具体实施方式

示例实现方式的以下详细描述参考附图。在不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。

如上所述，激光雷达系统可以包括扫描仪，该扫描仪用于跨视场扫描光束，接收从视场反射的束，并将从视场反射的束提供给接收器以进行处理。然而，扫描仪可能由尺寸约束(例如，装配在光学子配件(sub-assembly)内、节省光学设计中的空间和/或类似(and/orthe like))，倾斜范围约束(例如，避免接触光学子配件内的其他组件、引导光束通过窗口和/或类似)、扫描频率约束和/或类似而被约束。

同样如上所述，另一激光雷达系统可包括串联级联的两个扫描仪，使得一个扫描仪可将光束扫描到另一扫描仪上，另一扫描仪可跨视场扫描光束。使用两个扫描仪，这样的激光雷达系统可以克服上述一些约束。然而，在这样的激光雷达系统中，一个扫描仪必须放置在远离另一个扫描仪的位置以留出间隙(clearance)(例如，以允许扫描仪倾斜)，并且其中一个扫描仪可能需要增加尺寸以适应光束的偏离(beam walk-off)。例如，如图1所示，扫描仪1的角度倾斜可能会产生激光束的角度偏移，该角度偏移会转换为扫描仪2上的空间偏移(例如，横向偏移)，因此扫描仪2可能需要比扫描仪1大，使得激光束仍被反射到扫描仪2上。然而，增加扫描仪的尺寸可能会增加扫描仪的成本并消耗光学设计、光学子配件和/或类似物中的空间。

在此描述的一些实现方式提供了光学装置，该光学装置可以包括位于第一扫描仪(例如，第一扫描组件)和第二扫描仪(例如，第二扫描组件)之间的透镜系统。在一些实现方式中，第一扫描仪可以接收光束并用光束扫描透镜系统，并且第二扫描仪可以接收来自透镜系统的光束并用光束扫描视场。在一些实现方式中，透镜系统具有第一焦点和第二焦点，其中第一焦点和第二焦点在透镜系统的相对侧，并且其中第一扫描仪位于第一焦点处，且第二扫描仪位于第二焦点处。在一些实现方式中，第一扫描仪和第二扫描仪可以具有相似的尺寸。以此方式，光学装置可以在光学设计、光学子配件和/或类似物方面节省成本和空间，否则这些成本和空间将通过增加扫描仪之一的尺寸(例如，以适应光束偏离和/或类似)而被消耗。

另外，当激光束从激光源通过光学系统到达扫描仪时，光学装置可以保持小的束尺寸。通过保持小的束尺寸，光学装置可以在光学设计、光学子配件和/或类似方面节省成本和空间，否则这些成本和空间将通过使用更大的束尺寸(这将要求光学系统更大)而被消耗。在一些实现方式中，为了实现比用小的束尺寸可以实现的更高的分辨率，光学装置可以包括位于视场和跨视场扫描束的扫描仪之间的扩束器(beam expander)，其中扩束器增加跨视场扫描的束的尺寸。

在一些实现方式中，包括位于第一扫描仪和第二扫描仪之间的透镜系统的光学装置可以在透镜系统中包括扩束器。例如，可以将扩束器放置在第一扫描仪和第二扫描仪之间，而不是将扩束器放置在视场和跨视场扫描束的扫描仪之间。通过使用扩束器作为透镜系统的一部分并用于增加跨视场扫描的束的尺寸，光学装置可以节省原本通过使用透镜系统和扩束器而消耗的成本。

图2是在此描述的包括两个扫描仪和透镜系统的示例光学装置200的示意图。如图2所示，光学装置200可以包括扫描仪1、扫描仪2和包括透镜1和透镜2的透镜系统。在一些实现方式中，并且如图2所示，扫描仪1可以接收光束并用光束扫描透镜1。在一些实现方式中，并且如图2所示，透镜1和透镜2可以将扫描仪1成像到扫描仪2上。例如，透镜1和透镜2可以接收和折射光束，使得即使扫描仪1倾斜并产生光束的角度偏移(例如，相对于光学装置的光轴)，扫描仪2也可以接收光束。换句话说，透镜1和透镜2可以接收和折射光束，以防止由扫描仪1的角度倾斜产生的角度偏移转换成扫描仪2上的空间偏移(例如，横向偏移)(例如，偏离)。通过防止由扫描仪1的角度倾斜产生的角度偏移转换为扫描仪2上的空间偏移，透镜系统可以消除增加扫描仪2的尺寸的需要，并且可以允许扫描仪1和扫描仪2具有相同的尺寸。以此方式，透镜系统可以在光学设计、光学子配件和/或类似方面节省成本和空间，否则这些成本和空间将通过增加扫描仪2的尺寸(例如，以适应光束的偏离和/或类似)而被消耗。

在一些实现方式中，透镜系统可以具有第一焦点和第二焦点，其中第一焦点和第二焦点在透镜系统的相对侧。在一些实现方式中，扫描仪1可以位于第一焦点处，且扫描仪2可以位于第二焦点处。例如，并且如图2所示，扫描仪1可以位于透镜1的焦点处，和扫描仪2可以位于透镜2的焦点处。在一些实现方式中，透镜1的焦距f1、透镜2的焦距f2、扫描仪1上的束尺寸s1、扫描仪2上的束尺寸s2、扫描仪1的角度扫描范围a1和扫描仪2的角度扫描范围a2之间的关系可以用以下公式来描述：

在一些实现方式中，如果透镜1的焦距f1等于透镜2的焦距f2，则透镜系统在扫描仪2上获得扫描仪1的1：1图像。

在一些实现方式中，扫描仪1和/或扫描仪2可包括一个或多个可移动镜以接收光束并扫描光束。例如，扫描仪1和/或扫描仪2可包括一个或多个镜，这些镜沿一个或两个轴旋转来分别扫描一维或二维的光束。在一些实现方式中，扫描仪1和/或扫描仪2可以包括硅微机电系统(silicon micro-electromechanical system，MEMS)。

在一些实现方式中，扫描仪1和/或扫描仪2可以是单轴角扫描组件。例如，如图2所示，扫描仪1和扫描仪2可以是具有相同轴取向(例如，垂直轴、水平轴、45度轴和/或类似)的单轴角扫描组件(angular scanning component)。在一些实现方式中，透镜系统(例如，透镜1和透镜2)可以防止由扫描仪1的角度倾斜产生的角度偏移转换为扫描仪2上的空间偏移，并且可以保持由扫描仪1提供的激光束的角度偏移。以此方式，光学装置200可以结合由扫描仪1提供的角度偏移和由扫描仪2提供的角度偏移，来扫描比可以用单个扫描仪扫描的视场更宽的视场。

另外地或可替换地，扫描仪1和/或扫描仪2可以是双轴角扫描组件。在一些实现方式中，扫描仪1和/或扫描仪2可以围绕两个轴在两个方向上成角度地倾斜。在一些实现方式中，两个轴可以是正交的，使得扫描仪1和/或扫描仪2在垂直方向上围绕水平轴成角度地倾斜以向光束提供垂直角度偏移，并且在水平方向上围绕垂直轴成角度地倾斜以向光束提供水平角度偏移。

例如，扫描仪1可以是具有水平轴以提供垂直角度偏移的单轴角扫描组件，并且扫描仪2可以是具有水平轴以提供垂直角度偏移且具有垂直轴以提供水平角度偏移的双轴角扫描组件。在该示例中，光学装置200可以组合由扫描仪1提供的垂直角度偏移和由扫描仪2提供的垂直角度偏移，来扫描比可以用单个扫描仪扫描的视场垂直地更宽的视场。可替换地，扫描仪1可以是双轴角扫描组件且扫描仪2可以是单轴角扫描组件。

在另一个示例中，扫描仪1可以是具有垂直轴以提供水平角度偏移的单轴角扫描组件，并且扫描仪2可以是具有水平轴以提供垂直角度偏移且具有垂直轴以提供水平角度偏移的双轴角扫描组件。在该示例中，光学装置200可以组合由扫描仪1提供的水平角度偏移和由扫描仪2提供的水平角度偏移，来扫描比可以用单个扫描仪扫描的视场水平地更宽的视场。可替换地，扫描仪1可以是双轴角扫描组件和扫描仪2可以是单轴角扫描组件。

在另一个示例中，扫描仪1可以是具有水平轴以提供垂直角度偏移且具有垂直轴以提供水平角度偏移的双轴角度扫描组件，并且扫描仪2可以是具有水平轴以提供垂直角度偏移且具有垂直轴以提供水平角度偏移的双轴角度扫描组件。在此示例中，光学装置200可以组合由扫描仪1提供的水平角度偏移和由扫描仪2提供的水平角度偏移，并组合由扫描仪1提供的垂直角度偏移和由扫描仪2提供的垂直角度偏移，来扫描比可以用单个扫描仪扫描的视场水平地和垂直地更宽的视场。

图3是在此描述的包括两个扫描仪和透镜系统的示例光学装置300的示意图。如图3所示，光学装置300可以包括扫描仪1、扫描仪2和包括透镜1和透镜2的透镜系统。在一些实现方式中，光学装置300的扫描仪1、扫描仪2、透镜系统、透镜1和透镜2可以类似于图2的光学装置200的扫描仪1、扫描仪2、透镜系统、透镜1和透镜2。然而，如图3所示，光学装置300的扫描仪1和扫描仪2可以是具有不同取向轴(例如，正交轴(例如，垂直轴和水平轴和/或类似)、偏移角度的轴(例如，30度、35度、45度和/或类似)和/或类似)的单轴角扫描组件。

例如，如图3所示，扫描仪1可以具有水平轴，扫描仪1围绕该水平轴倾斜，使得扫描仪1提供具有垂直角度偏移的光束，并且扫描仪2可以具有垂直轴，扫描仪2围绕该水平轴倾斜，从而扫描仪2提供具有水平角度偏移的光束。在一些实现方式中，透镜系统(例如，透镜1和透镜2)可以防止由扫描仪1的角度倾斜产生的垂直角度偏移转换为扫描仪2上的空间偏移，并且可以保持由扫描仪1提供的激光束的垂直角度偏移。以此方式，光学装置300可以组合由扫描仪1提供的垂直角度偏移和由扫描仪2提供的水平角度偏移，在二维中扫描视场(例如，二维视场)。通过使用两个单轴角扫描组件在二维中扫描视场，光学装置300可以节省电力资源、财政资源和/或类似，否则这些资源将通过使用双轴角扫描组件在二维中扫描视场而被消耗。

图4是在此描述的包括两个扫描仪和透镜系统的示例光学装置400的示意图。如图4所示，光学装置400可以包括扫描仪1、扫描仪2和包括透镜1和透镜2的透镜系统。在一些实现方式中，光学装置400的扫描仪1、扫描仪2、透镜系统、透镜1和透镜2可以类似于图2的光学装置200的扫描仪1、扫描仪2、透镜系统、透镜1和透镜2。在一些实现方式中，透镜系统可以被配置为增加和/或减小光束的尺寸。

例如，并且如图4所示，透镜系统可以包括扩束器以增加光束的尺寸。在一些实现方式中，如图4所示，透镜1和透镜2的组合可以是扩束器。如图4所示，透镜1可以从扫描仪1接收具有初始尺寸的准直光束。在一些实现方式中，透镜1和透镜2可以被定位成使得透镜1和透镜2之间的距离等于透镜1的焦距f1和透镜2的焦距f2之和。如图4所示，在透镜1和透镜2之间，光束尺寸减小，然后增大到大于初始尺寸的尺寸。在一些实现方式中，并且如图4所示，透镜2可以接收具有增大的尺寸的光束，可以准直光束，并且可以将具有增大的尺寸的准直光束提供给扫描仪2。如图4所示，扫描仪2可以大于扫描仪1，使得扫描仪2可以接收具有增大的尺寸的准直光束。

以此方式，当光束从光源通过光学系统到达扫描仪1时，光学装置400可以保持小的束尺寸，然后在使用扫描仪2用光束扫描视场之前增加光束的尺寸。通过保持小的束尺寸，光学装置400可以在光学设计、光学子配件和/或类似方面节省成本和空间，否则这些成本和空间将通过使用更大的束尺寸而被消耗。例如，使用较大的束尺寸可能需要更大和/或更昂贵的光源、更大和/或更昂贵的光学系统组件(例如，透镜、棱镜、镜(mirror)和/或类似物)、更大和/或更昂贵的扫描组件和/或类似物。

另外地或可替换地，光学装置400可以实现比用小的束尺寸可以实现的更高的分辨率。例如，增加的束尺寸可以允许光学装置400获得比用小的束尺寸可以获得的更多的关于在视场中物体的信息。此外，通过将扩束器用作透镜系统的一部分，光学装置400可以节省成本，否则这些成本将通过使用透镜系统和单独的扩束器而被消耗。

图5是包括扫描仪、透镜系统和窗口的示例光学装置500和包括扫描仪和窗口的示例光学装置510的示意图。如图5所示，光学装置500可以包括扫描仪、包括透镜1和透镜2的透镜系统以及窗口。在一些实现方式中，光学装置500的扫描仪、透镜系统、透镜1和透镜2可以类似于图2的光学装置200的扫描仪1、透镜系统、透镜1和透镜2。

如图5所示，光学装置510可以包括扫描仪和窗口。在一些实现方式中，光学装置510的扫描仪可以类似于图2的光学装置200的扫描仪1和/或扫描仪2。另外地或可替换地，光学装置510的扫描仪可以类似于光学装置500的扫描仪(例如，具有相同的尺寸、倾斜角、取向轴(axis)、多个取向轴(axes)和/或类似)。例如，光学装置500的扫描仪和光学装置510的扫描仪可以是具有水平轴以提供垂直角度偏移的单轴角扫描组件。

在一些实现方式中，光学装置500的窗口和光学装置510的窗口可以是激光雷达光学子配件的壳体中的窗口，其中该窗口允许激光雷达光学子配件中的光学组件(例如，扫描仪、透镜1、透镜2、一个或多个接收器和/或类似物)与壳体外部的环境进行光学通信。例如，窗口可以透射光、防刮擦，并保护光学装置500和/或光学装置510的组件。在一些实现方式中，窗口可以包括玻璃衬底、蓝宝石衬底和/或类似物。

如图5所示，光学装置500的窗口和光学装置510的窗口可以允许扫描仪跨具有相同高度的视场扫描光束。同样如图5所示，光学装置500的窗口可以小于光学装置510的窗口。在一些实现方式中，光学装置510的窗口可以大于扫描仪以适应由扫描仪提供给光束的垂直角度偏移。然而，光学装置500的窗口可以具有与扫描仪相似的尺寸，因为透镜系统(例如，透镜1和透镜2)在窗口上获得扫描仪的1：1图像。例如，如果镜头1的焦距f1等于镜头2的焦距f2，则镜头系统会在窗口上获得扫描仪的1：1图像。

以此方式，透镜系统(例如，透镜1和透镜2)可以允许光学装置500具有比光学装置510的窗口更小的窗口，同时保持视场的宽度。通过减小窗口的尺寸，与光学装置510相比，光学装置500可以具有较低的成本(例如，由于较少的窗口材料等)并且可以具有减小的尺寸。

在一些实现方式中，光学装置500可以包括被配置为增加光束的尺寸的透镜系统。例如，光学装置500可以包括透镜系统，该透镜系统包括扩束器以增加光束的尺寸(例如，在穿过窗口之前)，并获得比用小的束尺寸可以实现的更高的分辨率。例如，增加的束尺寸可以允许光学装置500获得比用小的束尺寸可以获得的更多的关于在视场中物体的信息。

在一些实现方式中，光学装置500可以包括被配置为减少、减小(和/或类似)光束尺寸的透镜系统。例如，光学装置500可以包括透镜系统，该透镜系统减小光束的尺寸(例如，在穿过窗口之前)并获得比用大的束尺寸可以实现的更大的视场。例如，减小的束尺寸可以允许扫描仪具有比与大的束尺寸一起使用的更大的倾斜角(例如，以提供更大的角度偏移和/或类似)。

以此方式，通用平台(例如，包括光源、一个或多个扫描仪、透镜系统、窗口、光学机械工作台和/或类似物)可以以最小的变化量针对不同的应用需求而定制。例如，被配置为增加光束的尺寸的透镜系统可以用于实现一些应用要求，而被配置为减少光束的尺寸的透镜系统可以用于实现其他应用要求。

在一些实现方式中，扫描仪可以具有谐振频率(例如，扫描仪可倾斜、振荡和/或类似的频率)，其中与具有较低谐振频率的扫描仪的光学装置相比，具有较高谐振频率的扫描仪的光学装置可以具有改进的性能。在一些实现方式中，扫描仪的谐振频率可以取决于扫描镜的尺寸和倾斜角度。例如，较大的扫描镜尺寸可以具有比较小的扫描镜尺寸的谐振频率更低的谐振频率。另外地或可替换地，较大的倾斜角可以具有比较小的倾斜角的谐振频率更低的谐振频率。

如在此描述的，光学装置可以包括被配置为增加和/或减小光束的尺寸的透镜系统。在一些实现方式中，增加和/或减少可以被描述为束扩展率(例如，在光束尺寸的增加的情况下)或束减小率(例如，在光束的减小的情况下)。在一些实现方式中，光学装置可以包括扫描仪和透镜系统，并且可以在保持扫描仪的谐振频率的同时，使用透镜系统的束扩展率或束减小率来权衡倾斜角和扫描镜的尺寸。

例如，透镜系统可以具有2的束扩展率(例如，光束在通过透镜系统和/或类似之后是两倍大)，并且扫描仪可以具有基于束扩展率减小一半的倾斜角，并且还可以具有基于束扩展率减小一半的扫描镜尺寸。在这样的示例中，由于减小的倾斜角和减小的扫描镜尺寸，扫描仪可以具有增加的谐振频率，这可以改善光学装置的性能。另外地或可替换地，尽管减小的倾斜角可以导致光学装置的性能降低，减小的扫描镜尺寸可以导致性能改善大于由减小的倾斜角导致的性能降低。

图6A是示出场失真的示例图610的图。在一些实现方式中，光学组件(例如，扫描仪、透镜系统和/或类似)和/或光学装置(例如，光学装置100、光学装置200、光学装置300、光学装置400、光学装置500、光学装置510和/或类似)内的光学组件的组合可能生成场失真，如图6A所示，光学装置的一条或多条扫描线可能不是线性的。例如，如图6A的图610所示，光学装置的扫描线可以是弯曲的。

图6B是对扫描仪的示例调整620以补偿图6A的光学装置中的场失真的图。在一些实现方式中，图6B的扫描仪可以是具有y轴(例如，水平轴)以提供垂直角度偏移和x轴(例如，垂直轴)以提供水平角度的双轴角扫描组件。在一些实现方式中，光学装置可以调整在y轴上扫描仪的倾斜角和/或调整在x轴上扫描仪的倾斜角以补偿场失真和/或实现线性扫描线。

例如，并且如图6B所示，光学装置可以将在y轴上扫描仪的倾斜角调整5度，并且将在x轴上扫描仪的倾斜角调整12.5度。以此方式，光学装置可以调整入射光束(例如，如入射(I)所示)被扫描仪反射为出射光束(例如，如出射(O)所示)的角度，以补偿场失真和/或实现线性扫描线。

在一些实现方式中，光学装置可以包括第一扫描仪和第二扫描仪，其中第一扫描仪和第二扫描仪是双轴角扫描组件。在一些实现方式中，第一扫描仪和/或第二扫描仪可以被配置为补偿光束的场失真。在一些实现方式中，光学装置可以调节第一扫描仪和/或第二扫描仪以补偿场失真。例如，光学装置可以调节第一扫描仪以补偿由位于光束源和第一扫描仪之间的光学组件引起的场失真，并且可以调节第二扫描仪以补偿由位于第一扫描仪和第二扫描仪之间的光学组件引起的场失真。

图7是包括两个扫描仪和透镜系统的示例光学装置700的示意图。如图7所示，光学装置700可以包括扫描仪1、扫描仪2和包括透镜1和透镜2的透镜系统以及滤光器(filter)和/或衍射光学元件(diffractive optical element，DOE)。在一些实现方式中，光学装置700的扫描仪1、扫描仪2、透镜系统、透镜1和透镜2可以类似于图2的光学装置200的扫描仪1、扫描仪2、透镜系统、透镜1和透镜2。

在一些实现方式中，透镜系统可以在光束的尺寸相对于滤光器和/或DOE小的位置中包括滤光器和/或DOE。例如，并且如图7所示，滤光器和/或DOE可以位于透镜1和透镜2之间。在一些实现方式中，滤光器和/或DOE可以位于与透镜1的焦点和透镜2的焦点相对应的位置。

在一些实现方式中，透镜系统可以包括滤光器和/或DOE，以提供对光束的角度相关的修正、以将光束的角度偏移转换为光束的空间偏移和/或类似。例如，滤波器和/或DOE可以补偿和/或校正由光学组件(例如，扫描仪1、扫描仪2、透镜系统、透镜1、透镜2、其他透镜、其他镜和/或类似物)和/或光学装置700中的光学组件的组合引起的场失真。通过将滤光器和/或DOE定位在光束的尺寸相对于滤光器和/或DOE小的位置，光学装置700可以在提供对光束的角度相关的修正、对光束的场失真补偿和/或校正和/或类似时改善滤光器和/或DOE的性能。

如上所述，图1-图5、图6A-图6B和图7仅作为一个或多个示例提供。其他示例可能与参考图1-图5、图6A-图6B和图7描述的不同。

图1-图5、图6A-图6B和图7所示的组件的数量和布置是作为一个或多个示例提供的。实际上，与图1-图5、图6A-图6B和图7所示的组件相比，可以有额外的组件、更少的组件、不同的组件或不同地布置的组件。此外，图1-图5，图6A-图6B和图7所示的两个或多个组件可以在单个组件内实施，或图1-图5，图6A-图6B和图7所示的单个组件可以被实施为多个分布式组件。另外地或可替换地，光学装置100、光学装置200、光学装置300、光学装置400、光学装置500、光学装置510和光学装置700的一组组件(例如，一个或多个组件)可以执行被描述为由另一组组件执行的一个或多个功能。

前述公开提供了说明和描述，但并不旨在穷举或将实现方式限制为所公开的精确形式。可以根据以上公开进行修正和变化，或者可以从实现方式的实践中获得修正和变化。

如在此使用的，术语“组件”旨在被广义地解释为硬件、固件和/或硬件和软件的组合。

即使在权利要求书中陈述和/或在说明书中公开了特征的特定组合，这些组合也不旨在限制各种实现方式的公开。实际上，许多这些特征可以以权利要求书中未具体叙述和/或说明书中未公开的方式组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可能仅直接依赖于一个权利要求，但是各种实现方式的公开包括与权利要求集中的每个其他权利要求相结合的每个从属权利要求。

除非明确说明，在此使用的任何元素、行为或指令都不应解释为关键或必要的。而且，如在此使用，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如在此使用，冠词“该”旨在包括结合冠词“该”引用的一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如在此使用，术语“集合”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目、相关和不相关项目的组合等)，并且可以与“一个或多个”互换使用。在仅意指一项的情况下，使用短语“仅一项”或类似语言。同样，如在此使用的，术语“具(has)”、“具有(have)”、“具备(having)”和/或类似旨在是开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”，除非另有明确说明。另外，如在此使用，术语“或(or)”在串联使用时意图是包括性的，并且可以与“和/或”互换使用，除非另有明确说明(例如，如果与“或者(either)”或“只是其中之一”结合使用)。