使用固定光学元件进行图像扫描

摘要

一种用于对感兴趣区域成像的设备包括扫描组件，其配置为相对于目标位置使入射在其上的光束转向。扫描组件包括第一固定光学器件，其配置为控制光束的圆偏振方向并将光束透射至第二固定光学器件，且该第二固定光学器件配置为将光束偏转到目标位置。该设备还包括图像传感器，其配置为基于偏转的光束生成图像。

说明书

技术领域

本主题公开涉及成像和图像检测的领域，更具体地，涉及用于通过扫描生成相机图像的设备、系统和方法。

背景技术

现代车辆越来越多地配备有相机和/或其他成像设备和传感器，以促进车辆操作并增加安全性。出于各种目的，可以将相机包括在车辆中，比如增加可见度和驾驶员意识，从而辅助驾驶员并执行车辆控制功能。常规的扫描系统使用机械扫描设备，其可能很复杂并且可能具有次优的分辨率。因此，期望提供包括用于图像扫描的固定光学元件的系统和设备。

发明内容

在一示例性实施例中，一种用于对感兴趣区域成像的设备包括扫描组件，其配置为相对于目标位置使入射在其上的光束转向。扫描组件包括第一固定光学器件，其配置为控制光束的圆偏振方向并将光束透射至第二固定光学器件，且该第二固定光学器件配置为将光束偏转到目标位置。该设备还包括图像传感器，其配置为基于偏转的光束生成图像。

除了本文所述的一个或多个特征之外，第一固定光学器件和第二固定光学器件包括液晶部件。

除了本文所述的一个或多个特征之外，第一固定光学器件是液晶半波片，其配置为基于施加的电压来控制圆偏振方向。

除了本文所述的一个或多个特征之外，第二固定光学器件是液晶偏振光栅，其配置为使光束在基于圆偏振方向的偏转方向上偏转所选角度。

除了本文所述的一个或多个特征之外，该设备还包括四分之一波片，其配置为在线性圆化和圆偏振之间转换光束。

除了本文所述的一个或多个特征之外，扫描组件在光束的光路中包括多对光学器件，每对光学器件包括相应的液晶半波片和相应的液晶偏振光栅，每对配置为使光束偏转构成角度方向。

除了本文所述的一个或多个特征之外，光束是由光源发射的照明光束，扫描组件配置为通过改变照明光束的角度方向将照明光束引导到目标位置。

除了本文所述的一个或多个特征之外，光束是沿着从目标位置到扫描组件的方向传播的反射光束，扫描组件配置为通过改变反射光束的角度方向将反射光束引导到图像传感器。

除了本文所述的一个或多个特征之外，图像传感器包括互补金属氧化物半导体(CMOS)和半导体电荷耦合器件(CCD)中的至少一个。

在一示例性实施例中，一种对感兴趣区域成像的方法包括：在扫描组件处接收来自光源的光束，该扫描组件包括第一固定光学器件和第二固定光学器件；以及通过处理设备控制扫描组件，相对于目标位置使光束转向。该转向包括：通过第一固定光学器件控制光束的圆偏振方向，并将光束透射至第二固定光学器件；通过第二固定光学器件使光束偏转所选偏转角度；以及通过图像传感器基于偏转的光束来生成目标位置的图像。

除了本文所述的一个或多个特征之外，第一固定光学器件是液晶半波片，其配置为基于施加的电压来控制圆偏振方向，并且第二固定光学器件是液晶偏振光栅，其配置为使光束在基于圆偏振方向的偏转方向上偏转所选角度。

除了本文所述的一个或多个特征之外，该方法还包括通过四分之一波片在线性圆化和圆偏振之间转换光束。

除了本文所述的一个或多个特征之外，扫描组件在光束的光路中包括多对光学器件，每对光学器件包括相应的液晶半波片和相应的液晶偏振光栅，每对配置为使光束偏转构成角度方向。

除了本文所述的一个或多个特征之外，光束是由光源发射的照明光束，并且扫描组件通过改变照明光束的角度方向将照明光束引导到目标位置。

除了本文所述的一个或多个特征之外，光束是沿着从目标位置到扫描组件的方向传播的反射光束，并且扫描组件通过改变反射光束的角度方向将反射光束引导到图像传感器。

在一示例性实施例中，一种车辆系统包括具有计算机可读指令的存储器和用于执行计算机可读指令的处理设备。计算机可读指令控制处理设备以执行：在扫描组件处接收来自光源的光束，该扫描组件包括第一固定光学器件和第二固定光学器件；以及通过处理设备控制扫描组件，相对于目标位置使光束转向。该转向包括：通过第一固定光学器件控制光束的圆偏振方向，并将光束透射至第二固定光学器件；通过第二固定光学器件使光束偏转所选偏转角度；以及通过图像传感器基于偏转的光束来生成目标位置的图像。

除了本文所述的一个或多个特征之外，第一固定光学器件是液晶半波片，其配置为基于施加的电压来控制圆偏振方向，并且第二固定光学器件是液晶偏振光栅，其配置为使光束在基于圆偏振方向的偏转方向上偏转所选角度。

除了本文所述的一个或多个特征之外，处理设备还配置为执行：通过四分之一波片在线性圆化和圆偏振之间转换光束。

除了本文所述的一个或多个特征之外，光束是由光源发射的照明光束，并且扫描组件通过改变照明光束的角度方向将照明光束引导到目标位置。

除了本文所述的一个或多个特征之外，光束是沿着从目标位置到扫描组件的方向传播的反射光束，并且扫描组件通过改变反射光束的角度方向将反射光束引导到图像传感器。

当结合附图考虑时，根据以下详细描述，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。

附图说明

其他特征、优点和细节仅通过示例的方式在下面的详细描述中出现，该详细描述参考附图，其中：

图1是根据示例性实施例的包括成像和扫描系统的机动车辆的俯视图；

图2描绘了根据示例性实施例的配置为使用扫描组件来执行成像的计算机系统；

图3示出了根据示例性实施例的成像设备；

图4描绘了图3的成像设备，其配置成将照明光束转向目标位置；

图5描绘了图3的成像设备，其配置成将反射光束从目标位置转向成像组件；

图6是示出根据示例性实施例的对感兴趣区域成像的方法的流程图；

图7描绘了根据示例性实施例的扫描组件的部件，并且示出了由扫描组件进行的光束转向；

图8示出了根据示例性实施例的包括透射通道和接收通道的成像设备；

图9A和9B(统称为图9)描绘了扫描组件的部件，其配置为使具有不同传播方向的光束转向；以及

图10描绘了根据示例性实施例的包括与扫描组件可操作地连通的多个图像传感器的成像设备。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并且无意于限制本公开、其应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

根据一个或多个示例性实施例，本文描述了用于图像获取和对感兴趣区域成像的方法和系统。成像设备或系统的实施例包括非机械光学扫描组件，其配置为将入射光成形和/或偏向与所选目标位置、感兴趣区域和/或部分感兴趣区域相对应的方向。在一实施例中，扫描组件配置为通过对感兴趣区域的构成部分扫描和成像来生成感兴趣区域的图像。扫描组件可以基于离散的扫描步长对各部分成像，扫描步长各自照明角度视场的子集和/或从该子集接收反射光。

扫描组件可以配置为通过向不同的目标位置扫描照明光束并将反射光从目标位置转向图像传感器或其他传感器从而使用有源照明来对感兴趣区域成像。扫描组件可以配置为使用包括阳光和/或其他环境光的无源照明。

在一实施例中，扫描组件(无论是利用有源还是无源照明)包括使照明光束和/或反射光束偏转的液晶光学元件或部件。例如，扫描组件包括：四分之一波片，以使照明光束圆偏振；液晶半波片，以控制照明光束的圆偏振方向(旋向性)；以及液晶偏振光栅，其配置成根据所选角度使照明光束偏转。

本文描述的实施例具有许多优点。本文所述的成像设备提供了利用非机械扫描来获取高分辨率图像的有效方式。成像设备避免使用机械扫描设备(例如MEMS)，这提供了更坚固的结构，其不具有用于扫描的移动部件，因此不易受到磨损和故障的影响。另外，实施例提供了大的视场以及以离散步长进行扫描的能力，这允许潜在地利用所有传感器像素。

图1示出了机动车辆10的实施例，其包括至少部分地限定乘员舱14的车身12。车身12还支撑包括发动机组件16的各个车辆子系统以及支撑发动机组件和其他车辆部件的功能的其他子系统，比如制动子系统、转向子系统、喷油子系统、排气子系统等。

成像系统18的一个或多个方面可以结合或连接到车辆10。在该实施例中，成像系统18包括一个或多个成像设备20，其配置为通过拍摄感兴趣区域的各个部分的多个构成图像来扫描感兴趣区域。成像设备20可以结合包括光学图像传感器的光学相机来利用光学扫描。成像设备20不受限于此，因为它们可以利用任何合适类型的传感器。例如，成像设备20可以利用红外传感器、飞行时间传感器或检测光或电磁辐射的其他传感器。成像系统18中可以包括其他设备或传感器。例如，车辆10中可以包括一个或多个雷达或激光雷达组件22。

成像设备20和/或雷达组件22与一个或多个处理设备通信，比如车载处理设备24、远程处理设备26和/或设置在每个成像设备20内或连接至其的处理设备。车辆10还可以包括用户界面系统28，用于允许用户(例如驾驶员或乘客)输入数据、查看图像以及以其他方式与处理设备和/或成像系统18进行交互。

成像系统18可以结合到车辆10中以执行多种功能。在一实施例中，成像系统18可与车辆10通信以促进全部或部分自主控制。例如，成像系统18可以是自主车辆控制和/或部分控制(比如转向辅助和自主停车)的一部分。成像设备20可以配置为与例如后视镜、后视摄像机、盲点识别等一起使用。

图2示出了计算机系统30的实施例的各方面，该计算机系统30与图像分析系统18通信或作为其一部分，并且可以执行本文所述的实施例的各个方面。计算机系统30包括至少一个处理设备32，其通常包括一个或多个处理器，用于执行本文所述的图像获取和分析方法的各方面。处理设备32可以例如作为车载处理器24集成到车辆10中，或者可以是与车辆10分离的处理设备，比如服务器、个人计算机或移动设备(例如智能手机或平板电脑)。例如，处理设备32可以是一个或多个发动机控制单元(ECU)、一个或多个车辆控制模块、云计算设备、车辆卫星通信系统和/或其他的一部分或与之通信。处理设备32可以配置为执行本文所述的成像和扫描方法，并且还可以执行与各种车辆子系统的控制有关的功能。

计算机系统30的部件包括处理设备32(比如一个或多个处理器或处理单元)、系统存储器34和将包括系统存储器34的各种系统部件耦合到处理设备32的总线36。系统存储器34可以包括各种计算机系统可读介质。这样的介质可以是处理设备32可访问且包括易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质的任何可用介质。

例如，系统存储器34包括诸如硬盘驱动器的非易失性存储器38，并且还可以包括诸如随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器的易失性存储器40。计算机系统30还可包括其他可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机系统存储介质。

系统存储器34可以包括具有一组(例如至少一个)程序模块的至少一个程序产品，该程序模块配置为执行本文所述的实施例的功能。例如，系统存储器34存储通常执行本文所述的实施例的功能和/或方法的各种程序模块。可以包括接收模块42以执行与从传感器获取和处理所接收的图像和信息有关的功能，并且可以包括分析或处理模块44以执行与成像、扫描和图像分析有关的功能。系统存储器34还可存储各种数据结构46，比如数据文件或存储与图像检测和分析有关的数据的其他结构。这种数据结构的示例包括相机图像和雷达图像。如本文所用，术语“模块”是指处理电路，其可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适部件。

