特許 7532651 ノイズ緩和のための光学システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-02

(45)【発行日】2024-08-13

(54)【発明の名称】ノイズ緩和のための光学システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/47 20060101AFI20240805BHJP

   G02B 5/02 20060101ALI20240805BHJP

   G02B 5/04 20060101ALI20240805BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20240805BHJP

   G02B 3/00 20060101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

G01N21/47 Z

G02B5/02 A

G02B5/04 A

G02B5/30

G02B3/00 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023515260

(86)(22)【出願日】2021-09-09

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-25

(86)【国際出願番号】 US2021049683

(87)【国際公開番号】W WO2022056142

(87)【国際公開日】2022-03-17

【審査請求日】2023-03-07

(31)【優先権主張番号】63/076,249

(32)【優先日】2020-09-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503260918

【氏名又は名称】アップル インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ａｐｐｌｅ Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ａｐｐｌｅ Ｐａｒｋ Ｗａｙ，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９５０１４， Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100122563

【弁理士】

【氏名又は名称】越柴 絵里

(72)【発明者】

【氏名】アーボア マーク アラン

(72)【発明者】

【氏名】テレル マシュー エイ

【審査官】井上 徹

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１３－５３３５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５１１６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５１６９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００２６０９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１８２１１９７２（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００ － ２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７ － ２１／６１

Ｇ０２Ｂ ３／００

Ｇ０２Ｂ ５／００ － ５／１３６

Ｇ０２Ｂ ５／３０

Ｇ０２Ｂ ６／２６ － ６／２７

Ｇ０２Ｂ ６／３０ － ６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２ － ６／４３

Ｇ０２Ｂ ２７／００ － ３０／６０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フォトニクスアセンブリであって、
半導体光源のセットであって、前記セットのうちのそれぞれが光を放射するセットと、
前記半導体光源のセットから前記光を受け取るための出力カプラのセットと、
前記出力カプラのセットから前記光を受け取り、前記光を整形するように位置決めされた光学サブシステムであって、
前記出力カプラのセットから前記光を受け取るように位置決めされたシリンダレンズアレイと、
前記シリンダレンズアレイから光を受け取るように位置決めされた交差シリンダレンズアレイと、を含む光学サブシステムと、
サンプル上のコヒーレントノイズ状態のセットのうちのコヒーレントノイズ状態を有する前記光を提供するように構成された拡散器であって、
前記拡散器は、少なくとも第１の位置と第２の位置との間で繰り返し移動するように動作可能であり、
少なくとも前記第１の位置と前記第２の位置との間で繰り返し移動することによって、前記拡散器がコヒーレントノイズを緩和する、
拡散器と、
を備える、フォトニクスアセンブリ。

【請求項2】

位相シフタのセットが、前記出力カプラのセットのそれぞれの出力カプラに光を伝送するように位置決めされ、デコヒーレンスされた光を生成し、
前記半導体光源のセットを出る際に前記半導体光源のセットによって放射される前記光のビーム広がりは、１～５ミクロンであり、
前記拡散器を出るビーム広がりは、前記サンプルへの入射時に２～４ｍｍの範囲内である、
請求項１に記載のフォトニクスアセンブリ。

【請求項3】

前記拡散器が、８度×８度の光ビームの拡散光を前記サンプルに提供するように構成されている、請求項１に記載のフォトニクスアセンブリ。

【請求項4】

光学システムであって、
複数の光ビームを有する光を放射するための半導体光源のセットと、
前記半導体光源のセットから前記光を受け取るための出力カプラのセットと、
可動拡散要素であって、
前記出力カプラのセットから前記光を受け取り、
前記出力カプラのセットの各出力カプラに対応する異なるコヒーレントノイズ状態のセットを提供するように、前記出力カプラのセットの各出力カプラに固有の各位置のセット間で移動し、
サンプルに入射する照明プロファイルを定義する
ように構成された可動拡散要素と、
を備える、光学システム。

【請求項5】

前記出力カプラのセットから前記光を受け取るように構成された光学サブシステムと、
前記光をデコヒーレンスするための位相シフタのセットとを更に備え、
前記出力カプラのセットによって受け取られた前記複数の光ビームの各光ビームが、前記位相シフタのセットのうちの対応する位相シフタによってデコヒーレンスされ、
前記位置のセットのそれぞれは繰り返し可能である、
請求項４に記載の光学システム。

【請求項6】

前記出力カプラのセットによって提供される前記光をデコヒーレンスするための周波数変調器
を更に備える、請求項４に記載の光学システム。

【請求項7】

前記可動拡散要素が円形拡散器である、請求項４に記載の光学システム。

【請求項8】

前記照明プロファイルが、前記光学サブシステムから受け取られた光の角度間隔に少なくとも部分的に基づく、請求項５に記載の光学システム。

【請求項9】

前記照明プロファイルが、前記可動拡散要素に入射する光の角度の全範囲に少なくとも部分的に基づく、請求項４に記載の光学システム。

【請求項10】

前記半導体光源のセットのそれぞれの光源によって放射される前記光が、異なる波長である、請求項４に記載の光学システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本ＰＣＴ（特許協力条約）特許出願は、２０２１年９月９日に出願された米国特許仮出願第６３／０７６，２４９号に対する優先権を主張するものであり、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、概して、コヒーレントノイズ緩和のためのシステム及び方法に関する。より詳細には、本開示は、非対称発射ビームを形成するデコヒーレンスされた光を生成する複数の光源及び光学要素を有するシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

一般に、様々なタイプの撮像システムにおけるノイズは、信号の望ましくない修正を引き起こす可能性がある。ノイズは、医療用超音波システム、レーダシステム、投影システム、又は任意のコヒーレント撮像システムなどのシステムにおいて画像を劣化させる可能性がある。ノイズは、測定信号又は画像において粒状性、粒状パターン、又は強度パターンを引き起こす可能性がある。いくつかの例では、ノイズは光信号の検出に著しく干渉する可能性があり、したがって、照明条件は、光学デバイス又はシステムの動作速度及びサイズなどの光学システムの他の仕様を維持しながら、ノイズを緩和するように設計され得る。

【発明の概要】

【0004】

本開示に記載のシステム、デバイス、方法、及びデバイスの実施形態は、コヒーレントノイズを緩和するための光学システムに関する。また、非対称発射ビームを生成するデコヒーレンスされた光を提供することを対象とするシステム、デバイス、方法、及び装置が説明される。光学システムは、位相シフト、周波数差などを介してデコヒーレンスされた光を提供する複数の光源を含んでもよい。光学サブシステムは、光源から光を受け取ることができ、光を実質的にコリメートして、発射ビームの所望の強度プロファイルを生成することができる。発射ビームは、光源からの光ビームの形態の光を含むことができ、各光ビームは、互いに異なる角度で発射ビームに入射する。光学システムはまた、コヒーレントノイズを緩和するのを助ける可動拡散器を含むことができる。

【0005】

いくつかの例では、本開示は、フォトニクスアセンブリを説明する。フォトニクスアセンブリは、各々が光を放射する半導体光源のセットと、半導体光源のセットから光を受け取る出力カプラのセットと、出力カプラのセットから光を置け取って光を整形するように位置決めされた光学サブシステムと、サンプル上のコヒーレントノイズ状態のセットのうちのコヒーレントノイズ状態を有する光を提供するように構成された拡散器とを含んでもよく、拡散器は、少なくとも第１の位置と第２の位置との間で繰り返し移動するように動作可能であり、少なくとも第１の位置と第２の位置との間で繰り返し移動することによって、拡散器はコヒーレントノイズを緩和する。いくつかの例では、フォトニクスアセンブリは、出力カプラのセットのそれぞれの出力カプラに光を伝送するように位置決めされた位相シフタのセットを含んでもよく、デコヒーレンスされた光を生成し、半導体光源のセットから出る際に半導体光源のセットによって放射される光のビーム広がりは、少なくとも１つの次元において１～５ミクロンであり、拡散器から出射するビーム広がりは、少なくとも１つの次元においてサンプルに入射する際に２～４ｍｍの範囲である。いくつかの例では、拡散器を出るビーム広がりは、約０．５ｍｍ×２～４ｍｍであってもよい。

【0006】

いくつかの例では、光学サブシステムは、出力カプラのセットから光を受け取るように位置決めされたコリメートアレイと、コリメートアレイから光を受け取るように位置決めされた偏向プリズムアレイとを含むことができる。いくつかの例では、光学サブシステムは、出力カプラのセットから光を受け取るように位置決めされたコリメートアレイと、コリメートアレイから光を受け取るように位置決めされた発散アレイとを含むことができる。いくつかの例では、光学サブシステムは、出力カプラのセットから光を受け取るように位置決めされた偏心トロイダルレンズアレイを含むことができる。いくつかの例では、光学サブシステムは、出力カプラのセットから光を受け取るように位置決めされたシリンダレンズアレイと、シリンダレンズアレイから光を受け取るように位置決めされた交差シリンダレンズアレイとを含んでもよい。いくつかの例では、拡散器は、８度×８度の光ビームの拡散光をサンプルに提供するように構成される。

【0007】

いくつかの例では、本開示は、光学システムを説明している。光学システムは、複数の光ビームを有する光を放射するための半導体光源のセットと、半導体光源のセットから光を受け取るための出力カプラのセットと、光カプラのセットから光を受け取り、出力カプラのセットのそれぞれの出力カプラに対する位置のセットに移動して、出力カプラのセットのそれぞれの出力カプラに対応する異なるコヒーレントノイズ状態のセットを提供し、サンプルに入射する照明プロファイルを定義するように構成された可動拡散要素とを備えることができる。いくつかの例では、光学システムは、出力カプラのセットから光を受け取るように構成された光学サブシステムと、光をデコヒーレンスするための位相シフタのセットとを含むことができ、出力カプラのセットによって受け取られた複数の光ビームの各光ビームは、位相シフタのセットのうちの対応する位相シフタによってデコヒーレンスされ、位置のセットのそれぞれは繰り返し可能である。いくつかの例では、光学システムは、出力カプラのセットによって提供される光をデコヒーレンスするための周波数変調器を含み得る。いくつかの例では、可動拡散要素は円形拡散器である。いくつかの例では、照明プロファイルは、光学サブシステムから受け取られた光の角度間隔に少なくとも部分的に基づく。いくつかの例では、照明プロファイルは、拡散器に入射する光の角度の全範囲に少なくとも部分的に基づく。いくつかの例では、半導体光源のセットのそれぞれの光源によって放射される光は、異なる波長である。

