JP7183046B2 - 可変照射強度を有するlidarに基づく三次元撮像 - Google Patents
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Description
11 下部ハウジング
12 上部ハウジング
13 円筒形シェル要素
14 中心軸
15、15’ 複数の光ビーム
16 ビーム
17 位置
100 三次元LIDARシステム
101 下部ハウジング
102 上部ハウジング
103 ドーム状シェル要素
104 中心軸
105 複数の光ビーム
106 ビーム
107 XY平面上の位置
108 円形軌跡
110 固定電子基板
111 回転電子基板
112 発光・集光エンジン
113 光検出素子アレイ
114 発光素子アレイ
115 照明光学系
116 集光光学系
116A レンズ素子
116B レンズ素子
116C レンズ素子
116D レンズ素子
117 112の中心光軸
118 集光された光
121 中間電子基板
122 中間電子基板
123 中間電子基板
124 ミラー
130 パルス照射システム
131 電圧源
132 電気エネルギー蓄積素子
136 電流信号
137 パルス発光装置
138 特定位置
139 スイッチ素子
140 制御装置
141 プロセッサ
142 メモリ
143 メモリ
144 アナログ/デジタル変換器
145 イネーブル/ディスエーブル信号
146 測定距離
147 バス
150 光検出システム
151 出力信号
152 アナログ相互インピーダンス増幅器
153 増幅信号、アナログ信号
155 光検出器
161 パルス発射信号
162 パルスインデックス信号
163 戻り信号
167 パルス発射信号
167A 照射パルスのセグメント
167B 照射パルスのセグメント
167C 照射パルスのセグメント
Claims (20)
- 光検出及び測距(LIDAR)装置であって、前記LIDAR装置は、
前記LIDAR装置から三次元環境内にパルス強度の第1の繰返しパターンを有する照射光の一連のパルスを出射動作可能なパルス照射源であって、前記第1の繰返しパターンの照射光の1つ以上のパルスが前記第1の繰返しパターンの照射光の他のパルスとは異なる照射強度を有する前記パルス照射源と、
前記照射光の一連のパルスのそれぞれにより照射された前記三次元環境から反射された光の量を検出動作可能で、そして、前記照射光の一連のパルスのそれぞれに関連する光の検出量を示す出力信号を発生するように構成された感光検出器と、
計算システムと、
を有し、
前記計算システムは、前記光の検出量を示す前記出力信号を受信し、前記LIDAR装置からパルスが出射された時間、及び、照射光の前記パルスにより照射された前記三次元環境内の物体から反射された光の量を感光検出器が検出した時間の間の差に基づいて、前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の前記物体の間の距離を測定し、そして、少なくとも前記三次元環境内で検出された前記物体の有無に基づいて、前記パルス照射源が前記照射光の一連のパルスを前記第1の繰返しパターンとはパルス強度の異なるパターンを有する第2の繰返しパターンに変更することを引き起こす指令信号を発生するように構成される、ことを特徴とするLIDAR装置。 - 前記照射光の一連のパルスのパルス強度の異なるパターンへの変更は疑似ランダムであることを特徴とする請求項1に記載のLIDAR装置。
- 前記第2の繰返しパターンの前記照射光の一連のパルスの1つ以上がゼロ値を有することを特徴とする請求項1に記載のLIDAR装置。
- 前記パルス照射源及び前記感光検出器は、前記LIDAR装置の基部フレームに対して回転する前記LIDAR装置の回転フレームに取り付けられ、
前記LIDAR装置がさらに、
前記基部フレームに対する前記回転フレームの配向を検出するように構成された配向センサを有し、
前記配向に基づいて、前記照射光の一連のパルスをパルス強度の異なるパターンへ変更することを特徴とする請求項1に記載のLIDAR装置。 - 前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の物体の間の距離に基づいて、前記照射光の一連のパルスをパルス強度の異なるパターンへ変更することを特徴とする請求項1に記載のLIDAR装置。
- 光検出及び測距(LIDAR)装置であって、前記LIDAR装置は、
前記LIDAR装置から三次元環境内にパルス強度の第1の繰返しパターンを有する照射光の一連のパルスを出射するパルス照射源であって、前記第1の繰返しパターンの照射光の1つ以上のパルスが前記第1の繰返しパターンの照射光の他のパルスとは異なる照射強度を有する前記パルス照射源と、
前記照射光の一連のパルスのそれぞれにより照射された前記三次元環境から反射された光の量を検出し、そして、前記照射光の一連のパルスのそれぞれに関連する光の検出量を示す出力信号を発生する感光検出器と、
計算システムと、
を有し、
前記計算システムは、前記光の検出量を示す前記出力信号を受信し、前記LIDAR装置からパルスが出射された時間、及び、照射光の前記パルスにより照射された前記三次元環境内の物体から反射された光の量を感光検出器が検出した時間の間の差に基づいて、前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の前記物体の間の距離を測定し、そして、前記パルス照射源が前記照射光の一連のパルスを前記第1の繰返しパターンとはパルス強度の異なるパターンを有する第2の繰返しパターンに変更することを引き起こす指令信号を発生するように構成され、
前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の物体の間の距離に基づいて、前記照射光の一連のパルスをパルス強度の異なるパターンへ変更し、
前記照射光の一連のパルスのパルス強度の異なるパターンへの変更は、前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の物体の間の距離が所定の閾値よりも短い場合、一定期間の間、パルスの平均強度を減少することを伴うことを特徴とするLIDAR装置。 - 光検出及び測距(LIDAR)装置であって、前記LIDAR装置は、
前記LIDAR装置から三次元環境内にパルス強度の第1の繰返しパターンを有する照射光の一連のパルスを出射するパルス照射源であって、前記第1の繰返しパターンの照射光の1つ以上のパルスが前記第1の繰返しパターンの照射光の他のパルスとは異なる照射強度を有する前記パルス照射源と、
前記照射光の一連のパルスのそれぞれにより照射された前記三次元環境から反射された光の量を検出し、そして、前記照射光の一連のパルスのそれぞれに関連する光の検出量を示す出力信号を発生する感光検出器と、
計算システムと、
を有し、
前記計算システムは、前記光の検出量を示す前記出力信号を受信し、前記LIDAR装置からパルスが出射された時間、及び、照射光の前記パルスにより照射された前記三次元環境内の物体から反射された光の量を感光検出器が検出した時間の間の差に基づいて、前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の前記物体の間の距離を測定し、そして、前記パルス照射源が前記照射光の一連のパルスを前記第1の繰返しパターンとはパルス強度の異なるパターンを有する第2の繰返しパターンに変更することを引き起こす指令信号を発生するように構成され、
前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の物体の間の距離に基づいて、前記照射光の一連のパルスをパルス強度の異なるパターンへ変更し、
前記照射光の一連のパルスのパルス強度の異なるパターンへの変更は、第1の期間において前記出力信号がわずかな値であった場合、一定期間の間、パルスの平均強度を減少することを伴うことを特徴とするLIDAR装置。 - 前記照射光の一連のパルスのパルス強度の異なるパターンへの変更は、前記第1の期間直後の第2の期間において前記出力信号が無視できない値であった場合、一定期間の間、パルスの平均強度を増加することを伴うことを特徴とする請求項7に記載のLIDAR装置。
- 光検出及び測距(LIDAR)装置であって、前記LIDAR装置は、
前記LIDAR装置から三次元環境内にパルス強度の第1の繰返しパターンを有する照射光の一連のパルスを出射するパルス照射源であって、前記第1の繰返しパターンの照射光の1つ以上のパルスが前記第1の繰返しパターンの照射光の他のパルスとは異なる照射強度を有する前記パルス照射源と、
前記照射光の一連のパルスのそれぞれにより照射された前記三次元環境から反射された光の量を検出し、そして、前記照射光の一連のパルスのそれぞれに関連する光の検出量を示す出力信号を発生する感光検出器と、
計算システムと、
を有し、
前記計算システムは、前記光の検出量を示す前記出力信号を受信し、前記LIDAR装置からパルスが出射された時間、及び、照射光の前記パルスにより照射された前記三次元環境内の物体から反射された光の量を感光検出器が検出した時間の間の差に基づいて、前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の前記物体の間の距離を測定し、そして、前記パルス照射源が前記照射光の一連のパルスを前記第1の繰返しパターンとはパルス強度の異なるパターンを有する第2の繰返しパターンに変更することを引き起こす指令信号を発生するように構成され、
前記LIDAR装置がさらに、前記パルス照射源の視野の少なくとも一部の画像を生成するように構成された撮像装置を有し、
前記照射光の一連のパルスのパルス強度の異なるパターンへの変更は、前記パルス照射源の視野内に前記物体が検出されない場合、一定期間の間、パルスの平均強度を減少することを伴い、そして、前記照射光の一連のパルスのパルス強度の異なるパターンへの変更は、前記パルス照射源の視野内に前記物体が検出された場合、一定期間の間、パルスの平均強度を増加することを伴うことを特徴とするLIDAR装置。 - 前記撮像装置は、前記LIDAR装置と通信可能に結合しているカメラであることを特徴とする請求項9に記載のLIDAR装置。
- 前記撮像装置は、前記LIDAR装置と通信可能に結合しており、前記撮像装置が、前記LIDAR装置により生成された複数の距離測定値に基づいて周囲の前記三次元環境の一部の前記画像を生成することを特徴とする請求項9に記載のLIDAR装置。
- 光検出及び測距(LIDAR)装置であって、前記LIDAR装置は、
前記LIDAR装置から三次元環境内にパルス強度の第1の繰返しパターンを有する照射光の一連のパルスを出射動作可能なパルス照射源であって、前記第1の繰返しパターンの照射光の1つ以上のパルスが前記第1の繰返しパターンの照射光の他のパルスとは異なる照射強度を有する前記パルス照射源と、
前記照射光の一連のパルスのそれぞれにより照射された前記三次元環境から反射された光の量を検出動作可能で、そして、前記照射光の一連のパルスのそれぞれに関連する光の検出量を示す出力信号を発生するように構成された感光検出器と、
コンピュータ可読指令を有する非一時的コンピュータ可読媒体と、
を有し、
前記コンピュータ可読指令が計算システムにより読み込まれると、前記計算システムが、前記光の検出量を示す前記出力信号を受信し、前記LIDAR装置からパルスが出射された時間、及び、照射光の前記パルスにより照射された前記三次元環境の物体から反射された光の量を感光検出器が検出した時間の間の差に基づいて、前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の前記物体の間の距離を測定し、そして、少なくとも前記三次元環境内で検出された前記物体の有無に基づいて、前記パルス照射源が前記照射光の一連のパルスを前記第1の繰返しパターンとはパルス強度の異なるパターンを有する第2の繰返しパターンに変更することを引き起こす指令信号を発生する、ことを引き起こすことを特徴とするLIDAR装置。 - 前記第2の繰返しパターンの前記照射光の一連のパルスの1つ以上がゼロ値を有することを特徴とする請求項12に記載のLIDAR装置。
- 前記パルス照射源及び前記感光検出器は、前記LIDAR装置の基部フレームに対して回転する前記LIDAR装置の回転フレームに取り付けられ、
前記LIDAR装置がさらに、
前記基部フレームに対する前記回転フレームの配向を検出するように構成された配向センサを有し、
前記配向に基づいて、前記照射光の一連のパルスをパルス強度の異なるパターンへ変更することを特徴とする請求項12に記載のLIDAR装置。 - 前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の物体の間の距離に基づいて、前記照射光の一連のパルスをパルス強度の異なるパターンへ変更することを特徴とする請求項12に記載のLIDAR装置。
- 光検出及び測距(LIDAR)装置であって、前記LIDAR装置は、
前記LIDAR装置から三次元環境内にパルス強度の第1の繰返しパターンを有する照射光の一連のパルスを出射するパルス照射源であって、前記第1の繰返しパターンの照射光の1つ以上のパルスが前記第1の繰返しパターンの照射光の他のパルスとは異なる照射強度を有する前記パルス照射源と、
前記照射光の一連のパルスのそれぞれにより照射された前記三次元環境から反射された光の量を検出し、そして、前記照射光の一連のパルスのそれぞれに関連する光の検出量を示す出力信号を発生する感光検出器と、
コンピュータ可読指令を有する非一時的コンピュータ可読媒体と、
を有し、
前記コンピュータ可読指令が計算システムにより読み込まれると、前記計算システムが、前記光の検出量を示す前記出力信号を受信し、前記LIDAR装置からパルスが出射された時間、及び、照射光の前記パルスにより照射された前記三次元環境の物体から反射された光の量を感光検出器が検出した時間の間の差に基づいて、前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の前記物体の間の距離を測定し、そして、前記パルス照射源が前記照射光の一連のパルスを前記第1の繰返しパターンとはパルス強度の異なるパターンを有する第2の繰返しパターンに変更することを引き起こす指令信号を発生する、ことを引き起こし、
前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の物体の間の距離に基づいて、前記照射光の一連のパルスをパルス強度の異なるパターンへ変更し、
前記照射光の一連のパルスのパルス強度の異なるパターンへの変更は、前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の物体の間の距離が所定の閾値よりも短い場合、一定期間の間、パルスの平均強度を減少することを伴うことを特徴とするLIDAR装置。 - 光検出及び測距(LIDAR)装置であって、前記LIDAR装置は、
前記LIDAR装置から三次元環境内にパルス強度の第1の繰返しパターンを有する照射光の一連のパルスを出射するパルス照射源であって、前記第1の繰返しパターンの照射光の1つ以上のパルスが前記第1の繰返しパターンの照射光の他のパルスとは異なる照射強度を有する前記パルス照射源と、
前記照射光の一連のパルスのそれぞれにより照射された前記三次元環境から反射された光の量を検出し、そして、前記照射光の一連のパルスのそれぞれに関連する光の検出量を示す出力信号を発生する感光検出器と、
コンピュータ可読指令を有する非一時的コンピュータ可読媒体と、
を有し、
前記コンピュータ可読指令が計算システムにより読み込まれると、前記計算システムが、前記光の検出量を示す前記出力信号を受信し、前記LIDAR装置からパルスが出射された時間、及び、照射光の前記パルスにより照射された前記三次元環境の物体から反射された光の量を感光検出器が検出した時間の間の差に基づいて、前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の前記物体の間の距離を測定し、そして、前記パルス照射源が前記照射光の一連のパルスを前記第1の繰返しパターンとはパルス強度の異なるパターンを有する第2の繰返しパターンに変更することを引き起こす指令信号を発生する、ことを引き起こし、
前記LIDAR装置がさらに、前記パルス照射源の視野の少なくとも一部の画像を生成するように構成された撮像装置を有し、
前記照射光の一連のパルスのパルス強度の異なるパターンへの変更は、前記パルス照射源の視野の前記画像内に物体が検出されない場合、一定期間の間、パルスの平均強度を減少することを伴い、そして、前記照射光の一連のパルスのパルス強度の異なるパターンへの変更は、前記パルス照射源の視野の前記画像内に物体が検出された場合、一定期間の間、パルスの平均強度を増加することを伴うことを特徴とするLIDAR装置。 - LIDAR装置に取り付けられたパルス照射源から三次元環境内にパルス強度の第1の繰返しパターンを有する照射光の一連のパルスを出射し、前記第1の繰返しパターンの照射光の1つ以上のパルスが前記第1の繰返しパターンの照射光の他のパルスとは異なる照射強度を有し、
前記照射光の一連のパルスのそれぞれにより照射された前記三次元環境から反射された光の量を検出し、
前記照射光の一連のパルスのそれぞれに関連する光の検出量を示す出力信号を発生し、
前記光の検出量を示す前記出力信号を受信し、
前記LIDAR装置からパルスが出射された時間、及び、照射光の前記パルスにより照射された前記三次元環境の物体から反射された光の量を感光検出器が検出した時間の間の差に基づいて、前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の前記物体の間の距離を測定し、
少なくとも前記三次元環境内で検出された前記物体の有無に基づいて、前記パルス照射源が前記照射光の一連のパルスを前記第1の繰返しパターンとはパルス強度の異なるパターンを有する第2の繰返しパターンに変更することを引き起こす指令信号を発生する、
ことを特徴とする方法。 - 前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の物体の間の距離に基づいて、前記照射光の一連のパルスをパルス強度の異なるパターンへ変更することを特徴とする請求項18に記載の方法。
- LIDAR装置に取り付けられたパルス照射源から三次元環境内にパルス強度の第1の繰返しパターンを有する照射光の一連のパルスを出射し、前記第1の繰返しパターンの照射光の1つ以上のパルスが前記第1の繰返しパターンの照射光の他のパルスとは異なる照射強度を有し、
前記照射光の一連のパルスのそれぞれにより照射された前記三次元環境から反射された光の量を検出し、
前記照射光の一連のパルスのそれぞれに関連する光の検出量を示す出力信号を発生し、
前記光の検出量を示す前記出力信号を受信し、
前記LIDAR装置からパルスが出射された時間、及び、照射光の前記パルスにより照射された前記三次元環境の物体から反射された光の量を感光検出器が検出した時間の間の差に基づいて、前記LIDAR装置及び前記三次元環境内の前記物体の間の距離を測定し、
前記パルス照射源が前記照射光の一連のパルスを前記第1の繰返しパターンとはパルス強度の異なるパターンを有する第2の繰返しパターンに変更することを引き起こす指令信号を発生し、
撮像装置により、前記パルス照射源の視野の少なくとも一部の画像を生成することを含み、
前記照射光の一連のパルスのパルス強度の異なるパターンへの変更は、前記パルス照射源の視野内に前記物体が検出されない場合、一定期間の間、パルスの平均強度を減少することを伴い、そして、前記照射光の一連のパルスのパルス強度の異なるパターンへの変更は、前記パルス照射源の視野内に前記物体が検出された場合、一定期間の間、パルスの平均強度を増加することを伴うことを特徴とする方法。
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