JP2017524918A - ソリッドステートlidar回路 - Google Patents

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Abstract

ビーム操舵のための液晶(LC)層を有するソリッドステートフォトニクス回路が開示される。LC層は、液晶への電圧の印加を制御することによって、導波路のアレイのチューニングを提供することができる。液晶への電圧の印加は、アレイの導波路の各々における異なるチューニングに基づいて、光信号を用いたビーム操舵を実行するように制御され得る。導波路は、開口を持つ酸化物又はその他の絶縁層を有する基板内に配置される。酸化物層の開口は、導波路のアレイのパスの一部を露出させる。導波路が、酸化物の開口を通じて液晶に露出され、それにより、液晶への電圧の変化が導波路内の光信号をチューニングすることを可能にする。

Description

本発明の実施形態は、概して光デバイスに関し、より具体的にはライダー(light detection and ranging;LIDAR)デバイスに関する。
著作権表示/許可
この特許文献の開示の一部は、著作権保護の対象となる素材を含んでいることがある。著作権所有者は、米国特許商標局のファイル又は記録に現れるままでの特許文献又は特許開示の何者かによる複製には異議はないが、それ以外は何であれ、全ての著作権を保持している。この著作権表示は、以下に記載される全てのデータ、それに付随する図面、及び以下に記載されるソフトウェアに“Copyright(C)2014, Intel Corporation, All Rights Reserved.”を適用する。
3次元(3D)の映像又は画像のキャプチャに対する需要、並びに物体追跡又は物体スキャンに対する需要がますます高まっている。しかしながら、伝統的な3Dイメージング(撮像)方法は、かなりの欠点を有している。ライダー(light detection and ranging;LIDAR)システムは、現状、高価な部品の精密アセンブリを必要とするので、非常に高価である。さらに、伝統的な3Dイメージングシステムは、視野をスキャンするために機械動作を必要とするので、嵩張るとともに電力を大量消費する傾向にある。
基本的なLIDARシステムは、1つ以上の光源及び光検出器と、関心シーンに対して光ビームの投射又はスキャンの何れかを行う手段と、データの処理及び解釈を行う制御システムとを含んでいる。3Dイメージングに適用可能な様々な技術が存在する。非レーザベースの方法は、立体視又は構造化光に基づくが、シーン全体を一度に照らすためにかなりの電力を消費するとともに、例えば明るい昼光などの明るい条件において良好に機能しない。超音波法は、比較的に非常に乏しい空間分解能を有する。レーザ光は視野全体に散布(ブロードキャスト)されることができるが、その場合、数多くの欠点に悩まされ(一度に1つのスポットに集中されるのではなく、一度にシーン全体を照らすために電力が使用され、故に追加の電力がかかる)、その一方で、指向性のレーザ光は、伝統的に精密機械部品に頼るものである操舵を必要とする。
以下の説明は、本発明の実施形態の実装の例によって与えられるイラストレーションを持つ図の説明を含む。図面は、限定としてではなく、例として理解されるべきである。ここで使用されるとき、1つ以上の“実施形態”への言及は、本発明の少なくとも1つの実装例に含まれる特定の機構、構造、及び/又は特性を記述するものとして理解されるべきものである。故に、ここに出現する例えば“一実施形態において”又は“他の一実施形態において”などの言い回しは、本発明の様々な実施形態及び実装例を記述するものであり、必ずしも全てが同じ実施形態に言及しているわけではない。しかしながら、それらはまた、必ずしも互いに排他的なものではない。
集積されたソリッドステートLIDAR回路を有するシステムの一実施形態のブロック図である。 ソリッドステートLIDAR回路の上面図の一実施形態のブロック図である。 集積されたソリッドステートLIDAR回路の断面図の一実施形態のブロック図である。 集積されたソリッドステートLIDAR回路の断面図の一実施形態のブロック図である。 ミラーカプラを有するLIDAR回路の一実施形態のブロック図である。 角度付けられたファセットを有するLIDAR回路の一実施形態のブロック図である。 角度付けられたファセットを有するLIDAR回路の他の一実施形態のブロック図である。 ソリッドステートLIDAR回路を用いて形成される信号ビームの一実施形態を表す図である。 ソリッドステートLIDAR回路を用いる撮像のプロセスの一実施形態のフロー図である。 ソリッドステートLIDAR回路が実装され得るコンピューティングシステムの一実施形態のブロック図である。 ソリッドステートLIDAR回路が実装され得るモバイル装置の一実施形態のブロック図である。 以下に記載される実施形態のうちの一部又は全てを示し得る図面の説明と、ここに提示される発明概念のその他可能性ある実施形態又は実装の説明とを含め、特定の細部及び実装の説明が続く。
ここに記載されるように、ソリッドステートフォトニクス回路は、半導体又は絶縁体の何れかの中に配置された導波路のアレイと、選択的に導波路に隣接する液晶(LC)層(これは、具体的には、シリコンフォトニクスが使用されるときに液晶・オン・シリコン(LCOS)とすることができる)とを含む。導波路は、隣接する絶縁層(例えば、酸化物)を有し、該絶縁層は、導波路のアレイをLC層に露出させる開口を有する。LC層は、液晶への電圧の印加を制御することによって、導波路のアレイに関するチューニングを提供することができる。LCOSに印加される電圧は、全ての導波路を別々にチューニングすることができる。LCOSに異なる電圧を印加することは、導波路を通過するレーザ光のビームを操舵(ステアリング)する位相シフトを作り出すことができる。一実施形態において、絶縁体内の開口は、各異なる導波路に異なる位相シフト効果を生成するように、複数の異なる導波路を、より多く又は少なく露出させる。
ソリッドステートフォトニクスの使用は、半導体基板へのフォトニクスコンポーネントの集積(例えば、シリコン基板内のシリコンに基づくフォトニクス)を可能にする。フォトニクスコンポーネントは、光を経路付ける導波路及びコンバイナ、ビームフォーミングのためのフェイズドアレイを実現する受動素子、フォトニクス基板に垂直に光を向け直す1つ以上のカプラを含むことができ、また、レーザ、変調器、及び/又は検出器を含むことができる。一実施形態において、半導体フォトニクスはシリコンベースであり、これは、標準的なシリコンフォトニック送信器ウエハの使用を可能にする。シリコンフォトニクス上に液晶を処理するために、標準シリコンフォトニクス処理が拡張され得る。LCは、屈折率の電圧依存変化を可能にし、それにより、x及びy双方でのビーム操舵又はビームフォーミングを可能にすることができる。
基本的なLIDARシステムは、1つ以上のレーザ源及び光検出器と、関心シーン又は標的上で(1つ以上の)ビームをスキャンする手段と、観測データを処理する制御ロジックとを含んでいる。一実施形態において、LC又はLCOS処理を有するように拡張されたフォトニクス処理の使用は、ウエハスケール製造技術と適合した、単一チップ上へのLIDARエンジンの集積を可能にすることができる。光源及び検出器(例えば、レーザ及び光検出器(PD))は、同一チップ上に作製されることができ、あるいはソリッドステートLIDARエンジンに結合されることができる。何れの場合も、ソリッドステートLIDARエンジンは、伝統的なLIDARエンジンよりも遥かに低コストで製造されることが可能な、可動部のないLIDARエンジンを提供する。また、半導体処理技術の使用は、デバイスが、低電力であるとともに、伝統的に利用可能なものより遥かに小さいフォームファクタを有することを可能にする。加えて、得られるLIDAR回路は、コストを増大させるのみならず振動及びその他の環境外乱に悩まされるものである伝統的な精密機械部品を必要としない。さらに、ソリッドステートLIDARは、ダストや湿気がLIDARシステムの機械的機構を詰まらせることを回避するために伝統的に必要なものであるパッケージング上の気密封止を必要としないであろう。
電力及びサイズにおける減少は、信頼性の向上(環境要因に対する感度の低下)と組み合わさって、3Dイメージングの用途を増やし得る。ここに記載されるようなソリッドステートLIDARを用いた3Dイメージングは、ゲーム及び画像認識に関する機能性を向上させることができる。さらに、3Dイメージングは、3Dプリンティングでの物体の複製の用途、アーキテクチャ設計若しくはインテリア設計での屋内マッピング、自動運転若しくはその他の自律ロボット動作、改善された生体測定イメージング、及びその他の用途に関して、より堅牢なものになることができる。一実施形態において、ここに記載されるソリッドステートLIDARは、シーンの高分解能3Dイメージングを可能にするよう、測定回路又はユニットと組み合わされることができる。このような組み合わせデバイスは、従来のLIDARシステムの低い分解能を有意に改良することになる。伝統的なLIDARシステムの低い分解能は、離散系列の点群をラスタースキャンしており、それが空間分解能を低下させることに起因する。
理解されることになるように、飛行時間(TOF)及び周波数変調連続波(FMCW)を含め、複数の異なるタイプのLIDARが存在する。TOF LIDARは、送信パルスと受信パルスとの間の時間遅延を測定することに頼るものであり、故に、長距離用途に適している。より短距離の用途では、高速電子回路が良好な撮像を提供する。FMCWシステムにおいては、レーザ波長が鋸歯状波形でスキャンされ得る。反射ビームが受け取られて、LIDARシステム(LIDARエンジン及び検出器)内の基準ビームと干渉する。最良の信号が、2つのビーム間の周波数差を与え、これが、時間、ひいては、物体の距離に変換され得る。従って、我々は、優れた性能を提供するチューナブルレーザを提案する。
LIDARシステムを完成させるため、操舵可能な光を生成するLIDARエンジンが、反射光を受ける1つ以上の光検出器と組み合わされる。一実施形態において、検出器は、LIDARエンジン回路と集積される。一実施形態において、レーザもLIDARエンジン回路と集積される。検出器は、ディスクリートの光検出器であってもよいし、あるいはハイブリッドレーザと同じプロセスで作製されるハイブリッド光検出器であってもよく、これは、半導体フォトニクス処理の一部として作製され得る。受信器のアーキテクチャは、LIDARのタイプ(例えば、TOF又はFMCW)に依存する。
図1は、集積されたソリッドステートLIDAR回路を有するシステムの一実施形態のブロック図である。システム100は、3Dイメージングを提供するためにソリッドステートLIDAR(LIDARエンジン回路又はLIDAR回路としても参照され得る)が使用され得る任意のシステムを表している。装置110は、標的物130の撮像を実行するためにLIDAR120を含んでいる。標的物130は、撮像されるべき如何なる物体又はシーン(例えば、背景を背にする物体、又は一群の物体)ともし得る。装置110は、ビームフォーミングされた光132(光信号)を送信し、該光信号からの反射を処理することによって、物体130の3D画像を生成する。
装置110は、任意のコンピューティング装置、手持式電子装置、固定式装置、ゲームシステム、プリントシステム、ロボットシステム、又は3Dイメージングを使用し得るその他の種類の装置を表している。装置110は、LIDAR120を、装置110に一体化していてもよいし(例えば、装置110の電子回路と共通の半導体基板上にLIDAR120が集積される)、装置110の上若しくは中にマウント若しくは配置していてもよい。LIDAR120は、回路及び/又はスタンドアローンデバイスとし得る。LIDAR120は、ビームフォーミングされた光132を生み出す。一実施形態において、LIDAR120はまた、ビームフォーミングされた光132から収集されたデータを処理する。
図1は、回転させた挿入図にて、LIDAR120のクローズアップの一実施形態を含んでいる。伝統的なLIDAR実装は、生成された光を操舵するための機械部品を必要とする。LIDAR120は、可動部なしで光を操舵することができる。理解されることになるように、挿入図に示した要素の寸法は必ずしも縮尺通りではない。LIDAR120は、シリコン基板又はその他の基板である基板122を含んでおり、その中又は上にフォトニクス124が集積されている。一実施形態において、基板122はシリコン系基板である。一実施形態において、基板122はIII−V族基板である。一実施形態において、基板122は絶縁体基板である。フォトニクスは少なくとも、光源(例えばレーザ、具体的に図示せず)からの光を、該光をビームフォーミングされた光132として出力するカプラへと伝達する導波路のアレイを含んでいる。
絶縁体126が、フォトニクス124とLC128との間での干渉を選択的に提供するために、導波路のアレイ及び/又はその他のフォトニクス124の上に開口(システム100では見えない)を含んでいる。一実施形態において、絶縁体126は酸化物層(数ある様々な酸化物材料のうちの何れか)である。一実施形態において、絶縁体126は窒化物層とし得る。一実施形態において、絶縁体126はその他の誘電体材料とし得る。LC128は、フォトニクス124内の導波路の屈折率を変化させることができる。絶縁体126内の開口が、導波路のアレイの様々な光路に位相の差を導入し、それにより、複数の異なる位相にされた光信号が信号光源から生成されることになる。一実施形態において、絶縁体126内の開口は、フォトニクス124内の導波路のアレイの様々な導波路間に位相ランプを導入するように形状を定められる。例えば、導波路群の真上の1つの開口が、各導波路の異なる量をLC128に露出させ、それにより、各導波路パスの位相にLCが影響を及ぼすことになる量を変えることができる。
理解されることになるように、絶縁体126における形状は、各導波路パスのうちのどれだけがLC128に露出されるかを変化させることができる。故に、LC128への単一の信号レベルの印加で、全ての導波路パスに異なる位相効果をもたらすことができる。このようなアプローチは、導波路アレイ間に位相変化を生じさせるために異なる導波路ごとに異なる論理素子を持つ伝統的な方法とは対照的である。LC128に印加される単一の電圧の違い(例えば、或る期間に1つの電圧レベルを印加し、その後に異なる電圧レベルを印加する)が、LIDAR120から放射される光を動的に変化させて操舵し得る。故に、LIDAR120は、LCOSへの電圧の印加を変化させ、それが代わって、各導波路パスに発生する位相効果を変化させ得ることによって、放射される光を操舵することができる。従って、LIDAR120は、機械部品の使用なしで光ビームを操舵することができる。ビームフォーミングされた光132は、絶縁体126と、LC128と、例えばガラス129などのキャッピング層とを通り抜ける。ガラスの層は単なる一例であり、関心ある(1つ以上の)波長で光学的に透明であるプラスチック材料又はその他の材料によって置き換え可能であり得る。挿入図においてビームフォーミングされた光132を表している傾斜(ランプ)された矢印群が意味するのは、機械的に光を方向付ける必要なくして光のビームフォーミング又はステアリング効果を達成するように、光の位相が変化され得ることを例示することである。
図2は、ソリッドステートLIDAR回路の上面図の一実施形態のブロック図である。システム200は、図1のLIDAR120の一例とし得るものであるソリッドステートLIDAR回路を含む要素を表している。一実施形態において、システム200は、必ずしも全てのLIDAR回路実装の一部であるわけではない要素を含んでいる。システム200は、LIDAR回路とは別個とし得るレーザ210を含んでいる。
レーザ210は、システム200の光源である。一実施形態において、レーザ210は、LIDARと同じ回路上に集積され得る。レーザ210は、フォトニクスコンポーネントを含むのと同じ基板上に直接的に集積され得る。このような実装は、内蔵型の操舵可能レーザを提供することができる。レーザ210はまた、マルチチップパッケージ又はシステム・オン・チップ構成で組み合わされてもよく、その場合、レーザ210は、パッケージ内の、且つ/或いはフォトニクスと同じ基板上の、別個のダイである。レーザ210はまた、LIDARフォトニクスとか別個のチップ(オフチップ)として含められてもよい。
一実施形態において、システム200は変調器220を含んでいる。レーザ210がチャープ式のレーザ設計である場合、変調器220は必要ない。チャープ式レーザは、生成される光に直接的に変調をもたらすことができる。例えば、周波数変調連続波(FMCW)レーザはチャープ式であり、光信号の外部変調を要しない。一実施形態において、変調器220は、レーザ信号に振幅変調をもたらすことができる。振幅変調は、例えば、パルスレーザに付加され得る。一実施形態において、システム200は、遠視野へ(標的)のレーザ信号をパルス化し、検出器がエコーを時間測定する。その他の測距実装も可能である。一実施形態において、変調器220は、飛行時間(TOF)処理のために、あるいは、近傍にあるその他の光源からの干渉を回避するために飛行時間モード又はFMCWモードの何れかで符号化されるように、出力をパルス化するリング変調器である。
システム200は、レーザ210からのソース光を例えば8又は16個などのN個のチャネルへと分割する機構であるスプリッタ230を含んでいる。N個のチャネルが、導波路[0]乃至[N−1](WG[0]乃至WG[N−1])によって図示されている。これらN個のチャネル又は導波路が、ここで参照する導波路のアレイである。Nは、LIDARに適切な分解能をもたらすことになる如何なるチャネル数ともすることができ、典型的には2進数となる。理解されることになるように、光信号を分割することには数多くの異なるやり方が存在する。故に、スプリッタ230は実装ごとに異なるものになり得る。一実施形態において、スプリッタ230は、マルチモード干渉(MMI)カプラであり、あるいはそれを含む。一実施形態において、スプリッタ230は、スターカプラであり、あるいはそれを含む。
スプリッタ230から、光信号は、スプリッタ230からカプラ250への経路であるパス232に沿って、導波路のアレイを通して運ばれる。カプラ250は、システム200が様々なチャネルからの光を放出することを可能にする。一実施形態において、パス232は、カプラ250へと導波路を経路付けるための直角の曲げを含む。直角の曲げは、アレイの導波路同士の間に間隔を導入することを可能にする。この間隔空けは、導波路間での互いに対する位相オフセットの導入を可能にする。位相オフセット又は位相シフトは、放射波面におけるビームフォーミング及びビーム操舵を可能にするレーザ信号の位相差をもたらす。一実施形態において、スプリッタ230において、又はシステム200における何らかの他のやり方で、間隔の違いを導入することが可能であり、故に、導波路のアレイにおける直角の曲げは、一実施形態において必要とされない。
パス232は、導波路のアレイをチューナ240に通す。チューナ240は、アレイの様々な導波路に相対的な位相オフセットを導入するシステム200内の機構を表している。実施形態において、チューナ240は、LIDARのフォトニクスコンポーネントに隣接する酸化物層(又はその他の絶縁体層若しくは絶縁層であり、酸化物は非限定的な一例として使用されている)内の開口を含んでいる。酸化物内の開口は、導波路チャネルを、この酸化物層に隣接するLCOS層(又はその他のLC層であり、LCOSは非限定的な一例として使用されている)の液晶に対して露出させる。一実施形態において、開口は、チャネル間に線形位相シフトを作り出すようにチャネル群をますます多くの液晶に露出させる三角形状とし得る。例えば、三角形状のチューナ240が酸化物内の開口の形状であると仮定すると、WG[0]はWG[1]よりも三角形の頂点に近いので、WG[0]はWG[1]よりも少ない液晶に露出される。また、WG[2](明示していない)に関してよりも、より少ないWG[1]が、より少ない液晶に露出され、そして、最も多く液晶に露出されるWG[N−1]まで、1つの隣接導波路から別の導波路へと同様である。WG[N−1]は、例示した三角形の底辺に最も近く置かれているとして示されている。液晶に印加される電圧に基づき、WG[0]からWG[N−1]まで線形の位相シフトが存在することになる。故に、液晶は、放射ビームを左右に操舵する全チャネルに対する単一のチューナとしての役割を果たすことができる。
理解されることになるように、酸化物内の開口と液晶層への印加電圧とを用いることに代えて、システム200は、各導波路に個々に遅延信号を導入する制御ロジックを含むこともできる。そのようなチューニング機構は、LCOSチューニング機構よりも、多くの電力を必要とするとともにかなり多くのロジックを必要とする。理解されることになるように、酸化物層内の開口は、図示したものと一致する必要はなく、直角三角形であってもよいし、あるいは台形若しくはその他の形状であってもよい。また、導波路アレイの一方側から他方側へ位相シフトが線形ではない構成も存在し、異なる形状の開口を用いて、その他の遅延を導波路に導入し得る。例えば、アレイの中央の導波路を最少量の液晶に露出させるように開口が形成されてもよく、また、何らかの他のやり方で異なる導波路に異なる遅延を導入する複合形状のものであってもよい。説明する原理はそのような構成についても同じであり、図示したシステム200は、そのような複雑な酸化物開口パターニングよりも単純なソリューションを提供する。
制御ロジック242は、アレイの導波路からの光のビームフォーミングを制御することが可能なシステム200内のロジックを表している。一実施形態において、システム200は、導波路に位相シフトを導入するためにLCOS層と相互作用する制御ロジックを含む。一実施形態において、システム200は、位相シフトを導入するために導波路と相互作用する制御ロジックを含む。一実施形態において、システム200は、システム200からの光の放出を制御するようにカプラ250と相互作用する制御ロジックを含む。一実施形態において、システム200は、所望の位相オフセットを導入することに先立って様々な導波路内の信号を揃える制御ロジックを含む。例えば、スプリッタ230及び/又はパス232が、導波路群に互いに対して異なる遅延を導入し得る。そのような遅延は通常、フォトニクス回路の動作許容範囲内であると考えられる。しかしながら、信号のビームフォーミングを制御する目的で位相遅延を注意深く制御するために、システム200は、導波路に導入されるその他の遅延又は位相シフトに関して補償及び/又は対処し得る。故に、チューニングは、より正確に所望の位相遅延を導入するために、全チャネルが均一の位相を持つ状態で開始し得る。他の例では、チューナ240の形状設定又は動作が、システム200内のフォトニクスのアーキテクチャによって導入されると予期される位相遅延を補償し得る。
一実施形態において、システム200は、システム200内に図示した軸に関して、X及びY双方でのビーム操舵を提供することができる。説明するフェイズドアレイでは、アレイの異なる導波路に位相シフトが導入されて、x軸ビーム操舵を提供し得る。一実施形態において、システム200は、カプラ250からの光の出力に可変屈折率を導入するための1つ以上の機構を含み、それによりy軸ビーム操舵を提供し得る。
カプラ250によって、システム200から光又はレーザ信号が出力される。カプラ250からの信号の伝播方向は、典型的に、システム200に図示した構成から読者に紙面を真っすぐに出るものとなる。光信号が標的に送られて、遠視野干渉を生じさせる。遠視野と干渉した後、光は散乱光としてシステム200に向けて反射され返すことになる。理解されることになるように、完成したLIDARシステムは、遠視野で干渉した反射光を受ける1つ以上の検出器(例えば、光検出器)を含むことになる。そして、受光器又は検出器が、信号を、該信号を解釈するプロセッサ又は制御ロジックへと送る。一実施形態において、システム200は、他のLIDARフォトニクスコンポーネントを有するチップ上に検出器を含む。そのような検出器は明示していない。それに代えて、検出器はオフチップであってもよい。
一実施形態において、システム200は、受信した信号を処理又は解釈する処理ハードウェアによって使用され得る基準信号を提供する1つ以上のローカル検出器262、264及び266を含んでいる。検出器262、264及び266は、処理ハードウェアに基準情報を提供するモニタ検出器として参照され得る。一実施形態において、検出器262、264及び/又は266のうちの1つ以上が、導波路と同じ半導体基板上に集積される。一実施形態において、システム200は、タップ212でレーザソースを抜き出して生成される元信号に対する基準を提供する光検出器(PD)262を含んでいる。PD262は、レーザ210と同じチップ上とし得るが、必ずしもレーザ210と同じ基板上に置かれるわけではない。一実施形態において、システム200は、変調器220の後ろのタップ214で抜き出すPD264を含んでいる。理解されることになるように、どのようなタイプのレーザ210が使用されるかに応じて、変調器220は必要ないことがあり、それは、タップ212及びタップ214を等価にし得る。タップ214がタップ212とは光学的に異なる一実施形態において、PD264は、スプリッタ230で受け取られる変調済み信号を指し示す基準信号を提供することができる。PD264は、その情報を処理ハードウェアに提供し得る。一実施形態において、システム200は、カプラ250へと送出される位相シフトされた信号を抜き出すことが可能な1つ以上のPD266を含んでいる。一実施形態において、各導波路に1つの、N個のPD266が存在し得る。他の一実施形態において、Nよりも少ないPDが存在していてもよく、処理ハードウェアが、提供される基準信号から情報を補間し得る。
図3A−3Bは、集積されたソリッドステートLIDAR回路の断面図の一実施形態のブロック図である。回路300は、ソリッドステートLIDARエンジンチップの要素を表しており、ここに記載される何れかの実施形態に従ったソリッドステートLIDARの一例とし得る。一実施形態において、回路300は、図示したようにシリコンフォトニクス回路に基づくが、他の一実施形態において、ソリッドステートLIDARチップを作製するためにその他の半導体アーキテクチャが使用されてもよい。図3Aは、LIDARエンジンフォトニクスの断面の一実施形態を例示している。図3Bは、シリコン導波路アレイの断面の一実施形態を例示している。
回路300は、その上でシリコンフォトニクスを加工する基板として使用され得るものであるSOI(シリコン・オン・インシュレータ)基板310を含んでいる。酸化物層320は、基板310の絶縁体を表しているとし得る。シリコン導波路332が、レーザ350からの光をカプラ334に結合するように基板310内に加工され得る。一実施形態において、レーザ350は、基板310上に直接的に集積される(そして、変調器を含み得る)。一実施形態において、レーザ350として図示したものは、オフチップのレーザから回路300にレーザ光が結合される領域を表す。シリコン導波路332は、ここで述べられるような、また、図3Bにて更に具体的に示されるような、導波路アレイを表している。
酸化物340は、フォトニクスコンポーネントに隣接する酸化物層又はクラッド酸化物を表しており、回路300のシリコンフォトニクスを覆っている。酸化物340は、導波路332を液晶360に露出させる開口342を含んでいる。図2の断面図には、酸化物340は示されていない。何故なら、その断面は、回路300のうち導波路332が酸化物340によって覆われずに液晶360に露出される領域に関して与えられているからである。一実施形態において、液晶360は、基板310上に加工されるシール362によって囲まれた領域である。一実施形態において、そのような処理は、シリコン又はその他の半導体のフォトニクスコンポーネントを作製するのに使用されるものとは異なる処理ルーチンの部分である。この異なる処理ルーチンは、必ずしも同じ処理ライン又は処理施設で実行されるわけではない。ガラス370は、回路300のキャップ層であり、カプラ334を介して放出される光の(1つ以上の)波長を指す(1つ以上の)関心波長において光学的に透明である材料を表している。
カプラ334は、光信号の向きを変化させるカップリング機構を表しており、ガラス370を通って撮像標的へと出て行くよう、導波路332中を進行する信号を放出する。一実施形態において、カプラ334は回折格子カプラである。一実施形態(図4に関して図示して詳細に説明する)において、カプラ334はミラーベースのカプラである。一実施形態において、カプラ334は、導波路332が導波路アレイを表すように、カプラのアレイを表す。各導波路に対してカプラが存在することができ、あるいは、位相遅延された信号が回路から放たれることを可能にする他の構成が存在してもよい。理解されることになるように、回折格子は波長依存である。しかし、レーザを波長チューニングすることにより、システム300は、波長依存性の回折格子を用いてであっても、ビームを操舵することができる。
理解されることになるように、液晶360は、導波路アレイ332に位相シフトを生じさせる電圧を創出するために2つの電極を必要とする。一実施形態において、液晶層360とガラス層370との間に電極382が置かれる。一実施形態において、導波路332と酸化物320との間に電極384が置かれる。電極382と384との間に電圧を印加することは、液晶360と導波路332との間の界面の屈折率を変化させることができる。一実施形態において、電極382はインジウム錫酸化物(ITO)材料である。一実施形態において、電極384は、酸化物320上に堆積された材料である。他の一実施形態において、システム300は、導波路に対して液晶360を直接的にバイアスし、その場合、電極384は導波路332のドーピングを表し得る。導波路332の隣の液晶360上の電界を調節することにより、システム300は位相遅延を変化させることができ、それが放射ビームの波面を操舵/形成することになる。導波路332付近の電界は、ウエハ内のシリコン機構(電極384)間に電圧を印加すること及び/又はガラスウエハ上の電極(電極382)に電圧を印加することによって変化され得る。位相変化は、熱的な位相制御を介して、又は自由キャリア効果に基づいて起こることができる。
システム200に関して説明したことと同様に、回路300は、機械的なビーム操舵又は広げた(ブロードキャスト)照射の使用なしで、シーンから3Dデータを生成することができる。液晶360は、酸化物340内の開口342により、直接的に導波路332と境界を接している。液晶360は、導波路332のアレイへと分割される光信号から信号のフェイズドアレイを作り出す。上に被せられた液晶360が、電圧の印加によって、別々の導波路332に提供された各ビーム成分の屈折率をチューニングし得る。導波路が、信号のフェイズドアレイを、エミッタとしても参照し得る(1つ以上の)カプラ334に伝え、これらの信号がシステム300から送出される。故に、光信号は、回路又はチップから放射される操舵ビームとなることができ、モニタリングハードウェア(例えば、光検出器及び処理ハードウェア)が、光信号の個々の成分に導入された相対位相によって形成された遠視野ビーム形状をモニタすることができる。
回路300は、伝統的なLIDARシステムに対する幾つかの利点を提供し得る。一実施形態において、回路300は、レーザ及び検出器と完全に集積され且つ既存の製造プロセスを用いてバッチ製造される単一チップソリューションを提供することができる。このような単一チップソリューションは、空間だけでなく製造コストにおいても実質的なコスト節減を提供し得る。伝統的なLIDARシステムの主たるコストは、多数の光学及び機械的要素の複雑で精密なアセンブリに由来しているが、それらの要素は、システム300の実施形態では排除されることができる。一実施形態において、システム300に従ったLIDARシステムは、如何なる可動部も含まないが、全てのビーム操舵を、電極382及び384への(故に、液晶360への)電圧の印加を介して電気的に実行することができる。システム300はまた将来的に、操舵機構が如何なる動力化をも伴わず、むしろ、ソリッドステートキャパシタに印加される電圧が液晶の電界を変化させることを所与として、伝統的なLIDARシステムと比較して電力を低減させる。上述のように、液晶の電界を変化させることは、各別個の導波路332の中を伝送されるビーム成分を位相調節し得る。一実施形態において、システム300は、オンチップ変調器(300には具体的に示していないが、ここに記載される実施形態に従って含めることができる)を用いてビームを符号化することによって、周辺光又は付近のその他のLIDARシステムに対するLIDARの感度を低下させ得る。