【0008】

いくつかの例では、本開示は、コヒーレントノイズを緩和するための方法を説明する。本方法は、光源のセットからデコヒーレンスされた光を放射することと、所望の照明プロファイルを生成する光学サブシステムにおいてデコヒーレンスされた光を受け取ることと、光源のセットのそれぞれの光源から受け取られた各光ビームに対するコヒーレントノイズ固有拡散器状態で可動拡散器を使用して、デコヒーレンスされた光の所望の照明プロファイルを拡散させることとを含み得る。いくつかの例では、照明プロファイルは、光学サブシステムから受け取られた光の角度間隔に少なくとも部分的に基づき、各光ビームに対するコヒーレントノイズ固有拡散器状態は、繰り返し可能であり得、光の角度の全範囲は、拡散器に入射する。いくつかの例では、デコヒーレンスされた光を放射することは、光源のセットを出る際に４ミクロン未満であるビーム広がりを生成することを含み得る。いくつかの例では、デコヒーレンスされた光を拡散させることは、サンプルに入射するときに３．２ｍｍ未満のビーム広がりを生成することを含み得る。いくつかの例では、デコヒーレンスされた光を放射することは、デコヒーレンスされた光を位相シフトすることを含んでもよい。いくつかの例では、光源のセットのそれぞれの光源は、互いに異なる波長であり、デコヒーレンスされた光を拡散させることは、コヒーレントノイズビューのセットを生成することを含み得、同じコヒーレントノイズビューが各波長について生成される。

【0009】

上述の例示的な態様及び実施形態に加えて、更なる態様及び実施形態が、図面を参照し、以下の説明を検討することによって、明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】例示的なフォトニクスアセンブリの実施形態を示す。

【図2A】光学システムを示す。

【図2B】光学システムを示す。

【図2C】照明プロファイルの表現である。

【図2D】照明プロファイルの表現である。

【図3A】光学システム内の例示的な光学サブシステムを示す。

【図3B】拡散器を有さない例示的な光学システムと、対応する光の遠視野角度分離とを示す。

【図3C】拡散器を有さない例示的な光学システムと、対応する光の遠視野角度分離とを示す。

【図3D】拡散器及び対応する重複しない光の遠視野角度分離を有する例示的な光学システムを示す。

【図3E】拡散器及び対応する重複しない光の遠視野角度分離を有する例示的な光学システムを示す。

【図3F】拡散器及び対応する重複する光の遠視野角度分離を有する例示的な光学システムを示す。

【図3G】拡散器及び対応する重複する光の遠視野角度分離を有する例示的な光学システムを示す。

【図4】光学システムの例示的な光学サブシステムを示す。

【図5】光学システムの例示的な光学サブシステムを示す。

【図6】光学システムの例示的な光学サブシステムを示す。

【図7】光学システムの例示的な光学サブシステムを示す。

【図8】光学システムの例示的な光学サブシステムを示す。

【図9】光学システムの例示的なブロック図を示す。

【0011】

様々な特徴及び要素（並びに、それらの集合及びグループ化）の（相対的又は絶対的な）比率及び寸法、並びに、それらの間に提示されている境界、分離、及び位置関係は、単に本明細書で説明される様々な実施形態の理解を容易にするために、添付の図に提供されているものに過ぎず、したがって、必ずしも一定の縮尺で提示又は図示されていない場合があり、それらの図を参照して説明されている実施形態を除外して、図示されている実施形態に対する、いかなる選好又は要件も示すことを意図するものではない点を理解されたい。

【発明を実施するための形態】

【0012】

ここで、添付図面に図示される代表的な実施形態が詳細に説明される。以下の説明は、これらの実施形態を１つの好ましい実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。反対に、以下の説明は、添付の特許請求の範囲により定義される記載された実施形態の趣旨及び範疇に含むことができるような、代替形態、修正形態及び均等物を包含することを意図している。

【0013】

一般に、ランダムノイズ又はセミランダムノイズなどのノイズは、様々なタイプの撮像システムに存在する可能性があり、信号の望ましくない修正を引き起こす可能性がある。いくつかの例では、撮像システム内のノイズはコヒーレントノイズであり得る。ノイズは、医療超音波システム、レーダシステム、投影システム、又は任意のコヒーレント撮像システムなどのシステムにおいて、画像内に粒状性、粒状パターン、又は強度パターンを引き起こすことによって画像を劣化させる可能性がある。いくつかのシステムは、測定信号を判定することが困難であり得る、非常に多くのノイズを伴う信号を生成し得る。いくつかの例では、コヒーレントマルチパス干渉はノイズ源であり得、その一例はスペックルノイズであり得る。

【0014】

いくつかの例では、コヒーレントノイズは、光信号の検出に著しく干渉する可能性があり、したがって、照明条件は、光学デバイス又はシステムの動作速度及びサイズなどの光学システムの他の仕様を維持しながら、コヒーレントノイズを緩和するように設計され得る。コヒーレントノイズを緩和又は低減するときに、光の強度プロファイルなどのシステムの幾何学的仕様内の照明条件、光の角度分布又はビーム広がり角及び光学システムの可動部品の数の低減を含むがこれらに限定されない様々な要因を考慮することができる。

【0015】

光学システムにおけるノイズを緩和する際に、コヒーレントノイズは、検出器ノイズ及びレーザノイズなどの光学システムにおける他のノイズ源を悪化させることなく低減され得る。いくつかの例では、コヒーレントノイズは、一体化された光学系内の移動拡散器及び位相シフタなどの光学システム内の複数の要素の機能を組み合わせることによって低減され得る。加えて、コヒーレントノイズは、いくつかの時間的に変化する位相関係を介して複数の光出力を互いにデコヒーレンスすることによって緩和され得る。これらの位相関係は、位相シフタ、周波数変調器から、及び／又はチャーピング及び群遅延、それらの任意の組合せなどからのものであってもよい。いくつかの例では、コヒーレントノイズは、わずかに異なる波長を受信する各出力によって緩和され得る。光学システムの他の仕様を観察することと併せてこれらの要素を使用することによって、コヒーレントノイズは、光学システムによって光信号がより効果的に測定され得るように、緩和又は低減され得る。

【0016】

本明細書で開示されるのは、移動拡散器及びデコヒーレンスされた光を一緒に使用してコヒーレントノイズを緩和して、サンプルに入射する所定の照明プロファイルを生成するための、光学システム、デバイス、及び方法である。フォトニクスアセンブリは、複数の波長を放射するフォトニクスダイを含んでもよい。加えて、フォトニクスアセンブリは、フォトニクスダイ（単数又は複数）、アウトカプラ、フォトニクスダイ（単数又は複数）から光を受け取る光学構成要素、自由空間光学系などを含んでもよいが、サンプルを含まない。フォトニクスアセンブリについては、図１を参照して以下で更に詳細に説明する。フォトニクスダイ（単数又は複数）によって放射された光は、フォトニクスダイの一部であっても外部にあってもよい位相シフタを使用してデコヒーレンスされてもよい。光は、光を整形し、光を拡散要素に導く光学サブシステムによって受け取られてもよい。光学サブシステムは、拡散要素に入射する所望の形状及びビーム角度を達成するために、必要に応じて１つ以上の光学構成要素を含んでもよい。いくつかの例では、光学サブシステムは、光をコリメートすることによって光を整形してもよい。一般に、光を整形することは、光を方向付けること、光を集束させること、光をコリメートすること、他の好適な整形機能、及び／又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。

【0017】

いくつかの例では、拡散要素は、デコヒーレンスされた光ビームとともに、固有のコヒーレントノイズビュー又はコヒーレントノイズ状態を生成するために１つ以上の次元で移動することができ、拡散要素の位置はまた、繰り返し可能であり得る。コヒーレントノイズは、測定信号又は画像において粒状性、粒状パターン、又は強度パターンを引き起こす可能性がある。いくつかの例では、第１の光は、コヒーレントノイズを生成するコヒーレントマルチパス干渉を受けることがあり、第１のコヒーレントノイズは、第１のコヒーレントノイズビュー又はコヒーレントノイズ状態であり得る第１の強度パターンを示すことがある。この例に加えて、第２の光は、コヒーレントノイズを生成するコヒーレントマルチパス干渉を受けることがあり、第２のコヒーレントノイズは、第２のコヒーレントノイズビュー又はコヒーレントノイズ状態であり得る第２の強度パターンを示すことがある。固有のコヒーレントノイズビュー又は固有の（例えば、異なる）コヒーレントノイズ状態として認定されるものは、所与のシステム設計及び意図されたサンプル特性に対する精度制約に大きく依存するが、本出願の目的のために、サンプルの２つ以上の分光測定は、それらが０と０．５との間である相関係数ｒを有する場合、固有のノイズビュー又は固有のコヒーレントノイズ状態を有する（例えば、０と０．５との間でノイズビューは、互いにデコヒーレンスされる）。しかしながら、いくつかのシステムは、異なる精度制約（例えば、０から０．４の間のｒ又は０から０．３の間のｒ）で設計され得ることを理解されたい。相関係数は、画像の強度値のマッピングに少なくとも部分的に基づくことができ、明るい領域は高い相関に対応することができ、暗い領域は低い相関に対応することができる。

