JP2024510124A - 複数の光学部品アレイを結合するためのシステム、方法、及びデバイス - Google Patents

Abstract

本明細書には、第１の活性エリアを備えた第１の光学アレイと、第１の活性エリアと距離が離れた第２の活性エリアを備えた第２の光学アレイと、第１の光学アレイ又は第２の光学アレイの少なくとも一方に対応する仮想画像を横方向にシフトさせることによってＬｉＤＡＲシステムの視野（ＦＯＶ）内のギャップを縮小するように構成された少なくとも１つの光学部品と、を備えた光検出測距（ＬｉＤＡＲ）システムに関する技術が開示されている。少なくとも１つの光学部品は、反射、屈折、回折、又は反射、屈折、及び／もしくは回折の組み合わせである場合がある。少なくとも１つの光学部品は、１つ以上のプリズム及び／又は１つ以上のミラーを含むことがある。光学アレイは、エミッタアレイ（例えばレーザ）又は検出器アレイ（例えばフォトダイオード）である可能性がある。本明細書に記載の技術は３つ以上の光学アレイを結合するのに使用することができる。【選択図】 図６

Description

関連出願の相互参照
この出願は、２０２１年３月１７日に出願された「Systems, Methods, and Devices for Combining Multiple Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL) Arrays」と題する米国仮出願第６３／１６２，３６２号（代理人整理番号ＮＰＳ００９Ｐ）の優先権を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

自動運転などの様々な用途の３次元（３Ｄ）物体追跡及び物体スキャンに対する継続的需要が存在する。光検出測距（ＬｉＤＡＲ）システムは、他のタイプのシステム（例えばレーダー）よりも良い解像度を提供し得る光波長を使用し、これによって良好な範囲、正確性、及び解像度を提供する。一般に、ＬｉＤＡＲシステムは対象エリア又はシーンをパルスレーザ光で照明し、反射パルスが受信器に戻ってくるまでの時間を測定する。

いくつかの従来のＬｉＤＡＲシステムに共通した１つの態様は、様々なレーザが出射する光ビームが非常に狭く、同時に又はほぼ同時に様々なレーザが出射するパルスが互いに干渉しないように特定の既知の方向に出射される。各レーザは、レーザが出射するパルスの反射を検出するためにごく接近した位置にある検出器を有する。検出器はその関連したレーザが出射するパルスの反射のみを感知すると推定されるため、出射光を反射する対象の位置を明確に決定することができる。レーザが光パルスを出射してから検出器が反射を検出するまでの時間は、対象までの往復時間を示し、エミッタ及び検出器が配向される方向は、対象の位置が高精度で決定されることを可能にする。反射が検出されない場合、対象が存在しないと推定される。

シーンの十分なスキャンを行うのに必要とされるレーザ及び検出器の数を減らすために、一部のＬｉＤＡＲシステムは、環境を機械的にスキャンする一部の方法と共に比較的少数のレーザ及び検出器を使用する。例えばＬｉＤＡＲシステムが、３６０度の水平視野を提供するために回転モータ上に位置する送受信光学系を備えることがある。少しずつ（例えば０．１度）回転することによって、これらのシステムは高い解像度を提供することができる。しかし、機械的スキャンに依拠するＬｉＤＡＲシステムは、受送信器光学系に対する制約を受ける。これらの制約は、ＬｉＤＡＲシステムの全体的なサイズ及び寸法、個々の部品のサイズ及び位置、並びに測定範囲及び信号対雑音比（ＳＮＲ）を制限することができる。また、可動部品は障害にさらされ、一部の用途（例えば自動運転）には望ましくない場合がある。

ＬｉＤＡＲシステムの別のタイプはフラッシュＬｉＤＡＲシステムである。フラッシュＬｉＤＡＲシステムは、視野内でパルス光ビームを対象物体に向け、光検出器のアレイが対象物体から反射された光を受光する。対象物体に向けられる各パルス光ビームについて、光検出器アレイはデータフレームに対応する反射光を受光することができる。１つ以上のデータフレームを使用することによって、範囲すなわち対象物体までの距離を、照明源によるパルス光ビームの伝送から光検出器アレイにおける反射光の受光までの経過時間を求めることによって得ることができる。フラッシュＬｉＤＡＲシステムは可動部品を避けるが、反射の角度を明確に検出するために、光検出器は、それぞれが大きいシーンをスキャンするためのある方向（例えば仰角及び方位角）に対応する多くの光検出器を使用する。自動運転などの一部の用途では、そのようなシステムのコスト、サイズ、及び／又は消費電力は法外である場合がある。

従来のＬｉＤＡＲシステムと異なる方法で対象識別に取り組むＬｉＤＡＲシステムが、２０２１年６月２９日発行の、「DISTRIBUTED APERTURE OPTICAL RANGING SYSTEM」と題する米国特許第１１，０４７，９８２号に開示されており、参照によりその全体が目的を問わず本明細書に組み込まれる。従来のＬｉＤＡＲシステムと比較して、多重入力、多重出力（ＭＩＭＯ）ＬｉＤＡＲと称される新しいシステムのイルミネータ（例えばレーザ）及び検出器（例えばフォトダイオード）の両方はより広く重複する視野を持つため、１つのイルミネータがその視野内の複数の対象を照明し、１つの検出器がその視野内の複数の対象からの反射（様々なイルミネータからの出射から生じた可能性がある）を検出する可能性がもたらされる。空間体積内の複数の対象の位置（座標とも称される）を解像できるように、開示されたＭＩＭＯ ＬｉＤＡＲシステムは、同一線上にならない（全てが１本の直線上にあるわけではないことを意味する）ように位置する複数のイルミネータ及び／又は検出器を使用する。ＭＩＭＯ ＬｉＤＡＲシステムが異なるイルミネータが発した光信号を区別できるように、空間体積内に同時に信号を発するイルミネータが特定の特性を有するパルスシーケンスを使用することができる（例えば、パルスシーケンスは実質的に白であり、同じ視野内で同時に発信する他のイルミネータが使用するパルスシーケンスと相互相関が低い）。

米国特許公開第ＵＳ２０２１／００４１５６２号に記載されたシステムは、可動機械部品を有しておらず、複数のレンズを使用して光を水平方向に３６０度、垂直方向に数十度広げることがある。

