[go: up one dir, main page]

CN109791279B - 用于扫掠激光的行进的自对准准直透镜 - Google Patents

用于扫掠激光的行进的自对准准直透镜 Download PDF

Info

Publication number
CN109791279B
CN109791279B CN201780060924.2A CN201780060924A CN109791279B CN 109791279 B CN109791279 B CN 109791279B CN 201780060924 A CN201780060924 A CN 201780060924A CN 109791279 B CN109791279 B CN 109791279B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
light
light beam
lens
electro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780060924.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109791279A (zh
Inventor
约翰·维尔瓦斯
罗伯特·霍尔曼
拉塞尔·格鲁尔克
胡尔希德·阿拉姆
李可斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qualcomm Inc
Original Assignee
Qualcomm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Publication of CN109791279A publication Critical patent/CN109791279A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109791279B publication Critical patent/CN109791279B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1073—Beam splitting or combining systems characterized by manufacturing or alignment methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0052—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a laser diode
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/103—Scanning systems having movable or deformable optical fibres, light guides or waveguides as scanning elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30—Collimators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/0338—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect structurally associated with a photoconductive layer or having photo-refractive properties
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/293—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection by another light beam, i.e. opto-optical deflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/295—Analog deflection from or in an optical waveguide structure]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/295—Analog deflection from or in an optical waveguide structure]
    • G02F1/2955—Analog deflection from or in an optical waveguide structure] by controlled diffraction or phased-array beam steering
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/05—Function characteristic wavelength dependent
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/12—Function characteristic spatial light modulator

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

本文中公开了用于动态地形成光学组件的技术，所述光学组件与扫描光束自动地对准且随着扫描光束改变位置以修改所述扫描光束的波前，例如准直所述扫描光束。更具体地说，与所述扫描光束对准的图案化光束可与所述扫描光束一起被扫描以在电光材料层中形成所述自对准且行进中的光学组件，所述电光材料层与光导材料层串联地连接到电压源，其中所述图案化光束以光学方式调制所述光导材料层的阻抗并且因此以光学方式调制所述电光材料层内的电场，所述经调制电场引起所述电光材料层中折射率的局部改变以形成所述自对准且行进中的光学组件。

