JP2022538792A - 耐オクルージョン性のためのビーム均質化 - Google Patents

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Abstract

例示的な実施形態は、オクルージョン回避のためのビーム均質化に関する。一実施形態は、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスを含む。ＬＩＤＡＲデバイスは、送信部と、受光部と、を含む。送信部は、発光部を含む。発光部は、速軸および遅軸に沿って発散する光を放出する。また、送信部は、発光部に光学的に結合された速軸コリメーション（ＦＡＣ）レンズを含む。ＦＡＣレンズは、発光部によって放出された光を受け取り、受け取った光の発光部の速軸に沿った発散を低減して、低発散光を提供するように構成される。送信部は、ＦＡＣレンズに光学的に結合された透過レンズをさらに含む。透過レンズは、ＦＡＣレンズから低発散光を受け取り、透過光を提供するように構成される。ＦＡＣレンズは、低発散光が透過レンズで拡大されるように発光部に対して配置される。【選択図】図４Ａ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年６月２８日に出願された米国特許出願第１６／４５６，５０８号の優先権を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本明細書に別段の指示がない限り、本項に記載の題材は、本出願の特許請求の範囲に対する先行技術ではなく、本項に含めることよって先行技術であると認められるものではない。
光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスは、所与の環境内の対象物までの距離を推定できる。例えば、ＬＩＤＡＲデバイスの発光サブシステムは、近赤外線光パルスを放出し得、この光パルスは、デバイスの環境内の対象物と相互作用し得る。光パルスのうちの少なくとも一部は、（例えば、反射または散乱によって）ＬＩＤＡＲに向かって方向転換され、検出器サブシステムによって検出され得る。従来の検出器サブシステムは、複数の検出器と、高い時間分解能（例えば、最高４００ｐｓ）を有する光パルスそれぞれの到達時間を判定するように構成された、対応するコントローラと、を含み得る。ＬＩＤＡＲデバイスと所与の対象物との間の距離は、所与の対象物と相互作用する対応する光パルスの飛行時間に基づいて判定され得る。
本開示は、（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス内の）耐オクルージョン性のためのビーム均質化に関する。発光部（例えば、レーザダイオード、またはレーザダイオードのアレイ）に対するレンズ（例えば、速軸コリメーション（ＦＡＣ）レンズ）の位置を調整することによって、送信される光信号の発散を修正し得る。さらに、送信された光信号の発散を増加させることによって、送信された信号のビーム幅がＬＩＤＡＲデバイスの出力窓で増加され得る。ビーム幅を大きくすることにより、出力窓上に存在する可能性のある破片または欠陥が、そうでなければこれら破片または欠陥によって遮断されるおそれのある送信信号の一部の遮断を防止することができる。
一態様では、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスが提供される。ＬＩＤＡＲデバイスは、送信部を含む。送信部は、発光部を含む。発光部は、速軸および遅軸に沿って発散する光を放出する。送信部は、発光部に光学的に結合された速軸コリメーション（ＦＡＣ）レンズも含む。ＦＡＣレンズは、発光部によって放出された光を受け取り、受け取った光の発光部の速軸に沿った発散を低減して、低発散光を提供するように構成される。送信部は、ＦＡＣレンズに光学的に結合された透過レンズをさらに含む。透過レンズは、ＦＡＣレンズから低発散光を受け取り、透過光を提供するように構成される。ＦＡＣレンズは、低発散光が透過レンズで拡大されるように発光部に対して位置決めされる。ＬＩＤＡＲデバイスは、受光部も含む。受光部は、受光レンズを含む。受光部は、受光レンズに光学的に結合された光センサも含む。加えて、ＬＩＤＡＲデバイスは、透過光を透過する材料を含む窓を含む。（ｉ）透過レンズからの透過光が窓を通過してＬＩＤＡＲデバイスの環境に入射するように、かつ、（ｉｉ）環境からの透過光の反射が、窓を通過して受光レンズに到達するように、窓が透過レンズおよび受光レンズに光的に結合される。
別の態様では、自律車両が提供される。自律車両は、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスを含む。ＬＩＤＡＲデバイスは、送信部を含む。送信部は、発光部を含む。発光部は、速軸および遅軸に沿って発散する光を放出する。送信部は、発光部に光学的に結合された速軸コリメーション（ＦＡＣ）レンズも含む。ＦＡＣレンズは、発光部によって放出された光を受け取り、受け取った光の発光部の速軸に沿った発散を低減して、低発散光を提供するように構成される。送信部は、ＦＡＣレンズに光学的に結合された透過レンズをさらに含む。透過レンズは、ＦＡＣレンズから低発散光を受け取り、透過光を提供するように構成される。ＦＡＣレンズは、低発散光が透過レンズで拡大されるように発光部に対して位置決めされる。ＬＩＤＡＲデバイスは、受光部も含む。受光部は、受光レンズを含む。受光部は、受光レンズに光学的に結合された光センサも含む。加えて、ＬＩＤＡＲデバイスは、透過光を透過する材料を含む窓を含む。（ｉ）透過レンズからの透過光が窓を通過してＬＩＤＡＲデバイスの環境に入射するように、かつ、（ｉｉ）環境からの透過光の反射が、窓を通過して受光レンズに到達するように、窓が透過レンズおよび受光レンズに光学的に結合される。
一追加的態様では、方法が提供される。方法は、発光部によって、速軸および遅軸に沿って発散する光信号を放出することを含む。方法は、速軸コリメーション（ＦＡＣ）レンズによって、発光部からの光信号を受け取ることも含む。さらに、方法は、ＦＡＣレンズによって、受け取った光信号の発光部の速軸に沿った発散を低減して、低発散光を提供することを含む。加えて、方法は、透過レンズによって、低発散光を受け取ることを含む。低発散光は、透過レンズで拡大される。さらに、方法は、透過レンズによって、透過光を提供することを含む。さらに、方法は、透過光を透過する材料を含む窓を介して環境に透過光を提供することを含む。さらに、方法は、受光レンズによって、窓を介して環境からの透過光の反射を受け取ることを含む。さらに、方法は、受光レンズによって、受け取った反射を光センサに提供することを含む。さらに、方法は、光センサによって、受け取った反射を検出することを含む。
さらに別の例では、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスの送信部が提供される。送信部は、発光部を含む。発光部は、速軸および遅軸に沿って発散する光を放出する。送信部は、発光部に光学的に結合された速軸コリメーション（ＦＡＣ）レンズも含む。ＦＡＣレンズは、発光部によって放出された光を受け取り、受け取った光の発光部の速軸に沿った発散を低減して、低発散光を提供するように構成される。送信部は、ＦＡＣレンズに光学的に結合された透過レンズをさらに含む。透過レンズは、ＦＡＣレンズから低発散光を受け取り、ＬＩＤＡＲデバイスの環境に窓を介して送信される透過光を提供するように構成される。ＦＡＣレンズは、透過光が窓で占有する断面積が窓上をオクルージョンが占有する面積よりも大きくなるように、発光部に対して位置決めされている。いくつかの態様では、窓での透過光の断面積は約２５ｍｍ２である。
これらのならびに他の態様、利点、および代替物は、当業者には、以下の詳細な説明を添付の図面を適宜参照して読み取ることにより明らかになるであろう。
例示的な実施形態によるシステムの概略ブロック図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲデバイスの例解図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲデバイスの部分断面の例解図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲデバイスの部分断面の例解図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲデバイスの部分断面の例解図である。 例示的な実施形態による車両の概略ブロック図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲデバイスの部分断面の例解図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲデバイスの部分断面の例解図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲデバイスの部分断面の例解図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲデバイスの部分断面の例解図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲデバイスの例解図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲデバイスの例解図である。 例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲデバイスの部分断面の例解図である。 例示的な実施形態による方法のフローチャート例解図である。
例示的な方法およびシステムが本明細書で企図されている。本明細書において記載された任意の例示的な実施形態または特徴は、必ずしも他の実施形態または特徴よりも好ましいまたは有利であると解釈されるものではない。本明細書において記載された例示的な実施形態は、限定的であることを意味するものではない。開示されるシステムおよび方法の特定の態様は、多種多様な異なる構成で配置し、組み合わせることができ、これらの構成のすべてが、本明細書において企図されることは容易に理解されよう。
さらに、図に示されている特定の配置は、限定的であるとみなされるべきではない。他の実施形態は、所与の図に示される各要素をより多く、またはより少なく含むことができることを理解されたい。さらに、例解される要素のうちのいくつかは、組み合わせることができるか、または省略することができる。なおさらに、例示的な実施形態は、例解されていない要素を含み得る。
Ｉ．概要
ＬＩＤＡＲデバイスは、送信された光信号と検出された反射との間の飛行時間を判定することにより、周囲の環境内の所与の対象物までの範囲を判定できる。送信された光信号は、発光部（例えば、レーザダイオードまたはレーザダイオードのアレイ）から放出され得る。光信号を周囲の環境に送信する前に、光信号はＬＩＤＡＲデバイス内の１つ以上の光学系を通過し得る。例えば、光信号は、１つ以上のレンズによって集束され、１つ以上のミラーによって反射され、かつ／または、ＬＩＤＡＲデバイスから窓を通して周囲の環境に送信され得る。
光信号が窓を介して周囲の環境に送信される場合、窓上の破片または窓の欠陥が光信号の送信を妨げる可能性がある。例えば、窓に存在する破片（例えば、ほこり、汚れ、泥、雪、氷、雨、葉、昆虫、凝縮、汚れ、湿気、指紋など）または窓自体の欠陥（例えば、光吸収、変形などにつながる亀裂、不純物など）は、周囲の環境への光信号の送信を方向転換し、遮蔽し、減衰し、または干渉するおそれがある。
本明細書に記載の実施形態は、周囲の環境に送信される光信号に対するそのような破片または欠陥の有害な影響を回避するための技術を開示する。例えば、本明細書の一実施形態は、発光部と、ＦＡＣレンズと、透過レンズと、光学窓と、を含む、ＬＩＤＡＲデバイスを含む。発光部に対するＦＡＣレンズの位置に基づいて、発光部が速軸に沿って放出された信号のビーム発散を設定することができる。速軸に沿ったビーム発散は、光信号が透過レンズを通過した後に窓のかなりの部分に渡って広がるように設定され得る。（例えば、窓の速軸に沿ったビーム径に基づいて）光信号が広がる窓の部分は、破片によって閉塞されているか、または欠陥の影響を受けている窓の部分よりも大きくてもよい。例えば、光信号が広がる窓の部分（例えば、２５ｍｍ２の部分）は、破片または欠陥のサイズよりも大きくてもよい。このように、送信された光信号の少なくとも一部は、影響を受けずに周囲の環境に伝播することができる。したがって、破片または欠陥が存在する場合でも、光信号は、周囲の環境内の対象物までの距離を決定するために、ＬＩＤＡＲデバイスによって使用される場合がある。周囲の環境に信号を送信するときに放出された信号が広がる領域を拡大すると、周囲の環境に送信される信号の強度（例えば、Ｗ／ｍ２）も減少する。周囲の環境に送信される信号の強度を低減することにより、ＬＩＤＡＲデバイスにおける眼の安全度をさらに高めることができる（つまり、より低い強度の信号を使用することで、眼の損傷のリスクを既存の安全基準を超えてさらに低減させることができる）。
