光扫描设备、光接收设备以及光检测系统技术方案

本公开提高利用光的二维扫描的效率。某个实施方式中的光扫描系统具备：导波路阵列，其包括多个导波路元件，上述多个导波路元件在第一方向上排列且各自使光在与上述第一方向交叉的第二方向上传播，在与平行于上述第一以及第二方向的假想的平面交叉的第三方向上射出光；和控制电路，其通过从上述导波路阵列射出的光，进行对象区域的扫描。上述第一方向上的扫描速度与上述第二方向上的扫描速度不同。上述控制电路使由上述光扫描设备在平行于上述第一以及第二方向的假想的平面上形成的光点，在上述第一以及第二方向中，上述扫描速度高的方向上大幅移动。

Optical scanning equipment, optical receiving device and optical detection system

This disclosure improves the efficiency of two-dimensional scanning using light. An optical scanning system in an embodiment has a guided wave path array comprising a plurality of guided wave path elements arranged in a first direction and each makes light propagate in a second direction intersecting the first direction above, and a first plane intersecting the imaginary plane parallel to the first and second directions above. The light emitted in three directions and the control circuit scan the object area by the light emitted from the guided wave path array. The scanning speed in the first direction is different from the scanning speed in the second directions. The control circuit causes the light spot formed by the light scanning device on a hypothetical plane parallel to the first and second directions, and in the first and second directions, the direction in which the scanning speed is high moves substantially.

【技术实现步骤摘要】
光扫描设备、光接收设备以及光检测系统
本公开涉及光扫描设备、光接收设备以及光检测系统。
技术介绍
以往提出了能够用光对空间进行扫描(scan)的各种设备。专利文献1公开了能够使用使镜子旋转的驱动装置、进行利用光的扫描的构成。专利文献2公开了具有二维排列的多个纳米光子天线元件的光相控阵列。各个天线元件与可变光延迟线(即移相器)光学地耦合。在该光相控阵列中，相干光束被导波路诱导至各个天线元件，通过移相器，光束的相位偏移。由此，公开了能够使远场辐射图形的振幅分布变化。专利文献3公开了一种光偏向元件，其包括：导波路，其具有光在内部导波的光导波层、以及形成在光导波层的上表面及下表面的第一分布布拉格反射镜；用于使光射入导波路内的光入射口；和光出射口，其为了使从光入射口入射且在导波路内导波的光射出而在导波路的表面形成。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2013/168266号专利文献2：日本特表2016-508235号公报专利文献3：日本特开2013-16591号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本公开的一个方式提供能够以比较简单的构成实现利用光的扫描的新型的光扫描设备。