特表 2023-530569 ＬＩＤＡＲデータの生成における共通チャープ期間の使用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-19

(54)【発明の名称】ＬＩＤＡＲデータの生成における共通チャープ期間の使用

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/34 20200101AFI20230711BHJP

   G01S 7/481 20060101ALI20230711BHJP

【ＦＩ】

G01S17/34

G01S7/481 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022566313

(86)(22)【出願日】2021-05-01

(85)【翻訳文提出日】2022-12-05

(86)【国際出願番号】 US2021030366

(87)【国際公開番号】W WO2021225914

(87)【国際公開日】2021-11-11

(31)【優先権主張番号】16/867,537

(32)【優先日】2020-05-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520437076

【氏名又は名称】シルク テクノロジーズ インコーポレイティッド

(74)【代理人】

【識別番号】110003007

【氏名又は名称】弁理士法人謝国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】ワーク、ニルマル、チンドゥ

(72)【発明者】

【氏名】アスガリ、メヘディ

(72)【発明者】

【氏名】ベローズプール、ベーナム

【テーマコード（参考）】

5J084

【Ｆターム（参考）】

5J084AA05

5J084AA07

5J084AD01

5J084BA04

5J084BA36

5J084BA38

5J084BA47

5J084BA52

5J084BB04

5J084BB14

5J084BB15

5J084BB19

5J084BB27

5J084BB31

5J084CA04

5J084CA08

5J084CA15

5J084DA01

5J084DA08

(57)【要約】

ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲシステムから離れて進み、また、ＬＩＤＡＲシステムの外部に配置された物体によって反射され得るシステム出力信号を出力するように構成される。システム出力信号は、繰り返し周期を有する周波数対時間パターンを有する。周波数対時間パターンの各周期は、異なるデータ期間で異なるように、システム出力信号をチャープするように構成された複数のデータ期間を有している。ＬＩＤＡＲシステムは、また、複数の異なる組のＬＩＤＡＲデータを生成するように構成される電子回路部を有する。ＬＩＤＡＲデータの各組は、ＬＩＤＡＲシステムとＬＩＤＡＲシステムの外に位置する１つ以上の物体との間の半径方向速度、及び／又は、分離を示す。ＬＩＤＡＲデータの各組は、複数のデータ期間のグループの間にシステム出力信号に含まれる光から生成される。データ期間のグループは、２つ以上の異なるデータ期間のグループに、それぞれ、含まれる1つ以上の共通データ期間を有している。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬＩＤＡＲシステムから離れて進み、及び、ＬＩＤＡＲシステムの外部に配置される物体によって反射され得るシステム出力信号を出力するように構成される１つ以上のコンポーネント、
及び、
ＬＩＤＡＲデータの複数の異なる組を生成するように構成される電子回路部、
を有するＬＩＤＡＲシステムであって、
前記システム出力信号は、
繰り返し周期を伴う周波数対時間パターンを有し、
前記周波数対時間パターンの各周期は、
前記システム出力信号が、異なるデータ期間において異なってチャープされるように構成される複数のデータ期間を有し、
ＬＩＤＡＲデータの各組は、
ＬＩＤＡＲシステムと1つ以上の物体との間の半径速度、及び／又は、分離を示し、
複数のデータ期間のグループの間に前記システム出力信号に含まれる光から生成され、
前記データ期間のグループは、
１つ以上の共通データ期間を有し、及び、
１つ以上の前記共通データ期間は、
データ期間の２つ以上の異なるグループに含まれる、
ＬＩＤＡＲシステム。

【請求項2】

共有グループが、少なくとも1つの共通データ期間を有し、及び、前記共有グループに共通しない少なくとも1つのデータ期間を有する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記共有グループの少なくとも一部に含まれる各データ期間は、少なくとも１つの他の前記グループに共通である、
請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記グループの各々に含まれる各データ期間は、少なくとも１つの他の前記グループに共通である、
請求項1に記載のシステム。

【請求項5】

各グループに含まれる各データ期間は、順次、発生する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

各グループは、前記システム出力信号の周波数が、前記データ期間が継続する間に、時間に対して直線的に増加する少なくとも１つのデータ期間を有する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

各グループは、前記システム出力信号の周波数が、前記データ期間が継続する間に、時間に対して直線的に減少する少なくとも1つのデータ期間を有する、
請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

データ期間の各グループは、前記データ期間のグループの間に、前記システム出力信号によって照射されるサンプル領域に関連付けられる、
請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

ＬＩＤＡＲチップは、ＬＩＤＡＲ出力信号を出力するように構成され、及び、前記システム出力信号は、前記ＬＩＤＡＲ出力信号からの光を有し、前記ＬＩＤＡＲチップは、フォトニック集積回路（ＰＩＣ）を有する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記ＬＩＤＡＲチップは、シリコン・オン・インシュレータウェハに構築される、
請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

システム出力信号がＬＩＤＡＲシステムから離れて進み、及び、前記ＬＩＤＡＲシステムの外部に配置された物体によって反射され得るように、前記ＬＩＤＡＲシステムから前記システム出力信号を出力させ、
前記システム出力信号は、繰り返し周期を有する周波数対時間パターンを有し、
前記周波数対時間パターンの各周期は、前記システム出力信号が異なるデータ期間に異なってチャープされるように構成される複数の前記データ期間を有し、
及び、
ＬＩＤＡＲデータの複数の異なる組を生成し、
ＬＩＤＡＲデータの各組は、ＬＩＤＡＲシステムと1つ以上の物体との間の半径速度、及び／又は、分離を示し、
ＬＩＤＡＲデータの各組は、複数のデータ期間のグループの間に前記システム出力信号に含まれる光から生成され、
前記データ期間のグループは、１つ以上の共通データ期間を有し、
前記１つ以上の共通データ期間は、データ期間の2つ以上の異なるグループに含まれる、
ＬＩＤＡＲシステムを操作する方法。

【請求項12】

共有グループは、少なくとも1つの共通データ期間を有し、及び、前記共有グループに共通ではない少なくとも1つのデータ期間を有する、
請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記共有グループの少なくとも一部に含まれる各データ期間は、少なくとも１つの前記他のグループに共通である、
請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記グループのそれぞれに含まれる各データ期間は、少なくとも１つの前記他のグループに共通である、
請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

各グループに含まれる各データ期間は、順次、発生する、
請求項１１に記載の方法。

【請求項16】

各グループは、前記システム出力信号の周波数が、前記データ期間が継続する間に、時間に対して直線的に増加する少なくとも１つのデータ期間を有する、
請求項１１に記載の方法。

【請求項17】

各グループは、前記システム出力信号の周波数が、前記データ期間が継続する間に、時間に対して直線的に減少する少なくとも1つのデータ期間を有する、
請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

データ期間の各グループは、前記データ期間のグループの間に、前記システム出力信号によって照射されるサンプル領域に関連付けられる、
請求項１１に記載の方法。

【請求項19】

前記システム出力信号は、前記ＬＩＤＡＲ出力信号からの光を有し、前記ＬＩＤＡＲチップは、フォトニック集積回路（ＰＩＣ）を有する、
請求項１１に記載の方法。

【請求項20】

前記ＬＩＤＡＲチップは、シリコン・オン・インシュレータウェハに構築される、
請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願】

【0001】

本出願は、全体に組み込まれる、米国特許出願番号第１６／８６７，５３７号、出願日２０２０年５月５日、発明の名称「ＬＩＤＡＲデータの生成における共通チャープ期間の使用」を継続するものである。

【技術分野】

【0002】

本発明は、光学装置に関する。特に、本発明は、ＬＩＤＡＲシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

ＬＩＤＡＲシステムに寄せられる性能要求は、これらのシステムが増加するアプリケーションの数をサポートするにつれて、増加しているす。ＬＩＤＡＲシステムは、一般に、システム出力信号によって、連続的に、照射される一連のサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを生成する。サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータは、ＬＩＤＡＲシステムとサンプル領域内に配置される1つ以上の物体との間の半径速度、及び／又は、距離を示す。ＬＩＤＡＲシステムは、システム出力信号を、複数の異なるサンプル領域に、走査できる。サンプル領域は、一緒に繋ぎ合わされ、ＬＩＤＡＲシステムに関する視野を形成できる。その結果、異なるサンプル領域からのＬＩＤＡＲデータは、視野内の物体に関するＬＩＤＡＲデータを提供する。

【0004】

異なるサンプル領域に対してＬＩＤＡＲデータを生成できる速度を増加させることによって、視野を走査できる頻度を増加でき、及び／又は、視野の解像度を増加できる。その結果、ＬＩＤＡＲデータ生成速度を増加させることにより、ＬＩＤＡＲシステムを良好に適用できるアプリケーションの数を増加できる。しかしながら、ＬＩＤＡＲデータ生成速度を増加させることは、しばしば、ＬＩＤＡＲシステムの複雑さ、及び／又は、コストを増加させる。その結果、改善されたＬＩＤＡＲシステムが必要とされている。

【発明の概要】

【0005】

ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲシステムから離れるように進み、及び、ＬＩＤＡＲシステムの外部に配置される物体によって反射され得るシステム出力信号を出力するように構成された1つ以上の光学コンポーネントを有する。システム出力信号は、繰り返し周期を有する周波数対時間パターンを有する。周波数対時間パターンの各周期は、システム出力信号が異なるデータ期間において、異なるようにチャープされる（chirped）ように構成された複数のデータ期間を有している。また、ＬＩＤＡＲシステムは、複数の異なる組のＬＩＤＡＲデータを生成するように構成された電子回路部を有する。ＬＩＤＡＲデータの各組は、ＬＩＤＡＲシステムとＬＩＤＡＲシステムの外側に位置する1つ以上の物体との間の半径方向速度、及び／又は、分離を示す。ＬＩＤＡＲデータの各組は、複数のデータ期間のグループの間で、システム出力信号に含まれる光から生成される。データ期間のグループの全部、又は、一部は、２つ以上の異なるデータ期間のグループにそれぞれ含まれる1つ以上の共通データ期間を有している。

