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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-28
(45)【発行日】2023-01-12
(54)【発明の名称】光変調素子、及びそれを含む電子機器
(51)【国際特許分類】
G02F 1/01 20060101AFI20230104BHJP
G02F 1/29 20060101ALI20230104BHJP
G01N 21/49 20060101ALI20230104BHJP
G01S 7/481 20060101ALI20230104BHJP
【ＦＩ】
G02F1/01 A
G02F1/29
G01N21/49 C
G01S7/481 A
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2018160465
(22)【出願日】2018-08-29
(65)【公開番号】P2019045860
(43)【公開日】2019-03-22
【審査請求日】2021-06-17
(31)【優先権主張番号】10-2017-0113350
(32)【優先日】2017-09-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】八田国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】李 昌 範
(72)【発明者】
【氏名】朴 晶 鉉
(72)【発明者】
【氏名】崔 秉 龍
【審査官】坂上 大貴
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－０８１１５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１７６６５１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－０２８７６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／００９０２２１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／０３０２６２５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１５３５２８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－０６９６１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１４５５２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０５７３９２１１（ＣＮ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１３５４３０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】L. Kang et al.，"A vanadium dioxide integrated hybird metamaterial with electrically driven multifunctional control"，2017 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting，米国，IEEE，2017年，pp. 871-872
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｆ １／００－１／１２５
１／２１－７／００
Ｇ０１Ｓ ７／４８－７／５１
１７／００－１７／９５
Ｇ０１Ｎ ２１／００－２１／０１
２１／１７－２１／６１
ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属層と、前記金属層上に配置され、印加電圧に依存する複数の抵抗状態を有する可変抵抗物質層と、
前記可変抵抗物質層上に配置され、サブ波長の形状寸法を有するナノ構造、及び伝導性物質を含むメタ表面層と、を含み、
前記可変抵抗物質層は、ＭＯｘ（０＜ｘ）（Ｍは、Ｎｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｗ、ＭｎまたはＣｏである）を含む、光変調素子。
【請求項2】
金属層と、
前記金属層上に配置され、印加電圧に依存する複数の抵抗状態を有する可変抵抗物質層と、
前記可変抵抗物質層上に配置され、サブ波長の形状寸法を有するナノ構造、及び伝導性物質を含むメタ表面層と、を含み、
前記可変抵抗物質層は、
印加電圧により、伝導性のナノフィラメントが形成されるＴｉＯｘを含む物質である、光変調素子。
【請求項3】
前記可変抵抗物質層は、印加電圧により、前記伝導性のナノフィラメントの個数が調節される物質であることを特徴とする請求項２に記載の光変調素子。
【請求項4】
印加電圧により、前記可変抵抗物質層内に、前記Ｍからなる低抵抗領域と、前記ＭＯｘ（０＜ｘ）からなる高抵抗領域とが形成されることを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。
【請求項5】
印加電圧により、前記低抵抗領域の面積が調節されることを特徴とする請求項４に記載の光変調素子。
【請求項6】
前記可変抵抗物質層は、前記金属層に直接接触するように配置されることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の光変調素子。
【請求項7】
前記メタ表面層は、サブ波長の形状寸法を有する複数の伝導性ナノアンテナを含むことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の光変調素子。
【請求項8】
前記複数の伝導性ナノアンテナは、前記可変抵抗物質層に直接接触するように配置されることを特徴とする請求項７に記載の光変調素子。
【請求項9】
前記金属層は、長手方向が第１方向であり、前記第１方向と交差する第２方向が反復配列され、互いに離隔されるように配置された複数の金属ラインを含むことを特徴とする請求項７または８に記載の光変調素子。
【請求項10】
前記複数の伝導性ナノアンテナは、前記第１方向及び前記第２方向に沿って、二次元的に配列され、前記複数の伝導性ナノアンテナのうち、前記第２方向に隣接した伝導性ナノアンテナは、互いに連結され、前記第１方向に沿って反復配列されて互いに離隔されるように配置される複数の伝導性ナノアンテナラインを形成することを特徴とする請求項９に記載の光変調素子。
【請求項11】
前記可変抵抗物質層は、前記第１方向及び第２方向に沿って、二次元的に離隔配列される複数の画素に区画され、
前記複数の画素は、前記複数の金属ラインと、前記複数の伝導性ナノアンテナラインとが交差する位置に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の光変調素子。
【請求項12】
前記複数の金属ラインそれぞれに印加される電気信号を制御する第１信号制御部と、前記複数の伝導性ナノアンテナラインそれぞれに印加される電気信号を制御する第２信号制御部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の光変調素子。
【請求項13】
前記メタ表面層は、伝導性物質層と、
前記伝導性物質層上に配置され、サブ波長の形状寸法を有する複数の誘電体ナノアンテナと、を含むことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の光変調素子。
【請求項14】
前記伝導性物質層は、前記可変抵抗物質層に直接接触するように配置されることを特徴とする請求項１３に記載の光変調素子。
【請求項15】
前記金属層は、長手方向が第１方向であり、前記第１方向と交差する第２方向に沿って反復配列され、互いに離隔されるように配置された複数の金属ラインを含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の光変調素子。
【請求項16】
前記伝導性物質層は、長手方向が前記第２方向であり、前記第１方向に沿って反復配列され、互いに離隔されるように配置された複数の伝導性ラインを含むことを特徴とする請求項１５に記載の光変調素子。
【請求項17】
前記可変抵抗物質層は、前記第１方向及び第２方向に沿って、二次元的に離隔配列される複数の画素に区画され、
前記複数の画素は、前記複数の金属ラインと、前記複数の伝導性ラインとが交差する位置に配置されることを特徴とする請求項１６に記載の光変調素子。
【請求項18】
前記複数の金属ラインそれぞれに印加される電気信号を制御する第１信号制御部と、前記複数の伝導性ラインそれぞれに印加される電気信号を制御する第２信号制御部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の光変調素子。
【請求項19】
光源と、前記光源からの光が被写体に向かうようにステアリングする請求項１～１８のいずれか１項に記載の光変調素子と、
前記光変調素子でステアリングされ、前記被写体に照射された後、前記被写体で反射される光を受信するセンサと、を含むライダー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、入射光を変調する光変調素子に関する。
【背景技術】
【0002】
入射光の透過／反射、偏光、位相、強度、経路などを変更する光学素子は、多様な光学装置で活用される。また、光学システム内において、所望の方式で前述の性質を制御するために、多様な構造の光変調器が提示されている。
【0003】
そのような例として、光学的異方性を有する液晶（liquid crystal）、光遮断／反射要素の微小機械的動きを利用するＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）構造などが、一般的な光変調器に汎用されている。そのような光変調器は、その駆動方式の特性上、動作応答時間が数μｓ以上と遅い。
【0004】
最近では、メタ構造（meta structure）を光変調器に適用する試みがある。該メタ構造は、入射光の波長より小さい数値が、厚み、パターンまたは周期などに適用された構造である。所望の多様な形態への光変調のためには、位相変調範囲の増大、調節容易性などの性能が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】米国特許出願公開第２０１２／００１３９６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、所望の位相プロファイルを形成し、多様な形態に光を変調することができる光変調素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一類型によれば、金属層と、前記金属層上に配置され、印加電圧に依存する複数の抵抗状態を有する可変抵抗物質層と、前記可変抵抗物質層上に配置され、サブ波長の形状寸法を有するナノ構造、及び伝導性物質を含むメタ表面層と、を含む光変調素子が提供される。
【0008】
前記可変抵抗物質層は、印加電圧により、伝導性のナノフィラメント（nano-filament）が形成される物質でもある。
【0009】
前記可変抵抗物質層は、印加電圧により、前記伝導性のナノフィラメントの個数及び大きさのうち少なくとも一つが調節される物質でもある。
【0010】
前記可変抵抗物質層は、ＭＯｘ（０＜ｘ）（Ｍは、Ｎｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｗ、ＭｎまたはＣｏである）を含んでもよい。
【0011】
印加電圧により、前記可変抵抗物質層内に、Ｍからなる低抵抗領域、及びＭＯｘ（０＜ｘ）からなる高抵抗領域が形成される。
【0012】
印加電圧により、前記低抵抗領域の面積が調節される。
【0013】
前記可変抵抗物質層は、前記金属層に直接接触されるようにも配置される。
【0014】
前記メタ表面層は、サブ波長の形状寸法を有する複数の伝導性ナノアンテナを含んでもよい。
【0015】
前記複数の伝導性ナノアンテナは、前記可変抵抗物質層に直接接触するようにも配置される。
【0016】
前記金属層は、長手方向が第１方向であり、前記第１方向と交差する第２方向が反復配列され、互いに離隔されるように配置された複数の金属ラインを含んでもよい。
【0017】
前記複数の伝導性ナノアンテナは、前記第１方向及び前記第２方向に沿って、二次元的に配列され、前記複数の伝導性ナノアンテナのうち、前記第２方向に隣接した伝導性ナノアンテナは、互いに連結され、前記第１方向に沿って反復配列されて互いに離隔されるように配置される複数の伝導性ナノアンテナラインを形成することができる。
【0018】
前記可変抵抗物質層は、前記第１方向及び第２方向に沿って、二次元的に離隔配列される複数の画素に区画され、前記複数の画素は、前記複数の金属ラインと、前記複数の伝導性ナノアンテナラインとが交差する位置にも配置される。
【0019】
前記光変調素子は、前記複数の金属ラインそれぞれに印加される電気信号を制御する第１信号制御部と、前記複数の伝導性ナノアンテナラインそれぞれに印加される電気信号を制御する第２信号制御部と、をさらに含んでもよい。
【0020】
