本公開一般涉及光束掃描，尤其涉及經(jīng)由光束掃描提供場景的圖像、映射等。

背景技術(shù)：

在本文也被稱為光束掃描的波束掃描包括將光束導(dǎo)向?qū)ο蟛⑶一诠馐陌l(fā)射器與反射光束的檢測器之間的“飛行時間”確定距對象的距離。發(fā)射器和檢測器可包括在共同設(shè)備中。

光束掃描可用于通過在場景上掃描脈沖光束以及確定光束在設(shè)備與場景的各種部分之間的飛行時間，生成場景的一個或多個部分的圖像、3d映射等，其中一個或多個部分包括場景中的一個或多個對象。如本文所使用，生成場景的一個或多個部分的圖像、3d映射等包括場景的一個或多個部分的“圖像映射”。在一些情況下，對象、場景等的3d映射包括位于場景中的一個或多個對象上的各個表面的光束脈沖反射的多個各個點(diǎn)的3d“點(diǎn)云”。在一些情況下，光束掃描設(shè)備可發(fā)射在設(shè)備的視野上由“掃描器”“掃描”的脈沖光束。該設(shè)備可檢測和處理從位于視野內(nèi)的各個表面反射并且在檢測器處接收的各個反射光束脈沖來確定視野內(nèi)反射光束脈沖的對象上各個點(diǎn)中每一個的位置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一些實施方案提供包括光束掃描設(shè)備的裝置，該光束掃描設(shè)備在掃描范圍內(nèi)掃描位于掃描范圍的視野內(nèi)的場景上的光束并且至少部分地基于光束往返場景內(nèi)的一個或多個點(diǎn)的飛行時間來生成場景的至少一部分的圖像映射。光束掃描設(shè)備可包括動態(tài)調(diào)整光束的發(fā)散度的透鏡元件組件。在一些實施方案中，透鏡元件組件可包括多個透鏡元件，透鏡元件中的一個或多個可相對于透鏡元件中的至少一個其它透鏡元件并且在平行于光束方向的方向上平移以實現(xiàn)動態(tài)發(fā)散度調(diào)整。在一些實施方案中，動態(tài)調(diào)整光束的發(fā)散度可包括沿光束的一個或多個光軸調(diào)整光束的直徑。在一些實施方案中，該裝置可包括掃描器，該掃描器以一個或多個掃描速率在掃描范圍的選擇視野內(nèi)掃描從透鏡元件組件接收的光束。在一些實施方案中，該裝置可包括控制器設(shè)備，該控制器設(shè)備在所選擇的視野上掃描光束時控制透鏡元件組件動態(tài)調(diào)整光束的發(fā)散度。在一些實施方案中，控制器設(shè)備可在所選擇的視野的至少一部分上調(diào)整對光束的獨(dú)立掃描之間的光束發(fā)散度，使得光束的發(fā)散度在至少兩個連續(xù)掃描之間不同。在一些實施方案中，控制器設(shè)備可在所選擇的視野的至少一部分上掃描期間調(diào)整光束發(fā)散度。在一些實施方案中，控制器設(shè)備控制透鏡元件組件和掃描器來以第一掃描速率和第一發(fā)散度初始掃描在掃描范圍的第一選擇的視野上的光束，并且隨后至少部分地基于光束往返位于第二視野中的至少一點(diǎn)的確定的飛行時間，以第二掃描速率和第二發(fā)散率掃描在包含在第一視野的有限區(qū)域內(nèi)的第二視野上的光束。在一些實施方案中，為了生成場景的至少一部分的圖像映射，該光束掃描設(shè)備可至少部分地基于光束往返該點(diǎn)的飛行時間以及掃描器的朝向確定場景的一部分相對于光束掃描設(shè)備的至少一部分的至少深度、方位角和仰角。光束掃描設(shè)備可包括接收從視野中的至少一點(diǎn)反射的光的檢測器。該檢測器可包括在單個傳感器元件處接收在視野中的至少一點(diǎn)反射的光的單像素傳感器。光束掃描設(shè)備可包括光檢測和測距(lidar)設(shè)備。

一些實施方案提供一種方法，該方法包括動態(tài)調(diào)整在掃描范圍的視野中的場景上由掃描器掃描的光束的發(fā)散度，從而至少部分地基于光束往返場景內(nèi)的一個或多個點(diǎn)的飛行時間生成場景的至少一部分的映射。在一些實施方案中，動態(tài)調(diào)整包括以第一掃描速率和第一發(fā)散度將由掃描器掃描的光束導(dǎo)向到第一視野上，以及至少部分地基于光束往返場景的在第一視野中的特定部分的飛行時間，以第二掃描速率和第二發(fā)散度將由掃描器掃描的光束導(dǎo)向到第二視野上，其中第二視野包含第一視野中包括場景的特定部分的有限區(qū)域。在一些實施方案中，以第二掃描速率和第二發(fā)散度將掃描器待掃描的光束導(dǎo)向到第二視野上包括至少部分地基于光束往返場景的在第一視野中的特定部分的飛行時間選擇第二掃描速率和第二發(fā)散度。在一些實施方案中，動態(tài)地調(diào)整光束的發(fā)散度包括相對于光束的至少一個其它軸線的發(fā)散度來調(diào)整光束的至少一個軸線的發(fā)散度。在一些實施方案中，調(diào)整光束的發(fā)散度包括調(diào)整光束的至少一個軸線的發(fā)散度等于光束的至少一個其它軸線的發(fā)散度。

一些實施方案提供一種方法，該方法包括配置光束掃描設(shè)備在掃描范圍的視野中的場景上掃描在掃描范圍中具有動態(tài)可調(diào)整發(fā)散度的光束并且至少部分地基于光束往返場景中的一個或多個點(diǎn)的飛行時間生成場景的至少一部分的映射。此類配置包括將透鏡元件組件耦接到光束掃描設(shè)備的至少一部分，其中透鏡元件組件配置為調(diào)整光束的發(fā)散度。在一些實施方案中，在光束掃描設(shè)備中提供透鏡元件組件包括將透鏡元件組件耦接到沿配置為發(fā)射光束的發(fā)射器與配置為在掃描范圍的視野上掃描光束的掃描器之間的光束的路徑的一個位置。在一些實施方案中，透鏡元件組件包括多個透鏡元件，其中透鏡元件的至少一個配置為沿平行于光束的路徑的方向軸以及相對于透鏡元件的至少一個其它透鏡元件進(jìn)行調(diào)整以調(diào)整光束的發(fā)散度。在一些實施方案中，配置包括將透鏡元件組件耦接到控制器設(shè)備，該控制器設(shè)備配置為至少部分地基于光束往返場景中的一個或多個點(diǎn)之間的飛行時間調(diào)整透鏡元件中的至少一個透鏡元件。在一些實施方案中，配置包括將檢測器耦接到光束掃描設(shè)備，其中檢測器配置為接收在視野中的至少一點(diǎn)反射的光并且生成指示光束往返該點(diǎn)的至少飛行時間的輸出，使得光束設(shè)備配置為：至少部分地基于檢測器生成的輸出和掃描器的朝向確定場景中的一個或多個點(diǎn)相對于光束掃描設(shè)備的至少一部分的至少深度、方位角和仰角；以及至少部分地基于場景中的一個或多個點(diǎn)的深度、方位角和仰角調(diào)整光束的發(fā)散度。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)一些實施方案的在視野上掃描光束的光束掃描設(shè)備。

圖2a-圖2b示出了根據(jù)一些實施方案的發(fā)射光束的發(fā)射器和沿光束的一個或多個截面軸調(diào)整光束的發(fā)散度的透鏡元件組件。

圖3a-圖3b示出了根據(jù)一些實施方案的調(diào)整光束掃描設(shè)備以第一掃描圖案在視野上掃描的光束脈沖序列的光束發(fā)散度。

圖4示出了根據(jù)一些實施方案的動態(tài)調(diào)整光束發(fā)散度以在光束掃描設(shè)備的視野中生成各種對象的可變分辨率的圖像映射。

圖5示出了根據(jù)一些實施方案的可在光束掃描設(shè)備中包括的控制器設(shè)備。

圖6示出了根據(jù)一些實施方案的配置光束掃描設(shè)備掃描在設(shè)備的掃描范圍內(nèi)具有動態(tài)可調(diào)整發(fā)散度的光束。

圖7示出了根據(jù)一些實施方案的動態(tài)調(diào)整在光束掃描設(shè)備的掃描范圍內(nèi)的視野上由光束掃描設(shè)備掃描的光束的發(fā)散度。

圖8示出了根據(jù)一些實施方案的示例性計算機(jī)系統(tǒng)，該計算機(jī)系統(tǒng)被配置為實現(xiàn)用于光束掃描的系統(tǒng)和方法的各個方面。

本說明書包括參考“一個實施方案”(“oneembodiment”或“anembodiment”)。出現(xiàn)短語“在一個實施方案中”(“inoneembodiment”或“inanembodiment”)不一定是指同一個實施方案。特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以與本公開一致的任何適當(dāng)?shù)姆绞浇Y(jié)合。

“包括”。該術(shù)語是開放式的。當(dāng)在所附權(quán)利要求書中使用時，該術(shù)語不排除附加的結(jié)構(gòu)或步驟。考慮以下引用的權(quán)利要求：“一種包括一個或多個處理器單元的裝置...”此類權(quán)利要求不排除該裝置包括附加部件(例如，網(wǎng)絡(luò)接口單元、圖形電路等)。

“被配置為”。各種單元、電路或其他部件可被描述為或敘述為“被配置為”執(zhí)行一項或多項任務(wù)。在此類上下文中，“被配置為”用于通過指示單元/電路/部件包括在操作期間執(zhí)行這些任務(wù)的結(jié)構(gòu)(例如，電路)來暗指該結(jié)構(gòu)。如此，單元/電路/部件可被配置為即使在指定的單元/電路/部件當(dāng)前不可操作(例如，未接通)時也執(zhí)行該任務(wù)。與“被配置為”語言一起使用的單元/電路/部件包括硬件-例如，電路、存儲可執(zhí)行以實現(xiàn)操作的程序指令的存儲器等。引用單元/電路/部件“被配置為”執(zhí)行一項或多項任務(wù)明確地旨在針對該單元/電路/部件不援引35u.s.c.§112第六段。此外，“被配置為”可包括通用結(jié)構(gòu)(例如，通用電路)，該通用結(jié)構(gòu)受軟件和/或固件操縱(例如，fpga或執(zhí)行軟件的通用處理器)，從而以能夠執(zhí)行待解決的一項或多項任務(wù)的方式操作?！氨慌渲脼椤边€可包括適應(yīng)制造過程(例如，半導(dǎo)體制造設(shè)施)來制造適于實現(xiàn)或執(zhí)行一個或多個任務(wù)的設(shè)備(例如，集成電路)。

“第一”“第二”等。如本文所用，這些術(shù)語用作它們所在之前的名詞的標(biāo)簽，并且不暗指任何類型排序(例如，空間的、時間的、邏輯的等)。例如，緩沖電路在本文可被描述為執(zhí)行針對“第一”和“第二”值的寫操作。術(shù)語“第一”和“第二”不必暗指第一值必須在第二值之前被寫入。

“基于”。如本文所用，該術(shù)語用于描述影響確定的一個或多個因素。該術(shù)語不排除可能影響確定的其他因素。即，確定可僅僅基于這些因素或至少部分地基于這些因素。考慮短語“基于b來確定a”。當(dāng)在此情況下時，b為影響a的確定的因素，該短語不排除a的確定也可基于c。在其他實例中，可僅基于b來確定a。

具體實施方式

簡介

一些實施方案提供了一種包括光束掃描設(shè)備的裝置，該光束掃描設(shè)備可用來在設(shè)備的掃描范圍內(nèi)生成各種對象和場景的圖像映射，其中該設(shè)備被配置為至少部分地調(diào)整光束的發(fā)散度，從而沿光束行進(jìn)的距離調(diào)整在本文也被稱為“光束點(diǎn)”的光束的截面積。調(diào)整光束點(diǎn)大小可包括調(diào)整光束發(fā)散度從而針對尺寸、形狀、及其一些組合等中的一個或多個調(diào)整在距發(fā)射器給定距離處光束的光束點(diǎn)。如本文所述，光束的截面積的尺寸可被稱為光束的光束點(diǎn)尺寸。結(jié)果，如文本所述，光束發(fā)散度調(diào)整可互換地被稱為光束點(diǎn)尺寸調(diào)整。在掃描范圍的至少一些部分上被掃描的光束的光束點(diǎn)尺寸的調(diào)整可使得該裝置能調(diào)整寬發(fā)散光束與窄發(fā)散光束之間的掃描光束，可在視野上掃描寬發(fā)散光束來檢測視野中的對象，可在視野中被檢測的對象被定位的有限部分上掃描窄發(fā)散光束來生成被檢測對象的詳細(xì)點(diǎn)云。窄發(fā)散光束包括光束在給定行進(jìn)距離處相對于寬發(fā)散光束的相對小光束點(diǎn)尺寸，使得寬發(fā)散光束在給定光束行進(jìn)距離處的光束點(diǎn)尺寸比窄發(fā)散光束的光束點(diǎn)尺寸相對較大。在一些實施方案中，該裝置可經(jīng)由寬發(fā)散光束初始掃描視野以初始檢測該視野中的對象，并且隨后經(jīng)由窄發(fā)散光束掃描其中定位所檢測的對象的該視野的有限區(qū)域。光束發(fā)散調(diào)整可實現(xiàn)對反射點(diǎn)強(qiáng)度的調(diào)整，實現(xiàn)對具有相對低反射率的對象的檢測。

圖像映射可包括場景的二維(2d)圖像、場景的三維(3d)圖像映射、及其一些組合等。該設(shè)備可將來自該設(shè)備的光束導(dǎo)向到該設(shè)備的視野中，該光束可包括光束脈沖序列(本文稱為“脈沖光束”)。光束可從設(shè)備行進(jìn)出來進(jìn)入該視野，其中光束可從視野內(nèi)的各個表面上的一個或多個點(diǎn)(本文為“反射點(diǎn)”)反射并且返回，作為到該設(shè)備中包括的檢測器的反射光束。檢測器可接收反射光束，導(dǎo)向反射光束并且生成與該檢測相關(guān)聯(lián)的輸出。對從視野中的反射點(diǎn)反射的反射光束的檢測可包括對反射點(diǎn)自身的檢測。此類輸出可包括檢測反射光束的確定時間、被檢測的反射光束的強(qiáng)度、光束在該設(shè)備與反射點(diǎn)之間的行進(jìn)時間(在本文也稱為“飛行時間、飛行的時間”等)、反射點(diǎn)在該設(shè)備的視野中的位置、及其一些組合等。反射點(diǎn)在視野中的位置可包括反射點(diǎn)距該設(shè)備的確定范圍(在本文也稱為“深度”、“距離”等)，其可基于光束在該設(shè)備與反射點(diǎn)之間的飛行時間來確定。另外，反射點(diǎn)的位置可包括反射點(diǎn)在視野中的角度位置。此類角度位置可表示為方位角(與設(shè)備視野的中心的水平角度)和仰角(與設(shè)備視野的中心的垂直角度)。