【0018】

本明細書で説明されるように、拡散要素の位置又は位置のセットは、繰り返し可能として論じられるが、位置又は位置のセットは、ほぼ繰り返し可能で実際の位置の約１０パーセント以内の変動であってもよい。いくつかの例では、拡散器は、測定の過程にわたって所定の位置のセットの間を繰り返し移動することができる。位置の所定のセットは、繰り返しシーケンス（例えば、１－２－３－４－１－２－３－４又は１－２－３－４－４－３－２－１）又は擬似ランダムシーケンス（例えば、１－２－４－１－２－３－１－４．）であってもよく、拡散器は、各位置において等しい時間を費やしてもよい。加えて、測定を実行する際に、拡散器の目標位置と実際の位置との間にいくらかの不正確さが存在してもよい。公差は、個々のシステムに依存してもよく、システムごとに変化してもよい。いくつかの例では、位置の所定のセットは、公差が考慮され得るときであっても、それらが固有のコヒーレントノイズビュー又はコヒーレントノイズ状態を提供し得るように、十分に離れているように選択され得る。

【0019】

フォトニクスダイの各々は、システムの光学要素を通過した後に所定のビーム広がりで拡散要素に入射し得るそれぞれの光ビームを放射し得る。加えて、光ビームの各々は、フォトニクスダイとシステムの光学要素との間隔に起因して、拡散要素に対して異なる角度を有し得る。光ビームは、１つ以上の光線を有する光の一部であることが理解され得る。拡散要素は、各光ビームが他の光ビームのそれぞれと同じ又は類似の拡散要素位置のセットを通過することができるように、各光ビームについて繰り返し可能な位置のセットに移動することができる。拡散要素は、個々の光ビームがサンプルに入射するコヒーレントノイズビュー又はコヒーレントノイズ状態の対応するセットを提供するように、個々の光ビームのための位置のセットに移動してもよい。次いで、拡散要素は、次の空間位置における光ビームのための同じ又は同様の位置のセットに移動して、その光ビームのためのコヒーレントノイズビュー又はコヒーレントノイズ状態の対応するセットを提供することができ、以下同様である。第１の位置及び次の空間位置における光ビームが論じられることがあるが、拡散器は、光ビームの全てについて同時にコヒーレントノイズビューを変更し得ることが理解され得る。各光ビームに繰り返し可能な位置を提供することによって、異なる光ビームから測定される信号は、信号が正確な測定信号に近づき、又は場合によっては収束し、コヒーレントノイズが低減されるように、一緒に平均化され得る。他の実施形態では、各拡散器位置は、全体的な測定ごとに１回だけ訪れられてもよく、波長は、複数回及び拡散器位置ごとに１回使用されてもよい。別の言い方をすれば、いくつかの実施形態では、拡散器位置は波長内で入れ子にされてもよく、他の実施形態では、波長は拡散器位置内で入れ子にされてもよい。

【0020】

いくつかの例では、各波長は同じ拡散器位置を経験することができるが、波長が異なるので、所与の拡散器位置における各波長のコヒーレントノイズ状態は異なる場合がある。コヒーレントノイズを緩和するとき、同じ又は類似のコヒーレントノイズビュー又はコヒーレントノイズ状態が、フォトニクスダイによって放射される全ての波長又は波長範囲において利用可能であり得る。個々の光ビームの様々な角度で光を調べることによって、各信号は、いくらかのコヒーレントノイズを含み得る。光の異なる角度の信号は一緒に平均化され、コヒーレントノイズは、信号がコヒーレントノイズのない正確な信号又は測定信号に接近又は収束し得る限り、ゼロ平均に接近し得る。「コヒーレントノイズビュー」及び「コヒーレントノイズ状態」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。

【0021】

拡散要素又は位相シフタは、個別に採用されたとしても、フォトニクスアセンブリのコヒーレントノイズ緩和のために十分なレートで固有のコヒーレントノイズビューを生成し得るが、個別にかつ他の構成要素なしで使用される各構成要素は、占有する空間が多すぎて、非常に多くの動作電力を必要とする場合があるので、空間及び電力を考慮すると、拡散要素と位相シフタとの組合せがフォトニクスアセンブリ仕様により良好に準拠し得る。拡散要素及び位相シフタはそれぞれ固有のビューを生成することができるが、この組合せにより、小さいフォームファクタのデバイス及び／又はシステムにおいてコヒーレントノイズビューの数を増加させることができる。

【0022】

これらの実施形態及び他の実施形態について、図１～図８を参照して以下に説明する。しかしながら、当業者であれば、これらの図を参照して本明細書により与えられている詳細な説明は、例示目的のみであり、限定するものとして解釈されるべきではないことが容易に理解されよう。

【0023】

方向を示す用語、例えば、「上部（top）」、「底部（bottom）」、「上側（upper）」、「下側（lower）」、「～の上（above）」、「～の下（below）」、「～のすぐ下（beneath）」、「前（front）」、「後（back）」、「～の上（over）」、「～の下（under）」、「左（left）」、「右（right）」などは、以下に記載するいくつかの図面における構成要素のいくつかの向きを参照しつつ使用される。種々の実施形態における構成要素は、多くの異なる向きに配置され得るので、方向を示す用語は、例示を目的として使用されているに過ぎず、いかなる方法でも制限するものではない。方向を示す用語は、広く解釈されることを意図しており、そのため、異なる様式で配置される構成要素を除外すると解釈すべきではない。

【0024】

本明細書全体を通して使用される場合、参照番号の後に英字がない参照番号は、１つ以上の対応する参照、全ての参照のグループ、又は参照のうちのいくつかを指すことができる。例えば、「２１５」は、使用される文脈に応じて、フォトニクスダイ２１５（例えば、フォトニクスダイ２１５Ａ、フォトニクスダイ２１５Ｂなど）のいずれか１つを指すことができるか、又はフォトニクスダイ２１５の全てを指すことができるか、又はフォトニクスダイのいくつか（例えば、フォトニクスダイ２１５Ａ、フォトニクスダイ２１５Ｂの両方）を指すことができる。

【0025】

本開示による方法及び装置の、代表的な適用例が、本セクションで説明されている。これらの実施例は、前後関係を追加し、説明する実施例の理解を助けることのみを目的として提供される。それゆえ、説明される実施例は、特定の詳細のうちの一部又は全てを伴わずに実践することができる点が、当業者には明らかとなるであろう。他の適用例が可能であり、それゆえ以下の実施例は、限定的なものとして解釈されるべきではない。

【0026】

図１は、インターフェース１８０、光エミッタ１１０、検出器１３０、及びコントローラ１４０を含むことができる例示的なフォトニクスアセンブリ１００を示す。インターフェース１８０は、それを通る光の透過に適応することができるデバイスの外面を含むことができる。インターフェース１８０は、動作波長における光伝送に適応し得ることが理解され得る。いくつかの例では、動作波長は、サンプルの特性を測定するために使用される光の波長であってもよい。更に、いくつかの例では、インターフェース１８０は、光の可視波長がサンプルの特性を測定するために使用されない場合があるので、可視光に対して不透明であってもよい。いくつかの例では、フォトニクスアセンブリ１００は、異なる機能を提供する領域を含む開口構造１６０を含み得る。いくつかの例では、開口構造１６０の領域は、透明領域１７０、不透明領域、半透明領域、反射領域、周囲の材料とは異なる屈折率を有する領域、それらの任意の組合せなどのうちの１つ以上を含むことができる。開口構造１６０は、測定サンプルボリューム１２０内への光の発射位置、及び測定サンプルボリューム１２０からの戻り光の収集位置を指向及び／又は制御し得る。測定サンプルボリューム１２０に入る光の位置及び／又は角度を制御することによって、測定サンプルボリューム１２０に入射する光、及び／又は測定サンプルボリューム１２０から出る光を選択的に構成することができる。図１に示されるように、開口構造１６０は、複数の開口を有する単一のインターフェースであってもよいが、インターフェースは、発射窓及び１つ以上の収集窓などの異なる窓に分割されてもよい。いくつかの例では、フォトニクスアセンブリは、フォトニクスダイ（単数又は複数）、アウトカプラ、フォトニクスダイ（単数又は複数）から光を受け取る光学構成要素、自由空間光学系などを含んでもよいが、サンプルを含まない。図１に示されているが、測定サンプルボリューム１２０は、フォトニクスアセンブリ１００に含まれない。「フォトニクスアセンブリ」及び「フォトニクスシステム」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。

【0027】

フォトニクスアセンブリ１００を動作させている間、測定サンプルボリューム１２０は、フォトニクスシステムインターフェース１８０などの、フォトニクスアセンブリ１００の少なくとも一部に近接して又は接触して配置され得る。１つ以上の光エミッタ１１０は、コントローラ１４０に結合することができる。コントローラ１４０は、信号（例えば、電流又は電圧波形）を送信して、光を放射することができる光エミッタ１１０を制御することができる。１つ以上の光エミッタ１１０は、本明細書で詳細に説明される１つ以上のフォトニクスダイ１１５に含まれてもよい。本明細書における議論は、光を放射するものとしてフォトニクスダイ（単数又は複数）１１５を参照し得るが、それは、光を生成し得るフォトニクスダイ１１５の一部である１つ以上の光エミッタ１１０であり得る。したがって、光を放射するフォトニクスダイの議論は、光エミッタがフォトニクスダイの一部である限り、光を生成する光エミッタを包含すると理解される。

【0028】

いくつかの例では、フォトニクスダイ１１５は光を放射してよく、その光は、フォトニクスダイ１１５に含まれるアウトカプラ又はミラー１５０によって反射されてよく、その光はレンズ１９０によって受け取られてよい。レンズ１９０は自由空間レンズであってもよく、単一のレンズとして参照されるが、いくつかの例では、レンズ１９０は複数のレンズであってもよい。加えて、レンズ１９０は、複数の機能を実行する単一のレンズであってもよく、又は、それぞれが、光をコリメートすること、及び／又は、フォトニクスダイ１１５から受け取った光をビームステアリング若しくはビーム整形することなどの機能を実行する複数のレンズであってもよい。レンズ１９０については、図２Ａ～図８を参照して本明細書で更に詳細に説明する。レンズ１９０からの光は、拡散要素１３５に向けられてもよい。拡散要素１３５は、１つ又は複数の次元で移動してもよく、拡散要素１３５の移動は、離散的又は連続的であってもよい。いくつかの例では、離散的な拡散要素１３５は、異なる位置の間を進むことができ、一方、連続的な拡散要素は、特定の位置で停止することなく振動するか、又は別の方法で連続的に移動することができる。更なる例では、拡散要素１３５は、所望の範囲内の任意の目標位置に移動することが可能であってもよく、又はいくつかの固定位置の間を物理的に移動することのみが可能であってもよい。拡散要素１３５は、レンズ１９０から受け取った光の角度間隔と、拡散器に入射する光の角度の全範囲とに少なくとも部分的に基づく光の照明プロファイルを生成することができる。拡散要素については、図２Ａ～図８を参照して更に詳細に説明する。

【0029】

測定サンプルボリューム１２０の性質に応じて、光は、測定サンプルボリューム１２０内に浸透して１つ以上の散乱部位に到達することができ、制御された経路長でフォトニクスアセンブリ１００に向かって戻る（例えば、反射及び／又は散乱して戻る）ことができる。フォトニクスアセンブリ１００に戻って入る戻り光は、方向付けられ、コリメートされ、集束され、及び／又は拡大されてよい。戻り光は、検出器１３０に向かって方向付けられ得る。検出器１３０は、戻り光を検出することができ、検出された光の量を示す電気信号をコントローラ１４０に送ることができる。いくつかの例では、検出器１３０は、サンプルからの戻り光を方向付け、コリメートし、集束させ、拡大し、又は他の方法で整形するための光学要素を有することができる。

【0030】

追加的又は代替的に、光エミッタ１１０は、任意選択的に、基準物（図１には図示せず）に向かって光を放射することができる。基準物は、ミラー、レンズ、及び／又はフィルタを含み得て、それらに限定されないが、光学系に向かって光を方向変更させることができ、また、既知の光学特性を伴うサンプルに向かって光を方向変更させてもよい。光学系は、戻り光を検出器１３０に向けて方向付け、コリメートし、集束し、拡大し、又は他の方法で整形することができる。検出器１３０は、基準物から反射された光を測定することができ、品質目的のためにこの反射光を示す電気信号を生成することができる。図１に示すように、光エミッタ１１０は、アウトカプラ又はミラー１５０に向かって光を放射する。いくつかの例では、検出器１３０は、サンプル信号及び基準信号の各々について固有の及び／又は個々の対応するピクセルを有していなくてもよい。いくつかの例では、光学系は基準光を同じピクセル（単数又は複数）上に向けることができ、測定は時分割多重化することができる。加えて、いくつかの例では、検出器１３０は、１つ以上のピクセルを含んでもよく、１つ以上のピクセルの各々は、そのピクセルによって収集された光又は戻り光に基づいて、個別の信号を出力してもよい。したがって、検出器１３０によって生成される任意の個々の信号は、そのピクセルに当たる光又は戻り光がシステムのどの部分から来ているかに応じて、信号又は基準を表すことができる。

【0031】

コントローラ１４０は、検出器１３０から１つ以上の電気信号を受信するように構成することができ、コントローラ１４０（又は別のプロセッサ）は、受信した電気信号からサンプルの特性を決定することができる。いくつかの例では、検出器１３０は、戻り光を受け取る、及び／又は吸収することに応答して信号を生成することができ、いくつかの例では、少なくとも２つの電気信号を生成することができ、１つの電気信号は、測定サンプルボリューム１２０から反射及び／又は散乱され得る戻り光を示すことができ、別の電気信号は、基準物から反射／散乱された光を示すことができる。加えて、検出器１３０は、電気信号をコントローラ１４０に送信するように構成されてもよい。いくつかの例では、異なる電気信号の各々は、時間多重化信号であり得る。例えば、測定サンプルボリューム及び基準物に対する異なる電気信号の各々は、異なる時点で互いに交互になってもよい。この例に対して更に、第１の期間中の信号は基準物を表すことができ、第２の期間中の信号はサンプルを表すことができる。他の事例では、２つ以上の電気信号は、異なる検出器ピクセルによって同時に受信されることができ、電気信号の各々は、波長及び強度等の異なる光情報を示す情報を含んでもよい。

【0032】

一般に、フォトニクスシステムは、電子システム及びデバイスにおいて光を感知及び処理するために使用され得る。いくつかのフォトニクスアセンブリは、光を伝送するために使用されてもよく、光通信、環境感知、及び／又は生体測定感知などの様々な目的のために使用され得るモバイルデバイス、タブレット、スマートフォンなどの電子デバイスに含まれてもよい。モバイル電子デバイスは人気が高まりつつあり、これらのデバイスは、ポータブル及び／又はハンドヘルドであるように十分に小さいことが多い。これらのモバイルデバイスのアーキテクチャには、フォトニクス回路を含む、種々の構成要素を含み得るが、それが組み込まれるデバイスのサイズに影響を及ぼし得る。

【0033】

より小さく、よりコンパクトな電子デバイスがますます重要視されているため、電子デバイス内部の構成要素のサイズ及び厚さは制限される場合がある。いくつかの例では、電子デバイスの特定のサイズが対象とされ、電子デバイス内の各構成要素には、構成要素（単数又は複数）が電子デバイス内で占有し得る最大フォームファクタ又は面積が与えられる。したがって、光学要素、光エミッタ、検出器、並びにフォトニクス集積回路及び／又はフォトニクスアセンブリなどの集積回路などの個々の構成要素の物理的構成は、デバイスのフォームファクタにとってますます重要になり得る。いくつかの例では、フォトニクスアセンブリ１００は、モバイルデバイスなどの様々なハンドヘルド又はポータブル電子デバイス、及びスマートフォン、タブレット、腕時計、又はカフ若しくはブレスレットなどのユーザによって装着され得る任意のタイプのデバイスなどの、ウェアラブルデバイスに含まれ得る。

【0034】

図２Ａは、光学システムを示す。光学システム２００は、図１のフォトニクスアセンブリの図から約９０度回転した図である。光学システム２００は、複数のフォトニクスダイ２１５及び出力カプラ２５０を含んでもよい。フォトニクスダイは、複数のフォトニクスダイ２１５を含んでもよく、個々のフォトニクスダイの各々は、２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃ等の別個の要素番号で参照することができる。８つのフォトニクスダイ２１５が図２Ａに示されているが、任意の適切な数のフォトニクスダイ２１５が光学システム２００に含まれてもよい。同様に、個々の出力カプラ２５０の各々は、別個の要素番号を用いて参照されるなどの場合がある。

【0035】

いくつかの例では、フォトニクスダイ２１５の各々は複数のレーザを含んでもよく、各フォトニクスダイ２１５は異なる波長範囲にわたって放射してもよく、対応するフォトニクスダイ２１５のレーザは、フォトニクスダイ２１５の波長範囲内の固有の波長で放射してもよい。フォトニクスダイ２１５は、全ての波長範囲にわたる全ての放射光を、光マルチプレクサを介して単一の導波路に結合することができるフォトニクスシステムに統合されてもよい。いくつかの例では、この光は複数の出力導波路に分割することができ、各導波路は出力カプラ２５０に到達することができる。いくつかの例では、単一のレーザが単一の波長を生成するとき、単一のレーザからの光の単一の波長は、出力カプラ２５０の全てにルーティングされ得る。したがって、単一レーザからの単一波長の光が自由空間に到達すると、全てが同じフォトニクスダイ上の同じ単一レーザから来た複数の同時光ビームが存在し得る。異なるフォトニクスダイ上の異なる単一レーザが異なる波長の光を放射すると、異なる波長の光は、同じ出力カプラの全てを通過することができ、同じ自由空間光学システムを通過することができる。フォトニクスダイ２１５の数及び出力カプラ２５０の数は、互いに異なってもよい（例えば、出力カプラ２５０よりも多くのフォトニクスダイ２１５が存在してもよいし、フォトニクスダイ２１５よりも多くの出力カプラ２５０が存在してもよいし、いずれでもよい）ことが理解されよう。

【0036】

光学システム２００は、光ビームの空間プロファイルを制御することと、拡散要素２３５において所定の範囲の光角度を提供することとの両方を含み得る所定の照明プロファイルを生成することができ、これは、図２Ｂ～図２Ｄ及び図３～図８を参照して更に詳細に説明される。拡散要素２３５に入射するビーム角の範囲は、光学システム２００がノイズを低減することができ、したがって、それに応じて調整することができるように、広い範囲のビーム角とすることができる。

【0037】

図２Ａに示すように、光学システム２００は、出力カプラ２５０を介して光学サブシステム２９０に光を提供することができるフォトニクスダイ２１５を含むことができる。いくつかの例では、フォトニクスダイ２１５によって放射された光の全てが、単一の導波路に結合され得る。この単一の導波路は、出力カプラ２５０の各々に光を提供することができる。いくつかの例では、出力カプラ２５０から光学サブシステム２９０によって受け取られた光は、光学サブシステム２９０によって、測定サンプルボリューム（図２Ａには図示せず）に対して、様々な角度でコリメートされ、方向付けられ、及び／又は偏向された光であり得る。光学サブシステムは、所望の機能性を達成するために１つ以上の要素を含んでもよい。いくつかの例では、光学サブシステムは、コリメーションレンズアレイ２９２及び偏向プリズムアレイ２９４を含んでもよい。いくつかの例では、出力カプラ２５０は、光学サブシステム２９０のコリメーションレンズアレイ２９２に光を提供することができる。コリメーションレンズアレイ２９２は、光をコリメートし、光を、やはり光学サブシステム２９０の偏向プリズムアレイ２９４に向けることができる。偏向プリズムアレイ２９４は、どの出力カプラ２５０から光が受け取られたかに依存して、様々な角度で光を偏向することができる。偏向プリズムアレイ２９４からの偏向された光は、拡散要素２３５に、次いで、測定サンプルボリュームに向けられ得る。

【0038】

図２Ａのいくつかの例では、拡散要素２３５は、測定されたサンプリングインターフェースから約５００ミクロン～３ミリメートルの範囲内に位置決めされ得る。拡散要素２３５は、経路長が制御され得るように、測定サンプルボリュームに十分に近接して配置してもよい。加えて、出力カプラ２５０と拡散要素２３５との間の距離は、約２．５～５ミリメートルであってもよい。光がフォトニクスダイ２１５を離れるにつれて、光ビームは、光学システム２００の各要素を通過する際に発散し続けることができる。いくつかの例では、最も広い次元における集光ビームのビーム広がりは、光がフォトニクスダイ２１５を出るときに１～５ミクロン以下であってもよく、次いで、最も広い次元における集光ビームのビーム広がりは、コリメーションレンズアレイ２９２に入射するときに約１００～３００ミクロンであってもよい。集光ビームのビーム広がりは、拡散器に入射するときに最も広い次元で約２．５ｍｍに広がり、次いで、測定サンプルボリュームに入射するときに最も広い次元で約３．０ｍｍ又は約２ｍｍ～４ｍｍの範囲に広がることができる。集光ビームは光学システム２００を通過する際に広がるので、対応する角度範囲も変化する。測定サンプルボリュームにおける角度範囲及びビームサイズは、図２Ｃ及び図２Ｄを参照して更に詳細に議論される。

【0039】

いくつかの例では、フォトニクスアセンブリを使用して、図１の測定サンプルボリュームからの信号強度を測定することができる。全ての空間位置が全ての波長を受信し得ることが理解できる。１つの角度の発射光で調べて、検出器上に１つの信号が存在するとき、コヒーレントノイズは、任意の単一の発射角度に対して高くなり得るが、信号を識別するのを助けるために、複数の無相関測定が使用され得る。コヒーレントノイズの存在下で信号強度を決定する１つの方法は、異なる無相関コヒーレントノイズビューを有する同じ公称基礎信号を有する複数の無相関測定値を取得することによるものである。いくつかの例では、無相関コヒーレントノイズビューは、デコヒーレンスされた光によって提供され得る。デコヒーレンスされた光は、コヒーレントノイズを提供するために干渉しない光である。目標数の固有のコヒーレントノイズビューを提供することは、フォトニクスアセンブリにおいて位相シフタ及び拡散要素を一緒に使用することによって達成され得る。例えば、位相シフタは、出力カプラに光を提供し、デコヒーレンスされた光をもたらし得る。検出器上のコヒーレントノイズパターンを変化させる様々な方法がある。例えば、光源の波長を変化させることによって、又は光の偏光を変化させることによって行われる。検出器上のコヒーレントノイズパターンを変化させる別の方法は、どのようにサンプル上に光を発射するかに依存する場合があり、これは、図２Ｂ～図２Ｄ及び図３～図８を参照して以下で更に詳細に説明される。

【0040】

一例では、戻り光の２つの異なる角度は、光が測定サンプルボリュームによって反射され、２つの信号が検出器（図２Ａには図示せず）において測定されると、同じ経路長を有し得る。２つの信号は、異なるコヒーレントノイズパターンを有することができ、したがって、他の全てのファクタが一定に保持され得る場合であっても、２つの信号は、両方の信号が関連信号にいくらかの量のコヒーレントノイズを加えたものであるので、異なる強度を有することになる。信号の各々がいくらかのコヒーレントノイズを含む様々な角度を調べることによって、光の異なる角度の信号が一緒に平均化されると、コヒーレントノイズはゼロ平均に近づくことができ、信号は、コヒーレントノイズのない正確な信号又は測定信号に収束することができる。いくつかの例では、異なる経路に沿って経路長信号に偏差が存在し得る（例えば、単一散乱事象を拾い上げるように設計され得るシステムでは、多くの戻り光子が複数の散乱事象に遭遇し得る）。いくつかの例では、ほぼ同様の信号特性（例えば、同様の経路長及び同様のサンプル特性）を有するが、異なるノイズビューを作成するのに十分に異なる角度を有する複数の信号、及び信号は、平均化され得、ノイズの影響を低減するように働き得る。

【0041】

図２Ａにおいて、光学システムは、８つの出力カプラを含み得る。８つの出力カプラは説明の目的のためだけに記載されており、任意の数の出力カプラを使用できることが理解され得る。複数の出力カプラ２５０を使用することによって、光学システム２００は、コヒーレントノイズビューを生成するために拡散要素２３５に依存しない。例えば、光学システムが１つの出力カプラのみを使用する場合、拡散要素は、光を所望の角度範囲に拡散させるためにはるかに大きくなければならず、拡散要素の動き及び拡散要素位置又は位置のセットの再現性を制御することは困難であろう。このタイプの拡散要素は、単一のフォトニクスダイを有する光学システムにおいて使用され得るが、拡散要素の動きは、位置の任意の変化に非常に敏感であり、わずかな変化であっても、新しいコヒーレントノイズビューを生成し、したがって、感度に起因して、同じ位置から同じコヒーレントノイズビューを再訪することを困難にする。光学システム２００は複数の出力カプラ２５０を使用するので、拡散要素２３５が移動し得る位置の数は、単一の出力カプラを有するシステムと比較して低減され得る。いくつかの実施形態では、拡散要素２３５が移動し得る位置は、互いから短距離離れていてもよく、ひいては、拡散要素２３５は、位置間の距離がより大きい他の実施形態よりも短い全移動距離を有する。いくつかの実施形態では、より多くの数の出力カプラ２５０を用いてより多くの数のコヒーレントノイズビューを達成することにより、拡散要素２３５によって訪れられる位置を減らす結果となり得る。この例では、拡散要素２３５が移動する位置をより少なくできるので、拡散要素２３５はより小さくすることができる。

【0042】

いくつかの実施形態において、拡散要素２３５は、光の波長が変化するよりも速く位置間を移動してもよい。例えば、拡散要素２３５は、エミッタが単一波長の光を出力するのと同じ長さの時間の間に、２つ以上の位置に移動し、又は２つ以上の位置を通過し得る。したがって、特定の波長の光が放射されている間に拡散要素２３５が複数のそのような位置を占有する限り、それらの位置は、特定の波長内で「入れ子になっている」と言うことができる。

【0043】

他の実施形態では、光の波長は、拡散要素２３５の位置が変化するよりも速く変化し得る。すなわち、拡散要素２３５は、エミッタが複数の波長を出力するのと同じ長さの時間の間、第１の位置に位置決めされてもよい。波長は、拡散要素２３５が同じ位置に留まり得る間に変化し得るので、波長は、拡散要素２３５の位置内で「入れ子になっている」と言うことができる。この実施形態では、各拡散器位置は、全体的な測定ごとに１回だけ訪れられてもよく、複数の波長は、拡散器位置ごとに１回使用されてもよい。一般、いくつかの実施形態では、拡散器位置は、波長内に入れ子にされてもよく、他の実施形態では、波長は、拡散器位置内に入れ子にされてもよい。

【0044】

いくつかの例では、出力カプラ２５０の各々は、位相シフタ（図２Ａに図示せず）と結合されてもよく、位相シフタは、フォトニクスダイ２１５に含まれてもよく、又はフォトニクスダイ２１５の外部にあってもよい。位相シフタは、固有のコヒーレントノイズビューを非常に迅速に、例えば約１００ピコ秒ごとに生成することができる。位相シフタは、光学システムのコヒーレントノイズ緩和のために十分なレートで固有のコヒーレントノイズビューを生成することが可能であり得るが、位相シフタは、あまりにも多くの空間を占有し、あまりにも多くの動作電力を必要とし得るので、拡散要素２３５と位相シフタとの組合せは、空間及び電力の考慮に起因して、より良好にフォトニクスアセンブリ仕様に応じるものであり得る。

【0045】

いくつかの例では、フォトニクスダイ２１５Ａによって放射された光は、少なくとも、光学サブシステム２９０に光を反射する出力カプラ２５０ａに光を提供し得る。光学サブシステム２９０は、２つの光学構成要素、コリメーションレンズアレイ２９２及び偏向プリズムアレイ２９４を含んでもよい。いくつかの例では、コリメーションレンズアレイ２９２及び偏向プリズムアレイ２９４の機能は、単一の光学サブシステム２９０に組み合わされてもよい。いくつかの例では、コリメーションレンズアレイ２９２は、出力カプラ２５０から受け取った光をコリメートし、その光を偏向プリズムアレイ２９４に向けることができる。偏向プリズムアレイ２９４は、異なる角度で光を拡散要素２３５に向けることができる。一般に、プリズムは、屈折又は内部反射によって光の方向を変えるために使用される。いくつかの例では、光ビームが曲げられる量は、プリズムの頂角及びプリズム材料の屈折率に依存する。光の入射角は更に、プリズムの頂角を調整するために使用されてもよい。