【0006】

ＬＩＤＡＲシステムを操作する方法は、システム出力信号がＬＩＤＡＲシステムから離れるように進み、及び、ＬＩＤＡＲシステムの外部に配置された物体によって反射され得るように、ＬＩＤＡＲシステムからシステム出力信号を出力させることを有する。システム出力信号は、繰り返し周期を有する周波数対時間パターンを有する。周波数対時間パターンの各周期は、システム出力信号が異なるデータ期間において、異なるようにチャープされるように構成された複数のデータ期間を有している。また、本方法は、複数の異なる組のＬＩＤＡＲデータを生成することを有する。ＬＩＤＡＲデータの各組は、ＬＩＤＡＲシステムとＬＩＤＡＲシステムの外部に位置する1つ以上の物体との間の半径方向速度、及び／又は、分離を示す。ＬＩＤＡＲデータの各組は、複数のデータ期間のグループの間にシステム出力信号に含まれる光から生成される。データ期間のグループは、2つ以上の異なるデータ期間のグループにそれぞれ含まれる1つ以上の共通データ期間を有している。

【図面の簡単な説明】

【0007】

図１Ａは、共通の導波路において、ＬＩＤＡＲ出力信号を出力し、及び、ＬＩＤＡＲ入力信号を受信するＬＩＤＡＲチップを含む、または、構成するＬＩＤＡＲシステムの概略的な平面図である。

【0008】

図１Ｂは、異なる導波路において、ＬＩＤＡＲ出力信号を出力し、及び、ＬＩＤＡＲ入力信号を受信するＬＩＤＡＲチップを含む、または、構成するＬＩＤＡＲシステムの概略的な平面図である。

【0009】

図１Ｃは、異なる導波路において、ＬＩＤＡＲ出力信号を出力し、及び、複数のＬＩＤＡＲ入力信号を受信するＬＩＤＡＲチップを含む、または、構成するＬＩＤＡＲシステムの他の実施形態の概略的な平面図である。

【0010】

図２は、図１ＢのＬＩＤＡＲチップとの使用に適したＬＩＤＡＲアダプタの一例の平面図である。

【0011】

図３は、図１ＣのＬＩＤＡＲチップとの使用に適したＬＩＤＡＲアダプタの一例の平面図である。

【0012】

図４は、共通の支持体上にある図１ＡのＬＩＤＡＲチップ、及び、図２のＬＩＤＡＲアダプタを有するＬＩＤＡＲシステムの一例の平面図である。

【0013】

図５Ａは、ＬＩＤＡＲシステムとの使用に適した処理コンポーネントの一例を示す。

【0014】

図５Ｂは、図５Ａに従って構成される処理コンポーネントとの使用に適した電子回路部の概略を提供する。

【0015】

図５Ｃは、システム出力信号に関する周波数対時間のグラフである。

【0016】

図５Ｄは、システム出力信号に関する周波数対時間の他のグラフである。

【0017】

図５Ｅは、システム出力信号に関する周波数対時間の他のグラフである。

【0018】

図５Ｆは、システム出力信号に関する周波数対時間の他のグラフである。

【0019】

図６は、シリコン・オン・インシュレータ・プラットフォーム上に導波路を有するＬＩＤＡＲチップの一部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0020】

ＬＩＤＡＲシステムは、一連のサンプル領域を、連続的に、照射するシステム出力信号を出力する。システム出力信号は、システム出力信号がサンプル領域を照射する時間の間に、サンプル領域内に配置される１つ以上の物体によって反射され得る。システムは、反射光の少なくとも一部を受信するように構成されている。システムは、反射光を使用して、それぞれがＬＩＤＡＲシステムと照明されたサンプル領域内に位置する物体との間の半径方向速度、及び／又は、距離を示すＬＩＤＡＲデータの複数の組を生成する電子回路部を有している。

【0021】

システム出力信号は、繰り返し周期を有する周波数対時間パターンを有する。各周期は、システム出力信号が異なるデータ期間において、異なるようにチャープされるように構成された複数のデータ期間を有している。ＬＩＤＡＲデータの各組は、複数のデータ期間のグループの間に、システム出力信号に含まれる光から生成される。データ期間の異なるグループは、それぞれが、データ期間の2つ以上の異なるグループに含まれる共通のデータ期間を有することができる。その結果、単一のデータ期間を、2つ以上の異なるサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを生成する際に、使用できる。

【0022】

2つ以上の異なるサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを生成する際に、単一のデータ期間を使用する能力は、これらのサンプル領域に関するＬＩＤＡＲを生成するために必要とされる総時間期間を減少させる。その結果、ＬＩＤＡＲデータ生成速度が向上する。さらに、複数のサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを生成する際に、単一のデータ期間を使用することは、既存の電子回路部に対する基本的な修正を用いて行い得る。その結果、ＬＩＤＡＲシステムのコスト、又は、複雑さを実質的に増加させることなく、増加したＬＩＤＡＲ生成速度を達成できる。

【0023】

図１Ａは、ＬＩＤＡＲシステムとして機能する、又は、ＬＩＤＡＲシステムに加えて、ＬＩＤＡＲチップに追加のコンポーネントを有するＬＩＤＡＲシステムに含まれ得るＬＩＤＡＲチップの概略的な平面図である。ＬＩＤＡＲチップは、フォトニック集積回路（ＰＩＣ）を有することができ、また、フォトニック集積回路チップにできる。ＬＩＤＡＲチップは、予備的な出射ＬＩＤＡＲ信号を出力する光源4を有している。好適な光源4は、限定されないが、外部共振器レーザ（ＥＣＬ）、分布帰還レーザ（ＤＦＢ）、離散モード（ＤＭ）レーザ、及び、分布ブラッグ反射レーザ（ＤＢＲ）などの半導体レーザを含む。

【0024】

ＬＩＤＡＲチップは、光源4からの出射ＬＩＤＡＲ信号を受信するユーティリティ導波路１２を有している。ユーティリティ導波路１２は、ファセット１４で終端し、また、出射ＬＩＤＡＲ信号をファセット１４に搬送する。ファセット１４を通って移動する出射ＬＩＤＡＲ信号がＬＩＤＡＲチップから出て、そして、ＬＩＤＡＲ出力信号として機能するように、ファセット１４を配置できる。例えば、ファセット１４をチップの縁部に配置し、ファセット１４を通って移動する出射ＬＩＤＡＲ信号が、チップから出て、そして、ＬＩＤＡＲ出力信号として機能するようにできる。場合によっては、ＬＩＤＡＲチップから出たＬＩＤＡＲ出力信号の一部を、システム出力信号と見なすこともできる。一例として、ＬＩＤＡＲチップからのＬＩＤＡＲ出力信号の出口が、ＬＩＤＡＲシステムからのＬＩＤＡＲ出力信号の出口でもある場合、ＬＩＤＡＲ出力信号を、システム出力信号と見なすこともできる。

【0025】

ＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲシステムが配置されている大気中の自由空間を通って、ＬＩＤＡＲシステムから離れて進む。ＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲ出力信号の経路内の1つ以上の物体によって反射され得る。ＬＩＤＡＲ出力信号が反射されると、反射光の少なくとも一部は、ＬＩＤＡＲ入力信号としてＬＩＤＡＲチップに向かって戻るように進む。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲ入力信号は、システムリターン信号と見なすこともできる。一例として、ＬＩＤＡＲチップからのＬＩＤＡＲ出力信号の出口が、ＬＩＤＡＲシステムからのＬＩＤＡＲ出力信号の出口でもある場合、ＬＩＤＡＲ入力信号は、システムリターン信号と見なすこともできる。

【0026】

ＬＩＤＡＲ入力信号は、ファセット１４を通してユーティリティ導波路１２に入ることができる。ユーティリティ導波路１２に入るＬＩＤＡＲ入力信号の一部は、入射ＬＩＤＡＲ信号として機能する。ユーティリティ導波路１２は、出射ＬＩＤＡＲ信号の一部を、ユーティリティ導波路１２から、比較信号として比較導波路１８に移動するスプリッタ１６に、入射ＬＩＤＡＲ信号を搬送する。比較導波路１８は、さらなる処理のために、比較信号を、処理コンポーネント２２に搬送する。図１Ａはスプリッタ１６として動作する方向性カプラを示しているが、他の信号タップコンポーネントを、スプリッタ１６として使用できる。好適なスプリッタ１６は、限定されないが、方向性カプラ、光カプラ、ｙ－結合器、テーパカプラ、及び、マルチモード干渉（ＭＭＩ）デバイスを含む。

【0027】

ユーティリティ導波路１２は、また、出射ＬＩＤＡＲ信号をスプリッタ１６に搬送する。スプリッタ１６は、出射ＬＩＤＡＲ信号の一部を、ユーティリティ導波路１２から、基準信号として基準導波路２０に移動する。基準導波路２０は、さらなる処理のために、基準信号を、処理コンポーネント２２に搬送する。

【0028】

スプリッタ１６によってユーティリティ導波路１２から転送される光の割合を、固定、又は、実質的に固定できる。例えば、スプリッタ１６を、基準導波路２０に転送される基準信号のパワーが、出射ＬＩＤＡＲ信号のパワーの出射率であるように、又は、比較導波路１８に転送される比較信号のパワーが、入射ＬＩＤＡＲ信号のパワーの入射率であるように、構成できる。方向性カプラ、及び、マルチモード干渉計（ＭＭＩｓ）など、多くのスプリッタ１６では、出射率は、入射率に等しい、又は、実質的に等しい。いくつかの例では、出射率は、３０％、４０%、又は、４９%より大きく、及び／又は、５１%、６０%、又は、７０%より小さく、及び／又は、入射率は、３０％、４０%、又は、４９%より大きく、及び／又は、５１%、６０%、又は、７０%より小さい。マルチモード干渉計（ＭＭＩ）などのスプリッタ１６は、一般的に、５０%、又は、約５０%の出射率、及び、入射率を提供する。しかしながら、マルチモード干渉計（ＭＭＩｓ）は、いくつかの代替案よりも、シリコン・オン・インシュレータ・プラットフォームなどのプラットフォームに、容易に作製できる。一例では、スプリッタ１６は、マルチモード干渉計（ＭＭＩ）であり、出射率、及び、入射率は、５０%、又は、実質的に５０%である。以下でより詳細に説明されるように、処理コンポーネント２２は、比較信号を基準信号と結合して、視野上のサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを搬送する複合信号を形成する。したがって、複合信号を処理し、サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータ（ＬＩＤＡＲシステムとＬＩＤＡＲシステムの外部の物体との間の半径速度、及び／又は、距離）を抽出できる。

【0029】

ＬＩＤＡＲチップは、光源４の動作を制御するための制御分岐を含むことができる。制御分岐は、出射ＬＩＤＡＲ信号の一部をユーティリティ導波路１２から制御導波路２８に移動するスプリッタ２６を有している。結合された出射ＬＩＤＡＲ信号の一部は、タップ信号として機能する。図１Ａは、スプリッタ２６として動作する方向性カプラを示しているが、他の信号タップコンポーネントをスプリッタ２６として使用できる。好適なスプリッタ２６は、これらに限定されないが、方向性カプラ、光カプラ、ｙ－結合器、テーパカプラ、及び、マルチモード干渉（ＭＭＩ）デバイスを含む。

【0030】

制御導波路２８は、タップ信号を制御コンポーネント３０に搬送する。制御コンポーネントは、電子回路部３２と電気的に通信できる。動作中、電子回路部は、タップ信号、システム出力信号、及び、出射ＬＩＤＡＲ信号からなる群から選択された1つ、2つ、または3つのループ制御された光信号の処理変数を制御するように構成された制御ループにおいて、制御構コンポーネント３０からの出力を使用できる。好適な処理変数の例は、ループ制御された光信号の周波数、及び／又は、ループ制御された光信号の位相を含む。

【0031】

ＬＩＤＡＲシステムを、入射ＬＩＤＡＲ信号、及び、出射ＬＩＤＡＲ信号を異なる導波路で搬送できるように、修正できる。例えば、図１Ｂは、入射ＬＩＤＡＲ信号、及び、出射ＬＩＤＡＲ信号を異なる導波路で搬送するように修正された図１ＡのＬＩＤＡＲチップの平面図である。出射ＬＩＤＡＲ信号は、ファセット１４を介してＬＩＤＡＲチップから出て行き、また、ＬＩＤＡＲ出力信号として機能する。ＬＩＤＡＲ出力信号からの光がＬＩＤＡＲシステムの外部の物体によって反射されると、反射光の少なくとも一部は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号としてＬＩＤＡＲチップに戻って来る。第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、ファセット３５を介して比較導波路１８に入り、そして、比較信号として機能する。比較導波路１８は、さらなる処理のために、比較信号を処理コンポーネント２２に搬送する。図１Ａに関連して説明されているように、基準導波路２０は、さらなる処理のために、基準信号を処理コンポーネント２２に搬送する。以下でより詳細に説明されるように、処理コンポーネント２２は、比較信号を基準信号と結合し、視野上のサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを搬送する複合信号を形成する。

【0032】

ＬＩＤＡＲチップを、複数のＬＩＤＡＲ入力信号を受信するように修正できる。例えば、図１Ｃは、2つのＬＩＤＡＲ入力信号を受信するように修正された図１ＢのＬＩＤＡＲチップを示している。スプリッタ４０は、基準導波路２０に搬送される基準信号の一部を、第１基準導波路42に、及び、基準信号の他の一部を、第２基準導波路４４に、配置するように構成されている。これにより、第１基準導波路４２は、第１基準信号を搬送し、及び、第２基準導波路４４は、第２基準信号を搬送する。第１基準導波路４２は、第１基準信号を第１処理コンポーネント４６に搬送し、及び、第２基準導波路４４は、第２基準信号を第２処理コンポーネント４８に搬送する。好適なスプリッタ４０の例は、これらに限定されないが、ｙ－結合器、光カプラ、及び、マルチモード干渉カプラ（ＭＭＩｓ）を含む。

【0033】

出射ＬＩＤＡＲ信号は、ファセット14を介してＬＩＤＡＲチップから出て行き、そして、ＬＩＤＡＲ出力信号として機能する。ＬＩＤＡＲ出力信号からの光がＬＩＤＡＲシステムの外部に配置された1つ以上の物体によって反射されると、反射光の少なくとも一部は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号としてＬＩＤＡＲチップに戻って来る。第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、ファセット３５を介して比較導波路１８に入り、そして、第１比較信号として機能する。比較導波路１８は、さらなる処理のために、第１比較信号を第１処理コンポーネント４６に搬送する。

【0034】

加えて、ＬＩＤＡＲ出力信号からの光がＬＩＤＡＲシステムの外部に配置された１つ以上の物体によって反射されると、反射信号の少なくとも一部は、第２ＬＩＤＡＲ入力信号として、ＬＩＤＡＲチップに戻って来る。第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、ファセット５２を介して第２比較導波路５０に入り、そして、第２比較導波路５０によって搬送される第２比較信号として機能する。第２比較導波路５０は、さらなる処理のために、第２比較信号を第２処理コンポーネント４８に搬送する。

【0035】

光源４はＬＩＤＡＲチップ上に配置されるように示されているが、光源4を、ＬＩＤＡＲチップ外に配置することができる。例えば、ユーティリティ導波路１２は、出射ＬＩＤＡＲ信号が、ＬＩＤＡＲチップ外に配置されている光源4から、ユーティリティ導波路１２に入ることができる第2のファセットで終端できる。

【0036】

いくつかの例では、図１Ｂ、又は、図１Ｃにしたがって構築されたＬＩＤＡＲチップは、ＬＩＤＡＲアダプタと共に用いられる。いくつかの例では、第１ＬＩＤＡＲ入力信号、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号が、ＬＩＤＡＲチップから視野に移動する工学的経路が、ＬＩＤＡＲアダプタを通過するように、ＬＩＤＡＲアダプタを、ＬＩＤＡＲチップと、1つ以上の反射物体、及び／又は、視野との間に、物理的に、光学的に、配置できる。さらに、第１ＬＩＤＡＲ入力信号、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号を操作し、第１ＬＩＤＡＲ入力信号、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号が、ＬＩＤＡＲアダプタとＬＩＤＡＲチップとの間で異なる光学的経路で進行する一方、ＬＩＤＡＲアダプタと視野内の反射物体との間で同じ光学的経路で進行するように、ＬＩＤＡＲアダプタを構成できる。

【0037】

図１ＢのＬＩＤＡＲチップと共に用いるのに適したＬＩＤＡＲアダプタの例が、図２に示されている。ＬＩＤＡＲアダプタは、ベース上に位置する複数のコンポーネントを有している。例えば、ＬＩＤＡＲアダプタは、ベース１０２上に配置されるサーキュレータ１００を有している。図示された光サーキュレータ１００は、3つのポートを有し、また、1つのポートに入る光が次のポートから出るように構成されている。例えば、図示された光サーキュレータは、第１ポート１０４、第２ポート１０６、及び、第３ポート１０８を有している。ＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲチップのユーティリティ導波路１２から第１ポート１０４に入り、そして、第２ポート１０６から出る。

【0038】

第２のポート１０６からのＬＩＤＡＲ出力信号の出力も、ＬＩＤＡＲアダプタ、したがって、ＬＩＤＡＲシステムからのＬＩＤＡＲ出力信号の出力として機能できるように、ＬＩＤＡＲアダプタを構成できる。その結果、ＬＩＤＡＲ出力信号が、視野内のサンプル領域に向かって進行するように、ＬＩＤＡＲ出力信号をＬＩＤＡＲアダプタから出力できる。したがって、いくつかの例では、ＬＩＤＡＲアダプタから出て行ったＬＩＤＡＲ出力信号の一部も、システム出力信号とみなすことができる。一例として、ＬＩＤＡＲアダプタからのＬＩＤＡＲ出力信号の出口も、ＬＩＤＡＲシステムからのＬＩＤＡＲ出力信号の出口である場合、ＬＩＤＡＲ出力信号も、システム出力信号と見なすことができる。

【0039】

ＬＩＤＡＲアダプタから出力されるＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲチップから受信されるＬＩＤＡＲ出力信号由来の光を有し、構成し、又は、本質的に構成する。したがって、ＬＩＤＡＲアダプタから出力されるＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲチップから受信されたＬＩＤＡＲ出力信号と同じ、又は、実質的に同じになるだろう。しかしながら、ＬＩＤＡＲアダプタから出力されるＬＩＤＡＲ出力信号とＬＩＤＡＲチップから受信されるＬＩＤＡＲ出力信号との間に差異があってもよい。例えば、ＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲ出力信号がＬＩＤＡＲアダプタを通って進行するにつれて、光損失を経験でき、及び／又は、ＬＩＤＡＲアダプタは、ＬＩＤＡＲ出力信号がＬＩＤＡＲアダプタを通って進行するにつれて、ＬＩＤＡＲ出力信号を増幅するように構成される増幅器を、選択的に含むことができる。

【0040】

サンプル領域の1つ以上の物体がＬＩＤＡＲ出力信号を反射するとき、反射光の少なくとも一部は、システム戻り信号としてサーキュレータ１００に戻るように進行する。システム戻り信号は、第２ポート１０６を通ってサーキュレータ１００に入る。図２は、ＬＩＤＡＲアダプタとサンプル領域との間を同じ光学的経路に沿って進行するＬＩＤＡＲ出力信号、及び、システム戻り信号を示す。

【0041】

システム戻り信号は、第３ポート１０８を通ってサーキュレータ１００を出て、そして、ＬＩＤＡＲチップ上の比較導波路１８に方向付けられる。したがって、システム戻り信号の全部、又は、一部は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号として機能でき、また、第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、システム戻り信号由来の光を有する、又は、構成する。したがって、ＬＩＤＡＲ出力信号、及び、第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、ＬＩＤＡＲアダプタとＬＩＤＡＲチップとの間で、異なる光学的経路に沿って進行する。

【0042】

図２から明らかなように、ＬＩＤＡＲアダプタは、サーキュレータ１００に加えて光学的コンポーネントを有することができる。例えば、ＬＩＤＡＲアダプタは、ＬＩＤＡＲ出力信号、及び、システム戻り信号の光学的経路を方向付け、及び、制御するコンポーネントを有することができる。一例として、図２のアダプタは、ＬＩＤＡＲ出力信号がサーキュレータ１００に入る前に、ＬＩＤＡＲ出力信号を受信し、そして、増幅するように配置される選択的な増幅器１１０を有している。電子回路部３２がＬＩＤＡＲ出力信号の電力を制御できるように、電子回路部３２は、増幅器１１０を操作できる。

【0043】

図２は、また、選択的な第１レンズ１１２、及び、選択的な第２レンズ１１４を有するＬＩＤＡＲアダプタを示している。ＬＩＤＡＲ出力信号を所望の位置に結合するように、第１レンズ１１２を構成できる。場合によっては、所望の位置でＬＩＤＡＲ出力信号を焦点、又は、コリメートするように、第１レンズ１１２を構成する。一例では、ＬＩＤＡＲアダプタが増幅器１１０を有さない場合、第１ポート１０４にＬＩＤＡＲ出力信号を結合するように、第１レンズ１１２を構成する。別の例として、ＬＩＤＡＲアダプタが増幅器１１０を有する場合、増幅器１１０への入口ポートにＬＩＤＡＲ出力信号を結合するように、第１レンズ１１２を構成できる。所望の位置でＬＩＤＡＲ出力信号を結合するように、第２レンズ１１４を構成できる。場合によっては、所望の位置でＬＩＤＡＲ出力信号を焦点、又は、コリメートするように、第２レンズ１１４を構成できる。例えば、比較導波路１８のファセット３５にＬＩＤＡＲ出力信号を結合するように、第２レンズ１１４を構成できる。

【0044】

ＬＩＤＡＲアダプタは、また、ミラーなどの1つ以上の方向変更コンポーネントを有することができる。図２は、サーキュレータ１００からのシステム戻り信号を比較導波路１８のファセット２０にリダイレクトする方向転換コンポーネント１１６としてのミラーを有するＬＩＤＡＲアダプタを示す。

【0045】

IDARチップは、1つ以上の光信号の光学的経路を制約する1つ以上の導波路を有している。ＬＩＤＡＲアダプタは、導波路を有する一方、ＬＩＤＡＲアダプタのコンポーネントの間、及び／又は、ＬＩＤＡＲチップとＬＩＤＡＲアダプタのコンポーネントとの間で、システム戻り信号、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号が進行する光学的経路は、自由空間にできる。例えば、システム戻り信号、及び／又は、ＬＩＤＡＲ出力信号は、ＬＩＤＡＲアダプタの異なるコンポーネントの間、及び／又は、ＬＩＤＡＲアダプタのコンポーネントとＬＩＤＡＲチップとの間を進行するときに、ＬＩＤＡＲチップ、ＬＩＤＡＲアダプタ、及び／又は、ベース１０２が配置される環境を通って進行できる。その結果、レンズや方向変更コンポーネントのような光学的コンポーネント用い、システム戻り信号、及び、ＬＩＤＡＲ出力信号が、ＬＩＤＡＲアダプタ上で、ＬＩＤＡＲアダプタに向かって、及び、ＬＩＤＡＲアダプタから進行する光学的経路の特性を制御できる。

【0046】

ＬＩＤＡＲアダプタのための好適なベース１０２は、これらに限定されないが、基板、プラットフォーム、及び、プレートを有する。好適な基板は、これらに限定されないが、ガラス、シリコン、及び、セラミックを含む。コンポーネントは、基板に取り付けられる分離コンポーネントにできる。ベース１０２に分離コンポーネントを取り付けるための好適な技術は、これらに限定されないが、エポキシ、ハンダ、及び、機械的クランプを含む。一例では、１つ以上のコンポーネントは、集積されたコンポーネントであり、また、残りのコンポーネントは、分離コンポーネントである。別の例では、ＬＩＤＡＲアダプタは、1つ以上の集積された増幅器を有し、また、残りのコンポーネントは、分離コンポーネントである。

【0047】

ＬＩＤＡＲシステムを、偏光を補償するように構成できる。レーザ光源からの光は、典型的には、直線偏光であり、それゆえ、ＬＩＤＡＲ出力信号も、典型的には、直線偏光である。物体からの反射は、戻り光の偏光角を変化させるかもしれない。したがって、システム戻り信号は、異なる線形偏光状態の光を含む可能性がある。例えば、システム戻り信号の第１部分は、第１直線偏光状態の光を有する可能性があり、また、システム戻り信号の第２部分は、第２直線偏光状態の光を有する可能性がある。得られる複合信号の強度は、比較信号偏光場と基準信号偏光場との間の角度のコサインの二乗に比例する。角度が90度であれば、ＬＩＤＡＲデータは、結果として得られる複合信号において、失われる可能性がある。しかしながら、ＬＩＤＡＲシステムを修正し、ＬＩＤＡＲ出力信号の偏光状態の変化を補償できる。

【0048】

図３は、ＬＩＤＡＲアダプタが、図１ＣのＬＩＤＡＲチップとの使用に好適であるに、図３のＬＩＤＡＲシステムが修正されたものを示している。ＬＩＤＡＲアダプタは、サーキュレータ１００からシステム戻り信号を受信するビームスプリッタ１２０を有している。ビームスプリッタ１２０は、システム戻り信号を、システム戻り信号の第1部分、及び、システム戻り信号の第２部分に分割する。好適なビームスプリッタは、これらに限定されないが、ウォラストンプリズム、及び、ＭＥＭＳベースのビームスプリッタを含む。

【0049】

システム戻り信号の第１部分は、ＬＩＤＡＲチップ上の比較導波路１８に方向付けられ、また、図１Ｃに関連して説明される第１ＬＩＤＡＲ入力信号として機能する。システム戻り信号の第２部分は、偏光回転子１２２に方向付けられる。偏光回転子１２２は、ＬＩＤＡＲチップ上の第２入力導波路７６に方向付けられ。また、第２ＬＩＤＡＲ入力信号として機能する第２ＬＩＤＡＲ入力信号を出力する。

【0050】

ビームスプリッタ１２０は、偏光ビームスプリッタにできる。偏光ビームスプリッタの一例は、システム戻り信号の第１部分が、第１偏光状態を有するが、第２偏光状態を有さない、又は、実質的に有さず、及び、システム戻り信号の第２部分が、第２偏光状態を有するが、第１偏光状態を有さない、又は、実質的に有さないように、構成される。第１偏光状態、及び、第２偏光状態は、直線偏光状態にでき、また、第２偏光状態は、第１偏光状態とは異なる。例えば、第１偏光状態をＴＥに、及び、第２偏光状態をＴＭにでき、又は、第１偏光状態をＴＭに、及び、第２偏光状態をＴＥにできる。場合によっては、ＬＩＤＡＲ出力信号が第１偏光状態を有するように、レーザ光源を、直線的に偏光できる。好適なビームスプリッタは、これに限定されないが、ウォラストンプリズム、及び、ＭＥＭＳベースの偏光ビームスプリッタを含む。

【0051】

システム戻り信号の第１部分、及び／又は、システム戻り信号の第２部分の偏光状態を変化させるように、偏光回転子を構成できる。例えば、システム戻り信号の第２部分の偏光状態を、第２偏光状態から第１偏光状態に変更するように、図３に示される偏光回転子１２２を構成できるその。結果、第2のＬＩＤＡＲ入力信号は、第1の偏光状態を有するが、実質的に第2の偏光状態を有さないか、または実質的に有さない。したがって、第１ＬＩＤＡＲ入力信号、及び、第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、それぞれ、同じ偏光状態（この例では第１偏光状態）を有する。同じ偏光状態の光を搬送しているにもかかわらず、第１ＬＩＤＡＲ入力信号、及び、第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、偏光ビームスプリッタの使用の結果として、異なる偏光状態に関連付けられる。例えば、第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、第１偏光状態で反射された光を搬送し、及び、第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、第２偏光状態で反射された光を搬送する。その結果、第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、第１偏光状態と関連付けられ、及び、第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、第２偏光状態と関連付けられる。

【0052】

第１のＬＩＤＡＲ入力信号、及び、第２のＬＩＤＡＲは、同じ偏光状態の光を搬送するので、第１ＬＩＤＡＲ入力信号に起因する比較信号は、第２ＬＩＤＡＲ入力信号に起因する比較信号と同じ偏光角度を有する。

【0053】

好適な偏光回転子回は、これらに限定されないが、偏波保持ファイバの回転、ファラデー回転子、半波長板、ＭＥＭＳベースの偏光回転子、及び、非対称ｙ－分岐器、マッハ・ツェンダ干渉計、及び、マルチモード干渉カプラを用いる集積光学的偏光回転子を含む。

【0054】

出射ＬＩＤＡＲ信号は、直線偏光されているため、第１基準信号は、第２基準信号と同じ直線偏光状態を有することができる。また、第１基準信号、第２基準信号、比較信号、及び、第２比較信号、それぞれが、同じ偏光状態を有するように、ＬＩＤＡＲアダプタのコンポーネントを選択できる。図３の関連で開示される例では、第１比較信号、第２比較信号、第１基準信号、及び、第２基準信号は、それぞれ、第１偏光状態の光を有することができる。

【0055】

以上の構成により、第１処理コンポーネント４６で生成された第１複合信号、及び、第２処理コンポーネント４８で生成された第２複合信号は、それぞれ、同じ偏光状態の基準信号と比較信号とを複合した結果となり、また、基準信号と比較信号との間で所望のうなりを提供する。例えば、複合信号は、第１偏光状態の第１基準信号と第１比較信号とを複合した結果であり、また、第2の偏光状態の光を除外し、又は、実質的に除外し、若しくは、第２偏光状態の第１基準信号と第１比較信号とを合成した結果であり、また、第１偏光状態の光を除外し、又は、実質的に除外する。同様に、第２複合信号は、第２基準信号を有し、また、同じ偏光状態の第２比較信号は、したがって、基準信号と比較信号との間の所望のうなりを提供する。例えば、第２複合信号は、第１偏光状態の第２基準信号と第2の比較信号とを複合した結果であり、また、第２偏光状態の光を除外し、又は、実質的に除外し、若しくは、第２複合信号は、第２偏光状態の第２基準信号と第２比較信号とを複合し、また、第１偏光状態の光を除外し、又は、実質的に除外する。

【0056】

上記の構成は、サンプル領域からの複数の異なる複合信号（すなわち、第１複合信号、及び、第２複合信号）から生成される視野の単一のサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータをもたらす。いくつかの例では、サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを決定することは、異なる複合信号（すなわち、複合信号、及び、第２複合信号）からＬＩＤＡＲデータを結合する電子回路部を含む。ＬＩＤＡＲデータを結合することは、異なる複合信号から生成されるＬＩＤＡＲデータの平均、中央値、又は、モードをとることを含むことができる。例えば、電子回路部は、第２複合信号から決定された距離を有する複合信号から決定される、ＬＩＤＡＲシステムと反射物体との間の距離を平均することができ、及び／又は、電子回路部は、第２複合信号から決定された半径速度を有する複合信号から決定される、ＬＩＤＡＲシステムと反射物体との間の半径速度を平均することができる。