如本文所述，“光束”包括可由激光源發(fā)射的激光束。激光束可在一個或多個特定方向上被準(zhǔn)直和導(dǎo)向。在一些實施方案中，光束掃描設(shè)備包括可包括在一個或多個透鏡元件中的一個或多個光準(zhǔn)直元件，該光準(zhǔn)直元件可控地調(diào)整光束的空間模式。結(jié)果，可為準(zhǔn)直激光束的準(zhǔn)直光束可沿準(zhǔn)直范圍表現(xiàn)出相干性。

在一些實施方案中，可至少部分地基于除了檢測器之外的光束掃描設(shè)備的組件的屬性確定視野中檢測的反射點(diǎn)的一個或多個位置屬性(深度、方位角、仰角等)。例如，在檢測器處檢測的反射點(diǎn)的方位角和仰角可至少部分地基于光束掃描設(shè)備中的掃描器設(shè)備被定位成與光束在該設(shè)備與反射點(diǎn)之間行進(jìn)時間的至少一部分同時導(dǎo)向光束脈沖的方位角和仰角來確定。在一些實施方案中，反射光束強(qiáng)度作為反射點(diǎn)的屬性包括在生成的輸出中。在一些實施方案中，至少部分地基于反射點(diǎn)強(qiáng)度、反射點(diǎn)尺寸、反射點(diǎn)形狀等中的一個或多個確定反射點(diǎn)深度。例如，一旦基于來自反射點(diǎn)的反射光束的檢測確定反射點(diǎn)具有相對大表面積和相對低的強(qiáng)度，則可確定反射點(diǎn)在該視野中具有相對大的深度。應(yīng)當(dāng)理解，反射點(diǎn)的位置可包括反射點(diǎn)的各種位置屬性，包括反射點(diǎn)在視野中的坐標(biāo)。

如果光束為脈沖序列，則該設(shè)備可導(dǎo)向脈沖以在視野中與設(shè)備的不同方向(例如，相對于視野中心的不同方位角和仰角)行進(jìn)。該設(shè)備可包括在本文也稱為“掃描器”的掃描器設(shè)備，可導(dǎo)向不同光束脈沖以在視野中的不同方向行進(jìn)。在一些實施方案中，掃描器導(dǎo)向光束脈沖以在小于設(shè)備的最大視野并且包含在最大視野中的視野中的不同方向行進(jìn)。此類最大視野可基于掃描器的物理限制并且可被稱為掃描器的“掃描范圍”、設(shè)備的“掃描范圍”等。在一些實施方案中，掃描器包括反射設(shè)備(包括鏡子)，可至少部分地基于與掃描器相關(guān)聯(lián)的致動器設(shè)備的動作調(diào)整反射設(shè)備到不同朝向使得從發(fā)射器設(shè)備接收的光束脈沖反射到行進(jìn)的不同方向，從而將光束脈沖導(dǎo)向到視野中的不同方向。結(jié)果，光束脈沖可被導(dǎo)向以行進(jìn)到視野的不同區(qū)域，從視野中的各個表面上的不同點(diǎn)反射并且返回到設(shè)備中的檢測器。在一些實施方案中，在設(shè)備處接收的反射光束至少由掃描器導(dǎo)向到反射器?；趯?dǎo)向到視野的不同區(qū)域以及從那些各個區(qū)域中的各個反射點(diǎn)反射的脈沖，該設(shè)備可檢測視野的各個不同區(qū)域中的反射點(diǎn)、及其位置。在一些實施方案中，光束掃描設(shè)備可監(jiān)測各個檢測的反射點(diǎn)的各個屬性(例如，深度、方位角、仰角、強(qiáng)度、及其一些組合等)以及，基于各個反射點(diǎn)之間的一個或多個屬性的相似性，將各個反射點(diǎn)彼此相關(guān)來生成代表位于視野中的對象的點(diǎn)“云”的反射點(diǎn)的點(diǎn)云。生成的點(diǎn)云可用于生成對象的3d映射、對象的圖像，跟蹤視野中的對象等。

在一些情況下，在本文也可稱為“光束點(diǎn)”的光束截面隨距光束的發(fā)射器的距離而變化。例如，光束截面積可隨行進(jìn)的距離而變大。此類增大可由于光束的發(fā)散度所致。如本文所使用，光束的發(fā)散度指代在光束從光束發(fā)射器、光學(xué)孔徑、光學(xué)透鏡及其一些組合等中的一個或多個行進(jìn)時光束截面的一個或多個維度屬性的增大的角度測量值，該屬性包括一個或多個截面軸的光束半徑、直徑、及其一些組合等中的一個或多個。

在光束可為激光束時，光束可在光束從可包括一個或多個激光器二極管的光束發(fā)射器行進(jìn)時沿光束截面的一個或多個軸表現(xiàn)出發(fā)散。如果發(fā)散度在所有截面軸的值大致相等，則光束截面可隨光束距發(fā)射器的行進(jìn)距離變大而增長更大，其中整個光束強(qiáng)度相應(yīng)降低。

另外，光束可具有非對稱發(fā)射，使得光束具有快軸和慢軸，其中快軸的發(fā)散度大于慢軸的發(fā)散度。結(jié)果，截面積可隨行進(jìn)的距離改變形狀和尺寸。例如，如果初始發(fā)射光束具有圓形截面，則光束的形狀可隨距發(fā)射器的行進(jìn)的距離變大而變得更橢圓，因為光束快軸的發(fā)散度會比光束慢軸的發(fā)散度更大。此類變形光束可造成確定場景中的反射點(diǎn)的位置時的不準(zhǔn)確。此類不準(zhǔn)確可隨掃描設(shè)備與視野中的各種對象之間的距離變大而加劇，從而使通過視野的光束掃描產(chǎn)生場景的準(zhǔn)確成像變得困難。

在一些實施方案中，光束在光束截面的不同軸具有不同發(fā)散值。例如，如果光束具有非對稱發(fā)射，則光束可具有表現(xiàn)出某個發(fā)散值的快軸和表現(xiàn)出比快軸的發(fā)散值小的不同發(fā)散值的慢軸。結(jié)果，隨著光束進(jìn)一步從光束掃描設(shè)備行進(jìn)，除了尺寸之外，光束截面的形狀也可變化。例如，如果光束具有慢軸和快軸，以及如果快軸具有比慢軸較大的發(fā)散度，則光束截面的形狀可隨增大的行進(jìn)距離從圓形變?yōu)闄E圓形，因為光束點(diǎn)沿快軸的直徑相對于光束點(diǎn)沿慢軸的直徑逐漸變大。

在一些實施方案中，具有相對大(“寬”)光束發(fā)散度的光束可表現(xiàn)出相對大的光束點(diǎn)。包含視野的相對大的區(qū)域以及在本文也被稱為大光束點(diǎn)尺寸的此類寬發(fā)散光束點(diǎn)可能比較窄發(fā)散光束的光束點(diǎn)更多，其中在光束行進(jìn)的共同距離處，較窄發(fā)散光束的光束點(diǎn)的點(diǎn)尺寸會比較寬發(fā)散光束的光束點(diǎn)更小，以從視野中的一個或多個對象的表面反射。結(jié)果，通過視野掃描相對寬發(fā)散光束可相對更可能造成對一個或多個反射點(diǎn)的檢測，以及由此對視野中的對象的檢測。盡管寬發(fā)散光束會更有可能造成對視野中的對象檢測，但是基于檢測的反射點(diǎn)生成的對象的點(diǎn)云的分辨率可能小于基于在對象上掃描較窄發(fā)散光束引起的檢測的反射點(diǎn)而生成的點(diǎn)云的分辨率。

在一些實施方案中，具有相對小(“窄”)光束發(fā)散度的光束可表現(xiàn)出相對小的光束點(diǎn)。包含視野的相對小的區(qū)域的此類窄發(fā)散光束點(diǎn)有可能比較寬發(fā)散光束的光束點(diǎn)更多以從位于視野中的一個或多個對象的不同詳細(xì)表面反射。結(jié)果，相對于通過視野掃描較寬發(fā)散光束，通過視野掃描相對窄發(fā)散光束相對會更有可能造成生成對象的點(diǎn)云，該點(diǎn)云解析出視野中對象的各種詳情和特征。盡管窄發(fā)散光束會更有可能造成針對視野中的對象生成較高分辨率點(diǎn)云，但是至少部分地基于對對象上的至少一個反射點(diǎn)的檢測，經(jīng)由窄發(fā)散光束對視野中的對象的檢測可能性可能比經(jīng)由較寬發(fā)散光束掃描對對象的檢測可能性要小。

該裝置可包括透鏡元件組件，可沿光束的一個或多個截面軸調(diào)整光束的發(fā)散度。

包括在光束掃描設(shè)備中的透鏡元件組件可沿一個或多個截面軸控制光束的發(fā)散度。如本文中使用，截面軸為垂直于光束光軸的軸。發(fā)散度控制可引起確定設(shè)備的視野中的反射點(diǎn)的位置時的改進(jìn)的準(zhǔn)確度，可造成基于反射點(diǎn)生成的更準(zhǔn)確的圖像、3d映射等。例如，如果光束在不同截面軸具有可變發(fā)散度，則光束的不同光束脈沖可基于在視野中的往返各個表面行進(jìn)的距離改變成不同截面形狀：從附近表面反射的脈沖的截面可能保持大致圓形，而從遠(yuǎn)處表面反射的脈沖非?？赡転闄E圓形。控制光束發(fā)散度可至少部分緩解光束脈沖截面的此類不均勻性，可改善設(shè)備在確定視野中的各個位置處(例如，在距設(shè)備的各個位置處)檢測的反射點(diǎn)的屬性時的準(zhǔn)確度，可改善各組反射點(diǎn)與各個對象的點(diǎn)云的相關(guān)性等。結(jié)果，圖像映射準(zhǔn)確度得到改進(jìn)，造成具有在視野中的場景中映射各個對象時的改進(jìn)準(zhǔn)確度的圖像、3d映射等。

在一些實施方案中，透鏡元件組件可控制光束發(fā)散，由此沿一個或多個截面軸控制光束點(diǎn)尺寸來控制光束的光束點(diǎn)尺寸，從而調(diào)整光束以在對象檢測與高分辨率對象點(diǎn)云生成之間進(jìn)行優(yōu)化。例如，透鏡元件組件可控制光束發(fā)散使得在視野上掃描的光束初始具有寬發(fā)散度以及所得到的大光束點(diǎn)尺寸，從而優(yōu)化光束的掃描以造成對視野中的對象的檢測，并且隨后具有窄發(fā)散，從而優(yōu)化光束的掃描以造成對視野中的檢測對象的詳細(xì)點(diǎn)云的解析?？苫诮?jīng)由寬發(fā)散光束掃描的對象檢測調(diào)整視野，使得在初始視野的有限區(qū)域上掃描窄發(fā)散光束，其中經(jīng)由寬發(fā)散光束掃描初始檢測對象。

光束掃描設(shè)備

圖1示出了根據(jù)一些實施方案的在視野上掃描光束的光束掃描設(shè)備100。設(shè)備100可包括光檢測和測距(“l(fā)idar”)設(shè)備。設(shè)備100包括發(fā)射光束103的光發(fā)射器102。發(fā)射器102可作為在本文也被稱為脈沖光束的光束脈沖序列發(fā)射光束。

發(fā)射器102可為激光源，在本文也可互換地被稱為激光器發(fā)射器、激光發(fā)射器等。在一些實施方案中，發(fā)射器102包括一個或多個激光二極管。在一些實施方案中，光發(fā)射器102為激光源，包括垂直單元外腔激光(vcsel)發(fā)射器。在一些實施方案中，vcsel發(fā)射器發(fā)射的光束獨(dú)立于非對稱發(fā)射，使得發(fā)射光束不包括快軸、慢軸等。在一些實施方案中，光發(fā)射器102包括發(fā)射作為具有高斯光束分布的激光束的光束的光纖激光發(fā)射器，造成具有近似高斯分布的截面強(qiáng)度分布的光束。在一些實施方案中，發(fā)射器102包括邊沿發(fā)射固態(tài)激光發(fā)射器。邊沿發(fā)射固態(tài)激光發(fā)射器可發(fā)射表現(xiàn)出非對稱發(fā)射的激光束，使得光束表現(xiàn)出包括快軸和慢軸的橢圓形截面積。在一些實施方案中，此類光束可為至少部分偏光的。應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的光發(fā)射器可包含任何已知的激光源。如本文所指代，相對于光束的截面積、分布等可互換地稱為橫向面積、橫向分布等。

設(shè)備100包括掃描器108，該掃描器將光束103導(dǎo)向到視野112上的各個方向。此類將光束103、其中包括的各種脈沖的導(dǎo)向到視野的各個區(qū)域上可被稱為在視野上“橫掃”光束，在視野上“掃描”光束等。掃描器108可采用一個或多個特定掃描圖案在視野上“掃描”光束，使得光束、其中的脈沖等以視野上的特定圖案導(dǎo)向到視野的各個區(qū)域上。掃描器108可包括反射設(shè)備(包括鏡子)，可控制地將該反射設(shè)備調(diào)整到各個朝向，使得光束103被導(dǎo)向為在視野112中的各個控制方向上行進(jìn)。掃描器108可控制地被調(diào)整到各個朝向，以基于與掃描器108相關(guān)聯(lián)的致動器設(shè)備，將光束103導(dǎo)向為在特定方向上行進(jìn)。在一些實施方案中，設(shè)備100的視野112可至少部分地基于掃描器108將從發(fā)射器102接收的光束導(dǎo)向到的方向的范圍。

設(shè)備100包括光學(xué)孔徑110，光束通過該光學(xué)孔徑作為導(dǎo)向光束105從掃描器108行進(jìn)到外部環(huán)境101中。設(shè)備100的視野112可至少部分地基于光學(xué)孔徑110。

在一些實施方案中，導(dǎo)向光束105至少部分地基于掃描器108的朝向在視野112的特定區(qū)域中行進(jìn)并且到達(dá)視野112中的對象120的表面。光束105可到達(dá)對象上的特定點(diǎn)122，從而照亮點(diǎn)122。到達(dá)點(diǎn)122的光束105的至少一部分可作為反射光束107從點(diǎn)122反射。反射光束107可返回到設(shè)備100。同樣，點(diǎn)122可被稱為“反射點(diǎn)”。在一些實施方案中，反射點(diǎn)122具有對應(yīng)于到達(dá)對象120并且從點(diǎn)122反射的光束105的光束點(diǎn)的尺寸和形狀。例如，如果光束105為具有相對大的光束點(diǎn)尺寸的寬發(fā)散光束，則點(diǎn)122的尺寸的面積可比光束105為具有相對小的光束點(diǎn)尺寸的窄發(fā)散光束相對更大。

