイプおよび／または組み合わせが使用できる。また、サブシステム８５２～８５８は、処理ロジック８２２およびメモリ８２４とは別のものとして示されているが、一部の実施形態において、サブシステム８５２～８５８の機能のうちの一部または全部は、メモリ８２４に常駐し、処理ロジック８２２によって行われる命令８２６などのプログラムコードで具現でき、これらのサブシステム８５２～８５８は、場合によっては、同じプロセッサおよび／またはメモリを使用して具現できることが理解されるであろう。一部の実施形態において、サブシステムは、様々な専用回路ロジック、様々なプロセッサ、様々なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、様々なＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、様々なリアルタイムコントローラなどで具現でき、前述したように、複数のサブシステムが回路、プロセッサ、センサー、および／または他のコンポーネントを活用できる。また、車両制御システム８２０の様々なコンポーネントは、様々な方法でネットワーク化することができる。

【0118】

一部の実施形態において、自律車両８００は、また、自律車両８００のための冗長またはバックアップ制御システムとして使用できる２次車両制御システム（図示せず）を含み得る。一部の実施形態において、２次車両制御システムは、特定イベントに応答して自律車両８００を操作できる。２次車両制御システムは、１次車両制御システム８２０で検出された特定イベントに応答して制限された機能のみを有し得る。また他の実施形態において、２次車両制御システムは、省略され得る。

【0119】

一部の実施形態において、ソフトウェア、ハードウェア、回路ロジック、センサー、およびネットワークの様々な組み合わせを含む異なるアーキテクチャが図８ｃに示される様々なコンポーネントを具現するために使用できる。それぞれのプロセッサは、例えば、マイクロプロセッサとして具現でき、それぞれのメモリは、メインストレージだけでなく、メモリの任意の補助レベル、例えば、キャッシュメモリ、不揮発性またはバックアップメモリ（例えば、プログラマブルまたはフラッシュメモリ）、またはリードオンリーメモリを表すことができる。また、それぞれのメモリは、例えば、大容量格納装置または他のコンピュータコントローラに格納されているような仮想メモリとして使用される任意の格納容量だけでなく、自律車両８００の他の場所に物理的に位置したメモリストレージ、例えば、プロセッサの任意のキャッシュメモリを含むものと見なすことができる。図８ｃに示される処理ロジック８２２、または完全に別個の処理ロジックは、自律制御の目的以外に自律車両８００で追加の機能を実施するために、例えば、エンターテインメントシステムを制御したり、ドア、照明、または便宜機能を操作するために使用できる。

【0120】

また、追加の格納のために、自律車両８００は、また、１つ以上の大容量格納装置、例えば、リムーバブルディスクドライブ、ハードディスクドライブ、直接アクセス格納装置（「ＤＡＳＤ」）、光ドライブ（例えば、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｄｒｉｖｅ）、ネットワーク接続ストレージ、ストレージエリアネットワーク、および／またはテープドライブなどを含み得る。また、自律車両８００は、自律車両８００が乗客から複数の入力を受信し、乗客のための出力を生成するためのユーザーインターフェース８６４、例えば、１つ以上のディスプレイ、タッチスクリーン、音声および／またはジェスチャーインターフェース、ボタン、およびその他の触覚コントロールを含み得る。一部の実施形態において、乗客からの入力は、他のコンピュータまたは電子装置を介して、例えば、モバイル装置のアプリを介して、またはウェブインターフェースを介して受信され得る。

【0121】

一部の実施形態において、自律車両８００は、１つ以上のネットワーク８７０（例えば、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、ワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、無線ネットワーク、および／またはインターネットなど）と通信するのに適している１つ以上のネットワークインターフェース、例えば、ネットワークインターフェース８６２を含み得、これにより、例えば、自律車両８００が自律制御に使用するために環境およびその他のデータを受信するためのクラウドサービスなどの中央サービスを含む他のコンピュータおよび電子装置との情報通信を可能にすることができる。一部の実施形態において、１つ以上のセンサー８３３Ａ～８３３Ｉによって収集されたデータは、追加処理のためにネットワーク８７０を介してコンピューティングシステム８７２にアップロードされることができる。このような実施形態において、タイムスタンプは、アップロード前に車両データの各インスタンスに関連付けることができる。

【0122】

本明細書に開示される様々な追加のコントローラおよびサブシステムだけでなく、図８ｃに示される処理ロジック８２２は、一般に、オペレーティングシステムの制御下で動作かつ実行されるか、そうでなければ以下に詳細に説明される様々なコンピュータソフトウェアアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、またはデータ構造に依存する。また、様々なアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、またはモジュールは、ネットワーク８７０を介して、例えば、分散、クラウドベース、またはクライアント－サーバコンピューティング環境で自律車両８００に結合された他のコンピュータの１つ以上のプロセッサで行い得、これにより、コンピュータプログラムの機能を実施するために必要な処理がネットワークを介して複数のコンピュータおよび／またはサービスに割り当てられる。