発光部に対するＦＡＣレンズの位置は、発光部によって放出される光の固有の発散と、発光部によって放出される光のパワーと、ＦＡＣレンズの後方焦点距離と、透過レンズの位置と、透過レンズの焦点距離と、窓の位置と、窓のサイズと、窓の既知または予測される欠陥のサイズまたは形状と、のうちの１つ以上に基づいて決定され得る。透明エポキシ層を使用して、（例えば、透明エポキシ層がＦＡＣレンズと発光部との間の離反部分を占有した状態で）ＦＡＣレンズを発光部に接着し得る。発光部に対するＦＡＣレンズの位置を修正することに加えて、または、代わりに、同様の目的を達成するために（例えば、放出された信号の発散プロファイルを改変するために）ＦＡＣレンズの形状が修正され得る。ＦＡＣレンズの形状を修正することは、例えば、ＦＡＣレンズの後方焦点距離を修正することに対応し得る。
ビーム発散を調整するためにＦＡＣレンズを配置することに加えて、放出された信号の発散プロファイルを修正するために、１つ以上の光学素子（例えば、拡散素子）をＦＡＣレンズの近くの光軸に沿って配置し得る。例えば、ＬＩＤＡＲデバイスは、放出された信号の発散プロファイルをさらに調整するために、光軸に沿って配置された拡散板（例えば、ホログラム拡散板）を含み得る。さらに、いくつかの実施形態では、１つ以上の遅軸コリメーション（ＳＡＣ）レンズを光軸に沿って配置して、遅軸に沿った放出信号の発散プロファイルを修正し、それにより、窓での放出された信号のビームをさらに成形することができる。ＦＡＣレンズと同様に、発光部に対するＳＡＣレンズの位置は、発光部によって放出される光の固有の発散と、発光部によって放出される光のパワーと、ＳＡＣレンズの後方焦点距離と、透過レンズの位置と、透過レンズの焦点距離と、窓の位置と、窓のサイズと、窓の既知または予測される欠陥のサイズまたは形状と、のうちの１つ以上に基づいて決定され得る。
ＩＩ．例示的なシステム
以下の説明および添付図面は、様々な例示的な実施形態の特徴を明らかにする。提供される実施形態は例としてのものであり、限定することを意図するものではない。したがって、図面の寸法は必ずしも縮尺とおりではない。
ここで、本開示の範囲内の例示的なシステムをより詳細に説明する。例示的なシステムは、自動車に実装され得るか、または自動車の形態を採り得る。しかしながら、例示的なシステムはまた、乗用車、トラック、オートバイ、バス、ボート、飛行機、ヘリコプター、芝刈り機、ブルドーザー、ボート、スノーモービル、航空機、レクリエーション車両、遊園地車両、農機具、建設機械、トラム、ゴルフカート、電車、トロリー、ロボットデバイスなどの、他の車両に実装され得るか、または他の車両の形態を採り得る。他の車両も同様に可能である。さらに、いくつかの実施形態では、例示的なシステムは、車両を含まない場合がある。
本開示の例示的なセンサの非網羅的なリストには、数ある中で特に例として、ＬＩＤＡＲセンサ、ＲＡＤＡＲセンサ、ＳＯＮＡＲセンサ、アクティブＩＲカメラ、および／または、マイクロ波カメラが含まれる。そのために、本明細書のいくつかの例示的なセンサには、信号（例えば、可視光信号、不可視光信号、無線周波数信号、マイクロ波信号、音声信号など）を放出し、その後、周辺の環境から放出された信号の反射を検出するアクティブセンサを含み得る。
図１は、例示的な実施形態による、システム１００の概略ブロック図である。図示のように、システム１００は、電源構成１０２と、コントローラ１０４と、回転プラットフォーム１１０と、静止プラットフォーム１１２と、１つ以上のアクチュエータ１１４と、１つ以上のエンコーダ１１６と、回転リンク１１８と、送信部１２０と、受光部１３０と、１つ以上の光学素子１４０と、ハウジング１５０と、洗浄装置１６０と、を含む。いくつかの実施形態において、システム１００は、より多くの、より少ない、または異なる構成要素を含み得る。追加的に、図示された構成要素は、任意の数の方法で組み合わされ得るか、または、分割され得る。
電源構成１０２は、システム１００の様々な構成要素に電力を供給、受け取り、および／または、分配するように構成され得る。そのために、電源構成１０２は、システム１００内に配置され、任意の実現可能な方法でシステム１００の様々な構成要素に接続されて、それらの構成要素に電力を供給するための電源（例えば、バッテリーセルなど）を含み得るか、または、その形態を採り得る。追加的または代替的に、電源構成１０２は、（例えば、システム１００が取り付けられている車両に配置された電源からなど）１つ以上の外部電源から電力を受け、受けた電力をシステム１００の様々な構成要素に送信するように構成された電源アダプタを含み得るか、または、その形態を採り得る。
コントローラ１０４は、システム１００の特定の動作を容易にするように配置された１つ以上の電子構成要素および／またはシステムを含み得る。コントローラ１０４は、任意の実現可能な方法でシステム１００内に配置され得る。一実施形態では、コントローラ１０４は、少なくとも部分的に、回転リンク１１８の中央の空洞領域内に配置され得る。
いくつかの例では、コントローラ１０４は、システム１００の様々な構成要素への制御信号の転送および／またはシステム１００の様々な構成要素からコントローラ１０４へのデータの転送に使用される配線を含むか、あるいは連結され得る。例えば、コントローラ１０４が受信するデータは、数ある可能性の中でもとりわけ、受光部１３０による信号の検出を示すセンサデータを含み得る。さらに、コントローラ１０４によって送信される制御信号は、数ある可能性の中でもとりわけ、送信部１２０による信号の放出を制御し、受光部１３０による信号の検出を制御し、かつ／または、回転プラットフォーム１１０を回転させるようにアクチュエータ１１４を制御することなどによって、システム１００の様々な構成要素を動作させ得る。
図示されるように、コントローラ１０４は、１つ以上のプロセッサ１０６と、データ記憶装置１０８と、を含み得る。いくつかの例では、データ記憶装置１０８は、プロセッサ１０６によって実行可能なプログラム命令を格納して、システム１００に本明細書に記載の様々な動作を実施させ得る。そのために、プロセッサ１０６は、１つ以上の汎用プロセッサおよび／または１つ以上の専用プロセッサを含み得る。コントローラ１０４が２つ以上のプロセッサを含む限り、そのようなプロセッサは、別々に、または組み合わせて動作することができるであろう。いくつかの例では、データ記憶装置１０８は、光学的、磁気的、および／または有機的記憶装置などの１つ以上の揮発性および／または１つ以上の不揮発性記憶装置の構成要素を備え得、データ記憶装置１０８は、任意選択的に、全体的または部分的にプロセッサと統合され得る。
いくつかの例では、コントローラ１０４は、外部コントローラとシステム１００の様々な構成要素との間の制御信号および／またはデータの転送を容易にするのに役立つように、外部コントローラなど（例えば、車両、ロボット、またはシステム１００が取り付けられる他の機械デバイスに配置されたコンピューティングシステム）と通信し得る。追加的または代替的に、いくつかの例において、コントローラ１０４は、本明細書で記載される１つ以上の動作を実施するように配線された回路構成を含み得る。例えば、コントローラ１０４は、送信部１２０によるパルスまたは他の信号の放出をトリガするためのパルスタイミング信号を提供する、１つ以上のパルサ回路を含み得る。追加的または代替的に、いくつかの例において、コントローラ１０４は、１つ以上の専用プロセッサ、サーボ、または他の種類のコントローラを含み得る。例えば、コントローラ１０４は、特定の周波数または位相で回転プラットフォームを回転させるアクチュエータ１１４を操作する、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラまたは他の制御ループフィードバック機構を含み得る。他の例も、同様に可能である。
回転プラットフォーム１１０は、軸を中心に回転するように構成され得る。そのために、回転プラットフォーム１１０を、そこに取り付けられた１つ以上の構成要素を支持するのに好適な任意の固体材料から形成されることができる。例えば、送信部１２０および受光部１３０は、これらの構成要素の各々が回転プラットフォーム１１０の回転に基づいて環境に対して移動するように、回転プラットフォーム１１０に配置され得る。特に、これらの構成要素は、システム１００が様々な方向から情報を取得し得るように、軸を中心に回転させることができる。例えば、回転軸が垂直軸である場合、システム１００のポインティング方向は、垂直軸を中心に回転プラットフォーム１１０を作動させることによって水平に調整することができる。
静止プラットフォーム１１２は、任意の形状または形態を採り得、例えば、車両の上部、ロボットプラットフォーム、組み立てライン機械、またはその周辺の環境を走査するシステム１００を採用する任意の他のシステムなどの様々な構造に連結するように構成され得る。また、静止プラットフォームの連結は、任意の実行可能なコネクタ構成（例えば、ボルト、ねじなど）を介して実行され得る。
アクチュエータ１１４は、モータ、空気圧アクチュエータ、油圧ピストン、および／もしくは圧電アクチュエータ、ならびに／または任意の他の種類のアクチュエータを含み得る。一例では、アクチュエータ１１４は、回転プラットフォーム１１０の回転軸を中心に回転プラットフォーム１１０を作動させるように構成された第１のアクチュエータを含み得る。別の例では、アクチュエータ１１４は、システム１００の１つ以上の構成要素を異なる回転軸を中心に回転させるように構成された第２のアクチュエータを含み得る。例えば、第２のアクチュエータは、光学素子（例えば、ミラーなど）を第２の軸（例えば、水平軸など）を中心に回転させて、放出された光パルスの方向（例えば、垂直など）を調整し得る。さらに別の例では、アクチュエータ１１４は、システム１００の１つ以上の構成要素を傾斜させる（または移動させる）ように構成された第３のアクチュエータを含み得る。例えば、第３のアクチュエータは、他の可能性の中でも、放出された光パルスの光路に沿ってフィルタまたは他の種類の光学素子１４０を移動または交換するために使用することができるか、または、回転プラットフォームを（例えば、システム１００などによって走査された視野（ＦＯＶ）の範囲を調整するために）傾けるために使用することができる。
エンコーダ１１６は、任意の種類のエンコーダ（例えば、機械的エンコーダ、光学的エンコーダ、磁気的エンコーダ、容量性エンコーダなど）を含み得る。一般に、エンコーダ１１６は、軸を中心に回転するデバイスの回転位置の測定値を提供するように構成され得る。一例では、エンコーダ１１６は、回転プラットフォーム１１０に連結されて、プラットフォーム１１０の回転軸を中心としたプラットフォーム１１０の回転位置を測定する第１のエンコーダを含み得る。別の例では、エンコーダ１１６は、ミラー（または他の光学素子１４０）に連結されて、ミラーの回転軸を中心としたミラーの回転位置を測定する第２のエンコーダを含み得る。
回転リンク１１８は、静止プラットフォーム１１２を回転プラットフォーム１１０に直接的に、または間接的に連結する。そのために、回転リンク１１８は、軸を中心とした、静止プラットフォーム１１２に対する回転プラットフォーム１１０の回転を提供する任意の形状、形態、および材料であり得る。例えば、回転リンク１１８は、アクチュエータ１１４からの作動に基づいて回転するシャフトなどの形態を採り、それにより、アクチュエータ１１４から回転プラットフォーム１１０に機械力を伝達し得る。一実施形態では、回転リンク１１８は、システム１００の１つ以上の構成要素を配置することができる中央の空洞を有し得る。いくつかの例では、回転リンク１１８は、静止プラットフォーム１１２と回転プラットフォーム１１０（ならびに／または送信部１２０および受光部１３０などのその上の構成要素）との間でデータおよび／または命令を転送するための通信リンクを提供し得る。
送信部１２０は、システム１００の環境に向けて信号を送信するように構成され得る。図示されるように、送信部１２０は、１つ以上の放射部１２２を含み得る。放射部１２２は、システム１００の構成に応じて、様々な種類の放射部を含み得る。
システム１００がＬＩＤＡＲデバイスとして構成される第１の例において、送信部１２０は、波長範囲内の波長を有する１つ以上の光ビームおよび／または光パルスを放出する、１つ以上の発光部１２２を含み得る。波長範囲は、例えば、電磁スペクトルの紫外、可視、および／または赤外部分にあり得る。いくつかの例では、波長範囲は、レーザによって提供されるような狭い波長範囲とすることができる。例示的な発光部１２２の非網羅的なリストには、レーザダイオード、ダイオードのアレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）、発光ポリマー（ＬＥＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、ファイバーレーザ、および／または選択的に光を送信し、反射し、かつ／もしくは放出して、複数の放出された光ビームおよび／またはパルスを提供するように構成された任意の他のデバイスが含まれる。
システム１００がアクティブ赤外線（ＩＲ）カメラとして構成された第２の例において、送信部１２０は、シーンを照明するためにＩＲ放射を放出するように構成された１つ以上の放射部１２２を含み得る。そのために、送信部１２０は、ＩＲ放射を提供するように構成された任意の種類の放射部（例えば、光源など）を含み得る。