該設(shè)備包括檢測器114，該檢測器可基于接收反射光束107檢測反射點(diǎn)122。在示例的實施方案中，該設(shè)備100包括分束器106并且導(dǎo)向反射光束107以經(jīng)由掃描器108和分束器106到達(dá)檢測器。在一些實施方案中，應(yīng)當(dāng)理解，分束器106不存在并且反射光束107經(jīng)由路徑到達(dá)檢測器114，該路徑至少部分與光束103,105經(jīng)由掃描器108遵循的路徑分離。例如，檢測器114可位于鄰近獨(dú)立的光學(xué)孔徑并且可直接檢測到達(dá)獨(dú)立的光學(xué)孔徑的反射光束107。在一些實施方案中，檢測器包括可檢測反射光束107的單個感測元件。例如，檢測器114可為單像素檢測器。

檢測器114可至少部分地基于檢測在檢測器114處接收的反射光束107來檢測反射點(diǎn)。檢測器可確定光束在至少設(shè)備100與反射點(diǎn)122之間的行進(jìn)時間并且因此可確定反射點(diǎn)122相對于設(shè)備100的位置。例如，如果光束103,105,107為各個光束脈沖，則檢測器可基于脈沖在發(fā)射器102處的發(fā)射時間以及反射光束脈沖107在檢測器114處的接收時間確定光束到反射點(diǎn)122的行進(jìn)時間。光束103在設(shè)備100中行進(jìn)的距離(例如，從發(fā)射器102到掃描器)、光束107在設(shè)備100中行進(jìn)的距離(例如，從掃描器108到檢測器114)可被預(yù)先確定，使得對應(yīng)于設(shè)備100中的此行進(jìn)距離的行進(jìn)時間可從發(fā)射器102處的光束發(fā)射與檢測器114處的接收之間的所花時間中扣除以確定光束在掃描器108、光學(xué)孔徑110等以及反射點(diǎn)122之間的行進(jìn)時間。

基于光束到點(diǎn)122的行進(jìn)時間，設(shè)備100可確定反射點(diǎn)在視野112中的距離(“深度”)。此外，基于掃描器108的朝向，可確定在視野112中反射點(diǎn)在三維中的位置。例如，在示例的實施方案中，反射點(diǎn)122的位置可基于光束往返反射點(diǎn)122的行進(jìn)時間以及掃描器在與光束往返點(diǎn)122行進(jìn)同時的朝向確定為相對于掃描器108的位置的特定深度154、方位角152和仰角(正交于方位角152)。

在一些實施方案中，設(shè)備100基于對象的一個或多個表面上的檢測的反射點(diǎn)122的相關(guān)性生成對象120的點(diǎn)“云”。如果掃描器108調(diào)整成導(dǎo)向光束103脈沖以相對于視野112的中心151的各個方位角154和仰角(沿正交于方位角152的軸與151的角度差，即，在從附圖向外的方向)從對象120上的各個點(diǎn)122反射，使得各個反射點(diǎn)122由檢測器114加以檢測，設(shè)備120可將對象上的各個反射點(diǎn)122進(jìn)行相關(guān)來產(chǎn)生對象120的點(diǎn)“云”。相關(guān)點(diǎn)122可基于屬性相對于視野112中的其他點(diǎn)122的相似性進(jìn)行相關(guān)。例如，具有類似深度154、方位角152和仰角屬性的一組點(diǎn)122可被確定為共同對象120的一個或多個表面上的點(diǎn)并且可相關(guān)到對象相對于具有不同屬性的其他反射點(diǎn)的點(diǎn)云，不同屬性包括不同深度、方位角和仰角屬性。在其他實施方案中，具有類似強(qiáng)度的一組點(diǎn)122可被確定為共同對象120的一個或多個表面上的點(diǎn)并且可相關(guān)到對象相對于具有不同強(qiáng)度的其他反射點(diǎn)的點(diǎn)云。

設(shè)備100包括調(diào)整光束103的發(fā)散度的透鏡元件組件104。如圖所示，透鏡元件組件104可在發(fā)射器102與光學(xué)孔徑110之間穿過該設(shè)備沿光束103的光學(xué)路徑定位。如圖所示，透鏡元件組件104可位于發(fā)射器102和掃描器108之間，但是應(yīng)當(dāng)理解，組件104可位于設(shè)備中的其他位置，包括在掃描器108與孔徑110之間、在掃描器與分束器之間等。多個獨(dú)立組件104可沿光束103,105等中的一個或多個的光學(xué)路徑定位。

在一些實施方案中，組件104可在光束的一個或多個特定截面軸調(diào)整光束的發(fā)散度。調(diào)整光束的發(fā)散度可造成對光束的光束點(diǎn)尺寸的調(diào)整。例如，組件104可調(diào)整包括光束103的快軸的特定軸的相對于包括光束103的慢軸的另一特定軸的發(fā)散度的發(fā)散度。此類調(diào)整可造成組件104的光束103“下游”相對于組件的光束103“上游”的均勻發(fā)散度。均勻光束發(fā)散度可造成半徑大致均勻或者形狀為圓形的光束103的光束點(diǎn)。均勻光束發(fā)散度可造成反射點(diǎn)與對象的點(diǎn)云相關(guān)性的改進(jìn)準(zhǔn)確度，因為在檢測器114處接收的反射光束107的形狀可在視野112中的反射點(diǎn)122的各個距離上表現(xiàn)出形狀的增大的均勻性。光束107截面的此類均勻性可使得設(shè)備100能更準(zhǔn)確地確定反射點(diǎn)122的屬性并且區(qū)分是否將某些組反射點(diǎn)122相關(guān)到一個或多個點(diǎn)云。

在一些實施方案中，組件104動態(tài)調(diào)整光束103的發(fā)散度使得掃描光束105具有特定截面積、強(qiáng)度等。此類動態(tài)調(diào)整可基于視野112的大小、一個或多個檢測的反射點(diǎn)122相對于設(shè)備100的確定的深度、預(yù)先確定的掃描協(xié)議等來實現(xiàn)。例如，如果發(fā)射器102和掃描器108被控制來實現(xiàn)對視野112的多個連續(xù)掃描，其中掃描器108以掃描圖案在視野112的一個或多個區(qū)域上“掃描”光束105，則組件104可調(diào)整視野的連續(xù)掃描之間的光束105發(fā)散度。結(jié)果，一次掃描可包含在視野112上掃描寬發(fā)散光束，其中光束的截面積相對于基準(zhǔn)發(fā)散值在距設(shè)備100的各個深度處相對增大，并且下一次掃描可包括在視野上掃描窄發(fā)散光束。此類連續(xù)掃描可在視野112上以共同圖案掃描。如果光束為脈沖序列，則掃描可包括在視野112上以一定圖案導(dǎo)向脈沖序列。具有較寬發(fā)散的光束的第一次掃描相對于具有較窄發(fā)散可能在視野112中“錯過”對象120的光束脈沖圖案造成具有較寬光束截面并且更有可能到達(dá)視野中的對象120的表面的脈沖圖案。具有較窄發(fā)散的光束的第二次掃描造成具有較窄光束截面并且更大強(qiáng)度以及由此更有可能從某一表面反射將在檢測器114處檢測的足夠強(qiáng)度光107的脈沖圖案，從而允許對對象上具有相對低反射率的反射點(diǎn)122進(jìn)行檢測。

在一些實施方案中，動態(tài)發(fā)散度調(diào)整包括在視野112的給定掃描期間調(diào)整光束發(fā)散度、光束點(diǎn)尺寸等，使得光束發(fā)散度至少部分改變，而發(fā)射器102和掃描器108正處于以一個或多個特定掃描圖案掃描視野112的過程中。可響應(yīng)于在視野112中檢測一個或多個反射點(diǎn)122來實現(xiàn)此類動態(tài)調(diào)整。

在一些實施方案中，設(shè)備100至少部分地基于對視野中的一個或多個反射點(diǎn)122的檢測調(diào)整掃描器108掃描光束105的視野。此類調(diào)整可造成對其中確定定位對象的視野的特定區(qū)域的掃描。例如，在示例的實施方案中，視野112可代表掃描器1008可掃描光束105的最大視野。此類最大視野可被稱為設(shè)備100的掃描范圍。掃描器108可通過視野112掃描光束105，并且響應(yīng)于檢測反射點(diǎn)122，設(shè)備100可調(diào)整該視野，通過該視野掃描器108從最大視野112到代表視野112的有限區(qū)域的另一視野132掃描光束105?？苫趯Ψ瓷潼c(diǎn)122的檢測確定視野132，使得該視野包含定位包括點(diǎn)122的對象120的視野116的有限區(qū)域。作為縮減視野的結(jié)果，光束105的掃描可聚焦于從對象120上的各個位置檢測反射點(diǎn)，可使得設(shè)備100能生成對象120的較高保真度點(diǎn)云。在一些實施方案中，設(shè)備100可調(diào)整掃描器108改變朝向以基于視野132的大小在視野上掃描光束105的速率(“掃描速率”)。掃描速率可包括掃描器108的朝向變化的速率、在連續(xù)光束脈沖集之間的掃描器朝向中與單獨(dú)步長變化的幅度相關(guān)聯(lián)的值等。例如，為了掃描給定時間段中的完整視野112，可要求掃描器108在將不同光束脈沖集導(dǎo)向到視野112的獨(dú)立區(qū)域之間的朝向變化時執(zhí)行相對大的步長。如果掃描器108被控制掃描較小視野132，則掃描器可在將不同光束脈沖集導(dǎo)向到視野132的獨(dú)立區(qū)域之間的朝向變化時執(zhí)行較小步長。結(jié)果，如果視野132相對于設(shè)備的掃描范圍變窄，則掃描器108的掃描速率可減小，使得在對視野132的給定掃描中獨(dú)立光束集105之間的角度變化相應(yīng)減小，可造成視野中的對象120的較高分辨率點(diǎn)云，因為點(diǎn)云可包括多個點(diǎn)122。

在一些實施方案中，組件104基于對視野112中的一個或多個反射點(diǎn)122的檢測動態(tài)調(diào)整光束發(fā)散度，其中調(diào)整至少部分地基于視野132的尺寸、反射點(diǎn)122相對于設(shè)備的深度、及其一些組合等。如果對象120被確定相對靠近設(shè)備100，視野132相對于最大視野112變窄，掃描器的掃描速率減小，及其一些組合等，光束的發(fā)散度可得以減小使得對象120處的光束截面積也減小，造成對象上的較小反射點(diǎn)122以及該對象在生成的點(diǎn)云中增加的細(xì)節(jié)。如果對象120被確定距設(shè)備100相對遠(yuǎn)，如果視野132相對于最大視野112變寬，如果掃描器的掃描速率增大，及其一些組合等，發(fā)散度可增大使得光束105掃描的視野的區(qū)域增大以減小視野中的對象120被光束105完全漏掉的概率。盡管對象120的分辨率可經(jīng)由增大的光束105發(fā)散度減小，發(fā)散度可在掃描期間，連續(xù)掃描之間等動態(tài)調(diào)整，使得視野可借助寬發(fā)散光束首次掃描以首次檢測對象120在視野112的各個特定區(qū)域中的存在(本文稱為“粗掃描”、“感測”等)并且隨后以較慢掃描速率經(jīng)由窄發(fā)散光束掃描視野112的一個或多個有限區(qū)域，從而生成解析對象的各個細(xì)節(jié)的對象的較高分辨率點(diǎn)云?？苫谝曇?32、視野132中檢測的反射點(diǎn)122的確定深度、掃描器108的確定掃描速率、及其一些組合等動態(tài)選擇和調(diào)整光束的發(fā)散度。

設(shè)備100包括也可在本文稱為“控制器設(shè)備”的控制器150。在一些實施方案中，控制器150控制設(shè)備100的以上元件中的一個或多個以實現(xiàn)視野112的圖像映射。例如，控制器150可控制發(fā)射器102對脈沖光束的發(fā)射，控制掃描器108來控制對掃描范圍112中包括的一個或多個視野的掃描，控制組件104來控制光束發(fā)散度等?？刂破骺苫跈z測器114生成的輸出數(shù)據(jù)、經(jīng)由設(shè)備100的一個或多個用戶接口從設(shè)備100的用戶接收的輸入數(shù)據(jù)等控制設(shè)備100的一個或多個元件，包括組件104、掃描器108等。在一些實施方案中，控制器150經(jīng)由開環(huán)控制過程控制設(shè)備100的元件中的一個或多個，包括調(diào)整透鏡元件組件104的一個或多個部分的位置。例如，控制器可訪問特定光束發(fā)散度、光束點(diǎn)尺寸等之間的存儲的關(guān)系以及透鏡元件組件的一個或多個部分的特定位置，以及至少部分地基于確定目標(biāo)光束點(diǎn)尺寸、光束發(fā)散度、及其一些組合等，控制器可將透鏡元件組件104的一個或多個部分調(diào)整到確定為與目標(biāo)光束點(diǎn)尺寸相關(guān)聯(lián)的特定位置。在一些實施方案，控制器150經(jīng)由閉環(huán)控制過程控制設(shè)備100的元件中的一個或多個，包括調(diào)整透鏡元件組件104的一個或多個部分的位置。例如，控制器可至少部分地基于確定目標(biāo)光束點(diǎn)尺寸來確定對透鏡元件組件的一部分、對特定位置的初始調(diào)整，該初始調(diào)整被確定來調(diào)整光束點(diǎn)尺寸以匹配目標(biāo)光束點(diǎn)尺寸，將透鏡元件組件104的位置調(diào)整到特定位置，實現(xiàn)對透鏡元件組件部分的初始調(diào)整，隨后作為反饋確定光束的光束點(diǎn)尺寸，確定對透鏡元件組件的新調(diào)整等，該新調(diào)整被確定基于光束點(diǎn)尺寸反饋調(diào)整光束點(diǎn)尺寸以匹配目標(biāo)光束點(diǎn)尺寸。

圖2a-圖2b示出了根據(jù)一些實施方案的發(fā)射光束的發(fā)射器和沿光束的一個或多個截面軸調(diào)整光束的發(fā)散度的透鏡元件組件。所示例的發(fā)射器和透鏡元件組件可包括在以上實施方案中的任一個中。

在一些實施方案中，透鏡元件組件包括可單獨(dú)、共同、及其一些組合等進(jìn)行調(diào)整的多個透鏡元件來調(diào)整光束的發(fā)散度。透鏡元件組件可包括在本文也被稱為“致動器”的調(diào)整一個或多個透鏡元件的一個或多個致動器機(jī)構(gòu)。在示例的實施方案中，光發(fā)射器202沿光軸226發(fā)射可包括激光束的光束201，以及透鏡元件組件204包括第一透鏡元件206、第二透鏡元件208和致動器207，其中元件206,208中的至少一個可由致動器207可調(diào)整地定位(“調(diào)整”)以沿光束201的一個或多個截面軸222,224調(diào)整光束201的發(fā)散度。透鏡元件的至少一個可至少部分地準(zhǔn)直光束201。例如，透鏡元件206可至少部分地準(zhǔn)直光束201。在一些實施方案中，透鏡元件組件的一個或多個部分包括可調(diào)整光束的致動光學(xué)元件，使得可調(diào)整地控制光束的光束點(diǎn)尺寸、反射點(diǎn)尺寸等。在一個示例中，致動光學(xué)元件包括可調(diào)整地控制光束點(diǎn)尺寸的直徑的驅(qū)動光束擴(kuò)展器透鏡組件。

致動器207可包括一個或多個各種致動器。例如，致動器207可包括一個或多個磁致動器、音圈馬達(dá)、雙穩(wěn)態(tài)致動器等。在一些實施方案中，致動器207可將透鏡元件重新定位在兩個或更多個分立位置之間。例如，致動器207可包括可調(diào)整地將透鏡元件定位在兩個分立位置中之一處的雙穩(wěn)態(tài)致動器。在一些實施方案中，致動器207可沿連續(xù)位置的范圍連續(xù)地重新定位透鏡元件。例如，致動器207可包括沿連續(xù)位置的范圍可調(diào)整地定位透鏡元件的音圈馬達(dá)致動器。應(yīng)當(dāng)理解，致動器207可包含任何已知的致動器機(jī)構(gòu)。

如在示例的實施方案中所示，透鏡元件206,208橫跨光軸226。元件206,208中的一個或多個可沿光軸226進(jìn)行調(diào)整以調(diào)整截面軸222,224中的一個或多個上的光束發(fā)散度。如在圖2a中所示，透鏡元件208定位在距透鏡元件206的特定距離212a處，透鏡元件206可被固定在相對于發(fā)射器202的特定位置。如果透鏡元件208定位在距透鏡元件206的距離212a處，則從組件204向下游傳遞的光束201可在對應(yīng)于光束201的快軸的截面軸222上表現(xiàn)出發(fā)散240a。如圖所示，在透鏡元件208下游距離214a處在本文可互換地也被稱為光束點(diǎn)250a的光束201的截面250a由于快軸222和慢軸224的發(fā)散變?yōu)闄E圓形而非圓形252a，其中慢軸正交于軸226和軸222兩者。如所示例的，截面222或“光束點(diǎn)”222沿軸222,224延伸，軸222,224兩者彼此正交并且與光束201行進(jìn)的光軸226正交。

如圖2b所示，透鏡元件208被調(diào)整到距透鏡元件206的特定距離212b的新位置，其中距離212b大于距離212a。結(jié)果，也如圖所示，光束201的發(fā)散度240b至少沿快軸222增大，造成在距透鏡元件208的距離214b處具有比截面252a更大面積的光束截面252b。注意，距離214a和214b位于距包括發(fā)射器202、透鏡元件206和組件204作為整體的固定元件的相同距離處，當(dāng)然由于透鏡元件208的調(diào)整位置，距離214a和214b可以不相同。

在示例的實施方案中，透鏡元件208是可調(diào)整的來沿光束201的一些或所有截面軸調(diào)整光束201的發(fā)散度240a-b，從而在距組件204的深度范圍上調(diào)整光束201的截面積，盡管光束截面隨著距組件204向下游的距離增大逐漸從圓形發(fā)散為橢圓形。致動器207可實現(xiàn)元件208的此類調(diào)整。此類調(diào)整可為動態(tài)的：此類調(diào)整可包括平移一個或多個透鏡元件。在一些實施方案中，組件204中的透鏡元件的一個或多個是可調(diào)整的以相對于一個或多個其他特定截面軸上的發(fā)散度調(diào)整一個或多個特定截面軸上的發(fā)散度，從而可在距組件204的向下游的距離范圍上控制光束201的形狀。例如，在一些實施方案中，透鏡元件208在距透鏡元件206的距離是可調(diào)整的以相對于慢軸224的發(fā)散度調(diào)整快軸222的發(fā)散度，使得光束201的截面在距組件的距離范圍上保持大體圓形形狀252a，其中不如此操作會導(dǎo)致在相同范圍上的橢圓形截面250a。如圖2b所示，元件208可相對于元件206平移來控制在本文可互換地稱為光束點(diǎn)250b的光束截面250b的尺寸和形狀兩者，使得截面在相對于截面250a的給定距離增大并且保持大體均勻的光束形狀。

在一些實施方案中，組件204包括多個透鏡元件，其中獨(dú)立透鏡元件可由包括在組件204中的一個或多個致動器調(diào)整以沿光束的獨(dú)立截面軸調(diào)整發(fā)散度。例如，組件可包括可調(diào)整地沿光束的快軸調(diào)整光束發(fā)散度的第一透鏡元件和可調(diào)整地沿光束的慢軸調(diào)整光束發(fā)散度的第二透鏡元件。

圖3a-圖3b示出了根據(jù)一些實施方案的調(diào)整光束掃描設(shè)備以第一掃描圖案在視野上掃描的光束脈沖序列的光束發(fā)散度。光束掃描設(shè)備300可包括在以上實施方案中的任一個中。

在一些實施方案中，為了生成場景的圖像映射，光束掃描設(shè)備在包括場景的視野上掃描光束，其中基于場景中各個對象的生成的點(diǎn)云來生成圖像映射，其中基于在視野中檢測反射點(diǎn)以及將各個反射點(diǎn)集進(jìn)行相關(guān)從而基于各個反射點(diǎn)集的類似屬性生成各個對象的點(diǎn)云來生成點(diǎn)云。如果光束包括光束脈沖序列，則掃描可包括控制設(shè)備的掃描器將各個脈沖通過視野以脈沖掃描圖案導(dǎo)向視野的各個區(qū)域。此掃描圖案可包括至少部分地基于掃描器的特定掃描速率、發(fā)射器的特定脈沖速率等中的一個或多個在視野中以一定角度分開的脈沖圖案。脈沖可具有可由光束掃描設(shè)備中包括的透鏡元件組件至少部分調(diào)整的一個或多個各種發(fā)散度。

在一些實施方案中，可調(diào)整光束脈沖發(fā)散度、掃描速率和視野中的一個或多個。此類調(diào)整可為動態(tài)的，使得發(fā)生在視野的給定掃描期間，至少部分地基于掃描速率和視野，至少部分地基于包括在光束掃描設(shè)備中的檢測器生成的輸出，及其一些組合等。對視野的給定“掃描”可包括根據(jù)特定掃描圖案在視野上執(zhí)行光束脈沖的單獨(dú)特定“橫掃”，使得根據(jù)一個或多個掃描圖案在視野上對脈沖光束的連續(xù)“橫掃”包括對視野的連續(xù)單獨(dú)掃描。

在一些實施方案中，至少部分地基于視野、掃描速率等調(diào)整光束發(fā)散度以調(diào)整在視野中檢測對象的可能性，調(diào)整對象的點(diǎn)云中對象的分辨率等。此類調(diào)整可由設(shè)備中包括的一個或多個透鏡元件組件來實現(xiàn)。此類調(diào)整可發(fā)生在對視野的一次或多次掃描中，其中可基于檢測的反射點(diǎn)動態(tài)調(diào)整視野、掃描速率和光束發(fā)散度中的一個或多個來控制視野中檢測的對象的生成的點(diǎn)云的分辨率。

如圖3a所示，設(shè)備300通過以光束的單獨(dú)脈沖302a的特定圖案306在視野301的一部分上“橫掃”脈沖光束來發(fā)起對視野301的掃描。圖3a中的示例的脈沖302a示出了從設(shè)備300的一個或多個部分的視角掃描視野301的光束的光束點(diǎn)和相對的光束點(diǎn)尺寸。圖案306a至少部分地基于設(shè)備300中的掃描器的掃描速率，該掃描速率可調(diào)整視野301中每個脈沖302a的方向以及連續(xù)脈沖302a之間的角度間隔304a。如圖所示，通過圖3a中的視野301掃描的脈沖光束具有相對窄的光束發(fā)散，使得每個脈沖302a的光束點(diǎn)的光束點(diǎn)尺寸相對小。盡管掃描光束的小光束點(diǎn)尺寸可導(dǎo)致相對較小的反射點(diǎn)，這可實現(xiàn)在解析中可能被阻礙的較大光束截面的對象的更細(xì)微細(xì)節(jié)的分辨率，但是脈沖302a的較小截面積以及脈沖302a之間的間隔304a可導(dǎo)致視野中掃描所遺漏的細(xì)節(jié)中的至少一些。例如，如圖所示，兩個對象308,309位于視野301中，當(dāng)至少部分地基于每個脈沖302a的小面積以及脈沖304a之間的間隔如圖所示執(zhí)行掃描306a時，沒有光束脈沖302a從對象308,309中的任一個中反射。

調(diào)整設(shè)備300的掃描速率，從而調(diào)整連續(xù)脈沖302a之間的間隔304a可增大從視野301中的對象反射脈沖的可能性。在一些實施方案中，減小脈沖302a之間的間隔304a需要在視野301上掃描附加脈沖來掃描該視野。掃描此類附加脈沖造成給定掃描需要更多時間段來執(zhí)行。在一些實施方案中，可執(zhí)行單獨(dú)掃描的時間段被限制于最大時間段。結(jié)果，為了利用具有相對小的光束點(diǎn)的脈沖302a掃描視野301，可要求設(shè)備300在掃描視野301時將脈沖302a間隔304a開，使得在間隔的脈沖302a之間存在其中脈沖302a可能漏掉對象的間隙空間，從而防止設(shè)備300對對象的檢測。

如圖3b中所示，可調(diào)整光束發(fā)散度以增大光束脈沖302b的光束點(diǎn)尺寸，使得當(dāng)以相對于圖3a中的圖案306a的掃描圖案306b以調(diào)整的發(fā)散度在視野301上掃描光束時，可增大視野301中檢測到對象308,309存在的可能性。在圖3b中，盡管各個脈沖302b之間的間隔304b可能類似于圖案306a中的間隔304a，但是光束的較大發(fā)散度造成脈沖302b在給定掃描中單獨(dú)以及共同覆蓋相對于圖3a中的掃描的脈沖的視野301的較大部分。事實上，如圖所示，許多脈沖302b可重疊在視野的共同區(qū)域上。結(jié)果，相對于具有類似掃描速率和較窄光束發(fā)散的類似掃描圖案306a，減小了掃描圖案306b可能完全漏掉視野301中的對象的可能性。圖3b中的示例的脈沖302b示出了從設(shè)備300的一個或多個部分的視角掃描視野301的光束的光束點(diǎn)和相對的光束點(diǎn)尺寸。

如圖3b所示，掃描圖案306b導(dǎo)致針對每個對象308,309檢測到至少兩個反射點(diǎn)。盡管基于圖3b中的掃描檢測的檢測點(diǎn)不能造成高分辨率點(diǎn)云，該高分辨率點(diǎn)云至少部分地基于掃描光束的光束點(diǎn)的相對大尺寸解析對象308,309的全部細(xì)節(jié)，造成可能至少部分模糊對象的各個細(xì)節(jié)的相對大反射點(diǎn)，可基于每個對象上的檢測的反射點(diǎn)檢測視野301中的對象存在。隨后，可縮減視野301以包含還包括一個或多個對象308,309的視野301的有限區(qū)域以及可借助較低的掃描速率和較窄的光束發(fā)散度以及由此所得到的較小光束點(diǎn)尺寸來執(zhí)行隨后掃描，使得可針對一個或多個對象生成較高分辨率點(diǎn)云，這相對于掃描306b提供了對象細(xì)節(jié)的更好分辨率?？筛鶕?jù)一個或多個圖案在視野的給定“掃描”期間實現(xiàn)掃描速率、視野、光束發(fā)散度、光束點(diǎn)尺寸等的此類調(diào)整。

在一些實施方案中，掃描306a,306b在視野301上由設(shè)備300連續(xù)執(zhí)行作為具有交替的光束發(fā)散度的掃描，使得在視野301的特定區(qū)域上的寬發(fā)散掃描306b之后是窄發(fā)散掃描306a。發(fā)散度的此類交替以及由此獨(dú)立掃描之間光束點(diǎn)尺寸的交替可實現(xiàn)經(jīng)由寬發(fā)散掃描和窄發(fā)散掃描兩者檢測對象在視野301中的存在，寬發(fā)散掃描至少部分地基于掃描光束的相對較大光束點(diǎn)尺寸更有可能到達(dá)對象，窄發(fā)散掃描至少部分地基于掃描波束的相對較小以及由此較高強(qiáng)度的光束點(diǎn)尺寸更有可能造成對來自低反射率表面的反射點(diǎn)的檢測。

光束掃描設(shè)備300可由執(zhí)行視野301的掃描的可用時間量限制，結(jié)果，盡管借助在脈沖之間具有最小可能發(fā)散度和最小可能角度差的脈沖掃描視野301可能導(dǎo)致最大分辨率，但是掃描時間會限制設(shè)備300以此分辨率在所選擇的整個視野301上執(zhí)行此掃描的能力，可能變得復(fù)雜。結(jié)果，調(diào)整光束發(fā)散度可實現(xiàn)以低分辨率在較寬視野中初始步檢測各種對象以及動態(tài)調(diào)整光束發(fā)散度、掃描速率、視野等中的一個或多個以生成在較寬視野中初始檢測的各種對象的較高分辨率映射。在一些實施方案中，光束發(fā)散度的此類調(diào)整可導(dǎo)致優(yōu)化處理資源，生成場景中各個對象的高分辨率圖像映射所需要的掃描次數(shù)和處理性能可減小，因為對象在寬發(fā)散掃描中可能被快速識別并且隨后可經(jīng)由定位對象的視野的有限區(qū)域的窄發(fā)散掃描映射該對象。

在一些實施方案中，設(shè)備300基于從設(shè)備的一個或多個其他元件接收的輸入數(shù)據(jù)在視野的給定部分上掃描脈沖光束。例如，設(shè)備300可包括可生成視野301中包括的場景的一個或多個圖像的相機(jī)設(shè)備，該圖像包括對象308,309的圖像。在一些實施方案中，設(shè)備300包括可處理相機(jī)設(shè)備捕獲的圖像來在圖像中識別對象308,309的一個或多個計算機(jī)系統(tǒng)，并且基于此類識別，設(shè)備300可掃描定位對象308,309的視野301的有限區(qū)域以生成對象308,309的點(diǎn)云。在設(shè)備300中可使用此類點(diǎn)云生成對象308,309的圖像，修改相機(jī)設(shè)備捕獲的圖像等。在一些實施方案中，設(shè)備300包括用戶界面并且可基于與經(jīng)由用戶界面呈現(xiàn)給用戶的圖像的用戶交互在視野的區(qū)域上掃描光束。例如，在執(zhí)行圖3b中示出的掃描圖案306b時，設(shè)備300可將檢測的反射點(diǎn)相關(guān)到對象308,309的低分辨率點(diǎn)云并且基于點(diǎn)云在設(shè)備300的用戶界面上顯示此對象的圖像。該設(shè)備可基于包括掃描視野的特定區(qū)域的用戶命令的與顯示圖像的用戶交互、與顯示對象308,309中的一個或多個的圖像映射的圖像的一部分的用戶交互等掃描視野301的有限區(qū)域。用戶命令可經(jīng)由與顯示器(例如，觸摸屏顯示器)的觸摸交互、音頻交互(例如，講話命令)、光學(xué)交互(例如，設(shè)備300中包括的相機(jī)設(shè)備所捕獲的手勢)等在設(shè)備300處接收。

圖4示出了根據(jù)一些實施方案的動態(tài)調(diào)整光束發(fā)散度以及由此調(diào)整光束點(diǎn)尺寸以在光束掃描設(shè)備的視野中生成各種對象的高分辨率的圖像映射。圖4所示的此類動態(tài)調(diào)整可經(jīng)由光束掃描設(shè)備的以上實施方案中的任一個實現(xiàn)并且可由與光束掃描設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一個或多個計算機(jī)系統(tǒng)管理。

圖4所示的動態(tài)調(diào)整過程400包括注入視野401的一個或多個初始掃描。視野401可包括執(zhí)行掃描的光束掃描設(shè)備的最大可用視野，或“掃描范圍”。

在一些實施方案中，可經(jīng)由各個掃描來自不同發(fā)散度的光束的視野上的光束的一個或多個各種單獨(dú)掃描來掃描視野。此類變化的光束發(fā)散度可經(jīng)由包括在光束掃描設(shè)備中的透鏡元件組件來執(zhí)行。以各種光束發(fā)散度執(zhí)行的各種掃描可有助于經(jīng)由優(yōu)化各個不同光束屬性檢測視野中的對象。例如，在視野上掃描寬發(fā)散光束可增大光束將從視野中的對象表面反射的概率，從而由于增大的光束發(fā)散度，基于增大的光束截面積(“光束點(diǎn)”)造成經(jīng)由檢測反射點(diǎn)來檢測對象。在另一實施方案中，掃描視野的窄發(fā)散光束可增大光束將從低反射率表面反射的概率，來自低反射率表面的寬發(fā)散光束可能不能反射足夠強(qiáng)度得以在光束掃描設(shè)備的檢測器處被檢測到，因為由于較小光束截面積可使得反射點(diǎn)的強(qiáng)度增大。

如在410所示，視野401的寬發(fā)散掃描406a可包括以特定掃描圖案在視野的一部分上掃描光束脈沖序列404a。如圖所示，寬發(fā)散掃描406a可造成光束脈沖的至少一些與位于視野401內(nèi)的場景中的一個或多個對象403,405至少部分重疊。

如在420所示，視野401的窄發(fā)散掃描406b可包括以特定掃描圖案在視野的一部分上掃描光束脈沖序列404b。寬發(fā)散掃描406a圖案和窄發(fā)散掃描406b圖案可類似，使得兩次掃描406a-b穿過視野401的相同部分，從而經(jīng)由掃描406b實現(xiàn)對不能經(jīng)由掃描406a檢測的低反射率表面的檢測。在一些實施方案中，從過程400省略410,420中示出的掃描406a-b的一個或多個。例如，可省略掃描圖案406b，從而在視野401上執(zhí)行410中示出的單個寬發(fā)散掃描。

如在430中所示，基于檢測源自在掃描406a-b中的一個或多個中在視野上掃描的一個或多個光束脈沖的至少一部分的反射點(diǎn)，從對象反射并且在與執(zhí)行掃描的光束掃描設(shè)備相關(guān)聯(lián)的檢測器處接收，確定視野401中對象403,405的存在。如圖所示，檢測指示視野401中存在對象403的反射點(diǎn)433，以及檢測指示視野401中存在對象405的反射點(diǎn)435。反射點(diǎn)433和435兩者源自410中示出的寬發(fā)散掃描406a。如在420處所示，窄發(fā)散掃描406b可造成至少部分不能在視野中檢測一個或多個對象的存在，因為相對較小的光束截面積以及獨(dú)立光束脈沖404b之間的角度間隔。結(jié)果，盡管410處的掃描406a造成對視野401中存在對象403,405的檢測，對象403,405的細(xì)節(jié)形狀、結(jié)構(gòu)等無法完全從反射點(diǎn)433,435解析出。例如，從反射點(diǎn)433的相關(guān)性生成的對象403的點(diǎn)云可能無法將對象403的結(jié)構(gòu)解析為五角星。

如在430處進(jìn)一步所示，至少部分地基于檢測反射點(diǎn)433,435，將與所述反射點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的新視野建立為視野432,434?？苫诜瓷潼c(diǎn)433,435的屬性確定每個獨(dú)立視野432,434的大小，反射點(diǎn)可一起進(jìn)行相關(guān)來建立每個對象403,405的“粗”點(diǎn)云?？苫趯ο笤谝曇?01中的估計尺寸確定視野432,434的大小，可基于確定哪些光束脈沖404a從對象403,405反射(形成反射點(diǎn)433,435)以及哪些脈沖未從任何附近點(diǎn)反射來確定對象的估計尺寸，如430中所示。結(jié)果，視野432,434的尺寸可確定為對應(yīng)于對象在視野401中的尺寸的估計。在一些實施方案中，如果視野401的圖像經(jīng)由包括相機(jī)設(shè)備的另一設(shè)備捕獲，則可根據(jù)捕獲圖像確定對象在視野401中的尺寸和形狀，使得可基于根據(jù)捕獲圖像確定的對象在視野401中的尺寸和位置確定視野432,434。如進(jìn)一步所示，視野432,434可包括視野401的有限區(qū)域。

在440，光束掃描設(shè)備借助窄發(fā)散光束脈沖執(zhí)行對視野432,434掃描。掃描可包括對視野432,434的掃描，以排除視野401中超出視野432,434的剩余部分。如圖所示，掃描443,445可包括相應(yīng)視野432,434的掃描圖案，該掃描圖案可被調(diào)整以對應(yīng)于相應(yīng)視野432,434的尺寸。此外，如圖所示，掃描中包括光束脈沖自身的發(fā)散的獨(dú)立光束脈沖444,446之間的角度間隔(“掃描速率”)可被調(diào)整以使得掃描443,445以減小的掃描速率借助窄發(fā)散光束脈沖來掃描相應(yīng)區(qū)域432,434。作為窄光束發(fā)散的結(jié)果，可造成較小截面光束面積以及低掃描速率，可造成給定區(qū)域中光束脈沖數(shù)量的增大，相對于410,420處的掃描，可增大在視野432,434中對象403,405上的反射點(diǎn)的數(shù)量和濃度。結(jié)果，相對于源自從掃描406a得到的檢測的反射點(diǎn)433,435的所述對象的點(diǎn)云，檢測為掃描443,445的結(jié)果經(jīng)由反射點(diǎn)的相關(guān)而生成的對象的點(diǎn)云可具有對象403,405細(xì)節(jié)的增大水平的分辨率。

在450，檢測源自掃描443,445的反射點(diǎn)453,455。如圖所示，相對于源自掃描406a的反射點(diǎn)433,435，對象403,405的詳細(xì)形狀和結(jié)構(gòu)由反射點(diǎn)453,455高度地解析。點(diǎn)453可進(jìn)行相關(guān)以生成對象403的點(diǎn)云，點(diǎn)455可進(jìn)行相關(guān)以生成對象405的點(diǎn)云，可用作生成視野401中場景的圖像中的一個或多個、場景的3d映射，通過該場景跟蹤對象403,405中的一個或多個的位置等的部分。例如，對象403可基于點(diǎn)對象453的相關(guān)性被識別為特定對象(“五角星”)而可基于此識別跟蹤對象403的位置。此類跟蹤可被跟蹤為基于對象403的位置進(jìn)行圖像聚焦，處理對象403在視野401中的運(yùn)動來確定是否接收到輸入命令等的部分。在一些實施方案中，此類跟蹤至少部分地基于與執(zhí)行過程400的光束掃描設(shè)備的用戶交互，包括指定特定對象并且命令對對象進(jìn)行跟蹤(例如，“跟蹤該五角星”)的命令。

圖5示出了根據(jù)一些實施方案的可在光束掃描設(shè)備中包括的控制器設(shè)備?？刂破髟O(shè)備可包括在光束掃描設(shè)備的以上實施方案中的任一個中并且可至少部分由下文討論的一個或多個計算機(jī)系統(tǒng)來實現(xiàn)。控制器設(shè)備500包括本文所述的可由計算機(jī)系統(tǒng)的一個或多個實例實現(xiàn)的多個各種模塊。

設(shè)備500包括發(fā)射器控制模塊502，控制由包括在光束掃描設(shè)備中的發(fā)射器設(shè)備對光束的發(fā)射。此類控制可包括選擇生成發(fā)射控制信號，該發(fā)射控制信號被傳輸?shù)桨l(fā)射器設(shè)備、電耦接到發(fā)射器設(shè)備的電源等中的一個或多個，使得發(fā)射器設(shè)備發(fā)射光束。在一些實施方案中，發(fā)射控制模塊可選擇性地控制發(fā)射器設(shè)備發(fā)射光束脈沖序列的序列。此類控制可包括控制脈沖速率501。在一些實施方案中，模塊502可記錄發(fā)射器設(shè)備發(fā)射各個脈沖的時間503。

設(shè)備500包括控制包括在光束掃描設(shè)備中的掃描器設(shè)備的掃描器控制模塊504，使得模塊504在掃描器設(shè)備的掃描范圍的一個或多個區(qū)域上控制對發(fā)射器設(shè)備發(fā)射的光束的掃描。掃描控制模塊504可包括確定在通過掃描范圍的一個或多個各種掃描期間與掃描器設(shè)備相關(guān)聯(lián)的掃描速率的掃描速率模塊506，在一個或多個時間點(diǎn)確定掃描器設(shè)備導(dǎo)向的光束的方向的光束方向模塊508，以及確定掃描器的視野，確定掃描器設(shè)備被控制來“掃描”光束的掃描范圍的區(qū)域的視野模塊510。在一些實施方案中，模塊510確定在給定時間段內(nèi)掃描器設(shè)備被控制來橫掃光束的圖案。如圖3-圖4所示，此類圖案包括正弦圖案。在一些實施方案中，模塊508確定通過視野與每個單獨(dú)光束方向?qū)?yīng)的掃描器設(shè)備的獨(dú)立調(diào)整，使得模塊508確定與掃描器相關(guān)聯(lián)的、需要將光束導(dǎo)向給定方向的一個或多個致動器機(jī)構(gòu)對掃描器設(shè)備的調(diào)整。如果掃描器設(shè)備包括可調(diào)整朝向的鏡子，此類確定可包括確定與根據(jù)確定的掃描圖案將光束導(dǎo)向到特定方向的鏡子設(shè)備相對應(yīng)的鏡子設(shè)備的朝向。在一些實施方案中，模塊506確定掃描器設(shè)備改變光束被導(dǎo)向的方向的特定速率、獨(dú)立光束脈沖的獨(dú)立方向之間的角度間隔等。例如，如果發(fā)射光束為脈沖序列，則模塊506確定對應(yīng)于脈沖速率以及根據(jù)確定的掃描圖案確定的獨(dú)立光束脈沖集的獨(dú)立理想方向之間的角度間隔的朝向變化速率。在一些實施方案中，模塊504控制掃描器在視野上掃描光束的一個或多個組件，包括控制以一個或多個確定的掃描速率在掃描期間一個或多個致動器對掃描器的調(diào)整，從而以一個或多個各種掃描圖案在確定的視野上掃描光束。

設(shè)備500包括透鏡元件控制模塊512，在一些實施方案中，透鏡元件控制模塊控制包括在光束掃描設(shè)備中的透鏡元件組件來沿光束的一個或多個截面軸控制光束的光束發(fā)散度。此類控制可包括至少部分地基于生成一個或多個透鏡元件調(diào)整命令信號調(diào)整包括在透鏡元件組件中的一個或多個透鏡元件，命令信號被傳輸?shù)脚c一個或多個透鏡元件相關(guān)聯(lián)的一個或多個致動器以使得致動器可調(diào)整地定位一個或多個透鏡元件。模塊512可包括可沿光束的一個或多個截面軸確定特定發(fā)散度的光束發(fā)散度模塊514以及可確定對透鏡元件組件中的一個或多個透鏡元件的位置的調(diào)整幅度的透鏡元件定位模塊516?？舍槍馐莫?dú)立截面軸獨(dú)立確定光束發(fā)散度。例如，可針對第一光束軸確定第一發(fā)散度以及可針對另一單獨(dú)光束軸確定第二發(fā)散度，另一光束軸可正交于第一軸。模塊516可基于確定的光束發(fā)散度確定對一個或多個透鏡元件的位置的調(diào)整。在一些實施方案中，模塊516可確定對透鏡元件組件中的獨(dú)立透鏡元件的單獨(dú)和獨(dú)立調(diào)整從而沿光束的單獨(dú)截面軸獨(dú)立地調(diào)整光束發(fā)散度。例如，如果模塊514針對光束的所有截面軸確定共同發(fā)散度，則模塊516可確定第一致動器對透鏡元件組件中的第一透鏡元件的第一調(diào)整并且可確定第二致動器對透鏡元件組件中的獨(dú)立透鏡元件的第二調(diào)整，其中第一致動器將一個截面軸的光束發(fā)散度調(diào)整為共同發(fā)散度，第二致動器將另一獨(dú)立截面軸的光束發(fā)散度調(diào)整為共同發(fā)散度。在一些實施方案中，模塊514基于一個或多個各種輸入，包括光束在距掃描器的某個深度的理想截面積、光束的理想截面形狀、掃描器的確定視野、掃描器的確定掃描速率、及其一些組合等，確定光束的一個或多個軸的發(fā)散度。在一些實施方案中，模塊512基于在模塊516確定的透鏡元件位置控制透鏡元件組件中的一個或多個致動器。在一些實施方案中，模塊512調(diào)整光束的光束發(fā)散度，使得模塊512至少部分地基于控制光束點(diǎn)尺寸來控制光束的光束點(diǎn)尺寸以匹配選擇的光束點(diǎn)尺寸，其中所選擇的光束點(diǎn)尺寸選自一組預(yù)先確定的光束點(diǎn)尺寸。在一些實施方案中，模塊512至少部分地基于指定特定光束點(diǎn)尺寸的接收的一個或多個光束點(diǎn)尺寸命令控制光束的光束點(diǎn)尺寸。接收的光束點(diǎn)尺寸命令可包括由于與包括控制器設(shè)備500的光束掃描設(shè)備的終端用戶交互而生成的用戶命令、基于存儲在一個或多個計算機(jī)系統(tǒng)的一個或多個存儲器設(shè)備中的一個或多個程序指令由一個或多個計算機(jī)系統(tǒng)生成的計算機(jī)命令、及其一些組合等命令中的一個或多個。

設(shè)備500包括接收并處理從包括在光束掃描設(shè)備中的檢測器接收的數(shù)據(jù)的檢測器控制模塊518。檢測器可檢測從掃描器設(shè)備將光束導(dǎo)向到的視野中的表面反射的光束。檢測器設(shè)備可包括檢測反射光束的一個或多個傳感器組件。模塊518可包括接收在檢測器的一個或多個傳感器元件處檢測到反射光束的指示的點(diǎn)檢測模塊520?；谠摍z測，模塊520可確定發(fā)射光束被導(dǎo)向的視野中的反射點(diǎn)的存在。在一些實施方案中，模塊520可基于從檢測器接收的、與對反射光束的檢測的指示相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，確定在檢測器處檢測到反射光束的時間。模塊518可包括可確定光束往返視野內(nèi)的反射點(diǎn)的飛行時間的飛行時間模塊522。飛行時間可至少部分地基于在檢測器處檢測到反射光束脈沖的時間(也被稱為“時間戳”)、從發(fā)射器設(shè)備發(fā)射光束脈沖的時間(也被稱為“時間戳”)、發(fā)射器設(shè)備的脈沖速率、及其一些組合等來確定。

在一些實施方案中，模塊522可至少部分地基于光束往返反射點(diǎn)(即，包括掃描器的光束掃描設(shè)備的一個或多個部分與反射點(diǎn)之間)的飛行時間以及光束在視野中的介質(zhì)中的估計速度確定檢測的反射點(diǎn)在視野中的至少深度。例如，至少部分地基于光束脈沖往返反射點(diǎn)的確定的飛行時間以及光束在光束脈沖行進(jìn)的介質(zhì)中的速度估計，可估計光束脈沖從包括掃描器的設(shè)備的一個或多個部分行進(jìn)到反射點(diǎn)的距離。

模塊518可包括基于在檢測器設(shè)備處對反射光束的檢測生成輸出的輸出發(fā)生器模塊523。對反射光束的檢測可包括在光束掃描設(shè)備的視野中對反射點(diǎn)的檢測。輸出可包括視野中的反射點(diǎn)的指示、光束往返反射點(diǎn)的確定飛行時間、從反射點(diǎn)反射的光的強(qiáng)度、視野中的反射點(diǎn)的確定深度等中的一個或多個。在一些實施方案中，模塊518可至少部分地基于視野中的反射點(diǎn)的確定深度以及確定的與光束往返反射點(diǎn)行進(jìn)的時間段的至少一部分同時對掃描器的調(diào)整位置，確定檢測的反射點(diǎn)相對于光束掃描設(shè)備的一個或多個組件、部分等在視野中的位置?？砂ǚ瓷潼c(diǎn)在視野中的深度、方位角和仰角的反射點(diǎn)的位置、反射點(diǎn)的強(qiáng)度、及其一些組合等的指示可作為與反射點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一組屬性包含在生成輸出中。

設(shè)備500包括處理模塊524，處理模塊接收和處理來自模塊502,504,512,518中各個模塊的數(shù)據(jù)并且至少部分地基于該數(shù)據(jù)生成光束掃描設(shè)備的視野中的一個或多個對象、場景等的圖像映射。模塊524包括點(diǎn)云發(fā)生器模塊534，該點(diǎn)云發(fā)生器模塊可接收和處理與在圖像光束掃描設(shè)備的檢測器設(shè)備處檢測的各個反射點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一組或多組數(shù)據(jù)。可基于從一個或多個模塊502,504,518接收的輸出在模塊534生成的每組數(shù)據(jù)可包括指示檢測的反射點(diǎn)在視野中相對于包括掃描器設(shè)備的圖像光束掃描設(shè)備的一個或多個部分的深度、方位角、仰角、強(qiáng)度、及其一些組合等的數(shù)據(jù)。在一些實施方案中，給定一組數(shù)據(jù)包括將該組識別為與視野的特定掃描相關(guān)聯(lián)的信息。

在一些實施方案中，模塊534將一組或多組點(diǎn)數(shù)據(jù)與包括位于視野中的對象的“點(diǎn)云”的一組反射點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)。此類相關(guān)可至少部分地基于確定兩個或更多個點(diǎn)的一個或多個屬性之間的相似性包括比較與各個獨(dú)立檢測的反射點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的各組數(shù)據(jù)的各個屬性數(shù)據(jù)并且將兩個或更多個點(diǎn)與點(diǎn)云進(jìn)行相關(guān)。例如，確定具有在預(yù)先確定的間隔(例如，深度差小于1mm，方位角差小于0.01度等)內(nèi)類似的深度、方位角和仰角中的一個或多個的兩個點(diǎn)可與共同點(diǎn)云進(jìn)行相關(guān)。模塊524可包括圖像映射發(fā)生器模塊536，圖像映射發(fā)生器模塊可實現(xiàn)對與獨(dú)立的檢測的反射點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的各組數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)來生成各個對象的點(diǎn)云。模塊536可基于位于視野中的對象的各個生成的點(diǎn)云生成視野中包括一個或多個對象的場景的一個或多個圖像映射。此生成的圖像映射可包括場景中包括的對象的一個或多個的圖像，其中圖像可為二維的。圖像映射可包括場景中的一個或多個對象的3d映射并且可包括整個場景的一些或所有的3d映射。例如，在一些實施方案中，模塊536分析生成的點(diǎn)云并且將對象的點(diǎn)云識別為與特定已知對象(例如，叉子、人手、做出特定手勢的人手等)相關(guān)聯(lián)并且基于該識別生成特定對象的圖像映射。模塊524包括掃描控制模塊534，該掃描控制模塊可經(jīng)由控制模塊502,504,512,518中的一些或所有來控制光束掃描設(shè)備的發(fā)射器、掃描器、透鏡元件組件、檢測器等中的一個或多個。模塊534可控制各個模塊以使得光束掃描設(shè)備執(zhí)行特定掃描。例如，基于在模塊534處生成視野中的對象的點(diǎn)云，基于將作為視野的寬發(fā)散掃描的結(jié)果檢測的反射點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)，模塊534可確定點(diǎn)云的分辨率不能滿足閾值最小值并且隨后可控制模塊502,504,512執(zhí)行造成對象的較高分辨率點(diǎn)云的一個或多個附加掃描。此類控制可包括控制模塊504縮小圍繞檢測對象的視野并且通過縮小視野以減小速率掃描，控制模塊512縮小通過縮小的視野掃描的光束的發(fā)散度，及其一些組合等。模塊524包括跟蹤控制模塊538，在一些實施方案中，跟蹤控制模塊通過生成對一個或多個模塊502,504,516的命令來對視野中的特定對象的識別做出應(yīng)答以控制光束掃描設(shè)備掃描所識別的對象定位的視野的區(qū)域，從而在視野上隨時間跟蹤對象。

在一些實施方案中，模塊524至少部分地基于從包括在模塊500中的一個或多個模塊接收的輸出數(shù)據(jù)(包括但不限于模塊518處生成的輸出)控制一個或多個模塊502,504,512。例如，如果模塊534基于由于光束掃描設(shè)備的最大視野的掃描結(jié)果由模塊518生成的輸出數(shù)據(jù)確定在視野的特定區(qū)域中檢測到一個或多個反射點(diǎn)，則模塊534可命令模塊502,504和512縮小圍繞檢測的反射點(diǎn)的視野，縮小光束發(fā)散度從而實現(xiàn)縮小視野的較高分辨率掃描，以及根據(jù)調(diào)整的掃描速率和調(diào)整的光束發(fā)散度掃描縮小的視野。結(jié)果，模塊534可通過命令模塊502,504,512控制光束掃描設(shè)備的各個組件來對視野中的一個或多個對象的初始的低分辨率檢測做出應(yīng)答從而實現(xiàn)一個或多個對象的較高分辨率掃描。

設(shè)備500包括界面控制模塊540。模塊540可實現(xiàn)與設(shè)備500的一個或多個模塊的用戶交互。模塊540包括顯示器控制模塊542，顯示器控制模塊可管理在與光束掃描設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一個或多個顯示器用戶界面上在模塊536處生成的一個或多個圖像映射的顯示。在一些實施方案中，模塊542生成可交互顯示，其中用戶可經(jīng)由用戶界面與顯示的圖像映射的一個或多個部分進(jìn)行交互，以將輸入命令提供給設(shè)備500。模塊540包括用戶命令輸入模塊544，用戶命令輸入模塊可至少部分地基于與用戶界面的用戶交互登記對一個或多個特定用戶命令的接收。例如，如果模塊542在顯示器界面上顯示包括基于對象的低分辨率點(diǎn)云生成的對象的圖像映射的場景的圖像映射，則模塊544可接收用戶命令來基于與對象定位的場景的圖像映射的部分的用戶交互實現(xiàn)對象定位的視野的有限區(qū)域的高分辨率掃描。在一些實施方案中，模塊544可基于與各個用戶界面的用戶交互，包括經(jīng)由音頻接口接收的音頻命令、經(jīng)由鍵盤接口接收的命令等登記某些用戶命令的接收，模塊540可將接收的用戶命令轉(zhuǎn)發(fā)到模塊524，其中模塊524可至少部分地基于用戶命令控制光束掃描設(shè)備的各個元件。

圖6示出了根據(jù)一些實施方案的配置光束掃描設(shè)備掃描在設(shè)備的掃描范圍內(nèi)具有動態(tài)可調(diào)整發(fā)散度的光束。可針對上述實施方案中的任一個或所有實現(xiàn)配置。配置光束掃描設(shè)備可包括修改光束掃描設(shè)備的至少一部分、光束掃描設(shè)備的組件等。光束掃描設(shè)備可包括光檢測和測距(lidar)設(shè)備。

在602，在本文也被稱為發(fā)射器設(shè)備的光束發(fā)射器安裝在光束掃描設(shè)備中。此安裝可包括將發(fā)射器設(shè)備耦接到光束掃描設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架，將發(fā)射器設(shè)備電耦接到電源等。光束發(fā)射器可包括可發(fā)射激光束的激光發(fā)射器，包括激光二極管。發(fā)射器設(shè)備發(fā)射的光束可包括連續(xù)發(fā)射的光束、其中可確定脈沖序列的光束脈沖序列、及其一些組合等中的一個或多個。

在604，掃描器設(shè)備安裝在光束掃描設(shè)備中。此安裝可包括將掃描器設(shè)備耦接到光束掃描設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架，將掃描器設(shè)備電耦接到電源等。掃描器設(shè)備可耦接在光束掃描設(shè)備中與發(fā)射器設(shè)備發(fā)射的光束的光束路徑至少部分相交的位置。在一些實施方案中，掃描器設(shè)備可包括可至少部分地基于致動器設(shè)備的動作可調(diào)整地定位在各個朝向的包括鏡子設(shè)備的反射設(shè)備，以將光束導(dǎo)向到光束掃描設(shè)備外部的視野中的一個或多個各個方向。致動器設(shè)備可包括在掃描器設(shè)備中。掃描器設(shè)備可基于可調(diào)整地定位掃描器設(shè)備的朝向范圍導(dǎo)向光束的方向范圍，可被稱為掃描器設(shè)備的掃描范圍，光束掃描設(shè)備的掃描范圍，所述設(shè)備的最大視野、及其一些組合等。掃描器設(shè)備可通過位置范圍調(diào)整來“掃描”穿過掃描范圍的一個或多個區(qū)域的光束，包括掃描范圍中的特定確定視野。

在606，在本文也被稱為檢測器設(shè)備、檢測器的光檢測器設(shè)備安裝在光束掃描設(shè)備中。此安裝可包括將檢測器設(shè)備耦接到光束掃描設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架，將檢測器設(shè)備電耦接到電源等。檢測器可包括可檢測光束的一個或多個傳感器元件，并且檢測器可基于在檢測器的傳感器元件的一個或多個處對光束的檢測來生成輸出信號。檢測器可檢測導(dǎo)向到視野中的光束從位于視野中的一個或多個對象表面的反射?；诖藱z測，檢測器生成的輸出信號可指示視野中的反射點(diǎn)。在一些實施方案中，檢測器基于光束從光束掃描設(shè)備的至少一部分到反射點(diǎn)所定位的表面的飛行時間確定視野中反射點(diǎn)的至少深度。此確定可至少部分地基于從發(fā)射器設(shè)備發(fā)射光束、光束脈沖的時間與在檢測器處檢測反射光束的時間的相關(guān)性。在一些實施方案中，輸出信號至少部分地基于光束到反射點(diǎn)的飛行時間、在掃描器設(shè)備將光束導(dǎo)向到視野中的特定方向的時間段的至少一部分的同時掃描器設(shè)備的位置，指示反射點(diǎn)在視野中的方位角和仰角。在一些實施方案中，檢測器包括單個傳感器元件。

在608，透鏡元件組件安裝在光束掃描設(shè)備中。此安裝可包括將透鏡元件組件耦接到光束掃描設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架，將透鏡元件組件電耦接到電源等。透鏡元件組件可包括可調(diào)整地定位以調(diào)整發(fā)射器設(shè)備發(fā)射的光束的發(fā)散度的一個或多個透鏡元件。透鏡元件組件可在與發(fā)射光束的光束路徑相交的位置耦接到光束掃描設(shè)備。此位置可位于發(fā)射器設(shè)備和掃描器設(shè)備之間，使得透鏡元件組件定位于發(fā)射器設(shè)備的“下游”和掃描器設(shè)備的“上游”。透鏡元件可包括一組多個透鏡元件，其中一個或多個透鏡元件可通過一個或多個致動器元件的動作可調(diào)整地定位。致動器元件可包括在透鏡元件組件中并且可調(diào)整地將一個或多個獨(dú)立透鏡元件定位在與穿過透鏡元件組件的光束路徑平行的方向軸。結(jié)果，透鏡元件中的一個或多個可調(diào)整地平移為平行于光束穿過組件的方向。透鏡元件中的一個或多個可通過可調(diào)整定位相應(yīng)透鏡元件來在一個或多個截面軸上調(diào)整光束的發(fā)散度。例如，透鏡元件組件可包括可調(diào)整地定位為與光束路徑平行以在光束的快軸調(diào)整光束的發(fā)散度的第一透鏡元件以及可調(diào)整地定位為與光束路徑平行以在光束的慢軸調(diào)整光束的發(fā)散度的第二透鏡元件。在一些實施方案中，透鏡元件組件包括可調(diào)整地定位為在包括光束的所有截面軸的多個截面軸上調(diào)整光束的發(fā)散度的一個或多個透鏡元件。在一些實施方案中，可彼此獨(dú)立地可調(diào)整地定位透鏡元件組件中的各個透鏡元件。在一些實施方案中，透鏡元件組件包括可至少部分準(zhǔn)直光束的光準(zhǔn)直器。此類光準(zhǔn)直器可定位在透鏡元件組件的“上游”端上，從而在穿過可調(diào)整光束的一個或多個截面軸上的發(fā)散度的透鏡元件中的一個或多個之前，從發(fā)射器設(shè)備接收的光穿過光準(zhǔn)直器。