前記メタ表面層は、伝導性物質層と、前記伝導性物質層上に配置され、サブ波長の形状寸法を有する複数の誘電体ナノアンテナと、を含んでもよい。
【0021】
前記伝導性物質層は、前記可変抵抗物質層に直接接触するようにも配置される。
【0022】
前記金属層は、長手方向が第１方向であり、前記第１方向と交差する第２方向に沿って反復配列され、互いに離隔されるように配置された複数の金属ラインを含んでもよい。
【0023】
前記伝導性物質層は、長手方向が前記第２方向であり、前記第１方向に沿って反復配列され、互いに離隔されるように配置された複数の伝導性ラインを含んでもよい。
【0024】
前記可変抵抗物質層は、前記第１方向及び第２方向に沿って、二次元的に離隔配列される複数の画素に区画され、前記複数の画素は、前記複数の金属ラインと、前記複数の伝導性ラインとが交差する位置にも配置される。
【0025】
前記光変調素子は、前記複数の金属ラインそれぞれに印加される電気信号を制御する第１信号制御部と、前記複数の伝導性ラインそれぞれに印加される電気信号を制御する第２信号制御部と、をさらに含んでもよい。
【0026】
また、一類型によれば、光源と、前記光源からの光が被写体に向かうようにステアリング（steering）する前述のいずれか１つの光変調素子と、前記光変調素子でステアリングされ、前記被写体に照射された後、前記被写体で反射される光を受信するセンサと、を含むライダー（lidar）装置が提供される。
【発明の効果】
【0027】
本発明の光変調素子は、印加電圧に依存する複数の抵抗状態を有し、各抵抗状態によって屈折率が変わる可変抵抗物質層を採用し、迅速な応答速度で入射光の位相変化幅を多様化させることができる。
【0028】
本発明の光変調素子は、二次元アレイ構造を採用し、所望の位相プロファイルを形成することができ、多様な光学性能を示すことができる。
【0029】
本発明の光変調素子は、前述の光学能を活用する多様な電子機器にも採用される。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】一実施形態による光変調素子の概略的な構成を示す断面図である。
【図2A】光変調素子に具備される伝導性ナノアンテナの例示的な形状を示す図面である。
【図2B】光変調素子に具備される伝導性ナノアンテナの例示的な形状を示す図面である。
【図2C】光変調素子に具備される伝導性ナノアンテナの例示的な形状を示す図面である。
【図8】他の実施形態による光変調素子の概略的な構成を示す斜視図である。
【図10】さらに他の実施形態による光変調素子の概略的な構成を示す斜視図である。
【図11】さらに他の実施形態による光変調素子の概略的な構成を示す斜視図である。
【図12】さらに他の実施形態による光変調素子の概略的な構成を示す斜視図である。
【図14】さらに他の実施形態による光変調素子の概略的な構成を示す斜視図である。
【図15】一実施形態によるライダー装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、添付された図面を参照し、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を指し、図面上において、各構成要素の大きさは、説明の明瞭さ及び便宜さのために誇張されてもいる。一方、以下で説明される実施形態は、単に例示的なものに過ぎず、そのような実施形態から、多様な変形が可能である。
【0032】
以下において、「上部」あるいは「上」と記載されたところは、接触して真上にあるものだけではなく、非接触で上にあるものも含まれる。
【0033】
第１、第２のような用語は、多様な構成要素の説明に使用されるが、該構成要素は、用語によって限定されるものではない。該用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。
【0034】
単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。
【0035】
また、明細書に記載された「…部」、「モジュール」というような用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、それらは、ハードウェアまたはソフトウェアによって具現されるか、あるいはハードウェアとソフトウェアとの結合によっても具現される。
【0036】
【0037】
光変調素子１００は、入射光Ｌｉを所定変調光Ｌｍに変調することにより、金属層１１０、金属層１１０上に配置される可変抵抗物質層１３０、及び可変抵抗物質層１３０上に配置されるメタ表面層ＭＳを含む。
【0038】
メタ表面層ＭＳは、サブ波長（sub-wave length）の形状寸法を有するナノ構造の複数の伝導性ナノアンテナ１５０を含む。図面においては、便宜上、１つの伝導性ナノアンテナ１５０を図示している。ここで、該サブ波長は、光変調素子１００が変調しようとする入射光Ｌｉの波長より小さい寸法を意味する。伝導性ナノアンテナ１５０の形状を定義する寸法、例えば、幅ｗ及び厚みｈのうち少なくともいずれか一つは、入射光Ｌｉの波長より小さい。
【0039】
伝導性ナノアンテナ１５０は、サブ波長形状寸法を含む多様な形状を有することができる。円柱形状、楕円柱形状、多角柱形状を有することができ、非対称的な形状を有することできる。
【0040】
図２Ａに図示されているように、断面が正方形である四角柱形状を有することができ、図２Ｂに図示されているように、断面が十字形である柱形状を有することができる。または、図２Ｃに図示されているように、円柱形状を有することができる。図示された形状は、例示的なものであり、それらに限定されるものではない。
【0041】
伝導性ナノアンテナ１５０を形成する伝導性物質としては、表面プラズモン励起（surface Plasmon excitation）が起こる導電性が高い金属物質が採用される。例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｔｉ、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）のうちから選択された少なくともいずれか一つが採用され、それらのうちいずれか一つを含む合金からなってもよい。また、グラフェン（graphene）のように、伝導性にすぐれる二次元物質、または伝導性酸化物が採用されてもよい。
【0042】
伝導性ナノアンテナ１５０は、所定波長帯域の光の位相を変調することができる。そのような機能は、伝導性物質と誘電体物質との境界で起こる表面プラズモン共鳴（surface Plasmon resonance）によるものであると知られており、伝導性ナノアンテナ１５０の細部的な形状、可変抵抗物質層１３０が示す屈折率値により、共振波長、位相変調の程度が調節される。
