JP2022503383A - 光ビーム導波器 - Google Patents

Abstract

本明細書では、光検出及び測距（ＬｉＤＡＲ）系の技術に基づいて環境の空間プロファイルの推定を容易にするためのシステム及び方法が開示されている。一構成においては、本開示は、垂直方向等に沿って一次元にわたる光の方向づけに基づいて、空間プロファイルの推定を容易にする。別の構成においては、本開示は、一次元に方向づけられた光を更に水平方向等の別の次元に沿って方向づけることにより、二次元における光の方向づけに基づく空間プロファイル推定を容易にする。
【選択図】図６

Description

［関連出願］
本出願は、２０１８年６月７日に出願された豪国特許出願公開第２０１８９０２０５３号明細書に関連しており、その内容全体が、引用により本願明細書に組み込まれる。

［技術分野］
本開示は、一般に、光を複数の方向に方向づけるシステムに関するものである。特に、本開示は、波長に応じた光の方向制御を容易にすることに関する。

光ビームの方向づけは、マッピング目的のために環境に光が送信されるいくつかの用途を含んでおり、限定しないが、使途には、ＬｉＤＡＲ（光検出及び測距：ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ）用途を含んでいる。二次元マッピング又は三次元マッピングにおいては、次元のうちの１つは、光ビームの原点からの点の範囲に関連し、他方の一次元又は二次元は、光ビームが導かれる一次元空間又は二次元空間（例えば、直交座標（ｘ，ｙ）又は極座標（ｒ，θ））に関連する。

例えば、特許文献１は、選択した波長チャネルで１以上の時間変化属性のある出射光を提供する光源を含むシステムについて記載している。ビーム導波器は、出射光を、選択した波長チャネルに対応する複数の方向のうちの１つに空間的に方向づける。反射光は受光器で受光され、処理ユニットは、検出された光に基づいて環境の空間的プロファイルの推定を実行する。

国際公開第２０１７／０５４０３６号

本開示の第１態様によれば、光を複数の方向に方向づける光学システムが提供され、当該システムは、
複数の波長チャネルのうちの選択した１以上の波長チャネルを含む光を受光し、受光した光を複数の回折次数に回折するように構成され、複数の回折次数のうちの２つの回折次数を、次数間での角度分離によって角度分離する回折素子を有する回折アセンブリと、
回折した光を受光し、複数の回折次数のうちの２つの回折次数の間の角度分離を増加させるように構成され、複数の回折次数のうちの２つの回折次数のうちの少なくとも１つは、複数の波長チャネルのうちの次数内での角度分離を呈する分散アセンブリと、
２つの回折次数のうちの一方の回折次数の光を抑制するように構成され、複数の波長チャネルのうちの１以上の選択した波長チャネルに基づいて、複数の方向のうちの１以上に方向づける光抑制アセンブリと
を備える。

複数の回折次数のうちの２つ回折次数は、ｍ＝０の次数とｍ＝－１の次数とすることができる。ｍ＝０の次数の光は、抑制できる。

光抑制アセンブリは、前記２つの回折次数のうちの他方の光を支持する角度依存性スペクトルフィルタを含むことができる。角度依存性スペクトルフィルタは、ロングパスエッジフィルタ（ｌｏｎｇ－ｅｄｇｅ－ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）にできる。

光抑制アセンブリは、抑制された光を吸収するように配置された光吸収体を含むことができる。

前記複数の方向は、第１次元に関連付けることができ、光は、回折アセンブリの機械的な調節によって、第１次元に直交する第２次元にわたり更に方向づけできる。

分散アセンブリは、第１次元と第２次元とによって形成された視野の矩形性を向上させるように更に配置できる。

分散アセンブリは、均一に分散された波長チャネルにわたる複数の角度の分布の不均一性を低減するように更に配置できる。

回折アセンブリは、透過型回折格子とすることができ、光源及び／又は受光器への後方反射を低減するために非法線（ｎｏｎ－ｎｏｒｍａｌ）の入射角で光を受光するように配置できる。非法線の入射角は、回折格子の線に平行な軸に対し、透過型回折格子を角度調整することによって形成される寄与が含むことができる。

光学システムは、光源から発せられた光を回折アセンブリに向けて逆反射するための逆反射アセンブリを更に含むことができる。逆反射アセンブリ及び回折アセンブリは、光のＳ字形状の光路を容易にすべく協働して構成できる。

回折アセンブリは、１以上の回折素子を含むことができ、分散アセンブリは、１以上の回折素子で散在させた１以上の回折素子を含むことができる。

本開示の第２態様によれば、光を複数の方向に方向づける方法が提供され、当該方法は、
複数の波長チャネルのうちの選択した１以上の波長チャネルを含む光を受光し、複数の回折次数に回折し、複数の回折次数のうちの２つの回折次数は、次数間での角度分離によって角度分離する工程と、
少なくとも一方が複数の波長チャネルの次数内での角度分離を示す、前記複数の回折次数のうちの２つの回折次数の間の角度分離を増加させる工程と、
複数の回折次数のうちの一方の光を抑制する工程と、
複数の波長チャネルのうちの選択した１以上の波長チャネルに基づいて、２つの回折次数のうちの他方の光を複数の方向のうちの１以上に方向づける工程と
を含む。

本開示の第３態様によれば、光を複数の方向に方向づけるための光学システムが提供されており、当該システムは、
拡大ビームを含む光を受光し、実質的にコリメートされたビームを形成し、拡大ビームを第１折返し光路に沿って方向づける反射器アセンブリを含むビーム拡大光学素子と、
波長に基づいて光を回折し、第２折返し光路に沿って、受光した光の一部を、受光した光の第１波長に対する方向が受光した光の第２波長に対する方向と異なる方向に方向づけるように構成された複数の回折素子と１以上の分散素子との組み合わせを含む回折分散光学素子と
を備える。

反射器アセンブリは、互いに相対的に固定された方向に配置された２つの反射器を含むことができる。

第１折返し光路は、約１８０度の折返し、例えば、１６０～２００度の折返しを含むことができる。第２折返し光路は、約１８０度の折返し、又は約２７０度の折返し、例えば１６０～２９０度の折返しを含むことができる。一つの組み合わせにおいて、第１折返し光路及び第二折返し光路は、実質的にＳ字型の光路を形成できる。

複数の回折素子と１以上の分散素子との組み合わせは、２つの回折素子と２つの分散素子とから構成できる。

更なる光方向制御を効果的に行うために、１以上の回折素子、例えば２つの回折素子のうちの１つの回折素子は、方向を機械的に調整可能にできる。

本開示の第４態様によれば、第１態様及び／又は第３態様の光学システムを含む空間プロファイリングシステムが提供される。

本発明の更なる態様及び前述の段落に記載された態様の更なる実施形態は、例示として与えられた以下の説明から、及び添付の図面から明らかになるであろう。

図１は、空間プロファイリングシステムの一配置を示している。 図２は、図１の空間プロファイリングシステムで用いられる光源の一例を示している。 図３Ａは、図１の空間プロファイリングシステムの更に詳細な例を示している。 図３Ｂは、図３Ａのビーム拡大光学素子の一例を示している。 図４Ａは、複数の回折次数に回折された複数の波長チャネルの正規の入射光で照射された回折素子を示している。 図４Ｂは、角度分離された複数の回折次数に回折された単一の波長チャネルの正規の入射光で照射された別の回折素子を示している。 図４Ｃは、波長ステアリング素子の一例を示している。 図４Ｄは、光を受光して、異なる波長チャネルに方向づける波長ステアリング素子の第１実施例を示している。 図４Ｅは、光を受光して、異なる波長チャネルに方向づける波長ステアリング素子の第２実施例を示している。 図４Ｆは、光を受光して、異なる波長チャネルに方向づける波長ステアリング素子の第３実施例を示している。 図４Ｇは、（例えば、図３Ｂの）ビーム拡大光学素子と、（例えば、図４Ｆの）波長ステアリング素子との組み合わせを示している。 図４Ｈは、角度依存性フィルタの透過率の一例を示している。 図４Ｉは、「ボーイング」効果の低減のシミュレーション実証のために、光を受光して、異なる波長チャネルに方向づける波長ステアリング素子の例を示している。 図５は、波長ステアリング素子における回折素子の角度配置を示している。 図６は、光を複数の方向に方向づける方法のフローチャートを示している。

周辺環境の二次元又は三次元画像を生成するための光検出及び測距（ＬｉＤＡＲ）の用途に適した、光を複数の方向に方向づけるシステムについて説明する。以降、「光」とは、光学周波数を有する電磁放射を含み、遠赤外線、赤外線、可視光線、及び紫外線を含む。一般的に、ＬｉＤＡＲは、環境に光を透過させ、次いで、環境で反射された光を検出する。光が視野内の反射面を往復するのにかかる時間、ひいては、視野内の反射面の距離を決定することにより、環境の空間プロファイルが推定できる。一の構成では、本開示は、例えば、垂直方向に沿って一次元にわたる光の方向付けに基づく空間プロファイルの推定を容易となる。別の構成では、本開示は、一次元に方向づけられた光を、水平方向といった別の次元に沿って更に方向づけることによって、二次元的に方向づけられた光に基づく空間プロファイルの推定が容易となる。

記載のシステムは、波長可変レーザから出射された光のような制御可能な波長の光を受光することに関し、以降では、技術の種類を「波長ステアリング（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ－ｓｔｅｅｒｉｎｇ）」と称している。回折格子又は周期性構造体などの回折素子は、波長ステアリングが可能な光学素子の一例である。図４Ａ及び図４Ｂでは、回折格子４００は、
ｍλ／ｄ ＝ ｓｉｎ（α）＋ｓｉｎ（β） …（式１）
で規定される角度分散を呈する。ここで、αは、格子法線４０２に対する相対的な入射角であり、βは、格子法線４０２に対する相対的な回折角であり、ｄは、格子周期４０４であり、λは、光の波長であり、ｍは、回折次数として知られる整数である。各波長チャネルは、中心波長（λ_Ａ ．．． λ_Ｂ）に集中し、相対的に小さなスペクトル幅を占有しており、変調帯域幅又は光源の安定性などの多数の因子に依存している。任意の所定の次数ｍに対し、角度分散ｄβ／ｄλ＝ｍ ｓｅｃ（β）／ｄは、格子周期ｄを変更することによって調整可能である。例えば、角度分散は、所望の波長ステアリングの角度スパンに対応するように、制御可能な光の波長範囲に一致するように調整できる。一般的に、格子周期ｄが小さくなると、角度分散ｄβ／ｄλは大きくなり、所定の角度スパンに対してより小さな波長範囲が必要となる。この角度分散は、任意のゼロ以外の次数（すなわち、ｍ≠０）について、次数内での異なる波長チャネルの光の角度分離として顕在化する。

図４Ａは、複数の回折次数ｍ＝｛＋２，＋１，０，－１，－２｝に回折された複数の波長チャネル（λ_Ａ ．．． λ_Ｂ）を含む光３０６の法線入射（すなわち、α＝０）のシナリオを示している。一方、図４Ｂは、角度分離された光ビーム４１０及び４１２に対応して、複数の回折次数ｍ＝｛０，－１｝に回折された単一の波長チャネル（λ_Ａ）を含む光４０８の非法線入射（すなわち、α≠０）のシナリオを示している。図４Ａ及び４Ｂ（及び、以降の図）では、格子線はそれぞれ、ｙ軸に沿って延び、ｘ軸に沿って格子周期ｄだけ間隔をあけており、格子表面に入射した光はｘ－ｙ平面に延在している。簡略化のために、図４Ａ及び図４Ｂの双方とも、各光ビームは、そのビーム幅を示さずに線として示している。当業者であれば、実際には、光ビームは特定のビーム幅を有することを理解するであろう。

回折素子は、調整可能な角度分散を許容する一方で、任意の所定の波長については、一般的には、複数の回折次数を発生させ、その一部は、ノイズであり所望されない。信号対雑音比を改善するために、所望されない次数の光を抑制（例えば、妨害）し、所望される次数の光を支持する（例えば、妨害しない）ことが所望される。任意の所定の入射角αについて、連続する次数間での角度分離θが存在すること、を図４Ａ及び図４Ｂは示しており、式１は提供している。例えば、伝送に用いられる回折格子の場合、複数の回折次数は、一般的には、ｍ＝０の次数（所望されない次数）とｍ＝－１の次数（所望される次数）とを含む。それらの次数間での角度分離θ_－１，０は次式で与えられる。
θ_－１，０ ＝ β（ｍ＝－１）－β（ｍ＝０）
＝ ａｒｃｓｉｎ［λ／ｄ＋ｓｉｎ（α）］＋α …（式２）

ｄが設定されている場合（例えば、制御可能な波長範囲と所望の角度スパンとが一致するように調整されている場合）には、次数間での角度分離θは、所定の波長λ及び入射角αに対して固定される。得られる空間分離ｒθ（ここで、ｒは分離以降のパス距離）は、場合によっては、所望されない次数を効果的に抑制するのに不十分となり得る。

開示者は、波長ステアリング素子３０８Ｃを形成するために、回折素子４００にプリズムなどの分散素子４１４を追加することにより、次数間での角度分離θが増加し、更なる角度分離された光ビーム４１０’及び４１２’をもたらすことを認識している。図４Ｃに示されるように、次数間での角度分離θの増加は、ひいては、空間分離ｒθの増加をもたらし、波長ステアリング素子３０８Ｃにおける所望されない次数の抑制を実現する際の物理的制約を緩和する。例えば、所望されない次数（例えば、ｍ＝０）を抑制し、所望される次数（例えば、ｍ＝－１）の光路を支持すべく、適切な光抑制素子４５０の配置及び／又は整列のための更なる空間を提供する。光抑制素子４５０は、帯域停止フィルタ、薄膜フィルタ、及び／又は光吸収体を含むことができる。図４Ｃは、縮尺を準備しておらず、例示目的のために、次数間での角度分離を誇張している。更に、波長ステアリング素子３０８が複数の回折素子を含む場合（例えば、図４Ｄ、４Ｅ及び４Ｆを参照）、１つの回折素子を出た異なる波長λの光は、異なる入射角α_λで別の回折素子に入射される。したがって、一次元（以下、「波長次元」と称する）にわたる光ビームの方向を規定する回折角βは、α_λを介して波長依存性が付加される。
ｍλ／ｄ ＝ ｓｉｎ（α_λ）＋ｓｉｎ（β） …（式３）

回折素子４００が、波長次元に直交する次元（以下、「機械的次元」という）で光ビームを方向づけるように機械的に調整（例えば、制御可能に回転）されるように更に構成される場合、α_λを介した波長依存性の付加により、波長次元と機械的次元とによって形成された矩形の視野と異なる「内反（ｂｏｗｉｎｇ）」又は「外反（ｗａｒｐｉｎｇ）」として顕在化する。分散素子４１４の付加により、内反又は外反が低減され、視野の矩形性が改善される。更に、線形性の角度分散により、波長の線形変化にわたり光の方向づけの均一な分布が容易となるが、回折格子は、非線形分散（すなわち、３以上の階乗に等しい１つ以上のｎについて、ｄ^ｎβ／ｄλ^ｎがゼロではない）を呈し、波長の線形変化にわたる光の方向づけの不均一な分布をもたらすであろう。分散素子４１４の付加により、少なくとも部分的に非線形分散を補償し、それにより、直線的な波長変化にわたる光の分布の不均一性を減少又は線形化させる。したがって、回折素子４００及び分散素子４１４は、波長ステアリング素子３０８Ｃを形成するために結合されてもよい。（１以上の回折素子を含む）回折アセンブリと、（１以上の分散素子を含む）分散アセンブリとを組み合わせて波長ステアリング素子を形成する更なる構成は、以下で説明される。

［空間プロファイリングシステムの実施例］
開示されたシステムによって容易となる空間プロファイリングシステムは、環境における相対的な動き又は変化をモニタリングするのに有用となり得る。例えば、自律型車両（陸、空、水、又は宇宙）の分野では、空間プロファイリングシステムは、車両から視た、障害物又は前方の標的などの任意の対象の距離を含む、交通状況の空間プロファイルを推定できる。車両が移動した場合、別の位置で車両から視た空間プロファイルは、変更及び再推定できる。別の実施例として、ドッキングの分野では、空間プロファイリングシステムは、ドックの特定の部分へのコンテナ船の近さなどのドックの空間プロファイルを、コンテナ船から視て推定し、ドックの任意の部分と衝突することなく、ドッキングを成功させることを容易にできる。更に別の実施例として、自由空間光通信又はマイクロ波通信などの見通し内通信の分野では、空間プロファイリングシステムは、配列目的で用いることができる。送受信装置が移動した、又は移動中の場合、送受信装置を連続的に追跡して、光ビーム又はマイクロ波ビームを整列させることができる。更なる実施例として、適用可能な分野は、限定しないが、工業計測及び自動化、現場調査、軍事、安全モニタリング及び監視、ロボット工学及びマシンビジョン、印刷、プロジェクタ、照射、攻撃、及び／又は、他のレーザ及びＩＲビジョンシステムのフラッディング及び／又は妨害を含む。

図１は、空間プロファイリングシステム１００の構成を示す。空間プロファイリングシステムの更なる実施例及び詳細は、特許文献１に記載されており、当該文献の内容は本明細書に組み込まれる。システム１００は、光源１０２と、ビーム導波器１０３と、光検出器１０４と、処理ユニット１０５とを備える。図１の構成では、光源１０２からの光は、ビーム導波器１０３によって空間プロファイルを有する環境１１０において、一次元又は二次元の方向に向けられる。出射光が物体又は反射面に当たった場合、出射光の少なくとも一部は、物体又は反射面によって反射（実線矢印で表される）され、例えば散乱され、ビーム導波器１０３に戻り、光検出器１０４で受光できる。処理ユニット１０５は、その動作を制御するために、光源１０２に動作可能に接続されている。処理ユニット１０５は、反射光がビーム導波器１０３に戻るための往復時間を定量することにより反射面までの距離を決定すべく、光検出器１０４に更に動作可能に接続されている。

一変形例においては、光源１０２、ビーム導波器１０３、光検出器１０４、及び処理ユニット１０５は、実質的に並置されている。例えば、自律型車両アプリケーションでは、並置することにより、これらの構成要素を車両の範囲又は単一の筐体に小さくまとめることができる。別の変形例（図示せず）では、光源１０２、光検出器１０４、及び処理ユニット１０５は、「中央」ユニットの内部に実質的に並置されており、ビーム導波器１０３は中央ユニット１０１から離れている。この変形例では、中央ユニット１０１は、１以上の光ファイバを介して遠隔ビーム導波器１０３に光結合されている。この例では、熱、湿気、腐食、又は物理的損傷のような外部障害の影響を受けにくくなるため、受動的な構成要素（受動的な交差分散光学素子など）のみを含みうる遠隔ビーム導波器１０３を、より過酷な環境に置くことができる。更なる別の変形例（図示せず）では、空間プロファイリングシステムは、単一の中央ユニットと複数のビーム導波器とを含みうる。複数のビーム導波器の各々は、それぞれの光ファイバを介して、中央ユニットに光結合してもよい。複数のビーム導波器は、異なる位置に配置してもよいし、及び／又は、異なる視野（例えば、車両の四隅）に方向づけてもよい。以下の説明では、他の特定がなければ、並置した変形例について説明するが、当業者は、少しの変更で、他の変形例にも適用可能であることを理解するであろう。

一実施形態では、光源１０２は、複数の波長チャネル（各々が、それぞれの中心波長λ_１，λ_２， ．．． λ_Ｎによって表される）のうちの選択した１つの波長チャネルで、強度特性が時間変化する出射光を提供するように構成されている。図２は、上述のような光源１０２の構成の一例を示す図である。当該例においては、光源１０２は、波長調整可能なレーザダイオードのような波長調整可能な光源を含むことができ、レーザダイオードに適用される１以上の電流（例えば、レーザキャビティにおける１以上の波長調整素子への注入電流）に基づいて、調整可能な波長の光を提供できる。別の例（図示せず）では、光源１０２は、広帯域光源と、調整可能なスペクトルフィルタとを含み、選択した波長で実質的に連続波（ＣＷ）の光強度を提供できる。

図２の例では、光源１０２は、時間変化する強度特性を出射光に付与すべく変調器２０４を含むことができる。一例では、変調器２０４は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）又はレーザダイオード上に集積されたマッハツェンダー変調器である。ＳＯＡに適用される電流は、経時変化させ、レーザによって生成されるＣＷ光の増幅を経時変化させることができ、結果として、強度特性が経時変化する出射光を提供できる。別の例では、変調器２０４は、レーザダイオードに対する外部変調器（マッハツェンダー変調器又は外部ＳＯＡ変調器など）である。更に別の例では、集積型変調器又は外部変調器を含む代わりに、光源１０２は、経時変化する強度特性を出射光に付与すべく制御可能に励起電流が注入される利得媒体を有するレーザを含む。

別の構成（図示せず）では、波長調整可能なレーザ２０２の代わりに、光源２０６は、広帯域レーザに続く波長調整可能なフィルタを含む。更に別の構成（図示せず）では、光源２０６は、複数のレーザダイオードを含み、各々が、それぞれの範囲で波長調整可能であり、そのそれぞれの出力は、単一の出力を形成するために結合される。それぞれの出力は、光スプリッタ又はＡＷＧなどの波長結合器を用いて結合できる。

光源１０２は、複数の波長チャネルのうちの選択した１以上の波長チャネルで光を提供するように構成される。一構成では、光源１０２は、波長調整可能なレーザのように、同時に選択した１の波長チャネルで光を提供する。当該構成において、記載のシステム１００は、選択した１の波長チャネルに基づいて、特定の方向に同時に光をステアリングできる。別の構成では、光源１０２は、単一又は複数の選択した波長チャネル、例えば広帯域光源に続くチューナブルフィルタを提供し、チューナブルフィルタの調整可能な通過帯域は、単一又は複数の選択した波長チャネルを含む。１つの選択した波長チャネルが同時に用いられる場合、光検出器１０４は、複数の波長チャネルの範囲の任意の波長を検出するアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を含むことができる。複数の選択した波長チャネルが同時に用いられる場合、光検出器１０４は、例えば、各々が特定の波長チャネルの専用である複数のＡＰＤを用いる波長検出器システムか、あるいは、複数の波長チャネルに対して単一のＡＰＤを用い、各チャネルは、それぞれの経時変化する属性に基づいて（例えば、それぞれ、１５５０．０１ｎｍ、１５５０．０２ｎｍ、１５５０．０３ｎｍ．．．のチャネルに対応する、２１ＭＨｚ、２２ＭＨｚ、２３ＭＨｚ．．．の変調周波数などの異なる正弦波変調に基づいて）、識別可能に検出される波長検出器システムを含むことができる。以降の記載は、単一の選択した波長チャネルを同時に提供することによる光の方向づけに関するものであるが、当業者は、少しの修正で、当該記載内容は、複数の選択した波長チャネルを同時に提供することによる光の方向づけにも適用できることを理解するであろう。

光源１０２、例えば、波長調整可能なレーザ２０２（例えば、その波長）と変調器２０４（例えば、変調波形）の双方の動作は、処理ユニット１０５によって制御できる。

図３Ａは、図１の空間プロファイリングシステムの一例のシステム３００を示す。当該例では、システム３００は、出射光３０１を光源１０２からビーム導波器１０３に伝播し、反射光３０３をビーム導波器１０３から光検出器１０４に伝播するように構成された光伝播アセンブリ３０２を含む。光伝播アセンブリ３０２は、二次元又は三次元の導波路形態において、光ファイバ又は光回路（例えば、フォトニック集積回路）などの光導波路を含む。光源１０２からの出射光は、環境に方向づけるべくビーム導波器１０３に提供される。いくつかの実施形態では、ビーム導波器１０３によって収集された任意の反射光は、追加的に光検出器１０４に方向づけることができる。一実施形態では、光混合の検出のために、光源１０２からの光は、光源１０２から光検出器１０４への直接光路（図示せず）を介して、光学処理の目的で光検出器１０４に更に提供される。例えば、光の大部分（例えば、９０％）をビーム導波器１０３に供給し、光の残りのサンプル部分（例えば、１０％）が直接光路を介して光検出器１０４に供給される場合、光源１０２からの光は、最初にサンプラ（例えば、９０／１０誘導光学カプラ）に入射できる。別の例において、一方の出力ポートが光をビーム導波器１０３に方向づけ、他方の出力ポートが、処理ユニット１０５によって決定された時間に光検出器１０４に向けて光を再度方向付けする場合、光源１０２からの光は、最初に光スイッチの入力ポートに入射でき、２つの出力ポートのうちの１つの出力ポートから出射できる。

光伝播アセンブリ３０２は、第１ポートから受光した出射光を第２ポートに結合し、第２ポートから受光した光を第３ポートに結合するための３ポート素子３０５を含む。３ポート素子は、光サーキュレータ又は２ｘ２カプラ（第４ポートが使用されない場合）を含むことができる。一構成においては、光伝播アセンブリ３０２は、選択した第１波長チャネル及び第２波長チャネルで出射光３０１を伝搬する、光源１０２とビーム導波器１０３との間にある出射導波光学経路と、（同時か、又は異なる時間のいずれかで）選択した第１波長チャネル及び第２波長チャネルで反射光３０３を伝搬する、ビーム導波器１０２と光検出器１０４との間にある入射導波光学経路３０３とを含む。導波光学経路は、それぞれ、光ファイバ経路及び光回路経路のうちの１つにできる。

［ビーム導波器］
一構成では、図３Ａに示されているように、ビーム導波器１０３は、ビーム拡大光学素子３０４を含む。図３Ｂに示されているように、ビーム拡大光学素子３０４の一例は、グレートインデックス（ＧＲＩＮ）レンズなどのピッグテールコリメータ３１２を含み、波動誘導形態からの出射光３０１を自由空間形態３１４に提供する。自由空間形態３１４における光は、空間回折光学素子によって発散し続ける。自由空間形態３１４における光が、ガウス強度分布を呈する場合、光はガウス回折光学素子の後に続く。ビーム拡大光学素子３０４は、逆反射アセンブリ３１６を更に含み、自由空間形態３１４における光を受光して集光素子３１８に向けて逆反射する。逆反射アセンブリ３１６は、発散ビームを波長ステアリング素子３０８に向かって拡大コリメートビーム３０６に集光するために、集光素子３１８の焦点距離に基づき調整可能に配置される。逆反射アセンブリ３１６を用いることにより、光路を折返すことによって実装面積を減少させつつ、光学的整列の要件を緩和する。更に、逆反射アセンブリ３１６を用いることにより、逆反射器が入射光ビームと出射光ビームとを平行にするように設計される場合に、わずかな位置ずれに対する角度公差が提供される。図３Ａに戻って参照すると、実線及び破線は、選択した異なる波長チャネルにおける拡張ビームを示しており、例示目的のためにわずかにオフセットされるように示されている。実際には、それらは、空間において実質的に又は完全に重なっていてもよいし、重なっていなくてもよい。実線及び破線を示した図４Ｄ～図４Ｆは、同様の方法で示されている。

ビーム導波器１０３は、波長に基づいて光の角度分離を提供する波長ステアリング素子３０８を更に含む。波長ステアリング素子３０８は、波長に応じて、拡大ビーム３０６を少なくとも第１方向３１０Ａと第１次元に沿った第２方向３１０Ｂとに方向づけるように構成される。第１方向３１０Ａと第２方向３１０Ｂの間の角度の差は、それぞれ異なる波長チャネルの光の次数内での角度分離である。波長ステアリング素子３０８は、簡略化のためにブロックの形態で概略的に示されているが、実際の形態は異なっていてもよく、図４Ｃに図示されているように、少なくとも回折素子と少なくとも分散素子とを含むことができる。波長ステアリング素子３０８の例は、１以上の回折素子と１以上の分散素子とを含み、図４Ｃ～４Ｆで示され、記載されている。第１方向３１０Ａは、選択した第１波長チャネルλ_Ａでの出射光に対応する。第２方向３１０Ｂは、同一次数の選択した第２波長チャネルλ_Ｂでの出射光に対応する。次数が抑制された光ビーム４１０’と次数が支持される光ビーム４１２’の双方を示した図４Ｃとは異なり、簡略化のために、図４Ｄ～図４Ｆでは、支持される次数（例えば、ｍ＝－１）のみを光ビーム４１２Ａ及び４１２Ｂとして示し、残りの次数（例えば、ｍ＝０の次数）及び光抑制素子４５０は暗示したが、図示していない。

図４Ｄは、複数の回折格子４００Ａ、４００Ｂ、及び４００Ｃを含む波長ステアリング素子３０８Ｄの一例を示す。当該例は、３つの回折格子を含む例を示しているが、当業者は、より多く又はより少ない回折格子を用いてもよいことを理解するであろう。各々の更なる回折格子は、更なる回折を提供でき、ひいては、別個に方向づけたビームの角度分離を更に大きくできる。別個の回折格子を用いることにより、（例えば、斜入射ではなく、法線入射に方向づけた角度を選択することによって、反射防止コーティングの要件を緩和することにより、）波長ステアリング素子３０８Ｄの設計における自由度を更に大きくすることが可能である。しかしながら、追加した回折格子の各々は、（例えば、格子の有限回折効率を通して）減衰を更に増加させうる。各々の回折格子は、波長に応じてわずかに異なる角度に向けられた出射ビームによって形成された、支持される次数（例えば、ｍ＝－１の次数）を含む１以上の回折次数を生成するように構成される。回折格子４００Ａ、４００Ｂ、及び４００Ｃは、波長に応じて、拡張ビーム４０６を、少なくとも第１方向４１２Ａと、第１次元に沿った第２方向４１２Ｂとに方向づけるように構成されている。第１方向４１２Ａは、選択した第１波長チャネルλ_Ａでの出射光に対応する。第２方向４１２Ｂは、選択した第２波長チャネルλ_Ｂにおける出射光に対応する。図４Ｄは、各々の回折格子が１つの回折次数を生成することを示しているが、実際には、各々の回折格子は、１以上の更なる次数を生成してもよい。各々の回折格子において、ビームは、漸増的に角度分散される。複数の回折格子を用いることにより、例えば単一の回折格子を有する構成と比較して、角度分離が大きくなる。更に、複数の回折格子は、光ビームを一方向ビーム経路（例えば、図４Ｄに図示されているように、格子４００Ａ、４００Ｂ、そして４００Ｃの方向に時計回りに、又は反時計回りに）に回転するように配置される。プリズム４１４又はシリコンウェッジなどの分散素子を含むことにより、次数間での角度分離（図示せず）を増加させ、ひいては、空間的分離を増加させて、１以上の光抑制素子４５０を含みうる光抑制アセンブリの配置及び／又は整列のためのより多くの空間を許容する。光抑制素子は、所望されない光を抑制するための帯域停止フィルタ及び／又は所望されない光を吸収するように配置された光吸収体を含むことができる。帯域停止フィルタは、例えばｍ＝０の次数の光が、波長ステアリング素子３０８を出射するのを抑制する角度依存性フィルタを含む。図４Ｈは、フィルタの入射面に対して４０度、５０度、６０度、６５度、７０度、７５度の異なる入射角で、１５２０～１５８０ｎｍの波長範囲にわたる角度依存性フィルタの透過率の一例を示す。当該例では、フィルタ上に約６５度以上（例えば７５度）で入射した光は、比較的平坦な透過スペクトルフィルタ特性を受ける。透過スペクトルの平坦化フィルタは、関連するすべての波長の光を実質的に透過させる。比較すると、フィルタ上の５０度未満（例えば４０度）で入射した光は、スペクトルのロングパスエッジのスペクトルフィルタ特性を受ける。ロングエッジパスのスペクトルフィルタは、ある波長以下の光を徐々に抑制する。次数間での角度分離が、分散素子により３５度以上に増加した場合、角度依存性フィルタは、所望されない次数の光を抑制し、所望の次数の光を支持するように、角度依存性フィルタを角度を付けて、又は他の方法で配置及び／若しくは整列させることができる。抑制した光は、実質的に透過する代わりに、実質的に反射又は散乱してもよい。光吸収体が帯域停止フィルタと組み合わせて用いられない場合、光吸収体は、所望されない回折次数の光の方向づけた経路に配置できる。光吸収体が帯域停止フィルタと組み合わせて用いられる場合、所望されない光を吸収すべく、光吸収体は、フィルタによって反射された光又は散乱された光の光路に沿って配置できる。光吸収体は、角度依存性のある吸収材又は反射材を含むことができる。

図４Ｅ及び図４Ｆは、波長ステアリング素子の他の例（３０８Ｅ及び３０８Ｆ）を示す。当該他の例の波長ステアリング素子の各々は、複数の回折格子と複数の分散素子とを含む。波長ステアリング素子３０８Ｅは、３つの回折格子４００Ａ、４００Ｂ、及び４００Ｃと、２つの分散素子４１４Ａ及び４１４Ｂとを含む。波長ステアリング素子３０８Ｆは、２つの回折素子４１２Ａ及び４１２Ｂと、２つの分散素子４１４Ａ及び４１４Ｂとを含む。当該構成では、１以上の分散素子は、省スペース化のために、１以上の複数の回折素子に散在されている。

一方向ビーム経路は、光路の折返しを容易にし、波長ステアリング素子３０８の寸法、ひいてはシステム全体の実装面積を低減する。この経路の折返しは、逆反射器３１６による経路の折り返しに付加又は協働する。逆反射器３１６及び波長ステアリング素子３０８Ｄ、３０８Ｅ、又は３０８Ｆによる協調的な経路の折返しにより、省スペースの利点が提供される。例えば、図４Ｇに示されているように、逆反射器３１６と波長ステアリング素子３０８Ｆとの組み合わせは、ビーム導波器１０３を通る入射光と出射光とが反対側にあるような、Ｓ字形状の光路を容易にする。

図４Ｃ～図４Ｆの構成では、ｍ＝０の次数とｍ＝－１の次数との間の初期の次数間での角度分離（例えば、図４Ｃのα＋β）は、約１５～３０度にできる。１以上の分散素子の方向及び頂角に応じて、次数間での角度分離（例えば、図４Ｃの光ビーム４１０’と４１２’の間）は、約３５度まで増加できることが見出されている。当該角度分離の増加により、光抑制素子４５０の配置及び／又は整列のためのより多くの余地を許容すべく、空間分離の増加が得られる。更に、１以上の分散素子の方向及び頂角は、波長次元及び機械的次元によって形成される視野の矩形性を改善するように選択できる。１以上の分散素子によって提供される屈折により、波長次元と機械的次元との間のクロスカップリング効果が（光源の波長チャネルを選択することによって）低減し、視野の矩形性が（回転などの機械的な調節、例えば回折素子の回転によって）向上する。例えば、屈折により、波長次元に対する機械的な調節に由来するクロスカップリング効果が、１ｎｍあたり約０．４～０．５度減少することが観察されている。

［二次元及び三次元のマッピング］
本開示は、波長に基づいて、第１次元（例えば、垂直方向）にわたり光を方向づけることにより、空間プロファイルの推定を容易にすることに関する。本開示は、光学部品の機械的な調節に基づいて、第１次元に実質的に垂直な第２次元（例えば、水平方向）上にわたり光を方向づけることまで拡張することを更に想定している。一構成では、図３に示した波長ステアリング素子３０８は、波長に基づいて第１次元にわたり光を方向づけ、第１次元に対して垂直な第２次元にわたり光を制御可能に反射させるべく、角度調節可能な反射素子を含めることができる。角度調整により、光学位置決めシステムは制御できる。一例においては、光学位置決めシステムは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）である。ＭＥＭＳは、個別に作動可能なミラーのアレイを含み、光を反射する。別の一例においては、光学位置決めシステムは、検流計走査システムである。他のいくつかの例と比較して、検流計走査システムは比較的小型である。別の更なる一例においては、光学位置決めシステムは、ポリゴンスキャンシステム（ｐｏｌｙｇｏｎａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）である。ポリゴンスキャンシステムは、三角プリズム若しくは矩形プリズムなどの回転可能な屈折素子、又はミラーのような回転可能な反射素子を含み、軸についての回転に伴って、その回転速度に基づく走査速度で、第２次元にわたり光を方向づけるように構成される。一形態では、空間プロファイルの推定を容易にするためのシステムは、一方の次元については波長チャネルを制御し、他方の次元については角度調整可能な反射素子の角度を調整することによって、光を二次元に方向づけるように構成できる。処理ユニット１０５は、波長制御のための光源１０２と、角度制御のための角度調整可能な反射素子の双方に操作的に結合されていてもよい。

別の構成では、図４Ｄ、図４Ｅ、及び図４Ｆのうちのいずれかにおける回折格子４００Ａ、４００Ｂ、及び４００Ｃ（以降、回折格子４００ｘ）は、傾斜軸に対し制御可能に傾斜して、第１次元に垂直な第２次元の出射光を方向に方向づけることができる。制御可能な傾斜は、回折格子４００ｘの連続的な回転によって実現できる。傾斜軸は、格子法線４０２に実質的に平行である。複数の回折格子のうちの１つだけが制御可能に傾斜する場合、制御可能に傾斜する回折格子は、光が環境１１０に向けられる前に最後に通過する回折格子とすることができる（例えば、図４Ｄ及び図４Ｅの４００Ｃ、並びに図４Ｆの４００Ｂ）。当業者は、傾斜軸が回折格子４００ｘの中心を通過する必要はないことについて理解するであろう。例えば、傾斜軸は、回折格子４００ｘの中心からオフセットしていてもよい。更に、傾斜軸は、回折格子４００ｘを通過する必要はない。

回折格子４００ｘの傾斜可能角度の調整により、第２次元に沿った出力ビームの方向に対応する変化が生じる。（例えば、出力ビームの方向の範囲と比較した、回折格子４００ｘの傾斜可能角度の範囲との間の比較に基づく）感度は、格子の１度の傾斜あたり、約０．５～２度の範囲の第２次元に沿った出力ビームの方向にできる。一例では、８０度を超えるビーム方向は、単一の回折格子を４０度傾斜することによって（すなわち、２．０度の感度で）実現できる。別の一例では、１２０度を超えるビーム方向は、単一の回折格子を１８０度傾斜することによって（すなわち、感度０．６７度）実現できる。格子の傾斜角度の変化は、主として、第２次元のビーム方向をもたらすが、第１次元（すなわち、波長次元）にわたるビーム方向の、一般的には比較的小さい変化において顕在化できる。一構成においては、当該顕在化は、第１次元に沿ったビーム方向の範囲を拡張するのに有効となりうる。例えば、回折格子４００ｘの傾斜可能角度を１４０度以上に調整することにより、出力ビームは、第２次元に沿って１２０度を超えて方向づけられるが、第１次元に沿って５度を超えて方向づけられ、第１次元にわたる３０度以上の全体のビーム方向の範囲外となる。

前述したように、傾斜可能な回折格子の後に、分散素子、例えば図４Ｃに示す分散素子４１４を追加することにより、「内反」又は「外反」の影響を減少し、波長次元と機械的次元とによって形成される視野の矩形性を改善できる。当該「内反」又は「外反」は、特定の配置の分散素子４１４を採用することによって、更に低減又は制御できる。

いくつかの実施形態では、分散素子４１４の方向づけは、特定の視野の矩形性を改善、最適化、又は実現するために選択される。当該選択により、例えば、目的関数として視野の矩形性の尺度を選択し、最適化アルゴリズムを実行して、最適な方向、又は最適でなければ好適な方向を見出すことによる、シミュレーションを通して実行できる。例えば、最適化変数は、格子法線４０２に垂直な軸に対する方向の角度であってもよいし、少なくとも実質的な成分が格子法線４０２に垂直でもよい。図４Ｃに示された例に続いて、分散素子４１４は、ページの内側及び外側に延びる軸Ｂに対して矢印Ａによって示されるように回転できる。軸Ｂは、格子法線４０２とプリズムの中点と交差するように示されているが、この位置は必須ではない。

特定の視野の矩形性を改善、最適化、又は実現すべく方向を選択した分散素子は、光抑制素子と組み合わせて用いてもよいし、用いなくてもよい。光抑制素子を用いる場合、例えば図４Ｃに示すように、分散素子に続いて用いることができる。代替的には、光抑制素子は、特に、次数間での角度分離が十分に回折素子の外側にあり、選択的な抑制を可能にしている場合には、傾斜した回折素子と分散素子との間に配置してもよい。いくつかの実施形態では、例えば、複数の回折段階と複数の分散段階の双方を含む図４Ｅ及び図４Ｆに示されているように、光路に沿って複数の分散素子がある。各分散段階では、特定の視野の矩形性を改善、最適化、又は実現すべく方向を選択した１以上の分散素子を用いることができる。光抑制素子の使用及び配置は、各段階で選択できる。

いくつかの実施形態では、１以上の更なる分散素子４１４の特性は、方向の選択に加えて、分散素子４１４の特定の矩形性の視野を改善、最適化、又は実現すべく選択される。これらの更なる特性は、分散素子４１４の内角及び分散素子の幾何学的形状のうちの１以上を含むことができる。方向と同様、これらの変数は、例えば、目的関数として視野の矩形性の尺度を選択し、最適化アルゴリズムを実行して、１以上の更なる特性を最適化のために選択するとともに、最適な方向、又は最適でなければ好適な方向を選択することにより、シミュレーションを通して選択できる

図４Ｄ、図４Ｅ、及び図４Ｆの実施形態により、回折格子４００ｘのうちの任意の１以上は、制御可能に傾斜することができる。傾動した回折格子４００ｘのうちの１以上に、制御可能に傾動可能な分散素子を続けることができ、当該分散素子は、分散素子４１４、４１４Ａ、及び４１４Ｂのうちの１以上、又はシステムに挿入された更なる傾斜可能な分散素子にできる。

図４Ｉに示すように、１つの回折格子４００Ｉと、それに続く１つの分散素子４１４Ｉ－１とを有する構成３０８Ｉ－１について、シミュレーションを行った。同一の回折格子４００Ｉと、回折格子４００Ｉの後に配置された別の分散素子４１４Ｉ－２とを有する構成３０８Ｉ－２について、更にシミュレーションを行った。双方の構成３０８Ｉ－１及び３０８Ｉ－２は、それぞれ、不要な次数を抑制する好適な光抑制素子４５０を含む。双方とも、第１次元（すなわち波長次元）に分散した光の波長の範囲を、回折格子４００Ｉへの入射として受光するようにシミュレートが行われた。双方の構成３０８Ｉ－１及び３０８Ｉ－２における回折格子４００Ｉは、第１次元（すなわち波長次元）に対して垂直な第２次元（すなわち機械的次元）の出射光を方向づけるために、特に連続的な回転によって、傾斜軸に対し制御可能に傾斜されている。

分散素子４１４Ｉ－２は、視野の矩形性に関連して最適化された方向及び幾何学的形状を有する一方、分散素子４１４Ｉ－１は、視野の矩形性の最適化について特定せず、次数間での角度分離を増加させるように選択または方向づけされている。

波長チャネル（λ_Ａ、λ_Ｂ、及びλ_Ｃ）が異なる視野４０５Ａ及び４０５Ｂの結果は、図４Ｉにおいて対応する構成の下に示されている。最適化された傾斜可能角度及び分散素子の幾何学的形状を有する構成３０８Ｉ－２は、８度の「内反」角度を提供し、これは、構成３０８Ｉ－１によって提供される１５度よりも小さいことが観察される。シミュレーション結果によると、信号の衝撃係数が５５％から７８％に改善される一方で、最大水平視野は９０度から１２０度に増加している。

図５は、波長ステアリング素子の回折素子５００の構成を示す。図４Ｂの構成要素と同様の構成要素には、同様のラベルが付されている。回折素子５００は、図３及び図４に示した回折素子のいずれかを表す。回折素子５００が透過型回折格子である場合、任意の後方反射により、受光器１０４にノイズが発生し、光源１０２が不安定になりうる。後方反射を低減するために、回折素子５００は、透過型回折格子の線に平行な軸（すなわち、図５のＸ軸に平行な軸）に対し角度調整できる。当該角度調整により、光源１０２から出射された光は、非法線の入射角で回折素子５００で受光され、後方反射が低減される。例えば、約１～２度の角度調整（約２～４度のビーム迂回につながる）により、後方反射を十分に回避できると予測される。最適な角度調整は、受光器１０４における光学素子の位置に少なくとも依存する。光吸収体５２０は、近くの他の構成要素からの後続の反射を回避すべく、当該後方反射の経路に沿って配置できる。

図６に示されるように、前述に基づき、本開示は、光を複数の方向に方向づける方法６００を提供し、当該方法は、複数の波長チャネルのうちの選択した１以上の波長チャネルを含む光を受光して複数の回折次数に回折し、複数の回折次数のうちの２つの回折次数は、次数間での角度分離によって角度分離する工程６０２と、回折された光を受光して、少なくとも１つが複数の波長チャネルの次数内での角度分離を示す、複数の回折次数のうちの２つの回折次数の間の角度分離を増加させる工程６０４と、２つの回折次数のうちの一方の光を抑制し、複数の波長チャネルのうちの選択した１以上の波長チャネルに基づいて、非抑制光を複数の方向のうちの１以上の方向に方向づける工程６０６とを含む。

本開示の構成が記載されており、記載された構成のうちの１以上が、以下の利点を有することは、当技術分野の当業者に明確であろう。
・次数間での角度分離の増加により、空間的分離が増加し、空間的要件が緩和され、不要な回折次数を抑制する（例えば、光抑制素子の配置及び整列のためのより多くの空間を許容する）
・視野の外反又は内反による非線形分散の影響が低減される
・視野が向上する
・信号の衝撃係数が向上する
・波長ステアリング素子の角度調整により、受光器又は光源への逆反射が低減する
・逆反射素子の経路の折返しと複数の回折素子の経路の折返しを併用することで、実装面積の削減を実現する

本明細書に開示及び規定された発明は、本文又は図面により述べられているか、あるいは明確となった２以上の個々の特徴の全ての代替的な組み合わせにも及ぶことは、理解されるであろう。これらの異なる組み合わせのすべては、本発明の様々な代替的態様を構成する。

本明細書中の任意の先行技術の参照は、当該先行技術が任意の範囲における一般的常識の一部を形成していること、又は当該先行技術が、当該技術分野の当業者によって、合理的な理解が期待されうること、関連性があるとみなされうること、及び／若しくは、他の先行技術の一部と組み合わされうることを認容するもの、又は任意の形態で示唆するものではなく、またそのように見なされるべきではない。

本明細書で用いられるように、文章で別途要求する場合を除いて、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語及び“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”、“ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ”、及び“ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ”などのその用語の変化形は、更なる追加要素、構成素子、完全体、又は工程を除外することを意図していない。

Claims (24)

1. 光を複数の方向に方向づける光学システムであって、
   複数の波長チャネルのうちの選択した１以上の波動チャネルを含む光を受光し、受光した前記光を複数の回折次数に回折するように構成され、前記複数の回折次数のうちの２つの回折次数を、次数間での角度分離によって角度分離する回折素子を有する回折アセンブリと、
   回折した前記光を受光し、前記複数の回折次数のうちの前記２つの回折次数の間の角度分離を増加させるように構成され、前記複数の回折次数のうちの前記２つの回折次数のうちの少なくとも１つは、前記複数の波長チャネルのうちの次数内での角度分離を呈する分散アセンブリと、
   前記２つの回折次数のうちの一方の回折次数の前記光を抑制するように構成され、前記複数の波長チャネルのうちの前記選択した１以上の波長チャネルに基づいて、前記２つの回折次数のうちの他方の回折次数の光を、複数の方向のうちの１以上に方向づける光抑制アセンブリとを備えた
   光学システム。
2. 前記複数の回折次数のうちの前記２つの回折次数は、ｍ＝０の次数とｍ＝－１の次数である
   請求項１に記載の光学システム。
3. ｍ＝０の前記次数の光は、抑制される
   請求項２に記載の光学システム。
4. 前記光抑制アセンブリは、前記２つの回折次数のうちの前記他方の光を支持する角度依存性スペクトルフィルタを含む
   請求項１～３のいずれか一項に記載の光学システム。
5. 前記角度依存性スペクトルフィルタは、ロングパスエッジフィルタである
   請求項４に記載の光学システム。
6. 前記光抑制アセンブリは、抑制された前記光を吸収するように配置された光吸収体を含む
   請求項１～５のいずれか一項に記載の光学システム。
7. 前記複数の方向は、第１次元に関連付けられており、光は、前記回折アセンブリの機械的な調節によって、前記第１次元に直交する第２次元にわたり更に方向づけられる
   請求項１～３のいずれか一項に記載の光学システム。
8. 前記分散アセンブリは、前記第１次元と前記第２次元とによって形成される視野の矩形性を向上させるように更に配置される
   請求項７に記載の光学システム。
9. 前記分散アセンブリは、機械的に調整された回折素子の後ろに配置され、前記第１次元及び前記第２次元によって形成された視野の矩形性を最適化するように選択した方向で、前記回折素子に対して相対的に方向づけられた１以上の分散素子を含む
   請求項７に記載の光学システム。
10. 前記分散アセンブリは、均一に分散された波長チャネルにわたる複数の角度の分布の不均一性を低減するように更に配置される
    請求項１～９のいずれか一項に記載の光学システム。
11. 前記回折アセンブリは、透過型回折格子であり、光源及び／又は受光器への後方反射を低減するために非法線の入射角で光を受光するように配置されている
    請求項１～１０のいずれか一項に記載の光学システム。
12. 前記非法線の入射角が、前記回折格子の線に平行な軸に対し、前記透過型回折格子を角度調整することによって形成される寄与を含む
    請求項１０の光学システム。
13. 光源から発せられた光を前記回折アセンブリに向けて逆反射するための逆反射アセンブリを更に含む
    請求項１～１２のいずれか一項の光学システム。
14. 前記逆反射アセンブリ及び前記回折アセンブリは、光のＳ字形状の光路を容易にすべく協働して構成される
    請求項１３の光学システム。
15. 前記回折アセンブリは、１以上の回折素子を含み、前記分散アセンブリは、前記１以上の回折素子で散在させた１以上の分散素子を含む
    請求項１～１４のいずれか一項に記載の光学システム。
16. 光を複数の方向に方向づける方法であって、
    複数の波長チャネルのうちの選択した１以上の波長チャネルを含む光を受光し、複数の回折次数に回折し、前記複数の回折次数のうちの２つの回折次数は、次数間での角度分離によって角度分離する工程と、
    少なくとも一方が前記複数の波長チャネルの次数内での角度分離を示す、前記複数の回折次数のうちの前記２つの回折次数の間の角度分離を増加させる工程と、
    前記２つの回折次数のうちの一方の前記光を抑制する工程と、
    前記複数の波長チャネルのうちの前記選択した１以上の波長チャネルに基づいて、前記２つの回折次数のうちの他方の光を複数の方向のうちの１以上に方向づける工程とを含む
    方法。
17. 請求項１～１５のいずれか一項に記載の光学システムを含む
    空間プロファイリングシステム。
18. 光を複数の方向に方向づける光学システムであって、
    複数の波長チャネルのうちの選択した１以上の波長チャネルを含む光を受光し、前記複数の波長チャネルのうちの選択した１以上の波長チャネルに基づいて、受光した前記光を第１次元に関連づけられた複数の方向に回折するように構成され、機械的な調節によって、前記光が、前記第１次元に直交する第２次元にわたり更に方向づけられる１以上の回折素子を含む回折アセンブリと、
    回折した前記光を受光し、前記第１次元と前記第２次元とによって形成された視野の矩形性を増加させるように配置された分散アセンブリとを備えた
    光学システム。
19. 前記視野の矩形性は、前記分散アセンブリの機械的な調節、及び／又は前記分散アセンブリの幾何学的な調節によって更に増加される
    請求項１８に記載の光学システム。
20. 前記分散アセンブリは、増加した前記視野の矩形性の少なくとも一部を提供するように選択した方向で、前記回折アセンブリに対して相対的に方向づけられる
    請求項１８に記載の光学システム。
21. 光を複数の方向に方向づける方法であって、
    複数の回折素子を含む回折において、
    複数の波長チャネルのうちの選択した１以上の波長チャネルを含む光を受光し、前記複数の波長チャネルのうちの前記選択した１以上の波長チャネルに基づいて、第１次元に関連付けられた複数の方向に回折させる工程と、
    前記複数の回折素子のうちの１以上の機械的な調節によって、前記第１次元に直交する第２次元にわたる光を方向づける工程と、
    １以上の分散素子を含む分散アセンブリにおいて、
    前記第１次元と前記第２次元との間に形成された視野の矩形性を増加させる工程とを含む
    方法。
22. 前記視野の矩形性を増加させる工程は、前記分散アセンブリの機械的な調整及び／又は前記分散アセンブリの幾何学的な調整によって更に実現される
    請求項２１に記載の方法。
23. 前記１以上の分散素子の位置及び方向は、固定されており、前記視野の矩形性を増加させる工程は、前記１以上の分散素子の方向を最適化することによって更に実現される
    請求項２１に記載の方法。
24. 前記視野の矩形性を増加させる工程は、前記１以上の分散素子の幾何学的形状を最適化することによって更に実現される
    請求項２３に記載の方法。

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