CN112729273B - 运载器导航系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于运载器的导航系统的照明系统，该照明系统包括扫描单元和一个或多个照明组件。每个照明组件包括被构造为发射光的一个或多个激光二极管，包括一个或多个透镜元件的透镜阵列，以及与每个激光二极管电联接的控制器。透镜阵列接收来自激光二极管的入射光，并将入射光从透镜阵列引导为准直光束。控制器分别控制每个激光二极管的功率水平。激光二极管，透镜阵列和控制器设置在基板上并设置在公共壳体中。每个照明组件相对于扫描单元成弧形布置。扫描单元接收来自每个照明组件的准直光束，并在两个正交方向上引导来自每个照明组件的准直光束。

Description

运载器导航系统
相关申请的交叉引用
本申请是2017年4月26日提交的美国专利第10,443,812号的部分继续申请，并要求其优先权，该美国专利第10,443,812号要求2016年6月10日提交的美国临时申请序列号为62/348,291的优先权。其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开大体涉及导航系统，并且更具体地涉及用于运载器导航系统的照明系统。
背景技术
导航和控制运载器(诸如飞行器)是困难而复杂的过程。无论飞行器是由飞行员手动操作还是自动操作(诸如无人飞行器)，飞行器的操作都会由于许多因素而变得复杂。恶劣的天气条件(例如暴风雨，大雾，冰雹，下降气流，黑暗和大风)会降低能见度并影响飞行器的性能。飞行器的操作也可能受到特定地理位置和操作地点周围环境的影响。例如，在拥挤或高风险环境(例如应急响应地点，船舶，海上石油钻井平台)中操作飞行器，需要精确而准确的控制以降低安全风险，例如碰撞。当飞行器进行复杂的演习(例如着陆，空中对接或空中加油)时，尤其如此。
为了增加飞行器操作的安全性，已经开发了系统以辅助导航，控制，着陆和空中加油。这些系统包括全球定位系统(GPS)，无线电导航系统，惯性导航系统(INS)，非定向信标(NBD)，光学导航系统和激光导航系统。激光导航系统相对于其他类型的系统具有某些优势。例如，激光导航系统是独立的，可以在恶劣的天气条件和其他系统无法操作的环境中操作。
然而，对于特定移动应用中的某些应用而言，现有激光导航系统太大。通常，用于空中应用的导航信标使用强度调制的405nm激光二极管，或用于光束整形的具有大量光学器件的1.55um光纤激光器，以及用于光束偏转的两轴振镜。这些系统倾向于放在一个或两个大盒子中，以容纳激光源和大量光学器件与控制电子器件的分离单元。
另外，所生成的激光功率太低而无法将导航信息传输到期望的距离，例如6,000英尺或更长。通常，现有系统不能生成足够紧密的成形光束以在图案的外周上获得信号电平。
另外，现有系统中的光学器件不能在长距离上维持适当的性能，这减小了系统的操作范围。通常，光束形成光学器件不能在长传播距离上维持正确的形状，尤其是对于光束的宽发散部分。如果光束出现畸变或扭曲，则进入的飞行器所收到的信号强度会降低，这会降低SNR，并降低系统可操作的范围。
发明内容
根据一个实施例，一种用于运载器的导航系统的照明系统，该照明系统包括扫描单元和一个或多个照明组件。一个或多个照明组件中的每一个包括被构造为发射光的一个或多个激光二极管，包括一个或多个透镜元件的透镜阵列，以及与一个或多个激光二极管中的每一个电联接的控制器。透镜阵列被构造为接收来自一个或多个激光二极管的入射光，并且将入射光从透镜阵列引导为准直光束。控制器被构造为分别控制一个或多个激光二极管中的每一个的功率水平。一个或多个激光二极管，透镜阵列和控制器设置在基板上并设置在公共壳体中。一个或多个照明组件中的每一个相对于扫描单元成弧形布置。扫描单元接收来自一个或多个照明组件中的每一个的准直光束，并在两个正交方向上引导来自一个或多个照明组件中的每一个的准直光束。
根据一个实施例，一种照明系统，包括：激光二极管阵列，其包括一个或多个激光二极管；透镜阵列，其包括一个或多个透镜元件；控制器，其与激光二极管阵列中的一个或多个激光二极管中的每一个电联接；冷却装置，其被构造为管理照明组件的温度。一个或多个激光二极管被构造为发射光。一个或多个激光二极管中的每一个光学连接到一个或多个透镜元件。透镜阵列被构造为接收来自一个或多个激光二极管的入射光。透镜阵列被构造为将出射光引导为准直光束。控制器被构造为分别控制一个或多个激光二极管中的每一个的功率水平。激光二极管阵列，透镜阵列和控制器设置在基板的第一侧上并设置在公共壳体中。冷却装置设置在基板的另一侧上并在公共壳体中。
附图说明
通过参考附图阅读以下非限制性实施例的描述，将会更好地理解本发明主题，其中：
图1示出了根据实施例的引导运载器的导航系统的一个示例；
图2A示出了根据实施例的导航系统的图；
图2B示出了根据实施例的照明组件的图；
图3示出了根据实施例的导航系统的局部立体图；
图4示出了根据实施例的导航系统的立体图；
图5示出了根据一个实施例的透镜阵列组件的立体图；
图6示出了根据另一实施例的透镜阵列组件的立体图；
图7示出了根据实施例的照明组件的前立体图；
图8示出了根据实施例的照明组件的后立体图；
图9示出了照明组件的替代实施例的横截面视图；
图10示出了用于操作导航系统的方法的一个实施例的流程图；
图11示出了组装导航系统的方法的一个实施例的流程图；
图12示出了根据实施例的照明组件的俯视图；
图13示出了根据另一实施例的照明组件的俯视图；
图14示出了照明系统的一个实施例的俯视图；
图15示出了照明系统的另一实施例的俯视图；
图16示出了根据另一实施例的照明系统的俯视图；
图17示出了根据另一实施例的照明系统；
图18示出了根据一个实施例的照明组件相对于扫描单元的一种取向；
图19示出了根据一个实施例的照明组件相对于扫描单元的另一种取向；
图20示出了根据一个实施例的照明组件相对于扫描单元的另一种取向；和
图21示出了根据一个实施例的照明组件相对于扫描单元的另一种取向。
具体实施方式
以下详细描述通过示例而非限制示出了本发明的主题。该描述使本领域的普通技术人员能够制造和使用本发明主题，描述本发明主题的几个实施例，以及本发明主题的改编，变化，替代和使用。另外，应当理解，本发明主题在其应用中不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明主题能够具有其他实施例并且能够以各种方式被实践或执行。而且，应当理解，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，并且不应被视为对发明主题的所有实施例的限制。
本文所述的发明主题提供了一种用于运载器(例如飞行器)的导航系统，该导航系统包括被构造为发射光(例如激光)的照明组件。在一个实施例中，导航系统包括透镜阵列组件，该透镜阵列组件构造成接收来自照明组件的入射光并改变从照明组件接收到的入射光的方向，使得从透镜阵列组件发出的出射光在第一方向上被准直，但沿不同的第二方向发散。扫描单元与照明组件对准，并且被构造为在两个正交方向上引导准直光束。照明组件，透镜阵列组件和扫描单元被构造为引导光以形成视觉信标，该视觉信标将运载器的导航引导到某个地点。
在一个实施例中，透镜阵列组件包括分段微光学透镜阵列，该分段微光学透镜阵列在第一方向(例如，水平方向)上重定向并控制光(例如，激光)的发散，同时使光在不同的第二方向(例如，竖直方向)上准直。透镜阵列组件利用N个光源(例如，激光二极管)的阵列，其中由光源生成的光束在第二方向(例如，竖直方向)上被准直，并且在第一方向(例如，水平方向)上发散为全角范围的1/N。微透镜阵列组件被构造为当一个透镜元件(也称为小透镜)径向远离阵列中心移动时，其在透镜元件上具有逐渐增大的水平元件偏心。这导致来自光源的轴向光线逐渐远离中心，以更大角度偏转。通过使光束朝向中心偏转，大大减小了反射光的扫描单元的所需尺寸，这使得该组件与集成光子制造方法兼容，并且比目前可用的规模(例如，尺寸)小得多。
