CN109313257A - 用于光束位置检测的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开用于确定光束在光束成形装置上的位置的技术。特征可形成于所述光束成形装置上，以在所述特征由光束照射时影响所述光束的至少一部分。在将所述光束引导到所述光束成形装置上的所述特征上时，响应于检测到受已由所述光束照射的所述特征影响的所述光束的至少所述部分，可通过检测器生成特征检测信号。随后，可至少部分基于所述特征检测信号而确定在某一时刻所述光束在所述光束成形装置上的所述位置。

Description

用于光束位置检测的系统及方法
背景技术
光束可用于测量物体之间的距离。借助于实例，光检测与测距(LIDAR)系统是可使用光束来获得从源到目标上的一或多个点的范围，即距离的主动遥感系统。LIDAR系统使用光束(通常激光束)来照明目标的至少一部分并测量从源发出的光束到达目标，然后返回到靠近源或处于已知位置处的检测器所花费的时间。换句话说，可基于光束从源到检测器的飞行时间(ToF)确定从源到目标上的点的距离。为了测量到目标上或LIDAR系统的视场中的多个点的距离，通常在一或两个维度上扫描激光束。在LIDAR系统的各个实施方案中，需要确定LIDAR光束在LIDAR系统的发射器处的位置，以便在给定时间确定LIDAR光束在目标处的位置。
发明内容
本文公开的技术涉及确定光束在光源处或附近的例如透镜或透镜阵列的光束成形装置上的位置，所述光源例如，LIDAR系统或其它类似系统的发射器。在各个实施例中，可在光束成形装置上制造人造特征，以形成光束成形装置的反射、吸收或透射特性的不连续性或增强。可至少部分地基于由光束成形装置的人造特征引起的来自光束成形装置的反射、吸收或透射光的所检测不连续性或增强而确定在给定时间光束在光束成形装置上的位置。
根据实例实施方案，系统可包含光束成形装置，所述光束成形装置包含经配置以在由光束照射时影响光束的至少一部分的特征。系统还可包含光束引导装置，所述光束引导装置经配置以在不同位置处将光束引导到光束成形装置上，所述不同位置包含特征的位置。所述系统可进一步包含：光学检测器，所述光学检测器经配置以响应于检测到受已由光束照射的特征影响的光束的至少部分而生成特征检测信号；及处理器，所述处理器经配置以至少部分基于特征检测信号而一次确定光束在光束成形装置上的位置。在一些实施例中，特征经配置以通过引起以下项中的至少一者而在由光束照射时影响光束的至少部分：光束的至少部分的反射的可检测变化、光束的至少部分的透射的可检测变化、光束的至少部分的吸收的可检测变化，或其可检测组合。
在系统的各个实施例中，光束可包含激光束，并且光束成形装置可经配置以用激光束照射目标上的点。在一些实施例中，系统可进一步包含脉冲光纤激光器，所述脉冲光纤激光器经配置以生成光束。在一些系统中，光束成形装置可包含透镜，并且特征可包含形成于透镜的表面上或透镜内侧的线、凹陷或颗粒中的至少一者。在一些系统中，光束成形装置可包含多个透镜，并且特征可包含在多个透镜中的两个透镜的边界处的区域中的反射涂层。多个透镜可布置在一维阵列、二维阵列及三维阵列中的一者中。
在一些系统中，光束引导装置可包含光纤，所述光纤经配置以引导光束并在刺激时振动，使得当光纤振动时在不同位置处将光束引导到光束成形装置上。在一些系统中，光纤可包含具有浮动端的悬臂部分。在一些系统中，光束引导装置可包含致动器，所述致动器经配置以刺激光纤，使得光纤的振动可产生光束的预定扫描模式，例如，螺旋模式。致动器可包含压电管、微机电系统(MEMS)致动器、电磁致动器及声学致动器中的一者。
根据实例实施方案，公开一种用于检测光束的位置的方法。所述方法可包含通过控制器控制光束引导装置，以在不同位置处将光束引导到光束成形装置上，其中光束成形装置可包含经配置以在由光束照射时影响光束的至少一部分的特征，并且不同位置可包含特征的位置。所述方法可进一步包含响应于检测到受已由光束照射的特征影响的光束的至少部分而通过检测器生成检测信号；及至少部分基于检测信号而通过处理器一次确定光束在光束成形装置上的位置。在一些实施例中，特征经配置以通过引起以下项中的至少一者而在由光束照射时影响光束的至少部分：光束的至少部分的反射的可检测变化、光束的至少部分的透射的可检测变化、光束的至少部分的吸收的可检测变化，或其可检测组合。
在用于检测光束的位置的方法的一些实施例中，光束可包含激光束，并且光束成形装置可经配置以用激光束照射目标上的点。在一些方法中，光束成形装置可包含透镜，并且特征可包含形成于透镜的表面上或透镜内侧的线、凹陷或颗粒中的至少一者。在一些其它方法中，光束成形装置可包含多个透镜，并且特征可包含在多个透镜中的两个透镜的边界处的区域中的反射涂层。
在用于检测光束的位置的方法的一些实施例中，光束引导装置可包含光纤，所述光纤经配置以引导光束并在刺激时振动，使得当光纤振动时在不同位置处将光束引导到光束成形装置上。光纤可包含具有浮动端的悬臂部分。光束引导装置可包含致动器，所述致动器经配置以刺激光纤，使得光纤的振动可产生光束的预定扫描模式，例如，螺旋模式。致动器可包含压电管、微机电系统(MEMS)致动器、电磁致动器及声学致动器中的一者。
根据另一实例实施方案，可提供一种设备，所述设备可包含用于光束成形的装置，所述装置包括经配置以在由光束照射时影响光束的至少一部分的特征。所述设备还可包含用于在不同位置处将光束引导到用于光束成形的装置上的装置，其中不同位置包含特征的位置。所述设备可进一步包含用于响应于检测到受已由光束照射的特征影响的光束的至少部分而生成至少一个检测信号的装置；及用于至少部分基于检测信号而一次确定光束在用于光束成形的装置上的位置的装置。在一些实施例中，特征经配置以通过引起以下项中的至少一者而在由光束照射时影响光束的至少部分：光束的至少部分的反射的可检测变化、光束的至少部分的透射的可检测变化、光束的至少部分的吸收的可检测变化，或其可检测组合。
在设备的各个实施例中，光束可包含激光束，并且光束成形装置可经配置以用激光束照射目标上的点。在设备的一些实施例中，光束成形装置可包含透镜，并且特征可包含形成于透镜的表面上或透镜内侧的线、凹陷或颗粒中的至少一者。在设备的一些实施例中，光束成形装置可包含多个透镜，并且特征可包含在多个透镜中的两个透镜的边界处的区域中的反射涂层。
根据又一实例实施方案，公开一种包含存储于其上的机器可读指令的非暂时性计算机可读存储媒体。所述非暂时性计算机可读存储媒体可包含可由一或多个处理器执行以通过控制器控制光束引导装置，以在不同位置处将光束引导到光束成形装置上的指令，其中光束成形装置包含经配置以在由光束照射时影响光束的至少一部分的特征，并且不同位置包含特征的位置。非暂时性计算机可读存储媒体可进一步包含用于执行以下操作的指令：响应于检测到受已由光束照射的特征影响的光束的至少部分而接收由检测器生成的检测信号；及至少部分基于检测信号而一次确定光束在光束成形装置上的位置。在一些实施例中，特征经配置以通过引起以下项中的至少一者而在由光束照射时影响光束的至少部分：光束的至少部分的反射的可检测变化、光束的至少部分的透射的可检测变化、光束的至少部分的吸收的可检测变化，或其可检测组合。
在包含机器可读指令的非暂时性计算机可读存储媒体的各个实施例中，光束可包含激光束，并且光束成形装置可经配置以用激光束照射目标上的点。在一些实施例中，光束成形装置可包含透镜，并且特征可包含形成于透镜的表面上或透镜内侧的线、凹陷或颗粒中的至少一者。在一些实施例中，光束成形装置可包含多个透镜，并且特征可包含在多个透镜中的两个透镜的边界处的区域中的反射涂层。
在包含机器可读指令的非暂时性计算机可读存储媒体的一些实施例中，光束引导装置可包含光纤，所述光纤经配置以引导光束并且在刺激时振动，使得当光纤振动时在不同位置处将光束引导到光束成形装置上。光束引导装置可包含致动器，所述致动器经配置以刺激光纤，使得光纤的振动可产生光束的预定扫描模式。
附图说明
借助于实例说明本公开的各方面。参考以下各图描述非限制性且非详尽性方面，其中除非另外指定，否则类似参考标号在各图中始终指代类似部分。
图1是实例光检测与测距(LIDAR)系统的简化框图。
图2说明使用共振光纤的实例系统。
图3说明当入射光穿过两个透镜之间的边界时折射光的方向的变化。
图4说明用于确定光束在发射器处的位置的具有分束器的实例系统。
图5A说明使用共振光纤，而不具有分束器的实例系统。
图5B说明使用图5A的实例系统的在光束成形装置上的实例一维扫描模式。
图5C说明使用图5A的实例系统的在光束成形装置上的实例二维扫描模式。
图6A说明沿着形成于透镜的表面上或透镜内侧的一个轴线的细线。
图6B说明沿着两个轴线形成于透镜的表面上或透镜内侧以形成矩阵的细线。
图6C说明形成于透镜的表面上或透镜内侧的个别光斑。
图7是说明用于检测系统中的光束位置的方法的实施例的流程图。
图8是用于实施本文所描述的一些实例的实例计算系统的框图。
具体实施方式
现将关于形成本公开的一部分的附图来描述若干说明性实施例。以下描述仅提供实施例，且并不意图限制本公开的范围、适用性或配置。相反地，实施例的以下描述将为所属领域的技术人员提供用于实施实施例的启发性描述。应理解，可在不脱离本公开的精神及范围的情况下对元件的功能及布置做出各种改变。
本文所公开的技术涉及确定光束在光源处或附近的例如透镜或透镜阵列的光束成形(例如，光束聚焦、光束准直、光束扩展等)装置上的位置，所述光源例如，光检测与测距(LIDAR)系统或其它类似系统的发射器。可在光束成形装置上制造一或多个(人造)特征，所述特征当由一或多个光束照射时可影响一或多个光束的至少一部分。举例来说，可配置/布置某些一或多个特征，以形成光束成形装置的某些部分/点的反射、吸收或透射特性的不连续性。当光束引导装置根据设计模式扫描光束时，举例来说，相比于光束成形装置的其它部分/点，光束成形装置上的入射光束可通过某种不同方式受一或多个此特征影响(例如，反射、吸收、透射等，或其某一组合)。随后可基于光束引导装置的扫描特征及由一或多个照射特征产生的影响而确定在给定时间光束在光束成形装置上的位置。在某些实施方案中，光束成形装置的一或多个特征可通过可与由光束成形装置的一或多个其它特征产生的影响可区分的方式影响光束的至少一部分(当由此至少部分照射时)。因此，在某些实施方案中，可确定光束在给定时间照射特定特征。
还称为激光检测与测距(LADAR)系统的LIDAR系统是可用于获得从源到目标上的一或多个点的距离的主动遥感系统。LIDAR使用光束，通常激光束来照射目标上的一或多个点。与其它光源相比较，激光束可长距离传播而不会显著扩散(高度准直)，并且可聚焦到小光斑以便传递非常高的光功率密度并提供精细分辨率。可调制激光束，使得所发射激光束包含一系列脉冲。可将所发射激光束引导到目标上的点，所述点可反射所发射的激光束。可测量从目标上的点反射的激光束，并且可测量从所发射光束的脉冲从源发射的时间到脉冲到达源附近或已知位置处的检测器的时间的飞行时间(ToF)。随后可通过例如，r＝c×t/2确定从源到目标上的点的距离，其中r是从源到目标上的点的距离，c是自由空间中的光速，并且t是从源到检测器的光束的脉冲的ToF。
图1是实例系统100，例如，LIDAR、LADAR或其它类似系统的简化框图。系统100可包含光束扫描仪110、传感器120及透镜130。光束扫描仪110可包含光源，例如，激光器、激光二极管、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、发光二极管(LED)，或其它光源。举例来说，激光器可为红外脉冲光纤激光器，或具有举例来说，930nm至960nm、1030nm至1070nm、约1550nm或更长的输出波长的其它锁模激光器。光束扫描仪110还可包含光引导装置，例如，扫描台、压电致动器，或可改变从激光器发射的激光束的方向的MEMS装置。透镜130可用于使从光束扫描仪110发射的激光束准直，使得准直激光束140可长距离传播到目标，而不显著扩散。透镜130还可将从光束扫描仪110发射的激光束聚焦到目标上的小光斑上。透镜130还可用于扩展激光束或使激光束转向。由于小束斑，可改进系统100的分辨率。
透镜130还可用于将从目标150反射的激光束160直接聚焦到传感器120上或聚焦到连接到传感器120的光纤中。传感器120可为具有与激光源的波长可比较的工作(敏感)波长的检测器。检测器可为高速光电检测器，举例来说，具有p型半导体区域与n型半导体区域之间的本征区域的PIN光电二极管，或InGaAs雪崩光电检测器(APD)。
为了测量到目标上或系统的视场中的多个点的距离，通常在如图1中所示的一或两个维度上扫描激光束。为了实现1维(1-D)或2维(2-D)扫描模式，举例来说，系统可使用激光器的阵列、相对于彼此略微倾斜的激光器/传感器的多个集合，或2-D扫描机构，使得可例如在如图1中所示的水平光栅模式及/或竖直光栅模式下扫描激光束。
存在多种不同类型的激光束扫描机构，举例来说，多维机械台、电流计受控镜、由微电机驱动的微机电(MEMS)镜、使用石英或锆钛酸铅(PZT)陶瓷的压电材料的压电转换器/换能器、电磁致动器，或声学致动器。还可在没有任何组件的机械运动的情况下实现激光束扫描，举例来说，使用相控阵技术，其中可改变激光器在1-D或2-D激光器阵列中的相，以变更叠加激光束的波前。在许多这些扫描机构中，可基于驱动扫描机构的控制信号确定扫描光束的位置，使得系统可确定在给定时间反射特定透射光束的目标上的点。举例来说，在图1中，可基于控制系统100中的光束扫描仪110的信号确定透射光束在透镜130上的位置及因此透射光束在目标150上的位置。作为更具体实例，在具有通过微电机驱动的MEMS镜的系统中，可基于控制使微镜旋转的微电机的信号确定MEMS微镜的定向。随后，可基于在给定时间微镜的定向确定通过微镜反射的光束的方向，及因此在给定时间光束在光束成形装置上的位置。
