(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
光を放出する光源と、
導波路であって、前記導波路の第１の側面から前記第１の側面と反対側の前記導波路の第２の側面に向けて前記放出光を導き、前記導波路が、前記第１の側面と前記第２の側面との間に延在する第３の側面を有する、導波路と、
前記導かれた光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であって、前記反射光の少なくとも一部分が、前記導波路からシーンに向かって伝播する、ミラーと、
光検出器と、
前記シーンからの光を前記光検出器に向けて集束させるレンズと、
アパーチャを画定する不透明材料であって、前記集束光の少なくとも一部分が、前記アパーチャを通して前記光検出器に向けて伝送される不透明材料と、を備えるシステム。
【請求項２】
前記レンズが、前記集束光の第１の部分を前記導波路上に集束させ、かつ前記集束光の第２の部分を前記導波路に隣接させて集束させ、前記導波路が、前記レンズに対して第１の距離にあり、前記光検出器が、前記レンズに対して第２の距離にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記集束光の少なくとも一部分が、前記導波路を通って伝播することなく、前記レンズから前記光検出器に伝播する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記不透明材料が前記レンズと前記導波路との間に介在し、前記反射光の前記少なくとも一部分が前記アパーチャを通って前記シーンに向かって伝播する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記不透明材料が、前記導波路と前記光検出器との間に介在する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ミラーが、前記導波路の前記第３の側面に対して第１の角度にあり、前記導波路の前記第１の側面が、前記導波路の前記第３の側面に対して第２の角度にあり、前記第１の角度が前記第２の角度よりも小さい、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記導波路の前記第２の側面が前記第３の側面に向かって傾斜しており、前記ミラーが前記第２の側面上に配設されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
システムであって、
光を放出する光源と、
導波路であって、前記導波路の第１の側面から前記第１の側面と反対側の前記導波路の第２の側面に向けて前記放出光を導き、前記導波路が、前記第１の側面と前記第２の側面との間に延在する第３の側面を有する、導波路と、
前記導かれた光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であって、前記反射光の少なくとも一部分が、前記導波路からシーンに向かって伝播する、ミラーと、
光検出器と、
前記シーンからの光を前記光検出器に向けて集束させるレンズと、
第１の基板であって、前記導波路の前記第３の側面が前記第１の基板上に配設されている、第１の基板と、
第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配設された所与の材料であって、前記所与の材料が、前記第１の基板、前記第２の基板、および前記導波路と接触しており、前記導波路が、前記所与の材料の所与の屈折率よりも大きい屈折率を有する、所与の材料と、を備えるシステム。
【請求項９】
前記導波路がフォトレジストを備え、前記所与の材料が、前記第１の基板を前記第２の基板に結合する接着剤を備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
システムであって、
光を放出する光源と、
導波路であって、前記導波路の第１の側面から前記第１の側面と反対側の前記導波路の第２の側面に向けて前記放出光を導き、前記導波路が、前記第１の側面と前記第２の側面との間に延在する第３の側面を有する、導波路と、
前記導かれた光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であって、前記反射光の少なくとも一部分が、前記導波路からシーンに向かって伝播する、ミラーと、
光検出器と、
前記シーンからの光を前記光検出器に向けて集束させるレンズと、
前記導波路と前記光検出器との間に配設された光フィルタであって、前記光検出器に向かって伝播する光を減衰させる光フィルタと、を備えるシステム。
【請求項１１】
システムであって、
光を放出する光源と、
入力端と前記入力端と反対側の１つ以上の出力端とを有する導波路であって、前記導波路が、前記放出光を前記入力端から前記１つ以上の出力端に導き、前記導波路が、前記入力端から前記１つ以上の出力端まで延在する所与の側面を有する、導波路と、
前記導かれた光の少なくとも一部分を前記導波路の前記所与の側面に向けて反射する１つ以上のミラーであって、前記反射光が前記導波路から外へ伝播する、１つ以上のミラーと、
シーンに向けて、前記導波路から外へ伝播する前記反射光を指向させるレンズと、
１つ以上の光検出器アレイであって、前記レンズが、前記シーンからの光を前記導波路および前記１つ以上の光検出器アレイに向けて集束させる、１つ以上の光検出器アレイと、を備えるシステム。
【請求項１２】
前記１つ以上の出力端が、少なくとも第１の端部および第２の端部を含み、前記導波路が、少なくとも第１の長尺部材および第２の長尺部材を含む複数の長尺部材を備え、前記第１の長尺部材が、前記放出光の第１の部分を前記第１の端部に向けて導き、前記第２の長尺部材が、前記放出光の第２の部分を前記第２の端部に向けて導く、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記１つ以上のミラーが、少なくとも第１のミラーおよび第２のミラーを含み、
前記導波路が、前記第１の長尺部材を介して前記放出光の前記第１の部分を前記第１のミラーに向けて導き、前記第２の長尺部材を介して前記放出光の前記第２の部分を前記第２のミラーに導く、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１の長尺部材の少なくとも一部分の断面積が、前記第１の長尺部材の内部で導かれた前記放出光の前記第１の部分の伝播方向に次第に減少する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
少なくとも第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する不透明材料であって、前記レンズが、前記集束光の第１の部分を前記第１のアパーチャ内に集束させ、前記集束光の第２の部分を前記第２のアパーチャ内に集束させる、不透明材料をさらに備え、
前記１つ以上の光検出器アレイが、少なくとも第１の光検出器アレイおよび第２の光検出器アレイを含み、前記集束光の前記第１の部分が、前記第１のアパーチャを介して前記第１の光検出器アレイに向かって伝播し、前記集束光の前記第２の部分が、前記第２のアパーチャを介して前記第２の光検出器アレイに向かって伝播する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１つ以上のミラーが、前記放出光の第１の部分を前記第１のアパーチャに向けて反射し、前記放出光の第２の部分を前記第２のアパーチャに向けて反射する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
１つ以上の反射器であって、前記導波路が、前記入力端から前記１つ以上の出力端まで長手方向に延在し、前記１つ以上の反射器が前記導波路の長手方向部分上に配設されている、１つ以上の反射器をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記導波路の前記長手方向部分が前記入力端に隣接し、前記１つ以上の反射器が前記導波路の前記長手方向部分の少なくとも２つの対向する側面に沿って配設されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
方法であって、
導波路の第１の側面に向けて光を放出することと、
前記導波路の内部で、前記放出光を前記導波路の前記第１の側面から前記第１の側面と反対側の第２の側面に導くことと、
前記導かれた光を前記導波路の第３の側面に向けて反射することであって、前記反射光の少なくとも一部分が、前記導波路の前記第３の側面からシーンに向かって伝播することと、
レンズを介して、前記シーンからの光を光検出器上に集束させることと、
前記集束光の少なくとも一部分を、不透明材料により画定されるアパーチャを通して前記光検出器に向けて伝送することと、を含む方法。
【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１５／６９５，７５５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、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、また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し得る（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、光を放出する光源を含む。システムはまた、導波路であって、導波路の第１の側面から第１の側面と反対側の導波路の第２の側面に向けて放出光を導く導波路を備える。導波路が、第１の側面と第２の側面との間に延在する第３の側面を有する。システムはまた、誘導光を導波路の第３の側面に向けて反射するミラーを備える。反射光の少なくとも一部分は、導波路からシーンに向かって伝播する。このシステムはまた、光検出器を備える。システムはまた、シーンからの光を導波路および光検出器に向けて集束するレンズを備える。
【０００６】
別の例では、システムは、光を放出する光源を備える。システムはまた、入力端と、入力端と反対側の１つ以上の出力端と、を有する導波路を備える。導波路は、放出光を入力端から１つ以上の出力端に導く。導波路は、入力端から１つ以上の出力端まで延在する所与の側面を有する。システムはまた、誘導光の少なくとも一部分を導波路の所与の側面に向けて反射する１つ以上のミラーを備える。反射光は、導波路から外へ伝播する。システムはまた、導波路から外へ伝播する反射光をシーンに向けて指向させるレンズを備える。システムはまた、１つ以上の光検出器アレイを備える。レンズは、シーンからの光を導波路および１つ以上の光検出器アレイに向けて集束させる。
【０００７】
また別の例では、導波路の第１の側面に向けて光を放出することを伴う。この方法はまた、導波路の内部で、放出光を第１の側面から第１の側面と反対側の導波路の第２の側面に導くことを伴う。この方法はまた、導波路の第３の側に向けて誘導光を反射することを伴う。反射光の少なくとも一部分は、導波路の第３の側面からシーンに向かって伝播する。この方法はまた、レンズを介して、シーンからの光を導波路および光検出器上に集束させることを伴う。
【０００８】
さらに別の例では、システムは、導波路の第１の側面に向けて光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、放出光を第１の側面から第１の側面と反対側の導波路の第２の側面に導く手段を備える。このシステムはまた、誘導光を導波路の第３の側面に向けて反射する手段を備える。反射光の少なくとも一部分は、導波路の第３の側面からシーンに向かって伝播する。このシステムはまた、レンズを介して、シーンからの光を導波路および光検出器上に集束させる手段を備える。
【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ＬＤＡＲ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第１の断面図を示す。
【図４Ｂ】図４Ａのシステムの第２の断面図を示す。
【図４Ｃ】図４Ａのシステムの第３の断面図を示す。
【図４Ｄ】図４Ａのシステムの第４の断面図を示す。
【図５】例示的な実施形態による、導波路を含む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、導波路を含むまた別のシステムの断面図を示す。
【図７】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る光の伝播方向において、システムは、アパーチャを通して伝送された集束光の少なくとも一部分を検出するように配置された光検出器（例えば、ＳＰＡＤなど）のアレイを含み得る。
【００１５】
システムはまた、光を放出する光源と、導波路の入力端で放出光を受け取る導波路とを含み得る。導波路は、放出光を入力端から入力端の反対側の導波路の出力端に導く。導波路は、入力端から出力端まで延びる所与の側面を有する。導波路は、放出光の少なくとも一部分を所与の側面からレンズに向けて伝送する。一般に、導波路の出力端は、レンズから光検出器のアレイに伝播する集束光の伝播経路に沿って配置され得る。一実施形態では、導波路から伝送された放出光は、集束光が光検出器のアレイに向けて通して伝送されるのと同じアパーチャを通って伝播し得る。
【００１６】
導波路の所与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、導波路の内部を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、導波路の所与の側に向けて傾き得る。したがって、ミラーは、光検出器のアレイに向かって伝播する集束光の経路と互いに一致する所与の側面の特定の領域に向かって誘導光（または誘導光の一部分）を反射し得る。例えば、特定の領域は、不透明材料によって画定されるアパーチャに隣接してもよい。
【００１７】
したがって、例示的な一配置では、システムは、導波路、アパーチャ、およびレンズを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、同じレンズおよびアパーチャを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、この例の光の送信経路および受信経路は、互いに位置整合される（例えば、同じまたは同様のそれぞれの視野に関連付けられる）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るとすると（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】
他の態様、特徴、実装形態、構成、配置、および利点も可能である。
【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１２０ａ、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１２０ａ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１２０ａ間の距離、アパーチャ１２０ａとレンズ１３０間の距離、アパーチャ１２０ａ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１２０ａにより近く、またはアパーチャ１２０ａ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面積（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によって集束されたシーン（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１２０ａ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１２０ａ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１２０ａ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１２０ａ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１２０ａ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１２０ａ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１２０ａは、アパーチャ１２０ａ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１２０ａ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１２０ａ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１２０ａ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１２０ａ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１２０ａ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１２０ａは、０．０２ｍｍ２〜０．０６ｍｍ２（例えば、０．０４ｍｍ２）の断面積を有し得る。他の実施形態では、アパーチャ１２０ａ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１２０ａ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、本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１２０ａ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１２０ａ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１２０ａ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１２０ａ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、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１２０ａ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を反射または散乱する光、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のすべての到来光を吸収する場合、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、フィルタを備える広帯域光源など）。
【００３４】
示されるように、光１０２は、アパーチャ１２０ａ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１２０ａ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１】
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単位で測定される）の低減につながり得る。
【００３５】
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ている（例えば、１０倍以内で）場合、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。
【００３６】
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はまた、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。
【００３７】
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１２０ａと組み合わされ（例えば、アパーチャ１２０ａ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。
【００３８】
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出力を増加させ得る。
【００３９】
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。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。
【００４０】
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、およびデバイス１００のオブジェクト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。
【００４１】
コントローラ２３８は、ＬＩＤＡＲデバイス２００の１つ以上のコンポーネントを制御し、１つ以上のコンポーネントから受信した信号を分析するように構成されてもよい。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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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を光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間の距離など）を提供し得る。
【００４９】
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の周りの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の周りの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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、車両の上部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る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）。
【００５２】
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。
【００５３】
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間の距離を推定することができる。一実装形態では、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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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２３８によって拡大または縮小され得る。
【００５７】
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２９０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間の距離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。
【００５８】
しかしながら、いくつかのシナリオでは、システム２９０の構成を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１２０ａ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１２０ａ間の距離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。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。
【００５９】
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シナリオでは、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。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。一例では、デバイス２００は、代替的に、システム２９０内にエミッタ２４０を含むことができ、それにより、ＬＩＤＡＲ２００のＬＩＤＡＲ送信経路および受信経路が互いに位置整合する（例えば、両方の経路がレンズ２３０を通って伝播する）。
【００６０】
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。
【００６１】
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。いくつかの実装形態では、システム３００を、送光器２４０とシステム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３２０ａ、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１２０ａ、レンズ１３０、およびエミッタ１４０と同様であってもよい。例のために、アパーチャ３２０ａは、アパーチャ１２０ａ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。他のアパーチャ形状も可能である。
【００６２】
図示されるように、システム３００はまた、集束光３０２の伝播経路に沿って配置された（アパーチャ３２０ａを通して伝送された）導波路３６０（例えば、光導波路など）を含む。例えば、図示されるように、集束光３０２の第１の部分が導波路３６０（例えば陰影領域）上に投影され、集束光３０２の第２の部分がアレイ３１０上に投影される。
【００６３】
図３Ｂは、システム３００の断面図を示す。図３Ｂに最もよく示されるように、集束光３０２の少なくとも一部分が、導波路３６０を通って伝播することなく、レンズ３３０からアレイ３１０に伝播し得る。図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、導波路３６０は、光源３４０によって放出されて導波路３６０の側面３６０ａ上に投影された放出光３０４を受け取るように配置されている。
【００６４】
そのために、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内で伝播する光の少なくとも一部分を導き得る。例えば、導波路３６０は、側面３６０ｃ、３６０ｄ、および／または導波路３６０の長さに沿った他の側面での内部反射を介して、側面３６０ａに入射する放出光３０４を側面３６０ｂ（側面３６０ａと反対側）に向けて導いてもよい。
【００６５】
さらに、図３Ａおよび３Ｂに示されるように、システム３００はまた、ミラー３５０を含む。ミラー３５０は、光３０４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。
【００６６】
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。例えば、側面３６０ａと側面３６０ｃとの間の角度３９２は、ミラー３５０と側面３６０ｃとの間の角度３９０より大きくてもよい。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°であり、側面３６０Ａと側面３６０Ｃとの間の角度３９２は、９０°である。ただし、他の角度も可能である。一般に、ミラー３５０は、導波路３６０の内部で伝播する（側面３６０ａで受信され、側面３６０ｂに向けて導かれる）誘導光３０４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の側面３６０ｂ上に配設されている。例えば、導波路３６０を、側面３６０ｃと側面３６０ｂとの間の角度３９０が側面３６０ｃと側面３６０ａとの間の角度３９２と異なるように形成することができる。次いで、ミラー３５０を側面３６０ｂ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、または別の処理を介して）。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。
【００６７】
上述のように、導波路３６０は、例えば全反射を介して、導波路３６０の内部で放出光３０４の少なくとも一部分を側面３６０ｂに向けて導き得る。例えば、図３Ｂに最もよく示されるように、導波路３６０は、側面３６０ａと３６０ｂとの間で垂直に（例えば、長手方向に）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体（例えば、フォトレジスト、エポキシなど）と、側面３６０ｃに隣接する比較的低い屈折率の媒体（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３０４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、誘導光の発散を制御し得る。同様に、導波路３６０は、導波路３６０の２つの対向する端部間で、図３Ｂの説明図においてページを通って延在して、誘導光３０４の発散を制御し得る。
【００６８】
それゆえ、放出光３０４（側面３６０ａで受け取られる）の少なくとも一部分は、傾斜した側面３６０ｂに到達し得る。次いで、ミラー３５０（例えば、側面３６０ｂに配設される）は、導波光３０４の少なくとも一部分を側面３６０ｃに向けて導波路３６０から反射し得る。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３０４が臨界角より大きい角度で側面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３０４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、図示される実施形態では、アパーチャ３２０ａは、側面３６０ｃの特定の領域に隣接して位置決めされることが可能であり、それゆえ、光３０４をレンズ３３０に向けて伝送し得る。次いで、レンズ３３０は、光３０４をシーンに向けて指向させ得る。
【００６９】
次いで、放出光３０４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、アパーチャ３２０ａを通して光３０２（放出された光ビームの反射を含む）を集束させ得る。
【００７０】
図３Ａに最もよく示されるように、集束光３０２の第１の部分は、導波路３６０（例えば、陰影領域）上に集束され得る。いくつかの場合に、集束光３０２の第１の部分は、導波路３６０の透明領域を通って伝播し得る（例えば、側面３６０ｃから側面３６０ｄへ、次いで導波路３６０からアレイ３１０に向かって、ミラー３５０によって遮断されることなく。ただし、いくつかの例では、集束光３０２の第１の部分は、ミラー３５０によって少なくとも部分的に遮断され、次いでアレイ３１０から反射され得る（例えば、導波路３６０の内部で導かれるなど）。これを緩和するために、いくつかの実装形態では、ミラー３５０を、アパーチャ３２０ａおよび／またはミラー３５０の位置での集束光３０２の投影面積に対して、小さなサイズを有するように構成することができる。これらの例では、集束光３０２の大部分は、ミラー３５０（および／または導波路３６０）に隣接して伝播し、アレイ３１０に向かって伝播し続け得る。代替的に、ミラー３５０を、アレイ３１０に向かう伝播のためにミラー３５０を通して入射する集束光３０２の少なくとも一部分を透過する部分的または選択的反射材料（例えば、ハーフミラー、ダイクロイックミラーなど）から形成することができる。
【００７１】
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。そのような実装形態では、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３２０ａ）と同じ指定位置（例えば、アパーチャ３２０ａ）から光３０４を放出し得る。放出光３０４の送信経路と集束光３０２の受信経路とは互いに位置整合されている（例えば、両方の経路はアパーチャ３２０ａの視点からのものであるため、システム３００は視差の影響を受けにくい可能性がある。次に、システム３００を利用するＬＩＤＡＲデバイスは、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。
【００７２】
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。また、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、別々に物理的に組み合わせ、および／または物理的に別々の構成要素に分割することが可能であることに留意されたい。
【００７３】
第１の実施形態では、アレイ３１０、アパーチャ３２０ａ、および導波路３６０の相対配置は様々であり得る。第１の例では、アレイ３１０と導波路３６０との間に不透明材料３２０（それゆえアパーチャ３２０ａ）を代替的に配置することができる。例えば、アパーチャ３２０ａを通して伝送される集束光３０２の伝播経路に重なる経路に沿って放出光３０４を依然として伝送しながら、導波路３６０を、不透明材料３２０の反対側に隣接して配置することができる。第２の例では、アレイ３１０を、代替的に、導波路３６０と不透明材料３２０との間に配設することができる。例えば、アレイ３１０は、放出光３０４が通ってアパーチャ３２０ａ（およびレンズ３３０）に向かって伝播するアパーチャ（例えば、空洞など）を含み得る。
【００７４】
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。
【００７５】
第３の実施形態では、導波路３６０とアパーチャ３２０ａ間の距離は様々であり得る。一例では、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、側面３６０ｃは、アパーチャ３２０ａと実質的に同一平面上または近位にあり得る。ただし、他の例（図示されるように）では、導波路３６０を、不透明材料３２０（およびアパーチャ３２０ａ）からある距離（例えば、ギャップなど）に配置することができる。
【００７６】
第４の実施形態では、システム３００は、シーンを走査しながら、特定の光学構成（例えば、集束構成など）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の光学特性を、システム３００のさまざまな用途に従って調整することができる。
【００７７】
第５の実施形態では、アパーチャ３２０ａの位置および／または向きは様々であり得る。一例では、アパーチャ３２０ａ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３２０ａを、レンズ３３０の焦点面に対して平行に、ただし焦点面とレンズ３３０間の距離とは異なるレンズ３３０への距離に配設することができる。また別の例では、アパーチャ３２０ａ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、アパーチャ３２０ａ内への光３０２および／または３０４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。
【００７８】
第６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。加えて、いくつかの例では、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。
【００７９】
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の第１の断面図を示す。例示のために、図４Ａはｘｙｚ軸を示しており、ｚ軸はページを貫いて延在している。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３６０ｃと同様であってもよい。
【００８０】
図示されるように、システム４００は、光学素子４３４と、光源３４０と同様の１つ以上の光源を含む送光器４４０と、各々がミラー３５０と同様であり得る複数のミラー４５０、４５２、４５４、４５６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。
【００８１】
光学素子４３４は、送光器４４０と導波路４６０、４６２、４６４、４６６との間に介在してもよく、放出光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されてもよい。そのために、光学素子４３４は、レンズ、ミラー、シリンドリカル、光フィルタなどの光学素子の任意の組み合わせを備え得る。
【００８２】
一例では、光学素子４３４は、シリンドリカルレンズ、および／または光ビーム４０４（例えば、送光器４４０によって放出される）を光部分４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄとして導波路４６０、４６２、４６４、４６６に向けて（少なくとも部分的に）コリメートおよび／または指向させるように構成された他の光学素子を含み得る。この例では、光学素子４３４は、光ビームをコリメートすることにより、放出された光部分４０４ａから導波路４６０内に比較的大量のエネルギーを伝送し得る。代替的または追加的に、この例では、光学素子４３４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）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）で、放出された光部分４０４ａを導波路４６０内に指向させてもよい。
【００８３】
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を、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る光ファイバとして実装することができる。他の実施形態では、光学素子４３４を、考えられるものの中でもとりわけ、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。
【００８４】
送光器４４０は、それぞれ光源３４０および放出光３０４と同様に、光４０４を放出するように構成され得る。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。
【００８５】
第１の実施形態では、送光器４４０は、光４０４を送信する単一の光源を備え得る。例えば、光部分４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄの各々は、単一の光源から発してもよい。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。
【００８６】
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。一実装形態では、単一の光源を使用して８つの送信チャネルを駆動することができる。
【００８７】
第３の実施形態では、送光器４４０は、各送信チャネルを駆動するための別個の光源を含み得る。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。
【００８８】
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、光ビーム（複数可）４０４ａを、導波路４６０の第１の側面（例えば、導波路３６０の側面３６０ａと同様）を通して伝送することが可能である。次いで、導波路４６０は、ミラー４５０が位置決めされる導波路４６０の反対側の第２の側面（例えば、側部３６０ｂと同様）に向けて導波路４６０の長手方向に光４０４ａを導き得る。次いで、ミラー４５０は、誘導光４０４ａをページから（ｚ軸に沿って）シーンに向けて反射し得る。それゆえ、光部分４０４ａは、上述の送信経路に関連付けられた第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。
【００８９】
同様に、光ビーム（複数可）４０４ｂは、導波路４６２およびミラー４５２により画定された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およびミラー４５４により画定された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およびミラー４５６により画定された光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、システム４００は、光ビームのパターンをシーンに向けて放出し得る。
【００９０】
図４Ｂは、システム４００の第２の断面図を示し、ｚ軸はまた、ページから外を指している。図４Ｂに示されるように、システム４００はまた、システム３００の不透明材料３２０と同様であり得る不透明材料４２０を含む。不透明材料４２０は、アパーチャ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、および４２０ｄによって例示される複数のアパーチャを画定することができ、これらの各々は、アパーチャ３２０ａと同様であり得る。例えば、アパーチャ４２０ａは、導波路４６０の出力端（例えば、光４０４ａが導波路４６０を出る）と位置整合され（例えば、隣接し、重なり）得る。例えば、アパーチャ４２０ａは、ｚ軸の方向にミラー４５０と重なり得る。同様に、アパーチャ４２０ｂを導波路４６２の出力端と位置整合させることができ、アパーチャ４２０ｃを導波路４６４の出力端と位置整合させることが可能であり、アパーチャ４２０ｄを導波路４６６の出力端と位置整合させることが可能である。それゆえ、アパーチャ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄの各々を、放出された光部分４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、４０４ｄのそれぞれの送信経路と互いに位置整合させることができ、それゆえ、システム４００の４つの送信チャネルの位置を画定することができる。
【００９１】
加えて、いくつかの例では、シーンからの集束光（例えば、図４Ｂでページ内へと伝播する）は、不透明材料３２０に入射する集束光３０２と同様に不透明材料４２０上に投影されてもよい。そのために、システム４００は、アパーチャ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄのそれぞれの位置で不透明材料４２０上に投影される集束光のそれぞれの部分に関連付けられた複数の受信チャネルを提供し得る。
【００９２】
例えば、アパーチャ４２０ａを通して伝送される集束光の第１の部分を、第１の受信チャネルに関連付けられた第１の光検出器によって受け留めることが可能であり、アパーチャ４２０ｂを通して伝送される集束光の第２の部分を、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受け留めることが可能であり、アパーチャ４２０ｃを通して伝送される集束光の第３の部分を、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受け留めることが可能であり、アパーチャ４２０ｄを通して伝送される集束光の第４の部分を、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受け留めることが可能である。
【００９３】
この配置により、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４２０ａ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２の画素は、アパーチャ４２０ｂ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４００は、アパーチャ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄ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。
【００９４】
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４Ａに示されているが、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。
【００９５】
図４Ｃは、システム４００の第３の断面図を示しており、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。
【００９６】
図示されるように、システム４００はまた、４１０、４１２、４１４、４１８によって例示される複数の受光器を搭載する支持構造体４７０を含む。さらに、図示されるように、システム４００はまた、１つ以上の光遮蔽体４７２を含む。
【００９７】
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み得る。受光器４１０、４１２、４１４、４１６は、それぞれアパーチャ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄ（図４Ｂに示される）を通して伝送される集束光を受け留めるように配置され得る。一実施形態では、受光器４１０、４１２、４１４、４１６は、それぞれ、ミラー４５０、４５２、４５４、４５６（すなわち、導波路４６０、４６２、４６４、４６３の出力端）に（例えば、ｚ軸の方向に）重なるように配置され得る。いくつかの例では、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のそれぞれのアレイ（例えば、ＳｉＰＭ、ＭＰＣＣなど）を含み得る。他の例では、各受光器は単一の光検出器を含んでもよい。
【００９８】
支持構造体４７０は、受光器４１０、４１２、４１４、４１６の光検出器が搭載されたプリント回路基板（ＰＣＢ）を含み得る。例として、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、受光器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。
【００９９】
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）を含み得る。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、例えば、遮光体（複数可）４７２は、受光器４１０、４１２、４１４、４１６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。それゆえ、この例では、遮光体（複数可）４７２は、システム４００の受光器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、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提供し得る。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。
【０１００】
図４Ｄは、システム４００の第４の断面図を示しており、ｙ軸はページを貫いて指している。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。さらに、図示されるように、システム４００はまた、レンズ４３０と、光フィルタ４３２と、複数の基板４７４、４７６と、基板４７４および４７６間に配設された材料４７８と、支持構造体４８０と、複数の接着剤４８２、４８４と、を含む。
【０１０１】
レンズ４３０は、レンズ３３０と同様であってもよい。例えば、レンズ４３０は、シーンからの光を不透明材料４２０に向けて集束させてもよい。次いで、集束光４０２のそれぞれの部分は、それぞれ、アパーチャ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄ（図４Ｂに示される）を通して伝送され得る。例えば、図４Ｄでは、集束光４０２の部分４０２ａは、アパーチャ４２０ａを通して導波路４６０および受光器４１０上に伝送されてもよい。図４Ｄに示されるように、導波路４６０は、レンズ４３０に対して第１の距離にあることが可能であり、受光器４１０は、レンズ４３０に対して第２の（より大きい）距離にあることが可能である。さらに、図４Ｄに示されるように、放出された光部分４０４ａは、ミラー４５０により、アパーチャ４２０ａを通してレンズ４３０に向けて反射され得る。
【０１０２】
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の波長（例えば、放出光４０４の波長以外など）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み得る。いくつかの例では、基板４７６（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に示される）に向かって伝播する光を同様に減衰させ得る。図４Ｄに示されるように、フィルタ４３２は、基板４７６の所与の側面上に（例えば、基板４７６と受光器４１０との間に）配設され得る。
【０１０３】
別の実施形態では、フィルタ４３２は、（基板４７４、４７６間の）基板４７６の反対側の側面上、または光４０２の伝播経路に沿ったシステム４００の任意の他の指定位置に（すなわち、受光器４１０での光４０２ａの検出前に）、代替的に配設されてもよい。また別の実施形態では、基板４７６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４７６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４７６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４Ｃ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）、各フィルタを配設することができる。
【０１０４】
基板４７４および４７６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および４７６はガラスウエハを含み得る。
【０１０５】
材料４７８は、導波路４６０の周りの光学媒体を画定するのに好適な光学特性を有する任意の光学材料から形成され得る。例えば、材料４７８は、導波路４６０（および導波路４６２、４６４、４６６）の屈折率よりも低い屈折率を有する気体、液体、または固体材料を含み得る。いくつかの例では、材料４７８は、基板４７４および４７６を互いに結合する光学接着剤を含み得る。これらの例では、材料４７８は、レンズ４３０（および／またはアパーチャ４２０ａ）に対して特定の位置で導波路４６０を支持するように構成され得る。
【０１０６】
上記のように、いくつかの例では、材料４７８は、システム４００の２つ以上の構成要素を互いに機械的に取り付ける接着材料を含み得る。一例では、材料４７８（光学接着剤として構成される）を、液体形態の２つの特定の構成要素間に配設することができ、次いで固体形態に硬化させて２つの特定の構成要素を互いに付着させてもよい。そのために、例示的な光学接着剤は、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）。
【０１０７】
図示されるように、材料４７８は、基板４７６および４７８間に、それらと接触して配設され得る。追加的に、図示されるように、材料４７８は導波路４６０の１つ以上の側面と接触している。上述のように、材料４７８は、導波路４６０の材料よりも低い屈折率を有し得る。接着剤４７８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４６０の内部の誘導光が導波路４６０と接着剤４７８との界面（複数可）で内部反射して導波路４６０内に戻り得る。一実装形態では、システム４００の導波路を基板４７４上に配設し、次いで材料４７８を基板４７４上および導波路上に配設して、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４７６を材料４７８上に配設して、基板４７４を基板４７６に取り付けることができる。
【０１０８】
支持構造体４８０は、支持構造体４７０と同様の材料（例えば、ＰＣＢ、固体プラットフォームなど）から形成され得る。図示されるように、構造体４８０を、送光器４４０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４８０を、送光器４４０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。そのために、構造体４８０は、送光器４４０を作動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、任意選択により含むことが可能である。いくつかの例では、構造体４７０は、同様に、受光器４１０を動作させるためにパワーを伝送し、および／または受光器４１０と信号を通信するための配線および／または回路を含み得る。
【０１０９】
接着剤４８２、４８４を、システム４００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。例示的な接着材料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−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。
【０１１０】
いくつかの例では、接着剤４８２、４８４は、材料４７８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４０４に対して透明である材料）を含み得る。他の例では、接着剤４８２、４８４は、不透明である、および／または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。
【０１１１】
基板４７４および４７６（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。例えば、基板４７４は、システム４００のチップアセンブリの上面を画定してもよく、基板４７６、接着剤４８２、および構造体４８０は、合わせてチップアセンブリの底面を画定してもよい。
【０１１２】
追加的に、図示される例では、光学素子４３４は、導波路４６０が搭載された基板４７４の同じ表面上に配設され得る。ただし、他の例では、光学素子４３４は、チップアセンブリの内部の異なる表面上に配設され得る。第１の例では、光学素子４３４を、構造体４８０上に搭載することが可能である。第２の例では、光学素子４３４は、導波路４６０の側面４６０ａ上に搭載され、および／または側面４６０ａに取り付けられ得る。第３の例では、図示されていないが、基板４７６は、代替的に、光学素子４３４の指定位置と重なるようにさらに水平に（例えば、ｘ軸に沿って）延在することが可能である（例えば、構造体４８０は、より水平に狭くなることが可能である、など）。この例では、光学素子４３４を基板４７６上に配設することが可能である。第４の例では、光学素子４３４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。
【０１１３】
追加的に、送光器４４０をチップアセンブリ内に含めることも可能である。例えば、図示されるように、接着剤４８２は、送光器４４０および／または構造体４８０を基板４７６に結合（例えば、取り付け）してもよい。さらに、例えば、接着剤４８４は、構造体４８０（および／または送光器４４０）を基板４７４に結合し、または取り付けてもよい。
【０１１４】
送光器４４０および光学素子４３４をチップアセンブリ内に配設することにより、システム４００は、これらの光学部品への損傷を遮蔽および／または防止することが可能である。追加的に、例えば、システム４００のチップアセンブリは、これらの光学部品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４００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。
【０１１５】
図４Ａに最もよく示されるように、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４７４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４７４上などに配設される）。さらに、図４Ｃを再度参照すると、これらの追加の導波路は、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。
【０１１６】
いくつかの例では、システム４００は、導波路４６０、４６２、４６４、４６６が位置決められる平面とは異なる水平面に沿って取り付けら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４Ｃ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。この構成により、システム４００は、レンズ４３０の焦点面の追加領域を撮像して、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。
【０１１７】
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のそれぞれの部分に関連付けられた受信チャネルの光を伝送し得る。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（例えば、ｙ軸に沿って）隣接するアパーチャの各列は、アパーチャの別の列から垂直オフセットによって（例えば、ｚ軸に沿って）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（それゆえ、異なる数の関連付けられたアパーチャ）を含み得る。
【０１１８】
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を再度参照すると、例えば、システム４００を、システム４００が（アパーチャ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄなどを介して）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上に搭載することができる。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）。
【０１１９】
システム４００の様々な構成要素について図４Ａ〜図４Ｄ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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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、アパーチャ５２０ａ、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、支持構造体５７０、１つ以上の遮光体５７２、基板５７４、５７６、材料５７８、支持構造体５８０、および接着剤５８２、５８４を含み、これらは、それぞれ、システム４００の、受光器４１０、不透明材料４２０、アパーチャ４２０ａ、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、支持構造体４７０、遮光体（複数可）４７２、基板４７４、４７６、材料５７８、支持構造体４８０、および接着剤４８２、４８４と同様であり得る。そのために、集束光５０２、集束された光部分５０２ａ、放出光５０４、および放出された光部分５０４ａは、それぞれ、集束光４０２、集束された光部分４０２ａ、放出光４０４、および放出された光部分４０４ａと同様であり得る。
【０１２２】
上述のように、本明細書の例示的なシステムは、レンズ、導波路、および光検出器（複数可）のさまざまな配置を利用して、互いに位置整合された送信／受信経路を画定し得る。
【０１２３】
第１の例示的な配置では、システム４００（図４Ｄに最もよく示されている）は、導波路４６０とレンズ４３０との間に介在させたアパーチャ４２０ａを含む。この例では、放出光４０４ａと集束光４０２ａとの両方が同じアパーチャ４２０ａを通して伝送され、それゆえ、互いに位置整合された送信／受信経路に関連付けられ得る。
【０１２４】
第２の例示的な配置では、システム５００（図５に示される）は、導波路５６０と受光器５１０との間に介在させたアパーチャ５２０ａを含む。それゆえ、システム５００では、集束光５０２ａはアパーチャ５２０ａを通して伝送されるが、放出光５０４ａはアパーチャ５２０ａを通して伝送されない。ただし、システム５００では、導波路５６０の出力端（例えば、ミラー５５０が位置決めされている）は、アパーチャ５２０ａとレンズ５３０との間に（例えば、集束光５０２ａの伝播経路に沿って）介在させて、アパーチャ５２０ａを通して伝送される集束光５０２ａと同じまたは同様の視点からの放出光５０４ａを指向させてもよい。それゆえ、放出光５０４ａの送信経路と集束光５０２ａの受信経路とがまた、互いに位置整合され得る（放出光５０４ａおよび集束光５０２ａが同じアパーチャを通して伝送されない場合でも）。
【０１２５】
第３の例示的な配置では、代替的に、導波路５６０と不透明材料５２０との間に受光器５１０を配設することが可能である。例えば、受光器５１０は、放出光５０４ａがアパーチャ５２０ａに向かって伝播することができる空洞を含んでもよい。
【０１２６】
第４の例示的な配置では、代替的に、受光器５１０および導波路５６０を、レンズ５３０に対して同じ距離に配置することができる。例えば、図３Ａを再度参照すると、ミラー３５０が放出光３０４を、集束光３０２をアレイ３１０に向けて伝送するために使用される同じアパーチャ３２０ａに向けて指向させるように、アレイ３１０の１つ以上の光検出器（例えば、１つ以上の列、行、または他のグループの光検出器）を導波路３６０に置き換えることが可能である。
【０１２７】
第５の例示的な配置では、代替的に、基板５７６をシステム５００から省くことができ、代わりに、不透明材料５２０（例えば、ピンホールアレイ）をフィルタ５３２または遮光体（複数可）５７２上に配設することができる。例えば、図４Ｂを再度参照すると、代替的に、不透明材料４２０によって画定されるアパーチャアレイを、図４Ｃに示される遮光体（複数可）４７２のハニカムバッフル構造体上に代替的に配設することができる。
【０１２８】
他の例示的な配置も可能である。それゆえ、様々な例では、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。さらに、様々な構成要素の配置は、本開示の範囲から逸脱することなく変わり得る。
【０１２９】
システム５００のいくつかのコンポーネントは、説明の便宜上、図５の説明図から省かれていることに留意されたい。例えば、図示されていないが、システム５００はまた、複数の導波路、および／または、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などの１つ以上の他の構成要素を含んでもよい。例えば、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５７４上に配設された複数の導波路を含んでもよい。
【０１３０】
図６は、例示的な実施形態による別のシステム６００を示す。システム６００は、システム１００、２９０、３００、４００、および／または５００と同様であってもよく、送光器２４０およびシステム２９０に代えてまたは加えて、ＬＩＤＡＲデバイス２００とともに使用されることが可能である。説明の便宜上、図６はｘｙｚ軸を示し、ｚ軸はページを貫いて指している。そのために、図６に示されるシステム６００の断面図は、図４Ａに示されるシステム４００の断面図と同様であってもよい。
【０１３１】
図示されるように、システム６００は、送光器６４０、光学素子６３４、複数のミラー６５０、６５２、６５４、６５６、および導波路６６０を含み、これらはそれぞれ、システム４００の、送光器４４０、光学素子４３４、ミラー４５０、４５２、４５４、４５６、および導波路４６０と同様であり得る。さらに、図示されるように、システム６００はまた、反射器６９０および６９２を含む。
【０１３２】
それぞれ送光器４４０、光４０４、導波路４６０、および光学素子４３４と同様に、送光器６４０は、光６０４を導波路６６０内に光学素子６３４を介して放出することができる。
【０１３３】
ただし図６に示されるように、導波路６６０は、複数の出力端６６０ｂ、６６０ｃ、６６０ｄ、および６６０ｅを含む。それゆえ、例えば、システム６００は、複数の導波路４６０、４６２、４６４、４６６を使用する代わりに単一の導波路６６０を使用することにより、複数の送信／受信チャネルを提供する代替実施形態を提示し得る。
【０１３４】
例えば、出力端６６０ｂ、６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅの各々は、導波路４６０の側面４６０ｂと同様であってもよい。出力端６６０ｂは、放出光６０４の第１の部分をページから外へ（例えば、側面３６０ｃと同様の導波路６６０の所与の側面を通して）反射する傾斜ミラー６５０（出力端６６０ｂ上に配設される）を含み得る。同様に、放出光６０４の第２の部分を、ミラー６５２によって反射し、出力端６６０ｃで導波路６６０から外へ伝送することが可能であり、放出光６０４の第３の部分を、ミラー６５４によって反射し、出力端６６０ｄで導波路６６０の外へ伝送することが可能であり、放出光６０４の第４の部分を、ミラー６５６によって反射し、出力端６６０ｅで導波路６６０の外へ伝送することが可能である。
【０１３５】
追加的に、図示されていないが、システム６００はまた、導波路４６０、４６２、４６４、４６６の出力端に対して図４Ｂに示されているアパーチャ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄの配置と同様に、出力端６６０ｂ、６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅの指定位置を少なくとも部分的に（ｚ軸に沿って）重ねる複数のアパーチャを含んでもよい。さらに、システム６００はまた、図４Ｃの受光器４１０、４１２、４１４、４１６と同様に、アパーチャ（それゆえ、出力端６６０ｂ、６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅ）と互いに位置整合された複数の受光器（図示せず）を含んでもよい。
【０１３６】
それゆえ、導波路６６０を使用して、放出光６０４からのエネルギーを、出力端６６０ｂ、６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅと重なる受信経路と（例えば、ｚ軸の方向に）互いに位置整合された４つの異なる送信経路に分配することができる。そのために、例えば、光源６４０を使用して、４つの別個の導波路を使用する代わりに単一の導波路６６０を使用して、システム６００の４つの別個の送信チャネルを駆動することができる。
【０１３７】
例えば、導波路６６０は、入力端６６０ａから出力端６６０ｂ、６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅまで長手方向に延在してもよい。さらに、図示されるように、導波路６６０は、導波路６６０の入力端６６０ａから第２の長手方向部分「ｂ」まで延在する第１の長手方向部分「ａ」を含むことができ、第２の長手方向部分「ｂ」は、導波路６６０の第１の長手方向部分「ａ」から第３の長手方向部分「ｃ」まで延在することができ、第３の長手方向部分「ｃ」は、第２の長手方向部分「ｂ」から出力端６６０ｂ、６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅまで延在することができる。
【０１３８】
追加的に、システム６００は、第１の長手方向部分「ａ」の両側に沿って配置された反射器６９０、６９２を含んでもよい。反射器６９０、６９２は、入射する放出光６０４の波長を反射するように構成されたミラーまたは他の反射材料として実装され得る。そのために、反射器６９０、６９２の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。
【０１３９】
一実施形態では、反射器６９０、６９２は、第１の導波路部分「ａ」の（例えば、２つの平行なｘｚ平面に沿って）水平面上に、または水平面に隣接して配設される２つの平行ミラーを含み得る。この実施形態では、反射器６９０および６９２は共同して、導波路６６０に入る放出光６０４のホモジナイザを提供し得る。例えば、反射器６９０、６９２は、反射器６９０、６９２に入射する放出光６０４を（水平に）反射してもよい。その結果、導波路６６０の第２の部分「ｂ」に入る放出光６０４のエネルギーは、入力端６６０での放出光６０４のエネルギー分布に対してより均一に分布し（すなわち、均一化する）得る。そうすることにより、例えば、放出光６０４のエネルギーは、出力端６６０ｂ、６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅに関連付けられた送信チャネル間でより均一に分配し得る。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、システム６００は、追加的または代替的に、放出光６０４を垂直に（例えば、ｚ軸に沿って）および水平に（例えば、ｙ軸に沿って）均一化するように、導波路６６０の他の側面に沿って配設された反射器を含んでもよい。例えば、放出光６０４を垂直に均一化するために、導波路６６０の他の２つの側面（例えば、ページの面に平行な側面）に沿って２つの平行な反射器を同様に配置することができる。
【０１４１】
いくつかの実装形態では、反射器６９０および６９２の使用に加えてまたは代えて、放出光６０４を様々な方法で均一化することができる。
【０１４２】
第１の実装形態では、システム６００は、代替的に、反射器６９０および６９２なしで構成されてもよい。例えば、導波路部分「ａ」を、反射器６９０および６９２がなくても、全反射を介して放出光６０４の均一化を可能にするのに十分に大きい長さを有するように構成することができる。
【０１４３】
第２の実装形態では、導波路６６０の１つ以上の側面（例えば、反射器６９０および６９２が配設されるように図示された側面および／または導波路部分「ａ」の１つ以上の他の側面）を、代替的または追加的に、側面６６０ａから第２の導波路部分「ｂ」までの距離が短いほど放出光６０８の均一性が良くなることを達成するようにテーパ状（例えば、テーパインまたはテーパアウト）にすることができる（例えば、側面がテーパ状でない実装形態におけるよりも導波路部分「ａ」の長さが短い）。
【０１４４】
第３の実装形態では、システム６００は、側面６６０ａから第２の導波路部分「ｂ」までのより短い距離（例えば、１つ以上のミラーが存在しない実装形態におけるよりも導波路部分「ａ」）の長さが短い）で放出光６０４の改善された均一性を達成する放出光６０４の経路を折り畳む１つ以上のミラーを含み得る。放出光６０４を均一化するための他の実装形態も同様に可能である。
【０１４５】
いくつかの例では、図示されるように、第２の長手方向部分「ｂ」の導波路６６０の幅は、第２の部分「ｂ」の内部で第３の部分「ｃ」に向けて導かれる放出光６０４の発散（水平方向）を制御するために次第に増加し得る。このようにして、導波路６６０は、誘導光のそれぞれの部分を出力端６６０ｂ、６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅに向けて導く前に、放出光６０４の発散（水平方向）を可能にすることができる。そのために、第２の部分「ｂ」の長さは、第１の導波路部分「ａ」からの放出光６０４が、導波路部分「ｃ」における導波路６６０の分岐間で分割される前に水平に（例えば、ｙ軸の方向に）発散することを十分に可能にするように選択し得る。
【０１４６】
第３の長手方向部分「ｃ」において、導波路６６０は、放出光６０４のそれぞれの部分の経路を出力端６６０ｂ、６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅへの別個の送信経路を画定するように互いに離れて延在する複数の長尺部材（例えば、分岐など）を含み得る。図示される例では、導波路６６０は、４つの長尺部材（例えば、分岐など）を有する。第１の長尺部材は、導波路部分「ｂ」から出力端６６０ｂまで延在する導波路６６０の部分に対応することが可能であり、第２の長尺部材は、導波路部分「ｂ」から出力端６６０ｃまで延在する導波路６６０の部分に対応することが可能であり、第３の長尺部材は、導波路部分「ｂ」から出力端６６０ｄまで延在する導波路６６０の部分に対応することが可能であり、第４の長尺部材は、導波路部分「ｂ」から出力端６６０ｅまで延在する導波路６６０の部分に対応することが可能である。
【０１４７】
この配置により、導波路６６０は、第１の長尺部材を介して端部６６０ｂに向かう放出光６０４の第１の部分と、第２の長尺部材を介して端部６６０ｃに向かう放出光６０４の第２の部分と、第３の長尺部材を介して端部６６０ｄに向かう放出光６０４の第３の部分と、第４の長尺部材を介して端部６６０ｅに向かう放出光６０４の第４の部分と、を導き得る。さらに、例えば、放出光６０４のそれぞれの部分（それぞれの長尺部材を介して導かれる）は、次いで、ミラー６５０、６５２、６５４、６５６によってページから（例えば、ｚ軸の方向）シーンに向けて反射されてもよい。
【０１４８】
それゆえ、この配置では、導波路６６０は、それぞれの出力端に向けて導波路６６０のそれぞれの長尺部材（例えば、分岐）を通して導かれるいくつかの部分に放出光６０４を分割するビームスプリッタとして構成され得る。代替的または追加的に、いくつかの実装形態では、長尺部材は、出力端で終端する代わりに、１つ以上の追加の長尺部材（図示せず）に向かって延在することができる。例えば、第１の長尺部材（出力端６６０ｂに関連付けられる）は、第１の長尺部材内の誘導光を、単一の出力端６６０ｂの代わりにいくつかの出力端で終わる複数の分岐（例えば、長尺部材）に分割してもよい。それゆえ、この例では、導波路６６０は、光６０４（導波路６６０に導かれる）を追加の出力端に分離して、システム６００の追加の送信（および／または受信）チャネルを画定することができる。さらに、いくつかの例では、第１の長尺部材から延在する追加の分岐の各々は、同様に複数の分岐などに分割することができる。同様に、第２、第３および／または第４の長尺部材（それぞれ出力端６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅに関連付けられる）は、代替的または追加的に、出力端６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅでそれぞれ終端する代わりに、導波路６６０の複数の分岐に向かって延在することができる。
【０１４９】
それゆえ、導波路６６０は、例示のためにのみ、１つの入力端および４つの出力端を有するように示されていることに留意されたい。本開示の範囲から逸脱することなく、導波路６６０の様々な代替実装形態が可能である。一例では、より少ないまたはより多い長尺部材が導波路部分「ｂ」から延在してもよい。別の例では、導波路部分「ｃ」の長尺部材のうちの１つ以上を、それぞれの出力端で終端する代わりに、複数の別個の分岐に分割することができる。他の例も可能である。
【０１５０】
例えば、これらの配置のいずれかを用いて、導波路６６０を、このようにして、同じ光源（例えば、光源６４０）を使用して複数の送信チャネルを駆動するように構成することができる。さらに、いくつかの例では、導波路６６０によって画定される送信チャネルの各々は、システム６００の環境に向けて（例えば、グリッドパターンなどで）実質的に同様の時間にそれぞれの光パルスを伝送し得る（例えば、それぞれの光パルスは、導波路６６０によって分割された単一の光パルスから発生し得る）。
【０１５１】
いくつかの実装形態では、導波路６６０の長尺部材の少なくとも一部の断面積は、導波路６６０内の誘導光の伝播方向に次第に減少し得る。例えば、図示されるように、第１の長尺部材は、出力端部６６０ｂの近くで次第に減少する断面積を有してもよい。この構成では、例えば、出力端６６０ｂで導波路６６０を出る放出光６０４の第１の部分の光線の角度広がりは、出力端６６０ｂの近くにテーパがない（すなわち、断面積が次第に減少する）とする場合よりも大きいことが可能である。代替的に、別の実施形態では、出力端６６０ｂの近くのテーパは、反対方向であり得る（例えば、出力部６６０ｂの近くの第１の長尺部材の断面積を次第に増加させる）。この実施形態では、出力端６６０ｂで導波路６６０を出る放出光６０４の第１の部分における光線の角度広がりは、出力端６６０ｂの近くにテーパがない場合よりも小さいことが可能である。それゆえ、いくつかの実装形態では、システム６００を、導波路６６０の側壁をテーパすることにより、伝送される光信号における光線の角度広がりを制御するように構成することができる。この処理を通じて、例えば、伝送される光線の角度広がりは、伝送される光線をシステム６００の環境に向けて指向させる、例えばレンズ１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、および／または６３０のいずれかなどのレンズ（図示せず）の開口数に一致するように選択され得る。
【０１５２】
図示されるように、第２、第３、および第４の長尺部材はまた、それぞれの出力端６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅの近くで次第に減少する幅（例えば、テーパインする導波路６６０の壁）を有し得る。ただし、上記の考察に沿って、出力端６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅの近くの導波路６６０の壁を、代替的に、システム６００の特定の構成（レンズの特性など）に応じて出力光ビームの角度広がりを他の方法で制御するためにテーパアウトする（例えば、断面積を次第に増加させる、など）ことができる。
【０１５３】
システム６００は、図示される構成要素よりも少ない、多い、および／または異なる構成要素を含むことができることに留意されたい。例えば、導波路６６０は、４つの出力端６６０ｂ、６６０ｃ、６６０ｄ、６６０ｅを通って延在する４つの送信経路を画定する４つの長尺部材を含むように示されているが、導波路６６０は、代替的に、より少ないまたはより多い出力端（および関連付けられた長尺部材）を含んでもよい。一実施形態では、導波路６６０は、放出光６０４を８つの出力端に向けて指向させ得る。この実施形態では、単一の光源６４０は、システム６００の８つの別個の送信チャンネル（８つの対応する受信チャンネルと互いに位置整合される）を駆動し得る。さらに、この実施形態では、システム６００は、３２個の光源に結合された３２個の導波路を含み得る。それゆえ、この実施形態では、システム６００は、３２個の光源（例えば、レーザなど）を使用して駆動される３２×８＝２５６個の互いに位置整合された送信／受信チャネルを画定し得る。他の構成も可能である。
【０１５４】
ＩＩＩ．例示的な方法およびコンピュータ可読媒体
図７は、例示的な実施形態による方法７００のフローチャートである。方法７００は、例えば、システム１００、２９０、３００、４００、５００、６００、および／またはデバイス２００とともに使用され得る方法の実施形態を提示する。方法７００は、ブロック７０２〜７０８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。
【０１５５】
加えて、本明細書に開示される方法７００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７００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７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。
【０１５６】
ブロック７０２で、方法７００は、導波路（例えば、３６０）の第１の側面（例えば、３６０ａ）に向けて光（例えば、３０４）を（例えば、光源３４０を介して）放出することを伴う。ブロック７０４で、方法７００は、導波路の内部で、放出光を第１の側面から第１の側面と反対側の導波路の第２の側面（例えば、３６０ｂ）に導くことを伴う。ブロック７０６で、方法７００は、導波路の第３の側面（例えば、３６０ｃ）に向けて誘導光を反射する（例えば、ミラー３５０を介して）ことを伴う。いくつかの例では、反射光の少なくとも一部分は、第３の側からシーンに向かって伝播し得る。例えば、図３Ａおよび図３Ｂを再度参照すると、反射光３０４は、アパーチャ３２０ａおよびレンズ３３０を通ってシーン（例えば、オブジェクト３９８）に向かって伝播し得る。ブロック７０８で、方法７００は、レンズ（例えば、３３０）を介して、シーンから導波路および光検出器（例えば、アレイ３１０に含まれる光検出器のいずれかなど）上に伝播する光（例えば、３０２）を集束させることを伴う。
【０１５７】
ＩＶ．結論
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】
0006938773.tif 000003
【図１Ｂ】
0006938773.tif 000004
【図２Ａ】
0006938773.tif 000005
【図２Ｂ】
0006938773.tif 000006
【図３Ａ】
0006938773.tif 000007
【図３Ｂ】
0006938773.tif 000008
【図４Ａ】
0006938773.tif 000009
【図４Ｂ】
0006938773.tif 000010
【図４Ｃ】
0006938773.tif 000011
【図４Ｄ】
0006938773.tif 000012
【図５】
0006938773.tif 000013
【図６】
0006938773.tif 000014
【図７】
0006938773.tif 000015