图1示出了导航系统100的一个示例，该导航系统100生成光以用作信标来导航运载器(诸如飞行器102)。系统100包括照明组件104A和104B形式的多个光源，以通过多个透镜阵列组件106A和106B发射光109(例如，激光)。导航系统100使用透镜阵列组件106A和106B将来自照明组件104A和104B的光109引导到扫描单元110A和110B，以形成具有预定形状(例如正方形，矩形，金字塔形，直线形，曲线形或其他形状)的视觉信标112。然后，飞行器102可以将视觉信标112用于导航目的，例如确定降落在表面上的位置，如图1所示。在其他实施例中，飞行器可以将视觉信标112用于替代的导航目的和/或特技飞行，包括但不限于着陆或空中加油。
图2A和2B示出了导航系统100和照明组件104A的图。图3-4示出了根据实施例的导航系统100的立体图。每个照明组件104A和104B，对应的透镜阵列组件106A和106B以及对应的扫描单元110A和110B生成视觉信标112的至少一部分，该视觉信标112通常是矩形的，具有顶部112A，底部112B和侧部112C。照明组件104A，透镜阵列106A和扫描单元110A生成顶部112A和底部112B。类似地，照明组件104B，透镜阵列组件106B和扫描单元106B生成侧部112C。
例如，照明组件104A向透镜阵列组件106A(图2A-2B)发射光109(例如，激光)。来自照明组件104A的入射光109被透镜阵列组件106A衍射和折射以形成准直光束，作为从透镜阵列组件106A发出的出射光108。在第一方向(例如，竖直方向)上准直出射光或光束108，使得当沿竖直方向214(图2A)观察时，所有或基本上所有(例如，至少95％，至少97％或至少99％)的出射光108在平行、不扩散或不发散的方向上被引导。在一个实施例中，出射光108被竖直准直，使得光被容纳在不超过3.4毫米的尺寸之内(并且基本上不延伸到其外部)。替代地，出射光108可以容纳在更小或更大的尺寸中。相反，透镜阵列组件106A可以使入射光109衍射，使得出射光108在第二方向(例如，正交或垂直方向，诸如水平方向216(图2B))上发散或扩散。透镜阵列组件106的不同构造可以使入射光109的一部分不同地发散，使得来自透镜阵列组件的出射光108的光束被定向在不同的方向上。在一个实施例中，当光从透镜阵列组件106发出时，出射光108沿六十度角发散。替代地，出射光108沿更小或更大的角度或在更小或更大的角度内发散。在替代实施例中，可以使用另一数量(包括一个)照明组件和透镜阵列组件以及照明组件和透镜阵列组件的另一种构造来生成视觉信标112的其他形状。
图5示出了根据一个实施例的透镜阵列组件106A的立体图。在所示的实施例中，透镜阵列组件106A包括十二个透镜元件或透镜(例如，透镜元件206A-F)。替代地，透镜阵列组件106A可包括不同数量的透镜元件。而且，透镜206可以形成为单个光学体或分离的光学体。光学体可以是如本文所述接收，衍射和折射光的片材或平面体材料。在一个实施例中，光学体是硅片。替代地，光学体由另一种材料(例如玻璃或聚合物)形成。在蚀刻处理之前，光学体相对较薄。例如，光学体可以由不厚于一毫米的硅片形成。或者，可以使用更厚或更薄的光学体。
在一个实施例中，提供了包括多个透镜元件206的透镜阵列组件106A，每个透镜元件被构造为接收来自一个或多个光源的入射光109。透镜元件206包括透镜元件206的前侧212上的双锥形折射表面(也称为双锥形折射元件)和透镜元件206的相对后侧213上的衍射表面(也称为衍射元件)。透镜元件206被构造为改变从照明组件104A接收到的入射光的方向，使得从透镜元件206的前表面或前侧212发出的出射光108在第一方向上被准直但沿不同的第二方向发散。例如，该出射光108可以沿竖直方向214或在竖直方向214上被准直，但在正交方向(例如，并排布置有透镜元件206的水平方向216)上发散或扩散。
透镜元件206可以布置在不同的组中。例如，一组透镜元件206可包括每个透镜元件206A-F中的一个，而另一组透镜元件206可包括每个透镜元件206A-F中的另一个。结果，透镜阵列组件106A中的透镜元件206被布置在关于透镜阵列组件106A的中心线300对称的组中。每组或每套透镜元件206A-F可以产生图2B所示的水平扩散的出射光108的不同部分。例如，另一组或另一套透镜元件206A-F可以产生图2B所示的另一出射光108，但是在图2B所示的出射光108的一侧。透镜元件206的位置和来自每个透镜元件206的出射光108的不同中心方向的取向可以导致来自一个或多个透镜元件206的出射光108的一部分与来自一个或多个其他透镜元件206的出射光108的一部分在光的焦点之前重叠或交叉，如图2B所示。竖直准直的出射光214(图2A)和水平发散或扩散的出射光216(图2B)的组合可以产生光的线性形状，例如由上述照明系统生成的几种光线中的一种。如图2B所示，从每个透镜元件206A-F发出的出射光108的一部分仅在透镜元件206的每一侧上与相邻透镜元件206发出的出射光108的一部分或与从相邻透镜元件206发出的出射光108的每一部分局部地重叠(例如，三度或更小)。在出射光108的各部分彼此交叉之后发生这种重叠。
图6示出了透镜阵列组件302的另一实施例的立体图。可以使用透镜阵列组件302代替图2B所示的照明组件104A中的透镜阵列组件106A。图7和图8中所示的透镜阵列组件106A，302与透镜阵列组件302之间的一个区别是，透镜阵列组件302包括边框或框架400，边框或框架400围绕或环绕透镜阵列组件302中的透镜元件206延伸。
透镜阵列组件106A，106B和302可以由硅或另一种材料形成。可以通过以下方式来形成透镜阵列组件106A，106B和302：将光致抗蚀剂施加到硅体，通过灰度掩模将光致抗蚀剂暴露于光(例如，紫外光)以形成光致抗蚀剂的不溶部分，并且曝光光致抗蚀剂的不溶部分和光致抗蚀剂的不溶部分之外的硅体的部分。每个透镜元件206可以相对较小。例如，每个透镜元件206可具有沿水平方向216测量的不大于2.2毫米的宽度尺寸和沿竖直方向214测量的不大于3.4毫米的高度尺寸。可选地，透镜元件206可具有更大的宽度尺寸和/或高度尺寸。
扫描单元110A和110B(例如，微机电系统(MEMS)扫描镜或微型振镜)定位成与照明组件104A、104B对准以接收出射光108。扫描单元110A在两个正交方向上引导出射光108，以形成视觉信标112(图1)的顶部112A和底部112B。扫描单元110B在两个正交方向上引导出射光108以形成视觉信标112(图1)的侧部112C。例如，扫描单元110A可以包括以周期性运动振荡的镜子113，以在顶部112A的位置和底部112B的位置之间(图3)引导出射光108。类似地，扫描单元110B可以包括以周期性运动振荡的镜子，以在侧部112C的位置之间引导出射光108。
图3示出了根据实施例的导航系统100的局部立体图。图4示出了根据实施例的导航系统100的立体图。照明组件104A和104B可操作地并且机械地安装到冷却装置114。照明组件104A和104B通常定位为相对于彼此成直角并且对准，以将出射光发射到相应扫描单元110，例如下面更详细地描述的微机电系统(MEMS)扫描镜或微型检流计。每个扫描单元110以距相应照明组件104A和104B预定距离的方式安装到冷却装置114。然而，可以使用另一数量(包括一个)照明组件104和相应扫描单元110或照明组件104和相应扫描单元110的另一种构造来将光引导到必要的视觉信标中。壳体111安装到冷却装置114，以封装并气密密封照明组件104和扫描单元110。壳体111优选地由允许光束108无干扰地穿过的透明材料制成。
冷却装置114管理每个照明组件104A，104B的温度。例如，冷却装置114可以调节激光器的温度以提供扩展的连续操作。为了稳定操作，必须严格调节照明组件104的温度。在操作期间，照明组件104可能会产生大量的热量，必须将热量除去以维持适当的温度和稳定的操作。冷却装置114控制激光二极管124，透镜阵列106和控制器122的温度。
在一个或多个实施例中，冷却装置114可以是蒸气室散热器116，蒸气室散热器116将热量从照明组件104传递到热电冷却器118，热电冷却器118将热量传递到热电冷却器118外部的周围环境。例如，激光二极管124，透镜阵列106和控制器122可以设置在照明组件104的基板120的第一侧上，并且散热器116可以设置在基板120的另一侧上。散热器116和冷却器118应该具有足够的传热能力，以散发比照明组件104可以产生的更多的热量。这允许照明组件104在其最低温度要求以下运行并连续操作。如果散热器116或冷却器118中的任何一个不能提供足够的热传递能力，则热量将在照明组件中积聚并且不稳定。尽管连续运行的能力可能是优选的，但是也可以使用提供有限的操作时间(例如数小时甚至数十分钟)的构造。在图3-4的实施例中，冷却装置包括主要散热器和次要散热器两者，以传递来自照明组件104的热量。但是，可以使用任何合适的数量(包括一个)或构造来提供必要的质量和热传递。另外，可以使用任何类型的冷却装置，例如汞冷却，翅片式散热器，微通道冷却等。在一个或多个实施例中，冷却装置可以形成在基板上或基板内，或使用任何制造处理与基板的一个或多个表面联接。例如，冷却装置可以是热电冷却器，该热电冷却器可以是与由可以使用任何半导体处理器沉积的材料制成的基板一起形成或联接的部件或装置。
在一个或多个实施例中，冷却装置114可以是热散布器。热散布器可以与基板集成，使得热散布器可以与基板120形成为一体。可选地，热散布器可以是由固体材料(诸如陶瓷材料)制成的导电基板本身，该导电基板可以嵌入在基板120的顶部，中间或下方。在一个或多个实施例中，热散布器可在基板内的一个或多个特定位置或地点处与基板的陶瓷材料集成。例如，热散布器可以在靠近激光二极管124的位置处与基板集成，以管理激光二极管124的温度。可选地，热散布器可以是可与基板120一起形成和/或联接的导电基板本身，或者可选地，照明组件可以直接设置在热散布器基板上。
在一个或多个实施例中，冷却装置114可以是包括蒸气室和可在基板120上或内部形成或制造的超薄热管的系统。例如，冷却流体可以在蒸气室和热管内移动，该冷却流体可以从照明组件的一个或多个部件接收热能，并且可以将热能从照明组件的一个或多个部件转移走，并传递到蒸气室外部的周围环境。
在一个或多个实施例中，一个或多个冷却装置114可与每个激光二极管124可操作地联接。冷却装置114可以与每个激光二极管124一起形成或联接，以控制或管理每个激光二极管124的温度。例如，激光二极管124可产生的热能量大于由透镜阵列和/或控制器122产生的热能量。冷却装置114可以策略性地放置在每个激光二极管124附近或与其联接(例如，嵌入其中，放置在其顶部，放置在其下方等)，以维持每个激光二极管124的适当温度和稳定操作。
在一个或多个实施例中，一个或多个冷却装置114可以与每个光电二极管126可操作地联接。例如，光电二极管126可产生的热能量大于由透镜阵列106和/或控制器122产生或生成的热能量。一个或多个冷却装置114可以策略性地放置在每个光电二极管126附近或与其联接，以维持每个光电二极管126的适当温度和稳定操作。可选地，在一个或多个实施例中，可以使用相同或公共的冷却装置来控制激光二极管124中的一个和光电二极管126中的一个的温度。例如，激光二极管124中的一个和光电二极管126中的一个可以共享公共冷却装置114或将热量传递到公共冷却装置114。可选地，照明组件104可以包括任何替代的冷却装置和/或冷却系统，以控制每个照明组件104的温度。
图7-8示出了根据实施例的照明组件104A的前立体图和后立体图。照明组件104A包括基板120，基板120与控制器或驱动器122，多个激光二极管124，多个光电二极管126以及透镜阵列组件106A可操作地且机械地连接。控制器122可操作地连接到激光二极管124，光电二极管126和扫描单元110，以控制导航系统100的操作。
控制器122是可以包括一个或多个计算机处理器的集成电路。控制器122以串行或并行方式电连接到多个激光二极管124，以提供用于从激光二极管124生成光的电力。调节来自控制器122的电力供应，以防止由于接收太多电力或其他不规则而损坏激光二极管124。例如，如果二极管中的一个发生故障并短路，则控制器的负载电压将突然下降。
所示的实施例包括电连接到十二个光电二极管126的十二个激光二极管124。每个激光二极管124优选地具有0.8W的输出功率并且发射1570纳米的波长。然而，可以使用另一种合适的激光二极管构造。激光二极管124都可以生成具有相同或基本相同(例如，在3％内)波长(例如1570纳米)的光。该光被透镜元件206接收，进入或通过每个透镜元件206的后表面或侧面210。由激光二极管124生成并由透镜元件206接收的光可以被称为入射光。光穿过透镜元件206，被透镜元件206准直，衍射和/或折射，并且作为出射光以基本上线性的线形光束108从透镜元件206的相对前表面或侧面212离开或发射。控制器122可以控制每个激光二极管124输出的光。可选地，可以使用另一种类型的激光二极管124，或者激光二极管124中的至少一个可以生成被透镜元件206中的两个或更多个接收的光。
控制器122电连接到多个光电二极管126，光电二极管126检测激光二极管124的光功率并调节到激光二极管124的功率，使得激光二极管124不会超过某个预定阈值以防止损坏。替代地，光电二极管126可以用其他合适的光电检测器(包括但不限于雪崩光电二极管，固态光电检测器或光电倍增管)代替。基于来自光电二极管126的信号，控制器122可以控制激光二极管的光输出并维持适当的功率水平，强度水平和/或其他参数。
控制器122与扫描单元110A(例如，微机电系统(MEMS)扫描镜或微型振镜)电连接，以在两个正交方向上引导出射光108，以形成视觉信标112(图1)的顶部112A和底部112B。例如，控制器112可以以周期性运动来振荡镜子113，以在顶部112A的位置和底部112B的位置之间(图3)引导出射光108。类似地，控制器112可以以周期性运动来振荡扫描单元110B的镜子113，以在侧部112C的位置之间引导出射光108。
控制器122还可以电连接到冷却装置114，以监视和调节激光二极管124和其他部件的温度，从而防止在操作期间超过或低于温度条件。
控制器122，多个激光二极管124和多个光电二极管安装到基板120。基板120是优选地由具有高导热率的材料制成的光学台，以帮助将热量从安装的部件传递到冷却装置114。此外，基板应基本平坦且无翘曲，并维持激光二极管，透镜阵列组件和相应扫描单元110之间的角度取向和竖直对准。例如，基板可以由陶瓷或陶瓷复合材料(例如氮化铝基材)制成。用于基板的导热材料的其他可能选择可以是氧化铍(BeO)或半透明立方氮化硼(T c-BN)。除非要避免使用有机材料以防止污染包装中的装置，否则也可以使用非陶瓷材料(例如热固性树脂)。替代地，基板可以是印刷电路板。
可以利用表面安装技术将照明系统104的部件安装到基板120，该表面安装技术允许拾取和放置类型组装，例如倒装芯片。这样允许更快的组装速度，更小的对准公差以及更高的产量。
在替代实施例中，控制器122形成在安装有其他电子部件的基板120内。这允许大电流激光二极管的高速调制。电气互连的杂散电感和电容可以大大降低，从而允许将导航数据以更高的数据速率传输到进入的飞行器。
图9示出了根据替代实施例的照明组件404的截面图，该照明组件404类似于图7-8的照明组件104A的实施例，包括基板120，控制器122，多个激光器二极管124，多个光电二极管126和透镜阵列组件206。然而，照明组件404还包括中介层406，该中介层406可操作地并且机械地连接在基板120和控制器122，多个激光二极管124和多个光电二极管126之间。中介层406是优选地由具有高导热率的材料制成的印刷电路板，以帮助将热量从安装的部件传递到冷却装置114。此外，基板应基本平坦且无翘曲，并维持激光二极管，透镜阵列组件和相应扫描单元110之间的角度取向和竖直对准。例如，中介层406可以由硅或陶瓷或陶瓷复合材料(诸如氮化铝基体材料)制成。用于基板的导热材料的其他可能选择可以是氧化铍(BeO)或半透明立方氮化硼(T c-BN)。除非要避免使用有机材料以防止污染包装中的装置，否则也可以使用非陶瓷材料(例如热固性树脂)。
中介层406包括面向相对方向的上板表面和下板表面408，以及通过带有迹线(未示出)的中介层406彼此联接的电触点410。在所示的实施例中，电触点410是预限定结合垫。中介层还可以包括中介层406的热管理层(未示出)408，例如被动冷却装置或主动冷却装置。光机壳体111安装到基板120以包围照明组件404。
图10示出了用于操作导航系统500的方法的一个实施例的流程图。在502处，光从激光二极管124的阵列发射到透镜元件206的阵列。在504处，透镜元件206的阵列将入射光109的方向改变为在第一方向214上被准直但沿不同的第二方向216发散的出射光108。在504处，与出射光108对准的每个扫描单元110A和110B将光引导到两个正交光束中，以形成将运载器102的导航引导到一个地点的视觉信标112。
图11示出了用于组装导航系统600的方法的一个实施例的流程图。在602处，将控制器结合到具有通过迹线联接的电触点的中介层。在604处，将多个激光二极管结合到中介层，并通过电触点和迹线电连接到控制器。在606处，将多个光电二极管结合到中介层，并通过电触点和迹线电连接到控制器。在608处，将热管理层结合到中介层。在610处，将中介层安装到光学台。在612处，例如通过拾取和放置处理，将透镜阵列组件安装到光学台，以接收来自激光二极管的入射光并改变从激光二极管接收到的入射光的方向。从透镜阵列组件发出的出射光是在第一方向上被准直但沿不同的第二方向发散的光束。在614处，光学台安装到散热器或冷却装置。在616处，扫描单元与透镜阵列组件对准地安装到散热器，以用于在两个正交方向上引导准直光束。扫描单元电连接到控制器。在618处，照明组件至少部分地由光机壳体覆盖。
图12示出了根据一个实施例的照明组件1204。类似于照明组件104，照明组件1204包括设置在基板1220的公共表面上的激光二极管阵列1234的多个激光二极管1224、包括多个透镜元件1216的透镜阵列1206、光电二极管阵列1236的多个光电二极管1226、以及多个控制器1222。在图12所示的实施例中，多个激光二极管1224是包括三个分离的激光二极管1224的激光二极管阵列1234的一部分。可选地，激光二极管阵列1234可以包括少于三个或多于三个的激光二极管1224。三个激光二极管1224中的每一个分别与透镜阵列1206的三个不同的透镜元件1216光学连接。例如，三个激光二极管1224中的每一个被构造为朝向透镜阵列1206发射光。此外，三个分离的激光二极管1224中的每一个分别与三个不同的控制器1222电联接，并与三个不同的光电二极管1226光学联接。例如，第一控制器1222A可以控制第一光电二极管1226A的操作并控制第一激光二极管1224A的操作，第二控制器1222B可以控制第二光电二极管1226B的操作并控制第二激光二极管1224B的操作。附加地或替代地，照明组件1204可以包括单个激光二极管1224和单个光电二极管1226，可选地可以包括单个激光二极管1224而没有光电二极管1226，可以包括任意数量的激光二极管1224，光电二极管1226和透镜元件1216，或其中的任何组合。
可选地，照明组件1204可以包括单个控制器，该单个控制器可以控制每个不同的激光二极管1224和每个不同的光电二极管1226的操作。例如，单个控制器可以分别控制三个激光二极管1224中的每一个的功率水平，并且控制三个光电二极管1226中的每一个的功率水平。每个不同的激光二极管1224可以被设置为相对于每个其他的激光二极管1224具有不同的功率水平量或光学输出水平量。例如，单个控制器可以与第一激光二极管1224A和第一光电二极管1226A电联接，并且可以控制第一激光二极管1224A和第一光电二极管1226A的操作。另外，相同的单个控制器可以与第二激光二极管1224B和第二光电二极管1226B电联接，并且可以控制第二激光二极管1224B和第二光电二极管1226B的操作。单个控制器可以控制第一激光二极管1224A的操作从而以第一功率水平或功率设置来操作，并且相同的单个控制器可以控制第二激光二极管1224B的操作从而以第二功率水平或功率设置来操作，第二功率水平或功率设置大于或小于第一激光二极管1224A的第一功率水平。在一个或多个实施例中，第一激光二极管1224A可以具有大于或小于第二激光二极管1224B的最大功率输出的最大功率输出。另外，第一光电二极管1226A可以具有大于或小于第二光电二极管1226B的最大功率输出的最大功率输出。
透镜阵列1206，激光二极管1224，光电二极管1226和控制器1222被设置在公共壳体1211中并且被设置在基板1220的公共表面上。可选地，照明组件1204的一个或多个部件可以设置在基板122的另一表面或侧面上。基板1220可以由陶瓷或陶瓷复合材料(例如氮化铝基础材料)制成。用于基板的导热材料的其他可能选择可以是氧化铍(BeO)或半透明立方氮化硼(T c-BN)。可选地，基板可以是非陶瓷材料。除非要避免使用有机材料以防止污染包装中的装置，否则也可以使用非陶瓷材料(例如热固性树脂)。替代地，基板可以是印刷电路板。在一个或多个实施例中，冷却装置(诸如热散布器或散热器)可以设置在基板1220的另一侧上。可选地，冷却装置可以被嵌入在基板1222内。可选地，冷却装置可以包括冷却蒸气室和热管，该热管可以嵌入基板内以与该结构形成一体。冷却装置可以相对于透镜阵列1206策略性地设置在每个激光二极管1224附近，以管理每个激光二极管1224的温度。
照明组件1204向透镜阵列1206发射光109(例如，激光)。来自每个激光二极管1224的入射光109被透镜阵列1206衍射和折射，以形成准直光束，作为从透镜阵列1206发出的出射光。出射光或光束在第一方向(例如，竖直方向)上被准直，使得在沿竖直方向观察时，所有或基本上所有(例如，至少95％，至少97％或至少99％)的出射光在平行、不扩散或不发散的方向上被引导。
在一个或多个实施例中，基板1220可以包括一个或多个槽，凹口等，该一个或多个槽，凹口等可以设置在激光二极管1224中的一个和透镜元件1216中的一个之间。可以将槽或凹口制造到基板1220的表面中。例如，可以将槽机械加工，蚀刻等到基板1220中。槽或凹口可以容纳或保持光纤(未示出)，该光纤可以与在光纤的第一端处的激光二极管1224中的一个可操作地联接，并且可以与在光纤的第二端处的透镜元件1216中的一个可操作地联接。例如，从激光二极管1224发射的光可以经由光纤被引导到透镜阵列1206的透镜元件1216。在一个或多个实施例中，经由光纤与透镜元件1216中的一个光学联接的激光二极管1224可相对于透镜元件1216具有任何取向。另外，可以将激光二极管1224放置在基板1220上的一个或多个不同位置处，以策略性地管理由激光二极管1224产生的热能。例如，可以将激光二极管1224设置在冷却装置附近，以在基板上最大化热消散并最小化热通量。
