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公開番号2025108493
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-23
出願番号2025062905,2024206094
出願日2025-04-07,2020-03-26
発明の名称LIDARトランシーバ、LIDARシステム及びLIDARチップ
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 20060101AFI20250715BHJP(測定;試験)
要約【課題】既存のLIDARシステムは、レーザービームを誘導するために機械的移動部品を使用する。また、多数の用例(例、自動車)では、かさばり、コストがかかり、信頼性が低い。
【解決手段】FMCW LIDARトランシーバは、光集積回路(PIC、Photonic Integrated Circuit)に実装される。FMCW LIDARトランシーバは、スイッチング可能なコヒーレントピクセルアレイを介して、少なくとも1次元で光学ビームステアリングを実行する。一部の実施形態において、FMCW LIDARトランシーバは、アレイ(例えば、線形アレイ、2次元アレイなど)で配列された複数のFMCW LIDARトランシーバを含むLIDARチップの一部である。FMCW LIDARシステムは、トランシーバの視野についての深さ情報(例えば、トランシーバの視野内のオブジェクトまでの距離、オブジェクトの速度など)を決定する。
【選択図】図5a
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）システムであって、前記ＬＩＤＡＲシステムは、
光ビームを放出するように構成された光源と、
前記光ビームを送信信号と局部発振器信号に分割するように構成されたスプリッターと、
前記送信信号を環境に放出するように構成された複数のアンテナと、
前記送信信号を受信するように構成されたスイッチングデバイスであって、該スイッチングデバイスは、多層構成で配置された複数の光スイッチを含み、前記送信信号を前記複数のアンテナに順次供給するように動作可能である、スイッチングデバイスと、
を備えており、
前記送信信号が、前記複数のアンテナのそれぞれを介して放出され、前記送信信号の反射が、前記複数のアンテナのそれぞれを介して反射信号として受信される、ＬＩＤＡＲシステム。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記多層構成は、
前記複数の光スイッチの第１グループと、
前記複数の光スイッチの第２グループであって、前記第２グループが、前記第１グループよりも多くの光スイッチを含む、前記複数の光スイッチの第２グループと、
前記複数の光スイッチの第３グループであって、前記第３グループが、前記第２グループよりも多くの光スイッチを含む、前記複数の光スイッチの第３グループと、
を含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項３】
前記第１グループが、１つの光スイッチを含み、
前記第２グループが、２つの光スイッチを含み、
前記第３グループが、４つの光スイッチを含む、請求項２に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項４】
前記スイッチングデバイスが、バイナリツリースイッチネットワークを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項５】
前記複数の光スイッチがそれぞれ、１つ以上の光位相シフタを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項６】
前記複数の光スイッチがそれぞれ、マイクロリング共振器（ＭＲＲ）を含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項７】
前記複数の光スイッチがそれぞれ、マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチを含む、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項８】
前記複数の光スイッチが、独立に制御される、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項９】
前記複数の光スイッチがそれぞれ、光スイッチごとに２つの制御を使用して電気的に制御されるように構成されている、請求項８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
【請求項１０】
前記複数の光スイッチがそれぞれ、光スイッチごとに１つの制御のみを使用して電気的に制御される片側光スイッチとして構成されている、請求項８に記載のＬＩＤＡＲシステム。
（【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、その文献の内容全体が参照として含まれている２０１９年３月２９日付出願の米国臨時特許出願第６２／８２６、５２８号、２０１９年３月２９日付出願の米国臨時特許出願第６２／８２６、５３６号、２０１９年５月８日付出願の米国臨時特許出願第６２／８４５、１４７号、２０１９年５月８日付出願の米国臨時特許出願第６２／８４５、１４９号、２０１９年５月１７日付出願の米国臨時特許出願第６２／８４９、８０７号、２０１９年１１月２６日付出願の米国臨時特許出願第６２／９４０、７９０号の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）による優先権を主張する。
続きを表示（約 2,600 文字）【０００２】
本開示内容は、概括的に周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）光検出および距離測定（ライダ、ＬＩＤＡＲ）に関するものであって、より具体的には、ＦＭＣＷＬＩＤＡＲ用スイッチング可能なコヒーレントピクセルアレイに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
既存のＬＩＤＡＲシステムは、レーザービームを誘導するために機械的移動部品を使用する。また、多数の用例（例、自動車）では、かさばり、コストがかかり、信頼性が低い。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ＦＭＣＷＬＩＤＡＲトランシーバは、光集積回路（ＰＩＣ、ＰｈｏｔｏｎｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）に実装される。ＦＭＣＷＬＩＤＡＲトランシーバは、スイッチング可能なコヒーレントピクセルアレイを介して、少なくとも１次元で光学ビームステアリングを実行する。一部の実施形態において、ＦＭＣＷＬＩＤＡＲトランシーバは、アレイ（例えば、線形アレイ、２次元アレイなど）で配列された複数のＦＭＣＷＬＩＤＡＲトランシーバを含むＬＩＤＡＲチップの一部である。ＦＭＣＷＬＩＤＡＲトランシーバおよび／またはＬＩＤＡＲチップは、ＦＭＣＷＬＩＤＡＲシステムの一部であり得る。ＦＭＣＷＬＩＤＡＲシステムは、トランシーバの視野についての深さ情報（例えば、トランシーバの視野内のオブジェクトまでの距離、オブジェクトの速度など）を決定する。
【０００５】
一部の実施形態において、ＦＭＣＷＬＩＤＡＲトランシーバは、１つ以上のサブアレイを含む。サブアレイは、入力ポート、光スイッチ、複数のスプリッター、複数のミキサー、および複数のアンテナを含み得る。入力ポートは、周波数変調されたレーザー信号を受信するように構成される。光スイッチは、入力ポートを光アンテナにスイッチング可能に結合し、入力ポートと光アンテナとの間に光経路を形成するように構成される。入力ポートから光アンテナのうち、１つの光アンテナを向けたそれぞれの光経路について、複数のスプリッターのうち、いずれか１つのスプリッターが光経路に沿って結合される。それぞれのスプリッターは、レーザー信号の受信された部分を局部発振器信号と送信された信号に分割するように構成される。送信された信号は、光アンテナを介して放出され、送信された信号の反射は、光アンテナを介して反射した信号として受信される。スプリッターは、反射した信号の一部であるリターン信号も出力する。それぞれのスプリッターについて、複数のミキサーのうち、いずれか１つのミキサーがスプリッターからリターン信号および局部発振器信号を受信するように結合される。ミキサーは、トランシーバの視野についての深さ情報を決定するのに使用される１つ以上の出力信号を生成するように、リターン信号と局部発振器信号を混合するように構成される。
【０００６】
一部の実施形態において、ＦＭＣＷＬＩＤＡＲシステムは、ＬＩＤＡＲチップを含む。ＬＩＤＡＲチップは、光集積回路に実装されたＦＭＣＷＬＩＤＡＲトランシーバを含む。光集積回路は、１つ以上のサブアレイを含む。サブアレイは、入力ポート、光スイッチ、複数のスプリッター、複数のミキサー、複数のアンテナを含み得る。入力ポートは、周波数変調されたレーザー信号を受信するように構成される。光スイッチは、入力ポートを光アンテナにスイッチング可能に結合し、入力ポートと光アンテナとの間に光経路を形成するように構成される。入力ポートから光アンテナのうち、１つに向けたそれぞれの光経路について、複数のスプリッターのうち、いずれか１つのスプリッターが光経路に沿って結合される。それぞれのスプリッターは、レーザー信号の受信された部分を局部発振器信号と送信された信号に分割するように構成される。送信された信号は、光アンテナを介して放出され、送信された信号の反射は、光アンテナを介して反射した信号として受信される。スプリッターは、反射した信号の一部であるリターン信号も出力する。それぞれのスプリッターについて、複数のミキサーのうち、いずれか１つのミキサーが結合されてスプリッターからリターン信号および局部発振器信号を受信する。ミキサーは、リターン信号と局部発振器信号を混合し、ＦＭＣＷＬＩＤＡＲシステムの視野についての深さ情報を決定するのに使用される１つ以上の出力信号を生成するように構成される。ＦＭＣＷＬＩＤＡＲシステムは、また複数のアンテナを介して放出された送信された信号をコリメートするように配置されたレンズを含む。レンズは、また反射した信号を受信し、反射した信号を放出する光アンテナに結合するように配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示内容の実施形態は、添付図面の例に関連して取られるときに、以下の詳細な説明および添付された特許請求の範囲からより確実に明らかになる他の利点および特徴を有し、図面において、
【０００８】
１つ以上の実施形態によるスイッチング可能なコヒーレントピクセルアレイＦＭＣＷＬＩＤＡＲチップの概略図を例示する。
【０００９】
１つ以上の実施形態による４つのバージョンのコヒーレントピクセルを例示する。
１つ以上の実施形態による４つのバージョンのコヒーレントピクセルを例示する。
１つ以上の実施形態による４つのバージョンのコヒーレントピクセルを例示する。
１つ以上の実施形態による４つのバージョンのコヒーレントピクセルを例示する。
【００１０】
多重コヒーレントピクセルの間に光コヒーレント検出ブロックが共有される１つ以上の実施形態によるスイッチング可能なコヒーレントピクセルアレイを例示する。
多重コヒーレントピクセルの間に光コヒーレント検出ブロックが共有される１つ以上の実施形態によるスイッチング可能なコヒーレントピクセルアレイを例示する。
多重コヒーレントピクセルの間に光コヒーレント検出ブロックが共有される１つ以上の実施形態によるスイッチング可能なコヒーレントピクセルアレイを例示する。
（【００１１】以降は省略されています）

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