図4は、ミラーカプラを有するLIDAR回路の一実施形態のブロック図である。回路400は、ソリッドステートLIDARエンジンチップの要素を表しており、ここに記載される何れかの実施形態に従ったソリッドステートLIDARの一例とし得る。回路400は、回折格子カプラに代わるものであるカプラ434内にミラー438を含んでいる。それ以外において、回路400の一実施形態は回路300と同じである。回路400は、回路300に関して上述したのと同様に、シリコンフォトニクス用の基板を提供し得るSOI基板410及び酸化物層420を含んでいる。回路400はまた、レーザ450からの光をカプラ434に結合するように基板410内に加工されるシリコン導波路432を含んでいる。回路300内の同様のコンポーネントについての上での説明が、回路400のコンポーネントにも等しく当てはまる。
また、酸化物440は、導波路432を液晶460に露出させる開口442を有したクラッド酸化物層を表している。一実施形態において、液晶460は、基板410上に加工されるシール462によって囲まれた領域である。一実施形態において、回路400は、回路300に関して上述したものと同様の、液晶460に電界を与えるための電極482及び484を含んでいる。回路300内の同様のコンポーネントについての上での説明が、回路400のコンポーネントにも等しく当てはまる。一実施形態において、開口442は、窒化物436の一部とも境界を接する酸化物440内の開口である。理解されることになるように、窒化物436は、ミラー438のために酸化物440内に加工され、故に、開口442は、その中に窒化物も存在するものの、酸化物内の開口であると見なされ得る。
ガラス470は、回路400のキャップ層であり、カプラ434を介して放出される光の(1つ以上の)波長を指す(1つ以上の)関心波長において光学的に透明である材料を表している。カプラ434は、光信号の向きを変化させるカップリング機構を表しており、ガラス470を通って撮像標的へと出て行くよう、導波路432中を進行する信号を放出する。カプラ434は、上述のカプラ334と同様に、面内から面外への、レーザからの光の向け直しを実行する。カプラ434はミラーベースのカプラである。一実施形態において、カプラ434は、導波路アレイ432と境界を接するカプラのアレイを表す。しかしながら、ミラー438を用いて、導波路のアレイ全体に関する光の向け直しを単一のミラーが実行し得る。ミラー438は、導波路432からの光の全反射(TIR)を生じさせる屈折の角度を作り出すように酸化物440上に加工された表面である。一実施形態において、ミラー438は単純に、窒化物436と酸化物440との間の境界面である。一実施形態において、ミラー438は、TIRを生み出す金属又は金属物質を含む。一実施形態において、ミラー438は、回折格子ベースのカプラと異なり、周波数無依存である。故に、回路400は、レーザ450によって使用され得るレーザのあらゆる調節可能周波数に対して同じ性能で、光源チップに垂直に光を反射し得る。従って、回路400は、回折格子ベースのカプラを用いた同等の回路よりも良好な性能をFMCW LIDARシステムに提供し得る。
図5Aは、角度付けられたファセットを有するLIDAR回路の断面の一実施形態のブロック図である。回路502は、ここに記載される何れかの実施形態に従ったLIDAR回路を表している。一実施形態において、SOI基板510、酸化物520、導波路532、酸化物540、液晶560、ガラス570、電極582、及び電極584は、回路300に関して上述した何れかの実施形態の共通のコンポーネントと同様である。上述のものに加えて、回路502は、ガラス570と電極582との間に延在されたシール562を例示している。具体的には、このシール層は、図中でのいっそう容易に視認性のために陰影付きで示されている。ガラス570と同様に、シール562は、回路502から放出されることになる(1つ以上の)波長に対して光学的に透明とし得る。
一実施形態において、カプラ534は、図示のように回折格子カプラである。カプラ534は、これに代えて、例えば回路400に関して図示して上述したものなどのミラーベースのカプラであってもよい。一実施形態において、回路502は、酸化物540内に1つ以上のプリズム552を含んでいる。このような一実施形態において、酸化物層540は、ブレーズドクラッドとして参照され得る。プリズム552は、例えば図示したもののように、導波路532の面に垂直な面内でソース光を広げる。一実施形態において、プリズム552は、回路502はx軸(回路200に示される)でビーム操舵を行うことを可能にする。プリズム552はまた、カプラ534によって放出された光を広げるようにカプラ534の上に配置された又はカプラに対して配置された、角度付きのファセット(小平面)としても参照され得る。
図5Bは、角度付けられたファセットを有するLIDAR回路の断面の他の一実施形態のブロック図である。回路502は、酸化物層の中のプリズム又は角度付きファセットを例示していたが、回路504は、液晶層の中のプリズム又は角度付きファセットを例示している。一実施形態において、SOI基板510、酸化物520、導波路532、酸化物540、液晶560、ガラス570、電極582、及び電極584は、回路300に関して上述した何れかの実施形態の共通のコンポーネントと同様である。回路502と同様に、回路504も、ガラス570と電極582との間に延在されたシール562を例示している。
一実施形態において、カプラ534は、図示のように回折格子カプラである。カプラ534は、これに代えて、例えば回路400に関して図示して上述したものなどのミラーベースのカプラであってもよい。一実施形態において、回路504は、液晶560内に1つ以上のプリズム554を含んでいる。このような一実施形態において、液晶層560内のプリズム554は、LCOS処理においてガラス層570に構造化ガラスを用いることによって形成され得る。プリズム552と同様に、プリズム554は、例えば図示したもののように、導波路532の面に垂直な面内でソース光を広げることができる。プリズム554は、カプラ534によって放出された光を広げるようにカプラ534の上に配置された又はカプラに対して配置された、角度付きファセットとして参照され得る。一実施形態において、回路502のプリズム552が、回路504のプリズム554と組み合わされてもよい。故に、LIDAR回路は、回折格子カプラ又はミラーカプラと、酸化物層、液晶層、又はこれら双方の上の角度付きファセットとの何らかの組み合わせを有して構成され得る。
図6は、ソリッドステートLIDAR回路を用いて形成される信号ビームの一実施形態を表す図である。図610及び620は、ここに記載される実施形態に従ったソリッドステートLIDARから放射される光ビーム信号について、遠視野光ビームプロファイルの例を示している。図610は、導波路アレイの全チャネルが同相にあるときの光ビームを示しているとし得る。図620は、導波路アレイのチャネル群に線形位相ランプが与えられるときの光ビームを示しているとし得る。縦軸は、dBで測定される、メインローブ(図610でのローブ612、及び図620でのローブ622)に対する相対電力を表している。横軸は、度(deg)の単位で測定されるアレイに垂直な軸(ψによって示す)を表している。
図610において、ローブ612は略ゼロ度である。観測されることになるように、その他のローブに、およそ14dB以上のノイズ抑圧614が存在する。図620において、ローブ622はおよそ−9度にシフトされている。より具体的には、図620は、0.8π/チャネル(チャネル当たりプラス0.8πラジアン)の位相ランプの一実施形態を表している。−0.8π/チャネル(チャネル当たりマイナス0.8πラジアン)の位相ランプは、ローブ622がおよそ+9度にシフトされて、図620の鏡像になる。観測されることになるように、ノイズ抑圧624によって例示されるように、ノイズの抑圧が維持される。故に、ソリッドステートLIDAR回路は、14dB又はそれより高いノイズ抑圧で、およそ18度の操舵を達成し得る。
理解されることになるように、主ローブのシフトは、導波路アレイが加工された半導体基板とガラス層との間に電圧を印加することによって遂行されることができる。故に、(クラッド内の開口を通じて)導波路アレイに隣接する部分を含めて、液晶層を挟んで電圧が生成される。一実施形態において、クラッド酸化物との液晶の界面に、若しくはガラス層との液晶の界面に、又はこれら双方に、1つ以上のプリズムが存在する。LIDARエンジン回路は、(1つ以上の)プリズムの屈折率を調節し、標的に放射される光を操舵することができる。
理解されることになるように、LIDARエンジン回路の空間分解能は、システムの設計に依存することになる。例えば、図610及び620は、およそ16個のチャネル(システム200においてN=16)を有するLIDARシステムに当てはまり得る。Nが16よりも大きい実施形態では、より高い分解能が達成可能である。また、使用されるレーザのタイプに依存して、深さ分解能が、一桁ミリメートルの分解能から何十ミクロンという分解能まで変わり得る。
一実施形態において、ここに記載される実施形態に従ったLIDARエンジン回路は、フェイズドアレイの位相シフトを作り出すためのものと、プリズムチューニングのためのものと、グランド用のものとの、3つのアナログ電気入力のみを必要とする。対照的に、伝統的なLIDARシステムは、もっと多くのアナログ入力を必要とする。例えば、J.K.Doylend等の“Hybrid III/V silicon photonic source with integrated 1D free−space beam steering”、Optics Letters 37(20)、p.4257−9(2012)は、N+1個の入力(チャネル数よりも少なくとも1つ多い入力を意味する)を必要とする1Dアレイを示している。他の一例として、J.Sun等の“Large−scale nanophotonic phased array”、Nature 493、p.195−9(2013)は、N個の入力を必要とする2Dアレイを示している。故に、LIDARエンジン回路の実施形態は、システムレベルの複雑さの有意な単純化を提供し得る。
図7は、ソリッドステートLIDAR回路を用いる撮像のプロセスの一実施形態のフロー図である。3Dイメージングのプロセス700の実施形態は、ここに記載される何れかの実施形態に従ったソリッドステートLIDARエンジンによって実行され得る。702にて、LIDARシステムが、ソースレーザ光信号を生成する。一実施形態において、レーザは、導波路アレイ及びビーム操舵機構を含む同じLIDARエンジン回路に集積されたレーザである。一実施形態において、レーザは、LIDARエンジンとは別チップ(オフチップ)である。
一実施形態において、704にて、システムが、レーザソース信号を、基準信号としての使用のために抜き出す(タップオフする)。一実施形態において、LIDARシステムは、706にてソース光を変調するための変調器を含んでいる。一実施形態において、レーザは、ソース光を変調することが可能な変調式レーザである。一実施形態において、708にて、システムが、変調されたソース光信号を、基準信号としての使用のために抜き出す。
LIDARシステムは、710にてソース光を複数のチャネルに分割するためのスプリッタを含んでいる。システムは、導波路アレイの各導波路の導波路パスに沿って、複数のチャネルの光を伝搬する。導波路パスは、導波路をビーム操舵機構に通す。一実施形態において、導波路パスは、712にて、導波路アレイの異なるチャネルに位相変化を導入することが可能な液晶層に対して導波路を露出させるができる酸化物内の開口を通る。一実施形態において、システムは、ビームを操舵するために導波路アレイの導波路に位相遅延を導入する制御ロジックを含み得る。
一実施形態において、714にて、システムが、3Dイメージングのための現在の光放射をビーム操舵するために、どのような位相を適用すべきかを決定する。716にて、システムが、液晶層に電圧を印加して、導波路アレイの異なる導波路内の光の位相及び位相オフセットを動的に調節する。これらの位相オフセットが、LIDAR回路から放出されるビームを形成する。液晶に順次に異なる電圧を印加することで、位相オフセットを動的に調節してビームを操舵することができる。一実施形態において、システムは、アレイ内の全導波路に位相調節を適用する。一実施形態において、1つを除く全ての導波路が調節される。718にて、システムが、位相調節された光を、導波路アレイを介してカプラまで伝搬する。一実施形態において、720にて、システムが、カプラ付近で、位相調節された光を抜き出す。抜き出された光は、反射光を処理するための基準信号となり得る。
722にて、LIDAR回路が、標的又は撮像場に光を送信し、724にて、1つ以上の検出器で反射光をキャプチャする。検出器は、LIDARエンジンと同じチップ上にあってもよいし、異なるチップ上にあってもよい。726にて、システムが、キャプチャされた光信号を、例えば、キャプチャ光を1つ以上の基準信号と比較することによって処理する。基準信号は、ソースレーザとカプラとの間で光信号を抜き出すことによって提供される信号とし得る。728にて、システムが、情報を、信号処理を実行して3D画像を生成するプロセッサ又は処理ロジックに送信し得る。
一実施形態において、システムは、導波路アレイにおける様々な異なる位相調節によってビームを操舵する。故に、システムは、730にて、異なるイメージング情報を作り出すために、ビームフォーミングを変更したり導波路アレイ内のオフセットを変更したりすべきかを決定し得る。必要な全ての撮像をシステムが実行している場合、730のNO(いいえ)分岐にて、システムは3Dイメージングプロセスを終了する。必要な全ての撮像をシステムが実行していない場合、730のYES(はい)分岐にて、システムは再び、現在のビーム操舵に関してどのような位相オフセットを使用すべきかを決定することになる。
図8は、ソリッドステートLIDAR回路が実装され得るコンピューティングシステムの一実施形態のブロック図である。システム800は、ここに記載の何れかの実施形態に従ったコンピューティング装置を表しており、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、サーバ、ゲーム若しくは娯楽の制御システム、スキャナ、複写機、プリンタ、ルーティング若しくはスイッチング装置、又はその他のエレクトロニクス装置とし得る。システム800は、システム800の処理、動作管理、及び命令の実行を提供するプロセッサ820を含み得る。プロセッサ820は、何らかの種類の、マイクロプロセッサ、中央演算処理ユニット(CPU)、プロセッシングコア、又はシステム800に関する処理を提供するその他の処理ハードウェアを含み得る。プロセッサ820は、システム800の全体動作を制御し、また、1つ以上のプログラム可能な汎用若しくは専用のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、プログラム可能コントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC)、プログラム可能論理デバイス(PLD)、もしくはこれらに類するもの、又はこのようなデバイスの組み合わせであるか、それを含むかし得る。
メモリサブシステム830は、システム800のメインメモリを表し、プロセッサ820によって実行されるコード又はルーチンを実行する際に使用されるデータ値の一時記憶を提供する。メモリサブシステム830は、例えば、読み出し専用メモリ(ROM)、フラッシュメモリ、1つ以上の種類のランダムアクセスメモリ(RAM)、もしくはその他のメモリデバイス、又はこのようなデバイスの組み合わせなどの、1つ以上のメモリデバイスを含み得る。メモリサブシステム830は、とりわけ、オペレーティングシステム(OS)836を格納してそのホストとなり、システム800における命令の実行のためのソフトウェアプラットフォームを提供する。さらに、その他の命令838が、格納されてメモリサブシステム830から実行され、システム800のロジック及び処理を提供する。OS836及び命令838は、プロセッサ820によって実行される。メモリサブシステム830は、そこでデータ、命令、プログラム、又はその他のアイテムを記憶するメモリデバイス832を含んでいる。一実施形態において、メモリサブシステムは、メモリデバイス832へのコマンドを生成して発行するメモリコントローラであるメモリコントローラ834を含む。理解されることになるように、メモリコントローラ834は、プロセッサ820の物理的な一部であってもよい。
プロセッサ820及びメモリサブシステム830は、バス/バスシステム810に結合される。バス810は、適切なブリッジ、アダプタ、及び/又はコントローラによって接続される、何らかの1つ以上の別個の物理バス、通信回線/インタフェース、及び/又は二点間接続を表す抽象概念である。故に、バス810は、例えば、システムバス、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト(PCI)バス、ハイパートランスポート(HyperTransport)バス若しくは業界標準アーキテクチャ(ISA)バス、小型コンピュータ用周辺機器インタフェース(SCSI)バス、ユニバーサルシリアルバス(USB)、又は電気電子技術者協会(IEEE)標準1894バス(一般的に“Firewire”と呼ばれている)のうちの1つ以上を含み得る。これら1つ以上のバス810はまた、ネットワークインタフェース850内のインタフェースに対応し得る。
システム800はまた、1つ以上の入力/出力(I/O)インタフェース840、ネットワークインタフェース850、1つ以上の内部大容量ストレージ装置860、及び周辺インタフェース870を、バス810に結合させて含み得る。I/Oインタフェース840は、それを介してユーザがシステム800とインタラクトする1つ以上のインタフェースコンポーネント(例えば、ビデオ、オーディオ、及び/又は英数字インタフェース)を含み得る。ネットワークインタフェース850は、1つ以上のネットワーク上で遠隔装置(例えば、サーバ、他のコンピューティング装置)と通信する能力をシステム800に提供する。ネットワークインタフェース850は、Ethernet(登録商標)アダプタ、無線相互接続コンポーネント、USB(ユニバーサルシリアルバス)、又はその他の有線若しくは無線の規格ベースの若しくは独自のインタフェースを含み得る。
ストレージ860は、例えば1つ以上の磁気、半導体、もしくは光に基づくディスク、又は組み合わせなど、不揮発的な手法で多量のデータを格納する何らかの従来からの媒体であるか、それを含むかし得る。ストレージ860は、コード若しくは命令並びにデータ862を持続的な状態で保持する(すなわち、システム800への電力の途絶にかかわらす値が保持される)。ストレージ860は、一般に、“メモリ”であると見なされ得るが、メモリ830は、プロセッサ820に命令を提供する実行用又は動作用のメモリである。ストレージ860は不揮発性であるが、メモリ830は揮発性メモリ(すなわち、システム800への電力が途絶される場合に、データの値又は状態が確定できない)を含み得る。
周辺インタフェース870は、具体的に上述していない何らかのハードウェアインタフェースを含み得る。周辺とは一般に、システム800に従属的に接続する装置を意味する。1つの従属的な接続は、その上で動作が実行され且つそれを用いてユーザがインタラクトするソフトウェア及び/又はハードウェアプラットフォームをシステム800が提供するものである。
一実施形態において、システム800は、ソリッドステートLIDAR880を含んでいる。一実施形態において、LIDAR880は、3Dイメージングを行うためにLIDARエンジンが光信号の非機械的なビームフォーミング/操舵を実行することを可能にする、1つ以上のチップを含んだシステムである。一実施形態において、LIDAR880は、システム800の他のコンポーネントと一緒にパッケージングされた単一チップとし得る。一実施形態において、LIDAR880は、処理のために撮像情報(これは基準信号を含み得る)をプロセッサ820に送信する。LIDAR880は、ここに記載の何れかの実施形態に従ったLIDARエンジン回路を含むことができ、システム800を多様な異なるイメージング用途に有効にする。
図9は、ソリッドステートLIDAR回路が実装され得るモバイル装置の一実施形態のブロック図である。装置900は、例えばコンピューティングタブレット、携帯電話若しくはスマートフォン、無線対応型電子書籍リーダー、ウェアラブルコンピューティング装置、又はその他のモバイル装置などの、モバイルコンピューティング装置を表している。理解されることになるように、これらのコンポーネントのうちの特定のものは概略的に示されており、また、このような装置の全てのコンポーネントが装置900内に示されているわけではない。
装置900は、装置900の主な処理演算を実行するプロセッサ910を含み得る。プロセッサ910は、例えばマイクロプロセッサ、アプリケーションプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラム可能論理デバイス、又はその他の処理手段などの、1つ以上の物理的なデバイスを含み得る。プロセッサ910によって実行される処理演算は、その上でアプリケーション及び/又は装置機能が実行されるオペレーティングプラットフォーム又はオペレーティングシステムの実行を含む。処理演算は、人間ユーザ若しくは他の装置とのI/O(入力/出力)に関する演算、電力管理に関する演算、及び/又は装置900を別の装置に接続することに関する演算を含む。処理演算はまた、オーディオI/O及び/又はディスプレイI/Oに関する演算を含み得る。
一実施形態において、装置900は、コンピューティング装置にオーディオ機能を提供することに関連するハードウェアコンポーネント(例えば、オーディオハードウェア及びオーディオ回路)及びソフトウェアコンポーネント(例えば、ドライバ、コーデック)を表すオーディオサブシステム920を含む。オーディオ機能は、スピーカ及び/又はヘッドフォンの出力、並びにマイクロフォンの入力を含み得る。このような機能のためのデバイスが、装置900に統合され、あるいは装置900に接続され得る。一実施形態において、プロセッサ910によって受け取られて処理される音声コマンドを与えることによって、ユーザが装置900とインタラクトする。
ディスプレイサブシステム930は、ユーザがコンピューティング装置とインタラクトするための視覚ディスプレイ及び/又は触覚ディスプレイを提供するハードウェアコンポーネント(例えば、表示装置)及びソフトウェアコンポーネント(例えば、ドライバ)を表している。ディスプレイサブシステム930は、ユーザに表示を提供するために使用される特定の画面又はハードウェア装置を含み得るものであるディスプレイインタフェース932を含み得る。一実施形態において、ディスプレイインタフェースは、ディスプレイに関する少なくとも一部の処理を実行するための、プロセッサ910とは別個のロジックを含む。一実施形態において、ディスプレイサブシステム930は、出力及び入力の双方をユーザに提供するタッチスクリーン装置を含む。
I/Oコントローラ940は、ユーザとのインタラクションに関するハードウェアデバイス及びソフトウェアコンポーネントを表している。I/Oコントローラ940は、オーディオサブシステム920及び/又はディスプレイサブシステム930の一部であるハードウェアを管理するように動作し得る。また、I/Oコントローラ940は、それを通じてユーザがシステムとインタラクトし得るような、装置900に接続する更なる装置のための接続点を例示する。例えば、装置900に取り付けられ得る装置は、マイクロフォン装置、スピーカ若しくはステレオシステム、ビデオシステム若しくはその他の表示装置、キーボード若しくはキーパッド装置、又は例えばカードリーダー若しくはその他の装置などの特定の用途で使用されるその他のI/O装置を含み得る。
上述のように、I/Oコントローラ940は、オーディオサブシステム920及び/又はディスプレイサブシステム930とインタラクトし得る。例えば、マイクロフォン又はその他のオーディオ装置を介した入力が、装置900の1つ以上のアプリケーション又は機能に関する入力又はコマンドを提供し得る。また、ディスプレイ出力に代えて、あるいは加えて、オーディオ出力が提供されてもよい。他の一例において、ディスプレイサブシステムがタッチスクリーンを含む場合、表示装置も、I/Oコントローラ940によって少なくとも部分的に管理され得る入力装置としての役割を果たす。I/Oコントローラ940によって管理されるI/O機能を提供するために、装置900上に更なるボタン又はスイッチが存在してもよい。
一実施形態において、I/Oコントローラ940は、例えば加速度計、カメラ、光センサ若しくはその他の環境センサ、ジャイロスコープ、グローバルポジショニングシステム(GPS)、又は装置900に含められ得るその他のハードウェアなどの装置を管理する。入力は、直接的なユーザインタラクションの部分であってもよいし、システムにその動作(例えば、ノイズのフィルタリング、輝度検出用にディスプレイを調整すること、カメラのフラッシュを与えること、又はその他の機能)に影響を及ぼす環境入力を与えることであってもよい。一実施形態において、装置900は、電池電力の使用、電池の充電、及び節電動作に関する機能を管理するパワーマネジメント950を含む。
メモリサブシステム960が、装置900内の情報を記憶する(1つ以上の)メモリデバイス962を含み得る。メモリサブシステム960は、不揮発性(メモリデバイスへの電力が途絶される場合にも状態が変化しない)及び/又は揮発性(メモリデバイスへの電力が途絶される場合に状態が確定できない)のメモリデバイスを含み得る。メモリ960は、アプリケーションデータ、ユーザデータ、楽曲、写真、文書、若しくはその他のデータ、並びにシステム900のアプリケーション及び機能の実行に関するシステムデータ(長期又は一時的の何れであろうと)を記憶し得る。一実施形態において、メモリサブシステム960は、メモリコントローラ964を含む(これはまた、システム900の制御の一部と見なされてもよく、また可能性として、プロセッサ910の一部と見なされてもよい)。メモリコントローラ964は、メモリデバイス962へのコマンドを生成して発行するスケジューラを含む。
接続機能970は、装置900が外部装置と通信することを可能にするハードウェア装置(例えば、無線及び/又は有線のコネクタ、並びに通信ハードウェア)及びソフトウェアコンポーネント(例えば、ドライバ、プロトコルスタック)を含み得る。外部装置は、例えば、他のコンピューティング装置、無線アクセスポイント若しくは基地局、及びヘッドセット、プリンタ、若しくはその他の装置などの周辺機器など、別々の装置であってもよい。
接続機能970は、複数の異なる種類の接続機能を含んでいてもよい。一般化するため、セルラー接続972とワイヤレス接続974とを有する装置900を例示する。セルラー接続972は、一般に、例えばGSM(グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ)若しくはその変形若しくは派生形、CDMA(符号分割多重アクセス)若しくはその変形若しくは派生形、TDM(時間分割多重)若しくはその変形若しくは派生形、LTE(ロングタームエボリューション、“9G”とも称される)、又はその他のセル方式のサービス規格によって提供されるものなど、無線キャリアによって提供されるセル方式のネットワーク接続を意味する。ワイヤレス接続974は、セル方式でない無線接続を意味し、パーソナルエリアネットワーク(例えば、Bluetooth(登録商標)など)、ローカルエリアネットワーク(例えば、WiFiなど)、及び/又はワイドエリアネットワーク(例えば、WiMaxなど)や、その他の無線通信を含み得る。無線通信は、非固体媒体を通じての、変調された電磁放射線の使用によるデータの転送を意味する。有線通信は、固体の通信媒体を通じて行われる。
周辺接続980は、ハードウェアインタフェース及びコネクタ、並びに周辺接続を作り出すソフトウェアコンポーネント(例えば、ドライバ、プロトコルスタック)を含む。理解されるように、装置900は、他のコンピューティング装置に対する周辺機器であること(“to”982)と、自身に接続された周辺機器を有すること(“from”984)とのどちらともし得る。装置900は一般的に、例えば装置900上のコンテンツを管理する(例えば、ダウンロード及び/又はアップロードする、変更する、同期させる)などの目的で他のコンピューティング装置に接続するための“ドッキング”コネクタを有する。また、ドッキングコネクタは、装置900が例えばオーディオビジュアルシステム又はその他のシステムへのコンテンツ出力を制御することを可能にする特定の周辺機器に、装置900が接続することを可能にし得る。
独自のドッキングコネクタ又はその他の独自の接続ハードウェアに加えて、装置900は、一般的な又は規格ベースのコネクタを介して周辺接続980を行ってもよい。一般的な種類は、ユニバーサルシリアルバス(USB)コネクタ(これは、幾つもの異なるハードウェアインタフェースを含み得る)、MiniDisplayPort(MDP)を含めたDisplayPort、高精細度マルチメディアインタフェース(HDMI)、Firewire、又はその他の種類を含み得る。
一実施形態において、システム900は、ソリッドステートLIDAR990を含んでいる。一実施形態において、LIDAR990は、3Dイメージングを行うためにLIDARが光信号の非機械的なビームフォーミング/操舵を実行することを可能にする、1つ以上のチップを含んだシステムである。一実施形態において、LIDAR990は、システム900の他のコンポーネントと一緒にパッケージングされた単一チップとし得る。一実施形態において、LIDAR990は、処理のために撮像情報(これは基準信号を含み得る)をプロセッサ910に送信する。LIDAR990は、ここに記載の何れかの実施形態に従ったLIDARエンジン回路を含むことができ、システム900を多様な異なるイメージング用途に有効にする。
一態様において、回路デバイスは、基板内の導波路のアレイであり、ソース光を当該導波路のアレイへと分割するスプリッタに結合された導波路のアレイと、前記基板上の絶縁層であり、前記導波路のアレイのパスの一部を露出させる開口を有する絶縁層と、前記絶縁層の上の、及び前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイの前記パスの前記一部の上の液晶層であり、当該液晶層への電圧の印加が、前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイ内の全ての導波路の相対的な位相を変化させる、液晶層とを含む。
一実施形態において、前記基板はシリコン基板を有する。一実施形態において、前記絶縁層は酸化物層を有する。一実施形態において、前記液晶層は、液晶・オン・シリコン(LCOS)層を有する。一実施形態において、前記開口は、前記導波路のアレイを横切る三角形の形状にされた開口を有し、前記三角形の形状にされた開口は、その頂点を1つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する。一実施形態において、回路デバイスは更に、前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するように前記基板に集積されたカプラを有する。一実施形態において、前記カプラは回折格子カプラを有する。一実施形態において、前記カプラはミラーカプラを有する。一実施形態において、回路デバイスは更に、前記カプラの上方に、前記光を広げるステップ1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記1つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記1つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、回路デバイスは更に、前記スプリッタの前に、レーザ源から受け取った前記ソース光を変調する変調器を有する。一実施形態において、回路デバイスは更に、前記ソース光を生成して前記導波路のアレイへと前記スプリッタを通過させるレーザデバイスを有する。
一態様において、集積フォトニクスチップは、基板に集積された導波路のアレイと、レーザからのソース光を受けて該ソース光を前記導波路のアレイへと分割する、前記基板に集積されたスプリッタと、前記基板上の絶縁層であり、前記導波路のアレイのパスの一部を露出させる開口を有する絶縁層と、前記絶縁層の上の、及び前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイの前記パスの前記一部の上の液晶層であり、当該液晶層への電圧の印加が、前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイ内の全ての導波路の相対的な位相を変化させる、液晶層と、検出された遠視野の散乱光と比較するために、前記導波路からの光を基準信号として受け取る、前記基板に集積された光検出器とを含む。
一実施形態において、前記基板はシリコン基板を有する。一実施形態において、前記絶縁層は酸化物層を有する。一実施形態において、前記液晶層は、液晶・オン・シリコン(LCOS)層を有する。一実施形態において、前記開口は、前記導波路のアレイを横切る三角形の形状にされた開口を有し、前記三角形の形状にされた開口は、その頂点を1つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する。一実施形態において、集積フォトニクスチップは更に、前記スプリッタの前で前記ソース光を基準信号として抜き出す光検出器を有する。一実施形態において、集積フォトニクスチップは更に、前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するように前記基板に集積されたカプラを有する。一実施形態において、集積フォトニクスチップは更に、前記カプラの位置で光を基準信号として抜き出す光検出器を有する。一実施形態において、前記カプラは回折格子カプラを有する。一実施形態において、前記カプラはミラーカプラを有する。一実施形態において、集積フォトニクスチップは更に、前記カプラの上方に、前記光を広げるステップ1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記1つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記1つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、集積フォトニクスチップは更に、前記スプリッタの前に、レーザ源から受け取った前記ソース光を変調する変調器を有する。一実施形態において、集積フォトニクスチップは更に、前記スプリッタで受け取られる前記ソース光を生成するための、前記基板に集積されたレーザデバイスを有する。
一態様において、方法は、基板の集積されたスプリッタでソース光を受光するステップと、前記スプリッタで、前記ソース光を、前記基板に集積された導波路のアレイへと分割して、前記ソース光を、前記基板上に集積された絶縁層の開口を含んだ導波路パスに通すことであり、前記絶縁層の前記開口は、前記導波路のアレイを、前記絶縁層上に集積された液晶層に露出させている、ステップと、前記液晶層に電圧を印加することによって、前記アレイの導波路内の光の位相を動的に調節するステップと、前記位相を調節された光を前記導波路から標的物へ送信するステップとを含む。
一実施形態において、前記位相を動的に調節することは、前記導波路間に位相ランプを生成するように前記液晶層に電圧を印加することを有する。一実施形態において、前記液晶層は、液晶・オン・シリコン(LCOS)層を有する。一実施形態において、前記位相を動的に調節することは、撮像場を横切って前記ソース光をビーム操舵することを有する。一実施形態において、前記基板はシリコン基板を有する。一実施形態において、前記絶縁層は酸化物層を有する。一実施形態において、前記開口は、前記導波路のアレイを横切る三角形の形状にされた開口を有し、前記三角形の形状にされた開口は、その頂点を1つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する。一実施形態において、方法は更に、光検出器を用いて、前記スプリッタの前で前記ソース光を基準信号として抜き出すステップを有する。一実施形態において、方法は更に、前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するように前記基板に集積されたカプラで、前記導波路のアレイから光を受け取るステップを有する。一実施形態において、方法は更に、光検出器を用いて、前記カプラの位置で光を基準信号として抜き出すステップを有する。一実施形態において、前記カプラは回折格子カプラを有する。一実施形態において、前記カプラはミラーカプラを有する。一実施形態において、方法は更に、前記カプラの上方の1つ以上の角度付きファセットで前記光を広げるステップを有する。一実施形態において、前記1つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記1つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、方法は更に、レーザ源から受け取った前記ソース光を変調するステップを有する。一実施形態において、方法は更に、前記基板に集積されたレーザデバイスで前記ソース光を生成するステップを有する。
一態様において、コンピュータ読み取り可能記憶媒体を有する製造物は、実行されるときに、基板の集積されたスプリッタでソース光を受光するステップと、前記スプリッタで、前記ソース光を、前記基板に集積された導波路のアレイへと分割して、前記ソース光を、前記基板上に集積された絶縁層の開口を含んだ導波路パスに通すことであり、前記絶縁層の前記開口は、前記導波路のアレイを、前記絶縁層上に集積された液晶層に露出させている、ステップと、前記液晶層に電圧を印加することによって、前記アレイの導波路内の光の位相を動的に調節するステップと、前記位相を調節された光を前記導波路から標的物へ送信するステップとを含む光検出及び測距の処理を実行する命令を格納している。
一実施形態において、前記位相を動的に調節するための命令は、前記導波路間に位相ランプを生成するように前記液晶層に電圧を印加するための命令を有する。一実施形態において、前記液晶層は、液晶・オン・シリコン(LCOS)層を有する。一実施形態において、前記位相を動的に調節するための命令は、撮像場を横切って前記ソース光をビーム操舵するための命令を有する。一実施形態において、前記基板はシリコン基板を有する。一実施形態において、前記絶縁層は酸化物層を有する。一実施形態において、前記開口は、前記導波路のアレイを横切る三角形の形状にされた開口を有し、前記三角形の形状にされた開口は、その頂点を1つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する。一実施形態において、製造物は更に、光検出器を用いて、前記スプリッタの前で前記ソース光を基準信号として抜き出すための命令を有する。一実施形態において、製造物は更に、前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するように前記基板に集積されたカプラで、前記導波路のアレイから光を受け取るための命令を有する。一実施形態において、製造物は更に、光検出器を用いて、前記カプラの位置で光を基準信号として抜き出すための命令を有する。一実施形態において、前記カプラは回折格子カプラを有する。一実施形態において、前記カプラはミラーカプラを有する。一実施形態において、製造物は更に、前記カプラの上方の1つ以上の角度付きファセットで前記光を広げるための命令を有する。一実施形態において、前記1つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記1つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、製造物は更に、レーザ源から受け取った前記ソース光を変調するための命令を有する。一実施形態において、製造物は更に、前記基板に集積されたレーザデバイスで前記ソース光を生成するための命令を有する。
一態様において、光検出及び測距用の装置は、ソース光を、基板に集積された導波路のアレイへと分割して、前記ソース光を、前記基板上に集積された絶縁層の開口を含む導波路パスに通し、且つ前記導波路のアレイを前記絶縁層上に集積された液晶層に露出させる手段と、前記基板の導波路上に集積された液晶層に電圧を印加することによって、前記アレイの導波路内の光の位相を動的に調節する手段と、前記位相を調節された光を前記導波路から標的物へ送信する手段とを含む。
一実施形態において、前記位相を動的に調節するための手段は、前記導波路間に位相ランプを生成するように前記液晶層に電圧を印加する手段を有する。一実施形態において、前記液晶層は、液晶・オン・シリコン(LCOS)層を有する。一実施形態において、前記位相を動的に調節する手段は、撮像場を横切って前記ソース光をビーム操舵する手段を有する。一実施形態において、前記基板はシリコン基板を有する。一実施形態において、前記絶縁層は酸化物層を有する。一実施形態において、前記開口は、前記導波路のアレイを横切る三角形の形状にされた開口を有し、前記三角形の形状にされた開口は、その頂点を1つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する。一実施形態において、装置は更に、光検出器を用いて、前記スプリッタの前で前記ソース光を基準信号として抜き出す手段を有する。一実施形態において、装置は更に、前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するカップリング手段を有する。一実施形態において、装置は更に、光検出器を用いて、前記カプラの位置で光を基準信号として抜き出す手段を有する。一実施形態において、前記カップリング手段は回折格子カプラを有する。一実施形態において、前記カプラはミラーカプラを有する。一実施形態において、装置は更に、前記カプラの上方の1つ以上の角度付きファセットで前記光を広げる手段を有する。一実施形態において、前記1つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記1つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、装置は更に、レーザ源から受け取った前記ソース光を変調する手段を有する。一実施形態において、装置は更に、前記基板に集積されたレーザデバイスで前記ソース光を生成する手段を有する。
一態様において、光検出及び測距用の装置は、ソース光を、基板に集積された導波路のアレイへと分割して、前記ソース光を導波路パスに通す手段と、前記基板の導波路上に集積された液晶層に電圧を印加することによって、前記アレイの導波路内の光の位相を動的に調節する手段と、前記位相を調節された光を前記導波路から標的物へ送信する手段とを含む。
一実施形態において、前記位相を動的に調節するための手段は、前記導波路間に位相ランプを生成するように前記液晶層に電圧を印加する手段を有する。一実施形態において、前記液晶層は、液晶・オン・シリコン(LCOS)層を有する。一実施形態において、前記位相を動的に調節する手段は、撮像場を横切って前記ソース光をビーム操舵する手段を有する。一実施形態において、前記基板はシリコン基板を有する。一実施形態において、前記位相を動的に調節する手段は、前記導波路のアレイを横切る開口を有し、三角形の形状にされた前記開口が、その頂点を1つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する。一実施形態において、装置は更に、光検出器を用いて、前記スプリッタの前で前記ソース光を基準信号として抜き出す手段を有する。一実施形態において、装置は更に、前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するカップリング手段を有する。一実施形態において、装置は更に、光検出器を用いて、前記カプラの位置で光を基準信号として抜き出す手段を有する。一実施形態において、前記カップリング手段は回折格子カプラを有する。一実施形態において、前記カプラはミラーカプラを有する。一実施形態において、装置は更に、前記カプラの上方の1つ以上の角度付きファセットで前記光を広げる手段を有する。一実施形態において、前記1つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記1つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、装置は更に、レーザ源から受け取った前記ソース光を変調する手段を有する。一実施形態において、装置は更に、前記基板に集積されたレーザデバイスで前記ソース光を生成する手段を有する。
ここに例示したフロー図は、様々なプロセスアクションのシーケンスの例を提供するものである。フロー図は、ソフトウェア若しくはファームウェアによって実行される処理だけでなく、物理的な処理をも指し示し得る。一実施形態において、フロー図は、ハードウェア及び/又はソフトウェアにて実装され得る有限状態マシン(FSM)の状態を例示し得る。特定のシーケンス又は順序で示されているが、特に断らない限り、アクションの順序は変更されることができる。故に、例示した実施形態は、単に例として理解されるべきであり、プロセスは異なる順序で実行されることができ、また、幾つかのアクションが並行して実行されてもよい。さらに、1つ以上のアクションが様々な実施形態で省略されてもよく、故に、全てのアクションが全ての実施形態で必要とされるわけではない。他のプロセスフローも可能である。
様々な処理又は機能がここに記載される範囲において、それらは、ソフトウェアコード、命令、設定、及び/又はデータとして記述又は定義され得る。コンテンツは、直接的に実行可能な形態(“オブジェクト”若しくは“実行可能”形態)、ソースコード、又は差分コード(“デルタ”若しくは“パッチ”コード)とし得る。ここに記載される実施形態のソフトウェアコンテンツは、そのコンテンツを格納した製造物によって、あるいは通信インタフェースを介してデータを送信するように通信インタフェースを動作させる方法によって提供され得る。機械読み取り可能記憶媒体が、記載の機能又は処理を機械に実行させ得るとともに、例えば記録可能/記録不能な媒体(例えば、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、等々)など、機械(例えば、コンピューティング装置、電子システム、等々)によってアクセス可能な形態で情報を格納する何らかの機構を含む。通信インタフェースは、例えばメモリバスインタフェース、プロセッサバスインタフェース、インターネット接続、ディスクコントローラなどの他の装置に通信するためにハードワイヤド、ワイヤレス、光などの媒体の何れかとインタフェースをとる如何なる機構をも含む。通信インタフェースは、ソフトウェアコンテンツを記述するデータ信号を提供すべく通信インタフェースを準備するため、設定パラメータを提供すること及び/又は信号を送ることによって設定され得る。通信インタフェースは、通信インタフェースに送られる1つ以上のコマンド又は信号によってアクセスされ得る。
ここに記載された様々なコンポーネントは、記載された処理又は機能を実行するための手段であり得る。ここに記載された各コンポーネントは、ソフトウェア、ハードウェア、又はこれらの組み合わせを含む。これらのコンポーネントは、ソフトウェアモジュール、ハードウェアモジュール、専用ハードウェア(例えば、特定用途向けハードウェア、特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、等々)、内蔵コントローラ、ハードワイヤド回路などとして実装され得る。
ここに記載されたものの他にも、様々な変更が、本発明の範囲を逸脱することなく、開示した本発明の実施形態及び実装例に為され得る。故に、ここでの例示及び例は、限定的な意味ではなく、例示的な意味で解釈されるべきである。本発明の範囲は、以下の請求項を参照することのみによって測られるべきである。

Claims (25)

  1. 基板内の導波路のアレイであり、ソース光を当該導波路のアレイへと分割するスプリッタに結合された導波路のアレイと、
    前記基板上の絶縁層であり、前記導波路のアレイのパスの一部を露出させる開口を有する絶縁層と、
    前記絶縁層の上の、及び前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイの前記パスの前記一部の上の液晶層であり、当該液晶層への電圧の印加が、前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイ内の全ての導波路の相対的な位相を変化させる、液晶層と、
    を有する回路デバイス。
  2. 前記基板はシリコン基板を有し、前記絶縁層は酸化物層を有する、請求項1に記載の回路デバイス。
  3. 基板に集積された導波路のアレイと、
    レーザからのソース光を受けて該ソース光を前記導波路のアレイへと分割する、前記基板に集積されたスプリッタと、
    前記基板上の絶縁層であり、前記導波路のアレイのパスの一部を露出させる開口を有する絶縁層と、
    前記絶縁層の上の、及び前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイの前記パスの前記一部の上の液晶層であり、当該液晶層への電圧の印加が、前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイ内の全ての導波路の相対的な位相を変化させる、液晶層と、
    検出された遠視野の散乱光と比較するために、前記導波路からの光を基準信号として受け取る、前記基板に集積された光検出器と、
    を有する集積フォトニクスチップ。
  4. 前記基板はシリコン基板を有する、請求項3に記載の集積フォトニクスチップ。
  5. 前記絶縁層は酸化物層を有する、請求項3又は4に記載の集積フォトニクスチップ。
  6. 基板の集積されたスプリッタでソース光を受光するステップと、
    前記スプリッタで、前記ソース光を、前記基板に集積された導波路のアレイへと分割して、前記ソース光を、前記基板上に集積された絶縁層の開口を含んだ導波路パスに通すことであり、前記絶縁層の前記開口は、前記導波路のアレイを、前記絶縁層上に集積された液晶層に露出させている、ステップと、
    前記液晶層に電圧を印加することによって、前記アレイの導波路内の光の位相を動的に調節するステップと、
    前記位相を調節された光を前記導波路から標的物へ送信するステップと、
    を有する方法。
  7. 前記位相を動的に調節することは、前記導波路間に位相ランプを生成するように前記液晶層に電圧を印加することを有する、請求項6に記載の方法。
  8. 前記液晶層は、液晶・オン・シリコン(LCOS)層を有する、請求項7に記載の方法。
  9. 前記位相を動的に調節することは、撮像場を横切って前記ソース光をビーム操舵することを有する、請求項6乃至8の何れかに記載の方法。
  10. 前記基板はシリコン基板を有する、請求項6乃至9の何れかに記載の方法。
  11. 前記絶縁層は酸化物層を有する、請求項6乃至10の何れかに記載の方法。
  12. 前記開口は、前記導波路のアレイを横切る三角形の形状にされた開口を有し、前記三角形の形状にされた開口は、その頂点を1つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する、請求項6乃至11の何れかに記載の方法。
  13. 光検出器を用いて、前記スプリッタの前で前記ソース光を基準信号として抜き出すステップ、を更に有する請求項6乃至12の何れかに記載の方法。
  14. 前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するように前記基板に集積されたカプラで、前記導波路のアレイから光を受け取るステップ、を更に有する請求項6乃至13の何れかに記載の方法。
  15. 光検出器を用いて、前記カプラの位置で光を基準信号として抜き出すステップ、を更に有する請求項14に記載の方法。
  16. 前記カプラは回折格子カプラを有する、請求項14に記載の方法。
  17. 前記カプラはミラーカプラを有する、請求項14に記載の方法。
  18. 前記カプラの上方の1つ以上の角度付きファセットで前記光を広げるステップ、を更に有する請求項14に記載の方法。
  19. 前記1つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する、請求項18に記載の方法。
  20. 前記1つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の1つ以上の角度付きファセットを有する、請求項18に記載の方法。
  21. レーザ源から受け取った前記ソース光を変調するステップ、を更に有する請求項6乃至20の何れかに記載の方法。
  22. 前記基板に集積されたレーザデバイスで前記ソース光を生成するステップ、を更に有する請求項6乃至21の何れかに記載の方法。
  23. 実行されるときに請求項6乃至22の何れかに記載の方法で光検出及び測距を実行する命令を格納したコンピュータ読み取り可能記憶媒体を有する製造物。
  24. 請求項6乃至22の何れかに記載の方法を実行するための処理を実行する手段を有する光検出及び測距用装置。
  25. 光検出及び測距用の装置であって、
    ソース光を、基板に集積された導波路のアレイへと分割して、前記ソース光を導波路パスに通す手段と、
    前記基板の導波路上に集積された液晶層に電圧を印加することによって、前記アレイの導波路内の光の位相を動的に調節する手段と、
    前記位相を調節された光を前記導波路から標的物へ送信する手段と、
    を有する装置。
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