JP7756801B2 - 光ガイドマニホールドを有する光検出および測距（ｌｉｄａｒ）デバイス - Google Patents

Description

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

光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスは、所与の環境における物体までの距離を推測し得る。例えば、ＬＩＤＡＲデバイスのエミッタサブシステムは、デバイスの環境において、物体と相互作用し得る近赤外光パルスを放出し得る。光パルスの少なくとも一部分は、（例えば、反射または散乱に起因して）ＬＩＤＡＲの方に戻るように方向転換され、かつ検出器サブシステムによって検出され得る。従来の検出器サブシステムは、複数の検出器および、それぞれの光パルスの到着時刻を、高時間分解能で判定するように構成された対応するコントローラを含み得る。ＬＩＤＡＲデバイスと所与の物体との間の距離は、所与の物体と相互作用する、対応する光パルスの飛行時間に基づいて判定され得る。

本開示は、発光素子のアレイおよび対応する光検出器のアレイを有するＬＩＤＡＲデバイスに関する。光信号は、共有テレセントリックレンズを通して発光素子によって放射されてもよい。こうした光信号は、周囲環境の中にある物体から反射し、共有テレセントリックレンズを通して再び送信され、次いで光検出器によって検出されてもよい。ＬＩＤＡＲデバイスはまた、他の光学素子（例えば、光ガイドマニホールド、非点収差レンズ、およびアパーチャプレート）を含んでもよい。放射強度、放射時間、検出力、および検出時間を使用して、周囲環境の一つ以上の特徴を決定することができる（例えば、放射時間および対応する検出時間に基づいて、三次元点群を生成することができる）。

一態様では、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスが提供される。ＬＩＤＡＲデバイスは、送信サブシステムを含む。送信サブシステムは、発光素子を含む。送信サブシステムはまた、発光素子に光学的に結合された光ガイドマニホールドを含む。さらに、送信サブシステムは、光ガイドマニホールドに光学的に結合されたテレセントリックレンズアセンブリを含む。ＬＩＤＡＲデバイスはまた、受信サブシステムを含む。受信サブシステムは、テレセントリックレンズアセンブリを含む。受信サブシステムはまた、その中に画定されたアパーチャを有するアパーチャプレートを含む。アパーチャプレートは、テレセントリックレンズアセンブリの焦点面に位置付けられる。さらに、受信サブシステムは、アパーチャを通って移動する光を受容するように位置付けられたシリコン光増倍器（ＳｉＰＭ）を含む。

他の態様では、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスも提供される。ＬＩＤＡＲデバイスは、発射回路によって制御される発光素子のアレイを含む。ＬＩＤＡＲデバイスはまた、発光素子のアレイからの光信号を、光ガイドマニホールドの対応するアレイに結合するように構成された非点収差レンズのアレイを含む。さらに、ＬＩＤＡＲデバイスは、光ガイドマニホールドから光信号を受信し、ＬＩＤＡＲデバイスを囲む環境に向かって光信号を送信するように構成された共有テレセントリックレンズアセンブリを含む。さらに、ＬＩＤＡＲデバイスは光検出器のアレイを含む。光検出器の各々は、発光素子のうちの一つに対応する。なおさらに、ＬＩＤＡＲデバイスは、その中に画定されたアパーチャのアレイを有するアパーチャプレートを含む。アパーチャのアレイの各アパーチャは、光検出器のうちの一つに対応する。共有テレセントリックレンズアセンブリは、ＬＩＤＡＲデバイスを囲む環境内の物体から反射された光信号を受信し、ＬＩＤＡＲデバイスを囲む環境内の物体から反射された光信号を、アパーチャのアレイを通して光検出器のアレイに送信するように構成される。アパーチャプレートは、共有テレセントリックレンズアセンブリの焦点面に位置付けられる。

別の態様において、方法が提供される。方法はまた、ＬＩＤＡＲデバイスの発光素子から、一つ以上の光信号を放射することを含む。方法はまた、光信号を、ＬＩＤＡＲデバイスの光ガイドマニホールドに結合することを含む。さらに、方法は、光ガイドマニホールドを通して光信号を伝播することを含む。加えて、方法は、ＬＩＤＡＲデバイスのテレセントリックレンズアセンブリで光信号を受信することを含む。なおさらに、方法は、テレセントリックレンズアセンブリから、ＬＩＤＡＲデバイスの外側の環境へ光信号を送信することを含む。なおさらに、方法は、テレセントリックレンズアセンブリで、環境内の一つ以上の物体からの光信号の反射を受信することを含む。さらに、方法は、テレセントリックレンズアセンブリから受信した反射を、アパーチャプレート内に画定されたアパーチャを通して結合することを含む。アパーチャプレートは、テレセントリックレンズアセンブリの焦点面に位置付けられる。なおさらに、方法は、シリコン光増倍器（ＳｉＰＭ）で、受信した反射を検出することを含む。

さらに別の態様において、方法が提供される。方法は、発射回路によって制御される発光素子のアレイから、複数の光信号を放射することを含む。方法はまた、発光素子のアレイに対応する非点収差レンズのアレイを使用して、複数の光信号を光ガイドマニホールドのアレイに結合することを含む。光ガイドマニホールドは、発光素子のアレイに対応する。さらに、方法は、光ガイドマニホールドを通して複数の光信号を伝播することを含む。加えて、方法は、共有テレセントリックレンズアセンブリで、複数の光信号を受信することを含む。なおさらに、方法は、共有テレセントリックレンズアセンブリから周囲環境に、複数の光信号を送信することを含む。さらに、方法は、共有テレセントリックレンズアセンブリで、周囲環境内の一つ以上の物体からの複数の光信号の反射を受信することを含む。なおさらに、方法は、共有テレセントリックレンズアセンブリから受信した反射を、その中に画定されたアパーチャのアレイを有するアパーチャプレートを通して結合することを含む。アパーチャのアレイの各アパーチャは、光検出器のアレイ内の光検出器に対応してもよい。アパーチャプレートは、共有テレセントリックレンズアセンブリの焦点面に位置付けられる。なおさらに、方法は、光検出器で、受信した反射を検出することを含む。

追加的な態様では、その中に格納された命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。命令は、プロセッサによって実行されると、方法を実行する。方法は、ＬＩＤＡＲデバイスの発光素子に光信号を放出させるために発射回路を制御することを含む。光信号が放射されると、光信号は、ＬＩＤＡＲデバイスの光ガイドマニホールドに結合される。さらに、光信号が放射されると、光信号は、光ガイドマニホールドを通して伝播される。さらに、光信号が放射されると、光信号は、ＬＩＤＡＲデバイスのテレセントリックレンズアセンブリで受信される。なおさらに、光信号が放射されると、光信号は、テレセントリックレンズアセンブリから、ＬＩＤＡＲデバイスの外側の環境へ送信される。さらに、光信号が放射されると、環境内の一つ以上の物体からの光信号の反射が、テレセントリックレンズアセンブリで受信される。なおさらに、光信号が放射されると、受信した反射は、テレセントリックレンズアセンブリから、アパーチャプレート内に画定されたアパーチャを通して結合される。アパーチャプレートは、テレセントリックレンズアセンブリの焦点面に位置付けられる。なおさらに、光信号が放射されると、受信した反射はシリコン光増倍器（ＳｉＰＭ）で検出される。方法はまた、受信した反射の検出に基づいて、環境内の一つ以上の物体までの距離を決定することを含む。

追加的な態様では、その中に格納された命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体がさらに提供される。命令は、プロセッサによって実行されると、方法を実行する。方法は、発射回路を制御して、発光素子のアレイに複数の光信号を放射させることを含む。複数の光信号が放射されると、複数の光信号は、発光素子のアレイに対応する非点収差レンズのアレイを使用して、光ガイドマニホールドのアレイに送信される。光ガイドマニホールドのアレイ内の光ガイドマニホールドは、発光素子のアレイに対応する。複数の光信号は、光ガイドマニホールドを通して伝播される。さらに、複数の光信号が放射される時、複数の光信号は、共有テレセントリックレンズアセンブリで受信される。次いで、複数の光信号が、共有テレセントリックレンズアセンブリから周囲環境へ送信される。周囲環境内の一つ以上の物体からの複数の光信号の反射は、共有テレセントリックレンズアセンブリで受信される。受信された反射は、共有テレセントリックレンズアセンブリから、アパーチャのアレイを有するアパーチャプレートを通して送信される。アパーチャのアレイの各アパーチャは、光検出器のアレイ内の光検出器に対応する。アパーチャプレートは、共有テレセントリックレンズアセンブリの焦点面に位置付けられる。なおさらに、複数の光信号が放射されると、受信した反射が光検出器で検出される。方法はまた、受信した反射の検出に基づいて、周囲環境内の一つ以上の物体までの距離を決定することを含む。

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

図１は、例示的な実施形態による、車両を例解する機能ブロック図である。 図２Ａは、例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。 図２Ｂは、例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。 図２Ｃは、例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。 図２Ｄは、例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。 図２Ｅは、例示的な実施形態による、車両の物理的構成の例解図である。 図３は、例示的な実施形態による、自律車両に関連する様々なコンピューティングシステム間の無線通信の概念例解図である。 図４は、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイスの例解図である。 図５Ａは、例示的な実施形態による、基板の例解図である。 図５Ｂは、例示的な実施形態による、基板の例解図である。 図５Ｃは、例示的な実施形態による、アパーチャプレートの例解図である。 図５Ｄは、例示的な実施形態による、基板およびアパーチャプレートの例解図である。 図６は、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲの例解図である。 例示的な実施形態による、方法のフローチャート例解図である。

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

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

Ｉ． 概要
ＬＩＤＡＲデバイスは、送信器、受信器、共有光学レンズアセンブリ（例えば、テレセントリック光学レンズアセンブリ）、ハウジング、および一つ以上の調整可能なステージ（例えば、移動可能なマウント）を含んでもよい。

送信器は、２００個を超える発光素子を含んでもよい。いくつかの実施形態では、例えば、発光素子は、各グループに１００個を超える発光素子装置を有する二つのグループに配設され得る。発光素子は、他の可能性の中でも特に、半導体レーザーダイオードバー（例えば、ＩｎＧａＡｓレーザーダイオードおよび／または量子井戸ベースのデバイス）を含み得る。送信器はまた、対応する発光素子装置に一つ以上の光信号（例えば、光パルス）を放射させるように構成されたパルス回路を含み得る。いくつかの実施形態では、パルサー回路は、約１ナノ秒～約１０ナノ秒のパルス幅で光パルスをトリガするように構成されたＧａＮＦＥＴベースの回路を含み得る。いくつかの実施形態では、パルサー回路および対応する発光素子は、同時に、または共通のクロックもしくは別の時間的基準に基づいて所定の遅延を伴って発射され得る。言い換えれば、送信器は、複数の光パルスを同時に環境に放射することができる。

いくつかの実施形態では、発光素子は、一つ以上の非点収差レンズ（例えば、一つ以上の円筒状レンズ）を介して、対応する複数の光ガイドマニホールドに光学的に結合され得る。全内部反射を利用することによって、光ガイドマニホールドは、光信号を対応する反射表面に向かって誘導するように構成され得る。反射面は、光パルスを共有光学レンズアセンブリに向け直すように構成され得る。こうしたシナリオでは、送信器ブロックは、２００を超える送信チャネル、各発光素子とそれに対して一つずつ対応する光ガイドマニホールドを含み得る。光ガイドマニホールドは、発光素子を比較的コンパクトな場所に維持しながら、装置の広い表面にわたる光信号の放射点の分布を可能にし得る。さらに、光ガイドマニホールドは、低損失（例えば、１０％未満、５％未満、１％未満、または０．１％未満の損失）であってもよく、これは、放射点（例えば、光ガイドマニホールドの端部）で環境に透過される発光素子によって放射される光の量を最適化し得る。さらに、光ガイドマニホールドは、特に、他の係属中の特許出願の主題である、本発明者らが開発した新規の製造技術を使用して作製される場合、低コストでより堅牢なＬＩＤＡＲを提供することができる。

受信器は、各送信チャネルに対して一つの受信チャネルを含み得る（例えば、２００を超える受信チャネル）。送信チャネルと同様に、受信チャネルは、各グループに１００を超える受信チャネルを有する２つのグループに配設され得る。各受信チャネルは、光検出器（例えば、シリコン光増倍器（ＳｉＰＭ））上に整列されたアパーチャ（例えば、ピンホール）を含んでもよい。例示的な実施形態では、複数のアパーチャは、アパーチャプレート内に形成されてもよく、その結果、アパーチャのすべてが、複数のＳｉＰＭに対応するように同時に整列され得る。こうしたアパーチャプレートは、共有光学レンズアセンブリの焦点面に位置付けられてもよい。一部の実施例では、各ＳｉＰＭは、例えば、並列回路構成または代替回路構成で接続された２０００個を超える単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）など、数千個のガイガーモード動作光検出器を含み得る。複数のＳｉＰＭは、共通の基板に結合され、ガイガーモード動作を可能にするように構成された回路によって電力供給され得る。複数のＳｉＰＭはまた、ガイガーモード動作光検出器からの信号を変換するように特に構成される回路および／またははコントローラに連結されてもよい。一部の実施形態では、様々な構造は、隣接するＳｉＰＭ間に電気的および／または光学的な分離を提供することができる（例えば、隣接する受信チャネル間のクロストークを低減するため）。例えば、一つ以上のバッフルが、隣接するＳｉＰＭおよび／または隣接する光ガイドマニホールドを光学的に分離してもよい。いくつかの実施形態では、対の伝送チャネルおよび受信チャネルは、受信チャネルのＳｉＰＭが、対応する伝送チャネルの反射面（例えば、それぞれの光ガイドマニホールドの伝送端部に位置付けられた４５度ミラー）の下に少なくとも部分的にあるように、空間的に配設され得る。

上述のように、送信チャネルおよび受信チャネルの両方は、複数のグループ（例えば、送信チャネルの二つのグループおよび／または受信チャネルの二つのグループ）に配置され得る。複数のグループにより、冗長性を提供することができる。例えば、送信チャネルの第一の群が誤動作を起こし、または故障した場合（例えば、送信チャネルの第一の群に影響を及ぼす電力損失のため）でも、送信チャネルの第二の群は完全に機能したままであり得る。このような場合、周囲環境の適切なマッピング（例えば、フォールバック自律車両動作モードでの物体検出および回避）を提供するために、送信チャネルの第二の群に依拠してもよく、一方で、送信チャネルの第一の群は、停止、修理（例えば、リセット）、および／または交換（例えば、その代わりに他の信号を使用することによって）される。加えて、複数のグループは、周囲環境の異なる態様を調査するために異なる動作をすることができる。例えば、送信チャネルの第一の群は、第一の波長で光信号を放射してもよく、一方で送信チャネルの第二の群は、第二の波長で光信号を放射してもよい。追加的に、または代替的に、送信チャネルの第一の群は、第一の偏光で光信号を放射してもよく、一方、送信チャネルの第二の群は、第二の偏光で光信号を放射してもよい。追加的に、または代替的に、送信チャネルの第一の群は、第一の強度または強度パターンで光信号を放射してもよく、一方、送信チャネルの第二の群は、第二の強度または第二の強度パターンで光信号を放射してもよい。なおさらに、送信チャネルの第一の群は、第一の時点または第一の時間パターンで光信号を放射し得る一方、送信チャネルの第二の群は、第一の時点に対して時間的に遅れて、かつ／または第二の時間パターンに従って光信号を放射してもよい。強度パターンまたは時間パターンは、経時的に変化してもよい。例えば、強度および／または時間パターンは、自律車両が運転している環境（例えば、気象、時刻、運転設計領域（ＯＤＤ）、道路のタイプ、道路の状態、車両の近傍の実際の道路ユーザーまたは潜在的な道路ユーザーの密度、車両の地理的位置など）、または自律車両が走行している運転操作に基づいて、経時的に変化してもよい。光検出器の対応するグループは、送信チャネルおよび受信チャネルの異なるグループによって放射される異なる光信号を検出するように構成されてもよい。

共有光学レンズアセンブリは、５０ｍｍ～５００ｍｍの焦点距離および１．５～３．０のｆ値を有する多要素テレセントリックレンズを含み得る（ｆ値は、共有光学レンズアセンブリの焦点距離の入射瞳の直径に対する比である）。他のタイプの光学レンズ特性が可能であり、本明細書ではそれを想定している。送信器ブロックの発光素子によって放射される光信号は、ＬＩＤＡＲデバイスの環境に向かって方向付けられるように、共有光学レンズアセンブリの要素と相互作用し得る。環境中の物体と相互作用する光信号は、ＬＩＤＡＲデバイスに向かって反射され得る。共有光学レンズアセンブリは、受信器ブロックによる光学検出のために反射光を収集および集束させることができる。

一部の実施形態では、送信器ブロック、受信器ブロック、および共有光学レンズアセンブリの少なくとも一部分は、ハウジング内に収容され得る。一部の実施例では、ハウジングは、一つ以上の光学窓を含み得る耐候性カバーを含み得る。ハウジングはまた、他の補助センサー（例えば、カメラ、温度センサー、全地球測位システム（ＧＰＳ）センサー、レーダーユニット、圧力センサー、慣性センサー、湿度センサーなど）および／または、ＬＩＤＡＲデバイスと一つ以上のコンピューティング装置（例えば、別の車両コンピュータおよび／またはクラウドサーバーなどのクラウドコンピューティングリソース）との間の通信インターフェースを提供するように構成された通信装置を含むことができる。一部の実施形態では、ハウジングは、一つ以上の熱線入りの光学窓を含み得る。酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）でコーティングされ得る熱線入りの光学窓は、冷たい条件下での光学窓上の氷または霜の蓄積を防止するのに役立ち得る。一部の実施形態では、ハウジングの少なくとも一部分は、親水性被覆および／または反射防止（ＡＲ）被覆で被覆されてもよい。さらに、一部の実施例では、ハウジングは、黒色ガラスまたは類似の材料から形成されてもよく、これは、可視スペクトル内の光の透過を遮断しながら、ＬＩＤＡＲデバイスによって使用される近赤外波長を有する光を効率的に伝達するように選択または構成されてもよい。その他のハウジング材料も可能である。

調整可能なステージは、環境に対するＬＩＤＡＲデバイスの向く方向を調整するように構成され得る。例えば、移動可能なマウントは、ハウジングに連結されてもよく、アクチュエータモーターを含んでもよい。一部の実施形態では、アクチュエータモーターは、一つ以上の回転軸（例えば、方位軸および／または上昇軸）を中心としてＬＩＤＡＲデバイスが向く方向を調整するように、移動可能なマウントの少なくとも一部分を回転させるように構成され得る。こうしたシナリオでは、移動可能なマウントは、ヨーおよび／またはピッチにおいて一定の角速度で、ＬＩＤＡＲデバイスの向く方向を調整することができる。追加的または代替的に、移動可能なマウントは、環境中の関心の対象となる領域についての情報を得るように、ＬＩＤＡＲデバイスの向く方向を調整するように構成され得る。

いくつかの実施形態では、移動可能なマウントは、車両（例えば、自律車両または自律モードまたは半自律モードで運転する車両）に結合され得る。別の方法として、移動可能なマウントは、建物、ロボット、または他の構造などの他の物体に連結されてもよい。さらに、一部の実施形態では、ＬＩＤＡＲの向く方向は、他の方法（例えば、ビームステアリング）で調整することができる。

ＩＩ． 例示的なシステム
以下の説明および添付図面は、さまざまな例示的な実施形態の特徴を明らかにする。提供される実施形態は、例としてのものであり、限定することを意図するものではない。従って、図面の寸法は、必ずしも縮尺どおりではない。

ここで、本開示の範囲内の例示的なシステムをより詳細に説明する。例示的なシステムは、自動車に実装され得るか、または自動車の形態を採り得る。しかしながら、例示的なシステムはまた、自動車、トラック、オートバイ、バス、ボート、飛行機、ヘリコプター、芝刈り機、アースムーバー、ボート、スノーモビル、航空機、レクリエーション車両、娯楽用車両、農業機器、建設機器、トラム、ゴルフカート、電車、台車、およびロボット装置などの他の車両に実装されてもよく、またはそれらの形態を取ってもよい。他の車両も同じく可能である。さらに、いくつかの実施形態では、例示的なシステムは、車両を含み得ない。

ここで図を参照すると、図１は、自律モードで完全にまたは部分的に動作するように構成され得る、例示的な車両１００を例解する機能ブロック図である。より具体的には、車両１００は、コンピューティングシステムから制御命令を受信することを通して、人間の相互作用なしに自律モードで動作し得る。自律モードにおける動作の一部として、車両１００は、センサーを使用して、周囲環境の物体を検出し、場合によっては識別して、安全なナビゲーションを可能にし得る。いくつかの実施形態では、車両１００はまた、運転者が車両１００の動作を制御することを可能にするサブシステムを含んでもよい。

図１に示されるように、車両１００は、推進システム１０２、センサーシステム１０４、制御システム１０６、一つ以上の周辺機器１０８、電源１１０、コンピュータシステム１１２（コンピューティングシステムとも称され得る）、データストレージ１１４、およびユーザーインターフェース１１６などの様々なサブシステムを含んでもよい。他の例では、車両１００は、各々複数の要素を含み得る、より多いかまたはより少ないサブシステムを含んでもよい。車両１００のサブシステムおよび構成要素は、さまざまな方法で相互接続されてもよい。加えて、本明細書で説明される車両１００の機能は、追加の機能的または物理的構成要素に分割されるか、または実施形態内でより少ない機能的もしくは物理的構成要素に組み合わされ得る。例えば、制御システム１０６およびコンピュータシステム１１２は、さまざまな動作に従って車両１００を動作させる単一のシステムに組み合わされてもよい。

推進システム１０２は、車両１００に対して動力付き運動を提供するように動作可能な一つ以上の構成要素を含み得、他の可能な構成要素の中でも、エンジン／モーター１１８、エネルギー源１１９、トランスミッション１２０、および車輪／タイヤ１２１を含み得る。例えば、エンジン／モーター１１８は、エネルギー源１１９を機械的エネルギーに変換するように構成され得、他の可能なオプションの中でも、内燃エンジン、電気モーター、蒸気エンジン、またはスターリングエンジンのうちの一つまたは組み合わせに対応し得る。例えば、いくつかの実施形態では、推進システム１０２は、ガソリンエンジンおよび電気モーターなどの多数のタイプのエンジンおよび／またはモーターを含んでもよい。

エネルギー源１１９は、完全にまたは部分的に、車両１００の一つ以上のシステム（例えば、エンジン／モーター１１８）に動力を供給し得るエネルギー源を表す。例えば、エネルギー源１１９は、ガソリン、ディーゼル、他の石油ベースの燃料、プロパン、他の圧縮ガスベースの燃料、エタノール、ソーラパネル、電池、および／または他の電力源に対応することができる。いくつかの実施形態では、エネルギー源１１９は、燃料タンク、電池、コンデンサー、および／またはフライホイールの組み合わせを含んでもよい。

トランスミッション１２０は、エンジン／モーター１１８からの機械動力を、車輪／タイヤ１２１および／または車両１００の他の可能なシステムに伝達してもよい。従って、トランスミッション１２０は、他の可能な構成要素の中でもとりわけ、ギアボックス、クラッチ、ディファレンシャル、および駆動シャフトを含んでもよい。駆動シャフトは、一つ以上の車輪／タイヤ１２１に接続する車軸を含んでもよい。

車両１００の車輪／タイヤ１２１は、例示的な実施形態内でさまざまな構成を有してもよい。例えば、車両１００は、他の可能な構成の中でも、一輪車、自転車／オートバイ、三輪車、または自動車／トラックの四輪の形態で存在し得る。従って、車輪／タイヤ１２１は、さまざまな方法で車両１００に接続することができ、金属およびゴムなどの異なる材料で存在することができる。

センサーシステム１０４は、他の可能なセンサーの中でも特に、ＧＰＳ １２２、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）１２４、レーダー１２６、レーザー距離計／ＬＩＤＡＲ １２８、カメラ１３０、ステアリングセンサー１２３、およびスロットル／ブレーキセンサー１２５などの様々なタイプのセンサーを含むことができる。いくつかの実施形態では、センサーシステム１０４は、車両１００の内部システムを監視するように構成されたセンサー（例えば、Ｏ_２モニター、燃料計、エンジンオイル温度、ブレーキ摩耗）も含んでもよい。

ＧＰＳ １２２は、地球に対する車両１００の位置に関する情報を提供するように動作可能なトランシーバーを含んでもよい。ＩＭＵ １２４は、一つ以上の加速度計および／またはジャイロスコープを使用する構成を有し得、慣性加速度に基づき車両１００の位置および配向の変化を感知してもよい。例えば、ＩＭＵ １２４は、車両１００が静止しているか、または動いている間に車両１００のピッチおよびヨーを検出してもよい。

レーダー１２６は、物体の速さおよび方位を含めて、無線信号を使用して、車両１００のローカル環境内の物体を感知するように構成された一つ以上のシステムを表してもよい。したがって、レーダー１２６は、無線信号を送信および受信するように構成されたアンテナを含んでもよい。いくつかの実施形態では、レーダー１２６は、車両１００の周囲環境の測定値を得るように構成された取り付け可能なレーダーシステムに対応してもよい。

レーザー距離計／ＬＩＤＡＲ １２８は、他のシステム構成要素の中でも特に、一つ以上のレーザー源、レーザースキャナ、および一つ以上の検出器を含み得、コヒーレントモード（例えば、ヘテロダイン検出を使用）またはインコヒーレント検出モードで動作してもよい。いくつかの実施形態では、レーザー距離計／ＬＩＤＡＲ １２８の一つ以上の検出器は、一つ以上の光検出器を含んでもよい。こうした光検出器は、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）であってもよい。いくつかの例では、そのような光検出器は、単一光子を検出することが可能であり得る（例えば、ＳＰＡＤ）。さらに、そのような光検出器は、アレイ内に配置され得る（例えば、ＳｉＰＭのように）（例えば、直列の電気接続を通して）。いくつかの例では、一つ以上の光検出器は、ガイガーモードで動作するデバイスであり、ＬＩＤＡＲは、そのようなガイガーモード動作のために設計されたサブ構成要素を含む。

カメラ１３０は、車両１００の周囲環境の画像を捕捉するように構成された、一つ以上のデバイス（例えば、静止カメラまたはビデオカメラ）を含んでもよい。

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

スロットル／ブレーキセンサー１２５は、車両１００のスロットル位置またはブレーキ位置のいずれかの位置を検出してもよい。例えば、スロットル／ブレーキセンサー１２５は、アクセルペダル（スロットル）およびブレーキペダルの両方の角度を測定し得るか、または、例えば、アクセルペダル（スロットル）の角度および／もしくはブレーキペダルの角度を表し得る電気信号を測定してもよい。スロットル／ブレーキセンサー１２５はまた、エンジン／モーター１１８（例えば、バタフライバルブまたはキャブレタ）にエネルギー源１１９のモジュレーションを提供する物理的機構の一部を含み得る、車両１００のスロットルボディの角度を測定してもよい。追加的に、スロットル／ブレーキセンサー１２５は、車両１００のロータ上の一つ以上のブレーキパッドの圧力、またはアクセルペダル（スロットル）およびブレーキペダルの角度の組み合わせ（またはサブセット）、アクセルペダル（スロットル）およびブレーキペダルの角度を表す電気信号、スロットルボディの角度、ならびに少なくとも一つのブレーキパッドが車両１００のロータに加える圧力、を測定してもよい。他の実施形態では、スロットル／ブレーキセンサー１２５は、スロットルまたはブレーキペダルなどの車両のペダルに加えられた圧力を測定するように構成されてもよい。

制御システム１０６は、ステアリングユニット１３２、スロットル１３４、ブレーキユニット１３６、センサー融合アルゴリズム１３８、コンピュータビジョンシステム１４０、ナビゲーション／経路探索システム１４２、および障害物回避システム１４４など、車両１００をナビゲートすることを支援するように構成される構成要素を含んでもよい。より具体的には、ステアリングユニット１３２は、車両１００の方位を調整するように動作可能であり得、スロットル１３４は、エンジン／モーター１１８の動作スピードを制御して、車両１００の加速を制御してもよい。ブレーキユニット１３６は、車両１００を減速することができ、これは、摩擦を使用して車輪／タイヤ１２１を減速することを伴い得る。いくつかの実施形態では、ブレーキユニット１３６は、車両１００の一つ以上のシステムによるその後の使用のために、車輪／タイヤ１２１の運動エネルギーを電流に変換してもよい。

センサー融合アルゴリズム１３８は、カルマンフィルター、ベイジアンネットワーク、またはセンサーシステム１０４からのデータを処理することができる他のアルゴリズムを含んでもよい。いくつかの実施形態では、センサー融合アルゴリズム１３８は、個々の物体および／もしくは特徴の評価、特定の状況の評価、ならびに／または所与の状況内の可能性のある影響の評価など、着信センサーデータに基づくアセスメントを提供してもよい。

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

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

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

無線通信システム１４６は、一つ以上の装置と直接または通信ネットワークを介して無線で通信してもよい。例えば、無線通信システム１４６は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、エボリューションデータ最適化（ＥＶＤＯ）、モバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）／汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）などの３Ｇセルラー通信、または４Ｇワールドワイドインターオペラビリティフォーマイクロウェーブアクセス（ＷｉＭＡＸ）もしくはロングタームエボリューション（ＬＴＥ）などのセルラー通信、または５Ｇを使用することができる。代替的に、無線通信システム１４６は、ＷＩＦＩ（登録商標）または他の可能な接続を使用して無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と通信してもよい。無線通信システム１４６はまた、例えば、赤外線リンク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、またはＺｉｇＢｅｅを使用してデバイスと直接通信してもよい。さまざまな車両通信システムなどの他の無線プロトコルが、本開示の文脈内で可能である。例えば、無線通信システム１４６は、車両および／または路側給油所間の公共および／または私的データ通信を含み得る一つ以上の専用狭域通信（ＤＳＲＣ）デバイスを含んでもよい。

車両１００は、構成要素に電力を供給するための電源１１０を含んでもよい。電源１１０は、いくつかの実施形態では、再充電可能なリチウムイオンまたは鉛蓄電池を含んでもよい。例えば、電源１１０は、電力を提供するように構成される一つ以上の電池を含んでもよい。車両１００はまた、他のタイプの電源を使用して得る。例示的な実施形態では、電源１１０とエネルギー源１１９とが、統合されて単一のエネルギー源になり得る。

車両１００はまた、そこに説明される動作などの動作を行うためのコンピュータシステム１１２を含んでもよい。従って、コンピュータシステム１１２は、データストレージ１１４などの非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶された命令１１５を実行するように動作可能な少なくとも一つのプロセッサ１１３（少なくとも一つのマイクロプロセッサを含み得る）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１１２は、車両１００の個々の構成要素またはサブシステムを分散方式で制御するように機能し得る複数のコンピューティング装置を表してもよい。

いくつかの実施形態では、データストレージ１１４は、図１に関連して上述したものを含めて、車両１００のさまざまな機能を実行するための、プロセッサ１１３によって実行可能な命令１１５（例えば、プログラム論理）を含んでもよい。データストレージ１１４は、推進システム１０２、センサーシステム１０４、制御システム１０６、および周辺機器１０８のうちの一つ以上にデータを送信する、データを受信する、相互作用し、かつ／または制御する命令を含む追加の命令も含んでもよい。

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

車両１００は、車両１００のユーザーに情報を提供するか、または車両１００のユーザーから入力を受信するためのユーザーインターフェース１１６を含んでもよい。ユーザーインターフェース１１６は、タッチスクリーン１４８上に表示され得るコンテンツおよび／またはインタラクティブ画像のレイアウトを制御するまたは制御を可能にしてもよい。更に、ユーザーインターフェース１１６は、無線通信システム１４６、タッチスクリーン１４８、マイクロフォン１５０、およびスピーカ１５２などの周辺機器１０８のセット内の一つ以上の入力／出力デバイスを含み得る。

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

車両１００の構成要素は、それらのそれぞれのシステム内または外部の他の構成要素と相互接続される方式で機能するように構成され得る。例えば、例示的な実施形態では、カメラ１３０は、自律モードで動作している車両１００の環境の状態に関する情報を表し得る複数の画像を捕捉してもよい。環境の状態は、車両が動作している道路のパラメーターを含み得る。例えば、コンピュータビジョンシステム１４０は、道路の複数の画像に基づき、傾斜（勾配）または他の特徴を認識することが可能であり得る。追加的に、ＧＰＳ１２２とコンピュータビジョンシステム１４０によって認識された特徴との組み合わせは、具体的な道路パラメーターを決定するために、データストレージ１１４に記憶された地図データとともに使用されてもよい。さらに、レーダー１２６はまた、車両の周囲についての情報を提供してもよい。

言い換えると、さまざまなセンサー（入力指標センサーおよび出力指標センサーと呼ぶことができる）とコンピュータシステム１１２との組み合わせが相互作用して、車両を制御するために提供される入力の指標または車両の周囲の指標を提供することができる。

いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１１２は、無線システム以外のシステムによって提供されるデータに基づき、さまざまな物体に関する決定を行い得る。例えば、車両１００は、車両の視野内の物体を感知するように構成されるレーザーまたは他の光学センサーを有してもよい。コンピュータシステム１１２は、さまざまなセンサーからの出力を使用して、車両の視野内の物体に関する情報を決定し得、さまざまな物体までの距離および方向情報を決定してもよい。コンピュータシステム１１２はまた、さまざまなセンサーからの出力に基づき、物体が望ましいか、または望ましくないかを決定してもよい。

図１は、車両１００のさまざまな構成要素（すなわち、無線通信システム１４６、コンピュータシステム１１２、データストレージ１１４、およびユーザーインターフェース１１６）を車両１００に統合されるものとして示すが、これらの構成要素のうちの一つ以上は、車両１００とは別個に取り付けられるかまたは関連付けられ得る。例えば、データストレージ１１４は、部分的または完全に、車両１００とは別個に存在することができる。従って、車両１００は、別個にまたは一緒に位置し得るデバイス要素の形態で提供されてもよい。車両１００を構成するデバイス要素は、有線および／または無線方式で一緒に通信可能に結合され得る。

図２Ａ～２Ｅは、図１を参照して車両１００に関連して説明された機能の一部または全てを含み得る例示的な車両２００を示す。車両２００は、例解目的で、バンとして図２Ａ～２Ｅに例解されるが、本開示は、そのように限定されるものではない。例えば、車両２００は、トラック、車、セミトレーラトラック、オートバイ、ゴルフカート、オフロード車両、農業用車両などを表すことができる。

例示的な車両２００は、センサーユニット２０２、第一のＬＩＤＡＲユニット２０４、第二のＬＩＤＡＲユニット２０６、第一のレーダーユニット２０８、第二のレーダーユニット２１０、第一のＬＩＤＡＲ／レーダーユニット２１２、第二のＬＩＤＡＲ／レーダーユニット２１４、およびレーダーユニット、ＬＩＤＡＲユニット、レーザー測距ユニット、および／または他のタイプのセンサーが車両２００上に位置することができる二つの追加の位置２１６、２１８を含む。第一のＬＩＤＡＲ／レーダーユニット２１２および第二のＬＩＤＡＲ／レーダーユニット２１４の各々は、ＬＩＤＡＲユニット、レーダーユニット、またはその両方の形態を取り得る。

さらに、例示的な車両２００は、図１の車両１００に関連して説明される構成要素のいずれかを含むことができる。第一および第二のレーダーユニット２０８、２１０および／または第一および第二のＬＩＤＡＲユニット２０４、２０６は、潜在的な障害物の存在について周囲環境を能動的にスキャンすることができ、車両１００内のレーダー１２６および／またはレーザー距離計／ＬＩＤＡＲ １２８と類似していてもよい。

センサーユニット２０２は、車両２００の上部に取り付けられ、車両２００を取り囲む環境についての情報を検出し、情報の指標を出力するように構成される一つ以上のセンサーを含む。例えば、センサーユニット２０２は、カメラ、レーダー、ＬＩＤＡＲ、距離計、慣性センサー、湿度センサー、および音響センサーの任意の組み合わせを含み得る。センサーユニット２０２は、センサーユニット２０２内の一つ以上のセンサーの配向を調整するように動作可能であり得る一つ以上の可動マウントを含み得る。一実施形態では、可動マウントは、車両２００の周囲の各方向から情報を得るようにセンサーを走査することができる回転プラットフォームを含み得る。別の実施形態では、センサーユニット２０２の可動マウントは、特定の角度および／または方位角および／または仰角の範囲内で走査方式で移動可能であり得る。センサーユニット２０２は、他の取り付け場所も考えられ得るが、車の屋根上に取り付けられ得る。

追加的に、センサーユニット２０２のセンサーは、さまざまな場所に分散され得、単一の場所に併置される必要はない。可能なセンサーのタイプおよび取り付け位置は、二つの追加の位置２１６、２１８が挙げられる。さらに、センサーユニット２０２の各センサーは、センサーユニット２０２の他のセンサーとは独立して移動または走査されるように構成され得る。

一つの例示的な構成では、一つ以上のレーダースキャナー（例えば、第一および第二のレーダーユニット２０８，および２１０）が、車両２００の後部付近に位置して、電波反射物体の存在に関して、車両２００の背面付近の環境を能動的に走査し得る。同様に、第一のＬＩＤＡＲ／レーダーユニット２１２および第二のＬＩＤＡＲ／レーダーユニット２１４は、車両２００の前方付近の環境を能動的にスキャンするために、車両２００の前方の近くに据え付けられてもよい。レーダースキャナーは、例えば、車両２００の他の特徴によって塞がれることなく、車両２００の前進路を含む領域を照明するのに好適な場所に位置付けられ得る。例えば、レーダースキャナーは、フロントバンパー、フロントヘッドライト、カウル、および／もしくはフードなどに埋め込まれ、かつ／またはそれらにもしくはそれらの近くに取り付けられ得る。さらに、一つ以上の追加のレーダースキャナーデバイスは、リアバンパー、サイドパネル、ロッカーパネル、および／または下部走行体などに、またはそれらの近くにそのようなデバイスを含めることなどによって、電波反射物体の存在に関して、車両２００の側面および／または後方を能動的に走査するように位置し得る。

図２Ａ～２Ｅには示されていないが、車両２００は、無線通信システムを含み得る。無線通信システムは、車両２００の外部または内部のデバイスと通信するように構成され得る無線送信器および無線受信器を含んでもよい。具体的には、無線通信システムは、例えば、車両通信システムまたは道路給油所において、他の車両および／またはコンピューティング装置と通信するように構成されるトランシーバーを含み得る。このような車両通信システムの例としては、ＤＳＲＣ、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）、およびインテリジェントトランスポートシステム向けに提案された他の通信規格が挙げられる。

車両２００は、場合によってはセンサーユニット２０２の内側の位置に、カメラを含むことができる。カメラは、車両２００の周囲環境の複数の画像をキャプチャーするように構成される、静止カメラ、ビデオカメラなどの感光性機器であり得る。この目的のために、カメラは、可視光を検出するように構成され得、追加的または代替的に、赤外光または紫外光などのスペクトルの他の部分からの光を検出するように構成され得る。カメラは、二次元検出器であり得、任意選択的に、三次元空間の感度範囲を有し得る。いくつかの実施形態では、カメラは、例えば、カメラから環境内のいくつかの点までの距離を示す二次元画像を生成するように構成される範囲検出器を含み得る。この目的のために、カメラは、一つ以上の範囲検出技法を使用してもよい。例えば、カメラは、構造化光技法を使用することによって範囲情報を提供することができ、この構造化光技法では、車両２００が、格子またはチェッカーボード模様などの所定の光パターンで環境内の物体を照明し、カメラを使用して、環境周囲からの所定の光パターンの反射を検出する。反射光パターンの歪みに基づき、車両２００は、物体上の点までの距離を決定し得る。所定の光パターンは、赤外光、またはそのような測定に好適な他の波長の放射線を含んでもよい。いくつかの例では、カメラは、車両２００のフロントガラスの内側に取り付けられ得る。具体的には、カメラは、車両２００の配向に対して前方視から画像をキャプチャーするように位置付けられ得る。カメラの他の取り付け場所および視野角は車両２００の内部または外部のいずれであろうが、使用され得る。また、カメラは、調整可能な視野を提供するように動作可能な関連する光学素子を有し得る。さらにまた、カメラは、パン／チルト機構などを介して、カメラの指向角を変えるように、可動マウントを用いて車両２００に取り付けられ得る。

車両２００は、これら示されたものに加えて、またはその代わりに一つ以上の他の構成要素を含んでもよい。追加の構成要素は、電気的または機械的機能を含んでもよい。

車両２００の制御システムは、複数の可能な制御ストラテジーの中から制御ストラテジーに従って車両２００を制御するように構成されてもよい。制御システムは、車両２００に結合されるセンサー（車両２００上または車両２００外）から情報を受信し、その情報に基づき制御ストラテジー（および関連する運転挙動）を修正し、修正された制御ストラテジーに従って車両２００を制御するように構成されてもよい。制御システムは、センサーから受信した情報を監視し、運転状態を継続的に評価するように更に構成され得、また、運転状態の変化に基づいて、制御戦略および運転挙動を修正するように構成されてもよい。

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

車両２００は、場所間で乗客または物体を輸送することができる様々なタイプの車両に対応することができ、上で考察される車両のうちの任意の一つ以上の形態を採り得る。場合によっては、車両２００は、制御システムがセンサー測定値を使用して目的地間で車両２００を安全にナビゲートすることを可能にする自律モードで動作してもよい。自律モードで動作しているとき、車両２００は、乗客の有無にかかわらずナビゲートしてもよい。その結果、車両２００は、所望の目的地間で乗客を拾い、降ろしてもよい。

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

リモートコンピューティングシステム３０２は、車両２００のサブシステムおよび構成要素と同様または同一の一つ以上のサブシステムおよび構成要素を含んでもよい。少なくとも、リモートコンピューティングシステム３０２は、本明細書で説明するさまざまな動作を実行するように構成されるプロセッサを含むことができる。いくつかの実施形態では、リモートコンピューティングシステム３０２は、タッチスクリーンおよびスピーカなどの入力／出力デバイスを含むユーザーインターフェースも含んでもよい。他の例も同じく可能である。

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

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

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

サーバーコンピューティングシステム３０６は、ネットワーク３０４を介してリモートコンピューティングシステム３０２および車両２００と（または、場合によっては、リモートコンピューティングシステム３０２および／もしくは車両２００と直接）無線通信するように構成されてもよい。サーバーコンピューティングシステム３０６は、車両２００およびそのリモートアシスタンスに関する情報を受信し、記憶し、決定し、かつ／または送信するように構成される任意のコンピューティング装置を表してもよい。このように、サーバーコンピューティングシステム３０６は、リモートコンピューティングシステム３０２および／または車両２００によって行われるものとして本明細書で説明される任意の動作またはそのような動作の部分を行うように構成されてもよい。リモートアシスタンスに関連する無線通信のいくつかの実施形態では、サーバーコンピューティングシステム３０６を利用できるが、他の実施形態では利用できない。

サーバーコンピューティングシステム３０６は、本明細書に説明されるさまざまな動作を行うように構成されるプロセッサ、ならびにリモートコンピューティングシステム３０２および車両２００から情報を受信し、それらに情報を提供するための無線通信インターフェースなどの、リモートコンピューティングシステム３０２および／または車両２００のサブシステムおよび構成要素と同様または同一の一つ以上のサブシステムおよび構成要素を含んでもよい。

上記のさまざまなシステムは、さまざまな動作を行い得る。ここで、これらの動作および関連する特徴について説明する。

上の考察に沿えば、コンピューティングシステム（例えば、リモートコンピューティングシステム３０２、サーバーコンピューティングシステム３０６、または車両２００にローカルなコンピューティングシステム）は、カメラを使用して自律車両の環境の画像を取り込むように動作しうる。一般に、少なくとも一つのコンピューティングシステムが、画像を分析して、ことによると自律車両を制御することができる。

一部の実施形態では、自律動作を容易にするために、車両（例えば、車両２００）は、車両が動作する環境内の物体を表すデータ（本明細書では「環境データ」とも呼ばれる）を様々な方法で受信しうる。車両のセンサーシステムは、環境の物体を表す環境データを提供しうる。例えば、車両は、カメラ、レーダーユニット、レーザー距離計、マイクロフォン、無線ユニット、および他のセンサーを含む様々なセンサーを有してもよい。これらのセンサーの各々は、各それぞれのセンサーが受信する情報について、環境データを車両内のプロセッサに通信してもよい。

一例では、カメラが、静止画像および／またはビデオをキャプチャーするように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、車両は、異なる配向に位置付けられる二つ以上のカメラを有してもよい。また、いくつかの実施形態では、カメラは、異なる方向で画像および／またはビデオをキャプチャーするために移動することが可能であり得る。カメラは、車両の処理システムによる後の処理のために、キャプチャーされた画像およびビデオをメモリに記憶するように構成されてもよい。キャプチャーされた画像および／またはビデオは、環境データであり得る。更に、カメラは、本明細書で説明されるような画像センサーを含んでもよい。

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

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

追加的に、一例では、マイクロフォンが、車両の周囲の環境のオーディオを捕捉するように構成されてもよい。マイクロフォンで捕捉された音は、緊急車両のサイレンおよび他の車両の音を含んでもよい。例えば、マイクロフォンは、救急車、消防自動車、警察車両のサイレンの音を捕捉してもよい。処理システムは、捕捉された音声信号が緊急車両を示すことを識別することが可能であり得る。別の実施例では、マイクロフォンは、オートバイからの排気など、別の車両の排気の音を捕捉してもよい。処理システムは、捕捉された音声信号がオートバイを示すことを識別することが可能であり得る。マイクロフォンによって捕捉されたデータは、環境データの一部分を形成してもよい。

さらに別の実施例では、無線ユニットが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号、８０２．１１信号、および／または他の無線技術信号の形態を採り得る電磁信号を送信するように構成されてもよい。第一の電磁放射信号は、無線ユニットに位置する一つ以上のアンテナを介して送信されてもよい。更に、第一の電磁放射信号は、多くの異なる無線信号モードのうちの一つで送信されてもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、自律車両の近くに位置するデバイスからの応答を要求する信号モードで第一の電磁放射信号を送信することが望ましい。処理システムは、無線ユニットに返信された応答に基づいて近くのデバイスを検出し、この通信された情報を環境データの一部として使用してもよい。

いくつかの実施形態では、処理システムは、車両の環境をさらに決定するために、さまざまなセンサーからの情報を組み合わせることが可能であり得る。例えば、処理システムは、レーダー情報および捕捉された画像の両方からのデータを組み合わせて、別の車両または歩行者が自律車両の前にいるかどうかを判定してもよい。他の実施形態では、センサーデータの他の組み合わせが、処理システムによって使用されて、環境についての決定を行い得る。

自律モードで動作している間、車両はほとんどまたはまったく人間の入力なしでその動作を制御しうる。例えば、人間のオペレータは、住所を車両に入力してもよく、その後、車両は、人間からのさらなる入力なしに（例えば、人間は、ハンドルを切る、またはブレーキ／アクセルペダルに触れる必要がない）、指定された目的地まで運転することができてもよい。さらに、車両が自律的に動作している間、センサーシステムは環境データを受信してもよい。車両の処理システムは、様々なセンサーから受信した環境データに基づいて、車両の制御を変更しうる。一部の実施例では、車両は、さまざまなセンサーからの環境データに応答して車両の速度を変更してもよい。車両は、障害物を回避し、交通法に従うなどのために速度を変え得る。車両での処理システムが車両の近くの物体を識別すると、車両は速度を変更するか、または別の方法で動きを変えることが可能であり得る。

車両が物体を検出したが物体の検出に十分自信がない場合、車両は、人間のオペレータ（またはより強力なコンピュータ）に、（ｉ）物体が実際に環境内に存在するかどうかを確認する（例えば、実際に一時停止標識があるか、または実際に一時停止標識がないか）、（ｉｉ）車両の物体の識別が正しいかどうかを確認する、（ｉｉｉ）識別が正しくなかった場合、識別を修正する、および／または（ｉｖ）自律車両に対して補足的な命令を提供する（または現在の命令を修正する）などの、一つ以上のリモートアシスタンスタスクを行うように要求することができる。リモートアシスタンスタスクにはまた、人間のオペレータが車両の動作を制御するための命令を提供する（例えば、人間のオペレータが、物体は一時停止標識であると決定した場合、一時停止標識で停止するよう車両に命令する）ことが含まれるが、いくつかのシナリオでは、物体の識別に関連する人間のオペレータのフィードバックに基づき、車両自体が自身の動作を制御してもよい。

これを容易にするために、車両は、環境の物体を表す環境データを分析して、閾値未満の検出信頼度を有する少なくとも一つの物体を判定しうる。車両のプロセッサは、様々なセンサーからの環境データに基づいて環境の様々な物体を検出するように構成されてもよい。例えば、一実施形態では、プロセッサは、車両が認識するために重要でありうる物体を検出するように構成されてもよい。このような物体には、歩行者、街路標識、他の車両、他の車両のインジケータ信号、および捕捉された環境データで検出された他の様々な物体が含まれ得る。

検出信頼度は、判定された物体が環境内で正しく識別されている、または環境内に存在している可能性を示しうる。例えば、プロセッサは、受信した環境データの画像データ内の物体の物体検出を行い、閾値を超える検出信頼度で物体を識別することができないことに基づいて、少なくとも一つの物体が閾値を下回る検出信頼度を有すると判定しうる。物体の物体検出または物体認識の結果が決定的でない場合、検出信頼度が低いか、または設定閾値を下回っている場合がある。

車両は、環境データのソースに応じて、さまざまな方法で環境の物体を検出してもよい。いくつかの実施形態では、環境データは、カメラから来る、画像またはビデオデータであり得る。他の実施形態では、環境データは、ＬＩＤＡＲユニットから来る場合がある。車両は、捕捉された画像またはビデオデータを分析して、画像またはビデオデータ内の物体を識別してもよい。方法および装置は、環境の物体があるかについて、画像および／またはビデオデータを監視するように構成されてもよい。他の実施形態では、環境データは、レーダー、オーディオ、または他のデータであり得る。車両は、レーダー、オーディオ、または他のデータに基づき環境の物体を識別するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、物体を検出するために車両が使用する技術は、既知のデータのセットに基づき得る。例えば、環境物体に関連するデータは、車両に位置するメモリに記憶されてもよい。車両は、受信したデータを保存されたデータと比較して、物体を決定してもよい。他の実施形態では、車両は、データの文脈に基づき物体を決定するように構成されてもよい。例えば、工事に関連する街路標識は、一般にオレンジ色を有してもよい。従って、車両は、道路脇近くに位置するオレンジ色の物体を、工事関連の街路標識として検出するように構成されてもよい。追加的に、車両の処理システムは、捕捉されたデータ内の物体を検出すると、それはまた各物体の信頼度を計算することができる。

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

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

車両は、環境の物体を検出すると、特定の検出された物体と関連付けられる信頼度も計算することができる。信頼度は、実施形態に応じてさまざまな方法で計算されてもよい。一例では、環境の物体を検出すると、車両は、環境データを既知の物体に関連する所定のデータと比較してもよい。環境データと所定のデータとの一致が近いほど、信頼度はより高くなる。他の実施形態では、車両は、環境データの数学的分析を使用して、物体と関連付けられる信頼度を決定してもよい。

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

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

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

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

図４は、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイス４００の例解図である。一部の実施形態では、ＬＩＤＡＲデバイス４００は、自律車両の構成要素であってもよく、物体の検出および回避に使用可能であってもよい。ＬＩＤＡＲデバイス４００は、基板４１２、アパーチャプレート４２２、検出器基板４３３、冷却構成要素４５２、および共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０を含んでもよい。さらに、ＬＩＤＡＲデバイス４００は、ケーシング４７０内に取り付けられると、ＬＩＤＡＲデバイス４００の構成要素を互いに対して適切な位置および／または配向に維持するように構成されたケーシング４７０を含みうる（例えば、ケーシング４７０は、ＬＩＤＡＲデバイス４００の発光素子によって放射される光信号に対して透明であってもよい）。基板４１２、アパーチャプレート４２２、および検出器基板４３３は、図５Ａ～５Ｄを参照して以下に示され、説明される。

冷却構成要素４５２は、ＬＩＤＡＲデバイス４００の構成要素のうちの一つ以上を冷却してもよい。例えば、冷却構成要素４５２は、ＬＩＤＡＲデバイス４００の一つ以上のコントローラ（例えば、プロセッサを含む）を冷却してもよい。追加的に、または代替的に、冷却構成要素４５２は、ＬＩＤＡＲデバイス４００の一つ以上の発光素子、ＬＩＤＡＲデバイス４００の発光素子に関連付けられた一つ以上の発射回路、および／またはＬＩＤＡＲデバイス４００の一つ以上の光検出器を冷却してもよい。いくつかの実施形態では、冷却構成要素４５２は、一つ以上の受動的な冷却装置（例えば、ヒートシンク）を含んでもよい。他の実施形態では、冷却構成要素４５２は、一つ以上の能動的な冷却装置（例えば、ファンまたは液体冷却装置）を含んでもよい。

共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０は、ＬＩＤＡＲデバイス４００内の送信チャネルと受信チャネルの両方の間で共有されてもよい。例えば、共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０は、基板４１２上の光ガイドマニホールドから伝送された光信号を受信し、それらの光信号を、ＬＩＤＡＲデバイスを囲む環境に向かって放射してもよい。同様に、共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０は、ＬＩＤＡＲデバイス４００を囲む環境の中にある物体から反射された光信号を受信してもよい。こうした受信された光信号は、アパーチャプレート４２２のアパーチャを通して、検出器基板４３３上の光検出器のアレイに伝送されてもよい。代替的な実施形態では、送信チャネルは、受信チャネルとは異なるレンズアセンブリを使用してもよい。

共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０は、同心円状に設計されているため、ＬＩＤＡＲデバイス４００を使用して生成された周囲の情景（例えば、点群）の視覚化は、正投影法であってもよい。そのため、周囲環境における物体のサイズおよび形状は、ＬＩＤＡＲデバイス４００の視野内の物体の位置とは無関係に、ＬＩＤＡＲデバイス４００を使用して正確に決定することができる。

共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０は、図４に図示するように、一連のカスケードされたレンズ要素を含みうる。五つのカスケードレンズが図４に図示されているが、他の数のレンズを追加的にまたは代替的に使用することができることが理解される（例えば、一つのレンズ、二つのレンズ、三つのレンズ、四つのレンズ、六つのレンズ、七つのレンズ、八つのレンズ、九つのレンズ、十のレンズなど）。テレセントリックレンズアセンブリ４６０に含まれるレンズの数にかかわらず、カスケードレンズは、一つ以上のグループに分離されてもよい。例えば、図４に図示した共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０は、三つのレンズのグループを含みうる。

第一のレンズ群は、正の焦点距離および正の度数を有してもよい。第一のレンズ群は、正の球面収差および正の像面湾曲をもたらすおそれがある。さらに、第一の群のレンズ要素は、蓄積された球面収差を最小化するために、高い屈折率（例えば、ｎ＞１．６）を有する材料から構築されてもよい。追加的または代替的に、第一のレンズ群は、球面収差をさらに最小化するために、二つ以上の別個のレンズ要素を含んでもよい（例えば、正の度数を有する二つのレンズは、同等の正の度数を有する単一のレンズよりも球面収差が少ない場合がある）。他の実施形態では、第一の群は、単一のレンズ要素を含んでもよい。

第二のレンズ群（例えば、第一のレンズ群と第三のレンズ群との間に位置する）は、負の度数を有してもよい。この第二の群は、第一のレンズ群によって信号に導入される球面収差および／または像面湾曲を補償してもよい。一部の実施形態では、第二のレンズ群はまた、二つ以上の別個のレンズ要素を含んでもよい。他の実施形態では、第二の群は、単一のレンズ要素を含んでもよい。さらに、第二の群内のレンズ要素は、第一の群内のレンズ要素よりも低い屈折率（例えば、球面収差および像面湾曲の量をより大幅に減少させるために、１．６未満のｎ）を有する材料から構築されてもよい。第二のレンズ群の負の度数は、第一のレンズ群の正の度数よりも小さくてもよい。このように、第二のレンズ群は、第一の群と第二の群との間の正の総度数（および、例えば、正の有効焦点距離）を維持しながら、第一のレンズ群によって生成される収差を補正してもよい。

第三のレンズ群は、（例えば、第一のレンズ群のように）正の度数を有してもよい。いくつかの実施形態では、第三の群は、単一のレンズ要素を含んでもよい。他の実施形態では、第三のレンズ群は、二つ以上のレンズ要素を含んでもよい。第三のレンズ群の焦点距離は、共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０内のレンズの組み合わせがテレセントリックとなるように、レンズの第一および第二の群に基づいて選択されてもよい。さらに、第三の群のレンズ要素は、球面収差を低減するために、高い屈折率（例えば、ｎ＞１．６）を有する材料から構築されてもよい。

上述の屈折率を有する材料の使用は、球面収差を低減する場合がある。しかしながら、従来の多波長撮像システムでは、こうした屈折率は、望ましくない色彩異常につながる場合がある（例えば、より高い屈折率を有するガラスは、屈折率に対してより大きな波長依存性を有する傾向があり、すなわち、より高い光学分散を経験する）。しかしながら、ＬＩＤＡＲデバイス４００が、狭い波長帯にわたって光を放射する発光素子を含む場合、こうした色彩異常を軽減することができ、有害な色彩異常効果なしに、共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０内の限定された数のレンズ要素を用いてさえ、画質の向上を可能にする。

図５Ａは、ＬＩＤＡＲデバイス（例えば、図４に図示したＬＩＤＡＲデバイス４００の基板４１２）の基板の図である。基板４１２は、一つ以上の取り付け穴４０２、一つ以上の位置合わせマーク４０４、発光素子４０６のアレイ、光ガイドマニホールド４０８のアレイ、導電性トレース４１０、および発射回路４４４を含んでもよい。

取付穴４０２は、基板４１２をＬＩＤＡＲデバイス４００の他の構成要素に取り付けるために使用されてもよい。例えば、取り付け穴４０２は、アパーチャプレート４２２が基板４１２に取り付けられる貫通穴であってもよい。いくつかの実施形態では、取付穴４０２は、ボルトまたはねじを使用して基板４１２を他の構成要素に貼り付けることができるようにねじ込まれてもよい。いくつかの実施形態では、基板４１２は、ピン、スナップ、および／またはクランプ（例えば、基板４１２内に画定される取付穴４０２を有し、または有さない）を使用して、ＬＩＤＡＲデバイス４００の他の構成要素に取り付けられてもよい。一部の実施形態では、取り付け穴４０２は、ＬＩＤＡＲデバイス４００の一つ以上の構成要素を整列させるために使用されてもよい。例えば、取り付け穴４０２は、発光素子４０６がそれぞれの光検出器４３４と整列することを確実にするために、それを通して挿入された基準ピンを有してもよい。さらに、整列のための基準ピンに加えて、圧縮ばね（図示せず）を使用して、アパーチャプレート４２２を基板４１２および／または検出器基板４３３を基板４１２に取り付けることができる。

いくつかの実施形態では、アライメントマーク４０４を使用して、基板４１２を、基板４１２が取り付けられる他の構成要素と（例えば、位置合わせに使用される取付穴４０２に加えて、またはその代わりに）位置合わせしてもよい。例えば、アライメントマーク４０４は、伝送および受信された光信号がアパーチャプレート４２２のアパーチャを適切に通過し、検出器基板４３３上の光検出器に到達できるように、アパーチャプレート４２２および／または検出器基板４３３に対して基板４１２を適切に位置付けることができる。図示するように、アライメントマーク４０４は、基板４１２の四つの角の近くに位置付けられてもよい。４つのアライメントマーク４０４が図５Ａに図示されているが、他の数のアライメントマークも代替的な実施形態（例えば、ゼロ、１、２、３、５、６、７、８、９、１０など）で可能であることが理解され、本明細書で企図される。さらに、本明細書では、任意のアライメントマークの他の形状、サイズ、および位置も可能であることが理解および企図される。追加的にまたは代替的に、基板のアライメントマークは、不均一な形状および／またはサイズを有し得る（例えば、一つのアライメントマークは、別のアライメントマークよりも大きくてもよく、および／または別のアライメントマークとは異なる形状を有してもよい）。

アレイ内の発光素子４０６は、レーザーダイオードなどの光源を含んでもよい。いくつかの実施形態では、発光素子４０６は、パルス光源を含んでもよい。例えば、光源は、一つ以上のパルスレーザー（例えば、Ｑスイッチレーザー）を含んでもよい。代替的な実施形態では、連続波（ＣＷ）光源が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、発光素子４０６は、光増幅器に結合されたファイバーレーザーを含んでもよい。特に、ファイバーレーザーは、アクティブ利得媒質（すなわち、レーザー内の光学利得の源）が光ファイバー内にあるレーザーであってもよい。さらに、ファイバーレーザーは、ＬＩＤＡＲデバイス４００内に様々な方法で配置され得る（例えば、部分的に基板４１２上に配置されるか、または基板４１２上に完全に配置される）。しかし、さらに他の実施形態では、アレイ内の一つ以上の発光素子４０６は、追加的または代替的に、発光ダイオード（ＬＥＤ）、垂直共振器型面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）、発光ポリマー（ＬＥＰ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、および／または選択的に光を透過、反射、および／または放出して、放出された光ビームおよび／またはパルスを提供するように構成された任意の他のデバイスを含んでもよい。発光素子４０６は、こうした物体によって反射された時に、光検出器によって検出されて、ＬＩＤＡＲデバイス４００とそれぞれの物体との間の距離を決定することができる、周囲環境の中にある物体に向かって光信号を放出するように構成されてもよい。

発光素子４０６によって放出される波長範囲は、例えば、電磁スペクトルの紫外線部分、可視部分、および／または赤外線部分内であり得る。一部の実施例では、波長範囲は、レーザーによって提供されるような狭い波長範囲とすることができる。いくつかの実施形態では、波長範囲は、約９０５ｎｍの波長を含む。この波長は、一例としてのみ提供され、限定することを意図するものではないことに留意されたい。

アレイ内の発光素子４０６によって放射される光信号（例えば、光パルス）は、光ガイドマニホールド４０８の対応するアレイに結合されてもよい。追加的に、または代替的に、発光素子４０６によって放射される光信号は、光ガイドマニホールド４０８に連結される前に、再配向、集束、平行化、フィルター処理、および／またはその他の方法で調整されてもよい。いくつかの実施形態では、光信号を結合することは、光ガイドマニホールド４０８を発光素子４０６の放射表面に直接的に当接させることを含んでもよい。別の方法として、発光素子４０６からの光を光ガイドマニホールド４０８に結合することは、発光素子４０６と光ガイドマニホールド４０８との間の光学系を結合することによって達成されてもよい。例えば、一つ以上のブラッグ格子は、発光素子４０６と光ガイドマニホールド４０８との間に位置付けられてもよい。他の実施形態では、非点収差レンズのアレイを使用して、発光素子４０６のアレイからの光信号を、光ガイドマニホールド４０８の対応するアレイに結合してもよい。例えば、非点収差レンズ（例えば、シリンドリカルレンズ）は、各発光素子４０６と各対応する光ガイドマニホールド４０８との間に位置付けられてもよい。別の方法として、光信号を光ガイドマニホールド４０８に結合するために、二つの非点収差レンズ（例えば、円筒状レンズ）を使用してもよい。例えば、第一のシリンドリカルレンズは、基板４１２の左側にある発光素子４０６の各々と基板４１２の左側にある光ガイドマニホールド４０８との間の左側にある基板４１２の全長にわたってもよい。したがって、第一のシリンドリカルレンズは、基板４１２の左側にある発光素子４０６の各々からの光信号を、基板４１２の左側にある対応する光ガイドマニホールド４０８に結合してもよい。同様に、第二のシリンドリカルレンズは、基板４１２の右側にある発光素子４０６の各々と基板４１２の右側にある光ガイドマニホールド４０８との間の右側にある基板４１２の全長にわたってもよい。同様に、第二のシリンドリカルレンズは、基板４１２の右側にある発光素子４０６の各々からの光信号を、基板４１２の右側にある対応する光ガイドマニホールド４０８に結合してもよい。他の光結合構造が可能であり、本明細書で企図される。

光ガイドマニホールド４０８は、発光素子４０６によって放射される光信号を受信してもよい。発光素子４０６から光信号を受信した後、光ガイドマニホールド４０８は各々、それぞれの光信号をそれぞれの光ガイドマニホールド４０８の一方の端から他方の端に伝播してもよい。いくつかの実施形態では、光ガイドマニホールド４０８は、光導波路を含んでもよい。こうした光導波路は、ＬＩＤＡＲデバイス４００内の周囲の媒体（例えば、空気、真空など）よりも高い屈折率を有する材料（例えば、フォトレジスト、エポキシなど）から作製されてもよい。したがって、光信号は、全内部反射によって、光ガイドマニホールド４０８の一方の端から他方に伝播してもよい。言い換えれば、光信号が光ガイドマニホールド４０８と周囲の媒体との間の界面と相互作用するとき、入射角が臨界角よりも小さい限り（例えば、周囲の媒体と比較した光ガイドマニホールド４０８のそれぞれの屈折率の比に基づいてもよい）、光信号は内部に反射されてもよい。

上述の伝播に基づいて、光ガイドマニホールド４０８の第一の端に連結された光信号の少なくとも一部分は、光ガイドマニホールド４０８の反対側の出力端に到達してもよい。ミラー４０９は、光ガイドマニホールド４０８の各々の出力端に位置してもよい。ミラー４０９は、それぞれの光導波路の角度付き部分（例えば、４５°など、３０°～６０°の角度）上に反射材料を含んでもよい。角度に基づいて、それぞれの光信号の一部分は、負のｚ方向（例えば、図５Ａに示すように、ページ内）に向けられてもよい。次に、光信号は、共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０を通過し、ＬＩＤＡＲデバイス４００から周囲環境へと出てもよい。光ガイドマニホールド４０８の端部は、放射光信号が、ある範囲の方位角および／または仰角にわたって周囲環境に伝送されるように（例えば、周囲環境内の対応する範囲の角度を調べるために）、共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０に対して位置付けられてもよい。例えば、基板４１２上の発光素子４０６の（ｘ、ｙ）位置のアレイ（例えば、図５Ａに図示するように）に基づいて、光ガイドマニホールド４０８から共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０に（例えば、アパーチャプレート４２２を通して）送信される各光信号は、共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０上の異なる位置を遮ってもよい。このことと、共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０の形状のため、光信号は、方位角および／または仰角の範囲全体にわたって広がってもよい。

いくつかの実施形態では、基板４１２は、光ガイドマニホールド４０８の出力端部の下方において、部分的もしくは完全に透明であり、かつ／または部分的もしくは全体的に半透明であってもよい。これにより、光信号が環境に透過するか、または環境から戻って（例えば、かつ共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０およびアパーチャプレート４２２のアパーチャ４３２を通して方向付けられて）、光ガイドマニホールド４０８および基板４１２の出力端を通過および／またはその周りを通過し、周囲環境（透過側）に向けられるか、または（受信側で）光検出器４３４のアレイによって（例えば、図５Ｂおよび５Ｄを参照しながら示され、説明されるように）検出される。他の実施形態では、基板４１２は、光ガイドマニホールド４０８の出力端の下方において、その中に画定された穴を有してもよく、この場合もやはり、光信号が環境へ伝送されるか、または環境から戻って、光ガイドマニホールド４０８および基板４１２の出力端を通過および／またはその周りを通り、周囲環境（透過側上）に向けられるか、または光検出器４３４のアレイによって（受信側で）検出されることを可能にする。

代替的な実施形態では、ミラー４０９は、光ガイドマニホールド４０８の端部に位置付けられた一つ以上の代替的なミラー（例えば、アルミニウムガラスミラーまたは銀ガラスミラー）を含んでもよい。こうした代替ミラーはまた、光信号を光ガイドマニホールド４０８から周囲環境に向かって方向付けるように、光ガイドマニホールド４０８内の光信号の伝播方向に対してある角度で位置付けられてもよい。

光ガイドマニホールド４０８は、図５Ａに図示したものとは異なる形状を取ることができることが理解される（これは一例としてのみ提供される）。例えば、一部の光ガイドマニホールド４０８は、図示したようにＳ字形状を有することができ、他のものは直線または他の曲線（例えば、円弧）である。それぞれの発光素子４０６によって放射される光信号の少なくとも一部分が、光ガイドマニホールド４０８を通して、そして最終的には、ＬＩＤＡＲデバイス４００の外に伝播することができる限り、光ガイドマニホールドは任意の形状を取り得る。さらに、いくつかの実施形態は、図５Ａに図示したものとは異なる数の光ガイドマニホールド４０８および／または発光素子４０６を含んでもよい。

光ガイドマニホールド４０８は、光導波路以外の、またはそれに代わる構成要素を含み得ることも理解される。例えば、光ガイドマニホールド４０８は、光信号を発光素子４０６からテレセントリックレンズアセンブリ４６０に向けるための一連のミラーを含んでもよい。さらに、いくつかの実施形態では、光ガイドマニホールド４０８は、追加的または代替的に、（例えば、情景から反射され、ＬＩＤＡＲデバイスによって一つ以上の光検出器に受信された光信号を伝播するために）受信チャネルで使用されてもよい。

いくつかの実施形態では、光ガイドマニホールド４０８は、クロストークを防止する（例えば、隣接する光導波路間の光信号のクロスカップリングを防止する）ように、基板４１２上で十分な距離だけ離間されてもよい。追加的にまたは代替的に、一部の実施形態では、一つ以上のバッフルが、光ガイドマニホールド４０８の間に位置付けられてもよい。バッフルは、発光素子４０６によって放射される光信号の一つ以上の波長に対して不透明であってもよい。こうしたバッフルは、チャネル間（例えば、送信側および受信側の両方）のクロストークを防止してもよい。

発光素子のアレイ４０６は、発射回路４４４によって給電され、かつ／または制御されてもよい。図示されるように、発射回路４４４は、基板４１２内に画定される導電性トレース４１０によって、発光素子４０６のうちの一つ以上に接続されてもよい。図５Ａは、発射回路４４４を基板４１２の左側にある発光素子４０６に接続する第一の導電性トレース４１０と、発射回路４４４を基板４１２の右側にある発光素子４０６に接続する第二の導電性トレース４１０とを例示する。これは、一例としてのみ提供されることが理解される。他の実施形態では、発射回路４４４は、別個の導電性トレースによって、それぞれ発光素子４０６に個別に接続されてもよい。あるいは、発射回路４４４は、導電性トレースによって発光素子４０６のバンクに接続されてもよい。例えば、５つの発光素子４０６のグループは、単一の導電性トレースによって発射回路４４４に接続されてもよい。このようにして、発光素子４０６のバンクは、発射回路４４４によって同時に発射され得る。グループ内の他の数の発光素子４０６も可能である。

いくつかの実施形態では、発射回路４４４は、一つ以上のキャパシタを含んでもよい。こうしたキャパシタは、一つ以上の電源によって充電されてもよい。次に、発光素子４０６に光信号を放出させる（すなわち、「発射」する）ために、キャパシタ内の保存されたエネルギーは、発光素子４０６を通して放出されてもよい。いくつかの実施形態では、発射回路４４４は、発光素子４０６に、互いに同時に光信号を放出させてもよい。他の実施形態では、発射回路４４４は、発光素子４０６に光信号を順次的に放出させてもよい。

他の発射パターン（ランダムおよび疑似ランダムの発射パターンを含む）も可能であり、本明細書で意図されている。例えば、図５Ａに示すように、発光素子４０６のアレイは、発光素子のサブアレイ（例えば、基板４１２の左側にある発光素子４０６に対応する第一のサブアレイ、および基板４１２の右側にある発光素子４０６に対応する第二のサブアレイ）に分割されてもよい。発光素子４０６のサブアレイは、互いに独立して電力供給されてもよい。このように、発光素子４０６の第一のサブアレイおよび発光素子４０６の第二のサブアレイは、互いに異なる時間で発射するように構成され得る（例えば、発光素子４０６の第二のサブアレイは、発光素子４０６の第一のサブアレイの発射に関して遅延を伴って発射されてもよく、またはその逆であってもよい）。発光素子４０６の第一および第二のサブアレイは、光検出器４３４の第一および第二のサブアレイ（例えば、図５Ｂに示すように、基板４１２の裏面上）に対応してもよい。光検出器４３４の第一および第二のサブアレイはまた、互いに独立して電力供給されてもよい。発光素子４０６の第一のサブアレイと発光素子４０６の第二のサブアレイとの間の発射時間の差に基づいて、光検出器４３４の第一のサブアレイおよび光検出器４３４の第二のサブアレイを使用した信号検出はまた、時間的にずらされてもよい。

さらに、いくつかの実施形態では、発射回路４４４は、コントローラ（例えば、非一時的コンピュータ可読媒体上に記憶された命令を実行するように構成されたマイクロプロセッサ）によって制御されてもよい。コントローラは、（例えば、所定のパターンに従って）発射制御信号を介して、発射回路４４４を使用して発光素子４０６を選択的に発射してもよい。いくつかの実施形態では、コントローラはまた、ＬＩＤＡＲデバイス４００の他の機能を制御するように構成されてもよい。例えば、コントローラは、ＬＩＤＡＲデバイス４００に関連付けられた一つ以上の移動可能ステージの動きを制御してもよく、および／または環境中の物体から反射された検出された光信号に対応する、ＬＩＤＡＲデバイス４００内の光検出器４３４から受信した電子信号に基づいて、ＬＩＤＡＲデバイス４００を囲む環境の点群表現を生成してもよい。点群表現の生成は、様々な実施形態で、放出された信号の強度と比較した検出された信号の強度に基づいて、および／または放出された信号のタイミングと比較した検出された信号のタイミングに基づいて行われてもよい。代替的な実施形態では、検出された光信号および／または放出された光信号（例えば、タイミングデータまたは強度データ）に関するデータは、別個のコンピューティング装置（例えば、遠隔に位置するサーバーコンピューティング装置、または車載車両コントローラ）に送信されてもよい。別個のコンピューティング装置が、点群表現を生成する（例えば、点群表現をメモリに格納し、かつ／または点群表現をＬＩＤＡＲコントローラに送信する）ように構成されてもよい。

図５Ｂは、例示的な実施形態による検出器基板４３３の例解図である。例えば、検出器基板４３３は、その上に画定された光検出器４３４のアレイを有してもよい。図５Ａに図示した基板４１２と同様に、検出器基板４３３は、一つ以上の取り付け穴４０２を含んでもよい。図５Ａに図示した発光素子４０６と同様に、一つ以上の導電性トレース４１０は、光検出器４３４の各々に延びてもよい。

導電性トレース４１０は、コントローラ（例えば、図５Ａに示すように、発射回路４４４内のコントローラ）に接続されてもよい。コントローラは、光検出器４３４内の検出イベントに対応する電気信号を光検出器４３４から受信してもよい。さらに、コントローラは、こうした電気信号を使用して、ＬＩＤＡＲデバイス４００を囲む環境内の物体についての情報を決定してもよい。例えば、コントローラは、電気信号に基づいて、周囲環境内の一つ以上の物体の範囲および／または周囲環境内の一つ以上の物体の反射率を決定してもよい。図示するように、導電性トレース４１０は、複数の光検出器４３４に接続されてもよい。このように、光検出器４３４の各々からの電気信号は、電気信号がどの光検出器４３４から発生したかを識別するための識別情報（例えば、ヘッダコード）を含んでもよい。追加的または代替的に、光検出器４３４は、電気信号がコントローラによって信号が発生源となる光検出器４３４と整合することができるように、特定のタイミングスキームに従って、同じ導電性トレース４１０に沿って電気信号を送信するように構成されてもよい。代替的な実施形態では、各導電性トレース４１０は、単一の光検出器４３４にのみ接続されてもよい（例えば、単一の導電性トレースは、コントローラと単一の光検出器４３４との間に延びてもよい）。こうした実施形態では、電気信号の多重化は使用されない場合がある。

光検出器４３４は、様々なタイプの検出器（例えば、単一光子検出器）を含んでもよい。例えば、光検出器４３４は、ＳＰＡＤおよび／またはＳｉＰＭを含んでもよい。ＳＰＡＤは、逆バイアスされたｐ－ｎ接合（すなわち、ダイオード）内のアバランシェ降伏を使用して、ＳＰＡＤに対する所与の入射照明の出力電流を増加させてもよい。さらに、ＳＰＡＤは、単一の入射光子に対して複数の電子正孔対を生成することができる。追加的にまたは代替的に、光検出器４３４は、ＡＰＤを含んでもよい。いくつかの実施形態では、光検出器４３４は、アバランシェ破壊電圧の上方に付勢されてもよい。こうした付勢状態は、１より大きいループ利得を有するポジティブフィードバックループを生成してもよい。さらに、閾値アバランシェ破壊電圧より上に付勢されたＳＰＡＤは、単一光子感受性であってもよい。他の実施例では、光検出器４３４は、フォトレジスター、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、光起電力セル、および／または任意の他のタイプの光検出器を含んでもよい。

一部の実施形態では、光検出器４３４のアレイは、アレイ全体にわたって複数タイプの光検出器を含んでもよい。例えば、光検出器のアレイ４３４は、（例えば、発光素子４０６が発光素子のアレイ４０６にわたって異なる光の波長を放出する実施形態において）複数の所定の光の波長を検出するように構成され得る。その目的のために、例えば、光検出器のアレイ４３４は、ある範囲の波長に感受性のあるいくつかのＳＰＡＤ、および異なる範囲の波長に感受性のある他のＳＰＡＤを含んでもよい。いくつかの実施形態では、光検出器４３４は、４００ｎｍ～１．６μｍ（可視および／または赤外線の波長）の波長に感受性があってもよい。さらに、光検出器４３４は、様々なサイズおよび形状を有してもよい。例えば、光検出器４３４は、基板４１２の総面積の１％、０．１％、または０．０１％であるパッケージサイズを有するＳＰＡＤを含んでもよい。さらに、いくつかの実施形態では、一つ以上の光検出器４３４は、検出器固有の光学素子を含んでもよい。例えば、光検出器４３４の各々は、光検出器４３４の検出面に伝送される受光量を高めるために、光検出器４３４の上に配置されたマイクロレンズを含んでもよい。追加的または代替的に、一つ以上の光検出器４３４は、一つ以上の光学フィルター（例えば、ＮＤフィルター、偏光フィルター、および／または色フィルターを含んでもよい。

図５Ｂに図示した光検出器４３４は、基板４１２上の光ガイドマニホールド４０８の端に対応するように配設されてもよい。このように、（図５Ｃを参照して示され、説明されるように）基板４１２が、いくらかの光透過を可能にするように十分に透明または半透明である場合、光検出器４３４は、周囲環境から反射され、共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０を通して、基板４１２を通して、次いでアパーチャプレート４２２を通して伝達される光信号を検出してもよい。したがって、光検出器４３４の各々は、発光素子４０６のうちの一つ（例えば、および光ガイドマニホールド４０８のうちの一つ）に対応してもよい。例えば、（例えば、図５Ｄを参照して示され、説明されるように）光検出器４３４の各々は、発光素子４０６のうちの一つに対応する光ガイドマニホールド４０８の出力端の上方に位置付けられてもよい。

一部の実施形態では、光検出器４３４の各々は、ＬＩＤＡＲデバイス４００内のそれぞれの発光素子４０６に対応してもよい。他の実施形態では、複数の光検出器４３４は、単一の発光素子４０６に対応してもよく、あるいは単一の光検出器４３４は、複数の発光素子４０６に対応してもよい。

図５Ａに図示した発光素子４０６と同様に、光検出器４３４は、光検出器４３４のサブアレイに分割されてもよい。例えば、光検出器４３４の第一のサブアレイは、基板４１２の右側に画定されてもよく、光検出器４３４の第二のサブアレイは、基板４１２の右側に画定されてもよい。さらに、光検出器４３４の第一のサブアレイは、発光素子４０６の第一のサブアレイに対応してもよく、光検出器４３４の第二のサブアレイは、発光素子４０６の第二のサブアレイに対応してもよい。発光素子４０６のサブアレイと同様に、光検出器４３４のサブアレイは、互いに独立して電力供給されてもよい。上述のように、発光素子４０６の第一のサブアレイと発光素子４０６の第二のサブアレイとの間の発火時間の差に基づいて、光検出器４３４の第一のサブアレイおよび第二の光検出器４３４のサブアレイを使用した信号検出はまた、時間的にずらされてもよい。発光素子４０６および光検出器４３４の複数のサブアレイ（特に、独立して電力供給されるサブアレイ）を有することはまた、周囲環境中の物体を検出するための冗長性を提供してもよい。

図５Ａに図示した光ガイドマニホールド４０８および発光素子４０６と同様に、図５Ｂの光検出器４３４の数および位置は、一例としてのみ提供される。光ガイドマニホールド４０８の位置、光ガイドマニホールド４０８のサイズ／形状、ミラー４０９の角度、光ガイドマニホールド４０８の数などが変化した場合、光検出器４３４の数および／または位置は、それに応じて変化し得る。

上述のように、発光素子４０６は、方位角および／または仰角の範囲にわたって、光信号を周囲環境に（例えば、対応する光ガイドマニホールド４０８および共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０の位置および特性に基づいて）送信するように構成されてもよい。同様に、共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０（および光ガイドマニホールド４０８）に対する光検出器４３４の位置に基づいて、光検出器４３４は、方位角および／または仰角の同じ範囲にわたって、ＬＩＤＡＲデバイス４００を取り囲む環境内の物体から反射された光信号を受信するように配置されてもよい。

いくつかの実施形態では、一つ以上のバッフルは、光検出器４３４のうちの一つ以上と、光検出器４３４の一つ以上のサブセットとの間に（例えば、五つの光検出器４３４のグループ間）、かつ／または光検出器４３４の一つ以上のサブアレイとの間に（例えば、光検出器４３４の第一のサブアレイと光検出器４３４の第二のサブアレイとの間に）位置付けられてもよい。こうしたバッフルは、例えば発光素子４０６によって放射される光信号の一つ以上の波長に対して不透明であってもよい。したがって、バッフルは、受信チャネル間のクロストークを防止し、それによって、隣接する発光素子４０６によって放射される光信号に基づいて、隣接する受信チャネルからの検出ノイズを防止してもよい。

図５Ｃは、例示的な実施形態による、アパーチャプレート４２２の例解図である。アパーチャプレート４２２は、不透明材料（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４００の発光素子４０６によって放射される波長の光を反射および／または吸収する材料）から作製されてもよい。図５Ａに図示した基板４１２と同様に、アパーチャプレート４２２は、一つ以上の取付穴４０２および一つ以上のアライメントマーク４０４を含んでもよい。上述のように、取り付け穴４０２は、アパーチャプレート４２２を基板４１２および／または検出器基板４３３に貼り付けおよび／または整列させるために使用されてもよく、アライメントマーク４０４は位置決めを支援してもよい。いくつかの実施形態では（例えば、検出された信号のノイズを最小化するために）、アパーチャプレート４２２は、共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０の焦点面に位置付けられてもよい（例えば、アパーチャプレート４２２は、ＬＩＤＡＲデバイス４００のアパーチャストップとして挙動してもよい）。

図５Ｃに示すように、アパーチャプレート４２２は、その中に画定されたアパーチャのアレイ４３２を有してもよい。アパーチャ４３２は、アパーチャプレート４２２が基板４１２と整列する時、各アパーチャ４３２が、光ガイドマニホールド４０８の対応する端に重なり（例えば、図５Ａに図示するように、光ガイドマニホールド４０８の端部でミラー４０９に重なり）、かつ／または対応する光検出器４３４に重なるように、アパーチャプレート４２２内に位置してもよい。このようにして、光ガイドマニホールド４０８のうちの一つから放射された光信号は、周囲環境から反射された対応するアパーチャ４３２を通して受信され得る。図４に示すように、アパーチャプレート４２２は、基板４１２と検出器基板４３３との間に位置付けられてもよい。

図５Ｄは、例示的な実施形態による、基板、検出器基板、およびアパーチャプレート（例えば、底面図から）の図である。例えば、図５Ｄは、図５Ａに示す基板４１２、図５Ｂに示す検出器基板、および図５Ｃに示すアパーチャプレート４２２を含む。図５Ｄに示すように、アパーチャプレート４２２、検出器基板４３３、および基板４１２は、（例えば、アパーチャプレート４２２、検出器基板４３３、および基板４１２上の取付穴４０２を介してボルト、ねじ、または他のコネクタを使用して）互いに貼り付けられてもよい。アパーチャプレート４２２、検出器基板４３３、および基板４１２はまた、図示するように、各々上部のアライメントマーク４０４が互いに合致するように配向されてもよい。

上述のように、アパーチャプレート４２２内に画定されるアパーチャ４３２は、対応する光ガイドマニホールド４０８の出力端の上方に位置付けられてもよい。関連する様式では、光検出器４３４は、光ガイドマニホールド４０８の出力端の反対側の検出器基板４３３の底側に位置付けられてもよい。このように、光検出器４３４はまた、アパーチャプレート４２２内に画定されるアパーチャ４３２の上方に位置付けられてもよい。したがって、光検出器４３４は、反射光信号が基板４１２のそれぞれの部分を通過すると（例えば、基板４１２が透明であるか、またはその中に画定された穴を有する場合）、光ガイドマニホールド４０８のそれぞれの出力端を通って、かつ／またはその周りおよびそれぞれのアパーチャ４３２を通って、周囲環境内の物体から反射された光信号を捕捉するように構成されてもよい。一部の実施形態では、光検出器４３４のうちの一つ以上の感光性表面は、図５Ｄに示すように、負のｚ方向に面してもよい（すなわち、感光性表面は、図示するように、それぞれの光検出器４３４の底面であってもよい）。追加的に、または代替的に、光検出器４３４のうちの一つ以上の感光性表面は、図５Ｄに図示した正のｚ方向に面してもよい（すなわち、感光性表面は、図示した通り、それぞれの光検出器４３４の上面であってもよい）。

図６は、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲ ６００の例解図である。図６に図示したＬＩＤＡＲ ６００は、図４に図示したＬＩＤＡＲデバイス４００（例えば、基板４１２、アパーチャプレート４２２、検出器基板４３３、冷却構成要素４５２、共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０、およびケーシング４７０を含む）、ならびに追加的な構成要素を含みうる。例えば、ＬＩＤＡＲ ６００は、保護ハウジング６１０（例えば、気流経路６０８に沿って気流を駆動する追加の冷却構成要素６０２、光学窓６０４、窓コーティング６０６、およびドリップトラフ６６８を含む）、関連する体積センサー６６４を有する水収集タンク６６２、および関連するコントローラ６５４を有する回転ステージ６５２を含んでもよい。

保護ハウジング６１０は、ＬＩＤＡＲデバイス４００の一つ以上の構成要素を封入してもよい。例えば、保護ハウジング６１０は、発光素子４０６のアレイ、非点収差レンズのアレイ（例えば、発光素子４０６からの光信号を光ガイドマニホールド４０８に結合するために使用される円筒状レンズ）、共有テレセントリックレンズアセンブリ４６０、検出器基板４３３上の光検出器４３４のアレイ、およびアパーチャプレート４２２を封入して、それらの構成要素の各々を環境への潜在的に有害な曝露から保護してもよい。追加的にまたは代替的に、保護ハウジング６１０は、一つ以上の追加のセンサー（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４００の光検出器４３４以外の一つ以上の補助センサー）を封入してもよい。例えば、保護ハウジング６１０は、温度計、気圧計、湿度計、周囲環境のセンサー物体用のレーダーユニット、一つ以上の追加のＬＩＤＡＲデバイス、ＧＰＳセンサー、カメラなどを封入してもよい。なおさらに、保護ハウジング６１０は、ＬＩＤＡＲ ６００が一つ以上のコンピューティング装置（例えば、別のＬＩＤＡＲのコンピューティング装置および／または遠隔に位置するクラウドサーバーなどのクラウドコンピューティング装置）と通信することを可能にする一つ以上の通信デバイスを封入してもよい。一部の実施形態では、ＬＩＤＡＲデバイス４００および／または一つ以上の補助センサーは、外部処理装置（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４００によって捕捉されたデータに基づいて点群を生成する外部コンピューティング装置）に接続されてもよい。例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４００は、物体を検出するために使用されるデータを外部処理装置または記憶装置に送信してもよい。こうしたデータは、座標、距離、範囲、角度（例えば、ヨー／アジムス角度および／またはピッチ／仰角）、検出された強度、タイムスタンプ、法線、パルス幅、ビームサイズ、戻りインデックスなどを含みうる。一部の実施形態では、回転データリンクを使用して、こうしたデータを、回転ステージに接続された回転軸に沿って保護ハウジング６１０から外部装置に送信してもよい。例えば、界面導波路は、軸が整列している二つの部分を有してもよく、これにより、それらは、同じ回転軸に沿って互いに隣接して回転し、互いに情報を通信することができる。

保護ハウジング６１０はまた、その中に（例えば、図６に図示するように、保護ハウジング６１０の上側に沿って）、および／またはその上に画定される一つ以上の追加の冷却構成要素６０２を有してもよい。追加の冷却構成要素６０２は、一つ以上の受動的な冷却構成要素（例えば、ハウジングおよび／またはＬＩＤＡＲデバイス４００が軸、例えば、上昇軸および／または方位軸の周りを回転するにつれて、気流がＬＩＤＡＲ ６００を冷却することを可能にするように構成された通気孔）を含んでもよい。追加的に、または代替的に、追加の冷却構成要素６０２は、一つ以上の能動的な冷却構成要素（例えば、空気を保護ハウジング６１０に強制的に通して、ＬＩＤＡＲデバイス４００を冷却するように構成されたファン）を含んでもよい。さらに、追加の冷却構成要素６０２の場所、保護ハウジング６１０内に画定される一つ以上の空気出口（例えば、保護ハウジング６１０の底部側に沿って）、および／または保護ハウジング６１０の内部設計に基づいて、保護ハウジング６１０は、ＬＩＤＡＲ ６００の受動的冷却を強化するための所定の気流経路６０８を含んでもよい。所定の気流経路６０８は、ＬＩＤＡＲデバイス４００の一つ以上の構成要素（例えば、基板４１２上の発光素子４０６および／または光検出器４３４）に沿って延びて、一つ以上の構成要素に強化された冷却を提供しうる。

本明細書に記載されるように、いくつかの実施形態では、発光素子４０６のうちの一つ以上に関連付けられた発光波長（複数可）を狭い波長範囲内に維持することが有益であり得る。このように、周囲温度に関係なく、（例えば、発光のための狭い波長範囲を維持するために）発光素子４０６のうちの一つ以上を狭い温度範囲内に維持することが有益であり得る。例えば、発光素子４０６がレーザーダイオードである実施形態では、発光素子４０６を約５５℃と６５℃との間の温度範囲内に維持することが（例えば、周囲温度が－３０℃と＋６５℃との間であっても）有益であり得る。発光素子４０６の温度範囲を維持することができる一つの技法は、（例えば、ＬＩＤＡＲ ６００の保護ハウジング６１０がその軸を中心に回転している間に）ＬＩＤＡＲ ６００の一つ以上の構成要素（発光素子４０６など）を冷却するためにＬＩＤＡＲ ６００を通る気流が含まれ得る。追加的または代替的に、発光素子４０６の温度範囲は、発光素子４０６を能動的に加熱または冷却することによって（例えば、冷却モードで動作するペルチェ素子などの熱電冷却器を用い、ヒートポンプモードで動作する冷凍装置を用い、かつ／または抵抗加熱器を用いて、）維持することができる。さらに他の実施形態では、発光素子４０６の発光特性は、発光素子４０６の温度範囲を維持するように（例えば、光信号を放出する際に発光素子４０６によって放出される廃熱に基づいて）変調されてもよい。例えば、負荷サイクルおよび／または放射電力は、発光素子４０６によって与えられる廃熱を調整し、それによって、発光素子４０６を所与の温度範囲内に維持するように調節されてもよい。

いくつかの実施形態では、保護ハウジング６００に沿って（例えば、保護ハウジング６００に沿って垂直に配向された）位置付けられた発光ダイオードのストリップ（例えば、３つ、４つ、５つ、１０つ、１５つ、２０つ、５０個、１００個などのダイオード）があってもよい。発光ダイオードは、保護ハウジング６００が回転する（例えば、回転ステージ６５２が保護ハウジング６００を回転させる）際に、画像またはメッセージ（例えば、写真、警報、警告、またはその他の情報）をＬＩＤＡＲデバイスの周りの環境に表示するために、選択的に起動および停止するように構成されてもよい。こうした発光ダイオードの細片は、例えばＬＥＤコントローラによって制御されてもよい。

一部の実施形態では、ＬＩＤＡＲ ６００はまた、一つ以上の光学窓６０４を含んでもよい。光学窓は、ＬＩＤＡＲデバイス４００を周囲環境から光学的に分離することなく、ＬＩＤＡＲデバイス４００の構成要素を機械的に保護する表面を提供しうる。言い換えれば、ＬＩＤＡＲデバイス４００によって放射される光信号は、環境へ、および環境から光学窓６０４を通過することができる。

一部の実施形態では、光学窓６０４は、一つ以上の光学構成要素で覆われてもよい。例えば、光学窓６０４は、ＡＲコーティングまたは疎水性コーティングなどの窓コーティング６０６で覆われてもよい。追加的または代替的に、光学窓６０４は、ＬＩＤＡＲデバイス４００の発光素子４０６のアレイによって放射されない光（例えば、発光器４０６によって放射される波長範囲内ではない光）を吸収する（かつ／または反射する）光学フィルター（例えば、色彩フィルターまたは中性密度フィルター）によって覆われてもよい。いくつかの実施形態では、光学窓６０４自体は、他の波長（例えば、可視スペクトルの波長）の透過を遮断しながら、ＬＩＤＡＲデバイス４００によって放射される波長（例えば、赤外線波長）の光を効果的に透過するように、黒色ガラスから作製されてもよい。

一部の実施形態では、ワイパーブレード（例えば、関連するアクチュエータおよびコントローラを有する）は、破片が光学窓６０４上に収集され、蓋６００によってなされる測定値を潜在的に遮蔽することを防止するように、光学窓６０４上に配置されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、光学窓６０４は、一つ以上の耐候性（例えば、防水性）カバーおよび／または一つ以上の熱線入りカバー（例えば、氷および／または霜が光学窓６０４上に収集することを防止するため）を含んでもよい。こうした熱線入りの被覆は、ＩＴＯから作製されてもよい。追加的に、または代替的に、一部の実施形態では、光学窓６０４自体（例えば、光学窓６０４内の一つ以上の加熱コイル）に組み込まれた一つ以上の発熱体があってもよい。

第一の回転ステージ６４２は、環境に対して（例えば、上昇方向に）、ＬＩＤＡＲデバイス４００を配向してもよい。様々な実施形態では、第一の回転ステージ６４２は、周囲環境の水平線に対して、－１５．０°～１５．０°、－５．０°～５．０°、－３０．０°～３０．０°、－４５．０°～０．０°、－２０．０°～１０．０°など、ＬＩＤＡＲデバイス４００を回転させるように構成されてもよい。他の角度範囲も可能である。第一の回転ステージ６４２は、一つ以上のアクチュエータ（例えば、サーボなどの電気モーター）を含んでもよい。さらに、第一の回転段階６４２は、所定のパターン（例えば、第一のコントローラ６４４内に格納された、または第一のコントローラ６４４に関連付けられたメモリに格納された）に基づいて、ＬＩＤＡＲデバイス４００を上昇させるように、第一のコントローラ６４４によって制御されてもよい。第一のコントローラ６４４は、（例えば、図１に示すように）関連付けられたコントローラ６５４と、発射回路４４４に関連付けられたコントローラ、および／または制御システム１０６と通信するように構成されてもよい。代替的な実施形態では、第一の回転ステージは、（図６に図示したＬＩＤＡＲデバイス４００のみではなく）保護ハウジング６１０全体を配向してもよい。

同様に、回転ステージ６５２は、環境に対して（例えば、方位方向に）保護ハウジング６１０（またはＬＩＤＡＲデバイス４００のみ）を配向するように構成されてもよい。様々な実施形態では、回転ステージ６５２は、ＬＩＤＡＲデバイス４００を０．０°～１８０．０°（半回転）、０．０°～３６０．０°（完全な方位回転）、０．０°～９０．０°、０．０°～１３５．０°など回転させるように構成されてもよい。他の角度範囲も可能である。回転ステージ６５２が保護ハウジング６１０を周囲環境に対して回転させる時、ＬＩＤＡＲデバイス６００は（例えば、空気が所定の気流経路６０８を通して強制されることに基づいて）冷却されてもよい。回転ステージ６５２は、一つ以上のアクチュエータ（例えば、サーボなどの電気モーター）を含んでもよい。さらに、回転ステージ６５２は、所定のパターン（例えば、関連付けられたコントローラ６５４内またはそれに関連付けられたメモリに記憶される）に基づいて、保護ハウジング６１０（またはＬＩＤＡＲデバイス４００）を方位角に配向するように、関連付けられたコントローラ６５４によって制御されてもよい。関連付けられたコントローラ６５４は、（例えば、図１に示すように）第一のコントローラ６４４、発射回路４４４に関連付けられたコントローラ、および／または制御システム１０６と通信するように構成されてもよい。

水収集タンク６６２は、保護ハウジング６１０上および／または保護ハウジング６１０内に（例えば、ＬＩＤＡＲ ６００および／または特にＬＩＤＡＲデバイス４００内の構成要素から滴下した）、凝縮、霜、氷、雪、雨などがどのように収集されたかを決定するために使用されてもよい。例えば、保護ハウジング６１０に入るすべての雨水は、ドリップトラフ６６８を下って、水収集タンク６６２内に進み得る。次に、関連する体積センサー６６４を使用して、水収集タンク６６２内に収集される水の量が決定されてもよい。収集された水の量が閾値に到達した場合（例えば、水収集タンク６６２、ＬＩＤＡＲデバイス４００、または関連する自律車両に関連付けられたコントローラによって決定される）、ＬＩＤＡＲ ６００は、クリーニングおよび／または交換のために使用を中止してもよい。追加的に、または代替的に、水収集タンク６６２内に収集される水の量に基づいて、ＬＩＤＡＲデバイス４００を使用して生成された三次元点群に対する信頼値が決定されてもよい。

