LIDAR扫描系统的制作方法
优先权申请的所有主题在这些主题不与本文相悖的情况下通过参考并入本文。
技术实现要素：
本文描述的主题的实施方案例如但不限于包括lidar扫描系统的实施方案。该系统包括配置成发射工作波长的光脉冲的激光器。该系统包括：发射可重新配置的超表面，其被配置为将来自激光器的入射的光脉冲反射成为指向视场的选定部分的照射光束。所述照射光束的所述指向响应于在所述发射可重新配置的超表面中实现的第一选定的全息光束操纵模式。所述系统包括：接收可重新配置的超表面，其被配置为将来自所述视场的所述选定部分的返回的所述照射光束反射成为指向光学检测器的中继光束。所述中继光束的所述指向响应于在所述接收可重新配置的超表面中实现的第二选定的全息光束操纵模式。所述系统包括：包括检测器像素阵列的所述光学检测器。每个检测器像素包括(i)光电检测器，其被配置成检测所述返回的所述照射光束中的光；和(ii)定时电路，其配置成确定所检测的所述光的飞行时间。所述光学检测器还被配置为输出表示针对所述阵列的每个像素的所检测到的所述光和所检测到的所述光的飞行时间的检测信号。
在一实施方案中，该系统包括扫描引擎，该扫描引擎被配置为通过使脉冲光219t的发射光束在视场的至少一部分上步进(step)来实现对视场的扫描。在一实施方案中，该系统包括数据计算电路，所述数据计算电路被配置为响应于来自光学检测器的输出检测信号，生成表示视场的至少一部分的三维数据。
本文描述的主题的实施方案例如但不限于包括lidar扫描系统的另一实施方案。该系统包括配置成发射工作波长的光脉冲的激光器。该系统包括：发射可重新配置的超表面，其被配置为将来自所述激光器的入射的光脉冲反射成为指向视场的选定部分的照射光束。所述照射光束的所述指向响应于在所述发射可重新配置的超表面中实现的第一选定的全息光束操纵模式。所述系统包括：接收可重新配置的超表面，其被配置为将来自所述视场的所述选定部分的返回的所述照射光束反射成为指向光学检测器的中继光束。所述中继光束的所述指向响应于在所述接收可重新配置的超表面中实现的第二选定的全息光束操纵模式。所述系统包括：包括检测器像素阵列的光学检测器。每个检测器像素包括(i)光电检测器，其被配置成检测所述返回的所述照射光束中的光；和(ii)定时电路，其配置成确定所检测的所述光的飞行时间。所述光学检测器还被配置为输出表示针对所述阵列的每个像素的所检测到的所述光和所检测到的所述光的飞行时间的检测信号。所述系统包括：扫描引擎，其被配置为通过使所述脉冲光的所述发射光束在所述视场的至少一部分上步进来实现对所述视场的扫描。所述实现包括为由所述发射可重新配置的超表面反射的每个光脉冲选择(i)将在所述发射可重新配置的超表面中实现的第一全息光束操纵模式和(ii)将在所述接收可重新配置的超表面中实现的第二全息光束操纵模式。在一实施方案中，所述扫描引擎包括超表面控制器电路，其被配置为使用第一控制信号来实现所选择的第一全息光束操纵模式以及使用第二控制信号来实现所选择的第二全息光束操纵模式。
本文描述的主题的实施方案例如但不限于包括lidar扫描系统的又一实施方案。该系统包括：光发射器，其被配置为将来自激光器的入射的光脉冲反射成为指向视场的选定部分的照射光束。所述照射光束的所述指向响应于第一选定的全息光束操纵模式。该扫描系统包括：光接收器，其被配置为将来自所述视场的所述选定部分的返回的所述照射光束反射成为指向光学检测器的中继光束。所述中继光束的所述指向响应于第二选定的全息光束操纵模式。该扫描系统包括：包括检测器像素阵列的所述光学检测器。每个检测器像素被配置为接收所述中继光束并且包括(i)光电检测器，其被配置成检测所述返回的所述照射光束中的光；和(ii)定时电路，其配置成确定所检测的所述光的飞行时间。所述光学检测器还被配置为输出表示针对所述阵列的每个像素的所检测到的所述光和所检测到的所述光的飞行时间的检测信号。该扫描系统包括：扫描引擎，其被配置为通过使所述照射光束在所述视场的至少一部分上步进来实现对所述视场的扫描。所述实现包括为由所述光接收器反射的每个光脉冲选择(i)第一全息光束操纵模式和(ii)第二全息光束操纵模式。
本文描述的主题的实施方案例如但不限于包括lidar扫描系统的又一实施方案。该系统包括动态可重新配置的超表面，其被配置为扫描视场。
本文描述的主题的实施方案例如但不限于包括一种方法。该方法包括示例操作流程。在开始操作之后，操作流程包括发射模式操作。发射模式操作包括：在发射可重新配置的超表面中建立第一选定的发射全息光束操纵模式。所述第一选定光束操纵模式指向视场的第一选定部分。在一实施方案中，视场的选定部分可以由
前述发明内容仅仅是说明性的，且无意以任何方式进行限制。通过参考附图和接下来的详细描述，除了上述说明性的方面、实施方式和特征之外，进一步的方面、实施方式和特征也将变得显而易见。
背景技术：
超材料表面天线技术(msat)是可重新配置天线技术的最新进展。例如，在美国专利申请公开no.2012/0194399(下文中称为“bilyi”)中描述了超材料表面天线，也称为表面散射天线或超表面天线。在美国专利申请公开no.2014/0266946(下文称为“bilyii”)中描述了包括耦合到多个子波长贴片元件的波导的表面散射天线。在美国申请公开no.2015/0318618(下文中称为“cheni”)中描述了包括耦合到装载有集总设备的可调节散射元件的波导的表面散射天线。在美国专利申请公开no.2015/0318620(下文中称为“blacki”)中描述了以曲面为特征的表面散射天线。在美国专利申请公开no.2015/0380828(下文称为“blackii”)中描述了包括耦合到多个可调节加载的槽的波导的表面散射天线。并且在美国专利申请公开no.2015/0372389(下文中称为“chenii”)中描述了用于表面散射天线的多种全息调制模式方法。
虽然上述申请主要集中于波导实施方案，其中参考波或馈送波经由散射元件下面的波导传递到可调散射元件，但在其他方法中，参考波或馈送波可以是自由空间波，其通过从填充有可调节散射元件的反射表面上方照射而传递到可调节散射元件。在美国专利申请公开no.2015/0162658(下文中称为“bowers”)中示出了一个示例。本发明的实施方案使用类似的自由空间馈送配置，其中反射表面从填充有可调节的散射元件的反射表面上方照射。应当理解，在整个本公开中，无论何时公开了涉及用自由空间参考波照射表面以提供具有特定场模式的反射输出(发射)波的实施方案，都还构想了涉及反射来自表面的入射(接收)波，然后根据相同的特定场模式检测反射波的对应的实施方案。
此外，虽然上述申请主要集中于可在射频或微波频率下操作的实施方案，但本发明涉及可在较高频率下操作的实施方案，尤其是在红外或可见频率下操作的实施方案。当工作频率按比例放大到光学(红外/可见)频率时，各个散射元件的尺寸和相邻散射元件之间的间距按比例缩小，以保持技术的亚波长/超材料方面。在光学频率下操作的相关长度尺度(通常在微米或更小的数量级上)小于传统pcb工艺的典型长度尺度，因此本发明的实施方案可以替代地使用微米和纳米光刻工艺(例如cmos光刻、pecvd和反应离子蚀刻)来实现。
最后，虽然上述申请通常使用具有可调节的谐振的金属结构以提供可调元件响应，但是随着工作频率接近光学频率，这些金属结构变得越来越有损耗。这些损耗是不希望的，因为它们降低了使用金属谐振结构实现的可重新配置的天线的效率。本发明的实施方案通过使用具有主要介电的谐振的主要介电的结构来减轻光学频率下的金属的损耗特性。
如本文所述的光学表面散射天线的各种应用包括但不限于：经由lidar成像；通过结构照射成像；自由空间光通信，或者单光束或者mimo；以及指向和跟踪自由空间光通信。
附图说明
图1示出了可以实现实施方案的示例环境；
图2a示出了通过使发射的脉冲光束在视场的至少一部分上步进来扫描视场的可重新配置的超表面的实施方案；
图2b示出了具有
图3示出了视场的选定部分中的对象可以是交通控制信号、人或车辆的实施方案；
图4示出了一个示例操作流程；以及
图5示出了该操作流程的一个替代实施方案。
具体实施方式
在接下来的详细描述中参照了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，除非上下文另有规定，否则类似的符号通常标识类似的部件。在详细描述、附图以及权利要求中所描述的说明性实施方式没有意图进行限制。在不背离本文所阐述的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施方式，也可以做出其他变化。
本领域技术人员会认识到，本技术领域的状态已发展到这样一种程度：系统的多个方面的硬件、软件和/或固件实现方案之间几乎没有区别；硬件、软件和/或固件的使用通常是(但不总是，因为在某些情境中，硬件和软件之间的选择会变得意义重大)代表成本与效益权衡的设计选择。本领域技术人员应当理解，存在能够实现本文所描述的方法和/或系统和/或其他技术的多种实现方案(例如，硬件、软件和/或固件)，且优选的实现方案会根据部署所述方法和/或系统和/或其他技术的情境而变。例如，如果实施者确定速度和准确性是最重要的，则实施者可选择主要为硬件和/或固件的实现方案；替代地，如果灵活性是最重要的，则实施者可选择主要为软件的实现方案；或者，又替代地，实施者可选择硬件、软件和/或固件的一些组合。因此，存在能够实现本文所描述的方法和/或设备和/或其他技术的若干种可行实现方案，其中没有一种实现方案固有地优于其他实现方案，因为将被使用的任何实现方案是根据部署该实现方案的情境以及实施者的具体关注点(例如，速度、灵活性、或可预测性)而定的选择，而其中任何一者都可能发生变化。本领域技术人员会认识到，实现方案的光学方面会通常采用光学方面的硬件、软件和或固件。
在本文所描述的一些实现方案中，逻辑和类似的实现方案可包括适于实现操作的软件或其他控制结构。例如，电子电路可表现出被构造和布置来实现本文所描述的各种逻辑功能的一或多个电流路径。在一些实现方案中，一或多种介质被配置为在这种介质保持或传送可运行以按本文所述执行的专用设备指令集时承载设备可检测的实现方案。在一些变化例中，例如，这可表现为对现有软件或固件或门阵列或其他可编程硬件的更新或其他修改，比如通过执行与本文所描述的一或多个操作相关的一或多个指令的接收或发送。替代地或另外地，在一些变化例中，实现方案可包括专用的硬件、软件、固件组件和/或执行或以其他方式调用专用组件的通用组件。规范或其他实现方案可通过本文所描述的有形传输介质的一或多个实例发送，任选地通过分组传输或以其他方式通过在不同的时间传递通过分布式介质。
替代地或另外地，实现方案可包括执行专用指令序列或以其他方式调用用于使能、触发、协调、请求或以其他方式导致下述任意功能操作的一或多次发生的电路。在一些变化例中，本文的操作性或其他逻辑性描述可被直接表达为源代码并被编译为或以其他方式调用为可执行指令序列。在一些情境中，例如，c++或其他代码序列可被直接编译或以其他方式实现为高级描述符语言(例如，可逻辑合成语言、硬件描述语言、硬件设计仿真和/或其他这样的类似表达模式)。替代地或另外地，一些或所有的逻辑表达在以硬件物理实现之前可被表现为verilog型硬件描述或其他电路模型，尤其是针对基本操作或时序关键型应用。鉴于这些教导，本领域技术人员会明白如何获得、配置和优化合适的传输或计算元件、材料供应、致动器或其他通用结构。
在一般意义上，本领域技术人员会认识到，本文所描述的各种实施方式可通过具有范围广泛的电气部件(比如硬件、软件、固件和/或它们的几乎任意组合)和范围广泛的可赋予机械力或运动的部件(比如刚性体、弹簧或扭转机构、液压系统、电磁致动装置和/或它们的几乎任意组合)的各种类型的机电系统独自地和/或共同地实现。因此，本文所使用的“机电系统”包括但不限于：与变换器(例如，致动器、马达、压电晶体、微机电系统(mems)等)操作性地耦合的电路、具有至少一个分立电路的电路、具有至少一个集成电路的电路、具有至少一个专用集成电路的电路、形成由计算机程序配置的通用计算设备(例如，由至少部分地实现本文所描述的方法和/或设备的计算机程序配置的通用计算机、或由至少部分地实现本文所描述的方法和/或设备的计算机程序配置的微处理器)的电路、形成存储设备(例如，各种形式的存储器(例如，随机存取存储器、闪存、只读存储器等))的电路、形成通信设备(例如，调制解调器、模块、通信交换机、光电设备等)的电路、和/或与之类似的非电系统(比如，光学的或其他的类似系统)。本领域技术人员也会理解，机电系统的示例包括但不限于各种消费性电子产品系统、医疗设备以及其他系统，比如电动运输系统、工厂自动化系统、安全系统和/或通信/计算系统。本领域技术人员会认识到，除非上下文另有规定，否则本文所使用的机电不一定限于电气和机械致动二者兼具的系统。
在一般意义上，本领域技术人员还应认识到，本文所描述的可通过范围广泛的硬件、软件、固件和/或它们的任意组合独自地和/或共同地实现的各个方面可被视为包括各种类型的“电路”或“电气电路”。因此，本文所使用的“电路”和“电气电路”两者都包括但不限于：具有至少一个分立电路的电路、具有至少一个集成电路的电路、具有至少一个专用集成电路的电路、形成由计算机程序配置的通用计算设备(例如，由至少部分地实现本文所描述的方法和/或设备的计算机程序配置的通用计算机、或由至少部分地实现本文所描述的方法和/或设备的计算机程序配置的微处理器)的电路、形成存储设备(例如，各种形式的存储器(例如，随机存取存储器、闪存、只读存储器等))的电路、和/或形成通信设备(例如，调制解调器、通信交换机、光电设备等)的电路。本领域技术人员应认识到，本文所描述的主题可以以模拟或数字方式或者它们的一些组合来实现。
图1-3示出了可以实现实施方案的环境200。图1示出了lidar扫描系统205的实施方案。lidar扫描系统包括激光器212，其配置成以工作波长发射光脉冲214。在一实施方案中，激光器被配置为发射准直光脉冲。lidar扫描系统包括发射可重新配置的超表面216，其被配置为将来自激光器的入射的光脉冲反射为指向视场203的选定部分的照射光束219t。照射光束的指向响应于在发射可重新配置的超表面中实现的第一选定的全息光束操纵模式。在一实施方案中，视场包括二维视场。
图2b示出了具有
lidar扫描系统205包括接收可重新配置的超表面232，其被配置为将来自视场的选定部分的返回的照射光束219r反射为指向光学检测器236的中继光束234。中继光束的指向响应于在接收可重新配置的超表面中实现的第二选定的全息光束操纵模式。lidar扫描系统包括光学检测器，光学检测器包括检测器像素阵列。每个检测器像素包括(i)光电检测器，其配置成检测返回的照射光束中的光；以及(ii)定时电路，其配置成确定检测到的光的飞行时间。光学检测器还被配置为输出表示针对阵列的每个像素的检测到的光和检测到的光的飞行时间的检测信号。
在一实施方案中，像素是图像中的物理点、采样或成像空间中的数据点、或者可由设备寻址的最小可寻址元素。在一实施方案中，像素是屏幕上表示的图像的最小可控元素。在一实施方案中，像素是图像的基本单元。在一实施方案中，像素是可以单独处理的图像的最小元素。在一实施方案中，像素是采样的空间单位。在一实施方案中，像素是网格上的空间的采样单位。
在一实施方案中，激光器212被配置为可控制地发射光脉冲。在一实施方案中，激光器被配置为发射工作波长的光脉冲。在一实施方案中，激光器工作波长是840nm、905nm或1550nm。在一实施方案中，激光器工作波长介于650nm和1700nm之间。在一实施方案中，激光器包括准直透镜215。
在一实施方案中，视场203的
在一实施方案中，发射可重新配置的超表面216包括动态可重新配置的超表面。在一实施方案中，动态可重新配置的超表面包括被配置为实现照射光束219t的
在一实施方案中，可重新配置的超表面的表面包括传导面，并且多个谐振器具有相应的多个可调节反射相，从而响应于入射波提供动态可调的反射波。在一实施方案中，传导面和多个谐振器限定超表面。在一实施方案中，元件间间隔小于工作波长的一半。在一实施方案中，元件间间隔小于工作波长的三分之一。在一实施方案中，元件间间隔小于工作波长的四分之一。在一实施方案中，元件间间隔小于工作波长的五分之一。在一实施方案中，工作波长是可见波长。在一实施方案中，工作波长是红外波长。例如，红外波长可以包括近红外波长、短红外波长、中红外波长、长红外波长或远红外波长。在一实施方案中，红外工作波长是电信波段波长。在一实施方案中，多个介质谐振器中的每一个包括(i)具有高折射率的成对区域；(ii)设置在这些区域之间的间隙中的电可调材料。在一实施方案中，高折射率包括介于3和4之间的折射率。在一实施方案中，这些区域包括半导体区域。在一实施方案中，半导体区域包括si、ge或gaas半导体区域。在一实施方案中，区域包括垂直于表面定向的柱。在一实施方案中，电可调材料是电光聚合物材料。在一实施方案中，电可调材料是液晶材料。在一实施方案中，电可调材料是硫属化物玻璃材料。在一实施方案中，电可调材料是硅。在一实施方案中，多个谐振器中的每一个还包括成对的电极，其被配置为在整个电可调材料上施加可调电压。在一实施方案中，多个谐振器以一维阵列布置，并且每个谐振器还包括(i)该成对的电极中的第一电极接地，以及(ii)该成对的电极中的第二电极连接到谐振器的偏置电压。在一实施方案中，多个谐振器布置在由行和列索引的二维阵列中，并且谐振器中的每一个还包括由行和列索引并连接到该成对的电极的矩阵电路。在一实施方案中，矩阵电路包括无源矩阵寻址电路。在一实施方案中，矩阵电路包括有源矩阵寻址电路。
在一实施方案中，视场203的选定部分包括一个选定的视场像素204。例如，视场像素可具有介于36弧秒和3600弧秒之间的视场。例如，视场像素可以具有介于0.01和1度之间的视场。在一实施方案中，视场的选定部分包括选定的1×4视场像素(δθ)。在一实施方案中，视场的选定部分包括选定的1×8视场像素。在一实施方案中，视场的选定部分包括选定的1×16、1×32或1×64视场像素。在一实施方案中，视场的选定部分包括选定的2×2视场像素(
在一实施方案中，照射光束219t包括指向视场203的选定部分的形成的照射光束。在一实施方案中，照射光束指向视场的选定部分的方向。
在发射可重新配置的超表面216的实施方案中，响应于第一控制信号，在发射可重新配置的超表面中实现第一选定的全息光束操纵模式。例如，第一控制信号可以由超表面控制器258提供。在一实施方案中，第一发射可重新配置的超表面可以以一维(
在一实施方案中，系统205包括柱面透镜218，其配置成将激光器的发射的脉冲光在视场的θ轴的至少一部分上扩展，如照射光束219.1t、219t和219.2t所示的。在一实施方案中，柱面透镜包括圆柱面衍射透镜。在一实施方案中，激光器212包括至少两个激光器，其被布置成在发射可重新配置的超表面扩展上扩展光脉冲214并且相应地沿着视场的θ轴的至少一部分扩展照射光束。
在一实施方案中，系统205包括发射定位结构，其被配置为维持激光器212和发射可重新配置的超表面216之间的空间关系。空间关系产生自由空间馈送配置，其中发射的脉冲光入射在发射可重新配置的超表面上。在一实施方案中，空间关系产生自由空间馈送配置，其中发射的脉冲光以第一入射角入射在发射可重新配置的超表面上。
在一实施方案中，发射可重新配置的超表面216包括单个可重新配置的超表面的第一部分，并且接收可重新配置的超表面232包括可重新配置的超表面的第二部分。在一实施方案中，发射可重新配置的超表面是与接收可重新配置的超表面不同的单独物理结构。例如，在一实施方案中，发送可重新配置的超表面和接收可重新配置的超表面是物理上分开的并排或邻近布置的结构。例如，在一实施方案中，发射可重新配置的超表面和接收可重新配置的超表面是并排(例如边对边或间隔开)布置的物理上分开的结构。
在一实施方案中，接收可重新配置的超表面232包括接收可重新配置的超表面，其被配置为反射来自视场的选定部分的返回的照射光束219作为指向光学检测器236的形成的中继光束234。在一实施方案中，接收可重新配置的超表面包括动态可重新配置的超表面。在一实施方案中，接收可重新配置的超表面包括一维可重新配置的超表面。在一实施方案中，接收可重新配置的超表面包括二维可重新配置的超表面。在一实施方案中，接收可重新配置的超表面包括布置在表面上的多个动态可调的高q介质谐振器，其中元件间间隔小于激光器的光学工作波长。在一实施方案中，高q介质谐振器具有大于5的q。在一实施方案中，高q介质谐振器具有介于5和100之间的q。
在接收可重新配置的超表面232的实施方案中，反射返回的照射光束包括反射来自视场的选定部分中的对象的脉冲光的返回的照射光束。图3示出了一实施方案，其中视场的选定部分中的对象可以是由区域
在一实施方案中，系统205包括准直透镜，该准直透镜被配置为使指向光学检测器236的中继光束234准直。在一实施方案中，该系统包括球面透镜238，其配置成将中继光束聚焦在光学检测器上。在一实施方案中，该系统包括接收定位结构，其被配置为维持在接收可重新配置的超表面232和光学检测器电路236之间的空间关系。在一实施方案中，该空间关系创建自由空间馈送配置，其中，中继光束234入射在光学检测器上。在一实施方案中，该空间关系创建自由空间馈送配置，其中中继光束以第二入射角入射在光学检测器上。
在光学检测器电路236的实施方案中，检测器像素阵列中的至少一个像素具有介于36弧秒和3600弧秒之间的分辨率。在光学检测器电路的实施方案中，检测器像素阵列中的至少一个像素具有介于0.01度和1度之间的分辨率。在一实施方案中，检测器像素阵列是单个检测器像素。在一实施方案中，检测器像素阵列包括一个或多个检测器像素。在一实施方案中，检测器像素阵列包括1×4检测器像素阵列(δθ)。在一实施方案中，检测器像素阵列中的像素的密度或分辨率可以或可以不对应于视场像素204的密度或分辨率。在一实施方案中，检测器像素阵列包括1×8、1×16、31×2或1×64检测器像素阵列。在一实施方案中，检测器像素阵列包括2×2检测器像素阵列(
在光学检测器电路236的实施方案中，像素的定时电路包括被配置为确定光脉冲的发射与对返回的照射光束的光的检测之间的飞行时间的定时电路。在一实施方案中，检测器像素阵列中的至少一个检测器像素还包括可操作地与光电检测器耦合的放大器。在一实施方案中，光电检测器包括雪崩二极管光电检测器。例如，雪崩二极管光电检测器可以包括单个光子雪崩二极管。
在一实施方案中，系统205包括扫描引擎250，扫描引擎250被配置为通过使脉冲光219t的发射光束在至少一部分视场上步进来实现视场203的扫描。该实现方案包括为由发射可重新配置的超表面216反射的每个光脉冲选择(i)将在发射可重新配置的超表面中实现的第一全息光束操纵模式和(ii)将在接收可重新配置的超表面232中实现的第二全息光束操纵模式。在一实施方案中，扫描引擎被配置为通过使脉冲光的发射光束在视场的至少一部分上递增地步进来实现对视场的扫描。在一实施方案中，扫描引擎被配置为通过以任意模式使脉冲光的发射光束在视场的至少一部分上步进来实现对视场的扫描。在一实施方案中，扫描引擎被配置为通过使脉冲光的发射光束在视场的至少一部分上顺序地步进来实现对视场的扫描。在一实施方案中，扫描引擎被配置为通过使脉冲光的照射光束的指向在视场上递增地步进来控制对视场的扫描。在一实施方案中，扫描引擎被配置为通过以选定的分辨率使脉冲光的照射光束的指向在视场上递增地步进来控制对视场的扫描。在一实施方案中，扫描引擎被配置为通过使用动态选择的分辨率使脉冲光的照射光束的指向在视场上递增地步进来控制对视场的扫描。例如，参考图3，动态选择的分辨率可以在视场上变化。这样的一个示例是动态地选择增强的分辨率来扫描区域
在一实施方案中，扫描引擎250包括超表面控制器电路258，其被配置为使用第一控制信号来实现所选择的第一全息光束操纵模式和使用第二控制信号来实现所选择的第二全息光束操纵模式。在一实施方案中，扫描引擎包括全息图选择器电路252。全息图电路被配置为选择(i)第一全息光束操纵模式，其被配置为将光脉冲214反射作为指向视场203的选定部分的照射光束219t，和(ii)第二全息光束操纵模式，其被配置成将返回的照射光束219r反射为指向光学检测器236的中继光束234。在一实施方案中，全息光束操纵模式选自全息光束操纵模式库。在一实施方案中，在运行中计算全息光束操纵模式。
在一实施方案中，扫描引擎250包括感兴趣区域选择器电路254。感兴趣区域选择器电路被配置为识别由第一分辨率对视场203的第一扫描产生的第一输出检测信号中的图案。感兴趣区域选择器电路还被配置为响应于所识别的图案选择视场中的感兴趣区域，以用于以高于第一分辨率的第二分辨率进行的第二扫描。例如，在一实施方案中，感兴趣区域选择器可以运行图案识别程序，该图案识别程序在输出的检测信号中找到指示或暗示视场的特定区域中的感兴趣的对象或人的图案，然后通过第二较高分辨率的扫描，聚焦于该特定区域。在一实施方案中，选择感兴趣区域包括基于对第一输出检测信号中的图案的识别来选择感兴趣区域，其基于选择标准表示感兴趣对象。例如，所选择的感兴趣区域可以包括识别可能指示接近的物体、移动物体、车辆、交通控制标志或人的图案或标记。在一实施方案中，扫描引擎还被配置为以高于第一分辨率的第二分辨率实现视场的第二增量扫描。
在一实施方案中，扫描引擎250包括扫描资源优化电路256，其被配置为选择视场203的扫描分辨率。分辨率选择响应于发射可重新配置的超表面216的容量、接收可重新配置的超表面232的容量、光检测器电路236的容量、扫描系统205的功耗以及输出的检测信号的质量中的至少一个。
在一实施方案中，系统205不包括任何移动部件。在一实施方案中，该系统不包括任何机械移动部件。在一实施方案中，系统的元件彼此相对是静态的。
在一实施方案中，系统205包括数据计算电路270，其被配置为响应于来自光学检测器236的输出的检测信号，生成表示视场203的至少一部分的三维数据。在一实施方案中，数据计算电路被配置为响应于来自光学检测器的输出检测信号，产生表示视场的至少一部分的三维数字数据。在一实施方案中，数据计算电路被配置为响应于来自光学检测器的输出检测信号，生成表示视场的至少一部分的三维模拟数据。在一实施方案中，数据计算电路还被配置为输出表示三维数据的信号。
图3-5示出了可以实现lidar扫描系统205的另一实施方案的环境200。扫描系统包括激光器212，激光器212被配置为发射工作波长的光脉冲。扫描系统包括发射可重新配置的超表面216，其被配置为将来自激光器的入射的光脉冲214反射成为指向视场203的选定部分的照射光束219t。照射光束的指向响应于在发射可重新配置的超表面中实现的第一选定的全息光束操纵模式。扫描系统包括接收可重新配置的超表面232，其被配置为将来自视场的选定部分的返回的照射光束219r反射成为指向光学检测器236的中继光束。中继光束的指向响应于在接收可重新配置的超表面中实现的第二选定的全息光束操纵模式。扫描系统包括光学检测器，其包括检测器像素阵列。每个检测器像素包括(i)光电检测器，其被配置为检测返回的照射光束中的光；以及(ii)定时电路，其被配置为确定检测到的光的飞行时间。光学检测器还被配置为输出表示针对阵列的每个像素的检测到的光的检测信号和检测到的光的飞行时间。扫描系统包括扫描引擎250，扫描引擎250被配置为通过使发射的脉冲光束在至少一部分视场上步进来实现对视场的扫描。该实现方案包括为由发射可重新配置的超表面反射的每个光脉冲选择(i)将在发射可重新配置的超表面中实现的第一全息光束操纵模式和(ii)将在接收可重新配置的超表面中实现的第二全息光束操纵模式。在一实施方案中，扫描引擎包括超表面控制器电路258，其被配置为使用第一控制信号来实现所选择的第一全息光束操纵模式和使用第二控制信号来实现所选择的第二全息光束操纵模式。
图3-5示出了可以实现lidar扫描系统205的另一实施方案的环境200。扫描系统包括光发射器210，其被配置为将来自激光器的入射的脉冲光214反射成为指向视场203的选定部分的照射光束219t。照射光束的指向响应于第一选定的全息光束操纵模式。该扫描系统包括光接收器230，该光接收器230被配置成将来自视场的选定部分的返回的照射光束219r反射成为指向光学检测器236的中继光束234。中继光束的指向响应于第二选定的全息光束操纵模式。扫描系统包括光学检测器236，光学检测器236包括检测器像素阵列。每个检测器像素被配置为接收中继光束，并且包括(i)光电检测器，其被配置为检测返回的照射光束中的光；以及(ii)定时电路，其被配置为确定检测到的光的飞行时间。光学检测器还被配置为输出表示针对阵列的每个像素的检测到的光的检测信号和检测到的光的飞行时间。扫描系统包括扫描引擎250，扫描引擎250被配置为通过使照射光束在视场的至少一部分上步进来实现对视场的扫描。该实现方案包括为由光发射器反射的每个光脉冲选择(i)第一全息光束操纵模式和(ii)第二全息光束操纵模式。
在扫描系统205的一个实施方案中，第一选定的全息光束操纵模式在发射可重新配置的超表面216中实现。在扫描系统的一实施方案中，第二选定的全息光束操纵模式在接收可重新配置的超表面236中实现。在扫描系统的一实施方案中，扫描引擎250包括全息图选择器电路252。在扫描系统的一个实施方案中，扫描引擎包括感兴趣区域选择器电路254。在扫描系统的一实施方案中，扫描引擎包括扫描资源优化电路256。在扫描系统的一实施方案中，扫描引擎包括超表面控制器电路258。在一实施方案中，扫描系统包括配置成响应于来自光学检测器的输出的检测信号产生表示视场的至少一部分的三维数据的数据计算电路270。
图3-5示出了可以实现lidar扫描系统205的另一实施方案的环境200。扫描系统包括动态可重新配置的超表面，其被配置为扫描视场203。在一实施方案中，动态可重新配置的超表面包括持续或连续可重新配置的以扫描视场的超表面。通过发射可重新配置的超表面216和/或接收可重新配置的超表面232示出了动态可重新配置的超表面的实施方案。图2a示出了动态可重新配置的超表面216的实施方案，其通过使脉冲光219t的发射光束在至少一部分视场上步进来扫描视场。图2b示出了分成扫描像素204的
图4示出了示例性操作流程300。在开始操作之后，操作流程包括发射模式化操作310。发射模式化操作包括在发射可重新配置的超表面中建立第一选定的发射全息光束操纵模式。第一选定光束操纵模式指向视场的第一选定部分。在一实施方案中，视场的选定部分可以由
图5示出了操作流程300的替代实施方案。第二发射模式化操作370包括在发射可重新配置的超表面中建立第二选定的发射全息光束操纵模式，第二选定的光束操纵模式指向视场的第二选定部分。在一实施方案中，可以使用结合图1描述的发射可重新配置的超表面216和扫描引擎250来实现第二发射模式化操作。第二光束发射操作380包括从实现的第二选定的发射全息光束操纵模式将从激光器接收的入射的光脉冲反射成为指向视场的第二选定部分的第二照射光束。在一实施方案中，可以使用结合图1描述的激光器212和发射可重新配置的超表面216来实现第二光束发射操作。第二接收光束模式化操作390包括在接收可重新配置的超表面中建立第二选定的接收全息光束操纵模式，第二选定的接收光束操纵模式指向检测器像素阵列。在一实施方案中，可以使用结合图1描述的接收可重新配置的超表面232和扫描引擎250来实现第二接收光束模式化操作。第二光束接收操作410包括从第二选定的接收全息光束操纵模式将从视场的第二选定部分接收的返回的第二照射光束反射成为指向光学检测器的中继光束。在一实施方案中，可以使用结合图1描述的接收可重新配置的超表面232和光学检测器230来实现第二光束接收操作。第二像素评估操作420包括在光学检测器中检测返回的第二照射光束中的光的像素并确定检测到的光的像素的飞行时间且输出表示在返回的第二照射光束中的检测到的光的像素和像素光的飞行时间的第二检测信号。在一实施方案中，可以使用结合图1描述的光学检测器电路236来实现第二像素评估操作。第二映射操作430包括响应于来自光学检测器的输出的第一检测信号产生表示视场的至少一部分的第二三维数据集。在一实施方案中，可以使用结合图1描述的数据计算电路270来实现映射操作。
本文引用的所有参考文献在其主题没有在其他方面不一致的情况下均以引用的方式整体并入本文。
在一些实施方案中，“配置”包括针对特定目的、应用或功能中的至少一个的设计、设置、成形、实现、构造或适用中的至少一种。
应当理解，一般而言，本文中，特别是所附权利要求中使用的术语通常旨在作为“开放”术语。例如，术语“包括”被解释为“包括但不限于”。例如，术语“具有”应当被解释为“至少具有”。例如，术语“有”应当被解释为“至少有”。例如，术语“包含”应当被解释为“包含但不限于”等。还应当理解，如果意指引入权利要求表述对象的特定数量，则这样的意图将在权利要求中被明确地陈述，并且在没有这样的陈述的情况下，不存在这样的意图。例如，为了帮助理解，以下所附权利要求可以包含引入性短语，例如“至少一个”或“一个或多个”的使用以引入权利要求表述对象。然而，这样的短语的使用不应被解释为暗示通过不定冠词“一”(“a”)或“一个”(“an”)引入权利要求表述对象将包含这种引入的权利要求表述对象的任何特定权利要求限制为仅包含一个这样的表述对象的发明，即使当相同的权利要求包括引入性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一”或“一个”之类的不定冠词(例如，“一(a)接收器”应典型地解释为意指“至少一个接收器”)也如此；这同样适用于用于引入权利要求表述对象的定冠词的使用。另外，即使明确地叙述了所引入的权利要求表述对象的特定数量，也应认识到，这种表述对象通常应被解释为意指至少所陈述的数量(例如，没有其他修饰语的无修饰表述“至少两个室”或“多个室”，通常意指至少两个室)。
在使用诸如“a、b和c中的至少一个”，“a、b或c中的至少一个”或“选自a、b和c中的[项目]之类的短语的那些情况下，一般来说，这样的结构意图是选言性的(例如，这些短语中的任何一个都包括但不限于单独使用a，单独使用b，单独使用c，一起使用a和b，一起使用a和c，一起使用b和c，或一起使用a、b和c的系统，并且可以进一步包括a、b或c中的一个以上，例如在一起的a1、a2和c，在一起的a、b1、b2、c1和c2，或在一起b1和b2)。还应当理解，实质上，提供两或更多可选择项的选言词或短语，无论是在说明书、权利要求书、或附图中，都应当被理解为预期包括术语中的一项、任一项、或两项的可能性。例如，短语“a或b”应被理解为包括“a”或“b”或“a和b”的可能性。
本文所述的方面描述了不同的其他组件中包括的或与其连接上的不同组件。应当理解，这种描述的架构仅仅是示例，并且事实上，可以实施获得相同功能的许多其他架构。在构思意义上，获得相同功能的任何组件的设置有效地“关联”以便获得所需的功能。因此，本文中组合以获得特定功能的任意两个组件可以被视为彼此“相关联”以便获得所需的功能，而不管架构或中间组件如何。同样地，这样相关联的任何两个组件也可以视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以获得所需的功能。能这样相关联的任何两个组件也可以视为彼此“可操作地耦合”以获得所需的功能。可操作地可耦合的具体实例包括但不限于：在物理上可匹配的或在物理上相互作用的组件；或通过无线方式可交互的、或通过无线方式相互作用的组件等。
关于所附权利要求，其中所列举的操作通常可以以任何顺序执行。此外，尽管各个操作流程以(一个或多个)序列来呈现，但是应当理解，各种操作可以以不同于所示出的顺序的顺序来执行，或者可以同时执行。除非上下文另有规定，否则这种替代排序的示例可以包括重叠、交错、中断、重新排序、增量、预备、补充、同时、反向或其他变体排序。在框图中使用“开始”、“结束”、“停止”或者类似框不是为了表示对图中任何操作或功能的开始或结束的限制。这些流程图或图表可以合并到其他流程图或图表中，其中在本申请的图表中示出的功能之前或之后执行附加功能。此外，除非上下文另有规定，否则诸如“响应于”、“与...相关”或其他过去时态形容词之类的术语通常不意图排除这样的变体。
本发明所描述的主题的方面在下文带编号的条款中阐述：
1.一种lidar扫描系统，其包括：
激光器，其被配置成发射工作波长的光脉冲；
发射可重新配置的超表面，其被配置为将来自所述激光器的入射的光脉冲反射成为指向视场
接收可重新配置的超表面，其被配置为将来自所述视场的所述选定部分的返回的所述照射光束反射成为指向光学检测器的中继光束，所述中继光束的所述指向响应于在所述接收可重新配置的超表面中实现的第二选定的全息光束操纵模式；并且
所述光学检测器包括检测器像素阵列，每个检测器像素包括(i)光电检测器，其被配置成检测所述返回的所述照射光束中的光；和(ii)定时电路，其配置成确定所检测的所述光的飞行时间，所述光学检测器还被配置为输出表示针对所述阵列的每个像素的所检测到的所述光和所检测到的所述光的飞行时间的检测信号，
其中所述激光器被配置成以工作波长发射光脉冲。
2.根据条款1所述的系统，其中所述激光器配置成可控制地发射光脉冲。
3.根据条款1所述的系统，其中所述激光器配置成发射工作波长的光脉冲。
4.根据条款3所述的系统，其中所述工作波长为840nm、905nm或1550nm。
5.根据条款3所述的系统，其中所述工作波长介于650nm和1700nm之间。
6.根据条款1所述的系统，其中所述激光器包括准直透镜。
7.根据条款1所述的系统，其中所述视场的
8.根据条款1所述的系统，其中所述视场的θ介于5度和25度之间。
9.根据条款1所述的系统，其中所述视场包括外部环境的视场。
10.根据条款9所述的系统，其中所述视场包括动态外部环境的视场。
11.根据条款1所述的系统，其中所述发射可重新配置的超表面包括动态可重新配置的超表面。
12.根据条款1所述的系统，其特征在于，所述发射可重新配置的超表面的所述指向能在小于10微秒的时间尺度上重新配置。
13.根据条款1所述的系统，其中，所述发射可重新配置的超表面的所述指向可在1微秒和1000微秒之间的时间尺度上重新配置。
14.根据条款1所述的系统，其中所述发射可重新配置的超表面包括一维可重新配置的超表面。
15.根据条款1所述的系统，其中所述发射可重新配置的超表面包括二维可重新配置的超表面。
16.根据条款1所述的系统，其中所述发射可重新配置的超表面包括布置在所述表面上的多个动态可调的高q介质谐振器，其中元件间间隔小于所述激光器的工作波长。
17.根据条款16所述的系统，其中所述表面包括传导面，并且所述多个谐振器具有相应的多个可调节反射相位，从而响应于入射波提供动态可调的反射波。
18.根据条款17所述的系统，其中所述传导面和所述多个谐振器限定超表面。
19.根据条款16所述的系统，其中所述元件间间隔小于工作波长的一半。
20.根据条款19所述的系统，其中所述元件间间隔小于所述工作波长的三分之一。
21.根据条款19所述的系统，其中所述元件间间隔小于所述工作波长的四分之一。
22.根据条款16所述的系统，其中所述工作波长是可见波长。
23.根据条款16所述的系统，其中所述工作波长是红外波长。
24.根据条款23所述的系统，其中红外工作波长是电信波段波长。
25.根据条款16所述的系统，其中所述多个介质谐振器中的每一个包括：
具有高折射率的成对区域；和
电可调材料，其设置在所述区域之间的间隙中。
26.根据条款25所述的系统，其中所述区域包括半导体区域。
27.根据条款26所述的系统，其中半导体区域包括si、ge或gaas半导体区域。
28.根据条款25所述的系统，其中所述区域包括垂直于所述表面定位的支柱。
29.根据条款25所述的系统，其中所述电可调材料是电光聚合物材料。
30.根据条款25所述的系统，其中所述电可调材料是液晶材料。
31.根据条款25所述的系统，其中所述电可调材料是硫属化物玻璃材料。
32.根据条款25所述的系统，其中所述电可调材料是硅。
33.根据条款16所述的系统，其中所述多个谐振器中的每一个还包括：
成对的电极，其被配置为在整个所述电可调材料上施加可调电压。
34.根据条款33所述的系统，其中所述多个谐振器以一维阵列布置，并且所述谐振器中的每一个还包括：
所述成对的电极中的第一电极接地；并且
所述成对的电极中的第二电极连接到所述谐振器的偏置电压。
35.根据条款16所述的系统，其中，所述多个谐振器以由行和列索引的二维阵列布置，并且所述谐振器中的每一个还包括：
由行和列索引并连接到所述成对的电极的矩阵电路。
36.根据条款35所述的系统，其中矩阵电路包括无源矩阵寻址电路。
37.根据条款35所述的系统，其中矩阵电路包括有源矩阵寻址电路。
38.根据条款1所述的系统，其中所述视场的选定部分包括一个选定的视场像素。
39.根据条款1所述的系统，其中所述视场的选定部分包括选定的1×4视场像素。
40.根据条款1所述的系统，其中所述视场的选定部分包括选定的1×8视场像素。
41.根据条款1所述的系统，其中所述视场的选定部分包括选定的2×2视场像素。
42.根据条款1所述的系统，其中所述视场的选定部分包括选定的4×4视场像素。
43.根据条款1所述的系统，其中所述视场的选定部分包括选定的8×8视场像素。
44.根据条款1所述的系统，其中所述照射光束包括指向所述视场的选定部分的形成的照射光束。
45.根据条款1所述的系统，其中所述照射光束指向所述视场的选定部分的方向。
46.根据条款1所述的系统，其中，响应于第一控制信号，在所述发射可重新配置的超表面中实现所述第一选定的全息光束操纵模式。
47.根据条款1所述的系统，其中所述第一发射可重新配置的超表面是一维可重新配置的。
48.根据条款1所述的系统，其中所述第一发射可重新配置的超表面是二维可重新配置的。
49.根据条款1所述的系统，其中所述发射可重新配置的超表面被配置为实现至少两个可选择的全息光束操纵模式。
50.根据条款1所述的系统，其还包括：
柱面透镜，其被配置为将所述激光的所述发射的脉冲光在所述视场的所述θ轴的至少一部分上扩展。
51.根据条款1所述的系统，其中所述激光器包括被布置成将所述发射的脉冲光在所述发射可重新配置的超表面上扩展的至少两个激光器。
52.根据条款1所述的系统，其还包括：
发射定位结构，其被配置为维持所述激光器和所述发射可重新配置的超表面之间的空间关系。
53.根据条款1所述的系统，其中所述发射可重新配置的超表面包括单个可重新配置的超表面的第一部分，并且所述接收可重新配置的超表面包括所述单个可重新配置的超表面的第二部分。
54.根据条款1所述的系统，其中所述发射可重新配置的超表面是与所述接收可重新配置的超表面分开的单独物理结构。
55.根据条款1所述的系统，其中所述接收可重新配置的超表面包括被配置为将来自所述视场的选定部分的返回的所述照射光束反射成为指向所述光学检测器的所形成的中继光束。
56.根据条款1所述的系统，其中所述接收可重新配置的超表面包括动态可重新配置的超表面。
57.根据条款1所述的系统，其中，所述接收可重新配置的超表面包括一维可重新配置的超表面。
58.根据条款1所述的系统，其中所述接收可重新配置的超表面包括二维可重新配置的超表面。
59.根据条款1所述的系统，其中所述接收可重新配置的超表面包括布置在表面上的多个动态可调的高q介质谐振器，其中元件间间隔小于所述激光器的光学工作波长。
60.根据条款1所述的系统，其中所述反射返回的照射光束包括反射来自视场的选定部分中的对象的脉冲光的返回的照射光束。
61.根据条款1所述的系统，其中所述反射返回的照射光束包括将返回的照射光束反射地发射成为指向光学检测器的传输光束。
62.根据条款1所述的系统，其中所述接收可重新配置的超表面包括二维视场。
63.根据条款1所述的系统，其中所述接收可重新配置的超表面被配置为实现由响应于第二控制信号在所述接收可重新配置的超表面中建立的一维辐射模式定义的指定光束操纵全息图。
64.根据条款1所述的系统，其中所述接收可重新配置的超表面被配置为响应于第二控制信号实现至少两个可选择的全息光束操纵模式。
65.根据条款1所述的系统，其还包括：
准直透镜，其被配置为使指向所述光学检测器的所述中继光束准直。
66.根据条款1所述的系统，其还包括：
球面透镜，其被配置为将所述中继光束聚焦在所述光学检测器上。
67.根据条款1所述的系统，其还包括：
接收定位结构，其被配置为维持在所述接收可重新配置的超表面和所述光学检测器电路之间的空间关系。
68.根据条款1所述的系统，其中所述检测器像素阵列中的至少一个像素具有介于36弧秒到3600弧秒之间的分辨率。
69.根据条款1所述的系统，其中所述检测器像素阵列是单个检测器像素。
70.根据条款1所述的系统，其中所述检测器像素阵列包括一个或多个检测器像素。
71.根据条款1所述的系统，其中所述检测器像素阵列包括1×4检测器像素阵列。
72.根据条款1所述的系统，其中所述检测器像素阵列是1×8检测器像素阵列。
73.根据条款1所述的系统，其中所述检测器像素阵列包括2×2检测器像素阵列。
74.根据条款1所述的系统，其中所述检测器像素阵列包括4×4检测器像素阵列。
75.根据条款1所述的系统，其中所述检测器像素阵列包括8×8检测器像素阵列。
76.根据条款1所述的系统，其中像素的定时电路包括被配置为确定光脉冲的发射与检测到返回的照射光束之间的飞行时间的定时电路。
77.根据条款1所述的系统，其中所述检测器像素阵列的至少一个检测器像素还包括可操作地与所述光电检测器耦合的放大器。
78.根据条款1所述的系统，其中所述光电检测器包括雪崩二极管光电检测器。
79.根据条款1所述的系统，其还包括：
扫描引擎，其被配置为通过使所述脉冲光的所述发射光束在所述视场的至少一部分上步进来实现对所述视场的扫描，所述实现包括为由所述发射可重新配置的超表面反射的每个光脉冲选择(i)将在所述发射可重新配置的超表面中实现的第一全息光束操纵模式和(ii)将在所述接收可重新配置的超表面中实现的第二全息光束操纵模式。
80.根据条款79所述的系统，其中所述扫描引擎被配置为通过使脉冲光的发射光束在视场的至少一部分上递增地步进来实现对视场的扫描。
81.根据条款79所述的系统，其中所述扫描引擎被配置为通过以任意模式使脉冲光的发射光束在至少一部分视场上步进来实现对视场的扫描。
82.根据条款79所述的系统，其中所述扫描引擎被配置为通过脉冲光的发射光束在视场的至少一部分上顺序地步进来实现对视场的扫描。
83.根据条款79所述的系统，其中所述扫描引擎被配置为通过使所述脉冲光的照射光束的指向在视场上递增地步进来控制对视场的扫描。
84.根据条款83所述的系统，其中所述扫描引擎被配置成通过使所述脉冲光的照射光束的指向在视场上递增地步进来控制以选定的分辨率对视场的扫描。
85.根据条款83所述的系统，其中所述扫描引擎被配置为通过使所述脉冲光的照射光束的指向在视场上递增地步进来控制使用动态选择的分辨率对视场的扫描。
86.根据条款79所述的系统，其中所述扫描引擎被配置为控制对视场的连续扫描。
87.根据条款79所述的系统，其中，所述扫描引擎被配置为控制以第一分辨率对所述视场的扫描。
88.根据条款87所述的系统，其中，所述扫描引擎被配置为控制以第二分辨率对所述视场的扫描，所述第二分辨率由所述扫描引擎响应于来自所述第一分辨率下的所述扫描的所输出的所述检测信号而选择。
89.根据条款79所述的系统，其中所述扫描引擎被配置为以不低于每秒100,000个数据点的扫描速率控制对视场的扫描。
90.根据条款79所述的系统，其中所述扫描引擎包括：
超表面控制器电路，其被配置为使用第一控制信号实现所选择的所述第一全息光束操纵模式和使用第二控制信号实现所选择的所述第二全息光束操纵模式。
91.根据条款79所述的系统，其中所述扫描引擎包括：
全息图选择器电路，其被配置为选择(i)第一全息光束操纵模式，其被配置为将所述光脉冲反射成为指向视场的所述选定部分的所述照射光束；以及(ii)第二全息光束操纵模式，其被配置为将所述返回的所述照射光束反射成为指向所述光学检测器的所述中继光束。
92.根据条款91所述的系统，其中全息光束操纵模式选自全息光束操纵模式库。
93.根据条款91所述的系统，其中全息光束操纵模式是在运行中计算的。
94.根据条款79所述的系统，其中所述扫描引擎包括感兴趣区域选择器电路，所述感兴趣区域选择器电路配置成：
识别通过在第一分辨率下的对所述视场的第一扫描产生的第一输出检测信号中的图案；以及
响应于所识别的所述图案为在高于所述第一分辨率的第二分辨率下的第二扫描选择所述视场中的感兴趣区域。
95.根据条款94所述的系统，其中选择感兴趣区域包括基于对第一输出检测信号中的图案的识别来选择感兴趣区域以基于选择标准表示感兴趣对象。
96.根据条款94所述的系统，其中所述扫描引擎还被配置为以高于第一分辨率的第二分辨率实现对视场的第二增量扫描。
97.根据条款79所述的系统，其中所述扫描引擎包括：
扫描资源优化电路，其被配置为选择视场的扫描分辨率，该选择响应于发射可重新配置的超表面的容量、接收可重新配置的超表面的容量、光检测器电路的容量、扫描系统的功耗以及输出的检测信号的质量中的至少一个。
98.根据条款1所述的系统，其中所述系统不包括任何移动部件。
99.根据条款1所述的系统，其中，所述系统的所述元件彼此相对是静态的。
100.根据条款1所述的系统，其还包括：
数据计算电路，其被配置为响应于所输出的所述检测信号产生表示所述视场的至少一部分的三维数据。
101.根据条款100所述的系统，其中所述数据计算电路还被配置为输出表示三维数据的信号。
102.一种lidar扫描系统，其包括：
激光器，其被配置成发射工作波长的光脉冲；
发射可重新配置的超表面，其被配置为将来自所述激光器的入射的光脉冲反射成为指向视场的选定部分的照射光束，所述照射光束的所述指向响应于在所述发射可重新配置的超表面中实现的第一选定的全息光束操纵模式；
接收可重新配置的超表面，其被配置为将来自所述视场的所述选定部分的返回的所述照射光束反射成为指向光学检测器的中继光束，所述中继光束的所述指向响应于在所述接收可重新配置的超表面中实现的第二选定的全息光束操纵模式；
所述光学检测器包括检测器像素阵列，每个检测器像素包括(i)光电检测器，其被配置成检测所述返回的所述照射光束中的光；和(ii)定时电路，其配置成确定所检测的所述光的飞行时间，所述光学检测器还被配置为输出表示针对所述阵列的每个像素的所检测到的所述光和所检测到的所述光的飞行时间的检测信号；
扫描引擎，其被配置为通过使所述脉冲光的所述发射光束在所述视场的至少一部分上步进来实现对所述视场的扫描，所述实现包括为由所述发射可重新配置的超表面反射的每个光脉冲选择(i)将在所述发射可重新配置的超表面中实现的第一全息光束操纵模式和(ii)将在所述接收可重新配置的超表面中实现的第二全息光束操纵模式。
103.根据条款102所述的lidar扫描系统，其中所述扫描引擎包括超表面控制器电路，其被配置为使用第一控制信号来实现所选择的第一全息光束操纵模式以及使用第二控制信号来实现所选择的第二全息光束操纵模式。
104.一种lidar扫描系统，其包括：
光发射器，其被配置为将来自激光器的入射的光脉冲反射成为指向视场的选定部分的照射光束，所述照射光束的所述指向响应于第一选定的全息光束操纵模式；
光接收器，其被配置为将来自所述视场的所述选定部分的返回的所述照射光束反射成为指向光学检测器的中继光束，所述中继光束的所述指向响应于第二选定的全息光束操纵模式；
所述光学检测器包括检测器像素阵列，每个检测器像素被配置为接收所述中继光束并且包括(i)光电检测器，其被配置成检测所述返回的所述照射光束中的光；和(ii)定时电路，其配置成确定所检测的所述光的飞行时间，所述光学检测器还被配置为输出表示针对所述阵列的每个像素的所检测到的所述光和所检测到的所述光的飞行时间的检测信号；以及
扫描引擎，其被配置为通过使所述照射光束在所述视场的至少一部分上步进来实现对所述视场的扫描，所述实现包括为由所述光接收器反射的每个光脉冲选择(i)第一全息光束操纵模式和(ii)第二全息光束操纵模式。
105.根据条款104所述的系统，其中第一选定的全息光束操纵模式在发射可重新配置的超表面中实现。
106.根据条款104所述的系统，其中第二选定的全息光束操纵模式在接收可重新配置的超表面中实现。
107.根据条款104所述的系统，其中扫描引擎包括全息图选择器电路。
108.根据条款104所述的系统，其中扫描引擎包括感兴趣区域选择器电路。
109.根据条款104所述的系统，其中扫描引擎包括扫描资源优化电路。
110.根据条款104所述的系统，其中扫描引擎包括超表面控制器电路。
111.根据条款104所述的系统，其还包括数据计算电路，所述数据计算电路被配置为响应于来自光学检测器的输出检测信号，生成表示视场的至少一部分的三维数据。
112.一种lidar扫描系统，其包括被配置为扫描视场的动态可重新配置的超表面。
113.一种方法，其包括：
在发射可重新配置的超表面中建立第一选定的发射全息光束操纵模式，所述第一选定光束操纵模式指向视场的第一选定部分
从实现的所述第一选定的发射全息光束操纵模式将从激光器接收的入射的光脉冲反射成为指向所述视场的所述选定部分的第一照射光束；
在接收可重新配置的超表面中建立第一选定的接收全息光束操纵模式，所述第一选定的接收光束操纵模式指向检测器像素阵列；
从所述第一选定的接收全息光束操纵模式将从所述视场的所述第一选定部分接收的返回的所述第一照射光束反射成为指向光学检测器的中继光束；
在所述光学检测器中检测所述返回的所述第一照射光束中的光像素，并确定所检测到的所述光像素的飞行时间，并且输出表示对所述光像素的所述检测和所述返回的所述第一照射光束中的所述像素光的飞行时间的第一检测信号；并且
响应于来自所述光学检测器的所输出的所述第一检测信号，产生表示所述视场的至少一部分的三维数据集。
114.根据条款113所述的方法，其还包括：
在发射可重新配置的超表面中建立第二选定的发射全息光束操纵模式，所述第二选定光束操纵模式指向所述视场的第二选定部分；
从实现的所述第二选定的发射全息光束操纵模式将从所述激光器接收的入射的光脉冲反射成为指向所述视场的所述选定部分的第二照射光束；
在接收可重新配置的超表面中建立第二选定的接收全息光束操纵模式，所述第二选定的接收光束操纵模式指向所述检测器像素阵列；
从所述第二选定的接收全息光束操纵模式将从所述视场的所述第二选定部分接收的返回的所述第二照射光束反射成为指向所述光学检测器的中继光束；
在所述光学检测器中检测所述返回的所述第二照射光束中的光像素，并确定所检测到的所述光像素的飞行时间，并且输出表示对所述光像素的所述检测和所述返回的所述第二照射光束中的所述像素光的飞行时间的第二检测信号；并且
响应于来自所述光学检测器的所输出的所述第二检测信号，产生表示所述视场的至少一部分的第二三维数据集。
虽然本文已公开了多个方面和实施方式，但对本领域技术人员而言，其他方面和实施方式会是显而易见的。本文所公开的各个方面和实施方式是出于说明的目的且无意进行限制，真正的范围和精神由接下来的权利要求表明。
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