CN109642952B - 混合扫描lidar系统 - Google Patents

Abstract

本文中公开用于光检测和测距LIDAR系统中的光束扫描的技术。所述LIDAR系统包含：光束成形子系统，其被配置成生成在第一方向上伸长的照射图案；和扫描子系统，其被配置成沿着不同于所述第一方向的第二方向引导所述伸长照射图案朝向多个位置。所述LIDAR系统进一步包含：传感器，其被配置成响应于检测到被所述伸长照射图案照射的目标物体的反射光生成检测信号；和处理器，其被配置成基于所述检测信号确定所述目标物体的特性。

Description

混合扫描LIDAR系统

背景技术

光束可用于测量物体之间的距离。举例来说，光检测和测距(LIDAR)系统是一种主动遥感系统，其可使用光束来获得从源到目标上的一或多个点的范围，即，距离。LIDAR系统使用光束(通常为激光束)来照射目标且测量所发射的光束从源到达目标且接着返回到源附近或已知位置处的检测器所花费的时间。换句话说，可基于光束从源到检测器的飞行时间(ToF)确定从源到目标上的点的距离。为了测量到目标上或LIDAR系统的视场中的多个点的距离，通常在一或多个维度上扫描激光束。在各种LIDAR系统中，扫描机构可能是复杂的，因此使系统变得复杂；扫描距离可能由于功率和安全考量而受限；且系统的分辨率和精确度可能受限。

发明内容

本文中所公开的技术涉及LIDAR光束扫描。在各种实施例中，描述可克服闪存LIDAR系统和二维扫描LIDAR系统的局限性的混合LIDAR系统。

根据实例实施方案，LIDAR系统可包含：第一光束成形子系统，其被配置成生成在第一方向上伸长的照射图案；和扫描子系统，其被配置成沿着不同于第一方向的第二方向引导伸长照射图案朝向多个位置。LIDAR系统可进一步包含：传感器，其被配置成响应于检测到被伸长照射图案至少部分地照射的目标物体的反射光生成至少一个检测信号；和处理器，其被配置成基于至少一个检测信号确定目标物体的特性。

在LIDAR系统的各种实施方案中，伸长照射图案在第一方向上的大小与在第二方向上的大小之间的纵横比可大于10。在一些实施方案中，伸长照射图案可包含细线、四边形或椭圆形。在一些实施方案中，第二方向可与第一方向正交。

在LIDAR系统的一些实施方案中，第一光束成形子系统可包含柱面透镜、微型光学元件或透镜阵列中的至少一个。在一些实施方案中，扫描子系统可包含旋转台、光学相控阵、垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列、微机电(MEMS)反射器、光纤或压电式元件中的至少一个。在一些实施方案中，传感器可包含沿着第一方向布置的一维检测器阵列。在一些实施方案中，传感器可包含二维检测器阵列，所述二维检测器阵列的长度与宽度之间的纵横比大于10。

在一些实施方案中，LIDAR系统可进一步包含第二光束成形子系统，所述第二光束成形子系统被配置成将被伸长照射图案照射的目标物体的反射光投射到传感器上。在一些实施方案中，第二光束成形子系统可被配置成至少在第二方向上聚焦目标物体的反射光。在一些实施方案中，第二光束成形子系统可包含柱面透镜、微型光学元件或透镜阵列中的至少一个。在一些实施方案中，LIDAR系统还可包含脉冲激光器，所述脉冲激光器被配置成发射光束，其中第一光束成形子系统被配置成将光束转变成伸长照射图案的至少一部分。

根据实例实施方案，一种用于遥感的方法可包含：由第一光束成形子系统生成在第一方向上伸长的照射图案；和由控制器控制扫描子系统以沿着不同于第一方向的第二方向引导伸长照射图案朝向多个位置。所述方法可进一步包含：由传感器响应于检测到被伸长照射图案至少部分地照射的目标物体的反射光生成至少一个检测信号；和由处理器基于至少一个检测信号确定目标物体的特性。

在用于遥感的方法的一些实施方案中，伸长照射图案在第一方向上的大小与在第二方向上的大小之间的纵横比可大于10。在一些实施方案中，第二方向可与第一方向正交。在一些实施方案中，伸长照射图案可包含细线、矩形或椭圆形。

在用于遥感的方法的一些实施方案中，第一光束成形子系统可包含柱面透镜、微型光学元件或透镜阵列中的至少一个。在一些实施方案中，传感器可包含沿着第一方向布置的一维检测器阵列。在一些实施方案中，传感器可包含二维检测器阵列，所述二维检测器阵列的长度与宽度之间的纵横比大于10。

在一些实施方案中，所述用于遥感的方法可进一步包含通过第二光束成形子系统将被伸长照射图案照射的目标物体的反射光投射到传感器上。在一些实施方案中，第二光束成形子系统可被配置成至少在第二方向上聚焦目标物体的反射光。

根据另一实例实施方案，可提供一种设备，其可包含用于生成在第一方向上伸长的照射图案的装置和用于沿着不同于第一方向的第二方向引导伸长照射图案朝向多个位置的装置。所述设备可进一步包含用于响应于检测到被伸长照射图案至少部分地照射的目标物体的反射光而生成至少一个检测信号的装置和用于基于至少一个检测信号确定目标物体的特性的装置。

在设备的一些实施方案中，伸长照射图案在第一方向上的大小与在第二方向上的大小之间的纵横比可大于10。在一些实施方案中，用于生成伸长照射图案的装置可包含柱面透镜、微型光学元件或透镜阵列中的至少一个。在一些实施方案中，用于生成至少一个检测信号的装置可包含沿着第一方向布置的一维检测器阵列。在一些实施方案中，所述设备可进一步包含用于将被伸长照射图案照射的目标物体的反射光投射到用于生成至少一个检测信号的装置上的装置。

根据又一实例实施方案，非暂时性计算机可读存储介质可包含存储在其上的机器可读指令。所述指令在由一或多个处理器执行时可使一或多个处理器通过控制器控制扫描子系统以沿着不同于第一方向的第二方向引导在第一方向上伸长的照射图案朝向多个位置，其中所述伸长照射图案可由光束成形子系统生成。所述指令可进一步使一或多个处理器接收由传感器响应于检测到被伸长照射图案至少部分地照射的目标物体的反射光生成的至少一个检测信号，以及基于至少一个检测信号确定目标物体的特性。

在非暂时性计算机可读存储介质的一些实施方案中，伸长照射图案在第一方向上的大小与在第二方向上的大小之间的纵横比可大于10。在一些实施方案中，光束成形子系统可包含柱面透镜、微型光学元件或透镜阵列中的至少一个。在一些实施方案中，传感器可包含沿着第一方向布置的一维检测器阵列。

附图说明

借助于实例说明本公开的各方面。参考下图描述非限制性且非详尽性方面，其中除非另外指定，否则相同参考数字贯穿各图指相同部分。

图1是实例光检测和测距(LIDAR)系统的简化框图。

图2说明使用多组扫描平台的实例LIDAR系统。

图3说明实例LIDAR系统，其中在LIDAR系统的视场(FOV)中的平坦平面上具有二维扫描图案。

图4说明实例闪存LIDAR系统。

图5说明根据本公开的一个实施例的实例混合LIDAR系统。

图6说明根据本公开的一个实施例的另一实例混合LIDAR系统。

图7是说明用于遥感的方法的实施例的流程图。

图8是用于实施本文中所描述的一些实例的实例计算系统的框图。

具体实施方式

现将相对于形成其一部分的附图来描述若干说明性实施例。以下描述仅提供实施例，且并不意图限制本公开的范围、适用性或配置。实际上，实施例的以下描述将为所属领域的技术人员提供用于实施实施例的启发性描述。应理解，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下对元件的功能和布置做出各种改变。

本文中所公开的技术涉及一种混合光检测和测距(LIDAR)系统，其克服了闪存LIDAR系统和二维扫描LIDAR系统的一些局限。混合LIDAR系统可包含：光束成形子系统，其被配置成生成在第一方向上伸长的照射图案；扫描子系统，其被配置成在不同于第一方向的第二方向上扫描伸长照射图案；和伸长检测器阵列，其用于在扫描期间检测被伸长照射图案照射的目标物体的反射光。

也称为激光检测和测距(LADAR)系统的LIDAR系统是可用于获得从源到目标上的一或多个点的距离的主动遥感系统。LIDAR使用光束，通常激光束来照射目标上的一或多个点。与其它光源相比，激光束可长距离传播而不会显著扩散(高度准直)，且可聚焦到小光斑以便长距离递送高光功率密度且提供精细分辨率。可调制激光束，使得所传输激光束包含一系列脉冲。可将所传输激光束引导到目标上的点，所述点可反射所传输激光束。可测量从目标上的点反射的激光束，且可测量从所传输光束的脉冲从源传输的时间到脉冲到达源附近或已知位置处的检测器的时间的飞行时间(ToF)。接着可通过例如r＝c×t/2确定从源到目标上的点的距离，其中r是从源到目标上的点的距离，c是自由空间中的光速，且t是从源到检测器的光束的脉冲的ToF。

图1是实例LIDAR系统100的简化框图。系统100可包含可用于在不同方向上扫描激光束的扫描平台110。扫描平台110可包含光源120和传感器130。光源120可朝向目标物体发射光束140，所述目标物体可反射光束140的一部分作为经反射光束150。经反射光束150接着可由传感器130收集和检测。

光源120可包含光源，例如激光器、激光二极管、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、发光二极管(LED)或其它光源。激光器可例如为红外脉冲光纤激光器，或具有例如930nm到960nm、1030nm到1070nm、约1550nm或更长的输出波长的其它锁模激光器。

传感器130可包含具有与激光源的波长可比较的工作(敏感)波长的检测器。检测器可为高速光电检测器，举例来说，具有p型半导体区域与n型半导体区域之间的本征区域的PIN光电二极管，或InGaAs雪崩光电检测器(APD)。在一些系统中，传感器130可包含硅光电倍增管(SiPM)传感器。

扫描平台110可使用许多不同类型的光束扫描机构，举例来说，由电动机驱动的旋转平台、多维机械台、电流计控制的反射镜、由微型电动机驱动的微机电(MEMS)反射镜、使用例如石英或锆钛酸铅(PZT)陶瓷等压电材料的压电转换器/换能器、电磁致动器或声学致动器。扫描平台110在没有任何组件的机械移动的情况下可为一平台，举例来说，使用相控阵技术，其中可调制来自激光器的激光束在一维(1D)或二维(2D)激光器阵列中的相，以更改叠加激光束的波前。

由于扫描平台110使用例如上文所描述的扫描机构等任何光束扫描机构使光束140指向不同方向，因此光束140可在扫描期间照射不同目标物体或目标物体的不同位置。在扫描期间，从不同目标物体或目标物体的不同位置反射的光束150可由传感器130收集和检测以生成检测信号，所述检测信号接着可由分析器或处理器使用以确定目标物体的特性，例如其与系统100的距离及其反射性质，或生成经扫描区域的图像。当扫描平台110转动一圈时，LIDAR系统100可对周围环境的“部分(slice)”执行测量。因为光束140在目标上的光斑具有有限大小(例如，高度和宽度)，所以可生成环境的2.5维度(2.5D)区域的图像。

为了实现环境的3维(3D)扫描，LIDAR系统可使用多组激光器/检测器或2D扫描机构中的任一个，使得整个系统可不仅在如图1中所示出的一个平面中扫描，而且在多个不同平面中扫描。

图2说明使用多组扫描平台的实例LIDAR系统200。每组扫描平台可包含光源(例如，激光器)和扫描平台上的传感器且被配置成在如上文相对于图1所描述的平面中执行扫描。每组扫描平台可被配置成覆盖环境中的不同2.5D区域，使得可测量环境的包含多个2.5D区域的3维区域。

如图2中所示出，环境的3D扫描可通过以下方式实现：使来自每个扫描平台中的光源的光束以不同于来自其它光源的光束的方式倾斜，使得用于不同扫描平台的扫描平面彼此不平行；以及选择光束宽度和倾斜角度，其方式为使得允许邻近光束之间的重叠，使得竖直覆盖范围中不存在间隙。举例来说，如图2中所示出，扫描平台210可包含激光器1(220)和传感器(未示出)。来自激光器1(220)的光束240可向上倾斜以照射环境中的区域230。类似地，扫描平台212可包含激光器2(222)和传感器(未示出)，且来自激光器2(222)的光束可向上倾斜以照射环境中的区域232。扫描平台214可包含激光器3(224)和传感器(未示出)，且来自激光器3(224)的光束可倾斜零度以照射环境中的区域234。扫描平台216可包含激光器4(226)和传感器(未示出)，且来自激光器4(226)的光束可向下倾斜以照射环境中的区域236。扫描平台218可包含激光器n(228)和传感器(未示出)，且来自激光器n(228)的光束可进一步向下倾斜以照射环境中的区域238。

