光束扫描设备及包括其的光学设备制造技术

一种光束扫描设备，包括：配置为发射光的光源；以及反射相控阵装置，其被配置为反射自光源发射且入射在反射相控阵装置上的光并电调节被反射相控阵装置反射的反射光的反射角，其中光源和反射相控阵装置被设置使得光以相对于反射相控阵装置的反射表面的法线的入射角入射在反射相控阵装置上。

Beam scanning equipment and optical equipment including it

【技术实现步骤摘要】
光束扫描设备及包括其的光学设备
本公开的示例实施方式涉及光束扫描设备以及包括光束扫描设备的光学设备，更具体地，涉及使用反射相控阵的非机械式光束扫描设备以及包括非机械式光束扫描设备的光学设备。
技术介绍
具有各种功能的先进驾驶辅助系统(ADAS)已经商业化。例如，越来越多的车辆被配备诸如自适应巡航控制(ACC)或自动紧急制动系统(AEB)的功能，自适应巡航控制(ACC)识别另一车辆的位置和速度，并且如果碰撞风险低则降低相应车辆的速度，而当没有碰撞风险时则在设定的速度范围内驱动相应车辆，自动紧急制动系统(AEB)识别前车，并且如果存在碰撞风险但驾驶员对其没有响应，或者如果响应方法不适当，则通过自动停止防止碰撞。而且，预计允许自动驾驶的汽车在不久的将来商业化。因此，对能够提供关于车辆的周围环境的信息的光学测量设备的兴趣正在增加。例如，用于车辆的光探测和测距设备(LiDAR)将激光照射到车辆周围的选定区域，并检测反射的激光，以提供关于相对于车辆附近的对象的距离或该对象的相对速度和方位角的信息。为此，用于车辆的LiDAR包括能够在所需区域中扫描光的光束扫描设备。除了用于汽车的LiDAR外，光束扫描设备还可以用于例如机器人的LiDAR、无人机的LiDAR、安全用途入侵者监视系统、地铁屏蔽门障碍物检测系统、深度传感器、移动电话中的用户面部识别传感器、增强现实(AR)、动作识别以及电视机(TV)或娱乐设备上的对象感知。光束扫描设备可以分为机械式光束扫描设备和非机械式光束扫描设备。例如，机械式扫描设备使用旋转光源自身的方法、旋转反射光的镜子的方法或者在垂直于光轴的方向上移动球面透镜的方法。非机械式扫描设备使用例如使用半导体器件的方法以及通过使用反射相控阵来电控制反射光的角度的方法。
技术实现思路
一种或更多种示例实施方式提供光束扫描设备及包括光束扫描设备的光学设备。另外的方面部分地将在以下描述中阐述，部分地将因该描述而显然，或者可通过对示例实施方式的实践而被了解。根据一示例实施方式的一方面，提供一种光束扫描设备，其包括：配置为发射光的光源；以及反射相控阵装置，其被配置为反射自光源发射且入射在反射相控阵装置上的光并电调节被反射相控阵装置反射的反射光的反射角，其中光源和反射相控阵装置被设置使得光以相对于反射相控阵装置的反射表面的法线的入射角入射在反射相控阵装置上。光源和反射相控阵装置可以被设置使得入射在反射相控阵装置上的光和由反射相控阵装置反射的反射光彼此不重叠。反射相控阵装置可以包括多个天线共振器，所述多个天线共振器中的每个被独立驱动。所述多个天线共振器中的每个可以包括：电极层；设置在电极层上的有源层；设置在有源层上与电极层背对的绝缘层；以及设置在绝缘层上与有源层背对的天线层。电极层可以包括被配置为反射从光源发射的光的导电金属。天线层可以具有鱼骨形状，且可以包括在第一方向上延伸的第一天线部分以及沿第一方向设置并且在第二方向上从第一天线部分延伸的多个第二天线部分。反射光可以包括由反射相控阵装置直接反射的直接反射光以及基于反射相控阵装置的多个天线共振器中的每个中的共振而产生的共振散射光，其中多个第二天线部分中的每个在第一方向上的长度被确定，使得直接反射光的强度等于共振散射光的强度。光束扫描设备中，多个第二天线部分中的每个在第一方向上的长度可以基于光的入射角确定。光束扫描设备中，天线层可以包括多个天线层，以及其中多个天线层中的每个在第一方向上延伸，并且在垂直于第一方向的第二方向上以预定的间隔设置。反射光可以包括由反射相控阵装置直接反射的直接反射光以及基于反射相控阵装置的多个天线共振器中的每个中的共振而产生的共振散射光，其中第二方向上的多个天线层之间的间隔和天线周期至少一者被确定，使得直接反射光的强度等于共振散射光的强度，以及其中天线周期是一长度，多个天线层在第二方向上以该长度重复。多个天线层之间的间隔和天线周期至少一者可以基于入射在反射相控阵装置上的光的入射角确定。光束扫描设备中，多个天线层之间的间隔和天线周期至少一者可以小于相应于垂直入射在反射相控阵装置上的光的多个天线层之间的间隔或天线周期。随着入射在反射相控阵装置上的光的入射角增大，多个天线层之间的间隔和天线周期至少一者可以减小。光束扫描设备中，基于施加至反射相控阵装置的电压和在反射相控阵装置上的光的波长，多个天线层之间的间隔和天线周期至少一者可以被确定，使得直接反射光的强度等于共振散射光的强度。光源和反射相控阵装置可以被设置使得光的行进方向平行于第一方向。光源可以包括：被配置为发射第一入射光的第一光源，第一入射光以相对于反射相控阵装置的反射表面的法线的第一入射角入射在反射相控阵装置上；以及被配置为发射第二入射光的第二光源，第二入射光以不同于第一入射角的第二入射角入射在反射相控阵装置上。光束扫描设备中，由被反射相控阵装置反射的第一入射光产生的第一反射光以相对于反射相控阵装置的反射表面的法线的第一反射角行进，且由被反射相控阵装置反射的第二入射光产生的第二反射光以相对于反射相控阵装置的反射表面的法线的不同于第一反射角的第二反射角行进，以及其中光束扫描设备还可以包括光学元件，光学元件设置在第二反射光的行进路径上且被配置为改变第二反射光的行进方向。光源和反射相控阵装置可以被设置使得入射在反射相控阵装置上的光的行进方向平行于第二方向。光束扫描设备中，包括由反射相控阵装置以不同的角度反射的反射光的扫描平面可以垂直于第一方向。光束扫描设备中，当入射光的入射角为θi，并且中心反射光的相对于反射相控阵装置的反射表面的法线的反射角是θr时，反射相控阵装置被配置使得反射相控阵装置的相对于中心反射光的最大转向角θs满足θr-θs>-θi。光束扫描设备中，当在第二方向上的多个天线层之间的间隔或天线周期为p，入射光相对于反射相控阵装置的反射表面的法线的入射角是θi，且中心反射光的相对于反射相控阵装置的反射表面的法线的反射角是θr，其中λ是入射光的波长时，反射相控阵装置被配置使得反射相控阵装置的相对于中心反射光的最大转向角θs满足θi>0.5θs＝0.5sin-1(λ/2p)，以及天线周期是一长度，多个天线层在第二方向上以该长度重复。反射相控阵装置可以包括多个天线层，以及多个天线层可以以第一方向上的第一间隔以及与第一方向垂直的第二方向上的第二间隔布置。反射光可以包括由反射相控阵装置直接反射的直接反射光以及基于反射相控阵装置的天线共振器中的每个中的共振而产生的共振散射光，其中，多个天线层之间的第一间隔和第二间隔可以被确定，使得直接反射光的强度等于共振散射光的强度。根据一示例实施方式的一方面，提供一种光学设备，其包括：被配置为发射光的光源；反射相控阵装置，其被配置为反射来自光源且入射在反射相控阵装置上的发射光并电调节被反射相控阵装置反射的反射光的反射角；以及光检测器，其被配置为检测以来自反射相控阵装置的反射光照射的外部对象所反射的光，其中光源和反射相控阵装置被设置使得光以相对于反射相控阵装置的反射表面的法线的入射角入射在反射相控阵装置上。光学设备可以还包括控制器，其被配置为基于光检测器的对外部对象反射的光的检测确定外部对象的位置信息。光学设备可以包括距离传感器、三维传感器或车辆雷达。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光束扫描设备，包括：配置为发射光的光源；以及反射相控阵装置，其被配置为反射自所述光源发射且入射在所述反射相控阵装置上的光并电调节被所述反射相控阵装置反射的反射光的反射角，其中，所述光源和所述反射相控阵装置被设置使得所述光以相对于所述反射相控阵装置的反射表面的法线的入射角入射在所述反射相控阵装置上。

【技术特征摘要】
2018.06.19 KR 10-2018-0070421;2018.03.23 US 62/6471.一种光束扫描设备，包括：配置为发射光的光源；以及反射相控阵装置，其被配置为反射自所述光源发射且入射在所述反射相控阵装置上的光并电调节被所述反射相控阵装置反射的反射光的反射角，其中，所述光源和所述反射相控阵装置被设置使得所述光以相对于所述反射相控阵装置的反射表面的法线的入射角入射在所述反射相控阵装置上。2.如权利要求1所述的光束扫描设备，其中，所述光源和所述反射相控阵装置被设置使得入射在所述反射相控阵装置上的所述光和由所述反射相控阵装置反射的所述反射光彼此不重叠。3.如权利要求1所述的光束扫描设备，其中，所述反射相控阵装置包括多个天线共振器，所述多个天线共振器中的每个被独立驱动。4.如权利要求3所述的光束扫描设备，其中所述多个天线共振器中的每个包括：电极层；设置在所述电极层上的有源层；设置在所述有源层上与所述电极层背对的绝缘层；以及设置在所述绝缘层上与所述有源层背对的天线层。5.如权利要求4所述的光束扫描装置，其中，所述电极层包括被配置为反射从所述光源发射的光的导电金属。6.如权利要求4所述的光束扫描设备，其中，所述天线层具有鱼骨形状，且包括在第一方向上延伸的第一天线部分以及沿所述第一方向设置并且在第二方向上从所述第一天线部分延伸的多个第二天线部分。7.如权利要求6所述的光束扫描设备，其中，所述反射光包括由所述反射相控阵装置直接反射的直接反射光以及基于所述反射相控阵装置的所述多个天线共振器中的每个中的共振而产生的共振散射光，其中，所述多个第二天线部分中的每个在所述第一方向上的长度被确定，使得所述直接反射光的强度等于所述共振散射光的强度。8.如权利要求7所述的光束扫描设备，其中，所述多个第二天线部分中的每个在所述第一方向上的长度基于所述光的所述入射角确定。9.如权利要求4所述的光束扫描设备，其中，所述天线层包括多个天线层，以及其中所述多个天线层中的每个在第一方向上延伸，并且在垂直于所述第一方向的第二方向上以预定的间隔设置。10.如权利要求9所述的光束扫描设备，其中，所述反射光包括由所述反射相控阵装置直接反射的直接反射光以及基于所述反射相控阵装置的所述多个天线共振器中的每个中的共振而产生的共振散射光，其中，所述第二方向上的所述多个天线层之间的间隔和天线周期至少一者被确定，使得所述直接反射光的强度等于所述共振散射光的强度，以及其中，所述天线周期是一长度，所述多个天线层在所述第二方向上以该长度重复。11.如权利要求10所述的光束扫描设备，其中，所述多个天线层之间的所述间隔和所述天线周期至少一者基于入射在所述反射相控阵装置上的所述光的所述入射角确定。12.如权利要求10所述的光束扫描设备，其中，所述多个天线层之间的所述间隔和所述天线周期至少一者小于相应于垂直入射在所述反射相控阵装置上的光的多个天线层之间的间隔或天线周期。13.如权利要求10所述的光束扫描设备，其中，随着入射在所述反射相控阵装置上的所述光的所述入射角增大，所述多个天线层之间的所述间隔和所述天线周期至少一者减小。14.如权利要求10所述的光束扫描设备，其中，基于施加至所述反射相控阵装置的电压和入射在所述反射相控阵装置上的所述光的波长，所述多个天线层之间的间隔和天线周期至少一者被确定，使得所述直接反射光的强度等于所述共振散射光的强度。15.如权利要求9所述的光束扫描设备，其中，所述光源和所述反射相控阵装置被设置使得入射在所述反射相控阵装置上的所述光的行进方向平行于所述第一方向。16.根据权利要求15所述的光束扫描设备，其中，所述光源包括：被配置为发射第一入射光的第一光源，所述第一入射光以相对于所述反射相控阵装置的所述反射表面的法线的第一入射角入射在所述反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴晶铉，金桢祐，郑秉吉，申昶均，崔秉龙，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR