可变分辨率光雷达系统的制作方法
本公开总体上涉及测量系统，并且具体来说，涉及使用光的测量系统。而且更具体地说，本公开涉及用于利用光雷达(激光雷达(lidar))系统来生成测量信息的雷达系统的方法和装置。
背景技术：
激光雷达是如下的感测技术，其通过利用激光照明目标并且分析针对照明该目标的响应来测量距离。词语“激光雷达(lidar)”是词语“激光(laser)”和“雷达(radar)”的混成词，而非首字母缩写词。
激光雷达系统被用于多个不同应用。例如，激光雷达系统可以用于地震学、点云生成、映射、轮廓映射、图像生成、导航、以及其它应用。
关于导航，激光雷达系统可以用于在导航一移动平台通过环境时的障碍物检测和回避。例如，该环境的点云可以通过提供用于确定可能存在障碍物的地方的信息的激光雷达系统来生成。该移动平台例如可以是机器人、自导航车，或某种其它合适类型的交通工具。
当前使用的激光雷达系统利用在目标区中具有大致均匀射束散度的激光束来在该目标区中生成图案。换句话说，该激光束在距激光雷达系统的相同距离处具有相同直径。
然而，这些类型的激光雷达系统仅提供贯穿整个扫描的一个分辨率。然而，该目标区可以受限于激光雷达系统的脉冲率和功率。增加目标区的尺寸可以导致低的分辨率。结果，针对目标区具有希望尺寸不可能有希望分辨率。
因此，希望具有如下的方法和装置，其考虑至少一些上面讨论的问题以及其它可能问题。例如，希望具有一种克服伴随利用希望分辨率来获取有关目标区的信息的技术问题的方法和装置。
技术实现要素：
本公开的实施方式提供了一种装置，该装置包括光源、扫描系统以及聚焦系统。所述光源在该光源的操作期间发射激光束。所述扫描系统将所述激光束引导至目标区，并且在目标区的扫描发生时设置所述激光束的扫描角。所述聚焦系统在所述目标区的扫描发生时设置所述激光束的散度。在扫描所述目标区时所述激光束的所述扫描角的变化量或所述散度中的至少一个的变化改变了在所述目标区内的分辨率。
本公开的另一例示性实施方式提供了一种用于扫描目标区的方法。在扫描所述目标区期间设置激光束的散度。将所述激光束按一扫描角引导至所述目标区中的不同位置。在将所述激光束引导至所述不同位置时，设置所述激光束的所述扫描角。在扫描所述目标区期间所述扫描角的变化量或所述散度中的至少一个的变化改变了针对所述目标区的分辨率。
本公开的又一例示性实施方式提供了一种包括光源、扫描系统以及聚焦系统的测量系统。所述光源发射大致相干光束。所述扫描系统将所述大致相干光束引导至目标区，并且设置针对所述大致相干光束的扫描角。在所述目标区的扫描发生时所述聚焦系统调节所述大致相干光束的散度。在扫描所述目标区时所述相干光束的所述散度或所述扫描角的变化量中的至少一个的变化改变了在所述目标区内的分辨率。
这些特征和功能可以在本公开的不同实施方式中独立地实现，或者可以在其它实施方式中组合。其中，进一步的细节可以参照下列描述和附图而了解。
附图说明
例示性实施方式的新颖特征受信任特性在所附权利要求书中加以阐述。然而，当结合附图阅读时，该例示性实施方式，以及优选使用模式、进一步的目的及其特征将通过参照本公开的例示性实施方式的下列详细描述而最佳地理解，其中：
图1是根据例示性实施方式的测量环境的图示例示图；
图2是根据例示性实施方式的测量环境的例示框图；
图3是根据例示性实施方式的聚焦系统的例示框图；
图4是根据例示性实施方式的扫描系统的例示框图；
图5是根据例示性实施方式的测量环境的例示图；
图6是根据例示性实施方式的测量环境的例示图；
图7是根据例示性实施方式的测量环境的例示图；
图8是根据例示性实施方式的测量环境的例示图；
图9是根据例示性实施方式的用于扫描目标区的处理的例示流程图；
图10是根据例示性实施方式的用于根据扫描目标区来生成信息的处理的例示流程图；
图11是根据例示性实施方式的用于操作平台的处理的例示流程图；
图12是根据例示性实施方式的用于选择用于测量系统的组件的处理的例示流程图；
图13是根据例示性实施方式的用于选择用于测量系统的组件的处理的例示流程图；以及
图14是根据例示性实施方式的针对透镜的希望输入与输出角标绘的例示图形。
具体实施方式
该例示性实施方式认识并考虑一个或更多个不同事项。例如，该例示性实施方式认识到并考虑在某些应用中，针对被扫描的目标区的不同部分可以希望不同的分辨率。
例如，在导航诸如机器人这样的自主移动平台时，在沿针对该机器人的行进方向的路径上希望高分辨率，而低分辨率适于围绕该路径的周边。结果，一个激光雷达系统可以以高分辨率来使用，而第二激光雷达系统可以以低分辨率来使用。
该例示性实施方式认识到并考虑该分辨率需要一个以上的激光雷达系统，并且可以使用更多功率、具有更大成本，而且比单一激光雷达系统更复杂。例如，该例示性实施方式认识到并考虑利用自主移动机器人，电力可能是应当保存的宝贵资源。该自主移动机器人可以包括采用电池系统形式的电源。使用电池系统限制了可用于操作该自主移动机器人的功率的量。结果，由多个激光雷达系统更大使用的功率或能够每分钟发射更多脉冲的激光雷达系统可以导致针对该自主移动机器人的减少的操作时间。
该例示性实施方式还认识到并考虑希望具有能够在目标区中提供不同分辨率而不改变帧速率的激光雷达系统。该帧速率是所述目标区的、可以在一时段期间执行的扫描次数。例如，该帧速率可以是每秒钟30帧、每秒钟60帧，或某一其它速率。
该帧速率在激光雷达系统中可能受限于该激光雷达系统中的激光器能够多快生成脉冲。随着分辨率的增加，更多的位置被扫描，这意味着在同一时间量中需要发射更多脉冲，以利用同一帧速率来扫描目标区。
该例示性实施方式认识到并考虑：在一些区域中使用低分辨率而在其它区域中使用更高分辨率，可以虑及与仅利用高分辨率扫描目标区相比，而以低发射数量的激光扫该目标区域。而且，该例示性实施方式还认识到并考虑，以均匀分辨率扫描有时可能错过目标区中的物体。换句话说，如果激光束的散度导致该目标区中的被该激光覆盖的位置之间的间隙，则均匀分辨率可以导致盲点。因此，该例示性实施方式认识到并考虑，希望在该目标区的不同部分中具有不同分辨率以缩减盲点。
由此，该例示性实施方式提供了这样一种方法和装置，即，激光束的扫描角的变化量或散度中的至少一个可以在扫描该目标区期间改变。对目标区的扫描获得一帧。
如在此使用的，当与列表项目一起使用时，短语“…中的至少一个”意指可以使用列出项目中的一个或更多个的不同组合，并且可以需要列表中的每一个项目中的仅一个。换句话说，“…中的至少一个”意指项目的任何组合，而项目数可以根据列表使用，但不需要列表中的所有项目。该项目可以是特定物体、事物或类别。
例如，而不限于，“项目a、项目b或项目c中的至少一个”可以包括项目a，项目a和项目b，或项目b。该示例还可以包括项目a，项目b，以及项目c或项目b和项目c。当然，可以提出这些项目的任何组合。在一些例示例中，“…中的至少一个”例如可以是但不限于：项目a中的两个；项目b中的一个和项目c中的十个；项目b中的四个和项目c中的七个；或者其它合适组合。
该例示性实施方式提供了一种利用不同分辨率扫描目标区的方法和装置。例如，在同一扫描中，更高分辨率呈现在所述目标区内的一个或更多个关注区域中，而低分辨率呈现在所述目标区中的其它区域中。在一个例示例中，测量系统包括相干光源、扫描系统以及聚焦系统。
该扫描系统将激光束引导至目标区，并且在发生扫描该目标区的同时设置激光束的扫描角。聚焦系统在发生扫描目标区的同时设置激光束的散度。在扫描目标区的同时改变激光束的扫描角的变化量或散度中的至少一个，来改变在目标区内的分辨率。
下面，参照附图，并且具体来说，参照图1，根据例示性实施方式，描绘了测量环境的图示例示图。在该例示例中，测量环境100包括其中自主移动机器人104操作的生产设施102。在该例示例中，自主移动机器人104沿路径106移动。路径106由生产设施102中的地板112上的条纹108和条纹110限定。条纹108和条纹110可以利用涂料、带或某一其它材料形成，其可以被自主移动机器人104用于导航通过生产设施102。
如图所绘，自主移动机器人104包括：移动平台114、机械臂116、激光雷达系统118、以及控制器120。移动平台114向自主移动机器人104提供移动力。机械臂116可以用于执行生产设施102中的生产操作。激光雷达系统118产生有关自主移动机器人104周围的环境的信息。控制器120控制自主移动机器人104的操作。
在该例示例中，激光雷达系统118扫描目标区122。如图所绘，目标区122的中央部分124在自主移动机器人104的正前方，并且处于自主移动机器人104的行进方向上。周边部分126包括中央部分124外侧的区域。与目标区122的周边部分126相比，中央部分124具有更高分辨率。
中央部分124中的更高分辨率允许控制器120标识挡住路径106的物体128。周边部分126中的低分辨率足以检测存在可能不在自主移动机器人104的正前方的物体。按这种方式，控制器120可以围绕诸如可能在路径106上的物体128这样的障碍物来导航自主移动机器人104。
下面，参照图2，根据例示性实施方式，描绘了测量环境的例示框图。测量环境100是针对图2中采用框形式示出的测量环境200的一个实现的示例。
在该例示例中，测量环境200包括测量系统202。如图所绘，测量系统202包括：光源204、扫描系统206、聚焦系统208、检测器210以及控制器212。
光源204发射大致相干光束214。在该例示例中，光源204在光源204的操作期间，以激光束216的形式，发射大致相干光束214。
在一个例示例中，激光束216可以具有从大约10nm至大约700nm中选择的波长。根据该实现可以使用其它波长或重量范围。例如，该波长在某些实现中可以为从大约250nm至大约1000nm。
而且，光源204将激光束216发射为连续激光束或脉冲化激光束。如果激光束216是连续激光束，则可以调制激光束216，如调频连续波(fmcw)激光束。
如图所绘，扫描系统206将激光束216引导至目标区218。具体来说，扫描系统206将激光束216引导至目标区218中的位置220。
目标区218是希望获取信息222的区域。目标区可以具有各种形状。例如，目标区218可以具有从以下中选择的形状：圆形、方形、矩形、梯形，椭圆形多边形、五边形、六边形、菱形、正多边形、不规则多边形、规则形状、不规则形状、或某一其它合适形状。
如图所绘，扫描系统206在发生扫描目标区218的同时操作，以设置激光束216的扫描角226。扫描角226是激光束216针对据以测量激光束的角的基准的角。从扫描系统206起朝着目标区218测量激光束216的扫描角226。
激光束216所到达的位置220中的每一个位置相对于针对位置220中的其它位置的扫描角具有一扫描角。针对激光束216的扫描角226改变，以使激光束216在位置220中从一个位置移动至另一位置。
例如，扫描角226可以按1增加，以将激光束216从第一位置移动至第二位置。扫描角226增加的1度是扫描角226的变化量。
扫描角226从一个位置至另一位置的变化量可以改变，从而导致针对与目标区218有关的信息222的角分辨率228的变化。角分辨率228是与针对用于在不同物体之间区分的能力的角测量。例如，角分辨率228是在同一范围下可以彼此区分两个等同目标的最小分隔角。
随着扫描角226的变化量增加，角分辨率228降低。随着扫描角226的变化量降低，角分辨率228增加。
例如，扫描角226的变化可以按0.5度增加该扫描角。扫描角226的这种变化接着可以按1度增加该扫描角。与扫描角226的0.5度变化相比，扫描角226的1度变化导致低的角分辨率。
在该例示例中，聚焦系统208在发生扫描目标区218的同时设置激光束216的散度230。改变激光束216的散度230改变了信息222的空间分辨率232。随着散度230的增加，空间分辨率232降低，而随着散度230的降低，空间分辨率232增加。
空间分辨率228是细节测量，并且可以被表达为像素233的数量，其可以在针对目标区218的信息222中呈现。该测量可以是每行像素、每英寸的点、或某一其它测量。如图所绘，散度230影响每行像素和每英寸的点。
检测器210检测针对被引导至目标区218中的位置220的激光束216的响应234。针对目标区218中的位置220的距离236利用响应234来标识，并且作为信息222的一部分。
在该例示例中，控制器212控制测量系统202的操作组件，如光源204、扫描系统206、聚焦系统208以及检测器210。例如，控制器212控制扫描系统206和聚焦系统208，以设置针对激光束216的扫描角226或散度230中的至少一个。
如图所绘，控制器212与检测器210通信。控制器212基于通过检测器210检测到的响应234，来标识有关目标区218的信息222。
例如，控制器212可以标识针对位置220的距离236。针对目标区218中的位置220的距离236还可以利用飞行时间(tos：time-of-flight)、响应234的强度中的至少一个，或者利用响应234的其它信息来标识。
距目标区218的扫描的距离236可以被用于生成图像238。图像238中的像素233对应于位置220。
如图所绘，可以根据扫描目标区218生成图像238的速率被测量为帧速率。该帧速率可以采用每秒钟多少帧(fps)。
在扫描目标区218期间改变扫描角226的变化量或散度230，改变了在目标区218内的分辨率240。分辨率240包括角分辨率228或空间分辨率232中的至少一个。通过改变扫描角226的变化量和角分辨率228中的至少一个，可以针对目标区218呈现不同分辨率。结果，不同的分辨率可以呈现在图像238内。
如果发射激光束216的速率限制了针对目标区218的帧速率，则可以在目标区218内选择更高和更低分辨率，以保持希望帧速率。例如，光源204仅能够发射每秒钟最大1000个脉冲。利用该发射速率，光源204能够以每秒钟1帧的帧速率，包括扫描的目标区218中的1000个位置。
如果针对目标区218的这1000个位置不足以按选择散度和扫描角226的变化量来实现希望覆盖范围，则可以向位置220添加附加位置。然而，向位置220添加缩减了帧速率。
利用测量系统202，扫描系统206控制激光束216的扫描角226和聚焦系统208，以在扫描目标区218的同时，改变激光束216的扫描角226的变化量或散度230中的至少一个。在扫描目标区218的同时改变激光束216的扫描角226的变化量或散度230中的至少一个，这改变分辨率240。如图所绘，分辨率240包括角分辨率228或空间分辨率232中的至少一个。
在扫描目标区218期间的分辨率240的变化可以允许将激光束216引导至位置220，而不增加位置220的数量。该变化还可以允许在不缩减帧速率的情况下扫描位置220。
控制器212可以按软件、硬件、固件或其组合来实现。当使用软件时，由控制器212执行的操作可以采用被配置成在诸如处理器单元这样的硬件上运行的程序代码来实现。当使用固件时，由控制器212执行的操作可以采用程序代码和数据来实现，并且存储在持久性存储器中以在处理器单元上运行。当采用硬件时，该硬件可以包括操作以在控制器212中执行操作的电路。
在该例示例中，该硬件可以采用以下形式：电路系统、集成电路、专用集成电路(asic)、可编程逻辑装置、或者被配置成执行多个操作的某一其它合适类型的硬件。利用可编程逻辑装置，该装置可以被配置成执行所述多个操作。该装置可以在以后时间重新配置，或者可以被永久性地配置成执行所述多个操作。可编程逻辑装置例如包括：可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列、以及其它合适硬件装置。另外，这些工序可以在集成了无机组件的有机组件中实现，并且可以完全由除人以外的其它有机组件组成。例如，该工序可以被实现为有机半导体中的电路。
由此，测量系统202操作为可变分辨率光雷达(激光雷达)系统。在该例示例中，测量系统202可以与平台242关联。当一个组件与另一组件“关联”时，该关联是物理关联。例如，可以将第一组件(测量系统202)视为按某一其它合适方式，通过固定至第二组件、粘合至第二组件、安装至第二组件、焊接至第二组件、扣牢至第二组件，或者连接至第二组件中的至少一种，来与第二组件(平台242)物理关联。第一组件还可以利用第三组件连接至第二组件。第一组件还可以被视为通过形成为第二组件的部件、第二组件的延伸，或两者，来与第二组件物理关联。
如图所绘，平台242可以采取不同形式。例如，平台242可以从以下中的一个选择：移动平台、固定平台、陆基结构、水基结构、空基结构、自主移动机器人、车辆、自驱车(self-drivingcar)、飞机、无人驾驶飞行器、水面舰艇、坦克、人员载体、航天器、空间站、手持式装置、可佩戴装置、卫星、或某一其它合适平台。
如果平台242是移动机器人，那么，目标区218可以处于该移动机器人的行进方向上。如图所绘，控制器212还可以控制平台242的操作。信息222可以被控制器212用于控制移动机器人的移动，以在回避障碍物的同时到达目的地位置。
在另一示例中，目标区218可以是定位工件的地方。信息222可以被移动机器人用于执行针对工件的制造过程，如钻孔、涂敷密封剂、安装扣件、或某一其它合适操作。
在又一示例中，平台242可以是自驱车，而目标区218可以是自驱车在前方的道路。信息222可以被用于标识道路上的诸如其它汽车这样的障碍物，以及出口位置、标志以及道路边的其它物体。利用有关距离的信息222，自驱车可以导航至目的地、将自驱车的位置保持在道路的车行道中，或者执行某一其它操作。
由此，该例示例提供了针对伴随利用希望分辨率来获取与目标区有关的信息的技术问题的一种或更多种解决方案。通过改变目标区内的分辨率，针对该目标区中的一个或更多个关注部分，可以获取更高分辨率。可以将低分辨率用于该目标区中的其它位置。结果，一种或更多种技术解决方案的技术效果是，用于在按更高分辨率扫描全部目标区时，保持在光源限制速率时可以执行扫描该目标区的速率的能力。
接下来，参照图3，根据例示性实施方式，描绘了聚焦系统的例示框图。在该例示例中，相同标号可以在一个以上的图中使用。标号在不同图中的重新使用标识不同图中的相同部件。在该例示例中，聚焦系统208可以具有多个不同配置。
例如，聚焦系统208可以由在光轴304上对准的第一透镜300和第二透镜302组成。第一透镜300和第二透镜302形成可变焦距透镜系统。光轴304居中延伸贯穿第一透镜300和第二透镜302。
如图所绘，第二透镜302可相对于第一透镜300在光轴304上移动。在该描绘例中，第二透镜302从会聚透镜和发散透镜中的一个选择。
激光束216沿着光轴304穿过第一透镜300。激光束216在穿过第一透镜300之后穿过第二透镜302。通过相对于第一透镜300沿光轴304移动第二透镜302来改变激光束216的散度230。
在另一例示例中，除了第一透镜300和第二透镜302之外或者代替第一透镜300和第二透镜302地，聚焦系统208还可以包括发散透镜306。如图所绘，发散透镜306在该发散透镜306的不同区段310中具有不同程度的散度308。
基于不同区段310中的、激光束216穿过该发散透镜306的那个区段，来设置激光束216针对目标区218中的一位置的散度230。例如，除了图2中激光束216被引导至目标区218中的位置220以外，扫描系统206还将激光束216引导至发散透镜306的不同区段310，以使激光束216的散度230改变。换句话说，激光束216可以贯穿发散透镜306的不同区段310，以使激光束216的散度230基于发散透镜306的、激光束216穿过的那个区段而改变。
发散透镜306可以利用不同类型的透镜来实现。例如，发散透镜306可以从以下透镜之一选择：球面透镜、柱面透镜、非球面透镜、或某一其它合适类型的透镜。
接下来，转至图4，根据例示性实施方式，描绘了扫描系统的例示框图。在该例示例中，扫描系统206可以具有多个不同配置。
在一个例示例中，扫描系统206包括可环绕多个轴402移动的多个镜子400。如在此使用的，“多个(numberof)”在与引用项目一起使用时意指一个或更多个项目。例如，多个镜子400是一个或更多个镜子400。
在一个例示例中，多个镜子400可以是环绕第一轴406和第二轴408旋转的镜子404。按这种方式，可以将激光束216引导至目标区218中的扫描位置220。
在另一例示例中，镜子404是第一镜子410，并且扫描系统206包括第二镜子412。第一镜子410环绕第一轴406旋转，而第二镜子环绕第二轴408旋转。
在又一例示例中，扫描系统206包括道威棱镜(doveprism)414。道威棱镜414可以代替第二镜子412地使用，并且环绕第二轴408旋转，以引导激光束216。
图2–图4例示的测量环境200和不同组件并不意指暗示针对可以实现例示性实施方式的方式的物理或结构性限制。除了所示组件之外或者代替所示组件以外，还可以使用其它组件。一些组件可能是不必要的。而且，呈现框图来例示一些功能组件。当在例示性实施方式中实现时，这些框中的一个或更多个可以组合、划分，或者组合和划分成不同框。
例如，测量系统202还可以包括电源或针对电源的连接。作为另一示例，控制器212被示出为来自测量系统202的分离组件。
在一些例示例中，控制器212可以是测量系统202的一部分。而且，控制器212可以分布在一个以上的物理位置中。例如，控制器212的第一部分可以位于测量系统202中，并且可以控制测量系统202，而控制器212的第二部分可以位于测量系统202和平台242之外。例如，控制器212的第二部分可以与平台242关联，或者处于针对测量系统202和平台242的远程位置中。
作为另一示例，图3中的聚焦系统208还可以包括用于沿光轴304移动第二透镜302的马达或致动器系统。另外，如图4中所描绘，扫描系统206还可以包括旋转第一镜子410、第二镜子412以及道威棱镜418的马达系统。
转至图5，根据例示性实施方式，描绘了测量系统的例示图。在该例示例中，测量环境500是针对图2中采用框形式示出的测量系统202的实现的示例。
如图所绘，测量系统500包括：激光器502、聚焦系统504、扫描系统506以及检测器508。激光器502是光源204的示例；聚焦系统504是聚焦系统208的示例；扫描系统506是扫描系统206的示例；而检测器508是检测器210的示例。
在该例示例中，聚焦系统504包括第一透镜510和第二透镜512。第一透镜510和第二透镜512位于光轴514上。如图所绘，第一透镜510固定，而第二透镜512可按箭头515的方向沿光轴514移动。
如图所绘，扫描系统506包括扫描镜516。在该例示例中，扫描镜516可环绕两个轴旋转。
检测器508包括多个不同组件。如图所绘，检测器508包括单向镜518和光检测器单元520。
在操作期间，激光器502按脉冲发送激光束522。用于激光束522的脉冲行进穿过单向镜518，并接着穿过路径519上的第一透镜510和第二透镜512。第二透镜512可以移动以改变激光束522的散度。
此后，激光束522到达扫描镜516。扫描镜516旋转，以将激光束522引导至路径519上的目标区524。如图所绘，目标区524具有矩形形状。通过改变穿过旋转扫描镜516的激光束522的扫描角，激光束522到达目标区524中的位置526中的不同位置。
将激光502控制成时间脉冲，以使针对激光束522的每一个脉冲到达位置526中的不同位置。改变激光束522的扫描角改变了路径519，以使在扫描目标区524期间到达位置526中的不同位置。
在该例示例中，利用返回至扫描镜516并且被引导沿路径519穿过第一透镜510和第二透镜512直至单向镜518的响应(未示出)，而通过激光束522扫描位置526和目标区524。单向镜518将该响应引导至光检测器单元520。
如图所绘，可以执行目标区524的单一扫描，以获取有关目标区524的距离信息。而且，可以在扫描目标区524期间通过扫描镜516，来改变每一个位置之间的度数变化的量或大小。
这种变化可以用于改变角分辨率，其改变针对目标区524的路径519。来自目标区524的单一扫描的信息可以用于形成图像，该图像是来自目标区524的单一扫描的一个帧。
另外，激光束522的散度可以在扫描目标区524期间改变。这种变化可以通过相对于第一透镜510移动第二透镜512来形成。改变激光束522的散度改变了在距聚焦系统504的特定距离处的激光束502的直径。散度的变化改变了空间分辨率。在此的例示例中，激光束522的散度或扫描角变化中的至少一个被设置为，使得扫描角在目标区524中从一个位置至另一位置的度数变化大约等于针对该散度的度数。
如图所绘，目标区524中的位置526中的每一个位置示出了处于距测量系统500的特定距离处的射束直径。根据如通过聚焦系统504控制的激光束522的散度来设置射束直径。如在该示例所示，当扫描角的变化大小增加时，激光束522的散度也增加，以使激光束522的直径也增加。换句话说，散度的变化基于扫描角的变化。
按这种方式，激光束522的直径可以被控制成，按如下方式覆盖目标区524，即，缩减物体可能位于目标区524中的盲点中的射束直径之间的可能性。针对目标区524中的位置526的分辨率可以在对目标区524的同一扫描中改变。
如图所绘，目标区524中的位置526在目标区524中的区段528内具有最高扫描密度。换句话说，位置526的密度最高，而激光束522的直径在该区段中最小。区段528在目标区524中具有最高分辨率。与目标区524的其它部分相比，激光束522的散度和扫描角的变化量对于区段528中的位置526来说最小。
区段530和532中的位置526具有激光束522的次最小的扫描角变化量和次最小的散度量。区段530和区段532中的位置526的密度小于区段528。而且，区段530和区段532的密度小于区段528。
在该例示例中，与区段530和区段532中的位置526相比，区段534和其区段536中的位置526具有更大的扫描角变化和更大的散度。区段534和区段536具有比区段530和区段532更低的分辨率。
如图所绘，区段538和540中的位置526具有激光束522的最大的扫描角变化量和最大的散度。结果，区段538和区段540在目标区524中具有最低分辨率。
按这种方式，与利用区段528中所示的扫描角和散度执行该扫描相比，来自位置526的针对激光束522的响应可以利用较低数量的位置526在目标区524内提供希望程度的覆盖。换句话说，当位置526的密度在整个目标区524中与区段528中相同时，与利用激光束522的更多发射相比，可以使用激光束522的更少数量发射来大致覆盖目标区524。
利用在整个目标区524中的更高密度扫描，可以获取高分辨率信息。然而，低帧速率可以根据激光器502能够发送激光束522的脉冲的速度而出现。
通过在区段528外部区域中利用带有更大散度的激光束522进行低密度扫描，可以按希望方式覆盖目标区524，同时缩减激光器502为扫描目标区524所需的激光束522的发射数量。结果是，与贯穿目标区524保持更高分辨率相比，可以避免缩减帧速率。
可以基于用于扫描目标区524的特定理由，来选择目标区524中的、用于具有更高和更低分辨率的区段。例如，当扫描针对物体的地平线(horizonoftheearth)时，区段528可以按水平定位。更高的分辨率可以允许检测和标识物体两者。远离区段528的低分辨率可以标识存在物体或移动，而不标识什么物体在目标区524中。作为另一示例，目标区524中的针对高分辨率选择的区段可以是针对道路或路线的区段。
转至图6，根据例示性实施方式，描绘了测量系统的例示图。在该例示例中，测量环境500是针对图2中采用框形式示出的测量系统202的实现的另一示例。
在这个示例中，扫描系统504还包括透镜600。如图所绘，在该例示例中，使用透镜600来增加或减少由扫描镜516引起的激光束522的偏转。
在这个示例中，将激光束522引导至目标区603中的位置602。如图所绘，与图5中的目标区524的矩形形状相比，目标区603具有圆形形状。在这个示例中，扫描密度远离目标区603的中心604而降低。
如图所绘，区段605具有最高扫描密度和最高密度的位置602。激光束522的散度和扫描角变化在区段605中最小。该区段在目标区603中具有最高分辨率。
与区段605相比，区段606具有低密度的位置602。该区段的分辨率在目标区603中次最高。与区段606相比，区段608具有较低密度的位置602。换句话说，与区段606相比，散度和扫描角的变化更大。
与区段608相比，区段610具有较低扫描密度。区段610中的分辨率低于区段608。区段610在目标区603中具有最低扫描密度和最低密度的位置602。
下面，参照图7，根据例示性实施方式，描绘了测量系统的例示图。在该例示例中，测量环境500是针对图2中采用框形式示出的测量系统202的实现的又一示例。
在这个示例中，扫描系统504也包括道威棱镜700。道威棱镜环绕一个轴旋转。如图所绘，扫描镜516环绕一个轴而非环绕两个轴旋转。在该例示例中，道威棱镜700在相对于扫描镜516的不同轴上旋转。
道威棱镜700的旋转使激光束522在目标区603中按圆形图案发射。扫描镜516的旋转的变化使激光束522的扫描角在目标区603中在从中心604起的径向方向上改变。
转至图8，根据例示性实施方式，描绘了测量系统的例示图。在该例示例中，测量环境500是针对图2中采用框形式示出的测量系统202的一实现的另一示例。
在该例示例中，透镜800和发散透镜802是扫描系统506的部件。透镜800和发散透镜802还是聚焦系统504的部件。
扫描镜516在两个轴上旋转，以将激光束522引导通过发散透镜802的不同区段。发散透镜在该发散透镜802的不同区段中具有不同程度的散度。
结果，可以基于激光束522穿过发散透镜802的特定区段，来设置激光束522的散度。而且，发散透镜802的不同区段还偏转激光束522，以将激光束522引导至目标区603中的位置602之一。
由此，基于激光束522穿过发散透镜802时的特定区段，来获取如针对目标区603中的位置602示出的不同扫描密度。例如，与发散透镜802的周边相比，发散透镜802的中心具有较低散度。
图5–图8中例示的针对测量系统500的不同配置被示出为，针对图2中按框形式示出的测量系统202的实现的示例，而非意指限制测量系统500可以在其它实施方式中实现的方式。例如，透镜800可以在测量系统500的其它示例中省略。仍在其它例示例中，除了用于目标区52的矩形形状和用于目标区603的圆形形状以外，目标区还可以采用其它形状。目标区的形状例如可以是不规则形状、四边形、五边形或某一其它合适形状。
另外，除了针对目标区524和目标区603示出的区段配置之外，或者代替针对目标区524和目标区603示出的区段配置地，还可以使用针对不同分辨率的其它区段配置。例如，目标区可以具有其中激光束522的散度和扫描角变化最小的两个分离区域。例如，具有最高分辨率的两个不连续区域可以存在于目标区中。
仍在另一例示例中，带有选择的分辨率的形状、尺寸以及区段可以从一个扫描到另一个扫描地改变。例如，最高分辨率可以是圆形目标区的中心。如果物体的移动被标识在目标区的周边，则散度和扫描角的变化可以使得散度和扫描角的最小变化位于检测到该物体的移动的周边处。
按这种方式，分辨率可以从目标区的一个扫描至另一扫描地动态改变。另外，目标区本身还可以被改变成具有不同形状或不同尺寸中的至少一个。
下面，参照图9，根据例示性实施方式，描绘了用于扫描目标区的处理的例示流程图。图9所示的处理可以在图2的测量环境200中实现。例如，该处理可以在测量系统202中实现成扫描图2中的目标区218。
该处理通过设置在扫描目标区期间的激光束的散度而开始(操作900)。操作900中设置散度可以包括：不发散、正发散、或负发散。按这种方式，可以在激光束到达该目标区时，控制激光束的直径。在该例示例中，该目标区可以是远离该测量系统的一选择距离的区域。
该处理将激光束按一扫描角引导至目标区中的不同位置(操作902)。该处理在将激光束引导至不同位置的同时，设置该激光束的扫描角(操作904)。在操作904，针对激光束的每一个脉冲改变扫描角。
在扫描目标区期间改变散度或扫描角的变化量中的至少一个，来改变针对该目标区的分辨率。扫描角的变化量和散度被配置成，使得散度基于扫描角的变化量，或者扫描角的变化量基于散度。在该例示例中，散度或扫描角的变化量中的至少一个被设置成，使得扫描角的度数变化大约等于针对散度的度数。
在该例示例中，操作900、操作902以及操作904不示出任何特定次序。这些操作可以按大致同一时间执行。另外，这些操作中的一些可以按大致同一时间、在另一操作之前或之后、或者按某一其它次序执行。
该处理检测针对被引导至目标区中的不同位置的激光束的响应(操作906)，并且此后终止该处理。这些操作形成对目标区的单个扫描。不同操作可以重复，以执行对目标区的附加扫描。
在操作906中检测的响应可以用于执行多个操作。所述多个操作从以下中的至少一个选择：生成目标区的图像、标识距目标区中的物体的距离、标识目标区中的物体、控制平台的移动、移动物体、操纵在目标区中检测到的物体、或者某些其它合适操作。
下面，参照图10，根据例示性实施方式，描绘了用于根据扫描目标区来生成信息的处理的例示流程图。图10所示的处理可以在测量环境200中实现。例如，不同操作可以在控制器212中实现。在其它例示例中，计算机或其它数据处理系统可以接收来自测量系统的信息并处理该信息。
该处理通过扫描目标区而开始(操作1000)。操作1000可以利用图9中描述的不同操作来生成有关目标区的信息。在该例示例中，执行操作1000，以生成可以在目标区的图像中使用的信息。
该处理接着根据通过测量系统中的检测器接收的响应来标识距目标区中的位置的距离(操作1002)。在操作1002，该处理可以基于从发射激光束时的时间起(其生成响应)至接收响应时的时间，来标识飞行时间(tof)。另外，该响应的强度还可以被用于标识距离。这些距离是根据该响应导出的与目标区有关的信息。
该处理接着利用该距离信息生成针对多个图像的图像(操作1004)，并且该处理接着返回至操作1000。在操作1004，所标识的每一个距离均形成对应于目标区中的一位置的像素。该图像可以在该图像的不同部分中具有不同分辨率。该图像还被认为是根据该响应生成的信息。
接下来，参照图11，根据例示性实施方式，描绘了用于操作平台的处理的例示流程图。图11所示的处理可以在测量环境200中实现。例如，该处理可以在利用测量系统202的平台242中实现。控制器212还可以控制平台242的操作，并且可以执行在该流程图中描绘的不同操作。在其它例示例中，为控制该平台的操作而呈现的分离控制器或其它类型的装置可以执行这些操作。
该处理通过标识目标区的图像中的多个物体而开始(操作1100)。该处理接着基于在该图像中所标识的所述多个物体和针对所述多个物体的距离，来控制平台的操作(操作1102)，并且此后终止该处理。
例如，如果该平台作为生产设施中的移动机器人，则该操作可以是控制导航该机器人至目的地、在该工件中钻孔、安装扣件、检查零件、或某一其它合适操作。作为另一示例，如果该平台是自驱车，从而操作可以是保持距另一辆车的距离、改变行车道、或者某一其它合适操作。
参照图12，根据例示性实施方式，描绘了用于选择用于测量系统的组件的处理的例示流程图。图12所示的处理可以用于标识针对图2–图4中的扫描系统206和聚焦系统208中的组件的参数。例如，该处理可以用于标识在将球面透镜用于聚焦系统208中时的参数。更具体地说，该处理可以与聚焦系统208一起使用，该聚焦系统208包括利用球面透镜实现的第一透镜300和第二透镜302。
该处理通过标识希望用于测量系统的输出的二维角图案而开始(操作1200)。该二维角图案是目标区中的平面上的位置的图案。例如，图5中的位置526和目标区524的图案和图6中的目标区603中的位置602的图案是二维角图案的示例。
对于目标区中的每一个位置来说，该处理接着标识从目标区中的平面起返回至扫描镜的路径(操作1202)。该路径还可以包括任何光学部件，诸如可以处于目标区中的位置与扫描镜之间的透镜。在一个例示例中，该扫描镜是用于在一个轴或两个轴上偏转激光束的第一部件。使激光束通过直至扫描镜的透镜改变了激光束的散度，但在该例示例中未用于偏转激光束。该偏转按希望方向操纵激光束。
旋转道威棱镜还可以被用于相对于光轴偏转激光束。该偏转例如可以通过倾斜道威棱镜，或者通过在激光束到达道威棱镜之前利用扫描镜偏转该激光束来执行。该扫描镜和道威棱镜都可以旋转，以使仅需要单个旋转轴用于该扫描。
该处理接着标识激光束需要用于到达目标区中的该平面上的每一个位置的扫描角(操作1204)。该处理接着针对需要用于目标区中的该平面上的位置的每一个扫描角，标识用于扫描镜的位置(操作1206)。
该处理标识为获取针对目标区中的目标平面上的每一个位置的希望直径所需要的激光束的散度(操作1208)。操作1208标识针对激光束的散度的、为获取希望直径可能需要的变化。该处理接着标识针对可变焦距透镜系统的设置，以获取针对每一个位置中的希望直径的希望散度(操作1210)，并且此后终止该处理。
该处理标识针对扫描角和散度的参数。接着，可以将这些参数用于操作图2中的测量系统202，以获取目标区218中的位置220的希望图案。该图案还包括针对到达目标区218中的平面的激光束的希望直径。例如，这些参数可以用于控制透镜的移动，如图3中采用框形式示出的第二透镜302和聚焦系统208。
参照图13，根据例示性实施方式，描绘了用于选择用于测量系统的组件的处理的例示流程图。图13所示的处理可以用于标识针对图2–图4中的扫描系统206和聚焦系统208中的组件的参数。该处理还可以用于标识在使用任意透镜时的参数。当希望更复杂或非圆形图案时，可以使用任意透镜。
该处理通过标识针对由扫描镜生成的每一个输入角的希望输出扫描角而开始(操作1300)。该希望输出扫描角是用于将激光束引导至目标区中的一位置的角度。
该处理接着标识为获取希望输出扫描角所需要的透镜表面的“局部斜率(localslope)”(操作1302)。该“局部斜率”是光束的中心光线与光学部件的切向表面之间的、在该光线退出该光学部件的“局部”点处的角度。操作1302可以利用当前已知的光线跟踪技术来执行，如斯涅耳定律(snell’slaw)。
该处理使用表面拼接技术(stitchingtechnique)，来确定该透镜的两个表面(操作1304)。这两个表面是该透镜每一侧上的表面。该表面拼接技术例如可以是双三次样条逼近(bi-cubicsplineapproximations)。
该处理标识针对目标区中的每一个位置的、通过该透镜输出的激光束的散度(操作1306)。该处理标识为获取针对目标区中的目标平面上的每一个位置的希望直径所需要的激光束的散度(操作1308)。
该处理接着标识针对可变焦距透镜系统的设置，以基于根据透镜设计的散度与希望散度的比较，来获取针对每一个位置中的希望直径的希望散度(操作1310)，并且此后终止该处理。这些参数可以用于设置透镜的移动，如图3中采用框形式示出的第二透镜302和聚焦系统208。
不同的所描绘的实施方式中的流程图和框图在一例示性实施方式中例示了装置和方法的一些可能实现的架构、功能以及操作。在这点上，流程图或框图中的每一个框均可以表示模块、区段、功能、或操作或步骤的一部分中的至少一个。例如，这些框中的一个或更多个可以被实现为程序代码、按硬件实现、或者程序代码和硬件的组合。当按硬件实现时，该硬件例如可以采取集成电路的形式，该集成电路被制造或配置成，按流程图或框图执行来一个或更多个操作。当被实现为程序代码和硬件的组合时，该实现可以采取固件的形式。
在例示性实施方式的一些替代实现中，这些框中提到的一功能或多个功能可以出现在图中所提到的次序之外。例如，在某些情况下，根据所涉及的功能，接连示出的两个框可以大致同时执行，或者这些框有时可以按逆序执行。而且，除了流程图或框图中的所示框以外，还可以添加其它框。
接下来，参照图14，根据例示性实施方式，描绘了针对透镜的希望输入与输出角标绘的例示图形。在该例示例中，在图形1400中，x轴1402是按度数的、进入透镜的输入激光束角，而y轴是按度数的、离开透镜的输出激光束角。该输出激光束角是针对激光束的扫描角。
线1406表示负透镜与正透镜之间的划分。区段1408是负透镜、区段1410是正透镜、区段1412是负透镜，而区段1414是正透镜。正透镜或负透镜的指示，是针对特定输入激光束和输出激光束所需要的透镜类型的指示。该透镜布置可以使得射束的散度随着射束角相对于光轴增加而增加。在该例示例中，所描述的透镜可以是光学望远镜的一般描述，并且该透镜被选择成达到该结果。该激光扫描图案(脉冲之间的间距)可以被选择成，使得该间距匹配射束的可变散度。
在计算透镜的形状时，可以使用当前标准射线跟踪程序，来生成透镜的表面。该程序例如可以是code
如图所绘，线1416是基于输入激光束角和输出激光束角的扫描图案。线1416指示所需要的透镜类型和所需要的输出角。
由此，该例示实施方式提供了一种用于获取与目标区有关的信息的方法和装置。在一个例示例中，采用激光束形式的相干光束可以被引导至目标区中的不同位置，以形成对该目标区的扫描。
针对该扫描的响应可以用于获取与该目标区有关的信息。例如，两个不同位置的距离可以用于标识该目标区中是否存在物体。存在不同物体可以用于管理平台的操作，如生产设施中的移动机器人、城市中的自驱车、测量土地面积的无人驾驶飞行器、或其它平台。
随着改变激光的散度或扫描角的变化量中的至少一个，可以获取针对该目标区的不同分辨率。随着以不同分辨率扫描目标区，与其中按更高分辨率扫描所有目标区的当前激光雷达系统相比，可以保持帧速率。另外，利用不同的分辨率，可以缩减用于处理而存在的信息量。结果，可以进行图像的更快速生成、物体的标识，以及其它类型的处理。
该不同的例示例描述了执行动作或操作的组件。在例示性实施方式中，一组件可以被配置成执行所述动作或操作。例如，该组件可以具有针对用于向该组件提供如下能力的结构的构造或设计，即，该能力用于执行在如通过该组件执行的、在该例示例中描述的动作或操作。
不同的例示性实施方式的描述已经被呈现出于例示和描述的目的，而非旨在排它或限制于所公开形式的实施方式。本领域普通技术人员应当清楚多个修改例和变型例。
而且，本公开包括根据下列条款的实施方式：
条款1、一种装置，该装置包括：
光源，该光源在所述光源的操作期间发射激光束；
扫描系统，该扫描系统将所述激光束引导至目标区，并且在目标区的扫描发生时设置所述激光束的扫描角；以及
聚焦系统，在所述目标区的扫描发生时该聚焦系统设置所述激光束的散度，其中，在扫描所述目标区时所述激光束的所述扫描角的变化量或所述散度中的至少一个的变化改变了在所述目标区内的分辨率。
条款2、根据条款1所述的装置，其中，所述扫描角的所述变化量和所述散度被设置成，使得所述散度基于所述扫描角的所述变化量，或者所述扫描角的所述变化量基于所述散度。
条款3、根据条款1或2所述的装置，其中，所述扫描角的所述变化量或所述散度中的至少一个被设置成，使得所述扫描角从所述目标区中的一个位置至另一位置的度数变化大约等于针对所述散度的度数。
条款4、根据条款1、2或3所述的装置，其中，所述扫描系统将所述激光束引导至所述目标区中的位置，并且所述装置还包括：
检测器，该检测器检测针对被引导至所述目标区中的所述位置的所述激光束的响应，其中，利用所述响应来标识距所述目标区中的所述位置的距离。
条款5、根据条款1、2、3或4所述的装置，其中，所述聚焦系统包括：
第一透镜，该第一透镜在光轴上，其中，所述激光束沿着所述光轴穿过所述第一透镜；和
第二透镜，该第二透镜能够在所述光轴上移动，其中，所述激光束在穿过所述第一透镜之后穿过所述第二透镜，并且其中，被引导至所述目标区的所述激光束的所述散度根据所述第二透镜沿所述光轴的移动而改变。
条款6、根据条款5所述的装置，其中，第二透镜从会聚透镜和发散透镜之一选择。
条款7、根据条款1、2、3、4、5或6所述的装置，其中，所述聚焦系统包括：
发散透镜，该发散透镜在所述发散透镜的不同区段中具有不同程度的散度，其中，基于所述不同区段中的、所述激光束穿过所述发散透镜的那个区段，来设置所述激光束到达所述目标区中的一位置的散度。
条款8、根据条款7所述的装置，其中，所述扫描系统将所述激光束引导至所述发散透镜的不同区段。
条款9、根据条款1、2、3、4、5、6、7或8所述的装置，其中，所述扫描系统包括：
多个镜子，所述多个镜子能够绕多个轴移动。
条款10、根据条款1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的装置，其中，所述扫描系统包括：
道威棱镜，该道威棱镜能够绕一轴旋转。
条款11、根据条款1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的装置，其中，所述激光束具有从大约10nm至大约700nm中选择的波长。
条款12、根据条款1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的装置，其中，所述光源、所述扫描系统以及所聚焦系统形成测量系统，并且所述装置还包括：
平台，其中，所述测量系统与所述平台关联，其中，所述平台从以下各项中的一个选择：移动平台、固定平台、陆基结构、水基结构、空基结构、移动机器人、车辆、自驱车、飞机、无人驾驶飞行器、水面舰艇、坦克、人员载体、航天器、空间站、手持式装置、可佩戴装置以及卫星。
条款13、一种用于扫描目标区的方法，该方法包括以下步骤：
在扫描所述目标区期间设置激光束的散度；
将所述激光束按一扫描角引导至所述目标区中的不同位置；以及
在将所述激光束引导至所述不同位置时，设置所述激光束的所述扫描角，其中，在扫描所述目标区期间所述扫描角的变化量或所述散度中的至少一个的变化改变了针对所述目标区的分辨率。
条款14、根据条款13所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
检测针对被引导至所述目标区中的所述不同位置的所述激光束的响应。
条款15、根据条款14所述的方法，其中，所述响应用于执行从以下各项中的至少一个选择的多个操作：生成所述目标区的图像、标识相距目标区中的物体的距离、标识所述目标区中的物体、或者控制平台的移动。
条款16、根据条款13、14或15所述的方法，其中，在扫描所述目标区期间设置所述激光的散度的步骤包括以下步骤：
沿着光轴发送所述激光束，穿过所述光轴上的第一透镜并且随后贯穿第二透镜；以及
沿着所述光轴移动所述第二透镜，以使被引导至所述目标区的所述激光束的所述散度改变。
条款17、根据条款13、14、15或16所述的方法，其中，在扫描所述目标区期间设置所述激光的散度的步骤包括以下步骤：
引导所述激光束穿过发散透镜的不同区段，以使所述激光束的所述散度基于所述发散透镜的、所述激光束穿过的那个区段而改变。
条款18、根据条款16或17所述的方法，其中，发散透镜从以下各项中的一个选择：球面透镜、柱面透镜以及非球面透镜。
条款19、根据条款13、14、15、16、17或18所述的方法，其中，通过扫描系统将光引导至所述目标区，该扫描系统包括能够绕多个轴移动的多个镜子或道威棱镜中的至少一个。
条款20、根据条款13、14、15、16、17、18或19所述的方法，其中，所述激光束具有从大约10nm至大约700nm中选择的波长。
条款21、一种测量系统，该测量系统包括：
光源，该光源发射大致相干光束；
扫描系统，该扫描系统将所述大致相干光束引导至目标区，并且设置针对所述大致相干光束的扫描角；以及
聚焦系统，在所述目标区的扫描发生时该聚焦系统调节所述大致相干光束的散度，其中，在扫描所述目标区时所述相干光束的所述扫描角的变化量或所述散度中的至少一个的变化改变了在所述目标区内的分辨率。
条款22、根据条款21所述的测量系统，所述测量系统还包括：
检测器，该检测器检测针对被引导至所述目标区中的一位置的所述大致相干光束的响应，其中，利用所述响应来标识距所述目标区中的位置的距离。
条款23、根据条款21或22所述的测量系统，其中，所述扫描角或所述散度中的至少一个被设置成，使得所述扫描角从所述目标区中的一个位置至另一位置的度数变化大约等于针对所述散度的度数。
条款24、根据条款22或23所述的测量系统，所述测量系统还包括：
控制器，该控制器利用所述响应来标识针对所述目标区中的所述位置的所述距离，并且执行从以下各项中的至少一个选择的多个操作：生成所述目标区的图像、标识相距目标区中的物体的距离、标识所述目标区中的物体、或者针对所述目标区引导平台的移动。
而且，与其它希望实施方式相比，不同的例示性实施方式可以提供不同的特征。选择并描述该实施方式和所选定实施方式，以便最佳地说明该实施方式的原理、实践应用，并且使得本领域普通技术人员能够针对具有如适于预期特定用途的各种修改例的各种实施方式，来理解本公开。
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