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CN109581360B - 用于光检测和测距的装置和方法 - Google Patents

用于光检测和测距的装置和方法 Download PDF

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CN109581360B CN201811142176.5A CN201811142176A CN109581360B CN 109581360 B CN109581360 B CN 109581360B CN 201811142176 A CN201811142176 A CN 201811142176A CN 109581360 B CN109581360 B CN 109581360B
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Abstract

提供了一种用于光检测和测距的装置和方法。该装置包括被配置为围绕旋转轴振动的反射表面以及多个光源，每个光源均被配置为经由光学系统可控地发射相应光束到反射表面上。此外，该装置包括控制器，其被配置为控制多个光源的发射时间，使得反射表面根据用于第一测量的第一波束方向序列以及根据用于随后第二测量的第二波束方向序列向环境发射多个光束。

Description

用于光检测和测距的装置和方法
技术领域
本发明涉及光检测和测距(LIDAR)。具体地，示例涉及用于LIDAR的装置和方法。
背景技术
汽车LIDAR(以及其他应用)使用高功率激光器来照明环境。这些LIDAR系统需要遵守激光安全法规，这会限制可用的激光功率。此外，测量期间的车辆位移可能导致运动模糊。因此，需要改进的LIDAR技术。
发明内容
这样的需求可以通过本文所描述的示例来满足。
一个示例涉及一种用于LIDAR的装置。该装置包括被配置为围绕旋转轴振动的反射表面、以及多个光源，每个光源均被配置为经由光学系统可控地将相应的光束发射到反射表面上。此外，该装置包括控制器，控制器被配置为控制多个光源的发射时间，使得反射表面根据用于第一测量的第一波束方向序列并且根据用于随后的第二测量的第二波束方向序列向环境发射多个光束。
另一示例涉及一种用于LIDAR的方法。该方法使用被配置为绕旋转轴振动的反射表面以及多个光源，每个光源都被配置为经由光学系统可控地发射相应的光束到反射表面上。该方法包括控制多个光源的发射时间，使得反射表面根据用于第一测量的第一波束方向序列并且根据用于随后第二测量的不同的第二波束方向序列来向环境发射多个光束。
此外，示例涉及计算机程序，其具有当在计算机或处理器上执行计算机程序时被配置为执行上述方法的程序代码。此外，示例涉及其上存储程序的非暂态机器(计算机)可读介质。
又一示例涉及一种用于LIDAR的又一装置。该装置包括照明电路，其被配置为根据用于第一测量的波束方向的第一序列重复地向环境发射多个光束，并且根据用于随后第二测量的第二波束方向序列发射多个光束。
附图说明
下面将仅以示例的方式并参照附图描述装置和/或方法的一些示例，其中
图1示出了用于LIDAR的装置的示例；
图2至图8示出了示例性波束序列；
图9示出了用于LIDAR的方法的示例的流程图；以及
图10示出了用于LIDAR的装置的另一示例。
具体实施方式
现在将参照示出一些示例的附图更全面地描述各种示例。在附图中，为了清楚起见，线、层和/或区域的厚度可以被夸大。
因此，虽然其他示例能够进行各种修改和替换形式，但是其一些具体示例在图中示出，并且随后将详细描述。然而，这种详细描述并不将进一步的示例限制为所述特定形式。进一步的示例可以涵盖落在本公开范围内的所有修改、等价物和替代品。相似数字在附图中表示相似或类似的元件，当相互比较时可以相同或以修改形式实现，同时提供相同或相似的功能。
应当理解，当一个元件被称作“连接”或“耦合”至另一个元件时，这些元件可以直接连接或耦合或者通过一个或多个中间元件连接或耦合。如果使用“或者”来组合两个元件A和B，则理解为公开了所有可能的组合，即仅A、仅B以及A和B。相同组合的替代措辞是“A和B中的至少一个”。这同样适用于超过2个元件的组合。
本文为了描述特定示例所的术语并不用于对进一步示例进行限制。无论何时使用诸如“一个”、“该”的单数形式并且仅使用单个元件既不明显也不隐式定义为强制性的，进一步的示例也可以使用多个元件来实现相同的功能。类似地，当随后将功能描述为使用多个元件实现时，进一步的示例可以使用单个元件或处理实体实现相同的功能。将进一步理解，术语“包括”和/或“包含”在使用时指定所提特征、整数、步骤、操作、过程、动作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、进程、动作、元件、部件和/或它们的任何组的存在或添加。
除非另有定义，否则所有术语(包括技术和科学术语)在本文中用于示例所属领域的普通含义。
图1示出了用于LIDAR的装置100。装置100包括被配置为围绕旋转轴120振动的反射表面110。也就是说，反射表面110沿从第一端位置到第二端位置的第一旋转方向围绕旋转轴120旋转，反之亦然，即沿从第二端位置到第一端位置的反向第二旋转方向旋转。例如，反射表面的振动移动可以包括沿2°和45°之间的两个旋转方向的旋转。发射表面110绕旋转轴120的振动频率可以是可调的(例如，通过控制器150)。例如，反射表面110可以以10Hz和100kHz之间的频率(例如，2.5kHz)围绕旋转轴120振动。反射表面110可以以多种不同的方式实现。在一些示例中，反射表面110可以是MEMS(微机电系统)反射镜。
此外，装置100包括多个光源130(例如，两个、三个、四个或更多个光源)。多个光源130中的每一个均被配置为经由光学系统140可控地发射相应的光束到反射表面110。多个光源130可以是能够发光的任何设备或电路装置。多个光源130可以包括相同或不同的光源。由多个光源130发射的光束可以是相同的或不同的。例如，多个光源130可以发射相同或不同颜色(即，波长)的光束。通常，多个光源130可以发射任意波长的光束。例如，多个光源130可以发射红外光。由多个光源130发射的光束一般可以表现出任何期望的形状。例如，多个光束可以在垂直于其波束方向的平面中具有基本为矩形的横截面(即，光束可以是线形或条形的)。在一些示例中，多个光源130可以是激光器，使得光束是(脉冲)激光束。
光学系统140可以包括一个或多个光学透镜，以便将由多个光源130发射的光束聚焦(投影)到反射表面110上的特定(预定)位置。
此外，装置100包括用于控制多个光源130的控制器150。控制器150可以专用硬件的形式实现，诸如处理器、专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)以及能够执行与适当软件相关联的软件的硬件。控制器150还可以包括存储器，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)或非易失性存储器，用于存储软件或其他控制数据。
控制器150被配置为控制多个光源130的发射时间，使得反射表面110根据用于第一测量的第一波束方向序列以及根据用于随后第二测量的第二波束方向序列向环境发射多个光束。第二波束方向序列中的波束方向不同于第一波束方向序列中的波束方向。例如，第二波束方向序列中的波束方向可以沿空间轴与第一波束方向序列中的波束方向偏移。
在一些示例中，控制器150例如可以被配置为控制多个光源130，以顺序地将它们各自的光束发射到反射表面110。换句话说，控制器150可以控制多个光源130，使得多个光源130中每次只有一个光源向反射表面发射其相应的光束。备选地，控制器可以被配置为控制多个光源130中的至少两个以同时向反射表面110发射它们各自的光束。即，控制器150可以控制多个光源130，使得多个光源130同时向反射表面发射两个或更多光束。例如，发射时间可以存储在可由控制器150访问的存储器(查找表)中。
因此，反射表面110可以在规定的时间点向环境发射单个光束或多个光束。图1示出了通过反射表面110将树形光束111、112和113同时发射到环境中的情况。然而，应注意，任何其他数量的光束可以同时发射到环境中。此外，光束的波束方向可以与图1所示光束111、112和113的波束方向不同。
控制器150可以允许顺序且全面地扫描(照射、照明)装置100的视野的部分区域，以便能够对环境进行全面扫描。例如，第一波束方向序列对应于装置100的视场的第一部分，而第二波束方向序列对应于装置100的视场不同的第二部分。换言之，每个波束方向序列(即，每个测量)包括多个预定波束方向(光束沿其发射)的子集。通过为后续测量的发射光束定义两个或更多个波束方向序列，可以在每次测量中扫描装置100的视场的不同部分。
所发射光束的反射被光电探测器160接收。光电探测器160包括布置在至少一行中的多个光敏元件，即，一个或多个平行的行的光敏元件(可理解为光敏元件的阵列)。多个光敏元件中的每一个都被配置为接收多个光束中的至少一个从环境中的物体的反射。例如，光电探测器160可以是光敏像素的一维或二维阵列。如图1所示，装置100可以可选地进一步包括另一光学系统170(例如，包括一个或多个透镜)，其被配置为将多个发射光束中的至少一个从环境中的物体的反射投射到光电探测器160上。因此，光电探测器160接收多个发射光束中的至少一个从环境中的物体的反射。处理器180可基于多个光束之一的发射时间和反射的接收时间来确定(装置100)与环境中的物体的距离。即，通过飞行时间(ToF)测量来确定与物体的距离。
为了提高信噪比(SNR)，可以将多个测量平均化(也称为“直方图绘制(histograming)”)。然而，传统的直方图绘制受到运动模糊的影响。假设在单个测量期间，光束沿多个波束方向中的所有方向发射(即，全视场被扫描)，在光束沿相同波束方向第二次发射之前，LIDAR系统可能发生显著的位移。这可以从下面的非限制性数值示例中明显看出。
在这个数值示例中，作为参考，假设在传统的LIDAR系统中，单个光束(例如，激光脉冲)沿500个波束方向依次发射。此外，假定两个连续光束的发射的时间间隔为20μs。因此，一次完整的测量花费500*20μs＝10000μs＝10ms。也就是说，在沿相同的波速方向再次发射光束之前需要10ms。
例如，如果在200km/h的速度行驶的汽车中使用LIDAR系统，则这对应于车辆位移，因此对应于55cm的LIDAR系统的位移。如果更频繁地重复测量，则每次测量发生55cm的位移。因此，直方图绘制受到运动模糊的影响。
所提出的顺序扫描方法能够减少运动模糊。控制器150可被配置为控制多个光源130的发射时间，使得反射表面110在第一测量期间根据第一波束方向序列向环境重复地发射多个光束。
参照上面的数值示例，第一波束方向序列可以仅包括500个波束方向中的5个。因此，在沿相同波束方向的两个光束发射之间，仅发生(500/100)*2*20μs＝200μs的时间。因此，仅发生10mm的位移。运动模糊可以(显著地)减少。因此，距离(范围)测量的精度可以(显著)提高。
在沿第一波束方向序列重复发射光束之后(例如，3次重复)，光束可以沿波束方向的第二、第三以及其他序列(在第二、第三以及其他随后测量期间)重复发射，直到光束沿所有多个波束方向发射为止。因此，可以提高每个部分距离(范围)测量的精度，使得可以改进与装置100的整个视场中的物体的距离的确定。
使用不同的波束方向序列可以进一步允许提高安全性，因为非相邻的波束方向可用于连续发射的光束。因此，可以避免向环境中的特定点(例如，向人眼)发射(太)大量的光能。特别地，可以避免在短时间跨度(例如，5微秒或更少)内将光能重复发射到环境中的特定点。换句话说，控制器150可以被配置为控制多个光源130的发射时间，使得光束仅在预定的时间跨度(例如，5微秒或更少)内沿相同的波束方向或者沿相邻的波束方向发射一次到环境中。因此，与传统方法相比，装置100可以使用具有更大功率(强度)或更高重复频率的光束，使得光电探测器160还可以检测来自远离装置100定位的物体的反射。因此，与传统方法相比，装置100可以允许在更大距离处确定与物体的距离。
下面结合图2至图8描述波束方向的一些示例性序列(也表示为波束模式)。波束方向的示例性序列被描述为用于第一测量的第一波束方向序列的示例。然而，应注意，波束方向的示例性序列也可以用于波束方向的任何后续序列，即任何后续测量(例如，第二、第三、第四等)。
图2示出了波束方向的示例性第一序列。在图2的示例中，控制器150控制多个光源130，以顺序地将它们的相应光束发射到反射表面110。也就是说，反射表面110一次向环境发射单个光束。
多个预定波束方向沿第一空间轴y和第二空间轴x均匀分布。如图2所示，第一空间轴y和第二空间轴x可以彼此垂直。
第一波束方向序列包括多个预定波束方向的第一子集210、第二子集220、第三子集230和第四子集240的序列。应注意，可以使用多个预定波束方向的任意数量的子集。
第一子集210包括四个波束方向211、212、213和214。四个波束方向211、212、213和214沿第一轴y彼此相继。这在图2中由列和行中的多个波束方向的备选符号(分组)表示。如图1所示，沿第一空间轴y相邻并且沿第二空间轴x(基本)相同的波束方向可以被理解为同一列的波束方向(表示为1、2、3、...)。沿第二空间轴x相邻并且沿第一空间轴y(基本)相同的波束方向可以被理解为同一行的波束方向(表示为A、B、C、D...)。在图2的示例中，第一子集210的四个波束方向211、212、213和214属于相邻的行A、B、C和D。
第一子集210的四个波束方向211、212、213和214沿第二空间轴x彼此偏移多个预定波束方向中的第一数目个中间波束方向。在图2的示例中，第二波束方向212沿第二轴x与第一波束方向211偏移多个预定波束方向中的一个中间波束方向。这可以根据备选列表示而更加明显：第一波束方向211属于列1，而第二波束方向212属于列3。即，第一波束方向211和第二波束方向212通过列2的中间波束方向彼此偏移。类似地，第三波束方向213沿第二轴x与第二波束方向212偏移多个预定波束方向中的一个中间波束方向，并且第四波束方向214沿第二轴x与第三波束方向213偏移多个预定波束方向中的一个中间波束方向。
通过控制例如四个光源的相应发射时间，实现反射表面110沿第一子集210的四个波束方向211、212、213和214向环境依次发射光束。例如，控制器150在时间T1处控制四个光源中的第一个光源以发射光束。光束通过光学系统140在第一位置处投射到发射表面110上。因此，光束沿第一波束方向211发射到环境。在时间T2处，控制器150控制四个光源中的第二个光源以发射其光束。光束通过光学系统140在第二位置处投射到反射表面110上。第一光源和第二光源的光束在反射表面110上的不同投射改变两个光束(当发射到环境时)沿第一空间轴y的波束方向。由于反射表面110在发射时间T1和T2之间继续其振动移动，所以两个光束(当发射到环境时)的波束方向沿第二空间轴x进一步变化。因此，通过反射表面110沿第二波束方向212向环境发射第二光束。类似地，控制器150控制四个光源中的第三个和第四个光源，以在时间T3和T4处发射它们的相应光束，使得光束通过反射表面110沿第三波束方向213和第四波束方向214发射到环境中。
在图2的示例中，假设第一子集210的四个波束方向211、212、213和214沿第二空间轴x彼此偏移多个预定波束方向的一个中间波束方向。然而，应注意，可以使用任意数量的中间波束方向(例如，1、2、3、…、10个或更多)。此外，第一子集210的四个波束方向211、212、213和214沿第二空间轴x彼此相等地偏移(即，四个波束方向211、212、213和214中的相邻波束方向偏移相同数量的中间波束方向)。然而，第一子集210的相邻波束方向之间的中间波束方向的数量可以变化。例如，第二波束方向212可以沿第二轴x与第一波束方向211偏移多个预定波束方向的一个中间波束方向，而第三波束方向213可以沿第二轴x与第二波束方向212偏移多个预定波束方向的三个中间波束方向。
即，第一子集210的波束方向沿第一空间轴y彼此相邻。此外，第一子集210的波束方向沿第二空间轴x彼此偏移多个预定波束方向的第一数量的中间波束方向的集合中的一个。
第二子集220子集的波束方向221、222、223和224沿第二空间轴x与第一子集210的波束方向211、212、213和214偏移了10个中间波束方向(例如，波束方向221在列11中，而波束方向211在列1中)。然而，应注意，可以使用沿第二空间轴x的任意数量的中间波束方向。此外，第二子集220的波束方向221、222、223和224沿第一空间轴y彼此相邻(即，属于相邻行A、B、C和D)。即，第二子集220的波束方向沿第二空间轴x与第一子集210的波束方向偏移多个预定义波束方向中的第二数量的中间波束方向。
通过控制四个光源的相应发射时间，再次实现了由反射表面110沿第二子集220的四个波束方向221、222、223和224向环境依次发射光束。在时间T5处，即，在沿波束方向214发射光束的第四光源放射后经过规定时间之后，通过控制器150控制第一光源以发射其光束。通过光学系统140，在第一位置处，光束再次投射到反射表面110上。由于反射表面继续其振动运动，所以光束沿第二子集的波束方向221发射到环境中。如上所述，对于第一子集210的波束方向，控制其他光源发射它们的相应光束，以便沿第二子集220的剩余波束方向222、223和224向环境发射光束。
通过选择多个光源130中的后续发射时间之间的时间，可通过控制器150来调整第一数量和第二数量的中间波束方向。如图2所示，第一数量和/或第二数量中的至少一个可以大于1。这可以进一步允许提高安全性，因为不连续的波束方向被用于连续发射的光束。因此，可以避免向环境中的特定点(例如，向人眼)发射(太)大量的光能。因此，与传统方法相比，图2的波束图案可以允许使用具有增加的功率(强度)的光束，使得光电探测器160也可以检测来自被定位为更加远离装置100的物体的反射。因此，与传统方法相比，图2的波束图案可以允许确定距离更大的物体的距离。
第三子集230的波束方向231、232、233和234沿第二空间轴x与第二子集220的波束方向221、222、223和224偏移了10个中间波束方向(例如，波束方向231在列21中，而波束方向221在列11中)。然而，需要注意，可以使用沿第二空间轴x的任意数量的中间波束方向。此外，第三子集230的波束方向231、232、233和234沿第一空间轴y彼此相邻(即，属于相邻行A、B、C和D)。即，第三子集230的波束方向沿第二空间轴x与第二子集220的波束方向偏移了多个预定波束方向中的第三数量的中间波束方向。如图2所示，第三数量的中间波束方向可以等于第二数量的中间波束方向。然而，应注意，第三数量的中间波束方向可以备选地不同于第二数量的中间波束方向。例如，第三数量可以在第二数量的60％和140％之间。这可以允许进一步提高安全性，因为沿第二空间轴x的波束方向的相邻子集之间的距离是相似的。因此，可以避免向环境中的特定点(例如，向人眼)发射(太)大量的光能。
如上针对第一子集210和第二子集220的波束方向所描述的，通过控制器150控制沿第三子集230的波束方向231、232、233和234向环境发射光束。
第四子集240的波束方向沿第二空间轴与第三子集230的波束方向偏移第四数量的中间波束方向(例如，10个中间波束方向)。以与上述相同的方式沿第四子集240的波束方向发射光束。为了避免重复，参照上面结合第一子集210和第二子集220描述的原理。
换句话说，图2可以描述一种波束图案，其中，四个激光器被顺序地放射(例如，A-＞B-＞C-＞D)。例如，每个ToF测量可以采取约2μs(对于300m距离测量)加上一些额外的死区时间(例如，1μs)，以避免距离模糊。因此，一个子集的总序列花费4*(2+1)＝12μs。同时，反射表面(例如，MEMS反射镜)继续移动，并导致图2所示的图案。例如，可以选择死区时间，使得当MEMS反射镜与光电探测器的新像素精确对准时放射下一激光器。例如当使用具有正弦运动轮廓的谐振MEMS反射镜时，死区时间可以不是恒定的。
虽然在图2中没有明确示出，但是控制器150可以可选地控制多个光源130以发射与第一序列的第一部分相关的相应光束，同时反射表面110沿第一旋转方向围绕旋转轴120旋转，并且控制多个光源130以发射与第一序列的第二部分相关的相应光束，同时反射表面110沿相反的第二旋转方向围绕旋转轴120旋转。例如，在反射表面110沿第一旋转方向旋转的同时，光束可以沿第一子集210和第三子集230发射到环境中，而在反射表面110沿第二旋转方向旋转的同时，光束沿第二子集220和第四子集240发射到环境中。
图3示出了波束方向的另一示例性第一序列。在图3的示例中，控制器150再次控制多个光源130，以顺序地发射它们的相应光束到反射表面110上。也就是说，反射表面110每次向环境发射单个光束。
