(57)【要約】  光検知測距(LIDAR)装置がデュアルビームステアリングを有するデュアルビームスキャナを含む。LIDAR装置中の第1のビームスキャナが、第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数でより広い区域をスキャンし、LIDAR装置中の第2のビームスキャナが、第1の複数のスキャンパターンと異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数でより狭い区域をスキャンする。
2018529099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数でスキャンするように構成される第1のビームスキャナと、
前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数でスキャンするように構成される第2のビームスキャナと、
前記第1のビームスキャナおよび前記第2のビームスキャナに結合されるコントローラであって、1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて、前記第1のビームスキャナを駆動し、前記1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するように前記第2のビームスキャナを駆動するように構成されるコントローラと
を備える、光検知測距(LIDAR)装置。
【請求項２】
前記第1のビームスキャナが前記第2のビームスキャナよりも広い区域をスキャンするように構成される、請求項1に記載のLIDAR装置。
【請求項３】
前記第1のビームスキャナがレーザビーム反射器を備える、請求項1に記載のLIDAR装置。
【請求項４】
前記レーザビーム反射器が機械的に制御される反射器を備える、請求項3に記載のLIDAR装置。
【請求項５】
前記レーザビーム反射器が微小電子機械システム(MEMS)制御される反射器を備える、請求項3に記載のLIDAR装置。
【請求項６】
前記第2のビームスキャナがフォービエイションのために構成されるビームスキャナを備える、請求項1に記載のLIDAR装置。
【請求項７】
前記第2のビームスキャナが回折ベースのビームスキャナを備える、請求項1に記載のLIDAR装置。
【請求項８】
前記回折ベースのビームスキャナが液晶オンシリコン(LCOS)ベースのビームスキャナを備える、請求項7に記載のLIDAR装置。
【請求項９】
前記第1のビームスキャナが第1のレーザビームをスキャンするように構成され、
前記第2のビームスキャナが第2のレーザビームをスキャンするように構成され、
前記第1のレーザビームと第2のレーザビームが同じ波長を有する、請求項1に記載のLIDAR装置。
【請求項１０】
前記第1のビームスキャナが第1のレーザビームをスキャンするように構成され、
前記第2のビームスキャナが第2のレーザビームをスキャンするように構成され、
前記第1のレーザビームと第2のレーザビームが異なる波長を有する、請求項1に記載のLIDAR装置。
【請求項１１】
前記コントローラが、異なる波長における前記第1のレーザビームの反射と前記第2のレーザビームの反射とに基づいて、異なる物質の目標を区別するようにさらに構成される、請求項10に記載のLIDAR装置。
【請求項１２】
第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための第1の手段と、
前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための第2の手段と、
前記第1のスキャンのための手段および前記第2のスキャンのための手段を制御するための手段であって、
1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて、前記第1のビームスキャナを駆動するための手段、および
前記1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するように前記第2のビームスキャナを駆動するための手段を備える、制御するための手段と
を備える、光検知測距(LIDAR)装置。
【請求項１３】
前記第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための前記第1の手段が、前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる前記第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための前記第2の手段よりも速い速度でスキャンするように構成される、請求項12に記載のLIDAR装置。
【請求項１４】
前記第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための前記第1の手段がレーザビーム反射器を備える、請求項12に記載のLIDAR装置。
【請求項１５】
前記レーザビーム反射器が機械的に制御される反射器を備える、請求項14に記載のLIDAR装置。
【請求項１６】
前記レーザビーム反射器が微小電子機械システム(MEMS)制御される反射器を備える、請求項14に記載のLIDAR装置。
【請求項１７】
前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる前記第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための前記第2の手段が、フォービエイションのために構成されるビームスキャナを備える、請求項12に記載のLIDAR装置。
【請求項１８】
前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる前記第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための前記第2の手段が、回折ベースのビームスキャナを備える、請求項12に記載のLIDAR装置。
【請求項１９】
前記回折ベースのビームスキャナが液晶オンシリコン(LCOS)ベースのビームスキャナを備える、請求項18に記載のLIDAR装置。
【請求項２０】
前記第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための前記第1の手段が第1のレーザビームをスキャンするように構成され、
