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公開番号2024085423
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-26
出願番号2024048124,2023530857
出願日2024-03-25,2021-11-22
発明の名称LIDARセンサーのための光カプラ
出願人オーロラ・オペレイションズ・インコーポレイティッド,AURORA OPERATIONS, INC.
代理人個人,個人,個人
主分類G01S 7/481 20060101AFI20240619BHJP(測定;試験)
要約【課題】小型、安価、信頼性の高いLIDAR装置を提供する。
【解決手段】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。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
車両用の光検出および距離測定（ＬＩＤＡＲ）装置であって、一体型チップを備え、前記一体型チップは、
基板層と、
前記基板層上に配置されて前記基板層との界面を形成し、表面を有するクラッディング層と、
前記クラッディング層内に配置され、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た導波管と、
前記導波管と前記界面との間で前記クラッディング層内に配置され、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層の前記表面に向かって伝播する第１のビームおよび前記界面に向かって伝播する第２のビームに散乱させるように構成された散乱アレイと、
前記導波管と前記クラッディング層の前記表面との間で前記クラッディング層内に配置され、前記第１のビームを前記界面に向けて反射するように構成された反射体層と、
を含む、ＬＩＤＡＲ装置。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記第１のビームと前記第２のビームは、干渉して、前記界面を通って前記基板層内に伝播する光ビームを形成するように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項３】
前記光ビームは、前記基板層の前記界面とは反対側の面を通って前記ＬＩＤＡＲ装置から出るように構成されている、請求項２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項４】
前記導波管は、前記クラッディング層の第２の屈折率よりも高い第１の屈折率を有する、請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項５】
前記基板層は赤外線に対して透明である、請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項６】
前記反射体層は金属反射体層からなる、請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項７】
前記金属反射体層は銅を含む、請求項６に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項８】
前記反射体層は、前記第１のビームの線幅を反射するように構成された少なくとも１つの回折構造を含む、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、次第に細くなっており、外側に広がっており、前記散乱アレイは、徐々に外側に広がっている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項１０】
前記クラッディング層は二酸化ケイ素を含み、前記基板層はケイ素を含み、前記界面はケイ素－ガラス界面である、請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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。
続きを表示（約 1,400 文字）【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（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＲａｎｇｉｎｇ、ＬＩＤＡＲ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
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ＦＭＣＷＬＩＤＡＲ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】以降は省略されています）

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