【0046】

図２Ａにおいて、出力カプラ２５０Ａは、コリメーションレンズアレイ２９２に光を提供し、コリメーションレンズアレイ２９２は、光をコリメートし、光を偏向プリズムアレイ２９４に向けることができる。次に、偏向プリズムアレイ２９４は、コリメートされた光を所定の角度で拡散要素２３５に向けて予測可能に偏向することができる。光が偏向プリズムアレイ２９４を出る角度は、光が受け取られる出力カプラ２５０の位置に依存する。例えば、出力カプラ２５０Ａから受け取られた光は、出力カプラ２５０Ｄから受け取られた光とは異なる角度で拡散要素２３５に向けられてもよく、出力カプラ２５０Ａから受け取られた光は、出力カプラ２５０Ｄから受け取られた光よりも偏向プリズムアレイ２９４に対してより急な角度であってもよい。偏向プリズムアレイ２９４は、各光ビームが拡散要素２３５に入射する所定の位置及び角度に向けられるように設計されてもよい。この例を続けると、偏向プリズムアレイ２９４は、光を拡散要素２３５に向けることができる。拡散要素は、遠視野角度空間に示され、拡散要素２３５によって提供される光のビーム角を表す照明プロファイル２４５を提供することができる。光学システム２００のいくつかの例では、照明プロファイル２４５は、広い次元及び狭い次元を有することができる。図２Ａの照明プロファイル２４５は、広い次元を示す。照明プロファイル２４５は、図２Ｂ及び図２Ｃに関して更に詳細に説明される。

【0047】

一般に、拡散要素２３５は、複数の位置に移動することによって複数のコヒーレントノイズビューを生成することが可能であり得る。しかしながら、拡散要素２３５が移動するほど、各位置の信頼性及び再現性が低くなり、したがって、位相シフタと同様に、拡散要素２３５が位置を変更することによってフォトニクスアセンブリに対して十分なコヒーレントノイズビューを十分に生成することができるとしても、フォトニクスアセンブリにおける拡散要素２３５と位相シフタとの組み合わせは、システム電力、サイズ、利用可能な電気接続の数などのフォトニクスアセンブリの仕様内にとどまりながら、コヒーレントノイズを緩和するためのより信頼性の高い手段を提供する。更に、光学サブシステム２９０への出力カプラ間、及び光学サブシステム２９０と拡散要素２３５との間の光のビーム広がり及び角度範囲を制御する能力により、光学システム２００は、光の所定の照明プロファイルを確実に生成することができる。

【0048】

いくつかの例では、拡散要素２３５は、ある入力角度を有する光を受け取り、その光をより大きい出力角度広がりに拡散させることができる。図２Ａの例では、拡散要素２３５が８つの出力カプラ２５０から８つの光ビームを受け取るので、拡散要素２３５は、８つの角度広がりを有する８つの光ビームを出力することができる。加えて、拡散要素２３５は、光学システム２００内のコヒーレントノイズを緩和するために複数の位置に移動することができる。拡散要素２３５の位置決め、及び拡散要素２３５が新しいコヒーレントノイズビューを生成するために移動する量は、拡散器設計、例えば、８度の角度によって決定される。いくつかの例では、拡散器ノイズは、拡散要素２３５の位置決めの再現性に少なくとも部分的に依存し得る。いくつかの例では、拡散器ノイズは、拡散要素２３５が移動するときのシステムの総光パワースループットにおける位置間変動であり得る。拡散器ノイズは、詳細な散乱特性が影響され得る限りでは、半波長独立及びサンプル独立であり得、拡散要素２３５の構造／設計によって主に決定することができ、システムの残りの部分によって二次的に影響され得る。

【0049】

いくつかの例では、対応する光源によって放射された光の各波長又は波長範囲は、同じセットの拡散器状態又は拡散器位置で拡散要素２３５を通過することができる。すなわち、拡散要素２３５は、第１のフォトニクスダイによって放射される光の第１の波長又は波長範囲に対して第１の位置に移動してもよく、次いで、拡散要素２３５は、光の第１の波長に対して第２の位置に移動してもよく、次いで、第３の位置に移動してもよく、以下同様である。次に、拡散要素２３５は、第２のフォトニクスダイによって放射される光の第２の波長又は波長範囲に対して同じ第１の位置に移動してもよく、次いで同じ第２の位置に移動してもよく、次いで第３の位置に移動してもよく、以下同様である。その結果、フォトニクスアセンブリは、各拡散器位置において各フォトニクスダイによって放射される各波長又は波長範囲を調べることができる。複数の波長の光が異なる拡散要素位置を経験する場合、拡散器ノイズは波長変化と絡み合う可能性がある。その場合、波長変化による実際の信号変化とは対照的に、信号のどの部分が、拡散器ノイズに起因し得るかを検証することが困難になる可能性があり、したがって、信号のどの部分が、サンプルの測定に関連する信号であるかを検証することが困難になる。

【0050】

図２Ａでは、位相シフタを有する８つの出力カプラ２５０が存在し、出力カプラの各々が光を提供するので、これは、拡散要素２３５が８倍遅くなるか、又は８倍少なく移動することを可能にし、したがって、拡散要素２３５への依存が少なくなる。８つのフォトニクスダイ及び８つの出力カプラが図２Ａを参照して説明されるが、これは説明の便宜及び容易さのためであり、任意の適切な数のフォトニクスダイ及び任意の適切な数の出力カプラがフォトニクスアセンブリにおいて使用されてもよい。

【0051】

拡散要素２３５は、所定の角度で光を受け取り、光を拡散させ、角度の出力広がりを提供する。図２Ａの例では、拡散要素２３５は、８つの入力光ビームを受け取り、次に、８つの角度出力拡散を提供して、照明プロファイル２４５を生成する。いくつかの例では、拡散要素２３５は、偏向プリズムアレイ２９４から受け取った各光ビームに対して約８度の円を生成することができる。光ビームを重複させることによって、拡散要素２３５は、光の「ストライプ」のように見える照明プロファイル２４５を生成することができる。一般に、経路長制御のために変更することができる４つの主要な次元、すなわち、ｘ次元、ｙ次元、ｘ角度次元、及びｙ角度次元がある。次元及び経路長制御については、図２Ｃ及び図２Ｄを参照して以下で更に詳細に説明する。

【0052】

図２Ａに示されるように、出力カプラ２５０からの光ビームは、照明プロファイル２４５を生成するために互いに重複してもよい。８つの出力カプラがあるので、図２Ａには８つの重複する円が示されている。８つの出力カプラ２５０は、説明及び記述目的のためだけに使用されているのであり、任意の適切な数の出力カプラ２５０が、光学システム２００において使用され得る。照明プロファイル２４５における光ビームの重複及び拡散要素２３５からの光ビームの円形形状は、拡散要素設計に少なくとも部分的に依存する。コヒーレントノイズ緩和は、照明プロファイルの角度空間の大部分をカバーするときにより効果的になるので、角度の重複は、光ビームの角度空間における円錐形状の結果である。いくつかの例では、角度空間内の異なる整形された光ビームが、拡散要素設計に応じて拡散要素２３５を出射し得る。いくつかの例では、拡散要素２３５は、角度空間において長方形の光ビームを拡散させることができ、その結果、拡散された光は、ほとんど又は全く重複しないで指定された角度空間をカバーする。いくつかの例では、拡散要素は、長方形、正方形、線形、円形、楕円形などの任意の適切な形状であってもよい。いくつかの例では、円形拡散要素は、円形遠視野角プロファイルを生成し得る。

【0053】

図２Ｂは、光学システムを示す。図２Ｂは、図１に示されたフォトニクスアセンブリの同じ図であり、側面図と呼ぶことができ、図２Ｂは狭い次元の照明プロファイルを示し、図２Ａは広い次元の照明プロファイルを示す。図２Ｂは側面から見られるので、１つのフォトニクスダイ２１５及び１つの出力カプラ２５０のみが示されているが、側面から見ることができない複数のフォトニクスダイ２１５及び複数の出力カプラ２５０が存在する。図２Ｂの光学システム２００は、図２Ａと同様に番号付けされた構成要素を含むことができ、同様の特徴及び機能を有する要素を表すことができる。

【0054】

図２Ａと同様に、図２Ｂは、出力カプラ２５０を介してコリメーションレンズアレイ２９２に向かって光を放射するフォトニクスダイ２１５を含む。コリメーションレンズアレイ２９２は、光をコリメートすることができ、偏向プリズムアレイ２９４は、コリメートされた光を受け取り、それを拡散要素２３５に向かって偏向させることができる。次いで、拡散要素２３５は、測定サンプルボリュームに光を提供することができる。いくつかの例では、測定サンプルボリュームに入射する光は、図２Ａを参照して説明した照明プロファイルを有することができる。図２Ａと同様に、拡散要素２３５は、出力カプラ２５０から受け取った各光ビームから８度の円を生成することができる。

【0055】

一般的に、図２Ｂの光学システム２００は、フォトニクスダイ２１５を介して位相がずれた光を提供する。光は、光の空間プロファイル並びに光の所定の角度広がりを含み得る所定の照明プロファイルを生成するために、拡散要素２３５上で組み合わせることができる。図２Ｂで生成される狭い次元の照明プロファイルは、測定サンプルボリュームを通る放射光の経路長制御を提供することができる。狭い次元における照明プロファイルが所定の値から変動する場合、光学システムは、経路長をあまり効果的に制御することができない可能性がある。狭い次元及び広い次元の光学システム２００については、図２Ｃ及び図２Ｄを参照して更に詳細に説明する。

【0056】

図２Ｃは、フォトニクスアセンブリの拡散要素によって生成される角度空間における照明プロファイル２４５の表現である。図２Ｃは、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明した光学システムの拡散要素によって生成される光ビーム角度広がりの照明プロファイルである。光学システムは、サンプルに入射する照明プロファイル２４５の角度の所定の角度空間又は光ビーム広がりを生成することができる。所定の角度空間に対する光の（例えば、空間プロファイル及び角度空間の両方における）照明プロファイルを生成することは、光がサンプルに到達する前にコヒーレントノイズを効果的に緩和することを可能にする。

【0057】

一般に、コヒーレントノイズ緩和は、照明プロファイルの角度空間の大部分をカバーするときにより効果的になる。前述したように、拡散要素は、光ビームが約８度で引き出され得るように、８度の円形拡散器であってもよい。いくつかの例では、拡散要素は、４０～６０度×４～１５度の範囲の角度空間を提供することができる。任意の適切な角度範囲を有する任意の適切な拡散器が、説明される実施形態の各々において使用され得るので、８度円形拡散器は、説明目的のみのために本明細書で説明される。

【0058】

いくつかの例では、拡散要素から出てサンプルに入射する所定のビーム角度は、第１の次元において約５０度、第２の次元において約８度であってもよい。加えて、５０度×８度が説明のために使用されているが、任意の角度空間が使用されてもよい。例えば、角度空間は、４０～６０度×４～１５度の範囲であってもよい。角度空間における光ビームの形状は、図２Ａを参照して説明したように、光ビームの重複角度に少なくとも部分的に起因する。加えて、光ビーム角度は、プロファイルの感度に起因して、１つの次元では他の次元よりも大きくなり得る。角度空間の１つの次元では、変動は、光学システムの幾何学的考慮に起因して、光路長を制御するとき、より敏感でなくてもよく、角度空間の第２の次元では、変動は、より敏感であり、より小さい角度広がりを有してもよい。

【0059】

図２Ｄは、光ビームの形状及びサイズの照明プロファイル２５５の表現である。サンプルに入射するビームサイズは、第１の方向に約３ｍｍ、第２の方向に約０．２ｍｍであってもよい。一般に、測定サンプルボリュームに入射する光の照明プロファイルが大きいほど、測定サンプルボリュームからより多くの信号を検出することができ、したがって、測定サンプルボリュームに入射する光の照明プロファイルを大きくすることは望ましいことであり得る。角度空間におけるビーム角度の広がりと同様に、ビームサイズは、光路長制御のために、他の第２の方向よりも第１の方向における変動に対して敏感でなくてもよい。

【0060】

図３Ａは、光学システム内の例示的な光学サブシステムを示す。図３Ａの光学システム３００は、光システム３０３、第１のレンズ３０５、第２のレンズ３０７、及び拡散要素３１０を含む。光学システム３００は、光が光システム３０３を出る角度と比較して、拡散要素によって提供される広い角度範囲の光を示す。光システム３０３は、１つ以上のフォトニクスダイ及び１つ以上の出力カプラを含んでもよい。光システム３０３は、第１のレンズ３０５に光を提供することができ、第１のレンズ３０５は、光路３０６に沿って第２のレンズ３０７に光を伝搬することができる。いくつかの例では、第１のレンズ３０５及び第２のレンズ３０７は、光を重複ビームに全般的にコリメートするためのシリンダレンズであってもよい。光路３０６、３０８、及び３１１は、全ての光ビームが伝搬し得る領域の外側境界を画定する外側光ビームのみを示すことが理解され得る。例えば、光路３０６は、２つの外側光ビームのみを示し得るが、２つの外側光ビームの間に複数の重複する光ビームが存在し得る。光路３０６、３０８、及び３１１の外側光ビームは、光路の一般的な形状及び方向を示す。第２のレンズ３０７は、光路３０８に沿って拡散要素３１０に光を提供することができる。光が拡散器を通過すると、拡散要素角度範囲は、光システム３０３によって提供される角度のより小さい分離よりも著しく大きくなる。

【0061】

図３Ｂ～図３Ｃは、拡散要素を有さない例示的光学システムと、対応する光の遠視野角度分離とを示す。図３Ｂにおいて、光学システム３０１は、光路３１２及び３１３に沿ってレンズ３１７に光を提供する光システム３０３を含む。光は、レンズ３１７を通過してサンプルボリューム３２０に達することができる。いくつかの例では、レンズ３１７は遅軸コリメータであってもよい。図３Ｂにおいて、光システム３０３の光源は、Δｘだけ分離され得る。光源からの光は、それぞれがビーム広がりを有する光路３１２及び３１３に沿って伝搬することができる。光は、光をコリメートすることができるレンズ３１７に進むことができ、次いで、光は、サンプルボリューム３２０に進むことができる。図３Ｂにおいて、光システム３０３は、レンズ３１７から距離３１９だけ離れていてもよい。

【0062】

図３Ｃにおいて、ダイアグラム３０２は、Δｘだけ分離された光源からの、θｘに沿った光ビームの角度分離を示す点３２１及び３２２を含む。いくつかの例では、Δθである光源間の角度分離は、距離３１９で除算された量Δｘのアークタンジェントであり得る。

【0063】

図３Ｄ～図３Ｅは、拡散器及び対応する重複しない中心軌跡の遠視野角度分離を有する例示的な光学システムを示す。光学システム３０３は、図３Ｂの光学システム３０２と同様であるが、拡散要素３１０が追加されている。すなわち、光学システム３０３は、光路３１２及び３１３に沿ってレンズ３１７に光を提供する光システム３０３を含んでもよい。レンズ３１７は、光を拡散要素３１０に通過させ、その後光がサンプル３２０を通過する。図３Ｄでは、光システム３０３の光源はΔｘだけ分離されてもよく、光システム３０３はレンズ３１７から距離３１９であってもよい。図３Ｄに示される光は、図３Ｂの光と同様に見えるが、図３Ｅのダイアグラム３０４は、拡散要素３１０の後の重複しない遠視野角を示す。

【0064】

図３Ｅにおいて、ダイアグラム３０４は、Δｘだけ分離された光源からの、θｘに沿った光ビームの角度分離を示すビーム広がり中心軌跡３２３及び３２４を含む。いくつかの例では、Δθである光源間の角度分離は、距離３１９で除算された量Δｘのアークタンジェントであり得る。図３Ｅでは、ΔθｄｉｆｆｕｓｅｒはΔθよりも大きく、ビーム広がりはまた、拡散要素を使用しないことから生じるものよりも大きい面積をカバーする。図３Ｅにおいて、光ビームは、遠視野中心軌跡が互いに重複しない限り、無相関であってもよい。

【0065】

図３Ｆ～図３Ｇは、拡散器及び対応する重複する中心軌跡の遠視野角度分離を有する例示的な光学システムを示す。光学システム３０５は、図３Ｄの光学システム３０３と同様であり、拡散要素３１０も含む。すなわち、光学システム３０５は、光路３１２及び３１３に沿ってレンズ３１７に光を提供する光システム３０３を含んでもよい。レンズ３１７は、光を拡散要素３１０に通過させ、その後光がサンプル３２０を通過する。図３Ｆでは、光システム３０３の光源はΔｘだけ分離されてもよく、光システム３０３はレンズ３１７から距離３１９であってもよい。図３Ｆに示される光は、図３Ｄの光と同様に見えるが、図３Ｇのダイアグラム３０６は、拡散要素３１０の後の重複しない遠視野角とは対照的に、拡散要素３１０の後の重複する遠視野角を示す。

【0066】

図３Ｇにおいて、ダイアグラム３０６は、Δｘだけ分離された光源からの、θｘに沿った光ビームの角度分離を示すビーム広がり中心軌跡３２６及び３２７を含む。いくつかの例では、Δθである光源間の角度分離は、距離３１９で除算された量Δｘのアークタンジェントであり得る。図３Ｇでは、θｘに沿ったΔθｄｉｆｆｕｓｅｒはΔθよりも大きく、ビーム広がりはまた、拡散要素を使用しないことから生じるものよりも大きい面積をカバーする。図３Ｇでは、重複する遠視野パターンは、拡散要素３１０を通過する光によって支配され得る。

【0067】

図４は、光学システムの例示的な光学サブシステムを示す。図４において、光学システム４００は、広い次元を示すフォトニクスアセンブリの図である。図４～図８は、広い次元を示すフォトニクスアセンブリの同様の図を示し、光学システム内で互いに同様に位置決めされた構成要素を含む。光学システム４００は、ビーム形状の広い次元又は「ストライプ」幅において広い発射ビームを生成することができる。図２Ａ及び図２Ｂと同様に、図４の光学システム４００は、フォトニクスダイ４１５、出力カプラ４５０、光学サブシステム４９０、及び拡散要素４３５を含む。

【0068】

いくつかの例では、光学サブシステム４９０は、コリメーションレンズアレイ４９２及び発散アレイ４９４である。コリメーションレンズアレイ４９２は、発散アレイ４９４に対する光ビーム方向の制御を提供するために光をコリメートすることができる。発散アレイ４９４はまた、偏向アレイ４９４であってもよく、光は、拡散要素４３５に対して適切な角度で偏向されてもよく、したがって、本明細書では、偏向及び発散アレイと称されてもよい。光学サブシステム内の構成要素の特定の実施例が説明されるが、任意の適切な光学構成要素が、拡散要素４３５への所定の照明プロファイルを達成し、測定サンプルボリューム上に入射するために、フォトニクスアセンブリ内で使用されてもよい。

【0069】

図５は、光学システムの例示的な光学サブシステムを示す。図５において、光学システム５００は、広い次元を示す部分的なフォトニクスアセンブリの図である。図２Ａ及び図２Ｂと同様に、図５の光学システム５００は、フォトニクスダイ５１５、出力カプラ５５０、光学サブシステム５９０、及び拡散要素５３５を含む。光学サブシステム５９０は、偏心レンズアレイである。偏心レンズアレイ５９０は、図２Ａの光学サブシステムの光学構成要素の機能性を組み合わせる単一の光学要素であってもよい。偏心レンズアレイ５９０は、コリメーションレンズアレイと偏向プリズムアレイの機能をほぼ組み合わせることができる。偏心レンズアレイ５９０は、アレイ内の各レンズのそれぞれの共通軸から偏心され、光を拡散要素５３５に向かってステアリングし得る、レンズの群を含む。

【0070】

図６は、光学システムの光学サブシステムの別の例を示す。図５の光学システム５００と同様に、図６の光学システム６００は、広い次元を示す部分的なフォトニクスアセンブリの図である。図６の光学システム６００は、フォトニクスダイ６１５、出力カプラ６５０、光学サブシステム６９０、及び拡散要素６３５を含む。

【0071】

図６の例では、光学サブシステム６９０は偏心トロイダルレンズアレイである。偏心トロイダルレンズアレイ６９０は、図５の光学サブシステムの光学構成要素の機能性を組み合わせる単一の光学要素であってもよい。偏心トロイダルレンズアレイ６９０は、コリメーションレンズアレイと偏向発散アレイの機能をほぼ組み合わせることができる。偏心トロイダルレンズアレイ６９０は、狭い次元の光の照明プロファイルにおいて光をコリメートすることができ、２つの異なる焦点距離を使用して広い次元において光を少なくとも部分的にコリメートすることができ、また、広い次元において光ビームを拡散要素６３５に向かってステアリングすることができる。

【0072】

図７は、光学システムの光学サブシステムの別の例を示す。図７の例では、光学サブシステム７９０は、フォトニクスダイ７１５、出力カプラ７５０、シリンダレンズアレイ７９２、及び交差シリンダレンズアレイ７９４を含む。シリンダレンズアレイ７９２及び交差シリンダレンズアレイ７９４は、コリメートアレイ及び偏向アレイの機能を組み合わせることができる。シリンダレンズアレイ７９２は、第１の方向に光をコリメートすることができ、第２の方向に光をコリメートしない。例えば、シリンダレンズアレイ７９２は、フォトニクスダイ７１５から光を受け取ってもよく、光は速軸及び遅軸を有してもよい。速軸は、遅軸よりも速く発散する光を有してもよい。いくつかの例では、シリンダレンズアレイ７９２を使用して光をコリメートするとき、シリンダレンズアレイ７９２は、速軸方向に短い焦点距離を有し得る。加えて、交差シリンダレンズアレイ７９４は、第１の方向ではなく第２の方向において光をコリメートしてもよく、交差シリンダレンズアレイ７９４は、遅軸方向により長い焦点距離を有してもよい。交差シリンダレンズアレイ７９４は、サンプル７３５に光を提供することができる。

【0073】

図８は、光学システム８００の光学サブシステムの別の例を示す。図８の例では、光学サブシステム８９０は、速軸コリメータアレイ８９２（例えば、シリンダアレイであってもよい）と、遅軸焦点及びステアリングアレイ８９４とを含む。速軸コリメータアレイ８９２とと遅軸焦点及びステアリングアレイ８９４は、シングレットレンズとともに、図７のシリンダレンズアレイ及び交差シリンダレンズアレイの機能を組み合わせることができる。速軸コリメータアレイ８９２は、速軸及び遅軸を有するフォトニクスダイ８１５から光を受け取ってもよい。速軸コリメータアレイ８９２は、遅軸ではなく速軸に沿って光をコリメートすることができる。遅軸集束及びステアリングアレイ８９４は、遅軸に沿って光を集束させ、光を拡散要素８３５に向かってステアリングし得る。本明細書では特定の光学要素について説明したが、拡散器に入射し、測定サンプルボリュームに入射する適切な照明プロファイルを達成するための様々な方法が存在し得る。いくつかの例では、追加の光学要素が、フォトニクスダイと測定サンプルボリュームとの間で使用されてもよい。いくつかの例では、フォトニクスアセンブリは、拡散要素を含まなくてもよい。いくつかの例では、光ビームは、フォトニクスアセンブリ内で折り返されてもよい。いくつかの例では、光ビームは、分離され、次いで、ビームが角度及び空間プロファイルにおいて拡がることを可能にされ、次いで、ビームを一緒に組み合わせることができる。所定のビーム角及び空間プロファイルを有する照明プロファイルが拡散器に入射し、測定サンプルボリュームに入射する限り、フォトニクスアセンブリの他の構成要素は、フォトニクスアセンブリの光学構成要素、光学構成要素の互いに対する位置決め、光源の数、拡散要素のタイプ、それらの任意の組み合わせなどを含むが、これらに限定されずに、変更されてもよい。

【0074】

図９は、光学デバイス９００の例示的なブロック図を示し、それは、場合によっては、図１～図８を参照して説明されるような光学デバイスのいずれかの形態をとり得る。光学デバイスは、プロセッサ９０２、入出力（Ｉ／Ｏ）機構９０４（例えば、タッチスクリーン、クラウン若しくはボタン、入出力ポート、又は触覚インターフェース等の入力／出力デバイス）、１つ以上の光学ユニット９０６（例えば、レーザダイオードを含み得るフォトニクスダイ）、メモリ９０８、センサ９１０（例えば、光学感知システム）、及び電源９１２（例えば、充電式バッテリ）を含むことができる。プロセッサ９０２は、光学デバイス９００の動作のうちの一部又は全てを制御してもよい。プロセッサ９０２は、光学デバイス９００の構成要素の一部又は全てと、直接的又は間接的のいずれかで通信することができる。例えば、システムバス又は他の通信機構９１４は、プロセッサ９０２、Ｉ／Ｏ機構９０４、光学ユニット９０６、メモリ９０８、センサ９１０及び電源９１２の間の通信を提供することができる。

【0075】

データ又は命令を処理、受信又は送信することができる任意の電子デバイスとして、プロセッサ９０２を実装することができる。例えば、プロセッサ９０２は、マイクロプロセッサ、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、又はそのようなデバイスの組み合わせであってもよい。本明細書に記載する場合、用語「プロセッサ」とは、単一のプロセッサ若しくは処理ユニット、複数のプロセッサ、複数の処理ユニット、又は他の適切なコンピューティング要素（単数又は複数）を包含することを意図するものである。

【0076】

光学デバイス９００の構成要素が、複数のプロセッサによって制御されてもよいことを留意されたい。例えば、光学デバイス９００の選択構成要素（例えば、センサ９１０）は、第１プロセッサによって制御されてもよく、光学デバイス９００の他の構成要素（例えば、光学ユニット９０６）は、第２プロセッサによって制御されてもよく、第１プロセッサと第２プロセッサは、互いに通信していてもよく、又は通信していなくてもよい。

【0077】

Ｉ／Ｏ機構９０４は、ユーザ又は別の電子デバイスからのデータを送信及び／又は受信をしてもよい。Ｉ／Ｏデバイスは、ディスプレイ、タッチ検知入力表面、１つ以上のボタン（例えば、グラフィカルユーザインターフェース「ホーム」ボタン）、１つ以上のカメラ、１つ以上のマイクロフォン若しくはスピーカ、マイクロフォンポートなどの１つ以上のポート、及び／又はキーボードを含んでもよい。加えて、又は代わりに、Ｉ／Ｏデバイス又はポートは、無線及び／又は有線ネットワーク接続などの通信ネットワークを介して、電子信号を送信することができる。無線及び有線ネットワーク接続の例としては、セルラー接続、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）接続、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続、ＩＲ接続、及びイーサネット接続が挙げられるが、これらに限定されない。

【0078】

メモリ９０８は、光学デバイス９００によって使用され得る電子データを記憶することができる。例えば、メモリ９０８は、例えば、音声ファイル及びビデオファイル、文書及びアプリケーション、デバイス設定及びユーザの好み、タイミング信号、制御信号、並びにデータ構造又はデータベースなどの、電子データ又はコンテンツを記憶してもよい。メモリ９０８は、任意のタイプのメモリとして構成することができる。単に例として、メモリ９０８は、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ、取り外し可能メモリ、他のタイプの記憶要素、又はそのようなデバイスの組み合わせとして実装されてもよい。

【0079】

光学デバイス９００は、光学デバイス９００上のほぼ任意の場所に配置された１つ以上のセンサ９１０も含んでもよい。センサ（単数又は複数）９１０は、圧力、光、タッチ、熱、移動、相対運動、生体データ（例えば、生物学的パラメータ）などだがこれらに限定されない、１つ以上の種類のパラメータを検知するように構成することができる。例えば、センサ（単数又は複数）９１０は、熱センサ、位置センサ、光センサ又は光学センサ、加速度計、圧力変換器、ジャイロスコープ、磁気計、ヘルスモニタリングセンサなどを含んでもよい。加えて、１つ以上のセンサ９１０は、静電容量、超音波、抵抗、光、超音波、圧電、及び熱検知技術を含むがこれらに限定されない、任意の好適な検知技術を利用してもよい。

【0080】

電源９１２は、光学デバイス９００にエネルギを提供することが可能な任意のデバイスにより実装することができる。例えば、電源９１２は、１つ以上のバッテリ又は充電式バッテリであってもよい。追加的又は代替的に、電源９１２は、光学デバイス９００を壁コンセントなどの別の電源に接続する電源コネクタ又は電源コードであってもよい。

【0081】

前述の記載では、説明のために、記載された実施形態の完全な理解をもたらすために特定の専門用語を用いた。しかしながら、記載された実施形態を実践するために具体的な詳細が必要とされないことは、当業者には明らかであろう。したがって、本明細書に記載された具体的な実施形態の前述の説明は、図示及び説明の目的で提示されている。それらは、網羅的であること、又は開示されたまさにその形態に実施形態を限定することを目的としたものではない。上記の教示を考慮して多くの修正及び変形が可能であることが、当業者には明らかであろう。

【0082】

添付図面を参照して、本開示の実施例が十分に説明されてきたが、様々な変更及び修正が、当業者には明らかとなるであろう点に留意されたい。そのような変更及び修正は、添付の特許請求の範囲によって定義されるような、本開示の実施例の範囲内に含まれるものとして理解されたい。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図3G】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】