JP6665381B2 - 適応型照射を備えたフラッシュライダー - Google Patents
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Description
これにより、光円錐の形状に合わせるための、特別な吸収に基づくベゼル又は開口を必要とすることなく、入射光の効率的な角度再分布がもたらされる。光学系207は、所望のFoVを照射するために、SLM205によって反射された光を拡大する。送信機101の出力開口は非常に小さいことが好ましく、例えば、2センチメートル×2センチメートル台である。FoV内の物体から反射される光は、光学系209によってセンサアレイ211に投影される。
複数のセンサの場合、光学系209による単一又は複数の結像が用いられてよい。複数の結像光学系を用いると、積分空間及び簡単な光学系の両方の面で利点が提供される。
・距離5mのFoV:125°×23°(=0.7sr)では、およそ500mW/srが必要。
・距離50mのFoV:22°×2.3°では、およそ25,000mW/srが必要。
・距離100mのFoV:11.5°×1.2°では、およそ100,000mW/srが必要。
・距離200mのFoV:5.7°×0.6°では、およそ400,000mW/srが必要。125°×23°という従来の非適応型ライダーシステムのFoVの場合、200メートルの距離で十分な照射を実現するには、およそ280Wが必要になる。この一定に照射されたFoVは、高い電力消費、及び短距離には高すぎる強度をもたらす。この電力問題を解決し、異なる距離に対して1平方メートル当たりほぼ一定の出力を実現するために、本システムでは、立体角当たりの強度は距離とともに増加するが、全照射角度範囲は距離とともに減少する。図3に示す例示的な実施形態において、本手法は、ライダー送信機の所要電力を著しく減少させることになる。すなわち、従来の非適応型ライダーシステムで必要となるおよそ280ワットから、本システムを用いた場合の約8ワットに減少する。なお、図3において、線303は方位角0°を表す。したがって線303は、本システムのFoVを左側と右側に分割する。線305は、高度0°と水平線とを表す。図の理解を助けるために、図3には道路が示されている。この道路は、左側の道路境界307と、右側の道路境界309と、道路のセンターライン311とを含む。
Claims (14)
- 車両に組み込まれたフラッシュライダー(light detection and ranging(光検出及び測距):lidar)システムであって、
前記車両に組み込まれたライダー送信機であって、前記ライダー送信機は周期変調光源と空間光変調器(SLM)とを有し、前記周期変調光源によって生成された出力光線が、前記ライダー送信機を透過する前に前記SLMによって反射され、前記ライダー送信機に対応する第1の視野(FoV)内に、前記周期変調光源の単一のパルス内で、前記SLMは異なる光強度の複数の照射区域を生成する、ライダー送信機と、
前記車両に組み込まれたライダー受信機であって、前記ライダー受信機はさらにセンサアレイを有し、前記ライダー受信機に対応する第2のFoV内の物体によって反射された光が前記センサアレイによって捕らえられる、ライダー受信機と、
前記ライダー送信機及び前記ライダー受信機に連結されたライダー処理システムであって、前記ライダー処理システムは、前記SLMによって生成された前記複数の照射区域の各照射区域に対して所定の区域サイズ及び所定の光強度を実現するよう前記SLMを適応させるように構成され、前記ライダー処理システムは、前記センサアレイによって取得されたデータに対して飛行時間測定法(ToF測定法)を行うように構成され、前記ライダー処理システムは、(i)現在の車両位置を車載の全地球測位システム(GPS)から受け取り、一連の進行先道路状況をデータベースから受け取り、前記現在の車両位置及び前記一連の進行先道路状況に応じて計算機合成ホログラム(CGH)を生成し、アクティブマトリックス型バックプレーンを用いて前記CGHを前記SLMに適用するように構成される、又は、(ii)一連の進行先道路状況を二次障害物検出システムから受け取り、前記一連の進行先道路状況に応じてCGHを生成し、アクティブマトリックス型バックプレーンを用いて前記CGHを前記SLMに適用するように構成される、ライダー処理システムと
を備える、フラッシュライダーシステム。 - 前記ライダー処理システムは、前記周期変調光源の複数のパルスの間に、前記センサアレイによって取得されたデータに対して前記ToF測定法を行う、請求項1に記載のフラッシュライダーシステム。
- 前記周期変調光源と前記SLMとの間に置かれた第1のセットの光学系をさらに備え、前記第1のセットの光学系は、前記出力光線が前記SLMに当たる前に、前記出力光線を拡大し且つコリメートする、請求項1に記載のフラッシュライダーシステム。
- 第2のセットの光学系と第3のセットの光学系とをさらに備え、前記第2のセットの光学系は、前記ライダー送信機に対応する第1のFoVを照射するために、前記SLMによって反射された前記出力光線を拡大し、前記第3のセットの光学系は、前記第2のFoV内の物体によって反射された前記光を前記センサアレイに投影する、請求項3に記載のフラッシュライダーシステム。
- 前記アクティブマトリックス型バックプレーンは、液晶層の第1の面に配置され、前記液晶層の第2の面に透明電極が配置され、前記アクティブマトリックス型バックプレーンは2次元画素アレイで構成され、前記2次元画素アレイを構成する各画素は前記ライダー処理システムによって個別にアドレス指定可能であり、前記ライダー処理システムは前記2次元画素アレイの各画素を個別にアドレス指定して、前記SLMによって生成された各照射区域に対して前記所定の区域サイズ及び前記所定の光強度を実現するように構成される、請求項1に記載のフラッシュライダーシステム。
- 前記SLMはさらに、前記周期変調光源の動作波長において高反射率を提供する誘電体ミラーを含む、請求項5に記載のフラッシュライダーシステム。
- 前記アクティブマトリックス型バックプレーンを用いて前記CGHを前記SLMに適用することで、各照射区域に対して前記所定の区域サイズ及び前記所定の光強度が生成される、請求項6に記載のフラッシュライダーシステム。
- 前記CGHは、
(i)0と少なくとも2PIとの間の位相レベルの空間配置を含み、前記アクティブマトリックス型バックプレーンを用いて前記CGHを前記SLMに適用することで、各照射区域に対して前記所定の区域サイズ及び前記所定の光強度を生成する、又は、
(ii)事前に計算された、位相レベルの空間配置を含み、前記アクティブマトリックス型バックプレーンを用いて前記CGHを前記SLMに適用することで、各照射区域に対して前記所定の区域サイズ及び前記所定の光強度を生成する、又は、
(iii)位相レベルの空間配置を含み、前記ライダー処理システムは、反復フーリエ変換アルゴリズムを適用することによって、位相レベルの前記空間配置をリアルタイムで計算し、前記アクティブマトリックス型バックプレーンを用いて前記CGHを前記SLMに適用することで、各照射区域に対して前記所定の区域サイズ及び前記所定の光強度を生成する、請求項6に記載のフラッシュライダーシステム。 - 前記SLMはさらに、シリコン基板とガラス基板とを含み、前記アクティブマトリックス型バックプレーンと、前記液晶層と、前記透明電極と、前記誘電体ミラーとが、前記シリコン基板と前記ガラス基板との間に挟まれる、請求項6に記載のフラッシュライダーシステム。
- 前記複数の照射区域は、前記車両に最も近い第1の照射区域から、FoVの水平線に最も近い最後の照射区域まで広がっており、前記ライダー処理システムは、前記第1の照射区域から前記最後の照射区域へと、照射区域ごとに前記所定の光強度を増加させるように構成される、請求項1から9のいずれか一項に記載のフラッシュライダーシステム。
- 前記複数の照射区域の各照射区域に対応する立体角当たりの強度が距離とともに増加し、前記複数の照射区域の各照射区域に対応する角度範囲が前記距離とともに減少する、請求項10に記載のフラッシュライダーシステム。
- 前記データベースは、(i)車載ナビゲーションシステムに組み込まれるか、又は(ii)外部データベースで構成されるか、のいずれかである、請求項1から11のいずれか一項に記載のフラッシュライダーシステム。
- 前記一連の進行先道路状況はさらに、第1のFoV内の存在する可能性がある障害物に対応する複数の位置を含む、請求項1から12のいずれか一項に記載のフラッシュライダーシステム。
- 前記二次障害物検出システムは、レーダーに基づくセンサ、カメラ、電磁センサ、及び超音波センサからなる群から選択される、請求項1から12のいずれか一項に記載のフラッシュライダーシステム。
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