【0057】

いくつかの例では、サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを決定することは、1つ以上の複合信号（すなわち、複合信号、及び／又は、第２複合信号）を、最も現実を表すＬＩＤＡＲデータ（代表ＬＩＤＡＲデータ）のソースとして識別する電子回路部を含む。そして、電子回路部は、識別された複合信号からのＬＩＤＡＲデータを、追加の処理に使用される代表ＬＩＤＡＲデータとして利用できる。例えば、電子回路部は、代表ＬＩＤＡＲデータを有するとして、より大きな振幅を有する信号（複合信号、又は、第２複合信号）を識別でき、また、ＬＩＤＡＲシステムによるさらなる処理のために、識別された信号からのＬＩＤＡＲデータを利用できる。いくつかの例では、電子回路部は、異なるＬＩＤＡＲ信号からのＬＩＤＡＲデータを結合することに、代表ＬＩＤＡＲデータで複合信号を識別することを結合する。例えば、電子回路部は、代表的なＬＩＤＡＲデータを有するとして、振幅閾値を超える振幅で各複合信号を識別でき、そして、2つ以上の複合信号が代表ＬＩＤＡＲデータを有すると識別される場合、電子回路部は、識別された各複合信号のＬＩＤＡＲデータを結合できる。1つの複合信号が代表ＬＩＤＡＲデータを有すると識別されると、電子回路部は、その複合信号からのＬＩＤＡＲデータを代表ＬＩＤＡＲデータとして利用できる。いずれの複合信号も代表ＬＩＤＡＲデータを有すると識別されない場合、電子回路部は、それらの複合信号に関連付けられたサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを破棄できる。

【0058】

図３は、第１比較信号、第２比較信号、第１基準信号、及び、第２基準信号が、それぞれ、第１偏光状態を有するように配置されるコンポーネントに関連して説明されているが、複合信号が、同じ直線偏光状態の基準信号と比較信号とを複合した結果であり、また、第２複合信号が、同じ直線偏光状態の基準信号と比較信号とを複合した結果であるように、図３のコンポーネントの他の構成を配置できる。例えば、システム戻り信号の第２部分が第１偏光状態を有し、システム戻り信号の第１部分が第２偏光状態を有するように、ビームスプリッタ１２０を構成でき、偏光回転子は、システム戻り信号の第１部分を受信し、及び、出射ＬＩＤＡＲ信号は、第２偏光状態を有することができる。この例では、第１ＬＩＤＡＲ入力信号、及び、第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、それぞれ、第2の偏光状態を有する。

【0059】

上記のシステム構成は、異なる複合信号に方向付けられるシステム戻り信号の第１部分、及び、システム戻り信号の第２部分をもたらす。その結果、システム戻り信号の第１部分、及び、システム戻り信号の第２部分は、それぞれ、異なる偏光状態に関連付けられるが、電子回路部は、各複合信号を処理できるので、ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲ出力信号の反射に応じて、ＬＩＤＡＲ出力信号の偏光状態の変化を補償する。

【0060】

図３のＬＩＤＡＲアダプタは、受動光学コンポーネントを含む追加の光学コンポーネントを有することができる。例えば、ＬＩＤＡＲアダプタは、選択的な第３レンズ１２６を有することができる。所望の位置で第２ＬＩＤＡＲ出力信号を結合するように、第３レンズ１２６を構成できる。場合によっては、第３レンズ１２６は、所望の位置で第２ＬＩＤＡＲ出力信号を焦点合わせし、又は、コリメートする。例えば、第２比較導波路５０のファセット５２で第２ＬＩＤＡＲ出力信号を焦点合わせし、又は、コリメートするように、第３レンズ１２６を構成できる。ＬＩＤＡＲアダプタは、また、ミラー、及び、プリズムなどの1つ以上の方向変換コンポーネント１２４を有している。図３は、システム戻り信号の第２部分を、サーキュレータ100から第２比較導波路５０のファセット５２、及び／又は、第３レンズ１２６6にリダイレクトする方向変換コンポーネント１２４としてのミラーを有するＬＩＤＡＲアダプタを示す。

【0061】

ＬＩＤＡＲシステムが、ＬＩＤＡＲチップ、及び、ＬＩＤＡＲアダプタを有する場合、ＬＩＤＡＲチップ、電子回路部、及び、ＬＩＤＡＲアダプタは、共通マウント上に配置できる。好適な共通マウントは、これらに限定されないが、ガラス板、金属板、シリコン板、及び、セラミック板を含む。一例として、図４は、図１ＡのＬＩＤＡＲチップ、及び、電子機器３２、及び、共通支持体１４０上の図２のＬＩＤＡＲアダプタを有するＬＩＤＡＲシステムの平面図である。電子回路部３２は、共通支持体に配置されているように図示されているが、電子回路部の全部、又は、一部を、共通支持体外に配置できる。光源４をＬＩＤＡＲチップ外に配置する場合、光源を、共通支持体２４０に、又は、共通支持体１４０外に配置できる。ＬＩＤＡＲチップ、電子回路部、及び／又は、ＬＩＤＡＲアダプタを共通支持体に取り付けるための好適なアプローチは、これらに限定されないが、エポキシ、はんだ、及び、機械的クランプを含む。

【0062】

ＬＩＤＡＲシステムは、追加の受動的な、及び／又は、能動的な光学コンポーネントを有するコンポーネントを有することができる。１つ以上のコンポーネントから出るＬＩＤＡＲ出力信号の一部は、システム出力信号として機能できる。例えば、ＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲチップから、又は、ＬＩＤＡＲアダプタからＬＩＤＡＲ出力信号を受信し、及び、システム出力信号として機能するＬＩＤＡＲ出力信号の全部、又は、一部を出力する1つ以上のビーム操舵コンポーネントを有することができる。例えば、図４は、ＬＩＤＡＲアダプタからＬＩＤＡＲ出力信号を受信するビーム操舵コンポーネント１４２を示す。図４は、共通支持体１４０に配置されるビーム操舵コンポーネントを示しているが、ビームステアリング構成要素を、ＬＩＤＡＲアダプタに、ＬＩＤＡＲチップに、又は、共通支持体１４０外に、配置できる。好適なビーム操舵コンポーネントは、これらに限定されないが、可動ミラー、ＭＥＭＳミラー、光フェーズドアレイ（ＯＰＡｓ）、及び、ＬＩＤＡＲチップ、ＬＩＤＡＲアダプタ、及び／又は、共通支持体を移動させるアクチュエータを含む。

【0063】

電子回路部は、1つ以上のビーム操舵コンポーネント１４２を操作し、システム出力信号を異なるサンプル領域144に操舵できる。サンプル領域は、ＬＩＤＡＲシステムから離れて、ＬＩＤＡＲシステムが信頼できるＬＩＤＡＲデータを提供するように構成される最大距離まで、広がることができる。サンプル領域を、一緒に縫い合わせて、視野を画定できる。例えば、ＬＩＤＡＲシステムに関する視野は、サンプル領域の組み合わせによって占有される空間を含む、又は、その空間を構成する。

【0064】

図５Ａから図５Ｃは、処理コンポーネント２２、第1処理コンポーネント４６、及び、第２処理コンポーネント４８からなるグループから選択された処理コンポーネントの全部、又は、一部として使用するための適切な処理コンポーネントの例を示している。処理コンポーネントは、比較導波路１９６から比較信号を、及び、基準導波路１９８から基準信号を受信する。図１Ａ、及び、図１Ｂに示す比較導波路１８、及び、基準導波路２０は、比較導波路１９６、及び、基準導波路１９８として機能でき、図１Ｃに示す比較導波路１８、及び、第１基準導波路４２は、比較導波路１９６、及び、基準導波路１９８として機能でき、又は、図１Ｃに示す第２比較導波路５０、及び、第２基準導波路４４は、比較導波路１９６、及び、基準導波路１９８として機能できる。

【0065】

処理コンポーネントは、比較導波路１９６に搬送される比較信号を、第１比較導波路２０４、及び、第２比較導波路２０６に分割する第２スプリッタ２００を有する。第１比較導波路２０４は、比較信号の第１部分を光結合コンポーネント２１１に搬送する。第２比較導波路２０８は、比較信号の第２部分を第２光結合コンポーネント２１２に搬送する。

【0066】

処理コンポーネントは、基準導波路１９６に搬送される基準信号を、第１基準導波路２０４、及び、第２基準導波路２０６に分割する第１スプリッタ２０２を有する。第１参照導波路２０４は、基準信号の第１部分を光結合コンポーネント２１１に搬送する。第２基準導波路２０８は、基準信号の第２部分を第２光結合コンポーネント２１２に搬送する。

【0067】

第２光結合コンポーネント２１２は、比較信号の第２部分、及び、基準信号の第２部分を、第２複合信号に結合する。比較信号の第２部分と基準信号の第２部分との間の周波数の差に起因して、第２複合信号は、比較信号の第２部分と基準信号の第２部分との間でうなる。

【0068】

第２光結合コンポーネント２１２は、また、結果として生じる第２複合信号を第１補助検出導波路２１４、及び、第２補助検出導波路２１６に分割する。第１補助検出導波路２１４は、第２複合信号の第１部分を、第２複合信号の第１部分を第１補助電気信号に変換する第１補助光センサ２１８に搬送する。第２補助検出導波路２１６は、第２複合信号の第２部分を、第２複合信号の第２部分を第２補助電気信号に変換する第２補助光センサ２２０に搬送する。好適な光センサの例は、ゲルマニウムフォトダイオード（ＰＤｓ）、及び、アバランチフォトダイオード（ＡＰＤｓ）を含む。

【0069】

場合によっては、第２光結合コンポーネント２１２は、第２複合信号の第１部分に含まれる比較信号の部分（すなわち、比較信号の第２部分の一部）が、第２複合信号の第２部分における比較信号の部分（すなわち、比較信号の第２部分の一部）に対して１８０°ずれた位相となるが、第２複合信号の第２部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第２部分の一部）が、第２複合信号の第１部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第２部分の一部）に対して位相ずれがないように、第2の複合信号を分割する。あるいは、第２光結合コンポーネント２１２は、第２複合信号の第１部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第２部分の一部）が、第２複合信号の第２部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第２部分の一部）に対して１８０°ずれた位相となるが、第２複合信号の第１部分における比較信号の部分（すなわち、比較信号の第２部分の一部）が、第２複合信号の第２部分における比較信号の部分（すなわち、比較信号の第２部分の一部）に対して位相ずれがないように、第２複合信号を分割する。好適な光センサの例は、ゲルマニウムフォトダイオード（ＰＤｓ）、及び、アバランチフォトダイオード（ＡＰＤｓ）を含む。

【0070】

第１光結合コンポーネン２１１は、比較信号の第１部分、及び、基準信号の第１部分を第１複合信号に結合する。比較信号の第１部分と基準信号の第１部分との間の周波数の差に起因して、第１複合信号は、比較信号の第１部分と基準信号の第１の部分との間でうなる。

【0071】

第１光結合コンポーネント２１１は、また、第１複合信号を、第１検出導波路２２１、及び、第２検出導波路２２２に分割する。第１検出導波路２２１は、第１複合信号の第１部分を、第２複合信号の第１部分を第１電気信号に変換する第１光センサ２２３に搬送する。第２検出導波路２２２は、第２複合信号の第２部分を第２電気信号に変換する第２光センサ２２４に搬送する。好適な光センサの例は、ゲルマニウムフォトダイオード（ＰＤｓ）、及び、アバランチフォトダイオード（ＡＰＤｓ）を含む。

【0072】

場合によっては、光結合コンポーネント２１１は、複合信号の第１部分に含まれる比較信号の部分（すなわち、比較信号の第１部分の一部）が、複合信号の第2の部分における比較信号の部分（すなわち、比較信号の第１部分の一部)に対して１８０°ずれた位相となるが、複合信号の第１部分における基準信号の部分（すなわち、比較信号の第１部分の一部）が、複合信号の第２部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第１部分の一部）に対して位相ずれがないように、第１複合信号を分割する。あるいは、光結合コンポーネント２１１は、複合信号の第１部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第１部分の一部）が、複合信号の第２部分における基準信号の部分（すなわち、基準信号の第１部分の一部)に対して１８０°ずれた位相となるが、複合信号の第１部分における比較信号の部分（すなわち、比較信号の第１部分の一部）が、複合信号の第２部分における比較信号の部分（すなわち、比較信号の第１部分の一部）に対して位相がずれないように、複合信号を分割する。

【0073】

第２光結合コンポーネント２１２が、第２複合信号の第１部分における比較信号の部分が、第２複合信号の第２部分における比較信号の部分に対して１８０°ずれた位相となるように、第２複合信号を分割するとき、光結合コンポーネント２１１も、また、複合信号の第１部分に含まれる比較信号の部分が、複合信号の第2の部分における比較信号の部分に対して１８０°ずれた位相となるように、複合信号を分割する。第２光結合コンポーネント２１２は、第２複合信号の第１部分における基準信号の部分が、第２複合信号の第２部分における基準信号の部分に対して１８０°ずれた位相となるように、第２複合信号を分割するとき、光結合コンポーネント２１１も、また、複合信号の第１部分における基準信号の部分が、複合信号の第２部分における基準信号の部分に対して１８０°ずれた位相となるように、複合信号を分割する。

【0074】

基準信号の第１部分と基準信号の第２部分との間に位相ずれを提供するように、第１基準導波路２１０、及び、第２基準導波路２０８を構成する。例えば、基準信号の第１部分と基準信号の第２部分との間に９０度の位相ずれを提供するように、第１基準導波路２１０、及び、第２基準導波路２０８を構成できる。一例として、1つの基準信号の部分は、同相コンポーネントにし、及び、他方は、直交成分コンポーネントにできる。したがって、一方の基準信号の部分は、正弦関数に、及び、他方の基準信号の部分は、余弦関数にできる。一例では、第１基準信号の部分が余弦関数であり、第２基準信号の部分が正弦関数であるように、第１基準導波路２１０、及び、第２基準導波路２０８を構築する。したがって、第２複合信号における基準信号の部分は、第１複合信号における基準信号の部分に対して位相がずれているが、第１複合信号における比較信号の部分は、第２信号における比較信号の部分に対して位相がずれていない。

【0075】

第１光センサ２２３、及び、第２光センサ２２４を、平衡検出器として接続でき、また、第１補助光センサ２１８、及び、第２補助光センサ２２０も、また、平衡検出器として接続できる。例えば、図５Ｂは、電子回路部、第１光センサ２２３、第２光センサ２２４、第１補助光センサ２１８、及び、第２補助光センサ２２０の間の関係の概略を提供する。第１光センサ２２３、第２光センサ２２４、第１補助光センサ２１８、及び、第２補助光センサ２２０を表すために、フォトダイオード用の記号を用いるが、これらのセンサのうちの1つ以上は、他の構成を有することができる。場合によっては、図５Ｂの概略図に示される全てのコンポーネントは、ＬＩＤＡＲチップに含まれる。場合によっては、図５Ｂの概略図に示されるコンポーネントを、ＬＩＤＡＲチップとＬＩＤＡＲチップ外に配置される電子回路部との間に分配する。

【0076】

電子回路部は、第１光センサ２２３、及び、第２光センサを、第１平衡検出器２２５として、並びに、第１補助光センサ２１８、及び、第２補助光センサ２２０を第２平衡検出器２２６として、接続する。特に、第１光センサ２２３と第２光センサ２２４とを直列に接続する。また、第１補助光センサ２１８と第２補助光センサ２２０とを直列に接続する。第１平衡検出器における直列接続は、第１平衡検出器からの出力を第１データ信号として搬送する第１データ線２２８と通信する。第２平衡検出器における直列接続は、第２平衡検出器からの出力を第２データ信号として搬送する第２データ線２３２と通信する。第１データ信号は、第１複合信号を電気的に表したものであり、また、第２データ信号は、第２複合信号を電気的に表したものである。したがって、第１データ信号は、第１波形、及び、第２波形からの寄与を含み、並びに、第２データ信号は、第１波形、及び、第2の波形の複合である。第１データ信号における第１波形の一部は、第１データ信号における第１波形の部分に対して位相がずれているが、第１データ信号における第２波形の一部は、第１データ信号における第２波形の部分に対して同相である。例えば、第2のデータ信号は、第１データ信号に含まれる基準信号の異なる部分に対して位相がずれた基準信号の一部を有している。加えて、第２データ信号は、第１データ信号に含まれる比較信号の異なる部分と同相の比較信号の一部を有している。第1のデータ信号および第2のデータ信号は、比較信号と基準信号との間のうなり、すなわち、第１複合信号における、及び、第２複合信号におけるうなり、の結果としてうなる。

【0077】

電子回路部３２は、第１データ信号、及び、第２データ信号に数学的変換を実行するように構成される変換機構２３８を有している。例えば、数学的変換は、第１データ信号、及び、第２データ信号を入力とする複素フーリエ変換にできる。第１データ信号は、同相成分であり、また、第２データ信号は、その直交成分であるため、第１データ信号、及び、第２データ信号は、共に、第１データ信号が入力の実数成分であり、また、第２データ信号が入力の虚数成分である複素データ信号として作用する。

【0078】

変換機構２３８は、第１データ線２２８から第１データ信号を受信する第１アナログ－デジタル変換コンバータ（ＡＤＣ）２６４を有する。第１アナログ－デジタル変換コンバータ（ＡＤＣ）は、第１データ信号を、アナログ形式からデジタル形式に変換し、第１デジタルデータ信号を出力する。変換機構２３８は、第２データ線２３２から第２データ信号を受信する第２アナログ－デジタル変換コンバータ（ＡＤＣ）２６６を有している。第２アナログ－デジタル変換コンバータ（ＡＤＣ）２２６は、第２データ信号をアナログ形式からデジタル形式に変換し、第２デジタルデータ信号を出力する。第１デジタルデータ信号は、第１データ信号をデジタルで表したものであり、また、第２デジタルデータ信号は、第２データ信号をデジタルで表したものである。したがって、第１デジタルデータ信号、及び、第２デジタルデータ信号は、第１デジタルデータ信号が複素信号の実数成分として作用し、及び、第２デジタルデータ信号が複素データ信号の虚数成分として作用する複素信号として、共に、作用する。

【0079】

変換機構２３８は、複素データ信号を受信する変換コンポーネント２６８を有している。例えば、変換コンポーネント２６８は、第１アナログ－デジタル変換コンバータ（ＡＤＣ）２６４から、第１デジタルデータ信号を入力として受信し、また、第２アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）２６６からも、第２デジタルデータ信号を入力として受信する。時間領域から周波数領域に変換するように、複素信号に対して数学的変換を実行するように、変換コンポーネント２６８を構成できる。数学的変換は、複素高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のような複素変換にできる。複素高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のような複素変換は、反射物体とＬＩＤＡＲチップとの間の半径速度によって引き起こされる、ＬＩＤＡＲ出力信号に対するＬＩＤＡＲ入力信号の周波数のずれのための明確な解決策を提供する。電子回路部は、ＬＩＤＡＲデータ（反射物体とＬＩＤＡＲチップ、又は、ＬＩＤＡＲシステムとの間の距離、及び／又は、半径速度)を生成するさらなる処理のために、変換コンポーネント２６８から出力された1つ以上の周波数ピークを利用する。変換コンポーネント２６８は、ファームウェア、ハードウェア、又は、ソフトウェア、若しくは、それらの組み合わせを使用して、属性付き関数を実行できる。

【0080】

図５Ａは、基準信号の一部を比較信号の一部に結合する光結合コンポーネントを示しているが、処理コンポーネントは、基準信号と比較信号とを結合して、複合信号を形成する単一の光結合コンポーネントを有することができる。その結果、少なくとも基準信号の一部、及び、少なくとも比較信号の一部を合成し、複合信号を形成できる。基準信号の結合部分は、基準信号全体、又は、参照信号の一部にでき、また、比較信号の結合部分は、比較信号全体、又は、比較信号の一部にできる。

【0081】

電子回路部は、システム出力信号の周波数を、経時的に、調整する。システム出力信号は、繰り返し周期に周波数対時間パターンを有している。図５Ｃは、システム出力信号に関する好適な周波数対時間パターンの例を示す。図５Ｃは、周期ｊ、及び、周期ｊ＋１でラベル付けされた2つの周期のシーケンスに関するシステム出力信号の周波数を示している。システム出力信号のベース周波数（ｆ０）は、周期の開始時のシステム出力信号の周波数にできる。図示された複数の周期は、再配置期間を有しておらず、及び／又は、配置期間は、スク数の周期間に配置されていない。結果として、図５Ｃは、連続的なスキャンの結果を示している。

【0082】

複数の周期の各周期は、それぞれが期間インデックスｍに関連付けられ、また、ＤＰｍでラベル付けされるＭのデータ期間を有している。図５Ｃの例では、各周期は、ｍ＝１、及び、ｍ＝２のＤＰｍでラベル付けられた2つのデータ期間を有している。場合によっては、図５Ｃに示されるように、周波数対時間パターンは、異なる周期で互いに対応するデータ期間に関して同じである。対応するデータ期間は、同じ期間インデックスを有するデータ期間である。その結果、データ期間ＤＰ１のそれぞれを、対応するデータ期間とみなすことができ、また、関連する周波数対時間パターンは、図５Ｃにおいて同じである。周期の終わりでは、電子回路部は、周波数を、前の周期を開始したのと同じ周波数レベルに戻す。

