JP2023500599A - 光信号ルーティングデバイスおよびシステム - Google Patents

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Abstract

一例のＬＩＤＡＲデバイスは、基板と、基板上に配設された導波路と、を含む。導波路の第１のセクションは、基板上で第１の方向に長さ方向に延在している。導波路の第２のセクションは、第１の方向とは異なる第２の方向に基板上で長さ方向に延在している。導波路の第３のセクションは、第２の方向とは異なる第３の方向に基板上で長さ方向に延在している。第２のセクションは、第１のセクションと第２のセクションとの間に長さ方向に延在している。ＬＩＤＡＲデバイスは、発光するように構成された光エミッタも備えている。導波路は、第１のセクションの内部で第２のセクションに向けて、第２のセクションの内部で第３のセクションに向けて、かつ第３のセクションの内部で第２のセクションから遠ざけて光を誘導するように構成されている。【選択図】図１Ｃ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年１０月２９日に出願された米国特許出願第１６／６６７，８３３号に対する優先権を主張し、その特許出願全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に別段の指示がない限り、本項に記載の題材は、本出願の特許請求の範囲に対する先行技術ではなく、本項に含めることよって先行技術であると認められるものではない。
光導波路は、他の例の中でもとりわけ、医療デバイス、製造システム、およびリモートセンシングデバイス（例えば、ＬＩＤＡＲなど）などの様々なシステムで使用することができる。一般に、光導波路は、ある空間位置（信号が導波路に入る場所）から別の空間位置（信号が導波路から出る場所）に光信号を誘導するための光路を画定するデバイスである。一例では、光導波路は、その周囲の媒体に対してより高い屈折率を有する光学材料を含み得る。屈折率の違いにより、光学材料（またはその一部）の内部を伝搬する光は、光学材料の１つ以上の壁で反射して光学材料に戻り（例えば、内部全反射（ＴＩＲ））、その後光学材料の内部に伝搬を続ける場合がある。したがって、光学材料の形状および／または他の物理的特性に応じて、光導波路は、その中に誘導される光信号のための特定の光路を画定し得る。
一例では、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスは、基板と、基板上に配設された導波路とを備えている。導波路の第１のセクションは、基板上で第１の方向に長さ方向に延在している。導波路の第２のセクションは、第１の方向とは異なる第２の方向に基板上で長さ方向に延在している。導波路の第３のセクションは、第２の方向とは異なる第３の方向に基板上で長さ方向に延在している。第２のセクションは、第１のセクションと第２のセクションとの間に長さ方向に延在している。ＬＩＤＡＲデバイスは、発光するように構成された光エミッタも備えている。導波路は、第１のセクションの内部で第２のセクションに向けて、第２のセクションの内部で第３のセクションに向けて、かつ第３のセクションの内部で第２のセクションから遠ざけて光を誘導するように構成されている。
別の例では、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスは、光信号を放出するように構成された光エミッタを備えている。ＬＩＤＡＲデバイスは、複数の光ビームを相対的空間配置で送信するように構成されている。ＬＩＤＡＲデバイスはまた、光信号の第１の部分を受信し、第１の送信位置で第１の導波路の外に第１の部分を複数の光ビームの第１の光ビームとして送信するように構成されている第１の導波路を備えている。第１の導波路の第１のセクションは、第１の方向に長さ方向に延在している。第１の導波路の第２のセクションは、第１の方向とは異なる第２の方向に長さ方向に延在している。第３の導波路の第３のセクションは、第２の方向とは異なる第３の方向に長さ方向に延在している。ＬＩＤＡＲデバイスはまた、光信号の第２の部分を受信し、第２の送信位置で第２の導波路の外に第２の部分を複数の光ビームの第２の光ビームとして送信するように構成されている第２の導波路を備えている。
さらに別の例では、方法は、導波路に光を放出する光エミッタを含む。この方法はまた、導波路の第１のセクションの内部で、導波路の第２のセクションに向かって第１の方向に光を誘導することを含む。第１のセクションは、第１の方向に長さ方向に延在している。この方法はまた、第２のセクションの内部で、導波路の第３のセクションに向かって第１の方向とは異なる第２の方向に光を誘導することを含む。第２のセクションは、第２の方向に長さ方向に延在している。この方法はまた、第３のセクションの内部で、第２の方向とは異なる第３の方向に光を誘導することを含む。第３のセクションは、第３の方向に長さ方向に延在している。
さらに別の例では、システムは、導波路に光を放出する光エミッタのための手段を備えている。このシステムはまた、導波路の第１のセクションの内部で、導波路の第２のセクションに向かって第１の方向に光を誘導するための手段を備えている。第１のセクションは、第１の方向に長さ方向に延在している。このシステムはまた、第２のセクションの内部で、導波路の第３のセクションに向かって第１の方向とは異なる第２の方向に光を誘導するための手段を備えている。第２のセクションは、第２の方向に長さ方向に延在している。このシステムはまた、第３のセクションの内部で、第２の方向とは異なる第３の方向に光を誘導するための手段を備え備えている。第３のセクションは、第３の方向に長さ方向に延在している。
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。上記の例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴が、図および以下の「発明を実施するための形態」を参照することによって、明らかになるであろう。
例示的な実施形態による、光学システムを例示する。 図１Ａのシステムの断面図を例示する。 図１Ａのシステムの別の断面図を例示する。 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２ＡのＬＩＤＡＲデバイスの斜視図を例示する。 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３Ａのシステムの断面図を例示する。 例示的な実施形態による、導波路アセンブリを含むシステムの第１の断面図を例示する。 図４Ａのシステムの第２の断面図を例示する。 図４Ａのシステムの第３の断面図を例示する。 図４Ａのシステムの第４の断面図を例示する。 例示的な実施形態による、方法のフローチャートである。
本明細書において記載された任意の例示的な実施形態または特徴は、必ずしも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解釈されるものではない。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、限定するものとみ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素子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、例示される素子のいくつかが、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、図面に例示されない素子を含み得る。
Ｉ．概要
本明細書に開示されるいくつかの例示的な光学システムは、１つ以上の光路において１つ以上の光信号（例えば、信号チャネル）をルーティングするために使用することができる。一例のシステムは、基板上に配設された導波路を含んで、光信号を基板上で入力位置から出力位置にルーティングするための基板上の光路を画定する。様々な例において、光路は、他の考慮事項の中でもとりわけ、基板上のスペース制限（例えば、他の部品が基板上に装着され得る）、入力および出力位置、ならびに導波路および光信号の光学特性（例えば、導波路の内部光信号のＴＩＲに必要な臨界入射角）などの様々な設計および物理的考慮事項を考慮するように構成され得る。
一例では、導波路は、第１の端から第１の端とは反対の第２の端まで長さ方向に延在し、第１の壁から第１の壁とは反対の第２の壁まで幅方向に延在する。追加的に、導波路は、第１の方向に長さ方向に延在する第１のセクションと、第１の方向とは異なる第２の方向に長さ方向に延在する第２のセクションと、を含む。例えば、第１のセクションは、光信号を第２のセクションに向けて誘導し得、次いで、第２のセクションは、光信号を第１のセクションから遠ざけるように誘導し得る。いくつかの例では、導波路は、より多くのセクションを含み得、各セクションは、それに隣接する１つ以上の他のセクションとは異なる方向に長さ方向に延在する。
したがって、この配置では、導波路は、基板上のスペース制限を考慮しながら、入力位置から出力位置までの光路の少なくとも一部を画定するように成形することができる。例えば、他の部品（例えば、他の導波路、光エミッタ、回路など）は、導波路によって画定される光路と物理的に交差することなく、入力位置と出力位置との間に装着することができる。
いくつかの例では、第１のセクションの第１の方向は、比較的大きなオフセット角度（例えば、ＴＩＲに関連付けられた臨界角などに対して）によって、第２のセクションの第２の方向からオフセットされ得る。一実施形態では、第１の方向および第２の方向は、互いに垂直またはほぼ垂直であり得る（例えば、８０度～１００度のオフセット角度など）。他のオフセット角度も可能である。
これを容易にするために、本明細書のいくつかの例は、導波路の誘導方向の変化に関連付けられた潜在的な信号漏れを説明および／または軽減する光導波路構成を含む。
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。
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光学システム１００を例示する。図示されるように、システム１００は、重なり合う配置で複数の基板１８４、１８６を含む。システム１００は、説明の便宜のために、２つの重なり合う基板１８４および１８６のみを含むように図示されていることに留意されたい。しかしながら、代替の実施形態では、システム１００は、より少ないまたはより多い基板を代替的に含むことができる。
図示される実施形態では、基板１８４および１８６の重なり合う側面（例えば、壁）は、互いに実質的に平行に配置されている。しかしながら、代替の実施形態では、所与の基板は、代わりに、基板の重なり合う配置において、隣接する基板に対してあるオフセット角度で傾斜されることができる。
いくつかの例では、システム１００の複数の基板は、隣接する基板が少なくとも所与の分離距離だけ分離されるように、互いに物理的に結合され得る。例えば、システム１００はまた、ボールベアリング、光ファイバ、または２つの基板を少なくとも与えられた分離距離によって互いに物理的に分離するために基板１８４と基板１８６との間に配設された任意の他のタイプの中実離間構造などの１つ以上の離間構造（図示せず）を含み得る。所与の分離距離は、システム１００の様々な用途に応じて任意の距離であり得る。一実施形態では、所与の分離距離は、１ミリメートル～１００ミリメートルであり得る。他の分離距離も可能である。
基板１８４、１８６は、１つ以上の信号ルーティング構造（図１Ａには図示せず）および／またはシステム１００の他の部品を支持するために好適な任意の基板を含み得る。一実施形態では、基板１８４、１８６の重なり合うおよび／または平行な側面は、光導波路（図１Ａには図示せず）および／またはシステム１００の他の部品が装着される装着面として構成され得る。この実施形態では、所与の基板の所与の装着面に配設された部品は、システム１００での部品の多層アセンブリにおけるそれぞれの層に対応し得る。
いくつかの実施形態では、基板１８４および／または１８６は、１つ以上の波長の光に対して少なくとも部分的に透明である、透明または部分的に透明材料（例えば、スライドガラス、カバーガラス、プラスチックフィルムなど）から形成されるか、またはそれらを含む。例えば、システム１００が赤外線波長範囲の光信号をルーティングするために使用される場合、使用される材料は、赤外線波長に対して少なくとも部分的に透明であり得る。様々な例において、赤外線波長に加えて、または赤外線波長の代わりに、他の波長が可能である。
代替の実施形態では、基板１８４および／または１８６は、代わりに、不透明材料（例えば、シリコンまたはガリウムヒ素などの半導体基板、プリント回路基板（ＰＣＢ）基板、または任意の他のタイプの不透明な基板）から形成されるか、またはそれらを含むことができる。
図１Ｂは、システム１００の断面概観を例示する。例示目的上、図１Ｂはｘ－ｙ－ｚ軸を図示しており、ここで、ｙ軸はページを通って延在している。図示されるように、システム１００はまた、光エミッタ１４０、導波路１５０、１５１、１５２、およびミラー１６０、１６１を含む。
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。いくつかの実施形態では、エミッタ１４０は（連続波レーザとは対照的に）パルスレーザとして実装され、等価な連続パワー出力を維持しながらピークパワーを増加させ得る。他の実装形態も、同様に可能である。
導波路１５０、１５１、１５２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）、または放出された光１０４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。図１Ｂに示されるように、１つ以上の部品（例えば、導波路１５１）は、部品の第１の層として基板１８４の第１の表面（例えば、側面１８４ａ）上に、および１つ以上の他の部品（例えば、導波路１５０、１５２、エミッタ１４０）は、多層システム１００内の光学部品の第２の層として、第２の表面（例えば、基板１８６の側面１８６ａ）上に配設される。図示されていないが、いくつかの例では、システム１００は、代替的または追加的に、基板１８４、１８６の他の表面（例えば、側面１８４ｂ、１８６ｂなど）に装着されている部品の１つ以上の層を含み得る。
いくつかの実施形態では、導波路１５０、１５１、１５２は、光リソグラフィを介して図示される基板１８４、１８６のそれぞれの表面上に配設することができる。例えば、感光性材料（例えば、フォトレジストなど）を、基板１８４、１８６上に配設し、パターン化された光に曝し、次いで選択的にエッチングして、図１Ｂに示されるそれぞれの形状および位置を有する導波路１５０、１５１、１５２を形成することができる。この例では、感光性材料は、パターンをエッチングおよび固定する前にパターン化された光に敏感であり得る（例えば、導波路１５０、１５１、１５２がエッチングされた後の誘導光１０４などには敏感ではない）。そのために、感光性材料は、ＳＵ－８または任意の他の感光性材料を含み得る。いくつかの例では、感光性材料は、導波路１５０、１５１、１５２に加えて、またはその代わりに、入力カプラー、出力カプラー、および／または他の光学素子などの他の光学素子を形成するようにパターン化され得る。いくつかの実装形態では、導波路１５０、１５１、１５２は、そこに導かれる光信号の全反射を容易にするためにマルチモード導波路として構成され得る。他の実装形態も、同様に可能である。
図示されている例では、システム１００は、ミラー１６０、１６１を含むように示されている。ミラー１６０、１６１は、光１０４の波長を（少なくとも部分的に）反射するのに好適な反射特性を有する任意の反射材料を含み得る。そのために、例示的な反射材料の非網羅的なリストは、例の中でもとりわけ、金、アルミニウム、他の金属または金属酸化物、合成ポリマー、ハイブリッド顔料（例えば、繊維状粘土および染料など）を含む。代替的、または追加的に、いくつかの実装形態では、ミラー１６０、１６１は、１つ以上の誘電体材料から形成され得る。一実装形態では、ミラー１６０（および／または１６１）は、誘電体ミラー（例えば、ブラッグミラーなど）として構成され得る。例えば、誘電体ミラーは、誘電体材料の複数の層から形成され得る。各誘電体層は、誘電体ミラーに入射する光信号１０４の１つ以上の波長を誘電体ミラーに反射させるのに好適なそれぞれの材料タイプおよび／または厚さ特性を有し得る。他の実装形態も、同様に可能である。
代替的な例では、システム１００は、ミラー１６０および／または１６１なしで実装することができる。第１の例では、導波路１５０は、ミラー１６０の存在なしに、エッジ１５０ｂで光信号１０４を内部反射するように（例えば、内部全反射（ＴＩＲ）を介して）構成され得る。この例では、エッジ１５０ｂは、誘導光１０４が、光１０４が導波路１５１に向かってエッジ１５０ｂで内部反射される、１つ以上の入射角からエッジ１５０ｂに入射するように、エッジ１５０ｂと側面１５０ｃとの間の傾斜角を選択することによって、ＴＩＲミラーとして構成することができる。同様に、第２の例では、エッジ１５１ａは、ＴＩＲミラーとして構成することができる（例えば、エッジ１５１ａは、ミラー１６１の存在なしに、そこに入射する光信号１０４ａのＴＩＲに適した傾斜角度で傾斜することができる）。
図１Ｂに示される配置例では、エミッタ１４０は、第１の光信号１０４を導波路１５０の「入力セクション」の中に放出するように位置合わせされている。導波路１５０の入力セクションは、光信号１０４が導波路に入る導波路１５０のセクション（例えば、側面１５０ａ）に対応する。さらに、この例では、導波路１５０は、基板１８６上に配設され、光信号１０４を（ｘ方向に）導波路１５０の側面１５０ｂに誘導するための導波路１５０内部の第１の光路を画定するように成形される。図示されるように、側面１５０ｂは、基板１８４に向かって傾斜しており、ミラー１６０は、側面１５０ｂで画定された傾斜したエッジ上に配設されている。この例では、ミラー１６０は、（点線で例示されるように）導波路１５０の外に基板１８４に向かって光信号１０４を反射する導波路１５０の「出力ミラー」として構成され得る。光信号１０４が導波路を出る導波路１５０のセクションは、本明細書では、導波路１５０の「出力セクション」と呼ばれ得る。
図示されるように、側面１５０ｃと側面１５０ｂの傾斜したエッジとの間の角度は鋭角である。一実施形態では、傾斜エッジ１５０ｂの鋭い傾斜角は４５度であり得る。しかしながら、他の傾斜角度も可能である。
図１Ｂの点線で例示されるように、導波路１５１は、導波路１５０の出力セクションと位置合わせされた導波路１５１の「入力セクション」で光信号１０４を受信する。図示される例では、導波路１５１の入力セクションは、出力セクション（光信号１０４が導波路１５０を出る）と重なり合う導波路１５１のセクションに対応し得る。しかしながら、代替の例では、導波路１５１の入力セクションは、必ずしも導波路１５０と重なり合うとは限らない。例えば、導波路１５０は、図１Ｂに例示されるｚ方向とは異なる方向に光信号１０４を送信するように構成され得る。この場合、導波路１５１の入力セクションは、異なる位置で導波路１５０からの光信号１０４をインターセプトするように位置合わせされ得る（例えば、出力セクションの位置および光信号１０４が導波路１５０を出る方向に応じて）。
図示される例では、導波路１５１は、基板１８４上に配設され、基板１８４上に（ｘ方向に）第２の光路を画定するように成形される。さらに、図示されるように、導波路１５１は、導波路１５１の入力セクションまたはその近くに傾斜したエッジ１５１ａ（ミラー１６１が配設されている）を含む。したがって、ミラー１６１は、導波路１５１の入力ミラーとして構成することができ、これは、ミラー１６１に入射する光信号１０４（またはその一部）を導波路１５１に戻し、導波路１５１の出力セクション（例えば、側面１５１ｂ）に向けて反射する。図示される例では、導波路１５１によって画定される第２の光路は、導波路１５１の出力セクション（例えば、側面１５１ｂ）に向かってｘ方向に延在する。
図示されるように、導波路１５２は、導波路１５０と同じシステム１００の層に（すなわち、基板１８６の側１８６ａに）配設される。導波路１５２は、ページを通過して（すなわち、ｙ方向に）延在して、導波路１５２内の第３の光路を画定することができる。例えば、導波路１５２は、第３の光路に沿って光信号１０４とは異なる第２の光信号を誘導するように構成され得る。この例では、導波路１５２は、導波路１５０、１５１）の誘導方向（例えば、ｘ方向）に平行でない方向（例えば、ｙ方向）に延在する。さらに、図示されるように、導波路１５２の第１のセクションは、導波路１５１の第２のセクションと重なり合う。例えば、第１のセクションは、第２のセクションに対する閾値距離よりも短い場合がある。
したがって、この例示的な構成では、多層光学システム１００は、エミッタ１４０から導波路１５１の側面１５１ｂまでｘ方向に延在する光信号１０４のための組み合わされた光路を画定する。この組み合わされた光路の第１の部分は、多層システム１００の第１の層（すなわち、基板１８６上）にあり、組み合わされた光路の第２の部分は、第２の層（すなわち、基板１８４上）にある。追加的に、システム１００は、導波路１５２内に別個の非平行光路を画定し、これは、光信号１０４の組み合わされた光路と交差しない（例えば、システム１００の異なる層において２つの経路が互いに上下に交差する）。
図１Ｃは、システム１００の別の断面概観を例示する。例示目的上、図１Ｃは、ｘ－ｙ－ｚ軸を示しており、ｚ軸はページを通して延在している。例えば、図１Ｃのシステム１００の断面概観では、基板１８６の側面１８６ａは、ページの表面に平行であり得、光信号１０４（導波路１５０上の影付きの領域として示される）は、ページの外に基板１８４に向かって（図１Ｃには図示せず）伝搬する。システム１００の１つ以上の部品は、説明の便宜上、図１Ａ～１Ｃの１つ以上の例示から省略されていることに留意されたい。追加的に、システム１００の様々な部品について図１Ａ～図１Ｃに例示される様々なサイズ、形状、および位置は必ずしも縮尺通りではなく、説明の便宜のためのみに説明されるものとして例示されていることに留意されたい。