即使LIDAR系统200可提供3D环境覆盖范围，但覆盖范围实际上有限且可能需要多组光源和传感器对。此外，移动零件，例如多组旋转扫描平台，可能会随时间磨损且致使潜在硬件故障。

图3说明实例LIDAR系统300，其中在LIDAR系统的视场(FOV)中的平坦平面上具有二维扫描图案。LIDAR系统300可包含光束扫描仪310、传感器320和透镜330。光束扫描仪310可包含光源，例如激光器、激光二极管、VCSEL、发光二极管或其它光源，如上文相对于图1的光源120所描述。光束扫描仪310还可包含光导装置，例如扫描台、压电致动器、MEMS装置或可改变从激光器传输的激光束的方向的光学相控阵。透镜330可用于使来自光束扫描仪310的激光束准直，使得经准直激光束340可长距离传播到目标，而不显著扩散。透镜330还可将来自光束扫描仪310的激光束聚焦到目标上的小光斑上。作为小光束斑的结果，可提高LIDAR系统的分辨率。透镜330还可用于使激光束扩展或使激光束从光束扫描仪310转向。

透镜330还可用于将从目标350反射的激光束360聚焦到传感器320上。传感器320可为具有与光束扫描仪310中的光源的波长可比较的工作(敏感)波长。检测器可为高速光电检测器，举例来说，具有p型半导体区域与n型半导体区域之间的本征区域的PIN光电二极管，或InGaAs APD。

为了测量到目标上或LIDAR系统的视场中的多个点的距离，可在如图3中所示出的两个维度上扫描激光束。为了实现LIDAR系统的FOV中的平坦平面上的2D扫描，LIDAR系统可使用例如2D扫描机构，使得激光束可例如在水平光栅图案和/或如图3中所示出的竖直光栅图案中扫描。如上文所描述，2D扫描机构可包含例如多维机械台、电流计控制的反射镜、由微型电动机驱动的微机电(MEMS)反射镜、使用例如石英或锆钛酸铅(PZT)陶瓷、电磁致动器或声学致动器等压电材料的压电转换器/换能器。还可在没有任何组件的机械运动的情况下实现激光束扫描，举例来说，使用相控阵技术，其中可调制来自激光器的激光束在2-D激光器阵列中的相，以更改叠加激光束的波前。在一些实施例中，共振光纤扫描技术可用于扫描激光束。由于光纤的灵活性，可实现宽视场和高分辨率。另外，共振光纤束扫描器可为小且更便宜。

应注意，即使图3示出LIDAR系统的视场中的平坦矩形区域上的扫描图案，但LIDAR系统可被实施以覆盖LIDAR系统周围的球面角的任何距离。

因为LIDAR系统300可仅使用一个传感器或少量传感器，所以这些传感器可相对易于校准。举例来说，当仅使用一个传感器时，用户可能无需校准传感器之间的相对光敏度和定时。另外，扫描LIDAR可使狭窄激光束指向目标，且因此可能会产生高分辨率点云。扫描LIDAR系统300还可非常适合用于通过锁定单个目标而跟踪所述目标。

然而，2D扫描LIDAR系统，例如LIDAR系统300，大体上包含可能会随时间磨损且致使潜在硬件故障的移动零件。另外，复杂机构可用于在水平和竖直平面两者中扫描，从而可易于发生系统故障。此外，扫描LIDAR系统可能会花费显著时间量来扫描整个视场以实现环境的全3D扫描。因此，如果场景内的物体在FOV的全扫描的时间期间经受显著相对运动，那么在所得3D图像中可存在不合期望的伪影和/或运动模糊。另外，为了实现高密度点云，可使用具有高频率激光脉冲的激光器，这可能难以实现且可能更加昂贵。

图4说明可用于3D环境扫描的实例闪存LIDAR系统400。闪存LIDAR系统400可包含光束扫描仪410，所述光束扫描仪410可被配置成形成宽激光束450以照射远场中的整个FOV440。闪存LIDAR系统400还可包含光学装置435，所述光学装置435被配置成从远场中的FOV440收集经反射光束460且将经反射光束460聚焦到传感器420上，所述传感器420可包含2D传感器阵列430。传感器阵列430的每个像素可测量激光脉冲从光束扫描仪410的离开时间与从环境中的特定点反射的激光脉冲到达传感器420的时间之间的时间间隔。传感器阵列430中的像素还可测量从环境中的特定点反射的激光脉冲的强度。以此方式，可生成FOV的图像。

闪存LIDAR系统的一个优点在于其可没有移动零件。这消除了扫描LIDAR系统的一个易于发生故障的组件。然而，这些系统通过使用大型检测器阵列实现此优点。检测器阵列中的每个像素可具有其自身对光和定时偏差的灵敏度，且因此这些LIDAR系统中的每个像素可能需要针对光敏度和定时偏差两者个别地校准。因为大型检测器阵列可具有更多检测器，所以其校准起来更加困难和耗时。

由于闪存LIDAR的整个场景由激光脉冲一次照射，因此可一次生成场景的3D点云。因为场景中的全部相对运动大体上比光速更慢，在个别闪存LIDAR图像中可能不会观察到明显的运动模糊。然而，可能需要高功率激光器照射整个FOV，使得FOV中的目标上的光束的强度足够强以实现充分信噪比。因此，在光束的大小相对小的更短距离处，激光束的功率密度可超出安全限制。对于长距离操作，FOV可为大且因此激光器可能需要高输出功率。因此，闪存LIDAR的距离可能受眼睛安全考虑和/或激光源的可用输出功率限制。

为了克服如图2和3中所说明的扫描LIDAR系统和如图4中所说明的闪存LIDAR系统的限制，如以下在各种实施例中描述可使用混合LIDAR系统。混合LIDAR系统可包含光束成形子系统，所述光束成形子系统被配置成生成在第一方向上伸长且在与第一方向正交的方向上聚焦的照射图案。混合LIDAR系统可进一步包含扫描子系统，所述扫描子系统被配置成在第二方向上扫描伸长照射图案。第二方向可不同于第一方向，例如与第一方向正交或相对于第一方向以除了0和180之外的任何角度。混合LIDAR系统还可包含伸长传感器阵列，例如具有高纵横比的一维或二维传感器阵列，和用于将从FOV中的目标反射的光束成像到伸长传感器阵列上的一或多个透镜。混合LIDAR系统还可被称为直线闪存LIDAR系统。

混合LIDAR系统可通过以下方式克服2D扫描LIDAR系统和闪存LIDAR系统的限制：使用更简单的扫描机构(例如，在仅单个平面或维度上扫描)和使激光束跨越小于整个FOV的伸长区域扩散，使得具有更低功率的光源可用于在远场中提供充分光强度以实现长距离操作，同时使光强度保持在低于眼睛安全限制的短距离中。与使用单点扫描的扫描LIDAR系统相比，混合LIDAR系统可允许更高数据获取速率。混合LIDAR系统还可提供更高扫描分辨率和更高精确度。

图5说明在平坦FOV内扫描的实例混合LIDAR系统500。混合LIDAR系统500可包含扫描平台505、光束扫描仪510和传感器520。光束扫描仪510可包含光源，例如激光器或激光器阵列，如上文相对于图1和3所描述。光束扫描仪510还可包含光束成形子系统515，所述光束成形子系统515可将来自光源的光束转变成远场中的伸长光束，例如具有高度对宽度的大纵横比的矩形、四边形或椭圆形，而非单个点或斑点。举例来说，纵横比可大于例如10、20、50、100、200、500、1000或更高。光束成形子系统515可包含例如柱面透镜、透镜阵列或微型光学元件，所述微型光学元件被设计成修改激光束的波前且执行灵活光束转变以用于使光束在一个方向上扩展和/或使光束在另一方向上聚焦。在一些实施例中，光束扫描仪510的光源可包含激光器阵列，其中来自激光器阵列的每个激光器的光束可以不同方式倾斜，使得来自激光器阵列的激光器的激光束可生成伸长照射图案。

来自光束成形子系统515的光束550可照射远场中的伸长照射区域540。光束550的至少一部分可由伸长照射区域540中的物体反射为经反射光束560。经反射光束560的至少一部分可由接收器光学子系统530收集且与来自FOV中的各种源的背景辐射一起被投射到传感器520上。接收器光学子系统530可为将伸长照射区域540中的物体的图像投射到传感器520上的成像系统或将经反射光束560聚焦到传感器520上的非成像系统。接收器光学子系统530可包含一或多个透镜，例如柱面透镜、透镜阵列、微型光学元件或其它光学元件。

传感器520可包含检测器阵列570，所述检测器阵列570具有与光束扫描仪510的光源的波长可比较的工作(敏感)波长，如上文相对于图1到3所描述。检测器阵列570可包含1D或2D检测器阵列，其中检测器阵列中的每个检测器可被称为检测器阵列的像素。从照射区域的不同部分反射的光可被检测器阵列的不同检测器检测到。在检测器阵列是例如竖直阵列等1D阵列的实施例中，图5的混合LIDAR系统500的接收器光学子系统530可例如使返回光沿着竖直轴线成像，且将沿着水平轴线分布的光聚集到1D竖直阵列上，所述返回光可提供关于从FOV中的伸长照射区域540中的不同竖直位置反射的光束的竖直位置和ToF。检测器阵列570可包含具有高纵横比的矩形2D检测器阵列。举例来说，2D检测器阵列的宽度可小于2D检测器阵列的长度(或高度)的1/10、1/20、1/50、1/100或更小。在2D检测器阵列的宽度方向上的检测器数目可例如小于在2D检测器阵列的长度(或高度)方向上的检测器数目的1/10、1/20、1/50、1/100或更小。2D传感器阵列可更复杂，但可限制每个传感器像素的视场，且因此可减少每个检测器可见的背景辐射的量。

扫描平台505可实现在例如水平平面等单个平面中的一维(1D)扫描。扫描平台505可包含旋转台或如上文相对于图1到3所描述的任何其它扫描机构。在扫描平台505旋转时，光束扫描仪510、传感器520、光束成形子系统515和接收器光学子系统530可与扫描平台505一起旋转；光束550可照射远场中的不同伸长区域；且从远场中的被照射伸长区域中的每一个反射的光束560可被投射到检测器阵列570上，因此实现3D环境扫描。在一些系统中，扫描平台505可为固定且1D扫描可通过例如如上文所描述的相控阵技术实现。

以此方式，扫描子系统可提供反射光的目标点的水平位置的信息且检测器阵列可提供反射光的目标点的竖直位置的信息。

图6说明可在360度循环FOV内扫描的另一实例混合LIDAR系统600。像图5的混合LIDAR系统500，混合LIDAR系统600可包含扫描平台605、光束扫描仪610、传感器620、接收器光学子系统630、检测器阵列640和光束成形子系统650。光束扫描仪610可类似于如上文所描述的图5的光束扫描仪510。传感器620可类似于如上文所描述的图5的传感器520。图6的接收器光学子系统630、检测器阵列640和光束成形子系统650可对应于如上文所描述的图5的接收器光学子系统530、检测器阵列570和光束成形子系统515。扫描平台605可能够在单个平面中360度扫描。因此，完整360度循环FOV可在如图6中所示出的一个单次扫描之后被照射。如上文所描述，1D扫描可以多种方式实现，例如，通过使用致动器、旋转台、1D相控阵列、单轴MEMS反射镜、VCSEL阵列、压电元件、相控阵技术或其任何组合。

应注意，即使图5和6说明伸长照射区域，例如伸长照射区域540，但由于水平平面中的竖直条和1D扫描，被照射伸长区域可为矩形、四边形、具有任何合乎期望的定向的椭圆形，例如从竖直方向上倾斜，和/或任何其它伸长形状。除与伸长照射区域平行外，1D扫描平面可处于任何角度。

在各种实施例中，LIDAR系统的子系统中的组件的定向可被布置成不同于图5和6中所示出的定向，例如通过使一些或全部组件旋转90度。

上文所描述的混合LIDAR系统相对于扫描LIDAR系统或闪存LIDAR系统可具有若干优点。举例来说，混合LIDAR系统的分辨率可通过细线照射图案在一个方向上的精细步进扫描和用例如布置在正交方向上的高分辨率伸长检测器阵列的检测的组合而相对于2D扫描LIDAR或闪存LIDAR提高。

