CN116087985A - 可变视场扫描系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种可变视场扫描系统及其方法。该可变视场扫描系统包括：多曲面旋转棱镜，至少具有第一反射曲面和第二反射曲面，其中所述第一反射曲面被设计用于第一视场，所述第二反射曲面被设计用于第二视场，所述第一视场的视场定向和视场角度范围中的至少一者不同于所述第二视场；光探测器，其适于接收从所述第一反射曲面反射的第一光，以生成对应于所述第一视场的第一图像，以及接收从所述第二反射曲面反射的第二光，以生成对应于所述第二视场的第二图像。利用本公开的可变视场扫描系统，可以实现不同视场的成像或探测功能。该可变视场扫描系统可以广泛地用于诸如车辆自动驾驶、无人机、机器人等的导航领域中。

Description

可变视场扫描系统及其方法

技术领域

本申请涉及光学探测领域，特别地涉及一种可变视场扫描系统及其方法。更特别地，该可变视场扫描系统及其方法可以应用于诸如车辆自动驾驶、视场自动探测等的雷达系统。

背景技术

激光雷达作为一种利用激光来测量目标距离、位置、姿态等信息的设备，主要包括三角测距法和飞行时间法，其中飞行时间法是通将激光信号发射到目标物上，并接收目标物体反射的回波信号后，然后通过发射和接收光的时间差来计算出激光雷达到目标物之间的距离。

对于不同的应用场景，需要不同性能参数的激光雷达。有的场景需要大探测量程，有的场景需要大视场，尤其是对于自动驾驶，可能需要在不同视场之间进行切换。

发明内容

本公开的目的在于提供一种可变视场扫描系统，其可以快速地实现对期望的不同视场内的物体的成像和探测。

根据本公开的第一方面，提供了一种可变视场扫描系统。该可变视场扫描系统包括：多曲面旋转棱镜，至少具有第一反射曲面和第二反射曲面，其中所述第一反射曲面被设计用于第一视场，所述第二反射曲面被设计用于第二视场，所述第一视场的视场定向和视场角度范围中的至少一者不同于所述第二视场；光探测器，其适于接收从所述第一反射曲面反射的第一光，以生成对应于所述第一视场的第一图像，以及接收从所述第二反射曲面反射的第二光，以生成对应于所述第二视场的第二图像。

通过本公开的可变视场扫描系统，其可以以简单的结构针对不同的视场进行快速成像和探测。这种不同视场的成像或探测功能可以广泛地用于诸如车辆自动驾驶、机器人、无人机等的导航领域中。

在一些实施例中，第一图像和第二图像的最小横向成像分辨率之间的差值在所述第一图像的最小横向成像分辨率的±10％的范围内。以这种方式，可变视场扫描系统所生成的第一图像和第二图像可以总体上具有基本上相同的成像分辨率，从而便于用户的观看。

在一些实施例中，第一图像对应的所述第一视场内的最远成像距离与所述第二图像对应的所述第二视场内的最远成像距离不同。以这种方式，可以针对不同视场匹配不同的最远成像距离，由此可以在整个视场内对处于不同距离的物体进行更为广泛的成像。

在一些实施例中，所述多曲面旋转棱镜具有包括第一反射曲面和第二反射曲面在内的大于2个的多个反射曲面，所述多个反射曲面被设计用于彼此不同的多个视场。在该些实施例中，不同视场的覆盖范围可以更加广泛。

在一些实施例中，所述多个视场整体所构成的全视场具有对称轴，所述第一视场和所述第二视场位于所述对称轴的同一侧，所述第二视场相对于所述第一视场更靠近所述对称轴，但具有更小的视场角度范围和/或更远的最远成像距离。在又一些实施例中，所述多曲面旋转棱镜还包括第三反射曲面，所述第三反射曲面被设计用于第三视场，所述光探测器还被配置为接收从所述第三反射曲面反射的第三光，以生成对应于所述第三视场的第三图像，其中所述第一视场、所述第二视场和所述第三视场位于所述对称轴的同一侧，所述第一、第二、第三的视场角度范围依次减小，但对应的最远成像距离依次增大。以这种方式，对于诸如车辆自动驾驶的视场探测可能是有利的，因为车辆自动驾驶通常要求在近距离探测时视场较大，而在远距离探测时视场较小，同时远距离通常需要更高的发射激光功率，减少视场角度范围也有助于降低激光器的功率预算。

在一些实施例中，所述多曲面旋转棱镜还包括第四反射曲面，所述第四反射曲面被设计用于第四视场，所述第四视场与所述第一视场关于所述对称轴对称。以这种方式，可以提供至少部分关于对称轴对称的视场，这对于诸如车辆自动驾驶的视场探测可能是有利的。

在一些实施例中，所述第一图像对应的最远成像距离在20m-30m的范围内，所述第二图像对应的最远成像距离在60m-75m的范围内，所述第三图像对应的最远成像距离在180m-220m的范围内。利用这些设计的数值范围，可以满足诸如车辆自动驾驶等的视场探测需求。

在一些实施例中，所述光探测器被配置为在第一时间段内接收所述第一光，并生成所述第一图像，以及在所述第二时间段内接收所述第二光，并生成所述第二图像，所述第一时间段不同于所述第二时间段。在这些实施例中，这意味着可以使用单个光探测器来探测图像成为可能。

在一些实施例中，在从所述第一时间段到所述第二时间段的过渡时间段内，所述多曲面旋转棱镜可被操作地旋转，以调整所述多曲面旋转棱镜的定向，而在所述第一时间段和所述第二时间段内，所述多曲面旋转棱镜保持静止不动。这意味着，本公开的视场探测是通过向预定目标区域发射具有二维横截面的探测光束来进行的。

在一些实施例中，该系统还可以包括：激光器，用于发射探测光束至所述多曲面旋转棱镜；以及分光器，被布置在所述激光器和所述多曲面旋转棱镜之间，用于透过从所述激光器发射的探测光束，并且反射来自所述多曲面旋转棱镜的光至所述光探测器。以这种方式，分光器的布置方式允许入射至多曲面旋转棱镜的光路和从多曲面旋转棱镜反射回光探测器的光路可以部分地重叠，这可以使得本公开的可变视场扫描系统的整体尺寸更为紧凑。

在一些实施例中，该系统还可以包括：激光器，用于发射探测光；微机电扫描镜(MEMS)，用于接收从所述激光器所发射的探测光，并将所述探测光以扫描的方式投射至预定目标区域，其中所述多曲面旋转棱镜被配置成根据所扫描的预定目标区域调整对应的反射曲面的定向，以便接收来自所述预定目标区域的光，并且将所述预定目标区域的光反射至所述光探测器。在这些实施例中，提供了可变视场扫描系统的光源的备选布置方式。

根据本公开的第二方面，提供了一种雷达系统，该雷达系统包括根据第一方面所述的可变视场扫描系统。

根据本公开的第三方面，提供了一种终端设备，该终端设备包括根据第二方面所述的雷达系统。

在一些实施例中，所述终端设备包括车辆、无人机和机器人的至少一者。

根据本公开的第四方面，提供了一种基于多曲面旋转棱镜的可变视场扫描方法。该方法包括：通过所述多曲面旋转棱镜的第一反射曲面反射来自第一视场的第一光，其中所述第一反射曲面被设计用于第一视场；利用光探测器接收所述第一光，以生成对应于所述第一视场的第一图像；通过所述多曲面旋转棱镜的第二反射曲面反射来自第二视场的第二光，其中所述第二反射曲面被设计用于第二视场，其中所述第一视场的视场定向和视场角度范围中的至少一者不同于所述第二视场；以及利用所述光探测器接收所述第二光，以生成对应于所述第二视场的第二图像。

在一些实施例中，通过所述多曲面旋转棱镜的第一反射曲面反射来自第一视场的第一光包括：在第一时间段保持所述多曲面旋转棱镜静止不动，以反射来自所述第一视场的第一光；以及通过所述多曲面旋转棱镜的第二反射曲面反射来自第二视场的第二光包括：在第二时间段保持所述多曲面旋转棱镜静止不动，以反射来自所述第二视场的第二光；其中所述第二时间段不同于第二时间段。

在一些实施例中，第一图像和所述第二图像的最小横向成像分辨率之间的差值在所述第一图像的最小横向成像分辨率的±10％的范围内。

在一些实施例中，所述第一图像对应的所述第一视场内的最远成像距离与所述第二图像对应的所述第二视场内的最远成像距离不同。

在一些实施例中，所述多曲面旋转棱镜具有包括第一反射曲面和第二反射曲面在内的大于2个的多个反射曲面，所述多个反射曲面被设计用于不同的多个视场，所述多个视场整体所构成的全视场具有对称轴，所述方法还包括：控制所述多曲面旋转棱镜的旋转，使所述多个反射曲面对所述多个视场的光的反射依次且循环进行。

在一些实施例中，所述第一视场和所述第二视场位于所述对称轴的同一侧，所述第二视场相对于所述第一视场更靠近所述对称轴，但具有更小的视场角度范围和更远的对应最远成像距离。

在一些实施例中，所述多曲面旋转棱镜还包括第三反射曲面，所述第三反射曲面被设计用于第三视场，所述光探测器还被配置为接收从所述第三反射曲面反射的第三光，以生成对应于所述第三视场的第三图像，其中所述第一视场、所述第二视场和所述第三视场位于所述对称轴的同一侧，所述第一、第二、第三的视场角度范围依次减小，但对应的最远成像距离依次增大。

在一些实施例中，所述第一图像对应的最远成像距离在20m-30m的范围内；所述第二图像对应的最远成像距离在60m-75m的范围内；所述第三图像对应的最远成像距离在180m-220m的范围内。

在一些实施例中，该方法还包括：利用激光器发射探测光束；使所述多曲面旋转棱镜的反射曲面反射所述探测光束至目标区域；以及利用分光器透射从所述激光器发射的探测光束，并且反射来自所述多曲面旋转棱镜的光至所述光探测器。

在一些实施例中，该方法还包括：利用激光器发射探测光束；利用微机电扫描镜(MEMS)接收从所述激光器所发射的所述探测光书，并将所述探测光以扫描的方式投射至目标区域。

还应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开实施例的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

图1示出了根据本公开的第一示例实施例的可变扫描系统的结构示意图；

图2示出了根据本公开的第二示例实施例的可变扫描系统的结构示意图；

图3示出了根据本公开的第二示例实施例的可变扫描系统的结构示意图；以及

图4示出了本公开的示例实施例的可变视场扫描方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

本公开的目的在于提供一种改进的可变视场扫描系统，其可以以简洁且高效的结构来提供可变视场的扫描。为此，本公开的构思在于构造一种可操作旋转的多曲面旋转棱镜，其中该多曲面旋转棱镜至少具有第一反射曲面和第二反射曲面，上述第一反射曲面被设计用于第一视场，所述第二反射曲面被设计用于第二视场，并且第一视场的视场定向和视场角度范围中的至少一者不同于所述第二视场。此外，该系统还配置有光探测器，以探测对应于上述第一视场和第二视场的图像。通过上述配置，随着多曲面旋转棱镜的旋转，可以利用多曲面旋转棱镜上的不同的反射曲面将光投射到不同的视场和/或接收来自不同视场的光，从而实现不同视场的成像和/或距离探测。

为了更好地理解本公开的构思，图1示出了根据本公开的第一示例实施例的可变扫描系统的结构示意图。

如图1所示，该可变扫描系统100至少包括激光器20、分光器30、透镜40、多曲面旋转棱镜10、光探测器50和控制器(未示出)。

激光器20被配置成发射预定波长的脉冲探测光束，并且将探测光束投射到多曲面旋转棱镜10的反射曲面。在一些实施例中，激光器21的发射功率同样是可调整的。在一些实施例中，该激光器可以是单个光源。在又一些实施例中，该激光器可以是由多个光源组成的光源阵列。作为非限制性的示例，激光器可以是边发射激光器(EEL)或垂直腔面发射激光器(VCSEL)等光源。上述预定波长可以是任何合适的波长，其包括但不限制于可见光、红外光或紫外光等的波长。

透镜40可以被布置在激光器20和多曲面旋转棱镜10之间，以便对激光器20出射的光束进行整形(例如，准直或发散)。作为示例，透镜40可以是发散透镜，以便将激光器20发出的准直光束成形为具有预定横截面尺寸的发散光束。上述预定横截面尺寸可以与所要入射的多曲面旋转棱镜10的反射曲面的尺寸相匹配。也就是说，透镜40可以允许以二维横截面的形式向多曲面旋转棱镜10的反射曲面投射探测光束。在一些实施例中，透镜40可以以单个透镜或者透镜组件的形式呈现。在又一些实施例中，透镜40是可移动地，从而可以根据需要调节所要出射的探测光束的横截面形状和/或尺寸。

多曲面旋转棱镜10可以为具有多个反射曲面的旋转棱镜，其被配置成可操作地旋转以将入射到其对应反射表面上的探测光束投射到预定目标区域，并且将来自目标区域的反射光反射回至光探测器50。

仅作为示例，图1的多曲面旋转棱镜10示出了6个反射曲面，即第一反射曲面1、第二反射曲面2、第二反射曲面3、第四反射曲面4、第五反射曲面5和第六反射曲面6。然而，将会理解，在其他的实施例中，多曲面旋转棱镜10可以具有更多或更少的偶数个或奇数个反射曲面，例如，2、3、4、5、7、8、9和10个反射曲面。

在一些实施例中，上述多个反射曲面可以分别被设计成用于彼此不同的视场。

这里，如本文所使用的，术语“不同的视场”表示两个或更多个反射曲面所对应的两个或更多个视场之间的视场定向和视场角度范围中的至少一者彼此不同。术语“视场角度范围”被定义为反射曲面所反射出的光束在预定平面中的边界光线所形成的夹角。通常而言，视场角度范围与反射曲面的曲率一一对应。因此，“不同的视场角度范围”可以意味着两个或更多个反射曲面所对应的曲率设计彼此不同。而术语“视场定向”被定义为反射曲面所反射出的光束在预定平面中的边界光线的夹角的等平分线所指向的方向。作为非限制性的示例，上述预定平面例如可以为反射曲面所反射出的探测光束的光轴和区域的扫描方向所在的平面。

作为示例，如图1所示，多曲面旋转棱镜10的第一反射曲面1被设计用于第一视场，第二反射曲面2被设计用于第二视场，第三反射曲面3被设计用于第三视场、第四反射曲面4可以被设计用于第四视场、第五反射曲面5被设计用于第五视场，第六反射曲面6可以被设计用于第六视场，其中第一、第二、第三、第四、第五、第六视场的视场定向和视场角度范围中的至少一者彼此不同。

上述第一至第六反射曲面1-6所对应的第一至第六视场可以具有彼此不同的视场定向、和彼此不同或相同的视场角度范围。譬如，如图1所示，第一至第六视场所分别对应的视场角度范围不同或相同，例如分别为40度、15度、5度、5度、15度和40度。特别地，其中第一反射曲面1和第六反射曲面6两者的视场可以具有不同的视场定向，但相同的视场角度范围，例如40度；第二反射曲面2和第五反射曲面可以具有不同的视场定向，但相同的视场角度范围，例如15度；以及第三反射曲面3和第四反射曲面可以具有不同的视场定向，但相同的视场角度范围，例如5度。

更进一步地，上述多曲面旋转棱镜10的多个反射曲面所对应的多个视场的整体可以构成多曲面旋转棱镜10所对应的全视场。在一些实施例中，该全视场可以具有对称轴。特别地，关于该对称轴，视场越靠近该对称轴，其具有越小的视场角度范围。

譬如，如图1所示，上述第一、第二、第三、第四、第五、第六视场的整体可以构成多曲面旋转棱镜10的全视场。该全视场可以具有对称轴X。特别地，第一、第二、第三视场位于该对称轴X的一侧；第四、第五、第六视场位于对称轴X的另一侧；其中第一、第二、第三视场与第四、第五、第六视场分别关于对称轴X对称。进一步地，不管是视场是在对称轴X的哪一侧，可以从图1中看出，视场越靠近对称轴，其对应的视场角度范围越小。

尽管上面侧重描述了多个反射曲面彼此具有对应的不同的视场，然而，可以理解，上述多个反射曲面中的一些反射曲面被设计成用于彼此完全相同的视场也是可能的，这完全取决于设计和/或应用场景的需要。

此外，尽管上面还侧重描述了具有对称轴的全视场，然而，可以理解，不具有对称轴的全视场也是可能的。譬如，在其他实施例中，可以设想缺少第一、第二、第三、第四、第五、第六反射曲面中的任一个或多个反射曲面所对应的视场的全视场，从而轻易地获得非对称的全视场。这里，还容易理解，具有对称轴X的全视场对于某些应用(例如自动车辆驾驶的雷达探测)场景来说可能是有利的，譬如具有对称轴X的全视场可以允许探测车辆正前方及两侧的对称视场。在一些实施例中，上述全视场的视场角度范围可以在120度至180度的范围内。

来自上述不同彼此不同的视场的光(即，来自视场内的物体的回波信号)可以经由多曲面旋转棱镜10所对应的反射曲面而入射至光探测器50，然后由光探测器50生成相对应的图像。

例如，光探测器50适于接收从第一反射曲面1反射的第一光，以生成对应于第一视场的第一图像；接收从第二反射曲面2反射的第二光，以生成对应于第二视场的第二图像；……；依此类推，接收从第n反射曲面n反射的第三光，以生成对应于第n视场的第n图像，其中n为大于2的整数。作为非限制性的示例，光探测器50可以是飞行时间(TOF)传感器、单光子雪崩二极管(SPAD)阵列，或热成像探测器阵列中的至少一者。

容易理解，上述第一视场对应的第一图像、第二视场对应的第二图像，以及第n视场对应的第n图像等可以各自具有在对应的视场内的最远成像距离和最小横向成像分辨率。

这里，术语“成像距离”定义为可变视场扫描系统的光探测器在对应视场内所成像的物体距可变扫描系统的距离。特别地，术语“最远成像距离”定义为可变视场扫描系统的光探测器在对应视场内所能够成像的物体距可变扫描系统的最远距离，该最远成像距离可以取决于对应的反射曲面的曲率、激光器的发射功率和/或光探测器的曝光时间等参数。通常而言，反射曲面的曲率越小、或激光器的发射功率越大，或光探测器的曝光时间越长，其在对应视场内的最远成像距离就可以越远；反之，反射曲面的曲率越大、或激光器的发射功率越小、或光探测器的曝光时间越短，其在对应视场内的最远成像距离就越近。因此，可以根据对应视场的最远成像距离的不同要求，来设计对应视场的反射曲面的曲率、对应的激光器的发射功率和/或光探测器的曝光时间。

术语“横向成像分辨率”定义为光探测器所成的物体图像中的单个像素所对应的真实物体的横向长度。这里的“横向”可以是指多曲面旋转棱镜所投射的探测光束在目标区域内所扫描的方向。特别地，术语“最小横向成像分辨率”定义为光探测器所成的处于最远成像距离的物体的图像中的单个像素所对应的真实物体的横向长度。应当理解，该最小横向成像分辨率与最远成像距离相对应，其可以反映处于最远成像距离的物体的清晰程度。一般而言，随着在视场内所成像的物体越靠近可变视场扫描系统，其对应的成像距离越小，同时其最小横向成像分辨率对应地增加。

在一些实施例中，多曲面旋转棱镜10上的不同反射曲面对应的不同视场在可变扫描视场系统内可以被设计有对应的不同或相同的最远成像距离。在又一些实施例中，不同视场可以具有不同或相同的最小横向成像分辨率，而无论该不同视场所对应的最远成像距离是否相同。如这里以及后面使用的，术语“相同或基本相同的最小横向成像分辨率”或类似术语意指彼此的最小横向分辨率的差值在±10％、±5％、3％或1％的范围内。

仅作为示例，如图1所示，第一、第二、第三视场，或者第三、第四、第五视场之间彼此可以具有不同的最远成像距离；而第一视场和第六视场、第二视场和第五视场以及第三视场和第四视场之间彼此可以具有相同的最远成像距离。另外，无论最远成像距离相同或者不同，上述第一至第六视场所对应的图像的最小横向成像分辨率可以保持基本相同。

譬如，在图1的实施例中，第一视场和第六视场对应的最远成像距离在20m-30m的范围内；第二视场和第五视场对应的最远成像距离在60m-75m的范围内；以及第三视场和第四视场对应的最远成像距离在180m-220m的范围内，但它们的最小横向成像分辨率均基本相同。应当理解，根据应用要求，可以设计不同视场所对应的最远成像距离，该最远成像距离不限于上述图1所示出的距离或距离范围。以这种方式，可以提供距离范围非常宽泛，但同时最小横向成像分辨率基本上保持一致的可变视场扫描。

更进一步地，在一些实施例中，不同的最远成像距离可以与不同的视场角度范围相结合。特别地，视场角度范围越小，则对应的最远成像距离越远。更进一步地，在全视场具有对称轴的示例中，视场越接近对称轴，对应的视场角度范围越小和/或对应的最远成像距离越远。

譬如，在图1的示例中，第一视场、第二视场和所述第三视场可以位于对称轴的同一侧，其中第一、第二、第三的视场角度范围依次减小，但其对应的最远成像距离依次增大。

上述最远成像距离、视场角度范围和最小横向成像分辨率的匹配设计——特别是随着最远成像距离的增大，视场角度范围减小，同时仍然保持最小横向成像分辨率相同的设计——对于诸如车辆自动驾驶的视场扫描/距离探测而言可能是有利的，因为车辆自动驾驶通常要求在近距离探测时视场较大，而在远距离探测时视场较小，同时远距离通常需要更高的发射激光功率，减少视场角度范围也有助于降低激光器的功率预算。

为了将来自对应视场的、经由多曲面旋转棱镜10的对应反射曲面所反射的光束(或回波信号)引导至光探测器50，在一些实施例中，该可变视场扫描系统100还可以包括分光器30，该分光器30可以定位在激光器20和多曲面旋转棱镜10(更具体地，在激光器20和透镜40)之间，用于使从激光器发射的探测光透过，并且反射来自所述多曲面旋转棱镜的光至所述光探测器。

在进一步的实施例中，分光器30可以是带中心孔的反射器。由此，该分光器可以允许从激光器20发射的光从反光器的中心孔穿过，同时使得来自所述多曲面旋转棱镜的光可以被反射至分光器上的除中心孔之外的反射区域。借助于该反射区域的反射，上述来自所述多曲面旋转棱镜的反射光可以被反射至光探测器50。容易理解，上述分光器的布置方式允许入射至多曲面旋转棱镜的光路和从多曲面旋转棱镜反射回光探测器的光路可以部分地重叠。以这种方式，可以使得本公开的可变视场扫描系统的整体尺寸更为紧凑。显然，上述分光器的实施例并非限制。在其他实施例中，省略分光器30，而代替地布置以与从激光器20入射至多曲面旋转棱镜10的光路完全不重叠的光路，来使得从多曲面旋转棱镜反射的光引导回光探测器也是可能的。

控制器(未示出)可以至少耦合到上述激光器20、多曲面旋转棱镜10和光探测器50，用于实现对这些部件的控制。特别地，可以通过例如控制器来控制激光器20的发射功率，以便向预定视场内的预定最远成像距离的物体发射照射光束。此外，可以通过控制器来控制多曲面旋转棱镜10的旋转，使得多曲面旋转棱镜10上的预定反射曲面(例如，图1中的第一、第二、第三、第四、第五或第六反射曲面)被定向为允许来自激光器20的探测光束(或者，经由透镜40的发散光束)入射至该预定反射曲面，并且允许从预定视场的光经由该预定反射曲面而反射至光探测器50，以便光探测器50生成对应于预定视场的图像。这里，需要特别说明的是，在上述预定反射曲面(例如，图1中的第一、第二、第三、第四、第五或第六反射曲面)被定向为允许将来自激光器20的探测光束(或者，经由透镜40的发散光束)入射至该预定反射曲面，以及允许将来自预定视场的光反射至光探测器50的整个过程中，该多曲面旋转棱镜10以及由此的其上的各个反射曲面会保持静止不动，以便上述预定反射曲面(例如，图1中的第一、第二、第三、第四、第五或第六反射曲面)可以以面光源的形式向上述预定视场发射探测光束。只有在光探测器50对该预定反射曲面所对应的预定视场的探测和/或成像结束，才会使多曲面旋转棱镜10进一步旋转以定向下一预定反射曲面，以便实现对下一预定反射曲面所对应的下一预定视场的探测(即，使得多曲面旋转棱镜10进一步旋转以使得下一预定反射曲面被定向为允许探测光束入射至该下一预定反射曲面，并且允许从下一预定视场的光经由该下一预定反射曲面而反射至光探测器50)。在本公开的实施例中，多曲面旋转棱镜10可操作地以顺时针或逆时针旋转，从而依次探测多曲面旋转棱镜10上的多个反射曲面所对应的视场，并且生成相对应的图像。在一些实施例中，这些图像可以单独地呈现给用户。在又一些实施例中，这些图像可以拼接在一起而呈现给用户。

譬如，在图1的实施例中，多曲面旋转棱镜10可被操作地(例如，通过控制器的控制)旋转(逆时针或顺时针)，使得第一反射曲面1处于面向第一视场的位置并保持静止达第一时间段，然后第一反射曲面1可以在第一时间段内将源自于激光器10发射的、经由例如分光器30和透镜40而入射至第一反射曲面1的光投射至第一视场内；同时在该第一时间段内，第一反射曲面1可以接收来自第一视场的光，并且将该光反射至光探测器50(例如，经由透镜40和分光器30)，然后光探测器50可以由此生成第一图像。一旦对第一视场的探测结束，多曲面旋转棱镜10可以继续旋转，例如旋转至使得第二反射曲面2处于面向第二视场的位置并保持静止达第二时间段，然后第二反射曲面2可以在第二时间段内将源自于激光器10发射的、经由例如分光器30和透镜40而入射至第二反射曲面2的光投射至第二视场内；同时在该第二时间段内，第二反射曲面2可以接收来自第二视场的光，并且将该光反射至光探测器50(例如，经由透镜40和分光器30)，然后光探测器50可以由此生成第二图像，其中第二时间段不同于第一时间段。类似地，可以后续地在第三时间段对第三反射曲面3所对应的第三视场、在第四时间段对第四反射曲面4所对应的第四视场、在第五时间段对第五反射曲面5对应的第五视场、在第六时间段对第六反射面6所对应的第六视场进行探测，并且生成各自对应的图像。依此类推地，可以对更多或更少反射曲面所对应的视场进行探测(其可以包括对视场内的成像物体的距离探测)，并且生成相应的图像。

容易理解，上述第一、第二、第三、第四、第五时间段、第六时间段是彼此不同或互不重叠的。在一些实施例中，后一时间段紧接着前一时间段，例如第二时间段紧接着第一时间段、第三时间段紧接着第二时间段，可以依次类推至其他的时间段。以这种方式，可以以最快的速度对各个视场进行扫描。在又一些实施例中，后一时间段与前一时间段存在预定的时间间隔也是可能的，这取决于设计需要。

随着多曲面旋转棱镜10的持续旋转，在对最后一个视场进行探测和成像之后，其可以重新返回至对第一视场进行探测和成像。例如，在图1的实施例中，在对第六视场进行探测(其可以包括对视场内的成像物体的距离探测)和成像后，随着多曲面旋转棱镜10的旋转，可以返回至对第一视场进行探测和成像。也就是说，利用多曲面旋转棱镜10的旋转，该可变视场扫描系统可以在第一视场、第二视场、……，以及最后一个视场(例如，第六视场)之间依次且循环进行扫描探测和成像。