Description

用于扫掠激光的行进的自对准准直透镜
背景技术
扫掠光束，例如扫掠激光束可用于应用中，例如光成像、检测与测距或光检测与测距(LIDAR或LiDAR)或激光检测与测距(LADAR)系统、投影显示器、自由空间激光通信系统，和生物与医疗传感器。在这些应用中的许多应用中，光束在空间中行进或行进通过介质时需要经历最小宽度扩展。例如，在一些应用中，可能需要光束的发散角不大于0.1度。由于来自激光或其它光源的输出光束通常具有大得多的光束发散角，例如5度或更大，因此准直系统，例如透镜常常可用于准直所述光束使得光束发散角可减小。
发明内容
本文所公开的技术涉及可以光学方式重新配置的光学组件，更具体地说，涉及在光学扫描系统中与对象扫描光束对准且与对象扫描光束一起行进的自对准透镜。在一个实例实施例中，自对准准直透镜可通过透镜图案化光束动态地形成在任何所要位置处，所述透镜图案化光束与待准直和发射到远场以用于对象扫描的光束(对象扫描光束)对准且至少部分地重叠。自对准准直透镜包含呈堆叠方式布置的光导材料层和电光(EO)材料层。光导材料对透镜图案化光束敏感，且因此不同区域中的所述光导材料层的阻抗可通过对应区域中透镜图案化光束的光强度进行调制。当将电压信号施加到堆叠时，由透镜图案化光束引起的对不同区域中光导材料层的阻抗的调制又引起对压降的调制和因此对EO材料层在不同区域中的电场的调制，这接着调制不同区域中EO材料层的特性，例如折射率以形成所要光学组件，例如透镜。
所述光导材料和EO材料可对对象扫描光束透明。当所述透镜的焦距等于所述透镜与发射对象扫描光束的源之间的距离时，所述对象扫描光束可通过所述透镜进行准直。由于透镜图案化光束与对象扫描光束对准，因此准直透镜本身与对象扫描光束对准，甚至无需任何额外对准。当对准的透镜图案化光束与对象扫描光束由同一光束扫描元件共同扫描或由两个同步光束扫描元件单独地扫描时，由透镜图案化光束动态地形成的准直透镜自动地与对象扫描光束一起移动以使对象扫描光束与透镜保持对准且由所述透镜准直。
所公开技术还可用于除准直和扫描光束之外的应用中。例如，取决于图案化光束的强度分布，除准直透镜之外的光学组件，例如成像透镜、光栅、棱镜、菲涅耳透镜或具有更复杂的相位方向图的光学组件，例如体全息装置(例如，用于光束分裂或光束组合等等)可动态地形成于EO材料层中以用于修改对象扫描光束的波前。
根据实例实施方案，系统可包括对至少一个波长的光透明的电极层、在至少一个波长下透明的电光材料层，和在至少一个波长下透明的光导材料层。所述电极层、所述电光材料层，和所述光导材料层可呈堆叠方式布置，其中所述光导材料层可被配置成根据照射图案在空间上调制所述电光材料层内的电场，且所述电光材料层可能够基于由所述在空间上经调制的电场引发的折射率的局部改变形成用于所述至少一个波长的光的光学透镜。
在所述系统的一些实施方案中，所述光导材料层可对具有第二波长的光束敏感，且由具有所述第二波长的所述光束照射的所述光导材料层的阻抗可为具有所述第二波长的所述光束的强度分布的函数。可基于对应于具有所述第二波长的所述光束的所述强度分布的所述光导材料层的阻抗改变而在空间上调制所述电光材料层中的所述电场。在一些实施方案中，当不由具有所述第二波长的所述光束照射时，所述光导材料层的所述阻抗的量值可为所述电光材料层的阻抗的量值的至少十倍。
在所述系统的一些实施方案中，所述电极层、所述电光材料层，和所述光导材料层可各自具有弯曲形状。在一些实施方案中，所述弯曲形状可包括球形表面的至少一部分。
在一些实施方案中，所述系统可包含发射所述至少一个波长下的第一光束的第一光源。所述系统还可包含发射第二波长下的第二光束的第二光源，其中所述光导材料层吸收所述第二光束且响应于吸收所述第二光束而改变其传导性。在一些实施方案中，所述第一光束可包含一系列第一光束脉冲，且所述第二光束可包含连续波光束或一系列第二光束脉冲。在一些实施方案中，所述系统可包含被配置成组合所述第一光束与所述第二光束的光束组合器。所述光束组合器可包含光纤束组合器。在一些实施方案中，所述系统还可包含被配置成在同一角度下将所述第一光束和所述第二光束引导到所述堆叠上的同一位置的扫描元件。在一些实施方案中，所述系统可包含用于导引所述第一光束的第一扫描元件和用于导引所述第二光束的第二扫描元件，其中所述第一扫描元件与所述第二扫描元件同步。在一些实施方案中，所述系统可包含被配置成在空间上调制所述第二光束的光束点上的光强度的掩模。所述掩模可包含对应于所述光学透镜的相位分布的光强度调制功能。
在一些实施方案中，所述系统可包含被配置成在所述电极层与所述电光材料层或所述光导材料层中的至少一个之间施加电压信号的电压源。在一些实施方案中，可在所述电极层与所述电光材料层或所述光导材料层中的至少一个之间施加所述电压信号以产生所述电场，其中所述电场可大体上平行或正交于所述电光材料层。
根据实例实施方案，提供用于在光束扫描系统中产生自对准光学组件的方法。所述方法包含形成行进的透镜堆叠，其中形成所述行进的透镜堆叠可包含形成光导材料层、形成电光材料层，和在所述电光材料层的与所述光导材料层相对的一侧上形成电极层。所述方法进一步包含安置能够产生第一波长下的第一光束的第一光源，其中所述第一光源相对于所述光导材料层定向以使得所述第一光源能够朝向所述光导材料层引导所述第一光束。所述方法还包含将电压源连接到所述电极层和所述光导材料层，其中所述电压源被配置成跨越所述光导材料层和所述电光材料层施加电压信号以在所述电光材料层内产生电场。在各种实施例中，所述光导材料层的阻抗可为所述光导材料层上的所述第一光束的光束点的光强度的函数。
在一些实施例中，所述用于在所述光束扫描系统中产生所述自对准光学组件的方法可进一步包含安置能够产生第二波长下的第二光束的第二光源，其中所述第二光源相对于所述光导材料层定向以使得所述第二光源能够朝向所述光导材料层将所述第二光束引导于所述第一光束入射于所述光导材料层上的位置处，且所述光导材料层和所述电光材料层对所述第二光束透明。在一些实施例中，所述方法可包含将光束强度调制器安置于所述第一光源与所述行进的透镜堆叠之间，其中所述光束强度调制器被配置成根据所述光学组件的相位分布调制所述第一光束的光束点的光强度。在一些实施例中，所述方法可包含将光束组合器安置于所述第一光源与所述行进的透镜堆叠之间，其中所述光束组合器被配置成组合所述第一光束与第二波长下的第二光束，且所述光导材料层和所述电光材料层对所述第二光束透明。所述方法还可包含将光束导引元件安置于所述光束组合器与所述行进的透镜堆叠之间，其中所述光束导引元件被配置成朝向所述光导材料层引导所述第一光束和所述第二光束。
根据另一实例实施方案，可提供设备，其可包含用于产生第一波长下的第一光束的装置；用于朝向光导材料层引导所述第一光束的装置，所述第一光束根据所述第一光束的光束点的光强度引起所述光导材料层的阻抗的改变；以及用于跨越所述光导材料层和电光材料层施加电压信号以在所述电光材料层内产生电场的装置。所述光导材料层的所述阻抗根据所述第一光束的所述光束点的所述光强度的所述改变调制所述电光材料层内的所述电场，从而引起由所述经调制电场引发的所述电光材料层的折射率的局部改变以在所述电光材料层中形成光学组件。
在一些实施方案中，所述设备可包含用于朝向所述光导材料层将第二波长下的第二光束引导于所述第一光束入射于所述光导材料层上的位置处的装置，其中所述光导材料层和所述电光材料层可对所述第二光束透明。所述用于引导所述第一光束的装置和所述用于引导所述第二光束的装置可同步。在一些实施方案中，所述设备可包含用于组合所述第一光束与所述第二光束的装置和用于朝向所述光导材料层引导所述第一光束和所述第二光束的装置。在一些实施方案中，所述设备可包含用于根据所述光学组件的相位分布调制所述第一光束的所述光束点的所述光强度的装置。
根据又一实例实施方案，公开包含上面存储有机器可读指令的非暂时性计算机可读存储介质。所述非暂时性计算机可读存储介质可包含指令，所述指令在由一或多个处理器执行时致使所述一或多个处理器产生第一波长下的第一光束；朝向光导材料层引导所述第一光束，所述第一光束根据所述第一光束的光束点的光强度引起所述光导材料层的阻抗的改变；以及跨越所述光导材料层和电光材料层施加电压信号以在所述电光材料层内产生电场。所述光导材料层的所述阻抗根据所述第一光束的所述光束点的所述光强度的所述改变调制所述电光材料层内的所述电场，且引起由所述经调制电场引发的所述电光材料层的折射率的局部改变以在所述电光材料层中形成透镜。
在一些实施例中，所述非暂时性计算机可读存储介质可包含指令，所述指令在由一或多个处理器执行时致使所述一或多个处理器朝向所述光导材料层将第二波长下的第二光束引导于所述第一光束入射于所述光导材料层上的位置处，其中所述光导材料层和所述电光材料层可对所述第二光束透明。在一些实施例中，所述指令可致使所述一或多个处理器组合所述第一光束与所述第二光束且使用光束导引元件朝向所述光导材料层引导所述第一光束和所述第二光束。
附图说明
借助于实例说明本公开的各方面。参考下图描述非限制性且非详尽性方面，其中除非另外指定，否则相同附图标记贯穿各图指相同部分。
图1为实例光学扫描系统的简化框图。
图2A说明使用谐振光纤的实例光学扫描系统。
图2B说明当入射光超出透镜的中心或两个透镜之间的边界时折射光方向的改变。
图3说明根据本公开的一些方面的实例自对准准直系统。
图4说明根据本公开的一些方面的实例自对准准直系统，其中准直透镜与对象扫描光束一起行进。
图5A说明根据本公开的一些方面的实例自对准准直系统中的实例自对准准直透镜的形成。
图5B说明根据本公开的一些方面的具有对应于凸透镜的强度分布的实例照射图案。
图5C说明根据本公开的一些方面的具有对应于菲涅耳透镜的强度分布的实例照射图案。
图5D说明根据本公开的一些方面的具有对应于光栅的强度分布的实例照射图案。
图5E说明根据本公开的一些方面的具有对应于全息图的强度分布的实例照射图案。
图6A说明根据本公开的一些方面的实例自对准准直系统。
图6B说明根据本公开的一些方面的实例自对准准直系统。
图7说明根据本公开的一些方面的用于形成自对准准直透镜的实例可重新配置的装置。
图8说明根据本公开的一些方面的自对准准直系统中的实例可重新配置的装置。
图9说明根据本公开的一些方面的自对准准直系统中的实例可重新配置的装置。
图10说明根据本公开的一些方面的自对准准直系统中的实例可重新配置的装置。
图11A为说明根据本公开的一些方面的用于动态地形成自对准准直透镜的实例方法的流程图。
图11B为说明根据本公开的一些方面的用于动态地形成自对准准直透镜的实例方法的流程图。
图11C为说明根据本公开的一些方面的用于产生自对准光学组件的实例方法的流程图。
图12为用于实施本文中所描述的一些实例的实例计算系统的框图。
具体实施方式
现将相对于形成其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。实际上，以下描述将为所属领域的技术人员提供用于实施一或多个实施例的启迪性描述。应理解，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下对元件的功能和布置做出各种改变。
本文所公开的技术涉及动态地形成光学组件，所述光学组件与扫描光束自动地对准(或自对准)且随着扫描光束改变位置以修改所述光束的波前，例如准直所述光束。更具体地说，与扫描光束对准和/或重叠且与扫描光束共同被扫描的图案化光束可用于通过以光学方式调制光导材料层的阻抗且因此调制电光(EO)材料层内的电场而形成自对准且行进的光学组件，由此引起EO材料层的特性(例如，折射率、光学长度或相移)的调制，所述电光材料层与所述光导材料层一起连接到电压源。归因于由移动的图案化光束引起的EO材料层的折射率的改变，光学组件随着与扫描光束共同被扫描的图案化光束一起“行进”，即使EO材料层或光导材料层内可能并不存在任何材料的任何物理移位或位移。
具体来说，自对准准直透镜可由透镜图案化光束动态地形成，所述透镜图案化光束与待经准直和发射到远场以用于对象扫描的光束(对象扫描光束)对准和/或至少部分地重叠。自对准准直透镜包含呈堆叠方式布置的光导材料层和EO材料层。光导材料对透镜图案化光束敏感且可吸收透镜图案化光束的光子。因此，不同区域中光导材料的阻抗可由对应区域中透镜图案化光束的光强度调制。当跨越所述堆叠施加电压信号时，由透镜图案化光束引起的对光导材料层的阻抗的调制调制压降且因此调制各个区域中EO材料层中的电场的振幅。对EO材料层中的电场的振幅的调制改变不同区域中的EO材料层的EO特性，例如折射率以形成所要光学组件，例如透镜。
在各种实施例中，光导材料和EO材料可对对象扫描光束透明，且因此对象扫描光束可在几乎没有损耗的情况下透射穿过光导材料层和EO材料层。如本文中所使用，如果光束可以高透射率，例如大于90％、95％、98％、99％或更高通过材料，那么所述材料可对所述光束“透明”，其中所述光束的小部分(例如，小于10％、5％、2％、1％或更低)可经散射、反射或被所述材料吸收。透镜图案化光束可经设计使得形成于EO材料层中的透镜的焦距等于所述透镜与发射对象扫描光束的光源之间的距离。因此，对象扫描光束可通过所述透镜准直。由于透镜图案化光束与对象扫描光束对准和/或重叠，因此准直透镜与对象扫描光束自动地对准，甚至无需任何额外对准。当经对准和/或重叠的透镜图案化光束与对象扫描光束由同一光束扫描元件共同扫描或由两个同步光束导引元件单独扫描时，由透镜图案化光束动态地形成的准直透镜与对象扫描光束一起自动地改变其位置以使对象扫描光束与透镜保持对准且通过透镜准直。
应注意，尽管下文描述光检测与测距(LIDAR)或激光检测与测距(LADAR)系统中准直透镜的特定实例，但所公开技术可用于除LIDAR系统中用于准直和扫描光束之外的应用中。例如，取决于图案化光束的强度分布，除准直透镜之外的光学组件，例如成像透镜、光栅、棱镜、菲涅耳透镜、衍射光学元件，或具有更复杂的相位方向图的光学组件，例如体全息装置可动态地形成以修改对象扫描光束的波前。
I.光学扫描系统
