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特表2023-537060プレ－コリメーション操向のための送信光学系を含むライダーシステム
(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】2023-08-30
(54)【発明の名称】プレ－コリメーション操向のための送信光学系を含むライダーシステム
(51)【国際特許分類】
G01S 7/481 20060101AFI20230823BHJP
G01S 17/931 20200101ALI20230823BHJP
【ＦＩ】
G01S7/481 A
G01S17/931
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023508490
(86)(22)【出願日】2021-08-06
(85)【翻訳文提出日】2023-03-20
(86)【国際出願番号】 US2021044986
(87)【国際公開番号】W WO2022032124
(87)【国際公開日】2022-02-10
(31)【優先権主張番号】63/062,657
(32)【優先日】2020-08-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/395,227
(32)【優先日】2021-08-05
(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】519444063
【氏名又は名称】ユーエーティーシー， エルエルシー
(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】ミリシェー・マーティン
【テーマコード（参考）】
5J084
【Ｆターム（参考）】
5J084AA04
5J084AA05
5J084AA07
5J084AA09
5J084AA14
5J084AB01
5J084AB07
5J084AC02
5J084AC03
5J084AC04
5J084AC07
5J084AD01
5J084BA04
5J084BA39
5J084BB04
5J084BB07
5J084BB26
5J084BB28
5J084EA07
(57)【要約】
ＬＩＤＡＲシステムが提供される。ＬＩＤＡＲシステムは、送信経路に沿って光信号を放出するようにそれぞれ構成される複数のエミッタを含む。ＬＩＤＡＲシステムは、送信経路に沿って配置される複数の光学系を含む。複数の光学系は、第１軸に沿って１次光出力を有するコリメータ光学系を含む。複数の光学系は、複数のエミッタとコリメータ光学系との間の送信経路に沿って位置した１つ以上の送信光学系をさらに含む。また、１つ以上の送信光学系は、第２軸に沿って１次光出力を有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）システムとして、複数のエミッタ－前記エミッタのうちの少なくとも１つは、送信経路に沿って光信号を放出するように構成される－と、
前記送信経路に沿って存在する複数の第１光学系－前記複数の第１光学系は、第１軸に沿って１次光出力を有するコリメータ光学系と、第２軸に沿って１次光出力を有する１つ以上の送信光学系と、を含み、前記１つ以上の送信光学系は、前記コリメータ光学系と前記複数のエミッタとの間に配置される－と、を含むＬＩＤＡＲシステム。
【請求項2】
前記第２軸は、前記第１軸に垂直または実質的に垂直である先行する請求項のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項3】
前記第１軸方向の前記コリメータ光学系の前記１次光出力は、前記コリメータ光学系が前記第１軸に沿って前記光信号を収束または発散する程度を示し、前記第２軸方向の前記１つ以上の送信光学系の前記１次光出力は、前記１つ以上の送信光学系が前記第２軸に沿って前記光信号を収束または発散する程度を示す先行する請求項のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項4】
前記コリメータ光学系の前記１次光出力は、前記コリメータ光学系の最大光出力を含み、前記１つ以上の送信光学系の１次光出力は、前記１つ以上の送信光学系の最大光出力を含む先行する請求項のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項5】
前記１つ以上の送信光学系は、１つ以上のトロイダル形状光学系（Ｔｏｒｏｉｄａｌ Ｓｈａｐｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ）を含み、前記１つ以上のトロイダル形状光学系は、円周方向（Ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）および半径方向（Ｒａｄｉａｌ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を定義する先行する請求項のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項6】
前記１つ以上のトロイダル形状光学系の曲率半径は、前記円周方向に沿って一定の厚さを有する請求項５に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項7】
前記コリメータ光学系は、第１焦点距離を有し、前記１つ以上の送信光学系は、第２焦点距離を有し、前記第２焦点距離は、前記第１焦点距離よりも長い先行する請求項のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項8】
前記第１焦点距離は、前記複数のエミッタのうち、第１エミッタの幅に対応し、前記第２焦点距離は、前記第１エミッタの長さに対応し、前記第１エミッタの長さは、前記第１エミッタの前記幅よりも長い請求項７に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項9】
前記第２焦点距離対前記第１焦点距離の比は、１６：１～２４：１である請求項６ないし請求項８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項10】
複数の光検出器－１つ以上の前記光検出器は、回路基板の曲面に沿って配置される－と、複数の第２光学系－前記複数の第２光学系は、受信経路に沿って移動する複数の反射光信号が前記複数の第２光学系を通過するように、前記受信経路に沿って位置する－と、をさらに含む先行する請求項のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項11】
前記複数の第２光学系は、１つ以上の受信光学系と、
複数の集光光学系－少なくとも１つの前記集光光学系は、前記１つ以上の受信光学系と前記複数の光検出器のうちの対応する光検出器との間に位置する－と、を含む請求項１０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項12】
ミラー－前記ミラーは、前記１つ以上の送信光学系と前記複数のエミッタとの間に位置するように前記送信経路に沿って配置される－をさらに含み、前記ミラーは、前記第１軸または前記第２軸を中心に回転可能である先行する請求項のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項13】
前記ミラーは、毎分約１５，０００回転～約２０，０００回転の範囲の回転速度で前記第１軸に対して回転可能である請求項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
本出願は、２０２０年８月７日付で出願された米国臨時出願第６３／０６２，６５７号についての優先権を主張する２０２１年８月５日付で出願され、名称が「プレ－コリメーション操向のための送信光学系を含むライダーシステム」である米国特許出願第１７／３９５，２２７号に基づいて優先権を主張し、出願第１７／３９５，２２７号および第６３／０６２，６５７号は、参照として本明細書に含まれる。
本出願は、２０２０年８月７日付で出願された米国臨時出願第６３／０６２，６５７号についての優先権を主張する２０２１年８月５日付で出願され、名称が「プレ－コリメーション操向のための送信光学系を含むライダーシステム」である米国特許出願第１７／３９５，２２７号に基づいて優先権を主張し、出願第１７／３９５，２２７号および第６３／０６２，６５７号は、参照として本明細書に含まれる。
【背景技術】
【0002】
ＬＩＤＡＲシステムは、レーザーを用いて周辺環境の３次元表現を生成する。ＬＩＤＡＲシステムは、チャネルを形成するために受信機とペアリングされている少なくとも１つのエミッタを含むが、チャネルアレイは、ＬＩＤＡＲシステムの視野を拡張するために使用できる。動作中、それぞれのチャネルは、環境にレーザービームを放出する。レーザービームは、周辺環境内のオブジェクトで反射され、反射されたレーザービームは、受信機で検出される。単一チャネルは、距離情報の単一ポイントを提供する。全体的に、チャネルが結合されて周辺環境の３次元表現に該当するポイントクラウドを生成する。ＬＩＤＡＲシステムには、また、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ、レーザービーム放出から反射されたレーザービーム検出までの経過時間）を測定する回路を含む。ＴｏＦ測定は、ＬＩＤＡＲシステムからオブジェクトまでの距離を決定するために使用される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
本開示の実施形態の態様および利点は、以下の説明で部分的に説明され、または説明から学習できたり、実施形態の具現を通じて学習できる。
【0004】
本開示の例示的な態様は、ＬＩＤＡＲシステム（例えば、短距離ＬＩＤＡＲシステム）に関する。本明細書でさらに説明するように、ＬＩＤＡＲシステムは、様々な装置およびプラットフォーム（例えば、ロボットプラットフォームなど）で環境を認識し、それに応答して機能を実行する（例えば、環境内を自律的に探索する）能力を向上させるために使用できる。
【0005】
例えば、本開示のＬＩＤＡＲシステムは、送信経路に沿って光信号（例えば、レーザー）を放出するようにそれぞれ構成された複数のエミッタ（例えば、レーザーダイオード）を含み得る。ＬＩＤＡＲシステムは、送信経路に沿って配置された（存在する）コリメータ光学系（Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ Ｏｐｔｉｃ）を含み得る。ＬＩＤＡＲシステムは、送信経路に沿って配置された（存在する）１つ以上の送信光学系をさらに含み得る。より具体的に、１つ以上の送信光学系は、コリメータ光学系と複数のエミッタとの間の送信経路に沿って配置され得る。
【0006】
コリメータ光学系および１つ以上の送信光学系は、異なる軸に沿って１次光出力（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ）を有する。例えば、コリメータ光学系は、第１軸（例えば、高速軸）に沿って１次光出力を有する。逆に、１つ以上の送信光学系は、第２軸（例えば、低速軸）に沿って１次光出力を有する。第２軸は、第１軸に対して垂直または実質的に垂直（例えば、１５度未満の差、１０度未満の差、５度未満の差、１度未満の差など）であり得る。
【0007】
コリメータ光学系の第１軸方向の１次光出力は、コリメータ光学系が第１軸方向の（第１軸方向に沿って）光信号を収束または発散させる程度を意味する。また、１つ以上の送信光学系の第２軸方向の１次光出力は、１つ以上の送信光学系が第２軸に沿って光信号を収束または発散させる程度を意味する。
【0008】
光信号は、コリメータ光学系に光信号を集束するために１つ以上の送信光学系に沿って操向できる。このような方式で、第１軸に沿った光信号の視準（コリメーション）を改善することができる。１つ以上の送信光学系は、光信号の操向を容易にするために１つ以上のトロイダル形状光学系（Ｔｏｒｏｉｄａｌ Ｓｈａｐｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ）を含み得る。また、１つ以上のトロイダル形状光学系は、光信号の歪みを低減または除去するために曲率のヌル半径（Ｎｕｌｌ Ｒａｄｉｕｓ ｏｆ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）および均一な厚さを有し得る。
【0009】
ＬＩＤＡＲシステムは、複数の光検出器を含み得る。光検出器は、回路基板の曲面に（沿って）配置され得る。また、光検出器は、送信経路とは別の受信経路に沿って移動する反射光信号を検出するように構成され得る。
【0010】
ＬＩＤＡＲシステムは、受信経路に沿って位置した１つ以上の受信光学系を含み得る。１つ以上の受信光学系は、複数の反射された光信号のそれぞれを対応する光検出器に集束するように構成され得る。例えば、１つ以上の受信光学系は、複数の光検出器上に複数の反射された光信号を集束するように構成された１つ以上の非球面レンズを含み得る。
【0011】
ＬＩＤＡＲシステムは、受信経路に沿って配置された複数の集光光学系（Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ）をさらに含み得る。集光光学系のうちの１つ以上は、１つ以上の受信光学系と複数の光検出器のうち、対応する光検出器の間に位置し得る。また、１つ以上の集光光学系は、複数の反射された光信号を対応する光検出器に集光することができる。このような方式で、光検出器の視野は、少なくとも部分的に集光光学系によって広げることができる。また、複数の反射光信号がそれぞれの光検出器に向けられるため、ＬＩＤＡＲシステムは、連続的またはほぼ連続的な検出ラインを提供し得る。
【0012】
本開示の例示的な態様によるＬＩＤＡＲシステムは、多くの技術的効果および利点を提供し得る。例えば、１つ以上の送信光学系は、第２軸（例えば、低速軸）に沿った光信号のプレ－コリメーション操向を容易にすることによって、第１軸に沿ったコリメーションのために光信号をコリメータ光学系上に集束することができる。さらに、１つ以上の受信光学系と複数の光検出器のうち、対応する光検出器の間に位置した複数の集光光学系は、回路基板の曲面に配置された複数の光検出器の視野を広げることができる。
【0013】
本開示の一例示的態様においては、ＬＩＤＡＲシステムが提供される。ＬＩＤＡＲシステムは、送信経路に沿って光信号を放出するようにそれぞれ構成された複数のエミッタを含む。ＬＩＤＡＲシステムは、複数の第１光学系を含む。複数の第１光学系は、送信経路に沿って位置する。複数の第１光学系は、第１軸に沿って１次光出力を有するコリメータ光学系を含む。複数の第１光学系は、コリメータ光学系と複数のエミッタとの間に位置した１つ以上の送信光学系をさらに含む。
【0014】
一部の実施形態において、１つ以上の送信光学系は、第１軸に垂直または実質的に垂直な第２軸に沿って１次光出力を有する。
【0015】
一部の実施形態において、第１軸に沿ったコリメータ光学系の１次光出力は、コリメータ光学系が第１軸に沿って光信号を収束または発散する程度を示す。また、第２軸に沿った１つ以上の送信光学系の１次光出力は、１つ以上の送信光学系が第２軸に沿って光信号を収束または発散する程度を示す。
【0016】
一部の実施形態において、コリメータ光学系の１次光出力は、コリメータ光学系の最大光出力を含む。例えば、第１軸に沿ったコリメータ光学系の１次光出力は、任意の他の軸（例えば、第２軸）に沿ったコリメータ光学系の光出力よりも数倍大きいことがある。また、１つ以上の送信光学系の１次光出力は、１つ以上の送信光学系の最大光出力を含む。例えば、第２軸に沿った１つ以上の送信光学系の最大光出力は、任意の他の軸（例えば、第１軸）に沿った１つ以上の送信光学系の光出力よりも数倍大きいことがある。
【0017】
一部の実施形態において、１つ以上の送信光学系は、１つ以上のトロイダル形状光学系を含む。１つ以上のトロイダル形状光学系は、円周方向（Ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）および半径方向（Ｒａｄｉａｌ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を定義する。一部の実施形態において、１つ以上のトロイダル形状光学系の曲率半径は、円周方向に沿って一定の厚さを有する。
【0018】
一部の実施形態において、コリメータ光学系は、第１焦点距離を有し、１つ以上の送信光学系は、第１焦点距離よりも長い第２焦点距離を有する。一部の実施形態において、第１焦点距離は、複数のエミッタのうち、第１エミッタの幅に対応する。また、第２焦点距離は、第１エミッタの長さに対応する。第１エミッタの長さは、第１エミッタの幅よりも長い。一部の実施形態において、第２焦点距離対第１焦点距離の比は、約１６：１～約２４：１の範囲である。
【0019】
一部の実施形態において、複数のエミッタのうちの１つ以上は、レーザーダイオードを含む。また、このような実施形態において、レーザーダイオードを含む１つ以上のエミッタから放出される光信号は、レーザー信号である。
【0020】
一部の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、複数の光検出器を含む。また、光検出器のうちの１つ以上は、回路基板の曲面に沿って配置される。一部の実施形態において、曲面は、ペッツバル表面（Ｐｅｔｚｖａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ）を含む。ＬＩＤＡＲシステムは、受信経路に沿って配置された複数の第２光学系をさらに含むことによって、受信経路に沿って移動する複数の反射光信号が複数の第２光学系を通過するようにする。
【0021】
一部の実施形態において、複数の第２光学系は、１つ以上の受信光学系および複数の集光光学系を含む。また、１つ以上の集光光学系は、１つ以上の受信光学系と複数の光検出器のうち、対応する光検出器の間の受信経路に沿って位置する。
【0022】
一部の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、ハウジングの内部を第１空間と第２空間に分割する隔壁を含むハウジングを含む。複数のエミッタおよび複数の第１光学系は、第１空間内に配置される。複数の光検出器および複数の第２光学系は、第２空間内に配置される。一部の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、ハウジング内に配置され、送信経路に沿って位置した１つ以上のミラーを含むことによって、１つ以上のミラーが１つ以上の送信光学系と複数のエミッタとの間に位置するようにする。また、１つ以上のミラーは、第１軸または第２軸を中心に回転可能である。一部の実施形態において、１つ以上のミラーは、多角形ミラーを含む。
【0023】
一部の実施形態において、１つ以上のミラーは、毎分約１５，０００回転～毎分約２０，０００回転の範囲の回転速度で第１軸を中心に回転できるミラーを含む。一部の実施形態において、ミラーは、片面ミラーを含む。
【0024】
本開示の他の例示的な態様においては、自律車両が提供される。自律走行車両は、ＬＩＤＡＲシステムを含む。ＬＩＤＡＲシステムは、送信経路に沿って光信号を放出するようにそれぞれ構成された複数のエミッタを含む。ＬＩＤＡＲシステムは、送信経路に沿って配置された複数の第１光学系をさらに含む。複数の第１光学系は、第１軸に沿って１次光出力を有するコリメータ光学系を含む。複数の第１光学系は、コリメータ光学系と複数のエミッタとの間に位置した１つ以上の送信光学系をさらに含む。
【0025】
本開示のまた他の態様は、自律車両制御システムに関する。自律車両制御システムは、ＬＩＤＡＲシステムを含む。ＬＩＤＡＲシステムは、送信経路に沿って光信号を放出するように、それぞれ構成された複数のエミッタを含む。ＬＩＤＡＲシステムは、送信経路に沿って配置された複数の第１光学系をさらに含む。複数の第１光学系は、第１軸に沿って１次光出力を有するコリメータ光学系を含む。複数の第１光学系は、コリメータ光学系と複数のエミッタとの間に位置した１つ以上の送信光学系をさらに含む。
【0026】
本開示の他の例示的な態様は、プレ－コリメーション操向のための１つ以上の送信光学系を有するＬＩＤＡＲシステムを含む他のシステム、方法、車両、装置、有形の非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体、動き予測のための装置、および／または装置の動作に関する。
【0027】
様々な実施形態のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照してよりよく理解されるであろう。本明細書に含まれてその一部を構成する添付の図面は、本開示の実施形態を例示し、詳細な説明と共に関連原理を説明する役割をする。
【図面の簡単な説明】
【0028】
当業者に指示された実施形態の詳細な説明は、添付の図面を参照する本明細書に記載されている。
【0029】
【図1】本開示の一部の実施形態による自律車両の演算機能を制御するための例示的なシステムのブロック図を示す。
【0030】
【図2】本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの構成要素のブロック図を示す。
【0031】
【図3】本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムのエミッタから放出された光信号と高速軸との間の発散角度を示す。
【0032】
【図4】本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムのエミッタから放出された光信号と低速軸との間の発散角度を示す。
【0033】
【図5】本開示の一部の実施形態による高速軸に沿ったＬＩＤＡＲシステムのコリメータ光学系の光出力を示す。
【0034】
【図6】本開示の一部の実施形態による低速軸に沿ったＬＩＤＡＲシステムの送信光学系の光出力を示す。
【0035】
【図7】本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムのトロイダル形状光学系の平面図を示す。
【0036】
【図8】本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの受信光学系を示す。
【0037】
【図9】本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの集光光学系を示す。
【0038】
【図10】本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムを示す。
【0039】
【図11】本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムのハウジングの断面図を示す。
【0040】
【0041】
【0042】
【図14】本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの平面図を示す。
【0043】
【0044】
【図16】本開示の一部の実施形態による例示的なコンピューティングシステムを示す。
【0045】
【図17】本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムの構成要素のブロック図を示す。
【0046】
【図18】本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステムから取得されたセンサーデータに従って自律車両の動作を制御する方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【0047】
以下では、例示目的のみのための自律車両の文脈内で本開示の技術を説明する。本明細書に記載のように、本明細書に記載の技術は、自律車両に限定されず、様々な装置だけでなく他のロボットおよびコンピューティングシステム内でも具現できる。例えば、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、コンピュータで具現される方法、自律車両システム、自律車両制御システム、ロボットプラットフォームシステム、一般ロボット装置制御システム、コンピューティングデバイスなどの様々な方法で具現できるが、これに限定されない。
【0048】
本明細書で使用される「約」または「実質的に」という用語は、記載された数値と共に記載された数値の２５％以内の値の範囲を意味する。
【0049】
図面を参照すると、図１は、通信ネットワーク１０２、作業コンピューティングシステム１０４、１つ以上のリモートコンピューティングデバイス１０６、車両１０８、車両コンピューティングシステム１１２、１つ以上のセンサー１１４、センサーデータ１１６、ポジショニングシステム１１８、自律コンピューティングシステム１２０、地図データ１２２、知覚システム１２４、予測システム１２６、動作計画システム１２８、知覚データ１３０、予測データ１３２、動作計画データ１３４、通信システム１３６、車両制御システム１３８、ヒューマンマシンインターフェース１４０を含むシステム１００を示す。
【0050】
作業コンピューティングシステム１０４は、例えば、車両１０８を含む車両群（Ｆｌｅｅｔ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）を介して複数のユーザーに１つ以上の車両サービスを提供できるサービスプロバイダに関連付けることができる。車両サービスは、輸送サービス（例えば、ライドシェアサービス）、宅配サービス、配送サービス、および／または他の種類のサービスを含み得る。
【0051】
作業コンピューティングシステム１０４は、様々な作業および機能を行うための多数のコンポーネントを含み得る。例えば、作業コンピューティングシステム１０４は、車両１０８によって提供される車両サービスを調整するために車両１０８および／またはそのユーザーを監視および通信するように構成され得る。そのために、作業コンピューティングシステム１０４は、通信ネットワーク１０２を含む１つ以上の通信ネットワークを介して１つ以上のリモートコンピューティングデバイス１０６および／または車両１０８と通信することができる。通信ネットワーク１０２は、信号（例えば、電子信号）またはデータ（例えば、コンピューティングデバイスからのデータ）を送信および／または受信することができ、様々な有線（例えば、ツイストペアケーブル）および ／または無線通信メカニズム（例えば、セルラー、無線、衛星、マイクロ波および無線周波数）および／または任意の望むネットワークトポロジ（または 複数のトポロジ）のいかなる組み合わせも含み得る。例えば、通信ネットワーク１０２は、ローカルエリアネットワーク（例えば、イントラネット）、広域ネットワーク（例えば、インターネット）、無線ＬＡＮネットワーク（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ経由）、セルラーネットワーク、ＳＡＴＣＯＭネットワーク、ＶＨＦネットワーク、ＨＦネットワーク、ＷｉＭＡＸベースのネットワーク、および／または車両１０８におよび／または車両からデータを送信するための任意の他の適切な通信ネットワーク（またはこれらの組み合わせ）を含み得る。
【0052】
１つ以上のリモートコンピューティングデバイス１０６のそれぞれは、１つ以上のプロセッサおよび１つ以上のメモリデバイスを含み得る。１つ以上のメモリデバイスは、１つ以上のリモートコンピューティングデバイス１０６の１つ以上のプロセッサによって実行されるとき、１つ以上のプロセッサをして、車両１０８とのデータまたは信号の送受信、車両１０８の状態モニタリングおよび／または車両１０８制御を含む車両１０８に関連する作業および／または機能を含む作業および／または機能を実行させる命令を格納するために使用できる。１つ以上のリモートコンピューティングデバイス１０６は、通信ネットワーク１０２を介して作業コンピューティングシステム１０４および車両１０８を含む１つ以上の装置と通信（例えば、データおよび／または信号の交換）することができる。例えば、１つ以上のリモートコンピューティングデバイス１０６は、通信ネットワーク１０２を介して車両１０８の位置または車両１０８の１つ以上のセンサー１１４によって検出された１つ以上のオブジェクトの状態を要求することができる。
【0053】
１つ以上のリモートコンピューティングデバイス１０６は、ユーザーから入力または命令を受信するか、またはアイテムまたは他のコンピューティングデバイスまたはコンピューティングシステム（例えば、作業コンピューティングシステム１０４）と信号またはデータを交換できる１つ以上のコンピューティングデバイス（例えば、デスクトップコンピューティングデバイス、ラップトップコンピューティングデバイス、スマートフォン、および／またはタブレットコンピューティングデバイス）を含み得る。また、１つ以上のリモートコンピューティングデバイス１０６は、車両１０８と交換された信号またはデータに少なくとも部分的に基づいて車両１０８の位置（例えば、緯度および経度）、速度、加速度、軌跡、移動方向および／または経路を含む車両１０８の１つ以上の状態を決定および／または修正するために使用できる。一部の実施形態において、作業コンピューティングシステム１０４は、１つ以上のリモートコンピューティングデバイス１０６を含み得る。
【0054】
車両１０８は、地上ベースの移動体（例えば、自動車、オートバイ、列車、トラム、バス、トラック、軌道車両、軽電気自動車、モペッド、スクーターおよび／または電動自転車）、空中ベースの移動体（例えば、航空機など）、水上ベースの移動体（例えば、ボート、潜水艇、水陸両用車など）、ロボット装置（例えば、二足歩行、車輪付きまたは四足歩行のロボット装置）、および／または他のタイプの車両であり得る。車両１０８は、人間の運転者からの最小限のおよび／または相互作用なしに運転、探索および／または作動を含む様々な動作を実行することができる自律車両であり得る。
【0055】
車両１０８は、例えば、完全自律動作モード、半自律動作モード、手動動作モード、パーキングモード、および／またはスリープモードを含む１つ以上のモードで動作するように構成され得る。完全自律（例えば、自律走行）動作モードは、車両１０８が車両に存在する人間の運転者からの最小限の相互作用および／または相互作用なしに運転および探索動作を提供できるモードであり得る。半自律動作モードは、車両１０８が車両に存在する人間の運転者からの何らかの相互作用で動作できるモードであり得る。手動動作モードは、自律車両に存在する人間の運転者が車両１０８の１つ以上の車両制御装置（例えば、操向装置）を介して車両１０８を手動で制御（例えば、加速、制動、操向）することであり得る。パーキングモードおよび／またはスリープモードは、車両１０８が後続車両サービスを提供するために待機したり、または動作モードの間で再充電することを含む様々な動作を実行する間、動作モードの間で使用できる。
【0056】
車両１０８の状態、車両１０８の１人以上の乗客の状態、および／または１つ以上のオブジェクトを含む車両１０８の外部環境の状態（例えば、１つ以上のオブジェクトの物理的寸法、速度、 加速度、移動方向、位置、および／または外観）を示す表示、記録および／または他のデータが車両１０８の１つ以上のメモリデバイスにローカルに格納できる。なお、前述のように、車両１０８は、車両１０８における予め定義された距離内にある１つ以上のオブジェクトの状態（例えば、１つ以上のオブジェクトの物理的寸法、速度、加速度、移動方向、位置、および／または形状）を示すデータを作業コンピューティングシステム１０４および／またはリモートコンピューティングデバイス１０６に提供し得、作業コンピューティングシステム１０４および／またはリモートコンピューティングデバイス１０６は、車両１０８における予め定義された距離内にある１つ以上のオブジェクトの状態を示す表示、記録、および／または他のデータを作業コンピューティングシステム１０４および／またはリモートコンピューティングデバイス１０６に関連する１つ以上のメモリデバイス（例えば、車両から遠隔である）に格納できる。
【0057】
車両１０８は、車両コンピューティングシステム１１２を含むか、および／または関連付けることができる。車両コンピューティングシステム１１２は、例えば、自律車両制御システムを表すか、または含み得る。車両コンピューティングシステム１１２は、車両１０８に搭載された１つ以上のコンピューティングデバイスを含み得る。例えば、車両コンピューティングシステム１１２の１つ以上のコンピューティングデバイスは、車両１０８上に、および／または内部に位置し得る。車両コンピューティングシステム１１２の１つ以上のコンピューティングデバイスは、様々な動作および機能を行うための様々なコンポーネントを含み得る。例えば、車両コンピューティングシステム１１２の１つ以上のコンピューティングデバイスは、１つ以上のプロセッサおよび１つ以上の有形の非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体（例えば、メモリデバイス）を含み得る。１つ以上の有形の非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体は、１つ以上のプロセッサによって実行されるとき、車両１０８（例えば、車両１０８のコンピューティングシステム、１つ以上のプロセッサおよび他の装置）をして、記載されたＬＩＤＡＲ技術を介して収集されたセンサーデータを取得、処理、および／または利用し、周辺環境を認識し、将来の環境状態を予測し、車両１０８の動きを計画／制御するために本明細書に記載されたものを含む作業および／または機能を行うようにする命令を格納できる。
【0058】
図１に示されるように、車両コンピューティングシステム１１２は、１つ以上のセンサー１１４、ポジショニングシステム１１８、自律コンピューティングシステム１２０、通信システム１３６、車両制御システム１３８、ヒューマンマシンインターフェース１４０を含み得る。これらのシステムのうちの１つ以上は、通信チャネルを介して互いに通信するように構成され得る。通信チャネルは、１つ以上のデータバス（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ））、オンボード診断コネクタ（例えば、ＯＢＤ－ＩＩ）、および／または有線および／または無線通信リンクの組み合わせを含み得る。オンボードシステムは、通信チャネルを介して互いにデータ、メッセージ、および／または信号を交換（例えば、送信および／または受信）することができる。