在610，控制器設(shè)備安裝在光束掃描設(shè)備中。此安裝可包括將控制器設(shè)備耦接到光束掃描設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架，將控制器設(shè)備電耦接到電源等。此安裝可包括將控制器設(shè)備通信地耦接到光束掃描設(shè)備的一個或多個其他元件，包括發(fā)射器設(shè)備、掃描器設(shè)備、檢測器設(shè)備、透鏡元件組件、及其一些組合等中的一個或多個?？刂破髟O(shè)備可包括在一個或多個計算機(jī)系統(tǒng)中并且可生成對發(fā)射器設(shè)備、透鏡元件組件、掃描器設(shè)備和檢測器中的一個或多個的命令信號來管理在光束掃描設(shè)備的掃描范圍的至少一部分上對光束的掃描，從而可基于在視野中檢測到的反射點(diǎn)來映射掃描范圍中的視野。

圖7示出了根據(jù)一些實施方案的在掃描器的掃描范圍內(nèi)的視野上動態(tài)調(diào)整掃描器掃描的光束的發(fā)散度。此類動態(tài)調(diào)整可至少部分地基于光束往返視野內(nèi)的一個或多個點(diǎn)的飛行時間造成位于視野內(nèi)的場景的至少一部分的映射的生成。動態(tài)調(diào)整可針對光束掃描設(shè)備的以上實施方案中的任一個由一個或多個控制器設(shè)備實現(xiàn)。一個或多個計算機(jī)系統(tǒng)可實現(xiàn)此類控制器設(shè)備。

在702，確定光束掃描設(shè)備的掃描范圍中的視野。視野可包括掃描范圍的整體、掃描范圍的有限區(qū)域等。視野可基于通過掃描范圍的默認(rèn)角度范圍來確定并且可指示光束掃描設(shè)備的掃描器設(shè)備可將光束導(dǎo)向到的方向的范圍。

在704，確定光束的發(fā)散度。也被稱為“光束發(fā)散度”的發(fā)散度可被確定為與光束的一個或多個截面軸相關(guān)聯(lián)的角度值。獨(dú)立發(fā)散度可與獨(dú)立截面軸相關(guān)聯(lián)地確定。例如，可針對光束的快軸確定一個發(fā)散度以及可針對包括慢軸的另一光束軸確定另一發(fā)散度。在一些實施方案中，針對光束的所有截面軸確定共同發(fā)散度。

在706，確定掃描器設(shè)備的掃描速率。掃描速率可至少部分地基于確定的視野、確定的光束發(fā)散度、及其一些組合等。掃描速率可與某一方向、視野、掃描器將連續(xù)光束脈沖導(dǎo)向到的獨(dú)立方向之間的角度步長變化相關(guān)聯(lián)，從而與將連續(xù)光束脈沖導(dǎo)向到視野之間的掃描器設(shè)備的角度變化相關(guān)聯(lián)。在一些實施方案中，掃描速率指示掃描器設(shè)備將導(dǎo)向光束的方向改變到視野的速率。在一些實施方案中，在704至少部分地基于視野和掃描速率確定光束發(fā)散度。

在708，至少部分地基于確定的光束發(fā)散度和掃描速率通過確定的視野掃描光束。此類掃描可包括控制透鏡元件組件的一個或多個元件來調(diào)整光束的一個或多個截面軸的光束發(fā)散度，控制掃描器設(shè)備將光束導(dǎo)向到的方向等。此類掃描可包括實現(xiàn)視野的一個或多個連續(xù)“掃描”，其中在一時間段中可控制地調(diào)整至少掃描器設(shè)備來在該時間段期間通過視野的一個或多個區(qū)域橫掃光束。此類掃描可遵循特定掃描圖案，從而通過在該時間段內(nèi)在視野中的特定掃描圖案橫掃光束。如果光束包括光束脈沖序列，可控制地調(diào)整掃描器設(shè)備來改變連續(xù)光束脈沖集之間的朝向，從而根據(jù)掃描圖案將各個光束脈沖導(dǎo)向到視野內(nèi)的不同方向。根據(jù)掃描圖案將光束、光束脈沖等導(dǎo)向到視野中可造成在該時間段內(nèi)通過視野的光束的均勻分布?？稍诖_定的視野的給定掃描期間隨時間調(diào)整光束發(fā)散度和掃描速率中的一個或多個。例如，掃描視野可包括根據(jù)特定掃描圖案對視野的一組兩個連續(xù)和獨(dú)立“掃描”，其中在連續(xù)掃描之間可控制地調(diào)整透鏡元件組件來調(diào)整光束發(fā)散度，使得獨(dú)立連續(xù)掃描包括以獨(dú)立光束發(fā)散度在視野上對光束的獨(dú)立掃描。在一些實施方案中，可基于在包括在光束掃描設(shè)備中的檢測器設(shè)備處對一個或多個反射點(diǎn)的檢測調(diào)整光束發(fā)散度、掃描速率等中的一個或多個。

在710，至少部分地基于來自光束掃描設(shè)備中的檢測器設(shè)備的輸出，針對是否在該視野內(nèi)檢測到一個或多個反射點(diǎn)來做出確定。輸出可包括指示在該視野內(nèi)檢測到一個或多個反射點(diǎn)以及可包括與獨(dú)立反射點(diǎn)的每一個相關(guān)聯(lián)的單獨(dú)信息集，包括該反射點(diǎn)在該視野內(nèi)的確定的深度、方位角和仰角中的一個或多個。如果為否，可重復(fù)在708對視野的掃描。如果為是，在711識別和選擇第一組反射點(diǎn)?？苫邳c(diǎn)的相關(guān)性、基于各個點(diǎn)的相關(guān)屬性的一個或多個相似性，包括視野內(nèi)的類似深度、方位角、仰角、強(qiáng)度中的一個或多個，來識別一“組”反射點(diǎn)。此獨(dú)立組的反射點(diǎn)可與位于視野內(nèi)的場景內(nèi)的獨(dú)立對象相關(guān)聯(lián)。在712，生成所選擇一組的點(diǎn)的點(diǎn)云。

在716和718，如果在710檢測到附加組的反射點(diǎn)，則確定下一組點(diǎn)并且相對于下一組重復(fù)過程712-714。如果為否，則在720，分析生成的點(diǎn)云以在722確定點(diǎn)云的分辨率是否滿足足夠閾值。此類閾值可至少部分地基于可基于704處確定的光束發(fā)散度的反射點(diǎn)的光束點(diǎn)尺寸、一個或多個點(diǎn)云與一個或多個預(yù)先確定的形狀中的一個或多個預(yù)先確定的對象的比較等。在一些實施方案中，點(diǎn)云是否具有足夠分辨率的確定可至少部分地基于用戶輸入、是否在生成的點(diǎn)云中未映射對象的至少一部分的確定等。在一些實施方案中，點(diǎn)云是否具有足夠分辨率的確定可至少部分地基于與點(diǎn)云相關(guān)聯(lián)的反射點(diǎn)中的一個或多個的信噪比?？芍辽俨糠值鼗诜瓷潼c(diǎn)的強(qiáng)度來確定此信噪比。例如，如果映射的對象具有低反射率，則由于借助寬發(fā)散光束進(jìn)行掃描的結(jié)果所檢測的反射點(diǎn)可能具有低強(qiáng)度，使得對象的點(diǎn)云中反射點(diǎn)的信噪比低。基于對可為點(diǎn)云中的一個或多個反射點(diǎn)小于閾值比的信噪比的低信噪比的此類確定，可做出確定該對象的點(diǎn)云的分辨率小于閾值。

如果在722確定生成的點(diǎn)云的分辨率針對一個或多個閾值足夠，則在724基于一個或多個對象的生成的點(diǎn)云生成各個對象的一個或多個的圖像映射。圖像映射可包括位于702處原始視野內(nèi)的場景的圖像，其中圖像包括基于相應(yīng)對象的生成的點(diǎn)云生成場景中的各個對象的圖像。在一些實施方案中，圖像映射為位于原始視野702中的一個或多個對象的3d映射，包括位于原始視野內(nèi)的場景中的一些或所有的3d映射?；趫D像映射的生成，可隨時間識別和跟蹤位于圖像映射中的一個或多個對象。

如果在722和726，確定一個或多個點(diǎn)云的分辨率未滿足一個或多個閾值，則基于所選擇組的反射點(diǎn)確定視野、掃描速率和光束發(fā)散度中的一個或多個。視野可確定為702處確定的視野的有限區(qū)域，其中有限區(qū)域包含該組反射點(diǎn)所定位的原始視野的有限區(qū)域。可在給定時間段內(nèi)至少部分地基于可根據(jù)一個或多個掃描圖案通過新視野掃描光束的速率確定掃描速率。該時間段可為等于在708處實現(xiàn)掃描的時間段的一段時間并且可表示可實現(xiàn)掃描的最大時間段。同樣，在一些實施方案中，新掃描速率可為可根據(jù)一個或多個掃描圖案在給定時間段內(nèi)掃描新視野的最小掃描速率?？芍辽俨糠值鼗谝曇啊呙杷俾实却_定光束發(fā)散度。在一些實施方案中，至少部分地基于視野內(nèi)的所選擇的一組反射點(diǎn)的確定深度來確定光束發(fā)散度。在一些實施方案中，確定光束發(fā)散度從而根據(jù)光束截面積和視野、尺寸、速率速率等中的一個或多個的關(guān)系調(diào)整光束的截面積。例如，可根據(jù)視野、掃描速率等的降低減小光束發(fā)散度，使得導(dǎo)向到新視野中的連續(xù)光束脈沖之間的重疊最小。在一些實施方案中，基于確定對象的點(diǎn)云的分辨率由于點(diǎn)云中反射點(diǎn)的低信噪比小于閾值來調(diào)整光束發(fā)散度。對光束發(fā)散度的此類調(diào)整可包括縮減光束發(fā)散度，使得對象上的反射點(diǎn)可具有較大強(qiáng)度，以及由此具有較高信噪比，這是因為從對象反射的光束的較小光束點(diǎn)尺寸。在一些實施方案中，新發(fā)散度、視野和掃描速率中的一個或多個與先前的發(fā)散度、視野、掃描速率、及其一些組合等相同。在726確定新掃描速率、發(fā)散度和視野時，根據(jù)確定的掃描速率、發(fā)散度和視野實現(xiàn)新掃描。

在728，確定是否跟蹤在視野內(nèi)檢測的對象中的一個或多個。至少部分地基于與特定已知對象(例如，人臉)相關(guān)聯(lián)的被檢測對象的識別、接收命令跟蹤特定被檢測對象的特定用戶輸入(例如，跟蹤球的命令)等做出此類確定。如果為是，則在726可基于視野內(nèi)檢測的對象的位置確定新視野、發(fā)散度和掃描速率。

在提供作為示例性實施方案的以下非限定條款中反映出如本文所述的系統(tǒng)和方法的各個實施方案：

1.一種裝置，包括：

光束掃描設(shè)備，所述光束掃描設(shè)備被配置為以一個或多個掃描速率在一個或多個視野上掃描光束以及至少部分地基于光束往返場景內(nèi)的一個或多個點(diǎn)的飛行時間生成一個或多個視野內(nèi)的所述場景的至少一部分的圖像映射，其中所述設(shè)備包括：

控制器設(shè)備，所述控制器設(shè)備被配置為控制所述光束掃描設(shè)備的至少一部分以當(dāng)在至少一個視野的至少一部分上掃描到光束時動態(tài)地調(diào)整所述光束的光束點(diǎn)尺寸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中：

所述光束掃描設(shè)備包括位于所述光束的路徑中的多個透鏡元件；

以及

為了控制所述光束掃描設(shè)備的至少一部分以動態(tài)地調(diào)整光束的光束點(diǎn)尺寸，所述控制器設(shè)備被配置為在與所述光束的方向平行的方向上將至少一個透鏡元件平移到與所述光束的特定光束點(diǎn)尺寸相關(guān)聯(lián)的特定位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中：

為了動態(tài)地調(diào)整所述光束的光束點(diǎn)尺寸，所述控制器設(shè)備被配置為相對于沿所述光束點(diǎn)的至少一個其它軸線的所述光束點(diǎn)的直徑來動態(tài)地調(diào)整沿所述光束點(diǎn)的至少一個軸線的所述光束的直徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中：

為了動態(tài)地調(diào)整所述光束的光束點(diǎn)尺寸，所述控制器設(shè)備被配置為在選擇的視野的至少一部分上調(diào)整所述光束的獨(dú)立掃描之間的所述光束的光束點(diǎn)尺寸，使得所述光束的所述光束點(diǎn)尺寸在至少兩個連續(xù)掃描之間是不同的。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中：

為了動態(tài)地控制光束的光束點(diǎn)尺寸，所述控制器設(shè)備被配置為在所述選擇的視野的至少一部分上的掃描期間調(diào)整所述光束的所述光束點(diǎn)尺寸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其中，為了在至少一個視野的至少一部分上掃描光束時動態(tài)地調(diào)整所述光束的光束點(diǎn)尺寸，所述裝置控制器設(shè)備被配置為：

以第一掃描速率和第一光束點(diǎn)尺寸在所述選擇的掃描范圍的第一視野上初始掃描光束；以及

隨后至少部分地基于所述光束往返位于第一視野內(nèi)的至少一個點(diǎn)的確定飛行時間，以第二掃描速率和第二光束點(diǎn)尺寸在包含在第一視野的有限區(qū)域內(nèi)的第二視野上掃描光束。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中：

所述第二視野包括所述第一視野的其中定位所述至少一個點(diǎn)的有限區(qū)域；并且

所述控制器設(shè)備被配置為至少部分地基于對其中定位所述至少一個點(diǎn)的所述有限區(qū)域的識別來識別所述第二視野以及隨后在所述第二視野上掃描所述光束。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中：

所述光束掃描設(shè)備包括被配置為接收從至少一個視野內(nèi)的至少一點(diǎn)反射的光的檢測器；以及

為了生成所述場景的至少一部分的所述圖像映射，所述控制器設(shè)備被配置為至少部分地基于所述光束往返所述至少一個點(diǎn)的飛行時間以及在所述掃描范圍內(nèi)在至少一個視野上掃描光束的掃描器的取向來確定位于所述掃描范圍內(nèi)的至少一個點(diǎn)相對于所述光束掃描設(shè)備的至少一部分的至少深度、方位角和仰角。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中：

所述控制器設(shè)備被配置為至少部分地基于以下中的至少一項來動態(tài)地調(diào)整所述光束的所述光束點(diǎn)尺寸：

一組預(yù)先確定的光束點(diǎn)尺寸中的選擇的光束點(diǎn)尺寸，或

指定特定光束點(diǎn)尺寸的接收命令。

10.一種方法，包括：

通過至少一個計算機(jī)系統(tǒng)來執(zhí)行：

動態(tài)地調(diào)整在所述光束掃描設(shè)備的掃描范圍的視野內(nèi)的場景上由光束掃描設(shè)備掃描的光束的光束點(diǎn)尺寸，使得至少部分地基于所述光束往返所述場景內(nèi)的一個或多個點(diǎn)的飛行時間生成所述場景的至少一部分的映射。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述動態(tài)地調(diào)整包括：