更具体地说，光束可比2D扫描LIDAR系统在一个方向上更加精细地步进，因为与如图3中所示出的2D扫描LIDAR系统相比，沿着1D扫描方向的更多步长对于每个帧是可能的(定时要求将不会约束步长)，因此提高沿着扫描方向的分辨率。此外，一个方向性扫描仪可在与多个方向性扫描相比更高机械精确度和更少复杂度的情况下实施。

光束可被更加精细地聚焦到远场中的细线照射图案中。举例来说，对于大多数边缘发射的激光器，激光束大体上在一个方向上与在其它方向上相比发散地更多。因此，不太发散的方向可与光束的宽度方向对齐，使得光束的宽度可被最小化以形成用于高分辨率扫描的细线。在一些实施例中，使用例如光学相控阵或VCSEL阵列等像素化扫描途径，可能需要两个正交维度上的大量像素以在远场中产生小的光斑。由于例如扇出限制数、堆积密度、控制复杂度、扫描速率等的约束，光斑的最小大小可能不能够满足一些应用程序中的分辨率要求。另一方面，为了生成细线照射图案，与布置在照射图案的长度或高度方向上的像素相比，光源的更多像素可被布置在细线照射图案的狭窄宽度的方向上。因此，与用于生成在两个方向上具有类似维度的光斑的像素数相比，更少像素总数可用于生成更加精细聚焦的直线图案。

此外，与具有类似或大量的总像素但长度由于例如扇出限制、堆积密度或读出速率而接近宽度的2D检测器阵列相比，包含具有高纵横比的1D检测器阵列或2D检测器阵列的传感器在一个方向上可具有更好分辨率。举例来说，具有100×100个(10K)像素的2D检测器阵列在水平或竖直方向上可具有100个像素，但具有500×10个(5K)像素的1D检测器阵列在水平或竖直方向上可具有500个像素且因此具有更好分辨率。在一些实施例中，1D检测器阵列可使用2D检测器阵列通过组合每个行或列中的像素予以实施。

如上文所描述，检测器阵列中的每个像素可具有其自身的光敏度和定时偏差，且因此LIDAR系统中的每个像素可能需要针对光敏度和定时偏差两者个别地校准。具有更少数目检测器像素的系统的校准量可减少且由检测器像素当中的光敏度和/或定时偏差的非一致性所致的误差可减少，从而提高精确度。

以此方式，使用具有更小或相同数目的总像素和不太复杂的扫描机构，混合LIDAR系统的整体分辨率和精确度相对于2D扫描LIDAR系统或闪存LIDAR系统可提高。

此外，与闪存LIDAR系统相比，本文中所公开的混合LIDAR系统可具有更长操作距离且可在短距离中生成强度更低的光束。因为光束在小于整个FOV的伸长区域内扩散，所以具有更低输出功率的光源可用于在远场中提供充分光强度以实现长距离操作。因此，在短距离中，光束的强度可被减少到低于眼睛安全限制的值。

另外，如上文所描述，与使用单点扫描的扫描LIDAR系统相比，混合LIDAR系统可允许更高数据获取速率。

图7是说明用于使用例如LIDAR系统进行遥感的方法的实施例的流程图700。在框710处，第一光束成形子系统，例如图5的光束成形子系统515或图6的光束成形子系统650，可生成伸长照射图案，所述伸长照射图案在第一方向上伸长。在一些实施例中，LIDAR系统的光源可包含激光器阵列，其中来自激光器阵列的每个激光器的光束可以如上文所描述的不同方式倾斜，使得来自激光器阵列的激光器的激光束可生成伸长照射图案。在第一方向上的大小与在不同于第一方向的第二方向上的大小之间，伸长照射图案可具有高纵横比，例如大于10、20、50、100、1000或更大，所述第二方向例如为与第一方向正交的方向。伸长照射图案可包含细线、四边形，例如矩形，或椭圆形。第一光束成形子系统可包含柱面透镜、微型光学元件或透镜阵列中的至少一个。第一光束成形子系统可通过转变从脉冲激光器发射的激光束而生成伸长照射图案。在各种实施例中，用于执行框710处的功能的装置可包含但不限于例如图5的光束成形子系统515或图6的光束成形子系统650。

在框720处，控制器可控制扫描子系统，例如图5的扫描平台505和光束扫描仪510或图6的扫描平台605和光束扫描仪610，以沿着第二方向引导伸长照射图案朝向多个位置，所述第二方向例如为与第一方向正交的方向。如上文所描述，扫描子系统可使用许多不同类型的光束扫描机构，举例来说，由电动机驱动的旋转平台、多维机械台、电流控制的反射镜、由微型电动机驱动的MEMS反射器、使用例如石英或PZT陶瓷等压电材料的压电转换器/换能器、电磁致动器或声学致动器。扫描子系统可为在没有任何组件的机械移动的情况下的平台，举例来说，使用相控阵技术，其中可改变激光器或发光元件在1D或2D阵列中的相以更改叠加激光束的波前。扫描子系统可被配置成线性地或圆形地扫描伸长照射图案。在一些实施例中，用于执行框720处的功能的装置可包含但不限于例如图5的扫描平台505和光束扫描仪510或图6的扫描平台605和光束扫描仪610，以及如图8中所说明和下文详细描述的计算系统800。

任选地，第二光束成形子系统，例如图5的接收器光学子系统530或图6的接收器光学子系统630，可将从被伸长照射图案照射的区域反射的光投射到传感器上。第二光束成形子系统可被配置成将被伸长照射图案照射的区域成像到传感器上。第二光束成形子系统可被配置成至少在第二方向上聚焦从被照射区域反射的光。第二光束成形子系统可包含柱面透镜、微型光学元件或透镜阵列中的至少一个。

在框730处，传感器，例如图5的包含检测器阵列570的传感器520或图6的包含检测器阵列640的传感器620，可响应于检测到被伸长照射图案至少部分地照射的目标物体的反射光生成至少一个检测信号。如上文所描述，传感器可包含1D或2D检测器阵列。从被照射伸长区域的不同部分反射的光可被检测器阵列的不同检测器检测到，所述光可提供关于从被照射伸长区域中的不同部分反射的光束的位置和TOF。传感器可包含具有高纵横比的矩形2D检测器阵列。举例来说，2D检测器阵列的宽度可小于2D检测器阵列的长度(或高度)的1/10、1/20、1/50、1/100或更小。在2D检测器阵列的宽度方向上的检测器数目可例如小于在2D检测器阵列的长度(或高度)方向上的检测器数目的1/10、1/20、1/50、1/100或更小。在一些实施例中，用于执行框730处的功能的装置可包含但不限于例如图5的包含检测器阵列570的传感器520或图6的包含检测器阵列640的传感器620。

在框740处，至少部分地基于至少一个检测信号，一或多个处理器，例如图8中所说明和下文详细描述的处理器810，可确定目标物体的特性，例如目标与LIDAR系统的距离、目标物体的轮廓或目标物体的反射性质。至少一个检测信号还可用于生成目标物体的3D图像。在一些实施例中，用于执行框740处的功能的装置可包含但不限于例如如图8中所说明和下文详细描述的处理器810。

应注意，尽管图7将操作描述为连续过程，但一些操作可并行或同时执行。另外，可重新布置所述操作的次序。操作可具有未包含在图中的额外步骤。一些操作可为任选的，且因此在各种实施例中可省略。一个框中所描述的一些操作可与另一框处的操作一起执行。此外，可用硬件、软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言或其任何组合实施所述方法的实施例。

图8说明用于实施本文中所描述的实例中的一些的实例计算系统800的组件。举例来说，计算系统800可用于控制图5的扫描平台505、光束扫描仪510和传感器520或图6的扫描平台605、光束扫描仪610和传感器620，或用于执行上文相对于图7所描述的一些功能。应注意，图8仅意味着提供各种组件的一般化说明，所述各种组件中的任一个或全部可在适当时利用。此外，系统元件可以相对分离或相对更集成的方式实施。

计算系统800被示出为包括可通过总线805电耦合(或可在适当时以其它方式通信)的硬件元件。硬件元件可包含处理单元810、一或多个输入装置815和一或多个输出装置820。输入装置815可包含但不限于相机、触摸屏、触摸垫、麦克风、键盘、鼠标、按钮、拨号盘、开关和/或其类似者。输出装置820可包含但不限于显示装置、印刷机、LED、扬声器和/或其类似者。

处理单元810可包含但不限于一或多个通用处理器、一或多个专用处理器(例如数字信号处理(DSP)芯片、图形加速处理器、专用集成电路(ASIC)和/或其类似者)和/或其它处理结构或装置，所述其它处理结构或装置可被配置成执行本文中所描述的方法中的一或多个。

计算系统800还可包含有线通信子系统830和无线通信子系统833。有线通信子系统830和无线通信子系统833可包含但不限于调制解调器、网络接口(无线、有线、两者或它们的其它组合)、红外通信装置、无线通信装置和/或芯片组(例如Bluetooth装置、国际电气和电子工程师(IEEE)802.11装置(例如，利用本文中所描述的IEEE 802.11标准中的一或多个的装置)、WiFi装置、WiMax装置、蜂窝通信设施等)和/或其类似者。网络接口的子部件可取决于计算系统800的类型而变化。有线通信子系统830和无线通信子系统833可包含一或多个输入和/或输出通信接口以准许数据与数据网络、无线接入点、其它计算机系统和/或本文中所描述的任何其它装置进行交换。

取决于所需功能性，无线通信子系统833可包含单独收发器以与基站收发器台和其它无线装置和接入点通信，所述通信可包含与不同数据网络和/或网络类型，例如无线宽局域网(WWAN)、无线局域网(WLAN)，或无线个人局域网(WPAN)通信。举例来说，WWAN可为WiMax(IEEE 802.16)网络。举例来说，WLAN可为IEEE 802.11x网络。举例来说，WPAN可为蓝牙网络、IEEE 802.15x或一些其它类型的网络。本文中所描述技术还可用于WWAN、WLAN和/或WPAN的任何组合。

图8的计算系统800可包含总线805上的时钟850，所述时钟850可生成信号以使总线805上的各种组件同步。时钟850可包含LC振荡器、晶体振荡器、环形振荡器、数字时钟生成器，所述数字时钟生成器例如时钟分频器或时钟多路复用器、锁相回路或其它时钟生成器。在执行本文中所描述的技术时，时钟可与其它装置上的对应时钟同步(或大体上同步)。

计算系统800可进一步包含以下各项(和/或与以下各项通信)：一或多个非暂时性存储装置825，其可包括但不限于，本地和/或网络可接入存储装置，和/或可包含但不限于，磁盘驱动器、驱动器阵列、光学存储装置、固态存储装置，例如随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)，其可为可编程的、可快闪更新的和/或其类似者。此类存储装置可被配置成实施任何适当的数据存储装置，包含但不限于各种文件系统、数据库结构和/或其类似者。举例来说，存储装置825可包含数据库827(或其它数据结构)，所述数据库827(或其它数据结构)被配置成存储如本文中的实施例中所描述的检测到的信号。

在许多实施例中，计算系统800可进一步包括工作存储器835，所述工作存储器835可包含如上文所描述的RAM或ROM装置。示出为目前位于工作存储器835内的软件元件可包含操作系统840、装置驱动器、可执行库和/或其它代码，例如一或多个应用程序845，所述一或多个应用程序845可包括由各种实施例提供的软件程序，和/或可被设计成实施方法和/或如本文中所描述对由其它实施例提供的系统进行配置，例如关于图7所描述的方法中的一些或全部。仅举例来说，相对于上文所论述的方法描述的一或多个程序可实施为可由计算机(和/或计算机内的处理器)执行的代码和/或指令。在一个方面中，此类代码和/或指令可用于配置和/或调适通用计算机(或其它装置)以根据所描述的方法执行一或多个操作。

一组这些指令和/或代码可存储在非暂时性计算机可读存储介质，例如上文所描述的非暂时性存储装置825上。在一些情况下，存储介质可并入于例如计算机系统800等计算机系统内。在其它实施例中，存储介质可与计算机系统分开(例如，可移除介质，例如快闪驱动器)，和/或提供于安装包中，使得存储介质可用于编程、配置和/或调适其上存储有指令/代码的通用计算机。这些指令可呈可由计算机系统800执行的可执行代码的形式，和/或可呈源和/或可安装代码的形式，所述源和/或可安装代码在由计算机系统700编译和/或安装于计算机系统800上后(例如，使用各种大体上可用编译程序、安装程序、压缩/解压缩公用程序等中的任一个)，接着呈可执行代码的形式。

所属领域的技术人员将显而易见，可根据具体要求作出实质性变化。举例来说，还可使用定制硬件，和/或可将特定元件实施于硬件、软件(包含便携式软件，例如小程序等)或两者中。此外，可采用到例如网络输入/输出装置等其它计算装置的连接。

参考附图，可包含存储器的组件可包含非暂时性机器可读介质。如本文中所使用，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指代参与提供使机器以具体方式操作的数据的任何存储介质。在上文所提供的实施例中，各种机器可读介质可能参与将指令/代码提供到处理单元和/或其它装置以供执行。另外或替代地，所述机器可读介质可能用于存储和/或携载此类指令/代码。在许多实施方案中，计算机可读介质为物体和/或有形存储介质。这种介质可呈许多形式，包含但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。计算机可读介质的常见形式包含例如磁性和/或光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔洞图案的任何其它物理介质、RAM、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或盒带、如下文中所描述的载波或计算机可从其读取指令和/或代码的任何其它介质。

本文中所论述的方法、系统和装置是实例。各种实施例可在适当时省略、替换或添加各种过程或组件。举例来说，可在各种其它实施例中组合相对于某些实施例描述的特征。可用类似方式组合实施例的不同方面和元件。本文中所提供的图的各种组件可体现于硬件和/或软件中。而且，技术在演进，且因此，许多元件是并不将本公开的范围限于那些具体实例的实例。

已证实，主要出于常见用法的原因而将此类信号称为位、信息、值、元件、符号、字符、变量、项、编号、数字等有时是方便的。然而，应理解，这些或类似术语中的全部应与适当物理量相关联且仅为方便的标记。除非另外确切地说明，否则从以上论述显而易见的是，应了解，在本说明书的论述各处利用例如“处理”、“运算”、“计算”、“确定”、“判定”、“识别”、“关联”、“测量”、“执行”等术语指代具体设备，例如专用计算机或类似的专用电子计算装置的动作或过程。因此，在本说明书的上下文中，专用计算机或类似专用电子计算装置能够操纵或转变信号，所述信号通常表示为物理电子器件，存储器、寄存器或其它信息存储装置内的电或磁性量，传输装置，或专用计算机或类似专用电子计算装置的显示装置。

所属领域的技术人员将了解，用于传达本文中所描述的消息的信息和信号可使用多种不同技术和技艺中的任一个予以表示。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示在整个上文描述中可能参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和芯片。

如本文中所使用，术语“和”、“或”和“一/或”可包含多种含义，这些含义也预期至少部分地取决于使用此类术语的上下文。通常，“或”如果用于关联一个列表，例如A、B或C，则既定意味着A、B和C，此处是在包含性意义上使用，以及A、B或C，此处是在排他性意义上使用。另外，如本文中所使用的术语“一或多个”可用于以单数形式描述任何特征、结构或特性，或可用于描述特征、结构或特性的某种组合。然而，应注意，这仅仅是说明性实例，且所要求的主题并不限于此实例。此外，如果术语“中的至少一个”用于关联例如A、B或C的列表，则可将其解释为意味着A、B和/或C中的任一组合，例如A、AB、AA、AAB、AABBCCC等。

贯穿本说明书对“一个实例”、“实例”、“某些实例”或“示范性实施方案”的提及意味结合特征和/或实例描述的特定特征、结构或特性可包含在所要求的主题的至少一个特征和/或实例中。因此，短语“在一个实例中”、“实例”、“在某些实例中”或“在某些实施方案中”或其它相似短语在贯穿本说明书的各处的出现未必都指同一特征、实例和/或限制。此外，所述特定特征、结构或特性可在一或多个实例和/或特征中组合。

在对存储于具体设备或专用计算装置或平台的存储器内的二进制数字信号的操作的算法或符号表示方面，可呈现本文中包含的具体实施方式的一些部分。在此特定说明书的上下文中，术语具体设备或其类似者包含通用计算机，一旦其被编程以依据来自程序软件的指令执行特定操作。算法描述或符号表示是信号处理或有关技术的技术人员用来向所属领域的其它技术人员传达其工作的实质内容的技术的实例。在此，算法一般被视为产生期望结果的操作或类似信号处理的自一致序列。在此上下文中，操作或处理涉及对物理量的物理操控。通常，尽管并非必须，但此类量可呈能够予以存储、传送、组合、比较或以其它方式操控的电或磁性信号的形式。主要出于普遍使用的原因，已证实，有时将此类信号称为位、数据、值、单元、符号、字符、项、编号、数字等是方便的。然而，应理解，这些或类似术语中的全部应与适当物理量相关联且仅为方便的标记。除非另有特定叙述，否则如从本文中的论述显而易见，应了解，贯穿本说明书利用例如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”或类似者的术语的论述指代具体设备的动作或过程，所述具体设备例如专用计算机、专用计算设备或类似专用电子计算装置。因此，在本说明书的情形下，专用计算机或类似专用电子计算装置能够操控或转变信号，所述信号通常表示为在专用计算机或类似专用电子计算装置的存储器、寄存器或其它信息存储装置、传输装置或显示装置内的物理电子或磁性量。

在之前详细描述中，已阐述众多具体细节以提供对所要求的主题的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些具体细节的情况下实践所要求的主题。在其它情况下，未详细描述所属领域的技术人员将已知的方法或设备以免混淆所要求的主题。因此，希望所要求的主题不限于所公开的特定实例，而此类所要求的主题还可包含属于所附权利要求书及其等效物的范围内的全部方面。

对于涉及固件和/或软件的实施方案，可用执行本文中所描述的功能的模块(例如，程序、功能等)来实施方法。有形地体现指令的任何机器可读介质可用于实施本文中所描述的方法。举例来说，软件代码可存储在存储器中，且由处理器单元执行。存储器可实施在处理器单元内或处理器单元外部。在本文中使用时，术语“存储器”指代任何类型的长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器，且不应限于任何特定类型的存储器或任何特定数目的存储器或存储存储器的介质的类型。

如果在固件和/或软件中实施，那么可将所述功能作为一或多个指令或代码存储在计算机可读存储介质上。实例包含编码有数据结构的计算机可读介质和编码有计算机程序的计算机可读介质。计算机可读介质包含物理计算机存储介质。存储介质可为可由计算机存取的任何可用介质。借助于实例而非限制，此类计算机可读介质可包括RAM、ROM、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、只读光盘(CD-ROM)或其它光盘存储装置、磁盘存储装置、半导体存储装置、或其它存储装置，或可用于存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可将计算机接入的任何其它介质；如本文中所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含于计算机可读介质的范围内。

除了存储在计算机可读存储介质上之外，还可将指令和/或数据提供为通信设备中所包含的传输介质上的信号。举例来说，通信设备可包含具有指示指令和数据的信号的收发器。所述指令和数据被配置成使一或多个处理器实施权利要求书中概述的功能。即，通信设备包含具有指示用以执行所公开的功能的信息的信号的传输介质。在第一时间处，通信设备中所包含的传输介质可包含用以执行所公开的功能的信息的第一部分，而在第二时间处，通信设备中所包含的传输介质可包含用以执行所公开的功能的信息的第二部分。

Claims (26)

1.一种光检测和测距LIDAR系统，其包括：

共振光纤扫描系统，其包括：

第一光束成形子系统，其包括以共振方式操作的灵活光纤，其被配置成生成伸长照射图案，所述伸长照射图案在第一方向上伸长，

扫描子系统，其被配置成沿着不同于所述第一方向的第二方向引导所述伸长照射图案朝向多个位置，其中所述伸长照射图案在所述第一方向上的大小与在所述第二方向上的大小之间的纵横比大于10，

传感器，其被配置成响应于检测到被所述伸长照射图案至少部分地照射的目标物体的反射光生成至少一个检测信号；和

处理器，其被配置成基于所述至少一个检测信号确定所述目标物体的特性。

2.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中所述伸长照射图案包括细线、四边形或椭圆形。

3.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中所述第一光束成形子系统包括柱面透镜、微型光学元件或透镜阵列中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中所述第二方向与所述第一方向正交。

5.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中所述扫描子系统包括旋转台、光学相控阵、垂直腔面发射激光器VCSEL阵列、微机电MEMS反射器、光纤或压电式元件中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中所述传感器包括沿着所述第一方向布置的一维检测器阵列。

7.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中所述传感器包括二维检测器阵列，所述二维检测器阵列的长度与宽度之间的纵横比大于10。

8.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其进一步包括：

第二光束成形子系统，其被配置成将被所述伸长照射图案照射的所述目标物体的所述反射光投射到所述传感器上。

9.根据权利要求8所述的LIDAR系统，其中所述第二光束成形子系统被配置成至少在所述第二方向上聚焦所述目标物体的所述反射光。

10.根据权利要求8所述的LIDAR系统，其中所述第二光束成形子系统包括柱面透镜、微型光学元件或透镜阵列中的至少一个。

11.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其进一步包括：

脉冲激光器，其被配置成发射光束，其中所述第一光束成形子系统被配置成将所述光束转变成所述伸长照射图案的至少一部分。

12.一种用于遥感的方法，其包括：

由第一光束成形子系统生成伸长照射图案，所述第一光束成形子系统包括以共振方式操作的灵活光纤，所述伸长照射图案在第一方向上伸长；

由控制器控制扫描子系统以沿着不同于所述第一方向的第二方向引导所述伸长照射图案朝向多个位置，其中所述伸长照射图案在所述第一方向上的大小与在所述第二方向上的大小之间的纵横比大于10；

由传感器响应于检测到被所述伸长照射图案至少部分地照射的目标物体的反射光生成至少一个检测信号；和

由处理器基于所述至少一个检测信号确定所述目标物体的特性。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述伸长照射图案包括细线、矩形或椭圆形。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一光束成形子系统包括柱面透镜、微型光学元件或透镜阵列中的至少一个。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二方向与所述第一方向正交。

16.根据权利要求12所述的方法，其中所述传感器包括沿着所述第一方向布置的一维检测器阵列。

17.根据权利要求12所述的方法，其中所述传感器包括二维检测器阵列，所述二维检测器阵列的长度与宽度之间的纵横比大于10。

18.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：

由第二光束成形子系统将被所述伸长照射图案照射的所述目标物体的所述反射光投射到所述传感器上。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二光束成形子系统被配置成至少在所述第二方向上聚焦所述目标物体的所述反射光。

20.一种用于遥感的设备，其包括：

用于生成伸长照射图案的装置，其包括用于以共振方式操作灵活光纤的装置，所述伸长照射图案在第一方向上伸长；

用于沿着不同于所述第一方向的第二方向引导所述伸长照射图案朝向多个位置的装置，其中所述伸长照射图案在所述第一方向上的大小与在所述第二方向上的大小之间的纵横比大于10；

用于响应于检测到被所述伸长照射图案至少部分地照射的目标物体的反射光生成至少一个检测信号的装置；和

用于基于所述至少一个检测信号确定所述目标物体的特性的装置。

21.根据权利要求20所述的设备，其中所述用于生成所述伸长照射图案的装置包括柱面透镜、微型光学元件或透镜阵列中的至少一个。

22.根据权利要求20所述的设备，其中所述用于生成所述至少一个检测信号的装置包括沿着所述第一方向布置的一维检测器阵列。

23.根据权利要求20所述的设备，其进一步包括：

用于将被所述伸长照射图案照射的所述目标物体的所述反射光投射到所述用于生成所述至少一个检测信号的装置上的装置。

24.一种非暂时性计算机可读存储介质，其包括存储于其上的机器可读指令，所述指令在由一或多个处理器执行时使所述一或多个处理器：

通过控制器控制扫描子系统以沿着不同于第一方向的第二方向引导在所述第一方向上伸长的照射图案朝向多个位置，所述扫描子系统包括以共振方式操作的灵活光纤，其中所述伸长照射图案由光束成形子系统生成，其中所述伸长照射图案在所述第一方向上的大小与在所述第二方向上的大小之间的纵横比大于10；

接收由传感器响应于检测到被所述伸长照射图案至少部分地照射的目标物体的反射光生成的至少一个检测信号；和

基于所述至少一个检测信号确定所述目标物体的特性。

25.根据权利要求24所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述光束成形子系统包括柱面透镜、微型光学元件或透镜阵列中的至少一个。

26.根据权利要求24所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述传感器包括沿着所述第一方向布置的一维检测器阵列。