【0059】
１つ以上のセンサー１１４は、車両１０８に近接する（例えば、１つ以上のセンサー１１４の１つ以上の範囲または視野内で）１つ以上のオブジェクトに関連するセンサーデータ１１６を含むデータを生成および／または格納するように構成され得る。１つ以上のセンサー１１４は、１つ以上のＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）システム、１つ以上のＲＡＤＡＲ（Ｒａｄｉｏ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）システム、１つ以上のカメラ（例えば、可視スペクトルカメラおよび／または赤外線カメラ）、１つ以上のソナーシステム、１つ以上の動作センサーおよび／または他のタイプの画像キャプチャ装置および／またはセンサーを含み得る。センサーデータ１１６は、画像データ、レーダデータ、ＬＩＤＡＲデータ、ソナーデータ、および／または１つ以上のセンサー１１４によって取得された他のデータを含み得る。１つ以上のオブジェクトは、例えば、歩行者、車両、自転車、建物、道路、葉、ユーティリティ構造物、標識、水域および／または他のオブジェクトを含み得る。１つ以上のオブジェクトは、車両１０８の前面、背面、左側、右側、上端または下端を含む車両１０８の様々な部品上にまたはその周辺（例えば、車両１０８の周辺領域）に位置し得る。センサーデータ１１６は、車両１０８の周辺環境内の１つ以上のオブジェクトの位置を１回以上表示し得る。例えば、センサーデータ１１６は、周辺環境内の１つ以上のオブジェクトに関連する１つ以上のＬＩＤＡＲポイントクラウドを表示し得る。１つ以上のセンサー１１４は、自律コンピューティングシステム１２０にセンサーデータ１１６を提供し得る。
【0060】
センサーデータ１１６に加えて、自律コンピューティングシステム１２０は、地図データ１２２を含むデータを抽出または取得し得る。地図データ１２２は、車両１０８の周辺環境に関する詳細な情報を提供し得る。例えば、地図データ１２２は、異なる道路、道路の区間、建物またはその他のアイテムまたはオブジェクト（例えば、街灯柱、横断歩道および／または縁石）の識別および／または位置、車線の位置および方向（例えば、駐車車線、回転車線、自転車車線または特定の道路または他の移動経路内の他の車線および／またはそれに関連する１つ以上の境界標識の位置および方向）、交通制御データ（例えば、標識、信号灯、または他の交通制御装置の位置および指示）、および／または車両コンピューティングシステム１１２が周辺環境とその関係を処理、分析および認識するのに役立つ情報を提供する任意の他の地図データに関する情報を提供し得る。
【0061】
ポジショニングシステム１１８は、車両１０８の現在位置を決定し得る。ポジショニングシステム１１８は、車両１０８の位置を分析するための任意の装置または回路であり得る。例えば、ポジショニングシステム１１８は、１つ以上の慣性センサー、衛星ポジショニングシステム、ＩＰ／ＭＡＣベース、ネットワークアクセスポイント、または他のネットワークコンポーネント（例えば、セルラータワーおよび／またはＷｉ－Ｆｉアクセスポイント）についての３角測量および／または近接性、および／または他の適切な技術を使用して位置を決定し得る。車両１０８の位置は、車両コンピューティングシステム１１２の様々なシステムによって使用、および／または１つ以上のリモートコンピューティングデバイス（例えば、作業コンピューティングシステム１０４および／またはリモートコンピューティングデバイス１０６）に提供され得る。例えば、地図データ１２２は、車両１０８の周辺環境の相対位置を車両１０８に提供し得る。車両１０８は、本明細書に記載されたデータに少なくとも部分的に基づいて周辺環境内で（例えば、６つの軸にわたって）自身の位置を識別できる。例えば、車両１０８は、センサーデータ１１６（例えば、ＬＩＤＡＲデータ、カメラデータ）を処理し、これを周辺環境の地図とマッチングさせ、その環境内で車両の位置決め（例えば、周辺環境内で車両の位置を置き換える）を得られる。
【0062】
自律コンピューティングシステム１２０は、知覚システム１２４、予測システム１２６、動作計画システム１２８、および／または車両１０８の周辺環境を認識し、これに応じて車両１０８の動きを制御するための動作計画を決定するために協力する他のシステムを含み得る。これらのシステムのうちの１つ以上は、機能を行う単一のシステムに結合されてもよく、コンピューティングリソースを共有してもよい。例えば、自律コンピューティングシステム１２０は、１つ以上のセンサー１１４からセンサーデータ１１６を受信し、センサーデータ１１６（および／または他のデータ）について様々な処理技術を行うことによって周辺環境の状態を決定しようと試み、例えば、１つ以上のセンサー１１４によって検出された１つ以上のオブジェクトの現在および／または予測された位置の周りで車両１０８を探索する動作計画を含む、周辺環境を通過する適切な動作計画を生成し得る。自律コンピューティングシステム１２０は、動作計画に従って車両１０８を動作させるために１つ以上の車両制御システム１３８を制御できる。
【0063】
自律コンピューティングシステム１２０は、センサーデータ１１６および／または地図データ１２２に少なくとも部分的に基づいて車両１０８に近接する１つ以上のオブジェクトを識別できる。例えば、知覚システム１２４は、車両１０８に近接するオブジェクトの現在および／または過去の状態を説明する知覚データ１３０を取得し得る。それぞれのオブジェクトについての知覚データ１３０は、例えば、オブジェクトの位置および／または姿勢、速力、速度、加速度、移動方向、定位、サイズ／フットプリント（例えば、境界形状によって表される）、分類（例えば、歩行者分類対車両分類対自転車分類）および／または他の状態情報の現在および／または過去の推定値を記述し得る。知覚システム１２４は、（例えば、オブジェクトの動きを予測するために）予測システム１２６に知覚データ１３０を提供し得る。
【0064】
予測システム１２６は、車両１０８に近接するそれぞれの１つ以上のオブジェクトに関連する予測データ１３２を生成し得る。予測データ１３２は、それぞれのオブジェクトの１つ以上の予測された未来位置を表し得る。
予測データ１３２は、車両１０８の周辺環境内の少なくとも１つのオブジェクトの予測された経路（例えば、予測された軌跡）を表し得る。例えば、予測された経路（例えば、軌跡）は、それぞれのオブジェクトが時間とともに移動すると予測される経路（および／またはオブジェクトが予測された経路に沿って移動すると予測される速度）を表し得る。予測システム１２６は、１つ以上のオブジェクトに関連する予測データ１３２を動作計画システム１２８に提供し得る。
予測データ１３２は、車両１０８の周辺環境内の少なくとも１つのオブジェクトの予測された経路（例えば、予測された軌跡）を表し得る。例えば、予測された経路（例えば、軌跡）は、それぞれのオブジェクトが時間とともに移動すると予測される経路（および／またはオブジェクトが予測された経路に沿って移動すると予測される速度）を表し得る。予測システム１２６は、１つ以上のオブジェクトに関連する予測データ１３２を動作計画システム１２８に提供し得る。
【0065】
一部の実施形態において、予測システム１２６は、１つ以上の機械学習モデルを用い得る。例えば、予測システム１２６は、１つ以上の機械学習モデルに基づいてそれぞれのオブジェクトが時間とともに移動すると予測される予測軌跡（例えば、予測経路、１つ以上の予測された未来位置など）を含む予測データ１３２を決定し得る。一例として、予測システム１２６は、機械学習された予測モデルを含み、採用、および／または他の方法で活用することによってそのような予測を生成し得る。例えば、予測システム１２６は、車両１０８の周辺環境内の１つ以上のオブジェクトに関連する知覚データ１３０を（例えば、知覚システム１２４から）受信し得る。予測システム１２６は、知覚データ１３０（例えば、ＢＥＶ画像、ＬＩＤＡＲデータなど）を機械学習された予測モデルに入力することによって、それぞれのオブジェクトに関連する知覚データ１３０に基づいて１つ以上のオブジェクトの軌跡を決定する。例えば、機械学習された予測モデルは、車両１０８の周辺環境内のオブジェクトの将来軌跡（例えば、将来経路、１つ以上の将来の地理的位置など）を出力するように事前に訓練され得る。このような方式で予測システム１２６は、機械学習された予測生成器モデルに少なくとも部分的に基づいて車両１０８の周辺環境内のオブジェクトの将来軌跡を決定し得る。
【0066】
動作計画システム１２８は、予測データ１３２（および／または他のデータ）に少なくとも部分的に基づいて車両１０８についての動作計画を決定し、動作計画データ１３４を生成し得る。動作計画データ１３４は、車両１０８に近接するオブジェクトについての車両動作および予測された動きを含み得る。例えば、動作計画システム１２８は、動作計画データ１３４を構成する最適化された変数を決定するために何らかのものでも他の目的関数（例えば、速度制限、信号灯および／または環境の他の側面に基づくコスト関数）だけでなく、車両の動作に関連するコストデータを考慮する最適化アルゴリズムを具現できる。一例として、動作計画システム１２８は、車両１０８が潜在的リスクを増大させたり、および／または任意の交通規制（例えば、速度制限、車線境界、標識）に違反することなく特定の動作（例えば、オブジェクトを通過）を行うことができると決定し得る。動作計画データ１３４は、車両１０８の計画された軌跡、速度、加速度、および／または他の動作を含み得る。
【0067】
動作計画システム１２８は、車両の動作、計画された軌跡、および／または車両制御システム１３８に関する他の動作パラメータを示すデータを有する動作計画データ１３４を提供して車両１０８についての動作計画データ１３４を具現できる。例えば、車両１０８は、動作計画データ１３４を命令に翻訳するように構成されたモビリティコントローラを含み得る。一部の実施形態において、モビリティコントローラは、決定された動作計画データ１３４を、車両１０８の操向を「Ｘ」角度に調整および／または特定強度の制動力適用を含む車両１０８を制御するための命令として変換できる。モビリティコントローラは、命令を実行し、動作計画データ１３４を具現するために１つ以上の制御信号を担当車両制御構成要素（例えば、制動制御システム、操向制御システムおよび／または加速制御システム）に送信し得る。
【0068】
車両コンピューティングシステム１１２は、車両コンピューティングシステム１１２（およびその１つ以上のコンピューティングデバイス）が他のコンピューティングデバイスと通信できるように構成された通信システム１３６を含み得る。車両コンピューティングシステム１１２は、通信システム１３６を用いて１つ以上のネットワーク（例えば、１つ以上の無線信号接続）を介して作業コンピューティングシステム１０４および／または１つ以上の他のコンピューティングデバイス（例えば、１つ以上のリモートコンピューティングデバイス１０６）と通信することができる。一部の実施形態において、通信システム１３６は、車両１０８に搭載された１つ以上のシステム間の通信を可能にすることができる。通信システム１３６は、また、自律車両がユーザーおよび／またはアイテム（例えば、宅配サービスのためにピックアップされるアイテム）に関連するリモートコンピューティングデバイス１０６からのデータおよび／または信号を通信および／または提供および／または受信できるように構成され得る。通信システム１３６は、例えば、無線周波数シグナリングおよび／またはブルートゥース（登録商標）低エネルギープロトコルを含む様々な通信技術を用い得る。通信システム１３６は、例えば、送信機、受信機、ポート、コントローラ、アンテナ、および／または通信を容易にするのに役立つ他の適切な構成要素を含む１つ以上のネットワークとインターフェースするための任意の適切な構成要素を含み得る。一部の実施形態において、通信システム１３６は、多重入力、多重出力（ＭＩＭＯ）技術、および通信技術を具現および利用することを可能にする複数の構成要素（例えば、アンテナ、送信機および／または受信機）を含み得る。
【0069】
車両コンピューティングシステム１１２は、１つ以上のヒューマンマシンインターフェース１４０を含み得る。例えば、車両コンピューティングシステム１１２は、車両コンピューティングシステム１１２上に位置する１つ以上のディスプレイ装置を含み得る。ディスプレイ装置（例えば、タブレット、ラップトップ、および／またはスマートフォン）は、車両１０８の前方（例えば、運転席、助手席）に位置する車両１０８のユーザーが見ることができる。追加的または代替的に、ディスプレイ装置は、車両１０８の後方（例えば、後部乗客席）に位置した車両１０８のユーザーが見ることができる。例えば、自律コンピューティングシステム１２０は、車両１０８の周りのオブジェクトの位置を含む車両１０８から特定距離（例えば、１ｋｍなど）内の地理的領域の地図上に車両１０８の位置のグラフィックディスプレイを含む１つ以上の出力を提供し得る。車両１０８の乗客は、１つ以上のヒューマンマシンインターフェースに関連するタッチスクリーンディスプレイ装置をタッチすることによって、１つ以上のヒューマンマシンインターフェース１４０と相互作用できる。
【0070】
一部の実施形態において、車両コンピューティングシステム１１２は、１つ以上の信号またはデータ（例えば、センサーデータ１１６、地図データ１２２、知覚データ１３０、および／または動作計画データ１３４）に少なくとも部分的に基づいて車両１０８の動作に関連する１つ以上の車両システムを活性化することを含む１つ以上の動作を行い得る。例えば、車両コンピューティングシステム１１２は、１つ以上の車両システムを活性化するために１つ以上の制御信号を送信し得、これは、環境を通過する車両１０８の移動経路を制御および／または指示するために使用できる。
【0071】
他の例として、車両コンピューティングシステム１１２は、他の車両システム、他の車両またはリモートコンピューティングデバイス（例えば、遠隔サーバ装置）と信号および／またはデータを送信および受信できる通信システム１３６、１つ以上の照明システム（例えば、１つ以上のヘッドライト、非常灯および／または車両室内灯など）、１つ以上の車両安全システム（例えば、１つ以上のシートベルトおよび／またはエアバッグシステム）、車両１０８の乗客のための１つ以上の通知（例えば、車両１０８外部のオブジェクトの状態または予測された状態に関する聴覚および／または視覚的メッセージ）を生成できる１つ以上の通知システム、ブレーキシステム、１つ以上の車両モータまたはエンジンシステム（例えば、移動のために車両１０８によって使用されるエンジンおよび／またはモータ）を含み得る車両の加速度および／または速度を変更するために使用できる推進システム、および／または車両１０８の経路、コース、および／または移動方向を変更できるステアリングシステムを含む１つ以上の車両システムを活性化できる。
【0072】
図２を参照すると、本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステム２００が提供される。ＬＩＤＡＲシステム２００は、ハウジング２１０を含み得る。ハウジング２１０は、横方向２１２、縦方向２１４、および垂直方向２１６を定義することができる。横方向２１２、縦方向２１４、および垂直方向２１６は、それぞれに対して互いに垂直であることを理解されるべきである。一部の実施形態において、ハウジング２１０は、ハウジング２１０の内部を第１空間２２０および第２空間２２２に分割するための隔壁２１８を含み得る。例えば、隔壁２１８は、第１空間２２０および第２空間２２２が垂直方向２１６に沿って互いに離隔するようにハウジング２１０の内部を区画することができる。
【0073】
図示のように、第１空間２２０は、縦方向２１４に沿って第１距離２３０にまたがることができる。さらに、第２空間２２２は、縦方向２１４に沿って第２距離２３２にまたがることができる。一部の実施形態において、第１距離２３０は、第２距離２３２とは異なり得る（例えば、より長いか、またはより短い）。代替の実施形態において、第１距離２３０と第２距離２３２は、同じであり得る
【0074】
ＬＩＤＡＲシステム２００は、複数のエミッタ２４０（１つのみ図示）を含み得る。一部の実施形態において、複数のエミッタ２４０は、ハウジング２１０の内部に配置され得る。例えば、一部の実施形態において、複数のエミッタ２４０は、ハウジング２１０の第１空間２２０内に位置し得る。
【0075】
複数のエミッタ２４０は、送信経路２６０に沿って光信号２５０（１つのみ図示）を放出するようにそれぞれ構成され得る。一部の実施形態において、エミッタ２４０のうちの１つ以上は、レーザーダイオードを含み得る。このような実施形態において、１つ以上のレーザーダイオードから放出された光信号２５０は、レーザー信号であり得る。
【0076】
ＬＩＤＡＲシステム２００は、送信経路２６０に沿って配置された複数の第１光学系２７０を含み得る。このような方式で、複数の光信号２５０は、複数の第１光学系２７０を通過することができる。光学系２７０は、ハウジング２１０の内部に位置し得る。例えば、複数の第１光学系２７０は、第１空間２２０内に位置し得る。複数の第１光学系２７０は、複数の光信号２５０を形成し、送信信号３００（１つのみ図示）として距離にわたって伝播することができる。複数の送信信号３００は、全体として光ビームと呼ばれることがあることを理解するべきである。
【0077】
一部の実施形態において、複数の第１光学系２７０は、コリメータ光学系２８０（例えば、コリメータ）を含み得る。コリメータ光学系２８０は、軸（例えば、高速軸）に沿って複数の光信号２５０を整列するように構成され得る。軸は、光信号２５０が偏光される軸（例えば、高速軸、低速軸）のうち、１つに該当することを理解するべきである。高速軸に沿って偏光された光信号２５０は、低速軸に沿って偏光された光信号２５０よりも低い屈折率に遭遇し、光学系を通ってより速く移動することを理解するべきである。一部の実施形態において、コリメータ光学系２８０は、軸に沿って複数の光信号２５０を整列するように構成された１つ以上の光学系を含み得る。例えば、一部の実施形態において、１つ以上の光学系は、トロイダル形状の光学系を含み得る。
【0078】
複数の第１光学系２７０は、１つ以上の送信光学系２９０を含み得る。図示のように、１つ以上の送信光学系２９０は、コリメータ光学系２８０と複数のエミッタ２４０との間の送信経路２６０に沿って位置し得る。後でより詳細に説明するが、１つ以上の送信光学系２９０は、コリメータ光学系２８０上に複数の光信号２５０を集束するように構成され得る。
【0079】
ＬＩＤＡＲシステム２００は、複数の光検出器３１０を含み得る。一部の実施形態において、１つ以上の光検出器３１０は、アバランシェフォトダイオードを含み得る。一部の実施形態において、複数の光検出器３１０は、ＬＩＤＡＲシステム２００のハウジング２１０内に配置され得る。例えば、複数の光検出器３１０は、ハウジング２１０の第２空間２２２内に配置され得る。光検出器３１０は、垂直方向２１６に沿って複数のエミッタ２４０から離隔し得る。
【0080】
一部の実施形態において、光検出器３１０は、回路基板３２０上に配置され得る。より具体的に、光検出器３１０は、回路基板３２０の曲面上に配置され得る。一部の実施形態において、曲面は、ペッツバル（Ｐｅｔｚｖａｌ）表面を含み得る。代替的または追加的に、複数の光検出器３１０は、回路基板３２０の曲面に沿って均一に離隔するように、回路基板３２０の曲面に沿って互いに離隔し得る。例えば、一部の実施形態において、隣接する光検出器３１０は、１ミリメートル～１０ミリメートルの範囲の距離だけ互いに離隔し得る。
【0081】
複数の光検出器３１０は、送信経路２６０とは別の受信経路２６２に沿って移動する複数のリターン信号３０２を検出することができる。それぞれの送信信号３００は、ＬＩＤＡＲシステム２００を取り囲む環境の１つ以上のオブジェクトから反射されてもよく、ＬＩＤＡＲシステム２００の複数の光検出器３１０によって複数のリターン信号３０２のうちの１つとして検出できることを理解するべきである。例えば、一部の実施形態において、リターン信号３０２は、ＬＩＤＡＲシステム２００のハウジング２１０の第２空間２２２に入ることができる。
【0082】
ＬＩＤＡＲシステム２００は、受信経路２６２に沿って配置された複数の第２光学系３３０を含み得る。一部の実施形態において、複数の第２光学系３３０は、ハウジング２１０の内部に位置し得る。例えば、複数の第２光学系３３０は、ハウジング２１０の第２空間３２２内に位置し得る。
【0083】
複数の第２光学系３３０は、１つ以上の受信光学系３４０を含み得る。１つ以上の受信光学系３４０は、リターン信号３０２を複数の光検出器３１０に集束するように構成され得る。一部の実施形態において、１つ以上の受信光学系３４０は、軸（例えば、受信光学系３４０の中心軸）の下４５度から軸の上４５度の範囲の角度を有するリターン信号３０２を集束するように構成され得る。一部の実施形態において、１つ以上の受信光学系３４０は、その中心軸がハウジング２１０の縦方向２１４に平行または実質的に平行になるようにハウジング２１０内に位置し得る。したがって、このような実施形態において、１つ以上の受信光学系３４０は、中心軸の上に４５度（例えば、縦方向２１４）から中心軸の下に４５度の範囲の角度を有するリターン信号３０２を集束するように構成され得る。
【0084】
一部の実施形態において、複数の第２光学系３３０は、複数の集光光学系３５０（１つのみ図示）を含み得る。複数の集光光学系３５０のうちの１つ以上は、１つ以上の受信光学系３４０と複数の光検出器３１０の対応する光検出器との間の受信経路３６２に沿って位置し得る。このような方式で、１つ以上の集光光学系３５０は、複数の光検出器３１０のうち、対応する光検出器上に複数のリターン信号３０２を集束するように構成され得る。
【0085】
一部の実施形態において、光検出器３１０の総数は、エミッタ２４０の総数と異なり得る。例えば、一部の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム２００に含まれる光検出器３１０の総数は、ＬＩＤＡＲシステム２００に含まれるエミッタ２４０の総数よりも多いことがある。
【0086】
図３および図４を参照すると、本開示の一部の実施形態によるエミッタ２４０のうち、１つの断面図が提供される。図３は、第１平面におけるエミッタ２４０の断面図を示す。図４は、第１平面に垂直または実質的に垂直な第２平面におけるエミッタ２４０の断面図を示す。
【0087】