处理设备32可以与一个或多个设备通信，比如成像设备20和雷达组件22，以执行本文所述的各种成像功能。处理设备32还可与一个或多个外部设备48通信，比如键盘、指示设备和/或使处理设备32能够与一个或多个其他计算设备通信的任何设备(例如网卡、调制解调器等)。处理设备32还可以经由网络适配器58与一个或多个网络56通信，比如局域网(LAN)、通用广域网(WAN)和/或公共网络(例如因特网)。

处理设备32可以与可与成像系统18结合使用的其他设备通信，比如全球定位系统(GPS)设备50和车辆控制设备或系统52(例如用于驾驶员辅助和/或自主车辆控制)。可以通过输入/输出(I/O)接口54与各种设备通信。

应当理解，尽管未示出，但其他硬件和/或软件部件可以与计算机系统30结合使用。示例包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动器阵列、RAID系统和数据档案存储系统等。

图3-5描绘了成像设备20的实施例，其至少包括图像感测组件62和扫描组件64。成像设备20可以配置为提供有源照明和/或利用无源照明(例如，来自环境光和/或阳光65)。在一实施例中，成像设备20包括有源照明组件66，其包括可以经由扫描组件64而被引导的光源，如下面进一步讨论。

参考图3，图像感测组件62包括图像传感器68，其可以配置为检测可见光或其他电磁辐射。在一实施例中，图像传感器是可见光图像传感器，比如互补金属氧化物半导体(CMOS)和/或半导体电荷耦合器件(CCD)。图像感测组件62不限于此。例如，代替图像传感器68或除此之外，可以将诸如红外、雷达和/或飞行时间传感器的一种或多种其他类型的传感器结合到图像感测组件62中。

在图3的实施例中，图像感测组件62包括成像光学器件和/或其他部件，用于将光引导至图像传感器68和/或用于将光引导至图像传感器68的所选部分(例如像素)。例如，感测组件62包括成像透镜70以将反射光束71聚焦到图像传感器68上。图像感测组件62还可以包括分束器72和附加光学器件，比如偏振器74和滤光器76。

照明组件66包括光源78，比如二极管激光器、光纤激光器或其他光源。光源78的示例包括904nm的二极管激光器和1550nm的光纤激光器。

照明组件66配置为控制照明光束79，比如由激光发射的相干光束。例如，照明组件66包括准直透镜80、偏振器82和聚焦透镜84，聚焦透镜84将照明光束79聚焦到分束器72中的孔86。分束器72的孔尺寸位于聚焦透镜84的焦点处或附近，允许光束以高效率(例如大于约90％)透射。

扫描组件64包括一个或多个固定光学器件，其配置为转向或控制穿过其中的光的方向。扫描组件64利用固定光学器件对视场(FOV)内的一个或多个所选目标位置或区域成像。

为了生成图像，扫描组件64将来自目标区域或位置的入射光引导至图像感测组件62。通过检测从与相对于扫描组件64的中心轴线A(图4)的角度或角度间隔(即两个角度值之间的角度范围)相对应的方向入射在扫描组件64上的反射光来对目标区域成像。扫描组件64可以配置为通过引导来自与FOV的子集相对应的不同目标区域的光来扫描FOV的离散部分。

尽管图3的实施例示出为沿二维FOV扫描，但其不限于此，并且可以配置为在三维FOV内扫描。对于每个目标区域，包括具有在相应的角度间隔内的角度的光的反射光束由扫描组件64引导至图像感测组件62。如下文进一步讨论，为了对FOV成像，成像设备20扫描多个目标区域并生成每个目标区域的构成图像，可以将其组合以产生FOV的整体图像。可以以离散步长执行扫描，在本文中将其称为扫描步长，其中每个扫描步长产生FOV内的目标区域的图像。