システム１００がＲＡＤＡＲデバイスとして構成される第３の例では、送信部１２０は、変調された無線周波数（ＲＦ）信号をシステム１００の環境に向けて放出し、かつ／または、方向付けるように構成された、１つ以上のアンテナ、導波路、および／または他の種類のＲＡＤＡＲ信号放射部１２２を含み得る。
システム１００がＳＯＮＡＲデバイスとして構成される第４の例では、送信部１２０は、変調された音声信号をシステム１００の環境に向けて放出するように構成された、圧電トランスデューサ、磁歪トランスデューサ、静電トランスデューサ、および／または他の種類のＳＯＮＡＲ信号放射部１２２などの１つ以上の音響トランスデューサを含み得る。いくつかの実装形態において、音響トランスデューサは、特定の波長範囲（例えば、超低周波、超音波など）内で音声信号を放出するように構成することができる。他の例も、同様に可能である。
いくつかの実装形態では、システム１００（および／または送信部１２０）は、システム１００のＦＯＶを画定する相対的な空間配置において複数の信号（例えば、光ビーム、ＩＲ信号、ＲＦ波、音波など）を放出するように構成され得る。例えば、各ビーム（または信号）は、ＦＯＶの一部に向けて伝搬するように構成され得る。この例において、複数の隣接する（および／または部分的に重なる）ビームは、システム１００によって実施される走査動作中にＦＯＶの複数の部分をそれぞれ走査するように方向付けられ得る。他の例も、同様に可能である。
受光部１３０は、送信部１２０によって放出された信号の反射を検知するように構成された１つ以上の検出器１３２を含み得る。
システム１００がＲＡＤＡＲデバイスとして構成される第１の例では、受光部１３０は、送信部１２０によって送信されたＲＦ信号の反射を検出するように構成された１つ以上のアンテナ（すなわち、検出器１３２）を含み得る。そのために、いくつかの実施では、送信部１２０および受光部１３０の１つ以上のアンテナは、同じ物理アンテナ構造として物理的に実装することができる。
システム１００がＳＯＮＡＲデバイスとして構成される第２の例では、受光部１３０は、送信部１２０によって放出された音声信号の反射を検出するように構成された１つ以上の音声センサ１１０（例えば、マイクロフォンなど）を含み得る。
システム１００がアクティブＩＲカメラとして構成される第３の例では、受光部１３０は、送信部１２０によって送信され、シーンから受光部１３０に向かって反射するＩＲ光の光源波長を検出するように構成された１つ以上の光検出器１３２（例えば、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）など）を含み得る。
システム１００がＬＩＤＡＲデバイスとして構成される第４の例では、受光部１３０は、送信部１２０によって放出され、環境からシステム１００に戻る光パルスまたは光ビームの反射を傍受し、かつ検出するように配置された１つ以上の光検出器１３２を含み得る。光検出器１３２の例には、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、シリコンフォトマルチプライヤ（ＳｉＰＭ）、単一のフォトンアバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）、マルチピクセルフォトンカウンタ（ＭＰＰＣ）、フォトトランジスタ、カメラ、アクティブピクセルセンサ（ＡＰＳ）、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、極低温検出器、および／または他の任意の光センサが含まれ得る。そのために、受光部１３０は、送信部１２０によって放出された光と同じ波長範囲の波長を有する光を検出するように構成され得る。このようにして、例えば、システム１００は、システム１００によって発生された受信光を環境内の外部光源によって発生された他の光と区別し得る。
いくつかの実装形態では、受光部１３０は、相互に接続された検知素子のアレイを含む検出器を含み得る。例えば、システム１００がＬＩＤＡＲデバイスとして構成されている場合、複数の光検知素子を並列接続して、単一の検知素子の検出領域より大きな光検出領域を有する光検出器アレイ（例えば、アレイ内の個々の検出器の検知面の組み合わせなど）を提供することができる。光検出器アレイは、様々な方法で配置することができるであろう。例えば、アレイの個々の検出器は、１つ以上の基板（例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）、フレキシブルＰＣＢなど）上に配置して、システム１００の光学レンズ（例えば、光学素子１４０）の光路に沿って進行している入射光を検出するように配置することができる。また、そのような光検出器アレイは、任意の実行可能な方法で配置された任意の実行可能な数の検出器を含み得る。
いくつかの例において、システム１００は、システム１００（および／または送信部１２０および受光部１３０）の回転速度を変更することによって、水平走査分解能を選択または調整することができる。追加的または代替的に、水平走査分解能は、送信部１２０によって放出される信号のパルスレートを調整することによって修正することができる。第１の例において、送信部１２０は、毎秒１５，６５０個のパルスのパルスレートでパルスを放出し、パルスを放出しながら１０Ｈｚ（すなわち、毎秒１０回の完全な３６０°回転）で回転するように構成され得る。この例において、受光部１３０は、０．２３°の水平角分解能（例えば、連続するパルス間の水平角分離）を有し得る。第２の例において、システム１００が毎秒１５，６５０個のパルスのパルスレートを維持しながら、代わりに２０Ｈｚで回転される場合、水平角分解能は、０．４６°になり得る。第３の例において、送信部１２０が１０Ｈｚの回転速度を維持しながら毎秒３１，３００個のパルスのレートでパルスを放出する場合、水平角分解能は、０．１１５°になり得る。いくつかの例において、システム１００は、システム１００の完全な３６０°回転未満内で特定の範囲の視野を走査するように代替的に構成され得る。他の実装形態も、同様に可能である。
上記のパルスレート、角分解能、回転数、および視野範囲は、単なる例であり、したがって、これらの走査特性の各々は、システム１００の様々な用途に従って変わり得ることに留意されたい。
光学素子１４０は、送信部１２０および／または受光部１３０に任意選択的に含まれるか、または別様にそれに連結され得る。一例では、光学素子１４０は、放射部１２２によって放出された光をシーン（またはその中の領域）に方向付けるように配置することができる。別の例では、光学素子１４０は、シーン（またはその中の領域）から検出器１３２に向かって光を集束させるように配置することができる。そのため、光学素子１４０は、物理的空間を通る光の伝搬を導くように、および／または光の特性を調整するように配置されたフィルタ、開口、ミラー、導波路、レンズ、または他の種類の光学構成要素の任意の実行可能な組み合わせを含み得る。
いくつかの実施形態では、コントローラ１０４は、アクチュエータ１１４を操作して、環境に関する情報を取得するように回転プラットフォーム１１０を様々な方法で回転させることができるであろう。一例では、回転プラットフォーム１１０は、どちらかの方向に回転させることができるであろう。別の例では、回転プラットフォーム１１０は、システム１００が環境の３６０°視野を走査するように、完全な回転を実行し得る。さらに、回転プラットフォーム１１０は、システム１００に様々なリフレッシュレートで環境を走査させるように、様々な周波数で回転することができるであろう。一実施形態では、システム１００は、１０Ｈｚのリフレッシュレート（例えば、システム１００の毎秒１０回の完全な回転）を有するように構成され得る。他のリフレッシュレートも、可能である。
代替的に、または追加的に、システム１００は、（送信部１２０によって放出された）放出された信号の指向方向を様々な方法で調整するように構成され得る。一実装形態では、送信部１２０の信号放射部（例えば、光源、アンテナ、音響トランスデューサなど）は、フェーズドアレイ構成または他の種類のビームステアリング構成に従って動作することができる。
システム１００がＬＩＤＡＲデバイスとして構成される第１の例では、送信部１２０の光源または放射部は、光源によって放出された光波の位相を制御するフェーズドアレイ光学系に連結され得る。例えば、コントローラ１０４は、フェーズドアレイ光学系（例えば、フェーズドアレイビームステアリング）を調整して、（例えば、回転プラットフォーム１１０が回転していない場合でも）送信部１２０によって放出される光信号の有効指向方向を変更するように構成することができる。
システム１００がＲＡＤＡＲデバイスとして構成される第２の例では、送信部１２０はアンテナのアレイを含んでもよく、コントローラ１０４は、（例えば、フェーズドアレイビームステアリング）アレイ内の個々のアンテナごとにそれぞれの位相シフト制御信号を提供して、アレイからの組み合わされたＲＦ信号の指向方向を修正することができる。
システム１００がＳＯＮＡＲデバイスとして構成される第３の例では、送信部１２０は、音響トランスデューサのアレイを含み得、コントローラ１０４は、音響トランスデューサのアレイを（例えば、位相シフト制御信号、フェーズドアレイビームステアリングなどを介して）同様に操作し、（例えば、回転プラットフォーム１１０が回転していない場合などでも）アレイによって放出される、組み合わされた音声信号の目標指向方向を達成することができる。
ハウジング１５０は、任意の形状、形態、および材料であり得、システム１００の１つ以上の構成要素を収容するように構成され得る。一例において、ハウジング１５０は、ドーム型のハウジングとすることができる。さらに、いくつかの例において、ハウジング１５０は、少なくとも部分的に不透明な材料で構成され得るか、または含んでもよく、これにより、少なくとも一部の信号がハウジング１５０の内部空間に入るのを阻止することが可能であり、したがって、システム１００の１つ以上の構成要素への周囲信号の熱およびノイズの影響を緩和するのに役立つ。ハウジング１５０の他の構成も可能である。
いくつかの例において、ハウジング１５０は回転プラットフォーム１１０に連結され、その結果、ハウジング１５０が回転プラットフォーム１１０の回転に基づいて回転するように構成され得る。これらの例において、送信部１２０、受光部１３０、および、場合によってはシステム１００の他の構成要素は、各々ハウジング１５０内に配置され得る。このようにして、送信部１２０および受光部１３０は、ハウジング１５０内に配置されている間は、ハウジング１５０とともに回転し得る。他の例において、ハウジング１５０は、ハウジング１５０が回転プラットフォーム１１０によって回転される他の構成要素とともに回転しないように、静止プラットフォーム１１２または他の構造に連結され得る。
図示のように、ハウジング１５０は、任意選択的に、第１の光学窓１５２および第２の光学窓１５４を含み得る。したがって、いくつかの例では、ハウジング１５０は、ハウジング内に配置された１つ以上の構成要素（例えば、送信部１２０、受光部１３０など）が、光学窓１５２および１５４を通って伝播する光を除いて、環境内の外部光から光学的に絶縁されている光共振器を画定し得る。例えば、この配置によって、システム１００（例えば、ＬＩＤＡＲ構成などにある）は、送信部１２０によって送信された信号および／または受光部１３０によって受信された送信信号の反射との外部光（例えば、ノイズなど）からの干渉を低減し得る。
そのために、いくつかの実施形態では、光学窓１５２および１５４は、放射部１２２によって放出された光の波長および／または１つ以上の他の波長を透過する材料を含み得る。例えば、光学窓１５２および１５４の各々は、数ある中でもとりわけ、ガラス基板またはプラスチック基板から形成され得る。追加的に、いくつかの例では、光学窓１５２および１５４の各々は、放射部１２２によって送信された光の波長を選択的に透過し、その一方で、他の波長の送信を低減させるフィルタを含み得るか、または連結され得る。光学窓１５２および１５４は、様々な厚さを有し得る。一実施形態では、光学窓１５２および１５４は、１ミリメートルと２ミリメートルとの間の厚さを有し得る。他の厚さも、同様に可能である。
いくつかの例では、第２の光学窓１５４は、第１の光学窓１５２からハウジング１５０の反対側に位置し得る。
洗浄装置１６０は、システム１００の１つ以上の構成要素（例えば、光学素子１４０など）の洗浄を容易にするために、任意選択的にシステム１００に含まれ得る。そのために、洗浄装置１６０は、１つ以上の洗浄機構を含み得る。第１の例では、洗浄装置１６０は、システム１００の１つ以上の構成要素（例えば、光学素子１４０、ハウジング１５０など）に液体を堆積させるように構成された液体スプレーを含み得る。例えば、液体は、光学部品の表面に配置されたオクルージョン（例えば、汚れ、ほこり、結露、湿気、葉、他の破片）を溶解する、または機械的に除去することを試みるために適用することができる。第２の例では、洗浄装置１６０は、光学部品の表面上のオクルージョンにガスを適用するように構成された高圧ガスポンプを含み得る。第３の例では、洗浄装置１０は、システム１００内の構成要素の表面からのオクルージョンの除去を試みるように構成されたワイパー（例えば、フロントガラスワイパーと同様のもの）を含み得る。