扫掠光束，例如扫掠激光束可用于许多光学扫描系统中，例如光检测与测距系统、投影显示器系统、自由空间激光通信系统，和生物与医疗传感器。在这些应用中的至少一些中，出于例如所要光束强度和光束扫描的范围和分辨率的原因，常常需要光束在空间中传播或传播通过介质时经历最小宽度扩展。例如，可能需要光束的发散角不大于0.1度。由于来自激光或其它光源的输出光束可具有大得多的光束发散角，例如5度或更大，因此准直系统，例如透镜常常可用于准直所述光束使得光束发散角和因此远场中光束点的大小可减小。
LIDAR系统，也被称作LADAR系统为可用于获得从源到目标上的一或多个点的范围的有源远程感测系统。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递送非常高的光功率密度并提供精细扫描分辨率。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一点，所述点可反射所发射的激光束。从目标上的所述点反射的激光束可由光学检测器测量，且可确定从所发射光束的脉冲从所述源发射的时间到所述脉冲到达接近于所述源或在已知位置处的光学检测器的时间的飞行时间(ToF)。从所述源到目标上的所述点的范围可接着通过例如以下确定：r＝c×t/2，其中r为从所述源到目标上的所述点的范围，c为自由空间中的光速，且t为光束脉冲从所述源到所述检测器的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，和光学子系统130。光束扫描仪110可包含光源，例如激光器、激光二极管、竖直腔面发射激光器(VCSEL)、发光二极管(LED)，或其它光源。所述激光器可以是例如红外脉冲光纤激光器或其它锁模或电脉冲调制激光器，其输出波长例如为约650nm、约850nm、930到960nm、1030到1070nm、约1300nm、约1550nm或更长。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所述激光器所发射的激光束的传播方向的微机电系统(MEMS)装置。光学子系统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150，而不显著扩散。
光学子系统130还可用以将返回激光束160从目标150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可为具有与光束扫描仪110中光源的波长相当的工作(敏感)波长的光学检测器。所述光学检测器可为高速光电检测器，例如，p型半导体区域与n型半导体区域之间具有本征半导体区域的光电二极管(PIN光电二极管)或InGaAs雪崩光电检测器(avalanche photodetector，APD)。传感器120可包含一维(1D)或二维(2D)检测器阵列。
为了测量到目标上的多个点或系统的视场(FOV)中的范围，通常在如图1中所示的一个或两个维度上扫描激光束。为了获得1D或2D扫描模式，系统可使用例如激光器阵列、相对于彼此略微倾斜的多组激光器/传感器，或其它2D扫描机构，使得激光束可以例如如图1中所示的水平光栅模式和/或竖直光栅模式扫描。
可通过单个2轴线致动器产生2D扫描模式。例如，如果水平轴产生恒定振幅正弦波，且竖直轴产生与正弦波具有相同频率和振幅的余弦波，那么可产生圆形扫描模式。x和y轴两者上的扫描振幅可逐渐减小和/或增大，以通过逐渐减小和/或增大的控制信号产生螺旋扫描模式。作为更特定实例，如果水平扫描受振幅经调制的三角形正弦波控制且竖直扫描受振幅经调制的三角形余弦波控制，那么可产生均匀间隔开的螺旋扫描模式。
存在许多不同类型的激光束扫描机构，例如，多维机械台；检流计经控制的镜面；由微型马达驱动的MEMS镜面；使用压电材料(例如，石英、氮化铝(AlN)薄膜，或锆钛酸铅(PZT)陶瓷)的压电变换器/转换器；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，其中可改变光束在1D或2D阵列中的相，以更改叠加激光束的波前。多个上述光束扫描机构可为大型且昂贵的。在一些LIDAR系统中，替代地或另外，谐振光纤扫描技术可用于扫描激光束。归因于光纤的灵活性，可实现快速扫描速度、宽视场和/或高分辨率。另外，谐振光纤束扫描器可为小且更便宜的。在一些LIDAR系统中，谐振驱动MEMS镜面还可用以实现快速扫描速度。
扫描光束的位置或扫描角度可基于驱动扫描机构的控制信号而确定，使得系统可确定在给定时间反射特定发射光束的目标上的点。例如，在图1中，光学子系统130上所发射的光束的位置和因此目标150上所发射的光束的位置可基于控制系统100中的光束扫描仪110的信号而确定。作为更特定实例，在具有由微型马达驱动的MEMS微镜的系统中，MEMS微镜的定向可基于控制微型马达的信号而确定，所述微型马达使所述微镜旋转。随后，可基于微镜在给定时间的定向而确定通过微镜反射的光束的方向，和因此在给定时间光束在光学子系统130上的位置。
图2A说明使用谐振光纤的实例光学扫描系统200。光学扫描系统200可为LIDAR、LADAR，或其它类似系统。光学扫描系统200可包含激光器210、致动器220、光纤230，和光束成形装置240，例如透镜或透镜阵列。激光器210可为如上文相对于图1的光束扫描仪110所描述的光源。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光束的调制器。激光器210的输出光束耦合到光纤230，其携载激光束且将其引导朝向光束成形装置240。光纤230可为单模光纤、多模光纤，或光纤束。光纤230可通过致动器220，其可以是例如如上文相对于图1所描述的压电管或其它致动器。光纤230的远端232可延伸超出致动器220。延伸超出致动器220的光纤230的远端232可为灵活的且可耐受由致动器220引起的谐振运动以充当谐振悬臂。光纤的低阻尼和谐振特性使得光学扫描系统200能够将小致动器运动放大成较大光纤尖端移位。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的长度以获得所需谐振频率和/或谐振模式。举例来说，如图2A中所示，可调整光纤230的远端232的长度以实现具有接近于致动器220的单个静止节点和漂浮端(即，远端232)的谐振模式234或具有两个静止节点和漂浮端(即，远端232)的谐振模式236。
可通过单个2轴致动器和单个光纤产生2D扫描模式。例如，如果2轴致动器在水平轴上受振幅经调制的三角形正弦波控制且在竖直轴上受振幅经调制的三角形余弦波控制，那么可在光束成形装置240处产生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2A所示的远场250中形成均匀间隔开的螺旋扫描模式。
在许多这些扫描机构中，当激光束由各种扫描机构扫描时，光束的扫描角度，和因此光束的光点在例如光学子系统130或光束成形装置240上的入射角和位置可大幅度改变。这使得设计可与光束对准且在较大扫描角度(例如，大于约±10度)下准直光束以实现小发散角(例如，小于约1度)的准直透镜系统极其困难。
另外，在光学子系统130或光束成形装置240中使用固定单个透镜的系统中，当入射光超出透镜中心时，从所述透镜折射的光的方向可相对于穿过所述透镜的节点的折射光而改变。在一些系统中，光学子系统130或光束成形装置240中可使用固定透镜阵列以实现所要焦距和总体孔径，其中还可实现较大角度放大。然而，由于透镜的光学折射属性，光的方向可在入射光超出固定透镜阵列中两个透镜之间的边界时突然发生改变。因此，光学子系统130或光束成形装置240中的固定透镜或透镜阵列可致使远场中的扫描模式不同于光学子系统130或光束成形装置240上的扫描模式，且使得远场的图像的重构更为复杂。
图2B说明当入射光超出光束成形装置240的透镜的中心或两个透镜之间的边界时折射光方向的改变。如图2B中所示，来自光源260的光束可跨越光束成形装置240扫描且辐射光束成形装置240。光束成形装置240可包含包含例如透镜270A、270B，和270C的透镜阵列。当使用单个透镜，例如透镜270B时，光束可辐射如由光束290展示的透镜270B且引导朝向如由光束295展示的透镜270B的光轴262。光束295可照射远场中的光点298。当光束从透镜270B的底部(光束290)向上扫描到顶部(光束290')时，远场中的经照射光点从光点298向下移动到光点298'。因此，远场中光点的移动方向与透镜270B处光点的移动方向相反。
当使用透镜阵列时，例如当光束从透镜270B(例如，光束290)的底部竖直地扫描到透镜270B(例如，光束290')的顶部且接着跨越透镜270B与270A(例如，光束280)之间的边界扫描时，远场中的经照射光点可首先从光点298向下移动到光点298'，并且当光束超出透镜270B与270A之间的边界时，可将折射光束引导朝向如由光束285展示的透镜270A的光轴264。如可见，光束285和光束295'以极其不同方向传播，且远场中的光点可突然从光点298'跳变到光点288。因此，当光束超出两个透镜之间的边界时，可产生远场中的扫描模式的不连续性。因而，远场中的扫描模式可明显不同于光束成形装置240上的扫描模式，这可使得难以重构远场的图像。
在光扫描系统的一些实施方案中，可重新配置的准直透镜系统可在例如使用电控制信号且基于控制光束扫描的信号的扫描期间动态地形成，使得扫描光束的中心始终通过准直透镜的节点，且因此远场中的扫描模式可类似于光学子系统130或光束成形装置240上的扫描模式。然而，在许多系统中，实际扫描模式(角度)可不遵循如所设计的理想扫描模式(角度)。例如，在使用谐振光纤悬臂的LIDAR系统中，归因于谐振光纤悬臂的动态，扫描模式可从理想模式变形。使用谐振驱动的MEMS镜面的LIDAR系统可具有类似问题。因此，在给定时间可重新配置的准直透镜系统上的光束的确切位置和/或入射角可能并不已知，从而使得难以动态地对准可重新配置的准直透镜，或在扫描光束之后动态地形成可重新配置的准直透镜使得可重新配置的准直透镜可与扫描光束暂时对准且在空间上对准。
另外，在许多LIDAR系统或其它光学扫描系统中，需要光束扫描元件小(例如，孔径为100到500微米)使得其可快速扫描(例如，快于约100kHz)且消耗较少功率。为使光束扫描元件较小，需要经扫描光束的大小为小，这可使得准直透镜位于光束扫描元件之后而不是在光束扫描元件之前是理想的。这是因为在光束行进通过自由空间和/或经历完美的折射或反射时光束的光展量(源的面积与如从所述源可见的系统的入射光瞳对向的隅角的乘积)守恒。换句话说，在不增大光束面积的情况下，激光束的发散角将不减小。因此，为了使光束发散隅角减小n倍(例如，以准直光束)，光束的光点的面积通常增大n倍或更多倍。如果准直透镜在光束扫描元件之前，那么准直光束的大小可比来自所述源的光束的大小大得多，且因此可使用大得多且因此较慢的光束扫描元件。例如，如果准直透镜在图2A中位于致动器220之前，那么准直光束的光点可明显大于光纤230的核心的横截面积。在此状况下，准直光束可不由光纤230携载，且通常可使用不同于图2A中所描述的谐振光纤技术的扫描机构。
在如图2A中所示的谐振光纤的状况下，梯度折射率(gradient-index，GRIN)透镜或其它微型透镜可形成于例如光纤230的远端232上或耦合到所述远端以用于准直来自光纤230的光束，所述光纤在光束扫描元件(即，致动器220)之后。然而，GRIN透镜或其它微型透镜可影响谐振光纤的谐振特性，由于例如GRIN透镜或其它微型透镜相较于光纤可能太重或太大。
至少出于上述原因，需要具有位于光束扫描元件之后且可与扫描光束自动地对准且随着扫描光束改变位置以在较大扫描角度下准直扫描光束，同时在LIDAR或其它光学扫描系统中实现小发散角的准直透镜。
II.自对准光学系统
图3说明根据本公开的一些方面的实例自对准准直系统300。自对准准直系统300包含可重新配置的装置305，其中可形成形状和位置可与扫描光束暂时对准且在空间上对准的可重新配置的准直透镜。可重新配置的装置305可包含呈堆叠方式布置的电极层310、EO材料层320，和光导材料层330，这可被称为行进的透镜堆叠。可通过耦合到电极层310和光导材料层330的电压源350将电压信号施加到可重新配置的装置305以在EO材料层320内产生电场。为了形成可重新配置的自对准准直透镜，透镜图案化光束360可与对象扫描光束370(用于对象扫描)组合且与所述对象扫描光束一起由光束导引元件340导引。归因于如在下文详细描述的透镜图案化光束360与可重新配置的装置305的光导材料层330和EO材料层320之间的相互作用，透镜图案化光束360可在可重新配置的装置305内由透镜图案化光束360照射的面积中形成自对准透镜。透镜图案化光束360可具有与对象扫描光束370的光束点一样大或大于对象扫描光束370的光束点的光束点。此外，透镜图案化光束360的中心可与如图3中所示的对象扫描光束370的中心对准。因此，所形成准直透镜的孔径可等于或大于对象扫描光束370的光束点，且对象扫描光束370可居中于所形成准直透镜的中心上。
图4说明根据本公开的一些方面的实例自对准准直系统400，其中准直透镜与对象扫描光束370'一起行进。如图4中所示，光束导引元件340可根据所要扫描模式扫描经对准且组合的透镜图案化光束360'与对象扫描光束370'。当在不同扫描角度下扫描透镜图案化光束360'和对象扫描光束370'时，透镜图案化光束360'每次可照射可重新配置的装置305上的不同区，且自对准准直透镜可形成于经照射区中，所述自对准准直透镜可准直居中于如上文所描述的所形成准直透镜的中心上的对象扫描光束370'。由于透镜图案化光束360(或360')和对象扫描光束370(370')经对准、组合，且共同经扫描，因此所形成准直透镜本身在任何扫描角度下与对象扫描光束对准且与对象扫描光束一起行进。
在自对准准直系统300中，透镜图案化光束360和对象扫描光束370可具有不同波长。根据一个实施例，对象扫描光束370的波长长于透镜图案化光束360的波长，即，对象扫描光束370的光子能量小于透镜图案化光束360的光能。光导材料层330可具有大于对象扫描光束370的光子能量的带隙且因此对对象扫描光束370透明。同时，光导材料层330可具有小于透镜图案化光束360的光子能量的带隙且因此可从透镜图案化光束360吸收光子。EO材料层320和电极层310可对对象扫描光束370大体上透明，且可或可不对透镜图案化光束360透明。在一些实施方案中，可重新配置的装置305可被配置成使得电极层310和EO材料层320可将透镜图案化光束360的未被吸收的部分反射回到光导材料层330。在一些实施例中，行进的透镜堆叠可形成用于透镜图案化光束360的空腔的至少一部分，使得一旦透镜图案化光束360进入空腔，其就可被限于所述空腔内。光导材料层330的阻抗可在从透镜图案化光束360吸收光子后归因于例如由从透镜图案化光束360吸收的光子产生的额外自由移动的载流子而发生改变。
