JP7412671B2

JP7412671B2 - 光学装置の放熱

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Publication number: JP7412671B2
Application number: JP2023534279A
Authority: JP
Inventors: フェッラーラ・ジェームズ・ジュニア; リン・セン
Original assignee: Aurora Operations Inc
Current assignee: Aurora Operations Inc
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2024-01-15
Anticipated expiration: 2041-12-07
Also published as: KR20240053670A; US11953628B2; CA3201615A1; CA3224880A1; JP2024026292A; WO2022125565A1; EP4256399A1; KR102660577B1; JP7487909B2; US20230003848A1; KR20230101909A; CA3201615C; JP2023549421A

Description

関連出願についての相互参照
本出願は、２０２０年１２月０７日付で出願された米国仮出願第６３／１２２，１４６号についての優先権を主張する２０２１年１２月０５日付で出願された米国特許出願第１７／５４２，４５９号についての優先権を主張する。米国出願第１７／５４２，４５９号、および第６３／１２２，１４６号は、本明細書に参照として含まれる。

本開示は、一般に光学に関するものであって、具体的には、光検出および距離測定（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＲａｎｇｉｎｇ、ＬＩＤＡＲ）に関する。

周波数変調連続波（ＦＭＣＷ、ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｅｄＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）ＬＩＤＡＲは、周波数変調されたコリメートされた光ビームをターゲットに向けてオブジェクトの距離と速度を直接測定する。ターゲットの距離および速度情報は、ＦＭＣＷＬＩＤＡＲ信号から得られる。ＬＩＤＡＲ信号の精度を高める設計および技術が好ましい。

自動車産業は、現在、特定の状況で車両を制御するための自律機能を開発している。ＳＡＥ国際規格Ｊ３０１６によると、レベル０（自律なし）からレベル５（あらゆる条件で運転者入力なしで操作できる車両）まで、６レベルの自律性の範囲がある。自律機能を有する車両は、センサーを用いて車両が走行する環境を感知する。センサーからデータを取得して処理することによって、車両は、環境を探索することができる。自律車両には、環境を感知するための１つ以上のＬＩＤＡＲ装置が含まれ得る。

本開示の実施形態は、ビーム、導波管、加熱要素、および熱伝導性ストリップを含む熱－光位相シフターを含む。ビームは、クラッディング層に形成され、キャビティ（Ｃａｖｉｔｙ）の上にぶら下がっている。導波管は、ビーム内に少なくとも部分的に配置される。加熱要素は、ビーム内に少なくとも部分的に配置される。熱伝導性ストリップは、ビーム上に配置され、熱伝導性ストリップは、ビームから熱を分散させるように配列される。

一実施形態において、熱－光位相シフターは、キャビティの上にビームをぶら下げるように構成される複数の側面アームをさらに含む。複数の側面アームのそれぞれは、ビームとクラッディング層の残りの部分との間に結合される。

一実施形態において、ビームの第１側面上の複数の側面アームのうちの少なくとも２つは、クラッディング層の第１開口によって隔離される。ビームの第２側面上の複数の側面アームのうちの少なくとも２つは、クラッディング層の第２開口によって隔離される。複数の側面アームのそれぞれは、クラッディング層内に形成される。

一実施形態において、熱－光位相シフターは、クラッディング層上に配置される複数の熱伝導性パッドをさらに含む。熱－光位相シフターは、また、熱伝導性ストリップと複数の熱伝導性パッドとの間にそれぞれ結合された複数の熱伝導性フィンガーをさらに含む。複数の熱伝導性フィンガーのうちの少なくとも１つは、熱伝導性ストリップから複数の熱伝導性パッドのうち、対応する１つにわたって特定の方向に延長される。

一実施形態において、熱－光位相シフターは、基板層および複数の熱伝導性ビアをさらに含む。クラッディング層は、基板層上に配置される。複数の熱伝導性ビアは、クラッディング層に配置され、基板層を複数の熱伝導性パッドのうち、少なくとも１つに熱的に結合するように構成される。

一実施形態において、熱伝導性ストリップは、金属を含む。

一実施形態において、熱－光位相シフターは、基板層をさらに含む。クラッディング層は、基板層上に配置され、キャビティは、基板層に形成され、空気によりビームを基板層から熱的に隔離するように配置される。

一実施形態において、加熱要素は、導波管と熱伝導性ストリップとの間に配置される。導波管は、ビームを基準にして特定の方向に配置される。

一実施形態において、加熱要素は、クラッディング層に配置され、ビームを基準にして特定の方向に位置し、導波管に熱を伝達するように配置される。

一実施形態において、導波管は、シリコンまたは窒化ケイ素を含む。クラッディング層は、二酸化ケイ素から形成される。加熱要素は、抵抗加熱要素であり、窒化チタンから形成される。

一実施形態において、クラッディング層の一部は、導波管と加熱要素との間に配置される。

一実施形態において、熱－光位相シフターは、シリコン基板である基板層をさらに含む。

本開示の実施形態は、熱－光位相シフターとヒートシンクを含むＬＩＤＡＲ装置を含む。熱－光位相シフターは、ビーム、導波管、加熱要素、および熱伝導性構造を含む。ビームは、クラッディング層に形成され、キャビティの上にぶら下がっている。導波管は、ビーム内に少なくとも部分的に配置される。加熱要素は、ビーム内に少なくとも部分的に配置される。熱伝導性構造は、ビーム上に配置される。熱伝導性構造は、ビームから熱を分散させるように配置される。ヒートシンクは、熱－光位相シフターと結合され、熱伝導性構造から熱を分散させるように構成される。

一実施形態において、熱－光位相シフターは、シリコン基板層およびキャビティをさらに含む。キャビティは、シリコン基板層からビームを熱的に隔離するためにシリコン基板に形成される。

一実施形態において、熱伝導性構造は、ビーム上の特定の方向に配置された熱伝導性ストリップを含む。熱伝導性構造は、熱伝導性ストリップに結合された複数の熱伝導性パッドを含む。ヒートシンクは、少なくとも１つの熱伝導性パッドと結合される。

一実施形態において、ヒートシンクは、はんだボール、銀ペースト、セラミックヒートスプレッダ、または能動冷却器のうち、少なくとも１つを含む。

一実施形態において、熱伝導性構造は、金属を含む。

一実施形態において、熱－光位相シフターは、キャビティの上にビームをぶら下げるように構成された複数の側面アームをさらに含む。複数の側面アームのそれぞれは、ビームとクラッディング層との間に結合される。

本開示の実施形態は、ＬＩＤＡＲセンサーおよび制御システムを含む自律車両を含む。ＬＩＤＡＲセンサーは、熱－光位相シフターおよびヒートシンクを含む。熱－光位相シフターは、ビーム、導波管、加熱要素、および熱伝導性構造を含む。ビームは、クラッディング層に形成され、キャビティの上にぶら下がっている。導波管は、ビーム内に少なくとも部分的に配置される。加熱要素は、ビーム内に少なくとも部分的に配置される。熱伝導性構造は、ビーム上に配置される。熱伝導性構造は、ビームから熱を分散させるように配置される。ヒートシンクは、熱－光位相シフターと結合され、熱伝導性構造から熱を分散させるように構成される。制御システムは、ＬＩＤＡＲ送信ビームの反射であるリターンビームに応答して自律車両を制御するように構成される。

一実施形態において、自律車両は、加熱要素を介して駆動される電流を変調することによって、導波管を介して伝播するＬＩＤＡＲ送信ビームの位相を変調するように構成される加熱モジュールをさらに含む。

一実施形態において、熱－光位相シフターは、クラッディング層上に配置された熱伝導性パッドを含み、熱伝導性パッドは、熱伝導性ストリップに結合され、熱伝導性パッドは、少なくとも１つのビアを介してヒートシンクに結合される。

本発明の非限定的かつ非包括的な実施形態は、以下の図面を参照して説明され、ここで特に明示されない限り、同様の参照番号は、様々な図面全体にわったて同様の部分を指す。

ないし本開示の実施形態によるぶら下がった熱－光位相シフターを示す。

本開示の実施形態によるぶら下がった熱－光位相シフターに適用される加熱モジュールを示す。

本開示の実施形態によるぶら下がった熱－光位相シフターに適用されるヒートシンクを示す。

本開示の実施形態による例示的なセンサーのアレイを含む自律車両を示す。

本開示の実施形態による例示的なセンサーのアレイを含む自律車両の平面図を示す。

本開示の実施形態によるセンサー、ドライブトレイン、および制御システムを含む例示的な車両制御システムを示す。

光学装置（例えば、熱－光位相シフター）における放熱設計の具現が本明細書で説明される。以下の説明においては、前記具現についての完全な理解を提供するためにいくつかの詳細が提示される。しかし、関連技術分野の技術者は、本明細書に記載の技術が１つ以上の特定の詳細を除いて、または他の方法、要素または材料などを使用して実行できることを認識するであろう。他の場合においては、周知の構造、材料または作業は、特定の態様を不明瞭にすることを避けるために詳細に表示または説明されていない。

本明細書全体にわたって「１つの実施形態」または「実施形態」についての言及は、実施形態に関して説明されている特定の特徴、構造、または特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたって、様々な位置で「１つの実施形態」または「実施形態」という語句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指しているわけではない。また、特定の特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施形態で任意の適切な方法で結合され得る。

本明細書全体にわたって、いくつかの技術用語が使用される。これらの用語は、本明細書で具体的に定義されていないか、または使用文脈が明確に別段の意味を持たない限り、当該用語が由来した技術分野における一般的な意味を取るべきである。本開示の目的のために、「自律車両（ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＶｅｈｉｃｌｅ）」という用語は、ＳＡＥ国際規格Ｊ３０１６の任意の自律性レベルで自律機能を有する車両を含む。

光導波管における温度は、光位相制御のような所望の機能を達成するために操作される必要があり得る。例示的な文脈において、導波管を介して伝播する光の位相は、導波管の温度によって変化できる。したがって、熱チューニング効率（ＴｈｅｒｍａｌＴｕｎｉｎｇＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）および熱帯域幅（ＴｈｅｒｍａｌＢａｎｄｗｉｄｔｈ）などの熱動作（ＴｈｅｒｍａｌＢｅｈａｖｉｏｒ）は、特定の用途に重要であり、多くの場合、慎重な設計および最適化が要求される。

本開示の実施形態は、導波管を介して伝播する光の位相特性を制御するぶら下がった熱－光位相シフターから熱を分散および消滅させるように配列された熱伝導性構造を含む。熱伝導性構造は、熱伝導性ストリップ、熱伝導性パッド、熱伝導性側面アーム（ＬａｔｅｒａｌＡｒｍ）および／または熱伝導性ビア（Ｖｉａ）を含み得る。熱伝導性構造は、金属性であり得る。熱－光位相シフターは、クラッディング層に形成されたビームを通過する導波管および加熱要素を含む。ビームは、ビームを熱的に隔離し、導波管の温度制御を補助するために空気で満たされたキャビティの上にぶら下がっている。導波管周辺の放熱機能を変更することは、導波管の熱動作に影響を与える。

本開示の実施形態は、ＬＩＤＡＲ装置によって放出される（赤外線）光の位相を変調するために選択的に加熱および冷却される導波管を含む熱－光位相シフターを含む光検出および距離測定（ＬＩＤＡＲ）装置を含み得る。ＬＩＤＡＲ装置は、自律車両または自律車両用システムに含まれ得る。

図１ａは、本開示の実施形態によって熱を拡散させるように配列された熱伝導性構造を有する熱－光位相シフター１００の斜視図を示す。熱－光位相シフター１００は、干渉計、共振器、変調器、ＬＩＤＡＲ、通信およびコンピューティングなどの様々な技術に使用できる。熱－光位相シフター１００は、光導波管の特性を熱的に操作することによって、例えば、光導波管の熱効率および熱帯域幅をチューニングするように構成される。一実施形態によると、熱－光位相シフター１００は、ビーム１０２、加熱要素１０４、導波管１０６、および熱伝導性構造１０８を含む。

一実施形態によると、ビーム１０２は、ぶら下がり、周囲の構造から部分的に熱的に隔離される。一実施形態によると、ビーム１０２の熱的隔離は、ビーム１０２が導波管１０２の動作をサポートするために比較的安定した熱環境を提供することを可能にする。一実施形態によると、ビーム１０２は、基板層１１２上に配置、蒸着または接合されるクラッディング層１１０から形成される。一実施形態によると、クラッディング層１１０は、例えば、１．４［Ｗ／（ｍ＊Ｋ）］（ケルビン当たりメートル当たりワット）の熱伝導率を有し得る二酸化ケイ素から形成され得る。基板層１１２は、シリコンであり得、１３０［Ｗ／（ｍ＊Ｋ）］の熱伝導率を有し得る。

一実施形態によると、ビーム１０２は、複数の側面アーム１１６を有するクラッディング層１１０の非－ビーム部分（Ｎｏｎ－ＢｅａｍＰｏｒｔｉｏｎ）１１４からぶら下がっている。一実施形態によると、側面アーム１１６は、ビーム１０２の縦軸を横方向に横切るように配列される。一実施形態によると、側面アーム１１６は、ビーム１０２を支持し、ビーム１０２をクラッディング層１１０の非－ビーム部分１１４に接続するように構成される。一実施形態によると、ビーム１０２は、ビーム１０２の各側面で側面アーム１１６を互いに分離する複数の開口１１８を有するクラッディング層１１０の非－ビーム部分１１４から熱的に隔離される。一実施形態によると、開口１１８は、クラッディング層１１０によって延長され、キャビティ１２０に結合される。一実施形態によると、キャビティ１２０は、基板層１１２内に形成され、空気で満たされたボイド（Ｖｏｉｄ）であり、基板層１１２からビーム１０２を熱的に隔離するように構成される。

一実施形態によると、導波管１０６は、ビーム１０２を介して縦方向に信号を送信するように構成される。一実施形態によると、導波管１０６は、１８×１０^－５［１／Ｋ］（カルビン当たり）の熱－光係数を有し得るシリコンで形成された光導波管である。一実施形態によると、導波管１０６は、２．４５×１０^－５［１／Ｋ］の熱－光係数を有し得る窒化ケイ素から形成された光導波管である。一実施形態によると、導波管１０６は、クラッディング層１１０内のビーム１０２内および加熱要素１０４とキャビティ１２０との間に配置または埋め込まれる。導波管１０６は、クラッディング層１１０よりも高い屈折率を有する。

一実施形態によると、加熱要素１０４は、導波管１０６に熱的に影響を与えるように構成される。一実施形態によると、加熱要素１０４は、導波管１０６と熱伝導性構造１０８との間のビーム１０２内に縦方向に配置され、導波管１０６の熱特性を調整するために導波管１０６の温度を操作するように構成される。一実施形態によると、導波管１０６の温度を調整することは、熱－光位相シフター１００の熱効率および帯域幅を調整する。一実施形態によると、加熱要素１０４は、２．３×１０^６［Ｓ／ｍ］（メートル当たりジーメンズ）の電気伝導度を有し得る窒化チタンを含むか、またはそれから形成される。一実施形態によると、他の抵抗材料も加熱要素１０４を構成して導波管１０６の温度を操作するために使用できる。一実施形態において、加熱要素１０４は、導波管１０６と熱伝導性構造１０８との間に位置する。一実施形態において、導波管１０６は、加熱要素１０４と熱伝導性構造１０８との間に位置する。

一実施形態によると、熱伝導性構造１０８は、ビーム１０２から熱を分散させるように配列される。熱伝導性構造１０８は、ビーム１０２に縦方向に配置され、キャビティ１２０から遠い側に位置する。一実施形態によると、熱伝導性構造１０８は、熱伝導性材料のストリップで形成される。一実施形態によると、熱伝導性構造１０８は、導電性トレースと同様に形成される。一実施形態によると、熱伝導性構造１０８は、ビーム１０２上に蒸着した金属ストリップであり、ビーム１０２から上方に熱を分散させるように構成される。様々な実施形態によると、熱伝導性構造１０８は、金、銅、タングステンまたは他の金属または熱伝導性材料で構成される。

図１ｂは、本開示の実施形態による熱－光学位相シフター１００の正面図を示す。図示のように、一実施形態によると、キャビティ１２０は、基板層１１２に形成され得、ビーム１０２よりも広い幅を有し得る。一実施形態によると、キャビティ１２０の幅は、基板層１１２からビーム１０２を熱的に隔離するために、開口１１８の幅と結合されたビーム１０２の（横方向）幅よりも広い。

図１ｃは、一実施形態による熱－光位相シフター１００の平面図を示す。図示のように、一実施形態によると、キャビティ１２０は、ビーム１０２の長さに対して空気との断熱（ＴｈｅｒｍａｌＩｓｏｌａｔｉｏｎ）を提供するために、ビーム１０２の縦方向の長さほど長いか、またはそれより長い長さを有し得る。

図２ａ～図２ｃは、本開示の実施形態による熱伝導性構造２０２を有する熱－光位相シフター２００の様々な図を示す。一実施形態によると、熱伝導性構造２０２は、熱伝導性ストリップ２０４、複数の熱伝導性パッド２０６、および複数の熱伝導性フィンガー２０８を含み得る。

一実施形態によると、熱伝導性構造２０２は、クラッディング層１１０上に配置される。様々な実施形態によると、熱伝導性構造２０２は、銅、金、タングステン、他の金属、またはその他の熱伝導性材料から形成される。一実施形態によると、熱伝導性構造２０２は、ビーム１０２から熱を分散させるように構成される。

一実施形態によると、熱伝導性ストリップ２０４は、熱伝導性構造１０８（図１に示す）である。

一実施形態によると、熱伝導性パッド２０６は、クラッディング層１１０の非－ビーム部分１１４上に配置された長方形の構造である。一実施形態によると、熱伝導性パッド２０６は、側面アーム１１６に近接したクラッディング層１１０上に配置される。一実施形態によると、熱伝導性パッド２０６は、それぞれの側面アーム１１６に近接して配置される。熱伝導性パッドは、放熱のための追加の表面領域および追加の熱接続またはカプリング（例えば、はんだボール、ビアなど）のための表面領域を提供することができる。

一実施形態によると、熱伝導性フィンガー２０８は、熱伝導性ストリップ２０４と熱伝導性パッド２０６との間のクラッディング層１１０上に配置される。一実施形態によると、熱伝導性フィンガー２０８は、熱伝導性ストリップ２０４から熱伝導性パッド２０６に向かって側面に延長される。一実施形態によると、熱伝導性フィンガー２０８は、側面アーム１１６上に配置され、これによって支持される。実施形態のうちの１つによると、熱伝導性フィンガー２０８は、ビーム１０２からの熱消失をサポートするために熱伝導性ストリップ２０４から熱伝導性パッド２０６に熱を伝達するように構成される。

図３ａ～図３ｃは、本開示の実施形態による熱－光位相シフター３００を示す。一実施形態によると、熱－光位相シフター３００は、熱伝導性ストリップ２０４、熱伝導性パッド２０６、熱伝導性フィンガー２０８、および熱伝導性ビア３０４を含む熱伝導性構造３０２を含む。一実施形態によると、熱伝導性ビア３０４は、クラッディング層１１０内に配置される。一実施形態によると、熱伝導性ビア３０４は、熱伝導性パッド２０６から基板層１１２に延長される。一実施形態によると、熱伝導性ビア３０４は、熱伝導性パッド２０６を基板層１１２に結合してビーム１０２から熱を分散させる。熱伝導性ビア３０４は、熱伝導性構造３０２の残りの部分を形成するために使用される第２金属とは異なる第１金属を使用して形成され得る。例えば、一実施形態によると、熱伝導性ビア３０４は、タングステンで形成され得、熱伝導性パッド２０６は、銅または金で形成され得る。本開示の実施形態によると、熱伝導性構造３０２は、ビーム１０２がキャビティ１２０を有する基板層１１２から熱的に絶縁されている間、ビーム１０２が開口１１８を有するクラッディング層１１０の非－ビーム部分１１４から熱的に隔離される間、ビーム１０２から熱を放散するように構成される。