以第一掃描速率和第一光束點(diǎn)尺寸在第一視野上導(dǎo)向待由所述光束掃描設(shè)備掃描的光束；以及

至少部分地基于光束往返第一視野內(nèi)的場景的特定部分的飛行時間，以第二掃描速率和第二光束點(diǎn)尺寸在第二視野上導(dǎo)向待由所述光束掃描設(shè)備掃描的光束，其中所述第二視野包含第一視野中的包括場景的特定部分的有限區(qū)域。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中以第二掃描速率和第二光束點(diǎn)尺寸在第二視野上導(dǎo)向待掃描的光束包括：

至少部分地基于所述光束往返場景的特定部分的飛行時間來選擇第二掃描速率和第二光束點(diǎn)尺寸。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中動態(tài)地調(diào)整所述光束的光束點(diǎn)尺寸包括相對于光束點(diǎn)的至少一個其它軸線的直徑來調(diào)整所述光束點(diǎn)的至少一個軸線的直徑。

14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中動態(tài)地調(diào)整所述光束的所述光束點(diǎn)尺寸包括：

在掃描范圍內(nèi)的至少一個視野上調(diào)整所述光束的獨(dú)立掃描之間的所述光束的所述光束點(diǎn)尺寸，使得所述光束的所述光束點(diǎn)尺寸在至少兩個連續(xù)掃描之間是不同的。

15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中動態(tài)地調(diào)整所述光束的所述光束點(diǎn)尺寸包括：

在所述掃描范圍內(nèi)的至少一個視野上的掃描期間調(diào)整光束的所述光束點(diǎn)尺寸。

16.一種方法，包括：

配置光束掃描設(shè)備以在掃描范圍的視野內(nèi)的場景上掃描所述掃描范圍內(nèi)具有動態(tài)可調(diào)整的發(fā)散度的光束，并且至少部分地基于所述光束往返所述場景內(nèi)的一個或多個點(diǎn)的飛行時間來生成所述場景的至少一部分的映射，其中所述配置包括：

將透鏡元件組件耦接到所述光束掃描設(shè)備的至少一部分，其中所述透鏡元件組件配置為調(diào)整所述光束的所述發(fā)散度。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在光束掃描設(shè)備中提供所述透鏡元件組件包括：

將所述透鏡元件組件耦接到沿所述光束的路徑的位置，所述路徑位于配置為發(fā)射光束的發(fā)射器和配置為在所述掃描范圍內(nèi)的所述視野上掃描光束的掃描器之間。

18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中：

所述透鏡元件組件包括多個透鏡元件，其中所述透鏡元件中的至少一個透鏡元件被配置為沿平行于所述光束的路徑的方向軸線以及相對于所述透鏡元件中的至少一個其它透鏡元件進(jìn)行調(diào)整以調(diào)整所述光束的發(fā)散度。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述配置包括：

將所述透鏡元件組件耦接到控制器設(shè)備，所述控制器設(shè)備被配置為至少部分地基于所述光束往返所述場景內(nèi)的一個或多個點(diǎn)的飛行時間來調(diào)整所述透鏡元件中的至少一個透鏡元件。

20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述配置包括：

將檢測器耦接到所述光束掃描設(shè)備，其中所述檢測器被配置為接收從所述視野內(nèi)的至少一個點(diǎn)反射的光并且生成指示光束往返該點(diǎn)的至少飛行時間的輸出，使得光束裝置被配置為：

至少部分地基于所述檢測器生成的輸出和所述掃描器的取向來確定視野內(nèi)的一個或多個點(diǎn)相對于所述光束掃描設(shè)備的至少一部分的至少深度、方位角和仰角；以及

至少部分地基于所述場景內(nèi)的一個或多個點(diǎn)的深度、方位角和仰角來調(diào)整所述光束的所述發(fā)散度。

示例性計算機(jī)系統(tǒng)

圖8示出了可被配置為包括或執(zhí)行上文所述的任意或全部實施方案的示例性計算機(jī)系統(tǒng)800。在不同的實施方案中，計算機(jī)系統(tǒng)800可以是各種類型的設(shè)備中的任何設(shè)備，包括但不限于：個人計算機(jī)系統(tǒng)、臺式計算機(jī)、膝上型電腦、筆記本電腦、平板電腦、一體電腦、平板電腦或上網(wǎng)本計算機(jī)、蜂窩電話、智能電話、pda、便攜式媒體設(shè)備、大型計算機(jī)系統(tǒng)、手持式計算機(jī)、工作站、網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)、相機(jī)或視頻相機(jī)、機(jī)頂盒、移動設(shè)備、消費(fèi)者設(shè)備、視頻游戲機(jī)、手持式視頻游戲設(shè)備、應(yīng)用服務(wù)器、存儲設(shè)備、電視、視頻記錄設(shè)備、外圍設(shè)備(諸如交換機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、路由器)、或一般性的任何類型的計算或電子設(shè)備。

可以在一個或多個計算機(jī)系統(tǒng)800上執(zhí)行如本文所述的控制器設(shè)備的各種實施方案，計算機(jī)系統(tǒng)800可以與各種其他設(shè)備交互。需注意，根據(jù)各種實施方案，上文相對于圖1-圖7描述的任何部件、動作或功能性可以實現(xiàn)于配置為圖8的計算機(jī)系統(tǒng)800的一種或多種計算機(jī)上。在例示的實施方案中，計算機(jī)系統(tǒng)800包括經(jīng)由輸入/輸出(i/o)接口830耦接到系統(tǒng)存儲器820的一個或多個處理器810。計算機(jī)系統(tǒng)800還包括耦接到i/o接口830的網(wǎng)絡(luò)接口840、以及一個或多個輸入/輸出設(shè)備850，諸如光標(biāo)控制設(shè)備860、鍵盤870、和顯示器880。在一些情況下，可以想到實施方案可以利用計算機(jī)系統(tǒng)800的單個實例來實現(xiàn)，而在其他實施方案中，多個此類系統(tǒng)或者構(gòu)成計算機(jī)系統(tǒng)800的多個節(jié)點(diǎn)可以被配置為作為實施方案的不同部分或?qū)嵗闹鳈C(jī)。例如，在一個實施方案中，一些元素可經(jīng)由計算機(jī)系統(tǒng)800的與實現(xiàn)其他元素的那些節(jié)點(diǎn)不同的一個或多個節(jié)點(diǎn)來實現(xiàn)。

在各種實施方案中，計算機(jī)系統(tǒng)800可以是包括一個處理器810的單處理器系統(tǒng)、或者包括幾個處理器810(例如兩個、四個、八個、或另一適當(dāng)數(shù)量)的多處理器系統(tǒng)。處理器810可以是能夠執(zhí)行指令的任何合適的處理器。例如，在各種實施方案中，處理器810可以是實現(xiàn)多種指令集架構(gòu)(isa)(諸如x86、powerpc、sparc、或mipsisa、或任何其他合適的isa)中任何指令集架構(gòu)的通用處理器或嵌入式處理器。在多處理器系統(tǒng)中，每個處理器810通?？梢缘⒎潜仨殞崿F(xiàn)相同的isa。

系統(tǒng)存儲器820可被配置為存儲可被處理器810訪問的相機(jī)控制程序指令822和/或相機(jī)控制數(shù)據(jù)。在各種實施方案中，系統(tǒng)存儲器820可使用任何適當(dāng)?shù)拇鎯ζ骷夹g(shù)來實現(xiàn)，諸如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(sram)、同步動態(tài)ram(sdram)、非易失性/閃存存儲器，或任何其他類型的存儲器。在例示的實施方案中，程序指令822可被配置為實現(xiàn)結(jié)合上述功能的任一個的光束發(fā)散控制。另外，存儲器820的控制數(shù)據(jù)可包括上述的信息或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的任一個。在一些實施方案中，程序指令和/或數(shù)據(jù)可以被接收、發(fā)送或存儲在獨(dú)立于系統(tǒng)存儲器820或計算機(jī)系統(tǒng)800的不同類型的計算機(jī)可訪問介質(zhì)上或類似介質(zhì)上。盡管將計算機(jī)系統(tǒng)800描述為實施前面各圖的功能框的功能性，但可以通過這樣的計算機(jī)系統(tǒng)實施本文描述的任何功能性。

在一個實施方案中，i/o接口830可被配置為協(xié)調(diào)設(shè)備中的處理器810、系統(tǒng)存儲器820、和任何外圍設(shè)備(包括網(wǎng)絡(luò)接口840或其他外圍設(shè)備接口，諸如輸入/輸出設(shè)備850)之間的i/o通信量。在一些實施方案中，i/o接口830可執(zhí)行任何必要的協(xié)議、定時或其他數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以將來自一個部件(例如系統(tǒng)存儲器820)的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為適于由另一個部件(例如處理器810)使用的格式。在一些實施方案中，i/o接口830可包括對例如通過各種類型的外圍設(shè)備總線(諸如外圍部件互連(pci)總線標(biāo)準(zhǔn)或通用串行總線(usb)標(biāo)準(zhǔn)的變型)所附接的設(shè)備的支持。在一些實施方案中，i/o接口830的功能例如可以被劃分到兩個或更多個單獨(dú)部件中，諸如北橋和南橋。此外，在一些實施方案中，i/o接口830(諸如到系統(tǒng)存儲器820的接口)的一些或所有功能可以被直接并入到處理器810中。

網(wǎng)絡(luò)接口840可以被配置為允許在計算機(jī)系統(tǒng)800和附接到網(wǎng)絡(luò)885的其他設(shè)備(例如承載器或代理設(shè)備)之間、或者在計算機(jī)系統(tǒng)800的節(jié)點(diǎn)之間交換數(shù)據(jù)。在各種實施方案中，網(wǎng)絡(luò)885可以包括一種或多種網(wǎng)絡(luò)，包括但不限于：局域網(wǎng)(lan)(例如以太網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng))、廣域網(wǎng)(wan)(例如互聯(lián)網(wǎng))、無線數(shù)據(jù)網(wǎng)、某種其他電子數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、或它們的某種組合。在各種實施方案中，網(wǎng)絡(luò)接口840可支持經(jīng)由有線或無線通用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，諸如例如合適類型的以太網(wǎng)；經(jīng)由電信/電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，諸如模擬語音網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字光纖通信網(wǎng)絡(luò)；經(jīng)由存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，諸如光纖通道san，或經(jīng)由任何其他合適的類型的網(wǎng)絡(luò)和/或協(xié)議進(jìn)行通信。

輸入/輸出設(shè)備850在一些實施方案中可以包括一個或多個顯示終端、鍵盤、鍵區(qū)、觸摸板、掃描設(shè)備、語音或光學(xué)識別設(shè)備、或適于由一個或多個計算機(jī)系統(tǒng)800輸入或訪問數(shù)據(jù)的任何其他設(shè)備。多個輸入/輸出設(shè)備850可存在于計算機(jī)系統(tǒng)800中，或者可分布在計算機(jī)系統(tǒng)800的各個節(jié)點(diǎn)上。在一些示例中，類似的輸入/輸出設(shè)備可與計算機(jī)系統(tǒng)800分開，并且可通過有線或無線連接(諸如通過網(wǎng)絡(luò)接口840)與計算機(jī)系統(tǒng)800的一個或多個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互。

如圖8所示，存儲器820可包含程序指令822，該程序指令可能可由處理器執(zhí)行，以實現(xiàn)上文所述的任何元素或動作。在一個實施方案中，程序指令可實現(xiàn)上述的方法。在其他實施方案中，可包括不同的元件和數(shù)據(jù)。需注意，數(shù)據(jù)可包括上文所述的任何數(shù)據(jù)或信息。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，計算機(jī)系統(tǒng)800僅僅是例示性的，而并非旨在限制實施方案的范圍。特別地，計算機(jī)系統(tǒng)和設(shè)備可包括可執(zhí)行所指出的功能的硬件或軟件的任意組合，包括計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、個人數(shù)字助理、無線電話、尋呼機(jī)等等。計算機(jī)系統(tǒng)800還可被連接到未示出的其他設(shè)備或者反之作為獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行操作。此外，由所示出的部件所提供的功能在一些實施方案中可被組合在更少的部件中或者被分布在附加部件中。類似地，在一些示例中，一些所示出的部件的功能可不被提供，和/或可還有其他附加功能可供使用。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將認(rèn)識到，雖然各種項目被示出為在被使用期間被存儲在存儲器中或存儲裝置上，但是為了存儲器管理和數(shù)據(jù)完整性的目的，這些項目或其部分可在存儲器和其他存儲設(shè)備之間進(jìn)行傳輸?；蛘撸谄渌麑嵤┓桨钢?，這些軟件組件中的一些或全部可在另一設(shè)備上的存儲器中執(zhí)行，并且經(jīng)由計算機(jī)間通信來與所示出的計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。系統(tǒng)部件或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的一些或全部也可(例如作為指令或結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù))被存儲在計算機(jī)可訪問介質(zhì)或便攜式制品上以由合適的驅(qū)動器讀取，其多種實例在上文中被描述。在一些實施方案中，存儲在與計算機(jī)系統(tǒng)800分開的計算機(jī)可訪問介質(zhì)上的指令可經(jīng)由傳輸介質(zhì)或信號(諸如電信號、電磁信號、或數(shù)字信號)被傳輸?shù)接嬎銠C(jī)系統(tǒng)800，傳輸介質(zhì)或信號經(jīng)由通信介質(zhì)(諸如網(wǎng)絡(luò)和/或無線鏈路)來傳送。各種實施方案可進(jìn)一步包括在計算機(jī)可訪問介質(zhì)上接收、發(fā)送或存儲根據(jù)以上描述所實現(xiàn)的指令和/或數(shù)據(jù)。一般來講，計算機(jī)可訪問介質(zhì)可以包括非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)或存儲器介質(zhì)，諸如磁或光介質(zhì)，例如盤或dvd/cd-rom、易失性或非易失性介質(zhì)，諸如ram(例如sdram、ddr、rdram、sram等)、rom等。在一些實施方案中，計算機(jī)可訪問介質(zhì)可以包括傳輸介質(zhì)或信號，諸如經(jīng)由通信介質(zhì)諸如網(wǎng)絡(luò)和/或無線鏈路來傳輸?shù)碾姎狻㈦姶呕驍?shù)字信號。

在不同的實施方案中，本文所述的方法可以在軟件、硬件或它們的組合中實現(xiàn)。此外，可以改變方法的方框次序，可對各種要素進(jìn)行添加、重新排序、組合、省略、修改等。對于受益于本公開的本領(lǐng)域的技術(shù)人員，顯然可作出各種修改和改變。本文所述的各種實施方案旨在為例示的而非限制性的。許多變型、修改、添加和改進(jìn)是可能的。因此，可以為本文中描述為單個實例的部件提供多個實例。各種部件、操作和數(shù)據(jù)存儲裝置之間的界限多少是任意性的，在具體例示性配置的上下文中例示了特定操作。預(yù)期了功能的其他分配，它們可以落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。最后，被呈現(xiàn)為示例性配置中的分立部件的結(jié)構(gòu)和功能可被實現(xiàn)為組合結(jié)構(gòu)或部件。這些和其他變型、修改、添加和改進(jìn)可落在所附權(quán)利要求所限定的實施方案的范圍內(nèi)。