JP6697636B2 - Ｌｉｄａｒシステム及び方法 - Google Patents

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ラリー，スマダー デイビッド
ラリー，スマダー デイビッド
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Description

（関連出願の相互参照）
[001] 本出願は、２０１６年９月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／３９６，８５８号、２０１６年９月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／３９６，８６３号、２０１６年９月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／３９６，８６４号、２０１６年９月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／３９７，３７９号、２０１６年１０月９日に出願された米国仮特許出願第６２／４０５，９２８号、２０１６年１０月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／４１２，２９４号、２０１６年１０月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／４１４，７４０号、２０１６年１１月７日に出願された米国仮特許出願第６２／４１８，２９８号、２０１６年１１月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／４２２，６０２号、２０１６年１１月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／４２５，０８９号、２０１７年１月３日に出願された米国仮特許出願第６２／４４１，５７４号、２０１７年１月３日に出願された米国仮特許出願第６２／４４１，５８１号、２０１７年１月３日に出願された米国仮特許出願第６２／４４１，５８３号、及び、２０１７年６月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／５２１，４５０号の優先権の利益を主張する。前述の出願の全ては全体が援用により本願に含まれる。
[002] 本開示は、一般に、周囲環境をスキャンするための調査技術に関し、更に特定すれば、ＬＩＤＡＲ技術を用いて周囲環境における物体を検出するシステム及び方法に関する。
[003] 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。
[004] 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。あらゆる検知システムと同様、ＬＩＤＡＲベースの検知システムが自動車業界によって充分に導入されるため、システムは、遠方の物体の検出を可能とする信頼性の高いデータを提供しなければならない。しかしながら、現在、ＬＩＤＡＲシステムを目に安全なものにする（すなわち、投影光放出が目の角膜及びレンズに吸収されて網膜に熱損傷を与える場合に生じ得る人の目に対する損傷を与えないようにする）必要によって、ＬＩＤＡＲシステムの最大照射パワーは制限されている。
[005] 本開示のシステム及び方法は、目の安全の規制に従いながらＬＩＤＡＲシステムの性能を向上させることを対象とする。
[006] 本開示に従った実施形態は、ＬＩＤＡＲ技術を用いて周囲環境における物体を検出するためのシステム及び方法を提供する。
[007] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、少なくとも１つの光源からの光を用いた視野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つの光源を制御し、視野をスキャンするため少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器を制御し、視野の第１の部分のスキャンに関連した第１の検出反射を用いて、第１の部分内に第１の距離の第１の物体が存在すると決定し、視野の第２の部分内に第１の距離の物体が不在であると決定し、第１の反射を検出し、第２の部分内に物体が不在であると決定した後、視野の第１の部分の方へ投影されるよりも多くの光が視野の第２の部分の方へ投影されるように光源パラメータを変更し、視野の第２の部分における第２の検出反射を用いて、第１の距離よりも大きい第２の距離に第２の物体が存在すると決定する、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[008] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、少なくとも１つの光源からの光を用いた視野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つの光源を制御し、視野の第１の部分の方へ誘導される少なくとも第１の光放出の投影を制御して、視野の第１の部分内に第１の距離の物体が不在であると決定することと、少なくとも第１の光放出に基づいて視野の第１の部分内に物体が不在であると決定された場合、視野の第１の部分の方へ誘導される少なくとも第２の光放出の投影を制御して、視野の第１の部分において第１の距離よりも大きい第２の距離の物体の検出を可能とし、視野の第１の部分の方へ誘導される少なくとも第３の光放出の投影を制御して、視野の第１の部分において第２の距離よりも大きい第３の距離の物体が存在すると決定する、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[009] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、第１の部分及び第２の部分を含む視野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つの光源を制御し、画素ごとに少なくとも１つのセンサから信号を受信し、この信号は、周囲光と、視野内の物体によって反射された少なくとも１つの光源からの光及び少なくとも１つのセンサに関連する雑音の組み合わせと、のうち少なくとも１つを示し、視野の第１の部分に関連した信号の少なくとも一部における雑音を推定し、視野の第１の部分における雑音の推定に基づいて、視野の第１の部分に関連した反射に対するセンサ感度を変更し、視野の第２の部分に関連した信号の少なくとも一部における雑音を推定し、視野の第２の部分における雑音の推定に基づいて、視野の第２の部分に関連した反射に対するセンサ感度を変更し、第２の部分に関連した反射に関する変更されたセンサ感度は第１の部分に関連した反射に関する変更されたセンサ感度とは異なる、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[010] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、少なくとも１つの光源からの光を用いた視野のスキャンにおいて光強度を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御し、視野をスキャンするため少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器を制御し、視野内の少なくとも１つの明確な関心領域の識別を取得し、第１のスキャンサイクルの後、少なくとも１つの明確な関心領域に関連したロケーションにおける少なくとも１つの後続の第２のスキャンサイクルの光強度が、少なくとも１つの明確な関心領域に関連したロケーションにおける第１のスキャンサイクルの光強度よりも高くなるように、少なくとも１つの明確な関心領域に対する光の割り当てを他の領域よりも増大させる、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[011] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、少なくとも１つの光源からの光を用いた視野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つの光源を制御し、視野をスキャンするため少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器を制御し、視野内の物体から反射された光を示す反射信号を少なくとも１つのセンサから受信し、初期光放出の反射信号に基づいて、ＬＩＤＡＲシステムの中間エリアにおいて少なくとも１つの光偏向器からの閾値距離内に物体が位置しているか否かを判定し、閾値距離は安全距離に関連付けられ、中間エリアで物体が検出されない場合、中間エリアの方へ追加光放出を投影し、これによって中間エリアよりも遠くにある物体の検出を可能とするように、少なくとも１つの光源を制御し、中間エリアで物体が検出された場合、中間エリアにおける光の蓄積エネルギ密度が最大許容可能露光量を超えないように、少なくとも１つの光源及び少なくとも１つの光偏向器のうち少なくとも１つを規制する、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[012] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、光源の光放出を制御し、光源のアウトバウンド経路に配置された少なくとも１つの光偏向器を繰り返し移動させることによって視野をスキャンし、視野の単一のスキャンサイクル中に少なくとも１つの光偏向器は複数の位置に瞬時に配置され、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置にある間、少なくとも１つの偏向器を介して、センサへの帰還経路に沿って単一の光ビームスポットの反射を受光し、センサから、各光ビームスポットの画像に関連付けられた信号をビームスポットごとに受信し、センサは複数の検出器を含み、ビームスポットごとに各光ビームスポットの画像が複数の検出器に入射するように、各検出器のサイズは各光ビームスポットの画像よりも小さく、複数の検出器に対する入射によって生じた信号から、単一の光ビームスポットの画像に関連付けられた少なくとも２つの異なる範囲測定値を決定する、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[013] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置にある間、複数の光源からの光を複数のアウトバウンド経路に沿って視野を形成する複数の領域の方へ偏向させるように、少なくとも１つの偏向器を制御し、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置にある間、視野からの光反射が少なくとも１つの偏向器の少なくとも１つの共通エリアで受光されるように少なくとも１つの偏向器を制御し、少なくとも１つの共通エリアにおいて複数の光源のうち少なくともいくつかの光反射の少なくとも一部は相互に重なって入射し、複数の検出器の各々から、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置にある間の少なくとも１つの共通エリアからの光反射を示す少なくとも１つの信号を受信する、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[014] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、メモリに記憶された光学予算（optical budget）にアクセスし、光学予算は、少なくとも１つの光源に関連付けられると共に少なくとも１つの光源によって所定の時間期間内に放出可能な光量を規定し、ＬＩＤＡＲシステムのプラットフォーム条件を示す情報を受信し、受信した情報に基づいて、スキャンレート、スキャンパターン、スキャン角、空間光分布、及び時間光分布のうち少なくとも２つに基づいて、ＬＩＤＡＲシステムの視野に光学予算を動的に配分し、動的に配分した光学予算に従って視野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つの光源を制御するための信号を出力する、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[015] 開示される実施形態に従って、車両での使用向けに構成されたＬＩＤＡＲのための振動抑制システムは、少なくとも１つのプロセッサであって、視野のスキャンにおいて少なくとも１つの光源からの光の光束を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御し、視野をスキャンするため少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器の位置決めを制御し、車両の振動を示すデータを取得し、取得したデータに基づいて、車両の振動を補償するため少なくとも１つの光偏向器の位置決めに対する調整を決定し、少なくとも１つの光偏向器の位置決めに対する決定された調整を実施することにより、少なくとも１つの光偏向器において、視野のスキャンに対する車両の振動の影響の少なくとも一部を抑制する、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[016] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、視野のスキャンサイクルにおいて少なくとも１つの光源からの光の光束を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御し、少なくとも１つの光源から投影された光は視野をスキャンするため少なくとも１つの偏向器に誘導され、視野内の物体から反射された光を示す反射信号を少なくとも１つのセンサから受信し、スキャンサイクルにおいて視野の少なくとも３つのセクタが発生するように光束とスキャンを連携させ、第１のセクタは第１の光束及び関連付けられた第１の検出範囲を有し、第２のセクタは第２の光束及び関連付けられた第２の検出範囲を有し、第３のセクタは第３の光束及び関連付けられた第３の検出範囲を有し、第２の光束は第１の光束及び第３の光束の各々よりも多く、少なくとも１つのセンサからの入力に基づいて、第１の検出範囲及び第３の検出範囲よりも遠い距離に位置する第２のセクタ内の物体を検出する、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[017] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、近視野部分及び遠視野部分を含む視野の複数のスキャンにおいて少なくとも１つの光源の光束を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御し、視野をスキャンするように少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器を制御し、近視野部分をカバーするスキャンサイクルに関連した第１のフレームに対する第１のスキャンレートと、遠視野部分をカバーするスキャンサイクルに関連した第２のフレームに対する第２のスキャンレートとを実施し、第１のスキャンレートは第２のレートよりも大きく、近視野部分に関連した複数の順次的な第１のフレームにおける物体の検出を可能とする光の投影後、光源パラメータを変更し、これによって遠視野部分に関連した第２のフレームにおける物体の検出を可能とするように光を投影するよう、少なくとも１つの光源を制御する、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[018] 開示される実施形態に従って、車両で使用するためのＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、視野のスキャンにおいて少なくとも１つの光源の光束を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御し、視野をスキャンするため少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器を制御し、車両の現在の運転環境を示す入力を受信し、現在の運転環境に基づいて、視野のスキャンにおいて投影される光量及び光の空間光分布を変動させることによって瞬時検出距離を動的に調整するように少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させる、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[019] 開示される実施形態に従って、車両で使用するためのＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、視野のスキャンサイクルにおいて少なくとも１つの光源からの光の光束を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御し、視野をスキャンするため少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器を制御し、車両の車線横断方向転換が起こりそうであることを示す入力を取得し、車線横断方向転換が起こりそうであることを示す入力に応答して、車両が合流しようとしている遠い側の車線を含めて車両の車線横断方向転換の方向とは反対の側の光束を視野の他の部分よりも増大させ、車両の車線横断方向転換の方向とは反対側の検出範囲を車線横断方向転換の方向の検出範囲よりも一時的に拡大するように、少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させる、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[020] 開示される実施形態に従って、幹線道路を走行する車道用車両と共に使用するためのＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、視野のスキャンサイクルにおいて少なくとも１つの光源からの光の光束を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御し、視野をスキャンするため少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器を制御し、視野は、車両が走行している幹線道路に概ね対応する中央領域と、幹線道路の右側のエリアに概ね対応する右側周辺領域と、幹線道路の左側のエリアに概ね対応する左側周辺領域と、に分割可能であり、車両が幹線道路の走行に対応するモードであるという入力を取得し、車両が幹線道路の走行に対応するモードであるという入力に応答して、中央領域、右側周辺領域、及び左側周辺領域を含む視野のスキャン中、右側周辺領域及び左側周辺領域よりも多くの光が中央領域へ誘導されるように、少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させる、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[021] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのプロセッサであって、視野のスキャンにおいて少なくとも１つの光源からの光の光束を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御し、視野をスキャンするため少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器を制御し、視野における周囲光を示す情報を少なくとも１つのセンサから受信し、受信された情報において、視野の第２の部分よりも多くの周囲光を含む視野の第１の部分の指示を識別し、視野をスキャンする場合、視野の第２の部分の方へ投影される光の光束よりも視野の第１の部分の方へ投影される光の光束が多くなるように光源パラメータを変更する、ように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
[022] 開示される実施形態に従って、車両で使用するためのＬＩＤＡＲシステムは、車両の環境内の複数の物体を照射するために視野の方へ光を投影するように構成された少なくとも１つの光源と、少なくとも１つのプロセッサであって、視野の複数の部分のスキャンにおいて少なくとも１つの光源からの光の光束を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御し、視野のスキャン中、少なくとも１つのシステムコンポーネントから熱が放射され、少なくとも１つのシステムコンポーネントに関連した温度が閾値を超えていることを示す情報を受信し、温度が閾値を超えていることを示す受信された情報に応答して、少なくとも１つの後続のスキャンサイクル中に先行スキャンサイクルよりも少ない光が視野へ送出されるように視野の２つの部分間の照射比を変更する、ように構成された少なくとも１つのプロセッサと、を含むことができる。
[023] 開示される実施形態に従って、ＬＩＤＡＲシステムは、光を受光するためのウィンドウと、光を偏向させて偏向光を与えるための微小電気機械（ＭＥＭＳ）ミラーと、フレームと、アクチュエータと、アクチュエータとＭＥＭＳミラーとの間に機械的に接続された相互接続要素と、を含むことができ、各アクチュエータは本体及び圧電要素を含み、圧電要素は、電界が印加された場合に本体を曲げると共にＭＥＭＳミラーを移動させるように構成され、ＭＥＭＳミラーがアイドル位置に位置付けられている場合、ＭＥＭＳミラーはウィンドウに対して配向されている。
[024] 他の開示される実施形態に従って、方法は、上述のプロセッサにより実行されるステップの任意のものの１つ以上のステップを含む及び／又は本明細書に記載されるステップの任意のものを含むことができる。
[025] 更に別の開示される実施形態に従って、非一時的コンピュータ読み取り可能記憶媒体はプログラム命令を記憶することができ、この命令は、少なくとも１つの処理デバイスによって実行され、本明細書に記載される方法の任意のものを実施する。
[026] 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。
[026] 前述の一般的な記載及び以下の詳細な記載は単に例示及び説明のためのものであり、特許請求の範囲を限定しない。
[027] 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。
[028] 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。 [029] 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。 [030] 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。 [031] 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。 [031] 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。 [031] 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。 [031] 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。 [032] 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。 [032] 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。 [032] 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。 [032] 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。 [033] 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。 [033] 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。 [033] 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。 [033] 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。 [033] 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。 [034] 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。 [035] 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。 [036] 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。 [037] 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。 [037] 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。 [037] 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。 [038] 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。 [039] 本開示の実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムを用いて物体を検出するための例示的な方法を示すフローチャートである。 [040] 本開示のいくつかの実施形態に従った２次元センサの一例を示す図である。 [041] 本開示のいくつかの実施形態に従った１次元センサの一例を示す図である。 [042] 本開示のいくつかの実施形態に従った、送信及び受信の位置合わせを有する例示的なＬＩＤＡＲデバイスを示すブロック図である。 [043] 本開示のいくつかの実施形態に従った、送信及び受信の位置合わせを有する別の例示的なＬＩＤＡＲデバイスを示すブロック図である。 [044] 本開示のいくつかの実施形態に従った、例示的な第１の視野（ＦＯＶ）及び第２のＦＯＶのいくつかの例を示す図である。 [045] 本開示のいくつかの実施形態に従った、第１のＦＯＶの全域における第２のＦＯＶの例示的なスキャンパターンを示す図である。 [046] 本開示のいくつかの実施形態に従った、第１のＦＯＶの全域における第２のＦＯＶの別の例示的なスキャンパターンを示す図である。 [047] ここに開示される実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムの視野の概略図及びこれに関連する深さマップシーン表現を提供する。 [048] ここに開示される実施形態に従った、動的に変動可能な光束機能を備えたＬＩＤＡＲシステムを用いて生成された視野の概略図及びこれに関連する深さマップシーン表現を提供する。 [049] ここに開示される実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャン視野において光束を動的に変動させるための方法のフローチャート図を提供する。 [050] ここに開示される実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムの視野の概略図及びこれに関連する深度マップ（depth map）シーン表現を提供する。 [051] ここに開示される実施形態に従った、動的に変動可変な光束機能を備えたＬＩＤＡＲシステムを用いて生成された視野の概略図及びこれに関連する深度マップシーン表現を提供する。 [052] ここに開示される実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャン視野において光束を動的に変動させるための方法のフローチャート図を提供する。 [053] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムにおいてセンサ感度を変更するための例示的な方法を示すフローチャートである。 [054] 本開示のいくつかの実施形態に従った、受信信号の一例を、予想信号を推定するための関数と共に示す図である。 [055] 本開示のいくつかの実施形態に従った、受信信号の一例を、雑音を推定するための関数と共に示す図である。 [056] ＬＩＤＡＲシステムを用いて関心領域内の物体を検出するための方法の第１の例を示すフローチャートである。 [057] ＬＩＤＡＲシステムを用いて関心領域内の物体を検出するための方法の第２の例を示すフローチャートである。 [058] 開示される実施形態に従った例示的なＬＩＤＡＲシステムを示す別の図である。 [059] 本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムの概略図である。 [060] 本開示の実施形態に従った、光放出を制御するための例示的なプロセスのフローチャートである。 [061] 本開示の実施形態に従った、図２４に示されているプロセスの例示的な実施のフローチャートである。 [062] 本開示のいくつかの実施形態に従った、物体を検出するための例示的な方法を示すフローチャートである。 [063] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲを用いて物体を検出するための例示的な方法を示すフローチャートである。 [064] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲを用いて物体を検出するための別の例示的な方法を示すフローチャートである。 [065] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲを用いて物体を検出するための更に別の例示的な方法を示すフローチャートである。 [066] 本開示のいくつかの実施形態に従った、複数の光源及び共通の偏向器を有するＬＩＤＡＲシステムの図である。 [067] 本開示のいくつかの実施形態に従った、複数の光源及び共通の偏向器を有する別のＬＩＤＡＲシステムの図である。 [068] ＬＩＤＡＲシステム１００が利用可能な光学予算及び／又は計算予算を配分する際に利用できる様々な情報ソースと共に、ＬＩＤＡＲシステム１００のブロック図を与えている。 [069] 開示される実施形態に従った、配分した予算に基づいてＬＩＤＡＲシステムを制御するための方法３０００の一例を与えるフローチャートを示している。 [070] ここに開示される実施形態に従ってＬＩＤＡＲシステムを制御するための例示的な方法のフローチャート図を示している。 [071] ここに開示される実施形態に従った、光学予算の均等でない配分が妥当である状況の概略図である。 [072] 開示される例示的な実施形態に従った車両、及びいくつかの実施形態に従った振動補償システムを示す図である。 [072] いくつかの実施形態に従った振動補償システムを示す図である。 [072] いくつかの実施形態に従ったステアリングデバイス、中央処理装置（ＣＰＵ）、アクチュエータ−ミラーを示す図である。 [072] いくつかの実施形態に従ったアクチュエータ−ミラーを示す図である。 [072] いくつかの実施形態に従った２軸ＭＥＭＳミラーを示す図である。 [072] いくつかの実施形態に従った単一軸ＭＥＭＳミラーを示す図である。 [072] いくつかの実施形態に従った丸いＭＥＭＳミラーを示す図である。 [073] 例示的な開示される実施形態に従った、道路に沿って検知された動きを補償することができるＬＩＤＡＲシステム設置の概略図である。 [074] 車両振動補償システムを利用する方法を示すフロー図である。 [075] ここに開示される実施形態に従った、異なるセクタにおける異なる検出範囲の概略図である。 [075] ここに開示される実施形態に従った、異なるセクタにおける異なる検出範囲の概略図である。 [075] ここに開示される実施形態に従った、異なるセクタにおける異なる検出範囲の概略図である。 [075] ここに開示される実施形態に従った、異なるセクタにおける異なる検出範囲の概略図である。 [076] ここに開示される実施形態に従った、視野内の異なるセクタを示す概略図である。 [077] ここに開示される実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムを用いて関心領域内の物体を検出するための方法の一例を示すフローチャートである。 [078] 本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムの視野の概略図である。 [079] 本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムの例示的な視野の概略図である。 [080] 本開示の実施形態に従ったスキャンプロセスの例示的な実施のフローチャートである。 [080] 本開示の実施形態に従ったスキャンプロセスの例示的な実施のフローチャートである。 [081] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲを用いて車両の経路内の物体を検出するための例示的な方法を示すフローチャートである。 [082] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲを用いて車両の経路内の物体を検出するための別の例示的な方法を示すフローチャートである。 [083] 本開示のいくつかの実施形態に従った、都市環境における車両の一例を示す図である。 [084] 本開示のいくつかの実施形態に従った、農村環境における車両の一例を示す図である。 [085] 本開示のいくつかの実施形態に従った、交通渋滞における車両の一例を示す図である。 [086] 本開示のいくつかの実施形態に従った、トンネルにおける車両の一例を示す図である。 [087] 本開示のいくつかの実施形態に従った、トンネルから出た車両の一例を示す図である。 [088] 本開示のいくつかの実施形態に従った、図４２Ａ、図４２Ｂ、及び図４２Ｃの例示的な車両を異なる角度から示す図である。 [089] 少なくとも１つの光偏向器の共通エリアに照準を合わせた複数の光源を有する例示的なＬＩＤＡＲシステムを示す図である。 [090] 本開示のいくつかの実施形態に従った、車線横断方向転換のためのＬＩＤＡＲ検出スキームの例示的な方法を示すフローチャートである。 [091] 本開示のいくつかの実施形態に従ったＬＩＤＡＲ検出スキャンスキームの一例を示す図である。 [092] 本開示のいくつかの実施形態に従った、車線横断方向転換及びその他の状況のためのＬＩＤＡＲ検出スキームの一例を示す図である。 [092] 本開示のいくつかの実施形態に従った、車線横断方向転換及びその他の状況のためのＬＩＤＡＲ検出スキームの一例を示す図である。 [093] 例示的な開示される実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムの支援のもとで幹線道路環境において走行している車両の概略図である。 [094] 例示的な開示される実施形態に従った、幹線道路環境でのＬＩＤＡＲシステムによる動的な光割り当ての概略図である。 [094] 例示的な開示される実施形態に従った、幹線道路環境でのＬＩＤＡＲシステムによる動的な光割り当ての概略図である。 [094] 例示的な開示される実施形態に従った、幹線道路環境でのＬＩＤＡＲシステムによる動的な光割り当ての概略図である。 [094] 例示的な開示される実施形態に従った、幹線道路環境でのＬＩＤＡＲシステムによる動的な光割り当ての概略図である。 [095] 例示的な開示される実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムを用いて車両の経路内の物体を検出するための方法を示す。 [096] 例示的な開示される実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムの検知構成の一例を示す図である。 [097] ＬＩＤＡＲ視野の様々な部分を表す概略図である。 [098] ＬＩＤＡＲシステムを用いて関心領域内の物体を検出するための方法の一例を示すフローチャートである。 [099] 本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムの概略図である。 [0100] 本開示の実施形態に従った温度低下プロセスの例示的な実施のフローチャートである。 [0101] 本開示の実施形態に従った温度低下プロセスの例示的な実施のフローチャートである。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。 [0102] 本開示のいくつかの実施形態に従った、ＬＩＤＡＲシステムのスキャンユニットに組み込まれたＭＥＭＳミラー及び関連するコンポーネントの例を示す図である。
[0103] 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。従って、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
[0104] 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。
[0105] 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。
[0106] 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。
[0107] 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。
[0108] 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。
[0109] 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。
[0110] 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）。
[0111] 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。
[0112] 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。
[0113] 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。
[0114] 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。あるいは、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。
[0115] 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。
[0116] 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。
[0117] 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。
[0118] 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。
[0119] 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５０μ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。
[0120] 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）、又は命令の実行も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、も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も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
[0121] 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。
[0122] 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もしくは飛行デバイス）、又は自律型も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。
[0123] 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。あるいは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。
[0124] 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。
[0125] 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）画像内の領域も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
[0126] 図２Ａから図２Ｄ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。
[0127] 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異なる光学チャネルを通るＬＩＤＡＲシステム構成を広く指す。具体的には、アウトバウンド光放出は第１の光学ウィンドウ（図示せず）を通過し、インバウンド光放出は別の光学ウィンドウ（図示せず）を通過することができる。図２Ａに示される例において、バイスタティック構成は、スキャンユニット１０４が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）。そのような構成において、インバウンド経路及びアウトバウンド経路は異なる。
[0128] 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。
[0129] 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。この実施形態については図７を参照して以下で詳細に記載する。
[0130] 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。
[0131] 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。
[0132] 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。
[0133] 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少なくとも部分的に共有される光路を通る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、双方の光ビームが通る少なくとも１つの光学アセンブリを共有する。別の例では、アウトバウンド光放射は光学ウィンドウ（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。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。
[0134] 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。
[0135] 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７００ｎｍ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。
[0136] 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。
[0137] 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。従って、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。
[0138] 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。
[0139] 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。従って、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。
[0140] 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。
[0141] 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。
[0142] 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。
[0143] 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。
スキャンユニット
[0144] 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。
[0145] 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塩、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。
[0146] 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。
[0147] 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に接続することができる。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。
[0148] 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。
[0149] 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。
[0150] 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。
[0151] 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。あるいは、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。
[0152] 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。
[0153] 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。あるいは、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。
[0154] 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。
[0155] 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
[0156] 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。
[0157] 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。
[0158] 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。
[0159] 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。
[0160] 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。あるいは、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。
[0161] 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。
[0162] 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）。
[0163] 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。
[0164] 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。
[0165] 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。
[0166] 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。従って、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。
[0167] 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。
[0168] 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。従って、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。
[0169] 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。
[0170] 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。
[0171] 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。
[0172] 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。
[0173] 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。
[0174] 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。従って、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。
[0175] 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。
[0176] 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。
[0177] 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。
[0178] 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）。
[0179] 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。
[0180] 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、かつ、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。
処理ユニット
[0181] 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。
[0182] 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。
[0183] 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。
[0184] 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。この実施形態については図２３から図２５を参照して以下で更に詳しく説明する。
[0185] 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（画像の各画素もしくは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。
[0186] 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。
[0187] 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
[0188] 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。
[0189] 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も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。
[0190] 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も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。
[0191] 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。
[0192] 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。この実施形態については図１１から図１３を参照して以下で詳述する。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、従って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。この実施形態については図２０から図２２を参照して以下で詳述する。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。この実施形態については図２３から図２５を参照して以下で詳述する。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。この実施形態については図１４から図１６を参照して以下で詳述する。異なる部分に対するパワー割り当てを決定する他の理由については、図２９から図３１、図５３から図５５、及び図５０から図５２を参照して以下で更に検討する。
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
[0193] 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。
[0194] 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とに関連している。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。
[0195] 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。一実施形態では、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、従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
[0196] 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。あるいは、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。
[0197] 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）。
[0198] 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。
[0199] 様々な開示される実施形態の例について、偏向器のスキャンを制御する制御ユニットに関連付けて上述すると共に以下でも記載するが、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。ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの様々な部分に光を割り当てるための技法は、視野の異なる部分に異なる量の光を誘導することが望ましいか又は必要であり得る、光に基づく検知システムのタイプ（ＬＩＤＡ又は他のもの）に適用可能である。場合によっては、そのような光割り当て技法は、本明細書に記載されるように検出機能に良い影響を及ぼすが、他の利点も得られる可能性がある。
[0200] 検出器アレイに基づくスキャンＬＩＤＡＲ
[0201] 多くの現存するＬＩＤＡＲシステムはレーザ閃光をシーンに与え、次いでこれが反射を生成し、この反射を用いてシーンの画像を構築する。しかしながら、そのようなシステムでは得られる詳細が低度であり（例えば低解像度であり）、また、測定において冗長性が与えられない場合がある。
[0202] このため本開示のシステム及び方法は、複数の検出器を用いて、移動する（又はスキャンする）レーザスポットの利用を可能とする。従って、現存のシステムに比べ、各スポットにおける測定の多重性（multiplicity）に加えて、細かい詳細を得ることができる。そのような多重性は、更なる詳細及び／又は冗長な測定を与え、これらは例えばエラー補正で使用することができる。
[0203] 図７は、ＬＩＤＡＲシステムを用いて物体を検出するための例示的な方法７００を示す。方法７００は、１つ以上のプロセッサによって実行できる（例えば、図１Ａに示されているＬＩＤＡＲシステム１００の処理ユニット１０８の少なくとも１つのプロセッサ１１８、及び／又は図２Ａに示されているＬＩＤＡＲシステム１００の処理ユニット１０８の２つのプロセッサ１１８）。
[0204] ステップ７０１において、プロセッサ１１８は、光源（例えば図１Ａの光源１１２、図２Ａの光源１１２のレーザダイオード２０２、及び／又は図２Ｂの複数の光源１０２）の光放出を制御する。例えば、プロセッサ１１８は光源のパワーを上げるか又は下げることができる。更に、プロセッサ１１８は光源からのパルスのタイミングを変動させ得る。これの代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は光源からのパルスの長さを変動させ得る。別の例として、プロセッサ１１８はこれの代わりに又はこれと同時に、光源から放出される光パルスの空間的寸法を変動させ得る（例えば長さ又は幅、又は他の方法で断面積を変化させる）。更に別の例において、プロセッサ１１８は、これの代わりに又はこれと同時に、光源からのパルスの振幅及び／又は周波数を変動させ得る。更に別の例において、プロセッサ１１８は、光源からの連続波（ＣＷ）又は準ＣＷ光放出のパラメータ（例えばその振幅、変調、位相等）を変更できる。光源は「レーザ」と呼ぶことができるが、レーザの代わりに又はこれと同時に代替的な光源を用いてもよい。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）ベースの光源又は同様のものを光源として使用できる。いくつかの実施形態において、光放出を制御することは、光源自体に加えて放出経路の他のコンポーネントの動作を制御することを含み得る。例えばプロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲシステムの送信経路上のコリメーション光学系及び／又は他の光学コンポーネントを制御することによって、光源を更に制御できる。
[0205] ステップ７０３において、プロセッサ１１８は、光源のアウトバウンド経路に配置された少なくとも１つの光偏向器（例えば図１Ａの光偏向器１１４、図２Ａの偏向器１１４Ａ及び／又は偏向器１１４Ｂ、及び／又は図２Ｂの一方向偏向器１１４）を繰り返し移動させることによって、視野（例えば図１Ａ及び図２Ａの視野１２０）をスキャンする。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの光偏向器は枢動可能ＭＥＭＳミラー（例えば図３ＡのＭＥＭＳミラー３００）を含み得る。
[0206] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、視野の単一のスキャンサイクル中に少なくとも１つの光偏向器が複数の異なる瞬時位置に配置されるように少なくとも１つの光偏向器を移動させることができる（例えば、偏向器は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャン中に１つの瞬時位置から又は１つの瞬時位置を介して別の瞬時位置へ移動するように制御され得る）。例えば、少なくとも１つの光偏向器は、スキャンサイクル中に複数の位置のうち１つから別のものへ連続的に又は非連続的に移動させることができる（任意選択的に、追加の位置及び／又は繰り返しも用いる）。本明細書で用いる場合、「移動させる」という用語は、偏向器の物理的な移動、又は偏向器の電気特性、光学特性の変更を指すことができる（例えば、偏向器がＭＥＭＳミラー又は他の圧電ミラーもしくは熱電ミラーを含む場合、偏向器が光学フェーズドアレイ（ＯＰＡ）を含む場合等）。また、少なくとも１つの偏向器の移動は、少なくとも１つの偏向器と組み合わせた光源に対しても実施され得る。例えば、ＬＩＤＡＲシステムが垂直キャビティ表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイ又は他の任意のタイプの発光体アレイを含む場合、少なくとも１つの偏向器を移動させることは、アレイのアクティブレーザの組み合わせを変更することを含み得る。そのような実施において、偏向器の瞬時位置は、ＶＣＳＥＬアレイ（又は他のタイプの発光体アレイ）のアクティブな光源の特定の組み合わせによって規定され得る。
[0207] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器が特定の瞬時位置に配置された場合に光源のアウトバウンド経路が少なくとも部分的に帰還経路と一致するように、少なくとも１つの光偏向器と光源を連携させることができる。例えば図２Ｂに示されているように、投影光２０４及び反射光２０６は少なくとも部分的に一致している。そのような実施形態において、少なくとも１つの偏向器は枢動可能ＭＥＭＳミラーを含み得る。
[0208] 同様に、いくつかの実施形態において、アウトバウンド経路と帰還経路の重複部分は共通の光偏向要素を含み得る。例えば図２Ｂに示されているように、光偏向器１１４は投影光を視野１２０の方へ誘導し、反射光をセンサ１１６の方へ誘導する。いくつかの実施形態において、共通の光偏向要素は可動偏向要素とすることができる（すなわち、複数の瞬時位置間で制御可能に移動できる偏向要素）。いくつかの実施形態において、重複部分は共通の光偏向要素の表面の一部を含み得る。従って、特定の態様では、投影光が共通の光偏向要素の全域（又はほぼ全域）に入射しない場合であっても、１つ以上の反射が共通の光偏向要素の全域（又はほぼ全域）をカバーする可能性がある。
[0209] この代わりに又はこれと同時に、少なくとも１つの光偏向器は、少なくとも１つのアウトバウンド偏向器及び少なくとも１つの帰還偏向器を含み得る。例えば図２Ａに示されているように、アウトバウンド偏向器１１４Ａは投影光２０４を視野１２０の方へ誘導し、帰還偏向器１１４Ｂは視野１２０内の物体２０８からの反射光２０６を誘導する。そのような実施形態において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの帰還偏向器を介して、アウトバウンド経路と一致しないセンサへの帰還経路に沿って単一の光ビームスポットの反射を受光することができる。例えば図２Ａに示されているように、投影光２０５は、反射光２０６と一致しない経路に沿って進む。
[0210] 上述したアウトバウンド経路及び帰還経路のような光路は、少なくとも部分的にＬＩＤＡＲシステムの筐体内にあり得る。例えばアウトバウンド経路は、筐体内にある光源と少なくとも１つの光偏向器との間の空間の一部及び／又は少なくとも１つの光偏向器と筐体のアパーチャとの間の空間の一部を含み得る。同様に、帰還経路は、筐体内にある少なくとも１つの光偏向器（又は別個の少なくとも１つの光偏向器）と筐体のアパーチャとの間の空間の一部及び／又はセンサと少なくとも１つの光偏向器（又は別個の少なくとも１つの光偏向器）との間の空間の一部を含み得る。
[0211] ステップ７０５では、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置にある間、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの偏向器を介して、センサ（例えば図１Ａ、図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃの検知ユニット１０６の少なくとも１つのセンサ１１６）への帰還経路に沿って単一の光ビームスポットの反射を受光する。本明細書で用いる場合、「ビームスポット」という用語は、光源からの光ビームの一部であって、視野から１つ以上の反射を生成し得るものを指すことができる。「ビームスポット」は、単一の画素を含むか又は複数の画素を含む可能性がある。従って「ビームスポット」は、ＬＩＤＡＲシステムの単一の画素によって又はＬＩＤＡＲシステムのいくつかの画素によって検出されるシーンの一部分を照射できる。シーンの各部分は１画素全体をカバーし得るが、画素による検出のためにその画素全体をカバーすることは必ずしも必要ではない。更に、「ビームスポット」のサイズは、少なくとも１つの偏向器よりも大きいか、ほぼ同じであるか、又はより小さい可能性がある（例えば、ビームスポットがアウトバウンド経路上の偏向器によって偏向される場合）。
[0212] ステップ７０７において、プロセッサ１１８は、センサから、各光ビームスポットの画像に関連付けられた信号をビームスポットごとに受信する。例えばセンサは、各ビームスポットの反射を吸収し、プロセッサ１１８に送信するため、吸収したビームスポットを電子（又は他のデジタル）信号に変換できる。従ってセンサは、共通のシリコン基板上のアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ、ＳＰＡＤ等）のアレイから構築されたＳｉＰＭ（シリコン光電子増倍管）もしくは他の任意の固体デバイス、又は、電磁波の特性（例えばパワー、周波数）を測定し、測定した特性に関連した出力（例えばデジタル信号）を発生することができる他の任意のデバイスを含み得る。
[0213] いくつかの実施形態において、センサは、複数の検出器（例えば図４Ａの検出アレイ４００の検出要素４０２）を含み得る。特定の態様では、ビームスポットごとに各光ビームスポットの画像が複数の検出器に入射するように、各検出器のサイズを各光ビームスポットの画像よりも小さくすることができる。従って、本明細書で用いる場合、複数の光ビームスポットは、画像が投影されるスポット全てを含む必要はなく、複数の検出器よりも大きい少なくとも２つのスポットを含む。
[0214] いくつかの実施形態において、センサの複数の検出器の各検出器は、１つ以上のサブ検出器を含み得る。例えば、検出器がＳｉＰＭを含み、ＳｉＰＭが複数の個別の単一光子アバランシェフォトダイオード（ＳＰＡＤ）を含むことができる。このような例において、センサは複数（例えば５、１０、２０等）のＳｉＰＭ検出器を含み、各ＳｉＰＭは複数（例えば数十、数百、数千）のＳＰＡＤを含み得る。従って特定の態様では、検出器は、生成される出力モデルにおける単一データポイント（例えば、生成される３Ｄモデルにおける単一データポイント）に変換される出力を有する最小グループを含む。
[0215] いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは複数の光源を含み得る。そのような実施形態において、プロセッサ１１８は、共通の光偏向器に照準を合わせた複数の光源の光放出を同時に制御することができる。例えば図２Ｂに示されているように、複数の光源１０２は共通の光偏向器１１４に照準を合わせている。更に、プロセッサ１１８は、各々が異なる帰還経路に沿って配置された複数のセンサから、異なる光ビームスポットの画像に関連付けられた信号を受信することができる。例えば図２Ｂに更に示されているように、複数のセンサ１１６は異なる帰還経路に沿った反射を受信する。従って複数のセンサ１１６は、異なる光ビームスポットの画像に関連付けられた信号を生成できる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのスキャン光偏向器によって反射を偏向させることも可能である。例えば図２Ｂに示されているように、複数のスキャン光偏向器２１４は、異なる帰還経路に沿って受光された反射を、複数のセンサ１１６に到達する前に偏向させる。
[0216] いくつかの実施形態において、センサは検出器の１次元アレイを含み得る（例えば少なくとも４つの個別の検出器を有する）。他の実施形態において、センサは検出器の２次元アレイを含み得る（例えば少なくとも８つの個別の検出器を有する）。
[0217] ステップ７０９において、プロセッサ１１８は、複数の検出器に対する入射によって生じた信号から、単一の光ビームスポットの画像に関連付けられた少なくとも２つの異なる範囲測定値を決定する。例えば、少なくとも２つの異なる範囲測定値は、少なくとも２つの異なる距離に対応する可能性がある。同様の例において、センサは、単一の光ビームスポットについて少なくとも２つの異なる飛行時間に関連付けられた反射を検出するように構成できる。そのような例では、異なる検出器に対する光ビームスポットの移動距離の差に起因して、飛行時間測定値が異なる可能性がある。同様に、異なる検出器に対する距離及び／又は入射角の差に起因して、周波数位相シフト測定値及び／又は変調位相シフト測定値が異なる可能性がある。
[0218] いくつかの実施形態において、少なくとも２つの異なる範囲測定値は、１又は複数のセンサの２つ以上の検出器（例えば、２つ以上の独立してサンプリングされたＳｉＰＭ検出器）によって取得された検出情報から得られる。更に、少なくとも２つの異なる範囲測定値は、ＬＩＤＡＲシステムに対する２つの異なる方向に関連付けることができる。例えば、１又は複数のセンサの第１の検出器によって検出された第１の範囲測定値は（例えば球面座標θ１、φ１、Ｄ１の）第１の検出ロケーションに変換され、１又は複数のセンサの第２の検出器によって同一ビームスポットの反射から検出された第２の範囲測定値は（例えば球面座標θ２、φ２、Ｄ２の）第２の検出ロケーションに変換され得る。第１の検出ロケーションと第２の検出ロケーションとで、少なくとも２対の座標の任意の組み合わせは異なる（例えば、θ２≠θ２、Ｄ１≠Ｄ２等）。
[0219] 少なくとも２つの異なる範囲測定値が少なくとも２つの異なる距離に対応する別の例において、少なくとも２つの異なる範囲測定値は、物体の一部に対する第１の距離測定値及び物体の環境内の要素に対する第２の距離測定値を含み得る。例えば、ビームスポットが、物体（木、建物、車両等）及び物体の環境内の要素（道路、人物、霧、水、ほこり等）の双方をカバーする場合、第１の範囲測定値は物体の一部（枝、ドア、ヘッドライト等）までの距離を示し、第２の範囲測定値は背景の要素までの距離を示し得る。少なくとも２つの異なる範囲測定値が少なくとも２つの異なる距離に対応する別の例において、少なくとも２つの異なる範囲測定値は、物体の第１の部分に対する第１の距離測定値及び物体の第２の部分に対する第２の距離測定値を含み得る。例えば物体が車両である場合、第１の範囲測定値は車両の第１の部分（バンパー、ヘッドライト等）までの距離を示し、第２の範囲測定値は車両の第２の部分（トランクの取っ手、車輪等）までの距離を示すことができる。
[0220] この代わりに又はこれと同時に、単一の光ビームスポットの画像に関連付けられた少なくとも２つの異なる範囲測定値は、少なくとも２つの異なる強度に対応し得る。同様に、少なくとも２つの異なる範囲測定値は、物体の第１の部分に関連付けられた第１の強度測定値及び物体の第２の部分に関連付けられた第２の強度測定値を含み得る。
[0221] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、第１の光ビームスポットの画像に関連付けられた第１の複数の範囲測定値及び第２の光ビームスポットの画像に関連付けられた第２の複数の範囲測定値を同時に決定することができる。いくつかの態様において、第１の複数の範囲測定値は第２の複数の範囲測定値よりも多い可能性がある。例えば、第１の光ビームスポットの方が第２の光ビームスポットよりも多くの詳細を含む場合、プロセッサ１１８は、第２の光ビームスポットよりも第１の光ビームスポットから多くの範囲測定値を決定できる。そのような例では、例えば第２の光ビームスポットが少なくとも部分的に空に誘導されるか又は空を含む場合、第１の光ビームスポットからの測定は８の測定値を含み、第２の光ビームスポットからの測定は５の測定値を含み得る。
[0222] いくつかの実施形態において、スキャンサイクルで決定される異なる範囲測定値の数は、複数の瞬時位置よりも多い可能性がある。例えばプロセッサ１１８は、ステップ７０９を参照して上述したように、各瞬時位置について少なくとも２つの異なる範囲測定値を決定できる。例えばセンサがＮ個の検出器を含み、ＬＩＤＡＲシステムが各スキャンサイクルにおいて偏向器のＭ個の瞬時位置で範囲を検出する場合、決定される範囲測定値の数は最大でＮ×Ｍとなり得る。いくつかの実施形態では、ＦＯＶの各部分に複数のパルスを放出する場合であっても、各スキャンサイクルで放出されるパルスの数は、生成されるポイントクラウドデータポイント（又は他の３Ｄモデルデータポイント）の数よりも少ない可能性がある。例えば、各瞬時位置でＰ個のパルスを放出する場合、１スキャンサイクルのパルス数はＰ×Ｍであり得る。上述の実施形態ではＰ＜Ｍである。
[0223] 方法７００は追加のステップを含み得る。例えば方法７００は、異なる測定値がＬＩＤＡＲに対する異なる方向に関連付けられた出力データ（例えば３Ｄモデル）を生成することを含み得る。そのような例において、プロセッサ１１８は、異なる光ビーム及びＦＯＶの異なる角度の多くの画素の情報から３Ｄモデルフレーム（等）を生成することができる。
[0224] いくつかの態様において、異なる方向は、反射信号が少なくとも１つの検出器まで移動する際に通過する光学ウィンドウ又はＬＩＤＡＲの開口に対して異なる可能性がある。例えば球面座標では、２つの測定値間でφ又はθのうち少なくとも１つが異なることがある。
[0225] いくつかの実施形態において、方法７００は、単一の光ビームスポットの反射から複数のポイントクラウドデータエントリを発生することを更に含み得る。例えばプロセッサ１１８は、単一の光ビームスポットの反射から、図１Ｂに示されたもののような複数のポイントクラウドデータエントリを発生することができる。プロセッサ１１８は、例えばステップ７０９からの少なくとも２つの範囲測定値を用いて、単一の光ビームスポットから、２、３、４、８等の複数のものを発生し得る。
[0226] 複数のポイントクラウドデータエントリは２次元面を画定することができる。例えば複数のポイントクラウドデータエントリは、図１Ｃに示されているもののようなポイントクラウドモデルの一部を形成し得る。
[0227] 方法７００は、視野の異なる部分が異なる時点で検出されるように実行できる。従って、視野の一部分を照射し、その結果として複数の範囲測定値を決定することは、視野の少なくとも他の部分が光源によって照射されていない間に行われる。このため、方法７００によって視野の一部がスキャンされ、これが視野の異なる部分に対して繰り返され、結果として、図１０Ｂ及び図１０Ｃの例に示されているように、視野の複数の「スキャン内スキャン」が行われる。
[0228] 上述のように、図４Ｃは、図７の方法７００で使用され得る２次元センサ１１６の例を示す図である。図８Ａは、図４Ｃのセンサ１１６の代わりに又はそれと組み合わせて使用される代替的なセンサ８００を示している。例えば図４Ｃの例における検出器４１０は矩形であるが、図８Ａの例は、個別の検出器（検出器８４６等）から成る複数の六角形の画素（例えば画素８４４）を示している。同様に、図８Ｂは、図４Ｃのセンサ１１６及び／又は図８Ａのセンサ８００の代わりに又はそれと組み合わせて使用される代替的な１次元センサ８５０を示している。図８Ｂの例において、画素の１次元コラム（例えば画素８５４）は、個別の検出器（検出器８５６等）から成る。図８Ｂでは１次元の縦の列として示されているが、別の実施形態は検出器の１次元の横の行を含み得る。
[0229] 図９Ａ及び図９Ｂは、送信及び反射の位置合わせを有する例示的なＬＩＤＡＲデバイスを示すブロック図である。図９Ａ及び図９ＢのＬＩＤＡＲシステム９００及び９００’は、図１のＬＩＤＡＲシステム１００の実装を表している。従って、図１Ａから図１Ｃに関して検討した機能及び変更は、図９Ａ及び図９Ｂの実施形態に対して同様に適用することができ、その逆もまた同様である。例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示されているように、ＬＩＤＡＲシステム９００及び９００’は、１又は複数の光子検査パルスを放出するための少なくとも１つの光子パルス放出器アセンブリ９１０を含み得る。放出器９１０は、図１Ａ、図２Ａ、又は図２Ｂの少なくとも１つの光源１１２を有する投影ユニット１０２を含み得る。