ＩＩＩ． プロセスの例
図７は、例示的な実施形態による、方法７００のフローチャート図である。一部の実施形態では、図１０のブロックのうちの一つ以上は、コンピューティング装置（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス４００のコントローラ）によって行われてもよい。コンピューティング装置は、不揮発性メモリ（例えば、ハードドライブまたは読み出し専用メモリ（ＲＯＭ））、揮発性メモリ（例えば、動的ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）または静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）などのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ユーザー入力デバイス（例えば、マウスまたはキーボード）、ディスプレイ（例えば、ＬＥＤディスプレイまたはＬＣＤ）、および／またはネットワーク通信コントローラ（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格に基づくＷＩＦＩ（登録商標）コントローラ、またはイーサネットコントローラ）などのコンピューティング構成要素を含んでもよい。コンピューティング装置は、例えば、非一時的コンピュータ可読媒体（例えば、ハードドライブ）上に記憶された命令を実行して、本明細書で企図される動作のうちの一つ以上を実行してもよい。

ブロック７０２で、方法７００は、ライダー装置の発光素子から、一つ以上の光信号を放射することを含んでもよい。

ブロック７０４で、方法７００は、光信号を、ＬＩＤＡＲデバイスの光ガイドマニホールドに送信することを含んでもよい。

ブロック７０６で、方法７００は、光信号を光ガイドマニホールドを通して伝播することを含んでもよい。

ブロック７０８で、方法７００は、ＬＩＤＡＲデバイスのテレセントリックレンズアセンブリで光信号を受信することを含みうる。

ブロック７１０で、方法７００は、テレセントリックレンズアセンブリから、ＬＩＤＡＲデバイスの外側の環境へ光信号を送信することを含んでもよい。

ブロック７１２で、方法７００は、テレセントリックレンズアセンブリで、環境内の一つ以上の物体からの光信号の反射を受信することを含みうる。

ブロック７１４で、方法７００は、テレセントリックレンズアセンブリから受信した反射を、アパーチャプレート内に画定されたアパーチャを通して伝達することを含んでもよい。アパーチャプレートは、テレセントリックレンズアセンブリの焦点面に位置付けられてもよい。

ブロック７１６で、方法７００は、シリコン光増倍器（ＳｉＰＭ）で、受信した反射を検出することを含んでもよい。

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

上記の詳細な説明は、添付の図面を参照して、開示されたシステム、デバイス、および方法のさまざまな特徴および機能を説明している。図では、文脈が別の方法で指示しない限り、同様の記号は、典型的には、同様の構成部品を同一に扱っている。本明細書および図に説明される例示的な実施形態は、限定することを意図しているものではない。本明細書において提示される主題の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を行うことができる。本明細書で一般に説明され、かつ図に例解される、本開示の態様は、多種多様な異なる構成で配置、置換、結合、分離、および設計することができ、その全てが明示的に企図されることは容易に理解されよう。

図における、また本明細書において考察されるメッセージフロー図、シナリオ、およびフローチャートのいずれかまたは全てに関して、各ステップ、ブロック、動作、および／または通信は、例示的な実施形態に従った情報の処理および／または情報の送信を表し得る。代替の実施形態は、これらの例示的な実施形態の範囲内に含まれる。これらの代替の実施形態では、例えば、ステップ、ブロック、送信、通信、要求、応答、および／またはメッセージとして記載される動作は、関連する機能に応じて、実質的に同時にまたは逆の順序でなど、示されたものまたは論じられたものとは異なる順序で実行することができる。さらに、それより多いかまたは少ないブロックおよび／または動作を、本明細書で考察されるメッセージフロー図、シナリオ、およびフローチャートのいずれかで使用することができ、これらのメッセージフロー図、シナリオ、およびフローチャートは、部分的にまたは全体として互いに組み合わせることができる。

情報の処理に相当するステップ、ブロック、または動作は、本明細書に説明される方法または技法の特定の論理機能を果たすように構成され得る回路網に対応し得る。代替的にまたは追加的に、情報の処理に相当するステップまたはブロックは、モジュール、セグメント、またはプログラムコード（関連データを含む）の一部分に対応し得る。プログラムコードには、特定の論理演算または動作を方法または技法において実施するためのプロセッサにより実行可能な一つ以上の命令を含めることができる。プログラムコードおよび／または関連データは、ＲＡＭ、ディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、または別の記憶媒体を含む記憶装置など、いずれのタイプのコンピュータ可読媒体にも記憶され得る。

さらに、一つ以上の情報送信に相当するステップ、ブロック、または動作は、同じ物理デバイスにおけるソフトウェアモジュールおよび／またはハードウェアモジュール間の情報送信に対応し得る。しかしながら、他の情報送信は、さまざまな物理デバイスにおけるソフトウェアモジュールおよび／またはハードウェアモジュール間の情報送信であり得る。

図に示される特定の配置は、限定としてみなされるべきではない。他の実施形態は、所与の図に示されるそれぞれの要素をより多く、またはより少なく含むことができることが理解されるべきである。さらに、例解された要素のうちのいくつかは、組み合わされ得るか、または省略され得る。さらに、例示的な実施形態は、図に例解されていない要素を含み得る。

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

Claims (25)

1. 光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスであって、
   送信サブシステムであって、
   発光素子と、
   前記発光素子に光学的に結合された光ガイドマニホールドと、
   前記光ガイドマニホールドに光学的に結合されたテレセントリックレンズアセンブリとを含む送信サブシステムと、
   受信サブシステムであって、
   前記テレセントリックレンズアセンブリと、
   その中に画定されたアパーチャを有するアパーチャプレートであって、前記アパーチャプレートが、前記テレセントリックレンズアセンブリの焦点面に位置付けられている、アパーチャプレートと、
   前記アパーチャを通って移動する光を受容するように位置付けられたシリコンフォトマルチプライヤー（ＳｉＰＭ）と、を備え、
   前記テレセントリックレンズアセンブリは、正の焦点距離および正の度数を有する第１のレンズ群と、正の度数を有する第３のレンズ群と、前記第１のレンズ群と前記第３のレンズ群との間に位置し、負の度数を有する第２のレンズ群とを含む、ＬＩＤＡＲデバイス。
2. 前記光ガイドマニホールドが、光導波路を備え、
   前記光ガイドマニホールドが、前記発光素子から受信した光を、全内部反射を通して前記テレセントリックレンズアセンブリに向けるように位置付けられる、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
3. 前記テレセントリックレンズアセンブリが、前記光ガイドマニホールドから光信号を受信し、前記光信号を前記ＬＩＤＡＲデバイスの外側の環境に向かって送信するように位置付けられ、
   前記テレセントリックレンズアセンブリが、前記環境内の物体から反射された光信号を受信し、前記アパーチャを通して前記環境内の物体から反射された前記光信号を前記ＳｉＰＭに送信するように位置付けられる、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
4. 前記送信サブシステムが、前記発光素子からの光信号を前記光ガイドマニホールドに連結するように位置付けられた非点収差レンズをさらに備える、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
5. 前記発光素子が、発光素子のアレイのうちの一つであり、各々が光信号を放射するように構成され、
   前記ＳｉＰＭが、ＳｉＰＭのアレイのうちの一つであり、
   前記光ガイドマニホールドが、光ガイドマニホールドのアレイのうちの一つであり、
   前記アパーチャが、前記アパーチャプレート内に画定されるアパーチャのアレイのうちの一つであり、
   前記アレイの各アパーチャが、前記ＳｉＰＭのうちの一つに対応する、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
6. 前記光ガイドマニホールドが、ある範囲の仰角にわたって前記光信号を放射するように配置され、
   前記ＳｉＰＭが、前記仰角の範囲にわたって前記ＬＩＤＡＲデバイスの外側の環境から反射された前記光信号を受信するように配置される、請求項５に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
7. 前記発光素子のアレイが、独立して電力供給される発光素子の第一のサブアレイおよび発光素子の第二のサブアレイを備える、請求項５に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
8. 発光素子の前記第二のサブアレイが、発光素子の前記第一のサブアレイの発射に対して遅延して発射されるように構成される、請求項７に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
9. 前記ＳｉＰＭのアレイが、ＳｉＰＭの第一のサブアレイおよびＳｉＰＭの第二のサブアレイを含む、請求項５に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
10. ＳｉＰＭの前記第一のサブアレイが、ＳｉＰＭの前記第二のサブアレイから独立して電力供給される、請求項９に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
11. 隣接する発光素子によって放射される光信号からの検出ノイズを防止するように構成された一つ以上のバッフルをさらに備える、請求項５に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
12. 前記ＳｉＰＭの各々が、前記発光素子のうちの一つに対応し、
    前記光ガイドマニホールドの各々が、前記発光素子のうちの一つに対応し、
    前記ＳｉＰＭの各々が、前記それぞれのＳｉＰＭに対応する前記発光素子に対応する光ガイドマニホールドの一方の端から、基板の反対側に位置付けられる、請求項５に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
13. 前記送信サブシステムが、
    前記発光素子を制御するように構成された発射回路と、
    コントローラであって、
    発射制御信号を介して前記発射回路を制御し、
    前記ＳｉＰＭから電子信号を受信し、
    前記受信した電子信号および前記発射制御信号に基づいて、前記ＬＩＤＡＲデバイスの外側の環境内の物体を検出するために使用されるデータを送信するように構成されているコントーラをさらに備える、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
14. 前記発光素子がレーザーダイオードを備える、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
15. 前記送信サブシステムおよび前記受信サブシステムを封入するように構成された保護ハウジングをさらに備え、前記保護ハウジングが、追加のセンサーを封入する、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
16. 前記ＬＩＤＡＲデバイスの外側の環境に対して前記保護ハウジングを回転させるように構成された回転ステージと、
    前記回転ステージを制御するように構成された関連するコントローラと、をさらに備える、請求項１５に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
17. 前記環境に対して前記保護ハウジングを回転させることが、前記ＬＩＤＡＲデバイス内の所定の気流経路を使用して前記ＬＩＤＡＲデバイスを冷却する、請求項１６に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
18. 前記保護ハウジングが、一つ以上の光学窓を備える、請求項１５に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
19. 前記一つ以上の光学窓が、前記発光素子によって放射されない光を反射または吸収する反射防止（ＡＲ）コーティングまたは光学フィルターで覆われる、請求項１８に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
20. 前記一つ以上の光学窓が、加熱され、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で被覆され、または疎水性被覆で被覆される、請求項１８に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
21. 前記送信サブシステムおよび前記受信サブシステムを封入するように構成された保護ハウジングであって、前記保護ハウジングが、前記ＬＩＤＡＲデバイスの外側の環境に対して回転するように構成されている、保護ハウジングと、
    前記保護ハウジングに沿ってストリップ内に位置付けられた複数の発光ダイオードであって、前記保護ハウジングが回転すると、画像またはメッセージを前記環境に表示するために選択的に起動および停止するように構成される、複数の発光ダイオードと、を備える、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
22. 前記ＬＩＤＡＲデバイスの構成要素から滴る水を捕捉するように構成された水収集タンクをさらに備える、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
23. 前記水収集タンクに取り付けられた体積センサーをさらに備え、前記体積センサーが、前記水収集タンクが閾値量の水を含むときを判定するように構成される、請求項２２に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
24. 方法であって、
    ＬＩＤＡＲデバイスの発光素子から、光信号を放射することと、
    前記光信号を前記ＬＩＤＡＲデバイスの光ガイドマニホールドに送信することと、
    前記光信号を前記光ガイドマニホールドを通して伝播することと、
    前記ＬＩＤＡＲデバイスのテレセントリックレンズアセンブリで、前記光信号を受信することと、
    前記テレセントリックレンズアセンブリから、前記ＬＩＤＡＲデバイスの外側の環境へ、前記光信号を送信することと、
    前記テレセントリックレンズアセンブリで、前記環境内の一つ以上の物体からの前記光信号の反射を受信することと、
    前記受信した反射を、アパーチャプレート内に画定されたアパーチャを通して、前記テレセントリックレンズアセンブリから伝達することであって、前記アパーチャプレートが、前記テレセントリックレンズアセンブリの焦点面に位置付けられていることと、
    シリコンフォトマルチプライヤー（ＳｉＰＭ）で、前記受信した反射を検出することと、を含み、
    前記テレセントリックレンズアセンブリは、正の焦点距離および正の度数を有する第１のレンズ群と、正の度数を有する第３のレンズ群と、前記第１のレンズ群と前記第３のレンズ群との間に位置し、負の度数を有する第２のレンズ群とを含む、方法。
25. その中に格納された命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令が、プロセッサによって実行されるとき、
    発射回路を制御して、ＬＩＤＡＲデバイスの発光素子に光信号を発させることであって、
    前記光信号が、
    前記ＬＩＤＡＲデバイスの光ガイドマニホールドに伝達され、
    前記光ガイドマニホールドを通して伝播し、
    前記ＬＩＤＡＲデバイスのテレセントリックレンズアセンブリに受信され、
    前記テレセントリックレンズアセンブリから前記ＬＩＤＡＲデバイスの外側の環境へと伝送され、
    前記環境内の一つ以上の物体からの前記光信号の少なくとも一部分の反射が、前記テレセントリックレンズアセンブリで受信され、
    前記受信した反射が、前記テレセントリックレンズアセンブリから、アパーチャプレート内に画定されたアパーチャを通して結合され、
    前記受信した反射がシリコンフォトマルチプライヤー（ＳｉＰＭ）で検出されることと、
    前記受信した反射の前記検出に基づいて、前記環境内の前記一つ以上の物体までの距離を決定することと、を含む、方法を実行させ、
    前記テレセントリックレンズアセンブリは、正の焦点距離および正の度数を有する第１のレンズ群と、正の度数を有する第３のレンズ群と、前記第１のレンズ群と前記第３のレンズ群との間に位置し、負の度数を有する第２のレンズ群とを含む、非一時的コンピュータ可読媒体。