図示されるように、システム１００は、基板１８６の側面１８６ａに配設された１つ以上の追加の部品を含む。特に、図示されるように、システム１００はまた、光学素子１３２、光エミッタ１４２、導波路１５４、およびミラー１６４を含む。光エミッタ１４２は、光エミッタ１４０と同様の任意の光源を含み得、第２の光信号１０６を放出するように構成され得る。ミラー１６４は、ミラー１６０、１６１のいずれかと同様に形成し得る。代替的な例では、ミラー１６０、１６１の説明で前述したように、システム１００は、ミラー１６４なしで実装することができる（例えば、エッジ１５４ｃは、ミラー１６４の存在なしに、そこに入射する光１０６ａを内部で反射するＴＩＲミラーとして構成され得る等。）。
光学素子１３２は、光エミッタ１４２と導波路１５２、１５４との間に介在し得、放出光１０６の光学特性を方向転換、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得る。そのために、光学素子１３２は、レンズ、ミラー、シリンドリカルレンズ、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。
一例では、光学素子１３２は、シリンドリカルレンズ、および／または光信号１０６（例えば、エミッタ１４２によって放出される）内の光ビームを光部分１０６ａおよび１０６ｂとしてそれぞれ導波路１５４および１５２に（少なくとも部分的に）コリメートおよび／または方向付け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１３２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１０６ｂから導波路１５２の中に比較的大量のエネルギーを送信し得る。代替的または追加的に、この例では、光学素子１３２は、導波路１５２の内部に誘導される（例えば、内部全反射などを介して）光ビーム１０６ｂ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１０６ｂを導波路１５２の中に方向付け得る。
例として、図示される実施形態では、光学素子１３２は、導波路１５２の入力側１５２ａに実質的に平行に（例えば、ｙ軸に平行に）配置される。代替の実施形態では、代わりに、光学素子１３２をｙ軸からのオフセットで傾斜させて、導波路１５２の入力端１５２ａでの光ビーム１０６ｂの入射角を調整することができる。１つの特定の実施形態では、光部分１０６ｂの入射角は、０度～６度（例えば、４度など）である。光部分１０６ｂの他の入射角が可能である。
図示される実施形態では、光学素子１３２を、エミッタ１４２と導波路１５２、１５４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１３２を、光部分１０６ａ、１０６ｂを少なくとも部分的にコリメートするために構成される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１３２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および／または他のタイプの光学素子）として代替的に実装することができる。
図示される例では、導波路１５２は、光部分１０６ｂを入力端１５２ａから出力端１５２ｂに誘導するために長さ方向に延在し、第１の壁（エッジ１５２ｃを含む）と第１の壁とは反対の第２の壁との間で幅方向に延在する。したがって、この例では、導波路１５２は、入力端１５２ａで光１０６ｂを受信し、出力端１５２ｂで導波路１５２の外に光１０６ｂを送信するように構成され得る。代替的な例では、光部分１０６ｂは、光部分１０６ｂが導波路に入射する導波路の任意の部分（例えば、表面、エッジ、位置、断面など）に対応する導波路１５２の入力で受信されることができる。同様に、代替的な例では、導波路１５２の出力は、代わりに、光部分１０６ｂが導波路を出る任意の位置、表面、エッジ、または導波路１５２のセクションに対応し得る。
図示される例では、導波路１５２の第１のセクション１５２Ｐは、第１の方向に長さ方向に延在し（例えば、エッジ１５２ａとエッジ１５２ｃとの間のｘ軸に平行なセクション）、導波路１５２の第２のセクション１５２Ｑは、第１の方向とは異なる第２の方向に長さ方向に延在し（例えば、ｙ軸に平行な中央セクション）、導波路１５２の第３のセクション１５２Ｒは、第２の方向とは異なる第３の方向に長さ方向に延在する（例えば、第２のセクションとエッジ１５２ｂとの間のｘ軸に平行なセクション）。したがって、この例では、導波路１５２は、第１のセクション１５２Ｐの内部で第２のセクション１５２Ｑに向けて、第２のセクション１５２Ｑの内部で第３のセクション１５２Ｒに向けて、かつ第３のセクション１５２Ｒの内部で第２のセクション１５２Ｑから離れるように光１０６ｂを誘導するように構成され得る。代替的な例では、導波路１５２は、代わりに、より少ないまたはより多いセクションを含み得、および／または導波路の１つ以上のセクションは、上述のものとは異なる方向に延在し得る。したがって、いくつかの例では、導波路１５２の様々な構成および／または形状を使用して、基板１８６に装着されている部品の異なる配置、位置、および／または組み合わせに対応することができる。
図示される例では、導波路１５２の第３のセクション１５２Ｒの第３の方向は、第１のセクション１５２Ｐの第１の方向に実質的に平行である（例えば、両方のセクションは、ｘ軸に平行に延在するように示される）。代替的な例では、上記のように、第１の方向および第３の方向は、必ずしも互いに平行であるとは限らない。
エッジ１５２ｃは、第２の壁での第１のセクション１５２Ｐと第２のセクション１５２Ｑとの間の第２の角度１７２とは異なる、第１の壁での導波路１５２の第１のセクション１５２Ｐに対して第１の角度１７０で傾斜し得る。例えば、図示されるように、角度１７０は、角度１７２よりも大きくてもよい。この配置では、例えば、第１のセクション１５２Ｐの内部に誘導される光信号１０６ｂは、入射角が臨界角よりも大きかった場合、エッジ１５２ｃで導波路から伝搬するのとは対照的に、導波路１５２の第２のセクション１５２Ｑに向かう光１０６ｂの内部反射（例えば、ＴＩＲ）に好適な１つ以上の入射角からエッジ１５２ｃに入射し得る。
そのために、いくつかの例では、エッジ１５２ｃが傾斜する角度１７０は、光学システム１００の１つ以上の光学特性に従って変化し得る。第１の例では、傾斜角１７０は、光１０６ｂの１つ以上の波長、導波路１５２の光学材料の屈折率、エッジ１５２ｃに隣接する光学媒体（例えば、空気、光学接着剤など）の屈折率、および／またはエッジ１５２ｃでの光１０６ｂの内部全反射が起こり得る臨界角に影響を与えるシステム１００の他の任意の光学特性に基づくことができる。第２の例では、傾斜角１７０は、入力端１５２ａでの光ビーム１０６ｂの入射角に基づいて選択され得る（これは、エッジ１５２ｃに到達したときの光１０６ｂの入射角に影響を及ぼし得る）。例えば、上述のように、光学素子１３２は、第１のセクション１５２Ｐの光軸に対して（例えば、第１の方向に対して）、光ビーム１０６ｂの入射角をオフセットするように傾斜させることができる。第３の例では、傾斜角１７０は、導波路１５２の第２のセクション１５２Ｑの第２の方向（例えば、ｙ軸に平行な中央セクション）に少なくとも部分的に基づくことができる。一実施形態では、角度１７０は約４５度であり得るし、角度１７２は約９０度であり得る。しかしながら、角度１７０、１７２の他の値も可能である。
図示されている例では、エッジ１５２ｃは、平坦なエッジである。代替的な例では、エッジ１５２ｃは、図１Ｃに図示される平坦な形状とは異なる形状を有する場合がある（例えば、湾曲したエッジなど）。
図示されていないが、いくつかの例では、システム１００はまた、エッジ１５２ｃに配設されたミラーを含み得る。これらの例では、ミラーは、エッジ１５２ｃで導波路１５２を出て導波路１５２に戻り、導波路の第２のセクション１５２Ｑに（例えば、ｙ軸などに平行である、第２のセクションの第２の方向に）光信号１０６ｂの少なくとも一部を反射するように構成され得る。そのために、例えば、ミラーは、導波路１５０、１５１の傾斜したエッジ上にそれぞれ配設されたミラー１６０、１６１のいずれかに類似し得る（図１Ｂに最良に示されているように）。
図１Ｃに図示されるように、導波路１５２はまた、導波路の第２のセクション１５２Ｑと第３のセクション１５２Ｒとの間に（第２の壁上に）傾斜したエッジ１５２ｄを含む。エッジ１５２ｃについての上記の考察に沿って、エッジ１５２ｄは、第２のセクション１５２Ｑから好適な角度で（例えば、第２のセクションと第１の壁における第３のセクションとの間の角度よりも大きいなど）傾斜させ得、第２のセクション１５２Ｑから第３のセクション１５２Ｒの中への光信号１０６ｂの方向転換を容易にする（例えば、エッジ１５２ｄでの光信号１０６ｂのＴＩＲを介してなど）。
図１Ｃに図示されるように、いくつかの例では、導波路１５２の第３のセクション１５２Ｒは、先細りにされ得るので、出力端１５２ｂでの第３のセクション１５２Ｒの断面サイズは、出力端１５２ｂに対する所定の距離にて、第３のセクション１５２Ｒの断面サイズよりも小さい。例えば、この配置では、第３のセクション１５２Ｒの先細り構成は、出力端部１５２ｂで導波路から送信される光ビーム１０６ｂのビーム幅を低減することを容易にし得る。代替的な例では、導波路１５２の第３のセクション１５２Ｒは、先細りがないか、または異なる先細り構成を有し得る。
図示されていないが、いくつかの例では、導波路１５２の他の１つ以上のセクションは先細りにされ得る。一例では、導波路１５２の第１のセクション１５２Ｐ（例えば、入力端部１５２ａとエッジ１５２ｃとの間）は、入力端部１５２ａでの第１のセクション１５２Ｐの断面サイズが入力端１５２ａから所与の距離にある第１のセクション１５２Ｐの断面サイズよりも小さくなるように先細りにされ得る。例えば、そのような先細り構成では、第１のセクション１５２Ｐの幅は、第１のセクション１５２Ｐの縦方向の誘導方向（すなわち、第１の方向）で増加して、第１のセクション１５２Ｐの内部の誘導光部分１０６ｂの発散に関連付けられた信号漏れを低減および／または軽減する。代替的に、他の例では、第１のセクション１５２Ｐは、異なる先細り構成を有するか、または先細りのない構成（図１Ｃに図示される構成など）を有することができる。
いくつかの例では、導波路１５０、１５１、１５２、および／または１５４のいずれかの１つ以上の壁（またはエッジ）は、格子を含み得る。
一例では、エッジ１５２ｃは、回折格子を含み得る。例えば、エッジ１５２ｃは、その上に入射光を特定の方法で（例えば、非法線方向などに）反射および／または回折させる格子パターンに従って成形し得る。したがって、この例では、エッジ１５２ｃ上の格子パターンは、図示されている角度とは異なる角度１７２を選択すること、および／またはエッジに入射する光をセクション１５２Ｑの中に方向転換することを容易にすることができる。
別の例では、エッジ１５２ｃは、格子パターンに関連付けられた特定の波長を有する（または波長範囲内にある）第１の部分に基づいて、エッジ１５２ｃで導波路１５２から誘導光の第１の部分を選択的に透過する格子パターンを有するように代替的に成形され得る。したがって、この例では、導波路１５２は、エッジ１５２ｃで、導波路の外に、第１の部分を方向付け、第１の部分の波長と異なる波長を有する第２の部分に基づいてセクション１５２Ｑの中に誘導された光の第２の部分を方向付ける。
他の例では、導波路１５０、１５１、１５２、および／または１５４は、同様に、導波路の１つ以上の壁および／またはエッジに１つ以上の回折格子を含み得る。例えば、エッジ１５４ｃは、代わりに、ミラー１６４の存在なしに、エッジ１５４ｄに向かってそれに入射する誘導光１０６ａを反射するように構成された回折格子を含み得る。他の例も可能である。
上記のように、いくつかの実装形態では、導波路１５０、１５１、１５２、１５４、等が基板上に配設されたフォトレジスト材料を選択的にエッチングすることによって形成されて形成され得る。
一実装形態では、格子パターンが、導波路に対応するフォトレジスト材料の部分を硬化するために適用される曝露光をフィルタリングするマスクの特徴に基づいて、導波路の特定の側壁（またはエッジ）に含められ得る。
別の実装形態では、フォトレジスト材料を基板上に堆積する前（および導波路に対応するフォトレジスト材料の部分を露光／硬化する前）に表面レリーフ格子（ＳＲＧ）を基板１８４、１８６等の特定の領域に適用することができる。次に、フォトレジスト材料が基板上に配設される場合、ＳＲＧは、ＳＲＧ上に配設されたフォトレジスト材料の一部に対応する導波路の壁の格子パターンを画定することができる。
この配置では、例えば、図１Ｂに戻って参照すると、導波路１５０のエッジ１５０ｂは、代替的に、ミラー１６０なしで、および傾斜したエッジ１５０ｃなしで実装され得る。例えば、導波路１５０の出力端にある基板１８６の領域は、ＳＲＧとしての特定の格子パターンに従ってエッチングされることができる。この例では、誘導された光は、ＳＲＧが位置決めされている導波路のグレーティングされた部分で回折することによって（例えば、ミラー１６０によって反射される代わりに）導波路１５０から透過され得る。
代替の例では、ＳＲＧを形成するために基板をエッチングする代わりに、ＳＲＧは、フォトレジスト材料の堆積前に基板上に配設される中実構造（例えば、フォトレジスト材料とは異なる屈折率を有するプラスチックまたは他の光学構造）として実装することができる。
導波路１５４は、導波路１５０、１５１、および１５２のいずれかと同様に形成することができ、光１０６の別の部分１０６ａのための別の光路を画定することができる。
図示されている例では、導波路１５４は、入力端１５４ａから出力端１５４ｂまで長さ方向に延在し、第１の壁（平坦なエッジ１５４ｃを含む）と第１の壁とは反対の第２の壁（湾曲したエッジ１５４ｄを含む）との間で幅方向に延在する。したがって、この例では、導波路１５４は、入力端１５４ａで光１０６ａを受信し、出力端１５４ｂで導波路１５４の外に光１０６ａを送信するように構成され得る。代替的な例では、光部分１０６ａは、光部分１０６ａが導波路に入射する導波路の任意の部分（例えば、表面、エッジ、位置、断面など）に対応する導波路１５４の入力で受信されることができる。同様に、代替的な例では、導波路１５４の出力は、代わりに、光部分１０６ａが導波路を出る任意の位置、表面、エッジ、または導波路１５４のセクションに対応し得る。
図示されている例では、入力側１５４ａは、湾曲面（例えば、導波路１５４から離れて湾曲している）を含む。例えば、この構成では、入力端１５４ａは、入力表面１５４ａの湾曲した形状に従って、それに入射する光１０６ａを導波路に集束および／または方向転換し得る。したがって、いくつかの実施形態では、入力側１５１ａの曲率構成を選択して、導波路に入る光ビーム１０６ａの発散および／または方向の制御を容易にすることができる。
代替的な例では、入力端１５４ａは、代わりに、導波路１５２の入力端１５２ａと同様に平坦なエッジを含み得る。さらに、いくつかの例では、導波路１５２の入力端１５２ａは、図１Ｃに図示される平坦な表面の代わりに、同様に湾曲面を有することができる。
図示される例では、導波路１５４の第１のセクション１５４Ｐは、第１の方向に長さ方向に延在する（例えば、エッジ１５４ａとエッジ１５４ｃとの間のｘ軸に平行なセクション）、導波路１５４の第２のセクション１５４Ｑは、第１の方向とは異なる第２の方向に長さ方向に延在し（例えば、中央セクション）、導波路１５４の第３のセクション１５４Ｒは、第２の方向とは異なる第３の方向に長さ方向に延在する（例えば、第２のセクションとエッジ１５４ｂとの間のｘ軸に平行なセクション）。したがって、この例では、導波路１５４は、第１のセクション１５４Ｐの内部で第２のセクション１５４Ｑに向けて、第２のセクション１５４Ｑの内部で第３のセクション１５４Ｒに向けて、かつ第３のセクション１５４Ｒの内部で第２のセクション１５４Ｑから離れるように光１０６ａを誘導するように構成され得る。代替的な例では、導波路１５４は、代わりに、より少ないまたはより多いセクションを含み得、および／または導波路の１つ以上のセクションは、図１Ｃに図示されるものとは異なる方向に延在することができる。したがって、いくつかの例では、導波路１５４の様々な構成および／または形状を使用して、基板１８６に装着されている部品の異なる配置、位置、および／または組み合わせに対応することができる。
図示されている例では、導波路１５４の第２のセクション１５４Ｑは、導波路１５４の第１のセクション１５４Ｐに対して第３の角度１７４で傾斜している平坦なエッジ１５４ｃ（第１の壁）と、平坦はエッジ１５４ｃとは反対の湾曲したエッジ１５４ｄ（第２の壁）と、を有する。図示されるように、第３の角度１７４は、導波路１５４の第１のセクション１５４Ｐと導波路１５４の第２のセクション１５４Ｑ（第２の壁で）との間の第４の角度１７６とは異なり得る。
図示されるように、ミラー１６４は、平坦なエッジ１５４ｃ上に配設され得る。例えば、ミラー１６４は、導波路１５４の第１のセクション１５４Ｐから平坦なエッジ１５４ｃに入射し、平坦なエッジで導波路から送信される光信号１０６ａの少なくとも一部を受信するように構成され得る。次に、ミラー１６４は、そこに入射する受信光１０６ａを反射して導波路に戻し、湾曲したエッジ１５４ｄに向けることができる。この例では、湾曲したエッジ１５４ｄは、次に、導波路１５４の第３のセクション１５４Ｒに向かってそれに入射する光１０６ａを（例えば、ＴＩＲを介して）反射することができる。例えば、湾曲したエッジ１５４ｄは、導波路１５４から離れて湾曲して、光１０６ａの入射部分を導波路１５４の第３のセクション１５４Ｒに反射（および／または集束）する導波路の内部に凹状の表面を画定することができる。このようにして、例えば、湾曲したエッジ１５４ｄは、光信号１０６ａを第３のセクション１５４Ｒに「ファネリング」することによって、出力端１５４ｂで導波路を出る光ビーム１０６ａのビーム幅を制御／縮小することを容易にし得る。したがって、図示される例では、導波路１５４の第３のセクション１５４Ｒの断面サイズ（例えば、出力端１５４ｂなど）は、導波路１５４の第１のセクション１５４Ｐの断面サイズ（例えば、入力端１５４ａなど）よりも小さくてもよい。
代替的な例では、システム１００は、ミラー１６４なしで実装され得る。例えば、傾斜角１７４は、光１０６ａが、エッジ１５４ｃで（例えば、ＴＩＲを介して）光１０６ａをエッジ１５４ｄに向かって（例えば、ミラー１６４から反射される代わりに）内部反射するのに好適な１つ以上の入射角からエッジ１５４ｃに入射するように選択することができる。
いくつかの例では、第２のセクション１５４Ｑのエッジ１５４ｃは、図１Ｃの例に図示されるような）平坦なエッジ構成を有する代わりに、湾曲したエッジとして（例えば、エッジ１５４ｄと同様に）代替的に構成され得る。
第１の例では、エッジ１５４ｃは、導波路１５４から離れて湾曲して、その上に入射する光１０６ａを（例えば、ＴＩＲを介して）湾曲したエッジ１５４ｄに方向転換して（および／または集束する）凹面（導波路の内部）を画定し得る。例えば、この構成では、湾曲したエッジ１５４ｃは、湾曲したエッジ１５４ｄの説明における上記の考察に沿って、「ファネリング」光１０６ａをさらに容易にすることができる。さらに、第１の例では、システム１００は、このように、ミラー１６４なしで実装することができる（例えば、エッジ１５４ｃは、ＴＩＲミラーなどに対応し得る）。
代替的に、第２の例では、エッジ１５４ｃは、第１の例の湾曲した構成を有し得、システム１００はまた、ミラー１６４を含み得る。例えば、第２の例では、ミラー１６４は、（図示されている平坦なミラー構成を有する代わりに）湾曲したエッジ１５４ｃ上に配設された湾曲したミラー（例えば、凹面ミラー）として代替的に構成され得る。
第３の例では、エッジ１５４ｃを代替的に内部に（すなわち、導波路に向かって）湾曲させて、導波路の内部に凸面１５４ｃを画定することができる。エッジ１５４ｃの他の例および／または形状も同様に可能である。
上記のように、システム１００などの光学システムは、とりわけ他の例として、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイス、医療画像デバイス、データ通信システムなどの様々な技術分野における多種多様なデバイスの光信号をルーティングするために使用することができる。
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、車両に装着し、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、ＬＩＤＡＲ２００は、エミッタ１４０と同様であり得るレーザエミッタ２４０、光学システム２９０、コントローラ２９２、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、１つ以上の光検出器２１０、不透明材料２２０、およびレンズ２３０を含む。代替的に、ＬＩＤＡＲデバイス２００は、システム１００について説明されている任意の部品（例えば、導波路など）のような、図示される部品よりも多いまたは少ない部品を含み得ることに留意されたい。
検出器２１０は、１つ以上の光検出器を含み得る。一実施形態では、検出器２１０は、レンズ２３０によって集束された光２０２を検出するための検出領域を画定する光検出器のアレイを含む。追加的に、光検出器２１０は、フォトダイオード、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）、他のタイプのアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、シリコン光電子増倍体（ＳｉＰＭ）、マルチピクセルフォトンカウンター（ＭＰＰＣ）、フォトレジスタ、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、光電池、および／またはその他のタイプの光検出器などの様々なタイプの光検出器を含み得る。