在一实施例中，扫描组件64包括一个或多个液晶装置或光学部件。例如，如图3所示，扫描组件包括一对或多对方向液晶控制或转向光学器件(DLCCSO对)88。每个DLCCSO对88包括液晶半波片(LCHP)90，其配置为接收圆偏振光并且(当被激活时)改变圆偏振的方向。圆偏振的方向(称为旋向性)可以在左右之间改变。方向“左”和“右”是根据圆偏振光的传播方向定义的。通过改变LCHP90上的驱动电压，可以根据所需的偏转方向来改变入射光的旋向性(即从左到右或从右到左)。

DLCCSO对88还包括液晶偏振光栅(LCPG)92，其配置为使圆偏振光在基于旋向性的方向上偏转所选角度。LCPG92向180度的光增加相移，并且在基于入射圆偏振光的旋向性的正方向或负方向上使入射光偏转角度θ(图4)。

如图3所示，扫描组件64包括两个DLCCSO对88。然而，本文描述的实施例不限于此，因为扫描组件64可以包括任何数量的对。例如，每对可以配置为使光(正向或负向)偏转离散角度，从而使从其中透射的光偏转等于每个相应角度之和的总角度。

每个DLCCSO对88将光迭代偏转构成角度，以使扫描组件64偏转光的离散角度(总偏转角或总角度范围)表示由每个DLCCSO对88产生的构成偏转角度的总和。对于给定的DLCCSO对88的构成偏转角度可以基于以下方程式：

mλ/d＝sinθ

其中，m是偏转阶(+或–1)，λ是偏转光束的波长，d是LCPG92的光栅间距。θ

LCHP90和LCPG92的DLCCSO对88可以根据需要重复多次，以生成所需的总角度范围FOV。总角度范围可以对应于FOV。在一实施例中，对的数量基于每次通过每个DLCCSO对88所生成的光学损耗。

在一实施例中，扫描组件64包括一个或多个光学部件，其配置为在线性偏振和圆偏振之间转换入射光。例如，扫描组件64在入射光的光路中包括至少一个永久四分之一波片(QWP)94，以将入射光束从线性偏振转换为圆偏振，以允许DLCCSO对88根据所需的角度使入射光束偏转。另一QWP96可以定位成将离开DLCCSO对88的光转换为线性偏振。

图4描绘了成像设备20及其在扫描操作期间特别是在操作的照明阶段期间的操作，在照明阶段，在所选FOV上扫描照明光束79。所选FOV具有整个角度范围。在该示例中，角度范围包括构成总FOV的多个角度步长或间隔。每个角度步长由成像设备20的中心轴线A和角度方向D之间的角度θ限定。

对于给定的角度步长θ，照明光束79由光源78发射，由透镜80准直并通过偏振器82过滤以去除不希望的偏振。然后，照明光束79被聚焦透镜84聚焦到孔86。

照明光束79然后穿过QWP96以将照明光束79转换成圆偏振。QWP96向线性偏振光引入相变，从而将其转换为圆偏振光。圆偏振光束通过透镜98透射，透镜98对照明光束79进行整形，以使光束具有与所选角度步长(或扫描尺寸)相对应的发散。

照明光束79然后穿过LCHP90和LCPG92的一个或多个DLCCSO对88，其根据所选角度使照明光束79偏转。在一实施例中，每个DLCCSO对88使照明光束79偏转构成角度，使得照明光束79偏转对应于特定角度步长的角度。DLCCSO对88的阶的各种状态(正或负偏转)交替或以其他方式被控制以生成扫描角度的组合，其导致覆盖整个期望的FOV。例如，可以控制DLCCSO对88以产生简并配置，其中存在一个以上阶组合(如果考虑到两个以上DLCCSO对88)以生成期望的覆盖。例如，激活DLCCSO对88的子集(其中每个具有相同的偏转角或不同的偏转角)以产生被引导至所选角度步长的光束。

在一实施例中，偏转的照明光束79穿过另一QWP94以使偏振返回线性偏振。此时的照明光束79是线性偏振态和环境照明的组合。这种线性偏振允许在返回时消除透射光中引入的扫描角。注意，在一些实施例中，例如，在其中不采用有源照明的情况下，可以省略QWP94。

图5描绘了成像设备20及其在扫描操作期间特别是在操作的成像阶段期间的操作，在该成像阶段，反射光束71返回到扫描组件64。

在入射到目标区域上并逆向反射时，反射光束71仍是线性偏振的，由于反射而具有180度的相移。反射(和/或折射)光束71进入QWP94，其将反射光束71转换回圆偏振。然后，反射光束71通过扫描组件64折回，并且在返回路径上抵消了最初引入透射中的扫描角。

在离开扫描组件64之后，反射光束71撞击分束器72，分束器72使反射光束71相对于照明光束79折叠。由分束器72引导的反射光束71穿过偏振器74以使反射光束信号最大化，同时减少来自寄生反射的光。反射光束71还穿过滤光器76，其在该示例中是太阳能滤光器，以去除环境背景光。

图像传感器68的平面位于扫描光束(例如反射光束71)的共轭平面中。由扫描区域形成的图像可以是感兴趣区域中角度步长和目标区域的高分辨率图像。

图6描绘了对感兴趣区域成像的方法100的实施例。可以将成像设备20或其他合适的设备或系统用于执行方法100的各方面。该方法的全部或部分可以由连接到成像设备20的处理设备控制。结合框101-105来讨论方法100。方法100不限于其中的步骤的数量或顺序，因为框101-105所表示的一些步骤可以以与下面描述的顺序不同的顺序执行，或者可以执行少于所有步骤。

在框101，从扫描组件发射照明光束，并使用扫描组件来使其转向，使得照明光束的方向和发散将覆盖与所选角度扫描步长相对应的目标区域。例如，扫描组件64配置为以例如约5度的离散扫描步长来扫描与视场相对应的感兴趣区域。选择照明光束的发散以覆盖每个步长的所选角度范围。例如，光束发散选择为约5度，从而具有5度的方向的扫描步长将覆盖约2.5度至约7.5度的角度范围。照明光束可以具有大于每个扫描方向之间的差的发散，以允许与相邻扫描步长相对应的图像之间的重叠。

在框102，照明光束从感兴趣区域的与目标区域相对应的一部分中的物体反射。反射光返回到扫描组件64，其中来自目标区域的反射光通过扫描组件64偏转并入射到成像组件比如成像组件62上。

在框103，反射光被引导到图像传感器比如图像传感器68，其可以是CCD或CMOS传感器。图像传感器68检测反射光并形成对应目标区域的图像。

在框104处，照明光束被扫描组件64转向到与另一扫描步长相对应的另一目标区域，并且另一目标区域的另一图像由图像传感器生成。根据许多扫描步长，根据需要生成其他构成图像，直到对整个感兴趣区域成像。

在框105，将经由每个扫描步长生成的图像组合以生成感兴趣区域的整体图像。在一实施例中，每个图像与相邻图像重叠，并且处理设备使用该重叠来确保整体图像的连续性。

图7示出了扫描组件64的部件，并且示出了光(例如照明光束或反射光束)如何被偏转。光束110撞击QWP96并转换为左旋圆偏振L。然后，圆偏振光束110撞击LCHP90。控制器或处理设备施加电压以使光束110保持左旋偏振或者将该偏振转换为右旋偏振R。

根据偏振方向(旋向性)，LCPG92根据预配置角度使光束110偏转。例如，光束110根据基于圆偏振左旋的正角或基于圆偏振右旋的负角偏转。在该示例中，扫描组件64包括第二对LCHP90和LCPG92，其根据另一预配置角度进一步使光束110偏转。以此方式，可以提供多对转向光学器件以引起根据总期望角度的偏转。

