多通道单站测距仪制造技术

本公开涉及光学系统和制造其的方法。一种示例光学系统包括具有安装表面的第一基板和具有至少一个腔室的间隔物结构。间隔物结构联接到第一基板的安装表面。该光学系统还包括发光器装置和检测器装置，发光器装置联接到间隔物结构，检测器装置联接到第一基板使得至少一个检测器装置设置在间隔物结构的所述至少一个腔室内。该光学系统还包括安装透镜和波导并联接到间隔物结构的第二基板。该光学系统还包括联接在间隔物结构的第二表面和第二基板的安装表面之间的垫片。安装表面之间的垫片。安装表面之间的垫片。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多通道单站测距仪
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2018年10月9日提交的美国专利申请第16/154,871号的权益，该美国专利申请的内容通过引用结合于此。

技术介绍

[0003]光学系统可以包括若干元件，诸如设置在公共封装内的光源、光学元件和/或光电检测器。

技术实现思路

[0004]在第一方面，提供一种光学系统。光学系统包括第一基板。第一基板包括安装表面。光学系统还包括间隔物结构，该间隔物结构具有第一表面以及与第一表面相反的第二表面。间隔物结构包括至少一个腔室。间隔物结构的第一表面联接到第一基板的安装表面。光学系统还包括联接到间隔物结构的第二表面的至少一个发光器装置。光学系统还包括至少一个检测器装置，所述至少一个检测器装置联接到第一基板的安装表面使得所述至少一个检测器装置设置在间隔物结构的所述至少一个腔室内。光学系统还包括具有安装表面的第二基板。第二基板的安装表面联接到间隔物结构的第二表面。光学系统包括联接在间隔物结构的第二表面和第二基板的安装表面之间的垫片。光学系统还包括联接到第二基板的安装表面的至少一个透镜和联接到第二基板的安装表面的至少一个波导。
[0005]在第二方面，提供一种方法。该方法包括在间隔物结构中形成至少一个腔室。间隔物结构包括第一表面以及与第一表面相反的第二表面。该方法还包括将至少一个检测器装置联接到第一基板的安装表面以及将第一基板的安装表面联接到间隔物结构的第一表面，使得所述至少一个检测器装置设置在间隔物结构的所述至少一个腔室内。该方法还包括将至少一个发光器装置联接到间隔物结构的第二表面。该方法还包括确定所述至少一个发光器装置的表面和间隔物结构的第二表面之间的台阶高度。该方法还包括基于所确定的台阶高度来选择垫片。该方法包括将至少一个透镜和至少一个波导联接到第二基板的安装表面以及借助于所选择的垫片将第二基板的安装表面联接到间隔物结构的第二表面。
附图说明
[0006]图1示出根据一示例实施方式的光学系统的示意性框图表示。
[0007]图2示出根据一示例实施方式的光学系统的剖视图。
[0008]图3A示出根据一示例实施方式的制造方法的步骤。
[0009]图3B示出根据一示例实施方式的制造方法的步骤。
[0010]图3C示出根据一示例实施方式的制造方法的步骤。
[0011]图3D示出根据一示例实施方式的制造方法的步骤。
[0012]图3E示出根据一示例实施方式的制造方法的步骤。
[0013]图3F示出根据一示例实施方式的制造方法的步骤。
[0014]图3G示出根据一示例实施方式的制造方法的步骤。
[0015]图4示出根据一示例实施方式的方法。
具体实施方式
[0016]这里描述了示例方法、装置和系统。应理解，词语“示例”和“示例性”在这里用于表示“用作示例、例子或说明”。这里被描述为“示例”或“示例性”的任何实施方式或特征不必然被解释为相比于其它实施方式或特征是优选的或有利的。在不脱离这里提出的主题的范围的情况下，可以利用其它实施方式，并且可以进行其它改变。
[0017]因此，这里描述的示例实施方式不意味着进行限制。如这里大体地描述并在附图中示出的本公开的方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些配置在这里被考虑到。
[0018]此外，除非上下文另外表明，否则每个附图中示出的特征可以彼此组合地使用。因此，在理解并非所有示出的特征对每个实施方式都必要的情况下，附图一般应被视为一个或更多个总体实施方式的组成方面。
[0019]I.概述
[0020]在示例实施方式中，一种光学系统封装可以包括若干元件，该若干元件包括：激光二极管；一个或更多个波导，将来自激光二极管的光传送到一个或更多个发射区域；光学元件或特征，从激光器收集光并将其耦合到波导中；反射镜或其它特征，将波导中的光朝向发射方向重定向；光敏接收器芯片；以及针孔，限制到达光敏接收器芯片的光的接收角。
[0021]这样的光学系统封装可以用作光检测和测距(LIDAR)系统的部分。例如，该光学系统封装可以形成可在机器视觉和/或感知应用中使用的紧凑的模块化LIDAR系统。在一些实施方式中，光学系统封装可以用于半自动或全自动运载工具的LIDAR系统中。
[0022]特别地，光学系统可以包括具有嵌入式电迹线的基板。在一些实施方式中，基板可以包括多层有机(MLO)基板，该MLO基板可以包括例如嵌入在其它叠层的层之间以提供布线、屏蔽件和用于放置表面安装部件的接合焊盘的一个或更多个RF电介质层。其它基板材料(例如，FR4)和类型(例如，印刷电路板(PCB))是可能的并在这里被考虑到。
[0023]基板的底表面可以包括到下面的电路板的电的且机械的接口。在一些实施方式中，该电的且机械的接口可以包括可用于将基板电联接到电路板并在两个表面之间保持可控间隔的多个受控塌陷焊料球。
[0024]光学系统还包括间隔物结构。间隔物结构可以包括多个镀覆的通孔并且可以接合到基板的顶表面。间隔物结构可以包括多个腔室，每个腔室是在间隔物结构的两个主表面之间通过的开口。在一些实施方式中，间隔物结构可以被模具冲压并涂覆有黑铜材料。其它涂层被考虑到并且是可能的。
[0025]光学系统包括多个光电检测器装置，所述多个光电检测器装置可以包括硅光电倍增管(SiPM)、雪崩光电二极管(APD)或其它类型的光电检测器。另外的实施方式可以包括硅或其它半导体PIN或PN光电二极管、SPAD阵列或其它高速光电检测器。在一示例实施方式中，4个或16个SiPM检测器芯片(或不同数量的检测器芯片)可以以倒装芯片方式接合到基板的顶表面。光电检测器装置可以设置在基板的顶表面上从而当间隔物结构接合到基板的顶表面时处于间隔物结构的腔室内。在替代的实施方式中，当接合到基板的顶表面时，光电
检测器装置可以与间隔物结构相邻地定位。
[0026]光学系统还包括居间盖。居间盖可以联接(例如，用环氧树脂或别的粘合材料接合)到间隔物结构的顶表面。居间盖可以包括孔和光学不透明遮挡物，该孔和光学不透明遮挡物被配准到间隔物结构的腔室和/或下面的光电检测器。在一些实施方式中，居间盖可以配置为防止光在间隔物结构中的相邻腔室之间以及在相邻的光电检测器装置之间泄漏。
[0027]光学系统还包括联接到间隔物结构的顶表面的一个或更多个发光器装置。例如，发光器装置可以包括边缘发射激光二极管。将理解，在本公开的范围内，其它类型的发光器装置(诸如垂直腔发射激光器(例如，VCSEL)、发光二极管(LED)等)被考虑到并且是可能的。发光器装置可以用导电环氧树脂和/或高温焊料联接到间隔物结构。另外地或替代地，发光器装置可以引线接合到间隔物结构的顶表面上的导电焊盘。
[0028]光学系统还包括用作顶盖的第二基板。顶盖可以由透明材料(诸如玻璃、塑料、熔融二氧化硅或别的透明低折射率材料)形成。顶盖的顶表面可以包括抗反射涂层。此外，在组装期间，该顶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学系统，包括：第一基板，其中所述第一基板包括安装表面；间隔物结构，其中所述间隔物结构包括第一表面以及与所述第一表面相反的第二表面，其中所述间隔物结构包括至少一个腔室，其中所述间隔物结构的所述第一表面联接到所述第一基板的所述安装表面；至少一个发光器装置，其中所述至少一个发光器装置联接到所述间隔物结构的所述第二表面；至少一个检测器装置，其中所述至少一个检测器装置联接到所述第一基板的所述安装表面，使得所述至少一个检测器装置设置在所述间隔物结构的所述至少一个腔室内；第二基板，其中所述第二基板包括安装表面，其中所述第二基板的所述安装表面联接到所述间隔物结构的所述第二表面；垫片，联接在所述间隔物结构的所述第二表面和所述第二基板的所述安装表面之间；至少一个透镜，联接到所述第二基板的所述安装表面；以及至少一个波导，联接到所述第二基板的所述安装表面。2.根据权利要求1所述的光学系统，还包括居间盖，其中所述居间盖联接到所述间隔物结构的所述第二表面，其中所述居间盖包括至少一个孔，所述至少一个孔限定穿过所述间隔物结构的所述至少一个腔室到所述至少一个检测器装置的光路。3.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述至少一个发光器装置配置为朝所述至少一个透镜发射光，使得所发射的光的至少一部分被光学耦合到所述至少一个波导中作为光学耦合光。4.根据权利要求3所述的光学系统，其中所述至少一个波导包括至少一个反射表面，以及其中所述光学耦合光的至少一部分与所述反射表面相互作用从而被朝向外部环境引导。5.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述第二基板包括对所述至少一个发光器装置所发射的光透明的材料。6.根据权利要求5所述的光学系统，其中所述至少一个检测器装置配置为接收来自外部环境经过所述第二基板、所述至少一个波导和所述至少一个孔的光。7.根据权利要求1所述的光学系统，还包括电路板，其中所述电路板借助于多个受控塌陷焊料球联接到所述第一基板的表面。8.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述至少一个透镜包括圆柱形透镜，其中所述圆柱形透镜配置为使所述至少一个发光器装置所发射的光准直。9.根据权利要求8所述的光学系统，其中所述圆柱形透镜包括光纤。10.根据权利要求1所述的光学系统，还包括配置为控制所述至少一个发光器装置的一个或更多个脉冲发生器电路，其中所述一个或更多个脉冲发生器电路设置在所述间隔物结构的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M拉斯特，A奇卢穆拉，
申请(专利权)人：伟摩有限责任公司，
类型：发明
国别省市：