[0230] 図９Ａ及び図９Ｂに更に示されているように、ＬＩＤＡＲ９００及び９００’は、スキャンされるシーンセグメントの方向に光子検査パルスを誘導するため及び反射された光子を光子検出アセンブリ９３０の方へと向けるための少なくとも１つの光子ステアリングアセンブリ９２０を含み得る。ステアリングアセンブリ９２０は、制御可能に操縦できる光学系（例えば回転／移動可能ミラー、可動レンズ等）を含むことができ、更に、ビームスプリッタ等の固定光学コンポーネントも含み得る。例えばステアリングアセンブリ９２０には、図２Ａの偏向器１１４Ａ及び１１４Ｂ及び／又は図２Ｂの共通の光偏向器１１４及び複数のスキャン光偏向器２１４が含まれ得る。いくつかの光学コンポーネント（例えばレーザパルスのコリメーションに使用される）は放出器９１０の一部であり、他の光学コンポーネントは検出器９３０の一部である可能性がある。
[0231] 図９Ａ及び図９Ｂにおいて、ＬＩＤＡＲ９００及び９００’は、スキャンされたシーンの物体から反射して戻ってきた光子検査パルスの光子を検出するための少なくとも１つの光子検出アセンブリ９３０を更に含み得る。検出アセンブリ９３０は、例えば図４Ｃのセンサ１１６及び／又は図８のセンサ８００のような２次元センサ９３２を含み得る。いくつかの実施形態において、検出アセンブリ９３０は複数の２次元センサを含み得る。
[0232] 図９Ａ及び図９Ｂに示されているように、ＬＩＤＡＲ９００及び９００’は、ステアリングアセンブリ９２０及び／又は放出器９１０及び／又は検出器９３０を制御するためのコントローラ９４０を含むことができる。例えばコントローラ９４０は、少なくとも１つのプロセッサを含み得る（例えば、図１Ａに示されているＬＩＤＡＲシステム１００の処理ユニット１０８のプロセッサ１１８、及び／又は図２Ａに示されているＬＩＤＡＲシステムの処理ユニット１０８の２つのプロセッサ１１８）。コントローラ９４０は、上記及び下記の双方で説明するように、様々な連携した方法でステアリングアセンブリ９２０及び／又は放出器９１０及び／又は検出器９３０を制御することができる。これに応じて、コントローラ９４０は本明細書に開示される方法の全て又は一部を実行できる。
[0233] 図９Ｂに示されているように、ＬＩＤＡＲ９００’は少なくとも１つのビジョンプロセッサ９５０も含む。ビジョンプロセッサ９５０は、光子検出器９３０から収集データを取得し、収集データからデータを発生するためこれを処理することができる。例えば、ビジョンプロセッサ９５０は（任意選択的にコントローラ９４０と組み合わせされて）収集データからポイントクラウドデータエントリを生成する及び／又はそこからポイントクラウドデータモデルを生成することができる。
[0234] ＬＩＤＡＲ９００及び９００’の双方において、コントローラ９４０（及び任意選択的にＬＩＤＡＲ９００’のビジョンプロセッサ９５０）を用いて、送信（ＴＸ）及び反射（ＲＸ）を連携させる。この連携は、複数の光偏向器間の連携を用いて送信及び反射の双方を同期して偏向させること、及び／又は共有偏向器内の連携を用いて送信及び反射の双方を同期して偏向させることを含み得る。同期は、１又は複数の光偏向器の物理的移動及び／又は圧電調整及び／又は熱電調整を伴い得る。
[0235] 図１０Ａは、第１のＦＯＶ１０００の例と、第２のＦＯＶ１００２及び１００４のいくつかの例を示している。ＦＯＶの角度の大きさ及び画素の寸法は、図１０Ａに与えられる例とは異なる可能性がある。
[0236] 図１０Ｂは、図１０Ａの第１のＦＯＶ１０００の全域における図１０Ａの第２のＦＯＶ１００２の例示的なスキャンパターンを示している。図１０Ｂに示されているように、ＦＯＶ１０００において、第２のＦＯＶ１００２をスキャンし、水平方向パターンで右から左へ移動させ、その後、斜めパターンで左から右へ移動させることができる。このようなパターンは単なる例示である。本開示のシステム及び方法は、第１のＦＯＶの全域において第２のＦＯＶを移動させるため任意のパターンを使用できる。
[0237] 図１０Ｃは、図１０Ａの第１のＦＯＶ１０００の全域における第２のＦＯＶ１００６の例示的なスキャンパターンを示している。図１０Ｃに示されているように、ＦＯＶ１０００において、第２のＦＯＶ１００６をスキャンし、水平方向パターンで右から左へ移動させることができる。このようなパターンは単なる例示である。本開示のシステム及び方法は、第１のＦＯＶの全域において第２のＦＯＶを移動させるため任意のパターンを使用できる。図１０Ｂ及び図１０Ｃの例を参照すると、これらの図で使用されるアレイの大きさは図１０Ａの非限定的な例と同様に単なる非限定的な例として使用されること、及び、各アレイ中の画素の数は著しく少ないか（例えば２×３、３×５等）、著しく多いか（例えば１００×１００等）、又はそれらの間の任意の数であり得ることに留意するべきである。
[0238] 図１０Ｃの例において、第２のＦＯＶ１００６は第１のＦＯＶ１０００の高さに対応する高さを有する。従って、図１０Ｃに示されているように、第２のＦＯＶの少なくとも１つの対応する寸法を第１のＦＯＶに合わせることにより、第１のＦＯＶの全域における必要な第２のＦＯＶのスキャンレートを低くすることができる。従って、本開示に従ったＬＩＤＡＲシステムは、第１のＦＯＶの少なくとも１つの寸法に対応した寸法を有する１Ｄセンサアレイを含み得る。
[0239] 図１０Ｂの例に戻ると、第２のＦＯＶ１００２は双方の寸法が第１のＦＯＶ１０００よりも小さい。これによってＬＩＤＡＲシステムは、より小さいエリアにエネルギを集中することができ、信号対雑音比及び／又は検出距離を改善することが可能となる。
[0240] 第１のＦＯＶの全域で第２のＦＯＶをスキャンすることによって、本開示のシステムは比較的低い物体スミアで３Ｄモデルを生成できる。その理由の１つとして、操縦可能２Ｄセンサアレイによって物体の大部分を同時に検出できることがある。スミアレベルの低下は、センサアレイの軸の１つ以上（例えば（Ｘ，Ｙ）、（φ，θ））、及び／又は深度軸（例えばＺ、ｒ）に対して達成することができる。低いスミアレベルにより、検出精度の向上が得られる。
[0241] 更に、第１のＦＯＶの全域における第２のＦＯＶのスキャンによって、比較的低い周波数でのスキャンが可能となり得る（例えば、センサアレイにおいて１０の垂直方向の画素を実装する場合、垂直方向軸のミラーの移動は約１０倍低い周波数になる）。スキャンレートの低下によって、より大きいミラーの利用が可能となる。
[0242] 更に、第１のＦＯＶの全域における第２のＦＯＶのスキャンによって、現存のシステムよりも弱い光源の使用が可能となり得る。これは電力消費を低減し、ＬＩＤＡＲシステムを小型化し、及び／又は目の安全及びその他の安全上の問題を改善する可能性がある。同様に、第１のＦＯＶの全域における第２のＦＯＶのスキャンによって、現存のシステムに比べて比較的小さいセンサの使用が可能となり得る。これはシステムの大きさ、重量、コスト、及び／又は複雑さを低減し得る。また、これにより、現存のシステムに比べていっそう感度の高いセンサを使用できるようになる。
[0243] 更に、第１のＦＯＶの全域における第２のＦＯＶのスキャンによって、収集される周囲光及び／又は雑音が低減する可能性がある。これにより、現存のシステムに比べて信号対雑音比及び／又は検出距離が改善し得る。
[0244] 検出結果に基づいたＬｉｄａｒにおける選択的照射
[0245] 上記のように、ＬＩＤＡＲシステムを用いて、シーン内で検出された物体の深度マップを生成することができる。このような深度マップは、ポイントクラウドモデル、ポリゴンメッシュ、深度画像、又はシーンの他の任意のタイプの３Ｄモデルを含み得る。しかしながら、場合によっては、特定のシーン内又は特定の距離範囲内の全ての物体よりも少ないものがＬＩＤＡＲシステムにより検出される。例えば、シーンの３Ｄ再構築ではＬＩＤＡＲシステムに比較的近い物体を検出して含ませることができるが、他の物体（例えば、より小さい、反射性が低い、又は遠くにある物体等を含む）は、ＬＩＤＡＲシステムの特定の動作パラメータセットについて未検出であり得る。これに加えて、システムの信号対雑音比は、場合によっては望ましいよりも低いか、又はＬＩＤＡＲシステムの視野内の物体の検出を可能とするレベルよりも低い可能性がある。
[0246] 特定の実施形態において、上述した構成の任意のものを含む、ここに記載されるＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの異なるセクションに対する光束量を動的に変動させるため、ＦＯＶの現在のスキャン又はＦＯＶの後続のスキャン中にＬＩＤＡＲシステムの１つ以上の動作パラメータを変更することを可能とする。これを実行するため、ＬＩＤＡＲシステム１００はＦＯＶ内で検出される物体の数を増加する能力を備え得る。また、ＬＩＤＡＲシステム１００は、信号対雑音比（例えば、ＬＩＤＡＲシステムからの照射と、太陽光（又は他の照射源）や検出回路に関連した電気的雑音のような他の雑音源又は干渉源との比）の増大も可能とする。信号対雑音比の増大は、システム感度及び分解能を向上させることができる。ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの異なる領域に与えられる光束のそのような動的変動によって、他の方法では未検出であり得る１つ以上の物体の表現を含めて、ＬＩＤＡＲシステムの環境からの深度マップ（又はシーンの他の表現）を生成することができる。
[0247] スキャンされるＦＯＶの特定エリアに対する光束の動的な変化には多くの異なる可能性があり、いくつかの例は以下で更に詳しく検討されるが、そのような光束の動的変動は、スキャンされるＦＯＶ内で物体が検出される場所では光束レベルを低減又は維持することと、物体が検出されない領域では光束を増大させることと、を含み得る。このような光束の増大によって、より遠くにある物体又は反射性の低い物体の検出が可能となり得る。このような光束の増大によって、スキャンされるＦＯＶの特定領域で信号対雑音比の向上が可能となり得る。上記のように、これらの効果は、より完全な情報を提供するＬＩＤＡＲシステムの環境内の物体の深度マップを生成することを可能とする。システムは、固定の光束スキャンに関連した特定範囲内で検出可能な物体に加えて、スキャン中の動的な光束調整によって他の物体を識別することができる。
[0248] 上記のように、ＬＩＤＡＲシステム１００は、少なくとも１つの光源１１２を含む投影ユニット１０２を含み得る。処理ユニット１０８は、光源１１２及び他の任意の利用可能な光源の動作を連携させるように構成できる。一部の例において、処理ユニット１０８は、少なくとも１つの光源１１２からの光を用いたＬＩＤＡＲシステムの視野のスキャンにおいて光束を変動させ得るように光源１１２を制御する。また、処理ユニット１０８は、視野をスキャンするため少なくとも１つの光源１１２からの光を偏向させるようにスキャンユニット１０４の偏向器１１４を制御することができる。また、前述のように、処理ユニット１０８は、（例えば反射が入射する１つ以上のセンサによって発生された信号に基づいて）スキャンされたＦＯＶ内の様々な物体からの反射を監視するため、検知ユニット１０６と相互作用することができる。監視された反射に基づいて、処理ユニット１０８は、スキャンされたＦＯＶに関連付けたシーンの深度マップ又は他の再構築を生成できる。例えば処理ユニット１０８は、視野の第１の部分のスキャンに関連した第１の検出反射を用いて、第１の部分内に第１の距離の第１の物体が存在することを決定し得る。ＦＯＶのスキャン中、処理ユニット１０８は、視野の第２の部分内に第１の距離の物体が不在であることを決定し得る。例えば、処理ユニット１０８が第２の部分内に物体が不在であることを決定するには、視野の第２の部分への光の放出時から測定を開始して、第１の距離の２倍に等しい距離（物体が第１の範囲内に存在する場合、反射光は物体まで移動してから戻ってくる必要があるので）の光の移動時間に一致するか又はこれを含む時間期間にわたって受信したセンサ検出信号を処理すればよい。第１の反射を検出し、第２の部分内に物体が不在であると決定した後、処理ユニット１０８は、視野の第１の部分へ投影されるよりも多くの光が視野の第２の部分へ投影されるように、例えば少なくとも１つの光源１１２に関連した光源パラメータを変更することができる。処理ユニット１０８は、視野の第２の部分における第２の検出反射を用いて、第１の距離よりも大きい第２の距離に第２の物体が存在することを決定できる。
[0249] ＬＩＤＡＲシステムＦＯＶのスキャン中、処理ユニット１０８は、ＦＯＶの特定領域に与えられる（例えば投影される）光束の量を変更するため、利用可能な光源１１２に関連した１つ以上のパラメータを制御することができる。一部の例では、光束の変更は、ＦＯＶの１つの領域における光束をＦＯＶの別の領域に与えられる光束の量よりも増大させることを含み得る。また、光束の変更は、特定の時間期間に与えられる光量を（例えばＦＯＶの特定の領域内で）別の時間期間よりも増大させることを含み得る。より多くの光を特定領域に投影するか又は供給することに対応した光束の増大は、投影光の様々な定量的特性を含み得る。例えば光束の増大は、立体角当たりのパワー、ＦＯＶ部分に対する放射照度、投影光パルスの数、１画素当たりのパワー、単位時間当たりの光子数、１スキャンサイクル当たりの光子数、特定の時間期間の総エネルギ、単一スキャンサイクルの総エネルギ、光束密度（例えばＷ／ｍ２で測定される）、生成されたポイントクラウドモデルにおけるデータポイント当たりの放出光子数、生成されたポイントクラウドモデルにおけるデータポイント当たりの総エネルギ、又は光束を増大させる他の任意の特徴において、対応する増大を生じるか又は対応する増大を伴う可能性がある。
[0250] 少なくとも１つの光源１１２からの光を偏向するように処理ユニット１０８によって制御される偏向器１１４は、偏向器に入射する光の少なくとも一部の光路を変化させるための任意の適切な光学要素を含み得る。例えばいくつかの実施形態において、偏向器１１４はＭＥＭＳミラー（例えば枢動可能ＭＥＭＳミラー）を含むことができる。偏向器は、他のタイプのミラー、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、アクティブ回折要素（例えば制御可能ＬＣＤ）、リスレープリズム、非機械電子光学ビームステアリング装置、偏光格子、光学フェーズドアレイ（ＯＰＡ）、又はその他の任意の適切な光ステアリング要素を含み得る。
[0251] 任意選択的に、第１の物体が検出された後、処理ユニット１０８は、（例えば後のスキャンサイクルで）追加の光が第１の部分へ放出される前に、第２の物体の検出で用いられるＦＯＶの第２の領域の方への全ての放出が行われるように、少なくとも光源１１２及び／又は少なくとも偏向器を制御することができる。
[0252] 図１１及び図１２を参照して、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶをスキャンし、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域に与えられる光束を動的に変動させるこの技法について、更に詳しく説明する。図１１は、１つ以上の光源１１２及び少なくとも１つの偏向器１１４を制御する処理ユニット１０８を用いてスキャンすることができるＦＯＶ１２０の概略図である。例えば、前述したようにＦＯＶは、各々がＦＯＶ１２０の特定部分１２２に一致する複数の瞬時位置にわたって偏向器１１４を移動させることによりスキャンできる。ＦＯＶ１２０が複数の実質的に等しい大きさの部分１２２（例えば同一の立体角によって画定される）を含み得ることに留意するべきである。しかしながら、必ずしもそうとは限らない。ＦＯＶ１２０のスキャン中、偏向器１１４は所定の時間量だけ各瞬時位置に停止し得ることに留意すべきである。その時間中、連続波、単一パルス、複数パルス等の光をＦＯＶ１２０の対応する部分１２２に投影することができる。また、特定の瞬時位置における所定の停止時間中、（例えばモノスタティック実施形態において）シーン内の物体から反射された光を、偏向器１１４を用いて１つ以上の検出器ユニットへ誘導することができる。あるいは、偏向器１１４は、ＦＯＶ１２０のスキャン中に複数の瞬時位置を連続的に（又は半連続的に）移動し得る。このような連続的又は半連続的なスキャン中、連続波、単一パルス、複数パルス等の光をＦＯＶ１２０の瞬時部分１２２に投影することができる。また、このような連続的又は半連続的なスキャン中、（例えばモノスタティック実施形態において）シーン内の物体から反射された光を、偏向器１１４を用いて１つ以上の検出器へ誘導することができる。
[0253] ＦＯＶ１２０のスキャンは、例えば、光源１１２からの光をＦＯＶ１２０の領域１１０２に投影し、領域１１０２から反射光を収集し、投影光及び反射光に基づいて飛行時間分析を実行して、反射を生成した領域１１０２内の１つ以上の物体までの距離を決定するというように進行する。領域１１０２から反射光を収集した後、処理ユニット１０８は、偏向器１１４をＦＯＶ１２０の別の領域（例えば隣接領域又は何らかの他の領域）へ移動させ、プロセスを繰り返すことができる。ＦＯＶ１２０全体をこのようにスキャンすることができる（例えば、領域１１０２から１１０４へ移動した後に他の全ての行をスキャンし、領域１１０６で終了する）。図１１に関連したスキャンパターンは、最も上の行から始まってそれに続く各行で、左から右へ、次いで右から左へ進行するが、ＦＯＶ１２０のスキャンでは任意の適切なスキャンパターンが使用され得る（例えば、水平方向の一方向又は双方向で１行ずつ、垂直方向の一方向又は双方向で１列ずつ、斜め、又は個々の領域もしくは領域のサブセットを選択する）。また、前述したように、反射及び物体までの距離の決定に基づいて、深度マップ又は任意のタイプの再構築を生成することができる。
[0254] 処理ユニット１０８は、偏向器１１４が光源１１２からの光をＦＯＶ１２０の様々な領域１２２へ方向転換できるように任意の適切な方法で偏向器１１４を制御することができる。例えば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１１８は、少なくとも１つの光偏向器が２つの直交軸で又は２つの実質的に垂直な軸に沿って枢動するように少なくとも１つの光偏向器１１４を制御するよう構成できる。他の実施形態において、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器が２つの線形に独立した軸に沿って枢動し、これによって２次元スキャンを可能とするように、少なくとも１つの光偏向器１１４を制御するよう構成できる。そのような偏向器の移動は、上述した技法のうち任意のものによって得られる。更に、場合によっては処理ユニット１０８は、少なくとも１つの光偏向器を操縦するための回転可能モータを制御する。
[0255] ＦＯＶ１２０のスキャンが進行すると、ＦＯＶの特定領域のいくつか（例えば領域１２２）からの光反射を用いて、ＦＯＶの特定領域内の物体の存在を決定することが可能となる。例えば領域１１０８のスキャン中、自動車１１１０から受光した反射によって処理ユニット１０８は、領域１１０８内の物体（すなわち自動車）の存在を決定すると共に、この物体までの距離を決定することができる。領域１１０８のスキャンの結果、処理ユニット１０８は、その領域内に物体が存在すること、及びこの物体がＬＩＤＡＲシステム１００のホストに対して距離Ｄ１にあることを決定できる。任意選択的に、処理ユニット１０８はＦＯＶの領域について２つ以上の距離を決定し得ることに留意するべきである。これが起こるのは、例えば同一のＦＯＶ内で２つ以上の物体が光を反射している場合（例えば図１２の領域１１２０において、自動車１２０２及び道路の双方からの反射を受光し分析することができる）、又は、反射性物体が様々な距離から（例えば傾斜した表面から）光を反射するように位置している場合である。
[0256] しかしながら、ＦＯＶ１２０の他の領域のスキャンでは観察可能な反射が戻ってこないことがある。このような場合、処理ユニット１０８は、それらの領域内で物体の存在を検出しない。例えば図１１に示されているように、ＦＯＶ１２０の領域１１２０及び１１２２は、これらの領域の各スキャン中に観察可能な反射を戻していない。結果として、ＦＯＶ１２０のこれらの領域について受光した反射及び実行した距離分析に基づいて生成される深度マップは、領域１１２０又は１１２２内で物体の存在を示さない。処理ユニット１０８は、領域１１２０及び１１２２（及びその他の非反射性領域）に利用可能な反射が不在であることに基づいて、所与の動作パラメータセットでＬＩＤＡＲシステム１００が検知可能な距離範囲ではそれらの領域内に物体が不在であると決定できる。例えば処理ユニット１０８は、領域１１０８内で距離Ｄ１に自動車１１１０（又は自動車の少なくとも一部）が存在すると決定できるので、この領域から受光した反射に基づいて、ＬＩＤＡＲシステム１００に対する距離Ｄ１では領域１１２０内に物体が存在しないと決定できる。この決定は、距離Ｄ１で領域１１２０に任意の物体が存在しているならば（かつ、そのような物体が自動車１１１０と同様の反射特性を有すると想定すると）、処理ユニット１０８は、領域１１０８で行ったのと同様にそれらの物体の存在を識別するはずであるという仮定に基づき得る。
[0257] 特に、ＦＯＶ１２０の特定領域内に物体が不在であるという決定は、特定の動作パラメータセットにおけるＬＩＤＡＲシステムの検出機能に基づき得る。これらの動作パラメータを、特にＬＩＤＡＲシステムの検出感度を増大させ得る（例えば信号対雑音比を増大させる）ように変更すると、動作パラメータの変更前は物体が検出されなかった領域において物体を識別することが可能となり得る。
[0258] 処理ユニット１０８が距離Ｄ１の物体が不在であると決定したＦＯＶの領域（例えば領域１１２０又は１１２２）において、処理ユニット１０８は、物体が検出されたＦＯＶの領域へ投影されるよりも多くの光をＦＯＶの１つ以上の領域へ投影するように光源パラメータを変更することができる。図１１に示されている例では、領域１１２０内で（距離Ｄ１又は他の距離の）物体を検出しなかった後、処理ユニット１０８は、（自動車１１１０の一部が検出された）領域１１０８へ誘導されたよりも多くの光を領域１１２０へ投影するように光源パラメータを変更できる。領域１１２０へ提供される光量のこのような増大は、その領域の信号対雑音比を増大させ、その領域におけるＬＩＤＡＲシステム感度を向上させ、より低い反射率を有する物体をシステムが検出することを可能とし、及び／又はより遠くに（例えばＤ１よりも大きい距離に）位置し得る物体をシステムが検出することを可能とする。
[0259] ＦＯＶの特定領域に供給される光量を増大させるため、様々な光源パラメータを変更することができる。例えば、処理ユニット１０８によって光源１１２は、ＦＯＶの特定領域に投影される連続波放出の持続時間を延長し、光パルスの総数を増加し、放出光の全光エネルギを増大し、及び／又は１つ以上の光パルスのパワー（例えばピークパワー、平均パワー等）を増大することができる。これに加えて又はこの代わりに、ＦＯＶの１つの領域に対してＦＯＶの別の領域よりも多くの光パルスが供給されるように、１スキャン当たりの光パルス繰り返し数を増大させることができる。より広く言えば、例えば、特定の距離又は距離範囲において特定領域内に物体が不在であると決定した後、又はＦＯＶの特定領域に対する検出結果に関する他の任意の判定基準に基づいて、視野の１つの部分（例えば領域１１２０）に誘導される光束が視野の別の部分（例えば領域１１０８）に誘導される光束とは異なる（例えば増大する）ように任意の光源パラメータを調整することができる。前述のように、特定領域に投影される光が増大するという場合、立体角当たりの与えられるパワーの追加、部分の大きさに対する放射照度の増大、光パルスの追加、１画素当たりのパワーの増大、所与の時間期間における光子の増加、既定の時間期間における総エネルギの増大、光束密度（Ｗ／ｍ２）の増大、１スキャンサイクル当たりの光子数の増加、特定の時間期間における総エネルギの増大、生成されたポイントクラウドモデルにおけるデータポイント当たりの放出光子数の増加、生成されたポイントクラウドモデルにおけるデータポイント当たりの総エネルギの増大のうち少なくとも１つを含み得る。
[0260] 様々な光源パラメータの変更は、任意の判定基準が観察されたことに応答して行うことができる。例えば、少なくとも１つのパイロットパルスを放出し、その少なくとも１つのパイロットパルスの取得された反射に基づく検出結果を観察すればよい。少なくとも１つのパイロットパルスを放出した特定領域の検出結果が、物体が存在しないこと、特定の距離（例えばＤ１）に物体が存在しないこと、予想よりも少ない物体が存在すること、特定の距離範囲よりも遠くで物体が検出されないこと、低い反射率の物体が検出されること、低い信号対雑音比（又は他の任意の適切な判定基準）を示す場合、処理ユニット１０８は、上述した技法のいずれか、又は、より多くの光を特定領域に提供する他の任意の技法を用いて、より多くの光を特定領域に提供することができる（長い連続波、追加のパルス、高いパワー等）。一部の例において、「パイロットパルス」は、光パルスであって、検出される反射を用いてその後の（例えば同一のスキャン中のＦＯＶの同一の領域に対する）光放出を決定することを目的としたものを指す。パイロットパルスは、その後の光放出のパルスよりもエネルギが小さい可能性があるが、必ずしもそうとは限らないことに留意するべきである。場合によっては、パイロットパルスは、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域に与えられる（放出シーケンス中の）初期光パルスに対応する。
[0261] また、様々な光源パラメータの変更は、所定の動作シーケンスの一部として実行することも可能である。例えばいくつかの実施形態において、ＦＯＶ１２０の領域１２２の１つ以上に対する所定の照射シーケンスは、ＦＯＶ１２０の領域１２２の１つ以上の方へ指定された一連の光パルスを与えることを含み得る。第１の光パルスが比較的低いパワーを含み、１つ以上の後続のパルスが第１の放出パルスよりも高いパワーレベルを含むことができる。場合によっては、これらの光パルスは徐々に増大するパワーレベルで放出され得る。しかしながら、一連のパルスはパルス当たりのパワーレベルが同様である場合があり、光量の増大はスキャン中の蓄積放出量で達成されることに留意すべきである。
[0262] ＦＯＶの特定領域に与えられる光量の増大は、ＬＩＤＡＲシステム１００の動作中の様々な時点で実行され得る。いくつかの実施形態において、ＦＯＶの特定領域に与えられる光を別の領域に対して増大させることは、ＦＯＶの同時スキャン中に実行できる。すなわち、ＦＯＶの特定のスキャン中、偏向器１１４の特定の瞬時位置に関連付けられたＦＯＶの部分に供給される光の量を、ＦＯＶのこの特定のスキャン中の偏向器１１４の異なる瞬時位置に対応するＦＯＶの部分に与えられる光の量よりも多くすることができる。従って、いくつかの実施形態において処理ユニット１０８は、ＦＯＶの他の領域内で（例えば特定の距離の）物体の不在が決定されたのと同一のスキャンサイクルで、より多くの光（例えば立体角当たりの放射照度が高い）をＦＯＶの特定領域へ投影するように光源パラメータを変更するよう構成できる。
[0263] あるいは、特定のＦＯＶ領域に対して与えられる光をＦＯＶの別の領域に比べて増大させることは、ＦＯＶの異なるスキャン中に実行され得る。言い換えると、ＦＯＶの完全なスキャンを実行してから、ＦＯＶのその後のスキャン時に、ＦＯＶの以前のスキャンの結果に基づいて、ＦＯＶの１つ以上の領域に対してＦＯＶの他の領域よりも多くの光を与えることができる。場合によっては、ＦＯＶの完全なスキャンを実行してからＦＯＶの特定の部分に戻ってその特定領域に与えられる光量をＦＯＶの別の部分に与えられる光量よりも増大させる必要はない。ＦＯＶの部分的なスキャンを行った後、ＦＯＶの特定領域に戻って、その領域に与えられる光量を、以前のスキャン（又は部分的なスキャン）中にその領域に与えられた光量よりも又はＦＯＶの別の領域に与えられた光量よりも増大させることで、そのような増大を実行できる。
[0264] 領域１１２０のようなＦＯＶの特定領域に与えられる光量の増大によって、物体の検出が可能となり得る追加の反射が生じることがある。特定領域に与えられる光量の増大を考慮すると、その領域から収集される光について信号対雑音比を増大させることができる。信号対雑音比の改善の結果として、及び／又は検出に利用できる追加の光（少なくともいくつかの場合、より高いパワーの光を含む）を考慮すると、特定のＦＯＶ領域においてより少ない光量を用いることで可能であったよりもＬＩＤＡＲシステムから遠い距離にある物体の存在を検出することが可能となり得る。
[0265] 説明のための例として、いくつかの実施形態では、図１１のＦＯＶ１２０のスキャンは、ＦＯＶのそれぞれの領域１２２に与えられる所定の又はデフォルトの光量を用いて開始することができる。例えば領域１１０８のような特定領域で物体が検出された場合、処理ユニット１０８は、上述の領域（例えば領域１１０８）に追加の光を放出することなく、ＦＯＶ１２０の別のエリアを調査するため偏向器１１４を別の瞬時位置に移動させることができる。領域１１２０のような特定領域で物体が検出されない場合、処理ユニット１０８はその領域に追加の光量を与えることができる。光量の増大は、ＦＯＶの現在のスキャン中であって偏向器１１４を新しい瞬時位置に移動させる前に実行され得る。あるいは、例えば領域１１２０に対する光量の増大は、ＦＯＶ１２０の以降のスキャン中又は部分的なスキャン中に実行され得る。場合によっては、領域１１２０のような領域に与えられる光量の増大によって、より少ない光量を用いた特定のＦＯＶ領域の調査中には検出されなかった物体が検出される。ＦＯＶ１２０の部分的なスキャン中に追加の光が与えられる例では、第１の方向にスキャンしながら１行の各領域にパイロットパルスが与えられ、物体の不在が決定された領域まで反対方向にスキャンして戻る間に追加の光が放出され、その後で別の行のスキャンが開始される。
[0266] 説明のための例では、１つ以上のパイロットパルスに基づいて、領域１１２０で物体が検出されないか、又は領域１１２０で特定の距離（例えば自動車１１１０が位置していると決定された距離Ｄ１）よりも遠くで物体が検出されない場合、前述した技法のいずれかを用いて領域１１２０への光量を増大することができる。例えば一実施形態において、領域１１２０に対して１つ以上の追加の光パルスを（任意選択的に、パイロットパルスよりも高いパワーレベルで）提供することができる。これらの追加の光パルスはそれぞれ、検知ユニット１０６で検知できるその後の反射を生じる可能性がある。結果として、図１２に示されているように自動車１２０２のような物体が検出され得る。場合によっては、自動車１２０２等のこの物体は、同一の領域又は異なる領域で物体が以前に検出された距離よりも大きい距離Ｄ２に位置する（例えば自動車１１１０は距離Ｄ１に位置し、ＦＯＶの領域１１０８及び付近の領域を占有している）。従って、この具体的な（かつ非限定的な）説明のための例では、領域１１２０に与えられた光の初期パイロットパルス及びその後の反射からは、距離Ｄ１（例えば領域１１０８に与えられたパイロットパルスに基づいて領域１１０８内で自動車１１１０が検出された距離）の物体は検出されない可能性がある。領域１１２０において距離Ｄ１で観察される物体が不在であることに応答して、領域１１２０により多くの光を与えるため、領域１１２０に１つ以上の追加パルス（任意選択的に、より高いパワーのパルス又は長い連続波であるが、必ずしもそうとは限らない）を与えることができる。領域１１２０に与えられるこれら１つ以上の追加パルスと、その後の各反射に基づいて、領域１１８０で自動車１１１０が検出された距離Ｄ１よりも大きい距離Ｄ２において、自動車１２０２のような物体の存在を決定することができる。
[0267] 光量の増大、及び光量の増大を与えるために選択される特有のプロトコルは、偏向器１１４の特定の瞬時位置に対応し得る領域１１２０のようなＦＯＶの特定領域に固有のものであることに留意するべきである。あるいは、光を増大するため選択される特有のプロトコルは、領域１１２０のようなＦＯＶの特定領域に限定されず、ＦＯＶの複数の領域によって共有され得る。例えば、ＦＯＶ１２０の領域１２０４（図１２において波線で囲まれている）は、各々が偏向器１１４の異なる瞬時位置に対応するＦＯＶの４つの特定領域を含み得る。いくつかの実施形態において、ＦＯＶ領域１２０４の小領域のうち任意のものに対する光を増大させるため選択されるプロトコルは、全ての小領域について同一であり得る。この結果、ＦＯＶ領域１２０４の各小領域に共通の光増大プロトコルを適用することで、これらの小領域において複数の物体又は単一の物体が同様の距離又は距離範囲で検出される可能性がある。例えば図１２において、ＦＯＶ領域１２０４の小領域に共通の光増大プロトコルを適用することにより、ＦＯＶ領域１２０４の異なる小領域の各々で自動車１２０２の部分を（例えば自動車１１１０が検出された距離Ｄ１よりも大きい距離Ｄ２で）検出することができる。任意選択的に、ＦＯＶの１つの領域で光放出を増大させるか否かの決定は、ＦＯＶの別の領域の反射検出情報に（少なくとも部分的に）依存し得ることに留意するべきである。
[0268] ＦＯＶの特定領域に対する光の追加によって更に遠くの物体を検出できる能力を与えることに加えて、他の物体も光の増大の結果として検出され得る。例えば図１１に示されているように、領域１１２２に供給された光のパイロットパルスは領域１１２２内の物体を検出しない可能性がある。しかしながら、領域１１２２に供給されるその後の光の増大と、これによって得られる少なくとも１つの反射により、図１２に示されるように、亀１２０６のような領域１１２２内の物体の検出が可能となる。亀１２０６はＤ１よりも小さい距離Ｄ３に位置する場合がある（例えば自動車１１１０よりもＬＩＤＡＲシステムに近い）が、亀１２０６は自動車１１１０よりも反射率が低いので、領域１１２２に与えられた初期パイロットパルスに応答して検出されなかった可能性がある（亀１２０６の低い反射率は、例えば領域１１２に対する部分的なサイズ及び／又はその甲羅の更に低い反射率の結果であり得る）。例えば領域１１２２に与えられるその後の１つ以上の光パルス、及びそれぞれの反射によって、低い反射率の亀１２０６を検出することができる。ＦＯＶの領域に対する光を増大するこのような手法は、ＦＯＶの領域に供給される初期光量に基づいて検出されない様々な物体の検出を可能とする。例えば、この技法を用いて、遠くの縁石１２０８及び１２１０及び／又は道路１２１４の地平線１２１２（Ｄ１、Ｄ２、及びＤ３よりも大きい距離Ｄ４）のような物体を検出できる。同時に、初期パルス（又は利用可能な光学予算の一部）を用いて自動車１１１０又は木１２１６のような物体が検出されるＦＯＶの領域では、追加の光増大は必要ない場合があり、偏向器１１４の異なる瞬時位置でＦＯＶスキャンを継続することができる。
[0269] ＦＯＶの特定領域内の物体を検出した後、更に光放出を行うことなく偏向器１１４を新たな瞬時位置へ移動させることができるが、場合によっては、偏向器が引き続きＦＯＶの対応する特定領域の方へ光を誘導している間に追加の光を放出することも可能である。この補足の光から得られる反射は、ＦＯＶの特定領域について更なる情報を与える、及び／又は同一の領域に与えられたより低レベルの光に基づいて行われた検出を確認することができる。例えば図１１及び図１２の説明のための例において、偏向器１１４は、領域１１２０にパイロットパルスを与えるために位置決めすることができる。得られる反射からは、領域１１２０内の物体が検出されない場合がある。次に、領域１１２０に第２のパルスを与えることができる（例えばパイロットパルスよりも高いパワーレベルで）。第２のパルスからの反射は、領域１１０８に与えられたパイロットパルスの反射に基づいて自動車１１１０が検出された距離Ｄ１よりも大きい距離Ｄ２にある自動車１２０２の検出を可能とする。しかしながら、領域１１２０で自動車１２０２を検出した後その領域から移動するのではなく、偏向器１１４は、領域１１２０に対応した瞬時位置に留まることができる。領域１１２０に第３のパルスを（任意選択的に、第２のパルスよりも高いパワーで）与えることができる。その後の第３のパルスの反射からは、領域１１２０内の追加の物体が検出されない場合がある（検出する可能性はあるが）。しかしながら、第３のパルスの反射は、領域１１２０内に距離Ｄ１の物体が存在しないという（第２のパルスの反射に基づく）決定を確認することを可能とする。また、第３のパルスの反射は、領域１１２０に与えられた第２のパルスの反射に基づいて決定された距離Ｄ２の自動車１２０２の検出を確認することを可能とする。場合によっては、第１、第２、及び第３のパルスの反射のいずれも、それぞれの領域内の物体の検出を可能としないが、それらの反射を全て組み合わせることで検出が可能となることに留意するべきである。これは、ＳＮＲ改善の結果であり得る。別の例として、いくつかのパルスにまたがった検出の一貫性をチェックすることができる決定アルゴリズムが挙げられる。
[0270] ＦＯＶ１２０の特定領域に与えられる光量の増大は、ＦＯＶの他の領域に与えられる光量に対するものであれ、ＦＯＶの同一のスキャン中又はより前のスキャン中にＦＯＶの特定領域に与えられる光量に対するものであれ、任意の所望のプロトコルに従って進行し得ることに留意するべきである。そのようなプロトコルは、ＦＯＶの全ての領域、ＦＯＶの領域のいくつか、又はＦＯＶの単一の領域に適用され得る。ＦＯＶの任意の部分に対する光を選択的に増大させるためのプロトコルは、所定のものであるか、又は、例えばＦＯＶスキャン（例えば特定領域内の物体の検出等）中に適用される様々な判定基準に基づいてＦＯＶのスキャン中に作成され得る。特定の投影光量の結果として特定領域内で物体が検出された場合は、ＦＯＶの以降のスキャン中、その特定領域に同様の光量を与えることができる。このような手法は、増大した光量を用いて物体を検索する必要性を潜在的に排除することで、物体の検出及びＦＯＶのスキャンを高速化することができる。しかしながら場合によっては、ＦＯＶの以降のスキャンにおいて、特定のＦＯＶ領域に対する低レベルの光の適用に戻ることが望ましい。例えばＬＩＤＡＲシステムがすでに検出した物体の方へ移動している場合、最初の検出で使用した大きい光量でなくより小さい光量を用いて再び物体を検出することが可能である。
[0271] ＬＩＤＡＲシステムＦＯＶのスキャン中に異なる領域に与えられる光量を変動させることによって、ＬＩＤＡＲシステムの検出機能及び／又は分解能を改善できる。また、ＦＯＶの異なる領域の各々で検出された物体に基づき、任意の適切な技法を用いて、ＦＯＶに関連付けられたシーンの３次元マップ又は再構築を生成できる。例えばいくつかの実施形態では、ＦＯＶ内で検出された物体のいくつか又は全てを示すポイントクラウドを生成することができる。図１２の例に戻ると、ポイントクラウド（又は他の３Ｄ構築）は、距離Ｄ１の自動車１１１０、距離Ｄ２の自動車１２０２、及び距離Ｄ３の亀１２０６を示すことができる。ここで、Ｄ３＜Ｄ１＜Ｄ２である。３Ｄ構築に表現されている各検出物体は、特定の検出方向（φ／θ又はｘ／ｙ）又は角度範囲に関連付けることができる。
[0272] ＦＯＶの異なる部分における物体の検出又は物体の不在に基づいてＦＯＶの異なる部分へ選択的に光を放出することによって、ＬＩＤＡＲシステム１００は、以下のうちいずれか１つ以上のようないくつかの機能を達成できる。（ａ）増大した光量を用いて物体を検索する必要性を潜在的に排除することで、物体の検出及びＦＯＶのスキャンを高速化する、（ｂ）ＦＯＶ全域における検出のために使用される総エネルギを低減する、（ｃ）大きな影響を与え得る領域にエネルギ割り当てを転換できる、（ｄ）例えば物体が存在することが分かっている方向への余分な光放出を低減することによって、ＬＩＤＡＲシステムの環境的効果を低減させる、（ｅ）必要以上の検出信号を処理するための処理要求を低減させる。
[0273] 図１３は、ＬＩＤＡＲシステムを用いて物体を検出するための方法１３０２のフローチャート図を提供する。ここに開示される実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステム１００の動作中、任意の又は全てのステップは、少なくとも１つの光源からの光を用いた視野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つの光源を制御することを含み得る。また、任意の又は全ての動作ステップは、視野をスキャンするため少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器を制御することを含み得る。ステップ１３０８において、方法１３０２は、視野の第１の部分のスキャンに関連した第１の検出反射を用いて、第１の部分内に第１の距離の第１の物体が存在することを決定し得る。ステップ１３１０において、方法１３０２は、視野の第２の部分内に第１の距離の物体は不在であると決定することを含み得る。ステップ１３１２において、方法１３０２は、第１の反射の検出及び第２の部分内に物体が不在であるという決定の後、視野の第１の部分へ投影されるよりも多くの光が視野の第２の部分へ投影されるように光源パラメータを変更することを含み得る。ステップ１３１４において、方法１３０２は、視野の第２の部分における第２の検出反射を用いて、第１の距離よりも大きい第２の距離で第２の物体が存在すると決定することを含み得る。第２の部分で第２の物体を検出するための光束の増大は、ＦＯＶの現在のスキャン中又はＦＯＶの以降のスキャン中に実施できることに留意するべきである。任意選択として、段階１３０８の検出後に段階１３１０、１３１２、及び１３１４が実行される場合、第２の物体の検出に使用される第２のＦＯＶ部分への放出は全て、（例えば後のスキャンサイクルで）追加の光が第１の部分へ送出されるよりも前に行われる。
[0274] いくつかの実施形態において、この方法は、複数のスキャンサイクルにわたってＦＯＶ１２０をスキャンすることを含み得る。この場合、単一のスキャンサイクルは、少なくとも１つの光偏向器を複数の瞬時位置に移動させることを含む。少なくとも１つの光偏向器が特定の瞬時位置に配置されている間、この方法は、少なくとも１つの光源からの光ビームを視野内の物体の方へ偏向させること、及び、物体から受光した反射を少なくとも１つのセンサの方へ偏向させることを含み得る。
[0275] Ｌｉｄａｒ検出のための増分光束割り当て
[0276] 上述のように、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの第２の領域において、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの異なる領域で１つ以上の物体が検出された第１の距離Ｄ１の物体が検出されない場合、第２の領域に対する光束を変動させることができる。しかしながらこれに加えて、いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の領域において任意の距離で物体が検出されるか否かに基づいて、その領域に対する光束を変動させることができる。例えば、プロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域に与えられる第１の光量に基づいて、その領域内にはＬＩＤＡＲシステム１００から距離Ｓ１内の物体が存在しないと決定できる。このような決定に応答して、プロセッサ１１８は、より多くの光をＦＯＶのその特定部分に与えることができる。光の増大によって、プロセッサ１１８は、その特定領域にはＬＩＤＡＲシステムから距離Ｓ２内の物体が存在しないと決定できる。ここで、Ｓ２＞Ｓ１である。このような決定に応答して、更に多くの光をＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域に与えることができ、この光の増大に応答してプロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲシステムからの距離Ｓ３に１つ以上の物体が存在することを検出できる。ここで、Ｓ３＞Ｓ２＞Ｓ１である。従って、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域に与えられる光のこのような増大は、特定領域内でのＬＩＤＡＲシステムの検出機能を強化することができる。更に、開示される漸進的照射スキームによって、限られた電力消費で長距離の検出を達成することが可能となる。
[0277] 図１４は、ＬＩＤＡＲシステム１００によって生成され得るＬＩＤＡＲ視野１４１０の概略図及びこれに関連する深度マップシーン表現を提供する。図示のように、ＬＩＤＡＲシステムに比較的近い範囲Ｓ０内の距離（図１４の視点）で、シーン内の物体を検出できる。範囲Ｓ０は、ＬＩＤＡＲシステム１００の動作パラメータに応じて様々な距離間隔をカバーすることができる。いくつかの場合、Ｓ０は０ｍから１０ｍまでの範囲を表す。他の場合、Ｓ０は、０ｍから２０ｍ、３０ｍ、５０ｍ等までの範囲に対応する。
[0278] 一部の例において、ＬＩＤＡＲシステムは、視野の第１の部分において第１の距離Ｓ１で検出される物体が不在であると決定し得る。例えば図１４に示されているように、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶ１４１０の特定領域１４１２に投影された光（例えば第１の光放出）に基づいて、ＬＩＤＡＲシステムは、道路１４１４、縁石１４１６、及び／又は歩道１４１８の表面のような様々な前景の物体を識別できる。しかしながら、ＬＩＤＡＲシステム１００のプロセッサ１１８は、領域１４１２内の距離Ｓ１では物体を検出しない可能性がある。すなわちプロセッサ１１８は、領域１４１２において距離Ｓ１では（更に、場合によってはそれを超える距離では）物体が不在であると決定し得る。いくつかの実施形態において、距離Ｓ１は距離Ｓ０よりも大きくすることができる。例えば、Ｓ０は０ｍから、最大で２０ｍであるＳ１までの範囲を含み得る。いくつかの例では、Ｓ１は距離Ｓ０に等しい及び／又は距離Ｓ０よりも小さくすることができる。例えば、関連する状況（例えば周囲光条件）における第１の光放出によってＬＩＤＡＲシステムから約４０メートルまでの所与の反射率の物体を検出できる場合、第１の光放出によってシステムは、２０ｍ、３０ｍ、３９ｍ、場合によっては４０ｍの距離に、少なくともそのような反射率の物体が不在であることを決定し得る。
[0279] ＬＩＤＡＲシステム１００が領域１４１２内で距離Ｓ１の物体を検出しない理由はいくつか考えられる。例えば、場合によっては、その領域内に距離Ｓ１の物体が全く存在しないことがある。しかしながら他の場合、領域１４１２に投影される光量が、距離Ｓ１の物体を検出するには不充分である可能性がある。その理由は、これらの物体が低い反射率によって特徴付けられること、又は、距離Ｓ１が、特定の動作パラメータセット（例えば領域１４１２に投影される光の持続時間、強度、パワーレベル等）に対するＬＩＤＡＲシステム１００の動作範囲から外れることである。
[0280] 領域１４１２内で第１の光放出に基づいて物体が検出されない場合、領域１４１２内で距離Ｓ１の物体の検出を断念するのではなく、プロセッサ１１８は、可能ならばＳ１を超える距離の物体を検出するため、領域１４１２に追加の光束を供給することができる。言い換えると、プロセッサ１１８が第１の光放出に基づいて視野１４１０の第１の部分１４１２には検出される物体が不在であると決定した場合、プロセッサ１１８は、領域１４１２内で第１の距離Ｓ１よりも大きい第２の距離Ｓ２の物体を検出できるように、視野１４１０の領域１４１２へ誘導される少なくとも第２の光放出の投影を制御することができる。第２の放出は、距離Ｓ２の物体を検出する能力を潜在的に増大させるだけでなく、ＬＩＤＡＲシステム１００が距離Ｓ１の物体を検出する可能性も高めることができる。
[0281] 場合によっては、プロセッサ１１８は、光投影器１１２及び偏向器１１４に追加の光を領域１４１２へ投影させることができる。例えばプロセッサ１１８は、領域１４１２内で距離Ｓ１よりも大きい第２の距離Ｓ２よりも大きい第３の距離Ｓ３の物体が存在すると決定するように、視野１４１０の領域１４１２へ誘導される少なくとも第３の光放出の投影を制御することができる。図１５に示されているように、領域１４１２への第３の光放出によって、ＬＩＤＡＲシステム１００から距離Ｓ３にいる歩行者１５１０（又は少なくともその一部）の検出が可能となり得る。歩行者１５１０は、領域１４１２へ誘導された第１又は第２の光放出に応答した検出は行われなかった可能性があるが、領域１４１２への第３の放出によって距離Ｓ３の歩行者１５１０の存在を決定することが可能となった。更に、領域１４１２内で第２の距離Ｓ２又は第３の距離Ｓ３の物体の検出を可能とする第２及び第３のそれぞれの光放出によって、ＬＩＤＡＲシステム１００は、距離範囲Ｓ０を超えている物体（例えば縁石１４１６、路面１４１４、及び／又は歩道１４１８）を検出することが可能となっている。例えば図１５に示されているように、Ｓ３まで及びＳ３を超えた距離でそのような物体が検出されマッピングされている。
[0282] 従って上述のように、プロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域内の様々な距離で物体が検出されるか否かに基づいて、その領域へ追加の光放出を投影させることができる。例えば一実施形態において、プロセッサ１１８は、第１の光放出及び第２の光放出のうち少なくとも１つの検出に基づいて、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分／領域内で第１の距離（例えば図１４のＳ１）の物体が不在であると決定された場合、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのその部分／領域へ誘導される少なくとも第３の光放出の投影を制御するように構成され得る。更に、プロセッサ１１８は、少なくとも第２の光放出の検出に基づいて、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の領域／部分内で第２の距離（例えば図１４のＳ２）の物体が不在であると決定された場合、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのその部分／領域へ誘導される少なくとも第３の光放出の投影を制御するように構成され得る。
[0283] 距離Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３は、ＬＩＤＡＲシステム１００の特定の動作パラメータに依存し得る。この動作パラメータは、ＬＩＤＡＲシステム１００の（例えば車両、建物、航空機等における）特定の展開に適合するように、特定の気候条件に適合するように（例えば晴天、雨、雪）、又は他の任意の環境条件（例えば農村部と都市部の環境等）に適合するように選択できる。しかしながら、いくつかの実施形態において、距離Ｓ１はＬＩＤＡＲシステム１００から２０ｍ以下とすることができる。距離Ｓ３は１００ｍより大きい距離を含み、距離Ｓ２は距離Ｓ１とＳ３との間とすることができる。ＬＩＤＡＲシステムの検出距離の概念に関して更に詳しく検討するように、前述の検出距離（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）は必ずしも前もって規定されるわけでなく、これらの距離はＬＩＤＡＲシステムによって用いられる光放出エネルギスキームに基づいて決定され得ることに留意するべきである。更に、検出距離は、気候、周囲光条件、視認性、ターゲットの反射率のような他のファクタにも依存し得る。図１４及び図１５において、検出範囲Ｓ０は、簡略化のため、ＬＩＤＡＲシステムが位置している垂直面から一様に延出するものとして図示されていることに留意するべきである。しかしながら、注記したように、いずれの検出範囲もＦＯＶの様々な部分にわたって必ずしも一様でなく、これらの距離は、（図示のような）ゼロ距離面からでなく、ＬＩＤＡＲの光学ウィンドウ上に位置するポイントから放射状に測定され得る。
[0284] ここで、開示される実施形態のいずれに対しても、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の部分又は領域は、いくつかの実施形態において、ＦＯＶのスキャンの単一の画素を指すことがある。そのような実施形態において、ＦＯＶの特定部分は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶをスキャンするため偏向器１１４がある範囲の位置／向きにわたって移動する場合の偏向器１１４の単一の瞬時位置に対応し得る。例えば図１４を参照すると、領域１４１２（例えばＬＩＤＡＲ ＦＯＶの一部）はＬＩＤＡＲ ＦＯＶ１４１０の単一の画素を表すことができる。しかしながら他の実施形態では、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域は複数の画素を含み得る。例えば、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの領域１５２０は複数の画素を含むことができ、その各々が偏向器１１４の異なる瞬時位置に対応する。領域１５２０に含まれる画素のような、ＦＯＶの１つの領域又は部分に含まれる個々の画素は、連続的であるか又は不連続的であり得る。場合によっては、ＦＯＶの部分はＬＩＤＡＲ ＦＯＶ内の特定の関心領域を表し、同様の光放出プロトコル等を使用することができる。
[0285] いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶ内でのＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分の相対位置は様々に変わり得る。例えば、一部の例において、偏向器１１４は、各々がＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域に対応する複数の瞬時位置にわたって連続的に移動させることができる（例えばスイープパターンで、ラスタパターンで、ランダムに、疑似ランダムに）。上述したプロセスにおいて、ＦＯＶの特定部分に対する第１の光放出とＦＯＶの同一部分に対する第２の光放出との間にはある程度の時間量が存在し得る。その時間中に、偏向器１１４は、第１の放出中の偏向器の正確な瞬時位置が第２の放出中の正確な瞬時位置とは異なるように移動し得る。同様に、第３の放出中の偏向器の正確な瞬時位置は第１及び第２の放出中の正確な瞬時位置とは異なる可能性がある。結果として、第１、第２、及び第３の放出によって照射されるＬＩＤＡＲ ＦＯＶの領域は、相互に対してわずかに異なる可能性がある。しかしながら、本開示の目的のため、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの実質的に重複する領域へ投影されるグループ化した光放出又は複数の光放出は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの同一の領域へ誘導されると考えられる。言い換えると、いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分は偏向器１１４の単一の瞬時位置に対応し得る。他の実施形態において、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分は偏向器１１４の２つ以上の瞬時位置に対応し得る。
[0286] 上記のように、センサ１１６のような１つ以上のセンサの出力を監視及び／又は処理することによって、プロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域内に物体が存在すること又は同一領域内に物体が不在であることの双方を決定できる。例えば図１４に示されているように、ＦＯＶ領域１４１２へ投影された光の反射は、特にＳ０範囲内の距離において、路面１４１４、縁石１４１６、又は歩道１４１８のような物体の検出及び深度マッピングを可能とする。また一方で、領域１４１２への同じ光の投影によって、ＬＩＤＡＲシステムからの距離Ｓ１又は更に遠い距離Ｓ２では物体の検出も深度マッピング能力も得られないことがある。そのような場合、領域１４１２からの光の利用可能な反射によって得られた情報に基づき、プロセッサ１１８は、領域１４１２内でＳ０を超える距離、Ｓ１、Ｓ２等の距離では物体が不在であると決定することができる。
[0287] 物体が不在であるという決定は、実際にＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域に何も物体が存在しないことを意味するわけではない場合がある。上述の通り、そのような決定は、検出器１１６が特定領域内の物体を検出するには不充分な光反射をその領域から受光した場合に行われ得る。また、物体が不在であるという決定は例えば、反射が収集されるが、少なくとも１つの反射源に対する測距情報を決定するため又は１もしくは複数の反射に基づいて深度マップを生成するためには情報が不充分である場合に行われ得る。しかしながら、図１４及び図１５に関して記載したように、ＦＯＶの特定領域への光束レベルを増大させると、それ以前は検出されなかった物体が検出される可能性がある。また、物体の検出は、２元プロセス（binary process）（例えば、物体からの反射が受光されるか又は反射が全く受光されない）を伴わない場合がある。むしろ、検出では、光が投影された特定領域内に物体が存在することをプロセッサ１１８が認識するために充分な光反射を検出器１１６が受光することが要求される可能性がある。従って、検出が行われるか否かは、物体の反射率や物体までの距離のような様々なファクタに依存し得る。本明細書に記載されるように、別個の距離での検出を可能とすると記載される光の投影は、特定レベルの反射率（例えば少なくとも２．５％、５％、１０％等の反射率レベル）を有する物体を含む事例の特定の割合（例えば、特定の特徴セットの光投影を伴う事例の少なくとも５０％、７５％、９０％、９９％、又はそれ以上）において陽性の検出（positive detection）が行われる光の投影に相当し得る。
[0288] ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域内の様々な距離で物体が検出されるか否かに基づいてその領域に対する光束を増大させるための上述のプロセスを用いて、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャンを実行し、特定のＦＯＶ領域に関連付けられた光投影シーケンス内のどこからでも光投影を用いて複数の物体を検出することができる。例えば、一部の例では、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つの領域において、第１の光放出のみを用いて物体が検出され得る。ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの他の領域に第２の光放出、第３の光放出等を与えた後に初めて、それらの部分のスキャンによってそれらの領域で物体を検出することが可能となる。図１４及び図１５に表されている例示的な実施形態では、ＦＯＶ領域１５３０への第１の光放出によって路面１４１４を検出することができる。領域１４１２では、第１の光放出によって、少なくともある範囲（図１４に示されているＳ０又はＳ１）内で、歩道１４１８、縁石１４１６、及び道路１４１４のような物体を検出できる。領域１４１２へ誘導される後続の（例えば第２の）光放出によって、更に広い範囲（例えばＳ２）で、歩道１４１８、縁石１４１６、及び道路１４１４を検出できる。領域１４１２へ誘導される第３の光放出によって、距離Ｓ３の歩行者１５１０を検出できる。ＦＯＶ１４１０の１つ以上の他の領域でも同様の結果を得ることができる。むろん、いくつかの領域は１つの光放出のみを受光し（又は光放出を全く受光せず）、他の領域は複数の光放出を受光する場合がある。この結果、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定のスキャンは、特定領域に投影された光放出の数に応じて、第１の光放出、第２の光放出、及び／又は第３の光放出等に基づいて検出された物体を含み得る。
[0289] 上述したもの又は以下に記載するものを含めて、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の領域への光束を増大させるために使用され得る様々な技法がある。いくつかの例では、ＦＯＶの特定領域への光束を変動させるため、プロセッサ１１８は光投影器１１２を制御することができる（例えばその照準方向、パワーレベル、光強度、波長、パルス幅、連続波印加の持続時間等）。他の場合、プロセッサ１１８は、光束を変動させるように少なくとも１つの光偏向器１１４を制御することができる（例えば、向きを制御し、従ってＦＯＶの特定領域への投影方向を制御すること、ＦＯＶの特定領域に光が投影される時間量を制御すること等によって）。
[0290] 更に、プロセッサ１１８は、ＦＯＶの特定領域によって受光される光量を制御するため、光投影器１１２の少なくとも１つの様相及び偏向器１１４の少なくとも１つの様相の双方を制御することができる。例えばいくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、複数の光エネルギ放出を発するように光投影器１１２を制御し得る。また、プロセッサ１１８は、光投影器１１２によって与えられる第１の光放射、第２の光放射、及び第３の光放射が全て、光偏向器１１４の単一の瞬時位置（又は偏向器の少なくとも密接した瞬時位置）に対応するＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分へ投影されるように、光偏向器１１４を制御し得る。第１、第２、及び第３の光放出の各々は、同様の特徴（例えばパワーレベル、持続時間、パルス数、波長等）を有し得る。あるいは、第１、第２、及び第３の光放出のうち１つ以上は、異なる特徴を有し得る。例えば、これらの放出のうち１つ以上は他よりも高いパワーレベルを示すことができる。いくつかの実施形態において、第１、第２、及び第３の光放出に関連したパワーレベルは、各放出で徐々に増大し得る。また、いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、ＦＯＶの特定領域へ投影される第１の光放出がＦＯＶの特定領域へ誘導される第２の光放出及び第３の光放出の双方と異なる波長を有するように、光投影器１１２（これは、１つの多波長光源、又は各々が異なる波長の光を放出できる複数の光源を含み得る）を制御するよう構成され得る。いくつかの例において、第１の光放出、第２の光放出、及び第３の光放出の各々は、単一のパルスを含む（任意選択的に、これらのパルスは同様の特徴のものであり得る）。いくつかの例において、第１の光放出、第２の光放出、及び第３の光放出の各々は、同じ数のパルスを含む（任意選択的に、これらのパルスは同様の特徴のものであり得る）。いくつかの例において、第１の光放出、第２の光放出、及び第３の光放出の各々は、１以上のパルスを含む（任意選択的に、これらのパルスは同様の特徴のものであり得る）。
[0291] いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域へ投影される光放出の各々は、同様の光強度（例えば実質的に同じ光強度）を有し得る。しかしながら他の実施形態では、プロセッサ１１８は、光投影器１１２からの様々な光放出の光強度を異なるものにすることができる。例えばプロセッサ１１８は、ＦＯＶの特定領域に対して光投影器１１２によって与えられる第１の光放出の光強度よりも第２の光放出の方が大きい光強度を有するように、光投影器１１２を制御するよう構成できる。同様に、プロセッサ１１８は、ＦＯＶの特定領域に対する光投影器１１２からの第３の光放出の方が第２の光放出の光強度よりも大きい光強度を有するように、光投影器１１２を制御することができる。
[0292] 同様に、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域へ投影される光放出の各々は、同様のパワーレベルを有し得る。しかしながら他の実施形態では、プロセッサ１１８は、光投影器１１２からの様々な光放出の光パワーレベルを異なるものにすることができる。例えばプロセッサ１１８は、ＦＯＶの特定の領域に対して光投影器１１２によって与えられる第１の光放出のパワーレベルよりも第２の光放出の方が大きいパワーレベルを有するように、光投影器１１２を制御するよう構成できる。同様に、プロセッサ１１８は、ＦＯＶの特定領域に対する光投影器１１２からの第３の光放出の方が第２の光放出のパワーレベルよりも大きいパワーレベルを有するように、光投影器１１２を制御することができる。更に他の場合には、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域への第１の光放出に続く１つ以上の光放出に関連したパワーレベルは、第１の光放出に関連したパワーレベルよりも低くすることができる。ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域に与えられる追加の光放出の結果として、放出ごとに蓄積光エネルギが増大し得る。これにより、徐々に検出距離が長くなることを含めて、そのエリアにおける物体検出の可能性を高めることができる。
[0293] ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分に与えられる光エネルギの蓄積効果を考慮すると、異なる光放出又はパルスは、ＦＯＶのその部分における物体を検出するため一緒に使用され得る。例えばいくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、ＦＯＶの特定領域で物体の存在を決定するため、ＦＯＶのその領域へ投影される第３の光放出を、その領域へ投影される第１の光放出又は第２の光放出の一方又は双方と一緒に用いることができる。更に、蓄積光エネルギによって検出距離の拡大が可能となる。第１の放出と、第２又は第３の放出の一方又は双方とを用いることで、プロセッサ１１８は、第２の放出のみ（例えばＳ２）又は第１の放出のみ（例えばＳ０）に関連した検出距離よりも大きい距離（例えばＳ３）の物体を検出することが可能となる。
[0294] 複数の光放出を用いて物体を検出することに加えて、複数の光放出は、シーン内の物体を表す深度マップの生成に用いられるデータポイントを生成する際にも使用され得る。例えばいくつかの実施形態において、深度マップのためのデータポイントは、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域へ投影される第１の光放出のみに基づいて生成することができる。他の実施形態では、深度マップのためのデータポイントは、ＦＯＶの特定領域へ投影される第１の放出及び第２の放出及び／又は第３の放出（又はそれ以上）の組み合わせに基づいて生成することができる。
[0295] 更に、異なる時点で（例えばＬＩＤＡＲ ＦＯＶの異なるスキャンにおいて）、光放出の異なる組み合わせを用いて特定の物体を検出することができる。一部の例では、時点Ｔ０において、歩行者１５１０（図１５）の存在を検出するため、複数の光放出（例えば２、４、又はそれ以上の放出）を組み合わせる必要がある。歩行者１５１０までの距離が短くなるにつれて（例えば、ＬＩＤＡＲシステム１００が展開されている車両が歩行者１５１０に近付くにつれて）、歩行者１５１０の検出に必要な光放射は少なくなり得る。例えば、歩行者１５１０までの距離がＳ０未満である場合、以降のスキャン中にＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域への単一の光放出に基づいて歩行者１５１０を検出することができる。
[0296] ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャン中にＦＯＶの特定領域に与えられる光束の量を動的に変動させるための記載される実施形態では、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャン中にＦＯＶの１つ以上の他の領域に投影されるよりも多くの光をＦＯＶの特定の領域に投影することができる。例えばプロセッサ１１８は、ＦＯＶの同一スキャンサイクル中に第１の部分へ誘導される光束がＬＩＤＡＲ ＦＯＶの少なくとも１つの他の部分へ誘導される光束よりも多くなるように、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの第１の部分へ投影される光に関連した光源パラメータを変更するよう構成できる。また、プロセッサ１１８は、ＦＯＶの様々な領域に与えられる光量を監視して、適用可能な規制に準拠するよう保証することも可能である。例えばプロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域に投影される光の蓄積エネルギ密度が（ＦＯＶの単一のスキャン内の、又はＦＯＶの複数のスキャンにまたがった）最大許容可能露光限界（maximum permissible exposure limit）を超えないように、光投影器１１２を制御するよう構成できる。
[0297] 例えば処理ユニット１０８は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの部分に対する漸進的な光の投影を制御して、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの各部分で物体が検出されたことを間欠的に決定し、物体が検出された場合は、ＦＯＶのその部分への光放出を、検出された物体に害を及ぼさない安全な光放出限度内に維持するように制御できる。これらの技法は優遇して（complimentary）実施され得る。すなわち、ＦＯＶの１つ以上の部分の各々において処理ユニット１０８は、（例えばＬＩＤＡＲ ＦＯＶの部分へこれまで投影された光が物体を有効に検出するには不充分であると決定することによって）追加の光が必要であるか否かを優遇して連続的にチェックしながら、停止条件を実施することができる（最大許容可能露光限界の削除を防止する）。
[0298] ＬＩＤＡＲシステム１００は、早い方の光放出（例えば第１の光放出、第２の光放出）の反射信号を高速で処理するための予備信号プロセッサ（図示せず）を含み得る。これは、特に、後の方の光放出（例えば第２の光放出、第３の光放出）が同一スキャンサイクル内で実行される場合や、特に、光偏向器がまだ実質的に同じ瞬時位置にある間に後の方の光放出が実行される場合に、後の方の光放出に関する迅速な決定を可能とするためである。後の方の放出に関する迅速な決定は、更なる放出（例えば第２の放出、第３の放出）が必要であるか否かの判定を含み、また、各セグメントに対する後続の放出のパラメータの決定を含み得る。予備信号プロセッサの回路の一部又は全ては、３Ｄモデルにおける様々なポイントを決定するため使用される範囲推定モジュールの回路とは異なる可能性があることに留意するべきである。これは、迅速な決定が必ずしも正確な範囲推定を必要としないからである（例えば、物体の存在又は不在の決定だけで充分であり得る）。異なる回路を用いる別の理由は、メイン範囲推定回路が、少なくとも１つの光偏向器の同一瞬時位置で更なる光放出を与えるのに必要なレートで決定を行うには充分な速さでない場合があることである。そのような予備信号プロセッサの処理結果は、範囲推定のためには不充分であり得ることに留意するべきである。任意選択として、予備信号プロセッサはアナログ検出信号（例えば電圧）を処理するアナログプロセッサとすることができ、メイン範囲推定器モジュールは、アナログからデジタルへの変換後に検出情報を処理するデジタル信号モジュールとする（又はこれを含む）ことができる。更に、（例えば目の安全の理由で）過度の光エネルギの放出を防止するため、同一の（又は同様の）予備信号処理モジュールをＬＩＤＡＲシステム１００に実装し、ＬＩＤＡＲシステムの隣接エリアにおける物体の検出に使用できることに留意するべきである。これについては以下で更に詳しく検討する。
[0299] ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分に与えられる光束の増大は、任意の適切なプロトコルに従って進行し得る。例えばいくつかの実施形態では、上述のように、第１、第２、及び第３の光放出（又はより多いか又は少ない放出）をＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域に投影し、その後、ＦＯＶの異なる領域をスキャンするため異なる瞬時位置に偏向器１１４を移動させることができる。言い換えると、プロセッサ１１８は、第１の光放出、第２の光放出、及び第３の光放出が単一のスキャンサイクルでＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分へ投影されるように、偏向器１１４を制御するよう構成できる。
[0300] 他の場合、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域に指定される複数の光放射は、ＦＯＶの異なるスキャン中にＦＯＶのその部分へ投影することができる。例えばプロセッサ１１８は、第１の光放出、第２の光放出、及び第３の光放出のうち１つ以上が異なるスキャンサイクルでＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分へ投影されるように、偏向器１１４を制御するよう構成できる。
[0301] 開示される実施形態を用いて、ＬＩＤＡＲシステムを使用して物体を検出するための方法を実行することができる。例えば上述のように、ＬＩＤＡＲシステム１００によって物体を検出することは、少なくとも１つの光源からの光を用いたＬＩＤＡＲ視野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つの光源を制御することを含み得る。図１６に示されているように、ＬＩＤＡＲシステム１００によって物体を検出するための方法は、視野の第１の部分へ誘導される少なくとも第１の光放出の投影（ステップ１６２０）を制御して、視野の第１の部分内に第１の距離の物体が不在であると決定することを含み得る（ステップ１６３０）。また、この方法は、少なくとも第１の光放出に基づいて視野の第１の部分で物体の不在が決定された場合、視野の第１の部分へ誘導される少なくとも第２の光放出の投影を制御して、視野の第１の部分内で第１の距離よりも大きい第２の距離の物体の検出を可能とすることを含み得る（ステップ１６４０）。また、この方法は、視野の第１の部分へ誘導される少なくとも第３の光放出の投影を制御して、視野の第１の部分内に第２の距離よりも大きい第３の距離の物体が存在すると決定することを含み得る（ステップ１６５０）。
[0302] 視野の異なる部分のための適応雑音軽減
[0303] 本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムにおいて、キャプチャされた信号は雑音を含む可能性がある。雑音は多種多様なソースから生じ得る。例えば、ある雑音は検出器（例えば図４Ａから図４Ｃの検知ユニット１０６）から発生し、暗騒音や増幅雑音等を含み得る。更に、ある雑音は環境から発生し、周囲光等を含み得る。例えば、ＬＩＤＡＲシステムが光を空中へ、極めて遠くにある物体の方へ、又は反射が最小限である他のエリアの方へ投影する場合、周囲雑音は反射信号に対して大きくなり得る。一方、ＬＩＤＡＲシステムが視野の暗いエリアに位置する物体へ光を投影する場合、周囲雑音は反射信号に対して小さくなり得る。一例において、周囲光は、外部光源（例えば太陽、自動車のヘッドライト、電気照明装置）から直接ＬＩＤＡＲシステムに到達する光を含み得る。別の例として、周囲光は、ＦＯＶ内の物体によって偏向された（例えば反射された）後にＬＩＤＡＲシステムに到達する外部光源からの光を含み得る（例えば、金属製又は非金属製の表面からの光の反射、大気、ガラス、又は他の透明もしくは不透明な物体による偏向等）。
[0304] 本開示のシステム及び方法は、（例えば検知ユニット１０６に対して）画素ごとにデータを収集することができる。更に、本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムは、様々なソースから生じた雑音に対応することができ、これも画素ごとに実行できる。
[0305] 本明細書で用いる場合、「画素」という用語は、ＬＩＤＡＲシステムのＦＯＶ内の物体から得られるモデルの要素に処理されるＦＯＶの一部を含むように広義で用いられる。例えば、センサの検出データを処理してポイントクラウドモデルを与える場合、ＦＯＶの「画素」は、ポイントクラウドモデルの単一のデータポイントに変換されるＦＯＶの部分に対応し得る。一例において、画素の寸法は、立体角、又はその角サイズの２つの角度（例えばφ及びθ）を用いて与えることができる。いくつかの実施形態において、ＦＯＶの単一の「画素」を複数のセンサ（例えば複数のＳｉＰＭ検出器）によって検出して、３Ｄモデルの対応する複数のデータポイントを与えることができる。スキャンシステムにおいて、ＦＯＶの画素は、シーンに投影されるレーザビームと実質的に同じ角サイズであるか、又は（例えば同一のビームがいくつかの画素をカバーする場合）ビームの角サイズよりも小さい可能性がある。レーザビームスポットと同じサイズの画素とは、ＦＯＶの部分内に放出されたレーザビームの光子のほとんど（例えば５０％超、７０％超、９０％超等）が各画素として定義されることを意味する。いくつかの実施形態において、ＦＯＶの任意の２つの画素は完全に非重複であり得る。しかしながら、任意選択として、いくつかの画素対は相互に部分的に重複し得る。
