(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
光ビームを放出する光源と、
放出された前記光ビームをアパーチャに向けて導く導波路と、
前記導波路によって導かれ、かつシーンに向けて前記アパーチャを通して伝送された前記光ビームを指向させるレンズであって、前記レンズが前記シーンから前記レンズに向かって伝播する光をさらに受け取り、前記レンズが、受け取った前記光を前記アパーチャに集束させ、前記導波路が前記アパーチャを通して伝送された前記集束光を導く、レンズと、
光検出器であって、前記導波路が、前記導波路からの前記集束光の少なくとも一部分を前記光検出器に向けて伝送する、光検出器と、を備えるシステム。
【請求項２】
前記導波路が、前記導波路の第１の側面で、放出された前記光ビームを受け取り、前記導波路が、放出された前記光ビームを、前記第１の側面とは反対側の、前記導波路の第２の側面に導く、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記導波路が、前記導波路の前記第１の側面から第２の部分まで延在する第１の部分を備え、前記第２の部分が、前記第１の部分から前記第２の側面まで延在し、前記第１の部分の第１の断面積が、第２の部分の第２の断面積よりも小さい、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記アパーチャが前記第２の側面に隣接し、前記導波路が、前記導波路の前記第２の側面で前記レンズからの前記集束光を受け取る、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記集束光の前記少なくとも一部分が、前記導波路の第３の側面から前記光検出器に向かって伝播する、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記集束光の導かれた前記少なくとも一部分を前記導波路の前記第３の側面に向けて反射するミラーをさらに備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記ミラーが、前記導波路の前記第３の側面に向かってオフセット角度で傾斜している、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ミラーが、前記導波路の端面上に配設されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
不透明材料であって、前記アパーチャが第１のアパーチャであり、前記不透明材料が、前記第１のアパーチャおよび第２のアパーチャを含む複数のアパーチャを画定し、前記導波路が第１の導波路である、不透明材料と、
第２の導波路であって、前記レンズが、前記シーンからの前記光の第１の部分を前記第１のアパーチャに向けて、かつ前記シーンからの前記光の第２の部分を前記第２のアパーチャに向けて、集束させ、前記第２の導波路が、前記第２のアパーチャを通して伝送された前記集束光の前記第２の部分を受け取って導く、第２の導波路と、をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
基板であって、前記第１の導波路が、前記基板の表面上に配設されており、前記第２の導波路が、前記基板の前記表面上に配設されている、基板と、
前記基板の前記表面上に配設された、かつ前記光源と前記第１の導波路との間に介在したシリンドリカルレンズであって、前記シリンドリカルレンズが、放出された前記光ビームを少なくとも部分的にコリメートする、シリンドリカルレンズと、をさらに備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２の導波路が、前記少なくとも部分的にコリメートされた放出された前記光ビームの少なくとも一部分を受け取るように、前記シリンドリカルレンズが、前記光源と前記第２の導波路との間にも介在する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
第２の光ビームを放出する第２の光源をさらに備え、前記第２の導波路が、放出された前記第２の光ビームを前記第２のアパーチャに向けて導き、前記シリンドリカルレンズが、前記第２の光源と前記第２の導波路との間にも介在し、前記シリンドリカルレンズが、前記第２の光源から前記第２の導波路に向かって伝播する放出された前記第２の光ビームを少なくとも部分的にコリメートする、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
方法であって、
光源を介して、導波路に向けて光ビームを放出することと、
前記導波路の内部で、アパーチャを通した伝送のために、放出された前記光ビームを導くことと、
レンズを介して、前記アパーチャを通して伝送された前記光ビームをシーンに向けて指向させることと、
前記レンズを介して、前記シーンから前記アパーチャに向かって前記導波路内へと伝播する光を集束させることと、
前記導波路の内部で前記集束光を導くことと、
前記導波路からの前記集束光の少なくとも一部分を光検出器のアレイに向けて伝送することと、を含む方法。
【請求項１４】
前記アレイ内の前記光検出器が互いに並列に接続されていることに基づいて、前記アレイ内の前記光検出器からの出力を結合することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスであって、
１つ以上の光ビームを放出するＬＩＤＡＲ送光器と、
放出された前記１つ以上の光ビームをアパーチャに向けて導く導波路であって、導かれた前記１つ以上の光ビームが、前記導波路から前記アパーチャを通して伝送される、導波路と、
前記アパーチャを通してシーンへ向けて伝送される前記１つ以上の光ビームを集束させるレンズであって、前記レンズが、前記シーンから前記レンズに向かって伝播する光をさらに受け取り、前記レンズが、受け取った前記光の少なくとも一部分を前記アパーチャ内に集束させる、レンズと、
光検出器のアレイを含むＬＩＤＡＲ受光器であって、前記導波路が、前記集束光の前記少なくとも一部分を前記光検出器のアレイに向けて導く、ＬＩＤＡＲ受光器と、を備える、ＬＩＤＡＲデバイス。
【請求項１６】
前記導波路が、第１の側面と、前記第１の側面と反対側の第２の側面とを有し、前記導波路が、前記第１の側面で放出された前記１つ以上の光ビームを受け取り、前記導波路が、前記第２の側面で前記集束光を受け取り、前記導波路が、前記第１の側面を含む第１の長手方向部分と前記第２の側面を含む第２の長手方向部分とを含み、前記第１の長手方向部分の第１の断面積が、前記第２の長手方向部分の第２の断面積よりも小さい、請求項１５に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
【請求項１７】
前記第１の長手方向部分と前記第２の長手方向部分との間に位置決めされた前記導波路の端面上に配設されたミラーであって、前記ミラーが、前記導波路によって導かれた前記集束光の前記少なくとも一部分を前記ＬＩＤＡＲ受光器に向けて反射する、ミラーをさらに備える、請求項１６に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
【請求項１８】
第１の基板であって、前記導波路が、前記第１の基板の表面上に配設されている、第１の基板と、
第２の基板と、
前記導波路の１つ以上の側面を囲む接着剤であって、前記接着剤が、前記第１の基板を前記第２の基板に結合する、接着剤と、をさらに備える、請求項１５に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
【請求項１９】
前記ＬＩＤＡＲ送光器を前記第１の基板の前記表面に結合する第２の接着剤をさらに備える、請求項１８に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
【請求項２０】
前記ＬＩＤＡＲ送光器と前記導波路との間に介在するシリンドリカルレンズであって、前記シリンドリカルレンズが、前記ＬＩＤＡＲ送光器から前記導波路に伝播する放出された前記１つ以上の光ビームを少なくとも部分的にコリメートする、シリンドリカルレンズをさらに含む、請求項１５に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年９月５日に出願された米国特許出願第１５／６９５，８３３号の優先権を主張し、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本明細書で特に断りのない限り、本節に記載の資料は、本出願の特許請求の範囲の先行技術ではなく、かつ本節に含めることにより先行技術であると認めるものではない。
【０００３】
フォトダイオード、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）、または他のタイプのアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などの光検出器を使用して、光検出器の表面上に照射された光を検出することができる（例えば、光の強度を示す電圧または電流などの電気信号を出力することにより）。このようなデバイスの多くのタイプは、シリコンなどの半導体材料から製造される。大きな幾何学的領域にわたって光を検出するために、複数の光検出器がアレイとして配置され得る。これらのアレイは、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）またはマルチピクセル光子カウンタ（ＭＰＰＣ）と呼ばれることがある。
【０００４】
上記の配置のうちのいくつかは、比較的低い光強度に感度を有するため、それらの検出品質を高いものとする。しかしながら、このことは、上記の配置が不利なバックグラウンド効果の影響を偏って受けやすくすることにつながり得る（例えば、外部光源からの外光が、光検出器による測定に影響を与える可能性がある）。
【発明の概要】
【０００５】
一例では、システムは、光ビームを放出する光源を含む。このシステムはまた、放出された光ビームをアパーチャに向けて導く導波路を含む。このシステムはまた、導波路によって導かれ、かつアパーチャを通して伝送された光ビームをシーンに向けて指向させるレンズを含む。レンズは、シーンからレンズに向かって伝播する光をさらに受け取る。レンズは、受け取った光をアパーチャ内に集束させる。導波路はまた、アパーチャを通して伝送された集束光を導く。このシステムはまた、光検出器を含む。導波路は、導波路からの集束光の少なくとも一部分を光検出器に向けて伝送する。
【０００６】
別の例では、方法は、光源を介して、導波路に向けて光ビームを放出することとを伴う。この方法はまた、導波路の内部で、アパーチャを通した伝送のために、放出された光ビームを導くことを伴う。この方法はまた、レンズを介して、アパーチャを通して伝送された光ビームをシーンに向けて指向させることを伴う。この方法はまた、レンズを介して、シーンからアパーチャに向かって導波路内へと伝播する光を集束させることを伴う。この方法はまた、アパーチャの内部で集束光を導くことを伴う。この方法はまた、導波路からの集束光の少なくとも一部分を光検出器のアレイに向けて伝送することを伴う。
【０００７】
また別の例では、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスは、１つ以上の光ビームを放出するＬＩＤＡＲ送光器を含む。ＬＩＤＡＲデバイスはまた、放出された１つ以上の光ビームをアパーチャに向けて導く導波路を含む。１つ以上の導かれた光ビームは、導波路からアパーチャを通して伝送される。ＬＩＤＡＲデバイスはまた、アパーチャを通して伝送された１つ以上の光ビームをシーンに向けて集束させるレンズを含む。レンズは、シーンからレンズに向かって伝播する光をさらに受け取る。レンズは、受け取った光の少なくとも一部分をアパーチャ内に集束させる。ＬＩＤＡＲデバイスはまた、光検出器のアレイを含むＬＩＤＡＲ受光器を含む。導波路は、集束光の少なくとも一部分を光検出器のアレイに向けて導く。
【０００８】
さらに別の例では、システムは、光源を介して、導波路に向けて光ビームを放出する手段を備える。このシステムはまた、導波路の内部で、アパーチャを通した伝送のために、放出された光ビームを導く手段を備える。このシステムはまた、レンズを介して、アパーチャを通して伝送された光ビームをシーンに向けて指向させる手段を備える。このシステムはまた、レンズを介して、シーンからアパーチャに向かって導波路内へと伝播する光を集束させる手段を備える。このシステムはまた、導波路の内部で集束光を導く手段を備える。このシステムはまた、導波路からの集束光の少なくとも一部分を光検出器のアレイに向けて伝送する手段を備える。
【０００９】
前述の概要は例示にすぎず、決して限定することを意図したものではない。上述の例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴は、図面および以下の詳細な説明を参照することにより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】例示的な実施形態による、アパーチャを含むシステムの説明図である。
【図１Ｂ】図１Ａのシステムの別の説明図である。
【図２Ａ】例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイスの簡略化されたブロック図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＬＩＤＡＲデバイスの斜視図を示す。
【図３Ａ】例示的な実施形態による、導波路を含むシステムの説明図である。
【図３Ｂ】図３Ａのシステムの断面図を示す。
【図３Ｃ】図３Ａのシステムの導波路の斜視図を示す。
【図４Ａ】例示的な実施形態による、複数の導波路を含むシステムの断面図を示す。
【図４Ｂ】図４Ａのシステムの別の断面図を示す。
【図４Ｃ】図４Ａのシステムのまた別の断面図を示す。
【図５】例示的な実施形態による、別のシステムの断面図を示す。
【図６】例示的な実施形態による、方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書に記載される例示的な実施形態または特徴は、他の実施形態または特徴よりも好ましいまたは有利であると必ずしも解釈されるべきではない。本明細書に記載される例示的な実施形態は、限定することを意図するものではない。開示された実装形態の特定の態様を、多種多様な異なる構成で配置および組み合わせることができることが容易に理解されるであろう。さらに、図面に示される特定の配置は、限定するものと見なされるべきではない。他の実装形態は、所与の図面に示される各要素の数が増減されたものが含まれ得ることを理解されたい。加えて、例示される要素のいくつかが、組み合わされるか、または省略され得る。同様に、例示的な実装形態は、図面に示されない要素を含み得る。
【００１２】
Ｉ．概要
例示的な実装形態は、１つ以上の光検出器を使用して光を検出することを伴うデバイス、システム、および方法に関連し得る。いくつかの例では、光検出器は、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスの検知構成要素であり得る。
【００１３】
一例のシステムはレンズを含む。レンズは、シーンからの光を集束するために使用され得る。ただし、レンズは、システムによって観測されることを意図されていないバックグラウンド光（例えば、太陽光）を集束させてもよい。光を選択的にフィルタリングする（すなわち、シーン内の情報に対応する光からバックグラウンド光を分離する）ために、不透明材料（例えば、選択的にエッチングされた金属、マスクで部分的に覆われたガラス基板など）がレンズの背後に設置され得る。不透明材料は、様々な実施形態において、スラブ、シート、または様々な他の形状として成形されることが可能である。不透明材料内に、アパーチャが画定され得る。この配置により、レンズによって集束された光の一部分または全体が、アパーチャを通した伝送のために選択されることが可能である。
【００１４】
アパーチャを通して伝送された光の伝播方向において、システムは、第１の側面（例えば、アパーチャに隣接するなど）と第１の側面と反対側の第２の側面とを有する導波路を含み得る。システムはまた、導波路の第３の側面上に配設されるか、さもなくば第３の側面に隣接し、第３の側面を通して導波路から伝播する光を検出する光検出器（例えば、ＳＰＡＤなど）のアレイを含み得る。例えば、第３の側面は、導波路が導波路内の光の伝播を導く誘導方向に沿って第１の側面から第２の側面まで延在し得る。
【００１５】
導波路の第３の側面からの誘導光の伝播を促進するために、いくつかの例では、システムは、導波路の内部で伝播する誘導光の伝播経路に沿って配設されたミラーを含み得る。ミラーは、導波路の第３の側に向かって傾けられ得る。したがって、ミラーは、誘導光（または誘導光の一部分）を光検出器のアレイに隣接する第３の側面の特定の領域に向けて反射することができ、反射光は特定の領域を通って光検出器のアレイに向かって伝播することができる。
【００１６】
システムはまた、導波路の第２の側面（例えば、導波路のアパーチャに面する端部と反対側の側面）に隣接して配設された光源（例えば、レーザバーなど）を含み得る。光源は、導波路の第２の側面に向けて光ビームを放出し得る。次いで、導波路は、放出された光ビーム（第２の側面で受け取られる）を第１の側面（すなわち、アパーチャに隣接する側面）に向けて導き得る。次いで、導かれた光ビームは、（第１の側面で）導波路からアパーチャを通してシーンに向けて伝送され得る。
【００１７】
それゆえ、システムは、導波路、アパーチャ、およびレンズを（この順に）通って延在する送信経路に従って、放出された光ビームを指向させることにより、シーンを照明し得る。システムはまた、同じレンズ、アパーチャ、および導波路を（この順に）通って延在する受信経路に従って、照明されたシーンから、放出された光ビームの反射を受け取り得る。それゆえ、この配置では、システムは、共有導波路を使用して、空間的に一致した光の送信経路および受信経路（例えば、シーンの同じまたは同様のそれぞれの視野に関連付けられる送信／受信経路）を提供することが可能である。
【００１８】
送信経路は受信経路と空間的に一致しているため、この例示的なシステムは、視差に関連付けられた光学走査歪みを低減（または防止）し得る。例えば、代わりに送信経路および受信経路が互いに対して空間的にずれていたとすると（例えば、それぞれの視方向またはポインティング方向が異なる、など）、シーンの走査された表現は、視差などの光学歪みの影響を受ける可能性がある。
【００１９】
本開示の範囲から逸脱することなく、他の態様、特徴、実装形態、構成、および利点が可能である。
【００２０】
ＩＩ．例示的なシステムおよびデバイス
図１Ａは、例示的な実施形態による、アパーチャを含むシステム１００の説明図である。図示されるように、システム１００は、光検出器のアレイ１１０（検出器１１２および１１４によって例示される）、不透明材料１２０内に画定されたアパーチャ１２２、およびレンズ１３０を含む。システム１００は、シーン内のオブジェクト１９８によって反射または散乱された光１０２を測定し得る。いくつかの場合には、光１０２はまた、バックグラウンド光源（図示せず）からレンズ１３０に向かって直接伝播する光を含み得る。いくつかの例では、システム１００は、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスに含まれ得る。例えば、ＬＩＤＡＲデバイスは、自律車両のナビゲーションに使用されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、システム１００またはシステム１００の部分は、レンズ１３０を通す以外に外光にさらされない領域内に包含され得る。これにより、アレイ１１０の検出器に到達する周囲光の量（測定に影響を与える可能性がある）を低減し得る。
【００２１】
アレイ１１０は、検出器１１２および１１４によって例示される光検出器の配置を含む。様々な実施形態において、アレイ１１０は異なる形状を有し得る。図示されるように、アレイ１１０は矩形形状を有する。しかしながら、他の実施形態では、アレイ１１０は円形であってもよく、または異なる形状を有してもよい。アレイ１１０のサイズは、アパーチャ１２２から発散する想定される光１１０の断面積に応じて選択され得る。例えば、アレイ１１０のサイズは、要因の中でもとりわけ、アレイ１１０とアパーチャ１２２との間の距離、アパーチャ１２２とレンズ１３０との間の距離、アパーチャ１２２の寸法、レンズ１３０の光学特性に基づき得る。いくつかの実施形態では、アレイ１１０は可動であってもよい。例えば、アレイ１１０の指定位置は、アパーチャ１２２により近く、またはアパーチャ１２２からより遠くなるように調整可能であってもよい。そのために、例えば、アレイ１１０は、１次元、２次元、または３次元で並進することが可能な電動ステージに搭載されることが可能である。
【００２２】
さらに、いくつかの実装形態では、アレイ１１０は、コンピューティングデバイスまたは論理回路に１つ以上の出力を提供し得る。例えば、マイクロプロセッサを備えたコンピューティングデバイスは、アレイ１１０に入射する光１０２の強度を示す電気信号をアレイ１１０から受信してもよい。次いで、コンピューティングデバイスは、電気信号を使用して、オブジェクト１９８に関する情報（例えば、オブジェクト１９８とシステム１００との間の距離など）を決定し得る。いくつかの実施形態では、アレイ１１０内の光検出器のうちのいくつかまたはすべては、互いに並列に相互接続され得る。そのために、例えば、アレイ１１０は、アレイ１１０内の光検出器の特定の配置およびタイプに応じて、ＳｉＰＭまたはＭＰＰＣであってもよい。例えば、光検出器を並列回路構成で接続することにより、光検出器からの出力を組み合わせて、光１０２内の光子を検出することができる検出領域（例えば、図１Ａに示されるアレイ１１０の陰影領域）を効果的に増大させることができる。
【００２３】
光検出器１１２、１１４などは、様々なタイプの光検出器を含み得る。一例では、検出器１１２、１１４などは、ＳＰＡＤを含む。ＳＰＡＤは、逆バイアスされたｐｎ接合（すなわち、ダイオード）内でアバランシェ降伏を利用して、ＳＰＡＤへの所与の入射照明に対する出力電流を増加させ得る。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可能であり得る。別の例では、光検出器１１２、１１４などは、線形モードのアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を含み得る。いくつかの場合に、ＡＰＤまたはＳＰＡＤがアバランシェ降伏電圧を超えてバイアスされ得る。このようなバイアス条件は、１より大きいループ利得を有する正のフィードバックループを生成し得る。さらに、しきい値のアバランシェ降伏電圧を超えてバイアスされたＳＰＡＤは、単一光子に感度を有し得る。他の例では、光検出器１１２、１１４などは、フォトレジスタ、電荷結合素子（ＣＣＤ）、光電池、および／または任意の他のタイプの光検出器を含み得る。
【００２４】
いくつかの実装形態では、アレイ１１０は、アレイ全体に複数のタイプの光検出器を含み得る。例えば、アレイ１１０を、光１０２の複数の所定の波長を検出するように構成することができる。そのために、例えば、アレイ１１０は、１つの波長域に感度を有するいくつかのＳＰＡＤと、異なる波長域に感度を有する他のＳＰＡＤとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、光検出器１１０は、４００ｎｍと１．６μｍとの間の波長（可視および／または赤外波長）に感度を有し得る。さらに、光検出器１１０は、所与の実施形態内で、または様々な実施形態にわたって、様々なサイズおよび形状を有し得る。いくつかの実施形態では、光検出器１１２、１１４などは、アレイ１１０の面積の１％、０．１％、または０．０１％であるパッケージサイズを有するＳＰＡＤを含み得る。
【００２５】
不透明材料１２０（例えば、マスクなど）は、レンズ１３０によって集束されるシーン（例えば、バックグラウンド光）からの光１０２の一部分がアレイ１１０に伝送されることを阻止し得る。例えば、不透明材料１２０は、アレイ１１０によって実行される測定の精度に悪影響を及ぼす可能性がある特定のバックグラウンド光を阻止するように構成されてもよい。代替的または追加的に、不透明材料１２０は、検出器１１２、１１４などによって検出可能な波長域の光を阻止してもよい。一例では、不透明材料１２０は、入射光の一部分を吸収することにより伝送を阻止してもよい。別の例では、不透明材料１２０は、入射光の一部分を反射することにより伝送を阻止してもよい。不透明材料１２０の例示的な実装形態の非網羅的なリストは、考えられるものの中でもとりわけ、エッチングされた金属、ポリマー基板、２軸配向ポリエチレンテレフタレート（ＢｏＰＥＴ）シート、または不透明マスクで覆われたガラスを含む。いくつかの例では、不透明材料１２０、したがってアパーチャ１２２は、レンズ１３０の焦点面に、または焦点面の近くに配置され得る。
【００２６】
アパーチャ１２２は、光１０２（または光１０２の一部分）を通して伝送し得る、不透明材料１２０内のポートを提供する。アパーチャ１２２は、様々な方法で不透明材料１２０内に画定され得る。一例では、不透明材料１２０（例えば、金属など）をエッチングして、アパーチャ１２２を画定してもよい。別の例では、不透明材料１２０を、マスクで覆われたガラス基板として構成してもよく、マスクは、アパーチャ１２２を画定するギャップを含んでもよい（例えば、フォトリソグラフィなどを介して）。様々な実施形態において、アパーチャ１２２は、少なくとも光検出器１１２、１１４などによって検出可能である光の波長に対して、部分的または完全に透明であり得る。例えば、不透明材料１２０がマスクで覆われたガラス基板である場合、アパーチャ１２２は、アパーチャ１２２が完全に中空ではなく、ガラスでできているように、マスクで覆われていないガラス基板の一部分として画定されてもよい。それゆえ、いくつかの場合に、アパーチャ１２２は、光１０２の１つ以上の波長に対してほぼ透明であるが完全には透明ではなくてもよい（例えば、ガラス基板は通常１００％透明ではない）。代替的に、いくつかの場合に、アパーチャ１２２は、不透明材料１２０の中空領域として形成されてもよい。
【００２７】
いくつかの例では、アパーチャ１２２は（不透明材料１２０と併せて）、焦点面で、シーンからの光１０２を空間的にフィルタリングするように構成され得る。そのために、例えば、光１０２を、不透明材料１２０の表面に沿った焦点面上に集束してもよく、アパーチャ１２２は、集束光の一部分のみをアレイ１１０に伝送させてもよい。したがって、アパーチャ１２２は、光学ピンホールとして振る舞い得る。一実施形態では、アパーチャ１２２は、．０２ｍｍ２〜．０６ｍｍ２（例えば、．０４ｍｍ２）の断面積を有し得る。他の実施形態では、アパーチャ１２２は、レンズ１３０の光学特性、アレイ１１０までの距離、アレイ１１０の光検出器のノイズ除去特性などの様々な要因に応じて異なる断面積を有し得る。
【００２８】
それゆえ、アパーチャ１２２に関して上記で使用される「アパーチャ」という用語は、光を通して伝送し得る不透明材料の凹部または穴を表記し得るが、「アパーチャ」という用語は多岐にわたる光学的特徴を含み得ることに留意されたい。一例では、明細書および特許請求の範囲を通して使用される「アパーチャ」という用語は、光が少なくとも部分的に通して伝送され得る不透明材料内に画定される透明または半透明の構造を追加的に包含し得る。別の例では、「アパーチャ」という用語は、不透明な材料で囲まれたミラーなどの、光路を他の方法で選択的に制限する構造体（例えば、反射または屈折による）を表記し得る。例示的な一実施形態では、光を特定の方向に反射するように、不透明材料に囲まれたミラーアレイを配置することができ、それによって「アパーチャ」と呼ばれ得る反射部分を画定する。
【００２９】
アパーチャ１２２は矩形形状を有するように図示されているが、アパーチャ１２２は、とりわけ、丸い形状、円形形状、楕円形状などの異なる形状を有することができることに留意されたい。いくつかの例では、アパーチャ１２２は、代替的に、システム１００内の光学収差を打ち消すように特別に設計された不規則な形状を有することができる。例えば、鍵穴形状のアパーチャは、エミッタ（例えば、光１０２を放出する光源）と受光器（例えば、レンズ１３０およびアレイ１１０）との間で生じる視差を打ち消すことに役立ち得る。例えば、エミッタおよび受光器が同じ位置に位置決めされていない場合、視差が発生し得る。特定のシーン内にあると想定される特定のオブジェクトに対応する特定の形状のアパーチャ、または光１０２の特定の偏光（例えば、水平または垂直偏光）を選択する不規則なアパーチャなどの、他の不規則なアパーチャ形状も可能である。
【００３０】
レンズ１３０は、シーンからの光１０２を、アパーチャ１２２が配置された焦点面上に集束させ得る。この配置により、レンズ１３０でのシーンから収集された光強度は、光１０２が投影される断面積が低減されるように集束され得る（すなわち、光１０２の空間パワー密度を増加させる）。例えば、レンズ１３０は、例の中でもとりわけ、収束レンズ、両凸レンズ、および／または球面レンズを含み得る。代替的に、レンズ１３０を、前後に配置されるレンズの連続セットとして実装することができる（例えば、光を第１の方向に集束する両凸レンズ、および光を第２の方向に集束する追加の両凸レンズ）。他のタイプのレンズおよび／またはレンズ配置も可能である。加えて、システム１００は、レンズ１３０に入射する光１０２を不透明材料１２０上に集束させるのを支援するために、レンズ１３０の近くに配置された他の光学素子（例えば、ミラーなど）を含み得る。
【００３１】
オブジェクト１９８は、システム１００を取り巻くシーン内に配置された任意のオブジェクトであり得る。システム１００がＬＩＤＡＲデバイスに含まれる実装形態では、オブジェクト１９８は、光（光の一部分は光１０２として戻り得る）を放出するＬＩＤＡＲ送光器によって照明され得る。ＬＩＤＡＲデバイスが自律車両でナビゲーションに使用される例示的な実施形態では、オブジェクト１９８は、とりわけ、歩行者、他の車両、障害物（例えば、樹木、がれきなど）、または道路標識であり得るか、またはこれらを含み得る。
【００３２】
上述のように、光１０２は、オブジェクト１９８によって反射または散乱され、レンズ１３０によって集束され、不透明材料１２０のアパーチャ１２２を通して伝送され、アレイ１１０の光検出器によって測定され得る。このシーケンスは、オブジェクト１９８についての情報を決定するために（例えば、ＬＩＤＡＲデバイスで）行われ得る。いくつかの実施形態では、アレイ１１０によって測定される光１０２は、考えられるものの中でもとりわけ、別のＬＩＤＡＲデバイスの送光器によって伝送される複数のオブジェクトで反射または散乱される光、周囲光、太陽光を、追加的または代替的に含み得る。
【００３３】
いくつかの例では、オブジェクト１９８を分析するために使用される光１０２の波長（複数可）は、シーン内にあると想定されるオブジェクトのタイプと、レンズ１３０からのオブジェクトの想定距離と、に基づいて選択され得る。例えば、シーン内にあると想定されるオブジェクトが波長５００ｎｍのすべての入射光を吸収する場合、５００ｎｍ以外の波長を選択してオブジェクト１９８を照明し、システム１００によって分析してもよい。光１０２の波長（例えば、ＬＩＤＡＲデバイスの送光器によって伝送される場合）は、光１０２（または光１０２の一部分）を生成する光源に関連付けられ得る。例えば、光がレーザーダイオードによって生成される場合、光１０２は、９００ｎｍ（または他の赤外線および／または可視波長）を含む波長域内の光を含んでもよい。それゆえ、光１０２を生成するための様々なタイプの光源が可能である（例えば、光ファイバ増幅器、様々なタイプのレーザ、フィルタを備えた広帯域光源など）。
【００３４】
図１Ｂは、システム１００の別の説明図である。図示されるように、システム１００は、フィルタ１３２および光エミッタ１４０を含む。フィルタ１３２は、所定の波長域内の光を選択的に透過するように構成された任意の光学フィルタを含み得る。例えば、フィルタ１３２を、エミッタ１４０によって放出される光信号の可視波長域、赤外波長域、または他の波長域内の光を選択的に透過するように構成することができる。例えば、光学フィルタ１３２は、特定の波長の光を減衰させるか、またはアレイ１１０からの特定の波長の光を転向させるように構成されてもよい。例えば、光学フィルタ１３２は、エミッタ１４０によって放出される波長域外にある光１０２の波長を減衰または転向させてもよい。したがって、光学フィルタ１３２は、少なくとも部分的に、周囲光またはバックグラウンド光がアレイ１１０による測定に悪影響を与えることを低減し得る。
【００３５】
様々な実施形態において、光学フィルタ１３２は、アレイ１１０に対して様々な位置に位置決めされ得る。図示されるように、光学フィルタ１３２は、レンズ１３０と不透明材料１２０との間に位置決めされる。しかしながら、光学フィルタ１３２は、代替的に、考えられることの中でもとりわけ、レンズ１３０とオブジェクト１９８との間、不透明材料１２０とアレイ１１０との間に位置決めされ、アレイ１１０と組み合わされ（例えば、アレイ１１０が、光学フィルタ１３２またはアレイ１１０内の光検出器の各々が個別の光学フィルタで個々に覆われ得る表面スクリーンを有し得る、など）、アパーチャ１２２と組み合わされ（例えば、アパーチャ１２２が、特定の波長域などに対してのみ透明であり得る、など）、またはレンズ１３０と組み合わされ（例えば、レンズ１３０上に配設された表面スクリーン、特定の波長域に対してのみ透明なレンズ１３０の材料など）てもよい。
【００３６】
図１Ｂに示されるように、光エミッタ１４０は、アレイ１１０によって測定される光信号を放出する。エミッタ１４０は、レーザダイオード、ファイバレーザ、発光ダイオード、レーザバー、ナノスタックダイオードバー、フィラメント、ＬＩＤＡＲ送光器、または任意の他の光源を含み得る。図示されるように、エミッタ１４０は、シーン内のオブジェクト１９８によって反射または散乱されてアレイ１１０により最終的に測定される光（少なくとも光の一部分）を放出し得る。いくつかの実施形態では、エミッタ１４０は（連続波レーザとは対照的に）パルスレーザとして実装され、等価な連続パワー出力を維持しながらピークパワーを増加させ得る。
【００３７】
以下は、レンズ１３０が受け取るバックグラウンド光の量を、アレイ１１０が検出する信号光の量と比較する数学的な例証である。図示されるように、オブジェクト１９８とレンズ１３０との間の距離は「ｄ」であり、レンズ１３０と不透明材料１２０との間の距離は「ｆ」であり、不透明材料１２０とアレイ１１０との間の距離は「ｘ」である。上述のように、材料１２０およびアパーチャ１２２は、レンズ１３０の焦点面に配置され得る（すなわち、「ｆ」は焦点距離と等価であり得る）。さらに、図示されるように、エミッタ１４０は、オブジェクト１９８から距離「ｄ」に位置決めされる。
【００３８】
例のために、オブジェクト１９８は、太陽光がバックグラウンド光源を表す場合に、法線入射で太陽光によって完全に照明されるものとする。さらに、オブジェクト１９８を照明するすべての光は、ランバートの余弦則に従って散乱されるものとする。加えて、アレイ１１０に到達する光のすべて（バックグラウンドと信号との両方）がアレイ１１０によって完全に検出されるものとする。
【００３９】
アパーチャ１２２、それゆえアレイ１１０に到達する、エミッタ１４０によって放出される信号のパワーを、以下を使用して計算することができる。
【数１】
0006935007.tif 000002
ここで、Ｐｓｉｇｎａｌは、アレイ１１０に到達する、エミッタ１４０によって放出される光信号の放射束（例えば、Ｗ単位）を表し、Ｐｔｘは、エミッタ１４０によって伝送されるパワー（例えば、Ｗ単位）を表し、Γは、オブジェクト１９８の反射率を表し（例えば、ランバートの余弦則を考慮する）、Ａｌｅｎｓはレンズ１３０の断面積を表す。
【００４０】
レンズ１３０に到達するバックグラウンド光を、以下のように計算することができる。
【数２】
0006935007.tif 000003
ここで、
【数３】
0006935007.tif 000004
ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄは、フィルタ１３２が選択的に通過することとなる波長帯域内にあるレンズ１３０に到達するバックグラウンド光（オブジェクト１９８から散乱された太陽光によって生じる）の放射輝度（例えば、
【数４】
0006935007.tif 000005
単位）を表し、
【数５】
0006935007.tif 000006
ｓｕｎは、太陽（すなわち、バックグラウンド光源）に起因する放射輝度（例えば、
【数６】
0006935007.tif 000007
単位）密度であり、Ｔｆｉｌｔｅｒは、フィルタ１３２（例えば、バンドパス光学フィルタ）の透過係数を表す。
【数７】
0006935007.tif 000008
の因子は、法線入射からのオブジェクト１９８のランバート散乱の仮定に関連する。
【００４１】
アパーチャ１２２は、アレイ１１０への伝送が許容されるバックグラウンド光の量を低減する。アパーチャ１２２を通して伝送された後、アレイ１１０に到達するバックグラウンド光のパワーを計算するために、アパーチャ１２２の面積が考慮される。アパーチャ１２２の断面積（Ａａｐｅｒｔｕｒｅ）を、以下のように計算することができる。
Ａａｐｅｒｔｕｒｅ＝ｗ×ｈ
ここで、Ａａｐｅｒｔｕｒｅは、オブジェクト１９８に対するアパーチャ１２２の表面積を表し、ｗおよびｈは、それぞれアパーチャ１２２の幅および高さ（または長さ）を表す。加えて、レンズ１３０が円形レンズである場合、レンズ１３０の断面積（Ａｌｅｎｓ）は以下のように計算され得る。
【数８】
0006935007.tif 000009
ここで、ｄｌｅｎｓは、レンズの直径を表す。
【００４２】
それゆえ、アパーチャ１２２を通してアレイ１１０に伝送されるバックグラウンドパワーを、以下のように計算することができる。
【数９】
0006935007.tif 000010
ここで、Ｐｂａｃｋｇｒｏｕｎｄは、アレイ１１０へのバックグラウンドパワー入射を表し、
【数１０】
0006935007.tif 000011
は、ステラジアン単位での受け入れ立体角を表す。上記の式は、Ｐｂａｃｋｇｒｏｕｎｄがレンズ１３０およびアパーチャ１２２によって低減された後のバックグラウンド信号の放射輝度の量であることを示す。
【００４３】
上記の決定された値を
【数１１】
0006935007.tif 000012
ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ、Ａａｐｅｒｔｕｒｅ、およびＡｌｅｎｓに代入すると、以下を導出することができる。
【数１２】
0006935007.tif 000013
【００４４】
追加的に、量
【数１３】
0006935007.tif 000014
は、レンズ１３０の「Ｆナンバー」と呼ばれることがある。それゆえ、もう１度代入すると、以下をバックグラウンドパワーとして推定することができる。
【数１４】
0006935007.tif 000015
【００４５】
同様の代入を行うことにより、アレイ１１０に到達する、エミッタ１４０から伝送される信号パワーについて以下を推定することができる。
【数１５】
0006935007.tif 000016
【００４６】
さらに、システム１００の信号対雑音比（ＳＮＲ）は、ＰｓｉｇｎａｌをＰｂａｃｋｇｒｏｕｎｄと比較することにより決定され得る。実証されているように、特に、小さいｗおよび／または小さいｈ（上記のＰｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ式の分子）を有するアパーチャについては、アパーチャ１２２を含むことに起因して、バックグラウンドパワー（Ｐｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）は、信号パワーに対して著しく低減され得る。アパーチャ面積の低減に加えて、エミッタ１４０による送信パワー（Ｐｔｘ）の増加、透過係数（Ｔｆｉｌｔｅｒ）の減少（すなわち、フィルタを通して伝送されるバックグラウンド光の量の低減）、およびオブジェクト１９８の反射率（Γ）の増加は、ＳＮＲを増加させる方法であり得る。さらに、エミッタ１４０がパルス信号を放出する実装形態では、バックグラウンドのパワーとは対照的に、バックグラウンドのショットノイズが、ＳＮＲの計算時に主に関連し得ることに留意されたい。それゆえ、いくつかの実装形態では、ショットノイズを信号パワーと比較することにより、ＳＮＲを代替的に計算することができる。
【００４７】
図１Ａに示されるように、光１０２は、アパーチャ１２２から伝播して遠ざかるにつれて発散する。発散に起因して、アレイ１１０での検出面積（例えば、光１０２によって照明される陰影領域として図示されている）は、アパーチャ１２２の断面積よりも大きくなり得る。所与の光パワー（例えば、Ｗ単位で測定される）に対する検出面積（例えば、ｍ２単位で測定される）が増加すると、アレイ１１０に入射する光強度（例えば、
【数１６】
0006935007.tif 000017
単位で測定される）の低減につながり得る。
【００４８】
光強度の低減は、アレイ１１０がＳＰＡＤまたは高感度を有する他の光検出器を含む実施形態において特に有益であり得る。例えば、ＳＰＡＤは、半導体内でアバランシェ降伏を引き起こす大きな逆バイアス電圧からＳＰＡＤの感度を得る。このアバランシェ降伏を、例えば、単一の光子の吸収によってトリガすることができる。ＳＰＡＤが単一の光子を吸収してアバランシェ降伏が始まると、ＳＰＡＤは、ＳＰＡＤがクエンチされるまで（例えば、逆バイアス電圧を回復することによって）、追加の光子を検出することができない。ＳＰＡＤがクエンチされるまでの時間は、回復時間と呼ばれることがある。回復時間に迫る時間間隔で追加の光子が到着し続ける（例えば、１０倍以内で）場合に、ＳＰＡＤが飽和し始める可能性があり、それゆえＳＰＡＤによる測定の信頼性が低下する可能性がある。アレイ１１０内の個々の光検出器（例えば、ＳＰＡＤ）に入射する光パワーを低減することにより、アレイ１１０内の光検出器（例えば、ＳＰＡＤ）は不飽和のままであり得る。その結果、個々の各ＳＰＡＤによる光測定の精度が向上し得る。
【００４９】
図２Ａは、例示的な実施形態による、ＬＩＤＡＲデバイス２００の簡略化されたブロック図である。いくつかの例示的な実施形態では、ＬＩＤＡＲデバイス２００を、車両に搭載し、車両の周囲環境（例えば、オブジェクト２９８を含むシーンなど）をマッピングするために利用することができる。図示されるように、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、コントローラ２３８、エミッタ１４０と同様であり得るレーザエミッタ２４０、システム１００と同様であり得るノイズ制限システム２９０、回転プラットフォーム２９４、および１つ以上のアクチュエータ２９６を含む。この例では、システム２９０は、光検出器のアレイ２１０、内部にアパーチャが画定された不透明材料２２０（図示せず）、およびレンズ２３０を含み、これらをそれぞれアレイ１１０、不透明材料１２０、およびレンズ１３０と同様とすることができる。代替的に、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、図示される構成要素よりも多いまたは少ない構成要素を含んでもよいことに留意されたい。例えば、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、光学フィルタ（例えば、フィルタ１３２）を含んでもよい。それゆえ、システム２９０を、システム１００および／または本明細書に記載される任意の他のノイズ制限システムと同様に実装することができる。
【００５０】
デバイス２００は、エミッタ２４０を動作させて、オブジェクト２９８を含むシーンに向けて光２０２を放出することができ、これらは、それぞれ、エミッタ１４０、光１０２、およびオブジェクト１９８と同様であってもよい。そのために、いくつかの実装形態では、エミッタ２４０（および／またはデバイス２００の１つ以上の他の構成要素）を、ＬＩＤＡＲデバイス２００のＬＩＤＡＲ送光器として構成することができる。次いで、デバイス２００は、シーンからの光２０２の反射を検出して、オブジェクト２９８に関する情報をマッピングするか、または他の方法で決定し得る。そのために、いくつかの実装形態では、アレイ２１０（および／またはシステム２９０の１つ以上の他の構成要素）を、ＬＩＤＡＲデバイス２００のＬＩＤＡＲ受光器として構成することができる。
【００５１】