【0083】

ＬＩＤＡＲデータは、システムＬＩＤＡＲ信号によって照射される一連のサンプル領域に関して生成される。ＬＩＤＡＲシステムに関する視野は、サンプル領域の組み合わせによって占有される空間を含み、又は、それから構成される。例えば、サンプル領域を、互いに、縫い合わして、視野を画定できる。

【0084】

図５Ｃは、それぞれが、サンプル領域インデックスｋで関連付けられ、また、ＳＲｋにラベル付けられるサンプル領域をラベル付ける。図５Ｃは、サンプル領域ＳＲｋ―１からＳＲｋ＋３をラベル付ける。各サンプル領域は、図５Ｃがサンプル領域に関連付けられるように示すデータ期間中に、システム出力信号で照射される。例えば、サンプル領域ＳＲｋ＋１は、周期ｊ内のＤＰ２でラベル付けされるデータ期間の間、及び、周期ｊ＋１内のＤＰ１でラベル付けされるデータ期間の間、システム出力信号によって照明される。したがって、ＳＲｋ＋１でラベル付けられるサンプル領域は、周期ｊ内のＤＰ２でラベル付けられるデータ期間、及び、周期ｊ＋１内のＤＰ１でラベル付けられるデータ期間に関連付けられる。

【0085】

図５Ｃから明らかなように、１つデータ期間を、1つ以上のサンプル領域に関連付けできる。例えば、周期ｊ内のＤＰ２でラベル付けされるデータ期間は、ＳＲｋ＋１にラベル付けされるサンプル領域、及び、ＳＲｋにラベル付けられるサンプル領域に関連付けられる。したがって、異なるグループのデータ期間は、共通のデータ期間を共有できる。しかしながら、共通データ期間を共有するグループは、グループによって共有されていない1つ以上のデータ期間を有することができる。関連付けられるデータ期間中にシステム出力信号によって、サンプル領域が、照射され、また、異なるサンプル領域を、同じデータ期間で関連付けることができるので、異なるサンプル領域は、互いに重なり合うことができる。

【0086】

システム出力信号を、同じ周期の少なくとも一部のデータ期間の間、チャープできる。チャープは、データ期間が続く間、一定にでき、また、継続できる。例えば、ＤＰ１にラベル付けられるデータ期間、及び、ＤＰ２にラベル付けられるデータ期間の間、電子回路部は、システム出力信号の周波数が、線形変化率αで変化するように、光源を操作する。データ期間ＤＰ１における周波数変化の方向は、データ期間ＤＰ２における周波数変化の方向とは逆である。したがって、システム出力信号のチャープは、同じ周期内の異なるデータ期間に関して異なることができる。

【0087】

複素フーリエ変換から出力される周波数は、それぞれが基準信号に対してうなっている比較信号を有する複素信号のうなり周波数を表す。サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを、サンプル領域に関連付けられるデータ期間のグループからのうなり周波数（ｆＬＤＰ）から生成できる。したがって、電子回路部は、複数のデータ期間のグループの間で、システム出力信号に含まれる光から、サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータの組を生成する。例えば、周期ｊのＤＰ１から決定されるうなり周波数を、周期ｊのＤＰ２から決定されるうなり周波数に結合し、ＳＲｋでラベル付けされるサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを決定できる。したがって、電子回路部は、周期ｊのＤＰ１、及び、ＤＰ２でラベル付けされるデータ期間を有するグループデータ期間から、サンプル領域ＳＲｋに関するＬＩＤＡＲデータの組を生成する。

【0088】

データ期間のグループからサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを決定する方法の一例として、電子回路部が、図５Ｃの周期ｊのデータ期間ＤＰ１に見られるような、データ期間中に出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を増加させるデータ期間中に、以下の式が適用される。ｆｕｂ＝－ｆｄ＋ατ、ここで、ｆｕｂは、変換コンポーネント２６８によって提供される周波（ここでは、ＤＰ１から決定されるｆＬＤＰ)であり、ｆｄは、ドップラーシフト（ｆｄ＝２νｆｃ／ｃ）を表し、ここで、ｆｃは光周波数（ｆ０）を表し、ｃは光の速度を表し、νは反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の半径速度を表し、vは反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の半径速度であり、ここで、反射物体からＬＩＤＡＲシステムに向かう方向を、正の方向と仮定し、及び、ｃは光の速度である。電子回路部が、図５Ｃの周期ｊのデータ期間ＤＰ２に見られるような、データ期間中に出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を減少させるデータ期間中に、以下の式が適用される。ｆｄｂ＝－ｆｄ－ατ、ここで、ｆｄｂは、変換コンポーネント２６８によって提供される周波（ここでは、ＤＰ２から決定されるｆｉ．ＬＤＰ)である。これらの2つの式において、ｆｄ、及び、τは未知数である。電子回路部は、２つの未知数ｆｄ、及び、τに関するこれら2つの方程式を解く。そして、サンプル領域に関する半径速度を、ドップラシフト（ν＝ｃ×ｆｄ／（２ｆｃ））から、定量でき、及び／又は、サンプル領域に関する分離距離を、ｃ×ｆｄ／２から、定量できる。

【0089】

上記の例は、同じ周期（ｃｙｃｌｅｊ）内に入っているデータ期間のグループから、サンプル領域（ＳＲｋ）に関するＬＩＤＡＲデータを生成することを開示する。しかしながら、異なる周期からのデータ期間を有するデータ期間のグループに対して、サンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを、生成できる。例えば、関連付けられたデータ期間を用いて、ＳＲｋ＋１でラベル付けされたサンプル領域に関して、ＬＩＤＡＲデータを、生成できる。例えば、上述のように、周期ｊ内のＤＰ２でラベル付けられたデータ期間からのｆｄｂの値、及び、周期ｊ＋１内のＤＰ１でラベル付けられたデータ期間からのｆｕｂの値を用いて、ＳＲｋ＋１でラベル付けされたサンプル領域に関するＬＩＤＡＲデータを、生成できる。

【0090】

いくつかの例では、1つ以上の物体がサンプル領域に存在する。異なる物体は、物理的に別個の物体である必要はなく、また、同じ物体の異なる表面にできる。1つ以上の物体がサンプル領域内に存在する場合、変換は、1つ以上の周波数を出力し、各周波数を、異なる物体に関連付ける可能性がある。同じ周期の異なるデータ期間において同じ物体から生じる周波数を、対応する周波数対とみなすことができる。ＬＩＤＡＲデータを、変換によって出力される対応する周波数対ごとに生成できる。結果として、サンプル領域の物体の各物体に関して、異なるＬＩＤＡＲデータを生成できる。

【0091】

図５Ｃの周期は、2つ以上のデータ期間を有することができる。例えば、図５Ｄは、システム出力信号の周波数、時間、周期、及び、データ期間との間の関係の一例を示し、各周期は、2つ以上のデータ期間を有する。図５ＣのDP 3でラベル付けられるデータ期間は、同じ対応する周波数対に属する周波数を合わすことを可能にする。例えば、周期２のＤＰ１のフィードバック期間の間、及び、周期２のDP２のフィードバック期間の間も、1つ以上の周波数対を合わすことができる。これらの状況では、どのＤＰ２からの周波数ピークが、どのＤＰ１からの周波数ピークに対応するのかが、明確でないことがある。その結果、サンプル領域の物体に関するＬＩＤＡＲデータを生成するために、どの周波数を、一緒に用いる必要があるのかが、明確でないことがある。その結果、対応する周波数を特定する必要があることがある。対応する周波数が、サンプル領域内の同じ反射物体からの周波数であるように、対応する周波数の識別を、実行できる。ＤＰ３でラベル付けられたデータ期間を用いて、対応する周波数を見つけることができる。ＬＩＤＡＲデータを、対応する周波数の対ごとに生成でき、また、サンプル領域の異なる反射物体に関するＬＩＤＡＲデータとして、みなし、及び／又は、処理できる。

【0092】

対応する周波数の特定の例は、図５Ｄに示すように、周期が3つのデータ期間（ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３）を有するＬＩＤＡＲシステムを使用する。システム出力信号によって照射されるサンプル領域に２つの物体が存在する場合、変換コンポーネント２６８は、DP１の間にｆｕｂ：ｆｕ１、及び、ｆｕ２に関する2つの異なる周波数を出力し、また、DP２の間にｆｄｂ：ｆｄ１、及び、ｆｄ２に関する他の2つの異なる周波数を出力する。この場合、可能性のある周波数対は、（ｆｄ１、ｆｕ１）；（ｆｄ１、ｆｕ２）；（ｆｄ２、ｆｕ１）；及び、（ｆｄ２、ｆｄｕ２）である。ｆｄ、及び、τの値を、可能性のある周波数対のそれぞれに関して、計算できる。ｆｄ、及び、τの値の各対を、ｆ３＝－ｆｄ＋α３τ０に代入し、可能性のある各周波数対に関する理論的なｆ３を生成できる。α３の値は、ＤＰ１、及び、ＤＰ２で用いられるαの値とは異なる。図５Ｄでは、α３の値はゼロである。この場合、変換コンポーネント２６８は、また、それぞれが、サンプル領域内の１つの物体に関連付けられるｆ３に関する2つの値を出力する。実際のｆ３値のそれぞれに最も近い理論的なｆ３値を有する周波数ペアを、対応する対とみなす。上述したように、ＬＩＤＡＲデータを、対応する対のそれぞれに関して生成でき、また、サンプル領域の異なる1つの反射物体に関するものとして、みなし、及び／又は、処理する。対応する周波数の各対を、上述の式で利用し、ＬＩＤＡＲデータを生成できる。生成されたＬＩＤＡＲデータは、サンプル領域内の１つの物体に関するものであろう。その結果、サンプル領域に関して、複数の異なるＬＩＤＡＲデータ値を生成でき、異なるＬＩＤＡＲデータ値の各々が、サンプル領域の異なる１つの物体に対応する。

【0093】

図５Ｄに示される周波数対時間パターンは、単一のデータ期間に関連付けられる３つのサンプル領域を示す。さらに、図５Ｄ は、各サンプル領域に関連付けられる３つのデータ期間を示す。しかしながら、各データ期間に関連付けられるサンプル領域の数よりも異なる数のデータ期間を、各サンプル領域に関連付けることができる。例えば、図５Ｅは、３つのデータ期間が、各サンプル領域に関連付けられるが、２つのサンプル領域のみが各データ期間に関連付けられるように構成される図５Ｄの周波数対時間パターンを示す。

【0094】

図５Ｃから図５Ｅは、各データ期間の持続時間は、同じであるように示しているが、異なるデータ期間の持続時間は、異なることができる。例えば、図５ＤのＤＰ３でラベル付けられたデータ期間の持続時間は、ＤＰ２でラベル付けられたデータ期間とは、異なることができる。図５Ｃから図５Ｅは、また、同じ周波数変化率（α）を有する同じ周期の少なくとも２つのデータ期間を示している；が、同じ周期の異なるデータ期間は、異なる周波数変化率を有することができる。例えば、図５Ｆは、システム出力信号の周波数、時間、周期、及び、データ期間との間の関係の一例を示し、同じ周期の異なるデータ期間は、異なる周波数変化率を有している。同じサイクル内の異なるデータ期間が、異なる周波数変化率、及び／又は、異なる持続時間を有する場合、ＬＩＤＡＲデータの生成に関する好適なアプローチは、限定されないが、米国特許出願シリアル番号１６／８４８，８２９、出願日２０２０年４月１４日、発明の名称「ＬＩＤＡＲシステムにおけるサンプリングレートの低減」に開示され、また、本願に全体的に組み込まれるアプローチであり、また、米国特許出願シリアル番号１６／８４８，８１８、出願日２０２０年４月１４日、発明の名称「視野内の領域の同時ＬＩＤＡＲ測定」に開示され、また、本願に全体的に組み込まれるアプローチである。

【0095】

ＬＩＤＡＲチップのための適切なプラットフォームは、これに限定されないが、シリカ、リン化インジウム、及び、シリコン・オン・インシュレータウェハを含む。図６は、シリコン・オン・インシュレータウェハから構成されるチップの一部の断面である。ＳＯＩ (Ｓｉｌｉｃｏｎ－Ｏｎ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ) ウエハは、基板３１２と光透過媒体３１４との間に埋め込み層３１０を有している。シリコン・オン・インシュレータウェハにおいて、埋め込み層３１０は、シリカである一方、基板３１２、及び、光透過媒体３１４は、シリコンである。ＳＯＩウエハのような光学的プラットフォームの基板３１ウエハＬＩＤＡＲチップ全体のベースとして機能できる。例えば、図１Ａから図１ＣのＬＩＤＡＲチップに示される光学的コンポーネントを、基板３１２の上面、及び／又は、側面接して、又は、その上に配置できる。

【0096】

図６は、シリコン・オン・インシュレータウェハから構成されるＬＩＤＡＲチップでの使用に好適な導波管構造を含むＬＩＤＡＲチップの一部分の断面図である。光伝送媒体のリッジ３１６は、光伝送媒体のスラブ領域３１８から離れて延びている。光信号を、リッジ３１６の頂点と埋め込み酸化物層３１０との間に拘束する。

【0097】

図６に、リッジ導波路の寸法をラベル付けする。例えば、リッジは、ｗでラベル付けられる幅、及び、ｈでラベル付けられる高さを有している。スラブ領域の厚さを、Ｔでラベル付ける。ＬＩＤＡＲアプリケーションでは、これらの寸法は、他のアプリケーションで用いられるよりも、より高いレベルの光パワーを使用する必要があるため、他の寸法よりも、より重要であり得る。（ｗでラベル付けられる）リッジ幅は、１μｍよりも大きく、４μｍよりも小さく、（ｈでラベル付けられる）リッジ高さは、１μｍよりも大きく、４μｍよりも小さく、スラブ領域厚さは、０．５μｍより大きく、３μｍよりも小さい。これらの寸法は、導波路の直線の、又は、実質的に直線の部分、導波路の湾曲部分、及び、導波路のテーパ部分に適用できる。したがって、導波管のこれらの部分は、シングルモードとなるだろう。しかしながら、場合によっては、これらの寸法は、導波路の直線の、又は、実質的に直線の部分に適用する。加えて、又は、あるいは、導波路の湾曲部分は、導波路の湾曲部分における光損失を低減するために、薄くされたスラブ厚さを有することができる。例えば、導波管の湾曲部分は、０．０μｍ以上、０．５μｍより小さい厚さのスラブ領域から離れて延びるリッジを有することができる。上記の寸法は、一般的に、シングルモード構造を有する導波路の直線なお、又は、実質的に直線の部分を提供する一方、それらは、マルチモードであるテーパ部分、及び／又は、湾曲部分という結果をもたらすことができる。実質的に高次モードを励起しないテーパを用いて、マルチモードの幾何学的形状の間でのシングルモードの幾何学的形状への結合を、行うことができる。したがって、導波路で搬送される信号が、マルチモード寸法を有する導波路部分で搬送される場合であっても、シングルモードで搬送されるように、導波路を構成できる。図６に関連して開示される導波路構造は、図１Ａから図１Ｃにしたがって構築されるＬＩＤＡＲチップの導波路の全部、又は、一部に適している。

【0098】

ＬＩＤＡＲチップにおいて導波路と接続される光センサを、チップから分離し、その後にチップに取り付けられるコンポーネントにできる。例えば、光センサは、フォトダイオード、又は、アバランチフォトダイオードにできる。好適な光センサコンポーネントの例は、限定されないが、日本の浜松市に位置する浜松により製造されるＩｎＧａＡｓ ＰＩＮ フォトダイオード、又は、日本の浜松市に位置する浜松により製造されるＩｎＧａＡｓ ＡＰＤ（アバランチフォトダイオード）を含む。これらの光センサを、ＬＩＤＡＲチップに、中心に配置できる。あるいは、光センサで終端する導波路の全部、又は、一部は、チップの端部に配置されるファセットで終端でき、光センサがファセットを通過する光を受光するように、光センサを、ファセットを超えて、チップの端部に取り付けできる。チップから分離するコンポーネントである光センサの使用は、第１補助光センサ２１８、第２補助光センサ２２０、第１光センサ２２３、及び、第２光センサ２２４からなるグループから選択される光センサの全部、又は、一部に適している。

【0099】

分離コンポーネントである光センサの代わりとして、光センサの全部、又は、一部を、チップに統合できる。例えば、シリコン・オン・インシュレータウェハから構成されるチップのリッジ導波路と接続する光センサの例を、その全体が本明細書に組み込まれる、光学エクスプレスＶｏｌ．１５、Ｎｏ．２１、１３９６５－１３９７１（２００７）；米国特許番号第８，０９３，０８０号、発行日２０１２年１月１０日；米国特許番号第８，２４２，４３２号、発行日２０１２年８月１４日；及び、米国特許番号第６，１０８，４７２号、発行日２０００年８月２２日に見つけることができる。チップに統合された光センサの使用は、補助光センサ２１８、第２補助光センサ２２０、第１光センサ２２３、及び、第２光センサ２２４からなるグループから選択される光センサの全部、又は、一部に適している。

【0100】

ユーティリティ導波路１２に接続する光源４は、ＬＩＤＡＲチップから分離し、そして、ＬＩＤＡＲチップに取り付けられるレーザチップにできる。例えば、光源４は、フリップ－チップ配置を用いてチップに取り付けられるレーザチップにできる。フリップ－チップ配置の使用は、光源4が、シリコン・オン・インシュレータウェハから構成されるチップのリッジ導波路と接続される場合に、好適である。あるいは、ユーティリティ導波路１２は、外部の共振器レーザのための反射器として作用するブラッグ格子のような光学格子（図示せず）を有することができる。これらの例では、光源４は、ＬＩＤＡＲチップから分離し、そして、フリップ－チップ配置でＬＩＤＡＲチップに取り付けられる利得要素を有することができる。シリコン・オン・インシュレータウェハからシリコン・オン・インシュレータウェハ得要素とリッジ導波路との間の好適なインタフェースの例を、その全体が本明細書に組み込まれる、米国特許番号第９，７００，２７８号、発行日２０１７年７月１１日、及び、米国特許番号第５，９９１，４８４号、発行日１９９９年１１月２３日に見つけることができる。光源４が利得要素、又は、レーザチップである場合、電子回路部３２は、利得要素、又は、レーザキャビティを通して印加される電流のレベルを変化させることによって、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を変更できる。

【0101】

好適な電子回路部３２は、これらに限定されないが、アナログ電気回路、デジタル電気回路、プロセッサ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コンピュータ、マイクロコンピュータ、又は、上記の操作、監視、及び、制御機能を実行するために好適な組み合わせを有し、又は、構成する制御部を有することができる。いくつかの例では、制御部は、操作、制御、及び、監視機能の実行中に、制御部によって実行される命令を有するメモリへアクセスする。電子回路部を、単一の位置に単一のコンポーネントとして図示しているが、電子回路部は、互いに独立し、及び／又は、異なる場所に配置される複数の異なるコンポーネントを有することができる。加えて、上述のように、開示される電子回路部の全部、又は、一部を、チップの統合される電子回路部を有するチップに含めることができる。

【0102】

上述のＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲチップ、ＬＩＤＡＲアダプタ、光源、光センサ、導波路、及び、増幅器のような複数の光学コンポーネントを有している。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲシステムは、図示される光学コンポーネントに加えて、又は、図示される光学コンポーネントの代替として、1つ以上の受動的な光学コンポーネントを有する。受動的な光学コンポーネントは、可動部分を除くソリッドステートのコンポーネントにできる。好適な受動光学コンポーネントは、これらに限定されないが、レンズ、ミラー、光学格子、反射面、スプリッタ、分波器、マルチプレクサ、偏光子、偏光スプリッタ、及び、偏光回転子を含む。いくつかの例では、ＬＩＤＡＲシステムは、図示される光学コンポーネントに加えて、又は、図示される光学コンポーネントの代替として、1つ以上の能動的な光学コンポーネントを有する。好適な能動的なコンポーネントは、これらに限定されないが、光スイッチ、位相チューナ、減衰器、操舵可能ミラー、操舵可能なレンズ、チューナブルデマルチプレクサ、チューナブルマルチプレクサを含む。

【0103】

本発明の他の実施形態、組み合わせ、及び、修正は、当業者にとって、これらの教示の観点で、容易に行われるであろう。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲のみによって限定されるものであり、それは、上記の明細書、及び、添付図面と併せて見たときに、そのような実施形態、及び、修正の全てを含む。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図6】

【国際調査報告】