[0306] 本開示のシステム及び方法は、例えば検出器（例えば図４Ａから図４Ｃの検知ユニット１０６）を変更することによって、雑音の推定、軽減、及び、場合によっては除去が可能となり得る。図１７は、ＬＩＤＡＲシステムにおいてセンサ感度を変更するための例示的な方法１７００を示している。方法１７００は、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、図１Ａに示されているＬＩＤＡＲシステム１００の処理ユニット１０８のプロセッサ１１８、及び／又は図２Ａに示されているＬＩＤＡＲシステムの処理ユニット１０８の２つのプロセッサ１１８）によって実行できる。
[0307] ステップ１７０１において、プロセッサ１１８は、視野（例えば図１Ａ及び図２Ａの視野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（例えば、図１Ａの光源１１２、図２Ａの光源１１２のレーザダイオード２０２、及び／又は図２Ｂの複数の光源１０２）を制御する。例えば、プロセッサ１１８は少なくとも１つの光源からのパルスのタイミングを変動させ得る。これの代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は少なくとも１つの光源からのパルスの長さを変動させ得る。別の例としてプロセッサ１１８は、この代わりに又はこれと同時に、少なくとも１つの光源からのパルスの大きさを変動させ得る（例えば長さ又は幅、又は他の方法で断面積を変化させる）。更に別の例では、プロセッサ１１８はこの代わりに又はこれと同時に、少なくとも１つの光源からのパルスの振幅及び／又は周波数を変動させ得る。更に別の例においてプロセッサ１１８は、連続波（ＣＷ）又は準ＣＷ光放出のパラメータ（例えばその振幅、変調、位相等）を変更させ得る。
[0308] いくつかの実施形態において、視野（例えば図１Ａ及び図２Ａの視野１２０）は、少なくとも第１の部分及び第２の部分を含み得る。例えば、第１の部分及び第２の部分は、視野によってカバーされるエリアの２分の１、４分の１、又は他の割合の部分を含み得る。他の例では、第１の部分及び第２の部分は、視野によってカバーされるエリアの対称部分及び／又は何らかの割合の部分でなく、不規則な部分を含み得る。更に別の例では、第１の部分及び第２の部分は、視野によってカバーされるエリアの不連続な部分を含み得る。いくつかの例では、ＦＯＶの第１の部分は１つのＦＯＶ画素であり、ＦＯＶの第２の部分は別の画素であり得る。更に別の例では、ＦＯＶの第１の部分はいくつかのＦＯＶ画素を含み、ＦＯＶの第２の部分は同一数の画素の異なるグループを含み得る。いくつかの実施形態において、ＦＯＶの第１の部分及び第２の部分は部分的に重複し得る。あるいは、第１の部分及び第２の部分は完全に非重複であり得る。
[0309] ステップ１７０１は更に、視野をスキャンするため、少なくとも１つの光偏向器（例えば、図１Ａの光偏向器１１４、図２Ａの偏向器１１４Ａ及び／又は偏向器１１４Ｂ、及び／又は図２Ｂの１方向偏向器２１４）を制御することを含み得る。例えばプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器の機械的移動を行って視野をスキャンすることができる。この代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は、視野をスキャンするため少なくとも１つの偏向器の圧電的又は熱電気的な変化を誘発し得る。
[0310] いくつかの実施形態において、視野の単一のスキャンサイクルは、スキャンサイクル中に少なくとも１つの光偏向器が複数の異なる瞬時位置に配置されるように少なくとも１つの偏向器を移動させることを含み得る（例えば、偏向器は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャン中に１つの瞬時位置から又は１つの瞬時位置を介して別の瞬時位置へ移動するように制御される）。例えば、少なくとも１つの光偏向器は、スキャンサイクル中に複数の位置のうち１つから別のものへ連続的に又は非連続的に移動させることができる（任意選択的に、追加の位置及び／又は繰り返しも用いる）。
[0311] そのような実施形態において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器が特定の瞬時位置に配置された場合、光ビームが少なくとも１つの光偏向器によって少なくとも１つの光源から視野の方へ偏向されると共に視野内の物体からの反射が少なくとも１つの光偏向器によって少なくとも１つのセンサの方へ偏向されるように、少なくとも１つの光偏向器と少なくとも１つの光源を連携させることができる。従って、少なくとも１つの光偏向器は、光ビームを視野の方へ誘導すると共に、視野からの反射を受光することができる。例えば図１Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃが示す例では、偏向器は光ビームを視野の方へ誘導すると共に視野からの反射を受光する。いくつかの態様において、反射は、視野の方へ誘導された光ビームによって生じ得る。他の実施形態において、少なくとも１つの光源からの光ビームは、視野からの反射を受光する少なくとも１つの他の光偏向器とは別個の少なくとも１つの光偏向器によって、視野の方へ誘導することができる。例えば図２Ａが示す例では、１つの偏向器が光ビームを視野の方へ誘導し、別個の偏向器が視野からの反射を受光する。
[0312] ステップ１７０３において、プロセッサ１１８は、画素ごとに、少なくとも１つのセンサ（例えば図４Ａから図４Ｃの検知ユニット１０６）から信号を受光する。例えば信号は、周囲光及び視野内の物体によって反射された少なくとも１つの光源からの光のうち少なくとも１つを示し得る。上述のように、例えば物体が暗い及び／又は遠くにある態様のようないくつかの態様では、周囲光は反射光よりも信号の大きい部分を占有する可能性がある。例えば物体が明るい及び／又は近くにある態様のような他の態様では、周囲光は反射光よりも信号の小さい部分を占有する可能性がある。
[0313] 受信された信号は更に、周囲光と、視野内の物体によって反射された少なくとも１つの光源からの光及び少なくとも１つのセンサに関連する雑音の組み合わせと、のうち少なくとも１つを示し得る。例えば、暗騒音や増幅雑音等が信号において周囲光及び／又は反射光と組み合わせられる可能性がある。特に、少なくとも１つのセンサからの信号は、増幅電子機器から生じた雑音を含み得る。
[0314] 受信された信号は、視野の様々な部分に関連している可能性がある。例えば、少なくとも１つの信号は視野の第１の部分に関連し、少なくとも１つの他の信号は視野の第２の部分に関連し得る。いくつかの実施形態において、各信号は視野の特定の部分に関連し得る。他の実施形態において、（例えば、視野の部分が重複したセクションを有する実施形態では）いくつかの信号及び／又は全ての信号は視野の複数の部分に関連する場合がある。
[0315] いくつかの実施形態において、ステップ１７０３は更に、異なる時点で異なる画素の信号を受信することを含み得る。例えば、上述のようにスキャンサイクル中に少なくとも１つの偏向器を移動させる場合、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置にある時に応じた異なる時点で異なる画素に対応した信号を受信し得る。
[0316] ステップ１７０５において、プロセッサ１１８は、視野の第１の部分に関連した信号の少なくとも１つにおける雑音を推定する。プロセッサ１１８は、多種多様な雑音推定技法を個別に又は組み合わせて用いて、少なくとも１つの信号における雑音を推定することができる。雑音推定技法の例については図１８及び図１９を参照して以下で検討する。
[0317] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器の単一の位置に関連した反射に基づいて、視野の各部分における雑音を推定することができる（各部分は視野の１０％未満、５％未満、１％未満、０．１％未満であり得る）。例えばプロセッサ１１８は、単一の位置からの推定雑音を同一部分の他の位置へ外挿することができる。いくつかの実施形態において、外挿は、単一の位置からの推定雑音を他の位置にコピーすることを含み得る。
[0318] 他の実施形態において、外挿は、単一の位置からの推定雑音に１つ以上の関数を適用して、他の位置について推定される雑音の出力を発生することを含み得る。例えば関数は、他の位置と単一の位置との間の距離、他の位置及び単一の位置の実際の明るさ及び／又は予測される明るさの差、他の位置で以前推定された雑音と単一の位置で現在推定される雑音との差等に応じたものであり得る。関数は、他の位置での推定を直接出力するか、単一の位置での推定雑音を他の位置での推定に変換するための（例えば加算、減算、乗算等を行うための）調整係数を出力するか、又は単一の位置での推定雑音に畳み込みもしくは他の動作を行って他の位置での推定もしくは調整係数を生成することができる。同様に、いくつかの例においてプロセッサ１１８は、例えばＦＯＶ部分を取り囲むロケーションからの雑音推定を平均することによって、ＦＯＶの複数の他の部分の雑音推定（又は最初の信号）に基づいて単一の位置での雑音を推定することも可能である。
[0319] いくつかの実施形態において、各部分は視野の１０％未満を含み得る。いくつかの態様において、各部分は視野の５％未満を含み得る。例えば、各部分は視野の１％未満を含み得る。別の例として、各部分は視野の０．１％未満を含み得る。
[0320] この代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの以前のスキャンサイクルで受信した視野の特定部分に関連した信号の比較に基づいて、視野の特定分に関連した信号における雑音を推定することができる。例えばプロセッサ１１８は、少なくとも１つの以前の信号に１つ以上の関数を適用して、他の位置について推定される雑音の出力を発生することができる。例えば関数は、以前の信号と現在の信号との間の時間、以前の信号及び現在の信号の実際の明るさ及び／又は予測される明るさの差、以前の信号で以前推定された雑音等に応じたものであり得る。関数は、現在の信号の雑音推定を直接出力するか、以前の信号の推定雑音を現在の信号の推定に変換するための（例えば加算、減算、乗算等を行うための）調整係数を出力するか、又は以前の信号の推定雑音に畳み込みもしくは他の動作を行って現在の信号の推定もしくは調整係数を生成することができる。
[0321] ステップ１７０７において、プロセッサ１１８は、視野の第１の部分における雑音の推定に基づいて、視野の第１の部分に関連した反射に対するセンサ感度を変更することができる。例えば、センサ感度は信号閾値に基づいたものであり得る。いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、第２の部分の信号閾値に対して第１の部分の信号閾値を増大することができる。プロセッサ１１８は、例えば第１の部分の雑音推定が第２の部分の雑音推定よりも大きい場合にこれを実行できる。従って、第１の部分の信号閾値が大きければ大きいほど、除去される推定雑音が大きくなり得る。
[0322] いくつかの実施形態において、センサ感度はセンサの１又は複数の検出器において変更することができる。この代わりに又はこれと同時に、センサ感度はプロセッサ１１８において変更できる。例えば信号閾値は、前処理されたデータ又は後処理されたデータに対して変更され得る。一例において、センサはアナログデータを出力し、これをデジタルサンプリングに変換することができる（例えば振幅対時間等）。デジタルサンプリングを、予想される信号を表す関数と相関付けた（例えば畳み込み等を行った）後（図１８を参照して後述するように）、相関の出力に信号閾値を適用することができる。
[0323] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、プロセッサ１１８の動作パラメータを変更することによって、ＦＯＶの一部に関連した反射に対するセンサ感度を変更することができる。このような場合の動作パラメータの変更は、少なくとも１つのセンサによって取得される信号レベル及び／又は雑音レベルに対する検出の感度を変えることによってセンサ感度を修正できる。例えばプロセッサ１１８は、前のパラグラフで検討したように、畳み込み後閾値を変えることによってセンサ感度を変更できる（例えばステップ１７０７及び／又は１７０１１）。しかしながら、これに加えて又はこの代わりに、センサ感度を変更するため、雑音レベルに応答してプロセッサ１１８の他の動作パラメータをプロセッサ１１８によって変更することも可能である。
[0324] 追加の例として、プロセッサ１１８は、暗騒音及び／又は増幅雑音による雑音レベルを推定し、この推定雑音レベルよりも高い最小閾値を有するようにセンサ感度を変更することができる。従って推定雑音は、これに応じて最小閾値を設定することによって、除去又は解消はされないとしても最小限に抑えることができる。
[0325] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器の単一の瞬時位置に対応する視野の一部（例えば第１の部分）に関連した反射に対するセンサ感度を変更することができる。例えばプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器が特定の瞬時位置にある時間中にのみセンサ感度を変更できる。他の実施形態において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器の複数の瞬時位置に対応する視野の一部（例えば第１の部分）に関連した反射に対するセンサ感度を変更することができる。例えばプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器が複数の瞬時位置の中の異なる位置にある様々な時間中にセンサ感度を変更できる。いくつかの態様において、変更された感度は複数の瞬時位置について同等であり得る。すなわちプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器が複数の瞬時位置のうち１つにある時間中、センサ感度を同様に変更できる。他の態様において、変更された感度は複数の瞬時位置で異なる可能性がある。すなわちプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器が複数の瞬時位置のうち１つにある時間中、少なくとも１つの光偏向器が複数の瞬時位置のうち別の位置にある時とは異なるようにセンサ感度を変更できる。
[0326] この代わりに又はこれと同時に、ステップ１７０７は更に、第１の部分及び第２の部分へ投影された同一の光量に対して、第１の部分に関連した検出距離が第２の部分に関連した検出距離よりも（例えば少なくとも５０％）大きくなるように、第１及び第２の部分に関連した反射に対するセンサ感度を個別に変更することを含み得る。従って、第１の部分のセンサ感度を増大させて（及び／又は最小閾値を低減させて及び／又は最大閾値を増大させて）検出距離を拡大することができる。
[0327] この代わりに又はこれと同時に、ステップ１７０７は更に、第１の部分及び第２の部分へ投影された同一の光量に対して、第１の部分に関連した分解能が第２の部分に関連した分解能よりも大きくなるように、第１及び第２の部分に関連した反射に対するセンサ感度を個別に変更することを含み得る。従って、第１の部分のセンサ感度を増大させて（及び／又は最小閾値を低減させて及び／又は最大閾値を増大させて）分解能を増大することができる。
[0328] いくつかの実施形態において、ステップ１７０７は、ステップ１７０５が終了した後にのみ実行することができる。更に、いくつかの実施形態において、ＦＯＶの一部に対するセンサ感度の変更（例えばステップ１７０７及び１７１１）は、この変更の基礎となるＦＯＶの各部分の対応する雑音推定（例えば、それぞれステップ１７０５及び１７０９）の後で、ＦＯＶの他の部分を測定することなく実行できる。同様に、いくつかの実施形態において、ＦＯＶの一部に対するセンサ感度の変更（例えばステップ１７０７及び１７１１）は、この変更の基礎となるＦＯＶの各部分の対応する雑音推定（例えば、それぞれステップ１７０５及び１７０９）の後で、少なくとも１つの偏向器を別の瞬時位置に移動させることなく実行できる。
[0329] ステップ１７０９において、プロセッサ１１８は、視野の第２の部分に関連した信号の少なくともいくつかにおける雑音を推定する。上記で検討したように、プロセッサ１１８は、多種多様な雑音推定技法を個別に又は組み合わせて用いて、信号の少なくともいくつかにおける雑音を推定することができる。プロセッサ１１８は、ステップ１７０５及び１７０９において１又は複数の同じ雑音推定技法を用いるか、又はステップ１７０５及び１７０９において１又は複数の異なる雑音推定技法を用いることができる。いくつかの態様において、プロセッサ１１８は、第１の部分では特定の雑音推定技法が適切であり、第２の部分では異なる雑音推定技法が適切であると決定できる。例えばプロセッサ１１８は、第１の部分の方が増幅からの雑音寄与分が大きいと決定することがある。その理由としては例えば、第２の部分よりも第１の部分の方が暗いので増幅が大きいことが挙げられる。そのような例において、プロセッサ１１８は、大きい増幅雑音の原因である第１の部部分の雑音を推定するために異なる技法を使用できる。雑音推定技法の例は、図１８及び図１９を参照して以下で検討する。任意選択的に、ステップ１７０９におけるＦＯＶの第２の部分の雑音の推定は、ステップ１７０５の結果に依存することも可能である。あるいは、ＦＯＶの第１の部分及び第２の部分における雑音の推定（それぞれステップ１７０５及び１７０９）は、相互に完全に無関係であり独立していることも可能である。
[0330] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、ステップ１７０５及び／又は１７０９で生成した雑音推定を別のシステム（例えば外部サーバ）に報告することができる。更にプロセッサ１１８は、プロセッサ１１８によって得られた各雑音推定に基づいて、１つ以上の雑音を示すパラメータ及び／又は１つ以上の雑音に関連したパラメータを報告することができる。各パラメータは、ＦＯＶの各部分に固有であるか、ＦＯＶの各部分を含むＦＯＶのより大きい部分に固有である可能性がある。報告されるパラメータの例は、限定ではないが、雑音推定、１つ以上の感度設定、検出距離、検出品質指標等を含む。いくつかの実施形態において、報告は、ステップ１７０７及び／又は１７１１からの変更されたセンサ感度を示す１つ以上のパラメータを含み得る。
[0331] ステップ１７１１において、プロセッサ１１８は、視野の第２の部分における雑音の推定に基づいて、視野の第２の部分に関連した反射に対するセンサ感度を変更できる。例えば、センサ感度は信号閾値を含み得る。いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、第１の部分の信号閾値に対して第２の部分の信号閾値を増大することができる。プロセッサ１１８は、例えば第２の部分の雑音推定が第１の部分の雑音推定よりも大きい場合にこれを実行できる。従って、第１の部分の信号閾値が大きければ大きいほど、除去される推定雑音が大きくなり得る。
[0332] 一例として、プロセッサ１１８は、暗騒音及び／又は増幅雑音による雑音レベルを推定し、この推定雑音レベルよりも高い最小閾値を有するようにセンサ感度を変更することができる。従って推定雑音は、最小閾値を設定することによって、除去又は解消されないとしても最小限に抑えることができる。第２の部分に関連した反射に対する変更されたセンサ感度は、第１の部分に関連した反射に対する変更されたセンサ感度とは異なる可能性がある。
[0333] いくつかの実施形態において、上記で検討したようにプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器の単一の瞬時位置に対応する視野の一部（例えば第２の部分）に関連した反射に対するセンサ感度を変更することができる。他の実施形態において、上記で検討したようにプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器の複数の瞬時位置に対応する視野の一部（例えば第２の部分）に関連した反射に対するセンサ感度を変更することができる。
[0334] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、第１のスキャンサイクルで受信された第１の部分に関連した第１の反射に対するセンサ感度を変更すると共に、第２のスキャンサイクルで第２の部分に関連した第２の反射に対するセンサ感度を変更することができる。例えばステップ１７０５及び１７０７を第１のスキャンサイクルで実行し、ステップ１７０９及び１７１１を第２のスキャンサイクルで実行できる。いくつかの態様において、第１のスキャンサイクルは、時間的に第２のスキャンサイクルの前に実行できる。あるいは、第２のスキャンサイクルは、時間的に第１のスキャンサイクルの前に実行できる。
[0335] 他の実施形態において、プロセッサ１１８は、第１の部分に関連した第１の反射及び第２の部分に関連した第２の反射に対するセンサ感度を変更できる。第１及び第２の反射は単一のスキャンサイクルで受信される。例えば、ステップ１７０５及び１７０７は、ステップ１７０９及び１７１１と同一のスキャンサイクルで実行することができる。
[0336] ステップ１７０７及び／又はステップ１７１１は更に、第１の部分において第１の距離の外部光源を検出した後、第２の部分において第１の距離よりも大きい第２の距離の物体を検出できるように、第１の部分及び第２の部分に関連した反射に対するセンサ感度に異なる変更を行うことを含み得る。従って、第２の部分のセンサ感度を増大させて（及び／又は最小閾値を低減させて及び／又は最大閾値を低減させて）、第２の部分に雑音を生じ得る第１の部分の外部光源を補償することができる。別の例では、第１の部分において第１の距離の物体を検出した後、プロセッサ１１８は、第２の部分においてこの物体よりも遠くの検出を可能とするようにセンサ感度を変更することができる。更に別の例では、プロセッサ１１８は、第１の部分では雑音の増大のために見えなかった物体を第２の部分で検出できるようにセンサ感度を変更することができる。
[0337] 更に一例として、ステップ１７０７及び／又は１７１１は更に、第２の部分において第１の距離の外部光源を検出した後、第１の部分において第１の距離よりも大きい第２の距離の物体を検出できるように、第１の部分及び第２の部分に関連した反射に対するセンサ感度に異なる変更を行うことを含み得る。従って、第１の部分のセンサ感度を増大させて、第１の部分に雑音を生じ得る第２の部分の外部光源を補償することができる。
[0338] この代わりに又はこれと同時に、ステップ１７１１は更に、第１の部分及び第２の部分へ投影された同一の光量に対して、第２の部分に関連した検出距離が第１の部分に関連した検出距離よりも大きくなるように、第１及び第２の部分に関連した反射に対するセンサ感度を個別に変更することを含み得る。従って、第２の部分のセンサ感度を増大させて（及び／又は最小閾値を低減させて及び／又は最大閾値を増大させて）検出距離を拡大することができる。
[0339] この代わりに又はこれと同時に、ステップ１７０７及び１７１１は更に、第１の部分及び第２の部分へ投影された同一の光量に対して、第２の部分に関連した分解能が第１の部分に関連した分解能よりも大きくなるように、第１及び第２の部分に関連した反射に対するセンサ感度を個別に変更することを含み得る。従って、第２の部分のセンサ感度を増大させて（及び／又は最小閾値を低減させて及び／又は最大閾値を増大させて）分解能を増大することができる。
[0340] プロセッサ１１８が（例えばステップ１７０７及び／又は１７１１で）感度設定を変更したＦＯＶの各部分について、プロセッサ１１８は、変更した感度設定を用いてＦＯＶの各部分における物体を検出することができる。プロセッサ１１８が感度設定を変更したＦＯＶの各部分について、プロセッサ１１８は、ＦＯＶに含まれるシーンのモデルにおけるデータポイントを発生することができる（例えば、２Ｄ又はポイントクラウドモデルのような３Ｄ）。
[0341] 方法１７００は追加のステップを含み得る。例えば、方法１７００は更に、第１の部分における雑音の推定に基づいて、第１の部分及び第２の部分とは異なる視野の第３の部分に関連した反射に対するセンサ感度を変更することを含み得る。例えば上述したように、プロセッサ１１８は、第１の部分から推定された雑音を第３の部分に外挿することができる。あるいは、方法１７００は更に、第１の部分及び第２の部分における雑音の推定に基づいて、第１の部分及び第２の部分とは異なる視野の第３の部分に関連した反射に対するセンサ感度を変更することを含み得る。
[0342] いくつかの実施形態において、外挿は、第１の部分及び／又は第２の部分からの推定雑音を第３の部分にコピーすることを含み得る。他の実施形態において、外挿は、第１の部分及び／又は第２の部分からの推定雑音に１つ以上の関数を適用して、第３の部分について推定される雑音の出力を発生することを含み得る。例えば関数は、第１の部分及び／又は第２の部分と第３の部分との間の距離、第１の部分及び／又は第１の部分及び第３の部分の実際の明るさ及び／又は予測される明るさの差、第３の部分で以前推定された雑音と第１の部分及び／又は第２の部分で現在推定される雑音との差等に応じたものであり得る。関数は、第３の部分の推定を直接出力するか、第１の部分及び／又は第２の部分の推定雑音を第３の部分の推定に変換するための（例えば加算、減算、乗算等のための）調整係数を出力するか、又は第１の部分及び／又は第２の部分の推定雑音に畳み込みもしくは他の動作を行って第３の部分の推定もしくは調整係数を生成することができる。
[0343] センサ感度を変更することに加えて、プロセッサ１１８は、ＦＯＶの各部分における雑音の推定に基づいて、ＦＯＶの部分に対する少なくとも１つの光源の１つ以上の動作特性を変更することも可能である。例えばプロセッサ１１８は、第１の部分へ誘導される光束が視野の少なくとも１つの他の部分へ誘導される光束よりも多くなるように、第１の部分に関連した光源パラメータ（例えばパルスタイミング、パルス長、パルスサイズ、パルス振幅、パルス周波数等）を変更できる。あるいは、プロセッサ１１８は、第１の部分へ誘導される光束が視野の少なくとも１つの他の部分へ誘導される光束よりも少なくなるように、第１の部分に関連した光源パラメータを変更できる。プロセッサ１１８は、ステップ１７０５及び／又は１７０９の雑音推定に基づいて光源パラメータを変更することができる。例えばプロセッサ１１８は、第１の部分からの反射に含まれる雑音が少ないので、第１の部分へ誘導される光束を低減させることを決定し得る。別の例として、プロセッサ１１８は、第１の部分からの反射に含まれる雑音が多いので、第１の部分へ誘導される光束を増大させることを決定し得る。従って、センサ感度の変更とは別個に又はこれと組み合わせて、プロセッサ１１８は更に、視野の部分へ誘導される光束を変動させることによって雑音に対処する（account for）ことができる。
[0344] 別の例として、プロセッサ１１８は、第２の部分へ投影される光量に比べて第１の部分へ投影される光量を増大させることができる。プロセッサ１１８は、例えば、第１の部分における雑音推定が第２の部分における雑音推定よりも大きい場合にこれを実行し得る。従って上述のように、プロセッサ１１８は、投影される光量を変動させることによって雑音に対処することができる。あるいは、プロセッサ１１８は、第２の部分へ投影される光量に比べて第１の部分へ投影される光量を低減させることができる。プロセッサ１１８は、例えば、第１の部分における雑音推定が第２の部分における雑音推定よりも大きい場合にこれを実行し得る。従って上述のように、プロセッサ１１８は、投影される光量を変動させることによって雑音に対処することができる。
[0345] 図１７の方法１７００と共に多数の雑音推定技法を用いることができる。図１８は、受信信号の一例を、予想信号を推定するための関数と共に示している。図１８に示されているように、受信信号１８０１は視野の一部分の信号全体を表し、受信される雑音も含む。受信信号１８０１は離散化測定値であり、従って、勾配の不連続点を有する関数として表される。
[0346] 図１８に更に示されるように、関数１８０３は、雑音なしの予想信号の推定を表すことができる。例えば関数１８０３は、過去の測定及び／又は測定されている既知の特性に基づいて作成できる。例えば関数１８０３は、視野の一部で以前に受信された信号に基づいて、及び／又は視野の一部における物体の特性（例えば物体の既知のロケーション、物体の既知の明るさ等）に基づいて、プロセッサ１１８により作成できる。プロセッサ１１８は、以前に受信した信号に基づいて物体の特性を導出することができる。
[0347] 雑音に対処するように受信信号１８０１を調整するため、プロセッサ１１８は、受信信号１８０１を関数１８０３に適合させることができる。他の実施形態において、関数１８０３は、雑音を除去するため受信信号１８０１に畳み込み又は他の動作を行う関数を表すことができる。
[0348] 図１９は、受信信号の一例を、予想信号を推定するための関数と共に示している。図１９に示されているように、図１８と同様、受信信号１９０１は、受信される雑音を含む信号全体を表している。受信信号１９０１は離散化測定値であり、従って、勾配の不連続点を有する関数として表される。
[0349] 図１９に更に示されるように、関数１９０３は、予想される雑音の推定を表すことができる。例えば関数１９０３は、過去の測定及び／又は少なくとも１つのセンサの既知の特性に基づいて作成できる。例えば関数１９０３は、視野の一部で以前に受信された信号に基づいて、及び／又は少なくとも１つのセンサの特性（例えば既知の暗騒音、既知の増幅雑音等）に基づいて、プロセッサ１１８によって作成できる。プロセッサ１１８は、製造仕様及び／又は以前の測定に基づいて少なくとも１つのセンサの特性を導出することができる。
[0350] 雑音に対処するように受信信号１９０１を調整するため、プロセッサ１１８は、受信信号１９０１から関数１９０３を減算することができる。他の実施形態において、関数１９０３は、受信信号１９０１から雑音を推定するため受信信号１９０１に畳み込み又は他の動作を行う関数を表すことができる。
[0351] 本開示に従ったシステム及び方法は、任意の適切な雑音推定技法を含むことができ、図１８及び図１９の例に限定されない。
[0352] 関心領域における検出を改善するためのＬｉｄａｒ ＦＯＶ内の可変光束割り当て
[0353] 環境内で実世界の周囲のものからのレーザビーム反射を検出することにより、ＬＩＤＡＲシステム１００は、ＬＩＤＡＲシステムのＦＯＶ内の環境における物体の３Ｄ再構築を生成できる。そのようなＬＩＤＡＲシステムは、広範な技術にわたった用途を有し得る。とりわけ、１つのそのような技術として自律走行車又は半自律走行車の分野がある。自動運転技術に対する関心が高まるにつれて、ＬＩＤＡＲシステムはますます自動運転車両の動作にとって重要なコンポーネントと見なされるようになっている。ＬＩＤＡＲシステムが自動車業界で採用されるため、システムは周囲の物体の信頼性高い再構築を提供しなければならない。従って、ＬＩＤＡＲシステムの動作機能が向上すると、ＬＩＤＡＲシステムは自律ナビゲーションの実現に大きく寄与する重要なものとなり得る。そのような機能向上は、スキャン解像度の増大、検出範囲の拡大、及び／又は受信器の感度の増大を含み得る。そのような性能向上は、高エネルギのレーザを用いることで実現され得る。しかしながら現在、高エネルギのレーザの使用は、コストや自動車環境の動作温度のような様々な理由から非実用的である場合があり、ＬＩＤＡＲシステムの最大照射パワーは、ＬＩＤＡＲシステムを目に安全なものにする必要性によって限定される（例えば、投影光放出が目に吸収された場合に生じ得る網膜又は目の他の部分に対する損傷の可能性を回避する）。従って、目の安全の規制に準拠するが、同時に、組み込まれた技術プラットフォーム（例えば自動運転車両）に対するシステムの有用性を高める性能特性を与えるＬＩＤＡＲシステムが必要とされている。
[0354] 概して、開示されるＬＩＤＡＲシステム及び方法は、目の安全の規制に準拠しながらシステム性能を改善することができる。例えば、開示されるシステムは、ＬＩＤＡＲシステムの視野における可変光パワーの割り当てによって、関心領域（ＲＯＩ：region of interest）における検出の品質及びその後の再構築を改善することが可能となる。特定のＲＯＩにおける関心レベルに基づいて視野にパワーを割り当てることにより、高い品質とＲＯＩからの有用なデータを維持しながらシステムの効率を改善できる。更に、ＦＯＶを異なるレベルのＲＯＩに分離し、特定のＲＯＩにおける関心レベルに基づいて視野にパワーを割り当てることは、多くの利点をもたらす可能性がある。例えばこれによってＬＩＤＡＲシステムは、関心の低いエリアにおける光投影及び検出リソースの支出を回避することで、より効率的に光学予算を利用することが可能となる。また、これは、周囲の環境（例えば他のＬＩＤＡＲシステム又は路上の歩行者）に対する干渉を低減することができる。更に、これは、結果を準備し分析する計算的な複雑さを単純化し、それに伴うコストを削減することができる。関心領域は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの領域又は小領域に相当し得る。場合によっては、ＲＯＩは、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの矩形領域、又は他の任意の形状を有するＦＯＶの領域を含むと決定され得る。いくつかの実施形態では、ＲＯＩは不規則パターンに延出し、これはＬＩＤＡＲ ＦＯＶ全域にわたった複数の不連続セグメントを含み得る。更に、ＲＯＩは、ＦＯＶの特定の軸と位置合わせされる必要はなく、ＦＯＶに対して自由形態で画定され得る。
[0355] 開示される実施形態に従って、図２２においてＬＩＤＡＲシステム１００は、例えば処理ユニット１０８内に少なくとも１つのプロセッサ１１８を含み得る。少なくとも１つのプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源からの光を用いた視野１２０のスキャンにおいて光強度を変動させ得るように少なくとも１つの光源１０２を制御することができる。また、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つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器１１４を制御することができる。更に、いくつかの実施形態において（例えば図３に示されているように）、少なくとも１つの光偏向器１１４は枢動可能ＭＥＭＳミラー３００を含み得る。少なくとも１つのプロセッサ１１８は、視野１２０内の少なくとも１つの明確な関心領域の識別を取得できる。次いで、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、第１のスキャンサイクルの後、少なくとも１つの明確な関心領域に関連したロケーションにおける少なくとも１つの後続の第２のスキャンサイクルの光強度が、少なくとも１つの明確な関心領域に関連したロケーションにおける第１のスキャンサイクルの光強度よりも高くなるように、少なくとも１つの明確な関心領域に対する光の割り当てを他の領域よりも増大させることができる。例えば光強度の増大は、立体角当たりのパワーの増大、ＦＯＶ部分に対する放射照度の増大、追加の光パルスの放出、１画素当たりのパワーの増大、単位時間当たりの追加の光子の放出、特定の時間期間における総エネルギの増大、生成されたポイントクラウドモデルにおけるデータポイント当たりの追加光子の放出、生成されたポイントクラウドモデルにおけるデータポイント当たりの総エネルギの増大、又は光束を増大させる他の任意の特性によって、実行できる。
[0356] ＬＩＤＡＲシステム１００のような開示されるシステムにおいて、少なくとも１つのプロセッサ１１８は少なくとも１つの光源１１２を制御することができる。例えば少なくとも１つのプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源１１２に、例えばＬＩＤＡＲ ＦＯＶの関連付けられた関心領域のレベルに応答して、より多くの光束又はより少ない光束を発生させることができる。関心の低い視野１２０の部分（例えば道路から３０メートル離れた領域又はスカイライン等）は、低レベルの光束又を割り当てるか、又は光束を全く割り当てないことも可能である。しかしながら、関心の高い他の領域（例えば歩行者又は移動中の自動車を含む領域等）には高レベルの光束を割り当てることができる。このような割り当ては、関心の低いエリアにおいて光投影及び検出リソースの支出を回避すると共に、関心の高いエリアにおいて分解能及び他の性能特性を向上させることができる。また、物体ごとでなく、物体−部分ごとに光割り当てを変動させることが可能となる。例えば、場合によっては、物体のエッジ（車両のような物体の外縁又は外装等）のロケーションに関して明確に定義された情報を有することが、より重要かつ有用である。従って、車両のエッジがあるＦＯＶ領域へ多くの光束を割り当てると共に、外装内にある物体の部分を含むＦＯＶ領域へ少ない光束を割り当てることが望ましい場合がある。単なる説明のための一例として、図５Ｃに示されているように、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、物体のエッジを含むＦＯＶ領域（例えば図５Ｃの座標単位（Ｂ，１）、（Ｂ，２）、（Ｃ，１）、（Ｃ，２）の角の丸い方形の物体）の分析に使用するため、投影光の２つの光パルスを放出するよう構成できる。一方、物体の内部に関連したＦＯＶ領域、又は、例えば図５Ｃに示されている角の丸い方形内の中央部（座標（Ｃ，５））のような、少なくとも検出された外縁で画定された外装内では、より少ない光束をこれらの領域に与えることができる。図５Ｃに示される別の説明のための例として、第１のスキャンサイクル後は、角の丸い方形の内部領域に１つだけの光パルスが提供される。特定の関心領域に対して光束を増大させるための任意の適切な技法を使用できることに留意するべきである。例えば、追加の光パルスを放出すること、より長い持続時間の光パルス又は連続波を放出すること、光パワーを増大させること等によって、光束を増大させることができる。
[0357] 少なくとも１つのプロセッサ１１８は、例えば偏向角を変えるため、少なくとも１つの光偏向器１１４の動きの様々な様相（例えば偏向器の角度方位、２つ以上の軸に沿った偏向器の回転角等）を制御することができる。更に、少なくとも１つの１１８は、少なくとも１つの偏向器１１４の移動速度、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置に停止する時間量、少なくとも１つの偏向器の並進等を制御できる。少なくとも１つの光偏向器１１４を制御することによって、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲシステムが所望の検出感度レベルや信号対雑音比等で視野内の関心領域をスキャンできる固有の方法で、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つ以上の関心領域へ投影光を誘導することができる。上述のように、光偏向器１１４は枢動可能ＭＥＭＳミラー３００を含むことができ、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、ＭＥＭＳミラーの偏向角、偏向速度、停止時間等を制御できる。これらはいずれも、ＦＯＶ範囲及び／又はＬＩＤＡＲシステムのフレームレートに影響を及ぼし得る。処理ユニット１０８による少なくとも１つの光偏向器１１４の制御は、ＬＩＤＡＲシステム１００によって放出される光及び／又はＦＯＶ内のシーンから反射してＬＩＤＡＲシステム１００の方へ戻される光の偏向角を変えることができる。
[0358] 動作中、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、視野１２０内の少なくとも１つの関心領域の識別を取得するか、又は他の方法でこれを決定もしくは識別することができる。視野１２０内の少なくとも１つの関心領域の識別は、検知ユニット１０６から収集された信号の分析によって決定するか、ＦＯＶ１２０内の１つ以上の物体、物体の部分、もしくは物体のタイプを検出することで決定するか、ＦＯＶ１２のスキャン中に認識された様々な検出特性のいずれかに基づいて決定するか、及び／又は（直接又は間接的に）ホスト２１０から受信された情報に基づくか、又は他の任意の適切な判定基準に基づくことができる。
[0359] 図２２に示されているように、処理ユニット１０８は、検知ユニット１０６及びＬＩＤＡＲシステム１００の他のコンポーネントから情報を受信するだけでなく、様々な他のシステムからも情報を受信できる。いくつかの実施形態において、処理ユニット１０８は例えば、ＧＰＳ２２０７、車両ナビゲーションシステム２２０１、レーダ２２０３、別のＬＩＤＡＲユニット２２０９、１つ以上のカメラ２２０５、及び／又は他の任意のセンサもしくは情報システムのうち少なくとも１つから入力を受信できる。ＬＩＤＡＲシステム１００からの検出等に基づいてＦＯＶ１２０内の１つ以上の特定の関心領域を決定することに加えて、処理ユニット１０８は、ＧＰＳ２２０７、車両ナビゲーションシステム２２０１、レーダ２２０３、ＬＩＤＡＲユニット２２０９、カメラ２２０５等のうち１つ以上の出力に基づいて、ＦＯＶ１２０内の１つ以上の関心領域を識別することができる。少なくとも１つの関心領域は、ＦＯＶ１２０に関連した部分、エリア、セクション、領域、小領域、画素等を含み得る。
[0360] 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後、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、この少なくとも１つの関心領域に対する光投影及びその後の検出に関連して、新しい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。例えば少なくとも１つの関心領域の識別後、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、（上述のように）光投影器１１２に関連した１つ以上のパラメータを決定又は変更することができる。例えば少なくとも１つのプロセッサ１１８は、特定の関心領域に提供する光束の量、投影する光パルスの数、光投影のパワーレベル、連続波の投影時間、又は特定の識別された関心領域に与えられる光束量に影響を与え得る他の任意の特性を決定することができる。
[0361] 少なくとも１つのプロセッサ１１８は、少なくとも１つの関心領域のスキャン中に偏向器１１４が移動する特定の瞬時位置を決定することができる。また、処理ユニット１０８は、決定された瞬時位置に関連する停止時間及び／又は決定された瞬時位置間で偏向器１１４を移動させるための移動特性も決定することができる。
[0362] ＬＩＤＡＲ ＦＯＶ内の関心領域を識別する前に、いくつかの実施形態では、ＦＯＶのスキャン中にＦＯＶの各領域にデフォルトの光量を投影することができる。例えば、ＦＯＶの全ての部分が同じ重要度／優先度を有する場合、ＦＯＶの各部分にデフォルトの光量を割り当てることができる。ＦＯＶの各領域にデフォルトの光量を送出することは、例えば、ＦＯＶのスキャン中に各ＦＯＶ領域に同様の振幅を有する同様の数の光パルスが提供されるように利用可能な光源を制御することを含み得る。しかしながら、少なくとも１つの関心領域の識別後、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、関心領域内の少なくとも１つの領域に供給される光量をＦＯＶの１つ以上の他の領域よりも増大させることができる。図５Ｃの説明のための例では、セクタＩＩが、識別された関心領域を表すことができる（この理由としては例えば、セクタＩＩが、高密度の物体、特定のタイプの物体（歩行者等）、ＬＩＤＡＲシステムに対して特定の距離範囲の物体（例えば５０ｍ内もしくは１００ｍ内等）、ホスト車両の近くもしくはその経路内にあると判定される物体を含むと判定されること、又は、ＦＯＶ１２０内の少なくとも１つの他のエリアよりも関心の高い領域を示す他の任意の特性が考慮される）。関心領域としてのセクタＩＩの状態を考慮して、セクタＩＩに含まれる小領域に対し、ＦＯＶ内の残りの領域よりも多くの光を供給することができる。例えば図５Ｃに示されているように、セクタＩＩ内の小領域（物体が占有すると判定される領域以外の）には、３つの光パルスを割り当てることができる。セクタＩ及びセクタＩＩＩのような関心の低い他のエリアは、それぞれ１つのパルス又は２つのパルス等、より少ないパルスを受信し得る。
[0363] いくつかの実施形態において、関心領域の指定は、ＬＩＤＡＲ システムに対するターゲット物体の距離に依存し得る。ターゲット物体がＬＩＤＡＲシステムから離れれば離れるほど、レーザパルスは長い経路を移動しなければならず、潜在的なレーザ信号損失が大きくなる可能性がある。従って、遠いターゲットは、所望の信号対雑音比を維持するために近いターゲットよりも高いエネルギ光放出を必要とし得る。このような光エネルギは、光源１１２のパワー出力、パルス幅、パルス繰り返し率、又は光源１１２の出力エネルギに影響を及ぼす他の任意のパラメータを変調することによって達成できる。近くの物体は容易に検出可能であり、従って場合によっては、そのような近くの物体では関心領域の指定は妥当でない可能性がある。一方で、より遠くの物体は、ターゲットの検出を可能とする適切な信号対雑音比を達成するために、より大きい光エネルギを必要とし得る。このような遠くの物体では、関心領域の指定と、それらの物体が位置しているＦＯＶの各領域に与えられる光エネルギの増大が妥当である可能性がある。例えば図５Ｃでは、第１の距離にある第１の物体（例えば図５Ｃの下部の近くに位置する近視野物体のいずれか）を検出するために単一の光パルスを割り当て、第１の距離よりも大きい第２の距離にある第２の物体（例えば角の丸い方形の中視野物体）を検出するために２つの光パルスを割り当て、第１の距離及び第２の距離の双方よりも大きい第３の距離にある第３の物体（例えば遠視野の三角形の物体）を検出するために３つの光パルスを割り当てることができる。
[0364] しかしながら一方で、利用可能なレーザエネルギレベルは、目の安全の規制によって、また潜在的な熱的及び電気的制限によって限定され得る。従って、ＬＩＤＡＲシステム１００の使用中に目の安全を保証するため、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、目の安全の閾値に基づいて少なくとも１つの明確な関心領域における蓄積光に上限を設定する（cap）ことができる。例えば少なくとも１つのプロセッサ１１８は、目の安全の限度に準拠するため、ＦＯＶの明確な領域内で（例えば特定の時間期間にわたって）投影される光量を制限するようにプログラムできる。ここで用いる場合、上限とは、目の安全のための上限光量（又は安全域を与えるため上限よりも低く設定される限度）に対応した、特定の時間期間にわたる閾値光量を指すことができる。少なくとも１つのプロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲシステム１００の動作中に上限を超えないように少なくとも１つの光源１１２を制御することができる。従って、例えば低関心領域は、目が位置する可能性の高いエリアにおいて画定され得る。これは例えば、車両の運転者エリアや、歩道及び自転車用車線に対して特定の高さのエリアである。このような領域の状況において関心が低いとは、必ずしも他の領域に比べてこれらの領域で検出の重要性が低いことを意味するのではなく、システムの安全な動作を維持することよりも検出の方が重要性が低い（又は関心が低い）ことを意味する。
[0365] 少なくとも１つのプロセッサ１１８は、適切なソースから受信した情報に基づいて少なくとも１つの明確な関心領域の識別を決定できる。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１１８は、第１のスキャンサイクルに関連した光の反射を検出するように構成された少なくとも１つのセンサから、少なくとも１つの関心領域の識別を受信できる。このようなセンサは、例えば、関心領域又は潜在的な関心領域の少なくとも１つの識別子を生成するように構成された１つ以上の感光性物体及び１つの論理デバイス（例えばプロセッサ、ＤＳＰ、ゲートアレイ等）を含む検知ユニット１０６を含み得る。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１１８は、例えば検知ユニット１０６の出力に基づいて関心領域を識別できる。他の実施形態において、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲシステム１００の周辺の１つ以上のソースから、関心領域の識別又は関心領域の少なくとも１つの指標を受信できる。例えば図２２に示されているように、このような識別又は指標は、車両ナビゲーションシステム２２０１、レーダ２２０３、カメラ２２０５、ＧＰＳ２２０７、又は別のＬＩＤＡＲ２２０９から受信され得る。このような指標又は識別子は、車両ナビゲーションシステムからのマッピングされた物体もしくは特徴部（feature）、方向指示（directional heading）等、又は、レーダ２２０３もしくはＬＩＤＡＲ２２０９もしくはカメラ２２０５等によって検出された１つ以上の物体や物体群等に関連付けることができる。任意選択として、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、Ｌｉｄａｒシステム１００が設置されているプラットフォーム外に位置する遠隔ソースから受信した情報に基づいて、少なくとも１つの明確な関心領域の識別を決定できる。例えば、ＬＩＤＡＲシステム１００が複数の車両による環境のマッピングに使用される場合、様々な車両の動作を連携させるサーバから、どのように関心領域を決定するかに関する規定を受信することができる。
[0366] いくつかの例において、関心領域はＦＯＶの第１のスキャン中に又はその後に決定することができ、識別された関心領域に対する光の増大はＦＯＶの１つ以上のその後のスキャン中に達成できる。この結果、少なくとも１つの明確な関心領域に関連したロケーションにおける少なくとも１つの後続の第２のスキャンサイクルの光強度を、少なくとも１つの明確な関心領域に関連したロケーションにおける第１のスキャンサイクルの光強度よりも高くすることができる。いくつかの例において、ＦＯＶの少なくとも１つの後続の第２のスキャンサイクルは複数の後続の第２のスキャンサイクルを含む。そのような場合、ＦＯＶの少なくとも１つの明確な関心領域のエリアにおける複数の第２のスキャンサイクルにわたった総光強度を、他の非関心領域における複数の第２のスキャンサイクルにわたった総光強度よりも大きくすることができる。
[0367] 関心領域を識別し、それらの領域に与えられる光量を低関心領域よりも増大させることによって、関心領域では低関心領域よりも多くの物体及び／又は遠くの物体を検出することができる。例えば関心領域では、投影光の反射によって、少なくとも１つの明確な関心領域に第１の距離の第１の物体が存在することを決定できる。また、この第１の距離は、非関心領域において物体が検出されなかった第２の距離よりも大きくすることができる。
[0368] 少なくとも１つのプロセッサ１１８は、少なくとも１つの明確な関心領域の照射分解能を他の領域に対して変更することができる。少なくとも１つの後続の第２のスキャンサイクルにおける少なくとも１つの明確な関心領域の３Ｄ表現の空間分解能は、第１のスキャンサイクルにおける少なくとも１つの明確な関心領域の３Ｄ表現の空間分解能よりも高い。更に、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、少なくとも１つの後続の第２のスキャンサイクルにおける少なくとも１つの明確な関心領域の３Ｄ表現の時間分解能が、第１のスキャンサイクルにおける少なくとも１つの明確な関心領域の３Ｄ表現の時間分解能よりも高くなるように、少なくとも１つの明確な関心領域の照射タイミングを他の領域に対して変更することができる。例えば、高い時間分解能は、限定ではないがフレームレートの増大によって達成することができ、その逆もまた同様である。
[0369] 前述の例において、より多くの光が少なくとも１つの関心領域に割り当てられる場合、より高い空間分解能及び／又は時間分解能も得ることができる。一方で、非関心領域及び低関心領域では、それらの領域に対する光割り当ては低減され、このため、より低い空間分解能及び／又は時間分解能が達成され得る。空間分解能及び／又は時間分解能の増大は、限定ではないが、より高い光強度を用いることで達成できる（例えば、関心領域の面積を縮小することによって面積当たりの光束の割り当てを増大する）。同様に、空間分解能及び／又は時間分解能の低減は、限定ではないが、より低い光強度を用いることで達成できる（例えば、関心領域の面積を拡大することによって面積当たりの光束の割り当てを低減する）。
[0370] 図２０は、ＬＩＤＡＲシステムを用いて関心領域内の物体を検出するための例示的な方法２０００のフローチャートである。ステップ２００１において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、少なくとも１つの光源（例えば光源１１２）からの光を用いた視野（例えば視野１２０）のスキャンにおいて光強度を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御する。ステップ２００２において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、視野（例えば視野１２０）をスキャンするため、少なくとも１つの光源（例えば光源１１２）からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器（例えば光偏向器１１４）を制御する。ステップ２００２における少なくとも１つの光源の偏向は、視野（例えば視野１２０）から少なくとも１つのセンサ（例えばセンサ１１６）の方向に到達する反射光の偏向にも影響を及ぼし得る。ステップ２００３において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、視野（例えば視野１２０）内の少なくとも１つの明確な関心領域の識別を取得する。更に、視野（例えば視野１２０）内の少なくとも１つの明確な関心領域の取得される識別は、第１のスキャンサイクルに関連した光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（例えば検知ユニット１０６）から受信することができる。更に、いくつかの実施形態において、視野（例えば視野１２０）内の少なくとも１つの明確な関心領域の取得される識別は、ＬＩＤＡＲシステムが展開されている車両の現在の運転モードに基づくものであってもよい。いくつかの実施形態において、視野（例えば視野１２０）内の少なくとも１つの明確な関心領域の取得される識別は、少なくとも１つの明確な関心領域で検出された物体に基づくものであってもよい。いくつかの実施形態において、視野（例えば視野１２０）内の少なくとも１つの明確な関心領域の取得される識別は、ＧＰＳ、車両ナビゲーションシステム、レーダ、ＬＩＤＡＲ、及びカメラのうち少なくとも１つから受信することができる。
[0371] ステップ２００４において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、少なくとも１つの明確な関心領域に対する光の割り当てを他の領域よりも増大させて、第１のスキャンサイクルの後、少なくとも１つの明確な関心領域に関連したロケーションにおける少なくとも１つの後続の第２のスキャンサイクルの光強度を、少なくとも１つの明確な関心領域に関連したロケーションにおける第１のスキャンサイクルの光強度よりも高くすることができる。更に、少なくとも１つの後続の第２のスキャンサイクルは複数の後続の第２のスキャンサイクルを含み、少なくとも１つの明確な関心領域のエリアにおける複数の第２のスキャンサイクルにわたった総光強度は、他の非関心領域における複数の第２のスキャンサイクルにわたった総光強度よりも大きい。
[0372] ステップ２００５において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、単一のスキャンサイクルにおいて、他の領域よりも多くの光が少なくとも１つの明確な関心領域の方へ投影されるように、光割り当てを調整する。状況によっては、プロセッサ（例えば少なくとも１つのプロセッサ１１８）は、第１のスキャンサイクルにおいて非関心領域として識別された複数の領域の方へ投影された光量よりも少ない光を、少なくとも１つの後続の第２のスキャンサイクルにおいてこれらの領域に割り当てることができる。
[0373] 図２１は、ＬＩＤＡＲシステムを用いて複数の関心領域内の物体を検出するための例示的な方法２１００のフローチャートである。ステップ２００１において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、少なくとも１つの光源（例えば光源１１２）からの光を用いた視野（例えば視野１２０）のスキャンにおいて光強度を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御する。ステップ２００２において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、視野（例えば視野１２０）をスキャンするため、少なくとも１つの光源（例えば光源１１２）からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器（例えば光偏向器１１４）を制御する。ステップ２００３において、プロセッサ（例えば少なくとも１つのプロセッサ１１８）は、視野（例えば視野１２０）内の少なくとも１つの明確な関心領域の識別を取得する。更に、視野（例えば視野１２０）内の少なくとも１つの明確な関心領域の取得される識別は、第１のスキャンサイクルに関連した光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（例えば検知ユニット１０６）から受信することができる。更に、いくつかの実施形態において、視野（例えば視野１２０）内の少なくとも１つの明確な関心領域の取得される識別は、ＬＩＤＡＲシステムが展開されている車両の現在の運転モードに基づくものであってもよい。いくつかの実施形態において、視野（例えば視野１２０）内の少なくとも１つの明確な関心領域の取得される識別は、少なくとも１つの明確な関心領域で検出された物体に基づくものであってもよい。いくつかの実施形態において、視野（例えば視野１２０）内の少なくとも１つの明確な関心領域の取得される識別は、ＧＰＳ、車両ナビゲーションシステム、レーダ、ＬＩＤＡＲ、及びカメラのうち少なくとも１つから受信することができる。
[0374] ステップ２１０１において、プロセッサ（プロセッサ１１８）は、複数の関心領域にランクを付けることができる。例えば、ＬＩＤＡＲシステムによってシーンをスキャンすることができる。シーンの関心領域は、非関心領域（ＲＯＮＩ：region of non-interest）として、又は、低レベルと高レベルとの間の関心レベルを有する関心領域（ＲＯＩ）として指定され得る。例えば、道路の境界線及び建物の垂直面を高い関心領域（Ｒ２）として指定し、歩行者及び移動中の自動車を中程度の関心領域（Ｒ１）内に指定し、シーンの残り部分を全体として低い関心領域（Ｒ０）と見なすことができる。スカイラインはＲＯＮＩ（Ｒ３）として指定できる。
[0375] ステップ２１０３において、プロセッサ（プロセッサ１１８）は、ランク付けに基づいて光を割り当てる。最も高いランク付けの関心領域に割り当てられる光量は、これよりも低いランク付けの関心領域に割り当てられる光量よりも多くすることができる。例えば、上述の例示的なシーンのパワー又はリソース割り当ては、プロセッサによって決定できる。ランクに基づいて、プロセッサは、最高の関心領域Ｒ２に最も大きいパワーを割り当て、次に中程度の関心領域Ｒ１に割り当てを行い、低い関心領域Ｒ０には最も小さい割り当てを行うことができる。ＲＯＮＩ Ｒ３に対しては、これが依然としてＲＯＮＩであることを周期的に確認するため、ある程度のパワーを割り当てることができる。この例では、領域２（Ｒ２）を最も関心の高い領域として規定できる。これは、最も高いサービス品質、最も大きいレーザパワー、最も高い受信器感度、最も高い角度スキャン分解能、最も高い範囲分解能、最も高いフレームレートのような、最も長い距離の検出機能を示唆するものに関連付けることができる。
[0376] ステップ２００４において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、少なくとも１つの明確な関心領域に対する光の割り当てを他の領域よりも増大させて、第１のスキャンサイクルの後、少なくとも１つの明確な関心領域に関連したロケーションにおける少なくとも１つの後続の第２のスキャンサイクルの光強度を、少なくとも１つの明確な関心領域に関連したロケーションにおける第１のスキャンサイクルの光強度よりも高くすることができる。更に、少なくとも１つの後続の第２のスキャンサイクルは複数の後続の第２のスキャンサイクルを含み、少なくとも１つの明確な関心領域のエリアにおける複数の第２のスキャンサイクルにわたった総光強度は、他の非関心領域における複数の第２のスキャンサイクルにわたった総光強度よりも大きくすることができる。
[0377] ステップ２００５において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、単一のスキャンサイクルにおいて、他の領域よりも多くの光が少なくとも１つの明確な関心領域の方へ投影されるように光割り当てを調整する。状況によっては、プロセッサ（例えば少なくとも１つのプロセッサ１１８）は、第１のスキャンサイクルにおいて非関心領域として識別された複数の領域の方へ投影された光量よりも少ない光を、少なくとも１つの後続の第２のスキャンサイクルにおいてこれらの領域に割り当てることができる。
[0378] 中間検出結果に基づく適応Ｌｉｄａｒ照射技法
[0379] 図２３は、光を放出し、ＬＩＤＡＲの視野から反射した光子を検出するＬＩＤＡＲシステム２３００の例示的な実施形態を示している。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム２３００は、ＬＩＤＡＲシステム１００を参照して上述したように動作することができる。検出結果に基づいて、ＬＩＤＡＲは一連の深度マップを生成することができる。前述のように、ＬＩＤＡＲ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（ＰＣ）、ポリゴンメッシュ、深度画像（画像の各画素もしくは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。
[0380] 生成された深度マップは時間特性を含み得る。例えば深度マップは、異なる深度マップが異なる時点で生成される時系列に生成することができる。このシーケンスの各深度マップ（「フレーム」と言い換え可能である）は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャンの持続時間内で生成され得る。いくつかの実施形態において、そのようなスキャンは、数秒の期間内、約１秒以内、又は１秒未満で行われ得る。
[0381] いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム２３００（「ＬＩＤＡＲ」と言い換え可能である）は、シーケンス全体において固定フレームレート（例えば毎秒１０フレーム（ＦＰＳ：frames per second）、２５ＦＰＳ等）を有するか、又は動的フレームレートを有することができる。異なるフレームのフレーム時間は、必ずしもシーケンス全体にわたって同一ではない。例えば１０ＦＰＳのＬＩＤＡＲは、（平均して）１００ミリ秒で１つの深度マップを生成し、９２ミリ秒で次のフレームを生成し、１４２ミリ秒で第３のフレームを生成し、様々なレートで追加フレームを生成し、これらを平均して１０ＦＰＳの仕様とすることができる。
[0382] フレーム時間とは、検出されてフレームの検出情報を発生する第１の光投影で開始し、各深度マップ（「フレーム」）の完了で終了する時間スパンを指すことができる。「フレーム照射持続時間」は、検出されてフレームの検出情報を発生する第１の光投影で開始し、検出されてフレームの検出情報に影響を及ぼす最後の光子が放出された時に終了する時間スパンである（すなわち、「フレーム照射持続時間」は各フレーム時間の第１の部分であり、その後に各深度マップを生成するためのフレームの検出情報の少なくとも何らかの処理の時間がある）。いくつかの実施形態では、本開示において同一フレーム時間に発生すると記載される全てのアクション、プロセス、又はイベントは、同一フレーム照射持続時間に発生する必要があり得る（すなわち、より厳密な時間制約が実施され得る）。
[0383] いくつかの実施形態において、フレーム時間は部分的に重複し得る（例えば、Ｎ番目の深度マップの処理は（Ｎ＋１）番目のフレームの照射中まで継続し得る）が、任意選択として完全に非重複である可能性もある。いくつかの実施形態において、異なるフレームのフレーム時間の間には時間のギャップが存在することがある。
[0384] シーケンス内の深度マップの数は３以上とすることができるが、これよりも著しく長いフレームシーケンスをＬＩＤＡＲによって生成してもよい。例えば、シーケンスは１０を超える深度マップを含み得る。例えば、シーケンスは１００を超える深度マップを含み得る。例えば、シーケンスは１，０００を超える深度マップを含み得る。シーケンスは、必ずしもＬＩＤＡＲによって生成されたフレーム全てを含むわけではないことに留意するべきである。任意選択として、深度マップのシーケンスは、シーケンスの第１の深度マップと最後の深度マップとの間でＬＩＤＡＲによって生成された深度マップの全てを含み得る。
[0385] システム２３００は、少なくともセンサインタフェース２３５０及び光源コントローラ２３６０を含み得るが、（限定ではないが）以下で検討するもののような追加のコンポーネントも含み得る。センサインタフェース２３５０は、ＬＩＤＡＲの１つ以上のセンサ（例えばセンサ２３４４（１）、２３４４（２）、及び２３４４（３））から、１又は複数の各センサによって検出された１又は複数の光量（例えば検出された光子の数、検出された光の蓄積エネルギ等）を示す検出情報を受信するように構成されるか又は動作可能であり得る。センサによって検出された光は、ＬＩＤＡＲの視野（ＦＯＶ）のセグメントの少なくともいくつかについて、ＬＩＤＡＲにより放出され、シーンから反射されてＬＩＤＡＲの１つ以上の検出器へ戻された光子を含むことができる。
[0386] ＬＩＤＡＲのＦＯＶは、異なる時点で照射されるいくつかのセグメント（２以上、最大で数百又は数千、場合によってはより多数）を含み得る。各セグメントは、深度マップの１つ以上のアイテムを含み（例えば１つ以上の多角形、１つ以上のポイントクラウドポイント、１つ以上の深度画像画素）、１つ以上のセンサによってカバーされ得る（１つ以上の検出信号を発生する）。いくつかの実施形態において、ＦＯＶのセグメントは非重複セグメントを含み得る。他の実施形態において、ＦＯＶのセグメントのいくつかは相互に部分的に重複し得る。任意選択として、深度マップは１つ以上のセグメントについてアイテムを含まない場合がある（例えば、可能な時間フレーム内で光子が反射されなかったため、又は検出するにはＳＮＲが低すぎたため）。そのような場合、深度マップは対応するデータ欠如の指示を含み得るが、必ずしもそうとは限らない。
[0387] いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲによって生成される深度マップは、予備照射の処理（例えば、中央セグメントと周辺セグメントとの任意選択的な区別に関して実施され得る）を行わずに照射されたセグメントからの光の検出に基づく深度情報を含み得る。ＬＩＤＡＲによって生成される深度マップは、照射されない及び／又は光の検出に基づいていないＦＯＶの部分（又はセグメント）のための深度情報も含み得る。例えば、深度マップのいくつかのアイテム（画素、ＰＣポイント、多角形、又はその部分）は、ＦＯＶの照射された部分で決定された検出に基づく値の内挿又は平均に基づくものとすればよい。
[0388] 例示的な実施形態において、センサインタフェース２３５０は、シーケンスのフレーム時間の各々において、ＬＩＤＡＲの視野の複数のセグメントの各々について、各フレーム時間中にＬＩＤＡＲによって放出され、各セグメントから反射された（又は他の方法で散乱された）光の予備検出情報を、（ＬＩＤＡＲの１つ以上のセンサから）受信するように動作可能である。セグメントのいくつかでは、ＬＩＤＡＲによって投影された光は反射されない（例えばＬＩＤＡＲの検出範囲内にターゲットが存在しない場合）が、セグメントの少なくともいくつかでは、予備検出情報が、シーンから反射されてＬＩＤＡＲの１つ以上のセンサによって検出された投影光の量を示すことができる。１つ以上のセンサによって与えられる検出情報（予備検出情報を含む）と共に、１つ以上のセンサによって発生された信号は、例えば、外部放射（例えば太陽光、フラッシュ光、及びＬＩＤＡＲシステム１００以外の光源／放射源）及びセンサ雑音（例えば暗電流）による寄与分を含み得る。
[0389] 予備検出情報は、単一の信号（例えば１つ以上のＳＰＡＤ、１つ以上のＡＰＤ、１つ以上のＳｉＰＭ等のような１つ以上のセンサの出力に基づく）として、又は複数の信号（例えば複数のセンサの出力）として取得できる。予備検出情報は、アナログ情報及び／又はデジタル情報を含み得る。予備検出情報は、単一の値及び／又は（例えば異なる時点及び／又は異なるセグメント部分の）複数の値を含み得る。予備検出情報は、深度マップの１つ以上のアイテム（例えば１つ以上の多角形、１つ以上のポイントクラウドポイント、１つ以上の深度画像画素等）に関連し得る。予備情報は後に、ＦＯＶ内の少なくとも１つの物体までの距離を決定するため使用され得ることに留意するべきである。
[0390] 光源コントローラ２３６０は、ＬＩＤＡＲの光源２３１０を制御するように、特に、光源２３１０による光の放出を制御するように構成されると共に動作可能であり得る。光源コントローラ２３６０は、ＬＩＤＡＲの光源２３１０による光の放出を制御する唯一の要素（entity）であり得るが、必ずしもそうとは限らない。ＬＩＤＡＲが２つ以上の光源を含む場合、光源コントローラ２３６０は、これらの光源の１つ以上、場合によってはそれら全てを制御するように構成されると共に動作可能であり得る。更に、コントローラ２３６０以外の様々なコントローラが、ＬＩＤＡＲシステム１００に関連した光源の少なくとも１つの動作態様を制御するか又は影響を及ぼすことも可能である。
[0391] いくつかの実施形態において、光源コントローラ２３６０は、シーケンスのフレーム時間の各々において、ＬＩＤＡＲによる後続光放出を制御するように構成されている。後続放出は、予備光放出（予備検出情報のために使用される放出）の後に放出される（この放出が光源コントローラ２３６０によって許可される場合）。ＬＩＤＡＲがパルス光を放出する場合、後続光放出は１以上の光パルスを含み得る。
[0392] 光源コントローラ２３６０は、シーケンスのフレーム時間の各々において、複数のセグメントの各々の予備検出情報に基づいて、各フレーム時間中の各セグメントに対するＬＩＤＡＲによる後続光放出を制御するように構成できる。すなわち、各フレーム時間において光源コントローラ２３６０は、複数のセグメントの各々において、同一フレーム時間にＬＩＤＡＲによって放出され同一セグメントで検出された光の検出及び処理に基づいて、後続光放出を制御することができる。
[0393] ＦＯＶのセグメントごとに後続光放出を制御することで、ほとんど瞬間的な入力による（例えばＦＯＶの異なる部分内のターゲットの）検出結果を示す同一フレームからの反射光の検出に基づいて、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの異なるセグメントへの光投影を区別することができる。この区別を用いて、以下のような様々な目標を達成できる。
ａ．目の安全（並びに、空の安全、光学システムの安全、高感度材料及び物体の安全のような、他の安全上の検討事項）：安全を考慮すべきであるＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つ以上の部分では放出パワーレベルを制限しながら、ＦＯＶの他の部分に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し得る）。
ｂ．パワー管理：非常に有用であるＬＩＤＡＲ ＦＯＶ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）に大きいエネルギを誘導しながら、ＦＯＶの他の部分に送出する照射エネルギを制限することができる。目の安全又はパワー管理（又は他の任意の目的）のためのこのような光割り当ては、現在のフレーム又はいずれかの先行フレームからの検出結果に基づいて行われ得る。
[0394] いくつかの実施形態において、ＦＯＶの特定のセグメント又は領域に対する後続光投影放出の制御は、後続光放出に影響を及ぼすように光源の１つ以上のパラメータを制御する（例えば変更する）ことを含み得る。このような変更は、投影光の様々な特徴に影響を及ぼすことができ、（限定ではないが）例えば以下のいずれか１つである。
ａ．ＦＯＶの現在のスキャン中、又はＦＯＶの後続のスキャン中の、１つ以上のＬＩＤＡＲ ＦＯＶセグメントへの光投影の増大、低減、制限、又は排除
ｂ．ＦＯＶ全体、又はＦＯＶの任意の部分に供給される全光エネルギ
ｃ．ＦＯＶの任意の部分に供給される光のエネルギプロファイル
ｄ．光放出の持続時間
ｅ．偏光や波長等、ＦＯＶの任意の部分に投影される光の波動特性
[0395] 更に、図２３はＦＯＶの複数のセグメントを示している。各セグメントが３次元の円錐セクション（本質的に円錐又は円錐台）を表し得ることは当業者には明らかであろう。図示の簡略化のため、各セグメントの断面のみが示されている。更に、セグメントの数及びそれらの空間構成は大きく異なる可能性がある。例えば、図におけるセグメントは３×６の２Ｄ矩形アレイに配列されているが、１Ｄ配列と同様、他の非矩形の配列も使用され得る。
[0396] システム２３００は、光パルス（又はＣＷレーザ照射のような他の形態の伝送光）を用いて、シーン（ここではスキャンされる特定の視野（ＦＯＶ）が示されている）の領域又はセグメントの検査を制御する（更に、場合によっては検査する）ように適合することができる。照射（初期照射、後続照射、又はＬＩＤＡＲによる他の任意の照射）の特徴は、（とりわけ）以下のパラメータのうち１つ以上の関数として、（場合によってはＬＩＤＡＲの動作中にも）選択され得る。
ａ．検査されるシーンセグメントの光学的特徴
ｂ．検査されるもの以外のシーンセグメントの光学的特徴
ｃ．検査されるシーンセグメント又はその付近に存在するシーン要素
ｄ．検査されるもの以外のシーンセグメント又はその付近に存在するシーン要素
ｅ．スキャン又はステアリングデバイスの動作モード
ｆ．スキャン又はステアリングデバイスが動作しているホストプラットフォームの状況的特性／特徴。
[0397] ＬＩＤＡＲの光源２３１０（「放出器」及び「放出器アセンブリ」と言い換え可能である）は、１つ以上の個別の放出器（例えば１つ以上のレーザ、１つ以上のＬＥＤ）を含むことができ、これらは、同様の又は異なる動作パラメータ（例えば波長、パワー、焦点、発散等）を用いて動作し得る。光源コントローラ２３６０は、光源２３１０の個別の放出器のうち１つ、いくつか、又は全てを制御し得る。いくつかの実施形態において、光源２３１０は、光子検査パルスをＦＯＶの方へ放出するように動作可能である。いくつかの実施形態では、光源及び偏向器を組み合わせることができる。例えば、ＬＩＤＡＲシステムは垂直キャビティ面発光レーザ又は光学フェーズドアレイを含み得る。
[0398] ＬＩＤＡＲのセンサアセンブリ２３４０（「センサアレイ」、「センサ」、「検出器アレイ」及び「検出器アセンブリ」と言い換え可能である）は、各々が個別の検知ユニットを含み得る１つ以上の感光検出器２３４４を含み得る。例えば各検出器２３４４は、複数の単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）を含むシリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）とすればよい。センサアセンブリは、ＬＩＤＡＲによって放出され、スキャンされたシーンの物体から反射して戻ってきた光子を検出する。
[0399] いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲは更に、スキャンされるシーンセグメントの方向に放出光を誘導するため、及び／又は反射した光子をセンサアレイ２３４０へ向けるためのステアリングアセンブリ２３３０を含み得る。ステアリングアセンブリ２３３０は、制御可能に操縦できる光学系（例えば回転／可動ミラー、回転／可動レンズ等）を含むことができ、また、ビームスプリッタ、ミラー、及びレンズ等の固定光学コンポーネントも含み得る。いくつかの光学コンポーネント（例えばレーザパルスのコリメーションに使用される）は放出器の一部であり、他の光学コンポーネントは検出器アセンブリの一部である場合がある。いくつかの実施形態において、ステアリングアセンブリ２３３０はミラーのアレイを含み得る。
[0400] いくつかの実施形態において、光源コントローラ２３６０は、例えば電気回路又は他の有線接続、無線接続等のような異なる方法で、光源２３１０に接続することができる。光源コントローラ２３６０は、予備検出情報の分析に基づいて放出光及び／又は反射光のステアリング方向を制御するため、ステアリングアセンブリ２３３０にも接続することができる。例えば、所与のセグメントにおいで後続照射が必要ない場合、シーンの別のセグメントを照射するため、別のステアリング状態にすぐ変わるようステアリングアセンブリに命令することができる。
[0401] ＬＩＤＡＲのコントローラ２３２０は、検知アレイ２３４０、ステアリングアセンブリ２３３０、及び／又はＬＩＤＡＲの他のコンポーネントを制御するために実装され得る。コントローラ２３２０は光源コントローラ２３６０を含む場合があるが、光源コントローラ２３６０がコントローラ２３２０の外部にある及び／又はコントローラ２３２０とは独立であることもある（例えばホスト２３０）。後者の場合、光源はコントローラ２３２０及び光源コントローラ２３６０の双方によって制御できる。任意選択として、コントローラ２３２０を用いて、放出器２３１０、ステアリングアセンブリ２３３０、及びセンサアセンブリ２３４０の動作を連携させて規制すること、更に、任意選択として、シーンセグメント検査特性に従って（例えば内部フィードバック、ホスト情報、又は他のソースに基づいて）調整することが可能である。
[0402] いくつかの実施形態によれば、ＬＩＤＡＲによるシーンセグメントの検査は、シーンセグメント（「セグメント」、「領域」、及び「シーン領域」と言い換え可能である）を、伝送光（例えば光子パルス）によって照射することを含み得る。放出光は既知のパラメータを有することができる。パラメータは例えば、持続時間、角分散、波長、瞬時パワー、放出器から異なる距離での光子密度、平均パワー、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、デューティサイクル、波長、位相、偏光、及びその他のものである。
[0403] また、領域の検査は、反射光子を検出すること、及びこれらの反射検査光子の様々な様相を特徴付けることを含み得る。反射検査光子は、スキャンされたシーンセグメント内に存在する照射された要素から反射してＬＩＤＡＲの方へ戻ってきた放出光の光子を含み得る。
[0404] 反射光子は、検査光子及び検査光子が反射されたシーン要素によって生じ得るので、受信された反射光子をそれに応じて分析することができる。放出光の特徴を、対応する反射検出信号の特徴と比較することによって、スキャンされたシーンセグメント内に存在する１つ以上のシーン要素の距離と、場合によっては他の物理的特徴（反射強度等）を推定することができる。このプロセスをＦＯＶの複数の部分で（例えばラスタパターン、リサジューパターン、又は他のパターンで）繰り返すことによって、シーンの深度マップを生成するためシーン全体をスキャンすることができる。
[0405] 「シーンセグメント」又は「シーン領域」は、例えば、所与の方向の光ビームに対応する球面座標系の角度を用いて画定され得る。また、所与の方向の中心放射ベクトル（center radial vector）を有する光ビームは、光ビームの角度発散値、球面座標範囲、及びその他のものによっても特徴付けることができる。
[0406] いくつかの実施形態において、照射という状況で画定される異なるセグメントは、検出という状況で区別されるＦＯＶの一部又は部分（例えば「画素」又は深度マップ）の大きさと必ずしも同一ではない。例えば、ＬＩＤＡＲはＮ×Ｍの深度マップ（例えば１００×１００の深度画像）を生成することができるが、照射に関して同じＦＯＶをより少数のセグメントに分割してもよい（例えば１０×１０、又は２０×１）。別の例では、少なくとも１つの次元において照射セグメントは検出の角度分解能より小さくてもよい。
[0407] いくつかの実施形態において、範囲推定器２３９０は、センサアレイ２３４０によって得られた検出情報を取得し、深度マップを生成するためこの情報を処理する。この処理は、飛行時間分析に基づいて、又は当技術分野において既知の他の任意の方法で実行できる。
[0408] 予備検出情報は、複数の検出器（例えば画素、ＳｉＰＭ）による同時放出（例えば１つ以上のパルス、又は空間的に連続した照射）の検出に基づくことができる。光源コントローラ２３６０は、複数の検出器（例えば２３４０）によって生成された予備検出情報に基づいて、全ての検出器によって検出可能である後続放出をどのように一括して制御するかを決定できる。いくつかの実施形態において、光源コントローラ２３６０は、検出器の（全てではなく）１つのみ又はいくつかのみが、各セグメントへの投影が安全でないことを示す場合であっても、セグメント全体への後続放出を阻止する可能性がある。
[0409] 図２４は、ここに開示される実施形態に従った方法２４００の一例を示すフローチャートである。方法２４００は、深度マップのシーケンスを生成する光検出と測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスの動作を制御するための方法である。シーケンスの各深度マップは、対応する１秒未満のフレーム時間で生成することができる。いくつかの実施形態において、方法２４００は画素ごとに又はビームスポットごとに実行され得る。
[0410] 前述の図に関して記載した例を参照すると、方法２４００はシステム２３００によって実行することができる。方法２４００は、明示的に述べられていない場合であっても、システム２３００に関して検討された任意の機能、プロセス、能力等を実行することを含み得る。同様に、システム２３００は、明示的に述べられていない場合であっても、方法２４００の任意のステップ又は変形を組み込むように構成、適合、及び／又は動作可能であり得る。
[0411] 方法２４００は、シーケンスのフレーム時間の各々において、ＬＩＤＡＲの視野の複数のセグメントからの各セグメントで、少なくとも段階２４４０及び２４５０を実行することを含み得る。いくつかの実施形態において、方法２４００は、ＦＯＶ内の全てのセグメントに対して段階２４４０及び２４５０を実行することを含む場合も含まない場合もある。他の実施形態において、方法２４００は、ＦＯＶの説明された全てのセグメントに対して段階２４４０及び２４５０を実行することを含む場合も含まない場合もある。
[0412] 段階２４４０は、各フレーム時間中にＬＩＤＡＲによって放出され、各セグメントから反射された光に基づいて、（例えば１つ以上の信号中の）予備検出情報を取得することを含み得る。予備検出情報の取得は、深度マップの単一の画素（もしくは深度マップの別のタイプのアイテム、例えばＰＣポイントもしくは多角形、ポリゴンメッシュの表面、面、稜線、もしくは頂点）、又は２つ以上の画素（もしくはアイテム）の検出情報を取得することを含み得る。前述の図に関して記載した例を参照すると、段階２４４０は、センサインタフェース２３５０及び／又はセンサアセンブリ２３４０によって実行することができる。
[0413] 段階２４５０は、（段階２４４０の、同一フレーム時間の同一セグメントの）予備検出情報に基づいて、同一フレーム時間中のＬＩＤＡＲによる各セグメントへの後続光放出を選択的に制御することを含み得る。前述の図に関して記載した例を参照すると、段階２４５０は例えば光源コントローラ２３６０によって実行することができる。段階２４５０の制御は、例えば、光源コントローラ２３６０に関して検討したいずれかの形態の制御を含み得る。いくつかの実施形態において、段階２４５０は、各セグメントへ後続放出を誘導するようにＬＩＤＡＲのステアリングアセンブリ（例えばステアリングアセンブリ２３３０）を制御することを含み得る。
[0414] いくつかの実施形態では、各フレーム時間において、（全てのセグメントに対する）予備検出情報の取得及び選択的な制御は、同一のフレーム照射持続時間（フレーム時間内の第１の光子の放出から、検出されてフレームの深度マップに影響を及ぼす最後の光子の放出までの時間）内に実行される。任意選択として、選択的な制御及び後続放出は、フレーム時間の深度マップを生成するための検出情報の処理が開始する前に終了する。
[0415] いくつかの実施形態において、異なるセグメントの照射及び分析は様々な順序で実施することができる。例えば、各セグメントの予備照射を行うこと、各予備検出情報を取得すること（段階２４４０）、及び同一セグメントへの後続照射を選択的に制御すること（段階２４５０）を実行した後、別のセグメントに対するこれらのステップの実行に進むことができる。
[0416] 別の実施形態では、第１のセグメントの予備照射と（後続放出による）後続照射との間に、別のセグメントを照射することができる。いくつかの実施形態では、単一セグメントの後続放出の前に、この単一セグメントのセグメント暗時間（dark time）（ＬＩＤＡＲがそのセグメントに光を投影しない時間）がある。この間、複数のセグメントのうち別のセグメントがＬＩＤＡＲによって照射される。
[0417] 方法２４００は、ＬＩＤＡＲシステム１００が目に安全である（例えば、関連する目の安全の規制の要件に従って動作する）ことを保証するために使用できる。いくつかの実施形態では、照射の選択的制御の前に、予備検出情報に基づいて、投影フィールド（例えば扇形、円錐、又は円錐台）内に、少なくとも所定数のフレームにわたって少なくとも目の安全の範囲内に人がいないことを判定する段階（図示せず）がある。このためＬＩＤＡＲシステム１００は、人が存在したＦＯＶ部分では安全閾値を超えるパワーを有する後続放出を防止することができる。目の安全の範囲（例えば図２３の「範囲閾値」）は所定の範囲とすることができるが、必ずしもそうとは限らない。場合によっては、プロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域への１以上の光投影に基づいて（初期光投影、又は初期光投影に対して変更された少なくとも１つの特徴を有する後続光投影のいずれかに基づいて）受信された反射信号に基づき、安全距離に関連する閾値を調整するように構成できる。
[0418] 検出された条件又は状況に応じて、段階２４５０の選択的な制御は、目の安全の照射限度未満であるか又はそうでない後続光放出の投影フィールドへの投影を制御することを含み得るが、あらゆる場合において、照射の制御は目の安全の規制に準拠するように実行できる。例えば、ＬＩＤＡＲ検出によってＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１又は複数の特定領域に目を持つ個体（人又は他のもの）が存在しないと示される場合、その１又は複数の領域内の後続光投影は、通常は目に安全でないレベルで進行し得る。その後、目を持つ個体が、例えばそのような個体が以前は存在しなかった１又は複数の領域内に入ったことが検出された場合、その占有された領域への後続光放出が個体の目に安全であるように実行されるよう光投影器の１つ以上のパラメータを変更することができる。他の例では、１つ以上の目を持つ個体が、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域内であるが目の安全の閾値（例えば眼障害距離（ocular hazard distance））を超えた距離で検出されることがある。そのような場合、目の安全の閾値内では目に安全でないが、個体が検出された目の安全の閾値を超えた距離では目に安全であるように、その領域に光を投影することができる。更に他の例では、ＬＩＤＡＲシステムの中間エリア内の範囲（例えば所定の目の安全の閾値距離内）で人及び／又は動物が検出されることがある。そのような場合、１つ以上の目を持つ個体が検出されたＬＩＤＡＲの中間エリアのそれらの領域内で目の安全を維持するように光投影を変更することができる。目の安全のプロトコルは、最大パワーレベル又は経時的な蓄積エネルギの閾値を規定することができる。例えば後続光放出がパルス群を含む場合、目の安全の準拠には、それらのパルスの蓄積エネルギが所定の閾値レベルを超えないことが要求され得る。いくつかの例では、物体（例えば人）がＬＩＤＡＲシステムの中間エリアで検出された場合、プロセッサ１１８は、検出された物体に関連する中間エリアの部分への更なる光放出を防止するように構成できる。他の例では、物体が中間エリアで検出された場合、少なくとも１つのプロセッサは更に、中間エリアへ可視光を放出するように少なくとも１つの光源及び少なくとも１つの光偏向器のうち少なくとも１つを規制するよう構成できる。可視光は、距離の決定において用いられる光の光源とは別個の光源によって放出され得ることに留意するべきである。
[0419] 「中間エリア」という用語は、当技術分野において広く用いられ、ＬＩＤＡＲシステムに近接したエリアを含むように広義に解釈されるべきである。中間エリアの大きさは、ＬＩＤＡＲシステムのパワー設定（これはＬＩＤＡＲシステムの潜在的な障害距離に影響を及ぼす）に依存し得る。中間エリアは、（ＬＩＤＡＲシステムによって光を放出できる）ＦＯＶの全ての方向で実質的に同じ直径であり、例えば最大５０％までの差を有し得るが、必ずしもそうとは限らない。任意選択として、ＬＩＤＡＲシステムの中間エリアは、ＬＩＤＡＲシステムによって光を放出できるＦＯＶの全ての方向において規定される。
[0420] いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの選択された領域へ投影された光に基づいて、プロセッサ１１８等のプロセッサ１１８は、少なくとも１つのセンサから、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶ内の物体から反射した光を示す反射信号を受信することができる。プロセッサ１１８は、初期光放出によって生じる反射信号に基づいて、ＬＩＤＡＲシステムの中間エリア（例えば、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定のセグメント又はＦＯＶのセグメント群に関連した領域、及び少なくとも１つの光偏向器からの閾値距離内）に物体が位置しているか否かを判定できる。閾値距離は、目の安全の距離のような安全距離に関連付けることができる。ＦＯＶの中間エリアで物体が検出されない場合、プロセッサ１１８は、中間エリアに追加の光放出を投影し、これによって中間エリアよりも遠くにある物体の検出を可能とするように、少なくとも１つの光源を制御することができる。そのような場合、例えば少なくとも１つのプロセッサは、初期光放出及び追加の光放出を用いて中間エリアよりも遠くに位置する物体の距離を決定するように構成できる。「反射信号」という用語は、鏡面反射、拡散反射、及びその他の形態の光散乱を含む任意の形態の光の反射及び散乱を含むように広義に解釈されることに留意するべきである。
[0421] 中間エリアで物体が検出された場合、プロセッサ１１８は、中間エリアへ投影される光の蓄積エネルギ密度が最大許容可能露光量を超えないように、少なくとも１つの光源及び少なくとも１つの光偏向器のうち少なくとも１つを規制することができる。例えば、光投影ユニット及び／又は光偏向ユニットの様々なパラメータを変更して、少なくとも１つの様相が初期光放出とは異なる（例えば目の安全のパラメータに関する少なくとも１つの様相が異なる）追加の光放出をＬＩＤＡＲ ＦＯＶセグメントに与えることができる。追加の光放出は、初期光放出が行われたのと同じＦＯＶスキャン中、又は任意の後続のＦＯＶスキャン中に、特定のＬＩＤＡＲ ＦＯＶセグメントに対して行うことができる。
[0422] ＬＩＤＡＲシステムが検出された物体までの距離値を決定できる場合、この情報は、目の安全の規制に準拠するためにＬＩＤＡＲシステムによって活用され得る。例えば、一度物体が検出されたら、プロセッサ１１８はこの物体までの距離を（例えば飛行時間分析等に基づいて）決定できる。プロセッサ１１８は、検出された物体における投影光の強度を計算することができる（例えば、検出された距離と、光源１１２／偏向器１１４からの投影光の既知の特徴に基づいて）。プロセッサ１１８は、この計算に基づいて、この物体までの距離において目に安全な露光時間を決定することができる。プロセッサ１１８は次いで、この露光時間を超えることがないように光源１１２及び偏向器１１４のうち少なくとも１つを制御することができる。同様に、プロセッサ１１８は、最大許容可能露光量に関連した値を決定するように構成できる。この決定は、少なくとも１つの光偏向器とＬＩＤＡＲシステムの中間エリアで検出された物体との間の決定された距離に基づいて行うことができる。
[0423] 露光時間の決定に加えて又はその代わりに、プロセッサ１１８は、前述の強度の計算に基づいて、物体までの距離において目に安全な許容可能光エネルギを決定することができる。露光時間と許容可能光エネルギの双方について、いくつかの例では、プロセッサ１１８は、各パラメータを示す値を決定することによって各パラメータを間接的に決定できることに留意するべきである。明示的に詳述されていない場合であっても、必要な変更を加えて、決定された露光時間を使用するのと同様に許容可能光エネルギの決定（実施される場合）を使用できることに留意するべきである。
[0424] また、少なくとも１つの光偏向器と物体との距離は直接に又は間接的に決定され得ることに留意するべきである。この距離の間接的な決定は、例えば、少なくとも１つの光源と物体との間の距離のような別の距離を決定することによって達成され得る。
[0425] 例えばＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャンを実行するためにＦＯＶが複数のセグメント又はセクタに分割される実施形態では、各セグメント又はセクタをＬＩＤＡＲシステムに対して異なる中間エリアに関連付けることができる。すなわち各セグメント又はセクタは、目の安全の閾値距離と共に、ＬＩＤＡＲシステムの近傍に別個の中間エリアを画定できる。いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、各セクタへの初期光放出から得られた反射信号に基づいて、複数のセクタに関連付けられた中間エリアの各々に物体が位置しているか否かを判定するように構成できる。場合によっては、プロセッサ１１８は、センサユニットを介して特定のセクタから受信した反射信号に基づいて、第１のセクタに関連した第１の中間エリア内の物体を検出するように構成できる。同様に、プロセッサは、第２のセクタに関連した第２の中間エリア内に物体が不在であることを判定するように構成できる。そのような場合、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、（例えば単一のスキャンサイクルで）第２の中間エリアに追加の光放出を投影するように少なくとも１つの光源を制御するよう構成できる。更に、プロセッサ１１８は、第１の中間エリアの光の蓄積エネルギ密度が最大許容可能露光量を超えないように光源及び／又は光偏向器のうち少なくとも１つを規制することができる。
[0426] ＬＩＤＡＲ ＦＯＶが複数のセクタに分割されるいくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、各セクタからの初期光放出に関連した反射信号に基づいて、複数のセクタに関連付けられた中間エリアの各々に物体が位置しているか否かを判定するよう構成できる。プロセッサ１１８は、第１のセクタに関連付けられた第１の中間エリアで物体を検出し、かつ、第２のセクタに関連付けられた第２の中間エリアで物体が不在であると判定した時、単一のスキャンサイクルで第２の中間エリアに追加の光放出を投影するように少なくとも１つの光源を制御できる。また、プロセッサ１１８は、第１の中間エリアの光の蓄積エネルギ密度が最大許容可能露光量を超えないように、少なくとも１つの光源及び少なくとも１つの光偏向器のうち少なくとも１つを規制することができる。
[0427] 上述のＬＩＤＡＲシステム実施形態のいずれかを、ここに記載される目の安全の光投影プロトコルと併用できることに留意するべきである。例えばいくつかの実施形態において、目に安全なＬＩＤＡＲはモノスタティック偏向器構成を含み、偏向器が視野の特定セグメントへ投影光を向かわせ、視野の特定セグメント内の物体から反射された光を同じ偏向器によって１つ以上のセンサへ誘導することができる。更に、光偏向器は複数の光偏向器を含むことができ、プロセッサ１１８は、複数の光偏向器に協働してＬＩＤＡＲ ＦＯＶをスキャンさせるように構成できる。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの光偏向器は単一の光偏向器を含み、少なくとも１つの光源は、単一の光偏向器に照準を合わせた複数の光源を含み得る。
[0428] ＬＩＤＡＲシステム１００では、様々な異なる光源を採用できる。例えば一部の例における光源は、１０００ｎｍ未満、８００ｎｍから１０００ｎｍの間のような波長の光を投影するように構成できる。
[0429] いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は２つ以上の光源を含み得る。そのような場合、各光源をＬＩＤＡＲ ＦＯＶの異なるエリアに関連付けることができる。プロセッサ１１８は、視野の第１のエリアにおいて安全距離よりも大きい距離で１つの物体が検出された場合、異なる光源によって視野の第２のエリアへ投影される光のエネルギ密度が視野の第２のエリアに関連付けられた最大許容可能露光量を超えないように、少なくとも１つの光偏向器及び複数の光源の動作を連携させるように構成できる。
[0430] 更に、プロセッサ１１８は、別のエリアにおいて安全距離よりも大きい距離で別の物体が検出された場合、少なくとも１つの光源によって視野のこの別の部分へ投影される光のエネルギ密度が視野のこの別の部分に関連付けられた最大許容可能露光量を超えないように、少なくとも１つの光偏向器及び少なくとも１つの光源を連携させるように構成できる。いくつかの実施形態において、安全距離は公称眼障害距離（ＮＯＨＤ：Nominal Ocular Hazard Distance）である。
[0431] いくつかの実施形態において、段階２４５０の選択的な制御は、少なくとも１つのフレーム時間中に少なくとも１つのセグメントにおいて、少なくとも所定数のフレーム時間にわたって人が存在した投影フィールドに対し、安全閾値を超えるパワーを有する後続放出を防止することを含み得る。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのフレーム時間における少なくとも１つのＦＯＶセグメントの選択的な制御は、その少なくとも１つのＦＯＶセグメントに与えられる光投影パワーレベルを維持又は増大しながら、同時に蓄積エネルギ量を低減させることを含み得る。例えばパルス状レーザの例では、先行する照射の１又は複数のパルスは、１つ以上の後続放出の１又は複数のパルスと同一のピークパワー（又はより低いパワーレベル）を有し得る。しかしながら、それでも、後続照射の蓄積エネルギは、先行する１又は複数の放出の蓄積エネルギよりも低い可能性がある。そのように、目の安全の規制に準拠して動作しながら、信号対雑音比及び／又は検出範囲を増大させることも可能である。むろん、他の場合、目の安全の規制に準拠しながらＬＩＤＡＲ検出の目標を達成するため、パワーレベル、蓄積エネルギ特性、又は他の任意の光放出パラメータを、いずれかの組み合わせで変動させることが可能である。
[0432] いくつかの実施形態において、段階２４５０の選択的な制御は、目の安全の規制に準拠するため所与のフレーム時間内の特定のＦＯＶセグメント又はセグメント群への後続光放出を停止（又は防止）することを含み得る。また、そのような制御は、検出器、又は検出及び／又は処理チェーンの他のいずれかのコンポーネントの飽和リスクを低減又は排除するように実施できる。また、そのような制御は、電力節約の問題に対応することができる（例えば、放出を継続することなく以前の放出に基づいて物体を検出できる及び／又は範囲を決定できる場合のように、必要ない場合はエネルギを消費しない）。
[0433] いくつかの実施形態において、少なくとも１つのフレーム時間におけるＬＩＤＡＲ ＦＯＶの少なくとも１つのセグメントの選択的な制御は、予備検出情報が所定の検出判定基準を満たす場合に後続放出の放出を防止することを含み得る。いくつかの実施形態では、選択的な制御の後に（各セグメントについて、後続の検出情報を用いずに）予備検出情報を更に処理して、セグメントの深度情報を生成することができる。
[0434] （例えば）目の安全に関して、方法２４００は、ＦＯＶ領域で１つ以上の物体が検出された場合、１つ以上の物体が人及び／又は動物を含む可能性の判定に基づいてそのＦＯＶ領域への潜在的に有害な放出の照射を防止するために使用できる。特定のＦＯＶ領域への潜在的に有害な放出は、１つ以上の物体が目を持つ個体を含む可能性が低い場合であっても一時停止され得る。また、特定のＦＯＶへの潜在的に有害な放出は、ＦＯＶが一般的に目を持つ個体の存在する領域であると判定された場合に（例えば停止したバスの近く、横断歩道の近く、歩道の近く、建物の入り口の近くのような検出された状況に基づいて）、個体（又は物体）が検出されない状況であっても、一時停止（又は他の方法で変更）され得る。目を持つ個体を含むと判定されないか又はそのような個体を含むと予想／予測されないＦＯＶの他の領域では、より大きいパワー放出を与えることができる。この結果、生成される深度マップは、目の安全の制限を受けないエリアでの検出によっていっそう有益となり（例えば大きいパワー放出等のため）、ＦＯＶ全体にわたる全ての光放出が目を持つ個体の存在を仮定したパワーレベル等で行われる場合よりも、深度マップの全体的な品質を向上させることができる。
[0435] 方法２４００は、シーケンスの単一フレーム時間内で、対応する予備検出情報に基づいて、相互に少なくとも２倍異なるパワーレベルを有する様々なＦＯＶセグメントへの後続放出を選択的に制御することを実行することを含み得る（例えば、同一フレーム時間において、１つのＦＯＶセグメントへの後続放出は別のセグメントへの後続放出の少なくとも２倍の大きさのパワーレベルを有し得る）。このフレーム時間の深度マップを生成することができる（例えば段階５８０）。これは例えば、ＦＯＶのいくつかの部分において高いＳＮＲ又は長距離検出を可能としながら、ＦＯＶの他の領域において又はＦＯＶ全体にわたって（例えば蓄積エネルギ閾値を考慮して）目の安全の準拠を維持することができる。
[0436] いくつかの実施形態において、段階２４５０は、センサ検出情報が取得される検出経路の飽和を防止するように後続放射を選択的に制御することを含み得る。これには、センサ、又は検出及び／又は処理経路内のＬＩＤＡＲのいずれかのコンポーネント、例えば増幅器やアナログ−デジタル変換器等が含まれ得る。飽和の防止は、検出結果の高度な処理において（例えば、検出されたターゲットの反射率レベルを推定するため）利用することができる。
[0437] 方法２４００は、所与のフレーム時間における所与のＦＯＶセグメントに対する放出レベルを、同一セグメント又は他のセグメントの１又は複数の先行フレームでの検出結果に基づいて制限すること（又は他の方法で管理すること）を含み得る。方法２４００は、所与のフレーム時間における所与のセグメントに対する放出レベルを、（同一フレーム時間又は先行フレーム時間における）別のセグメントの検出結果に基づいて制限すること（又は他の方法で管理すること）を含み得る。
[0438] 方法２４００は、（例えば同一フレーム時間における）ＦＯＶのセグメントへの後続放出を、同一フレーム時間に取得された同一ＦＯＶセグメント又は別のＦＯＶセグメントの予備検出情報に基づいて制御することを含み得る。例えば、ＬＩＤＡＲの中間エリア内のターゲット、特に目を持つ個体に対応するターゲットの特定ＦＯＶセグメント内での検出は、同一ＦＯＶセグメントへ与えられるか又は１つ以上の周囲のＦＯＶセグメントへ与えられる後続光放出に影響を及ぼし得る。そのようなターゲットは例えば、２つ以上のＦＯＶセグメントにまたがることがあり、又は近隣のＦＯＶセグメントに移動することが予想され得る。
[0439] 方法２４００は、予備検出情報を取得する前の特定ＦＯＶセグメントに対する予備放出を、以前のフレーム時間中に収集された検出情報に基づいて選択的に制御することを含み得る。いくつかの実施形態では、予備照射及び後続照射のために異なる光源を使用することができる。例えば、後続放出がＬＩＤＡＲの主光源によって投影され得る場合、予備照射は別の光源（例えば可視光源、又は場合によっては別のシステムの光源）により投影され得る。任意選択として、予備検出情報は、各後続放出中に投影を行わないＬＩＤＡＲの少なくとも１つの光源によって放出される少なくとも１つの光子の検出に基づく。これらの異なる光源は、単一の光源コントローラによって又は異なるコントローラによって制御することができる。
[0440] 予備検出情報及び後続検出情報の検出は異なるセンサによって実行され得る。例えば、予備検出情報は、近距離検出のために最適化された少なくとも１つのセンサによる検出に基づくことができ、方法２４００は、長距離検出のために最適化された少なくとも１つの他のセンサによって検出された後続放出の反射光子の検出情報を処理することを含み得る。異なるタイプのセンサの使用を、異なるタイプの光源（例えば異なるセンサのために最適化されている、又はその逆もまた同様である）の使用と組み合わせることができるが、必ずしもそうとは限らない。一例において、センサ１１６は、単一光子アバラシェダイオード（ＳＰＡＤ）のアレイに加えて（又はその代わりに）、近距離物体検出のためのアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）検出器を含み得る。
[0441] １つのＦＯＶセグメントの予備照射を、ＦＯＶのいくつかのセグメントで使用することができる（例えば、予備照射が目の安全の閾値のような閾値レベル未満である場合）。（例えば閾値レベルを超えたエネルギレベルによる）ＦＯＶの他のセグメントへの照射は、関連フレームの予備検出情報の分析によって管理できる。例えば、ＦＯＶの外周部の周りのＦＯＶ領域が目を持つ個体に対するリスクが低いという指示を戻した場合、ＦＯＶの外周部は予備の低レベル調査信号を用いて分析することができ、ＦＯＶの中央はより大きいパワーの光投影を用いてスキャンすることができる。
[0442] 方法２４００は、ＦＯＶのフレーム時間内でスキャンステップを実行することを含み得る。スキャンステップは例えば、フレーム時間内でＬＩＤＡＲによって放出され、ＦＯＶの外周部に位置する少なくとも１つのセグメントの１つ以上の物体から反射された光に基づいて、外周部検出情報を取得することを含む。また、これらのステップは、外周部検出情報に基づいてＦＯＶの中央に位置するセグメントへの光放出を選択的に制御することを含み得る。
[0443] 全体として方法２４００を参照し、更に上記で検討されたその変形を参照すると、方法２４００は、プロセッサ（例えばＬＩＤＡＲのコントローラ）によって実行できるコンピュータ読み取り可能コード（命令セット）内で具現化され得ることに留意するべきである。これによって、深度マップのシーケンスを生成する光検出と測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスの動作を制御するための非一時的コンピュータ読み取り可能媒体が開示される（シーケンスの各深度マップは対応する１秒未満のフレーム時間で生成される）。非一時的コンピュータ読み取り可能媒体は、記憶された命令を含むことができ、これらの命令はプロセッサ上で実行された場合、（ａ）各フレーム時間中にＬＩＤＡＲによって放出されて各セグメントから反射された光の予備検出情報を取得すること、及び（ｂ）予備検出情報に基づいて、各フレーム時間中の各セグメントへのＬＩＤＡＲによる後続光放出を選択的に制御すること、を含むステップを実行し得る。また、方法２４００の任意の他のステップも、コンピュータ読み取り可能媒体に記憶されてプロセッサにより実行可能な命令として実装され得る。
[0444] 図２５Ａは、ここに開示される主題に従った方法２５００の一例を示すフローチャートである。方法２５００は方法２４００の１つの可能な実装である。図２５Ａに示されているように、任意選択として、同一フレーム時間からの結果に基づいた（所与のフレーム時間における所与のセグメント内の）ＬＩＤＡＲによる更なる光放出の選択的な制御を、安全なフレーム時間で数回繰り返すことができる。例えば、放出、検出、分析、及び選択的な制御を行うこのシーケンスを、特定のＦＯＶセグメントに対して放出される各パルスについて繰り返すことができる。
[0445] ステップ２５００は、いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲの範囲閾値内の物体を検出し、物体が検出されたか否かに基づいて後続光放出を設定するためのステップを含み得る。ＬＩＤＡＲシステム１００、又は図２３を参照して上述したＬＩＤＡＲは、中間エリアへ光パルスを放出するように１つ以上の光源１１２を制御することができる。光パルスは、１つ以上の偏向器１１４によってＦＯＶの特定セグメントに誘導できる。ＦＯＶの特定セグメント内に物体が存在する場合、ＬＩＤＡＲシステム１００は１つ以上のセンサ１１６又はセンサアレイを介してその物体から反射した光を受光することができる。プロセッサ１１８又は範囲推定器２３９０は、この反射光を用いて物体とＬＩＤＡＲシステム１００との距離を決定できる。物体が閾値距離以内にある場合、プロセッサ１１８は、中間エリアに投影される光の蓄積エネルギ密度が最大許容可能露光量を超えないように光源１１２の少なくとも１つ及び光偏向器１１４の少なくとも１つを規制することができる。物体が検出されない場合、同一セグメントに後続光パルスを放出して、中間エリアよりも遠くに物体が存在するか否かを検出することができる。
[0446] 例えば歩行者が検出された場合、後続光放出特性は、この歩行者の存在を考慮する（account for）ように決定できる。いくつかの実施形態において、歩行者が存在すると判定された特定の１又は複数のＦＯＶセグメントへの光放出は、適用可能な目の安全の規制に準拠するパワーレベル、集積エネルギレベル、持続時間等に制限され得る。この実施形態の利点には、自治体又は連邦の規制によって安全と見なされる範囲内まで放出パワーを低減させることによって、ＬＩＤＡＲのこのエリア内の歩行者又は他の人物に対する安全性を高めることが含まれる。
[0447] 図２５Ｂは、物体を検出するための例示的な方法２５００を示している。方法２５００は、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、図１Ａに示されているＬＩＤＡＲシステム１００の処理ユニット１０８のプロセッサ１１８、及び／又は図２Ａに示されているＬＩＤＡＲシステムの処理ユニット１０８の２つのプロセッサ１１８）によって実行できる。ステップ２５０２において、プロセッサ１１８は、視野（例えば図１Ａ及び図２Ａの視野１２０）のスキャンサイクルにおいて、少なくとも１つの光源（例えば図１Ａの光源１１２、図２Ａの光源１１２のレーザダイオード２０２、及び／又は図２Ｂの複数の光源１０２）からの光の光束を変動させ得るように、少なくとも１つの光源を制御することができる。例えば、プロセッサ１１８は少なくとも１つの光源からのパルスのタイミングを変動させ得る。これの代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は少なくとも１つの光源からのパルスの長さを変動させ得る。別の例として、プロセッサ１１８はこれの代わりに又はこれと同時に、少なくとも１つの光源からのパルスの大きさを変動させ得る（例えば長さ又は幅、又は他の方法で断面積を変化させる）。更に別の例において、プロセッサ１１８は、これの代わりに又はこれと同時に、少なくとも１つの光源からのパルスの振幅及び／又は周波数を変動させ得る。
[0448] ステップ２５０４は更に、プロセッサ１１８が、視野をスキャンするため、少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように、少なくとも１つの偏向器（例えば図１Ａの光偏向器１１４、図２Ａの偏向器１１４Ａ及び／又は偏向器１１４Ｂ、及び／又は図２Ｂの一方向偏向器２１４）を制御することを含み得る。例えばプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器の機械的移動を行って視野をスキャンすることができる。この代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は、視野をスキャンするため少なくとも１つの偏向器の圧電的又は熱電気的な変化を誘発し得る。
[0449] ステップ２５０６において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つのセンサ（例えば図１Ａのセンサ１１６）から、視野内の物体から反射された光を示す反射信号を受信することができる。一実施形態において、反射信号は、視野（例えば図４Ｂの第２のＦＯＶ４１４）の単一部分に関連付けることができる。ステップ２５０８において、プロセッサ１１８は、初期光放出の反射信号に基づいて、視野の中間エリアにおいて少なくとも１つの光偏向器からの閾値距離内に物体が位置しているか否かを判定できる。一実施形態に従って、閾値距離は眼障害距離に関連付けることができる。言い換えると、プロセッサ１１８は、投影される光量が中間エリア内に位置する個体に損傷を与え得るか否かを判定できる。別の実施形態に従って、閾値距離はセンサ飽和距離に関連付けることができる。言い換えると、プロセッサ１１８は、投影される光量によって生じる反射光がセンサ１１６をオーバーフローさせ得るか否かを判定できる。
[0450] 中間エリアで物体が検出されない場合、すなわちステップ２５１０においてプロセッサ１１８は、中間エリアへ追加光放出を投影し、これによって中間エリアよりも遠くにある物体の検出を可能とするように、少なくとも１つの光源を制御することができる。更に、中間エリアで物体が検出された場合、すなわちステップ２５１２においてプロセッサ１１８は、中間エリアにおける光の蓄積エネルギ密度が最大許容可能露光量を超えないように少なくとも１つの光源及び少なくとも１つの光偏向器のうち少なくとも１つを調整することができる。上述した２つの実施形態によれば、最大許容可能露光量は、中間エリアに位置する個体に損傷を与え得る投影光の量、又は、反射光がセンサ１１６をオーバーフローさせてその機能に損傷を与え得る投影光の量に関連付けることができる。
[0451] 共通のステアラブル偏向器を用いたＬｉｄａｒにおける並行シーンスキャン
[0452] 本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムでは、複数の光源を用いることができる。例えば、複数の光源の使用によって、視野の異なる部分の同時スキャン、及び／又は異なる波長や強度等の光を用いた視野のスキャンが可能となる。更に、本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムは、複数の光源からの光に照準を合わせた共通の偏向器を用いることができる。例えば、本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムは、単一の偏向器を用いて、複数の光源からの光を同時にＦＯＶの異なる方向へ導くことができる。共通の偏向器を用いることで、ＬＩＤＡＲシステムの大きさ、コスト、及び／又は複雑さを低減できる。いくつかの実施形態において、本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムは、同一の偏向器を用いて複数の光源からの光を誘導すると共に視野から受光した反射を誘導することができる。いくつかの実施形態において、複数の光源のうち１つの光源は、（例えば光束を増大させる等のため）一斉に動作する複数の個別の光源を含み得る。そのような複数のものは、同様の個別の光源を含み得るが、異なる種類及び／又は異なる特性の個別の光源を含むことも可能である。
[0453] 図２６Ａ、図２６Ｂ、及び図２６Ｃは、ここに開示される主題の例に従って、ＬＩＤＡＲ（特に共通の偏向器を備えたもの）を用いて物体を検出するための方法２６００、２６３０、及び２６６０を（それぞれ）示している。方法２６００、２６３０、及び２６６０のいずれか１つは、少なくとも１つのプロセッサによって実行できる（例えば図１Ａに示されているＬＩＤＡＲシステム１００の処理ユニット１０８のプロセッサ１１８、図２Ａに示されているＬＩＤＡＲシステムの処理ユニット１０８の２つのプロセッサ１１８、図２７のＬＩＤＡＲシステム２７００の少なくとも１つプロセッサ２７０２、及び／又は図２８のＬＩＤＡＲシステム２８００の少なくとも１つプロセッサ２８０２）。少なくとも１つのプロセッサは、車両（例えば後述される図４２Ａの車両４２０１、図４２Ｂの車両４２０５、図４２Ｃの車両４２０９等）の本体内に配置され得る。少なくとも１つのプロセッサによって、方法２６００、２６３０、及び／又は２６６０の任意の組み合わせも実施できる。そのような組み合わせは、以下で検討する方法２６００、２６３０、及び／又は２６６０の任意のものからの２つ以上のステップの任意の組み合わせを含み得る。更に、方法２６００、２６３０、及び／又は２６６０は、任意選択として、開示される実施形態に従ったいずれかのＬＩＤＡＲシステムによって実行できる。これらの方法（２６００、２６３０、２６６０）のいずれか１つの状況におけるＬＩＤＡＲシステムのコンポーネントに関する検討は、非限定的に、必要な変更を加えて、他の２つの方法にも適用可能である。
[0454] ステップ２６０１において、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２は、少なくとも１つの偏向器（例えば図２７のＬＩＤＡＲシステム２７００の偏向器２７０４及び／又は図２８のＬＩＤＡＲシステム２８００の偏向器２８０４）が特定の瞬時位置にある間、複数の光源（例えば図２７のＬＩＤＡＲシステム２７００の光源２７０６、２７０８、及び２７１０、及び／又は図２８のＬＩＤＡＲシステム２８００の光源２８０６及び２８０８）からの光を、複数のアウトバウンド経路に沿って、視野（例えば図２７の視野２７１２及び／又は図２８の視野２８１０）を形成する複数の領域（例えば図２７の領域２７１２ａ、２７１２ｂ、及び２７１２ｃ、及び／又は図２８の領域２８１０ａ及び２８１０ｂ〉の方へ偏向させるように、少なくとも１つの偏向器を制御する。例えば、図２Ｂ、図２７、及び図２８に示されているように、少なくとも１つの偏向器の各瞬時位置において、異なる光源の各々の光を対応する領域の一部へ誘導することができる。上述の複数の領域（例えば２７１２ａ、２７１２ｂ）は、各領域のいずれかよりも大きい視野に広がることによって、視野を形成することができる。いくつかの実施形態において、形成されるＦＯＶは連続的であり得る（例えば図２７及び図２８に示されているように）。この代わりに又はこれと同時に、形成されるＦＯＶは２つ以上の別個のＦＯＶ領域を含み得る。
[0455] 複数の光源の１つ以上の特性は異なる場合がある。例えば以下に説明するように、複数の光源のうち少なくとも２つから放出される光の波長は異なる可能性がある。別の例として、複数の光源のうち少なくとも２つの最大パワー、デューティサイクル、パルスタイミング、パルス長等は異なる可能性がある。また一方で、複数の光源の１つ以上の特性は光源間で同一であるか又は少なくとも実質的に同様である場合がある。
[0456] 例えば、図２７に示されているように、複数の光源は少なくとも３つの別個の光源を含み得る。いくつかの実施形態において、複数の光源からの光の相互の角度はスキャン全体を通して固定され得る。例えば、第１の光源からの光は異なる時点ｔにおいて角度α１（ｔ）で偏向器の表面に入射し、第２の光源からの光は異なる時点ｔにおいて角度α２（ｔ）で偏向器の同一表面に入射し、α１（ｔ）−α２（ｔ）は全ての異なる時点ｔにおいて一定であり得る。光源が単一の面上に配置されていない実施形態では、２つの角度を用いて、偏向器の表面上での各光源の入射角を識別することができる。いくつかの実施形態において、各光源は概ね視野の異なる領域に関連付けることができる。例えば、視野の少なくとも第１の領域（例えば図２７の領域２７１２ａ）は、少なくとも第２の領域（例えば図２７の領域２７１２ｂ）に隣接すると共に、少なくとも第３の領域（例えば図２７の領域２７１２ｃ）から離間され得る。この代わりに又はこれと同時に、そのような例では、視野の少なくとも各領域を視野の異なる角度部分に関連付けることができる。いくつかの実施形態において、異なる領域は同様のサイズとすることができる（例えば同様の角サイズ等）。これは、例えば図１Ａの各偏向器１１４の瞬時位置の範囲によって規定され得る。
[0457] いくつかの実施形態において、少なくとも１つの偏向器は、図２７及び図２８に示されているように、２つの別個の軸に沿って枢動するように構成された単一の偏向器を含み得る。従って、単一の偏向器は２つの別個の軸に沿って光を誘導する及び／又は偏向することができる。この代わりに又はこれと同時に、少なくとも１つの偏向器は、図３Ｂに示されているように、個別に枢動するよう構成された複数の偏向器を備えた偏向器アレイを含み得る。本明細書で用いる場合、「枢動する」という用語は、偏向器又は偏向器内のリフレクタの機械的移動を指すが、図１Ａの偏向器１１４に関して（例えばＯＰＡ、ＶＣＳＥＬアレイ、ＭＥＭＳアレイ等に関して）更に詳しく検討されるように、異なる瞬時位置間で移動する他の任意の方法も含み得る。
[0458] いくつかの態様において、スキャンサイクル中、少なくとも１つの光偏向器は複数の異なる瞬時位置に配置され得る。例えば少なくとも１つの光偏向器は、異なる瞬時位置間を連続的なスイープ運動で移動することができる。あるいは、少なくとも１つの偏向器は、スキャンサイクル中に連続的なスイープで移動するのではなく複数の離散的な瞬時位置間を移動することができる。
[0459] いくつかの実施形態において、少なくとも１つの偏向器は２次元であり、従って２つの軸を規定することができる。そのような実施形態において、視野の領域は、少なくとも１つの偏向器の１つの軸に対応して、又は双方の軸に対応して配置され得る。この代わりに又はこれと同時に、ＦＯＶの２つ、３つ、又はそれ以上の領域は、直線に沿って、相互に平行に、例えば各々が実質的に同じエリアをカバーするように配置され得る。従って、スキャンサイクル内のスキャンは、少なくとも１つの軸に対して別の（実質的に垂直な）方向で平行に実行され得る。
[0460] いくつかの実施形態において、少なくとも１つの光偏向器は、複数の光源のうち少なくとも１つと同じ筐体内に収容することができる。他の実施形態において、少なくとも１つの光偏向器は複数の光源とは別個の筐体内に収容することができる。
[0461] ステップ２６０３において、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２は、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置にある間、視野からの光反射が少なくとも１つの偏向器の少なくとも１つの共通エリア（例えば図２７の偏向器２７０４の共通エリア２７１４、図２７の共通エリア２７４８、及び／又は図２８の偏向器２８０４の共通エリア２８１２）で受光されるように、少なくとも１つの偏向器を制御する。いくつかの態様では、少なくとも１つの共通エリアにおいて、複数の光源のうち少なくともいくつかの光反射の少なくとも一部は相互に重なって入射する。例えば、１つの光反射が受光されるエリアは、別の光反射が受光されるエリアと少なくとも部分的に重複し得る。そのような入射は、同時であるか又は異なる時点で発生する可能性がある。例えば、異なる距離を進んできた光反射は別々の時点で到着し得る。別の例として、複数の光源からの光が異なる時点で放出され、このため異なる時点で反射を生成する場合がある。このようなタイミングは複数の光源間で様々に異なる可能性がある。
[0462] ステップ２６０５において、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２は、複数の検出器（例えば図２７のセンサ２７１６、２７１８、及び２７２０の検出器、及び／又は図２８のセンサ２８１４の検出器）の各々から、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置にある間の少なくとも１つの共通エリアからの光反射を示す少なくとも１つの信号を受信する。例えば、複数の検出器は光反射を吸収し、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２に送信するため吸収した反射を電気信号やデジタル信号等に変換することができる。従って複数の検出器は、電磁波の特性（例えば電力、周波数）を測定し、測定した特性に関連する出力（例えばデジタル信号）を生成することができる任意の感光デバイスを含み得る。いくつかの態様において、受光される光反射は、共通の入射エリア、すなわち上述のように２つ以上の光源からの反射が入射するエリアからのものであり得る。
[0463] いくつかの実施形態において、複数の検出器は、例えば図２８に示されているように、少なくとも１つの光偏向器の特定の位置に関連付けられた少なくとも２つの異なる距離を測定するように構成された単一のセンサの一部であり得る。例えば、少なくとも２つの異なる距離は、ＦＯＶの異なる部分に関連付けることができる。この代わりに又はこれと同時に、少なくとも２つの距離は、同一画素内で、例えば相互に一部を隠している異なるターゲットから反射された光子によって決定され得る。他の実施形態において、複数の検出器は、ＬＩＤＡＲシステム内の異なるロケーションに位置する別個の異なるセンサの一部であり得る。
[0464] 複数の光源が少なくとも３つの別個の光源を含む例では（また、複数の光源が２つの光源を含むいくつかの例では）、各光源を視野の異なる領域に関連付けることができ、視野の少なくとも第１の領域は少なくとも第２の領域に隣接して位置すると共に少なくとも第３の領域から離間し、複数の検出器を少なくとも３つの別個のセンサに（又は、例えば２つの光源では２つに）関連付けることができる。そのような実施形態では、例えば図２７に示されているように、少なくとも３つの別個のセンサの各々を異なる光源に関連付けることができる。更に、そのような実施形態において複数の検出器は、視野の第１の領域に位置する第１の物体及び視野の第３の領域に位置する第２の物体を同時に検出するように構成できる。このような検出は、例えば第１の領域の画素のうち１つのスキャン時間内で同時であり得る。しかしながら、このような同時は、瞬間的に（instantaneously）同時でない場合がある。例えば上述のように、異なる距離を進んできた光反射は別々の時点で到着し得る。別の例として、複数の光源からの光が異なる時点で放出され、このため異なる時点で反射を生成する場合がある。
[0465] 方法２６００は追加のステップを含み得る。例えば方法２６００は、上述のように、少なくとも１つの偏向器を繰り返し移動させることによって視野をスキャンすることを更に含み得る。視野の単一のスキャンサイクル中、少なくとも１つの偏向器を複数の異なる瞬時位置に（異なる時点で）配置することができる。従って、異なる瞬時位置では、複数の光源からの光の偏向及び／又は反射も異なる可能性がある。従って、光は視野の異なる領域に誘導され得る、及び／又は反射は視野の異なる領域から受光され得る。
[0466] 別の例として、方法２６００は、少なくとも１つの共通エリアからの光反射に基づいて視野の異なる領域に関連した複数の距離測定値を決定することを含み得る。例えば、１つの距離測定値は第１の領域内の第１の車両に対するものであり、別の距離測定値は第２の領域内の第２の車両に対するものであり得る。別の例として、１つの距離測定値は第１の領域内の車両に対するものであり、別の距離測定値は第２の領域内の道路（例えば車両の後方、前方、又は隣接して存在する可能性がある）に対するものであり得る。更に別の例として、１つの距離測定値は第１の領域内の第１の車両に対するものであり、別の距離測定値は第２の領域内の物体（例えば道路の脇に存在する可能性がある）に対するものであり得る。特定の態様では、いくつかの物体が異なる領域で検出され得る。これは、例えばそれらの領域が部分的に重複していること、及び／又は物体が２つの領域間の境界上に位置していることが理由である。
[0467] 方法２６００は更に、少なくとも１つの偏向器の第１の瞬時位置において（すなわち、少なくとも１つの偏向器が第１の瞬時位置に留まっている間に）、第１の光源が第２の光源よりも多くの光束を少なくとも１つの偏向器へ放出するように、かつ、少なくとも１つの偏向器の第２の瞬時位置において、第２の光源が第１の光源よりも多くの光束を少なくとも１つの偏向器へ放出するように、複数の光源を制御することを含み得る。一例として、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２は、第１の光源からの光がまっすぐ誘導される第１の瞬時位置で第１の光源からの光束を増大させ、第２の光源からの光がまっすぐ誘導される第２の瞬時位置で第２の光源からの光束を増大させ得る。従って、脇にある物体よりもまっすぐ前方の物体を見ることに多くのエネルギを消費できる。上述のように、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２は、複数の光源からのパルスのタイミングを変動させ、複数の光源からのパルスの長さを変動させ、複数の光源からのパルスの大きさを変動させ（例えば長さ又は幅、又は他の方法で断面積を変化させる）、複数の光源からのパルスの振幅及び／又は周波数を変動させ、及び／又は複数の光源からの連続波（ＣＷ）もしくは準ＣＷ光放出のパラメータ（例えば振幅、変調、位相等）を変更することができる。いくつかの実施形態において、（異なる光源による）異なる領域内の光束管理は、他の領域とは別個に管理され得る。この代わりに又はこれと同時に、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２は、（例えば最大電力消費を超えないために）２つ以上の領域の光学予算及び／又はパワー予算の間でバランスを取ることができる。
[0468] 図２６Ｂに示されている方法２６３０を参照すると、ステップ２６３１において、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２は、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置にある間、複数の光源からの光を複数のアウトバウンド経路に沿って視野を形成する複数の領域の方へ偏向させるように、少なくとも１つの偏向器を移動させる。「移動させる」という用語は、更に詳しく上記のいくつかの例を用いて検討されるように広義に解釈するべきである。例えば、少なくとも１つの偏向器の各瞬時位置において、図２Ｂ、図２７、及び図２８に示されているように、異なる光源の各々の光を対応する領域の部分へ誘導することができる。
[0469] 図２６Ａの方法２６００を参照して上述したように、複数の光源の１つ以上の特性は様々に異なることがある。更に、図２６Ａの方法２６００と同様、複数の光源は、少なくとも２つ（例えば図２８に示されているように）、少なくとも３つ（例えば図２７に示されているように）、又はより多くの別個の光源を含み得る。このような例において、各光源は概ね視野の異なる領域に関連付けることができる。この代わりに又はこれと同時に、これらの領域は少なくとも部分的に重複することがある（例えば、性能を向上させるため、そのエリアにおける最大光束を増大させるため、２つのエリア間の較正のため、ＦＯＶの重要部分の故障に備えたバックアップのため、異なる波長で動作する場合等）。更に、そのような例において、視野の少なくとも第１の領域は、少なくとも第２の領域に隣接すると共に少なくとも第３の領域とは離間され得る。この代わりに又はこれと同時に、そのような例において、視野の少なくとも各領域は視野の異なる角度部分に関連付けることができる。
[0470] いくつかの実施形態において、図２６Ａの方法２６００と同様、少なくとも１つの光偏向器は、複数の光源のうち少なくとも１つと同じ筐体内に収容することができる。他の実施形態において、少なくとも１つの偏向器は複数の光源とは別個の筐体内に収容することができる。
[0471] ステップ２６３３において、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置にある間、少なくとも１つの偏向器は、少なくとも１つの偏向器の少なくとも１つの共通エリア上で、視野内の物体からの複数の光源の光反射を受光することができる。いくつかの態様では、少なくとも１つの共通エリアにおいて、光反射の少なくとも一部は相互に重なって入射する。例えば図２６Ａの方法２６００を参照して上述したように、１つの光反射が受光されるエリアは、別の光反射が受光されるエリアと少なくとも部分的に重複し得る。そのような入射は、同時であるか又は異なる時点で発生する可能性がある。例えば、異なる距離を進んできた光反射は別々の時点で到着し得る。別の例として、複数の光源からの光が異なる時点で放出され、このため異なる時点で反射を生成する場合がある。このようなタイミングは複数の光源間で様々に異なる可能性がある。
[0472] ステップ２６３５において、複数の検出器（例えば図２７のセンサ２７１６、２７１８、及び２７２０の検出器、及び／又は図２８のセンサ２８１４の検出器）の各々は、少なくとも１つの光偏向器が瞬時位置にある時の少なくとも１つの共通エリアからの光反射を受光することができる。例えば、図２６Ａの方法２６００を参照して上述したように、複数の検出器は、電磁波の特性（例えば電力、周波数）を測定し、測定した特性に関連する出力（例えばデジタル信号）を生成することができる任意の感光デバイスを含み得る。いくつかの態様において、受光される光反射は、共通の入射エリア、すなわち上述のように２つ以上の光源からの反射が入射するエリアからのものであり得る。
[0473] いくつかの態様においては、図２６Ａの方法２６００と同様、複数の検出器は、例えば図２８に示されているように、少なくとも１つの光偏向器の特定の位置に関連付けられた少なくとも２つの異なる距離を測定するように構成された単一のセンサの一部であり得る。例えば、少なくとも２つの異なる距離は、ＦＯＶの異なる部分に関連付けることができる。この代わりに又はこれと同時に、少なくとも２つの距離は、同一画素内で、例えば相互に一部を隠している異なるターゲットから反射された光子によって決定され得る。
[0474] 方法２６３０は、（限定ではないが）方法２６００に関して検討した１つ以上のステップの任意の組み合わせのような追加ステップを含み得る。
[0475] 図２６Ｃに示されている方法２６６０を参照すると、ステップ２６６１において、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２は、少なくとも１つの偏向器に照準を合わせた複数の光源を制御する。例えば、方法２６００のステップ２６０１と同様、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２は、複数の光源からのパルスのタイミングを制御し、複数の光源からのパルスの長さを制御し、複数の光源からのパルスの大きさを制御し（例えば長さ又は幅、又は他の方法で断面積を変化させる）、複数の光源からのパルスの振幅及び／又は周波数を制御し、及び／又は複数の光源からの連続波（ＣＷ）又は準ＣＷ光放出のパラメータ（例えば振幅、変調、位相等）を制御することができる。
[0476] ステップ２６６３において、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２は、複数の光源からの反射を検出するように構成された複数の検出器からデータを受信する。いくつかの態様において、図２６Ａの方法２６００と同様、複数の検出器は、図２８に示されているように、少なくとも１つの光偏向器の特定の位置に関連付けられた少なくとも２つの異なる距離を測定するように構成された単一のセンサの一部であり得る。例えば、少なくとも２つの異なる距離は、ＦＯＶの異なる部分に関連付けることができる。この代わりに又はこれと同時に、少なくとも２つの距離は、同一画素内で、例えば相互に一部を隠している異なるターゲットから反射された光子によって決定され得る。
[0477] ステップ２６６５において、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２は、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置にある間、複数の光源からの光を複数のアウトバウンド経路に沿って視野を形成する複数の領域の方へ偏向させるように、少なくとも１つの偏向器を移動させる。「移動させる」という用語は、更に詳しく上記のいくつかの例を用いて検討されるように広義に解釈するべきである。
[0478] 図２６Ａの方法２６００と同様、図２７に示されているように、複数の光源は少なくとも３つの別個の光源を含み得る。このような例において、各光源は概ね視野の異なる領域に関連付けることができる。更に、そのような例では、視野の少なくとも第１の領域は、少なくとも第２の領域に隣接すると共に少なくとも第３の領域とは離間され得る。この代わりに又はこれと同時に、このような例において、視野の少なくとも各領域は視野の異なる角度部分に関連付けることができる。
[0479] ステップ２６６７において、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２は、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置にある間、視野からの光反射が少なくとも１つの偏向器の少なくとも１つの共通エリア上で受光されるように、少なくとも１つの偏向器を制御する。いくつかの態様では、少なくとも１つの共通エリアにおいて、複数の光源の少なくともいくつかの光反射の少なくとも一部は相互に重なって入射する。説明のための例が図２６Ａの方法２６００を参照して上記で与えられている。
[0480] ステップ２６６９において、少なくとも１つのプロセッサ１１８又は２７０２又は２８０２は、複数の検出器の各々から、少なくとも１つの偏向器が特定の瞬時位置にある間の少なくとも１つの共通エリアからの光反射を示す少なくとも１つの信号を受信する。説明のための例が図２６Ａの方法２６００を参照して上記で与えられている。
[0481] 方法２６６０は、（限定ではないが）方法２６００及び／又は２６３０に関して検討した１つ以上のステップの任意の組み合わせのような追加ステップを含み得る。
[0482] 別の例として、図２６Ａの方法２６００と同様、方法２６６０は、少なくとも１つの共通エリアからの光反射に基づいて、視野の異なる領域に関連した複数の距離測定値を決定することを含み得る。方法２６６０は更に、図２６Ａの方法２６００と同様、少なくとも１つの偏向器の第１の瞬時位置において、第１の光源が第２の光源よりも多くの光束を少なくとも１つの偏向器へ放出するように、かつ、少なくとも１つの偏向器の第２の瞬時位置において、第２の光源が第１の光源よりも多くの光束を少なくとも１つの偏向器へ放出するように、複数の光源を制御することを含み得る。
[0483] 視野を形成する完全に別個の領域を用いることを記載したが、方法２６００、２６３０、及び／又は２６６０は、少なくとも１対の部分的に重複するＦＯＶ領域を用いて実施され得る。これは、（限定ではないが）性能を向上させるため、そのエリアにおける最大光束を増大させるため、２つのエリア間の較正のため、ＦＯＶの重要部分の故障に備えたバックアップのため、異なる波長で動作する場合等、異なる用途のために実施され得る。これらの用途のいくつかについては以下で更に詳しく検討する。
[0484] 複数の光源が少なくとも２つの別個の光源を含み得る実施形態において、各光源は、異なる波長で光を投影するように構成され得る（例えば図２７及び図２８の光源）。所与の波長で動作する光源は、ある波長帯の光を放出することができ、これは狭帯域である場合がある（例えば６００ｎｍの波長を有する光源は、±２ｎｍの帯域幅すなわち５９８〜６０２ｎｍの無視できない量の光を放出し得る）。いくつかの態様において、ＬＩＤＡＲシステム１００、２００、２７００、及び／又は２８００の光源は、例えば投影光の波長範囲を限定するためフィルタと結合することができる。いくつかの実施形態において、少なくとも第１の光源は、４００〜８００ｎｍ及び／又は８００〜１０００ｎｍの波長の光を投影するように構成することができ、少なくとも第２の光源は、８００ｎｍ（又は８５０ｎｍ又は９００ｎｍ等）及び／又は１５００ｎｍより大きい波長の光を放出するように構成されている。いくつかの態様において、第１の光源は、第１の光源からの光及び第２の光源からの光が双方とも完全に可視範囲外であるような波長の光を投影するように構成され得る。
[0485] そのような実施形態において、少なくとも２つの光源は、視野の実質的に重複する領域に光を投影するように構成され得る。実質的に重複する領域において異なる波長を使用すると、ある波長では見えなかった（又は少なくとも見えないとされた）物体を別の波長によって検出することが可能となる。
[0486] 更に、複数の光源が同じ（又は実質的に同じ）波長の光を投影するように構成され得る実施形態においても、複数の光源は、実質的に重複する視野領域に光を投影するように構成され得る。この重複によって結果を整合し、較正又は検出の誤差を低減すること及び／又は第２の光源を用いる場合に１つの光源からの雑音を抑制することが可能となる。更に、そのような重複によって、故障した光源や検出器のような故障した機器の検出が可能となる。
[0487] 完全に別個の光源を用いるものとして記載したが、方法２６００、２６３０、及び／又は２６６０で使用される複数の光源は、ビームスプリッタに結合された単一の光源を含み得る。従ってビームスプリッタは、異なる方向から少なくとも１つの偏向器へ光ビームを投影し、これによって完全に別個の光源と同様に機能することができる。
[0488] 図２７は、複数の光源及び共通の偏向器を有する例示的なＬＩＤＡＲシステム２７００を示す図である。図２７に示されているように、複数の光源からの光は少なくとも１つの光偏向器の重複エリアに入射することができる。これに加えて又はこの代わりに、複数の光源から発してシーンから反射されて戻った光は、少なくとも１つの光偏向器の重複エリアに入射することができる。図２７に示されているように、システム２７００の少なくとも１つのプロセッサ２７０２は少なくとも１つの偏向器２７０４を制御する。少なくとも１つの偏向器２７０４は、スキャンサイクル中に特定の瞬時位置に配置され得る。少なくとも１つのプロセッサ２７０２は更に、複数の光源（例えば光源２７０６、２７０８、及び２７１０）を制御することができる。
[0489] 複数の光源２７０６、２７０８、及び２７１０は、視野２７１２の方へ向けることができる。図２７に示されているように、視野２７１２は、第２の領域２７１２ｂに隣接すると共に第３の領域２７１２ｃから離間した第１の領域２７１２ａを含む。図２７には非重複として示されているが、いくつかの実施形態は、実質的に重複したエリアを有する２つ以上の領域を含み得る。
[0490] 図２７の挿入図は、偏向器２７０４（例えば単一の矩形ミラー）の表面を示し、更に、この表面に入射する３つの光源２７０６、２７０８、及び２７１０からの光ビームの照射を、光ビーム断面２７４２、２７４４、及び２７４６として示している。異なる陰影レベルは偏向器２７０４の各エリアの蓄積照射レベルを表し、単一の光源による照射、２つの光源による照射、又は３つの光源による照射（例えばエリア２７４８）である。挿入図に示されているように、エリア２７４８では、３つの光源２７０６、２７０８、及び２７１０からの光が偏向器の共通エリアに入射する（必ずしもではないが場合によっては同時に）。挿入図に更に示すように、光源２７０６、２７０８、及び２７１０の１つ以上からの一部の光は偏向器に入射しないことがある（破線の楕円で表されている）。例えば、光ビームが表面の寸法よりも大きい場合があり（垂直軸に示されている）、従って表面の対応する寸法よりも小さい場合もある。挿入図は更に、光ビーム２７４２、２７４４、及び２７４６がそれぞれ異なる大きさである及び／又は少なくとも部分的に相互に不整合である可能性があることを示している。いくつかの実施形態において、反射波面はＬＩＤＡＲシステム（例えばシステム２７００）の光学開口よりもはるかに大きい場合があるので、偏向器２７０４は、複数の光源から反射した光が偏向器のアクティブ偏向エリア全体に入射するような大きさ及び／又は位置決めに設定することができる。
[0491] 図２７の実施形態において、少なくとも１つの偏向器２７０４は共通エリア２７１４を有する。複数の光源２７０６、２７０８、及び２７１０は、共通エリア２７１４に照準を合わせることができる。従って複数の光源２７０６、２７０８、及び２７１０は、対応する複数の光ビームを、アウトバウンド経路（例えば経路２７２２ａ、２７２２ｂ、及び２７２２ｃ）に沿って領域２７１２ａ、２７１２ｂ、及び２７１２ｃへ放出することができる。複数の光ビームによって、複数の対応する反射が視野２７１２から（又はその中の物体から）帰還経路（例えば経路２７２４ａ、２７２４ｂ、及び２７２４ｃ）に沿って進行できる。図２７に更に示されているように、各反射は、少なくとも１つの偏向器２７０４の共通エリア２７１４を用いて、対応するセンサ（例えばセンサ２７１６、２７１８、及び２７２０）へ誘導することができる。図２７に示されているように、アウトバウンド経路２７２２ａ、２７２２ｂ、及び２７２２ｃはどれも一致せず、帰還経路２７２４ａ、２７２４ｂ、及び２７２４ｃはどれも一致しない。他の実施形態において、少なくとも２つのアウトバウンド経路及び／又は少なくとも２つの帰還経路は一致する場合がある。
[0492] 図２８は、複数の光源及び共通の偏向器を有する別の例示的なＬＩＤＡＲシステム２８００を示す図である。図２８に示されているように、複数の光源からの光は少なくとも１つの光偏向器の重複エリアに入射することができる。これに加えて又はこの代わりに、複数の光源から発してシーンから反射されて戻った光は、少なくとも１つの光偏向器の重複エリアに入射することができる。図２８に示されているように、システム２８００の少なくとも１つのプロセッサ２８０２は少なくとも１つの偏向器２８０４を制御する。少なくとも１つの偏向器２８０４は、スキャンサイクル中に特定の瞬時位置に配置され得る。少なくとも１つのプロセッサ２８０２は更に、複数の光源（例えば光源２８０６及び２８０８）を制御することができる。図２８の例において、光源２８０６及び２８０８２は異なる波長を有し得る。他の実施形態において、光源２８０６及び２８０８２は、異なる最大パワー、デューティサイクル、パルスタイミング、パルス長等を有し得る。
[0493] 光源２８０６及び２８０８は視野２８１０の方へ向けることができる。図２８に示されているように、視野２８１０は第１の領域２８１０ａ及び第２の領域２８１０ｂを含む。図２８には非重複として示されているが、いくつかの実施形態は、実質的に重複したエリアを有する２つ以上の領域を含み得る。
[0494] 図２８の実施形態において、少なくとも１つの偏向器２８０４は共通エリア２８１２を有する。光源２８０６及び２８０８は共通エリア２８１２に照準を合わせることができる。従って複数の光源２８０６及び２８０８２は、対応する複数の光ビームを、アウトバウンド経路（例えば経路２８１６ａ及び２８１６ｂ）に沿って領域２８１０ａ及び２８１０ｂへ放出することができる。複数の光ビームによって、複数の対応する反射が視野２８１０から（又はその中の物体から）帰還経路（例えば経路２８１８ａ及び２８１８ｂ）に沿って進行できる。図２８に更に示されているように、各反射は、少なくとも１つの偏向器２８０４の共通エリア２８１２を用いて、単一のセンサ２８１４へ誘導することができる。図２８に示されているように、アウトバウンド経路２８１６ａ及び２８１６ｂは一致しないが、帰還経路２８１８ａ及び２８１８ｂは一致する。他の実施形態において、少なくとも２つのアウトバウンド経路は一致する場合がある、及び／又は少なくとも２つの帰還経路は一致しない場合がある。
[0495] いくつかの例において、少なくとも１つの偏向器２７０４、２８０４、１１４等は、例えば図３Ｂに示されているように、偏向器アレイ（例えば枢動圧電ミラーアレイ等のような枢動ミラーアレイ）を含み得る。このような偏向器アレイが投影及び検出の双方（送信経路及び受信経路の双方）で使用される場合、送信、受信、及び／又は双方向の使用のために個々の偏向を任意に組み合わせた割り当てを使用できる。一例として、アレイが１０のミラーを含み、これらが３つの光源によって用いられてＦＯＶの異なる部分を照射する場合、３つのミラーが各１つの光源に対応して送信用に使用され、残りの７つのミラーが受信用に使用され得る。あるいは、１つ又は２つのミラーが全ての光源の送信用に使用され（例えばそれらのミラーの重複エリアを利用することによって。その例が図２７に示されている）、１０のミラー全てが受信用に使用され得る。他の任意の組み合わせも使用できる。いくつかの態様では、偏向器アレイの個々の偏向器のいくつか又は全てを同期させて、ほぼ同じ角度に光を偏向させることができる。いくつかの態様では、偏向器アレイの個々の偏向器のいくつか又は全てを同期させて、相互の角度を固定した異なる方向に光を偏向させることができる。
[0496] Ｌｉｄａｒにおける光学予算配分
[0497] 本明細書に記載されるように、ＬＩＤＡＲシステムの１つの機能は、環境に光を投影し、次いで環境内の物体からの光反射を収集し分析することによって、ＬＩＤＡＲシステムの周囲環境の３次元深度マップを生成することであり得る。一般に、ＬＩＤＡＲシステム及びその深度マップの有用性は、収集した光から得られる情報レベル及び生成される深度マップの解像度と共に増大し得る。しかしながら、単にＬＩＤＡＲシステムが環境に放出する光エネルギ量を増大させることによって高解像度の深度マップを生成することは、実際的な制約のために不可能である場合がある。第１に、目の安全は、ＬＩＤＡＲが出力できる光エネルギ量を制限し得る最も重要な制約である。目の安全を保証するため、また適用可能な規制に準拠するために、ＬＩＤＡＲシステムは、特定の時間期間にわたって特定のエネルギ密度を超えない光投影に限定され得る。更に、目の安全が重要でない場合であっても、ＬＩＤＡＲの環境に対する無制限の光放出を禁止する他の実際的な制約が存在し得る。例えばＬＩＤＡＲシステムは、単にＬＩＤＡＲ ＦＯＶへの光放出の全体的な増大によって検出分解能を向上させるＬＩＤＡＲシステムの能力を制限する有限光学予算及び／又は計算予算を有し得る。概念上、光学予算及び計算予算は、利用可能な光出力パワー及び計算パワーに関する特定の時間期間にわたったＬＩＤＡＲシステムの最大機能を反映することができる。また、ＬＩＤＡＲシステムは、パワー制約、過熱、光源の出力のような技術的制約によっても制約される可能性がある。
[0498] しかしながら、ＬＩＤＡＲシステムによって生成される深度マップを、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの全てのエリアで絶対解像度レベルに限定しなければならないというわけではない。以下で検討するように、また本開示の様々なセクション全体を通して、ＬＩＤＡＲシステムの光学予算及び計算予算は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定のエリアにはＬＩＤＡＲ ＦＯＶの他のエリアよりも多くのリソース（例えば、より多くの光学予算及び／又は計算予算）を充てるように配分することができる。この結果、いくつかのエリア（例えば関心領域に対応するエリア）では高い解像度を有し、他のエリア（例えば低関心領域又は非関心領域）では低い解像度を有する深度マップを生成することが可能となり得る。以下の記載、及び本開示の多くのセクションの記載では、光学予算及び／又は計算予算の均等でない配分が望ましい様々な状況、条件、状態等について取り上げる。また、以下の記載及び全体的な記載では、深度マップに含まれる１つ以上の関心エリアで高レベルの情報を提供し得る深度マップを生成する際に役立てるため、どのように利用可能な光学予算及び／又は計算予算を動的に割り当て得るかについての例が与えられる。
[0499] 図２９は、ＬＩＤＡＲシステム１００が利用可能な光学予算及び／又は計算予算を配分する際に利用できる様々な情報ソースと共に、ＬＩＤＡＲシステム１００のブロック図を与えている。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、メモリ２９０２に記憶された光学予算（又は、光学予算の少なくとも１つの様相を示す、又は光学予算を導出もしくは決定することができる任意の情報）にアクセスするよう構成された少なくとも１つのプロセッサ１１８を含み得る。光学予算は、少なくとも１つの光源１１２に関連付けられ、少なくとも１つの光源によって所定の時間期間内に放出可能な光量を規定する。メモリ２９０２は、図２９に示されているように、ＬＩＤＡＲシステム１００の処理ユニット１０８に関連付けることができる。しかしながら、いくつかの態様においてメモリ２９０２は、ＬＩＤＡＲシステム１００が展開されるホスト（例えば車両、車両コンピュータ）に関連付けることができる。例えばいくつかの例では、メモリ２９０２はホスト車両の電子制御ユニット２９０４に関連付けられ、データバス２９００を介してプロセッサ１１８によってアクセス可能である。他の実施形態において、メモリ２９０２は、ＬＩＤＡＲシステム１００（又はそのホスト）に対して遠隔に位置する１又は複数のシステムに関連付けることができる。例えばいくつかの態様において、メモリ２９０２は、遠隔サーバ（図示せず）に関連付けられ、例えばクラウド２９１６（例えばインターネット接続）を介して又は無線送受信器２９０１を用いてアクセス可能である。
[0500] また、プロセッサ１１８は、（例えば情報ソース２９０４、２９０６、２９０８、２９１０、２９１２、２９１４、２９１６、２９１８、２９２０のいずれかから、又は他の任意の適切な情報ソースから）ＬＩＤＡＲシステムのプラットフォーム条件を示す情報を受信するように構成され得る。ＬＩＤＡＲシステムのプラットフォーム条件とは、ＬＩＤＡＲシステムの１つ以上の様相、ＬＩＤＡＲシステムの周りの環境、ＬＩＤＡＲシステムが展開されるホスト等に関する、任意の動作パラメータ、パラメータ値、観察された条件、命令、情報アイテム等のことであり、特定の時間期間において、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶ部分の少なくとも１つのグループ又は１つのスキャンサイクルに対してＬＩＤＡＲ ＦＯＶ部分の別のグループ又は別のスキャンサイクルに与えられるよりも多くの光を割り当てることの妥当性を示し得るものである。
[0501] 受信情報はＬＩＤＡＲシステム１００の外部の１つ以上のソースから取得され得るが、ＬＩＤＡＲシステムのプラットフォーム条件を示す情報は、システム１００の内部のソースから（例えば、光投影器１１２、偏向器１１４、検出器１１６、フィードバック要素等を含むシステムの１つ以上のコンポーネントを介して）取得された情報も含み得る。受信情報に基づいて、プロセッサ１１８は、例えばスキャンレート、スキャンパターン、スキャン角、空間光分布、及び／又は時間光分布を含む、光源１１２及び／又は偏向器１１４に関連した２つ以上の動作パラメータを用いて、ＬＩＤＡＲシステム１００の視野に光学予算を動的に配分することができる。プロセッサ１１８は更に、動的に配分した光学予算に従ってＬＩＤＡＲシステム１００の視野のスキャンにおいて光束を変動させ得るように光源１１２及び／又は偏向器１１４を制御するための信号を出力することができる。
[0502] 光学予算は、特定の時間期間（例えば、ＬＩＤＡＲスキャンサイクル単位、ミリ秒や秒又は他の任意の時間期間の指標を単位とする時間測定値）にわたってＬＩＤＡＲ ＦＯＶへ放出され得る光量に関する任意のパラメータ、値、又はパラメータもしくは値のセットに関して表現することができる。いくつかの態様において、ＬＩＤＡＲシステムの光学予算は、ＬＩＤＡＲシステムに含まれる１つ以上の光源の機能に依存し得る。例えばＬＩＤＡＲシステム１００の光学予算は、光源１１２に関連付けられ、光源１１２によって所定時間期間に放出可能な光量を規定することができる。光量の規定とは、何らかの時間の測度（例えばマイクロ秒、ミリ秒、秒、分等）に対する光量（例えばパワー、光度、光束、強度、光子数、光パルス数、デューティサイクル、パルス幅、パルス振幅、照射持続時間等）を示す任意のパラメータ又はパラメータ関係のことである。
[0503] いくつかの例において、光源１１２の平均光学予算は約１０ミリワットから１，０００ミリワットの間であり得る。これに加えて又はこの代わりに、光学予算は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの単一のスキャンサイクルにおいて放出可能な光量を指すことがある。例えばＬＩＤＡＲシステム１００の光学予算は、１光源当たり１スキャンサイクルで１０，０００パルスから１光源当たり１スキャンサイクルで５０，０００パルスの間であり得る（例えば、各々が１つ以上の画素に関連付けられた１，０００〜１０，０００のビームロケーションをカバーするため）。いくつかの態様において、光学予算は、（例えばＬＩＤＡＲシステム１００が展開される車両又は他のホストから）光源１１２によって利用可能なパワーで表現することができる。また、光学予算は、光源１１２（又はシステム１００の任意の利用可能な光源）によって標準的な時間単位（例えばミリ秒、秒、分等）に放出可能な光量によって規定することができる。
[0504] 場合によっては、光学予算は固定のままであり得る。他の場合、メモリ２９０２に記憶された光学予算は変更及び更新され得る。このような変更は、例えば、ＬＩＤＡＲシステムの動作パラメータ及びＬＩＤＡＲシステムによって与えられる検出情報のうち少なくとも１つに基づいて行われ得る。
[0505] 更に、いくつかの態様において光学予算は、単一の光源を有する唯一のＬＩＤＡＲシステムに対応し得る。他の場合、光学予算は、複数の光源を含む単一のＬＩＤＡＲシステムに関連し得る。更に他の場合、光学予算は、各々が単一の光源又は複数の光源を含む、異なるロケーション（例えば車両の周りの異なるロケーション）で展開される複数のＬＩＤＡＲシステムに適用され得る。いずれにせよ、光学予算は、所定の時間期間において配分に利用できる複数の光源（又は全体として複数のＬＩＤＡＲシステム）からの放出可能な光量を規定することができる。プロセッサ１１８は、単一のＬＩＤＡＲシステム／光源の光学予算を動的に配分することができる。他の場合、プロセッサ１１８は、複数の光源／ＬＩＤＡＲシステムに関連した光学予算を動的に配分することができる。
[0506] 光学予算に加えて、ＬＩＤＡＲシステム１００（又は複数のＬＩＤＡＲシステムの組み合わせ）は、配分することができる計算予算を有し得る。計算予算とは、概して、特定の時間期間にわたる１又は複数のＬＩＤＡＲシステムの処理機能のことである。処理機能は、（例えばＬＩＤＡＲシステムの様々な様相を制御するため、検出された反射を受光し処理するため、深度マップを生成するため、深度マップを処理するため、物体及び他の高レベルのシーン理解情報を検出するため、並びに、ＬＩＤＡＲシステム又はＬＩＤＡＲシステム群に関連した他の任意の機能を実行するために）利用可能なプロセッサの数に依存し得る。処理機能は、利用可能なプロセッサの数に依存するだけでなく他のパラメータにも依存し得る。他のパラメータは例えば、１つ以上のプロセッサの処理機能のうちＬＩＤＡＲシステムの特定の機能（例えば、深度マップの生成、ＦＯＶのスキャンの制御、物体の検出、識別、及び／又は分類等）に専用の部分、１つ以上の利用可能なプロセッサの処理速度、（例えばバス２９００を介した）データ転送速度、１つ以上の利用可能なプロセッサによって実行できる単位時間当たりの計算数等である。
[0507] 以下の記載は光学予算の配分に関する詳細を含むが、計算予算は、光学予算の配分に関して記載されるものと類似の方法で配分することができる。例えばいくつかの例において、計算予算は、ＬＩＤＡＲが何を検出したかを判定するためのポイントクラウドの処理に利用できる計算リソース量に関する。場合によっては、ポイントクラウドに関する処理は著しい計算リソース、限定されたリソースを必要とする。従っていくつかの例では、関連するポイントクラウドを処理するため、特定のエリアが他のエリアよりも関心／重要度が高いと判定することが望ましい場合がある。例えば、車両の前方の領域では、特に前進する自動車にとってこのエリアは最も重要であり得るので、利用可能処理パワーの多くをポイントクラウドの処理及び深度マップの生成に専用とすることができる。一方で、車両の側方から延出する視野で行われる検出は、やはり重要であるものの、場合によっては車両の前方よりも重要性が低い（例えば車両が方向転換や停止等をしない限り）。そのような例では、ホスト車両から１３０メートル離れた位置にある高反射性物体で反射した反射信号からＬＩＤＡＲによって集団的な検出（grouped detections）が検出された場合であっても、プロセッサ１１８は、計算予算を節約するため、車両から４０メートルの距離まで（又は１３０ｍ未満の距離）の関連するポイントクラウドのみを処理することを決定できる（これは例えば、計算の観点から、１３０ｍにおける集団的な検出を含むポイントクラウド全体を処理するのはコストが高すぎるからである。これは特に、物体検出の重要度を考えると車両側方のこの例のような計算支出が妥当ではない場合に当てはまる）。
[0508] 計算予算は、例えば１つ以上の集中プロセッサの計算機能のうち１つのＬＩＤＡＲシステムに専用の部分を別のものよりも多くすることで、１つのＬＩＤＡＲシステムに別のものよりも多くの計算機能を与えるように、利用可能なＬＩＤＡＲシステム間で配分され得るだけではない。別の例では、２つ以上のＬＩＤＡＲシステムのプロセッサを統合／ネットワーク化することができ、この統合処理機能を、１つのＬＩＤＡＲシステムからのプロセッサの少なくとも一部を異なるＬＩＤＡＲシステムの計算タスクに専用とするように割り当てることができる。例えば、複数の利用可能ＬＩＤＡＲシステムからの処理機能を、ホスト車両の前方の領域、すなわち高分解能の物体検出及び深度マップ形成が望ましい領域に関連した計算タスクに専用とすることができる。
[0509] また、計算予算を特定のＬＩＤＡＲ ＦＯＶに関する計算に配分して、ＦＯＶの１つの部分に関連した計算タスクがＦＯＶの別の部分に関連した計算タスクよりも多くの計算予算を受け取るようにすることも可能である。どのように計算予算を配分するかのいくつかの例は、例えば、検出／クラスタリング（ポイントクラウドポイントからの物体レベル）、物体の境界ボックスの固定（「境界ボックス」）、物体／物体タイプの分類、物体の追跡（例えばフレーム間）、物体の特徴の決定（例えば大きさ、方向、速度、反射率等）を含む。計算予算は、処理容量を時間に関連付ける用語で表現することができる（例えばＧＭＡＣ、Ｇｆｌｏｐｓ、パワー等）。ＦＯＶの異なる部分に対する予算配分（特に計算予算であるが、これだけではない）は、２Ｄだけでなく３ＤでのＦＯＶ分割に関連し得ることに留意するべきである。例えば計算予算の割り当ては、ＦＯＶの所与のセクタ（例えば所与の１°×０．５°のセクタ）について、計算予算の７０％が７０ｍを超える範囲内の検出を処理するために割り当てられ、計算予算の３０％が４０ｍよりも近いＬＩＤＡＲの範囲内の検出を処理するために割り当てられ、４０ｍから７０ｍの間の範囲には計算予算が割り当てられないように行うことができる。
[0510] 光学予算に戻ると、利用可能な光学予算は、特定の時間期間内でＬＩＤＡＲ ＦＯＶ部分の１つのグループにＬＩＤＡＲ ＦＯＶ部分の別のグループよりも多くの光を選択的に与えるように配分することができる。この状況において、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶ部分のグループとは、特定のＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つ以上の部分を指す（例えば、特定のＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つ以上の画素、領域、小領域等）か、又は、１つ以上の完全なＬＩＤＡＲ ＦＯＶを指すことができる（例えば、光学予算が複数のＬＩＤＡＲシステムにまたがって配分され得る場合）。より多くの光とは、上記で詳細に例示したように、光束の増大、光密度の増大、光子数の増加等を指すことができる。
[0511] 場合によっては、光学予算の配分は、特定のＬＩＤＡＲ ＦＯＶに関連したスキャンレート、スキャンパターン、スキャン角、空間光分布（例えばＬＩＤＡＲ ＦＯＶ部分の１つ以上のグループに１つ以上の他のＬＩＤＡＲ ＦＯＶ部分よりも多くの光を与える）、及び／又は時間光分布の変化によって達成され得る。時間光分布は、例えばＬＩＤＡＲ ＦＯＶ部分のグループに適用される光束又は光量を経時的に制御するか又は他の方法で変化させて、第１のスキャンサイクルで投影される全体的な光量を第２の後続のスキャンサイクルで投影される全体的な光量よりも多くすることを含み得る。場合によっては、光学予算の配分は、特定のＬＩＤＡＲ ＦＯＶ又は特定のＬＩＤＡＲ ＦＯＶ部分に関連したスキャンレート、スキャンパターン、スキャン角、空間光分布、又は時間光分布のうち２つ以上を変化させることによって達成できる。このような変化は、２つ以上のＬＩＤＡＲ ＦＯＶ、１つのＬＩＤＡＲ ＦＯＶ、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの一部（例えば関心領域）、１つのスキャンサイクル、複数のスキャンサイクル等に対して実行できる。
[0512] 光学予算の動的な配分の少なくとも一部（例えば、フィードバック又はＬＩＤＡＲシステムの少なくとも１つのプラットフォーム条件に関して受信された他の情報に基づいて配分を変更又は更新すること）は、１つ以上のＬＩＤＡＲシステムのスキャンレートを決定することによって実行され得る。例えば少なくとも１つのプロセッサは、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの近視野部分、視野の遠視野部分、視野の狭角セクタ、及び／又は視野の広角セクタのうち少なくとも１つのスキャンレートを決定するように構成され得る。
[0513] 上記のように光学配分は、少なくとも部分的に、１つ以上のＬＩＤＡＲシステムの少なくとも１つのスキャンサイクルのスキャンパターンを決定することによって達成され得る。スキャンパターンは、以下の状況タイプ、すなわち、幹線道路の運転、オフロードの運転、雨天での運転、雪の中での運転、霧の中での運転、都市エリアでの運転、農村エリアでの運転、トンネル内の運転、既定の施設付近のエリアの運転、左折、右折、車線横断、交差点への接近、及び横断歩道への接近、のうち少なくとも１つの認識に基づいて決定できる。
[0514] 光学予算の配分は、任意の適切なプロセッサによって達成され得る。場合によっては、ＬＩＤＡＲシステム１００のプロセッサ１１８は、１つ以上のソースからの情報に基づいて光学予算を配分することができる。この代わりに又はこれに加えて、他のＬＩＤＡＲシステムのプロセッサを用いて光学予算（例えばＬＩＤＡＲシステムのグループに関連した光学予算）を配分することができ、及び／又は、ＬＩＤＡＲシステムホスト（例えば車両ＥＣＵ等）に関連した１つ以上のプロセッサを用いることができる。また、他の任意の利用可能なプロセッサを用いて光学予算を配分することも可能である。
[0515] 注記したように、光学予算配分によって、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶ部分の１つのグループに対して他よりも多くの光を与えることができる。適用される光量のこのような変化は、例えば、複数の光源のうち第２の光源への光学予算配分に対する複数の光源のうち第１の光源への光学予算配分率（又はＬＩＤＡＲ検出器間の同様の率）を変えることによって達成できる。また、光学配分は、異なるＬＩＤＡＲ ＦＯＶ部分に対して又は異なる時点において異なる理由で適用することも可能である。例えば、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのいくつかの部分で又はスキャンサイクル中のいくつかの時点で、光学配分は、特定のＦＯＶ部分又は特定の時間期間における分解能増大、検出品質向上等を対象とすることができる。他の状況において、光学配分は、特定のＦＯＶ部分、特定のＦＯＶ小領域、又は特定の時間期間における検出検出範囲の増大を対象とすることができる。一般に、光学／パワー予算を用いて、異なるフレーム又は取得したフレームの異なる部分を取得する際に様々な目標を達成できる。このように、ＬＩＤＡＲシステムは、それぞれが異なる理由で有用である様々なＲＯＩのために一連の有用な又は高品質のフレームを提供できる。このように、光学予算は、ホストプラットフォーム（例えば車両のナビゲーションシステム）に有用な情報を戻す確率が高いと判定されるやり方で支出することができる。
[0516] 制御に関して、割り当てを行うか否か、及び／又は配分をどのように行うかの決定、並びに光学予算の決定において、任意の適切なパラメータ又は情報要素を用いることができる。いくつかの態様では、ＬＩＤＡＲシステムのプラットフォーム条件を光学予算配分の基礎として使用できる。上記のように、ＬＩＤＡＲシステムのプラットフォーム条件とは、ＬＩＤＡＲシステムの１つ以上の様相、ＬＩＤＡＲシステムの周りの環境、ＬＩＤＡＲシステムが展開されるホスト等に関する、任意の動作パラメータ、パラメータ値、観察された条件、命令、情報アイテム等のことであり、特定の時間期間において、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶ部分の少なくとも１つのグループ又は１つのスキャンサイクルに対してＬＩＤＡＲ ＦＯＶ部分の別のグループ又は別のスキャンサイクルに与えられるよりも多くの光を割り当てることの妥当性を示し得るものである。
[0517] ＬＩＤＡＲシステムのそのようなプラットフォーム条件は、様々な方法で、かつ任意の適切な情報ソースを用いて決定することができる。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲシステムのプラットフォーム条件はＬＩＤＡＲシステムの内部で決定され得る。例えばプロセッサ１１８は、取得した光反射、反射率シグネチャ、深度マップ等に基づいて、ＬＩＤＡＲシステムが展開される環境に関連した１つ以上の特徴を決定できる。他の例では、ＬＩＤＡＲシステムのプラットフォーム条件（ＰＣＬＳ）は、ＬＩＤＡＲシステム１００とは別個の１つ以上のソースから受信した情報に基づいて決定され得る。例えば図２９に示されているように、ＰＣＬＳは、ホスト車両の電子制御ユニット２９０４の１つ以上、１つ以上の温度センサ２９０６、ＧＰＳ受信器２９０８、車両ナビゲーションシステム２９１０、レーダユニット２９１２、１つ以上の他のＬＩＤＡＲシステム２９１４、インターネットもしくは他のネットワーク接続２９１６、カメラ２９２０、又は他の任意の適切なソースからの情報に基づいて決定できる。
[0518] いくつかの例において、ＰＣＬＳを示す情報は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つ以上の領域を、他の領域（例えば低関心領域又は非関心領域）よりも大きい割合の光学予算又は計算予算が妥当である関心領域として確立できる。関心領域は、ＬＩＤＡＲシステムが展開されている車両の検知された現在の運転モードに基づいて識別することができ、情報ソース２９０４、２９０６、２９０８、２９１０、２９１２、２９１４、２９１６、２９２０の任意のもの、又はＬＩＤＡＲシステム１００、又はこれらの任意の組み合わせからの１つ以上の出力に基づいて決定できる。一例において、検知された現在の運転モードに基づく関心領域は、ホスト車両が方向転換して進んでいくエリア（ナビゲーションシステム２９１０、ＧＰＳ受信器２９０８等によって伝達される）と重複したＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つ以上の部分を含み得る。別の例において、関心領域は、ＬＩＤＡＲシステム１００が別の車両、歩行者、障害物のような物体を検出したＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つ以上の部分に対応し得る。関心領域の他の例、及びどのようにその領域を識別するかの例は、本開示の他のセクションに含まれている。
[0519] 光学配分（又は計算予算）を決定できるＰＬＣＳを示す情報は、とりわけ、車両動作パラメータ、環境条件、運転決定、車両のナビゲーション状態、又はパワー管理モードのうち少なくとも１つを含み得る。
[0520] 光学配分（又は計算予算）の基礎となり得る車両動作パラメータ又は車両のナビゲーション状態の例には、（例えばＥＣＵ２９０４、ＧＰＳ２９０８からの）現在の速度、（例えばＧＰＳ２９０８、ナビゲーションシステム２９１０からの）現在の車両進行方向、（例えばＧＰＳ２９０８、ＥＣＵ２９０４からの）現在の制動又は加速状態、（例えばナビゲーションシステム２９０８、カメラ２９２０、ＧＰＳ２９０８等からの）ホスト車両が車線横断状況をナビゲートしているか否か、が含まれ得る。また、車両動作パラメータは、ＬＩＤＡＲシステム１００が展開されている車両プラットフォームに関連したいずれかのコンポーネントの条件もしくは状態、又は、ＬＩＤＡＲシステム１００自体のいずれかのコンポーネントの条件もしくは状態に関連し得る。そのような条件には、ＬＩＤＡＲシステムの少なくとも１つのコンポーネントの温度、ＦＯＶの一部が（例えば雨、泥、ごみ等によって）遮られているか否か、レンズに傷があるか否か、偏向器１１４が特定の瞬時位置に到達するのを妨げられているか否か、ある角度において他の角度よりも多くの内部反射が存在するか否か、が含まれ得る。また、車両のナビゲーション状態は、３次元マップ、部分マップ、２Ｄマップ、目標物、又はマップ及び目標物の任意の組み合わせ等に対するホスト車両の位置を含み得る。マップは、予め記憶されているか、通信チャネルを介して受信されるか、又は（例えばＳＬＡＭによって）生成することができる。
[0521] 環境条件の例は、気候条件（例えばカメラ２９２０、クラウド２９１６、ナビゲーションシステム２９１０からの情報に基づいて判定される雨、雪、霧等）、照明条件（例えばＬＩＤＡＲシステム１００からの情報に基づいて判定される（周囲光、光源のタイプ等））、環境の温度（例えば温度センサ２９０６からの出力に基づく）、及び／又は既定のタイプの施設に対する近接（例えばナビゲーションシステム２９１０、ＧＰＳ２９０８、カメラ２９２０等からの入力に基づいて判定される学校）のうち少なくとも１つを含み得る。光学予算（又は計算予算）配分の基礎となり得る環境条件の追加の例は、気候条件、（例えばＬＩＤＡＲシステム１００及び／又はホスト車両に対する）空間内での検出された物体の位置又は分布、空間内の物体の検出された特徴（例えば形状、反射率、ＳＮＲに影響を与える特徴）、物体のタイプ／クラス（例えば歩行者、建物、車両、交通信号の柱）、太陽又は他の光源の相対位置、交通の状態（例えば混雑しているか又は空いている幹線道路）、他のホスト車両システムの状態（例えば運転に関連したセンサ又は他のセンサ。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲシステム１００は故障したカメラ２９２０を補償することができる）、道路自体の条件（例えばでこぼこ、粗さ、上り／下り、カーブ、反射率）、マップ／ＧＰＳに基づくデータ（例えばシーン内の道路のロケーション及び向き、シーン内の建物のロケーション及び向き、（ＬＩＤＡＲは建物の遠い側にある物体からの反射を受けると予測されない可能性があるので、建物や他の障害物に対して低関心領域を確立できる）、ＬＩＤＡＲシステム１００の周囲温度、ホスト車両環境の周囲温度、以前に収集されたＦＯＶフレームからのデータ分析（例えばポイントクラウド、表面の法線、反射率、信頼水準等）を含み得る。一般に、光学／パワー予算は、環境に関する知識に基づいて割り当てることができる。例えば、ＧＰＳデータ、マップデータ、以前のフレームの処理されたＬＩＤＡＲ情報、車両の他のセンサからのデータ、又は他の任意のソースによって、ＦＯＶの一部において所与の範囲（例えば１５ｍ）内に建物の存在が示されることがある。その建物は高関心領域（例えば車両の真正面）に存在する可能性があるが、それにもかかわらずプロセッサは、ＦＯＶのこの部分に比較的低いパワーを割り当て、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの他の部分に余分なエネルギを割り当てることで、建物の後ろに（例えば１５ｍを超えた範囲に）隠れているのでＦＯＶのその方向に割り当て得る光量にかかわらず到達できないＦＯＶの部分に対して予算を無駄に使うのを避けることが可能となる。
[0522] 光学配分（又は計算予算）の基礎となり得る運転決定の例は、農村部関連の指示、都市部関連の指示、ＬＩＤＡＲシステムを含む車両の現在の速度、次の運転手順、条件付き運転手順（その実行が安全であることを示す追加の環境情報が存在する場合のみ完了できる手順）、運転ナビゲーションイベント、マニュアル運転指示、及び自動運転指示のうち少なくとも１つを含み得る。そのような情報は、例えばＬＩＤＡＲシステム１００又は２９１４、ナビゲーションシステム２９１０、ＥＶＵ２９０４、ＧＰＳ２９０８、それらのソースの任意の組み合わせ、又はＰＣＬＳの指標の他の潜在的なソースによって提供される出力に基づいて取得できる。
[0523] 光学配分（又は計算予算）の基礎となり得るパワー管理モードの例は、通常パワー動作モード及び節電モードの指示のうち少なくとも１つを含み得る。そのような情報は、例えばＥＶＵ２９０４から取得することができ、ホスト車両から入手可能なパワー量を反映し得る。パワー管理モードの他の指標は、ＬＩＤＡＲシステム１００の１つ以上のコンポーネントの検知された条件（例えば、いずれかのコンポーネントが過熱しているか又は過熱の危険があるか）に基づくものであり得る。
[0524] いくつかの例は更に、光学予算又は計算予算配分の基礎となり得るＰＣＬＳの収集について示すことができる。例えば動作中に、プロセッサ１１８は、車両の現在の運転環境を示す入力を受信できる。例えばプロセッサ１１８は、農村部関連の指示及び都市部関連の指示のうち少なくとも１つを含む入力を受信できる。別の例として、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの農村部関連の指示、都市部関連の指示、光条件に関連した情報、気候条件に関連した情報、及び車両速度に関連した情報のうち少なくとも１つを含む入力を受信できる。
[0525] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、プロセッサ１１８自体によって実行した決定からの入力を受信できる。このような例においてプロセッサ１１８は、視野の以前の（及び／又は現在の）１つ以上のスキャンからの情報に基づいて現在の運転環境を決定できる。例えばプロセッサは、多数の車両及び／又は車両に極めて近接した建物の存在に基づいて、現在の運転環境が都市部であると判定できる。別の例としてプロセッサは、多数の木及び／又は広々とした土地の存在に基づいて、現在の運転環境が農村部であると判定できる。プロセッサ１１８は、この代わりに又はこれと同時に、車両の速度に基づいて及び／又はマップ情報（これは記憶するか又は受信することができ、更新された交通情報を含み得る）に基づいて、現在の運転環境を決定できる。例えばプロセッサ１１８は、車両の高速が維持されていることに基づいて及び／又は車両のロケーションが既知の州間幹線道路（interstate）又は幹線道路と一致していることに基づいて、現在の運転環境が州間幹線道路又は幹線道路であると判定できる。別の例として、プロセッサ１１８は、低速が維持されながら車両が頻繁に停止することに基づいて及び／又は既知の交通情報に基づいて、現在の運転環境が交通渋滞であると判定できる。
[0526] この代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は、ホスト車両の処理ユニット（例えばＥＣＵ２９０４）から入力を受信できる。中央コンピュータは、プロセッサ１１８に関する上述した技法を用いて現在の運転環境を決定できる。同様にプロセッサ１１８は、これに加えて又はこの代わりに、遠隔システムから入力を受信することができる。例えばプロセッサ１１８は、気候サーバ又は他の更新された気候情報のソースから気候の指示を受信できる。同様にプロセッサ１１８は、交通サーバ又は他の更新された交通情報のソースから交通の指示を受信できる。
[0527] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、図２９に示されているような、ＧＰＳ、車両ナビゲーションシステム、車両コントローラ、レーダ、ＬＩＤＡＲ、及びカメラのうち少なくとも１つから、現在の運転環境を示す入力を受信できる。例えば上述のように、プロセッサ１１８は、ＧＰＳ及び／又は車両ナビゲーションシステムによって決定された車両ロケーションをマップ及び／又は交通情報と組み合わせて用いて、現在の運転環境を導出できる。そのような例においてプロセッサ１１８は、車両のＧＰＳロケーションをマップと合わせることで車両が州間幹線道路に位置すると判定し、又は、車両のＧＰＳロケーションを交通情報と合わせることで車両が交通渋滞の中にあると判定することができる。同様にプロセッサ１１８は、車両コントローラからの速度や進行方向等を用いて、上述のように現在の運転環境を導出できる。これに加えて又はこの代わりにプロセッサ１１８は、レーダ、ＬＩＤＡＲ、及び／又はカメラからの情報を用いて、現在の運転環境を導出できる。例えばプロセッサ１１８は、レーダ、ＬＩＤＡＲ、及び／又はカメラを用いて、野原、木、建物、中央分離帯のような１つ以上の物体を識別し、この識別した物体を用いて現在の運転環境を導出できる。
[0528] 光学予算又は計算予算を割り当てると共に、配分した予算を適用するプランを立てたら、プロセッサ１１８（又は他の処理デバイス）はこのプランを実施することができる。例えばプロセッサ１１８は、動的に配分した光学予算に従ってＬＩＤＡＲ ＦＯＶ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／又は光偏向器１１４又はＬＩＤＡＲ ＦＯＶへの光束に（空間的又は時間的な）影響を与える他の任意のコンポーネントを制御するための信号を出力できる。いくつかの例では、配分した光学予算の適用によって、１つ以上のＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の部分（例えばＲＯＩ）に多くの光束を割り当てることができ、これは、他のエリア（例えば低関心領域又は非関心領域）への光束を低減することを必要とし得る。割り当てた光学予算を実施するプランを実行するため、プロセッサ１１８は、ＦＯＶをスキャンするため少なくとも１つの光偏向器１１４を制御するように構成され、スキャンサイクル中、少なくとも１つの光偏向器１１４は複数の異なる瞬時位置に配置され得る。更にプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器が特定の瞬時位置に配置された場合、光ビームの一部が少なくとも１つの光偏向器によって少なくとも１つの光源から視野内の物体へ偏向されると共に物体からの光ビームの一部の反射が少なくとも１つの光偏向器によって少なくとも１つのセンサ１１６へ偏向されるように、少なくとも１つの光偏向器１１４と少なくとも１つの光源１１２を連携させる（例えばそれらの動作を同期させる）ことができる。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲシステム１００は、少なくとも１つの光偏向器１１４に照準を合わせた複数の光源を含むことができ、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器１１４が特定の瞬時位置に配置された場合に複数の光源からの光がＬＩＤＡＲ ＦＯＶの複数の別個の領域へ投影されるように、少なくとも１つの光偏向器１１４を制御するように構成できる。一般にプロセッサ１１８は、動的に配分した光学予算に従って少なくとも１つの光源１１２及び少なくとも１つの光偏向器１１４を連携させることができる。配分した光学予算を適用することで、高関心領域には単位時間当たり多くの光を適用し、低関心領域には単位時間当たり少ない光を適用できる。更に、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つ以上の部分における物体の検出に基づいて、プロセッサ１１８は、特定の部分（例えば関心領域であるか低関心領域であるかにかかわらず）へ投影される光の蓄積エネルギ密度が最大許容可能露光量を超えることを防止できる。
[0529] 図３０Ａは、開示される実施形態に従って、配分した予算に基づいてＬＩＤＡＲシステムを制御するための方法３０００の一例を与えるフローチャートを示している。例えばステップ３００２において、プロセッサ１１８（又は他の利用可能な処理デバイス）は、ＬＩＤＡＲシステムの１つ以上のプラットフォーム条件（ＰＣＬＳ）を示す情報を受信できる。上述のように、これらのＰＣＬＳは、均等でない光配分が望ましい場合があるＬＩＤＡＲシステム１００又はこれが展開されているプラットフォームホストに関連した任意の条件を含み得る。ステップ３００４において、プロセッサ１１８は、光学予算又は計算予算の規定を部分的に支援し得るシステム制約を決定できる（例えば、利用可能な光源の光出力機能、利用可能なＣＰＵの処理機能等）。ステップ３００２及び３００４で取得した情報に基づいて、プロセッサ１１８はステップ３００６において、配分光学予算及び／又は配分計算予算を決定できる。ステップ３００８において、プロセッサ１１８は、配分した予算を１つ以上のＬＩＤＡＲシステムの動作に適用するためのスキャンプランを作成できる。ステップ３０１０において、プロセッサ１１８は、例えば配分した予算に基づいて光源１１２及び偏向器１１４の動作を制御することによって、ビームスポットごとの光投影（例えば偏向器１１４の特定の瞬時位置からの光投影）を制御できる。例えば、低関心領域に適用されるよりも多くの単位時間当たりの光束を関心領域に提供することができる。ステップ３０１２において、プロセッサは、例えば検出器１１６の出力に基づいて反射光を検出し処理することができる。ステップ３０１４において、プロセッサ１１８は、特定のビームスポットについて配分した光学予算の既定の適用が完了したか否かを判定できる。完了した場合、プロセスは、別のビームスポットにおける光投影の制御を続けるためステップ３０１０に戻ることができる。完了していない場合、ステップ３０１６においてプロセッサ１１８は、更なるビームスポット投影が許容されるか否か判定できる（例えば、更なる投影が目の安全の規制に準拠するか否か、特定のビームスポットの最大許容可能光束量を超えるか否か等）。更なる投影が許容されない場合、プロセスは、別のビームスポットにおける光投影の制御を続けるためステップ３０１０に戻ることができる。更なる投影が許容される場合、次いでステップ３０１８においてプロセッサ１１８は、この特定のビームスポットにおける更なる投影が必要であるか否か（例えば、この特定のビームスポットに関連した以前の投影又は以前に照射された画素に基づいて、充分なデータ又は検出がすでに得られているか否か）を判定できる。追加の投影が必要ない場合、プロセスは、別のビームスポットにおける光投影の制御を続けるためステップ３０１０に戻ることができる。任意選択的に、プロセッサ１１８は、現在のビームスポットに割り当てられたパワーの残った未使用分を同一スキャンサイクルにおいて少なくとも１つの他のビームスポットに再分配することを決定できる。追加の投影が許容される場合、ステップ３０２０において、プロセッサ１１８は特定のビームスポットにおける追加の光投影を行うことができ、その後、反射光の検出及び処理のためにステップ３０１２に戻る。
[0530] 図３０Ｂは、ここに開示される実施形態に従ってＬＩＤＡＲシステムを制御するための例示的な方法３０５０のフローチャート図を示している。ステップ３０６２は、メモリに記憶されている光学予算にアクセスすることを含み得る。光学予算は、少なくとも１つの光源に関連付けられ、少なくとも１つの光源によって所定時間期間内に放出可能な光量を規定する。ステップ３０６４は、環境条件、運転決定、及びパワー管理モードのうち少なくとも１つを含む車両動作パラメータに関する情報を受信することを含み得る。受信した情報に基づいて、ステップ３０６６は、スキャンレート、スキャンパターン、スキャン角、空間光分布、及び時間光分布のうち少なくとも２つに基づき、ＬＩＤＡＲシステムの視野に対して光学予算を動的に配分することを含み得る。ステップ３０６８は、動的に配分した光学予算に従って、視野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つの光源を制御するための信号を出力することを含み得る。
[0531] いくつかの実施形態において、空間光分布に基づく光学予算の動的な配分は、単一のスキャンサイクル中に視野の第２の部分よりも多くの光を視野の第１の部分へ投影することを含み得る。その後のスキャンサイクルにおいて、空間光分布に基づく光学予算の動的な配分は、このスキャンサイクル中に視野の第１の部分よりも多くの光を視野の第２の部分へ投影することを含み得る。この方法は更に、関心領域としての第１の領域の識別、及び非関心領域（又は低関心領域）としての第２の領域の識別を取得することを含み得る。また、この方法は、第２の部分における物体の存在を決定し、第２の部分における光の蓄積エネルギ密度が最大許容可能露光量を超えるのを防ぐことも含み得る。
[0532] 配分した光学予算をＬＩＤＡＲシステムの動作中どのように適用し得るかを示す別の例において、プロセッサ１１８は、車両に設置された特定のＬＩＤＡＲシステムに対して、同一車両の別のＬＩＤＡＲシステムの故障を示すＰＣＬＳに基づいて、より多くの光学予算（例えばより多くの光束／ＦＯＶ）を配分するように構成できる。このような配分は、故障したＬＩＤＡＲシステムを少なくとも部分的に補償することができる。例えば、機能しているＬＩＤＡＲシステムに対する配分は、正常動作中に通常はパルスが全く送信されない（又はほとんどパルスが送信されない）ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの部分にパルスを放出することを含み得る。また、このような配分は、例えばより広いＦＯＶをスキャンするため偏向器パラメータを変更することも含み得る。
[0533] この例を更に説明するため、図３１は、車両内の異なるロケーションに位置決めされた７つのＬＩＤＡＲシステムが設置されている車両の概略図を示す。それぞれのＬＩＤＡＲデバイスは、視野、範囲、分解能、精度等の点で異なるパラメータを示し得る。設置されたＬＩＤＡＲシステムは、これらのシステム間の通信アクセス、また場合によっては図２９に示されているような他のコンポーネント間の通信アクセスも提供するバス（例えばＣＡＮバス）によって接続され得る。動作中、様々なＬＩＤＡＲデバイスは、機能交換ブート処理段階の一部として又はオンデマンドステータス要求によって、相互に動作パラメータを同報通信することができる。この情報交換によって、ＬＩＤＡＲシステム＃７のような別のＬＩＤＡＲシステムのプロセッサは、ＬＩＤＡＲシステム＃２が故障したことを（例えば受信したエラーメッセージ、健康状態指標等に基づいて）認識できる。場合によっては、バス上の故障デバイスは報告を行うことができない（例えば電力供給を失っている）。その場合、報告を行わないシステムはもはや共有バスに接続されておらず、故障していると想定される。
[0534] １つ以上の他のＬＩＤＡＲシステムは、故障したＬＩＤＡＲデバイスを少なくとも部分的に補償するためのアクションを実行できる。例えば図３１に示されているように、ＬＩＤＡＲシステム＃２の故障によって車両センサシステムに盲点が生じ得る。ＨＷ又はＦＷの監視層（バスに接続されたメインコントローラ又は指定されたマスタＬｉＤＡＲ）は、ＬｉＤＡＲ＃２が機能していないことを検出し、カバレージ損失を補償するためにシステム内の別のＬｉＤＡＲを指定する。この特定の例では、ＬｉＤＡＲ＃７の拡張機能を考慮に入れると、これがカバレージ損失を補償するための最良の選択肢であることがわかった。ＬｉＤＡＲ＃７は、ＬＩＤＡＲ＃２の視野をカバーするため、バックアップモードで動作すると共に視野を拡大するように指定される。ＬｉＤＡＲ＃７のスキャン範囲の拡大は、その機能のいくつか、全範囲の縮小、分解能、又はフレームレートを犠牲にして実行され得る。低下した性能パラメータセットで更新されたセンサ状態を、車両メインコントローラのレベルでシステム全体に通知し、車両挙動を補償することができる。車両を８０Ｋｍ／ｈに制限する細いスペアタイヤと同様、車両は最高速度に制限され得る。故障したセンサの補償を行うのは結局、人の介入なしで修理場所まで安全に到達できるために最低限の自律レベルを維持する必要があるためである。
[0535] 任意選択として、計算リソースは、２つ以上のタイプの複数のセンサ（例えばＬＩＤＡＲ、カメラ、超音波センサ、レーダ）によって共有するか、又は異なるタイプのセンサから到達する検出情報の処理に割り当てることができる。これは例えば、自律走行車のような車両内の異なるセンサからの情報を統合するホストコンピュータによって実施できる。計算予算を配分するための上記で開示された方法及びプロセス（例えば方法３０００）は、拡張することができ、異なるタイプのセンサによって収集された情報の処理間で計算予算を配分することができる。任意選択的に、これを更に拡張して、異なるタイプの複数のセンサの各々のＦＯＶ部分間で様々に計算予算を割り当て、かつ、車両又は車両に設置された任意のシステムのプラットフォーム条件のような様々なパラメータに基づいて異なるタイプの検出データ間で計算リソースをシフトさせることも可能である。そのようなパラメータは例えば、車両動作パラメータ、環境条件、運転決定、車両のナビゲーション状態、又はパワー管理モード、１つ以上の検出システム（ＬＩＤＡＲ、レーダ等）のシステムパラメータのうち１つ以上の任意の組み合わせを含み得る。第１のタイプの第１のセンサの処理に対する計算予算の配分は、別のタイプの別のセンサの処理に基づくことができる。
[0536] 例えば、カメラがＲＯＩの１つにおいてぶら下がった物体を検出した場合、配分プロセッサは、ＦＯＶのそれからの検出情報を処理するため、ＦＯＶの他の部分からのＬＩＤＡＲ検出情報の処理を犠牲にして、ＬＩＤＡＲ計算予算をより多く配分することができる。別の例において、配分プロセッサは、ＦＯＶのいくつかの部分（むろん、２Ｄだけでなく３Ｄでも規定され得る）が主として第１のタイプのセンサからの検出情報を用いて分析され、ＦＯＶの他の部分が主として第２のタイプのセンサからの検出情報を用いて分析されるように、検出結果及び／又はプラットフォームパラメータに基づいて計算予算を配分することができる。更に高度な割り当てスキームにおいて、ホスト（又は別のプロセッサ）は、例えば以前に開示されたパラメータのいずれか１つに基づいて、また前述の検討事項のいずれか１つに従って、必要な変更を加えて、異なるタイプのセンサ間のパワー割り当てをシフトすることも可能である。
[0537] 本開示全体を通して検討されるＬＩＤＡＲシステムの方法、プロセス、及び技法の多くは、方法３０００と共に（及び予算配分の全体的な検討と共に）考慮された場合、開示される方法、プロセス、及び技法のいずれか２つ以上を組み合わせた、より広範な予算配分スキームの一部となり得ることに留意するべきである。そのような方法、プロセス、及び技法は、開示される予算割り当てスキームの様々な場所に適合し得る。例えば、これらの方法、プロセス、及び技法のいくつかは、ＦＯＶの異なる部分に対する予算の割り当て率を決定する際に使用できる。これらの方法、プロセス、及び技法のいくつかは、ＦＯＶの異なる部分に対する予算の割り当ての制限率を決定する際に使用できる。これらの方法、プロセス、及び技法のいくつかは、ＦＯＶの異なる部分に割り当てた予算を利用するために使用できる等である。
[0538] いくつかの実施形態によれば、ＬＩＤＡＲシステム１００は以下を含み得る。
ａ．検査光子のパルスを生成するための、投影ユニット１０２（又はその一部）のような光子放出器アセンブリ（ＰＴＸ）。パルスは少なくとも１つのパルスパラメータによって特徴付けられる。
ｂ．物体から反射して戻った反射光子を受光するための光子受光及び検出アセンブリ（ＰＲＸ）。ＰＲＸは、反射光子を検出するため、及び検出したシーン信号を（例えばプロセッサ１１８によって）生成するための検出器（例えば検出器１１６）を含む。光子受光及び検出アセンブリは、検知ユニット１０６（又はその一部）及び処理ユニット１０８（又はその一部）を含み得る。
ｃ．ＰＴＸ及びＰＲＸの双方と機能的に関連付けられて、検査光子のパルスを検査されるシーンセグメントの方向へ誘導すると共に反射光子をＰＲＸへ戻すための、スキャンユニット１０４（又はその一部）のような光子ステアリングアセンブリ（ＰＳＹ）。
ｄ．処理ユニット１０８（又はその一部、少なくとも１つのプロセッサ１１８等）によって実装されて、（ａ）ＰＴＸ、ＰＲＸ、及びＰＳＹを制御し、（ｂ）検出器から検出シーン信号を受信し、（ｃ）少なくとも部分的に検出シーン信号に基づいて少なくとも１つのパルスパラメータを更新するための、閉ループコントローラ（本明細書では以下で「コントローラ」とも称する）。
[0539] いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つのパルスパラメータは、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、及び／又は偏光から選択され得る。
[0540] いくつかの実施形態によれば、コントローラは、検出シーン信号を受信すると共にスキャン／動作プランを生成するための状況査定ユニットを含み得る。動作プランは、決定された予算割り当ての一部又は全てを含み、また、追加の動作決定（例えばスキャンパターン）も含み得る。状況査定ユニットは、光子ステアリングアセンブリからの光子ステアリングアセンブリフィードバックを受信できる。状況査定ユニットは、メモリに記憶された情報を受信できる。任意選択として、この情報は、レーザパワー予算（又は他の任意の形態の光学予算）、電気動作特性、及び／又は較正データから選択され得る。状況査定ユニットは、光子ステアリングアセンブリフィードバックを用いてスキャン／動作プランを生成できる。光学予算（例えばレーザパワー予算）は、目の安全の規制、熱的予算、経時的なレーザ劣化、及びその他のもの等の制約から導出することができる。
[0541] いくつかの実施形態によれば、動作プランは、（ａ）リアルタイムの検出シーン信号、（ｂ）フレーム内レベルシーン信号、及び（ｃ）２つ以上のフレームにわたって蓄積され分析されるフレーム間レベルシーン信号に基づいて、生成され得る。
[0542] いくつかの実施形態によれば、検出器は、１つ以上の検出器パラメータを有する動的検出器とすることができ、閉ループコントローラは、動作プランに基づいて検出器パラメータを更新できる。検出器パラメータは、スキャン方向、フレームレート、サンプリングレート、周囲光効果、機械的な静的及び動的障害、寄生光を低減するための動的ゲーティング、動的感度、動的バイアス、及び／又は熱的効果から選択され得る。ＰＳＹは１つ以上のステアリングパラメータを有し、閉ループコントローラは動作プランに基づいてステアリングを更新できる。ステアリングパラメータは、スキャン方法、パワー変調、単一軸又は複数軸の方法、同期コンポーネントから選択され得る。任意選択として状況査定ユニットは、ホストデバイスからホストフィードバックを受信し、このホストフィードバックを用いて動作プランを生成するか又は動作プランに寄与する（contribute to）ことができる。
[0543] いくつかの実施形態によれば、プロセッサ１１８は、状況査定論理（ＳＡＬ）等の状況査定論理又は回路を含み得る。ＳＡＬは、検出器１１６からの検出シーン信号、及び、スキャンユニット１０４の内部又は外部の追加ブロック／要素からの情報を受信することができる。
[0544] いくつかの実施形態によれば、シーン信号は、光子ステアリングアセンブリフィードバック、ＰＴＸフィードバック、ＰＲＳフィードバック、及びホストフィードバック等の追加フィードバック信号、並びにメモリ２９０２に記憶された情報を用いて又は用いずに、スキャンユニット１０４のための動作プラン信号等のスキャン／動作プランを決定するローカル及びグローバル費用関数の加重平均において、査定し計算することができる（例えば、どのレーザパラメータ予算で、どの検出器パラメータ予算で、ＦＯＶ内のどの画素をスキャンするか）。従ってプロセッサ１１８は、システムフィードバックを受信し、このフィードバックに基づいてシステムの動作を更新する閉ループ動的コントローラとすることができる。スキャン動作プランは、例えば、配分した光学予算又は計算予算を実施するために作成できる。
[0545] いくつかの実施形態によれば、シーンセグメントとも称されるシーンの１つ以上のセグメントをスキャンするためのスキャンユニット１０４を提供できる。デバイスは、１つ以上の光子放出器アセンブリ（ＰＴＸ）、１つ以上の光子受信及び検出アセンブリ（ＰＲＸ）、光子ステアリングアセンブリ（ＰＳＹ）、及び、ＰＴＸ、ＰＲＸ、及びＰＳＹの動作を同期するように適合された状況認識プロセッサを含むことで、デバイスがスキャンフレーム中にシーンの１つ以上のシーンセグメント又は領域のアクティブなスキャンを動的に実行できるようにする。アクティブなスキャンは、１つ以上の光子検査パルスをシーンセグメントの方へ、かつシーンセグメント中に伝送することと、シーンセグメント内に存在するシーン要素に検査パルスが衝突した場合、検査パルスが衝突したシーン要素上のポイントの距離と（相対）３次元座標を推定するため、パルスが要素に衝突してその反射が戻ってくるまでの往復の飛行時間を測定することと、を含み得る。検査パルスセットを用いて要素上のポイントセットの座標を収集することにより、３次元ポイントクラウドを生成し、シーン要素の検出、登録、場合によっては識別を行うため使用することができる。
[0546] プロセッサ１１８は、状況認識コントローラとすることができ、１つ以上の検出された及び／又は他の方法で既知であるシーン関連状況パラメータに基づいて、ＰＴＸ、ＰＲＸ、及び／又はＰＳＹの動作モード及び動作パラメータを動的に調整できる。いくつかの実施形態によれば、プロセッサ１１８は、１つ以上のシーンセグメント内に存在するシーン要素のような状況パラメータの理解に基づいて、シーンの１つ以上のセグメントをスキャン／カバーすることが意図されたスキャンフレームの一部として、シーンの部分をスキャンするためのスキャンプランのような動作プランを生成及び／又は調整することで、配分した光学予算又は計算予算を実施できる。スキャンプランの生成において考慮され得る他の状況パラメータは、実施形態に従ったデバイスを有するホストプラットフォームのロケーション及び／又は軌道を含むことができる。スキャンプランの生成において考慮され得る他の状況パラメータは、実施形態に従ったデバイスを有するホストプラットフォームの周囲の、道路勾配、傾斜（pitch）、及び曲率のような地形を含むことができる。
[0547] スキャンプランは、（ａ）スキャンフレームの一部としてアクティブにスキャンするシーン内のシーンセグメントの指定、（ｂ）シーンセグメントの少なくとも１つのスキャンに使用される検査パルスセットのパルス分布パターン及び／又は個々のパルス特性を規定できる検査パルス設定スキーム（ＰＳＳ）、（ｃ）検出器の感度又は応答パターンを規定できる検出スキーム、（ｄ）ステアリング方向、周波数を規定する、ステアリングアレイ内のアイドル要素を指定する、及びその他を実行できるステアリングスキーム、を含み得る。言い換えると、スキャンプランは、シーン分析及び配分した光学予算及び／又は計算予算に基づいてスキャンフレームがアクティブにスキャンされるように、ＰＴＸ制御信号、ステアリングパラメータ制御、ＰＲＸ制御、及び／又は検出器制御パラメータに少なくとも部分的に影響を与える／これらを決定することができる。
[0548] 以下の検討は、決定された光学予算及び／又は計算予算に基づいてＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つ以上のスキャンを制御する追加の例を与える。例えば、現在検出されているか又は推測される運転環境に基づいて、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させて、視野のスキャンにおいて空間的に適用される光学予算量を変動させることにより、瞬時検出距離を動的に調整することができる。例えばプロセッサ１１８は、投影される光の量を増大させる及び／又は光の空間分布を縮小させて、ＦＯＶの特定の領域（関心領域）における瞬時検出距離を拡大することができる。別の例として、プロセッサ１１８は、投影される光の量を低減させる及び／又は光の空間分布を拡大させて、ＦＯＶの他の領域（低関心領域）における瞬時検出距離を縮小することができる。
[0549] Ｌｉｄａｒにおける偏向器フィードバック制御
[0550] いくつかの実施形態において、前述したように、ＬＩＤＡＲシステム１００は車両に組み込むことができる。道路及びその他の表面上でのエンジン動作及び移動のため、ある程度の量の振動が発生する可能性があり、この振動はＬＩＤＡＲシステム１００の動作を妨害し得る。例えば振動は、ＬＩＤＡＲシステム１００のコンポーネントのいずれかに伝達し、それらの性能及び／又はシステムの全体的な性能に影響を及ぼし得る。いくつかの例では、光源及び／又は光偏向器の振動によって、ＬＩＤＡＲの視野（「ＦＯＶ」）へ放出される光の方向が変動し、ＦＯＶ内の物体からの光収集が低減し、偏向器の位置及び／又は瞬時ＦＯＶ位置が不確定になり、及び／又は偏向器／センサの結合が非効率になる可能性がある。この結果、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの領域が意図される通りに照射されない（例えば、図３２Ａの意図されるＦＯＶ３２２０と実際のＦＯＶ３２２２との差によって例示されるように）、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶ内の物体が検出されないままになる、物体が誤った方向で検出される、及び／又は物体検出が望ましいよりも低い分解能レベルになる恐れがある。
[0551] このような効果に対処するため、いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は振動抑制システム３２００（例えば図３２Ａ及び図３２Ｂ）を組み込むことができる。いくつかの例において、ＬＩＤＡＲシステム１００は振動の存在を判定し、そのような振動の効果を低減又は排除するため１つ以上のアクションを実行できる。ＬＩＤＡＲシスム１００は、任意の適切な技法によって振動の存在を判定することができる。例えばいくつかの例において、振動は、車両又はＬＩＤＡＲシステム１００自体に関連付けられた１つ以上のセンサを用いて検出できる。そのようなセンサは、１つ以上の加速度計、ひずみゲージ、又は他の任意の適切なタイプのセンサを含み得る。いくつかの例において、振動は、偏向器１１４から受信されたフィードバックに基づいて検出できる。すなわちいくつかの例では、ＬＩＤＡＲシステム１００の振動抑制システムは、偏向器１１４に関連したミラー位置データに基づいて決定された振動フィードバックに応答できる（例えば、図３２Ｃに示されているミラー位置フィードバックセンサを用いて、振動によって生じた偏向器１１４の移動を検出する。図６２、図６５、図６７、図７６、図７７、及び図８４にも示されている）。振動の結果として生じるミラー位置の変動は、ＬＩＤＡＲシステム１００に直接に又は間接的に結合されたいずれかの振動ソースから発生し得る。例えばそのような振動ソースは、エンジン動作、路面上での車輪回転、車両コンポーネントの機械的移動（ＬＩＤＡＲシステム１００のコンポーネントの移動を含む）等から生じ得る。
[0552] ＬＩＤＡＲシステム１００に対する振動の効果のいくつか又は全てに対処できることに加えて又はその代わりに、ＬＩＤＡＲシステム１００の振動抑制システム３２００は、ミラー位置決めの不確定性によって生じる効果にも対処できる。例えば、圧電作動ＭＥＭＳミラーを用いる場合、圧電作動は特定の量のヒステリシスを含み得る。これは、制御電圧に対するミラー位置があいまいであるため、特定の制御電圧が必ずしもの所望のミラー位置決めを生じるわけではないことを意味する。従って、ＬＩＤＡＲシステム１００のいかなるタイプの設置（例えば、車両のような移動プラットフォーム、又は建物やインフラストラクチャ等の静止物体での設置）でも存在し得るそのような効果に対処するため、図３２Ｃ（例えば図６２、図６５、図６７、図７６、図７７、及び図８４）の位置フィードバック機構３２５６のような位置フィードバック機構が有用であり得る。更に、センサ３２２８（例えば図３２Ｂ）を用いて、少なくとも１つの光偏向器の位置、向き、速度、又は加速度を示すデータを取得できることに留意するべきである。光偏向器の状態に関するこれらの決定された情報は、方向変化の理由（例えば振動、ヒステリシス、温度の効果）とは無関係に決定することができ、光偏向器のフィードバック制御に使用して、（例えば以下に与える例において）必要な変更を加えてＬＩＤＡＲシステム１００の検出精度及び動作性を改善することができる。
[0553] 光偏向器位置における振動又は不確定性の効果を抑制するように構成されたＬＩＤＡＲシステムにおいて、システム３２００は、視野のスキャンにおいて少なくとも１つの光源からの光の光束を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御し、視野をスキャンするため少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器の位置決めを制御し、ＬＩＤＡＲシステムが展開されている車両の振動を示すデータを取得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。検知された振動を示す取得データに基づいて、少なくとも１つのプロセッサは、車両の振動を補償するため、少なくとも１つの光偏向器の位置決めに対する調整を決定できる。また、少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つの光偏向器の位置決めに対する決定された調整を実施して、少なくとも１つの光偏向器において、視野のスキャンに対する車両の振動の影響の少なくとも一部を抑制することができる。
[0554] 図３２Ａは、でこぼこの路面上の例示的な振動抑制システム３２００及び車両３２１０を示している。車両３２１０には、振動の存在及び／又は検知した振動に関連する特徴を検出するための様々なタイプのセンサを搭載することができる。例えばいくつかの実施形態において、車両３２１０は、車両上の様々なロケーションで展開されたセンサユニット及び／又は振動センサを含み得る。そのようなセンサは、道路もしくは他の表面上での車両の移動、車両のエンジンの動作、車両の１つ以上の他のコンポーネントの動作、又は車両３２１０に与えられる他の任意の潜在的な振動ソースから生じた、車両の車輪、エンジン、車体等に関連した振動を検知できる。例えば、センサ３２１６を含むセンサユニット３２０６は、車両のエンジン付近のエリアに位置決めすることができ、エンジンに関連した振動を監視できる。更に、センサ３２１８を含む１つ以上のセンサユニット３２０８は、車両の車輪に関連した振動を監視するため、車両に関連した車輪付近のエリア又は車輪上のエリアに位置決めできる。また、車両には、ＬＩＤＡＲシステムの付近の又は内部のロケーションの振動を検出するためにＬＩＤＡＲシステム１００の付近、表面上、又は内部に位置決めされた１つ以上の振動センサ３２１９も搭載できる。
[0555] センサ３２１６、３２１８、及び／又は３２１９は、例えば力、加速度、トルク、ひずみ、応力、電圧、光学偏向等を含む、振動又は振動の効果の少なくとも１つの特徴を測定できる任意のタイプのセンサを含み得る。そのようなセンサ３２１６、３２１８、及び／又は３２１９は、ＬＩＤＡＲシステム１００に関連した１つ以上のプロセッサに、直接に又は有線もしくは無線接続を介して間接的に接続されて、検知した振動を示す情報をＬＩＤＡＲシステムの１つ以上のプロセッサに伝達することができる。
[0556] センサ３２１６、３２１８、及び／又は３２１９に加えて、ＬＩＤＡＲシステム１００は、振動の存在及び／又は検知した振動の１つ以上の特徴を検出するために１つ以上のセンサを搭載するか又は検知機能を有するように構成できる（例えば図３２Ｂのセンサ３２２８）。以下で更に詳しく検討するように、ＬＩＤＡＲシステム１００に関連付けられた１つ以上のプロセッサは、例えば偏向器１１４に存在する振動の検出を可能とするプログラミングを含み得る。そのような振動は、例えば、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶスキャンの一部として偏向器１１４に意図的に与えられたのではない移動を含めて偏向器１１４の移動を監視することによって検出できる。例えば図３２Ｂは、ＬＩＤＡＲシステム１００のコンポーネントと共に車両振動補償システム３２００を示し、更に、スキャンユニット１０４及び偏向器１１４と接触しているセンサ３２２８を示している。センサ３２２８を用いて、少なくとも１つの光偏向器１１４の位置、向き、速度、又は加速度を示すデータを取得できる。また、意図されるＦＯＶのスキャン３２２０は、瞬時ＦＯＶ３２２４及び偏向器１１４によってスキャンされる実際の瞬時ＦＯＶ３２２６を組み込んでいる。スキャンユニット１０４に存在する振動によって、意図される瞬時視野と実際の瞬時視野（それぞれ３２２４と３２２６）の間に不一致が生じる。センサ３２２８は、偏向器１１４に影響を与える振動を検出できる。更に、図３２Ｂはバイスタティック実施形態を示すが、代替的な事例はモノスタティック設計を組み込み得ることに留意するべきである。
[0557] 図３２Ａに戻ると、車両３２１０における振動の存在はＬＩＤＡＲシステム１００の動作を妨害する可能性がある。例えば、車両３２１０が物体３２０２の方へと道路を進む際に、ＬＩＤＡＲシステム１００はＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャン中に物体３２０２の方へ特定量の光束を誘導することができる。前述のように、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの（物体３２０２が位置する）特定の小領域へ誘導されるこの光束は、物体３２０２を含むこのＦＯＶ小領域へ光を投影するように、瞬時位置に配置された光偏向器１０４へ光投影ユニット１０２が光を与えることによって達成できる。しかしながら振動の存在下では、偏向器１１４が移動するので、物体３２０２が位置する小領域へ誘導されるよう意図された光は、光を受光することが意図されていないＬＩＤＡＲ ＦＯＶの領域へ少なくとも部分的に誘導される可能性がある。この結果、ＬＩＤＡＲシステム１００が物体３２０２を検出し、物体３２０２の細部及びその位置を含む適切な深度マップを生成するために充分な情報を与える能力が低下する恐れがある。この振動の効果に対抗するため、ＬＩＤＡＲシステム１００の処理ユニット１０８は、検知ユニット１０６、センサ１１６、及び／又は偏向器位置監視ユニットから受信した出力に基づいて、それらの振動の１つ以上の特徴を含めて振動を検出することができる。処理ユニット１０８は、偏向器１１４、光投影ユニット１０２、検知ユニット１０６、又は光投影、集光、もしくは偏向に影響を及ぼすＬＩＤＡＲシステム１００の他のいずれかのコンポーネントに生じた移動の少なくとも一部を打ち消すように、偏向器１１４を移動させることができる。例えばいくつかの実施形態において、１つ以上のプロセッサ１１８を含む処理ユニット１０８は、偏向器１１４の位置又は向きを監視し、監視した位置を意図される瞬時位置／向きと比較し、差が明らかになった場合、プロセッサ１１８は偏向器１１４を意図される瞬時位置／向きの方へ移動させることができる。このようなフィードバック手法を用いて、プロセッサ１１８は、偏向器１１４を意図される位置又は向きから変位させる傾向がある振動の効果を打ち消すことができる。いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、検知された振動の効果を軽減するため、ＬＩＤＡＲシステム１００の可動コンポーネントに対して振動を低減するか又は相殺する移動を行うように構成できる。
[0558] 以下のセクションは、システム３２００の振動検出機能及び振動抑制機能について更に詳しく述べる。
[0559] ここに開示される実施形態は、少なくとも１つの光偏向器１１４（すなわちミラー３２３６）の瞬時角度位置を（例えばθ、φ座標を用いて）決定するように構成されたプロセッサ１１８（すなわちＣＰＵ３２３４）を含み得る。「瞬時角度位置」という用語は、所与の角度方向（例えばθ、φによって示される）の方へ（及び／又はその角度方向からの）光を偏向させる少なくとも１つの偏向器の瞬時位置を指す。そのような決定は、車両３２１０又はＬＩＤＡＲシステム１００に関連した振動センサ（例えば光偏向器１１４に関連付けられたセンサ）の１つ以上による光学測定、容量測定、圧電抵抗測定、誘電率測定、及び圧電分極測定のうち少なくとも１つに基づくことができる。
[0560] 上記で検討したように、１つ以上のセンサ３２１６、３２１８、及び／又は３２１９を用いて振動を検出することができる。このようなセンサは、１つ以上の加速度計、ひずみゲージ、又は、振動もしくは振動の少なくとも１つの特徴を検知するのに適した他の任意のタイプのセンサを含み得る。更に、上記のようにＬＩＤＡＲシステム１００は、専用の振動センサ（すなわちセンサ３２２８）を搭載するか、又はＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャンに使用されるシステムの１つ以上のコンポーネントを用いて振動を検出することができる。例えばいくつかの実施形態では、偏向器１１４及び図３２Ｃに示されている位置フィードバックセンサ３２５６を用いて振動を検出できる。
[0561] 図３２Ｃに示されているのは、２つ以上の軸（例えばθ、φ）で移動することができるミラー３３０６を含む例示的な枢動可能ミラー構成である。図３２Ｃから図３２Ｇに示されているように、ミラー３２３６は、例えば矩形、方形、円形、又は丸みのあるミラー形状を含む様々な構成で含むことができる。プロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャン中に、例えばミラー３２３６の位置を含めて少なくとも１つの偏向器１１４を制御するように構成できる。また、プロセッサ１１８は、所望のスキャンレート、スキャンパターン、空間光分布、時間光分布等を与えるためにミラー３２３６の移動を制御することができる。
[0562] 瞬時方向制御のため、ミラー３２３６を含むステアリングユニット３２３２（すなわちスキャンユニット１０４）は、作動ドライバ３２３８のような電気的に制御可能な電気機械ドライバも含み得る。作動ドライバ３２３８は、移動又はパワーを、アクチュエータ３２４０のようなアクチュエータ／片持ち梁／曲げ部に中継することができる。アクチュエータ３２４０はフレーム３２４１等の支持フレームの一部とするか、又はそれらを間接的に接続することができる。アクチュエータ３２４２、３２４４、及び３２４６のような追加のアクチュエータは各々、図示されているような追加の作動ドライバによって制御／駆動することができ、（適宜）複数の層３２４３、３２４５、及び３２４７と一致する支持フレームを有し得る。フレーム３２４１、３２４３、３２４５、及び／又は３２４７は、全てのアクチュエータを支持する単一フレームとするか、又は複数の相互接続されたフレームとすればよいことは理解されよう。更に、これらのフレームは、（図示されているような）絶縁（Ｉｓｎ）要素又はセクションによって電気的に分離することができる。任意選択として、ばね３２４８のような可撓性相互接続要素又はコネクタを用いてアクチュエータ３２４０をミラー３２３６に接続して、作動ドライバ３２３８からのパワー又は移動をミラー３２３６に中継することができる。アクチュエータ３２４０は、接点３２４０Ａ、３２４０Ｂ、３２４０Ｃ、及び３２４０Ｄのような２つ以上の電気接点を含み得る。任意選択として、フレーム３２４１及びアクチュエータ３２４０が電子的に接続されるならば、１つ以上の接点３２４０Ａ、３２４０Ｂ、３２４０Ｃ、及び／又は３２４０Ｄはフレーム３２４１又はアクチュエータ３２４０上に配置することができる。いくつかの実施形態によれば、アクチュエータ３２４０をドーピングされた半導体とすることで、概ね接点３２４０Ａ〜３２４０Ｄ間で導電性であると共に絶縁３２５０及び３２５２では絶縁性であり、アクチュエータ３２４０をアクチュエータ３２４２及び３２４６から（それぞれ）電気的に分離することを可能とする。任意選択として、アクチュエータをドーピングするのではなく、アクチュエータ３２４０は、アクチュエータ３２４０に接着されるか又は他の方法で機械的もしくは化学的に接続できる導電性要素を含み得る。この場合、絶縁要素は、導電性要素が接着されていないアクチュエータ３２４０のエリアに内在することができる。アクチュエータ３２４０は圧電層を含むことができ、この場合、アクチュエータ３２４０を流れる電流が圧電セクションにおいて反応を引き起こし、これによってアクチュエータ３２４０が制御可能に曲がるようになっている。
[0563] 例えば処理ユニット１０８に組み込むことができるＣＰＵ３２３４は、θ、φパラメータで記述されたミラー３２３６の所望の角度位置をミラードライバ３２５４に出力／中継することができる。ミラードライバ３２５４は、ミラー３２３６の移動を制御するように構成することができ、アクチュエータ３２４０、３２４２、３２４４、及び３２４６の曲げに基づいてミラー３２３６のθ、φ偏向値の指定要求値を達成するため、作動ドライバ３２３８に特定の電圧を接点３２４０Ｃ及び３２４０Ｄに印加させることができる。いくつかの実施形態によれば、位置フィードバック制御回路は、接点３２４０Ａ（又は３２４０Ｂ）のような接点に電源（例えば電圧又は電流）を供給するように構成され、３２４０Ｂ（又は適宜３２４０Ａ）のような他方の接点は、位置フィードバック３２５６内のセンサに接続され、これを用いてアクチュエータ３２４０の１つ以上の電気的パラメータを測定して、アクチュエータ３２４０の曲げを決定すると共に、適宜、ミラー３２３６の実際の偏向を決定することができる。更に、アクチュエータ３２４０と、適宜、偏向ミラー３２３６の曲げを決定することによって、次いでＣＰＵ３２３４が光偏向器のリアルタイム位置を決定することは理解されよう。
[0564] アクチュエータ３２４２〜３２４６の各々について、位置フィードバック３２５６と同様の追加の位置フィードバック及び作動ドライバ３２３８と同様の追加の作動ドライバを複製することができ、ミラードライバ３２５４及びＣＰＵ３２３４は、全ての方向でミラー偏向が制御されるようにこれらの要素も制御することができる。作動ドライバ３２３８を含む作動ドライバは信号を送出し、これによってアクチュエータ３２４０〜３２４６で電気機械反応が発生し、その各々が次いでフィードバックのためサンプリングされる。アクチュエータ（３２４０〜３２４６）の位置に関するフィードバックは、ＣＰＵ３２３４によって設定された所望の位置θ、φへミラードライバ３２５４を効率的に収束させ、検出された実際の偏向に基づいて要求値を補正するための信号として機能できる。
[0565] 例えば３２４２Ａ／Ｂ、３２４４Ａ／Ｂ、又は３２４６Ａ／Ｂ及び位置フィードバックセンサによって、ミラー３２３６を位置決めしフィードバックを取得する所望の動作に加えて、とりわけこのような要素は振動を検出するために使用できる。例えばプロセッサ１１８は、車両の振動（又はＬＩＤＡＲシステムの振動）を示すデータを明らかにするため、位置フィードバックセンサからのフィードバックを監視できる。上記で検討したように、車両振動補償システムは、偏向器から取得した測定反射光学系データを利用することができる。図３Ａから図３Ｃに示されているようなスキャンユニット１０４、又はＬＩＤＡＲシステム１００は、視野（ＦＯＶ）をスキャンするレーザビームを偏向するため圧電アクチュエータ微小電気機械（ＭＥＭＳ）ミラーデバイスを利用できる。ミラー３２３６の偏向は、アクチュエータ３２４０上に積層された圧電要素に電圧電位／電流が印加された結果である。ミラー３２３６の偏向は角度スキャンパターンに変換されるが、これは線形の挙動を示さない場合があり、特定の電圧レベルに対してアクチュエータ３２４０は一定の変位値に変換しない。様々なデバイス間でＦＯＶ寸法が決定的であり（deterministic）反復可能であるスキャンＬＩＤＡＲシステムは、位置フィードバック及びセンサ３２５６からミラードライバ３２５４及び／又はＣＰＵ３２３４へ角度偏向フィードバックを与える閉ループ方法を用いて最適に実現される。反射光学系がＬＩＤＡＲシステムに関連データを与える（例えば、深度マップの生成に使用されるＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の小領域からの反射光）だけでなく、ＣＰＵ３２３４は、振動を検出する基礎として測定光学データを使用できる。例えば、ミラー３２３６によってセンサ１１６上に反射された光のスポットがセンサに対して移動していると判定された場合、特に、この移動が振動に関連付けられる周波数や振動等と一致しているならば、集光された光ビームの移動の方向及び程度によってプロセッサ１１８は振動の存在を検出することができ、更に、振動の１つ以上の特徴も検出できる。
[0566] 振動の存在を検出するため、プロセッサ１１８によって他の技法も使用され得る。図３２Ｃに戻ると、上記で検討したように、位置フィードバックセンサは振動を測定するためにも使用できる。例えば位置フィードバックセンサは、接点３２４２Ａ又は３２４２Ｂ、３２４４Ａ又は３２４４Ｂ、及び／又は３２４６Ａ又は３２４６Ｂによって、アクチュエータ３２４２、３２４４、及び／又は３２４６における信号を検知できる。検知された信号を用いてアクチュエータの移動を明らかにすることができ、この移動は振動を示す場合がある。アクチュエータ及び／又は位置フィードバックセンサの出力を監視することで振動の効果を検出するための１つの例において、プロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャンの一部としてミラー３２３６を特定の瞬時位置に移動させた可能性がある。（例えば、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の小領域へ光を誘導するために）一度ミラー３２３６を指定の瞬時位置に移動させたら、プロセッサ１１８は、ミラーが次の瞬時位置へ移動する前に特定の停止時間にわたってその位置に留まると予想することができる。上記で詳しく検討したように、停止時間中、ミラー３２３６は指定の瞬時位置に固定されたままであるか、又は特定の瞬時ＦＯＶへの連続的な光のステアリングを可能とするペースで移動すると予想され得る。このため、停止時間中にミラー３２３６が予想される向きから逸脱していることを示す信号がプロセッサ１１８で受信された場合、特に、その逸脱が振動性である、散発的である、ランダムである、特定の周波数を超えている、特定の閾値を超えている等であれば、プロセッサ１１８は、停止時間中の移動／逸脱を示す信号が振動を示す可能性があると判定できる。同様にプロセッサ１１８は、瞬時位置スキャン時間中の移動／逸脱を示す信号がミラーに加えられた外力を示すと判定することも可能である。任意選択としてプロセッサ１１８は、瞬時位置スキャン時間中の移動／逸脱を示す信号を、その原因を決定することなく、そのまま使用することができる。プロセッサ１１８が、（例えば異なる瞬時位置における停止時間と停止時間との間に）ミラー３２３６を移動させた場合、プロセッサ１１８が、禁止された移動に対して予測される信号と一致しない位置フィードバックセンサからの信号を観察したならば、プロセッサ１１８は、これらの一致しない信号が振動の効果に関連すると判定できる。プロセッサ１１８が、（例えば異なる瞬時位置における停止時間と停止時間との間に）ミラー３２３６を移動させた場合、プロセッサ１１８が、禁止された移動に対して予測される信号と一致しない位置フィードバックセンサからの信号を観察したならば、プロセッサ１１８は、位置フィードバックセンサの信号に応答して、ミラー３２３６の少なくとも１つのアクチュエータに位置制御信号を送信することができる。このような位置制御信号が、必要な変更を加えて、プロセッサ１１８によって他の任意のタイプの光偏向器１１４にも送信され得ることは、当業者には明らかであろう。
[0567] ミラー３２３６の位置を決定すること及び／又は監視することは、振動を検出するために有用であるだけでなく、意図しないミラー移動の他の原因に対処するためにも有用であり得る。例えば図３２Ｄは、いくつかの開示される実施形態に従った例示的なアクチュエータとミラーの結合を示している。アクチュエータ３２４０はいくつかの層で構成され、圧電層３２４１、半導体層３２４３、及びベース層３２４５を含み得る。半導体層３２４３の反射率を、ミラーを特定の角度位置に偏向させたアクティブ段階で測定し（図では「Ｒａｃｔｉｖｅ」と表記されている）、静止状態の反射率（Ｒｒｅｓｔ）と比較することができる。Ｒａｃｔｉｖｅを含むフィードバックによって、予想角度に対する実際のミラー偏向角を測定／決定するための情報を提供できる。この情報に基づいて、ミラー３２３６の予想された角度／向き／位置に差がある場合、予想されたものと一致するようにミラー３２３６の角度／向き／位置を変更するためアクチュエータ３２４０を制御することができる。シリコン（又は他の半導体）ベースのアクチュエータ３２４０の導電率は、アクチュエータ３２４０に加わる機械的応力に応じて変動し得る。アクチュエータ３２４０が静止状態である場合、２つの接点３２４０Ａ及び３２４０Ｂで示される導電率はＲｒｅｓｔである。（例えば電圧を印加することによって）活性化された場合、層３２４１の圧電材料はアクチュエータ３２４０に力を加え、これを曲げる。更に、ＬＩＤＡＲシステム１００に加わる振動によって、ミラー３２３６の１又は複数の意図しない移動が生じ、これもアクチュエータ３２４０を曲げる可能性がある。機械的な力（圧電層の電気的活性化によって発生したものであれ、振動の結果として誘発されたものであれ）に応じたアクチュエータ３２４０の曲げは、２つの接点３２４０Ａ及び３２４０Ｂで示される導電率Ｒａｃｔｉｖｅを変化させ得る。ＲｒｅｓｔとＲａｃｔｉｖｅとの差は、ミラードライブ（図３２Ｃのミラードライバ３２５４等）によって、ループを閉じるように作用する角度偏向値に相関付けることができる。この方法は、実際のミラー位置を動的に追跡するため使用できる。また、この情報をフィードバックループ内で用いることで、プロセッサ１１８は、振動によって生じる動きに対抗するような電気信号（供給電流／電圧）をアクチュエータ３２４０に印加できる。
[0568] ２軸ＭＥＭＳミラー（３２７０）の概略図を与える図３２Ｅ、単一軸ＭＥＭＳミラー（３２８０）の概略図を与える図３２Ｆ、及び丸いＭＥＭＳミラー（３２９０）を示す図３２Ｇの各々は、振動によって生じたミラーの移動を検出すると共にアクティブフィードバックループによってこれらの移動を相殺するため使用され得るミラー及びアクチュエータアセンブリの例を与える。ミラー及びアクチュエータの結合は、特定の用途の要件に従って様々な特徴を備えるように構成できる。例えば、いくつかの実施形態において、光偏向器（例えばアクチュエータフレーム内に懸架されたミラー３２３６）は、１０００Ｈｚ未満の共振周波数を有し得る。更に、偏向器はＭＥＭＳミラーアレイを含み、その個別ミラーの各々が光偏向器要素を構成することができる。いくつかの実施形態において、各光偏向器は、少なくとも４．５ｍｍの幅を有する単一のＭＥＭＳミラーを含み得る。他の実施形態において、各光偏向器は、各ミラーが少なくとも２ｍｍの幅を有するミラーの２次元アレイを含み得る。上記のように、例えばミラー３２３６の移動の１つ以上の指標を監視することによって、少なくとも１回の移動（特に振動を示す移動であるが、これに限定されない）を検出すると、プロセッサ１１８は、この移動を相殺するように様々なアクチュエータを制御することができる。このような制御は、ミラー３２３６の意図される／予想される位置又は移動とミラー３２３６の観察される位置／動き／速度／加速度との差を制御によって低減又は排除しようとするフィードバックループの一部として実行できる。ミラー３２３６の意図される位置／向き／速度／加速度とミラー３２３６の観察される位置／向き／速度／加速度との差の低減又は排除は、振動によって（又は上述のような他の任意の力によって）生じる動きとは反対にミラー３２３６を移動させるように、又は他の方法でミラー３２３６の移動特性を変更するように、アクチュエータ（例えばアクチュエータ３２４０、３２４２、３２４４、及び／又は３２４６）を駆動することにより達成できる。フィードバックループの一部として、ミラー３２３６の位置／向き／速度／加速度を連続的に監視し、（ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャン中に）ミラー３２３６の意図される瞬時位置に関連付けられた意図される位置／向きへミラー３２３６を駆動することによって、ミラー３２３６に加わる力（例えば振動によって生じる力）に関わらず、ミラー３２３６を実質的に意図される位置／向きへ誘導することができる。
[0569] この代わりに又はこれに加えて、プロセッサ１１８は、センサ３２１６、３２１８、及び／又は３２１９のような１つ以上のセンサの受信出力に基づいて、ミラー３２３６の位置を制御することができる。このような実施形態において、プロセッサ１１８は、観察される振動を相殺するための調整を決定できる。これは、ミラー３２３６を意図される瞬時位置へ移動させるための適切な軸（θ、φ）パラメータ調整を計算することを含み得る。場合によっては、これらの調整は、車両自体に関連したセンサからの出力に基づいて決定された、計算された加速度、トルク、ひずみ等を補償するため、ステアリングデバイス３２３２を備えた偏向器１１４を移動させることを含み得る。
[0570] 振動の抑制に加えて、ＬＩＤＡＲシステム１００は、ＬＩＤＡＲシステム１００が搭載されているか又は他の方法で関連付けられているプラットフォーム（例えば車両）に関連し得る他の移動を検知すると共にこれに反応することができる。例えば、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８、ＣＰＵ３２３４等）は更に、車両（例えば図３３）の傾きを示すデータを収集するように構成できる。車両の傾きを示す情報は、１つ以上の加速度計、１つ以上の３次元加速度計、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）等の出力として提供され得る。この情報に基づいて、ＬＩＤＡＲシステム１００の１つ以上の様相を調整することができる。例えばいくつかの実施形態では、車両の傾きの変化を相殺するように、ＬＩＤＡＲシステム１００（又は、偏向器１１４；光投影器、１つ以上の光偏向器、及び光センサを含む光投影器アセンブリ；又は、特定のシーンに対するＬＩＤＡＲ ＦＯＶのロケーションに少なくとも部分的に影響を与えるＬＩＤＡＲシステム１００の他の任意のコンポーネントを含む、コンポーネントの１つ以上）を回転させるため、１つ以上の機械的アクチュエータを活性化することができる。そのような車両の傾きの相殺によって、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶは、例えば車両の傾きの変化に関わらず、シーンに対して実質的に固定されたままに（少なくとも特定の時間期間）維持することができる。他の場合、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶはシーンに対して変動し得るが、この変動は、車両の傾きの特定の変化に通常関連付けられる量よりも小さい。一例として、車両が丘の頂上へ近付いていく場合（例えば負の湾曲）、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶがシーンに対して下方へ移動するようにＬＩＤＡＲシステム（又はそのコンポーネントの１つ以上）を移動させることができる。そのような移動によって、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶは、空との重複が小さくなると共に道路との重複が大きくなる。同様に、車両が道路の上向きの湾曲（例えば正の湾曲）に近付く場合、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶがシーンに対して上方へ移動するようにＬＩＤＡＲシステム（又はそのコンポーネントの１つ以上）を移動させることができる。そのような移動によって、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶは、上向きの湾曲を通り過ぎた道路の更に遠くの部分を含むシーンの領域と重複することができる。
[0571] 説明のための例として、図３３は、ＬＩＤＡＲシステム１００を備えた車両１１０がトラック３３０２の方向に下り坂を走行している２つの同様のシーンを示している。シーンＡにおいて、ＬＩＤＡＲシステム１００は、トラック３３０２が検出されないような最小上昇点及び最大上昇点を有する固定の視野１２０Ａを有する。この場合、ＬＩＤＡＲシステム１００は、より後の時点（例えば、車両が道路の正の湾曲点を通り過ぎることでＬＩＤＡＲ ＦＯＶがシーンに対して上方に移動し、これによりトラック３３０２を含む領域と重複する時）まで、トラック３３０２を検出しない。しかしながらシーンＢにおいては、ＬＩＤＡＲシステム１００は、例えば上記で検討したように、ＬＩＤＡＲシステム１００又はそのコンポーネントの１つ以上の照準を合わせる方向を調整することによってシーンに対して位置決めできる動的な視野１２０Ｂを有する。この例では、車両が坂道を下る際の車両の傾きを検出することができ、動的ＦＯＶ１２０Ｂは、（シーンＡにおけるように）坂道の下の部分と重複せずに、トラック３３０２が位置する道路に沿った更に遠くの領域と重複するように調整できる。この結果、ＬＩＤＡＲシステム１００は、動的ＦＯＶの機能なしの場合よりも早くトラック３３０２を検出できる。明らかに、プロセッサ１１８は車両１１０の様々な位置に反応することができ、下り坂の運転は単に１つの例示的な状況として示したに過ぎない。
[0572] 処理ユニット１０８（例えばＣＰＵ３２３４を含む）は、このような調整を多種多様な方法で達成することができる。例えばＣＰＵ３２３４は、ＬＩＤＡＲシステム１００の位置の変化を生成するため、車両に関連付けられた様々なセンサのフィードバックによって収集されたデータから絶え間ないフィードバックループを実施できる。この代わりに又はこれに加えて、偏向器１１４（例えばミラー３２３６）は、車両の傾きの変化を相殺するように操縦できる。
[0573] 車両で使用されるＬＩＤＡＲシステムの振動を抑制するための方法は、視野のスキャンにおいて少なくとも１つの光源からの光の光束を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御することを含み得る。この方法は更に、視野をスキャンするため、少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器の位置決めを制御することを含み得る。この方法は、車両の振動を示すデータを取得する。その取得データに基づいて、方法は、車両の振動を補償するために少なくとも１つの光偏向器の位置決めを調整する。また、方法は更に、少なくとも１つの光偏向器の位置決めに決定された調整を実行し、これによって、少なくとも１つの光偏向器において、視野のスキャンに対する車両振動の影響の少なくとも一部を抑制する。
[0574] 図３４に移ると、車両で使用するように構成されたＬＩＤＡＲの振動を抑制するための方法は、視野のスキャンにおいて少なくとも１つの光源からの光の光束を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御すること（ステップ３４１０）を含み得ることが更に理解されよう。更に、いくつかの実施形態において、光偏向器１１４は１０００Ｈｚ未満の共振周波数を有する。ステップ３４２０では、少なくとも１つの光源からの光を偏向するように光偏向器の位置決めを制御又は操縦することで、視野をスキャンすることができる。ステップ３４３０では、車両の振動を示すデータを取得することができる。収集されるデータのいくつかの例が上述されている。次いでステップ３４４０では、取得したデータに基づいて、車両の振動を補償するために少なくとも１つの光偏向器の位置決めに対する調整を決定する。更にステップ３４５０は、この方法が、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１以上のスキャンに対する振動の効果を抑制又は排除するため、決定された調整を少なくとも１つの光偏向器の位置決めによって実施できることを示す。追加の実施形態は更に、光偏向器の瞬時角度位置を決定することと、意図される位置又は要求される位置と瞬時角度位置との差を補償するように光偏向器の瞬時角度位置を変更することと、を更に含み得る。
[0575] ステアリング可能な高エネルギビーム
[0576] 自動車業界によるＬＩＤＡＲシステムの利用を促進するため、人間の視覚のいくつかの面と同様の機能を示すＬＩＤＡＲシステムに関心が持たれる場合がある。例えば人間の視覚は、人がシーンを３次元で知覚することを可能とする情報を提供する（例えば、わずかに異なる位置からシーンを見る２つの目が与える視差によって）。道路の状況では、そのような機能によって人は、起伏のある道路、上り坂の道路部分、下り坂の道路部分、縦揺れ、偏揺れ、スピード防止帯（speed bumper）、急カーブ、路肩、急勾配の小道（例えば地下駐車場）等を、３次元の深度として知覚できる。更に、人間の視覚によって人は、他の領域よりも重要視するために注意を払う必要がある視野内の（又はシーン内の）領域を決定及び／又は予測することができる。例えば路上を運転している場合、歩行者及び車両が存在する領域は、スカイラインや、例えば自分の車両に干渉する可能性のある物体を含まない視野の領域又はシーン内の領域よりも、いっそう注意を払う必要があり得る。従って、シーン（又は個人の環境）内でそのような物体の存在を決定したことに応答して、人はそのような物体が存在する領域によりいっそう注意を向けることができる。ＬＩＤＡＲシステムに同様の機能を備えることが望ましい場合がある。
[0577] 本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムにおいて、システムは、ＬＩＤＡＲシステムのＦＯＶ内の環境における物体の３Ｄ再構築を生成することができる。開示されるＬＩＤＡＲシステムは、人間の視覚の挙動をある程度模倣する「注視（gazing）」機能を含むことができる。この機能は、環境、道路特性、及び車両運動ベクトルに従って、最大６自由度（６ＤＯＦ）までの３自由度（３ＤＯＦ）で、アクティブな視野を特定の周囲領域の方へシフトさせるものである。この機能によってＬＩＤＡＲシステムは、ＦＯＶを、例えば異なるレベルのサービス品質（ＱｏＳ）が割り当てられた複数のセグメントに適応的に分割することによって、大きい視野全体で検知性能向上を与えることができる。
[0578] 上記のようにＬＩＤＡＲシステム１００は、例えば処理ユニット１０８内に少なくとも１つのプロセッサ１１８を含み、これは、少なくとも１つの光源１１２を制御して、ＦＯＶの特定の領域に対して生成する光束を増大又は低減させることができる。例えば、ＦＯＶの特定領域に関連した関心レベルに応じて、関心レベルに比例して増大又は低減させた光をその特定領域へ与えることができる。関心の低い視野１２０の部分（例えば図５Ｂに示される、検出された自動車から離れている領域等）は、低レベルの光束を割り当てるか、又は光束を全く割り当てないことも可能である。しかしながら、より関心の高い他のエリア（例えば、図５Ｂに示される自動車が検出された領域のような、物体が検出される領域等）は、より高い光束レベルを割り当てることができる。このような割り当ては、関心の低いエリアで光エネルギ及び検出リソースの支出を回避すると共に、より関心の高いエリアで分解能及び他の性能特性を向上させることができる。高レベル又は低レベルの光束を生成するには、視野の第１の部分へ誘導される光束が少なくとも１つの他の部分へ誘導される光束よりも多くなるように、第１の部分に関連した光源パラメータ（例えばパルスタイミング、パルス長、パルスサイズ、パルス振幅、パルス周波数等）を変更すればよい。あるいは、プロセッサ１１８は、視野の第１の部分へ誘導される光束が少なくとも１つの他の部分へ誘導される光束よりも少なくなるように、第１の部分に関連した光源パラメータを変更すればよい。また、光束の差は、偏向器パラメータ（例えばスキャンパターン、ステアリングレート）を変更すること、及び光源と偏向器の同期を変更することによっても達成できる。
[0579] また、光の割り当ては、ＦＯＶ全体にわたる所定の割り当てパターンに基づくことも可能である。図３５Ａは、例えば水平方向を指し示すＬＩＤＡＲシステムの鳥瞰図による、センサの検出面に対して垂直な面におけるＦＯＶの例を示している。図３５Ａに示す例では、ＦＯＶは３つのセクタに分割されているが、より多いか又は少ないセクタも実施できる。各セクタにはある特定の光束を誘導することができる。この結果、各セクタは、各セクタに与えられる光量に関連した対応する信号対雑音区別バランス及び／又は対応する検出範囲を示し得る。図３５Ａに示されている３つのセクタのうち、セクタＩＩは、セクタＩ又はセクタＩＩＩよりも多くの光束が割り当てられている。この結果としてＬＩＤＡＲシステムは、セクタＩＩにおいて、セクタＩ又はセクタＩＩＩよりも遠い距離範囲で同様の物体を検出することができる。同様に、図示されている通りセクタＩＩＩは、セクタＩよりも多いがセクタＩＩよりは少ない光が割り当てられている。この結果としてセクタＩＩＩは、セクタＩよりも大きいがセクタＩＩよりも小さい範囲での物体の検出が可能となる。むろん、他の光割り当てパターンも可能である。例えばいくつかの実施形態では、セクタＩＩに最大の光束を割り当て、セクタＩ及びセクタＩＩＩの各々に実質的に同じ光束量を割り当てることも可能である。第２のセクタに高レベルの光束を誘導することで、光源と関心ターゲットとの間の距離で生じるレーザ信号損失を少なくとも部分的に補償できる。更に、第２のセクタに多くの光束を誘導することで、システムがそのセクタに提供できる分解能が向上し、これによって、そのセクタにおける、ひいてはＬＩＤＡＲシステム全体におけるサービス品質が向上し得る。分解能の向上は、時間分解能の向上、空間分解能の向上、又はそれら双方の組み合わせであり得る。
[0580] ＦＯＶの異なるセクタに多くの異なるレベルの光束を割り当てられるだけでなく、セクタの形状及び大きさも様々に変動し得る。例えばいくつかの実施形態において、セクタＩＩ（例えば図３５Ａの実施形態で最大光割り当てのセクタ）は、図３５Ａに示す説明のための例のように、ＦＯＶの中央の領域を占有することができる。言い換えると、上述のように、ＦＯＶは複数の小領域に分割できる。プロセッサ１１８は、ＦＯＶ内の任意の領域／小領域をセクタＩＩ（又は他の任意のセクタ）として指定できる。従って、プロセッサ１１８による光割り当ては、特定のセクタ内に含まれる１つ以上の小領域に特定の光束レベルを供給することを含み得る。更に、各セクタ／サブセクタは少なくとも１つの画素を含む。本開示のシステム及び方法は、画素ごとにデータを収集することができる。ＦＯＶをスキャンするため、プロセッサ１１８は、視野をスキャンするために少なくとも１つの光偏向器（例えば、図１Ａの光偏向器１１４、図２Ａの偏向器１１４及び／又は偏向器１１４Ｂ、及び／又は図２Ｂの一方向偏向器２１４）を制御することができる。例えばプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器の機械的移動を行って視野をスキャンすることができる。この代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は、視野をスキャンするため少なくとも１つの偏向器の圧電的又は熱電気的な変化を誘発し得る。
[0581] ＬＩＤＡＲシステムに関連付けられたセクタは、任意の適切な大きさ又は任意の向き又は異なる立体角を含み得る。例えばいくつかの実施形態において、各セクタは同様の大きさを有し得る（例えば、同様の「画素」数、同様の「ビームスポット」数のように、同様の数の同様の大きさのＦＯＶ小領域を占有し得る）。しかしながら他の場合、セクタは異なる大きさを有し得る。例えば図３５Ｃは、異なる大きさ及び形状を有する異なるセクタを示している。
[0582] また、セクタは、様々な異なる向きでＬＩＤＡＲ ＦＯＶ内に位置付けることも可能である。図３５Ａに示す説明のための例において、各セクタはＬＩＤＡＲ ＦＯＶの全高を占有し、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶは、各々がＬＩＤＡＲ ＦＯＶの全高を占有する３つのセクタ（Ｉ、ＩＩ、及びＩＩＩ）に縦に分割されるようになっている。しかしながら、これは必ずしも全ての実施形態に当てはまるわけではない。プロセッサ１１８は任意のＦＯＶ小領域又は小領域群を特定のセクタに割り当てることができるので、そのようなセクタは、ＦＯＶの縦方向の分割部分（図３５Ａ）、ＦＯＶの横方向の分割部分に相当するか、又は図３６を参照して以下で更に詳しく検討するように、様々な他の形状もしくはパターンをとり得る。本明細書において、例えば小領域は、少なくとも１つの偏向器の瞬時位置を変更することによりＦＯＶ内で移動させ得る瞬時ＦＯＶとすることができる。
[0583] 更に、各セクタに関連した大きさ、形状、及び／又は範囲は、異なるスキャンサイクルで変化することができる。例えば、ＦＯＶのスキャンサイクルにおいてフレームを取得した後、様々なセクタに対する光の割り当てを変更し、セクタの数を変更し、セクタの大きさを変更し、及び／又はＦＯＶ内で任意のセクタの相対位置を変更することができる。図３５Ｂに示す説明のための例において、ＦＯＶの後半のスキャンでセクタＩＩＩに割り当てられる光は、図３５Ａに示されているＦＯＶの前半のスキャンでセクタＩＩＩに割り当てられた光量に対して変化している。このため、図３５ＢのセクタＩＩＩのスキャンは、図３５ＡのセクタＩＩＩのスキャンに比べて少ない光束、従って小さい検出範囲、低い信号対雑音比等を伴う可能性がある。結果として、図３５Ｂに示されているように、セクタＩ及びセクタＩＩＩは同一の検出範囲を有し得る。
[0584] 更に、異なるセクタに関連付けられる位置、大きさ、形状、及び／又は光束は、検出フィードバックに基づいて、ホストもしくは別の外部システムにより与えられる命令もしくは情報に基づいて、又は他の任意の適切な根拠に基づいて、所定のパターンに従って複数のスキャンサイクルで変動させることができる。いくつかの実施形態では、例えば、ＦＯＶの２つ以上のスキャンサイクルにわたって特定のセクタの相対位置をＦＯＶ内で変更することができる。この結果、例えばセクタＩＩのような特定のセクタに、複数のスキャンにわたってＦＯＶをスキャンさせることができる（例えばラスタパターン、スイープ運動等で）。更に、利用可能セクタに与えられる光束量をスキャンごとに変動させることも可能である。例えば、図３５Ａに関連したスキャンに比べ、図３５Ｂで表されるスキャンは、セクタＩＩＩに割り当てられた光量が低減したことを示している。この結果、セクタＩＩＩの検出範囲も変化する（例えば低減する）可能性がある。このような光割り当ての変化は、フィードバック（例えば、車両の動きに関するセンサ出力、１つ以上の対象物体のＬＩＤＡＲ検出、他のセンサ／検出器等）に基づいて、所定のセクタスキャンスキームに応じてプロセッサにより実施することができる。従って、図３５Ｂに示されているように、プロセッサ１１８は、ＦＯＶ内の２つの異なるセクタについて同一の検出範囲を決定し得る。
[0585] 一例において、図１Ａを参照すると、ＬＩＤＡＲシステム１００は車両１１０上で展開することができ、処理ユニット１０８は、車両の運転モード（例えば縦揺れ、偏揺れ、横揺れ、停止等）に基づいて、特定のセクタ（セクタＩＩ等）のために既定のスキャンパターンを選択することができる。車両が移動するにつれて、処理ユニット１０８は、スキャンごとにセクタＩＩをスイープ運動で移動させることができる。このような位置の変化によって、ＬＩＤＡＲシステムは、ターゲット物体（１又は複数の対象範囲に位置するものを含む）を効果的に検出できる。更に、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの複数のスキャンにわたって特定のセクタをスイープすることで、システムは、１以上の対象ターゲットを複数のスキャンにわたって追跡できる。例えば、１スキャンごとに車両が検出物体に対して移動し続ける場合、ＦＯＶに対する検出セクタのロケーションを移動させる（例えば複数のスキャンにわたってセクタＩＩをスイープ運動で移動させる）ことによって、ＬＩＤＡＲシステムは、車両が１つ以上のターゲット物体に対して移動する際にそれらの物体を追跡し続けることができる。
[0586] 説明のための別の例は、車両１１０が方向を変える（左折又は右折する、Ｕターンする、駐車する等）状況を含むことができる。そのような場合、複数のスキャンサイクルにわたってＦＯＶにおいて特定のセクタをスキャンすることにより、ＦＯＶにおける特定のセクタのスキャンなしでは検出されなかった（又は、場合によっては所望の分解能で検出されなかった）はずのターゲット物体の連続的な追跡が可能となる。そのようなスキャンは所定のパターンに従って実行できる（例えば、所定のレートやロケーション等でＦＯＶ内の相対ロケーションを規則的にスイープする）が、特定のセクタのスキャンは、他の任意の適切な根拠に基づくことも可能である。例えば一実施形態において、スキャンは、上述のような車両の動きに関連したフィードバックに基づいて実行できる。車両が移動する際、車両上のセンサ（例えば速度センサ、加速度計等）は、車両の速度及び向きを監視することができる。ＦＯＶ内の特定のセクタのロケーションは、検知された車両の動きを少なくとも部分的に考慮に入れるようにスキャンサイクルごとに変化させることができる。１つの例では、複数のＦＯＶスキャンサイクルの間、検出される物体（例えば別の車両、歩行者等）が少なくとも部分的に特定のセクタ（例えば図３５Ａもしくは図３５ＢのセクタＩＩ、又は図３５ＣのセクタＩＶ）内で追跡されるように、セクタのロケーションを変化させることができる。
[0587] 更に、ＦＯＶ内のセクタの相対移動は他のタイプのフィードバックに基づくことも可能である。例えば、ＦＯＶの特定のセクタ（例えばセクタＩＩ）内で対象の物体が検出され、その物体がＬＩＤＡＲシステムに対して移動していると判定された場合、１つ以上の後続スキャン中にＦＯＶ内の特定セクタのその後のロケーションを割り当てる際に、対象物体の相対移動を考慮に入れることができる。例えば図３５Ｃに示されているように、ターゲット車両がＬＩＤＡＲシステムを含むホスト車両の前方を右から左へ横切っている場合、ターゲット車両がＦＯＶにおいて右から左へ移動する際の動きを追跡するため、複数のスキャンにわたってＦＯＶ内で特定のセクタ（例えばセクタＩＶ）の相対ロケーションをスイープすることができる。この結果、セクタＩＶのロケーションも、ＦＯＶの複数のスキャンにわたってＦＯＶにおいて右から左へ移動し得る。セクタがＦＯＶの新しいロケーションへ移動する速度（例えばスキャンごとのセクタロケーションの角度変化）は、ターゲット車両の観察される相対移動特性（例えばその相対速度、加速度、ホスト車両からの距離等）に依存し得る。これに応じて、図３５Ｄは、図３５Ｃのセクタに対応するセクタに分割されたＦＯＶを示している。
[0588] この代わりに又はこれと同時に、ＦＯＶ内のセクタの相対移動はスイープパターンとすることができる。「灯台」の光投影モードと同様に、特定のセクタは、ＦＯＶ全体で又はＦＯＶの一部において移動して、移動する物体を検出し、それを追跡することができる。
[0589] この代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は、より広いシーンの理解を犠牲にして前方の検出範囲を拡大するため、ホスト車両の速度に基づいて、ＦＯＶのフレーム中央の特定のセクタ（例えばセクタＩＩ）の寸法を縮小することも可能である。
[0590] スキャンごとにＦＯＶにおいて１つのセクタ（又は２つ以上のセクタ）をスイープすることは、連続的に実行され得る（例えば、スキャンごとのセクタの角度変化が一定である場合）。また、スイープ又は１つ以上のセクタは非連続的に実行することも可能である（例えば、スキャンごとのセクタの角度変化が一定でない場合）。
[0591] また、ＦＯＶの１つ以上のセクタは、光束をほとんど又は全く受光しないようにプロセッサ１１８によって指定することも可能である。例えば、デッドゾーン（例えば、対象の物体がほとんど又は全く存在しないもの）が検出されるか、又は付近の物体がＦＯＶの一部を遮っている場合、１つ以上の後続スキャン中にそのゾーンからの追加情報の必要性が低いことがある。このため、ＦＯＶの１つ以上の後続スキャン中、そのデッドゾーンと重複するように低光速セクタ又は非光束セクタを割り当てることができる。そのようにして、ＬＩＤＡＲシステムのエネルギ使用／エネルギ要求を低減できる。これに加えて又はこの代わりに、１又は複数のデッドゾーンセクタへの割り当てに利用されたはずの光エネルギを、より関心の高い１つ以上の他のセクタへの再割り当てのために確保することができる。
[0592] 上述のように、ＦＯＶは、各々がＦＯＶの１つ以上の小領域から成る１つ以上のセクタに分割することができる。このようなセクタ分割は、ＦＯＶの縦方向のセクション、ＦＯＶの横方向のセクションを含むか、又は様々な他のパターンを含むことができる。一実施形態では、図３６に示されているように、ＦＯＶを３つのセクタ（セクタＩ、セクタＩＩ、及びセクタＩＩＩ）に分割できる。この実施形態において、セクタＩ及びＩＩＩはＦＯＶの縦方向の分割部分を含む。しかしながらセクタＩＩは、第１及び第３のセクタに完全に囲まれたＦＯＶの小領域に割り当てられている。セクタＩＩのロケーションは、スキャンごとにＦＯＶ内の同様の相対位置とするか、又は移動させることができる。いくつかの実施形態において、セクタＩＩは、各スキャンサイクルで第２のセクタの少なくとも一部が水平線又は水平レベルよりも下に位置するように、複数の連続スキャンサイクルでスイープすることができる。例えば、起伏のある道路の運転中に、対象の物体（例えば陥没（pothole）、別の車両、歩行者等）が道路上で検出された場合、対象物体の領域により多くの光束を割り当てて、そのエリアの分解能を増大し、物体の特徴を決定する機能を向上させることが望ましい場合がある。従って上述のように、プロセッサ１１８は、検知された車両の向き、対象の物体の相対移動、又は他の任意の判定基準に基づいて、セクタＩＩに、スキャンごとに対象の物体を追跡させることができる。このため、ＬＩＤＡＲシステムが搭載された車両が坂道を下る際は、セクタＩＩをスキャンごとに上方に移動させて、前方の道路上の対象物体との重複を維持することができる。同様に、ホスト車両が坂道を上る場合は、ＦＯＶ内のセクタＩＩのロケーションをスキャンごとに下方に移動させることができる。この結果、起伏のある道路にかかわらず、ＦＯＶ内のセクタＩＩ（例えば高光束割り当てゾーン）のロケーションは、セクタＩＩが水平線よりも実質的に下にあるＦＯＶの領域と重複するように上下に移動することができる。
[0593] 図３７は、ＬＩＤＡＲシステムを用いて物体を検出するための例示的な方法３７００のフローチャートである。ステップ３７０１において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、視野（例えば視野１２０）のスキャンサイクルにおいて少なくとも１つの光源（例えば光源１２０）からの光の光束を変動させ得るように、少なくとも１つの光源を制御する。少なくとも１つの光源から投影される光は、視野をスキャンするため少なくとも１つの偏向器（例えば光偏向器１１４）へ誘導される。ステップ３７０２において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、少なくとも１つのセンサ（例えばセンサ１１６）から、視野（例えば視野１２０）内の物体から反射した光を示す反射信号を受信する。ステップ３７０３において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、スキャンサイクルにおいて少なくとも３つのセクタを発生させるように光束及びスキャンを連携させる。プロセッサ１１８は、少なくとも３つのセクタの各々に同様の又は異なるレベルの光束を供給することができる。いくつかの例では、第２のセクタに供給される光束は第１及び第３のセクタに供給される光束よりも多くすることができる。また、プロセッサ１１８は、利用可能なセクタの１つ以上に対して異なる点分解能を生じ得る。「点分解能（point resolution）」とは、ポイントクラウドマップの解像度のことである。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の面上のロケーションに対応する。すなわち、各ポイント間の平均空間が縮小してポイント数が増大する場合、点分解能は高くなり得る。また、点分解能が高くなればなるほど、情報（例えば空間情報、時間情報等）の精度を上げることができる。
[0594] ステップ３７０４において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、第１のセクタに供給される光束が第３のセクタに供給される光束と実質的に同じであるように、かつ、第２のセクタに供給される光束レベルが第１及び第３の領域に供給される光束よりも大きいように、少なくとも１つの光源（例えば光源１１２）を制御することができる。この結果、第２のセクタに関連した検出範囲は、第１のセクタに関連した検出領域又は第３のセクタに関連した検出範囲よりも少なくとも５０％遠くに延出し得る。ステップ３７０５において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、少なくとも１つのセンサ（例えばセンサ１１６）からの入力に基づいて、第１のセクタ又は第３のセクタのいずれかによって与えられる点分解能よりも高い点分解能で第２のセクタ内の物体を検出することができる。ステップ３７０６において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、第１及び第３のセクタに関連した点分解能におけるポイント間の平均空間の約５０％未満である各ポイント間の平均空間を有する第２の点分解能を用いて第２のセクタ内の物体を検出することができる。例えば、第２のセクタで更に正確な情報が望まれる場合、少なくとも１つのプロセッサは、第２のセクタに関連した点分解能の各ポイント間の平均空間を縮小することによって、点分解能を向上させることができる。ステップ３７０７において、プロセッサ（例えばプロセッサ１１８）は、少なくとも１つのセンサ（例えばセンサ１１６）からの入力に基づいて、第２のセクタ内の物体を検出することができる。
[0595] 異なるレートでのＬｉｄａｒフレームの並行キャプチャ
[0596] 図３８は、ＬＩＤＡＲシステム３８００の視野３８０２を示す図である。ＬＩＤＡＲシステム３８００は、ＬＩＤＡＲシステム１００を参照して上述したように動作することができる。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム３８００は、視野３８０２の多数のスキャンにおいて光束を変動させ得るように１つ以上の光源を制御するよう構成された１つ以上のプロセッサを含む。視野の各スキャンによって、キャプチャされたフレームを生成できる。各フレームは、スキャン中に光が誘導され収集された視野の各領域のセンサ出力情報を含み得る。視野は、近視野部分３８０４及び遠視野部分３８０６を含むことができる。いくつかの例において、キャプチャされたフレームは近視野部分内の物体の検出をターゲットとする。他の例では、キャプチャされたフレームは遠視野部分内の物体の検出をターゲットとする。以下で更に詳しく検討するように、近視野を対象とするスキャン（及びそれに関連するキャプチャされたフレーム）は、ＦＯＶの遠視野を対象とするスキャン（及びそれに関連するキャプチャされたフレーム）に比べ、光束が少なく、スキャンレートが高速である可能性がある。
[0597] 前述のように、プロセッサは、視野３８０２をスキャンするため光源からの光を偏向するように１つ以上の光偏向器を制御することができる。例えばコントローラ１１８は、所望のスキャンレートを与えるように１つ以上の偏向器の移動を制御できる。プロセッサは、視野の近視野部分３８０４に対応するスキャンサイクルに関連付けられたフレームに対して近視野スキャンレートを実施することができる。プロセッサ１１８は、視野の遠視野部分３８０６に対応するスキャンサイクルに関連付けられたフレームに対して遠視野スキャンレートを実施することができる。
[0598] １つ以上の対応するフレームをキャプチャするための１つ以上のスキャン中に、プロセッサ１１８は、視野の近視野部分３８０４内の物体の検出を可能とするように光源を制御できる。例えばプロセッサ１１８は、光源に、近視野の物体（例えば５０メートル未満の距離の物体、１００メートル未満の距離の物体等）の検出に適した特定量の光束を放出させること、特定のパワーレベルの光を放出させること等が可能である。他の時点で、プロセッサ１１８は、遠視野部分３８０６内の物体の検出を可能とするように光を放出するよう光源を制御できる。例えば、遠視野における検出に関連付けられたフレームをキャプチャする際、より遠い距離にある物体、より低い反射率を有する物体等に対するＬＩＤＡＲ感度を増大させるため、光源に、より多くの量の光束、より高いパワーレベルの光等を供給させることができる。このような光束の増大によって、近視野の物体（他の物体に比べて反射率が低い物体を含む）の検出も可能となることに留意するべきである。
[0599] ＬＩＤＡＲシステム３８００が車両に関連付けられている等のいくつかの例では、物体がＬＩＤＡＲシステムに近い場合、物体がより遠くにある場合よりも検出物体に反応する時間が短くなり得る。従っていくつかの実施形態では、近視野スキャンレートは、反応時間がより長い遠視野に集中しているフレームを取得するため使用されるスキャンレートよりも高くすることができる。いくつかの実施形態において、近視野スキャンレートは遠視野スキャンレートよりも少なくとも５倍高速とすることができる。例えば１つの例示的な実施形態において、視野の近視野部分３８０２のスキャンレートは毎秒２５フレームであり、視野の遠視野部分３８０４のスキャンレートは毎秒５フレームである。高速スキャンレートによって、短い時間期間でフィードバックの増大が得られると共に、ＬＩＤＡＲシステムは、検出される近視野物体に反応する（例えば、自律走行又は半自律走行運転システム、運転者支援システム、ナビゲーションシステム等による反応）ために充分な時間を持ちながら近視野物体を検出することができる。遠視野検出は、（例えば、より高い光束レベル、より高い光源パワーレベル等の結果として）近視野検出よりも多量の光エネルギを必要とし得る。（例えば、近視野検出に重点を置く他のスキャンに対してＦＯＶスキャンレートを低減させることによって）遠視野検出のスキャンレートを調整することで、より高いスキャンレートでの遠視野のスキャンに比べ、ＬＩＤＡＲシステムの電力消費が低減するという利点が得られる。
[0600] ＬＩＤＡＲ視野の近視野部分内の物体は、ＬＩＤＡＲシステムの比較的近くに位置する物体を含み得る。例えばいくつかの実施形態において、近視野物体はＬＩＤＡＲシステムから５０メートル未満に位置する物体を指すことができる。同様に、遠視野物体は近視野物体よりも遠い距離に位置する物体を含み得る。例えばいくつかの実施形態において、遠視野物体はＬＩＤＡＲシステムから１００メートルよりも遠くに位置する物体を含み得る。いくつかの実施形態において、視野の近視野部分内の物体はＬＩＤＡＲシステムから１００メートル未満としてもよい。いくつかの実施形態において、視野の遠視野部分内の物体はＬＩＤＡＲシステムから５０メートルよりも遠くとしてもよい。例えば１つの例示的な実施形態においてＬＩＤＡＲシステム３８００は、第１のフレームで、近視野内の例えば３０メートル離れた縁石に駐車された第１の自動車を検出できる。また、ＬＩＤＡＲシステム３８００は第２のフレームで、縁石に駐車された第１の車と、遠視野内の例えば２００メートル離れた前方の車線内の第２の自動車を検出できる。言い換えると、いくつかの実施形態において遠視野フレームは、近視野に関して受信した情報率（rate of information）が中断されないように、遠視野情報に加えて近視野情報も与えることができる。
[0601] いくつかの実施形態において、遠視野フレームに関連したＬＩＤＡＲシステムの検出距離は、近視野フレームに関連した検出距離よりも少なくとも５０％遠くに延出できる。いくつかの実施形態において、近視野及び遠視野フレームに関連した検出距離は、例えば光束／光エネルギレベルを調整することによって調整可能である。遠視野から物体情報を収集するためにより多くの光が必要となり得るので、遠視野検出は近視野検出に比べて大きいパワーを必要とする可能性がある。上記のように、遠視野検出に関連したフレーム取得のフレームスキャンレートを低減させることで、遠視野検出による電力消費増大を軽減することができる。
[0602] プロセッサは、スキャンサイクル中に多くの異なる瞬時位置に配置されるように光偏向器の１つ以上を制御することができる。いくつかの実施形態では、光偏向器が、光源によって生成された光ビームの一部を視野内の物体へ偏向させると共に物体からの反射を１つ以上のセンサへ偏向させるような位置にあるように、少なくとも１つの光偏向器１１４及び少なくとも１つの光源１１２を連携させることができる。いくつかの実施形態では、１つ以上の光源が光偏向器の共通エリアに照準を合わせることで、これらの光源からの光を視野の１つ以上の別個の領域へ投影するようにプロセッサが偏向器を制御することができる。
[0603] いくつかの実施形態において、プロセッサは、所与のフレームにおいて特定の空間光分布を与えると共に１つ以上の後続フレームにおいて異なる空間光分布を与えるように、１つ以上の光源を制御することができる。更にプロセッサは、近視野フレームに対して特定の光分布スキームを使用すると共に遠視野フレームに対して異なる光分布スキームを使用するように光源を制御することができる。例えば図３９に示されているように、遠視野光分布スキームに従って、水平線の近くに位置する遠視野３９０６内のエリアへ光を放出することができる。また、近視野光分布スキームに従って、より少ない光を近視野３９０４内の水平線の方へ放出することができる。放出光を遠視野の水平線に集中させることによって、ＬＩＤＡＲシステムは、物体検出のために近視野の大部分をスキャンするリソースを節約しながら、遠視野の物体を検出することができる。遠視野の物体の性質、大きさ、又は他の特性に関する情報は、検出される物体がＬＩＤＡＲシステムに近い距離に来るまで決定又は検出する必要がない場合がある。
[0604] いくつかの実施形態において、プロセッサは、遠視野に位置する１又は複数の物体を検出するためのフレームに関連付けられた１つ以上のセンサからの情報を受信できる。いくつかの実施形態では、特定のフレームにおいてプロセッサは、１つ以上の物体が視野の遠視野部分に位置すること及び／又は１つ以上の物体が近視野部分に位置することを示す情報をセンサから受信できる。
[0605] いくつかの実施形態において、遠視野に関連した取得フレームの解像度は、近視野に関連したフレームの解像度よりも低い可能性がある。そのような解像度には様々な表現が可能であるが、一例において、近視野フレーム中のポイント間の平均間隔は遠視野フレーム中のポイント間の平均間隔の約７５％未満であり得る。フレーム間の同様の差別化スキームを、必要な変更を加えて使用可能であることに留意するべきであり、この場合、高解像度フレームが第１のフレームレートで取得され、低解像度フレームが第２のより高いフレームレートで取得される。
[0606] いくつかの実施形態において、近視野スキャンレート及び／又は遠視野スキャンレートは、ＬＩＤＡＲシステムを含む車両の運転モードに応じて実施することができる。例えば、都市部を運転する車両は、農村部の道路を運転する車両に比べ、近視野スキャンに重点を置くことが有益であり得る。他の実施形態において、近視野スキャンレート及び／又は遠視野スキャンレートは、車速に応じて実施できる。例えば車速が低速になると、遠視野及び近視野の一方又は双方に関連したスキャンレートを低減させることができる。同様に、車速が高速になると、遠視野及び近視野の一方又は双方に関連したスキャンレートを増大させることができる。
[0607] 図４０Ａは、ＬＩＤＡＲシステムから光を放出するための例示的なプロセス４０００のフローチャートである。ステップ４０１０において、光源は視野の近視野部分の１つ以上のエリアに光を放出する。近視野内に物体が存在する場合、ステップ４０２０において、光は物体で反射され、ＬＩＤＡＲシステムの１つ以上のセンサによって検出され得る。ステップ４０１０及び４０２０の組み合わせが１つのスキャンサイクルを形成することができる。いくつかの実施形態では、ステップ４０１０及び４０２０のシーケンスを単一スキャンサイクルの一部として１回以上繰り返すことができる。
[0608] 次のスキャンサイクルの開始時に、ステップ４０３０において、光源から遠視野スキャンレートで光を放出することができる。遠視野内に物体が存在する場合、ステップ４０４０において、光は物体で反射され、ＬＩＤＡＲシステムの１つ以上のセンサによって検出され得る。ステップ４０３０及び４０４０の組み合わせが別のスキャンサイクルを形成することができる。いくつかの実施形態では、ステップ４０３０及び４０４０のシーケンスを単一スキャンサイクルの一部として１回以上繰り返すことができる。ステップ４０１０〜４０４０が完了した後、スキャンサイクルのシーケンスはステップ４０１０から再び実行することができる。
[0609] 図４０Ｂは、ＬＩＤＡＲシステム１００から光を放出するための別の例示的なプロセスのフローチャートである。ステップ４５０２において、プロセッサ１１８は、現在のＦＯＶフレームが遠視野スキャンレートとして指定されたスキャンレートと一致するか又は他の方法でそのように指定されているか否かを判定することができる。一致する場合、次いでステップ４５０６において、プロセッサ１１８は、遠視野照射スキームに従って光源１１２及び偏向器１１４を制御できる。一致しない場合、次いでステップ４５０４において、プロセッサ１１８は、近視野照射スキームに従って光源１１２及び偏向器１１４を制御できる。ステップ４５０８において、反射光を取得することができる。ステップ４５１０において、検出光を分析し、ステップ４５１２において、検出光反射に基づいてＦＯＶの３Ｄ深度マップ表現を生成することができる。
[0610] 運転環境に基づく動的動作モード
[0611] 本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムを有する車両において、運転環境は、ドライブの過程全体を通して変化する可能性がある。例えば、車両は都市（又は郊外）環境で走り始め、走行中に農村環境へ移動することがある。他の運転環境には、駐車場、交通渋滞、トンネル、交差点、橋、州間幹線道路、又は幹線道路等が含まれ得る。環境の様々な指標に基づいて（又はシステムに対する直接入力に基づいて）、本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムは、環境を考慮に入れるように視野のスキャンの１つ以上の特性を調整できる。例えばＬＩＤＡＲシステムは、瞬時検出距離、空間分解能、時間分解能、信号対雑音比、ＦＯＶ全体の光束分布、フレームレート、視野の大きさ、視野のアスペクト比、１つ以上のパルス伝送スキーム等を調整することができる。
[0612] 従って本開示のシステム及び方法では、例えば判定された運転環境に応じて視野のスキャン１つ以上の特性を調整することができる。図４１Ａは、ＬＩＤＡＲシステムにおいて検出距離を変更するための例示的な方法４１００を示している。図４１Ａの方法４１００は検出距離を調整するが、これに加えて又はこの代わりに、上述のような他の特性を調整してもよい。方法４１００は、少なくとも１つのプロセッサによって実行できる（例えば、図１Ａに示されているようなＬＩＤＡＲシステム１００の処理ユニット１０８のプロセッサ１１８、及び／又は図２Ａに示されているＬＩＤＡＲシステムの処理ユニット１０８の２つのプロセッサ１１８）。
[0613] ステップ４１０１において、プロセッサ１１８は、視野（例えば図１Ａ及び図２Ａの視野１２０、図４２Ａの視野４２０３、図４２Ｂの視野４２０７、図４２Ｃの視野４２１１、図４２Ｄの視野４２１５、図４２Ｅの視野４２１５’、図４３の視野４３１１）のスキャンにおいて、少なくとも１つの光源（例えば図１Ａの光源１１２、図２Ａの光源１１２のレーザダイオード２０２、及び／又は図２Ｂの複数の光源１０２）からの光束を変動させ得るように、少なくとも１つの光源を制御する。例えば、プロセッサ１１８は少なくとも１つの光源からのパルスのタイミングを変動させ得る。これの代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は少なくとも１つの光源からのパルスの長さを変動させ得る。別の例としてプロセッサ１１８は、この代わりに又はこれと同時に、少なくとも１つの光源からのパルスの大きさを変動させ得る（例えば長さ又は幅、又は他の方法で断面積を変化させる）。更に別の例においてプロセッサ１１８は、この代わりに又はこれと同時に、少なくとも１つの光源からのパルスの振幅及び／又は周波数を変動させ得る。
[0614] ステップ４１０３において、プロセッサ１１８は、視野をスキャンするため、少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器（例えば図１Ａの光偏向器１１４、図２Ａの偏向器１１４Ａ及び／又は偏向器１１４Ｂ、及び／又は図２Ｂの一方向偏向器２１４）を制御する。例えばプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器の機械的移動を行って視野をスキャンすることができる。この代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は、視野をスキャンするため少なくとも１つの偏向器の圧電的又は熱電気的な変化を誘発し得る。この代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は、光学フェーズドアレイ（ＯＰＡ）の異なる放出源の相対振幅、位相、又は他の信号特性を変更することによって、ＯＰＡ光源のステアリングを誘発し得る。この代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイのアクティブな光放出器の変化を誘発し得る。
[0615] いくつかの実施形態において、視野（例えば図４２Ｄの視野４２１５、図４２Ｅの視野４２１５’、図４３の視野４３１１）は、複数の部分（例えば第１の部分及び第２の部分）を含み得る。例えばこれらの部分は、視野によってカバーされるエリアの２分の１、４分の１、又は他の割合の部分を含み得る。他の例では、これらの部分は、視野によってカバーされるエリアの対称部分及び／又は何らかの割合の部分でなく、不規則部分を含み得る。更に別の例では、これらの部分は、視野によってカバーされるエリアの不連続部分を含み得る。
[0616] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、単一のスキャンサイクル中に少なくとも１つの光偏向器が複数の異なる瞬時位置に配置されるように少なくとも１つの光偏向器を制御することができる（例えば、偏向器は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャン中に１つの瞬時位置から又は１つの瞬時位置を介して別の瞬時位置へ移動するように制御される）。例えば、少なくとも１つの光偏向器は、スキャンサイクル中に複数の位置のうち１つから別のものへ連続的に又は非連続的に移動させることができる（任意選択的に、追加の位置及び／又は繰り返しも用いる）。
[0617] そのような実施形態において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器が特定の瞬時位置に配置された場合、光ビームの一部が少なくとも１つの光偏向器によって少なくとも１つの光源から視野内の物体の方へ偏向されると共に光ビームの一部の反射が物体から少なくとも１つのセンサの方へ偏向されるように、少なくとも１つの光偏向器と少なくとも１つの光源を連携させることができる。従って、少なくとも１つの光偏向器は、光ビームの一部を視野の方へ誘導すると共に、視野からの反射を受光することができる。例えば図１Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃが示す例では、偏向器は光ビームの一部を視野の方へ誘導すると共に視野からの反射を受光する。他の実施形態において、少なくとも１つの光源からの光ビームの一部は、視野からの反射を受光する少なくとも１つの他の光偏向器とは別個の少なくとも１つの光偏向器によって、視野の方へ誘導することができる。例えば図２Ａが示す例では、１つの偏向器が光ビームの一部を視野の方へ誘導し、別個の偏向器が視野からの反射を受光する。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの偏向器は、（送信用の）１つ以上の偏向器の第１の群と、（受信用の）１つ以上の偏向器の第２の群と、を含み得る。これらは相互に異なる可能性がある。
[0618] いくつかの実施形態において、少なくとも１つの光源は、少なくとも１つの光偏向器の共通エリアに照準を合わせた複数の光源を含み得る。そのような実施形態において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器が特定の瞬時位置に配置された場合に複数の光源からの光が視野を形成する複数の別個の領域へ投影されるように、少なくとも１つの光偏向器を制御することができる。このような実施形態の一例は、以下で検討される図４３に示されている。
[0619] ステップ４１０５において、プロセッサ１１８は、車両の現在の運転環境を示す入力を受信する。例えばプロセッサ１１８は、農村部関連の指示及び都市部関連の指示のうち少なくとも１つを含む入力を受信できる。別の例としてプロセッサ１１８は、少なくとも１つの農村部関連の指示、都市部関連の指示、光の状況に関する情報、気候状況に関する情報、及び車速に関する情報を含む入力を受信できる。
[0620] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、プロセッサ１１８自体によって実行した決定からの入力を受信できる。このような例においてプロセッサ１１８は、視野の以前の（及び／又は現在の）１つ以上のスキャンからの情報に基づいて現在の運転環境を決定できる。例えばプロセッサは、多数の車両及び／又は車両に極めて近接した建物の存在に基づいて、現在の運転環境が都市部であると判定できる。別の例としてプロセッサは、多数の木及び／又は広々とした土地の存在に基づいて、現在の運転環境が農村部であると判定できる。プロセッサ１１８は、この代わりに又はこれと同時に、車両の速度に基づいて及び／又はマップ情報（これは記憶するか又は受信することができ、更新された交通情報を含み得る）に基づいて、現在の運転環境を決定できる。例えばプロセッサ１１８は、車両の高速が維持されていることに基づいて及び／又は車両のロケーションが既知の州間幹線道路又は幹線道路と一致していることに基づいて、現在の運転環境が州間幹線道路又は幹線道路であると判定できる。別の例として、プロセッサ１１８は、低速が維持されながら車両が頻繁に停止することに基づいて及び／又は既知の交通情報に基づいて、現在の運転環境が交通渋滞であると判定できる。
[0621] この代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は、例えばプロセッサ１１８と共に車両内に位置する中央コンピュータのようなホスト処理ユニットから入力を受信できる。中央コンピュータは、プロセッサ１１８に関する上述した技法を用いて現在の運転環境を決定できる。同様にプロセッサ１１８は、これに加えて又はこの代わりに、遠隔システムから入力を受信することができる。例えばプロセッサ１１８は、気候サーバ又は他の更新された気候情報のソースから気候の指示を受信できる。同様にプロセッサ１１８は、交通サーバ又は他の更新された交通情報のソースから交通の指示を受信できる。
[0622] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、ＧＰＳ、車両ナビゲーションシステム、車両コントローラ、レーダ、ＬＩＤＡＲ、及びカメラのうち少なくとも１つから、現在の運転環境を示す入力を受信できる。例えば上述のように、プロセッサ１１８は、ＧＰＳ及び／又は車両ナビゲーションシステムによって決定された車両ロケーションをマップ及び／又は交通情報と組み合わせて用いて、現在の運転環境を導出できる。そのような例においてプロセッサ１１８は、車両のＧＰＳロケーションをマップと合わせることで車両が州間幹線道路に位置すると判定し、又は、車両のＧＰＳロケーションを交通情報と合わせることで車両が交通渋滞の中にあると判定することができる。同様にプロセッサ１１８は、車両コントローラからの速度や進行方向等を用いて、上述のように現在の運転環境を導出できる。これに加えて又はこの代わりにプロセッサ１１８は、レーダ、ＬＩＤＡＲ、及び／又はカメラからの情報を用いて、現在の運転環境を導出できる。例えばプロセッサ１１８は、レーダ、ＬＩＤＡＲ、及び／又はカメラを用いて、野原、木、建物、中央分離帯のような１つ以上の物体を識別し、この識別した物体を用いて現在の運転環境を導出できる。
[0623] ステップ４１０７では、現在検出されているか又は推測される運転環境に基づいて、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させて、投影される光の量及び視野のスキャンにおける光の空間光分布を変動させることにより、瞬時検出距離を動的に調整することができる。例えばプロセッサ１１８は、投影される光の量を増大させる及び／又は光の空間分布を縮小させて、瞬時検出距離を拡大することができる。別の例として、プロセッサ１１８は、投影される光の量を低減させる及び／又は光の空間分布を拡大させて、瞬時検出距離を縮小することができる。例えばプロセッサ１１８は、図４２Ｄ及び図４２Ｅの例に示されているように、車両がトンネルから出た時を判定し、車両がトンネル内に位置していた時に視野の少なくとも１つの部分において用いた光放出に比べて少なくとも１つの部分における光放出を増大させるために少なくとも１つの光源と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させることができる。
[0624] プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源からのパルスの長さ、少なくとも１つの光源からのパルスの振幅及び／又は周波数等を変えることによって、視野のスキャンにおいて投影される光量を変動させることができる。これに加えて又はこの代わりに、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器の強度（例えば、少なくとも１つの光偏向器が圧電型又は熱電気型である実施形態において）、少なくとも１つの光偏向器の反射角（例えば、少なくとも１つの光源からの光ビームの広がりが拡大又は縮小することによる）等を変えることによって、視野のスキャンにおける光の空間光分布を変動させることができる。
[0625] プロセッサ１１８は、現在の運転環境に基づいて瞬時検出距離の動的な調整を行うことができる。例えばプロセッサ１１８は、農村環境では検出距離を拡大できる。農村環境では、都市環境よりも物体が少ないので、検出距離の拡大によってこの少なさを補償することができる。別の例としてプロセッサ１１８は、交通渋滞では検出距離を縮小できる。交通渋滞によって車速は著しく遅くなり、頻繁な停止及び急停止が多くなるので、遠くの物体を検出する重要性は低くなり得る。より広い検出範囲のために消費されないエネルギは単に節約することができるか、又は、分解能、フレームレート、ＳＮＲのような他の検出特性の改善のために使用できる。
[0626] ステップ４１０７においてプロセッサ１１８は、これに加えて又はこの代わりに、ＬＩＤＡＲシステムの他の特性を調整することも可能である。例えばプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させて、投影される光の量及び視野のスキャンにおける光の空間光分布を変動させることにより、スキャンレートを動的に調整できる。このような例において、プロセッサ１１８は都市環境でスキャンレートを増大することができる。都会の環境では、著しい数の他の車両と歩行者が移動しているので、スキャンレートの高速化によって、車両前方の他の車両の停止や歩行者の道路への移動のようなイベントを早く検出することが可能となる。別の例として、プロセッサ１１８は農村環境でスキャンレートを低減することができる。農村環境では、都市環境よりも他の車両及び歩行者の数が少ないので、高速スキャンレートの必要性は低下し得る。従ってプロセッサ１１８は、車両が都市エリアに位置する時を判定し、非都市エリアで用いられるスキャンサイクルレートに比べて増大したスキャンサイクルレートを生成するために少なくとも１つの光源制御及び少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させることができる。
[0627] 別の例において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させて、投影される光の量及び視野のスキャンにおける光の空間光分布を変動させることにより、空間分解能を動的に調整できる。このような例において、プロセッサ１１８は雨天で空間分解能を増大することができる。都市環境では、農村環境よりも物体が高密度で存在し得るので、空間分解能の増大によってこの高密度を補償することができる。別の例として、プロセッサ１１８はトンネルでスキャンレートを低減することができる。トンネルでは、車両前方の他の車両以外は細部がほとんど存在しないので、高い分解能の必要性は低下し得る。
[0628] 更に別の例において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させて、投影される光の量及び視野のスキャンにおける光の空間光分布を変動させることにより、時間分解能を動的に調整できる。このような例において、プロセッサ１１８は都市環境で時間分解能を増大することができる。都市環境では、著しい数の他の車両と歩行者が移動しているので、時間分解能の増大によって、他の車両及び歩行者の移動をいっそう詳細に監視することが可能となる。別の例として、プロセッサ１１８は農村環境で時間分解能を低減することができる。農村環境では、都市環境よりも他の車両及び歩行者の数が少ないので、詳細な監視の必要性が低くなり得る。
[0629] 更に別の例において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させて、投影される光の量及び視野のスキャンにおける光の空間光分布を変動させることにより、信号対雑音比を動的に調整できる。このような例において、プロセッサ１１８は雨天で信号対雑音比を増大することができる。雨天では、視野における反射量が増大することにより環境内の雑音が増大するので、信号対雑音比の増大によって、雑音増大の影響を低減することが可能となる。別の例として、プロセッサ１１８は夜間に信号対雑音比を低減することができる。夜間は雑音が減少するので、雑音と区別される強力な信号を取得する必要性が低くなり得る。
[0630] 更に別の例において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させて、投影される光の量及び視野のスキャンにおける光の空間光分布を変動させることにより、視野の大きさを動的に調整できる。このような例において、プロセッサ１１８は農村環境で視野の大きさを縮小することができる。農村環境では、道路の車線の数が少ないので、大きい視野の必要性が低くなり得る。別の例として、プロセッサ１１８は州間幹線道路で視野の大きさを拡大することができる。州間幹線道路は多数の車線を有するので、視野の拡大によって、州間幹線道路上に存在する多数の車両を監視することが可能となる。
[0631] 更に別の例において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させて、投影される光の量及び視野のスキャンにおける光の空間光分布を変動させることにより、１つ以上のパルス伝送スキームを動的に調整できる。例えば、スキームによっては、雑音及び／又は周囲光の影響を受けやすいか又は受けにくいものがある。従ってプロセッサ１１８は、雨点又は雪のような高雑音環境では雑音の影響を受けにくいパルス伝送スキームを選択し、都市環境又は夜間のような高周囲光環境では周囲光の影響を受けにくいパルス伝送スキームを選択することができる。
[0632] 視野が複数の部分を有する実施形態において、プロセッサ１１８は、単一スキャンサイクルにおける瞬時検出距離を動的に調整して、視野の第１の部分における検出距離を以前のスキャンサイクルよりも拡大すると共に、視野の第２の部分における検出距離を以前のスキャンサイクルよりも縮小することができる。例えば、車両が交通渋滞の中にあるが道路の他方側は渋滞していない場合、プロセッサ１１８は、道路の進行側の車両前方の視野部分における検出距離を縮小すると共に、車両に隣接した道路の他方側の視野の別の部分における検出距離を拡大することができる。このような例では、道路の他方側を含む部分における検出距離の拡大によって、車両は、道路の他方側の車両が進行側に進入してきた場合に早く反応することが可能となる。更に、進行側を含む部分における検出距離の縮小によって、渋滞で車が動いていないため不必要にエネルギが消費されるのを防止できる。
[0633] 同様にプロセッサ１１８は、スキャンの別の特性を動的に調整して、視野の第１の部分の特性を以前のスキャンサイクルよりも増大すると共に、視野の第２の部分の特性を以前のスキャンサイクルよりも低減することができる。例えばプロセッサ１１８は、第１の部分の空間分解能を増大すると共に第２の部分の空間分解能を低減することができる。このような例においてプロセッサ１１８は、車両がトンネル内に位置する場合、前方部分の空間分解能を増大すると共に側方部分の空間分解能を低減することができる。空間分解能の増大によって、車両前方の他の車両の動きの追跡を強化することができ、空間分解能の低減によって、トンネルの壁の追跡に不必要にエネルギが消費されるのを防止できる。
[0634] 更に別の例として、プロセッサ１１８は、第１の部分の時間分解能を増大すると共に第２の部分の時間分解能を低減することができる。このような例においてプロセッサ１１８は、車両が州間幹線道路上に位置する場合、側方部分の時間分解能を増大すると共に前方部分の時間分解能を低減することができる。空間分解能の増大によって、対向方向を走行している他の車両の動きをより詳細に追跡して、他の車両が自車両の側の車線に入ってきた場合に迅速な反応が必要となる事態に備えることができる。時間分解能の低減によって、自車両の前方を走行している他の車両の追跡に不必要にエネルギが消費されるのを防止できる。
[0635] 別の例においてプロセッサ１１８は、第１の部分の信号対雑音比を増大すると共に第２の部分の信号対雑音比を低減することができる。このような例においてプロセッサ１１８は、車両が都市環境に位置する場合、側方部分の信号対雑音比を増大すると共に前方部分の信号対雑音比を低減することができる。信号対雑音比の増大によって、道路の側方の道路照明からの周囲光を補償することができ、信号対雑音比の低減によって、車両の前方を走行している他の車両の追跡に不必要にエネルギが消費されるのを防止できる。
[0636] 更に別の例において、プロセッサ１１８は、視野の第１の部分の大きさを拡大すると共に視野の第２の部分の大きさを縮小することができる。このような例においてプロセッサ１１８は、車両が農村環境に位置する場合、前方部分の視野を拡大すると共に側方部分の視野を縮小することができる。視野の拡大によって、対向車両又は先行車両をより早く視認することが可能となり、視野の縮小によって、道路の側方の野原又は木の追跡に不必要にエネルギが消費されるのを防止できる。
[0637] 別の例において、プロセッサ１１８は、第１の部分におけるパルス伝送スキームを変更すると共に第２の部分におけるパルス伝送スキームを異なるように変更することができる。このような例においてプロセッサ１１８は、車両が夜間に農村環境に位置する場合、前方部分には雑音を最小限に抑えるパルス伝送スキームを選択すると共に、側方部分には雑音の影響を受けやすいパルス伝送スキームを選択することができる。前者のスキームは、対向車両の明るいヘッドライト又は先行車両のテールランプからの雑音に対処することができ、後者のスキームは、道路の側方の物体からのすでに最小限である雑音を最小限に抑えることに不必要にエネルギが消費されるのを防止できる。
[0638] 同様に、いくつかの実施形態においてプロセッサ１１８は、現在の運転環境に基づいて、複数のスキャンサイクルで少なくとも１つの光源及び少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させて、視野の近視野部分における物体を検出するためのスキャンサイクルの第１のレート及び視野の遠視野部分における物体を検出するためのスキャンサイクルの第２のレートとを動的に調整できる。例えばプロセッサ１１８は、遠視野部分における物体よりも高いレートで近視野部分における物体をスキャンすることができる。これによってプロセッサ１１８は、遠くの物体の動きよりも近くの物体の動きをより精密に追跡できる。あるいは、プロセッサ１１８は、遠視野部分における物体よりも低いレートで近視野部分における物体をスキャンすることも可能である。
[0639] 方法４１００は追加のステップを含むことができる。例えば方法４１００は更に、少なくとも１つのスキャンサイクルで少なくとも１つの光源及び少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させて、視野の第１の部分に関連した瞬時点分解能を動的に調整することを含み得る。例えば、少なくとも１つの光源からの光ビームを、より大きいエリアに広げることで、より多い画素数にわたるデータを生成するか、又は、より小さいエリアに圧縮することで、より少ない画素数にわたるデータを生成することができる。
[0640] 方法４１００は更に、現在の運転環境を示す受信入力に対応した環境タイプに基づいて、少なくとも１つの光源を制御することを含み得る。例えばプロセッサ１１８は、光束や波長のような少なくとも１つの光源の特性を調整できる。このような例においてプロセッサ１１８は、夜間では日中よりも低い波長を選択するか、又は農村環境では都市環境よりも高い強度を選択することができる。
[0641] 方法４１００は更に、現在の運転環境に基づいて少なくとも１つのセンサの感度モードを調整することを含み得る。例えばプロセッサ１１８は、車両が雨天で運転している時を判定し、雨滴の反射を無視する（dismiss）ように少なくとも１つのセンサからの出力に関連した感度モードを調整できる。上記で詳しく検討したように、センサ感度の変更は、センサパラメータ（例えば動作電圧）、検出経路パラメータ（例えば信号増幅レベル、ＡＤＣパラメータ）、又はプロセッサパラメータ（例えばプロセッサに適用される閾値又は決定ルール）を変更することによって達成できる。
[0642] 図４１Ｂは、ＬＩＤＡＲシステムにおいて検出距離を変更するための例示的な方法４１００’を示している。方法４１００’は、少なくとも１つのプロセッサによって実行できる（例えば、図１Ａに示されているようなＬＩＤＡＲシステム１００の処理ユニット１０８のプロセッサ１１８、及び／又は図２Ａに示されているＬＩＤＡＲシステムの処理ユニット１０８の２つのプロセッサ１１８）。
[0643] 図４１Ｂの方法４１００’のステップ４１０１、４１０３、及び４１０５は、図４１Ａの方法４１００のステップ４１０１、４１０３、及び４１０５と同一である。従って、それらの説明はここでは繰り返さない。
[0644] ステップ４１０７では、現在検出されているか又は推測される運転環境に基づいて、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させて検出動作スキームを変更することができる。例えば図１７を参照して上述したように、プロセッサ１１８は、少なくとも１つのセンサ及び／又はプロセッサ１１８の動作パラメータを変更できる。例えばこのような場合の動作パラメータの変更は、少なくとも１つのセンサによって取得された信号レベル及び／又は雑音レベルに対する検出感度を変化させ得る。例えばプロセッサ１１８は、図１７を参照して上記で検討したように、畳み込み後閾値を変えることによってセンサ感度を変更できる。しかしながら、これに加えて又はこの代わりに、少なくとも１つのセンサ及び／又はプロセッサ１１８の他の動作パラメータをプロセッサ１１８によって変更することも可能である。
[0645] 図４２Ａから図４２Ｅに、異なる運転環境の例が示されている。図４２Ａの例において、車両４２０１は、車両本体及びこの車両本体内に配置された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。少なくとも１つのプロセッサは、図４１の方法４１００又はその変形を実行できる。図４２Ａの例において、車両４２０１は都市環境で運転している。従って車両４２０１のＬＩＤＡＲシステムは、図４２Ａに示されているように、高いフレームレート（例えば毎秒２５フレーム（ＦＰＳ））、中程度の距離（例えば１００メートル）、及び広い水平方向視野（例えば３２０°、３４０°、３６０°等）を用いて視野４２０３をスキャンすることができる。これは、中程度の速度、高度の詳細、近距離の物体、及び都市環境に関連して起こり得る急速な状況変化に対処することができる。
[0646] 図４２Ｂの例において、車両４２０５は、車両本体及びこの車両本体内に配置された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。少なくとも１つのプロセッサは、図４１の方法４１００又はその変形を実行できる。図４２Ｂの例において、車両４２０５は農村環境で運転している。従って車両４２０５のＬＩＤＡＲシステムは、図４２Ｂに示されているように、中程度のフレームレート（例えば毎秒２０フレーム（ＦＰＳ））、長い距離（例えば２００メートル）、及び中程度の水平方向視野（例えば２００°、１５０°、１２０°等）を用いて視野４２０７をスキャンすることができる。いくつかの実施形態において、範囲はスキャンによって変動させることができ、例えばほとんどのスキャンでは１００メートル、５回のスキャンごとに２００メートルをスキャンする。このような設定は、高速の速度、低度の詳細、遠距離の物体、及び農村環境に関連した遅い状況変化に対処することができる。
[0647] 図４２Ｃの例において、車両４２０９は、車両本体及びこの車両本体内に配置された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。少なくとも１つのプロセッサは、図４１の方法４１００又はその変形を実行できる。図４２Ｃの例において、車両４２０９は交通渋滞の中で運転している。従って車両４２０９のＬＩＤＡＲシステムは、図４２Ｃに示されているように、中程度のフレームレート（例えば毎秒２０フレーム（ＦＰＳ））、短い距離（例えば７５メートル）、及び中程度の水平方向視野（例えば２００°、１５０°、１２０°等）を用いて視野４２１１をスキャンすることができる。このような設定は、低速の速度、低度の詳細、近距離の物体、及び交通渋滞に関連した一般的に遅い状況変化に対処することができる。
[0648] 図４２Ｄの例において、車両４２１３は、車両本体及びこの車両本体内に配置された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。少なくとも１つのプロセッサは、図４１の方法４１００又はその変形を実行できる。図４２Ｄの例において、車両４２１３はトンネルの中で運転している。従って車両４２１３のＬＩＤＡＲシステムは、領域４２１７ａ及び４２２１７ｃでは領域４２１７ｂと異なる特性を用いて視野４２１５をスキャンすることができる。領域４２１７ａ及び４２１７ｃでは、低いフレームレート（例えば毎秒１０フレーム（ＦＰＳ））、短い距離（例えば７５メートル）、及び低い空間分解能及び／又は時間分解能を用いて、トンネルの壁を追跡する必要がないことに対処できる。他方で、領域４２１７ｂにおいては、中程度のフレームレート（例えば毎秒２０フレーム（ＦＰＳ））、中程度の距離（例えば１００メートル）、及び中程度の空間分解能及び／又は時間分解能を用いて、車両４２１３に先行する別の車両で起こり得る急停止を追跡することができる。あるいは、図４２Ｄに示されているように、領域４２１７ｂをスキャンしている間に領域４２１７ａ及び４２１７ｃをスキャンしないことも可能である（「Ｘ」で示されているように）。
[0649] 図４２Ｅの例において、車両４２１３はトンネルから出たところである。従って車両４２１３のＬＩＤＡＲシステムは、領域４２１７ａ’及び４２１７ｃ’において、領域４２１７ａ及び４２１７ｃで以前用いたものとは異なる特性を用いて視野４２１５’をスキャンすることができる。例えば、フレームレート、検出距離、及び／又は空間分解能及び／又は時間分解能を増大させて、これらの領域内に存在し得る物体を追跡する必要性に対処できる。他方で、領域４２１７ｂ’におけるフレームレート、検出距離、及び／又は空間分解能及び／又は時間分解能を、領域４２１７ｂで用いたものと同一のまま保持することができる。あるいは、この時点で領域４２１７ｂに加えて領域４２１７ａ及び４２１７ｃを、同一の特性（図４２Ｅに示されているように）又は異なる特性のいずれかを用いてスキャンしてもよい。
[0650] 図４２Ｆは、図４２Ａ、図４２Ｂ、及び図４２Ｃの車両４２０１、４２０５、及び４２０９を、それぞれ対応する視野４２０３、４２０７、及び４２１１と共に示している。図４２Ｆに示されているように、都市環境における車両４２０１の視野４２０３は、中程度の検出距離及び広い水平方向視野を有する。図４２Ｆに更に示されているように、農村環境における車両４２０５の視野４２０７は、（都市環境における）視野４２０３よりも大きい検出距離を有するが、（都市環境における）視野４２０３に比べて中程度の水平方向視野を有する。更に図４２Ｆに示されているように、交通渋滞中の車両４２０９の視野４２１１は、（都市環境における）視野４２０３よりも短い検出距離を有するが、（例えば都市環境における視野４２０３と同様の）広い水平方向視野を有する。
[0651] 図４２Ａから図４２Ｆに示されていない追加の運転環境によって、ＬＩＤＡＲシステムの１つ以上の特性が調整される場合がある。例えば雨天の際、本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムは、高いフレームレート（例えば毎秒２５フレーム（ＦＰＳ））及び高い空間分解能及び／又は時間分解能を用いて視野をスキャンして、各フレームにおける大きい雑音及びゆがんだ細部に対応することができる。
[0652] 図４３は、少なくとも１つの光偏向器の共通エリアに照準を合わせた複数の光源を有する例示的なＬＩＤＡＲシステム４３００を示す図である。図４３に示されているように、複数の光源からの光は少なくとも１つの光偏向器の重複エリアに入射することができる。これに加えて又はこの代わりに、複数の光源から発し、シーンから反射されて戻った光は、少なくとも１つの光偏向器の重複エリアに入射することができる。図４３に示されているように、システム４３００は、複数の光源（例えば光源４３０３ａ、４３０３ｂ、及び４３０３ｃ）と共に、処理ユニット（例えば少なくとも１つのプロセッサ４３０１）を含む。複数の光源４３０３ａ、４３０３ｂ、及び４３０３ｃは、対応する複数の光ビーム（例えば光ビーム４３０５ａ、４３０５ｂ、及び４３０５ｃ）を放出できる。
[0653] 図４３の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム４３００は、共通エリア４３０７を有する少なくとも１つの偏向器４３０９を含む。少なくとも１つの偏向器４３０９は、例えばスキャンサイクル中に特定の瞬時位置に配置され得る。複数の光源４３０３ａ、４３０３ｂ、及び４３０３ｃは、共通エリア４３０７に照準を合わせることができ、従って複数の対応する光ビーム４３０５ａ、４３０５ｂ、及び４３０５ｃをそこへ誘導することができる。共通エリア４３０７は、複数の光ビーム４３０５ａ、４３０５ｂ、及び４３０５ｃを視野４３１１へ投影することができる。図４３の実施形態において共通エリア４３０７は、複数の光ビーム４３０５ａ、４３０５ｂ、及び４３０５ｃを、視野４３１１を形成する複数の別個の領域（例えば領域４３１３ａ、４３１３ｂ、及び４３１３ｃ）へ投影することができる。複数の光ビーム４３０５ａ、４３０５ｂ、及び４３０５ｃは、視野４３１１から（又は視野内の物体から）複数の対応する反射４３１５ａ、４３１５ｂ、及び４３１５ｃを生じる。
[0654] 更に、図４３の例において、複数の領域４３１３ａ、４３１３ｂ、及び４３１３ｃのスキャンレートは異なる可能性がある。例えば図４３に示されているように、領域４３１３ａのスキャンレートは領域４３１３ｂよりも遅く、領域４３１３ｃのスキャンレートは
[0655] 他の実施形態では、これに加えて又はこの代わりに、複数の領域４３１３ａ、４３１３ｂ、及び４３１３ｃ間でスキャン特性が異なる可能性がある。例えば、複数の領域４３１３ａ、４３１３ｂ、及び４３１３ｃ間で、瞬時検出距離、空間分解能、時間分解能、信号対雑音比、視野の大きさ、１つ以上のパルス伝送スキーム等は、それぞれ独立して又は組み合わせで異なる可能性がある。
[0656] 図４３の例において、光ビーム４３０５ａ、４３０５ｂ、及び４３０５ｃ、並びに対応する反射４３１５ａ、４３１５ｂ、及び４３１５ｃは双方とも、少なくとも１つの偏向器４３０９の共通エリア４３０７に入射する。しかしながら他の実施形態では、光ビーム４３０５ａ、４３０５ｂ、及び４３０５ｃは、対応する反射４３１５ａ、４３１５ｂ、及び４３１５ｃが反射されるのとは異なる１つ以上の偏向器によって投影され得る。
[0657] 図４３の例で更に示されているように、各反射４３１５ａ、４３１５ｂ、及び４３１５ｃは、対応する少なくとも１つの偏向器及びセンサへ誘導される（例えば、センサ４３１９ａ、４３１９ｂ、及び４３１９ｃに対応して結合された偏向器４３１７ａ、４３１７ｂ、及び４３１７ｃ）。しかしながら他の実施形態では、いずれかの追加の偏向器は省略され得る。更に、他の実施形態では、２つ以上の反射が単一のセンサへ誘導され得る。
[0658] 車線横断方向転換のためのＬｉｄａｒ検出スキーム
[0659] なしの車線横断方向転換ではいくつかの問題が発生する可能性がある。例えば、１つ以上の車線を横断する経路に沿って車両をナビゲーションすること（例えば、米国における交差点での左折、又は英国における交差点での右折）は、対向車両、自転車、及び歩行者が存在する交通渋滞中には困難となり得る。人の運転者は交差点に進入し、加速の機会を待ち、危険な車線横断方向転換を行う可能性がある。自律走行車又は半自律走行車にも同様の問題が存在し得る。
[0660] 交差点又は車線の横断を含む他の道路状況におけるナビゲーションを支援するため、ＬＩＤＡＲシステム１００は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の領域に関するシステムの１つ以上の動作特性をＬＩＤＡＲ ＦＯＶの他の領域に対して変更するように構成できる。例えば本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムにおいて、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の領域の検出範囲（例えば、横断する車線と重複するＦＯＶの部分）を、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つ以上の他の領域に対して拡大することができる。例えば一例において、車両（自律走行車又は他のもの）が少なくとも１つの車線を横断する左折を試みている場合、横断する車線と重複するＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つ以上の領域に関連付けられた検出範囲（例えば、横断する対向車線に面する車両の右側前方の４分の１部分に対応するＦＯＶの概ね右半分）が、ＦＯＶの他の領域の検出範囲（例えば、横断する対向車線に面しない車両の左側前方の４分の１部分に対応するＦＯＶの概ね左半分）よりも大きいことが予想され得る。ＬＩＤＡＲ ＦＯＶは、連続的であるか又はそうでない複数のスキャン領域の集合を含み得ることに留意するべきである。例えばいくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶは、重複した連続的な立体角値を含む複数の部分から構成され得る。他の実施形態において、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶは、複数の重複していないか又は部分的に重複した立体角範囲の集合であり、それらの各々は異なる方向に延出した軸で二等分される（図４５に示されているように）。このようにしてＬＩＤＡＲシステム１００は、対向車両を検出すること、及び横断する車線に関連した高解像度の深度マップを生成することを良好に実行できる。
[0661] 本開示のシステム及び方法によって、車両の車線横断方向転換の方向と反対の方向の検出範囲（例えば、車線横断方向転換の方向が左である場合はＦＯＶの右半分におけるＦＯＶの１つ以上の領域に関連した検出範囲）を、車線横断方向転換の方向の検出範囲よりも一時的に大きくすることができる。検出範囲のこのような変更を行うには、例えば、少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させることで、車両が合流しようとしている遠い側の車線を含めて車両の車線横断方向転換の方向とは反対の側の光束を視野の他の部分よりも増大させればよい。
[0662] 図４４は、車線横断方向転換のためのＬＩＤＡＲ検出スキームの例示的な方法４４００を示している。方法４４００は少なくとも１つのプロセッサによって実行できる（例えば、図１Ａに示されているようなＬＩＤＡＲシステム１００の処理ユニット１０８のプロセッサ１１８、及び／又は図２Ａに示されているＬＩＤＡＲシステムの処理ユニット１０８の２つのプロセッサ１１８）。ステップ４４０１において、プロセッサ１１８は、視野（例えば図１Ａ及び図２Ａの視野１２０）のスキャンサイクルにおいて、少なくとも１つの光源（例えば図１Ａの光源１１２、図２Ａの光源１１２のレーザダイオード２０２、及び／又は図２Ｂの複数の光源１０２）からの光の光束を変動させ得るように、少なくとも１つの光源を制御することができる。例えば、プロセッサ１１８は少なくとも１つの光源からのパルスのタイミングを変動させ得る。この代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は少なくとも１つの光源からのパルスの長さを変動させ得る。別の例としてプロセッサ１１８は、この代わりに又はこれと同時に、少なくとも１つの光源からのパルスの大きさを変動させ得る（例えば長さ又は幅、又は他の方法で断面積を変化させる）。更に別の例ではプロセッサ１１８は、これの代わりに又はこれと同時に、少なくとも１つの光源からのパルスの振幅及び／又は周波数を変動させ得る。
[0663] ステップ４４０２は更に、プロセッサ１１８が、視野をスキャンするため、少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの偏向器（例えば、図１Ａの光偏向器１１４、図２Ａの偏向器１１４Ａ及び／又は偏向器１１４Ｂ、及び／又は図２Ｂの一方向偏向器２１４）を制御することを含み得る。例えばプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器の機械的移動を行って視野をスキャンすることができる。この代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は、視野をスキャンするため少なくとも１つの偏向器の圧電的又は熱電気的な変化を誘発し得る。
[0664] いくつかの実施形態において、視野の単一のスキャンサイクルは、スキャンサイクル中に少なくとも１つの光偏向器が複数の異なる瞬時位置に配置されるように少なくとも１つの偏向器を移動させることを含み得る（例えば、偏向器は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶのスキャン中に１つの瞬時位置から又は１つの瞬時位置を介して別の瞬時位置へ移動するように制御される）。例えば、少なくとも１つの光偏向器は、スキャンサイクル中に複数の位置のうち１つから別のものへ連続的に又は非連続的に移動させることができる（任意選択的に、追加の位置及び／又は繰り返しも用いる）。
[0665] そのような実施形態において、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器が特定の瞬時位置に配置された場合、光ビームが少なくとも１つの光偏向器によって少なくとも１つの光源から視野の方へ偏向されると共に視野内の物体からの反射が少なくとも１つの光偏向器によって少なくとも１つのセンサの方へ偏向されるように、少なくとも１つの光偏向器と少なくとも１つの光源を連携させることができる。従って、少なくとも１つの光偏向器は、光ビームを視野の方へ誘導すると共に、視野からの反射を受光することができる。例えば図１Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃが示す例では、偏向器は光ビームを視野の方へ誘導すると共に視野からの反射を受光する。いくつかの態様において、反射は、視野の方へ誘導された光ビームによって生じ得る。他の実施形態において、少なくとも１つの光源からの光ビームは、視野からの反射を受光する少なくとも１つの他の光偏向器とは別個の少なくとも１つの光偏向器によって、視野の方へ誘導することができる。例えば図２Ａが示す例では、１つの偏向器が光ビームを視野の方へ誘導し、別個の偏向器が視野からの反射を受光する。
[0666] ステップ４４０３において、プロセッサ１１８は、車両の車線横断方向転換が起こりそうであることを示す入力を取得する。車線横断方向転換技法の例については図４５及び図４６を参照して以下で検討する。
[0667] ステップ４４０４では、車線横断方向転換が起こりそうであることを示す入力に応答して、プロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させることで、車両が合流しようとしている遠い側の車線を含めて車両の車線横断方向転換の方向とは反対の側（すなわち方向、角度、関心領域であり、車両の一部ではない）の光束を視野の他の部分よりも増大させ、車両の車線横断方向転換の方向とは反対側の検出範囲を車線横断方向転換の方向の検出範囲よりも一時的に拡大することができる。
[0668] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、１つの光源の制御又は１つの偏向器を制御することで、車両が合流しようとしている遠い側の車線を含めて車両の車線横断方向転換の方向とは反対の側の光束を視野の他の部分よりも増大させることができる。例えば、偏向器（例えば図１Ａの光偏向器１１４、図２Ａの偏向器１１４Ａ及び／又は偏向器１１４Ｂ、及び／又は図２Ｂの一方向偏向器２１４）が固定スキャンスケジュールに従ってスキャンを続けている場合、車線横断方向転換で横断される車線の１つ以上において物体（例えば車両）が存在する可能性のあるＬＩＤＡＲ ＦＯＶの領域内の検出範囲を変動させるため、光源１１２のパラメータを変更することができる。検出範囲を（個別に又はまとめて）拡大させ得るＦＯＶのそのような領域を関心領域と称することができる。
[0669] いくつかの実施形態において、関心領域内の検出範囲は、関心領域外のＦＯＶの領域内の検出範囲よりも大きくすることができる。任意の適切な検出範囲比を達成できる。いくつかの実施形態において、関心領域内の検出範囲は、関心領域外の検出範囲よりも少なくとも２倍大きくすることができる。車両が車線横断方向転換を行う状況の特定の例において、プロセッサ１１８は、関心領域に対応する方向（例えば横断車線と重複するＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分）で範囲Ｘの車両を検出することができ、関心領域でない（例えば横断車線と重複しない）ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの領域ではＸ／２以下の範囲でのみ車両を検出することができる。例えば自律走行車が左折を準備、開始、及び／又は実行している場合、関心領域は、車両の右側の少なくとも一部を包含するＬＩＤＡＲ ＦＯＶの右半分とすることができる。場合によっては、車両のすぐ前方のエリアと重複するＬＩＤＡＲ ＦＯＶの領域は関心領域外である。これに加えて又はこの代わりに、ＬＩＤＡＲシステムＦＯＶは異なるセグメントにまたがって提供することができ、各セグメントは例えば車両を取り囲むそれぞれ異なるゾーンを対象とする。このような場合、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの関心領域は、車両の助手席側、車両の運転席側、車両の後部、車両に対して任意の４分の１の方向（例えば車両の縦軸及び横軸の間）等に存在し得る。プロセッサ１１８は、関心領域内の検出範囲を拡大すると共にＬＩＤＡＲ ＦＯＶの関心の低い領域に対するリソースを節約するように、ＬＩＤＡＲシステム１００のコンポーネントの中でもとりわけ、光源１１２（光出力に影響を与えるその制御可能パラメータの任意のものを含む）及び偏向器１１４を制御することができる。
[0670] 方法４４００は追加のステップを含み得る。例えば方法４４００は更に、視野のスキャンサイクル中に少なくとも１つの光偏向器が複数の異なる瞬時位置に配置されるように光偏向器を制御することを含み得る。あるいは方法４４００は更に、光偏向器が特定の瞬時位置に配置された場合、光ビームの一部が光偏向器によって光源から視野内の物体の方へ偏向されると共に物体からの光ビームの一部の反射が光偏向器によって少なくとも１つのセンサの方へ偏向されるように、少なくとも１つの光偏向器と光源を連携させることを含み得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは更に、少なくとも１つの光偏向器に照準を合わせた複数の光源を含み得る。プロセッサは、光偏向器が特定の瞬時位置に配置された場合に複数の光源からの光が視野内の複数の別個の領域へ投影されるように、光偏向器を制御することができる。
[0671] プロセッサ１１８は、様々なソースに基づいて、ホスト車両が車線横断方向転換を計画していること又は車線横断方向転換を開始したことを判定できる。例えばいくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、車両のナビゲーションシステムから車線横断方向転換が起こりそうであることを示す入力を受信できる。他の実施形態において、プロセッサ１１８は、車両の別のシステム（例えば１つ以上のセンサ、連動した方向転換信号、車輪操舵方向、ＧＰＳセンサ等）から、又は車両外部のシステム（例えば１つ以上の自律走行車ナビゲーションサーバシステム、マッピングシステム等）から、車線横断方向転換が起こりそうであることを示す入力を受信できる。他の実施形態においてプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源から投影された光に関連した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（例えばセンサ１１６）から受信した情報に基づいて、車線横断方向転換が起こりそうであることを示す入力を決定できる。言い換えると、プロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲシステム１００のセンサ１１６の出力に基づいて、車線横断方向転換が起こりそうであること又は開始したことを判定できる。
[0672] プロセッサ１１８は、横断する車線内で検出された物体の１つ以上の特徴を決定するように構成できる。いくつかの例では、１つ以上の特徴は、検出された物体までの距離及び／又は物体のタイプ（例えば自動車、トラック、静止物体、歩行者等）を含み得る。いくつかの実施形態においてプロセッサ１１８は、横断車線（例えば遠い側の車線）で検出された移動中の物体の速度、進行方向（例えばＦＯＶの２回以上のスキャンでロケーションを監視することによる）、又は検出された物体に関連した他の任意の特徴も決定できる。いくつかの実施形態においてプロセッサ１１８は、ホスト車両の運動特性（例えば速度、加速度、位置等）を監視し、ホスト車両の運動特性及び（例えば横断車線内の）検出された物体の運動特性に基づいて、ホスト車両及び検出された物体が衝突コース上にあるか否かを判定できる。それらが衝突コース上にあると判定された場合、プロセッサ１１８は警告を発生することができる（例えばクラクションの音、視覚的な警告、検出された物体に関連するコントローラへの無線通信等）。他の実施形態において、衝突コースの判定には他の潜在的な危険性が含まれ得る。例えばホスト車両が静止している場合、ホストに警告が出されるのは、例えば接近してくる車両が現在位置のホスト車両に危害を及ぼす場合、又はホスト車両が移動すると予想される場合である。いくつかの実施形態においてプロセッサ１１８は、自律モードだけでなく、他のモード（例えば高度な運転手支援システム動作、完全運転手制御等）においても、（聴覚、視覚、又はその他の）警告を出すことができる。
[0673] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲ視野に関連した反射率画像を生成することができる。反射率画像は、検出された移動中の物体の様々な部分から反射された光量を表す移動中の物体のフィンガプリント（fingerprint）を含み得る。一例として、光投影器１１２からの光がＬＩＤＡＲシステム１００の環境内の物体に入射した場合、それらの物体の反射率特性に基づいて、プロセッサ１１８はパターンを検出できる。例えばプロセッサ１１８は、検出された物体に関連したタイプカテゴリ（例えば歩行者、車両、中央分離帯の障壁等）を決定するため、反射率パターン又はフィンガプリントを識別できる。また、プロセッサ１１８は、検出された物体に関連したサブタイプ（例えば検出された車両がバスであるか、小型車であるか、又はライトバンであるか等）を決定することも可能である。全ての車両は、その形状及び構成（例えばナンバープレートの位置及び周りの輪郭、車両上のヘッドライトの大きさ、形状、間隔、及び配置等）に基づく異なる反射率フィンガプリントを示し得る。
[0674] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、検出された反射率パターンと所定の反射率テンプレートとの比較に基づいて、検出された物体の１つ以上の状態を決定するように構成できる。例えばいくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、（例えば複数のスキャンサイクルにわたって）検出された移動中の物体に関して取得された１つ以上の反射率フィンガプリントを、複数の所定の／記憶された反射率テンプレートと比較することで、移動中の物体が右折の合図をしている車両であると判定できる。
[0675] また、プロセッサ１１８は、ホスト車両によって検出された操作に基づいて、ＬＩＦＡＲ ＦＯＶの異なる領域に異なる光束レベルを割り当てるように構成できる。例えばいくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、左折とは異なるパワー割り当てスキームを右折に対して適用することができる。例えば光束の変化に応じて、プロセッサ１１８は、右折とは異なるパワーを左折に対して割り当てることができる。パワー予算割り当ての別の例については図２９から図３１を参照して更に記載されている。
[0676] 更に別の実施形態において、プロセッサ１１８は、現在の運転環境を示す入力を受信し、決定された運転環境に応じて異なるパワー割り当てスキームを適用することができる。例えばプロセッサ１１８は、都市エリアの車線横断方向転換とは異なるパワー割り当てスキームを農村エリアの車線横断方向転換に対して適用することができる。一例として、都市エリアでは、歩行者又は自転車がホスト車両の側方から近付いてくる可能性が高くなり得る。従って都市エリアでは、農村エリアに比べ、ホスト車両に対して１つ以上の方向（例えば運転席側、助手席側、後部等）で農村エリアよりも高い精度で物体を検出する必要性が高くなり得る。これに対して農村エリアでは、歩行者及び他の障害物がより少ない可能性がある。従って、特にホスト車両に近い距離範囲では、ホスト車両周囲の高解像度の深度マップの必要性は低くなり得る。しかしながら他方で、農村環境では、交通量が少ないことを含む様々な要因のために都市エリアよりも車速が速くなる傾向がある。この結果プロセッサ１１８は、ホスト車両に極めて接近している物体（例えば約４０ｍ、２０ｍ等）の検出には少ないリソースを割り当て、代わりに、より遠くの物体の検出により多くのリソースを割り当てることができる。
[0677] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、車両の右側に関連した第１の視野及び車両の左側に関連した第２の視野のスキャンを可能とするように、少なくとも２つの光源及び少なくとも２つの偏向器を制御することができる。更に別の実施形態において、プロセッサ１１８は、車両が合流しようとしている道路を含む視野の第１の部分へ投影される光量が道路に隣接した建物を含む視野の第２の部分に与えられる光量よりも大きくなるように、少なくとも１つの光源１１２を制御することができる。
[0678] 前述の通り、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の部分へ与えられる光束の増大によって、これらの領域で、様々な機能の中でもとりわけ検出機能を強化することができ、視野（例えば図１Ａ及び図２Ａの視野１２０）を拡大することができる。図２Ｃに示されているように、主光源１１２Ａは、検出範囲を最適化するため、より長い波長の光を投影できる。更に図５Ａに示されているように、光パルスと光パルスとの間の時間は所望の検出範囲に依存し得る。具体的には、より短い時間期間で同一量の光パルスを送出すると、光束を増大させることができる。図５Ｃに示されているように、パルス数を変動させること又はパルスとパルスとの間の時間量を変更することだけが光束を調整する方法ではない場合がある。光束の変化は他の方法によっても実施できる。他の方法には例えば、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、及びその他のものがある。
[0679] 一例として、プロセッサ１１８は、視野（例えば図１Ａ及び図２Ａの視野１２０）のスキャンサイクルにおいて少なくとも１つの光源（例えば図１Ａの光源１１２、図２Ａの光源１１２のレーザダイオード２０２、及び／又は図２Ｂの複数の光源１０２）からの光の光束を変動させ得るように、少なくとも１つの光源を制御することができる。
[0680] 図４５は、ＬＩＤＡＲ検出スキャンスキームの一例を示す図４５００を含む。図示のように、自律走行車４５１０は道路を東から西へ走行し、西から東へ走行している車両４５３０に近付いている。自律走行車４５１０は、車両４５１０の周囲環境の７つの異なる領域へ光を投影することで７つの視野（これらは少なくともいくつかの部分で重複し得る）を提供できるＬＩＤＡＲシステムを含み得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムの各視野は、光源１１２、偏向器１１４、検出器１１６、及び関連する光学コンポーネント（例えばレンズ等）のような対応するモジュールに関連付けることができるが、コンポーネントがより多いか又は少ないこともあり得る。簡略化のため、これらのモジュールの各々は、異なる視野を識別するための手段としてここではレンズシステムと称する。レンズシステムを介して、ＬＩＤＡＲシステムは視野内の物体から反射光を受光することができる。自律走行車４５１０は、レンズシステム４５１１に対応する視野４５２１（例えば図１Ａの視野１２０と同様）、レンズシステム４５１２に対応する視野４５２２、レンズシステム４５１３に対応する視野４５２３、レンズシステム４５１４に対応する視野４５２４、レンズシステム４５１５に対応する視野４５２５、レンズシステム４５１６に対応する視野４５２６、及びレンズシステム４５１７に対応する視野４５２７を有し得る。
[0681] １つの特定の例（図示せず）において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、自動車の前方を「見る」４つのレンズシステムを含み得る。４つのレンズシステムは全部で、光源を４つ用いて１６０°の視野をカバーできる。各光源は、例えば共有の偏向器を介して水平方向に４０°の視野をスキャンする。いくつかの実施形態においてプロセッサ１１８は、第１の光源（横断車線が位置するＦＯＶの一部に対応する）による光束を増大させ、同時に、第２の光源（別の方向、及び横断車線のような関心領域と実質的に重複しないＦＯＶ部分に対応する）の光束を低減することができる。双方の信号の反射は共通の光偏向器１１４（例えばミラー）に入射し得る。
[0682] 図４６Ａは、車線横断方向転換のためのＬＩＤＡＲ検出スキームの一例を示す図４６００である。図４５の自律走行車４５１０は、車線横断方向転換のため交差点に進入し得る。他の実施形態において自律走行車は、Ｔ字路、Ｙ字路、又は車線横断方向転換のための他の任意のタイプの交差点に進入し得る。自律走行車４５１０は、車線横断方向転換のため例えば軌道４６２０のような経路をとり得る。自律走行車４５１０が交差点に進入すると（又はそれより前でも）、プロセッサ１１８は、ＦＯＶ部分４５２５、４５２２、及び４５２３で表されるＬＩＤＡＲ視野の部分に対する光束レベルを増大させることができる。この結果、これらの部分に関連した潜在的な検出範囲は、全ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの他の部分よりも拡大し得る。例えば図示のように、ＦＯＶ部分４５２２はＦＯＶ部分４５２１よりも大きい検出範囲を有し得る。ＦＯＶ部分４５２３は４５２４よりも大きい検出範囲を有し得る。ＦＯＶ部分４５２５（車両の、横断している車線の対向方向に面する側の部分）は、ＦＯＶ部分４５２６よりも大きい検出範囲を有し、ＦＯＶ部分４５２２及び４５２３よりも大きい検出範囲を有し得る。場合によっては、ＦＯＶ部分４５２５の検出範囲は他のＦＯＶ部分の２倍よりも長いことがある。図４６Ａに示されているように、車両の右側のＦＯＶ部分４５２５は、関心領域と重複していると判定された方向にあるので、車線を横断する左折中に最も多くの光束が割り当てられると共に最大の検出範囲を有することができる。車両の左側のＦＯＶ部分４５２１、４５２６、及び４５２４の検出範囲は、デフォルト値に対して不変とすることができる（例えば、図４６Ａに示す車線横断方向転換の前に図４５に示されているように）。あるいは、車両の左側のＦＯＶ部分４５２１、４５２６、及び４５２４のいずれかに投影される光束は、車線横断方向転換中にデフォルト値に対して低減させることも可能である。図４６Ａの方向転換状況中に自律走行車４５１０の前方をキャプチャするＦＯＶ部４５２７は、非車線横断状況で前方のＦＯＶ部分に通常割り当てられるレベルよりも低い光束レベルを割り当てることができる。例えば図４５に示されているように、車両が道路を高速で走行している等の状況では、ＦＯＶ部分４５２７により高い光束値を割り当てることができ、これはＦＯＶ部分４５２７の検出範囲を増大させ得る。図４５に示される状況よりも速度が低くなり得る車線横断状況では、ＦＯＶ部分４５２７の光束レベルを低減させることができる。また、車線横断状況において対向車線に隣接した車両の側は、図４６Ａの車線横断状況における車両の前方走行方向に比べ、（例えば潜在的な衝突の観点から）より関心の高い領域を表し得る。むろん、右折（例えば米国、及び自動車が道路の右側を走行する他の国において）は、車線横断状況を伴わないので、車両の左側にあるＬＩＤＡＲシステムのＦＯＶ部分で光束を増大させる必要がない場合がある。しかしながら、日本や英国のような国では、車線を横断する右折の状況中に、車両の左側のＦＯＶ部分に供給される光束を増大させることができる。プロセッサ１１８は、（例えば車両ナビゲーションシステムの出力、ＧＰＳセンサ等に基づいて）ホスト車両のロケーションを自動的に決定するような設備を備え、決定されたロケーションにおける運転習慣／道路構成等に従って様々なＦＯＶ部分に与えられる光束を制御することができる。
[0683] 図４６Ａに更に示されているように、プロセッサ１１８は、ＦＯＶ部分４５２５からの拡大した検出範囲によって車線横断方向転換中に車両４６１０を検出することができる。一例としてプロセッサ１１８は、検出された物体が、例えば移動中の車両や歩行者のような対象の物体であるか否かを判定できる。プロセッサ１１８は、少なくとも検出された物体に関連した反射率パターンに基づいて、建物、歩道、駐車中の車両、歩行者、及び移動中の車両を区別できる。従ってプロセッサ１１８は、そのような対象の物体（移動中の車両又は歩行者等）を含むと判定されたＦＯＶ部分に高レベルのリソースを割り当てると共に、建物、駐車中の車、又は他の静止した物体を含むと判定されたＦＯＶ部分に対するリソース支出を低減させる（又は増大させない）ことによってリソースを節約できる。
[0684] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、ＦＯＶ部分の特定の小領域に供給される光束を増大させることができる。例えば図４６Ａに示されている車線横断状況において、移動中の自動車４６１０は、プロセッサ１１８によって対象の物体であると判定され得る。このためプロセッサ１１８は、自動車４６１０と重複するＦＯＶ部分４５２５の小領域に、より多くの光束を与えることができる。プロセッサ１１８は、他の状況においてＦＯＶ部分の１つ以上の小領域に与える光レベルを増大させることも可能である。例えば、ＦＯＶの特定の小領域内で物体が検出されないか又は特定の距離よりも遠くで物体が検出されない場合、プロセッサ１１８は、より増大した光束をそれらの小領域に割り当てて、より遠い距離範囲における物体の検出を試みることができる。
[0685] 図４６Ｂは、車線横断方向転換のためのＬＩＤＡＲ検出スキームの別の例を示している。この例において、車両４５１０はＴ字路に近付き、停止し、左折して遠い側の車線に入る機会を待っている。この状況では、車両４５１０の後方から又は車両４５１０の左側から物体に遭遇するリスクはほとんどない可能性がある。ほとんどの関心エリアは、むしろ車両の前方及び左右であり得る。従って、ＦＯＶ４５２６、４５２４、及び４５２３では長い検出範囲及び／又は高解像度の深度マッピングは必要ないので、これらの領域に対する光投影を低減させることができる。いくつかの実施形態では、ＦＯＶ４５２６、４５２４、及び４５２３に投影される光の低減によって使えるようになったリソースを、他の視野に対して用いることができる。例えば、ＦＯＶ４５２６、４５２４、及び４５２３のスキャンに必要なリソースを低減させることによって、ＦＯＶ４５２６、４５２４、及び４５２３がより大きい場合には物体の検出に使用されたはずの光放出パワー及び／又は計算リソースを、ＦＯＶ４５２１、４５２２、又は４５２７のような他のＦＯＶに再割り当てすることができる。
[0686] 重要なエリアでの検出を強化するために多くのリソースを利用可能とするので、ＬＩＤＡＲシステム１００は、車両４５１０の前方及び左側のエリア内の検出範囲を増大するため、ＦＯＶ４５２１へ投影される光束量を増大することができる。また、ＦＯＶ４５２１に与えられる光束の増大は、ＦＯＶの全ての領域で均等である必要はない。図４６Ｂに示されているように、ＦＯＶ４５２１はＦＯＶ小領域４６８０及び４６８２に分割できる。双方の小領域は例えばＦＯＶ４５２６よりも多くの光束を受光できるが、ＦＯＶ４５２６の１つ以上のスキャンサイクル中に小領域４６８０は小領域４６８２よりも多くの光束を受光できる。このようなＦＯＶスキャンスキームは潜在的に、左側から接近する車線における検出距離を増大し得る。
[0687] 図４６Ｂに示されているＴ字路で左折を行う際、左側から車両４５１０に接近してくる車両に対する検出機能を強化することは重要であり得る。従って上述のように、より多くの光束をＦＯＶ４５２１に供給し、上述のようにその小領域へ均等に又は不均等に分配して、左側から接近してくる車両に対する検出機能を強化することができる。しかしながら、図４６Ｂに示されている状況において更に重要なのは、右側から車両４５１０に接近してくる交通の検出機能である。一般的には、左側及び右側から接近してくる交通は同様の速度で車両４５１０に近付くと予想されるが、右側から接近してくる車両との相互作用時間は左側から接近してくる車両の相互作用時間よりも著しく長くなり得る。例えば図示されているＴ字路で左折するため、車両４５１０は、右側から自動車が接近しているか否か、及び、正常な加速条件下で車両４５１０が左側から接近してくる車両の前方を通過する充分な時間があるか否かを判定する必要があり得る。一度それらの車両を通過したら、車両４５１０と左側から接近してくる車両との相互作用は終了し得る。
[0688] 一方、図示されているＴ字路で車両４５１０が左折していると仮定すると、車両４５１０と右側から接近してくる車両との相互作用はより長くなり得る。例えば車両４５１０は、右側から接近してくる車両の前方を横切る充分な時間があるか否かを判定しなければならないだけでなく、車両４５１０が左折を完了した後及びその加速期間中に右側から接近してくる車両が車両４５１０の後部に衝突することなくその車両の前方に行く速度まで加速する充分な時間があるか否かを判定しなければならない。従って、右側から接近してくる車両４６９０のような車両を検出する大きい検出範囲が必要であるだけでなく、左側から接近してくる車両の検出に必要な検出範囲よりも長い検出範囲が必要となり得る。従って、図示されている例では、車両４５１０の前方及び右側の検出機能を強化するため、ＦＯＶ４５２２及び４５２５（車両４５１０の前方及び右側の領域のカバレージを有するＦＯＶ）の双方に増大した光束レベルが割り当てられている。この場合も、そのような光増大は各ＦＯＶの全ての領域で均等に行う必要はない。それどころか、図示のように、ＦＯＶ４５２５の小領域４６７５はＦＯＶ４５２５の別の小領域４６７６よりも多くの光が割り当てられている。実際、小領域４６７５に供給される光量は小領域４６７６に供給される光量よりも著しく多い場合がある。この結果、小領域４６７５の検出範囲は、小領域４６７６に関連した検出範囲の２倍、３倍、５倍、１０倍（又はそれ以上）の大きさである可能性がある。
[0689] 同様に、ＦＯＶ４５２２にも増大した光レベルを適用することができる。図示されているように、ＦＯＶ４５２２は３つの小領域４６７７、４６７８、及び４６７９を含み得る。これらの小領域に適用される光束レベルは小領域４６７７から小領域４６７９まで徐々に増大し、小領域４６７９が小領域４６７８よりも大きい検出範囲を与え、小領域４６７８が小領域４６７７よりも大きい検出範囲を与えることができる。このように利用可能リソース（例えば光学予算）を再割り当てすることにより、車両４５１０が右側から接近してくる車両４６９０の前方で合流して加速する充分な時間があるか否かを判定するのに充分な範囲で、車両４６９０を検出することができる。
[0690] 幹線道路運転における動的照射割り当て
[0691] ＬＩＤＡＲシステム１００は、車両に（例えば車両の本体に又は他の任意の適切な位置に）組み込むことができる。また、前述のようにＬＩＤＡＲシステム１００は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの異なる部分へ投影される光束量を動的に制御することができる。一例において、以下で検討するように、プロセッサ１１８は、車両が幹線道路を走行中であると判定するか又はその指示を受信する可能性がある（例えば、車両が高速で走行し、都市環境に通常存在する歩行者、自転車、及び他の車両のような障害物の横断等に遭遇するリスクが低い場合）。そのような指示に応答してプロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１回以上のスキャンにおいてＦＯＶの周辺領域よりも多くの光束がＦＯＶの中央領域に与えられるように利用可能な光学予算を配分することができる。このような光束の配分は、車両の前方の検出範囲を増大する必要があると共にＦＯＶの周辺領域では長距離又は高分解能の検出機能を維持する必要性が低い幹線道路の走行に適切であり得る。ホスト車両が幹線道路環境から出て、例えば、横断する物体との衝突のリスクが上昇し得る非幹線道路又は環境（例えば都市環境）に入ったことをプロセッサ１１８が判定すると、プロセッサ１１８は、幹線道路の走行中にＦＯＶの中央領域に適用した追加の光束を周辺領域に再割り当てするように光学予算を再配分することができる。
[0692] 更に具体的には、いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００のプロセッサ１１８は、ＦＯＶのスキャンサイクルにおいて少なくとも１つの光源からの光の光束を変動させ得るように少なくとも１つの光源１１２を制御することができる。また、プロセッサ１１８は、ＦＯＶをスキャンするため光源１１２からの光を偏向させるように少なくとも１つの偏向器１１４を制御することができる。ＦＯＶは、車両が走行する道路のロケーションに概ね対応する中央領域と、道路の右側のエリアに概ね対応する右側周辺領域と、道路の左側のエリアに概ね対応する左側周辺領域と、に分割することができる。プロセッサ１１８は、車両が幹線道路の走行に対応するモードであるという入力を取得することができ、この入力に応答して、ＦＯＶのスキャン中に右側周辺領域及び左側周辺領域よりも多くの光が中央領域へ誘導されるように光源１１２の制御と光偏向器１１４の制御を連携させることができる。
[0693] プロセッサ１１８は、任意の適切なソースから、ホスト車両が幹線道路を走行していることの指示を受信できる。いくつかの場合、この情報は、車両ナビゲーションシステム４７４０（図４７）との通信によって、ＧＰＳ受信器及びマップサーバ又はマップアプリケーションを介して、１つ以上のカメラからの画像の分析によって、ＬＩＤＡＲシステム１００自体からの出力に基づいて、他のＬＩＤＡＲシステムの出力に基づいて等によって取得できる。例えばいくつかの実施形態において、ナビゲーションシステム４７３０は、遠隔サーバから、幹線道路又は非幹線道路としての車道ステータスを決定できる１つ以上のマップを組み込むか、これにアクセスするか、又は他の方法でこれを受信することができる。プロセッサ１１８は、車道が幹線道路であるか否かの指示をナビゲーションシステム４７３０から直接受信できる。他の場合、プロセッサ１１８は、ナビゲーションシステム４７３０によって使用されるマップ情報に関連付けられた１つ以上の指標（例えば車道ステータス指標、特定の道路に関連付けられた速度制限等）に基づいて車道ステータスを決定できる。いくつかの例では、プロセッサ１１８は、２つ以上のセンサ又は情報ソースからの情報の組み合わせに基づいて幹線道路又は非幹線道路としての道路ステータスを決定できる。例えばプロセッサ１１８は、ナビゲーション情報４７３０から受信した情報と組み合わせて、ＧＰＳ受信器からの位置情報、車両センサ（例えば速度計）からの速度情報、カメラからの視覚情報、１つ以上のＬＩＤＡＲシステム（プロセッサ１１８が配置されているシステムを含む）又は他の任意の適切なソースからの深度マップ情報を受信することができ、情報ソースの組み合わせを用いて走行中の道路が幹線道路であるか否かを決定できる。このような補助情報ソースは、車速、車両位置、識別された車線標識、識別された目標物、識別された道路防護壁、交通の流れの方向、道路幅、車線幅、車線構成、識別された交通標識、識別された交通信号機等を示す情報を伝達できる。プロセッサ１１８は、この情報のうち任意のものを単独で又は組み合わせて用いて道路ステータスを検証することができる。
[0694] 図４７は、例示的な開示される実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムの支援のもとで幹線道路環境において走行している車両の概略図である。車両４７１０は、ＬＩＤＡＲシステム１００を搭載し、場合によってはナビゲーションシステム４７３０も搭載することができる。図示されているように、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶ１２０は、中央領域４７２０、右側周辺領域４７２４、及び左側周辺領域４７２２に分割できる。プロセッサ１１８は、光投影器１１２及び偏向器１１４の動作を連携させることによって、１つ以上のスキャンサイクル中にＦＯＶ１２０をスキャンすることができる（例えば、スキャンサイクル中の異なる時点で偏向器を複数の異なる瞬時位置に連続的に又は非連続的に移動させることで）。例えばプロセッサ１１８は、光偏向器１１４が特定の瞬時位置に配置された場合、光ビームの一部が光偏向器によって光源１１２からＬＩＤＡＲ ＦＯＶ内の物体の方へ偏向されると共に物体からの光ビームの一部の反射が偏向器によって少なくとも１つのセンサ１１６の方へ偏向されるように、光偏向器１１４と光源１１２を連携させることができる。いくつかの実施形態では２つ以上の光源を使用することができる。例えば、複数の光源が偏向器１１４に照準を合わせることができ、プロセッサ１１８は、偏向器１１４が特定の瞬時位置に配置された場合に複数の光源からの光がＬＩＤＡＲ ＦＯＶ内の別個の領域へ投影されるように偏向器１１４を制御できる。
[0695] 利用可能な光学予算を任意の適切な方法でＬＩＤＡＲ ＦＯＶの１つ以上の部分に配分することができる。いくつかの実施形態において、例えば車両が幹線道路を走行しているとプロセッサ１１８が判定した場合、プロセッサ１１８は、右側周辺領域４７２４又は左側周辺領域４７２２に与えられるよりも多くの光束を中央領域４７２０が受光するように、利用可能な光学予算をＬＩＤＡＲ ＦＯＶの部分に割り当てることができる。例えばプロセッサ１１８は、第１のスキャンサイクル中に第１の光束を有する光が中央領域４７２０へ誘導されるように光源１１２の制御と偏向器１１４の制御を連携させるよう構成できる。車両が幹線道路を走行していると判定した後、プロセッサ１１８は、第２のスキャンサイクル中に第２の光束を有する光が中央領域４７２０へ誘導されるように光配分を変更することができる。第２の光束は第１の光束よりも多い。ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの周辺領域よりもＬＩＤＡＲ ＦＯＶの中央領域の光束を増大させた結果、中央領域の検出範囲は周辺領域の検出範囲よりも大きくなり得る。いくつかの例では、プロセッサ１１８は、中央領域の検出距離が右側周辺領域及び左側周辺領域の検出距離の少なくとも２倍の大きさとなるように光源１１２を制御することができる。
[0696] むろん、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶを３つよりも多いか又は少ない領域に分割することも可能である。これに加えて、セグメントの任意のものを更に複数の小領域に分割してもよい。更に、プロセッサ１１８は、視野のスキャン中に複数の小領域のうち１つに対して複数の小領域の別のものよりも多くの光が誘導されるように構成できる。
[0697] ホスト車両が幹線道路を走行しているという判定に基づいて光の配分が変化し得るのと同様に、プロセッサ１１８は、車両が幹線道路から出たこと又はそれ以外で車両の環境が幹線道路環境から変化したことの判定に基づいて光学予算を再割り当てすることができる。例えば、車両が幹線道路のような道路タイプから都市部へ遷移した場合、プロセッサ１１８は利用可能な光学予算を再割り当てすることができる。例えば幹線道路環境から都市環境へ変化すると、プロセッサ１１８は、（１つ以上の以前のスキャンサイクルに比べて）中央領域４７２０へ投影される光束を低減させ、（１つ以上の以前のスキャンに比べて）周辺領域の１つ以上に適用される光を増大させることができる。
[0698] ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの選択された領域に対する利用可能光学予算のこのような配分を、空間光スキャンパターンを規定すると称することができる。いくつかの実施形態においてプロセッサ１１８は、車両が走行している道路のタイプを示すデータを取得すると、複数のスキャンサイクルに関連付けられた空間光スキャンパターンを決定することができる。上記のように、道路のタイプは、都市部の道路、幹線道路、非分離道路（undivided road）、片側１車線の道路、片側複数車線の道路、又は公共交通機関用車線を有する道路のうち少なくとも１つを含み得る。また、車両が走行している道路のタイプの変化（例えば幹線道路から非分離道路へ）を示すデータを取得すると、先行スキャンサイクルで投影した光に比べて、より少ない光を中央領域へ誘導し、より多い光を右側周辺領域及び左側周辺領域へ誘導することができる。
[0699] プロセッサ１１８は、ホスト車両が走行する道路のタイプの判定に基づいて利用可能光学予算を配分できるだけでなく、検出された運転イベントに基づいて利用可能光学予算を配分することも可能である。例えば図４８Ａは上述のような状況を表している。プロセッサ１１８は、車両が幹線道路に入ったと判定することができ、このイベントの結果として、右側又は左側の周辺領域に比べて中央領域により多くの光束（例えばより高い光パワーレベル）を供給するように利用可能光学予算を割り当てることができる。
[0700] 図４８Ｂにおいて、プロセッサは、道路が両側の建物に囲まれて閉じたエリアに車両が進入したことを判定できる。このような状況は例えば都市環境で発生する可能性がある。プロセッサ１１８は、都市部の道路環境に進入する運転イベントの検出に基づいて、中央領域に与えられるよりも多くの光束を左側及び右側の周辺領域に与えることができる。このような光学予算の割り当ては、概して車速が幹線道路の速度よりも遅い都市環境にとって適切であり得る（都市環境における車両前方の検出範囲は幹線道路で好適であるほど大きくする必要はないことを意味する）。更に、都市環境では、車両の両側の領域（例えば図示されている建物に隣接した歩道）に存在し得る歩行者と遭遇するリスクが高くなる可能性がある。従って都市環境では、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの中央領域よりも周辺領域において検出範囲及び／又は分解能機能を向上させることが有利であり得る。
[0701] 図４８Ｃは、検出された運転イベントの別の例を示す。このイベントは、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の領域に対する利用可能光学予算の割り当ての変化を引き起こし得る。例えば図示されているように、ホスト車両に隣接した車線で別の車両１０２が検出され、車両１０２及びホスト車両は双方とも同一方向に移動していると判定される場合がある。このような状況においてプロセッサ１１８は、ホスト車両の前方及び右側のエリアは車両１０２が位置している領域であるため、このエリアが関心領域に相当すると決定できる。車両１０２の検出及び／又は追跡を支援するため、プロセッサ１１８は、右側周辺領域が最も高いレベルの光束を受光し、中央領域が次に高いレベルの光束を受光し、左側周辺領域が最も低いレベルの光束を受光するように、利用可能光学予算を割り当てることができる。
[0702] 図４８Ｄは、検出された運転イベントの更に別の例を示す。このイベントは、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の領域に対する利用可能光学予算の割り当ての変化を引き起こし得る。例えば図示されているように、ホスト車両に隣接した車線で別の車両１０２が検出され、車両１０２及びホスト車両は反対方向に移動していると判定される場合がある。このような状況においてプロセッサ１１８は、ホスト車両の前方及び左側のエリアは車両１０２が位置している（かつ、対向交通が検出されると予想される）領域であるため、このエリアが関心領域に相当すると決定できる。車両１０２の検出及び／又は追跡を支援するため、プロセッサ１１８は、左側周辺領域が最も高いレベルの光束を受光し、中央領域が次に高いレベルの光束を受光し、右側周辺領域が最も低いレベルの光束を受光するように、利用可能光学予算を割り当てることができる。更に図４８Ｄに示されているように、左側周辺領域の特定の小領域を画定することができ、プロセッサ１１８は、この特定の小領域に（左側周辺領域内でも）最も高いレベルの光束を供給することができる。いくつかの例では、左側周辺領域の画定された小領域は、検出された車両１０２のロケーションと重複し得る。
[0703] プロセッサ１１８は、他の検出された運転イベントに基づいて利用可能光学予算を割り当て又は再割り当てすることも可能である。例えばいくつかの実施形態において、光学予算の割り当て又は再割り当てが妥当である検出された運転イベントは、交通関連イベント、道路関連イベント、既定の施設への接近、気候関連イベントのうち少なくとも１つを含み得る。これらのタイプのイベントのいずれかの検出又は指示に基づいて、プロセッサ１１８は、スキャンサイクルごとに空間光スキャンパターンを変更できる。例えばプロセッサ１１８は、先行スキャンサイクルにおいて右側周辺領域の少なくとも一部へ誘導されたよりも多くの光を右側周辺領域のその少なくとも一部へ誘導するように、先行スキャンサイクルにおいて左側周辺領域の少なくとも一部へ誘導されたよりも多くの光を左側周辺領域のその少なくとも一部へ誘導するように、先行スキャンサイクルにおいて中央領域の少なくとも一部へ誘導されたよりも多くの光を中央周辺領域のその少なくとも一部へ誘導するように、空間光スキャンパターンを変更できる。
[0704] 図４９は、ここに開示される実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムを動作させるための方法４９００のフローチャート図である。この方法は、視野のスキャンサイクルにおいて少なくとも１つの光源からの光の光束を変動させ得るように少なくとも１つの光源を制御することを含み得る（ステップ４９１０）。また、この方法は、視野をスキャンするため少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの偏向器を制御することを含み得る。視野は、車両が走行している幹線道路に概ね対応する中央領域と、幹線道路の右側のエリアに概ね対応する右側周辺領域と、幹線道路の左側のエリアに概ね対応する左側周辺領域と、に分割可能である（ステップ４９２０）。ステップ４９３０において、プロセッサ１１８は、車両が幹線道路の走行に対応するモードであるという入力を取得できる。この入力に応答して、ステップ４９４０においてプロセッサ１１８は、中央領域、右側周辺領域、及び左側周辺領域を包含する視野のスキャン中に、右側周辺領域及び左側周辺領域よりも多くの光が中央領域へ誘導されるように、少なくとも１つの光源１１２の制御と少なくとも１つの光偏向器の制御を連携させることができる。
[0705] 周囲光レベルに応じたＬｉｄａｒ照射の変動
[0706] ＬＩＤＡＲシステムは、異なるレベルの周囲光を有する多くの異なる環境で用いることができる。更に、周囲光のレベルは、どの時点においても単一シーン内で劇的に変わる可能性がある。例えば、シーンの一部が陰になり、他の部分が太陽光又は他の光源によって照射され、視野の更に別の部分が、ランプ、ヘッドライト、たき火のような周囲光源を含むことがある。このような周囲光は雑音を発生させ、これがＬＩＤＡＲシステムのサービス品質（ＱｏＳ）を低下させる恐れがある。ＬＩＤＡＲシステム１００が強い周囲光（例えば明るい太陽光又は人工光源）の存在下で動作する場合、ＬＩＤＡＲシステム１００は周囲雑音からの著しい雑音を受ける可能性がある。一方で、ＬＩＤＡＲシステム１００が周囲光の少ない環境で動作する場合、雑音はより少なくなり得る。
[0707] 前述のように、ここに開示される実施形態に従ったシステム及び方法は、光反射データを収集し、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶに対して画素ごとに、ビームスポットごとに、又は部分ごとに光束を割り当てることができる（以下の記載では、前述の３つの割り当てのいずれか１つに関して検討される実施は、必要な変更を加えて、他の２つの割り当てに対して実施できることに留意するべきである）。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分に割り当てられる光束の量は、ＦＯＶのこの特定領域で検出される周囲光の量に依存し得る。特に、いくつかの場合、所与のスキャンサイクルでＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分に（例えば特定の画素に）割り当てられる光束の量は、同一スキャンサイクルでＦＯＶのこの特定領域で検出される周囲光の量に依存し得る。いくつかの例では、少なくとも１つの光偏向器１１４の所与の瞬時位置においてＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分に（例えば特定の画素に）割り当てられる光束の量は、少なくとも１つの光偏向器１１４がその特定の瞬時位置に維持されている間に（例えば、周囲光の検出と割り合てた光束の放出との間で間欠的にＦＯＶの他のいずれの部分にも放出することなく）ＦＯＶのこの特定領域で検出される周囲光の量に依存し得る。例えば、ＦＯＶの特定領域における周囲光の量が少ないと判定された場合、より少ない量の光束をその特定領域に提供できる。一方で、ＦＯＶの特定領域内で検出される周囲光が多ければ多いほど、その領域に与える光束の量を増大させることができる。検出された周囲光レベルに基づいてＬＩＤＡＲ ＦＯＶの領域に対する光割り当てを変動させることによって、ＬＩＤＡＲシステム１００の動作に対する雑音の影響を低減又は排除することが可能となる。
[0708] いくつかの実施形態において、視野（例えば図５０に示されているようなＦＯＶ１２０）は、各々が偏向器１１４の異なる瞬時位置に対応する複数の部分を含み得る。これらの部分の各々は、任意の適切な大きさを有する及び／又はＦＯＶ１２０の任意の適切な部分を占有することができる。
[0709] 少なくとも１つのプロセッサ１１８は、図５０に示されているように）、画素ごとに少なくとも１つのセンサ１１６から信号を受信することができる。例えば少なくとも１つのセンサは、画素ごとに（例えば図５１に示されているようなＦＯＶ１２０の画素Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２等）ＦＯＶの特定部分から収集された光を検出し、各画素で収集された光に対応する信号を生成できる。信号は、ＦＯＶから収集された光の複数のソースを示し得る。例えば、センサ１１６に収集され提供される光の１つの成分は周囲光を含み得る。センサ１１６に収集され提供される光の別の成分は、ＦＯＶの特定部分に投影されて視野の特定部分内の１つ以上の物体によって反射された、少なくとも１つの光源１１２からの光を含み得る。ある状況（例えば物体が遠くにあるか又は低い反射率を有する）では、ＬＩＤＡＲ照射から生じる反射光よりも、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分から収集された周囲光の方が、センサ１１６へ与えられる光に占める割合が大きい可能性がある。別の状況（例えば物体が近くにあるか又は高い反射率を有する）では、反射光よりも、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分から収集された周囲光の方が、センサ１１６へ与えられる光に占める割合が小さい可能性がある。例えば、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの第１の部分（図５１に白で示すＦＯＶの特定領域によって表される）における周囲光は、ＦＯＶ１２０の第２の部分（図５１に陰影で示すＦＯＶの特定領域によって表される）から収集される反射光よりも、ＦＯＶ１２０から収集された光に占める割合が大きい可能性がある。ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの第１の部分及び第２の部分は各々、図５１に示すものよりも多数又は少数のＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域を含み得ることに留意するべきである。例えばいくつかの実施形態において、第１及び／又は第２の部分はそれぞれ、ＦＯＶ１２０の単一の特定領域に対応するか、又は（図示されているように）複数の部分を含み得る。
[0710] プロセッサ１１８は、センサ１１６の出力に基づいて、物体から反射された投影光の検出とは別個にＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分における周囲光を検出するように構成できる。例えばいくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、反射光が予想されない時点でセンサ１１６の出力をサンプリングすることができる。例えば、投影器１１２からＦＯＶの特定部分へ光放出を行う前は、ＦＯＶの特定部分にまだ光は投影されていないので、そこからの反射光は予想されない。従って、センサ１１６／プロセッサ１１８によって検知される光は周囲光に相当すると仮定できる。同様に、特定部分へ光を投影した後であるが、光投影からの反射が予想されないほど充分な時間が経過した後（例えば、特定の光放出について、ＬＩＤＡＲシステムの最大予想範囲に対する光の飛行時間に相当する時間以上の時点で）、ＦＯＶの特定の部分から収集された光は、周囲光に起因する可能性がある。いくつかの実施形態において、光投影器１１２による光放出の後、センサ１１６は、光放出後の第１の検知期間において視野からの光の反射を検出できる。また、センサ１１６は、光放出後の第２の検知期間において視野内の周囲光レベルを測定できる。このような期間にセンサ１１６の出力を監視することによって、ＦＯＶの特定部分における周囲光レベルを決定できる。
[0711] 任意選択としてプロセッサ１１８は、ＦＯＶの特定部分へ投影された光が１つ以上の物体から反射されてセンサ１１６によって受光される時間中に、その特定部分における周囲光の量を決定するように構成できる。例えばいくつかの例では、投影光は１つ以上の特徴（例えば波長、変調パターン、パルス持続時間等）に関連付けられ、これらの特徴を、例えばセンサ１１６又は１つ以上の他のセンサの出力に基づいて検知する及び／又は背景の周囲光から区別することができる。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲシステム１００は、視野内の物体からの光反射を検出するように構成された第１のセンサと、視野内の周囲光を測定するように構成された第２のセンサと、を含み得る。他の例では、センサ１１６が、物体からの反射及び周囲光の双方を検出することができる。このように反射光から周囲光を区別することで、ＦＯＶの特定部分に存在する周囲光の量を決定することが可能となる。いくつかの例では、（例えば整合フィルタに基づいて）ＬＩＤＡＲが放出した光の反射信号であるとプロセッサ１１８によって判定された受光した光を、受信信号全体から減算することにより、周囲光レベルの推定を得ることができる。
[0712] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分で検出された周囲光に関連付けられる１又は複数の光源のタイプを識別するように構成できる。例えばプロセッサ１１８は、ＦＯＶの特定部分に関連した検知光情報を受信した後、この受信情報を、周囲光の様々なソースに関連付けられた予め記憶されている雑音レベルデータと比較することができる。このような比較に基づいて、プロセッサ１１８は、周囲光を発生させた可能性のある光源のタイプを識別できる。また、プロセッサ１１８は、光源のタイプを識別するため、周囲光の他の特徴（例えば偏光、変動レベル（fluctuations level））及び／又は複数の画素からの情報（例えば物理的大きさの推定、光源間の距離）も使用することができる。光源のタイプの識別は、後に物体の分類のために使用することができ（例えばヘッドライトは、ヘッドライト間の距離に基づいて物体が自動車又はセミトレーラトラックであることを示し得る）、その逆もまた同様である（物体の特徴を用いて光源を識別することができる。例えば、建物の高い位置の光源は明かりのついた窓として識別できる）ことに留意すべきである。
[0713] いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域で周囲光レベルが検知された場合、プロセッサ１１８は、検知された周囲光レベルに基づいてＦＯＶのその特定領域に投影する光の割り当てを決定できる。例えば検知された周囲光レベルが所定の閾値未満である場合、プロセッサ１１８は、その特定のＦＯＶ部分に追加の光を投影する必要がないと判定できる。一方、検知された周囲光レベルが所定の閾値よりも高い場合、プロセッサ１１８は、その特定のＦＯＶ部分に追加の光を投影するべきであると判定できる。このような例において、プロセッサ１１８はＦＯＶの特定部分に追加の光束を供給することができる。
[0714] 図５１の図で表される単なる一例として、ＦＯＶの第１の部分はＦＯＶの１５の特定領域を含み、ＦＯＶの第２の部分は２５の特定領域を含む。第２の部分の領域は全て、閾値レベル未満の周囲光レベルを有すると判定された。従ってこれらの領域では、１つのみの光パルス（又は、特定のＦＯＶ領域に与えられる光束量に影響を及ぼす他の任意のタイプの光投影）がＦＯＶの第２の部分の領域に割り当てられている。一方、第１の部分のＦＯＶの各領域は、所定の周囲光レベル閾値よりも高い周囲光レベルを有すると判定された。結果としてプロセッサ１１８は、ＦＯＶの第２の部分に含まれる各領域に投影するため３つの光パルスを割り当てている。むろん、ＦＯＶの領域に与えられる光パルスの概念は例示に過ぎない。ＦＯＶの第２の部分の領域に与えられる光量に対してＦＯＶの第１の部分の領域の光束を増大させるため、他の任意のタイプの光投影技法を用いることも可能である。
[0715] また、周囲光レベルの検出に加えて、各スキャンサイクル中にＦＯＶの異なる部分に（例えば異なる画素に）与える光束の量を決定するため他の検討事項を使用できることに留意するべきである。例えばプロセッサ１１８は、光源が検出された部分が既定の無関心領域に含まれる場合、その部分に追加の光を割り当てないことを決定できる。プロセッサ１１８は、ＦＯＶの部分において決定された周囲光レベルの情報を、その部分の他の雑音レベルを示す情報と組み合わせるか、又は、光束レベルを決定するために使用できる本開示に開示される（同一スキャンサイクルからの又はそれ以外の）他の任意のタイプの情報と組み合わせることができる。
[0716] また、プロセッサ１１８がＦＯＶの特定領域に割り当てる光量は、その特定領域で検出された周囲光に関連する光源の判定されたタイプに依存し得る。例えば、周囲光が電気ランプからでなく太陽から発生したと判定された場合、より多くの光を特定領域に割り当てることができる。むろん、その逆も当てはまる。
[0717] ＦＯＶ（例えば図５０のＦＯＶ１２０）をスキャンするため、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器が特定の瞬時位置に配置された場合、光ビームが少なくとも１つの光偏向器によって少なくとも１つの光源から視野の方へ偏向されると共に視野内の物体からの反射が少なくとも１つの光偏向器によって少なくとも１つのセンサの方へ偏向されるように、少なくとも１つの光偏向器と少なくとも１つの光源を連携させることができる。従って、少なくとも１つの光偏向器は、光ビームを視野の方へ誘導すると共に、視野からの反射を受光することができる。例えば図１Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃが示す例では、偏向器は光ビームを視野の方へ誘導すると共に視野からの反射を受光する。いくつかの態様において、反射は、視野の方へ誘導された光ビームによって生じ得る。他の実施形態において、少なくとも１つの光源からの光ビームは、視野からの反射を受光する少なくとも１つの他の光偏向器とは別個の少なくとも１つの光偏向器によって、視野の方へ誘導することができる。例えば図２Ａが示す例では、１つの偏向器が光ビームを視野の方へ誘導し、別個の偏向器が視野からの反射を受光する。
[0718] いくつかの実施形態では、例えばＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域で検出された周囲光に基づいて及び／又は光源が検出されたか否かに基づいて、センサ１１６に関連付けられた感度レベルを制御することができる（例えば同一スキャンサイクル中にであるが、必ずしもそうとは限らない）。例えばプロセッサ１１８は、センサ１１６から受信した情報に基づいて、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分における光源の存在を識別するように構成できる。そのような光源の識別に応答して、プロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定部分からの光反射に対するセンサ感度を変更することができる。
[0719] 上述したように、ＦＯＶの特定領域内で検出される周囲光が増大すればするほど、雑音の効果を低減又は排除するため、その領域に与える光束の量を増大させ得る。少なくとも１つのプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源（例えば図５０の光源１１２）に、より多くの光束を視野（例えば図５０の視野１２０）の一部の方へ投影させることができる。より多くの光束をＦＯＶの特定部分へ投影することで信号対雑音比を改善し（又は、例えば上記で検討したようにＦＯＶのこの部分における検出確率を改善し）、従って、視野のこの部分に位置する物体に対するＱｏＳを向上させることができる。
[0720] また、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、視野の一部において少なくとも１つの明確な関心領域の識別を取得し、この関心領域における光束を増大することができる。例えば、光束の増大は、立体角当たりの光パルス数を増加させること、ＦＯＶ部分に対する放射照度を増大させること、追加の光パルスを放出すること、１画素当たりのパワーを増大させること、単位時間当たりの追加光子を放出すること、特定の時間期間の総エネルギを増大させること、生成されたポイントクラウドモデルにおけるデータポイント当たりの追加光子を放出すること、生成されたポイントクラウドモデルにおけるデータポイント当たりの総エネルギを増大させること、波長を変更すること、光パルスの振幅及び／又は周波数を増大させること、又は光束を増大させる他の任意の特徴によって実行できる。いくつかの例において、関心領域は、少なくとも１つの所定の特徴（例えば周囲光レベル、光源のタイプ、夜間又は日中の動作（夜間のヘッドライトを示す周囲光源）等）と一致する周囲光レベルを有すると判定されたＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定領域であり得る。
[0721] また、ＧＰＳユニット、車両ナビゲーションシステム、レーダ、ＬＩＤＡＲ、カメラ等のうち少なくとも１つから受信した情報に基づいて、視野の一部における特定の関心領域を識別することも可能である。この識別に基づいて、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源（例えば図５０の光源１１２）に、視野の他の部分に投影されるよりも多くの光束を視野の一部へ投影させることができる。例えば、カメラからの信号は、ＬＩＤＡＲが明るい環境（例えば光源下又は太陽の下）にあることを示し得る。そのような光源に関連した高レベルの雑音を補償するため、少なくとも１つのプロセッサ１１８は光源１１２により多くの光束をＬＩＤＡＲ視野の一部へ投影させることができる。
[0722] より多くの光をＦＯＶの一部へ投影するため、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源１１２に、より多くの光パルスを投影させることができる。例えば少なくとも１つのプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源からのパルスのタイミングを変動させ得る。一部における光パルス数を増加させるため、少なくとも１つのプロセッサはパルスのタイミングを短くすることができる。別の例としてプロセッサ１１８は、この代わりに又はこれと同時に、少なくとも１つの光源からのパルスのパワーレベルを変動させ得る。更に別の例においてプロセッサ１１８は、この代わりに又はこれと同時に、少なくとも１つの光源からのパルスの振幅及び／又は周波数を変動させ得る。例えば図５１において、システムは、１画素当たり１つの光パルスをデフォルトで投影すると決定できる。ＦＯＶ１２０の第１の部分は強い周囲光を含み、受信信号は所定の閾値よりも大きい可能性があるので、上述のように、ＦＯＶの第１の部分には１画素当たり１つでなく１画素当たり３つの光パルスを投影することができる。いくつかの実施形態において、図５１のＦＯＶの第１の部分の領域に投影される光の強度は、図５１のＦＯＶの第２の部分に与えられる光の強度よりも大きくすることができる。
[0723] 更に、プロセッサ１１８は、単一のスキャンサイクルにおいて、図５１のＦＯＶの第２の部分へ投影される立体角当たりの光パルス数よりも多くの立体角当たりの光パルスがＦＯＶの第１の部分へ投影されるように、光投影器１１２に関連した光源パラメータを変更するよう構成できる。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの特定の領域にデフォルトのレベルの光を与えずに、プロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの少なくとも１つのスキャンサイクル中、図５１に示されている視野の第２の部分には光が投影されないように、光投影器１１２に関連した光源パラメータを変更するよう構成できる。別の例では、プロセッサ１１８は、第１の部分へ投影される光が第２の部分へ投影される光とは異なる波長であるように光源パラメータを変更するよう構成できる。
[0724] 図５２は、ＬＩＤＡＲシステムを用いて物体を検出するための例示的な方法５２００を示す。ステップ５２０１において、上述したようにプロセッサ１１８は、視野（例えば図１Ａ及び図２Ａの視野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（例えば図１Ａの光源１１２、図２Ａの光源１１２のレーザダイオード２０２、及び／又は図２Ｂの複数の光源１０２）を制御することができる。ステップ５２０２において、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、視野をスキャンするため、少なくとも１つの光偏向器（例えば図１Ａの光偏向器１１４、図２Ａの偏向器１１４Ａ及び／又は偏向器１１４Ｂ、及び／又は図２Ｂの一方向偏向器１１４）を制御する。例えばプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光偏向器の機械的移動を行って視野をスキャンすることができる。この代わりに又はこれと同時に、プロセッサ１１８は、視野をスキャンするため少なくとも１つの偏向器の圧電的又は熱電気的な変化を誘発し得る。いくつかの実施形態において、視野の単一のスキャンサイクルは、スキャンサイクル中に少なくとも１つの光偏向器が複数の位置に瞬時に配置されるように少なくとも１つの偏向器を移動させることを含み得る。例えば少なくとも１つの光偏向器は、連続スイープで移動させるのではなく、スキャンサイクル中に複数の位置のうち１つから別のものへ移動させることができる（任意選択的に、追加の位置及び／又は繰り返しも用いる）。
[0725] ステップ５２０３において、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、画素ごとに少なくとも１つのセンサ（例えば図５１の検知ユニット１０６）から信号を受信する。例えば信号は、周囲光及び視野内の物体によって反射された少なくとも１つの光源からの光のうち少なくとも１つを示し得る。ステップ５２０４において、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、受信情報から視野の一部で周囲雑音を発生させる光源のタイプを識別し、少なくとも１つの光源（例えば図１Ａの光源１１２、図２Ａの光源１１２のレーザダイオード２０２、及び／又は図２Ｂの複数の光源１０２）に割り当てる光束レベルを決定することができる。ステップ５２０５において、上述したように、少なくとも１つのプロセッサ１１８は、少なくとも１つの光源（例えば図１Ａの光源１１２、図２Ａの光源１１２のレーザダイオード２０２、及び／又は図２Ｂの複数の光源１０２）に、より多くの光束を視野（図１Ａ及び図２Ａの視野１２０）の一部へ投影させることができる。例えば少なくとも１つのプロセッサ１１８は、視野の別の部分に移動する前に（例えば少なくとも１つの偏向器がまだ同じ瞬時位置である間に）、少なくとも１つの光源に、より多くの光束を視野の一部へ投影させることができる。
[0726] Ｌｉｄａｒにおける温度に基づく制御
[0727] ＬＩＤＡＲシステムでは、システムコンポーネント自体の損傷を防止するため、また安全上の理由から、コンポーネントの温度を管理することが重要となり得る。更に、ＬＩＤＡＲシステムのいくつかのコンポーネントは、温度範囲を超えた場合に最適とはいえない性能を示し得るので、そのような最適とはいえない条件で提供される性能を最適化するようにＬＩＤＡＲシステムの動作を変更することが重要となり得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは車両で使用され得る。ＬＩＤＡＲシステム１００は、車両の環境内にあるＦＯＶ１２０内の１つ以上の物体を照射するため、ＦＯＶ１２０の方へ光を投影するための１つ以上の光源１１２０を含み得る。ＬＩＤＡＲシステム１００は、光源１１２を制御することによってＦＯＶの１つ以上の部分のスキャンにおいて光束を変動させる１つ以上のプロセッサ１１８を含み得る。ＦＯＶ１２０のスキャン中、ＬＩＤＲＡシステムコンポーネントの１つ以上から熱が放射される可能性がある。システムコンポーネントは、１つ以上の光源、偏向器、センサ、プロセッサ、及び／又は他のＬＩＤＡＲシステムコンポーネントを含み得る。また、ＬＩＤＡＲシステムが設置されている車両からも熱が放射される可能性がある（特に、車両のボンネットの下のように熱い及び／又は換気が難しいロケーションにＬＩＤＡＲシステムが設置されている場合）。また、気候条件又は他の周囲条件（例えば倉庫内での運転）からも熱が発生し得る。また、ＬＩＤＡＲシステム１００は、同様の原因から生じ得る低温に対しても感度が高い可能性があることに留意すべきである。
[0728] プロセッサ１１８は、１つ以上の温度センサを介して、１つ以上のコンポーネントの温度が閾値温度を超えていることを示す情報を受信できる。閾値温度は、プロセッサによって動的に決定するか、又は静的な予め設定された値とすることができる。閾値温度は、これ以上ではコンポーネント又はシステムに過熱のリスクがある温度とすることができる。いくつかの実施形態において、閾値温度は、システム又はシステムコンポーネントに過熱のリスクがある温度の一定の割合とすることができる。例えば閾値温度は、システム又はシステムコンポーネントに過熱のリスクがある温度の８０％とすればよい。システム又はコンポーネントが過熱すると、これはＬＩＤＡＲシステムに損傷を与え、火災の危険を生じ、及び／又はシステム機能を生じる可能性がある。１つ以上のシステムコンポーネントの検出温度が閾値と一致する及び／又は閾値を超えている場合、プロセッサ１１８は、１つ以上の後続のスキャンサイクル中にＦＯＶ１２０へ送出される光が少なくなるように、ＦＯＶ１２０の２つの部分間の照射比を変更できる。
[0729] 上記のように、温度閾値は動的に決定することができ、ＬＩＤＡＲシステム１００の様々なコンポーネントの状態、これが設置されている車両の状態、及び他のパラメータに基づいて変更できる。また、温度閾値は測定温度に関連し得るが、他の温度に基づくパラメータにも関連し得ることに留意するべきである（例えば、経時的な温度変化、異なるロケーションで測定された複数の温度等）。プロセッサ１１８がこのような複雑な温度閾値及び／又は時間に依存した温度閾値を実施する実施では、プロセッサ１１８は温度決定ルールを実施すると考えることができる。プロセッサ１１８は、いつ温度閾値を超えたかを判定することによってＬＩＤＡＲシステムにおける高温を管理することで、過度に高い温度及び／又は温度上昇率を測定するように構成できる。プロセッサ１１８は、いつ温度閾値を超えたかを判定することによってＬＩＤＡＲシステムにおける低温を管理することで、過度に低い温度及び／又は速すぎる温度低下率を測定するように構成できる。
[0730] 図５３は、本開示の実施形態に従ったＬＩＤＡＲシステムの概略図である。例えば図示のように、ＬＩＤＡＲシステム５３００は、光源５３１０、センサアセンブリ５３４０、及び温度検知ユニット５３８０を含み得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム５３００は、ＬＩＤＡＲシステム１００のコンポーネントの全て又はいくつかと温度検知ユニット５３８０とを含み得る。いくつかの実施形態では、ＬＩＤＡＲシステム１００は温度検知ユニット５３８０を含み得る。温度検知ユニット５３８０は、個々のシステムコンポーネントの温度及び／又はＬＩＤＡＲシステム５３００の全体的な温度を検出するように構成できる。
