波束扫描设备以及包括波束扫描设备的系统的制作方法

相关申请的相交引用

本申请要求于2018年12月11日在韩国知识产权局提出的韩国专利申请no.10-2018-0159116的优先权，该申请的公开内容通过引用全部并入本文中。

本公开的示例实施例涉及一种能够扩展光束的扫描区域的波束扫描设备以及包括该波束扫描设备的系统。

背景技术：

具有各种功能的高级驾驶辅助系统(adas)已经商业化。例如，具有诸如自适应巡航控制(acc)或自主紧急制动系统(aeb)等功能的车辆日益增加，该自适应巡航控制(acc)用于识别另一车辆的位置和速度、当存在与其他车辆碰撞的风险时降低车辆的速度、以及当没有与其他车辆碰撞的风险时在设定的速度范围内驾驶车辆，该自主紧急制动系统(aeb)用于识别前方车辆以及当尽管存在与前车碰撞的风险但驾驶员没有对其作出响应或不正确地响应时，通过自动制动车辆来防止与前方车辆发生碰撞。此外，预期自主车辆将在不久的将来实现商业化。

因此，对能够提供车辆周围信息的光学测量设备的关注日益增加。例如，车辆光检测和测距(lidar)传感器可以将激光辐射到车辆周围的选定区域并检测反射激光以提供与相对于车辆周围的对象的距离、相对速度和方位角有关的信息。为此，车辆lidar传感器可以包括能够在期望区域中执行光扫描的波束扫描设备。

例如，波束扫描设备可以分为机械式波束扫描设备和非机械式波束扫描设备。例如，机械式扫描设备可以包括旋转光源本身的模式、旋转对光进行反射的反射镜的模式、或者在垂直于光轴的方向上移动球面透镜的模式。而且，非机械式扫描设备可以包括使用半导体器件的模式和通过使用反射相控阵电控制反射光的角度的模式。

技术实现要素：

一个或多个实例实施例提供了一种能够扩展光束的扫描区域的波束扫描设备。

一个或多个实例实施例提供了一种包括能够扩展光束的扫描区域的波束扫描设备的系统。

附加方面部分地将在接下来的描述中阐述，且部分地将通过该描述而变得清楚明白，或者可以通过对给出的实施例的实践来获知。

根据示例实施例的一个方面，一种波束扫描设备，包括：空间光调制器，被配置为针对多个像素中的对应像素调制光的相位；以及相位掩模，包括被布置在从所述空间光调制器输出的光的输出方向上的支撑板和针对所述多个像素中的每个像素不同地布置在所述支撑板上以控制光的相位的多个纳米结构。

