(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-10
(54)【発明の名称】ＬＩＤＡＲセンサーのための光カプラ
(51)【国際特許分類】
G01S 7/481 20060101AFI20231102BHJP
G02B 6/124 20060101ALI20231102BHJP
G02B 6/34 20060101ALI20231102BHJP
【ＦＩ】
G01S7/481 A
G02B6/124
G02B6/34
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023530857
(86)(22)【出願日】2021-11-22
(85)【翻訳文提出日】2023-06-16
(86)【国際出願番号】 US2021060393
(87)【国際公開番号】W WO2022109418
(87)【国際公開日】2022-05-27
(31)【優先権主張番号】63/117,316
(32)【優先日】2020-11-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/531,029
(32)【優先日】2021-11-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520437397
【氏名又は名称】アワーズ テクノロジー リミテッド ライアビリティー カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】110002789
【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＸ
(72)【発明者】
【氏名】リン・セン
(72)【発明者】
【氏名】マイケルズ・アンドルー・スタイル
【テーマコード（参考）】
2H137
2H147
5J084
【Ｆターム（参考）】
2H137AA14
2H137AB15
2H137BA34
2H137BA35
2H137BA51
2H137BC51
2H147AA02
2H147BA01
2H147BB02
2H147BC05
2H147BC08
2H147BG04
2H147CA10
2H147CA13
2H147EA02A
2H147EA13C
2H147EA14B
5J084AA05
5J084AA07
5J084AC02
5J084BA03
5J084BA20
5J084BA48
5J084BB27
5J084BB33
5J084CA08
5J084EA33
(57)【要約】
ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）装置は、導波管、クラッディング、および散乱アレイを含む。導波管は、赤外線光フィールドをルーティングするように構成される。クラッディングは、導波管の周りに配置される。散乱アレイは、クラッディングに形成される。散乱アレイは、赤外線光フィールドをクラッディングの表面に向かって伝播する赤外線ビームに向けるために、導波管によってルーティングされる赤外線光学フィールドを撹乱させるように構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
赤外線光フィールドをルーティングするように構成される導波管と、前記導波管の周りに配置されるクラッディング（Ｃｌａｄｄｉｎｇ）と、
前記クラッディング内に形成される散乱アレイ（Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ａｒｒａｙ）と、を含み、前記散乱アレイは、前記導波管によってルーティングされる前記赤外線光フィールドを撹乱し、前記赤外線光フィールドを前記クラッディングの表面に向かって伝播する赤外線ビームに指向するように構成されるＬＩＤＡＲ装置。
【請求項2】
前記散乱アレイは、特定の離隔距離だけ前記導波管から離隔され、前記導波管は、前記散乱アレイと前記クラッディングの表面との間に配置される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項3】
前記クラッディングに当接する基板層をさらに含み、前記散乱アレイは、前記導波管および前記基板層と前記クラッディングの界面との間に配置される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項4】
前記クラッディング内に形成される反射体層をさらに含み、前記導波管は、前記反射体層と前記散乱アレイとの間に配置され、前記反射体層は、前記赤外線ビームが前記基板層を通じて抜けるように前記赤外線ビームを指向するように構成される請求項３に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項5】
前記散乱アレイと前記界面との間の厚さおよび前記導波管と前記散乱アレイとの間の離隔距離は、前記赤外線光フィールドの下向き－散乱部分と相殺的干渉することによって前記赤外線ビームの強度を増加させるように構成される請求項３に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項6】
前記散乱アレイは、また、受信した赤外線ビームを前記導波管に結合するように構成され、前記受信された赤外線ビームは、前記ＬＩＤＡＲ装置の外部環境におけるターゲットによる前記赤外線ビームの反射である請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項7】
前記クラッディングは、前記赤外線光フィールドに対して透明である請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項8】
前記導波管は、前記クラッディングの第２屈折率よりも高い第１屈折率を有する請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項9】
前記導波管は、前記導波管が前記散乱アレイに近づくにつれて、次第に細くなり、外側に広がり、前記散乱アレイは、徐々に外側に広がる請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項10】
前記赤外線ビームの偏光配向は、前記散乱アレイ内の散乱体の長手方向と一致する請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項11】
第２導波管－前記導波管の第１テーパは、前記第２導波管の第２テーパ内に延長される－をさらに含み、前記散乱アレイは、第１偏光配向に前記赤外線光フィールドを散乱させるように構成され、第２偏光配向に第２赤外線光フィールドを散乱させるように構成された２次元結合器であり、前記第２赤外線光フィールドは、前記第２導波管によってルーティングされる請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項12】
前記導波管でルーティングされた前記赤外線光フィールドは、前記第２導波管で伝播する前記第２赤外線光フィールドに直交して伝播する請求項１１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項13】
前記導波管と前記第２導波管は、同じ層に形成される請求項１１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項14】
請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲ装置を含む自律車両制御システム。
【請求項15】
請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲ装置を含む自律車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願についての相互参照
本出願は、２０２０年１１月２３日付で出願された米国仮出願第６３／１１７，３１６号についての優先権を主張する２０２１年１１月１９日付で出願された米国特許出願第１７／５３１，０２９号についての優先権を主張する。米国出願第１７／５３１，０２９号、第６３／１１７，３１６号は、本明細書に参照として含まれる。
本出願は、２０２０年１１月２３日付で出願された米国仮出願第６３／１１７，３１６号についての優先権を主張する２０２１年１１月１９日付で出願された米国特許出願第１７／５３１，０２９号についての優先権を主張する。米国出願第１７／５３１，０２９号、第６３／１１７，３１６号は、本明細書に参照として含まれる。
【0002】
本開示は、一般に光学に関するものであって、具体的に光検出および距離測定（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ、ＬＩＤＡＲ）に関する。
【背景技術】
【0003】
周波数変調連続波（ＦＭＣＷ、Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）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、ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲ信号から導出できる。ＬＩＤＡＲ信号の精度を高める設計および技術が好ましい。
【0004】
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レベルの自律性が存在する。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収集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ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲ装置を含み得る。従来のＬＩＤＡＲシステムは、感知環境をイメージングするのに使用されるレーザビームを操縦するために機械的に動く部品を必要とする。これらは、自動車やロボット工学などの多くの用途にとって、かさばり、高価で、信頼性が低いと見なされる。
【発明の概要】
【0005】
本開示の実施形態は、導波管、クラッディング、および散乱層を含む光検出および距離測定（ＬＩＤＡＲ）装置を含む。導波管は、赤外線光フィールドをルーティングするように構成される。クラッディングは、導波管の周りに配置される。散乱アレイは、クラッディング内に形成される。散乱アレイは、導波管によってルーティングされる赤外線光フィールドを撹乱し、赤外線光フィールドをクラッディングの表面に向かって伝播する赤外線ビームに指向するように構成される。
【0006】
一実施形態において、散乱アレイは、特定の離隔距離だけ導波管から離隔され、導波管は、散乱アレイとクラッディングの表面との間に配置される。
【0007】
一実施形態において、ＬＩＤＡＲ装置は、クラッディングと当接する基板層をさらに含む。散乱アレイは、導波管および基板層とクラッディングの界面との間に配置される。
【0008】
一実施形態において、ＬＩＤＡＲ装置は、クラッディング内に形成される反射体層をさらに含む。導波管は、反射体層と散乱アレイとの間に配置される。反射体層は、赤外線ビームが基板層を通じて抜けるように赤外線ビームを指向するように構成される。
【0009】
一実施形態において、散乱アレイと界面との間の厚さ、および導波管と散乱アレイとの間の離隔距離は、赤外線光フィールドの下向き－散乱部分と相殺的干渉することによって、赤外線ビームの強度を増加させるように構成される。
