JP2022168123A - モジュラー三次元光学検知システム - Google Patents
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Abstract
Description
通常、2つの代替アプローチを使用して、遠隔ターゲットの座標を測定し、物体または環境の3D画像を生成する。1つ目のアプローチは、3Dマップに変換されたレーザーによって放射される短パルスまたは連続パルスの飛行時間測定に基づき、2つ目のアプローチは、位相変調または周波数変調可能な連続波レーザー送信機に基づいており、元の信号に対するターゲット散乱信号の距離相関位相シフトまたは周波数シフトを測定することができる。
図2は、一つの事例による、ライダーシステム100を示すブロック図である。ライダーシステム100は、レーザー光生成モジュール101、光信号処理モジュール102、複数のビームステアリングモジュール103、複数の検出モジュール104、および電子信号処理モジュール105を含む。レーザー光生成モジュール101は、規定のスペクトル特性および電力特性を有するレーザー光を生成する。光は、光ファイバを介して光信号処理モジュール102に送信される。光信号処理モジュール102は、複数の能動的およびアクティブ光学機能を実行して、調整された振幅、位相、およびスペクトル特性を有する1つまたは複数の光信号を生成する光集積回路を例として含む。送信機PICを使用する利点には、マルチコンポーネントアプローチと比較して、光信号の複雑な処理と、低コストおよび高性能のためのさらに複雑な機能とを加える能力が含まれる。光信号処理モジュールによって処理された複数の光信号は、光ファイバを介して車両の周囲に分散された複数のビームステアリングモジュール103に送信される。ビームステアリングモジュール103は、複数の光ビームをターゲットに向ける。各ビームステアリングモジュール103は、出射光信号の水平角度および垂直角度を制御する。戻り光信号は、センサ503のアレイと、局部発振器制御および分配部504とを含むPIC408を一つの事例として含み、コヒーレント検出技術を使用する検出モジュール104によって検出される。一つの事例では、戻り光信号は、直接強度検出器のアレイを含む検出モジュールによって検出される。検出モジュール104によって電気信号に変換された光信号は、電子信号処理ユニット105によって処理され、ターゲットの位置および速度に関する情報が定量化される。一つの事例では、使用される光信号は、より高い最大許容露光限界と低いバックグラウンド光学ノイズの利点を得るために、1530nmから1565nmの範囲とすることができる。一つの事例では、送信機および受信機PICは、シリコンフォトニクスプラットフォームを使用して実施される。自動車プラットフォームでのモジュラー構造集積化のブロック図での説明を図1に示す。一つの事例では、レーザー光生成モジュール101、光信号処理モジュール102、および電子信号処理モジュール105は、要素11内において中央に位置している。一つの事例では、ビームステアリングモジュール103と検出モジュール104の各対は、要素12内に共に配置され、光ファイバおよび電気リンク13を介して要素11と結合される。
レーザー光生成モジュール
図3に示されるように、レーザー光生成モジュール101は、低光出力マスタ発振器と、後続の1段増幅器または2段増幅器とを含むことができる。一つの事例では、マスタ発振器は、分布帰還型(DFB:distributed feedback)レーザーまたは分布ブラッグ反射型(DBR:distributed Bragg reflector)レーザーなどの低出力シングル縦モードおよび横モード連続波ダイオードレーザーとすることができる。シングルモードレーザー111からの信号は、光ファイバ112を介してファイバ増幅器113に結合される。第1段からの出力は、ファイバ114を介してアイソレータ115および自然放射増幅光(ASE:amplified spontaneous emission)フィルタ116を介して第2段のファイバ増幅器117に導かれる。第2段の増幅器の出力は、アイソレータ118およびASEフィルタ119を介してファイバ120を介して導かれる。第1段の増幅器は、小信号/高利得領域で動作するシングルクラッドまたはダブルクラッドドープのファイバ増幅器とすることができ、第2段の増幅器は、飽和で動作するダブルクラッドドープのファイバ増幅器とすることができる。一つの事例では、システムの動作波長は、1550nm、または通信ウィンドウのC帯域およびL帯域内の任意の他の波長とすることができる。1~2ミクロンの他の波長も使用され得る。1550nmで動作するシステムの例では、第1段のファイバ増幅器はErまたはEr/Ybドープのファイバ増幅器とすることができ、第2段はEr/Ybドープのファイバ増幅器とすることができる。1550nm付近で信号増幅を提供するように設計されたエルビウムドープのファイバ増幅器では、ガラスに収容されたエルビウムイオンは、反転、およびその結果、1550nmを中心とする波長帯域でのレーザー動作を実現するために原子レベル構造を有する。レーザー発光帯域(およびポンプ帯域)は、ドーパント(この場合はErイオン)およびホスト材料によって決定される。レーザー光源の動作波長の変更に加えて、異なる動作波長が必要な場合、レーザー発光帯域、即ちファイバ増幅器の増幅ウィンドウを所望の波長にシフトするために、ファイバ増幅器において異なるドーパントイオン/ガラスホストの組み合わせが使用され得る。このような異なるケースの事例には、約1.9~2ミクロンの波長で動作するためのドーパントとしてツリウムイオンを使用するファイバ増幅器が含まれる。一つの事例では、マスタレーザーはシングル縦モードDFBまたはDBRレーザーとすることができるが、他のタイプのレーザー光源が使用されてもよい。様々な例では、他のレーザー光源または光源構成がレーザー光生成モジュールにおいて使用されてもよい。
レーザー光生成モジュール101によって生成された信号は、光ファイバ120を介して光信号処理モジュール102に送信することができ、光信号処理モジュール102は、マルチプレキシング、デルチプレキシング、波長選択結合、ビームスプリッティング、指向性スイッチング、偏光スプリッティング、偏光回転、アイソレーション、検出、およびレーザー波長変換などの複数の受動的および能動的光学機能を実行して、調整された振幅、位相、スペクトル特性を有する複数の光信号を生成する。光信号処理モジュールは、光電磁場の振幅および位相の所望の変調方式を実施して、測距の所望の範囲、解像度、精度を達成する役割を有する。モジュールは、個別のコンポーネントで作成されるか、光集積プラットフォームまたはPICに集積され得る。集積のための材料システムの例には、シリコンオンインシュレータ(Silicon on Insulator)、グループIIIおよびグループV半導体、およびガラスオンシリコン(glass on Silicon)が含まれる。
ビームステアリングモジュール
図5に示すように、光学処理モジュール200の格子204からの複数の第1の出力光信号の各々は、光ファイバ403を介してビームステアリングモジュール401に送信される。一つの事例では、伝送に使用されるファイバは、1550nmのレーザー信号を搬送するシングルモードファイバとすることができる。ビームステアリングユニットの事例が図5に示される。
検出モジュール
光ヘテロダイン検出は、検出される信号が非常に弱く、かつさまざまな光学ノイズ源の影響を受ける可能性がある場合に、有効な測定手法である。さらに、光ヘテロダイン検出によって振幅に加えて位相測定が可能になる。光ヘテロダインのセットアップでは、検出される信号の周波数に近い光周波数の局部発振器信号を、測定される信号と混合することができる。混合の結果には、2つの光信号の差に等しい周波数を有する発振成分が含まれ、発振成分の振幅は、次の式で説明するように、局部発振器の電力に比例する。
MEMSスキャナーと検出器PICとの相関
高密度検出器アレイおよび固定局部発振器レーザー出力の場合、アレイのすべてのピクセルに常に供給する場合、ピクセルあたりの利用可能なレーザー光は低すぎるため、アレイ内のピクセル数が増加すると、性能が低下することとなる。例えば、100ピクセルの小さなアレイの場合、受動的MMIツリーを使用して100mWレーザーを100個の導波路に分割して100ピクセルに局部発振器光を提供すると、各ピクセルに対して1mWの局部発振器信号が提供されるが、これは適切である。アレイを100,000ピクセルにスケーリングする場合、100mWの光源およびすべてのピクセルに常に供給する静的MMIツリーを使用したピクセルあたりの光量は、ピクセルが受信する局部発振器信号を1マイクロワットに低下するだけであるが、ヘテロダイン測定における局部発振器の信号増幅の機能が十分に果たされない可能性があるため、検出器の性能の低下につながる。この性能の低下と、戻り信号が任意の時点で数ピクセルにのみ入射する可能性があることを考慮して、アレイ内の限られた数のピクセルのみに局部発振器光が同時に供給されるように、検出器アレイの選択セクションが一度に増感され(sensitized)得る。このアプローチでは、前述の動的な局部発振器制御手法が使用される。図8に示すように、増感ブロック、即ち、局部発振器信号が供給されるブロックとMEMSミラースキャナーの位置を相関させる必要がある。2つの同期手法が図9および図10に記載されている。
基本的な矩形導波路格子カプラの場合、格子の周期は次のように与えられる。
上記の事例は、自動車およびその他の大型フォームファクタープラットフォームに関するものであるが、複数の光学機能のチップスケール集積アプローチにより、モジュラーシステム100は、小型フォームファクターにおける他の応答に適用可能な汎用性を有する。一つの事例では、低コスト、先進運転支援システム(ADAS:advanced driver assistance systems)、ドローン、小型ロボット応用、他の応用に適した低フォームファクターパッケージに向けて、レーザー光生成モジュールは、1つまたは複数のチャネルを含む送信機PIC200、1つまたは複数のビームステアリングモジュールの事例401、および検出モジュールの事例402とともに集積される一つのみのレーザーダイオードチップを含み得る。
図12に示される上記の事例では、ステアリング機構は、集積された送受信機(トランシーバ)チップの外側に配置されたMEMSミラーによって提供され得る。ステアリング機構の代替アプローチは、光学マイクロアンテナまたはエミッタの光フェーズドアレイを使用することである。特定の事例では、光マイクロアンテナは光カプラとして参照することができる。光マイクロアンテナのフェーズドアレイでは、各アンテナは、導波路の外部に光を放射する格子を導波路にエッチングすることにより作成され得る。そのようなエミッタの二次元アレイ、例えば、32x32エミッタアレイまたは64x64エミッタアレイを使用することにより、干渉パターンが、異なるエミッタから発生する波面の重ね合わせによって遠方場において生成され得る。1つの強い中央最大値および10dB以上抑制されたサイドローブを含む遠方場パターンが、エミッタアレイの適切に設計されたパラメータを使用して遠方場で取得される。各マイクロアンテナから放射される光の位相を制御することにより、中央の最大位置が変更されて、それにより本質的に二次元のステアリング機構が作成される。128x128などのより大きなエミッタアレイ、または16x16などのより小さなエミッタアレイが使用され得る。より大きなアレイは、より低発散のビームが生成され、サイドローブの潜在的により良好な抑制がもたらされ得るが、アンテナの制御に関連する位相器の数が増加するので、ステアリングに必要な電力がより大きくなる。16x16などのより小さいアレイは、ビーム発散がより大きく、同じアンテナ間間隔に対するサイドローブの抑制が少ないが、消費電力がより低下する。
図16は、一つの事例の光学3D撮像カメラシステム1650を図示する。光信号生成源は、規定のスペクトル特性および電力特性を有するレーザー光を生成することができる。光は、光ファイバを介して、または自由空間伝搬を介して光集積回路1651に送信される。図16に示す3D撮像カメラシステムには、複数の受動的および能動的光学機能を実行して、調整された振幅、位相、およびスペクトル特性を有する1つまたは複数の信号を生成し、光ビームをターゲットに方向付け、センサのアレイで戻り信号を検出することができる光集積回路(PIC)1651が含まれる。一つの事例では、PIC1751は、図17に示すように、送信機モジュール1701、ステアリングモジュール1702、および受信機モジュール1703を含むことができる。送信機ブロック、ステアリングブロック、および受信機ブロック用の電気ドライバを含む機能ブロック、ならびに同期回路1704は、チップ上に集積されるか、またはチップとは別個のものとすることができる。調整された振幅、位相、およびスペクトル特性を有する出射光信号は、光信号生成源および送信機モジュール1701によって生成され、PIC1700の一部であるステアリングモジュール1702によってターゲットに向けられる。光信号は、PIC1700の受信気モジュール1703の一部であるセンサのアレイによって電気信号に変換される。受信機モジュール1703によって生成された複数の電気信号は、一つの事例では画像信号プロセッサ1652を含むことができる電子信号処理モジュールによって処理される。PIC1651によって生成された複数の電気信号を分析することにより、ターゲットの位置、速度、および反射率に関する情報が定量化される。周囲環境に関する速度、距離、および反射率情報を含むポイントクラウドを作成するソフトウェアの支援により、画像信号プロセッサ1652によって生成された信号に対して複数の分析が実行される。一つの事例では、使用される光信号は、より高い最大許容露光限界と低いバックグラウンド光学ノイズの利点を得るために、1530nmから1565nmの範囲とすることができる。一つの事例では、送信機、ステアリング、および受信機モジュールはPICの一部であり、シリコンフォトニクスプラットフォームを使用して実施される。モジュラー構造のブロック図の説明が図16に示される。
一つの事例では、光信号生成源は、シングル横モードおよびシングル縦モードを有するDFBレーザーまたはDBRレーザーを含むことができる。一つの事例では、光信号生成源は、長コヒーレンス長に対応する狭い線幅を有することができる。一つの事例では、レーザーの線幅は、400mを超えるコヒーレンス長に対応する250KHz未満とすることができる。別の事例では、10KHz~10MHzの範囲の線幅を有するレーザーが使用され、出力電力は5mW~200mWの範囲とすることができる。別の事例のマスタ発振器では、200mW~20Wの範囲などの高光信号電力を実現するためにパワーアンプ構成が使用される。
レーザー生成モジュールによって生成された信号は、光ファイバまたは自由空間を介して送信され、光信号処理モジュールに結合され、光信号処理モジュールは、マルチプレキシング、デルチプレキシング、波長選択結合、ビームスプリッティング、指向性スイッチング、偏光スプリッティング、偏光回転、アイソレーション、検出、およびレーザー波長変換などの複数の受動的および能動的光学機能を実行して、調整された振幅、位相、および/またはスペクトル特性を有する1つまたは複数の光信号を生成するなどを行うことができる。さらに、光信号処理モジュールは、光電磁場の振幅および/または位相の所望の変調方式を実施して、測距の所望の範囲、解像度、および精度を達成する役割を行うことができる。モジュールは、個別のコンポーネントで作成されるか、光集積プラットフォームまたはPICに集積され得る。集積のための材料システムの例には、シリコンオンインシュレータ(Silicon on Insulator)、グループIIIおよびグループV半導体、およびガラスオンシリコン(glass on Silicon)が含まれる。一つの事例では、例えば、PICであり得る光信号処理モジュール1700は、送信機ブロック1701、ステアリングブロック1702、および受信機ブロック1703を含むことができる。
σR=Kc/B√SNR
ここで、ΔRは解像度を表すことができ、cは光の速度を表すことができ、Bはチャープ帯域幅を表すことができ、σRは精度を表すことができ、SNRは信号対ノイズ比を表すことができ、Kはチャープ波形に応じた比例係数を表すことができる。I/Q変調器2002の一部として、マッハツェンダー干渉計またはリング変調器構成で使用することができるSi導波路への電流注入または空乏化、電気的または熱的に制御の位相シフト技術などのさまざまな技術が実施され得る。一つの事例では、電荷制御位相器2006は、I/Q変調器2002の一部である2つのマッハツェンダー変調器のアームで使用される。I/Q変調器の出力が2つの成分に分割され、一方が局部発振器光を提供するために受信機モジュールに向かってチップ上に向けられ、他方がステアリングモジュールに向かってさらにターゲットに向かって送信される。一つの事例では、I/Q変調器を含む送信機モジュールは、220nmの上部シリコン厚さおよび500nmの導波路幅を有するシリコンオンインシュレータプラットフォームに実装される。導波路での高い光信号のパワー密度に関して、非線形プロセスが2光子吸収発生(two photon absorption onsets)として知られている。シリコンは、光子のエネルギーがバンドギャップよりも低いため、1550nm波長で透過となることができるが、導波路の断面積が小さいなど、導波路のパワー密度が増加すると、2つの光子が協同して吸収されて、電子が価電子帯から伝導帯に遷移して、2つの光子の吸収により光信号の損失が生じる。さらに、伝導帯の電子の数が増加すると、二次効果が発生する可能性がある(伝導帯に蓄積されたキャリアによって生じる自由キャリア吸収は、光場からエネルギーを吸収する)。結果として、導波路での吸収が増加し、したがって伝搬損失も増加する可能性がある。例えば、高さが220nm、幅が450nmのストリップ導波路の場合、10mWの電力では、2光子吸収発生が観察され、50mWの場合、追加の3dB/cmの損失が予想される。各導波路の最大パワーは、2光子吸収によって生じる損失を最小限にするなどのために、2光子吸収の発生のしきい値以下に維持される。一つの事例では、図21、22、23、24、25、および26に示すように、複数の同期I/Q変調器を並列に動作させることにより、出力が400mWなどの高光出力送信機が作成される。50mW~5Wの範囲の出力を有するデバイスは、より少ないまたはより多い数のパラレルチャネルを使用することにより作成される。
応用に応じて、異なるシステムアーキテクチャが実施される。例えば、短距離応用の要件は、500mW以下などの非常に低い消費電力、1mm以下などの非常に高い精度、および小さなフォームファクターなどがある。結果として、シーン全体を一度に照明することができるフラッシュのアプローチは、ステアリング機構に関連する電力消費を排除できるため、より適切である可能性がある。フラッシュのアプローチの欠点は、光が複数のピクセルに広がるため、信号対ノイズ比が低下して、範囲が狭くなる等につながる可能性があることである。長距離を必要とする応用では、戻り信号でカバーされるピクセル数が1ピクセルなど非常に少ない数か、または1から50ピクセルの範囲に保たれて、その結果、各検出器のSNRは、例えば10dBよりも高くなるように、低発散ビームと連携してステアリング機構が必要となる。
周波数変調連続波/コヒーレント撮像アレイシステムでは、ボクセルの総数はピクセル数とレンジエレメント数の積で求めることができ、かつ式によって読み出し速度およびチャープランプに関連付けることができる。
より長い範囲のライダーシステムを実現するために、出射光ビームのパワー密度を遠方場で高い値(例えば、1平方ミリメートルあたり数mW)に維持することができる。高パワー密度を達成するために、出射光ビームの発散を非常に低いレベル(例えば、0.5度未満)に維持することができる。非常に低い発散を維持しながらビームを動的ビームステアリングすることは、光フェーズドアレイ(OPA)アプローチを使用して理論的には可能であるが、実際の実施には技術的に困難である。概念的な観点から、動的に制御されるフェーズドアレイは、可変パラメータレンズが遠方場パターンを形成することができるのと同じ目標を達成することができる。OPAの場合、複数のエミッタの位相を独立して制御することにより、ビームの所望の発散と位置決めに応じて遠方場パターンを調整することができる。一定の発散の光ビームのステアリングが必要な場合、代替アプローチが使用され得る。レンズの機能を効果的に複製する位相制御によりビームの各パラメータを整形する代わりに、固定レンズを使用し、かつビームの発生源、または焦点面から放射されるビームを動的に変更することができる。焦点面内の放射位置を動的に制御することにより、異なる角度、したがって遠方場における入射位置が取得され得る。一つの事例では、図38Bに示すように、出射光ビームは、格子カプラ3806を介して焦点面アレイから出力され、従ってシステムによってレンズに対してある角度に向けられ、またはアレイを再構成することによって、格子カプラ3807を介して焦点面アレイから出力され、かつレンズに対して第1の角度とは異なる角度でシステムの外部に向けられる。
図45Aに示される事例では、格子4501を使用して、光をスターカプラ4502に結合し、続いて、マルチチャネルI/Q変調器4503およびステアリングモジュールに結合することができる。さらに、受信機アレイ4509も同じチップに集積することができる。この構造により、複数の変調チャネルが使用され、かつ設計において高パワーのボトルネックが存在しないため、高集約出力パワーが可能となる。光信号生成源からの信号は、チップの平面内のカプラ4501を介してかつスターカプラ4502および導波路4510において結合される。スターカプラ4502のテーパー導波路4510に結合された光周波数f0の光は、複数のI/Q変調器4503の入力に向けられる。I/Q変調器は、f0+fIF1とf0+fIF2の間の線形チャープ周波数を有する複数の同期光信号を生成することができる。複数の第1のチャープ光信号が、受信機アレイに局部発振器を提供するために受信機ブロック4509に向けられる。複数の第2のチャープ光信号は、一つの事例ではデジタル再構成可能な格子アレイを含むことができるステアリングブロックに向けられる。デジタル再構成可能な格子アレイは、ターゲットに向かって送信される第2の光信号のステアリングを行うことができる。デジタル再構成可能な格子アレイは、再構成可能なスイッチ4505の集合と格子アレイ4506とから構成することができる。第2の光信号は、I/Q変調器4503から1×Nスイッチ4505に向けられ、次いで、アレイの表面に直交する光をターゲットの方向に放射することができる格子カプラ4506のアレイに向けられる。受信機アレイに入射する戻りの散乱した第2の光信号は、図30-33に詳細に示すように、動的分配ネットワークを介して局部発振器として提供されている第1の光信号の一部と各ピクセルで合成される。動的分配ネットワークは、1x2スイッチのツリー4508によって形成されるブロックと、それに続くMMI1x2スプリッタ4513の静的ツリーで構成されるブロックとから構成することができる。スイッチを含む第1のブロックは、読み取られているピクセルのみに局部発振器の光を効率的に分配することを可能にし、それゆえ過剰な電力消費およびアレイの加熱を防止する。システムの概略図が図46に示されている。
レーザー光生成モジュール
一つの事例では、レーザーを直接変調して、短い光レーザーパルスを生成することができる。一つの事例では、レーザーパルスの長さは1nsである。各種事例で、レーザーパルスの持続時間は、パルスが短いほど精度が増加する傾向があるため、平均パワーを低減して深度測定の精度を高めるために、0.25から1nsの範囲内であり得る。他の事例では、総パルスエネルギーを増加して、低反射率の遠隔障害物を検出する場合に検出に十分な光子を提供できるようにするために、1-10nsのパルス幅が使用され得る。一つの事例では、レーザー光源は、関心範囲内の障害物の検出を最適化するために、パルスごとにパルス長を調整してもよい。
一つの事例では、光信号処理モジュールは、着信光信号を複数のチャネルに分割する。1つの光源から車両の周囲の別個のビームステアリングユニットに送信できる複数のチャネルを作成すると、システム全体のコストが削減されるため有利である。光学処理モジュールの別の機能は、光学処理モジュールから出射されるパルスのピークパワーをリアルタイムで調整することであり得る。これは、ターゲットまでの距離に応じて変化するターゲットから散乱される光の量を補償し得る(例えば、Rがターゲットまでの距離を表すことができるR二乗依存性(R square dependence))。出射パルスの強度をリアルタイムで制御すると、検出器のダイナミックレンジを超える(従って飽和する)ことを防止することが可能となり得る。これは、電気制御可変光減衰器を使用して実現され得る。1つの事例では、出射パルスの強度の制御に加えて、変調器を使用して各パルス上で異なる複数のビット変調(コード)をエンコードして、検出システムが各パルスのタイミングおよびソースを決定し、クロストークを防止することができるようにする。
図49に示すように、光学処理モジュール200の格子204からの複数の光学信号の各々は、光ファイバ4903を介してビームステアリングモジュール4901に送信され得る。一つの事例では、伝送に使用されるファイバは、1550nmのレーザー信号を搬送するシングルモードファイバとすることができる。ビームステアリングユニットの事例が図49に示される。
パルス領域で検出器の性能を向上させ、かつ信号対ノイズ比を向上させるために、波長範囲、視野、時間ウィンドウ、帯域幅の4つの次元のいずれかで信号を探索するウィンドウを縮小することができる。格子カプラを介した戻り信号の結合により、受信機PIC4908のイメージセンサは、非常に狭い波長範囲および視野で設計される。格子への入射角と動作波長の両方に対する格子の感度により、格子カプラは戻り光の極めて選択的なフィルタとなる。さらに、高速の電気光学ゲートを追加すると、信号対ノイズ比を改善するために、複数のゲートに亘って信号が平均化される場合に、時間ゲート検出およびボックスカー技術(boxcar techniques)の適用が可能になる。一つの事例では、光を受信機に結合する格子は、受信機の動作波長以外の光をフィルタ除去するために、1~10nmの範囲の3dB帯域幅などの非常に狭い波長帯域幅を有するように設計されている。別の事例では、光を受信機に結合する格子は、受信機の対応するピクセルの角度範囲内に存在しない任意の光をフィルタ除去するために、0.25~2度の範囲で3dBの帯域幅などの非常に狭い受光角度を有するように設計されている。
時間領域ゲート検出は、図54に示すように、特定の関心領域に関連付けられた短い間隔の間、検出器を戻り信号に対して露出することができる技術である。方法は、ライダーシステムの視野内に複数の障害物、または薄霧、蒸気、あるいは一般的に雑然とした背景のような遮蔽物がある場合に非常に効果的である。関心範囲に対応する時間間隔の間にのみ検出器のゲートを開くことにより、他のすべての障害物からの戻り信号が排除され、信号対ノイズ比が改善され得る。一つの事例では、高速ゲート5102、5202、および5302を使用して、ゲート検出を実施し、パルスごとに所望の関心範囲を調整することができる。一つの事例では、ゲート5202は、2つの出射レーザーパルス間の全時間間隔中に開いて、その結果、遮蔽物5401、障害物5402、5403、5404などの視野内の複数の障害物からの信号を示す戻り信号をもたらすことができる。障害物のより高い品質の検出、例えば、関心領域5405の障害物のより高い信号対ノイズ比が、ライダーシステムの入力を使用するロボットシステムによって望ましいと仮定すると、一つの事例において、次のパルスにおいて、ゲート5102は、障害物5402の周囲の関心領域からの戻り信号が検出器に到達すると予想される時間のみ開いて、視野内の他のすべてのノイズ源を除去し、関心範囲に対する信号対ノイズ比の改善がもたらされる。一つの事例では、ゲーティングは、ピクセルアレイ5000に実装されている各検出器の前のシリコンファブリック上に直接構築された電気光学ゲートを使用して実施することができる。一つの事例では、構成は、シリコンオンインシュレータプラットフォームおよび図50および51-53で説明されているような個別の変調器設計を使用して実施される。複数のゲートは、異なる時間に設定されて、さまざまな関心領域に問い合わせる(interrogate)ことができる。一つの事例では、レーザーパルス間の全期間中にゲートが開いた後、障害物5402の周囲の関心範囲に対応する期間中にゲートが開き、その後、障害物5403に対応する関心範囲に対するゲートが開き、その後、障害物5404に対応する関心範囲に対応するゲートなどが続く。一つの事例では、ピクセルアレイ5000の各ピクセルは、図51~53に記載されているようなゲーティングピクセルを含むことができる。一つの事例では、ピクセルアレイ5000の各ピクセルのゲートは、同じフレーム内で様々な深さでサンプリングできるように独立して制御され得る。一つの事例では、アレイをピクセルのサブセットに動的に分割することができ、各サブセットは、複数の関心領域の作成につながる異なる時間ゲートを有し、各関心領域は同じ時間ゲートを有するピクセルのサブセットに対応する。
ガイガーモード検出では、降伏電圧を超える短時間の間にAPDがバイアスされ、大きな電圧バイアスの結果、接合部に入射する光子がキャリアのアバランシェを引き起こす。線形モードのAPD領域とは異なり、ガイガーモードでは、生成されるキャリアの数は入射光子束に比例しない。比例性がなくゲインが非常に高いことに起因して、GM検出器は、非常に低い光子束で、特にゲートあたりの光子検出確率が1未満(典型的には、ゲートあたり光子検出確率0.2)で最適に動作する。この領域では、GM APDは、「理想的な」検出器特性、即ち、入射するすべての光子を検出する検出器に近づく。また、このことに起因して、検出器は、入射光子の有無のみを記録するため、本質的にデジタルである。APD検出器を使用してガイガーモードで動作するシステムの場合、出力は、単一の範囲の測定値を生成するために、ヒストグラムとして分析またはプロットされる独立した測定値の集合とすることができる。上記の考慮事項に加えて、高感度と1つの距離測定に寄与するために複数のパルスが必要であることに起因して、GM APDに基づくシステムは、非常に短いパルス(例えば、ns以下)および比較的低いピークパワーを用いて高い繰り返し率(例えば、MHz以上)で動作するのに有利である。このようなシステムを動作させるためのピークパワーは、送信機とターゲット間の距離に依存して大きく変化し得る。100メートルを超える範囲を達成するには、1nsの長さおよび20mWの低さのピーク電力のパルスが使用され得る。100メートルを超える拡大された範囲に到達するために、10~1000mWの範囲など、より大きなピーク電力が使用され得る。送信機のピークパワーとパルス長の制御に加えて、各ピクセルの高速ゲートを使用して、ガイガーモードで動作する検出器に入射する光の量をさらに制御し、かつパルスごとの光子入射確率を調整し得る。
上記の例は自動車およびその他の大型フォームファクターのプラットフォームに関するものであるが、複数の光学機能のチップスケール集積アプローチに起因して、モジュラーシステム100の集積例は、小型フォームファクターにおける他の応用および潜在的に長期的には低電力の自動車応用にも適用可能な汎用性を有する。一つの事例では、レーザー光生成モジュールは、1つまたは複数のチャネルを含む送信機PIC200、1つまたは複数のビームステアリングモジュール401、および検出モジュール402とともに集積される1つのみのダイオードレーザーチップを含み得、図55および56に示される事例などのように、低コスト、先進運転支援システム(ADAS)、完全自律型自動車システム、ドローン、小型ロボット応用、その他の応用に適した低フォームファクターパッケージに集積される。