电极层310可包含透明传导膜(TCF)，其为导电的且对对象扫描光束370光学透明。所述TCF可包含例如如液晶显示器、OLED、触摸屏，和光伏打装置中所使用的氧化铟锡(ITO)膜。其它TCF，例如其它透明传导性氧化物(TCO)、传导性聚合物、金属格栅、碳纳米管(CNT)、石墨烯、纳米线网格，和超薄金属膜可用于电极层310。例如，可使用例如掺杂氟的氧化锡(FTO)或掺杂氧化锌的TCO。作为另一实例，使用碳纳米管网络和石墨烯显影的有机膜可被制造成对红外光以及例如聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)和其衍生物等聚合物的网络高度透明。
EO材料层320可包含“z”方向上的折射率可响应于EO材料层320内所施加的电场的变化而改变的EO材料。当如图4中所示在电极层310与光导材料层330之间施加电压信号V时，如果施加电压信号V为交流电(AC)信号，那么施加电压信号V可在施加电压信号V的频率下跨越EO材料层320和光导材料层330与其相应阻抗的量值成比例地降低。EO材料层320内所产生的电场可由跨越EO材料层320的压降除以EO材料层320的厚度而确定。当光导材料层330的阻抗比EO材料层320的阻抗高得多时，大部分施加电压信号在光导材料内将降低，且因此EO材料层320内的电场可较小。当光导材料层330的阻抗比EO材料层320的阻抗低得多时，大部分施加电压信号可跨越EO材料层320降低，且因此，EO材料层320内的电场可大得多，例如大致等于施加电压信号V。
因此，当透镜图案化光束或均一图案化光束不照射可重新配置的装置305时，光导材料层330的阻抗可沿着“x”方向跨越不同区为均一的。因而，在“z”方向上的电压降和EO材料层320内产生的电场也可沿着“x”方向跨越不同区为均一的。因此，EO材料层320的折射率可沿着“x”方向为均一的，且由于EO材料层320的厚度沿着“x”方向也是均一的，因此不形成透镜。
图5A说明根据本公开的一些方面的可重新配置的装置305中的实例自对准准直透镜的形成。如图5A中所示，透镜图案化光束360”可被引导到可重新配置的装置305的例如区A2处，且对象扫描光束370”可被引导到可重新配置的装置305的区A3处，区A3在区A2的中心处。区A1可能并不由透镜图案化光束360”照射。
光导材料层330的阻抗可根据透镜图案化光束360”的强度分布在空间上由透镜图案化光束360”调制。光导材料层330的区A1可具有阻抗R1。透镜图案化光束入射的光导材料层330的区A2的阻抗可依据透镜图案化光束360”的强度模式而减小，归因于自由电荷载流子在光导材料层330中的光导材料从透镜图案化光束360”吸收光子时的形成。例如，如果透镜图案化光束360”的强度在其光束点中具有高斯分布，那么区A2的中心的阻抗R3可小于区A2的外围区域的阻抗R2。例如，相较于EO材料层320的阻抗REO，未经照射区A1中的R1可比REO高得多(例如，至少高10倍)，R2可以大致等于REO，且R3可比REO低得多。在各种实施例中，透镜图案化光束360”的光点可具有对应于准直透镜或待形成的任何其它光学组件的所要相位(即，波前)分布的光强度分布，且区A2的阻抗分布可相对于透镜图案化光束的光强度分布和/或待形成的光学组件的所要相位分布成反比。透镜图案化光束360”的确切光强度分布可基于例如待形成的光学组件的所要相位分布、EO材料的EO系数，和/或光导材料的光传导性而确定。
图5B说明根据本公开的一些方面的具有对应于折射透镜的强度分布的实例照射图案510。如图5B中所示，照射图案510的光强度从照射图案510的中心到边缘逐渐减小。照射图案510的确切强度分布可基于例如折射透镜的所要焦距和/或折射透镜的所要孔径而确定，这可用于确定折射透镜的相位分布。例如，照射图案510的强度改变的梯度可基于透镜的所要焦距而确定。
具有通过照射图案510说明的光强度分布的透镜图案化光束可引起光导材料层330的阻抗分布的改变。由于根据透镜图案化光束的光强度分布对光导材料层330的阻抗分布的空间调制，EO材料层320的不同区域中EO材料层320内的压降相应地改变。例如，在光导材料层330的阻抗R1比REO高得多的区A1中，EO材料层320中的压降接近于零。在阻抗R2大致等于REO的区A2中，EO材料层320中的压降大致为施加电压信号V的一半。在阻抗R3比REO低得多的区A3中，EO材料层320中的压降大致等于施加电压信号V。EO材料层320的不同区域中压降的不同改变可引起电场的不同改变。因而，也根据透镜图案化光束360”的强度分布在空间上调制EO材料层320内的电场。对EO材料层320内的电场的空间调制可归因于EO材料的EO特性引起EO材料层320的不同区中折射率的不同改变，且因此在空间上调制EO材料层320中的折射率。例如，在EO材料层320中的压降增大到最大值V的区A3中，电场可增大到最强水平，且折射率也可增大到最高值。EO材料层320内的电场和EO材料层320的折射率可在径向向外方向上从区A3朝向区A1逐渐减小，即在空间上经调制。因而，EO材料层320的不同区中的光学长度(物理长度乘以折射率)可类似于透镜的光学长度(或相位)分布以在透镜图案化光束360”落于可重新配置的装置305上的位置处形成准直透镜。
图5C说明根据本公开的一些方面的具有对应于菲涅耳透镜的强度分布的实例照射图案520。由照射图案520形成的菲涅耳透镜可在折射率改变小于用于形成上文关于图5A和5B所描述的折射透镜的折射率改变的情况下实现上文关于图5A和5B所描述的折射透镜的功能，且因此可使用具有较低EO系数、较薄EO材料层，和/或施加到堆叠的较低电压信号的EO材料。
所属领域的技术人员将了解，即使图3到5的横截面图将可重新配置的装置305说明为在“x”方向上延伸，但可重新配置的装置305和透镜图案化光束360、360'和360”可在“x”和“y”方向上延伸。此外，即使展示透镜图案化光束360、360'或360”和对象扫描光束370、370'或370”由同一光束导引元件340导引，透镜图案化光束和对象扫描光束也可由彼此同步或通过共用控制元件进行协调的两个光束导引元件导引。另外，即使透镜图案化光束与对象扫描光束经展示在任何给定时间同轴对准，透镜图案化光束与对象扫描光束也可分隔开一定角度(取决于光导材料和EO材料的响应时间)，透镜图案化光束行进于对象扫描光束前面以补偿材料的响应时间延迟。并且，图3到5中的可重新配置的装置305可在“z”方向上翻转使得透镜图案化光束和对象扫描光束可首先到达电极层310，只要EO材料层320和电极层310对于透镜图案化光束大体上为透明的。
图3到5说明实例自对准准直系统的简化结构。在各种实施方案中，自对准准直系统可包含额外或替代结构元件。此外，在各种实施例中，除如上文所论述的居中凸球镜之外的行进的自对准光学组件可在使用具有不同强度分布的图案化光束时形成。例如，在一些实施方案中，可使用相较于图案化光束的中心中的光强度在图案化光束的边缘上具有较高光强度的图案化光束形成凹透镜。在一些实施方案中，可形成非球面透镜。在一些实施方案中，可形成偏心的透镜。在一些实施方案中，可形成除透镜之外的行进的自对准光学组件。
图5D说明根据本公开的一些方面的具有对应于光栅的强度分布的实例照射图案530。所述光栅可包含例如具有所要周期和/或工作循环的正方形、正弦、三角形或锯齿形光栅。
图5E说明根据本公开的一些方面的具有对应于全息图的强度分布的实例照射图案540。例如，照射图案540的强度分布可对应于全息光学元件、可校正激光束的波前以产生无绕射光束。在一些实施方案中，照射图案540的强度分布可对应于全息光学元件，其可用作分光器或扇出组件以产生以一维阵列或二维矩阵或任何其它所要图案布置的多个光束，使得远场中的多个点可使用单个激光源并行地扫描。在各种实施方案中，照射图案540的强度分布可使用掩模产生，所述掩模使用计算机产生的全息(CGH)技术设计。应注意，如图5E所示，在各种实施例中，图案化光束的光束点或照射图案可具有形状不同于圆形的孔径，例如正方形、矩形、椭圆形或任何其它形状。
相关领域的技术人员将了解，所公开的说明性行进自对准光学组件不希望是可使用本文所公开的技术形成的所有可能组件的穷尽性的识别。实际上，已经以非限制性方式识别说明性组件以促进本公开的一或多个方面的说明。例如，在一些实施例中，本文所公开的技术可用于光学变换或光学信息/图像处理，而不是光束扫描。
图6A说明根据本公开的一些方面的实例自对准准直系统600。在图6A中，所述自对准准直系统包含用于产生对象扫描光束612，例如图3到5中的对象扫描光束370、370'和370”的对象扫描光源610。自对准准直系统600还可包含透镜图案化光源620和光束强度调制器，例如光束强度图案化掩模630，以用于产生透镜图案化光束632，例如图3到5中的透镜图案化光束360、360'和360”。对象扫描光源610和透镜图案化光源620可发射不同波长下的激光束。在一些实施例中，对象扫描光源610和透镜图案化光源620两者可产生脉冲激光束。在一些其它实施例中，透镜图案化光源620可产生连续波(CW)激光束。光束强度图案化掩模630可包含光强度滤波器或光强度调制器以产生在光束点上具有所要强度分布的透镜图案化光束。光强度滤波器或光强度调制器可具有对应于透镜的相位分布的光强度调制功能。透镜图案化光束632可被引导到光束组合器640，其可组合透镜图案化光束632与对象扫描光束612。光束组合器640可包含光束引导装置642，例如镜面，以用于引导对象扫描光束612朝向大型光束组合器644，例如偏振光束组合器、棱镜、衍射光栅、双色镜或体布拉格光栅。经组合透镜图案化光束632与对象扫描光束612可由致动器650导引且被引导到可重新配置的装置660，例如图3到5的可重新配置的装置305。
图6B说明根据本公开的一些方面的另一实例自对准准直系统670。图6B中自对准准直系统670的一些组件可类似于图6A中自对准准直系统600中的对应组件。例如，自对准准直系统670可包含类似于图6A的对象扫描光源610的对象扫描光源672，和类似于图6A的透镜图案化光源620的透镜图案化光源680。来自透镜图案化光源680的透镜图案化光束可由光束强度调制器滤波或调制，光束强度调制器例如光束强度图案化掩模682，其可类似于图6A的光束强度图案化掩模630。在图6B中，由光束强度图案化掩模682滤波的透镜图案化光束684和来自对象扫描光源672的对象扫描光束674可耦合到光纤，且光纤束组合器690可用于组合透镜图案化光束684与对象扫描光束674且通过致动器692导引组合光束，所述致动器致动谐振光纤以根据所要扫描模式将组合光束引导到可重新配置的装置694上的不同位置。
III.实例自对准行进准直透镜
图3到5说明实例可重新配置的装置的简化结构。然而，在各种实施方案中，可重新配置的装置可具有不同层叠和/或可包含额外或替代层。
图7说明根据本公开的一些方面的用于形成自对准准直透镜的实例可重新配置的装置700。可重新配置的装置700可包含形成于衬底710上的电极层720以用于将电压信号施加到可重新配置的装置700。例如，衬底710可包含聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜薄片且电极层720可包含透明传导膜，例如ITO。可重新配置的装置700可包含EO材料层730，其可类似于上文所描述的EO材料层320；和光导材料层740，其可类似于上文关于图3到5所描述的光导材料层330。在一些实施例中，光导材料层740还可用作第二电极以用于将电压信号施加到可重新配置的装置700。在一些实施例中，可重新配置的装置700可进一步包含形成于第二衬底760上的第二电极层750，如上文相对于电极层720和衬底710所描述。第二电极层750可具有低阻抗以在光导材料层740的底表面上的不同区域中维持大体上相等电势。电极层720和750(或光导材料层740)可耦合到电压源770以用于将电压信号施加到可重新配置的装置700。
图8说明根据本公开的一些方面的自对准准直系统800中的实例可重新配置的装置805。类似于图3到5的可重新配置的装置305，可重新配置的装置805可包含电极层810、EO材料层820，和光导材料层830。可重新配置的装置805可包含上面可形成有电极层810的衬底层840。衬底层840可包含曲线形玻璃衬底或柔性塑料衬底，例如聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、透明传导性聚酯或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜。衬底层840可具有球形表面使得当光束导引元件860扫描透镜图案化光束870和对象扫描光束880时，所形成自对准准直透镜与光束导引元件860的枢转点(例如，如图2A中所示的谐振扫描光纤的静止节点)之间可维持恒定距离。在一些实施例中，衬底层840可具有被设计成校正系统的像差的非球形曲率。电压源850可耦合到电极层810和光导材料层830。在一些实施例中，如在图7中，高传导性第二电极层可形成于光导材料层830上或附接到光导材料层830以维持光导材料层830的底表面上的相等电势。
图9说明根据本公开的一些方面的自对准准直系统900中的实例可重新配置的装置905。类似于图3到5的可重新配置的装置305，可重新配置的装置905包含电极层910、EO材料层920，和光导材料层930。在可重新配置的装置905中，光导材料层930可定位于电极层910与EO材料层920之间，只要EO材料层920对于透镜图案化光束960大体上透明。电压源950可耦合到电极层910和EO材料层920。在一些实施例中，电极层910、EO材料层920，和光导材料层930的折射率可被配置成使得透镜图案化光束960可由电极层910和EO材料层920限于光导材料层930内。在一些实施例中，如在图7中，第二电极层可附接到EO材料层920且耦合到电压源950。光束导引元件940可用于朝向可重新配置的装置905导引透镜图案化光束960和对象扫描光束970以形成用于准直对象扫描光束970的自对准准直透镜。