【0010】
一実施形態において、散乱アレイは、また、受信した赤外線ビームを導波管に結合するように構成され、受信された赤外線ビームは、ＬＩＤＡＲ装置の外部環境におけるターゲットによる赤外線ビームの反射である。
【0011】
一実施形態において、クラッディングは、赤外線光フィールドに対して透明である。
【0012】
一実施形態において、導波管は、クラッディングの第２屈折率よりも高い第１屈折率を有する。
【0013】
一実施形態において、導波管は、導波管が散乱アレイに近づくにつれて、次第に細くなり、外側に広がる。散乱アレイは、徐々に外側に広がる。
【0014】
一実施形態において、赤外線ビームの偏光配向は、散乱アレイ内の散乱体の長手方向と一致する。
【0015】
一実施形態において、ＬＩＤＡＲ装置は、第２導波管をさらに含む。導波管の第１テーパは、第２導波管の第２テーパ内に延長される。散乱アレイは、第１偏光配向に赤外線光フィールドを散乱させるように構成され、第２偏光配向に第２赤外線光フィールドを散乱させるように構成された２次元結合器である。第２赤外線光フィールドは、第２導波管によってルーティングされる。
【0016】
一実施形態において、導波管でルーティングされた赤外線光フィールドは、第２導波管で伝播する第２赤外線光フィールドに直交して伝播する。
【0017】
一実施形態において、導波管と第２導波管は、同じ層に形成される。
【0018】
一実施形態において、導波管は、シリコン窒化物である。
【0019】
本開示の実施形態は、ＬＩＤＡＲ装置および１つ以上のプロセッサを含む自律車両用の自律車両制御システムを含む。ＬＩＤＡＲ装置は、導波管、クラッディングおよび散乱層を含む。導波管は、赤外線光フィールドをルーティングするように構成される。クラッディングは、導波管の周りに配置される。散乱アレイは、クラッディング内に形成される。散乱アレイは、導波管によってルーティングされる赤外線光フィールドを撹乱し、赤外線光フィールドをクラッディングの表面に向かって伝播する赤外線ビームに指向するように構成される。１つ以上のプロセッサは、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を制御するように構成される。
【0020】
一実施形態において、赤外線送信ビームの偏光配向は、散乱アレイ内の散乱体の長手方向と一致する。
【0021】
一実施形態において、ＬＩＤＡＲ装置は、第２導波管をさらに含む。散乱アレイは、第１偏光配向に赤外線光フィールドを散乱させるように構成され、第２偏光配向に第２赤外線光フィールドを散乱させるように構成された２次元結合器である。第２赤外線光フィールドは、第２導波管によってルーティングされる。
【0022】
一実施形態において、散乱アレイは、特定の離隔距離だけ導波管から離隔される。
【0023】
本開示の実施形態は、ＬＩＤＡＲセンサーおよび１つ以上のプロセッサを含む自律車両を含む。ＬＩＤＡＲ装置は、導波管、クラッディングおよび散乱層を含む。導波管は、赤外線光フィールドをルーティングするように構成される。クラッディングは、導波管の周りに配置される。散乱アレイは、クラッディング内に形成される。散乱アレイは、導波管によってルーティングされる赤外線光フィールドを撹乱し、赤外線光フィールドをクラッディングの表面に向かって伝播する赤外線ビームに指向するように構成される。１つ以上のプロセッサは、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を制御するように構成される。
【0024】
一実施形態において、赤外線送信ビームの偏光配向は、散乱アレイ内の散乱体の長手方向と一致する。
【図面の簡単な説明】
【0025】
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。
【0026】
【図1a】本開示の実施形態によって上向き方向に光ビームを放出する光カプラの断面を示す。
【0027】
【図1b】本開示の実施形態によって表面を通じて伝播し、導波管内で伝播する光モードに結合される受信されたビームを示す。
【0028】
【図2】本開示の実施形態によって光が基板層を通じて光カプラを抜けるように指向させるように構成される反射体層を含む光カプラの断面を示す。
【0029】
【0030】
【0031】
【図5a】本開示の実施形態による例示的なセンサーアレイを含む自律車両を示す。
【0032】
【図5b】本開示の実施形態による例示的なセンサーアレイを含む自律車両の平面図を示す。
【0033】
【図5c】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。
【発明を実施するための形態】
【0034】
ＬＩＤＡＲ光カプラの実施形態がここで説明される。以下の説明においては、前記実施形態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、本明細書に説明されている技術が１つ以上の特定の詳細を除いて、または他の方法、構成要素または材料などを用いて行われ得ることを認識するであろう。他の場合において、周知の構造、材料または作業は、特定の態様を曖昧にすることを防止するために詳細に表示または説明されていない。
【0035】
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、または特性が本発明の少なくとも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、様々な位置での「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。
【0036】