この概要は本開示の非限定的な実施形態を示す。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１の活性エリアを備えた第１の光学アレイと、第１の活性エリアと距離が離れた第２の活性エリアを備えた第２の光学アレイと、第１の光学アレイ又は第２の光学アレイの少なくとも一方に対応する仮想画像を横方向にシフトさせることによってＬｉＤＡＲシステムの視野内のギャップを縮小するように構成された少なくとも１つの光学部品と、を備えた光検出測距（ＬｉＤＡＲ）システムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１の光学アレイが第１のダイに位置し、第２の光学アレイが第２のダイに位置し、第１のダイが第２のダイに接触しているＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、撮像レンズを更に備え、少なくとも１つの光学部品が、第１及び第２の光学アレイと撮像レンズとの間に位置しているＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１の光学アレイが第１の複数のエミッタを備え、第２の光学アレイが第２の複数のエミッタを備えるＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１の複数のエミッタ及び第２の複数のエミッタが複数のレーザを備えるＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、レーザの少なくとも１つが垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を含むＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１の光学アレイが第１の複数の検出器を備え、第２の光学アレイが第２の複数の検出器を備えるＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１の複数の検出器及び第２の複数の検出器が複数のフォトダイオードを備えるＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、フォトダイオードの少なくとも１つがアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を含むＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、少なくとも１つの光学部品がプリズム又はミラーの少なくとも一方を含むＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、少なくとも１つの光学部品が第１の光学アレイ及び第２の光学アレイ上に位置する負のルーフトップガラスプリズムを含むＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、少なくとも１つの光学部品が回折面を有するＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、少なくとも１つの光学部品が第１及び第２のミラーを含むＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１及び第２のミラーが第１の光学アレイと第２の光学アレイとの間に位置する４５度ミラーであり、第１の光学アレイと第２の光学アレイとが異なる平面に位置しているＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１の活性エリアが第２の活性エリアと面しているＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、少なくとも１つの光学部品が、４５度構成の第１及び第２のミラーと、第１及び第２のミラー間に位置する第１及び第２のプリズムとを含むＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第３の活性エリアを備えた第３の光学アレイと、第４の活性エリアを備えた第４の光学アレイとを更に備え、第１の光学アレイが第１のプリント回路基板（ＰＣＢ）上に位置しており、第２の光学アレイが第１のＰＣＢに実質的に垂直な第２のＰＣＢ上に位置しており、第３の光学アレイが第１のＰＣＢに実質的に平行で第２のＰＣＢに実質的に垂直な第３のＰＣＢ上に位置しており、第４の光学アレイが第２のＰＣＢに実質的に平行で第１のＰＣＢ及び第３のＰＣＢに実質的に垂直な第４のＰＣＢ上に位置しており、少なくとも１つの光学部品が、第１の活性エリア上に位置する第１のプリズムと、第２の活性エリア上に位置する第２のプリズムと、第３の活性エリア上に位置する第３のプリズムと、第４の活性エリア上に位置する第４のプリズムとを含むＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１のプリズム、第２のプリズム、第３のプリズム、及び第４のプリズムが接触しているＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１の活性エリアが第３の活性エリアと面しており、第２の活性エリアが第４の活性エリアと面しているＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１の光学アレイが第１の複数のエミッタを備え、第２の光学アレイが第２の複数のエミッタを備え、第３の光学アレイが第３の複数のエミッタを備え、第４の光学アレイが第４の複数のエミッタを備えるＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１の複数のエミッタ、第２の複数のエミッタ、第３の複数のエミッタ、及び第４の複数のエミッタが複数のレーザを備えるＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、レーザの少なくとも１つが垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を含むＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１の光学アレイが第１の複数の検出器を備え、第２の光学アレイが第２の複数の検出器を備え、第３の光学アレイが第３の複数の検出器を備え、第４の光学アレイが第４の複数の検出器を備えるＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、第１の複数の検出器、第２の複数の検出器、第３の複数の検出器、及び第４の複数の検出器が複数のフォトダイオードを備えるＬｉＤＡＲシステムに関する。

一部の態様では、本明細書に記載の技術は、フォトダイオードの少なくとも１つがアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を含むＬｉＤＡＲシステムに関する。

本開示の目的、特徴、及び利点が、添付図面と併せて解釈されるいくつかの実施形態の以下の説明から容易に明らかになるであろう。

一部の実施形態に従って使用され得る光学アレイの一例である。 本明細書に記載の技術を用いずに得られる遠視野像である。 一部の実施形態に係る２つの光学アレイ及び少なくとも１つの光学部品を備えた例示的な構成を示す。 図２に示した例示的な実施形態の利点を示す遠視野像である。 一部の実施形態に係る２つの光学アレイ及び２つのミラーを備えた例示的な構成を示す。 図４に示した例示的な実施形態の利点を示す遠視野像である。 一部の実施形態に係る２つの光学アレイ、２つのプリズム、及び２つのミラーを備えた例示的な構成を示す。 図６に示した例示的な実施形態の利点を示す遠視野像である。 図６に示した例示的な実施形態の変形例の利点を示す遠視野像である。 一部の実施形態に係る例示的なシステムの端面図である。 一部の実施形態に係る例示的なＬｉＤＡＲシステムのいくつかの部品を示す。

理解を容易にするために、図面に共通の同一の要素を示すために、可能な限り同一の参照番号を使用している。一実施形態で開示された要素が、特定の記載なしに他の実施形態で有益に使用され得ることが考えられる。更に、１つの図面の文脈における要素の説明は、その要素を示す他の図面にも適用可能である。

ＬｉＤＡＲシステムは、個々の光学部品の１つ以上の大きいアドレス可能なアレイを使用することができる。これらの個々の光学部品はエミッタ（例えばレーザ）及び／又は検出器（例えばフォトダイオード）を含む可能性がある。

例えばＬｉＤＡＲシステムが、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のアレイをエミッタとして使用することがある。ＶＣＳＥＬは、光を横から放出する端面発光半導体レーザと対照的に、光ビームをチップの上面から垂直に放出する半導体ベースのレーザダイオードの一種である。端面発光レーザと比較して、ＶＣＳＥＬは、より狭い波長帯域幅を有し、受信器におけるより効果的なフィルタリングを可能にすることによって、より高いＳＮＲをもたらすことができる。ＶＣＳＥＬはまた円筒形ビームを放出することによってシステムへの統合を簡素化することができる。ＶＣＳＥＬは信頼性があり、広範囲の様々な温度下（例えば最高１５０℃）で一貫性のあるレーザ発振波長を提供する。ＶＣＳＥＬはＬｉＤＡＲシステムのエミッタとして魅力的な選択肢である場合がある。

ＶＣＳＥＬアレイなどのエミッタアレイは、駆動に使用する電流が高いために実際的サイズ制限がある場合がある。電子機器制約及び熱放散制約によって、複数のエミッタアレイが、ＬｉＤＡＲシステムに所望の特性（例えば、ＦＯＶ、正確性など）を提供するために複数のプリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置されることがある。光撮像タスクを効率的に実行するために、従来の技術を用いて実際に許容されているより大きいエミッタアレイを有することが好ましい。

エミッタが放出する光の反射を検出するために、ＬｉＤＡＲシステムが、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）のアレイを使用することがある。ＡＰＤは高逆バイアス条件下で動作することによって、光子衝撃により生成される正孔及び電子のアバランシェ増倍をもたらす。光子がフォトダイオードの空乏領域に入り電子正孔対を生成するとき、生成された電荷キャリアは電場によって互いから引き離される。電荷キャリアは速度が増し、格子と衝突するときに追加の電子正孔対を生成し、次いで追加の電子正孔対が互いから引き離され、格子と衝突し、更に多くの電子正孔対を生成するといった具合である。アバランシェプロセスはダイオードの利得を増加させ、通常のダイオードより高い感度レベルをもたらす。ＬｉＤＡＲシステムでは、３次元（３Ｄ）画像解像度を向上するのに多くの検出器（ピクセル）を使用することが望ましい。

エミッタアレイについては、実際、所望の検出器アレイのサイズを提供することが困難又は不可能である場合がある。例えばＬｉＤＡＲシステムで使用される一部のタイプの高感度高速検出器（例えばＡＰＤ）は、他の適用例（例えば、携帯電話やデジタルカメラで使用される典型的なシリコンカメラアレイ）に使用され得るように高密度アレイに詰め込むことができない。ＬｉＤＡＲ用途の場合、ＡＰＤアレイの各ピクセルからのワイヤは、信号がアレイの周辺部周りに配置されたオンチップ増幅器に直ちに進むように短い。これらの制限によって、検出器アレイは、合理的な曲線因子を有するため、並びにピクセル間にコネクタワイヤを提供せざるを得ない状態及びデッドスペースを作ることを避けるために、ほんのわずかな列又は行に制限される。

一部の適用例では、ＬｉＤＡＲシステムが大きい視野（ＦＯＶ）をカバーすることが望ましい。例えば、安全が最重要である自動運転用途の場合、ＬｉＤＡＲシステムが対象の存在、並びに車両に近い、車両から離れた、及び車両周囲の様々な方向の対象の位置を正確に検出できることが望ましい。

大きいＦＯＶをカバーするために、１つ以上の撮像レンズがエミッタアレイ及び／又は検出器アレイと共に使用されることがある。撮像レンズは、検出器又はエミッタの像をＦＯＶ内の遠点に又は無限遠点（視準位置）に生成する。ただし、１つの問題は所望のＦＯＶをカバーするのに必要とされ得る撮像レンズの数である。利用可能な最大の光学部品アレイを使用しても、大きいＦＯＶをカバーするのに必要とされ得る撮像レンズの数は、嵩張った高価な完全システムをもたらすことがある。

したがって、改善の必要性がある。

本明細書には、エミッタ及び／又は検出器のアレイを光学的に結合するためのシステム、デバイス、及び方法が開示される。開示技術は、ＬｉＤＡＲシステムに使用される検出器アレイ及びエミッタアレイの実際的制限の少なくとも一部の影響を緩和するのに用いることができる。本明細書に開示の技術は、複数のより小さいアレイを光学的に結合して実質的により大きいアレイにするのに用いることができる。光が可逆的であり、撮像タスクがエミッタから又は検出器へのものであり得ることが理解されるであろう。撮像タスクは単純に１つの像面（検出器又は物体における）を別の像面（物体又は検出器における）に変換する。例えば複数の別々のエミッタアレイからの発光が、ギャップがより小さいか又は存在しない、より完全なシーンの照明をもたらすように光学的に結合される可能性がある。反対に他の方向では、本明細書に開示の技術は、シーンの１つの像を離れた別々の検出器アレイに向けられるより小さい部分像に光学的に分割するのに用いることができる。一部の実施形態では、複数の物理アレイ（エミッタ及び／又は検出器）が、複数のプリント回路基板上に位置し、１つの仮想アレイのように見えるように光学的に結合される可能性がある。

本明細書に記載の技術を用いて、光学部品アレイの有効サイズを大きくすることができ、これによってアレイがより大きいＦＯＶをカバーする及び／又は撮像解像度を高めることが可能になる。更に、撮像レンズの数は、複数の物理的光学部品アレイをこれらが活性エリア間に大きいギャップのないより大きいモノリシックシングルアレイのように見えるように光学的に結合することによって少なくとも半分に減らすことができる。わずか２つの物理アレイを結合することができるが、本技術を使用してより多くの光学部品アレイ（例えば、３つ、４つなど）を結合することもできる。

本明細書に記載の技術はＬｉＤＡＲ用途（例えば３Ｄ ＬｉＤＡＲ）に特に有用であり、例示の一部はＬｉＤＡＲシステムと関連があるが、開示技術が他の用途でも用いられ得ることが理解されるべきである。一般的に言えば、本明細書の開示は、複数の別々のエミッタ及び／又は検出器のアレイを使用する一方、それらをより大きい結合した連続アレイとして機能させること（又はそのように見せること）が望ましい又は必要な用途に適用されることがある。

以下の例では、アレイはＶＣＳＥＬアレイなどのエミッタアレイであると仮定される。本開示がＶＣＳＥＬアレイに限定されないことが理解されるべきである。以上で説明したように、本技術は一般にエミッタ及び／又は検出器のアレイを結合するのに用いることができる。

図１Ａは、一部の実施形態に従って使用され得るアレイ１００の一例である。アレイ１００は、例えばエミッタアレイ（例えば、複数のＶＣＳＥＬ、レーザなどを含む）又は検出器アレイ（例えば、複数のＡＰＤ、フォトダイオードなどを含む）である場合がある。図１Ａに示すように、アレイ１００は幅１０２及び長さ１０４を有し、複数の光学部品１０１を備える。図１Ａに示す例示的なアレイ１００は多くの個々の光学部品１０１を備えるが、図面を分かりにくくすることを避けるために、図１Ａは光学部品１０１Ａ及び光学部品１０１Ｂのみに表示を付けている。同時に個々の光学部品１０１は、幅１０６及び長さ１０８を有する活性アレイエリアを形成する。

本明細書に開示される実施形態と関連して（例えば、米国特許公開第ＵＳ２０２１／００４１５６２号に記載されたものなどのシステムにおいて）使用され得るアレイ１００の特定の例は、部品番号２２１０１０７７を有するルメンタム社のＶＣＳＥＬアレイであり、幅１０６が０．３５８ｍｍで長さ１０８が１．５４７ｍｍの活性エミッタエリアを備えたエミッタアレイであり、幅１０２が０．６４９ｍｍで長さ１０４が１．６６ｍｍの非発光セラミックダイ上に取り付けられる。ダイの幅１０２の活性エリアの幅１０６を超える部分は、エミッタを電子端末及び部品にワイヤボンディングするために使用される。

上記ルメンタム社のＶＣＳＥＬアレイの寸法及び特性はこの開示において例として使用されるが、本明細書に開示の技術が光学部品１０１の他のアレイ１００と共に用いられ得ることが理解されるべきである。例えば以上で説明したように、様々なタイプのアレイ（エミッタ又は検出器）を光学的に結合することができる。同様に、他のタイプのエミッタアレイ（必ずしもＶＣＳＥＬアレイでなく、必ずしもルメンタム社製でない）を使用することができる。アレイ１００がＶＣＳＥＬアレイである場合、その特性（例えば、パワー、波長、サイズなど）は、部品番号２２１０１０７７を有する例示的なルメンタム社のＶＣＳＥＬアレイの特性と異なる場合がある。具体的な例として、部品番号２２１０１０８０を有するルメンタム社のＶＣＳＥＬアレイは、上記の例示的アレイ１００に類似しているが、異なる波長を使用する。部品番号２２１０１０８０アレイを有するルメンタム社のＶＣＳＥＬアレイも適している。

図１Ａから分かるように、アレイ１００の２つの例が並んで接触した位置にある場合、２つのアレイ１００の２つの活性エリア間に非活性ギャップ（デッドスペースとも称され得る）が存在することになる。換言すれば、互いに接触した位置にある２つのアレイ１００の活性エリアはその間に間隔を有することになる。例えば、例示的なルメンタム社のＶＣＳＥＬアレイの場合、間隔、及びデッドスペースはおよそ０．２９１ｍｍである。

一部の適用例では、同じシステム（例えばＬｉＤＡＲシステム）の隣接するアレイの活性エリア間のこの間隔は許容できない。例えばアレイ１００がエミッタアレイ（例えば、ルメンタム社のＶＣＳＥＬアレイ）である場合、遠視野に投影されるＦＯＶ内に非照明又は未検出ギャップが存在する。必要なのは、２つの活性エミッタエリアが１つの隣接する活性エミッタエリアに見えるように遠視野像内のこのギャップを光学的に除去する方法である。例えば、例示的なルメンタム社のＶＣＳＥＬアレイの２つが、０．７１６ｍｍ（幅１０６）×１．５４７ｍｍ（長さ１０８）の寸法を有する１つの均一な活性エミッタエリアを有するように見えることが望ましい。同様に、アレイ１００が検出器アレイである場合、隣接するアレイ１００の活性エリア間の間隔に起因する検出ＦＯＶ内のギャップを光学的に除去することが望ましい。

一部の実施形態によれば、Ｎ個の別々のアレイ１００の仮想画像は、Ｎ個の別々のアレイ１００が、構成アレイ１００の活性エリア間の見かけの間隔がほとんどない、１つのアレイ１００の活性エリアと比べてＮ倍の大きさの活性エリアを含む１つのモノリシックアレイのように撮像レンズに見えるように光学的に結合される。換言すれば、構成アレイ１００の活性エリア間の物理的距離は、複数のアレイ１００の結合が（例えば、エミッタ及び／又は検出器の）隣接する活性エリアを含む１つのより大きいアレイのように見えるように光学的に除去される。

以下で更に説明するように、複数のアレイ１００がその活性エリア間のデッドスペースを除去するために光学的に結合され得るいくつかの方法がある。例えば一部の実施形態は、光学プリズム又は負のルーフトップ（又はルーフ）プリズムを使用した純粋に屈折的なアプローチを用いる。（技術的に「ルーフトップ」という用語が、ルーフの２つの傾斜半部の交差する場所に稜線又は頂部がある単純なルーフに類似したプリズムの形状を指すことが理解されるべきである。プリズムの側面は９０度の角度で又は他の角度で交わることがある。負のルーフトッププリズムはルーフを取ってこれを逆さまにしたものである。）他のプリズム（例えば、ルーフトッププリズム以外）及び／又は光学部品も適している。一部の実施形態は、回折光学素子を使用する純粋に回折的なアプローチを用いる。一部の実施形態は、４５度ミラーを使用する純粋に反射的なアプローチを用いる。一部の実施形態は、屈折と反射の両方を組み合わせたハイブリッド屈折反射アプローチを用いる。一部の実施形態は、屈折、回折、反射、及び／又はハイブリッド屈折反射アプローチを組み合わせる。これらの実施形態のそれぞれは、活性エリア間の実際の物理的ギャップを効果的になくす（又は少なくとも縮小する）ために微小光学素子を使用する。結果として撮像レンズには、ギャップが撮像レンズに見られないように隣接するアレイ１００に向かって横方向にシフトされる少なくとも１つのアレイ１００の仮想画像を提示することができる。

開示技術が対処する問題を示すために、図１Ｂは、本明細書に記載の技術を用いずに得られる遠視野像である。図１Ｂは、光学部品の２つの例示的なアレイ１００、並んだ位置にあり、互いにできるだけ近くに（例えば互いに接触して）取り付けられた２つのＶＣＳＥＬアレイのシミュレーション（光学設計ソフトウェアを使用した）の結果を示している。図１Ｂは、撮像レンズが見て遠視野に投影するものを示す。図１Ｂに示すように、遠視野像は、ＶＣＳＥＬアレイのその実際の位置における単なるレプリカである。領域１１５Ａ及び領域１１５ＢはＦＯＶ内の照明領域を表し、領域１１７は照明領域１１５Ａ及び照明領域１１５Ｂの外側にあり、非照明エリアを表す。領域１１５Ａと領域１１５Ｂの間の大きなギャップ１１３は、ＶＣＳＥＬアレイのそれぞれの幅１０２とほぼ同じくらいの大きさである。多くの適用例について、この大きなギャップ１１３は問題である。ＬｉＤＡＲ用途では、例えば大きなギャップ１１３は、ＬｉＤＡＲデバイスが大きなギャップ１１３に対象を検出することができないことを意味するため許容できない。

図２は、一部の実施形態に係る２つの光学アレイ及び少なくとも１つの光学部品を備えた例示的な構成を示している。図２は図１Ｂの問題に対する例示的な解決策を示す。図２は、光学部品の２つの例示的なアレイ１００、すなわちＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂのシミュレーション（光学設計ソフトウェアを使用した）の結果を示す。図示されるように、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂは並んだ位置にあり、互いにできるだけ近くに（例えば互いに接触して）取り付けられる。図２のシミュレーション結果において、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂのそれぞれの長さは紙面奥である。ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂのそれぞれは、例えばピーク出力が４００Ｗで波長が９０５ｎｍのルメンタム社のＶＣＳＥＬアレイ（部品番号２２１０１０７７）である場合がある。他のアレイ１００（例えば、エミッタ及び／又は検出器）が使用され得ることが理解されるべきである。この特定のＶＣＳＥＬアレイをＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂの一例として使用することは、限定することを意図していない。図２に見られるように、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂの活性エリア間には、図１Ａに関連して以上で説明した物理的制約に起因するギャップ１０３が存在する。

図２に示す実施形態はまた、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａの上に（又は前に）位置するプリズム１１０Ａと、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂの上に（又は前に）位置するプリズム１１０Ｂとを備える。プリズム１１０Ａ及びプリズム１１０Ｂのそれぞれは、例えば負のルーフトッププリズムの一部分である場合がある。換言すれば、プリズム１１０Ａ及びプリズム１１０Ｂは、１つのプリズム（例えばルーフトッププリズム）に含められることがあり、これは便利な実装の選択肢である場合がある。図２の実施形態では、プリズム１１０Ａ及びプリズム１１０Ｂは光パワーがなく傾くだけである。したがって、プリズム１１０ＡはＶＣＳＥＬアレイ１００Ａの画像を横方向に平行移動させ、プリズム１１０ＢはＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂの画像を横方向に平行移動させる。両画像は歪むことなく平行移動される。図２から分かるように、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａからの光線が上方に曲げられ、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａが下方に移動するように見える。反対に、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂからの光線が下方に曲げられ、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂが上方に移動するように見える。結果として撮像レンズ（図２に示されていない）は、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂのその間にギャップ１０３のない（又は少なくともギャップ１０３が縮小した）仮想画像を見る。

図３は、図２に示す例示的な実施形態の利点を示す遠視野像である。図３は、一部の実施形態に係るプリズム１１０Ａ及びプリズム１１０Ｂ（以上で考察したように、別々の部品又は１つのルーフトッププリズムであり得る）をＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂと併用することの利点を示している。図３は、図２に示す構成（すなわち屈折ルーフトッププリズムを所定の位置に備える）の遠視野像を示す。プリズム１１０Ａ及びプリズム１１０Ｂの効果は、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂ間の大きなギャップ１１３を効果的に除去し、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂを撮像レンズに１つのより大きい光学アレイ１００のように見せることである。

一部の実施形態では、回折光学素子のメーカーにより指定された光線の曲がる量及び最小フィーチャサイズによって、回折面が屈折面に取って代わる可能性がある。例えば図２のプリズム１１０Ａ及びプリズム１１０Ｂの角度の付いた面を回折面に置き換えることで、微小光学部品を平面上で製造することが可能になる。

一部の実施形態では、異なる平面に位置するため相互に分離されている光学アレイと共にミラーを使用することができる。図４は、一部の実施形態に係る２つの光学アレイ及び２つのミラーを備えた例示的な構成を示している。この場合の例もＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂを示しているが、この技術が他のタイプの光学アレイとの使用にも適していることが理解されるべきである。図示されているように、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂは異なる平面に位置し、互いに向かい合う。具体的にはＶＣＳＥＬアレイ１００Ａは上面に位置しており、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂは下面に位置している。ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａの個々の光学部品１０１及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂの個々の光学部品１０１は互いに向かい合う。２つの４５度ミラー、すなわちミラー１２０Ａ及びミラー１２０Ｂは、ＶＣＳＥＬアレイ１００ＡとＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂの間に位置している。図４に示す構成は、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂが互いに更に離間されることを可能にする（これによってＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂへの電気的接続が容易になる）。したがって、図４の例示的な構成は、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂ（例えば、高ワット数のアレイ１００である場合）の熱放散を向上させることができる。

図４に示す例示的な実施形態では、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂは約３０度の発散性を有し、光線の一部はその対応するミラーに当たらないことがあり（例えば、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａからの光線はミラー１２０Ａに当たらないことがある、及び／又はＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂからの光線はミラー１２０Ｂに当たらないことがある）、反射されない。図４は、ミラー１２０Ｂにほとんど当たらないＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂからの光線１４０を示すが、光線１４０はミラー１２０Ａとミラー１２０Ｂの間の頂点付近でミラー１２０Ｂに衝突し、反射される。

図５は、図４に示した例示的な実施形態の利点を示す遠視野像である。図５は、図４に示すミラー１２０Ａ及びミラー１２０Ｂと共に設置された場合のＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂの例示的な遠視野像を示している。一般的に言えば、図５に示す画像は、図４の構成の光線がミラー１２０Ａ又はミラー１２０Ｂに衝突する前に空気中を伝搬し、撮像レンズ（図示せず）に向けて反射されるために、（図２に示すプリズム１１０Ａ及びプリズム１１０Ｂを備えた）図３に示す画像よりも不明瞭である。図４の光線１４０などの「迷」光線が、図５の例示的な画像の不明瞭さの原因である。

一部の実施形態では、屈折素子（例えば、図２に示す）の利点は、光を反射するために２つのプリズム及び２つのミラーを使用した４５度ミラー構成（例えば、図４に示す）と組み合わせられる。図６は、一部の実施形態に係る２つの光学アレイ、２つのプリズム、及び２つのミラーを備えた例示的な構成を示している。図６に示すように、プリズム１１０Ａ及びミラー１２０ＡがＶＣＳＥＬアレイ１００Ａの前に位置し、プリズム１１０Ｂ及びミラー１２０ＢがＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂの前に位置している。プリズム１１０Ａ及びミラー１２０Ａは別々の物理的構成要素である場合がある、又は一体化された構成要素の一部である場合がある（例えば、分離できない場合がある）。同様に、プリズム１１０Ｂ及びミラー１２０Ｂは別々の又は一体化された物理的構成要素である場合がある。同様に、プリズム１１０Ａ、ミラー１２０Ａ、プリズム１１０Ｂ、及び／もしくはミラー１２０Ｂの一部又は全てを１つの物理的構成要素に一体化することができる。

図６が示すように、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａからの光線及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂからの光線は反射面（例えば、ミラー１２０Ａ又はミラー１２０Ｂ）に衝突する前に実質的にガラス（空気でなく）中を進むため、光線束はよりコンパクトな状態を保ち、光線は同じ選択距離において図４ほど発散しない。更に、図６のミラー１２０Ｂからの光線１５０から分かるように、プリズム１１０Ｂ（又はＶＣＳＥＬアレイ１００Ａからの光線の場合はプリズム１１０Ａ）の前面からの全内部反射が、これらの迷光線を対応するミラーに向かって向け直す（すなわち光線１５０はミラー１２０Ｂに向けて向け直される）。ミラー１２０Ａ又はミラー１２０Ｂによる反射の後に、光線は対応するプリズム（ミラー１２０Ａから離れる光線のためのプリズム１１０Ａ及びミラー１２０Ｂから離れる光線のためのプリズム１１０Ｂ）の前面から撮像レンズ（図示せず）に向かって出る。結果として、より高い全出力が外へ反射される。

図７は、図６に示した例示的な実施形態の利点を示す遠視野像である。図７は、図６に示すプリズム１１０Ａ、ミラー１２０Ａ、プリズム１１０Ｂ、及びミラー１２０Ｂと共に設置された場合のＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂの例示的な遠視野像を示している。図７は、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂの出力のほぼ１００％が遠視野像に入れられることを示す。

ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂが放出した光線は、プリズム１１０Ａ又はプリズム１１０Ｂを出る前に主にガラスの中を通るため、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂを、大きな出力損失なしにそれぞれプリズム１１０Ａ及びプリズム１１０Ｂの前面の非常に近くに移動させることができる。図８は、図６に示した例示的な実施形態の変形例の利点を示す遠視野像である。図８は、図７を生成するのに使用された構成よりもＶＣＳＥＬアレイ１００Ａがプリズム１１０Ａにより近い位置にあり、ＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂがプリズム１１０Ｂにより近い位置にある場合のＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂの例示的な遠視野像を示している。ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂをその対応するプリズムのより近くに移動させることは、図８に示すように遠視野像の均一性を改善する。領域１１５Ａ及び領域１１５Ｂは結合して１つの領域１１５になる。このアプローチはエネルギー損失がやや多い（例えば、一部の例示的な実施形態でおよそ８％）場合があるが、プリズム１１０Ａ及びプリズム１１０Ｂの使用がこの柔軟性を可能にする。

上記の例示的な構成は２つの光学アレイを備えるが、本明細書に記載の技術を用いて３つ以上のアレイを光学的に結合できることが理解されるべきである。図９は、一部の実施形態に係る例示的なシステム２００の端面図である。図９に示すように、システム２００は、コリメータレンズが見る仮想アレイ画像１７０を生成する。例示的なシステム２００は、４つのアレイ（例えば、ＶＣＳＥＬアレイ、検出器アレイなど）を備え、４つのアレイは対応する４つのプリズム、すなわちプリズム１１０Ａ、プリズム１１０Ｂ、プリズム１１０Ｃ、及びプリズム１１０Ｄと共に設置される。プリズム１１０Ａ、プリズム１１０Ｂ、プリズム１１０Ｃ、及びプリズム１１０Ｄは、例えば以上の図２の考察において説明されたようなものである場合がある。図９の構成では、プリズム１１０Ａ、プリズム１１０Ｂ、プリズム１１０Ｃ、及びプリズム１１０Ｄの４５度傾斜面は、それぞれが対応するＰＣＢ上に位置する対応する光学アレイに対して仮想画像の反射を行うように４つの異なる方向にある。図９の例では、第１の光学アレイがＰＣＢ１６０Ａ上に位置しており、第２の光学アレイがＰＣＢ１６０Ｂ上に位置しており、第３の光学アレイがＰＣＢ１６０Ｃ上に位置しており、第４の光学アレイがＰＣＢ１６０Ｄ上に位置している。（図はＰＣＢの縁部を示す。）図９の光学アレイは、示された図ではプリズム１１０Ａ、プリズム１１０Ｂ、プリズム１１０Ｃ、及びプリズム１１０Ｄによって遮られているために見えない。ＰＣＢ１６０Ａ及びＰＣＢ１６０Ｃは実質的に互いに平行かつ実質的にＰＣＢ１６０Ｂ及びＰＣＢ１６０Ｄに垂直である。矢印はどの光学アレイ／プリズムの組み合わせが仮想アレイ画像１７０の各象限を生成するかを示す。図９に示すように、４つの光学アレイ対応する４つの画像の組み合わせである仮想アレイ画像１７０にはギャップが存在しない。

図９に示したプリズム１１０Ａ、プリズム１１０Ｂ、プリズム１１０Ｃ、及びプリズム１１０Ｄが任意の適切な光学部品であり得ることが理解されるべきである。例えば上記の図２から図８の考察において説明したように、仮想画像が屈折、反射、もしくは回折部品を使用して、又は屈折、反射、及び／もしくは回折光学素子の組み合わせを使用して結合される可能性がある。

開示されるデバイス、システム、及び方法を実装するのに適した部品のいくつかの例が提供されているが、他の部品も使用できることが理解されるべきである。具体的な例として、ルーフトッププリズムの面は９０度で交わる必要がなく、一般的に純粋に屈折的な解決策では９０度で交わらない。例えば反射プリズムを備えた図６の例示的な実施形態では、構造は多くの点で負のルーフトッププリズムのように見えるが、面は図２に示した実施形態のように屈折面ではなく反射面である。プリズム又はプリズム面の結合が他のタイプのプリズムを使用して達成され得ることが理解されるべきである。本明細書の開示に照らして理解されるように、目的はレンズ上のように曲面ではなく多様な傾斜平面を使用することであり、その結果レンズは、異なる場所にあるように見えることを除いて光学アレイの歪んでいない仮想画像を「見る」。本明細書の開示があれば、当業者は上記の利点を得るために適切な部品を選択できるであろう。

長方形のアレイ１００（例えばＶＣＳＥＬアレイ）を負の円柱レンズを使用して正方形に変形させ得るが、このアプローチはビーム全体の強度を低下させることになり、望ましくない場合があることも理解されるべきである。これに対して、アレイ１００を光学的に結合する本明細書に開示の技術は、単一レンズの下でのワット数が、高いビーム強度を維持しながら２倍になることを可能にする。一部の実施形態では、結合されるアレイ１００の数に概ね等しい数の透過（屈折）面、又はプリズムを使用することによって、画像を複数のアレイ１００が１つのより大きいモノリシックアレイ１００のように見えるようにシフトすることができる。

本明細書に示される例のほとんどは２つのアレイ１００（ＶＣＳＥＬアレイ１００Ａ及びＶＣＳＥＬアレイ１００Ｂ）を示しているが、上記図９の考察において説明したように、本技術を３つ以上のアレイ１００、及び異なるタイプのアレイ１００（例えば検出器アレイなど）を結合するのに用いることができることが理解されるべきである。例えば図９との関連で図示及び説明したように、この同じ技術を用いて４つのアレイ１００を結合することができる。例えばダイクロイックミラーなどを使用した波長による多重化などの追加の技術を用いて５つ以上のアレイ１００を結合できる可能性もある。

以上で説明したように、例としてのＶＣＳＥＬアレイの使用を、本開示をＶＣＳＥＬアレイに限定するものと解釈すべきでないことも理解されるべきである。上述のように、同じ原理は他のタイプのエミッタ、及び検出器アレイに適用される可能性がある。

図１０は、一部の実施形態に係る例示的なＬｉＤＡＲシステム３００のいくつかの部品を示している。ＬｉＤＡＲシステム３００は、少なくとも１つのプロセッサ３４０に結合された光学部品のアレイ３１０を備える。光学部品のアレイ３１０は、少なくとも１つのプロセッサ３４０と同じ物理ハウジング（又は筐体）内にあることがある、又は物理的に別個である場合がある。

光学部品のアレイ３１０は複数のイルミネータ（例えば、レーザ、ＶＣＳＥＬなど）及び複数の検出器（例えば、フォトダイオード、ＡＰＤなど）を含み、その一部又は全部は別々の物理アレイ（例えば、上記のエミッタ及び／又は検出器アレイ１００）に含められることがある。光学部品のアレイ３１０は、ＦＯＶからギャップ又はデッドスペースを除去し得る本明細書に記載の実施形態のいずれか（例えば、プリズム１１０Ａ、プリズム１１０Ｂ、ミラー１２０Ａ、ミラー１２０Ｂなどの１つ以上と併用する個々のアレイ１００）を含むことがある。

少なくとも１つのプロセッサ３４０は、例えばデジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、コントローラ、特定用途向け集積回路、又は任意の他の適切なハードウェアコンポーネント（アナログ及び／又はデジタル信号を処理するのに適し得る）である場合がある。少なくとも１つのプロセッサ３４０は、光学部品のアレイ３１０に制御信号３４２を提供することがある。制御信号３４２によって、例えば光学部品のアレイ３１０の１つ以上のエミッタは光信号（例えば光）を順次に又は同時に発することがある。

ＬｉＤＡＲシステム３００は、任意選択的に光学部品のアレイ３１０と少なくとも１つのプロセッサ３４０との間に配設された１つ以上のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）３１５を備えることもある。存在する場合、１つ以上のＡＤＣ３１５は、光学部品のアレイ３１０の検出器が提供するアナログ信号を、少なくとも１つのプロセッサ３４０により処理するためのデジタル形式に変換する。検出器のそれぞれが提供するアナログ信号は、その検出器が検出した反射光信号の重ね合わせである場合があり、その後少なくとも１つのプロセッサ３４０は、それを反射光信号に対応する（反射光信号をもたらす）対象の位置を決定するために処理することがある。

前述の説明や添付図面において、特定の用語が開示した実施形態の完全な理解をもたらすために説明されている。場合によっては、用語又は図面は本発明を実施するために必要ではない具体的詳細を示唆することがある。

周知の部品は、本開示を不必要に不明瞭にすることを避けるために、ブロック図形式で示される及び／又は詳細にもしくは一部の例では全く考察されないことがある。

本明細書において具体的に別段の定義がなされない限り、全ての用語は、明細書及び図面から示唆される意味、当業者によって理解される意味、及び／又は辞書、論文などにおいて定義される意味を含む、それらの最も広範な可能な解釈が与えられるものとする。本明細書に明示的に記載されているように、一部の用語は、それらの通常又は通例の意味と一致しないことがある。

本明細書において使用されるとき、単数形「a」（ある）、「an」（ある）及び「the」（その）は、別段の定めがない限り複数の指示対象を排除しない。「or」（又は）という語は、別段の定めがない限り包括的であると解釈されるものとする。したがって、「A or B」（Ａ又はＢ）という句は、「both A and B」（ＡとＢの両方）、「A but not B」（ＡであるがＢでない）、及び「B but not A」（ＢであるがＡでない）の全てを意味するものと解釈されるものとする。本明細書における「and/or」（及び／又は）の使用は、「or」という語が単独で排他性を含意することを意味していない。

本明細書において使用されるとき、「at least one of A, B, and C」（Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも１つ）、「at least one of A, B, or C」（Ａ、Ｂ、又はＣの少なくとも１つ）、「one or more of A, B, or C」（Ａ、Ｂ、又はＣの１つ以上）、及び「one or more of A, B, and C」（Ａ、Ｂ、及びＣの１つ以上）の形式の句は交換可能であり、それぞれが次の意味、すなわち「A only」（Ａのみ）、「B only」（Ｂのみ）、「C only」（Ｃのみ）、「A and B but not C」（Ａ及びＢであるがＣでない）、「A and C but not B」（Ａ及びＣであるがＢでない）、「B and C but not A」（Ｂ及びＣであるがＡでない）、及び「all of A, B, and C」（Ａ、Ｂ、及びＣの全て）の全てを包含する。

「include(s)」（含む）、「having」（有している）、「has」（有する）、「with」（～を備えて）という用語及びその変形が本明細書において使用される範囲において、そのような用語は、「comprising」（備えている）という用語と同様に包括的であること、すなわち「including but not limited to」（～を含むが、これらに限定されない）を意味することが意図される。

「exemplary」（例示的な）及び「embodiment」（実施形態）という用語は、選好又は要件ではなく例を表すのに使用される。

「coupled」（結合された）という用語は、直接接続／接着及び１つ以上の介在する要素又は構造を介した接続／接着を表すのに本明細書で使用される。

「plurality」（複数）という用語は、「two or more」（２つ以上）を意味するのに本明細書で使用される。

「over」（～の上に）、「under」（～の下に）、「between」（～の間に）、及び「on」（～の上に）という用語は、ある特徴の他の特徴に対する相対位置を指すのに本明細書で使用される。例えば、別の特徴「の上に」（over）又は「の下に」（under）に配置される１つの特徴は、別の特徴と直接接触していることがある、又は介在する部材を有することがある。更に、２つの特徴「の間に」（between）配置された１つの特徴は、２つの特徴と直接接触していることがある、又は１つ以上の介在する特徴もしくは部材を有することがある。対照的に、第２の特徴「の上の」（on）第１の特徴が、その第２の特徴と接触している。

「substantially」（実質的に）という用語は、概ね又は大体記述されている構造、構成、寸法などを説明するのに使用される一方、製造公差などに起因して、構造、構成、寸法などが必ずしも正確に記述されない状況を実際にもたらすことがある。例えば２つの長さを「実質的に等しい」（substantially equal）と記述することが、２つの長さが事実上同じであることを意味するが、それらが十分に小さいスケールで正確には等しくない場合がある（また正確に等しい必要性がない）。別の例として、第２の構造に「実質的に垂直」（substantially perpendicular）である第１の構造が、２つの構造のなす角度が正確に９０度でなくても事実上垂直であると見なされる。

図面は必ずしも一定縮尺ではなく、特徴の寸法、形状、及びサイズは、それらの特徴が図面にどのように描かれているかと大きく異なることがある。

具体的な実施形態を開示してきたが、本開示のより広い趣旨及び範囲を逸脱することなく、それらに対して様々な修正及び変更を行い得ることが明らかであろう。例えば、実施形態のいずれかの特徴又は態様は、他の実施形態のいずれかと組み合わせて、又はその対応する特徴又は態様の代わりに適用されることがある。従って、明細書及び図面は、限定的意味ではなく例示的意味で考えられるべきである。