【0123】

本明細書に記載されている様々な実施形態を具現するために実行されるルーチンは、オペレーティングシステムの一部または特定のアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、または命令シーケンス、またはそのサブセットの一部として具現されているかどうかにかかわらず、ここで「プログラムコード」 と呼ばれる。プログラムコードは、一般に、様々なメモリおよび格納装置に常駐する１つ以上の命令を含み、１つ以上のプロセッサによって読み取りおよび実行されるとき、本開示の様々な態様を具現するステップまたは要素を実行するために必要なステップを実行する。また、実施形態は、完全に機能するコンピュータおよびシステムの文脈で説明されており、今後もそうであろうが、本明細書に記載されている様々な実施形態は、様々な形態のプログラム製品として配布されることができ、実施形態が実際に配布を実行するために使用される特定のタイプのコンピュータ読み取り可能な媒体に関係なく具現できることが理解されるであろう。コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、揮発性および不揮発性メモリデバイス、フロッピーおよび他のリムーバブルディスク、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブ、磁気テープおよび光ディスク（例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ）のようなタイプの非一時的な媒体を含む。

【0124】

また、以下で説明される様々なプログラムコードは、特定の実施形態で具現されるアプリケーションに基づいて識別できる。しかし、以下の任意の特定のプログラム命名法は、単に便宜のために使用されたものであり、したがって、本発明は、このような命名法によって識別および／または暗示された任意の特定アプリケーションでのみ使用するように制限されてはならないことを理解するべきである。また、コンピュータプログラムがルーチン、手順、方法、モジュール、オブジェクトなどで構成できる一般に無限の数の方式およびプログラム機能が通常のコンピュータ（例えば、オペレーティングシステム、ライブラリ、ＡＰＩ、アプリケーション、アプレット）内に常駐する様々なソフトウェア層の間に割り当てられる様々な方式を考慮するとき、本開示は、本明細書に記載のプログラム機能の特定の組織および割り当てに限定されないことを理解するべきである。

【0125】

本開示の利点を有する当業者は、図８ｃに示す例示的な環境が本明細書に開示された実施形態を制限することを意図していないことを認識するであろう。実際、当業者は、本明細書に開示された実施形態の範囲から逸脱することなく、他の代替ハードウェアおよび／またはソフトウェア環境を使用できることを認識するであろう。

【0126】

本明細書において、「処理ロジック」（例えば、処理ロジック３３１または５２２）という用語は、本明細書に開示されている動作を実行するための１つ以上のプロセッサ、マイクロプロセッサ、マルチコアプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および／またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡｓ）を含み得る。一部の実施形態において、メモリ（図示せず）は、演算を実行および／またはデータを格納するための命令を格納するために処理ロジックに統合される。また、処理ロジックは、本開示の実施形態に係る動作を実行するためのアナログまたはデジタル回路を含み得る。

【0127】

本明細書で説明する「メモリ」または「複数のメモリ」は、１つ以上の揮発性または不揮発性メモリアーキテクチャを含み得る。「メモリ」または「複数のメモリ」は、コンピュータ読み取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報格納のための任意の方法または技術で具現された取り外し可能および取り外し不可能媒体であり得る。メモリ技術の例においては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、高精細マルチメディア／データ格納ディスクまたはその他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク格納装置、またはコンピューティング装置によってアクセスを可能にするように情報を格納するために使用できるその他の非送信媒体を含み得る。

【0128】

ネットワークは、ピアツーピアネットワーク、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネットなどのパブリックネットワーク、プライベートネットワーク、セルラーネットワーク、無線ネットワーク、有線ネットワーク、有無線組み合わせのネットワーク、および衛星ネットワークなどの任意のネットワークまたはネットワークシステムを含むが、これらに 限定されない。

【0129】

通信チャネルは、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、Ｉ^２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ－Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｐｏｒｔ）、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、セルラーデータプロトコル（例えば、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥ、５Ｇ）、光通信ネットワーク、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）、ピアツーピアネットワーク、ＬＡＮ、ＷＡＮ、パブリックネットワーク（例えば、「インターネット」）、プライベートネットワーク、衛星ネットワークまたは他のものを用いる１つ以上の有線または無線通信を含むか、またはこれによってルーティングされることができる。