图10说明根据本公开的一些方面的自对准准直系统1000中的实例可重新配置的装置1005。在图10中，可重新配置的装置1005可具有类似于用于液晶显示器(LCD)的面内切换的结构，其中所施加电场正交于光束传播方向，而不是与如以上图3到5和8到9中所示的光束传播方向在相同的方向上。可重新配置的装置1005可包含呈堆叠方式布置的EO材料层1020和光导材料层1030。电极1010和电极1015可形成于EO材料层1020或光导材料层1030的一侧上的电极层上，但在所述电极层上的相对区中，如图10中所示。当通过电压源1050将电压信号V施加于电极1010与电极1015之间时，大体上水平的电场可如图10中所示形成于EO材料层1020内。光束导引元件1040可朝向可重新配置的装置1005引导透镜图案化光束1060和对象扫描光束1070。透镜图案化光束1060可改变光导材料层1030的阻抗且因此改变EO材料层1020内的压降、电场和折射率以如上文所描述在EO材料层1020中形成所要光学组件。应注意，在可重新配置的装置1005的一些实施例中，对象扫描光束1070可不通过电极1010或电极1015，且因此电极1010和电极1015可使用不对对象扫描光束1070透明的传导材料。还应注意，图10并未按比例绘制，在各种实施例中，可视需要调整图10中组件的尺寸和相对位置。此外，应理解，尽管说明了光导材料层1030安置于电极层与EO材料层1020之间的实施例，但光导材料层1030还可安置于EO材料层1020的与具有电极1010和1015的经图案化电极层相对的一侧上。
IV.光导材料
在各种实施例中，可使用各种光导材料。一般来说，可使用对对象扫描光束透明但可吸收透镜图案化光束且根据透镜图案化光束的强度改变传导性的任何光导材料。
在一个实例中，可使用氮化镓(GaN)材料或具有对应于小于例如500nm波长的带隙的任何材料。例如，GaN材料可具有3.39eV的带隙，对应于约365nm的波长。透镜图案化光束可为具有短于365nm的波长的紫色或紫外光束。对象扫描光束可为可见光束(例如，550nm(绿色)或650nm(红色))、近红外光束(例如，850nm、940nm等等)，或具有甚至更长波长的光束。
在另一实例中，可使用具有约1.12eV的带隙(对应于约1100nm的波长)的硅材料。所述硅材料可包含未经掺杂的氢化非晶硅层(a-Si:H)和高度掺杂的n型非晶硅层(n+a-Si:H)。所述透镜图案化光束可以是例如可见或近红外光束，且对象扫描光束的波长可以是例如用于通讯的典型波长(例如，约1300nm或约1550nm)。
在又一实例中，可使用酞菁材料。所述酞菁材料可为氧化钛酞菁薄膜。所述透镜图案化光束可以是例如红色或近红外光束，例如在约550到850nm范围内，且对象扫描光束的波长可以是例如近红外的，但在较长波长下(例如，约940nm)。
在一些实施方案中，可使用在曝光于照射时光导性降低的负性光导材料。负性光导材料可包含例如三硫化钼、石墨烯，和金属纳米粒子。
V.EO材料
能够引发显著折射率改变(例如，高于0.0001)的任何配置(包含具有给定折射率和给定EO系数的EO材料、EO材料层厚度，和施加电压)可用作EO材料层以用于可重新配置的装置。应理解，对于在给定EO系数下呈现波克尔斯效应或克尔效应的给定EO材料，可调整EO材料层厚度和施加电压以引发所需折射率改变。然而，在给定一些实际考虑因素的情况下，具有允许装置具有10到100微米之间的EO材料层厚度和小于500伏或小于100伏的施加电压的EO系数的EO材料可优于其它EO材料为有利的。所述折射率改变可沿着平行于施加电场或正交于施加电场的轴线，如上文所描述。在任何状况下，所述折射率改变将沿着对象扫描光束的传播方向。
各种EO聚合物和EO晶体可在例如图3到5A的EO材料层320和图7到10的对应EO材料层中用作EO材料。例如，可使用如Liu等人所公开的具有约1190pm/V的EO系数(γ33)和约1.621的折射率的基于溶胶-凝胶的哦EO材料。参见例如Liu、Jialei等人的“聚合物EO调制器的最新进展(Recent advances in polymer EO modulators)”，皇家化学学会进展期刊(Rsc Advances)5.21(2015)：15784到15794。在此类基于溶胶-凝胶的实施方案中，对于厚度为100微米且施加电压为350伏的EO材料层，折射率的改变Δn可由以下给定：
Figure BDA0002013648730000191
其中r为EO材料的EO系数、E为EO材料层内的电场，且n为EO材料的折射率。如果对象扫描光束的波长为近红外或可见光波长，那么此折射率改变可在传播通过100微米EO材料层之后引起多于一个波长的相移，其可足够大以更改对象扫描光束的波前以用于准直。
如上文相对于图10所描述，有可能类似于用于LCD的面内切换图案化电极，其中施加电场和晶体水平对准(正交于光束传播方向)而不是竖直对准。例如，一些晶体材料，例如BaTiO3可具有较大γ51EO系数(例如，1650pm/V)，其并非EO张量的对角线分量；且可在如图10中所示的可重新配置的装置中用作EO材料。参见例如Christopher C.Davis的“激光器和EO：原理和工程技术(Lasers and EOs:Fundamentals and Engineering)”，剑桥大学出版社，ISBN 978-0-521-48403-9(1996年5月2日)。
在各种实施例中，可使用具有正或负EO系数的EO材料，且可基于所使用的EO材料的EO系数相应地调制透镜图案化光束的光强度。
VI.实例方法
图11A为说明根据本公开的一些方面的用于动态地形成自对准准直透镜的实例方法的流程图1100。在框1110处，可通过例如图6A的透镜图案化光源620产生用于透镜图案化的第一波长下的第一光束。所述第一光束可包含脉冲激光束或连续波激光束。所述第一波长可以是短于光导材料的阈值波长的任何波长。
任选地，在框1120处，可通过例如图6A的光束强度图案化掩模630调制第一光束的光束点上的光强度。光束点上的光强度可对应于所需光学组件，例如透镜的相位分布。在一些实施例中，由透镜图案化光源产生的第一光束可为高斯光束，其光束强度分布可与所需光学组件(例如，透镜)的相位分布大致匹配。在此类状况下，可省略框1120处的操作。
在框1130处，可通过光束导引元件，例如光束导引元件340，致动器650，或光束导引元件860、940或1040将第一光束引导朝向光导材料层。所述光导材料层可对第一波长下的光敏感且可吸收传播通过光导材料层的第一光束，在本公开中如上文所描述。所述第一光束可根据如上文相对于图5A所描述的第一光束的照射图案(即，光束点的光强度)引起光导材料层的阻抗的改变。例如，可根据照射图案在空间上调制光导材料层的阻抗，所述照射图案具有对应于透镜、菲涅耳透镜、光栅、全息图等等的强度分布，如图5B到5E中所示。
在框1140处，可通过电压源，例如电压源350、770、850、950或1050跨越光导材料层和EO材料层施加电压信号。所述电压信号可在EO材料层内产生电场。电场的强度可为EO材料层的厚度和EO材料层内的压降的函数，其中EO材料层内的压降取决于施加电压信号和光导材料层的阻抗的量值与EO材料层(即，分压器)的阻抗的量值之间的比率。所述EO材料层能够在存在电场的情况下引起折射率的局部改变。如上文相对于框1130所描述的根据第一光束的照射图案的光导材料层的阻抗的改变可根据第一光束的照射图案在空间上调制压降且因此调制EO材料层中的电场，这又可引起EO材料层的折射率的改变以形成所需光学组件，例如准直透镜。例如，如上文相对于图5A和5B所描述，可根据图5B中展示的照射图案在空间上调制EO材料层320内的电场和EO材料层320的折射率，使得电场和折射率可在径向向外方向上从区A3朝向区A1逐渐减小。
在框1150处，可通过本公开中如上文所描述的光束导引元件朝向光导材料层将第二波长下的第二光束引导于第一光束入射于光导材料层上且形成有所需光学组件的位置处。所述光学组件可接着如所设计处理(例如，准直)第二光束。光导材料层和EO材料层可对第二光束透明使得第二光束可传播通过光导材料层和EO材料层，且朝向目标对象发射。
图11B为说明根据本公开的一些方面的用于动态地形成自对准准直透镜的实例方法的流程图1160。在框1162处，可通过例如图6A的透镜图案化光源620产生用于透镜图案化的第一波长下的第一光束。所述第一光束可包含脉冲激光束或连续波激光束。所述第一波长可以是短于光导材料的阈值波长的任何波长。
在框1164处，可通过例如图6A的光束强度图案化掩模630调制第一光束的照射图案(即，光束点上的光强度)。光束点上的光强度可对应于所需光学组件，例如透镜的相位分布。在一些实施例中，由透镜图案化光源产生的第一光束可为高斯光束，其光束强度分布可与所需光学组件(例如，透镜)的相位分布大致匹配。在此类状况下，可省略框1164处的操作。
在框1166处，可通过例如图6A的对象扫描光源610产生第二波长下的第二光束。所述第二光束可包含脉冲激光束或连续波激光束。所述第二波长可长于所述第一波长和光导材料的所述阈值波长。所述第二光束可在低损耗，例如小于10％、5％、2％、1％或更低的情况下通过自对准准直透镜的光导材料层、透明电极层，和EO材料层。
在框1168处，所述第一光束与所述第二光束可由光束组合器组合，例如如上文所描述的图6A的光束组合器640或图6B的光纤束组合器640'，以产生组合光束。
在框1170处，包含第一光束和第二光束的组合光束可根据所需扫描模式由光束导引元件，例如光束导引元件340，致动器650，或光束导引元件860、940或1040朝向光导材料层引导于不同位置处。光导材料层可对第一波长下的光敏感且吸收传播通过光导材料层的第一光束，本公开中如上文所描述。所述第一光束可根据第一光束的光束点上的光强度在空间上调制光导材料层的阻抗，如上文相对于图5A到5E所描述。
在框1172处，可通过电压源，例如电压源350、770、850、950或1050跨越光导材料层和EO材料层施加电压信号。所述电压信号可在EO材料层内产生电场。电场的强度可为EO材料层的厚度和EO材料层内的压降的函数，其中EO材料层内的压降取决于施加电压信号和光导材料层的阻抗的量值与EO材料层(即，分压器)的阻抗的量值之间的比率。所述EO材料层能够在存在电场的情况下引起折射率的局部改变。如上文在框1170中所描述的根据第一光束的光束点的光强度的光导材料层的阻抗的空间调制可根据第一光束的光束点的光强度引起压降和因此EO材料层中的电场的空间调制，这又可引发EO材料层的折射率的局部改变以形成所需光学组件，例如准直透镜。所述光学组件可接着如所设计处理所述第二光束。例如，由本文所公开的技术形成的准直透镜可准直第二光束且将第二光束朝向目标对象发射。
应注意，即使图11A和11B将所述操作描述为顺序过程，所述操作中的一些也可并行地或同时执行。此外，可以重新布置所述操作的次序。操作可能具有图中未包含的额外步骤。一些操作可为任选的，且因此在各种实施例中可省略。一个框中描述的一些操作可以与另一个框中描述的操作一起执行。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11C为说明根据本公开的一些方面的用于产生自对准光学组件，例如准直透镜的实例方法的流程图1180。在框1182处，可形成包含光导材料层、电光材料层，和电极层的行进的透镜堆叠。在一些实施例中，行进的透镜堆叠可通过形成光导材料层(例如，在平坦或弯曲衬底上)、在光导材料层上形成电光材料层，且接着在电光材料层的与光导材料层相对的一侧上形成电极层而形成。在一些实施例中，可首先形成电光材料层，光导材料层可形成于电光材料层上，且电极层可形成于电光材料层的与光导材料层相对的一侧上。在一些实施例中，行进的透镜堆叠可通过形成光导材料层、在光导材料层上形成电光材料层，且接着在光导材料层的与电光材料层相对的一侧上形成电极层而形成。在一些实施例中，行进的透镜堆叠可通过形成电光材料层(例如，在弯曲或平坦衬底上)、在电光材料层上形成光导材料层，且接着在光导材料层上形成电极层而形成。
在框1184处，能够产生第一波长下的第一光束(透镜图案化光束)的第一光源可相对于光导材料层安置以使得第一光源能够朝向光导材料层引导第一光束。可如图3、4、6A、6B和8到10中所示安置第一光源。所述第一光源可为具有光导材料层对其敏感的任何合适波长的激光器。
在框1186处，电压源可连接到行进的透镜堆叠以跨越光导材料层和电光材料层施加电压信号。如图3、4、5和7到10中所示，在各种实施方案中，电压信号可连接到电极层和光导材料层、连接到电极层和电光材料层、连接到电光材料层和光导材料层的相对侧上的两个电极层，或连接到电光材料层和/或光导材料层的同一侧上的经图案化电极层。因而，根据第一光束的光束点的光强度的光导材料层的阻抗的改变可调制电光材料层内的电场，因此引起由经调制电场引发的电光材料层的折射率的局部改变以在电光材料层中形成自对准光学组件(例如，准直透镜)。
任选地，在框1188处，能够产生第二波长下的第二光束(对象扫描光束)的第二光源可如例如图3、4、6A、6B和8到10中所示安置。所述第二光源可相对于光导材料层定向以使得第二光源能够朝向光导材料层将第二光束引导于第一光束入射于光导材料层上的位置处。光导材料层和电光材料层可对第二光束透明。在一些实施例中，第一光源和第二光源可为相同光源，例如双波长或双频激光器，例如基于双折射率的固态激光器或光纤双波长或双频激光器。
任选地，在框1190处，光束强度调制器，例如光束强度图案化掩模可安置于第一光源与行进的透镜堆叠之间，如例如图6A和6B中所示。光束强度图案化掩模可用于调制第一光束以产生所需照射图案，例如具有对应于凸透镜、凹透镜、菲涅耳透镜、光栅、全息图等等的强度分布的照射图案，如上文相对于图5B到5E所描述。