図４ａおよび図４ｂは、熱－光位相シフターの熱的特性を調整するために使用できる追加の例示的な構成要素を示す。

図４ａは、本開示の実施形態による熱－光位相シフター４００の側断面図を示す。熱－光位相シフター４００は、熱－光位相シフター１００、２００および／または３００の実装であり得る。一実施形態によると、熱－光位相シフター４００は、加熱要素１０４を駆動するように構成された加熱モジュール４０２を含む。一実施形態によると、加熱モジュール４０２は、熱信号４０４に応答して加熱要素１０４を介して電流を選択的に駆動する。熱信号４０４は、アナログまたはデジタル制御信号であり得る。加熱モジュール４０２は、１つ以上のトランジスタを含み得る。加熱モジュール４０２は、加熱要素１０４の反対側の端部に結合され、導波管１０６に熱を伝達するために加熱要素１０４を介して電流を駆動する。したがって、加熱モジュール４０２は、加熱要素１０４の第１部分および加熱要素１０４の第１部分に対向する加熱要素１０４の第２部分に結合され得る。電圧電位は、加熱要素１０４の両端に存在し得る。導波管１０６の加熱または冷却は、導波管１０６を介して伝播する光の位相を変えることができる。入力光４０６は、導波管１０６の入力端部で導波管１０６によって受信される。入力光４０６は、導波管１０６を介して伝播し、出力端部を出力光４０８として出射する。出力光４０８の位相は、加熱要素１０４によって導波管１０６に伝達された熱に応じて変わり得る。したがって、加熱モジュール４０２は、加熱要素１０４を介して駆動される電流を変調することによって、導波管１０６を介して伝播する光の位相を変調するように構成され得る。入力光４０６は、赤外線であり得る。入力光４０６は、近赤外線であり得る。

図４ｂは、本開示の実施形態による熱－光位相シフター４２０の側断面図を示す。熱－光位相シフター４２０は、熱－光位相シフター１００、２００および／または３００の実装であり得る。一実施形態によると、熱－光位相シフター４２０は、１つ以上の熱コネクタ４２６を有する熱伝導性構造４２４に結合されたヒートシンク４２２を含む。様々な実施形態によると、ヒートシンク４２２は、はんだボール、銀ペースト、セラミックヒートスプレッダ、および／または１つ以上の能動冷却器で具現できる。熱コネクタ４２６は、１つ以上の金属層、１つ以上の熱伝導性ビア、または金属層と熱伝導性ビアの組み合わせを含み、熱伝導性構造４２４をヒートシンク４２２に熱的に結合し得る。

図５ａは、本開示の態様によるＬＩＤＡＲ装置の図１ａ～図４ｂの熱－光位相シフターを含み得る例示的な自律車両５００を示す。図示された自律車両５００は、自律車両５００の動作を制御する目的で自律車両の外部環境の１つ以上のオブジェクトをキャプチャし、キャプチャされた１つ以上のオブジェクトに関連するセンサーデータを生成するように構成されたセンサーアレイを含む。図５ａは、センサー５３３Ａ、５３３Ｂ、５３３Ｃ、５３３Ｄおよび５３３Ｅを示す。図５ｂは、センサー５３３Ａ、５３３Ｂ、５３３Ｃ、５３３Ｄおよび５３３Ｅに加えて、センサー５３３Ｆ、５３３Ｇ、５３３Ｈおよび５３３Ｉを含む自律車両５００の平面図を示す。任意のセンサー５３３Ａ、５３３Ｂ、５３３Ｃ、５３３Ｄ、５３３Ｅ、５３３Ｆ、５３３Ｇ、５３３Ｈおよび／または５３３Ｉは、図１ａ～図４ｂの熱－光位相シフター設計を含むＬＩＤＡＲ装置を含み得る。図５ｃは、自律車両５００のための例示的なシステム５９９のブロック図を示す。例えば、自律車両５００は、エネルギーソース５０６によって動力の供給を受け、ドライブトレイン５０８に電力を提供できる原動機５０４を含むパワートレイン５０２を含み得る。自律車両５００は、方向制御５１２、パワートレイン制御５１４、およびブレーキ制御５１６を含む制御システム５１０をさらに含み得る。自律車両５００は、人および／または貨物を輸送することができ、様々な異なる環境で走行することができる車両を含む多くの異なる車両として具現できる。前述のコンポーネント５０２～５１６は、これらのコンポーネントが使用される車両のタイプによって広範囲に変化する可能性があることを理解するであろう

例えば、以下で説明する実施形態は、自動車、バン、トラック、またはバスなどの車輪付き陸上車両に焦点を合わせる。このような実施形態において、原動機５０４は、（その中でも）１つ以上の電気モータおよび／または内燃機関を含み得る。エネルギーソースは、例えば、燃料システム（例えば、ガソリン、ディーゼル、水素を提供）、バッテリーシステム、ソーラーパネルまたは他の再生エネルギーソースおよび／または燃料電池システムを含み得る。ドライブトレイン５０８は、原動機５０４の出力を車両運動に変換するのに適したトランスミッションおよび／または任意の他の機械駆動コンポーネントとともにホイールおよび／またはタイヤを含み得るだけでなく、自律車両５００を制御可能に停止または減速するように構成される１つ以上のブレーキおよび自律車両５００の軌跡を制御するのに適した方向またはステアリングコンポーネント（例えば、自律車両５００の１つ以上のホイールが車両の縦軸に対するホイールの回転平面の角度を変更するために、一般に垂直軸を中心に旋回することを可能にするラックおよびピニオンステアリング接続装置）を含み得る。一部の実施形態において、パワートレインとエネルギーソースの組み合わせが使用できる（例えば、電気／ガスハイブリッド車両の場合）。一部の実施形態において、複数の電気モータ（例えば、個々の車輪または車軸専用）を原動機として使用できる。

方向制御５１２は、自律車両５００が望む軌跡に沿うことができるように、方向またはステアリングコンポーネントからフィードバックを制御かつ受信するための１つ以上のアクチュエーターおよび／またはセンサーを含み得る。パワートレイン制御５１４は、パワートレイン５０２の出力を制御するように構成され得るが、例えば、原動機５０４の出力電力を制御し、ドライブトレイン５０８の変速機ギアを制御することによって、自律車両５００の速度および／または方向を制御できる。ブレーキ制御５１６は、自律車両５００を減速または停止させる１つ以上のブレーキ、例えば、車両のホイールに結合されたディスクまたはドラムブレーキを制御するように構成され得る。

オフロード車両、オールテレーン（Ａｌｌ－Ｔｅｒｒａｉｎ）またはトラック車両、または建設装備を含むが、これらに限定されない他の車両タイプは、必然的に、本開示の利点を有する通常の技術者であれば理解する他のパワートレイン、ドライブトレイン、エネルギーソース、方向制御、パワートレイン制御、およびブレーキ制御を活用する。また、一部の実施形態において、一部のコンポーネントは、結合され得るが、例えば、車両の方向制御は、主に１つ以上の原動機の出力を変更することによって処理できる。したがって、本明細書に開示された実施形態は、車輪付き陸上自律車両で本明細書に説明された技術の特定の用途に限定されない。

図示の実施形態において、自律車両５００についての自律制御は、車両制御システム５２０で具現され、これは、処理ロジック５２２内の１つ以上のプロセッサおよび１つ以上のメモリ５２４を含み得、処理ロジック５２２は、メモリ５２４に格納されたプログラムコード（例えば、命令５２６）を実行するように構成される。処理ロジック５２２は、例えば、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）および／または中央処理装置（ＣＰＵ）を含み得る。車両制御システム５２０は、複数の導波管１３０を介して自律車両５００の外部環境に伝播し、受信ＬＩＤＡＲピクセルに再び反射される赤外線送信ビームの反射である赤外線リターンビームに応答して、自律車両５００のパワートレイン５０２を制御するように構成され得る。

センサー５３３Ａ～５３３Ｉは、自律車両の動作を制御するのに使用するために自律車両の周辺環境からデータを収集するのに適した様々なセンサーを含み得る。例えば、センサー５３３Ａ～５３３Ｉは、ＲＡＤＡＲユニット５３４、ＬＩＤＡＲユニット５３６、３Ｄポジショニングセンサー５３８、例えば、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＢｅｉＤｏｕ、Ｇａｌｉｌｅｏ、またはＣｏｍｐａｓｓなどの衛星航法システムを含み得る。図１ａ～図４ｂの熱－光位相シフター設計は、干渉計、変調器および／またはＬＩＤＡＲユニット５３６の共振器に含まれ得る。ＬＩＤＡＲユニット５３６は、例えば、自律車両５００の周囲に分散した複数のＬＩＤＡＲセンサーを含み得る。一部の実施形態において、３Ｄポジショニングセンサー５３８は、衛星信号を用いて地球上の車両の位置を決定し得る。センサー５３３Ａ～５３３Ｉは、選択的に１つ以上の超音波センサー、１つ以上のカメラ５４０、および／または慣性測定ユニット（ＩＭＵ）５４２を含み得る。一部の実施形態において、カメラ５４０は、静止画および／またはビデオ画像を記録することができるモノグラフィックカメラまたはステレオグラフィックカメラであり得る。カメラ５４０は、自律車両５００の外部環境にある１つ以上のオブジェクトのイメージをキャプチャするように構成されたＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサーを含み得る。ＩＭＵ５４２は、３つの方向で自律車両５００の線形および回転運動を検出できるマルチジャイロスコープおよび加速度計を含み得る。ホイールエンコーダなどの１つ以上のエンコーダ（図示せず）は、自律車両５００の１つ以上のホイールの回転をモニタリングするために使用できる。

センサー５３３Ａ～５３３Ｉの出力は、位置推定（Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）サブシステム５５２、軌跡サブシステム５５６、知覚サブシステム５５４、および制御システムインターフェース５５８を含む制御サブシステム５５０に提供できる。位置推定サブシステム５５２は、周辺環境内で、そして一般的に特定の地理的領域内で自律車両５００の位置および（また、時々「姿勢」とも呼ばれる）方向を決定するように構成され得る。自律車両の位置は、ラベル付き自律車両データ生成の一部として、同じ環境にある追加車両の位置と比較できる。知覚サブシステム５５４は、自律車両５００を囲む環境内のオブジェクトを検出、追跡、分類および／または決定するように構成され得る。軌跡サブシステム５５６は、特定のタイムフレームにわたって希望する目的地が与えられた自律車両５００についての軌跡だけでなく、環境内で静止および移動するオブジェクトの軌跡を生成するように構成され得る。一部の実施形態による機械学習モデルは、車両軌跡を生成するために活用できる。制御システムインターフェース５５８は、自律車両５００の軌跡を実施するために制御システム５１０と通信するように構成される。一部の実施形態において、機械学習モデルは、計画された軌跡を実施するために自律車両を制御するために活用できる。

図５ｃに示される車両制御システム５２０についてのコンポーネントの集合は、本質的に単なる例示であることが理解されるであろう。個々のセンサーは、一部の実施形態においては省略され得る。一部の実施形態において、図５ｃに示される異なるタイプのセンサーが自律車両を囲む環境で冗長的におよび／または異なる領域をカバーするために使用できる。一部の実施形態において、制御サブシステムの異なるタイプおよび／または組み合わせが使用できる。また、サブシステム５５２～５５８は、処理ロジック５２２およびメモリ５２４とは別のものとして示されているが、一部の実施形態において、サブシステム５５２～５５８の機能のうちの一部または全部は、メモリ５２４に常駐し、処理ロジック５２２によって行われる命令５２６などのプログラムコードで具現でき、これらのサブシステム５５２～５５８は、場合によっては、同じプロセッサおよび／またはメモリを使用して具現できることが理解されるであろう。一部の実施形態において、サブシステムは、様々な専用回路ロジック、様々なプロセッサ、様々なＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、様々なＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、様々なリアルタイムコントローラなどで具現でき、前述したように、複数のサブシステムが回路、プロセッサ、センサー、および／または他のコンポーネントを活用できる。また、車両制御システム５２０の様々なコンポーネントは、様々な方法でネットワーク化することができる。

一部の実施形態において、ソフトウェア、ハードウェア、回路ロジック、センサー、およびネットワークの様々な組み合わせを含む異なるアーキテクチャが図５ｃに示される様々なコンポーネントを具現するために使用できる。それぞれのプロセッサは、例えば、マイクロプロセッサとして具現でき、それぞれのメモリは、メインストレージだけでなく、メモリの任意の補助レベル、例えば、キャッシュメモリ、不揮発性またはバックアップメモリ（例えば、プログラマブルまたはフラッシュメモリ）、またはリードオンリーメモリを含むランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を意味し得る。また、それぞれのメモリは、例えば、大容量格納装置または他のコンピュータコントローラに格納されているような仮想メモリとして使用される任意の格納容量だけでなく、自律車両５００の他の場所に物理的に位置したメモリストレージ、例えば、プロセッサの任意のキャッシュメモリを含むものと見なすことができる。図５ｃに示される処理ロジック５２２、または完全に別個の処理ロジックは、自律制御の目的以外に自律車両５００で追加の機能を実施するために、例えば、エンターテインメントシステムを制御したり、ドア、照明、または便宜機能を操作するために使用できる。

また、追加の格納のために、自律車両５００は、また、１つ以上の大容量格納装置、例えば、リムーバブルディスクドライブ、ハードディスクドライブ、直接アクセス格納装置（「ＤＡＳＤ」）、光ドライブ（例えば、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ）、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＳｔｏｒａｇｅＤｒｉｖｅ）、ネットワーク接続ストレージ、ストレージエリアネットワーク、および／またはテープドライブなどを含み得る。また、自律車両５００は、自律車両５００が乗客から複数の入力を受信し、乗客のための出力を生成するためのユーザーインターフェース５６４、例えば、１つ以上のディスプレイ、タッチスクリーン、音声および／またはジェスチャーインターフェース、ボタン、およびその他の触覚コントロールを含み得る。一部の実施形態において、乗客からの入力は、他のコンピュータまたは電子装置を介して、例えば、モバイル装置のアプリを介して、またはウェブインターフェースを介して受信され得る。

一部の実施形態において、自律車両５００は、１つ以上のネットワーク５７０（例えば、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、ワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、無線ネットワーク、および／またはインターネットなど）と通信するのに適している１つ以上のネットワークインターフェース、例えば、ネットワークインターフェース５６２を含み得、これにより、例えば、自律車両５００が自律制御に使用するために環境およびその他のデータを受信するためのクラウドサービスなどの中央サービスを含む他のコンピュータおよび電子装置との情報通信を可能にすることができる。一部の実施形態において、１つ以上のセンサー５３３Ａ～５３３Ｉによって収集されたデータは、追加処理のためにネットワーク５７０を介してコンピューティングシステム５７２にアップロードされることができる。このような実施形態において、タイムスタンプは、アップロード前に車両データの各インスタンスに関連付けることができる。

本明細書に開示される様々な追加のコントローラおよびサブシステムだけでなく、図５ｃに示される処理ロジック５２２は、一般に、オペレーティングシステムの制御下で動作かつ実行されるか、そうでなければ以下に詳細に説明される様々なコンピュータソフトウェアアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、またはデータ構造に依存する。また、様々なアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、またはモジュールは、ネットワーク５７０を介して、例えば、分散、クラウドベース、またはクライアント－サーバコンピューティング環境で自律車両５００に結合された他のコンピュータの１つ以上のプロセッサで行い得、これにより、コンピュータプログラムの機能を実施するために必要な処理がネットワークを介して複数のコンピュータおよび／またはサービスに割り当てられる。

本明細書に記載されている様々な実施形態を具現するために実行されるルーチンは、オペレーティングシステムの一部または特定のアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、または命令シーケンス、またはそのサブセットの一部として具現されているかどうかにかかわらず、ここで「プログラムコード」と呼ばれる。プログラムコードは、一般に、様々なメモリおよび格納装置に常駐する１つ以上の命令を含み、１つ以上のプロセッサによって読み取りおよび実行されるとき、本開示の様々な態様を具現するステップまたは要素を実行するために必要なステップを実行する。また、実施形態は、完全に機能するコンピュータおよびシステムの文脈で説明されており、今後もそうであろうが、本明細書に記載されている様々な実施形態は、様々な形態のプログラム製品として配布されることができ、実施形態が実際に配布を実行するために使用される特定のタイプのコンピュータ読み取り可能な媒体に関係なく具現できることが理解されるであろう。コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、揮発性および不揮発性メモリ装置、フロッピーおよび他のリムーバブルディスク、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブ、磁気テープおよび光ディスク（例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ）のようなタイプの非一時的な媒体を含む。

また、以下で説明される様々なプログラムコードは、特定の実施形態で具現されるアプリケーションに基づいて識別できる。しかし、以下の任意の特定のプログラム命名法は、単に便宜のために使用されたものであり、したがって、本発明は、このような命名法によって識別および／または暗示された任意の特定アプリケーションでのみ使用するように制限されてはならないことを理解するべきである。また、コンピュータプログラムがルーチン、手順、方法、モジュール、オブジェクトなどで構成できる一般的に無限の数の方式とプログラム機能が通常のコンピュータ（例えば、オペレーティングシステム、ライブラリ、ＡＰＩ、アプリケーション、アプレット）内に常駐する様々なソフトウェア層の間に割り当てられる様々な方式を考慮するとき、本開示は、本明細書に記載のプログラム機能の特定の組織および割り当てに限定されないことを理解するべきである。

本開示の利点を有する当業者は、図５ｃに示される例示的な環境が本明細書に開示された実施形態を制限しようとする意図ではないことを認識するであろう。実際、当業者は、本明細書に開示された実施形態の範囲から逸脱することなく、他の代替ハードウェアおよび／またはソフトウェア環境を使用できることを認識するであろう。

本開示の実施形態において、可視光線は、約３８０ｎｍ～７００ｎｍの波長範囲を有すると定義されることができる。非可視光は、紫外線、赤外線などの可視光線領域外の波長を有する光として定義されることができる。約７００ｎｍ～１ｍｍの波長範囲を有する赤外線は、近赤外線を含む。本開示の態様において、近赤外線は、約７００ｎｍ～１．６μｍの波長範囲を有すると定義されることができる。

本開示の態様において、「透明」という用語は、９０％より大きい光透過率を有すると定義されることができる。一部の態様において、「透明」という用語は、可視光線の９０％より大きい透過率を有する物質として定義されることができる。

本明細書において、「処理ロジック」（例えば、処理ロジック７２２）という用語は、本明細書に開示されている動作を実行するための１つ以上のプロセッサ、マイクロプロセッサ、マルチコアプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および／またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡｓ）を含み得る。一部の実施形態において、メモリ（図示せず）は、演算を実行および／またはデータを格納するための命令を格納するために処理ロジックに統合される。また、処理ロジックは、本開示の実施形態に係る動作を実行するためのアナログまたはデジタル回路を含み得る。

本明細書で説明する「メモリ」または「複数のメモリ」は、１つ以上の揮発性または不揮発性メモリアーキテクチャを含み得る。「メモリ」または「複数のメモリ」は、コンピュータ読み取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報格納のための任意の方法または技術で具現された取り外し可能および取り外し不可能媒体であり得る。メモリ技術の例においては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、高精細マルチメディア／データ格納ディスクまたはその他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク格納装置、またはコンピューティング装置によってアクセスを可能にするように情報を格納するために使用できるその他の非送信媒体を含み得る。

ネットワークは、ピアツーピアネットワーク、ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（ＷｉｄｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、インターネットなどのパブリックネットワーク、プライベートネットワーク、セルラーネットワーク、無線ネットワーク、有線ネットワーク、有無線組み合わせのネットワーク、および衛星ネットワークなどの任意のネットワークまたはネットワークシステムを含むが、これらに限定されない。

通信チャネルは、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル、ＳＰＩ（ＳｅｒｉａｌＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）、Ｉ^２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ－ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＰｏｒｔ）、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、セルラーデータプロトコル（例えば、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥ、５Ｇ）、光通信ネットワーク、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰｓ）、ピアツーピアネットワーク、ＬＡＮ、ＷＡＮ、パブリックネットワーク（例えば、「インターネット」）、プライベートネットワーク、衛星ネットワークまたは他のものを用いる１つ以上の有線または無線通信を含むか、またはこれらによってルーティングされることができる。

コンピューティング装置は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット、ファブレット、スマートフォン、フィーチャーホン、サーバコンピュータなどを含み得る。サーバコンピュータは、データセンターに遠隔に位置するか、またはローカルに格納できる。

前述したプロセスは、コンピュータソフトウェアおよびハードウェアの側面で説明される。説明された技術は、機械によって実行されるときに、機械が説明された動作を行うようにする有形または非一時的な機械（例えば、コンピュータ）可読格納媒体内に具現された機械実行可能命令を構成し得る。さらに、プロセスは、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）などのハードウェア内に具現できる。

有形の非一時的な機械可読格納媒体は、機械（例えば、コンピュータ、ネットワーク装置、ＰＤＡ、製造ツール、１つ以上のプロセッサセットを有する任意の装置など）によってアクセス可能な形態の情報を提供（例えば、格納）するための任意のメカニズムを含み得る。例えば、機械可読格納媒体は、記録可能／記録不可能媒体（例えば、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク格納媒体、光格納媒体、フラッシュメモリ装置など）を含む。

要約書に説明されたものを含め、本開示の例示された実施形態についての前述の説明は、完全なものとして、または開示された正確な形態として本発明を限定することを意図していない。本発明の特定の実施形態および例示が例示的な目的で本明細書に説明されているが、関連技術分野の技術者が認識するように、本発明の範囲内で様々な修正が可能である。

このような本発明の修正は、前述の詳細な説明に照らして行われ得る。以下の特許請求の範囲で使用される用語は、本発明を明細書に開示された特定の実施形態に限定するものと解釈されてはならない。むしろ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって完全に決定されるべきであり、これは特許請求の範囲の解釈の確立された原則に従って解釈されるべきである。
以下、本発明の参考形態の一例を付記する。
［１］
車両用ＬＩＤＡＲ（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｎｇａｎｄＲａｎｇｉｎｇ）センサーシステムであって、前記ＬＩＤＡＲセンサーシステムは、
光信号を生成するように構成される光放出器と、
前記光信号を受信するように構成される位相シフターと、を含み、
前記位相シフターは、
前記光信号を受信するように構成される導波管と、
基板層と、
前記基板層を基準として前記導波管を保持するように構成される複数のアームと、
前記導波管を選択的に加熱して前記光信号の１つ以上の特性を変調するように構成される加熱要素と、
前記導波管から熱を分散するように構成される複数の熱伝導性ストリップと、を含み、
前記複数の熱伝導性ストリップのうちの１つ以上は、前記導波管から延長され、前記複数の熱伝導性ストリップのうちの前記１つ以上の一部は、第１方向で前記複数のアームのうち、少なくとも１つと重なるＬＩＤＡＲセンサーシステム。
［２］
前記複数の熱伝導性ストリップのうちの少なくとも１つは、第２方向で前記導波管と整列し、
前記複数の熱伝導性ストリップのうちの少なくとも１つは、前記基板層を基準として前記導波管とともに保持される［１］に記載のＬＩＤＡＲセンサーシステム。
［３］
前記複数の熱伝導性ストリップのうちの少なくとも１つは、クラッディング層の一部によって前記導波管から分離される［２］に記載のＬＩＤＡＲセンサーシステム。
［４］
前記光信号の前記１つ以上の特性は、前記光信号の位相または前記光信号の周波数を含む［１］に記載のＬＩＤＡＲセンサーシステム。
［５］
前記位相シフターは、少なくとも部分的に前記基板層に結合されるクラッディング層を含み、
前記導波管および前記複数のアームは、前記クラッディング層に形成される［１］に記載のＬＩＤＡＲセンサーシステム。
［６］
前記基板層は、前記基板層から前記導波管を熱的に隔離するように構成されるキャビティを含み、
前記位相シフターは、前記複数のアームを互いに分離する前記クラッディング層内の複数の開口を含む［５］に記載のＬＩＤＡＲセンサーシステム。
［７］
前記複数の開口は、前記キャビティに結合される［６］に記載のＬＩＤＡＲセンサーシステム。
［８］
前記位相シフターは、前記クラッディング層内に形成される少なくとも１つの熱伝導性ビアを含み、
前記少なくとも１つの熱伝導性ビアは、前記基板層および前記複数の熱伝導性ストリップに結合される［５］に記載のＬＩＤＡＲセンサーシステム。
［９］
前記位相シフターは、前記クラッディング層上に形成される少なくとも１つの熱伝導性パッドを含み、
前記少なくとも１つの熱伝導性パッドは、前記複数の熱伝導性ストリップのうち、少なくとも１つに結合される［５］に記載のＬＩＤＡＲセンサーシステム。
［１０］
前記少なくとも１つの熱伝導性パッドに結合され、前記少なくとも１つの熱伝導性パッドを介して前記導波管から熱を分散させるように構成されるヒートシンクをさらに含む［９］に記載のＬＩＤＡＲセンサーシステム。
［１１］
前記導波管は、窒化ケイ素を含む光学要素を含み、
前記加熱要素は、窒化チタンを含み、
前記光学要素と前記加熱要素は、クラッディング層に形成され、
前記クラッディング層は、二酸化ケイ素を含む［１］に記載のＬＩＤＡＲセンサーシステム。
［１２］
自律車両制御システムであって、前記自律車両制御システムは、
ＬＩＤＡＲセンサーシステムと、
前記ＬＩＤＡＲセンサーシステムは、
光信号を生成するように構成される光放出器と、
前記光信号を受信するように構成される位相シフターと、を含み、前記位相シフターは、
前記光信号を受信するように構成される導波管と、
基板層と、
前記基板層を基準として前記導波管を保持するように構成される複数のアームと、
前記導波管を選択的に加熱して前記光信号の１つ以上の特性を変調するように構成される加熱要素と、
前記導波管から熱を分散するように構成される複数の熱伝導性ストリップ－前記複数の熱伝導性ストリップのうちの１つ以上は、前記導波管から延長され、前記複数の熱伝導性ストリップのうちの前記１つ以上の一部は、第１方向で前記複数のアームのうち、少なくとも１つと重なる－と、を含み、
前記ＬＩＤＡＲセンサーシステムと結合され、前記ＬＩＤＡＲセンサーシステムからの出力に基づいて前記自律車両を少なくとも部分的に制御するように構成される１つ以上のプロセッサと、を含む自律車両制御システム。
［１３］
前記複数の熱伝導性ストリップのうちの少なくとも１つは、第２方向で前記導波管と整列し、
前記複数の熱伝導性ストリップのうちの少なくとも１つは、前記基板層を基準として前記導波管とともに保持される［１２］に記載の自律車両制御システム。
［１４］
前記複数の熱伝導性ストリップのうちの少なくとも１つは、クラッディング層の一部によって前記導波管から分離される［１３］に記載の自律車両制御システム。
［１５］
前記光信号の前記１つ以上の特性は、前記光信号の位相または前記光信号の周波数を含む［１２］に記載の自律車両制御システム。
［１６］
前記位相シフターは、前記基板層に結合されるクラッディング層を含み、
前記導波管および前記複数のアームは、前記クラッディング層に形成される［１２］に記載の自律車両制御システム。
［１７］
前記基板層は、前記基板層から前記導波管を熱的に隔離するように構成されるキャビティを含み、
前記位相シフターは、前記複数のアームを互いに分離する前記クラッディング層内の複数の開口を含む［１６］に記載の自律車両制御システム。
［１８］
前記位相シフターは、前記クラッディング層内に形成される少なくとも１つの熱伝導性ビアを含み、
前記少なくとも１つの熱伝導性ビアは、前記基板層および前記複数の熱伝導性ストリップに結合される［１６］に記載の自律車両制御システム。
［１９］
自律車両であって、前記自律車両は、
ＬＩＤＡＲセンサーシステムと、
前記ＬＩＤＡＲセンサーシステムは、
光信号を生成するように構成される光放出器と、
前記光信号を受信するように構成される位相シフターと、を含み、前記位相シフターは、
前記光信号を受信するように構成される導波管と、
基板層と、
前記基板層を基準として前記導波管を保持するように構成される複数のアームと、
前記導波管を選択的に加熱して前記光信号の１つ以上の特性を変調するように構成される加熱要素と、
前記導波管から熱を分散するように構成される複数の熱伝導性ストリップ－前記複数の熱伝導性ストリップのうちの１つ以上は、前記導波管から延長され、前記複数の熱伝導性ストリップのうちの前記１つ以上の一部は、特定の方向で前記複数のアームのうち、少なくとも１つと重なる－と、を含み、
前記ＬＩＤＡＲセンサーシステムと結合され、前記ＬＩＤＡＲセンサーシステムからの出力に基づいて前記自律車両を少なくとも部分的に制御するように構成される１つ以上のプロセッサと、を含む自律車両。
［２０］
前記１つ以上のプロセッサは、前記ＬＩＤＡＲセンサーシステムの出力に基づいて前記自律車両のパワートレインを制御するように構成される［１９］に記載の自律車両。

Claims

クラッディング層に形成され、キャビティの上にぶら下がっているビームと、
前記ビーム内に少なくとも部分的に配置される導波管と、
前記ビーム内に少なくとも部分的に配置される加熱要素と、
前記ビーム上に配置され、前記ビームから熱を分散させるように配置される熱伝導性ストリップと、
前記キャビティの上に前記ビームをぶら下げるように構成される複数の側面アーム－前記複数の側面アームのそれぞれは、前記ビームと前記クラッディング層の残りの部分との間に結合される－と、
前記クラッディング層の前記残りの部分に配置され、前記熱伝導性ストリップに結合される複数の熱伝導性パッドと、を含む熱－光位相シフター。
前記ビームの第１側面上の前記複数の側面アームのうちの少なくとも２つは、前記クラッディング層の第１開口によって隔離され、
前記ビームの第２側面上の前記複数の側面アームのうちの少なくとも２つは、前記クラッディング層の第２開口によって隔離され、
前記複数の側面アームのそれぞれは、前記クラッディング層内に形成される請求項１に記載の熱－光位相シフター。
前記熱伝導性ストリップと前記複数の熱伝導性パッドとの間にそれぞれ結合される複数の熱伝導性フィンガーをさらに含み、
前記複数の熱伝導性フィンガーのうちの少なくとも１つは、前記熱伝導性ストリップから前記複数の熱伝導性パッドのうち、対応する１つにわたって特定の方向に延長される請求項１に記載の熱－光位相シフター。
基板層－前記クラッディング層は、前記基板層上に配置される－と、
前記クラッディング層に配置され、前記基板層を複数の熱伝導性パッドのうち、少なくとも１つに熱的に結合するように構成される複数の熱伝導性ビアと、をさらに含む請求項３に記載の熱－光位相シフター。
前記熱伝導性ストリップは、金属を含む請求項１に記載の熱－光位相シフター。
基板層をさらに含み、
前記クラッディング層は、少なくとも部分的に前記基板層上に配置され、
前記キャビティは、前記基板層に形成され、空気で前記ビームを前記基板層から熱的に隔離するように配置される請求項１に記載の熱－光位相シフター。
前記加熱要素は、前記導波管と前記熱伝導性ストリップとの間に配置され、
前記導波管は、前記ビームを基準にして特定の方向に配置される請求項１に記載の熱－光位相シフター。
前記加熱要素は、前記クラッディング層に配置され、前記ビームを基準にして特定の方向に位置し、前記導波管に熱を伝達するように配置される請求項７に記載の熱－光位相シフター。
前記導波管は、シリコンまたは窒化ケイ素を含み、
前記クラッディング層は、二酸化ケイ素から形成され、
前記加熱要素は、抵抗加熱要素であり、窒化チタンから形成される請求項１に記載の熱－光位相シフター。
前記クラッディング層の一部は、前記導波管と前記加熱要素との間に配置される請求項１に記載の熱－光位相シフター。
シリコン基板である基板層をさらに含む請求項１に記載の熱－光位相シフター。
ＬＩＤＡＲ装置であって、
熱－光位相シフター－前記熱－光位相シフターは、
クラッディング層に形成され、キャビティの上にぶら下がっているビームと、
前記ビーム内に少なくとも部分的に配置される導波管と、
前記ビーム内に少なくとも部分的に配置される加熱要素と、
前記ビーム上に配置され、前記ビームから熱を分散させるように配置される熱伝導性構造と、
前記熱伝導性構造に結合され、前記クラッディング層の非－ビーム領域に配置される複数の熱伝導性パッドと、を含む－と、
前記熱－光位相シフターに結合され、前記熱伝導性構造から熱を分散するように構成されるヒートシンクと、を含むＬＩＤＡＲ装置。
前記熱－光位相シフターは、シリコン基板層をさらに含み、
前記キャビティは、前記シリコン基板層から前記ビームを熱的に隔離するために前記シリコン基板に形成される請求項１２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
前記熱伝導性構造は、前記ビーム上に特定の方向に配置される熱伝導性ストリップを含み、
前記ヒートシンクは、前記複数の熱伝導性パッドのうち、少なくとも１つに結合される請求項１２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
前記ヒートシンクは、はんだボール、銀ペースト、セラミックヒートスプレッダまたは能動冷却器のうち、少なくとも１つを含む請求項１２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
前記熱伝導性構造は、金属を含む請求項１２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
前記熱－光位相シフターは、
前記キャビティの上に前記ビームをぶら下げるように構成される複数の側面アームを含み、
前記複数の側面アームのそれぞれは、前記ビームと前記クラッディング層の前記非－ビーム部分との間に結合される請求項１２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
ＬＩＤＡＲセンサーおよび制御システムを含む自律車両であって、
前記ＬＩＤＡＲセンサーは、
熱－光位相シフター－前記熱－光位相シフターは、
クラッディング層に形成され、キャビティの上にぶら下がっているビームと、
前記ビーム内に少なくとも部分的に配置される導波管と、
前記ビーム内に少なくとも部分的に配置される加熱要素と、
前記ビーム上に配置され、前記ビームから熱を分散させるように配置される熱伝導性ストリップと、
前記ビームを前記キャビティにぶら下げるように構成される複数の側面アーム－前記複数の側面アームのそれぞれは、前記ビームと前記クラッディング層の残りの部分との間に結合される－と、
前記クラッディング層の前記残りの部分に配置され、前記熱伝導性ストリップに結合される複数の熱伝導性パッドと、を含む－と、
前記熱－光位相シフターに結合され、前記熱伝導性ストリップから熱を分散するように構成されるヒートシンクと、を含み、
前記制御システムは、ＬＩＤＡＲ送信ビームの反射であるリターンビームに応答して自律車両を制御するように構成される自律車両。
前記加熱要素を介して駆動される電流を変調することによって、前記導波管を介して伝播する前記ＬＩＤＡＲ送信ビームの位相を変調するように構成される加熱モジュールをさらに含む請求項１８に記載の自律車両。