[发明专利]用于光束扫描设备的致动光学元件

说明书

本发明公开了光束扫描设备，其包括动态地调整光束的发散度的透镜元件组件。透镜元件组件可包括多个透镜元件，多个透镜元件中的一个或多个平行于光束平移来调整光束发散度。发散度调整可包括沿光束的一个或多个截面轴线调整光束发散度。可在连续扫描之间，在扫描期间等调整光束发散度。可基于视野和扫描速率来调整光束发散度。光束发散度调整可实现对光束的光束点尺寸的动态调整，可使得装置在扫描宽发散光束来检测场景中的对象以及扫描窄发散光束来生成被检测对象的详细点云之间调整。光束发散调整可实现对反射点强度的调整，实现对低反射率对象的检测。

技术领域

本公开一般涉及光束扫描，尤其涉及经由光束扫描提供场景的图像、映射等。

背景技术

在本文也被称为光束扫描的波束扫描包括将光束导向对象并且基于光束的发射器与反射光束的检测器之间的“飞行时间”确定距对象的距离。发射器和检测器可包括在共同设备中。

光束扫描可用于通过在场景上扫描脉冲光束以及确定光束在设备与场景的各种部分之间的飞行时间，生成场景的一个或多个部分的图像、3D映射等，其中一个或多个部分包括场景中的一个或多个对象。如本文所使用，生成场景的一个或多个部分的图像、3D映射等包括场景的一个或多个部分的“图像映射”。在一些情况下，对象、场景等的3D映射包括位于场景中的一个或多个对象上的各个表面的光束脉冲反射的多个各个点的3D“点云”。在一些情况下，光束扫描设备可发射在设备的视野上由“扫描器”“扫描”的脉冲光束。该设备可检测和处理从位于视野内的各个表面反射并且在检测器处接收的各个反射光束脉冲来确定视野内反射光束脉冲的对象上各个点中每一个的位置。

发明内容

一些实施方案提供包括光束扫描设备的装置，该光束扫描设备在扫描范围内扫描位于扫描范围的视野内的场景上的光束并且至少部分地基于光束往返场景内的一个或多个点的飞行时间来生成场景的至少一部分的图像映射。光束扫描设备可包括动态调整光束的发散度的透镜元件组件。在一些实施方案中，透镜元件组件可包括多个透镜元件，透镜元件中的一个或多个可相对于透镜元件中的至少一个其它透镜元件并且在平行于光束方向的方向上平移以实现动态发散度调整。在一些实施方案中，动态调整光束的发散度可包括沿光束的一个或多个光轴调整光束的直径。在一些实施方案中，该装置可包括扫描器，该扫描器以一个或多个扫描速率在扫描范围的选择视野内扫描从透镜元件组件接收的光束。在一些实施方案中，该装置可包括控制器设备，该控制器设备在所选择的视野上扫描光束时控制透镜元件组件动态调整光束的发散度。在一些实施方案中，控制器设备可在所选择的视野的至少一部分上调整对光束的独立扫描之间的光束发散度，使得光束的发散度在至少两个连续扫描之间不同。在一些实施方案中，控制器设备可在所选择的视野的至少一部分上扫描期间调整光束发散度。在一些实施方案中，控制器设备控制透镜元件组件和扫描器来以第一扫描速率和第一发散度初始扫描在扫描范围的第一选择的视野上的光束，并且随后至少部分地基于光束往返位于第二视野中的至少一点的确定的飞行时间，以第二扫描速率和第二发散率扫描在包含在第一视野的有限区域内的第二视野上的光束。在一些实施方案中，为了生成场景的至少一部分的图像映射，该光束扫描设备可至少部分地基于光束往返该点的飞行时间以及扫描器的朝向确定场景的一部分相对于光束扫描设备的至少一部分的至少深度、方位角和仰角。光束扫描设备可包括接收从视野中的至少一点反射的光的检测器。该检测器可包括在单个传感器元件处接收在视野中的至少一点反射的光的单像素传感器。光束扫描设备可包括光检测和测距(LIDAR)设备。