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（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｖｅｈｉｃｌｅ）」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。
【0037】
ソリッドステート（Ｓｏｌｉｄ－Ｓｔａｔｅ）ＬＩＤＡＲ装置は、ＬＩＤＡＲ動作のために光ビームを操縦するのに必要な機械的に動く部品を減らしたり、除去したりすることによって、従来のＬＩＤＡＲの機械的に動く部品に比べて改善されたものである。ソリッドステートＬＩＤＡＲシステムの重要な構成要素は、光を放出および／または受信する光カプラである。光効率は、光カプラの重要な側面である。
【0038】
周波数変調連続波（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ、ＦＭＣＷ）ＬＩＤＡＲは、周波数変調されコリメートされた光ビームをオブジェクトに向けることによって、オブジェクトの距離と速度を直接測定する。オブジェクト／ターゲットから反射される光は、タップバージョン（Ｔａｐｐｅｄ Ｖｅｒｓｉｏｎ）のビームと結合される。結果として得られるビートトーンの周波数は、ドップラーシフトが補正された後、ＬＩＤＡＲシステムからオブジェクトまでの距離に比例し、ドップラーシフトの補正のために２回目の測定が必要となる。同時に実行されるか、または実行されない可能性がある両方の測定は、距離と速度の両方の情報を提供する。
【0039】
ソリッドステートＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムの設計における重要な考慮事項は、電力処理能力である。改善された電力処理は、改善された信号対雑音比（ＳＮＲ）およびより長い距離範囲性能を可能にする。高性能ＦＭＣＷ ＬＩＤＡＲシステムのために、高い電力処理性能を維持しながら光を効率的に操作する統合光学プラットフォームを開発することが好ましい。
【0040】
本開示の実施形態は、導波管、クラッディング（Ｃｌａｄｄｉｎｇ）、および赤外線光フィールドをクラッディングの表面または導波管とクラッディングを支持する基板（例えば、シリコン基板）を抜ける赤外線ビームに向ける散乱アレイ（Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ａｒｒａｙ）を含む。ＬＩＤＡＲ装置は、赤外線ビームが基板層を通じて抜けるように赤外線ビームを指向するように構成される反射体層を含み得る。散乱アレイは、また、受信された赤外線ビームがＬＩＤＡＲ装置の外部環境におけるターゲットによる赤外線ビームの反射である場合、受信された赤外線ビームを導波管に結合するように構成され得る。散乱アレイは、準周期的（Ｑｕａｓｉ－Ｐｅｒｉｏｄｉｃ）であり得る。一部の実施形態において、第２導波管は、導波管に延長され、散乱アレイは、赤外線光フィールドを第１偏光配向に散乱させるように構成され、第２赤外線光フィールド（第２導波管によってルーティングされる）を第１偏光配向に直交する第２偏光配向に散乱させるように構成された２次元結合器である。これらおよび他の実施形態は、図１ａ～５ｃに関してより詳細に説明される。
【0041】
図１ａは、本開示の実施形態によって上向き方向に光ビーム１０７を放出する光カプラ１５０の断面を示す。光カプラ１５０は、導波管１０２、クラッディング１２０、散乱アレイ１０４、および基板層１３０を含む。一実施形態において、導波管１０２は、窒化ケイ素スラブ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｓｌａｂ）であり得る。一実施形態において、クラッディング１２０は、酸化物（Ｏｘｉｄｅ）である。一実施形態において、クラッディング１２０は、シリコン二酸化物（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ）である。クラッディング１２０は、赤外線に透明であり得る。導波管１０２は、クラッディング１２０の第２屈折率よりも高い第１屈折率を有し得る。基板層１３０は、シリコンウェハ基板であり得る。図１ａにおいて、基板層１３０は、界面（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１０９でクラッディング１２０と当接するものとして示されている。クラッディング１２０が二酸化ケイ素であり、基板層１３０がシリコンである場合、界面１０９は、シリコン－ガラス界面と見なすことができる。
【0042】
図１ａにおいて、散乱アレイ１０４は、クラッディング１２０の離隔距離１０５だけ導波管１０２から離隔される。散乱アレイ１０４は、準周期的であり得る。散乱アレイ１０４は、シリコンで形成され得るシリコン散乱体を含み得る。図１ａは、例示の目的のために１２個の散乱体を含むが、より多いか、またはより少ない散乱体が用いられ得る。図１ａに示す実施形態において、散乱アレイ１０４は、導波管１０２と界面１０９との間に配置される。
【0043】
動作中、光モード１０１は、導波管１０２を介して伝播する。光モード１０１は、狭い線幅（Ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ）を有する赤外線光フィールドであり得る。光モード１０１は、導波管１０２に結合されたレーザ光から生成され得る。光モード１０１のテール１０３は、導波管１０２の外部に延長される。導波管１０２は、光モード１０１をルーティングするように構成される。光モード１０１が伝播するにつれて、テール１０３は、光を導波管１０２の外に散乱させるシリコン散乱体１０４（例えば、窒化ケイ素スラブ）の散乱アレイと相互作用する。図１ａは、散乱体１０４を単一の厚さ、幅および間隔で示すが、これらの散乱体は、生成された光ビーム１０７を特定の形状に成形するために様々な厚さ、幅および間隔を有し得る。散乱体１０４の離隔距離１０５（酸化物スペーサの厚さであり得る）およびデューティファクタに応じてこのような散乱の強度を制御することができる。一実施形態において、散乱アレイ１０４は、赤外線光フィールド１０１をクラッディング１２０の表面１２１に向かって伝播する赤外線ビーム１０７に向けるように、窒化ケイ素導波管１０２によってルーティングされる赤外線光フィールド１０１を撹乱させるように構成される。