前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる前記第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための前記第2の手段が第2のレーザビームをスキャンするように構成される、請求項12に記載のLIDAR装置。
【請求項２１】
前記第1のレーザビームと第2のレーザビームが同じ波長を有する、請求項20に記載のLIDAR装置。
【請求項２２】
前記第1のレーザビームと第2のレーザビームが異なる波長を有する、請求項20に記載のLIDAR装置。
【請求項２３】
1つまたは複数のレーザビームをスキャンする方法であって、
1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて、第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするステップと、
前記1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するために、前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするステップと
を含む方法。
【請求項２４】
1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて前記第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするステップがレーザビーム反射器により実施され、
前記1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するために前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる前記第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするステップが回折ベースのビームスキャナにより実施される、請求項23に記載の方法。
【請求項２５】
1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて前記第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするステップが第1のレーザビームをスキャンするステップを含み、
前記1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するために前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる前記第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするステップが第2のレーザビームをスキャンするステップを含む、請求項23に記載の方法。
【請求項２６】
前記第1のレーザビームと第2のレーザビームが同じ波長を有する、請求項25に記載の方法。
【請求項２７】
前記第1のレーザビームと第2のレーザビームが異なる波長を有する、請求項25に記載の方法。
【請求項２８】
1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための装置であって、
1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて、第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理と、
前記1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するために、前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理と
を備える装置。
【請求項２９】
1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて、前記第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される前記論理がレーザビーム反射器により1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理を備え、
前記1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するために前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる前記第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される前記論理が回折ベースのビームスキャナにより1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理を備える、請求項28に記載の装置。
【請求項３０】
1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて、前記第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される前記論理が第1のレーザビームをスキャンするように構成される論理を備え、
前記1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するために前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる前記第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される前記論理が第2のレーザビームをスキャンするように構成される論理を備える、請求項27に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載される様々な実施形態は、光検知測距(LIDAR)に関し、より詳細には、LIDARにおけるデュアルビームステアリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
LIDARは、静止物体および移動物体を検出するための様々な用途で使用されている。たとえば、LIDARは、交通における衝突を回避するため、静止車両および移動車両を検出するための車両衝突回避システムにますます実装されている。従来のLIDARシステムでは、物体の検出は、所定のスキャンパターンでレーザビームをスキャンすることによって達成される。たとえば、従来のLIDARシステム中のレーザビームは、動いているまたは回転している鏡からレーザビームを反射させることによって方向を変えることができる。動いているまたは回転している鏡は、たとえば、微小電子機械システム(MEMS)によって、機械的に制御することができる。そのような機械的またはMEMS制御された鏡は、所定のパターンでレーザビームをスキャンすることができるが、典型的には、フォービエイション(foveation)、すなわち、ビームをランダムな方向に向けること、または所定のスキャンパターンに基づかずに異なる時間に異なる地点にビームを向けることができない。回折ベースの液晶オンシリコン(LCOS)ビームステアリングは、フォービエイションできる可能性があるが、典型的なLCOSシステムの切替速度は、比較的遅い。
【０００３】
典型的な高速道路の交通では、反対方向に移動する2台の車両が、速い相対速度で互いに接近する可能性がある。車両のうちの1つが比較的遅いスキャンの速度を有する従来のLIDARシステムを装備している場合、2つの車両は、2つの連続するスキャンの間に、互いに向かってかなりの距離を移動する可能性がある。一方、スキャンの速度を改善する試みで、レーザビームのスキャンが狭いセクタに限定される場合、そのセクタ外の車両は、検出されない可能性がある。効果的な車両検出および衝突回避を行うために、対象の物体を見いだすことができる広い区域をスキャンすることと、たとえば、速く近づく車両といった、それらの区域内の対象の物体についての速い更新を行うことの両方ができるLIDARシステムを車両が備えることが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示の例示的な実施形態は、光検知測距(LIDAR)システムにおける、デュアルまたはマルチビームステアリングのための装置および方法を対象とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、LIDAR装置が提供され、LIDAR装置は、第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数でスキャンするように構成される第1のビームスキャナと、第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数でスキャンするように構成される第2のビームスキャナと、第1のビームスキャナおよび第2のビームスキャナに結合されるコントローラであって、1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて、第1のビームスキャナを駆動し、前記1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するように第2のビームスキャナを駆動するように構成されるコントローラとを備える。
【０００６】
別の実施形態では、LIDAR装置が提供され、LIDAR装置は、第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための第1の手段と、第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための第2の手段と、第1のスキャンのための手段および第2のスキャンのための手段を制御するための手段であって、1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて、第1のビームスキャナを駆動するための手段、および前記1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するように第2のビームスキャナを駆動するための手段を備える、制御するための手段とを備える。
【０００７】
別の実施形態では、1つまたは複数のレーザビームをスキャンする方法が提供され、方法は、1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて、第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするステップと、前記1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するために、第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするステップとを含む。
【０００８】
さらに別の実施形態では、1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための装置が提供され、装置は、1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて、第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理と、前記1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するために、第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理とを備える。
【０００９】
添付図面は、本開示の実施形態の説明を援助するために提示され、実施形態の例示のためにだけ提供されており、実施形態を制限する意図はない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】光検知測距(LIDAR)装置が衝突回避のために車両に実装され得る交通環境の例を図示する図である。
【図２】デュアルビームステアリングを有するLIDAR装置の実施形態を図示するブロック図である。
【図３】LIDAR装置によって1つまたは複数のレーザビームをスキャンする方法の実施形態を図示するフローチャートである。
【図４】LIDAR装置によって1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理の実施形態を図示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の態様は、特定の実施形態を対象とする以下の説明および関連する図面において説明される。本開示の範囲から逸脱することなく、代替実施形態を考案することができる。さらに、本開示の関連する詳細を不明瞭にしないように、よく知られている要素については詳細に説明しないか、または省略する。
【００１２】