【0043】
可変抵抗物質層１３０は、印加電圧に依存する複数の抵抗状態を有する物質からなる。可変抵抗物質層１３０は、複数の抵抗状態でそれぞれ示す屈折率が異なり、それは、伝導性ナノアンテナ１５０の挙動に影響を与える。すなわち、可変抵抗物質層１３０の抵抗状態により、光変調素子１００が、入射光Ｌｉの位相を変調する程度が調節される。
【0044】
可変抵抗物質層１３０は、印加電圧により、伝導性ナノフィラメント（nano-filament）が形成される物質からなってもよい。そのような物質は、ナノフィラメンタリ（nano-filamentary）物質とも称される。該ナノフィラメンタリ物質は、物質に固有な特定値の電圧が印加されるとき、伝導性を有するナノフィラメントが形成される物質である。該ナノフィラメンタリ物質は、例えば、ＴｉＯｘを含んでもよい。金属層１１０と伝導性ナノアンテナ１５０とが伝導性ナノフィラメントで連結された状態を低抵抗状態と見て、伝導性ナノフィラメントで連結されていない状態を高抵抗状態と見ることができる。低抵抗状態の個数は、複数個にもなる。すなわち、印加電圧により、伝導性ナノフィラメントの個数や大きさが調節され、それにより、複数の抵抗状態を有することができる。
【0045】
可変抵抗物質層１３０は、また、印加電圧により、低抵抗領域が形成される物質からなってもよい。該印加電圧により、低抵抗領域の面積が増大し、互いに異なる複数の抵抗状態を有することができる。可変抵抗物質層１３０は、金属酸化物からもなり、例えば、複数の酸化状態を有することができる金属の酸化物からなってもよい。可変抵抗物質層１３０は、ＭＯｘ（０＜ｘ）を含んでもよく、Ｍは、Ｎｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｗ、ＭｎまたはＣｏを含んでもよい。
【0046】
金属層１１０は、伝導性ナノアンテナ１５０との間に電圧を印加することができ、また、光を反射するミラー層として機能させることができる。金属層１１０の材質は、そのような機能を遂行することができる多様な金属材質、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｔｉ、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）のうちから選択された少なくともいずれか一つを含んでもよい。
【0047】
【0048】
図３Ａを参照すれば、伝導性ナノアンテナ１５０と金属層１１０との間に、Ｖ１の電圧が印加されるとき、可変抵抗物質層１３０には、伝導性ナノフィラメントが形成されず、絶縁体のような高抵抗状態を有することができる。電圧Ｖ１は、０、または伝導性ナノフィラメント形成のための臨界電圧より低い値でもある。
【0049】
図３Ｂを参照すれば、伝導性ナノアンテナ１５０と金属層１１０との間に、Ｖ１より大きいＶ２の電圧が印加されるとき、可変抵抗物質層１３０には、伝導性ナノフィラメント１３１が形成される。伝導性ナノフィラメント１３１は、伝導性ナノアンテナ１５０と金属層１１０との伝導経路を形成し、それにより、可変抵抗物質層１３０は、伝導性ナノフィラメント１３１が形成されていない場合より低抵抗状態になる。低抵抗状態において、可変抵抗物質層１３０の屈折率は、伝導性ナノフィラメント１３１が形成されていない場合の屈折率と異なる値を示す。
【0050】
図３Ｃを参照すれば、伝導性ナノアンテナ１５０と金属層１１０との間に、Ｖ２より大きいＶ３の電圧が印加されるとき、可変抵抗物質層１３０には、伝導性ナノフィラメント１３１が形成され、その個数は、印加電圧がＶ２である場合より多くなる。伝導性ナノフィラメント１３１は、伝導性ナノアンテナ１５０と金属層１１０との伝導経路を形成し、そのような伝導経路が、印加電圧がＶ２である場合より多くなるために、可変抵抗物質層１３０は、印加電圧がＶ２である場合より低抵抗状態になる。すなわち、印加電圧がＶ２である場合と異なる低抵抗状態を示し、異なる屈折率値を有することになる。
【0051】
図３Ａないし図３Ｃにおいて、印加電圧により、可変抵抗物質層１３０に形成される伝導性ナノフィラメント１３１の個数が変わることを例示したが、それらに限定されるものではなく、伝導性ナノフィラメント１３１の大きさ、例えば、その厚みは、印加電圧によって変わる。
【0052】
【0053】
可変抵抗物質層１３０は、金属酸化物からもなり、例えば、複数の酸化状態を有することができる金属の酸化物からなってもよい。可変抵抗物質層１３０は、ＭＯｘ（０＜ｘ）を含んでもよく、Ｍは、Ｎｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｗ、ＭｎまたはＣｏを含んでいてもよい。
【0054】
可変抵抗物質層１３０がＭＯｘ（０＜ｘ）からなるとき、印加電圧により、可変抵抗物質層１３０には、Ｍからなる低抵抗領域、及びＭＯｘ（０＜ｘ）からなる高抵抗領域が形成される。低抵抗領域の面積は、印加電圧によっても調節される。
【0055】
図４Ａを参照すれば、可変抵抗物質層１３０がＭＯｘ（０＜ｘ）からなり、伝導性ナノアンテナ１５０と金属層１１０との間に、Ｖ１の電圧が印加されるとき、可変抵抗物質層１３０には、低抵抗領域が形成されず、絶縁体のような高抵抗状態にもなる。電圧Ｖ１は、０、またはＭからなる高抵抗領域の形成のための臨界電圧より低い値でもある。
【0056】
図４Ｂを参照すれば、伝導性ナノアンテナ１５０と金属層１１０との間に、Ｖ１より大きいＶ２の電圧が印加されるとき、可変抵抗物質層１３０には、低抵抗領域１３２が形成される。低抵抗領域１３２は、例えば、金属物質であるＭを含むことができる。高抵抗領域１３４は、ＭＯｘ（０＜ｘ）を含むことができる。ただし、それに限定されるものではなく、低抵抗領域１３２は、高抵抗領域１３４とｘ値が異なり、相対的に低抵抗を示すＭＯｘ（０＜ｘ）を含むことができる。
【0057】
低抵抗領域１３２は、伝導性ナノアンテナ１５０と金属層１１０との伝導経路を形成し、それにより、可変抵抗物質層１３０は、低抵抗領域１３２が形成されていない場合より抵抗値が低い低抵抗状態になる。低抵抗状態において、可変抵抗物質層１３０の屈折率は、低抵抗領域１３２が形成されていない場合の屈折率と異なる値を示す。
【0058】
図４Ｃを参照すれば、伝導性ナノアンテナ１５０と金属層１１０との間に、Ｖ２より大きいＶ３の電圧が印加されるとき、可変抵抗物質層１３０には、低抵抗領域１３２が形成され、その大きさが、印加電圧がＶ２である場合より大きくなる。低抵抗領域１３２は、伝導性ナノアンテナ１５０と金属層１１０との伝導経路を形成し、そのような伝導経路の幅が、印加電圧がＶ２である場合より広くなるために、可変抵抗物質層１３０は、印加電圧がＶ２である場合より低抵抗状態になる。すなわち、印加電圧がＶ２である場合と異なる低抵抗状態を示し、異なる屈折率値を有することになる。
【0059】
前述のように、複数の抵抗状態を示すことができる可変抵抗物質層１３０は、複数の状態（multi-state）を示す物質であり、経時的にも、設定された状態が好ましく維持されると知られている。また、設定された状態は、他の信号の印加によって容易に反転される。すなわち、可変抵抗物質層１３０は、他の電圧が印加されるまで設定された抵抗状態が維持され、また、印加電圧により、抵抗状態が変化するスイッチング時間が迅速である。例えば、ナノフィラメンタリ物質は、抵抗状態が変化するスイッチング時間が、ナノ秒（nano-second）単位でもある。従って、光変調素子１００に可変抵抗物質層１３０を採用することにより、入射光の位相変調を容易にすることができる。
【0060】
【0061】
電算模写において、可変抵抗物質層１３０が、印加電圧により、図４Ａないし図４Ｃで例示されているような挙動を有すると仮定し、低抵抗領域１３２は、Ｔｉに、高抵抗領域１３４は、ＴｉＯ２に設定した。伝導性ナノアンテナ１５０と金属層１１０は、Ａｕに設定した。
【0062】
図５は、低抵抗領域の幅が、０ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍである場合について、入射光の波長による反射率を示している。
【0063】
反射率が最小になる波長帯域が、共振波長帯域であり、すなわち、光変調素子１００は、そのような波長帯域の光を変調することができる。該共振波長帯域は、伝導性ナノアンテナ１５０の形状に主に依存し、従って、印加電圧により、可変抵抗物質層１３０に形成される低抵抗領域１３２の幅が、０～２０ｎｍ間の値を有するとき、共振波長帯域は、概して一定に示されている。
【0064】
【0065】
図６のグラフを参照すれば、図５に示された共振波長帯域、例えば、約１，２７０ｎｍの波長の光について、低抵抗領域１３２の幅が、０ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍと変わるにつれ、反射位相は、急激な変化を示している。それにより、所定波長帯域の光の位相を、印加電圧により、異なるように変調することができるということが分かる。
【0066】
図７は、共振波長帯域、例えば、約１，２７０ｎｍの波長の光に対する位相変化範囲を示しており、約２００゜ほどの位相変化幅を具現することができるということが分かる。
【0067】
前述の光変調素子１００は、広い位相変化幅を具現することができ、そのような位相変化幅の具現において、可変抵抗物質層１３０の全領域が、印加電圧により、屈折率が変化する有効領域になる点において、光変調素子１００の性能制御が容易である。
【0068】
【0069】
光変調素子２００は、金属層２１０、金属層２１０上に配置された可変抵抗物質層２３０、可変抵抗物質層２３０上に配置され、複数の伝導性ナノアンテナ２５１を具備するメタ表面層ＭＳを含む。
【0070】
金属層２１０は、複数の金属ライン２１１を含む。複数の金属ライン２１１は、長手方向が、第１方向Ａ１であり、第１方向Ａ１と交差する第２方向Ａ２に沿って互いに離隔されるように反復配列される。第１方向Ａ１、第２方向Ａ２は、互いに直交する方向でもあるが、それに限定されるものではない。
【0071】
複数の伝導性ナノアンテナ２５１は、第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２に沿って、二次元的に配列される。複数の伝導性ナノアンテナ２５１において、第２方向Ａ２に隣接した伝導性ナノアンテナは、互いに連結され、伝導性ナノアンテナライン２５０を形成する。すなわち、複数の伝導性ナノアンテナライン２５０が、第１方向Ａ１に沿って互いに離隔されるように、反復的に配置される。そのような配列により、同じ伝導性ナノアンテナライン２５０に含まれる複数の伝導性ナノアンテナ２５１には、同じ電気信号が印加される。
【0072】
複数の伝導性ナノアンテナ２５１は、図２Ｂに示された形状、すなわち、十字型の断面形状を有するように図示されているが、それは、例示的なものであり、それに限定されるものではない。図２Ａや図２Ｃのような形状、または変形された他の形状が、複数の伝導性ナノアンテナ２５１にも適用される。
【0073】
可変抵抗物質層２３０は、第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２に沿って、二次元的に離隔配列される複数の画素ＰＸに区画される。複数の画素ＰＸは、複数の金属ライン２１１と、複数の伝導性ナノアンテナライン２５０とが交差する位置に配置される。複数の金属ライン２１１と、複数の伝導性ナノアンテナライン２５０とに印加される電気信号により、各画素ＰＸの抵抗状態が調節される。複数の画素ＰＸは、互いに異なる屈折率を示すことができ、それに対応する各位置の伝導性ナノアンテナ２５１が入射光を変調させる程度が調節される。
【0074】
図９に図示されているように、第１信号制御部２７０により、複数の金属ライン２１１それぞれに印加される電気信号が制御される。また、第２信号制御部２８０により、複数の伝導性ナノアンテナライン２５０（金属ナノアンテナライン）それぞれに印加される電気信号が制御される。
【0075】
第１信号制御部２７０は、幅が△ｔであり、大きさがＶｊであるパルス状の電圧信号を、複数の伝導性ナノアンテナライン２５０に、順次に印加することができる。
【0076】
第２信号制御部２８０は、幅が△ｔであり、大きさがＶｉであるパルス状の電圧信号を、複数の伝導性ナノアンテナライン２５０に、順次に印加することができる。
【0077】
Ｖｉ値、Ｖｊ値は、各画素ＰＸで具現しようとする抵抗状態によって決まり、それは、光変調素子２００で具現しようとする位相変調プロファイルを考慮した各画素ＰＸでの屈折率変化などを考慮して決められる。
【0078】
可変抵抗物質層２３０は、マルチステート（multi-state）が維持される性質を有するので、パルス状の電気信号が印加された後、次の電気信号が印加されるまで、印加された電気信号によって形成された画素ＰＸの抵抗状態は維持される。従って、複数の伝導性ナノアンテナ２５１と可変抵抗物質層２３０との間、または可変抵抗物質層２３０と金属ライン２１１との間に、各画素ＰＸの抵抗状態維持のための別途のスイッチ素子、例えば、トランジスタまたはダイオードなどの構成が具備される必要がない。すなわち、可変抵抗物質層２３０と金属層２１０は、直接接触するように配置され、また、伝導性ナノアンテナ２５１と可変抵抗物質層２３０とが直接接触するようにも配置される。
【0079】
図１０は、さらに他の実施形態による光変調素子２０１の概略的な構成を示す斜視図である。
【0080】
光変調素子２０１は、金属層２１０、金属層２１０上に配置された可変抵抗物質層２３１）、可変抵抗物質層２３１上に配置され、複数の伝導性ナノアンテナ２５１を具備するメタ表面層ＭＳを含む。
【0081】
金属層２１０は、複数の金属ライン２１１を含む。複数の金属ライン２１１は、長手方向が、第１方向Ａ１であり、第１方向Ａ１と交差する第２方向Ａ２に沿って互いに離隔されるように反復配列される。第１方向Ａ１、第２方向Ａ２は、互いに直交する方向でもあるし、ただし、それに限定されるものではない。
【0082】
複数の伝導性ナノアンテナ２５１は、第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２に沿って、二次元的に配列される。複数の伝導性ナノアンテナ２５１において、第２方向Ａ２に隣接した伝導性ナノアンテナは、互いに連結され、伝導性ナノアンテナライン２５０を形成する。すなわち、複数の伝導性ナノアンテナライン２５０が、第１方向Ａ１に沿って互いに離隔されるように反復的に配置される。そのような配列により、同じ伝導性ナノアンテナライン２５０に含まれる複数の伝導性ナノアンテナ２５１には、同じ電気信号が印加される。
【0083】
本実施形態の可変抵抗物質層２３１は、複数の画素ＰＸを形成する領域が、人為的に区画されていない点において、図８の光変調素子２００と違いがある。
【0084】
可変抵抗物質層２３１は、図示されているように、複数の金属ライン２１１を全体的に覆う層によって形成され、複数の伝導性ナノアンテナライン２５０と、複数の金属ライン２１１とが交差する地点に対応する可変抵抗物質層２３１の領域に、画素ＰＸが形成されるということが分かる。
【0085】
図１０の光変調素子２０１にも、図９のような形態に、複数の伝導性ナノアンテナライン２５０と、複数の金属ライン２１１とに電気信号が印加される。可変抵抗物質層２３１の領域が、図８のような形態に区画されないとしても、互いに交差する伝導性ナノアンテナライン２５０と金属ライン２１１とに印加される電気信号により、所定領域の抵抗状態が互いに独立して制御され、所望の位相プロファイルが具現される。
【0086】
図１１は、さらに他の実施形態による光変調素子３００の概略的な構成を示す斜視図である。
【0087】
光変調素子３００は、入射光Ｌｉを所定変調光Ｌｍに変調することにより、金属層３１０、金属層３１０上に配置される可変抵抗物質層３３０、及び可変抵抗物質層３３０上に配置されるメタ表面層ＭＳを含む。
【0088】
メタ表面層ＭＳは、伝導性物質層３４０、伝導性物質層３４０上に配置され、サブ波長の形状寸法を有する複数の誘電体ナノアンテナ３５０を含む。図面においては、便宜上、１つの誘電体ｋを図示している。ここで、該サブ波長は、光変調素子３００が変調しようとする入射光Ｌｉの波長より小さい寸法を意味する。誘電体ナノアンテナ３５０の形状を定義する寸法、例えば、幅ｗ及び厚みｈのうち少なくともいずれか一つは、入射光Ｌｉの波長より小さい。
【0089】
誘電体ナノアンテナ３５０は、誘電体材質からなり、所定波長帯域の光の位相を変調することができる。そのような機能は、誘電体材質内に形成される変位電流（displacement current）によるMie resonanceによるのである。誘電体ナノアンテナ３５０の細部的な形状、可変抵抗物質層３３０が示す屈折率値により、共振波長、位相変調の程度が調節される。誘電体ナノアンテナ３５０は、可変抵抗物質層３３０の屈折率より大きい屈折率を有することができる。
【0090】
誘電体ナノアンテナ３５０は、サブ波長形状寸法を含む多様な形状を有することができる。円柱形状、楕円柱形状、多角柱形状を有することができ、非対称的な形状を有することもできる。図２Ａないし図２Ｃで例示した伝導性ナノアンテナ１５０の形状が採用されてもよい。
【0091】
伝導性物質層３４０は、金属層３１０との間に電圧を印加し、可変抵抗物質層３３０の抵抗状態を制御するように設けられる。伝導性物質層３４０は、透明伝導性酸化物、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ（indium zinc oxide）、ＡＺＯ（aluminum doped zinc oxide）またはＧＺＯ（gallium zinc oxide）を含んでもよい。伝導性物質層３４０は、可変抵抗物質層３３０に直接接触するようにも配置される。
本実施形態の光変調素子３００は、メタ表面層ＭＳが、伝導性物質層３４０と誘電体ナノアンテナ３５０とを含む点で、図１の光変調素子１００と違いがあって、残りの構成は、実質的に同一である。
本実施形態の光変調素子３００は、メタ表面層ＭＳが、伝導性物質層３４０と誘電体ナノアンテナ３５０とを含む点で、図１の光変調素子１００と違いがあって、残りの構成は、実質的に同一である。
【0092】
すなわち、可変抵抗物質層３３０は、印加電圧に依存する複数の抵抗状態を有する物質である。可変抵抗物質層３３０は、図３Ａないし図３Ｃで例示されているように、印加電圧により、伝導性ナノフィラメントが形成される物質からなってもよい。または、可変抵抗物質層３３０は、図４Ａないし図４Ｃに例示されているように、ＭＯｘ（０＜ｘ）（Ｍは、Ｎｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｗ、ＭｎまたはＣｏである）を含み、印加電圧により、可変抵抗物質層３３０に、Ｍからなる低抵抗領域、及びＭＯｘ（０＜ｘ）からなる高抵抗領域が形成される物質を含んでいてもよい。
【0093】
金属層３１０は、伝導性物質層３４０との間に電圧を印加することができ、また、光を反射するミラー層としても機能することができる。金属層１１０の材質は、そのような機能を遂行することができる多様な金属材質を含んでもよい。
【0094】
【0095】
光変調素子４００は、金属層４１０、金属層４１０上に配置された可変抵抗物質層４３０、可変抵抗物質層４３０上に配置され、伝導性物質層３４０と、複数の誘電体ナノアンテナ４５０と、を具備するメタ表面層ＭＳを含む。
【0096】
金属層４１０は、複数の金属ライン４１１を含む。複数の金属ライン４１１は、長手方向が、第１方向Ａ１であり、第１方向Ａ１と交差する第２方向Ａ２に沿って互いに離隔されるように反復配列される。第１方向Ａ１、第２方向Ａ２は、互いに直交する方向でもあるし、ただし、それに限定されるものではない。
【0097】
伝導性物質層４４０は、長手方向が、第２方向Ａ２であり、第１方向Ａ１に沿って反復配列され、互いに離隔されるように配置された複数の伝導性ライン４４１を含む。
【0098】