一部の実施形態において、エミッタ２４０の幅２４２は、エミッタ２４０の長さ２４４とは異なり得る。例えば、エミッタ２４０の長さ２４４は、エミッタ２４０の幅２４２よりも長いことがある。一部の実施形態において、エミッタ２４０の長さ２４４対エミッタ２４０の幅２４２の比は、約１６：１～約２４：１の範囲であり得る。
【0088】
一部の実施形態において、エミッタ２４０は、第１軸４０２（例えば、高速軸）に沿って第１焦点距離４００および第１軸４０２に垂直または実質的に垂直な第２軸４１２（例えば、低速軸）に沿って第２焦点距離４１０を有し得る。また、一部の実施形態において、第２焦点距離４１０は、第１焦点距離４００よりも長いことがある。例えば、一部の実施形態において、第２焦点距離４１０対第１焦点距離４００の比は、１６：１～約２４：１の範囲であり得る。
【0089】
一部の実施形態において、エミッタ２４０から放出された光信号２５０は、第１軸４０２および第２軸４１２から発散することができる。例えば、光信号２５０は、光信号２５０と第１軸４０２との間に定義される第１発散角度４２０となるように第１軸４０２から発散できる。また、光信号２５０は、光信号２５０と第２軸４１２との間に定義される第２発散角度４２２となるように第２軸４１２から分岐できる。
【0090】
図５および図６を参照すると、コリメータ光学系２８０は、第１軸４０２に沿って１次光出力を有し得る。このような方式で、コリメータ光学系２８０は、第１軸４０２に沿って光信号２５０をコリメートすることができる。一部の実施形態において、第１軸４０２に沿ったコリメータ光学系２８０の１次光出力は、コリメータ光学系２８０の最大光出力であり得る。
【0091】
第１軸４０２に沿ったコリメータ光学系２８０の１次光出力は、任意の他の軸（例えば、第２軸４１２）に沿ったコリメータ光学系２８０の光出力よりも数倍大きい可能性があることを理解するべきである。例えば、第１軸４０２に沿ったコリメータ光学系２８０の１次光出力は、任意の他の軸（例えば、第２軸４１２）に沿ったコリメータ光学系２８０の光出力よりも少なくとも３倍大きいことがある。一部の実施形態において、第１軸４０２に沿ったコリメータ光学系２８０の１次光出力は、任意の他の軸（例えば、第２軸４１２）に沿ったコリメータ光学系２８０の光出力よりも少なくとも５倍大きいことがある。一部の実施形態において、第１軸４０２に沿ったコリメータ光学系２８０の１次光出力は、任意の他の軸（例えば、第２軸４１２）に沿ったコリメータ光学系２８０の光出力よりも少なくとも１０倍大きいことがある。
【0092】
１つ以上の送信光学系２９０は、第２軸４１２に沿って１次光出力を有し得る。このような方式で、１つ以上の送信光学系２９０は、光信号２５０をコリメータ光学系２８０上に集束するために光信号２５０を操向することができる。一部の実施形態において、第２軸４１２に沿った１つ以上の送信光学系２９０の１次光出力は、１つ以上の送信光学系２９０の最大光出力であり得る。
【0093】
第２軸４１２に沿った１つ以上の送信光学系２９０の１次光出力は、任意の他の軸（例えば、第１軸４０２）に沿った１つ以上の送信光学系２９０の光出力よりも数倍大きい可能性があることを理解するべきである。例えば、第２軸に沿った１つ以上の送信光学系２９０の１次光出力は、任意の他の軸（例えば、第１軸４０２）に沿った１つ以上の送信光学系２９０の光出力よりも少なくとも３倍大きいことがある。一部の実施形態において、第２軸４１２に沿った１つ以上の送信光学系２９０の１次光出力は、任意の他の軸（例えば、第１軸４０２）に沿った１つ以上の送信光学系２９０の光出力よりも少なくとも５倍大きいことがある。一部の実施形態において、第２軸４１２に沿った１つ以上の送信光学系２９０の１次光出力は、任意の他の軸（例えば、第１軸４０２）に沿った１つ以上の送信光学系２９０の光出力よりも少なくとも１０倍大きいことがある。
【0094】
一部の実施形態において、コリメータ光学系２８０に関連する第１焦点距離は、１つ以上の送信光学系２９０に関連する第２焦点距離とは異なり得る。例えば、第１焦点距離は、第２焦点距離よりも短いことがある。一部の実施形態において、第１焦点距離は、エミッタ２４０（例えば、レーザーダイオード）のうち、１つの幅２４２（図３および図４）に対応できるが、第２焦点距離は、エミッタ２４０のうち、１つ（例えば、レーザーダイオード）の長さ２４４（図４）に対応できる。例えば、第２焦点距離（例えば、エミッタ２４０のうちの１つの長さ２４４）対第１焦点距離（例えば、エミッタ２４０のうちの１つの幅２４２）の比は、約１６：１～約２４：１の範囲であり得る。このような方式で、光信号２５０と１つ以上の軸（例えば、第１軸４０２、第２軸４１２）との間の発散角（例えば、第１発散角４２０、第２発散角４２２）は、少なくとも部分的に１つ以上の送信光学系２９０に関連する第２焦点距離がコリメータ光学系２８０に関連する第１焦点距離の倍数になるにつれて減少し得る。
【0095】
一部の実施形態において、１つ以上の送信光学系２９０は、第１送信光学系および第２送信光学系を含み得る。また、一部の実施形態において、第１送信光学系は、第１焦点距離を有し得るが、第２送信光学系は、第１焦点距離とは異なる（例えば、より短いか、またはより長い）第２焦点距離を有し得る。このような方式で、ＬＩＤＡＲシステム２００を取り囲む環境で送信信号３００（図２）が収束する点を調整（例えば、延長または短縮）できる。
【0096】
図７を参照すると、本開示の一部の実施形態によるトロイダル形状光学系５００の平面図が提供される。図２を参照して前述したＬＩＤＡＲシステム２００の１つ以上の送信光学系２９０（図２）は、１つ以上のトロイダル形状光学系５００を含み得ることを理解するべきである。図示のように、トロイダル形状光学系５００は、円周方向５０２および半径方向５０４を定義することができる。一部の実施形態において、トロイダル形状光学系５００は、円周方向に沿って一定の厚さ５０６を有し得る。このような方式で、不均一な厚さを有する１つ以上の送信光学系２９０による光信号２５０（図２）の歪みを防止できる。また、トロイダル形状光学系５００の曲率のヌル半径（Ｎｕｌｌ Ｒａｄｉｕｓ ｏｆ Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）は、光信号２５０（図２）の９０度操向を容易にすることができる。
【0097】
図８を参照すると、本開示の一部の実施形態による１つ以上の受信光学系３４０が提供される。図示のように、一部の実施形態において、１つ以上の受信光学系３４０は、第１受信光学系６００および第２受信光学系６１０を含み得る。第１受信光学系６００は、受信経路２６２に沿って第１位置に位置し得る。第２受信光学系６１０は、受信経路２６２に沿って第２位置に位置し得る。第２位置は、第１位置よりも複数の光検出器３１０に近いことがある。このような方式で、第２受信光学系６１０は、第１受信光学系６００と複数の光検出器３１０との間の受信経路２６２に沿って位置し得る。
【0098】
一部の実施形態において、第１受信光学系６００は、円錐ミラーを含み得る。代替的または追加的に、第２受信光学系６１０は、非球面レンズを含み得る。非球面レンズは、第１非球面表面と第２非球面表面とを含み得ることを理解するべきである。
【0099】
一部の実施形態において、第１受信光学系６００および第２受信光学系６１０は、それぞれ非球面レンズを含み得る。このような実施形態において、受信光学系３４０は、４つの非球面表面（例えば、第１受信光学系６００に関連する２つの非球面表面および第２受信光学系６１０に関連する２つの非球面表面）を含み得る。図示のように、第１受信光学系６００および第２受信光学系６１０は、回路基板３２０の曲面に配置された複数の光検出器３１０（図２）のうち、対応する光検出器上にリターン信号３０２のそれぞれを集束することができる。
【0100】
図９を参照すると、本開示の一部の実施形態による複数の集光光学系３５０のうちの１つが示される。図示のように、集光光学系３５０は、それぞれのリターン信号３０２を複数の光検出器３１０のうち、対応する光検出器上に集光するように構成され得る。このような方式で、光検出器３１０の視野は、少なくとも部分的に集光光学系３５０によって広げることができる。一部の実施形態において、集光光学系３５０は、直角（Ｒｉｇｈｔ Ａｎｇｌｅ）集光光学系を含み得る。
【0101】
図１０～図１３を参照すると、本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステム２００が提供される。図１２に示されるように、ＬＩＤＡＲシステム２００は、第１ミラー７００を含み得る。一部の実施形態において、第１ミラー７００は、ハウジング２１０の内部に位置し得る。図１３に示されるように、第１ミラー７００は、側面方向２１２に沿ってＬＩＤＡＲシステム２００の第１エミッタ７０２とＬＩＤＡＲシステム２００の第２エミッタ７０４との間に位置し得る。第１エミッタ７０２および第２エミッタ７０４は、図３および図４を参照して前述したエミッタ２４０と実質的に同じ方法で動作することを理解するべきである。
【0102】
一部の実施形態において、図１０に示されるように、第１ミラー７００は、電気モータ７１０（例えば、ブラシレスモータ）に回転可能に結合され得る。例えば、第１ミラー７００は、図１１に示されるシャフト７２０を介して電気モータ７１０に回転可能に結合され得る。このような方式で、電気モータ７１０は、シャフト７２０の回転を駆動して第１ミラー７００を回転させることができる。一部の実施形態において、第１ミラー７００は、第１エミッタ７０２および第２エミッタ７０４から放出される光信号２５０に関連する第１軸（例えば、図３の第１軸４０２、高速軸）に沿って回転できる。
【0103】
一部の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム２００は、第２シャフトを介して第２電気モータ（図示せず）に回転可能に結合される第２ミラー（図示せず）を含み得る。このような実施形態において、第２電気モータは、第１エミッタ７０２および第２エミッタ７０４から放出される光信号２５０に関連する第２軸（例えば、図４の第２軸４１２、低速軸）を中心に第２ミラーを回転させるために第２シャフトの回転を駆動できる。一部の実施形態において、第２ミラーは、正方形のミラーを含み得る。しかし、第２ミラーは、任意の適切な形状を有し得ることを理解するべきである。
【0104】
一部の実施形態において、第１ミラー７００および第２ミラーは、異なる速度で回転できる。例えば、第１ミラー７００は、第２ミラーが回転する第２回転速度よりも速い第１回転速度で回転できる。一部の実施形態において、第１回転速度は、毎分約１５，０００回転～毎分約２０，０００回転の範囲であり得る。代替的または追加的に、第２回転速度は、毎分約１００回転～約２００回転の範囲であり得る。
【0105】
一部の実施形態において、図１３に示されるように、第１ミラー７００は、片面ミラーであり得る。このような実施形態において、第１ミラー７００は、第１ミラー７００の回転の前半の間に１つ以上の送信光学系２９０に向かって第１エミッタ７０２から放出された光信号２５０を指向させることができる。さらに、第１ミラー７００は、第１ミラーの回転の後半の間に第２エミッタから放出された光信号２５０を指向させることができる。第１ミラー７００の回転は、第１軸に対する第１ミラー７００の完全な１つの回転を指すものと理解されるべきである。
【0106】
一部の実施形態において、第１ミラー７００の背面は、光符号化に使用できる。例えば、第２エミッタ７０４から放出された光信号２５０は、回転の前半の間に第１ミラー７００から反射され得る。また、一部の実施形態において、第１ミラー７００の背面から反射される光信号２５０は、光符号化に関連する回路に指向され得る。このような方式で、回路は、第１ミラー７００の背面から反射される光信号２５０を処理できる。
【0107】
一部の実施形態において、第１ミラー７００は、平面ミラーを含み得る。このような方式で、光信号２５０は、第１ミラー７００の波面を修正することなく第１ミラー７００を介して調整することができる。しかし、第１ミラー７００は、任意の適切な形状を有し得ることを理解するべきである。例えば、一部の実施形態において、第１ミラー７００は、ピラミッドミラーまたは楕円ミラーを含み得る。代替の実施形態において、第１ミラー７００は、多角形のミラーを含み得る。
【0108】
図１４および図１５を参照すると、本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステム８００が提供される。図１４は、ＬＩＤＡＲシステム８００の平面図を示す。図１５は、ＬＩＤＡＲシステム８００の側面図を示す。図示のように、ＬＩＤＡＲシステム８００は、図２～図１３を参照して前述したＬＩＤＡＲシステム２００のハウジング２１０のうちの２つを含み得る。代替の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム８００は、より多いか、またはより少ないハウジング２１０を含み得る。
【0109】
図示のように、ＬＩＤＡＲシステム８００は、ハウジング２１０のそれぞれに対して相対的に位置した光学系８１０を含むことによって、図１５に示されるように、ハウジング２１０のそれぞれを通り抜ける複数の送信信号３００が光学系８１０上に指向され得る。一部の実施形態において、光学系８１０は、複数の反射面８１２を有し得る。このような方式で、複数の送信信号３００を複数の反射面８１２のうちの１つから反射され得る。
【0110】
一部の実施形態において、光学系８１０は、軸を中心に回転可能である。このような方式で、光学系８１０から反射される複数の送信信号３００は、互いに異なる方向に指向され得る。光学系８１０は、任意の適切な速度で軸を中心に回転できることを理解するべきである。例えば、一部の実施形態において、光学系８１０は、毎分約１，１００回転から毎分約１，５００回転の範囲の速度で軸を中心に回転できる。
【0111】
図１６は、本開示の一部の実施形態によるコンピューティングシステム９００のシステム構成要素を示す。コンピューティングシステム９００は、車両コンピューティングシステム１１２と、１つ以上のネットワーク９４５を介して車両コンピューティングシステム１１２に通信可能に接続される１つ以上のリモートコンピューティングシステム９５０と、を含み得る。コンピューティングシステム９００は、１つ以上のコンピューティングデバイス９１０を含み得る。車両コンピューティングシステム１１２のコンピューティングデバイス９１０は、プロセッサ９１５およびメモリ９２０を含み得る。１つ以上のプロセッサ８１５は、任意の適切な処理装置（例えば、プロセッサコア、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、コントローラ、マイクロコントローラなど）であり得、１つのプロセッサまたは動作可能に接続された複数のプロセッサであり得る。メモリ９２０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、１つ以上のメモリデバイス、フラッシュメモリデバイスなど、およびこれらの組み合わせなどの１つ以上の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含み得る。
【0112】
メモリ９２０は、１つ以上のプロセッサ９１５によってアクセスできる情報を記憶することができる。例えば、メモリ９２０（例えば、１つ以上の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、メモリデバイス）は、１つ以上のプロセッサ９１５によって実行できるコンピュータ読み取り可能な命令９２５を含み得る。コンピュータ読み取り可能な命令９２５は、任意の適切なプログラミング言語で記録されたソフトウェアまたはハードウェアで具現できる。追加的または代替的に、コンピュータ読み取り可能な命令９２５は、プロセッサ９１５上の論理的および／または実質的に別のスレッドで行われ得る。
【0113】
例えば、メモリ９２０は、１つ以上のプロセッサ９１５によって実行されるとき、１つ以上のプロセッサ９１５をして本明細書に記載のように構成されるコンピューティングシステムが任意の動作および機能などの動作を実行させるコンピュータ読み取り可能な命令９２５を記憶することができる。
【0114】
メモリ９２０は、取得、受信、アクセス、記録、操作、生成、および／または格納できるデータ９３０を記憶することができる。データ９３０は、例えば、ＬＩＤＡＲシステム８００（図１４および図１５に示される）を介して取得されたセンサーデータ、および／または本明細書に説明された他のデータ／情報を含み得る。一部の実施形態において、コンピューティングデバイス９１０は、リモートコンピューティングシステム９５０の１つ以上のメモリデバイスのようなコンピューティングシステム９００から遠隔である１つ以上のメモリデバイスからデータを取得および／または記憶することができる。
【0115】
コンピューティングデバイス９１０は、また、１つ以上の他のシステム（例えば、リモートコンピューティングシステム９５０）と通信するために使用される通信インターフェース９３５を含み得る。通信インターフェース９３５は、１つ以上のネットワーク（例えば、９４５）を介して通信するための任意の回路、コンポーネント、ソフトウェアなどを含み得る。一部の実施形態において、通信インターフェース９３５は、例えば、データ／情報を通信するための１つ以上の通信コントローラ、受信機、トランシーバ、送信機、ポート、コンダクター、ソフトウェア、および／またはハードウェアを含み得る。
【0116】
ネットワーク９４５は、デバイス間の通信を可能にする任意のタイプのネットワークまたはネットワークの組み合わせであり得る。一部の実施形態において、ネットワーク９４５は、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、インターネット、セキュアネットワーク、セルラーネットワーク、メッシュネットワーク、ピアツーピア通信リンク、および／または任意の数の有線または無線リンクを含み得るこれらの一部の組み合わせのうちの１つ以上を含み得る。ネットワーク９４５を介した通信は、例えば、任意のタイプのプロトコル、保護スキーム、エンコーディング、フォーマット、パッケージングなどを使用するネットワークインターフェースを介して達成し得る。
【0117】
図１６は、本開示を実施するために使用できる１つの例示的なコンピューティングシステム９００を示す。本開示の範囲から逸脱することなく他のコンピューティングシステムも使用できる。コンピュータベースのシステムを使用すると、構成要素間の非常に多様な構成、組み合わせ、作業、および機能分割が可能である。コンピュータ実装作業は、単一の構成要素または複数の構成要素で行い得る。コンピュータ実装作業および／または動作は、順次または並列に行われ得る。データおよび命令は、単一のメモリデバイスまたは複数のメモリデバイスに格納できる。
【0118】
車両から離れたコンピューティングデバイスで行われるものとして本明細書で説明されるコンピューティング作業は、代わりに車両で（例えば、車両コンピューティングシステムを介して）行われてもよく、またはその逆であってもよい。このような構成は、本開示の範囲から逸脱することなく具現できる。
【0119】
ここで図１７を参照すると、本開示の一部の実施形態によるＬＩＤＡＲシステム８００のブロック図が提供される。ＬＩＤＡＲシステム８００は、図１を参照して前述したセンサー１１４の一部として含み得ることを理解するべきである。図示のように、ＬＩＤＡＲシステム８００は、複数のチャネル１０１０を含み得、具体的にはチャネル１～Ｎが示される。チャネル１～Ｎは、単一のハウジング２１０に含まれてもよく、または複数のハウジング２１０にわたって分散されてもよいことを理解するべきである。それぞれのチャネル１０１０は、距離情報の単一ポイントを提供するポイントデータを出力することができる。それぞれのチャネル１０１０によって出力されたポイントデータ（例えば、ポイントデータ１－Ｎ）は、周辺環境の３次元表現に対応するポイントクラウドを生成するために結合され得る。
【0120】
図示のように、それぞれのチャネル１０１０は、受信機１０３０とペアリングされているエミッタ１０２０を含み得る。エミッタ１０２０は、光信号を環境に放出し、放出された光信号は、周辺環境から反射されて受信機１０３０の検出器１０３２（例えば光学検出器）にリターンされる。各エミッタ１０２０は、放出されたレーザー信号の強度を制御する調整可能な電力レベルを有し得る。調整可能な電力レベルは、エミッタ１０２０が複数の異なる電力レベル（例えば、強度）のうちの１つでレーザー信号を放出することを可能にする。
【0121】
検出器１０３２は、リターン信号を読み出し回路１０３４に提供し得る。読み出し回路１０３４は、順次に、リターン信号に基づいてポイントデータを出力することができる。ポイントデータは、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ）を測定することによって、読み出し回路１０３４によって決定される検出されたオブジェクト（例えば、道路、歩行者、車両など）からのＬＩＤＡＲシステム８００の距離を表すことができ、ＴｏＦは、レーザー信号（例えば、レーザービーム）を放出するエミッタ１０２０とリターン信号（例えば、反射されたレーザービーム）を検出する受信機１０３０との間の経過時間である。
【0122】
ポイントデータは、それぞれのリターン信号に対応する強度値をさらに含む。強度値は、読み出し回路１０３４によって決定されたリターン信号の強度測定を表す。前述のように、リターン信号の強度は、信号を反射する表面に関する情報を提供し、自律コンピューティングシステム１２０（図１）のローカライゼーション、知覚、予測および／または動作計画のために使用できる。リターン信号の強度は、ＬＩＤＡＲシステム８００から検出されたオブジェクトまでの距離、エミッタ１０２０がレーザー信号を放出する入射角、周辺環境の温度、エミッタ１０２０および受信機１０３０の整列、および検出された表面の反射率などの様々な要因によって異なる。
【0123】
図示のように、反射率処理システム１０４０は、ＬＩＤＡＲシステム８００からポイントデータを受信し、オブジェクトの正反射率特性を分類するためにポイントデータを処理する。反射率処理システム１０４０は、リターン信号の強度値から導出された反射率値の比較に基づいてオブジェクトの正反射率特性を分類する。一部の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム８００は、反射率値を生成するように補正され得る。例えば、読み出し回路１０３４またはＬＩＤＡＲシステム８００の他のコンポーネントは、強度値を正規化して反射率値を生成するように構成され得る。これらの実施形態において、反射率値は、ＬＩＤＡＲシステム８００から反射率処理システム８４０によって受信されたポイントデータに含まれ得る。他の実施形態において、反射率処理システム８４０は、ＬＩＤＡＲシステム８００から受信されたデータポイントに含まれるリターン強度値に基づいて反射率値を生成し得る。
【0124】
どの構成要素が反射率値を生成する責任があるかにかかわらず、それを行うためのプロセスは、一部の実施形態において、線形モデルを使用して１つ以上の補正乗数（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）およびリターン強度値に適用される１つ以上のバイアス値を計算することを含み得る。実施形態により、各電力レベルでＬＩＤＡＲシステム８００のそれぞれのチャネルについて補正乗数およびバイアス値が計算され、適用できる。線形モデルは、すべての表面に対して均一な拡散反射率を仮定し、生の強度変数、補正乗数変数および／またはバイアス変数の関数として予想強度値を記述する。各チャネル／電力レベル組み合わせについての補正乗数およびバイアス値の計算には、電力レベルでチャネルによって出力される生の強度値に基づいて中間強度値（Ｍｅｄｉａｎ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｖａｌｕｅ）を決定し、補正乗数変数およびバイアス変数値を最適化する間、中間強度値を線形モデルで予想強度値として使用することが含まれる。例えば、補正乗数およびバイアス値は、反復再重み付け最小二乗法（Ｉｔｅｒａｔｅｄ Ｒｅ－ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）を使用して線形モデルを解決して計算することができる。
【0125】
各電力レベルで各チャネル１０１０について計算された補正乗数およびバイアス値は、対応するチャネル／電力レベルの組み合わせに割り当てることができる。このような方式で、ＬＩＤＡＲシステム８００の各チャネルの各電力レベルは、独立して割り当てられた補正乗数および反射率値を導くことができるバイアス値を有し得る。割り当てられると、各チャネル／電力レベルの組み合わせの補正乗数およびバイアス値を実行時に使用して自律または半自律車両の動作中に当該電力レベルで当該チャネルによって生成された後続の強度値から反射率値を決定し得る。より具体的に、反射率値は、補正乗数値および補正乗数変数およびバイアス変数のそれぞれについてのバイアス値を使用して線形モデルから決定し得る。このように、強度値は、ＬＩＤＡＲシステム８００から検出された表面までの距離、エミッタ１０２０がレーザー信号を放出する入射角、周辺環境の温度、および／またはエミッタ１０２０と受信機１０３０の整列などの要因を考慮して表面の反射率とさらに整列するように正規化されることができる。
【0126】
図１８を参照すると、本開示の一部の実施形態によってロボットプラットフォーム（または他の装置）の動作を制御する例示的な方法１１００のフローチャートが提供される。方法１１００の１つ以上の部分は、例えば、他の図面を参照して説明したコンピューティングシステム（例えば、車両コンピューティングシステム１１２、自律車両制御システムなど）によって具現できる。方法１１００の各部分は、１つ以上のコンピューティングデバイスのうち、任意のもの（または任意の組み合わせ）によって行われ得る。また、方法１１００の１つ以上の部分は、例えば、ＬＩＤＡＲシステムから取得されたデータによってロボットプラットフォームまたは他のデバイスの動作を制御するために、本明細書に記載のデバイスのハードウェア構成要素についてのアルゴリズムとして具現できる。
【0127】
図１８は、例示および説明のために特定の順序で行われる要素を示す。本明細書で提供される開示を使用する当業者は、本明細書で説明される任意の方法の要素が本開示の範囲から逸脱することなく、様々な方法で適用、再配置、拡張、省略、組み合わせ、および／または修正されることができることを理解するであろう。図１８は、例示的な目的のために他のシステムおよび図面に関連して説明された要素／用語を参照して説明されており、これを限定することを意図していない。方法１１００の１つ以上の部分は、他のシステムによって追加的または代替的に行われ得る。
【0128】
１１０２において、方法１１００は、ＬＩＤＡＲシステムを介してＬＩＤＡＲシステムの視野内のオブジェクトを表すセンサーデータを取得することを含み得る。例えば、本明細書に記載のように、ＬＩＤＡＲシステムは、送信経路に沿って光信号を放出するようにそれぞれ構成された複数のエミッタ（例えば、レーザーダイオード）を含み得る。ＬＩＤＡＲシステムは、送信経路に沿って配置された複数の第１光学系をさらに含み得る。
【0129】
一部の実施形態において、複数の第１光学系は、第１軸（例えば、第１軸）に沿って１次光出力を有するコリメータ光学系を含み得る。このような方式で、コリメータ光学系は、第１軸に沿ってエミッタから放出された光信号をコリメートするように構成され得る。複数の第１光学系は、１つ以上の送信光学系をさらに含み得る。１つ以上の送信光学系は、コリメータ光学系と複数のエミッタとの間に位置し得る。また、１つ以上の送信光学系は、第１軸に垂直または実質的に垂直な第２軸（例えば、低速軸）に沿って１次光出力を有し得る。光信号は、１つ以上の送信光学系に沿って調整されることができる。このような方式で、ＬＩＤＡＲシステムは、コリメータ光学系を介して第１軸に沿ってコリメートされる前に光信号のプレ－コリメーション操向を容易にすることができる。例えば、光信号は、光信号をコリメータ光学系に焦点を合わせるために１つ以上の送信光学系に沿って操向できる。このような方式で、光信号のコリメーションを改善できる。
【0130】
各光信号は、複数の送信信号（例えば、コリメートされた光信号）の送信信号として放出され得る。送信信号は、ＬＩＤＡＲシステムを取り囲む環境内の１つ以上のオブジェクト（例えば、歩行者、道路標識、車両など）から反射され得る。
【0131】
ＬＩＤＡＲシステムは、複数の光検出器を含み得る。光検出器は、回路基板の曲面（例えば、Ｐｅｔｚｖａｌ表面）に配置され得る。ＬＩＤＡＲシステムは、送信経路とは別の受信経路に沿って配置された複数の第２光学系をさらに含み得る。このような方式で、複数の第２光学系は、複数の反射された光信号（例えば、反射された送信信号）が複数の第２光学系を通過するように受信経路に沿って位置し得る。
【0132】
一部の実施形態において、複数の第２光学系は、１つ以上の受信光学系を含む。１つ以上の受信光学系は、複数の反射された光ビームを光検出器上に集束するように構成される。例えば、一部の実施形態において、１つ以上の受信光学系は、少なくとも１つの非球面レンズを含み得る。例えば、一部の実施形態において、１つ以上の受信光学系は、光検出器から第１距離に位置した第１非球面レンズと、光検出器から第２距離に位置した第２非球面レンズと、を含み得る。一部の実施形態において、第１非球面レンズおよび第２非球面レンズは、それぞれ第１非球面および第２非球面を含み得る。
【0133】
一部の実施形態において、複数の第２光学系は、複数の集光光学系を含み得る。複数の集光光学系は、１つ以上の受信光学系と複数の光検出器のうち、対応する光検出器の間の受信経路に沿って位置し得る。各集光光学系は、複数の反射された光信号のうちの１つ以上を対応する光検出器に集光するように構成され得る。一部の実施形態において、各集光光学系は、すべての反射された光信号を対応する光検出器に集光するように構成され得る。このような方式で、光検出器の視野は、少なくとも部分的には複数の集光光学系によって広げることができる。ＬＩＤＡＲシステムは、複数の光検出器によって検出された反射光信号に少なくとも部分的に基づいてセンサーデータを生成し得ることを理解するべきである。
【0134】
コンピューティングシステム（例えば、自律車両制御システム）は、少なくとも部分的にセンサーデータ（例えば、１１０２でＬＩＤＡＲシステムを介して収集された）に基づいてロボットプラットフォーム（例えば、自律車両）または他の装置の１つ以上の動作／作業を行い得る。これは、例えば、１１０４～１１０８における周辺環境でオブジェクトを決定し、オブジェクトの動きを予測し、ロボットプラットフォームの動きを計画／制御し、ロボットプラットフォームに搭載されたコンポーネントを活性化するための１つ以上の作業を含み得る。コンピューティングシステム（例えば、自律車両制御システム）は、ロボットプラットフォームまたは他の装置（例えば、自律車両）が少なくとも部分的にセンサーデータに基づいてこのような１つ以上の任意の動作／作業を行うようにするために１つ以上の制御信号を提供し得る。
【0135】
例えば、１１０４において、方法１１００は、１１０２で取得されたセンサーデータに少なくとも部分的に基づいてオブジェクトについての知覚データを決定することを含み得る。知覚データは、例えば、オブジェクトの位置および／または姿勢、速力、速度、加速、方向、定位、サイズ／フットプリント（例えば、境界形状によって表される）、分類（例えば、歩行者分類対車両分類対自転車分類）、および／または他の状態情報の現在および／または過去の推定値であり得る。例えば、ロボットプラットフォームまたは他の装置は、周辺環境内でオブジェクトを識別および分類するように訓練された１つ以上の機械学習モデルを用いて１１０２でＬＩＤＡＲシステムを介して収集されたＬＩＤＡＲデータを処理することによって、知覚データを決定し得る。
【0136】
１１０６において、方法１１００は、オブジェクトについての知覚データに少なくとも部分的に基づいてオブジェクトの１つ以上の未来位置を決定することを含み得る。例えば、ロボットプラットフォームまたは他の装置は、現在／以前のタイムステップにわたってオブジェクトの方向、速度、タイプなどが与えられると、オブジェクトの予測された未来の動きを示す軌跡（例えば、１つ以上のウェイポイントを含む）を生成し得る。
【0137】
１１０８において、方法１１００は、オブジェクトの１つ以上の未来位置に少なくとも部分的に基づいてロボットプラットフォームまたは他の装置についての動作を決定することを含み得る。例えば、自律車両は、オブジェクトとの干渉／衝突を回避するために車両が移動することができる車両軌跡を含む動作計画を生成し得る。他の例において、自律車両は、オブジェクトが自律車両に搭乗しようとするユーザー（例えば、人間輸送サービスのため）および／または自律車両にアイテムを置く意図があるユーザー（例えば、宅配／配送サービス）であることを決定し得る。自律車両は、ドア、トランクなどのロックを解除してユーザーが車両に搭乗したり、車両内にアイテムを入れることができるようにする。自律車両は、決定された動作を開始するために（例えば、動作制御システム、ドア制御システムなどに）１つ以上の制御信号を伝達できる。他の例において、自律車両は、本明細書に記載のように、ＬＩＤＡＲデータの処理に少なくとも部分的に基づいて１つ以上の照明を活性化し、１つ以上のユーザーインターフェース（例えば、車両のディスプレイ装置を介したディスプレイ用）を生成し得る。
【0138】
本主題は、特定の一部の実施形態およびその方法について詳細に説明されているが、当業者は、前述の内容を理解すると、簡単に変更、変形、およびこのような実施形態についての均等物を生成し得ることを理解するであろう。したがって、本開示の範囲は、限定ではなく例示によるものであり、本開示は、当該分野の一般的な技術者に明らかな本主題についてのこのような変更、変形および／または追加を含むことを排除しない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【国際調査報告】