任选地，在框1192处，光束组合器可安置于第一光源与行进的透镜堆叠之间，如例如图6A和6B中所示。所述光束组合器可被配置成将第一光束和第二光束组合成包含具有不同波长的光的单个光束。在一些实施例中，所述光束组合器可为大型光束组合器，例如偏振光束组合器、棱镜、衍射光栅、双色镜或体布拉格光栅。在一些实施例中，所述光束组合器可为光纤束组合器。
任选地，在框1194处，光束导引元件可安置于第一光源与行进的透镜堆叠之间，例如光束组合器与行进的透镜堆叠中的光导材料层之间。所述光束导引元件可被配置成朝向光导材料层引导第一光束和/或第二光束。如上文所描述，所述光束导引元件可包含许多不同类型的激光束扫描元件中的任一者，例如多维机械台、检流计经控制镜面、由微型马达驱动的MEMS镜面、使用压电材料的压电变换器/转换器、电磁致动器、声学致动器，或谐振光纤致动器。
VII.实例计算系统
图12说明用于实施本文所描述的一些实例的实例计算系统1200的组件。例如，计算系统1200可用于控制图1的光束扫描仪110；图2A的激光器210和致动器220；图3到5的光束导引元件340；图6A或6B的致动器650或692，或光束导引元件860、940或1040。应注意，图12仅意图提供对各种组件的一般化说明，各种组件中的任一者或全部可在适当时利用。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1200被展示为包括可经由总线1205电耦合(或可在适当时以其它方式通信)的硬件元件。所述硬件元件可包含处理器1210、一或多个输入装置1215，和一或多个输出装置1220。输入装置1215可包含但不限于相机、触摸屏、触摸板、麦克风、键盘、鼠标、按钮、拨号盘、开关等等。输出装置1220可包含但不限于显示装置、打印机、LED、扬声器等等。
处理器1210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)，和/或其它处理结构或装置，其可被配置成执行本文中所描述的方法中的一或多个，例如确定激光脉冲的ToF。
计算系统1200还可包含有线通信子系统1230和无线通信子系统1233。有线通信子系统1230和无线通信子系统1233可包含但不限于调制解调器；网络接口(无线、有线、无线和有线两者，或其另一组合)；红外通信装置；无线通信装置，和/或芯片组(例如蓝牙TM装置、国际电气电子工程师协会(International Electrical and Electronics Engineers，IEEE)802.11装置(例如利用本文中所描述的IEEE 802.11标准中的一或多个的装置)、WiFi装置、WiMax装置、蜂窝式通信设施等等)，等等。网络接口的子组件可取决于计算系统1200的类型而变化。有线通信子系统1230和无线通信子系统1233可包含一或多个输入和/或输出通信接口，以准许数据与数据网络、无线接入点、其它计算机系统，和/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1233可包含单独收发器以与基站收发器台和其它无线装置与接入点通信，这可包含与不同数据网络和/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 802.16)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。本文中所描述的技术还可用于WWAN、WLAN和/或WPAN的任何组合。
图12的计算系统1200可包含总线1205上的时钟1250，其可产生信号以使总线1205上的各种组件同步。时钟1250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(或大体上同步)。
计算系统1200可进一步包含以下各项(和/或与以下各项通信)：一或多个非暂时性存储装置1225，其可包括但不限于本地和/或网络可接入存储装置，和/或可包含但不限于磁盘驱动器、驱动器阵列、光学存储装置、固态存储装置，例如随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)，其可为可编程的、可快闪更新的等等。这类存储装置可被配置成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。例如，存储装置1225可包含被配置成存储检测到的信号、校准结果，和激光束导引信号与透镜图案化光束和/或对象扫描光束的位置或扫描角度之间的预定或校准关系的数据库1227(或其它数据结构)，如本文中的实施例中所描述。
在多个实施例中，计算系统1200可进一步包括工作存储器1235，其可包含如上文所描述的RAM或ROM装置。展示为目前位于工作存储器1235内的软件元件可包含操作系统1240、装置驱动器、可执行库和/或其它代码，例如一或多个应用程序1245，其可包括由各种实施例提供的软件程序，和/或可经设计以实施方法和/或对由其它实施例提供的系统进行配置，如本文中所描述，例如关于图11A和11B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描述的一或多个程序可实施为可由计算机(和/或计算机内的处理器)执行的代码和/或指令。在一方面中，此类代码和/或指令可用以配置和/或调适通用计算机(或其它装置)以执行根据所描述的方法的一或多个操作。
一组这些指令和/或代码可存储在非暂时性计算机可读存储介质(例如，上文所描述的非暂时性存储装置1225)上。在一些状况下，存储介质可并入于例如计算机系统1200的计算机系统内。在其它实施例中，存储介质可与计算机系统分开(例如，可拆卸介质，例如快闪驱动器)，和/或提供于安装包中，使得存储介质可用以编程、配置和/或调适上面存储有指令/代码的通用计算机。这些指令可呈可由计算系统1200执行的可执行代码的形式，和/或可呈源和/或可安装代码的形式，所述源和/或可安装代码在编译和/或安装于计算系统1200上后(例如，使用各种大体上可用编译程序、安装程序、压缩/解压缩公用程序等中的任一者)，随后采用可执行代码的形式。
对于所属领域的技术人员来说将显而易见，可根据特定实施方案作出大量变化。举例来说，还可能使用定制硬件，且/或可能将特定元件实施于硬件、软件(包含便携式软件，例如小程序等)或两者中。另外，可采用到其它计算装置(例如网络输入/输出装置)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介质。如本文中所使用，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”是指参与提供使机器以特定方式操作的数据的任何存储介质。在上文提供的实施例中，各种机器可读介质可能参与将指令/代码提供到处理器和/或其它装置以供执行。另外或替代地，所述机器可读介质可能用于存储和/或携载此类指令/代码。在许多实施方案中，计算机可读介质为实体和/或有形存储介质。这类介质可呈许多形式，包含但不限于非易失性介质、易失性介质和发射介质。计算机可读介质的常见形式包含例如磁性和/或光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔洞图案的任何其它物理介质、RAM、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或盒带、如下文中所描述的载波或计算机可从其读取指令和/或代码的任何其它介质。
本文中所论述的方法、系统和装置是实例。各种实施例可在适当时省略、替换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。可以用类似方式组合实施例的不同方面和元件。本文所提供的图的各种组件可实施于硬件和/或软件中。并且，技术在演进，且因此，许多元件是并不将本公开的范围限于那些具体实例的实例。
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、元素、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。除非另外特定陈述，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，专用计算机或类似的专用电子计算装置能够操控或变换信号，所述信号通常表示为专用计算机或类似的专用电子计算装置的存储器、寄存器或其它信息存储装置、发射装置，或显示装置内的物理电子、电或磁性量。
所属领域的技术人员将了解，用以传达本文中所描述的消息的信息和信号可使用多种不同技术和技艺中的任一者来予以表示。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、符号和码片。
如本文中所使用，术语“和”、“或”和“一/或”可包含多种含义，这些含义也预期至少部分地取决于使用此类术语的上下文。通常，“或”如果用于关联列表(例如，A、B或C)，那么其意指A、B和C，在此处是在包含性意义上使用；以及A、B或C，在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、结构或特性的某种组合。然而，应注意，这仅仅是说明性实例，且所要求的主题并不限于本实例。此外，术语“中的至少一个”如果用以关联例如A、B或C的列表，那么可解释为意味着A、B和/或C的任何组合，例如A、B、C、AB、AC、BC、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”的提及意味着关于特征和/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和/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皆指同一特征、实例和/或限制。此外，所述特定特征、结构或特性可在一或多个实例和/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进行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。在这个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有关领域的一般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。在此算法一般被视为产生期望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操控。通常，尽管并非必须，但此类量可呈能够予以存储、传送、组合、比较或以其它方式操控的电信号或磁性信号的形式。主要出于常见用法的原因，已证实，有时将此类信号称为位、数据、值、元素、符号、字符、项、编号、数字等是方便的。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。除非另外特定陈述，否则如在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”等术语的论述指的是特定设备的动作或过程，特定设备例如专用计算机、专用计算设备或类似的专用电子计算装置。因此，在本说明书的上下文中，专用计算机或类似的专用电子计算装置能够操控或变换信号，所述信号通常表示为在专用计算机或类似的专用电子计算装置的存储器、寄存器或其它信息存储装置、发射装置或显示装置内的物理电子或磁性量。
在先前的具体实施方式中，已阐述众多特定细节以提供对所要求的主题的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将理解，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，未详细描述所属领域的一般技术人员将已知的方法或设备以免混淆所要求的主题。因此，希望所要求的主题不限于所公开的特定实例，而此类所要求的主题还可包含属于所附权利要求书和其等效物的范围内的所有方面。
对于涉及固件和/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。有形地体现指令的任何机器可读介质可用于实施本文所描述的方法。举例来说，软件代码可存储在存储器中，并且由处理器单元执行。存储器可实施于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，或上面存储有存储器的类型的介质。
如果在固件和/或软件中实施，那么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介质上。实例包含编码有数据结构的计算机可读介质和编码有计算机程序的计算机可读介质。计算机可读介质包含物理计算机存储介质。存储介质可以是可由计算机存取的任何可用介质。借助于实例而非限制，此类计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、压缩光盘只读存储器(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存取的任何其它介质；如本文中所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，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于计算机可读介质的范围内。
除了存储在计算机可读存储介质上之外，还可将指令和/或数据提供为通信设备中所包含的发射介质上的信号。例如，通信设备可包含具有指示指令和数据的信号的收发器。所述指令和数据被配置成使一或多个处理器实施权利要求书中概述的功能。即，通信设备包含具有指示用以执行所公开的功能的信息的信号的发射介质。在第一时间处，通信设备中所包含的发射介质可包含用以执行所公开功能的信息的第一部分，而在第二时间处，通信设备中所包含的发射介质可包含用以执行所公开功能的信息的第二部分。

Claims (30)

1.一种光学系统，其包括：
电极层，所述电极层对至少一个波长的光透明；
电光材料层，所述电光材料层在光的所述至少一个波长下透明；
光导材料层，所述光导材料层在光的所述至少一个波长下透明并且对具有第二波长的光敏感；以及
第一光源，所述第一光源配置成生成具有所述第二波长的第一光束，所述第一光束由强度分布来表征，其中所述强度分布是使用光束强度图案化掩模产生的，其中所述强度分布对应于折射透镜、菲涅耳透镜、光栅和全息图中的一者，并且
其中所述电极层、所述电光材料层，和所述光导材料层以堆叠方式布置，所述光导材料层被配置成响应于接收到所述第一光束而在空间上调制所述电光材料层内的电场且致使所述电光材料层基于由所述在空间上经调制的电场引发的折射率局部改变而形成用于所述至少一个波长的光的光学透镜，其中所述光学透镜的相位分布对应于具有所述第二波长的所述第一光束的所述强度分布。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中由具有所述第二波长的所述第一光束照射的所述光导材料层的阻抗是具有所述第二波长的所述第一光束的所述强度分布的函数。
3.根据权利要求2所述的光学系统，其中基于所述光导材料层的与具有所述第二波长的所述第一光束的所述强度分布相对应的阻抗改变而在空间上调制所述电光材料层中的所述电场。
4.根据权利要求2所述的光学系统，其中当不由具有所述第二波长的所述第一光束照射时，所述光导材料层的所述阻抗的量值是所述电光材料层的阻抗的量值的至少十倍。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述电极层、所述电光材料层，和所述光导材料层各自具有弯曲形状。
6.根据权利要求5所述的光学系统，其中所述弯曲形状包括球形表面的至少一部分。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其进一步包括发射在所述至少一个波长下的第二光束的第二光源，
其中所述第一光源和所述第二光源被配置成对准所述第一光束和所述第二光束以使得由所述第一光束引起的光学透镜准直所述第二光束。
8.根据权利要求7所述的光学系统，其中所述光导材料层吸收所述第一光束且响应于吸收所述第一光束而改变其传导性。
9.根据权利要求7所述的光学系统，其进一步包括被配置成组合所述第一光束与所述第二光束的光束组合器。
10.根据权利要求9所述的光学系统，其中所述光束组合器包括光纤束组合器。
11.根据权利要求7所述的光学系统，其进一步包括扫描元件，所述扫描元件被配置成扫描所对准的第一光束和第二光束以用所述第二光束来移动所述堆叠中的所述光学透镜并且在所述扫描期间由所述光学透镜来准直所述第二光束。
12.根据权利要求11所述的光学系统，其中所述扫描元件包括：
用于导引所述第一光束的第一扫描元件；以及
用于导引所述第二光束的第二扫描元件，
其中所述第一扫描元件与所述第二扫描元件同步。
13.根据权利要求1所述的光学系统，其进一步包括被配置成在空间上调制具有所述第二波长的所述第一光束的所述强度分布的掩模。
14.根据权利要求13所述的光学系统，其中所述掩模包括与所述光学透镜的所述相位分布相对应的光强度调制功能。
15.根据权利要求7所述的光学系统，其中所述第二光束包括一系列脉冲，且所述第一光束包括连续波光束或一系列脉冲。
16.根据权利要求1所述的光学系统，其进一步包括被配置成在所述电极层与所述电光材料层或所述光导材料层中的至少一者之间施加电压信号的电压源。
17.根据权利要求16所述的光学系统，其中在所述电极层与所述电光材料层或所述光导材料层中的至少一者之间施加所述电压信号以产生所述电场，所述电场大体上平行或正交于所述电光材料层。
18.一种用于在光束扫描系统中产生自对准光学透镜的方法，所述方法包括：
形成行进的透镜堆叠，其中形成所述行进的透镜堆叠包括：
形成光导材料层；
形成电光材料层；以及
在所述电光材料层的与所述光导材料层相对的一侧上形成电极层；
安置配置成产生第一波长下的第一光束的第一光源，所述第一光源相对于所述光导材料层定向以使得所述第一光源能够引导所述第一光束朝向所述光导材料层，所述第一光束由强度分布来表征，其中所述强度分布是使用光束强度图案化掩模产生的，其中所述强度分布对应于折射透镜、菲涅耳透镜、光栅和全息图中的一者；以及
将电压源连接到所述电极层和所述光导材料层，所述电压源被配置成跨越所述光导材料层和所述电光材料层施加电压信号以在所述电光材料层内产生电场，
其中所述光导材料层对所述第一光束敏感；并且
其中所述第一光束的所述强度分布对应于所述光学透镜的相位分布以使得引导至所述光导材料层的所述第一光束致使所述光学透镜被形成在所述行进的透镜堆叠中。
19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：
安置能够产生第二波长下的第二光束的第二光源，所述第二光源相对于所述光导材料层定向以使得所述第二光源能够朝向所述光导材料层将所述第二光束引导于所述第一光束入射于所述光导材料层上的位置处以使得所述第二光束由所述行进的透镜堆叠中的所述光学透镜准直，所述光导材料层和所述电光材料层对所述第二光束透明。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述光导材料层的阻抗是所述光导材料层上的所述第一光束的所述强度分布的函数。
21.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：
将光束强度调制器安置于所述第一光源与所述行进的透镜堆叠之间，所述光束强度调制器被配置成根据所述光学透镜的所述相位分布调制所述第一光束的所述强度分布。
22.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：
将光束组合器安置于所述第一光源与所述行进的透镜堆叠之间，所述光束组合器被配置成对准和组合所述第一光束与第二波长下的第二光束，所述光导材料层和所述电光材料层对所述第二光束透明；以及
将光束导引元件安置于所述光束组合器与所述行进的透镜堆叠之间，所述光束导引元件被配置成扫描所述光导材料层上的所对准的第一光束和第二光束以用所述第二光束来移动所述行进的透镜堆叠中的所述光学透镜并且在所述扫描期间由所述光学透镜来准直所述第二光束。
23.一种光学设备，其包括：
用于产生第一波长下的第一光束的装置，其中所述第一光束由与光学透镜的相位分布相对应的强度分布来表征，其中所述强度分布是使用光束强度图案化掩模产生的，其中所述强度分布对应于折射透镜、菲涅耳透镜、光栅和全息图中的一者；
用于朝向光导材料层引导所述第一光束的装置，所述第一光束根据所述第一光束的所述强度分布致使所述光导材料层的阻抗发生改变；以及
用于跨越所述光导材料层和电光材料层施加电压信号以在所述电光材料层内产生电场的装置，
其中所述光导材料层的所述阻抗的根据所述第一光束的所述强度分布的所述改变调制所述电光材料层内的所述电场，从而引起由经调制电场引发的所述电光材料层的折射率局部改变以在所述电光材料层中形成所述光学透镜。
24.根据权利要求23所述的光学设备，其进一步包括：
用于朝向所述光导材料层将第二波长下的第二光束引导于所述第一光束入射于所述光导材料层上的位置处以使得所述第一光束和所述第二光束被对准并且所述第二光束由所述光学透镜来准直的装置，所述光导材料层和所述电光材料层对所述第二光束透明。
25.根据权利要求24所述的光学设备，其中用于引导所述第一光束的装置和用于引导所述第二光束的装置同步。
26.根据权利要求24所述的光学设备，其进一步包括：
用于组合所述第一光束与所述第二光束的装置；以及
用于扫描所述光导材料层上的所对准的第一光束和第二光束以用所述第二光束来移动所述电光材料层中的所述光学透镜并且在所述扫描期间由所述光学透镜来准直所述第二光束的装置。
27.根据权利要求23所述的光学设备，其进一步包括：
用于根据所述光学透镜的所述相位分布来调制所述第一光束的所述强度分布的装置。
28.一种非暂时性计算机可读存储介质，其包括存储于其上的机器可读指令，所述指令在由一或多个处理器执行时致使所述一或多个处理器：
产生第一波长下的第一光束，所述第一光束由与光学透镜的相位分布相对应的强度分布来表征，其中所述强度分布是使用光束强度图案化掩模产生的，其中所述强度分布对应于折射透镜、菲涅耳透镜、光栅和全息图中的一者；
朝向光导材料层引导所述第一光束，所述第一光束根据所述第一光束的所述强度分布致使所述光导材料层的阻抗发生改变；以及
跨越所述光导材料层和电光材料层施加电压信号以在所述电光材料层内产生电场，
其中所述光导材料层的所述阻抗的根据所述第一光束的所述强度分布的所述改变调制所述电光材料层内的所述电场，且引起由经调制电场引发的所述电光材料层的折射率局部改变以在所述电光材料层中形成所述光学透镜。
29.根据权利要求28所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令在由所述一或多个处理器执行时进一步致使所述一或多个处理器：
朝向所述光导材料层将第二波长下的第二光束引导于所述第一光束入射于所述光导材料层上的位置处以使得所述第一光束和所述第二光束被对准并且所述第二光束由所述光学透镜来准直，所述光导材料层和所述电光材料层对所述第二光束透明。
30.根据权利要求29所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令在由所述一或多个处理器执行时进一步致使所述一或多个处理器：
组合所述第一光束与所述第二光束；以及
使用光束导引元件扫描所述光导材料层上的所对准的第一光束和第二光束以用所述第二光束来移动所述电光材料层中的所述光学透镜并且在所述扫描期间由所述光学透镜来准直所述第二光束。
CN201780060924.2A 2016-10-18 2017-10-10 用于扫掠激光的行进的自对准准直透镜 Active CN109791279B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662409696P 2016-10-18 2016-10-18
US62/409,696 2016-10-18
US15/428,473 US10353210B2 (en) 2016-10-18 2017-02-09 Self-aligning travelling collimating lens for sweeping laser
US15/428,473 2017-02-09
PCT/US2017/055846 WO2018075291A2 (en) 2016-10-18 2017-10-10 Self-aligning travelling collimating lens for sweeping laser