【0044】
光は、下向き（例えば、下向き－散乱光１０６）および上向き（例えば、ビーム１０７）方向の両方に散乱する。下向きに散乱した光は、離隔距離１０５、散乱体１０４、および酸化物の厚さ１０８を通じて伝播し、最終的に光１１０としてシリコン－ガラス界面１０９から部分的に反射される。１０２、１０４、１０５および１０８の厚さは、界面１０９を通じて伝播する光波（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅ）に相殺的干渉を引き起こすように構成され得、これにより、ビーム１０７として上向きに伝播する光出力を増加させる。正味の効果（Ｎｅｔ Ｅｆｆｅｃｔ）は、光モード１０１に含まれる光出力の大部分を含む上向き－伝播の光ビーム１０７である。一実施形態において、クラッディング１２０の離隔距離１０５および厚さ１０８は、光フィールド１０１の下向き－散乱部分１０６を相殺的に干渉することによって、ビーム１０７の強度を増加させるように構成される。ビーム１０７がクラッディング１２０の表面１２１を通じて抜けるため、光構造１５０は、エッジ放出（Ｅｄｇｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ）よりも表面放出（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ）である垂直光カプラと見なすことができる。表面放出光カプラは、ＬＩＤＡＲシステムおよび装置に有利であり得る。
【0045】
ビーム１０７を送信する送信光カプラであることに加えて、光構造１５０は、入射光を受信し、光を導波管１０２に結合する受信光カプラとしても機能し得る。図１ｂは、表面１２１を通じて伝播し、光モード１０１とは反対方向に導波管１０２で伝播する光モード１５１に結合される受信されたビーム１５７を示す。したがって、散乱アレイ１０４（および離隔距離１０５および厚さ１０８）は、また、受信されたビーム１５７を導波管１０２と結合するように構成され得る。受信されたビーム１５７は、光構造１５０がＬＩＤＡＲ装置に含まれるとき、光構造１５０の外部環境でターゲットを反射する赤外線ビーム１０７の反射である受信された赤外線ビームであり得る。したがって、光モード１５１は、ＬＩＤＡＲコンテキストで受信された電気信号に変換することができる。
【0046】
図２は、本開示の実施形態によって基板層１３０を介して光カプラ２５０を抜けるように光を指向させるように構成される反射体層２１２を含む光カプラ２５０の断面を示す。この実施形態において、基板層１３０は、赤外線に透明である。反射体層２１２は、銅などの金属性反射体層であり得る。反射体層２１２は、またビーム２０７の線幅を反射するように構成された回折構造（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）であり得る。反射体層２１２は、クラッディング１２０に形成される。導波管２０２は、反射体層２１２と散乱アレイ２０４との間に配置される。散乱アレイ２０４は、準周期的であり得る。動作中、光モード２０１は、導波管２０２を介して伝播する。光モード２０１は、光モード１０１に関連する特性を含み得る。一部の実施形態において、導波管２０２は、導波管１０２に関連する特徴を有し得る。光モード２０１のテール２０３は、導波管材料の外部に延長される。テール２０３は、ビーム２０７として導波管２０２の外部に光を散乱させる散乱体２０４の散乱アレイと相互作用する。クラッディング１２０の離隔距離および散乱体２０４のデューティファクタに応じてこのような散乱の強度を制御および設計することができる。
【0047】
図２において、光は、下向き２０６と上向き２０７方向の両方に散乱する。下向きに散乱した光は、離隔距離２０５、散乱体２０４、および厚さ２０８を通じて伝播し、最終的には、光２１０として界面１０９で部分的に反射される。上向きに散乱した光は、ビーム２０７として離隔寸法２１１を通過し、ビーム２１３として下向きに光の大部分を反射する反射体層２１２と出会う。２０２、２０４、２０５、２０８および２１１の厚さを制御することによって、界面２０９を介して送信される光波（ビーム２１３を含む）は、補強干渉を引き起こし、入力モード２０１で大部分の電力を含む下向き－伝播光線２１４を形成するように作ることができる。ビーム２１４が基板層１３０の底面を通じて抜けるため、光構造２５０は、エッジ放出よりも表面放出である垂直光カプラと見なすことができる。
【0048】
図３ａ～図３ｃは、本開示の実施形態による選択的な上部金属反射器３１２を有する単一偏光（１Ｄ）光カプラ３５０の３次元観点の層を示す。光カプラ３５０は、ハイブリッドシリコン－シリコン窒化物光カプラであり得る。図３ａは、基板層１３０上に配置された散乱アレイ３０４を示す。散乱アレイ３０４は、準周期的であり得る。図３ａ～図３ｃは、光カプラ３５０の他の構成要素を隠さないようにクラッディング１２０を具体的に示していない。しかし、クラッディング１２０の厚さ（例えば、厚さ１０８）は、例えば、散乱アレイ３０４を支持するであろう。クラッディング１２０は、また、導波管３０１および反射体層３１２を支持することができる。
【0049】