图2示出了根据本公开的第二示例实施例的可变扫描系统的结构示意图。图2的实施例与图1的实施例类似，但其不同在于：在图2的实施例中，激光源所发射的探测光束并不经由多曲面旋转棱镜10上的反射曲面来被投射至预设目标区域；相反，探测光束通过微机电扫描镜(MEMS)而被投射至预设目标区域。因此，在下面的介绍中，为了避免赘述，仅将重点介绍图2的实施例与图1的实施例的不同之处。关于图2中的其他部件的详细描述可以相应地参考图1的实施例的描述。

具体地，如图2所示，该可变扫描系统200至少包括激光器21、多曲面旋转棱镜10、光探测器50、微机电扫描镜(MEMS)70和控制器(未示出)。

类似于图1中的激光器20，图2中的激光器21可以被配置成发射预定波长的脉冲探测光束。在一些实施例中，激光器21的发射功率同样是可调整的。然而，不同于图1的实施例中，图2中的激光器21所发射的脉冲光束被引导至微机电扫描镜(MEMS)70。特别地，在一些实施例中，可以在对激光器21所发射的探测光束进行整形(例如，准直)之后，将经整形的探测光束引导至MEMS 70。

MEMS 70的作用在于使入射到其上的探测光束反射至预设目标区域60，并且使经MEMS 70反射的光束以预定MEMS扫描视场在目标区域60内的不同子区域进行扫描，其中术语“预定MEMS扫描视场”可以由预定扫描角度范围和预定扫描定向两者定义，而术语“预定扫描定向”可以被定义为探测光束实际扫描的预定扫描角度范围的角平分线所指向的方向。

容易理解，MEMS 70可以以不同的预定MEMS扫描视场在目标区域60内的不同子区域扫描，这里术语“不同的预定MEMS扫描视场”意味着预定扫描角度范围和预定扫描定向两者中的至少一者有所不同，而“不同的预定MEMS扫描视场”同时还意味者所扫描的子区域彼此不同。在一些实施例中，可以设计不同的预定MEMS扫描视场以使得扫描的子区域互不重叠。在一些实施例中，所扫描的子区域深度(或中，可以称为距MEMS 70或者可变扫描系统的距离)可以取决于激光器21所发射的探测光束的发射功率，探测光束的发射功率越大，则所扫描的子区域深度可以越深(即，距MEMS 7或者可变扫描系统的距离越远)。

在一些实施例中，MEMS 70可以具有多个不同的预定MEMS扫描视场(或，MEMS所扫描的子区域)，它们可以与多曲面旋转棱镜10上的各个反射曲面所分别设计用于的视场(参见图1中的关于多曲面旋转棱镜10上的各个反射曲面所设计用于的视场的描述)一一对应。由此，响应于该MEMS 70以预定MEMS扫描视场对目标区域60进行扫描，来自目标区域60的预定MEMS扫描视场(或者，对应反射曲面所设计用于的视场)内的物体的回波信号可以经由多曲面旋转棱镜10上的对应反射曲面而反射至光探测器50。由此，光探测器50可以生成对应于目标区域60的预定MEMS扫描视场(或者，对应反射曲面所设计用于的视场)的图像。

作为示例，如图2所示，可以使得MEMS 70依次以例如40度、15度、5度、5度、15度、40度的不同或相同预定扫描角度范围，但不同的预定扫描定向所限定的预定MEMS扫描视场来扫描目标区域60。作为响应，可以依次以对应于例如40度、15度、5度、5度、15度、40度的视场角度范围的多曲面旋转棱镜10上的对应反射曲面接收来自预定MEMS扫描视场的回波信号，并且经由该对应反射曲面将该回波信号依次地反射至光探测器50。

在一些实施例中，回波信号可以经由透镜40而入射至光探测器50。容易理解，提供透镜40有助于预定距离(即，最远成像距离)的物体在光探测器50上的聚焦以及成像。在又一些实施例中，回波信号可以经由透镜40以及反射器31两者而入射至光探测器50。容易理解，提供反射器31可以有助于可变视场扫描系统变得紧凑。

类似于图1的实施例，在图2的实施例中，多曲面旋转棱镜10上的对应反射曲面的对应视场(或者，对应的预定MEMS扫描视场)可以具有与图1的实施例中类似或者完全相同的视场，例如可以具有对称轴、以及视场越靠近对称轴，其对应的视场角度范围越小等特征。

此外，图2的实施例中的多曲面旋转棱镜10上的对应反射曲面的对应视场(或者，对应的预定MEMS扫描视场)的对应图像也可以具有对应的最远成像距离和最小横向成像分辨率。类似地，这里的最远成像距离可以取决于对应的反射曲面的曲率、激光器的发射功率和/或光探测器的曝光时间。

在一些实施例中，多曲面旋转棱镜10上的不同反射曲面对应的不同视场可以具有对应的不同或相同最远成像距离。在又一些实施例中，不同视场可以具有不同或相同的最小横向成像分辨率，而无论该不同视场所对应的最远成像距离是否相同。更进一步地，同样地，在一些实施例中，不同的最远成像距离可以与不同的视场角度范围相结合。特别地，视场角度范围越小，则对应的最远成像距离越远。更进一步地，在全视场具有对称轴的示例中，视场越接近对称轴，对应的视场角度范围越小和/或对应的最远成像距离越远。

控制器(未示出)可以至少耦合到上述激光器21、MEMS 70、多曲面旋转棱镜10和光探测器50，用于实现对这些部件的控制。

特别地，可以通过例如控制器来控制激光器21的发射功率，以及MEMS 70的预定扫描角度和预定扫描定向，来实现多个预定MEMS扫描视场的依次扫描。同时，可以通过控制器来控制多曲面旋转棱镜10的旋转，使得多曲面旋转棱镜10上的预定反射曲面(例如，图2中的第一、第二、第三、第四、第五或第六反射曲面)被定向为允许来自对应的预定MEMS扫描视场(也对应于，例如图2中的第一、第二、第三、第四、第五或第六反射曲面所对应的视场)内的物体的回波信号入射至该预定反射曲面，并且经由该预定反射曲面而反射至光探测器50，以便光探测器50生成对应于MEMS扫描视场的图像。这里，需要特别说明的是，在上述每个预定MEMS扫描视场的扫描过程中，该多曲面旋转棱镜10以及由此的其上的各个反射曲面保持静止不动，以便光探测器50实现对预定反射曲面所对应的视场(也即，预定MEMS扫描视场)的探测(这里，可以包括对视场内的物体的距离探测)和成像。只有在光探测器50对该预定反射曲面所对应的预定视场的探测和/或成像结束，才会使多曲面旋转棱镜10进一步旋转以实现对下一预定反射曲面所对应的下一预定视场的探测(即，使得多曲面旋转棱镜10进一步旋转以使得下一预定反射曲面被定向为允许来自下一预定反射曲面所对应的视场(或下一预定MEMS扫描视场)的光经由该下一预定反射曲面而反射至光探测器50)。

在图2的实施例中，多曲面旋转棱镜10同样可操作地以顺时针或逆时针旋转，从而依次探测多曲面旋转棱镜10上的多个反射曲面所对应的视场，并且生成相对应的图像。在一些实施例中，这些图像可以单独地呈现给用户。在又一些实施例中，这些图像可以拼接在一起而呈现给用户。

譬如，在图2的实施例中，多曲面旋转棱镜10可被操作地(例如，通过控制器的控制)旋转(逆时针或顺时针)，使得第一反射曲面1处于面向第一视场的位置并保持静止达第一时间段。在该第一时间段内，MEMS 70可操作地将来自激光器21的探测光束以具有例如40度的第一预定扫描角度范围的第一预定MEMS扫描视场在目标区域进行扫描，然后第一反射曲面1可以在第一时间段内将对应的第一视场(其对应于预定MEMS扫描视场，也具有例如40度的视场角度范围)的光反射至光探测器50(例如，经由透镜40和反射器31)，然后光探测器50可以由此生成第一图像。一旦对第一视场的探测和/或成像结束，多曲面旋转棱镜10才可以继续旋转，例如旋转至使得第二反射曲面2处于面向第二视场的位置并保持静止达第二时间段。在该第二时间段，MEMS 70可操作地将来自激光器21的探测光束以具有例如15度的第二预定扫描角度范围的第二预定MEMS扫描视场在目标区域进行扫描，然后第二反射曲面2可以在第二时间段内将对应的第二视场(其对应于预定MEMS扫描视场，也具有15度的视场角度范围)的光反射至光探测器50(例如，经由透镜40和反射器31)，然后光探测器50可以由此生成第二图像，其中第二时间段不同于第一时间段。

类似于图1的实施例，可以后续地在第三时间段对第三反射曲面3所对应的第三视场、在第四时间段对第四反射曲面4所对应的第四视场、在第五时间段对第五反射曲面5对应的第五视场、在第六时间段对第六反射面6所对应的第六视场进行探测，并且生成各自对应的图像。依此类推地，可以对更多或更少反射曲面所对应的视场进行探测，并且生成相应的图像。

类似于图1的实施例，上述第一、第二、第三、第四、第五时间段、第六时间段彼此不同或互不重叠。在一些实施例中，后一时间段紧接着前一时间段，例如第二时间段紧接着第一时间段、第三时间段紧接着第二时间段，依此类推。以这种方式，可以以最快的速度对各个视场进行扫描。在又一些实施例中，后一时间段与前一时间段存在预定的时间间隔也是可能的，这取决于设计需要。

随着多曲面旋转棱镜10的持续旋转，在对最后一个视场进行探测和成像之后，其可以又返回至对第一视场进行探测和成像。也就是说，利用多曲面旋转棱镜10的旋转以及MEMS 70同步地以对应的预定MEMS扫描视场进行扫描，该可变视场扫描系统可以在第一视场、第二视场、……，以及最后一个视场(例如，第六视场)之间依次且循环进行扫描探测和成像。

图3示出了根据本公开的第三示例实施例的可变视场扫描系统的结构示意图。图3的实施例与图2的实施例类似，但其不同仅在于：在图3的实施例中，由于目标区域60本身可以发出较强的红外辐射或者可变视场扫描系统本身具有较强的红外探测能力，因此其不需要额外的激光源和相应的MEMS来对目标区域的物体进行照射。

由于图3的实施例中的工作原理与图2的实施例中的接收源自于目标区域60内物体的回波信号并且进行相应的成像的原理基本相同，因此下面仅作简单的介绍，而不赘述，详细的工作原理可以参见图2的实施例的描述。

如图3所示，该可变扫描系统300可以包括多曲面旋转棱镜10、光探测器51、透镜40和控制器(未示出)。作为示例，光探测器51可以为红外焦平面探测器。在一些实施例中，经由多曲面旋转棱镜10反射的、源自于目标区域60的红外辐射信号可以经由反射器31而反射至光探测器50。在又一些实施例中，反射器31有可能是可以省略的，由此经由多曲面旋转棱镜10反射的、源自于目标区域的红外辐射信号可以直接反射至光探测器50。

在图3的实施例中，多曲面旋转棱镜10上的多个反射曲面可以被设计用于不同的视场。在一些实施例中，这些视场可以与图1和图2的实施例中的多曲面旋转棱镜10上的多个反射曲面所设计用于的视场相似或完全相同，即具有例如对称轴特性、以及视场越靠近对称轴，其对应的视场角度范围越小等特征。

此外，在一些实施例中，多曲面旋转棱镜10上的不同反射曲面对应的不同视场可以具有对应的不同或相同最远成像距离。在又一些实施例中，不同视场可以具有不同或相同的最小横向成像分辨率，而无论该不同视场所对应的最远成像距离是否相同。更进一步地，同样地，在一些实施例中，不同的最远成像距离可以与不同的视场角度范围相结合。特别地，视场角度范围越小，则对应的最远成像距离越远。更进一步地，在全视场具有对称轴的示例中，视场越接近对称轴，对应的视场角度范围越小和/或对应的最远成像距离越远。

控制器(未示出)可以至少耦合到上述多曲面旋转棱镜10和光探测器51，用于实现对这些部件的控制。

特别地，可以通过控制器来控制多曲面旋转棱镜10的旋转，使得多曲面旋转棱镜10上的预定反射曲面(例如，图3中的第一、第二、第三、第四、第五或第六反射曲面)被定向为允许经由该预定反射曲面将对应视场的红外辐射信号反射至光探测器51，以便光探测器51生成对应视场的图像。这里，仍然需要特别说明的是，在上述光探测器51针对不同视场的红外热成像过程中，该多曲面旋转棱镜10以及由此的其上的各个反射曲面保持静止不动，以便光探测器51实现对预定反射曲面所对应的视场的探测。只有在光探测器51对该预定反射曲面所对应的预定视场的热成像探测结束，才会使多曲面旋转棱镜10进一步旋转以实现对下一预定反射曲面所对应的下一预定视场的热成像探测(即，使得多曲面旋转棱镜10进一步旋转以使得下一预定反射曲面被定向为允许来自下一预定反射曲面所对应的视场的热成像信号经由该下一预定反射曲面而反射至光探测器51)。

例如，当利用第一反射曲面1针对第一视场进行红外热成像时，第一反射曲面1的反射可以被透镜40聚焦，然后经过反射器31的反射后而到达光探测器51，并通过光探测器50生成对应于第一视场的红外热成像结果。在利用第一反射曲面1针对第一视场红外热成像时，多曲面旋转棱镜10及其上的反射曲面可以保持静止不动达第一时间段，以便光探测器51可以由此生成第一图像。一旦对第一视场的探测结束，多曲面旋转棱镜10可以继续旋转，例如旋转至使得第二反射曲面2处于面向第二视场的位置并保持静止达第二时间段，以便光探测器51可以由此生成第二图像，其中第二时间段不同于第一时间段。以此类推，多曲面旋转棱镜可以继续旋转，从而实现对更多反射曲面所对应的视场的探测和成像。

在多曲面旋转棱镜10具有6个反射曲面的实施例中，可以后续地在第三时间段对第三反射曲面3所对应的第三视场、在第四时间段对第四反射曲面4所对应的第四视场、在第五时间段对第五反射曲面5对应的第五视场、在第六时间段对第六反射面6所对应的第六视场进行探测，并且生成各自对应的图像。类似于图1的实施例，上述第一、第二、第三、第四、第五时间段、第六时间段彼此不同或互不重叠。在一些实施例中，后一时间段紧接着前一时间段，例如第二时间段紧接着第一时间段、第三时间段紧接着第二时间段，依次类推。以这种方式，可以以最快的速度对各个视场进行扫描探测和成像。在又一些实施例中，后一时间段与前一时间段存在预定的时间间隔也是可能的，这取决于设计需要。

随着多曲面旋转棱镜10的持续旋转，在对最后一个视场进行探测和成像之后，其可以又返回至对第一视场进行探测和成像。也就是说，利用多曲面旋转棱镜10的旋转，该可变视场扫描系统可以在第一视场、第二视场、……，以及最后一个视场(例如，第六视场)之间依次且循环进行扫描探测和成像。

在图3的实施例中，多曲面旋转棱镜10同样可操作地以顺时针或逆时针旋转，从而依次探测多曲面旋转棱镜10上的多个反射曲面所对应的视场，并且生成相对应的图像。在一些实施例中，这些图像可以单独地呈现给用户。在又一些实施例中，这些图像可以拼接在一起而呈现给用户。

以上已经参考多个示例实施例详细地描述了根据本公开的可变视场扫描系统的结构和工作原理。将会理解，通过本公开设计的多曲面旋转棱镜，可以实现多个不同视场的探测成像。特别地，这些视场的视场角度范围可以根据不同的视场定向而有所不同。特别地，尽管这些视场彼此不同和/或最远成像距离不同，但它们均可以保持基本相同的最小横向成像分辨率。特别地，这些视场的视场角度范围可以与对应的视场的最远成像距离相关联。譬如，视场的最远成像距离越远，则视场角度范围越小。容易理解，在远距离探测时，减少视场角度范围的设计，可以有效地提升最小横向成像分辨率并降低光源功率。

下面将参照图4来概要地描述根据本公开的示例实施例的可变视场扫描方法的流程图。

如图4所示，在框410，通过多曲面旋转棱镜的第一反射曲面反射来自第一视场的第一光，其中所述第一反射曲面被设计用于第一视场。

在框420，利用光探测器接收所述第一光，以生成对应于所述第一视场的第一图像；

在框430，通过所述多曲面旋转棱镜的第二反射曲面反射来自第二视场的第二光，其中所述第二反射曲面被设计用于第二视场，其中所述第一视场的视场定向和视场角度范围中的至少一者不同于所述第二视场；以及

在框440，利用所述光探测器接收所述第二光，以生成对应于所述第二视场的第二图像。

如前所述的，在一些实施例中，多曲面旋转棱镜还可以进一步包括至少第一反射曲面和第二反射曲面在内的多于2个的多个反射曲面，其中每个反射曲面被设计用于不同的视场。特别地，多个反射曲面所对应的多个视场整体可以构成全视场，该全视场可以具有对称轴。特别地，第一视场和所述第二视场可以位于所述对称轴的同一侧，所述第二视场相对于所述第一视场更靠近所述对称轴，但具有更小的视场角度范围和更远的对应最远成像距离。更特别地，多个反射曲面可以包括第三反射曲面，第三反射曲面具有所对应的第三视场，并且光探测器可以针对第三视场生成第三图像，其中第一视场、所述第二视场和所述第三视场位于所述对称轴的同一侧，所述第一、第二、第三的视场角度范围依次减小，但对应的最远成像距离依次增大。作为非限制的示例，第一图像对应的最远成像距离在20m-30m的范围内；第二图像对应的最远成像距离在60m-75m的范围内；第三图像对应的最远成像距离在180m-220m的范围内。尽管不同视场的最远成像距离不同，但在一些实施例中，这些视场的最小横向成像分辨率可以大致相同，例如第一图像和第二图像的最小横向成像分辨率之间的差值可以在所述第一图像的最小横向成像分辨率的±10％的范围内。

在一些实施例中，在上述框410中，还可以包括：在第一时间段保持所述多曲面旋转棱镜静止不动，以反射来自所述第一视场的第一光。在上述框430中，还可以包括：在第二时间段保持所述多曲面旋转棱镜静止不动，以反射来自所述第二视场的第二光；其中所述第二时间段不同于第二时间段。

在一些实施例中，可以通过控制器来控制多曲面旋转棱镜的旋转，以使得多曲面旋转棱镜上的多个反射曲面对所述多个视场的光的反射依次且循环进行。

根据本公开的设计，该可变视场扫描方法可适用于具有激光源或没有激光源的不同应用场景。在需要激光源来照射目标区域的应用场景的实施例中，该方法还可以包括：利用激光器发射预定波长的探测光；使所述多曲面旋转棱镜的反射曲面反射所述探测光至目标区域；以及利用分光器透射从激光器发射的探测光，并且反射来自所述多曲面旋转棱镜的光至所述光探测器。或者，该方法还可以包括：利用激光器发射预定波长的探测光；利用微机电扫描镜(MEMS)接收从所述激光器所发射的所述探测光，并将所述探测光以扫描的方式投射至目标区域。

在不需要激光源来照射目标区域的应用场景的实施例中，多曲面旋转棱镜的反射曲面可以反射来自于目标区域的对应视场内的红外辐射信号至光探测器，而不需要额外激光源的激光束对目标区域进行照射。

以上已经详细地描述了本公开的可变视场扫描系统和可变视场扫描方法。将会理解，本公开的可变视场扫描系统和可变视场扫描方法可以应用于雷达系统中，以例如实现自动驾驶和自动导航等功能。此外，该雷达系统可以被包括在终端设备中，以为该终端设备提供雷达探测或导航功能。作为终端设备的非限制示例，该终端设备例如可以包括车辆、无人机、机器人等。这些终端设备例如可以用于车辆自动驾驶、飞行器自主飞行、智能机器制造、或者物流仓库等应用场景中。

还将会理解，上面描述的方法和装置仅仅是示例。尽管说明书中以特定的顺序描述了方法的步骤，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果，相反，描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

虽然已经在附图和前述描述中详细说明和描述了本发明，但这些说明和描述应被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所请求保护的发明中，通过研究附图、公开和所附权利要求可以理解并且实践所公开的实施例的其它变体。

在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其它单元可以满足在权利要求中阐述的多个项目的功能。仅在互不相同的实施例或从属权利要求中记载某些特征的仅有事实，并不意味着不能有利地使用这些特征的组合。在不脱离本申请的精神和范围的情况下，本申请的保护范围涵盖在各个实施例或从属权利要求中记载的各个特征任何可能组合。

此外，在权利要求中的任何参考标记不应被理解为限制本发明的范围。

Claims (25)

1.一种可变视场扫描系统，其特征在于，包括：

多曲面旋转棱镜，至少具有第一反射曲面和第二反射曲面，其中所述第一反射曲面被设计用于第一视场，所述第二反射曲面被设计用于第二视场，所述第一视场的视场定向和视场角度范围中的至少一者不同于所述第二视场；

光探测器，其适于接收从所述第一反射曲面反射的第一光，以生成对应于所述第一视场的第一图像，以及接收从所述第二反射曲面反射的第二光，以生成对应于所述第二视场的第二图像。

2.根据权利要求1所述的可变视场扫描系统，其中所述第一图像和所述第二图像的最小横向成像分辨率之间的差值在所述第一图像的最小横向成像分辨率的±10％的范围内。

3.根据权利要求2所述的可变视场扫描系统，其中所述第一图像对应的所述第一视场内的最远成像距离与所述第二图像对应的所述第二视场内的最远成像距离不同。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的可变视场扫描系统，其中所述多曲面旋转棱镜具有包括第一反射曲面和第二反射曲面在内的大于2个的多个反射曲面，所述多个反射曲面被设计用于彼此不同的多个视场。

5.根据权利要求4所述的可变视场扫描系统，其中所述多个视场整体所构成的全视场具有对称轴，所述第一视场和所述第二视场位于所述对称轴的同一侧，所述第二视场相对于所述第一视场更靠近所述对称轴，但具有更小的视场角度范围和/或更远的最远成像距离。

6.根据权利要求5所述的可变视场扫描系统，其中所述多曲面旋转棱镜还包括第三反射曲面，所述第三反射曲面被设计用于第三视场，所述光探测器还被配置为接收从所述第三反射曲面反射的第三光，以生成对应于所述第三视场的第三图像，

其中所述第一视场、所述第二视场和所述第三视场位于所述对称轴的同一侧，所述第一、第二、第三的视场角度范围依次减小，但对应的最远成像距离依次增大。

7.根据权利要求6所述的可变视场扫描系统，其中所述多曲面旋转棱镜还包括第四反射曲面，所述第四反射曲面被设计用于第四视场，所述第四视场与所述第一视场关于所述对称轴对称。

8.根据权利要求6-7中任一项所述的可变视场扫描系统，其中所述第一图像对应的最远成像距离在20m-30m的范围内，所述第二图像对应的最远成像距离在60m-75m的范围内，所述第三图像对应的最远成像距离在180m-220m的范围内。

9.根据权利要求1-3、5-7中任一项所述的可变视场扫描系统，其中所述光探测器被配置为在第一时间段内接收所述第一光，并生成所述第一图像，以及在所述第二时间段内接收所述第二光，并生成所述第二图像，所述第一时间段不同于所述第二时间段。

10.根据权利要求9所述的可变视场扫描系统，其中在从所述第一时间段到所述第二时间段的过渡时间段内，所述多曲面旋转棱镜可被操作地旋转，以调整所述多曲面旋转棱镜的定向，而在所述第一时间段和所述第二时间段内，所述多曲面旋转棱镜保持静止不动。

11.根据权利要求1所述的可变视场扫描系统，还包括：

激光器，用于发射探测光束至所述多曲面旋转棱镜；以及

分光器，被布置在所述激光器和所述多曲面旋转棱镜之间，用于透过从所述激光器发射的探测光束，并且反射来自所述多曲面旋转棱镜的光至所述光探测器。

12.根据权利要求1所述的可变视场扫描系统，还包括：

激光器，用于发射探测光；

微机电扫描镜(MEMS)，用于接收从所述激光器所发射的探测光，并将所述探测光以扫描的方式投射至预定目标区域，

其中所述多曲面旋转棱镜被配置成根据所扫描的预定目标区域调整对应的反射曲面的定向，以便接收来自所述预定目标区域的光，并且将所述预定目标区域的光反射至所述光探测器。

13.一种雷达系统，包括根据权利要求1-12中任一项所述的可变视场扫描系统。

14.一种终端设备，包括根据权利要求13所述的雷达系统。

15.根据权利要求14所述的终端设备，所述终端设备包括车辆、无人机和机器人的至少一者。

16.一种基于多曲面旋转棱镜的可变视场扫描方法，其特征在于，包括：

通过所述多曲面旋转棱镜的第一反射曲面反射来自第一视场的第一光，其中所述第一反射曲面被设计用于第一视场；

利用光探测器接收所述第一光，以生成对应于所述第一视场的第一图像；

通过所述多曲面旋转棱镜的第二反射曲面反射来自第二视场的第二光，其中所述第二反射曲面被设计用于第二视场，其中所述第一视场的视场定向和视场角度范围中的至少一者不同于所述第二视场；以及

利用所述光探测器接收所述第二光，以生成对应于所述第二视场的第二图像。

17.根据权利要求16所述的可变视场扫描方法，其中通过所述多曲面旋转棱镜的第一反射曲面反射来自第一视场的第一光包括：在第一时间段保持所述多曲面旋转棱镜静止不动，以反射来自所述第一视场的第一光；以及

通过所述多曲面旋转棱镜的第二反射曲面反射来自第二视场的第二光包括：在第二时间段保持所述多曲面旋转棱镜静止不动，以反射来自所述第二视场的第二光；

其中所述第二时间段不同于第二时间段。

18.根据权利要求16-17中任一项所述的可变视场扫描方法，其中第一图像和所述第二图像的最小横向成像分辨率之间的差值在所述第一图像的最小横向成像分辨率的±10％的范围内。

19.根据权利要求16-17中任一项所述的可变视场扫描方法，所述第一图像对应的所述第一视场内的最远成像距离与所述第二图像对应的所述第二视场内的最远成像距离不同。

20.根据权利要求16-17中任一项所述的可变视场扫描方法，其中所述多曲面旋转棱镜具有包括第一反射曲面和第二反射曲面在内的大于2个的多个反射曲面，所述多个反射曲面被设计用于不同的多个视场，所述多个视场整体所构成的全视场具有对称轴，所述方法还包括：

控制所述多曲面旋转棱镜的旋转，使所述多个反射曲面对所述多个视场的光的反射依次且循环进行。

21.根据权利要求20所述的可变视场扫描方法，其中所述第一视场和所述第二视场位于所述对称轴的同一侧，所述第二视场相对于所述第一视场更靠近所述对称轴，但具有更小的视场角度范围和更远的对应最远成像距离。

22.根据权利要求20所述的可变视场扫描方法，其中所述多曲面旋转棱镜还包括第三反射曲面，所述第三反射曲面被设计用于第三视场，所述光探测器还被配置为接收从所述第三反射曲面反射的第三光，以生成对应于所述第三视场的第三图像，

其中所述第一视场、所述第二视场和所述第三视场位于所述对称轴的同一侧，所述第一、第二、第三的视场角度范围依次减小，但对应的最远成像距离依次增大。

23.根据权利要求22所述的可变视场扫描方法，其中所述第一图像对应的最远成像距离在20m-30m的范围内；所述第二图像对应的最远成像距离在60m-75m的范围内；所述第三图像对应的最远成像距离在180m-220m的范围内。

24.根据权利要求16-17中任一项所述的可变视场扫描方法，还包括：

利用激光器发射探测光束；

使所述多曲面旋转棱镜的反射曲面反射所述探测光束至目标区域；以及

利用分光器透射从所述激光器发射的探测光束，并且反射来自所述多曲面旋转棱镜的光至所述光探测器。

25.根据权利要求16-17中任一项所述的可变视场扫描方法，还包括：

利用激光器发射探测光束；

利用微机电扫描镜(MEMS)接收从所述激光器所发射的所述探测光书，并将所述探测光以扫描的方式投射至目标区域。

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