【0130】

コンピューティング装置は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット、ファブレット、スマートフォン、フィーチャーホン、サーバコンピュータなどを含み得る。サーバコンピュータは、データセンターに遠隔に位置するか、またはローカルに格納できる。

【0131】

前述したプロセスは、コンピュータソフトウェアおよびハードウェアの側面で説明される。説明された技術は、機械によって実行されるときに、機械が説明された動作を実行させる有形または非一時的な機械（例えば、コンピュータ）可読格納媒体内に具現された機械実行可能命令を構成し得る。また、プロセスは、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）などのハードウェア内に具現できる。

【0132】

有形の非一時的な機械可読格納媒体は、機械（例えば、コンピュータ、ネットワーク装置、ＰＤＡ、製造ツール、１つ以上のプロセッサセットを有する任意の装置など）によってアクセス可能な形態の情報を提供（例えば、格納）するための任意のメカニズムを含み得る。例えば、機械可読格納媒体は、記録可能／記録不可能媒体（例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク格納媒体、光格納媒体、フラッシュメモリ装置など）を含む。

【0133】

要約書に説明されたものを含め、本開示の例示された実施形態についての前述の説明は、網羅的であること、または開示された正確な形態に本発明を限定することを意図していない。本発明の特定の実施形態および例示が例示的な目的で本明細書に説明されているが、関連技術分野の技術者が認識するように、本発明の範囲内で様々な修正が可能である。

【0134】

このような本発明の修正は、前述の詳細な説明に照らして行われ得る。以下の特許請求の範囲で使用される用語は、本発明を明細書に開示された特定の実施形態に限定するものと解釈されてはならない。むしろ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって完全に決定されるべきであり、これは特許請求の範囲の解釈の確立された原則に従って解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１受信光カプラと、
第２受信光カプラと、
前記第１受信光カプラから第１受信信号を受信するように構成される第１光ミキサと、
前記第２受信光カプラから第２受信信号を受信するように構成される第２光ミキサと、
光素子の第１回転方向を示すスイッチング信号に応答して前記第１光ミキサに発振器光信号を提供するように構成され、前記光素子の第２回転方向を示すスイッチング信号に応答して前記第２光ミキサに前記発振器光信号を提供するように構成される光スイッチと、を含み、
前記第１光ミキサは、前記発振器光信号および前記第１受信信号の受信に応答して第１電気信号を生成するように構成され、
前記第２光ミキサは、前記発振器光信号および前記第２受信信号の受信に応答して第２電気信号を生成するように構成される、
ＬＩＤＡＲシステム。

【請求項2】

前記光素子は、
前記光スイッチが前記第１光ミキサに前記発振器光信号を提供するためにスイッチングされるとき、前記第１回転方向に回転するように構成され、前記光スイッチが前記第２光ミキサに前記発振器光信号を提供するためにスイッチングされるとき、前記第２回転方向に回転するように構成される回転ミラーを含み、
前記第１回転方向は、前記第２回転方向とは反対である、
請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項3】

前記光スイッチが前記第１光ミキサに前記発振器光信号を提供するためにスイッチングされるとき、前記第１光ミキサから第１電気信号を受信するように構成され、前記光スイッチが前記第２光ミキサに前記発振器光信号を提供するためにスイッチングされるとき、前記第２光ミキサから第２電気信号を受信するように構成される処理ロジックをさらに含む、
請求項２に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項4】

前記回転ミラーは、前記回転ミラーが前記第１回転方向に回転するとき、リターンビームを前記第１受信光カプラに向けるように構成され、
前記回転ミラーは、前記回転ミラーが前記第２回転方向に回転するとき、リターンビームを前記第２受信光カプラに向けるように構成される、
請求項２に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項5】

前記第１受信光カプラと前記第２受信光カプラとの間に配置される送信光カプラをさらに含む、
請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項6】

前記第１受信光カプラは、前記送信光カプラに直交し、
前記第２受信光カプラは、前記送信光カプラに直交する、
請求項５に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項7】

前記送信光カプラは、第１偏光配向を有する送信ビームを放出するように構成され、
前記第１受信光カプラは、前記第１偏光配向に直交する第２偏光配向を受信するように構成され、
前記第２受信光カプラは、また、前記第２偏光配向を受信するように構成される、
請求項６に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項8】

レーザ光を受信するように構成されるスプリッタをさらに含み、
前記スプリッタは、前記送信光カプラに前記レーザ光の第１パーセンテージを提供するように構成され、
前記スプリッタは、前記光スイッチに前記レーザ光の第２パーセンテージを提供するように構成される、
請求項５に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項9】