用于解决问题的手段本公开的一个方式涉及的光扫描设备具备：导波路阵列，其包括多个导波路元件，上述多个导波路元件在第一方向上排列且各自具备使光在与上述第一方向交叉的第二方向上传播的光导波层，从上述多个导波路元件并在与平行于上述第一以及第二方向的假想的平面交叉的第三方向上射出光；第一调整元件，其通过使各导波路元件中的上述光导波层的折射率以及厚度的至少一方变化，使从上述导波路阵列并在上述第三方向射出的光的波数矢量的上述第二方向的成分发生变化；多个移相器，其分别与上述多个导波路元件连接，分别包括与上述多个导波路元件的对应的1个中的上述光导波层直接地或经由其他导波路相连的导波路；第二调整元件，其通过使从上述多个移相器向上述多个导波路元件传播的光的相位的差分别变化，使从上述导波路阵列并在上述第三方向上射出的光的波数矢量的上述第一方向的成分发生变化；和控制电路，其控制上述第一调整元件以及上述第二调整元件，通过从上述导波路阵列射出的光进行对象区域的扫描。各导波路元件进一步具备：第一镜，其具有与上述第三方向交叉的反射面且在上述第二方向上延伸；和第二镜，其具有与上述第一镜的上述反射面相向的反射面且在上述第二方向上延伸。上述光导波层位于上述第一镜与上述第二镜之间。就上述第一镜的上述第一方向的宽度和/或上述第二镜的上述第一方向的宽度而言，宽度比上述光导波层的上述第一方向的宽度长。上述第一镜具有比上述第二镜高的光透过率，将在上述光导波层内传播的光的一部分射出到上述光导波层的外部。上述第一方向上的扫描速度与上述第二方向上的扫描速度不同。在通过从上述导波路阵列射出的光、在离开上述导波路阵列配置的与上述第一以及第二方向平行的假想的平面上形成光点的情况下，上述控制电路从上述对象区域的扫描开始到结束为止，上述第一以及第二方向中，相比于上述扫描速度低的方向，使上述光点在上述扫描速度高的方向上大幅移动。本公开的另一个方式涉及的光扫描设备具备：导波路阵列，其包括多个导波路元件，上述多个导波路元件在第一方向上排列且分别具备使光在与上述第一方向交叉的第二方向上传播的光导波层，从上述多个导波路元件并在与平行于上述第一以及第二方向的假想的平面交叉的第三方向上射出光；第一调整元件，其通过使各导波路元件中的上述光导波层的折射率以及厚度的至少一方变化，使从上述导波路阵列并在上述第三方向上射出的光的波数矢量的上述第二方向的成分发生变化；多个移相器，其分别与上述多个导波路元件连接，分别包括与上述多个导波路元件的对应的1个中的上述光导波层直接地或经由其他导波路相连的导波路；第二调整元件，其通过使从上述多个移相器向上述多个导波路元件传播的光的相位的差分别变化，使从上述导波路阵列并在上述第三方向上射出的光的波数矢量的上述第一方向的成分发生变化；和控制电路，其控制上述第一调整元件以及上述第二调整元件，通过从上述导波路阵列射出的光，进行对象区域的扫描。各导波路元件进一步具备：第一镜，其具有与上述第三方向交叉的反射面且在上述第二方向上延伸；和第二镜，其具有与上述第一镜的上述反射面相向的反射面且在上述第二方向上延伸。上述光导波层位于上述第一镜与上述第二镜之间，具有可变的厚度和/或相对于上述光可变的折射率。就上述第一镜的上述第一方向的宽度和/或上述第二镜的上述第一方向的宽度而言，宽度比上述光导波层的上述第一方向的宽度长。上述第一镜具有比上述第二镜高的光透过率，将在上述光导波层内传播的光的一部分射出到上述光导波层的外部。上述第一方向上的扫描速度与上述第二方向上的扫描速度不同。在通过从上述导波路阵列射出的光、在离开上述导波路阵列配置的与上述第一以及第二方向平行的假想的平面上形成光点的情况下，上述控制电路从上述对象区域的扫描开始到结束为止，在上述第一以及第二方向中，相比于上述扫描速度低的方向，使上述光点在上述扫描速度高的方向上大幅移动。本公开的概括性的或具体的方式也可以通过设备、系统、方法、集成电路、计算机程序、记录介质或者它们的任意组合来实现。专利技术的效果根据本公开的一个方式，能够以比较简单的构成实现利用光的一维扫描或二维扫描。附图说明图1是示意性地表示本公开的例示的实施方式中的光扫描设备100的构成的立体图。图2是示意性地表示1个导波路元件10的截面的结构以及传播的光的例子的图。图3是示意性地表示本模拟中使用的计算模型的图。图4A表示计算光导波层20的厚度d为704nm时的光导波层20的折射率nw与模式次数m＝1的光的出射角度θ的关系得到的结果。图4B表示计算光导波层20的厚度d为446nm时的光导波层20的折射率nw与模式次数m＝1的光的出射角度θ的关系得到的结果。图5是示意性地表示通过单一的导波路元件10实现一维扫描的光扫描设备100的例子的图。图6A是示意性地表示在导波路元件10中输入光的构成的例子(比较例)的截面图。图6B是示意性地表示通过相对于镜30的法线方向仅倾斜角度θin配置的光纤7对导波路元件10射入光的构成的例子(比较例)的截面图。图7是表示通过将光的入射角θin固定、使导波路的折射率nw变化，来使光的出射角θout变化时的耦合效率的变化的图表。图8是示意性地表示在基板50A之上制作的多个第一导波路1与在另一个基板50B之上制作的多个第二导波路10的连接的图。图9是示意性地表示在位于第一镜30与第二镜40之间的光导波层20的两侧配置有间隔件73的构成例的、YZ平面中的导波路元件10的截面图。图10是示意性地表示将图9中的导波路元件10排列在Y方向上得到的导波路阵列10A的构成例的、YZ平面上的光扫描设备的截面图。图11是示意性地表示光导波层20内，导波光在X方向上传播的图。图12是示意性地表示本公开的例示性的实施方式中的光扫描设备的结构的一部分的截面图。图13是示意性地表示光扫描设备的结构的另一个例子的截面图。图14是示意性地表示光扫描设备的结构的又一个例子的截面图。图15表示如图12所示的例子那样，光向由2个多层反射膜夹着的光导波层2入射的一个例子。图16A表示如图13所示的例子那样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光扫描设备，其具备：导波路阵列，其包括多个导波路元件，所述多个导波路元件在第一方向上排列且各自具备使光在与所述第一方向交叉的第二方向上传播的光导波层，从所述多个导波路元件并在与平行于所述第一以及第二方向的假想的平面交叉的第三方向上射出光；第一调整元件，其通过使各导波路元件中的所述光导波层的折射率以及厚度的至少一方变化，使从所述导波路阵列并在所述第三方向上射出的光的波数矢量的所述第二方向的成分发生变化；多个移相器，其分别与所述多个导波路元件连接，其分别包括与所述多个导波路元件的对应的1个中的所述光导波层直接或经由其他导波路相连的导波路；第二调整元件，其通过使从所述多个移相器向所述多个导波路元件传播的光的相位的差分别变化，使从所述导波路阵列并在所述第三方向上射出的光的波数矢量的所述第一方向的成分发生变化；和控制电路，其控制所述第一调整元件以及所述第二调整元件，通过从所述导波路阵列射出的光进行对象区域的扫描，各导波路元件进一步具备：第一镜，其具有与所述第三方向交叉的反射面且在所述第二方向上延伸；和第二镜，其具有与所述第一镜的所述反射面相向的反射面且在所述第二方向上延伸，所述光导波层位于所述第一镜与所述第二镜之间，就所述第一镜的所述第一方向的宽度和/或所述第二镜的所述第一方向的宽度而言，宽度比所述光导波层的所述第一方向的宽度长，所述第一镜具有比所述第二镜高的光透过率，将在所述光导波层内传播的光的一部分射出到所述光导波层的外部，所述第一方向上的扫描速度与所述第二方向上的扫描速度不同，在通过从所述导波路阵列射出的光、在离开所述导波路阵列配置的与所述第一以及第二方向平行的假想的平面上形成光点的情况下，所述控制电路从所述对象区域的扫描的开始到结束为止，所述第一以及第二方向中，相比于所述扫描速度低的方向，使所述光点在所述扫描速度高的方向上大幅移动。...

【技术特征摘要】
2017.02.09 JP 2017-022043;2017.10.04 JP 2017-194681.一种光扫描设备，其具备：导波路阵列，其包括多个导波路元件，所述多个导波路元件在第一方向上排列且各自具备使光在与所述第一方向交叉的第二方向上传播的光导波层，从所述多个导波路元件并在与平行于所述第一以及第二方向的假想的平面交叉的第三方向上射出光；第一调整元件，其通过使各导波路元件中的所述光导波层的折射率以及厚度的至少一方变化，使从所述导波路阵列并在所述第三方向上射出的光的波数矢量的所述第二方向的成分发生变化；多个移相器，其分别与所述多个导波路元件连接，其分别包括与所述多个导波路元件的对应的1个中的所述光导波层直接或经由其他导波路相连的导波路；第二调整元件，其通过使从所述多个移相器向所述多个导波路元件传播的光的相位的差分别变化，使从所述导波路阵列并在所述第三方向上射出的光的波数矢量的所述第一方向的成分发生变化；和控制电路，其控制所述第一调整元件以及所述第二调整元件，通过从所述导波路阵列射出的光进行对象区域的扫描，各导波路元件进一步具备：第一镜，其具有与所述第三方向交叉的反射面且在所述第二方向上延伸；和第二镜，其具有与所述第一镜的所述反射面相向的反射面且在所述第二方向上延伸，所述光导波层位于所述第一镜与所述第二镜之间，就所述第一镜的所述第一方向的宽度和/或所述第二镜的所述第一方向的宽度而言，宽度比所述光导波层的所述第一方向的宽度长，所述第一镜具有比所述第二镜高的光透过率，将在所述光导波层内传播的光的一部分射出到所述光导波层的外部，所述第一方向上的扫描速度与所述第二方向上的扫描速度不同，在通过从所述导波路阵列射出的光、在离开所述导波路阵列配置的与所述第一以及第二方向平行的假想的平面上形成光点的情况下，所述控制电路从所述对象区域的扫描的开始到结束为止，所述第一以及第二方向中，相比于所述扫描速度低的方向，使所述光点在所述扫描速度高的方向上大幅移动。2.根据权利要求1所述的光扫描设备，其中，所述第二方向上的所述扫描速度高于所述第一方向上的所述扫描速度，所述控制电路从所述对象区域的扫描的开始到结束为止，重复下述动作2次以上：使所述光点沿着所述第二方向以及所述第二方向的相反方向中的一方仅移动第一距离，使所述光点沿着所述第一方向以及所述第一方向的相反方向中的一方仅移动比所述第一距离短的第二距离，使所述光点沿着所述第二方向以及所述第二方向的相反方向中的另一方仅移动所述第一距离，使所述光点沿着所述第一方向以及所述第一方向的相反方向中的所述一方仅移动所述第二距离。3.根据权利要求1所述的光扫描设备，其中，所述第一方向上的所述扫描速度高于所述第二方向上的所述扫描速度，所述控制电路从所述对象区域的扫描的开始到结束为止，重复下述动作2次以上：使所述光点沿着所述第一方向以及所述第一方向的相反方向中的一方仅移动第一距离，使所述光点沿着所述第二方向以及所述第二方向的相反方向中的一方仅移动比所述第一距离短的第二距离，使所述光点沿着所述第一方向以及所述第一方向的相反方向中的另一方仅移动所述第一距离，使所述光点沿着所述第二方向以及所述第二方向的相反方向中的所述一方仅移动所述第二距离。4.根据权利要求1～3中任一项所述的光扫描设备，其中，所述控制电路通过从所述光扫描设备射出的0次以及±1次衍射光，进行所述对象区域的扫描。5.根据权利要求1所述的光扫描设备，其中，所述第二方向上的所述扫描速度高于所述第一方向上的所述扫描速度，所述控制电路从所述对象区域的扫描的开始到结束为止，重复下述动作2次以上：在使所述光点沿着所述第二方向以及所述第二方向的相反方向中的一方仅移动第一距离的同时，使所述光点沿着所述第一方向以及所述第一方向的相反方向中的一方仅移动比所述第一距离短的第二距离，在使所述光点沿着所述第二方向以及所述第二方向的相反方向中的另一方仅移动所述第一距离的同时，使所述光点沿着所述第一方向以及所述第一方向的相反方向中的所述一方仅移动所述第二距离。6.根据权利要求1所述的光扫描设备，其中，所述第一方向上的所述扫描速度高于所述第二方向上的所述扫描速度，所述控制电路从所述对象区域的扫描的开始到结束为止，重复下述动作2次以上：在使所述光点沿着所述第一方向以及所述第一方向的相反方向中的一方仅移动第一距离的同时，使所述光点沿着所述第二方向以及所述第二方向的相反方向中的一方仅移动比所述第一距离短的第二距离，在所述光点沿着所述第一方向以及所述第一方向的相反方向中的另一方仅移动所述第一距离的同时，使所述光点沿着所述第二方向以及所述第二方向的相反方向中的所述一方仅移动所述第二距离。7.根据权利要求1～6中任一项所述的光扫描设备，其中，所述控制电路包括时钟信号发生器，利用所述时钟信号发生器，控制所述第一以及所述第二调整元件的动作的时机。8.根据权利要求1所述的光扫描设备，其中，各导波路元件中的所述光导波层包含在被施加电压时对在所述光导波层传播的光的折射率变化的材料，所述第一调整元件具备夹着所述光导波层的第一一对电极，通过对所述第一一对电极施加电压，使所述光导波层的折射率变化，各移相器中的所述导波路包含在被施加电压时对在所述导波路传...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻田安寿，平泽拓，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP