JP2023541098A - 可変解像度マルチビームスキャンを備えたｌｉｄａｒシステム - Google Patents

可変解像度マルチビームスキャンを備えたｌｉｄａｒシステム Download PDF

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Abstract

ＬＩＤＡＲシステムが、複数のレーザビームを生成するように構成されたレーザ放出ユニットを含み得る。ＬＩＤＡＲシステムは、複数のレーザビームをレーザ放出ユニットから共通のスキャンユニットに透過するように構成された光学系も含み得る。共通のスキャンユニットは、複数のレーザビームをＬＩＤＡＲシステムの視野に向けて投影して、視野を横切る複数のスキャンラインに沿って視野を同時にスキャンするように構成され得る。

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０２０年９月１４日に出願された米国仮特許出願第６３／０７７，９３３号、２０２０年９月２１日に出願された米国仮特許出願第６３／０８１，０２４号、２０２０年９月２２日に出願された米国仮特許出願第６３／０８１，６４６号、及び２０２１年４月１１日に出願された米国仮特許出願第６３／１７３，４２６号に対する優先権を主張するものであり、それら全てが、参照により全体として本明細書に組み込まれる。更に、本出願は、２０２１年８月２４日に出願された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２１／０４７２８９号に対する優先権を主張し、それは、参照により全体として本明細書に組み込まれる。国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０２１／０４７２８９号は、２０２０年８月２４日に出願された米国仮特許出願第６３／０６９，４０３号、及び２０２０年９月１４日に出願された米国仮特許出願第６３／０７７，９３３号に対する優先権を主張し、それらは、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
背景
Ｉ．技術分野
[0002] 本開示は、一般に、周囲環境をスキャンするための技術に関し、例えば、ＬＩＤＡＲ技術を用いて周囲環境内の物体を検出するシステム及び方法に関する。
ＩＩ．背景情報
[0003] 運転者支援システム及び自律走行車の出現によって、自動車は、車両のナビゲーションに影響を及ぼし得る障害物、危険、物体、及び他の物理パラメータを識別することを含めて、周囲の状況を信頼性高く検知し解釈できるシステムを搭載することが必要となっている。この目的のため、単独で又は冗長的に動作するレーダ、ＬＩＤＡＲ、カメラベースのシステムを含む多くの異なる技術が提案されている。
[0004] 運転者支援システム及び自律走行車に伴う１つの検討すべき事項は、雨、霧、暗さ、明るい光、及び雪を含む様々な条件においてシステムが周囲の状況を判断する能力である。光検出と測距（ＬＩＤＡＲ：light detection and ranging system、ＬＡＤＡＲとしても知られている）は、物体に光を照射して反射したパルスをセンサで測定することで物体までの距離を測定することによって、様々な条件で良好に機能することができる技術の一例である。レーザは、ＬＩＤＡＲシステムにおいて使用できる光源の一例である。ＬＩＤＡＲシステムなどの電気光学システムは、光源によって放出された光を電気光学システムの環境に投影するための光偏向器を含むことがある。光偏向器は、電気光学システムの視野内の所望の位置に光を投影するために、少なくとも１つの軸の周りを枢動するように制御され得る。光偏向器の動きを高精度で制御及び／又は監視するために、光偏向器の位置及び／又は向きを決定するための改良されたシステム及び方法を設計することが望ましいことがある。
[0005] 本開示のシステム及び方法は、電気光学システムで使用される光偏向器の位置及び／又は向きを監視する性能の改良を対象とする。
概要
[0006] 一態様では、ＬＩＤＡＲシステムが開示される。ＬＩＤＡＲシステムは、複数のレーザビームを生成するように構成されたレーザ放出ユニットと、複数のレーザビームをレーザ放出ユニットから共通のスキャンユニットに透過するように構成された光学系とを含み得る。共通のスキャンユニットは、複数のレーザビームをＬＩＤＡＲシステムの視野に向けて投影して、視野を横切る複数のスキャンラインに沿って視野を同時にスキャンするように構成され得る。
[0007] 別の態様では、ＬＩＤＡＲシステムが開示される。ＬＩＤＡＲシステムは、複数のレーザビームを生成するように構成されたレーザ放出ユニットと、複数のレーザビームを受信するように構成されたスキャンユニットとを含み得る。共通のスキャンユニットは、複数のレーザビームをＬＩＤＡＲシステムの視野に向けて投影するように構成され得る。ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサも含み得る。少なくとも１つのプロセッサは、ＦＯＶを横切る第１の複数のスキャンラインに沿って複数のビームを誘導し、複数のレーザビームを、第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットに変位し、第２の複数のスキャンラインに沿って複数のレーザビームを誘導することによって、スキャンユニットにＬＩＤＡＲシステムの視野をスキャンさせるようにプログラムされ得る。
[0008] 更に別の態様では、ＬＩＤＡＲシステムが開示される。ＬＩＤＡＲシステムは、複数のレーザビームを生成するように構成された複数のレーザエミッタを含むモノリシックレーザアレイと、複数のレーザビームを受信するように構成された二軸スキャンミラーとを含み得る。二軸スキャンミラーは、複数のレーザビームをＬＩＤＡＲシステムの視野に向けて投影するように構成される。ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサを含み得る。少なくとも１つのプロセッサは、複数のレーザエミッタのうちの第１のレーザエミッタサブセットを活性化し、第１のレーザエミッタサブセットによって生成されたレーザビームを、ＬＩＤＡＲシステムの視野を横切る第１の複数のスキャンラインにわたってスキャンし、第１のレーザエミッタサブセットを非活性化し、複数のレーザエミッタのうちの第２のレーザエミッタサブセットを活性化し、第２のレーザエミッタサブセットによって生成されたレーザビームを、ＬＩＤＡＲシステムの視野を横切る第２の複数のスキャンラインにわたってスキャンし、第２のレーザエミッタサブセットを非活性化し、二軸スキャンミラーを、モノリシックレーザアレイの角度長さ以上の回転角度だけ傾斜させ、第１のレーザエミッタサブセットを活性化し、第１のレーザエミッタサブセットによって生成されたレーザビームを、ＬＩＤＡＲシステムの視野を横切る第３の複数のスキャンラインにわたってスキャンするようにプログラムされ得る。
[0009] 前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、単なる例示及び説明であり、特許請求の範囲を限定するものではない。
図面の簡単な説明
[0010] 本開示に組み込まれてその一部を構成する添付図面は、開示される様々な実施形態を示している。
[0011]開示される実施形態に従った例示的なＬＩＤＡＲシステムを示す図である。 [0012]開示される実施形態に従った、車両上に搭載されたＬＩＤＡＲシステムの単一スキャンサイクルの例示的な出力を示す画像である。 [0013]開示される実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムの出力から決定されたポイントクラウドモデルの表現を示す別の画像である。 [0014]本開示の実施形態に従った投影ユニットの構成を示す図である。 [0014]本開示の実施形態に従った投影ユニットの構成を示す図である。 [0014]本開示の実施形態に従った投影ユニットの構成を示す図である。 [0014]本開示の実施形態に従った投影ユニットの構成を示す図である。 [0014]本開示の実施形態に従った投影ユニットの構成を示す図である。 [0014]本開示の実施形態に従った投影ユニットの構成を示す図である。 [0014]本開示の実施形態に従った投影ユニットの構成を示す図である。 [0015]本開示の実施形態に従ったスキャンユニットの構成を示す図である。 [0015]本開示の実施形態に従ったスキャンユニットの構成を示す図である。 [0015]本開示の実施形態に従ったスキャンユニットの構成を示す図である。 [0015]本開示の実施形態に従ったスキャンユニットの構成を示す図である。 [0016]本開示の実施形態に従った検知ユニットの構成を示す図である。 [0016]本開示の実施形態に従った検知ユニットの構成を示す図である。 [0016]本開示の実施形態に従った検知ユニットの構成を示す図である。 [0016]本開示の実施形態に従った検知ユニットの構成を示す図である。 [0016]本開示の実施形態に従った検知ユニットの構成を示す図である。 [0017]視野の単一部分の単一フレーム時間における放出パターンを示す４つの例示的な図を含む。 [0018]視野全体の単一フレーム時間における放出スキームを示す３つの例示的な図を含む。 [0019]視野全体の単一フレーム時間中に投影された実際の光放出及び受光された反射を示す図である。 [0020]本開示の実施形態に従った第１の例示的な実施を示す図である。 [0020]本開示の実施形態に従った第１の例示的な実施を示す図である。 [0020]本開示の実施形態に従った第１の例示的な実施を示す図である。 [0021]本開示の実施形態に従った第２の例示的な実施を示す図である。 [0022]本開示のいくつかの実施形態に従った例示的な開示されたＬＩＤＡＲシステムの概略構成を示す図である。 [0023]本開示のいくつかの実施形態に従った視野の垂直スキャンを示す図である。 [0024]本開示のいくつかの実施形態に従った、非アクティブエリアによって分離されたアクティブエリアを有する検出器の一例を示す図である。 [0025]本開示のいくつかの実施形態に従った例示的なＬＩＤＡＲシステムの例示的なアーキテクチャのハイレベルブロック図である。 [0026]本開示のいくつかの実施形態に従ったモノリシックレーザアレイの一例を示す図である。 [0027]本開示のいくつかの実施形態に従ったモノリシックレーザアレイの別の例を示す図である。 [0028]本開示のいくつかの実施形態に従ったモノリシックレーザアレイの一例を示す図である。 [0028]本開示のいくつかの実施形態に従ったモノリシックレーザアレイの一例を示す図である。 [0028]本開示のいくつかの実施形態に従ったモノリシックレーザアレイの一例を示す図である。 [0028]本開示のいくつかの実施形態に従ったモノリシックレーザアレイの一例を示す図である。 [0028]本開示のいくつかの実施形態に従ったモノリシックレーザアレイの一例を示す図である。 [0028]本開示のいくつかの実施形態に従ったモノリシックレーザアレイの一例を示す図である。 [0028]本開示のいくつかの実施形態に従ったモノリシックレーザアレイの一例を示す図である。 [0029]本開示のいくつかの実施形態に従った、レーザビームによって生成されたスポットの例示的な拡大画像を示す図である。 [0030]本開示のいくつかの実施形態に従った、ビームスプリッタを含む例示的なＬＩＤＡＲシステムを示す図である。 [0030]本開示のいくつかの実施形態に従った、ビームスプリッタを含む例示的なＬＩＤＡＲシステムを示す図である。 [0031]本開示のいくつかの実施形態に従った、２Ｄスキャンミラーを使用して得られる例示的なスキャンパターンを示す図である。 [0032]本開示のいくつかの実施形態に従った、複数のレーザビームを使用して得られるスキャンパターンを示す図である。 [0033]本開示のいくつかの実施形態に従った、非アクティブエリアによって分離されたアクティブエリアを有するモノリシック検出器の一例を示す図である。 [0033]本開示のいくつかの実施形態に従った、非アクティブエリアによって分離されたアクティブエリアを有するモノリシック検出器の一例を示す図である。 [0033]本開示のいくつかの実施形態に従った、非アクティブエリアによって分離されたアクティブエリアを有するモノリシック検出器の一例を示す図である。 [0034]本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的なビームスプリッタを示す図である。 [0034]本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的なビームスプリッタを示す図である。 [0035]本開示のいくつかの実施形態に従った、レーザビームの出力を監視するために使用される例示的なビームスプリッタのポートを示す図である。 [0036]本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的なＬＩＤＡＲシステムを示す概略図である。 [0037]本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的なＬＩＤＡＲシステムを使用して取得された例示的なスキャンパターンを示す図である。 [0038]本開示のいくつかの実施形態に従った、複数のビーム構成を使用する重複スキャンの一例を示す図である。 [0038]本開示のいくつかの実施形態に従った、複数のビーム構成を使用する重複スキャンの一例を示す図である。 [0038]本開示のいくつかの実施形態に従った、複数のビーム構成を使用する重複スキャンの一例を示す図である。 [0039]本開示のいくつかの実施形態に従った、図１７Ａの一部分の拡大図を示す図である。 [0040]本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲ視野のサブ領域に焦点を合わされたマルチステップスキャンの一例を示す図である。 [0040]本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲ視野のサブ領域に焦点を合わされたマルチステップスキャンの一例を示す図である。 [0041]本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲ視野のサブ領域に焦点を合わされたマルチステップスキャンの別の例を示す図である。 [0042]本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的なＬＩＤＡＲシステムを使用して取得された例示的なスキャンパターンを示す図である。 [0043]ＬＩＤＡＲ視野の４回の順次スキャン中にレーザアレイによって放出されるレーザビームの動きを示す図である。
詳細な説明
[0044] 以下の詳細な説明は添付図面を参照する。可能な限り、図面及び以下の記載では同一の参照番号を用いて同一又は同様の部分を指し示す。本明細書ではいくつかの例示的な実施形態を記載するが、変更、適合、及びその他の実施も可能である。例えば、図面に示されたコンポーネントに対する置換、追加、又は変更を行うことができ、開示される方法に対するステップの置換、並べ替え、除去、又は追加によって本明細書に記載される例示的な方法を変更することができる。したがって、以下の詳細な説明は開示される実施形態及び例に限定されない。適正な範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。
用語の定義
[0045] 開示される実施形態は光学システムを含み得る。本明細書で用いる場合、「光学システム」という用語は、光の発生、検出、及び／又は操作のために使用される任意のシステムを広く含む。単に一例として、光学システムは、光を発生、検出、及び／又は操作するための１つ以上の光学コンポーネントを含み得る。例えば、光源、レンズ、ミラー、プリズム、ビームスプリッタ、コリメータ、偏光光学系、光学変調器、光学スイッチ、光学増幅器、光学検出器、光学センサ、光ファイバ、半導体光学コンポーネントは、それぞれ必ずしも必須ではないが、光学システムの一部となり得る。１つ以上の光学コンポーネントに加えて、光学システムは、電気的コンポーネント、機械的コンポーネント、化学反応コンポーネント、及び半導体コンポーネントのような、他の非光学コンポーネントも含み得る。非光学コンポーネントは、光学システムの光学コンポーネントと協働することができる。例えば光学システムは、検出された光を分析するための少なくとも１つのプロセッサを含み得る。
[0046] 本開示に従って、光学システムはＬＩＤＡＲシステムとすることができる。本明細書で用いる場合、「ＬＩＤＡＲシステム」という用語は、反射光に基づいて１対の有形物体（tangible object）間の距離を示すパラメータの値を決定することができる任意のシステムを広く含む。一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲシステムが放出した光の反射に基づいて１対の有形物体間の距離を決定できる。本明細書で用いる場合、「距離を決定する」という用語は、１対の有形物体間の距離を示す出力を発生することを広く含む。決定された距離は、１対の有形物体間の物理的寸法を表すことができる。単に一例として、決定された距離は、ＬＩＤＡＲシステムとＬＩＤＡＲシステムの視野内の別の有形物体との間の飛行距離線を含み得る。別の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲシステムが放出した光の反射に基づいて１対の有形物体間の相対速度を決定することができる。１対の有形物体間の距離を示す出力の例には、有形物体間の標準的な長さ単位の数（例えばメートル数、インチ数、キロメートル数、ミリメートル数）、任意の長さ単位の数（例えばＬＩＤＡＲシステム長の数）、距離と別の長さとの比（例えばＬＩＤＡＲシステムの視野内で検出された物体の長さに対する比）、時間量（例えば標準的な単位、任意の単位又は比、例えば有形物体間を光が移動するのに要する時間として与えられる）、１つ以上のロケーション（例えば承認された座標を用いて規定される、既知のロケーションに対して規定される）、及びその他のものが含まれる。
[0047] ＬＩＤＡＲシステムは、反射光に基づいて１対の有形物体間の距離を決定することができる。一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、光信号の放出とセンサによるその検出の時点との間の時間期間を示す時間情報を生成するセンサの検出結果を処理することができる。この時間期間は時として光信号の「飛行時間（time of flight）」と称される。一例において、光信号は短いパルスであり、受信の際にその立ち上がり時間及び／又は立ち下がり時間を検出することができる。関連する媒体（通常は空気）中における光の速度に関する既知の情報を用いて、光信号の飛行時間に関する情報を処理することで、放出と検出との間で光信号が移動する距離を提供できる。別の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、周波数位相シフト（又は多周波数位相シフト）に基づいて距離を決定することができる。具体的には、ＬＩＤＡＲシステムは、光信号の（例えば最終的な測度を与えるためいくつかの連立方程式を解くことによって）１つ以上の変調位相シフトを示す情報を処理することができる。例えば、放出された光学信号を１つ以上の一定周波数によって変調できる。放出された信号と検出された反射との間の変調の少なくとも１つの位相シフトは、放出と検出との間で光が移動した距離を示すことができる。変調は、連続波光信号、準連続波光信号、又は別のタイプの放出される光信号に適用され得る。距離を決定するため、ＬＩＤＡＲシステムによって追加情報を使用できることに留意するべきである。追加情報は例えば、信号の投影ロケーションと検出ロケーションとの間のロケーション情報（例えば相対位置）（特に、相互に距離が離れている場合）、及びその他のものである。
[0048] いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲシステムの環境内の複数の物体を検出するために使用できる。「ＬＩＤＡＲシステムの環境内の物体を検出する」という用語は、ＬＩＤＡＲシステムに関連付けられた検出器の方へ光を反射した物体を示す情報を発生することを広く含む。２つ以上の物体がＬＩＤＡＲシステムによって検出された場合、異なる物体に関して発生された情報、例えば、自動車が道路を走行している、鳥が木にとまっている、人が自転車に触れる、ライトバン（van）が建物の方へ移動するといった情報は、相互に連絡することができる。ＬＩＤＡＲシステムが物体を検出する環境の寸法は、実施に伴って変動し得る。例えばＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲシステムが搭載されている車両の環境内で、最大で１００ｍ（又は２００ｍ、３００ｍ等）の水平方向距離まで、及び最大で１０ｍ（又は２５ｍ、５０ｍ等）の垂直方向距離まで、複数の物体を検出するために使用できる。別の例においてＬＩＤＡＲシステムは、車両の環境内で、又は既定の水平方向範囲内（例えば２５°、５０°、１００°、１８０°等）で、及び既定の垂直方向高さ（例えば±１０°、±２０°、＋４０°～２０°、±９０°、又は０°～９０°）まで、複数の物体を検出するため使用できる。
[0049] 本明細書で用いる場合、「物体を検出する」という用語は、物体の存在を決定することを広く指すことができる（例えば、物体はＬＩＤＡＲシステムに対して及び／又は別の基準ロケーションに対して特定の方向に存在し得る、又は、物体は特定の空間体積内に存在し得る）。これに加えて又はこの代わりに、「物体を検出する」という用語は、物体と別のロケーション（例えばＬＩＤＡＲシステムのロケーション、地球上のロケーション、又は別の物体のロケーション）との間の距離を決定することを指す可能性がある。これに加えて又はこの代わりに、「物体を検出する」という用語は、物体を識別すること（例えば自動車、木、道路のような物体の種類を分類すること、特定の物体（例えばワシントン記念塔）を認識すること、自動車登録番号を判定すること、物体の組成（例えば固体、液体、透明、半透明）を明らかにすること、物体の運動パラメータ（例えば移動中であるか、その速度、移動方向、物体の膨張）を決定することを指す可能性がある。これに加えて又はこの代わりに、「物体を検出する」という用語は、ポイントクラウドマップを発生することを指す可能性がある。ポイントクラウドマップの１つ以上のポイントの各々は、物体内のロケーション又は物体面上のロケーションに対応する。一実施形態において、視野のポイントクラウドマップ表現に関するデータ解像度は、視野の０．１°×０．１°又は０．３°×０．３°に関連付けることができる。
[0050] 本開示に従って、「物体」という用語は、その少なくとも一部から光を反射することができる有限の組成物を広く含む。例えば物体は、少なくとも部分的に固体である（例えば自動車、木）、少なくとも部分的に液体である（例えば道路の水たまり、雨）、少なくとも部分的に気体である（例えば煙、雲）、多数の別個の粒子から成る（例えば砂あらし、霧、スプレー）、例えば～１ミリメートル（ｍｍ）、～５ｍｍ、～１０ｍｍ、～５０ｍｍ、～１００ｍｍ、～５００ｍｍ、～１メートル（ｍ）、～５ｍ、～１０ｍ、～５０ｍ、～１００ｍのような１つ以上の大きさであり得る。また、より小さいか又は大きい物体、及びこれらの例の間の任意の大きさも検出できる。様々な理由から、ＬＩＤＡＲシステムは物体の一部のみを検出する場合があることに留意するべきである。例えば、場合によっては、光は物体のいくつかの側面のみから反射される（例えば、ＬＩＤＡＲシステムに対向する側面のみが検出される）。他の場合、光は物体の一部のみに投影される（例えば、レーザビームが道路又は建物に投影される）。また他の場合、物体は、ＬＩＤＡＲシステムと検出された物体との間の別の物体によって部分的に遮られる。また他の場合、ＬＩＤＡＲのセンサは物体の一部から反射された光のみを検出し得る。これは例えば、周囲光又は他の干渉が物体のいくつかの部分の検出を妨害するからである。
[0051] 本開示に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲシステムの環境をスキャンすることで物体を検出するように構成できる。「ＬＩＤＡＲシステムの環境をスキャンする」という用語は、ＬＩＤＡＲシステムの視野又は視野の一部を照射することを広く含む。一例において、ＬＩＤＡＲシステムの環境をスキャンすることは、光偏向器を移動又は枢動させて、視野の様々な部分へ向かう様々な方向に光を偏向させることによって達成できる。別の例において、ＬＩＤＡＲシステムの環境をスキャンすることは、視野に対するセンサの位置決め（すなわちロケーション及び／又は向き）を変えることによって達成できる。別の例において、ＬＩＤＡＲシステムの環境をスキャンすることは、視野に対する光源の位置決め（すなわちロケーション及び／又は向き）を変えることによって達成できる。更に別の例において、ＬＩＤＡＲシステムの環境をスキャンすることは、少なくとも１つの光源及び少なくとも１つのセンサが視野に対して固定して（rigidly）移動するようにそれらの位置を変えることによって達成できる（すなわち、少なくとも１つのセンサ及び少なくとも１つの光源の相対的な距離及び向きは維持される）。
[0052] 本明細書で用いる場合、「ＬＩＤＡＲシステムの視野」という用語は、物体を検出することができるＬＩＤＡＲシステムの観察可能な環境の範囲を広く含み得る。ＬＩＤＡＲシステムの視野（ＦＯＶ）は様々な条件によって影響を受け得ることに留意するべきである。様々な条件は、限定ではないが、ＬＩＤＡＲシステムの向き（例えばＬＩＤＡＲシステムの光軸の方向）、環境に対するＬＩＤＡＲシステムの位置（例えば地面、及び隣接地形、及び障害物からの距離）、ＬＩＤＡＲシステムの動作パラメータ（例えば放出パワー、計算設定、規定の動作角度）等である。ＬＩＤＡＲシステムの視野は、例えば立体角を用いて規定することができる（例えばφ、θ角を用いて規定される。φ及びθは、例えばＬＩＤＡＲシステム及び／又はそのＦＯＶの対称軸に対する垂直面において規定される）。一例において、視野は、特定の範囲内（例えば最大で２００ｍ）で規定することができる。
[0053] 同様に、「瞬時視野（instantaneous field of view）」という用語は、任意の所与の瞬間にＬＩＤＡＲシステムによって物体を検出することができる観察可能な環境の範囲を広く含み得る。例えばスキャンＬＩＤＡＲシステムでは、瞬時視野はＬＩＤＡＲシステムの全ＦＯＶよりも狭く、ＬＩＤＡＲシステムのＦＯＶの他の部分における検出を可能とするためＬＩＤＡＲシステムのＦＯＶ内で移動させることができる。ＬＩＤＡＲシステムのＦＯＶ内での瞬時視野の移動は、ＬＩＤＡＲシステムへの光ビーム及び／又はＬＩＤＡＲシステムからの光ビームを異なる方向に偏向させるようにＬＩＤＡＲシステムの（又はＬＩＤＡＲシステム外部の）光偏向器を移動させることによって達成できる。一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲシステムが動作している環境内のシーン（scene）をスキャンするように構成できる。本明細書で用いる場合、「シーン」という用語は、ＬＩＤＡＲシステムの視野内の物体のいくつか又は全てを、ＬＩＤＡＲシステムの動作期間中の相対位置で及び現在の状態で広く含み得る。例えばシーンは、地上の要素（例えば土、道路、草、歩道、路面標識）、空、人工物体（例えば車両、建物、標識）、植物、人物、動物、光投影要素（例えば懐中電灯、太陽、他のＬＩＤＡＲシステム）等を含み得る。
[0054] 開示される実施形態は、再構築３次元モデルの生成に使用される情報を取得することを含み得る。使用できるタイプの再構築３次元モデルの例には、ポイントクラウドモデル及びポリゴンメッシュ（Polygon Mesh）（例えば三角形メッシュ）が含まれる。「ポイントクラウド」及び「ポイントクラウドモデル」という用語は、当技術分野において周知であり、ある特定の座標系に空間的に位置付けられるデータポイントセットを含むものと解釈するべきである（すなわち、各座標系によって記述される空間内に識別可能ロケーションを有する）。「ポイントクラウドポイント」という用語は、空間（無次元であるか、又は例えば１ｃｍ３のような微小セル空間である場合がある）内のポイントを指し、そのロケーションは座標セットを用いたポイントクラウドモデルによって記述できる（例えば（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、（ｒ、φ、θ））。単に一例として、ポイントクラウドモデルは、そのポイントのいくつか又は全てのための追加情報を記憶することができる（例えば、カメラ画像から生成されたポイントのための色情報）。同様に、他のいずれのタイプの再構築３次元モデルも、その物体のいくつか又は全てのための追加情報を記憶することができる。同様に、「ポリゴンメッシュ」及び「三角形メッシュ」という用語は当技術分野において周知であり、とりわけ、１つ以上の３Ｄ物体（多面体等）の形状を画定する頂点（vertex）、稜線（edge）、及び面（face）のセットを含むように解釈するべきである。面は、レンダリングを簡略化できるという理由から、三角形（三角形メッシュ）、四角形、又は他の単純な凸多角形のうち１つ以上を含み得る。また、面は、より一般的な凹多角形、又はくぼみ（hole）を有する多角形を含み得る。ポリゴンメッシュは、頂点－頂点メッシュ、面－頂点メッシュ、ウイングドエッジメッシュ（Winged-edge mesh）、及びレンダーダイナミックメッシュ（Render dynamic mesh）のような様々な技法を用いて表現できる。ポリゴンメッシュの様々な部分（例えば頂点、面、稜線）は、直接的に及び／又は相対的に、ある特定の座標系に空間的に位置付けられる（すなわち、各座標系によって記述される空間内に識別可能ロケーションを有する）。再構築３次元モデルの生成は、任意の標準的な、専用の、及び／又は新規の写真測量技法を用いて実施することができ、それらの多くは当技術分野において既知である。ＬＩＤＡＲシステムによって他のタイプの環境モデルも生成できることに留意するべきである。
[0055] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、光を投影するように構成された光源を用いる少なくとも１つの投影ユニットを含み得る。本明細書で用いる場合、「光源」という用語は、光を放出するように構成された任意のデバイスを広く指す。一実施形態において、光源は、固体レーザ、レーザダイオード、高出力レーザのようなレーザ、又は発光ダイオード（ＬＥＤ）ベースの光源のような代替的な光源とすればよい。更に、図面全体を通して示されている光源１１２は、光パルス、連続波（ＣＷ）、準ＣＷ等、異なるフォーマットの光を放出することができる。例えば、使用できる光源の１つのタイプは、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：vertical-cavity surface-emitting laser）である。使用できる別のタイプの光源は、外部キャビティダイオードレーザ（ＥＣＤＬ：external cavity diode laser）である。いくつかの例では、光源は約６５０ｎｍから１１５０ｎｍの間の波長の光を放出するように構成されたレーザダイオードを含み得る。或いは、光源は、約８００ｎｍから約１０００ｎｍ、約８５０ｎｍから約９５０ｎｍ、又は約１３００ｎｍから約１６００ｎｍの波長の光を放出するように構成されたレーザダイオードを含み得る。別段の指示がない限り、数値に関する「約」という用語は、言及された値に対して最大５％の分散として規定される。投影ユニット及び少なくとも１つの光源についての更なる詳細は、図２Ａから図２Ｃを参照して以下で説明する。
[0056] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、視野をスキャンするため光源からの光を偏向させるように構成された少なくとも１つの光偏向器を用いる少なくとも１つのスキャンユニットを含み得る。「光偏向器」という用語は、光を最初の経路から逸脱させるように構成されている任意の機構又はモジュールを広く含み、例えば、ミラー、プリズム、制御可能レンズ、機械的ミラー、機械的スキャンポリゴン（scanning polygon）、アクティブ回折（例えば制御可能ＬＣＤ）、リスレープリズム（Risley prism）、非機械電子光学ビームステアリング（Vscentにより作製されるもの等）、偏光格子（Boulder Non-Linear Systemsにより提供されるもの等）、光学フェーズドアレイ（ＯＰＡ：optical phased array）、及びその他のものである。一実施形態において、光偏向器は、少なくとも１つの反射要素（例えばミラー）、少なくとも１つの屈折要素（例えばプリズム、レンズ）等、複数の光学コンポーネントを含み得る。一例において、光偏向器は、光を様々な角度数に（例えば別々の角度数に、又は連続的な角度数範囲に）逸脱させるように、可動性であり得る。光偏向器は、任意選択的に、様々なやり方で制御可能であり得る（例えば、α度に偏向させる、偏向角をΔαだけ変える、光偏向器のコンポーネントをＭミリメートル移動させる、偏向角が変わる速度を変化させる）。更に光偏向器は、任意選択的に、単一の面（例えばθ座標）内で偏向の角度を変えるように動作可能であり得る。光偏向器は、任意選択的に、２つの非平行の面（例えばθ及びφ座標）内で偏向の角度を変えるように動作可能であり得る。この代わりに又はこれに加えて、光偏向器は任意選択的に、所定の設定間で（例えば所定のスキャンルートに沿って）又はその他で偏向の角度を変えるように動作可能であり得る。ＬＩＤＡＲシステムにおける光偏向器の使用に関して、光偏向器をアウトバウンド方向（送信方向すなわちＴＸとも称される）で用いて、光源からの光を視野の少なくとも一部へ偏向できることに留意するべきである。しかしながら、光偏向器をインバウンド方向（受信方向すなわちＲＸとも称される）で用いて、視野の少なくとも一部からの光を１つ以上の光センサへ偏向させることも可能である。スキャンユニット及び少なくとも１つの光偏向器についての更なる詳細は、図３Ａから図３Ｃを参照して以下で説明する。
[0057] 開示される実施形態は、視野をスキャンするために光偏向器を枢動することを含み得る。本明細書で用いる場合、「枢動する（pivot）」という用語は、物体（特に固体の物体）を、回転中心を実質的に固定したままに維持しながら、１つ以上の回転軸を中心として回転させることを広く含む。一実施形態において、光偏向器の枢動は、固定軸（例えばシャフト）を中心として光偏向器を回転させることを含み得るが、必ずしもそうとは限らない。例えばいくつかのＭＥＭＳミラー実施では、ＭＥＭＳミラーは、ミラーに接続された複数の曲げ部（bender）の作動によって動くことができ、ミラーは回転に加えてある程度の空間並進を生じ得る。それにもかかわらず、このようなミラーは実質的に固定された軸を中心として回転するように設計できるので、本開示に従って、枢動すると見なされる。他の実施形態において、あるタイプの光偏向器（例えば非機械電子光学ビームステアリング、ＯＰＡ）は、偏向光の偏向角を変えるために移動コンポーネントも内部移動も必要としない。光偏向器の移動又は枢動に関する検討は、必要な変更を加えて、光偏向器の偏向挙動を変化させるように光偏向器を制御することにも適用できることに留意するべきである。例えば光偏向器を制御することで、少なくとも１つの方向から到達する光ビームの偏向角を変化させることが可能となる。
[0058] 開示される実施形態は、光偏向器の単一の瞬時位置に対応する視野の部分に関連した反射を受信することを含み得る。本明細書で用いる場合、「光偏向器の瞬時位置」（「光偏向器の状態」とも称される）という用語は、ある瞬間的な時点に又は短い時間期間にわたって光偏向器の少なくとも１つの制御されたコンポーネントが位置している空間内のロケーション又は位置を広く指す。一実施形態において、光偏向器の瞬時位置は基準系（frame of reference）に対して測定することができる。基準系はＬＩＤＡＲシステム内の少なくとも１つの固定点に関連し得る。又は、例えば基準系はシーン内の少なくとも１つの固定点に関連し得る。いくつかの実施形態において、光偏向器の瞬時位置は、光偏向器（例えばミラー、プリズム）の１つ以上のコンポーネントのある程度の移動を含み得るが、この移動は通常、視野のスキャン中の最大変化度に対して限られた程度のものである。例えばＬＩＤＡＲシステムの視野全体のスキャンは、光の偏向を３０°の範囲にわたって変化させることを含み得る。また、少なくとも１つの光偏向器の瞬時位置は、光偏向器の０．０５°内の角度シフトを含み得る。他の実施形態において、「光偏向器の瞬時位置」という用語は、ＬＩＤＡＲシステムによって生成されるポイントクラウド（又は別のタイプの３Ｄモデル）の単一ポイントのデータを与えるために処理される光の取得中の光偏向器の位置を指し得る。いくつかの実施形態において、光偏向器の瞬時位置は、偏向器がＬＩＤＡＲ視野の特定の小領域（sub-region）の照射中に短時間停止する固定の位置又は向きに一致し得る。他の場合、光偏向器の瞬時位置は、光偏向器がＬＩＤＡＲ視野の連続的又は半連続的なスキャンの一部として通過する、光偏向器の位置／向きのスキャン範囲に沿った特定の位置／向きと一致し得る。いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャンサイクル中に光偏向器が複数の異なる瞬時位置に位置付けられるように光偏向器を移動させることができる。言い換えると、スキャンサイクルが発生する時間期間中、偏向器を一連の異なる瞬時位置／向きに移動させることができ、偏向器は、スキャンサイクル中の異なる時点でそれぞれ異なる瞬時位置／向きに到達できる。
