(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内の導波路のアレイであり、ソース光を当該導波路のアレイへと分割するスプリッタに結合された導波路のアレイと、
前記基板上の絶縁層であり、前記導波路のアレイのパスの一部を露出させる開口を有する絶縁層と、
前記絶縁層の上の、及び前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイの前記パスの前記一部の上の液晶層であり、当該液晶層への電圧の印加が、前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイ内の全ての導波路の相対的な位相を変化させる、液晶層と、
前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するように構成された、前記基板に集積されたカプラと、
を有する回路デバイス。
【請求項２】
前記基板はシリコン基板を有し、前記絶縁層は酸化物層を有する、請求項１に記載の回路デバイス。
【請求項３】
基板に集積された導波路のアレイと、
レーザからのソース光を受けて該ソース光を前記導波路のアレイへと分割する、前記基板に集積されたスプリッタと、
前記基板上の絶縁層であり、前記導波路のアレイのパスの一部を露出させる開口を有する絶縁層と、
前記絶縁層の上の、及び前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイの前記パスの前記一部の上の液晶層であり、当該液晶層への電圧の印加が、前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイ内の全ての導波路の相対的な位相を変化させる、液晶層と、
前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するように構成された、前記基板に集積されたカプラと、
検出された遠視野の散乱光と比較するために、前記導波路からの光を基準信号として受け取る、前記基板に集積された光検出器と、
を有する集積フォトニクスチップ。
【請求項４】
前記基板はシリコン基板を有する、請求項３に記載の集積フォトニクスチップ。
【請求項５】
前記絶縁層は酸化物層を有する、請求項３又は４に記載の集積フォトニクスチップ。
【請求項６】
基板に集積されたスプリッタでソース光を受光するステップと、
前記スプリッタで、前記ソース光を、前記基板に集積された導波路のアレイへと分割して、前記ソース光を、前記基板上に集積された絶縁層の開口を含んだ導波路パスに通すことであり、前記絶縁層の前記開口は、前記導波路のアレイを、前記絶縁層上に集積された液晶層に露出させている、ステップと、
前記液晶層に電圧を印加することによって、前記アレイの導波路内の光の位相を動的に調節するステップと、
前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するように前記基板に集積されたカプラで、前記導波路のアレイから光を受け取るステップと、
前記位相を調節された光を前記導波路から標的物へ送信するステップと、
を有する方法。
【請求項７】
前記位相を動的に調節することは、前記導波路間に位相ランプを生成するように前記液晶層に電圧を印加することを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記液晶層は、液晶・オン・シリコン（ＬＣＯＳ）層を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記位相を動的に調節することは、撮像場を横切って前記ソース光をビーム操舵することを有する、請求項６乃至８の何れかに記載の方法。
【請求項１０】
前記基板はシリコン基板を有する、請求項６乃至９の何れかに記載の方法。
【請求項１１】
前記絶縁層は酸化物層を有する、請求項６乃至１０の何れかに記載の方法。
【請求項１２】
前記開口は、前記導波路のアレイを横切る三角形の形状にされた開口を有し、前記三角形の形状にされた開口は、その頂点を１つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する、請求項６乃至１１の何れかに記載の方法。
【請求項１３】
光検出器を用いて、前記スプリッタの前で前記ソース光を基準信号として抜き出すステップ、を更に有する請求項６乃至１２の何れかに記載の方法。
【請求項１４】
光検出器を用いて、前記カプラの位置で光を基準信号として抜き出すステップ、を更に有する請求項６乃至１３の何れかに記載の方法。
【請求項１５】
前記カプラは回折格子カプラを有する、請求項６乃至１４の何れかに記載の方法。
【請求項１６】
前記カプラはミラーカプラを有する、請求項６乃至１４の何れかに記載の方法。
【請求項１７】
前記カプラの上方の１つ以上の角度付きファセットで前記光を広げるステップ、を更に有する請求項６乃至１６の何れかに記載の方法。
【請求項１８】
前記１つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記１つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
レーザ源から受け取った前記ソース光を変調するステップ、を更に有する請求項６乃至１９の何れかに記載の方法。
【請求項２１】
前記基板に集積されたレーザデバイスで前記ソース光を生成するステップ、を更に有する請求項６乃至２０の何れかに記載の方法。
【請求項２２】
実行されるときに請求項６乃至２１の何れかに記載の方法で光検出及び測距を実行する命令を有するコンピュータプログラム。
【請求項２３】
請求項６乃至２１の何れかに記載の方法を実行するための処理を実行する手段を有する光検出及び測距用装置。
【請求項２４】
光検出及び測距用の装置であって、
ソース光を、基板に集積された導波路のアレイへと分割して、前記ソース光を、前記基板上に集積された絶縁層の開口を含んだ導波路パスに通す手段であり、前記絶縁層の前記開口は、前記導波路のアレイを、前記絶縁層上に集積された液晶層に露出させている、手段と、
前記液晶層に電圧を印加することによって、前記アレイの導波路内の光の位相を動的に調節する手段と、
前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合する手段と、
前記位相を調節された光を前記導波路から標的物へ送信する手段と、
を有する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して光デバイスに関し、より具体的にはライダー（light  detection  and  ranging；ＬＩＤＡＲ）デバイスに関する。
【０００２】
著作権表示／許可
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【背景技術】
【０００３】
３次元（３Ｄ）の映像又は画像のキャプチャに対する需要、並びに物体追跡又は物体スキャンに対する需要がますます高まっている。しかしながら、伝統的な３Ｄイメージング（撮像）方法は、かなりの欠点を有している。ライダー（light  detection  and  ranging；ＬＩＤＡＲ）システムは、現状、高価な部品の精密アセンブリを必要とするので、非常に高価である。さらに、伝統的な３Ｄイメージングシステムは、視野をスキャンするために機械動作を必要とするので、嵩張るとともに電力を大量消費する傾向にある。
【０００４】
基本的なＬＩＤＡＲシステムは、１つ以上の光源及び光検出器と、関心シーンに対して光ビームの投射又はスキャンの何れかを行う手段と、データの処理及び解釈を行う制御システムとを含んでいる。３Ｄイメージングに適用可能な様々な技術が存在する。非レーザベースの方法は、立体視又は構造化光に基づくが、シーン全体を一度に照らすためにかなりの電力を消費するとともに、例えば明るい昼光などの明るい条件において良好に機能しない。超音波法は、比較的に非常に乏しい空間分解能を有する。レーザ光は視野全体に散布（ブロードキャスト）されることができるが、その場合、数多くの欠点に悩まされ（一度に１つのスポットに集中されるのではなく、一度にシーン全体を照らすために電力が使用され、故に追加の電力がかかる）、その一方で、指向性のレーザ光は、伝統的に精密機械部品に頼るものである操舵を必要とする。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
以下の説明は、本発明の実施形態の実装の例によって与えられるイラストレーションを持つ図の説明を含む。図面は、限定としてではなく、例として理解されるべきである。ここで使用されるとき、１つ以上の“実施形態”への言及は、本発明の少なくとも１つの実装例に含まれる特定の機構、構造、及び／又は特性を記述するものとして理解されるべきものである。故に、ここに出現する例えば“一実施形態において”又は“他の一実施形態において”などの言い回しは、本発明の様々な実施形態及び実装例を記述するものであり、必ずしも全てが同じ実施形態に言及しているわけではない。しかしながら、それらはまた、必ずしも互いに排他的なものではない。
【図１】集積されたソリッドステートＬＩＤＡＲ回路を有するシステムの一実施形態のブロック図である。
【図２】ソリッドステートＬＩＤＡＲ回路の上面図の一実施形態のブロック図である。
【図３Ａ】集積されたソリッドステートＬＩＤＡＲ回路の断面図の一実施形態のブロック図である。
【図３Ｂ】集積されたソリッドステートＬＩＤＡＲ回路の断面図の一実施形態のブロック図である。
【図４】ミラーカプラを有するＬＩＤＡＲ回路の一実施形態のブロック図である。
【図５Ａ】角度付けられたファセットを有するＬＩＤＡＲ回路の一実施形態のブロック図である。
【図５Ｂ】角度付けられたファセットを有するＬＩＤＡＲ回路の他の一実施形態のブロック図である。
【図６】ソリッドステートＬＩＤＡＲ回路を用いて形成される信号ビームの一実施形態を表す図である。
【図７】ソリッドステートＬＩＤＡＲ回路を用いる撮像のプロセスの一実施形態のフロー図である。
【図８】ソリッドステートＬＩＤＡＲ回路が実装され得るコンピューティングシステムの一実施形態のブロック図である。
【図９】ソリッドステートＬＩＤＡＲ回路が実装され得るモバイル装置の一実施形態のブロック図である。  以下に記載される実施形態のうちの一部又は全てを示し得る図面の説明と、ここに提示される発明概念のその他可能性ある実施形態又は実装の説明とを含め、特定の細部及び実装の説明が続く。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
ここに記載されるように、ソリッドステートフォトニクス回路は、半導体又は絶縁体の何れかの中に配置された導波路のアレイと、選択的に導波路に隣接する液晶（ＬＣ）層（これは、具体的には、シリコンフォトニクスが使用されるときに液晶・オン・シリコン（ＬＣＯＳ）とすることができる）とを含む。導波路は、隣接する絶縁層（例えば、酸化物）を有し、該絶縁層は、導波路のアレイをＬＣ層に露出させる開口を有する。ＬＣ層は、液晶への電圧の印加を制御することによって、導波路のアレイに関するチューニングを提供することができる。ＬＣＯＳに印加される電圧は、全ての導波路を別々にチューニングすることができる。ＬＣＯＳに異なる電圧を印加することは、導波路を通過するレーザ光のビームを操舵（ステアリング）する位相シフトを作り出すことができる。一実施形態において、絶縁体内の開口は、各異なる導波路に異なる位相シフト効果を生成するように、複数の異なる導波路を、より多く又は少なく露出させる。
【０００７】
ソリッドステートフォトニクスの使用は、半導体基板へのフォトニクスコンポーネントの集積（例えば、シリコン基板内のシリコンに基づくフォトニクス）を可能にする。フォトニクスコンポーネントは、光を経路付ける導波路及びコンバイナ、ビームフォーミングのためのフェイズドアレイを実現する受動素子、フォトニクス基板に垂直に光を向け直す１つ以上のカプラを含むことができ、また、レーザ、変調器、及び／又は検出器を含むことができる。一実施形態において、半導体フォトニクスはシリコンベースであり、これは、標準的なシリコンフォトニック送信器ウエハの使用を可能にする。シリコンフォトニクス上に液晶を処理するために、標準シリコンフォトニクス処理が拡張され得る。ＬＣは、屈折率の電圧依存変化を可能にし、それにより、ｘ及びｙ双方でのビーム操舵又はビームフォーミングを可能にすることができる。
【０００８】
基本的なＬＩＤＡＲシステムは、１つ以上のレーザ源及び光検出器と、関心シーン又は標的上で（１つ以上の）ビームをスキャンする手段と、観測データを処理する制御ロジックとを含んでいる。一実施形態において、ＬＣ又はＬＣＯＳ処理を有するように拡張されたフォトニクス処理の使用は、ウエハスケール製造技術と適合した、単一チップ上へのＬＩＤＡＲエンジンの集積を可能にすることができる。光源及び検出器（例えば、レーザ及び光検出器（ＰＤ））は、同一チップ上に作製されることができ、あるいはソリッドステートＬＩＤＡＲエンジンに結合されることができる。何れの場合も、ソリッドステートＬＩＤＡＲエンジンは、伝統的なＬＩＤＡＲエンジンよりも遥かに低コストで製造されることが可能な、可動部のないＬＩＤＡＲエンジンを提供する。また、半導体処理技術の使用は、デバイスが、低電力であるとともに、伝統的に利用可能なものより遥かに小さいフォームファクタを有することを可能にする。加えて、得られるＬＩＤＡＲ回路は、コストを増大させるのみならず振動及びその他の環境外乱に悩まされるものである伝統的な精密機械部品を必要としない。さらに、ソリッドステートＬＩＤＡＲは、ダストや湿気がＬＩＤＡＲシステムの機械的機構を詰まらせることを回避するために伝統的に必要なものであるパッケージング上の気密封止を必要としないであろう。
【０００９】
電力及びサイズにおける減少は、信頼性の向上（環境要因に対する感度の低下）と組み合わさって、３Ｄイメージングの用途を増やし得る。ここに記載されるようなソリッドステートＬＩＤＡＲを用いた３Ｄイメージングは、ゲーム及び画像認識に関する機能性を向上させることができる。さらに、３Ｄイメージングは、３Ｄプリンティングでの物体の複製の用途、アーキテクチャ設計若しくはインテリア設計での屋内マッピング、自動運転若しくはその他の自律ロボット動作、改善された生体測定イメージング、及びその他の用途に関して、より堅牢なものになることができる。一実施形態において、ここに記載されるソリッドステートＬＩＤＡＲは、シーンの高分解能３Ｄイメージングを可能にするよう、測定回路又はユニットと組み合わされることができる。このような組み合わせデバイスは、従来のＬＩＤＡＲシステムの低い分解能を有意に改良することになる。伝統的なＬＩＤＡＲシステムの低い分解能は、離散系列の点群をラスタースキャンしており、それが空間分解能を低下させることに起因する。
【００１０】
理解されることになるように、飛行時間（ＴＯＦ）及び周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）を含め、複数の異なるタイプのＬＩＤＡＲが存在する。ＴＯＦ  ＬＩＤＡＲは、送信パルスと受信パルスとの間の時間遅延を測定することに頼るものであり、故に、長距離用途に適している。より短距離の用途では、高速電子回路が良好な撮像を提供する。ＦＭＣＷシステムにおいては、レーザ波長が鋸歯状波形でスキャンされ得る。反射ビームが受け取られて、ＬＩＤＡＲシステム（ＬＩＤＡＲエンジン及び検出器）内の基準ビームと干渉する。最良の信号が、２つのビーム間の周波数差を与え、これが、時間、ひいては、物体の距離に変換され得る。従って、我々は、優れた性能を提供するチューナブルレーザを提案する。
【００１１】
ＬＩＤＡＲシステムを完成させるため、操舵可能な光を生成するＬＩＤＡＲエンジンが、反射光を受ける１つ以上の光検出器と組み合わされる。一実施形態において、検出器は、ＬＩＤＡＲエンジン回路と集積される。一実施形態において、レーザもＬＩＤＡＲエンジン回路と集積される。検出器は、ディスクリートの光検出器であってもよいし、あるいはハイブリッドレーザと同じプロセスで作製されるハイブリッド光検出器であってもよく、これは、半導体フォトニクス処理の一部として作製され得る。受信器のアーキテクチャは、ＬＩＤＡＲのタイプ（例えば、ＴＯＦ又はＦＭＣＷ）に依存する。
【００１２】
図１は、集積されたソリッドステートＬＩＤＡＲ回路を有するシステムの一実施形態のブロック図である。システム１００は、３Ｄイメージングを提供するためにソリッドステートＬＩＤＡＲ（ＬＩＤＡＲエンジン回路又はＬＩＤＡＲ回路としても参照され得る）が使用され得る任意のシステムを表している。装置１１０は、標的物１３０の撮像を実行するためにＬＩＤＡＲ１２０を含んでいる。標的物１３０は、撮像されるべき如何なる物体又はシーン（例えば、背景を背にする物体、又は一群の物体）ともし得る。装置１１０は、ビームフォーミングされた光１３２（光信号）を送信し、該光信号からの反射を処理することによって、物体１３０の３Ｄ画像を生成する。
【００１３】
装置１１０は、任意のコンピューティング装置、手持式電子装置、固定式装置、ゲームシステム、プリントシステム、ロボットシステム、又は３Ｄイメージングを使用し得るその他の種類の装置を表している。装置１１０は、ＬＩＤＡＲ１２０を、装置１１０に一体化していてもよいし（例えば、装置１１０の電子回路と共通の半導体基板上にＬＩＤＡＲ１２０が集積される）、装置１１０の上若しくは中にマウント若しくは配置していてもよい。ＬＩＤＡＲ１２０は、回路及び／又はスタンドアローンデバイスとし得る。ＬＩＤＡＲ１２０は、ビームフォーミングされた光１３２を生み出す。一実施形態において、ＬＩＤＡＲ１２０はまた、ビームフォーミングされた光１３２から収集されたデータを処理する。
【００１４】
図１は、回転させた挿入図にて、ＬＩＤＡＲ１２０のクローズアップの一実施形態を含んでいる。伝統的なＬＩＤＡＲ実装は、生成された光を操舵するための機械部品を必要とする。ＬＩＤＡＲ１２０は、可動部なしで光を操舵することができる。理解されることになるように、挿入図に示した要素の寸法は必ずしも縮尺通りではない。ＬＩＤＡＲ１２０は、シリコン基板又はその他の基板である基板１２２を含んでおり、その中又は上にフォトニクス１２４が集積されている。一実施形態において、基板１２２はシリコン系基板である。一実施形態において、基板１２２はＩＩＩ−Ｖ族基板である。一実施形態において、基板１２２は絶縁体基板である。フォトニクスは少なくとも、光源（例えばレーザ、具体的に図示せず）からの光を、該光をビームフォーミングされた光１３２として出力するカプラへと伝達する導波路のアレイを含んでいる。
【００１５】
絶縁体１２６が、フォトニクス１２４とＬＣ１２８との間での干渉を選択的に提供するために、導波路のアレイ及び／又はその他のフォトニクス１２４の上に開口（システム１００では見えない）を含んでいる。一実施形態において、絶縁体１２６は酸化物層（数ある様々な酸化物材料のうちの何れか）である。一実施形態において、絶縁体１２６は窒化物層とし得る。一実施形態において、絶縁体１２６はその他の誘電体材料とし得る。ＬＣ１２８は、フォトニクス１２４内の導波路の屈折率を変化させることができる。絶縁体１２６内の開口が、導波路のアレイの様々な光路に位相の差を導入し、それにより、複数の異なる位相にされた光信号が信号光源から生成されることになる。一実施形態において、絶縁体１２６内の開口は、フォトニクス１２４内の導波路のアレイの様々な導波路間に位相ランプを導入するように形状を定められる。例えば、導波路群の真上の１つの開口が、各導波路の異なる量をＬＣ１２８に露出させ、それにより、各導波路パスの位相にＬＣが影響を及ぼすことになる量を変えることができる。
【００１６】
理解されることになるように、絶縁体１２６における形状は、各導波路パスのうちのどれだけがＬＣ１２８に露出されるかを変化させることができる。故に、ＬＣ１２８への単一の信号レベルの印加で、全ての導波路パスに異なる位相効果をもたらすことができる。このようなアプローチは、導波路アレイ間に位相変化を生じさせるために異なる導波路ごとに異なる論理素子を持つ伝統的な方法とは対照的である。ＬＣ１２８に印加される単一の電圧の違い（例えば、或る期間に１つの電圧レベルを印加し、その後に異なる電圧レベルを印加する）が、ＬＩＤＡＲ１２０から放射される光を動的に変化させて操舵し得る。故に、ＬＩＤＡＲ１２０は、ＬＣＯＳへの電圧の印加を変化させ、それが代わって、各導波路パスに発生する位相効果を変化させ得ることによって、放射される光を操舵することができる。従って、ＬＩＤＡＲ１２０は、機械部品の使用なしで光ビームを操舵することができる。ビームフォーミングされた光１３２は、絶縁体１２６と、ＬＣ１２８と、例えばガラス１２９などのキャッピング層とを通り抜ける。ガラスの層は単なる一例であり、関心ある（１つ以上の）波長で光学的に透明であるプラスチック材料又はその他の材料によって置き換え可能であり得る。挿入図においてビームフォーミングされた光１３２を表している傾斜（ランプ）された矢印群が意味するのは、機械的に光を方向付ける必要なくして光のビームフォーミング又はステアリング効果を達成するように、光の位相が変化され得ることを例示することである。
【００１７】
図２は、ソリッドステートＬＩＤＡＲ回路の上面図の一実施形態のブロック図である。システム２００は、図１のＬＩＤＡＲ１２０の一例とし得るものであるソリッドステートＬＩＤＡＲ回路を含む要素を表している。一実施形態において、システム２００は、必ずしも全てのＬＩＤＡＲ回路実装の一部であるわけではない要素を含んでいる。システム２００は、ＬＩＤＡＲ回路とは別個とし得るレーザ２１０を含んでいる。
【００１８】
レーザ２１０は、システム２００の光源である。一実施形態において、レーザ２１０は、ＬＩＤＡＲと同じ回路上に集積され得る。レーザ２１０は、フォトニクスコンポーネントを含むのと同じ基板上に直接的に集積され得る。このような実装は、内蔵型の操舵可能レーザを提供することができる。レーザ２１０はまた、マルチチップパッケージ又はシステム・オン・チップ構成で組み合わされてもよく、その場合、レーザ２１０は、パッケージ内の、且つ／或いはフォトニクスと同じ基板上の、別個のダイである。レーザ２１０はまた、ＬＩＤＡＲフォトニクスとか別個のチップ（オフチップ）として含められてもよい。
【００１９】
一実施形態において、システム２００は変調器２２０を含んでいる。レーザ２１０がチャープ式のレーザ設計である場合、変調器２２０は必要ない。チャープ式レーザは、生成される光に直接的に変調をもたらすことができる。例えば、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーザはチャープ式であり、光信号の外部変調を要しない。一実施形態において、変調器２２０は、レーザ信号に振幅変調をもたらすことができる。振幅変調は、例えば、パルスレーザに付加され得る。一実施形態において、システム２００は、遠視野へ（標的）のレーザ信号をパルス化し、検出器がエコーを時間測定する。その他の測距実装も可能である。一実施形態において、変調器２２０は、飛行時間（ＴＯＦ）処理のために、あるいは、近傍にあるその他の光源からの干渉を回避するために飛行時間モード又はＦＭＣＷモードの何れかで符号化されるように、出力をパルス化するリング変調器である。
【００２０】
システム２００は、レーザ２１０からのソース光を例えば８又は１６個などのＮ個のチャネルへと分割する機構であるスプリッタ２３０を含んでいる。Ｎ個のチャネルが、導波路［０］乃至［Ｎ−１］（ＷＧ［０］乃至ＷＧ［Ｎ−１］）によって図示されている。これらＮ個のチャネル又は導波路が、ここで参照する導波路のアレイである。Ｎは、ＬＩＤＡＲに適切な分解能をもたらすことになる如何なるチャネル数ともすることができ、典型的には２進数となる。理解されることになるように、光信号を分割することには数多くの異なるやり方が存在する。故に、スプリッタ２３０は実装ごとに異なるものになり得る。一実施形態において、スプリッタ２３０は、マルチモード干渉（ＭＭＩ）カプラであり、あるいはそれを含む。一実施形態において、スプリッタ２３０は、スターカプラであり、あるいはそれを含む。
【００２１】
スプリッタ２３０から、光信号は、スプリッタ２３０からカプラ２５０への経路であるパス２３２に沿って、導波路のアレイを通して運ばれる。カプラ２５０は、システム２００が様々なチャネルからの光を放出することを可能にする。一実施形態において、パス２３２は、カプラ２５０へと導波路を経路付けるための直角の曲げを含む。直角の曲げは、アレイの導波路同士の間に間隔を導入することを可能にする。この間隔空けは、導波路間での互いに対する位相オフセットの導入を可能にする。位相オフセット又は位相シフトは、放射波面におけるビームフォーミング及びビーム操舵を可能にするレーザ信号の位相差をもたらす。一実施形態において、スプリッタ２３０において、又はシステム２００における何らかの他のやり方で、間隔の違いを導入することが可能であり、故に、導波路のアレイにおける直角の曲げは、一実施形態において必要とされない。
【００２２】
パス２３２は、導波路のアレイをチューナ２４０に通す。チューナ２４０は、アレイの様々な導波路に相対的な位相オフセットを導入するシステム２００内の機構を表している。実施形態において、チューナ２４０は、ＬＩＤＡＲのフォトニクスコンポーネントに隣接する酸化物層（又はその他の絶縁体層若しくは絶縁層であり、酸化物は非限定的な一例として使用されている）内の開口を含んでいる。酸化物内の開口は、導波路チャネルを、この酸化物層に隣接するＬＣＯＳ層（又はその他のＬＣ層であり、ＬＣＯＳは非限定的な一例として使用されている）の液晶に対して露出させる。一実施形態において、開口は、チャネル間に線形位相シフトを作り出すようにチャネル群をますます多くの液晶に露出させる三角形状とし得る。例えば、三角形状のチューナ２４０が酸化物内の開口の形状であると仮定すると、ＷＧ［０］はＷＧ［１］よりも三角形の頂点に近いので、ＷＧ［０］はＷＧ［１］よりも少ない液晶に露出される。また、ＷＧ［２］（明示していない）に関してよりも、より少ないＷＧ［１］が、より少ない液晶に露出され、そして、最も多く液晶に露出されるＷＧ［Ｎ−１］まで、１つの隣接導波路から別の導波路へと同様である。ＷＧ［Ｎ−１］は、例示した三角形の底辺に最も近く置かれているとして示されている。液晶に印加される電圧に基づき、ＷＧ［０］からＷＧ［Ｎ−１］まで線形の位相シフトが存在することになる。故に、液晶は、放射ビームを左右に操舵する全チャネルに対する単一のチューナとしての役割を果たすことができる。
【００２３】
理解されることになるように、酸化物内の開口と液晶層への印加電圧とを用いることに代えて、システム２００は、各導波路に個々に遅延信号を導入する制御ロジックを含むこともできる。そのようなチューニング機構は、ＬＣＯＳチューニング機構よりも、多くの電力を必要とするとともにかなり多くのロジックを必要とする。理解されることになるように、酸化物層内の開口は、図示したものと一致する必要はなく、直角三角形であってもよいし、あるいは台形若しくはその他の形状であってもよい。また、導波路アレイの一方側から他方側へ位相シフトが線形ではない構成も存在し、異なる形状の開口を用いて、その他の遅延を導波路に導入し得る。例えば、アレイの中央の導波路を最少量の液晶に露出させるように開口が形成されてもよく、また、何らかの他のやり方で異なる導波路に異なる遅延を導入する複合形状のものであってもよい。説明する原理はそのような構成についても同じであり、図示したシステム２００は、そのような複雑な酸化物開口パターニングよりも単純なソリューションを提供する。
【００２４】
制御ロジック２４２は、アレイの導波路からの光のビームフォーミングを制御することが可能なシステム２００内のロジックを表している。一実施形態において、システム２００は、導波路に位相シフトを導入するためにＬＣＯＳ層と相互作用する制御ロジックを含む。一実施形態において、システム２００は、位相シフトを導入するために導波路と相互作用する制御ロジックを含む。一実施形態において、システム２００は、システム２００からの光の放出を制御するようにカプラ２５０と相互作用する制御ロジックを含む。一実施形態において、システム２００は、所望の位相オフセットを導入することに先立って様々な導波路内の信号を揃える制御ロジックを含む。例えば、スプリッタ２３０及び／又はパス２３２が、導波路群に互いに対して異なる遅延を導入し得る。そのような遅延は通常、フォトニクス回路の動作許容範囲内であると考えられる。しかしながら、信号のビームフォーミングを制御する目的で位相遅延を注意深く制御するために、システム２００は、導波路に導入されるその他の遅延又は位相シフトに関して補償及び／又は対処し得る。故に、チューニングは、より正確に所望の位相遅延を導入するために、全チャネルが均一の位相を持つ状態で開始し得る。他の例では、チューナ２４０の形状設定又は動作が、システム２００内のフォトニクスのアーキテクチャによって導入されると予期される位相遅延を補償し得る。
【００２５】
一実施形態において、システム２００は、システム２００内に図示した軸に関して、Ｘ及びＹ双方でのビーム操舵を提供することができる。説明するフェイズドアレイでは、アレイの異なる導波路に位相シフトが導入されて、ｘ軸ビーム操舵を提供し得る。一実施形態において、システム２００は、カプラ２５０からの光の出力に可変屈折率を導入するための１つ以上の機構を含み、それによりｙ軸ビーム操舵を提供し得る。
【００２６】
カプラ２５０によって、システム２００から光又はレーザ信号が出力される。カプラ２５０からの信号の伝播方向は、典型的に、システム２００に図示した構成から読者に紙面を真っすぐに出るものとなる。光信号が標的に送られて、遠視野干渉を生じさせる。遠視野と干渉した後、光は散乱光としてシステム２００に向けて反射され返すことになる。理解されることになるように、完成したＬＩＤＡＲシステムは、遠視野で干渉した反射光を受ける１つ以上の検出器（例えば、光検出器）を含むことになる。そして、受光器又は検出器が、信号を、該信号を解釈するプロセッサ又は制御ロジックへと送る。一実施形態において、システム２００は、他のＬＩＤＡＲフォトニクスコンポーネントを有するチップ上に検出器を含む。そのような検出器は明示していない。それに代えて、検出器はオフチップであってもよい。
【００２７】
一実施形態において、システム２００は、受信した信号を処理又は解釈する処理ハードウェアによって使用され得る基準信号を提供する１つ以上のローカル検出器２６２、２６４及び２６６を含んでいる。検出器２６２、２６４及び２６６は、処理ハードウェアに基準情報を提供するモニタ検出器として参照され得る。一実施形態において、検出器２６２、２６４及び／又は２６６のうちの１つ以上が、導波路と同じ半導体基板上に集積される。一実施形態において、システム２００は、タップ２１２でレーザソースを抜き出して生成される元信号に対する基準を提供する光検出器（ＰＤ）２６２を含んでいる。ＰＤ２６２は、レーザ２１０と同じチップ上とし得るが、必ずしもレーザ２１０と同じ基板上に置かれるわけではない。一実施形態において、システム２００は、変調器２２０の後ろのタップ２１４で抜き出すＰＤ２６４を含んでいる。理解されることになるように、どのようなタイプのレーザ２１０が使用されるかに応じて、変調器２２０は必要ないことがあり、それは、タップ２１２及びタップ２１４を等価にし得る。タップ２１４がタップ２１２とは光学的に異なる一実施形態において、ＰＤ２６４は、スプリッタ２３０で受け取られる変調済み信号を指し示す基準信号を提供することができる。ＰＤ２６４は、その情報を処理ハードウェアに提供し得る。一実施形態において、システム２００は、カプラ２５０へと送出される位相シフトされた信号を抜き出すことが可能な１つ以上のＰＤ２６６を含んでいる。一実施形態において、各導波路に１つの、Ｎ個のＰＤ２６６が存在し得る。他の一実施形態において、Ｎよりも少ないＰＤが存在していてもよく、処理ハードウェアが、提供される基準信号から情報を補間し得る。
【００２８】
図３Ａ−３Ｂは、集積されたソリッドステートＬＩＤＡＲ回路の断面図の一実施形態のブロック図である。回路３００は、ソリッドステートＬＩＤＡＲエンジンチップの要素を表しており、ここに記載される何れかの実施形態に従ったソリッドステートＬＩＤＡＲの一例とし得る。一実施形態において、回路３００は、図示したようにシリコンフォトニクス回路に基づくが、他の一実施形態において、ソリッドステートＬＩＤＡＲチップを作製するためにその他の半導体アーキテクチャが使用されてもよい。図３Ａは、ＬＩＤＡＲエンジンフォトニクスの断面の一実施形態を例示している。図３Ｂは、シリコン導波路アレイの断面の一実施形態を例示している。
【００２９】
回路３００は、その上でシリコンフォトニクスを加工する基板として使用され得るものであるＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）基板３１０を含んでいる。酸化物層３２０は、基板３１０の絶縁体を表しているとし得る。シリコン導波路３３２が、レーザ３５０からの光をカプラ３３４に結合するように基板３１０内に加工され得る。一実施形態において、レーザ３５０は、基板３１０上に直接的に集積される（そして、変調器を含み得る）。一実施形態において、レーザ３５０として図示したものは、オフチップのレーザから回路３００にレーザ光が結合される領域を表す。シリコン導波路３３２は、ここで述べられるような、また、図３Ｂにて更に具体的に示されるような、導波路アレイを表している。
【００３０】
酸化物３４０は、フォトニクスコンポーネントに隣接する酸化物層又はクラッド酸化物を表しており、回路３００のシリコンフォトニクスを覆っている。酸化物３４０は、導波路３３２を液晶３６０に露出させる開口３４２を含んでいる。図３Ｂの断面図には、酸化物３４０は示されていない。何故なら、その断面は、回路３００のうち導波路３３２が酸化物３４０によって覆われずに液晶３６０に露出される領域に関して与えられているからである。一実施形態において、液晶３６０は、基板３１０上に加工されるシール３６２によって囲まれた領域である。一実施形態において、そのような処理は、シリコン又はその他の半導体のフォトニクスコンポーネントを作製するのに使用されるものとは異なる処理ルーチンの部分である。この異なる処理ルーチンは、必ずしも同じ処理ライン又は処理施設で実行されるわけではない。ガラス３７０は、回路３００のキャップ層であり、カプラ３３４を介して放出される光の（１つ以上の）波長を指す（１つ以上の）関心波長において光学的に透明である材料を表している。
【００３１】
カプラ３３４は、光信号の向きを変化させるカップリング機構を表しており、ガラス３７０を通って撮像標的へと出て行くよう、導波路３３２中を進行する信号を放出する。一実施形態において、カプラ３３４は回折格子カプラである。一実施形態（図４に関して図示して詳細に説明する）において、カプラ３３４はミラーベースのカプラである。一実施形態において、カプラ３３４は、導波路３３２が導波路アレイを表すように、カプラのアレイを表す。各導波路に対してカプラが存在することができ、あるいは、位相遅延された信号が回路から放たれることを可能にする他の構成が存在してもよい。理解されることになるように、回折格子は波長依存である。しかし、レーザを波長チューニングすることにより、システム３００は、波長依存性の回折格子を用いてであっても、ビームを操舵することができる。
【００３２】
理解されることになるように、液晶３６０は、導波路アレイ３３２に位相シフトを生じさせる電圧を創出するために２つの電極を必要とする。一実施形態において、液晶層３６０とガラス層３７０との間に電極３８２が置かれる。一実施形態において、導波路３３２と酸化物３２０との間に電極３８４が置かれる。電極３８２と３８４との間に電圧を印加することは、液晶３６０と導波路３３２との間の界面の屈折率を変化させることができる。一実施形態において、電極３８２はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）材料である。一実施形態において、電極３８４は、酸化物３２０上に堆積された材料である。他の一実施形態において、システム３００は、導波路に対して液晶３６０を直接的にバイアスし、その場合、電極３８４は導波路３３２のドーピングを表し得る。導波路３３２の隣の液晶３６０上の電界を調節することにより、システム３００は位相遅延を変化させることができ、それが放射ビームの波面を操舵／形成することになる。導波路３３２付近の電界は、ウエハ内のシリコン機構（電極３８４）間に電圧を印加すること及び／又はガラスウエハ上の電極（電極３８２）に電圧を印加することによって変化され得る。位相変化は、熱的な位相制御を介して、又は自由キャリア効果に基づいて起こることができる。
【００３３】
システム２００に関して説明したことと同様に、回路３００は、機械的なビーム操舵又は広げた（ブロードキャスト）照射の使用なしで、シーンから３Ｄデータを生成することができる。液晶３６０は、酸化物３４０内の開口３４２により、直接的に導波路３３２と境界を接している。液晶３６０は、導波路３３２のアレイへと分割される光信号から信号のフェイズドアレイを作り出す。上に被せられた液晶３６０が、電圧の印加によって、別々の導波路３３２に提供された各ビーム成分の屈折率をチューニングし得る。導波路が、信号のフェイズドアレイを、エミッタとしても参照し得る（１つ以上の）カプラ３３４に伝え、これらの信号がシステム３００から送出される。故に、光信号は、回路又はチップから放射される操舵ビームとなることができ、モニタリングハードウェア（例えば、光検出器及び処理ハードウェア）が、光信号の個々の成分に導入された相対位相によって形成された遠視野ビーム形状をモニタすることができる。
【００３４】
回路３００は、伝統的なＬＩＤＡＲシステムに対する幾つかの利点を提供し得る。一実施形態において、回路３００は、レーザ及び検出器と完全に集積され且つ既存の製造プロセスを用いてバッチ製造される単一チップソリューションを提供することができる。このような単一チップソリューションは、空間だけでなく製造コストにおいても実質的なコスト節減を提供し得る。伝統的なＬＩＤＡＲシステムの主たるコストは、多数の光学及び機械的要素の複雑で精密なアセンブリに由来しているが、それらの要素は、システム３００の実施形態では排除されることができる。一実施形態において、システム３００に従ったＬＩＤＡＲシステムは、如何なる可動部も含まないが、全てのビーム操舵を、電極３８２及び３８４への（故に、液晶３６０への）電圧の印加を介して電気的に実行することができる。システム３００はまた将来的に、操舵機構が如何なる動力化をも伴わず、むしろ、ソリッドステートキャパシタに印加される電圧が液晶の電界を変化させることを所与として、伝統的なＬＩＤＡＲシステムと比較して電力を低減させる。上述のように、液晶の電界を変化させることは、各別個の導波路３３２の中を伝送されるビーム成分を位相調節し得る。一実施形態において、システム３００は、オンチップ変調器（３００には具体的に示していないが、ここに記載される実施形態に従って含めることができる）を用いてビームを符号化することによって、周辺光又は付近のその他のＬＩＤＡＲシステムに対するＬＩＤＡＲの感度を低下させ得る。
【００３５】
図４は、ミラーカプラを有するＬＩＤＡＲ回路の一実施形態のブロック図である。回路４００は、ソリッドステートＬＩＤＡＲエンジンチップの要素を表しており、ここに記載される何れかの実施形態に従ったソリッドステートＬＩＤＡＲの一例とし得る。回路４００は、回折格子カプラに代わるものであるカプラ４３４内にミラー４３８を含んでいる。それ以外において、回路４００の一実施形態は回路３００と同じである。回路４００は、回路３００に関して上述したのと同様に、シリコンフォトニクス用の基板を提供し得るＳＯＩ基板４１０及び酸化物層４２０を含んでいる。回路４００はまた、レーザ４５０からの光をカプラ４３４に結合するように基板４１０内に加工されるシリコン導波路４３２を含んでいる。回路３００内の同様のコンポーネントについての上での説明が、回路４００のコンポーネントにも等しく当てはまる。
【００３６】
また、酸化物４４０は、導波路４３２を液晶４６０に露出させる開口４４２を有したクラッド酸化物層を表している。一実施形態において、液晶４６０は、基板４１０上に加工されるシール４６２によって囲まれた領域である。一実施形態において、回路４００は、回路３００に関して上述したものと同様の、液晶４６０に電界を与えるための電極４８２及び４８４を含んでいる。回路３００内の同様のコンポーネントについての上での説明が、回路４００のコンポーネントにも等しく当てはまる。一実施形態において、開口４４２は、窒化物４３６の一部とも境界を接する酸化物４４０内の開口である。理解されることになるように、窒化物４３６は、ミラー４３８のために酸化物４４０内に加工され、故に、開口４４２は、その中に窒化物も存在するものの、酸化物内の開口であると見なされ得る。
【００３７】
ガラス４７０は、回路４００のキャップ層であり、カプラ４３４を介して放出される光の（１つ以上の）波長を指す（１つ以上の）関心波長において光学的に透明である材料を表している。カプラ４３４は、光信号の向きを変化させるカップリング機構を表しており、ガラス４７０を通って撮像標的へと出て行くよう、導波路４３２中を進行する信号を放出する。カプラ４３４は、上述のカプラ３３４と同様に、面内から面外への、レーザからの光の向け直しを実行する。カプラ４３４はミラーベースのカプラである。一実施形態において、カプラ４３４は、導波路アレイ４３２と境界を接するカプラのアレイを表す。しかしながら、ミラー４３８を用いて、導波路のアレイ全体に関する光の向け直しを単一のミラーが実行し得る。ミラー４３８は、導波路４３２からの光の全反射（ＴＩＲ）を生じさせる屈折の角度を作り出すように酸化物４４０上に加工された表面である。一実施形態において、ミラー４３８は単純に、窒化物４３６と酸化物４４０との間の境界面である。一実施形態において、ミラー４３８は、ＴＩＲを生み出す金属又は金属物質を含む。一実施形態において、ミラー４３８は、回折格子ベースのカプラと異なり、周波数無依存である。故に、回路４００は、レーザ４５０によって使用され得るレーザのあらゆる調節可能周波数に対して同じ性能で、光源チップに垂直に光を反射し得る。従って、回路４００は、回折格子ベースのカプラを用いた同等の回路よりも良好な性能をＦＭＣＷ  ＬＩＤＡＲシステムに提供し得る。
【００３８】
図５Ａは、角度付けられたファセットを有するＬＩＤＡＲ回路の断面の一実施形態のブロック図である。回路５０２は、ここに記載される何れかの実施形態に従ったＬＩＤＡＲ回路を表している。一実施形態において、ＳＯＩ基板５１０、酸化物５２０、導波路５３２、酸化物５４０、液晶５６０、ガラス５７０、電極５８２、及び電極５８４は、回路３００に関して上述した何れかの実施形態の共通のコンポーネントと同様である。上述のものに加えて、回路５０２は、ガラス５７０と電極５８２との間に延在されたシール５６２を例示している。具体的には、このシール層は、図中でのいっそう容易に視認性のために陰影付きで示されている。ガラス５７０と同様に、シール５６２は、回路５０２から放出されることになる（１つ以上の）波長に対して光学的に透明とし得る。
【００３９】
一実施形態において、カプラ５３４は、図示のように回折格子カプラである。カプラ５３４は、これに代えて、例えば回路４００に関して図示して上述したものなどのミラーベースのカプラであってもよい。一実施形態において、回路５０２は、酸化物５４０内に１つ以上のプリズム５５２を含んでいる。このような一実施形態において、酸化物層５４０は、ブレーズドクラッドとして参照され得る。プリズム５５２は、例えば図示したもののように、導波路５３２の面に垂直な面内でソース光を広げる。一実施形態において、プリズム５５２は、回路５０２はｘ軸（回路２００に示される）でビーム操舵を行うことを可能にする。プリズム５５２はまた、カプラ５３４によって放出された光を広げるようにカプラ５３４の上に配置された又はカプラに対して配置された、角度付きのファセット（小平面）としても参照され得る。
【００４０】
図５Ｂは、角度付けられたファセットを有するＬＩＤＡＲ回路の断面の他の一実施形態のブロック図である。回路５０２は、酸化物層の中のプリズム又は角度付きファセットを例示していたが、回路５０４は、液晶層の中のプリズム又は角度付きファセットを例示している。一実施形態において、ＳＯＩ基板５１０、酸化物５２０、導波路５３２、酸化物５４０、液晶５６０、ガラス５７０、電極５８２、及び電極５８４は、回路３００に関して上述した何れかの実施形態の共通のコンポーネントと同様である。回路５０２と同様に、回路５０４も、ガラス５７０と電極５８２との間に延在されたシール５６２を例示している。
【００４１】
一実施形態において、カプラ５３４は、図示のように回折格子カプラである。カプラ５３４は、これに代えて、例えば回路４００に関して図示して上述したものなどのミラーベースのカプラであってもよい。一実施形態において、回路５０４は、液晶５６０内に１つ以上のプリズム５５４を含んでいる。このような一実施形態において、液晶層５６０内のプリズム５５４は、ＬＣＯＳ処理においてガラス層５７０に構造化ガラスを用いることによって形成され得る。プリズム５５２と同様に、プリズム５５４は、例えば図示したもののように、導波路５３２の面に垂直な面内でソース光を広げることができる。プリズム５５４は、カプラ５３４によって放出された光を広げるようにカプラ５３４の上に配置された又はカプラに対して配置された、角度付きファセットとして参照され得る。一実施形態において、回路５０２のプリズム５５２が、回路５０４のプリズム５５４と組み合わされてもよい。故に、ＬＩＤＡＲ回路は、回折格子カプラ又はミラーカプラと、酸化物層、液晶層、又はこれら双方の上の角度付きファセットとの何らかの組み合わせを有して構成され得る。
【００４２】
図６は、ソリッドステートＬＩＤＡＲ回路を用いて形成される信号ビームの一実施形態を表す図である。図６１０及び６２０は、ここに記載される実施形態に従ったソリッドステートＬＩＤＡＲから放射される光ビーム信号について、遠視野光ビームプロファイルの例を示している。図６１０は、導波路アレイの全チャネルが同相にあるときの光ビームを示しているとし得る。図６２０は、導波路アレイのチャネル群に線形位相ランプが与えられるときの光ビームを示しているとし得る。縦軸は、ｄＢで測定される、メインローブ（図６１０でのローブ６１２、及び図６２０でのローブ６２２）に対する相対電力を表している。横軸は、度（deg）の単位で測定されるアレイに垂直な軸（ψによって示す）を表している。
【００４３】
図６１０において、ローブ６１２は略ゼロ度である。観測されることになるように、その他のローブに、およそ１４ｄＢ以上のノイズ抑圧６１４が存在する。図６２０において、ローブ６２２はおよそ−９度にシフトされている。より具体的には、図６２０は、０．８π／チャネル（チャネル当たりプラス０．８πラジアン）の位相ランプの一実施形態を表している。−０．８π／チャネル（チャネル当たりマイナス０．８πラジアン）の位相ランプは、ローブ６２２がおよそ＋９度にシフトされて、図６２０の鏡像になる。観測されることになるように、ノイズ抑圧６２４によって例示されるように、ノイズの抑圧が維持される。故に、ソリッドステートＬＩＤＡＲ回路は、１４ｄＢ又はそれより高いノイズ抑圧で、およそ１８度の操舵を達成し得る。
【００４４】
理解されることになるように、主ローブのシフトは、導波路アレイが加工された半導体基板とガラス層との間に電圧を印加することによって遂行されることができる。故に、（クラッド内の開口を通じて）導波路アレイに隣接する部分を含めて、液晶層を挟んで電圧が生成される。一実施形態において、クラッド酸化物との液晶の界面に、若しくはガラス層との液晶の界面に、又はこれら双方に、１つ以上のプリズムが存在する。ＬＩＤＡＲエンジン回路は、（１つ以上の）プリズムの屈折率を調節し、標的に放射される光を操舵することができる。
【００４５】
理解されることになるように、ＬＩＤＡＲエンジン回路の空間分解能は、システムの設計に依存することになる。例えば、図６１０及び６２０は、およそ１６個のチャネル（システム２００においてＮ＝１６）を有するＬＩＤＡＲシステムに当てはまり得る。Ｎが１６よりも大きい実施形態では、より高い分解能が達成可能である。また、使用されるレーザのタイプに依存して、深さ分解能が、一桁ミリメートルの分解能から何十ミクロンという分解能まで変わり得る。
【００４６】
一実施形態において、ここに記載される実施形態に従ったＬＩＤＡＲエンジン回路は、フェイズドアレイの位相シフトを作り出すためのものと、プリズムチューニングのためのものと、グランド用のものとの、３つのアナログ電気入力のみを必要とする。対照的に、伝統的なＬＩＤＡＲシステムは、もっと多くのアナログ入力を必要とする。例えば、Ｊ．Ｋ．Ｄｏｙｌｅｎｄ等の“Ｈｙｂｒｉｄ  ＩＩＩ／Ｖ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｓｏｕｒｃｅ  ｗｉｔｈ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  １Ｄ  ｆｒｅｅ−ｓｐａｃｅ  ｂｅａｍ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ”、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ３７（２０）、ｐ．４２５７−９（２０１２）は、Ｎ＋１個の入力（チャネル数よりも少なくとも１つ多い入力を意味する）を必要とする１Ｄアレイを示している。他の一例として、Ｊ．Ｓｕｎ等の“Ｌａｒｇｅ−ｓｃａｌｅ  ｎａｎｏｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｐｈａｓｅｄ  ａｒｒａｙ”、Ｎａｔｕｒｅ  ４９３、ｐ．１９５−９（２０１３）は、Ｎ２個の入力を必要とする２Ｄアレイを示している。故に、ＬＩＤＡＲエンジン回路の実施形態は、システムレベルの複雑さの有意な単純化を提供し得る。
【００４７】
図７は、ソリッドステートＬＩＤＡＲ回路を用いる撮像のプロセスの一実施形態のフロー図である。３Ｄイメージングのプロセス７００の実施形態は、ここに記載される何れかの実施形態に従ったソリッドステートＬＩＤＡＲエンジンによって実行され得る。７０２にて、ＬＩＤＡＲシステムが、ソースレーザ光信号を生成する。一実施形態において、レーザは、導波路アレイ及びビーム操舵機構を含む同じＬＩＤＡＲエンジン回路に集積されたレーザである。一実施形態において、レーザは、ＬＩＤＡＲエンジンとは別チップ（オフチップ）である。
【００４８】
一実施形態において、７０４にて、システムが、レーザソース信号を、基準信号としての使用のために抜き出す（タップオフする）。一実施形態において、ＬＩＤＡＲシステムは、７０６にてソース光を変調するための変調器を含んでいる。一実施形態において、レーザは、ソース光を変調することが可能な変調式レーザである。一実施形態において、７０８にて、システムが、変調されたソース光信号を、基準信号としての使用のために抜き出す。
【００４９】
ＬＩＤＡＲシステムは、７１０にてソース光を複数のチャネルに分割するためのスプリッタを含んでいる。システムは、導波路アレイの各導波路の導波路パスに沿って、複数のチャネルの光を伝搬する。導波路パスは、導波路をビーム操舵機構に通す。一実施形態において、導波路パスは、７１２にて、導波路アレイの異なるチャネルに位相変化を導入することが可能な液晶層に対して導波路を露出させるができる酸化物内の開口を通る。一実施形態において、システムは、ビームを操舵するために導波路アレイの導波路に位相遅延を導入する制御ロジックを含み得る。
【００５０】
一実施形態において、７１４にて、システムが、３Ｄイメージングのための現在の光放射をビーム操舵するために、どのような位相を適用すべきかを決定する。７１６にて、システムが、液晶層に電圧を印加して、導波路アレイの異なる導波路内の光の位相及び位相オフセットを動的に調節する。これらの位相オフセットが、ＬＩＤＡＲ回路から放出されるビームを形成する。液晶に順次に異なる電圧を印加することで、位相オフセットを動的に調節してビームを操舵することができる。一実施形態において、システムは、アレイ内の全導波路に位相調節を適用する。一実施形態において、１つを除く全ての導波路が調節される。７１８にて、システムが、位相調節された光を、導波路アレイを介してカプラまで伝搬する。一実施形態において、７２０にて、システムが、カプラ付近で、位相調節された光を抜き出す。抜き出された光は、反射光を処理するための基準信号となり得る。
【００５１】
７２２にて、ＬＩＤＡＲ回路が、標的又は撮像場に光を送信し、７２４にて、１つ以上の検出器で反射光をキャプチャする。検出器は、ＬＩＤＡＲエンジンと同じチップ上にあってもよいし、異なるチップ上にあってもよい。７２６にて、システムが、キャプチャされた光信号を、例えば、キャプチャ光を１つ以上の基準信号と比較することによって処理する。基準信号は、ソースレーザとカプラとの間で光信号を抜き出すことによって提供される信号とし得る。７２８にて、システムが、情報を、信号処理を実行して３Ｄ画像を生成するプロセッサ又は処理ロジックに送信し得る。
【００５２】
一実施形態において、システムは、導波路アレイにおける様々な異なる位相調節によってビームを操舵する。故に、システムは、７３０にて、異なるイメージング情報を作り出すために、ビームフォーミングを変更したり導波路アレイ内のオフセットを変更したりすべきかを決定し得る。必要な全ての撮像をシステムが実行している場合、７３０のＮＯ（いいえ）分岐にて、システムは３Ｄイメージングプロセスを終了する。必要な全ての撮像をシステムが実行していない場合、７３０のＹＥＳ（はい）分岐にて、システムは再び、現在のビーム操舵に関してどのような位相オフセットを使用すべきかを決定することになる。
【００５３】
図８は、ソリッドステートＬＩＤＡＲ回路が実装され得るコンピューティングシステムの一実施形態のブロック図である。システム８００は、ここに記載の何れかの実施形態に従ったコンピューティング装置を表しており、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、サーバ、ゲーム若しくは娯楽の制御システム、スキャナ、複写機、プリンタ、ルーティング若しくはスイッチング装置、又はその他のエレクトロニクス装置とし得る。システム８００は、システム８００の処理、動作管理、及び命令の実行を提供するプロセッサ８２０を含み得る。プロセッサ８２０は、何らかの種類の、マイクロプロセッサ、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、プロセッシングコア、又はシステム８００に関する処理を提供するその他の処理ハードウェアを含み得る。プロセッサ８２０は、システム８００の全体動作を制御し、また、１つ以上のプログラム可能な汎用若しくは専用のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラム可能コントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）、もしくはこれらに類するもの、又はこのようなデバイスの組み合わせであるか、それを含むかし得る。
【００５４】
メモリサブシステム８３０は、システム８００のメインメモリを表し、プロセッサ８２０によって実行されるコード又はルーチンを実行する際に使用されるデータ値の一時記憶を提供する。メモリサブシステム８３０は、例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、１つ以上の種類のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、もしくはその他のメモリデバイス、又はこのようなデバイスの組み合わせなどの、１つ以上のメモリデバイスを含み得る。メモリサブシステム８３０は、とりわけ、オペレーティングシステム（ＯＳ）８３６を格納してそのホストとなり、システム８００における命令の実行のためのソフトウェアプラットフォームを提供する。さらに、その他の命令８３８が、格納されてメモリサブシステム８３０から実行され、システム８００のロジック及び処理を提供する。ＯＳ８３６及び命令８３８は、プロセッサ８２０によって実行される。メモリサブシステム８３０は、そこでデータ、命令、プログラム、又はその他のアイテムを記憶するメモリデバイス８３２を含んでいる。一実施形態において、メモリサブシステムは、メモリデバイス８３２へのコマンドを生成して発行するメモリコントローラであるメモリコントローラ８３４を含む。理解されることになるように、メモリコントローラ８３４は、プロセッサ８２０の物理的な一部であってもよい。
【００５５】
プロセッサ８２０及びメモリサブシステム８３０は、バス／バスシステム８１０に結合される。バス８１０は、適切なブリッジ、アダプタ、及び／又はコントローラによって接続される、何らかの１つ以上の別個の物理バス、通信回線／インタフェース、及び／又は二点間接続を表す抽象概念である。故に、バス８１０は、例えば、システムバス、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト（ＰＣＩ）バス、ハイパートランスポート（ＨｙｐｅｒＴｒａｎｓｐｏｒｔ）バス若しくは業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）バス、小型コンピュータ用周辺機器インタフェース（ＳＣＳＩ）バス、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、又は電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）標準１８９４バス（一般的に“Ｆｉｒｅｗｉｒｅ”と呼ばれている）のうちの１つ以上を含み得る。これら１つ以上のバス８１０はまた、ネットワークインタフェース８５０内のインタフェースに対応し得る。
【００５６】
システム８００はまた、１つ以上の入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース８４０、ネットワークインタフェース８５０、１つ以上の内部大容量ストレージ装置８６０、及び周辺インタフェース８７０を、バス８１０に結合させて含み得る。Ｉ／Ｏインタフェース８４０は、それを介してユーザがシステム８００とインタラクトする１つ以上のインタフェースコンポーネント（例えば、ビデオ、オーディオ、及び／又は英数字インタフェース）を含み得る。ネットワークインタフェース８５０は、１つ以上のネットワーク上で遠隔装置（例えば、サーバ、他のコンピューティング装置）と通信する能力をシステム８００に提供する。ネットワークインタフェース８５０は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）アダプタ、無線相互接続コンポーネント、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）、又はその他の有線若しくは無線の規格ベースの若しくは独自のインタフェースを含み得る。
【００５７】
ストレージ８６０は、例えば１つ以上の磁気、半導体、もしくは光に基づくディスク、又は組み合わせなど、不揮発的な手法で多量のデータを格納する何らかの従来からの媒体であるか、それを含むかし得る。ストレージ８６０は、コード若しくは命令並びにデータ８６２を持続的な状態で保持する（すなわち、システム８００への電力の途絶にかかわらす値が保持される）。ストレージ８６０は、一般に、“メモリ”であると見なされ得るが、メモリ８３０は、プロセッサ８２０に命令を提供する実行用又は動作用のメモリである。ストレージ８６０は不揮発性であるが、メモリ８３０は揮発性メモリ（すなわち、システム８００への電力が途絶される場合に、データの値又は状態が確定できない）を含み得る。
【００５８】
周辺インタフェース８７０は、具体的に上述していない何らかのハードウェアインタフェースを含み得る。周辺とは一般に、システム８００に従属的に接続する装置を意味する。１つの従属的な接続は、その上で動作が実行され且つそれを用いてユーザがインタラクトするソフトウェア及び／又はハードウェアプラットフォームをシステム８００が提供するものである。
【００５９】
一実施形態において、システム８００は、ソリッドステートＬＩＤＡＲ８８０を含んでいる。一実施形態において、ＬＩＤＡＲ８８０は、３Ｄイメージングを行うためにＬＩＤＡＲエンジンが光信号の非機械的なビームフォーミング／操舵を実行することを可能にする、１つ以上のチップを含んだシステムである。一実施形態において、ＬＩＤＡＲ８８０は、システム８００の他のコンポーネントと一緒にパッケージングされた単一チップとし得る。一実施形態において、ＬＩＤＡＲ８８０は、処理のために撮像情報（これは基準信号を含み得る）をプロセッサ８２０に送信する。ＬＩＤＡＲ８８０は、ここに記載の何れかの実施形態に従ったＬＩＤＡＲエンジン回路を含むことができ、システム８００を多様な異なるイメージング用途に有効にする。
【００６０】
図９は、ソリッドステートＬＩＤＡＲ回路が実装され得るモバイル装置の一実施形態のブロック図である。装置９００は、例えばコンピューティングタブレット、携帯電話若しくはスマートフォン、無線対応型電子書籍リーダー、ウェアラブルコンピューティング装置、又はその他のモバイル装置などの、モバイルコンピューティング装置を表している。理解されることになるように、これらのコンポーネントのうちの特定のものは概略的に示されており、また、このような装置の全てのコンポーネントが装置９００内に示されているわけではない。
【００６１】
装置９００は、装置９００の主な処理演算を実行するプロセッサ９１０を含み得る。プロセッサ９１０は、例えばマイクロプロセッサ、アプリケーションプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラム可能論理デバイス、又はその他の処理手段などの、１つ以上の物理的なデバイスを含み得る。プロセッサ９１０によって実行される処理演算は、その上でアプリケーション及び／又は装置機能が実行されるオペレーティングプラットフォーム又はオペレーティングシステムの実行を含む。処理演算は、人間ユーザ若しくは他の装置とのＩ／Ｏ（入力／出力）に関する演算、電力管理に関する演算、及び／又は装置９００を別の装置に接続することに関する演算を含む。処理演算はまた、オーディオＩ／Ｏ及び／又はディスプレイＩ／Ｏに関する演算を含み得る。
【００６２】
一実施形態において、装置９００は、コンピューティング装置にオーディオ機能を提供することに関連するハードウェアコンポーネント（例えば、オーディオハードウェア及びオーディオ回路）及びソフトウェアコンポーネント（例えば、ドライバ、コーデック）を表すオーディオサブシステム９２０を含む。オーディオ機能は、スピーカ及び／又はヘッドフォンの出力、並びにマイクロフォンの入力を含み得る。このような機能のためのデバイスが、装置９００に統合され、あるいは装置９００に接続され得る。一実施形態において、プロセッサ９１０によって受け取られて処理される音声コマンドを与えることによって、ユーザが装置９００とインタラクトする。
【００６３】
ディスプレイサブシステム９３０は、ユーザがコンピューティング装置とインタラクトするための視覚ディスプレイ及び／又は触覚ディスプレイを提供するハードウェアコンポーネント（例えば、表示装置）及びソフトウェアコンポーネント（例えば、ドライバ）を表している。ディスプレイサブシステム９３０は、ユーザに表示を提供するために使用される特定の画面又はハードウェア装置を含み得るものであるディスプレイインタフェース９３２を含み得る。一実施形態において、ディスプレイインタフェースは、ディスプレイに関する少なくとも一部の処理を実行するための、プロセッサ９１０とは別個のロジックを含む。一実施形態において、ディスプレイサブシステム９３０は、出力及び入力の双方をユーザに提供するタッチスクリーン装置を含む。
【００６４】
Ｉ／Ｏコントローラ９４０は、ユーザとのインタラクションに関するハードウェアデバイス及びソフトウェアコンポーネントを表している。Ｉ／Ｏコントローラ９４０は、オーディオサブシステム９２０及び／又はディスプレイサブシステム９３０の一部であるハードウェアを管理するように動作し得る。また、Ｉ／Ｏコントローラ９４０は、それを通じてユーザがシステムとインタラクトし得るような、装置９００に接続する更なる装置のための接続点を例示する。例えば、装置９００に取り付けられ得る装置は、マイクロフォン装置、スピーカ若しくはステレオシステム、ビデオシステム若しくはその他の表示装置、キーボード若しくはキーパッド装置、又は例えばカードリーダー若しくはその他の装置などの特定の用途で使用されるその他のＩ／Ｏ装置を含み得る。
【００６５】
上述のように、Ｉ／Ｏコントローラ９４０は、オーディオサブシステム９２０及び／又はディスプレイサブシステム９３０とインタラクトし得る。例えば、マイクロフォン又はその他のオーディオ装置を介した入力が、装置９００の１つ以上のアプリケーション又は機能に関する入力又はコマンドを提供し得る。また、ディスプレイ出力に代えて、あるいは加えて、オーディオ出力が提供されてもよい。他の一例において、ディスプレイサブシステムがタッチスクリーンを含む場合、表示装置も、Ｉ／Ｏコントローラ９４０によって少なくとも部分的に管理され得る入力装置としての役割を果たす。Ｉ／Ｏコントローラ９４０によって管理されるＩ／Ｏ機能を提供するために、装置９００上に更なるボタン又はスイッチが存在してもよい。
【００６６】
一実施形態において、Ｉ／Ｏコントローラ９４０は、例えば加速度計、カメラ、光センサ若しくはその他の環境センサ、ジャイロスコープ、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）、又は装置９００に含められ得るその他のハードウェアなどの装置を管理する。入力は、直接的なユーザインタラクションの部分であってもよいし、システムにその動作（例えば、ノイズのフィルタリング、輝度検出用にディスプレイを調整すること、カメラのフラッシュを与えること、又はその他の機能）に影響を及ぼす環境入力を与えることであってもよい。一実施形態において、装置９００は、電池電力の使用、電池の充電、及び節電動作に関する機能を管理するパワーマネジメント９５０を含む。
【００６７】
メモリサブシステム９６０が、装置９００内の情報を記憶する（１つ以上の）メモリデバイス９６２を含み得る。メモリサブシステム９６０は、不揮発性（メモリデバイスへの電力が途絶される場合にも状態が変化しない）及び／又は揮発性（メモリデバイスへの電力が途絶される場合に状態が確定できない）のメモリデバイスを含み得る。メモリ９６０は、アプリケーションデータ、ユーザデータ、楽曲、写真、文書、若しくはその他のデータ、並びにシステム９００のアプリケーション及び機能の実行に関するシステムデータ（長期又は一時的の何れであろうと）を記憶し得る。一実施形態において、メモリサブシステム９６０は、メモリコントローラ９６４を含む（これはまた、システム９００の制御の一部と見なされてもよく、また可能性として、プロセッサ９１０の一部と見なされてもよい）。メモリコントローラ９６４は、メモリデバイス９６２へのコマンドを生成して発行するスケジューラを含む。
【００６８】
接続機能９７０は、装置９００が外部装置と通信することを可能にするハードウェア装置（例えば、無線及び／又は有線のコネクタ、並びに通信ハードウェア）及びソフトウェアコンポーネント（例えば、ドライバ、プロトコルスタック）を含み得る。外部装置は、例えば、他のコンピューティング装置、無線アクセスポイント若しくは基地局、及びヘッドセット、プリンタ、若しくはその他の装置などの周辺機器など、別々の装置であってもよい。
【００６９】
接続機能９７０は、複数の異なる種類の接続機能を含んでいてもよい。一般化するため、セルラー接続９７２とワイヤレス接続９７４とを有する装置９００を例示する。セルラー接続９７２は、一般に、例えばＧＳＭ（グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ）若しくはその変形若しくは派生形、ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）若しくはその変形若しくは派生形、ＴＤＭ（時間分割多重）若しくはその変形若しくは派生形、ＬＴＥ（ロングタームエボリューション、“９Ｇ”とも称される）、又はその他のセル方式のサービス規格によって提供されるものなど、無線キャリアによって提供されるセル方式のネットワーク接続を意味する。ワイヤレス接続９７４は、セル方式でない無線接続を意味し、パーソナルエリアネットワーク（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など）、ローカルエリアネットワーク（例えば、ＷｉＦｉなど）、及び／又はワイドエリアネットワーク（例えば、ＷｉＭａｘなど）や、その他の無線通信を含み得る。無線通信は、非固体媒体を通じての、変調された電磁放射線の使用によるデータの転送を意味する。有線通信は、固体の通信媒体を通じて行われる。
【００７０】
周辺接続９８０は、ハードウェアインタフェース及びコネクタ、並びに周辺接続を作り出すソフトウェアコンポーネント（例えば、ドライバ、プロトコルスタック）を含む。理解されるように、装置９００は、他のコンピューティング装置に対する周辺機器であること（“ｔｏ”９８２）と、自身に接続された周辺機器を有すること（“ｆｒｏｍ”９８４）とのどちらともし得る。装置９００は一般的に、例えば装置９００上のコンテンツを管理する（例えば、ダウンロード及び／又はアップロードする、変更する、同期させる）などの目的で他のコンピューティング装置に接続するための“ドッキング”コネクタを有する。また、ドッキングコネクタは、装置９００が例えばオーディオビジュアルシステム又はその他のシステムへのコンテンツ出力を制御することを可能にする特定の周辺機器に、装置９００が接続することを可能にし得る。
【００７１】
独自のドッキングコネクタ又はその他の独自の接続ハードウェアに加えて、装置９００は、一般的な又は規格ベースのコネクタを介して周辺接続９８０を行ってもよい。一般的な種類は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）コネクタ（これは、幾つもの異なるハードウェアインタフェースを含み得る）、ＭｉｎｉＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ（ＭＤＰ）を含めたＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ、高精細度マルチメディアインタフェース（ＨＤＭＩ）、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ、又はその他の種類を含み得る。
【００７２】
一実施形態において、システム９００は、ソリッドステートＬＩＤＡＲ９９０を含んでいる。一実施形態において、ＬＩＤＡＲ９９０は、３Ｄイメージングを行うためにＬＩＤＡＲが光信号の非機械的なビームフォーミング／操舵を実行することを可能にする、１つ以上のチップを含んだシステムである。一実施形態において、ＬＩＤＡＲ９９０は、システム９００の他のコンポーネントと一緒にパッケージングされた単一チップとし得る。一実施形態において、ＬＩＤＡＲ９９０は、処理のために撮像情報（これは基準信号を含み得る）をプロセッサ９１０に送信する。ＬＩＤＡＲ９９０は、ここに記載の何れかの実施形態に従ったＬＩＤＡＲエンジン回路を含むことができ、システム９００を多様な異なるイメージング用途に有効にする。
【００７３】
一態様において、回路デバイスは、基板内の導波路のアレイであり、ソース光を当該導波路のアレイへと分割するスプリッタに結合された導波路のアレイと、前記基板上の絶縁層であり、前記導波路のアレイのパスの一部を露出させる開口を有する絶縁層と、前記絶縁層の上の、及び前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイの前記パスの前記一部の上の液晶層であり、当該液晶層への電圧の印加が、前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイ内の全ての導波路の相対的な位相を変化させる、液晶層とを含む。
【００７４】
一実施形態において、前記基板はシリコン基板を有する。一実施形態において、前記絶縁層は酸化物層を有する。一実施形態において、前記液晶層は、液晶・オン・シリコン（ＬＣＯＳ）層を有する。一実施形態において、前記開口は、前記導波路のアレイを横切る三角形の形状にされた開口を有し、前記三角形の形状にされた開口は、その頂点を１つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する。一実施形態において、回路デバイスは更に、前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するように前記基板に集積されたカプラを有する。一実施形態において、前記カプラは回折格子カプラを有する。一実施形態において、前記カプラはミラーカプラを有する。一実施形態において、回路デバイスは更に、前記カプラの上方に、前記光を広げるステップ１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記１つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記１つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、回路デバイスは更に、前記スプリッタの前に、レーザ源から受け取った前記ソース光を変調する変調器を有する。一実施形態において、回路デバイスは更に、前記ソース光を生成して前記導波路のアレイへと前記スプリッタを通過させるレーザデバイスを有する。
【００７５】
一態様において、集積フォトニクスチップは、基板に集積された導波路のアレイと、レーザからのソース光を受けて該ソース光を前記導波路のアレイへと分割する、前記基板に集積されたスプリッタと、前記基板上の絶縁層であり、前記導波路のアレイのパスの一部を露出させる開口を有する絶縁層と、前記絶縁層の上の、及び前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイの前記パスの前記一部の上の液晶層であり、当該液晶層への電圧の印加が、前記絶縁層の前記開口によって露出された前記導波路のアレイ内の全ての導波路の相対的な位相を変化させる、液晶層と、検出された遠視野の散乱光と比較するために、前記導波路からの光を基準信号として受け取る、前記基板に集積された光検出器とを含む。
【００７６】
一実施形態において、前記基板はシリコン基板を有する。一実施形態において、前記絶縁層は酸化物層を有する。一実施形態において、前記液晶層は、液晶・オン・シリコン（ＬＣＯＳ）層を有する。一実施形態において、前記開口は、前記導波路のアレイを横切る三角形の形状にされた開口を有し、前記三角形の形状にされた開口は、その頂点を１つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する。一実施形態において、集積フォトニクスチップは更に、前記スプリッタの前で前記ソース光を基準信号として抜き出す光検出器を有する。一実施形態において、集積フォトニクスチップは更に、前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するように前記基板に集積されたカプラを有する。一実施形態において、集積フォトニクスチップは更に、前記カプラの位置で光を基準信号として抜き出す光検出器を有する。一実施形態において、前記カプラは回折格子カプラを有する。一実施形態において、前記カプラはミラーカプラを有する。一実施形態において、集積フォトニクスチップは更に、前記カプラの上方に、前記光を広げるステップ１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記１つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記１つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、集積フォトニクスチップは更に、前記スプリッタの前に、レーザ源から受け取った前記ソース光を変調する変調器を有する。一実施形態において、集積フォトニクスチップは更に、前記スプリッタで受け取られる前記ソース光を生成するための、前記基板に集積されたレーザデバイスを有する。
【００７７】
一態様において、方法は、基板の集積されたスプリッタでソース光を受光するステップと、前記スプリッタで、前記ソース光を、前記基板に集積された導波路のアレイへと分割して、前記ソース光を、前記基板上に集積された絶縁層の開口を含んだ導波路パスに通すことであり、前記絶縁層の前記開口は、前記導波路のアレイを、前記絶縁層上に集積された液晶層に露出させている、ステップと、前記液晶層に電圧を印加することによって、前記アレイの導波路内の光の位相を動的に調節するステップと、前記位相を調節された光を前記導波路から標的物へ送信するステップとを含む。
【００７８】
一実施形態において、前記位相を動的に調節することは、前記導波路間に位相ランプを生成するように前記液晶層に電圧を印加することを有する。一実施形態において、前記液晶層は、液晶・オン・シリコン（ＬＣＯＳ）層を有する。一実施形態において、前記位相を動的に調節することは、撮像場を横切って前記ソース光をビーム操舵することを有する。一実施形態において、前記基板はシリコン基板を有する。一実施形態において、前記絶縁層は酸化物層を有する。一実施形態において、前記開口は、前記導波路のアレイを横切る三角形の形状にされた開口を有し、前記三角形の形状にされた開口は、その頂点を１つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する。一実施形態において、方法は更に、光検出器を用いて、前記スプリッタの前で前記ソース光を基準信号として抜き出すステップを有する。一実施形態において、方法は更に、前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するように前記基板に集積されたカプラで、前記導波路のアレイから光を受け取るステップを有する。一実施形態において、方法は更に、光検出器を用いて、前記カプラの位置で光を基準信号として抜き出すステップを有する。一実施形態において、前記カプラは回折格子カプラを有する。一実施形態において、前記カプラはミラーカプラを有する。一実施形態において、方法は更に、前記カプラの上方の１つ以上の角度付きファセットで前記光を広げるステップを有する。一実施形態において、前記１つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記１つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、方法は更に、レーザ源から受け取った前記ソース光を変調するステップを有する。一実施形態において、方法は更に、前記基板に集積されたレーザデバイスで前記ソース光を生成するステップを有する。
【００７９】
一態様において、コンピュータ読み取り可能記憶媒体を有する製造物は、実行されるときに、基板の集積されたスプリッタでソース光を受光するステップと、前記スプリッタで、前記ソース光を、前記基板に集積された導波路のアレイへと分割して、前記ソース光を、前記基板上に集積された絶縁層の開口を含んだ導波路パスに通すことであり、前記絶縁層の前記開口は、前記導波路のアレイを、前記絶縁層上に集積された液晶層に露出させている、ステップと、前記液晶層に電圧を印加することによって、前記アレイの導波路内の光の位相を動的に調節するステップと、前記位相を調節された光を前記導波路から標的物へ送信するステップとを含む光検出及び測距の処理を実行する命令を格納している。
【００８０】
一実施形態において、前記位相を動的に調節するための命令は、前記導波路間に位相ランプを生成するように前記液晶層に電圧を印加するための命令を有する。一実施形態において、前記液晶層は、液晶・オン・シリコン（ＬＣＯＳ）層を有する。一実施形態において、前記位相を動的に調節するための命令は、撮像場を横切って前記ソース光をビーム操舵するための命令を有する。一実施形態において、前記基板はシリコン基板を有する。一実施形態において、前記絶縁層は酸化物層を有する。一実施形態において、前記開口は、前記導波路のアレイを横切る三角形の形状にされた開口を有し、前記三角形の形状にされた開口は、その頂点を１つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する。一実施形態において、製造物は更に、光検出器を用いて、前記スプリッタの前で前記ソース光を基準信号として抜き出すための命令を有する。一実施形態において、製造物は更に、前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するように前記基板に集積されたカプラで、前記導波路のアレイから光を受け取るための命令を有する。一実施形態において、製造物は更に、光検出器を用いて、前記カプラの位置で光を基準信号として抜き出すための命令を有する。一実施形態において、前記カプラは回折格子カプラを有する。一実施形態において、前記カプラはミラーカプラを有する。一実施形態において、製造物は更に、前記カプラの上方の１つ以上の角度付きファセットで前記光を広げるための命令を有する。一実施形態において、前記１つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記１つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、製造物は更に、レーザ源から受け取った前記ソース光を変調するための命令を有する。一実施形態において、製造物は更に、前記基板に集積されたレーザデバイスで前記ソース光を生成するための命令を有する。
【００８１】
一態様において、光検出及び測距用の装置は、ソース光を、基板に集積された導波路のアレイへと分割して、前記ソース光を、前記基板上に集積された絶縁層の開口を含む導波路パスに通し、且つ前記導波路のアレイを前記絶縁層上に集積された液晶層に露出させる手段と、前記基板の導波路上に集積された液晶層に電圧を印加することによって、前記アレイの導波路内の光の位相を動的に調節する手段と、前記位相を調節された光を前記導波路から標的物へ送信する手段とを含む。
【００８２】
一実施形態において、前記位相を動的に調節するための手段は、前記導波路間に位相ランプを生成するように前記液晶層に電圧を印加する手段を有する。一実施形態において、前記液晶層は、液晶・オン・シリコン（ＬＣＯＳ）層を有する。一実施形態において、前記位相を動的に調節する手段は、撮像場を横切って前記ソース光をビーム操舵する手段を有する。一実施形態において、前記基板はシリコン基板を有する。一実施形態において、前記絶縁層は酸化物層を有する。一実施形態において、前記開口は、前記導波路のアレイを横切る三角形の形状にされた開口を有し、前記三角形の形状にされた開口は、その頂点を１つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する。一実施形態において、装置は更に、光検出器を用いて、前記スプリッタの前で前記ソース光を基準信号として抜き出す手段を有する。一実施形態において、装置は更に、前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するカップリング手段を有する。一実施形態において、装置は更に、光検出器を用いて、前記カプラの位置で光を基準信号として抜き出す手段を有する。一実施形態において、前記カップリング手段は回折格子カプラを有する。一実施形態において、前記カプラはミラーカプラを有する。一実施形態において、装置は更に、前記カプラの上方の１つ以上の角度付きファセットで前記光を広げる手段を有する。一実施形態において、前記１つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記１つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、装置は更に、レーザ源から受け取った前記ソース光を変調する手段を有する。一実施形態において、装置は更に、前記基板に集積されたレーザデバイスで前記ソース光を生成する手段を有する。
【００８３】
一態様において、光検出及び測距用の装置は、ソース光を、基板に集積された導波路のアレイへと分割して、前記ソース光を導波路パスに通す手段と、前記基板の導波路上に集積された液晶層に電圧を印加することによって、前記アレイの導波路内の光の位相を動的に調節する手段と、前記位相を調節された光を前記導波路から標的物へ送信する手段とを含む。
【００８４】
一実施形態において、前記位相を動的に調節するための手段は、前記導波路間に位相ランプを生成するように前記液晶層に電圧を印加する手段を有する。一実施形態において、前記液晶層は、液晶・オン・シリコン（ＬＣＯＳ）層を有する。一実施形態において、前記位相を動的に調節する手段は、撮像場を横切って前記ソース光をビーム操舵する手段を有する。一実施形態において、前記基板はシリコン基板を有する。一実施形態において、前記位相を動的に調節する手段は、前記導波路のアレイを横切る開口を有し、三角形の形状にされた前記開口が、その頂点を１つの導波路付近に有し、前記三角形の形状は、その後に隣接する導波路ごとに、より多く露出させることで、増大していく位相シフトを前記アレイの導波路間に提供する。一実施形態において、装置は更に、光検出器を用いて、前記スプリッタの前で前記ソース光を基準信号として抜き出す手段を有する。一実施形態において、装置は更に、前記導波路のアレイから光を受け取って該光を前記液晶層中に結合するカップリング手段を有する。一実施形態において、装置は更に、光検出器を用いて、前記カプラの位置で光を基準信号として抜き出す手段を有する。一実施形態において、前記カップリング手段は回折格子カプラを有する。一実施形態において、前記カプラはミラーカプラを有する。一実施形態において、装置は更に、前記カプラの上方の１つ以上の角度付きファセットで前記光を広げる手段を有する。一実施形態において、前記１つ以上の角度付きファセットは、前記絶縁層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、前記１つ以上の角度付きファセットは、前記液晶層の中の１つ以上の角度付きファセットを有する。一実施形態において、装置は更に、レーザ源から受け取った前記ソース光を変調する手段を有する。一実施形態において、装置は更に、前記基板に集積されたレーザデバイスで前記ソース光を生成する手段を有する。
【００８５】
ここに例示したフロー図は、様々なプロセスアクションのシーケンスの例を提供するものである。フロー図は、ソフトウェア若しくはファームウェアによって実行される処理だけでなく、物理的な処理をも指し示し得る。一実施形態において、フロー図は、ハードウェア及び／又はソフトウェアにて実装され得る有限状態マシン（ＦＳＭ）の状態を例示し得る。特定のシーケンス又は順序で示されているが、特に断らない限り、アクションの順序は変更されることができる。故に、例示した実施形態は、単に例として理解されるべきであり、プロセスは異なる順序で実行されることができ、また、幾つかのアクションが並行して実行されてもよい。さらに、１つ以上のアクションが様々な実施形態で省略されてもよく、故に、全てのアクションが全ての実施形態で必要とされるわけではない。他のプロセスフローも可能である。
【００８６】
様々な処理又は機能がここに記載される範囲において、それらは、ソフトウェアコード、命令、設定、及び／又はデータとして記述又は定義され得る。コンテンツは、直接的に実行可能な形態（“オブジェクト”若しくは“実行可能”形態）、ソースコード、又は差分コード（“デルタ”若しくは“パッチ”コード）とし得る。ここに記載される実施形態のソフトウェアコンテンツは、そのコンテンツを格納した製造物によって、あるいは通信インタフェースを介してデータを送信するように通信インタフェースを動作させる方法によって提供され得る。機械読み取り可能記憶媒体が、記載の機能又は処理を機械に実行させ得るとともに、例えば記録可能／記録不能な媒体（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、等々）など、機械（例えば、コンピューティング装置、電子システム、等々）によってアクセス可能な形態で情報を格納する何らかの機構を含む。通信インタフェースは、例えばメモリバスインタフェース、プロセッサバスインタフェース、インターネット接続、ディスクコントローラなどの他の装置に通信するためにハードワイヤド、ワイヤレス、光などの媒体の何れかとインタフェースをとる如何なる機構をも含む。通信インタフェースは、ソフトウェアコンテンツを記述するデータ信号を提供すべく通信インタフェースを準備するため、設定パラメータを提供すること及び／又は信号を送ることによって設定され得る。通信インタフェースは、通信インタフェースに送られる１つ以上のコマンド又は信号によってアクセスされ得る。
【００８７】
ここに記載された様々なコンポーネントは、記載された処理又は機能を実行するための手段であり得る。ここに記載された各コンポーネントは、ソフトウェア、ハードウェア、又はこれらの組み合わせを含む。これらのコンポーネントは、ソフトウェアモジュール、ハードウェアモジュール、専用ハードウェア（例えば、特定用途向けハードウェア、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、等々）、内蔵コントローラ、ハードワイヤド回路などとして実装され得る。
【００８８】
ここに記載されたものの他にも、様々な変更が、本発明の範囲を逸脱することなく、開示した本発明の実施形態及び実装例に為され得る。故に、ここでの例示及び例は、限定的な意味ではなく、例示的な意味で解釈されるべきである。本発明の範囲は、以下の請求項を参照することのみによって測られるべきである。
【図１】
0006306219.tif 000002
【図２】
0006306219.tif 000003
【図３Ａ】
0006306219.tif 000004
【図３Ｂ】
0006306219.tif 000005
【図４】
0006306219.tif 000006
【図５Ａ】
0006306219.tif 000007
【図５Ｂ】
0006306219.tif 000008
【図６】
0006306219.tif 000009
【図７】
0006306219.tif 000010
【図８】
0006306219.tif 000011
【図９】
0006306219.tif 000012