[0731] いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム５３００は、センサインタフェース５３５０、光源コントローラ５３６０、及び温度プロセッサ５３７０を含む制御システム５３００を含み得る。温度プロセッサ５３７０は、任意選択的な温度検出器５３８０から（又は、外部温度センサのような他のソースから、ホストから等）の温度情報を受信し、この受信情報を処理して、１つ以上のシステムコンポーネント又はＬＩＤＡＲシステム５３００の温度が閾値温度を超えているか否かを判定できる。（例えば特定のスキャンサイクル中に）閾値温度を超えている場合、温度プロセッサ５３７０は光源コントローラ５３６０と通信を行って、後続のスキャンサイクル中にＦＯＶへ送出される光が少なくなるようにＦＯＶの２つの部分間の照射比を変更し、これによって１つ以上のシステムコンポーネント及び／又はＬＩＤＡＲシステム５３００の温度を低下させることができる。いくつかの実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム５３００は、閾値と一致するか又は閾値を超えている温度のシステムコンポーネントを冷却するための冷却コンポーネントを含み得る。
[0732] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、ＦＯＶのスキャンサイクル中に１つ以上の光偏向器１１４が１つ以上の異なる瞬時位置に配置されるように、１つ以上の光偏向器１１４を制御するよう構成できる。また、プロセッサ１１８は、光偏向器１１４が特定の瞬時位置に配置された場合に光ビームの一部が偏向器１１４によって光源１１２からＦＯＶ１２０内の物体の方へ偏向されるように、１つ以上の光偏向器１１４及び１つ以上の光源１１２を連携させることができる。物体からの光ビームの一部の反射は、１つ以上の偏向器１１４によって１つ以上のセンサ１１６の方へ偏向できる。いくつかの実施形態において、１つ以上の光源１１２は１つ以上の光偏向器１１４に照準を合わせることができる。プロセッサ１１８は、光偏向器１１４が特定の瞬時位置に配置された場合に１つ以上の光源１１２からの光がＦＯＶ１２０内のいくつかの別個の領域へ投影されるように、１つ以上の光偏向器１１４を制御できる。
[0733] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、温度情報に基づいてＦＯＶの単一のスキャンサイクルにおける空間光分布を決定し、ＦＯＶの第２の部分よりも多くの光がＦＯＶの第１の部分へ投影されるように照射比を変更できる。いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、１つ以上の後続スキャンサイクル中に先行スキャンサイクルで投影されたのと同じ光量がＦＯＶの部分へ投影されるように、温度情報に基づいて１つ以上の光源１１２及び１つ以上の光偏向器１１４の制御を連携させることができる。いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、ＦＯＶの第２の部分よりも多くの光パルスをＦＯＶの第１の部分へ投影するように、温度情報に基づいて１つ以上の光源１１２及び１つ以上の光偏向器１１４の制御を連携させることができる。いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、ＦＯＶの第１の部分を照射するスキャンサイクルレート及びＦＯＶの第２の部分を照射するスキャンサイクルレートを動的に調整するように、温度情報に基づいて１つ以上のスキャンサイクルにおいて１つ以上の光源１１２及び１つ以上の光偏向器１１４の制御を連携させることができる。スキャンサイクルレートの調整によって１つ以上のシステムコンポーネントの温度を低下させることができる。いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、一度システム又は１つ以上のコンポーネントの温度が閾値温度よりも低い値に戻ったら、ＬＩＤＡＲシステム１００の設定を回復することができる。
[0734] いくつかの実施形態においてプロセッサ１１８は、ＦＯＶの一部において関心領域を識別し、温度情報に基づいて、１つ以上の後続のスキャンサイクル中に関心領域を含むＦＯＶの部分により多くの光を誘導するように、ＦＯＶのその部分とＦＯＶの別の部分との照射比を変更できる。いくつかの実施形態では、プロセッサ１１８はＦＯＶの一部において非関心領域を識別できる。関心領域の決定及び温度情報に基づいて、ＬＩＤＡＲ ＦＯＶの関心の低い領域よりも多くの光束を関心領域に割り当てるか、又は決定された関心領域に割り当てないことも可能である。この結果、（例えば、異なるスキャンレート、パワーレベル、光強度、光束、パルス持続時間、パルス数等を用いた）関心領域の照射は、投影光の光路内のＬＩＤＡＲシステム１００の１つ以上のコンポーネント（例えば偏向器１１４）の局所的な加熱を増大させ得る。従って、本明細書に記載される光割り当て技法による温度管理は、関心領域が照射されている場合、システムコンポーネントの特定の部分ではいっそう重要となり得る。
[0735] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、ＬＩＤＡＲシステム１００の１つ以上のコンポーネント（又はそれらのコンポーネントの１つ以上の部分）に関連した温度が閾値温度を超えているという情報を受信し得る。プロセッサ１１８は、温度センサ５３８０のような温度検知コンポーネントから有線又は無線接続を介して温度情報を受信し得る。いくつかの実施形態においてプロセッサ１１８は、１つ以上の追加のプロセッサを含み得る車両コントローラから、１つ以上のシステムコンポーネントの温度が閾値を超えているという情報を受信し得る。
[0736] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８により受信される温度情報は、車両外部の環境の温度に関する情報、車両のエンジンの熱に関する情報、１つ以上の光源１１２の温度に関する情報、及び／又はプロセッサ１１８を含む１つ以上のプロセッサの温度に関する情報を含み得る。
[0737] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、車両周囲の環境の温度に関する情報に基づいて閾値温度の値を決定することができる。例えば、暑い日に閾値温度を下げて、太陽から又はＬＩＤＡＲシステム１００の周囲の空気からの外部熱を考慮に入れることができる。
[0738] いくつかの実施形態において、プロセッサ１１８は、１つ以上のシステムコンポーネントの温度が温度閾値を超えている場合にＦＯＶの一部で分解能を低下させることができる。分解能は照射が少ないＦＯＶエリアで低下させることができるが、検出距離は、元の分解能で達成された検出距離と同じであり得る。いくつかの実施形態では、元の分解能よりも低い分解能を用いて、より遠い検出距離が達成される。
[0739] 図５４は、ＬＩＤＡＲシステム１００の１つ以上のコンポーネントの温度を検出するための例示的なプロセス５４００の例示的なフローチャートである。ステップ５４０２において、ＬＩＤＡＲシステム１００は初期スキャンレートでスキャンサイクルを開始する。いくつかの実施形態において、ステップ５４０２は、各スキャンサイクル中でなく所定の間隔で実行できる。他の実施形態において、ステップ５４０２はスキャンサイクル外で、例えばＬＩＤＡＲシステムがオンされたか又は作動された場合に実行できる。ステップ５４０４において、プロセッサ１１８は、１つ以上の温度センサ５３８０から、１つ以上のシステムコンポーネントの温度を示す情報を受信することができる。プロセッサ１１８は、ステップ５４０４において、システムコンポーネントの温度が閾値温度と一致するか又は閾値温度を超えているか判定できる。閾値温度と一致しない場合、１又は複数のコンポーネントに過熱（又は凍結）のリスクはなく、ＬＩＤＡＲシステム１００は、コンポーネントの温度を変える対策なしに後続のスキャンサイクルを実行できる。閾値温度と一致するか又は閾値温度を超えている場合、プロセッサ１１８は、ＦＯＶに放出する全体的な光を低減させるようにＬＩＤＡＲシステム１００を調整することでコンポーネントの温度を低下させることによって、コンポーネントの温度を抑制（又は低下）するように機能できる。いくつかの実施形態においてプロセッサ１１８は、コンポーネントの温度が閾値温度に到達しないように機能し得る。いくつかの実施形態においてプロセッサ１１８は、以降のスキャンサイクル中のＦＯＶの部分間の照射比を調整し得る。どのコンポーネントに過熱のリスクがあるかに基づいて、プロセッサ１１８は様々な熱低減技法を使用できる。いくつかの実施形態においてプロセッサ１１８は、以降のスキャンサイクルにおけるスキャンレートを低減させ得る。いくつかの実施形態においてプロセッサ１１８は、以降のスキャンサイクルにおける分解能を低減させ得る。他の実施形態においてプロセッサ１１８は、過熱しているか又は加熱のリスクがあるコンポーネントを冷却するように冷却コンポーネントを制御できる。他の実施形態においてプロセッサ１１８は、凍結しているか又は凍結のリスクがあるコンポーネントを加熱するように加熱コンポーネントを制御できる。
[0740] 図５５は、車両内のＬＩＤＡＲシステム１００の１つ以上のコンポーネントの閾値温度を決定し、その温度を検出するための例示的なプロセス５５００の例示的なフローチャートである。ステップ５５０２において、ＬＩＤＡＲシステム１００はコンポーネント温度を決定するプロセスを開始する。プロセッサ１１８は、温度センサ５３８０のような１つ以上のセンサから、１つ以上のシステムコンポーネント、車両エンジン、及び／又は車両周囲の環境の温度を示す温度情報を受信できる。ステップ５５０４においてプロセッサ１１８は、上記温度センサの１つ又は上記温度センサから情報を受信できる。ステップ５５０６においてプロセッサ１１８は、アルゴリズム又は他の計算方法を用いて、車両エンジン温度、車両内部の温度、及び／又は車両周囲の環境の温度に基づき、システムコンポーネントの適切な閾値温度を決定できる。また、計算される閾値温度は、コンポーネントが最適とはいえない実行を開始する温度も考慮に入れることができる。ステップ５５０８において、プロセッサ１１８は、コンポーネント温度が計算された閾値温度以上であるか否かを判定できる。温度が閾値と一致しない場合、プロセッサ１１８は、温度が次に評価されるまで何も措置も取らない可能性がある。プロセス５５００は、ＬＩＤＡＲシステム１００のスキャンサイクルとは独立して、所定の時間間隔で実行され得る。計算される閾値温度は、各スキャンサイクル中に計算されるか、又は別の間隔で繰り返し計算することができる。例えば閾値は、５分ごと、３０分ごと、２時間ごと等に計算され得る。
[0741] コンポーネント温度が閾値温度以上である場合、プロセッサ１１８はステップ５５１０において、ＦＯＶに放出する光を低減させるようにシーン投影スキームを変更できる。上述のように、プロセッサ１１８は多数の方法でコンポーネント温度を低下させ得る。その後、プロセス５５００は次の所定間隔で再開することができる。いくつかの実施形態では、ステップ５５１０で行われる変更を逆にすることで、コンポーネントの温度が閾値温度未満である場合にコンポーネントの性能を回復できる。
[0742] ＭＥＭＳミラー及び作動技法
[0743] 図５６は、スキャンデバイス（例えば偏向器１１４であり、以降「スキャンデバイス８２０２」と称する）及び処理デバイス（例えばプロセッサ１１８であり、以降「コントローラ８２０４」と称する）の例示的な実施形態を示す。本開示に従って、コントローラ８２０４はローカルであり、スキャンデバイス８２０２内に含まれ得る。コントローラ８２０４は、少なくとも１つのハードウェアコンポーネント、１つ以上の集積回路、１つ以上のＦＰＧＡ、１つ以上のＡＳＩＣ、１つ以上のハードウェアアクセレレータ等を含み得る。中央処理装置（ＣＰＵ）及び作動ドライバは、コントローラ８２０４のいくつかの例である。
[0744] 図５６に示されているように、ミラー構成は、２つ以上の軸（θ、φ）で移動させることができるミラー８２０６を含み得る。ミラー８２０６は、作動ドライバ８２０８のような電気的に制御可能な電気機械ドライバに関連付けることができる。作動ドライバ８２０８は、移動又はパワーを、アクチュエータ８２１０等のアクチュエータ／片持ち梁／曲げ部に中継することができる。アクチュエータ８２１０は、フレーム８２１１等の支持フレームの一部とすることができる。アクチュエータ８２１２、８２１４、及び８２１６のような追加のアクチュエータは各々、図示されているような追加の作動ドライバによって制御／駆動することができ、（適宜）支持フレーム８２１３、８２１５、及び８２１７を有し得る。フレーム８２１１、８２１３、８２１５、及び／又は８２１７は、全てのアクチュエータを支持する単一フレームとするか、又は複数の相互接続されたフレームとすればよいことは理解されよう。更に、これらのフレームは絶縁要素又はセクションによって電気的に分離することができる。任意選択として、ばね８２１８のような可撓性相互接続要素又はコネクタ（相互接続）を用いてアクチュエータ８２１０をミラー８２０６に接続して、作動ドライバ８２０８からのパワー又は移動をばね８２１８に中継することができる。
[0745] アクチュエータ８２１０は、接点８２１０Ａ、８２１０Ｂ、８２１０Ｃ、及び８２１０Ｄのような２つ以上の電気接点を含み得る。任意選択として、フレーム８２１１又はアクチュエータ８２１０が電子的に接続されるならば、１つ以上の接点８２１０Ａ、８２１０Ｂ、８２１０Ｃ、及び／又は８２１０Ｄはフレーム８２１１又はアクチュエータ８２１０上に配置することができる。いくつかの実施形態によれば、アクチュエータ８２１０をドーピングされた半導体とすることで、アクチュエータ８２１０のセクション（絶縁性である圧電層を除く）が概ね接点８２１０Ａ〜２１０Ｄ間で導電性であると共に絶縁８２２０及び８２２２では絶縁性であり、アクチュエータ８２１０をアクチュエータ８２１２及び８２１６から（それぞれ）電気的に分離することを可能とする。任意選択として、アクチュエータをドーピングするのではなく、アクチュエータ８２１０は、アクチュエータ８２１０に接着されるか又は他の方法で機械的もしくは化学的に接続できる導電性要素を含み得る。この場合、絶縁要素は、導電性要素が接着されていないアクチュエータ８２１０のエリアに内在することができる。アクチュエータ８２１０は圧電層を含むことができ、この場合、アクチュエータ８２１０を流れる電流が圧電セクションにおいて反応を引き起こし、これによってアクチュエータ８２１０が制御可能に曲がるようになっている。
[0746] いくつかの実施形態によれば、コントローラ８２０４は、θ、φパラメータで記述された所望の角度位置をミラードライバ８２２４に出力／中継することができる。ミラードライバ８２２４は、ミラー８２０６の移動を制御するように構成することができ、アクチュエータ８２１０、８２１２、８２１４、及び８２１６の曲げに基づいてミラー８２０６のθ、φ偏向値の指定要求値を達成するため、作動ドライバ８２２４に特定の電圧振幅を接点８２１０Ｃ及び８２１０Ｄに印加させることができる。更に、位置フィードバック制御回路は、接点８２１０Ａ又は８２１０Ｂのような接点に電源（電圧又は電流）を供給するように構成され、他方の接点（それぞれ８２１０Ｂ又は８２１０Ａ等）は、位置フィードバック８２２６内のセンサに接続され、これを用いてアクチュエータ８２１０の１つ以上の電気的パラメータを測定して、アクチュエータ８２１０の曲げを決定すると共に、適宜、ミラー８２０６の実際の偏向を決定することができる。図示のように、アクチュエータ８２１２〜２１６の各々について、位置フィードバック８２２６と同様の追加の位置フィードバック及び作動ドライバ８２０８と同様の追加の作動ドライバを複製することができ、ミラードライバ８２２４及びコントローラ８２０４は、全ての方向でミラー偏向が制御されるようにこれらの要素も制御することができる。
[0747] 作動ドライバ８２０８を含む作動ドライバは信号を送出し、これによってアクチュエータ８２１０〜２１６で電気機械反応が発生し、その各々が次いでフィードバックのためサンプリングされる。アクチュエータ（８２１０〜８２１６）位置に関するフィードバックは、コントローラ８２０４によって設定された所望の位置θ、φへミラードライバ８２２４を効率的に収束させ、検出された実際の検出に基づいて要求値を補正するための信号として機能できる。いくつかの実施形態によれば、スキャンデバイス又はＬＩＤＡＲは、視野をスキャンするレーザビームを偏向するため圧電アクチュエータ微小電気機械（ＭＥＭＳ）ミラーデバイスを利用できる。ミラー８２０６の偏向は、アクチュエータ８２１０に積層された圧電要素に電圧電位が印加された結果である。ミラー８２０６偏向は角度スキャンパターンに変換されるが、これは線形の挙動を示さない場合があり、特定の電圧レベルに対してアクチュエータ８２１０は一定の変位値に変換しない。様々なデバイス間で視野の寸法が決定的であり反復可能であるスキャンＬＩＤＡＲシステム（例えばＬＩＤＡＲシステム１００）は、位置フィードバック及びセンサ８２２６からミラードライバ８２２４及び／又はコントローラ８２０４へ角度偏向フィードバックを与える閉ループ方法を用いて最適に実現される。
[0748] いくつかの実施形態において、位置フィードバック及びセンサ８２２６は信頼性フィードバックモジュールとしても利用できる。いくつかの実施形態によれば、複数の要素が半導体又は導電性の要素又は層を含むことができ、従って、アクチュエータ８２０１〜８２１６は少なくとも部分的に半導体要素を含む可能性があり、ばね８２１８、８２２６、８２２８、及び８２３０の各々は半導体を含むことができ、このためミラー８２０６も同様であり得る。電力（電流及び／又は電圧）は位置フィードバック８２２６を介して第１のアクチュエータ接点に供給され、位置フィードバック８２２６は接点８２１４Ａ又は８２１４Ｂ及び／又は８２６１Ａ又は８２６１Ｂを介してアクチュエータ８２１２、８２１４、及び／又は８２１６における適切な信号を検知できる。以下の図のうちいくつかは、ＭＥＭＳミラー、アクチュエータ、及び相互接続を示している。相互接続の数、相互接続の形状、アクチュエータの数、アクチュエータの形状、ＭＥＭＳミラーの形状、並びに、ＭＥＭＳミラー、アクチュエータ、及び相互接続のいずれかの間の空間的な関係は、以下の図に示すものとは異なる場合がある。
相互接続
[0749] 図５７は、円形のＭＥＭＳミラー９００２と４つのアクチュエータ９０１１、９０１２、９０１３、及び９０１４との間に接続された４つのＬ字型の相互接続９０２１、９０２２、９０２３、及び９０２４を示している。それぞれのＬ字型相互接続（例えば９０２１）は第１のセグメント９０２１２及び第２のセグメント９０２１１を含む。第１及び第２のセグメントは相互に機械的に接続されている。図５７において、第１及び第２のセグメントは相互に垂直である。図５７において、各Ｌ字型相互接続の第２のセグメントはアクチュエータの外周に接続され、各Ｌ字型相互接続の第１のセグメントはＭＥＭＳミラーの外周に接続されている。第２のセグメントは第１のアクチュエータの外周に対して垂直である。第１のセグメントは、ＭＥＭＳミラーの外周に対して垂直である及び／又は、ＭＥＭＳミラーがアイドル位置にある場合はＭＥＭＳミラーの中央に向けられる可能性がある。ＭＥＭＳミラーがアイドル位置にあるのは、ＭＥＭＳミラーに結合されたアクチュエータの全てに曲げ電界が与えられない場合である。
[0750] 一実施形態では、Ｌ字型相互接続の使用によって優れた耐久性と応力緩和を得ることができる。Ｌ字型相互接続の使用により、相互に垂直な２つの回転軸（相互接続９０２４の近傍のＡＯＲと表記された破線を参照のこと）を中心としたシームレスな移動が容易になる。このため、アクチュエータの曲げ及び伸長（unbending）はＬ字型相互接続に対して過度の応力を加えない。更に、Ｌ字型相互接続は比較的コンパクトであり、小さい体積を有し得るので、アチュエータに加わる機械的負荷が軽減し、ＭＥＭＳミラーのスキャン振幅の増大に役立てることができる。相互接続の異なるセグメントは、相互に対して（及び／又はＭＥＭＳミラーに対して及び／又はアクチュエータに対して）９０度異なる角度に配向され得ることに留意するべきである。これらの角度は９０度に実質的に等しくすることができる（実質的にとは、５％、１０％、１５％、又は２０％等を超えない逸脱を意味し得る）。更に、Ｌ字型相互接続を、単一のセグメント又は２対以上のセグメントを含む相互接続によって置換してもよいことに留意するべきである。２つ以上のセグメントを有する相互接続は、相互に等しいセグメント及び／又は相互に異なるセグメントを含み得る。これらのセグメントは、形状、大きさ、断面、又は他の任意のパラメータが異なる可能性がある。また、相互接続は線形セグメント及び／又は非線形セグメントを含み得る。相互接続は、任意の方法でＭＥＭＳミラー及び／又はアクチュエータに接続することができる。
[0751] 図５８は、円形のＭＥＭＳミラー９００２と４つのアクチュエータ９０１１、９０１２、９０１３、及び９０１４との間に接続された４つの相互接続９０２１’、９０２２’、９０２３’、及び９０２４’を示している。各相互接続の第１及び第２のセグメントは継手によって接続されている。例えば相互接続９０２１’は、第１のセグメント９０２１２と、第２のセグメント９０２１１と、第１及び第２のセグメントに接続されて第１及び第２の相互接続間の相対的な移動を容易にする継手９０２１３と、を含む。継手は、玉継手又は他の任意のタイプの継手とすればよい。
[0752] 図５９は相互接続の非限定的な１０の例を示している。相互接続９０２１５、９０２１６、９０２１７、９０２１８、及び９０２１９は継手を含まない。相互接続９０２１５’、９０２１６’、９０２１７’、９０２１８’、及び９０２１９’は少なくとも１つの継手を含む。更に図５９は、線形セグメント、非線形セグメント、１つのセグメント、２つのセグメント、更には９のセグメントを含む相互接続を示している。相互接続は、任意の数のセグメントを含むこと、任意の形状のセグメントを有すること、及びゼロから多数までの継手を含むことが可能である。
機械的振動に対する応答
[0753] スキャンユニット（例えばスキャンユニット１０４）は、ＭＥＭＳミラー、アクチュエータ、相互接続、及びＬＩＤＡＲシステムのその他の構造要素を含み得る。スキャンユニット１０４には、異なる方向に沿って伝搬する機械的振動が加わる可能性がある。例えば車両に設置されたＬＩＤＡＲシステムには、車両がある地点から別の地点へ移動する場合に（異なる方向からの）異なる振動が加わることがある。全てのアクチュエータが同一の構造と寸法を有する場合、いくつかの周波数に対するユニットの応答は極めて大きくなり得る（高いＱファクタ）。アクチュエータ間にある程度の非対称性を導入することによって、スキャンユニット１０４はより多くの周波数に反応し得るが、反応を軽度にすることができる（低いＱファクタ）。
[0754] 図６０は、相互に対向した第１の対のアクチュエータ９０１１及び９０１３を示している。これらは、第２の対のアクチュエータ９０１２及び９０１４のアクチュエータよりも（差分Ｌ９０４０だけ）短い。アクチュエータ９０１２及び９０１４は相互に対向し、アクチュエータ９０１１及び９０１３に対して配向されている。図６０は、Ｌ字型相互接続９０２１、９０２２、９０２３、及び９０２４、並びに円形ＭＥＭＳミラー９００２も示している。このユニットの共振周波数は機械的振動の周波数範囲外とすることができる。ユニットの共振周波数は、その特定の周波数範囲の最大周波数よりも少なくとも２倍大きくすることができる。ユニットの共振周波数は４００ヘルツから１キロヘルツの間である。
[0755] 図６１Ａは、アクチュエータ９０１１、９０１２、９０１３、及び９０１４、相互接続９０２１、９０２２、９０２３、及び９０２４、並びにＭＥＭＳミラー９００２を取り囲むフレーム９０１５を示している。アクチュエータ９０１１、９０１２、９０１３、及び９０１４は、それぞれ基部９０７１、９０７２、９０７３、及び９０７４においてフレーム９０５０に接続されている。一実施形態において、基部の幅は、アクチュエータの全長の任意の割合（例えば５０％未満）とすることができる。更に、基部は、相互接続に対するアクチュエータの接続点から任意の距離に位置付けることができる。例えば基部は、相互接続に接続されたコネクタの端部に対向するアクチュエータの端部の近傍に位置付けることができる。
[0756] 図６１Ｂは、ここに開示される主題の例に従った、フレーム９５５０の面とは異なる面上に位置決めされたＭＥＭＳミラー９００２にシャフト９５９０を介して接続されたアクチュエータ９５１１、９５１２、９５１３、及び９５１４を取り囲むフレーム９５５０を示している。アクチュエータ９５１１、９５１２、９５１３、及び９５１４とシャフト９５９０との間の相互接続は簡略化のため図示されていない。これらの相互接続は、相互接続９０２１、９０２２、９０２３、及び９０２４に関して上記で検討したものと同様の形状及び特徴を有し得るが、必ずしもそうとは限らない。図６１Ａに例示されているように、ＭＥＭＳミラー９００２は、ＭＥＭＳミラー９００２の面とは異なる面に位置決めされたアクチュエータによって作動され得る。アクチュエータ９５１１、９５１２、９５１３、及び９５１４の移動は、一端がアクチュエータに接続されると共に他端がＭＥＭＳミラー９００２のベース面に接続されたシャフト９５９０を介して、ＭＥＭＳミラー９００２に伝達される。シャフト９５９０を任意の種類の剛性コネクタで置換してもよいことに留意するべきである。シャフトを移動させるアクチュエータ（これはむろん他の任意の数とすることができ、必ずしも図示されているように４つではない）を参照すると、これらのアクチュエータは、本開示において検討される任意の作動方法を含めて、例えば圧電作動、静電作動、電磁作動、電気機械作動のような任意の種類の作動技法を用いて作動され得ることに留意するべきである。ＭＥＭＳミラーは、１次元（１Ｄ）スキャン又は２次元（２Ｄ）スキャンのために異なる面上の作動を実施し得ることに留意するべきである。
[0757] 反射面の面の背後にある異なる面におけるＭＥＭＳミラー９００２の作動アセンブリの開示される位置によって、相互に極めて近接して配置された複数のリフレクタを含むリフレクタアレイ（リフレクタアレイ３１２等）を生成することが可能となる。これによって、リフレクタアレイの表面の使用可能部分が増大すると共に、望ましくない反射（ミラー表面でないリフレクタアセンブリ部分からの反射）の量が低減する。また、ＭＥＭＳミラー９００２の背後に（かつ、システム内の光伝送経路から離して）移動アクチュエータを位置付けることによって、移動アクチュエータから意図されない方向に反射される光子量が低減し、従ってシステムにおける雑音レベルが低減する。ＭＥＭＳミラー９００２及び（アクチュエータとフレーム９５５０を含む）作動表面は、２つの異なるウェーハ上に製造し、当技術分野において既知のものを含む様々な方法で相互に接続することができる。
可変コンデンサを用いたＭＥＭＳミラーの監視
[0758] 本開示に従って、ＭＥＭＳミラーに（相互接続を介して）接続されたアクチュエータの曲げを監視することにより、ＭＥＭＳミラーの向きを推定できる。例えば、ＬＩＤＡＲシステム１００は１つ以上の可変コンデンサを含み得る。１つのアクチュエータ当たり１つの可変コンデンサ、１つのアクチュエータ当たり２つ以上の可変コンデンサ、及び／又はアクチュエータよりも少ない可変コンデンサが存在し得る。各可変コンデンサについて、可変コンデンサの容量はフレームとアクチュエータとの間の空間的な関係を表す。可変コンデンサの容量は、フレームに接続された可変コンデンサの１つ以上のプレートと、アクチュエータに、特に、フレームに面するアクチュエータの外周に接続された可変コンデンサの１つ以上の他のプレートとの間の重複エリアの関数であり得る。
[0759] 図６２は、アクチュエータ９０１１、９０１２、９０１３、及び９０１４、相互接続９０２１、９０２２、９０２３、及び９０２４、並びにＭＥＭＳミラー９００２を取り囲むフレーム９０５０を示している。また、図６２は、フレーム９０５０とアクチュエータ９０１１との間に形成された可変コンデンサ９０６１も示している。可変コンデンサ９０６１は、アクチュエータに接続された複数のプレートの第１のプレート９０６１２と、フレームに接続された複数の第２のプレート９０６１１と、を含む。少なくとも３つのアクチュエータとフレームとの間に少なくとも３つの可変コンデンサを有することが有利であり得る。説明の簡略化のため、単一の可変コンデンサのみを示している。可変コンデンサは、アクチュエータの外周に沿った任意の場所に、かつ、相互接続に接続されたアクチュエータの外周から任意の距離に配置できる。更に、可変コンデンサのロケーションは、可変コンデンサのプレートの形状及び大きさ、並びにアクチュエータの様々な部分によって生じ得る曲げの量に基づいて決定できる。例えば、基部の近くに可変コンデンサを位置決めすると、第１及び第２のプレート間の重複エリアに生じる変化は小さくなり得るが、相互接続に対する接続点の近くに可変コンデンサを位置決めすると、第１及び第２のプレート間の重複がなくなる可能性がある。
[0760] また、図６２は（左から右へ向かって）、第１及び第２のプレート（９０６１１及び９０６１２）が完全に重複した状態、次いで（アクチュエータが曲がり始めた時の）ほとんど重複した状態（重複エリア９０６８）、次いでアクチュエータが曲がり続けた時のごくわずかに重複した状態（小さい重複エリア９０６８）を示している。第１のプレート９０６１２は相互に平行に結合されている。第２のプレート９０６１１は相互に平行に結合されている。第１及び第２のプレートは、可変コンデンサの容量を検知するように構成された容量センサ９０６５に結合されている。ＬＩＤＡＲシステムのコントローラは、１又は複数の可変コンデンサの容量に基づいてＭＥＭＳミラーの向きを推定することができる。
[0761] 図６３は、アクチュエータ９０１１、９０１２、９０１３、及び９０１４、相互接続９０２１、９０２２、９０２３、及び９０２４、並びにＭＥＭＳミラー９００２を取り囲むフレーム９０５０を示している。また、図６３は、アクチュエータ９０１１、９０１２、９０１３、及び９０１４に接続された電極９０８１、９０８２、９０８３、及び９０８４も示している。これらの電極はアクチュエータの任意の部分に接続できる。１つのアクチュエータを複数の電極に接続することも可能である。電極は通常、アクチュエータの大部分に沿って延出している。
ダミー圧電要素を用いたＭＥＭＳミラーの監視
[0762] 本開示に従って、提供される電極は、アクチュエータを曲げるため及び／又はアクチュエータの曲げを検知するための電気信号を伝達できる。ダミー要素を含むアクチュエータを用いることによって、アクチュエータの曲げを監視できる。ダミー要素はダミー電極及びダミー圧電要素とすることができる。ダミー圧電要素は、曲げ電界が印加される圧電要素に機械的に結合されている。圧電要素は曲げられる。この曲げによってダミー圧電要素が曲がる。ダミー圧電要素の曲げを、ダミー圧電要素に結合された電極によって測定することができる。
[0763] 図６４は、アクチュエータ９０１１、９０１２、９０１３、及び９０１４、相互接続９０２１、９０２２、９０２３、及び９０２４、並びにＭＥＭＳミラー９００２を取り囲むフレーム９０５０を示している。また、図６４は、アクチュエータ９０１１、９０１２、９０１３、及び９０１４の圧電要素９１１１、９１１２、９１１３、及び９１１４に接続された電極９０８１、９０８２、９０８３、及び９０８４も示している。電極９０８１、９０８２、９０８３、及び９０８４は、曲げ制御信号を伝達するために用いられる。また、図６４は、アクチュエータ９０１１、９０１２、９０１３、及び９０１４のダミー圧電要素９０１１’、９０１２’、９０１３’、及び９０１４’に接続された電極９０９１、９０９２、９０９３、及び９０９４も示している。電極９０８１、９０８２、９０８３、９０８４、９０９１、９０９２、９０９３、及び９０９４は通常、圧電要素の大部分をカバーしている。各圧電要素は電極対間に位置決めされること、及び図６４は外部電極のみを示していることに留意するべきである。アクチュエータの基板（又は本体）と圧電要素との間に配置された内部電極は図示されていない。
[0764] 図６５は、アクチュエータ９０１１、フィードバックセンサ９１４２、及びステアリングソース信号９１４０の断面図である。アクチュエータ９０１１は、基板（又は本体）層９１２１、内部電極９０８１’、内部ダミー電極９０９１’、圧電要素９１１１、ダミー圧電要素９１１１’、外部電極９０８１、及び外部ダミー電極９０９１を含み得る。ステアリング信号センサ９１４０は、アクチュエータ９０１１を曲げるため、ステアリング信号ＳＳ１ ９１５１及びＳＳ２ ９１５２を外部電極９０８１及び内部電極９１２１に送信する。フィードバックセンサ９１４２は、内部ダミー電極９０９１’と外部ダミー電極９０９１との間の電界を測定している鈍い圧電要素９１１１’の曲げを検知した。１つのみのステアリング信号が提供され得ることに留意するべきである。
[0765] 図６６は、アクチュエータ９０１１、９０１２、９０１３、及び９０１４の各アクチュエータが４つの主な層から形成され得ることを示している。４つの層は、外部電極層（９１２４、９１３４、９１４４、及び９１５４）、圧電層（９１２３、９１３３、９１４３、及び９１５３）、内部電極層（９１２２、９１３２、９１４２、及び９１５２）、並びに基板（又は本体）層（９１２１、９１３１、９１４１、及び９１５１）である。
[0766] 誘電率の変化を測定することによるＭＥＭＳミラーの監視
[0767] 本開示に従って、アクチュエータの曲げは圧電要素の誘電率を変化させ得る。従って、圧電要素の誘電率の変化を測定することによってアクチュエータを監視できる。アクチュエータに、制御信号ソースからの１つ以上の制御信号によって誘発された電界を供給することができる。１つ以上の制御信号は、例えば圧電要素の両側に位置する１対の電極のような、ＬＩＤＡＲシステムの１つ以上の電極に供給される。１つの制御信号、双方の制御信号、及び／又は制御信号間の差は、交番バイアス成分及びステアリング成分を有する。本体の曲げはステアリング成分に応答する。いくつかの実施形態において、交番バイアス成分の周波数はステアリング成分の最大周波数よりも大きい場合があり（例えば少なくとも１０倍）、交番バイアス成分の振幅はステアリング成分の振幅よりも任意の程度小さい場合があり、例えば１００分の１以上小さい。例えばステアリング成分は数十ボルトであり、交番バイアス成分は数十から数百ミリボルトの範囲であり得る。従って、ＬＩＤＡＲシステム１００のセンサは、アクチュエータの曲げに起因したアクチュエータの誘電率の変化を検知するように構成できる。
[0768] 図６７は、外部電極層９１２４、圧電層９１２３、内部電極層９１２２、及び基板層９１２１を含むアクチュエータを示している。ステアリング信号ソース９１４０は、制御信号ＳＳ１ ９１５１を外部電極層９１２４に送信し、制御信号ＳＳ２ ９１５２を内部電極層９１２２に送信する。制御信号ＳＳ１ ９１５１及びＳＳ２ ９１５２のうち少なくとも１つ、又はこれらの制御信号間の差は、交番バイアス成分及びステアリング成分を含む。フィードバックセンサ９１２４は、外部電極層９１２４及び内部電極層９１２２に結合され、圧電層９１２３の誘電率の変化を（直接に又は間接的に）検知し得る。フィードバックセンサ９１２４は、例えば電流振幅センサ、又は電流振幅センサと位相シフトセンサとの組み合わせとすればよい。ＬＩＤＡＲセンサは、誘電率の変化に関する情報を（フィードバックセンサ９１４２から）受信してＭＥＭＳミラーの向きを決定するように構成できるコントローラを含み得る。また、図６７は、制御信号ＳＳ１ ９１５１及びＳＳ２ ９１５２のステアリング成分（９１６１及び９１６４）を出力する初期信号ソース９１４１を含むものとしてステアリング信号ソース９１４０を示している。これらのステアリング成分は、（発振器９１６２及び９１６５によって生成された）交番バイアス成分と、（ミキサ９１６３及び９１６５によって）混合されて、制御信号ＳＳ１ ９１５１及びＳＳ２ ９１５２を生成する。アクチュエータは、アクチュエータの抵抗を検知することによって監視できる。
[0769] 図６８は、アクチュエータ９０１１の２つの反対側の端部に位置決めされ、アクチュエータの抵抗を測定するため使用されるた２つの電極９２１１及び９２１２を示している。電極９１３５は、アクチュエータを曲げるために使用される。電極９２１１、９２１２、及び９１３５は、３つの導体９２０１、９２０２、及び９２０３に電気的に結合されている。
[0770] 図６９は、アクチュエータ９０１１に形成された応力緩和アパーチャ９２２０を示している。図６９の応力緩和アパーチャは、湾曲し、相互に実質的に平行である。応力緩和アパーチャの数は４つとは異なる場合がある。それらの細長い穴は任意の形状又は大きさを有し、相互に異なることがある。前述の図のいくつかにおいて、圧電要素は基板よりも上方に位置決めされていた。圧電要素は基板よりも下方に位置決めされ得ることに留意するべきである。複数の圧電要素を基板の上方及び下方に位置決めすることも可能である。
[0771] 図７０は、７つの主な層、すなわち、外部電極層９１２４、圧電層９１２３、内部電極層９１２２、基板（又は本体）層９１２１、追加の内部電極層９１２９、追加の圧電層９１２８、及び追加の外部電極層９１２７を含むものとしてアクチュエータ９０１２を示している。外部電極層９１２４、圧電層９１２３、及び内部電極層９１２２は、基板層９１２１よりも上方に位置決めされている。追加の内部電極層９１２９、追加の圧電層９１２８、及び追加の外部電極層９１２７は、基板層９１２１よりも下方に位置決めされている。追加の圧電層９１２８は、圧電層９１２３と等しいか、又は大きさや形状等のうち少なくとも１つが圧電層９１２３と異なる可能性がある。具体的には、電極層のうち任意のものは相互に同一であるか又は異なることがある。追加の圧電層９１２８及び圧電層９１２３は、相互に独立して又は依存的に制御され得る。追加の圧電層９１２８はアクチュエータを下方に曲げるためにも使用することができ、圧電層９１２３はアクチュエータを上方に曲げるために使用できる。追加の圧電層９１２８は、圧電層９１２３がアクチュエータを曲げるため活性化された場合に、（アクチュエータを監視するための）ダミー圧電センサとして使用できる。一例において、圧電層９１２２は、圧電層９１２８がアクチュエータを曲げるため活性化された場合に、（アクチュエータを監視するための）ダミー圧電センサとして使用できる。
[0772] 図７１は、上から下に向かって、（ｉ）ミラー９００２のアイドル状態、（ｉｉ）ＭＥＭＳミラー９００２の外周を下げている下方に曲がったアクチュエータ、及び（ｉｉｉ）ＭＥＭＳミラー９００２の外周を持ち上げている上方に曲がったアクチュエータを示している。ＭＥＭＳミラー９００２は、相互接続９３００を介してアクチュエータに結合されている。ＭＥＭＳミラー９００２は、補強要素によって補強された薄い反射面を含み得る。
[0773] 図７２及び図７３は、フレーム９０５０及びＭＥＭＳミラー９００２の裏側を示している。説明の簡略化のため、アクチュエータは図示されていない。補強要素９００３は、同心円状の輪及び放射状の部分を含む。補強要素の任意の構成及び形状を設けることができる。
[0774] ＭＥＭＳミラー９００２の裏側を照射することによって、ＭＥＭＳミラーの向きを監視できる。ＭＥＭＳミラーの少なくとも１つのエリアを照射し、少なくとも３つのロケーションで反射光を検知することが有利であり得る。ＭＥＭＳミラー９００２の裏側を照射することによってＭＥＭＳミラーの向きを監視できる。ＭＥＭＳミラーの裏側の少なくとも１つのエリアを照射し、少なくとも３つのロケーションで反射光を検知することが有利であり得る。ＬＩＤＡＲシステム１００がＭＥＭＳミラーの裏側を照射するための専用の光源を含み得ることに留意するべきである。専用の光源（例えばＬＥＤ）は、ミラーの背後に（すなわち、少なくとも１つの光源１１２からの光の偏向に使用される主反射センサから離して）位置付けることができる。あるいは、ＬＩＤＡＲシステム１００は、ミラーの裏側に光を誘導するための光学系を含み得る。いくつかの例では、ＭＥＭＳミラーの裏側に誘導される光（例えば専用の光源の光）は、ミラーの裏側エリアに閉じ込められ、ＭＥＭＳミラーの主反射側に到達するのを阻止される。裏側センサの信号の処理はプロセッサ１１８によって実行できるが、ミラーのケーシング内に位置付けられたチップに一体化された専用回路によって処理することも可能である。この処理は、異なる裏側センサ（例えば９２３１、９２３２、９２３３）に対する反射信号を比較すること、このような信号を減算すること、このような信号を正規化すること等を含み得る。このような信号の処理は、較正段階中に収集される情報に基づくことができる。
[0775] 図７４は、照射領域９０３０並びに３つのセンサ９２３１、９２３２、及び９２３３を示している。これらのセンサは、ＭＥＭＳミラーの下方に位置決めされ、反射光（破線）を３つの異なる方向で検知するように配置され、これによってＭＥＭＳミラーの向きの検知を可能とする。照射領域は、ＭＥＭＳミラーの裏側の任意の場所に位置付けることができ、任意の形状及び大きさを有し得る。実施形態において、ＭＥＭＳミラーはＬｉｄａｒシステムのウィンドウに対して平行でない場合がある。ＭＥＭＳミラーは、Ｌｉｄａｒシステムのウィンドウを通過した光を受光し、反射ミラーを偏向させて偏向光を与え、この偏向光はウィンドウを通過してＬｉｄａｒシステムの他のコンポーネント（光センサ等）に到達し得る。偏向光の一部は（ウィンドウによって）後方に、ＭＥＭＳミラー、フレーム、又はアクチュエータの方へ反射され得る。しかしながら、ＭＥＭＳミラー及びウィンドウが相互に平行である場合、光はＭＥＭＳミラー及びウィンドウによって繰り返し反射されることにより、望ましくない光アーチファクトを生じ得る。これらの光アーチファクトは、ＭＥＭＳミラーに対して平行でないウィンドウを設けることによって、又はＭＥＭＳミラーの光軸とウィンドウの光軸が相互に平行でない場合、減衰させることができ、更には防止することも可能となる。ＭＥＭＳミラー及びウィンドウのいずれか１つが湾曲しているか、又は相互に対して配向されていない複数のセクションを有する場合、ＭＥＭＳミラーのどの部分もウィンドウのいずれの部分に対しても平行でないことが有利であり得る。ウィンドウとＭＥＭＳミラーとの角度は、ＭＥＭＳミラーがアイドル位置にある場合、又はＭＥＭＳミラーがアクチュエータのいずれかによって移動される場合であっても、ウィンドウがＭＥＭＳミラーの方へ光を反射しないように設定され得る。
[0776] ＭＥＭＳミラーの裏側の照射は、ミラーの裏面が実質的に均一に反射性である（例えば補強リブなしの平坦な裏面）場合に実施され得ることに留意するべきである。しかしながら、必ずしもそうとは限らず、ミラーの裏面は非均一なパターンで光を反射するように設計され得る。ミラーの裏側のパターン化反射挙動は、表面の幾何学的形状（例えば突起、貫入（intrusion））、表面テクスチャ、異なる材料（例えばシリコン、酸化ケイ素、金属）のような様々な方法によって達成できる。任意選択として、ＭＥＭＳミラーは、ミラーの裏面の少なくとも一部に反射率パターンを有するパターン化された裏側を含むことができ、（例えば上述の裏側専用光源からの）裏側照射のパターン化反射を裏側センサ（例えば９２３１、９２３２、９２３３）上に与える。任意選択として、パターン化された裏側は、ＭＥＭＳミラーの裏面に位置付けられた任意選択的な補強要素９００３の部分を含み得るが、必ずしもそうとは限らない。例えば補強要素９００３用いて、センサ９２３１等の上にある角度の影を生成する（又は光を異なる角度に偏向させる）ことができる。これは、ミラーの移動によってセンサ上の反射が影から明るいものへ変化することを意味する。
[0777] 任意選択として、裏側センサ（９２３１、９２３２、９２３３等）の出力の処理は、（例えば補強リブのパターンから生じる）裏側の反射率パターンを考慮に入れることができる。従ってこの処理は、裏側表面パターンから生じるパターン化を、処理対象のフィードバックの一部として使用できる。任意選択として、本明細書で検討される裏側ミラーフィードバックの選択肢は、（均一反射率の実施と比べて）ミラーに極めて近接して配置された裏側センサからのデータによって処理され得る裏側反射率パターンを利用できるので、ＭＥＭＳアセンブリが小型化すると共にそのパッケージングが改善する。例えば裏側パターンは、反射率パターンが暗い反射と明るい反射との間でシャープな遷移を含むように設計できる。シャープな遷移とは、ＭＥＭＳミラーの角度／位置の小さい変化であっても、近い距離に位置する検出器に反射される光の大きな変化を引き起こすことを意味する。更に、反射率パターンは、シャープなエッジ（すなわち光又は影）ではなく、反射率勾配に関連付けることも可能である。この実施形態は、シャープなエッジの第１の選択肢からの線形性を有し、従って処理後のプロセスが容易になり、更に、より大きい角度範囲に対応することができ、場合によってはアセンブリ許容誤差に対して感度が低くなる。
ＬＩＤＡＲシステムのウィンドウに平行でないＭＥＭＳミラー
[0778] 本開示に従って、ＭＥＭＳミラーは、ＬＩＤＡＲシステムのウィンドウを通過した光を受光し、反射ミラーを偏向させて偏向光を与え、この偏向光はウィンドウを通過してＬＩＤＡＲシステム１００の他のコンポーネント（光センサ等）に到達し得る。偏向光の一部は（ウィンドウによって）後方に、ＭＥＭＳミラー、フレーム、又はアクチュエータの方へ反射され得る。ＭＥＭＳミラー及びウィンドウが相互に平行である場合、光はＭＥＭＳミラー及びウィンドウによって繰り返し反射されることにより、望ましくない光アーチファクトを生じ得る。これらの光アーチファクトは、ＭＥＭＳミラーに対して平行でないウィンドウを設けることによって、又はＭＥＭＳミラーの光軸とウィンドウの光軸が相互に平行でない場合、減衰させることができ、更には防止することも可能となる。ＭＥＭＳミラー及びウィンドウのいずれか１つが湾曲しているか、又は相互に対して配向されていない複数のセクションを有する場合、ＭＥＭＳミラーのどの部分もウィンドウのいずれの部分に対しても平行でないことが有利であり得る。ウィンドウとＭＥＭＳミラーとの角度は、ＭＥＭＳミラーがアイドル位置にある場合、又はＭＥＭＳミラーがアクチュエータのいずれかによって移動される場合であっても、ウィンドウがＭＥＭＳミラーの方へ光を反射しないように設定され得る。
[0779] 図７５は、ウィンドウ９３２２を含む筐体９３２０を示す。筐体はＭＥＭＳミラー９００２を収容している。筐体９３２０は、ウェーハレベルのパッケージング又は他の任意の技法を用いて製造され得る密封筐体とすることができる。筐体９３２０はベース９３１０を含む。ベース９３１０は透明であるか又は非透明であり得る。透明なベースは、ＭＥＭＳミラー９００２の裏側が照射によって監視される場合に有用であり得る。光９６０１はウィンドウ９３２２を通過し、ＭＥＭＳミラー９００２に入射する。ＭＥＭＳミラー９００２は光を偏向させて偏向光９６０２を与える。偏向光の一部はウィンドウ９３２２を通過するが、別の部分９６０３はミラー９３２２によって筐体９３２０の方へ反射される。従って、部分９６０３はＭＥＭＳミラー９００２の方へ反射されない可能性がある。
[0780] 図７６は、上部を含む筐体９３２０を示す。上部は、ミラー９３２０並びに２つの側壁９３２１及び９３２３を含む。筐体の中間部は、様々な層（９１２１及び９１２２等）を含む集積回路の外装部（限定ではないがフレーム９０５０等）から形成することができる。集積回路は、ＭＥＭＳミラー９００２（上反射面９００４、層９１２１及び９１２２の様々な中間要素、並びに補強要素９００３を有する）、相互接続９０２２及び９０２１、アクチュエータ９０１２及び９０１４を含み得る。集積回路とベース９３１０との間に接合層９３０１を位置付けることができる。
[0781] 図７７は、透明なベースを含む筐体９３２０を示す。説明の簡略化のため、この図は、照射ユニット９２４３、ビームスプリッタ９２６３、及びセンサ９２５３を示している。照射ユニット９２４３及び光センサ９２５３は筐体の外部に位置付けられている。
[0782] 図７８は、アクチュエータ及び相互接続の上に位置付けられた反射防止層９３８０を示す。図７９は、アクチュエータ、フレーム、及び相互接続の上に位置付けられた反射防止層９３８０を示す。図８０は、フレームの上に位置付けられた反射防止層９３８０を示す。上述の反射防止層の任意のものを、層とは異なる１つ以上の反射防止要素で置き換えてもよい。反射防止要素は、ウィンドウに平行である、ウィンドウに対して配向される等とすることができる。
[0783] 図８１は、ＭＥＭＳウィンドウに対して平行なウィンドウを有する筐体を示す。筐体は透明なベースを含む。説明の簡略化のため、この図は、照射ユニット９２４３、ビームスプリッタ９２６３、及びセンサ９２５３を示している。照射ユニット９２４３及び光センサ９２５３は筐体の外部に位置付けられている。ＭＥＭＳミラーは任意の形状及び大きさとすることができる。例えばＭＥＭＳミラーは矩形とすればよい。
[0784] 図８２及び図８３は、矩形ＭＥＭＳミラー９４０２、２つのアクチュエータ９４０４及び９４０７、２つの相互接続９４０３及び９４０６、電極９４１０及び９４１３、並びに矩形フレームを示している。矩形フレームは、上部９５０４、下部９４０８、並びにフレームの上部と下部との間に接続された２つの絶縁部９４１１及び９４２２を含む。図８２において、アクチュエータ９４０４及び９４０７は、相互に平行に対向し、ＭＥＭＳミラーの両側に面し、フレームの対向した部分に接続されている。図８３において、アクチュエータ９４０４及び９４０７は、相互に平行に対向し、ＭＥＭＳミラーの両側に面し、フレームの同一の側に接続されている。
[0785] 図８４は、矩形ＭＥＭＳミラー９４０２、４つのアクチュエータ９４０４、９４０７、９４２４、９４２７、４つの相互接続９４０３、９４０６、９４２３、及び９４３６、４つの電極９４１０、９４１３、９４４０、及び９４４３、並びに矩形フレームを示している。矩形フレームは、上部９５０４、下部９４０８、並びにフレームの上部と下部との間に接続された２つの絶縁部９４１１及び９４２２を含む。４つのアクチュエータはＭＥＭＳミラー９４０２の４つの小面（facet）に面し、各々はフレームの異なる小面に接続されている。図５６から図８４は単一のＭＥＭＳミラーを示しているが、ＬＩＤＡＲシステム１００は複数のＭＥＭＳミラーのアレイを含むことも可能である。複数のＭＥＭＳミラーのいずれかの制御に使用されるフィードバックを与えるため、任意の数のＭＥＭミラーを監視できる。例えば、１からＮの間の任意の数よりも多いＮ個のＭＥＭＳミラーが存在する場合、Ｎ個のＭＥＭＳミラーのうち任意の数のＭＥＭＳミラーの監視に使用され得るフィードバックを与えるため、ＭＥＭＳミラーを監視することができる。
[0786] 一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、光を受光するためのウィンドウと、光を偏向させて偏向光を与えるための微小電気機械（ＭＥＭＳ）ミラーと、フレームと、アクチュエータと、アクチュエータとＭＥＭＳミラーとの間に機械的に接続することができる相互接続要素と、を含み得る。各アクチュエータは本体及び圧電要素を含み得る。圧電要素は、電界が与えられた場合に本体を曲げると共にＭＥＭＳミラーを移動させるように構成され得る。ＭＥＭＳミラーがアイドル位置に位置決めされている場合、これはウィンドウに対して配向され得る。光は、ＬＩＤＡＲシステムの視野の少なくとも１つのセグメント内にあり得る反射光であり得る。光は、ＬＩＤＡＲシステムの光源からの伝送光であり得る。第１の期間中、光はＬＩＤＡＲシステムの光源からの伝送光であり、第２の期間中、光はＬＩＤＡＲシステムの視野の少なくとも１つのセグメント内にある反射光である。
[0787] 別の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、ウィンドウとフレームとの間に位置決めすることができる少なくとも１つの反射防止要素を含み得る。反射防止要素はウィンドウに対して配向され得る。ＭＥＭＳミラーとウィンドウとの間の配向の角度は２０度から７０度の範囲であり得る。ウィンドウは、偏向光のいずれの部分もＭＥＭＳミラーの方へ反射するのを防止するような形状及び位置決めとすることができる。ＭＥＭＳミラーは、アクチェータのうち少なくとも１つによって移動された場合であってもウィンドウに対して配向され得る。相互接続要素のうち１つの相互接続要素は、ＭＥＭＳミラーに接続できる第１のセグメントと、アクチュエータに接続できる第２のセグメントと、を含み得る。第１のセグメント及び第２のセグメントは相互に機械的に結合され得る。
[0788] 関連する実施形態において、第１のセグメントは第２のセグメントに対して実質的に９０度に配向され得る。第１のセグメントは、ＭＥＭＳミラーの外周に接続されると共にＭＥＭＳミラーの外周に対して実質的に９０度に配向され得る。ＭＥＭＳミラーがアイドル位置に位置決めされた場合、第１のセグメントはＭＥＭＳミラーの中央へ向かい得る。第２のセグメントはアクチュエータの外周に接続され、アクチュエータの外周に対して実質的に９０度に配向され得る。第２のセグメントの長手方向軸は、アクチュエータの長手方向軸に対して実質的に平行であり得る。ＭＥＭＳミラーがアイドル位置に位置決めされた場合、第１のセグメント及び第２のセグメントはＬ字型に配置され得る。相互接続要素は、第１及び第２のセグメント間に機械的に結合できる少なくとも１つの追加のセグメントを含み得る。第１のセグメント及び第２のセグメントは相互に長さが異なる場合がある。第１のセグメント及び第２のセグメントは相互に幅が異なる場合がある。第１のセグメント及び第２のセグメントは相互に断面形状が異なる場合がある。ＭＥＭＳミラーがアイドル位置に位置決めされた場合、第１のセグメント及び第２のセグメントはＭＥＭＳミラーと同一の面に位置決めされ得る。第１のセグメント及び第２のセグメントは、アクチュエータと同一の面に位置決めされ得る。
[0789] 別の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、楕円形状を有することができるＭＥＭＳミラーを含み得る（例えばＭＥＭＳミラーは円形であり得る）。アクチュエータは、少なくとも３つの独立して制御されるアクチュエータを含み得る。アクチュエータ及び相互接続要素の各対は、フレームとＭＥＭＳミラーとの間に直接接続され得る。ＭＥＭＳミラーは、２つの回転軸を中心に枢動するよう動作可能である。
[0790] 関連する実施形態において、アクチュエータは少なくとも４つの独立して制御されるアクチュエータを含み得る。ＭＥＭＳミラーの長手方向軸は光ビームの長手方向軸に対応し得る。ＭＥＭＳミラーの長手方向軸はＬＩＤＡＲシステムの検出器アレイの長手方向軸に対応し得る。アクチュエータは、第１の方向に沿って相互に対向する第１の対のアクチュエータと、第２の方向に沿って相互に対向する第２の対のアクチュエータと、を含み得る。第１の対のアクチュエータは第２の対のアクチュエータとは異なる場合がある。ウィンドウ、ＭＥＭＳミラー、フレーム、及びアクチュエータは、ユニットを形成し得る。このユニットは、第１の方向に沿って伝搬する機械的振動及び第２の方向に沿って伝搬する機械的振動に対して異なるように応答し得る。第１の対のアクチュエータは、アイドルである場合、第２の対のアクチュエータがアイドルである場合の長さとは実質的に異なる長さを有し得る。第１の対のアクチュエータは、アイドルである場合、第２の対のアクチュエータがアイドルである場合の形状とは実質的に異なる形状を有し得る。動作中、ＬＩＤＡＲシステムには特定の周波数範囲を有する機械的振動が加えられ得る。ユニットの共振周波数は特定の周波数範囲外であり得る。ユニットの共振周波数は、特定の周波数範囲の最大周波数よりも少なくとも２倍大きい場合がある。ユニットの共振周波数は４００ヘルツから１キロヘルツの間であり得る。アクチュエータは、アクチュエータの本体よりも下方に位置付けられた圧電要素を含み、別のアクチュエータは、他の圧電要素の本体よりも上方に位置付けられた圧電要素を含み得る。アクチュエータは、圧電要素の本体よりも上方に位置付けられた圧電要素を含み得る。ＬＩＤＡＲシステムは更に、追加の圧電要素の状態の指示をセンサから受信するように構成できるコントローラを含み得る。コントローラは、追加の圧電要素の状態の指示に基づいてアクチュエータを制御するように構成され得る。コントローラは、追加の圧電要素の状態の指示に基づいてＭＥＭＳミラーの向きを決定するように構成され得る。
[0791] 別の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は可変コンデンサ及びセンサを含み得る。可変コンデンサの容量は、フレームとアクチュエータのうち１つのアクチュエータとの間の空間的な関係を表す。センサは可変コンデンサの容量を検知するように構成され得る。
[0792] 関連する実施形態において、可変コンデンサは、アクチュエータに接続できる第１のプレート及びフレームに接続できる第２のプレートを含み得る。フレームとアクチュエータとの間の空間的な関係は、第１のプレートと第２のプレートとの間の重複を決定する。可変コンデンサは、アクチュエータに接続できる複数の第１のプレート及びフレームに接続できる複数の第２のプレートを含み得る。アクチュエータは、フレームに機械的に接続できる第１の端部と、第１の端部とは反対側の、相互接続要素に機械的に接続できる第２の端部と、を有し得る。可変コンデンサと第１の端部との間の距離は可変コンデンサと第２の端部との間の距離よりも大きい場合がある。アクチュエータは、フレームに機械的に接続できる第１の端部と、第１の端部とは反対側の、相互接続要素に機械的に接続できる第２の端部と、を有し得る。可変コンデンサと第１の端部との間の距離は可変コンデンサと第２の端部との間の距離よりも小さい場合がある。
[0793] 別の実施形態において、ＬＩＤＡＲシステム１００は、可変コンデンサの容量の指示を受信し、可変コンデンサの容量に基づいてＭＥＭＳミラーの向きを決定するように構成されたコントローラを含み得る。圧電要素は、制御信号ソースからの制御信号によって誘発された電界が印加された場合、本体を曲げてＭＥＭＳミラーを移動させるように構成され得る。制御信号はＬＩＤＡＲシステムの電極に供給され得る。
[0794] 制御信号は交番バイアス成分及びステアリング成分を有し得る。本体の曲げはステアリング成分に応答し得る。交番バイアス成分の周波数はステアリング成分の最大周波数よりも大きい。センサは、アクチュエータの曲げに起因したアクチュエータの誘電率の変化を検知するように構成され得る。
[0795] 関連する実施形態において、センサは電流振幅センサであり得る。また、センサは電流振幅センサ及び位相シフトセンサであり得る。交番バイアス成分の振幅はステアリング成分の振幅よりも少なくとも１００分の１小さい場合がある。ＬＩＤＡＲシステムは更に、誘電率の変化に関する情報を受信し、ＭＥＭＳミラーの向きを決定するように構成できるコントローラを含み得る。ウィンドウは筐体に付属し得る。筐体は、ＭＥＭＳミラー、フレーム、及びアクチュエータを収容する密封筐体であり得る。筐体は、ＭＥＭＳミラーよりも下方に位置付けられた透明な領域を含み得る。ＬＩＤＡＲシステムは更に、少なくとも１つの光学センサ及び少なくとも１つの光源を含み、少なくとも１つの光源は、少なくとも１つの光ビームを透明な領域を通してＭＥＭＳミラーの裏側へ伝送するように構成され得る。少なくとも１つの光センサは、ＭＥＭＳミラーの裏側からの光を受光するように構成され得る。ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つの光センサからの情報に基づいてＭＥＭＳミラーの向きを決定するように構成できるコントローラを含み得る。筐体の異なる部分はウェーハレベルのパッケージングによって形成され得る。フレームは、筐体の下部領域を形成する集積回路に付属し得る。相互接続要素のうち１つの相互接続要素は、少なくとも１つの継手によって相互に機械的に結合できる複数のセグメントを含み得る。継手は玉継手であり得る。また、継手はＭＥＭＳ継手であり得る。
[0796] 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。
[0797] 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ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ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。
[0798] 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。従って、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 (24)

  1. 少なくとも１つのプロセッサであって、
    少なくとも１つの光源からの光を用いた視野のスキャンにおいて光束を変動させ得るように前記少なくとも１つの光源を制御し、
    前記視野をスキャンするため前記少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器を制御し、
    前記視野内の物体から反射された光を示す反射信号を少なくとも１つのセンサから受信し、
    初期光放出の前記反射信号に基づいて、ＬＩＤＡＲシステムの中間エリアにおいて前記少なくとも１つの光偏向器からの閾値距離内に物体が位置しているか否かを判定し、前記閾値距離は安全距離に関連付けられ、
    前記中間エリアで物体が検出されない場合、前記中間エリアの方へ追加光放出を投影し、これによって前記中間エリアよりも遠くにある物体の検出を可能とするように、前記少なくとも１つの光源を制御し、
    前記中間エリアで物体が検出された場合、前記中間エリアにおける前記光の蓄積エネルギ密度が最大許容可能露光量を超えないように、前記少なくとも１つの光源及び前記少なくとも１つの光偏向器のうち少なくとも１つを規制する、
    ように構成された少なくとも１つのプロセッサを備え、
    前記少なくとも１つのプロセッサは更に、
    前記視野を複数のセクタに分割可能であるように前記少なくとも１つの光偏向器を制御し、各セクタは別個の中間エリアに関連付けられ、
    各セクタへの前記初期光放出の前記反射信号に基づいて、前記複数のセクタに関連付けられた前記中間エリアの各々に物体が位置しているか否かを判定する、
    ように構成されており、
    第１のセクタに関連付けられた第１の中間エリアにおいて物体を検出し、第２のセクタに関連付けられた第２の中間エリアにおいて物体が不在であると決定したら、前記少なくとも１つのプロセッサは更に、単一のスキャンサイクルにおいて、
    前記第２の中間エリアの方へ追加光放出を投影するように前記少なくとも１つの光源を制御し、
    前記第１の中間エリアにおける前記光の蓄積エネルギ密度が前記最大許容可能露光量を超えないように前記少なくとも１つの光源及び前記少なくとも１つの光偏向器のうち少なくとも１つを規制する、
    ように構成され、
    規制することは、前記物体までの距離を決定することと、前記物体における前記光の強度を計算することと、前記物体までの前記距離における目に安全な露光時間又は許容可能光エネルギを決定することと、を含む、
    ＬＩＤＡＲシステム。
  2. 前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記視野をスキャンするため前記少なくとも１つの光偏向器を制御するように構成され、前記視野の単一のスキャンサイクルは、前記スキャンサイクル中に前記少なくとも１つの光偏向器が複数の異なる瞬時位置を通って動作するように前記少なくとも１つの光偏向器を移動させることを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  3. 前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記少なくとも１つの光偏向器が特定の瞬時位置に留まっている間に光ビームが前記少なくとも１つの光源から前記視野の方へ偏向されると共に前記視野内の物体からの反射が少なくとも１つのセンサの方へ偏向されるように、前記少なくとも１つの光偏向器及び前記少なくとも１つの光源を制御するよう構成されている、請求項２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  4. 前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記初期光放出及び特定の中間エリアへ提供されるべき前記追加光放出が単一のスキャンサイクルにおいて前記特定の中間エリアの方へ投影されるように前記少なくとも１つの光偏向器を制御するよう構成されている、請求項２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  5. 前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記初期光放出が第１のスキャンサイクルにおいて特定の中間エリアの方へ投影されると共に前記追加光放出が第２のスキャンサイクルにおいて前記特定の中間エリアの方へ投影されるように前記少なくとも１つの光偏向器を制御するよう構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  6. 前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記少なくとも１つの光偏向器と前記第１の中間エリアで検出された前記物体との間の決定された距離に基づいて前記最大許容可能露光量に関連付けられた値を決定するように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  7. 前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記少なくとも１つの光偏向器と前記第１の中間エリアで検出された前記物体との間の決定された距離に基づいて最大許容可能光エネルギに関連付けられた値を決定するように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  8. 前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記追加光放出に関連した反射信号に基づいて前記安全距離に関連付けられた前記閾値距離を調整するように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  9. 前記少なくとも１つの光偏向器は複数の光偏向器を含み、前記少なくとも１つのプロセッサは前記複数の光偏向器に協働して前記視野をスキャンさせるように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  10. 前記少なくとも１つの光偏向器は単一の光偏向器を含み、前記少なくとも１つの光源は前記単一の光偏向器に照準を合わせた複数の光源を含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  11. 各光源は概ね前記視野の異なるエリアに関連付けられ、前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記視野の第１のエリアにおいて前記安全距離よりも大きい距離で物体が検出された場合、異なる光源によって前記視野の第２のエリアへ投影される光のエネルギ密度が前記視野の前記第２のエリアに関連付けられた最大許容可能露光量を超えないように、前記少なくとも１つの光偏向器及び前記複数の光源を連携させるよう構成されている、請求項１０に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  12. 前記少なくとも１つのプロセッサは更に、別のエリアにおいて前記安全距離よりも大きい距離で別の物体が検出された場合、前記少なくとも１つの光源によって前記視野の別の部分へ投影される光のエネルギ密度が前記視野の前記別の部分に関連付けられた最大許容可能露光量を超えないように、前記少なくとも１つの光偏向器及び前記少なくとも１つの光源を連携させるように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  13. 前記安全距離は公称眼障害距離（ＮＯＨＤ）である、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  14. 前記少なくとも１つの光源は１０００ｎｍ未満の波長の光を投影するように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  15. 前記少なくとも１つの光源は８００ｎｍより大きい波長の光を投影するように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  16. 前記第１の中間エリアにおいて物体が検出された場合、前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記検出された物体に関連した前記第１の中間エリアの一部の方へ更なる光放出を行わないように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  17. 前記第１の中間エリアにおいて物体が検出された場合、前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記第１の中間エリアの方へ可視光を放出するように前記少なくとも１つの光源及び前記少なくとも１つの光偏向器のうち少なくとも１つを規制するよう構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  18. 前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記初期光放出及び前記追加光放出を用いて前記第２の中間エリアよりも遠くに位置する物体の距離を決定するように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
  19. ＬＩＤＡＲシステムを用いて物体を検出するための方法であって、
    少なくとも１つの光源からの光を用いた視野のスキャンにおいて光束を変動させ得るように前記少なくとも１つの光源を制御することと、
    前記視野をスキャンするため前記少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器を制御することと、
    前記視野内の物体から反射された光を示す反射信号を少なくとも１つのセンサから受信することと、
    初期光放出の前記反射信号に基づいて、前記視野の中間エリアにおいて前記少なくとも１つの光偏向器からの閾値距離内に物体が位置しているか否かを判定することであって、前記閾値距離は眼障害距離に関連付けられている、ことと、
    前記中間エリアで物体が検出されない場合、前記中間エリアの方へ追加光放出を投影し、これによって前記中間エリアよりも遠くにある物体の検出を可能とするように、前記少なくとも１つの光源を制御することと、
    前記中間エリアで物体が検出された場合、前記中間エリアにおける前記光の蓄積エネルギ密度が最大許容可能露光量を超えないように、前記少なくとも１つの光源及び前記少なくとも１つの光偏向器のうち少なくとも１つを規制することと、
    を含み、
    前記方法は更に、
    前記視野を複数のセクタに分割可能であるように前記少なくとも１つの光偏向器を制御することであって、各セクタは別個の中間エリアに関連付けられることと、
    各セクタへの前記初期光放出の前記反射信号に基づいて、前記複数のセクタに関連付けられた前記中間エリアの各々に物体が位置しているか否かを判定することと、
    を含み、
    第１のセクタに関連付けられた第１の中間エリアにおいて物体を検出し、第２のセクタに関連付けられた第２の中間エリアにおいて物体が不在であると決定したら、単一のスキャンサイクルにおいて、
    前記第２の中間エリアの方へ追加光放出を投影するように前記少なくとも１つの光源を制御することと、
    前記第１の中間エリアにおける前記光の蓄積エネルギ密度が前記最大許容可能露光量を超えないように前記少なくとも１つの光源及び前記少なくとも１つの光偏向器のうち少なくとも１つを規制することと、
    を含み、
    規制することは、前記物体までの距離を決定することと、前記物体における前記光の強度を計算することと、前記物体までの前記距離における目に安全な露光時間又は許容可能光エネルギを決定することと、を含む、
    方法。
  20. 前記初期光放出及び特定の中間エリアへ提供されるべき前記追加光放出が単一のスキャンサイクルにおいて前記特定の中間エリアの方へ投影されるように前記少なくとも１つの光偏向器を制御することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記第１の中間エリアで検出された前記物体までの距離に基づいて前記最大許容可能露光量を決定することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
  22. 前記追加光放出に関連した反射信号に基づいて眼障害距離に関連付けられた前記閾値距離を調整することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
  23. 命令を記憶している非一時的コンピュータ読み取り可能記憶媒体であって、前記命令は、少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合、ＬＩＤＡＲシステムを用いて物体を検出するための方法を前記少なくとも１つのプロセッサに実行させ、前記方法は、
    少なくとも１つの光源からの光を用いた視野のスキャンにおいて光束を変動させ得るように前記少なくとも１つの光源を制御することと、
    前記視野をスキャンするため前記少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器を制御することと、
    前記視野内の物体から反射された光を示す反射信号を少なくとも１つのセンサから受信することと、
    初期光放出の前記反射信号に基づいて、前記視野の中間エリアにおいて前記少なくとも１つの光偏向器からの閾値距離内に物体が位置しているか否かを判定することであって、前記閾値距離は眼障害距離に関連付けられている、ことと、
    前記中間エリアで物体が検出されない場合、前記中間エリアの方へ追加光放出を投影し、これによって前記中間エリアよりも遠くにある物体の検出を可能とするように、前記少なくとも１つの光源を制御することと、
    前記中間エリアで物体が検出された場合、前記中間エリアにおける前記光の蓄積エネルギ密度が最大許容可能露光量を超えないように、前記少なくとも１つの光源及び前記少なくとも１つの光偏向器のうち少なくとも１つを規制することと、
    を含み、
    前記方法は更に、
    前記視野を複数のセクタに分割可能であるように前記少なくとも１つの光偏向器を制御することであって、各セクタは別個の中間エリアに関連付けられることと、
    各セクタへの前記初期光放出の前記反射信号に基づいて、前記複数のセクタに関連付けられた前記中間エリアの各々に物体が位置しているか否かを判定することと、
    を含み、
    第１のセクタに関連付けられた第１の中間エリアにおいて物体を検出し、第２のセクタに関連付けられた第２の中間エリアにおいて物体が不在であると決定したら、単一のスキャンサイクルにおいて、
    前記第２の中間エリアの方へ追加光放出を投影するように前記少なくとも１つの光源を制御することと、
    前記第１の中間エリアにおける前記光の蓄積エネルギ密度が前記最大許容可能露光量を超えないように前記少なくとも１つの光源及び前記少なくとも１つの光偏向器のうち少なくとも１つを規制することと、
    を含み、
    規制することは、前記物体までの距離を決定することと、前記物体における前記光の強度を計算することと、前記物体までの前記距離における目に安全な露光時間又は許容可能光エネルギを決定することと、を含む、
    非一時的コンピュータ読み取り可能記憶媒体。
  24. 少なくとも１つのプロセッサであって、
    少なくとも１つの光源からの光を用いた視野のスキャンにおいて光束を変動させ得るように前記少なくとも１つの光源を制御し、
    前記視野をスキャンするため前記少なくとも１つの光源からの光を偏向させるように少なくとも１つの光偏向器を制御し、
    前記視野内の物体から反射された光を示す反射信号を少なくとも１つのセンサから受信し、
    初期光放出の前記反射信号に基づいて、ＬＩＤＡＲシステムの中間エリアにおいて前記少なくとも１つの光偏向器からの閾値距離内に物体が位置しているか否かを判定し、前記閾値距離は安全距離に関連付けられ、
    前記中間エリアで物体が検出されない場合、前記中間エリアの方へ追加光放出を投影し、これによって前記中間エリアよりも遠くにある物体の検出を可能とするように、前記少なくとも１つの光源を制御し、
    前記中間エリアで物体が検出された場合、前記中間エリアにおける前記光の蓄積エネルギ密度が最大許容可能露光量を超えないように、かつ、前記検出された物体に関連した前記中間エリアの一部の方へ更なる光放出を行わないように、前記少なくとも１つの光源及び前記少なくとも１つの光偏向器のうち少なくとも１つを規制する、
    ように構成された少なくとも１つのプロセッサを備え、
    規制することは、前記物体までの距離を決定することと、前記物体における前記光の強度を計算することと、前記物体までの前記距離における目に安全な露光時間又は許容可能光エネルギを決定することと、を含む、
    ＬＩＤＡＲシステム。
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