CN111971608A - 具有多个自由度的光传送器的对准 - Google Patents

Abstract

本公开涉及光学系统及其制造的方法。示例光学系统包括传送器。传送器包括参考轴和被配置为沿着传送路径发射光的光发射器设备。光学系统还包括可旋转底座，其被配置为调节光发射器设备的取向，以调节传送路径相对于参考轴的俯仰角、横滚角或偏航角。光学系统另外包括可平移底座，其被配置为沿着垂直于参考轴的参考平面调节光发射器设备的位置。

Description

具有多个自由度的光传送器的对准

背景技术

传统的光检测和测距(Light Detection and Ranging，LIDAR)系统可利用光发射传送器(例如，激光二极管)将光脉冲发射到环境中。与环境中的物体相互作用(例如，从其中反射)的发射的光脉冲可以被LIDAR系统的接收器(例如光电检测器)接收。可以基于发射光脉冲的初始时间与接收到反射光脉冲的后续时间之间的时间差来确定关于环境中的物体的范围信息。

发明内容

本公开总体上涉及光学系统(例如，LIDAR系统)及其制造的方法。示例实施例包括具有可以改善光学系统中的多个组件之间的光学对准的机制的光学系统。

在第一方面，提供了一种光学系统。该光学系统包括传送器。该传送器包括参考轴和被配置为沿着传送路径发射光的光发射器设备。该传送器还包括可旋转底座，其被配置为调节光发射器设备的取向，以调节传送路径相对于参考轴的俯仰角、横滚角或偏航角。该传送器另外包括可平移底座，其被配置为沿着垂直于参考轴的参考平面调节光发射器设备的位置。

在第二方面，提供了一种制造的方法。该方法包括将光发射器设备耦合到印刷电路板。该光发射器设备沿着传送路径被取向。该方法还包括将印刷电路板耦合到可旋转底座。该方法还进一步包括调节可旋转底座的取向，以相对于透镜组件的参考轴调节传送路径。调节可旋转底座的取向包括调节传送路径相对于参考轴的俯仰角、横滚角或偏航角。该方法还包括通过夹具将可旋转底座夹到透镜组件。

通过在适当的情况下参考附图阅读以下详细描述，其他方面、实施例和实现方式对于本领域普通技术人员而言将变得明显。

附图说明

图1示出了根据示例实施例的光学系统。

图2示出了根据示例实施例的光学系统。

图3A示出了根据示例实施例的光学系统。

图3B示出了根据示例实施例的光学系统。

图4A示出了根据示例实施例的载具(vehicle)。

图4B示出了根据示例实施例的载具。

图4C示出了根据示例实施例的载具。

图4D示出了根据示例实施例的载具。

图4E示出了根据示例实施例的载具。

图5示出了根据示例实施例的光学系统。

图6示出了根据示例实施例的方法。

图7A示出了根据示例实施例的图6的方法的一部分。

图7B示出了根据示例实施例的图6的方法的一部分。

图7C示出了根据示例实施例的图6的方法的一部分。

具体实施方式

本文描述了示例方法、设备和系统。应当理解，词语“示例”和“示例性”在本文中用来表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例”或“示例性”的任何实施例或特征不一定被解释为比其他实施例或特征优选或有利。在不脱离本文所呈现的主题的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以做出其他改变。

因此，本文描述的示例实施例并不意味着是限制性的。如本文一般描述的以及在附图中示出的本公开的各方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些在本文中都被考虑。

此外，除非上下文另有说明，否则在每个附图中示出的特征可以彼此结合使用。因此，在理解对于每个实施例并非所有图示特征都是必要的情况下，附图一般应被视为一个或多个总体实施例的组成方面。

I.概述

LIDAR设备包括光传送器和光检测器，该光传送器被配置为经由传送路径中的一个或多个光学元件(例如，传送透镜、诸如旋转镜的反射镜(mirror)、以及光学窗口)将光传送到LIDAR设备的环境中，以及该光检测器被配置为经由接收路径中的一个或多个光学元件(例如，光学窗口、反射镜、接收透镜、以及针孔孔径)检测从传送器传送并被环境中的物体反射的光。光传送器可以是例如激光裸片(laser die)(例如，由一个或多个激光二极管棒组成)，其发射沿着快轴和慢轴发散的光。激光裸片可以光学耦合到准直由激光裸片发射的光的快轴的快轴准直(FAC)透镜(例如，柱面透镜)，以提供部分准直的传送光。光检测器可以是例如通过针孔孔径接收光的硅光电倍增管(SiPM)。通过这种布置，期望光传送器和光检测器相对于彼此对准，使得来自光传送器的光可以穿过传送路径进入LIDAR设备的环境，以及然后被环境中的物体反射回到LIDAR设备中，并由检测器通过接收路径接收。然而，如果光传送器和光检测器相对于彼此错误地(incorrectly)对准，则来自光传送器的光可能没有在用以穿过传送路径的适当的方向上，或者传送光可能在下述方向上穿过传送路径进入环境中，该方向使得从环境中的物体反射的光的仅一部分可以到达检测器或根本没有。