Claims (29)

1. 光検出測距（ＬｉＤＡＲ）システムであって、
   第１の活性エリアを備えた第１の光学アレイと、
   前記第１の活性エリアと距離が離れた第２の活性エリアを備えた第２の光学アレイと、
   前記第１の光学アレイ又は前記第２の光学アレイの少なくとも一方に対応する仮想画像を横方向にシフトさせることによって前記ＬｉＤＡＲシステムの視野内のギャップを縮小するように構成された少なくとも１つの光学部品と、を備えた光検出測距（ＬｉＤＡＲ）システム。
2. 前記第１の光学アレイが第１のダイに位置しており、前記第２の光学アレイが第２のダイに位置しており、前記第１のダイが前記第２のダイに接触している、請求項１に記載のＬｉＤＡＲシステム。
3. 撮像レンズを更に備え、前記少なくとも１つの光学部品が、前記第１及び第２の光学アレイと前記撮像レンズとの間に位置している、請求項１に記載のＬｉＤＡＲシステム。
4. 前記第１の光学アレイが第１の複数のエミッタを備え、前記第２の光学アレイが第２の複数のエミッタを備える、請求項１に記載のＬｉＤＡＲシステム。
5. 前記第１の複数のエミッタ及び前記第２の複数のエミッタが複数のレーザを備える、請求項４に記載のＬｉＤＡＲシステム。
6. 前記複数のレーザの少なくとも１つが垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を含む、請求項５に記載のＬｉＤＡＲシステム。
7. 前記複数のレーザのそれぞれが垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を含む、請求項５に記載のＬｉＤＡＲシステム。
8. 前記第１の光学アレイが第１の複数の検出器を備え、前記第２の光学アレイが第２の複数の検出器を備える、請求項１に記載のＬｉＤＡＲシステム。
9. 前記第１の複数の検出器及び前記第２の複数の検出器が複数のフォトダイオードを備える、請求項８に記載のＬｉＤＡＲシステム。
10. 前記複数のフォトダイオードの少なくとも１つがアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を含む、請求項９に記載のＬｉＤＡＲシステム。
11. 前記複数のフォトダイオードのそれぞれがアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を含む、請求項９に記載のＬｉＤＡＲシステム。
12. 前記少なくとも１つの光学部品がプリズム又はミラーの少なくとも一方を含む、請求項１に記載のＬｉＤＡＲシステム。
13. 前記少なくとも１つの光学部品が、前記第１の光学アレイ及び前記第２の光学アレイ上に位置する負のルーフトップガラスプリズムを含む、請求項１に記載のＬｉＤＡＲシステム。
14. 前記少なくとも１つの光学部品が回折面を有する、請求項１に記載のＬｉＤＡＲシステム。
15. 前記少なくとも１つの光学部品が第１及び第２のミラーを含む、請求項１に記載のＬｉＤＡＲシステム。
16. 前記第１及び第２のミラーが、前記第１の光学アレイと前記第２の光学アレイとの間に位置する４５度ミラーであり、前記第１の光学アレイと前記第２の光学アレイとが異なる平面に位置している、請求項１５に記載のＬｉＤＡＲシステム。
17. 前記第１の活性エリアが前記第２の活性エリアと面している、請求項１６に記載のＬｉＤＡＲシステム。
18. 前記少なくとも１つの光学部品が、
    ４５度構成の第１及び第２のミラーと、
    前記第１及び第２のミラー間に位置する第１及び第２のプリズムと、を含む、請求項１に記載のＬｉＤＡＲシステム。
19. 第３の活性エリアを備えた第３の光学アレイと、
    第４の活性エリアを備えた第４の光学アレイと、を更に備え、
    前記第１の光学アレイが第１のプリント回路基板（ＰＣＢ）上に位置しており、
    前記第２の光学アレイが、前記第１のＰＣＢに実質的に垂直な第２のＰＣＢ上に位置しており、
    前記第３の光学アレイが、前記第１のＰＣＢに実質的に平行で前記第２のＰＣＢに実質的に垂直な第３のＰＣＢ上に位置しており、
    前記第４の光学アレイが、前記第２のＰＣＢに実質的に平行で前記第１のＰＣＢ及び前記第３のＰＣＢに実質的に垂直な第４のＰＣＢ上に位置しており、
    前記少なくとも１つの光学部品が、前記第１の活性エリア上に位置する第１のプリズムと、前記第２の活性エリア上に位置する第２のプリズムと、前記第３の活性エリア上に位置する第３のプリズムと、前記第４の活性エリア上に位置する第４のプリズムとを含む、請求項１に記載のＬｉＤＡＲシステム。
20. 前記第１のプリズム、前記第２のプリズム、前記第３のプリズム、及び前記第４のプリズムが接触している、請求項１９に記載のＬｉＤＡＲシステム。
21. 前記第１の活性エリアが前記第３の活性エリアと面しており、前記第２の活性エリアが前記第４の活性エリアと面している、請求項１９に記載のＬｉＤＡＲシステム。
22. 前記第１の光学アレイが第１の複数のエミッタを備え、前記第２の光学アレイが第２の複数のエミッタを備え、前記第３の光学アレイが第３の複数のエミッタを備え、前記第４の光学アレイが第４の複数のエミッタを備える、請求項１９に記載のＬｉＤＡＲシステム。
23. 前記第１の複数のエミッタ、前記第２の複数のエミッタ、前記第３の複数のエミッタ、及び前記第４の複数のエミッタが複数のレーザを備える、請求項２２に記載のＬｉＤＡＲシステム。
24. 前記複数のレーザの少なくとも１つが垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を含む、請求項２３に記載のＬｉＤＡＲシステム。
25. 前記複数のレーザのそれぞれが垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を含む、請求項２３に記載のＬｉＤＡＲシステム。
26. 前記第１の光学アレイが第１の複数の検出器を備え、前記第２の光学アレイが第２の複数の検出器を備え、前記第３の光学アレイが第３の複数の検出器を備え、前記第４の光学アレイが第４の複数の検出器を備える、請求項１９に記載のＬｉＤＡＲシステム。
27. 前記第１の複数の検出器、前記第２の複数の検出器、前記第３の複数の検出器、及び前記第４の複数の検出器が複数のフォトダイオードを備える、請求項２６に記載のＬｉＤＡＲシステム。
28. 前記複数のフォトダイオードの少なくとも１つがアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を含む、請求項２７に記載のＬｉＤＡＲシステム。
29. 前記複数のフォトダイオードのそれぞれがアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を含む、請求項２７に記載のＬｉＤＡＲシステム。
    

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