光フェーズドアレイは、低損失で効率的なビームステアリングを実現するために必要な性能特性を実現するために、いくつかの競合する設計パラメータ仕様を有する。フェーズドアレイによって生成された光場の遠方場パターンは、中央ピークとそれに続く中央ピークの両側のサイドローブを示す。中央ピークとサイドローブとの間の間隔が最大ステアリング角を規定する。中央ピークとサイドローブとの間の分離角は、次の式で与えられる。
ここで、Δφは、中央の最大値と第1のサイドローブとの間の角度とすることができ、λは光の波長とすることができ、dはアンテナ間の間隔とすることができる。中央ピークとサイドローブとの間の大きな間隔、したがって大きなステアリング角を実現するために、アンテナ間の間隔は数波長に維持される必要がある。一方、中央ピークに集中するエネルギーを増加させるには、多数のアンテナが望ましい。最後に、ステアリングを制御するために、導波路が移相器からの光を各アンテナに導く。アレイ内の多数のアンテナの競合するパラメータ仕様、アンテナ間の小さな間隔、および導波路を介したアンテナへのアクセスは、本質的に二次元構造のスケーリングを困難にする。この問題を克服する1つのオプションには、多層アンテナアレイの作成が含まれる。一つの事例では、アンテナの同心正方形リングが異なる垂直層に配置され、内側の正方形は最下層に存在し、外側の正方形リングは構造の最上層に存在する。図58Aに示すように、上部および下部位相変調器ブロック5802、上部および下部MMIツリー5801はすべて、結晶シリコン最下層に位置する。変調器のブロック5802で位相制御が行われた後、選択導波路からの信号は、セクション5804上の連続した垂直カプラを介して上位層に垂直に結合される。セクション5804の結合長を調整することにより、導波路がオーバーラップを実現し得るセクション5803での結合なしで、セクション5804での垂直結合の同時実現が可能となる。中央ピークとサイドローブとの間の15度を超える分離、したがって15度を超えるステアリング角度を実現するために、アンテナ間の間隔は、非常に小さく、例えば4~5ミクロンであり得る。結果として、1つの正方形リングの幅、したがってセクション5803の垂直オーバーラップセクションは、数十ミクロンのオーダーであり得る。一つの事例では、セクション5804の垂直カプラは、1000ミクロンを超えるオーダーの結合長を有するように設計されているため、セクション5803の寄生結合は無視できるほど小さい。セクション5804の結合長とセクション5803の導波路のオーバーラップとの比が10より大きく、セクション5803上の2つの異なる隣接する垂直層における2つの導波路間の寄生結合が10%以下などで無視できる場合、400から4000ミクロンなどの異なる範囲の結合長が使用され得る。一つの事例では、連続する層間の酸化物層5811の厚さは、導波路5812から導波路5813へのモードの結合長が2000ミクロンとなるようにすることができる。一つの事例では、セクション5803のアンテナ間の水平方向の間隔は、両方向で5ミクロンとすることができる。各層で、矩形リングのアンテナは、互いに5ミクロンだけ離間した4つのリングのアンテナを有し得る。3~50ミクロンなどのアンテナ間の異なる間隔、およびアンテナ間の不等間隔が使用され得る。また、1つの層内に4~20個のリングの範囲など、1つの層内の異なる数のリングが使用され得る。結果として、層5812におけるアンテナにアクセスする導波路と層5813におけるアンテナにアクセスする導波路との間の最大オーバーラップは60ミクロンであり得るが、最適なルーティングにより、このオーバーラップはさらに低減され得る。セクション5803の2つの垂直層における導波路の最適なルーティングは、隣接する垂直層に位置する2つの導波路間の光信号の寄生結合を最小化する場合に得られる。この条件は、導波路を分離する酸化物層の厚さを最小化することができる導波路の長さがオーバーラップするときに達成される。導波路5812と5813との間の光学モードの垂直結合長を2000ミクロンとすることができる事例では、セクション5803の寄生結合は無視できると予想される。セクション5804における結合長とセクション5803におけるオーバーラップとの比が10を超えると、寄生結合が小さくなるか、または無視できる程度になる。図58C-58Fに示されている事例は、アンテナの32x32フェーズドアレイを示す。この事例では、アンテナは、リングの4つの同心状の組に配置され、各組は1つの層に配置されている。各組は、各々5ミクロンだけ離間した4個のリングを含む。このようなアンテナのアレイは、サイドローブ、したがって約18度のステアリング角を与えると予測される。128x128、64x64などのより大きなエミッタのアレイ、または16x16などのより小さなエミッタのアレイが使用され得る。より大きなアレイは、より低発散のビームが生成され、サイドローブの潜在的により良好な抑制がもたらされ得るが、アンテナの制御に関連する位相器の数が増加するので、ステアリングに必要な電力がより大きくなる。16x16などのより小さいアレイは、ビーム発散がより大きく、同じアンテナ間間隔に対するサイドローブの抑制が少ないが、消費電力がより低下する。
別の事例では、ライダーシステムの2方向のステアリング角度仕様に対応するために、x軸およびy軸に対してアンテナ間の間隔が異なり、典型的には、水平ステアリング角度仕様は垂直ステアリング角度仕様よりも大幅に大きい。一つの事例では、9度のサイドローブの分離および18度の垂直方向の視野角に対応するためにアンテナ間の間隔に対して10ミクロンの間隔が選択され、18度の中央ピークとサイドローブとの間の分離および18度の水平方向の視野角に対応するためにアンテナ間の間隔に対して5ミクロンの間隔が選択される。アンテナ間の間隔のための他の範囲は、式に示すように異なるステアリング角度範囲につながる3~50ミクロンなどを選択することができる。
別の事例では、ライダーシステムの視野に対する全体的な仕様を満たすためにアンテナ間の他の間隔が選択され得る。一つの事例では、アンテナ間の間隔は、所望の遠方場パターンを達成するために、アンテナのアレイにわたって可変とすることができる。別の事例では、アンテナ間の間隔に加えて、各アンテナから放射される光信号の位相と、各アンテナから放射される光信号の振幅とが、遠方場において所望のパターンを達成するために変更される。一つの事例では、アレイ内の各アンテナから放射される光信号の振幅および位相を調整することにより、アレイの法線に対する角度、ビームの発散、およびターゲットへの入射点におけるビーム断面の形状を含む遠方場における光信号特性がリアルタイムに調整される。
本明細書と参照により組み込まれている文献との間に矛盾した使用法がある場合、本明細書の使用法が優先する。
Claims (20)
- 半導体光回路において、
空間的配列の格子カプラであって、各格子カプラが導波路から光を受信し、受信した光を屈折光学要素に向かって放射するように構成され、前記屈折光学要素が放射光をターゲット領域に向けるように構成される、前記空間的配列の格子カプラと、
前記空間的配列の格子カプラのうちのどの格子カプラが前記導波路から光を受信するかを選択することによって、前記ターゲット領域における光ビームの位置を調整するように構成される1つまたは複数の光スイッチと、を備える半導体光回路。 - 前記半導体光回路がシリコンをさらに含む、請求項1に記載の半導体光回路。
- 前記半導体光回路が化合物半導体をさらに含む、請求項1に記載の半導体光回路。
- 光源からの約1300~1600nmの範囲にある波長の光ビームを提供するように構成された連続波光源カプラをさらに備える、請求項1に記載の半導体光回路。
- 光源からの光ビームを提供するための連続波光源カプラと、
前記連続波光源カプラから光ビームを第1の部分と第2の部分とに分割するように構成されるスプリッタと、
光ビームの前記第1の部分の同相変調を提供するように構成される第1の変調器と、
光ビームの前記第2の部分の直交変調を提供するように構成される第2の変調器と、
前記第1の変調器および前記第2の変調器の出力を受信して合成して、周波数チャープ光ビームを形成するように構成される出力カプラと、をさらに備える請求項1に記載の半導体光回路。 - 前記連続波光源カプラ、前記スプリッタ、前記第1の変調器、前記第2の変調器、前記出力カプラ、前記空間的配列の格子カプラ、および前記1つまたは複数の光スイッチはモノリシックに集積される、請求項5に記載の半導体光回路。
- 前記出力カプラは、1つの光スイッチに光を提供する、請求項5に記載の半導体光回路。
- 前記光ビームの前記第1の部分または前記第2の部分の位相を調整するように構成される1つまたは複数の移相器をさらに備える、請求項5に記載の半導体光回路。
- 前記1つまたは複数の移相器は、前記第1の変調器からの変調された光の第1の部分を位相シフトする第1の移相器と、前記第2の変調器からの変調された光の第2の部分を位相シフトする第2の移相器とを含む、請求項8に記載の半導体光回路。
- 方法であって、
空間的配列の格子カプラを、各格子カプラが導波路から光を受信し、受信した光を屈折光学要素に向かって放射するように動作させるステップと、前記屈折光学要素は、放射光をターゲット領域に向けるように構成されており、
1つまたは複数の光スイッチを、前記空間的配列の格子カプラのうちのどの格子カプラが前記導波路から光を受信するかを選択することによって、前記ターゲット領域における光ビームの位置を調整するように動作させるステップと、を含む方法。 - 連続波光源カプラを、光源からの約1300~1600nmの範囲にある波長の光ビームを提供するように動作させるステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 連続波光源カプラを、光源からの光ビームを提供するように動作させるステップと、
スプリッタを、前記連続波光源カプラから光ビームを第1の部分と第2の部分とに分割するように動作させるステップと、
第1の変調器を、光ビームの前記第1の部分の同相変調を提供するように動作させるステップと、
第2の変調器を、光ビームの前記第2の部分の直交変調を提供するように動作させるステップと、
出力カプラを、前記第1の変調器および前記第2の変調器の出力を受信して合成して、周波数チャープ光ビームを形成するように動作させるステップと、をさらに含む請求項10に記載の方法。 - 前記連続波光源カプラ、前記スプリッタ、前記第1の変調器、前記第2の変調器、前記出力カプラ、前記空間的配列の格子カプラ、および前記1つまたは複数の光スイッチはモノリシックに集積される、請求項12に記載の方法。
- 前記出力カプラは、1つの光スイッチに光を提供する、請求項12に記載の方法。
- 1つまたは複数の移相器を、前記光ビームの前記第1の部分または前記第2の部分の位相を調整するように動作させるステップをさらに含む、請求項12記載の方法。
- 方法であって、
空間的配列の格子カプラであって、各格子カプラが導波路から光を受信し、受信した光を屈折光学要素に向かって放射するように構成され、前記屈折光学要素が放射光をターゲット領域に向けるように構成される、前記空間的配列の格子カプラを準備するステップと、
前記空間的配列の格子カプラのうちのどの格子カプラが前記導波路から光を受信するかを選択することによって、前記ターゲット領域における光ビームの位置を調整するようにそれぞれが構成される1つまたは複数の光スイッチを準備するステップと、を含む方法。 - 光源からの約1300~1600nmの範囲にある波長の光ビームを提供するように構成された連続波光源カプラを準備するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 光源からの光ビームを提供するための連続波光源カプラを準備するステップと、
前記連続波光源カプラから光ビームを第1の部分と第2の部分とに分割するように構成されるスプリッタを準備するステップと、
光ビームの前記第1の部分の同相変調を提供するように構成される第1の変調器を準備するステップと、
光ビームの前記第2の部分の直交変調を提供するように構成される第2の変調器を準備するステップと、
前記第1の変調器および前記第2の変調器の出力を受信して合成して、周波数チャープ光ビームを形成するように構成される出力カプラを準備するステップと、をさらに含む請求項16に記載の方法。 - 前記連続波光源カプラ、前記スプリッタ、前記第1の変調器、前記第2の変調器、前記出力カプラ、前記空間的配列の格子カプラ、および前記1つまたは複数の光スイッチはモノリシックに集積される、請求項18に記載の方法。
- 前記光ビームの前記第1の部分または前記第2の部分の位相を調整するように構成される1つまたは複数の移相器を準備するステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。
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KR102436935B1 (ko) * | 2017-06-22 | 2022-08-26 | 삼성전자주식회사 | 빔 스티어링 장치 및 그 구동방법과, 빔 스티어링 장치를 포함하는 라이다 시스템 |
US10707837B2 (en) * | 2017-07-06 | 2020-07-07 | Analog Photonics LLC | Laser frequency chirping structures, methods, and applications |
US11125878B2 (en) * | 2017-12-05 | 2021-09-21 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Photonic apparatus using a phase alignment waveguide |
US11119218B2 (en) * | 2018-04-03 | 2021-09-14 | GM Global Technology Operations LLC | Coherent lidar system with extended field of view |
US10838047B2 (en) * | 2018-04-17 | 2020-11-17 | Santec Corporation | Systems and methods for LIDAR scanning of an environment over a sweep of wavelengths |
US11579294B2 (en) * | 2018-09-14 | 2023-02-14 | GM Global Technology Operations LLC | Lidar system with integrated frequency shifter for true doppler detection |
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US20200103504A1 (en) * | 2018-10-02 | 2020-04-02 | GM Global Technology Operations LLC | Multiple photonic chip lidar system architecture |
US11726182B2 (en) * | 2018-10-11 | 2023-08-15 | GM Global Technology Operations LLC | Multiple beam, single MEMS lidar |
GB2578790B (en) * | 2018-11-09 | 2023-02-15 | Toshiba Kk | A reference Laser, plurality of first optical components, and a plurality of second optical components integrated laterally on a semiconductor substrate |
US11128383B2 (en) * | 2018-11-13 | 2021-09-21 | Indian Institute Of Technology Bombay | Receiver of coherent optical communication link and method of compensating carrier phase offset in receiver |
US10965379B2 (en) * | 2018-12-07 | 2021-03-30 | 8 Rivers Capital, Llc. | Coherent receiver for free space optical communications and lidar |
DE102018222718A1 (de) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Robert Bosch Gmbh | Optoelektronischer Sensor, Verfahren und Fahrzeug |
EP3719532B1 (en) * | 2019-04-04 | 2022-12-28 | Transrobotics, Inc. | Technologies for acting based on object tracking |
CN113950628A (zh) | 2019-05-14 | 2022-01-18 | 南洋理工大学 | 光学遥感 |
TWI742391B (zh) * | 2019-06-25 | 2021-10-11 | 林聖傑 | 立體影像表面瑕疵檢測系統 |
US11906785B2 (en) * | 2019-07-01 | 2024-02-20 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Photonic integrated circuit outcoupling array for imaging-based beam steering |
DE102019211680A1 (de) * | 2019-08-05 | 2021-02-11 | Robert Bosch Gmbh | Optisches System |
US10866487B1 (en) * | 2019-08-19 | 2020-12-15 | Raytheon Company | Monolithically integrated wavelength converted photonic integrated circuit (PIC) and hybrid fabrication thereof |
AU2020332813B2 (en) * | 2019-08-20 | 2023-07-20 | Oam Photonics Llc | Photonic coherent detection array |
US11852951B2 (en) * | 2019-08-23 | 2023-12-26 | Institut National D'optique | Terahertz illumination source for terahertz imaging |
EP3786661A1 (en) | 2019-08-27 | 2021-03-03 | Imec VZW | A phase difference measurement device for optical phased arrays |
CN112868145B (zh) * | 2019-09-26 | 2023-07-14 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 一种激光调频方法、装置、存储介质及激光器 |
WO2021062236A1 (en) | 2019-09-27 | 2021-04-01 | Pointcloud Inc. | Dynamic reconfiguration of lidar regions |
KR20220047387A (ko) * | 2019-09-27 | 2022-04-15 | 에이에스엠엘 홀딩 엔.브이. | 계측 시스템 및 위상 어레이 조명 소스 |
EP3816658A1 (en) | 2019-10-31 | 2021-05-05 | Imec VZW | A phase difference measurement device for optical phased arrays |
EP4058824A4 (en) * | 2019-11-12 | 2022-12-28 | Pointcloud Inc. | TWO-WAY LIGHT DETECTION AND DISTANCE MEASUREMENT SYSTEM |
US11150137B2 (en) * | 2019-12-05 | 2021-10-19 | Honeywell International Inc. | Thermal imaging with an integrated photonics chip |