为了促进适当的对准，可以将光传送器(激光裸片和FAC透镜)安装到调节机构，该调节机构允许调节光传送器的多个自由度。在示例实施例中，调节机构包括允许调节俯仰角、横滚角和偏航角的球形界面(光传送器位于中心)、以及允许调节光传送器的x和y位置的平面界面。可以分别使用球形和平面界面调节光传送器的取向和位置，以使来自光传送器的光在LIDAR设备的操作期间到达光检测器。

II.示例光学系统

图1示出了根据示例实施例的光学系统100。在一些示例中，光学系统100可以包括LIDAR系统。作为示例，光学系统100包括传送器110。传送器110包括参考轴112。在一些实施例中，参考轴112可以由光学透镜组、主光轴、光圈、最终物镜(objective)、期望的发射轴或其他轴限定。

传送器110包括光发射器设备120。光发射器设备120可以包括激光裸片122(例如，激光二极管)和快轴准直(FAC)透镜124。至少一个激光裸片122可以被配置为发射红外光脉冲。FAC透镜124光学耦合到至少一个激光裸片122。在一些实施例中，FAC透镜124可以包括柱面透镜。然而，在本公开的上下文中，其他光学元件(例如，柱面透镜、球面透镜等)也可以被设想到并且是可能的。

光发射器设备120可以被安置在基板126上。在一些实施例中，基板126可以包括印刷电路板、激光裸片封装、或其他类型的基板。在示例实施例中，基板126可以由陶瓷材料形成。附加地或替选地，基板126可以包括玻璃增强的环氧层压材料，诸如FR-4。在本公开中，其他类型的刚性基板材料也是可能的并且被设想到。

光发射器设备120被配置为沿着传送路径114发射光。传送路径114可以是例如激光裸片122的主发射轴。在一些实施例中，传送路径114可以被至少部分地限定为沿着轴和/或平行于从激光裸片122的激光棒的小面(facet)基本上垂直延伸的向量。

传送器110还包括可旋转底座(mount)130。可旋转底座130可以被配置为调节光发射器设备120的取向(orientation)，从而调节传送路径114相对于参考轴112的俯仰角、横滚角或偏航角。在这种场景下，可旋转底座130可以包括球形界面132。球形界面132可以具有曲率半径和相应的曲率中心。光发射器设备120大致在曲率中心处固定至可旋转底座130。

在一些实施例中，可旋转底座130被配置为提供-5至+5度的倾斜(tip)/侧倾(tilt)范围。在本公开的范围内，其他角度调节范围(例如，-2度至+2度，-10度至+10度等)被设想到并且也是可能的。

在一些实施例中，光学系统100可以包括可平移底座140。在这种场景下，可平移底座140可以被配置为沿着垂直于参考轴112的参考平面调节光发射器设备120的位置。在这种场景下，可平移底座140机械地耦合到可旋转底座130。在一些示例中，调节光发射器设备120的位置包括沿着参考平面调节光发射器设备120的位置，以便调节x偏移位置或y偏移位置。

在一些实施例中，可移动底座140可以被配置为在x和y上提供-1mm至+1mm的调节范围。在本公开的范围内，可平移底座140的其他调节范围(例如，-10mm至+10mm)被设想到并且也是可能的。

在各个实施例中，光学系统100还包括接收器160。接收器160包括被配置为沿接收路径164接收光的光检测器设备162。

在一些实施例中，光发射器设备120可以通过以下至少一项机械地固定到可旋转底座130和/或可平移底座140：粘合材料(例如，金属共晶、胶、环氧树脂、或配置为将元件结合(bond)在一起的其他材料)或多个紧固件。例如，在一些实施例中，光发射器设备120可以通过耦合到至少一个紧固件的至少一个球形垫圈固定到可旋转底座130。紧固件和/或球形垫圈可以由铝、钢或其他类型的结构材料形成。在其他实施例中，光发射器设备120可以通过焊料结合和/或点焊结合被固定到可旋转底座130和/或可平移底座140。

在示例实施例中，光学系统100可以包括可旋转镜170。在这种场景下，沿着传送路径114发射的光与可旋转镜170相互作用，从而朝向光学系统100的环境被反射。在一些实施例中，光学系统100可以附加地或替选地包括多个光学窗口180。朝向光学系统100的环境被反射的光通过多个光学窗口180中的至少一个透射。关于图5进一步描述可旋转镜170和光学窗口180。

在一些示例中，光学系统100还包括控制器150。控制器150包括现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)中的至少一个。附加地或替选地，控制器150可以包括一个或多个处理器152和存储器154。一个或多个处理器152可以包括通用处理器或专用处理器(例如，数字信号处理器等)。一个或多个处理器152可以被配置为运行存储在存储器154中的计算机可读程序指令。这样，一个或多个处理器152可以运行程序指令以提供本文所描述的功能和操作中的至少一些。

存储器154可以包括可由一个或多个处理器152读取或访问的一个或多个计算机可读存储介质，或采取可由一个或多个处理器152读取或访问的一个或多个计算机可读存储介质的形式。一个或多个计算机可读存储介质可以包括易失性和/或非易失性存储组件，诸如光学、磁性、有机或其他存储器或磁盘存储，其可以与一个或多个处理器152中的至少一个整体或部分集成。在一些实施例中，存储器154可以使用单个物理设备(例如，一个光学、磁性、有机或其他存储器或磁盘存储单元)来实现，而在其他实施例中，存储器154可以使用两个或更多个物理设备来实现。

如所指出的，存储器154可以包括与光学系统100的操作有关的计算机可读程序指令。这样，存储器154可以包括用于执行或促进本文描述的一些或全部功能的程序指令。控制器150被配置为执行操作。在一些实施例中，控制器150可以通过处理器152运行存储在存储器154中的指令来执行操作。

操作可以包括操作光学系统100的各种元件以获得关于光学系统100的环境的范围信息。控制器150也可以被配置为执行其他操作。

图2示出了根据示例实施例的光学系统200。光学系统200可以包括例如旋转底座130。旋转底座130可以包括球部210和承窝(socket)部220。光发射器设备120(激光裸片122和FAC透镜124)可以沿着基板126的表面被安装。此外，可以将基板126安装到球部210的安装表面。激光裸片122和FAC透镜124可以限定传送路径114。球部210可以包括可构成球形界面132的元件的至少一个球形凸面。承窝部220可以包括可构成球形界面132的另一个元件的球形凹面。在一些实施例中，球形界面132可以至少部分地限定球体212。

在沿球形界面彼此接触时，球部210和承窝部220可以被配置为相对于球形界面132的曲率中心(例如，球体212的中心)以旋转对称的方式移动在这种场景下，光发射器设备120的一个或多个部分可以被布置在球形界面132的曲率中心处，使得球部210相对于承窝部220的移动基本上不改变激光裸片122的光发射区域的相对位置。反而，球部210相对于承窝部220的移动可能导致从激光裸片122的光发射的角度取向的变化。即，相对于承窝部220移动球部210可以调节仰角(例如，绕x轴旋转)、横滚角(例如，绕z轴旋转)和/或偏航角或方位角(例如，绕y轴旋转)。换句话说，可旋转底座130可以提供三个自由度(DOF)(例如，仰角/俯仰、横滚、偏航/方位角)以调节传送路径114相对于光发射器设备120的角度。

将理解的是，球部210或承窝部220中的至少一个可以具有其他形状。例如，球部210和/或承窝部220不需要包括实心球形表面。反而，在一些实施例中，球部210和/或承窝部220可以包括多个接触点，该多个接触点被配置为与球形表面相互作用，以提供球部210相对于承窝部220的旋转对称移动。

将理解的是，其他的球/承窝布置是可能的并且被设想到。例如，球形球部可以与锥形凹入承窝部220相互作用。即使两个表面相对于彼此以小的标度因数(scale factor)制造，这种布置也可以在零件之间提供良好的接触。其他界面形状被设想到并且是可能的。

光学系统200可以另外包括透镜组件230。透镜组件230可以包括传送透镜232和接收透镜234。传送透镜232和/或透镜组件230可以限定参考轴112。例如，参考轴112可以对应于传送透镜232的光轴。附加地或替选地，接收透镜234和/或透镜组件230可以限定接收路径164。如图2所示，承窝部220可以沿基本垂直于参考轴112的一个或多个平面邻接透镜组件230。

在一些实施例中，承窝部220和透镜组件230可以形成平移底座140。在这种场景下，承窝部220和透镜组件230可以被配置为沿着可平行于x-y平面的平移平面相对于彼此移动。因此，平移底座140可提供附加的两个DOF(例如，x和y移位(shift))以调节光发射器设备120相对于光学系统200的其他部分(诸如透镜组件230)的位置。