「例示的(exemplary)」という言葉は、本明細書では、「例、事例、または例示として働くこと」を意味するように使用される。本明細書で「例示的」と記載される任意の実施形態は、必ずしも、他の実施形態よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきでない。同様に、「実施形態」という用語は、すべての実施形態が議論される特徴、利点または動作モードを含むことを必要としない。
【００１３】
本明細書で使用される用語法は、特定の実施形態を記載することのみのためであり、実施形態を制限することを意図していない。本明細書では、文脈がそうでないことを明確に示すのでない限り、単数形「a」、「an」、および「the」は複数形も含むものとする。本明細書で使用するとき、「備える(comprises)」、「備えている(comprising)」、「含む(includes)」、または「含んでいる(including)」という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および/または構成要素の存在を明示するが、1つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。さらに、「または(or)」という言葉は、ブール演算子の「OR」と同じ意味を有しており、すなわち、「いずれか」および「両方」の可能性を包含しており、別段に明記されていない限り、「排他的or」(「XOR」)に限定されないことが理解される。2つの隣接する単語間のシンボル「/」は、別段に明記されていない限り、「または」と同じ意味を有することも理解される。さらに、「〜に接続される」、「〜に結合される」、または「〜と通信する」などの語句は、別段に明記されていない限り、直接接続に限定されない。
【００１４】
さらに、多くの実施形態は、たとえばコンピューティングデバイスの要素によって実施される動作のシーケンスの観点から記載される。特定の回路、たとえば、中央処理装置(CPU)、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)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、または1つもしくは複数のプロセッサにより実行されるプログラム命令による、様々な他のタイプの汎用もしくは専用プロセッサもしくは回路、または両方の組合せによって、本明細書に記載される様々な行為を実施できることを認識されよう。加えて、本明細書に記載されるこれらの動作のシーケンスは、実行の際に関連するプロセッサに本明細書に記載される機能性を実施させることになる、コンピュータ命令の対応する組をその中に記憶させた、コンピュータ可読記憶媒体の任意の形式で完全に具現化されると考えることができる。したがって、本開示の様々な態様は、そのすべてが特許請求される主題の範囲内であることが企図された、いくつかの異なる形式で具現化することができる。加えて、本明細書で説明する実施形態ごとに、任意のそのような実施形態の対応する形式は、本明細書では、たとえば、説明する行為を実行する「ように構成された論理」として説明され得る。
【００１５】
図1は、1つまたは複数の車両が衝突回避のために光検知測距(LIDAR)装置を装備し得る交通環境の例を図示する図である。図1に図示される例では、第1の車両102は、第2の車両104、第3の車両106、および第4の車両108と同じ道路上を運転する。第2の車両104および第3の車両106は、第1の車両102のものと反対の方向に動き、一方、第4の車両108は、第1の車両102のものと同じ方向に動く。
【００１６】
第4の車両108は、異なる車線を移動して、第1の車両102と同じ方向に動くために、第1の車両102に対する直接の安全上の問題を引き起こさない可能性がある。第3の車両106は、第1の車両102に向かう方向に動くが、異なる車線を移動して、第1の車両102に対する直接の安全上の脅威を引き起こさない可能性がある。しかし、第2の車両104は、第1の車両102と同じ車線を移動して、第1の車両102に近づく方向に動くために、第1の車両102に対するより直接の安全上の脅威を引き起こす可能性がある。
【００１７】
図1に図示される例では、第1の車両102は、光検知測距(LIDAR)装置を備え、その実施形態が、図2〜図4を参照してさらに詳細に記載されることになる。図1では、第1の車両102中のLIDAR装置は、角度αで示され、図1に図示される例における第3の車両106および第4の車両108の場所を含む区域110をカバーする比較的広いセクタをスキャンすることができる。図1に図示される例における第3の車両106および第4の車両108は、第1の車両102の安全に対する直接の脅威を引き起こさない可能性があるが、たとえば、それらが方向を変えて、第1の車両102が移動している車線へと急ハンドルをきる可能性がある。
【００１８】
さらに、第1の車両102中のLIDAR装置は、たとえば、図1に図示される例において、第1の車両102と同じ車線で第1の車両102に向かう方向に移動している第2の車両104といった、第1の車両102に対するより直接の安全上の問題を引き起こす可能性がある物体を追跡するまたは物体の速い更新を可能にすることもできる。一実施形態では、第1の車両102中のLIDAR装置は、区域112内の第2の車両104の距離または速度についての速い更新を可能にするために、角度βにより示され、区域110よりも狭い区域112をカバーするセクタ内の速いビームスキャンができる。
【００１９】
図2は、車両検出および衝突回避のために第1の車両102中に実装され得るLIDAR装置202の実施形態を図示するブロック図である。図2に図示されるようなLIDAR装置202は、図1に図示されるような自動車用途に限定されない。たとえば、LIDAR装置202は、衝突回避のために、無限軌道車、列車、船艇、または航空機に実装することができる。LIDAR装置202は、たとえば、歩行者によって運ばれる携帯型デバイスに実装すること、または自転車、スクータ、もしくはオートバイ上に設置することもできる。さらに、LIDAR装置202が動く物体に実装される必要はない。たとえば、LIDAR装置202は、交通パターンを監視するまたは警告を与えるために、静止した場所に設置することができる。
【００２０】
図2に図示される実施形態では、LIDAR装置202は、コントローラ204と、コントローラ204に結合される第1のビームスキャナ206と、コントローラ204に結合される第2のビームスキャナ208とを備える。一実施形態では、第1のビームスキャナ206は、第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数でレーザビームをスキャンするように構成され、第2のビームスキャナ208は、第1のビームスキャナ206のための第1の複数のスキャンパターンと異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数でレーザビームをスキャンするように構成される。
【００２１】
一実施形態では、コントローラ204は、プロセッサ210と、プロセッサ210に結合されるまたは単一のチップ上でプロセッサ210と一体であり得るメモリ212と、プロセッサ210およびメモリ212に結合される第1のビームスキャナドライバ214と、プロセッサ210およびメモリ212に結合される第2のビームスキャナドライバ216とを含む。一実施形態では、コントローラ204中の第1のビームスキャナドライバ214が第1のビームスキャナ206に結合され、第1のビームスキャナ206にステアリングコマンドを発行することによって、第1のビームスキャナ206により送信されるレーザビームを誘導する。
【００２２】
一実施形態では、コントローラ204中の第2のビームスキャナドライバ216が第2のビームスキャナ208に結合され、第2のビームスキャナ208にコマンドを発行することによって、第2のビームスキャナ208により送信されるレーザビームを誘導し、所与の時に所与の方向にレーザビームを向ける。図2に示される実施形態におけるLIDAR装置は、第1のビームスキャナドライバ214および第2のビームスキャナドライバ216を、プロセッサ210およびメモリ212と別個のブロックとして図示するが、ビームスキャナドライバ214および216は、別の実施形態では、プロセッサ210およびメモリ212と一体の部分であってよい。
【００２３】
図2に図示される実施形態では、第1のビームスキャナ206は、第2のビームスキャナ208よりも広い区域をスキャンするように構成される。図2では、第1のビームスキャナ206は、角度αによりカバーされるセクタの区域110をスキャンするように構成され、一方、第2のビームスキャナは、角度βによりカバーされるセクタの区域112をスキャンするように構成される。一実施形態では、第1のビームスキャナ206を、広い区域をカバーする所定のスキャンパターンでスキャンするように構成することができる。たとえば、第1のビームスキャナ206は、行ごとのパターン、左右左右のパターン、または第1のビームスキャナ206からのレーザビームが角度αによりカバーされるセクタの区域110にわたってスイープすることを可能にする別のパターンでスキャンするようにプログラムすることができる。
【００２４】
一実施形態では、第1のビームスキャナ206は、区域110にわたって反射したレーザビームをスイープするために可動または回転可能なレーザビーム反射器を含む場合がある。一実施形態では、レーザビーム反射器は、たとえば、その例が当業者には知られている、微小電子機械システム(MEMS)制御される反射器といった、機械的に制御される反射器であってよい。代替実施形態では、レーザビームを区域110にわたってスイープするようにステアリングすることができる他のタイプのスキャナも、図2中の第1のビームスキャナ206として実装することができる。一実施形態では、第1のビームスキャナ206によるレーザビームのスキャンのパターンが固定される必要はない。
【００２５】
たとえば、コントローラ204中の第1のビームスキャナドライバ214は、様々な要因に基づいて、異なるスキャンパターンにしたがって、第1のビームドライバ206にステアリングコマンドを発行することができる。たとえば、第1のビームスキャナ206によりカバーされるセクタのための角度αは、車両が移動している道路が広い高速道路であるか狭い路地であるのか、または角度αがどのくらいの広さである必要があるのかに関係がある可能性がある他の要因に基づいて変わる可能性がある。そのような要因は、たとえば、図2に示されるようなLIDAR装置202に結合されるナビゲーションシステムからといった、他の発行元から得られる知識から導出することができる。
【００２６】
一実施形態では、第1のビームスキャナ206は、1つまたは複数の目標が位置する可能性がある、1つまたは複数の関心領域をカバーする。そのような関心領域は、たとえば、複数車線の高速道路または交差点におけるもしくは交差点近くの道路といった、いくつかの交通環境で、比較的広い場合がある。一実施形態では、第1のビームスキャナ206によりカバーされる1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の特定の目標を、第1のビームスキャナ206が正確に追跡できる必要はない。
【００２７】
一実施形態では、第1のビームスキャナ206は、これらの目標からのレーザビームの反射に基づいて目標データを得る必要だけがあり、データをコントローラ204中のプロセッサ210に伝達し、プロセッサ210が、これらの目標のうちのどれが対象の目標であるかについての決定を行う。衝突回避用途では、たとえば、第1のビームスキャナ206がスキャンする1つまたは複数の区域中で識別された対象の目標は、LIDAR装置を装備している車両に最も近い目標、速い速度で近づく目標、または大きい衝突危険性を引き起こす目標であってよい。一実施形態では、より正確な監視または追跡のために、1つよりも多い対象の目標が、コントローラ204によって識別されてよい。
【００２８】
一実施形態では、図2に示されるように、第1のビームスキャナ206がカバーする区域110中のどの目標がより正確な監視または追跡を必要とするのかをコントローラ204が決定した後、コントローラ204中の第2のビームスキャナドライバ216が、第2のビームスキャナ208にビーム誘導コマンドを発行して、角度βによりカバーされるセクタの区域112内の地点に第2のビームスキャナにより送信されるレーザビームを誘導する。一実施形態では、第2のビームスキャナ208は、フォービエイションのため、すなわち、レーザビームを区域112内のランダムな方向のランダムな地点に、またはランダムに見える予めプログラムされた方向に誘導するために構成されるビームスキャナを備える。一実施形態では、第2のビームスキャナ208は、たとえば、液晶オンシリコン(LCOS)ベースのビームスキャナといった、回折ベースのビームスキャナを備える。一実施形態では、第2のビームスキャナ208が角度βにより規定される比較的狭いセクタをスキャンするだけであるため、第2のビームスキャナ208が比較的低い切替速度を有する場合でさえ、対象の目標についての正確で頻繁なデータ更新を達成することができる。
【００２９】
図2に示されるブロック図では、LIDAR装置202の部分である、第1のビームスキャナ206および第2のビームスキャナ208は、互いに物理的に隣接して配置できることが諒解されよう。第1のビームスキャナ206および第2のビームスキャナ208のためのブロックは、それらそれぞれの機能性を説明するために図2中で別個のブロックとして示される。図2のLIDAR装置202が実装される第1の車両102についての例示的な交通環境を図示する図1を参照すると、角度βによりカバーされるより狭いセクタの区域112が、角度αによりカバーされるより広い区域の区域110内に含まれる。
【００３０】
一実施形態では、図2の第1のビームスキャナ206は第1のレーザビームをスキャンするように構成され、第2のビームスキャナ208は第2のレーザビームをスキャンするように構成される。代替実施形態では、1つまたは複数の追加のビームスキャナがLIDAR装置に実装され、たとえば、図1に示されるような第1の車両102の左、右、または後への区域といった、1つまたは複数の追加の関心領域をスキャンすることができる。
【００３１】
一実施形態では、図2に示されるような第1のビームスキャナ206および第2のビームスキャナ208は、同じ波長でレーザビームを誘導するように構成することができる。この実施形態では、単一のレーザ源およびビームスプリッタをLIDAR装置中にもうけることができ、分割されたレーザビームのうちの1つを、広い区域をスキャンするために、第1のビームスキャナ206が誘導することができる一方、他の分割されたレーザビームを、狭い区域をスキャンするために、第2のビームスキャナ208が誘導することができる。
【００３２】
代替実施形態では、第1のビームスキャナ206および第2のビームスキャナ208は、2つの異なる波長で2つのレーザビームを誘導するように構成することができる。この実施形態では、異なる波長で所与の対象の目標からの反射された信号を比較し、それによって、LIDAR装置が対象の目標のさらなる分析を実施することを可能にすることによって、追加の情報を得ることができる。さらなる実施形態では、異なる波長のレーザビームは、カバレッジの区域中の他の目標または物体にも誘導され、区域中の目標または物体のさらなる知識を得て、LIDAR装置が動作している環境のさらなる分析を可能にする追加情報を得ることができる。たとえば、異なる波長でのレーザビームの反射は、交通環境中でLIDAR装置を備えた車両の近傍に何のタイプの車両があるのかについての情報をもたらすことができる。
【００３３】
図3は、LIDAR装置によって1つまたは複数のレーザビームをスキャンする方法の実施形態を図示するフローチャートである。図3では、ブロック302において、1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて、第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするステップが示される。ブロック304では、1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するために、第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数と異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で、1つまたは複数のレーザビームをスキャンするステップが示される。
【００３４】
一実施形態では、図3のブロック302に示されるような第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数での、1つまたは複数のレーザビームのスキャンは、図2に示されるような第1のビームスキャナ206によって実施される。一実施形態では、第1のビームスキャナ206は、所定のスキャンパターンを使用して、比較的広い区域またはセクタをスキャンすることができる。一実施形態では、図3のブロック302に示されるような1つまたは複数のレーザビームのスキャンは、たとえば、MEMS制御される反射器などの機械的に制御される反射器といった、レーザビーム反射器によって実施することができる。
【００３５】
一実施形態では、図3のブロック304に示されるような第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数での、1つまたは複数のレーザビームのスキャンは、図2に示されるような第2のビームスキャナ208によって実施される。一実施形態では、第2のビームスキャナ208は、第1のビームスキャナ206によりスキャンされる区域またはセクタと比べて比較的狭い区域またはセクタをスキャンすることができる。一実施形態では、図3のブロック304に示されるような1つまたは複数のレーザビームのスキャンは、フォービエイションのため、すなわち、レーザビームをランダムな方向のランダムな地点に、またはランダムに見える予めプログラムされた方向に誘導するために構成されるレーザビームスキャナによって実施することができる。一実施形態では、図3のブロック304にしたがってスキャンを実施するレーザビームスキャナは、たとえば、LCOSベースのビームスキャナといった、回折ベースのビームスキャナを備える。
【００３６】
図4は、LIDAR装置によって1つまたは複数のレーザビームをスキャンするための装置400の実施形態を図示するブロック図である。図4では、ブロック402に示されるように、装置400は、1つまたは複数の目標が位置する可能性がある1つまたは複数の関心領域に基づいて、第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理を含む。1つまたは複数の関心領域中の1つまたは複数の識別された目標を監視するために、第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数と異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で、1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理を装置400がやはり含むことが、ブロック404で示される。
【００３７】
一実施形態では、ブロック402に示されるような第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理は、たとえば、MEMS制御される反射器などの機械的に制御される反射器といった、レーザビーム反射器によって、1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理を含む。一実施形態では、ブロック404に示されるような第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理は、LCOSベースのビームスキャナなどの、回折ベースのビームスキャナによって、1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理を含む。
【００３８】
一実施形態では、ブロック402に示されるような第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理、およびブロック404に示されるような第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で1つまたは複数のレーザビームをスキャンするように構成される論理は、図2に示されるようなコントローラ204に実装することができる。たとえば、論理ブロック402および404は、プロセッサ210中に配線接続された論理回路で実装することができ、あるいは、プロセッサ210およびメモリ212中に、ハードウェアとソフトウェアの組合せとして実装することができる。
【００３９】
情報および信号は、様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して表現される場合があることを、当業者は諒解するであろう。たとえば、上記の説明全体にわたって言及される場合があるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表現される場合がある。
【００４０】
さらに、本明細書に開示される実施形態に関して記載される、様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組合せとして実装できることを、当業者は諒解するであろう。様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップは、上で一般的に、それらの機能性に関して記載されている。そのような機能性がハードウェアとして実装されるのかまたはハードウェアとソフトウェアの組合せとして実装されるのかどうかは、特定の用途および全体的なシステムに課される設計上の制約に依存する。当業者は、各特定の用途について様々なやり方で記載された機能性を実装することができるが、そのような実装判断は、本開示の範囲からの逸脱を引き起こすと解釈するべきでない。
【００４１】
本明細書に開示される実施形態に関連して記載された方法、シーケンス、またはアルゴリズムは、ハードウェアで直接的に、またはハードウェアとプロセッサにより実行されるソフトウェアモジュールの組合せで具体化できる。ソフトウェアモジュールは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD-ROM、または当技術分野で知られている記憶媒体の任意の他の形で常駐することができる。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取ること、および記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替実施形態では、記憶媒体は、プロセッサと一体であってよい。
【００４２】
したがって、本開示の実施形態は、部分的タグを使用して進路予測をキャッシュするための方法を具体化するコンピュータ可読媒体を含むことができる。したがって、本開示は説明された例に制限されず、本明細書に記載される機能性を実施するための任意の手段は、本開示の実施形態に含まれる。
【００４３】
これまでの開示は例示的な実施形態を示しているが、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、本明細書において様々な変更および修正を行うことができることに留意されたい。本明細書で説明した実施形態による方法クレームの機能、ステップ、または行為は、別段に明記されていない限り、任意の特定の順序で実行される必要はない。さらに、要素は、単数形で記載され、特許請求される場合があるが、単数形への限定が明示的に言及されない限り、複数形が意図される。
【符号の説明】
【００４４】
102  第1の車両
104  第2の車両
106  第3の車両
108  第4の車両
110  区域
112  区域
202  LIDAR装置
204  コントローラ
206  第1のビームスキャナ
208  第2のビームスキャナ
210  プロセッサ
212  メモリ
214  第1のビームスキャナドライバ
216  第2のビームスキャナドライバ
400  装置
【図１】
2018529099.tif 000003
【図２】
2018529099.tif 000004
【図３】
2018529099.tif 000005
【図４】
2018529099.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月22日(2018.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で第1の区域をスキャンするように構成される機械的に制御される反射器を含む第1のビームスキャナと、
前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で第2の区域をスキャンするように構成される第2の回折ベースのビームスキャナであって、
前記第1の区域が前記第2の区域より広く、
前記第2の回折ベースのビームスキャナがフォービエイションのために構成される、第2の回折ベースのビームスキャナと、
前記第1のビームスキャナおよび前記第2の回折ベースのビームスキャナに結合されるコントローラであって、
前記第1の区域をスキャンするように前記第1のビームスキャナを駆動し、
前記第1の区域に含まれる1つまたは複数の目標からの反射に基づいて前記第1のビームスキャナから目標データを取得し、
前記1つまたは複数の目標のどれが対象の目標であるのかを決定し、
前記目標データから決定された前記対象の目標を監視するために、前記第2の区域内の地点に前記第2の回折ベースのビームスキャナを駆動するように構成される、コントローラと
を備える、光検知測距(LIDAR)装置。
【請求項２】
前記第1のビームスキャナがレーザビーム反射器を備える、請求項1に記載のLIDAR装置。
【請求項３】
前記レーザビーム反射器が微小電子機械システム(MEMS)制御される反射器を備える、請求項2に記載のLIDAR装置。
【請求項４】
前記第2の回折ベースのビームスキャナが液晶オンシリコン(LCOS)ベースのビームスキャナを備える、請求項1に記載のLIDAR装置。
【請求項５】
前記第1のビームスキャナが第1のレーザビームをスキャンするように構成され、
前記第2の回折ベースのビームスキャナが第2のレーザビームをスキャンするように構成され、
前記第1のレーザビームと第2のレーザビームが同じ波長を有する、請求項1に記載のLIDAR装置。
【請求項６】
前記第1のビームスキャナが第1のレーザビームをスキャンするように構成され、
前記第2の回折ベースのビームスキャナが第2のレーザビームをスキャンするように構成され、
前記第1のレーザビームと第2のレーザビームが異なる波長を有する、請求項1に記載のLIDAR装置。
【請求項７】
前記コントローラが、異なる波長における前記第1のレーザビームの反射と前記第2のレーザビームの反射とに基づいて、異なる物質の目標を区別するようにさらに構成される、請求項6に記載のLIDAR装置。
【請求項８】
前記フォービエイションが、前記コントローラが前記第2の回折ベースのビームスキャナのレーザビームを前記第2の区域内のランダムな方向でランダムな地点に誘導することを含む、請求項1に記載のLIDAR装置。
【請求項９】
前記第2の区域が完全に前記第1の区域内にある、請求項1に記載のLIDAR装置。
【請求項１０】
第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で第1の区域をスキャンするように構成される機械的に制御される反射器を含む第1のビームスキャナと、
前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で第2の区域をスキャンするように構成される第2の回折ベースのビームスキャナであって、
前記第1の区域が前記第2の区域より広く、
前記第2の回折ベースのビームスキャナがフォービエイションのために構成される、第2の回折ベースのビームスキャナと、
スキャンするための前記第1のビームスキャナおよび前記第2の回折ベースのビームスキャナを制御するための手段であって、
前記第1の区域をスキャンするように前記第1のビームスキャナを駆動するための手段、
前記第1の区域に含まれる1つまたは複数の目標からの反射に基づいて前記第1のビームスキャナから目標データを取得するための手段、
前記1つまたは複数の目標のどれが対象の目標であるのかを決定するための手段、および
前記目標データから決定された前記対象の目標を監視するために、前記第2の区域内の地点に前記第2の回折ベースのビームスキャナを駆動するための手段を備える、制御するための手段と
を備える、光検知測距(LIDAR)装置。
【請求項１１】
前記第1のビームスキャナが、前記第2の回折ベースのビームスキャナよりも速い速度でスキャンするように構成される、請求項10に記載のLIDAR装置。
【請求項１２】
前記第1のビームスキャナがレーザビーム反射器を備える、請求項10に記載のLIDAR装置。
【請求項１３】
前記レーザビーム反射器が微小電子機械システム(MEMS)制御される反射器を備える、請求項12に記載のLIDAR装置。
【請求項１４】
前記第2の回折ベースのビームスキャナが液晶オンシリコン(LCOS)ベースのビームスキャナを備える、請求項10に記載のLIDAR装置。
【請求項１５】
前記第1のビームスキャナが第1のレーザビームをスキャンするように構成され、
前記第2の回折ベースのビームスキャナが第2のレーザビームをスキャンするように構成される、請求項10に記載のLIDAR装置。
【請求項１６】
前記第1のレーザビームと第2のレーザビームが同じ波長を有する、請求項15に記載のLIDAR装置。
【請求項１７】
前記第1のレーザビームと第2のレーザビームが異なる波長を有する、請求項15に記載のLIDAR装置。
【請求項１８】
前記第2の区域が完全に前記第1の区域内にある、請求項10に記載のLIDAR装置。
【請求項１９】
1つまたは複数のレーザビームをスキャンする方法であって、
機械的に制御される反射器を含む第1のビームスキャナによって、1つまたは複数のレーザビームで第1の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で第1の区域をスキャンするステップと、
前記第1の区域に含まれる1つまたは複数の目標からの反射に基づいて前記第1のビームスキャナから目標データを取得するステップと、
前記1つまたは複数の目標のどれが対象の目標であるのかを決定するステップと、
前記目標データから決定された前記対象の目標を監視するために、第2の回折ベースのビームスキャナによって、1つまたは複数のレーザビームで前記第1の複数のスキャンパターンのうちの前記1つまたは複数と異なる第2の複数のスキャンパターンのうちの1つまたは複数で第2の区域内の地点をスキャンするステップ(304)であって、
前記第1の区域が前記第2の区域より広く、
前記第2の回折ベースのビームスキャナがフォービエイションのために構成される、ステップと
を含む方法。
【請求項２０】
前記第1のビームスキャナによってスキャンするステップが第1のレーザビームをスキャンするステップを含み、
前記第2の回折ベースのビームスキャナによってスキャンするステップが第2のレーザビームをスキャンするステップを含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
前記第1のレーザビームと第2のレーザビームが同じ波長を有する、請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
前記第1のレーザビームと第2のレーザビームが異なる波長を有する、請求項20に記載の方法。
【請求項２３】
前記第2の区域が完全に前記第1の区域内にある、請求項19に記載の方法。
【国際調査報告】
2018529099.tif 000007
2018529099.tif 000008
2018529099.tif 000009