コントローラ２３８は、ＬＩＤＡＲデバイス２００の構成要素を制御するように、かつＬＩＤＡＲデバイス２００の構成要素（例えば、光検出器のアレイ２１０）から受信された信号を分析するように構成され得る。そのために、コントローラ２３８は、デバイス２００を動作させるためにデバイス２００のメモリ（図示せず）に記憶された命令を実行する１つ以上のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサなど）を含み得る。追加的または代替的に、コントローラ２３８は、本明細書に記載される様々な機能のうちの１つ以上を実行するように配線されたデジタルまたはアナログ回路を含んでもよい。
【００５２】
回転プラットフォーム２９４は、軸の周りに回転して、ＬＩＤＡＲ２００のポインティング方向（例えば、環境に対する放出光２０２の方向など）を調整するように構成され得る。そのために、回転プラットフォーム２９４を、ＬＩＤＡＲ  ２００の１つ以上の構成要素を支持するのに好適な任意の固体材料から形成することができる。例えば、システム２９０（および／またはエミッタ２４０）は、回転プラットフォーム２９４の回転に応答して特定の相対配置を維持しながら、これらの構成要素の各々が環境に対して移動するように、回転プラットフォーム２９４によって（直接的または間接的に）支持され得る。特に、ＬＩＤＡＲ  ２００が周囲環境を走査しながらＬＩＤＡＲ  ２００のポインティング方向を調整し得るように、搭載された構成要素を軸の周りに（同時に）回転させることが可能である。このようにして、回転プラットフォーム２９４を回転軸の周りの異なる方向に作動させることにより、ＬＩＤＡＲ２００のポインティング方向を水平に調整することができる。一例では、ＬＩＤＡＲ２００を車両に搭載することができ、回転プラットフォーム２９４を、車両からの様々な方向で周囲環境の領域を走査するために回転させることができる。
【００５３】
このようにしてプラットフォーム２９４を回転させるために、１つ以上のアクチュエータ２９６が回転プラットフォーム２９４を作動させ得る。そのために、アクチュエータ２９６は、考えられるものの中でもとりわけ、モータ、空気圧アクチュエータ、油圧ピストン、および／または圧電アクチュエータを含み得る。
【００５４】
この配置により、コントローラ２３８は、環境に関する情報を取得するために、アクチュエータ（複数可）２９６を動作させて回転プラットフォーム２９４を多様に回転させることが可能である。一例では、回転プラットフォーム２９４を、軸の周りのいずれかの方向に回転させることが可能である。別の例では、回転プラットフォーム２９４は、ＬＩＤＡＲ２００が環境の３６０°視野（ＦＯＶ）を走査するように、軸の周りの周回転を実行し得る。また別の例では、回転プラットフォーム２９４を特定の範囲内で回転させて（例えば、繰り返し、軸の周りの第１の角度位置から第２の角度位置まで回転させて第１の角度位置に戻すことによって、など）、環境のより狭いＦＯＶを走査することができる。他の例も可能である。
【００５５】
また、回転プラットフォーム２９４を、ＬＩＤＡＲ２００に様々なリフレッシュレートで環境を走査させるために、様々な周波数で回転させることが可能である。一実施形態では、ＬＩＤＡＲ２００は、１０Ｈｚのリフレッシュレートを有するように構成され得る。例えば、ＬＩＤＡＲ２００が３６０°ＦＯＶを走査するように構成されている場合、アクチュエータ（複数可）２９６は、プラットフォーム２９４を毎秒１０周分だけ回転させ得る。
【００５６】
図２Ｂは、ＬＩＤＡＲデバイス２００の斜視図を示す。図示されるように、デバイス２００はまた、エミッタ２４０からの放出光をデバイス２００の環境に向けて指向させる送光器レンズ２３１を含む。
【００５７】
そのために、図２Ｂは、エミッタ２４０およびシステム２９０が各々別個のそれぞれの光学レンズ２３１および２３０を有する場合の、デバイス２００の例示的な実装形態を示す。しかしながら、他の実施形態では、デバイス２００を、エミッタ２４０とシステム２９０との両方に対して単一の共有レンズを有するように代替的に構成することができる。共有レンズを使用して、放出光を指向させることと入射光（例えば、光２０２）を受け取ることとの両方を行うことにより、サイズ、コスト、および／または複雑さに関する利点を提供することができる。例えば、共有レンズ配置により、デバイス２００は、（システム２９０により）光２０２を受け取る視点とは異なる視点からの（エミッタ２４０による）光の伝送に関連付けられた視差を軽減することができる。
【００５８】
図２Ｂに示されるように、エミッタ２４０によって放出された光ビームは、レンズ２３１からＬＩＤＡＲ２００のポインティング方向に沿ってＬＩＤＡＲ２００の環境に向かって伝播し、次いで環境内の１つ以上のオブジェクトで光２０２として反射し得る。次いで、ＬＩＤＡＲ２００は、反射光２０２を（例えば、レンズ２３０を通して）受け取り、１つ以上のオブジェクトに関するデータ（例えば、１つ以上のオブジェクトとＬＩＤＡＲ２００との間の距離など）を提供し得る。
【００５９】
さらに、図２Ｂに示されるように、回転プラットフォーム２９４は、図示される特定の相対配置でシステム２９０およびエミッタ２４０を搭載する。例として、回転プラットフォーム２９４が軸２０１の周りに回転する場合、システム２９０およびエミッタ２４０のポインティング方向は、図示される特定の相対配置に応じて同時に変化し得る。この処理を通じて、ＬＩＤＡＲ２００は、軸２０１を中心としたＬＩＤＡＲ  ２００の様々なポインティング方向に応じて、周囲環境の様々な領域を走査することができる。それゆえ、例えば、デバイス２００（および／または別のコンピューティングシステム）は、軸２０１を中心としたＬＩＤＡＲ２００の様々なポインティング方向に関連付けられたデータを処理することにより、デバイス２００の環境の３６０°（またはそれより小さい）ビューの３次元マップを決定することができる。
【００６０】
いくつかの例では、軸２０１は実質的に垂直であり得る。これらの例では、システム２９０（およびエミッタ２４０）を軸２０１の周りに回転させることにより、デバイス２００のポインティング方向を水平に調整することができる。
【００６１】
いくつかの例では、システム２９０（およびエミッタ２４０）を、（軸２０１に対して）傾けて、ＬＩＤＡＲ２００のＦＯＶの垂直範囲を調整することができる。例として、ＬＩＤＡＲデバイス２００を、車両の上に搭載することができる。この例では、システム２９０（およびエミッタ２４０）を、（例えば、車両に向かって）傾けて、車両が位置決めされた運転面に近い環境の領域から、車両の上方にある環境の領域からのデータ点よりも多くのデータ点を収集することができる。ＬＩＤＡＲデバイス２００の、他の搭載位置、傾斜構成、および／または用途も可能である（例えば、車両の異なる側面上、ロボットデバイス上、または任意の他の搭載面上）。
【００６２】
デバイス２００の様々な構成要素の形状、位置、およびサイズは様々であることが可能であり、例のためのみに図２Ｂに図示されるものとして示されていることに留意されたい。
【００６３】
ここで図２Ａに戻ると、いくつかの実装形態では、コントローラ２３８は、アレイ２１０によって測定された信号に関連付けられたタイミング情報を使用して、オブジェクト２９８の指定位置（例えば、ＬＩＤＡＲデバイス２００からの距離）を決定し得る。例えば、レーザエミッタ２４０がパルスレーザである実施形態では、コントローラ２３８は、出力光パルスのタイミングを監視し、それらのタイミングをアレイ２１０により測定された信号パルスのタイミングと比較することができる。例えば、コントローラ２３８は、光の速度と光パルスの移動時間（タイミングを比較することにより計算することができる）とに基づいて、デバイス２００とオブジェクト２９８との間の距離を推定することができる。一実施形態では、プラットフォーム２９４の回転中に、エミッタ２４０は光パルス（例えば、光２０２）を放出することができ、システム２９０は、放出された光パルスの反射を検出することができる。デバイス２００（またはデバイス２００からのデータを処理する別のコンピュータシステム）は、走査環境の放出された光パルスとその検出された反射との１つ以上の特性（例えば、タイミング、パルス長、光強度など）の比較に基づいて、走査環境の３次元（３Ｄ）表現を生成することができる。
【００６４】
いくつかの実装形態では、コントローラ２３８は、視差（例えば、レーザエミッタ２４０およびレンズ２３０が空間内の同じ指定位置に位置決めされていないことに起因する）を打ち消すように構成され得る。視差を打ち消すことにより、コントローラ２３８は、出力光パルスのタイミングとアレイ２１０によって測定された信号パルスのタイミングとの比較の精度を向上させることができる。
【００６５】
いくつかの実装形態では、コントローラ２３８は、エミッタ２４０によって放出される光２０２を変調することが可能である。例えば、コントローラ２３８は、エミッタ２４０の投影（例えば、ポインティング）方向を変化させることが可能である（例えば、エミッタ２４０を搭載するプラットフォーム２９４などの機械的ステージを作動させることにより）。別の例として、コントローラ２３８は、エミッタ２４０によって放出される光２０２のタイミング、パワー、または波長を変調することが可能である。いくつかの実装形態では、コントローラ２３８はまた、考えられるものの中でもとりわけ、光２０２の伝播経路に沿ったフィルタ（例えば、フィルタ１３２）の追加または除去、デバイス２００の様々な構成要素（例えば、アレイ２１０、不透明材料２２０（および不透明材料２２０内のアパーチャ）、レンズ２３０など）の相対位置の調整などの、他の動作の態様を制御し得る。
【００６６】
いくつかの実装形態では、コントローラ２３８はまた、材料２２０内のアパーチャ（図示せず）を調整することが可能である。いくつかの実施形態では、アパーチャは、不透明材料内に画定されたいくつかのアパーチャから選択可能であり得る。このような実施形態では、レンズ２３０と不透明材料２２０との間にＭＥＭＳミラーを位置決めすることが可能であり、ＭＥＭＳミラーは、レンズ２３０からの集束光を複数のアパーチャのうちの１つに指向させるように、コントローラ２３８によって調整可能であり得る。いくつかの実施形態では、様々なアパーチャは、異なる形状およびサイズを有し得る。さらに他の実施形態では、アパーチャは、アイリス（または他のタイプの絞り）によって画定され得る。アイリスは、例えば、アパーチャのサイズまたは形状を制御するために、コントローラー２３８によって拡大または縮小され得る。
【００６７】
それゆえ、いくつかの例では、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、オブジェクト２９８および／またはシーンに関する追加のまたは異なる情報を取得するために、システム２９０の構成を変更することができる。一例では、コントローラ２３８は、シーンからシステムによって受け取ったバックグラウンドノイズが現在比較的低い（例えば、夜間）という判定に応答して、より大きいアパーチャを選択してもよい。より大きいアパーチャにより、例えば、システム２９０は、そうでない場合にレンズ２３０によってアパーチャの外側に集束される光２０２の一部分を検出することが可能になり得る。別の例では、コントローラ２３８は、光２０２のこの部分を遮断するために異なるアパーチャ位置を選択してもよい。また別の例では、コントローラ２３８は、アパーチャと光検出器アレイ２１０との間の距離（例えば、図１Ｂに示される距離「ｘ」）を調整することが可能である。そうすることにより、例えば、アレイ２１０の検出領域の断面積（すなわち、アレイ２１０での光２０２の断面積）を同様に調整することができる。例えば、図１Ａでは、アレイ１１０の検出領域は、アレイ１１０上の陰影によって示されている。
【００６８】
しかしながら、いくつかのシナリオでは、システム２９０の構成が変更することができる範囲は、要因の中でもとりわけ、ＬＩＤＡＲデバイス２００またはシステム２９０のサイズなどの様々な要因に依存し得る。例えば、図１Ａを再度参照すると、アレイ１１０のサイズは、アパーチャ１２２の指定位置からアレイ１１０の指定位置までの光１０２の発散の程度（例えば、図１Ｂに示される距離「ｘ」）に依存し得る。それゆえ、例えば、アレイ１１０の最大の垂直および水平範囲は、ＬＩＤＡＲデバイス内にシステム１００を収容するために利用可能な物理的空間に依存し得る。同様に、例えば、アレイ１１０とアパーチャ１２２との間の距離「ｘ」（図１Ｂに示される）の値の利用可能な範囲も、システム１００が利用されるＬＩＤＡＲデバイスの物理的制限によって制限され得る。
【００６９】
したがって、本明細書では、光検出器がシーンからの光を遮断してバックグラウンドノイズを低減することができる検出面積を増加させる空間効率の良いノイズ制限システムの例示的な実装形態が記載される。
【００７０】
上述のように、エミッタ２４０およびレンズ２３０が異なる物理的位置を有するいくつかの実装形態では、オブジェクト２９８の走査された表現は、エミッタ２４０によって放出される光２０２の送信経路と、レンズ２３０に入射する反射光２０２の受信経路と、の間の空間的なずれに関連付けられた視差を受けやすい可能性がある。
【００７１】
したがって、本明細書では、このような視差の影響を低減および／または軽減するための例示的な実装形態を記載する。例えば、エミッタ２４０は、システム２９０から物理的に分離されているように図示されているが、デバイス２００は、このような視差の影響を低減または防止するためにＬＩＤＡＲ２００のＬＩＤＡＲ送信経路と受信経路とが互いに位置整合（すなわち、両経路がレンズ２３０を通して伝播する）するように、システム２９０内にエミッタ２４０を代替的に含んでもよい。それゆえ、デバイス２００の構成要素について示される様々な機能ブロックを、図示される配置とは異なる様々な方法で再分布させる、再配置する、組み合わせる、および／または分離することができることに留意されたい。
【００７２】
図３Ａは、例示的な実施形態による、導波路３６０を含むシステム３００の説明図である。図３Ｂは、システム３００の断面図を示す。いくつかの実装形態では、システム３００を、システム２９０に代えてまたは加えて、デバイス２００とともに使用することができる。図示されるように、システム３００は、それぞれシステム１００、光１０２、およびオブジェクト１９８と同様に、シーン内のオブジェクト３９８によって反射または散乱された光３０２を測定し得る。さらに、図示されるように、システム３００は、光検出器アレイ３１０、不透明材料３２０、アパーチャ３２２、レンズ３３０、および光源３４０を含み、これらはそれぞれアレイ１１０、材料１２０、アパーチャ１２２、レンズ１３０、および光エミッタ１４０と同様であってもよい。例のために、アパーチャ３２２は、アパーチャ１２２の形状（矩形）とは異なる形状（楕円形）を有するように図示されている。ただし、上述のように、他のアパーチャ形状も可能である。
【００７３】