図３ｂは、入力光モード１０１を所望のサイズに拡張するテーパ状シリコン窒化物スラブ３０２に接続する導波管３０１を示す。図示の実施形態において、導波管３０１は、導波管が散乱アレイ３０４に近づくにつれて次第に細くなり（ｉｓ ｔａｐｅｒｅｄ）、外側に広がる（Ｆｌａｒｅｓ Ｏｕｔｗａｒｄ）。導波管３０１およびテーパ状窒化物スラブ３０２は、シリコン窒化物の連続的な材料であり得る。導波管３０１およびスラブ３０２は、窒化ケイ素スラブ３０２の外に光の散乱を制御する散乱アレイ３０４の上に配置される。放出された光（例えば、ビーム２１４）の偏光状態および拡張によって効率的に受信される光の偏光状態は、散乱アレイ３０４の散乱体の長手方向３９１と一致する。一実施形態において、（散乱アレイ３０４によって生成された）赤外線ビームの偏光配向は、散乱アレイ３０４の散乱体の長手方向と一致する。
【0050】
図３ｃは、スラブ３０２上に配置された選択的な反射体層３１２を示す。反射体層３１２は、散乱アレイ３０４の散乱体によって占められる領域と同様であるか、またはより大きい領域にわたって延長される。基板層１３０は、入力導波管３０１の内外への光の結合を制御するために使用できる追加の反射界面として作用し得る。他の導波管設計が３０２で示されるテーパ状スラブに加えて、光カプラ３５０で用いられ得る。一実施形態において、テーパのないストレートスラブを同じ効果で使用できる。さらに、入力導波管３０１とスラブ３０２との間の遷移を調整することができる。
【0051】
図４ａおよび図４ｂは、本開示の実施形態による選択的反射体層を備えない二重－偏光（２Ｄ）光カプラ４５０の３次元観点の層を示す。光カプラ４５０は、ハイブリッドシリコン－シリコン窒化物光カプラであり得る。図４ａは、基板層１３０上に配置された散乱アレイ４０４を示す。散乱アレイ４０４は、準周期的であり得る。図４ａおよび４ｂは、光カプラ４５０の他の構成要素を隠さないようにクラッディング１２０を具体的に示していない。しかし、クラッディング１２０の厚さ（例えば、厚さ１０８）は、例えば、散乱アレイ４０４を支持するであろう。クラッディング１２０は、また、導波管４０１および４０２を支持することができる。
【0052】
図４ｂは、光モードを入力導波管４０１または４０２のいずれかから所望のサイズに拡張するスラブ４０３に接続する２－入力導波管４０１および４０２を示す。導波管４０１は、光モード４８１を受信し、導波管４０２は、光モード４８２を受信する。一部の実施形態において、スラブ４０３は、９０度回転して併合された２つの１Ｄカプラスラブ３０２（図３ｂ）に例えられることができる。一実施形態において、導波管４０１の第１テーパは、導波管４０２の第２テーパに延長される。光が導波管４０１または４０２のいずれかから入射するかに応じて、光は、散乱アレイ４０４によって２つの直交偏光状態のうちの１つに散乱する。一実施形態において、光モード４８１は、散乱アレイ４０４によって第１偏光配向に散乱し、光モード４８２は、散乱アレイ４０４によって第１偏光配向に直交する第２偏光配向に散乱する。
【0053】
図４ｂの例において、導波管４０１によってルーティングされた光フィールド４８１は、導波管４０２から伝播する光フィールド４８２に垂直に伝播する。光カプラ４５０上の入射光の偏光状態（例えば、光カプラ４５０によって放出された送信ビームの反射）は、光がどの導波管にルーティングされるかに影響を及ぼし得る。一部の実施形態において、散乱アレイ４０４は、入射光の第１偏光配向を導波管４０１に指向するように構成され、入射光の第２偏光配向を導波管４０２に指向するように構成される。したがって、二重－偏光構成において、本開示の光カプラは、２つの直交偏光状態で光を送受信することができる。
【0054】
光構造１５０、２５０、３５０および４５０は、クラッディング層または基板層の上部または下部の表面を介して光を送信および／または受信することができるため、統合垂直光カプラと見なすことができる。すなわち、光構造１５０、２５０、３５０、４５０は、エッジ放出よりも表面放出であり得る。これらの垂直伝播ビームは、ＬＩＤＡＲ測定を行うために環境に投射され得る。
【0055】
図５ａは、本開示の態様によるＬＩＤＡＲ装置の図１ａ～図４ｂの光構造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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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、光構造１５０、２５０、３５０および／または４５０によって自律車両５００の外部環境に放出され、光構造１５０、２５０、３５０および／または４５０に反射されて戻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。
【0060】
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の光カプラ設計は、ＬＩＤＡＲユニット５３６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（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－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。
【0061】
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に提供され得る。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。
【0062】