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109791279A CN109791279A (zh) 2019-05-21
CN109791279B true CN109791279B (zh) 2022-03-11

Family

ID=61903815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780060924.2A Active CN109791279B (zh) 2016-10-18 2017-10-10 用于扫掠激光的行进的自对准准直透镜

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10353210B2 (zh)
EP (2) EP3529652A2 (zh)
CN (1) CN109791279B (zh)
WO (1) WO2018075291A2 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6756404B2 (ja) * 2017-06-09 2020-09-16 富士通株式会社 計測方法、計測システム及び計測プログラム
WO2020006011A1 (en) 2018-06-26 2020-01-02 Magic Leap, Inc. Hybrid optical fiber mems scanner
WO2020006008A1 (en) * 2018-06-26 2020-01-02 Magic Leap, Inc. Raster scanned projector with microelectromechanical system scanner
CN109346028B (zh) * 2018-11-14 2021-03-23 西安翔腾微电子科技有限公司 一种基于tlm的三角形光栅化扫描结构
US11119343B2 (en) 2019-05-20 2021-09-14 Facebook Technologies, Llc Optical waveguide beam splitter with polarization volume gratings for display
US11307347B2 (en) 2019-05-20 2022-04-19 Facebook Technologies, Llc Display illumination using a wedge waveguide
CN110289907A (zh) * 2019-07-10 2019-09-27 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于二维激光相控阵的激光通讯方法和系统
US11579425B1 (en) 2019-08-05 2023-02-14 Meta Platforms Technologies, Llc Narrow-band peripheral see-through pancake lens assembly and display device with same
US11586024B1 (en) 2019-08-05 2023-02-21 Meta Platforms Technologies, Llc Peripheral see-through pancake lens assembly and display device with same
US11391948B2 (en) 2019-09-10 2022-07-19 Facebook Technologies, Llc Display illumination using a grating
US11592608B2 (en) 2019-09-10 2023-02-28 Meta Platforms Technologies, Llc Switchable polarization retarder array for active zonal illumination of display
US11726336B2 (en) 2019-09-10 2023-08-15 Meta Platforms Technologies, Llc Active zonal display illumination using a chopped lightguide
US10989928B2 (en) 2019-09-17 2021-04-27 Facebook Technologies, Llc Thin see-through pancake lens assembly and display device including the same
US11360308B2 (en) 2020-01-22 2022-06-14 Facebook Technologies, Llc Optical assembly with holographic optics for folded optical path
DE102020206813A1 (de) 2020-05-29 2021-12-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung LiDAR-System
NO20210151A1 (en) * 2021-02-05 2022-08-08 Toerring Invest As High Speed Hybrid Scanning
WO2023091147A1 (en) * 2021-11-22 2023-05-25 Image Clone Llc Improved system and method for automated layout of buildings
US12044846B2 (en) * 2022-09-14 2024-07-23 Valve Corporation Position tracking systems and methods for head-mounted display systems

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3944332A (en) * 1974-07-17 1976-03-16 Xerox Corporation Optical sensitization and development of liquid crystalline devices
US4257701A (en) * 1974-09-11 1981-03-24 Canon Kabushiki Kaisha Image information recording apparatus
US4679910A (en) * 1985-03-20 1987-07-14 Hughes Aircraft Company Dual liquid-crystal cell-based visible-to-infrared dynamic image converter
CN101031837A (zh) * 2004-07-23 2007-09-05 通用电气医疗集团尼亚加拉有限公司 用于荧光共焦显微镜检查的方法和设备
CN103217850A (zh) * 2013-04-03 2013-07-24 东南大学 一种基于光电导材料的液晶透镜及阵列

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960013313B1 (ko) 1991-07-12 1996-10-02 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 겐큐쇼 전기광학 표시장치
US6924923B2 (en) 2003-07-11 2005-08-02 Boulder Nonlinear Systems, Inc. Nonmechanical wavelength-independent beam steerer
WO2005116719A2 (en) 2004-05-24 2005-12-08 Steridian Corporation Transmissive, optically addressed, photosensitive spatial light modulators and color display systems incorporating same
EP1989586B1 (en) 2006-03-02 2018-05-09 Compound Photonics Optically addressed spatial light modulator and method
JP2009175263A (ja) * 2008-01-22 2009-08-06 Fuji Xerox Co Ltd 光書き込み型画像形成装置、光書き込み型画像形成装置用制御装置
WO2009131925A2 (en) * 2008-04-24 2009-10-29 The Hong Kong University Of Science And Technology Low voltage liquid crystal lens with a variable focal length
JP2010014784A (ja) * 2008-07-01 2010-01-21 Fuji Xerox Co Ltd 光書込型表示装置、書込装置、及び光書き込み方法
US8736778B2 (en) 2009-07-15 2014-05-27 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Nothern Ireland Optically addressed light valve comprising two photoconducting layers placed on each side of an electro-optical modulator
US20140284451A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Lawrence Livermore National Security, Llc Reducing localized high electric fields in photoconductive wide bandgap semiconductors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3944332A (en) * 1974-07-17 1976-03-16 Xerox Corporation Optical sensitization and development of liquid crystalline devices
US4257701A (en) * 1974-09-11 1981-03-24 Canon Kabushiki Kaisha Image information recording apparatus
US4679910A (en) * 1985-03-20 1987-07-14 Hughes Aircraft Company Dual liquid-crystal cell-based visible-to-infrared dynamic image converter
CN101031837A (zh) * 2004-07-23 2007-09-05 通用电气医疗集团尼亚加拉有限公司 用于荧光共焦显微镜检查的方法和设备
CN103217850A (zh) * 2013-04-03 2013-07-24 东南大学 一种基于光电导材料的液晶透镜及阵列

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Optically controlled spherical liquid-crystal lens: theory and experiment";I.P. Gural’nik et al;《Quantum Electronics》;20131231;第33卷(第5期);第430-434页 *
I.P. Gural’nik et al."Optically controlled spherical liquid-crystal lens: theory and experiment".《Quantum Electronics》.2013,第33卷(第5期),第430-434页. *

Also Published As

Publication number Publication date
EP4462168A3 (en) 2025-02-19
US20180107007A1 (en) 2018-04-19
US10353210B2 (en) 2019-07-16
WO2018075291A3 (en) 2018-05-31
WO2018075291A2 (en) 2018-04-26
EP4462168A2 (en) 2024-11-13
EP3529652A2 (en) 2019-08-28
CN109791279A (zh) 2019-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109791279B (zh) 用于扫掠激光的行进的自对准准直透镜
CN108377344B (zh) 摄像系统
Smith et al. Single chip lidar with discrete beam steering by digital micromirror device
US11835840B2 (en) Optical scanning device that includes waveguides
JP6641031B2 (ja) 光ビーム位置検出のためのシステムおよび方法
JP6894851B2 (ja) マルチパラメータ検出のためのレーザセンサ
US10133144B2 (en) Optical scanning device including waveguide array
CN108351571B (zh) 光扫描设备、光接收设备及光检测系统
CN103543495B (zh) 一种图像采集和原位投影的光学装置
JP2004512549A (ja) 直接レーザイメージング装置
CN110431481B (zh) 光设备
US10677896B2 (en) Resolution enhancement for scanning LIDAR/LADAR
CN110537142A (zh) 光设备及光检测系统
CN112219161A (zh) 光器件以及光检测系统
Li et al. Towards an ultrafast 3D imaging scanning LiDAR system: a review
JP7088114B2 (ja) 光走査装置
Rodriguez et al. Fast laser beam steering into multiple diffraction orders with a single digital micromirror device for time-of-flight lidar
JP5950884B2 (ja) 光走査方法および光走査装置
JP2009145838A (ja) レーザビーム走査装置
RU2528109C1 (ru) Система импульсной лазерной локации
Cheng et al. Ultra-compact structured light projector with all-dielectric metalenses for 3D sensing
JP5340244B2 (ja) バイオ物質を検出するビームスキャニングシステム
JP2021135427A (ja) 光デバイス
Pediredla et al. Megahertz Light Steering Without Moving Parts
JP6812180B2 (ja) 光学装置を使用した光路長変更装置および偏向装置、眼科装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant