JP2022509080A - ライダ用途のための光学マニホールド - Google Patents

Abstract

光学マニホールドは、それぞれが１つ以上のチャネルを搬送する出射ＬＩＤＡＲ信号を生成する複数のコアを有する。走査ヘッドは、マニホールドから離れて配置されている。各走査ヘッドは、コアのうちの１つに関連付けられ、及び、各走査ヘッドは、関連付けられるコアからの出射ＬＩＤＡＲ信号を受信するように構成される。各走査ヘッドは、それぞれが異なる１つのチャネルから光を搬送する１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号を送信するように、及び、各異なるＬＩＤＡＲ出力信号は、異なる方向に走査ヘッドから離れるように進むように、構成される。コア電子回路は、特性の調整によって、１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号が、コア電子回路に関連付けられる走査ヘッドから離れて進む方向に変化するように、出射ＬＩＤＡＲ信号の１つの特性を調整するように、構成される。
【選択図】 図５

Description

関連出願

本出願は、２０１８年１１月２１日に出願され、発明の名称を「ＬＩＤＡＲアプリケーション用光学マニホールド」とし、また、その全体が本明細書に組み込まれる米国仮特許出願番号６２／７７０，４１５の利益を主張する。

本発明は、光学装置に関する。特に、本発明は、ＬＩＤＡＲチップに関する。

ＬＩＤＡＲ（光検出、及び、測距）センサは、ＬＩＤＡＲ出力信号でシーンを照明し、反射されたＬＩＤＡＲ入力信号の特性を測定することによって、ターゲットシーンの３Ｄ画像を構成するために使用される。周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）は、ＬＩＤＡＲアプリケーションに使用できるコヒーレント検出方法の一例である。ＦＭＣＷ技術は、周囲光、及び、他のＬＩＤＡＲシステムからの光に対して低減した感度を示している。

ＬＩＤＡＲシステムは、ＡＤＡＳ（先進運転支援システム）、及び、ＡＲ（拡張現実）のような、ますます複雑なアプリケーションに適合されている。しかしながら、商業的に採用されるために必要な信頼性、可撓性、及び、メンテナンス性のレベルを提供するＬＩＤＡＲシステムは、未だ、紹介されていない。その結果、改良されたＬＩＤＡＲシステムが必要とされている。

ＬＩＤＡＲシステムは、１つ以上のチャネルを搬送する出射ＬＩＤＡＲ信号をそれぞれが生成する複数のコアを有する光学マニホールドを有している。このシステムは、また、前記光学マニホールドから離れて配置される走査ヘッドを有している。各走査ヘッドは、１つの前記コアに関連付けられ、及び、各走査ヘッドが前記関連付けられたコアからの出射ＬＩＤＡＲ信号を受信するように、構成されている。前記走査ヘッドは、それぞれが異なる１つのチャネルからの光を含む１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号を送信するように、及び、前記異なるＬＩＤＡＲ出力信号が、それぞれ、異なる方向に、走査ヘッドから離れて進むように、構成されている。各前記コアは、異なるコアエレクトロニクスに関連付けられている。前記コアエレクトロニクスは、１つの前記出射ＬＩＤＡＲ信号の特性を調整し、前記特性の調整によって、前記１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号が前記コアエレクトロニクスに関連付けられる走査ヘッドから離れて進む方向が変化するように、構成されている。

ＬＩＤＡＲシステムは、それぞれが１つ以上のチャネルを搬送する出射ＬＩＤＡＲ信号を生成する複数のコアが配置されるハウジングを有する光学マニホールドを有している。前記システムは、また、前記光学マニホールドから離れて配置される走査ヘッドを有している。前記走査ヘッドは、それぞれ、１つの前記コアに関連付けられている。前記走査ヘッドは、各走査ヘッドが関連付けられるコアからの出射ＬＩＤＡＲ信号を受信するように構成されている。前記走査ヘッドは、異なる１つの前記チャネルからの光を含む１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号を送信するように構成されている。前記ＬＩＤＡＲ出力信号は、異なるＬＩＤＡＲ出力信号のそれぞれが、異なる方向に、前記走査ヘッドから離れて進むように、送信される。前記コアは、それぞれ、異なるコアカードに含まれている。１つの前記コアカードは、前記ハウジング内の第１のコネクタに接続される第１のコアカードである。第２のコアカードは、前記ハウジングの外側に位置できるが、前記第１のコネクタに接続されるように構成されている。前記第２のコアカードは、前記第１のコアによって生成される前記出射ＬＩＤＡＲ信号の１つ以上のチャネルとは異なる光学特性を有する１つ以上の第２のチャネルを搬送する出射ＬＩＤＡＲ信号を生成するように、構成される。

光学マニホールドを動作させる方法は、光学マニホールドハウジングの内部に複数のコアを配置することを有している。前記コアは、それぞれ、１つ以上のチャネルを搬送する出力ＬＩＤＡＲ信号を生成するように、構成されている。各前記コアは、前記光学マニホールドから離れて配置される走査ヘッドに関連付けられている。前記走査ヘッドは、各走査ヘッドが前記関連付けられるコアからの出射ＬＩＤＡＲ信号を受信するように、構成されている。１つの前記コアは、第１のコアである。前記方法は、また、前記第１のコアを第２のコアに交換することを有している。前記第２のコアは、前記第１のコアによって生成される前記出射ＬＩＤＡＲ信号の１つ以上のチャネルとは異なる光学特性を有する１つ以上の第２のチャネルを搬送する出射ＬＩＤＡＲ信号を生成するように、構成されている。

レーザキャビティを有する部品アセンブリを有するＬＩＤＡＲチップを有するＬＩＤＡＲシステムの平面図である。

シリコン・オン・インシュレータ・ウェハから構成されたチップの一部断面図である。

ＬＩＤＡＲシステムの概略図である。

図３のＬＩＤＡＲシステムで使用するための適切な処理部品の例を示している。図３のＬＩＤＡＲシステムで使用するための適切な光学部品を示している。

図３のＬＩＤＡＲシステムで使用するための適切な処理部品の例を示している。図３のＬＩＤＡＲシステムで使用するための適切な電気部品の概略図である。

上記ＬＩＤＡＲシステムと共に使用するために適した光学マニホールドシステムの概略図である。

光学マニホールドシステムのアプリケーションを示す図である。

走査ヘッド、又は、走査ヘッドの一部の適切な構成を示す。走査ヘッドの平面図である。

走査ヘッド、又は、走査ヘッドの一部の適切な構成を示す。走査ヘッドの別の実施形態の平面図である。

反射装置、及び、コリメート装置と共に使用される走査ヘッドを示している。

反射装置、及び、コリメート装置と共に使用される走査ヘッドの別の実施形態を示す。

ステアリング機構の側面図である。

ステアリング機構の平面図である。

回転運動を伴うステアリング機構の側面図である。

回転運動を伴うステアリング機構の平面図である。

発明の説明

ＬＩＤＡＲシステムは、マニホールド、及び、複数の走査ヘッドを有している。マニホールドは、それぞれが１つ以上の異なるチャネルを搬送する出射ＬＩＤＡＲ信号を生成する複数のＬＩＤＡＲコアカードを保持できる。異なる走査ヘッドは、異なるＬＩＤＡＲコアカードから、出射ＬＩＤＡＲ信号を受信できる。走査ヘッドは、それぞれ、走査ヘッドによって受信された出射ＬＩＤＡＲ信号からの光を有する１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号を出力するように、構成できる。

ＬＩＤＡＲコアカードは、ＬＩＤＡＲ出力信号がＬＩＤＡＲシステムから離れて進む方向が変化するように、出射ＬＩＤＡＲ信号の特性を変更できる。ＬＩＤＡＲコアカードは、この方向の変化を使用して、視野の複数の異なるサンプル領域にＬＩＤＡＲ出力信号を走査できる。さらに、ＬＩＤＡＲコアカードは、ＬＩＤＡＲ出力信号からの光を利用して、各サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータ（反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の半径方向速度、及び／又は、距離）を生成する電子回路を有することができる。これらのＬＩＤＡＲコアカードを有するマニホールドを、走査ヘッドの全部、又は、一部から離れて配置できる。ＬＩＤＡＲコアカードの部品(component)は、最も頑丈でないＬＩＤＡＲシステムの部品でありうるため、走査ヘッドから離れてマニホールドを配置することによって、ＬＩＤＡＲシステムの頑丈でない部品を安全な位置に配置できる。例えば、マニホールド、及び、ＬＩＤＡＲコアカードは、天候などの様々な大気の影響から保護される場所に存在できる。安全な場所にＬＩＤＡＲシステムの敏感な部品を配置する能力は、ＬＩＤＡＲシステムの信頼性を向上させる。

マニホールドを、ＬＩＤＡＲコアカードを他のＬＩＤＡＲコアカードに容易に交換できるように、構成できる。この交換を、ＬＩＤＡＲコアカードの故障、又は、誤動作に応じて、行うことができる。その結果、ＬＩＤＡＲコアカードの互換性は、ＬＩＤＡＲシステムを経時的に維持しやすくする。加えて、又は、或いは、ＬＩＤＡＲシステムの様々な部品を、マニホールドと走査ヘッドとの間で分割し、交換ＬＩＤＡＲコアカードが、同じ走査ヘッドで依然として動作している間に、以前のＬＩＤＡＲコアカードとは異なる機能性を有するようにできる。例えば、置換ＬＩＤＡＲコアカードは、異なる数のチャネル、異なる波長を有するチャネル、及び／又は、異なる波形を有するチャネルを搬送する出射ＬＩＤＡＲ信号を生成できる。ＬＩＤＡＲコアカードを容易に交換できる能力は、ＬＩＤＡＲシステムの柔軟性を増大させる。

図１は、レーザキャビティを有する部品アセンブリ８を有するＬＩＤＡＲチップを有するＬＩＤＡＲシステムの平面図である。レーザキャビティは、レーザのための利得媒体（図示せず）を有し、又は、構成できる光源１０を有している。チップは、また、光源１０からの光信号を受信するキャビティ導波路１２を有している。光源を凹部１３に配置でき、光源のファセットをキャビティ導波路１２のファセットに光学的に位置合わせすることによって、光源、及び、キャビティ導波路１２は、光信号を交換できる。キャビティ導波路１２は、光信号を部分戻り装置１４に搬送する。図示の部分戻り装置１４は、ブラッグ格子のような光学格子である。しかし、他の部分戻り装置１４を使用でき、例えば、ミラーを、エシェル回折格子、及び、アレイ導波路格子と共に使用できる。

部分戻り装置１４は、戻り信号として、光信号の戻り部分をキャビティ導波路１２に戻す。例えば、キャビティ導波路１２は、光信号の戻り部分が利得媒体を通って進むように、戻り信号を光源１０に戻す。光源１０は、キャビティ導波路１２で受信された光信号に、少なくとも一部の戻り信号を加算するように構成されている。例えば、光源１０は、利得媒体から受信した戻り信号を利得媒体に反射する高、完全、又は、部分反射装置１５を有することができる。その結果、光は、部分戻り装置１４と反射装置１５との間で共振し、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザキャビティを形成できる。ＤＢＲレーザキャビティは、ＤＦＢレーザよりも、本質的に狭い線幅、及び、より長いコヒーレンス長を有しており、したがって、チップからのＬＩＤＡＲ出力信号を反射する物体がチップからさらに離れて位置するときの性能を改善する。

部分戻り装置１４は、キャビティ導波路１２から受信した光信号の一部を、チップに含まれるユーティリティ導波路１６に、渡す。ユーティリティ導波路１６が部分戻り装置１４から受信する光信号の部分は、レーザキャビティの出力として機能する。レーザキャビティの出力は、ユーティリティ導波路１６の出射ＬＩＤＡＲ信号として機能する。ユーティリティ導波路１６は、ファセット１８で終端し、出射ＬＩＤＡＲ信号をファセット１８に搬送する。ファセット１８を通って進む出射ＬＩＤＡＲ信号がチップを出て、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号として機能するように、ファセット１８を配置できる。例えば、ファセット１８をチップのエッジに配置でき、ファセット１８を通って進む出射ＬＩＤＡＲ信号がチップを出て、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号として機能するようにできる。

ＬＩＤＡＲ出力信号は、チップから離れるように進み、ＬＩＤＡＲ信号の経路の物体によって反射される。反射された信号は、物体から離れるように進む。反射された信号の少なくとも一部は、ユーティリティ導波路１６のファセット１８に戻る。したがって、反射された信号の一部は、ファセット１８を通ってユーティリティ導波路１６に入ることができ、また、ユーティリティ導波路１６によって案内されるＬＩＤＡＲ入力信号として機能できる。

チップは、ＬＩＤＡＲデータのために処理される光信号が生成されるデータ分岐２４を有している。データ分岐は、ユーティリティ導波路１６からの光信号の一部をデータ分岐に移動させる光カプラ２６を有している。例えば、光カプラ２６は、ユーティリティ導波路１６からの出射ＬＩＤＡＲ信号の一部を、参照信号として参照導波路２７に結合する。参照導波路２７は、参照信号を光結合部品２８に搬送する。

光カプラ２６は、また、比較信号として、ユーティリティ導波路１６からのＬＩＤＡＲ入力信号の一部を比較導波路３０に結合する。比較信号は、ＬＩＤＡＲ入力信号からの光の少なくとも一部を有している。比較信号は、参照光信号からの光を除外できる。比較導波路３０は、比較信号を光結合部品２８に搬送する。

図示の光カプラ２６は、ユーティリティ導波路１６を参照導波路２７、及び、比較導波路３０に十分近くに配置する結果であり、ユーティリティ導波路１６からの光が参照導波路２７、及び、比較導波路３０に結合される。しかしながら、他の信号タップ部品を使用して、ユーティリティ導波路１６からの光信号の一部を、参照導波路２７、及び、比較導波路３０に移動できる。適切な信号タップ部品の例は、ｙ分岐、マルチ・モード干渉カプラ（ＭＭＩ）、及び、統合された光サーキュレータを含むが、これらに限定されない。

光結合部品２８は、比較信号、及び、参照信号を合成信号に結合する。参照信号は、出射ＬＩＤＡＲ信号からの光を有している。例えば、参照信号は、出射ＬＩＤＡＲ信号のサンプルとして機能できる。参照信号は、ＬＩＤＡＲ出力信号、及び、ＬＩＤＡＲ入力信号からの光を除外できる。対照的に、比較信号光は、ＬＩＤＡＲ入力信号からの光を有している。例えば、比較信号は、ＬＩＤＡＲ入力信号のサンプルとして機能できる。したがって、比較信号は、チップから離れた物体によって反射されている一方、ＬＩＤＡＲ出力信号は、反射されていない。チップと反射物体とが相対的に移動すると、比較信号、及び、参照信号は、ドップラー効果によって、異なる周波数を有する。その結果、比較信号と参照信号との間に唸りが発生する。

光結合部品２８は、また、得られた複合サンプル信号を第１の検出器導波路３６、及び、第２の検出器導波路３８に分割する。第１の検出器導波路３６は、複合サンプル信号の第１の部分を、複合サンプル信号の第１の部分を第１の電気信号に変換する第１の光センサ４０に、搬送する。第２の検出器導波路３８は、複合サンプル信号の第２の部分を、複合サンプル信号の第２の部分を第２の電気信号に変換する第２の光センサ４２に、搬送する。好適な光センサの例は、ゲルマニウム・フォトダイオード（ＰＤ）、及び、アバランチ・フォトダイオード（ＡＰＤ）を含む。

光結合部品２８、第１の光センサ４０、及び、第２の光センサ４２は、電気的データ信号を出力する平衡光検出器として接続できる。例えば、光結合部品２８、第１の光センサ４０、及び、第２の光センサ４２は、信号光電流のＤＣ成分が相殺するように、接続でき、検出感度を向上させる。第１の光センサ４０、及び、第２の光センサ４２を平衡光検出器として接続するために適した方法は、第１の光センサ４０、及び、第２の光センサ４２の直列接続を含む。一例では、第１の光センサ４０、及び、第２の光センサ４２は、両方とも、直列接続されたアバランチ・フォトダイオードである。平衡光検出は、小さな信号変動を検出するために望ましい。

好適な光結合部品２８の一例は、２×２ＭＭＩ装置のようなマルチ・モード干渉（ＭＭＩ）装置である。他の適切な光結合部品２８は、断熱スプリッタ、及び、方向性カプラを含むが、これらに限定されない。いくつかの例では、図示された光結合部品２８の機能は、１つ以上の光学部品、又は、１組の光学部品によって実行される。

単一の光センサは、第１の光センサ４０、及び、第２の光センサ４２に取って代わることができ、また、データ信号を出力できる。単一の光センサが、第１の光センサ４０、及び、第２の光センサ４２に取って代わる場合、光結合部品２８は、光分割機能を有する必要はない。その結果、図示の光結合部品２８は、図示した２×１光結合部品ではない、２×１光結合部品にできる。例えば、図示の光結合部品は、２×１ＭＭＩ装置にできる。これらの例では、チップは、複合サンプル信号を光センサに搬送する単一の検出器導波路を有している。

データ分岐は、比較導波路３０に沿って配置されるデータ光減衰器４４を有しており、比較導波路３０の比較信号を減衰するように、データ光減衰器４４を操作できる。チップは、また、ユーティリティ導波路１６に沿って配置される出力光減衰器４６を有しており、ユーティリティ導波路１６の出力ＬＩＤＡＲ信号を減衰するように、出力光減衰器４６を操作できる。データ光減衰器４４、及び／又は、出力光減衰器４６のための適切な減衰器は、光信号の強度を減衰させるように構成されている。光信号の強度を減衰するように構成された適切な減衰器の例は、キャリア注入に基づくＰＩＮダイオード、電気吸収変調器、及び、マッハ-ツェンダー（ＭＺ）変調器を含む。

チップは、また、比較信号の一部を比較導波路３０からサンプリング導波路５２に結合するサンプリング指向性カプラ５０を有している。比較信号の結合部分は、サンプリング信号として機能する。サンプリング導波路５２は、サンプリング信号をサンプリング光センサ５４に搬送する。図１は、比較信号の一部をサンプリング導波路５２に移動させるサンプリング指向性カプラ５０を示しているが、他の信号タップ部品を使用して、比較信号の一部を比較導波路３０からサンプリング導波路５２に移動できる。好適な信号タップ部品の例は、ｙ分岐、及び、ＭＭＩを含むが、これらに限定されない。

チップは、レーザキャビティの動作を制御するための制御分岐５５を有している。制御分岐は、出射ＬＩＤＡＲ信号の一部をユーティリティ導波路１６から制御導波路５７に移動する指向性カプラ５６を有している。出射ＬＩＤＡＲ信号の結合された部分は、タップされた信号として機能する。図１は、出射ＬＩＤＡＲ信号の一部を制御導波路５７に移動する指向性カプラ５６を示しているが、他の信号タップ部品を使用して、出射ＬＩＤＡＲ信号の一部をユーティリティ導波路１６から制御導波路５７上に移動できる。適切な信号タップ部品の例は、ｙ分岐、及び、ＭＭＩを含むが、これらに限定されない。

制御導波路５７は、タップ信号を、タップ信号を分割し、タップ信号の部分の間で、タップ信号の異なる部分を位相差で再結合する干渉計５８に搬送する。図示の干渉計５８は、マッハ・ツェンダー干渉計であるが、他の干渉計を使用できる。

干渉計５８は、干渉計導波路６０に、制御光信号を出力する。干渉計導波路６０は、電気制御信号として機能する電気信号に、制御光信号を変換する制御光センサ６１に、制御光信号を搬送する。干渉計信号は、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数の関数である強度を有する。例えば、マッハ・ツェンダー干渉計は、縞パターンを有する正弦波制御光信号を出力する。出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数への変化は、制御光信号の周波数を引き起こす。したがって、制御光センサ６１から出力される電気制御信号の周波数は、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数の関数である。制御光センサ６１の代わりに、他の検出機構を使用できる。例えば、制御光センサ６１は、光結合部品２８、第１の光センサ４０、及び、第２の光センサ４２として配置される平衡光検出器に置き換えることができる。

電子回路６２は、チップ上の１つ以上の部品を操作できる。例えば、電子回路６２は、光源１０、データ光減衰器４４、出力光減衰器４６、第１の光センサ４０、第２の光センサ４２、サンプリング光センサ５４、及び、制御光センサ６１と電気的に通信でき、及び、操作を制御できる。電子回路６２は、チップから離れて示されているが、電子回路の全部、又は、一部を、チップに含めることができる。例えば、チップは、第１の光センサ４０を第２の光センサ４２と直列に接続する導電体を有することができる。

チップの動作中、電子回路６２は、レーザキャビティが出射ＬＩＤＡＲ信号を出力するように光源１０を操作する。次いで、電子回路６２は、各サイクルが、視野のサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータ（反射物体とＬＩＤＡＲチップとの間の半径方向速度、及び／又は、距離）を生成する一連のサイクルを通してチップを操作する。各サイクルの間、データ信号は、複数回、サンプリングされる。各サンプルの間、電子回路は、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を調整する。以下でより詳細に説明するように、電子回路は、時間の関数としての出射ＬＩＤＡＲ信号は、電子回路に知られるように、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を制御するために、制御分岐からの出力を使用できる。いくつかの例では、サイクルは、複数の期間を有している。例えば、サイクルは、第１の期間と第２の期間とを有することができる。第１の期間の間、電子回路６２は、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を増加でき、第２の期間の間、電子回路６２は、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を低下できる。場合によっては、増加は、線形であり、及び、減少は、線形である。例えば、レーザキャビティを、１５５０ｎｍの波長を有する出射ＬＩＤＡＲ信号（したがって、ＬＩＤＡＲ出力信号）を出力するように構成できる。第１の期間の間、電子回路６２は、波長が１５５０ｎｍから１４５９.９８ｎｍに減少するように、出射ＬＩＤＡＲ信号（したがって、ＬＩＤＡＲ出力信号）の周波数を増加でき、その後、波長が１４５９.９８ｎｍから１５５０ｎｍに増加するように、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を減少できる。

出射ＬＩＤＡＲ信号周波数が、第１の期間中に増加されると、ＬＩＤＡＲ出力信号は、チップから離れて進み、次いで、ＬＩＤＡＲ入力信号としてチップに戻る。ＬＩＤＡＲ入力信号の一部は、比較信号となる。ＬＩＤＡＲ出力信号、及び、ＬＩＤＡＲ入力信号が、チップと反射物体との間を進んでいる間に、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数は、増加し続ける。出射ＬＩＤＡＲ信号の一部が参照信号となるので、参照信号の周波数は、増加し続ける。その結果、比較信号は、光結合部品に同時に入射する参照信号よりも低い周波数で、光結合部品に入る。さらに、反射物体がチップから遠くに配置されるほど、ＬＩＤＡＲ入力信号がチップに戻る前に、参照信号の周波数はより増加する。したがって、比較信号の周波数と基準信号の周波数との差が大きいほど、反射物体は、チップからより遠くに存在する。その結果、比較信号の周波数と基準信号の周波数との差は、チップと反射物体との間の距離の関数である。

同じ理由で、第２の期間の間に、出射ＬＩＤＡＲ信号周波数が減少すると、比較信号は、光結合部品に同時に入射する参照信号よりも高い周波数で光結合部品に入り、また、第２の期間の間の比較信号の周波数と参照信号の周波数との差も、チップと反射物体との間の距離の関数である。

いくつかの例では、チップ、及び、反射物体の相対的な動きが比較信号の周波数にも影響を与えるため、比較信号の周波数と参照信号の周波数との間の差も、また、ドップラー効果の関数であり得る。例えば、チップが、反射物体に向かって、又は、反射物体から離れて移動し、及び／又は、反射物体が、チップに向かって、又は、チップから離れて移動するとき、ドップラー効果は、比較信号の周波数に影響を及ぼす可能性がある。比較信号の周波数は、反射物体が、チップに向かって、又は、チップから離れて移動する速度、及び／又は、チップが、反射物体に向かって、又は、反射物体から離れて移動する速度の関数であるため、比較信号の周波数と参照信号の周波数との差も、反射物体がチップに向かって、又は、チップから離れて移動する速度、及び／又は、チップが反射物体に向かって、又は、反射物体から離れて移動する速度の関数である。したがって、比較信号の周波数と参照信号の周波数との差は、チップと反射物体との間の距離の関数であり、また、ドップラー効果の関数でもある。

複合サンプル信号、及び、データ信号は、それぞれ、比較信号と参照信号とを効果的に比較する。例えば、光結合部品は、比較信号と参照信号とを結合し、これらの信号は、異なる周波数を有するため、比較信号と参照信号との間には、唸りが存在する。したがって、複合サンプル信号、及び、データ信号は、比較信号と参照信号との間の周波数差に関連する唸り周波数を有し、また、唸り周波数を用いて、比較信号と参照信号との周波数の差を決定できる。複合サンプル信号、及び／又は、データ信号に関する唸り周波数がより高くなれば、比較信号の周波数と基準信号の周波数との間により大きな差を示す。その結果、データ信号の唸り周波数は、チップと反射物体との間の距離の関数であり、また、ドップラー効果の関数でもある。

上述したように、唸り周波数は、２つの未知数、チップと反射物体との間の距離、及び、チップと反射物体の相対速度（すなわち、ドップラー効果の寄与）の関数である。比較信号と参照信号との間の周波数差の変化（Δｆ）は、Δｆ＝２Δｖｆ／ｃによって与えられ、ここで、ｆは、ＬＩＤＡＲ出力信号、したがって、参照信号の周波数であり、Δｖは、チップと反射物体の相対速度であり、ｃは、空気中の光の速度である。複数の異なるサンプルを使用することにより、電子回路６２は、２つの未知数を解決できる。例えば、第１の期間に関して決定された唸り周波数は、未知の距離、及び、ドップラーの寄与に関連し、また、第２の期間に関して決定された唸り周波数は、また、未知の距離、及び、ドップラーの寄与に関連する。２つの関係の利用できることによって、電子回路６２は、２つの未知数を解決できる。したがって、ドップラー効果からの影響を受けることなく、チップと反射物体との間の距離を、決定できる。さらに、いくつかの例では、電子回路６２は、この距離をドップラー効果と組み合わせて使用して、チップに向かう、又は、チップから離れる反射物体の速度を決定する。

ターゲット、及び、ソースの相対速度がゼロ、又は、非常に小さい場合、唸り周波数に対するドップラー効果の寄与は、本質的にゼロである。これらの例では、ドップラー効果は、唸り周波数に実質的に寄与しないので、電子回路６２は、チップと反射物体との間の距離を決定するために、第１の期間のみを取ることができる

動作中、電子回路６２は、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を、制御光センサ６１からの電気制御信号に応じて、調整できる。上記のように、制御光センサ６１から出力される電気制御信号の大きさは、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数の関数である。したがって、電子回路６２は、制御の大きさに応じて、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を調整できる。例えば、サンプルの１つの間に出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を変化する一方、電子回路６２は、電気制御信号の大きさに関する適切な値の範囲を、時間の関数として、有することができる。サンプルの間の複数の異なる時間において、電子回路６２は、電気制御信号の大きさを、サンプルの現在時間に関連する値の範囲と比較できる。電気制御信号の大きさが、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数が電気制御信号の大きさの関連付けられた範囲外であることを示す場合、電子回路６２は、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を、それが関連付けられた範囲内に収まるように、光源１０を操作できる。電気制御信号の大きさが、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数が電気制御信号の大きさの関連付けられた範囲内にあることを示す場合、電子回路６２は、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を変化させない。

動作中、電子回路６２は、サンプリング光センサ５４からのサンプリング信号に応じて、出力光減衰器４６によって提供される減衰のレベルを調整できる。例えば、電子回路６２は、第１の信号しきい値を超えるサンプリング信号の大きさに応じて、減衰レベルを減少し、及び／又は、第２の信号しきい値を下回るサンプリング信号の大きさに応じて、電力降下の大きさを減少するように、出力光減衰器４６を操作できる。

いくつかの例では、電子回路６２は、出力光減衰器４６によって提供される減衰のレベルを調整して、レーザキャビティの性能上の後方反射の影響を防止、又は、低減する。例えば、第１の信号しきい値、及び／又は、第２の信号しきい値を任意に選択し、レーザキャビティの性能上の逆反射の影響を防止、又は、低減できる。後方反射は、ＬＩＤＡＲ入力信号の一部が戻りＬＩＤＡＲ信号としてレーザキャビティに戻るときに生じる。いくつかの例では、ファセット１８を通過するＬＩＤＡＲ入力信号の５０％オーダーが、レーザキャビティに戻る。戻りＬＩＤＡＲ信号は、部分戻り装置１４に入る戻りＬＩＤＡＲ信号のパワーが、部分リターン装置から出る出射ＬＩＤＡＲ信号のパワーよりも下回って（「電力降下」）、最小電力降下しきい値以上で低下しないとき、レーザキャビティの性能に影響を及ぼし得る。図示のチップでは、最小電力降下しきい値は、約３５ｄＢ（０.０３％）にできる。したがって、戻りＬＩＤＡＲ信号は、部分戻り装置１４に入る戻りＬＩＤＡＲ信号のパワーが、部分戻り装置１４から出る出射ＬＩＤＡＲ信号のパワーより３５ｄＢ以下であるとき、レーザキャビティの性能に影響を与え得る。

電子回路６２は、例えば、標的物体が、非常に近接しており、又は、高反射性であり、又は、その両方である場合には、低電力低下の影響を低減するように、出力光減衰器４６を操作できる。図１から明らかなように、減衰のレベルを増加させるように出力光減衰器４６の動作は、部分戻り装置１４に入る戻されたＬＩＤＡＲ信号の電力を減少させ、また、部分から離れた位置で戻ってきたＬＩＤＡＲ信号の電力を減少させる出力光減衰器４６が部分戻り装置１４から離れて配置されているので、部分戻り装置１４から出る下りＬＩＤＡＲ信号のパワーは、出力光減衰器４６の動作に直接影響されないので、出力光減衰器４６の動作は、減衰のレベルを増加させて、電力低下のレベルを増加させるその結果、電子機器は、光減衰器４６を使用して、電力の低下を調整することができる

さらに、サンプリング信号の大きさは、電力降下に関連付けられている。例えば、サンプリング信号の大きさは、図１から明らかなように、比較信号のパワーに関連づけられている。比較信号は、ＬＩＤＡＲ入力信号の一部であるため、サンプリング信号の大きさは、ＬＩＤＡＲ入力信号のパワーに関連づけられる。この結果は、戻りＬＩＤＡＲ信号が、ライダ入力信号の一部であることから、サンプリング信号の大きさも、戻りＬＩＤＡＲ信号のパワーに関連付けられることを意味する。したがって、サンプリング信号の大きさは、電力降下に関連付けられる。

サンプリング信号の大きさは、電力降下に関連付けられるため、電子回路６２は、サンプリング信号の大きさを使用して、出力光減衰器を操作し、比較信号の大きさを目標範囲内のパワーに維持できる。例えば、電子回路６２は、出力光減衰器４６を操作し、電力降下の大きさが第１のしきい値以下であることを示すサンプリング信号に応じて、電力降下の大きさを増加でき、及び／又は、電子回路６２は、出力光減衰器４６を操作し、電力降下の大きさが第２のしきい値以上であることを示すサンプリング信号に応じて、電力降下の大きさを減少できる。いくつかの例では、第１のしきい値は、最小電力降下しきい値以上である。一例では、電子回路６２は、出力光減衰器４６を操作し、第１の信号しきい値を超えるサンプリング信号の大きさに応じて、電力降下の大きさを増加し、及び／又は、第２の信号しきい値を下回るサンプリング信号の大きさに応じて、電力降下の大きさを減少できる。第１のしきい値、第２のしきい値、第１の信号しきい値、及び、第２の信号しきい値からなる群から選択される１、２、３、又は、４つの変数の値の同定を、ＬＩＤＡＲチップシステムのセットアップにおける光学チップの較正から決定できる。

光センサは、複合光信号の電力が電力しきい値を超えると、飽和状態になることがある。光センサが飽和状態になると、データ信号の大きさは、電力しきい値を超える複合光信号のパワーのさらなる増加にもかかわらず、増加しない最大値に達する。したがって、複合光信号の電力が、電力しきい値を超えると、データを損失することがある。動作中、電子回路６２は、データ光減衰器４４によって提供される減衰のレベルを調整し、複合光信号のパワーを、電力しきい値未満に維持できる。

図１から明らかなように、サンプリング信号の大きさは、比較信号のパワーに関係付けられる。したがって、電子回路６２は、サンプリング信号からの出力に応じて、データ光減衰器４４を操作できる。例えば、電子回路６２は、データ光減衰器を操作し、サンプリング信号の大きさが上側比較信号しきい値を超えることを示すと、比較信号の減衰を増加でき、及び／又は、サンプリング信号の大きさがデータ信号減衰器を操作し、サンプリング信号の大きさが下側比較信号しきい値を下回ることを示すと、比較信号の減衰を減少できる。例えば、いくつかの例では、電子回路６２は、サンプリング信号の大きさが上側比較しきい値以上であると、比較信号の減衰を増加でき、及び／又は、電子回路６２は、サンプリング信号の大きさが上側比較信号しきい値以下であると、比較信号の減衰を減少できる。

上述したように、電子回路６２は、サンプリング信号に応じて、出力光減衰器４６によって提供される減衰のレベルを調整できる。電子回路６２は、サンプリング信号に応じて、出力光減衰器４６によって提供される減衰のレベルを調整することに追加して、又は、代替として、サンプリング信号に応じて、データ光減衰器４４によって提供される減衰のレベルを調整できる。

チップのための適切なプラットフォームは、シリカ、リン化インジウム、及び、シリコン・オン・インシュレータ・ウェハを含むが、これらに限定されない。図２は、シリコン・オン・インシュレータ・ウェハから構成されたチップの一部の断面図である。シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハは、基板８２と光伝送媒体８４との間に埋め込み層８０を有している。シリコン・オン・インシュレータ・ウェハでは、埋め込み層はシリカであり、基板、及び、光伝送媒体は、シリコンである。ＳＯＩウェハのような光学プラットフォームの基板は、チップ全体のベースとして機能できる。例えば、図１に示される光学部品を、基板の上側、及び／又は、横側の面上に、又は、その上方に、配置できる。

図２に示されたチップの一部は、シリコン・オン・インシュレータ・ウェハから構築されたチップと共に使用するのに適した導波路構造を有している。光伝送媒体のリッジ８６は、光伝送媒体のスラブ領域８８から離れて延びている。光信号はリッジの頂部と埋め込み酸化物層との間に拘束される。

リッジ導波路の寸法は、図２で標識されている。例えば、リッジは、ｗでラベル付けられた幅、及び、ｈでラベル付けられた高さを有している。スラブ領域の厚さは、Ｔでラベル付けられている。ＬＩＤＡＲアプリケーションでは、これらの寸法は、他のアプリケーションで使用されるよりも高いレベルの光パワーを使用する必要があるため、他のアプリケーションよりも重要である。（ｗでラベル付けられる）リッジ幅は、１μｍより大きく、４μｍより小さく、（ｈでラベル付けられる）リッジ高さは、１μｍより大きく、４μｍより小さく、スラブ領域の厚さは、０．５μｍより大きく、３μｍより小さい。これらの寸法は、導波路の直線状、又は、実質的に直線状の部分、導波路の湾曲部分、及び、導波路のテーパ部分に適用できる。したがって、導波路のこれらの部分はシングル・モードである。しかしながら、いくつかの例では、これらの寸法は、導波路の直線状、又は、実質的に直線状の部分に適用される一方、導波路の湾曲した部分、及び／又は、導波路のテーパ部分は、これらの範囲外の寸法を有する。例えば、図１に示すユーティリティ導波路１６のテーパ部分は、４μｍより大きい幅、及び／又は、高さを有することができ、及び、４μｍから１２μｍの範囲内にできる。追加的に、又は、代替的に、導波路の湾曲した部分は、湾曲内の光学的損失を低減するために、減少したスラブ厚さを有してもよい。例えば、導波路の湾曲部分は、０．０μｍ以上、かつ、０．５μｍ未満の厚さを有するスラブ領域から離れて延びるリッジを有することができる。上記の寸法は、一般的には、シングル・モード構造を有する導波路の直線状、又は、実質的に直線状の部分を提供する一方、それらは、結果として、マルチ・モードであるテーパ部分、及び／又は、湾曲部分にできる。マルチ・モードの幾何学的形状とシングル・モードの幾何学形状との間の結合は、実質的により高次モードを励起しないテーパを使用して行うことができる。したがって、導波路を搬送される信号が、マルチ・モードの寸法を有する導波路部分で搬送されても、シングル・モードで搬送されるように、導波路を構成できる。図２の導波路の構造は、キャビティ導波路１２、ユーティリティ導波路１６、参照導波路２７、比較導波路３０、第１の検出器導波路３６、第２の検出器導波路３８、サンプリング導波路５２、制御導波路５７、及び、干渉計導波路６０からなる群から選択される導波路の全部、又は、一部に適している。

ユーティリティ導波路１６とインターフェイス接続された光源１０は、チップとは別個の部品であり、及び、次いで、チップに取り付けられる利得要素にできる。例えば、光源１０は、フリップチップ配列を使用するチップに取り付けられる利得素子にできる。

光源１０が、シリコン・オン・インシュレータ・ウェハから構成されるチップのリッジ導波路とインターフェイスされる場合には、フリップチップ配列の使用が、適している。シリコン・オン・インシュレータ・ウェハから構築されたチップのフリップチップ利得素子とリッジ導波路との間の適切なインターフェイスの例は、２０１７年７月１１日に発行された米国特許番号９，７０５，２７８号、及び、１９９９年１１月２３日に発行された米国特許番号第５，９９１，４８４号に記載されており、その各々は、その全体が本明細書に組み込まれる。この構成は、光源１０としての使用に適している。光源１０が利得要素である場合、電子回路６２は、利得要素を介して印加される電流のレベルを変化させることによって、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を変化させることができる。

減衰器は、チップから分離され、及び、次いで、チップに取り付けられる部品にできる。例えば、減衰器は、フリップチップ配列でチップに取り付けられた減衰器チップに含めることができる。減衰器チップの使用は、データ減衰器、及び、制御減衰器からなる群から選択された減衰器の全部、又は、一部に適している。

別の部品に減衰器を含める代わりに、減衰器の全部、又は、一部をチップに統合できる。例えば、シリコン・オン・インシュレータ・ウェハから構成されたチップのリッジ導波路とインターフェイスされる減衰器を、１９９９年６月１日に発行された米国特許第５，９０８，３０５号に見つけることができ、その全体が本明細書に組み込まれる。チップに統合された減衰器の使用は、データ減衰器、及び、制御減衰器からなる群から選択された光センサの全部、又は、一部に適している。

チップ上の導波路とインターフェイスされる光センサは、チップから分離し、そして、チップに取り付けられる部品にできる。例えば、光センサは、フォトダイオード、又は、アバランチ・フォトダイオードにできる。好適な光センサ部品の例は、日本の浜松市に位置する浜松によって製造されるＩｎＧａＡｓ ＰＩＮフォトダイオード、又は、日本の浜松市に位置する浜松によって製造されるＩｎＧａＡｓ ＰＩＮ ＡＰＤ（アバランチ・フォトダイオード）を含むが、これらに限定されない。これらの光センサを、図１に示すように、チップ上に、中央に配置できる。その代わりに、光センサで終端する導波路の全部、又は、一部は、チップの縁部に配置されるファセット１８で終端することができ、また、光センサを、ファセット１８を通って通過する光を受光するように、ファセット１８上のチップの端部に取り付けることができる。チップとは別の部品である光センサを使用することは、第１の光センサ４０、第２の光センサ４２、サンプリング光センサ５４、及び、制御光センサ６１からなる群から選択された光センサの全部、又は、一部に適している。

別の部品である光センサの代わりとして、光センサの全部、又は、一部を、チップに統合できる。例えば、シリコン・オン・インシュレータ・ウェハから構成されたチップ上のリッジ導波路とインターフェイスされる光センサの例を、Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｖｏｌ．１５、Ｎｏ．２１、１３９６５－１３９７１（２００７）；２０１２年１月１０日に発行の米国特許第８，０９３，０８０号；２０１２年８月１４日に発行の米国特許第８，２４２，４３２号；及び、２０００年８月２２日に発行の米国特許第６，１０８，４７２号に見つけることができ、そのそれぞれが全体として本明細書に組み込まれる。チップと統合された光センサを使用することは、第１の光センサ４０、第２の光センサ４２、サンプリング光センサ５４、及び、制御光センサ６１からなる群から選択された光センサの全部、又は、一部に適している。

様々な光学装置プラットフォームに統合される光学格子の構成が利用できる。例えば、リッジの頂部、及び／又は、リッジの後側に溝を形成することによって、ブラッグ格子を、リッジ導波路内に形成できる。

図３はＬＩＤＡＲシステムの概略図である。システムは、出射光信号を出力するレーザのような光源１１０を有している。出射光信号は、それぞれ異なる波長である複数の異なるチャネルを有している。１つのチャネルから次のチャネルへの波長の増加が、一定、又は、実質的に一定である点で、チャネルの波長を、周期的に、一定間隔で配置できる。周期的に一定間隔で配置される波長を有する複数のチャネルを生成するための好適な光源１１０は、限定されないが、櫛型レーザ、単一の光導波路に多重化された複数の単一波長レーザ、２０１７年１１月３０日に出願された米国特許出願番号１１／９９８，８４６号、特許番号７，５４２，６４１号、発明の名称「マルチチャネル光学装置」に記載されている光源を含み、その全体が本明細書に組み込まれる。

ＬＩＤＡＲシステムは、また、光源１１０からの出射光信号を受信するユーティリティ導波路１１２を有している。変調器１１４は、任意に、ユーティリティ導波路１１２に沿って配置される。変調器１１４は、出射光信号、したがって、ＬＩＤＡＲ出力信号のパワーを変調するように構成される。電子回路は、変調器１１４を操作できる。したがって、電子回路は、出力ＬＩＤＡＲ信号、したがって、ＬＩＤＡＲ出力信号のパワーを変調できる。適切な変調器１１４は、ＰＩＮダイオードキャリア注入装置、マッハ－ツェンダー変調装置、及び、電気吸収変調装置を含むが、これらに限定されない。変調器１１４がシリコン・オン・インシュレータ・プラットフォーム上に構成される場合、適切な変調器は、１９９３年９月２１日に出願された米国特許出願番号６１７，８１０号、発明の名称、集積シリコンＰＩＮダイオード電気光学導波路、に開示され、その全体が本明細書に組み込まれる。

増幅器１１６は、任意に、ユーティリティ導波路１１２に沿って配置される。出射光信号のパワーは複数のチャネル間で分配されるため、増幅器１１６は、ユーティリティ導波路１１２に、所望の電力レベルを有する各チャネルを提供することが望ましい。適切な増幅器は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）を含むが、これらに限定されない。

ユーティリティ導波路１１２は、変調器１１４から信号方向付け部品１１８に出射光信号を搬送する。信号方向付け部品１１８は、出射光信号を、ＬＩＤＡＲ分岐１２０、及び／又は、データ分岐１２２に方向付けできる。ＬＩＤＡＲ分岐は、ＬＩＤＡＲ出力信号を出力し、及び、ＬＩＤＡＲ入力信号を受信する。データ分岐は、ＬＩＤＡＲデータ（ＬＩＤＡＲ出力信号のソースと反射物体との間の距離、及び／又は、半径方向速度））の生成のために、ＬＩＤＡＲ入力信号を処理する。

ＬＩＤＡＲ分岐は、信号方向付け部品１１８からの出射光信号の少なくとも一部を受信するＬＩＤＡＲ信号導波路１２４を有している。ＬＩＤＡＲ信号導波路１２４は、ファセット１１８で終端し、また、出射ＬＩＤＡＲ信号をファセット１１８に搬送する。ファセット１１８は、ファセット１１８を通って進む出射ＬＩＤＡＲ信号がチップを出て、また、送信されたＬＩＤＡＲ信号として機能するように、配置できる。例えば、ファセット１１８は、ファセット１１８を通って進む出射ＬＩＤＡＲ信号がチップを出て、また、送信されたＬＩＤＡＲ信号として機能できるように、チップのエッジに配置される。

送信されたＬＩＤＡＲ信号は、チップから離れて進み、また、送信されたＬＩＤＡＲ信号の経路の物体によって反射される。反射された信号は、物体から離れて進む。反射された信号の少なくとも一部は、ファセット１１８に戻る。したがって、反射された信号の一部は、ファセット１１８を通ってＬＩＤＡＲ信号導波路１２４に入り、また、ＬＩＤＡＲ信号導波路１２４によって案内される入射ＬＩＤＡＲ信号として機能できる。

以下で明らかになるように、出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、送信されたＬＩＤＡＲ信号は、それぞれが異なるチャネルに対応する１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号を有することができる。したがって、入射ＬＩＤＡＲ信号、及び、反射された信号は、それぞれが異なるチャネルに対応する１つ以上のＬＩＤＡＲ入力信号を有することができる。

ＬＩＤＡＲ信号導波路１２４は、入射ＬＩＤＡＲ信号を、信号方向付け部品１１８に搬送する。信号方向付け部品１１８は、入射ＬＩＤＡＲ信号をユーティリティ導波路１１２、及び／又は、比較信号導波路１２８に方向付ける。比較信号導波路１２８に方向付けられた入射ＬＩＤＡＲ信号の部分は、比較入射ＬＩＤＡＲ信号を提供する。

比較信号導波路１２８は、比較入射ＬＩＤＡＲ信号を、比較デマルチプレクサ１３０に搬送する。比較光信号が複数のチャネルを有する場合、比較デマルチプレクサ１３０は、比較入射ＬＩＤＡＲ信号を、それぞれ異なる波長を有する異なる比較信号に分割する。比較デマルチプレクサ１３０は、比較信号を異なる比較導波路１３２に出力する。比較導波路１３２は、それぞれ、比較信号のうちの１つを異なる処理部品１３４に搬送する。

信号方向付け部品１１８は、信号方向付け部品１１８が、入射ＬＩＤＡＲ信号の少なくとも一部を比較導波路１３２に方向付けるとき、信号方向付け部品１１８は、また、出射光信号の少なくとも一部を参照信号導波路１３６に方向付けるように構成される。参照信号導波路１３６によって受信される出射光信号の部分は、参照光信号として機能する。

参照信号導波路１３６は、参照光信号を、参照デマルチプレクサ１３８に搬送する。参照光信号が、複数のチャネルを有する場合、参照デマルチプレクサ１３８は、参照光信号を、異なる波長を有する異なる参照信号に分割する。参照デマルチプレクサ１３８は、参照信号を、異なる参照導波路１４０に出力する。参照導波路１４０は、それぞれ、参照信号の１つを、処理部品１３４の異なる１つに搬送する。

比較導波路１３２、及び、参照導波路１４０は、比較信号、及び、対応する参照信号が、同一の処理部品１３４で受信されるように、構成されている。例えば、比較導波路１３２、及び、参照導波路１４０は、同一波長の参照導波路、及び、対応する参照信号が、同一の処理部品１３４で受信されるように、構成されている。

以下でより詳細に説明するように、処理部品１３４は、それぞれ、比較信号を対応する参照信号と結合し、視野のサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを搬送する複合信号を形成する。したがって、複合信号を処理し、サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを抽出できる。

信号方向付け部品１１８を、光カプラにできる。信号方向付け部品１１８が、光カプラである場合、信号方向付け部品１１８は、出射光信号の第１の部分を、ＬＩＤＡＲ信号導波路１２４に、及び、出射光信号の第２の部分を、参照信号導波路１３６に、方向付け、また、入射ＬＩＤＡＲ信号の第１の部分を、ユーティリティ導波路１１２に、及び、入射ＬＩＤＡＲ信号の第２の部分を、比較信号導波路１２８に、方向付ける。したがって、入射ＬＩＤＡＲ信号の第２の部分は、比較入射ＬＩＤＡＲ信号として機能でき、及び、出射光信号の第２の部分は、参照光信号として機能できる。

信号方向付け部品１１８は、交差スイッチのような光スイッチにできる。適切なクロス・オーバ・スイッチを、クロス・モード、又は、パス・モードで操作できる。パス・モードでは、出射光信号は、ＬＩＤＡＲ信号導波路１２４に方向付けられ、及び、入射ＬＩＤＡＲ信号は、ユーティリティ導波路１１２に方向付けられる。クロス・モードでは、出射光信号は、参照信号導波路１３６に方向付けられ、及び、入射ＬＩＤＡＲ信号は、比較信号導波路１２８に方向付けられる。したがって、入射ＬＩＤＡＲ信号、又は、入射ＬＩＤＡＲ信号の一部は、比較光信号として機能でき、又、出射光信号、又は、出射光信号の一部は、参照光信号として機能できる。

クロス・オーバ・スイッチのような光スイッチを、電子回路によって制御できる。例えば、電子回路は、スイッチがクロス・モード、又は、パス・モードにあるように、スイッチを操作できる。ＬＩＤＡＲ出力信号がＬＩＤＡＲシステムから送信される場合、電子回路は、スイッチがパス・モードにあるように、スイッチを操作する。ＬＩＤＡＲ入力信号が、ＬＩＤＡＲシステムによって受信される場合、電子回路は、スイッチがクロス・モードにあるように、スイッチを操作する。スイッチの使用によって、信号方向付け部品１１８として光カプラの使用に関連するより、より低いレベルの光損失を提供できる。

信号方向付け部品１１８の操作に関する上記の説明では、比較光信号、及び、参照光信号は、同時に、データ分岐に方向付けられる。その結果、処理部品１３４は、それぞれ、比較信号を、対応する参照信号と結合できる。

いくつかの例では、光増幅器１４２は、任意に、ＬＩＤＡＲ信号導波路１２４に沿って配置され、また、出射光信号、及び／又は、入射ＬＩＤＡＲ信号の増幅を提供するように、構成される。したがって、信号方向付け部品１１８における光損失の影響を低減できる。

レーザ光源からの光は、典型的には、直線的に偏光され、したがって、ＬＩＤＡＲ出力信号も、典型的には、直線的に偏光される。ターゲットからの反射は、戻り光の偏光角を変えることがある。したがって、ＬＩＤＡＲ入力信号は、異なる線形極性を有する場合に光を有することができる。例えば、ＬＩＤＡＲ入力信号の第１の部分は、第１の線形極性の光を有することができ、及び、ＬＩＤＡＲ入力信号の第２の部分は、第２の線形極性の光を有することができる。結果として得られる複合信号の強度は、比較信号偏光と参照信号偏光との間の角度の余弦の２乗に比例する。角度が９０度である場合、ＬＩＤＡＲデータは、結果として得られる複合信号において失われることがある。その結果、ＬＩＤＡＲシステムを修正し、ＬＩＤＡＲ出力信号の極性の変化を補償できる。

図４Ａから図４Ｂは、図３のＬＩＤＡＲシステムで使用するための適切な処理部品の一例を示している。第１のスプリッタ２０２は、参照導波路１４０で搬送される参照信号を、第１の参照導波路２１０、及び、第２の参照導波路２０８に分割する。第１の参照導波路２１０は、参照信号の第１の部分を、光結合部品２１１に搬送する。第２の参照導波路２０８は、参照信号の第２の部分を、第２の光結合部品２１２に搬送する。

第２のスプリッタ２００は、比較導波路１３２に搬送される比較信号を、第１の比較導波路２０４、及び、第２の比較導波路２０６に分割する。第１の比較導波路２０４は、比較信号の第１の部分を、光結合部品２１１に搬送する。第２の比較導波路２０８は、比較信号の第２の部分を、第２の光結合部品２１２に搬送する。

第２の光結合部品２１２は、比較信号の第２の部分、及び、参照信号の第２の部分を、第２の複合信号に結合する。比較信号の第２の部分と参照信号の第２の部分との間の周波数の差に起因して、第２の複合信号は、比較信号の第２の部分と参照信号の第２の部分との間で唸っている。光結合部品２１２は、また、結果として得られる第２の複合信号を、第１の補助検出器導波路２１４、及び、第２の補助検出器導波路２１６に分割する。

第１の補助検出器導波路２１４は、第２の複合信号の第１の部分を、第２の複合信号の第１の部分を第１の補助電気信号に変換する第１の補助光センサ２１８に、搬送する。第２の補助検出器導波路２１６は、第２の複合信号の第２の部分を、第２の複合信号の第２の部分を第２の補助電気信号に変換する第２の補助光センサ２２０に搬送する。好適な光センサの例は、ゲルマニウム・フォトダイオード（ＰＤ）、アバランチ・フォトダイオード（ＡＰＤ）を含む。

第１の光結合部品２１１は、比較信号の第１の部分、及び、参照信号の第１の部分を、第１の複合信号に結合する。比較信号の第１の部分と参照信号の第１の部分との間の周波数の差に起因して、第１の複合信号は、比較信号の第１の部分と参照信号の第１の部分との間で唸っている。光結合部品２１１は、また、第１の複合信号を第１の検出器導波路２２１、及び、第２の検出器導波路２２２に分割する。

第１の検出器導波路２２１は、第１の複合信号の第１の部分を、第２の複合信号の第１の部分を第１の電気信号に変換する第１の光センサ２２３に搬送する。第２の検出器導波路２２２は、第２の複合信号の第２の部分を、第２の複合信号の第２の部分を第２の電気信号に変換する第２の補助光センサ２２４に搬送する。好適な光センサの例は、ゲルマニウム・フォトダイオード（ＰＤ）、アバランチ・フォトダイオード（ＡＰＤ）を含む。

第１の参照導波路２１０、及び、第２の参照導波路２０８は、参照信号の第１の部分と参照信号の第２の部分との間に位相シフトを提供するように、構成される。例えば、第１の参照導波路２１０、及び、第２の参照導波路２０８を、参照信号の第１の部分と参照信号の第２の部分との間に９０度の位相シフトを提供するように、構成できる。一例として、１つの参照信号部分は、同相成分、及び、もう一つの直角位相成分にできる。したがって、参照信号部分の１つは、正弦関数にでき、及び、もう一つの参照信号部分は、余弦関数にできる。一例では、第１の参照導波路２１０、及び、第２の参照導波路２０８は、第１の参照信号部分が余弦関数であり、及び、第２の参照信号部分が正弦関数であるように、構成される。したがって、第２の複合信号の参照信号の部分は、第１の複合信号の参照信号の部分に関して位相シフトされるが、第１の複合信号の比較信号の部分は、第２の複合信号の比較信号の部分に関して位相シフトされない。

第１の光センサ２２３、及び、第２の光センサ２２４を、平衡検出器として接続でき、また、第１の補助光センサ２１８、及び、第２の補助光センサ２２０も、平衡検出器として接続できる。例えば、図４Ｂは、電子回路、第１の光センサ２２３、第２の光センサ２２４、第１の補助光センサ２１８、及び、第２の補助光センサ２２０の間の関係の概略を提供する。フォトダイオード用のシンボルは、第１の光センサ２２３、第２の光センサ２２４、第１の補助光センサ２１８、及び、第２の補助光センサ２２０を表すために使用されるが、１つ以上のこれらのセンサは、他の構成を有することができる。いくつかの例では、図４Ｂの概略図に示される全ての部品を、ＬＩＤＡＲシステムに有している。いくつかの例では、図４Ｂの概略図に示す部品は、ＬＩＤＡＲシステムとＬＩＤＡＲシステムから離れて配置された電子回路との間に分配される。

電子回路は、第１の光センサ２２３、及び、第２の光センサ２２４を、第１の平衡検出器２２５として、また、第１の補助光センサ２１８、及び、第２の補助光センサ２２０を、第２の平衡検出器２２６として、接続する。特に、第１の光センサ２２３、及び、第２の光センサ２２４は、直列に接続される。加えて、第１の補助光センサ２１８、及び、第２の補助光センサ２２０は、直列に接続される。第１の平衡検出器の直列接続は、第１のデータ信号として第１の平衡検出器からの出力を搬送する第１のデータ線２２８と通信する。第２の平衡検出器の直列接続は、第２のデータ信号として第１の平衡検出器からの出力を搬送する第２のデータ線２３２と通信する。第１のデータ信号、及び、第２のデータ信号は、比較信号と参照信号との間の唸り、すなわち、第１の複合信号、及び、第２の合成信号の唸りの結果として、唸っている。

第１のデータ線２２８は、第１のデータ信号を第１のスイッチ２３４に搬送する。第１のスイッチは、第１のデータ信号が距離分岐２３６に搬送される第１の構成に、又は、第１のデータ信号が速度分岐２３８に搬送される第２の構成に、できる。図４Ｂでは、第１のスイッチ２３４は、第１の構成で示されている。第２のデータ線２３２は、第２のデータ信号を第２のスイッチ２４０に搬送する。第２のスイッチは、第２のデータ信号が距離分岐２３６に搬送される第１の構成、又は、第２のデータ信号が速度分岐２３８に搬送される第２の構成にできる。図４Ｂでは、第２のスイッチ２４０は、第１の構成で示されている。第１のスイッチ、及び／又は、第２のスイッチとして使用するための適切なスイッチは、電気機械スイッチ、及び、ソリッドステートＭＯＳＦＥＴ、又は、ＰＩＮダイオードスイッチを含むが、これらに限定されない。

電子回路は、第１のスイッチ、及び、第２のスイッチを操作し、第１の期間の間、及び、第２の期間の間、それらは、同じ構成にする。例えば、電子回路は、第１のスイッチ、及び、第２のスイッチを操作し、第１のスイッチ、及び、第２のスイッチが、両方とも、第１の期間の間、第１の構成にし、及び、両方とも、第２の期間の間、第２の構成にする。この例では、第１のデータ信号、及び、第２のデータ信号は、第１の期間の間、距離分岐２３６に搬送され、及び、第２の期間の間、速度分岐２３８に搬送される。

ＬＩＤＡＲシステムの操作の間、ＬＩＤＡＲデータの生成は、各サイクルについてＬＩＤＡＲデータが生成される一連のサイクルに分割される。いくつかの例では、各サイクルは、視野の異なるサンプル領域に対応する。したがって、異なるサイクルは、視野内の異なる領域のＬＩＤＡＲデータを生成できる。

各サイクルの時間を、第１の期間、及び、第２の期間のような異なる時間期間に分割できるように、サイクルを実行できる。いくつかの例では、反射物体とＬＩＤＡＲチップとの間の距離を、第１の期間に決定でき、また、反射物体とＬＩＤＡＲチップとの間の半径方向速度を、第２の期間に決定できる。

電子回路は、ＬＩＤＡＲシステムと反射物体との間の距離を決定、又は、近似するために、第１のデータ信号、及び、第２のデータ信号を使用するように構成される。例えば、第１の期間の間、電子回路は、変調器１１４を操作し、出射ＬＩＤＡＲ信号の、したがって、ＬＩＤＡＲ出力信号の振幅にチャープを付加できる。チャープを振幅に加えることは、出射ＬＩＤＡＲ信号の振幅が正弦波の関数であるように、出射ＬＩＤＡＲ信号の振幅を変調することを含むことができる。一例では、出射ＬＩＤＡＲ信号の振幅を、出力ＬＩＤＡＲ信号の振幅が、正弦波を含み関数の平方根、及び／又は、正弦波の平方根である関数の平方根であるように、変調する。例えば、出射ＬＩＤＡＲ信号を変調し、式１：

、
ここで、Ｍ、Ｎ、Ｃ、Ｄ、及び、Ｆは定数であり、ｔは時間を表し、Ｍ＞０、Ｎ＞０、及び、冪数が負にならないようにＭ≧Ｎ、Ｃ＞０、Ｄ≠０、によって数学的に表される変調出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号を生成できる。以下に明らかになるように、Ｆは、ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数の関数（ｆ_ｃ）であってもよい。式１において、Ｆ＞＞ＣになるようにＦ、及び、Ｃを選択できる。

距離分岐は、第１の距離分岐線２４２を有している。第１の期間の間、第１の距離分岐線２４２は、第１のデータ信号を第１の乗算器２４４に搬送する。図４Ｂでは、第１の乗算器２４４は、第１のデータ信号の振幅を二乗し、及び、第１の乗算されたデータ信号を出力するように、構成される。距離分岐は、第２の距離分岐線２４６を有している。第１の期間の間、第２の距離分岐線２４６は、第２のデータ信号を第２の乗算器２４８に搬送する。図４Ｂでは、第２の乗算器２４８は、第２のデータ信号の振幅を二乗し、及び、第２の乗算されたデータ信号を出力するように、構成される。好適な第１の乗算器、及び／又は、第２の乗算器は、ギルバートセルミキサーのようなＲＦミキサを含むが、これらに限定されない。

距離分岐は、第１の乗算されたデータ信号、及び、第２の乗算されたデータ信号を加算する加算器２５０を有している。加算器は加算されたデータ信号を出力する。適切な加算器は、抵抗、又は、ハイブリッド結合器を含むＲＦ結合器を含むが、これらに限定されない。距離分岐は、加算されたデータ信号を受信し、及び、唸りデータ信号を出力するローパスフィルタ２５２を有している。ローパスフィルタを選択し、参照信号、及び、戻り信号の混合の遺物である加算されたデータ信号へのより高い周波数寄与を除去する。ローパスフィルタを選択し、ｆ_ｄｍａｘ／２＋ατ_０ｍａｘ以上の帯域幅を有するようにできる。ここで、ｆ_ｄｍａｘは、ＬＩＤＡＲシステムが信頼性のある結果を提供することになるＬＩＤＡＲ入力信号に関するＬＩＤＡＲ入力信号のドップラーシフトの最大レベルを表し、τ_０ｍａｘは、ＬＩＤＡＲ出力信号の送信とＬＩＤＡＲ入力信号の受信との間の最大遅延を表し、及び、αは、サンプル期間（すなわち、第１の期間）の持続の間に、変調された出射ＬＩＤＡＲ信号の振幅に付加されたチャープの周波数の変化率を表す。いくつかの例では、αを、Ｂ／Ｔから決定する。ここで、Ｂは、サンプル期間の持続の間に、変調された出射ＬＩＤＡＲ信号の振幅に加えられたチャープの周波数の変化を表し、Ｔは、サンプル期間の持続を表す。いくつかの例では、Ｔを、Ｔ＝［λ_ｃ／（２Δｖ_ｍｉｎ）］＋τ_０ｍａｘから決定する。ここで、λ_ｃは、出射ＬＩＤＡＴ信号の波長を表し、Δｖ_ｍｉｎは、速度分解能を表し、及び、Ｂを、Ｂ＝ｃＴ／（２（Ｔ－τ_０ｍａｘ）ΔＲ_ｍｉｎ）から決定できる。ここで、ｃは、光の速度を表し、及び、ΔＲ_ｍｉｎは、距離分解能を表す。いくつかの例では、フィルタは、０．１ＧＨｚ、０．２ＧＨｚ、又は、０．３ＧＨｚより大きく、及び／又は、０．４ＧＨｚ、０．５ＧＨｚ、又は、１ＧＨｚより小さい帯域幅を有する。掃引期間Ｔの対応する値を、１１０μｓ、８μｓ、４μｓ、３μｓ、２μｓ、及び、１μｓにできる。

距離分岐は、唸りデータ信号を受信するアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）２５４を有している。アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）２５４は、唸りデータ信号をアナログ形式からデジタル形式に変換し、及び、その結果をデジタルＬＩＤＡＲデータ信号として出力する。上述したように、唸りデータ信号の変換は、サンプリングレートで唸りデータ信号をサンプリングすることを含む。ＬＩＤＡＲ出力信号の振幅に対してチャープを付加することによって、複合信号、及び、結果として生じる電気信号の唸りから、半径方向速度の影響が、実質的に、減少され、又は、除去される。例えば、ＬＩＤＡＲ入力信号に関連するＬＩＤＡＲ出力信号の高周波数シフト（「周波数シフト」Δｆ）を、Δｆ＝Δｆ_ｄ＋Δｆ_ｓとして、記述できる。ここで、Δｆ_ｄは、ドップラーシフトによる周波数の変化を表し、また、Δｆ_ｓは、反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の分離による周波数の変化である。出射ＬＩＤＡＲ信号を変調し、変調された出力ＬＩＤＡＲ信号、したがって、変調もされたＬＩＤＡＲ出力信号を生成できる。ここで、ドップラーシフトよる周波数の変化（Δｆ_ｄ）は、ＬＩＤＡＲとして機能し、また、一定の振幅、及び、変調された出射ＬＩＤＡＲ信号、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号と同じ周波数を有する正弦波ＬＩＤＡＲ出力信号から生ずるドップラーシフトの１０％、５％、１％、又は、０．１％より小さい。例えば、出射ＬＩＤＡＲ信号、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号を変調し、変調された出力ＬＩＤＡＲ信号、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号を生成できる。ここで、ドップラーシフトよる周波数の変化（Δｆ_ｄ）は、ＬＩＤＡＲ出力信号として機能し、また、変調された出射ＬＩＤＡＲ信号、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号と同じ周波数を有する連続波ＬＩＤＡＲ出力信号から生ずるドップラーシフトの１０％、５％、１％、又は、０．１％より小さい。別の例では、出射ＬＩＤＡＲ信号、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号を変調し、変調された出力ＬＩＤＡＲ信号、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号を生成できる。ここで、ここで、ドップラーシフトよる周波数の変化（Δｆ_ｄ）は、ＬＩＤＡＲ出力信号として機能する変調前の出射ＬＩＤＡＲ出力信号（変調されていない出射ＬＩＤＡＴ信号）から生ずるドップラーシフトの１０％、５％、１％、又は、０．１％より小さい。式１のＣに対する変数Ｆの値を増加させることによって、これらの結果を達成できる。例えば、Ｆは、２πｆ_ｃを表すことができ、また、Ｃは、２πｆ_１を表すことができる。ここで、ｆ_１は、変調された出力ＬＩＤＡＲ信号の振幅における周波数チャープのベース周波数を示す。したがって、チャープベース周波数（ｆ_１）に対するＬＩＤＡＲ出力信号の周波数の値（ｆ_ｃ）を増加させることによって、Ｃに対してＦを増加できる。一例として、ｆ_ｃ＞＞ｆ_１になるようにｆ_ｃ、及び、ｆ_１を選択できる。いくつかの例では、ｆ_ｃ：ｆ_１の比が、２：１、１０：１、１×１０^４：１、５×１０^４、又は、１×１０^５：１より大きく、及び／又は、５×１０^５、１×１０^６、５×１０^６、又は、５×１０^８より小さくなるように、ｆ_ｃ、及び、ｆ_１を選択する。したがって、変数Ｆ、及び、Ｃは、Ｆ：Ｃの比について、これらの同じ値を有することができる。周波数シフトからドップラーシフトによる周波数の変化（Δｆ_ｄ）を減少し、及び／又は、除去することによって、唸り周波数を低下させ、したがって、必要なサンプリングレートを低減する。

距離分岐は、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）２５４からデジタルＬＩＤＡＲデータ信号を受信する変換モジュール２５６を有している。変換モジュール２５６は、時間領域から周波数領域に変換するように、デジタルＬＩＤＡＲデータ信号に実変換を実行するように構成される。この変換は、反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の距離によって引き起こされるＬＩＤＡＲ入力信号に対するＬＩＤＡＲ入力信号のシフトの周波数におけるシフトのための明確な解決法を提供する。適切な実変換は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のようなフーリエ変換である。実変換のような変換の分類は、複素フーリエ変換のような複素変換から、その変換を区別する。変換モジュールは、ファームウェア、ハードウェア、又は、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせを使用して、帰属される機能を実行できる。

変換モジュールによって提供される周波数は、相対移動による周波数シフトからの入力、又は、実質的な入力を有していないため、決定された周波数シフトを利用して、反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の距離を近似できる。例えば、電子回路は、式３：

を使用して、反射物体とＬＩＤＡＲシステム（Ｒ_０）との間の距離を近似できる。ここで、Δｆを、変換モジュールから出力されるピーク周波数として近似でき、また、ｃは、光の速度である。

速度分岐を、第１のデータ信号、及び、第２のデータ信号を使用し、ＬＩＤＡＲシステム、及び、反射物体の少なくとも半径方向速度を決定、又は、近似するように、構成できる。図１Ａから図２の文脈で開示された時間の関数である周波数を有するＬＩＤＡＲ出力信号を、ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数が時間の関数ではないＬＩＤＡＲ出力信号によって、置換できる。例えば、ＬＩＤＡＲ出力信号は、連続波（ＣＷ）にできる。例えば、第２の期間の間、変調された出射ＬＩＤＡＲ信号、したがって、ＬＩＤＡＲ出力信号は、チャープされていない連続波（ＣＷ）にできる。例として、変調された出射ＬＩＤＡＲ信号、したがって、ＬＩＤＡＲ出力信号を、式２：

によって表すことができる。ここで、Ｇ、及び、Ｈは、定数であり、また、tは時間を表す。いくつかの例では、Ｇは、出射ＬＩＤＡＲ信号のパワーの平方根を表し、及び／又は、Ｈは、式１からの定数Ｆを表す。光源の出力が、変調された出力ＬＩＤＡＲ信号のために求められる波形を有する場合、電子回路は、変調器１１４を操作し、出射ＬＩＤＡＲ信号を修正する必要はない。これらの例では、光源の出力は、変調された出力ＬＩＤＡＲ信号、したがって、ＬＩＤＡＲ出力信号として機能できる。いくつかの例では、電子回路は、変調器１１４を操作し、所望の形態で、変調された出射ＬＩＤＡＲ信号を生成する。

ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数は第２の期間において一定であるので、反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の距離の変化は、ＬＩＤＡＲ入力信号の周波数に変化を生じない。その結果、分離距離は、ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数に対するＬＩＤＡＲ入力信号の周波数シフトに寄与しない。したがって、ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数に対するＬＩＤＡＲ入力信号の周波数シフトから、分離距離の影響は、除去、又は、実質的に除去されている。

速度分岐は、第１の速度分岐線２６０、及び、第２の速度分岐線２６０を有している。第２の期間の間、第１の速度分岐線２６０は、第１のデータ信号をアナログ形式からデジタル形式に変換し、また、第１のデジタルデータ信号を出力するアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）２６４に、第１のデータ信号を、搬送する。上述したように、第１のデータ信号の変換は、第１のデータ信号をサンプリングレートでサンプリングすることによって行われる。ＬＩＤＡＲ出力信号としての連続波の使用は、複合信号の唸りから、反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の距離の影響、及び、結果として生じる電気信号を、実質的に除去する。したがって、唸り周波数は、低減され、及び、必要なサンプリングレートは、低減される。

第２の速度分岐線２６２は、第２のデータ信号をアナログ形式からデジタル形式に変換し、また、第２のデジタルデータ信号を出力するアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）２６６に、第２のデータ信号を搬送する。上述したように、第２のデータ信号の変換は、第２のデータ信号をサンプリングレートでサンプリングすることによって行われる。ＬＩＤＡＲ出力信号としての連続波の使用は、第２の複合信号の唸りから、反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の距離の影響、及び、結果として生じる電気信号を、実質的に除去する。したがって、唸り周波数は、低減され、及び、必要なサンプリングレートは低減される。

アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）２６４のサンプリングレートは、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）２６６のサンプリングレートと同じでも、又は、異なってもよい。

速度分岐は、アナログ-デジタル変換器（ＡＤＣ）２６４から、第１のデジタルデータ信号を、及び、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）２６６から、第２のデジタルデータ信号を、受信する変換モジュール２６８を有している。第１のデータ信号は同相成分であり、また、第２のデータ信号はその直交成分であるため、第１のデータ信号、及び、第２のデータ信号は、共に、第１のデータ信号が実数成分であり、また、第２のデータ信号が虚数成分である複素速度データ信号として、作用する。その結果、第１のデジタルデータ信号は、デジタル速度データ信号の実数成分にでき、また、第２のデータ信号は、デジタル速度データ信号の虚数成分にできる。変換モジュール１６８を、デジタル速度データ信号に複素変換を実行し、時間領域から周波数領域に変換するように、構成できる。この変換によって、反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の半径方向速度によって引き起こされるＬＩＤＡＲ入力信号に対するＬＩＤＡＲ入力信号の周波数シフトに関する明確な解決法が、提供される。好適な複素変換は、複素高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のようなフーリエ変換である。変換モジュールは、ファームウェア、ハードウェア、又は、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせを使用して、帰属される機能を実行できる。

変換モジュール２６８によって提供される周波数シフトは、反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の分離距離に起因する周波数シフトからの入力を有していないため、及び、速度データ信号の複雑な性質のために、変換モジュール２６８の出力を使用して、反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の半径方向速度を近似できる。例えば、電子回路は、式４：ｖ＝ｃ^＊ｆ_ｄ／（２^＊ｆ_ｃ）を使用して、反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の半径方向速度（ｖ）を近似できる。ここで、ｆ_ｄは、変換モジュール２６８から出力されるピーク周波数として近似され、ｃは光の速度であり、及び、ｆ_ｃは、ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数を表す。

追加の部品を、図４Ｂの概略図に追加できる。例えば、ＬＩＤＡＲシステムが複数のＬＩＤＡＲ出力信号を生成し、又は、（すなわち、周波数、又は、波長分割多重化、ＦＤＭ／ＷＭＤによって、）ＬＩＤＡＲ出力信号を生成する他のＬＩＤＡＲシステムと共に使用される場合、ＬＩＤＡＲシステムは、唸りデータ信号、及び／又は、速度データ信号の実数成分、及び／又は、虚数成分から、干渉信号を除去するための１つ以上のフィルタを有することができる。したがって、ＬＩＤＡＲシステムは、図示された部品に加えて、１つ以上のフィルタを有することができる。適切なフィルタは、ローパスフィルタを含むが、これらに限定されない。光学設計の場合、干渉成分の周波数が、平衡検出器の帯域幅外にある場合、平衡検出器によって効果的に提供されるので、追加のフィルタリングを必要としないことがある。

第１の期間の最小サンプリングレート、及び、第２の期間の最小サンプリングレートからなるグループから選択された２つの値のうちの大きい値以上の値を有するように、第１の期間、及び、第２の期間の間に使用されるサンプリングレートを選択できる。例えば、第１の期間の間、第１の期間サンプリングレート（ｆ_ｓ１）のレートの範囲を、ｆ_ｓ１≧２×ατ_０ｍａｘによって決定できる。ここで、τ_０ｍａｘは、ＬＩＤＡＲ出力信号の送信とＬＩＤＡＲ入力信号の受信との間の最大時間量を表す。第２の期間の間、第２の期間サンプリングレート（ｆ_ｓ２）のレートの範囲を、ｆ_ｓ２≧２×ｆ_ｄｍａｘによって決定できる。ここで、 ｆ_ｄｍａｘは、ＬＩＤＡＲシステムが信頼性のある結果を提供するための、ＬＩＤＡＲ入力信号に対するＬＩＤＡＲ入力信号のドップラーシフトの最大レベルを表す。最大値は、ＬＩＤＡＲシステムが信頼性のある結果を提供する最大レベルによって決定される。したがって、最大距離は、一般的に、ＬＩＤＡＲ仕様に設定された視野の距離に対応し、また、最大ドップラーシフトは、一般的に、その仕様に設定された最大半径方向速度値で生じるドップラーシフトに対応する。これらの２つの式は、第１の期間の最小サンプリングレートが２ατ_０ｍａｘであり、また、第２の期間の最小サンプリングレートが２ｆ_ｄｍａｘであることを示している。その結果、２ατ_０ｍａｘ、及び、２ｆ_ｄｍａｘの大きい方の値以上の値を有するように、サンプリングレートを選択する。第１の期間、及び、第２の期間の間に使用されるサンプルレート（ｆｓ）は、ｆ_ｓ≧ｍａｘ（２ατ_０ｍａｘ，２ｆ_ｄｍａｘ）である。いくつかの例では、第１の期間、及び、第２の期間の間に使用されるサンプルレート（ｆ_ｓ）は、０.１ＧＨｚ、０.２ＧＨｚ、又は、０.５ＧＨｚ以上であり、及び／又は、１ＧＨｚ、２ＧＨｚ、又は、４ＧＨｚ未満である。

ＬＩＤＡＲシステムの操作の上記の説明は、変調器がユーティリティ導波路１１２に存在すると仮定している。しかしながら、変調器は、任意である。これらの例では、電子回路は、光源１１０を操作し、第１の期間の間、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を増加でき、及び、第２の期間の間、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を低下できる。得られる複合信号からＬＩＤＡＲデータを抽出するための適切な方法は、米国特許出願番号６２／６７１，９１３号、２０１８年５月１５日出願、発明の名称「光学センサチップ」に開示されており、その全体が本明細書に組み込まれる。

図３から図４ＢのＬＩＤＡＲシステムは、複数のチャネルを有する送信信号を生成するものとして開示されているが、図３から図４ＢのＬＩＤＡＲシステムを、単一のチャネルを有する送信信号を生成するように、構成できる。したがって、光源を、単一のチャネルを出力するように、構成できる。

図１から図４Ｂの光源は単一の部品として図示されているが、光源を、複数の部品から構成できる。例えば、光源は、ＬＩＤＡＲ出力信号を生成するように一緒に多重化されたレーザ出力を生成する複数の異なるレーザを有することができる。

図５は、上記ＬＩＤＡＲシステムと共に使用するのに適した光学マニホールドシステムの概略図を示している。光学マニホールドシステムは、１つ以上のコア３０２を有するハウジング３００を有している。各コアを、図１から図２、又は、図３から図４ＢのＬＩＤＡＲシステムにしたがって構成でき、又は、各コアは、異なる構成を有することができる。各コアは、図１のユーティリティ導波路１６、又は、図３のＬＩＤＡＲ信号導波路１２４にできるＬＩＤＡＲ導波路３０４を有している。その結果、ＬＩＤＡＲ導波路３０４は、出力ＬＩＤＡＲ信号を出力し、及び、入射ＬＩＤＡＲ信号を受信できる。加えて、出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、出射ＬＩＤＡＲ信号は、それぞれ１つ以上のチャネルを有することができる。

コアはそれぞれ、ＬＩＤＡＲ導波路３０４と光ファイバのような光相互接続部３０８との間のインターフェイス３０６を有している。光相互接続部は、出射ＬＩＤＡＲ信号をコネクタ３１０に搬送することができ、及び、コネクタ３１０からインターフェイス３０６に入射ＬＩＤＡＲ信号を搬送できる。光相互接続部は、任意であり、及び、インターフェイスは、ＬＩＤＡＲ導波路３０４とコネクタ３１０との間のインターフェイスにできる。適切なインターフェイスは、研磨、又は、エッチングされた導波路ファセットに結合するレンズ、研磨、又は、エッチングされたファセット導波路ファセットに結合されたファイバブロックアセンブリ、及び、レンズ、又は、ファイバブロックアセンブリに結合されたミラー、又は、グレーティングカプラを含むが、これらに限定されない。好適なコネクタは、ＦＣ、ＬＣ、ＭＰＯ／ＭＰＴのようなフェルールコネクタ含むが、これらに限定されない。

コアは、各コアを操作し、及び、図１から図４の文脈で開示されたように、関連付けられるコアからＬＩＤＡＲデータを生成するコア電子回路３１２に関連付けられている。したがって、コア電子回路は、図１から図２の文脈で開示された電子回路、又は、図３から図４の文脈で開示された電子回路にできる。各コア、及び、関連付けられるコア電子回路を、任意に、単一のコアカード３１６に含めることができる。適切なコアカードは、プリント回路基板（ＰＣＢ）を含むが、これらに限定されない。

電気リンク３１８は、各コアとコネクタ３１０との間の電気的な通信を提供する。適切な電気リンク３１８は、同軸ケーブル、及び、ツイストペアケーブルを含むが、これらに限定されない。

データ電気リンク３２０は、それぞれ、コアの１つとマスター電子回路３２２との間の電気通信を提供する。いくつかの例では、マスター電子回路は、プリント回路基板（ＰＣＢ）のようなマスターボード３２４に含まれる。マスター電子回路がマスターボード３２４に含まれる場合、コア、及び、コア電子回路３１２を、マスターボード３２４に実装できる。例えば、コア、及び、関連付けられるコア電子回路がコアカード３１６にある場合、コアカード３１６を、それぞれ、マスターボード３２４に実装できる。

制御電気リンク３２５は、マスター電子回路３２２とリモート電子回路３２６との間の電気通信を提供する。マスター電子回路３２２からの信号を処理することに加えて、リモート電子回路３２６は、一般的に、様々な異なるセンサからの信号を処理する。例えば、光学マニホールドが車両に含まれる場合、リモート電子回路３２６は、カメラ、慣性センサ、回転センサ、レーダ、赤外線（ＩＲ）カメラ、全地球測位システム（ＧＰＳ）のような無線ナビゲーションシステム、及び、マイクロフォンのような音響センサからの信号を処理できる。

通信リンク３２８の各々は、コネクタ３１０の１つと走査ヘッド３３０との間の電気通信を提供する。通信リンクは、それぞれ、コネクタ３１０から走査ヘッド３３０に、出射ＬＩＤＡＲ信号を搬送し、及び、走査ヘッド３３０からコネクタ３１０に、入射ＬＩＤＡＲ信号を搬送するように、構成される。したがって、通信リンクは、コア電子回路と関連づけられる走査ヘッドとの間の電気的通信を可能とする。電気を提供するように構成されている。通信リンク３２８が光信号、及び、電気信号の両方を搬送するとき、通信リンクは、光ファイバのような導波路、及び、ワイヤ、及び、ケーブルのような導電体を含むことができる。

光学マニホールドの操作の間、コア電子回路は、それぞれ、図１から図４Ｂの文脈で開示されているように、関連付けられるコアを操作する。したがって、コア電子回路は、それぞれ、視野の異なるサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを生成する。コア電子回路は、生成されたＬＩＤＡＲデータを、データ電気リンク３２０を介して、マスター電子回路に提供できる。マスター電子回路は、生成されたＬＩＤＡＲデータを、通信リンク３２９を介して、リモート電子回路に提供できる。したがって、リモート電子回路は、データストリームを含む光学マニホールドからの、一連のデータフィールドを有する１つ以上の電気信号を受信できる。データフィールドを配置し、視野のサンプル領域、及び、一連の異なるサンプル領域に関して、識別されたサンプル領域に関連付けられたＬＩＤＡＲデータを、識別できる。いくつかの例では、リモート電子回路は、受信されたＬＩＤＡＲデータを、カメラ、慣性センサ、回転センサ、レーダ、赤外線（ＩＲ）カメラ、全地球測位システム（ＧＰＳ）のような無線ナビゲーションシステム、及び、マイクロフォンなどの音響センサなどの他のソースからのデータと、結合する。リモート電子回路は、ＬＩＤＡＲデータと他のデータとを結合し、装置を制御できる。

コネクタは、単一のコネクタとして図示されているが、各コネクタは、１つ以上のコネクタを有することができる。例えば、図示のコネクタの１つは、光ファイバのような導波路と、ワイヤ、ケーブル、導電線、及び、金属トレースのような導電体間のような電気部品の間のインターフェイスを提供する１つ以上の電気コネクタとの間のような光学部品間のインターフェイスを提供する１つ以上の光コネクタを有することができる。

コネクタを使用することにより、コアを容易に交換し、マニホールドを再構成できる。例えば、ハウジング３００の内部は、オペレータによってアクセス可能である。一例として、ハウジングは、オペレータがハウジングの内部にアクセス可能にする１つ以上のカバー、及び／又は、１つ以上の蓋を有することができる。好適なカバーの一例は、ＰＣ拡張スロットカバーを含むが、これに限定されない。その結果、オペレータは、第１のコアカード３１６を関連づけられるコネクタから切り離し、続いて、第２のコアカード３１６をコネクタに接続することによって、マニホールドに配置される第１のコアカード３１６を、第２のコアカード３１６と交換できる。第１のコアカード３１６は、第２のコアカード３１６とは異なる光学特性を有することができる。例えば、第１のコアカード３１６は、第２のコアカードとは異なる出射ＬＩＤＡＲ信号を生成できる。一例として、第１のコアカード３１６によって生成される出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、第２のコアカード３１６によって生成される出射ＬＩＤＡＲ信号は、異なるチャネル数、異なるチャネル波長、異なるチャネル変調／チャープ構成、及び、異なるコヒーレント受信器構成からなる群から選択される１つ以上の異なる特性を有することができる。第１のコアカード３１６と第２のコアカードとの間で異なることができる他の光学特性は、増幅の手段の有無、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、及び、スプリッタのような追加の光学部品の有無を含むが、これらに限定されない。第２のコアカード３１６とは異なる光学特性を有する第１のコアカード３１６に追加して、又は、代替して、第１のコアカードのコア電子回路は、第２のコアカードのコア電子回路とは異なるようにできる。一例として、第１のコアカードのコア電子回路は、図１、及び、図２の文脈で開示されたようなＬＩＤＡＲデータを生成でき、及び、第２のコアカードは、図３、及び、図４の文脈で開示されたようなＬＩＤＡＲデータを生成できる。第１のコアカード３１６と第２のコアカードとの間で異なることができる他の電気的特性は、サンプリング速度能力、デジタルビット分解能、及び、信号処理能力を含むが、これらに限定されない。コアカードの交換能力は、ハウジングのコアを変更することによるマニホールドの特性変更を可能にする。

図５のマニホールドは、単一のＬＩＤＡＲ出力信号を生成する各コア、及び／又は、各コアカードを示しているが、１つ以上のコアを、複数のＬＩＤＡＲ出力信号を生成するように、構成できる。同じコアからのＬＩＤＡＲ出力信号を、異なる走査ヘッドで受信できる。その結果、単一のコア、及び／又は、コアカードを、１つ以上の走査ヘッドに関連付けることができる。

図６は、図示された光学マニホールドシステムの１つの応用例を示す。光学マニホールドシステムは、自動車のような輸送車両に含まれる。走査ヘッド３３０は、車両の周囲の様々な異なる位置に配置される。ハウジングは、トランクのような安全な場所に配置される。ハウジングのマスター電子回路は、トランクにも配置されたリモート電子回路と電気通信する．この構成において、ＬＩＤＡＲデータを、車両の周囲に配置された複数の異なる視野に関して生成でき、及び、リモート電子回路は、ＬＩＤＡＲデータを、他のセンサ、及び、装置から生成されるデータと組み合わせできる。

図７Ａ、及び、図７Ｂは、走査ヘッド、又は、走査ヘッドの一部の適切な構成を示す。走査ヘッドは、通信リンク３２８を介して、出射ＬＩＤＡＲ信号を受信するヘッド導波路３５０を有する。ヘッド導波路３５０は、出射ＬＩＤＡＲ信号を、それぞれが異なるステアリング導波路３５４に搬送される複数の出力信号に、出射ＬＩＤＡＲ信号を分割するスプリッタ３５２に、搬送する。各ステアリング導波路は、ファセット３５６で終端する。ファセットは、ファセットを通ってチップから出る出力信号が結合して出力信号を形成するように、配置される。

走査ヘッドの操作の間、出力信号の少なくとも一部は、チップから離れた物体によって反射される。反射信号の少なくとも一部は、ステアリング導波路３５４のファセット３５６に戻り、また、ＬＩＤＡＲ入力信号の一部としてステアリング導波路３５４に入る。ステアリング導波路３５４は、ＬＩＤＡＲ入力信号の一部分をスプリッタ３５４に搬送し、そこでそれらは、ヘッド導波路３５０で搬送される入射ＬＩＤＡＲ信号に結合される。

スプリッタ３５２、及び、ステアリング導波路３５４を、隣接するステアリング導波路３５４のファセット３５６における出力信号の間に位相差があるように、構成できる。例えば、スプリッタ３５２、及び、ステアリング導波路３５４を、隣接するステアリング導波路３５４のファセット３５６における出力信号の間に直線的に増加する位相差があるように、構成できる。例えば、ステアリング導波路３５４を、ステアリング導波路の番号ｊの位相が、ｆ_０＋（ｊ－１）ｆであるように、構成できる。ここで、ｊは、１からＮまでの整数であり、また、図７Ａ、及び、図７Ｂに示すように、ステアリング導波路が連続して番号付けされる場合は、ステアリング導波路に関連づけられる番号を表し、ｆは、隣接するステアリング導波路の間の位相差であり、ｆ_０は、ステアリング導波路ｊ＝１のファセット３５６における出力信号の位相である。いくつかの例では、位相差は、ステアリング導波路が直線的に増加する長さの差を有するようにステアリング導波路を構成することによって、達成される。例えば、ステアリング導波路ｊの長さを、Ｌ_０＋（ｊ－１）ΔＬによって表すことができる。ここで、ｊは、１からＮまでの整数であり、また、図７Ａ、及び、図７Ｂに示すように、ステアリング導波路が連続して番号付けされる場合は、ステアリング導波路に関連付けられる番号を表し、ΔＬは、隣接するステアリング導波路の間の長さの差であり、及び、Ｌ０は、ステアリング導波路ｊ＝１の長さである。好適なΔＬは、０、又は、５μｍより大きく、及び／又は、２５、又は、５０μｍより小さいΔＬを含むが、これらに限定されない。好適なｆは、０π、又は、７πより大きく、及び／又は、１５π、又は、２０πより小さいｆを含むが、これらに限定されない。好適なＮは、１０、又は、５００より大きく、及び／又は、１０００、又は、２０００より小さいＮを含むが、これらに限定されない。好適なスプリッタは、スターカプラ、カスケード接続されたＹ接合器、及び、カスケード接続された１×２ＭＭＩカプラを含むが、これらに限定されない。図７Ｂのステアリング導波路３５４の構成は、隣接するステアリング導波路（ΔＬ）の間の長さの差が大きくなるにつれて好ましい。

出力ＬＩＤＡＲ信号が、複数の異なるチャネルを有する場合、隣接するステアリング導波路の間の長さの差（ΔＬ）は、異なるチャネルの波長の異なるパーセントである。その結果、出力信号は、各々が異なる方向（θ）で走査ヘッドから離れて進む複数の異なるＬＩＤＡＲ出力信号に分離される。異なるＬＩＤＡＲ出力信号の各々は、異なるチャネルに関連付けられる。したがって、走査ヘッドは、それぞれ、異なるチャネルに関連付けられる１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号を出力する。

ステアリング導波路が同じ長さである場合、ΔＬの値は、ゼロであり、及び、ｆの値は、ゼロである。好適なΔＬは、０又は、５μｍより大きく、及び／又は、１０、又は、１５μｍより小さいΔＬを含むが、これらに限定されない。好適なｆは、０π、又は、７πより大きく、及び／又は、１５π、又は、２０πより小さいｆを含むが、これらに限定されない。好適なＮは、１０、又は、５００より大きく、及び／又は、１０００、又は、２０００より小さいＮを含むが、これらに限定されない。好適なスプリッタ３５２は、スターカプラ、カスケード接続されたＹ接合器、及び、カスケード接続された１×２ＭＭＩカプラを含むが、これらに限定されない。

光学マニホールドシステムの電子回路は、出射ＬＩＤＡＲ信号の１つ以上の特性を変更し、１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号が走査ヘッドから離れて進む方向を変更できる。例えば、コア電子回路は、出力ＬＩＤＡＲ信号の１つ以上のチャネルの波長、及び／又は、周波数を調整し、１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号が走査ヘッドから離れて進む方向を変更できる。したがって、光学マニホールドシステムの電子回路は、１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号の方向を調整し、視野の異なるサンプル領域に、ＬＩＤＡＲ出力信号を走査できる。

光学マニホールドシステムの電子回路によって提供される調整が十分である場合、図７Ａ、及び／又は、図７Ｂにしたがって構成されるチップは、走査ヘッドとして機能できる。これらの例では、通信リンクは導電体を有する必要はない。しかしながら、視野が２次元である場合には、垂直方向、及び、水平方向の両方を走査できることが望ましい。

上記のヘッド構造は、ＬＩＤＡＲ用途で使用される様々な走査機構との使用に適している。例えば、出力信号を、１つ以上の反射装置、及び／又は、１つ以上のコリメート装置によって受信できる。１つ以上の反射装置を、ＬＩＤＡＲ出力信号の走査を提供するように、ＬＩＤＡＲ出力信号を再方向付け、及び／又は、操舵するように、構成できる。適切な反射装置は、機械的に駆動されるミラー、及び、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーを含むが、これらに限定されない。１つ以上のコリメート装置は、ＬＩＤＡＲ出力信号のコリメーションを提供し、したがって、走査ヘッドによって受信されるＬＩＤＡＲ入力信号の部分を増加できる。適切なコリメート装置は、個々のレンズ、及び、複合レンズを含むが、これらに限定されない

図８は、反射装置４００、及び、コリメート装置４０２と共に使用される上述の走査ヘッドを示している。例えば、レンズは、ＬＩＤＡＲ出力信号を受信し、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号のコリメーションを提供するコリメート装置として、機能する。ミラーは、コリメートされたＬＩＤＡＲ出力信号を受信し、及び、コリメートされたＬＩＤＡＲ出力信号を所望の方向に反射する反射装置４００として、機能する。Ａでラベル付けされる矢印によって示されるように、コア電子回路は、コリメートされたＬＩＤＡＲ出力信号を操舵し、及び／又は、コリメートされたＬＩＤＡＲ出力信号を走査するように、ミラーを移動できる。ミラーの動きは、２次元、又は、３次元にできる。適切なミラーは、機械的に駆動されるミラー、及び、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーを含むが、これらに限定されない。

図９は、反射装置４００、及び、コリメート装置４０２と共に使用される上述の走査ヘッドを示している。例えば、ミラーは、ＬＩＤＡＲ出力信号を受信し、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号を所望の方向に反射する反射装置４００として機能する。Ａでラベル付けされた矢印によって示されるように、コア電子回路は、ＬＩＤＡＲ出力信号を操舵し、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号を走査するように、ミラーを移動できる。レンズは、ミラーからＬＩＤＡＲ出力信号を受信し、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号のコリメーションを提供するコリメート装置４０２として機能する。レンズを、ミラーの移動と共に移動するように構成し、レンズが、ミラーの異なる位置で、ＬＩＤＡＲ出力信号を受信し続けるようにできる。代替的に、ミラーの移動を、十分に制限し、レンズが、ミラーの異なる位置で、ＬＩＤＡＲ出力信号を受信し続けるようにできる。ミラーの動きは、２次元、又は、３次元にできる。適切なミラーは、機械的に駆動されるミラー、及び、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーを含むが、これらに限定されない。

ＳＯＩ ＭＥＭＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ－Ｏｎ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術のような技術を使用し、ＭＥＭＳミラーのような反射装置をチップに、直接的に、組み込むことができる。例えば、図７の走査ヘッドは、シリコン・オン・インシュレータ・ウェハのような光学プラットフォームに構築し、及び、ＭＥＭＳミラーを走査ヘッドに直接的に組み込むことができる。

他のビーム操舵機構を採用し、視野のＬＩＤＡＲ出力信号を操舵できる。ビーム操舵機構の一例を、図１０Ａ、及び、図１０Ｂに開示する。図１０Ａは、操舵機構の側面図であり、及び、図１０Ｂは、操舵機構の平面図である。図７の走査ヘッド５００は、ステージ５０４上に配置されたホルダ５０２によって保持される。図１０Ａのｘでラベル付けられる線は、ステージに対する走査ヘッド５００の移動を示し、また、図１０Ｂのｚでラベル付けられる線は、ステージに対する走査ヘッド５００の移動を示す。図１０Ａの移動は、第１の平面内にあり、また、図１０Ｂの移動は、第１の平面に垂直な第２の平面内にある。コア電子回路は、１つ、又は、両方の動作を使用し、ＬＩＤＡＲ出力信号を１つのサンプル領域から次のサンプル領域に操舵できる。

図１０Ａ、及び、図１０Ｂは、走査ヘッドの並進運動を示す。しかし、回転運動も可能である。例えば、図１０ＣのＲｚでラベル付けられる線は、第１の平面において各ＬＩＤＡＲ出力信号の動きを提供するステージ、及び／又は、走査ヘッドの回転を表す。図１０ＤのＲでラベル付けられる線は、１つ以上の第１の平面に垂直な第２の平面において各ＬＩＤＡＲ出力信号の動きを提供するステージ、及び／又は、走査ヘッドの回転を表す。コア電子回路は、これらの回転運動のうちの１つ、又は、両方を使用し、ＬＩＤＡＲ出力信号を１つのサンプル領域から次のサンプル領域に操舵できる。したがって、コア電子回路は、１つ以上の並進運動、及び／又は、１つ以上の回転運動を使用し、１つのサンプル領域から次のサンプル領域にＬＩＤＡＲ出力信号を操縦できる。

並進運動を、速度、１０ｍｍ／ｓ、最大直線移動範囲、６．５ｍｍを提供するＰＩ社製Ｑ－５５２．０３０（ＰＩ ＵＳＡ、２０１８）を有する圧電モータ駆動ステージのような直進運動ステージのようなアクチュエータ（図示せず）によって、提供できる。回転運動を、Ｑ６２２９３０ Ｑ－運動ミニチュア回転ステージ（ＰＩ ＵＳＡ、２０１８）のようなアクチュエータによって提供できる。コア電子回路は、通信リンク３２８を介して走査ヘッドに供給される電気信号によって、並進、及び／又は、回転アクチュエータを制御できる。

異なる各電子回路（コア電子回路、マスター電子回路、及び、リモート電子回路）として使用するのに好適な電子回路は、アナログ電気回路、デジタル電気回路、プロセッサ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コンピュータ、マイクロコンピュータ、又は、操作を実行し、監視し、上述の機能を制御するのに適した組み合わせを有し、又は、構成する制御装置を有することができるが、これらに限定されない。いくつかの例では、制御装置は、操作、制御、及び、監視機能の実行中に制御装置によって実行される命令を有するメモリへアクセスする。電子回路は、単一の位置の単一部品として示されているが、電子回路は、互いに独立し、及び／又は、異なる場所に配置される複数の異なる部品を有することができる。さらに、上述したように、開示された電子回路の全て又は一部を、チップと一体化された電子回路を有するチップ上に有することができる。

本発明の他の実施形態、組合せ、及び、修正は、これらの教示を考慮して、当業者に容易に想到されるであろう。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであり、この特許請求の範囲は、上記の明細書と関連して見た場合に、そのような全ての実施形態および修正を含んでいる。
＜＜＜ 用語符号リスト ＞＞＞
８ 部品アセンブリ
１０ 光源
１２ キャビティ導波路
１３ 凹部
１４ 部分戻り装置
１５ 部分反射装置
１５ 反射装置
１６ ユーティリティ導波路
１８ ファセット
２４ データ分岐
２６ 光カプラ
２７ 参照導波路
２８ 光結合部品
３０ 比較導波路
３６ 検出器導波路
３８ 検出器導波路
４０ 光センサ
４２ 光センサ
４４ データ光減衰器
４６ 出力光減衰器
４６ 光減衰器
５０ サンプリング指向性カプラ
５２ サンプリング導波路
５４ サンプリング光センサ
５５ 制御分岐
５６ 指向性カプラ
５７ 制御導波路
５８ 干渉計
６０ 干渉計導波路
６１ 制御光センサ
６２ 電子回路
８０ 埋め込み層
８２ 基板
８４ 光伝送媒体
８６ リッジ
８８ スラブ領域
１１０ 光源
１１２ ユーティリティ導波路
１１４ 変調器
１１６ 増幅器
１１８ 信号方向付け部品
１１８ ファセット
１２０ ＬＩＤＡＲ分岐
１２２ データ分岐
１２４ ＬＩＤＡＲ信号導波路
１２８ 比較信号導波路
１３０ 比較デマルチプレクサ
１３２ 比較導波路
１３４ 処理部品
１３６ 参照信号導波路
１３８ 参照デマルチプレクサ
１４０ 参照導波路
１４２ 光増幅器
１６８ 変換モジュール
２００ スプリッタ
２０２ スプリッタ
２０４ 比較導波路
２０６ 比較導波路
２０８ 参照導波路
２０８ 比較導波路
２１０ 参照導波路
２１１ 光結合部品
２１２ 光結合部品
２１４ 補助検出器導波路
２１６ 補助検出器導波路
２１８ 第１の補助光センサ
２２０ 第２の補助光センサ
２２１ 検出器導波路
２２２ 検出器導波路
２２３ 光センサ
２２４ 補助光センサ
２２４ 光センサ
２２５ 平衡検出器
２２６ 平衡検出器
２２８ データ線
２３２ データ線
２３４ スイッチ
２３６ 距離分岐
２３８ 速度分岐
２４０ スイッチ
２４２ 距離分岐線
２４４ 乗算器
２４６ 距離分岐線
２４８ 乗算器
２５０ 加算器
２５２ ローパスフィルタ
２５６ 変換モジュール
２６０ 速度分岐線
２６２ 速度分岐線
２６８ 変換モジュール
３００ ハウジング
３０２ コア
３０４ ＬＩＤＡＲ導波路
３０６ インターフェイス
３０８ 光相互接続部
３１０ コネクタ
３１２ コア電子回路
３１６ コアカード
３１８ 電気リンク
３２０ データ電気リンク
３２２ マスター電子回路
３２４ マスターボード
３２５ 制御電気リンク
３２６ リモート電子回路
３２８ 通信リンク
３２９ 通信リンク
３３０ 走査ヘッド
３５０ ヘッド導波路
３５２ スプリッタ
３５４ ステアリング導波路
３５４ スプリッタ
３５６ ファセット
４００ 反射装置
４０２ コリメート装置
５００ 走査ヘッド
５０２ ホルダ

Claims (17)

1. １つ以上のチャネルを搬送する出射ＬＩＤＡＲ信号を、それぞれが、生成する複数のコアを有する光学マニホールド、
   前記光学マニホールドから離れて配置され、各々が前記コアのうちの１つに関連付けられる走査ヘッドであって、各走査ヘッドが、前記関連付けられるコアからの出射ＬＩＤＡＲ信号を受信するように、構成され、前記走査ヘッドは、
   各々が前記チャネルの異なる１つから、光を搬送する１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号を送信し、及び、前記異なるＬＩＤＡＲ出力信号が、それぞれ、異なる方向に、前記走査ヘッドから離れて進むように、構成され、及び、
   異なるコア電子回路に関連付けられる前記各コアであって、前記コア電子回路は、前記関連付けられるコアによって生成される前記出射ＬＩＤＡＲ信号の特性を調整するように、構成され、
   前記特性の調整によって、前記１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号が前記コア電子回路に関連付けられる前記走査ヘッドから離れて進む方向に変化を生じさせる、
   ＬＩＤＡＲシステム。
2. 前記コア電子回路によって調整される前記出射ＬＩＤＡＲ信号の前記特性は、前記出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数である、
   請求項１に記載のシステム。
3. 光ファイバが、前記マニホールドから前記走査ヘッドの１つに、前記出射ＬＩＤＡＲ信号を搬送する、
   請求項１に記載のシステム。
4. 前記コア電子回路は、前記マニホールドに配置される、
   請求項１に記載のシステム。
5. 各コア、及び、前記関連付けられるコア電子回路は、異なるコアカードに配置され、及び、前記コアカードは、前記マニホールドに配置される、
   請求項１に記載のシステム。
6. 前記各コア電子回路は、
   前記関連付けられるコアによって生成される前記出射ＬＩＤＡＲ信号からＬＩＤＡＲデータを生成するように、構成され、
   前記ＬＩＤＡＲデータは、
   前記ＬＩＤＡＲシステムと前記ＬＩＤＡＲシステムの外側に位置する物体との間の半径方向分離、及び、前記ＬＩＤＡＲシステムと前記ＬＩＤＡＲシステムの外側に位置する物体との間の半径方向速度からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む、
   請求項１に記載のシステム。
7. データ電気リンク、及び、マスター電子回路、
   を、さらに、有し、
   前記各データ電子リンクは、前記コア電子回路の１つから前記マスター電子機器へＬＩＤＡＲデータを搬送する、
   請求項６に記載のシステム。
8. 前記マニホールドの外部に配置されるリモート電子回路、
   を、さらに、有し、
   前記リモート電子回路は、
   前記マスター電子回路から前記ＬＩＤＡＲデータを受信し、及び、前記ＬＩＤＡＲシステムの外部にあるセンサからの信号も処理する、
   請求項７に記載のシステム。
9. １つ以上のチャネルを搬送する出射ＬＩＤＡＲ信号を、それぞれが、生成する複数のコアが配置されるハウジングを有する光学マニホールド、
   前記光学マニホールドから離れて配置され、及び、各々が前記コアの１つに関連付けられる走査ヘッドであって、各走査ヘッドは、前記関連付けられるコアからの出射ＬＩＤＡＲ信号を受信するように、構成され、前記各走査ヘッドは、それぞれが、前記チャネルの異なる１つからの光を有する１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号を送信し、及び、前記異なるＬＩＤＡＲ出力信号は、それぞれ、異なる方向に前記走査ヘッドから離れて進むように、構成され、
   異なるコアカードに含まれるコアであって、前記コアカードのうちの１つは、前記ハウジングの第１のコネクタに接続される第１のコアカードであり、前記第１のコアカードに含まれる前記コアによって生成される前記出力ＬＩＤＡＲ信号は、第１の出力ＬＩＤＡＲ信号であり、及び、前記ハウジングの外側に配置され、及び、前記第１のコネクタに接続されるように構成される第２のコアカードであって、前記第２のコアカードは、１つ以上の第２のチャネルを搬送する第２の出射ＬＩＤＡＲ信号を生成するように、構成されるコアを有し、前記第２の出射ＬＩＤＡＲ信号は、前記第１の出射ＬＩＤＡＲ信号とは異なる光学特性を有する、
   ＬＩＤＡＲシステム。
10. 前記第１の発信ＬＩＤＡＲ信号、及び、前記第２の発信ＬＩＤＡＲ信号の前記光学特性の間の差は、
    前記第１の出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、前記第２の出射ＬＩＤＡＲ信号によって搬送される異なるチャンネル数、前記第１の出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、前記第２の出射ＬＩＤＡＲ信号によって搬送される異なるチャンネル波長、前記第１の出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、前記第２の出射ＬＩＤＡＲ信号によって搬送される異なるチャンネル波形、前記第１の出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、前記第２の発信ＬＩＤＡＲ信号によって搬送される前記チャンネルの異なる変調、及び、前記第１の出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、前記第２の出射ＬＩＤＡＲ信号によって搬送される前記チャンネルのチャープ、
    からなる群から選択される少なくとも１つの差を有する、
    請求項９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
11. 前記各コアは、異なるコア電子回路に関連付けられ、及び、前記コア電子回路は、前記出射ＬＩＤＡＲ信号のうちの１つの特性を調整するように構成され、前記特性の前記調整によって、前記１つ以上のＬＩＤＡＲ出力信号が、前記コア電子回路に関連付けられる前記走査ヘッドから離れて進む方向に変化する、
    請求項９に記載のＬＩＤＡＲシステム。
12. 前記各コア電子回路は、前記関連付けられるコアによって生成される前記出射ＬＩＤＡＲ信号からＬＩＤＡＲデータを生成するように構成され、前記ＬＩＤＡＲデータは、前記ＬＩＤＡＲシステムと前記ＬＩＤＡＲシステムの外側に位置する物体との間の半径方向の分離、及び、前記ＬＩＤＡＲシステムと前記ＬＩＤＡＲシステムの外側に位置する物体との間の半径方向速度からなる群から選択される少なくとも１つの成分を有する、
    請求項１１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
13. 前記第２のコアカードに含まれる前記コアは、前記第２の出射ＬＩＤＡＲ信号からＬＩＤＡＲデータを生成するように構成される、
    請求項１２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
14. 光ファイバが、前記マニホールドから前記走査ヘッドのうちの１つに、前記第１の出射ＬＩＤＡＲ信号を搬送する、
    請求項９に記載のシステム。
15. 前記第１のコアカードは、前記マニホールドのためのハウジングに配置される、
    請求項９に記載のシステム。
16. 光学マニホールドのハウジングの内部に、それぞれが１つ以上のチャネルを搬送する出射ＬＩＤＡＲ信号を生成するように構成される複数のコアであって、前記各コアは、前記光学マニホールドから離れて配置される走査ヘッドに関連付けられ、前記走査ヘッドは、前記関連付けられるコアからの出射ＬＩＤＡＲ信号を受信するように構成され、前記コアのうちの１つは、第１のコアであるもの、を配置し、
    及び、
    前記第１のコアを、第２のコアであって、前記第２のコアは、１つ以上の第２のチャネルを搬送する第２の出射ＬＩＤＡＲ信号を生成するように構成され、前記第２の出射ＬＩＤＡＲ信号は、前記第１のコアによって生成される前記出射ＬＩＤＡＲ信号とは異なる光学特性を有するもの、に交換する、
    光学マニホールドの操作方法。
17. 前記第１の発信ＬＩＤＡＲ信号、及び、前記第２の発信ＬＩＤＡＲ信号の前記光学特性の間の差は、
    前記第１の出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、前記第２の出射ＬＩＤＡＲ信号によって搬送される異なるチャンネル数、前記第１の出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、前記第２の出射ＬＩＤＡＲ信号によって搬送される異なるチャンネル波長、前記第１の出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、前記第２の出射ＬＩＤＡＲ信号によって搬送される異なるチャンネル波形、前記第１の出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、前記第２の発信ＬＩＤＡＲ信号によって搬送される前記チャンネルの異なる変調、及び、前記第１の出射ＬＩＤＡＲ信号、及び、前記第２の出射ＬＩＤＡＲ信号によって搬送される前記チャンネルのチャープ、
    からなる群から選択される少なくとも１つの差を有する、
    請求項１６に記載の方法。
    
    
    

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