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▶ シルク テクノロジーズ インコーポレイティッドの特許一覧
(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】2023-10-23
(54)【発明の名称】遠隔撮像システムにおける偏光分離
(51)【国際特許分類】
G01S 7/481 20060101AFI20231016BHJP
G02B 6/27 20060101ALI20231016BHJP
G02B 6/125 20060101ALI20231016BHJP
G02B 6/126 20060101ALI20231016BHJP
G02B 6/12 20060101ALI20231016BHJP
G02B 6/42 20060101ALI20231016BHJP
G01S 17/34 20200101ALI20231016BHJP
G02B 27/28 20060101ALN20231016BHJP
【ＦＩ】
G01S7/481 A
G02B6/27
G02B6/125 301
G02B6/126
G02B6/12 301
G02B6/42
G01S17/34
G02B27/28 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023520283
(86)(22)【出願日】2021-09-28
(85)【翻訳文提出日】2023-04-08
(86)【国際出願番号】 US2021052485
(87)【国際公開番号】W WO2022072387
(87)【国際公開日】2022-04-07
(31)【優先権主張番号】17/062,618
(32)【優先日】2020-10-04
(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】クーナス、プラカシュ
(72)【発明者】
【氏名】フ、シュレン
(72)【発明者】
【氏名】アスガリ、メヘディ
(72)【発明者】
【氏名】ルフィ、ブラッドレー ジョナサン
(72)【発明者】
【氏名】ベールーズプール、ベーナム
【テーマコード（参考）】
2H137
2H147
2H199
5J084
【Ｆターム（参考）】
2H137AA04
2H137AA14
2H137AB11
2H137AB16
2H137BA44
2H137BA45
2H137BA46
2H137BB02
2H137BB12
2H137BB17
2H137BB25
2H137BC02
2H137BC07
2H137BC43
2H137BC50
2H137BC51
2H137DA39
2H137FA06
2H147AA02
2H147AB04
2H147AB05
2H147AB11
2H147AB21
2H147BD01
2H147BE13
2H147BE15
2H147BE22
2H147CA08
2H147CA13
2H147CA22
2H147CA23
2H147CD02
2H147EA12C
2H147EA13C
2H147EA14C
2H199AB37
2H199AB45
5J084AA04
5J084BA03
5J084BA36
5J084BA48
5J084BB01
5J084BB17
5J084BB21
5J084BB28
5J084BB34
5J084CA08
(57)【要約】
本明細書に記載のシステム及び方法は、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）システム等の撮像システムに関連付けられたレーザー信号及び／または入射光信号の偏光分離に関する。例示的な実施形態では、入射光信号を偏光分離器に誘導し、入射光信号の２つの偏光状態を捕捉するように構成されたシステムが記載される。いくつかの場合では、前記レーザー信号を２つの異なる偏光状態に変換し得る。本システムは、入射光信号の２つの偏光状態をレーザー参照信号の対応する偏光状態と共に個別に処理して、前記撮像システムの視野内の反射物体に関連する情報を抽出し得る。前記偏光分離器は、撮像システムに関連する出射光信号及び入射光信号を処理するために使用される光集積回路（ＰＩＣ）の端部に隣接して配置された複屈折結晶であってもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
偏光分離のための電気光学システムであって、該システムは、少なくとも１つの入力信号を受信して、
前記少なくとも１つの入力信号に基づいて、該少なくとも１つの入力信号の第１偏光部分及び第２偏光部分を生成するように
構成された複屈折結晶；及び
該複屈折結晶から第１入力導波路を介して該少なくとも１つの入力信号の第１偏光部分を受信し、そして
該複屈折結晶から第２入力導波路を介して該少なくとも１つの入力信号の第２偏光部分を受信する
ように構成された光集積回路(ＰＩＣ)
を含み、前記第１入力導波路及び前記第２入力導波路に関連付けられた分離距離は、該複屈折結晶の寸法に基づく、
前記システム。
【請求項2】
前記ＰＩＣが、出力導波路を介して出力信号を送信するようにさらに構成され、前記少なくとも１つの入力信号が、前記電気光学システムの視野(ＦＯＶ)内に位置する物体からの出力信号の反射に関連付けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記ＰＩＣが、対応する入力導波路を介して追加の入力信号の偏光部分を受信するようにさらに構成され、該追加の入力信号の偏光部分が、前記電気光学システムの前記ＦＯＶ内に位置する異なる物体からの出力信号の少なくとも１回の反射に関連付けられる、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記複屈折結晶の寸法が、約１００μｍを超えてかつ２ｍｍ未満のその長さに対応する、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記第１入力導波路及び前記第２入力導波路に関連付けられた分離距離が、数μｍ～２００μｍの間で変動する、請求項３に記載のシステム。
【請求項6】
前記ＰＩＣが、前記出力信号に基づいて第１参照信号を生成し、そして前記少なくとも１つの入力信号の第１偏光部分を該第１参照信号と干渉させることに基づいて第１光拍動信号を生成するようにさらに構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項7】
前記ＰＩＣが、第１マルチモード干渉（ＭＭＩ）装置を備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記第１ＭＭＩ装置が、２×２ＭＭＩ装置であり、前記第１ＭＭＩ装置が、前記第１光拍動信号を生成するように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記出力信号を生成するように構成されたレーザー、及び少なくとも前記第１光拍動信号を受信するように構成された光センサーの第１ペアーをさらに含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項10】
前記光センサーの第１ペアーが、前記第１光拍動信号を第１電気拍動信号にそれぞれ変換するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項11】
偏光分離のための電気光学システムであって、該システムは、出力信号を生成する
ように構成されたレーザー、
該出力信号を受信して、
該出力信号に関連付けられた横方向電気（ＴＥ）信号を生成し、そして
該出力信号に関連付けられた横方向磁気（ＴＭ）信号を生成する
ように構成された偏光回転子、
該出力信号に関連付けられたＴＥ信号及びＴＭ信号を受信して、
第１屈折角で該ＴＥ信号を送信し、そして
第２屈折角で該ＴＭ信号を送信する
ように構成された第１複屈折結晶、
少なくとも１つの入力信号を受信して、
該少なくとも１つの入力信号に基づいて、該少なくとも１つの入力信号の第１偏光部分及び第２偏光部分を生成する
ように構成された第２複屈折結晶、及び
前記第１複屈折結晶から前記出力信号に関連付けられたＴＥ信号を受信し、
前記第１複屈折結晶から前記出力信号に関連付けられたＴＭ信号を受信し、
前記第２複屈折結晶から第１入力導波路を介して前記少なくとも１つの入力信号のＴＥ部分を受信し、そして
前記第２複屈折結晶から第２入力導波路を介して前記少なくとも１つの入力信号のＴＭ部分を受信する
ように構成された光集積回路(ＰＩＣ)
を含む、前記システム。
【請求項12】
前記第１入力導波路及び前記第２入力導波路に関連付けられた第１分離距離が、前記第２複屈折結晶の少なくとも１つの寸法に基づく、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記ＰＩＣが、ＴＥ出力信号を放射するように構成された出力導波路を介して前記ＴＥ信号を受信し、そしてＴＭ光信号をサポートするように構成されたＴＭ導波路を介して前記ＴＭ信号を受信するようにさらに構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項14】
前記出力導波路及び前記ＴＭ導波路に関連付けられた第２分離距離が、前記第１複屈折結晶の少なくとも１つの寸法に基づく、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
前記第２複屈折結晶の少なくとも１つの寸法が、約１００μｍを超えてかつ２ｍｍ未満のその長さに対応する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項16】
前記第１入力導波路及び前記第２入力導波路に関連付けられた第１分離距離が、数μｍ～２００μｍの間で変動する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項17】
前記出力導波路及び前記ＴＭ導波路に関連付けられた第２分離距離が、数μｍ～２００μｍの間で変動する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項18】
前記ＰＩＣが、前記ＴＥ出力信号に基づいて第１参照信号を生成し、そして
前記ＴＭ光信号に基づいて第２参照信号を生成する
ようにさらに構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項19】
前記ＰＩＣが、前記少なくとも１つの入力信号のＴＥ部分を前記第１参照信号と干渉させることに基づいて第１光拍動信号を生成し、そして
前記少なくとも１つの入力信号のＴＭ部分を前記第２参照信号と干渉させることに基づいて第２光拍動信号を生成する
ようにさらに構成される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項20】
前記ＰＩＣが、前記第１光拍動信号を生成するように構成された第１マルチモード干渉（ＭＭＩ）装置、及び
前記第２光拍動信号を生成するように構成された第２ＭＭＩ装置
を備える、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【分野】
【0001】
本発明は、撮像システムに関する。特に、本発明は、周波数変調連続波(ＦＭＣＷ)に基づくＬＩＤＡＲ(光検出及び測距)システムに関する。
【背景】
【0002】
総合的な光工学における最近の進歩により、フォーム ファクター、低損失、及び高速動作の面で改良された撮像システムの設計プラットフォームが提供された。例えば、統合されたオンチップ レーザー、導波路等の光学的な構成要素、及び電子機器を備えたＬＩＤＡＲシステムは、無人車両、ドローン、自律型ロボット、及びその他の撮像分野にわたる自律型撮像応用の革命への道を開いている。特に、ＦＭＣＷに基づくＬＩＤＡＲは、周辺光の干渉に影響されず、各撮像ピクセルに速度、深度、反射光ビームに関連付けられた偏光情報等複数のデータ メトリックを提供する先端的な撮像技術として浮上している。
【0003】
しかし、ＦＭＣＷに基づくＬＩＤＡＲの潜在的な欠点として、スキャナ システムの動作が高速化するにつれて、信号の捕捉が失われことがある。例えば、一部の微小電気機械（ＭＥＭＳ）スキャナは、標的視野（ＦＯＶ）を走査するためにレーザー出力ビームを使用しながら連続的に回転するように構成された１つまたは複数のミラーを備える。フォーム ファクターが縮小されたフォトニック集積回路(ＰＩＣ)に依存するＦＭＣＷに基づくＬＩＤＡＲシステムは、多くの場合、反射レーザー ビームを受信するために、ミクロンサイズの入力ファセットを備える。大きな開口部を備えた受動的な外部光学系(レンズ等)は、反射レーザー ビームの大部分を捕捉できることがあるが、これらのビームは、ＰＩＣの対応する入力ファセットに到達するために、スキャナ ミラーを経由する必要がある。該ミラーの連続的な動きは、代わりに、入射レーザービームの一部を対応する入力ファセットから遠ざけることができ、それによって帰還信号の捕捉が失われる。入射光ビームとして同じＦＯＶからの帰還信号が撮像装置の入力ファセットから離れる方向に誘導されるこの現象は、「ウォークオフ」と称されることがある。帰還信号に関連付けられた光子の損失は、走査速度や動作範囲を制限し、また信号対ノイズ比(ＳＮＲ)を低下させ、これにより、ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲの性能を低下させ得る。
【0004】
ウォークオフ軽減に取り込むＦＭＣＷシステムは、様々な時間間隔で様々な角度で帰還する信号を捕捉するために、複数の入力ファセットに依存する場合がある。複数の入力ファセットは、そうでなければ失われていた帰還光子の大部分を捕捉することができる。これらの光子に関連付けられた偏光固有の情報を取得するために、ＦＭＣＷシステムには、入射信号または帰還信号を２つの偏光成分、即ち、横方向電気(ＴＥ)成分と横方向磁気(ＴＭ)成分に分割できる偏光分離器の要素を含めることができる。そのため、偏光に敏感な光学的な構成要素を介して両方の偏光状態に関連付けられた情報を抽出でき、これにより、ＦＭＣＷシステムの性能を改善することができる。この性能の改善には、損失の少ないピクセル、高いＳＮＲ、及び標的材質の種類に関する情報を提供できる標的反射率固有の情報を有するより高密度なポイント クラウドが含まれる。
【概要】
【0005】
本概要は、本明細書の開示の重要または必須の特徴を特定することを意図したものではなく、その特定の特徴及び変形を単に要約するものである。その他の詳細及び特徴についても、以降の部分で説明する。
【0006】
本明細書で説明する特徴のいくつかは、前記ウォークオフ効果を軽減するためのシステム及び装置に関する。いくつかの実施形態では、撮像装置（例えば、ＬＩＤＡＲチップ）は、単一の出力導波路及び複数の入力導波路を備え得る。該単一の出力導波路は、出力された撮像信号を搬送するように構成され得る。また、該複数の入力導波路は、反射された撮像信号を前記撮像装置に結合するように構成され得る。複数の入力導波路は、ＦＯＶ、速軸速度、遅軸速度、動作範囲、動作波長、チャープ帯域幅、チャープ周波数、及び／またはチャープ期間等の様々なパラメータに基づいて離間され得る。入力導波路間の間隔はさらに、前記撮像システム（例えば、ＬＩＤＡＲシステム）で使用される光学系（例えば、照準器、レンズ等）及び／または導波路結合係数に基づくことができる。いくつかの実施形態では、前記システムは、上述の様々なパラメータ及び／または撮像装置の構成に基づいて、ウォークオフ軽減パラメータを測定することができる。
【0007】
いくつかの実施形態では、複数の入力導波路を備えた撮像装置は、走査ミラーが速軸及び遅軸を中心に回転し続けるときに、所与の撮像ＦＯＶに関連付けられた帰還光子を受信し続けるように構成され得る。例えば、前記複数の入力導波路の第１入力導波路は、撮像システムに最も近い物体から帰還光子を受信してもよく、一方、前記複数の入力導波路の第２入力導波路は、わずかに遠くに位置する物体から帰還光子を受信してもよい。次に、前記複数の入力導波路の第３入力導波路は、該システムの動作に関して所与の最大範囲について、該撮像システムから最も遠くに位置する物体から帰還光子を受信してもよい。このように、前記撮像システムは、走査ミラーの異なる方向での帰還光子の捕捉を最大化することによって、帰還信号の損失を最小化するように構成されることができる。これにより、前記撮像システムは、撮像の質を低下させずに、より高い撮像速度で標的領域を走査することができる。
【0008】
いくつかの実施形態では、複数の入力導波路の各ペアーの間の間隔を変えることによって、前記撮像システムの動作範囲を拡大し得る。例えば、異なる動作範囲に対して帰還光子の捕獲を最大化することにより、前記撮像システムは、短い動作範囲及び中程度の動作範囲に位置する物体を同時に検出できる場合がある。いくつかの場合では、同じ走査速度を維持しながら、前記撮像システムの動作範囲を拡大し得る。これにより、コストを増加させずに、高性能の撮像システムを開発することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本明細書におけるいくつかの特徴は、限定ではなく例として示されている。添付の図面において、同様の参照番号は、同様の要素を指す。
【0010】
図１は、本明細書に記載の様々な実施形態による遠隔撮像システムを示す。
【0011】
図２は、本明細書に記載の様々な実施形態によるＬＩＤＡＲチップの例示的な図を示す。
【0012】
【0013】
【0014】
図５は、本明細書に記載の様々な実施形態によるＬＩＤＡＲチップの端部に隣接して配置された偏光分離器の図を示す。
【0015】
【詳細な説明】
【0016】
ここで、例示的な実施形態を、添付の図面を参照してより完全に説明する。多くの代替形態は、具現化され得る。また、例示的な実施形態は、本明細書に記載された例示的な実施形態に限定されると解釈されるべきではない。これらの図面において、同様の参照番号は、同様の要素を指す。
【0017】
理解されるように、「第１」や「第２」等の用語を本明細書で使用して様々な要素を説明しているが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではない。本明細書で使用される「及び／または」の用語は、１つまたは複数の関連項目の任意及びすべての組み合わせを含む。特に明記されていない限り、または議論から明らかな場合を除き、「処理する」、「コンピューター処理する」、「計算する」、「測定する」、または「表示する」等の用語は、計算システムのレジスタ内の物理的、電子的な量として表されるデータを操作して変換し、また、該計算システムのメモリ、レジスタ、またはその他のそのような情報を保存、伝送、または表示する装置内の物理的な量として同様に表される他のデータへ記憶する計算システムまたは同様の電子計算装置の動作及びプロセスを指す。
【0018】
以下の説明では、例示的な実施形態は、特定のタスクを実行するか、特定の抽象データタイプを実行するルーチン、プログラム、物体、構成要素、データ構造等を含むプログラムモジュールまたは機能プロセスとして実行され得るか、また、電子システム(例えば、撮像及び表示装置)におけるハードウェアを使用して実行され得る動作の記号表現（例えば、フローチャート、フロー図、データフロー図、構造図、ブロック図等の形式）を参照して説明される。そのような既存のハードウェアは、デジタル信号プロセッサ(ＤＳＰ)、カスタムＩＣ(ＡＳＩＣ)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(ＦＰＧＡ)、中央処理ユニット(ＣＰＵ)等の１つまたは複数を含み得る。
【0019】
本明細書に開示されるように、「記憶媒体」、「コンピューターで読み取り可能な記憶媒体」、または「非一時的なコンピューターで読み取り可能な記憶媒体」の用語は、読み取り専用メモリ(ＲＯＭ)、ランダム アクセス メモリ(ＲＡＭ)、磁気ＲＡＭ、磁気ディスク記憶メモリ、光学記憶媒体、フラッシュ メモリ装置、及び/または情報を保存するためのその他の有形の機械読み取り可能媒体を含む、データを保存するための装置の１つまたは複数を表し得る。「コンピューター読み取り可能なメモリ」の用語は、携帯可能なまたは固定の記憶装置、光記憶装置、及び命令及び/またはデータを保存、収容、または搬送できる様々な他の媒体を含み得るが、これらに限定されない。
【0020】
さらに、例示的な実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはそれらの任意の組み合わせによって実行され得る。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、またはマイクロコードで実行される場合、必要なタスクを実行するためのプログラム コードまたはコード セグメントは、機械またはコンピューターで読み取り可能な媒体に保存され得る。ソフトウェアで実行される場合、プロセッサは、必要なタスクを実行するようにプログラムされ、それによって専用のプロセッサまたはコンピューターに変換される。
【0021】
図１は、遠隔撮像システム１００の概略図を示す。該撮像システムは、光信号を生成、送信、及び／または受信するための光集積回路(ＰＩＣ)を含める撮像装置１０１を備え得る。該撮像システムは、光信号を操縦するための機構１０６（例えば、走査モジュール、マイクロ電子機械ミラー、アレイ導波路回折格子、光フェーズドアレイ等）、制御ユニット１０４、分析ユニット１１０、 少なくとも１つの表示ユニット１１２、インターフェース電子機器１０２、光学系 (例: 照準器、レンズ等)、及びその他の様々な処理要素(ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ、回路、メモリ等)をさらに備えることができる。いくつかの実施形態では、該撮像システムは、グラフィカル ユーザー インターフェース(ＧＵＩ)等の１つまたは複数の通信インターフェースを含み得る。
【0022】
ＰＩＣ１０１は、電子機器１０２及び様々な処理要素（例えば、電気回路、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＣＰＵ）と通信する上記の非一時的なコンピューターで読み取り可能な記憶媒体等のメモリを含める制御ユニット１０４とインターフェースし得る。前記電子機器は、単一の場所にある単一の構成要素として示されているが、該電子機器は、互いに独立し、かつ/または異なる場所に配置された複数の異なる構成要素を含んでもよい。また、上述のように、開示された電子機器の全部または一部は、前記チップと一体化され得る電子機器を含むチップ上に含まれ得る。前記電子機器は、前記ＬＩＤＡＲシステムの一部を構成し得る。
【0023】
撮像システム１００は、ＰＩＣ１０１の１つまたは複数の光学的な構成要素及び／または走査モジュール１０６を制御して、標的領域１０８を走査するように構成されてもよい。例えば、撮像システム１００は、約１０～１８０度のＦＯＶにわたって標的領域１０８を、走査モジュール１０６の速軸については５０Ｈｚ～数ｋＨｚ及び遅軸については数Ｈｚ～数十Ｈｚのおおよその走査速度で走査するように構成された出力撮像信号を生成し得る。
【0024】
いくつかの実施形態では、前記撮像システムは、ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムであってもよく、前記ＰＩＣは、ＬＩＤＡＲチップまたはＬＩＤＡＲチップの一部であってもよい。前記ＬＩＤＡＲシステムは、異なるチャープ期間にわたって周波数が変調されたＬＩＤＡＲ出力信号等の出力光信号を生成し得る。例えば、前記ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数は、第１チャープ期間(ｔ１)にわたって直線的に増加し、第２チャープ期間(ｔ２)にわたって直線的に減少し得る。これにより、ＬＩＤＡＲ出力信号の波長が、異なるチャープ期間にわたって変動し得る。例えば、ＬＩＤＡＲ出力信号の波長は、オンチップレーザーの動作の波長範囲に応じて、約１２００ｎｍ～１３２０ｎｍ、１４００ｎｍ～１５９０ｎｍ、及び１９００ｎｍ～２１００ｎｍの間で変動し得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の光源（例えば、レーザー）は、約１５５０ｎｍを中心とする波長を有するＬＩＤＡＲ出力信号を生成するように構成されてもよい。出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数が直線的に増加する第１チャープ期間は、アップランプチャープと称されてもよく、また、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数が直線的に減少する第２チャープ期間は、ダウンランプチャープと称されてもよい。前記ＬＩＤＡＲシステムは、少なくとも１つのチャープ期間に基づいて目標範囲及び／または速度を推定するように構成されてもよい。
【0025】
制御ユニット１０４は、走査モジュール１０６が出射ＬＩＤＡＲ信号を操縦して、異なる標的領域の走査を制御するように構成されてもよい。前記標的領域は、それぞれ少なくとも１つのデータ サイクルに関連付けることができ、かつ／または各データ サイクルは、前記標的領域の１つに関連付けることができる。その結果、各ＬＩＤＡＲデータの結果は、前記標的領域の1つに関連付けることができる。異なる標的領域は、いくらか重複してもよく、または互いに異なってもよい。２つのチャープ期間を含むデータ サイクルの場合、標的領域の各データ ポイントは、２つのチャープ期間に関連付けてもよい。３つのチャープ期間を含むデータ サイクルの場合、標的領域の各データ ポイントは、３つのチャープ期間に関連付けてもよい。
【0026】
図２は、複数の入力導波路の構成を含めることでウォークオフ軽減に取り込むＬＩＤＡＲチップの上面図を示している。第１入力ファセット２２８から相殺された後に到着するＬＩＤＡＲ信号は、チップ端部の水平軸に沿って該第１ファセットから離れて配置された第２入力ファセット２３０を介して依然として収集され得る。前記ＬＩＤＡＲチップは、光源１０（例えば、レーザー）、及び出力導波路１６、第１入力導波路２１９、第２入力導波路２３１、第１入力ファセット２２８、第２入力ファセット２３０、第１参照導波路２２０、第２参照導波路２２６、第１光結合要素２２２、第２光結合要素２３４、分割器２１４、２１８及び２２４、ならびに干渉計２１６等複数の光学的な構成要素を含み得る。
【0027】
第１入力導波路２１９は、出力導波路２１２から第１所定距離（Ｄ１）だけ離れて配置され、第２入力導波路から第２所定距離（Ｄ２）だけ離間されてもよい。いくつかの実施形態では、前記第１所定距離及び／または第２所定距離は、５０ｎｍ～１０μｍの間で変動し得る。様々なパラメータは、Ｄ１及び/またはＤ２の選択に影響を与え得る。これらのパラメータには、動作範囲(例えば、短い範囲＜１０ｍ、中程度の範囲１０ｍ～５０ｍ、及び長い範囲＞５０ｍ)、動作波長範囲(例えば、１２００ｎｍ～１３２０ｎｍ、１４００ｎｍ～１５９０ｎｍ、及び１９００ｎｍ～２１００ｎｍ)、チャープ期間、チャープ速度、走査モジュール１０６、レンズの仕様、及び/または光信号(例えば、ＬＩＤＡＲ出力信号、第１ＬＩＤＡＲ入力信号、及び第２ＬＩＤＡＲ入力信号)をＬＩＤＡＲチップとの間で集束させるために使用される照準器の少なくとも１つが含まれる。
【0028】
出力導波路２１２は、レーザー２１０からの光を結合してもよい。該結合されたレーザー光は、出力ファセットを終端する出力導波路を介して出力ファセットに伝送されてもよい。該出力ファセットから伝送されたレーザー光は、出射 ＬＩＤＡＲ信号またはＬＩＤＡＲ出力信号と交換可能に称してもよい。前記出力ファセットは、ＬＩＤＡＲチップの端部に配置してもよい。該出力ファセットは、出力導波路２１２に関連付けられた終端ファセットと称してもよい。図２のＬＩＤＡＲチップは、出願番号１６／９３１，４４４、１６／５４７，５２２、及び１６／７２６，２３５の関連出願に記載されたＬＩＤＡＲチップと関連付けられてもよく、それらの全体が本明細書に開示される。
【0029】
いくつかの実施形態では、前記ＬＩＤＡＲチップは、ＬＩＤＡＲ出力信号の出力経路に沿って、前記出力ファセットの前に配置された増幅器を含んでもよい。例えば、出力導波路２１２は、ＬＩＤＡＲ出力信号を前記増幅器に搬送してもよく、そして、増幅されたＬＩＤＡＲ出力信号は、前記出力ファセットから前記ＬＩＤＡＲチップを出射してもよい。電子機器１０２は、増幅器の動作を制御し、かつ／またはＬＩＤＡＲ出力信号のパワーを制御するように構成されてもよい。増幅器の例には、エルビウムドープファイバ増幅器(ＥＤＦＡ)、エルビウムドープ導波路増幅器(ＥＤＷＡ)、及び半導体光学増幅器(ＳＯＡ)が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、前記増幅器は、チップに取り付けられた個別の構成要素であってもよい。個別の増幅器は、ＬＩＤＡＲチップ上のＬＩＤＡＲ出力信号の経路に沿った任意の位置に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、前記増幅器の全部または一部は、前記ＬＩＤＡＲチップとともに、一体化されたオンチップ構成要素として製造してもよい。前記ＬＩＤＡＲチップは、様々な基盤材料から製造してもよく、例えば、二酸化シリコン、リン化インジウム、及びシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハが含まれるが、これらに限定されない。分割器２１４、２１８、及び２２４の例には、ｙ接合、光結合器、及びＭＭＩが含まれるが、これらに限定されない。
【0030】
いくつかの実施形態では、レンズ、照準器、及びミラー等の光学系をチップから離れて配置されてもよい。次いで、走査モジュール１０６は、ＬＩＤＡＲ出力信号を目標ＦＯＶに誘導し、該ＬＩＤＡＲ出力信号に関連付けられた帰還ＬＩＤＡＲ信号を照準及び／または集束する光学系に戻すように誘導してもよい。例えば、レンズは、この帰還ＬＩＤＡＲ信号を収集し、該帰還信号をスキャナミラーに集束させてもよい。次に、該ミラーは、該帰還信号をＬＩＤＡＲチップに誘導してもよい。しかし、該スキャナミラーが絶え間なく動くため、特定の出力信号の反射に関連付けられた帰還信号は、出力ファセットから相殺された領域でＬＩＤＡＲチップに戻るように誘導され得る。前記出力信号と帰還信号は、ＬＩＤＡＲチップに出入りする同じ経路を通過しない場合がある。例えば、前記出力信号は、前記出力ファセットからチップを出射し得る。また、最も早く反射された信号は、第１入力ファセット２２８を介してチップに入射し得る。後に到着する反射された信号は、第２入力ファセット２３０を介してチップに入射し得る。第１入力信号及び第２入力信号の両方の入力信号は、前記出力信号の所与の測定チャープ期間中に走査された２つの異なる物体からの帰還信号に対応する。前記測定期間は、アップチャープ期間であってもよく、ダウンチャープ期間であってもよい。
【0031】
一例として、入力導波路２１９に入射する第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、短い遅延の後に入力導波路２３１に入射する第２ＬＩＤＡＲ入力信号を反射する第２物体よりもＬＩＤＡＲチップに近い位置にある第１物体に関連付けられ得る。第１ＬＩＤＡＲ入力信号と第２ＬＩＤＡＲ入力信号との間の到着遅延は、ＬＩＤＡＲチップの位置に対する第１物体と第２物体との間の見通し距離に比例し得る。両方の入力信号は、特定のチャープ期間及び同じＦＯＶ中の出力信号の反射に対応し得る。いくつかの場合では、両方の入力信号が、同じ物体の異なる表面からの反射に対応し得る。
【0032】
入力導波路２１９及び２３１は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号及び第２ＬＩＤＡＲ入力信号を前記ＬＩＤＡＲチップの２つのデータ分岐の一部であり得るそれぞれの光結合要素２２２及び２３４(例えば、マルチモード干渉装置(ＭＭＩ)、断熱分割器、及び/または方向性結合器)に送信してもよい。いくつかの実施形態では、光結合要素２２２及び２３４は、２×２ＭＭＩ装置等のＭＭＩ装置であってもよい。図示の光結合要素の機能は、複数の光学的な構成要素によって実行され得る。
【0033】
各データ分岐は、前記ＬＩＤＡＲチップの光ＬＩＤＡＲ信号を誘導かつ/または改変する光学的な構成要素を含んでもよい。各データ分岐の光学的な構成要素は、分割器 (例えば、２１８及び ２２４)、参照導波路（例えば、２２０及び２２６）、光結合要素 (例えば、２２２及び２３４)、第１検出器導波路（例えば、２３６及び２４６）、第２検出器導波路（例えば、２３８及び２４８）、第１光センサー（例えば、２４０及び２５０）、及び第２光センサー（例えば、２４２及び２５２）を含んでもよい。構成要素２５４、２５６、２５８、及び２６０は、外部の電子機器とインターフェースするためのボンドパッドで終端する電気信号線にそれぞれ関連付けられてもよい。
【0034】
各分割器は、前記レーザー出力の一部を出力導波路２１２から対応する参照導波路に送信してもよい。例えば、分割器２１８は、出力導波路２１２からの光を参照導波路２２０へ結合できるようにするために、出力導波路２１２に十分近くに配置されてもよい。
【0035】
参照導波路に送信されたレーザー信号の部分は、参照信号と称してもよい。例えば、第１参照導波路２２０は、第１参照信号を第１光結合要素２２２に搬送し、また、第２参照導波路２２６は、第２参照信号を第２光結合要素２３４に搬送してもよい。
【0036】
いくつかの実施形態では、第１光結合要素２２２が２×２ＭＭＩであれば、第１ＬＩＤＡＲ入力信号及び第１参照信号は、それぞれ第１入力導波路２１９及び第１参照導波路２２０を介して２×２ＭＭＩの２つの入力に結合し得る。同様に、第２ＬＩＤＡＲ入力信号及び第２参照信号は、第２光結合要素２３４の２×２ＭＭＩの２つの入力に結合され得る。次に、２つの入力光信号のそれぞれは、それぞれのＭＭＩの２つのアームに沿って移動するときに干渉し、ＭＭＩの各出力がそれぞれの入力信号の結合部分を搬送することになる。例えば、第１ＭＭＩ ２２２の出力は、２つの出力アーム上の第１ＬＩＤＡＲ入力信号及び参照信号の両方の一部を含み得る。ＭＭＩ ２２２の第１アームに関連付けられた出力光信号は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号の一部及び参照信号の一部を含み得る。また、該ＭＭＩの第２アームに関連付けられた出力光信号は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号の残りの部分及び参照信号の残りの部分を含み得る。
【0037】
いくつかの実施形態では、各ＭＭＩの第１アームと第２アームの出力光信号間に位相シフト(例えば、０からπまで)があり得る。第１ＭＭＩの２つのアームに関連付けられた出力光信号は、第１複合信号及び第２複合信号と称してもよく、ここで、該第１複合信号及び第２複合信号は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号の部分及び参照信号の部分を含む。第２ＭＭＩの２つのアームに関連付けられた出力光信号は、第３複合信号及び第４複合信号と称してもよく、ここで、該第３複合信号及び第４複合信号は、第２ＬＩＤＡＲ入力信号の部分及び第２参照信号の部分を含む。
【0038】
第１複合信号は、第１検出器導波路２３６に結合してもよく、第２複合信号は、第２検出器導波路２３８に結合してもよく、第３複合信号は、第３検出器導波路２４６に結合してもよく、また、第４複合信号は、第４検出器導波路２４８に結合してもよい。次に、第１検出器導波路２３６は、第１複合信号を第１光センサー２４０に送信してもよく、第２検出器導波路２３８は、第２複合信号を第２光センサー２４２に送信してもよく、第３検出器導波路２４６は、第３複合信号を第３光センサー２５０に送信してもよく、また、第４検出器導波路２４８は、第４複合信号を第４光センサー２５２に送信してもよい。
【0039】
次いで、各光センサーは、対応する複合光信号をそれぞれの電気信号に変換してもよい。例えば、第１光センサー２４０はその後、第１複合信号を第１電気信号に変換してもよい。別の例として、第２光センサー２４２は、第２複合信号を第２電気信号に変換してもよい。従って、第１光センサー２４０及び第２光センサー２４２はそれぞれ、第１複合信号及び第２複合信号を、経時的に変動する光検出器電流に変換する。前記光センサーの例には、フォトダイオード(ＰＤ)及びアバランシェフォトダイオード(ＡＰＤ)が含まれる。
【0040】
いくつかの実施形態では、光センサーのペアー２４０と２４２、及び２５０と２５２は、それぞれの光電流に関連付けられた直流(ＤＣ)成分を打ち消すために、直列配置の平衡光検出器として構成されてもよい。該平衡光検出器の構成は、ノイズを低減し、かつ/または該光検出器の検出感度を向上させることができる。
【0041】
前記ＬＩＤＡＲチップは、レーザー１０の動作を制御するための制御分岐２１６を含むことができる。該制御分岐は、出力導波路２１２からのレーザー出力の一部を制御導波路に結合できる方向性結合器を含み得る。該制御導波路を介して送信されたレーザー出力の結合部分は、タップ信号として機能することができる。いくつかの実施形態では、前記方向性結合器の代わりに、ｙ接合及び／またはＭＭＩ等の他の信号傍受の光学的な構成要素を使用してもよい。
【0042】
前記制御導波路は、タップ信号を分割し、その後、互いに位相がそれぞれ相殺されたタップ信号の異なる部分を再結合する制御干渉計にタップレーザー信号を搬送することができる。前記制御干渉計は、入力信号の分割部分が端部に向かって再結合する（例えば、干渉する）前に移動する２つの等しくないアームを備えるマッハ・ツェンダー干渉計(ＭＺＩ)であってもよいが、他の干渉計の構成を使用してもよい。前記制御干渉計の信号出力の特徴として、その強度が、主にタップレーザー出力の周波数の関数である。例えば、ＭＺＩは、縞パターンを特徴とする正弦波信号を出力し得る。
【0043】
前記制御干渉計からの正弦波信号は、干渉計導波路に結合し、制御光センサーへの入力として機能することができる。前記制御光センサーは、正弦波光信号を、電気制御信号として機能できる電気信号に変換し得る。前記出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数が変化すると、前記制御光信号の周波数が変化する。従って、前記制御光センサーから出力される電気制御信号の周波数は、ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数の関数である。前記制御光センサーの代わりに、他の検出機構を使用することができる。
【0044】
電子機器６２は、チップ上の１つまたは複数の構成要素を操作することができる。例えば、電子機器６２は、レーザー１０、光センサー、及び制御光センサーと電気通信し、それらの動作を制御することができる。電子機器６２は、前記チップから離れているように示されているが、該電子機器の全部または一部を前記チップ上に含めることができる。例えば、前記チップは、第１光センサー２４０を第２光センサー２４２と直列に接続する導電体を含むことができる。
【0045】
いくつかの実施形態では、前記電子機器は、図１に関して先に説明したように、ＬＩＤＡＲ出力信号のチャープ周波数及び／またはチャープ期間を制御し得る。測定期間は、１つまたは複数のチャープ期間に対応し得る。各測定期間は、データ サイクルと称してもよい。ＬＩＤＡＲデータは、各データ サイクル(ＬＩＤＡＲシステムと反射物体間の視線距離及び/または視線速度)に対して生成することができる。
【0046】
例えば、１つのデータ サイクルは、１つのアップランプチャープ期間及び１つのダウンランプチャープ期間を効果的に包含する２つのチャープ期間に対応し得る。別の例として、１つのデータ サイクルは、１つのアップランプチャープ期間、１つのダウンランプチャープ期間、及び別の１つのアップランプチャープ期間を効果的に包含する３つのチャープ期間に対応し得る。
【0047】
各データ期間中に、電子機器６２は、ＬＩＤＡＲ出力信号のチャープ周波数を調整し得る。以下でより詳細に説明するように、電子機器６２は、時間の関数としてのＬＩＤＡＲ出力信号のチャープ周波数が該電子機器に知られるように、出射ＬＩＤＡＲ信号のチャープ周波数を制御するために、制御分岐からの出力を使用することができる。第１チャープ期間中、電子機器６２は、ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数を増加させてもよく、また、第２チャープ期間中に、電子機器６２は、ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数を減少させてもよい。またはその逆でもよい。
【0048】
第１チャープ期間中に ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数が増加すると、該信号は、ＬＩＤＡＲチップから離れて移動し、視野のサンプル領域にある物体は、ＬＩＤＡＲ出力信号からの光を反射し得る。その後、該反射光の少なくとも一部は、前述のように、第１ＬＩＤＡＲ入力信号を介してチップに帰還する。ＬＩＤＡＲ 出力信号と第１ＬＩＤＡＲ入力信号がチップと該反射物体の間を移動している間、出力ファセットを出射するＬＩＤＡＲ出力信号の周波数は、増加し続けることがある。出力信号の一部が参照信号としてタップされるため、参照信号の周波数は、増加し続ける。その結果、第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、光結合要素に同時に入射する参照信号よりも低い周波数で光結合要素２２２に入射する。さらに、反射物体がチップから遠くにあるほど、ＬＩＤＡＲ入力信号がチップに帰還する前に参照信号の周波数が増加するほど、反射物体が遠くにあるため、ＬＩＤＡＲ撮像信号に関連する往復遅延が大きくなる。従って、第１ＬＩＤＡＲ入力信号の周波数と参照信号の周波数との差が大きければ大きい程、反射物体がチップから離れる。結果として、第１ＬＩＤＡＲ入力信号の周波数と参照信号の周波数との間の差は、チップと反射物体との間の距離の関数である。
【0049】
複合信号は、対応する光結合要素内のそれぞれのＬＩＤＡＲ入力信号と参照信号との間の干渉に基づいてもよい。例えば、２ｘ２ＭＭＩは、第１ＬＩＤＡＲ入力信号と第１参照信号を、互いに近接した２つの経路を介して誘導するため、また、これらの信号は、異なる周波数を有するため、第１ＬＩＤＡＲ入力信号と第１参照信号の間に拍動がある。従って、複合信号は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号と第１参照信号との間の周波数差に関連する拍動周波数に関連付けることができる。また、該拍動周波数を使用して、第１ＬＩＤＡＲ入力信号と第１参照信号との間の周波数の差を測定することができる。複合信号の拍動周波数が高いことは、第１ＬＩＤＡＲ入力信号と第１参照信号の周波数の差が大きいことを示す。その結果、データ信号の拍動周波数は、ＬＩＤＡＲシステムと反射物体との間の距離及び/または視線速度の関数である。
【0050】
２つ以上のデータ期間またはチャープ期間からの拍動周波数(ｆＬＤＰ)を組み合わせて、反射物体に関連付けられた周波数領域、距離、及び/または視線速度の情報を含み得るＬＩＤＡＲデータを生成し得る。例えば、電子機器６２が第１データ期間(ＤＰ１)から測定する第１拍動周波数を該電子機器が第２データ期間(ＤＰ２)から測定する第２拍動周波数と組み合わせて、ＬＩＤＡＲシステムから反射物体までの距離を測定することができ、また、いくつかの実施形態では、反射物体とＬＩＤＡＲシステムとの間の相対速度を測定することができる。
【0051】
電子機器６２が出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を直線的に増加させ得る第１データ期間中に、式ｆｕｂ＝-ｆｄ＋ατを適用することができる。ここで、ｆｕｂは、拍動周波数であり、ｆｄは、ドップラー シフト(ｆｄ＝２ｖｆｃ／ｃ) を表し、ここで、ｆcは、光周波数(ｆO)を表し、ｃは、光速を表し、ｖは、反射物体とＬＩＤＡＲシステムの間の視線速度であり、ここで、反射物からチップに向かう方向を正方向と仮定する。前記電子機器が出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を直線的に減少させる第２データ期間中に、式ｆｄｂ＝-ｆｄ-ατを適用することができる。ここで、ｆｄｂは、拍動周波数である。これらの２つの式では、ｆｄ及びτは、未知数である。電子機器６２は、該２つの未知数について、これら２つの式を解くことができる。次に、サンプリングされた領域を伴う反射物体の視線速度は、ドップラー シフト(ｖ＝ｃ＊ｆｄ／(２ｆc ))から測定することができ、そのサンプリングされた領域における反射物体とＬＩＤＡＲチップの間の分離距離は、式ｃ＊ｆｄ／２から測定することができる。
【0052】
ＬＩＤＡＲチップと反射物体の間の視線速度がゼロまたは非常に小さい場合、拍動周波数に対するドップラー効果の寄与は、実質的にゼロである。これらの場合では、ドップラー効果は、拍動周波数に実質的に寄与しないことがあり、また、電子機器６２は、チップと反射物体との間の距離を測定するために、第１データ期間を使用してもよい。
【0053】
動作中、電子機器６２は、制御光センサーから出力される電気制御信号に応答して、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を調整することができる。上述のように、制御光センサーから出力される電気制御信号の大きさは、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数の関数である。従って、電子機器６２は、制御の大きさに応答して、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を調整することができる。例えば、データ期間中に出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を変更する間、電子機器６２は、時間の関数として、電気制御信号の大きさのプリセット値の範囲を有することができる。データ期間中の複数の異なる時点で、電子機器６２は、電気制御信号の大きさを、サンプル内の現在の時間に関連付けられたプリセット値の範囲と比較することができる。電気制御信号の大きさが、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数が関連の電気制御信号の大きさの範囲外であることを示す場合、電子機器６２は、レーザー１０を操作して、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を変更し、それが関連の範囲内に収まるようにすることができる。電気制御信号の大きさが、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数が関連の電気制御信号の大きさの範囲内にあることを示す場合、電子機器６２は、出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数を変更しない。
【0054】
単一の出射ＬＩＤＡＲ信号に関連付けられた複数入力導波路の構成を実行することにより、撮像システムは、帰還信号を損失せずに、高い走査速度(例えば、最大１０ｋＨｚ)を達成し得る。さらに、該システムは、後でさらに遠くから帰還する光子に関連付けられた光子を収集することの効率が向上するため、拡大された動作範囲にわたって高い走査速度で高い走査解像度を維持し得る。例えば、該システムは、ウォークオフ軽減なしに、約８０ｍの最大動作範囲に制限される代わりに、ウォークオフ軽減で、３００ｍの最大動作範囲及び少なくとも２０ｍの最小動作範囲に対して、約１００Ｈｚの走査速度で高い走査解像度を維持し得る。該システムに関連付けられたＦＯＶは、約１０度～１８０度の間で変動し得る。
【0055】
図３は、他の電子機器、制御、及び／または処理回路と通信する、図２のＬＩＤＡＲチップの一部を示している。例えば、図２の光結合要素２２２（例えば、２×２ＭＭＩ）は、平衡光検出器(ＢＰＤ)３０２等のトランスデューサ要素、及び／またはアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）３０６及び制御ユニット１０４に電気的に接続されたトランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）３０４とインターフェースし得る。別の例として、光結合要素２３４は、ＢＰＤ３０８、及び／またはＡＤＣ３１２に電気的に接続されたＴＩＡ３１０とインターフェースし得る。ＡＤＣ３１２の出力は、制御ユニット１０４に送信され得る。
【0056】
ＴＩＡ３０４及び３１０は、対応するＢＰＤ構成の経時的に変動する光電流出力を、経時的に変動する電圧信号または図２を参照して上記で説明した拍動周波数を有する拍動信号に変換するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、該拍動信号は、大部分が正弦波であってもよく、また、少なくともＬＩＤＡＲチップと反射物体との間の相対速度の関数であってもよい。例えば、ＬＩＤＡＲチップと反射物体が互いに向かって移動している場合、拍動信号の周波数が高くなり得る。その逆の場合もある。次いで、拍動信号は、所定のサンプリング周波数に基づいてそれぞれの拍動信号をサンプリングして、サンプリングされたまたは量子化された拍動信号の出力を生成する対応のＡＤＣへの入力として機能することができる。前記所定のサンプリング周波数は、ＬＩＤＡＲシステムの動作の最大範囲に基づいてもよい。いくつかの場合では、前記所定のサンプリング周波数は、ＬＩＤＡＲシステムの動作の最大範囲、及び走査の対象とＬＩＤＡＲチップとの間の最大相対速度に基づいてもよい。いくつかの実施形態では、前記サンプリング周波数は、１００ＭＨｚ～４００ＭＨｚの間で変動し得る。ＡＤＣのサンプリングされた拍動信号の出力は、拍動周波数を推定するために制御ユニット１０４に電気的に接続されてもよい。
【0057】
ＢＰＤは、光センサー２４０と２４２、及び図２に示されるように直列に配置された光センサー２５０と２５２を含み得る。ＴＩＡ３０４及び３１０は、ＬＩＤＡＲチップ上に含まれてもよく、ＬＩＤＡＲチップと分離されてもよい。ＡＤＣ３０６及び３１２は、個別の構成要素または制御ユニット１０４の一部を含み得る他の処理要素の一部であってもよい。代替の実施形態では、２ｘ２ＭＭＩ２２２は、図２に関して上記で説明したように、２ｘ１ＭＭＩに置き換えられてもよい。制御ユニット１０４は、１つまたは複数のＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＣＰＵ等を含んでもよい。いくつかの場合では、アップチャープ期間とダウンチャープ期間が異なってもよく、また、対応する測定期間が異なってもよい。
【0058】
図４は、図２及び３に関して先に説明したように、様々なギャップで離間された出力導波路２１２、第１入力導波路２１９、及び第２入力導波路２３１の断面図を示している。図４の断面図は、点線２７０に沿って示されるように、図２の断面に関連付けてもよい。各導波路は、それぞれの高さ（例えば、ｈ１、ｈ２、及びｈ３）及びそれぞれの幅（例えば、ｗ１、ｗ２、及びｗ３）によって特徴付けられてもよい。ここで、それぞれの高さは、２００ｎｍ～５μｍの間で変動し得る。また、それぞれの幅は、２００ｎｍ～５μｍの間で変動し得る。いくつかの実施形態では、第１入力導波路２１９は、出力導波路２１２から所定距離Ｄ１離れて配置されてもよい。第２入力導波路２３１は、入力導波路２１９から所定距離Ｄ２離れて、かつ、出力導波路２１２から合計距離（Ｄ１＋Ｄ２＋ｗ２）離れて配置されてもよい。いくつかの実施形態では、Ｄ１は、Ｄ２にほぼ等しくてもよい。出力導波路２１２と最も近い入力導波路との間の間隔は、約５０ｎｍ～１０μｍの間で変動し得る。入力導波路（例えば、第１入力導波路と第２入力導波路）の間の間隔は、約５０ｎｍ～１０μｍの間で変動し得る。
【0059】
図５は、ＬＩＤＡＲシステムの着信ＬＩＤＡＲ信号の偏光分離を示している。偏光分離のため、ランダムに偏光された光信号を横方向電気（ＴＥ）成分と横方向磁気（ＴＭ）成分に分割する複屈折結晶を使用してもよい。複屈折結晶は、走査モジュールとＬＩＤＡＲチップとの間に、帰還ＬＩＤＡＲ信号の伝播経路に沿って、配置されてもよい。いくつかの実施形態では、複屈折結晶は、図５に示されるように、ＬＩＤＡＲチップの発光端部及び集光端部に隣接して配置されてもよい。
【0060】
次に、複屈折結晶は、着信ＬＩＤＡＲ信号を２つの成分信号、即ちＴＥのみの成分とＴＭのみの成分に分割してもよい。次いで、該２つの成分信号は、２つの異なる角度及び／または出口点で該結晶を出射してもよい。ウォークオフ軽減に取り込む図２及び３のＬＩＤＡＲチップ構成の場合、複屈折結晶は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号と第２ＬＩＤＡＲ入力信号の両方に対して偏光分離を提供してもよい。例えば、第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、ＬＩＤＡＲチップからさらに離れた位置にある物体からの反射により、第１ＬＩＤＡＲ入力信号の後に到達し得る。走査モジュールの１つまたは複数のミラーが機械的に連続的に回転するため、第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号とは異なる位置及び／または角度で複屈折結晶に入射し得る。次いで、複屈折結晶は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号及び第２ＬＩＤＡＲ入力信号をそれらの偏光成分に分割して、該偏光成分を異なる角度で及び／または異なる出口点から出射してもよい。例えば、複屈折結晶は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号をＴＥ偏光信号とＴＭ偏光信号に分割してもよい。次いで、これらの信号のそれぞれが、２つの異なる位置から、かつ／または対応する屈折角で、複屈折結晶を出射してもよい。
【0061】
前記結晶を出射するときに、第１ＬＩＤＡＲ信号のＴＥ偏光信号とＴＭ偏光信号との間の分離は、Ｓ１であり得る。分離Ｓ１は、前記結晶の寸法及び／または複屈折の特性に依存し得る。いくつかの場合では、これは、数ミクロン～２００μｍの間で変動する。例えば、前記結晶の長さＬが大きくなればなるほど、分離Ｓ１は、大きくなり得る。いくつかの実施形態では、前記結晶の長さは、約２ｍｍ未満であり得る。前記結晶の長さは、Ｓ１の所望の値に基づいて測定してもよく、数十ミクロン～２ｍｍの間で変動する。
【0062】
第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号の後に到着するため、スキャナの回転により、第２ＬＩＤＡＲ入力信号が、光学系とスキャナ ミラーの回転方向に応じて、異なる角度及び/または位置で複屈折結晶に入射し得る。次いで、第２ＬＩＤＡＲ入力信号は、固有の位置及び／または角度から複屈折結晶を出射する対応のＴＥ偏光成分及びＴＭ偏光成分にさらに分割し得る。前記結晶を出射するときに、第２ＬＩＤＡＲ信号のＴＥ偏光信号とＴＭ偏光信号との間の分離は、Ｓ２であり得る。分離Ｓ２は、２００μｍ未満であってもよく、前記結晶の寸法及び/または複屈折の特性に依存し得る。
【0063】
入力信号の偏光成分のそれぞれは、ＬＩＤＡＲチップの端部でそれぞれのファセット（例えば、５０２、５０４、５０６、及び５０８）からＬＩＤＡＲチップに結合してもよい。次いで、各ファセットは、入力導波路５１０、５１２、５１４、及び５１６等のそれぞれの入力導波路に接続してもよい。例えば、４つの入力導波路を備えたＬＩＤＡＲチップ（そのうち、２つの入力導波路は第１ＬＩＤＡＲ入力信号に関連付けられ、残りの２つの入力導波路は第２ＬＩＤＡＲ入力信号に関連付けられる）は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号及び第２ＬＩＤＡＲ入力信号の特定の偏光状態（例えば、ＴＥ及びＴＭ）にそれぞれ関連付けられた４つの光信号を受信するように構成することができる。
【0064】
複屈折結晶を含むＬＩＤＡＲシステムは、オンチップの偏光分離器を必要としない場合がある。代わりに、ＬＩＤＡＲチップは、図７に関して後述するように、入力信号の偏光成分の経路に沿って、オンチップの偏光回転子を含み得る。
【0065】
図５は、２つのＬＩＤＡＲ入力信号に対応する４つの入力導波路を備えるＬＩＤＡＲチップを示しているが、該ＬＩＤＡＲチップは、複屈折結晶を通過する際の各入力信号の各偏光成分に関連付けられた、ウォークオフ軽減係数及び/または偏角θに応じて離間される複数の入力導波路を介して複数のＬＩＤＡＲ入力信号を受信するように構成することができる。
【0066】
４つの入力導波路のそれぞれを介して送信される入力信号の処理は、図１、２及び３に関して先に説明したものと同様であってもよい。しかし、ＬＩＤＡＲ入力信号の２つの偏光状態により、ＬＩＤＡＲチップは、入力ＬＩＤＡＲ信号と同じ偏光状態の対応する参照信号を生成するために、レーザー入力信号の偏光分離を含むことができる。図８、９Ａ及び９Ｂでは、レーザー信号の偏光分離の詳細がさらに提供される。これにより、ＬＩＤＡＲチップは、ＬＩＤＡＲ入力信号のそれぞれのＴＥ偏光成分とＴＭ偏光成分にそれぞれ対応する拍動信号を生成できる。
【0067】
ＬＩＤＡＲチップは、点線５７０を超えて先に説明したように、様々な光学的な構成要素を含み得る。例えば、複数の光結合要素、参照導波路、分割器、光センサー、検出器導波路、及びＢＰＤ（図示せず）は、光信号のそれぞれの処理を可能にし得る。光センサーのそれぞれは、光から電気へのトランスデューサとして機能し、図１、２、及び３に関して前述したように、対応するＴＩＡに結合できる対応の電気信号出力を生成し得る。該電気信号出力は、対応の電気信号線を介してそれぞれのＴＩＡに搬送され得る。いくつかの実施形態では、前記ＴＩＡ及び／またはＴＩＡのそれぞれに接続する追加のＡＤＣは、ＬＩＤＡＲチップ上に配置されてもよい。一方、代替実施形態では、前記ＴＩＡ及び／または追加のＡＤＣは、別個の取り付け集合体の上に配置されてもよく、また、前記電気信号線は、複数のワイヤボンドパッドでＬＩＤＡＲチップの端の近辺で終端してもよい。
【0068】
上記の構成により、ＦＯＶ内の単一のサンプル領域のＬＩＤＡＲデータが、同じサンプル領域に関連付けられた複数の異なる電気信号から生成される。いくつかの場合では、サンプル領域のＬＩＤＡＲデータを測定することは、電子機器が異なる電気信号からＬＩＤＡＲデータを組み合わせることを含む。ＬＩＤＡＲデータを結合することは、前記光センサー、ＴＩＡ及び／またはＡＤＣによって生成された異なる電気信号のそれぞれから生成された対応のＬＩＤＡＲデータの平均値、中央値、またはモードを取ることを含むことができる。
【0069】
いくつかの実施形態では、電子機器が走査されたサンプル領域に関連付けられたＬＩＤＡＲデータを表し得る複数の電気信号から１つの電気信号を選択し、かつ／または処理することで、サンプル領域のＬＩＤＡＲデータを測定してもよい。次に、前記電子機器は、選択された電気信号からのＬＩＤＡＲデータを、他の処理に用いられる代表的なＬＩＤＡＲデータとして使用することができる。所定のＳＮＲ、所定の振幅閾値、または動的に測定された閾値レベルを満たすことに基づいて、前記選択された電気信号を選択してもよい。例えば、前記電子機器は、同じサンプル領域に関連付けられた他の電気信号よりも大きな振幅を有する代表的な電気信号に基づいて、代表的な電気信号を選択してもよい。
【0070】
いくつかの実施形態では、前記電子機器は、同じサンプル領域の複数の電気信号に関連付けられたＬＩＤＡＲデータを組み合わせてもよい。例えば、処理システムは、複合信号のそれぞれに対してＦＴを実行し、得られたＦＴスペクトルを追加して、対応するサンプル領域の結合された周波数領域データを生成してもよい。別の例では、前記システムは、複合信号のそれぞれを分析し、それぞれのＳＮＲを測定し、ある所定のＳＮＲを下回るＳＮＲに関連付けられた複合信号を廃棄してもよい。次いで、前記システムは、残りの複合信号に対してＦＴを実行し、ＦＴの後に対応する周波数領域データを組み合わせてもよい。いくつかの実施形態では、特定のサンプル領域の複合信号のそれぞれのＳＮＲが所定のＳＮＲ値を下回る場合、前記システムは、関連の複合信号を破棄してもよい。
【0071】
いくつかの場合では、前記システムは、同じＬＩＤＡＲ入力信号の異なる偏光状態(例えば、ＴＥ及びとＴＭ)に関連付けられたＦＴスペクトルを、結果として異なる電気信号を組み合わせてもよい。これを偏光組み合わせのアプローチと称してもよい。いくつかの他の例では、前記システムは、同じ帰還ＬＩＤＡＲ信号の異なる偏光状態に関連付けられたＦＴスペクトルを比較し、最高のＳＮＲを有するＦＴスペクトルを選択してもよい。これを偏光の多様性に基づくアプローチと称してもよい。
【0072】
図６は、複数の入力導波路(例えば、５１０、５１２、５１４、及び５１６)及び出力導波路２１２の断面図の概略図を示している。図６の断面図は、図５の点線５７０に沿って示される断面に関連付けてもよい。各導波路は、それぞれの高さ（例えば、ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、及びｈ５）及びそれぞれの幅（例えば、ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４、及びｗ５）によって特徴付けられてもよい。ここで、それぞれの高さは、２００ｎｍ～５μｍの間で変動してもよく、それぞれの幅は、２００ｎｍ～５μｍの間で変動してもよい。出力導波路２１２、第１入力導波路５１０、第２入力導波路５１２、第３入力導波路５１４、及び第４入力導波路５１６は、様々なギャップで離間されてもよい。例えば、第１入力導波路５１０は、出力導波路２１２から距離Ｄ３離れて配置されてもよい。第２入力導波路５１２は、入力導波路５１０から距離Ｓ１離れ、かつ出力導波路２１２から合計距離(Ｓ１＋Ｄ３＋ｗ２)離れて配置されてもよい。第３入力導波路５１４は、出力導波路２１２から距離(Ｓ１＋Ｄ３＋ｗ２＋Ｄ４)離れて配置されてもよい。また、第４入力導波路５１６は、入力導波路３から距離Ｓ２離れて、かつ出力導波路２１２から合計距離(Ｓ１＋Ｄ３＋ｗ２＋Ｄ４＋ｗ４)離れて配置されてもよい。
【0073】
いくつかの実施形態では、Ｄ３は、Ｄ４にほぼ等しくてもよく、また、Ｓ１は、Ｓ２にほぼ等しくてもよい。図４及び５に関して先に説明したように、出力導波路２１２と最も近い入力導波路との間の間隔は、約５０ｎｍ～１０μｍの間で変動してもよい。第１入力導波路及び第３入力導波路の間の間隔は、約６００ｎｍ～２５０μｍの間で変動してもよい。
【0074】
図４に関して前述したように、ウォークオフ軽減パラメータに基づいて、所定距離（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、及びＤ４）のそれぞれを測定してもよい。前述のように、前記ウォークオフ軽減パラメータは、ＦＯＶ、速軸速度、遅軸速度、動作範囲、動作波長、チャープ帯域幅、チャープ周波数、及び/またはチャープ期間等様々なパラメータに基づいてもよい。前記ウォークオフ軽減パラメータはさらに、撮像システム（例えば、ＬＩＤＡＲシステム）で使用される光学系（例えば、照準器、レンズ等）及び／または導波路結合係数に基づいてもよい。
【0075】
図２、３、４、５、及び６の実施形態は、２入力の及び４入力の導波路構成を示しているが、偏光分離を実現し、走査モジュール１０６の１つまたは複数のミラーの高速回転により、出力導波路ファセットに最も近い位置にある第１入力ファセットからさらに離れた位置にある物体、及び／または相殺された物体から反射された後から到着する光子を収集する効率を改善するために、本ＬＩＤＡＲシステムは、任意の数の入力の導波路を備えてもよい。
【0076】
図７は、ＬＩＤＡＲ入力信号の伝播経路に沿って、オフチップ複屈折結晶７２０及びオンチップ偏光回転子（ＰＲ）７０２を備えたＬＩＤＡＲチップ７１０を示している。例えば、図５及び６に関連の第１ＬＩＤＡＲ入力信号のＴＭ偏光成分の伝播経路に沿って、ＰＲ７０２を導入してもよい。ＰＲ７０２は、ＴＭ偏光信号をＴＥ偏光信号に変換するように構成されてもよい。例えば、第１ＬＩＤＡＲ入力信号のＴＭ偏光成分が、第２ファセット５０４及び第２入力導波路５１２を介してＬＩＤＡＲチップに結合される場合、ＰＲ７０２を第２入力導波路５１２の経路に沿って含めてもよい。いくつかの場合では、オンチップ偏光子（図示せず）を該ＰＲと共に含めてもよい。例えば、ＰＲ７０２の出力は、前記偏光子に結合して、ＰＲ７０２から結合された信号の残りのＴＭ偏光部分を除去してもよい。
【0077】
各ＴＥ偏光成分は、導波路７０３及び７０４に沿って伝播してもよい。点線７１０を超えて示される図７のＰＩＣは、図１～６に関して先に説明したものと同様の様々な光学的及び／または電気的構成要素を含めてもよい。例えば、該ＰＩＣは、撮像対象の距離及び／または速度に関連される情報を含む電気データ信号を生成するための光結合要素、導波路、検出器、及びＢＰＤを含めてもよい。
【0078】
偏光回転子の例には、機械的に回転する偏光保持ファイバー、ファラデー回転子、半波長板、ＭＥＭに基づく偏光回転子、及び非対称y分岐、マッハ・ツェンダー干渉計、及びマルチモード干渉結合器を使用した統合された光偏光回転子、が含まれるが、これらに限定されない。
【0079】
図８は、ＬＩＤＡＲチップに結合する前のレーザー信号の偏光分離を示している。前記システムは、レーザー８１０、偏光回転子（ＰＲ）を含み得る集束及び／または視準する光学系８１１、及び複屈折結晶８１２を含むことができる。例えば、レーザー８１０は、光学系８１１を通過した後、ＴＥ偏光成分及びＴＭ偏光成分と共に出現するＴＥ偏光を生成し得る。これは、ＰＲがレーザーのＴＥ偏光にＴＭ偏光成分を加えるためである。複屈折結晶８１２は、ＰＲからの光を、ＬＩＤＡＲチップの２つの異なるファセットに入射できるＴＥ偏光及びＴＭ偏光に分離し得る。各ファセットは、レーザー信号がＬＩＤＡＲチップの導波路に結合することを可能にし得る。例えば、レーザー信号のＴＥ偏光成分は、ＬＩＤＡＲチップの導波路８１３に結合し、また、レーザー信号のＴＭ偏光成分は、ＬＩＤＡＲチップの導波路８１５に結合し得る。各導波路は、それぞれの高さ及びそれぞれの幅によって特徴付けられ得る。ここで、それぞれの高さは、２００ｎｍ～５μｍの間で変動し、また、それぞれの幅は、２００ｎｍ～５μｍの間で変動し得る。
【0080】
ＴＥ偏光成分は、ＬＩＤＡＲチップのファセット８１４から、ＬＩＤＡＲ出力信号として放射され得る。ＴＥ偏光成分の一部は、導波路８１８を介して結合された対応のＴＥ偏光ＬＩＤＡＲ入力信号と比較するために、ＴＥ偏光の一部を参照信号として結合する方向性結合器８１６によって取り込まれ得る。導波路８１３及び８１８は、図５～７に関して先に説明したように、ウォークオフ軽減のために距離Ｄ５で分離され得る。Ｄ５は、５０ｎｍ～１０μｍの間で変動し得る。様々なパラメータは、Ｄ５の選択に影響を与え得る。これらのパラメータには、動作範囲(例えば、短い範囲＜１０ｍ、中程度の範囲１０ｍ～５０ｍ、及び長い範囲＞５０ｍ)、動作波長範囲 (例えば、１２００ｎｍ～１３２０ｎｍ、１４００ｎｍ～１５９０ｎｍ、及び１９００ｎｍ～２１００ｎｍ)、チャープ期間、チャープ速度、走査モジュール１０６、レンズの仕様、及び／または光信号(例えば、ＬＩＤＡＲ出力信号及びＬＩＤＡＲ入力信号)をＬＩＤＡＲチップとの間で集束させるために使用される照準器の少なくとも１つが含まれる。
【0081】
レーザー信号のＴＭ偏光成分は、導波路８１５に結合し、導波路８１９を介して結合された対応のＴＭ偏光ＬＩＤＡＲ入力信号と比較するための参照信号として機能し得る。図５に関して先に説明したように、第１ＬＩＤＡＲ入力信号は、オフチップ複屈折結晶に基づいてＴＥ及びＴＭ偏光信号に分割され得る。第１ＬＩＤＡＲ入力信号のＴＥ及びＴＭ偏光成分は、ファセット８２０及び８２１でＬＩＤＡＲチップに入射してもよく、またはその逆でもよい。各ファセットは、入射信号をそれぞれの導波路に結合するように構成されてもよい。例えば、ファセット８２０は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号のＴＥ偏光成分を導波路８１８に結合するように構成されてもよい。別の例として、ファセット８２１は、第１ＬＩＤＡＲ入力信号のＴＭ偏光成分を導波路８１９に結合するように構成されてもよい。導波路８１９は、導波路８１８から距離Ｓ３離れて配置されてもよい。間隔Ｓ３は、数ミクロン～２００μｍの間で変動し、また、ＬＩＤＡＲチップの発光端及び／または集光端の近くに配置された結晶の寸法及び／または複屈折特性に依存し得る。
【0082】
次に、これらの信号のそれぞれは、同じ偏光状態のそれぞれの参照信号と比較するために、それぞれの導波路を介して光結合要素に誘導されてもよい。例えば、光結合要素８２２及び８２５は、ＴＥ偏光状態及びＴＭ偏光状態にそれぞれ対応する拍動信号を生成するように構成されてもよい。検出器導波路８２３、８２４、８２６、及び８２７は、図２及び３に関して先に説明した検出器導波路と同様であってもよい。光センサーのペアー８２８と８２９、及び８３０と８３１は、図２及び３に関して先に説明したものと同様であってもよい。前記光センサーのペアーは、図２及び３のＢＰＤ構成で配置されてもよい。前記光センサーのそれぞれからの電気信号は、電気信号(例えば、８３２、８３３、８３４、及び８３５)を介して、ＴＩＡ及び／またはＡＤＣ等のオフチップ電子機器とインターフェースするために、それぞれのボンドパッドに送信され得る。
【0083】
代替の実施形態では、ＴＭ偏光成分は、導波路８１３に結合してもよく、一方、ＴＥ偏光成分は、導波路８１５に結合してもよい。この場合、導波路８１３のファセット８１４から出射するＬＩＤＡＲ出力信号は、主にＴＭ偏光される。次いで、導波路８１８は、ファセット８２０を介して第１ＬＩＤＡＲ入力信号のＴＭ偏光成分を受信し得る。導波路８１９は、ファセット８２１を介して第１ＬＩＤＡＲ入力信号のＴＥ偏光成分を受信し得る。次に、第１ＬＩＤＡＲ入力信号のＴＭ偏光成分及びＴＥ偏光成分は、対応する光結合要素８２２及び８２５を介して、それぞれの参照信号でさらに処理され得る。
【0084】
図８のＬＩＤＡＲチップは、図２に関して説明した制御分岐と同様に動作するように構成された制御分岐(図示せず)を含み得る。例えば、制御分岐は、レーザー８１０の動作を制御してもよい。制御分岐は、導波路８１３からのレーザー出力の一部を制御導波路に結合できる方向性結合器を含み得る。制御導波路を介して送信されたレーザー出力の結合部分は、タップ信号として機能することができる。いくつかの実施形態では、前記方向性結合器の代わりに、ｙ接合及び／またはＭＭＩ等の他の信号傍受の光学的な構成要素を使用してもよい。
【0085】
前記制御導波路は、タップ信号を分割し、その後、互いに位相がそれぞれ相殺されたタップ信号の異なる部分を再結合する制御干渉計にタップレーザー信号を搬送することができる。前記制御干渉計は、入力信号の分割部分が末端に向かって再結合する（例えば、干渉する）前に移動する２つの等しくないアームを備えるマッハ・ツェンダー干渉計(ＭＺＩ)であってもよいが、他の干渉計の構成を使用してもよい。前記制御干渉計の信号出力の特徴として、その強度が、主にタップレーザー出力の周波数の関数である。例えば、ＭＺＩは、縞パターンを特徴とする正弦波信号を出力し得る。
【0086】
前記制御干渉計からの正弦波信号は、干渉計導波路に結合し、制御光センサーへの入力として機能することができる。該制御光センサーは、正弦波光信号を、電気制御信号として機能できる電気信号に変換し得る。前記出射ＬＩＤＡＲ信号の周波数が変化すると、前記制御光信号の周波数が変化する。従って、前記制御光センサーから出力される電気制御信号の周波数は、ＬＩＤＡＲ出力信号の周波数の関数である。前記制御光センサーの代わりに、他の検出機構を使用することができる。
【0087】
図９Ａ及び９Ｂは、レーザー入力信号の偏光分離の代替的な実施形態を示している。図９Ａは、レーザー９１０、光学系９１１、及び複屈折結晶９１２を示している。一般に、レーザーは、ＴＥ偏光波長を放射するように構成される。従って、レーザー９１０は、ＴＥのみの偏光を放射するように構成されてもよい。レーザー９１０の放射面は、ｘ-ｙ平面にあるように示されている。また、レーザー放射の方向は、ｚ方向に沿った放射面に対して垂直である。レーザー９１０に放射方向の周りの回転及びｘ-ｙ平面内の回転を導入することによって、ＬＩＤＡＲチップに結合されるレーザー信号に他の偏光成分を導入し得る。例えば、レーザー９１０を、ｚ軸を中心に回転させることにより、レーザー信号にＴＭ偏光成分を導入することができる。これにより、個別のＰＲが不要になり得る。光学系９１１は、レーザー空洞への後方反射を防止し、レーザー信号を視準及び／または集束するためのレンズ及び分離器を含み得る。複屈折結晶９１２は、図８に関して先に説明したように、レーザー信号のＴＥ及びＴＭ成分の偏光分離を提供し得る。従って、発光軸を中心としたレーザーの回転に依存することにより、図９Ａの偏光分離の構成では、ＰＲの使用が不要となる。
【0088】
図９Ｂは、レーザー信号の偏光分離を達成するための代替的な実施形態を示している。この構成は、レーザー９１３、光学系９１４、偏光ビーム分割器（ＰＢＳ）９１５、ミラー９１６、及びレンズ９１７と９１８を含み得る。レーザー９１３は、図９Ａに関して説明したように、発光軸（例えば、ｚ軸）を中心に回転されてもよい。その場合、レーザー放射は、光学系及びＰＢＳの整列軸に対するＴＥ及びＴＭ電磁波の振動面におけるオフセットに起因して、ＴＥ及びＴＭ偏光成分を含み得る。光学系９１４は、分離器及び少なくとも１つのレンズを含み得る。レーザー信号は、レーザー信号のＴＥ及びＴＭ偏光成分の偏光分離を行うＰＢＳ９１５に誘導され得る。ミラー９１６は、ＬＩＤＡＲチップのファセットに集束させるために、レーザー信号のＴＭ偏光成分をレンズ９１７に誘導してもよい。レーザー信号のＴＥ偏光成分は、レンズ９１８を介してＬＩＤＡＲチップの異なるファセット上に集束され得る。例えば、ＴＥ偏光成分及びＴＭ偏光成分は、図８のＬＩＤＡＲチップの導波路８１３及び８１５にそれぞれ結合されたファセット上に集束され得る。
【0089】
前記撮像システムは、ＬＩＤＡＲシステムの文脈で開示されているが、本明細書で開示される実施形態は、マシンビジョン、顔認識、及び分光測定等の他の用途で使用することができる。
【0090】
上述の例示的な実施形態は、処理システムによって具現化される様々な動作を実施するためのプログラム命令を含む非一時的なコンピューターで読み取り可能な媒体に記録してもよい。前記媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造等を単独でまたは組み合わせて含んでもよい。前記媒体に記録されたプログラム命令は、例示的な実施形態のために特別に設計及び構築されたものであるか、またはコンピューターソフトウェア技術の当業者にとって周知で利用可能な種類のものであり得る。非一時的なコンピューターで読み取り可能な媒体の例には、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気テープ等の磁気媒体；ＣＤ ＲＯＭディスク及びＤＶＤ等の光学媒体；光ディスク等の光磁気媒体；読み取り専用メモリ(ＲＯＭ)、ランダム アクセス メモリ(ＲＡＭ)、フラッシュ メモリ等、プログラム命令を保存及び実行するように特別に構成されたハードウェア装置等が含まれる。前記非一時的なコンピューターで読み取り可能な媒体はまた、プログラム命令が分散方式で保存かつ実行されるように、分散されたネットワークであってもよい。前記プログラム命令は、１つまたは複数のプロセッサまたは計算要素によって実行され得る。前記非一時的なコンピューターで読み取り可能な媒体はまた、プログラム命令を実行する（プロセッサのように処理する）少なくとも１つのカスタムＩＣ（ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）で具現化され得る。プログラム命令の例には、コンパイラによって生成されるような機械語、及び上記の例示的な実施形態の動作を実行するために１つまたは複数のソフトウェアモジュールとして機能するように構成され得る、またはその逆のような、より高レベルのコードを含むファイルが含まれる。
【0091】
例示的な実施形態を示して説明してきたが、当業者は、本開示の原理及び主旨から逸脱することなく、これらの例示的な実施形態に変更を加えることができるが、その範囲は、請求項及びそれらの同等物によって定義されることを理解するであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【国際調査報告】