用于光束扫描设备的致动光学元件的制作方法

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。

技术实现要素：

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。

一些实施方案提供一种方法，该方法包括动态调整在扫描范围的视野中的场景上由扫描器扫描的光束的发散度，从而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生成场景的至少一部分的映射。在一些实施方案中，动态调整包括以第一扫描速率和第一发散度将由扫描器扫描的光束导向到第一视野上，以及至少部分地基于光束往返场景的在第一视野中的特定部分的飞行时间，以第二扫描速率和第二发散度将由扫描器扫描的光束导向到第二视野上，其中第二视野包含第一视野中包括场景的特定部分的有限区域。在一些实施方案中，以第二扫描速率和第二发散度将扫描器待扫描的光束导向到第二视野上包括至少部分地基于光束往返场景的在第一视野中的特定部分的飞行时间选择第二扫描速率和第二发散度。在一些实施方案中，动态地调整光束的发散度包括相对于光束的至少一个其它轴线的发散度来调整光束的至少一个轴线的发散度。在一些实施方案中，调整光束的发散度包括调整光束的至少一个轴线的发散度等于光束的至少一个其它轴线的发散度。

一些实施方案提供一种方法，该方法包括配置光束扫描设备在扫描范围的视野中的场景上扫描在扫描范围中具有动态可调整发散度的光束并且至少部分地基于光束往返场景中的一个或多个点的飞行时间生成场景的至少一部分的映射。此类配置包括将透镜元件组件耦接到光束扫描设备的至少一部分，其中透镜元件组件配置为调整光束的发散度。在一些实施方案中，在光束扫描设备中提供透镜元件组件包括将透镜元件组件耦接到沿配置为发射光束的发射器与配置为在扫描范围的视野上扫描光束的扫描器之间的光束的路径的一个位置。在一些实施方案中，透镜元件组件包括多个透镜元件，其中透镜元件的至少一个配置为沿平行于光束的路径的方向轴以及相对于透镜元件的至少一个其它透镜元件进行调整以调整光束的发散度。在一些实施方案中，配置包括将透镜元件组件耦接到控制器设备，该控制器设备配置为至少部分地基于光束往返场景中的一个或多个点之间的飞行时间调整透镜元件中的至少一个透镜元件。在一些实施方案中，配置包括将检测器耦接到光束扫描设备，其中检测器配置为接收在视野中的至少一点反射的光并且生成指示光束往返该点的至少飞行时间的输出，使得光束设备配置为：至少部分地基于检测器生成的输出和扫描器的朝向确定场景中的一个或多个点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；以及至少部分地基于场景中的一个或多个点的深度、方位角和仰角调整光束的发散度。

附图说明

图1示出了根据一些实施方案的在视野上扫描光束的光束扫描设备。

图2a-图2b示出了根据一些实施方案的发射光束的发射器和沿光束的一个或多个截面轴调整光束的发散度的透镜元件组件。

图3a-图3b示出了根据一些实施方案的调整光束扫描设备以第一扫描图案在视野上扫描的光束脉冲序列的光束发散度。

图4示出了根据一些实施方案的动态调整光束发散度以在光束扫描设备的视野中生成各种对象的可变分辨率的图像映射。

图5示出了根据一些实施方案的可在光束扫描设备中包括的控制器设备。

图6示出了根据一些实施方案的配置光束扫描设备扫描在设备的扫描范围内具有动态可调整发散度的光束。

图7示出了根据一些实施方案的动态调整在光束扫描设备的扫描范围内的视野上由光束扫描设备扫描的光束的发散度。

图8示出了根据一些实施方案的示例性计算机系统，该计算机系统被配置为实现用于光束扫描的系统和方法的各个方面。

本说明书包括参考“一个实施方案”(“oneembodiment”或“anembodiment”)。出现短语“在一个实施方案中”(“inoneembodiment”或“inanembodiment”)不一定是指同一个实施方案。特定特征、结构或特性可以与本公开一致的任何适当的方式结合。

“包括”。该术语是开放式的。当在所附权利要求书中使用时，该术语不排除附加的结构或步骤。考虑以下引用的权利要求：“一种包括一个或多个处理器单元的装置...”此类权利要求不排除该装置包括附加部件(例如，网络接口单元、图形电路等)。

“被配置为”。各种单元、电路或其他部件可被描述为或叙述为“被配置为”执行一项或多项任务。在此类上下文中，“被配置为”用于通过指示单元/电路/部件包括在操作期间执行这些任务的结构(例如，电路)来暗指该结构。如此，单元/电路/部件可被配置为即使在指定的单元/电路/部件当前不可操作(例如，未接通)时也执行该任务。与“被配置为”语言一起使用的单元/电路/部件包括硬件-例如，电路、存储可执行以实现操作的程序指令的存储器等。引用单元/电路/部件“被配置为”执行一项或多项任务明确地旨在针对该单元/电路/部件不援引35u.s.c.§112第六段。此外，“被配置为”可包括通用结构(例如，通用电路)，该通用结构受软件和/或固件操纵(例如，fpga或执行软件的通用处理器)，从而以能够执行待解决的一项或多项任务的方式操作。“被配置为”还可包括适应制造过程(例如，半导体制造设施)来制造适于实现或执行一个或多个任务的设备(例如，集成电路)。

“第一”“第二”等。如本文所用，这些术语用作它们所在之前的名词的标签，并且不暗指任何类型排序(例如，空间的、时间的、逻辑的等)。例如，缓冲电路在本文可被描述为执行针对“第一”和“第二”值的写操作。术语“第一”和“第二”不必暗指第一值必须在第二值之前被写入。

“基于”。如本文所用，该术语用于描述影响确定的一个或多个因素。该术语不排除可能影响确定的其他因素。即，确定可仅仅基于这些因素或至少部分地基于这些因素。考虑短语“基于b来确定a”。当在此情况下时，b为影响a的确定的因素，该短语不排除a的确定也可基于c。在其他实例中，可仅基于b来确定a。

具体实施方式

简介

一些实施方案提供了一种包括光束扫描设备的装置，该光束扫描设备可用来在设备的扫描范围内生成各种对象和场景的图像映射，其中该设备被配置为至少部分地调整光束的发散度，从而沿光束行进的距离调整在本文也被称为“光束点”的光束的截面积。调整光束点大小可包括调整光束发散度从而针对尺寸、形状、及其一些组合等中的一个或多个调整在距发射器给定距离处光束的光束点。如本文所述，光束的截面积的尺寸可被称为光束的光束点尺寸。结果，如文本所述，光束发散度调整可互换地被称为光束点尺寸调整。在扫描范围的至少一些部分上被扫描的光束的光束点尺寸的调整可使得该装置能调整宽发散光束与窄发散光束之间的扫描光束，可在视野上扫描宽发散光束来检测视野中的对象，可在视野中被检测的对象被定位的有限部分上扫描窄发散光束来生成被检测对象的详细点云。窄发散光束包括光束在给定行进距离处相对于宽发散光束的相对小光束点尺寸，使得宽发散光束在给定光束行进距离处的光束点尺寸比窄发散光束的光束点尺寸相对较大。在一些实施方案中，该装置可经由宽发散光束初始扫描视野以初始检测该视野中的对象，并且随后经由窄发散光束扫描其中定位所检测的对象的该视野的有限区域。光束发散调整可实现对反射点强度的调整，实现对具有相对低反射率的对象的检测。

图像映射可包括场景的二维(2d)图像、场景的三维(3d)图像映射、及其一些组合等。该设备可将来自该设备的光束导向到该设备的视野中，该光束可包括光束脉冲序列(本文称为“脉冲光束”)。光束可从设备行进出来进入该视野，其中光束可从视野内的各个表面上的一个或多个点(本文为“反射点”)反射并且返回，作为到该设备中包括的检测器的反射光束。检测器可接收反射光束，导向反射光束并且生成与该检测相关联的输出。对从视野中的反射点反射的反射光束的检测可包括对反射点自身的检测。此类输出可包括检测反射光束的确定时间、被检测的反射光束的强度、光束在该设备与反射点之间的行进时间(在本文也称为“飞行时间、飞行的时间”等)、反射点在该设备的视野中的位置、及其一些组合等。反射点在视野中的位置可包括反射点距该设备的确定范围(在本文也称为“深度”、“距离”等)，其可基于光束在该设备与反射点之间的飞行时间来确定。另外，反射点的位置可包括反射点在视野中的角度位置。此类角度位置可表示为方位角(与设备视野的中心的水平角度)和仰角(与设备视野的中心的垂直角度)。

如本文所述，“光束”包括可由激光源发射的激光束。激光束可在一个或多个特定方向上被准直和导向。在一些实施方案中，光束扫描设备包括可包括在一个或多个透镜元件中的一个或多个光准直元件，该光准直元件可控地调整光束的空间模式。结果，可为准直激光束的准直光束可沿准直范围表现出相干性。

在一些实施方案中，可至少部分地基于除了检测器之外的光束扫描设备的组件的属性确定视野中检测的反射点的一个或多个位置属性(深度、方位角、仰角等)。例如，在检测器处检测的反射点的方位角和仰角可至少部分地基于光束扫描设备中的扫描器设备被定位成与光束在该设备与反射点之间行进时间的至少一部分同时导向光束脉冲的方位角和仰角来确定。在一些实施方案中，反射光束强度作为反射点的属性包括在生成的输出中。在一些实施方案中，至少部分地基于反射点强度、反射点尺寸、反射点形状等中的一个或多个确定反射点深度。例如，一旦基于来自反射点的反射光束的检测确定反射点具有相对大表面积和相对低的强度，则可确定反射点在该视野中具有相对大的深度。应当理解，反射点的位置可包括反射点的各种位置属性，包括反射点在视野中的坐标。

如果光束为脉冲序列，则该设备可导向脉冲以在视野中与设备的不同方向(例如，相对于视野中心的不同方位角和仰角)行进。该设备可包括在本文也称为“扫描器”的扫描器设备，可导向不同光束脉冲以在视野中的不同方向行进。在一些实施方案中，扫描器导向光束脉冲以在小于设备的最大视野并且包含在最大视野中的视野中的不同方向行进。此类最大视野可基于扫描器的物理限制并且可被称为扫描器的“扫描范围”、设备的“扫描范围”等。在一些实施方案中，扫描器包括反射设备(包括镜子)，可至少部分地基于与扫描器相关联的致动器设备的动作调整反射设备到不同朝向使得从发射器设备接收的光束脉冲反射到行进的不同方向，从而将光束脉冲导向到视野中的不同方向。结果，光束脉冲可被导向以行进到视野的不同区域，从视野中的各个表面上的不同点反射并且返回到设备中的检测器。在一些实施方案中，在设备处接收的反射光束至少由扫描器导向到反射器。基于导向到视野的不同区域以及从那些各个区域中的各个反射点反射的脉冲，该设备可检测视野的各个不同区域中的反射点、及其位置。在一些实施方案中，光束扫描设备可监测各个检测的反射点的各个属性(例如，深度、方位角、仰角、强度、及其一些组合等)以及，基于各个反射点之间的一个或多个属性的相似性，将各个反射点彼此相关来生成代表位于视野中的对象的点“云”的反射点的点云。生成的点云可用于生成对象的3d映射、对象的图像，跟踪视野中的对象等。

在一些情况下，在本文也可称为“光束点”的光束截面随距光束的发射器的距离而变化。例如，光束截面积可随行进的距离而变大。此类增大可由于光束的发散度所致。如本文所使用，光束的发散度指代在光束从光束发射器、光学孔径、光学透镜及其一些组合等中的一个或多个行进时光束截面的一个或多个维度属性的增大的角度测量值，该属性包括一个或多个截面轴的光束半径、直径、及其一些组合等中的一个或多个。

在光束可为激光束时，光束可在光束从可包括一个或多个激光器二极管的光束发射器行进时沿光束截面的一个或多个轴表现出发散。如果发散度在所有截面轴的值大致相等，则光束截面可随光束距发射器的行进距离变大而增长更大，其中整个光束强度相应降低。

另外，光束可具有非对称发射，使得光束具有快轴和慢轴，其中快轴的发散度大于慢轴的发散度。结果，截面积可随行进的距离改变形状和尺寸。例如，如果初始发射光束具有圆形截面，则光束的形状可随距发射器的行进的距离变大而变得更椭圆，因为光束快轴的发散度会比光束慢轴的发散度更大。此类变形光束可造成确定场景中的反射点的位置时的不准确。此类不准确可随扫描设备与视野中的各种对象之间的距离变大而加剧，从而使通过视野的光束扫描产生场景的准确成像变得困难。

在一些实施方案中，光束在光束截面的不同轴具有不同发散值。例如，如果光束具有非对称发射，则光束可具有表现出某个发散值的快轴和表现出比快轴的发散值小的不同发散值的慢轴。结果，随着光束进一步从光束扫描设备行进，除了尺寸之外，光束截面的形状也可变化。例如，如果光束具有慢轴和快轴，以及如果快轴具有比慢轴较大的发散度，则光束截面的形状可随增大的行进距离从圆形变为椭圆形，因为光束点沿快轴的直径相对于光束点沿慢轴的直径逐渐变大。

在一些实施方案中，具有相对大(“宽”)光束发散度的光束可表现出相对大的光束点。包含视野的相对大的区域以及在本文也被称为大光束点尺寸的此类宽发散光束点可能比较窄发散光束的光束点更多，其中在光束行进的共同距离处，较窄发散光束的光束点的点尺寸会比较宽发散光束的光束点更小，以从视野中的一个或多个对象的表面反射。结果，通过视野扫描相对宽发散光束可相对更可能造成对一个或多个反射点的检测，以及由此对视野中的对象的检测。尽管宽发散光束会更有可能造成对视野中的对象检测，但是基于检测的反射点生成的对象的点云的分辨率可能小于基于在对象上扫描较窄发散光束引起的检测的反射点而生成的点云的分辨率。

在一些实施方案中，具有相对小(“窄”)光束发散度的光束可表现出相对小的光束点。包含视野的相对小的区域的此类窄发散光束点有可能比较宽发散光束的光束点更多以从位于视野中的一个或多个对象的不同详细表面反射。结果，相对于通过视野扫描较宽发散光束，通过视野扫描相对窄发散光束相对会更有可能造成生成对象的点云，该点云解析出视野中对象的各种详情和特征。尽管窄发散光束会更有可能造成针对视野中的对象生成较高分辨率点云，但是至少部分地基于对对象上的至少一个反射点的检测，经由窄发散光束对视野中的对象的检测可能性可能比经由较宽发散光束扫描对对象的检测可能性要小。

该装置可包括透镜元件组件，可沿光束的一个或多个截面轴调整光束的发散度。

包括在光束扫描设备中的透镜元件组件可沿一个或多个截面轴控制光束的发散度。如本文中使用，截面轴为垂直于光束光轴的轴。发散度控制可引起确定设备的视野中的反射点的位置时的改进的准确度，可造成基于反射点生成的更准确的图像、3d映射等。例如，如果光束在不同截面轴具有可变发散度，则光束的不同光束脉冲可基于在视野中的往返各个表面行进的距离改变成不同截面形状：从附近表面反射的脉冲的截面可能保持大致圆形，而从远处表面反射的脉冲非常可能为椭圆形。控制光束发散度可至少部分缓解光束脉冲截面的此类不均匀性，可改善设备在确定视野中的各个位置处(例如，在距设备的各个位置处)检测的反射点的属性时的准确度，可改善各组反射点与各个对象的点云的相关性等。结果，图像映射准确度得到改进，造成具有在视野中的场景中映射各个对象时的改进准确度的图像、3d映射等。

在一些实施方案中，透镜元件组件可控制光束发散，由此沿一个或多个截面轴控制光束点尺寸来控制光束的光束点尺寸，从而调整光束以在对象检测与高分辨率对象点云生成之间进行优化。例如，透镜元件组件可控制光束发散使得在视野上扫描的光束初始具有宽发散度以及所得到的大光束点尺寸，从而优化光束的扫描以造成对视野中的对象的检测，并且随后具有窄发散，从而优化光束的扫描以造成对视野中的检测对象的详细点云的解析。可基于经由宽发散光束扫描的对象检测调整视野，使得在初始视野的有限区域上扫描窄发散光束，其中经由宽发散光束扫描初始检测对象。

光束扫描设备

图1示出了根据一些实施方案的在视野上扫描光束的光束扫描设备100。设备100可包括光检测和测距(“lidar”)设备。设备100包括发射光束103的光发射器102。发射器102可作为在本文也被称为脉冲光束的光束脉冲序列发射光束。

发射器102可为激光源，在本文也可互换地被称为激光器发射器、激光发射器等。在一些实施方案中，发射器102包括一个或多个激光二极管。在一些实施方案中，光发射器102为激光源，包括垂直单元外腔激光(vcsel)发射器。在一些实施方案中，vcsel发射器发射的光束独立于非对称发射，使得发射光束不包括快轴、慢轴等。在一些实施方案中，光发射器102包括发射作为具有高斯光束分布的激光束的光束的光纤激光发射器，造成具有近似高斯分布的截面强度分布的光束。在一些实施方案中，发射器102包括边沿发射固态激光发射器。边沿发射固态激光发射器可发射表现出非对称发射的激光束，使得光束表现出包括快轴和慢轴的椭圆形截面积。在一些实施方案中，此类光束可为至少部分偏光的。应当理解，本文所述的光发射器可包含任何已知的激光源。如本文所指代，相对于光束的截面积、分布等可互换地称为横向面积、横向分布等。

设备100包括扫描器108，该扫描器将光束103导向到视野112上的各个方向。此类将光束103、其中包括的各种脉冲的导向到视野的各个区域上可被称为在视野上“横扫”光束，在视野上“扫描”光束等。扫描器108可采用一个或多个特定扫描图案在视野上“扫描”光束，使得光束、其中的脉冲等以视野上的特定图案导向到视野的各个区域上。扫描器108可包括反射设备(包括镜子)，可控制地将该反射设备调整到各个朝向，使得光束103被导向为在视野112中的各个控制方向上行进。扫描器108可控制地被调整到各个朝向，以基于与扫描器108相关联的致动器设备，将光束103导向为在特定方向上行进。在一些实施方案中，设备100的视野112可至少部分地基于扫描器108将从发射器102接收的光束导向到的方向的范围。

设备100包括光学孔径110，光束通过该光学孔径作为导向光束105从扫描器108行进到外部环境101中。设备100的视野112可至少部分地基于光学孔径110。

在一些实施方案中，导向光束105至少部分地基于扫描器108的朝向在视野112的特定区域中行进并且到达视野112中的对象120的表面。光束105可到达对象上的特定点122，从而照亮点122。到达点122的光束105的至少一部分可作为反射光束107从点122反射。反射光束107可返回到设备100。同样，点122可被称为“反射点”。在一些实施方案中，反射点122具有对应于到达对象120并且从点122反射的光束105的光束点的尺寸和形状。例如，如果光束105为具有相对大的光束点尺寸的宽发散光束，则点122的尺寸的面积可比光束105为具有相对小的光束点尺寸的窄发散光束相对更大。

该设备包括检测器114，该检测器可基于接收反射光束107检测反射点122。在示例的实施方案中，该设备100包括分束器106并且导向反射光束107以经由扫描器108和分束器106到达检测器。在一些实施方案中，应当理解，分束器106不存在并且反射光束107经由路径到达检测器114，该路径至少部分与光束103,105经由扫描器108遵循的路径分离。例如，检测器114可位于邻近独立的光学孔径并且可直接检测到达独立的光学孔径的反射光束107。在一些实施方案中，检测器包括可检测反射光束107的单个感测元件。例如，检测器114可为单像素检测器。

检测器114可至少部分地基于检测在检测器114处接收的反射光束107来检测反射点。检测器可确定光束在至少设备100与反射点122之间的行进时间并且因此可确定反射点122相对于设备100的位置。例如，如果光束103,105,107为各个光束脉冲，则检测器可基于脉冲在发射器102处的发射时间以及反射光束脉冲107在检测器114处的接收时间确定光束到反射点122的行进时间。光束103在设备100中行进的距离(例如，从发射器102到扫描器)、光束107在设备100中行进的距离(例如，从扫描器108到检测器114)可被预先确定，使得对应于设备100中的此行进距离的行进时间可从发射器102处的光束发射与检测器114处的接收之间的所花时间中扣除以确定光束在扫描器108、光学孔径110等以及反射点122之间的行进时间。

基于光束到点122的行进时间，设备100可确定反射点在视野112中的距离(“深度”)。此外，基于扫描器108的朝向，可确定在视野112中反射点在三维中的位置。例如，在示例的实施方案中，反射点122的位置可基于光束往返反射点122的行进时间以及扫描器在与光束往返点122行进同时的朝向确定为相对于扫描器108的位置的特定深度154、方位角152和仰角(正交于方位角152)。

在一些实施方案中，设备100基于对象的一个或多个表面上的检测的反射点122的相关性生成对象120的点“云”。如果扫描器108调整成导向光束103脉冲以相对于视野112的中心151的各个方位角154和仰角(沿正交于方位角152的轴与151的角度差，即，在从附图向外的方向)从对象120上的各个点122反射，使得各个反射点122由检测器114加以检测，设备120可将对象上的各个反射点122进行相关来产生对象120的点“云”。相关点122可基于属性相对于视野112中的其他点122的相似性进行相关。例如，具有类似深度154、方位角152和仰角属性的一组点122可被确定为共同对象120的一个或多个表面上的点并且可相关到对象相对于具有不同属性的其他反射点的点云，不同属性包括不同深度、方位角和仰角属性。在其他实施方案中，具有类似强度的一组点122可被确定为共同对象120的一个或多个表面上的点并且可相关到对象相对于具有不同强度的其他反射点的点云。

设备100包括调整光束103的发散度的透镜元件组件104。如图所示，透镜元件组件104可在发射器102与光学孔径110之间穿过该设备沿光束103的光学路径定位。如图所示，透镜元件组件104可位于发射器102和扫描器108之间，但是应当理解，组件104可位于设备中的其他位置，包括在扫描器108与孔径110之间、在扫描器与分束器之间等。多个独立组件104可沿光束103,105等中的一个或多个的光学路径定位。

在一些实施方案中，组件104可在光束的一个或多个特定截面轴调整光束的发散度。调整光束的发散度可造成对光束的光束点尺寸的调整。例如，组件104可调整包括光束103的快轴的特定轴的相对于包括光束103的慢轴的另一特定轴的发散度的发散度。此类调整可造成组件104的光束103“下游”相对于组件的光束103“上游”的均匀发散度。均匀光束发散度可造成半径大致均匀或者形状为圆形的光束103的光束点。均匀光束发散度可造成反射点与对象的点云相关性的改进准确度，因为在检测器114处接收的反射光束107的形状可在视野112中的反射点122的各个距离上表现出形状的增大的均匀性。光束107截面的此类均匀性可使得设备100能更准确地确定反射点122的属性并且区分是否将某些组反射点122相关到一个或多个点云。

在一些实施方案中，组件104动态调整光束103的发散度使得扫描光束105具有特定截面积、强度等。此类动态调整可基于视野112的大小、一个或多个检测的反射点122相对于设备100的确定的深度、预先确定的扫描协议等来实现。例如，如果发射器102和扫描器108被控制来实现对视野112的多个连续扫描，其中扫描器108以扫描图案在视野112的一个或多个区域上“扫描”光束105，则组件104可调整视野的连续扫描之间的光束105发散度。结果，一次扫描可包含在视野112上扫描宽发散光束，其中光束的截面积相对于基准发散值在距设备100的各个深度处相对增大，并且下一次扫描可包括在视野上扫描窄发散光束。此类连续扫描可在视野112上以共同图案扫描。如果光束为脉冲序列，则扫描可包括在视野112上以一定图案导向脉冲序列。具有较宽发散的光束的第一次扫描相对于具有较窄发散可能在视野112中“错过”对象120的光束脉冲图案造成具有较宽光束截面并且更有可能到达视野中的对象120的表面的脉冲图案。具有较窄发散的光束的第二次扫描造成具有较窄光束截面并且更大强度以及由此更有可能从某一表面反射将在检测器114处检测的足够强度光107的脉冲图案，从而允许对对象上具有相对低反射率的反射点122进行检测。

在一些实施方案中，动态发散度调整包括在视野112的给定扫描期间调整光束发散度、光束点尺寸等，使得光束发散度至少部分改变，而发射器102和扫描器108正处于以一个或多个特定扫描图案扫描视野112的过程中。可响应于在视野112中检测一个或多个反射点122来实现此类动态调整。

在一些实施方案中，设备100至少部分地基于对视野中的一个或多个反射点122的检测调整扫描器108扫描光束105的视野。此类调整可造成对其中确定定位对象的视野的特定区域的扫描。例如，在示例的实施方案中，视野112可代表扫描器1008可扫描光束105的最大视野。此类最大视野可被称为设备100的扫描范围。扫描器108可通过视野112扫描光束105，并且响应于检测反射点122，设备100可调整该视野，通过该视野扫描器108从最大视野112到代表视野112的有限区域的另一视野132扫描光束105。可基于对反射点122的检测确定视野132，使得该视野包含定位包括点122的对象120的视野116的有限区域。作为缩减视野的结果，光束105的扫描可聚焦于从对象120上的各个位置检测反射点，可使得设备100能生成对象120的较高保真度点云。在一些实施方案中，设备100可调整扫描器108改变朝向以基于视野132的大小在视野上扫描光束105的速率(“扫描速率”)。扫描速率可包括扫描器108的朝向变化的速率、在连续光束脉冲集之间的扫描器朝向中与单独步长变化的幅度相关联的值等。例如，为了扫描给定时间段中的完整视野112，可要求扫描器108在将不同光束脉冲集导向到视野112的独立区域之间的朝向变化时执行相对大的步长。如果扫描器108被控制扫描较小视野132，则扫描器可在将不同光束脉冲集导向到视野132的独立区域之间的朝向变化时执行较小步长。结果，如果视野132相对于设备的扫描范围变窄，则扫描器108的扫描速率可减小，使得在对视野132的给定扫描中独立光束集105之间的角度变化相应减小，可造成视野中的对象120的较高分辨率点云，因为点云可包括多个点122。

在一些实施方案中，组件104基于对视野112中的一个或多个反射点122的检测动态调整光束发散度，其中调整至少部分地基于视野132的尺寸、反射点122相对于设备的深度、及其一些组合等。如果对象120被确定相对靠近设备100，视野132相对于最大视野112变窄，扫描器的扫描速率减小，及其一些组合等，光束的发散度可得以减小使得对象120处的光束截面积也减小，造成对象上的较小反射点122以及该对象在生成的点云中增加的细节。如果对象120被确定距设备100相对远，如果视野132相对于最大视野112变宽，如果扫描器的扫描速率增大，及其一些组合等，发散度可增大使得光束105扫描的视野的区域增大以减小视野中的对象120被光束105完全漏掉的概率。尽管对象120的分辨率可经由增大的光束105发散度减小，发散度可在扫描期间，连续扫描之间等动态调整，使得视野可借助宽发散光束首次扫描以首次检测对象120在视野112的各个特定区域中的存在(本文称为“粗扫描”、“感测”等)并且随后以较慢扫描速率经由窄发散光束扫描视野112的一个或多个有限区域，从而生成解析对象的各个细节的对象的较高分辨率点云。可基于视野132、视野132中检测的反射点122的确定深度、扫描器108的确定扫描速率、及其一些组合等动态选择和调整光束的发散度。

设备100包括也可在本文称为“控制器设备”的控制器150。在一些实施方案中，控制器150控制设备100的以上元件中的一个或多个以实现视野112的图像映射。例如，控制器150可控制发射器102对脉冲光束的发射，控制扫描器108来控制对扫描范围112中包括的一个或多个视野的扫描，控制组件104来控制光束发散度等。控制器可基于检测器114生成的输出数据、经由设备100的一个或多个用户接口从设备100的用户接收的输入数据等控制设备100的一个或多个元件，包括组件104、扫描器108等。在一些实施方案中，控制器150经由开环控制过程控制设备100的元件中的一个或多个，包括调整透镜元件组件104的一个或多个部分的位置。例如，控制器可访问特定光束发散度、光束点尺寸等之间的存储的关系以及透镜元件组件的一个或多个部分的特定位置，以及至少部分地基于确定目标光束点尺寸、光束发散度、及其一些组合等，控制器可将透镜元件组件104的一个或多个部分调整到确定为与目标光束点尺寸相关联的特定位置。在一些实施方案，控制器150经由闭环控制过程控制设备100的元件中的一个或多个，包括调整透镜元件组件104的一个或多个部分的位置。例如，控制器可至少部分地基于确定目标光束点尺寸来确定对透镜元件组件的一部分、对特定位置的初始调整，该初始调整被确定来调整光束点尺寸以匹配目标光束点尺寸，将透镜元件组件104的位置调整到特定位置，实现对透镜元件组件部分的初始调整，随后作为反馈确定光束的光束点尺寸，确定对透镜元件组件的新调整等，该新调整被确定基于光束点尺寸反馈调整光束点尺寸以匹配目标光束点尺寸。

图2a-图2b示出了根据一些实施方案的发射光束的发射器和沿光束的一个或多个截面轴调整光束的发散度的透镜元件组件。所示例的发射器和透镜元件组件可包括在以上实施方案中的任一个中。

在一些实施方案中，透镜元件组件包括可单独、共同、及其一些组合等进行调整的多个透镜元件来调整光束的发散度。透镜元件组件可包括在本文也被称为“致动器”的调整一个或多个透镜元件的一个或多个致动器机构。在示例的实施方案中，光发射器202沿光轴226发射可包括激光束的光束201，以及透镜元件组件204包括第一透镜元件206、第二透镜元件208和致动器207，其中元件206,208中的至少一个可由致动器207可调整地定位(“调整”)以沿光束201的一个或多个截面轴222,224调整光束201的发散度。透镜元件的至少一个可至少部分地准直光束201。例如，透镜元件206可至少部分地准直光束201。在一些实施方案中，透镜元件组件的一个或多个部分包括可调整光束的致动光学元件，使得可调整地控制光束的光束点尺寸、反射点尺寸等。在一个示例中，致动光学元件包括可调整地控制光束点尺寸的直径的驱动光束扩展器透镜组件。

致动器207可包括一个或多个各种致动器。例如，致动器207可包括一个或多个磁致动器、音圈马达、双稳态致动器等。在一些实施方案中，致动器207可将透镜元件重新定位在两个或更多个分立位置之间。例如，致动器207可包括可调整地将透镜元件定位在两个分立位置中之一处的双稳态致动器。在一些实施方案中，致动器207可沿连续位置的范围连续地重新定位透镜元件。例如，致动器207可包括沿连续位置的范围可调整地定位透镜元件的音圈马达致动器。应当理解，致动器207可包含任何已知的致动器机构。

如在示例的实施方案中所示，透镜元件206,208横跨光轴226。元件206,208中的一个或多个可沿光轴226进行调整以调整截面轴222,224中的一个或多个上的光束发散度。如在图2a中所示，透镜元件208定位在距透镜元件206的特定距离212a处，透镜元件206可被固定在相对于发射器202的特定位置。如果透镜元件208定位在距透镜元件206的距离212a处，则从组件204向下游传递的光束201可在对应于光束201的快轴的截面轴222上表现出发散240a。如图所示，在透镜元件208下游距离214a处在本文可互换地也被称为光束点250a的光束201的截面250a由于快轴222和慢轴224的发散变为椭圆形而非圆形252a，其中慢轴正交于轴226和轴222两者。如所示例的，截面222或“光束点”222沿轴222,224延伸，轴222,224两者彼此正交并且与光束201行进的光轴226正交。

如图2b所示，透镜元件208被调整到距透镜元件206的特定距离212b的新位置，其中距离212b大于距离212a。结果，也如图所示，光束201的发散度240b至少沿快轴222增大，造成在距透镜元件208的距离214b处具有比截面252a更大面积的光束截面252b。注意，距离214a和214b位于距包括发射器202、透镜元件206和组件204作为整体的固定元件的相同距离处，当然由于透镜元件208的调整位置，距离214a和214b可以不相同。

在示例的实施方案中，透镜元件208是可调整的来沿光束201的一些或所有截面轴调整光束201的发散度240a-b，从而在距组件204的深度范围上调整光束201的截面积，尽管光束截面随着距组件204向下游的距离增大逐渐从圆形发散为椭圆形。致动器207可实现元件208的此类调整。此类调整可为动态的：此类调整可包括平移一个或多个透镜元件。在一些实施方案中，组件204中的透镜元件的一个或多个是可调整的以相对于一个或多个其他特定截面轴上的发散度调整一个或多个特定截面轴上的发散度，从而可在距组件204的向下游的距离范围上控制光束201的形状。例如，在一些实施方案中，透镜元件208在距透镜元件206的距离是可调整的以相对于慢轴224的发散度调整快轴222的发散度，使得光束201的截面在距组件的距离范围上保持大体圆形形状252a，其中不如此操作会导致在相同范围上的椭圆形截面250a。如图2b所示，元件208可相对于元件206平移来控制在本文可互换地称为光束点250b的光束截面250b的尺寸和形状两者，使得截面在相对于截面250a的给定距离增大并且保持大体均匀的光束形状。

在一些实施方案中，组件204包括多个透镜元件，其中独立透镜元件可由包括在组件204中的一个或多个致动器调整以沿光束的独立截面轴调整发散度。例如，组件可包括可调整地沿光束的快轴调整光束发散度的第一透镜元件和可调整地沿光束的慢轴调整光束发散度的第二透镜元件。

图3a-图3b示出了根据一些实施方案的调整光束扫描设备以第一扫描图案在视野上扫描的光束脉冲序列的光束发散度。光束扫描设备300可包括在以上实施方案中的任一个中。

在一些实施方案中，为了生成场景的图像映射，光束扫描设备在包括场景的视野上扫描光束，其中基于场景中各个对象的生成的点云来生成图像映射，其中基于在视野中检测反射点以及将各个反射点集进行相关从而基于各个反射点集的类似属性生成各个对象的点云来生成点云。如果光束包括光束脉冲序列，则扫描可包括控制设备的扫描器将各个脉冲通过视野以脉冲扫描图案导向视野的各个区域。此扫描图案可包括至少部分地基于扫描器的特定扫描速率、发射器的特定脉冲速率等中的一个或多个在视野中以一定角度分开的脉冲图案。脉冲可具有可由光束扫描设备中包括的透镜元件组件至少部分调整的一个或多个各种发散度。

在一些实施方案中，可调整光束脉冲发散度、扫描速率和视野中的一个或多个。此类调整可为动态的，使得发生在视野的给定扫描期间，至少部分地基于扫描速率和视野，至少部分地基于包括在光束扫描设备中的检测器生成的输出，及其一些组合等。对视野的给定“扫描”可包括根据特定扫描图案在视野上执行光束脉冲的单独特定“横扫”，使得根据一个或多个扫描图案在视野上对脉冲光束的连续“横扫”包括对视野的连续单独扫描。

在一些实施方案中，至少部分地基于视野、扫描速率等调整光束发散度以调整在视野中检测对象的可能性，调整对象的点云中对象的分辨率等。此类调整可由设备中包括的一个或多个透镜元件组件来实现。此类调整可发生在对视野的一次或多次扫描中，其中可基于检测的反射点动态调整视野、扫描速率和光束发散度中的一个或多个来控制视野中检测的对象的生成的点云的分辨率。

如图3a所示，设备300通过以光束的单独脉冲302a的特定图案306在视野301的一部分上“横扫”脉冲光束来发起对视野301的扫描。图3a中的示例的脉冲302a示出了从设备300的一个或多个部分的视角扫描视野301的光束的光束点和相对的光束点尺寸。图案306a至少部分地基于设备300中的扫描器的扫描速率，该扫描速率可调整视野301中每个脉冲302a的方向以及连续脉冲302a之间的角度间隔304a。如图所示，通过图3a中的视野301扫描的脉冲光束具有相对窄的光束发散，使得每个脉冲302a的光束点的光束点尺寸相对小。尽管扫描光束的小光束点尺寸可导致相对较小的反射点，这可实现在解析中可能被阻碍的较大光束截面的对象的更细微细节的分辨率，但是脉冲302a的较小截面积以及脉冲302a之间的间隔304a可导致视野中扫描所遗漏的细节中的至少一些。例如，如图所示，两个对象308,309位于视野301中，当至少部分地基于每个脉冲302a的小面积以及脉冲304a之间的间隔如图所示执行扫描306a时，没有光束脉冲302a从对象308,309中的任一个中反射。

调整设备300的扫描速率，从而调整连续脉冲302a之间的间隔304a可增大从视野301中的对象反射脉冲的可能性。在一些实施方案中，减小脉冲302a之间的间隔304a需要在视野301上扫描附加脉冲来扫描该视野。扫描此类附加脉冲造成给定扫描需要更多时间段来执行。在一些实施方案中，可执行单独扫描的时间段被限制于最大时间段。结果，为了利用具有相对小的光束点的脉冲302a扫描视野301，可要求设备300在扫描视野301时将脉冲302a间隔304a开，使得在间隔的脉冲302a之间存在其中脉冲302a可能漏掉对象的间隙空间，从而防止设备300对对象的检测。

如图3b中所示，可调整光束发散度以增大光束脉冲302b的光束点尺寸，使得当以相对于图3a中的图案306a的扫描图案306b以调整的发散度在视野301上扫描光束时，可增大视野301中检测到对象308,309存在的可能性。在图3b中，尽管各个脉冲302b之间的间隔304b可能类似于图案306a中的间隔304a，但是光束的较大发散度造成脉冲302b在给定扫描中单独以及共同覆盖相对于图3a中的扫描的脉冲的视野301的较大部分。事实上，如图所示，许多脉冲302b可重叠在视野的共同区域上。结果，相对于具有类似扫描速率和较窄光束发散的类似扫描图案306a，减小了扫描图案306b可能完全漏掉视野301中的对象的可能性。图3b中的示例的脉冲302b示出了从设备300的一个或多个部分的视角扫描视野301的光束的光束点和相对的光束点尺寸。

如图3b所示，扫描图案306b导致针对每个对象308,309检测到至少两个反射点。尽管基于图3b中的扫描检测的检测点不能造成高分辨率点云，该高分辨率点云至少部分地基于扫描光束的光束点的相对大尺寸解析对象308,309的全部细节，造成可能至少部分模糊对象的各个细节的相对大反射点，可基于每个对象上的检测的反射点检测视野301中的对象存在。随后，可缩减视野301以包含还包括一个或多个对象308,309的视野301的有限区域以及可借助较低的扫描速率和较窄的光束发散度以及由此所得到的较小光束点尺寸来执行随后扫描，使得可针对一个或多个对象生成较高分辨率点云，这相对于扫描306b提供了对象细节的更好分辨率。可根据一个或多个图案在视野的给定“扫描”期间实现扫描速率、视野、光束发散度、光束点尺寸等的此类调整。

在一些实施方案中，扫描306a,306b在视野301上由设备300连续执行作为具有交替的光束发散度的扫描，使得在视野301的特定区域上的宽发散扫描306b之后是窄发散扫描306a。发散度的此类交替以及由此独立扫描之间光束点尺寸的交替可实现经由宽发散扫描和窄发散扫描两者检测对象在视野301中的存在，宽发散扫描至少部分地基于扫描光束的相对较大光束点尺寸更有可能到达对象，窄发散扫描至少部分地基于扫描波束的相对较小以及由此较高强度的光束点尺寸更有可能造成对来自低反射率表面的反射点的检测。

光束扫描设备300可由执行视野301的扫描的可用时间量限制，结果，尽管借助在脉冲之间具有最小可能发散度和最小可能角度差的脉冲扫描视野301可能导致最大分辨率，但是扫描时间会限制设备300以此分辨率在所选择的整个视野301上执行此扫描的能力，可能变得复杂。结果，调整光束发散度可实现以低分辨率在较宽视野中初始步检测各种对象以及动态调整光束发散度、扫描速率、视野等中的一个或多个以生成在较宽视野中初始检测的各种对象的较高分辨率映射。在一些实施方案中，光束发散度的此类调整可导致优化处理资源，生成场景中各个对象的高分辨率图像映射所需要的扫描次数和处理性能可减小，因为对象在宽发散扫描中可能被快速识别并且随后可经由定位对象的视野的有限区域的窄发散扫描映射该对象。

在一些实施方案中，设备300基于从设备的一个或多个其他元件接收的输入数据在视野的给定部分上扫描脉冲光束。例如，设备300可包括可生成视野301中包括的场景的一个或多个图像的相机设备，该图像包括对象308,309的图像。在一些实施方案中，设备300包括可处理相机设备捕获的图像来在图像中识别对象308,309的一个或多个计算机系统，并且基于此类识别，设备300可扫描定位对象308,309的视野301的有限区域以生成对象308,309的点云。在设备300中可使用此类点云生成对象308,309的图像，修改相机设备捕获的图像等。在一些实施方案中，设备300包括用户界面并且可基于与经由用户界面呈现给用户的图像的用户交互在视野的区域上扫描光束。例如，在执行图3b中示出的扫描图案306b时，设备300可将检测的反射点相关到对象308,309的低分辨率点云并且基于点云在设备300的用户界面上显示此对象的图像。该设备可基于包括扫描视野的特定区域的用户命令的与显示图像的用户交互、与显示对象308,309中的一个或多个的图像映射的图像的一部分的用户交互等扫描视野301的有限区域。用户命令可经由与显示器(例如，触摸屏显示器)的触摸交互、音频交互(例如，讲话命令)、光学交互(例如，设备300中包括的相机设备所捕获的手势)等在设备300处接收。

图4示出了根据一些实施方案的动态调整光束发散度以及由此调整光束点尺寸以在光束扫描设备的视野中生成各种对象的高分辨率的图像映射。图4所示的此类动态调整可经由光束扫描设备的以上实施方案中的任一个实现并且可由与光束扫描设备相关联的一个或多个计算机系统管理。

图4所示的动态调整过程400包括注入视野401的一个或多个初始扫描。视野401可包括执行扫描的光束扫描设备的最大可用视野，或“扫描范围”。

在一些实施方案中，可经由各个扫描来自不同发散度的光束的视野上的光束的一个或多个各种单独扫描来扫描视野。此类变化的光束发散度可经由包括在光束扫描设备中的透镜元件组件来执行。以各种光束发散度执行的各种扫描可有助于经由优化各个不同光束属性检测视野中的对象。例如，在视野上扫描宽发散光束可增大光束将从视野中的对象表面反射的概率，从而由于增大的光束发散度，基于增大的光束截面积(“光束点”)造成经由检测反射点来检测对象。在另一实施方案中，扫描视野的窄发散光束可增大光束将从低反射率表面反射的概率，来自低反射率表面的宽发散光束可能不能反射足够强度得以在光束扫描设备的检测器处被检测到，因为由于较小光束截面积可使得反射点的强度增大。

如在410所示，视野401的宽发散扫描406a可包括以特定扫描图案在视野的一部分上扫描光束脉冲序列404a。如图所示，宽发散扫描406a可造成光束脉冲的至少一些与位于视野401内的场景中的一个或多个对象403,405至少部分重叠。

如在420所示，视野401的窄发散扫描406b可包括以特定扫描图案在视野的一部分上扫描光束脉冲序列404b。宽发散扫描406a图案和窄发散扫描406b图案可类似，使得两次扫描406a-b穿过视野401的相同部分，从而经由扫描406b实现对不能经由扫描406a检测的低反射率表面的检测。在一些实施方案中，从过程400省略410,420中示出的扫描406a-b的一个或多个。例如，可省略扫描图案406b，从而在视野401上执行410中示出的单个宽发散扫描。

如在430中所示，基于检测源自在扫描406a-b中的一个或多个中在视野上扫描的一个或多个光束脉冲的至少一部分的反射点，从对象反射并且在与执行扫描的光束扫描设备相关联的检测器处接收，确定视野401中对象403,405的存在。如图所示，检测指示视野401中存在对象403的反射点433，以及检测指示视野401中存在对象405的反射点435。反射点433和435两者源自410中示出的宽发散扫描406a。如在420处所示，窄发散扫描406b可造成至少部分不能在视野中检测一个或多个对象的存在，因为相对较小的光束截面积以及独立光束脉冲404b之间的角度间隔。结果，尽管410处的扫描406a造成对视野401中存在对象403,405的检测，对象403,405的细节形状、结构等无法完全从反射点433,435解析出。例如，从反射点433的相关性生成的对象403的点云可能无法将对象403的结构解析为五角星。

如在430处进一步所示，至少部分地基于检测反射点433,435，将与所述反射点相关联的新视野建立为视野432,434。可基于反射点433,435的属性确定每个独立视野432,434的大小，反射点可一起进行相关来建立每个对象403,405的“粗”点云。可基于对象在视野401中的估计尺寸确定视野432,434的大小，可基于确定哪些光束脉冲404a从对象403,405反射(形成反射点433,435)以及哪些脉冲未从任何附近点反射来确定对象的估计尺寸，如430中所示。结果，视野432,434的尺寸可确定为对应于对象在视野401中的尺寸的估计。在一些实施方案中，如果视野401的图像经由包括相机设备的另一设备捕获，则可根据捕获图像确定对象在视野401中的尺寸和形状，使得可基于根据捕获图像确定的对象在视野401中的尺寸和位置确定视野432,434。如进一步所示，视野432,434可包括视野401的有限区域。

在440，光束扫描设备借助窄发散光束脉冲执行对视野432,434扫描。扫描可包括对视野432,434的扫描，以排除视野401中超出视野432,434的剩余部分。如图所示，扫描443,445可包括相应视野432,434的扫描图案，该扫描图案可被调整以对应于相应视野432,434的尺寸。此外，如图所示，扫描中包括光束脉冲自身的发散的独立光束脉冲444,446之间的角度间隔(“扫描速率”)可被调整以使得扫描443,445以减小的扫描速率借助窄发散光束脉冲来扫描相应区域432,434。作为窄光束发散的结果，可造成较小截面光束面积以及低扫描速率，可造成给定区域中光束脉冲数量的增大，相对于410,420处的扫描，可增大在视野432,434中对象403,405上的反射点的数量和浓度。结果，相对于源自从扫描406a得到的检测的反射点433,435的所述对象的点云，检测为扫描443,445的结果经由反射点的相关而生成的对象的点云可具有对象403,405细节的增大水平的分辨率。

在450，检测源自扫描443,445的反射点453,455。如图所示，相对于源自扫描406a的反射点433,435，对象403,405的详细形状和结构由反射点453,455高度地解析。点453可进行相关以生成对象403的点云，点455可进行相关以生成对象405的点云，可用作生成视野401中场景的图像中的一个或多个、场景的3d映射，通过该场景跟踪对象403,405中的一个或多个的位置等的部分。例如，对象403可基于点对象453的相关性被识别为特定对象(“五角星”)而可基于此识别跟踪对象403的位置。此类跟踪可被跟踪为基于对象403的位置进行图像聚焦，处理对象403在视野401中的运动来确定是否接收到输入命令等的部分。在一些实施方案中，此类跟踪至少部分地基于与执行过程400的光束扫描设备的用户交互，包括指定特定对象并且命令对对象进行跟踪(例如，“跟踪该五角星”)的命令。

图5示出了根据一些实施方案的可在光束扫描设备中包括的控制器设备。控制器设备可包括在光束扫描设备的以上实施方案中的任一个中并且可至少部分由下文讨论的一个或多个计算机系统来实现。控制器设备500包括本文所述的可由计算机系统的一个或多个实例实现的多个各种模块。

设备500包括发射器控制模块502，控制由包括在光束扫描设备中的发射器设备对光束的发射。此类控制可包括选择生成发射控制信号，该发射控制信号被传输到发射器设备、电耦接到发射器设备的电源等中的一个或多个，使得发射器设备发射光束。在一些实施方案中，发射控制模块可选择性地控制发射器设备发射光束脉冲序列的序列。此类控制可包括控制脉冲速率501。在一些实施方案中，模块502可记录发射器设备发射各个脉冲的时间503。

设备500包括控制包括在光束扫描设备中的扫描器设备的扫描器控制模块504，使得模块504在扫描器设备的扫描范围的一个或多个区域上控制对发射器设备发射的光束的扫描。扫描控制模块504可包括确定在通过扫描范围的一个或多个各种扫描期间与扫描器设备相关联的扫描速率的扫描速率模块506，在一个或多个时间点确定扫描器设备导向的光束的方向的光束方向模块508，以及确定扫描器的视野，确定扫描器设备被控制来“扫描”光束的扫描范围的区域的视野模块510。在一些实施方案中，模块510确定在给定时间段内扫描器设备被控制来横扫光束的图案。如图3-图4所示，此类图案包括正弦图案。在一些实施方案中，模块508确定通过视野与每个单独光束方向对应的扫描器设备的独立调整，使得模块508确定与扫描器相关联的、需要将光束导向给定方向的一个或多个致动器机构对扫描器设备的调整。如果扫描器设备包括可调整朝向的镜子，此类确定可包括确定与根据确定的扫描图案将光束导向到特定方向的镜子设备相对应的镜子设备的朝向。在一些实施方案中，模块506确定扫描器设备改变光束被导向的方向的特定速率、独立光束脉冲的独立方向之间的角度间隔等。例如，如果发射光束为脉冲序列，则模块506确定对应于脉冲速率以及根据确定的扫描图案确定的独立光束脉冲集的独立理想方向之间的角度间隔的朝向变化速率。在一些实施方案中，模块504控制扫描器在视野上扫描光束的一个或多个组件，包括控制以一个或多个确定的扫描速率在扫描期间一个或多个致动器对扫描器的调整，从而以一个或多个各种扫描图案在确定的视野上扫描光束。

设备500包括透镜元件控制模块512，在一些实施方案中，透镜元件控制模块控制包括在光束扫描设备中的透镜元件组件来沿光束的一个或多个截面轴控制光束的光束发散度。此类控制可包括至少部分地基于生成一个或多个透镜元件调整命令信号调整包括在透镜元件组件中的一个或多个透镜元件，命令信号被传输到与一个或多个透镜元件相关联的一个或多个致动器以使得致动器可调整地定位一个或多个透镜元件。模块512可包括可沿光束的一个或多个截面轴确定特定发散度的光束发散度模块514以及可确定对透镜元件组件中的一个或多个透镜元件的位置的调整幅度的透镜元件定位模块516。可针对光束的独立截面轴独立确定光束发散度。例如，可针对第一光束轴确定第一发散度以及可针对另一单独光束轴确定第二发散度，另一光束轴可正交于第一轴。模块516可基于确定的光束发散度确定对一个或多个透镜元件的位置的调整。在一些实施方案中，模块516可确定对透镜元件组件中的独立透镜元件的单独和独立调整从而沿光束的单独截面轴独立地调整光束发散度。例如，如果模块514针对光束的所有截面轴确定共同发散度，则模块516可确定第一致动器对透镜元件组件中的第一透镜元件的第一调整并且可确定第二致动器对透镜元件组件中的独立透镜元件的第二调整，其中第一致动器将一个截面轴的光束发散度调整为共同发散度，第二致动器将另一独立截面轴的光束发散度调整为共同发散度。在一些实施方案中，模块514基于一个或多个各种输入，包括光束在距扫描器的某个深度的理想截面积、光束的理想截面形状、扫描器的确定视野、扫描器的确定扫描速率、及其一些组合等，确定光束的一个或多个轴的发散度。在一些实施方案中，模块512基于在模块516确定的透镜元件位置控制透镜元件组件中的一个或多个致动器。在一些实施方案中，模块512调整光束的光束发散度，使得模块512至少部分地基于控制光束点尺寸来控制光束的光束点尺寸以匹配选择的光束点尺寸，其中所选择的光束点尺寸选自一组预先确定的光束点尺寸。在一些实施方案中，模块512至少部分地基于指定特定光束点尺寸的接收的一个或多个光束点尺寸命令控制光束的光束点尺寸。接收的光束点尺寸命令可包括由于与包括控制器设备500的光束扫描设备的终端用户交互而生成的用户命令、基于存储在一个或多个计算机系统的一个或多个存储器设备中的一个或多个程序指令由一个或多个计算机系统生成的计算机命令、及其一些组合等命令中的一个或多个。

设备500包括接收并处理从包括在光束扫描设备中的检测器接收的数据的检测器控制模块518。检测器可检测从扫描器设备将光束导向到的视野中的表面反射的光束。检测器设备可包括检测反射光束的一个或多个传感器组件。模块518可包括接收在检测器的一个或多个传感器元件处检测到反射光束的指示的点检测模块520。基于该检测，模块520可确定发射光束被导向的视野中的反射点的存在。在一些实施方案中，模块520可基于从检测器接收的、与对反射光束的检测的指示相关联的数据，确定在检测器处检测到反射光束的时间。模块518可包括可确定光束往返视野内的反射点的飞行时间的飞行时间模块522。飞行时间可至少部分地基于在检测器处检测到反射光束脉冲的时间(也被称为“时间戳”)、从发射器设备发射光束脉冲的时间(也被称为“时间戳”)、发射器设备的脉冲速率、及其一些组合等来确定。

在一些实施方案中，模块522可至少部分地基于光束往返反射点(即，包括扫描器的光束扫描设备的一个或多个部分与反射点之间)的飞行时间以及光束在视野中的介质中的估计速度确定检测的反射点在视野中的至少深度。例如，至少部分地基于光束脉冲往返反射点的确定的飞行时间以及光束在光束脉冲行进的介质中的速度估计，可估计光束脉冲从包括扫描器的设备的一个或多个部分行进到反射点的距离。

模块518可包括基于在检测器设备处对反射光束的检测生成输出的输出发生器模块523。对反射光束的检测可包括在光束扫描设备的视野中对反射点的检测。输出可包括视野中的反射点的指示、光束往返反射点的确定飞行时间、从反射点反射的光的强度、视野中的反射点的确定深度等中的一个或多个。在一些实施方案中，模块518可至少部分地基于视野中的反射点的确定深度以及确定的与光束往返反射点行进的时间段的至少一部分同时对扫描器的调整位置，确定检测的反射点相对于光束扫描设备的一个或多个组件、部分等在视野中的位置。可包括反射点在视野中的深度、方位角和仰角的反射点的位置、反射点的强度、及其一些组合等的指示可作为与反射点相关联的一组属性包含在生成输出中。

设备500包括处理模块524，处理模块接收和处理来自模块502,504,512,518中各个模块的数据并且至少部分地基于该数据生成光束扫描设备的视野中的一个或多个对象、场景等的图像映射。模块524包括点云发生器模块534，该点云发生器模块可接收和处理与在图像光束扫描设备的检测器设备处检测的各个反射点相关联的一组或多组数据。可基于从一个或多个模块502,504,518接收的输出在模块534生成的每组数据可包括指示检测的反射点在视野中相对于包括扫描器设备的图像光束扫描设备的一个或多个部分的深度、方位角、仰角、强度、及其一些组合等的数据。在一些实施方案中，给定一组数据包括将该组识别为与视野的特定扫描相关联的信息。

在一些实施方案中，模块534将一组或多组点数据与包括位于视野中的对象的“点云”的一组反射点进行相关。此类相关可至少部分地基于确定两个或更多个点的一个或多个属性之间的相似性包括比较与各个独立检测的反射点相关联的各组数据的各个属性数据并且将两个或更多个点与点云进行相关。例如，确定具有在预先确定的间隔(例如，深度差小于1mm，方位角差小于0.01度等)内类似的深度、方位角和仰角中的一个或多个的两个点可与共同点云进行相关。模块524可包括图像映射发生器模块536，图像映射发生器模块可实现对与独立的检测的反射点相关联的各组数据的关联来生成各个对象的点云。模块536可基于位于视野中的对象的各个生成的点云生成视野中包括一个或多个对象的场景的一个或多个图像映射。此生成的图像映射可包括场景中包括的对象的一个或多个的图像，其中图像可为二维的。图像映射可包括场景中的一个或多个对象的3d映射并且可包括整个场景的一些或所有的3d映射。例如，在一些实施方案中，模块536分析生成的点云并且将对象的点云识别为与特定已知对象(例如，叉子、人手、做出特定手势的人手等)相关联并且基于该识别生成特定对象的图像映射。模块524包括扫描控制模块534，该扫描控制模块可经由控制模块502,504,512,518中的一些或所有来控制光束扫描设备的发射器、扫描器、透镜元件组件、检测器等中的一个或多个。模块534可控制各个模块以使得光束扫描设备执行特定扫描。例如，基于在模块534处生成视野中的对象的点云，基于将作为视野的宽发散扫描的结果检测的反射点进行相关，模块534可确定点云的分辨率不能满足阈值最小值并且随后可控制模块502,504,512执行造成对象的较高分辨率点云的一个或多个附加扫描。此类控制可包括控制模块504缩小围绕检测对象的视野并且通过缩小视野以减小速率扫描，控制模块512缩小通过缩小的视野扫描的光束的发散度，及其一些组合等。模块524包括跟踪控制模块538，在一些实施方案中，跟踪控制模块通过生成对一个或多个模块502,504,516的命令来对视野中的特定对象的识别做出应答以控制光束扫描设备扫描所识别的对象定位的视野的区域，从而在视野上随时间跟踪对象。

在一些实施方案中，模块524至少部分地基于从包括在模块500中的一个或多个模块接收的输出数据(包括但不限于模块518处生成的输出)控制一个或多个模块502,504,512。例如，如果模块534基于由于光束扫描设备的最大视野的扫描结果由模块518生成的输出数据确定在视野的特定区域中检测到一个或多个反射点，则模块534可命令模块502,504和512缩小围绕检测的反射点的视野，缩小光束发散度从而实现缩小视野的较高分辨率扫描，以及根据调整的扫描速率和调整的光束发散度扫描缩小的视野。结果，模块534可通过命令模块502,504,512控制光束扫描设备的各个组件来对视野中的一个或多个对象的初始的低分辨率检测做出应答从而实现一个或多个对象的较高分辨率扫描。

设备500包括界面控制模块540。模块540可实现与设备500的一个或多个模块的用户交互。模块540包括显示器控制模块542，显示器控制模块可管理在与光束扫描设备相关联的一个或多个显示器用户界面上在模块536处生成的一个或多个图像映射的显示。在一些实施方案中，模块542生成可交互显示，其中用户可经由用户界面与显示的图像映射的一个或多个部分进行交互，以将输入命令提供给设备500。模块540包括用户命令输入模块544，用户命令输入模块可至少部分地基于与用户界面的用户交互登记对一个或多个特定用户命令的接收。例如，如果模块542在显示器界面上显示包括基于对象的低分辨率点云生成的对象的图像映射的场景的图像映射，则模块544可接收用户命令来基于与对象定位的场景的图像映射的部分的用户交互实现对象定位的视野的有限区域的高分辨率扫描。在一些实施方案中，模块544可基于与各个用户界面的用户交互，包括经由音频接口接收的音频命令、经由键盘接口接收的命令等登记某些用户命令的接收，模块540可将接收的用户命令转发到模块524，其中模块524可至少部分地基于用户命令控制光束扫描设备的各个元件。

图6示出了根据一些实施方案的配置光束扫描设备扫描在设备的扫描范围内具有动态可调整发散度的光束。可针对上述实施方案中的任一个或所有实现配置。配置光束扫描设备可包括修改光束扫描设备的至少一部分、光束扫描设备的组件等。光束扫描设备可包括光检测和测距(lidar)设备。

在602，在本文也被称为发射器设备的光束发射器安装在光束扫描设备中。此安装可包括将发射器设备耦接到光束扫描设备的结构框架，将发射器设备电耦接到电源等。光束发射器可包括可发射激光束的激光发射器，包括激光二极管。发射器设备发射的光束可包括连续发射的光束、其中可确定脉冲序列的光束脉冲序列、及其一些组合等中的一个或多个。

在604，扫描器设备安装在光束扫描设备中。此安装可包括将扫描器设备耦接到光束扫描设备的结构框架，将扫描器设备电耦接到电源等。扫描器设备可耦接在光束扫描设备中与发射器设备发射的光束的光束路径至少部分相交的位置。在一些实施方案中，扫描器设备可包括可至少部分地基于致动器设备的动作可调整地定位在各个朝向的包括镜子设备的反射设备，以将光束导向到光束扫描设备外部的视野中的一个或多个各个方向。致动器设备可包括在扫描器设备中。扫描器设备可基于可调整地定位扫描器设备的朝向范围导向光束的方向范围，可被称为扫描器设备的扫描范围，光束扫描设备的扫描范围，所述设备的最大视野、及其一些组合等。扫描器设备可通过位置范围调整来“扫描”穿过扫描范围的一个或多个区域的光束，包括扫描范围中的特定确定视野。

在606，在本文也被称为检测器设备、检测器的光检测器设备安装在光束扫描设备中。此安装可包括将检测器设备耦接到光束扫描设备的结构框架，将检测器设备电耦接到电源等。检测器可包括可检测光束的一个或多个传感器元件，并且检测器可基于在检测器的传感器元件的一个或多个处对光束的检测来生成输出信号。检测器可检测导向到视野中的光束从位于视野中的一个或多个对象表面的反射。基于此检测，检测器生成的输出信号可指示视野中的反射点。在一些实施方案中，检测器基于光束从光束扫描设备的至少一部分到反射点所定位的表面的飞行时间确定视野中反射点的至少深度。此确定可至少部分地基于从发射器设备发射光束、光束脉冲的时间与在检测器处检测反射光束的时间的相关性。在一些实施方案中，输出信号至少部分地基于光束到反射点的飞行时间、在扫描器设备将光束导向到视野中的特定方向的时间段的至少一部分的同时扫描器设备的位置，指示反射点在视野中的方位角和仰角。在一些实施方案中，检测器包括单个传感器元件。

在608，透镜元件组件安装在光束扫描设备中。此安装可包括将透镜元件组件耦接到光束扫描设备的结构框架，将透镜元件组件电耦接到电源等。透镜元件组件可包括可调整地定位以调整发射器设备发射的光束的发散度的一个或多个透镜元件。透镜元件组件可在与发射光束的光束路径相交的位置耦接到光束扫描设备。此位置可位于发射器设备和扫描器设备之间，使得透镜元件组件定位于发射器设备的“下游”和扫描器设备的“上游”。透镜元件可包括一组多个透镜元件，其中一个或多个透镜元件可通过一个或多个致动器元件的动作可调整地定位。致动器元件可包括在透镜元件组件中并且可调整地将一个或多个独立透镜元件定位在与穿过透镜元件组件的光束路径平行的方向轴。结果，透镜元件中的一个或多个可调整地平移为平行于光束穿过组件的方向。透镜元件中的一个或多个可通过可调整定位相应透镜元件来在一个或多个截面轴上调整光束的发散度。例如，透镜元件组件可包括可调整地定位为与光束路径平行以在光束的快轴调整光束的发散度的第一透镜元件以及可调整地定位为与光束路径平行以在光束的慢轴调整光束的发散度的第二透镜元件。在一些实施方案中，透镜元件组件包括可调整地定位为在包括光束的所有截面轴的多个截面轴上调整光束的发散度的一个或多个透镜元件。在一些实施方案中，可彼此独立地可调整地定位透镜元件组件中的各个透镜元件。在一些实施方案中，透镜元件组件包括可至少部分准直光束的光准直器。此类光准直器可定位在透镜元件组件的“上游”端上，从而在穿过可调整光束的一个或多个截面轴上的发散度的透镜元件中的一个或多个之前，从发射器设备接收的光穿过光准直器。

在610，控制器设备安装在光束扫描设备中。此安装可包括将控制器设备耦接到光束扫描设备的结构框架，将控制器设备电耦接到电源等。此安装可包括将控制器设备通信地耦接到光束扫描设备的一个或多个其他元件，包括发射器设备、扫描器设备、检测器设备、透镜元件组件、及其一些组合等中的一个或多个。控制器设备可包括在一个或多个计算机系统中并且可生成对发射器设备、透镜元件组件、扫描器设备和检测器中的一个或多个的命令信号来管理在光束扫描设备的扫描范围的至少一部分上对光束的扫描，从而可基于在视野中检测到的反射点来映射扫描范围中的视野。

图7示出了根据一些实施方案的在扫描器的扫描范围内的视野上动态调整扫描器扫描的光束的发散度。此类动态调整可至少部分地基于光束往返视野内的一个或多个点的飞行时间造成位于视野内的场景的至少一部分的映射的生成。动态调整可针对光束扫描设备的以上实施方案中的任一个由一个或多个控制器设备实现。一个或多个计算机系统可实现此类控制器设备。

在702，确定光束扫描设备的扫描范围中的视野。视野可包括扫描范围的整体、扫描范围的有限区域等。视野可基于通过扫描范围的默认角度范围来确定并且可指示光束扫描设备的扫描器设备可将光束导向到的方向的范围。

在704，确定光束的发散度。也被称为“光束发散度”的发散度可被确定为与光束的一个或多个截面轴相关联的角度值。独立发散度可与独立截面轴相关联地确定。例如，可针对光束的快轴确定一个发散度以及可针对包括慢轴的另一光束轴确定另一发散度。在一些实施方案中，针对光束的所有截面轴确定共同发散度。

在706，确定扫描器设备的扫描速率。扫描速率可至少部分地基于确定的视野、确定的光束发散度、及其一些组合等。扫描速率可与某一方向、视野、扫描器将连续光束脉冲导向到的独立方向之间的角度步长变化相关联，从而与将连续光束脉冲导向到视野之间的扫描器设备的角度变化相关联。在一些实施方案中，扫描速率指示扫描器设备将导向光束的方向改变到视野的速率。在一些实施方案中，在704至少部分地基于视野和扫描速率确定光束发散度。

在708，至少部分地基于确定的光束发散度和扫描速率通过确定的视野扫描光束。此类扫描可包括控制透镜元件组件的一个或多个元件来调整光束的一个或多个截面轴的光束发散度，控制扫描器设备将光束导向到的方向等。此类扫描可包括实现视野的一个或多个连续“扫描”，其中在一时间段中可控制地调整至少扫描器设备来在该时间段期间通过视野的一个或多个区域横扫光束。此类扫描可遵循特定扫描图案，从而通过在该时间段内在视野中的特定扫描图案横扫光束。如果光束包括光束脉冲序列，可控制地调整扫描器设备来改变连续光束脉冲集之间的朝向，从而根据扫描图案将各个光束脉冲导向到视野内的不同方向。根据扫描图案将光束、光束脉冲等导向到视野中可造成在该时间段内通过视野的光束的均匀分布。可在确定的视野的给定扫描期间随时间调整光束发散度和扫描速率中的一个或多个。例如，扫描视野可包括根据特定扫描图案对视野的一组两个连续和独立“扫描”，其中在连续扫描之间可控制地调整透镜元件组件来调整光束发散度，使得独立连续扫描包括以独立光束发散度在视野上对光束的独立扫描。在一些实施方案中，可基于在包括在光束扫描设备中的检测器设备处对一个或多个反射点的检测调整光束发散度、扫描速率等中的一个或多个。

在710，至少部分地基于来自光束扫描设备中的检测器设备的输出，针对是否在该视野内检测到一个或多个反射点来做出确定。输出可包括指示在该视野内检测到一个或多个反射点以及可包括与独立反射点的每一个相关联的单独信息集，包括该反射点在该视野内的确定的深度、方位角和仰角中的一个或多个。如果为否，可重复在708对视野的扫描。如果为是，在711识别和选择第一组反射点。可基于点的相关性、基于各个点的相关属性的一个或多个相似性，包括视野内的类似深度、方位角、仰角、强度中的一个或多个，来识别一“组”反射点。此独立组的反射点可与位于视野内的场景内的独立对象相关联。在712，生成所选择一组的点的点云。

在716和718，如果在710检测到附加组的反射点，则确定下一组点并且相对于下一组重复过程712-714。如果为否，则在720，分析生成的点云以在722确定点云的分辨率是否满足足够阈值。此类阈值可至少部分地基于可基于704处确定的光束发散度的反射点的光束点尺寸、一个或多个点云与一个或多个预先确定的形状中的一个或多个预先确定的对象的比较等。在一些实施方案中，点云是否具有足够分辨率的确定可至少部分地基于用户输入、是否在生成的点云中未映射对象的至少一部分的确定等。在一些实施方案中，点云是否具有足够分辨率的确定可至少部分地基于与点云相关联的反射点中的一个或多个的信噪比。可至少部分地基于反射点的强度来确定此信噪比。例如，如果映射的对象具有低反射率，则由于借助宽发散光束进行扫描的结果所检测的反射点可能具有低强度，使得对象的点云中反射点的信噪比低。基于对可为点云中的一个或多个反射点小于阈值比的信噪比的低信噪比的此类确定，可做出确定该对象的点云的分辨率小于阈值。

如果在722确定生成的点云的分辨率针对一个或多个阈值足够，则在724基于一个或多个对象的生成的点云生成各个对象的一个或多个的图像映射。图像映射可包括位于702处原始视野内的场景的图像，其中图像包括基于相应对象的生成的点云生成场景中的各个对象的图像。在一些实施方案中，图像映射为位于原始视野702中的一个或多个对象的3d映射，包括位于原始视野内的场景中的一些或所有的3d映射。基于图像映射的生成，可随时间识别和跟踪位于图像映射中的一个或多个对象。

如果在722和726，确定一个或多个点云的分辨率未满足一个或多个阈值，则基于所选择组的反射点确定视野、扫描速率和光束发散度中的一个或多个。视野可确定为702处确定的视野的有限区域，其中有限区域包含该组反射点所定位的原始视野的有限区域。可在给定时间段内至少部分地基于可根据一个或多个扫描图案通过新视野扫描光束的速率确定扫描速率。该时间段可为等于在708处实现扫描的时间段的一段时间并且可表示可实现扫描的最大时间段。同样，在一些实施方案中，新扫描速率可为可根据一个或多个扫描图案在给定时间段内扫描新视野的最小扫描速率。可至少部分地基于视野、扫描速率等确定光束发散度。在一些实施方案中，至少部分地基于视野内的所选择的一组反射点的确定深度来确定光束发散度。在一些实施方案中，确定光束发散度从而根据光束截面积和视野、尺寸、速率速率等中的一个或多个的关系调整光束的截面积。例如，可根据视野、扫描速率等的降低减小光束发散度，使得导向到新视野中的连续光束脉冲之间的重叠最小。在一些实施方案中，基于确定对象的点云的分辨率由于点云中反射点的低信噪比小于阈值来调整光束发散度。对光束发散度的此类调整可包括缩减光束发散度，使得对象上的反射点可具有较大强度，以及由此具有较高信噪比，这是因为从对象反射的光束的较小光束点尺寸。在一些实施方案中，新发散度、视野和扫描速率中的一个或多个与先前的发散度、视野、扫描速率、及其一些组合等相同。在726确定新扫描速率、发散度和视野时，根据确定的扫描速率、发散度和视野实现新扫描。

在728，确定是否跟踪在视野内检测的对象中的一个或多个。至少部分地基于与特定已知对象(例如，人脸)相关联的被检测对象的识别、接收命令跟踪特定被检测对象的特定用户输入(例如，跟踪球的命令)等做出此类确定。如果为是，则在726可基于视野内检测的对象的位置确定新视野、发散度和扫描速率。

在提供作为示例性实施方案的以下非限定条款中反映出如本文所述的系统和方法的各个实施方案：

1.一种装置，包括：

光束扫描设备，所述光束扫描设备被配置为以一个或多个扫描速率在一个或多个视野上扫描光束以及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生成一个或多个视野内的所述场景的至少一部分的图像映射，其中所述设备包括：

控制器设备，所述控制器设备被配置为控制所述光束扫描设备的至少一部分以当在至少一个视野的至少一部分上扫描到光束时动态地调整所述光束的光束点尺寸。

2.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述光束扫描设备包括位于所述光束的路径中的多个透镜元件；

以及

为了控制所述光束扫描设备的至少一部分以动态地调整光束的光束点尺寸，所述控制器设备被配置为在与所述光束的方向平行的方向上将至少一个透镜元件平移到与所述光束的特定光束点尺寸相关联的特定位置。

3.根据权利要求1所述的装置，其中：

为了动态地调整所述光束的光束点尺寸，所述控制器设备被配置为相对于沿所述光束点的至少一个其它轴线的所述光束点的直径来动态地调整沿所述光束点的至少一个轴线的所述光束的直径。

4.根据权利要求1所述的装置，其中：

为了动态地调整所述光束的光束点尺寸，所述控制器设备被配置为在选择的视野的至少一部分上调整所述光束的独立扫描之间的所述光束的光束点尺寸，使得所述光束的所述光束点尺寸在至少两个连续扫描之间是不同的。

5.根据权利要求1所述的装置，其中：

为了动态地控制光束的光束点尺寸，所述控制器设备被配置为在所述选择的视野的至少一部分上的扫描期间调整所述光束的所述光束点尺寸。

6.根据权利要求1所述的，其中，为了在至少一个视野的至少一部分上扫描光束时动态地调整所述光束的光束点尺寸，所述装置控制器设备被配置为：

以第一扫描速率和第一光束点尺寸在所述选择的扫描范围的第一视野上初始扫描光束；以及

随后至少部分地基于所述光束往返位于第一视野内的至少一个点的确定飞行时间，以第二扫描速率和第二光束点尺寸在包含在第一视野的有限区域内的第二视野上扫描光束。

7.根据权利要求6所述的装置，其中：

所述第二视野包括所述第一视野的其中定位所述至少一个点的有限区域；并且

所述控制器设备被配置为至少部分地基于对其中定位所述至少一个点的所述有限区域的识别来识别所述第二视野以及随后在所述第二视野上扫描所述光束。

8.根据权利要求6所述的装置，其中：

所述光束扫描设备包括被配置为接收从至少一个视野内的至少一点反射的光的检测器；以及

为了生成所述场景的至少一部分的所述图像映射，所述控制器设备被配置为至少部分地基于所述光束往返所述至少一个点的飞行时间以及在所述扫描范围内在至少一个视野上扫描光束的扫描器的取向来确定位于所述扫描范围内的至少一个点相对于所述光束扫描设备的至少一部分的至少深度、方位角和仰角。

9.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述控制器设备被配置为至少部分地基于以下中的至少一项来动态地调整所述光束的所述光束点尺寸：

一组预先确定的光束点尺寸中的选择的光束点尺寸，或

指定特定光束点尺寸的接收命令。

10.一种方法，包括：

通过至少一个计算机系统来执行：

动态地调整在所述光束扫描设备的扫描范围的视野内的场景上由光束扫描设备扫描的光束的光束点尺寸，使得至少部分地基于所述光束往返所述场景内的一个或多个点的飞行时间生成所述场景的至少一部分的映射。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述动态地调整包括：

以第一扫描速率和第一光束点尺寸在第一视野上导向待由所述光束扫描设备扫描的光束；以及

至少部分地基于光束往返第一视野内的场景的特定部分的飞行时间，以第二扫描速率和第二光束点尺寸在第二视野上导向待由所述光束扫描设备扫描的光束，其中所述第二视野包含第一视野中的包括场景的特定部分的有限区域。

12.根据权利要求11所述的方法，其中以第二扫描速率和第二光束点尺寸在第二视野上导向待扫描的光束包括：

至少部分地基于所述光束往返场景的特定部分的飞行时间来选择第二扫描速率和第二光束点尺寸。

13.根据权利要求10所述的方法，其中动态地调整所述光束的光束点尺寸包括相对于光束点的至少一个其它轴线的直径来调整所述光束点的至少一个轴线的直径。

14.根据权利要求10所述的方法，其中动态地调整所述光束的所述光束点尺寸包括：

在扫描范围内的至少一个视野上调整所述光束的独立扫描之间的所述光束的所述光束点尺寸，使得所述光束的所述光束点尺寸在至少两个连续扫描之间是不同的。

15.根据权利要求10所述的方法，其中动态地调整所述光束的所述光束点尺寸包括：

在所述扫描范围内的至少一个视野上的扫描期间调整光束的所述光束点尺寸。

16.一种方法，包括：

配置光束扫描设备以在扫描范围的视野内的场景上扫描所述扫描范围内具有动态可调整的发散度的光束，并且至少部分地基于所述光束往返所述场景内的一个或多个点的飞行时间来生成所述场景的至少一部分的映射，其中所述配置包括：

将透镜元件组件耦接到所述光束扫描设备的至少一部分，其中所述透镜元件组件配置为调整所述光束的所述发散度。

17.根据权利要求16所述的方法，其中在光束扫描设备中提供所述透镜元件组件包括：

将所述透镜元件组件耦接到沿所述光束的路径的位置，所述路径位于配置为发射光束的发射器和配置为在所述扫描范围内的所述视野上扫描光束的扫描器之间。

18.根据权利要求16所述的方法，其中：

所述透镜元件组件包括多个透镜元件，其中所述透镜元件中的至少一个透镜元件被配置为沿平行于所述光束的路径的方向轴线以及相对于所述透镜元件中的至少一个其它透镜元件进行调整以调整所述光束的发散度。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述配置包括：

将所述透镜元件组件耦接到控制器设备，所述控制器设备被配置为至少部分地基于所述光束往返所述场景内的一个或多个点的飞行时间来调整所述透镜元件中的至少一个透镜元件。

20.根据权利要求16所述的方法，其中所述配置包括：

将检测器耦接到所述光束扫描设备，其中所述检测器被配置为接收从所述视野内的至少一个点反射的光并且生成指示光束往返该点的至少飞行时间的输出，使得光束装置被配置为：

至少部分地基于所述检测器生成的输出和所述扫描器的取向来确定视野内的一个或多个点相对于所述光束扫描设备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场景内的一个或多个点的深度、方位角和仰角来调整所述光束的所述发散度。

示例性计算机系统

图8示出了可被配置为包括或执行上文所述的任意或全部实施方案的示例性计算机系统800。在不同的实施方案中，计算机系统800可以是各种类型的设备中的任何设备，包括但不限于：个人计算机系统、台式计算机、膝上型电脑、笔记本电脑、平板电脑、一体电脑、平板电脑或上网本计算机、蜂窝电话、智能电话、pda、便携式媒体设备、大型计算机系统、手持式计算机、工作站、网络计算机、相机或视频相机、机顶盒、移动设备、消费者设备、视频游戏机、手持式视频游戏设备、应用服务器、存储设备、电视、视频记录设备、外围设备(诸如交换机、调制解调器、路由器)、或一般性的任何类型的计算或电子设备。

可以在一个或多个计算机系统800上执行如本文所述的控制器设备的各种实施方案，计算机系统800可以与各种其他设备交互。需注意，根据各种实施方案，上文相对于图1-图7描述的任何部件、动作或功能性可以实现于配置为图8的计算机系统800的一种或多种计算机上。在例示的实施方案中，计算机系统800包括经由输入/输出(i/o)接口830耦接到系统存储器820的一个或多个处理器810。计算机系统800还包括耦接到i/o接口830的网络接口840、以及一个或多个输入/输出设备850，诸如光标控制设备860、键盘870、和显示器880。在一些情况下，可以想到实施方案可以利用计算机系统800的单个实例来实现，而在其他实施方案中，多个此类系统或者构成计算机系统800的多个节点可以被配置为作为实施方案的不同部分或实例的主机。例如，在一个实施方案中，一些元素可经由计算机系统800的与实现其他元素的那些节点不同的一个或多个节点来实现。

在各种实施方案中，计算机系统800可以是包括一个处理器810的单处理器系统、或者包括几个处理器810(例如两个、四个、八个、或另一适当数量)的多处理器系统。处理器810可以是能够执行指令的任何合适的处理器。例如，在各种实施方案中，处理器810可以是实现多种指令集架构(isa)(诸如x86、powerpc、sparc、或mipsisa、或任何其他合适的isa)中任何指令集架构的通用处理器或嵌入式处理器。在多处理器系统中，每个处理器810通常可以但并非必须实现相同的isa。

系统存储器820可被配置为存储可被处理器810访问的相机控制程序指令822和/或相机控制数据。在各种实施方案中，系统存储器820可使用任何适当的存储器技术来实现，诸如静态随机存取存储器(sram)、同步动态ram(sdram)、非易失性/闪存存储器，或任何其他类型的存储器。在例示的实施方案中，程序指令822可被配置为实现结合上述功能的任一个的光束发散控制。另外，存储器820的控制数据可包括上述的信息或数据结构中的任一个。在一些实施方案中，程序指令和/或数据可以被接收、发送或存储在独立于系统存储器820或计算机系统800的不同类型的计算机可访问介质上或类似介质上。尽管将计算机系统800描述为实施前面各图的功能框的功能性，但可以通过这样的计算机系统实施本文描述的任何功能性。

在一个实施方案中，i/o接口830可被配置为协调设备中的处理器810、系统存储器820、和任何外围设备(包括网络接口840或其他外围设备接口，诸如输入/输出设备850)之间的i/o通信量。在一些实施方案中，i/o接口830可执行任何必要的协议、定时或其他数据转换以将来自一个部件(例如系统存储器820)的数据信号转换为适于由另一个部件(例如处理器810)使用的格式。在一些实施方案中，i/o接口830可包括对例如通过各种类型的外围设备总线(诸如外围部件互连(pci)总线标准或通用串行总线(usb)标准的变型)所附接的设备的支持。在一些实施方案中，i/o接口830的功能例如可以被划分到两个或更多个单独部件中，诸如北桥和南桥。此外，在一些实施方案中，i/o接口830(诸如到系统存储器820的接口)的一些或所有功能可以被直接并入到处理器810中。

网络接口840可以被配置为允许在计算机系统800和附接到网络885的其他设备(例如承载器或代理设备)之间、或者在计算机系统800的节点之间交换数据。在各种实施方案中，网络885可以包括一种或多种网络，包括但不限于：局域网(lan)(例如以太网或企业网)、广域网(wan)(例如互联网)、无线数据网、某种其他电子数据网络、或它们的某种组合。在各种实施方案中，网络接口840可支持经由有线或无线通用数据网络进行通信，诸如例如合适类型的以太网；经由电信/电话网络进行通信，诸如模拟语音网络或数字光纤通信网络；经由存储区域网络进行通信，诸如光纤通道san，或经由任何其他合适的类型的网络和/或协议进行通信。

输入/输出设备850在一些实施方案中可以包括一个或多个显示终端、键盘、键区、触摸板、扫描设备、语音或光学识别设备、或适于由一个或多个计算机系统800输入或访问数据的任何其他设备。多个输入/输出设备850可存在于计算机系统800中，或者可分布在计算机系统800的各个节点上。在一些示例中，类似的输入/输出设备可与计算机系统800分开，并且可通过有线或无线连接(诸如通过网络接口840)与计算机系统800的一个或多个节点进行交互。

如图8所示，存储器820可包含程序指令822，该程序指令可能可由处理器执行，以实现上文所述的任何元素或动作。在一个实施方案中，程序指令可实现上述的方法。在其他实施方案中，可包括不同的元件和数据。需注意，数据可包括上文所述的任何数据或信息。

本领域的技术人员应当理解，计算机系统800仅仅是例示性的，而并非旨在限制实施方案的范围。特别地，计算机系统和设备可包括可执行所指出的功能的硬件或软件的任意组合，包括计算机、网络设备、互联网设备、个人数字助理、无线电话、寻呼机等等。计算机系统800还可被连接到未示出的其他设备或者反之作为独立的系统进行操作。此外，由所示出的部件所提供的功能在一些实施方案中可被组合在更少的部件中或者被分布在附加部件中。类似地，在一些示例中，一些所示出的部件的功能可不被提供，和/或可还有其他附加功能可供使用。

本领域的技术人员还将认识到，虽然各种项目被示出为在被使用期间被存储在存储器中或存储装置上，但是为了存储器管理和数据完整性的目的，这些项目或其部分可在存储器和其他存储设备之间进行传输。或者，在其他实施方案中，这些软件组件中的一些或全部可在另一设备上的存储器中执行，并且经由计算机间通信来与所示出的计算机系统进行通信。系统部件或数据结构中的一些或全部也可(例如作为指令或结构化数据)被存储在计算机可访问介质或便携式制品上以由合适的驱动器读取，其多种实例在上文中被描述。在一些实施方案中，存储在与计算机系统800分开的计算机可访问介质上的指令可经由传输介质或信号(诸如电信号、电磁信号、或数字信号)被传输到计算机系统800，传输介质或信号经由通信介质(诸如网络和/或无线链路)来传送。各种实施方案可进一步包括在计算机可访问介质上接收、发送或存储根据以上描述所实现的指令和/或数据。一般来讲，计算机可访问介质可以包括非暂态计算机可读存储介质或存储器介质，诸如磁或光介质，例如盘或dvd/cd-rom、易失性或非易失性介质，诸如ram(例如sdram、ddr、rdram、sram等)、rom等。在一些实施方案中，计算机可访问介质可以包括传输介质或信号，诸如经由通信介质诸如网络和/或无线链路来传输的电气、电磁或数字信号。

在不同的实施方案中，本文所述的方法可以在软件、硬件或它们的组合中实现。此外，可以改变方法的方框次序，可对各种要素进行添加、重新排序、组合、省略、修改等。对于受益于本公开的本领域的技术人员，显然可作出各种修改和改变。本文所述的各种实施方案旨在为例示的而非限制性的。许多变型、修改、添加和改进是可能的。因此，可以为本文中描述为单个实例的部件提供多个实例。各种部件、操作和数据存储装置之间的界限多少是任意性的，在具体例示性配置的上下文中例示了特定操作。预期了功能的其他分配，它们可以落在所附权利要求的范围内。最后，被呈现为示例性配置中的分立部件的结构和功能可被实现为组合结构或部件。这些和其他变型、修改、添加和改进可落在所附权利要求所限定的实施方案的范围内。