在示例实施例中，光学系统200的各种元件(例如，球部210、承窝部220和透镜组件230)可以通过螺栓240或其他类型的紧固件固定地彼此耦合。在一些实施例中，可以将螺栓拧入球部210的螺纹(tapped)部分中。承窝部220和/或透镜组件230可以包括具有足够的泄压(relief)(例如，间隙)的通孔(through hole)，以提供元件相对于彼此的移动。螺栓240可以通过具有凸垫圈部242和凹垫圈部244的球形垫圈固定地耦合到透镜组件230。球形垫圈可以提供相对于螺栓240的头部更好保持透镜组件230表面。

尽管图2示出了光学系统200的各个元件的特定配置，但是将理解，这样的元件可以相对于彼此不同地定位和/或安置。作为示例，螺栓240的取向和相应耦合表面可以颠倒，使得螺栓240的头部可以位于光学系统200的球部210附近。在这种场景下，螺栓240可以固定地耦合到透镜组件230，并且球形垫圈可以被安置在球部210附近。这种布置可提供改善的可及性和/或可维修性。在这种场景下，在对准过程中，紧固件轴可以被保持为相对于透镜组件230静止。光学系统200的元件的其他取向和/或布置被设想到并且是可能的。

图3A示出了根据示例实施例的光学系统300。光学系统300可以包括关于图1和图2所示和所描述的光学系统100和200类似的元件。然而，与光学系统200相比，光学系统300可以包括用于可旋转底座130的不同布置。即，如图3A所示，可旋转底座130可以包括球部310，该球部具有可与基板126相对安置的凸球形对称表面。换句话说，该球形表面可与基板126的安装表面相对安置。此外，承窝部320可以是L形的。例如，承窝部320可以包括沿着第一侧面的凹球形对称表面和沿着第二侧面的第二表面，其被配置为邻接透镜组件330的一部分。在示例实施例中，可平移底座140可以包括在承窝部320的第二表面和透镜组件330之间的界面。在一些实施例中，光学系统300的各个组件初始可以相对于彼此固定以“锁定”需要较少准确性的角度自由度。此后，其他可调组件可以彼此“微调(fine-tuned)”。以这种方式，可以以逐步的方式提供复杂的光学对准。

在一些示例中，螺栓340可以定位在另一位置。例如，可以将螺栓340安置为直接拧入球部310。在这种场景下，可以使用单个螺栓340来保持球部310和承窝部320之间的接触力。

在一些实施例中，可旋转底座130(及其组成的球部310和承窝部320)可以通过螺栓340和具有凸形垫圈部分342和凹形垫圈部分344的球形垫圈而固定位置。附加地或替选地，可平移底座140(及其组成的承窝部320和透镜组件330)可通过螺栓332和垫圈334被固定位置。在这种场景下，光发射器设备120可以相对于可旋转底座130提供的调节以独立的方式沿x-y平面被定位并固定。换句话说，可以独立于平移调节而执行光发射器设备120的发射角(firing angle)的角度调节。

通过利用螺栓332和螺栓340，可以将压缩力施加到光学系统300的各种元件(例如，球部310、承窝部320和透镜组件330)，以便固定光发射器设备120相对于光学系统300的透镜组件330和/或其他部分的位置和取向。然而，在本公开内，将压缩力施加到光学系统300的元件的其他方式也是可能的并且被设想到。将理解的是，在各个实施例中，一个或多个螺栓可以不同地布置。例如，螺栓可以相对于光轴以斜角被定位，这可以将球部310、承窝部320和/或透镜组件330紧固在一起。

图3B示出了根据示例实施例的光学系统350。光学系统350在某些方面可以与光学系统100、200和300相似，如关于图1、图2和图3A示出和描述的。在一些实施例中，光学系统350的至少一些元件可以被配置为通过粘合剂、环氧树脂或其他固定材料(例如，热固性聚合物)固定。例如，承窝部320可以包括被配置为接纳并容纳可固化的环氧树脂材料的粘合开口352a。通过用环氧树脂填充粘合开口352a并且然后固化环氧树脂，球部310和承窝部320可以相对于彼此固定位置。附加地或替选地，承窝部320和/或透镜组件330可以提供粘合开口352b，该粘合开口可以接纳并容纳可固化的环氧树脂材料。此外，在一些实施例中，可以提供UV固化孔354，以便通过允许UV光进入粘合开口352b中来使环氧树脂材料更容易且均匀地固化。在这种场景下，通过将环氧树脂插入粘合开口352b中并且经由UV固化孔354来固化环氧树脂，固化的环氧树脂可以相对于透镜组件330在位置上(positionally)固定承窝部320。