複数の誘電体ナノアンテナ４５０は、第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２に沿って、二次元的に配列される。複数の誘電体ナノアンテナ４５０は、第２方向Ａ２に隣接した誘電体ナノアンテナ４５０が互いに連結されているように図示されているが、それは、例示的なものであり、それに限定されるものではない。複数の誘電体ナノアンテナ４５０は、第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２に沿って互いに離隔されるようにも配列される。
【0099】
可変抵抗物質層４３０は、第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２に沿って、二次元的に離隔配列される複数の画素ＰＸに区画される。複数の画素ＰＸは、複数の金属ライン４１１と、複数の伝導性ライン４４１とが交差する位置に配置される。複数の金属ライン４１１と、複数の伝導性ライン４４１とに印加される電気信号により、各画素ＰＸの抵抗状態が調節される。複数の画素ＰＸは、互いに異なる屈折率を示すことができ、それに対応する各位置の誘電体ナノアンテナ４５０が入射光を変調させる程度が調節される。
【0100】
図１３に図示されているように、第１信号制御部４７０により、複数の金属ライン４１１それぞれに印加される電気信号が制御される。また、第２信号制御部４８０により、複数の伝導性ライン４４１それぞれに印加される電気信号が制御される。
【0101】
第１信号制御部４７０は、幅が△ｔであり、大きさがＶｊであるパルス状の電圧信号を複数の金属ライン４１１に順次に印加することができる。
【0102】
第２信号制御部４８０は、幅が△ｔであり、大きさがＶｉであるパルス状の電圧信号を複数の伝導性ライン４４１に順次に印加することができる。
【0103】
Ｖｉ、Ｖｊの値は、各画素ＰＸで具現しようとする抵抗状態によって決まり、それは、光変調素子４００で具現しようとする位相変調プロファイルを考慮した各画素ＰＸでの屈折率変化程度を考慮して決められる。
【0104】
可変抵抗物質層４３０は、マルチステートが維持される性質を有するので、パルス状の電気信号が印加された後、次の電気信号が印加されるまで、印加された電気信号によって形成された画素ＰＸの抵抗状態は、維持される。従って、伝導性ライン４４１と可変抵抗物質層４３０との間、または可変抵抗物質層４３０と金属ライン４１１との間に、各画素ＰＸの抵抗状態維持のための別途のスイッチ素子、例えば、ダイオードなどの構成が具備される必要がない。すなわち、可変抵抗物質層４３０と金属層４１０は、直接接触するように配置され、また、伝導性物質層４４０と可変抵抗物質層４３０とが直接接触するようにも配置される。
【0105】
図１４は、さらに他の実施形態による光変調素子４０１の概略的な構成を示す斜視図である。
【0106】
光変調素子４０１は、金属層４１０、金属層４１０上に配置された可変抵抗物質層４３１、可変抵抗物質層４３１上に配置され、伝導性物質層４４０と、複数の誘電体ナノアンテナ４５０と、を具備するメタ表面層ＭＳを含む。
【0107】
金属層４１０は、複数の金属ライン４１１を含む。複数の金属ライン４１１は、長手方向が、第１方向Ａ１であり、第１方向Ａ１と交差する第２方向Ａ２に沿って互いに離隔されるように反復配列される。第１方向Ａ１、第２方向Ａ２は、互いに直交する方向でもあるし、ただし、それに限定されるものではない。
【0108】
複数の誘電体ナノアンテナ４５０は、第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２に沿って、二次元的に配列される。複数の誘電体ナノアンテナ４５０において、第２方向Ａ２に隣接した誘電体ナノアンテナ４５０は、互いに連結されているように図示されているが、それは、例示的なものであり、それに限定されるものではない。複数の誘電体ナノアンテナ４５０は、第１方向Ａ１及び第２方向Ａ２に沿って互いに離隔されるように、反復的にも配置される。
【0109】
本実施形態の可変抵抗物質層４３１は、複数の画素ＰＸのための領域が人為的に区画されていない点において、図１２の光変調素子４００と違いがある。
【0110】
可変抵抗物質層４３１は、図示されているように、複数の金属ライン４１１を全体的に覆う層によって形成され、複数の伝導性ライン４４１と複数の金属ライン４１１とが交差する地点に対応する可変抵抗物質層４３１の領域に、画素ＰＸが形成されるということが分かる。
【0111】
図１４の光変調素子４０１にも、図１３のような形態で、複数の伝導性ライン４４１と、複数の金属ライン４１１とに電気信号が印加される。可変抵抗物質層４３１の領域が、図１２のような形態に区画されないとしても、互いに交差する伝導性ライン４４１と、金属ライン４１１とに印加される電気信号により、所定領域の抵抗状態が互いに独立して制御され、それにより、所望の位相プロファイルが具現される。
【0112】
前述の光変調素子１００，２００，２０１，３００，４００，４０１は、所望の位相プロファイルを具現し、多様な光学能を示すことができるので、多様な光学装置に適用される。
【0113】
光変調素子１００，２００，２０１，３００，４００，４０１は、例えば、入射光を多様な方向に分岐するビームスプリッタとして適用され、またはビーム形状を整形するビーム整形器として適用され、光を所望の方向に照準するビームステアリング素子として適用される。それ以外にも、屈折力がある光学レンズ、可変焦点のような機能を遂行する可変素子としても適用される。
【0114】
また、光変調素子１００，２００，２０１，３００，４００，４０１に具備される可変抵抗物質層は、所定電気信号によって形成された抵抗状態が、次の電気信号が印加されるまで維持されるので、トランジスタのような追加構成なしにも、多様な方向のビームステアリング、例えば、二次元方向のビームステアリングのための素子として活用可能である。
【0115】
図１５は、実施形態によるライダー装置１０００の概略的な構成を示すブロック図である。
【0116】
ライダー装置１０００は、光を照射する光源１２００、光源１２００から照射された光を被写体ＯＢＪに向けるように照準する光変調素子１３００、及び被写体ＯＢＪから反射された光を受信（センシング）するセンサ１５００を含む。
【0117】
ライダー装置１０００は、また、光変調素子１３００での位相プロファイルを調節する制御部１４００、センサ１５００でセンシングされた信号を処理する信号処理部１７００をさらに含んでもよい。
【0118】
光源１２００は、被写体ＯＢＪの位置、形状の分析に使用する光を照射する。光源１２００は、所定波長の光を生成、照射する光源を含んでもよい。光源１２００は、被写体ＯＢＪの位置、形状分析に適する波長帯域の光、例えば、赤外線帯域波長の光を生成照射するＬＤ（laser diode）、ＬＥＤ（light emitting diode）、ＳＬＤ（super luminescent diode）などの光源を含んでもよい。光源１２００は、複数の互いに異なる波長帯域の光を生成照射することもできる。光源１２００は、パルス光または連続光を生成照射することができる。
【0119】
光変調素子１３００は、入射光Ｌｉを所定変調光Ｌｍに変調することにより、前述の光変調素子１００，２００，２０１，３００，４００，４０１のうちいずれか一つ、またはそれらから変形された形態の構成を有することができる。光変調素子１３００は、複数の抵抗状態を有する可変抵抗物質層を活用するので、所望の位相プロファイルを迅速な速度で具現することができる。また、光変調素子１３００に具備される可変抵抗物質層は、前述のように、所定電気信号によって形成された抵抗状態が、次の電気信号が印加されるまで維持されるので、トランジスタのような追加構成なしに、多様な方向のビームステアリング、例えば、二次元方向のビームステアリングが可能である。
【0120】
光源１２００と光変調素子１３００との間、及び／または光変調素子１３００と被写体ＯＢＪとの間には、他の光学部材、例えば、光源１２００から照射された光の経路調節や波長分割のため、または追加的な変調のための部材がさらに配置されてもよい。
【0121】
センサ１５００は、被写体ＯＢＪから反射される光をセンシングする光検出のための複数の光検出要素のアレイを含んでもよい。センサ１５００は、複数の互いに異なる波長の光をセンシングすることができる光検出要素のアレイを含んでもよい。
【0122】
制御部１４００は、光変調素子１３００がビームステアリング機能を遂行する位相プロファイルを有するように、光変調素子１３００への入力信号を制御することができる。光変調素子１３００は、例えば、図９、図１３で例示されたような第１信号制御部及び第２信号制御部を含んでもよく、制御部１４００は、光変調素子１３００のステアリング方向が時系列的に調節され、被写体ＯＢＪをスキャンするように、光変調素子１３００の第１信号制御部及び第２信号制御部を制御することができる。
【0123】
制御部１４００は、それ以外にも、光源１２００、センサ１５００の動作制御を含み、ライダー装置１０００の全般的な動作を制御することができる。例えば、制御部１４００は、光源１２００に対して、電源供給制御、オン／オフ制御、パルス波（ＰＷ）や連続波（ＣＷ）の発生制御などを行うことができる。また、制御部１４００は、センサ１５００に含まれる光検出要素それぞれに対する制御信号を印加することができ、信号処理部１７００での演算に必要な制御信号を印加することができる。
【0124】
光変調素子１３００は、二次元方向へのビームステアリングが可能であり、従って、被写体ＯＢＪを二次元方向に沿ってスキャンすることができる。被写体ＯＢＪをスキャンする間、被写体ＯＢＪから反射された反射光Ｌｒが、センサ１５００からセンシングされる。センシングされた光信号は、信号処理部１７００に伝達され、被写体ＯＢＪの存在するか否か、そして被写体ＯＢＪが存在する場合の位置、形状などの分析に使用される。
【0125】
信号処理部１７００は、センサ１５００から検出された光信号から、所定演算、例えば、光飛行時間（time off light）測定のための演算と、それによる被写体ＯＢＪの三次元形状判別とを遂行することができる。信号処理部１７００においては、多様な演算方法を使用することができる。例えば、直接時間測定方法は、被写体ＯＢＪにパルス光を照射し、被写体に反射されて光が戻ってくる時間をタイマで測定して距離を求める。相関法（correlation）は、パルス光を被写体ＯＢＪに照射し、被写体ＯＢＪに反射されて戻ってくる反射光の明るさから、距離を測定する。位相遅延測定方法は、正弦波のような連続波（continuous wave）光を被写体ＯＢＪに照射し、被写体ＯＢＪに反射されて戻って来る反射光の位相差を感知し、距離に換算する方法である。
【0126】
ライダー装置１０００は、また、信号処理部１７００の前記演算に必要なプログラム及びその他データが保存されるメモリを含んでもよい。
【0127】
信号処理部１７００は、演算結果、すなわち、被写体ＯＢＪの形状、位置に係わる情報を他のユニットに伝送することができる。例えば、ライダー装置１０００が採用された自律駆動機器の駆動制御部、または警告システムなどに前述の情報が伝送される。
【0128】
ライダー装置１０００は、前方物体に対する三次元情報をリアルタイムで獲得するセンサに活用され、自律駆動機器、例えば、無人自動車、自律走行車、ロボット、ドローンにも適用される。ライダー装置１０００は、また、自律駆動機器だけではなく、ブラックボックスなどに適用され、イメージセンサだけで物体識別が困難である夜間に私は、後方の障害物判断のためにも適用される。
【0129】
前述の光変調素子は、図面に図示された実施形態を参照して説明されたが、それらは、例示的なものに過ぎず、当該分野で当業者であるならば、それらから多様な変形、及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されなければならない。本発明の範囲は、前述の説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての差異は、本発明に含まれたものであると解釈されなければならないのである。
【産業上の利用可能性】
【0130】
本発明の、光変調素子、及びそれを含む電子機器は、例えば、ビームステアリング関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【0131】
１００，２００，２０１，３００，４００，４０１，１３００ 光変調素子、
１１０，２１０，３１０，４１０ 金属層、
１３０，２３０，２３１，３３０，４３０，４３１ 可変抵抗物質層、
１３１ ナノフィラメント、
１３２ 低抵抗領域、
１３４ 高抵抗領域、
２１１，４１１ 金属ライン、
２５０ 伝導性ナノアンテナライン、
３４０，４４０ 伝導性物質層、
４４１ 伝導性ライン、
１５０，２５１ 伝導性ナノアンテナ、
３５０，４５０ 誘電体ナノアンテナ、
１０００ ライダー装置、
ＭＳ メタ表面層。
１１０，２１０，３１０，４１０ 金属層、
１３０，２３０，２３１，３３０，４３０，４３１ 可変抵抗物質層、
１３１ ナノフィラメント、
１３２ 低抵抗領域、
１３４ 高抵抗領域、
２１１，４１１ 金属ライン、
２５０ 伝導性ナノアンテナライン、
３４０，４４０ 伝導性物質層、
４４１ 伝導性ライン、
１５０，２５１ 伝導性ナノアンテナ、
３５０，４５０ 誘電体ナノアンテナ、
１０００ ライダー装置、
ＭＳ メタ表面層。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