在图3的示例中，控制器150控制多个光源130以在反射表面110沿第一旋转方向(也表示为正向方向)绕旋转轴120旋转的同时发射与第一序列的第一部分相关的相应光束，并且控制多个光源130以在反射表面110沿相反的第二旋转方向(也表示为反向方向)围绕旋转轴120旋转的同时发射与第一序列的第二部分相关的相应光束。
在图3的示例性第一序列中，根据波束方向的第一序列，多个光源130的发射序列在光束向环境发射期间变化。这可以允许减少多个光源130中的两个后续发射时间之间的时间。
假设环境中的物体是被反射表面110发射的光束的大而强的反射器，物体可以被检测到高达例如600米的距离。由于反射的强度以及由于又一光学系统170与光电探测器160内不可避免的光学和电串扰，来自物体的光束(即，返回光)的反射可以有效地到达光电探测器160的任何像素。为了避免距离模糊，死区时间需要相应地调整/增加(例如，2μs以上)。因此，四个顺序放射的光源的ToF测量花费4*(2+2)＝16μs的时间。换言之，光源130可以利用62.5kHz的上频发射。然而，可期望使用更高的频率。更高的频率可通过使用直方图绘制(即，重复测量并取和)来实现。在直方图中，可重复触发器是相加的，而随机触发器不是。如果上述在死区时间期间发生的反射的不希望检测没有相加，则死区时间可以减少甚至消除。这可以通过在前一行之后不放射同一行来实现(即，当多个波束方向的子集被重复多次时，不使用多个光源的相同发射序列)。例如，如果使用四个光源，则可以连续地使用发射序列A-B-C-D(光源1-光源2-光源3-光源4)、A-C-B-D(光源1-光源3-光源2-光源4)和A-D-C-B(光源1-光源4-光源3-光源2)。这种行模式针对每个直方图遍历而改变，即，针对每个被扫描的新行(向前或向后)，并且仅在所有可能的组合已被使用或者完成直方图绘制时重复。
根据以上对多个光源130的发射序列变化的描述，波束方向A1(行A，列1)、A2、…、A5、B1、…、B5、C1、…、C5和D1、…、D5形成多个预定波束方向的第一子集310。再假设四个光源(第一光源1、然后光源2、然后光源3、最后光源4)依次发射它们的相应光束，同时反射表面110沿第一旋转方向(向前)绕旋转轴120旋转。因此，光束沿波束方向A1、B2、C3和D4发射到环境。当反射表面110沿第二旋转方向(向后)围绕旋转轴120旋转时，第一光源1、然后光源3、然后光源2、最后光源4依次发射它们的相应光束。因此，光束沿波束方向A5、C4、B3和D2发射到环境中。在反射表面110沿第一旋转方向再次围绕旋转轴120旋转时，第一光源1、然后光源4、然后光源2、最后光源3依次发射它们的相应光束。因此，光束沿波束方向A1、D2、B3和C4向环境发射。在反射表面110沿第二旋转方向再次围绕旋转轴120旋转时，第一光源1、然后光源2、然后光源4、最后光源3依次发射它们的相应光束。因此，光束沿波束方向A5、B4、D3和C2向环境发射。通过使用多个光源130的发射序列的其他(或全部)剩余排列，通过反射表面110沿多个预定波束方向的第一子集310的波束方向重复地向环境发射光束。然而，每次多个光源130的发射序列改变。
类似地，可以定义多个预定波束方向的第二子集320、第三子集330、第四子集340等。因此，光束可以通过反射表面110沿多个预定波束方向的第二子集320、第三子集330、第四子集340等的波束方向向环境重复地发射光束。
即，如图3所示的示例性第一波束方向序列多次地包括多个预定波束方向的子集，其中控制器150控制多个光源130的发射时间，使得与多个预定波束方向的子集相关的多个光源130的发射序列变化(在第一测量期间)。
因此，可以使用多个波束方向的不同波束方向来构造用于随后的第二测量的第二波束方向序列。
虽然在图2和图3中示出示例性的第一波束方向序列中，一次向环境发射单个光束，但在图4至图8的示例性第一波束方向序列中，一次由反射表面110向环境发射多个光束。
图4示出了一种配置，其中多个光源130包括4个光源，这些光源被控制器150控制以同时将它们的相应光束发射到反射表面110。因此，四个光束410、420、430和440同时通过反射表面110发射到环境中。光束410、420、430和440沿第一空间轴y彼此相邻，因为四个光源的发射光束在不同的位置处投射在反射表面110上。如图4所示，通过列和行符号，一般可以提供n列和m行(对于m个光源)的波束方向。即，对于m个光源，多个波束方向可以包括m*n个波束方向。
由于反射表面110正在移动，所以光束可以通过控制m个光源(例图4所示的4个光源)的相应发射时间来沿n列中的每一列的波束方向发射。
在图5至图8所示的示例性第一波束方向序列中，假设多个光源130包括4个光源。然而，应注意，也可以使用任何其他数量的光源(例如，2、3、5、6个或更多光源)。
图5示出了波束方向的示例性第一序列。在图5的示例中，第一波束方向序列包括多个预定波束方向中的第一子集510、520、530、540的序列。第一子集510、520、530、540中的每一个的波束方向沿第一空间轴y彼此相邻。此外，第一子集510、520、530、540中的每一个的波束方向沿第二空间轴x与第一子集510、520、530、540中的前一个的波束方向偏移了多个预定波束方向中的第一非零数量的中间波束方向。例如，第一子集520的波束方向521(列11)沿第二空间轴x与第一子集510的波束方向511(列1)偏移多个预定波束方向中的9个中间波束方向。
在图5的示例中，假设第一子集510、520、530、540中的每一个的波束方向沿第二空间轴x与第一子集510、520、530、540中的前一个的波束方向偏移了多个预定波束方向中的恒定第一非零数量的中间波束方向。然而，第一子集510、520、530、540的后续子集之间的第一数量的中间波束方向可变化。例如，第一子集520的波束方向可以沿第二空间轴x与第一子集510的波束方向偏移9个中间波束方向，而第一子集530的波束方向可以沿第二空间轴x与第一子集520的波束方向偏移15个中间波束方向。即，第一子集510、520、530、540中的每一个的波束方向沿第二空间轴y与第一子集510、520、530、540中的前一个的波束方向偏移多个预定波束方向中的第一非零数量的中间波束方向的集合中的一个。
控制器150控制四个光源，以发射与第一子集510、520、530、540相关的相应光束，同时反射表面110沿第一旋转方向(也表示为正向方向)绕旋转轴120旋转。在反射表面110沿相反的第二旋转方向(也表示为反向方向)围绕旋转轴120旋转时，控制器150控制四个光源以发射它们的与多个预定波束方向的第二子集550、560、570、580相关的相应光束。
即，第一波束方向序列还包括多个预定波束方向中的第二子集550、560、570、580的序列。第二子集550、560、570、580中的每一个的波束方向沿第一空间轴y彼此相邻。此外，第二子集550、560、570、580中的每一个的波束方向沿第二空间轴x与第二子集550、560、570、580前一个的波束方向偏移了多个预定波束方向中的第二非零数量的中间波束方向。例如，第二子集560的波束方向561(列30)沿第二空间轴x与第二子集570的波束方向571(列20)偏移了多个预定波束方向中的9个中间波束方向。
在图5的示例中，假设第二子集550、560、570、580中的每一个的波束方向沿第二空间轴x与第二子集550、560、570、580中的前一个的波束方向偏移了多个预定波束方向中恒定的第二非零数量的中间光束。然而，第二子集550、560、570、580中的后续子集之间的第二数量的中间波束方向可以改变。例如，第二子集580的波束方向可以沿第二空间轴x与第二子集570的波束方向偏移15个中间波束方向，而第二子集570的波束方向可以沿第二空间轴与第二子集560的波束方向偏移9个中间波束方向。也就是说，第二子集550、560、570、580中的每一个的波束方向沿第二空间轴x与第二子集550、560、570、580中的前一个的波束方向偏移多个预定波束方向中的第二非零数量的中间波束方向的集合中的一个。
在图5的示例中，中间波束方向的第一数量等于中间波束方向的第二数量，使得第二子集550、560、570、580的波束方向沿第二空间轴x直接与第一子集510、520、530的波束方向相邻，例如，第二子集580的波束方向(列10)与第一子集520的波束方向(列11)沿第二空间轴x直接相邻。
对于第二波束方向序列(即，第二测量)，可以使用不同的子集。例如，在反射表面110沿第一旋转方向绕旋转轴120旋转的同时光束可以沿列2、12、22、32的波束方向发射到环境中，并且在反射表面110沿相反的第二旋转方向绕旋转轴120旋转的同时光束可以沿列9、19、29、39的波束方向发射到环境中。可以使用不同的波束方向序列进行进一步的测量，直到装置100的视场被完全扫描为止。
使用图5所示的第一波束方向序列可允许使用围绕旋转轴120快速振动(旋转)的反射表面110(例如，MEMS反射镜)。使用快速振动反射表面110可允许降低对外部振动的敏感性，因为外部振动与自然加速度相比较小。当使用在谐振处操作的MEMS反射镜作为反射表面110时，可以使悬浮非常刚性，这增加了任何寄生模式(即，不期望方向上的运动，除了扫描方向和/或除了绕旋转轴120的旋转方向)的频率(并降低了幅度)。此外，可以减小致动器功率，并且承载MEMS反射镜的芯片的尺寸可相对较小。
此外，图5所示的第一波束方向序列中的波束方向的第一子集之间的间隙和第二子集之间的间隙可以允许使用慢光源。具体地，光源可以在两个后续光束的发射之间显示相应的最小时间，其大于反射表面从与第一波束方向相关的第一位置移动到与第二波束方向(其沿第二空间轴x与第一波束方向直接相邻)相关的第二位置所要求的时间。
图6中示出了图5所示的第一波束方向序列的轻微变化。虽然在图5中，第二子集550、560、570、580中的至少一个的波束方向沿第二空间轴x与第一子集510、520、530、540中的一个的波束方向直接相邻，但是第二子集650、660、670、680的波束方向沿第二空间轴x与第一子集610、620、630、640之一的波束方向偏移了图6中的多个预定波束方向中的非零第三数量的中间波束方向。
在图6的示例中，再次假设光束在反射表面110沿第一旋转方向围绕旋转轴120旋转的同时沿第一子集610、620、630、640的波束方向发射到环境中，并且光束在反射表面110沿相反的第二旋转方向绕旋转轴120旋转的同时沿第二子集650、660、670、680的波束方向发射到环境中。
如图6所示，第二子集650、660、670、680的波束方向可在第一子集610、620、630、640的波束方向的中间沿第二空间轴x布置。例如，第二子集680的波束方向(列6)沿第二空间轴x与第一子集610的波束方向(列1)和第二子集620的波束方向(列11)中的每一个偏移4个中间波束方向。
一般而言，第三数量的中间波束方向可以在第一子集610、620、630、640之间的第一数量的中间波束方向的20％和80％之间(如果第一数量是常数)或者在第一子集610、620、630、640之间的第一数量的中间波束方向中的一个的20％和80％之间(如果第一数量变化，参见上文)。
当人类观察者存在于装置100的视场中时，光(例如，激光)可以进入眼睛的瞳孔。根据瞳孔到装置100的光源的距离，沿多个相邻(邻近)列的发射光束可以覆盖瞳孔。图6所示的第一波束方向序列可以允许延伸这些列的照明之间的时间。因此，到达瞳孔的后续光束(例如，激光脉冲)在时间上彼此相距很远，以便提高(激光)安全性。
图6所示的第一波束方向序列可进一步允许确保相邻(邻近)列在后续扫描(即，反射表面110的正向和反向旋转)中不被照射。通过将第三数量的中间波束方向设置为第一数量的中间波束方向之一的20％至80％之间的值，发射的光束彼此尽可能地远离。例如，第二子集650、660、670、680的波束方向可以沿第二空间轴x与第一子集610、620、630、640的波束方向偏移至少两个中间波束方向(即，可以跳过至少两列)。这可以确保如果瞳孔接近装置100(即，多个光源)，则只有一个波束方向朝向瞳孔。
对于第二波束方向序列(即，第二测量)，可以使用不同的子集。例如，光束可以在反射表面110沿第一旋转方向绕旋转轴120旋转的同时沿列2、12、22、32的波束方向发射到环境中，并且光束可在反射表面110沿相反的第二旋转方向绕旋转轴120旋转的同时沿列7、17、27、37的波束方向发射到环境中。可以进行进一步的测量，直到装置100的视场完全被扫描。
图5所示第一波束方向序列的另一轻微变型在图7中示出。虽然在图5中，第二子集550、560、570、580中的至少一个的波束方向与第一子集510、520、530、540中的一个的波束方向沿第二空间轴x直接相邻，但是第二子集750、760、770、780的波束方向等于图7中的第一子集710、720、730、740的波束方向。
在图7的示例中，再次假设光束在反射表面110沿第一旋转方向围绕旋转轴120旋转的同时沿第一子集710、720、730、740的波束方向发射到环境中，并且光束在反射表面110沿相反的第二旋转方向绕旋转轴120旋转的同时沿第二子集750、760、770、780的波束方向发射到环境中。
图7所示的第一波束方向序列是如上所述的直方图绘制的示例。由于在第一测量期间相同的波束方向被照射几次，所以所确定的距离数据的噪声可以减小，并且可以增加最大可能的测量范围。使用图7所示第一波束方向序列允许重复测量环境中的相同地方/位置/物体，在它们之间只有很小的时间间隔。因此，可以减少移动物体的运动模糊(或者如果激光扫描仪本身在移动)。换言之，可以提高测量的质量。
在图7的示例中，在第一序列(即，第一测量)内对每个波束方向照明两次(即，测量)。应注意，每个波束方向可以在第一序列内更频繁地被照明(例如，4、6、8次或更多次)。即，在第一测量期间，可以重复图7所示沿第一波束方向序列的光束的发射。
对于第二波束方向序列(即，第二测量)，可以使用不同的子集。例如，光束可以沿列2、12、22、32的波束方向发射到环境中，同时反射表面110沿第一旋转方向以及沿相反的第二旋转方向绕旋转轴120旋转。可以进行进一步测量，直到装置100的视场被完全扫描。
图8进一步示出了上面更一般结合图1描述的直方图绘制的另一示例。图8的直方图绘制基于图6所示的波束方向的序列。
与图6所示的波束方向序列一样，光束在反射表面110第一次沿第一旋转方向围绕旋转轴120旋转的同时沿第一子集810、820、830、840的波束方向发射到环境中，并且光束在反射表面110沿相反的第二旋转方向第一次绕旋转轴120旋转的同时沿第二子集850、860、870、880的波束方向发射到环境中。随后，在反射表面110沿第一旋转方向围绕旋转轴120第二次旋转时，光束再次沿第一子集810、820、830、840的波束方向发射到环境中。此外，在反射表面110沿相反的第二旋转方向围绕旋转轴120第二次旋转时，并且光束再次沿第二子集850、860、870、880的波束方向发射到环境中。
换言之，控制器150控制四个光源的发射时间，使得反射表面110在第一测量期间根据图6的第一波束方向序列重复地将多个光束发射到环境。应注意，反射表面110可以根据第一波束方向序列不只两次地向环境发射多个光束，例如可以重复任何次数(例如，3、4、5次或更多次)。
此外，应注意，根据任何第一波束方向序列的光束可以重复发射到环境中，而不仅仅是图6的第一波束方向序列。显然，在随后的第二、第三以及进一步测量中使用的第二、第三以及进一步的波束方向序列也可以在相应的测量期间被重复地发射到环境中。
在重复测量的情况下，(激光)安全性可以通过在反向扫描中不照射与正向扫描中相同的像素来增加(参见上面结合图6所讨论的)。如果正向和反向扫描使用两个不同集合的列(即，反射表面110的不同旋转方向的波束方向的不同子集)，那么照射同一列的光束(例如，激光脉冲)之间的时间翻倍。此外，总测量时间翻倍，并稍微增加了运动模糊。然而，可以在(激光器)安全性和测量质量之间进行权衡。
如上结合图6所讨论的，可以调整第二子集850、860、870、880之一与第一子集810、820、830、840中的相邻子集之间的沿第二空间轴x的中间波束位置的数量。
如上面结合图1至图8所示，向环境发射的多个光束在垂直于其波束方向的平面中可具有矩形截面。例如，多个光束的矩形截面可以是共线的。
通过图9中的流程图示出用于LIDAR的方法900的示例。方法900使用被配置为围绕旋转轴振动的反射表面以及多个光源，每个光源被配置为经由光学系统可控地发射相应的光束到反射表面上。方法900包括控制多个光源的发射时间(902)，使得反射表面根据用于第一测量的第一波束方向序列和根据用于随后的第二测量的不同的第二波束方向序列向环境发射多个光束。
如上所述，方法900还可以包括基于多个光束中的一个的发射时间和多个光束中的一个从物体反射的接收时间来确定与环境中的物体的距离(904)。
结合所提出的技术或者上述一个或多个示例(例如，图1至图8)提到该方法的更多细节和方面。该方法可以包括与所提技术的一个或多个方面或者上述一个或多个示例相对应的一个或多个附加可选特征。
图10示出了用于LIDAR的另一装置1000。与图1所示装置100类似，装置1000包括反射表面1010，反射表面1010被配置为围绕旋转轴1020振动。此外，装置1000包括(单个)光源1030，其被配置为经由光学系统1040将光束可控地发射到反射表面1010上。发射表面1010的振动与装置100的反射表面110的振动移动相同。此外，光源1030和光学系统1040与上文结合图1描述的多个光源130中的一个和光学系统140相同。因此，参考图1的上述描述。
装置1000还包括控制器1050，控制器1050被配置为控制光源1030的发射时间，使得反射表面1010根据用于第一测量的第一波束方向序列以及根据用于后续(即，下一个、紧接的)第二测量的第二波束方向序列向环境发射多个光束。为了说明目的，在图10中示出发射到环境的光束1011。
第一波束方向序列以第一角度集合中的一个角度彼此角偏移，其中第二波束方向序列以第二角度集合中的一个角度彼此角偏移。第一角度集合中的角度可以与第二角度集合中的角度不同或相同(例如，第二波束方向序列之间的角偏移可以等于第一波束方向序列之间的角偏移)。第一波束方向序列和第二波束方向序列从多个预定波束方向中选择。此外，第二波束方向序列(沿空间轴)与第一波束方向序列偏移多个预定波束方向中的一个以上的中间波束方向。
控制器1050可以允许顺序且全面地扫描(照亮、照射)装置1000的视场的部分区域，以便能够对环境进行全面扫描。第一波束方向序列对应于装置1000的视场的第一部分，而第二波束方向序列对应于装置1000的视场的不同的第二部分。
使(紧接)在后面的测量的波束方向偏移多个波束方向中的一个以上的中间波束方向可允许提高安全性，因为使用了非相邻波束方向。因此，可以避免向环境中的特定点(例如，向人眼)发射(太)大量的光能。例如，第二序列的波束方向可以居中于第一序列的波束方向之间(类似于图6所示用于多个光源的波束图案)。
控制器1050可进一步配置为控制光源1030的发射时间，使得反射表面1010根据用于第三和进一步的测量的第三和进一步的波束方向序列向环境发射多个光束。类似地，第三序列的波束方向(沿空间轴)与第二序列的波束方向偏移多个预定波束方向中的一个以上的中间波束方向。
类似于装置100，通过光电探测器1060经由另一光学系统1070接收发射光束的反射。处理器1080再次基于多个光束之一的发射时间和来自环境中的物体的反射的接收时间来确定(装置1000)与环境中的物体的距离。对于细节，由此参照了图1的上述描述。
控制器1050还可以被配置为控制光源1030的发射时间，使得反射表面1010在第一测量期间根据第一波束方向序列重复地向环境发射多个光束。因此，光束可以沿波束方向的第二、第三和进一步的序列(在第二、第三和随后的测量期间)重复发射，直到光束沿所有多个波束方向发射。即，装置1000可以使用直方图绘制。
此外，控制器1050可以被配置为控制光源1030以在反射表面1010沿第一旋转方向围绕旋转轴1020旋转的同时发射与第一序列的第一部分相关的光束，并且被配置为控制光源1030以在反射表面1010沿相反的第二旋转方向围绕旋转轴1020旋转的同时发射与第一序列的第二部分相关的光束。类似地，在反射表面1010沿不同的旋转方向围绕旋转轴1020旋转时，第二、第三以及进一步的序列的不同部分可以被发射到环境中。
结合所提出的技术或者上述一个或多个示例(例如，图1至图8)提及装置1000的更多细节和方面。装置1000可以包括与所提技术的一个或多个方面或者上述一个或多个示例相对应的一个或多个附加可选特征。
上面结合图2、图3、图5、图6、图7和图8描述的波束方向(波束图案)的第一序列可用于任何LIDAR系统，而不管其内部结构(例如，光源数量、振动反射表面的存在等)如何。
因此，一些示例进一步涉及用于LIDAR的另一装置。该装置包括照射电路，该照射电路被配置为根据用于第一测量的第一波束方向序列并且根据用于随后的第二测量的第二波束方向序列向环境发射多个光束。用于第一测量的第一波束方向序列是本公开描述的第一波束方向序列中的一个(例如，上面结合图2、图3、图5、图7、图7和图8所述)。此外，照射电路可以被配置为在第一测量期间根据第一波束方向序列重复地向环境发射多个光束。
如上所述，用于LIDAR的装置还可以包括接收和评估电路，该接收和评估电路被配置为接收多个光束中的至少一个来自环境中的物体的反射，并且基于多个光束中的一个的发射时间以及反射的接收时间来确定到物体的距离。此外，用于LIDAR的装置可以包括与所提技术的一个或多个方面或者上述一个或多个示例相对应的一个或多个附加可选光学特征。
本申请的示例还涉及一种用于LIDAR的又一装置。该装置包括照射电路，其被配置为根据用于第一测量的第一波束方向序列重复地向环境发射多个光束，并且根据用于随后第二测量的第二波束方向序列发射多个光束。
如上所述，用于LIDAR的装置还可以包括接收和评估电路，其被配置为接收多个光束中的至少一个来自环境中的物体的反射，并且基于多个光束中的这一个的发射时间以及反射的接收时间来确定到物体的距离。此外，用于LIDAR的装置可以包括与所提技术的一个或多个方面或者上述一个或多个示例相对应的一个或多个附加可选特征。例如，用于第一测量的第一波束方向序列可以是本公开描述的第一波束方向序列之一(例如，上文结合图2、图3、图5、图6、图7和图8)。
所提及和描述的方面和特征与前面详述的示例和图中的一个或多个一起也可以与一个或多个其他示例组合，以便替换其他示例的类似特征或者为了将特征附加地引入其他示例。
示例可进一步是或者涉及一种计算机程序，其具有当在计算机或处理器上执行计算机程序时用于执行上述方法中的一个或多个的程序代码。上述各种方法的步骤、操作或处理可以由编程计算机或处理器来执行。示例还可以包括程序存储设备，诸如数字数据存储介质，其是机器、处理器或计算机可读且编码机器可执行、处理器可执行或计算机可执行程序的指令。指令执行或导致执行上述方法的一些或全部动作。程序存储设备可以包括或者例如是数字存储器、磁性存储介质(诸如磁盘和磁带)、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。进一步的示例还可以包括计算机、处理器或控制单元(其被编程以执行上述方法的动作)或者(现场)可编程逻辑阵列((F)PLA)或(现场)可编程门阵列((F)PGA)，其被编程以执行上述方法的动作。
说明书和附图仅说明了本公开的原理。此外，这里所列举的所有示例主要用于明确地仅用于教学目的，以帮助读者理解本公开的原理和发明人为促进本领域所贡献的概念。本文所有陈述列举本公开的原理、方面和示例及其具体示例旨在包括其等同物。
例如，框图可以说明实现本公开原理的高级电路图。类似地，流程图、状态转换图、伪代码等可以表示各种处理、操作或步骤，例如基本可在计算机可读介质中表示，并由计算机或处理器执行，而不管这种计算机或处理器是否被明确示出。本说明书或权利要求中公开的方法可通过具有用于执行这些方法的每个相应动作的装置的设备来实现。
应当理解，除非另外明确或隐含提到，例如出于技术原因，否则说明书或权利要求中公开的多个动作、处理、操作、步骤或功能的公开不能被解释为在特定顺序之内。因此，除非这些动作或功能由于技术原因不能互换，否则多个动作或功能的公开将不限于特定顺序。此外，在一些示例中，单个动作、功能、处理、操作或步骤可以包括或可以分为多个子动作、子功能、子处理、子操作或子步骤。这种子动作可以包括并作为该单个动作的公开的一部分，除非被排除在外。
此外，以下权利要求在此并入详细描述，其中每个权利要求可以作为单独的示例独立存在。虽然每个权利要求可以独立作为一个单独的示例，但是应当注意，尽管从属权利要求可以在权利要求中提及与一个或多个其他权利要求的具体组合，但是其他示例也可以包括从属权利要求与每个其它从属或独立权利要求的主题的组合。本文明确提出这种组合，除非声明不包括特定组合。此外，还将一个权利要求的特征包括在任何其他独立权利要求，即使该权利要求不直接从属于该独立权利要求。

Claims (27)

1.一种用于光检测和测距的装置(100)，包括：
反射表面(110)，被配置为围绕旋转轴(120)振动；
多个光源(130)，每个光源均被配置为经由光学系统(140)可控地发射相应的光束到所述反射表面(110)上；以及
控制器(150)，被配置为控制所述多个光源(130)的发射时间，使得所述反射表面(110)根据用于第一测量的第一波束方向序列以及根据用于随后第二测量的第二波束方向序列向环境发射多个光束，
其中所述第一波束方向序列包括多个预定波束方向的第一子集和第二子集的序列，其中所述第一子集的波束方向沿第一空间轴彼此相邻并且沿第二空间轴彼此偏移所述多个预定波束方向中的第一数量的中间波束方向的集合，并且其中所述第二子集的波束方向沿所述第二空间轴与所述第一子集的波束方向偏移所述多个预定波束方向中的第二数量的中间波束方向。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器(150)进一步被配置为控制所述多个光源(130)的所述发射时间，使得所述反射表面(110)在所述第一测量期间根据所述第一波束方向序列重复地向环境发射所述多个光束。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述控制器(150)进一步被配置为控制所述多个光源(130)，以顺序地将它们各自的光束发射到所述反射表面(110)上。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一数量和/或所述第二数量中的至少一个大于1。
5.根据权利要求1或4所述的装置，其中所述第一波束方向序列进一步包括所述多个预定波束方向的第三子集的序列，其中所述第三子集的波束方向沿所述第二空间轴与所述第二子集的波束方向偏移所述多个预定波束方向中的第三数量的中间波束方向，并且其中所述第三数量在所述第二数量的60％和140％之间。
6.根据权利要求3所述的装置，其中所述第一波束方向序列多次地包括多个预定波束方向的子集，其中所述控制器进一步被配置为控制所述多个光源的发射时间，使得与所述多个预定波束方向的子集相关的所述多个光源的发射序列改变。
7.根据权利要求3所述的装置，其中所述控制器(150)进一步被配置为控制所述多个光源(130)，以在所述反射表面沿第一旋转方向围绕所述旋转轴旋转的同时发射与所述第一波束方向序列的第一部分相关的相应光束，并且被配置为控制所述多个光源，以在所述反射表面沿相反的第二旋转方向围绕所述旋转轴旋转的同时发射与所述第一波束方向序列的第二部分相关的相应光束。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述控制器(150)进一步被配置为控制所述多个光源(130)中的至少两个，以同时向所述反射表面(110)发射它们的相应光束。
9.一种用于光检测和测距的装置(100)，包括：
反射表面(110)，被配置为围绕旋转轴(120)振动；
多个光源(130)，每个光源均被配置为经由光学系统(140)可控地发射相应的光束到所述反射表面(110)上；以及
控制器(150)，被配置为控制所述多个光源(130)的发射时间，使得所述反射表面(110)根据用于第一测量的第一波束方向序列以及根据用于随后第二测量的第二波束方向序列向环境发射多个光束，
其中所述第一波束方向序列包括多个预定波束方向的第一子集的序列，其中每个所述第一子集的波束方向沿第一空间轴彼此相邻，并且沿第二空间轴与所述第一子集的前一个的波束方向偏移所述多个预定波束方向中的非零的第一数量的中间波束方向的集合中的一个。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述第一波束方向序列进一步包括所述多个预定波束方向的第二子集的序列，其中每个所述第二子集的波束方向沿所述第一空间轴彼此相邻，并且沿所述第二空间轴与所述第二子集的前一个的波束方向偏移所述多个预定波束方向中的非零的第二数量的中间波束方向的集合中的一个。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一数量等于所述第二数量，并且其中所述第二子集中的一个的波束方向沿所述第二空间轴与所述第一子集中的一个的波束方向直接相邻。
12.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一数量等于所述第二数量，并且其中所述第二子集中的一个的波束方向沿所述第二空间轴与所述第一子集中的一个的波束方向偏移所述多个预定波束方向的第三数量的中间波束方向，其中所述第三数量在所述第一数量的20％和80％之间。
13.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一数量等于所述第二数量，并且其中所述第二子集中的一个的波束方向等于所述第一子集中的一个的波束方向。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其中所述控制器(150)进一步被配置为控制所述多个光源(130)，以在所述反射表面(110)沿第一旋转方向围绕所述旋转轴(120)旋转的同时发射与所述第一子集相关的相应光束，并且被配置为控制所述多个光源(130)，以在所述反射表面(110)沿相反的第二旋转方向围绕所述旋转轴(120)旋转的同时发射与所述第二子集相关的相应光束。
15.根据权利要求1或9中任一项所述的装置，其中所述多个预定波束方向沿所述第一空间轴并且沿所述第二空间轴均匀地分布。
16.根据权利要求1或9所述的装置，其中所述多个光束中的至少一个在垂直于其波束方向的平面中具有矩形截面。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述多个光束的所述矩形截面是共线的。
18.根据前权利要求1或9所述的装置，其中所述多个光束是激光束。
19.根据权利要求1或9所述的装置，其中所述第二波束方向序列的波束方向不同于所述第一波束方向序列的波束方向。
20.根据权利要求1或9所述的装置，其中所述第二波束方向序列的波束方向沿空间轴与所述第一波束方向序列的波束方向偏移。
21.根据权利要求1或9所述的装置，进一步包括：
光电探测器(160)，被配置为接收所述多个光束中的至少一个光束从所述环境中的物体的反射；以及
处理器(180)，被配置为基于所述多个光束中的一个光束的发射时间以及所述反射的接收时间来确定与所述物体的距离。
22.根据权利要求21所述的装置，其中所述光电探测器(160)包括在至少一行中布置的多个光敏元件，其中所述多个光敏元件中的每个光敏元件均被配置为接收所述多个光束中的至少一个光束从所述环境中的所述物体的反射。
23.一种用于使用反射表面和多个光源进行光检测和测距的方法(900)，所述反射表面被配置为围绕旋转轴振动，并且所述多个光源中的每个光源均被配置为经由光学系统可控地发射相应的光束到所述反射表面上，所述方法包括：
控制所述多个光源的发射时间，使得所述反射表面根据用于第一测量的第一波束方向序列以及根据用于随后第二测量的不同的第二波束方向序列来向环境发射多个光束，
其中所述第一波束方向序列包括多个预定波束方向的第一子集和第二子集的序列，其中所述第一子集的波束方向沿第一空间轴彼此相邻并且沿第二空间轴彼此偏移所述多个预定波束方向中的第一数量的中间波束方向的集合，并且其中所述第二子集的波束方向沿所述第二空间轴与所述第一子集的波束方向偏移所述多个预定波束方向中的第二数量的中间波束方向。
24.一种用于使用反射表面和多个光源进行光检测和测距的方法(900)，所述反射表面被配置为围绕旋转轴振动，并且所述多个光源中的每个光源均被配置为经由光学系统可控地发射相应的光束到所述反射表面上，所述方法包括：
控制所述多个光源的发射时间，使得所述反射表面根据用于第一测量的第一波束方向序列以及根据用于随后第二测量的不同的第二波束方向序列来向环境发射多个光束，
其中所述第一波束方向序列包括多个预定波束方向的第一子集的序列，其中每个所述第一子集的波束方向沿第一空间轴彼此相邻，并且沿第二空间轴与所述第一子集的前一个的波束方向偏移所述多个预定波束方向中的非零第一数量的中间波束方向的集合中的一个。
25.根据权利要求23或24所述的方法，进一步包括：
基于所述多个光束中的一个光束的发射时间以及所述多个光束中的所述一个光束从物体的反射的接收时间来确定与所述环境中的所述物体的距离。
26.一种用于光检测和测距的装置，包括照射电路，所述照射电路被配置为：
根据用于第一测量的第一波束方向序列重复地向环境发射多个光束；以及
根据用于随后第二测量的第二波束方向序列发射多个光束，
其中所述第一波束方向序列包括多个预定波束方向的第一子集和第二子集的序列，其中所述第一子集的波束方向沿第一空间轴彼此相邻并且沿第二空间轴彼此偏移所述多个预定波束方向中的第一数量的中间波束方向的集合，并且其中所述第二子集的波束方向沿所述第二空间轴与所述第一子集的波束方向偏移所述多个预定波束方向中的第二数量的中间波束方向。
27.一种用于光检测和测距的装置，包括照射电路，所述照射电路被配置为：
根据用于第一测量的第一波束方向序列重复地向环境发射多个光束；以及
根据用于随后第二测量的第二波束方向序列发射多个光束，
其中所述第一波束方向序列包括多个预定波束方向的第一子集的序列，其中每个所述第一子集的波束方向沿第一空间轴彼此相邻，并且沿第二空间轴与所述第一子集的前一个的波束方向偏移所述多个预定波束方向中的非零的第一数量的中间波束方向的集合中的一个。
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