在一个或多个实施例中，单根光纤可以将第一激光二极管1224A与第一透镜元件1216A光学联接。可选地，光纤可以将第一激光二极管1224A与两个或更多个不同的透镜元件1216光学联接。可选地，照明组件1204可以具有可将任意数量的激光二极管1224与任意数量的透镜元件1216光学联接的任意数量的光纤。另外，照明组件1204可以包括可将任意数量的透镜元件1216与任意数量的光电二极管1226光学联接的任意数量的光纤。
图13示出了照明组件1304的一个实施例。照明组件1304类似于图12中所示的照明组件1204，使得光电二极管1226和控制器1222中的每一个被设置在基板1220的公共表面上。在图13所示的实施例中，激光二极管1224设置在半导体材料或绝缘体材料1310上或与其联接，该半导体材料或绝缘体材料1310与基板1220联接。半导体材料或绝缘体材料1310可以由电导体或绝缘体材料(例如但不限于硅，锗，砷化镓，磷化铟等)制成。每个激光二极管1224可以彼此间隔开。
附加地或替代地，半导体材料或绝缘体材料1310可以包括一个或多个狭槽(未示出)，该一个或多个狭槽可以接收单片式透镜阵列1206中的每个透镜元件1216或与其匹配。可选地，可以加工半导体材料或绝缘体材料1310的边缘表面，以使透镜元件1216能够匹配，从而使激光二极管精确对准它们各自的透镜元件1216。在一个或多个实施例中，半导体材料或绝缘体材料1310和/或基板1220可包括一个或多个对准特征(例如狭槽或凹口)，以将激光二极管阵列1234与透镜阵列1206对准。可选地，可以在绝缘体材料1310和基板1220之间设置冷却装置，以管理由激光二极管1224生成的温度和/或热能。附加地或替代地，冷却装置可以与绝缘体材料1310的第一侧或表面联接，并且基板1220可以与绝缘体材料1310的另一侧或表面联接。冷却装置可包括蒸气室，热管，热电子器件，热散布器等。在一个或多个实施例中，中介层(例如，图9中所示的中介层406)可以与绝缘体材料1310和基板1220机械地联接并且设置在绝缘体材料1310和基板1220之间。可选地，激光二极管1224可以与绝缘体材料1320和基板1220之间的中介层一起嵌入或嵌入在绝缘体材料1320和基板1220之间的中介层内。可选地，照明组件1304可以具有替代的构造。
在一个或多个实施例中，激光二极管1224可以与一个或多个电迹线电联接，该一个或多个电迹线可以被制造在基板1220上或基板1220内，制造在绝缘体材料1310上或绝缘体材料1310内等。电迹线可以将每个激光二极管1224电联接到控制器1222中的一个或多个，将每个激光二极管1224电联接到每个光电二极管1226等。
图14示出了根据一个实施例的照明系统1400。照明系统1400可包括图12所示的照明组件1204中的一个或多个，图13所示的照明组件1304中的一个或多个，图3至9所示的照明组件104中的一个或多个，或其中的任何组合。
在图14所示的实施例中，每个照明组件1204设置在单独的壳体模块中。可选地，两个或更多个照明组件1204可以设置在公共壳体模块(未示出)中。另外，设置在公共壳体模块中的两个或更多个照明组件可以相对于公共壳体模块内的每个其他的照明组件具有任何取向。例如，第一照明组件可以在第一竖直方向上发射出射光，并且第二照明组件可以在与第一竖直方向成角度地偏移的方向上发射出射光。
在一个或多个实施例中，照明系统1400可以被称为阵列模块，其包括以阵列对准的多个照明组件子模块。每个照明组件子模块包括由控制器控制的至少一个激光二极管，以及公共基板上的至少一个透镜元件。可选地，每个照明组件还可以包括与控制器电联接的至少一个光电二极管。照明组件子模块可以被分类，布置，组合和对准，以主动和/或被动地形成阵列照明系统模块。可以将照明组件子模块添加到照明系统模块中或从照明系统模块中移除，以增加或减小阵列的大小。另外，照明组件子模块可以与不同的照明组件子模块替换或交换，以用于维修，修理，更换等。
照明系统1400包括与每个照明组件对准的扫描单元1410。扫描单元1410从每个照明组件1204接收准直光束或出射光1408。在图14所示的实施例中，每个照明组件相对于扫描单元1410成弧形布置。例如，每个照明组件可以相对于每个其他的照明组件围绕扫描单元1410同心。每个照明组件1204在朝向扫描单元1410的方向上从每个照明组件1204的透镜阵列发射出射光1408。通过将每个照明组件1204定位在从扫描单元1410放射的弧形中而不是基本上定位在直线上(如图2B所示)，每个照明组件1204的透镜阵列不需要弯曲从每个激光二极管发射并重定向到扫描单元1410的光。例如，来自每个照明组件1204的准直光束被对准并会聚到扫描单元1410上。也可以在具有或不具有波导的单片式基板上形成这种激光弧，以帮助将光束引导到镜子或扫描单元。
图15示出了根据另一个实施例的照明系统1500。类似于图14中所示的照明系统1400，照明系统1500包括围绕扫描单元1410成弧形布置的多个照明组件1204A-E。每个照明组件1204A-E还包括电源单元1520，该电源单元1520与每个照明组件1204A-E集成在一起并且与每个相应的照明组件1204一体形成。例如，每个照明组件1204的基板1220可包括与照明组件一体形成的一个或多个电连接，该电连接可用于将电源单元1520与每个照明组件1204电连接。电源单元1520可向照明组件1204的一个或多个部件(例如一个或多个激光二极管1224中的每一个，一个或多个光电二极管1226中的每一个，一个或多个控制器1222中的每一个，或其中的任何组合)供应或提供电力。电源单元1520可以是与基板1220的一个或多个电连接联接的部件，可以与基板1220一体形成或嵌入在基板1220内，可以与照明组件1204分离但是经由一个或多个有线或无线连接等与每个照明组件1204电联接。可选地，照明系统1500可以包括单个电源单元1520，该单个电源单元150可以与每个照明组件1204A-E电联接，以向每个照明组件1204A-E提供电力。
图16示出了根据一个实施例的照明系统1600。照明系统1600包括两个照明系统模块1500A，1500B。照明模块1500A包括将光朝向第一扫描单元1410A引导的多个照明组件1204A-E。例如，第一扫描单元1410A从每个照明组件1204A-E接收准直光束1408。照明模块1500B包括将光朝向第二扫描单元1410B引导的多个照明组件1204F-J。例如，第二扫描单元1410B从每个照明组件1204F-J接收准直光束1508。照明组件1204A-E相对于第一扫描单元1410A成弧形布置，并且照明组件1204F-J相对于第二扫描单元1410B成弧形布置。
在图16的所示实施例中，第一扫描单元1410A和第二扫描单元1410B具有基本上彼此垂直的取向。可选地，第一扫描单元1410A和第二扫描单元1410B可以相对于每个其他的扫描单元具有任何替代取向。例如，第一扫描单元1410A和第二扫描单元1410B可以彼此基本水平对准，可以彼此成角度地偏移，或者其中的任何组合。第一扫描单元1410A和第二扫描单元1410B可以在两个不同的正交方向上扫描准直光束。例如，第一扫描单元1410A可以在第一方向上扫描来自照明组件1204A-E的准直光束，并且第二扫描单元1410B可以在相对于第一扫描单元1410A不同的正交方向上扫描来自照明组件1204F-J的准直光束。此外，照明系统模块1500A，1500B包括相同数量的照明组件1204A-E，1204F-J，它们朝向每个相应的扫描单元1410A，1410B引导准直光束。可选地，照明系统模块1500A可以包括比照明系统模块1500B更多或更少的照明组件1204。可选地，照明系统1600可以包括具有任何数量照明组件的多于两个的照明系统模块。
在一个或多个实施例中，照明系统1600可以包括单个扫描单元1410，该单个扫描单元1410可以从每个不同的照明组件1204A-J接收准直光束。
另外，在图16所示的实施例中，每个照明组件1204A-J包括激光电源单元1520。可选地，单个激光电源单元1520可以向照明系统模块1500A的每个照明组件1204A-E提供电力，并且第二激光电源单元可以向照明系统模块1500B的每个照明组件1204F-J提供电力。可选地，单个激光电源单元可以向每个照明系统模块1500A，1500B提供电力。可选地，照明系统1600可以具有可与任何数量的照明组件1204电联接的任何数量的激光电源单元。
在一个或多个实施例中，照明系统1600可以包括主控制器1622。主控制器1622可以分别控制每个照明组件1204A-J的操作，并且可以控制每个扫描单元1410A，1410B的操作。例如，主控制器1622可以控制每个照明组件1204的每个激光二极管的功率输出或功率水平。附加地或替代地，主控制器1622可以协调由照明系统模块1500A和照明系统模块1500B生成的准直光束。
图17示出了根据一个实施例的照明系统1700。照明系统1700包括布置在基板1720上的多个照明组件1204A-H。在图16的实施例中，照明系统模块1500A，1500B中的每一个可以在跨越约15°的两个正交方向上引导准直光束。为了增加准直光束的尺寸，可以将两个或更多个照明组件布置或定向在一起，以将准直光束的尺寸从约15°增加到约30°。在所示的实施例中，基板1720具有圆顶状结构，使得每个照明组件1204A-H可以被定向为在不同方向上将光引导出基板1720的表面并远离基板1720的表面。可选地，基板1720可以具有任何替代的形状和/或尺寸。另外，基板1720可以在第二维度上延伸(例如，进入页面或离开页面)，使得照明系统1700可以包括在两个或更多个不同方向上延伸的多个照明组件1204(例如，照明组件的四乘四阵列)。另外，照明系统1700可以包括一个或多个冷却装置以控制或管理每个照明组件1204的温度。
图18至21示出了相对于透镜阵列的透镜元件具有不同取向的激光二极管的实施例。图18示出了相对于水平以大致0°倾斜来定向照明组件1204的一个实施例。激光二极管1224在朝向扫描单元1410的方向上发射光。扫描单元1410(诸如镜子)将从照明组件1204接收到的光重定向为出射光。镜子的宽度可以约为11.5mm。替代地，图19示出了相对于水平以大致15°倾斜来定向照明组件1204的一个实施例。相对于扫描单元1410改变倾斜角度或取向允许更小的扫描单元1410(例如，约9.9mm宽的更小的镜子)在较宽的扫描区域中引导出射光。另外，图20示出了相对于水平以大致30°倾斜来定向照明组件1204的另一实施例。相对于图19的实施例，改变倾斜角度允许甚至更小的扫描单元1410(例如，约8.8mm宽的更小的镜子)朝向甚至更宽的扫描区域引导出射光。另外，图21示出了相对于水平以大致45°倾斜来定向照明组件1204的另一实施例。相对于图19和20的实施例，改变倾斜角度允许甚至更小的扫描单元1410(例如，约8.1mm宽的更小的镜子)朝向甚至更宽的扫描区域引导出射光。例如，相对于照明组件1204相对于水平具有0°倾斜，改变照明组件1204的倾斜角度允许扫描单元1410具有更小的尺寸，减小扫描单元1410的重量和成本，并且增加扫描单元1410的扫描速率。
在一个或多个实施例中，制造照明组件的方法可以包括：将激光二极管与基板一起形成或联接；将透镜阵列与基板一起形成或联接；将控制器与基板一起形成或联接；以及将控制器与激光二极管电联接。可选地，光电二极管可以与基板一起形成或联接，并且可以与控制器电联接。照明组件可以与用于运载器的导航系统的照明系统的扫描单元光学联接。照明组件可以是第一照明组件。第一照明组件和不同的第二照明组件可以相对于扫描单元成弧形布置。可选地，冷却装置(例如热散布器，蒸气室散热器，热管等)可以与基板一起形成或联接。例如，激光二极管，透镜阵列和控制器可以被设置在基板的第一侧或第一表面上，并且冷却装置可以与基板的不同侧或表面联接，可以被嵌入到基板内等。照明组件可以被构造为根据本文描述的一个或多个实施例进行操作。另外，根据本文描述的一个或多个实施例，照明组件可以是可操作，布置，形成等的照明系统的多个不同照明组件的第一照明组件。
在本文描述的主题的一个或多个实施例中，用于运载器的导航系统的照明系统包括扫描单元和一个或多个照明组件。一个或多个照明组件中的每一个包括：一个或多个激光二极管，其被构造为发射光；透镜阵列，其包括一个或多个透镜元件；以及控制器，其与一个或多个激光二极管中的每一个电联接。透镜阵列被构造为接收来自一个或多个激光二极管的入射光，并且将入射光从透镜阵列引导为准直光束。控制器被构造为分别控制一个或多个激光二极管中的每一个的功率水平。一个或多个激光二极管，透镜阵列和控制器设置在基板上并设置在公共壳体中。一个或多个照明组件中的每一个相对于扫描单元成弧形布置。扫描单元接收来自一个或多个照明组件中的每一个的准直光束，并在两个正交方向上引导来自一个或多个照明组件中的每一个的准直光束。
可选地，一个或多个照明组件中的两个或更多个设置在公共壳体模块中。
可选地，一个或多个照明组件中的每一个设置在单独的壳体模块中。
可选地，一个或多个照明组件中的每一个包括具有一个或多个光电二极管的光电二极管阵列。第一激光二极管与第一光电二极管光学联接并与控制器电联接，并且第二激光二极管与第二光电二极管光学联接并与控制器电联接。
可选地，照明系统还包括冷却装置，该冷却装置与壳体联接并且被构造为管理一个或多个照明组件中的每一个的温度。
可选地，基板包括设置在基板内部的蒸气室散热器。蒸气室散热器被构造为控制激光二极管，透镜阵列和设置在基板上的控制器的温度。
可选地，一个或多个照明组件中的每一个还包括与基板集成在一起的热散布器。
可选地，激光二极管，透镜阵列和控制器设置在基板的第一侧上，并且热散布器设置在基板的第二侧上。
可选地，照明系统还包括与至少一个激光二极管和透镜阵列可操作地联接的光纤，其中，透镜阵列构造成通过光纤从至少一个激光二极管接收入射光。
可选地，照明系统还包括设置在壳体内的一个或多个槽。光纤设置在至少一个激光二极管与透镜阵列之间的一个或多个槽内。
可选地，照明系统还包括与一个或多个激光二极管联接的冷却装置。冷却装置被构造为管理一个或多个激光二极管的温度。
可选地，一个或多个照明组件中的每一个还包括激光二极管阵列，该激光二极管阵列包括一个或多个激光二极管中的两个或更多个。激光二极管阵列中的两个或更多个激光二极管中的每一个被构造为朝向透镜阵列发射光。
可选地，控制器被构造为控制激光二极管阵列中的两个或更多个激光二极管中的每一个的操作。
可选地，控制器是第一控制器。第一控制器被构造为控制激光二极管阵列中的第一激光二极管的操作。第二控制器被构造为控制激光二极管阵列中的第二激光二极管的操作。
可选地，第一激光二极管被构造为以第一功率设置操作，并且第二激光二极管被构造为以不同的第二功率设置操作。
可选地，照明系统还包括与一个或多个照明组件中的至少一个可操作地联接的至少一个激光电源单元。
可选地，扫描单元是第一扫描单元。第一扫描单元被构造为从一个或多个照明组件中的至少一个接收准直光束。第二扫描单元被构造为从一个或多个照明组件中的另一个接收准直光束。
可选地，照明系统还包括主控制器，该主控制器被构造为控制一个或多个照明组件中的每一个的操作。
可选地，一个或多个照明组件中的每一个被构造为相对于扫描单元成一定角度定向。
在本文描述的主题的一个或多个实施例中，照明系统包括：激光二极管阵列，其包括一个或多个激光二极管；透镜阵列，其包括一个或多个透镜元件；控制器，其与激光二极管阵列中的一个或多个激光二极管中的每一个电联接；冷却装置，其被构造为管理照明组件的温度。一个或多个激光二极管被构造为发射光。一个或多个激光二极管中的每一个光学连接到一个或多个透镜元件。透镜阵列被构造为接收来自一个或多个激光二极管的入射光。透镜阵列被构造为将出射光引导为准直光束。控制器被构造为分别控制一个或多个激光二极管中的每一个的功率水平。激光二极管阵列，透镜阵列和控制器设置在基板的第一侧上并设置在公共壳体中。冷却装置设置在基板的另一侧上并在公共壳体中。
应当理解，以上描述意图是说明性的，而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外，在不脱离本主题的范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本文阐述的主题的教学。尽管本文描述的材料的尺寸和类型旨在限定所公开主题的参数，但是它们不是限制性的，而是示例性实施例。在回顾以上描述之后，许多其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，应参考所附权利要求书以及权利要求书所赋予的等效物的全部范围，来确定本文所述主题的范围。在所附权利要求书中，术语“包括”和“其中”被用作相应术语“包含”和“其中”的普通英语等效词。此外，在所附权利要求书中，术语“第一”，“第二”和“第三”等仅用作标签，并且不旨在对其对象施加数字要求。此外，以下权利要求书的限制不是以装置加功能的格式写的，也不是要基于35U.S.C.§112(f)来解释，除非并且直到这样的权利要求限制明确地使用短语“意味着”，后接没有进一步结构的功能声明。
如本文使用的，以单数形式引述并且以单词“一个”或“一种”继续的元件或步骤应被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确地指出了这种排除。此外，对当前描述的主题的“一个实施例”的引用不意味着被解释为排除也包含所述特征的附加实施例的存在。此外，除非有相反的明确说明，否则“包括”或“具有”具有特定属性的元件或多个元件的实施例可以包括不具有该属性的附加这种元件。
该书面描述使用示例来公开本文阐述的主题的几个实施例，包括最佳模式，并且还使本领域的普通技术人员能够实践所公开的主题的实施例，包括制造和使用装置或系统以及执行方法。本文所述主题的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。
当结合附图阅读时，将更好地理解本发明主题的某些实施例的前述描述。在附图示出各种实施例的功能块的图的程度上，功能块不一定指示硬件电路之间的划分。因此，例如，可以在单片硬件(例如，通用信号处理器，微控制器，随机存取存储器，硬盘等)中实施功能块(例如，通信单元，控制系统等))中的一个或多个。类似地，程序可以是独立程序，可以作为子例程并入操作系统中，可以是已安装的软件包中的功能等。各种实施例不限于附图中所示的布置和手段。
由于可以在不偏离本文所涉及的发明主题的精神和范围的情况下对上述系统和方法进行某些改变，因此意图是，以上描述或附图中示出的所有主题应仅被解释为说明本文中的发明构思的示例，并且不应被解释为对发明主题的限制。
可以在不脱离本公开的范围的情况下对以上构造进行改变，旨在将以上描述中包含的或附图中示出的所有内容解释为说明性的，而不是限制性的。
本发明的进一步方面由以下条项的主题提供：
一种用于运载器的导航系统的照明系统，该照明系统包括扫描单元和一个或多个照明组件，一个或多个照明组件中的每一个包括：一个或多个激光二极管，其被构造为发射光；透镜阵列，其包括一个或多个透镜元件，透镜阵列被构造为接收来自一个或多个激光二极管的入射光，并将入射光从透镜阵列引导为准直光束；控制器，其与一个或多个激光二极管中的每一个电联接，控制器被构造为分别控制一个或多个激光二极管中的每一个的功率水平；并且其中，一个或多个激光二极管，透镜阵列和控制器设置在基板上，并设置在公共壳体中，并且其中，一个或多个照明组件中的每一个相对于扫描单元成弧形布置，其中，扫描单元被构造为接收来自一个或多个照明组件中的每一个的准直光束，并在两个正交方向上引导来自一个或多个照明组件中的每一个的准直光束。
根据任何前述条项所述的照明系统，其中，一个或多个照明组件中的两个或更多个设置在公共壳体模块中。
根据任何前述条项所述的照明系统，其中，一个或多个照明组件中的每一个设置在单独的壳体模块中。
根据任何前述条项所述的照明系统，其中，一个或多个照明组件中的每一个包括具有一个或多个光电二极管的光电二极管阵列，其中，第一激光二极管与第一光电二极管光学联接并且与控制器电联接，并且其中，第二激光二极管与第二光电二极管光学联接并且与控制器电联接。
根据任何前述条项所述的照明系统，进一步包括冷却装置，冷却装置与壳体联接并且被构造为管理一个或多个照明组件中的每一个的温度。
根据任何前述条项所述的照明系统，其中，基板包括设置在基板内部的蒸气室散热器，其中，蒸气室散热器被构造为控制设置在基板上的激光二极管，透镜阵列和控制器的温度。
根据任何前述条项所述的照明系统，一个或多个照明组件中的每一个进一步包括与基板集成在一起的热散布器。
根据任何前述条项所述的照明系统，其中，激光二极管，透镜阵列和控制器设置在基板的第一侧上，并且热散布器设置在基板的第二侧上。
根据任何前述条项所述的照明系统，进一步包括与至少一个激光二极管和透镜阵列可操作地联接的光纤，其中，透镜阵列被构造为通过光纤从至少一个激光二极管接收入射光。
根据任何前述条项所述的照明系统，进一步包括设置在壳体内的一个或多个槽，其中，光纤设置在至少一个激光二极管与透镜阵列之间的一个或多个槽内。
根据任何前述条项所述的照明系统，进一步包括与一个或多个激光二极管联接的冷却装置，其中，冷却装置被构造为管理一个或多个激光二极管的温度。
根据任何前述条项所述的照明系统，一个或多个照明组件中的每一个进一步包括激光二极管阵列，激光二极管阵列包括一个或多个激光二极管中的两个或更多个，其中，激光二极管阵列中的两个或更多个激光二极管中的每一个被构造为朝向透镜阵列发射光。
根据任何前述条项所述的照明系统，其中，控制器被构造为控制激光二极管阵列中的两个或更多个激光二极管中的每一个的操作。
根据任何前述条项所述的照明系统，其中，控制器是第一控制器，其中，第一控制器被构造为控制激光二极管阵列中的第一激光二极管的操作，并且第二控制器被构造为控制激光二极管阵列中的第二激光二极管的操作。
根据任何前述条项所述的照明系统，其中，第一激光二极管被构造为以第一功率设置操作，并且其中，第二激光二极管被构造为以不同的第二功率设置操作。
根据任何前述条项所述的照明系统，进一步包括与一个或多个照明组件中的至少一个可操作地联接的至少一个激光电源单元。
根据任何前述条项所述的照明系统，其中，扫描单元是第一扫描单元，其中，第一扫描单元被构造为接收来自一个或多个照明组件中的至少一个的准直光束，并且其中，第二扫描单元被构造为接收来自一个或多个照明组件中的另一个的准直光束。
根据任何前述条项所述的照明系统，进一步包括主控制器，主控制器被构造为控制一个或多个照明组件中的每一个的操作。
根据任何前述条项所述的照明系统，其中，一个或多个照明组件中的每一个被构造为相对于扫描单元成一定角度定向。
一种照明组件，包括：激光二极管阵列，其包括一个或多个激光二极管，一个或多个激光二极管被构造为发射光；透镜阵列，其包括一个或多个透镜元件，其中，一个或多个激光二极管中的每一个光学连接到一个或多个透镜元件，透镜阵列被构造为接收来自一个或多个激光二极管的入射光，透镜阵列被构造为将出射光引导为准直光束；控制器，其与激光二极管阵列中的一个或多个激光二极管中的每一个电联接，控制器被构造为分别控制一个或多个激光二极管中的每一个的功率水平；冷却装置，其被构造为管理照明组件的温度，其中，激光二极管阵列，透镜阵列和控制器设置在基板的第一侧上并设置在公共壳体中，并且其中，冷却装置设置在基板的另一侧上并在公共壳体中。

Claims (20)

1.一种用于运载器的导航系统的照明系统，其特征在于，包括：
扫描单元；和
一个或多个照明组件，所述一个或多个照明组件中的每一个包括：
一个或多个激光二极管，所述一个或多个激光二极管被构造为发射光；
透镜阵列，所述透镜阵列包括一个或多个透镜元件，所述透镜阵列被构造为接收来自所述一个或多个激光二极管的入射光，并将所述入射光从所述透镜阵列引导为准直光束；
控制器，所述控制器与所述一个或多个激光二极管中的每一个电联接，所述控制器被构造为分别控制所述一个或多个激光二极管中的每一个的功率水平；并且
其中，所述一个或多个激光二极管，所述透镜阵列和所述控制器设置在基板上，并设置在公共壳体中，并且
其中，所述一个或多个照明组件中的每一个相对于所述扫描单元成弧形布置，其中，所述扫描单元被构造为接收来自所述一个或多个照明组件中的每一个的所述准直光束，并在两个正交方向上引导来自所述一个或多个照明组件中的每一个的所述准直光束；
其中，所述一个或多个照明组件进一步包括具有一个或多个光电二极管的光电二极管阵列，并且其中第一激光二极管与第一光电二极管光学联接并且与所述控制器电联接，并且其中第二激光二极管与第二光电二极管光学联接并且与所述控制器电联接。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，其中，所述一个或多个照明组件中的两个或更多个设置在公共壳体模块中。
3.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，其中，所述一个或多个照明组件中的每一个设置在单独的壳体模块中。
4.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，进一步包括冷却装置，所述冷却装置与所述壳体联接，并且被构造为管理所述一个或多个照明组件中的每一个的温度。
5.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，其中，所述基板包括设置在所述基板内部的蒸气室散热器，其中，所述蒸气室散热器被构造为控制设置在所述基板上的所述激光二极管，所述透镜阵列和所述控制器的温度。
6.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述一个或多个照明组件中的每一个进一步包括与所述基板集成在一起的热散布器。
7.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，其中，所述激光二极管，所述透镜阵列和所述控制器设置在所述基板的第一侧上，并且热散布器设置在所述基板的第二侧上。
8.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，进一步包括光纤，所述光纤与至少一个激光二极管和所述透镜阵列可操作地联接，其中，所述透镜阵列被构造为通过所述光纤从所述至少一个激光二极管接收入射光。
9.根据权利要求8所述的照明系统，其特征在于，进一步包括一个或多个槽，所述一个或多个槽设置在所述壳体内，其中，所述光纤设置在所述至少一个激光二极管与所述透镜阵列之间的所述一个或多个槽内。
10.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，进一步包括冷却装置，所述冷却装置与所述一个或多个激光二极管联接，其中，所述冷却装置被构造为管理所述一个或多个激光二极管的温度。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的照明系统，其特征在于，所述一个或多个照明组件中的每一个进一步包括激光二极管阵列，所述激光二极管阵列包括所述一个或多个激光二极管中的两个或更多个，其中，所述激光二极管阵列中的所述两个或更多个激光二极管中的每一个被构造为朝向所述透镜阵列发射光。
12.根据权利要求11所述的照明系统，其特征在于，其中，所述控制器被构造为控制所述激光二极管阵列中的所述两个或更多个激光二极管中的每一个的操作。
13.根据权利要求11所述的照明系统，其特征在于，其中，所述控制器是第一控制器，其中，所述第一控制器被构造为控制所述激光二极管阵列中的第一激光二极管的操作，并且第二控制器被构造为控制所述激光二极管阵列中的第二激光二极管的操作。
14.根据权利要求13所述的照明系统，其特征在于，其中，所述第一激光二极管被构造为以第一功率设置操作，并且其中，所述第二激光二极管被构造为以不同的第二功率设置操作。
15.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，进一步包括至少一个激光电源单元，所述至少一个激光电源单元与所述一个或多个照明组件中的至少一个可操作地联接。
16.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，其中，所述扫描单元是第一扫描单元，其中，所述第一扫描单元被构造为接收来自所述一个或多个照明组件中的至少一个的所述准直光束，并且其中，第二扫描单元被构造为接收来自所述一个或多个照明组件中的另一个的所述准直光束。
17.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，进一步包括主控制器，所述主控制器被构造为控制所述一个或多个照明组件中的每一个的操作。
18.根据权利要求1、15、16或17中的任一项所述的照明系统，其特征在于，其中，所述一个或多个照明组件中的每一个被构造为相对于所述扫描单元成一定角度定向。
19.根据权利要求1所述的照明组件，其特征在于，其中，所述一个或多个照明组件包括至少三个照明组件并且所述至少三个照明组件中的每一个包括具有一个或多个光电二极管的光电二极管阵列，其中第一激光二极管与第一光电二极管光学联接并且与所述控制器电联接，并且其中第二激光二极管与第二光电二极管光学联接并且与所述控制器电联接。
20.一种照明组件，其特征在于，包括：
激光二极管阵列，所述激光二极管阵列包括一个或多个激光二极管，所述一个或多个激光二极管被构造为发射光；
透镜阵列，所述透镜阵列包括一个或多个透镜元件，其中，所述一个或多个激光二极管中的每一个光学连接到所述一个或多个透镜元件，所述透镜阵列被构造为接收来自所述一个或多个激光二极管的入射光，所述透镜阵列被构造为将出射光引导为准直光束；
控制器，所述控制器与所述激光二极管阵列中的所述一个或多个激光二极管中的每一个电联接，所述控制器被构造为分别控制所述一个或多个激光二极管中的每一个的功率水平；和
冷却装置，所述冷却装置被构造为管理所述照明组件的温度，
其中，所述激光二极管阵列，所述透镜阵列和所述控制器设置在基板的第一侧上并设置在公共壳体中，并且
其中，所述冷却装置设置在所述基板的另一侧上并在所述公共壳体中；
具有一个或多个光电二极管的光电二极管阵列，其中第一激光二极管与第一光电二极管光学联接并且与所述控制器电联接，并且其中第二激光二极管与第二光电二极管光学联接并且与所述控制器电联接。
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