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WO2021168102A1 (en) * | 2020-02-19 | 2021-08-26 | Pointcloud Inc. | Backside illumination architectures for integrated photonic lidar |
US20210262787A1 (en) * | 2020-02-21 | 2021-08-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | Three-dimensional measurement device |
US11573294B2 (en) * | 2020-03-17 | 2023-02-07 | Litexel Inc. | Switched optical phased array based beam steering LiDAR |
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KR102476949B1 (ko) * | 2020-03-30 | 2022-12-14 | 주식회사 나무가 | 운전자 모니터링을 위한 거리측정장치 및 운전자 모니터링 시스템 |
US12066535B2 (en) * | 2020-05-16 | 2024-08-20 | Silc Technologies, Inc. | Monitoring signal chirp in LIDAR output signals |
CN111551914B (zh) * | 2020-05-26 | 2022-09-16 | 中国电子科技集团公司电子科学研究院 | 光相控阵列器件、激光雷达及基于激光雷达的探测方法 |
US11789121B2 (en) | 2020-05-28 | 2023-10-17 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Determining an angle of an incident beam of coherent light |
WO2021252444A1 (en) * | 2020-06-08 | 2021-12-16 | Pointcloud Inc. | Microlens array lidar system |
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CN112098975B (zh) * | 2020-09-28 | 2024-05-07 | 杭州视光半导体科技有限公司 | 一种用于spad方案的线扫描光源发生装置 |
JP7472748B2 (ja) * | 2020-09-30 | 2024-04-23 | 株式会社デンソー | 光学スキャナ |
TWI735384B (zh) * | 2020-11-23 | 2021-08-01 | 國立陽明交通大學 | 光達與用於光達之光子數快速累積方法 |
KR20240011256A (ko) * | 2020-12-23 | 2024-01-25 | 오로라 오퍼레이션스, 인크. | 광 안테나 어레이를 포함하는 코히런트 라이다 시스템 |
US11740336B2 (en) * | 2020-12-23 | 2023-08-29 | Ours Technology, Llc | Coherent lidar system including optical antenna array |
US11626929B2 (en) * | 2021-01-07 | 2023-04-11 | University Of Southern California | Optical phased array receiver architectures |
DE102021200960A1 (de) | 2021-02-03 | 2022-08-04 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Optisches System sowie LiDAR-System |
TWI760103B (zh) * | 2021-02-09 | 2022-04-01 | 國立臺灣科技大學 | 可調控光學相位陣列 |
EP4050741A1 (en) * | 2021-02-26 | 2022-08-31 | EFFECT Photonics B.V. | Monolithic photonic integrated circuit and opto-electronic system comprising the same |
WO2022192539A1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-09-15 | Neophotonics Corporation | Lidar with 4d object classification, solid state optical scanning arrays, and effective pixel designs |
TWI798834B (zh) * | 2021-03-18 | 2023-04-11 | 神盾股份有限公司 | 光感測陣列模組與光收發裝置 |
DE102021203405A1 (de) | 2021-04-07 | 2022-10-13 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | LIDAR-Sensor zum Erfassen eines Sichtfeldes und Verfahren zum Erfassen eines Sichtfeldes |
US11435453B1 (en) * | 2021-04-15 | 2022-09-06 | Aeva, Inc. | Techniques for simultaneous determination of range and velocity with active modulation |
KR20240031228A (ko) * | 2021-05-10 | 2024-03-07 | 엔이와이이 시스템즈 아이엔씨. | 2차원 실리콘 포토닉 MEMS 스위치 어레이를 갖는 유사 모노스태틱 LiDAR |
US20220404470A1 (en) * | 2021-06-17 | 2022-12-22 | Silc Technologies, Inc. | Scanning multiple lidar system output signals |
US20230003846A1 (en) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | Seagate Technology Llc | Lidar with photonic integrated circuit |
US12085768B2 (en) * | 2021-09-02 | 2024-09-10 | Advanced Semiconductor Engineering, Inc. | Optical module |
WO2023063920A1 (en) * | 2021-10-12 | 2023-04-20 | Silc Technologies, Inc. | Walk-off compensation in remote imaging systems |
WO2023069146A1 (en) | 2021-10-18 | 2023-04-27 | Analog Photonics LLC | Optical phased array light shaping |
JP2023092142A (ja) * | 2021-12-21 | 2023-07-03 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光検出装置、および測距装置 |
CN115469404A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-12-13 | 大连理工大学 | 二维高速光电转换阵列芯片 |
US11623658B1 (en) * | 2022-05-19 | 2023-04-11 | Aurora Operations, Inc. | System and method for generating information on remainder of measurement using sensor data |
US20230375713A1 (en) * | 2022-05-20 | 2023-11-23 | Ours Technology, Llc | Lidar with switchable local oscillator signals |
US20230400628A1 (en) * | 2022-06-14 | 2023-12-14 | Raytheon Company | Photonic integrated circuit multi-wavelength phase modulator networks |
US11874376B1 (en) * | 2022-08-18 | 2024-01-16 | Aurora Operations, Inc. | LIDAR sensor system |
WO2024108407A1 (zh) * | 2022-11-22 | 2024-05-30 | 华为技术有限公司 | 一种光信号处理装置、光芯片、探测装置和终端 |
US11940567B1 (en) * | 2022-12-01 | 2024-03-26 | Aurora Operations, Inc. | Light detection and ranging (LIDAR) sensor system including integrated light source |
CN117554972B (zh) * | 2023-06-20 | 2024-04-30 | 之江实验室 | 多波束微波光子相控阵雷达探测方法和系统 |
CN117330047B (zh) * | 2023-10-25 | 2024-09-06 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种光纤陀螺用多功能混合集成光学芯片 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61198930U (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-12 | ||
JPS6287944A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光走査装置 |
JPH08320507A (ja) * | 1995-05-25 | 1996-12-03 | Fujikura Ltd | 空間型光偏向素子 |
JPH09304798A (ja) * | 1996-05-13 | 1997-11-28 | Minolta Co Ltd | 光偏向器 |
US20100187442A1 (en) * | 2008-07-29 | 2010-07-29 | University Of Washington | Beam generation and steering with integrated optical circuits for light detection and ranging |
JP2012508908A (ja) * | 2008-11-14 | 2012-04-12 | ケンブリッジ エンタープライズ リミテッド | 光ビームステアリング装置 |
JP2020510882A (ja) * | 2017-03-01 | 2020-04-09 | ポイントクラウド インコーポレイテッドPointcloud Inc. | モジュラー三次元光学検知システム |
Family Cites Families (52)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7421321B2 (en) | 1995-06-07 | 2008-09-02 | Automotive Technologies International, Inc. | System for obtaining vehicular information |
US5543805A (en) * | 1994-10-13 | 1996-08-06 | The Boeing Company | Phased array beam controller using integrated electro-optic circuits |
US5682229A (en) * | 1995-04-14 | 1997-10-28 | Schwartz Electro-Optics, Inc. | Laser range camera |
US6961166B2 (en) * | 2003-05-30 | 2005-11-01 | Jds Uniphase Corporation | Optical digital external modulator |
JP2006267201A (ja) | 2005-03-22 | 2006-10-05 | National Institute Of Information & Communication Technology | 位相連続光fsk変調方法,位相連続光fsk変調器 |
US7532311B2 (en) * | 2005-04-06 | 2009-05-12 | Lockheed Martin Coherent Technologies, Inc. | Efficient lidar with flexible target interrogation pattern |
CN100385330C (zh) | 2005-05-26 | 2008-04-30 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种采用光纤变维器的长线阵探测器拼接方法及装置 |
JP4631006B2 (ja) | 2005-08-24 | 2011-02-16 | 独立行政法人情報通信研究機構 | Fsk変調器の自動調整システム |
US7936448B2 (en) * | 2006-01-27 | 2011-05-03 | Lightwire Inc. | LIDAR system utilizing SOI-based opto-electronic components |
US7742152B2 (en) | 2006-06-23 | 2010-06-22 | University Of Kansas | Coherent detection scheme for FM chirped laser radar |
EP2041515A4 (en) | 2006-07-13 | 2009-11-11 | Velodyne Acoustics Inc | HIGH DEFINITION LIDAR SYSTEM |
JP2009229806A (ja) | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光変調器 |
US7986397B1 (en) | 2008-04-30 | 2011-07-26 | Lockheed Martin Coherent Technologies, Inc. | FMCW 3-D LADAR imaging systems and methods with reduced Doppler sensitivity |
CN101598794A (zh) | 2009-07-06 | 2009-12-09 | 北京航空航天大学 | 双激光器频率扫描干涉法高精度绝对距离测量仪 |
EP3786668A1 (en) | 2010-05-17 | 2021-03-03 | Velodyne Lidar, Inc. | High definition lidar system |
US8548291B2 (en) | 2010-12-29 | 2013-10-01 | Alcatel Lucent | Optical amplifier for multi-core optical fiber |
US8659748B2 (en) * | 2011-02-15 | 2014-02-25 | Optical Air Data Systems, Llc | Scanning non-scanning LIDAR |
KR102038533B1 (ko) * | 2012-06-14 | 2019-10-31 | 한국전자통신연구원 | 레이저 레이더 시스템 및 목표물 영상 획득 방법 |
WO2014043587A1 (en) | 2012-09-13 | 2014-03-20 | California Institute Of Technology | Coherent camera |
KR102350191B1 (ko) * | 2013-01-08 | 2022-01-17 | 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 | 광학 위상 어레이들 |
US9683928B2 (en) * | 2013-06-23 | 2017-06-20 | Eric Swanson | Integrated optical system and components utilizing tunable optical sources and coherent detection and phased array for imaging, ranging, sensing, communications and other applications |
US9464883B2 (en) * | 2013-06-23 | 2016-10-11 | Eric Swanson | Integrated optical coherence tomography systems and methods |
US9625580B2 (en) | 2014-01-03 | 2017-04-18 | Princeton Lightwave, Inc. | LiDAR system comprising a single-photon detector |
US9104086B1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-08-11 | Sandia Corporation | Method and apparatus of wide-angle optical beamsteering from a nanoantenna phased array |
US9753351B2 (en) * | 2014-06-30 | 2017-09-05 | Quanergy Systems, Inc. | Planar beam forming and steering optical phased array chip and method of using same |
US10739457B1 (en) | 2014-11-19 | 2020-08-11 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Laser radar, and light receiving method of laser radar |
EP3029783B1 (en) | 2014-12-01 | 2020-03-04 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Multi-channel tunable laser |
TWI514193B (zh) | 2014-12-25 | 2015-12-21 | Univ Nat Sun Yat Sen | 動作感測裝置 |
ES2959422T3 (es) | 2015-01-10 | 2024-02-26 | Leia Inc | Guía de luz acoplada a red |
US10330777B2 (en) * | 2015-01-20 | 2019-06-25 | Digilens Inc. | Holographic waveguide lidar |
EP3271747B1 (en) * | 2015-03-17 | 2022-05-25 | Cornell University | Depth field imaging apparatus, methods, and applications |
JP6871560B2 (ja) | 2015-03-31 | 2021-05-12 | 日本電気株式会社 | 光集積回路、および光集積回路の制御方法 |
EP4425153A2 (en) * | 2015-06-12 | 2024-09-04 | Pacific Biosciences Of California, Inc. | Integrated target waveguide devices and systems for optical coupling |
KR20170008975A (ko) * | 2015-07-15 | 2017-01-25 | 한국과학기술원 | 펨토초 레이저의 광빗을 이용한 대기 중의 위상 노이즈의 자동 보상을 통한 자유공간 가간섭 광통신 장치 및 방법 |
WO2017151843A1 (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-08 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Naval | Chip-scale two-dimensionai optical phased array with simplified controls |
US10634973B2 (en) * | 2016-08-02 | 2020-04-28 | University Of Southern California | Two-dimensional optical phased array |
KR102559580B1 (ko) * | 2016-08-17 | 2023-07-25 | 삼성전자주식회사 | 광 조향용 OPA, 및 그 OPA를 구비한 LiDAR 시스템 |
US10655936B2 (en) * | 2016-10-28 | 2020-05-19 | Rosemount Aerospace Inc. | Coordinating multiple missile targeting via optical inter-missile communications |
US10527906B2 (en) * | 2017-01-27 | 2020-01-07 | Analog Photonics LLC | Thermal phase shifters for optical phased arrays |
US11003045B2 (en) * | 2017-01-31 | 2021-05-11 | Analog Photonics LLC | Phase front shaping in one and two-dimensional optical phased arrays |
CN106918814B (zh) | 2017-04-26 | 2019-08-23 | 哈尔滨工业大学 | 基于双平行mzm的超宽带梯状fm/cw激光雷达测距系统 |
JP2019036618A (ja) * | 2017-08-14 | 2019-03-07 | 富士通株式会社 | 光モジュール及びその制御方法 |
US10401883B2 (en) * | 2018-01-11 | 2019-09-03 | Eric Swanson | Optical probe using multimode optical waveguide and proximal processing |
US10591802B2 (en) * | 2018-01-18 | 2020-03-17 | Litexel Inc. | On-chip optical phased array using a serial grating antenna design |
DE112019000242T5 (de) * | 2018-01-31 | 2020-09-03 | Robert Bosch Gmbh | Segmentierter digital-optischer Phasenschieberwandler |
KR102501469B1 (ko) * | 2018-02-02 | 2023-02-20 | 삼성전자주식회사 | 빔 스티어링 장치를 포함한 시스템 |
US11614543B2 (en) | 2018-10-09 | 2023-03-28 | GM Global Technology Operations LLC | Transimpedance amplifier for Lidar system |
SG10201811769XA (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-29 | Advanced Micro Foundry Pte Ltd | Light detecting and ranging (lidar) devices and the like |
CN109991582B (zh) * | 2019-03-13 | 2023-11-03 | 上海交通大学 | 硅基混合集成激光雷达芯片系统 |
CN114207462A (zh) * | 2019-07-10 | 2022-03-18 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 光学天线、光学相控阵发射机及激光雷达系统 |
WO2021019906A1 (ja) * | 2019-07-26 | 2021-02-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 測距装置、情報処理方法、および情報処理装置 |
EP4020015A4 (en) * | 2019-08-20 | 2022-10-19 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | DISTANCE MEASURING APPARATUS, INFORMATION PROCESSING METHOD AND INFORMATION PROCESSING DEVICE |
-
2018
- 2018-02-28 US US16/489,915 patent/US11585899B2/en active Active
- 2018-02-28 EP EP18710715.6A patent/EP3589974A2/en active Pending
- 2018-02-28 WO PCT/US2018/020271 patent/WO2018160729A2/en unknown
- 2018-02-28 JP JP2019568587A patent/JP7140784B2/ja active Active
- 2018-03-01 TW TW107106873A patent/TWI801364B/zh active
- 2018-03-01 TW TW111134879A patent/TWI827259B/zh active
- 2018-03-01 TW TW107106872A patent/TWI789377B/zh active
- 2018-03-01 TW TW107106867A patent/TWI780120B/zh active
-
2022
- 2022-09-08 JP JP2022142981A patent/JP2022168123A/ja active Pending
-
2023
- 2023-01-13 US US18/096,871 patent/US20230140940A1/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61198930U (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-12 | ||
JPS6287944A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光走査装置 |
JPH08320507A (ja) * | 1995-05-25 | 1996-12-03 | Fujikura Ltd | 空間型光偏向素子 |
JPH09304798A (ja) * | 1996-05-13 | 1997-11-28 | Minolta Co Ltd | 光偏向器 |
US20100187442A1 (en) * | 2008-07-29 | 2010-07-29 | University Of Washington | Beam generation and steering with integrated optical circuits for light detection and ranging |
JP2012508908A (ja) * | 2008-11-14 | 2012-04-12 | ケンブリッジ エンタープライズ リミテッド | 光ビームステアリング装置 |
JP2020510882A (ja) * | 2017-03-01 | 2020-04-09 | ポイントクラウド インコーポレイテッドPointcloud Inc. | モジュラー三次元光学検知システム |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
井上 大介 ET AL.: "光マルチプレクサと回折格子による光集積回路型光スキャナーの実現", 2016年 第77回応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集, JPN6023010294, pages 4 - 12, ISSN: 0005145387 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018160729A2 (en) | 2018-09-07 |
TWI780120B (zh) | 2022-10-11 |
JP7140784B2 (ja) | 2022-09-21 |
JP2020510882A (ja) | 2020-04-09 |
TWI789377B (zh) | 2023-01-11 |
TW202305404A (zh) | 2023-02-01 |
US11585899B2 (en) | 2023-02-21 |
EP3589974A2 (en) | 2020-01-08 |
TW201901184A (zh) | 2019-01-01 |
WO2018160729A3 (en) | 2018-11-29 |
TWI827259B (zh) | 2023-12-21 |
US20190391243A1 (en) | 2019-12-26 |
TW201843071A (zh) | 2018-12-16 |
US20230140940A1 (en) | 2023-05-11 |
TWI801364B (zh) | 2023-05-11 |
TW201843070A (zh) | 2018-12-16 |
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