[0059] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、視野内の物体からの反射を検出するように構成された少なくとも１つのセンサを用いる少なくとも１つの検知ユニットを含み得る。「センサ」という用語は、電磁波の特性（例えば電力、周波数、位相、パルスタイミング、パルス持続時間）を測定することができ、測定された特性に関する出力を生成するための任意のデバイス、要素、又はシステムを広く含む。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのセンサは、複数の検出要素から構築された複数の検出器を含み得る。少なくとも１つのセンサは、１つ以上のタイプの光センサを含み得る。少なくとも１つのセンサは、他の特性（例えば感度、大きさ）が異なる同じタイプの複数のセンサを含み得ることに留意するべきである。他のタイプのセンサを用いてもよい。例えば、ある距離範囲（特に近距離）における検出の向上、センサのダイナミックレンジの向上、センサの時間的応答の向上、及び、様々な環境条件（例えば大気温度、雨等）における検出の向上のような様々な理由から、いくつかのタイプのセンサを組み合わせて使用することも可能である。一実施形態において、少なくとも１つのセンサは、一般的なシリコン基板上で検出要素として機能する、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ：avalanche photodiode）、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ：single photon avalanche diode）から構築された固体単一光子検知デバイスであるＳｉＰＭ（Silicon photomultiplier、シリコン光電子増倍管）を含む。一例において、ＳＰＡＤ間の典型的な距離は約１０μｍから約５０μｍの間であり、各ＳＰＡＤは約２０ｎｓから約１００ｎｓの間の回復時間を有し得る。他の非シリコン材料による同様の光電子増倍管も使用できる。ＳｉＰＭデバイスはデジタル／スイッチングモードで動作するが、全ての微小セルが並列に読み出されて、異なるＳＰＡＤによって検出される単一の光子から数百及び数千の光子までのダイナミックレンジ内で信号を発生することを可能とするので、ＳｉＰＭはアナログデバイスである。異なるタイプのセンサ（例えばＳＰＡＤ、ＡＰＤ、ＳｉＰＭ、ＰＩＮダイオード、光検出器）からの出力が組み合わされて単一の出力になり、これをＬＩＤＡＲシステムのプロセッサによって処理できることに留意するべきである。検知ユニット及び少なくとも１つのセンサについての更なる詳細は、図４Ａから図４Ｃを参照して以下で説明する。
[0060] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、様々な機能を実行するように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むか又は少なくとも１つのプロセッサと通信することができる。少なくとも１つのプロセッサは、１つ又は複数の入力に対して論理動作を実行する電気回路を有する任意の物理デバイスを構成し得る。例えば少なくとも１つのプロセッサは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロチップ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）の全体又は一部、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は命令の実行若しくは論理動作の実行に適した他の回路を含む、１つ以上の集積回路（ＩＣ）を含み得る。少なくとも１つのプロセッサによって実行される命令は、例えば、コントローラに一体化されているか又は埋め込まれたメモリに予めロードするか、又は別個のメモリに記憶することができる。メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ハードディスク、光学ディスク、磁気媒体、フラッシュメモリ、他の永久メモリ、固定メモリ、若しくは揮発性メモリ、又は命令を記憶することができる他の任意の機構を含み得る。いくつかの実施形態において、メモリは、ＬＩＤＡＲシステムの環境内の物体に関するデータを表す情報を記憶するように構成されている。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのプロセッサは２つ以上のプロセッサを含み得る。各プロセッサは同様の構成を有するか、又は、それらのプロセッサは相互に電気的に接続されるか若しくは切断された異なる構成とすることができる。例えばプロセッサは、別々の回路とするか、又は単一の回路に一体化することができる。２つ以上のプロセッサを用いる場合、これらのプロセッサは、独立して又は協働して動作するように構成できる。これらのプロセッサは、電気的に、磁気的に、光学的に、音響的に、機械的に、又はそれらの相互作用を可能とする他の手段によって、結合することができる。処理ユニット及び少なくとも１つのプロセッサについての更なる詳細は、図５Ａから図５Ｃを参照して以下で説明する。
システムの概要
[0061] 図１Ａは、投影ユニット１０２、スキャンユニット１０４、検知ユニット１０６、及び処理ユニット１０８を含むＬＩＤＡＲシステム１００を示す。ＬＩＤＡＲシステム１００は車両１１０上に搭載可能である。本開示の実施形態に従って、投影ユニット１０２は少なくとも１つの光源１１２を含み、スキャンユニット１０４は少なくとも１つの光偏向器１１４を含み、検知ユニット１０６は少なくとも１つのセンサ１１６を含み、処理ユニット１０８は少なくとも１つのプロセッサ１１８を含み得る。一実施形態において、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、視野１２０をスキャンするため、少なくとも１つの光源１１２の動作と少なくとも１つの光偏向器１１４の移動を連携させるように構成できる。スキャンサイクル中、少なくとも１つの光偏向器１１４の各瞬時位置を視野１２０の特定の部分１２２に関連付けることができる。更に、ＬＩＤＡＲシステム１００は、視野１２０の方へ投影される光を誘導する及び／又は視野１２０内の物体から反射された光を受光するための少なくとも１つの任意選択的な光学ウィンドウ１２４を含み得る。任意選択的な光学ウィンドウ１２４は、投影光のコリメーション及び反射光の集束のような異なる目的に供することができる。一実施形態において、任意選択的な光学ウィンドウ１２４は、開口、平坦なウィンドウ、レンズ、又は他の任意のタイプの光学ウィンドウとすればよい。
[0062] 本開示に従って、ＬＩＤＡＲシステム１００は、自律走行又は半自律走行の道路車両（例えば自動車、バス、ライトバン、トラック、及び他の任意の地上車）において使用することができる。ＬＩＤＡＲシステム１００を備えた自律走行道路車両は、環境をスキャンし、人の入力なしで目的地車両まで運転することができる。同様に、ＬＩＤＡＲシステム１００は、自律型／半自律型航空機（例えばＵＡＶ、ドローン、クワッドコプター、及び他の任意の航空機若しくは飛行デバイス）、又は自律型若しくは半自律型の水上船（例えばボート、船、潜水艦、及び他の任意の船舶）においても使用され得る。ＬＩＤＡＲシステム１００を備えた自律型航空機及び水上船は、環境をスキャンし、自律的に又は遠隔の人のオペレータを用いて目的地までナビゲートすることができる。一実施形態に従って、車両１１０（道路車両、航空機、又は水上船）は、車両１１０が動作している環境の検出及びスキャンに役立てるためＬＩＤＡＲシステム１００を使用することができる。
[0063] ＬＩＤＡＲシステム１００又はそのコンポーネントのいずれも、本明細書で開示される実施形態例及び方法のいずれとも一緒に使用され得ることに留意すべきである。更に、ＬＩＤＡＲシステム１００のいくつかの態様は例示的な車両ベースのＬＩＤＡＲプラットフォームに関連して説明されるが、ＬＩＤＡＲシステム１００、そのコンポーネントのいずれか、又は本明細書で説明するプロセスのいずれかは、他のプラットフォームタイプのＬＩＤＡＲシステムに適用可能であり得る。
[0064] いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、車両１１０の周りの環境をスキャンするための１つ以上のスキャンユニット１０４を含み得る。ＬＩＤＡＲシステム１００は、車両１１０の任意の部分に取り付けるか又は搭載することができる。検知ユニット１０６は、車両１１０の周囲からの反射を受信し、視野１２０内の物体から反射した光を示す反射信号を処理ユニット１０８に転送することができる。本開示に従って、スキャンユニット１０４は、車両１１０のバンパー、フェンダー、サイドパネル、スポイラ、屋根、ヘッドライトアセンブリ、テールライトアセンブリ、バックミラーアセンブリ、フード、トランク、又はＬＩＤＡＲシステムの少なくとも一部を収容できる他の任意の適切な部分に搭載するか又は組み込むことができる。場合によっては、ＬＩＤＡＲシステム１００は車両１１０の環境の完全な周囲ビューをキャプチャする。このため、ＬＩＤＡＲシステム１００は３６０°の水平方向視野を有し得る。一例において、図１Ａに示されているように、ＬＩＤＡＲシステム１００は車両１１０の屋根に搭載された単一のスキャンユニット１０４を含み得る。或いはＬＩＤＡＲシステム１００は、それぞれ視野を有する複数のスキャンユニット（例えば２、３、４、又はそれ以上のスキャンユニット１０４）を含み、これらの視野を合わせると車両１１０の周りの３６０度のスキャンによって水平方向視野をカバーすることができる。ＬＩＤＡＲシステム１００は任意のやり方で配置された任意の数のスキャンユニット１０４を含み、使用されるユニット数に応じて各ユニットが８０°から１２０°又はそれ未満の視野を有し得ることは、当業者に認められよう。更に、各々が単一のスキャンユニット１０４を備えた複数のＬＩＤＡＲシステム１００を車両１１０上に搭載することによって、３６０°の水平方向視野を得ることも可能である。それにもかかわらず、１つ以上のＬＩＤＡＲシステム１００が完全な３６０°の視野を与える必要はないこと、及び、いくつかの状況ではより狭い視野が有用であり得ることに留意するべきである。例えば車両１１０は、車両の前方に７５°の視野を有する第１のＬＩＤＡＲシステム１００と、場合によっては後方に同様のＦＯＶを有する（任意選択的に、より小さい検出範囲を有する）第２のＬＩＤＡＲシステム１００と、を必要とする可能性がある。また、様々な垂直方向視野角も実施され得ることに留意するべきである。
[0065] 図１Ｂは、開示される実施形態に従った、車両１１０上に搭載されたＬＩＤＡＲシステム１００の単一のスキャンサイクルからの例示的な出力を示す画像である。この例において、スキャンユニット１０４は車両１１０の右ヘッドライトアセンブリに組み込まれている。画像における全ての灰色ドットは、検知ユニット１０６によって検出された反射から決定された車両１１０の周りの環境内のロケーションに対応する。ロケーションに加えて、各灰色ドットは、例えば強度（例えばそのロケーションからどのくらいの量の光が戻るか）、反射率、他のドットに対する近接、及びその他のもの等、様々なタイプの情報に関連付けることも可能である。一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、視野の複数のスキャンサイクルで検出された反射から複数のポイントクラウドデータエントリを生成して、例えば車両１１０の周りの環境のポイントクラウドモデルの決定を可能とすることができる。
[0066] 図１Ｃは、ＬＩＤＡＲシステム１００の出力から決定されたポイントクラウドモデルの表現を示す画像である。開示される実施形態に従って、車両１１０の周りの環境の生成されたポイントクラウドデータエントリを処理することにより、ポイントクラウドモデルから周囲ビュー画像を生成できる。一実施形態において、ポイントクラウドモデルは、ポイントクラウド情報を処理して複数のフィーチャを識別するフィーチャ抽出モジュールに提供することができる。各フィーチャは、ポイントクラウド及び／又は車両１１０の周りの環境内の物体（例えば自動車、木、人物、及び道路）の様々な様相（aspect）に関するデータを含み得る。フィーチャは、同一の解像度のポイントクラウドモデルを有する（すなわち、任意選択的に同様の大きさの２Ｄアレイに配置された同数のデータポイントを有する）、又は異なる解像度を有し得る。フィーチャは、任意の種類のデータ構造内に記憶することができる（例えばラスタ、ベクトル、２Ｄアレイ、１Ｄアレイ）。更に、車両１１０の表現、境界線、又は（例えば図１Ｂに示されているような）画像内の領域若しくは物体を分離する境界ボックス、及び１つ以上の識別された物体を表すアイコンのような仮想フィーチャを、ポイントクラウドモデルの表現の上に重ねて、最終的な周囲ビュー画像を形成できる。例えば、周囲ビュー画像の中央に車両１１０の記号を重ねることができる。
投影ユニット
[0067] 図２Ａから図２Ｇは、ＬＩＤＡＲシステム１００における投影ユニット１０２の様々な構成及びその役割を示す。具体的には、図２Ａは単一の光源を備えた投影ユニット１０２を示す図であり、図２Ｂは共通の光偏向器１１４に照準を合わせた複数の光源を備えた複数の投影ユニット１０２を示す図であり、図２Ｃは一次及び二次光源１１２を備えた投影ユニット１０２を示す図であり、図２Ｄは投影ユニット１０２のいくつかの構成で使用される非対称偏向器を示す図であり、図２Ｅは、非スキャンＬＩＤＡＲシステムの第１の構成を示す図であり、図２Ｆは、非スキャンＬＩＤＡＲシステムの第２の構成を示す図であり、図２Ｇは、アウトバウンド方向においてスキャンし、インバウンド方向においてスキャンしないＬＩＤＡＲシステムを示す図である。投影ユニット１０２の図示される構成は多くの変形及び変更を有し得ることは当業者に認められよう。
[0068] 図２Ａは、投影ユニット１０２が単一の光源１１２を含むＬＩＤＡＲシステム１００のバイスタティック構成の一例を示す。「バイスタティック構成（bi-static configuration）」という用語は、ＬＩＤＡＲシステムから出射する投影光及びＬＩＤＡＲシステムに入射する反射光が実質的に異なる光路を通るＬＩＤＡＲシステム構成を広く指す。いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステム１００のバイスタティック構成は、完全に異なる光学コンポーネントの使用によるか、平行であるが、完全には分離されていない光学コンポーネントの使用によるか、又は光路の一部だけに対して同一の光学コンポーネントの使用による、光路の分離を含み得る（光学コンポーネントは、例えば、ウィンドウ、レンズ、ミラー、ビームスプリッタ等を含み得る）。図２Ａに示される例において、バイスタティック構成は、アウトバウンド光及びインバウンド光が単一の光学ウィンドウ１２４を通過するが、スキャンユニット１０４は２つの光偏向器を含む構成を含んでいる。第１の光偏向器１１４Ａはアウトバウンド光用であり、第２の光偏向器１１４Ｂはインバウンド光用のものである（ＬＩＤＡＲシステムのインバウンド光は、シーン内の物体から反射した放出光を含み、更に、他のソースから到達する周囲光も含み得る）。図２Ｅ及び図２Ｇに示される例において、バイスタティック構成は、アウトバウンド光が第１の光学ウィンドウ１２４Ａを通過し、インバウンド光は第２の光学ウィンドウ１２４Ｂを通過する構成を含んでいる。前述の全ての構成例において、インバウンド光路及びアウトバウンド光路は相互に異なる。
[0069] この実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００の全てのコンポーネントは、単一の筐体２００内に収容するか、又は複数の筐体間に分割することができる。図示のように、投影ユニット１０２は、光（投影光２０４）を放出するように構成されたレーザダイオード２０２Ａ（又は共に結合された１つ以上のレーザダイオード）を含む単一の光源１１２に関連付けられている。１つの非限定的な例では、光源１１２によって投影される光は、約８００ｎｍから約９５０ｎｍの間の波長であり、約５０ｍＷから約５００ｍＷの間の平均パワーを有し、約５０Ｗから約２００Ｗの間のピークパワーを有し、約２ｎｓから約１００ｎｓの間のパルス幅を有し得る。更に、光源１１２は任意選択的に、レーザダイオード２０２Ａによって放出された光の操作のため（例えばコリメーションや集束等のため）に使用される光学アセンブリ２０２Ｂに関連付けることができる。他のタイプの光源１１２も使用可能であり、本開示はレーザダイオードに限定されないことに留意するべきである。更に、光源１１２は、光パルス、変調周波数、連続波（ＣＷ）、準ＣＷ、又は使用される特定の光源に対応した他の任意の形態のように、様々なフォーマットで光を放出することができる。投影フォーマット及び他のパラメータは、処理ユニット１０８からの命令のような異なるファクタに基づいて、時々光源によって変更されることがある。投影光は、視野１２０に投影光を誘導するためのステアリング要素として機能するアウトバウンド偏向器１１４Ａの方へ投影される。この例において、スキャンユニット１０４は、視野１２０内の物体２０８から反射して戻った光子（反射光２０６）をセンサ１１６の方へ誘導する枢動可能帰還偏向器１１４Ｂも含む。反射光はセンサ１１６によって検出され、物体に関する情報（例えば物体２１２までの距離）は処理ユニット１１８によって決定される。
[0070] この図において、ＬＩＤＡＲシステム１００はホスト２１０に接続されている。本開示に従って、「ホスト」という用語は、ＬＩＤＡＲシステム１００とインタフェースで接続する任意のコンピューティング環境を指し、車両システム（例えば車両１１０の一部）、試験システム、セキュリティシステム、調査システム、交通制御システム、都会モデリングシステム、又はその周囲を監視する任意のシステムであり得る。そのようなコンピューティング環境は、少なくとも１つのプロセッサを含む、及び／又はクラウドを介してＬＩＤＡＲシステム１００に接続され得る。いくつかの実施形態において、ホスト２１０は、カメラや、ホスト２１０の様々な特徴（例えば加速度、ハンドルの偏向、車の後退等）を測定するように構成されたセンサのような外部デバイスに対するインタフェースも含み得る。本開示に従って、ＬＩＤＡＲシステム１００は、ホスト２１０に関連付けられた静止物体（例えば建物、三脚）、又はホスト２１０に関連付けられた携帯型システム（例えば携帯型コンピュータ、ムービーカメラ）に固定することができる。本開示に従って、ＬＩＤＡＲシステム１００をホスト２１０に接続することで、ＬＩＤＡＲシステム１００の出力（例えば３Ｄモデル、反射率画像）をホスト２１０に提供できる。具体的には、ホスト２１０はＬＩＤＡＲシステム１００を用いて、ホスト２１０の環境又は他の任意の環境の検出及びスキャンに役立てることができる。更に、ホスト２１０は、ＬＩＤＡＲシステム１００の出力を、他の検知システム（例えばカメラ、マイクロフォン、レーダシステム）の出力と一体化するか、同期するか、又は他の方法で共に使用することができる。一例において、ＬＩＤＡＲシステム１００はセキュリティシステムによって使用され得る。そのような実施形態の一例は、図６Ｄを参照して以下で説明する。
[0071] また、ＬＩＤＡＲシステム１００は、ＬＩＤＡＲシステム１００内で情報を転送するためサブシステム及びコンポーネントを相互接続するバス２１２（又は他の通信機構）も含み得る。任意選択的に、バス２１２（又は別の通信機構）は、ＬＩＤＡＲシステム１００をホスト２１０と相互接続するため使用することができる。図２Ａの例において、処理ユニット１０８は、少なくとも部分的にＬＩＤＡＲシステム１００の内部フィードバックから受信した情報に基づいて、投影ユニット１０２、スキャンユニット１０４、及び検知ユニット１０６の動作を連携させて規制するための２つのプロセッサ１１８を含む。言い換えると、処理ユニット１０８は、ＬＩＤＡＲシステム１００を閉ループ内で動的に動作させるように構成できる。閉ループシステムは、要素のうち少なくとも１つからのフィードバックを有し、受信したフィードバックに基づいて１つ以上のパラメータを更新することによって特徴付けられる。更に、閉ループシステムは、フィードバックを受信し、少なくとも部分的にそのフィードバックに基づいてそれ自体の動作を更新することができる。動的システム又は要素は、動作中に更新できるものである。
[0072] いくつかの実施形態によれば、ＬＩＤＡＲシステム１００の周りの環境をスキャンすることは、視野１２０を光パルスで照射することを含み得る。光パルスは、パルス持続時間、パルス角分散、波長、瞬時パワー、光源１１２からの異なる距離における光子密度、平均パワー、パルスパワー強度、パルス幅、パルス繰り返し率、パルスシーケンス、パルスデューティサイクル、波長、位相、偏光、及びその他のもののようなパラメータを有し得る。また、ＬＩＤＡＲシステム１００の周りの環境をスキャンすることは、反射光の様々な様相を検出し特徴付けることを含み得る。反射光の特徴は、例えば飛行時間（すなわち放出から検出までの時間）、瞬時パワー（例えばパワーシグネチャ（power signature））、帰還パルス全体の平均パワー、及び帰還パルス期間における光子分布／信号を含み得る。光パルスの特徴を対応する反射の特徴と比較することによって、距離を推定し、場合によっては物体２１２の反射強度のような物理特性も推定することができる。このプロセスを、所定のパターン（例えばラスタ、リサジュー、又は他のパターン）で複数の隣接部分１２２に繰り返すことによって、視野１２０の全体的なスキャンを達成できる。以下で更に詳しく検討するように、いくつかの状況においてＬＩＤＡＲシステム１００は、各スキャンサイクルにおいて視野１２０の部分１２２の一部にのみ光を誘導することができる。これらの部分は相互に隣接している場合があるが、必ずしもそうとは限らない。
[0073] 別の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、ホスト２１０（例えば車両コントローラ）と通信を行うためのネットワークインタフェース２１４を含み得る。ＬＩＤＡＲシステム１００とホスト２１０との間の通信は破線の矢印によって表されている。一実施形態においてネットワークインタフェース２１４は、総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ：integrated services digital network）カード、ケーブルモデム、衛星モデム、又は対応するタイプの電話線にデータ通信接続を与えるモデムを含み得る。別の例として、ネットワークインタフェース２１４は、コンパチブルなローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）にデータ通信接続を与えるＬＡＮカードを含み得る。別の実施形態において、ネットワークインタフェース２１４は、無線周波数受信器及び送信器及び／又は光学（例えば赤外線）受信器及び送信器に接続されたイーサネットポートを含み得る。ネットワークインタフェース２１４の具体的な設計及び実施は、ＬＩＤＡＲシステム１００及びホスト２１０が動作するように意図された１又は複数の通信ネットワークに依存する。例えば、ネットワークインタフェース２１４を用いて、３ＤモデルやＬＩＤＡＲシステム１００の動作パラメータのようなＬＩＤＡＲシステム１００の出力を外部システムに提供することができる。他の実施形態では、通信ユニットを用いて、例えば外部システムから命令を受信し、検査された環境に関する情報を受信し、別のセンサからの情報を受信することができる。
[0074] 図２Ｂは、複数の投影ユニット１０２を含むＬＩＤＡＲシステム１００のモノスタティック構成の一例を示す。「モノスタティック構成（monostatic configuration）」という用語は、ＬＩＤＡＲシステムから出射する投影光及びＬＩＤＡＲシステムに入射する反射光が実質的に同一の光路を通るＬＩＤＡＲシステム構成を広く指す。一例において、アウトバウンド光ビーム及びインバウンド光ビームは、アウトバウンド光ビーム及びインバウンド光ビームの両方が通る少なくとも１つの光学アセンブリを共有し得る。別の例では、アウトバウンド光は光学ウィンドウ（図示せず）を通過し、インバウンド光放射は同一の光学ウィンドウ（図示せず）を通過し得る。モノスタティック構成は、スキャンユニット１０４が単一の光偏向器１１４を含み、これが投影光を視野１２０の方へ誘導すると共に反射光をセンサ１１６の方へ誘導する構成を含み得る。図示のように、投影光２０４及び反射光２０６は双方とも非対称偏向器２１６に入射する。「非対称偏向器」という用語は、２つの側を有する任意の光学デバイスであって、一方の側から入射する光ビームを第２の側から入射する光ビームを偏向させるのとは異なる方向に偏向させ得るものを指す。一例において、非対称偏向器は投影光２０４を偏向させず、反射光２０６をセンサ１１６の方へ偏向させる。非対称偏向器の一例は偏光ビームスプリッタを含み得る。別の例において、非対称２１６は、光を一方向にのみ通過させることができる光アイソレータを含み得る。非対称偏向器２１６の概略図が図２Ｄに示されている。本開示に従って、ＬＩＤＡＲシステム１００のモノスタティック構成は、反射光が光源１１２に入射するのを防止すると共に全ての反射光をセンサ１１６の方へ誘導することで検出感度を増大させる非対称偏向器を含み得る。
[0075] 図２Ｂの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、共通の光偏向器１１４に照準を合わせた単一の光源１１２をそれぞれ備える３つの投影ユニット１０２を含む。一実施形態において、複数の光源１１２（２つ以上の光源を含む）は実質的に同じ波長で光を投影することができ、各光源１１２は概ね、視野の異なるエリア（１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃとして図に示されている）に関連付けられている。これによって、１つの光源１１２で達成され得るよりも広い視野のスキャンが可能となる。別の実施形態では、複数の光源１０２は異なる波長で光を投影することができ、全ての光源１１２を視野１２０の同じ部分（又は重複部分）に誘導することができる。
[0076] 図２Ｃは、投影ユニット１０２が一次光源１１２Ａ及び二次光源１１２Ｂを含むＬＩＤＡＲシステム１００の例を示す。一次光源１１２Ａは、ＳＮＲ及び検出範囲を最適化するため、人の目に感知されるよりも長い波長の光を投影することができる。例えば一次光源１１２Ａは、約７５０ｎｍから１１００ｎｍの間の波長の光を投影できる。これに対して二次光源１１２Ｂは、人の目に見える波長の光を投影することができる。例えば二次光源１１２Ｂは、約４００ｎｍから１００ｎｍの間の波長の光を投影できる。一実施形態において、二次光源１１２Ｂは、一次光源１１２Ａによって投影される光と実質的に同じ光路に沿って光を投影できる。双方の光源は時間同期することができ、同時に又は交互のパターンで光放出を投影できる。交互のパターンは、光源が同時にアクティブにならないことを意味し、相互干渉を軽減することができる。波長範囲及び活性化スケジュールの他の組み合わせも実施され得ることは当業者に認められよう。
[0077] いくつかの実施形態に従って、二次光源１１２ＢがＬＩＤＡＲ光学出力ポートに近すぎる場合、人はまばたきする可能性がある。これによって、近赤外スペクトルを利用する典型的なレーザ源では実現できない目に安全な機構を保証し得る。別の実施形態において、二次光源１１２Ｂは、ＰＯＳ（point of service：サービス提供時点管理）における較正及び信頼性のため使用することができる。これは、車両１１０に対して地面から特定の高さの特別なリフレクタ／パターンを用いて行われるヘッドライトの較正と多少類似した方法で行われる。ＰＯＳのオペレータは、ＬＩＤＡＲシステム１００から指定距離にある試験パターンボード等の特徴的なターゲット上のスキャンパターンを単に目視検査することで、ＬＩＤＡＲの較正を調べることができる。更に、二次光源１１２Ｂは、ＬＩＤＡＲがエンドユーザのため動作しているという動作信頼性のための手段を提供できる。例えばシステムは、光偏向器１１４の前に人が手を置いてその動作を試すことができるように構成され得る。
[0078] また、二次光源１１２Ｂは、一次光源１１２Ａが故障した場合にバックアップシステムとして兼用できる非可視要素も有し得る。この特徴は、高い機能的安全性ランクを有するフェイルセーフデバイスに有用であり得る。二次光源１１２Ｂが可視であることを踏まえ、更にコスト及び複雑さの理由から、二次光源１１２Ｂは一次光源１１２Ａよりも小さいパワーを伴い得る。したがって、もし一次光源１１２Ａが故障した場合、システムの機能性は二次光源１１２Ｂの機能及び能力セットへ低下することになる。二次光源１１２Ｂの能力は一次光源１１２Ａの能力よりも劣る場合があるが、ＬＩＤＡＲシステム１００のシステムは、車両１１０が目的地に安全に到着できるように設計され得る。
[0079] 図２Ｄは、ＬＩＤＡＲシステム１００の一部となり得る非対称偏向器２１６を示す。図示されている例において、非対称偏向器２１６は、反射面２１８（ミラー等）及び一方向偏向器２２０を含む。必ず当てはまるわけではないが、非対称偏向器２１６は任意選択的に静電型偏向器（static deflector）とすることができる。非対称偏向器２１６は、例えば図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、少なくとも１つの偏向器１１４を介した光の送信及び受信に共通の光路を可能とするため、ＬＩＤＡＲシステム１００のモノスタティック構成において使用できる。しかしながら、ビームスプリッタのような典型的な非対称偏向器は、特に送信路よりもパワー損失に敏感である可能性のある受信路において、エネルギ損失によって特徴付けられる。
[0080] 図２Ｄに示されているように、ＬＩＤＡＲシステム１００は送信路に位置決めされた非対称偏向器２１６を含むことができる。非対称偏向器２１６は、送信光信号と受信光信号とを分離するための一方向偏向器２２０を含む。任意選択的に、一方向偏向器２２０は送信光に対して実質的に透明であり、受信光に対して実質的に反射性であり得る。送信光は投影ユニット１０２によって生成され、一方向偏向器２２０を通ってスキャンユニット１０４へ進むことができる。スキャンユニット１０４は送信光を光アウトレットの方へ偏向させる。受信光は光インレットを通って少なくとも１つの偏向要素１１４に到達し、偏向要素１１４は反射信号を光源から離れて検知ユニット１０６へ向かう別の経路に偏向させる。任意選択的に、非対称偏向器２１６は、一方向偏向器２２０と同一の偏光軸で直線偏光される偏光光源１１２と組み合わせてもよい。特に、アウトバウンド光ビームの断面は反射信号の断面よりも著しく小さい。したがって、ＬＩＤＡＲシステム１００は、放出された偏光ビームを非対称偏向器２１６の寸法まで集束させるか又は他の方法で操作するための１つ以上の光学コンポーネント（例えばレンズ、コリメータ）を含み得る。一実施形態において、一方向偏向器２２０は、偏光ビームに対して事実上透明である偏光ビームスプリッタとすることができる。
[0081] いくつかの実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステム１００は、放出光の偏光を変えるための光学系２２２（例えば４分の１波長位相差板）を更に含み得る。例えば、光学系２２２は放出光ビームの直線偏光を円偏光に変えることができる。視野から反射してシステム１００に戻った光は、偏向器１１４を通って光学系２２２に到達し、送信光とは逆回りの円偏光である。次いで光学系２２２は、受信した反対回りの偏光を、偏光ビームスプリッタ２１６と同一の軸でない直線偏光に変換する。上記のように、ターゲットまでの距離を伝達するビームの光学分散のため、受信光部分は送信光部分よりも大きい。
[0082] 受信光の一部は一方向偏向器２２０に入射し、一方向偏向器２２０は、いくらかのパワー損失を伴って光をセンサ１０６の方へ反射する。しかしながら、受信光の別の部分は、一方向偏向器２２０を取り囲む反射面２１８（例えば偏光ビームスプリッタのスリット）に入射する。反射面２１８は、実質的にパワー損失なしで光を検知ユニット１０６の方へ反射する。一方向偏向器２２０は、様々な偏光軸及び方向から構成された光を反射し、これは最終的には検出器に到達する。任意選択的に、検知ユニット１０６は、レーザ偏光に依存せず、主に特定波長範囲の入射光子量に対する感度が高いセンサ１１６を含むことができる。
[0083] 提案される非対称偏向器２１６は、貫通孔を備えた単純なミラーに比べてはるかに優れた性能を提供することに留意するべきである。孔を備えたミラーでは、孔に到達した反射光は全て検出器から失われる。しかしながら偏向器２１６では、一方向偏向器２２０がその光のかなりの部分（例えば約５０％）を各センサ１１６の方へ偏向させる。ＬＩＤＡＲシステムにおいて、遠隔距離からＬＩＤＡＲに到達する光子数は極めて限られるので、光子捕獲率の向上は重要である。
[0084] いくつかの実施形態に従って、ビーム分割及びステアリングのためのデバイスが記載される。第１の偏光を有する光源から偏光ビームを放出することができる。放出されたビームは偏光ビームスプリッタアセンブリを通過するように誘導できる。偏光ビームスプリッタアセンブリは、第１の側の一方向スリット及び反対側のミラーを含む。一方向スリットによって、放出された偏光ビームを４分の１波長位相差板の方へ伝達することができる。４分の１波長位相差板は、放出された信号を偏光信号から線形信号へ（又はその逆に）変化させることで、後に反射ビームが一方向スリットを通過できないようにする。
[0085] 図２Ｅは、スキャンユニット１０４のないＬＩＤＡＲシステム１００のバイスタティック構成の例を示す。視野全体（又は実質的に視野全体）を偏向器１１４なしで照射するために、投影ユニット１０２は任意選択的に光源のアレイ（例えば、１１２Ａ～１１２Ｆ）を含み得る。一実施形態において、光源のアレイは、プロセッサ１１８によって制御される光源の線形アレイを含み得る。例えば、プロセッサ１１８は、光源の線形アレイに平行レーザビームを第１の任意選択的な光学ウィンドウ１２４Ａに向かって連続的に投影させ得る。第１の任意選択的な光学ウィンドウ１２４Ａは、投影光を拡散させて、水平に広くて垂直に狭いビームを連続して形成するためのディフューザレンズを含み得る。任意選択的に、システム１００の少なくとも１つの光源１１２の一部又は全部は、光を同時に投影し得る。例えば、プロセッサ１１８は、光源のアレイに、複数の非隣接の光源１１２からの光ビームを同時に投影させ得る。図示例では、光源１１２Ａ、光源１１２Ｄ、及び光源１１２Ｆは、レーザビームを第１の任意選択的な光学ウィンドウ１２４Ａに向かって同時に投影し、それにより視野を３つの狭い垂直ビームで照射する。第４の光源１１２Ｄからの光ビームは、視野内の物体に到達し得る。物体から反射した光は、第２の光学ウィンドウ１２４Ｂによってキャプチャされ得、センサ１１６へ方向転換され得る。投影光及び反射光の光路は実質的に異なるので、図２Ｅに示される構成は、バイスタティック構成であると考えられる。投影ユニット１０２は、２次元アレイ等の非線形構成に、６角形タイルに、又は任意の他の方法で、配置された複数の光源１１２も含み得ることに留意されたい。
[0086] 図２Ｆは、スキャンユニット１０４のないＬＩＤＡＲシステム１００のモノスタティック構成の一例を示す。図２Ｅに示されている実施形態例と同様、偏向器１１４なしで視野全体を照射するために、投影ユニット１０２は光源のアレイ（例えば、１１２Ａ～１１２Ｆ）を含み得る。しかし、図２Ｅとは対照的に、ＬＩＤＡＲシステム１００のこの構成は、投影光及び反射光の両方のための単一の光学ウィンドウ１２４を含み得る。非対称偏向器２１６を使用すると、反射光はセンサ１１６へ方向転換され得る。投影光及び反射光の光路は実質的に相互に類似しているので、図２Ｅに示される構成は、モノスタティック構成であると考えられる。投影光及び反射光の光路の文脈における「実質的に類似（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｓｉｍｉｌａｒ）」という用語は、その２つの光路の間の重なりが８０％以上、８５％以上、９０％以上、又は９５％以上であり得ることを意味する。
[0087] 図２Ｇは、ＬＩＤＡＲシステム１００のバイスタティック構成の一例を示す。この図におけるＬＩＤＡＲシステム１００の構成は、図２Ａに示される構成と類似している。例えば、両方の構成はアウトバウンド方向における投影光を視野の方へ誘導するためのスキャンユニット１０４を含む。しかし、図２Ａの実施形態とは対照的に、この構成では、スキャンユニット１０４はインバウンド方向における反射光を方向転換しない。代わりに、反射光は第２の光学ウィンドウ１２４Ｂを通過してセンサ１１６に入る。投影光及び反射光の光路は実質的に相互に異なるので、図２Ｇに示される構成は、バイスタティック構成であると考えられる。投影光及び反射光の光路の文脈における「実質的に異なる（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ）」という用語は、その２つの光路の間の重なりが１０％未満、５％未満、１％未満、又は０．２５％未満であり得ることを意味する。
スキャンユニット
[0088] 図３Ａから図３Ｄは、ＬＩＤＡＲシステム１００におけるスキャンユニット１０４の様々な構成及びその役割を示す。具体的には、図３ＡはＭＥＭＳミラー（例えば方形）を備えたスキャンユニット１０４を示す図であり、図３ＢはＭＥＭＳミラー（例えば円形）を備えたスキャンユニット１０４を示す図であり、図３ＣはモノスタティックスキャンＬＩＤＡＲシステムで使用されるリフレクタのアレイを備えたスキャンユニット１０４を示す図であり、図３ＤはＬＩＤＡＲシステム１００の周りの環境を機械的にスキャンする例示的なＬＩＤＡＲシステム１００を示す図である。スキャンユニット１０４の図示されている構成は単なる例示であり、本開示の範囲内で多くの変形及び変更を有し得ることは、当業者に認められよう。
[0089] 図３Ａは、単一軸の方形ＭＥＭＳミラー３００を備えた例示的なスキャンユニット１０４を示す。この例において、ＭＥＭＳミラー３００は少なくとも１つの偏向器１１４として機能する。図示のように、スキャンユニット１０４は１つ以上のアクチュエータ３０２（具体的には３０２Ａ及び３０２Ｂ）を含み得る。一実施形態において、アクチュエータ３０２は、半導体（例えばシリコン）で作製することができ、作動コントローラによって印加された電気信号に応答して寸法を変える圧電層（例えばＰＺＴ、チタン酸ジルコン酸鉛、窒化アルミニウム）と、半導体層と、ベース層と、を含む。一実施形態において、アクチュエータ３０２の物理特性は、電流が流れた場合にアクチュエータ３０２に加わる機械的応力を決定し得る。圧電材料が活性化されると、これがアクチュエータ３０２に力を加えてアクチュエータ３０２を曲げる。一実施形態において、ミラー３００が特定の角度位置に偏向した場合のアクティブ状態の１つ以上のアクチュエータ３０２の抵抗率（Ｒａｃｔｉｖｅ）を測定し、休止状態の抵抗率（Ｒｒｅｓｔ）と比較することができる。Ｒａｃｔｉｖｅを含むフィードバックは、予想角と比べられる実際のミラー偏向角を決定するための情報を与え、必要に応じてミラー３００の偏向を補正することができる。ＲｒｅｓｔとＲａｃｔｉｖｅとの差を、ループを閉じるように機能し得る角度偏向値へのミラー駆動に相関付けることができる。この実施形態は、実際のミラー位置の動的追跡のために使用され、線形モード及び共振モードの双方のＭＥＭＳミラースキームにおいて応答、振幅、偏向効率、及び周波数を最適化することができる。この実施形態については図３２から図３４を参照して以下で更に詳しく説明する。
[0090] スキャン中、接点３０４Ａから接点３０４Ｂまで（アクチュエータ３０２Ａ、ばね３０６Ａ、ミラー３００、ばね３０６Ｂ、及びアクチュエータ３０２Ｂを介して）電流が流れ得る（図では破線で表されている）。絶縁ギャップ３１０のような半導体フレーム３０８の絶縁ギャップによって、アクチュエータ３０２Ａ及び３０２Ｂは、ばね３０６及びフレーム３０８を介して電気的に接続された２つの別個のアイランドとなり得る。電流、又は任意の関連付けられた電気的パラメータ（電圧、電流周波数、容量、比誘電率等）を、関連した位置フィードバックによって監視することができる。コンポーネントのうち１つが損傷する機械的故障の場合、構造を流れる電流が変わり、機能的な較正値から変化する。極端な状況では（例えば、ばねが破損した場合）、故障した要素による電気チェーンの回路遮断のため、電流は完全に中断する。