不透明材料２２０（例えば、マスク、アパーチャストップなど）は、レンズ２３０によって集束されるシーン（例えば、バックグラウンド光）から戻される光２０２の一部分が検出器２１０に送信されることを阻止し得る。例えば、不透明材料２２０は、検出器２１０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得る。代替的または追加的に、不透明材料２２０は、検出器２１０などによって検出可能な波長域の光を阻止し得る。一例では、不透明材料２２０は、入射光の一部分を吸収することにより伝送を阻止し得る。別の例では、不透明材料２２０は、入射光の一部分を反射することにより透過を阻止し得る。不透明材料２２０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２２０は、集束された光２０２（またはその一部）が不透明材料２２０を透過することができる１つ以上のアパーチャを含み得る。
レンズ２３０は、シーンから不透明材料２２０アパーチャに向かって戻る光２０２を集束させることができる。この配置により、レンズ２３０でのシーンから収集された光強度は、光２０２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２０２の空間パワー密度を増加させる）。そのためにも、レンズ２３０は、とりわけ例の中でも、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２３０を、前後に位置付け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２９０は、レンズ２３０に入射する光２０２を不透明材料２２０上に集束させるのを支援するために、レンズ２３０の近くに位置付けされた他の光学素子（例えば、ミラーなど）を含み得る。
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を放出し得る。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つ以上の他の部品）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に関する情報を判定し得る。そのためにも、いくつかの実装形態では、検出器２１０（および／またはシステム２９０の１つ以上の他の部品）を、ＬＩＤＡＲデバイス２００のＬＩＤＡＲ受信器として構成することができる。
コントローラ２９２は、ＬＩＤＡＲデバイス２００の１つ以上の部品を制御し、１つ以上の部品から受信した信号を分析するように構成され得る。そのために、コントローラ２９２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２９２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み得る。
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、ＬＩＤＡＲ２００の１つ以上の部品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、これらの部品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、ＬＩＤＡＲ２００が周囲環境を走査しながらＬＩＤＡＲ２００のポインティング方向を調整し得るように、装着された部品を軸の周りに（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を車両に装着することができ、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。
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。
この配置により、コントローラ２９２は、環境に関する情報を取得するために、アクチュエータ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。
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、３Ｈｚ～３０Ｈｚ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１０Ｈｚのリフレッシュレートで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。他のリフレッシュレートも、可能である。
図２Ｂは、ＬＩＤＡＲデバイス２００の斜視図を例示する。いくつかの実施形態では、デバイス２００は、放出された光をエミッタ２４０から環境に方向付けることと、入射光２０２をシステム２９０の中に集束させることと、の両方のための単一の共有レンズ２３０を含むように構成され得る。他の実施形態では、デバイス２００は、レンズ２３０とは異なる放出された光２４０を方向付けるための別個の送光器レンズ（図示せず）を含み得る。
図２Ｂに図示されるように、ＬＩＤＡＲ２００は、回転軸２０１を中心に回転するように構成され得る。したがって、ＬＩＤＡＲ２００は、軸２０１を中心としたＬＩＤＡＲ２００の様々な回転位置に応じて、周囲環境の様々な領域を走査することができる。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、ＬＩＤＡＲが軸２０１を中心に回転するときに、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）ビューの三次元マップを判定することができる。
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。
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）傾斜させて、ＬＩＤＡＲ２００のＦＯＶの垂直範囲を調整することができる。例として、ＬＩＤＡＲデバイス２００を、車両の上に装着することができる。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）傾斜させて、車両が位置決めされた運転面に近い環境の領域から、車両の上方にある環境の領域からのデータ点よりも多くのデータ点を収集することができる。ＬＩＤＡＲデバイス２００の、他の装着位置、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、または任意の他の装着面上）。
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２９２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）を判定し得る。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２９２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２９２は、光の速度と光パルスの移動時間（タイミングを比較することにより計算することができる）とに基づいて、デバイス２００とオブジェクト２９８との間の距離を推定することができる。一実装形態では、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。
デバイス２００の部品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。
図３Ａは、例示的な実施形態による、導波路３５０を含むシステム３００の説明図である。図３Ｂは、システム３００の断面概観を例示する。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、それぞれデバイス２００、光２０２、およびオブジェクト２９８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、レンズ３３０、および光源３４０を含み、これらはそれぞれ検出器２１０、材料２２０、レンズ２３０、およびエミッタ２４０と同様であってもよい。
図示されるように、システム１００はまた、不透明材料３２０内に画定されたアパーチャ３２０ａを含む。例として、アパーチャ３２０ａは楕円形を有するように図示されている。しかしながら、他のアパーチャ形状も可能である（例えば、円形、長方形、またはその他の形状）。アパーチャ３２０ａは、光が透過される不透明材料３２０内のポートを提供する。アパーチャ３２０ａは、様々な方法で不透明材料３２０内に画定され得る。一例では、不透明材料３２０（例えば、金属など）をエッチングして、アパーチャ３２０ａを画定し得る。別の例では、不透明材料３２０を、マスクで覆われたガラス基板として構成し得、マスクは、アパーチャ３２０ａを画定するギャップを含み得る（例えば、フォトリソグラフィなどを介して）。様々な実施形態では、アパーチャ３２０ａは、少なくとも光検出器アレイ３１０によって検出可能な光の波長に対して、部分的または完全に透明であり得る。例えば、不透明材料３２０がマスクで覆われたガラス基板である場合、アパーチャ３２０ａは、アパーチャ３２０ａが完全に中空ではなく、ガラスで作製されているように、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得る。したがって、いくつかの場合に、アパーチャ３２０ａは、光３０２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。代替的に、いくつかの場合に、アパーチャ３２０ａは、不透明材料３２０の中空領域として形成され得る。他のアパーチャの実装も可能である。
図示されるように、システム３００はまた、導波路３５０（例えば、光導波路など）を含み、これは、導波路１５０、１５１、および／または１５２のいずれかに類似し得る。図示されるように、システム３００はまた、入力ミラー３６０および出力ミラー３７０を含み、これらは、ミラー１６０および／または１６１のいずれかに類似し得る。
図示されている例では、導波路３５０は、不透明材料３２０とアレイ３１０との間に位置付けされている。しかしながら、他の例では、不透明材料３２０は、代わりに、導波路３５０とアレイ３１０との間に位置付けすることができる。図示されるように、導波路３５０は、導波路３５０の一部が集束光３０２の伝搬経路内に延在し、導波路３５０の別の部分が集束光３０２の伝搬経路の外側に延在するように配置され得る。結果として、アパーチャ３２０ａを透過した集束光３０２の第１の部分は、導波路３５０上に投射され得る（導波路３５０の表面上の影付きの領域によって例示されるように）。
図３Ｂに最良に示されるように、集束光３０２の第２の部分が、導波路３５０を通って伝搬することなく、レンズ３３０からアレイ３１０に伝搬し得る。
いくつかの場合に、集束光３０２の第１の部分は（導波路３５０上に投影されている）、導波路３５０の透明領域を通って伝搬し得る（例えば、側面３５０ｃから側面３５０ｄへ、次いで導波路３５０からアレイ３１０に向かって、ミラー３７０によってインターセプトされることなく。しかしながら、いくつかの例では、集束光３０２の第１の部分は、ミラー３７０によって少なくとも部分的にインターセプトされ、次いでアレイ３１０から反射され得る（例えば、導波路３５０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３７０を、アパーチャ３２０ａおよび／またはミラー３７０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３７０（および／または導波路３５０）に隣接して伝搬し、アレイ３１０に向かって伝搬し続け得る。代替的または追加的に、ミラー３７０を、アレイ３１０に向かう伝搬のためにミラー３７０を通して入射する集束光３０２の少なくとも一部分を送信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、偏光ビームスプリッタなど）から形成することができる。したがって、これらの例でも、より大量の集束光３０２が最終的にアレイ３１０に到達し得る。
いくつかの例では、入力ミラー３６０は、放出された光３０４（エミッタ３４０からミラー３６０によってインターセプトされる）を導波路３５０に方向付けるように構成され得る。次に、導波路３５０は、導波路３５０内部で光３０４を出力ミラー３７０に向けて誘導する。次に、出力ミラー３７０は、導波路３５０からアパーチャ３２０ａに向かって誘導光３０４を反射し得る。
例えば、図３Ｂに最良に示されるように、入力ミラー３６０は、導波路３５０の側面３５０ｃに向かってオフセット角度３５９で傾斜され得る。例えば、ミラー３６０と側面３５０ｃとの間の角度は、ミラー３６０と側面３６０ｄとの間の角度よりも小さくてもよい。一実装形態では、ミラー３６０のオフセット角度または傾斜角度３５９は４５°である。しかしながら、他の角度も可能である。図示される実施形態では、入力ミラー３６０は、導波路３５０の側面３５０ａ上に配設されている。したがって、この実施形態では、放出された光３０４は、側面３５０ｃを通って導波路３５０に伝搬し、次に側面３５０ａからミラー３６０に向かって伝搬し得る。次に、ミラー３６０は、光３０４を反射して、好適な入射角で側面３５０ａを通って導波路３５０に戻し、その結果、導波路３５０は、光３０４を側面３５０ｂに向けて誘導することができる。例えば、導波路３５０は、側面３５０ａと３５０ｃとの間の角度３５９が、側面３５０ａと側面３５０ｄとの間の角度（すなわち、側面３５０ａが側面３５０ｃに対して傾斜している）よりも小さくなるように形成することができる。次いで、入力ミラー３６０を側面３５０ａ上に堆積することができる（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３６０を、代替的に導波路３５０の内部に（例えば、側面３５０ａと側面３５０ｂとの間に）配設することができるか、または物理的に導波路３５０から分離され得る。
図３Ｂに最良に示されているように、出力ミラー３７０はまた、導波路３５０の側面３５０ｃに向かって傾斜され得る。例えば、ミラー３７０と側面３５０ｃとの間の角度３７１は、ミラー３７０と側面３６０ｄとの間の角度よりも小さくてもよい。一実装形態では、ミラー３７０のオフセット角度または傾斜角度３７１は４５°である。しかしながら、他の角度も可能である。したがって、いくつかの例では、入力ミラー３６０は、側面３５０ｃに向かって第１の方向（例えば、図３Ｂの概観では時計回りに）に、傾斜され得、出力ミラー３７０は、側面３５０ｃに向かって第２の方向（例えば、第１の方向とは反対）に、傾斜され得る。出力ミラー３７０は、ミラー３６０と同様に様々な方法で物理的に実装することができる（例えば、導波路３５０の傾斜側面３５０ｂに配設されるなど）。
いくつかの例では、導波路３５０は、導波路３５０を囲む材料の屈折率とは異なる屈折率を有する材料から形成され得る。したがって、導波路３５０は、導波路３５０の１つ以上のエッジ、側面、壁などでの内部反射（例えば、内部全反射、漏れ全反射など）を介して、導波路内部で伝搬する光の少なくとも一部分を誘導し得る。例えば、図３Ｂに図示されるように、導波路３５０は、導波路３５０の側面３５０ｃ、３５０ｄ、および／または他の側面での内部反射を介して、放出光３０４（エミッタ３４０から受信される）を側面３５０ｂに向けて誘導し得る。
図３Ｂに図示されるように、アパーチャ３２０ａは、光３０４をレンズ３３０に向けて透過させるために、導波路３５０の出力セクションに隣接して位置決めされ得る。次いで、レンズ３３０は、光３０４をシーンに向けて方向付け得る。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。次に、レンズ３３０は、アパーチャ３２０ａを通して光３０２（放出された光３０４の反射を含む）をアレイ３１０に向けて集束させることができる。
この配置では、システム３００は、システム３００が集束光３０２（例えば、アパーチャ３２０ａ）を受け取る実質的に同じ物理的位置（例えば、アパーチャ３２０ａ）から光３０４を放出し得る。放出光３０４の透過経路と集束光３０２の受信経路とはともに位置合わせされている（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。例えば、システム３００を含むＬＩＤＡＲデバイスからのデータを使用して、視差に関連するエラーの影響を受けにくいシーン（ポイントクラウドなど）の表現を生成し得る。
図示されるシステム３００の部品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例示されていることに留意されたい。また、システム３００は、図示される部品よりも少ないまたは多い部品を含むことができ、図示される部品の１つ以上を、別々に物理的に組み合わせ、および／または物理的に別個の部品に配置することが可能であることに留意されたい。
第１の実施形態では、導波路３５０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。追加的に、いくつかの例では、導波路３５０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。第２の実施形態では、導波路３５０は、図３Ａおよび３Ｂに示される垂直の長方形の構成の代わりに、湾曲した形状または他のタイプの形状を有し得る。第３の実施形態では、導波路３５０は、傾斜したエッジ３５０ａなしで代替的に実装することができる。例えば、側面３５０ａは、側面３５０ｃおよび３５０ｄに対して同じ（例えば、垂直など）角度であり得る。第４の実施形態では、ミラー３６０、３７０は、システム３００から省略され得、代わりに、導波路３５０は、ミラー３６０、３７０について上で説明された機能を実行するように構成され得る。例えば、導波路３５０の側面３５０ａおよび３５０ｂは、光３０４を導波路３５０の内外に反射するＴＩＲミラーとして実装することができる。
図４Ａは、例示的な実施形態による、複数の導波路を含むシステム４００の第１の断面概観を示す。例示目的上、図４Ａは、ｘ－ｙ－ｚ軸を図示しており、ｚ軸はページを通して延在している。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、ＬＩＤＡＲデバイス２００を伴って使用することができる。
図示されるように、システム４００は、エミッタ１４０と各々が同様の送光器４４０および４４２と、各々が導波路１５０と同様であり得る複数の導波路４５０、４５２、４５４、４５６と、各々がミラー１６０と同様であり得る複数の出力ミラー４６０、４６２、４６４、４６６と、を含む。いくつかの例では、図４Ａに示されるシステム４００の光学部品は、複数の重なり合う基板の第１の基板（例えば、基板１８６）上に配設された光学部品の第１の層に対応し得る。図１Ｂに戻り参照すると、例えば、ページの表面に沿って延在する導波路４５０の側面は、導波路１５０の側面１５０ｃと同様であってもよい。
図示される例では、送光器４４０は第１の光信号４０４を放出し、送光器４４２は第２の光信号４０６を放出する。導波路４５０は、光信号４０４の第１の光部分４０４ａを受け取り、ミラー４６０に向けて誘導し、次に、ミラー４６０は、光部分４０４ａを、導波路の出力セクション（導波路の影付き領域として例示される）で、導波路４５０からｚ方向（すなわち、ページの外）に反射する。同様に、導波路４５２は、第２の光路に沿って第１の光信号４０４の第２の光部分４０４ｂを誘導し、導波路４５４は、第３の光路に沿って第２の光信号４０６の第３の光部分４０６ａを誘導し、導波路４５６は、第４の光路に沿って第４の光部分４０６ｂを誘導する。
図４Ｂは、システム４００の第２の断面概観を例示し、ｚ軸はまた、ページから外に延在している。図４Ｂに示されるように、システム４００はまた、各々がシステム１００の導波路１５１に類似し得る、導波路４５１、４５３、４５５、４５７と、各々がシステム１００のミラー１６１に類似し得る、入力ミラー４６１、４６３、４６５、４６７と、各々がシステム３００のミラー３７０に類似し得る、出力ミラー４７０、４７２、４７４、４７６と、を含む。
図４Ｂに示されるシステム４００の光学部品は、図４Ａに示される光学部品の第１の層と重なり合う光学部品の第２の層に対応し得る。例として、図１Ｂに戻って参照すると、図４Ａに示されるシステム４００の光学部品は、基板１８６の表面１８６ａ上に配設することができ、図４Ｂに示されるシステム４００の光学部品は、基板１８４の表面１８４ａ上に配設することができる。この例では、図４Ｂのページの表面に沿った導波路４５１の側面は、図１Ｂの基板１８４上に配設された導波路１５１の側面に類似し得る。
例えば、システム１００のミラー１６１と同様に、システム４００の入力ミラー４６１は、光部分４０４ａ（図４Ａに示されるように導波路４５０の外に送信される）を受信し得る。次に、ミラー４６１は、それに入射する光部分４０４ａを反射して導波路４５１に戻し、次に、導波路は、光部分４０４ａをミラー４７０に向けて誘導し得る。次に、導波路３５０の出力ミラー３７０と同様に、出力ミラー４７０は、導波路の出力セクション（影付き領域）で、導波路４５１の外に、光部分４０４ａをｚ方向（ページの外）に反射し得る。
同様に、図４Ｂに示されるように、入力ミラー４６３、導波路４５３、および出力ミラー４７２は、光部分４０６ａの光路を画定し、入力ミラー４６５、導波路４５５、および出力ミラー４７４は、光部分４０４ｂの光路を画定し、入力ミラー４６７、導波路４５７、および出力ミラー４７６は、光部分４０６ｂの光路を画定する。
図４Ｃは、例示的な実施形態による、システム４００の第３の断面概観を例示する。図４Ｃ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を含んでいる。図４Ｃに示されるように、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し、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、それぞれ、アパーチャ３２０ａおよび出力ミラー３７０と同様に、出力ミラー４７０と位置合わせされ得る。例えば、アパーチャ４２０ａは、ｚ軸の方向に出力ミラー４７０と重なり得て、導波路４５０の外へ出力ミラー４７０によって反射された光４０４ａを受信する。同様に、アパーチャ４２０ｂは、出力ミラー４７２と位置合わせされることができて、光部分４０６ａを受け取り、アパーチャ４２０ｃは、出力ミラー４７４と位置合わせされることができて、光部分４０４ｂを受け取り、アパーチャ４２０ｄは、出力ミラー４７６と位置合わせされることができて、光部分４０４ｂを受信する。したがって、各アパーチャは、システム４００のそれぞれの送信チャネルの位置に関連付けられ得る。
追加的に、いくつかの例では、シーンからの光（例えば、図４Ｂのページに伝搬する）は、不透明材料３２０に集束される光３０２と同様に、不透明材料４２０に集束され得る。これらの例では、システム４００は、このように、アパーチャ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄなどのそれぞれの位置にて、不透明材料４２０に投影された集束光のそれぞれの部分に関連付けられている複数の受信チャネルを提供し得る。例えば、アパーチャ４２０ａを透過した集束光の第１の部分は、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インターセプトされ得、アパーチャ４２０ｂを透過した集束光の第２の部分は、第２の受信チャネルに関連付けられた第２の光検出器によってインターセプトされ得、アパーチャ４２０ｃを透過した集束光の第３の部分は、第３の受信チャネルに関連付けられた第３の光検出器によってインターセプトされ得、アパーチャ４２０ｄを透過した集束光の第４の部分は、第４の受信チャネルに関連付けられた第４の光検出器によってインターセプトされ得る。
この配置では、各透過チャネルは、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）ともに位置合わせされた透過経路に関連付けられ得る。
図４Ｄは、システム４００の第４の断面概観を例示しており、ｚ軸はまた、ページの外を指している。図４Ｄに示されるように、システム４００はまた、それぞれが光検出器２１０および／または３１０のいずれかに類似し得る受信器４１０、４１２、４１４、および４１６によって例示される複数の受信器を装着する支持構造４８０を含む。さらに、図示されるように、システム４００はまた、１つ以上の光シールド４８２を含む。
受信器４１０、４１２、４１４、４１６、４１８などの各々は、１つ以上の光検出器を含み得る。追加的に、各受信器は、不透明材料４２０のそれぞれのアパーチャ（図４Ｃに示されている）を送信した集束光をインターセプトするように配置され得る。受信器４１０、４１２、４１４、４１６は、それぞれアパーチャ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄ（図４Ｃに示される）を通して透過される集束光をインターセプトするように配置され得る。一実施形態では、受信器４１０、４１２、４１４、４１６は、それぞれ、出力ミラー４７０、４７２、４７４、４７６に（例えば、ｚ軸の方向に）重なり合うように位置付けされ得る。
支持構造４８０は、受信器４１０、４１２、４１４、４１６などを支持するのに適した材料特性を有する中実構造を含み得る。一例では、支持構造４８０は、受信器４１０、４１２、４１４、４１６、４１８などの光検出器が装着されているプリント回路基板（ＰＣＢ）を含み得る。
光シールド４８２は、受信器４１０、４１２、４１４、４１６など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。いくつかの例では、光シールド４８２は、外部光源（例えば、周囲光など）からの光が受信器４１０、４１２、４１４、４１６などに到達するのを防止する（または低減する）ことができる。代替的または追加的に、いくつかの例では、光シールド４８２は、受信器４１０、４１２、４１４、４１６など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。したがって、光シールド４８２は、受信器４１０、４１２、４１４、４１６などを互いに光学的に分離するように構成することもできる。
ここで図４Ｃに戻ると、上述のように、不透明材料４２０は、アパーチャ４１０、４１２、４１４、４１６などのグリッドを画定する。したがって、システム４００がＬＩＤＡＲデバイスに含まれるいくつかの例では、不透明材料４２０の各アパーチャは、ＬＩＤＡＲの視野（ＦＯＶ）のそれぞれの部分に向かって光を透過し、また、ＦＯＶの同じそれぞれの部分から戻る透過光の反射部分を受信することができる。したがって、各アパーチャは、ＬＩＤＡＲの送信／受信チャネルに関連付けられ得る。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。したがって、この実施形態では、システム４００は、４×６４＝２５６個のともに位置合わせされている送信／受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（したがって、異なる数の関連付けられたアパーチャ）を含み得る。
追加的に、この例のＬＩＤＡＲは、複数の光エミッタを有することができ、それらの各々は、１つ以上の送信／受信チャネルに割り当てられる。例えば、図４Ａに戻ると、光エミッタ４４０は、アパーチャ４２０ａおよび４２０ｃ（図４Ｃに示される）に関連付けられた送信／受信チャネルを走査するために、光部分４０４ａおよび４０４ｂを送信し、光エミッタ４４２は、開口４２０ｂおよび４２０ｄに関連付けられたチャネルを走査するために、光部分４０６ａおよび４０６ｂを送信する。
上記の考察に沿って、システム４００を使用する例示的なＬＩＤＡＲデバイスは、複数の光ビーム４０４ａ、４０６ａ、４０４ｂ、４０６ｂなどを、シーンに向かって相対的空間配置（例えば、空間配置）で送信するように構成され得る（図４Ｃに示すように、アパーチャ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄなど）。透過光ビームのそれぞれは、特定の光エミッタによって放出される光の一部（またはすべて）に対応し得る。例えば、図４Ａに最良に示されるように、光４０４の第１の部分４０４ａ（光エミッタ４０４から放出される）は、導波路４５０および４５１によって画定されている組み合わされた光路において、相対空間配置における第１の光ビームの第１の送信位置（図４Ｂに示される影付き領域４０４ａ）に方向付けることができ、光４０４の第２の部分４０４ｂは、相対空間配置における第２の光ビームの第２の送信位置（図４Ｂに示される影付き領域４０４ｂ）に方向付けることができる。このようにして、単一の光エミッタ４４０を使用して、互いから比較的より離れている（例えば、アパーチャ４２０ａおよび４２０ｂに関連付けられた隣接チャネルと比較すると）ＬＩＤＡＲの２つの分離チャネル（例えば、図４Ｃに示されているアパーチャ４２０ａおよび４２０ｃを介して走査されるチャネル）を駆動することができる。例えば、この配置では、システム４００の多チャネルＬＩＤＡＲデバイスは、単一のエミッタを使用して照らされたチャネルを空間的に分離することによって、走査エラー（例えば、単一のエミッタを使用して照射される複数のチャネル間のクロストークエラー、シーン内の再帰反射器からの反射を返すことに関連付けられた再帰反射器エラーなど）を軽減することができる。
上述のように、本明細書の１つの例示的なＬＩＤＡＲデバイスは、システム４００を使用して、相対的空間配置で複数の光ビームを送信し得る。そのために、例えば、ＬＩＤＡＲデバイスは、第１の光エミッタ（例えば、４４２）によって放出された第１の光信号（例えば、４０６）の第１の部分（例えば、４０６ａ）を受信し、光ビームの相対的空間配置における第１の光ビームの第１の送信位置（例えば導波路４５３の出力）で第１の導波路の外に第１の光部分を送信するように構成されている第１の導波路（例えば、４５３）と、同じ光信号（例えば、４０６）の第２の部分（例えば、４０６ｂ）を受信し、相対的空間配置における第２の光ビームとして第２の送信位置（例えば、導波路４５７の出力）にて第２の導波路の外に第２の光部分を送信するように構成されている第２の導波路（例えば、４５７）を含み得る。例示的なＬＩＤＡＲデバイスはまた、第２の光エミッタ（例えば、４４０）から放出された第２の光信号（例えば、４０４ａ）を受信し、相対的空間配置における複数の光ビームのうちの第３の光ビームとして第３の位置（例えば、導波路４５１の出力）で第３の導波路の外に第２の光信号を送信するように構成されている第３の導波路（例えば、４５１）を含み得る。
この例では、図４Ｂに最良に示されているように、光ビーム４０６ａの第１の送信位置は、光ビーム４０６ｂの第２の送信位置に対して第１の距離にあり得、光ビーム４０４ａの第３の送信位置は、第１の距離とは異なる第１の送信位置に対して第２の距離にあってもよい。例えば、図４Ｂに最良に示されているように、第１の距離（ビーム４０６ａとビーム４０６ｂとの間）は、第２の距離（ビーム４０４ａとビーム４０６ａとの間）よりも長くてもよい。
いくつかの例では、複数の光ビーム（例えば、４０４ａ、４０６ａ、４０４ｂ、４０６ｂなど）は、システム４００のＬＩＤＡＲデバイスから発散される発散光ビームであり得る。したがって、これらの例では、発散する光ビームは、ＬＩＤＡＲデバイスから所定の距離で交差する可能性がある。例えば、図４Ｂに最良に示されているように、光ビーム４０４ａおよび４０６ａは、最初は、ＬＩＤＡＲから離れて発散する分離光ビームとしてシステム４００のＬＩＤＡＲを出て、最終的にＬＩＤＡＲから所定の距離で互いに交差し得る。
いくつかの例では、導波路４５０、４５１、４５２、４５３、４５４、４５５、４５６、および／または４５７（および／またはその一部）の１つ以上は、システム１００および／または３００で記述されている導波路のいずれかと同様に代替的に構成することができる。第１の例では、導波路４６３（図４Ｂに図示）またはその一部は、導波路１５２および／または１５４（図１Ｃに最良に示される）と同様に代替的に成形されて、光信号４０６ａをアパーチャ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄなどのいずれかを介して、効率的な方法で（例えば、基板上のスペースの効率的な使用、および／または異なる方向に長さ方向に延在する導波路の隣接するセクション間の信号漏れの低減など）ルーティングすることができる。第２の例では、導波路４５２（図４Ａに図示）またはその一部は、導波路１５４（図１Ｃに図示）またはその一部と同様に代替的に成形および／または構成され得る。第２の例では、システム４００は、任意選択で、ミラー１６４と同様に導波路４５２の中央セクションに配設されたミラー（例えば、ミラー１６４と同様）を含むことができる。他の例も可能である。
したがって、いくつかの例では、システム１００および４００について説明した配置などの多層光学システム配置を、ＬＩＤＡＲデバイス（または光信号に基づいて動作する他のデバイス）で使用して、光信号を複数の光エミッタから非平行光路（例えば、光部分４０６ａおよび４０４ｂの光路）および空間効率の良い様態で、複数の空間的に分離された送信／チャネルにルーティングする。
システム４００の様々な部品について図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例示されていることに留意されたい。
ＩＩＩ．例示的な方法
図５は、例示的な実施形態による方法５００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５００は、ブロック５０２～５０８のうちの１つ以上によって例示されるように、１つ以上の動作、機能、またはアクションを含み得る。ブロックは連続した順序で例示されているが、これらのブロックは、場合によっては、並行して、および／または本明細書で記載されたものとは異なる順序で実行され得る。また、様々なブロックは、所望の実装に基づいて、より少ないブロックに組み合わされ、さらなるブロックに分割され、および／または除去され得る。加えて、方法５００ならびに本明細書で開示される他のプロセスおよび方法について、フローチャートは、本実施形態のうちの１つの可能な実装の機能および操作を示す。これに関して、各ブロックは、モジュール、セグメント、製造または操作プロセスの一部、またはプログラムコードの一部を表すことができ、それにはプロセス内の特定の論理機能またはステップを実装するためのプロセッサによって実行可能な１つ以上の命令が含まれる。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ストレージデバイスのような任意のタイプのコンピュータ可読媒体に記憶され得る。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、データを短期間にわたって記憶するコンピュータ可読媒体などの非一時的な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、例えば、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、光ディスクまたは磁気ディスク、コンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）のような補助ストレージまたは永続長期ストレージなどの非一時的なコンピュータ可読媒体も含み得る。コンピュータ可読媒体は、任意の他の揮発性または不揮発性ストレージシステムとすることもできる。コンピュータ可読媒体は、例えば、コンピュータ可読ストレージ媒体、または有形のストレージデバイスであると考えられ得る。加えて、方法５００および本明細書で開示される他のプロセスおよび方法について、図５の各ブロックは、プロセス内の特定の論理機能を実行するように配線された回路を表すことができる。
ブロック５０２において、方法５００は、光エミッタ（例えば、エミッタ１４２）によって、光（例えば、光１０６ｂ）を導波路（例えば、導波路１５２）に放出することを含む。
ブロック５０４において、方法５００は、導波路の第１のセクション（例えば、セクション１５２Ｐ）の内部で、第１の方向（例えば、図１Ｃのｘ軸に平行）に導波路の第２のセクション（例えば、セクション１５２Ｑ）に向けて光を誘導することを含む。
ブロック５０６において、方法５００は、第２のセクションの内部で、第１の方向とは異なる第２の方向（例えば、図１Ｃのｙ軸に平行）に光を導波路の第３のセクション（例えば、セクション１５２Ｒ）に誘導することを含む。
ブロック５０８において、方法５００は、第３のセクションの内部で、第２の方向とは異なる第３の方向（例えば、図１Ｃのｘ軸に平行）に光を誘導することを含む。
ＩＶ．結論
上記の詳細な説明は、添付の図を参照して、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を説明している。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。

Claims (20)

  1. 光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスであって、
    基板と、
    前記基板に配設されている導波路であって、前記導波路の第１のセクションが、前記基板上で第１の方向に長さ方向に延在し、前記導波路の第２のセクションが、前記第１の方向とは異なる第２の方向に前記基板上で長さ方向に延在し、前記導波路の第３のセクションが、前記第２の方向とは異なる第３の方向に前記基板上で長さ方向に延在し、前記第２のセクションが、前記第１のセクションと前記第３のセクションとの間で長さ方向に延在している、導波路と、
    光を放出するように構成されている光エミッタであって、前記導波路が、前記第１のセクションの内部で前記第２のセクションに向けて、前記第２のセクションの内部で前記第３のセクションに向けて、前記第３のセクションの内部で前記第２のセクションから遠ざけるように光を誘導するように構成されている、光エミッタと、を備えている、ＬＩＤＡＲデバイス。
  2. 前記第１のセクションの前記第１の方向が、前記第３のセクションの前記第３の方向に平行である、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  3. 前記導波路が、入力端と、前記入力端とは反対の出力端と、を有し、前記第１のセクションが、前記入力端と前記第２のセクションとの間に延在し、前記第３のセクションが、前記第２のセクションと前記出力端との間に延在し、前記導波路が、前記入力端から前記出力端に延在している第１の壁と、前記第１の壁とは反対の第２の壁と、を有し、前記導波路が前記光を前記入力端で受信し、前記光を前記出力端で前記導波路の外に送信するように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  4. 前記第１の壁が、前記導波路の前記第２のセクションにおいて平坦なエッジを含み、前記第２の壁が、前記導波路の前記第２のセクションにおいて湾曲したエッジを含む、請求項３に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  5. 前記平坦なエッジ上に配設されているミラーであって、前記ミラーが、前記平坦なエッジの外に送信されている前記光の少なくとも一部を導波路の中に戻し、前記第２の壁の前記湾曲したエッジに向けて反射するように構成されている、ミラー、をさらに備えている、請求項４に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  6. 前記第１の壁が、前記導波路の前記第１のセクションと前記第２のセクションとの間のエッジを含み、前記第１のセクションと前記第１の壁の前記エッジとの間の第１の角度が、前記第２の壁での前記第１のセクションと前記第２のセクションとの間の第２の角度とは異なる、請求項３に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  7. 前記第１の角度が、前記第２の角度よりも大きい、請求項６に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  8. 前記エッジが、平坦なエッジであり、前記第１の角度が、前記平坦なエッジの傾斜角であり、前記平坦なエッジの前記傾斜角が、前記光エミッタによって放出されている前記光の１つ以上の光学特性に関連付けられている、請求項６に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  9. 前記１つ以上の光学特性が、１つ以上の波長の前記光を含む、請求項８に記載のＬＩＤＡＲ。
  10. 前記１つ以上の光学的特性が、前記入力端での前記光の入射角を含む、請求項８に記載のＬＩＤＡＲ。
  11. 前記入射角が前記第１のセクションの前記第１の方向からオフセットされている、請求項１０に記載のＬＩＤＡＲ。
  12. 前記導波路の前記第１のセクションが、前記入力端での前記第１のセクションの断面サイズが、前記入力端に対する所与の距離において前記第１のセクションの断面サイズよりも小さくなるように先細りされている、請求項３に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  13. 前記導波路の前記第３のセクションが、前記出力端での前記第３のセクションの断面サイズが、前記出力端に対する所与の距離において前記第３のセクションの断面サイズよりも小さくなるように先細りにされている、請求項３に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  14. 光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）デバイスであって、
    光信号を放出するように構成された光エミッタであって、前記ＬＩＤＡＲデバイスが、相対的空間配置において複数の光ビームを送信するように構成されている、光エミッタと、
    前記光信号の第１の部分を受信し、第１の送信位置で前記第１の導波路の外に前記第１の部分を前記複数の光ビームのうちの第１の光ビームとして送信するように構成されている第１の導波路であって、前記第１の導波路の第１のセクションが、第１の方向に長さ方向に延在し、前記第１の導波路の第２のセクションが、前記第１の方向とは異なる第２の方向に長さ方向に延在し、前記第１の導波路の第３のセクションが、前記第２の方向とは異なる第３の方向に長さ方向に延在している、第１の導波路と、
    前記光信号の第２の部分を受信し、第２の送信位置で前記第２の導波路の外に前記第２の部分を前記複数の光ビームのうちの第２の光ビームとして送信するように構成されている第２の導波路と、を備えている、ＬＩＤＡＲデバイス。
  15. 前記第１の導波路が、前記第１のセクション内部で前記第２のセクションに向けて、前記第２のセクション内部で前記第３のセクションに向けて、前記第３のセクション内部で前記第１の送信位置に向けて、前記光信号の前記第１の部分を誘導するように構成されている、請求項１４に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  16. 第２の光信号を放出するように構成されている第２の光エミッタと、
    前記第２の光信号を誘導し、第３の送信位置で前記第３の導波路の外に前記第２の光信号を、前記複数の光ビームのうちの第３の光ビームとして送信するように構成されている第３の導波路と、をさらに備えている、請求項１４に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  17. 前記第１の導波路の前記第１の送信位置が、前記第２の導波路の前記第２の送信位置に対して第１の距離にあり、前記第３の導波路の前記第３の送信位置が、前記第１の距離と異なる前記第１の送信位置に対して第２の距離にある、請求項１６に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  18. 前記第１の距離が、前記第２の距離よりも長い、請求項１７に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  19. 前記複数の光ビームのうちの前記光ビームが、前記ＬＩＤＡＲデバイスから発散する発散光ビームであり、前記発散光ビームのうちの少なくとも２つが、前記ＬＩＤＡＲデバイスから所与の距離で交差する、請求項１４に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
  20. 前記第１の導波路が、第１の壁および前記第２の壁とは反対の第２の壁を有し、前記第１の導波路が、前記第１の壁と前記第２の壁との間で前記光信号の前記第１の部分を誘導するように構成され、前記第１の壁が、回折格子を含む、請求項１４に記載のＬＩＤＡＲデバイス。
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