JP2023548740A - 垂直共振器面発光レーザ（ｖｃｓｅｌ）エミッタを有する光検出及び測距（ｌｉｄａｒ）デバイス - Google Patents

Abstract

例示的な実施形態は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）エミッタを有する光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスに関する。例示的なＬＩＤＡＲデバイスは、ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境中に、光パルスを放出するように構成された、個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬのアレイを含む。ＬＩＤＡＲデバイスはまた、アレイ内で個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬを選択的に発射するように構成された発射回路を含む。加えて、ＬＩＤＡＲデバイスは、制御信号を使用して発射回路を制御するように構成されたコントローラを含む。更に、ＬＩＤＡＲデバイスは、複数の検出器を含む。複数の検出器の各検出器は、アレイ内の１つ以上の個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬによって放出され、ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境内の１つ以上の物体によって反射される、光パルスの反射を検出するように構成されている。【選択図】図５Ａ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年１０月３０日に米国特許商標庁に出願された米国仮特許出願第６３／１０７，９２９号の優先権を主張し、その内容は参照により本明細書に組み入れられる。

本明細書に別段の記載がない限り、この章に記載されている資料は、本出願の特許請求の範囲の先行技術ではなく、この章に含めることにより先行技術であると認められるべきではない。

自律車両又は自律モードで動作する車両は、様々なセンサを使用してそれらの周囲を検出し得る。例えば、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイス、無線検出及び測距（ＲＡＤＡＲ）デバイス、並びに／又はカメラを使用して、自律車両の周囲の環境で物体を識別し得る。このようなセンサは、例えば、物体の検出及び回避、並びに／又はナビゲーションに使用され得る。

ＬＩＤＡＲデバイスは、シーンを走査しながら環境特徴までの距離を判定することで、環境内の反射面を示す「点群」に組み合わせることができる、データを収集することができる。点群の個々の点は、例えば、レーザパルスを送信し、環境における物体から反射された戻りパルスがあればそれを検出し、その後、パルスの送信とその反射パルスの受信との間の時間遅延に従って物体までの距離を測定することによって判定することができる。その結果、例えば、環境における反射性特徴の位置を示す点の三次元マップを生成することができる。

本開示は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）エミッタを有する光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスに関する。ＶＣＳＥＬエミッタは、周囲環境内の１つ以上の物体までの距離を判定するために、ＬＩＤＡＲデバイスの対応する検出器によって後で検出される信号を送信するために使用されるＶＣＳＥＬのアレイを含み得る。アレイ内のＶＣＳＥＬは、個々にアドレス指定可能であり得る。更に、ＬＩＤＡＲコントローラは、制御信号を使用して、ＶＣＳＥＬのうちの１つ以上を選択的に発射するために使用される発射回路を制御し得る。アレイ内の個々のアドレス指定可能性及びＶＣＳＥＬの選択的な発射は、複数の発射パターンの実装を可能にし得る。そのような発射パターンは、例えば、隣接するチャネルにおけるクロストークを軽減するために（例えば、周囲環境内の再帰反射体からの反射に基づいて）、周囲環境を観察するために消費される電力を低減するために、及び／又はＬＩＤＡＲデバイスによって生成された点群の解像度を増強するために、使用され得る。

一態様では、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスが提供される。ＬＩＤＡＲデバイスは、ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境中に光パルスを放出するように構成された、個々にアドレス指定可能な垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のアレイを含む。ＬＩＤＡＲデバイスはまた、アレイ内で個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬを選択的に発射するように構成された発射回路を含む。加えて、ＬＩＤＡＲデバイスは、制御信号を使用して発射回路を制御するように構成されたコントローラを含む。更に、ＬＩＤＡＲデバイスは、複数の検出器を含む。複数の検出器の各検出器は、アレイ内の１つ以上の個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬによって放出され、ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境内の１つ以上の物体によって反射される光パルスの反射を検出するように構成されている。

別の態様において、方法が提供される。方法は、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスのコントローラから、制御信号をＬＩＤＡＲデバイスの発射回路に送信することを含む。方法はまた、制御信号に基づく発射回路によって、個々にアドレス指定可能な垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）に、ＬＩＤＡＲデバイスの周囲環境中に光パルスを放出させることを含む。個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬは、アレイ内の複数の個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬのうちの１つである。加えて、方法は、ＬＩＤＡＲデバイスの検出器によって、ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境からの光パルスの反射を検出することを含む。検出器は、ＬＩＤＡＲデバイスの複数の検出器のうちの１つである。

これらの並びに他の態様、利点、及び代替物は、当業者には、以下の詳細な説明を添付の図面を適宜参照して読み取ることにより明らかになるであろう。

例示的な実施形態による、車両を例解する機能ブロック図である。 例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。 例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。 例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。 例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。 例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。 例示的な実施形態による、自律車両に関連する様々なコンピューティングシステム間の無線通信の概念例解図である。 例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイスを含むシステムのブロック図である。 例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイスのブロック図である。 例示的な実施形態による、ＶＣＳＥＬのアレイの上面例解図である。 例示的な実施形態による、ＶＣＳＥＬのアレイの断面側面例解図である。 例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。 例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。 例示的な実施形態による、ＶＣＳＥＬのアレイの上面例解図である。 例示的な実施形態による、ＶＣＳＥＬのアレイの断面側面例解図である。 例示的な実施形態による、ＶＣＳＥＬのアレイの断面側面例解図である。 例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。 例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイスのエミッタサブシステムの断面側面例解図である。 例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。 例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。 例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。 例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。 例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。 例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。 例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。 例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。 例示的な実施形態による、方法のフローチャート例解図である。

例示的な方法及びシステムが本明細書で企図されている。本明細書において説明される任意の実施形態又は特徴の例は、必ずしも他の実施形態又は特徴よりも好ましいか、又は有利であると解釈されるべきではない。本明細書において説明される例示的な実施形態は、限定的であることを意味するものではない。開示されるシステム及び方法の特定の態様は、多種多様な異なる構成で配置し、組み合わせることができ、これらの構成の全てが、本明細書において企図されることは容易に理解されよう。

更に、図に示されている特定の配置は、限定的であるとみなされるべきではない。他の実施形態は、所定の図に示されるそれぞれの要素をより多く、又はより少なく含む可能性があることが理解されるべきである。更に、例解された要素のうちのいくつかは、組み合わされ得るか、又は省略され得る。なお更に、例示的な実施形態は、図に例解されていない要素を含み得る。

ＬＩＤＡＲデバイスは、１つ以上の光エミッタと、１つ以上の光エミッタによって放出され、ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境内の１つ以上の物体によって反射される光を検出するために使用される１つ以上の検出器と、を含み得る。例として、周囲環境は、建物の内側又は建物の外側などの、内部又は外部環境を含み得る。追加的又は代替的に、周囲環境は、車両の内部環境を含み得る。追加的又は代替的に、周囲環境は、道路の周り及び／又は道路上の周辺を含み得る。周囲環境にある物体の例としては、限定されるものではないが、他の車両、交通標識、歩行者、道路表面、建物、地形などが挙げられる。追加的に、１つ以上の光エミッタは、ＬＩＤＡＲシステム自体の局所環境中に光を放出し得る。例えば、１つ以上の光エミッタから放出された光は、ＬＩＤＡＲシステムのハウジング及び／又はＬＩＤＡＲシステムに結合された表面若しくは構造と相互作用し得る。場合によっては、ＬＩＤＡＲシステムが車両に取り付けられ得る。そのようなシナリオでは、１つ以上の光エミッタは、車両の周辺内の物体と相互作用する光を放出するように構成され得る。光エミッタは、光ファイバ増幅器、レーザダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）などを含み得る。本明細書では、光エミッタとしてＶＣＳＥＬのアレイを含むＬＩＤＡＲデバイスが説明される。ＶＣＳＥＬは、ＬＩＤＡＲデバイス（例えば、自動車のＬＩＤＡＲ用途におけるような）に採用されたとき、他の発光技術に勝る複数の利点を提案し得る。しかしながら、ＶＣＳＥＬが本開示全体を通して説明されるが、本明細書に説明される技術の多くは、少なくともある程度は、他の光エミッタ（例えば、ＬＥＤ、レーザダイオードなど）にも採用され得ることに留意されたい。

ＶＣＳＥＬのアレイは、ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境中に光パルスを放出し得る（例えば、周囲環境の異なる部分を標的化する各ＶＣＳＥＬを用いて）。これらの放出は、例えば、ＶＣＳＥＬを横切るＬＩＤＡＲデバイスの発射回路内のコンデンサの充電及び放電によって引き起こされ得る。更に、いくつかの実施形態では、発射回路は、ＬＩＤＡＲデバイスのコントローラから発射回路に送信される１つ以上の制御信号によって制御され得る。次に、放出された光パルスは、周囲環境内の１つ以上の物体によって反射され得る。次に、それらの反射は、ＬＩＤＡＲデバイスに戻り、ＬＩＤＡＲデバイスの検出器（例えば、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）、単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）、電荷結合素子（ＣＣＤ）など）のうちの１つ以上によって検出され得る。ＶＣＳＥＬによる光パルスの放出の時間を、検出器による反射の検出の時間と比較することによって、周囲環境内の１つ以上の物体までの距離が判定され得る。いくつかの実施形態では、距離測定値は、周囲環境の点群（例えば、三次元点群）表現に組み合わせられ得る（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス又はＬＩＤＡＲデバイスに接続された関連付けられたコンピューティングデバイスによって）。

他の光エミッタと比較したとき、ＶＣＳＥＬは、様々な態様では、増強された性能を示し得る。一例として、ＶＣＳＥＬは、他のタイプの光エミッタよりも、温度に対するより小さい波長変動を有し得る。レーザダイオードは、例えば、約０．３ｎｍ／℃の波長温度係数を有し得るが、それに対して、ＶＣＳＥＬは、約０．０７ｎｍ／℃以下の波長温度係数を有し得る。これは、部分的に、ＶＣＳＥＬが、他のレーザよりもＶＣＳＥＬ内のより大きいモード間隔を結果的にもたらす、より短いレーザ共振器を含むという事実に起因する。ＶＣＳＥＬは、より低い温度依存性を有し得るため、ＶＣＳＥＬが、ＬＩＤＡＲデバイス内の問題を引き起こすことなく（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス内のノイズをフィルタ除去するために使用される１つ以上の光学フィルタによって可能にされる波長の範囲の外側にある光を放出することなく、及び／又はエミッタの温度を維持するために追加の構成要素を使用することなく）動作し得る、より広い温度の範囲が存在する。

ＶＣＳＥＬの別の利点は、他のタイプの光エミッタに対して、ＶＣＳＥＬアレイ内のＶＣＳＥＬをより密に又はより疎に配置する能力である（例えば、端面発光レーザダイオードとは異なる放出方向を有するＶＣＳＥＬに起因して）。

更に、ＶＣＳＥＬアレイを製造するとき、例えば、端面発光レーザダイオード又はファイバレーザで同じ目標を達成する試みと比較したときに、ＶＣＳＥＬアレイが製造される基板に対して法線のＶＣＳＥＬの放出表面を配向することがより簡単であり得る。同様に、他の発光技術に関するよりも、同じ水平平面内に位置するＶＣＳＥＬの放出表面の各々を有することもより簡単であり得る。放出表面が、製造中に基板及び／又は同一平面に対して法線であり得るため、中間較正及び／又は試験（例えば、光学的位置合わせ又は製造欠陥に対する）は、製造中に実施され得（例えば、多くのＶＣＳＥＬアレイを含むウエハを単一のアレイに切断する前に）、製造中の誤差の補正を可能にする。これは、有意義な試験が実施され得る前に、結合及び／又は集束光学素子（例えば、光エミッタに隣接して位置付けられた追加のレンズ又はミラー）との光エミッタの完全なアセンブリが必要であり得る、代替的な光エミッタとは異なる。これは、無駄な時間／製造労力につながり得る（例えば、エミッタに欠陥があるが、その欠陥が、アセンブリのずっと後の段階で試験が行われるまで検出されなかったとき）。

なお更に、ＶＣＳＥＬからの光放出は、対称的な発散を有し得るが、一方で、他のタイプの光エミッタ（例えば、端面発光レーザダイオード）からの光放出は、非対称的な発散（例えば、関連付けられたファスト軸の発散及びスロー軸の発散）を呈し得る。対称的な発散は、他のタイプの光エミッタが採用されている場合に、別様に使用され得る、ＬＩＤＡＲデバイス内のコリメート光学素子の一部又は全部の排除を可能にし得る。

追加的に、ＶＣＳＥＬに給電するために必要な電流の量は、他のタイプの光エミッタに対して低い場合がある。例えば、ＶＣＳＥＬのアレイに給電するために使用される駆動電流は、レーザダイオードの等価サイズのアレイに給電するために使用される駆動電流の量よりも約２０倍低い場合がある（例えば、約２０．０Ａ／エミッタと比較して、約１．０Ａ／エミッタ）。これは、部分的に、ＶＣＳＥＬが、他のタイプのレーザ（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス内の光エミッタとして使用され得る他のタイプのレーザ）に対して、比較的小さい活性領域を有するためである。この低電流要件は、発射回路からＶＣＳＥＬを使用して達成され得る潜在的な発射速度まで、ＬＩＤＡＲデバイスのいくつかの態様に利益をもたらし得る（例えば、使用されるより低い閾値電流は、ＶＣＳＥＬに対する増強された変調帯域幅に対応し得る）。

上記に説明された全てに加えて、アレイ内のＶＣＳＥＬを、ＶＣＳＥＬが個々にアドレス指定可能であることを可能にする（すなわち、アレイ内の単一のＶＣＳＥＬが発射され得るか、又は残りのＶＣＳＥＬが順次発射される間に、アレイ内の単一のＶＣＳＥＬが停止され得るように）様々な配置に電気的に接続することが可能である（本明細書に説明されるように）。これは、様々な点で有益であり得るＬＩＤＡＲデバイス内の選択的な発射スキーム／パターンを可能にし得る（例えば、ＶＣＳＥＬの各々のタイミングに対して個々に軽微な調整が行われ得るため）。例えば、ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境内の再帰反射体の存在が検出される場合（例えば、ＬＩＤＡＲデバイスによって、又はカメラなどのＬＩＤＡＲデバイスと関連付けられた補助検出器によって）、再帰反射体に向けられたアレイ内のＶＣＳＥＬは、チャネル間のクロストークを引き起こすか、又はＬＩＤＡＲ内の検出問題を別様に引き起こし得る、大きい戻り信号の生成を防止するために、停止され得る。同様に、アレイ内のＶＣＳＥＬのどのサブセットが発射されるかを選別する能力は、ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境の特定の領域（例えば、関心対象の領域）の精密な調査を可能にし得る。

本明細書に説明される実施形態は、光エミッタとしてＶＣＳＥＬの１つ以上のアレイを含むＬＩＤＡＲデバイスを提供することによって、上記の利益を利用する。本明細書に説明されるＶＣＳＥＬは、様々な実施形態では、トップエミッション型又はボトムエミッション型のＶＣＳＥＬであり得る。言い換えると、本明細書に説明されるＶＣＳＥＬは、ＶＣＳＥＬから直接（すなわち、トップエミッション型）、又は周囲環境に光を導く前に、ＶＣＳＥＬが実装されている基板を通して（すなわち、ボトムエミッション型）、光を外向きに周囲環境に放出し得る。更に、アレイ内のＶＣＳＥＬの配置は、異なる実施形態間で異なり得る（例えば、配置は、ＬＩＤＡＲデバイスの他の構成要素に起因して存在する収差又は不整合を考慮するように設計され得る）。加えて、本明細書に説明されるように、例示的なＬＩＤＡＲデバイスは、追加の光学素子（例えば、レンズ、ミラー、導波路など）、発射回路（例えば、ダイオード、スイッチ、コンデンサ、コイル、信号発生器、電源など）、コントローラ、検出器などを含み得る。

以下の説明及び添付図面は、様々な例示的な実施形態の特徴を明らかにする。提供される実施形態は、例としてのものであり、限定することを意図するものではない。したがって、図面の寸法は、必ずしも縮尺どおりではない。

ここで、本開示の範囲内の例示的なシステムをより詳細に説明する。例示的なシステムは、自動車に実装され得るか、又は自動車の形態を採り得る。追加的に、例示的なシステムはまた、車、トラック、オートバイ、バス、飛行機、ヘリコプタ、ドローン、芝刈り機、ブルドーザ、ボート、潜水艦、全地形対応車両、スノーモービル、航空機、レクリエーション車両、遊園地車両、農機具又は農業用車両、建設機械又は建設車両、倉庫設備又は倉庫車両、工場設備又は工場車両、トラム、ゴルフカート、電車、トロリー、歩道運搬車両、ロボットデバイスなどの、様々な車両において実装され得るか、又は様々な車両の形態を採り得る。他の車両も同じく可能である。更に、いくつかの実施形態では、例示的なシステムは、車両を含まない場合がある。

ここで図を参照すると、図１は、自律モードで完全に又は部分的に動作するように構成され得る、例示的な車両１００を例解する機能ブロック図である。より具体的には、車両１００は、コンピューティングシステムから制御命令を受信することを通して、人間の相互作用なしに自律モードで動作し得る。自律モードにおける動作の一部として、車両１００は、センサを使用して、周囲環境の物体を検出し、場合によっては識別して、安全なナビゲーションを可能にし得る。追加的に、例示的な車両１００は、車両１００のいくつかの機能が車両１００の人間の運転手によって制御され、車両１００のいくつかの機能がコンピューティングシステムによって制御される、部分的に自律（すなわち、半自律）モードで動作し得る。例えば、車両１００はまた、運転手がステアリング、加速、及びブレーキなどの車両１００の動作を制御することを可能にするサブシステムを含み得るが、一方で、コンピューティングシステムは、周囲環境内の他の物体（例えば、車両）に基づいて、車線逸脱警告／車線維持支援又はアダプティブクルーズコントロールなどの支援機能を実施する。

図１に示されるように、車両１００は、推進システム１０２、センサシステム１０４、制御システム１０６、１つ以上の周辺機器１０８、電源１１０、コンピュータシステム１１２（コンピューティングシステムとも称され得る）、データストレージ１１４、及びユーザインターフェース１１６などの様々なサブシステムを含み得る。他の例では、車両１００は、各々複数の要素を含み得る、より多いか又はより少ないサブシステムを含み得る。車両１００のサブシステム及び構成要素は、様々な方法で相互接続され得る。加えて、本明細書で説明される車両１００の機能は、追加の機能的又は物理的構成要素に分割されるか、又は実施形態内でより少ない機能的若しくは物理的構成要素に組み合わせられ得る。例えば、制御システム１０６及びコンピュータシステム１１２は、様々な動作に従って車両１００を動作させる単一のシステムに組み合わせられ得る。

推進システム１０２は、車両１００に対して動力付き運動を提供するように動作可能な１つ以上の構成要素を含み得、他の可能な構成要素の中でも、エンジン／モータ１１８、エネルギー源１１９、トランスミッション１２０、及び車輪／タイヤ１２１を含み得る。例えば、エンジン／モータ１１８は、エネルギー源１１９を機械的エネルギーに変換するように構成され得、他の可能な選択肢の中でも、内燃エンジン、電気モータ、蒸気エンジン、又はスターリングエンジンのうちの１つ又は組み合わせに対応し得る。例えば、いくつかの実施形態では、推進システム１０２は、ガソリンエンジン及び電気モータなどの多数のタイプのエンジン及び／又はモータを含み得る。

エネルギー源１１９は、完全に又は部分的に、車両１００の１つ以上のシステム（例えば、エンジン／モータ１１８）に動力を供給し得るエネルギー源を表す。例えば、エネルギー源１１９は、ガソリン、ディーゼル、他の石油ベースの燃料、プロパン、他の圧縮ガスベースの燃料、エタノール、ソーラパネル、電池、及び／又は他の電力源に対応することができる。いくつかの実施形態では、エネルギー源１１９は、燃料タンク、電池、コンデンサ、及び／又はフライホイールの組み合わせを含み得る。

トランスミッション１２０は、エンジン／モータ１１８からの機械動力を、車輪／タイヤ１２１及び／又は車両１００の他の可能なシステムに伝達し得る。したがって、トランスミッション１２０は、他の可能な構成要素の中でもとりわけ、ギアボックス、クラッチ、ディファレンシャル、及び駆動シャフトを含み得る。駆動シャフトは、１つ以上の車輪／タイヤ１２１に接続する車軸を含み得る。

車両１００の車輪／タイヤ１２１は、例示的な実施形態内で様々な構成を有し得る。例えば、車両１００は、他の可能な構成の中でも、一輪車、自転車／オートバイ、三輪車、又は自動車／トラックの四輪の形態で存在し得る。したがって、車輪／タイヤ１２１は、様々な方法で車両１００に接続し得、金属及びゴムなどの異なる材料で存在することができる。

センサシステム１０４は、他の可能なセンサの中でも特に、全地球測位システム（ＧＰＳ）１２２、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）１２４、ＲＡＤＡＲ１２６、レーザ距離計／ＬＩＤＡＲ１２８、カメラ１３０、ステアリングセンサ１２３、及びスロットル／ブレーキセンサ１２５などの様々なタイプのセンサを含むことができる。いくつかの実施形態では、センサシステム１０４は、車両１００の内部システムを監視するように構成されたセンサ（例えば、Ｏ_２モニタ、燃料計、エンジンオイル温度、ブレーキ摩耗）も含み得る。

ＧＰＳ１２２は、地球に対する車両１００の位置に関する情報を提供するように動作可能なトランシーバを含み得る。ＩＭＵ１２４は、１つ以上の加速度計及び／又はジャイロスコープを使用する構成を有し得、慣性加速度に基づいて車両１００の位置及び配向の変化を感知し得る。例えば、ＩＭＵ１２４は、車両１００が静止しているか、又は動いている間に車両１００のピッチ及びヨーを検出し得る。

ＲＡＤＡＲ１２６は、物体の速さ及び方位を含めて、無線信号を使用して、車両１００のローカル環境内の物体を感知するように構成された１つ以上のシステムを表し得る。したがって、ＲＡＤＡＲ１２６は、無線信号を送信及び受信するように構成されたアンテナを含み得る。いくつかの実施形態では、ＲＡＤＡＲ１２６は、車両１００の周囲環境の測定値を得るように構成された取り付け可能なＲＡＤＡＲシステムに対応し得る。

レーザ距離計／ＬＩＤＡＲ１２８は、他のシステム構成要素の中でも特に、１つ以上のレーザ源、レーザスキャナ、及び１つ以上の検出器を含み得、コヒーレントモード（例えば、ヘテロダイン検出を使用）又はインコヒーレント検出モード（すなわち、飛行時間モード）で動作し得る。いくつかの実施形態では、レーザ距離計／ＬＩＤＡＲ１２８の１つ以上の検出器は、１つ以上の光検出器を含み得る。このような光検出器は、特に高感度検出器であり得る。いくつかの例では、そのような光検出器は、単一光子を検出することが可能であり得る（例えば、ＳＰＡＤ）。更に、そのような光検出器は、アレイ内に配置され得る（例えば、ＳｉＰＭのように）（例えば、直列の電気接続を通して）。いくつかの例では、１つ以上の光検出器は、ガイガーモードで動作するデバイスであり、ＬＩＤＡＲは、そのようなガイガーモード動作のために設計されたサブ構成要素を含む。

カメラ１３０は、車両１００の周囲環境の画像を捕捉するように構成された、１つ以上のデバイス（例えば、静止カメラ、ビデオカメラ、熱画像カメラ、ステレオカメラ、ナイトビジョンカメラなど）を含み得る。

ステアリングセンサ１２３は、車両１００のステアリング角度を感知し得、これは、ステアリングホイールの角度を測定すること、又はステアリングホイールの角度を表す電気信号を測定することを含み得る。いくつかの実施形態では、ステアリングセンサ１２３は、車両１００の前方軸に対する車輪の角度を検出するなど、車両１００の車輪の角度を測定し得る。ステアリングセンサ１２３はまた、ステアリングホイールの角度、ステアリングホイールの角度を表す電気信号、及び車両１００の車輪の角度の組み合わせ（又はサブセット）を測定するように構成され得る。

スロットル／ブレーキセンサ１２５は、車両１００のスロットル位置又はブレーキ位置のいずれかの位置を検出し得る。例えば、スロットル／ブレーキセンサ１２５は、アクセルペダル（スロットル）及びブレーキペダルの両方の角度を測定し得るか、又は、例えば、アクセルペダル（スロットル）の角度及び／若しくはブレーキペダルの角度を表し得る電気信号を測定し得る。スロットル／ブレーキセンサ１２５はまた、エンジン／モータ１１８（例えば、バタフライバルブ又はキャブレタ）にエネルギー源１１９のモジュレーションを提供する物理的機構の一部を含み得る、車両１００のスロットルボディの角度を測定し得る。追加的に、スロットル／ブレーキセンサ１２５は、車両１００のロータ上の１つ以上のブレーキパッドの圧力、又はアクセルペダル（スロットル）及びブレーキペダルの角度の組み合わせ（又はサブセット）、アクセルペダル（スロットル）及びブレーキペダルの角度を表す電気信号、スロットルボディの角度、並びに少なくとも１つのブレーキパッドが車両１００のロータに加える圧力、を測定し得る。他の実施形態では、スロットル／ブレーキセンサ１２５は、スロットル又はブレーキペダルなどの車両のペダルに加えられた圧力を測定するように構成され得る。

制御システム１０６は、ステアリングユニット１３２、スロットル１３４、ブレーキユニット１３６、センサ融合アルゴリズム１３８、コンピュータビジョンシステム１４０、ナビゲーション／経路探索システム１４２、及び障害物回避システム１４４など、車両１００をナビゲートすることを支援するように構成された構成要素を含み得る。より具体的には、ステアリングユニット１３２は、車両１００の方位を調整するように動作可能であり得、スロットル１３４は、エンジン／モータ１１８の動作スピードを制御して、車両１００の加速を制御し得る。ブレーキユニット１３６は、車両１００を減速し得、これは、摩擦を使用して車輪／タイヤ１２１を減速することを伴い得る。いくつかの実施形態では、ブレーキユニット１３６は、車両１００の１つ以上のシステムによるその後の使用のために、車輪／タイヤ１２１の運動エネルギーを電流に変換し得る。

センサ融合アルゴリズム１３８は、カルマンフィルタ、ベイジアンネットワーク、又はセンサシステム１０４からのデータを処理することができる他のアルゴリズムを含み得る。いくつかの実施形態では、センサ融合アルゴリズム１３８は、個々の物体及び／若しくは特徴の評価、特定の状況の評価、並びに／又は所与の状況内の可能性のある影響の評価など、着信センサデータに基づくアセスメントを提供し得る。

コンピュータビジョンシステム１４０は、物体、環境物体（例えば、交通信号、車道境界など）、及び障害物を判定しようとする際に画像を処理し、分析するように動作可能なハードウェア及びソフトウェアを含み得る。したがって、コンピュータビジョンシステム１４０は、物体認識、ストラクチャフロムモーション（ＳＦＭ）、ビデオ追跡、及び、例えば、物体を認識し、環境をマッピングし、物体を追跡し、物体のスピードを推定するためなどにコンピュータビジョンで使用される他のアルゴリズムを使用し得る。

ナビゲーション／経路探索システム１４２は、車両１００の運転経路を判定し得、これは、動作中にナビゲーションを動的に調整することを伴い得る。したがって、ナビゲーション／経路探索システム１４２は、数ある情報源の中でも特に、センサ融合アルゴリズム１３８、ＧＰＳ１２２、及びマップからのデータを使用して、車両１００をナビゲートし得る。障害物回避システム１４４は、センサデータに基づいて潜在的な障害物を評価し、車両１００のシステムに潜在的な障害物を回避させるか、又は別様に切り抜けさせ得る。

図１に示されるように、車両１００はまた、無線通信システム１４６、タッチスクリーン１４８、マイクロフォン１５０、及び／又はスピーカ１５２などの周辺機器１０８を含み得る。周辺機器１０８は、ユーザがユーザインターフェース１１６と相互作用するための制御又は他の要素を提供し得る。例えば、タッチスクリーン１４８は、車両１００のユーザに情報を提供し得る。ユーザインターフェース１１６はまた、タッチスクリーン１４８を介してユーザからの入力を受け入れ得る。周辺機器１０８はまた、車両１００が、他の車両のデバイスなどのデバイスと通信することを可能にし得る。

無線通信システム１４６は、１つ以上のデバイスと直接又は通信ネットワークを介して無線で通信し得る。例えば、無線通信システム１４６は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、エボリューションデータ最適化（ＥＶＤＯ）、モバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）／汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）などの３Ｇセルラー通信、又は４Ｇワールドワイドインターオペラビリティフォーマイクロウェーブアクセス（ＷｉＭＡＸ）若しくはロングタームエボリューション（ＬＴＥ）などのセルラー通信、又は５Ｇを使用し得る。代替的に、無線通信システム１４６は、ＷＩＦＩ（登録商標）又は他の可能な接続を使用して無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と通信し得る。無線通信システム１４６はまた、例えば、赤外線リンク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、又はＺｉｇＢｅｅを使用してデバイスと直接通信し得る。様々な車両通信システムなどの他の無線プロトコルが、本開示の文脈内で可能である。例えば、無線通信システム１４６は、車両及び／又は路側給油所間の公共及び／又は私的データ通信を含み得る１つ以上の専用狭域通信（ＤＳＲＣ）デバイスを含み得る。

車両１００は、構成要素に電力を供給するための電源１１０を含み得る。電源１１０は、いくつかの実施形態では、再充電可能なリチウムイオン又は鉛蓄電池を含み得る。例えば、電源１１０は、電力を提供するように構成された１つ以上の電池を含み得る。車両１００はまた、他のタイプの電源を使用し得る。例示的な実施形態では、電源１１０とエネルギー源１１９とが、統合されて単一のエネルギー源になり得る。

車両１００はまた、そこに説明されている動作などの動作を行うためのコンピュータシステム１１２を含み得る。したがって、コンピュータシステム１１２は、データストレージ１１４などの非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶された命令１１５を実行するように動作可能な少なくとも１つのプロセッサ１１３（少なくとも１つのマイクロプロセッサを含み得る）を含み得る。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１１２は、車両１００の個々の構成要素又はサブシステムを分散方式で制御するように機能し得る複数のコンピューティングデバイスを表し得る。

いくつかの実施形態では、データストレージ１１４は、図１に関連して上述したものを含めて、車両１００の様々な機能を実行するための、プロセッサ１１３によって実行可能な命令１１５（例えば、プログラム論理）を含み得る。データストレージ１１４は、推進システム１０２、センサシステム１０４、制御システム１０６、及び周辺機器１０８のうちの１つ以上にデータを送信する、データを受信する、相互作用する、及び／又は制御する命令を含む追加の命令も含み得る。

命令１１５に加えて、データストレージ１１４は、情報の中でもとりわけ、道路地図、経路情報などのデータを記憶し得る。そのような情報は、自律モード、半自律モード、及び／又は手動モードにおける車両１００の動作中に、車両１００及びコンピュータシステム１１２によって使用され得る。

車両１００は、車両１００のユーザに情報を提供するか、又は車両１００のユーザから入力を受信するためのユーザインターフェース１１６を含み得る。ユーザインターフェース１１６は、タッチスクリーン１４８上に表示され得るコンテンツ及び／又はインタラクティブ画像のレイアウトを制御する又は制御を可能にし得る。更に、ユーザインターフェース１１６は、無線通信システム１４６、タッチスクリーン１４８、マイクロフォン１５０、及びスピーカ１５２などの周辺機器１０８のセット内の１つ以上の入力／出力デバイスを含み得る。

コンピュータシステム１１２は、様々なサブシステム（例えば、推進システム１０２、センサシステム１０４、及び制御システム１０６）から、並びにユーザインターフェース１１６から受信した入力に基づいて、車両１００の機能を制御し得る。例えば、コンピュータシステム１１２は、推進システム１０２及び制御システム１０６によって生成された出力を推定するために、センサシステム１０４からの入力を利用し得る。実施形態に応じて、コンピュータシステム１１２は、車両１００及びそのサブシステムの多くの態様を監視するように動作可能であり得る。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１１２は、センサシステム１０４から受信した信号に基づいて、車両１００の一部又は全ての機能を無効にし得る。

車両１００の構成要素は、それらのそれぞれのシステム内又は外部の他の構成要素と相互接続された方式で機能するように構成され得る。例えば、例示的な実施形態では、カメラ１３０は、自律モードで動作している車両１００の周囲環境の状態に関する情報を表し得る複数の画像を捕捉し得る。周囲環境の状態は、車両が動作している道路のパラメータを含み得る。例えば、コンピュータビジョンシステム１４０は、道路の複数の画像に基づいて、傾斜（勾配）又は他の特徴を認識することが可能であり得る。追加的に、ＧＰＳ１２２とコンピュータビジョンシステム１４０によって認識された特徴との組み合わせは、具体的な道路パラメータを判定するために、データストレージ１１４に記憶された地図データとともに使用され得る。更に、ＲＡＤＡＲ１２６及び／若しくはレーザ距離計／ＬＩＤＡＲ１２８、並びに／又はいくつかの他の環境マッピング、範囲、及び／若しくは測位センサシステムもまた、車両の周囲についての情報を提供し得る。

言い換えると、様々なセンサ（入力指標センサ及び出力指標センサと呼ばれ得る）とコンピュータシステム１１２との組み合わせが相互作用して、車両を制御するために提供される入力の指標又は車両の周囲の指標を提供し得る。

いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１１２は、無線システム以外のシステムによって提供されるデータに基づいて、様々な物体に関する判定を行い得る。例えば、車両１００は、車両の視野内の物体を感知するように構成されたレーザ又は他の光学センサを有し得る。コンピュータシステム１１２は、様々なセンサからの出力を使用して、車両の視野内の物体に関する情報を判定し得、様々な物体までの距離及び方向情報を判定し得る。コンピュータシステム１１２はまた、様々なセンサからの出力に基づいて、物体が望ましいか、又は望ましくないかを判定し得る。

図１は、車両１００の様々な構成要素（すなわち、無線通信システム１４６、コンピュータシステム１１２、データストレージ１１４、及びユーザインターフェース１１６）を車両１００に統合されているものとして示しているが、これらの構成要素のうちの１つ以上は、車両１００とは別個に取り付けられるか又は関連付けられ得る。例えば、データストレージ１１４は、部分的又は完全に、車両１００とは別個に存在し得る。したがって、車両１００は、別個に又は一緒に位置し得るデバイス要素の形態で提供され得る。車両１００を構成するデバイス要素は、有線及び／又は無線方式で一緒に通信可能に結合され得る。

図２Ａ～２Ｅは、図１を参照して車両１００に関連して説明された機能の一部又は全てを含み得る例示的な車両２００（例えば、完全自律車両又は半自律車両）を示す。車両２００は、例解目的で、側面ミラー２１６を有するバンとして図２Ａ～２Ｅに例解されているが、本開示は、そのように限定されるものではない。例えば、車両２００は、トラック、乗用車、セミトレーラートラック、オートバイ、ゴルフカート、オフロード車両、農業用車両、又は本明細書の他の箇所で説明される任意の他の車両（例えば、バス、ボート、飛行機、ヘリコプタ、ドローン、芝刈り機、ブルドーザ、潜水艦、全地形対応車両、スノーモービル、航空機、レクリエーション車両、遊園地車両、農機具、建設機械又は建設車両、倉庫設備又は倉庫車両、工場設備又は工場車両、トラム、電車、トロリー、歩道運搬車両、及びロボットデバイスなど）を表し得る。

例示的な車両２００は、１つ以上のセンサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び２１８を含み得る。いくつかの実施形態では、センサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８は、１つ以上の光学システム（例えば、カメラなど）、１つ以上のＬＩＤＡＲ、１つ以上のＲＡＤＡＲ、１つ以上の距離計、１つ以上の慣性センサ、１つ以上の湿度センサ、１つ以上の音響センサ（例えば、マイクロフォン、ソナーデバイスなど）、又は車両２００を取り囲む環境についての情報を感知するように構成された１つ以上の他のセンサを表し得る。言い換えると、本明細書の他の箇所で説明される任意のセンサシステムは、車両２００に結合され得、及び／又は車両２００の様々な動作と併せて利用され得る。一例として、ＬＩＤＡＲシステムは、自動運転、又は車両２００の他のタイプのナビゲーション、計画、知覚、及び／若しくはマッピング動作に利用され得る。加えて、センサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８は、本明細書に説明されるセンサ（例えば、１つ以上のＬＩＤＡＲ及びＲＡＤＡＲ、１つ以上のＬＩＤＡＲ及びカメラ、１つ以上のカメラ及びＲＡＤＡＲなど）の組み合わせを表し得る。

いくつかの例では、センサシステムは、車両２００上の様々な他の場所に配設され得、車両２００の内部及び／又は周囲環境に対応する視野を有し得る。１つ以上のセンサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８が車両２００上の特定の場所に例解されているが、より多いか又はより少ないセンサシステムが車両２００で利用され得ることが理解されよう。更に、そのようなセンサシステムの場所は、図２Ａ～２Ｅに例解されたセンサシステムの場所と比較して、調整、修正、又は別様に変更され得る。

１つ以上のセンサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８は、１つ以上のＬＩＤＡＲセンサを含み得る。例えば、ＬＩＤＡＲシステムは、所与の平面（例えば、ｘ－ｙ平面）に対してある角度範囲にわたって配設された複数の光エミッタデバイスを含み得る。例えば、センサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８のうちの１つ以上は、車両２００を取り囲む環境を光パルスで照明するように、所与の平面に垂直な軸（例えば、ｚ軸）の周りを回転又は枢動するように構成され得る。反射光パルスの様々な態様（例えば、経過した飛行時間、偏光、強度など）の検出に基づいて、周囲環境についての情報が判定され得る。

例示的な実施形態では、センサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８は、車両２００の周囲環境内の物理的物体に関連し得るそれぞれの点群情報を提供するように構成され得る。車両２００、並びにセンサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び２１８は、特定の特徴を含むものとして例解されているが、他のタイプのセンサシステムが本開示の範囲内で企図されることが理解されよう。更に、例示的な車両２００は、図１の車両１００に関連して説明された構成要素のいずれかを含むことができる。

図２Ａ～Ｅに図示されるセンサユニット（例えば、２０２、２０４など）の数、場所、及びタイプが、自律又は半自律車両のそのようなセンサユニットの場所、数、及びタイプの非限定的な例として意図されていることに留意されたい。そのようなセンサの代替的な数、場所、タイプ、及び構成が可能である（例えば、車両サイズ、形状、空気力学、燃料経済、美観、又はコストを低減するか、特殊な環境若しくは適用状況に適合するための他の条件などと適合するために）。

センサシステム２０２は、車両２００の上部に取り付けられ、車両２００を取り囲む環境についての情報を検出し、情報の指標を出力するように構成された１つ以上のセンサを含み得る。例えば、センサシステム２０２は、カメラ、ＲＡＤＡＲ、ＬＩＤＡＲ、距離計、慣性センサ、湿度センサ、及び音響センサ（例えば、マイクロフォン、ソナーデバイスなど）の任意の組み合わせを含み得る。センサシステム２０２は、センサシステム２０２内の１つ以上のセンサの向きを調整するように動作可能であり得る１つ以上の可動マウントを含み得る。一実施形態では、可動マウントは、車両２００の周囲の各方向から情報を得るようにセンサを走査し得る回転プラットフォームを含み得る。別の実施形態では、センサシステム２０２の可動マウントは、特定の角度及び／又は方位角及び／又は仰角の範囲内で走査するように移動可能であり得る。センサシステム２０２は、他の取り付け場所も考えられ得るが、車の屋根上に取り付けられ得る。

追加的に、センサシステム２０２のセンサは、様々な場所に分散され得、単一の場所に併置される必要はない。更に、センサシステム２０２の各センサは、センサシステム２０２の他のセンサとは独立して移動又は走査されるように構成され得る。追加的又は代替的に、複数のセンサは、センサ場所２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８のうちの１つ以上に取り付けられ得る。例えば、センサ場所に取り付けられた２つのＬＩＤＡＲデバイスが存在し得、並びに／又はセンサ場所に取り付けられた１つのＬＩＤＡＲデバイス及び１つのＲＡＤＡＲが存在し得る。

例示的な構成では、１つ以上のＲＡＤＡＲが車両２００上に位置し得る。例えば、１つ以上のセンサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８は、１つ以上のＲＡＤＡＲを含み得る。いくつかの例では、１つ以上のＲＡＤＡＲが、車両２００の後部付近に位置して（例えば、センサシステム２０８、２１０など）、電波反射物体の存在に関して、車両２００の背面付近の環境を能動的に走査し得る。同様に、１つ以上のＲＡＤＡＲが、車両２００の前方付近に位置して（例えば、センサシステム２１２、２１４など）、車両２００の前方付近の環境を能動的に走査し得る。ＲＡＤＡＲは、例えば、車両２００の他の特徴によって塞がれることなく、車両２００の前進路を含む領域を照明するのに好適な場所に位置付けられ得る。例えば、ＲＡＤＡＲは、フロントバンパー、フロントヘッドライト、カウル、及び／若しくはフードなどに埋め込まれる、並びに／又はそれらに若しくはそれらの近くに取り付けられ得る。更に、１つ以上の追加のＲＡＤＡＲは、リアバンパー、サイドパネル、ロッカーパネル、及び／又は車台などに、又はそれらの近くにそのようなデバイスを含めることなどによって、電波反射物体の存在に関して、車両２００の側面及び／又は後方を能動的に走査するように位置し得る。

車両２００は、１つ以上のカメラを含み得る。例えば、１つ以上のセンサシステム２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、及び／又は２１８は、１つ以上のカメラを含み得る。カメラは、車両２００の周囲環境の複数の画像を捕捉するように構成されている、静止カメラ、ビデオカメラ、熱画像カメラ、ステレオカメラ、ナイトビジョンカメラなどの感光性機器であり得る。この目的のために、カメラは、可視光を検出するように構成され得、追加的又は代替的に、赤外光又は紫外光などのスペクトルの他の部分からの光を検出するように構成され得る。カメラは、二次元検出器であり得、任意選択的に、三次元空間の感度範囲を有し得る。いくつかの実施形態では、カメラは、例えば、カメラから周囲環境内のいくつかの点までの距離を示す二次元画像を生成するように構成された範囲検出器を含み得る。この目的のために、カメラは、１つ以上の範囲検出技法を使用し得る。例えば、カメラは、構造化光技法を使用することによって範囲情報を提供することができ、この構造化光技法では、車両２００が、格子又はチェッカーボードパターンなどの所定の光パターンで周囲環境内の物体を照明し、カメラを使用して、環境周囲からの所定の光パターンの反射を検出する。反射光パターンの歪みに基づいて、車両２００は、物体上の点までの距離を判定し得る。所定の光パターンは、赤外光、又はそのような測定に好適な他の波長の放射線で構成され得る。いくつかの例では、カメラは、車両２００のフロントガラスの内側に取り付けられ得る。具体的には、カメラは、車両２００の向きに対して前方視から画像を捕捉するように位置付けられ得る。カメラの他の取り付け場所及び視野角も使用され得、車両２００の内部又は外部のいずれでもあり得る。また、カメラは、調整可能な視野を提供するように動作可能な関連する光学素子を有し得る。更にまた、カメラは、パン／チルト機構などを介して、カメラの指向角を変えるように、可動マウントを用いて車両２００に取り付けられ得る。

図２Ａ～２Ｅには示されていないが、車両２００は、無線通信システムを含み得る。無線通信システムは、車両２００の外部又は内部のデバイスと通信するように構成され得る無線送信機及び無線受信機を含み得る。具体的には、無線通信システムは、例えば、車両通信システム又は道路給油所において、他の車両及び／又はコンピューティングデバイスと通信するように構成されたトランシーバを含み得る。このような車両通信システムの例には、ＤＳＲＣ、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）、及びインテリジェントトランスポートシステム向けに提案された他の通信規格が含まれる。

車両２００は、これら示されたものに加えて、又はその代わりに１つ以上の他の構成要素を含み得る。追加の構成要素は、電気的又は機械的機能を含み得る。

車両２００の制御システムは、複数の可能な制御戦略の中から制御戦略に従って車両２００を制御するように構成され得る。制御システムは、車両２００に結合されたセンサ（車両２００上又は車両外）から情報を受信し、その情報に基づいて制御戦略（及び関連する運転挙動）を修正し、修正された制御戦略に従って車両２００を制御するように構成され得る。制御システムは、センサから受信した情報を監視し、運転状態を継続的に評価するように更に構成され得、また、運転状態の変化に基づいて、制御戦略及び運転挙動を修正するように構成され得る。

図３は、例示的な実施形態による、自律車両に関連する様々なコンピューティングシステム間の無線通信の概念例解図である。特に、無線通信は、ネットワーク３０４を介して、リモートコンピューティングシステム３０２と車両２００との間で発生し得る。無線通信はまた、サーバコンピューティングシステム３０６とリモートコンピューティングシステム３０２との間、及びサーバコンピューティングシステム３０６と車両２００との間でも発生し得る。

車両２００は、場所間で乗客又は物体を輸送することができる様々なタイプの車両に対応することができ、上で考察される車両のうちの任意の１つ以上の形態を採り得る。場合によっては、車両２００は、制御システムがセンサ測定値を使用して目的地間で車両２００を安全にナビゲートすることを可能にする自律モードで動作し得る。自律モードで動作しているとき、車両２００は、乗客の有無にかかわらずナビゲートし得る。その結果、車両２００は、所望の目的地間で乗客を拾い、降ろし得る。

リモートコンピューティングシステム３０２は、本明細書で説明されるものを含むが、これに限定されない、リモートアシスタンス技術に関連する任意のタイプのデバイスを表し得る。例の中で、リモートコンピューティングシステム３０２は、（ｉ）車両２００に関係する情報を受信し、（ｉｉ）インターフェースを提供し、それを通して、次に人間のオペレータが情報に気付き、情報に関係する応答を入力することができ、（ｉｉｉ）応答を車両２００に、又は他のデバイスに送信するように構成された任意のタイプのデバイスを表し得る。リモートコンピューティングシステム３０２は、ワークステーション、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、タブレット、携帯電話（例えば、スマートフォン）、及び／又はサーバなどの、様々な形態を採り得る。いくつかの例では、リモートコンピューティングシステム３０２は、ネットワーク構成で一緒に動作する複数のコンピューティングデバイスを含み得る。

リモートコンピューティングシステム３０２は、車両２００のサブシステム及び構成要素と同様又は同一の１つ以上のサブシステム及び構成要素を含み得る。少なくとも、リモートコンピューティングシステム３０２は、本明細書で説明する様々な動作を実行するように構成されたプロセッサを含み得る。いくつかの実施形態では、リモートコンピューティングシステム３０２は、タッチスクリーン及びスピーカなどの入力／出力デバイスを含むユーザインターフェースも含み得る。他の例も同じく可能である。

ネットワーク３０４は、リモートコンピューティングシステム３０２と車両２００との間の無線通信を可能にするインフラストラクチャを表す。ネットワーク３０４はまた、サーバコンピューティングシステム３０６とリモートコンピューティングシステム３０２との間、及びサーバコンピューティングシステム３０６と車両２００との間の無線通信を可能にする。

リモートコンピューティングシステム３０２の位置は、例の範囲内で変わることができる。例えば、リモートコンピューティングシステム３０２は、ネットワーク３０４を介した無線通信を有する車両２００からリモート位置にあり得る。別の例では、リモートコンピューティングシステム３０２は、車両２００とは別個であるが、人間のオペレータが車両２００の乗客又は運転手と相互作用することができる、車両２００内のコンピューティングデバイスに対応し得る。いくつかの例では、リモートコンピューティングシステム３０２は、車両２００の乗客によって操作可能なタッチスクリーンを備えたコンピューティングデバイスであり得る。

いくつかの実施形態では、リモートコンピューティングシステム３０２によって行われる本明細書で説明される動作は、追加的又は代替的に、車両２００によって（すなわち、車両２００の任意のシステム又はサブシステムによって）行われ得る。言い換えると、車両２００は、車両の運転手又は乗客が相互作用することができるリモートアシスタンス機構を提供するように構成され得る。

サーバコンピューティングシステム３０６は、ネットワーク３０４を介してリモートコンピューティングシステム３０２及び車両２００と（又は、場合によっては、リモートコンピューティングシステム３０２及び／若しくは車両２００と直接）無線通信するように構成され得る。サーバコンピューティングシステム３０６は、車両２００及びそのリモートアシスタンスに関する情報を受信し、記憶し、判定し、かつ／又は送信するように構成された任意のコンピューティングデバイスを表し得る。このように、サーバコンピューティングシステム３０６は、リモートコンピューティングシステム３０２及び／又は車両２００によって行われるものとして本明細書で説明される任意の動作又はそのような動作の部分を行うように構成され得る。リモートアシスタンスに関連する無線通信のいくつかの実施形態は、サーバコンピューティングシステム３０６を利用する場合があるが、他の実施形態は利用しない場合がある。

サーバコンピューティングシステム３０６は、本明細書に説明される様々な動作を行うように構成されたプロセッサ、並びにリモートコンピューティングシステム３０２及び車両２００から情報を受信し、それらに情報を提供するための無線通信インターフェースなどの、リモートコンピューティングシステム３０２及び／又は車両２００のサブシステム及び構成要素と同様又は同一の１つ以上のサブシステム及び構成要素を含み得る。

上記の様々なシステムは、様々な動作を行い得る。ここで、これらの動作及び関連する特徴について説明する。

上の考察に沿えば、コンピューティングシステム（例えば、リモートコンピューティングシステム３０２、サーバコンピューティングシステム３０６、又は車両２００にローカルなコンピューティングシステム）は、カメラを使用して自律車両の周囲環境の画像を捕捉するように動作し得る。概して、少なくとも１つのコンピューティングシステムが画像を分析して、可能であれば自律車両を制御することができる。

いくつかの実施形態では、自律動作を容易にするために、車両（例えば、車両２００）は、車両を取り囲む環境内の物体を表すデータ（本明細書では「環境データ」とも称される）を様々な方法で受信し得る。車両のセンサシステムは、周囲環境の物体を表す環境データを提供し得る。例えば、車両は、カメラ、ＲＡＤＡＲユニット、レーザ距離計、マイクロフォン、無線ユニット、及び他のセンサを含む様々なセンサを有し得る。これらのセンサの各々は、各それぞれのセンサが受信する情報について、環境データを車両内のプロセッサに通信し得る。

一例では、カメラが、静止画像及び／又はビデオを捕捉するように構成され得る。いくつかの実施形態では、車両は、異なる向きに位置付けられた２つ以上のカメラを有する場合がある。また、いくつかの実施形態では、カメラは、異なる方向で画像及び／又はビデオを捕捉するために移動することが可能であり得る。カメラは、車両の処理システムによる後の処理のために、捕捉された画像及びビデオをメモリに記憶するように構成され得る。捕捉された画像及び／又はビデオは、環境データである場合がある。更に、カメラは、本明細書で説明されるような画像センサを含み得る。

別の例では、ＲＡＤＡＲユニットが、車両の近くの様々な物体によって反射される電磁信号を送信し、次いで物体から反射する電磁信号を捕捉するように構成され得る。捕捉された反射電磁信号は、ＲＡＤＡＲシステム（又は処理システム）が電磁信号を反射した物体について様々な判定を行うことを可能にし得る。例えば、様々な反射物体までの距離及び位置が判定され得る。いくつかの実施形態では、車両は、異なる向きに２つ以上のＲＡＤＡＲを有し得る。ＲＡＤＡＲシステムは、車両の処理システムによる後の処理のために、捕捉された情報をメモリに記憶するように構成され得る。ＲＡＤＡＲシステムによって捕捉された情報は、環境データである場合がある。

別の例では、レーザ距離計が、車両近くの対象物体によって反射される電磁信号（例えば、気体若しくはダイオードレーザ、又は他の可能な光源からのものなどの赤外光）を送信するように構成され得る。レーザ距離計は、反射された電磁（例えば、レーザ）信号を捕捉することが可能であり得る。捕捉された反射電磁信号は、測距システム（又は処理システム）が様々な物体までの距離を判定することを可能にし得る。レーザ距離計はまた、対象物体の速度又はスピードを判定し、かつそれを環境データとして記憶することが可能であり得る。

追加的に、一例では、マイクロフォンが、車両の周囲の環境のオーディオを捕捉するように構成され得る。マイクロフォンで捕捉された音は、緊急車両のサイレン及び他の車両の音を含み得る。例えば、マイクロフォンは、救急車、消防自動車、警察車両のサイレンの音を捕捉し得る。処理システムは、捕捉されたオーディオ信号が緊急車両を示していることを識別することが可能であり得る。別の例では、マイクロフォンは、オートバイからの排気など、別の車両の排気の音を捕捉し得る。処理システムは、捕捉されたオーディオ信号がオートバイを示していることを識別することが可能であり得る。マイクロフォンによって捕捉されたデータは、環境データの一部を形成し得る。

更に別の例では、ラジオユニットが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号、８０２．１１信号、及び／又は他の無線技術信号の形態を採り得る電磁信号を送信するように構成され得る。第１の電磁放射信号は、無線ユニットに位置する１つ以上のアンテナを介して送信され得る。更に、第１の電磁放射信号は、多くの異なる無線信号モードのうちの１つで送信され得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、自律車両の近くに位置するデバイスからの応答を要求する信号モードで第１の電磁放射信号を送信することが望ましい。処理システムは、ラジオユニットに返信された応答に基づいて近くのデバイスを検出し、この通信された情報を環境データの一部として使用し得る。

いくつかの実施形態では、処理システムは、車両の周囲環境を更に判定するために、様々なセンサからの情報を組み合わせることが可能であり得る。例えば、処理システムは、ＲＡＤＡＲ情報及び捕捉された画像の両方からのデータを組み合わせて、別の車両又は歩行者が自律車両の前にいるかどうかを判定し得る。他の実施形態では、センサデータの他の組み合わせを処理システムが使用して、周囲環境についての判定を行い得る。

自律モード（又は半自律モード）で動作している間、車両はほとんど又はまったく人間の入力なしでその動作を制御し得る。例えば、人間のオペレータが住所を車両に入力した場合、車両は、人間からの更なる入力なしに（例えば、人間がブレーキ／アクセルペダルを操縦したり触れたりする必要がなく）、指定された目的地まで運転することが可能であり得る。更に、車両が自律的に動作している間、センサシステムは環境データを受信している場合がある。車両の処理システムは、様々なセンサから受信した環境データに基づいて車両の制御を変更し得る。いくつかの例では、車両は、様々なセンサからの環境データに応答して、車両の速度を変え得る。車両は、障害物を回避し、交通法に従うなどのために速度を変え得る。車両での処理システムが車両の近くの物体を識別すると、車両は速度を変更するか、又は別の方法で動きを変えることが可能であり得る。

車両が物体を検出したが物体の検出に十分自信がない場合、車両は、人間のオペレータ（又はより強力なコンピュータ）に、（ｉ）物体が実際に周囲環境内に存在するかどうかを確認する（例えば、実際に一時停止標識があるか、又は実際に一時停止標識がないか）、（ｉｉ）車両の物体の識別が正しいかどうかを確認する、（ｉｉｉ）識別が正しくなかった場合、識別を修正する、及び／又は（ｉｖ）自律車両に対して補足的な命令を提供する（又は現在の命令を修正する）などの、１つ以上のリモートアシスタンスタスクを行うように要求することができる。リモートアシスタンスタスクにはまた、人間のオペレータが車両の動作を制御するための命令を提供する（例えば、人間のオペレータが、物体は一時停止標識であると判定した場合、一時停止標識で停止するよう車両に命令する）ことが含まれるが、いくつかのシナリオでは、物体の識別に関連する人間のオペレータのフィードバックに基づいて、車両自体が自身の動作を制御する場合がある。

これを容易にするために、車両は、周囲環境の物体を表す環境データを分析して、閾値未満の検出信頼度を有する少なくとも１つの物体を判定し得る。車両のプロセッサは、様々なセンサからの環境データに基づいて周囲環境の様々な物体を検出するように構成され得る。例えば、一実施形態では、プロセッサは、車両が認識するのに重要であり得る物体を検出するように構成され得る。このような物体には、歩行者、街路標識、他の車両、他の車両のインジケータ信号、及び捕捉された環境データで検出された他の様々な物体が含まれ得る。

検出信頼度は、判定された物体が周囲環境内で正しく識別されている、又は周囲環境内に存在している可能性を示し得る。例えば、プロセッサは、受信した環境データにおける画像データ内の物体の物体検出を行い、少なくとも１つの物体が、閾値を超える検出信頼度を有すると識別することができないことに基づいて、その物体が閾値を下回る検出信頼度を有すると判定し得る。物体の物体検出又は物体認識の結果が決定的でない場合、検出信頼度が低いか、又は設定閾値を下回っていることがある。

車両は、環境データのソースに応じて、様々な方法で周囲環境の物体を検出し得る。いくつかの実施形態では、環境データは、カメラから来る、画像又はビデオデータであり得る。他の実施形態では、環境データは、ＬＩＤＡＲユニットから来る場合がある。車両は、捕捉された画像又はビデオデータを分析して、画像又はビデオデータ内の物体を識別し得る。方法及び装置は、周囲環境の物体の存在について、画像及び／又はビデオデータを監視するように構成され得る。他の実施形態では、環境データは、ＲＡＤＡＲ、オーディオ、又は他のデータであり得る。車両は、ＲＡＤＡＲ、オーディオ、又は他のデータに基づいて周囲環境の物体を識別するように構成され得る。

いくつかの実施形態では、物体を検出するために車両が使用する技術は、既知のデータのセットに基づき得る。例えば、環境物体に関連するデータは、車両に位置するメモリに記憶され得る。車両は、受信したデータを記憶されたデータと比較して、物体を判定し得る。他の実施形態では、車両は、データの文脈に基づいて物体を判定するように構成され得る。例えば、工事に関連する街路標識は、概してオレンジ色を有し得る。したがって、車両は、道路脇近くに位置するオレンジ色の物体を、工事関連の街路標識として検出するように構成され得る。追加的に、車両の処理システムは、捕捉されたデータ内の物体を検出すると、それはまた各物体の信頼度を計算し得る。

更に、車両はまた、信頼度閾値を有し得る。信頼度閾値は、検出される物体のタイプに応じて異なり得る。例えば、別の車両のブレーキライトなど、車両からの迅速な応答アクションを要求し得る物体については、信頼度閾値が低くなり得る。しかしながら、他の実施形態では、検出された全ての物体について、信頼度閾値が同じであり得る。検出された物体に関連付けられた信頼度が信頼度閾値より高い場合、車両は、物体が正しく認識されたと想定し、その想定に基づいて車両の制御を応答的に調整し得る。

検出された物体に関連付けられた信頼度が信頼度閾値より低い場合、車両が講じるアクションは変わり得る。いくつかの実施形態では、車両は、低い信頼度レベルにもかかわらず、検出された物体が存在するかのように反応し得る。他の実施形態では、車両は、検出された物体が存在しないかのように反応し得る。

車両は、周囲環境の物体を検出すると、特定の検出された物体と関連付けられた信頼度も計算し得る。信頼度は、実施形態に応じて様々な方法で計算され得る。一例では、周囲環境の物体を検出すると、車両は、環境データを既知の物体に関連する所定のデータと比較し得る。環境データと所定のデータとの一致が近いほど、信頼度はより高くなる。他の実施形態では、車両は、環境データの数学的分析を使用して、物体と関連付けられた信頼度を判定し得る。

物体が閾値を下回る検出信頼度を有するとの判定に応答して、車両は、リモートコンピューティングシステムに、物体の識別とともにリモートアシスタンスの要求を送信し得る。上で考察されるように、リモートコンピューティングシステムは、様々な形態を採り得る。例えば、リモートコンピューティングシステムは、車両とは別個の車両内のコンピューティングデバイスであるが、それによって人間のオペレータが車両の乗客又は運転手と相互作用することができる、リモートアシスタンス情報を表示するためのタッチスクリーンインターフェースなどであり得る。追加的又は代替的に、別の例として、リモートコンピューティングシステムは、車両の近くではない場所に位置するリモートコンピュータ端末又は他のデバイスであり得る。

リモートアシスタンスの要求は、画像データ、オーディオデータなどの、物体を含む環境データを含み得る。車両は、ネットワーク（例えば、ネットワーク３０４）上で、いくつかの実施形態では、サーバ（例えば、サーバコンピューティングシステム３０６）を介してリモートコンピューティングシステムに環境データを送信し得る。リモートコンピューティングシステムの人間のオペレータは、次に、要求に応答するための基礎として環境データを使用し得る。

いくつかの実施形態では、物体が信頼度閾値を下回る信頼度を有するとして検出された場合、物体には予備識別が与えられ得、車両は、予備識別に応答して車両の動作を調整するように構成され得る。そのような動作の調整は、他の可能な調整の中でも特に、車両を停止する、車両を人間制御モードに切り替える、車両の速度（例えば、スピード及び／又は方向）を変更するという形態を採り得る。

他の実施形態では、車両が閾値を満たす、又は超える信頼度を有する物体を検出した場合でも、車両は検出された物体に従って動作し得る（例えば、物体が一時停止標識として高い信頼度で識別された場合に停止する）が、車両が検出された物体に従って動作するのと同時に（又は後で）リモートアシスタンスを要求するように構成され得る。

図４Ａは、例示的な実施形態による、システムのブロック図である。特に、図４Ａは、システムコントローラ４０２、ＬＩＤＡＲデバイス４１０、複数のセンサ４１２、及び複数の制御可能な構成要素４１４を含むシステム４００を示す。システムコントローラ４０２は、プロセッサ４０４、メモリ４０６、及びメモリ４０６上に記憶され、機能を実施するためにプロセッサ４０４によって実行可能な命令４０８を含む。

プロセッサ４０４は、１つ以上の汎用マイクロプロセッサ及び／又は１つ以上の専用マイクロプロセッサなどの１つ以上のプロセッサを含み得る。１つ以上のプロセッサは、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み得る。ソフトウェア命令を実行するように構成される他のタイプのプロセッサ、コンピュータ、又はデバイスが本明細書において企図される。

メモリ４０６は、限定なしで、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（例えば、フラッシュメモリ）、固体ドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）ＣＤ、Ｒ／Ｗ ＤＶＤなどを含み得る、非一時的なコンピュータ可読媒体などのコンピュータ可読媒体を含み得る。

以下で更に説明されるＬＩＤＡＲデバイス４１０は、光を放出する（例えば、光パルスで）ように構成された複数の光エミッタ、及び光（例えば、光パルスの反射部分）を検出するように構成された１つ以上の光検出器を含む。ＬＩＤＡＲデバイス４１０は、光検出器の出力から三次元（３Ｄ）点群データを生成し、３Ｄ点群データをシステムコントローラ４０２に提供し得る。システムコントローラ４０２は、次に、３Ｄ点群データ上で動作を実施して、周囲環境（例えば、周囲環境内の物体の相対位置、エッジ検出、物体検出、近接感知など）の特性を判定し得る。

同様に、システムコントローラ４０２は、複数のセンサ４１２からの出力を使用して、システム４００の特性及び／又は周囲環境の特性を判定し得る。例えば、センサ４１２は、ＧＰＳ、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）、画像捕捉デバイス（例えば、カメラ）、光センサ、熱センサ、並びにシステム４００及び／又は周囲環境に関連するパラメータを示す他のセンサのうちの１つ以上を含み得る）。ＬＩＤＡＲデバイス４１０は、例として、センサ４１２とは別個のものとして図示されており、いくつかの例では、センサ４１２の一部として、又はセンサ４１２として考慮され得る。

システム４００並びに／又はＬＩＤＡＲデバイス４１０及びセンサ４１２からの出力に基づいてシステムコントローラ４０２によって判定された周囲環境の特性に基づいて、システムコントローラ４０２は、制御可能な構成要素４１４を制御して、１つ以上のアクションを実施し得る。例えば、システム４００は、車両に対応し得、その場合、制御可能な構成要素４１４は、車両のブレーキシステム、転回システム、及び／又は加速システムを含み得、システムコントローラ４１４は、ＬＩＤＡＲデバイス４１０及び／又はセンサ４１２から判定された特性（例えば、システムコントローラ４０２が車両を自律モードで制御するときに）に基づいて、これらの制御可能な構成要素の態様を変更し得る。例の中で、ＬＩＤＡＲデバイス４１０及びセンサ４１２はまた、システムコントローラ４０２によって制御可能である。

図４Ｂは、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイスのブロック図である。特に、図４Ｂは、複数の光エミッタ４２４及び１つ以上の光検出器、例えば、複数の光検出器４２６を制御するように構成されたコントローラ４１６を有する、ＬＩＤＡＲデバイス４１０を示す。ＬＩＤＡＲデバイス４１０は、複数の光エミッタ４２４のそれぞれの光エミッタへの電力を選択及び提供するように構成された発射回路４２８を更に含み、複数の光検出器４２６のそれぞれの光検出器を選択するように構成されたセレクタ回路４３０を含み得る。コントローラ４１６は、プロセッサ４１８、メモリ４２０、及びメモリ４２０上に記憶された命令４２２を含む。

プロセッサ４０４と同様に、プロセッサ４１８は、１つ以上の汎用マイクロプロセッサ及び／又は１つ以上の専用マイクロプロセッサなどの１つ以上のプロセッサを含み得る。１つ以上のプロセッサは、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み得る。ソフトウェア命令を実行するように構成された他のタイプのプロセッサ、コンピュータ、又はデバイスが本明細書において企図される。

メモリ４０６と同様に、メモリ４２０は、限定されるものではないが、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（例えば、フラッシュメモリ）、固体ドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）ＣＤ、Ｒ／Ｗ ＤＶＤなどの、非一時的なコンピュータ可読媒体などのコンピュータ可読媒体を含み得る。

命令４２２は、メモリ４２０上に記憶され、プロセッサ４１８によって実行可能であり、３Ｄ点群データを生成するために、及び３Ｄ点群データを処理するために（又はシステムコントローラ４０２などの別のコンピューティングデバイスによって３Ｄ点群データを処理することをおそらく容易にするために）、発射回路４２８及びセレクタ回路４３０を制御することに関連する機能を実施する。

コントローラ４１６は、光のパルスを放出するために、光エミッタ４２４を使用することによって、３Ｄ点群データを判定し得る。放出時間は、各光エミッタに対して確立され、放出時間の相対場所も追跡される。様々な物体などのＬＩＤＡＲデバイス４１０の周囲環境の態様は、光のパルスを反射する。例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４１０が道路を含む周囲環境にある場合、そのような物体は、車両、標識、歩行者、路面、建設用コーンなどを含み得る。いくつかの物体は、反射光の強度が光パルスを反射する物体のタイプを示し得るように、他のものよりもより反射性が高い場合がある。更に、物体の表面は、ＬＩＤＡＲデバイス４１０に対して異なる位置にあり、したがって、光パルスの一部分を反射して、ＬＩＤＡＲデバイス４１０に戻すのに多少の時間がかかり得る。したがって、コントローラ４１６は、反射光パルスが光検出器によって検出される検出時間、及び検出時間における光検出器の相対位置を追跡し得る。放出時間と検出時間との間の時間差を測定することによって、コントローラ４１６は、光パルスが受信される前にどの程度の距離を移動するか、したがって、対応する物体の相対距離を判定し得る。放出時間及び検出時間における相対位置を追跡することによって、コントローラ４１６は、ＬＩＤＡＲデバイス４１０に対する光パルス及び反射光パルスの配向、したがって、物体の相対的な配向を判定し得る。受信された光パルスの強度を追跡することによって、コントローラ４１６は、物体がどの程度反射するかを判定し得る。この情報に基づいて判定される３Ｄ点群データは、したがって、検出された反射光パルス（例えば、デカルト座標系などの座標系内の）の相対位置及び各反射光パルスの強度を示し得る。

以下で更に説明されるように、発射回路４２８は、光パルスを放出するための光エミッタを選択するために使用される。同様に、セレクタ回路４３０は、光検出器からの出力をサンプリングするために使用される。

図５Ａは、例示的な実施形態による、ＶＣＳＥＬ５００のアレイの上面例解図である。ＶＣＳＥＬ５００のアレイは、例えば、ＬＩＤＡＲデバイス（例えば、図１に例解されたＬＩＤＡＲユニット１２８、図２Ａ～３に例解された第１のＬＩＤＡＲユニット２０４、図２Ａ～２Ｅに例解された第２のＬＩＤＡＲユニット２０６、又は図４Ａ及び４Ｂに例解されたＬＩＤＡＲデバイス４１０）の光エミッタを表し得る。いくつかの実施形態では、ＶＣＳＥＬ５００のアレイは、発射回路（例えば、図５Ｃ及び５Ｄに例解されるように）に接続され得る。更に、ＶＣＳＥＬ５００のアレイが構成要素であるＬＩＤＡＲデバイスは、様々な実施形態において、１つ以上のコントローラ（例えば、ＶＣＳＥＬ５００のアレイに対する制御信号を発射回路に送信するための）、及び／又は検出器（例えば、光パルスがＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境で物体によって反射される際に、ＶＣＳＥＬ５００のアレイによって放出される光パルスを検出するように構成された検出器）を含み得る。例解されるように、ＶＣＳＥＬ５００のアレイは、ＶＣＳＥＬ５１２自体、共有基板５０２、分離層５０３、カソード５０４、アノード５０６、及び関連付けられたコンデンサ５１４を含み得る。

図５Ａに例解される共有基板５０２は、ＶＣＳＥＬ５１２の各々が製造される基板であり得る。更に、共有基板５０２は、カソード５０４の各々、アノード５０６の各々、及び関連付けられたコンデンサ５１４の各々が画定される基板であり得る。共有基板５０２は、例えば、厚さ１００μｍ～１５０μｍ（例えば、１２０μｍ）であり得る。他の厚さも可能である。いくつかの実施形態では、共有基板５０２は、製造後に薄化され得る。これは、場合によっては、ＶＣＳＥＬ５１２からの異なる放出波長を可能にし得る。

図５Ａに例解された分離層５０３は、カソード５０４／アノード５０６と共有基板５０２との間の分離を提供し得る。このように、異なるカソード５０４は、互いに電気的に分離され得る（例えば、カソード５０４の列が個々に選択され得るように）。

ＶＣＳＥＬ５１２、カソード５０４、アノード５０６、及び／又はコンデンサ５１４は、成長層内に位置し得る（図５Ｂの参照符号５０８を使用して例解されるように）。しかしながら、例解目的のみのために、図５Ａの構成要素の遮蔽を防止するために、成長層５０８は、図には図示されていない。そのような成長層５０８は、存在するとき、共有基板５０２の上方に位置付けられ得る（例えば、ｘ－ｙ平面に平行に配向され得、共有基板５０２の上面よりも大きいｚ値を有し得る）。

図５Ａに例解されるカソード５０４は、選択されたＶＣＳＥＬ５１２を通してコンデンサ５１４を放電して、それらのＶＣＳＥＬ５１２が光パルスを放出することを可能にするために使用され得る。例解されるように、カソード５０４の各々は、ＶＣＳＥＬ５１２の列に対応し得る。更に、カソード５０４の各々は、ＶＣＳＥＬ５１２の単一の列に対応し、これは、所与の列のＶＣＳＥＬ５１２の各々が、その列の全ての他のＶＣＳＥＬ５１２と共通のカソード５０４を共有することを意味する。

図５Ａに例解されるアノード５０６は、選択されたＶＣＳＥＬ５１２を通してコンデンサ５１４を放電して、それらのＶＣＳＥＬ５１２が光パルスを放出することを可能にするために使用され得る。例解されるように、アノード５０６の各々は、ＶＣＳＥＬ５１２の行に対応し得る。更に、アノード５０６の各々は、ＶＣＳＥＬ５１２の単一の行に対応し、これは、所与の行のＶＣＳＥＬ５１２の各々が、その行の全ての他のＶＣＳＥＬ５１２と共通のアノード５０６を共有することを意味する。

アノーソ５０６がＶＣＳＥＬ５１２の行に対応し、カソード５０４が図５ＡのＶＣＳＥＬ５１２の列に対応するが、これは、単に例として提供されることが理解される。他の実施形態では、アレイ５００のカソード５０４及びアノード５０６が切り替えられ得る（すなわち、カソードは代わりにＶＣＳＥＬの行に対応し得、アノードはＶＣＳＥＬの列に対応し得る）。

図５Ａに例解されたＶＣＳＥＬ５１２は、図５Ａに例解されるｘ－ｙ平面で直径２０μｍ～４０μｍ（例えば、３０μｍ）であり得る。そのような直径は、いくつかの実施形態では、ＶＣＳＥＬ５１２の放出表面の直径及び／又はＶＣＳＥＬ５１２全体の直径を表し得る。更に、いくつかの実施形態では、ＶＣＳＥＬ５１２の放出表面の直径は、ＶＣＳＥＬ５１２全体の直径と同じであり得る。

例解されるように、ＶＣＳＥＬ５１２は、共有基板５０２上に配設され得る。更に、ＶＣＳＥＬ５１２の光共振器は、共有基板５０２の表面に対して法線方向に配向され得る（例えば、図５Ａに例解されるように、＋ｚ方向）。加えて、ＶＣＳＥＬ５１２は、ＶＣＳＥＬ５１２の上面（例えば、最大ｚ値を有する側面）から光パルスを放出し得る。ＶＣＳＥＬ５１２のこれらの上面は、共有基板５０２の表面上にあるＶＣＳＥＬ５１２の側面の反対側であり得る。したがって、ＶＣＳＥＬ５１２によって放出される光パルスは、ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境に送信される前に共有基板を通過しない場合がある。言い換えると、図５Ａに例解されるＶＣＳＥＬ５１２は、「トップエミッション型」ＶＣＳＥＬと称され得る。

いくつかの実施形態では、ＶＣＳＥＬ５１２は、８５０ｎｍ～９４０ｎｍ（例えば、９０５ｎｍ）の波長を有する光パルスを放出し得る。放出波長は、例えば、共振器の設計及びＶＣＳＥＬ５１２のゲイン媒体に基づいて調整され得る。いくつかの実施形態では、ＶＣＳＥＬ５１２は、ＧａＡｓ ＶＣＳＥＬであり得る。

図５Ａに例解されるＶＣＳＥＬ５１２は、各々、ｘ－ｙ平面で同じ直径を有する。これは、単に一例として提供され、他の変形が可能であり、本明細書で企図されていることが理解される。いくつかの実施形態では、アレイ内のＶＣＳＥＬ５１２は、少なくとも２つの異なるフォームファクタを有し得る。例えば、アレイ５００内の異なるＶＣＳＥＬ５１２は、互いに異なる直径を有し得る。アレイ５００中のＶＣＳＥＬ５１２の第１のセットは、アレイ５００内のＶＣＳＥＬ５１２の第２のセットの第２の直径（例えば、第２のフォームファクタに基づく）よりも大きい第１の直径（例えば、第１のフォームファクタに基づく）を有し得る。このように、ＶＣＳＥＬの第１のセットのうちのＶＣＳＥＬ５１２は、ＶＣＳＥＬ５１２の第２のセットのうちのＶＣＳＥＬ５１２によって放出される光パルスよりも高い電力を有する光パルスを放出するように構成され得る。フォームファクタにおける他の変形も可能である。

図５Ａにも例解されるように、アレイ５００内のＶＣＳＥＬ５１２は、ＶＣＳＥＬ５１２の行及び列のセットに配置され得る。同じ行内のＶＣＳＥＬ５１２は、例解されるように、わずかに異なるｙ位置を有し得ることに留意されたい。これは、例えば、アレイ５００を使用して発射して光パルスを生成して周囲環境にある物体までの距離を識別するときに、より多様な仰角を可能にし得る。例解されるように、５行のＶＣＳＥＬ５１２及び４列のＶＣＳＥＬ５１２が存在し得る。これは、例示としてのみ提供され、他の数の行及び列が可能であり、本明細書で企図されている（例えば、数十、数百、若しくは数千の行、及び／又は数十、数百、若しくは数千の列）。

更に、隣接する行と隣接する列との間の間隔は、アレイ５００にわたって一貫であり得る。例えば、ＶＣＳＥＬ５１２の隣接する列の間の間隔は、１１０μｍ～１３０μｍ（例えば、１２０μｍ）であり得、ＶＣＳＥＬ５１２の隣接する行の間の間隔は、９０μｍ～１１０μｍ（例えば、１００μｍ）であり得る。しかしながら、図５Ａは、単に例示的な実施形態として提供される。他の実施形態では、間隔は、不均等、不均一、又は不規則であり得る。例えば、不均一なパターンは、アレイ５００が構成要素（例えば、関連付けられたＬＩＤＡＲデバイスのレンズ又はミラー）である、ＬＩＤＡＲデバイスの他の構成要素における光学歪みを考慮するために使用され得る。そのような不均等な間隔は、いくつかの実施形態では、以前の歪み測定値及び／又はＬＩＤＡＲデバイスの他の構成要素から作製された光学特性に基づいて設計され得る。更に他の実施形態では、ＶＣＳＥＬ５１２は、行／列（すなわち、長方形）の方式で配置され得る。例えば、ＶＣＳＥＬ５１２は、六角形パターンで配置され得る。更に、いくつかの実施形態では、六角形パターンは、ＶＣＳＥＬ５１２の放出表面のサイズと比較して疎であり得る（例えば、隣接するＶＣＳＥＬ５１２間の間隔は、ＶＣＳＥＬ５１２の直径よりも少なくとも１０倍大きくあり得る）。

図５Ａに例解されるコンデンサ５１４は、ＶＣＳＥＬ５１２が光パルスを放出するように、ＶＣＳＥＬ５１２を通して放電され得る電気エネルギーを蓄え得る。スイッチ（例えば、図５Ｃ及び５Ｄの発射回路に例解されるように）を使用して、コンデンサ５１４は、選択的に充電及び放電される、並びに／又は図５Ａに例解されるアノード５０６及び／若しくはカソード５０４に選択的に接続され得る。これは、ＬＩＤＡＲデバイスのコントローラが、アレイ５００内のＶＣＳＥＬ５１２のうちの１つ以上を選択的に発射することを可能にし得る。そのような選択的発射は、コントローラから発射回路によって受信される１つ以上の制御信号に基づき得る。例えば、ＶＣＳＥＬ５１２の単一の行及びＶＣＳＥＬ５１２の単一の列を選択することによって、コントローラは、アレイ５００内の単一のＶＣＳＥＬ５１２に個々にアドレス指定し得る。

図５Ｂは、例示的な実施形態による、ＶＣＳＥＬのアレイ（例えば、図５Ａに例解されるＶＣＳＥＬ５００のアレイ）の断面側面例解図である。アレイ５００のいくつかの部分は、他の特徴を遮蔽しないように図で除去され得る。例えば、例解されるように、共有基板５０２の上に成長層５０８が存在する。ＶＣＳＥＬ５１２は、成長層５０８内に配設される。ＶＣＳＥＬ５１２の可視性を遮蔽しないために、成長層５０８は、ＶＣＳＥＬ５１２を明らかにするために破断されている。これは、破線を使用して成長層５０８の縁を例解することによって図面に例解される。図５Ａを参照して説明され、図５Ｂにここで例解されるように、ＶＣＳＥＬ５１２は、共有基板５０２の反対側の方向に上向きに光を放出するように構成されている。言い換えると、ここで例解されるＶＣＳＥＬ５１２は、トップエミッション型ＶＣＳＥＬである。

図５Ｂに例解されるように、分離層５０３は、様々なＶＣＳＥＬ５１２の様々なカソード５０４間の分離を提供し得る。更に、例解されるように、分離層５０３及び共有基板５０２は、その中に画定される１つ以上のビア５０５を有し得る。ビアは、アノード５０６及び／又はカソード５０４への電気接続が、共有基板５０２の表面（例えば、底面、すなわち、最小のｚ位置を有する表面）でなされることを可能にし得る。したがって、ビア５０５は、ＶＣＳＥＬ５１２間で分離される様式でＶＣＳＥＬ５１２の電気制御を可能にし、個々のアドレス指定可能性を可能にし得る。

１行のＶＣＳＥＬ５１２のみが図５Ｂに例解されているが、他の行もまた、図５Ｂの実施形態内に存在し得ることが理解される（例えば、図５Ａに例解されるように、５行のＶＣＳＥＬ５１２及び４列のＶＣＳＥＬ５１２が存在し得る）。また、図５Ｂに例解される実施形態は、例として提供され、他の実施形態が可能であることも理解される。例えば、いくつかの実施形態では、成長層５０８が存在しない場合がある（例えば、成長層は、エッチバック又は別様に除去され得る）。更に、成長層５０８（例えば、ＶＣＳＥＬ５１２、カソード５０４、アノード５０６など）内にあるように例解された構成要素は、代わりに、成長層に部分的又は完全に隣接して位置付けられ得る。同様に、コンデンサ５１４は、成長層５０８の上方に配設されているように例解されているが、いくつかの実施形態では、コンデンサ５１４は、代わりに、成長層の内側で、又はｘ－ｙ平面で成長層５０８に隣接して、部分的又は全体的に配設され得る。更に他の実施形態では、いくつかの構成要素（例えば、コンデンサ５１４）は、ＶＣＳＥＬのアレイ５００から完全に分離され、離れた場所から（例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）上のワイヤトレースを使用して）アレイ５００に電気接続され得る。

図５Ｃは、例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。図５Ｃに例解された発射回路は、ＶＣＳＥＬのアレイ（例えば、図５Ａ及び５Ｂに例解されたＶＣＳＥＬ５００のアレイ）を発射するために使用され得る。したがって、図５Ｃに例解されるように、図５Ａ及び５Ｂに例解されるＶＣＳＥＬ５００のアレイの構成要素は、図５Ｃの発射回路に取り付けられている。これは、例解目的のみであり、図５Ｃの発射回路は、同様に、ＶＣＳＥＬの他のアレイ又は他のタイプの光エミッタと等しく使用され得ることが理解される。発射回路は、カソード５０４と、アノード５０６と、ＶＣＳＥＬ５１２と、コンデンサ５１４と、ＶＣＳＥＬ５３１、５３２、５３３、５３４、５３５の行と関連付けられた行スイッチ５１６と、ＶＣＳＥＬ５２１、５２２、５２３、５２４の列と関連付けられた列スイッチ５１８と、コンデンサ５１４を充電するためのコイル５４２と、コンデンサ５１４を充電するための電圧源ノード５４４と、充電ダイオード５４６と、を含む。ＶＣＳＥＬ５２１、５２２、５２３、５２４の列は、例えば、ＶＣＳＥＬ５１２の列（例えば、図５Ａに例解される列）の物理的配置に対応し得る。同様に、ＶＣＳＥＬ５３１、５３２、５３３、５３４、５３５の行は、ＶＣＳＥＬ５１２の行（例えば、図５Ａに例解される行）の物理的配置に対応し得る。

いくつかの実施形態では、ＶＣＳＥＬ５１２の発射計画は、１つ以上の充電段階（コンデンサ５１４を充電するために使用される）、続いて、１つ以上の発射段階（ＶＣＳＥＬ５１２から光パルスを放出するために使用される）を含み得る。更に、いくつかの実施形態では、ＶＣＳＥＬ５１２の列５２１、５２２、５２３、５２４は、発射段階の間に順次発射され得る。例えば、ＶＣＳＥＬ５１２の第１の列５２１は、ＶＣＳＥＬ５１２の第２の列５２２の前に発射され得、これは、ＶＣＳＥＬ５１２の第３の列５２３の前に発射され、これは、ＶＣＳＥＬ５１２の第４の列５２４の前に発射される。これは、例解された行－アノード／列－カソード配置を使用して、個々のＶＣＳＥＬ５１２のより大きい選択性を可能にし得る（例えば、これは、アレイ５００内の各ＶＣＳＥＬ５１２の個々のアドレス指定可能性を提供し得る）。

電圧源ノード５４４は、発射回路の１つ以上の充電段階の間、ダイオード５４６及びコイル５４２を通してコンデンサ５１４に電気エネルギーを提供し得る。例えば、電圧源ノード５４４は、ＬＩＤＡＲデバイス（例えば、電池などの直流（ＤＣ）電源）の電源に接続され得る。行スイッチ５１６は、コンデンサ５１４のうちのどれが充電されるかを選択するために使用され得る。例えば、充電段階の間、列スイッチ５１６は、コンデンサ５１４の各々が、電圧源ノード５４４によって、コイル５４２及びそれぞれのダイオード５４６を通して充電され得るように、開放され得る。次に、任意の発射段階の前に、それぞれのコンデンサ５１４が接地に放電されるように、行スイッチ５１６のいずれかが閉鎖され得る。これは、これらのコンデンサ５１４に対応するＶＣＳＥＬ５１２の行が、次の充電段階が発生するまで（コンデンサ５１４が別の充電機会を有するとき）、次の発射段階中に光パルスを放出するために任意のエネルギーを有することを防止することになる。同様に、任意の発射段階の前に閉鎖されていない任意の行スイッチ５１６に対応するコンデンサ５１４は、発射するように選択されているＶＣＳＥＬ５１２のそれらの行５３１、５３２、５３３、５３４、５３５を表し得る。

その後、列スイッチ５１８のうちの１つ以上は、１つ以上の発射段階中に閉鎖されて、どの列５２１、５２２、５２３、５２４が発射するように選択されるかを判定し得る。同様に、列スイッチ５１８は、それぞれの列スイッチ５１８と関連付けられた所与の列５２１、５２２、５２３、５２４に対応する発射段階中に開放したままであり得る。これは、開放回路を残し、それによって、その列内の関連付けられたＶＣＳＥＬ５１２が発射することを防止し得る。

行スイッチ５１６及び列スイッチ５１８は、いくつかの実施形態で、関連付けられたＬＩＤＡＲデバイスのコントローラに電気的に結合される、及び／又は制御され得る。例えば、行スイッチ５１６及び列スイッチ５１８は、コントローラから発射回路に送信される１つ以上の制御信号によって制御され得る。更に、いくつかの実施形態では、行スイッチ５１６及び／又は列スイッチ５１８は、コントローラからの１つ以上の制御信号に基づいて、異なる時間に各スイッチに対して異なるビットを読み込まれるシフトレジスタによって制御され得る。

いくつかの実施形態では、行スイッチ５１６及び列スイッチ５１８は、トランジスタ（例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴＳ）又はバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ））であり得る。例えば、行スイッチ５１６及び列スイッチ５１８は、窒化ガリウム電界効果トランジスタ（ＧａＮＦＥＴ）であり得る。他のタイプの行スイッチ５１６及び／又は列スイッチ５１８もまた、使用され得、本明細書で企図される。

図５Ｃに例解されるように、ＶＣＳＥＬ５１２の各行５３１、５３２、５３３、５３４、５３５と関連付けられた１つのコンデンサ５１４が存在する。他の実施形態では、異なる数のコンデンサ５１４が存在し得る。例えば、アレイ５００内の各ＶＣＳＥＬ５１２に給電するために使用される単一のコンデンサ（又はコンデンサの単一のバンク）が存在し得る。そのような実施形態は、図５Ｄを参照して示され、説明されている。

図５Ｄは、例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。図５Ｄに例解された発射回路は、ＶＣＳＥＬのアレイ（例えば、図５Ａ及び５Ｂに例解されたＶＣＳＥＬ５００のアレイ）を発射するために使用され得る。したがって、図５Ｄに例解されるように、図５Ａ及び５Ｂに例解されるＶＣＳＥＬ５００のアレイの構成要素のいくつかは、図５Ｄの発射回路に取り付けられている。しかしながら、図５Ａに例解されたアレイ５００とは異なり、図５Ｄで発射されるアレイは、アレイ全体に対して１つのコンデンサ５５４のみを含む。図５Ａに例解されたアレイ５００からの構成要素のうちの多くの含有は、例解目的のみのために提供され、図５Ｄの発射回路は、同様に、ＶＣＳＥＬの他のアレイ又は他のタイプの光エミッタと等しく使用され得ることが理解される。発射回路は、カソード５０４と、アノード５０６と、ＶＣＳＥＬ５１２と、ＶＣＳＥＬ５３１、５３２、５３３、５３４の行と関連付けられた行スイッチ５１６と、ＶＣＳＥＬ５２１、５２２、５２３、５２４の列と関連付けられた列スイッチ５１８と、ＶＣＳＥＬ５１２を発射するためのコンデンサ５５４と、コンデンサ５５４を充電するためのコイル５４２と、コンデンサ５５４を充電するための電圧源ノード５４４と、充電ダイオード５４６と、を含む。

図５Ｄの発射回路は、図５Ｃの発射回路と同様に機能する。しかしながら、図５Ｃとは異なり、アレイは、単一のコンデンサ５５４のみを含む。このように、コンデンサ５５４の静電容量は、図５Ｃに例解される個々のコンデンサ５１４の静電容量の何倍にもなる場合がある。しかしながら、図５Ｃのように、各列の発射を制御する行スイッチ５１６が存在する。しかしながら、図５Ｄでは、行スイッチ５１６は、ＶＣＳＥＬ５３１、５３２、５３３、５３４、５３５の行を、発射段階中にコンデンサ５５４に接続することによって発射を制御する（図５Ｃのように充電段階中にコンデンサを短絡するのとは対照的に）。図５Ｄに例解される発射回路の充電段階中、コンデンサ５５４は、電圧源ノード５４４によって、コイル５４２及び充電ダイオード５４６を通して充電されることになる。次に、ＶＣＳＥＬ５１２のうちのどれが光パルスを放出するかを判定する発射段階中に、行スイッチ５１６及び列スイッチ５１８のうちのどれが、閉鎖されるかが問題である。上記のように、行スイッチ５１６及び列スイッチ５１８は、トランジスタ（例えば、ＧａＮＦＥＴ）であり得、及び／又は制御信号を使用してＬＩＤＡＲデバイスのコントローラによって制御され得る。

図５Ｅは、例示的な実施形態による、ＶＣＳＥＬ５５０のアレイの上面例解図である。ＶＣＳＥＬ５５０のアレイは、図５Ａに例解されたＶＣＳＥＬ５００のアレイと同一であり得る。例えば、ＶＣＳＥＬ５５０のアレイは、ＶＣＳＥＬ５１２自体、共有基板５０２、分離層５０３、カソード５０４、及びアノード５０６を含み得る。例解の目的のために、分離層５０３、カソード５０４、及びアノード５０６は、図５Ｅから除去されている。しかしながら、図５Ａに例解されたＶＣＳＥＬ５００のアレイとは異なり、図５Ｅに例解されたＶＣＳＥＬ５５０のアレイは、共有された共有基板５０２（図５Ａに例解された別個の構成要素ではなく）に隣接するか、又はそれと組み込まれる平面層に対応する、関連付けられたコンデンサ５１５を有し得る。図５Ｅに例解されるように、複数の関連付けられたコンデンサ５１５（例えば、各アノード５０６に対して１つの関連付けられたコンデンサ５１５）が存在し得る。

図５Ｆは、側面視からの図５ＥのＶＣＳＥＬ５５０のアレイを例解する。図５Ｅとは異なり、分離層５０３、カソード５０４、及びアノード５０６が図５Ｆに例解される。いくつかの実施形態では、ＶＣＳＥＬ５５０のアレイを発射するために使用される発射回路は、図５Ｃに例解されたのと同じ発射回路であり得るか、又は図５Ｄに例解された発射回路と同じであり得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、代替的な発射回路が使用され得る（例えば、ＶＣＳＥＬ５００のアレイに対するＶＣＳＥＬ５５０のアレイの幾何学的形状の差に適応するために）。

図５Ｅ及び５Ｆに例解されたＶＣＳＥＬ５５０のアレイは、図５Ａ及び５Ｂに例解されたＶＣＳＥＬ５００のアレイに対して低減された全体体積を有し得る、及び／又は作製するためにより少ない製造ステップを必要とし得る。図５Ｅ及び５Ｆに例解されたＶＣＳＥＬ５５０のアレイは、トップエミッション型ＶＣＳＥＬのアレイに対応するが、一方、ボトムエミッション型ＶＣＳＥＬ（例えば、図６Ａを参照して示され、説明される）もまた、図５Ｅ及び５Ｆの代替的な関連コンデンサ５１５とともに使用され得ることが理解される。

図６Ａは、例示的な実施形態による、ＶＣＳＥＬ６００のアレイの断面側面例解図である。ＶＣＳＥＬ６００のアレイは、例えば、ＬＩＤＡＲデバイス（例えば、図１に例解されたＬＩＤＡＲユニット１２８、図２Ａ～３に例解された第１のＬＩＤＡＲユニット２０４、図２Ａ～２Ｅに例解された第２のＬＩＤＡＲユニット２０６、又は図４Ａ及び４Ｂに例解されたＬＩＤＡＲデバイス４１０）の光エミッタを表し得る。いくつかの実施形態では、ＶＣＳＥＬ６００のアレイは、発射回路（例えば、図６Ｂに例解されるように）に接続され得る。更に、ＶＣＳＥＬ６００のアレイが構成要素であるＬＩＤＡＲデバイスは、様々な実施形態において、１つ以上のコントローラ（例えば、ＶＣＳＥＬ６００のアレイに対する制御信号を発射回路に送信するための）、及び／又は検出器（例えば、光パルスがＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境で物体によって反射される際に、ＶＣＳＥＬ６００のアレイによって放出される光パルスを検出するように構成された検出器）を含み得る。例解されるように、ＶＣＳＥＬ６００のアレイは、ＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０自体、共有基板６０２、分離層６０３、成長層６０８、カソード６２４、６３４、６４４、６５４、アノード６２２、６３２、６４２、６５２、ビア６２３、６３３、６４３、６５３、及び関連付けられたコンデンサ６２６、６３６、６４６、６５６を含み得る。図５Ｂに例解された成長層５０８と同様に、図６Ａの成長層６０８は、図の残りの部分を遮蔽しないように破断されている。成長層６０８の縁の破線は、成長層６０８が部分的に除去されたことを示すことを意味する。

図５Ｂのアレイ５００と同様に、図６Ａに例解されるアレイ６００は、４つのＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６５０、６５０のみを含む。これは、アレイ６００の多くの行のうちの１つを表し得る。例えば、アレイ６００は、図５Ａに例解されたアレイ５００のように、５行の各々４つのＶＣＳＥＬを含み得る。更に、図６Ａに提供される実施形態は、単に例として提供される。ＶＣＳＥＬの他の数及び配置も可能であることが理解される。例えば、各行は、異なる数のＶＣＳＥＬを有し得、各列は、異なる数のＶＣＳＥＬを有し得、異なる数の行及び／若しくは列が存在し得、かつ／又はＶＣＳＥＬは、行列配置に全く編成されない場合がある。

しかしながら、図５Ａ及び５Ｂに例解されたアレイ５００とは異なり、図６Ａのアレイ６００は、ＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０の上方の共有基板６０２を用いて配置される（すなわち、共有基板６０２は、例解されるように、ＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０よりも大きいｚ位置にある）。図５Ａ及び５ＢのＶＣＳＥＬ５１２と同様に、図６ＢのＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０は、共有基板６０２の表面に対して法線の方向に配向された光共振器を有する。しかしながら、図５Ａ及び５Ｂに例解されるＶＣＳＥＬ５１２とは異なり、図６Ａに例解されるＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０は、光パルスがＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境に送信される前に共有基板６０２を通過するように、ＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０の底面から光パルスを放出する。言い換えると、図６Ａに例解されるＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０は、「ボトムエミッション型」ＶＣＳＥＬである。更に、ＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０は、様々な実施形態では、９４０ｎｍ以上の波長（例えば、９４０ｎｍ）で光を放出し得る。

更に、図５Ａ及び５Ｂに例解されたアレイ５００とは異なり、図６Ａのアレイ６００のＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０は、各々、互いに、別個のアノード６２２、６３２、６４２、６５２と、別個のカソード６２４、６３４、６４４、６５４と、別個のコンデンサ６２６、６３６、６４６、６５６と、を有する。これは、ＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０が個々にアドレス指定可能であることを可能にする。更に、ＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０は、いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲデバイスのコントローラからの独立した制御信号で制御され得る。

図６Ｂは、例示的な実施形態による、発射回路の概略例解図である。図６Ｂに例解された発射回路は、ＶＣＳＥＬのアレイ（例えば、図６Ａに例解されたボトムエミッション型ＶＣＳＥＬのアレイ６００）を発射するために使用され得る。したがって、図６Ｂに例解されるように、図６Ａに例解されるアレイ６００の構成要素は、図６Ｂの発射回路に取り付けられている。これは、例解目的のみであり、図６Ｂの発射回路は、同様に、ＶＣＳＥＬの他のアレイ又は他のタイプの光エミッタと等しく使用され得ることが理解される。発射回路は、ＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０と、アノード６２２、６３２、６４２、６５２と、カソード６２４、６３４、６４４、６５４と、充電ダイオード６２１、６３１、６４１、６５１と、アノードスイッチ６２８、６３８、６４８、６５８と、コンデンサ６２６、６３６、６４６、６５６と、カソードスイッチ６２９、６３９、６４９、６５９と、コンデンサ６２６、６３６、６４６、６５６を充電するためのコイル６１２と、コンデンサ６２６、６３６、６４６、６５６を充電するための電圧源ノード６１４と、を含む。上記と同様に、電圧源ノード６１４は、ＬＩＤＡＲデバイスの電源（例えば、電池などのＤＣ電源）を表し得る。

上記のように、４つのＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０のみが図６Ａ及び６Ｂに例解されているが、アレイ内の他の数のＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０もまた、可能である。他の数のＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０が存在した場合、発射回路は、これに適応するために調整され得る（例えば、より多くのカソード、アノード、カソードスイッチ、アノードスイッチなどを含むことによって）。

図５Ｃ及び５Ｄの発射回路とは異なり、図６Ｂの発射回路内のスイッチは、単一のＶＣＳＥＬのみに対応する。例えば、第１のＶＣＳＥＬ６２０と関連付けられた第１のアノードスイッチ６２８は、第１のコンデンサ６２６（他のコンデンサ６３６、６４６、６５６とともに）が、充電段階中に充電することを可能にするように開放され得る（他のアノードスイッチ６３８、６４８、６５８とともに）。第１のコンデンサ６２６は、充電段階中に、コイル６１２及び第１の充電ダイオード６２１を通して電圧源ノード６１４から充電され得る。その後、任意の発射段階の前に、第１のアノードスイッチ６２８が閉鎖されて、第１のコンデンサ６２６を接地に放電し得る。このようにして、第１のコンデンサ６２６は、発射のために選択解除され得る（すなわち、第１のＶＣＳＥＬ６２０は、後続の発射段階中に第１のコンデンサ６２６を使用して発射されないことになる）。第１のアノードスイッチ６２８が、発射段階前に係合されていない場合、第１のコンデンサ６２６／第１のＶＣＳＥＬ６２０は、代わりに、発射のために選択されている場合がある。更に、第１のカソードスイッチ６２９は、第１のＶＣＳＥＬ６２０が光パルスを放出することを可能にするように、充電段階後に閉鎖され得る（例えば、第１のコンデンサ６２６が充電段階後に放電されなかった場合）。第１のカソードスイッチ６２９の閉鎖は、例えば、発射段階中に発生し得る。

他のＶＣＳＥＬ６３０、６４０、６５０と関連付けられた充電及び発射もまた、上記に説明された、充電／発射に関連付けられた第１のＶＣＳＥＬ６２０と同様の方式で実施され得る。図５Ａ～５Ｄの例示的な実施形態と同様に、ＶＣＳＥＬ６２０、６３０、６４０、６５０は、順次発射され得る。また上記と同様に、アノードスイッチ６２８、６３８、６４８、６５８、及び／又はカソードスイッチ６２９、６３９、６４９、６５９は、トランジスタ（例えば、ＧａＮＦＥＴなどのＦＥＴ、又はＢＪＴ）、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ、真空管などに対応し得る。

図５Ａ～６Ｂのアレイ配置及び発射回路配置のどれが使用されるかにかかわらず、アレイのＶＣＳＥＬによって放出される光パルスは、ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境内の１つ以上の物体によって反射され、ＬＩＤＡＲデバイスに向かって方向転換され得る。次に、これらの反射は、ＬＩＤＡＲデバイス内の複数の検出器（例えば、検出器アレイ内）によって検出され得る。例えば、反射は、図４Ｂを参照して例解及び説明される光検出器４２６によって検出され得る。いくつかの実施形態では、複数の検出器は、デジタルレイアウト集積回路を有するＳＰＡＤアレイ（例えば、ＳｉＰＭ）であり得る。追加的又は代替的に、いくつかの実施形態では、複数の検出器が、ＶＣＳＥＬから物理的に分離され得る（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス内のＶＣＳＥＬに同軸又は隣接するのではなく、それらがＬＩＤＡＲデバイスの完全に異なる部分に位置し得る）。この分離は、ＬＩＤＡＲデバイス内の検出器によって使用される撮像面が、ＬＩＤＡＲデバイス内のＶＣＳＥＬによって使用される放出面とは異なることを可能にし得る。これは、バイセントリックシステムに対応し得る。このため、１つの光学素子（例えば、送信レンズ）又は光学素子の１つの部分（例えば、共有レンズの第１の部分）は、ＶＣＳＥＬによって放出される光パルスを光学的に修正するために使用され得、異なる光学素子（例えば、受信レンズ）又は同じ光学素子の異なる部分（例えば、共有レンズの第２の部分）は、反射が複数の検出器に到達する前に、反射光パルスを光学的に修正するために使用され得る。このようにして、光を送信し、光を受信することは、異なって修正され得る。

上述のように、複数の検出器は、ＶＣＳＥＬによって放出される光信号の反射を検出するために使用され得る。そのような配置では、ＶＣＳＥＬと検出器との間に一対一の対応が存在し得る（すなわち、各検出器は、特定のＶＣＳＥＬによって放出される光信号の反射を受信するように配置される）。あるいは、検出器の各々は、複数のＶＣＳＥＬによって放出される光信号の反射を検出するように配置され得るか、又は複数の検出器は、特定のＶＣＳＥＬによって放出される光信号の反射を検出するように配置され得る。例えば、異なるＶＣＳＥＬからの光信号の反射を検出するために使用される単一の検出器上に複数の検出領域が存在し得る。追加的又は代替的に、検出器が異なるＶＣＳＥＬからの光信号の反射を異なる時点で検出し得るように、単一の検出器がＶＣＳＥＬに対して移動し得る。

図７は、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイスのエミッタサブシステム７００の断面側面例解図である。エミッタサブシステム７００は、ＶＣＳＥＬのアレイを製造し、ＶＣＳＥＬのアレイがＬＩＤＡＲデバイスと統合され、それによって使用され得るように、ＶＣＳＥＬに構成要素（例えば、コントローラ）を取り付ける方法の結果物であり得る。エミッタサブシステム７００は、実装構造７０２と、ボンディング材７０６を使用して実装構造７０２に固定されたドライバ７０４と、アノードファンアウト７１４と、カソードファンアウト７１６と、ＶＣＳＥＬ７３０のアレイ（構造内に画定される個々のＶＣＳＥＬ７３２を含む）と、金属トレース７４４を使用してカソードファンアウト７１６に接続されたコンデンサ７４２と、リフローパッド７５２と、封止エポキシ構造７６０と、を含む。

図７のアレイ７３０に例解されるＶＣＳＥＬ７３２は、ボトムエミッション型ＶＣＳＥＬである（例えば、アノードファンアウト７１４及びカソードファンアウト７１６の場所に基づく）。言い換えると、図７に例解されたＶＣＳＥＬ７３２は、正のｚ方向に光パルスを放出し得る。

実装構造７０２は、エミッタサブシステム７００の製造中に使用され得る（例えば、他の構成要素のための取り付け点を提供し得る）。いくつかの実施形態では、実装構造７０２は、ポリイミドＰＣＢ基板又は他のＰＣＢ基板（例えば、硬質ＰＣＢ、セラミックＰＣＢ、又はガラスＰＣＢ）であり得る。更に、いくつかの実施形態では、実装構造７０２の部分（例えば、実装構造７０２の全体）は、エミッタサブシステム７００から除去され得る。

ドライバ７０４は、様々な実施形態では、コントローラ及び／又は発射回路の部分を含み得る。例えば、ドライバ７０４は、発射回路（例えば、アノードスイッチ６２８、６３８、６４８、６５８及び／又はカソードスイッチ６２９、６３９、６４９、６５９）の一部として図６Ｂに例解されたスイッチのいくつかを含み得る。ドライバ７０４は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含むシリコン（Ｓｉ）ドライバであり得る。更に、ドライバ７０４は、アノードファンアウト７１４及び／又はカソードファンアウト７１６に接続されて、アレイ７３０内でＶＣＳＥＬ７３２を発射することを可能にし得る。

例解されるように、ドライバ７０４は、ボンディング材７０６を使用して実装構造７０２に接着され得る。いくつかの実施形態では、ボンディング材７０６は、エポキシダイボンディングを使用して形成されている場合がある。

図７に例解されたコンデンサ７４２は、ＶＣＳＥＬ７３２を発射するために使用される多くのコンデンサ（例えば、コンデンサ７４２の後ろのｙ軸に沿って配向された他のコンデンサを有する）のうちの１つを表し得る。例えば、図６Ａ及び６Ｂに例解されたアレイ６００と同様の、アレイ７３０のＶＣＳＥＬ７３２の各々と関連付けられた別個のコンデンサが存在し得る。あるいは、いくつかの実施形態では、全てのＶＣＳＥＬ７３２を発射するために使用される単一のコンデンサ又はコンデンサバンク（例えば、図５Ｄに例解された発射回路の実施形態と同様）が存在し得る。

図７に例解されたコンデンサ７４２は、表面実装デバイス（ＳＭＤ）として実装され得る。また例解されるように、コンデンサ７４２は、金属トレース７４４を使用してカソードファンアウト７１６に接続される。金属トレース７４４は、メッキされた金属を含み得る。更に、この金属トレース７４４は、表面トレース（例えば、封止エポキシ構造７６０を通る）及び／又は１つ以上のビア（例えば、封止エポキシ構造７６０を通るレーザ切断ビア）を通るトレースを含み得る。追加的又は代替的に、使用される発射回路構造に応じて、コンデンサがアノードファンアウト７１４に接続され得る。また例解されるように、封止エポキシ構造７６０は、アレイ７３０、ドライバ７０４（例えば、発射回路及び／若しくはコントローラを含む）、並びに／又は実装構造７０２に接着されたコンデンサ７４２を維持するのを支援し得る。

図７には例解されていないが、１つ以上の加熱又は冷却要素がエミッタサブシステム７００に存在し得ることが理解される。そのような加熱又は冷却要素は、ＶＣＳＥＬ７３２を所定の及び／又は安定した温度（例えば、ＶＳＣＥＬ７３２の放出特性を制御するために）に維持することを支援し得る。加熱又は冷却要素は、周囲環境（例えば、温度センサによって測定される）の周囲温度に基づいて制御され得る（例えば、コントローラによって）。

更に、別個のＶＣＳＥＬのアレイが本開示全体を通して説明されているが、代替的な配置も可能であり、本明細書で企図されていることが理解される。例えば、図示された１つ以上のＶＣＳＥＬ（例えば、図５Ａ、６Ａ、７など）が、代わりに、ＶＣＳＥＬのアレイで置換され得る。言い換えると、本明細書に説明されるエミッタサブシステムは、ＶＣＳＥＬの小さいアレイからなるアレイを含み得る。そのような配置は、様々な実施形態では、解像度を増強するために、及び／又は輝度を増強するために、冗長性を提供するために使用され得る（例えば、１つ以上の個々のＶＣＳＥＬの故障の場合に）。

他の発射回路も可能であり、本明細書で企図されていることが理解される。図８Ａ～８Ｇは、ＬＩＤＡＲデバイスの１つ以上のＶＣＳＥＬに光を放出させるように使用され得る、可能な代替的な発射回路の概略例解図である。

図８Ａは、ＶＣＳＥＬの列に沿って配向されたアノード、及びＶＣＳＥＬの行に沿って配向されたカソードを有する発射回路を例解する。この配置は、所与の列の全てのＶＣＳＥＬが同時に発射されることを可能にし得る。異なる列のＶＣＳＥＬに給電するために使用される電圧は、様々な実施形態では、互いに同一であり得るか、又は互いに異なり得る。限定された数のＶＣＳＥＬの行及び列が例解されているが、他の数の行、他の数の列、及び／又は他の数のＶＣＳＥＬが実装され得、そのような実施形態が本明細書で企図されていることが理解される。

図８Ｂは、ＶＣＳＥＬの列に沿って配向されたアノード、及びＶＣＳＥＬの行に沿って配向されたカソードを有する発射回路を例解する。この配置は、所与の行の全てのＶＣＳＥＬが同時に発射されることを可能にし得る。限定された数のＶＣＳＥＬの行及び列が例解されているが、他の数の行、他の数の列、及び／又は他の数のＶＣＳＥＬが実装され得、そのような実施形態が本明細書で企図されていることが理解される。

図８Ｃは、ＶＣＳＥＬの列に沿って配向されたアノード、及びＶＣＳＥＬの行に沿って配向されたカソードを有する発射回路を例解する。この配置は、アレイ内のＶＣＳＥＬのいずれかが個々に発射されることを可能にし得る。限定された数のＶＣＳＥＬの行及び列が例解されているが、他の数の行、他の数の列、及び／又は他の数のＶＣＳＥＬが実装され得、そのような実施形態が本明細書で企図されていることが理解される。

図８Ｄは、任意の所与の列のＶＣＳＥＬが互いに直列に接続されているＶＣＳＥＬのアレイを例解する。また、図８ＤのＶＣＳＥＬの各々は、所与のＶＣＳＥＬを短絡し、そのＶＣＳＥＬが発射することを防止するように作動され得る（例えば、発射段階中）、ＶＣＳＥＬと並列に接続されたシャントスイッチを含む。この配置は、アレイ内のＶＣＳＥＬのいずれかが個々に発射されることを可能にし得る。

図８Ａ～８Ｄは、供給電圧（Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}）及び１つ以上の関連付けられた充電器回路（ＣＨＡＲＧＥＲ）を示す。図８Ａ～８Ｄに例解されるように、供給電圧は、アレイの列の各々の全てのＶＣＳＥＬのアノード間で共有され得る。同様に、図８Ｂ及び８Ｄに例解されるいくつかの実施形態では、充電器回路のうちの１つは、アレイの列の各々の全てのＶＣＳＥＬのアノード間で共有され得る。しかしながら、他の配置もまた、本明細書で可能であり、企図されることが理解されよう。例えば、各列は、対応する供給電圧及び／又は対応する関連付けられた充電器回路を有し得る。いくつかの実施形態では、供給電圧及び／又は関連付けられた充電器回路は、１つの列から次まで異なり得る。

更に、図８Ａ～８Ｄは、供給電圧（Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}）が、ＶＣＳＥＬの列に対するコンデンサの端子の電圧を制御するために使用され得ることを示す。例えば、供給電圧（Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}）は、Ｖ_ＤＤ１、Ｖ_ＤＤ２、及びＶ_ＤＤ３を設定するために使用され得る。供給電圧（Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}）並びにＶ_ＤＤ１、Ｖ_ＤＤ２、及びＶ_ＤＤ３を分離する各列のそれぞれの充電器によって例解されるように、それぞれのコンデンサ電圧（Ｖ_ＤＤ１、Ｖ_ＤＤ２、及びＶ_ＤＤ３）の各々は、別々に制御され得る（例えば、充電器によって表される電圧ステップアップ又はステップダウンを使用して）。したがって、いくつかの実施形態では、それぞれのコンデンサ電圧（Ｖ_ＤＤ１、Ｖ_ＤＤ２、及びＶ_ＤＤ３）の各々は、互いに異なり得る。これは、異なるタイプのＶＣＳＥＬが異なる列で使用されることを可能にするか、又は異なる列のＶＣＳＥＬに対して異なる放出強度を可能にし得る。しかしながら、これは単に例として提供され、他の実施形態も可能であることが理解される。例えば、いくつかの実施形態では、供給電圧（例えば、Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}＝Ｖ_ＤＤ１＝Ｖ_ＤＤ２＝Ｖ_ＤＤ３）に対するコンデンサ電圧の一部又は全部に対する電圧制御が存在しない場合がある。Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}、Ｖ_ＤＤ１、Ｖ_ＤＤ２、及びＶ_ＤＤ３の間の他の相対電圧も可能であり、本明細書で企図されている。

図８Ｅは、ＶＣＳＥＬの行に沿って配向されたアノード、及びＶＣＳＥＬの列に沿って配向されたカソードを有する発射回路を例解する。この配置は、所与の列の全てのＶＣＳＥＬが同時に発射されることを可能にし得る。例解されるように、ＶＣＳＥＬの列は、上半分と下半分とに分割され得、上半分及び下半分は、異なるスイッチ／ドライバによって制御される。そのような配置は、放電経路に沿った最大インダクタンスを制限し得る（例えば、それによって、回路内の電力損失を制限する）。限定された数のＶＣＳＥＬの行及び列が例解されているが、他の数の行、他の数の列、及び／又は他の数のＶＣＳＥＬが実装され得、そのような実施形態が本明細書で企図されていることが理解される。

図８Ｆは、アレイ内の各ＶＣＳＥＬが別個のコンデンサ及び関連付けられたスイッチを有する発射回路を例解する。この配置は、アレイ内のＶＣＳＥＬのいずれかが個々に発射されることを可能にし得る。限定された数のＶＣＳＥＬの行及び列が例解されているが、他の数の行、他の数の列、及び／又は他の数のＶＣＳＥＬが実装され得、そのような実施形態が本明細書で企図されていることが理解される。

図８Ｇは、アレイ内のＶＣＳＥＬの各列の各カソードが互いに短絡される発射回路を例解する。そのような実施形態では、ＶＣＳＥＬは、互いに並列に充電され得、及び／又は互いに並列に光を放出させられ得る。更に、図８Ｇに例解されるように、ショットキーダイオードが、各行内のコンデンサを結合解除するように含められ得る。限定された数のＶＣＳＥＬの行及び列が例解されているが、他の数の行、他の数の列、及び／又は他の数のＶＣＳＥＬが実装され得、そのような実施形態が本明細書で企図されていることが理解される。

図８Ｈは、互いに接続される所与の行内のＶＣＳＥＬのアノードと、互いに接続されるＶＣＳＥＬの所与の列内のカソードと、を有する発射回路を例解する。例解されるように、別個のパルス電流源が各カラムに接続され得る。代替的な実施形態では、パルス電流源は、図の底部に接続され得る（例えば、アノードではなく、各ＶＣＳＥＬのカソードに接続される。限定された数のＶＣＳＥＬの行及び列が例解されているが、他の数の行、他の数の列、及び／又は他の数のＶＣＳＥＬが実装され得、そのような実施形態が本明細書で企図されていることが理解される。

図９は、例示的な実施形態による、方法９００のフローチャート図である。方法９００は、ＬＩＤＡＲデバイス（例えば、図１に例解されたＬＩＤＡＲユニット１２８、図２Ａ～３に例解された第１のＬＩＤＡＲユニット２０４、図２Ａ～２Ｅに例解された第２のＬＩＤＡＲユニット２０６、又は図４Ａ及び４Ｂに例解されたＬＩＤＡＲデバイス４１０）によって実施され得る。そのようなＬＩＤＡＲデバイスは、例えば、ＶＣＳＥＬのアレイ（例えば、図５Ａ及び５Ｂに例解されたＶＣＳＥＬ５００のアレイ）を含み得る。

ブロック９０２では、方法９００は、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスのコントローラから、制御信号をＬＩＤＡＲデバイスの発射回路に送信することを含み得る。制御信号は、発射回路の１つ以上のコンデンサを充電するために使用される充電時間及び／又は充電電流を提供し得る。追加的に、制御信号は、周囲シーンの１つ以上の測定値に応答して（例えば、判定された関心領域に基づいて）、コントローラによって、規則的な間隔（例えば、１ｍｓ毎、５ｍｓ毎、１０ｍｓ毎など）又は不規則な間隔で送信され得る。

ブロック９０４では、方法９００はまた、制御信号に基づく発射回路によって、個々にアドレス指定可能な垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）に、ＬＩＤＡＲデバイスの周囲環境中に光パルスを放出させることを含み得る。個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬは、アレイ内の複数の個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬのうちの１つである。

ブロック９０６では、方法９００は、ＬＩＤＡＲデバイスの検出器によって、ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境からの光パルスの反射を検出することを含み得る。検出器は、ＬＩＤＡＲデバイスの複数の検出器のうちの１つである。

本明細書全体を通して説明されるＶＣＳＥＬは、様々な製造技術によって製造され得、それらの各々が本明細書で企図されている。例えば、１つ以上のフォトリソグラフィステップ（例えば、スピンコートフォトレジストを塗布すること、フォトレジストを紫外線に曝露することなど）、切断／エッチングステップ（例えば、化学エッチ又はレーザ切断）、ドーピングステップ（例えば、イオン注入ステップ）、堆積ステップ（例えば、金属堆積ステップ又はエピタキシステップ）、及び／又は接着ステップ（例えば、１つ以上の構成要素を、エポキシを使用してＰＣＢに接着する）が、ＶＳＣＥＬのうちの１つ以上を容易にするように用いられ得る。更に、ＶＣＳＥＬは、様々な材料（例えば、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓなど）から製造され得る。製造のための材料の選択は、ＶＣＳＥＬの所望の波長出力及び／又は所望の電力出力に基づき（例えば、関連付けられたＬＩＤＡＲデバイスのランタイム環境内の標的範囲に基づき）得る。他の製造技術も可能である。

本開示は、本出願に説明される特定の実施形態に関して限定されるものではなく、特定の実施形態は、様々な態様の例解として意図されるものである。当業者には明らかであるように、多くの修正及び変形を本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく行うことができる。本開示の範囲内の機能的に同等の方法及び装置は、本明細書において列挙されるものに加えて、当業者には、これまでの説明から明らかであろう。このような修正及び変形は、添付の特許請求の範囲内にあることが意図されている。

上記の詳細な説明は、添付の図面を参照して、開示されたシステム、デバイス、及び方法の様々な特徴及び機能を説明している。図では、文脈が別の方法で指示しない限り、同様の記号は、典型的には、同様の構成部品を識別する。本明細書及び図に説明される例示的な実施形態は、限定することを意図しているものではない。本明細書において提示される主題の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を行うことができる。本明細書で概して説明され、かつ図に例解されている、本開示の態様は、多種多様な異なる構成で配置、置換、結合、分離、及び設計することができ、その全てが明示的に企図されることは容易に理解されよう。

図における、また本明細書において考察されるメッセージフロー図、シナリオ、及びフローチャートのいずれか又は全てに関して、各ステップ、ブロック、動作、及び／又は通信は、実施形態例に従った情報の処理及び／又は情報の送信を表し得る。代替的な実施形態は、これらの例示的な実施形態の範囲内に含まれる。これらの代替の実施形態では、例えば、ステップ、ブロック、送信、通信、要求、応答、及び／又はメッセージとして説明される動作は、関わる機能性に応じて、図示又は考察されるものとは異なる順序で、実質的に同時に、又は逆の順序で実行することができる。更に、それより多いか又は少ないブロック及び／又は動作を、本明細書において考察されるメッセージフロー図、シナリオ、及びフローチャートのいずれかで使用することができ、これらのメッセージフロー図、シナリオ、及びフローチャートは、部分的に又は全体として互いに組み合わせることができる。

情報の処理に相当するステップ、ブロック、又は動作は、本明細書に説明される方法又は技法の特定の論理機能を果たすように構成され得る回路網に対応することができる。代替的に又は追加的に、情報の処理に相当するステップ又はブロックは、モジュール、セグメント、又はプログラムコード（関連データを含む）の一部分に対応することができる。プログラムコードは、特定の論理演算又は動作を方法又は技法において実施するためのプロセッサにより実行可能な１つ以上の命令を含むことができる。プログラムコード及び／又は関連データは、ＲＡＭ、ディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、又は別の記憶媒体を含む記憶デバイスなど、いずれのタイプのコンピュータ可読媒体にも記憶することができる。

更に、１つ以上の情報送信に相当するステップ、ブロック、又は動作は、同じ物理デバイスにおけるソフトウェアモジュール及び／又はハードウェアモジュール間の情報送信に対応することができる。しかしながら、他の情報送信は、様々な物理デバイスにおけるソフトウェアモジュール及び／又はハードウェアモジュール間の情報送信であり得る。

図に示される特定の配置は、限定としてみなされるべきではない。他の実施形態が、所与の図に示される各要素をそれより多く、又はそれより少なく含み得ることを理解されたい。更に、例解された要素のうちのいくつかは、組み合わせることができるか、又は省略することができる。更に、例示的な実施形態は、図に例解されていない要素を含むことができる。

様々な態様及び実施形態が本明細書に開示されているが、他の態様及び実施形態が、当業者には明らかであろう。本明細書に開示される様々な態様及び実施形態は、例解を目的とするものであり、限定することを意図するものではなく、真の範囲は、以下の特許請求の範囲によって示される。

Claims (20)

1. 光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスであって、
   前記ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境中に光パルスを放出するように構成された、個々にアドレス指定可能な垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のアレイと、
   前記アレイ内で前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬを選択的に発射するように構成された発射回路と、
   制御信号を使用して前記発射回路を制御するように構成されたコントローラと、
   複数の検出器であって、前記複数の検出器の各検出器が、前記アレイ内の１つ以上の個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬによって放出され、前記ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む前記環境内の１つ以上の物体によって反射される、前記光パルスの反射を検出するように構成されている、複数の検出器と、を備える、ＬＩＤＡＲデバイス。
2. 前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬが、共有基板上に配設され、前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの光共振器が、前記共有基板の表面に対して法線方向に配向され、前記アレイ内の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬは、前記光パルスが、前記ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む前記環境に送信される前に前記共有基板を通過しないように、前記共有基板の反対側にある前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの上面から前記光パルスを各々放出する、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
3. 前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬが、複数の行及び複数の列に配置され、単一の行の全ての個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬが、共通のアノードを共有し、単一の列の全ての個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬが、共通のカソードを共有する、請求項２に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
4. 複数のコンデンサを更に備え、各コンデンサが、個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬのそれぞれの行に電気的に結合され、前記コンデンサの各々は、前記それぞれの行の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬに前記光パルスを放出させるように、前記それぞれの行の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬを通して放電されるように構成されている、請求項３に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
5. 単一のコンデンサバンク内の１つ以上のコンデンサと、
   複数のスイッチと、を更に備え、各スイッチが、（ｉ）前記単一のコンデンサバンク、及び（ｉｉ）個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬのそれぞれの行に電気的に結合され、前記スイッチの各々が、前記それぞれの行の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬに前記光パルスを放出させるように、前記単一のコンデンサバンク内の前記コンデンサが、前記それぞれの行の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬを通して放電することを可能にするように構成されている、請求項３に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
6. 前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの前記アレイが、共有基板上に配設され、前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの光共振器が、前記共有基板の表面に対して法線方向に配向され、前記アレイ内の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬは、前記光パルスが、前記ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む前記環境に送信される前に前記共有基板を通過するように、前記共有基板に面する前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの底面から前記光パルスを各々放出する、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
7. 前記アレイ内の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの各々が、前記アレイ内の全ての他の個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬのカソードとは別個であるカソードを有し、前記アレイ内の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの各々が、前記アレイ内の全ての他の個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬのアノードとは別個であるアノードを有する、請求項６に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
8. 前記発射回路及び個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの前記アレイが、実装構造上に配設され、前記実装構造が、ポリイミドプリント回路基板を備える、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
9. 前記発射回路が、エポキシダイボンディングを使用して前記実装構造に固定され、個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの前記アレイが、追加のエポキシを使用して前記実装構造に固定されている、請求項８に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
10. 前記追加のエポキシが、前記発射回路を取り囲み、封止する、請求項９に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
11. 前記アレイ内の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの各々が、共有基板上に配設され、前記共有基板が、１００μｍ～１５０μｍの厚さを有する、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
12. 前記アレイ内の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬが、少なくとも２つの異なるフォームファクタを有する、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
13. 前記アレイ内の個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの第１のセットが、第１のフォームファクタを有し、
    前記アレイ内の個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの第２のセットが、第２のフォームファクタを有し、
    前記第１のフォームファクタが、第１のＶＣＳＥＬ直径を含み、
    前記第２のフォームファクタが、第２のＶＣＳＥＬ直径を含み、
    前記第１のＶＣＳＥＬ直径が、前記第２のＶＣＳＥＬ直径よりも大きく、
    個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの前記第１のセット内の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬが、個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの前記第２のセット内の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬによって放出された光パルスよりも高い電力を有する光パルスを放出するように構成されている、請求項１２に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
14. 前記アレイ内の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬが、直径２０μｍ～４０μｍである、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
15. 前記アレイ内の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬが、六角形パターンで配置され、前記六角形パターンが、前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬの放出表面のサイズと比較して疎である、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
16. 前記アレイ内の前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬが、不均一なパターンで配置され、前記不均一なパターンが、前記ＬＩＤＡＲデバイス内の光学歪みを補償するように設計されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
17. 前記発射回路が、１つ以上の窒化ガリウム電界効果トランジスタ（ＧａＮＦＥＴ）を備える、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
18. 前記光パルスが前記ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む前記環境に送信される前に、前記光パルスを光学的に修正するように構成された送信レンズを更に備える、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
19. 前記反射が前記複数の検出器によって検出される前に、前記ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む前記環境から戻る前記光パルスの前記反射を光学的に修正するように構成された受信レンズを更に備える、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
20. 方法であって、
    光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスのコントローラから、制御信号を前記ＬＩＤＡＲデバイスの発射回路に送信することと、
    前記制御信号に基づく前記発射回路によって、個々にアドレス指定可能な垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）に、前記ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む環境中に光パルスを放出させることであって、前記個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬが、アレイ内の複数の個々にアドレス指定可能なＶＣＳＥＬのうちの１つであることと、
    前記ＬＩＤＡＲデバイスの検出器によって、前記ＬＩＤＡＲデバイスを取り囲む前記環境からの前記光パルスの反射を検出することであって、前記検出器が、前記ＬＩＤＡＲデバイスの複数の検出器のうちの１つであることと、を含む、方法。
    

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