[0091] 図３Ｂは、二軸円形ＭＥＭＳミラー３００を備えた別の例示的なスキャンユニット１０４を示す。この例において、ＭＥＭＳミラー３００は少なくとも１つの偏向器１１４として機能する。一実施形態において、ＭＥＭＳミラー３００は約１ｍｍから約５ｍｍの間の直径を有し得る。図示のように、スキャンユニット１０４は、それぞれ異なる長さである可能性がある４つのアクチュエータ３０２（３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ、及び３０２Ｄ）を含み得る。図示する例において、電流（図では破線で表されている）は接点３０４Ａから接点３０４Ｄへ流れるが、他の場合、電流は接点３０４Ａから接点３０４Ｂへ、接点３０４Ａから接点３０４Ｃへ、接点３０４Ｂから接点３０４Ｃへ、接点３０４Ｂから接点３０４Ｄへ、又は接点３０４Ｃから接点３０４Ｄへ流れ得る。いくつかの実施形態に従って、二軸ＭＥＭＳミラーは、水平方向及び垂直方向に光を偏向させるように構成できる。例えば二軸ＭＥＭＳミラーの偏向角は、垂直方向に約０°から３０°の間であり、水平方向に約０°から５０°の間とすることができる。ミラー３００の図示されている構成は多くの変形及び変更を有し得ることは当業者に認められよう。一例において、少なくとも偏向器１１４は、二軸方形ミラー又は単一軸円形ミラーを有することも可能である。円形ミラー及び方形ミラーの例は、単に一例として図３Ａ及び図３Ｂに示されている。システム仕様に応じて任意の形状を採用できる。一実施形態においては、アクチュエータ３０２を少なくとも偏向器１１４の一体的な部分として組み込んで、ＭＥＭＳミラー３００を移動させるためのパワーを直接与えられるようになっている。更に、ＭＥＭＳミラー３００は１つ以上の剛性支持要素によってフレーム３０８に接続され得る。別の実施形態では、少なくとも偏向器１１４は静電又は電磁ＭＥＭＳミラーを含み得る。
[0092] 上述のように、モノスタティックスキャンＬＩＤＡＲシステムは、投影光２０４の放出及び反射光２０６の受光のために同じ光路の少なくとも一部を利用する。アウトバウンド経路の光ビームはコリメートされて細いビームに集束され得るが、帰還経路の反射は分散のためより大きい光部分に広がる。一実施形態において、スキャンユニット１０４は帰還経路において大きい反射エリアを有し、反射（すなわち反射光２０６）をセンサ１１６へ方向転換する非対称偏向器２１６を有し得る。一実施形態において、スキャンユニット１０４は、大きい反射エリアを備えたＭＥＭＳミラーを含むことができ、視野及びフレームレート性能に対する影響は無視できる程度である。非対称偏向器２１６についての更なる詳細は図２Ｄを参照して以下に与えられる。
[0093] いくつかの実施形態において（例えば図３Ｃに例示されているように）、スキャンユニット１０４は、小型の光偏向器（例えばミラー）を備えた偏向器アレイ（例えばリフレクタアレイ）を含み得る。一実施形態においては、同期して動作する個別の小型の光偏向器のグループとして光偏向器１１４を実施することで、光偏向器１１４は、より大きな偏向角及び高いスキャンレートで実行可能となる。偏向器アレイは事実上、有効エリアに関して大型の光偏向器（例えば大型のミラー）として機能できる。偏向器アレイは、共有ステアリングアセンブリ構成を用いて動作させることができる。この構成によって、センサ１１６は、光源１１２によって同時に照射される視野１２０の実質的に同じ部分からの反射光子を収集できる。「同時に」という用語は、２つの選択された機能が、一致するか又は重複する時間期間中に発生することを意味する。この場合、一方が他方の持続期間中に開始及び終了するか、又は後のものが他方の完了前に開始する。
[0094] 図３Ｃは、小型のミラーを有するリフレクタアレイ３１２を備えたスキャンユニット１０４の一例を示す。この実施形態において、リフレクタアレイ３１２は少なくとも１つの偏向器１１４として機能する。リフレクタアレイ３１２は、（個別に又は一緒に）枢動し、光パルスを視野１２０の方へ向かわせるように構成された複数のリフレクタユニット３１４を含み得る。例えばリフレクタアレイ３１２は、光源１１２から投影された光のアウトバウンド経路の一部であり得る。具体的には、リフレクタアレイ３１２は、投影光２０４を視野１２０の一部へ誘導することができる。また、リフレクタアレイ３１２は、視野１２０の照射部分内に位置する物体の表面から反射した光の帰還経路の一部であり得る。具体的には、リフレクタアレイ３１２は、反射光２０６をセンサ１１６の方へ又は非対称偏向器２１６の方へ誘導することができる。一例において、リフレクタアレイ３１２の面積は約７５から約１５０ｍｍ２の間であり得る。ここで、各リフレクタユニット３１４は約１０μｍの幅を有し、支持構造は１００μｍよりも低くすることができる。
[0095] いくつかの実施形態によれば、リフレクタアレイ３１２は、操縦可能（steerable）偏向器の１つ以上のサブグループを含み得る。電気的に操縦可能な偏向器の各サブグループは、リフレクタユニット３１４のような１つ以上の偏向器ユニットを含み得る。例えば、各操縦可能偏向器ユニット３１４は、ＭＥＭＳミラー、反射面アセンブリ、及び電気機械アクチュエータのうち少なくとも１つを含むことができる。一実施形態において、各リフレクタユニット３１４は、１つ以上の別個の軸の各々に沿って特定の角度に傾斜するように個々のプロセッサ（図示せず）によって個別に制御することができる。或いは、リフレクタアレイ３１２は、リフレクタユニット３１４の少なくとも一部が同時に枢動してほぼ同じ方向を指し示すようにリフレクタユニット３１４の移動を同期して管理するよう構成された共通コントローラ（例えばプロセッサ１１８）に関連付けることができる。
[0096] 更に、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、アウトバウンド経路用の少なくとも１つのリフレクタユニット３１４（以降、「送信用ミラー」と称する）、及び、帰還経路用のリフレクタユニット３１４のグループ（以降、「受信用ミラー」と称する）を選択することができる。本開示に従って、送信用ミラーの数を増やすと、反射光子ビームの広がりが増大する可能性がある。更に、受信用ミラーの数を減らすと、受信フィールドが狭くなり、周囲光条件（雲、雨、霧、極端な熱、及び他の環境条件）が補償され、信号対雑音比が改善する可能性がある。また、上記のように、放出光ビームは典型的に反射光部分よりも細いので、偏向アレイの小さい部分によって充分に検出できる。更に、送信に使用される偏向アレイの部分（例えば送信用ミラー）から反射した光がセンサ１１６に到達するのを阻止し、これによって、システム動作に対するＬＩＤＡＲシステム１００の内部反射の効果を低減できる。また、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、１つ以上のリフレクタユニット３１４を枢動させて、例えば熱的効果及び利得効果による機械的障害及びドリフトを克服することができる。一例において、１つ以上のリフレクタユニット３１４は、意図されるもの（周波数、レート、速度等）とは異なるように移動する可能性があるが、それらの移動は偏向器を適切に電気的に制御することによって補償され得る。
[0097] 図３Ｄは、ＬＩＤＡＲシステム１００の環境を機械的にスキャンする例示的なＬＩＤＡＲシステム１００を示す。この例において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、ＬＩＤＡＲシステム１００の軸を中心として筐体２００を回転させるためのモータ又は他の機構を含み得る。或いは、モータ（又は他の機構）は、１つ以上の光源１１２及び１つ以上のセンサ１１６が搭載されているＬＩＤＡＲシステム１００の剛性構造を機械的に回転させ、これによって環境をスキャンすることができる。上述のように、投影ユニット１０２は、光放出を投影するように構成された少なくとも１つの光源１１２を含み得る。投影された光放出はアウトバウンド経路に沿って視野１２０の方へ進むことができる。具体的には、投影光２０４が任意選択的な光学ウィンドウ１２４の方へ進む場合、投影された光放出は偏向器１１４Ａによって反射されて出射アパーチャ３１４を通ることができる。反射された光放出は、物体２０８から帰還経路に沿って検知ユニット１０６の方へ進むことができる。例えば、反射光２０６が検知ユニット１０６の方へ進む場合、反射光２０６は偏向器１１４Ｂによって反射される。１つ以上の光源又は１つ以上のセンサを同期して回転させるための回転機構を備えたＬＩＤＡＲシステムは、内部光偏向器を操縦する代わりに（又はそれに加えて）この同期させた回転を用い得ることは、当業者によって認められよう。
[0098] 視野１２０のスキャンが機械的である実施形態において、投影された光放出は、投影ユニット１０２をＬＩＤＡＲシステム１００の他の部分から分離する壁３１６の一部である出射アパーチャ３１４へ誘導できる。いくつかの例において、壁３１６は、偏向器１１４Ｂを形成するため反射性材料で覆われた透明な材料（例えばガラス）で形成することができる。この例において、出射アパーチャ３１４は、反射性材料で覆われていない壁３１６の部分に相当し得る。これに加えて又はこの代わりに、出射アパーチャ３１４は壁３１６の孔又は切断部を含み得る。反射光２０６は、偏向器１１４Ｂによって反射され、検知ユニット１０６の入射アパーチャ３１８の方へ誘導され得る。いくつかの例において、入射アパーチャ３１８は、特定の波長範囲内の波長を検知ユニット１０６に入射させると共に他の波長を減衰させるように構成されたフィルタウィンドウを含み得る。視野１２０からの物体２０８の反射は、偏向器１１４Ｂによって反射されてセンサ１１６に入射することができる。反射光２０６のいくつかの特性を投影光２０４と比較することによって、物体２０８の少なくとも１つの様相を決定できる。例えば、投影光２０４が光源１１２によって放出された時点とセンサ１１６が反射光２０６を受光した時点とを比較することによって、物体２０８とＬＩＤＡＲシステム１００との間の距離を決定できる。いくつかの例では、物体２０８の形状、色、材料のような他の様相も決定され得る。
[0099] いくつかの例において、ＬＩＤＡＲシステム１００（又は、少なくとも１つの光源１１２及び少なくとも１つのセンサ１１６を含むその一部）を、少なくとも１つの軸を中心として回転させて、ＬＩＤＡＲシステム１００の周囲の３次元マップを決定することができる。例えば、視野１２０をスキャンするため、矢印３２０で示されているように実質的な垂直軸を中心としてＬＩＤＡＲシステム１００を回転させることができる。図３Ｄは、矢印３２０で示されているように軸を中心として時計回りにＬＩＤＡＲシステム１００を回転させることを示すが、これに加えて又はこの代わりに、ＬＩＤＡＲシステム１００を反時計回りに回転させてもよい。いくつかの例において、ＬＩＤＡＲシステム１００は垂直軸を中心として３６０度回転させることができる。他の例において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、ＬＩＤＡＲシステム１００の３６０度よりも小さいセクタに沿って前後に回転させ得る。例えば、ＬＩＤＡＲシステム１００を、完全な回転を行うことなく軸を中心として前後に揺れるプラットフォーム上に搭載することができる。
検知ユニット
[0100] 図４Ａから図４Ｅは、ＬＩＤＡＲシステム１００における検知ユニット１０６の様々な構成及びその役割を示す。具体的には、図４Ａは、検出器アレイを備えた例示的な検知ユニット１０６を示す図であり、図４Ｂは、２次元センサを用いたモノスタティックスキャンを示す図であり、図４Ｃは、２次元センサ１１６の一例を示す図であり、図４Ｄは、センサ１１６に関連付けられたレンズアレイを示す図であり、図４Ｅは、レンズ構造を示す３つの図を含む。図示されている検知ユニット１０６の構成は単なる例示であり、本開示の原理と一致する多くの代替的な変形及び変更を有し得ることは、当業者に認められよう。
[0101] 図４Ａは、検出器アレイ４００を備えた検知ユニット１０６の一例を示す。この例において、少なくとも１つのセンサ１１６は検出器アレイ４００を含む。ＬＩＤＡＲシステム１００は、ＬＩＤＡＲシステム１００から異なる距離に位置する（数メートル又はそれ以上であり得る）視野１２０内の物体（例えば自転車２０８Ａ及び雲２０８Ｂ）を検出するように構成されている。物体２０８は、固体の物体（例えば道路、木、自動車、人物）、流体の物体（例えば霧、水、大気中の粒子）、又は別のタイプの物体（例えばほこり又は照射された粉末状物体）であり得る。光源１１２から放出された光子が物体２０８に当たると、光子は反射、屈折、又は吸収される。典型的には、図に示されているように、物体２０８Ａから反射した光子のうち一部分のみが任意選択的な光学ウィンドウ１２４に入射する。距離の１５ｃｍまでの変化によって１ｎｓの移動時間差が生じるので（光子は物体２０８との間で光の速度で移動するので）、異なる物体に当たった異なる光子の移動時間の時間差は、充分に迅速な応答で光時間センサによって検出可能であり得る。
[0102] センサ１１６は、視野１２０から反射して戻ってきた光子パルスの光子を検出するための複数の検出要素４０２を含む。検出要素は全て、（例えば図示されているような）矩形配列又は他の任意の配列を有し得る検出器アレイ４００に含まれ得る。検出要素４０２は同時に又は部分的に同時に動作することができる。具体的には、各検出要素４０２はサンプリング期間ごとに（例えば１ナノ秒ごとに）検出情報を提供し得る。一例において、検出器アレイ４００は、共通のシリコン基板上の単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ、検出要素４０２として機能する）のアレイから構築された固体単一光子検知デバイスであるＳｉＰＭ（シリコン光電子増倍管）とすることができる。他の非シリコン材料による同様の光電子増倍管も使用できる。ＳｉＰＭデバイスはデジタル／スイッチングモードで動作するが、全ての微小セルが並列に読み出されて、異なるＳＰＡＤによって検出される単一の光子から数百及び数千の光子までのダイナミックレンジ内で信号を発生することを可能とするので、ＳｉＰＭはアナログデバイスである。上述のように、２つ以上のタイプのセンサが実施され得る（例えばＳｉＰＭ及びＡＰＤ）。場合によっては、検知ユニット１０６は、別個の又は共通のシリコン基板上に、ＳｉＰＭアレイに一体化された少なくとも１つのＡＰＤ及び／又はＳｉＰＭに隣接して配置された少なくとも１つのＡＰＤ検出器を含む。
[0103] 一実施形態において、検出要素４０２を複数の領域４０４にグループ化することができる。これらの領域は、センサ１１６内の（例えば検出器アレイ４００内の）幾何学的ロケーション又は環境であり、様々な形状に形成できる（例えば図示のような矩形、方形、環状等、又は他の任意の形状）。ある領域４０４の幾何学的エリア内に含まれる個々の検出器の全てがその領域に属するわけではないが、ほとんどの場合、領域間の境界にある程度の重複が望ましい場合を除いて、それらの検出器は、センサ３１０の他のエリアをカバーする他の領域４０４には属さない。図４Ａに示されているように、これらの領域は非重複領域４０４であり得るが、重複する場合もある。全ての領域に、その領域に関連した領域出力回路４０６を関連付けることができる。領域出力回路４０６は、対応する検出要素４０２のグループの領域出力信号を提供できる。例えば、出力回路４０６の領域は加算回路であり得るが、他の形態の各検出器の出力の単一出力への組み合わせも採用され得る（スカラー、ベクトル、又は他の任意のフォーマットにかかわらず）。任意選択的に、各領域４０４は単一のＳｉＰＭであるが、必ずしもそうとは限らず、１つの領域は、単一のＳｉＰＭの小部分、いくつかのＳｉＰＭのグループ、又は異なるタイプの検出器の組み合わせとしてもよい。
[0104] 図示されている例において、処理ユニット１０８は、（例えば車両１１０内の）ホスト２１０（の内部又は外部の）分離された筐体２００Ｂに配置され、検知ユニット１０６は、反射光を分析するための専用プロセッサ４０８を含み得る。或いは、反射光２０６を分析するために処理ユニット１０８を使用してもよい。ＬＩＤＡＲシステム１００は、図示されている例とは異なるやり方で複数の筐体に実装できることに留意するべきである。例えば、光偏向器１１４を、投影ユニット１０２及び／又は検知モジュール１０６とは異なる筐体に配置してもよい。一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、電気ワイヤ接続、無線接続（例えばＲＦ接続）、光ファイバケーブル、及び上記のものの任意の組み合わせのような異なるやり方で相互に接続された複数の筐体を含むことができる。
[0105] 一実施形態において、反射光２０６の分析は、異なる領域の個々の検出器の出力に基づいて反射光２０６の飛行時間を決定することを含み得る。任意選択的に、プロセッサ４０８は、複数の領域の出力信号に基づいて反射光２０６の飛行時間を決定するように構成できる。飛行時間に加えて、処理ユニット１０８は反射光２０６を分析して帰還パルス全体の平均パワーを決定することができ、帰還パルス期間における光子分布／信号（「パルス形状」）を決定できる。図示されている例において、任意の検出要素４０２の出力は直接プロセッサ４０８に送信されず、領域４０４の他の検出器の信号と組み合わされ（例えば加算され）た後にプロセッサ４０８に渡すことができる。しかしながら、これは単なる例示であり、センサ１１６の回路は検出要素４０２からの情報を他のルートで（領域出力回路４０６を介することなく）プロセッサ４０８に送信することも可能である。
[0106] 図４Ｂは、２次元センサ１１６を用いてＬＩＤＡＲシステム１００の環境をスキャンするように構成されたＬＩＤＡＲシステム１００を示す図である。図４Ｂの例において、センサ１１６は、４×６の検出器４１０（「画素」とも称される）の行列である。一実施形態において、画素サイズは約１×１ｍｍとすることができる。センサ１１６は、２つの非平行な軸（例えば、図示の例に示されているような直交軸）において検出器４１０の２つ以上のセット（例えば行、列）を有するという意味で２次元である。センサ１１６内の検出器４１０の数は、例えば所望の分解能、信号対雑音比（ＳＮＲ）、所望の検出距離等に応じて、様々な実施において変動し得る。例えば、センサ１１６は５から５，０００までのいずれかの数の画素を有し得る。別の例（図には示していない）では、センサ１１６を１次元行列としてもよい（例えば１×８画素）。
[0107] 各検出器４１０は複数の検出要素４０２を含み得る。検出要素４０２は、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）と単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）の組み合わせ、又は、レーザパルス送信イベントから受信イベントまでの飛行時間及び受信光子の強度の双方を測定する検出要素である。例えば各検出器４１０は、２０から５，０００までのいずれかの数のＳＰＡＤを含み得る。各検出器４１０内の検出要素４０２の出力を、加算、平均化、又は他の方法で組み合わせて、一体的な画素出力を与えることができる。
[0108] 図示されている例において、検知ユニット１０６は、ＬＩＤＡＲシステム１００の視野１２０よりも小さい視野を有する２次元センサ１１６（又は複数の２次元センサ１１６）を含み得る。この考察において、視野１２０（いずれの方向にも移動、回転、又は横揺れすることなくＬＩＤＡＲシステム１００によってスキャンできる全視野）を「第１のＦＯＶ４１２」と表記し、より小さいセンサ１１６の視野を「第２のＦＯＶ４１２」（「瞬時ＦＯＶ」と言い換え可能である）と表記する。第１のＦＯＶ４１２に対する第２のＦＯＶ４１４の対象範囲は、ＬＩＤＡＲシステム１００の具体的な用途に応じて異なり、例えば０．５％から５０％の間とすることができる。一例において、第２のＦＯＶ４１２は垂直方向に細長い０．０５°から１°の間とすればよい。ＬＩＤＡＲシステム１００が２つ以上の２次元センサ１１６を含む場合であっても、それらのセンサアレイの視野の組み合わせは依然として第１のＦＯＶ４１２よりも小さく、例えば少なくとも５分の１、少なくとも１０分の１、少なくとも２０分の１、少なくとも５０分の１であり得る。
[0109] 第１のＦＯＶ４１２をカバーするため、スキャンユニット１０６は、異なる時点で環境の異なる部分から到達する光子をセンサ１１６へ誘導することができる。図示されているモノスタティック構成では、投影光２０４を視野１２０の方へ誘導すると共に、少なくとも１つの偏向器１１４が瞬時位置に配置された場合、スキャンユニット１０６は反射光２０６をセンサ１１６へ誘導することができる。典型的に、第１のＦＯＶ４１２のスキャン中の各時点で、ＬＩＤＡＲシステム１００によって放出される光ビームは、（角度開口で）第２のＦＯＶ４１４よりも大きい環境の部分をカバーし、スキャンユニット１０４及びセンサ１１６によって集光される環境の部分を含む。
[0110] 図４Ｃは２次元センサ１１６の一例を示す図である。この実施形態において、センサ１１６は８×５の検出器４１０の行列であり、各検出器４１０は複数の検出要素４０２を含む。一例において、検出器４１０Ａはセンサ１１６の第２の行（「Ｒ２」と表記されている）及び第３の列（「Ｃ３」と表記されている）に位置し、４×３の検出要素４０２の行列を含む。別の例において、検出器４１０Ｂはセンサ１１６の第４の行（「Ｒ４」と表記されている）及び第６の列（「Ｃ６」と表記されている）に位置し、３×３の検出要素４０２の行列を含む。したがって、各検出器４１０内の検出要素４０２の数は一定であるか又は異なる場合があり、共通アレイ内の異なる検出器４１０は異なる数の検出要素４０２を有し得る。各検出器４１０内の全ての検出要素４０２の出力を、加算、平均化、又は他の方法で組み合わせて、単一の画素出力値を提供することができる。図４Ｃの例における検出器４１０は矩形の行列（直線の行及び直線の列）に配列されているが、例えば円形の配列又はハニカム配列のような他の配列を用いてもよい。
[0111] いくつかの実施形態によれば、各検出器４１０からの測定によって、光パルス放出イベントから受信イベントまでの飛行時間及び受信光子の強度を決定することが可能となる。受信イベントは、光パルスが物体２０８から反射された結果であり得る。飛行時間は、反射物体から任意選択的な光学ウィンドウ１２４までの距離を表すタイムスタンプ値であり得る。飛行時間値は、時間相関単一光子計数（ＴＣＳＰＣ：Time Correlated Single Photon Counter）のような光子検出及び計数方法、信号積分及び検定（signal integration and qualification）のようなアナログの光子検出方法（アナログ－デジタル変換又は簡素な比較器による）、又は他の方法によって認識することができる。
[0112] いくつかの実施形態において、また図４Ｂを参照すると、スキャンサイクル中、少なくとも１つの光偏向器１１４の各瞬時位置を視野１２０の特定の部分１２２に関連付けることができる。センサ１１６の設計によって、視野１２０の単一部分からの反射光と複数の検出器４１０との関連付けが可能となる。したがって、ＬＩＤＡＲシステムのスキャン解像度は、（１スキャンサイクル当たりの）瞬時位置の数にセンサ１１６内の検出器４１０の数を乗算することによって表され得る。各検出器４１０（すなわち各画素）からの情報は、３次元空間においてキャプチャされた視野が構築される基本データ要素を表す。これは例えば、ポイントクラウド表現の基本要素を含み、空間位置及び関連付けられた反射強度値を有する。一実施形態において、複数の検出器４１０によって検出された視野１２０の単一部分からの反射は、視野１２０のその単一部分内に位置する様々な物体から戻ってきた可能性がある。例えば、視野１２０の単一部分は遠視野で５０×５０ｃｍよりも大きい場合があり、相互に部分的に重なった２つ、３つ、又はそれ以上の物体を容易に含み得る。
[0113] 図４Ｄは、ここに開示される主題の例に従ったセンサ１１６の一部の横断面図である。センサ１１６の図示されている部分は、４つの検出要素４０２（例えば４つのＳＰＡＤ、４つのＡＰＤ）を含む検出器アレイ４００の一部を含む。検出器アレイ４００は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）で実現された光検出器センサとすればよい。検出要素４０２の各々は、基板周囲内に位置決めされた検知エリアを有する。必ずしもそうとは限らないが、センサ１１６は、狭い視野を有するモノスタティックＬｉＤＡＲシステムにおいて使用することができる（例えば、スキャンユニット１０４が異なる時点で異なる視野部分をスキャンするので）。入射光ビームのための狭い視野は、実施された場合、焦点外の撮像の問題を解消する。図４Ｄに例示されているように、センサ１１６は複数のレンズ４２２（例えばマイクロレンズ）を含むことができ、各レンズ４２２は入射光を異なる検出要素４０２の方へ（例えば検出要素４０２のアクティブエリアの方へ）誘導することができ、これは焦点外の撮像が問題でない場合に使用可能であり得る。センサ１１６に到達する光のほとんどを検出要素４０２のアクティブエリアの方へ偏向させ得るので、レンズ４２２を用いて検出器アレイ４００の開口率（optical fill factor）及び感度を増大することができる。
[0114] 図４Ｄに例示されているような検出器アレイ４００は、様々な方法（例えばインプラント）によってシリコン基板内に埋め込まれたいくつかの層を含むことができ、この結果、検知エリア、金属層に対する接点要素、及び絶縁要素（例えばシャロートレンチインプラント（ＳＴＩ）、ガードリング、光学トレンチ等）が得られる。検知エリアは、ＣＭＯＳ検出器における体積測定要素（volumetric element）であり、デバイスに適正な電圧バイアスが印加された場合に、入射する光子の電流への光学的変換を可能とする。ＡＰＤ／ＳＰＡＤの場合、検知エリアは、電界の組み合わせによって、光子吸収により生じた電子を増倍エリアの方へ引っ張り、このエリアで光子誘起電子が増幅されて、増倍された電子のアバランシェ破壊を引き起こす。
[0115] 前側の照射された検出器（例えば図４Ｄに示されているような）は、半導体（シリコン）の上にある金属層と同じ側に入力光ポートを有する。金属層は、個々の光検出器要素（例えばアノード及びカソード）と、バイアス電圧、クエンチング／バラスト要素、及び共通アレイ内の他の光検出器のような様々な要素との電気的接続を実現する必要がある。光子が検出器の検知エリアに入射する際に通過する光学ポートは、金属層を介した通路で構成されている。この通路を介したいくつかの方向からの光の通過は、１つ以上の金属層（例えば図４Ｄの最も左側の検出器要素４０２に図示されている金属層ＭＬ６）によって阻止され得ることに留意するべきである。このような阻止は、検出器の全体的な光吸収効率を低下させる。
[0116] 図４Ｅは、ここに開示される主題の例に従った、それぞれにレンズ４２２が関連付けられた３つの検出要素４０２を示す。４０２（１）、４０２（２）、及び４０２（３）と表記された図４Ｅの３つの検出要素の各々は、センサ１１６の検出要素４０２の１つ以上に関連付けて実施され得るレンズ構成を示している。これらのレンズ構成の組み合わせも実施できることに留意するべきである。
[0117] 検出要素４０２（１）に関して図示されているレンズ構成では、関連付けられたレンズ４２２の焦点は半導体表面よりも上に位置することができる。任意選択的に、検出要素の異なる金属層の開口は、関連付けられたレンズ４２２によって生じる集束光の円錐形と整合した様々な大きさを有し得る。このような構造は、デバイス全体としてアレイ４００の信号対雑音比及び分解能を改善することができる。パワーの伝送及び接地シールドのために大きい金属層が重要であり得る。この手法は例えば、入射光ビームが平行光線で構成され、撮像焦点が検出信号に対して何の影響も及ぼさない場合、狭い視野を有するモノスタティックＬｉＤＡＲ設計において有用であり得る。
[0118] 検出要素４０２（２）に関して図示されているレンズ構成では、スイートスポットを識別することによって、検出要素４０２による光子検出の効率を改善することができる。具体的には、ＣＭＯＳで実装される光検出器は、検知体積エリア内に、光子がアバランシェ効果を生じる確率が最も高いスイートスポットを有し得る。したがって、検出要素４０２（２）で例証されるように、レンズ４２２の焦点を検知体積エリア内部のスイートスポットロケーションに位置決めすることができる。レンズ形状及び焦点からの距離は、レンズから半導体材料内に埋め込まれた検知スイートスポットロケーションまでの経路に沿ってレーザビームが通過する全ての要素の屈折率を考慮に入れることができる。
[0119] 図４Ｅの右側の検出要素に関して図示されているレンズ構成では、拡散器及び反射要素を用いて、半導体材料における光子吸収の効率を改善することができる。具体的には、近ＩＲ波長は、シリコン材料の著しく長い経路によって、この経路を進む光子の高い吸収確率を達成する必要がある。典型的なレンズ構成では、光子は検知エリアを横断することがありし、吸収されて検出可能電子にならない可能性がある。光子が電子を生じる確率を改善する長い吸収経路によって、検知エリアの大きさは、典型的な製造プロセスで製造されるＣＭＯＳデバイスにとって実用的でない寸法（例えば数十ｕｍ）になる。図４Ｅの最も右側の検出器要素は、入射光子を処理するための技法を示している。関連付けられたレンズ４２２は入射光を拡散器要素４２４上に集束する。一実施形態において、光センサ１１６は、検出器のうち少なくともいくつかの外面から離れたギャップ内に位置する拡散器を更に含み得る。例えば拡散器４２４は、光ビームを横方向へ（例えばできる限り垂直方向に）検知エリア及び反射性光学トレンチ４２６の方へ向けることができる。拡散器の位置は、焦点、焦点よりも上方、又は焦点よりも下方である。この実施形態において、入射光は、拡散器要素が配置されている特定のロケーション上に集束され得る。任意選択的に、検出器要素４２２は、光子誘起電子が失われて有効検出効率を低下させ得る非アクティブエリアを光学的に回避するように設計される。反射性光学トレンチ４２６（又は他の形態の光学的に反射性の構造）は、光子を検知エリア内で往復させ、これによって検出の可能性が増大する。理想的には、光子が吸収されて電子／ホール対を生成するまで無制限に、光子は、検知エリア及び反射性トレンチから成るキャビティ内でトラップされる。
[0120] 本開示に従って、入射する光子を吸収して高い検出確率に寄与するため、長い経路が生成される。また、検出要素４２２において、他の検出器に漏れて誤検出イベントを発生する可能性のあるなだれ中の寄生光子のクロストーク効果を低減するため、光学トレンチも実施することができる。いくつかの実施形態によれば、より高い歩留まりの受信信号を利用する、つまり、できるだけ多くの受信信号を受信し、信号の内部劣化で失われる信号が少なくなるように、光検出器アレイを最適化することができる。光検出器アレイは、（ａ）任意選択的に基板の上にある金属層を適切に設計することによって、半導体表面よりも上のロケーションに焦点を移動させること、（ｂ）基板の最も応答性の高い／感度の高いエリア（すなわちは「スイートスポット」）に焦点を誘導すること、（ｃ）基板よりも上方に拡散器を追加して信号を「スイートスポット」の方へ誘導すること、及び／又は反射性材料をトレンチに追加して、偏向された信号を反射して「スイートスポット」に戻すことによって、改善することができる。
[0121] いくつかのレンズ構成において、レンズ４２２は、対応する検出要素４０２の中心の上方に焦点があるように位置決めされ得るが、必ずしもそうとは限らないことに留意するべきである。他のレンズ構成では、対応する検出要素４０２の中心に対するレンズ４２２の焦点の位置は、検出アレイ４００の中心からの各検出要素４０２の距離に基づいてシフトされる。これは、中心から遠い検出器要素の方が軸から大きく外れた角度で光を受光する比較的大きい検出アレイ４００において有用であり得る。焦点のロケーションを（例えば検出アレイ４００の中心の方へ）シフトさせると、入射角の補正が可能となる。具体的には、焦点のロケーションを（例えば検出アレイ４００の中心の方へ）シフトさせると、検出器の表面に対して同一角度に位置決めされた全ての検出要素で実質的に同じレンズ４２２を用いながら、入射角の補正が可能となる。
[0122] 検出要素４０２のアレイにレンズ４２２のアレイを追加することは、視野の小さい部分のみをカバーする比較的小さいセンサ１１６を用いる場合に有用であり得る。そのような場合、シーンからの反射信号は実質的に同じ角度から検出器アレイ４００に到達するので、全ての光を個々の検出器上に容易に集束できるからである。また、一実施形態においては、空間的な区別性（distinctiveness）を犠牲にして、アレイ４００全体の検出確率の増大を促進する（検出器／サブ検出器間の無効エリアで光子が「無駄になる」ことを防止する）ため、ＬＩＤＡＲシステム１００でレンズ４２２を用いることができる。この実施形態は、空間的な区別性を優先するＣＭＯＳ ＲＧＢカメラのような従来の実施（すなわち、検出要素Ａの方向に伝搬する光をレンズによって検出要素Ｂの方へ誘導することはできない、つまり、アレイの別の検出要素に「流す（bleed）」ことはできない）とは対照的である。任意選択的に、センサ１１６は、各々が対応する検出要素４０２に相関付けられたレンズ４２２のアレイを含むが、レンズ４２２のうち少なくとも１つは、第１の検出要素４０２へ伝搬する光を第２の検出要素４０２の方へ偏向させる（これによってアレイ全体の検出確率を増大することができる）。
[0123] 具体的には、本開示のいくつかの実施形態に従って、光センサ１１６は光検出器のアレイ（例えば検出器アレイ４００）を含むことができ、各光検出器（例えば検出器４１０）は、各検出器の外面を光が通過した場合に電流を流すように構成されている。更に、光センサ１１６は、光検出器のアレイの方へ光を誘導するように構成された少なくとも１つのマイクロレンズを含むことができ、少なくとも１つのマイクロレンズは焦点を有する。光センサ１１６は更に、少なくとも１つのマイクロレンズと光検出器のアレイとの間に介在すると共に少なくとも１つのマイクロレンズからアレイへ光を通過させるギャップを有する導電性材料の少なくとも１つの層を含むことができ、少なくとも１つの層は、少なくとも１つのマイクロレンズとアレイとの間に空間を維持するような大きさに形成され、ギャップ内で、光検出器のアレイの検出表面から離間したロケーションに焦点（例えば焦点は平面であり得る）を位置付ける。
[0124] 関連する実施形態において、各検出器は複数の単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）又は複数のアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を含み得る。導電性材料は多層金属狭窄部（constriction）とすることができ、導電性材料の少なくとも１つの層はアレイ内の検出器に電気的に接続することができる。一例において、導電性材料の少なくとも１つの層は複数の層を含む。更に、ギャップは、少なくとも１つのマイクロレンズから焦点の方へ収束し、焦点の領域からアレイの方へ発散するような形状とすることができる。他の実施形態において、光センサ１１６は、各光検出器に隣接した少なくとも１つのリフレクタを更に含み得る。一実施形態において、レンズアレイに複数のマイクロレンズを配置し、検出器アレイに複数の検出器を配置することができる。別の実施形態において、複数のマイクロレンズは、アレイ内の複数の検出器へ光を投影するように構成された単一のレンズを含み得る。
[0125] 非限定的な例として図２Ｅ、図２Ｆ及び図２Ｇを参照すると、システム１００の１つ以上センサ１１６は、光を、スキャン偏向器１１４から、又はスキャンなしでＦＯＶから直接、受信し得ることが分かる。たとえＦＯＶ全体からの光が少なくとも１つのセンサ１１６に同時に到着しても、いくつかの実施態様において、１つ以上のセンサ１１６は、任意の所定の時間における検出出力のためにＦＯＶの部分だけをサンプリングし得る。例えば、投影ユニット１０２の照射がＦＯＶの異なる部分を異なる時に（偏向器１１４を使用するかどうか、及び／又は異なる光源１１２を異なる時に作動させることにより）照射する場合、光は検知ユニット１０６の全ての画素又はセンサ１１６に到着し得、そしてＬＩＤＡＲ照射を検出すると予期される画素／センサだけが検出出力のために活発にデータを収集し得る。このように、画素／センサの残りは、不必要に周囲雑音を収集しない。スキャン－アウトバウンド又はインバウンド方向における－に言及すると、実質的に異なるスケールのスキャンが実装され得ることが分かる。例えば、いくつかの実施態様において、スキャンされる領域はＦＯＶの１％又は０．１％をカバーし得、他方、他の実施態様において、スキャンされる領域はＦＯＶの１０％又は２５％をカバーし得る。ＦＯＶ値の他の全ての相対部分も、言うまでもなく、実装され得る。
処理ユニット
[0126] 図５Ａから図５Ｃは、本開示のいくつかの実施形態に従った処理ユニット１０８の様々な機能を示している。具体的には、図５Ａは視野の単一の部分の単一のフレーム時間内の放出パターンを示す図であり、図５Ｂは視野全体の単一のフレーム時間内の放出スキームを示す図であり、図５Ｃは単一のスキャンサイクル中に視野の方へ投影された実際の光放出を示す図である。
[0127] 図５Ａは、少なくとも１つの光偏向器１１４の瞬時位置に関連付けられた視野１２０の単一の部分１２２の単一のフレーム時間内の放出パターンの４つの例を示す。本開示の実施形態に従って、処理ユニット１０８は、視野１２０のスキャンにおいて光束を変動させ得るように、少なくとも１つの光源１１２及び光偏向器１１４を制御する（又は、少なくとも１つの光源１１２及び少なくとも１つの光偏向器１１４の動作を連携させる）ことができる。他の実施形態に従って、処理ユニット１０８は少なくとも１つの光源１１２のみを制御し、光偏向器１１４は固定の既定パターンで移動又は枢動させることができる。
[0128] 図５Ａの図ＡからＤは、視野１２０の単一の部分１２２の方へ放出された光のパワーを経時的に示す。図Ａにおいて、プロセッサ１１８は、視野１２０のスキャン中に初期光放出が視野１２０の部分１２２の方へ投影されるように光源１１２の動作を制御することができる。投影ユニット１０２がパルス光光源を含む場合、初期光放出は１つ以上の初期パルス（「パイロットパルス」とも称される）を含み得る。処理ユニット１０８は、初期光放出に関連付けられた反射についてのパイロット情報をセンサ１１６から受信することができる。一実施形態において、パイロット情報は、１つ以上の検出器（例えば１つ以上のＳＰＡＤ、１つ以上のＡＰＤ、１つ以上のＳｉＰＭ等）の出力に基づく単一の信号として、又は複数の検出器の出力に基づく複数の信号として表現され得る。一例において、パイロット情報はアナログ及び／又はデジタル情報を含み得る。別の例において、パイロット情報は単一の値及び／又は（例えば異なる時点及び／又はセグメントの異なる部分の）複数の値を含み得る。
[0129] 初期光放出に関連付けられた反射についての情報に基づいて、処理ユニット１０８は、この後に視野１２０の部分１２２の方へ投影される光放出のタイプを決定するように構成できる。視野１２０の特定部分について決定されたこの後の光放出は、同一のスキャンサイクル中に（すなわち同一のフレーム内で）、又は後続のスキャンサイクルで（すなわち後続のフレーム内で）実施され得る。
[0130] 図Ｂにおいて、プロセッサ１１８は、視野１２０のスキャン中に異なる強度の光パルスが視野１２０の単一の部分１２２の方へ投影されるように光源１１２の動作を制御することができる。一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、１つ以上の異なるタイプの深度マップを生成するように動作可能であり得る。深度マップのタイプは例えば、ポイントクラウドモデル、ポリゴンメッシュ、深度画像（画像の各画素若しくは２Ｄアレイの深度情報を保持する）、又はシーンの他の任意のタイプの３Ｄモデルのうちいずれか１つ以上である。深度マップのシーケンスは、異なる深度マップが異なる時点で生成される時系列であり得る。スキャンサイクル（「フレーム」と言い換え可能である）に関連付けられたシーケンスの各深度マップは、対応するその後のフレーム時間の期間内に生成できる。一例において、典型的なフレーム時間は１秒未満持続し得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、固定フレームレート（例えば毎秒１０フレーム、毎秒２５フレーム、毎秒５０フレーム）を有するか、又はフレームレートは動的であり得る。他の実施形態において、シーケンス内の異なるフレームのフレーム時間は同一でない場合がある。例えばＬＩＤＡＲシステム１００は、毎秒１０フレームのレートを実施し、（平均）１００ミリ秒で第１の深度マップ、９２ミリ秒で第２のフレーム、１４２ミリ秒で第３のフレームを生成する等とすることができる。
[0131] 図Ｃにおいて、プロセッサ１１８は、視野１２０のスキャン中に異なる持続時間に関連付けられた光パルスが視野１２０の単一の部分１２２の方へ投影されるように光源１１２の動作を制御することができる。一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、各フレームにおいて異なる数のパルスを発生するように動作可能であり得る。パルスの数は０から３２の間のパルス（例えば１、５、１２、２８、又はそれ以上のパルス）で変動する可能性があり、以前の放出から得られた情報に基づき得る。光パルス間の時間は所望の検出範囲に依存し、５００ｎｓから５０００ｎｓまでの間とすることができる。一例において、処理ユニット１０８は、各光パルスに関連付けられた反射についての情報をセンサ１１６から受信することができる。この情報（又は情報の欠如）に基づいて、処理ユニット１０８は追加の光パルスが必要であるか否かを判定できる。図ＡからＤにおける処理時間及び放出時間の期間は縮尺どおりでないことに留意するべきである。具体的には、処理時間は放出時間よりも著しく長い場合がある。図Ｄにおいて、処理ユニット１０２は連続波光源を含み得る。一実施形態において、初期光放出は光が放出される時間期間を含み、後続の放出は初期光放出に連続しているか、又は不連続であり得る。一実施形態において、連続的な放出の強度は経時的に変化し得る。
[0132] 本開示のいくつかの実施形態に従って、放出パターンは、視野１２０の各部分ごとに決定することができる。言い換えると、プロセッサ１１８は、視野１２０の異なる部分の照射の差別化を可能とするように光放出を制御できる。一例において、プロセッサ１１８は、同一スキャンサイクル（例えば初期放出）からの反射光の検出に基づいて、視野１２０の単一の部分１２２に対する放出パターンを決定することができる。これによってＬＩＤＡＲシステム１００は極めて動的となる。別の例において、プロセッサ１１８は、以前のスキャンサイクルからの反射光の検出に基づいて、視野１２０の単一の部分１２２に対する放出パターンを決定することができる。後続の放出について、以下のうちいずれか１つのような光源パラメータの異なる値を決定することによって、後続の放出のパターンに差が生じ得る。
ａ．後続の放出の全体的なエネルギ
ｂ．後続の放出のエネルギプロファイル
ｃ．１フレーム当たりの光パルス繰り返し数
ｄ．持続時間、レート、ピーク、平均パワー、及びパルス形状等の光変調特性
ｅ．偏光や波長等、後続の放出の波動特性
[0133] 本開示に従って、後続の放出の差別化を異なる用途に供することができる。一例において、安全性が検討事項である視野１２０の部分では放出パワーレベルを制限すると共に、視野１２０の他の部分ではより高いパワーレベルを放出することができる（これによって信号対雑音比及び検出範囲を改善する）。これは目の安全に関連するが、更に、皮膚の安全、光学システムの安全、検知材料の安全、及びそれ以外のものにも関連し得る。別の例では、同一フレーム又は以前のフレームからの検出結果に基づいて、より有益である視野１２０の部分（例えば関心領域、遠くにあるターゲット、低反射ターゲット等）の方へ、より大きいエネルギを誘導すると共に、視野１２０の他の部分への照射エネルギを制限することができる。処理ユニット１０８は、単一のスキャンフレーム時間内で単一の瞬時視野からの検出信号を数回処理できることに留意するべきである。例えば、各パルスの放出後、又はある数のパルスの放出後に、後続の放出を決定できる。
[0134] 図５Ｂは、視野１２０の単一のフレーム時間における放出スキームの３つの例を示す。本開示の実施形態に従って、少なくとも処理ユニット１０８は、取得情報を用いて、動的にＬＩＤＡＲシステム１００の動作モードを調整する及び／又はＬＩＤＡＲシステム１００の特定のコンポーネントのパラメータ値を決定できる。取得情報は、視野１２０でキャプチャされた処理データから決定するか、又はホスト２１０から（直接的又は間接的に）受信することができる。処理ユニット１０８は、取得情報を用いて、視野１２０の異なる部分をスキャンするためのスキャンスキームを決定できる。取得情報は、現在の光条件、現在の気候条件、ホスト車両の現在の運転環境、ホスト車両の現在のロケーション、ホスト車両の現在の軌道、ホスト車両の周りの道路の現在の地形、又は光反射によって検出できる他の任意の条件若しくは物体を含み得る。いくつかの実施形態において、決定されるスキャンスキームは以下のうち少なくとも１つを含み得る。（ａ）スキャンサイクルの一部としてアクティブにスキャンされる視野１２０内の部分の指定、（ｂ）視野１２０の異なる部分における光放出プロファイルを規定する投影ユニット１０２の投影プラン、（ｃ）例えば偏向方向、周波数を規定し、リフレクタアレイ内のアイドル要素を指定するスキャンユニット１０４の偏向プラン、及び（ｄ）検出器の感度又は応答パターンを規定する検知ユニット１０６の検出プラン。
[0135] 更に処理ユニット１０８は、少なくとも部分的に、視野１２０内の少なくとも１つの関心領域及び視野１２０内の少なくとも１つの非関心領域の識別を得ることによって、スキャンスキームを決定できる。いくつかの実施形態において処理ユニット１０８は、少なくとも部分的に、視野１２０内の少なくとも１つの高い関心領域及び視野１２０内の少なくとも１つの低い関心領域の識別を得ることによって、スキャンスキームを決定できる。視野１２０内の少なくとも１つの関心領域の識別は、例えば、視野１２０内でキャプチャされた処理データから、別のセンサ（例えばカメラ、ＧＰＳ）のデータに基づいて、ホスト２１０から（直接的に又は間接的に）受信して、又は上記のもののいずれかの組み合わせによって決定され得る。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの関心領域の識別は、監視することが重要である視野１２０内の部分、エリア、セクション、画素、又は物体の識別を含み得る。関心領域として識別される可能性のあるエリアの例は、横断歩道、移動する物体、人物、付近の車両、又は車両ナビゲーションに役立ち得る他の任意の環境条件若しくは物体を含み得る。非関心領域（又は低関心領域）として識別される可能性のあるエリアの例は、静的な（移動していない）遠くの建物、スカイライン、地平線よりも上のエリア、及び視野内の物体であり得る。視野１２０内の少なくとも１つの関心領域の識別を取得したら、処理ユニット１０８は、スキャンスキームを決定するか又は既存のスキャンスキームを変更することができる。（上述したように）光源パラメータを決定又は変更することに加えて、処理ユニット１０８は、少なくとも１つの関心領域の識別に基づいて検出器リソースを割り当てることができる。一例においては、ノイズを低減するため、処理ユニット１０８は、関心領域に相当すると予想される検出器４１０を活性化し、非関心領域に相当すると予想される検出器４１０を無効にすることができる。別の例において、処理ユニット１０８は、例えば反射パワーが低い長距離検出に対するセンサ感度を増大するように、検出器感度を変更できる。
[0136] 図５Ｂの図ＡからＣは、視野１２０をスキャンするための異なるスキャンスキームの例を示す。視野１２０内の方形はそれぞれ、少なくとも１つの偏向器１１４の瞬時位置に関連付けられた異なる部分１２２を表している。説明文５００に、方形の充填パターンによって表される光束レベルが記載されている。図Ａは、全ての部分が同じ重要度／優先度を有し、それらにデフォルト光束が割り当てられている第１のスキャンスキームを示す。第１のスキャンスキームは、始動段階で利用するか、又は別のスキャンスキームと周期的に交互に用いて予想外の物体／新しい物体について全視野を監視することができる。一例において、第１のスキャンスキームの光源パラメータは、一定振幅で光パルスを発生するように構成できる。図Ｂは、視野１２０の一部に高光束が割り当てられ、視野１２０の残り部分にデフォルト光束及び低光束が割り当てられている第２のスキャンスキームを示す。最も関心の低い視野１２０の部分に低光束を割り当てることができる。図Ｃは、視野１２０内で小型車両及びバス（シルエットを参照）が識別されている第３のスキャンスキームを示す。このスキャンスキームでは、車両及びバスの輪郭を高いパワーで追跡し、車両及びバスの中央部分に低レベルの光束を割り当てる（又は光束を割り当てない）ことができる。このような光束割り当てによって、光学予算の多くを識別された物体の輪郭に集中させ、重要度の低い中央部には少なくすることができる。
[0137] 図５Ｃは、単一のスキャンサイクル中に視野１２０の方へ向かう光の放出を示している。図示の例において、視野１２０は８×９の行列によって表現され、７２のセルの各々は、少なくとも１つの光偏向器１１４の異なる瞬時位置に関連付けられた別個の部分１２２に対応する。この例示的なスキャンサイクルにおいて、各部分は、その部分の方へ投影された光パルスの数を表す１つ以上の白いドットを含み、いくつかの部分は、センサ１１６によって検出されたその部分からの反射光を表す黒いドットを含む。図示されているように、視野１２０は、視野１２０の右側のセクタＩ、視野１２０の中央のセクタＩＩ、及び視野１２０の左側のセクタＩＩＩという３つの部分に分割されている。この例示的なスキャンサイクルにおいて、セクタＩは最初に１部分当たり単一の光パルスが割り当てられ、過去に関心領域として識別されたセクタＩＩは最初に１部分当たり３つの光パルスが割り当てられ、セクタＩＩＩは最初に１部分当たり２つの光パルスが割り当てられる。図示のように、視野１２０のスキャンによって４つの物体２０８が明らかとなっている。すなわち、近視野（例えば５から５０メートルの間）における２つの自由形状の物体、中視野（例えば５０から１５０メートルの間）における角の丸い方形の物体、及び、遠視野（例えば１５０から５００メートルの間）における三角形の物体である。図５Ｃの検討では光束の割り当ての例としてパルス数を使用するが、視野の異なる部分に対する光束の割り当ては他のやり方で実施できることに留意するべきである。例えば、パルス持続時間、パルス角分散、波長、瞬時パワー、光源１１２からの異なる距離における光子密度、平均パワー、パルスパワー強度、パルス幅、パルス繰り返し率、パルスシーケンス、パルスデューティサイクル、波長、位相、偏光、及びその他のものを使用できる。図５Ｃの単一のスキャンサイクルのような光放出の説明は、ＬＩＤＡＲシステム１００の様々な機能を例証している。第１の実施形態において、プロセッサ１１８は、２つの光パルスを用いて第１の距離にある第１の物体（例えば角の丸い方形の物体）を検出し、３つの光パルスを用いて第１の距離よりも遠い第２の距離にある第２の物体（例えば三角形の物体）を検出するように構成されている。第２の実施形態において、プロセッサ１１８は、関心領域が識別されている視野の部分に多くの光を割り当てるように構成されている。具体的には、この例において、セクタＩＩは関心領域として識別され、したがって３つの光パルスが割り当てられたのに対し、視野１２０の残り部分には２つ以下の光パルスが割り当てられた。第３の実施形態において、プロセッサ１１８は、最初に１部分当たり２つの光パルスが割り当てられたセクタＩＩＩの一部である図５Ｃの部分Ｂ１、Ｂ２、及びＣ１に対し、単一の光パルスだけが投影されるように光源１１２を制御するよう構成されている。これを行う理由は、処理ユニット１０８が第１の光パルスに基づいて近視野の物体を検出したからである。また、他の検討すべき事項の結果として、最大より少ないパルス量の割り当ても実行できる。例えば、少なくともいくつかの領域において、第１の距離の物体（例えば近視野の物体）が検出されると、視野１２０のこの部分へ放出する全体的な光量を低減することができる。
[0138] ＬＩＤＡＲシステム１００の様々なコンポーネント及びそれらに関連した機能についての更なる詳細及び例は、２０１６年１２月２８日に出願された本出願人の米国特許出願第１５／３９１，９１６号、２０１６年１２月２９日に出願された本出願人の米国特許出願第１５／３９３，７４９号、２０１６年１２月２９日に出願された本出願人の米国特許出願第１５／３９３，２８５号、２０１６年１２月２９日に出願された本出願人の米国特許出願第１５／３９３，５９３号に含まれる。これらは援用により全体が本願に含まれる。
例示的な実施：車両
[0139] 図６Ａから図６Ｃは、車両（例えば車両１１０）におけるＬＩＤＡＲシステム１００の実施を示す。上述した又は以下に記載するＬＩＤＡＲシステム１００の態様はいずれも、車両１１０に組み込んで距離検知車両を提供することができる。具体的には、この例においてＬＩＤＡＲシステム１００は、複数のスキャンユニット１０４と、場合によっては複数の投影ユニット１０２とを、単一の車両内に一体化している。一実施形態において、車両はそのようなＬＩＤＡＲシステムを利用して、重複ゾーン内及び重複ゾーンを超えた所でのパワー、範囲、及び精度の向上、更に、ＦＯＶの感度の高い部分（例えば車両の前方移動方向）における冗長性の向上が可能となる。図６Ａに示されているように、車両１１０は、視野１２０Ａのスキャンを制御するための第１のプロセッサ１１８Ａと、視野１２０Ｂのスキャンを制御するための第２のプロセッサ１１８Ｂと、これら２つの視野のスキャンの同期を制御するための第３のプロセッサ１１８Ｃと、を含み得る。一例において、プロセッサ１１８Ｃは車両コントローラとすることができ、第１のプロセッサ１１８Ａと第２のプロセッサ１１８Ｂとの間の共有インタフェースを有し得る。共有インタフェースは、時間的及び／又は空間的スペースにおける重複を形成するため、中間処理レベルでのデータ交換及び組み合わせ視野のスキャンの同期を可能とする。一実施形態において、共有インタフェースを用いて交換されるデータは、（ａ）重複した視野及び／又はその近傍の画素に関連付けられた受信信号の飛行時間、（ｂ）レーザステアリング位置ステータス、（ｃ）視野内の物体の検出ステータスとすることができる。
[0140] 図６Ｂは、視野１２０Ａと視野１２０Ｂとの間の重複領域６００を示す。図示する例において、重複領域は、視野１２０Ａからの２４の部分１２２及び視野１２０Ｂからの２４の部分１２２に関連している。重複領域が規定されてプロセッサ１１８Ａ及び１１８Ｂに既知であると仮定すると、各プロセッサは、複数の光源の光を対象とした目の安全の限度に従うため、又は光学予算を維持するといった他の理由から、重複領域６００に放出される光の量を制限するように設計できる。更に、プロセッサ１１８Ａ及び１１８Ｂは、スキャンユニット１０４Ａとスキャンユニット１０４Ｂとの間のゆるい同期によって、及び／又はレーザ伝送タイミングの制御によって、及び／又は検出回路を有効にするタイミングによって、２つの光源が放出する光の干渉を回避できる。
[0141] 図６Ｃは、視野１２０Ａと視野１２０Ｂとの間の重複領域６００をどのように用いて車両１１０の検出距離を増大させ得るかを示している。本開示に従って、重複ゾーン内に公称光放出を投影する２つ以上の光源１１２を利用することで、有効検出範囲を増大できる。「検出範囲」という用語は、ＬＩＤＡＲシステム１００が物体を明瞭に検出できる車両１１０からのおおよその距離を含み得る。一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００の最大検出範囲は約３００メートル、約４００メートル、又は約５００メートルである。例えば２００メートルの検出範囲では、ＬＩＤＡＲシステム１００は、車両１１０から２００メートル（又はそれ以下）に位置する物体を、時間のうち９５％超、９９％超、９９．５％超で検出し得る。物体の反射率が５０％未満（例えば２０％未満、１０％未満、又は５％未満）である場合も。更に、ＬＩＤＡＲシステム１００は１％未満の誤警報率を有し得る。一実施形態において、時間的及び空間的スペースに配置された２つの光源からの投影光を用いて、ＳＮＲを改善し、したがって重複領域に位置する物体の範囲及び／又はサービス品質を向上させることができる。プロセッサ１１８Ｃは、視野１２０Ａ及び１２０Ｂにおける反射光から高レベルの情報を抽出できる。「情報を抽出する」という用語は、当業者に既知の任意の手段によって、キャプチャした画像データ内で、物体、個体、ロケーション、イベント等に関連した情報を識別する任意のプロセスを含み得る。更に、プロセッサ１１８Ａ及び１１８Ｂは、物体（道路の区切り、背景、歩行者、車両等）や運動ベクトルのような高レベル情報を共有することで、各プロセッサがもうすぐ関心領域になりそうな周辺領域に注意を向けることを可能とする。例えば、視野１２０Ａ内の移動中の物体が間もなく視野１２０Ｂ内に入ることを判定できる。
例示的な実施：調査システム
[0142] 図６Ｄは、調査システムにおけるＬＩＤＡＲシステム１００の実施を示している。上述のように、ＬＩＤＡＲシステム１００は静止物体６５０に固定することができ、静止物体６５０は、より広い視野を得るためＬＩＤＡＲシステム１００の筐体を回転させるためのモータ又は他の機構を含み得る。或いは、調査システムが複数のＬＩＤＡＲユニットを含むことも可能である。図６Ｄに示す例では、調査システムは単一の回転可能ＬＩＤＡＲシステム１００を用いて、視野１２０を表す３Ｄデータを取得すると共に、この３Ｄデータを処理して、人物６５２、車両６５４、環境の変化、又は他の任意の形態のセキュリティにとって重要なデータを検出することができる。
[0143] 本開示のいくつかの実施形態に従って、３Ｄデータは、小売業プロセスを監視するため分析することができる。一実施形態において、３Ｄデータは、物理的なセキュリティを必要とする小売業プロセスで使用できる（例えば、小売施設内への侵入、小売施設の内部又は周囲での破壊行為、保護エリアへの不正アクセス、及び駐車場内の自動車の周囲での不審な行動の検出）。別の実施形態において、３Ｄデータは、公共の安全のために使用できる（例えば、店舗敷地で滑って転ぶ人、店舗の床に危険な液体をこぼすこと又はそれによる通行妨害、店舗の駐車場での襲撃又は誘拐、火災非常口の通行妨害、及び店舗エリア内又は店舗外での混雑の検出）。別の実施形態において、３Ｄデータはビジネス機密データ収集のために使用できる（例えば、店舗エリアを通る人を追跡して、何人が通過するか、どこで立ち止まるか、どのくらいの間立ち止まるか、彼らの買い物習慣がどのように購買習慣と比較されるかを明らかにする）。
[0144] 本開示の他の実施形態に従って、３Ｄデータは、交通違反の取り締まりのために分析し使用することができる。具体的には、３Ｄデータを用いて、法定最高速度又は何らかの他の道路交通法の要件を超えて走行している車両を識別できる。一例では、ＬＩＤＡＲシステム１００を用いて、信号が赤である時に一時停止線又は指定の停止位置を超えている車両を検出できる。別の例では、ＬＩＤＡＲシステム１００を用いて、公共交通機関用に確保された車線を走行している車両を識別できる。更に別の例では、ＬＩＤＡＲシステム１００を用いて、赤信号では特定の方向転換が禁止されている交差点で方向転換している車両を識別できる。
[0145] 様々な開示される実施形態の例を、偏向器のスキャンを制御する制御ユニットに関して上述及び後述するが、開示される実施形態の様々な特徴は、そのようなシステムに限定されないことに留意するべきである。むしろ、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの様々な部分に光を割り当てるための技法は、異なる視野部分に異なる量の光を誘導することが望まれる又は必要とされることがあり得る、光ベースの検知システム（ＬＩＤＡＲ又はその他）のタイプに適用可能であり得る。いくつかの場合には、本明細書で述べるように、そのような光割り当て技法は検出能力に良い影響を与えることがあり得、しかし他の利点も生じ得る。
[0146] 本開示及び特許請求の範囲の様々なセクションにおいて、「第１」、「第２」、「第３」などの用語を使用して、様々なコンポーネント又はコンポーネントの一部分（例えば、光源、センサ、センサ画素、視野部分、視野画素など）に言及することがあることにも留意するべきである。これらの用語は、開示される様々な実施形態の説明を容易にするためにのみ使用され、限定すること、又は他の実施形態での同様の名前の要素若しくはコンポーネントとの任意の所要の相関性を示すことを意図するものではない。例えば、本開示の１つのセクションに記載される１つの実施形態における「第１のセンサ」に関連するものとして記載された特徴は、本開示の異なるセクションに記載される異なる実施形態の「第１のセンサ」に関連することも、関連しないこともある。
[0147] ＬＩＤＡＲシステム１００又はそのコンポーネントの任意のものを、以下に開示される特定の実施形態及び方法のいずれとも一緒に使用され得ることに留意すべきである。それにもかかわらず、以下に開示される特定の実施形態及び方法は、必ずしもＬＩＤＡＲシステム１００に限定されず、場合によっては、他のシステム（限定はしないが、適用可能であれば、他のＬＩＤＡＲシステム、他の電気光学システム、他の光学系など）において又は他のシステムによって実装され得る。また、システム１００を、例示的な車両ベースのＬＩＤＡＲプラットフォームに関して説明するが、システム１００、そのコンポーネントの任意のもの、及び本明細書で説明されるプロセスの任意のものが、他のプラットフォームタイプに配設されたＬＩＤＡＲシステムに適用可能であり得る。同様に、以下に開示される実施形態及びプロセスは、車両以外のプラットフォームに、又は任意の特定のプラットフォームに関係なく配設されたシステムに設置されたＬＩＤＡＲシステム（又は他の電気光学システムなどの他のシステム）で又はＬＩＤＡＲシステムによって実装され得る。
例示的な実施：可変解像度マルチビームスキャンを備えたＬＩＤＡＲシステム
[0148] １つ以上のレーザ光源及びスキャンミラーを採用するＬＩＤＡＲシステム及び他の光学系では、システムの複雑さが高くなり得る。更に、目の安全性の要件を満たすことは、広い視野の使用を含み得る。したがって、ＬＩＤＡＲシステムは、システムの高い信頼性を提供しながら、広いＦＯＶにわたってデータを取得及び収集するために、多数のコンポーネントを含み得る。既存のシステムは、典型的には、レーザから放出される各ビームに関して、レーザエミッタ、スキャンミラー、及び検出器（レーザレンジファインダ［ＬＲＦ］と呼ばれる）を含む。しかし、既存のシステムは、高い複雑さを有し得、多数のコンポーネントを有し（例えば複数のＬＲＦを必要とし）得て、高価であり得る。したがって、所望のレベルの検出範囲及び感度を提供することができるＬＩＤＡＲ及び他の光学系を提供すると共に、システムの複雑さ、部品の数、及びコストを低減する必要がある。ここに開示される実施形態は、この必要性に対処することを狙いとする。
[0149] 図７Ａは、放出される光の複数のビームを生成するように構成された、例示的な開示されるＬＩＤＡＲシステム１００の概略構成を示し、それらのビームは、スキャンミラーによって操舵され、単一の検出器で検知され、±５０度（水平方向）の視野（ＦＯＶ）のスキャンを可能にし、全て、単一の光学部品セットを含む同じ光路上にある。図７に示されるように、レーザ光ビーム７１４は、クワッドレーザアレイ７１２から放出され得る。レーザ光ビーム７１４は、複数のレーザエミッタ、レーザバー／アレイ、又は複数のビームに分割された単一のレーザビームによって生成され得る。レーザビーム７１４は、レンズ７１６及びフォールディングミラー７１８のシステム（例えば光学系７１０）によって、スキャンミラー７２０（例えばＭＥＭスキャナ）へ誘導され得る。レーザビーム７１４は、スキャンミラー７２０によって操舵され得る。反射光７１６は、ＬＩＤＡＲシステム１００に入ることがあり、ダイクロイックミラー（偏光スプリッタ）７４０に誘導され、次いでレンズ７６０を有する単一の検出器７５０に集束され得る。図７Ａに示されるように、ビーム７４２の各々は、共有光学部品（例えば、７１６、７１８、７２０、７４０など）を介して誘導され、コンポーネントの数、したがってＬＩＤＡＲシステム１００に関するコストを低減することができる。
[0150] 図７Ｂは、垂直方向にスキャンされ得るＦＯＶ（１００度×１５度）７７０を示す。スキャンミラー７２０は、レーザビーム７１４をスキャンライン７７２に沿って誘導することができる。スキャンライン７７２に沿った位置からの反射レーザビーム７１４は、検出器７５０に誘導され得る。図７Ｃは、非アクティブエリア７５４によって分離されたアクティブエリア７５２を有する検出器７５０の一例を示す。図７Ｃに示されるように、検出器７５０は、反射レーザビーム７１６のスポット（例えばＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を検出し得る。同様に図７Ｃに示されるように、各アクティブエリア７５２は、複数の画素又はチャネル（例えば、図６に示される６つのチャネル）を有し得る。垂直スキャンラインが図７Ｂに示されているが、ＬＩＤＡＲシステムは、追加又は代替として、水平スキャンラインに沿ってＦＯＶ７７０をスキャンするように構成され得ることが企図される。更に、上述したスポット及び／又は画素の数は例示的及び非限定的であり、各アクティブエリア７５２は、任意の数のチャネルを有し得、検出器７５０は、反射レーザビーム７１６の任意の数のスポットを検出するように構成され得る。図７Ａ～７Ｃに示されるように、開示されるモノスタティック構成は、同じ光路上で複数のビームを送受信し、１００×１５度のＦＯＶで、多くの光学コンポーネント及び複数のＭＥＭモジュールを節約することができる。
[0151] 上記の特徴のいくつかを含むＬＩＤＡＲシステムが開示される。例として、図１Ａ、２Ａ～２Ｇ、３Ｃ、３Ｄ、４Ａ、４Ｂ、及び７Ａは、本開示に従った例示的なＬＩＤＡＲシステム１００を示す。いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムは、複数のレーザビームを生成するように構成されたレーザ放出ユニットを含み得る。いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムは、複数のレーザビームをレーザ放出ユニットから共通のスキャンユニットに透過するように構成された光学系を含み得る。上述のように、ＬＩＤＡＲシステム１００は、レーザ放出ユニット１０２（例えば投影ユニット）を含み得る。いくつかの実施形態では、レーザ放出ユニットは、レーザ光源であり得る１つ以上の光源を含み得る。同様に上述したように、レーザ光源の１つ以上は、例えば、１つ以上のレーザ光ビーム２０４を放出するように構成され得る１つ以上のレーザダイオード２０２Ａを含み得る。開示されるＬＩＤＡＲシステム１００は、２つ以上のレーザ光ビームを放出するように構成されたレーザ放出ユニット１０２を含み得ることが企図される（例えば、図２Ｂ、２Ｃ、２Ｅ、２Ｆなどを参照）。いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステム１００は、レーザアレイの形でのレーザ光源を含み得、レーザアレイは、２つ以上のレーザエミッタを含み得ることが企図される。様々なレーザ源が採用され得る。例えば、レーザアレイに関連するレーザ源は、８６０ｎｍ～９５０ｎｍの波長を有するパルスレーザを含み得る。複数のレーザ源がレーザアレイに含まれ得、アレイが１Ｄパターン又は２Ｄパターンで配置され得る。１Ｄ構成で配置されたレーザ源は、複数（例えば２つ以上）のレーザ源を含むレーザバーアレイを含み得る。
[0152] 図８は、ＬＩＤＡＲシステム１００に関する例示的なアーキテクチャのハイレベルブロック図を示す。図８に示されるように、ＬＩＤＡＲシステム１００は、電源８１０、コントローラ８２０、光学モジュール８３０、レーザアレイ８４０、センサアレイ８５０、及びスキャナ８６０を含み得る。同様に図８に示されるように、レーザアレイ８４０からの光ビーム８４２は、光をＦＯＶ８７０に誘導し得る２Ｄスキャナ８６０に入射し得る。ＦＯＶ８７０から戻る反射光ビーム８４４は、２Ｄスキャナ８６０で受信され得、２Ｄスキャナ８６０は、反射光ビーム８４４を検出するように構成され得るセンサアレイ８５０へ反射光ビーム８４４を誘導し得る。コントローラ８２０は、飛行時間計算を実行して、ＦＯＶ８７０内の様々な物体までの距離を決定し得、ＦＯＶ８７０の各スキャンごとに距離値の点群が生成され得る。いくつかの実施形態では、レーザアレイ８４０から放出されたレーザ光８４２を２Ｄスキャナ８６０に、及びＦＯＶ８７０に向けて伝送するためと、２Ｄスキャナ８６０で受信された反射光８４２をＦＯＶ８７０からセンサアレイ８５０に誘導するためとの両方に、共通の光学コンポーネント８８０が使用され得る。そのような構成は、複雑さの低減、コスト低減、信頼性、及び性能の面で大きな利点を提供し得る。この構成は、レーザビームが光学的に分離され、検出器でのアクティブエリアが分離されるので、連続検出器アレイ及びレーザアレイスキームと比較して、ブルーミングアーチファクトを更に低減し得る。
[0153] いくつかの実施形態では、レーザ放出ユニットは、複数のレーザエミッタを含み得る。例えば図２Ｂ、２Ｃ、２Ｅに示されるように、レーザ放出ユニット１０２は、レーザ光の２つ以上のビームを投影するように構成され得る複数のレーザエミッタ１１２Ａ～１１２Ｆを含み得る。いくつかの実施形態では、レーザ放出ユニットは、複数のレーザエミッタを含む単一のモノリシックレーザアレイを含み得る。例として、レーザ放出ユニット１０２は、単一のシリコンウェーハに製造された複数のレーザエミッタ（例えば、１１２Ａ～１１２Ｆ）を含み得る。したがって、レーザ放出ユニットは、モノリシックレーザアレイの形であり得る。モノリシックレーザアレイという用語は、単一の（例えばモノリシック）シリコンウェーハ上に製造されたレーザ光源のアレイを指す。レーザ光源は単一のシリコンウェーハ上に製造されるので、モノリシックレーザアレイ上のレーザ光源は互いによく位置合わせされ得る。図９Ａは、複数のレーザエミッタ（例えば、９１２、９１４、９１６など）を含むモノリシックレーザアレイ９００の一例を示す。いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイは、１次元レーザアレイを備える。例として、図９Ａに示されるように、レーザアレイ９００は、単一の列に配置されたアクティブ領域９１２、９１４、９１６など（例えばレーザエミッタ）を含む１次元レーザアレイであり得る。しかし、いくつかの実施形態では、レーザアレイ９００は、互いに分離され、２次元マトリックスに配置されたアクティブ領域を含む２次元レーザアレイであり得ることが企図される。いくつかの実施形態では、複数のレーザエミッタは、エッジエミッタであり得る。例えば、レーザアレイ９００内のレーザエミッタ９１２、９１４、９１６などの１つ以上は、エッジエミッタレーザを含み得る。しかし、レーザエミッタ９１２、９１４、９１６などの１つ以上は、他のタイプのレーザエミッタ（例えば垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ））を含み得ることが企図される。いくつかの実施形態では、複数のレーザビームの各々は、８６０ｎｍ～９５０ｎｍの間の波長を有するパルスレーザビームであり得る。例えば、上述のように、レーザエミッタ９１２、９１４、９１６などの１つ以上は、８６０ｎｍ～９５０ｎｍの間の波長を有するパルスレーザを放出するように構成されたパルスレーザエミッタであり得る。いくつかの実施形態では、１つ以上のレーザエミッタ９１２、９１４、９１６などは、１３００ｎｍ～１６００ｎｍの間の波長を有するレーザ光を放出するように構成され得ることも企図される。
[0154] いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイは、複数のレーザエミッタに対応する複数のアクティブ領域と、複数の非アクティブ領域とを含み得て、複数のレーザエミッタは、複数の非アクティブ領域の１つ以上によって互いに離間される。モノリシックレーザアレイは、非アクティブ領域（例えば非レーザ放出非アクティブ領域）によって互いに分離された複数のアクティブ領域（例えばレーザ光放出領域又はレーザエミッタ）を含み得る。例えば、図９Ａに示されるように、レーザアレイ９００は、複数（例えば８個）のレーザ光放出領域又はレーザエミッタ９１２、９１４、９１６、９１８、９２０、９２２、９２４、及び９２６を含み得る。レーザアレイ９００は、複数の非アクティブ領域（例えば非レーザ放出領域）９０１～９０９も含み得る。隣接するアクティブ領域は、１つ以上の非アクティブ領域によって分離され得ることが企図される。例えば、図９Ａに示されるように、アクティブ領域９１４及び９１６は、非アクティブ領域９０２によって分離され得る。同様に、アクティブ領域９２０及び９２２は、非アクティブ領域９０５によって分離され得る。アクティブ領域間に複数の非アクティブ領域が配設され得ることが企図される。例えば、図９Ａに示されるように、アクティブ領域９２２及び９２４は、非アクティブ領域９０６、９０７によって分離され得る。各アクティブ領域はチャネルに対応し得る。したがって、例えば、図９Ａは、８個のチャネルを有するレーザアレイ９００を示す。レーザアレイ９００は、任意の数のチャネルを有し得ることが企図される。
[0155] いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイは、４個のアクティブレーザチャネルを含み得る。いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイは、８個のアクティブレーザチャネルを含み得る。いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイは、１６個のアクティブレーザチャネルを含み得る。いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイは、３２個のアクティブレーザチャネルを含み得る。例えば、レーザアレイは、１Ｄアレイに配置された１６個のレーザ源を含み得て、各レーザ源が約９０５ｎｍの波長を有する。レーザ源から放出された光は、例えばレンズやコリメータなどを含む、光路に関連する様々な光学コンポーネントを通って進むことができる。図９Ｂは、１６個又は３２個のアクティブ領域９５６を含み得る例示的なモノリシックレーザアレイ９５０を示す。例えば、図９Ｂに示されるように、モノリシックレーザアレイ９５０は、アクティブレーザ放出領域９５６（例えばｎ１～ｎ３２）を含み得て、アクティブレーザ放出領域９５６の隣接する対は、１つ以上の非レーザ放出非アクティブ領域９５８（例えばｍ１～ｍ３１）によって離間される。図９Ｂの例は、１６個のレーザチャネル（又はアレイ内の１６個のレーザ光源）を含む。他の数のレーザ源も使用され得る。例えば、いくつかの実施形態は、４、８、３２、６４個のレーザ源、又は任意の他の所望の数のレーザ源を含み得る。
[0156] いくつかの実施形態では、複数のレーザエミッタは、複数のモノリシックレーザアレイを含み得る。例として、３２個のアクティブ領域を有する単一のレーザアレイを製造する代わりに、それぞれ１６個のアクティブ領域を有する２つのモノリシックレーザアレイを製造することが可能であり得る。例えば、図９Ｂに示されるように、レーザアレイ９５０は、モノリシックレーザアレイ９６０及び９６２を含み得る。レーザアレイ９６０は、非アクティブ領域９５８（例えばｍ１～ｍ１５）によって離間されたアクティブ領域（例えばレーザエミッタ）９５６（例えばｎ１～ｎ１６）を含み得る。同様に、レーザアレイ９６２は、非アクティブ領域９５８（例えばｍ１６～ｍ３１）によって離間されたアクティブ領域（例えばレーザエミッタ）９５６（例えばｎ１７～ｎ３２）を含み得る。また、図９Ｂに示されるように、モノリシックレーザアレイ９６０及び９６２は、どちらも同じウェーハに製造され得る。代替として、モノリシックレーザアレイ９６０及び９６２は、異なるウェーハに、又は同じウェーハの異なる部分に製造され得る。レーザアレイ９６０及び９６２は、ウェーハからダイシングされ、次いで互いに隣接して組み立てられて、単一の１Ｄレーザアレイ９５０を形成し得る。レーザアレイ９６０及び９６２は、レーザアレイ９６０及び９６２を正確に位置合わせするために、適切な製造又は組立てプロセス（例えばボンディング）によって組み立てられ得る。
[0157] レーザ光源は、１Ｄアレイ内で様々な構成で配置されてもよい。いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイでのアクティブ領域と非アクティブ領域との比は１：１であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、１Ｄレーザアレイは、アクティブレーザチャネルとレーザチャネル間の非アクティブ介在空間との１：１の比で動作するように構成され得る。これは、いくつかの方法で実現され得る。例えば、隣接するレーザ源の各対が、各レーザ源と等しいサイズの非アクティブ介在空間によって分離され得るように、１Ｄアレイ１０００に１６個のレーザチャネルが配置され得る。その結果、図１０Ａに示されるように、１Ｄアレイは、アレイ内の１つの非アクティブ介在空間１０２０に隣接する１つのレーザ源１０１０の交互反復シーケンスを含み得る。図１０Ａに示されるように、レーザ源１０１０と非アクティブ介在領域１０１２とは、同様のサイズ（例えば、約０．０１ｍｍ×０．１ｍｍ又は０．００１ｍｍ×０．１ｍｍ）であり得る。レーザビームが放出された後、各ビームは、１つ又は複数のコリメータ１１１２によってコリメートされ得る。ビームがコリメートされると、遠視野でのそのサイズスポットサイズは角度サイズとして表され得る。したがって、例えば、図１０Ａに示されるように、図１０Ａのレーザアレイ１０００から放出されるビームは、コリメートされた後に０．１°の角度幅を有し得、隣接するコリメートビーム間の間隔は０．２°であり得る。角度ビームスポットサイズの非限定的な例は、例えば、０．０７度×０．１１度、０．１×０．０５、又は０．１×０．１度、又は０．１×０．２度、又は０．１×０．４度である。レーザアレイ１０００は１６個のそのようなユニットを含むが、他の１：１の比のアレイ構成も使用され得る。例えば、図１０Ｂに示されるように、８個のアクティブレーザチャネル１０２０が、８個の同じ又は異なるサイズの非アクティブ空間１０２２によってインターリーブされ得る。図１０Ｂに示されるように、レーザ源１０２０と非アクティブ介在領域１０２２とは、同様のサイズ（例えば０．０１ｍｍ×０．２ｍｍ）でよい。別の例として、図１０Ｃに示されるように、４つのアクティブレーザチャネル１０３０は、４つの同じ又は異なるサイズの非アクティブ空間１０３２によってインターリーブされ得る。図１０Ｃに示されるように、レーザ源１０３０と非アクティブ介在領域１０３２とは、同様のサイズ（例えば０．０１ｍｍ×０．４ｍｍ）でよい。各場合に、レーザ源の出力は、所望の総出力を提供するように選択され得る。一例では、１６チャネルアレイは１６個の３０Ｗレーザ源を含むことがあり、８チャネルアレイは８個の６０Ｗレーザ源を含むことがあり、４レーザ源アレイは４個の１２０Ｗレーザ源を含むことがあり、全てが４８０Ｗの総最大出力を生み出す。エミッタは、任意の適切な電力レベル（例えば２０Ｗ～２００Ｗの間）を有し得る。
[0158] いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイでのアクティブ領域幅と非アクティブ領域幅との比は１：２であり得る。１：１のアレイに加えて、図１０Ａ～１０Ｃによって示されるように、１：２の比のアレイも使用され得る。例えば、図１０Ｄ～１０Ｆに示されるように、上述の例示的なアレイの各々は、各レーザ源の幅の２倍の非アクティブ介在空間を含み得る。したがって、１６チャネル、８チャネル、及び４チャネルアレイの例の各々において、レーザ源の各対は、１つのレーザ源の幅の２倍を有する非アクティブ空間によって分離され得る。したがって、例えば、図１０Ｄに示されるように、各レーザ源１０４０は、０．０５ｍｍの幅を有し得、各非アクティブ空間１０４２は、約０．１ｍｍ（例えば１１０ミクロン）の幅を有し得る。別の例として、図１０Ｅに示されるように、各レーザ源１０５０は、０．１ｍｍの幅を有し得、各非アクティブ空間１０５２は、約０．２ｍｍの幅を有し得る。同様に、図１０Ｆに示されるように、各レーザ源１０６０は、０．２ｍｍの幅を有し得、各非アクティブ空間１０６２は、約０．４ｍｍの幅を有し得る。レーザ源と非アクティブ空間との他の比も企図される。いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイでのアクティブ領域と非アクティブ領域との比は１：３であり得る。いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイでのアクティブ領域と非アクティブ領域との比は１：５であり得る。いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイでのアクティブ領域と非アクティブ領域との比は１：１～１：１０の範囲内であり得る。図１０Ｇは、アクティブ対非アクティブ領域の比が１：５である例を示す。この例では、各アクティブレーザ源は、１つのレーザ源の幅の５倍に等しい幅を有する非アクティブ空間によって分離される。例えば、図１０Ｇに示されるように、各レーザ源１０７０は、約０．１ｍｍの幅を有し得、各非アクティブ空間１０７２は、約０．５ｍｍの幅を有し得る。
[0159] いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイ内の２つ以上の非アクティブ領域は、互いに対して異なる寸法を有し得る。レーザアレイの非アクティブ領域とアクティブ領域との両方が等しいサイズであるものとして上述してきたが、レーザアレイ内の異なるアクティブ領域が異なるサイズであってもよいことが企図される。したがって、例えば、図９Ｂに示されているように、レーザアレイ９５０の非アクティブ領域ｍ１は、レーザアレイ９５０の非アクティブ領域ｍ２の幅ｗ２とは異なることがある幅ｗ１を有し得る。別の例として、図９Ｂに示されているように、レーザアレイ９５０のアクティブ領域ｎ１６は、レーザアレイ９５０のアクティブ領域ｎ３１の幅ｗ４とは異なることがある幅ｗ３を有し得る。
[0160] いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイの全長（Ｌ１）は、０．５ｍｍ～２０ｍｍの間であり得る。別の例示的な実施形態では、モノリシックレーザアレイ９００の全長は、１ｍｍ～６ｍｍの範囲であり得るが、他の長さも企図される。
[0161] 例として、図９Ａに示されるように、モノリシックレーザアレイ９００の全長はＬ１であり得る。モノリシックレーザアレイの全長は、例えば、シリコンウェーハのサイズ、モノリシックレーザアレイからの望まれるレーザ光のビームの数、及び／又はレーザ光投影システムのサイズなど他のサイズ考慮事項に基づいて決定され得る。モノリシックレーザアレイの全長Ｌ１は、数十ｍｍ～数百ｍｍの範囲であり得ることが企図される。１つの例示的な実施形態では、モノリシックレーザアレイ９００の全長は、０．５ｍｍ～２０ｍｍの範囲であり得る。
[0162] レーザアレイでのアクティブレーザ源と非アクティブ介在空間との比は、任意の適切な形で実現され得る。いくつかの場合には、各レーザ源は、非アクティブ材料（例えば任意の非レーザ放出材料）によって離間され得る。しかし、別の例では、比は、所望の間隔比を提供するように（例えば、特定の用途の要件、特定の検知状況、目の安全性の要件などを満たすために）電子的に制御される密接に配列されたレーザ源のアレイを使用することによって実現され得る。いくつかの実施形態では、レーザエミッタは、複数のレーザエミッタの各々に供給される共通のトリガ信号によって活性化されるように構成され得る。例えば、図８に示されるように、レーザアレイ９００の各アクティブ領域は、トリガ信号を受けたときにレーザ光を放出するようにされ得る。単一のトリガ信号が各アクティブ領域（例えば、９１２～９２６、９５６、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０など）に供給され得て、アクティブ領域の各々に、レーザ光を同時に放出させることが企図される。例えば、単一の電圧パルスが、レーザアレイ９００又は１０００の複数のアクティブ領域に供給され得ることが企図される。電圧パルスを受信した後、電圧パルスを受信した各アクティブ領域（例えば、９１２～９２６、９５６、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０など）は、レーザ光のパルスを同時に放出し得る。いくつかの実施形態では、レーザ放出ユニットは、複数のレーザエミッタを含み得、複数のレーザエミッタの各々が、個々に個別に活性化され得る。上述のように、レーザ放出ユニット１０２は、１つ以上のレーザエミッタ１１２Ａ～１１２Ｆを含み得る。代替として、レーザ放出ユニット１０２は、それぞれが複数のアクティブ領域又はレーザエミッタ（例えば、９１２～９２６、９５６、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０など）を含み得る１つ以上のレーザアレイ９００及び／又は１０００を含み得る。同様に上述したように、アクティブ領域の各々は、トリガ信号、例えば電圧パルスを受信するとレーザ光を放出するように構成され得る。したがって、レーザ放出アクティブ領域（例えば、９１２～９２６、９５６、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０など）の各々は、電圧パルスをアクティブ領域（例えば、９１２～９２６、９５６、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０など）の各々に個々に又は個別に供給することによって、個々に及び／又は個別に活性化され得る。
[0163] いくつかの実施形態では、レーザ放出ユニットは、複数のレーザエミッタを含み得て、複数のレーザエミッタのうちの１つ以上のレーザエミッタのサブグループが活性化され得、複数のレーザエミッタの残りのものは活性化されない。例えば、レーザアレイは、例えば様々な比のモードで動作され得る３２個のアクティブレーザチャネルを含み得る。したがって、３２チャネルレーザアレイは、１つおきのチャネル（１６個のチャネル）を一緒に活性化し、インターリーブする１６個のレーザ源を非アクティブのままにしておくことによって、１：１のアクティブ対非アクティブ空間配置で動作され得る。１つの動作モードでは、１６個チャネルの１セットのみに電圧パルスが提供され得て、残りの１６個チャネルには電圧パルスが提供されないことがある。この場合、電圧パルスを受信する１６個のレーザ源の第１のセットはレーザ光を放出し得、電圧パルスを受信しない１６個のレーザ源の第２のセットは非アクティブのままであり得る。
[0164] いくつかの実施形態では、複数のレーザエミッタは、ランダム放出タイミングプロトコルに従って活性化され得る。上述のように、１つ以上のレーザエミッタ（例えば、９１２～９２６、９５６、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０など）は、電圧パルスなどのトリガ信号を受信した後にレーザ光パルスを放出するように構成され得る。電圧パルスがレーザエミッタ（例えば、９１２～９２６、９５６、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０など）の１つ以上に送達される時間を制御することによって、その１つ以上のレーザエミッタ（例えば、９１２～９２６、９５６、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０など）からレーザパルスが放出される時間を制御することも可能であり得る。したがって、例えば、別のモードでは、３２チャネルレーザアレイ内の１６個のインターリーブするチャネルの２つのグループが、１：１の比の構成で交互に活性化され得る。例えば、１６個のチャネルの第１のセットが時間ｔ１で活性化され得る。一定期間後、１６個のチャネルの第２のセットが時間ｔ２で活性化され得る。レーザ源のパルス周波数で、又はパルス周波数の任意の倍数で（又は任意の他のタイミングパターンに従って）交替が生じ得る。
[0165] いくつかの実施形態では、視野に対するアレイの位置に応じて、複数のレーザエミッタが選択的に活性化され得る。例えば、スキャナの特定の向きで、複数のレーザエミッタの第１のサブセットがＦＯＶの外側に誘導され、複数のレーザエミッタの第２のサブセットがＦＯＶ内にある場合、第１のサブセットは放出を停止するように制御され得て、第２のサブセットは活性化され続け得る。
[0166] いくつかの実施形態では、複数のレーザエミッタのうちの２つ以上が互いに異なるパルスレートを有するように、複数のレーザエミッタが活性化され得る。上述のように、電圧パルスがレーザエミッタ（例えば、９１２～９２６、９５６、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０など）の１つ以上に送達されるタイミングを制御することによって、その１つ以上のレーザエミッタ（例えば、９１２～９２６）からレーザパルスが放出されるタイミングを制御することも可能であり得る。したがって、例えば、レーザエミッタ（例えば、９１２～９２６、９５６、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０など）の選択されたものに異なるパルスレートで電圧パルスを送達することによって、選択されたエミッタからレーザ光が放出されるレートも異なり得る。
[0167] いくつかの実施形態では、複数のレーザエミッタのうちの２つ以上が互いに異なる強度レベルを有するように、複数のレーザエミッタが活性化され得る。レーザエミッタ（例えば、９１２～９２６、９５６、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０など）の各々によって放出されるレーザ光の強度は、レーザエミッタ（例えば、９１２～９２６、９５６、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０など）の各々に送達されるトリガ信号又は電圧パルスの電圧レベルに依存し得る。したがって、例えば、異なる電圧レベルを有するトリガ信号又は電圧パルスを異なるレーザエミッタ（例えば９１２～９２６）に提供することによって、異なるレーザエミッタが活性化されて、異なる強度のレーザ光パルスを放出し得る。
[0168] １：１以外のアクティブ対非アクティブ比を実現するために、同様の操作が採用され得る。例えば、１：２の比を提供するために、８個のアクティブレーザ源のセットの各々は、２つの非アクティブレーザ源によって互いに離間され得る。１つの動作モードでは、８個のアクティブ源からレーザ光パルスが放出されている間、非アクティブレーザ源は非アクティブのままであり得る。他の場合には、（アクティブレーザ間の間隔を２つの非アクティブレーザ分に保ちながら）総計の２４個のレーザ源のセットのうち８個（又は他の数）のアクティブレーザのセットが、任意の望ましいタイミングパターン（例えば、交互パルス、パルスの倍数など）で変えられることがある。１：５の比のアレイで、又は任意の他の所望の比で動作されるアレイで、同様の動作スキームが採用され得る。
[0169] 特定のレーザアレイが、異なる時点で異なるアクティブ対非アクティブ比で動作され得ることにも留意するべきである。例えば、ＦＯＶ又はＦＯＶのサブ領域の１回のスキャン中、アレイは１：１の比で動作され得る。ＦＯＶ又はＦＯＶの別のサブ領域の別のスキャン中、異なる比（例えば、１：２、１：４、１：５など）が使用され得る。更に、特定のクロックサイクル中にアクティブとなるように選択されるレーザ源は、予め決定されていることも、ランダム化されていることもあり、所望のアクティブ対非アクティブ間隔比を維持する。
[0170] 使用されるアクティブ対非アクティブ比を決定するために、様々な条件が使用され得る。いくつかの場合には、比が固定されたままであり得る。しかし、他の場合には、検出イベントに基づいて、選択された比がトリガされ得る。例えば、歩行者の検出は、例えば目の安全裕度を高めるために、アクティブ空間に対する非アクティブ空間のより高い比の選択を保証し得る。所望の間隔比を選択するために、様々な他のイベントトリガも使用され得る。
[0171] 上記のように、特定の用途の要件に従って、多くの異なるレーザアレイ構成が使用され得る。再び図１０Ｄ～１０Ｆを参照すると、特定のレーザ源アレイは、多くの可能なチャネル数の中でもとりわけ、１６個、８個、又は４個のチャネルを含み得る。これらのチャネルは、固定レーザアレイの一部として構成され得て、各レーザ源（例えば、１０４０、１０５０、１０６０）は、その隣接するレーザ源から所望の距離に位置決めされて、ある角度距離だけ離間されたビームを生成し得る。例えば、アイセーフ構成の場合、この角度距離は少なくとも約５．２ｍｒａｄであり得る。いくつかの実施形態では、レーザ源（例えば、１０４０、１０５０、１０６０）の間の非アクティブ空間（例えば、それぞれ１０４２、１０５２、１０６２）は、任意の非光放出材料を含み得る。しかし、他の場合には、レーザアレイ１０００は、レーザアレイ内の各レーザ源の間に非光放出材料がほとんど又は全くない、近接して離間されたレーザ源から構成され得る。そのような実施形態は、特定の用途の要件に従ってレーザアレイのレーザ源が選択的に動作され得るので、かなりのレベルの柔軟性を提供し得る。
[0172] いくつかの実施形態では、例えば図１０Ｄ～１０Ｆで、特定のレーザアレイは、４８個の近接して離間されたレーザ源（又は任意の数のレーザ源）を含み得る。図示される特定の例では、各レーザ源は、コリメーション後に０．１度×０．０５度の角度寸法を有するビームを生成し得る。いくつかの場合には、全てのレーザ源が同時に活性化され得る。他の場合には、照射イベント（例えば、アレイの中から選択されたレーザ源からの単一のクロックタイミングパルス）中に他のあらゆるレーザ源が動作され得る。近接して離間されたレーザアレイ内の他のあらゆるレーザ源の動作は、アクティブ対非アクティブ空間の１：１の比を提供する。同様に、（下の一番左の例に示されているように）アクティブ対非アクティブ空間の１：３の比を提供するために、照射イベント中に２つおきのレーザ源が動作され得る。近接して離間された各レーザ源が０．１度×０．０５度の角度寸法を有するビームスポットを生成し得るこの特定の例では、２つおきのレーザ源を動作させることにより、約０．１５度（又は約２．６ｍｒａｄ）のアクティブレーザ源間の間隔が生じ得る。
[0173] 別の例では、図１０Ｅに示されるように、レーザアレイ１０００は、上述のものと同じレーザ源アレイ（すなわち、それぞれ０．１度×０．０５度の角度寸法を有する４８個の近接して離間されたレーザのアレイ）を含み得る。この例では、アクティブ空間対非アクティブ空間の１：２の比は、６個の各グループで最初の２つのレーザ（例えば、レーザ１、２、７、８、１３、１４など）を一緒に照射し、残りのレーザは非アクティブのままにすることによって実現され得る。この場合、照射された２つのレーザの各グループは、０．１度×０．１度の合計角度寸法を有し得、アクティブレーザグループ間の間隔は、０．３度又は約５．２３ｍｒａｄであり得る（これは、放出レベルを低減し得る、又は目の安全性に関する特定の基準を満たし得る）。
[0174] 図１０Ｆでは、アクティブ対非アクティブ空間の１：２の比は、１２個の各グループでの最初の４つのレーザ（例えば、レーザ１、２、３、４、１３、１４、１５、１６など）を一緒に照射し、残りのレーザは非アクティブのままにすることによって実現され得る。この場合、照射された４つのレーザの各グループは、０．１度×０．２度の合計角度寸法を有し得、アクティブレーザグループ間の間隔は、０．４度又は約７ｍｒａｄであり得る（これは、目の安全性に関する特定の基準を満たし得る）。
[0175] いくつかの実施形態では、複数のレーザビームの各々が、０．００２度～０．２度の角度幅を有し、０．０２度～０．２度の角度長さを有する細長いスポットを生成する。例えば、レーザアレイから放出されたレーザビームが視野内の物体に入射すると、ビームは、物体にレーザ光のスポットを生成し得る。放出されるビーム（スポット）の形状は、対称的であっても、一軸で細長くてもよい。細長い形状は、いくつかの場合には目の安全性を向上し得る。図１０Ｈは、例えばレーザアレイ９００から放出されたレーザビームによって生成されたスポットの例示的な拡大画像を示す。図１０Ｈに示されるように、スポットは、０．０４度～０．０８度の間の角度幅及び０．０９度～０．１５度の間の角度長さを有し得る。目の安全性を更に促進するために、レーザアレイ（例えば、９５０、１０００）でのアクティブ対非アクティブ間隔の比が、アクティブレーザビーム間の最小角度間隔を保存するように選択され得る。最小間隔は、例えば、政府又は安全基準機関によって決定され得る。いくつかの場合には、ビーム間の最小角度間隔は、５ｍｒａｄ又は約０．２９度であり得る。
[0176] いくつかの実施形態では、レーザ放出ユニットは、一次レーザビームを生成するように構成されたレーザエミッタと、一次レーザビームを、複数のレーザビームを提供する複数のサブビームに分割するように構成されたビームスプリッタとを含み得る。いくつかの実施形態では、光学系は、ビームスプリッタを含み得る。複数のレーザビームを生成することができるレーザアレイを上述してきたが、いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステム１００のレーザ放出ユニット１０２は、一次レーザビームを生成するように構成されたレーザエミッタ１１２と、一次レーザビームを、所望の複数のレーザビームを提供し得る２つ以上のサブビームに分割するように構成されたビームスプリッタとを含み得ることも企図される。ビームスプリッタは、１つ以上のプリズム、部分的に銀めっきされたミラー、ダイクロイック光学コーティングを備えた偏向器などを含み得ることが企図される。
[0177] 図１４Ａは、初期レーザビームに対して４５度の角度で配置された複数の積層されてコーティングされたガラスプレートを含み得る例示的なビームスプリッタ１４４０を示す。切断、コーティング、次いで接着の典型的な製造技法ではなく、図１４Ａのビームスプリッタ１４４０は、所望の反射率を提供するために個々のガラスプレート１４１０をコーティングすることによって製造され得る。コーティングされたプレート１４２０は、ボンディングされたプレートのスタック１４３０になるように積層されてボンディングされ得る。次いで、スタック１４３０は、個々のビームスプリッタ１４４０に切断され得る。Ｎスプリッタを生成するためのステップは、以下のことを含み得る。１）Ｎ－１個の平坦なガラスプレート１４１０から始める。２）コーティングされたプレート１４２０を用意するために、所望の反射率のために各プレートの片面をコーティングする。３）最後のプレートの裏側を約１００％の反射コーティングでコーティングする。４）全てのプレートを一体に積層してスタック１４３０にし、次いでそれらを非屈折接着剤で接着する。及び５）プレートを３次元で切断して（図１４Ａに示される破線）、個々のビームスプリッタ１４４０を提供する。
[0178] ここに開示される実施形態と共に使用され得る別のタイプのビームスプリッタは、図１４Ｂに示されているように、誘電体コーティングされた部分反射傾斜ミラーを有する成形バレルを含む。この実施形態では、レーザビームは、部分反射ミラーを透過されるときに分割され得て、そのようなミラーが直列に配置されるとき、入射レーザビームは複数回分割され得る。出力比は、各ミラーの部分反射率によって決定され得て、適合されたＡＲコーティングを用いて制御され得る。そのような構成は、傾斜ミラー用のソケットを有する半分開いた成形バレルを含み得る。各ミラーは窓形状でよく、より大きなコーティングガラスプレートから切断され得る。そのようなビームスプリッタを製造するための製造ステップは、以下のことを含み得る。１）Ｎ個の薄いガラスプレート１４４０から始める。２）所望の反射率のために各プレートの片面を誘電体コーティングし、反対の面をＡＲ約０．５％反射コーティングでコーティングする。３）各プレートから小さな窓形状の部片１４５０としてミラーを切断する。４）バレル１４６０を成形する。５）ミラー１４５０を成形バレル１４６０に結合する。
[0179] いくつかの実施形態では、出力メータが、上述したマルチビームスプリッタに一体化され得る。例えば、スプリッタの１つのポートは、レーザの出力を監視するために使用され得る。入射レーザビームをＮ個のサブビームに分割するように構成されたマルチポートスプリッタでは、スプリッタはＮ＋１個のポートを含み得て、１つのポートが、レーザの出力を監視するためや、任意の不整を検出するためなどに使用され得る。図１４Ｃに示されるように、出力を監視するための検出器１４７０（ＰＤ）は、（透過光を検出するために）レーザエミッタと共に一軸上に位置決めされ得て、又は代替としてビームスプリッタからの反射光を検出するために別の角度に向けられ得る。
[0180] 一実施形態では、入射レーザビームが４つの等しいサブビームに分割され得て、第５のポートは、レーザ出力を監視するためなどに使用され得る。しかし、出力を監視するために必要とされるビームは、分割されたサブビームと同様の強度を有する必要はない。例えば、一実施形態では、分割後の残留ビームは、入射レーザビーム出力／強度の約２％を表すことがあり、残留ビームはレーザ監視に使用され得る。この例は、以下の表１に示されるように、４つの界面で反射率及び透過率を有するコーティングを使用して提供され得る。
[0181] いくつかの実施形態では、ビームスプリッタは、複数のレーザビームの各々を透過させ、ＬＩＤＡＲシステムの視野から受信された複数の反射ビームを再誘導するように構成され得る。図１１Ａは、ビームスプリッタ１１１０を含む例示的なＬＩＤＡＲシステム１００を示す。図１１Ａに示されるように、ＬＩＤＡＲシステム１００は、１つ以上のレーザ光ビーム（例えば、１１０２、１１０４、１１０６、１１０８）を放出するように構成されたモノリシックレーザアレイ９５０を含み得る。１つ以上のレーザ光ビームは、ビーム１１０２、１１０４、１１０６、及び／又は１１０８がビームスプリッタ１１１０に入射する前に、１つ以上のコリメータ１１１２によってコリメートされ得る。ビームスプリッタ１１１０は、レーザ光ビーム１１０２、１１０４、１１０６、及び／又は１１０８を通過させて、偏向器１１２１、１１２３に入射させることがあり、偏向器１１２１、１１２３は、レーザ光ビーム１１０２、１１０４、１１０６、及び／又は１１０８をＦＯＶ１１７０の方へ誘導するように構成され得る。図１１Ａには２つの偏向器１１２１、１１２３のみが示されているが、ＬＩＤＡＲシステム１００は、光ビーム１１０２、１１０４、１１０６、及び／又は１１０８の１つ以上をＦＯＶ１１７０の方へ誘導するように構成された３つ以上の偏向器１１２１、１１２３を含み得ることが企図される。ＦＯＶ１７０内の１つ以上の物体は、光ビーム１１０２、１１０４、１１０６、及び／又は１１０８の１つ以上を反射し得る。図１１Ａに示されるように、反射光ビームは、レーザ光ビーム１１５２、１１５４、１１５６、及び／又は１１５８として表され得る。反射レーザ光ビーム１１５２、１１５４、１１５６、及び／又は１１５８は、ビームスプリッタ１１１０に直接入射するものとして図１１Ａに示されているが、光ビーム１１５２、１１５４、１１５６、及び／又は１１５８のいくつか又は全てが、偏向器１１２１、１１２３及び／又は別の偏向器によって、ビームスプリッタ１１１０の方へ誘導され得ることが企図される。光ビーム１１５２、１１５４、１１５６、及び／又は１１５８がスプリッタ１１１０に到達すると、スプリッタ１１１０は、ＦＯＶ１１７０から受信された反射光ビーム１１５２、１１５４、１１５６、及び／又は１１５８を、レンズ１１２２を通して検出器１１３０の方へ誘導するように構成され得る。図１１Ａは、モノリシックレーザアレイ９５０によって放出される４個の光ビームを示しているが、モノリシックレーザアレイ９５０は、任意の数の光ビーム（例えば４個よりも少ない又は多い）を放出し得ることが企図される。
[0182] いくつかの実施形態では、ビームスプリッタは、複数のレーザビームの各々を再誘導し、ＬＩＤＡＲシステムの視野から受信された複数の反射ビームを透過させるように構成され得る。例として、図１１Ｂは、モノリシックレーザアレイ９５０、コリメータ１１１２、ビームスプリッタ１１１０、偏向器１１２１、１１２３、レンズ及び／又は光学フィルタ１１２２、及び検出器１１３０を含み得る例示的なＬＩＤＡＲシステム１００を示す。図１１Ｂに示されるように、モノリシックレーザアレイ９５０は、ビームスプリッタ１１１０に入射する前に、１つ以上のコリメータ１１１２によってコリメートされ得る１つ以上のレーザ光ビーム１１０２、１１０４、１１０６、及び／又は１１０８を放出し得る。ビームスプリッタ１１１０は、レーザ光ビーム１１０２、１１０４、１１０６、及び／又は１１０８の１つ以上を偏向器１１２１、１１２３の方へ誘導するように構成され得て、偏向器１１２１、１１２３は、１つ以上のレーザ光ビーム１１０２、１１０４、１１０６、及び／又は１１０８をＦＯＶ１１７０の方へ誘導するように構成され得る。上述のように、ＦＯＶ１１７０内の１つ以上の物体は、レーザ光ビーム１１０２、１１０４、１１０６、及び／又は１１０８の１つ以上を反射し得る。反射レーザ光ビーム１１５２、１１５４、１１５６、及び／又は１１５８は、偏向器１１２１、１１２３によって、ビームスプリッタ１１１０に入射するように誘導され得る。反射レーザ光ビーム１１５２、１１５４、１１５６、及び／又は１１５８のいくつか又は全てが、偏向器１１２１、１１２３によってビームスプリッタ１１１０の方へ誘導されることなく、ビームスプリッタ１１１０に到達し得ることも企図される。図１１Ｂに示されるように、ビームスプリッタ１１１０は、反射レーザ光ビーム１１５２、１１５４、１１５６、及び／又は１１５８がビームスプリッタ１１１０を通過して検出器１１３０に向かうことを可能にするように構成され得る。１つ以上のレンズ及び／又は光学フィルタ１１２２は、反射レーザ光ビーム１１５２、１１５４、１１５６、及び／又は１１５８を受信し、これらの光ビームを検出器１１３０の方へ誘導し得る。図１１Ｂは、モノリシックレーザアレイ９５０によって入れられる４個の光ビームを示しているが、モノリシックレーザアレイ９５０は、任意の数の光ビーム（例えば４個よりも少ない又は多い）を放出し得ることが企図される。
[0183] いくつかの実施形態では、光学系は、複数のレーザビームが入射される少なくとも１つのフォールディングミラーを含み得る。例として、図７Ａに示されているように、ＬＩＤＡＲシステム１００は、フォールディングミラー７１８を含み得る光学系７０１を含み得る。フォールディングミラー７１８は、クワッドレーザアレイ７１２から１つ以上のレーザビーム７１４を受信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、光学系は、複数のレーザビームをコリメートするように構成された少なくとも１つのコリメーションレンズを含み得る。例えば、図７Ａに示されているように、光学系７０１は、レーザビーム７１４をフォールディングミラー７１８の方へ誘導するように構成されたコリメータ７１６を含み得る。別の例として、図１１Ａ及び１１Ｂに示されているように、ＬＩＤＡＲシステム１００は、レーザアレイ９５０から１つ以上のレーザビーム（例えば、１１０２、１１０４、１１０６、１１０８）を受信し、受信されたレーザビームをビームスプリッタ１１１０の方に誘導するように構成されたコリメータ１１１２を含み得る。いくつかの実施形態では、光学系は、複数のレーザビームを受信するように構成された受信レンズシステムを含み得る。例えば、コリメータ７１６又は１１１２の１つ以上は、それぞれレーザアレイ７１２又は９５０によって放出されたレーザビームの１つ以上を受け取るように構成された受信レンズシステムを含み得る。
[0184] いくつかの実施形態では、共通のスキャンユニットは、複数のレーザビームをＬＩＤＡＲシステムの視野に向けて投影して、視野を横切る複数のスキャンラインに沿って視野を同時にスキャンするように構成され得る。いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムは、複数のレーザビームを受信するように構成されたスキャンユニットを含み得て、共通のスキャンユニットが、複数のレーザビームをＬＩＤＡＲシステムの視野に向けて投影するように構成される。図７Ａ及び８を参照して上述したように、ＬＩＤＡＲシステム１００は、スキャンユニット（例えば、７２０、８６０）を含み得る。いくつかの実施形態では、共通のスキャンユニットは、光透過性スキャンプリズムを含み得る。いくつかの実施形態では、共通のスキャンユニットは、回折ベースのスキャナを含み得る。いくつかの実施形態では、共通のスキャンユニットは、液晶オンシリコンスキャナを含み得る。いくつかの実施形態では、共通のスキャンユニットは、複数のレーザビームが入射される単一の二軸スキャンミラーを含み得る。いくつかの実施形態では、共通のスキャンユニットは、一対の単軸スキャンミラーを含む。スキャンユニット７２０、８６０は、レーザ光を視野の方へ誘導するように構成された様々な光学コンポーネントを含み得る。例えば、スキャンユニット７２０、８６０は、１つ以上の光透過性スキャンプリズム、回折素子、液晶偏向器、ＭＥＭミラーなどを含み得る。同様に上述したように、ビームスプリッタ（例えば、２２０又は１１１０）又はレーザアレイ（９００、９５０など）から生じる２つ以上のビームは、スキャンミラーデバイス（例えば、７２０、８６０）に入射され得る。スキャンミラーデバイスは、機械作動式の単一の二軸スキャンミラーを含み得る。代替として、スキャンミラーデバイスは、２つ以上のミラー又は透過スキャナを含み得る。この構成は、従来のＬＩＤＡＲシステムに比べて以下の２つの重要な利益を提供し得る。１）ビームの各々は、離間され得て、ＬＩＤＡＲシステム１００が任意の範囲で目に安全であるように、目の安全性の閾値を下回るような強度を有し得る。２）ビームを単一のスキャンミラー（例えば、７２０、８６０）に提供し、スキャンミラーからＦＯＶに投影されるビームが互いに垂直方向又は水平方向に配置されるようにすることで、ＦＯＶ内に垂直スポット向きがないスキャンミラーに入射する単一ビーム又はミラーシステムごとのマルチビームと比較して、拡張された垂直ＦＯＶを提供し得る。
[0185] いくつかの実施形態では、二軸スキャンミラーは、傾斜軸及び走査軸を含む２つの軸で回転可能である。例えば、スキャンユニット７２０、８６０は、上記のセクションで述べたスキャナの任意のものを含む、任意のタイプのスキャンミラー配置を含み得る。いくつかの実施形態では、スキャンユニット７２０、８６０は、ＭＥＭミラー又はＭＥＭミラーのアレイを含み得る。ＭＥＭＳミラーは、直交し得る２つの軸の周りで回転可能であり得る。例えば、スキャンユニット７２０、８６０は、２つの概して直交する回転軸を有する図３ＢのＭＥＭミラーと同様のＭＥＭＳミラーを含み得る。２つの軸の一方は、スキャンユニット７２０、８６０が傾斜することを可能にすることがあり（例えばレーザビームをＦＯＶの上下方向に誘導する）、他方の軸は、スキャンユニット７２０、８６０がスキャンすることを可能にすることがある（レーザビームをＦＯＶの左右方向に誘導する）ことが企図される。二軸２Ｄスキャンのミラーは、機械的構成（例えば、モータ駆動作動、磁気作動など）を使用して作動され得る。
[0186] いくつかの実施形態では、走査軸の周りでの二軸スキャンミラーの回転は、ＬＩＤＡＲシステムの視野を横切る複数のスキャンラインに沿った複数のレーザビームの動きを引き起こす。例えば、いくつかのＬＩＤＡＲシステム１００では、上述のように、２Ｄスキャナ（例えば、スキャンユニット７２０、８６０）などのスキャナを使用して、単一のレーザ源がＬＩＤＡＲ ＦＯＶにわたってスキャンされ得る。図１２Ａは、単一のレーザ源からのレーザ光ビームを、図示されるスキャンパターンにわたって誘導し得る２Ｄスキャンミラー（例えば、図３ＢのＭＥＭミラー、又は二軸機械回転ミラーなど）を使用して得られる例示的なスキャンパターン１２００を示す。分かりやすくするために、最大振幅が１になるように、軸上の値がスキャンの最大振幅に正規化されていることに留意するべきである。例えば、スキャンユニット７２０、８６０を走査軸の周りで順次に回転させることによって、スキャンライン１２０１によって表されるように、レーザ光ビームが複数の点に沿って左右方向に誘導され得る。更に、スキャンユニット７２０、８６０を走査軸の周りで順次に回転させることによって、レーザ光ビームが複数の点に沿って上下方向に誘導され得る。スキャンユニット７２０、８６０の複合２Ｄ運動は、スキャンライン１２０１、１２０３、１２０５などを含む図１２Ａのスキャンパターンを生成し得る。
[0187] 図１２Ａに示されるように、水平スキャンライン１２０１、１２０３、１２０５は等間隔である必要はない。例えば、地平線領域よりも上及び下のエリアなど、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の領域をスキャンするために、利用可能な最小傾斜増分よりも大きい、２Ｄスキャンミラーに関する垂直傾斜増分が選択され得る。図示される例では、スキャンの中心よりも上及び下の領域は、スキャンの中心の垂直傾斜増分とは異なる垂直傾斜増分でスキャンされ得る。スキャンの中心は、例えば地平線に向けられ得る。例えば、スキャンの中心よりも上及び下の領域は、例えばレーザアレイ角度サイズ全体に対応し得る０．６°の垂直傾斜増分を使用してスキャンされ得、したがって、アレイでのレーザピッチに等しい粗いサンプリング解像度を生成する。レーザピッチは、レーザアレイのアクティブレーザ光放出領域間の中心間距離を指す。しかし、スキャンの中心を含む領域では、より近接して離間されたスキャンラインをその領域内に提供する、更にはより高いサンプリング／点群解像度をその領域内に提供するために、最小の垂直傾斜角が使用され得る。レーザアクティブエリア対非アクティブの比が１：Ｎ－１であると仮定して、ライン間隔はＮ倍に詰められ得る。この例では、点群の垂直解像度はライン間隔に依存し得、水平解像度は、２Ｄスキャンミラーが各水平スキャンラインに沿ってスキャンするときに単一のレーザ源がパルスされる周波数に依存し得る。パルス周波数が高いほど、ＬＩＤＡＲシステムからの生成される点群の生じ得る水平解像度が高くなる。
[0188] いくつかの実施形態では、傾斜軸の周りでの二軸スキャンミラーの回転は、第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットへの複数のレーザビームの変位をもたらし得る。ＬＩＤＡＲシステム１００のいくつかの実施形態では、単一のレーザ光源に依拠するのではなく、複数のレーザ光源が使用され得ることが企図される。１つ以上のレーザ源からの光ビームが分割されて、スキャンに利用可能な複数のレーザビームを提供し得ることも企図される。同様に上述したように、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶをスキャンするための複数のレーザビームを提供するために、レーザアレイ（例えば、上記のセクションにおける例で述べた１Ｄレーザアレイ）が使用されてもよい。レーザアレイ（例えば、９５０）又はビームスプリッタ（例えば、２２０、１１１０）のいずれかからの複数のレーザ光ビームがスキャンユニット（例えば、７２０、８６０）に誘導されるとき、走査軸の周りでのスキャンユニット７２０、８６０の回転は、第１の位置セットを横切る複数の水平スキャンラインを生成し得る。更に、傾斜軸の周りでのスキャンユニット７２０、８６０の回転は、複数の水平スキャンラインを垂直方向にシフトし、それによって、第１の位置セットから垂直方向に離間された第２の位置セットを横切る第２のスキャンラインセットを生成し得る。いくつかの実施形態では、走査軸の周りでの回転速度は、傾斜軸の周りでの回転速度よりも速いことがある。図１２Ｂは、複数のレーザビームを使用して得られたスキャンパターン１２２０を示す。図１２Ｂに示されるように、複数のレーザビームは、水平スキャンライン１２２１、１２２３、１２２５などの生成を可能にし得る。スキャンユニット７２０、８６０が傾斜軸の周りで回転するとき、水平スキャンライン（例えば、１２２１、１２２３、１２２４、１２２５など）は、傾斜軸の周りでのスキャンユニット（例えば、７２０、８６０）の回転に対応する距離ＤＨだけ垂直方向に変位され得る。
[0189] いくつかの実施形態では、共通のスキャンユニットは、第１の単軸スキャンミラー及び第２の単軸スキャンミラーを含み得、複数のレーザビームは、第１の単軸スキャンミラーに入射され、その後、第２の単軸スキャンミラーに進む。２つの回転軸の周りで回転することができるスキャンユニット７２０、８６０について上述したが、いくつかの実施形態では、スキャンユニット７２０、８６０は、１つの回転軸の周りでのみ回転することができるミラー又は偏向器を含み得る。例として、スキャンユニット７２０、８６０は、図３Ａのミラーと同様のミラー又は偏向器を含み得る。これらの実施形態では、第１の単軸スキャンミラーは、レーザ放出ユニット１０２からレーザ光ビームを受信し、レーザ光ビームを第２の単軸スキャンミラーに誘導し得、第２の単軸スキャンミラーは次いで、レーザ光ビームを視野の方へ誘導し得る。
[0190] いくつかの実施形態では、第１の単軸スキャンミラーは、ＬＩＤＡＲシステムの視野を横切る複数のスキャンラインに沿った複数のレーザビームの動きを引き起こすために、走査軸の周りで回転するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第１の単軸スキャンミラーは、傾斜軸の周りで回転して、第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットへの複数のレーザビームの変位を引き起こすように構成され得る。例えば、２つ以上の１Ｄスキャナの組み合わせを使用することによって、例えば、第１及び第２の単軸スキャンミラーを２つの異なる回転軸の周りで回転させることによって、スキャンパターン１２００又は１２２０と同様の２Ｄスキャンが生成され得る。例として、図１１Ａ及び１１Ｂは、１対の偏向器１１２１、１１２３を示し、それらの一方は走査軸の周りで回転可能であり得、他方は傾斜軸の周りで回転可能であり得る。例えば、図１１Ｂに示されるように、第１の単軸スキャンミラー１１２１は、第１の軸（例えば、垂直軸又は走査軸）の周りで左右方向に回転可能であり得、レーザビーム１１０２、１１０４、１１０６、１１０８などが、図１２Ｂに示されているライン１２０１、１２０３、１２０５などと同様の水平スキャンラインを生成できるようにする。更に、第２の軸（例えば、第１の軸に垂直な軸、又は傾斜軸）の周りで第２の単軸スキャンミラー１１２３を回転させることで、スキャンライン１２０１、１２０３、１２０５などを、図１２Ｂに示されているように距離ＤＨだけシフトし得る。
[0191] いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムの視野は、６度～９０度の間の垂直角度寸法を有し得、ＬＩＤＡＲシステムの視野は、２０度～１４０度の間の水平角度寸法を有し得る。上述のように、スキャンユニット７２０、８６０は、走査軸及び／又は傾斜軸の周りで回転して、所望の視野にわたってレーザ光を投影し得る。視野内の１つ以上の物体の存在を検出するために、視野からの反射レーザ光ビームが検出され得る。視野の範囲は、スキャンユニット７２０、８６０のそれぞれの走査軸及び傾斜軸の周りでの最大回転スパン、レーザビームの発散角、並びにスキャンユニット７２０、８６０から投影される複数のレーザビーム間の角度を含む多くの因子に依存し得る。いくつかの例示的な実施形態では、視野は、２０度～１４０度の範囲内のスキャン角度、及び６度～９０度の範囲内の傾斜角にわたって広がり得ることが企図される。ＦＯＶの範囲は、ワールド座標に関して述べられていることを理解されたい。例えば、スキャンユニット７２０、８６０は、１４０度×４４度のＦＯＶを提供することができる２０×２０ｍｍの二軸回転ミラーを含み得る。
[0192] いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムの視野のスキャンは、５Ｈｚ～４０Ｈｚの間のフレームレートで行われ得る。したがって、例えば、視野内の１つ以上の物体の位置の任意の変化を連続的に検出することができるように、視野のスキャンが毎秒又は毎分に多数回反復され得る。一実施形態では、スキャンユニット７２０、８６０は、２０Ｈｚのフレームスキャンレート（例えば、毎秒２０回）で視野をスキャンし得る。スキャンユニット７２０、８６０は、特定の用途の要件に応じて、特定のスキャンレート又は５～５０Ｈｚまでのスキャンレート範囲をサポートするように構成され得ることを理解されたい。１つの例示的な実施形態では、１６個の放出されたパルス光ビームが、スキャンユニット７２０、８６０からＦＯＶに向けて投影され得る。反射レーザ光ビームによって形成されるスポットは、０．０７度×０．１０又は０．１１度のサイズを有し得る。スポットの垂直配置は、レーザ源アレイ上のレーザ源の構成に依存し得る。例えば、各レーザ源間の空間の量は、返されるスポット間に対応する空間をもたらし得る。
[0193] １つの例示的な実施形態では、レーザビームスポットは、０．１度の垂直角度寸法を有し得、約０．２度（又は開空間対レーザエミッタの約２：１の比）だけ離間され得る。１６個のチャネルの場合、ＦＯＶに向けて投影される光ビームの全体的な垂直パターン（又は「コーム」）は、約４．６度の角度高さを占めることがある。このコームは、２Ｄスキャナ（例えば、スキャンユニット７２０、８６０）によってＦＯＶの幅にわたって水平方向に操舵され得て、水平解像度は、スキャン速度及びレーザ源のパルスレートによって決定され得る。２Ｄスキャナがその水平限界に到達すると、２Ｄスキャナが垂直方向に増分され（例えば傾斜軸の周りで回転され）、新たな水平スキャンラインセットでＦＯＶの水平スキャンを続行し得る。当然、他の例では、他のパルスレート、スキャンレート、レーザサイズ、レーザ間隔なども使用され得る。更に、開示される例は、ＦＯＶにわたって水平方向にスキャンされる垂直コームパターンに関して述べられているが、いくつかの実施形態は、水平向きの光源アレイを採用してもよく、透過レーザ光スポットの水平向きの１ＤアレイがＦＯＶにわたって垂直方向にスキャンされる。更に、レーザ源の２Ｄアレイも採用され得る。レーザは、正方形若しくは長方形のパターン、又は任意の他のタイプのパターン（例えば六角形配列など）で配置され得る。開示される数値は例示的及び非限定的であることを理解されたい。
[0194] いくつかの実施形態では、複数のレーザビームは、単一の二軸スキャンミラーの共通の位置に入射される。例として、図７Ａに示されているように、複数のレーザ光ビーム７１４が、ＭＥＭＳミラー７２０での共通の位置７２２に誘導され得る。しかし、他の実施形態では、複数のレーザ光ビーム７１４は、ＭＥＭＳミラー７２０の異なる部分に誘導され得ることが企図される。ＭＥＭＳミラー７２０の回転は、レーザ光ビーム７１４を視野の方へ誘導するように調節され得る。ＭＥＭＳミラー７２０によって視野の方へ誘導された複数のレーザ光ビームは、等しい角度又は等しくない角度だけ互いに分離され得る。いくつかの実施形態では、複数のレーザビームは、単一の二軸スキャンミラーから投影され得、隣接するビーム間の角度間隔は少なくとも２．５ｍｒａｄであることが企図される。いくつかの実施形態では、角度間隔が２．５ｍｒａｄ～１５ｍｒａｄの範囲であり得ることが企図される。
[0195] いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムは、一連のスキャンラインに沿った複数のレーザビームでのＬＩＤＡＲシステムの視野のスキャンを引き起こすために、共通のスキャンユニットの１つ以上のコンポーネントの向きを制御するように構成された少なくとも１つのプロセッサを含み得る。例えば、本開示の別の箇所で記載されるとおり、スキャンユニット７２０、８６０は、スキャンユニット７２０、８６０が１つ又は２つの別個の軸の各々に沿って特定の角度に向かって回転し得るように、プロセッサ（例えば、１１８）によって個々に制御され得る。スキャンユニット７２０、８６０を制御することによって、プロセッサ１１８は、１つ以上のレーザ光ビームを視野の異なる部分の方へ誘導することができることがあり、それによって、ＬＩＤＡＲシステム１００が、上述のように１つ以上のレーザ光ビームを使用して視野をスキャンできるようにする。
[0196] いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲシステムの視野から受信された反射ビームに応答して電気信号を放出するように構成された検出器を含み得る。例えば、上述のように、ＬＩＤＡＲシステム１００は、視野内の１つ以上の物体を検出するように構成された１つ以上の検出器（例えば、検知ユニット１１６）を含み得る。検出器１１６は、視野１２０から反射されて戻るレーザ光を検出するための複数の検出要素４０２を含み得る。検出器は、上記のセクションで論じた検出器の任意のものと同様に構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、検出器は、センサのアレイ（例えば、マルチチャネルＳｉＰＭセンサアレイ又はＳＰＡＤアレイ又はＡＰＤアレイ）を含み得る。検出器は、検出器チャネル、ＳＰＡＤ、ＳＩＰＭ、ＡＰＤなどのアレイを含み得る。
[0197] いくつかの場合には、検出器は、１Ｄ構成で配置され得る。いくつかの実施形態では、検出器は、光感受性アクティブ領域の単一のモノリシックアレイを含み得る。例えば、検出器１１６は、単一のシリコンウェーハ上に製造され得るモノリシック検出器であり得る。図１１Ａ及び１１Ｂは、例示的なモノリシック検出器１１３０を示す。いくつかの実施形態では、光感受性アクティブ領域は、１つ以上の非アクティブ領域によって互いに分離され得る。例えば、図１１Ａ及び１１Ｂに示されているように、モノリシック検出器１１３０は、非アクティブ領域１１３４によって分離された複数の光感受性アクティブ領域１１３２を含み得る。アクティブ領域１１３２及び１１３４のサイズは、等しくても等しくなくてもよい。
[0198] いくつかの実施形態では、検出器内の光感受性アクティブ領域対非アクティブ領域の比は１：１である。例えば、いくつかの実施形態では、１Ｄ検出器１１３０は、アクティブ域対非アクティブ領域の１：１の比で動作するように構成され得る。これは、いくつかの方法で達成され得る。例えば、図１３Ａに示されているように、検出器１１３０は、ｎ個のアクティブ領域（ｎ１～ｎＮ）及びＮ－１個の非アクティブ領域（ｍ１～ｍＮ－１）を含み得、アクティブ領域の各対は、非アクティブ領域によって分離され得る。図１３Ａに示されているように、１Ｄ検出器は、等しいサイズのアレイ内で１つの非アクティブ領域１３１２に隣接するアクティブ領域１３１０の交互反復シーケンスを含み得る。したがって、アクティブ対非アクティブ領域の比は１：１であり得る。
[0199] いくつかの実施形態では、検出器内の光感受性アクティブ領域対非アクティブ領域の比は１：２である。１：１アレイに加えて、上記の図１３Ａによって表されているように、１：２の比のアレイも使用され得る。例えば、図１３Ｂに示されているように、検出器１１３０は、代わりに、非アクティブ領域１３２２に隣接するアクティブ領域１３１０の交互反復シーケンスを含み得て、非アクティブ領域１３２２は、各アクティブ領域１３１０の幅の２倍の幅を有し得る。レーザ源と非アクティブ空間との他の比も企図される。いくつかの実施形態では、検出器内の光感受性アクティブ領域対非アクティブ領域の比は１：３である。いくつかの実施形態では、検出器内の光感受性アクティブ領域対非アクティブ領域の比は１：５である。いくつかの実施形態では、検出器内の光感受性アクティブ領域対非アクティブ領域の比は１：１～１：１０の間である。図１３Ｃは、アクティブ対非アクティブ領域の比が１：５である例を示す。この例では、各アクティブ領域１３１０は、アクティブ領域１３１０の幅の５倍に等しい幅を有する非アクティブ領域１３２４によって分離される。
[0200] モノリシック検出器１１３０には、任意の数のアクティブ及び非アクティブ領域が存在し得る。例えば、図１３Ａ～１３Ｃでの検出器アレイ１３１０に関するＮは、１から任意の所望の数までの範囲であり得る。したがって、例えば、Ｎは、４、８、１６、３２、６４などでよい。いくつかの実施形態では、検出器は、４個の光感受性アクティブ領域を含み得る（例えばＮ＝４）。いくつかの実施形態では、検出器は、８個の光感受性アクティブ領域を含み得る（例えばＮ＝８）。いくつかの実施形態では、検出器は、１６個の光感受性アクティブ領域を含み得る（例えばＮ＝１６）。いくつかの実施形態では、検出器は、３２個の光感受性アクティブ領域を含み得る（例えばＮ＝３２）。
[0201] いくつかの実施形態では、複数のレーザビームの２つ以上が、互いに異なる発散（divergence）を有し得る。レーザビーム（例えば、７１４、１１０２、１１０４、１１０６、１１０８など）の各々は、図７Ａ、１１Ａ、１１Ｂなどに単一のラインとして示されているが、各レーザビームは、レーザ照射システム１０２から出た後に発散すると予想される。したがって、各レーザビーム７１４、１１０２、１１０４、１１０６、１１０８は、視野に向かって距離が増加するにつれて互いに発散する複数の光線によって表され得る。異なるレーザビーム（例えば、７１４、１１０２、１１０４、１１０６、１１０８など）の発散量又は発散角は等しくても等しくなくてもよいことも企図される。いくつかの実施形態では、反射ビームの各々が、光感受性アクティブ領域の２つ以上に入射するビームスポットを生成し得る。各レーザビームを表す複数の光線は、視野から反射され得る。複数の反射光線は、検出器（例えば、１１３０）にスポットを形成し得る。いくつかの実施形態では、反射レーザ光ビーム光線のスポットは、例えば、検出器１１３０の１つのアクティブ領域１３１０のみに、又は検出器１１３０の２つ以上のアクティブ領域に入射し得ることが企図される。図１３Ａは、検出器１１３０の２つ以上のアクティブ領域１３１０（例えば、ｎ２、ｎ３）に入射し得る例示的なスポット１３５０を示す。スポット１３５０が複数のアクティブ領域１３１０に入射することを保証することによって、複数のアクティブ領域が、レーザビームを反射した検出された物体に対応する信号を生成することを保証することを可能にし得る。検出された物体上の領域に対応する個別の信号により、その領域に関する解像度の増加を可能にし、すなわち、各アクティブ領域は、検出された物体の領域内のサブ領域の個々の画素である。
[0202] いくつかの実施形態では、アクティブ領域間の距離と検出器に入射するビームスポット間の距離との比は所定の値である。例として、レーザアレイから放出されたレーザビームによって生成されるビームスポット間の距離は、検出器１１３０のアクティブ領域（例えば、１１３２）間の距離の所定の倍数であり得る。したがって、例えば、ビームスポット間の間隔は、検出器１１３０のアクティブ領域１１３２間の間隔の０．５倍、１．０倍、又は１．５倍であり得る。また、各ビームスポットのサイズは、アクティブ領域１１３２のサイズの倍数であり得る。例として、各ビームスポットは、アクティブ領域１１３２のサイズの０．５倍、１．０倍、又は１．５倍であり得る。スケーリング因子０．５、１．０、１．５などは例示的及び非限定的であり、他のスケーリング因子も企図されることを理解されたい。
[0203] いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムは、反射ビームを検出器のそれぞれの光感受性アクティブ領域に誘導するように構成されたマイクロレンズのアレイ及び／又はディフューザを含み得る。複数のビームを使用するとき、検出器１１３０は、各ビームが検出器１１３０の１つ以上のアクティブ領域に入るように構成され得る。これらの場合、検出器１１３０のピッチ（例えばアクティブ間の中心間距離）が、レーザアレイ９００、９５０などのアクティブレーザ放出領域間のピッチに対応することが必要であり得る。検出器１１３０のアクティブ領域間の空間は、シリコン上の「デッド（dead）」な空間であり得て、このデッド空間を最小限に抑えることが有利である。エミッタ構成が変わるたびに（例えば、ピッチ、エミッタ間の空間など）、それに応じて検出器構成が変更される必要があり得る。
[0204] この問題に対処するために、ビームを検出要素上の特定の領域に拡張又は投影するためにビーム用の「アダプタ」が提供され得る。そうすることで、反射レーザ光ビームが、検出器１１３０の平面ではなくアダプタ平面に像を生成することが可能になり得る。アダプタは、マスクと、ビームを正しい検出要素に拡張又は拡散（発散）するための要素とを含み得る。この要素は、ディフューザであり得る、又は１つ以上のマイクロレンズを含み得る。したがって、例えば、マイクロレンズのアレイは、アダプタによって受信された光を検出器１１３０の適切なアクティブ領域に誘導するために使用され得る。そのようなアダプタを使用することにより、検出器１１３０を（より少ないデッド空間で）より大きなサイズに拡張できるようになり得て、そこに反射レーザ光ビームが拡散され得る。このアダプタの追加の利点は、エミッタ構成への検出器の依存を切り離し得ることであり得る。例えばレーザアレイ９００又は９５０でのレーザ放出アクティブ領域間のピッチが変更される場合、適切なアダプタ要素は、全く新しいシリコン製造検出器を用意する必要なく、反射レーザ光ビームを検出器１１３０のアクティブ領域に誘導するために使用され得る。
例示的な実施：偏向器の傾斜増分を変えることによる可変解像度マルチビームスキャンを備えたＬＩＤＡＲシステム
[0205] ＬＩＤＡＲシステムは、２つ以上のビームを放出する放出システムを使用し得る。いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムは、単一の光源から生じるレーザビームを２つ以上のビームに分割するためにビームスプリッタを使用し得る。代替として、放出システムは、レーザアレイを含み得、レーザアレイは、レーザ光の２つ以上のビームを生成し得る２つ以上のレーザエミッタを含み得る。２つ以上のビーム（ビームスプリッタ又はレーザアレイから生じる）は、スキャンデバイス（例えば、スキャンミラー、プリズム、又は他のタイプのスキャンデバイス）に入射され得る。いくつかの場合には、スキャンデバイスは、単一の二軸スキャンミラーを含み得る。代替として、スキャンデバイスは、２つ以上のミラー、又は透過スキャナを含み得る。この構成は、以下のようなものなど、従来のＬＩＤＡＲシステムに関する特定の利益を提供し得る。１）ビームの各々は、ＬＩＤＡＲシステムの目の安全性が任意の範囲で改良されるように離間され得る。及び２）一緒に生成され得る複数の揃えられたビームを含むマルチビームシステムは、視野に対して、又は視野の一部分に対してスキャン解像度を選択的に制御する機能を提供し得る。
[0206] 例えば、システムは、システムが視野をスキャンするために水平向きのスキャンラインを採用するか垂直向きのスキャンラインを採用するかに応じて、垂直方向又は水平方向で可変解像度を提供するように任意選択的に動作又は構成され得る。一実施形態では、分割されたレーザビームから生じるスポットは互いに等距離であり得、スキャンミラーは最小垂直傾斜増分に関連し得る（例えば最大解像度に関連する０．２度）。いくつかの場合には、スキャンミラーは、ＦＯＶの選択された領域にわたって可変垂直間隔のスキャンラインを生成するために、最小垂直傾斜増分よりも大きい傾斜増分を使用して動作され得る。他の場合には、結果として得られるスポットが等距離ではなく、しかし地平線に重なる領域で垂直方向に沿ってより近接して離間され得るように、ビームが分割され得る。更に他の実施形態では、ミラー傾斜角とスポット間隔との組み合わせにより、２つ以上の異なるスポットからのスキャンラインの重複又はインターリーブが可能になり得、ミラーの最小垂直傾斜増分によって提供される最大解像度よりも高いスキャン解像度を可能にし得る。
[0207] そのような可変解像度は、ＦＯＶの各スキャンに関連する処理オーバーヘッドを低減する機会を提供し得る。例えば、地平線近くの領域に関連し得、典型的には、より遠い物体を含む、又は関心がある物体をより高密度で含み得るＦＯＶの中間領域（例えば、関心領域又は関心エリア）は、（例えば、より近接して離間された垂直向きのレーザスポット及び／又はより近接して離間されたレーザスキャンラインに関連するスキャンを使用して）比較的高い解像度でスキャンされ得る。対照的に、ＬＩＤＡＲに対してより近接して位置する物体を含み得る、地平線からより遠いＦＯＶの領域は、より低い解像度でスキャンされ得る（例えば、より広く離間されたスポット及び／又はスキャンラインを使用して）。更に、ＬＩＤＡＲシステムは、１つ以上の光源を含み得て、光源の各々からのビームが２つ以上の分割ビームに分割される。
[0208] いくつかの実施形態では、開示されるＬＩＤＡＲシステムは、複数のレーザビームを生成するように構成されたレーザ放出ユニットと、複数のレーザビームを受信するように構成されたスキャンユニットであって、共通のスキャンユニットが、複数のレーザビームをＬＩＤＡＲシステムの視野に向けて投影するように構成された、スキャンユニットと、少なくとも１つのプロセッサとを含み得る。開示されるＬＩＤＡＲシステムは、図７Ａ、８、１１Ａ、１１Ｂなどのシステムなど、他の開示されるＬＩＤＡＲシステムに関して上述したものと同様の特徴を含み得る。２Ｄスキャナ（例えば、７２０、８６０）は、上述した構成の任意のものを含む、任意のタイプのスキャンデバイス構成を含み得る。いくつかの場合には、２Ｄスキャナは、ＭＥＭミラー又はＭＥＭミラーのアレイを含み得る。他の場合には、単一の比較的大きなミラー（例えば、約２０ｍｍ×２０ｍｍ、又は３０ｍｍ×１８ｍｍ）が使用され得る。いくつかの場合には、二軸２Ｄスキャナのミラーは、機械的配置（モータ駆動作動、磁気作動など）を使用して作動され得る。いくつかの場合には、２Ｄスキャンを生成するために、２つ以上の１Ｄスキャナ及び／又は回転多角体の組み合わせが使用され得る。
[0209] いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムは、複数のレーザビームを受信するように構成された二軸スキャンミラーを含み得、二軸スキャンミラーは、複数のレーザビームをＬＩＤＡＲシステムの視野に向けて投影するように構成される。いくつかの実施形態では、共通のスキャンユニットは、複数のレーザビームが入射される単一の二軸スキャンミラーを含み得る。いくつかの実施形態では、二軸スキャンミラーは、傾斜軸及び走査軸を含む２つの軸で回転可能である。上述のように、スキャンユニット７２０、８６０は、上記のセクションで述べた構成の任意のものを含む、任意のタイプのスキャンミラー構成を含み得る。いくつかの実施形態では、スキャンユニット７２０、８６０は、ＭＥＭミラー又はＭＥＭミラーのアレイを含み得る。ＭＥＭＳミラーは、直交し得る２つの軸の周りで回転可能であり得る。例えば、スキャンユニット７２０、８６０は、図３ＢのＭＥＭＳミラーと同様の、２つの概して直交する回転軸を有するＭＥＭミラーを含み得る。２つの軸の一方は、スキャンユニット７２０、８６０が傾斜することを可能にすることがあり（例えばレーザビームをＦＯＶの上下方向に誘導する）、他方の軸は、スキャンユニット７２０、８６０がスキャンすることを可能にすることがある（レーザビームをＦＯＶの左右方向に誘導する）ことが企図される。更に、いくつかの実施形態では、走査軸の周りでの回転速度は、傾斜軸の周りでの回転速度よりも速いことがある。したがって、走査軸は速軸と呼ばれることがあり、傾斜軸は遅軸と呼ばれることがある。上述した全てのレーザ放出ユニット及びスキャン配置が、ＬＩＤＡＲシステム１００のこれらの開示される実施形態で実装され得ることに留意するべきである。
[0210] いくつかの実施形態では、共通のスキャンユニットは、第１の単軸スキャンミラー及び第２の単軸スキャンミラーを含み得、複数のレーザビームは、第１の単軸スキャンミラーに入射され、その後、第２の単軸スキャンミラーに入射される。上述のように、いくつかの実施形態では、スキャンユニット７２０、８６０は、１つの回転軸の周りでのみ回転することができるミラー又は偏向器を含み得る。例として、スキャンユニット７２０、８６０は、図３Ａのミラーと同様のミラー又は偏向器を含み得る。これらの実施形態では、第１の単軸スキャンミラーは、レーザ放出ユニット１０２からレーザ光ビームを受信し、レーザ光ビームを第２の単軸スキャンミラーに誘導し得、第２の単軸スキャンミラーは次いで、レーザ光ビームを視野の方へ誘導し得る。
[0211] いくつかの実施形態では、複数のレーザビームは、複数のレーザビームが互いに角度的に等距離になり得るように、共通のスキャンユニットから投影され得る。いくつかの実施形態では、複数のレーザビームは、少なくとも２．５ｍｒａｄ～６ｍｒａｄの隣接するビーム間の角度間隔で共通のスキャンユニットから投影される。上述のように、例えば、図７Ａの例示的なスキャンユニット７２０に関して、スキャンミラー構成によって視野の方へ誘導された複数のレーザ光ビームは、等しい又は等しくない角度だけ互いに分離され得る。いくつかの実施形態では、角度間隔が２．５ｍｒａｄ～６ｍｒａｄの範囲であり得ることが企図される。いくつかの実施形態では、複数のレーザビームから生じるＬＩＤＡＲシステムの視野内のビームスポットは、互いに等距離であり得る。上述のように、ＦＯＶの方へ誘導された複数のレーザビームの各々は、ＦＯＶ内にビームスポットを生成し得る。同様に上述したように、複数のビームは、等しい又は等しくない角度だけ互いに分離され得る。その結果、複数のレーザビームによって形成されるＦＯＶ内のビームスポットは、ビームが等しい角度だけ分離されるとき、等距離になり得る。
[0212] いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムは、レーザアレイの形でのレーザ源を含み得る。レーザアレイからの光は、２Ｄスキャナに入射され、ＬＩＤＡＲ視野（ＦＯＶ）に投影され得る。ＦＯＶから戻る光反射は、２Ｄスキャナで受信され得て、２Ｄスキャナが反射光をセンサアレイに誘導し、センサアレイが反射光を検出する。飛行時間計算を実行して、ＦＯＶ内の様々な物体までの距離を決定し得、ＦＯＶの各スキャンごとに距離値の点群が生成され得る。いくつかの実施形態では、レーザアレイから放出されたレーザ光を２Ｄスキャナに、及びＦＯＶに向けて透過するため、並びに２Ｄスキャナで受信された反射光をＦＯＶからセンサアレイに誘導するために、共通の光学経路が使用され得る。そのような構成は、複雑さの低減、コスト低減、信頼性、及び性能の面で大きな利点を提供し得る。
[0213] 様々なレーザ源が採用され得る。いくつかの場合には、レーザアレイに関連するレーザ源は、８６０ｎｍ～９５０ｎｍの波長を有するパルスレーザを含む。いくつかの場合には、レーザ源は、約９０５ｎｍの波長を有し得る。２Ｄパターン又は１Ｄパターンで配置され得るレーザアレイに複数のレーザ源が含まれ得ることも企図される。いくつかの場合には、複数の（例えば２つ以上の）レーザ源を含むレーザバーアレイを提供するために、レーザ源が１Ｄ構成で配置され得る。
[0214] いくつかの実施形態では、レーザ放出ユニットは、一次レーザビームを生成するように構成されたレーザエミッタと、一次レーザビームを、複数のレーザビームを提供する複数のサブビームに分割するように構成されたビームスプリッタとを含み得る。開示される実施形態では、単一の入射レーザビームから２つ以上のサブビームを生成するために、様々なタイプのビームスプリッタが使用され得る。いくつかの場合には、開示される実施形態は、単一のレーザ源からマルチチャネル光学系を作成するために、増倍レーザビームスプリッタ（マルチスプリッタ）を含み得る。従来のビームスプリッタの拡張として、マルチスプリッタは、所望の出力比で、レーザビームを所望の数のビームに分割し得る。単一のレーザ源の使用により、システムのサイズ、消費電力、及び光学コンポーネントの大幅な低減が可能になり得ると共に、チャネル同期及び相関が高まる。
[0215] マルチスプリッタは、ＬＩＤＡＲシステムによって採用される９０５ｎｍ、１５５０ｎｍなどを含む様々な波長のレーザと共に使用され得る。マルチスプリッタは、ＶＩＳ－ＮＩＲ用のガラス、ＩＲ用のＧａＡｓ、シリコン、及び様々なポリマーなどの産業用誘電体材料から作成され得る。更に、ＡＯＩ範囲、透過率、温度、及び偏光の不変性、コストなどの特定の要件に応じて、誘電体コーティング又は薄い金属堆積のいずれかが使用され得る。マルチスプリッタは、自由空間ビームスプリッタ、又は導波路（例えばファイバ）スプリッタでよく、これは、典型的にはシングルモード１５５０ｎｍレーザに関して選択され得る。レーザからの光は典型的には偏光され、記載されるビームスプリッタは偏光に対して高感度であり得る。
[0216] 図１５は、開示されるＬＩＤＡＲシステム１００の光学構成に関する追加の詳細を提供する。この例では、レーザ源１５０２は、それぞれが約９０５ｎｍの波長を有する１Ｄアレイに配置された１６個のレーザエミッタを含み得る。１６個のレーザエミッタから放出される光は、例えばレンズやコリメータなどを含む、光路に関連する様々な光学コンポーネントを通って進み得る。図１５の２Ｄスキャナ１５１０は、２０Ｈｚのフレームスキャンレートでスキャンされる１４０度×４４度のＦＯＶを提供することができる２０×２０ｍｍのミラーを含み得る。スキャナは、特定の用途の要件に応じて、特定のスキャンレート又は最大５～５０Ｈｚのスキャンレート範囲をサポートするように構成され得る。１６個の放出されたパルスレーザ光ビームは、２Ｄスキャナ１５１０からＦＯＶに向けて投影され得る。上述のように、ＦＯＶに向けて投影されたビームの一部又は全部は、ＦＯＶ内の１つ以上の物体によって反射され得る。反射レーザビームは、ＬＩＤＡＲシステム１００に関連する検出器（例えば１５２０）にレーザ光のスポットを形成し得る。図１５に示されているように、ＦＯＶから戻される反射レーザ光のスポットはそれぞれ、約０．０７度×０．１０又は０．１１度のサイズを有し得る。反射レーザ光スポットは、検出器１５２０によって受信され得る。反射レーザ光スポットの垂直配置は、レーザ源アレイ上のレーザ源（又はエミッタ）の構成にも依存し得る。例えば、レーザ源の隣接する対の間の空間の量は、ＦＯＶから反射されるレーザ光のスポットの対応する対の間に対応する空間をもたらし得る。
[0217] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、ＦＯＶを横切る第１の複数のスキャンラインに沿って複数のビームを誘導することによって、スキャンユニットにＬＩＤＡＲシステムの視野をスキャンさせるようにプログラムされ得る。いくつかの実施形態では、走査軸の周りでの二軸スキャンミラーの回転は、ＬＩＤＡＲシステムの視野を横切る第１の複数のスキャンライン及び第２の複数のスキャンラインに沿った複数のレーザビームの動きを引き起こす。上述のように、スキャンユニット（例えば、７２０、８６０）は、単一のレーザビーム又は複数のレーザビームを受信し、ビームをＦＯＶに誘導するように構成され得る。同様に上述したように、プロセッサ１１８は、走査軸の周りでスキャンユニット７２０、８６０を回転させて、１つ以上のスキャンライン（例えば、１２０１、１２０３、１２０５など）の形でＦＯＶの一部分にわたって左右方向にレーザビームを誘導するように構成され得る。同様に上述したように、スキャンユニット７２０、８６０は、複数のレーザビームを受信するとき、走査軸の周りで回転して、コームの形での１つ以上のスキャンライン（例えば、１２２１、１２２３、１２２５など）の形で、ＦＯＶの一部分にわたってレーザビームを左右方向に誘導するように構成され得る。
[0218] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、複数のレーザビームを、第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットに変位し、第２の複数のスキャンラインに沿って複数のレーザビームを誘導するようにプログラムされ得る。いくつかの実施形態では、傾斜軸の周りでの二軸スキャンミラーの回転は、第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットへの複数のレーザビームの変位をもたらし得る。更に上述のように、プロセッサ１１８は、傾斜軸の周りでのスキャンユニット７２０、８６０の回転を引き起こし、複数の水平スキャンライン（例えば、１２２１、１２２３、１２２５など）を垂直方向にシフトさせる、それによって、第１の位置セットから垂直方向に離間された第２の位置セットを横切る第２のスキャンラインセットを生成し得る。図１２Ｂは、複数のレーザビームを使用して得られたスキャンパターン１２２０を示す。図１２Ｂに示されるように、複数のレーザビームは、水平スキャンライン１２２１、１２２３、１２２４などの生成を可能にし得る。スキャンユニット７２０、８６０が傾斜軸の周りで回転するとき、水平スキャンライン（例えば、１２２１、１２２３、１２２４など）は、傾斜軸の周りでのスキャンユニット（例えば、７２０、８６０）の回転に対応する距離ＤＨだけ垂直方向に変位され得る。
[0219] いくつかの実施形態では、第１の複数のスキャンライン及び第２の複数のスキャンラインは、ＬＩＤＡＲシステムの視野に対して水平方向に向けられ得る。図１５に示されているように、レーザ源は、０．１度の垂直角度寸法を有し得、約０．２度（又は開空間対レーザエミッタの約２：１の比）だけ離間され得る。１６個のチャネルの場合、ＦＯＶに向けて投影される複数の光ビームの全体的な垂直パターン（又は複数の光ビームによって形成される「コーム」）は、約４．６度の角度高さを占めることがある。レーザ光ビームのこのコームは、走査軸の周りで２Ｄスキャナ１５１０を回転させることによってＦＯＶの幅にわたって水平方向に操舵され得て、水平解像度は、スキャン速度及びレーザ源のパルスレートによって決定され得る。一例では、２Ｄスキャナ１５１０がその水平限度に到達すると、２Ｄスキャナ１５１０が、傾斜軸の周りで垂直方向に増分的に回転され、新たな水平スキャンラインセットでＦＯＶの水平スキャンを続行し得る。当然、様々なパルスレート、スキャンレート、レーザサイズ、レーザ間隔なども使用され得る。
[0220] １Ｄレーザアレイを上述してきたが、レーザ源の２Ｄアレイも採用され得る。レーザは、正方形若しくは長方形のパターン、又は任意の他のタイプのパターン（例えば六角形配列など）で配置され得る。スキャナ１５１０は、上述した１つ以上のスキャナ（例えば、スキャンユニット７２０又は８６０）と同様であり得ることも理解されたい。
[0221] 上述の例は、１６個のレーザチャネル（又はアレイ内の１６個のレーザ光源）を含む。他の数のレーザ源も使用され得る。例えば、いくつかの実施形態は、４、８、３２、６４個のレーザ源、又は任意の他の所望の数のレーザ源を含み得る。レーザ光源は、１Ｄアレイ内で様々な構成で配置されてもよい。上述の図１０Ａ～１０Ｇは、１Ｄアレイに配置されたレーザ光源のいくつかの例示的な構成を表す。
[0222] ＬＩＤＡＲシステムの利用可能な解像度は、多くの因子に依存し得る。いくつかの場合には（例えば、単一のレーザ源システム）、解像度は、スキャンラインの間で使用されるミラー傾斜増分、及びスキャンラインにわたってスキャンする間に使用されるレーザパルス周波数を含む因子に依存し得る。マルチレーザシステムなどの他の場合には、利用可能な解像度は、ミラー傾斜増分、及びスキャン中のレーザパルス周波数に加えて、レーザアレイ（例えば、９５０）内のレーザ源間の間隔に依存し得る。
[0223] 例えば、いくつかのＬＩＤＡＲシステムでは、上述のように、２Ｄスキャナなどのスキャナを使用して、単一のレーザ源がＬＩＤＡＲ ＦＯＶにわたってスキャンされ得る。図１２Ａに示されているように、２Ｄスキャンミラー（例えば、ＭＥＭミラーや二軸機械回転ミラーなど）が、ＦＯＶにわたって単一のレーザ源からの光をスキャンするために使用され得る。水平スキャンライン１２０１、１２０３、１２０５などは、等間隔でなくてもよい。例えば、地平線領域よりも上及び下のエリアなど、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の領域をスキャンするために、利用可能な最小傾斜増分よりも大きい、２Ｄスキャンミラーに関する垂直傾斜増分が選択され得る。図１２Ａに示されている例では、水平線よりも上及び下の領域は、例えばアレイでのレーザピッチに対応し得る０．６°の垂直傾斜増分を使用してスキャンされ得、アレイでのレーザピッチに等しい粗いサンプリング解像度を生成する。しかし、地平線を含む領域では、より近接して離間されたスキャンラインをその領域内に提供する、更にはより高い点群解像度をその領域内に提供するために、最小の垂直傾斜角が使用され得る。
[0224] 図１２Ａに示されている例では、点群の垂直解像度はライン間隔に依存し得、水平解像度は、２Ｄスキャンミラーが各水平スキャンラインに沿ってスキャンするときに単一のレーザ源がパルスされる周波数に依存し得る。パルス周波数が高いほど、ＬＩＤＡＲシステムからの生成される点群の生じ得る水平解像度が高くなる。
[0225] いくつかのＬＩＤＡＲシステムでは、単一のレーザ光源に依拠するのではなく、複数のレーザ光源が使用され得る。いくつかの場合には、１つ以上のレーザ源からの光ビームが分割されて、スキャンに利用可能な複数のレーザビームを提供し得る。いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶをスキャンするための複数のレーザビームを提供するために、レーザアレイ（例えば、上記のセクションにおける例で述べた１Ｄレーザアレイ）が使用されてもよい。
[0226] ２Ｄスキャンミラーを含むマルチビームシステムでは、生じ得る点群解像度は、レーザが駆動される傾斜増分（例えば、垂直傾斜増分）に依存し続けることがあり、解像度は、レーザ源が駆動されるパルス周波数にも依存し得る。しかし、マルチビームシステムでは、生じ得る利用可能な点群解像度は、レーザ源又は生成されたレーザビームの間隔にも依存し得る。以下で述べるように、いくつかのマルチビームシステムは、関心が比較的高いことがあるＦＯＶの領域でより高い解像度を可能にし、関心が比較的低いことがあるＦＯＶの領域でより低い解像度を可能にし得る。例えば、それぞれが検出器でＮ２個の画素によって分割されるＮ１個のレーザスポット（例えばＮ１個のレーザビーム）を有し、レーザ［アクティブ：非アクティブ］の比が［１：Ｎ３－１］であるレーザ源の場合、最高解像度は以下のように決定され得る：Ｒｅｓ＝ライン間隔／（Ｎ１×Ｎ２×Ｎ３）。
[0227] 記載されるレーザ源アレイは、それらの実効角度寸法（例えば、アレイからの光がＦＯＶに向けて投影される立体角の部分）によって特徴付けられ得る。図１０Ｄ～１０Ｆに示されている例では、図示されるレーザアレイ１０００の各々は、２．４度の角度寸法を有し得る。したがって、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャン中に、スキャンミラーがその傾斜軸の周りで各スキャンパターンライン間で２．４度だけ回転されると、ＦＯＶは、各アレイ内でレーザ源間隔によって指定された角度寸法だけ離間された水平スキャンラインでスキャンされる。例えば、２．４度の垂直増分でスキャンされる４チャネルアレイは、０．６度だけ分離された水平スキャンラインをもたらす。８チャネルアレイは、０．３度だけ分離された水平スキャンラインを提供し、１６チャネルアレイは、０．１５度だけ分離された水平スキャンラインを提供する。
[0228] 記載されるレーザアレイ（例えば、１６個のレーザ源アレイ）は、任意の数のアクティブチャネルで選択的に動作され得て、アクティブチャネル（例えば、アクティブレーザ放出源）の数は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの単一フレームスキャン中、スキャンパターンの単一スキャンラインに沿ったスキャン中、又はＬＩＤＡＲ ＦＯＶスキャンに関する任意の時間間隔又は空間領域にわたって変更され得ることに留意するべきである。
[0229] 上述のレーザアレイ及びスキャンシステムは、レーザアレイ内のアクティブレーザエミッタ（又はレーザ放出領域）間の間隔よりも更に近接する水平スキャンライン間隔を実現できる可能性をもたらす。例えば、いくつかの実施形態では、スキャンミラーは、その垂直傾斜軸の周りで、レーザアレイの角度寸法よりも小さい角度増分（例えば、図１０Ｄ～１０Ｆのレーザアレイに関して２．４度未満）だけ回転するように制御され得る。そのような実施形態では、ミラーの制御された回転は、レーザアレイ内のレーザ源間の間隔にほぼ等しい水平線間隔を有するスキャンパターンを提供し得る。いくつかの場合には、スキャンライン間の間隔は、アレイ内の単一のレーザ源の角度寸法（例えば、１６チャネルの例では０．０５度、８チャネルの例では０．１度、４チャネルの例では０．２度）に対応し得る。
[0230] いくつかの実施形態では、複数のレーザビームのうちの１つ以上に関連するレーザパルスレートは、少なくとも第１の複数のスキャンラインにわたって一定であり得る。いくつかの実施形態では、複数のレーザビームのうちの１つ以上に関連するレーザパルスレートは、少なくとも第１の複数のスキャンラインにわたって変化し得る。上述のように、各スキャン中に得られる水平解像度は、スキャン速度（例えば、スキャンミラーが走査軸の周りで回転するレート）及びレーザ源のパルスレート（例えば、レーザアレイの各レーザ放出領域からレーザ光パルスが放出されるレート）によって決定され得る。スキャンパターン（例えば、第１の複数のスキャンライン）を生成するために使用される複数のビームのうちの１つ以上に関連するパルスレートは、ＦＯＶの単一スキャン中に一定に保たれ得る、又は変化し得ることが企図される。例えば、いくつかのレーザビームに関して、又はＦＯＶの一部分にわたってより高いパルスレートが使用されて、ＦＯＶのその部分にわたってより良い解像度を得ることができる。
[0231] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、複数のレーザエミッタのうちの第１のレーザエミッタサブセットを活性化し、ＬＩＤＡＲシステムの視野を横切る第１の複数のスキャンラインにわたって第１のレーザエミッタサブセットによって生成されたレーザビームをスキャンするようにプログラムされ得る。上述のように、開示されるＬＩＤＡＲシステムでは、レーザアレイ（例えば、９５０）のアクティブ領域（又はエミッタ）の一部のみを活性化し、残りのアクティブ領域（又はエミッタ）を非アクティブのままにすることによって、複数のレーザビームが生成され得る。したがって、一実施形態では、プロセッサ１１８は、例えばレーザアレイ９５０のアクティブ領域（例えば、９５６）のいくつかのみを活性化して複数の光ビームを生成するようにプログラムされ得る。また、上述のように、プロセッサ１１８は、スキャンミラーを回転させて、生成された光ビームを、ＦＯＶを横切る第１の複数のスキャンラインにわたって誘導するように構成され得る。
[0232] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、第１のレーザエミッタサブセットを非活性化し、複数のレーザエミッタのうちの第２のレーザエミッタサブセットを活性化し、第２のレーザエミッタサブセットによって生成されたレーザビームを、ＬＩＤＡＲシステムの視野を横切る第２の複数のスキャンラインにわたってスキャンするようにプログラムされ得る。上で説明したように、プロセッサ１１８は、レーザアレイ９５０内のレーザエミッタの一部又は全部を活性化又は非活性化し得る。レーザアレイ（例えば、９５０）のレーザ光放出アクティブ領域の第１のサブセットからのレーザビームを使用して第１のスキャンを実行した後、プロセッサ１１８は、第１のサブセットを非活性化し、代わりにレーザアレイのアクティブ領域の第２のサブセットを活性化し得る。更に、第１のスキャンと同様に、プロセッサ１１８は、スキャンミラーの回転を制御して、ＦＯＶにわたって第２の複数のスキャンラインに沿って第２のスキャンを実行し得る。プロセッサ１１８は、傾斜軸の周りでミラーを回転させることなく走査軸の周りでのスキャンミラーの回転を制御し、それによってＦＯＶの同じ部分にわたって第２のスキャンを生成し得ることが企図される。しかし、以下に説明するように、代替として、プロセッサ１１８は、第２のスキャン及び／又は任意の後続のスキャンを実行する前に、傾斜軸の周りでスキャンミラーを回転させ得る。
[0233] いくつかの実施形態では、第２の複数のスキャンラインのいずれも、第１の複数のスキャンラインにおけるスキャンライン間に空間的に位置されないことがある。図１２Ｂに示されるように、いくつかの実施形態では、傾斜軸の周りでのスキャンユニット７２０、８６０の回転は、第１のスキャン中に生成された各水平スキャンライン（例えば、１２２１、１２２３、１２２５など）を、例えば図１０Ｄ～１０Ｆのレーザアレイの角度寸法（例えば、２．４度）に対応する距離ＤＨだけ変位し得る。したがって、例えば、スキャンライン１２２１、１２２３、１２２５などは、第１のスキャンパターンに対応し得る。レーザアレイの角度寸法以上の角度（例えば、≧２．４度）でスキャンミラーを回転させた後、第２のスキャン中に水平スキャンライン１２３１、１２３３、１２３５などが生成され得る。スキャンミラーがレーザアレイの角度寸法以上の角度だけ回転されたので、各スキャンライン、例えば１２３１、１２３３、１２３５は、それぞれ水平スキャンライン１２２１、１２２３、１２２５から距離ＤＨだけ変位され得る。したがって、いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、第１の複数のスキャンラインの角度幅以上の回転角度だけ傾斜軸の周りでスキャンユニットを回転させることによって、スキャンユニットに、第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットへ複数のレーザビームを変位させ得る。例えば、上で説明したように、プロセッサ１１８がスキャンミラーをレーザアレイの角度寸法以上の角度（例えば、≧２．４度）だけ回転させると、第２のスキャンパターン（第２のスキャンラインセットを含む）も、第１のスキャンパターン（第１のスキャンラインセットを含む）に対して同じ回転角度だけ変位される。
[0234] プロセッサ１１８は、上で識別されたプロセスを何度も反復し得る。したがって、例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、第２のレーザエミッタサブセットを非活性化し、二軸スキャンミラーを、モノリシックレーザアレイの角度長さ以上の回転角度だけ傾斜させ、第１のレーザエミッタサブセットを活性化し、第１のレーザエミッタサブセットによって生成されたレーザビームを、ＬＩＤＡＲシステムの視野を横切る第３の複数のスキャンラインにわたってスキャンするようにプログラムされ得る。例えば、上で説明したように、プロセッサ１１８は、レーザアレイ（例えば９５０）のアクティブ領域の第２のサブセットを非活性化し、レーザアレイのアクティブ領域の第１のサブセットを再活性化することによって、スキャンプロセスを反復して、ＦＯＶにわたる第３のスキャンを実行し得る。更に、第３のスキャンを実行する前に、プロセッサ１１８は、レーザアレイの角度長さ以上であり得る角度だけスキャンミラーを傾斜軸の周りで回転させ得る。そうすることで、第３の複数のスキャンラインが第２の複数のスキャンラインと重複しないことを保証する。しかし、プロセッサ１１８は、レーザアレイの角度長さよりも小さい角度だけスキャンミラーを傾斜軸の周りで回転させ得ることが企図される。その場合、第３の複数のスキャンラインの少なくともいくつかは、第２の複数のスキャンラインの少なくともいくつかと重複し得る。
[0235] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、第１の複数のスキャンラインの角度幅よりも小さい回転角度だけ傾斜軸の周りでスキャンユニットを回転させることによって、スキャンユニットに、第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットへ複数のレーザビームを変位させ得る。例えば、プロセッサ１１８は、レーザアレイの角度寸法よりも小さい角度（例えば、＜２．４度）だけスキャンミラーを回転させ得る。この場合、各スキャンライン、例えば１２３１、１２３３、１２３５は、それぞれ水平スキャンライン１２２１、１２２３、１２２５から距離ＤＨ未満の距離だけ変位され得る。その結果、スキャンライン１２３１、１２３３、及び／又は１２３５の少なくともいくつかは、スキャンライン１２３１、１２３３、及び／又は１２３５の間に位置決めされ得る。したがって、いくつかの実施形態では、第２の複数のスキャンラインの少なくとも１つのスキャンラインは、第１の複数のスキャンラインに含まれる２つのスキャンライン間に空間的に位置され得る。
[0236] いくつかの実施形態では、第２の複数のスキャンラインのいずれも、第１の複数のスキャンラインにおけるスキャンライン間に空間的に位置されないことがあり、少なくとも１つのプロセッサは、スキャンユニットに、ＦＯＶを横切る第３の複数のスキャンラインに沿って複数のビームを誘導させるように更にプログラムされ、第３の複数のスキャンラインのうちの少なくとも１つのスキャンラインは、第２の複数のスキャンラインに含まれる２つのスキャンライン間に空間的に位置される。レーザアレイの角度寸法以上の角度（例えば、≧２．４度）だけスキャンミラーを回転させる、又はレーザアレイの角度寸法未満の角度（例えば、＜２．４度）だけスキャンミラーを回転させるという上述の特徴は、多くの異なる方法で組み合わされ得る。例えば、第１のスキャンが実行され得て、次いで、スキャンミラーは、第２のスキャンを実行する前に、レーザアレイの角度寸法以上の角度（例えば、≧２．４度）だけ回転され得る。その結果、上で説明したように、第２のスキャンのスキャンラインはいずれも、第１のスキャンのスキャンラインの間に位置され得ない。続いて、スキャンミラーは、第３のスキャンを実行する前に、レーザアレイの角度寸法よりも小さい角度（例えば、＜２．４度）だけ回転され得る。その結果、上で説明したように、第３のスキャンのスキャンラインの少なくともいくつかは、第２のスキャンのスキャンラインの少なくともいくつかの間に空間的に位置され得る。
[0237] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、スキャンユニットに、ＦＯＶを横切る第４の複数のスキャンラインに沿って複数のビームを誘導させるように更にプログラムされ、第４の複数のスキャンラインのうちの少なくとも１つのスキャンラインは、第２の複数のスキャンラインに含まれる２つのスキャンライン間に、及びまた第３の複数のスキャンラインに含まれる２つのスキャンライン間に空間的に位置される。スキャンミラーを異なる角度だけ回転させる上述のプロセスは反復され得る。例えば、第３のスキャンを行った後、スキャンミラーは、第４のスキャンを実行する前に、レーザアレイのアクティブレーザ放出領域間の角度間隔よりも小さい角度（例えば、図１０Ｅのレーザアレイに関しては０．２度未満、又は図１０Ｆのレーザアレイに関しては０．４度未満）だけ回転され得る。小さい角度だけスキャンミラーを回転させることによって、第４のスキャンのスキャンラインは、隣接するスキャンライン間の距離よりも小さい距離だけ変位され得る。その結果、第４のスキャンにおけるスキャンラインは、第２及び第３のスキャンパターンに関連するスキャンラインと重複し得る。すなわち、第４のパターンでの少なくともいくつかのスキャンラインは、第２のパターンのスキャンライン間にあり得、第４のパターンの他の少なくともいくつかのスキャンラインは、第３のパターンのスキャンライン間にあり得る。
[0238] いくつかの場合には、スキャンミラーの垂直回転が制御されて、可変解像度スキャンを提供し得る。例えば、図１２Ｂに示されるスキャンでは、それぞれスキャンの上部及び下部に近い領域１２８０及び１２８２に関して、スキャンミラーは、その垂直傾斜軸の周りで、レーザアレイの角度寸法と少なくとも同じ大きさの角度増分だけ回転され得る。しかし、地平線を含む領域１２８４（例えば、±５度の間）では、スキャンミラーは、垂直傾斜軸の周りで、レーザアレイの角度寸法よりも小さい角度増分だけ回転され得る。
[0239] 図１２Ｂのスキャンの例では、１６個のレーザ源のアレイが使用され、図１５に表されるように１：２のアクティブ源対非アクティブエリア比で動作され得る。図１２Ｂの例では、１６個のレーザビームがあり得て、それぞれが２つの隣接するレーザ源のグループによって放出される。各ビームは、０．０５度の垂直角度寸法を有し得、１６個のレーザビームの各々が、０．１度の合計垂直寸法を有する２レーザビームグループから放出され得る。アクティブレーザグループは、０．２度の合計垂直角度寸法を有する非アクティブ空間によって離間され得る。これは、アレイ内のアクティブ対非アクティブ空間の１：２の比を提供し得る。したがって、１６源レーザアレイによってスキャンされるラインの水平間隔は、０．３度であり得る。レーザアレイの全垂直角度寸法（それぞれ０．２度の角度寸法を有する１５個の非アクティブ介在空間によって分離された、０．１度の角度寸法を有する１６個のレーザ源）は、約４．６度であり得る。
[0240] 図１６は、開示されるＬＩＤＡＲシステム１００を使用して取得され得る例示的なスキャンパターンを示す。図１６に示されるように、約－６度～約＋６度（地平線を含み得る）の間の領域１６１０は、より高い解像度が望まれ得るより関心の高い領域に対応し得る。このより高い解像度は、例えば、スキャンミラーの傾斜を、その垂直走査軸の周りで、レーザアレイの全角度寸法よりも小さい量だけ増分させることによって達成され得る。例えば、約－６度～約＋６度の間の領域では、６回の水平スキャンが実行され得る。レーザアレイの水平スキャンをより近接して離間することで、垂直方向でより高い解像度が提供され得る（例えば、領域１６２０で０．１度）。これらの領域でレーザパルス周波数を増加させることで、水平方向での解像度も増加され得る（例えば、領域１６２０で０．１度）。
[0241] 解像度を更に増加させることもできる。例えば、２つのレーザ源のうちの１つだけから１６個のレーザビームの各々を生成することによって、生成されるビームの各々は、０．５度の垂直角度寸法を有するレーザ源から放出され得る。後続の水平スキャンを重複し、レーザパルス周波数を更に調節することによって、（例えば）０．０５度×０．０５度の解像度が提供され得る。そのような技法は、例えば、領域１６３０などの特定の関心領域（ＲＯＩ）をスキャンするために使用され得る。そのようなＲＯＩは、ＦＯＶ内で事前に決定され得、又は特定の物体又は物体タイプの検出、部分的な物体検出、特定の距離範囲内の物体の検出、重複する物体の検出などのトリガイベントに基づいて識別され得る。
[0242] 地平線を含む領域及び／又は関心領域における解像度の向上を含むスキャンの別の例は、領域１６１０によって表される。これらの領域では、各スキャンライン間の距離（又は垂直角度変位）は、レーザアレイ内の複数のビームスポットの全長よりも小さい。このようにして、スキャンされるエリアの一部が、以前のスキャンラインと「重複」し、重複部分でより多くの画素がサンプリングされ得る。
[0243] マルチビームスキャンを使用し、以前にスキャンされた領域の一部と後続のスキャンとに重複があるようにスキャンの垂直オフセットを制御することによって、より高い解像度が実現され得る。例えば、ＦＯＶ内の領域１６１０の分解図が図１６に示されている。５～１５度の間の解像度は０．１５×０．３であるのに対し、ＲＯＩ領域の中心では解像度が０．０５×０．０５に増加することが分かる。これらの領域の間には、低解像度と高解像度との間の遷移解像度が存在し得る。
[0244] 複数のビーム構成を使用する重複スキャンのいくつかの例が、図１７Ａ、１７Ｂ、及び１７Ｃ（例えば、１６、８、又は４ビームを使用する）に示されている。例えば、図１７Ａは、１６個のビームを用いたスキャンを示し、スキャン１７０２～１７０８は、レーザアレイの角度長さの約１／３だけの傾斜軸の周りでのスキャンミラーの回転をそれぞれ伴うスキャンである。結果として得られる複合のスキャンが、１７２２によって表されている。複合のスキャン１７２２から分かるように、解像度は、スキャンの中心に向かって徐々に増加する。同様に、図１７Ｂは、８個のビームを用いたスキャンを示し、スキャン１７３２～１７３９は、レーザアレイの角度長さの約１／３だけの傾斜軸の周りでのスキャンミラーの回転をそれぞれ伴うスキャンである。結果として得られる複合のスキャンが、１７４０によって表されている。図１７Ｃは、４個のビームを用いたスキャンを同様に示し、スキャン１７５２～１７５８は、レーザアレイの角度長さの約１／３だけの傾斜軸の周りでのスキャンミラーの回転をそれぞれ伴うスキャンである。これらの例では、スキャンライン間の距離（すなわち、垂直走査軸の周りでのスキャンミラーの角度変位に対応する）は、レーザアレイの角度長さの１／３に等しいので、解像度は、マルチビーム解像度の解像度の３倍に増加され得る。言い換えると、１：２のアクティブ対パッシブ空間比のレーザアレイを含む例では、後続の水平スキャンにおいて、レーザアレイからの光をアレイの角度長さの１／３だけ垂直方向にシフトすることで、以前のスキャン中にレーザアレイのパッシブエリアによってのみ重複された領域（例えば、１７２４、１７４２、１７６２など）のスキャンが可能になる。
[0245] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、第１の複数のスキャンラインの１つ以上の隣接するスキャンラインの対の間の角度間隔よりも小さい回転角度だけ傾斜軸の周りでスキャンユニットを回転させることによって、スキャンユニットに、第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットへ複数のレーザビームを変位させ得る。図１７Ｄは、図１７Ａの一部分の拡大図を示し、マルチビーム光源の重複スキャンによって実現可能な解像度の向上を更に示す。図１７Ｄに示されているように、スキャンＡ中、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの水平線は、０．３度（アレイ内のアクティブレーザ源間の間隔）の垂直解像度でスキャンされる（１６チャネルの例の中から６個のチャネルのみが示されている）。後続の水平スキャン、すなわちスキャンＢ中、プロセッサ１１８は、スキャンミラーを０．３度の垂直角度解像度の１／３だけ角度的に変位させ得る。その結果、スキャンＢはスキャンＡと部分的に重複する。図１７Ｄに示されているように、スキャンにおけるこの重複により、スキャンＢ中、スキャンＡの非アクティブ領域の１／２がスキャンされる。同様に、ミラーが０．３度の垂直角度解像度の１／３のみ再び傾けられる後続のスキャンＣでは、スキャンＡの非アクティブ領域の残りの半分がスキャンＣによってカバーされる。その結果、この重複領域で実現可能な垂直解像度は、スキャンＡのみを使用した０．３度から、スキャンＡ、Ｂ、及びＣの重複を使用した０．１度まで増加され得る。
[0246] いくつかの実施形態では、重複スキャンは２つのステップで実行され得る。第１のステップでは、スキャンミラーが、傾斜軸の周りで、レーザアレイのアクティブ領域によって放出されるコリメートビームの角度幅に対応する角度だけ回転された後、後続のスキャンが実行され得る。このプロセスは、ｎ回継続され得て、ここで、ｎ＝（隣接するコリメートビーム間の角度間隔／スキャンミラーが回転される角度）である。ｎ回のスキャンが完了した後、第２のステップで、スキャンミラーを、傾斜軸の周りで、隣接するコリメートビーム間の角度間隔に対応する角度だけ回転させた後、追加のスキャンが実行され得る。例えば、レーザアレイのアクティブ領域と非アクティブ領域の比が１：２であり、各コリメートビームの角度サイズが約０．１°であり、隣接するコリメートビーム間の角度幅が約０．２°である状況を考える。この場合、第１のステップで、各スキャン後に、スキャンミラーを傾斜軸の周りで約０．１°回転させることによって、３回のスキャンが実行され得る。第２のステップでは、レーザアレイによって放出される複数のレーザビームの全角度幅の角度程度だけスキャンミラーを回転させた後に、第４のスキャンが実行され得る（例えば、アクティブ領域と非アクティブ領域との比が１：２である１６個のビームに関して、レーザアレイによって放出される複数のレーザビームの合計角度幅は約４．６°～５°である）。この場合の傾斜軸の周りでの角度変位は、０．１°、０．１°、４．６°、０．１°、０．１°、４．６°などである。このマルチステップスキャンスキームは、ＦＯＶ全体にわたって概して均一なサンプリング解像度を提供し得る。
[0247] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、モノリシックレーザアレイによって生成されるビームの角度幅の１／４～１／２の間の回転角度だけ傾斜軸の周りでスキャンユニットを回転させることによって、スキャンユニットに、第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットへ複数のレーザビームを変位させ得る。０．３度の垂直角度解像度の１／３の傾斜角を上で論じたが、スキャンミラーは任意の量だけ回転され得ることが企図される。例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサ１１８は、レーザアレイによって生成されるビームの垂直角度解像度又は角度幅の１／４～１／２だけスキャンミラーを回転させ得る。
[0248] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、０．０５度～５度の間の回転角度だけ傾斜軸の周りでスキャンユニットを回転させることによって、スキャンユニットに、第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットへ複数のレーザビームを変位させ得る。図１５の例に戻ると、アクティブ領域の幅が０．１度であり、アクティブ領域の間隔が０．２度であると仮定すると、レーザアレイの角度幅の１／３だけ傾斜軸の周りで回転することは、約１６度×０．１＝１．６度だけの回転を意味する。他方、アクティブ領域の数が３２であった場合、回転量は３．２度になる。したがって、１／３シフトに対応する回転量は、レーザアレイのサイズに依存し得る。傾斜軸の周りでのスキャンミラーの回転量は、約０．０５度～５度の範囲内でよく、しかし傾斜軸の範囲は変化し得ることが企図される。例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、０．０５度～０．５度の間の回転角度だけ傾斜軸の周りでスキャンユニットを回転させることによって、スキャンユニットに、第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットへ複数のレーザビームを変位させ得る。
[0249] 前述の技法を使用して、レーザピッチと比較した解像度が実現され得る。受信機を使用してレーザスポットが分割される場合、レーザスポットの角度サイズの約半分（例えば０．０５度）の垂直解像度が実現され得る。傾斜軸の周りでの回転を調節することによって、多数の他の構成が実現され得る。例えば、いくつかの場合には、選択されたＲＯＩに対して１つ又は複数の重複スキャンが実行されて、それらの領域でより高い解像度を提供し得る。しかし、１つ以上の後続の重複スキャンは、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶ全体の水平スキャンを含む必要はない。むしろ、後続のスキャンは、ＦＯＶ全体以下の幅を有するＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つ以上のサブ領域の任意のものに焦点を合わせることがある。
[0250] ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのサブ領域に焦点を合わせたマルチステップスキャンの更なる例が、図１８Ａ及び１８Ｂに示されている。マルチステップスキャンは、第１の期間中に第１の領域を連続的にスキャンし、続いて第２の期間中に第２の領域（例えば、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのサブ領域）をスキャンすることを伴う。例えば、図１８Ａに示されているように、第１のスキャン（スキャンライン１８１０、１８１２、１８１４などによって表される）が第１の期間中に実行され得て、第２のスキャン（スキャンライン１８２０、１８２２、１８２４などによって表される）が第２の期間中に実行され得る。図１８Ｂにも示されているように、第２のスキャンは、第１の領域１８３０よりも小さいことがある第２の領域１８４０にわたって実行され得る。いくつかの場合には、部分関心領域がＦＯＶ全体にわたって広がることがあり、他の場合には、部分関心領域がＦＯＶよりも小さい幅を有することもある。
[0251] 図１９は、低解像度でのＦＯＶ全体のスキャン１９１０と、その後の高解像度での（例えば、より遅いレート及びより高いパルスレートでの）ＦＯＶのサブセクション１９２０のスキャンとを含むマルチステップスキャンを示す。サブセクションは、全水平範囲でよく（このソリューションは、共振水平スキャン用に実装され得る）、又はＨＦＯＶ及びＶＦＯＶのサブセクションに関するものでよい。少なくとも１つの軸（例えば水平）でのＦＯＶの全範囲を有するサブ領域の後続のスキャンを含むマルチステップスキャンは、水平方向で共振振動でスキャンするスキャナで有利に実施され得る。水平範囲及び垂直範囲のサブセクションの後続のスキャンを含むマルチステップスキャンは、両方向でのスキャンレートの準静的制御、又はスキャナの共振の調整によって達成され得る。
[0252] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、スキャンユニットに、第１の複数のスキャンラインセットに沿って複数のビームを誘導することによってＬＩＤＡＲシステムの視野の第１の領域をスキャンさせ、第２の複数のスキャンラインセットに沿って複数のビームを誘導することによって視野の第２の領域をスキャンさせるように更にプログラムされ得て、第１の複数のスキャンラインセットのいずれも互いに重複せず、第２の複数のスキャンラインセットの少なくともいくつかが互いに重複する。上述のように、プロセッサ１１８は、例えば、スキャンミラー（例えば、スキャンユニット７２０、８６０）を、傾斜軸の周りでレーザアレイの角度幅以上の角度だけ回転させるように構成され得る。そうすることで、第１の複数のスキャンラインセットが生成され得、それらはいずれも互いに重複しない。プロセッサ１１８は、ＦＯＶの第１の領域をスキャンしながら、第１の複数のスキャンラインセットを取得し得る。同様に上述したように、プロセッサ１１８は、ＦＯＶの第２の関心領域をスキャンしながら、スキャンミラー（例えば、スキャンユニット７２０、８６０）を、傾斜軸の周りでレーザアレイの角度幅よりも小さい角度だけ回転させるように構成され得る。そうすることで、第２の複数のスキャンラインセットが生成され得、それらのうちの少なくともいくつかは互いに重複し得、第１の複数のスキャンラインセットのいくつかとも重複し得る。例えば、図１９に示されるように、スキャンラインセット１９１０は、第１の複数のスキャンラインセットにおけるセットの１つを構成し得、スキャンラインセット１９２０は、第２の複数のスキャンラインセットにおけるセットの１つを構成し得る。
[0253] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、スキャンユニットに、第１の複数のスキャンラインセットに沿って複数のビームを誘導することによってＬＩＤＡＲシステムの視野の第１の領域をスキャンさせ、第２の複数のスキャンラインセットに沿って複数のビームを誘導することによって視野の第２の領域をスキャンさせるように更にプログラムされ得て、第１の複数のスキャンラインセットにおける重複角度は、第２の複数のスキャンラインセットにおける重複角度よりも小さい。重複しない第１の複数のスキャンラインセットを取得する代わりに、いくつかの実施形態では、プロセッサ１１８は、ＦＯＶの第１の領域をスキャンしている間に、レーザアレイの角度幅よりも小さい角度だけスキャンミラーを回転させることによっても、第１の複数のスキャンラインセットを取得するように構成され得る。しかし、プロセッサ１１８は、第２の複数のスキャンラインセットを取得する間にスキャンミラーが回転される角度よりも大きい角度だけ、第１の複数のスキャンラインセットを得る間にスキャンミラーを回転し得る。そうすることで、ＦＯＶの第１の領域の解像度を高めることができ、ＦＯＶの第２の領域での解像度を更に高めることもできる。
[0254] いくつかの実施形態では、視野の第２の領域は関心領域であり得る。上述のように、ＦＯＶの第２の領域内のスキャンラインセット間に、実質的により多くの重複が存在し得る。実質的な重複は、関心領域であり得るＦＯＶの特定の部分を含み得る第２の関心領域での解像度を改良する助けとなり得る。いくつかの実施形態では、関心領域は地平線を含み得る。いくつかの実施形態では、関心領域は、検出された物体を含み得る。例えば、ＬＩＤＡＲシステムが物体の存在を検出した可能性があるので、ＦＯＶの特定の部分が関心領域であり得る。いくつかの実施形態では、物体は歩行者であり得る。いくつかの実施形態では、物体は車両であり得る。例えば、車両（例えば、自律車両）に実装されたＬＩＤＡＲシステムでは、検出された物体、例えば歩行者又は他の車両が視野内にあるかどうかを決定して、場合によっては、自律車両が、検出された物体との衝突の可能性を最小限に抑える回避アクションを取ることができるようにすることが望まれることがある。
[0255] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、視野の第２の領域内で検出された物体のタイプに基づいて関心領域を識別するようにプログラムされ得る。例えば、プロセッサ１１８は、ＦＯＶの第１の領域に対応する第１の複数のスキャンラインセットを取得し得る。プロセッサ１１８は、第１の複数のスキャンラインセットに基づいて、ＦＯＶのスキャンされた第１の領域に含まれ得るＦＯＶの第２の領域内の物体の存在を決定し得る。プロセッサ１１８は、検出された物体のタイプ（例えば、歩行者、車両、静止物体、移動物体など）も決定し得る。第２の領域内の物体のタイプの決定に基づいて、プロセッサ１１８は、第２の領域を関心領域として識別し得る。例えば、車両ベースのＬＩＤＡＲシステムの実装形態では、プロセッサ１１８は、第２の領域内の物体が静止物体であると決定すると、第２の領域を関心領域として識別し得る。いくつかの実施形態では、物体は、視野の以前の全フレームスキャンから受信された反射信号に基づいて検出され得る。いくつかの実施形態では、物体は、視野の現在のフレームスキャンに関連する１つ以上の以前のスキャンラインから受信された反射信号に基づいて検出され得る。ＦＯＶの大部分の以前のスキャン中に得られたスキャンラインセットに基づいて、ＦＯＶの第２の領域内の物体が検出され得ることが企図される。追加又は代替として、ＦＯＶの第２の領域内の物体は、ＦＯＶの現在のスキャンから得られたスキャンラインセットに基づいて検出され得る。
[0256] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、スキャンユニットにＬＩＤＡＲシステムの視野の一部分をスキャンさせて、視野の部分フレームスキャンを提供するように更にプログラムされ、視野の一部分のスキャンは、複数の重複するスキャンラインセットを使用して実行される。上述のように、プロセッサ１１８は、スキャンミラー（例えば、スキャンユニット７２０又は８６０）にＦＯＶ全体又はＦＯＶの一部分のみをスキャンさせ得る。したがって、いくつかの実施形態では、プロセッサ１１８は、スキャンミラーを制御して、ＦＯＶの一部分のスキャン（例えば、部分フレームスキャン）を取得し得る。部分フレームスキャンを取得する間、プロセッサ１１８は、スキャン中に取得されたスキャンラインセットが重複するように、スキャンミラーを、傾斜軸の周りである角度（例えば、レーザアレイの角度幅未満）だけ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、視野の部分は、その視野の部分で検出される物体に基づいて識別される関心領域であり得る。いくつかの実施形態では、物体は、歩行者又は車両であり得る。いくつかの実施形態では、物体は、移動物体であり得る。上述のように、プロセッサ１１８は、スキャンラインセットに基づいて決定された物体に基づいて関心領域を識別し得る。プロセッサ１１８は、ＦＯＶの一部分にわたって得られたスキャンラインセットを使用して物体を検出するようにプログラムされ得ることが企図される。同様に上述したように、プロセッサ１１８は、物体を歩行者、車両、静止又は移動物体などとして識別するようにプログラムされ得る。いくつかの実施形態では、ＦＯＶの一部分をスキャンすることによって得られるスキャンラインセットを使用する代わりに、物体が、視野の以前の全フレームスキャンから受信された反射信号に基づいて検出され得ることも企図される。したがって、例えば、プロセッサ１１８は、以前の期間中にＦＯＶをスキャンすることによって得られたスキャンラインセットを使用して物体を検出し得る。
[0257] いくつかの実施形態では、レーザ放出ユニットは、複数のレーザエミッタを含むモノリシックレーザアレイである。いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイは１次元アレイである。いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステムは、複数のレーザビームを生成するように構成された複数のレーザエミッタを含み得る。いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイは、複数のレーザエミッタに対応する複数のアクティブ領域と、複数の非アクティブ領域とを含み得て、複数のレーザエミッタは、複数の非アクティブ領域の１つ以上によって互いに離間される。いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイは、４～６４個のレーザエミッタを含む。いくつかの実施形態では、モノリシックレーザアレイの長さは、０．５ｍｍ～２０ｍｍの間である。上で論じたように、図９Ａ、９Ｂに関して、ＬＩＤＡＲシステム１００の放出ユニット１０２は、非アクティブ非レーザ光放出領域によって離間された複数のアクティブレーザ光放出領域を含み得るレーザアレイ（例えば、９００、９５０）を含み得る。同様に上述したように、レーザ光アレイ９００、９５０内のアクティブ領域の数は、１から任意の所望の数までの範囲であり得る。例えば、レーザアレイ９００又は９５０は、４、８、３２、６４などのアクティブ領域、又は任意の他の所望の数のアクティブ領域を含み得る。同様に上述したように、レーザアレイ９００又は９５０の長さは、０．５ｍｍ～２０ｍｍの間の範囲であり得る。上述の１つ以上のレーザアレイの特徴は、開示されるＬＩＤＡＲシステムで使用されるレーザアレイのいずれにも適用されることを理解されたい。
[0258] いくつかの実施形態では、第１の複数のスキャンライン及び第２の複数のスキャンラインは、ＬＩＤＡＲシステムの視野に対して垂直に向けられ得る。上記の説明は、ＦＯＶにわたって水平方向にスキャンされる垂直コームパターンを開示しているが、いくつかの実施形態は、水平向きの光源アレイを採用してもよく、透過レーザ光スポットの水平向きの１Ｄアレイが、ＦＯＶにわたって垂直方向にスキャンされる。上述した原理、構成、及び実施形態は全て、スキャンミラーをその垂直走査軸の周りで回転させることによって達成されるＬＩＤＡＲ ＦＯＶの各垂直スキャンの後に、スキャンミラーがその水平走査軸の周りで角度的に増分される垂直スキャンシステムにも適用される。そのような技法は、例えば、図２０によって表されるようなスキャンパターンを提供し得る。図２０は、複数のレーザビームが上下方向にスキャンされ、続いてスキャンミラーが左右方向に回転されることに対応する複数のスキャンラインセット２０１０を含む例示的なスキャンパターンを示す。各スキャンラインセットは、垂直スキャンライン２０１２、２０１４、２０１６などを含み得る。図２０にも示されているように、領域２０２０は、より接近していることがあるスキャンラインを含み得、これらのスキャンラインは、レーザアレイ（例えば、９００、９５０など）の角度幅よりも小さい角度だけスキャンミラーを左右方向に回転させることによって実現され得る。そのようなシステムでは、レーザアレイ（図９Ａ及び９Ｂの９００、９５０など）が上下方向ではなく左右方向に沿って水平に向けられ得ることが企図される。
[0259] 上述のように、いくつかの場合には、レーザアレイは、非アクティブの非光放出材料によってそれぞれ離間された固定数のレーザチャネルを含み得る。そのような場合、上述した部分的重複技法を使用して、垂直（又は水平）方向に沿って特定のＲＯＩでより高い解像度が実現され得る。他の場合には、図２１に示されているように、レーザアレイは、様々な照射タイミングスキームに従って動作され得る近接して離間されたレーザのアレイを含み得る。そのような電子制御は、レーザアレイに沿ったアクティブ対非アクティブ空間の可変であり選択可能な比を可能にすることがあり、レーザ源照射の電子制御による高解像度スキャンを可能にすることがある。例えば、図２１は、それぞれが０．０５度の垂直角度寸法を有する１６個の近接して離間されたレーザ源を備えるレーザアレイを表す。ＦＯＶ内の関心領域（例えば）の第１のスキャン（スキャンＡ）中、レーザ源の間に０．１５度の非アクティブ空間があり、各アクティブ源が０．２度だけ離間されるように、３つおきのレーザ源が活性化される。スキャンＡ中、レーザ１、５、９、及び１３がアクティブである。この例では、アクティブ対非アクティブ空間の比が１：３になる。
[0260] 後続のスキャンＢ中、水平スキャンラインの次のセットを実行するためにスキャンミラーを新たな垂直向きに角度的に変位させるのではなく、ミラーは、スキャンＡに使用されたのと同じ垂直向き（固定向き、又はキーストーン効果を補正するための特定の所定の回転経路である）に留まり得る。また、スキャンＡ中にアレイに関連する非アクティブ空間に以前に含まれていたスキャンラインに対して垂直方向にミラーを回転させる代わりに、水平スキャンＢ中にレーザの別のセットが照射され得る。図示される例では、レーザ２、６、１０、及び１４が照射される。同様に、スキャンＣでは、ミラーは、スキャンＡ及びＢ中に使用されたのと同じ垂直向きに再び留まり得る。スキャンＣでは、レーザ３、７、１１、及び１５が活性化され得る。更に、スキャンＤでは、レーザ４、８、１２、及び１６が活性化され得る。このようにして、垂直スキャン向き／パターンを変更することなく、ＦＯＶの領域の４回の順次水平スキャンが行われ得る。しかし、この領域では、実現される実効解像度は、スキャンＡ、Ｂ、Ｃ、又はＤの任意のものから利用可能な解像度よりも大きい。スキャンＡが０．２度の垂直解像度を提供し得る場合、スキャンＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤの集合体で生じ得る実現可能な垂直解像度は０．０５度である。
[0261] 前述の記載は例示の目的で提示されている。これは網羅的でなく、開示される厳密な形態又は実施形態に限定されない。本明細書の検討及び開示される実施形態の実施から、当業者には変更及び適合が明らかであろう。更に、開示される実施形態の態様はメモリに記憶されているものとして記載されるが、これらの態様は、例えばハードディスク又はＣＤ ＲＯＭ、又は他の形態のＲＡＭ又はＲＯＭ、ＵＳＢメディア、ＤＶＤ、ブルーレイ、又は他の光学ドライブ媒体のような二次記憶デバイス等、他の形態のコンピュータ読み取り可能媒体にも記憶できることは当業者には認められよう。
[0262] 記載された説明及び開示された方法に基づくコンピュータプログラムは、経験豊かな開発者のスキル内である。様々なプログラム又はプログラムモジュールを、当業者に既知の技法のいずれかを用いて生成するか、又は、既存のソフトウェアに関連付けて設計することができる。例えばプログラムセクション又はプログラムモジュールは、．Ｎｅｔフレームワーク、．Ｎｅｔコンパクトフレームワーク（及びVisual BasicやC等の関連言語）、Java、C++、Objective-C、ＨＴＭＬ、ＨＴＭＬ／ＡＪＡＸの組み合わせ、ＸＭＬ、又はJavaアプレットを含むＨＴＭＬにおいて又はこれらによって、設計することができる。
[0263] 更に、例示的な実施形態を本明細書に記載したが、均等の要素（equivalent elements）、変更、省略、（例えば様々な実施形態にわたる態様の）組み合わせ、適合、及び／又は変形を有する任意の及び全ての実施形態の範囲は、本開示に基づいて当業者によって認められよう。特許請求の範囲における限定は、特許請求の範囲で使用される言語に基づいて広義に解釈され、本明細書において又は本出願の審査中に記載される例に限定されない。これらの例は非排他的に（non-exclusive）解釈されるものとする。更に、開示される方法のステップは、ステップの順序を変えること及び／又はステップを挿入又は削除することを含めて、任意に変更され得る。したがって、本明細書及び例は単に例示と見なされ、真の範囲及び精神は以下の特許請求の範囲及び均等物（equivalents）の全範囲によって示されることが意図される。

Claims (113)

  1. 複数のレーザビームを生成するように構成されたレーザ放出ユニットと、
    前記複数のレーザビームを前記レーザ放出ユニットから共通のスキャンユニットに透過するように構成された光学系と、を備えるＬＩＤＡＲシステムであって、
    前記共通のスキャンユニットが、前記複数のレーザビームを前記ＬＩＤＡＲシステムの視野に向けて投影して、前記視野を横切る複数のスキャンラインに沿って前記視野を同時にスキャンするように構成される、
    ＬＩＤＡＲシステム。
  2. 前記共通のスキャンユニットが、光透過性スキャンプリズムを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  3. 前記共通のスキャンユニットが、回折ベースのスキャナを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  4. 前記共通のスキャンユニットが、液晶オンシリコンスキャナを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  5. 前記共通のスキャンユニットが、１対の単軸スキャンミラーを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  6. 前記共通のスキャンユニットが、前記複数のレーザビームが入射される単一の二軸スキャンミラーを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  7. 前記二軸スキャンミラーが、傾斜軸及び走査軸を含む２つの軸で回転可能である、請求項６に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  8. 前記走査軸の周りでの前記二軸スキャンミラーの回転が、前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野を横切る複数のスキャンラインに沿った前記複数のレーザビームの動きを引き起こす、請求項７に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  9. 前記傾斜軸の周りでの前記二軸スキャンミラーの回転が、第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットへの前記複数のレーザビームの変位を引き起こす、請求項７に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  10. 前記複数のレーザビームが、前記単一の二軸スキャンミラーの共通の位置に入射される、請求項６に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  11. 前記複数のレーザビームが、少なくとも２．５ｍｒａｄの隣接するビーム間の角度間隔で前記単一の二軸スキャンミラーから投影される、請求項６に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  12. 前記複数のレーザビームが、２．５ｍｒａｄ～１５ｍｒａｄの隣接するビーム間の角度間隔で前記単一の二軸スキャンミラーから投影される、請求項６に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  13. 前記共通のスキャンユニットが、第１の単軸スキャンミラー及び第２の単軸スキャンミラーを含み、前記複数のレーザビームが、前記第１の単軸スキャンミラーに入射され、その後、前記第２の単軸スキャンミラーに進む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  14. 前記第１の単軸スキャンミラーが、走査軸の周りで回転して、前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野を横切る複数のスキャンラインに沿った前記複数のレーザビームの動きを引き起こすように構成される、請求項１３に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  15. 前記第１の単軸スキャンミラーが、傾斜軸の周りで回転して、第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットへの前記複数のレーザビームの変位を引き起こすように構成される、請求項１３に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  16. 前記複数のレーザビームが同時に生成される、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  17. 前記レーザ放出ユニットが、前記複数のレーザエミッタの各々に供給される共通のトリガ信号によって活性化されるように構成された複数のレーザエミッタを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  18. 前記レーザ放出ユニットが複数のレーザエミッタを含み、前記複数のレーザエミッタのうちの１つ以上のレーザエミッタのサブグループが、前記複数のレーザエミッタの残りが活性化されることなく活性化され得る、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  19. 前記レーザ放出ユニットが複数のレーザエミッタを含み、前記複数のレーザエミッタの各々が、個々に及び個別に活性化され得る、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  20. 前記複数のレーザエミッタが、ランダム放出タイミングプロトコルに従って活性化され得る、請求項１９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  21. 前記複数のレーザエミッタが、前記視野に対する前記アレイの前記位置に応じて選択的に活性化され得る、請求項１９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  22. 前記複数のレーザエミッタが、前記複数のレーザエミッタのうちの２つ以上が互いに異なるパルスレートを有するように活性化され得る、請求項１９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  23. 前記複数のレーザエミッタが、前記複数のレーザエミッタのうちの２つ以上が互いに異なる強度レベルを有するように活性化され得る、請求項１９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  24. 前記レーザ放出ユニットが、
    一次レーザビームを生成するように構成されたレーザエミッタと、
    前記一次レーザビームを、前記複数のレーザビームを提供する複数のサブビームに分割するように構成されたビームスプリッタと、
    を含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  25. 前記レーザ放出ユニットが、複数のレーザエミッタを含む単一のモノリシックレーザアレイを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  26. 前記モノリシックレーザアレイが、１次元レーザアレイを備える、請求項２５に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  27. 前記複数のレーザエミッタが、エッジエミッタである、請求項２５に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  28. 前記複数のレーザエミッタが、複数のモノリシックレーザアレイを備える、請求項２５に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  29. 前記モノリシックレーザアレイが、前記複数のレーザエミッタに対応する複数のアクティブ領域と、複数の非アクティブ領域とを含み、前記複数のレーザエミッタが、前記複数の非アクティブ領域の１つ以上によって互いから離間される、請求項２５に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  30. 前記モノリシックレーザアレイでのアクティブ領域対非アクティブ領域の比が１：１である、請求項２９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  31. 前記モノリシックレーザアレイでのアクティブ領域対非アクティブ領域の比が１：２である、請求項２９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  32. 前記モノリシックレーザアレイでのアクティブ領域対非アクティブ領域の比が１：３である、請求項２９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  33. 前記モノリシックレーザアレイでのアクティブ領域対非アクティブ領域の比が１：５である、請求項２９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  34. 前記モノリシックレーザアレイでのアクティブ領域対非アクティブ領域の比が、１：１～１：１０の範囲内である、請求項２９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  35. 前記モノリシックレーザアレイ内の前記非アクティブ領域のうちの前記２つ以上が、互いに対して異なる寸法を有する、請求項３４に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  36. 前記モノリシックレーザアレイが、４個のアクティブレーザチャネルを含む、請求項２９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  37. 前記モノリシックレーザアレイが、８個のアクティブレーザチャネルを含む、請求項２９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  38. 前記モノリシックレーザアレイが、１６個のアクティブレーザチャネルを含む、請求項２９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  39. 前記モノリシックレーザアレイが、３２個のアクティブレーザチャネルを含む、請求項２９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  40. 前記モノリシックレーザアレイの長さが、０．５ｍｍ～２０ｍｍの間である、請求項２９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  41. 前記複数のレーザビームの各々が、０．００２度～０．２度の間の角度幅を有し、０．０２度～０．２度の間の角度長さを有する細長いスポットを生成する、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  42. 前記複数のレーザビームの各々が、８６０ｎｍ～９５０ｎｍの間の波長を有するパルスレーザビームである、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  43. 前記複数のレーザビームのうちの２つ以上が互いに異なる発散を有する、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  44. 前記光学系が、ビームスプリッタを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  45. 前記ビームスプリッタが、前記複数のレーザビームの各々を通過させ、前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野から受信された複数の反射ビームを再誘導するように構成される、請求項４４に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  46. 前記ビームスプリッタが、前記複数のレーザビームの各々を再誘導し、前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野から受信された複数の反射ビームを透過するように構成される、請求項４４に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  47. 前記光学系が、前記複数のレーザビームが入射される少なくとも１つのフォールディングミラーを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  48. 前記光学系が、前記複数のレーザビームをコリメートするように構成された少なくとも１つのコリメーションレンズを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  49. 前記光学系が、前記複数のレーザビームを受信するように構成された受信レンズシステムを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  50. 前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野から受信された反射ビームに応答して電気信号を放出するように構成された検出器を更に含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  51. 前記検出器が、光感受性アクティブ領域の単一のモノリシックアレイを備える、請求項５０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  52. 前記光感受性アクティブ領域が、１つ以上の非アクティブ領域によって互いに分離される、請求項５１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  53. 前記検出器での光感受性アクティブ領域対非アクティブ領域の比が１：１である、請求項５２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  54. 前記検出器での光感受性アクティブ領域対非アクティブ領域の比が１：２である、請求項５２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  55. 前記検出器での光感受性アクティブ領域対非アクティブ領域の比が１：３である、請求項５２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  56. 前記検出器での光感受性アクティブ領域対非アクティブ領域の比が１：５である、請求項５２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  57. 前記検出器での光感受性アクティブ領域対非アクティブ領域の比が１：１～１：１０の間である、請求項５２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  58. 前記アクティブ領域間の距離と前記検出器に入射するビームスポット間の距離との比が所定の値である、請求項５２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  59. 前記検出器が、４個の光感受性アクティブ領域を含む、請求項５１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  60. 前記検出器が、８個の光感受性アクティブ領域を含む、請求項４９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  61. 前記検出器が、１６個の光感受性アクティブ領域を含む、請求項５１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  62. 前記検出器が、３２個の光感受性アクティブ領域を含む、請求項５１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  63. 前記反射ビームの各々が、前記光感受性アクティブ領域のうちの２つ以上に入射するビームスポットを生成する、請求項５１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  64. 前記反射ビームを前記検出器のそれぞれの光感受性アクティブ領域に誘導するように構成されたマイクロレンズのアレイ及び／又はディフューザを含む、請求項５１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  65. 前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野が、６度～９０度の間の垂直角度寸法を有し、前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野が、２０度～１４０度の間の水平角度寸法を有する、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  66. 一連のスキャンラインに沿った前記複数のレーザビームでの前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野のスキャンを引き起こすために、前記共通のスキャンユニットの１つ以上のコンポーネントの向きを制御するように構成された少なくとも１つのプロセッサを更に含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  67. 前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野の前記スキャンが、５Ｈｚ～４０Ｈｚの間のフレームレートで行われる、請求項６６に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  68. 複数のレーザビームを生成するように構成されたレーザ放出ユニットと、
    前記複数のレーザビームを受信するように構成されたスキャンユニットであって、共通のスキャンユニットが、前記複数のレーザビームをＬＩＤＡＲシステムの視野に向けて投影するように構成された、スキャンユニットと、
    少なくとも１つのプロセッサと、を備えるＬＩＤＡＲシステムであって、前記少なくとも１つのプロセッサが、
    前記ＦＯＶを横切る第１の複数のスキャンラインに沿って前記複数のビームを誘導することによって、前記スキャンユニットに前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野をスキャンさせ、
    前記複数のレーザビームを、前記第１の複数のスキャンラインに関連する第１の位置セットから第２の複数のスキャンラインに関連する第２の位置セットに変位し、
    前記第２の複数のスキャンラインに沿って前記複数のレーザビームを誘導する
    ようにプログラムされた、ＬＩＤＡＲシステム。
  69. 前記第２の複数のスキャンラインの少なくとも１つのスキャンラインが、前記第１の複数のスキャンラインに含まれる２つのスキャンライン間に空間的に位置される、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  70. 前記第２の複数のスキャンラインのいずれも、前記第１の複数のスキャンラインにおけるスキャンライン間に空間的に位置されない、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  71. 前記第２の複数のスキャンラインのいずれも、前記第１の複数のスキャンラインにおけるスキャンライン間に空間的に位置されず、前記少なくとも１つのプロセッサが、
    前記スキャンユニットに、前記ＦＯＶを横切る第３の複数のスキャンラインに沿って前記複数のビームを誘導させるように更にプログラムされ、
    前記第３の複数のスキャンラインのうちの少なくとも１つのスキャンラインが、前記第２の複数のスキャンラインに含まれる２つのスキャンライン間に空間的に位置される、
    請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  72. 前記少なくとも１つのプロセッサが、
    前記スキャンユニットに、前記ＦＯＶを横切る第４の複数のスキャンラインに沿って前記複数のビームを誘導させるように更にプログラムされ、
    前記第４の複数のスキャンラインのうちの少なくとも１つのスキャンラインが、前記第２の複数のスキャンラインに含まれる２つのスキャンライン間に、及びまた前記第３の複数のスキャンラインに含まれる２つのスキャンライン間に空間的に位置される、
    請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  73. 前記第１の複数のスキャンライン及び前記第２の複数のスキャンラインが、前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野に対して水平方向に向けられる、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  74. 前記第１の複数のスキャンライン及び前記第２の複数のスキャンラインが、前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野に対して垂直方向に向けられる、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  75. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記スキャンユニットに、第１の複数のスキャンラインセットに沿って前記複数のビームを誘導することによって前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野の第１の領域をスキャンさせ、第２の複数のスキャンラインセットに沿って前記複数のビームを誘導することによって前記視野の第２の領域をスキャンさせるように更にプログラムされ、前記第１の複数のスキャンラインセットのいずれも互いに重複せず、前記第２の複数のスキャンラインセットの少なくともいくつかが互いに重複する、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  76. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記スキャンユニットに、第１の複数のスキャンラインセットに沿って前記複数のビームを誘導することによって前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野の第１の領域をスキャンさせ、第２の複数のスキャンラインセットに沿って前記複数のビームを誘導することによって前記視野の第２の領域をスキャンさせるように更にプログラムされ、前記第１の複数のスキャンラインセットにおける重複角度が、前記第２の複数のスキャンラインセットにおける重複角度よりも小さい、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  77. 前記視野の前記第２の領域が、関心領域を含む、請求項７６に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  78. 前記関心領域が、地平線を含む、請求項７７に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  79. 前記関心領域が、検出された物体を含む、請求項７７に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  80. 少なくとも１つのプロセッサが、前記視野の前記第２の領域で検出された物体のタイプに基づいて前記関心領域を識別するようにプログラムされる、請求項７７に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  81. 前記物体が、前記視野の以前の全フレームスキャンから受信された反射信号に基づいて検出される、請求項８０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  82. 前記物体が、前記視野の現在のフレームスキャンに関連する１つ以上の以前のスキャンラインから受信された反射信号に基づいて検出される、請求項８０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  83. 前記物体が、歩行者である、請求項８０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  84. 前記物体が、車両である、請求項８０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  85. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記スキャンユニットに前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野の一部分をスキャンさせて、前記視野の部分フレームスキャンを提供するように更にプログラムされ、前記視野の前記部分の前記スキャンが、複数の重複するスキャンラインセットを使用して実行される、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  86. 前記視野の前記部分が、前記視野の前記部分で検出された物体に基づいて識別される関心領域である、請求項８５に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  87. 前記物体が、歩行者又は車両である、請求項８６に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  88. 前記物体が、移動物体であると決定される、請求項８６に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  89. 前記物体が、前記視野の以前の全フレームスキャンから受信された反射信号に基づいて検出される、請求項８６に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  90. 前記レーザ放出ユニットが、複数のレーザエミッタを含むモノリシックレーザアレイである、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  91. 前記モノリシックレーザアレイが、１次元レーザアレイである、請求項９０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  92. 前記モノリシックレーザアレイが、前記複数のレーザエミッタに対応する複数のアクティブ領域と、複数の非アクティブ領域とを含み、前記複数のレーザエミッタが、前記複数の非アクティブ領域の１つ以上によって互いから離間される、請求項９０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  93. 前記モノリシックレーザアレイが、４個～６４個のレーザエミッタを含む、請求項９０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  94. 前記モノリシックレーザアレイの長さが、０．５ｍｍ～２０ｍｍの間である、請求項９０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  95. 前記レーザアレイによって放出される複数のレーザビームの全角度幅が、０．４度～５度の間である、請求項９０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  96. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記第１の複数のスキャンラインの角度幅以上の回転角度だけ傾斜軸の周りで前記スキャンユニットを回転させることによって、前記スキャンユニットに、前記第１の複数のスキャンラインに関連する前記第１の位置セットから前記第２の複数のスキャンラインに関連する前記第２の位置セットへ前記複数のレーザビームを変位させる、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  97. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記第１の複数のスキャンラインの角度幅未満の回転角度だけ傾斜軸の周りで前記スキャンユニットを回転させることによって、前記スキャンユニットに、前記第１の複数のスキャンラインに関連する前記第１の位置セットから前記第２の複数のスキャンラインに関連する前記第２の位置セットへ前記複数のレーザビームを変位させる、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  98. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記第１の複数のスキャンラインの１つ以上の隣接するスキャンラインの対の間の角度間隔に等しい回転角度だけ傾斜軸の周りで前記スキャンユニットを回転させることによって、前記スキャンユニットに、前記第１の複数のスキャンラインに関連する前記第１の位置セットから前記第２の複数のスキャンラインに関連する前記第２の位置セットへ前記複数のレーザビームを変位させる、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  99. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記モノリシックレーザアレイによって生成されるビームの角度幅の１／４～１／２の間の回転角度だけ傾斜軸の周りで前記スキャンユニットを回転させることによって、前記スキャンユニットに、前記第１の複数のスキャンラインに関連する前記第１の位置セットから前記第２の複数のスキャンラインに関連する前記第２の位置セットに前記複数のレーザビームを変位させる、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  100. 前記少なくとも１つのプロセッサが、０．０５度～５度の間の回転角度だけ傾斜軸の周りで前記スキャンユニットを回転させることによって、前記スキャンユニットに、前記第１の複数のスキャンラインに関連する前記第１の位置セットから前記第２の複数のスキャンラインに関連する前記第２の位置セットへ前記複数のレーザビームを変位させる、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  101. 前記少なくとも１つのプロセッサが、０．０５度～０．５度の間の回転角度だけ傾斜軸の周りで前記スキャンユニットを回転させることによって、前記スキャンユニットに、前記第１の複数のスキャンラインに関連する前記第１の位置セットから前記第２の複数のスキャンラインに関連する前記第２の位置セットへ前記複数のレーザビームを変位させる、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  102. 前記共通のスキャンユニットが、前記複数のレーザビームが入射される単一の二軸スキャンミラーを含む、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  103. 前記二軸スキャンミラーが、傾斜軸及び走査軸を含む２つの軸で回転可能である、請求項１０２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  104. 前記走査軸の周りでの前記二軸スキャンミラーの回転が、前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野を横切る前記第１の複数のスキャンライン及び前記第２の複数のスキャンラインに沿った前記複数のレーザビームの動きを引き起こす、請求項１０３に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  105. 前記傾斜軸の周りでの前記二軸スキャンミラーの回転が、前記第１の複数のスキャンラインに関連する前記第１の位置セットから前記第２の複数のスキャンラインに関連する前記第２の位置セットへの前記複数のレーザビームの変位を引き起こす、請求項１０３に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  106. 前記共通のスキャンユニットが、第１の単軸スキャンミラー及び第２の単軸スキャンミラーを含み、前記複数のレーザビームが、前記第１の単軸スキャンミラーに入射され、その後、前記第２の単軸スキャンミラーに入射される、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  107. 前記レーザ放出ユニットが、一次レーザビームを生成するように構成されたレーザエミッタと、前記一次レーザビームを、前記複数のレーザビームを提供する複数のサブビームに分割するように構成されたビームスプリッタとを含む、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  108. 前記複数のレーザビームのうちの１つ以上に関連するレーザパルスレートが、少なくとも前記第１の複数のスキャンラインにわたって一定である、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  109. 前記複数のレーザビームのうちの１つ以上に関連するレーザパルスレートが、少なくとも前記第１の複数のスキャンラインにわたって変化する、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  110. 前記複数のレーザビームが、前記複数のレーザビームが互いに角度的に等距離になるように、前記共通のスキャンユニットから投影される、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  111. 前記複数のレーザビームが、少なくとも２．５ｍｒａｄ～６ｍｒａｄの隣接するビーム間の角度間隔で前記共通のスキャンユニットから投影される、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  112. 前記複数のレーザビームから生じる前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野内のビームスポットが、互いに等距離である、請求項６８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  113. 複数のレーザビームを生成するように構成された複数のレーザエミッタを含むモノリシックレーザアレイと、
    前記複数のレーザビームを受信するように構成された二軸スキャンミラーであって、前記複数のレーザビームをＬＩＤＡＲシステムの視野に向けて投影するように構成された二軸スキャンミラーと、
    少なくとも１つのプロセッサと、を備えるＬＩＤＡＲシステムであって、前記少なくとも１つのプロセッサが、
    前記複数のレーザエミッタのうちの第１のレーザエミッタサブセットを活性化し、
    前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野を横切る第１の複数のスキャンラインにわたって前記第１のレーザエミッタサブセットによって生成されたレーザビームをスキャンし、
    前記第１のレーザエミッタサブセットを非活性化し、
    前記複数のレーザエミッタのうちの第２のレーザエミッタサブセットを活性化し、
    前記第２のレーザエミッタサブセットによって生成されたレーザビームを、前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野を横切る第２の複数のスキャンラインにわたってスキャンし、
    前記第２のレーザエミッタサブセットを非活性化し、
    前記二軸スキャンミラーを、前記モノリシックレーザアレイの角度長さ以上の回転角度だけ傾斜させ、
    前記第１のレーザエミッタサブセットを活性化し、
    前記第１のレーザエミッタサブセットによって生成されたレーザビームを、前記ＬＩＤＡＲシステムの前記視野を横切る第３の複数のスキャンラインにわたってスキャンするようにプログラムされた、ＬＩＤＡＲシステム。
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