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（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、様々なＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、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。
【0063】
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。
【0064】
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（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｄｒｉｖｅ）、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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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することを意図してい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。
【0070】
本開示の態様において、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。
【0071】
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。一部の実施形態において、「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。
【0072】
本明細書において、「処理ロジック」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。
【0073】
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。
【0074】
ネットワークは、ピアツーピアネットワーク、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、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。
【0075】
通信チャネルは、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ－Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｐｏｒｔ）、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、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。
【0076】
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。
【0077】
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。また、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。
【0078】
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（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【図1a】
【図1b】
【図2】
【図3a】
【図3b】
【図3c】
【図4a】
【図4b】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【手続補正書】
【提出日】2023-07-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
赤外線光フィールドをルーティングするように構成される導波管と、前記導波管の周りに配置されるクラッディング（Ｃｌａｄｄｉｎｇ）と、
前記クラッディング内に形成される散乱アレイ（Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ａｒｒａｙ）と、を含み、前記散乱アレイは、前記導波管によってルーティングされる前記赤外線光フィールドを撹乱し、前記赤外線光フィールドを前記クラッディングの表面に向かって伝播する赤外線ビームに指向するように構成され、
前記散乱アレイは、前記赤外線光フィールドのテール（Ｔａｉｌ）が前記散乱アレイと相互作用し、光を前記赤外線ビームとして前記導波管の外部に散乱させることができるように、離隔距離だけ前記導波管から離隔されるＬＩＤＡＲ装置。
【請求項2】
前記導波管は、前記散乱アレイと前記クラッディングの前記表面との間に配置される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項3】
前記クラッディングと当接する基板層をさらに含み、前記散乱アレイは、前記導波管および前記基板層と前記クラッディングの界面との間に配置される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項4】
前記クラッディング内に形成される反射体層をさらに含み、前記導波管は、前記反射体層と前記散乱アレイとの間に配置され、前記反射体層は、前記赤外線ビームが前記基板層を通じて抜けるように前記赤外線ビームを指向するように構成される請求項３に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項5】