如上所述，扫描组件64可在扫描组件的两端包括QWP，但不限于此。图8示出了成像设备20的示例，其包括透射通道60t和接收通道60r。透射通道60t包括发射照明光束122的光源120。照明光束122撞击在透镜124t上，以实现光束122的发散，其尺寸类似于所选离散光束扫描尺寸。这允许在期望的感兴趣区域或视场上均匀覆盖。

照明光束122然后穿过透射通道60t中的扫描组件64t，其包括使光束122圆偏振的QWP96t。LCHP90t和LCPG92t的一个或多个DLCCSO对88t使照明光束122偏转角度步长，以对感兴趣区域或视场的目标区域成像。

来自目标区域的光被反射回作为圆偏振的反射光束126。反射光束126撞击在接收通道60r的扫描组件64r上，并偏转所选角度(其可以与发射角度相同或不同)。偏转光束126穿过QWP96r，其将反射光束126转换成线性偏振。聚焦透镜124r将光束126聚焦到图像传感器128上。

透射通道60t和接收通道60r可以由控制单元130操作以以同步方式操作透射通道60t和接收通道60r，使得当透射通道60t处于将投射光束12对准目标经过所选角度θ的状态时，接收通道60r被同步以处于可比较状态，以通过类似于所选角度θ的角度进行可视化，以可视化被照明的目标区域。

通过适当地校准通道的同视场，可以将视场与通过接收通道60r的视场的预期位置的任何可观察的偏移用于估计到感兴趣区域中的目标点的范围。

在一实施例中，成像设备配置为引导和/或接收对应于不同传播方向的多个入射光束。例如，如图9所示，多个照明光束可以沿各个轴线施加到扫描组件。图9A示出了两个照明光束140和142的示例，它们在由轴线y限定的竖直平面中从不同角度施加到扫描组件64，并且偏转到感兴趣区域或视场的不同部分。图9B示出了两个照明光束144和146的示例，它们在由轴线x限定的水平平面中从不同角度施加到扫描组件64，并且偏转到感兴趣区域或视场的不同部分。

成像设备20可以配置为使用多个图像传感器和/或使用多个成像模态对感兴趣区域成像。图10示出了成像设备20的实施例，其配置为使用多个传感器同时或并行地对多个扫描步长进行成像和/或对同一扫描步长进行成像。在该实施例中，扫描组件64将照明光束79转向由角度θ表示的角度步长分开的多个扫描步长。在每个扫描步长，反射光束71被引导至一个或多个基于二向色或成比例的分束器，其将反射光束71引导至多个传感器。基于目标位置，扫描组件64和图像感测组件62可以将光引导至图像传感器的不同区域或像素，以在获取图像时利用一些或全部可用像素。

例如，传感器包括第一和第二光学图像传感器68以及红外传感器160。反射光束71通过第一分束器150被引导到图像感测组件62，第一分束器150分离反射光束71并将分离的光束引导至其中一个传感器68。反射光束71被另一分束器152再次分离，以将反射光束71引导至另一个传感器68和红外传感器160。在该实施例中，成像设备20允许将近红外深度图像与可见光谱图像叠加。

本文描述的实施例具有许多优点。例如，本文所述的成像设备比诸如MEMs设备的机械扫描设备更简单且更具成本效益。另外，与机械扫描设备相比，本文所述的成像设备可以更容易地制造且成本更低。

另外，本文描述的实施例允许每个离散扫描位置成像相对狭窄的视场，这又允许每个离散扫描步长利用所有传感器像素以为每个步长生成高分辨率图像。另外，本文描述的系统和设备的有效光收集可以很大(例如从约1mm到约50mm)，这比利用MEMs扫描仪的系统的有效光收集大得多。因此，每个扫描步长可以收集更多的光，从而提高了系统灵敏度。

本文使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解的是，在本说明书中使用的术语“包括”及其变体指定了存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组。

尽管已经参考示例性实施例描述了以上公开，但本领域技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其要素。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。