前記レーザ光は、赤外線波長を有する、
請求項８に記載のＬＩＤＡＲシステム。

【請求項10】

回転ミラーが第１方向に回転するときに第１光ミキサに発振器光信号を提供するために光スイッチを駆動するステップと、
前記第１光ミキサが前記発振器光信号を受信している間に、前記第１光ミキサによって生成された第１信号をサンプリングするステップと、
前記回転ミラーが前記第１方向とは反対の第２方向に回転するとき、第２光ミキサに前記発振器光信号を提供するために前記光スイッチを駆動するステップと、
前記第２光ミキサが前記発振器光信号を受信している間に、前記第２光ミキサによって生成された第２信号をサンプリングするステップと、を含む、
ＬＩＤＡＲ装置の動作方法。

【請求項11】

前記第１信号は、前記発振器光信号および第１受信光カプラによって生成された第１受信信号に応答して生成され、
前記第２信号は、前記発振器光信号および第２受信光カプラによって生成された第２受信信号に応答して生成される、
請求項１０に記載のＬＩＤＡＲ装置の動作方法。

【請求項12】

前記回転ミラーは、リターンビームを前記第１受信光カプラに向けるように構成され、
前記回転ミラーは、前記リターンビームを前記第２受信光カプラに向けるように構成される、
請求項１１に記載のＬＩＤＡＲ装置の動作方法。

【請求項13】

前記回転ミラーは、送信ビームを送信光カプラからターゲットに向けるようにさらに構成され、
前記リターンビームは、前記ターゲットから反射される送信ビームである、
請求項１２に記載のＬＩＤＡＲ装置の動作方法。

【請求項14】

前記送信光カプラは、前記第１受信光カプラと前記第２受信光カプラとの間に配置される、
請求項１３に記載のＬＩＤＡＲ装置の動作方法。

【請求項15】

前記送信光カプラは、第１偏光配向を有する前記送信ビームを放出するように構成され、
前記第１受信光カプラは、前記第１偏光配向に直交する第２偏光配向を受信するように構成され、
前記第２受信光カプラは、また、前記第２偏光配向を受信するように構成される、
請求項１３に記載のＬＩＤＡＲ装置の動作方法。

【請求項16】

前記発振器光信号は、赤外線波長を有し、
前記第１受信信号と前記第２受信信号は、前記赤外線波長を有する、
請求項１１に記載のＬＩＤＡＲ装置の動作方法。

【請求項17】

自律車両のための自律車両制御システムにおいて、
ＬＩＤＡＲ装置と、
第１電気信号および第２電気信号に応答して前記自律車両を制御するように構成される１つ以上のプロセッサと、を含み、
前記ＬＩＤＡＲ装置は、
第１受信光カプラと、
第２受信光カプラと、
前記第１受信光カプラから第１受信信号を受信するように構成される第１光ミキサと、
前記第２受信光カプラから第２受信信号を受信するように構成される第２光ミキサと、
光素子の第１回転方向を示すスイッチング信号に応答して前記第１光ミキサに発振器光信号を提供するように構成され、前記光素子の第２回転方向を示すスイッチング信号に応答して前記第２光ミキサに前記発振器光信号を提供するように構成される光スイッチと、を含み、
前記第１光ミキサは、前記発振器光信号および前記第１受信信号の受信に応答して第１電気信号を生成するように構成され、
前記第２光ミキサは、前記発振器光信号および前記第２受信信号の受信に応答して第２電気信号を生成するように構成される、
自律車両制御システム。

【請求項18】

前記光素子は、
前記光スイッチが前記第１光ミキサに前記発振器光信号を提供するためにスイッチングされるとき、前記第１回転方向に回転するように構成され、前記光スイッチが前記第２光ミキサに前記発振器光信号を提供するためにスイッチングされるとき、前記第２回転方向に回転するように構成される回転ミラーを含み、
前記第１回転方向は、前記第２回転方向とは反対である、
請求項１７に記載の自律車両制御システム。

【請求項19】

前記ＬＩＤＡＲ装置は、
前記光スイッチが前記第１光ミキサに前記発振器光信号を提供するためにスイッチングされるとき、前記第１光ミキサから第１電気信号を受信するように構成され、前記光スイッチが前記第２光ミキサに前記発振器光信号を提供するためにスイッチングされるとき、前記第２光ミキサから第２電気信号を受信するように構成される処理ロジックをさらに含む、
請求項１８に記載の自律車両制御システム。

【請求項20】

前記回転ミラーは、リターンビームを前記第１受信光カプラに向けるように構成され、
前記回転ミラーは、前記リターンビームを前記第２受信光カプラに向けるように構成される、
請求項１８に記載の自律車両制御システム。

【国際調査報告】