前記散乱アレイと前記界面との間の厚さおよび前記導波管と前記散乱アレイとの間の前記離隔距離は、前記赤外線光フィールドの下向き－散乱部分と相殺的干渉することによって前記赤外線ビームの強度を増加させるように構成される請求項３に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項6】
前記散乱アレイは、また、受信した赤外線ビームを前記導波管に結合するように構成され、前記受信した赤外線ビームは、前記ＬＩＤＡＲ装置の外部環境におけるターゲットによる前記赤外線ビームの反射である請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項7】
前記クラッディングは、前記赤外線光フィールドに対して透明である請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項8】
前記導波管は、前記クラッディングの第２屈折率よりも高い第１屈折率を有する請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項9】
前記導波管は、前記導波管が前記散乱アレイに近づくにつれて、次第に細くなり、外側に広がり、前記散乱アレイは、徐々に外側に広がる請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項10】
前記赤外線ビームの偏光配向は、前記散乱アレイ内の散乱体の長手方向と一致する請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項11】
第２導波管－前記導波管の第１テーパは、前記第２導波管の第２テーパ内に延長される－をさらに含み、前記散乱アレイは、第１偏光配向に前記赤外線光フィールドを散乱させるように構成され、第２偏光配向に第２赤外線光フィールドを散乱させるように構成された２次元結合器であり、前記第２赤外線光フィールドは、前記第２導波管によってルーティングされる請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項12】
前記導波管でルーティングされた前記赤外線光フィールドは、前記第２導波管で伝播する前記第２赤外線光フィールドに直交して伝播する請求項１１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項13】
前記導波管と前記第２導波管は、同じ層に形成される請求項１１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項14】
前記導波管は、シリコン窒化物である請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項15】
自律車両用の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装置－前記ＬＩＤＡＲ装置は、
赤外線光フィールドをルーティングするように構成される導波管と、
前記導波管の周りに配置されるクラッディング（Ｃｌａｄｄｉｎｇ）と、
前記クラッディング内に形成される散乱アレイ（Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ａｒｒａｙ）と、を含み、前記散乱アレイは、前記導波管によってルーティングされる前記赤外線光フィールドを撹乱し、前記赤外線光フィールドを赤外線送信ビームに指向するように構成され、前記散乱アレイは、前記赤外線光フィールドのテール（Ｔａｉｌ）が前記散乱アレイと相互作用し、光を前記赤外線送信ビームとして前記導波管の外部に散乱させることができるように、離隔距離だけ前記導波管から離隔される－と、
前記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前記自律車両を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。
【請求項16】
前記赤外線送信ビームの偏光配向は、前記散乱アレイ内の散乱体の長手方向と一致する請求項１５に記載の自律車両制御システム。
【請求項17】
前記ＬＩＤＡＲ装置は、第２導波管をさらに含み、
前記散乱アレイは、第１偏光配向に前記赤外線光フィールドを散乱させるように構成され、第２偏光配向に第２赤外線光フィールドを散乱させるように構成された２次元結合器であり、前記第２赤外線光フィールドは、前記第２導波管によってルーティングされる請求項１５に記載の自律車両制御システム。
【請求項18】
自律車両であって、前記自律車両は、
ＬＩＤＡＲセンサ－前記ＬＩＤＡＲセンサは、赤外線光フィールドをルーティングするように構成される導波管と、
前記導波管の周りに配置されるクラッディング（Ｃｌａｄｄｉｎｇ）と、
前記クラッディング内に形成される散乱アレイ（Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ａｒｒａｙ）と、を含み、前記散乱アレイは、前記導波管によってルーティングされる前記赤外線光フィールドを撹乱し、前記赤外線光フィールドを赤外線送信ビームに指向するように構成され、前記散乱アレイは、前記赤外線光フィールドのテール（Ｔａｉｌ）が前記散乱アレイと相互作用し、光を前記赤外線送信ビームとして前記導波管の外部に散乱させることができるように、離隔距離だけ前記導波管から離隔される－と、
前記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前記自律車両を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。
【請求項19】
前記赤外線送信ビームの偏光配向は、前記散乱アレイ内の散乱体の長手方向と一致する請求項１８に記載の自律車両。
【国際調査報告】