システム１００のこの構成は、例示的な目的でのみ記載されており、限定することを意図したものではないことに留意されたい。上記のように、いくつかの例において、システム１００は、図示されているものよりも少ない構成要素で代替的に実装することができる。一例では、システム１００は、回転プラットフォーム１１０なしで実装することができる。例えば、送信部１２０は、送信部１２０および受光部１３０を必ずしも回転させることなく、システム１００の特定のＦＯＶを（例えば、水平および垂直に）画定するように空間的に配置された複数の信号を送信するように構成することができる。他の例も、同様に可能である。
図２Ａは、例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲデバイス２００を例解する。図示されるように、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、システム１００の回転プラットフォーム１１０と、静止プラットフォーム１１２と、ハウジング１５０とにそれぞれ類似する回転プラットフォーム２１０と、静止プラットフォーム２１２と、ハウジング２５０と、を含む。
ＬＩＤＡＲデバイス２００は、環境に向かって光２６０を放出し、環境からＬＩＤＡＲデバイス２００に戻る放出された光の反射部分（例えば、反射光２７０）を検出することによって環境を走査するように構成され得る。さらに、ＬＩＤＡＲデバイス２００によって走査されるＦＯＶ（すなわち、放出された光２６０によって照明される領域）を調整するために、回転プラットフォーム２１０は、回転プラットフォーム２１０の回転軸を中心にハウジング２５０（およびそこに含まれる１つ以上の構成要素）を回転させるように構成され得る。例えば、プラットフォーム２１０の回転軸が垂直軸である場合、回転プラットフォーム２１０は、放出された光２６０の方向を水平に調整して、ＬＩＤＡＲデバイス２００のＦＯＶの水平範囲を画定し得る。
図示されるように、ＬＩＤＡＲデバイス２００は光学窓２５２も含む。光学窓２５２を介して放出された光２６０がハウジング２５０から送信され、反射光２７０がハウジング２５０に入る。図示されていないが、ハウジング２５０は光学窓２５２からハウジング２５０の反対側に位置する別の光学窓を含んでもよい。したがって、ハウジング２５０は、ハウジング内に配置された１つ以上の構成要素（例えば、送信部、受光部など）が、１つ以上の光学窓を通って伝播する光を除いて、環境内の外部光から光学的に絶縁されている光共振器を画定し得る。例えば、この配置よって、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、送信される信号２６０および／または反射信号２７０の外部光（例えば、ノイズなど）からの干渉を低減し得る。
そのために、いくつかの実施形態では、光学窓２５２は、放出された光２７０の波長および／または１つ以上の他の波長が透過する材料を含み得る。例えば、光学窓２５２は、数ある中でもとりわけ、ガラス基板またはプラスチック基板から形成され得る。追加的に、いくつかの例では、光学窓２５２は、放出された光２６０の波長を選択的に透過し、その一方で、光学窓２５２を通る他の波長の送信を低減するフィルタを含み得るか、または連結され得る。光学窓２５２は、様々な厚さを有し得る。一実施形態では、光学窓２５２は、１ミリメートル～２ミリメートルの厚さを有し得る。他の厚さが可能である。
図２Ｂは、ＬＩＤＡＲデバイス２００の部分断面図を例解する。ＬＩＤＡＲデバイス２００の構成要素のいくつか（例えばプラットフォーム２１２、ハウジング２５０、および光学窓２５２）は、説明の便宜上、図２Ｂの例解図から省略されていることに留意されたい。
図２Ｂに示すように、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、システム１００のアクチュエータ１１４と同様であり得る、アクチュエータ２１４および２１８も含む。追加的に、示されるように、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、送信部２２０と、受光部２３０と、を含み、これらは、それぞれ、システム１００の送信部１２０および受光部１３０に類似し得る。追加的に、図示されるように、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、１つ以上の光学素子（すなわち、透過レンズ２４０、受光レンズ２４２、およびミラー２４４）を含み、これらはシステム１００の光学素子１４０に類似し得る。
アクチュエータ２１４および２１８は、ステッピングモータ、電気モータ、燃焼モータ、パンケーキモータ、圧電アクチュエータ、またはシステム１００のアクチュエータ１１４について説明したものなどの他の種類のアクチュエータを含み得る。
図示のように、アクチュエータ２１４は、第１の軸２１５を中心にミラー２４４を回転させるように構成され得、アクチュエータ２１８は、第２の軸２１９を中心に回転プラットフォーム２１０を回転させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、軸２１５がＬＩＤＡＲデバイス２００の水平軸に対応し得、軸２１９がＬＩＤＡＲデバイス２００の垂直軸に対応し得る（例えば、軸２１５および２１９は、相互に実質的に垂直に整列され得る）。
例示的な動作では、ＬＩＤＡＲ送信部２２０は、（透過レンズ２４０を介して）ミラー２４４で反射され、ＬＩＤＡＲデバイス２００から離れて伝播する（例えば、図２Ａに示す放出された光２６０のような）光を放出し得る。さらに、ＬＩＤＡＲデバイス２００の環境から受け取った光（図２Ａに示す光２７０を含む）は、ミラー２４４から（レンズ２４２を介して）ＬＩＤＡＲ受光部２３０に向かって反射され得る。したがって、例えば、ＬＩＤＡＲデバイス２００の垂直走査方向は、ミラー２４４を（例えば、水平軸２１５を中心に）回転させることにより制御することができ、ＬＩＤＡＲデバイス２００の水平走査方向は、回転プラットフォーム２１０を使用して垂直軸（例えば、軸２１９）を中心に回転するデバイスであるＬＩＤＡＲデバイス２００により制御することができる。いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲ送信部２２０からの放射光および環境からの反射光は、ミラー２４４の異なる部分（例えば、透過部分および受光部分）と相互作用し得る。そのような部分は、物理的なバッフル２４８によって分離され得る。いくつかの実施形態では、バッフル２４８は、受信光がミラー２４４の透過部分に意図せず送信されないように、かつ、送信光がミラー２４４の受光部分に意図せず送信されないようにＬＩＤＡＲ送信部２２０によって放出された光の波長を吸収し得る。いくつかの実施形態では、（例えば、表面積において）ミラー２４４の透過部分は、ミラー２４４の受光部分よりも小さくてもよい。代替的に、ミラー２４４の透過部分は、ミラー２４４の受光部分よりも大きくてもよく、またはミラー２４４の受光部分と同じサイズであってもよい。
この例では、送信部２２０が一連の光パルスをミラーに向けて放出している間にミラー２４４を回転させることができるであろう。したがって、ミラー２４４の軸２１５周りの回転位置に応じて、各光パルスを（例えば、垂直に）導くことができるであろう。これにより、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、ミラー２４４によって与えられる、ある範囲の（垂直）ステアリング方向によって画定される垂直なＦＯＶを（例えば、軸２１５周りのミラー２４４の角度範囲に基づいて）走査し得る。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、ミラー２４４を１回以上完全に回転させて、送信部２２０からの放出された光を（垂直に）導くように構成され得る。他の例では、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、所与の角度範囲内でミラー２４４を回転させて、放出された光を特定の方向範囲に渡って（垂直に）導くように構成され得る。したがって、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、ミラー２４４の回転を調整することにより、様々な垂直なＦＯＶを走査し得る。一実施形態では、ＬＩＤＡＲデバイス２００の垂直なＦＯＶは１１０°である。
引き続きこの例をみると、プラットフォーム２１０は、それに支持された構成要素（例えば、ミラー２４４、アクチュエータ２１４、レンズ２４０および２４２、送信部２２０、受光部２３０）の配置を、垂直軸（例えば、軸２１９）を中心に回転させるように構成され得る。したがって、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、プラットフォーム２１０を回転させて、（送信部２２０から）放出された光を水平に（例えば、プラットフォーム２１０の回転軸２１９を中心に）導き得る。追加的に、プラットフォーム２１０の（軸２１９周りの）回転位置の範囲を制御して、ＬＩＤＡＲデバイス２００の水平なＦＯＶを画定することができる。一実施形態では、プラットフォーム２１０は、画定された角度範囲（例えば、２７０°など）内で回転して、３６０°未満の水平なＦＯＶを提供し得る。しかしながら、任意の水平なＦＯＶを走査するために、他の回転量（例えば、３６０°、８°など）も可能である。
図２Ｃは、ＬＩＤＡＲデバイス２００の部分断面図を例解する。ＬＩＤＡＲデバイス２００のいくつかの構成要素は、説明の便宜上、図２Ｃの例解図から省略されていることに留意されたい。図２Ｃの断面図では、軸２１５は、（例えば、例解されたＸ軸に対して平行に）頁に対して垂直でもよい（およびそれを通って延在し得る）。
図２Ｃに示すように、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、光学窓２５２の反対側に配置された第２の光学窓２５４も含む。光学窓２５４は、光学窓２５２と同様であり得る。例えば、光学窓２５４は、ハウジング２５０によって画定された光共振器内に、および／または光共振器から光を透過するように構成され得る。
図２Ｃに示すように、送信部２２０は放射部２２２を含み、例えば、放射部２２２は放射部１２２について説明した光源のいずれかを含み得る。代替的な実施形態では、送信部２２０は、２つ以上の光源を含み得る。放射部２２２は、１つ以上の（例えば、レーザビームなど）光パルス２６０を放出するように構成され得る。透過レンズ２４０は、放射部２２２から放出された光をミラー２４４に方向付ける（かつ／またはコリメートする）ように構成され得る。例えば、透過レンズ２４０は、放射部からの光をコリメートして、ＬＩＤＡＲデバイス２００から送信される光ビーム２６０のビーム幅（例えば、点線２６０ａと点線２６０ｂとの間のビーム発散角）を画定し得る。
図２Ｃに示すように、ミラー２４４は、３つの反射面２４４ａ、２４４ｂ、２４４ｃ（例えば、三角ミラー）を含み得る。代替的な例では、ミラー２４４は、代わりに、追加のまたはより少ない反射面を含み得る。図示の例では、透過レンズ２４０を透過した放出された光は、その後、矢印２６０で例解される方向にＬＩＤＡＲデバイス２００の環境に向かって、反射面２４４ａで反射し得る。したがって、この例では、ミラー２４４が（例えば、軸２１５を中心に）回転すると、放出された光２６０は、矢印２６０によって例解される方向とは異なる方向（例えば、ピッチ方向など）を有するように導かれ得る。例えば、放出された光の方向２６０は、三角ミラー２４４の回転位置に基づいて調整することができるであろう。
追加的に、いくつかの例では、放出された光２６０は、軸２１５を中心としたミラー２４４の回転位置に応じて、光学窓２５２または光学窓２５４を介してハウジング２５０から導かれ得る。したがって、いくつかの例では、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、放出された光ビーム２６０を広範囲の方向（例えば、垂直方向）内に、および／またはハウジング２５０のいずれかの側（例えば、光学窓２５２および２５２が位置する側）から導くように構成され得る。
図２Ｄは、ＬＩＤＡＲデバイス２００の別の部分断面図を例解する。ＬＩＤＡＲデバイス２００の構成要素の一部は、説明の便宜上、図２Ｃの例解図から省略されていることに留意されたい。図示されるように、受光部２３０は、１つ以上の光検出器２３２を含み、光検出器２３２はシステム１００の検出器１３２に類似し得る。さらに、図示されるように、受光部２３０は、受光レンズ２４２と検出器２３２との間にダイアフラム２４６を含む。
ダイアフラム２４６は、検出器２３２に向けて送信するために、受光レンズ２４２によって集束された光の一部を選択するように構成された１つ以上の光学素子（例えば、開口絞り、フィルタなど）を含み得る。
例えば、受光レンズ２４２は、ＬＩＤＡＲデバイス２００によって走査されたシーンから受け取った光（例えば、窓２５２または窓２５４に入り、ミラー２４４によって反射されたシーンからの光）をダイアフラム２４６に向けて集束させるように構成され得る。上記の説明に沿って、検出器２３２は、送信部２２０によって照明された目標領域からの光を含む集束された光の一部を遮るように配置（または整列）され得る。これを容易にするために、例えば、ダイアフラム２４６は、目標領域に関連付けられた集束された光の一部を、検出器２３２による検出のための発散光（例えば、反射光２７０を含む）として開口を介して透過させるように配置され、かつ／または大きさにされた開口を含み得る。
ＬＩＤＡＲデバイス２００の様々な構成要素の様々な位置、形状、サイズ、およびＬＩＤＡＲデバイス２００によって放出される（または受け取られる）光ビームは変わる可能性があり、必ずしも一定の縮尺である必要はないが、説明の便宜のために図２Ａから図２Ｄに示すように例解することに留意されたい。追加的に、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、代替的に、図２Ａから図２Ｄに示されている構成要素よりも追加の、より少ない、または異なる構成要素を含み得ることに留意されたい。
本明細書に記載のいくつかの例示的な実装形態は、システム１００、デバイス２００、および／または他の種類のセンサ（例えば、ＲＡＤＡＲ、ＳＯＮＡＲ、カメラ、他のアクティブセンサなど）などのセンサを含む車両に関する。しかしながら、本明細書に開示される例示的なセンサは、他の様々な目的のためにも使用することができ、任意の実行可能なシステムまたは配置に組み込まれるか、そうでなければ接続され得る。例えば、本明細書の例示的なＬＩＤＡＲデバイスは、組み立てラインの設定に使用されて、組み立てラインで製造されている対象物（例えば、製品）を監視することができる。他の例も、同様に可能である。
本明細書のいくつかの例示的なＬＩＤＡＲデバイスは、従来の自動車、ならびに自律的または半自律的な動作モードを有する自動車を含む、任意の種類の車両とともに使用することができる。さらに、「車両」という用語は、例えば、トラック、バン、セミトレーラートラック、オートバイ、ゴルフカート、オフロード車両、倉庫運搬車両、農業用車両、飛行機、ヘリコプター、ボート、潜水艦、さらにはジェットコースター、トロリー、トラム、鉄道車両などの軌道上を走る搬送物など、任意の移動体を網羅するとして広く解釈されるものとする。
図３は、例示的な実施形態による車両３００の概略ブロック図である。図示のように、車両３００は、推進システム３０２と、センサシステム３０４と、制御システム３０６と、周辺機器３０８と、コンピュータシステム３１０と、を含む。いくつかの実施形態では、車両３００は、より多くの、より少ない、または異なるシステムを含み得、各システムは、より多くの、より少ない、または異なる構成要素を含み得る。追加的に、図示されたシステムおよび構成要素は、幾通りもの方法で組み合わされるか、または分割され得る。例えば、制御システム３０６およびコンピュータシステム３１０は、単一のシステムに併合され得る。
推進システム３０２は、車両３００に動力運動を与えるように構成され得る。そのために、図示のように、推進システム３０２は、エンジン／モータ３１８と、エネルギー源３２０と、トランスミッション３２２と、ホイール／タイヤ３２４と、を含む。
エンジン／モータ３１８は、内燃機関、電気モータ、蒸気エンジン、およびスターリングエンジンの任意の組み合わせであり得るか、または、それらを含み得る。他のモータおよびエンジンも、同様に可能である。いくつかの実施形態では、推進システム３０２は、複数の種類のエンジンおよび／またはモータを含み得る。例えば、ガスと電気とのハイブリッド車は、ガソリンエンジンと、電気モータと、を含むことができる。他の例も可能である。
エネルギー源３２０は、エンジン／モータ３１８に全体的または部分的に動力を供給するエネルギー源であり得る。すなわち、エンジン／モータ３１８は、エネルギー源３２０を機械的エネルギーに変換するように構成され得る。エネルギー源３２０の例は、ガソリン、ディーゼル、プロパン、他の圧縮ガスベースの燃料、エタノール、ソーラパネル、バッテリー、および／または他の電力源を含む。エネルギー源３２０は、追加的または代替的に、燃料タンク、バッテリー、コンデンサ、および／またはフライホイールの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、エネルギー源３２０は、車両３００の他のシステムにもエネルギーを提供し得る。そのために、エネルギー源３２０は、追加的または代替的に、例えば、再充電可能なリチウムイオンまたは鉛酸バッテリーを含み得る。いくつかの実施形態では、エネルギー源３２０は、車両３００の様々な構成要素に電力を提供するように構成されたバッテリーの１つ以上のバンクを含み得る。
トランスミッション３２２は、機械的動力をエンジン／モータ３１８からホイール／タイヤ３２４に伝送するように構成され得る。そのために、トランスミッション３２２は、ギアボックス、クラッチ、ディファレンシャル、ドライブシャフト、および／または他の要素を含み得る。トランスミッション３２２が駆動シャフトを含む実施形態では、駆動シャフトは、ホイール／タイヤ３２４に連結されるように構成された１つ以上の車軸を含み得る。
車両３００のホイール／タイヤ３２４は、一輪車、自転車／オートバイ、三輪車、または乗用車／トラックの四輪車の形式を含む様々な形式で構成され得る。６つ以上のホイールを含むものなど、他のホイール／タイヤ形式も可能である。いずれの場合でも、ホイール／タイヤ３２４は、他のホイール／タイヤ３２４に関して差動的に回転するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ホイール／タイヤ３２４は、トランスミッション３２２に固定的に取り付けられた少なくとも１つのホイールと、走行面と接触することができるホイールの縁に連結された少なくとも１つのタイヤと、を含み得る。ホイール／タイヤ３２４は、金属とゴムの任意の組み合わせ、または他の材料の組み合わせを含み得る。推進システム３０２は、追加的または代替的に、図示されているもの以外の構成要素を含み得る。
センサシステム３０４は、車両３００が位置する環境についての情報を検知するように構成された複数のセンサと、それらのセンサの位置および／または配向を修正するように構成された１つ以上のアクチュエータ３３６と、を含み得る。図示のように、センサシステム３０４は、全地球測位システム（ＧＰＳ）３２６と、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）３２８と、ＲＡＤＡＲユニット３３０と、レーザ距離計／ＬＩＤＡＲユニット３３２と、カメラ３３４と、を含む。センサシステム３０４は、例えば、車両３００の内部システム（例えば、Ｏ２モニタ、燃料計、エンジンオイル温度など）を監視するセンサを含む、追加のセンサも含み得る。他のセンサも可能である。
ＧＰＳ３２６は、車両３００の地理的場所を推定するように構成された任意のセンサ（例えば、場所センサ）であり得る。そのために、ＧＰＳ３２６は、地球に対する車両３００の位置を推定するように構成されたトランシーバを含み得る。
ＩＭＵ３２８は、慣性加速度に基づいて車両３００の位置および配向の変化を検知するように構成されている任意の組み合わせのセンサであり得る。いくつかの実施形態では、センサの組み合わせは、例えば、加速度計、ジャイロスコープ、コンパスなどを含み得る。
ＲＡＤＡＲユニット３３０は、無線信号を使用して車両３００が位置する環境内の対象物を検知するように構成されている任意のセンサであり得る。いくつかの実施形態では、ＲＡＤＡＲユニット３３０は、対象物を検知することに加えて、対象物の速度および／または配向を検知するように追加的に構成され得る。
同様に、レーザ距離計またはＬＩＤＡＲユニット３３２は、レーザを用いて車両３００が位置する環境内の対象物を検知するように構成された任意のセンサであり得る。例えば、ＬＩＤＡＲユニット３３２は、１つ以上のＬＩＤＡＲデバイスを含み得、ＬＩＤＡＲデバイスは、他の想定されるＬＩＤＡＲ構成の中でも、システム１００および／またはデバイス２００と同様であり得る。
カメラ３３４は、車両３００が位置する環境の画像を撮像するように構成された任意のカメラ（例えば、スチルカメラ、ビデオカメラなど）であり得る。そのために、カメラ３３４は、上記の形態のいずれかを採ることができる。
制御システム３０６は、車両３００および／またはその構成要素の１つ以上の動作を制御するように構成され得る。そのために、制御システム３０６は、ステアリングユニット３３８と、スロットル３４０と、ブレーキユニット３４２と、センサフュージョンアルゴリズム３４４と、コンピュータビジョンシステム３４６と、ナビゲーションまたは経路設定システム３４８と、障害物回避システム３５０と、を含み得る。
ステアリングユニット３３８は、車両３００の進行方向を調整するように構成された任意の組み合わせの機構であり得る。スロットル３４０は、エンジン／モータ３１８を制御し、ひいては車両３００の速度を制御するように構成された任意の組み合わせの機構であり得る。ブレーキユニット３４２は、車両３００を減速させるように構成された任意の組み合わせの機構であり得る。例えば、ブレーキユニット３４２は、摩擦を使用して、ホイール／タイヤ３２４を減速させ得る。別の例として、ブレーキユニット３４２は、ホイール／タイヤ３２４の運動エネルギーを電流に変換し得る。
センサフュージョンアルゴリズム３４４は、センサシステム３０４からのデータを入力として受け入れるように構成されているアルゴリズム（またはアルゴリズムを格納しているコンピュータプログラム製品）であり得る。データは、例えば、センサシステム３０４で検知された情報を表すデータを含み得る。センサフュージョンアルゴリズム３４４は、例えば、カルマンフィルタ、ベイジアンネットワーク、機械学習アルゴリズム、本明細書の方法の機能の一部に対応するアルゴリズム、または任意の他のセンサフュージョンアルゴリズムを含み得る。センサフュージョンアルゴリズム３４４は、例えば、車両３００が位置する環境における個々の対象物および／または特徴の評価、特定の状況の評価、および／または特定の状況に基づく想定される影響の評価を含む、センサシステム３０４からのデータに基づく様々な評価を提供するようにさらに構成され得る。他の評価も可能である。
コンピュータビジョンシステム３４６は、例えば、交通信号機と、障害物と、を含む、車両３００が位置する環境における対象物および／または特徴を識別するために、カメラ３３４によって撮像された画像を処理および分析するように構成された任意のシステムであり得る。そのために、コンピュータビジョンシステム３４６は、対象物認識アルゴリズム、運動からの構造（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｆｒｏｍ Ｍｏｔｉｏｎ）（ＳＦＭ）アルゴリズム、ビデオ追跡、または他のコンピュータビジョン技術を使用し得る。いくつかの実施形態では、コンピュータビジョンシステム３４６は、環境をマッピングし、対象物を追跡し、対象物の速度を推定する等のために追加的に構成され得る。
ナビゲーションおよび経路設定システム３４８は、車両３００の走行経路を決定するように構成された任意のシステムであり得る。ナビゲーションおよび経路設定システム３４８は、追加的に、車両３００の動作中に、動的に車両３００の走行経路を更新するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ナビゲーションおよび経路設定システム３４８は、車両３００の走行経路を決定するように、センサフュージョンアルゴリズム３４４、ＧＰＳ３２６、ＬＩＤＡＲユニット３３２、および／または１つ以上の所定のマップからのデータを組み込むように構成され得る。
障害物回避システム３５０は、車両３００が位置する環境における障害物を識別し、評価し、かつ回避するか、さもなければ他の方法で切り抜けるように構成された任意のシステムであり得る。制御システム３０６は、追加的または代替的に、図示されているもの以外の構成要素を含み得る。
周辺機器３０８は、車両３００が外部センサ、他の車両、外部コンピューティングデバイス、および／またはユーザと相互作用することを可能にするように構成され得る。そのために、周辺機器３０８は、例えば、無線通信システム３５２、タッチスクリーン３５４、マイクロフォン３５６、および／またはスピーカ３５８を含み得る。
無線通信システム３５２は、直接または通信ネットワークを介して１つ以上の他の車両、センサ、または他のエンティティに無線で結合するように構成された任意のシステムであり得る。そのために、無線通信システム３５２は、他の車両、センサ、サーバ、または他のエンティティと直接または通信ネットワークを介してのいずれかで通信するためのアンテナまたはチップセットを含み得る。チップセットまたは無線通信システム３５２は、概して、他の可能性の中でもとりわけ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＩＥＥＥ８０２．１１（任意のＩＥＥＥ８０２．１１改訂版を含む）に記載されている通信プロトコル、セルラー技術（ＧＳＭ、ＣＤＭＡ、ＵＭＴＳ、ＥＶ－ＤＯ、ＷｉＭＡＸ、またはＬＴＥなど）、Ｚｉｇｂｅｅ、専用の狭域通信（ＤＳＲＣ）、および無線認証（ＲＦＩＤ）通信などの１つ以上の種類の無線通信（例えば、プロトコル）に従って通信するように配置され得る。
タッチスクリーン３５４は、ユーザが車両３００にコマンドを入力するために使用され得る。そのために、タッチスクリーン３５４は、数ある可能性の中でもとりわけ、容量性検知、抵抗検知、または表面音響波プロセスを介して、ユーザの指の位置および動きのうちの少なくとも１つを検知するように構成され得る。タッチスクリーン３５４は、タッチスクリーン表面に平行または平面的な方向、タッチスクリーン表面に垂直な方向、またはその双方における指の動きを検知することができ、さらに、タッチスクリーン表面に加えられる圧力のレベルを検知することもでき得る。タッチスクリーン３５４は、１つ以上の半透明または透明の絶縁層と、１つ以上の半透明または透明の導電層とで形成され得る。タッチスクリーン３５４は、他の形態も採り得る。
マイクロフォン３５６は、車両３００のユーザから音声（例えば、ボイスコマンドまたは他の音声入力）を受信するように構成され得る。同様に、スピーカ３５８は、ユーザに音声を出力するように構成され得る。
コンピュータシステム３１０は、推進システム３０２と、センサシステム３０４と、制御システム３０６と、周辺機器３０８とのうちの１つ以上にデータを送信し、それらからデータを受信し、それらと相互作用し、かつ／またはそれらを制御するように構成され得る。そのために、コンピュータシステム３１０は、システムバス、ネットワーク、および／または他の接続機構（図示せず）によって、推進システム３０２と、センサシステム３０４と、制御システム３０６と、周辺機器３０８とのうちの１つ以上に通信可能に関連付けられ得る。
一例では、コンピュータシステム３１０は、燃料効率を改善するためにトランスミッション３２２の動作を制御するように構成され得る。別の例として、コンピュータシステム３１０は、カメラ３３４に環境の画像を撮像させるように構成され得る。さらに別の例として、コンピュータシステム３１０は、センサフュージョンアルゴリズム３４４に対応する命令を格納し、かつ実行するように構成され得る。さらに別の例として、コンピュータシステム３１０は、ＬＩＤＡＲユニット３３２を使用して、車両３００の周囲の環境の３Ｄ表示を判定するための命令を格納および実行するように構成され得る。したがって、例えば、コンピュータシステム３１０は、ＬＩＤＡＲユニット３３２のコントローラとして機能することができるであろう。他の例も、同様に可能である。
図示のように、コンピュータシステム３１０は、プロセッサ３１２と、データ記憶装置３１４と、を含む。プロセッサ３１２は、１つ以上の汎用プロセッサおよび／または１つ以上の専用プロセッサを含み得る。プロセッサ３１２が２つ以上のプロセッサを含む限り、そのようなプロセッサは、別々にまたは組み合わせて動作することができるであろう。
次に、データ記憶装置３１４は、光学的、磁気的、および／または有機的記憶装置などの１つ以上の揮発性および／または１つ以上の不揮発性記憶装置の構成要素を備え得、データ記憶装置３１４は、全体的または部分的にプロセッサ３１２と一体化され得る。いくつかの実施形態では、データ記憶装置３１４は、プロセッサ３１２によって実行可能な命令３１６（例えば、プログラムロジック）を含み、車両３００および／またはその構成要素（例えば、ＬＩＤＡＲユニット３３２など）に、本明細書に説明される様々な動作を実行させる。データ記憶装置３１４は、推進システム３０２、センサシステム３０４、制御システム３０６、および／または周辺機器３０８のうちの１つ以上にデータを送信し、それらからデータを受信し、それらと相互作用し、かつ／またはそれらを制御するための命令を含む、追加の命令も含み得る。
いくつかの実施形態では、車両３００は、図示されているものに加えて、またはその代わりに、１つ以上の要素を含み得る。例えば、車両３００は、１つ以上の追加のインターフェースおよび／または電源を含み得る。他の追加の構成要素も可能である。そのような実施形態では、データ記憶装置３１４はまた、追加の構成要素を制御し、かつ／またはそれらと通信するためにプロセッサ３１２によって実行可能な命令を含み得る。さらに、構成要素およびシステムの各々が車両３００に一体化されることが図示されているが、いくつかの実施形態では、１つ以上の構成要素またはシステムは、有線または無線接続を使用して車両３００に取り外し可能に搭載されるか、さもなければ（機械的または電気的に）接続され得る。車両３００は、他の形態も同様に採り得る。
図４Ａは、例示的な実施形態によるＬＩＤＡＲデバイス４００の例解図である。例解されるように、ＬＩＤＡＲデバイス４００は、発光部４０２と、ＦＡＣレンズ４０４と、透過レンズ４０６と、窓４０８と、エポキシ層４１２と、を含み得る。エポキシ層４１２は、ＦＡＣレンズ４０４を発光部４０２に接着するために使用され得、ＦＡＣレンズ４０４と発光部４０２との間の離反部分を占有し得る。例解されるように、発光部４０２とＦＡＣレンズ４０４との間の（例えば、ｚ方向に沿った）離反部分は、発光部４０２によって発光部４０２の速軸に沿って放出される光信号の発散を最小にするように調整され得る。発光部４０２（例えば、離反部分は、空気中のＦＡＣレンズ４０４の後方焦点距離（ｆ１）にほぼ等しくてもよい）。いくつかの実施形態では、空気中のＦＡＣレンズ４０４の後方焦点距離（すなわち、ｆ１）は、例えば、２５０μｍ～７５０μｍの間であり得る。他の実施形態では、空気中のＦＡＣレンズ４０４の後方終点距離（すなわち、ｆ１）は、１ｍｍ～１０ｍｍとの間であり得る。さらに他の後方焦点距離も可能である。また例解されるように、ＦＡＣレンズ４０４と透過レンズ４０６との間の（例えば、ｚ方向に沿った）離反部分は、空気中の透過レンズ４０６の焦点距離（ｆ２）にほぼ等しくてもよい。
発光部４０２は、様々な光源（例えば、図１の放射部１２２に関して上述したものと同様の光源）のうちの１つ以上を含み得る。例えば、発光部４０２は、レーザダイオードのアレイであり得る。例解されるように、レーザダイオードの各々は、ｚ方向に沿って伝播する光を放出し得る。レーザダイオードから放出される光は発散する可能性がある。例えば、レーザダイオードによって放出された光は、速軸に沿って（例えば、例解されるようにｙ軸に沿って）（例えば、３０°～４５°の角度で）急速に発散し、かつ、遅軸に沿って（例えば、例解されるようにｘ軸に沿って）（例えば、５°～１０°の角度で）緩やかに発散し得る。図４Ａに例解される破線は、発光部４０２のレーザダイオード（すなわち、レーザダイオードのアレイ）の１つによって放出された光ビームの発散を示すために使用される。発光部４０２のレーザダイオードの各々は、（例えば、集合的に、発光部４０２によって放出された光信号を定義する）別個の光ビームを放出し得ることが理解されるであろう。
エポキシ層４１２は、発光部４０２によって放出された光に対して透過性であり得る。例えば、エポキシ層４１２は、発光部４０２によって放出された波長の光を吸収および反射してなくてもよい。同様に、窓４０８は、透過レンズ４０６によって透過される光が透過する材料で形成され得る。
ＬＩＤＡＲデバイス４００を組み立てることは、発光部４０２の放出面とＦＡＣレンズ４０４の受光面との間に未硬化のエポキシ層４１２を塗布することを含み得る。次に、エポキシ層４１２が硬化する前に、ＦＡＣレンズ４０４は、発光部４０２によって放出され、ＦＡＣレンズ４０４を放出された光信号の最小の発散に対応する距離だけ発光部４０２から離反されるように配置され得る。ＦＡＣレンズ４０４を位置決めした後、エポキシ層４１２が硬化可能であり得る。いくつかの実施形態では、発光部４０２の発光面とＦＡＣレンズ４０４の受光面との間に配置されていない追加のエポキシ材料がエポキシ層４１２から除去され得る（すなわち、例えば、エポキシ層４１２を平坦化することによって、例えば異物エポキシがエポキシ層４１２から除去され得る）。
ＦＡＣレンズ４０４は、発散の速軸に沿って光信号をコリメートするように構成された非点収差レンズ（例えば、円柱レンズまたは平行四辺形レンズ）であり得る。いくつかの実施形態では、発光部４０２は、非対称の発散（例えば、速軸および遅軸）を有し得る。したがって、ＦＡＣレンズ４０４を使用して、２つの軸のうちの速い方の軸に沿った発散を制限することができる。上記のように、ＦＡＣレンズ４０４および発光部４０２は、ＦＡＣレンズ４０４を出射する光信号が速軸（例えば、例解されるようにｙ軸）に沿ってコリメートされるような距離だけ離反され得る。したがって、図４Ａに例解されるように、光信号は、ＦＡＣレンズ４０４を出射するとき、および、透過レンズ４０６に入射するときに速軸に沿ってコリメートされ得る。
いくつかの実施形態（例えば、透過レンズ４０６に入射する光信号がコリメートされていない実施形態）では、透過レンズ４０６が（例えば、速軸および／または遅軸に沿った）光の発散を低減し得る。例えば、透過レンズ４０６は、光信号が窓４０８を介して周囲の環境に送信される前に、光信号を（例えば、速軸および／または遅軸に沿って）コリメートし得る。光信号のコリメーションは、周囲の環境の対象に方向付けられたときに、光信号の所与の信号強度を維持し得る。さらに、いくつかの実施形態では、透過レンズ４０６は、球面レンズまたは非点収差レンズを含み得る。
透過レンズ４０６および窓４０８から出力する光信号の発散を修正するために、発光部４０２に対するＦＡＣレンズ４０４の位置が調整され得る。例えば、図４Ｂに例解されるように、発光部４０２とＦＡＣレンズ４０４との間の離反が、透過光信号に対する速軸に沿った最適化コリメーションに対応し得る離反よりも小さくなるように、発光部４０２に対してＦＡＣレンズ４０４が位置決めされ得る。例えば、ＦＡＣレンズ４０４と発光部４０２との間の離反は、低発散光（例えば、ＦＡＣレンズ４０４から出力された光）に対する速軸に沿った最適化されたコリメーションに対応し得る離反の８０．０％～９９．９％であり得る。ＦＡＣレンズ４０４と発光部４０２との間の他の離反も可能である。例えば、代替的な実施形態では、発光部４０２とＦＡＣレンズ４０４との間の離反は、透過光信号に対する速軸に沿った最適化されたコリメーションに対応し得る離反よりも大きくてもよい。そのような配置によって、低発散光が透過レンズ４０６に到達するとき低発散光のビームサイズがより大きくなるであろう。
ＦＡＣレンズ４０４および発光部４０２が空気中のＦＡＣレンズ４０４の後方終点距離（すなわち、ｆ１）よりも短い距離だけ離れている配置では、（例解されるように）光信号はＦＡＣレンズ４０４を出るときに速軸に沿ってコリメートされないおそれがあり、透過レンズ４０６で（例えば、光信号が速軸方向に沿って測定された透過レンズ４０６のサイズにほぼ等しいビーム幅を有する場合）拡大される。例えば、発光部４０２によって放出された光信号は、ＦＡＣレンズ４０４を出射するときに速軸に沿って発散し得る。したがって、透過レンズ４０６に入射する光は、速軸に沿って発散する可能性があり、その発散の結果として、図４Ａに例解される実施形態よりも速軸に沿ってより大きなビーム径を有する。その後、光信号は、透過レンズ４０６によってその発散が低減され得る（例えば、光信号は、透過レンズ４０６によってコリメートされ得る）。しかしながら、図４Ｂの実施形態における透過レンズ４０６での速軸に沿ったビーム径が図４Ａの実施形態よりもより大きい場合には、速軸に沿ったビーム径はまた、図４Ｂの実施形態の窓４０８でより大きくなる。結果として、窓４０８における破片または欠陥が図４Ｂの実施形態における周囲の環境に伝達される光信号に与える悪影響は、図４Ａの実施形態における周囲の環境に伝達される光信号に与える悪影響よりも小さい。例えば、ビームが窓４０８を出射するときに拡大されるので、窓４０８上の泥、凝縮、または他の破片、および／または窓４０８の亀裂または欠陥は、少なくとも部分的に回避され得る。さらに、拡大されたビームが窓４０８を出射することによって、周囲の環境に伝達されるビームの強度（例えば、Ｗ／ｍ２で測定される）も減少する。透過ビームの強度を低減することにより、ＬＩＤＡＲデバイス４００における眼への安全性がさらに高められ得る（すなわち、既存の基準を超えて放出された光信号によって人間の眼にもたらされるリスクを低減する）。
窓４０８での送信信号のそのような拡大は、発光部４０２に対するＦＡＣレンズ４０４の位置を調整することによって図４Ｂの実施形態で達成されるが、（例えば、ＦＡＣレンズ４０４の位置を変更することに加えて、またはその代わりに）ＦＡＣレンズ４０４の形状を修正することによって同様の結果が達成されて得ることが理解されるであろう。例えば、ＦＡＣレンズ４０４の送信側の面の曲率を修正して、ＦＡＣレンズ４０４の後方終点距離を変更することができる。
いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲデバイス４００は、図４Ａまたは４Ｂに例解されていない追加的または代替的な構成要素を含み得る。例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４００は、周囲の環境に送信される、発光部４０２によって放出された光をより具体的に選択するための開口を含み得る。さらに、図４Ａまたは図４Ｂには例解されていないが、ＬＩＤＡＲデバイス４００は、発光部４０２から放出された光が周辺環境における１つ以上の対象物から反射されるとそれを検出するように構成された１つ以上の光センサ（例えば、図２Ｄに例解された受光部２３０と同様）、および／または、周辺環境における１つ以上の対象物から反射した光を光センサに方向付けるように構成された１つ以上の受光レンズおよび／もしくはミラーを含み得ることは理解されるであろう。
ＬＩＤＡＲデバイス４００は、１つ以上の拡散素子をさらに含み得る。例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４００は、送信信号の光路に沿ってＦＡＣレンズ４０４の送信面上またはその近くに配置された工学的拡散板（例えば、ホログラム拡散板またはマイクロレンズアレイ）を含み得る。いくつかの実施形態では、例えば、工学的拡散板がＦＡＣレンズ４０４の表面と一体化され得る。そのような工学的拡散板は、（例えば、速軸および／または遅軸に沿って）ビーム直径および／または発散を増加させることができるであろう。さらに、工学的拡散板は、ＦＡＣレンズ４０４から透過レンズに送信される光（すなわち、低発散光）に対して非ガウスビーム強度プロファイルを生成し得る。いくつかの実施形態では、工学的拡散板は、格子および／またはリップルなどの物理的な表面の特徴を含み得る。例えば、物理的な表面の特徴は、５μｍ～２５μｍの高さ、および／または周期性を持つ突起を含み得る。図４Ｃは、工学的拡散板を含むそのようなＦＡＣレンズ４９４を有する例示的なＬＩＤＡＲデバイス４９０を例解される。図４Ｃに例解されるＦＡＣレンズ４９４が例として提示され、ＦＡＣレンズ４９４の透過面上の他の形状、サイズ、または数のリップルまたは突起も可能であり、本明細書で考慮されることが理解されるであろう。いくつかの実施形態では、ＦＡＣレンズ４９４の表面は、一連のサブ表面を含み得る。サブ表面の各々は、幅（例えば、例解されるように、ｙ方向に沿って測定された長さ）、および／または、発光部４０２からの光線の強度および位相がサブ表面上でほぼ均一になるように選択された表面プロファイルを有し得る。追加的または代替的に、サブ表面の各々は、ほぼ均一な波面を有する発光部４０２からの光信号によって照明されたときに、全体の表面に対応する遠距離場回折パターンが所望のビームプロファイルを有するように選択された幅および／または表面プロファイルを有し得る。様々な実施形態において、サブ表面の表面プロファイルは、（例えば、サイズおよび／または製造方法によって指示されるように）連続的またはピクセル化され得る。
追加的または代替的に、ＬＩＤＡＲデバイス４００は、追加のレンズを含み得る。例えば、ＦＡＣレンズ４０４を通過する発光部によって透過される光の速軸コリメーションが最適化される距離よりも短い距離だけ、ＦＡＣレンズ４０４が発光部４０２から離反される実施形態では、非点収差レンズ（例えば、円筒レンズまたは平行四辺形レンズ）は、透過レンズ４０６の後ろに光軸に沿って配置され得る。このようにして、透過レンズ４０６を出射する光信号は、窓４０８を介して周囲の環境に送信される前に（例えば、速軸に沿って）コリメートされ得る。このような乱視レンズの形状（例えば、非点収差レンズの透過面の曲率）は、ＦＡＣレンズ４０４と発光部４０２との間の離反、ＦＡＣレンズ４０４と透過レンズ４０６との間の離反、および／または透過レンズ４０６と非点収差レンズとの間の離反に基づいて設定され得る。
加えて、ＬＩＤＡＲデバイス４００は、光を方向転換するように構成された１つ以上のミラー（例えば、回転多面鏡）を含んでもよい（例えば、これにより、デバイスが光を周辺環境内の特定の場所に方向付けることを可能にし得る）。例えば、１つ以上のミラーは、光を周囲の環境に方向付けるように構成された反射面を有する、図２Ｂ～２Ｄに例解されるミラー２４４に類似し得る。そのような実施形態では、発光部４０２と、ＦＡＣレンズ４０４と、透過レンズ４０６と、エポキシ層４１２とは、光共振器内で垂直に配向され得る。このような実施形態が、図５Ａに例解されている。例解されるように、光信号は、光共振器内で垂直に（例えば、図５Ａに例解されるようにｚ軸に平行に）放出され得、ＦＡＣレンズ４０４によって修正され、透過レンズ４０６によって修正され、（例えば、反射面２４４ａなどのミラー２４４のファセットから離れて）ミラー２４４で反射され、最後に、窓２５２を介して周辺の環境に送信される（図５Ａに例解される窓２５２は、例えば、図４Ａおよび４Ｂに例解される窓４０８に対応し得る）。いくつかの実施形態では、ＦＡＣレンズ４０４を発光部４０２の近くに移動させるとき、ならびに、透過レンズ４０６を出射するより大きな光信号に対応するために、ミラー２４４のサイズが調整（例えば、拡大）され、かつ／または、ミラー２４４の配向、または発光部４０２、ＦＡＣレンズ４０４、および透過レンズ４０６の組み合わせの配向が調整され得る。例えば、バッフル（例えば、図２Ｂに例解されるバッフル２４８）が、ミラー２４４の透過側をミラー２４４の受光側から離反するために使用される場合は、バッフルは、ミラー２４４の表面でより大きなビーム径に対応するために平行移動され、かつ／または回転され得る。
図５Ｂおよび５Ｃは、それぞれ図４Ａおよび４ＢのＬＩＤＡＲデバイス４００の実施形態を採用する場合における、窓２５２のサイズに対する発光部４０２からのビームのサイズの例解図を提示する。図５Ｂおよび５Ｃは窓２５２上のオクルージョン５０２も例解する。オクルージョン５０２は、破片（例えば、泥または汚れ）であり得る。代替的に、オクルージョン５０２は、窓２５２の欠陥（例えば、亀裂または不純物）であり得る。場合によっては、オクルージョン５０２は、完全に不透明であり得る。代替的に、オクルージョン５０２の一部または全体は、部分的に透明であり得る（例えば、オクルージョン５０２は、送信された光信号の周囲の環境への到達を完全に遮断するわけではないが、それを方向転換させる雨粒を含み得、この雨粒は、ブルーム効果などの望ましくない測定ノイズにつながり得る）。
図４Ａの発光部４０２に対するＦＡＣレンズ４０４の位置に基づいて、図５Ｂの送信信号５１２は、オクルージョン５０２によって実質的に妨害され得る（例えば、送信信号５１２の少なくとも５０％、少なくとも７５％、少なくとも９０％、または少なくとも９９％がオクルージョン５０２によって遮断され得る）。いくつかの実施形態では、代替的に「ビームサイズ」と称される、送信信号５１２が占める窓２５２上の表面積（例えば、窓２５２上の送信信号５１２の周辺部によって示される）は、１ｍｍ２～５ｍｍ２であり得る。
多少異なるが、図４Ｂの発光部４０２に対するＦＡＣレンズ４０４の位置に基づいて、図５Ｃの送信信号５１４は、図５Ｂの送信信号５１２よりもオクルージョン５０２によって実質的に干渉されにくい場合がある。例えば、送信信号５１４の最大で５０％、最大で２５％、最大で１０％、または最大で１％が、オクルージョン５０２によって塞がれ得る。いくつかの実施形態では、代替的に「ビームサイズ」と称される、送信信号５１４が占める窓２５２上の表面積（例えば、窓２５２上の送信信号５１４の周辺部によって示される）は、１５ｍｍ２～３０ｍｍ２であり得る。他の実施形態では、ビームサイズは、窓２５２で少なくとも１０ｍｍ２、または、窓２５２で少なくとも１００ｍｍ２であり得る。図面は、例解の目的でのみ提供されており、寸法は、例解されたものとは異なる場合がある（例えば、例解された実施形態の一部は縮尺どおりに例解されていない場合がある）ことが理解されるであろう。例えば、図５Ｂおよび５Ｃの送信信号５１２、５１４は、様々な実施形態に例解されているものよりも小さくてもよく、または大きくてもよい。
いくつかの実施形態では、窓２５２での送信信号５１２および５１４のパターンは、図５Ｂおよび５Ｃに例解されているものとは異なり得る。例えば、発光部４０２は、レーザダイオードのアレイ以外のデバイス（例えば、ＬＥＤ）を含み得る。このような実施形態でも、送信信号５１２および５１４は、窓２５２で異なるパターン（例えば、単一のドットまたは長方形）を有し得る。追加的または代替的に、１つ以上のミラーを指向させる方法、および／または、ＬＩＤＡＲデバイス４００内で窓２５２に対して発光部４０２を指向させる方法によって、窓２５２での送信信号５１２、５１４の配向または形状を変え得る。
いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲデバイス４００は、ＦＡＣレンズ４０４に加えて１つ以上のＳＡＣレンズを含み得る。そのような実施形態では、窓２５２での送信信号５１２および５１４のサイズも調整され得る。このような実施形態が図６に例解されている。図６は、ＦＡＣレンズに加えてＳＡＣレンズ６０４を有するＬＩＤＡＲデバイスの部分断面図である。例解されるように、図６はｙ軸に沿った断面図である。換言すると、図６に例解されている部分断面の視点は、図４Ａおよび４Ｂの部分断面の視点とは異なる。ＳＡＣレンズ６０４は、発散の遅軸に沿って、発光部４０２によって放出された光信号（例えば、レーザダイオードのアレイの各レーザダイオードによって放出されたビームの各々）をコリメートし得る。
図６に例解されるように、ＳＡＣレンズ６０４は、発光部４０２のレーザダイオードのアレイ（例えば、合計５つのレンズレット）内の各レーザダイオードに対応する異なるレンズ領域（すなわち、レンズレット）を含み得る。代替的な実施形態では、ＬＩＤＡＲデバイスは、複数のレンズ領域を有する単一のＳＡＣレンズではなく、複数のＳＡＣレンズ（例えば、レーザダイオードのアレイ内のレーザダイオードの各々に対応する１つのＳＡＣレンズ）を含み得る。ＳＡＣレンズ６０４の受光面は、例解されるように、エアギャップによってＦＡＣレンズ４０４の透過面から離反され得る。ＳＡＣレンズ６０４および発光部４０２は、ＳＡＣレンズ６０４によって修正されたときに、発光部によって遅軸に沿って放出された光の発散が最小化されるような距離だけ離別され得る。代替的な実施形態では、ＳＡＣレンズ６０４は、光軸に沿った異なる場所に配置され得る。例えば、ＳＡＣレンズ６０４は、代わりに、発光部４０２とＦＡＣレンズ４０４との間に、または透過レンズ４０６の後方に配置され得る。さらに他の実施形態では、ＳＡＣレンズおよびＦＡＣレンズは、代わりに、（図６に例解されるような２つの別個の光学系ではなく）単一の光学系に一体化され得る。そのような一体化された光学系は、遅軸と速軸の双方に沿って透過光をコリメートし得る。
さらに、いくつかの実施形態では、ＳＡＣレンズ６０４は、発光部４０２のレーザダイオードのアレイ内の各レーザダイオードによって放出された光線がわずかに異なる角度方向に方向付けられるように設計され得る（例えば、放出された光線のアレイが相互に平行ではなく、代わりに相互に角度を付けてシフトされる）。場合によっては、例えば、ＳＡＣレンズ６０４は、各光線が透過レンズ４０６の中心および／または透過レンズ４０６に関連する開口を通過するように、各レーザダイオードから放出された光線を指向させ得る。そのような配置は、ＳＡＣレンズ６０４をシフトするか、またはＳＡＣレンズ６０４のレンズ領域（すなわち、レンズレット）の１つ以上をそれぞれ傾けることによって達成することができるであろう。ＳＡＣレンズ６０４が放出された光線の角度間隔を修正する実施形態では、レーザダイオードのアレイ内のレーザダイオードのピッチと、透過レンズ４０６の焦点距離における透過光線の所望の角度間隔への依存性との間の非干渉を可能にし得る。追加的または代替的に、放出された光線の角度間隔を変えることにより、透過レンズ４０６での１つ以上の光線の重なりを可能にし得る。
本明細書に記載されている実施形態のいずれもが（本明細書に記載されているように）単一の発光部および単一の検出器を有するＬＩＤＡＲデバイスに適用され得る。しかしながら、ここで説明する技術は、複数の放射部および複数の検出器を有するＬＩＤＡＲデバイスに適用され得ることが理解される。そのようなデバイスには、例えば、追加のミラー、ＦＡＣレンズ、または透過レンズがそれぞれの放射部に対して含まれ得る。
ＩＩＩ．例示的なプロセス
図７は、例示的な実施形態による方法７００のフローチャート例解図である。いくつかの実施形態では、図７Ａのブロックのうちの１つ以上は、ＬＩＤＡＲデバイス（例えば、図４Ｂに例解されるＬＩＤＡＲデバイス４００）によって行われ得る。
ブロック７０２において、方法７００は、発光部によって、速軸および遅軸に沿って発散する光信号を放出することを含み得る。
ブロック７０４において、方法７００は、速軸コリメーション（ＦＡＣ）レンズによって、発光部からの光信号を受け取ることを含み得る。
ブロック７０６において、方法７００は、ＦＡＣレンズによって、発光部の速軸に沿った受け取った光信号の発散を低減し、低発散光を提供することを含み得る。
ブロック７０８において、方法７００は、透過レンズによって、低発散光を受け取ることを含み得る。低発散光は、透過レンズで拡大される。
ブロック７１０において、方法７００は、透過レンズによって、透過光を提供することを含み得る。透過レンズは、光が（例えば、窓を介して）周囲の環境に提供される前に、放出された光をコリメートし得る。
ブロック７１２において、方法７００は、透過光を透過する材料を含む窓を介して環境に透過光を提供することを含み得る。
ブロック７１４において、方法７００は、受光レンズによって、窓を介して環境からの透過光の反射を受け取ることを含み得る。
ブロック７１６において、方法７００は、受光レンズによって、受け取った反射を光センサに提供することを含み得る。
ブロック７１８において、方法７００は、光センサによって、受け取った反射を検出することを含み得る。
ＩＶ．結論
本開示は、本出願に記載の特定の実施形態に関して限定されるものではなく、特定の実施形態は、様々な態様の例解として意図される。当業者には明らかなことであるが、多くの変形および変更を本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく行うことができる。本明細書において列挙されるものに加えて、本開示の範囲内の機能的に同等の方法および装置は、当業者には、これまでの説明から明らかであろう。このような変形および変更は、添付の特許請求の範囲内にあることが意図されている。
上記の詳細な説明は、添付の図を参照して、開示されたシステム、デバイス、および方法の様々な特徴および機能を説明している。図では、特に文脈で記載しない限り、同様の記号は通常、同様の構成要素を指している。本明細書および図に記載の例示的な実施形態は、限定することを意図しているものではない。本明細書に提示される主題の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を行うことができる。本明細書で概して説明され、かつ図に例解されている、本開示の態様は、多種多様な異なる構成で配置、置換、組み合わせ、分離、および設計することができ、そのすべてが、本明細書において明示的に想定されていることが容易に理解されよう。
図および本明細書で説明されるメッセージフロー図、シナリオ、およびフローチャートのいずれかまたはすべてに関して、各ステップ、ブロック、動作、および／または通信は、例示的な実施形態に従った情報の処理および／または情報の送信を表し得る。代替的な実施形態は、これらの例示的な実施形態の範囲内に含まれる。これらの代替的な実施形態では、例えば、ステップ、ブロック、送信、通信、要求、応答、および／またはメッセージとして記載される動作は、関わる機能性に応じて、実質的に同時または逆の順序を含む、図示または記載されるものとは異なる順序で実行され得る。さらに、それより多いまたは少ないブロックおよび／または動作を、本明細書において説明されるメッセージフロー図、シナリオ、およびフローチャートのいずれかで使用することができ、これらのメッセージフロー図、シナリオ、およびフローチャートは、部分的にまたは全体として相互に組み合わせることができる。
情報の処理を表すステップ、ブロック、または動作は、本明細書に記載の方法または技術の特定の論理機能を果たすように構成され得る回路網に対応することができる。代替的または追加的に、情報の処理を表すステップまたはブロックは、モジュール、セグメント、またはプログラムコード（関連データを含む）の一部分に対応することができる。プログラムコードは、特定の論理演算または動作を方法または技術において実施するためのプロセッサにより実行可能な１つ以上の命令を含むことができる。プログラムコードおよび／または関連データは、ＲＡＭ、ディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、または別の記憶媒体を含む、記憶デバイスなど、任意の種類のコンピュータ可読媒体に格納され得る。
さらに、１つ以上の情報送信を表すステップ、ブロック、または動作は、同じ物理デバイスにおけるソフトウェアモジュールおよび／またはハードウェアモジュール間の情報送信に対応することができる。しかしながら、他の情報送信は、様々な物理デバイスにおけるソフトウェアモジュールおよび／またはハードウェアモジュール間の情報送信であり得る。
図に示す特定の配置は、限定事項としてみなされるべきではない。他の実施形態が、所与の図に示される各要素をそれより多く、またはそれより少なく含み得ることを理解されたい。さらに、例解される要素の一部を組み合わせる、または省略することができる。なおさらに、例示的な実施形態は、図に例解されていない要素を含むことができる。
様々な態様および実施形態が本明細書において開示されているが、当業者には、他の態様および実施形態が明らかとなるであろう。本明細書に開示される様々な態様および実施形態は、例解を目的とするものであり、限定することを意図するものではなく、真の範囲は、以下の特許請求の範囲によって示される。

Claims (20)

  1. 光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスであって、
    送信部であって、前記送信部が、
    発光部であって、速軸および遅軸に沿って発散する光を放出する、発光部と、
    前記発光部に光学的に結合された速軸コリメーション（ＦＡＣ）レンズであって、前記ＦＡＣレンズが、前記発光部によって放出された光を受け取り、前記受け取った光の前記発光部の前記速軸に沿った発散を低減して、低発散光を提供するように構成された、ＦＡＣレンズと、
    前記ＦＡＣレンズに光学的に結合された透過レンズであって、前記透過レンズが、前記ＦＡＣレンズから前記低発散光を受け取り、透過光を提供するように構成され、かつ、前記ＦＡＣレンズが、前記透過レンズで前記低発散光が拡大されるように前記発光部に対して位置決めされる、透過レンズと、を備える、送信部と、
    受光部であって、前記受光部が、
    受光レンズと、
    前記受光レンズに光学的に結合された光センサと、
    前記透過光が透過する材料を含む窓であって、（ｉ）前記透過レンズからの前記透過光が前記窓を通過して前記ＬＩＤＡＲデバイスの環境に入射するように、かつ、（ｉｉ）前記環境からの前記透過光の反射が、前記窓を通過して前記受光レンズに到達するように前記窓が、前記透過レンズおよび前記受光レンズに光学的に結合される、窓と、を備える、受光部と、を備える、ＬＩＤＡＲデバイス。
  2. 前記発光部がレーザダイオードを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  3. 前記発光部がレーザダイオードのアレイを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  4. 前記ＦＡＣレンズが非点収差レンズを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  5. 前記非点収差レンズが平行四辺形レンズを含む、請求項４に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  6. 複数の反射面を含む多面鏡をさらに備え、前記窓が前記多面鏡を介して前記透過レンズおよび前記受光レンズの双方に光学的に結合される、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  7. 前記複数の反射面の各々が、前記透過光と相互作用するように構成された透過部分と、前記透過光の前記反射と相互作用するように構成された受光部分と、を備え、
    前記複数の反射面の各々の前記透過部分が、バッフルによって前記受光部分から分離され、
    前記複数の反射面の各々の前記透過部分が前記受光部分よりも小さい、請求項６に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  8. 前記多面鏡は、第１の回転軸の周りを回転するように構成され、
    前記透過光がそれに向かって方向付けられる前記環境における方向が、前記第１の回転軸の周りの前記多面鏡の第１の角度に基づく、請求項６に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  9. ベースをさらに備え、
    前記送信部および前記受光部は前記ベースに連結されており、前記ベースは第２の回転軸の周りを回転するように構成されており、
    前記透過光がそれに向かって方向付けられる前記環境における前記方向が、前記第２の回転軸の周りの前記ベースの第２の角度に基づく、請求項８に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  10. 前記透過光が、前記窓において少なくとも１０ｍｍ２のビームサイズを有する、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  11. 前記透過光が、前記窓において少なくとも１００ｍｍ２のビームサイズを有する、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  12. 前記ＦＡＣレンズの表面に配置された拡散素子をさらに備え、前記拡散素子が前記低発散光の発散を調整する、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  13. 前記拡散素子がホログラム拡散板を含む、請求項１２に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  14. 前記拡散素子が、前記低発散光に対して非ガウスビーム強度プロファイルを生成する、請求項１２に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  15. 前記ＦＡＣレンズは、前記発光部によって放出された光が透過するエポキシ層を用いて、前記発光部に物理的に取り付けられている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  16. 前記発光部および前記ＦＡＣレンズは、前記低発散光に対して前記速軸に沿った最適なコリメーションに対応して得る離反の８０．０％～９９．９％の範囲の距離だけ相互に離間している、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  17. 前記低発散光が前記透過レンズに到達する前に、前記ＦＡＣレンズからの前記発光部の前記遅軸に沿った前記低発散光の発散を低減するように構成された遅軸コリメーション（ＳＡＣ）レンズをさらに備える、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  18. 前記ＳＡＣレンズの受光面が、エアギャップによって前記ＦＡＣレンズの透過面から離反されている、請求項１７に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  19. 自律車両であって、
    光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスであって、
    送信部であって、前記送信部が、
    発光部であって、速軸および遅軸に沿って発散する光を放出する、発光部と、
    前記発光部に光学的に結合された速軸コリメーション（ＦＡＣ）レンズであって、前記ＦＡＣレンズが、前記発光部によって放出された光を受け取り、前記受け取った光の前記発光部の前記速軸に沿った発散を低減して、低発散光を提供するように構成された、ＦＡＣレンズと、
    前記ＦＡＣレンズに光学的に結合された透過レンズであって、前記透過レンズが、前記ＦＡＣレンズから前記低発散光を受け取り、透過光を提供するように構成され、かつ、前記ＦＡＣレンズが、前記透過レンズで前記低発散光が拡大されるように前記発光部に対して位置決めされる、透過レンズと、を備える、送信部と、
    受光部であって、前記受光部が、
    受光レンズと、
    前記受光レンズに光学的に結合された光センサと、
    前記透過光が透過する材料を含む窓であって、（ｉ）前記透過レンズからの前記透過光が前記窓を通過して前記ＬＩＤＡＲデバイスの環境に入射するように、かつ、（ｉｉ）前記環境からの前記透過光の反射が、前記窓を通過して前記受光レンズに到達するように前記窓が、前記透過レンズおよび前記受光レンズに光学的に結合される、窓と、を備える、受光部と、を備える、ＬＩＤＡＲデバイスを備える、自律車両。
  20. 方法であって、
    発光部によって、速軸および遅軸に沿って発散する光信号を放出することと、
    速軸コリメーション（ＦＡＣ）レンズによって、前記発光部からの前記光信号を受信することと、
    前記ＦＡＣレンズによって、前記発光部の前記速軸に沿った前記受信した光信号の発散を低減して、低発散光を提供することと、
    透過レンズによって、前記低発散光を受け取ることであって、前記低発散光が透過レンズで拡大されることと、
    前記透過レンズによって、透過光を提供することと、
    前記透過光を透過する材料を備えた窓を介して環境に前記透過光を提供することと、
    受光レンズによって、前記窓を介して前記環境からの前記透過光の反射を受け取ることと、
    前記受光レンズによって、前記受け取った反射を光センサに提供することと、
    前記光センサによって、前記受け取った反射を検出することと、を含む方法。
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