図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、システム３００は、導波路３６０（例えば、光導波路など）を含み、導波路３６０は、レンズ３３０によって集束され、アパーチャ３２２を通して伝送され、導波路３６０の側面３６０ａ上に投影され（例えば、陰影領域）た光３０２（または光３０２の一部分）を受け取るように配置されている。導波路３６０はまた、光源３４０によって放出されて導波路３６０の側面３６０ｂ（側面３６０ａの反対側）上に投影された１つ以上の光ビーム３０４を受け取るように配置されている。
【００７４】
導波路３６０を、ガラス基板（例えば、ガラス板など）、フォトレジスト材料（例えば、ＳＵ−８など）、または光３０２および／または光ビーム（複数可）３０４の１つ以上の波長に対して少なくとも部分的に透明な任意の他の材料から形成することができる。さらに、いくつかの例では、導波路３６０は、導波路３６０を囲む材料とは異なる屈折率を有する材料から形成され得る。それゆえ、導波路３６０は、導波路３６０の１つ以上の端面、側面、壁などでの内部反射（例えば、全反射、漏れ全反射など）を介して、導波路３６０内で伝播する光を導き得る。
【００７５】
図３Ｃは、導波路３６０の斜視図を示す。図３Ｂおよび図３Ｃに最もよく示されるように、導波路３６０は、側面３６０ｂから端面３６０ｇの指定位置まで延在する第１の長手方向部分と、第１の長手方向部分から側面３６０ａまで延在する第２の長手方向部分とを含み得る。第１の長手方向部分の第１の断面積は、第２の長手方向部分の第２の断面積よりも小さいことが可能である。それゆえ、導波路３６０の端面３６０ｇは、第１の断面積と第２の断面積との差に起因して、第１の長手方向部分と第２の長手方向部分との間の指定位置に画定され得る。
【００７６】
さらに、図３Ｂに最もよく示されるように、システム３００はまた、導波路３６０のエッジ３６０ｇ上に配設されたミラー３５０を含む。ミラー３５０は、導波路３６０内で導かれる光３０２の波長を（少なくとも部分的に）反射するのに好適な反射特性を有する任意の反射材料を含み得る。そのために、例示的な反射材料の非網羅的なリストは、例の中でもとりわけ、金、アルミニウム、他の金属または金属酸化物、合成ポリマー、ハイブリッド顔料（例えば、繊維状粘土および染料など）を含む。
【００７７】
ミラー３５０は、導波路３６０の側面３６０ｃに向かってオフセット角度３９０で（例えば、側面３６０ａの向きと比較して）傾き得る。一般に、ミラー３５０は、導波路３６０の内部で伝搬する（側面３６０ａで受信され、側面３６０ｂに向かって導かれる）誘導光３０２の少なくとも一部分の経路に沿って配置される。図示される実施形態では、ミラー３５０は、導波路３６０の端面３６０ｇ上に配設され得る。例えば、図３Ｃに最もよく示されるように、端面３６０ｇを、側面３６０ｃと側面３６０ａ（または３６０ｂ）との間の角度（例えば９０°）とは異なる、側面３６０ｃと端面３６０ｇとの間のオフセット角度または傾斜角度３９０を有するように形成することができる。次いで、ミラー３５０を、端面３６０ｇ上に配設することができる（例えば、化学気相成長、スパッタリング、機械的結合、または任意の他の堆積処理を介して）。しかしながら、他の実施形態では、ミラー３５０を、代替的に導波路３６０の内部に（例えば、側面３６０ａと側面３６０ｂの間に）配設することができる。一実施形態では、ミラー３５０のオフセット角度または傾斜角度３９０は４５°である。ただし、他のオフセット角度も可能である。
【００７８】
さらに、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、導波路３６０は、アパーチャ３２２を通して伝送された光３０２が導波路３６０の受け取り側面３６０ａ（例えば、入力端）によって受け取られるように、不透明材料３２０に対して近位に配置および／または接触させ得る。次いで、導波路３６０は、例えば、導波路３６０の内部での全反射または漏れ全反射（ＦＴＩＲ）を介して、側面３６０ａの反対側の側面３６０ｂに向けて、受け取った光３０２の少なくとも一部分を導き得る。
【００７９】
さらに、図３Ｂに最もよく示されるように、導波路３６０は、側面３６０ｃと側面３６０ｄとの間で垂直に延在し得る。側面３６０ｃおよび側面３６０ｄは各々、側面３６０ａから側面３６０ｂまで（例えば、導波路３６０の誘導方向に沿って）延在し得る。いくつかの例では、側面３６０ｃは、導波路３６０の比較的高い屈折率の媒質（例えば、フォトレジスト、エポキシなど）と、側面３６０ｃ（および／または導波路３６０の１つ以上の他の側面）に隣接する比較的低い屈折率の媒質（例えば、空気、真空、光学接着剤、ガラスなど）との間の界面に対応し得る。それゆえ、例えば、誘導光３０２が臨界角未満で側面３６０ｃに伝播する場合（例えば、側面３６０ｃでの隣接する材料の屈折率の比などに基づき得る）、側面３６０ｃ（または側面３６０ｃの一部分）に入射する誘導光は、反射されて導波路３６０内に戻り得る。同様に、臨界角未満で側面３６０ｄに入射する誘導光も、反射して導波路３６０内に戻り得る。それゆえ、導波路３６０は、例えば、側面３６０ｃおよび３６０ｄでの内部反射を介して、導波路３６０内の誘導光の発散を垂直に制御し得る。同様に、導波路３６０は、例えば、側面３６０ｅ（図３Ａに示される）と側面３６０ｆ（図３Ｃに示される）との間で水平に延在して、誘導光の発散を水平に制御し得る。
【００８０】
追加的に、図示される実施形態では、光３０２の少なくとも一部分（側面３６０ａで受け取られ、側面３６０ｂに向けて導かれる）は、傾斜した端面３６０ｇに到達し得る。ミラー３５０（例えば、端面３６０ｇ上に配設される）は、（側面３６０ａから端面３６０ｇに導かれる）誘導光３０２の少なくとも一部分を、側面３６０ｃに向けて反射光３０２ａ（図３Ｂに示される）として導波路３６０から外へ反射し得る。例えば、オフセット角度または傾斜角度３９０を、ミラー３５０からの反射光３０２ａが臨界角よりも大きく側面３６０ｃの特定の領域に向かって伝播するように選択することができる。その結果、反射光３０２ａは、（例えば、全反射などを介して）反射して導波路３６０内に戻るのではなく、側面３６０ｃを通して（少なくとも部分的に）伝送され得る。さらに、光検出器アレイ３１０は、（反射光３０２ａが導波路３６０から外へ伝送される）側面３６０ｃの特定の領域に隣接して配置されて、反射光３０２ａを受け取ることができる。
【００８１】
それゆえ、光検出器アレイ３１０は、（図３Ａおよび図３Ｂに示されるように）導波路３６０の誘導方向（例えば、側面３６０ｃに隣接する）と位置整合されて、側面３６０ｃから外へ伝播する反射光３０２ａを遮断および検出することができる。この構成により、例えば、システム３００は、アパーチャ３２２を通して伝送される集束光３０２の部分を遮断するための（アパーチャ３２２のサイズと比較して）大きな検出面積を含むシステムの空間効率の良い実装形態を提供することができる。
【００８２】
追加的に、図３Ｂに最もよく示されるように、導波路３６０はまた、導波路３６０の側面３６０ｂで送光器３４０からの放出された光ビーム３０４を受け取ってもよい。次いで、導波路３６０は、導波路３６０の内部で光ビーム３０４を側面３６０ａ（側面３６０ｂの反対側）に向けて導き得る。例えば、導波路３６０は、側面３６０ｂを含む導波路３６０の（水平方向により狭い）第１の長手方向部分を通して、次いで側面３６０ａを含む導波路３６０の（水平方向により広い）第２の長手方向部分を通して、光ビーム３０４を導いてもよい。次いで、導かれた光ビームは、側面３６０ａを通って、そしてアパーチャ３２２を通ってレンズ３３０に向かって導波路３６０を出ることができる。次いで、レンズ３３０は、導波路３６０から外へ伝播する放出された光ビームを、例えば、オブジェクト３９８を含むシーンに向けて指向させ得る。
【００８３】
次いで、レンズ３３０によってシーンに向けて指向させた放出された光ビームは、シーン内の１つ以上のオブジェクト（例えば、オブジェクト３９８）で反射し、レンズ３３０に（例えば、シーンからの光３０２の一部として）戻り得る。次いで、レンズ３３０は、入射光３０２（放出された光ビームの反射を含む）を、アパーチャ３２２を通して導波路３６０内へと（側面３６０ａで）集束させ得る。上記の説明に沿って、次いで導波路３６０は、受け取った光の少なくとも一部分（放出された光ビームの反射を含む）をミラー３５０に向けて導くことができ、次いでミラー３５０は、ミラー３５０に入射する集束光を、検出のためにアレイ３１０に向けて反射することができる（例えば、放出された光ビームの反射を含む）。
【００８４】
上述のように、システム３００を、送光器２４０およびシステム２９０に加えてまたは代えて、ＬＩＤＡＲデバイス２００とともに使用することができる。しかしながら、図２に示されるデバイス２００の構成とは異なり、システム３００は、システム３００が集束光３０２を受け取る指定位置（例えば、アパーチャ３２２）と同じ指定位置（例えば、アパーチャ３２２）から光ビーム３０４を放出する。その結果、システム３００を利用するＬＩＤＡＲデバイスは、例えば、視差に関連する誤差の影響を受けにくい走査されたシーン（例えば、データポイントクラウドなど）の表現を生成することが可能である。
【００８５】
図２を再度参照すると、例えば、送光器２４０は、システム２９０（例えば、レンズ２３０、アレイ２１０など）が放出光２０２の反射を受け取る位置および／または方向とは異なる位置および／または方向（例えば、視点など）から光２０２を放出し得る。それゆえ、コントローラ２３８は、システム２９０からのデータを調整して、送光器２４０とアレイ２１０との間の位置決め不整合に関連付けられた視差および／または他の光学誤差を打ち消すように構成され得る。いくつかのシナリオでは、この調整処理は計算コストが高く、調整されたデータは視差に関連付けられたいくつかの誤差を依然として含み得る。
【００８６】
他方で、システム３００では、放出光３０４の送信経路と集束光３０２の受信経路とを互いに位置整合させ得る（例えば、両経路はアパーチャ３２２の視点からのものである）。それゆえ、システム３００は、ＬＩＤＡＲデバイス２００について上述した視差の影響を受けにくいことが可能である。その結果、いくつかのシナリオでは、システム２９０からのＬＩＤＡＲデータの処理に関連付けられた計算と比較してより正確かつ／または効率的（例えば、視差を打ち消す、より少ないおよび／またはより簡単な調整）にシステム３００からのＬＩＤＡＲデータを使用して、走査されたシーンに関する情報を（例えば、コントローラ２３８を介して）計算することができる。
【００８７】
図示されるシステム３００の構成要素および特徴のサイズ、位置、向き、および形状は必ずしも縮尺通りではなく、説明の便宜のためにのみ図示されるものとして示されていることに留意されたい。さらに、いくつかの実施形態では、システム３００は、図示される構成要素よりも少ないまたは多い構成要素を含むことができ、図示される構成要素の１つ以上を物理的に組み合わせるか、または別個の構成要素に分割することが可能である。
【００８８】
第１の実施形態では、光検出器アレイ３１０を、側面３６０ｃ上に代替的に配設する（例えば、成形するなど）ことができる。
【００８９】
第２の実施形態では、アレイ３１０を、複数の光検出器ではなく単一の光検出器で置き換えることができる。
【００９０】
第３の実施形態では、導波路３６０とアパーチャ３２２との間の距離は様々であり得る。一例では、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、導波路３６０を、不透明材料３２０に沿って（例えば、接触させて、など）配設することができる。例えば、図示されるように、側面３６０ａは、アパーチャ３２２と実質的に同一平面上または近位にあり得る。この配置により、例えば、導波路３６０は、アパーチャ３０２を通して伝送された光３０２の発散に先立って、光３０２を受け取って導くことができる。ただし、他の例では、導波路３６０を、不透明材料３２０（およびアパーチャ３２２）からある距離（例えば、ギャップなど）に代替的に配置することができる。例えば、光学接着剤を使用して、不透明材料３２０を導波路３６０に結合することができる。
【００９１】
第４の実施形態では、レンズ３３０に対するアパーチャ３２２（および／または側面３６０ａ）の配置が様々であり得る。追加的に、図示されないが、システム３００は、シーンを走査しながら、特定の光学構成を達成するためにレンズ３３０、不透明材料３２０、および／または導波路３６０を移動させるアクチュエータを、任意選択により含むことが可能である。より一般的には、システム３００の光学特性（例えば、集束構成など）は、図示される構成とは異なることが可能であり、および／またはシステム３００の様々な用途に応じて調整することができる。一例では、アパーチャ３２２（および／または側面３６０ａ）を、レンズ３３０の焦点面に沿って配設することができる。別の例では、アパーチャ３２２（および／または側面３６０ａ）を、レンズ３３０の焦点面に平行に、ただし焦点面とレンズ３３０との間の距離とは異なるレンズ３３０までの距離に、配設することができる。それゆえ、いくつかの場合に、集束光３０２は、（アパーチャ３２２を通した伝送の後に）側面３６０ｂに向かって発散し始める前に導波路３６０の内部で収束し続けることができ、またはアパーチャ３２２（および／または側面３６０ａ）に到達する前に発散し始めることができる。また別の例では、アパーチャ３２２（および／または側面３６０ａ）を、レンズ３３０の焦点面に対してオフセット配向で配置することができる。例えば、システム３００は、（例えば、アクチュエータを介して）不透明材料３２０（および／または導波路３６０）を回転させて、導波路３６０内への光３０２の入射角を調整することができる。そうすることにより、例えば、コントローラ（例えば、コントローラ２３８）は、要因の中でもとりわけ、（例えば、走査されたシーンの特定の領域から到達するノイズ／干渉を低減するように、など）レンズ３３０のレンズ特性、システム３００の環境などの様々な要因に応じて、システム３００の光学特性をさらに制御することができる。
【００９２】
第５の実施形態では、不透明材料３２０を省くことができ、側面３６０ａをレンズ３３０の焦点面に沿ってまたは平行に、代替的に配置することができる。この実施形態では、側面３６０ａはアパーチャとして機能し得る。
【００９３】
第６の実施形態では、アレイ３１０の光検出器を、導波路３６０に結合された（例えば、導波路３６０上に配設されるか、または導波路３６０に成形される、など）別個の物理的構造体として代替的に実装することができる。
【００９４】
第７の実施形態では、光検出器アレイ３１０を、導波路３６０の１つ以上の他の側面（例えば、側面３６０ｄ、３６０ｅ、３６０ｆなど）に隣接して、代替的または追加的に配置することができる。この配置により、例えば、導波路３６０から外へ伝播する光を、図示される（アレイ３１０の）検出面積よりも大きな検出面積にわたって検出することができる。
【００９５】
第８の実施形態では、導波路３６０は、代替的に、円筒形状または任意の他の形状を有することができる。例えば、円筒状光ファイバは、光ファイバの第２の長手方向部分よりも小さい断面積を有する第１の長手方向部分を有するように形成することができる（側面３６０ａと側面３６０ｂとの間の導波路３６０の異なる断面積と同様に）。この実施形態では、アレイ３１０の光検出器を、光ファイバの円筒外面から外へ伝播する反射光３０２ａを受け取るために、光ファイバの外面を（少なくとも部分的に）囲むように、代替的に配置することができる。それゆえ、様々な例において、導波路３６０を、剛性構造体（例えば、スラブ導波路）または可撓性構造体（例えば、光ファイバ）として実装することができる。例えば、導波路３６０を、アパーチャ３２２を通して伝送された光３０２（または光３０２の一部分）を、発散光１０２の伝播方向に直交する平坦な表面（例えば、図１Ａに示される陰影領域）とは対照的に、様々な形状または位置を有し得る検出領域に向けて拡散する導波路ディフューザとして、代替的に構成することができる。
【００９６】
第９の実施形態では、導波路３６０を、長手方向に実質的に均一な断面積を有する導波路として代替的に実装することができる。例えば、導波路３６０の（水平方向により狭い）第１の長手方向部分と導波路３６０の（水平方向により広い）第２の長手方向部分との間の界面に画定される端面３６０ｇ上にミラー３５０を配設することに代えて、ミラー３５０を（少なくとも部分的に）導波路３６０内に埋め込むことが可能である（例えば、矩形のスラブ導波路など）。例えば、ミラー３５０は、部分的または選択的に反射する表面（例えば、ハーフミラー、ダイクロイックミラーなど）を含んでもよい。部分的または選択的に反射する表面を、例えば、誘導光３０４（側面３６０ｂで受け取られ、導波路３６０の内部で導かれる）の少なくとも一部分をミラー３５０を通して側面３６０ａに向けて伝送するように、かつ誘導光３０２（側面３６０ａで受け取られ、導波路３６０の内部で導かれる）の少なくとも一部分をアレイ３１０に向けて反射するように、構成することが可能である。
【００９７】
図４Ａは、例示的な実施形態による、複数の導波路４６０、４６２、４６４、４６６を含むシステム４００の断面図を示す。例示の目的で、図４Ａはｘｙｚ軸を示しており、ｚ軸はページの外側を指している。システム４００は、システム１００、２９０、および／または３００と同様であってもよく、システム２９０および送光器２４０に代えてまたは加えて、デバイス２００とともに使用することができる。例えば、ページの表面に沿った導波路４６０の側面は、導波路３６０の側面３６０ｄと同様であってもよい。
【００９８】
図示されるように、システム４００は、それぞれ不透明材料３２０およびレンズ３３０と同様であり得る不透明材料４２０およびレンズ４３０と、光源３４０と同様の１つ以上の光源を含む送光器４４０と、各々がアパーチャ３２２と同様であり得る複数のアパーチャ４２２、４２４、４２６、４２８と、光学素子４３４と、各々がミラー３５０と同様であり得る複数のミラー４５０、４５２、４５４、４５６、４６６と、各々が導波路３６０と同様であり得る複数の導波路４６０、４６２、４６４、４６６と、を含む。
【００９９】
例えば、送光器４４０は、放出された光ビーム（複数可）３０４と同様であり得る光ビーム４０４を放出するように構成されてもよい。そのために、送光器４４０は、１つ以上の光源（例えば、レーザバー、ＬＥＤ、ダイオードレーザなど）を含んでもよい。
【０１００】
第１の実施形態では、送光器４４０の単一の光源によって放出された光の部分は、それぞれ導波路４６０、４６２、４６４、４６６に向かって伝播し得る。例えば、光部分４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄの各々を、導波路４６０、４６２、４６４、４６６のそれぞれの導波路に向けて伝送することが可能である。この配置により、例えば、単一の光源を使用して、システム４００の４つの異なる送信チャネルを駆動することができる。
【０１０１】
第２の実施形態では、送光器４４０内の所与の光源を使用して、４つよりも少ないまたは多い送信チャネルを駆動することができる。例えば、送光器４４０は、光部分４０４ａ、４０４ｂを提供する第１の光源と、光部分４０４ｃ、４０４ｄを提供する第２の光源と、を含み得る。
【０１０２】
第３の実施形態では、送光器４４０は、特定の送信チャネルを駆動するための特定の光源を含み得る。例えば、第１の光源が光部分４０４ａを放出してもよく、第２の光源が光部分４０４ｂを放出してもよく、第３の光源が光部分４０４ｃを提供してもよく、第４の光源が光部分４０４ｄを放出してもよい。
【０１０３】
第４の実施形態では、図示されないが、送光器４４０は光４０４を単一の所与の導波路（例えば、広い入力端を有する）内に伝送してもよく、所与の導波路は光４０４を、所与の導波路から導波路４６０、４６２、４６４、４６６のそれぞれの導波路内に指向させた光部分４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄ（例えば、所与の導波路は、複数のより狭い出力端を有し得る）に分割することができる。代替的に、例えば、所与の導波路は、導波路４６０、４６２、４６４、４６６を所与の導波路の出力分岐として含んでもよい。
【０１０４】
送光器４４０内の光源の数にかかわらず、放出された光ビーム４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄは、次いで、システム４００の環境に向けて別個の送信経路に沿って伝播し得る。例として、光部分４０４ａを、導波路４６０の第１の側面（例えば、導波路３６０の側面３６０ｂと同様）を通して伝送することが可能である。導波路３６０と同様に、導波路４６０は、導波路４６０の反対側の第２の側（例えば、側面３６０ａと同様）で、光ビーム（複数可）４０４ａを導波路４６０の長手方向に、導波路４６０から外へ導き得る。次いで、導波路４６０から外へ伝送された光ビームは、アパーチャ４２２およびレンズ４３０を通ってシーンに向かって伝播し得る。次に、光部分４０４ａは、上述の送信経路に関連付けられたシステム４００の第１の送信チャネル（例えば、ＬＩＤＡＲ送信チャネルなど）を画定し得る。
【０１０５】
同様に、光ビーム（複数可）４０４ｂは、導波路４６２、アパーチャ４２４、およびレンズ４３０をこの順に通って延在する光ビーム（複数可）４０４ｂの送信経路に関連付けられた第２の送信チャネルを画定することが可能であり、光ビーム（複数可）４０４ｃは、導波路４６４、アパーチャ４２６、およびレンズ４３０をこの順に通って延在する光ビーム（複数可）４０４ｃの送信経路に関連付けられた第３の送信チャネルを画定することが可能であり、光ビーム（複数可）４０４ｄは、導波路４６６、アパーチャ４２８、およびレンズ４３０をこの順に通って延在する光ビーム（複数可）４０４ｄの送信経路に関連付けられた第４の送信チャネルを画定することが可能である。この配置により、送光器４４０は、シーンに向けて複数の送信チャネルに関連付けられた光ビームのパターン（例えば、複数の隣接する光ビーム、光ビームのグリッドパターンなど）を放出するように動作させることができる。
【０１０６】
レンズ４３０はまた、例えば、システム３００のレンズ３３０、光３０２、および不透明材料３２０とそれぞれ同様に、光４０２（環境からレンズ４３０に向かって伝播する）を不透明材料４２０上に集束させてもよい。しかしながら、システム３００とは異なり、不透明材料４２０は、導波路４６０、４６２、４６４、４６６とそれぞれ位置整合された（例えば、隣接する）複数のアパーチャ４２２、４２４、４２６、４２８を画定してもよい。それゆえ、システム４００は、アパーチャ４２２、４２４、４２６、４２８のそれぞれの位置に（例えば、レンズ４３０の焦点面に沿って、など）投影される集束光４０２のそれぞれの部分を捕捉することにより、複数の受信チャネルを含み得る。
【０１０７】
例えば、それぞれシステム３００の光３０２、アパーチャ３２２、導波路３６０、およびミラー３５０と同様に、アパーチャ４２２を通して伝送された集束光４０２の第１の部分は、導波路４６０によってミラー４５０に向けて導かれ得る。次いで、導かれた第１の部分は、ミラー４５０によって、第１の受信チャネルに関連付けられた第１の光検出器に向けて反射され得る。同様に、アパーチャ４２４、導波路４６２、およびミラー４５２を（この順に）通して伝送される光４０２の第２の部分は、第２の受信チャネルに関連付けられた第２の光検出器によって検出されることが可能であり、アパーチャ４２６、導波路４６４、およびミラー４５４を（この順に）通して伝送される光４０２の第３の部分は、第３の受信チャネルに関連付けられた第３の光検出器によって検出されることが可能であり、アパーチャ４２８、導波路４６６、およびミラー４５６を（この順に）通して伝送される光４０２の第４の部分は、第４の受信チャネルに関連付けられた第４の光検出器によって検出されることが可能である。
【０１０８】
この処理を通じて、例えば、システム４００は、シーンの一次元（１Ｄ）画像（例えば、画素またはＬＩＤＡＲデータポイントの水平配置など）を取得することができる。例えば、１Ｄ画像の第１の画素またはデータポイントは、アパーチャ４２２に関連付けられた第１の受信チャネルからのデータに基づくことが可能であり、１Ｄ画像の第１の画素に（水平方向に）隣接する第２の画素は、アパーチャ４２４に関連付けられた第２の受信チャネルからのデータに基づくことが可能である。追加的に、この配置では、各送信チャネルは、対応する受信チャネルに関連付けられた受信経路と（それぞれのアパーチャを通して）互いに位置整合された送信経路に関連付けられてもよい。それゆえ、システム３００と同様に、システム４００は、アパーチャ４２２、４２４、４２６、４２８の指定位置によって画定される、互いに位置整合された送信／受信チャネルの対を提供することにより、視差の影響を軽減することができる。
【０１０９】
導波路４６０、４６２、４６４、４６６は、水平（例えば、ｘｙ平面に沿った）配置をなすように図示されているが、いくつかの例では、システム４００は異なる配置をなす導波路を含み得る。第１の例において、導波路を、シーンの垂直な１Ｄ画像（またはＬＩＤＡＲデータポイントのライン）表現を取得するために、代替的または追加的に垂直に（例えば、ｙｚ平面に沿って）配置することができる。第２の例では、導波路を、シーンの２次元（２Ｄ）画像（またはＬＩＤＡＲデータポイントの２Ｄグリッド）を取得するために、水平および垂直の両方に（例えば、２次元グリッドとして）代替的に配置することができる。
【０１１０】
光学素子４３４は、送光器４４０と導波路４６０、４６２、４６４、４６６との間に介在させることができ、光ビーム４０４の光学特性を、再指向、集束、コリメート、および／または他の方法で調整するように構成することができる。そのために、光学素子４３４は、レンズ、ミラー、ビームコリメータ、光フィルタなどの光学素子の任意の組み合わせを備えてもよい。
【０１１１】
いくつかの例では、光学素子４３４は、シリンドリカルレンズ、および／または（少なくとも部分的に）光ビーム４０４を（光部分４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄとして）コリメートおよび／または導波路４６０、４６２、４６４、４６６に向けて指向させるように構成された他の光学素子を含むことができる。この配置により、例えば、送光器４４０と導波路４６０との間に光学素子４３４が介在しなかった場合よりも、放出された光部分４０４ａからの比較的大量のエネルギーを導波路４６０内に指向させることができる。さらに、この配置により、例えば、放出された光部分４０４ａは、導波路４６０の内部で導かれる（例えば、全反射を介して、など）ように、光ビーム（複数可）４０４ａに好適な特定の入射角（例えば、導波路４６０の臨界角未満など）に応じて導波路４６０内に指向させてもよい。同様に、光学素子４３４は、光ビーム４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄを、それぞれ導波路４６２、４６４、４６６内への伝送のためにコリメートおよび／または指向させるように構成することができる。
【０１１２】
図示される実施形態では、光学素子４３４を、送光器４４０と導波路４６０、４６２、４６４、４６６との間に介在させた単一の光学素子として実装することができる。例えば、光学素子４３４は、光ビーム４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄを少なくとも部分的にコリメートするためのシリンドリカルレンズとして配置された光ファイバを含んでもよい。ただし、他の実施形態では、光学素子４３４を、複数の物理的に分離した光学素子（例えば、複数のシリンドリカルレンズ）として代替的に実装することができる。
【０１１３】
図示されるように、導波路４６０、４６２、４６４、４６６の各導波路は、不透明材料４２０に隣接するそれぞれの入力端、および傾斜ミラー（例えば、ミラー４５０、４５２、４５４、４５６のうちの１つ）が位置決めされたそれぞれの出力端からの長さが異なり得る。この配置により、いくつかの実装形態では、各受信チャネルの光検出器を、空間効率の良い方法で導波路４６０、４６２、４６４、４６６のそれぞれの出力端に隣接させて設置することができる。
【０１１４】
図４Ｂは、システム４００の別の断面図を示し、ｚ軸はまた、ページから外を指している。例えば、図４Ｂに示されるシステム４００の構成要素のうちの１つ以上は、図４Ａに示される構成要素のうちの１つ以上の上方または下方に（例えば、ｚ軸に沿って）配置され得る。
【０１１５】
図示されるように、システム４００はまた、複数の受光器４１０、４１２、４１４、４１８を搭載する支持構造４７０を含む。そのために、受光器４１０、４１２、４１４、および４１６の各々は、アレイ１１０、２１０、および／または３１０のうちのいずれかの光検出器と同様の１つ以上の光検出器を含むことができる。一実施形態では、受光器４１０、４１２、４１４、４１６の各々は、互いに並列に接続された光検出器（例えば、ＳｉＰＭ、ＭＰＣＣなど）のそれぞれのアレイを含むことができる。別の実施形態では、各受光器は代替的に単一の光検出器を含んでもよい。
【０１１６】
追加的に、受光器４１０、４１２、４１４、４１６は、それぞれミラー４５０、４５２、４５４、４５６で反射される反射光（例えば、システム３００の反射光３０２ａと同様）を遮断および検出するように配置されてもよい。例えば、受光器４１０は、ミラー４５０により反射された光の伝播経路に沿って位置決めされてもよく、受光器４１２は、ミラー４５２により反射された光の伝播経路に沿って位置決めされてもよく、受光器４１４は、ミラー４５４により反射された光の伝播経路に沿って位置決めされてもよく、受光器４１６は、ミラー４５６によって反射された光の伝播経路に沿って位置決めされてもよい。特定の一実装形態では、受光器４１０、４１２、４１４、４１６は、それぞれ、ｚ軸の方向にミラー４５０、４５２、４５４、４５６と重なるように配置され得る。
【０１１７】
支持構造４７０は、１つ以上の光検出器のグループを搭載するプリント回路基板（ＰＣＢ）を含むことができ、各グループは、遮光体（複数可）４７２によって囲まれ得る。例えば、光検出器（複数可）の第１のグループは、受光器４１０に関連付けられた第１の受信チャンネルを画定してもよく、隣接する第２のグループは、受光器４１２に関連付けられた第２の受信チャネルを画定してもよく、隣接する第３のグループは、受光器４１４に関連付けられた第３の受信チャネルを画定してもよく、第４のグループは、受光器４１６に関連付けられた第４の受信チャネルを画定してもよい。代替的または追加的に、構造体４７０は、レシーバ４１０、４１２、４１４、４１６を支持するのに好適な材料特性を有する異なるタイプの固体材料を含んでもよい。
【０１１８】
遮光体（複数可）４７２は、受光器４１０、４１２、４１４、４１６の周りに配置された１つ以上の光吸収材料（例えば、ブラックカーボン、ブラッククロム、ブラックプラスチックなど）を含むことができる。そのために、例えば、遮光体（複数可）４７２は、外部光源（例えば、周囲光など）からの光が受光器４１０、４１２、４１４、４１６に到達するのを防止する（または低減する）ことが可能である。代替的または追加的に、いくつかの例では、遮光体（複数可）４７２は、システム４００の受光器に関連付けられた受信チャネル間のクロストークを防止または低減することができる。そのために、遮光体（複数可）４７２は、受光器４１０、４１２、４１４、４１６などを互いに光学的に分離するように構成されてもよい。図示されるように、例えば、遮光体（複数可）４７２は、ハニカム構造の形状に成形されてもよく、ハニカム構造の各セルは、第２の隣接する受光器（例えば、受光器４１２）の光検出器に向かって伝播する光から第１の受光器（例えば、受光器４１０）の光検出器を遮蔽する。この配置により、例えば、システム４００は、システム４００内のそれぞれの導波路と各々位置整合された光検出器の複数のアレイの（例えば、構造体４７０の表面に沿った）空間効率の良い配置を可能にし得る。遮光体（複数可）４７２の他の形状および／または配置（例えば、矩形形状のセル、他の形状のセルなど）も可能であることに留意されたい。
【０１１９】
図４Ｃは、システム４００のまた別の断面図を示す。図４Ｃに示される断面図では、ｙ軸はページから外を指している。図示されるように、導波路４６０は、導波路３６０の側面３６０ａおよび３６０ｂとそれぞれ同様であり得る側面４６０ａおよび４６０ｂを含む。図４Ｃに示されるように、システム４００はまた、光フィルタ４３２、複数の基板４７４、４７６、４７８、４８０、複数の光学接着剤４８２、４８４、４８６、および光学素子４８８を含む。
【０１２０】
光フィルタ４３２は、光フィルタ１３２と同様であってもよい。例えば、光フィルタ４３２は、光４０２の特定の波長を減衰させるように構成された１つ以上のデバイスを含むことができる。例えば、フィルタ４３２は、送光器４４０によって放出される光の波長域外の波長を減衰させるように構成され得る。そうすることにより、例えば、フィルタ４３２は、光フィルタ１３２の説明に沿って、受光器４１０に到達する周囲／バックグラウンド光の量を防止または低減する（それにより、受光器４１０を使用して得られる測定値の精度を改善する）ことができる。いくつかの例では、基板４７４（およびフィルタ４３４）は、水平に（ページを貫いて、ｙ軸に沿って）延在して、導波路４６２、４６４、および４６６（図４Ａに示す）に向かって伝播する光を同様に減衰させ得る。図示される実施形態では、フィルタ４３２は、基板４７４の所与の面（不透明材料４２０に隣接する面の反対側）に配設されている。
【０１２１】
別の実施形態では、フィルタ４３２は、不透明材料４２０に隣接する基板４７４の面上、または光４０２の伝播経路に沿ったシステム４００の任意の他の位置に（すなわち、受光器４１０での光の検出前に）代替的に配置されてもよい。また別の実施形態では、基板４７４を、フィルタ４３２の光フィルタリング特性を有する材料から形成することができる。それゆえ、この実施形態では、フィルタ４３２をシステム４００から省くことができる（すなわち、フィルタ４３２の機能を基板４７４により実行することができる）。さらに別の実施形態では、フィルタ４３２を、各々、基板４７４と受光器のうちのそれぞれの１つとの間に配設される複数の（例えば、より小さい）フィルタとして実装することができる。例えば、第１のフィルタを使用して、受光器４１０に向かって伝播する光を減衰させることができ、第２の別個のフィルタを使用して、受光器４１２に向かって伝播する光を減衰させることができる、などである。例として図４Ｂを再度参照すると、遮光体４７２のハニカム構造のセル４１０、４１２、４１４、４１６などの各々に（またはこれに隣接して）、各フィルタを配置することができる。
【０１２２】
基板４７４、４７６、４７８、４８０を、それぞれの基板に少なくともいくつかの波長の光（例えば、放出光４０４の波長など）を透過させるように構成された任意の透明材料から形成することができる。一実施形態では、基板４７４、４７６、４７８、４８０はガラスウエハを含むことができる。
【０１２３】
光学接着剤４８２、４８４、４８６は、システム４００の少なくとも１つの構成要素をシステム４００の少なくとも１つの他の構成要素に機械的に取り付ける任意の接着材料から形成されてもよい。一例において、光学接着剤４８２、４８４、および／または４８６を、固体形態に硬化して２つの特定の構成要素を互いに付着させる液体形態の２つの特定の構成要素間に配置することができる。光学接着剤の例は、透明な無色の液体形態から固体形態に転換し得るフォトポリマーまたは他のポリマーを含み得る（例えば、紫外線または他のエネルギー源への曝露に応答して）。
【０１２４】
図示されるように、接着剤４８２は、基板４７６および４７８間に配設されて、基板４７６を基板４７８に結合することができる。追加的に、図示されるように、接着剤４８２は、導波路４６０の１つ以上の側面を囲む。そのために、いくつかの例では、接着剤４８２は、導波路４６０の材料よりも低い屈折率を有し得る。これらの例では、接着剤４６０に隣接する導波路４６０の壁、側面などでの屈折率の差により、導波路の内部の誘導光が導波路４６０と接着剤４８２との界面（複数可）で内部反射して導波路内に戻る。追加的に、接着剤４８２は、システム４００の他の導波路（例えば、４６２、４６４、４６６）の１つ以上の側面を囲むように構成されてもよい。例えば、図示されないが、導波路４６２、４６４、４６６は、導波路４６０と同様に、基板４７６上に配設されてもよい。この例では、接着剤４８２はまた、特定の相対配置で（例えば、ｘｙ平面で水平に）導波路を支持してもよい。
【０１２５】
さらに、図示されるように、接着剤４８４は、不透明材料４２０と、基板４７６および４７８間に挟まれた導波路と、の間に配設され、接着剤４８６は基板４８０と基板４７６、４７８との間に配設される。
【０１２６】
一実装形態では、システム４００の導波路を基板４７６上に配設し、次いで接着剤４８２を基板４７６上と導波路の１つ以上の側面の周りとに配設して、導波路を特定の相対配置で支持および／または維持することができ、次いで基板４７８を接着剤４８２上に配設することができる。基板４７６および４７８（を含むこれらの）間の構成要素のアセンブリは、導波路の「チップ」アセンブリを合わせて提供することができる。さらに、この実装形態では、チップを、（例えば、導波路の損傷および／または光学特性の変更の可能性を低減するために）基板４７０、４７２間の「サンドイッチ型」導波路のいずれを通して切断することもなく、基板４７６、４７８の第１の側面（不透明材料４２０に隣接する面）と、基板４７６、４７８の反対側の第２の側面（基板４８０に隣接する側面）と、の近くでダイシングすることができる。
【０１２７】
例えば、チップをダイシングした後、接着剤４８２の一部分が、導波路４６０の側面４６０ａおよび４６０ｂを依然として囲んでもよい。次いで、接着剤４８４を使用して、不透明材料４２０をダイシングされたチップに取り付けることができる（例えば、不透明材料４２０を基板４７６、４７８、および光学接着剤４８２と機械的に結合することにより）。追加的に、接着剤４８４を、接着剤４８２と同様の材料（例えば、同じ屈折率など）から形成することができる。それゆえ、アパーチャを通って伝播する光は、実質的に均一な光学媒体（例えば、接着剤４８２、４８４）内の導波路４６０に向かって伝播し続け、それにより、導波路４６０に入る前の光の反射または屈折に関連付けられた光学歪みを低減または防止することができる。さらに、図示されるように、接着剤４８４はまた、アパーチャを通って延在し、それゆえ、基板４７４を基板４７６、４７８に結合する（例えば、取り付ける）ことができる。それゆえ、接着剤４８２、４８４によって画定された均一な光学媒体は、同様に、不透明材料４２４によって画定されたアパーチャを通って延在してもよい。
【０１２８】
接着剤４８４と同様に、接着剤４８６を使用して、基板４８０を、基板４７６、４７８および接着剤４８２に、側面４６０ｂに隣接するチップアセンブリの反対側の端部で取り付けることができる。それゆえ、送光器４４０によって放出された光部分４０４ａは、接着剤４８２および４８６（例えば、同様の材料特性を有する）によって画定された実質的に均一の光学媒体（例えば、均一な屈折率）における基板４８０と導波路４６０との間のギャップを通って、同様に側面３６０ｂ内に伝播し得る。
【０１２９】
代替的に、いくつかの実施形態では、システム４００は、基板４７６、４７８の端面と導波路との間にギャップのないサンドイッチ型導波路配置を含むことができる。例えば、導波路サンドイッチ配置を、基板４７６、４７８および導波路をダイシングすることにより形成することができる。この例では、導波路を、ダイシングに起因する損傷を軽減するのに十分な硬度を有する材料から形成することができる。さらに、この例では、ダイシング後に導波路のダイシング面を、任意選択により、研磨して、ダイシング面の平滑度を改善することができる。
【０１３０】
光学素子４８８は、ミラー４５０によって受光器４１０に向けて反射された光４０２ａの光学特性を変更するように構成されたデバイスの任意の組み合わせ（ミラー４５０と受光器４１０との間に配設される）を含み得る。一例では、光学素子４８８は、受光器４１０に到達する前に光４０２ａのエネルギー密度を分配するように構成された混合ロッドまたはホモジナイザを含み得る。これは、ミラー４５０により反射された光４０２ａが不均一なエネルギー分布を有する場合に有用となり得る。例えば、受光器４１０の光検出器は、光子の検出後の「クエンチング」回復期間に関連付けられる単一光子検出器（例えば、アバランシェフォトダイオードなど）を含み得る。光学素子４８６を使用して光４０２ａのエネルギーを分配することにより、第２の光子が受光器４１０の異なる光検出器に向けて指向され得るため、「クエンチング」回復期間中に第２の光子が同じ光検出器に到達する可能性を低減することができる。いくつかの例では、光学素子４８８は、代替的または追加的に、レンズ、フィルタなどの他のタイプの光学素子を含んでもよい。
【０１３１】
図４Ａを再度参照すると、いくつかの例では、導波路４６２、４６４、４６６を、導波路４６０と同様に基板４７６上に配設することができる（例えば、ｘｙ平面に水平に配置される）。さらに、いくつかの例では、システム４００は、同じ水平面内に追加の（またはより少ない）導波路を含むことができる（例えば、基板４７６上などに配設される）。さらに、図４Ｂを再度参照すると、これらの追加の導波路は、図４Ｂに示されるハニカム形状の遮光構造体４７２のそれぞれのセルを同様に位置整合させることができる。
【０１３２】
代替的または追加的に、いくつかの例では、システム４００は、導波路４６０、４６２、４６４、４６６が位置決めされた平面とは異なる水平面に沿って取り付けられた（例えば、基板４７８上などに配設された）導波路を含み得る。異なる水平面内の導波路は、システム４００の追加の受光器と位置整合され得る。例えば、追加の受光器は、図４Ｂに示されるハニカム形状の遮光体（複数可）４７２のそれぞれのセル内に配設されてもよい。さらに、不透明材料４２０は、これらの追加の導波路と位置整合された追加のアパーチャを含み得る。この配置により、システム４００は、レンズ４３０の焦点面の追加領域を撮像して、（個別の受信チャネルを使用して）不透明材料４２０上に投影された集束光４０２のそれぞれの部分の検出に基づいて、２次元（２Ｄ）走査画像（またはＬＩＤＡＲデータポイントの２Ｄグリッド）を提供することができる。代替的または追加的に、システム４００のアセンブリ全体を回転または移動させて、シーンの２Ｄ走査画像を生成することができる。
【０１３３】
一例では、不透明材料４２０は、レンズ４３０の焦点面に沿ってアパーチャのグリッドを画定してもよく、グリッドの各アパーチャは、レンズ４３０のＦＯＶの特定の部分からの光を検出してもよい。一実施形態では、不透明材料４２０は、６４個のアパーチャを４列含むことができ、水平方向に隣接するアパーチャ（例えば、ｙ軸に沿って配置される）の各列は、アパーチャの別の列から垂直オフセット（例えば、ｚ軸に沿って）によって分離される。それゆえ、この実施形態では、システム４００は、４×６４＝２５６個の受信チャネル、および２５６個の互いに位置整合された送信チャネルを提供し得る。他の実施形態では、システム４００は、異なる数の送信／受信チャネル、および／または不透明材料４２０によって画定されるアパーチャの異なる配置を含み得る。
【０１３４】
いくつかの実装形態では、システム４００は、複数の送信および受信チャネルを使用して周囲環境を走査しながら、軸の周りに回転させることができる。図２を再び参照すると、例えば、システム４００を、システム４００が光パルスを伝送して光パルスの反射を検出している間に（例えばアクチュエータ２９６などを使用して）軸の周りに回転するプラットフォーム２９４と同様の回転プラットフォームに搭載することができる（アパーチャ４２２、４２４、４２６、４２８などを介して）。この例では、コントローラ（例えば、コントローラ２３８）または他のコンピュータシステムは、システム４００の互いに位置整合された送信／受信チャネルを使用して収集されたＬＩＤＡＲデータを受信し、次いでＬＩＤＡＲデータを処理してシステム４００の環境の３Ｄ表現を生成することができる。一実装形態では、システム４００を車両で利用することができ、３Ｄ表現を使用して車両の様々な動作を促進することができる（例えば、車両の周囲のオブジェクトを検出および／または識別し、環境内の車両の自律ナビゲーションを促進し、ディスプレイなどを介して車両のユーザに３Ｄ表現を表示する）。
【０１３５】
システム４００の様々な構成要素について図４Ａ〜図４Ｃに示される様々なサイズ、形状、および位置（例えば、隣接する導波路間の距離など）は必ずしも縮尺通りではなく、説明の便宜のためにのみに図示されるものとして示されていることに留意されたい。
【０１３６】
図５は、例示的な実施形態による別のシステム５００の断面図を示す。システム５００は、例えば、システム１００、２９０、３００、および／またはシステム４００と同様であってもよい。説明の便宜上、図５はｘｙｚ軸を示し、ここで、ｙ軸はページから外を指している。そのために、図５に示されるシステム５００の断面図は、図４Ｃに示されるシステム４００の断面図と同様であってもよい。
【０１３７】
図５に示されるように、システム５００は、受光器５１０、不透明材料５２０、光フィルタ５３２、光学素子５３４、送光器５４０、ミラー５５０、側面５６０ａおよび５６０ｂを有する導波路５６０、支持構造５７０、１つ以上の遮光体５７２、基板５７４、５７６、５７８、および光学接着剤５８２、５８４、ならびに、システム４００のそれぞれ、受光器４１０、不透明材料４２０、光フィルタ４３２、光学素子４３４、送光器４４０、ミラー４５０、導波路４６０、側面４６０ａおよび４６０ｂ、支持構造４７０、遮光体（複数可）４７２、基板４７４、４７６、４７８、光学接着剤４８２、４８４、および光学素子５８８、と同様であり得る光学素子５８８を含む。そのために、受光光５０２、反射光５０２ａ、放出光５０４、および放出された光部分５０４ａは、それぞれ、受光光４０２、反射光５０２ａ、放出光５０４、および放出光部分５０４ａと同様であり得る。
【０１３８】
一実施形態では、光学素子５３４は、ページを貫いて（ｙ軸に沿って）延在して光ビーム５０４のそれぞれの部分を、システム５００の１つ以上の他の導波路（図示せず）内に、少なくとも部分的にコリメートおよび／または指向させる円柱レンズ（例えば光ファイバ）を含むことができる。
【０１３９】
さらに、図示されるように、システム５００はまた、支持構造５９０、接着剤５９２、および接着剤５９４を含む。
【０１４０】
支持構造体５９０は、支持構造体５７０と同様の材料（例えば、ＰＣＢ、固体プラットフォームなど）から形成されてもよい。さらに、図示されるように、構造体５９０を、送光器５４０を搭載するプラットフォームとして構成することができる。例えば、構造体５９０を、送光器５４０の１つ以上の光源（例えば、レーザバーなど）が搭載されたＰＣＢとして実装することができる。この例では、構造体５９０は、光ビーム５０４を放出するために送光器５４０を動作させるパワーおよび信号を伝送するための配線または他の回路を、任意選択により含み得る。いくつかの例では、構造５７０は、同様に、受光器５１０に向けてミラー５５０によって反射される（および導波路５６０から伝播する）光５０２ａを検出するために受光器５１０を動作させるように、パワーおよび／または受光器５１０との通信信号を伝送するための配線および／または回路を含み得る。
【０１４１】
接着剤５９２、５９４を、システム５００の少なくとも２つの構成要素を互いに取り付けるか、または他の方法で結合するのに好適な、任意の接着材料から形成することができる。そのために、例示的な接着材料（接着剤５７４、５７６、５７８、５８２、５９２、および／または５９４で使用することができる）の非網羅的なリストは、とりわけ、非反応性接着剤、反応性接着剤、溶剤ベースの接着剤（例えば、溶解ポリマーなど）、ポリマー分散接着剤（例えば、ポリ酢酸ビニルなど）、感圧性接着剤、接触接着剤（例えば、ゴム、ポリクロロプレン、エラストマなど）、高温接着剤（例えば、熱可塑性プラスチック、エチレン酢酸ビニルなど）、多成分接着剤（例えば、熱硬化性ポリマー、ポリエステル樹脂−ポリウレタン樹脂、ポリポール−ポリウレタン樹脂、アクリルポリマーーポリウレタン樹脂など）、一液型接着剤、紫外線（ＵＶ）光硬化型接着剤、光硬化材料（ＬＣＭ）、熱硬化接着剤（例えば、熱硬化性エポキシ、ウレタン、ポリイミドなど）、および湿気硬化接着剤（例えば、シアノアクリレート、ウレタンなど）を含む。
【０１４２】
いくつかの例では、接着剤５９２、５９４は、光学接着剤４８２、４８４、４８６について記載された材料と同様に、光学接着材料（例えば、少なくともいくつかの波長の光５０４に対して透明な材料）を含んでもよい。他の例では、接着剤５９２、５９４は、接着材料であって、不透明である、および／または接着材料に入射する光の少なくともいくつかの波長をそれ以外に減衰または阻止する、接着材料を含み得る。これらの例では、接着剤５９２、５９４（例えば、不透明接着剤など）を利用して、周囲光が受光器５１０に到達するのを低減および／または阻止し、それにより受光器５１０を使用して得られる測定値の精度を改善することができる。
【０１４３】
いくつかの実装形態では、システム５００は、システム４００内の構成要素のうちの１つ以上（例えば、送光器４４０、光学素子４３４など）の代替配置を提示し得る。
【０１４４】
図４Ｃを再度参照すると、例えば、システム４００の「サンドイッチ型」導波路チップアセンブリは、基板４７６、４７８間に配設された１つ以上の導波路を含む。それゆえ、基板４７６および４７８は、例えば、チップの垂直端部を画定し得る。さらに、システム４００の導波路は、基板４７４、４８０間に配設されてもよい。それゆえ、基板４７４（またはフィルタ５３２）および基板４８０は、チップの水平端部を画定し得る。それゆえ、システム４００では、光学素子４３４および送光器４４０は、チップの外側（すなわち、基板４７４、４７６、４７８、４８０間の領域の外側）に配設される。
【０１４５】
ここで図５に戻ると、システム５００の送光器５４０（および／または光学素子５３４）は、異なる方法で導波路５６０に光学的に結合され得る。例えば、光学素子５３４および／または送光器５４０は、システム５００のチップアセンブリの内部に代替的に配設され得る。図示される例では、光学素子５３４は、導波路５６０も支持する（例えば、導波路５６０の側面５６０ｂに隣接する）基板５７６の同じ表面上に配設されてもよい。ただし、他の例では、光学素子５３４は、チップアセンブリの内部の異なる表面に配設され得る。第１の例では、光学素子５３４は、送光器５４０が搭載された構造体５９０の同じ表面に搭載され得る。第２の例では、光学素子５３４は、側面５６０ｂ上に搭載され、および／または側面５６０ｂに取り付けられ得る。第３の例では、図示されないが、基板５７８は、さらに水平に（例えば、ｘ軸に沿って）代替的に延在して素子５３４の指定位置に重なり得る（例えば、構造体５９０は、水平により狭いことが可能である。この例では、光学素子５７８は、基板５７８の表面上に代替的に配設され得る。第４の例では、光学素子５３４は、チップアセンブリの内部の別の支持構造体（図示せず）上に代替的に配設され得る。他の例も可能である。
【０１４６】
追加的に、システム４００の送光器４４０とは異なり、システム５００の送光器５４０もチップアセンブリの内部に含めることが可能である。例えば、図示されるように、接着剤５９４は、光学素子５３４および／または導波路５６０に隣接する指定位置で送光器５４０および／または構造５９０を基板５７６に結合（例えば、取り付け、貼り付けなど）することができる。さらに、例えば、接着剤５９２は、構造体５９０（および／または送光器５４０）を基板５７８に結合または取り付けることができる。この配置により、例えば、基板５７６はシステム５００のチップアセンブリの底面を画定してもよく、基板５７８、接着剤５９２、および構造体５９０は合わせてチップアセンブリの上面を画定し得る。それゆえ、システム４００のチップアセンブリとは異なり、送光器５４０、光学素子５３４、および導波路５６０は、システム５００のチップアセンブリの内部に配設され得る（例えば、基板５７６、５７８、構造体５９０などによって画定される上面と底面との間）。
【０１４７】
送光器５４０および光学素子５３４をチップアセンブリの内部に配設することにより、例えば、システム５００は、システム５００の環境に起因するこれらの光学部品への損傷を防御および／または防止し得る。追加的に、例えば、システム５００のチップアセンブリは、送光器５４０、光学素子５３４、および導波路５６０を互いに対して特定の相対配置で支持および／または維持することが可能である。そうすることにより、例えば、システム５００は、これらの構成要素の特定の相対配置が不注意に変更される場合（例えば、これらの構成要素のうちの１つが他の構成要素とは異なるように移動する場合）に、そうしない場合に発生し得る較正誤差および／または位置不整合誤差の影響を受けにくくなり得る。
【０１４８】
システム５００の構成要素のいくつか（例えば、レンズなど）は、説明の便宜上図５の例示から省かれていることに留意されたい。それゆえ、図示されないが、システム５００は、システム１００、２９０、３００、４００、および／またはデバイス２００の構成要素のうちのいずれかと同様のレンズ、複数の導波路、および／または１つ以上の他の構成要素を含んでもよい。例えば、図示されないが、システム５００は、システム４００の導波路４６０、４６２、４６４、４６６と同様に、水平配置で（ｘｙ平面に沿って）基板５７６上に配設された複数の導波路を含んでもよい。また、システム５００は、図示されるものよりも多い、少ない、または異なる構成要素を含んでもよいことに留意されたい。例えば、システム５００は、接着剤５９２、５９４（例えば、ボルト、ネジ、コネクタなど）に代えてまたは加えて、１つ以上の他の構成要素を使用して、基板５７８、５７６、および構造５９０を互いに接続し得る。他の例も可能である。
【０１４９】
ＩＩＩ．例示的な方法およびコンピュータ可読媒体
図６は、例示的な実施形態による方法６００のフローチャートである。方法６００は、例えば、システム１００、３００、４００、５００、および／またはデバイス２００のうちのいずれかとともに使用され得る方法の実施形態を提示する。方法６００は、ブロック６０２〜６１２のうちの１つ以上によって示されるように、１つ以上の動作、機能、またはアクションを含み得る。ブロックは順次的な順序で示されているが、これらのブロックは、場合によっては、並列に、および／または本明細書に記載されるものとは異なる順序で実行されてもよい。また、様々なブロックは、所望の実装形態に基づいて、より少ないブロックに結合され、追加のブロックに分割され、および／または削除されてもよい。
【０１５０】
加えて、本明細書に開示される方法６００ならびに他の処理および方法について、フローチャートは、本実施形態の１つの可能な実装形態の機能および動作を示す。この点で、各ブロックは、モジュール、セグメント、製造または動作処理の一部分、または処理の特定の論理機能またはステップを実装するためにプロセッサによって実行可能な１つ以上の命令を含むプログラムコードの一部分を表し得る。プログラムコードは、例えば、ディスクまたはハードドライブを含む記憶デバイスなど、任意のタイプのコンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。コンピュータ可読媒体は、例えば、レジスタメモリ、プロセッサキャッシュ、およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のような短期間データを記憶するコンピュータ可読媒体などの非一過性コンピュータ可読媒体を含み得る。コンピュータ可読媒体はまた、例えば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスクまたは磁気ディスク、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）などのセカンダリまたは永続的長期ストレージなどの非一過性媒体を含み得る。コンピュータ可読媒体はまた、任意の他の揮発性または不揮発性記憶システムであってもよい。コンピュータ可読媒体は、例えば、コンピュータ可読記憶媒体、または有形の記憶デバイスとみなされ得る。加えて、方法６００および本明細書で開示される他の処理および方法について、図６の各ブロックは、処理内の特定の論理機能を実行するために配線される回路を表し得る。
【０１５１】
ブロック６０２で、方法６００は、光源を介して、導波路に向けて光ビームを放出することを伴う。ブロック６０４で、方法６００は、導波路の内部で、アパーチャを通した伝送のために、放出された光ビームを導くことを伴う。例えば、光源３４０は、導波路３６０の側面３６０ｂに向けて光ビーム３０４を放出してもよい。次いで、導波路３６０は、導波路３６０の内部の光ビーム３０４を、アパーチャ３２２に隣接する側面３６０ａに向けて導き得る。次いで、導かれた光ビーム３０４は、側面３６０ａで導波路３６０を出て、アパーチャ３２２を通ってレンズ３３０に向かって伝播し得る。
【０１５２】
ブロック６０６で、方法６００は、レンズを介して、アパーチャを通して伝送された光ビームをシーンに向けて指向させることを伴う。ブロック６０８で、方法６００は、レンズを介して、シーンからアパーチャに向かって導波路内へと伝播する光を集束させることを伴う。いくつかの例では、シーンから伝播する光は、シーン内のオブジェクトによって反射された光を含み得る。例えば、（ブロック６０６で）レンズ３３０は、放出光３０４を、オブジェクト３９８を含むシーンに向けて指向させてもよい。次いで、オブジェクト３９８は、オブジェクト３９８に入射する放出光の少なくとも一部分を反射してレンズ３３０に向けて戻し得る。次いで、（ブロック６０８で）レンズ３３０は、放出光の反射された部分を、（図３Ｂに示される）集束光３０２の一部として集束させることが可能である。
【０１５３】
ブロック６１０で、方法６００は、集束光を導波路の内部で導くことを伴う。ブロック６１２で、方法６００は、導波路からの集束光の少なくとも一部分を光検出器のアレイに向けて伝送することを伴う。例えば、導波路３６０は、アパーチャ３２２を通して伝送されて側面３６０ａで受け取られた集束光３０２を、側面３６０ｂに向けて導き得る。導かれた集束光（または集束光の一部分）は、傾斜ミラー３５０に到達することができ、次いでミラー３５０によって（例えば、反射光３０２ａとして）アレイ３１０に向けて反射され得る。
ＩＶ．結論
【０１５４】
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、および方法の様々な特徴および機能について記載している。本明細書では様々な態様および実施形態が開示されているが、他の態様および実施形態も明らかであろう。本明細書で開示された様々な態様および実施形態は、例示のみ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。
【図１Ａ】
0006935007.tif 000018
【図１Ｂ】
0006935007.tif 000019
【図２Ａ】
0006935007.tif 000020
【図２Ｂ】
0006935007.tif 000021
【図３Ａ】
0006935007.tif 000022
【図３Ｂ】
0006935007.tif 000023
【図３Ｃ】
0006935007.tif 000024
【図４Ａ】
0006935007.tif 000025
【図４Ｂ】
0006935007.tif 000026
【図４Ｃ】
0006935007.tif 000027
【図５】
0006935007.tif 000028
【図６】
0006935007.tif 000029