图5示出了根据示例实施例的光学系统500。光学系统500可以类似于参考图1、图2、图3A和图3B示出和描述的光学系统100、200、300和350。例如，光学系统500可以包括光学系统100，其可以被安装到可旋转台架510。可旋转台架510可以被配置为绕旋转轴502旋转。在一些实施例中，可旋转台架510可以通过被配置为机械地旋转可旋转台架510的步进电机或其他设备致动。

在一些实施例中，光学系统500可以包括可旋转镜170。可旋转镜170可以像三角棱镜那样被成形，并且可以被配置为绕镜轴504旋转。可旋转镜170可以包括多个反射表面172a、172b和172c。

附加地或替选地，光学系统500可以包括光学窗口180a和180b。反射表面172a-c可以被配置为沿着传送路径114反射光学系统100发射的光脉冲。例如，光脉冲可以通过光学窗口180a和180b朝光学系统500的环境反射。此外，来自环境的反射光脉冲可以沿着接收路径164从反射表面172a-c反射。

以这种方式，光学系统500可以被配置为向环境的360度区域发射光脉冲，并从其接收反射光脉冲。因此，光学系统500可以被配置为基于各个反射光脉冲的飞行时间来确定范围信息。

III.示例载具

图4A、图4B、图4C、图4D和图4E示出了根据示例实施例的载具400。载具400可以是半自主或全自主载具。尽管图4A至图4E将载具400示出为汽车(例如，厢式货车)，但是将理解，载具400可以包括可使用传感器和关于其环境的其他信息在其环境内导航的其他类型的自主载具、机器人或无人机。

载具400可以包括一个或多个传感器系统402、404、406、408和410。在一些实施例中，传感器系统402、404、406、408和410可以包括具有相对于给定平面(例如，x-y平面)以一定角度范围布置的多个光发射器设备的LIDAR传感器。

传感器系统402、404、406、408和410中的一个或多个可以被配置为绕垂直于给定平面的轴(例如，z轴)旋转，以利用光脉冲照亮载具400周围的环境。基于检测反射光脉冲的各个方面(例如，经过的飞行时间、偏振、强度等)，可以确定关于环境的信息。

在示例实施例中，传感器系统402、404、406、408和410可以被配置为提供可能与载具400的环境内的物理对象有关的相应点云信息。尽管载具400和传感器系统402、404、406、408和410被示出为包括某些特征，但是将理解在本公开的范围内可以设想其他类型的传感器系统。

示例实施例可以包括具有多个光发射器设备的系统。该系统可以包括LIDAR设备的传送块。例如，该系统可以是载具(例如，小汽车、卡车、摩托车、高尔夫球车、飞行器、船等)的LIDAR设备或可以是其一部分。多个光发射器设备中的每个光发射器设备被配置为沿着相应波束仰角发射光脉冲。相应波束仰角可以基于参考角或参考平面，如本文其他地方所述。在一些实施例中，参考平面可以基于载具400的运动轴。

尽管在本文中描述和示出了具有多个光发射器设备的LIDAR系统，但是还设想到具有更少光发射器设备(例如，单个光发射器设备)的LIDAR系统。例如，可以将激光二极管发射的光脉冲可控地引导到系统的环境周围。可以通过例如像机械扫描镜和/或旋转电机的扫描设备来调节光脉冲的发射角度。例如，扫描设备可以围绕给定轴以往复运动旋转和/或围绕竖直轴旋转。在另一个实施例中，光发射器设备可以朝向自旋的棱镜发射光脉冲，当与每个光脉冲相互作用时，其可以基于棱镜角的角度使光脉冲发射到环境中。附加地或替选地，扫描光学器件和/或其他类型的光机电设备可以扫描环境周围的光脉冲。

在一些实施例中，如本文所述，单个光发射器设备可以根据变量击射(shot)时间表和/或以变量每击射的功率来发射光脉冲。即，每个激光脉冲或击射的发射功率和/或定时可以基于相应的击射仰角。此外，可变击射时间表可以基于在距LIDAR系统或距支持LIDAR系统的给定载具的表面(例如，前保险杠)的给定距离处提供期望的竖直间隔。作为示例，当来自光发射器设备的光脉冲被向下引导时，由于预期的到目标的最大距离更短而导致每击射的功率可能会降低。相反地，由光发射器设备在参考平面上方以仰角发射的光脉冲可以具有相对较高的每击射的功率，以便提供足够的信噪比以适当地检测行进更长距离的脉冲。

在一些实施例中，可以以动态方式针对每个击射控制每击射的功率/能量。在其他实施例中，可以针对几个脉冲(例如，10个光脉冲)的连续集合来控制每击射的功率/能量。即，可以基于每个脉冲和/或每几个脉冲改变光脉冲串的特性。

尽管图4示出了附接到载具400的各种LIDAR传感器，但是将理解，载具400可以结合其他类型的传感器，诸如多个光学系统，如下所述。

IV.示例制造方法

图6示出了根据示例实施例的方法600。图7A、图7B和图7C示出了根据示例实施例的图6的方法600的一个或多个部分。将理解的是，方法600可以包括比本文明确示出或以其他方式公开的步骤或块更少或更多的步骤或块。此外，方法600的各个步骤或块可以以任何顺序执行，并且每个步骤或块可以执行一次或多次。在一些实施例中，方法600的一些或全部块或步骤可以涉及如关于图1、图2、图3A、图3B、图4A、图4B、图4C、图4D和图4E示出和描述的光学系统100、200、300或350和/或载具400的元件。

块602包括将光发射器设备(例如光发射器设备120)耦合到印刷电路板(例如基板126)。将光发射器设备耦合到印刷电路板可以包括将光发射器设备结合到印刷电路板。在一些实施例中，印刷电路板可以包括激光驱动器电路中的一些或全部。在这种场景下，光发射器设备可以被布线结合到印刷电路板的导电焊盘，以将光发射器设备电连接到激光驱动器电路。

在一些实施例中，光发射器设备可以被配置为沿着传送路径朝向透镜组件发射光。在这种场景下，透镜组件的一个或多个透镜可以限定参考轴(例如，参考轴112)。在一些示例中，传送路径可以基本垂直于激光棒小面表面。方法600可以另外包括将快轴准直(FAC)透镜光学耦合到光发射器设备。FAC透镜可以包括例如柱面透镜。

参考图7A，场景700包括限定传送路径114的激光裸片122和FAC透镜124。传送路径114可以包括例如从激光裸片122光发射的主轴。激光裸片122可以耦合(例如，结合)到基板126，其可以包括印刷电路板。

块604包括将印刷电路板耦合到可旋转底座。在一些实施例中，将印刷电路板耦合到可旋转底座可以包括用环氧树脂或其他类型的粘合剂固定印刷电路板。附加地或替选地，印刷电路板可以通过一个或多个紧固件(例如，螺栓、螺钉、夹具、钉书钉等)耦合或紧固至可旋转底座。可旋转底座可以包括具有曲率半径和相应的曲率中心的球形界面。

在一些示例中，方法600可以包括相对于可旋转底座调节光发射器设备的位置，使得光发射器设备基本上安置在曲率中心。

例如，参考图7B，场景720包括将基板126耦合到可旋转底座130，其可以包括球部210和承窝部220。球形界面132可以限定球体212。在一些实施例中，光发射器设备120可以被布置在球部210和承窝部220之间的一个或多个球形界面132的曲率中心(例如，球体212的中心)。

块606包括调节可旋转底座的取向，以便相对于透镜组件的参考轴调节传送路径。在一些实施例中，调节可旋转底座的取向可以包括相对于参考轴调节传送路径的俯仰角、横滚角或偏航角。

在一些实施例中，可以在-5度至+5度的倾斜/侧倾范围内调节可旋转底座。换句话说，使用可旋转底座，可以在相对于参考轴的俯仰角/仰角、横滚角、以及偏航角/方位角上调节传送路径。

块608包括通过夹具将可旋转底座夹到透镜组件。这样的夹具可以包括例如粘合剂结合、焊料结合、焊接结合等。

举例来说，参考图7C，场景730包括通过螺栓240将可旋转底座130固定至透镜组件230。将理解的是，可以使用更多的紧固件(例如，三个螺栓)。在一些实施例中，方法600可以附加地或替选地包括通过以下至少一项将可旋转底座130机械地固定到透镜组件230：环氧树脂材料或多个紧固件。例如，可以利用粘合剂(例如，可固化的环氧树脂)来将可旋转底座130固定到透镜组件230。

在示例实施例中，方法600可以包括调节可平移底座的位置，以便沿着垂直于参考轴的参考平面调节光发射器设备的位置。换句话说，调节可平移底座的位置可以包括调节光发射器设备的x偏移位置或y偏移位置。例如，再次参考图7C，可平移底座140可被调节以便相对于透镜组件230沿着x-y平面移动光发射器设备120。

在一些实施例中，方法600包括将接收器耦合至透镜组件。在这样的场景中，接收器可以包括例如光检测器设备162，其被配置为沿着接收路径164接收光。

在示例实施例中，方法600可以包括使光发射器设备发射光脉冲。使光发射器设备发射光脉冲可以包括利用控制器(例如，控制器150)触发激光脉冲发生器电路。

方法600可以附加地或替选地包括通过接收路径(例如，接收路径164)从接收器接收光脉冲的至少一部分。在这种场景下，方法600还可以包括通过调节可旋转底座的取向(和/或可平移底座的位置)来使传送路径与接收路径对准，以使接收到的光脉冲的部分最大化。

附图中所示的特定布置不应视为限制性的。应当理解，其他实施例可以包括给定图中所示的每个元件的更多或更少。此外，一些示出的元件可以被组合或省略。更进一步，说明性实施例可以包括图中未示出的元件。

表示信息处理的步骤或块可以对应于可被配置为执行本文描述的方法或技术的特定逻辑功能的电路。替选地或附加地，表示信息处理的步骤或块可以对应于程序代码(包括相关数据)的模块、段或一部分。该程序代码可以包括一个或多个可由处理器运行的指令，用于在该方法或技术中实现特定的逻辑功能或动作。程序代码和/或相关数据可以存储在任何类型的计算机可读介质上，诸如包括磁盘、硬盘驱动器或其他存储介质的存储设备。

计算机可读介质还可以包括非暂时性计算机可读介质，诸如在短时间段内存储数据的计算机可读介质，如寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(RAM)。该计算机可读介质还可以包括非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质在更长的时间段内存储程序代码和/或数据。因此，计算机可读介质可以包括二级或永久长期存储，例如，如只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质也可以是任何其他易失性或非易失性存储系统。例如，计算机可读介质可以被认为是计算机可读存储介质、或有形存储设备。

尽管已经公开了各种示例和实施例，但是其他示例和实施例对于本领域技术人员而言将是明显的。各种公开的示例和实施例是出于说明的目的，而不旨在进行限制，其真实范围由所附权利要求指示。

说明书包括以条项1-20的形式表示的以下主题：1.一种光学系统，包括：传送器，包括：参考轴；光发射器设备，被配置为沿着传送路径发射光；可旋转底座，被配置为调节光发射器设备的取向，以调节传送路径相对于参考轴的俯仰角、横滚角或偏航角；以及可平移底座，被配置为沿着垂直于参考轴的参考平面调节光发射器设备的位置。2.根据条项1所述的光学系统，还包括：接收器，包括：光检测器设备，被配置为沿着接收路径接收光。3.根据条项1或2所述的光学系统，其中，所述光发射器设备包括：至少一个激光裸片，被配置为发射红外光脉冲；以及快轴准直透镜，光学地耦合到至少一个激光裸片。4.根据条项3所述的光学系统，其中，快轴准直透镜包括柱面透镜。5.根据条项1-4中的任一项所述的光学系统，其中，可旋转底座包括具有曲率半径和对应的曲率中心的球形界面，其中，光发射器设备基本上在曲率中心处固定至可旋转底座。6.根据条项1-5中的任一项所述的光学系统，其中，可平移底座机械地耦合到可旋转底座，其中调节光发射器设备的位置包括沿着参考平面调节光发射器设备的位置，以调节x偏移位置或y偏移位置。7.根据条项1-6中的任一项所述的光学系统，其中，光发射器设备通过粘合材料或多个紧固件中的至少一种机械地固定到可旋转底座和可平移底座。8.根据条项7所述的光学系统，还包括：耦合到至少一个紧固件的至少一个球形垫圈。9.根据条项1-8中的任一项所述的光学系统，还包括：可旋转镜，其中，沿着传送路径发射的光与可旋转镜相互作用，以朝向光学系统的环境被反射。10.根据条项1-9中的任一项所述的光学系统，还包括：多个光学窗口，其中，朝向光学系统的环境被反射的光通过多个光学窗口中的至少一个透射。11.一种制造方法，包括：将光发射器设备耦合到印刷电路板，其中，光发射器设备被配置为沿着传送路径朝向透镜组件发射光，其中，透镜组件具有参考轴；将印刷电路板耦合到可旋转底座；调节可旋转底座的取向以相对于透镜组件的参考轴调节传送路径，其中，调节可旋转底座的取向包括调节传送路径相对于参考轴的俯仰角、横滚角或偏航角；以及通过夹具将可旋转底座夹到透镜组件。12.根据条项11所述的制造方法，其中，可旋转底座包括具有曲率半径和对应的曲率中心的球形界面。13.根据条项12所述的制造方法，还包括：调节光发射器设备相对于可旋转底座的位置，使得光发射器设备基本上安置在曲率中心。14.根据条项11-13中的任一条项所述的制造方法，还包括：调节可平移底座的位置，以沿着垂直于参考轴的参考平面调节光发射器设备的位置。15.根据条项14所述的制造方法，其中，调节可平移底座的位置包括：调节光发射器设备的x偏移位置或y偏移位置。16.根据条项11-15中的任一项所述的制造方法，还包括：通过粘合材料或多个紧固件中的至少一种将可旋转底座机械地固定到透镜组件。17.根据条项11-16中的任一条项所述的制造方法，还包括：将接收器耦合到透镜组件，其中，接收器包括被配置为沿着接收路径接收光的光检测器设备。18.根据条项11-17中的任一条项所述的制造方法，还包括：将快轴准直透镜光学耦合到光发射器设备，其中，快轴准直透镜包括柱面透镜。19.根据条项11-18中的任一条项所述的制造方法，其中，可旋转底座被配置为提供至少-2度至+2度的倾斜/侧倾范围。20.根据条项11-19中的任一条项所述的制造方法，还包括：使光发射器设备发射光脉冲；通过接收路径从接收器接收光脉冲的至少一部分；以及通过调节可旋转底座的取向使传送路径与接收路径对准，以使接收到的光脉冲的部分最大化。

Claims (20)

1.一种光学系统，包括：

传送器，包括：

参考轴；

光发射器设备，被配置为沿着传送路径发射光；

可旋转底座，被配置为调节光发射器设备的取向，以调节传送路径相对于参考轴的俯仰角、横滚角或偏航角；以及

可平移底座，被配置为沿着垂直于参考轴的参考平面调节光发射器设备的位置。

2.根据权利要求1所述的光学系统，还包括：

接收器，包括：

光检测器设备，被配置为沿着接收路径接收光。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光发射器设备包括：

至少一个激光裸片，被配置为发射红外光脉冲；以及

快轴准直透镜，光学耦合到所述至少一个激光裸片。

4.根据权利要求3所述的光学系统，其中，所述快轴准直透镜包括柱面透镜。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述可旋转底座包括具有曲率半径和对应的曲率中心的球形界面，其中，所述光发射器设备基本上在所述曲率中心处固定至所述可旋转底座。

6.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所述可平移底座机械地耦合到所述可旋转底座，其中调节光发射器设备的位置包括沿着参考平面调节所述光发射器设备的位置，以调节x偏移位置或y偏移位置。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光发射器设备通过粘合材料或多个紧固件中的至少一种机械地固定到可旋转底座和可平移底座。

8.根据权利要求7所述的光学系统，还包括：

耦合到至少一个紧固件的至少一个球形垫圈。

9.根据权利要求1所述的光学系统，还包括：

可旋转镜，其中，沿着传送路径发射的光与可旋转镜相互作用，以朝向光学系统的环境被反射。

10.根据权利要求9所述的光学系统，还包括：

多个光学窗口，其中，朝向光学系统的环境被反射的光通过多个光学窗口中的至少一个透射。

11.一种制造方法，包括：

将光发射器设备耦合到印刷电路板，其中，所述光发射器设备被配置为沿着传送路径朝向透镜组件发射光，其中，所述透镜组件具有参考轴；

将印刷电路板耦合到可旋转底座；

调节可旋转底座的取向以相对于透镜组件的参考轴调节传送路径，其中，调节可旋转底座的取向包括调节传送路径相对于参考轴的俯仰角、横滚角或偏航角；以及

通过夹具将可旋转底座夹到透镜组件。

12.根据权利要求11所述的制造方法，其中，所述可旋转底座包括具有曲率半径和对应的曲率中心的球形界面。

13.根据权利要求12所述的制造方法，还包括：

调节光发射器设备相对于可旋转底座的位置，使得光发射器设备基本上安置在曲率中心。

14.根据权利要求11所述的制造方法，还包括：

调节可平移底座的位置，以沿着垂直于参考轴的参考平面调节光发射器设备的位置。

15.根据权利要求14所述的制造方法，其中，调节可平移底座的位置包括：调节光发射器设备的x偏移位置或y偏移位置。

16.根据权利要求11所述的制造方法，还包括：

通过粘合材料或多个紧固件中的至少一种将可旋转底座机械地固定到透镜组件。

17.根据权利要求11所述的制造方法，还包括：

将接收器耦合到透镜组件，其中，所述接收器包括被配置为沿着接收路径接收光的光检测器设备。

18.根据权利要求11所述的制造方法，还包括：

将快轴准直透镜光学地耦合到光发射器设备，其中，所述快轴准直透镜包括柱面透镜。

19.根据权利要求11所述的制造方法，其中，所述可旋转底座被配置为提供至少-2度至+2度的倾斜/侧倾范围。

20.根据权利要求11所述的制造方法，还包括：

使光发射器设备发射光脉冲；

通过接收路径从接收器接收光脉冲的至少一部分；以及

通过调节可旋转底座的取向使传送路径与接收路径对准，以使接收到的光脉冲的部分最大化。

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