所述空间光调制器可以包括第一反射器、第二反射器和设置在所述第一反射器和所述第二反射器之间的腔部。

所述第一反射器和

所述第二反射器中的每个反射器可以包括分布式布拉格反射器或光栅反射器。

所述空间光调制器可以针对所述多个像素中的每个像素通过对电压、电流、热和磁场中的至少一个的输入独立地被驱动。

所述支撑板可以包括透明板。

所述多个纳米结构可以包括具有约1.9至约4的折射率的电介质。

所述多个纳米结构可以包括从由si、ge、sige、gaas、si3n4、tio2、gap和insb构成的组中选择的至少一种。

所述多个纳米结构可以具有柱形状。

所述相位掩模的所述多个纳米结构可以具有圆柱形状、多边形柱形状和十字柱形状中的至少一种。

所述多个纳米结构可以针对所述多个像素中的每个像素在纳米结构尺寸、纳米结构的数量、纳米结构形状和纳米结构的布置间隔中的至少一个方面不同地配置。

所述多个纳米结构的布置间隔可以在λ/2n至5λ/2n的范围内，其中所述波束扫描设备中使用的光的波长为λ并且纳米结构的折射率为n。

所述多个纳米结构的高度可以在3λ/2n至7λ/2n的范围内，其中入射在所述波束扫描设备上的光的波长为λ并且所述多个纳米结构的折射率为n。

所述波束扫描设备还可以包括在所述空间光调制器和所述相位掩模之间设置的间隔部。

根据示例实施例的一个方面，一种系统，包括：光源，被配置为辐射辐射光；波束扫描设备，被配置为通过调节从所述光源输出的光的行进方向来扫描对象，并且包括：空间光调制器，被配置为针对多个像素中的相应像素调制光的相位；以及相位掩模，包括被布置在从所述空间光调制器输出的光的输出方向上的支撑板和针对所述多个像素中的每个像素不同地布置在所述支撑板上以控制光的相位的多个纳米结构；以及光检测器，被配置为检测从所述对象反射的光。

所述空间光调制器可以包括第一反射器、第二反射器和设置在所述第一反射器和所述第二反射器之间的腔部。

所述第一反射器和所述第二反射器中的每个反射器可以包括分布式布拉格反射器或光栅反射器。

所述空间光调制器可以针对所述多个像素中的每个像素通过对电压、电流、热和磁场中的至少一个的输入独立地被驱动。

所述多个纳米结构可以包括具有约1.9至约4的折射率的电介质。

所述多个纳米结构可以包括从由si、ge、sige、gaas、si3n4、tio2、gap和insb构成的组中选择的至少一种。

所述多个纳米结构可以具有柱形状。

所述相位掩模的所述多个纳米结构可以包括圆柱、多边形柱和十字柱中的至少一种。

所述多个纳米结构可以针对每个像素在纳米结构尺寸、纳米结构的数量、纳米结构形状和纳米结构的布置间隔中的至少一个方面不同地配置。

所述多个纳米结构的布置间隔可以在λ/2n至5λ/2n的范围内，其中光的波长为λ并且纳米结构的折射率为n。

所述多个纳米结构的高度可以在3λ/2n至7λ/2n的范围内，其中光的波长为λ并且纳米结构的折射率为n。

所述波束扫描设备还可以包括在所述空间光调制器和所述相位掩模之间设置的间隔部。

根据示例实施例的一个方面，一种波束扫描设备可以包括：多个像素，其中，所述多个像素中的每个像素可以包括：空间光调制器，被配置为基于被施加到所述空间光调制器的电压来调制光的相位；以及相位掩模，包括多个不同形状的纳米结构，所述纳米结构被配置为使从所述空间光调制器入射到所述多个纳米结构上的光偏转，并且其中，所述多个像素可以具有彼此不同的纳米结构阵列。

附图说明

根据下面结合附图对示例实施例的描述，以上和/或其他方面将变得明确并且更容易理解，在附图中：

图1示意性地示出了根据示例实施例的波束扫描设备；

图2示出了根据示例实施例的波束扫描设备的空间光调制器和相位掩模的示例；

图3示出了根据示例实施例的波束扫描设备的一维(1d)纳米结构阵列；

图4示出了根据示例实施例的波束扫描设备中包括的纳米结构的各种示例；

图5示出了根据示例实施例的透射波的幅度随着波束扫描设备的纳米结构的直径的变化；

图6示出了根据示例实施例的透射波的相位随着波束扫描设备的纳米结构的直径的变化；

图7示出了根据示例实施例的波束扫描设备的分布式布拉格反射器(dbr)的反射光谱；

图8示出了根据示例实施例的波束扫描设备的光栅反射器的反射光谱；

图9示出了取决于温度的硅的折射率变化；

图10示出了根据示例实施例的取决于波束扫描设备的空间光调制器的波长的反射率变化；

图11示出了根据示例实施例的取决于波束扫描设备的空间光调制器的波长的反射相位变化；

图12示出了根据示例实施例的取决于波束扫描设备的空间光调制器的波长的反射相位变化；

图13示出了根据示例实施例的在波束扫描设备的空间光调制器的1502nm波长下取决于温度变化的反射率变化；

图14示出了根据示例实施例的波束扫描设备的空间光调制器的1502nm波长下取决于温度变化的反射相位差；

图15示出了根据示例实施例的波束扫描设备的空间光调制器的另一示例；

图16示出了根据示例实施例的波束扫描设备的空间光调制器的另一示例；

图17示出了根据示例实施例的波束扫描设备的空间光调制器的另一示例；

图18示出了根据示例实施例的波束扫描设备的相位掩模的另一示例；

图19示出了根据示例实施例的波束扫描设备的相位掩模的另一示例；

图20示出了根据示例实施例的波束扫描设备的2度波束转向的相位分布；

图21示出了通过根据示例实施例的波束扫描设备的相位掩模进行的2度波束转向的相位分布；

图22示出了基于图20和图21获得的总相位；

图23示出了经低通滤波的采样相位；

图24示出了当用空间光调制器来实现图23的采样相位时通过相位掩模产生的光波前；

图25示出了根据示例实施例的波束扫描设备的2度波束转向的结果；

图26示出了根据示例实施例的波束扫描设备的15度波束转向的光波前；

图27示出了根据示例实施例的波束扫描设备的15度波束转向的结果；

图28示出了根据另一示例实施例的波束扫描设备；

图29示出了图28中所示的波束扫描设备还包括光路转换器的示例；

图30示意性地示出了包括根据示例实施例的波束扫描设备的系统；

图31示意性地示出了包括根据另一示例实施例的波束扫描设备的系统；

图32是示出了根据示例实施例的波束扫描设备被应用于lidar传感器的示例的侧视图；以及

图33是示出了根据示例实施例的波束扫描设备被应用于车辆lidar传感器的示例的平面图。

具体实施方式

现在详细参考实施例，在附图中示出了实施例的示例，其中，贯穿附图类似的附图标记表示类似的元件。在这点上，呈现的实施例可以具有不同形式，并且不应当被解释为受限于本文所阐明的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施例，以解释各个方面。

如本文所用，术语“和/或”包括关联列出的项目中的一个或多个项目的任意和所有组合。诸如“……中的至少一个”之类的表述在元件列表之前时修饰整个元件列表，而不是修饰列表中的单独元件。例如，表述“a、b和c中的至少一个”应被理解为包括仅仅a、仅仅b、仅仅c、a和b两者、a和c两者、b和c两者、所有的a、b和c或者上述示例的任何变型。

在下文中，将参考附图详细描述根据各种实施例的波束扫描设备和包括波束扫描设备的系统。在附图中，类似的附图标记可以表示类似的元件，并且为了清楚起见和便于描述，每个元件的尺寸可以被放大。尽管本文中可以使用诸如“第一”和“第二”之类的术语来描述各种元素或组件，但是这些元件或组件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件或组件与另一个元件或组件相区分。

如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”意图还包括复数形式，除非上下文明确地给出相反的指示。而且，除非另有说明，否则当某物被称为“包括”一个组件时，还可以包括另一组件。而且，在附图中，为了清楚描述，可以放大每个元件的尺寸或厚度。另外，当材料层被称为在基板或另一层“上”时，其可以直接在基板或另一层上，或者也可以在它们之间存在一个或多个中间层。而且，在以下实施例中，由于形成每层的材料仅是示例，因此也可以使用其他材料。

图1示意性地示出了根据示例实施例的波束扫描设备。

波束扫描设备100可以包括可以调制光的相位的空间光调制器130和从空间光调制器130出射的光可以传播通过的相位掩模140。空间光调制器130可以以像素120为单位布置在基板110上。空间光调制器130可以针对每个像素120调制光的相位。像素120可以是能够独立地驱动空间光调制器130的单元。备选地，像素120可以是能够调制其相位的单元。

例如，可以通过输入电压、电流、热和磁场中的至少一个针对每个像素120独立地驱动空间光调制器130。空间光调制器130可以例如以矩阵形式布置。然而，布置形式不限于矩阵形式。例如，可以向第p行第q列像素施加电压vpq，并且每个像素120中的空间光调制器130可以根据施加的电压来调制光的相位。备选地，可以通过向每个像素120施加热以调节其温度来调制光的相位。

空间光调制器130可以布置在基板110上，以像素120为单位间隔开。波束扫描设备100可以调制输入光li的相位以调节从相位掩膜140输出的输出光lo的行进方向。相位掩膜140可以包括多个纳米结构142。

为了便于描述，图2示出了波束扫描设备100的一个像素配置的放大视图。空间光调制器130可以包括第一反射器131、用于谐振的腔部132和第二反射器133。当光在第一反射器131和第二反射器133之间多次反射时，可以输出特定相位的光。可以根据被输入到空间光调制器130的输入值(例如，电压、电流、热或磁场)来控制特定相位。空间光调制器130可以通过影响腔部132内部的磁场来改变谐振频率。已经进入空间光调制器130的光可以透射通过第一反射器131，传播通过腔部132，然后由第二反射器133反射，并且反射光可以被第一反射器131和第二反射器133捕获并在腔部132中谐振，然后经过第一反射器131被输出。可以通过被施加到空间光调制器130的外部信号来改变其谐振特性，因此可以调节向外部输出的光的相位。

第一反射器131可以包括例如分布式布拉格反射器(dbr)或光栅反射器。图2示出了第一反射器131包括dbr的示例。dbr可以被配置为使得具有不同折射率的第一层1311和第二层1312交替地堆叠多次。由于折射率的差异，在每层界面处的所有反射波可能会相互干涉。

第二反射器133可以包括例如dbr或光栅反射器。图2示出了第二反射器133包括光栅反射器的示例。光栅反射器可以被布置成使得光栅134以特定间隔间隔开。例如，可以调节光栅134的间隔、高度和/或宽度以控制光的反射和透射。光栅134可以具有比周围材料更高的折射率。

相位掩模140可以包括支撑板141和布置在支撑板141上的多个纳米结构142。支撑板141可以包括透射光的透明板。

纳米结构142可以包括纳米尺寸的结构。纳米结构142可以包括例如柱形结构。图2示出了纳米结构142是圆柱体的示例。相位掩模140可以在与空间光调制器130的像素对应的区域中包括纳米结构阵列。与像素对应的纳米结构142可以设置在像素的正下方或正上方，并且纳米结构和对应像素可以布置在光传播的方向上。例如，相位掩模140可以针对每个像素具有不同的纳米结构阵列，以形成无序工程元表面(disordered-engineeredmetasurface)(dem)。纳米结构142可以在纳米结构尺寸、纳米结构的数量、纳米结构形状和纳米结构的布置间隔中的至少一个方面根据像素不同地配置。纳米结构142可以周期性地或非周期性地布置。纳米结构142可以布置在一个支撑板141上，并且纳米结构142的布置可以以像素为单位设计。换言之，纳米结构142可以具有根据每个像素的特定功能设计的布置。纳米结构142的布置可以针对每个像素在例如纳米结构尺寸、纳米结构的数量、纳米结构形状和纳米结构的布置间隔中的至少一个方面不同地配置。

图3示出了每个像素中的一维(1d)纳米结构阵列。当存在第一像素s1、第二像素s2，...，第m像素sm，具有空间光调制器130和多个纳米结构142的第一组被设置在第一像素s1中，具有空间光调制器130和多个纳米结构142的第二组被设置在第二像素s2中，具有空间光调制器130和多个纳米结构142的第m组被设置在第m像素sm中。假设每个像素中的纳米结构142的数量是n，相邻纳米结构之间的间隔是λd，并且相邻像素之间的间隔是λs。在图3中，纳米结构的间隔是恒定的。这里，λs＝n*λd。

纳米结构142可以包括具有高折射率的低损耗电介顾材料。纳米结构可以包括例如折射率为约1.9至约4.0的电介质。纳米结构可以包括例如选自由si、ge、sige、gaas、si3n4、tio2、gap和insb构成的组中的至少一种，或其任何组合。

当在波束扫描设备中使用的光的波长是λ并且纳米结构的折射率是n时，纳米结构的布置间隔可以在λ/2n到5λ/2n的范围内。此外，当在波束扫描设备中使用的光的波长是λ并且纳米结构的折射率是n时，纳米结构的布置间隔可以在3λ/2n到7λ/2n的范围内。下面将描述取决于纳米结构142的直径(或尺寸)的变化的光的透射特性的变化。

图4示出了根据本公开的示例实施例的各种形状的纳米结构。

纳米结构可以是柱形的。如图4所示，纳米结构可以具有例如柱形，例如圆柱形(图4中的a)和/或椭圆柱形(图4中的b)。纳米结构可以具有多边形柱，例如方形柱形(图4中的c)、矩形柱形(图4中的d)或五边形柱形(图4中的e)、六边形柱形(图4中的f)和/或十字柱形(图4中的g)。多边形柱可以具有各种其他形状。可以针对每个像素以各种方式布置纳米结构的形状。

图5示出了当如图3所示布置圆柱形纳米结构时，取决于圆柱体直径的透射波幅度变化。参考图5，透射波的强度可以具有基本恒定的值1，直到圆柱体的直径增加到特定值为止。图6示出了取决于圆柱体直径的透射波相位变化。参考图6，透射相位可以从0度到360度变化。例如，通过调节圆柱体的尺寸，可以在保持透射波强度的同时调节相位。这里，尽管作为示例示出了圆柱体，但是可以通过使用纳米结构形状、纳米结构布置间隔和纳米结构尺寸的组合布置纳米结构来调节透射波的相位。

图7示出了当第一反射器包括dbr时的反射光谱。这里，dbr可以具有这样的结构，其中20对sin4和sio2分别堆叠至195nm和260nm的厚度。参考图7，约1的反射率出现在约1550nm附近。

图8示出了当第二反射器包括光栅反射器时的反射谱。这里，光栅周期可以是675nm，宽度可以是430nm，高度可以是435nm，并且光栅材料可以是si。腔部可以包括sio2。关于偏振，假设电场具有垂直于光栅的方向，并且假设入射角为0度。

下面将描述通过空间光调制器的单位像素中的外部信号调节反射相位的原理。图9示出了取决于温度的si的折射率变化。si的折射率可以根据下面的方程1变化。

这里，t表示温度，n表示折射率。根据方程1，当温度变化约300度时，si的折射率变化约0.1。

当si的折射率改变时，光栅反射器的反射相位可能改变，因此谐振波长可能改变。结果，操作波长可能偏离谐振波长。这将被称为失谐谐振。可以通过使用失谐谐振来调节反射相位。

图10至图12示出了当温度从27℃变化到327℃时以50℃为间隔取决于波长的空间光调制器130反射特性。图10示出了取决于波长的反射率，图11示出了取决于波长的反射相位。图13示出了在27℃下取决于波长的反射相位变化。这里，示出了相对于1500nm波长的光的高反射率，并且示出了在约0度至360度的范围内的反射相位变化。

图13和图14分别示出了在图10至图12的反射特性当中在1502nm的波长下取决于温度的反射率和反射相位变化。这里，示出了反射相位改变约360°，同时反射率保持在约0.9的非常高的值或更高的值。换言之，可以通过根据各种实施例的波束扫描设备获得高光效率和宽反射相位变化范围，因此可以获得宽视角和视场(fov)。

图15至图17示出了空间光调制器的各种示例。

参照图15，空间光调制器230可以包括第一反射器231、腔部232和dbr的第二反射器233。第一反射器231和第二反射器233中的至少一个可以实现为dbr。第一反射器231可以具有以下结构：具有第一折射率n1的第一层2311和具有第二折射率n2的第二层2312交替堆叠。例如，对于第一折射率n1和所使用的光的波长λ，第一层2311可以具有厚度λ/4n1，并且对于第二折射率n2和所使用的光的波长λ，第二层2312可以具有厚度λ/4n2。第二反射器233可以具有以下结构：具有第三折射率的第三层2331和具有第四折射率的第四层2332交替堆叠。第一层2311和第三层2331可以由相同的材料形成，第二层2312和第四层2332可以由相同的材料形成。然而，本公开不限于此。例如，第一反射器231的堆叠层的数量可以大于第二反射器233的堆叠层的数量。在本示例实施例中，可以调节第一反射器231的堆叠对的数量以调节空间光调制器230的光耦合特性。

参照图16，空间光调制器330可以包括第一反射器331、腔部332和第二反射器333。第一反射器331和第二反射器333可以实现为dbr。第一反射器331可以包括以特定间隔间隔开的光栅3311。dbr可以具有以下结构：具有不同折射率的第一层3331和第二层3332交替堆叠。

参照图17，空间光调制器430可以包括第一反射器431、腔部432和第二反射器433。第一反射器431和第二反射器433可以实现为光栅反射器。第二反射器433可以包括以特定间隔间隔开的光栅4331。

图18示出了与一个像素相对应的相位掩模240的示例。相位掩模240可以包括布置在支撑板241上的多个纳米结构242。支撑板241可以包括透明板。纳米结构242可以是四边形柱形状的，并且可以布置具有不同尺寸或相同尺寸的纳米结构242。在本示例实施例中，可以周期性地布置纳米结构242，并且可以调节纳米结构的尺寸。纳米结构可以具有纳米尺寸的截面积。光的相位可以根据不同尺寸的纳米结构的布置而变化。在该示例中，通过不同地配置纳米结构的尺寸来调节相位。然而，也可以通过不同地配置纳米结构的形状，通过不同地配置纳米结构的布置间隔，或通过不同地配置纳米结构的尺寸、间隔和形状的组合来调节相位。

图19示出了具有不同纳米结构形状的相位掩模的示例。相位掩模340可以包括布置在支撑板341上的多个纳米结构342。例如，在相位掩模340中，可以混合地布置圆柱体和四边形柱，并且可以不同地配置圆柱体和四边形柱的尺寸。这样，纳米结构342的尺寸和形状可以不同地配置以调节其相位。

根据上述各种示例实施例，可以通过组合空间光调制器和相位掩模来配置波束扫描设备。取决于空间光调制器和相位掩模的组合，波束扫描设备可以操作为反射型或透射型。在反射式波束扫描设备中，光可以输入到相位掩模，经过相位掩模被输入到空间光调制器的光可以在空间光调制器中谐振，并且光可以经过相位掩模被输出。在透射式波束扫描设备中，光可以输入到空间光调制器，在空间光调制器中谐振，并经过相位掩模被输出。

下面将描述根据示例实施例的波束扫描设备的操作。这里，将参考图3描述具有1d阵列的示例。例如，假设一个像素中的纳米结构142的数量是n＝8，像素的数量是m＝160，相邻纳米结构之间的间隔是λd＝500nm，像素尺寸是λs＝4.0μm，并且所使用的光的波长为λ0＝1.3μm。由于空间光调制器130的像素尺寸λs为4.0μm，所以当没有相位掩模时，视角θfov约为±9.35°。视角可以由下面的方程2给出。

在方程2中，θfov表示视角，λ0表示所使用的光在自由空间中的波长，并且λ表示像素尺寸。

图20示出了例如2°波束扫描所需的光波前。例如，用于2°视角的光波前可以具有锯齿形相位分布。图21示出了相位掩模的相位。由于输入平面波经过相位掩模被输入到空间光调制器并由空间光调制器反射并经过相位掩模被输出，所以光总共两次穿过相位掩模。因此，相位掩模的设计相位可以具有最大值π。

图22示出了基于图20和图21的总相位。图22中所示的总相位分布是由于纳米结构间隔λd＝500nm。同时，空间光调制器130可以具有比这更长的周期。例如，空间光调制器130的周期可以是λs＝4.0μm。可以根据该周期来执行低通滤波采样。图23示出了采样相位。

当空间光调制器130根据图23的采样相位操作时，输出光可以再次穿过相位掩模140以产生如图24所示的光波前。可以看出，与期望的光波前(图20)相比，所产生的光波前(图24)具有大致类似的锯齿形状。

参考图25，波束转向角约为2度。这里，主光效率(主瓣中的功率)约为26％。此外，主光功率与边光功率的比率(也被称为主/边光比或边模抑制比(smsr))约为7.2db。

以下描述实现约15度的波束转向角的示例，该15度的波束转向角是相对大的角度。如上所述，空间光调制器可以在没有相位掩模的情况下提供在约±9.35°范围内的视角。下面将描述产生用于15°的较大角度的光波前和根据其的波束转向方法。

图26示出了针对15°波束转向产生的光波前。通过上面参考图20至图23描述的过程，15°波束转向角可以通过被设计成产生15°波束转向所需的光波前的相位掩模来实现。图27示出了约15度的波束转向角的实现。这里，主光效率为22％，主/边光比为6.6db。与没有相位掩模的情况下约±9.35°的视角相比，可以提供相对大的视角。这样，可以通过使用根据各种示例实施例的空间光调制器和相位掩模来提供具有增大的视角的波束扫描设备。根据各种示例实施例的波束扫描设备甚至可以在不显著减小空间光调制器的像素尺寸的情况下增大视角。由于空间光调制器的像素尺寸可以不必显著减小，因此可以容易地制造空间光调制器。

根据示例实施例的波束扫描设备可以具有高光效率并且可以通过使用相位调制来使光转向，因此可以容易地执行水平光扫描和竖直光扫描。

图28示意性地示出了模块化波束扫描设备500。

波束扫描设备500可以包括空间光调制器530、相位掩模540和在空间光调制器530与相位掩模540之间的间隔部535。间隔部535可以包括用于将空间光调制器530和相位掩模540制造为一个模块的层。

由于空间光调制器530和相位掩模540可以在单个过程中制造，因此可以增大其产量并且可以减小其对准误差。当在单独的过程中制造空间光调制器530和相位掩模540时，其对准可能是困难的，并且其波束转向性能可能由于其对准误差而劣化。

图29示出了波束扫描设备500还包括光路转换器550的示例。光路转换器550可以包括例如分束器，用于将入射光束分束成两束或更多束波束。分束器的示例可以包括使用电介质反射镜的片式分束器和分束器立方体。光路转换器550可以用于利用安装波束扫描设备500的空间或用于改变输出光束l的方向。

例如，根据上述各种示例实施例的波束扫描设备可以用于诸如三维(3d)相机或3d传感器中使用的深度传感器等系统(例如，车辆光检测和测距(lidar)传感器)，以提高系统的准确性。

除了车辆lidar之外，根据各种示例实施例的波束扫描设备可以用于机器人lidar传感器、无人机lidar传感器、安全入侵者检测系统、地铁屏障门障碍物检测系统、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)、对象仿形(objectprofiling)和娱乐设备或电视(tv)中的运动识别。

例如，图30是示意性地示出了根据示例实施例的系统1000的配置的框图。

参照图30，根据示例实施例的系统1000可以包括：用于辐射光的光源1110；波束扫描设备1100，用于调节从光源1110输入的光的行进方向，使得从波束扫描设备100输出的光朝向对象传播；用于在从波束扫描设备1100输出的光被对象反射时检测光的光检测器1120；以及用于控制波束扫描设备1100的处理器1130。

光源1110可以包括例如发射可见光的光源或者发射在约800nm至约1500nm范围内的近红外线的激光二极管(ld)或发光二极管(led)。

波束扫描设备1100可以包括参考图1至图29描述的示例实施例。波束扫描设备1100可以通过针对每个像素对电压、电流、热、温度和磁场中的至少一个的输入而调制相位来调制光束的行进方向。波束扫描设备1100可以通过使用空间光调制器和相位掩模以宽视角执行扫描。尽管图30示出了光源1110与波束扫描设备1100分开设置的示例，但是光源1110也可以设置在波束扫描设备1100中。

处理器1130可以控制波束扫描设备1100、光源1110和光检测器1120的操作。例如，处理器1130可以控制光源1110和光检测器1120的开/关操作和波束扫描设备1100的波束扫描操作。此外，处理器1130可以基于光检测器1120的测量结果来计算关于对象的信息。

为了获得关于位于其周围位置的对象的信息，系统1000可以通过使用波束扫描设备1100周期性地将光辐射到其周围的各个区域。

如图31所示，系统2000可以包括波束扫描设备2100和光检测器2300，该光检测器2300用于检测被波束扫描设备2100转向然后由对象反射的光。系统2000还可以包括连接到波束扫描没备2100和光检测器2300中的至少一个的电路单元2200。电路单元2200可以包括用于获取和计算数据的操作器，并且还可以包括驱动器、控制器、处理器等。此外，电路单元2200还可以包括电源单元、存储器等。

尽管图31示出了系统2000在一个设备中包括波束扫描设备2100和光检测器2300的情况，但是波束扫描设备2100和光检测器2300可以分开设置在单独的设备中，而不是被设置为一个设备。而且，电路单元2200可以通过无线通信而不是通过引线连接到波束扫描设备2100或光检测器2300。另外，可以对图31的配置进行各种修改。

根据上述示例实施例的波束扫描设备可以应用于各种系统。例如，波束扫描设备可以应用于lidar设备。lidar设备可以是相移或飞行时间(tof)设备。lidar设备可以应用于自动驾驶车辆、飞行物(例如，无人机)、移动设备、小型步行车辆(例如，自行车、摩托车、婴儿车和滑板)、机器人、人/动物辅助单元(例如、手杖、头盔、饰品、服装、手表和包)、物联网(iot)设备/系统、安全设备/系统等。

图32和图33是示出了将包括根据示例实施例的波束扫描设备的lidar设备应用于车辆的情况的概念图。图32是侧视图，图33是顶视图。

参考图32，lidar设备3100可以应用于车辆3000，并且可以通过使用lidar设备3100获取关于对象3200的信息。车辆3000可以是具有自动驾驶功能的汽车。可以通过使用lidar设备3100来检测位于车辆3000的行进方向上的物体或人(即，对象3200)。此外，可以通过使用诸如发送信号和检测信号之间的时间差之类的信息来测量到对象3200的距离。而且，如图33所示，可以获得关于位于扫描范围内的近距离对象3200和远距离对象3300的信息。

除了lidar传感器之外，根据本公开的各种示例实施例的波束扫描设备还可以应用于各种系统。例如，根据各种示例实施例的波束扫描设备可以通过扫描获取空间和对象的3d信息，因此可以应用于3d图像获取设备、3d相机等。而且，波束扫描设备可以应用于全息显示设备和结构光产生设备。而且，波束扫描设备可以应用于各种光学设备，例如全息图产生设备、光耦合设备、变焦镜头和深度传感器。而且，波束扫描没备可以应用于使用元表面或元结构的各种领域。另外，根据本公开的示例实施例的波束扫描设备和包括波束扫描设备的系统可以出于各种目的而用于光学设备和电子设备的各种领域。

虽然不限于此，但是示例实施例可以体现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可以存储之后可以由计算机系统读取的数据的任何数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光学数据存储设备。计算机可读记录介质还可以分布在网络耦合的计算机系统上，使得计算机可读代码以分布式方式存储和执行。而且，示例实施例可以被编写为通过计算机可读传输介质(例如，载波)传输并且在执行程序的通用或专用数字计算机中接收和实现的计算机程序。此外，应当理解，在示例实施例中，上述装置和设备的一个或多个单元可以包括电路、处理器、微处理器等，并且可以执行被存储在计算机可读介质中的计算机程序。

前述示例性实施例仅是示例性的，不应被解释为限制性的。本教导可以容易地应用于其他类型的装置。此外，示例性实施例的描述旨在是说明性的，而不是限制权利要求的范围，并且许多替换、修改和变型对于本领域技术人员而言将是显而易见的。