多个上述光束扫描机构可为大型且昂贵的。可替代地或另外，共振纤维扫描技术可用于扫描激光束。由于光纤的灵活性，可实现宽视场及高分辨率。另外，共振光纤束扫描器可较小且较便宜。
图2说明使用共振光纤的实例系统200。系统200可为LIDAR、LADAR或其它类似系统。系统200可包含激光器210、致动器220、光纤230，及光束成形装置240，例如，透镜或透镜阵列。激光器210可为上文关于图1的光束扫描仪110描述的光源。激光器210可为脉冲激光器，例如，锁模激光器。激光器210还可包含可调制激光器的输出波束的调制器。激光器210的输出光束耦合到光纤230，所述光纤携载激光束并且朝向光束成形装置240引导激光束。光纤230可为单模光纤、多模光纤或一束光纤。光纤230可穿过致动器220，所述致动器可为例如，压电管或上文关于图1描述的其它致动器。光纤230的远端232可延伸出致动器220。延伸出致动器220的光纤230的远端232为柔性的，并且可承受由致动器220引起的共振运动以充当共振悬臂。光纤的低阻尼及共振特性使致动器能够将小的致动器运动放大成大的光纤尖端位移。因此，从振动远端232发射的激光束可产生具有大视场的激光束扫描。可调整远端232的长度以获得所需共振频率及/或共振模式。举例来说，如图2中所示，可调整光纤230的远端232的长度，以获得具有靠近致动器220的单个固定节点及浮动端(即，远端232)的共振模式234，或具有两个固定节点及浮动端(即，远端232)的共振模式236。
可使用单个光纤通过单个2轴致动器产生2-D扫描模式。举例来说，如果横轴产生恒定振幅正弦波，并且纵轴产生具有与正弦波相同的频率及振幅的余弦波，则可由对称光纤产生圆。x及y轴两者上的扫描振幅可逐渐减小及/或增加，以通过逐渐减小及/或增加的控制信号产生螺旋扫描。作为更具体实例，如果水平振动是三角形振幅调制的正弦波且竖直振动是三角形振幅调制的余弦波，则可生成均匀间隔开的螺旋扫描模式。随后，光束成形装置240可使光束从光纤230的远端232准直，并且将准直光束投射在远场250处以在如图2所示的远场250中形成均匀间隔开的螺旋扫描模式。在一些实施例中，光束成形装置240可将光束从光纤230的远端232聚焦到远场250中的小光斑，以便通过更高扫描分辨率在远场250中形成扫描模式。
在多个系统中，实际扫描模式可能不遵循设计的理想扫描模式。举例来说，在系统200中，由于共振光纤悬臂的动态特征，扫描模式可能从理想模式变形。因此，在各个系统中，需要确定LIDAR光束在系统的发射器处的位置，及因此LIDAR光束在目标上的位置。
当透镜阵列用于LIDAR的光学系统中时，可实现更大的角度放大。然而，由于透镜的光折射特征，当入射光穿过两个透镜之间的边界时可突然改变光的方向。
图3说明当入射光穿过两个透镜之间的边界时折射光的方向的变化。如图3所示，可扫描从源310产生的光束，并且所述光束可照射包含透镜320A、320B及320C的透镜阵列。光束可照射透镜320B，如通过光束330所展示，并且朝向透镜320B的光轴312引导，如通过光束340所展示。当光束从下到上竖直地进行扫描且穿过透镜320A及320B之间的边界时，光束可照射透镜320A，如通过光束350所展示，并且朝向透镜320A的光轴314引导，如通过光束360所展示。光束360及光束340在非常不同的方向上传播。因此，当光束穿过两个透镜之间的边界时，可产生目标处的扫描模式的不连续性。因此，还需要精确地确定LIDAR光束何时穿过透镜边界。
图4说明用于确定LIDAR光束在LIDAR发射器处的位置的具有分束器的实例系统400。系统400可为LIDAR、LADAR或其它类似系统。如在图2的系统200中，系统400可包含激光器420、用于从激光器420引导输出光束的耦合到激光器420的光纤432，及用于刺激光纤432以扫描来自激光器420的输出激光束的致动器430。系统400还包含发射器透镜450，用于朝向目标460引导入射激光束，如通过激光束452所展示。从目标460反射的激光束462可通过接收器透镜470收集，并且被引导到检测器480，如上文关于图1的传感器120所描述。处理器/控制器410可用于同步及控制激光器420、致动器430及检测器480的操作，并且基于激光器420及致动器430的控制信号，及通过检测器480检测到的反射信号分析目标460上的不同点。
为了检测激光束在发射器透镜450上的位置及因此激光束在目标460上的位置，分束器440及光束位置传感器490可添加到系统400。分束器440可拆分来自光纤432的输出激光束，并且朝向光束位置传感器490引导来自光纤432的输出激光束的一部分，如通过图4中的激光束442所展示。可直接或间接通过镜子444由分束器440将激光束442引导到光束位置传感器490。光束位置传感器490可为可检测激光束442的2-D位置感测检测器(PSD)。处理器/控制器410或光束位置传感器450可基于检测激光束442的光束位置传感器490的部分的位置(像素)而确定来自光纤432的输出激光束在分束器440或发射器透镜450上的位置。
如可从图4中看到，此方法可能遭受光损失、高复杂性及高成本。举例来说，通过添加分束器440，入射光束的一部分转向到光束位置传感器490。另外，在使用共振光纤进行光束扫描的系统中，添加用于对激光器输出进行采样的分束器可能难以将共振光纤足够靠近光束成形装置(例如，透镜或透镜阵列)，举例来说，发射器透镜450定位，以获得最佳性能。因此，通过此方法实现的准确度可能不足以满足需要高精度LIDAR光束位置确定的某些应用。
图5A说明根据本公开的一些实施例的使用共振光纤而不具有分束器的实例系统500。系统500可为LIDAR、LADAR或其它类似系统。如图5A所示，系统500使用共振光纤530进行光束扫描。光纤530耦合到激光器510，以将激光束从激光器510引导到光束成形装置540，例如，透镜阵列或单个透镜。共振光纤530穿过压电管520，其具有延伸出压电管520以形成共振光纤悬臂532的远端。激光器510可为脉冲激光器，例如，上文关于图1及2描述的锁模激光器。
还如上文关于图2所描述，压电管520可在一维或二维中刺激光纤530，并且控制共振光纤悬臂532的共振振幅及/或频率。共振光纤悬臂532的共振可由其它机构引起及控制，例如，其它机电装置、电磁装置，或声学装置。由共振光纤悬臂532的振动产生的扫描模式可为线性模式、圆形模式、螺旋模式、Z形模式、包含多个线性模式的2-D模式等。光纤可为单模光纤、多模光纤或一束光纤。
光束成形装置540可包含透镜或透镜阵列。与使用单个透镜以在系统中进行光束成形相比，使用透镜阵列可具有若干优点。然而，在阵列中的透镜542之间可存在盲区，并且当扫描光束穿过透镜边界时，可突然改变光束扫描方向。由于透镜之间的间隙，及与单个透镜相比通过透镜阵列的更大角度放大，在透镜阵列内找到准确光束位置可能更困难并且可能需要比在单个透镜内找到光束位置需要更大精度。需要以极高准确度知晓光束处于透镜边界的哪一侧上。
在一些实施例中，可在与透镜阵列内的透镜542的边界相邻的区域中，例如，在透镜542之间的区域或包含透镜542的边界的区域中制造例如反射涂层的人造特征544。在一些实施例中，反射涂层可形成引起扩散或散射的朗伯反射器。在一些实施例中，反射涂层可在预定方向上引起喇叭形反射。当激光束照射透镜阵列中的两个透镜542的边界时，反射涂层可显著增加发射光的量。直接撞击反射涂层可能产生大的反射。光束的一部分进入透镜且光束的一部分撞击反射涂层的部分撞击可能产生较小反射。因此，当光束穿过透镜阵列中的两个透镜之间的边界时，反射光的量可首先增加，随后减小，从而形成脉冲。可通过检测器收集反射的光脉冲，以产生如检测信号552中所示的脉冲。
检测器550可为高速光电检测器，例如，PIN光电二极管或APD检测器，并且可与激光器510位于光束成形装置540的相同侧上以检测反射激光束。在一些实施例中，单个检测器可用于激光束位置确定。在一些实施例中，多个检测器可用于获得激光束位置确定的更佳准确度。随后，可将来自检测器550的检测信号552发送到位置检测器560，用于确定激光束在光束成形装置540上的当前位置。通过共振光纤悬臂的共振的已知大致速度及方向，通过检测器550(即使其为单个检测器)检测到的反射光的脉冲的振幅及/或分布可用于形成透镜边界的图像，并且使用例如稀疏采样技术确定准确的光束位置。系统500还可包含处理器/控制器570，所述处理器/控制器可控制激光器510、压电管520及位置检测器560的操作，或类似于上文关于图4描述的处理器/控制器410执行位置检测器560的功能。
可如下在系统500中确定激光束的位置。基于共振光纤悬臂的振动的大致线性/角速度及方向，可确定在给定时间激光束在光束成形装置540上的大致位置(例如，激光束附近的透镜数)。基于检测到的脉冲的分布，可确定激光束穿过透镜边界的时间。随后，可基于激光束穿过透镜边界的时间，及共振光纤悬臂的振动的速度而确定在给定时间激光束的位置。或者，可通过使用激光束穿过两个透镜边界的时间进行插值来确定在给定时间激光束的位置。
在一些系统中，微机电(MEMS)装置，而不是共振光纤可用于扫描激光束。可检测到来自光束成形装置上的人造特征的反射光，并且所述反射光用于基于如上所述的MEMS装置的大致速度及方向确定准确的光束位置。
在各个实施例中，光束成形装置540中的透镜阵列可为折射透镜阵列或衍射透镜阵列，例如，菲涅耳透镜阵列或全息透镜阵列。透镜阵列中的透镜可布置在平面上或弯曲表面上，如图5A所示。在一些系统中，透镜阵列可为一维透镜阵列。在一些系统中，透镜阵列可为二维或三维阵列。在一些系统中，透镜或透镜阵列可使用电光学(EO)材料，例如，液晶或EO晶体形成。
在一些实施例中，人造特征544可包含衍射光学元件，而不是反射涂层，举例来说，具有预定闪耀角的闪耀光栅，例如中阶梯光栅。闪耀光栅可为反射光栅或透射光栅。举例来说，闪耀光栅可将进入的激光束引导回光束成形装置540的侧面，其中激光器510位于光束成形装置540的另一侧上或将进入的激光束引导到光束成形装置540的另一侧上的位置。
在一些实施例中，可使用在激光束的波长处具有强吸收率的材料来形成人造特征。举例来说，人造特征可包含光伏材料，所述光伏材料可将入射光转换成电信号并且因此可用作检测器。举例来说，可使用例如氧化铟锡(ITO)电极的透明电极将检测信号发送到位置检测器560或处理器/控制器570。在此系统中，可省略检测器550及/或位置检测器560。在一些实施例中，人造特征可包含光电发光材料，所述光电发光材料可将进入的激光束转换成不同波长的光，并且因此不会干扰从目标反射的光。
在光束成形装置540是单个透镜的实施方案中，可在透镜的表面上或透镜内侧制造例如细线、颗粒或凹陷的特征。可在制造之后预先确定或测量特征的位置。一或多个检测器可用于检测由在透镜上制造的特征反射的光。
图5B说明使用图5A的实例系统500的在光束成形装置580上的实例一维扫描模式586。光束成形装置580可包含布置在1-D、2-D或3-D阵列中的多个透镜582。透镜582之间的间隙584可涂覆有反射材料。因此，当激光束沿着扫描模式586扫描时，反射激光束的量可从低值(当扫描激光束处于透镜582上时)增加到高值(当扫描激光束处于间隙584上时)，随后减小到低值(当扫描激光束处于另一透镜582上时)。基于共振光纤悬臂的振动的大致速度及方向，可确定在给定时间激光束在光束成形装置580(接近激光束的特定透镜)上的大致位置。基于从光束成形装置580的所检测反射的分布，可确定扫描激光束离开透镜582的时间及扫描激光束进入下一透镜582的时间。随后，可基于激光束进入透镜582的时间及共振光纤悬臂的振动的速度而确定在给定时间扫描激光束在x方向上在光束成形装置580上的位置。或者，可通过使用激光束进入并离开透镜582的时间进行插值来确定在给定时间扫描激光束的位置。
图5C说明使用图5A的实例系统500的在光束成形装置590上的实例二维扫描模式596(及/或598)。光束成形装置590可包含布置在2-D或3-D阵列中的多个透镜592。透镜592之间的间隙594可涂覆有反射材料。如上文关于图5B所描述，当激光束沿着扫描模式596扫描时，可取决于扫描激光束的位置改变反射激光束的量。基于共振光纤悬臂的振动的大致线性/角速度及方向，可确定在给定时间激光束在光束成形装置590(接近激光束的特定透镜)上的大致位置。基于从光束成形装置590的所检测反射的分布，可确定扫描激光束离开特定透镜的时间及激光束进入下一透镜的时间。在实施例中，基于激光束的大致位置、设计扫描模式，及激光束离开透镜的时间与激光束进入下一透镜的时间之间的时间周期，可确定激光束离开透镜的位置及/或激光束进入下一透镜的位置。举例来说，如图5C所述，扫描模式596及扫描模式598可产生所检测反射信号的不同分布。基于所检测反射信号的分布的差，可确定激光束离开透镜的位置及/或激光束进入下一透镜的位置。在一些实施例中，可通过检测器阵列，举例来说，2-D阵列检测从光束成形装置590的反射激光束，并且可基于通过2-D检测器阵列检测的反射信号确定激光束离开透镜的位置及/或激光束进入下一透镜的位置。可基于激光束进入透镜592的时间及共振光纤悬臂的振动的线性/角速度而确定在给定时间扫描激光束在光束成形装置590上的位置。或者，可通过使用激光束进入并离开透镜592的时间进行插值来确定在给定时间激光束的位置。
图6A至6C说明根据本公开的一些实施例的用于形成透镜的反射、吸收或透射特性的不连续性的透镜上的人造特征的实例。举例来说，图6A说明沿着形成于透镜610的表面上或透镜610内侧的一个轴线的细线。细线可均匀地或不均匀地间隔开。在一些实施例中，可通过在透镜的表面上涂覆如上所述的反射、扩散或吸收材料形成细线。在一些实施例中，细线可包含形成于透镜的表面上的凹槽，其中凹槽可填充有如上所述的反射、扩散或吸收材料。
在反射材料涂覆在透镜上的实例中，反射涂层可形成透镜的反射特性的不连续性。当光束处于反射涂层上时，反射大量光束；当光束处于透镜的其它部分上时，反射的光束量较低。因此，当光束穿过具有反射涂层的细线时，反射光束的量从低值增加到高值，随后减小到低值。反射光束的量随时间的分布呈脉冲形状。因此，检测信号可包含一系列脉冲。基于共振光纤悬臂的振动的大致速度及方向，可确定在给定时间激光束在透镜610(接近激光束的特定细线)上的大致位置。基于检测到的脉冲的分布，可确定激光束穿过特定细线的时间。随后，可基于激光束穿过特定细线的时间，及共振光纤悬臂的振动的速度，可确定在给定时间激光束在x轴上的位置。或者，可通过使用激光束穿过两个细线的时间进行插值来确定在给定时间激光束的位置。
在一些实例中，细线可通过在透镜上涂覆ITO材料及光伏材料形成，使得入射光可通过光伏材料转换成电信号并且通过ITO材料传导。在这些实例中，基于生成光伏信号的细线的位置及生成光伏信号的时间，可使用振动的速度或通过如上所述的插值确定在给定时间激光束在x方向上在透镜610上的位置。
图6B说明沿着两个轴线形成于透镜620的表面上或透镜620内侧以形成矩阵的细线。可如上文关于图6A中的细线所描述形成图6B中的细线。可如上文关于图6A所描述确定在给定时间光束在x或y方向上在透镜620上的位置。
图6C说明形成于透镜630的表面上或透镜630内侧的个别光斑。举例来说，个别光斑可为形成于透镜的表面上的凹陷。凹陷可填充有如上所述的反射、吸附或透射材料。个别光斑还可为使用如上所述的反射、吸附或透射材料在透镜内侧形成的特征。可如上文关于图6A所描述确定在给定时间光束在x或y方向上在透镜630上的位置。
在光束成形装置(例如图5A的光束成形装置540)包含透镜阵列的各个系统中，可在如图5A至5C中所说明及上文详细描述的与透镜边界相邻的区域，或在如图6A至6C中所说明及上文详细描述的每个透镜542的表面上或内侧的区域中的至少一者中形成人造特征。
图7是说明用于检测例如LIDAR系统的系统中的激光束位置的方法的实施例的流程图700。应注意，所公开的方法可用于除了LIDAR系统之外的系统，例如检查系统中。
在框710处，光束引导装置，例如共振光纤230、432及530、致动器220及430，及压电管520可由处理器或控制器，例如处理器/控制器410及570，或如图8所说明及下文详细描述的处理器810控制，以在不同位置处将光束引导到光束成形装置上。光束成形装置(例如，图4的光束成形装置540、图6A的透镜610、图6B的透镜620，及图6C的透镜630)可包含如上所述形成于其上的特征。光束成形装置可经配置以准直、聚焦、扩展、偏转或以其它方式改变入射光束的波前。特征可经配置以通过例如引起以下项中的至少一者而在由光束照射时影响光束的至少部分：当至少部分由光束照射时，光束的至少部分的反射的可检测变化、透射的可检测变化、吸收的可检测变化，或其可检测组合。特征可经配置以引起光束的增强反射、光束的增强透射、光束增强吸收，或其组合中的至少一者。不同位置可包含特征的位置。如上所述，光束引导装置可包含不同类型的致动器，例如，微电机、压电转换器/换能器、磁性致动器，或声学致动器。光束引导装置还可包含例如微镜的MEMS装置，而不是共振光纤。光束引导装置可经配置以通过线性模式、圆形模式、螺旋模式、Z形模式，或包含多个线性模式的2-D模式扫描光束。在一些实施例中，用于执行框710处的功能的装置可包含但不限于，举例来说，图2的共振光纤230及致动器220、图4的处理器/控制器410、共振光纤432及致动器430、图5A的共振光纤530、压电管520及处理器/控制器570，及如图8所说明及下文详细描述的计算机系800。
在框720处，响应于检测到受已由光束照射的特征影响的光束的至少部分，例如，检测到光束的至少部分的反射的可检测变化、透射的可检测变化、吸收的可检测变化，或其可检测组合，可通过例如检测器480或550的检测器生成检测信号。检测信号可包含如通过图5A的信号552所说明的一系列脉冲。举例来说，可通过如上文关于图4及5A描述的处理器/控制器410及570或位置检测器560，或如图8中所说明及下文详细描述的处理器810接收来自检测器的检测信号。在一些实施例中，用于执行框720处的功能的装置可包含但不限于，举例来说，图4的处理器/控制器410及检测器480、图5A的检测器550、位置检测器560及/或处理器/控制器570，及如图8中所说明及下文详细描述的计算系统800。
在框730处，至少部分基于检测信号，处理器，例如处理器/控制器410、位置检测器560、处理器/控制器570，或如图8中所说明及下文详细描述的处理器810可使用例如共振光纤的共振的近似线性/角速度及方向的信息确定在给定时间光束在光束成形装置上的位置。举例来说，基于共振光纤的共振的近似线性/角速度及方向，可确定在给定时间光束的大致位置。基于检测信号，可使用举例来说，光束穿过两个透镜的边界的时间，及光束的扫描速度来确定在给定时间光束的更精确位置。在一些实施例中，用于执行框730处的功能的装置可包含但不限于，举例来说，图4的处理器/控制器410、图5A的位置检测器560及处理器/控制器570，及如图8中所说明及下文详细描述的计算系统800。
应注意，尽管图7将操作描述为连续过程，但一些操作可并行或同时执行。另外，可重新布置操作的次序。操作可具有未包含在图中的额外步骤。一些操作可为任选的，并且因此在各种实施例中可省略。一个框处描述的一些操作可与另一框处的操作一起执行。此外，可用硬件、软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言或其任何组合实施所述方法的实施例。
图8说明用于实施本文所描述的一些实例的实例计算系统800的组件。举例来说，计算系统800可用作图4的处理器/控制器410、图5A的位置检测器560或处理器/控制器570。应注意，图8仅意图提供各种组件的一般化说明，可在适当时利用所述组件中的任一者或全部。此外，系统元件可以相对分离或相对更集成的方式实施。
计算系统800示出为包括可通过总线805电耦合(或可在适当时以其它方式通信)的硬件元件。硬件元件可包含处理器810、一或多个输入装置815，及一或多个输出装置820。输入装置815可包含但不限于相机、触摸屏、触控板、麦克风、键盘、鼠标、按钮、针盘、开关等等。输出装置820可包含但不限于显示装置、打印机、发光二极管(LED)、扬声器等等。
处理器810可包含但不限于一或多个通用处理器、一或多个专用处理器(例如，数字信号处理(DSP)芯片、图形加速处理器、专用集成电路(ASIC)等等)，及/或可经配置以执行本文所描述的方法中的一或多者的其它处理结构或装置。
计算系统800还可包含有线通信子系统830及无线通信子系统833。有线通信子系统830及无线通信子系统833可包含但不限于，调制解调器、网络接口(无线、有线、两者或其其它组合)、红外通信装置、无线通信装置，及/或芯片组(例如，蓝牙(装置、IEEE802.11装置(例如，利用本文所描述的IEEE 802.11标准中的一或多者的装置)、WiFi装置、WiMax装置、蜂窝通信设备等)等等。网络接口的子组件可取决于计算系统800的类型变化。有线通信子系统830及无线通信子系统833可包含一或多个输入及/或输出通信接口，以允许数据与数据网络、无线接入点、其它计算机系统，及/或本文所描述的任何其它装置交换。
取决于所需功能性，无线通信子系统833可包含单独收发器以与基站收发器台及其它无线装置及接入点通信，其可包含与不同数据网络及/或网络类型，例如，无线宽局域网(WWAN)、无线局域网(WLAN)，或无线个人局域网(WPAN)通信。举例来说，WWAN可为WiMax(IEEE 1002.16)网络。举例来说，WLAN可为IEEE 802.11x网络。举例来说，WPAN可为蓝牙网络、IEEE 802.15x，或一些其它类型的网络。本文中所描述技术还可用于WWAN、WLAN及/或WPAN的任何组合。
图8的计算机系统800可包含总线805上的时钟850，所述时钟可生成信号以使总线805上的各个组件同步。时钟850可包含LC振荡器、晶体振荡器、环形振荡器、例如时钟分频器或时钟复用器的数字时钟产生器、锁相环路，或其它时钟产生器。在执行本文所描述的技术时，时钟可与其它装置上的对应时钟同步(或基本上同步)。
计算系统800可进一步包含以下各项(及/或与以下各项通信)：一或多个非暂时性存储装置825，其可包括但不限于，本地及/或网络可访问的存储装置，及/或可包含但不限于，磁盘驱动器、驱动器阵列、光学存储装置、固态储存装置，例如随机存取存储器(“RAM”)及/或只读存储器(“ROM”)，其可为可编程的、可快闪更新的等等。此类存储装置可经配置以实施任何适当的数据存储装置，包含但不限于，各种文件系统、数据库结构等等。举例来说，存储装置825可包含经配置以存储如本文中的实施例中所描述的检测信号的数据库827(或其它数据结构)。
在多个实施例中，计算系统800可进一步包括工作存储器835，其可包含如上所述的RAM或ROM装置。展示为目前位于工作存储器835内的软件元件可包含操作系统840、装置驱动器、可执行库及/或其它代码，例如一或多个应用程序845，其可包括由各种实施例提供的软件程序，及/或可经设计以实施方法及/或如本文中所描述对由其它实施例提供的系统进行配置，例如，关于图7所描述的方法中的一些或全部。仅举例来说，相对于上文所论述的方法而描述的一或多个程序可实施为可由计算机(及/或计算机内的处理器)执行的代码及/或指令。在一个方面中，此类代码及/或指令可用于配置及/或调适通用计算机(或其它装置)以根据所描述的方法执行一或多个操作。
一组这些指令及/或代码可存储于非暂时性计算机可读存储媒体，例如，上文所描述的非暂时性存储装置825上。在一些情况下，存储媒体可并入于计算机系统，例如计算机系统800内。在其它实施例中，存储媒体可与计算机系统(例如，可移除媒体，例如快闪驱动器)分离，及/或提供于安装包中，使得存储媒体可用于通过存储于其上的指令/代码编程、配置及/或调适通用计算机。这些指令可采用可由计算系统800执行的可执行代码形式，及/或可采用源及/或可安装代码的形式，所述源及/或可安装代码在计算系统800上编译及/或安装后(例如，使用各种大体可用的编译程序、安装程序、压缩/解压缩公用程序等中的任一者)，接着采用可执行代码的形式。
所属领域的技术人员将显而易见，可根据特定要求进行大量改变。举例来说，还可使用定制硬件，及/或可将特定元件实施于硬件、软件(包含便携式软件，如小程序等)或两者中。此外，可采用到例如网络输入/输出装置的其它计算装置的连接。
参考附图，可包含存储器的组件可包含非暂时性机器可读媒体。如本文中所使用，术语“机器可读媒体”及“计算机可读媒体”指参与提供使机器以特定方式操作的数据的任何存储媒体。在上文提供的实施例中，各种机器可读媒体可能参与将指令/代码提供到处理器和/或其它装置以供执行。另外或替代地，机器可读媒体可用于存储及/或携载此类指令/代码。在许多实施方案中，计算机可读媒体为物体及/或有形存储媒体。此媒体可采用许多形式，包含但不限于，非易失性媒体、易失性媒体及传输媒体。计算机可读媒体的常用形式包含例如磁性及/或光学媒体、打孔卡、纸带、具有孔图案的任何其它物理媒体、RAM、PROM、EPROM、快闪EPROM、任何其它存储器芯片或盒带、如下文描述的载波，或计算机可从中读取指令及/或代码的任何其它媒体。
本文中所论述的方法、系统及装置为实例。各种实施例可按需要省略、替代或添加各种程序或组件。举例来说，可在各种其它实施例中组合关于某些实施例描述的特征。可以类似方式组合实施例的不同方面及元件。本文所提供的图的各种组件可实施于硬件及/或软件中。并且，技术演进，且因此许多元件为实例，其并不将本公开的范围限于那些特定实例。
已证实，主要出于常见用法的原因而将此类信号称为位、信息、值、元件、符号、字符、变量、项、编号、数字等等有时是方便的。然而，应理解，所有这些或类似术语应与适当物理量相关联且仅为方便的标记。除非另外确切地说明，否则从以上论述显而易见的是，应了解，在本说明书的论述各处利用例如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“确认”、“识别”、“关联”、“测量”、“执行”等等术语是指特定设备，例如专用计算机或类似的专用电子计算装置的动作或过程。因此，在本说明书的上下文中，专用计算机或类似专用电子计算装置能够控制或变换信号，所述信号通常表示为专用计算机或类似专用电子计算装置的存储器、寄存器或其它信息存储装置、传输装置或显示装置内的物理电子、电气或磁性量。
所属领域的技术人员将理解，用于传送本文中所描述的消息的信息及信号可使用多种不同技术及技艺中的任一者来表示。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示在整个上文描述中可能参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及芯片。
如本文所使用，术语“和”、“或”及“一/或”可包含多种含义，这些含义也预期至少部分取决于使用此类术语的上下文。通常，“或”如果用于关联例如A、B或C的列表，则既定表示A、B及C(此处是在包含性意义上使用)，以及A、B或C(此处是在排他性意义上使用)。另外，如本文所使用的术语“一或多个”可用于以单数形式描述任何特征、结构或特性，或可用于描述特征、结构或特性的一些组合。然而应注意，这仅仅为说明性实例，且所主张的主题不限于此实例。此外，术语“中的至少一者”如果用于关联例如A、B或C的列表，则可解释为意味着A、B及/或C中的任何组合，例如，A、AB、AA、AAB、AABBCCC等。
贯穿本说明书对“一个实例”、“实例”、“某些实例”或“示例性实施方案”的提及意味结合特征及/或实例描述的特定特征、结构或特性可包含在所要求的主题的至少一个特征及/或实例中。因此，短语“在一个实例中”、“实例”、“在某些实例中”或“在某些实施方案中”或其它相似短语在贯穿本说明书的各处的出现未必都指同一特征、实例及/或限制。此外，所述特定特征、结构或特性可在一或多个实例及/或特征中组合。
在对存储于特定设备或专用计算装置或平台的存储器内的二进制数字信号的操作的算法或符号表示方面，可呈现本文中包含的具体实施方式的一些部分。在此特定说明书的上下文中，术语“特定设备”等包含通用计算机(一旦其经编程以依据来自程序软件的指令执行特定操作)。算法描述或符号表示是信号处理或相关领域的技术人员用来向所属领域的其它技术人员传达其工作的实质内容的技术的实例。算法在此处大体上被视为产生所要结果的操作或类似信号处理的自一致序列。在此上下文中，操作或处理涉及对物理量的物理控制。通常，虽然不一定，但是此些量可采用能够被存储、传送、组合、比较或以其它方式操纵的电或磁性信号的形式。已证实，主要出于常见用法的原因而将此类信号称为位、数据、值、元件、符号、字符、项、编号、数字等等有时是方便的。然而，应理解，所有这些或类似术语应与适当物理量相关联且仅为方便的标记。除非另外确切地说明，否则如从本文中的论述显而易见，应了解，贯穿本说明书利用例如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”等的术语的论述指特定设备，例如专用计算机、专用计算设备或类似专用电子计算装置的动作或过程。因此，在本说明书的上下文中，专用计算机或类似专用电子计算装置能够控制或变换信号，所述信号通常表示为专用计算机或类似专用电子计算装置的存储器、寄存器或其它信息存储装置、传输装置或显示器内的物理电子或磁性量。
在之前的详细描述中，已阐述众多特定细节以提供对所要求主题的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所要求的主题。在其它情况下，未详细描述本领域普通技术人员所已知的方法及设备，以免混淆所要求的主题。因此，预期所要求的主题不限于所公开的特定实例，而是此所要求的主题还可包含属于所附权利要求书及其等效物的范围内的所有方面。
对于涉及固件及/或软件的实施方案，可用执行本文中所描述的功能的模块(例如，程序、功能等等)来实施方法。在实施本文中所描述的方法时，可使用有形地体现指令的任何机器可读媒体。举例来说，软件代码可存储在存储器中且由处理器单元来执行。存储器可实施在处理器单元内或处理器单元外部。如本文中所使用，术语“存储器”是指任何类型的长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器，且不应限于任何特定类型的存储器或任何特定数目的存储器或上面存储存储器的媒体的类型。
如果在固件及/或软件中实施，则可将所述功能作为一或多个指令或代码存储在计算机可读存储媒体上。实例包含编码有数据结构的计算机可读媒体，及编码有计算机程序的计算机可读媒体。计算机可读媒体包含物理计算机存储媒体。存储媒体可为可由计算机访问的任何可用媒体。借助于实例而非限制，此类计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置、半导体存储装置或其它存储装置，或可用于存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可由计算机访问的任何其它媒体；如本文中所使用，磁盘及光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。
除存储在计算机可读存储媒体上之外，还可将指令及/或数据提供为通信设备中所包含的传输媒体上的信号。举例来说，通信设备可包含具有指示指令及数据的信号的收发器。所述指令及数据经配置以使一或多个处理器实施权利要求书中概述的功能。也就是说，通信设备包含具有指示用于执行所公开的功能的信息的信号的传输媒体。在第一时间，通信设备中所包含的传输媒体可包含用于执行所公开功能的信息的第一部分，而在第二时间，通信设备中所包含的传输媒体可包含用于执行所公开功能的信息的第二部分。

Claims (30)

1.一种系统，其包括：
光束成形装置，其包括经配置以在由光束照射时影响所述光束的至少一部分的特征；
光束引导装置，其经配置以在不同位置处将所述光束引导到所述光束成形装置上，其中所述不同位置包括所述特征的位置；
光检测器，其经配置以响应于检测到受已由所述光束照射的所述特征影响的所述光束的至少所述部分而生成特征检测信号；及
处理器，其经配置以至少部分基于所述特征检测信号而一次确定所述光束在所述光束成形装置上的位置。
2.根据权利要求1所述的系统，
其中所述光束包括激光束；及
其中所述光束成形装置经配置以用所述激光束照射目标上的点。
3.根据权利要求1所述的系统，
其中所述光束成形装置包括透镜；及
其中所述特征包括形成于所述透镜的表面上或所述透镜内侧的线、凹陷或颗粒中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的系统，
其中所述光束成形装置包括多个透镜；及
其中所述特征包括在所述多个透镜中的两个透镜的边界处的区域中的反射涂层。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述多个透镜布置在一维阵列、二维阵列及三维阵列中的一者中。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述特征经配置以通过引起以下项中的至少一者而在由所述光束照射时影响所述光束的至少所述部分：
i)所述光束的至少所述部分的反射的可检测变化，
ii)所述光束的至少所述部分的透射的可检测变化，
iii)所述光束的至少所述部分的吸收的可检测变化，或
iv)其可检测组合。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束引导装置包括光纤，所述光纤经配置以引导所述光束并在刺激时振动，使得当所述光纤振动时在不同位置处将所述光束引导到所述光束成形装置上。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述光纤包括具有浮动端的悬臂部分。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述光束引导装置包括致动器，所述致动器经配置以刺激所述光纤，使得所述光纤的所述振动产生所述光束的预定扫描模式。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述致动器包括压电管、微机电系统MEMS致动器、电磁致动器及声学致动器中的一者。
11.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括：
经配置以生成所述光束的脉冲光纤激光器。
12.一种用于检测光束的位置的方法，所述方法包括：
通过控制器控制光束引导装置以在不同位置处将所述光束引导到光束成形装置上，
其中所述光束成形装置包括经配置以在由所述光束照射时影响所述光束的至少一部分的特征；及
其中所述不同位置包括所述特征的位置；
响应于检测到受已由所述光束照射的所述特征影响的所述光束的至少所述部分，通过检测器生成检测信号；及
至少部分基于所述检测信号而通过处理器一次确定所述光束在所述光束成形装置上的所述位置。
13.根据权利要求12所述的方法，
其中所述光束包括激光束；及
其中所述光束成形装置经配置以用所述激光束照射目标上的点。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述特征经配置以通过引起以下项中的至少一者而在由所述光束照射时影响所述光束的至少所述部分：
i)所述光束的至少所述部分的反射的可检测变化，
ii)所述光束的至少所述部分的透射的可检测变化，
iii)所述光束的至少所述部分的吸收的可检测变化，或
iv)其可检测组合。
15.根据权利要求12所述的方法，
其中所述光束成形装置包括透镜；及
其中所述特征包括形成于所述透镜的表面上或所述透镜内侧的线、凹陷或颗粒中的至少一者。
16.根据权利要求12所述的方法，
其中所述光束成形装置包括多个透镜；及
其中所述特征包括在所述多个透镜中的两个透镜的边界处的区域中的反射涂层。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述光束引导装置包括光纤，所述光纤经配置以引导所述光束并在刺激时振动，使得当所述光纤振动时在不同位置处将所述光束引导到所述光束成形装置上。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述光束引导装置包括致动器，所述致动器经配置以刺激所述光纤，使得所述光纤的所述振动产生所述光束的预定扫描模式。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述预定扫描模式包括螺旋模式。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述致动器包括压电管、微机电系统MEMS致动器、电磁致动器及声学致动器中的一者。
21.一种设备，其包括：
用于光束成形的装置，所述用于光束成形的装置包括经配置以在由光束照射时影响所述光束的至少一部分的特征；
用于在不同位置处将所述光束引导到所述用于光束成形的装置上的装置，其中所述不同位置包括所述特征的位置；
用于响应于检测到受已由所述光束照射的所述特征影响的所述光束的至少所述部分而生成检测信号的装置；及
用于至少部分基于所述检测信号而一次确定所述光束在所述用于光束成形的装置上的位置的装置。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述特征经配置以通过引起以下项中的至少一者而在由所述光束照射时影响所述光束的至少所述部分：
i)所述光束的至少所述部分的反射的可检测变化，
ii)所述光束的至少所述部分的透射的可检测变化，
iii)所述光束的至少所述部分的吸收的可检测变化，或
iv)其可检测组合。
23.根据权利要求21所述的设备，
其中所述用于光束成形的装置包括透镜；及
其中所述特征包括形成于所述透镜的表面上或所述透镜内侧的线、凹陷或颗粒中的至少一者。
24.根据权利要求21所述的设备，
其中所述用于光束成形的装置包括多个透镜；及
其中所述特征包括在所述多个透镜中的两个透镜的边界处的区域中的反射涂层。
25.一种非暂时性计算机可读存储媒体，其包含存储于其上的机器可读指令，所述指令在通过一或多个处理器执行时致使所述一或多个处理器：
通过控制器控制光束引导装置以在不同位置处将光束引导到光束成形装置上，
其中所述光束成形装置包括经配置以在由所述光束照射时影响所述光束的至少一部分的特征；及
其中所述不同位置包括所述特征的位置；
响应于检测到受已由所述光束照射的所述特征影响的所述光束的至少所述部分而接收由检测器生成的检测信号；及
至少部分基于所述检测信号而一次确定所述光束在所述光束成形装置上的位置。
26.根据权利要求25所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述特征经配置以通过引起以下项中的至少一者而在由所述光束照射时影响所述光束的至少所述部分：
i)所述光束的至少所述部分的反射的可检测变化，
ii)所述光束的至少所述部分的透射的可检测变化，
iii)所述光束的至少所述部分的吸收的可检测变化，或
iv)其可检测组合。
27.根据权利要求25所述的非暂时性计算机可读存储媒体，
其中所述光束成形装置包括透镜；及
其中所述特征包括形成于所述透镜的表面上或所述透镜内侧的线、凹陷或颗粒中的至少一者。
28.根据权利要求25所述的非暂时性计算机可读存储媒体，
其中所述光束成形装置包括多个透镜；及
其中所述特征包括在所述多个透镜中的两个透镜的边界处的区域中的反射涂层。
29.根据权利要求25所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述光束引导装置包括光纤，所述光纤经配置以引导所述光束并在刺激时振动，使得当所述光纤振动时在不同位置处将所述光束引导到所述光束成形装置上。
30.根据权利要求29所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述光束引导装置包括致动器，所述致动器经配置以刺激所述光纤，使得所述光纤的所述振动产生所述光束的预定扫描模式。
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