專利名稱：束方向傳感器的制作方法
束方向傳感器
背景技術(shù)：
已知測量光束的多種特性的小型光傳感器。例如，光電二極管可以通過將入射光轉(zhuǎn)換成取決于入射光的強度而具有電壓或電流的信號來測量入射光束的強度。光電二極管和類似的傳感器也可以與光學(xué)濾光器或分離器一起使用以分離和測量光束的偏振和光譜分量。導(dǎo)模諧振(GMR)濾光器例如已用在探測特定頻率的光的傳感器中。小型GMR濾光器的一個配置包括可以在集成電路芯片上制造的波導(dǎo)層和光柵層。光柵層通常反射入射光束的部分、透射入射光束的部分以及分散入射光束的部分。分散的部分進入波導(dǎo)層，但通過與光柵層的進一步相互作用，波導(dǎo)中的光可以分散出去并且與透射的部分和/或反射的部分相干涉。GMR濾光器一般被設(shè)計成具有“諧振”，使得具有諧振頻率的入射光以高效率耦合到波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)致光的分散部分破壞性地與反射的部分和/或透射的部分相干涉，從而在諧振頻率周圍顯著改變結(jié)構(gòu)的總透射/反射特性。例如，當(dāng)孔真正存在時，在被圖案化之前將主要透射光的光柵層在諧振頻率周圍高反射。然而，處于非諧振頻率的入射光并不明顯耦合到波導(dǎo)中，而是繼續(xù)透射通過光柵。因此，諧振光柵可以用作光學(xué)濾光器。還已知測量束的相對特點的小型光傳感器。例如，光電二極管陣列或其它光傳感器可以僅通過確定陣列中的哪個或哪些傳感器探測來自束的光來測量光束相對于傳感器陣列的位置。這種測量在對準(zhǔn)系統(tǒng)中有用。具體來說，如果探測光束的傳感器遠離傳感器陣列上的目標(biāo)位置，則對準(zhǔn)系統(tǒng)可以提供關(guān)于光束的對準(zhǔn)的警告，或者可以主動地偏移光源或傳感器陣列以改善對準(zhǔn)。入射角傳感器也可以用于對準(zhǔn)系統(tǒng)中，但用于測量光束的入射角的典型解決方案需要諸如立方體角反射器之類的不易被小型化至集成電路尺寸的光學(xué)元件。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明實施例的能夠檢測已知波長的光束是否以目標(biāo)角度入射的有向傳感器的截面圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明實施例的使用圖1所示類型的有向傳感器作為傳感器陣列中的單元的方向傳感器的布局。圖3示出根據(jù)本發(fā)明實施例的使用包含一維光柵的有向傳感器的角傳感器的布局。圖4示出根據(jù)本發(fā)明實施例的使用包含一維光柵的有向傳感器的方向傳感器的布局。相同附圖標(biāo)記在不同圖中的使用表示相似或相同的項。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的方面，傳感器單元的陣列中的GMR濾光器可以針對不同的入射方向被調(diào)整，使得如果光以GMR濾光器被調(diào)整至的各個方向入射，則GMR濾光器從入射光提取規(guī)定頻率的光。(如這里所使用的，術(shù)語“光”并不限于可見光，而是應(yīng)當(dāng)在廣義上來解釋以包括這里所述的傳感器可以探測的任意頻率的電磁輻射)。這可以例如通過改變光柵空間周期Λ來做到，光柵空間周期Λ通過如下公式與諧振波長λ和入射角θ相關(guān)
權(quán)利要求
1.一種方向傳感器，包括分別與多個不同方向相對應(yīng)的多個傳感器單元，其中所述傳感器單元中的每個包括光傳感器；和光柵，在入射光具有第一波長并且以與所述傳感器單元相對應(yīng)的方向入射在所述光柵上時將所述入射光耦合到所述光傳感器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述傳感器單元中的每個進一步包括波導(dǎo)，所述光柵將分散的光引導(dǎo)至所述波導(dǎo)，其中所述光柵和所述波導(dǎo)一起充當(dāng)導(dǎo)模諧振濾光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述傳感器單元布置成陣列并且為集成電路芯片的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述多個不同角包括圍繞不同軸的旋轉(zhuǎn)角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中在所述傳感器單元中的每個中，所述光柵提供到所述光傳感器中的諧振耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器，其中所述傳感器單元的諧振耦合的各個寬度不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述傳感器單元的所述光柵具有不同的一維圖案。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述傳感器單元的所述光柵具有不同的二維圖案。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述傳感器單元中的每個光傳感器包括光電二極管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，進一步包括支架，所述傳感器單元附接到所述支架，其中所述支架能夠使所述傳感器單元作為一整體而傾斜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器，其中所述支架針對所述傳感器單元的旋轉(zhuǎn)具有兩個旋轉(zhuǎn)自由度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，進一步包括被耦合以從所述傳感器單元接收各個檢測信號的外圍電路，其中所述外圍電路產(chǎn)生指示入射到所述傳感器單元上的束的所測量方向的測量信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中來自所述外圍電路的測量信號指示與產(chǎn)生最強的檢測信號的所述傳感器單元相對應(yīng)的方向。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述外圍電路在如下過程中使用所述檢測信號在與所述傳感器單元相對應(yīng)的方向之間進行插值，從而確定所測量的方向。
全文摘要
一種方向傳感器(200)，包括分別與不同方向相對應(yīng)的傳感器單元(215)。所述傳感器單元(215)中的每個包括光傳感器(130，140)；和光柵(120)，在入射光具有特定波長并且沿與所述傳感器單元(215)相對應(yīng)的方向入射在所述光柵(120)上時將所述入射光耦合到所述光傳感器(130，140)中。
文檔編號G01B11/26GK102472618SQ200980160709
公開日2012年5月23日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者喬安娜·杜利加爾, 戴維·A·法塔勒, 拉杜·約尼喬尤, 雷蒙德·G·博索雷 申請人:惠普開發(fā)有限公司