LIDAR设备

LIDAR设备

　　技术领域

　　本公开涉及光检测和测距(LIDAR)设备。

　　背景技术

　　对通过使用光(光束)来测量到物体的距离或其方向的技术已经引起了越来越多的关注。关于这种关注，已经研究了发射光的光源和控制从此类光源产生的光(光束)的方向或从期望的方向接收光的方法，即光扫描方法。

　　为了通过使用光在期望的方向上进行扫描，机械地旋转光源或光学元件的方法以及通过使用光学相控阵(OPA)方案而利用从多个单位单元或多个波导发射的光束的干涉的方法已得到普遍使用。在机械地旋转光源的方法中，使用电动机或微机电系统(MEMS)镜，因此体积可能较大，并且成本可能增加。在OPA方案中，可以通过对单位单元或波导进行电控制或热控制来改变光的方向。因为OPA方案使用多个波导，所以总体积可能较大，并且在相位调制期间可能发生错误。此外，需要多个光源来将光传输到每个波导。

　　发明内容

　　技术方案

　　提供了用于在没有电动机的情况下发送和接收光的光检测和测距(LIDAR)设备。

　　另外的方面将在以下描述中部分地阐述，并将部分地自该描述明显，或者可以通过实践本公开所呈现的实施例而获知。

　　附图说明

　　本公开的某些实施例的以上及其它方面、特征和优点将由以下结合附图的描述更加明显，附图中：

　　图1示出了根据一实施例的LIDAR设备；

　　图2示出了根据一实施例的包括光路改变器的LIDAR设备；

　　图3示出了根据一实施例的LIDAR设备；

　　图4示出了根据一实施例的包括具有孔的光路改变器的LIDAR设备；

　　图5示出了根据一实施例的光发送端；

　　图6示出了根据一实施例的包括扩散器的光发送端；

　　图7示出了根据一实施例的包括扩散器的光发送端；

　　图8示出了根据一实施例的包括扩散器的光发送端；

　　图9示出了根据一实施例的光接收端；

　　图10示出了根据一实施例的LIDAR设备；

　　图11示出了根据一实施例的LIDAR设备；

　　图12示出了根据一实施例的包括具有多个倾斜角的第一反射器的LIDAR设备；

　　图13示出了根据一实施例的包括具有多个倾斜角的第一反射器的LIDAR设备；

　　图14示出了根据一实施例的包括具有多个倾斜角的第一反射器的LIDAR设备；

　　图15示出了根据一实施例的包括具有多个倾斜角的第一反射器的LIDAR设备；

　　图16示出了根据一实施例的包括鱼眼透镜的LIDAR设备；

　　图17示出了根据一实施例的包括鱼眼透镜的LIDAR设备；以及

　　图18示出了根据一实施例的LIDAR设备。

　　最佳实施方式

　　根据本公开的一方面，提供了一种光检测和测距(LIDAR)设备，其包括：第一光源，配置为发射第一光；第一反射器，配置为全方向地接收第二光并反射第二光，该第二光是被由第一光照射的物体反射或散射的光；包括像素阵列的光检测器，该光检测器配置为检测从第一反射器反射的第二光；以及处理器，配置为基于光检测器对第二光的检测来获取物体的位置信息。

　　第一反射器可以包括腔体，该腔体是提供在第一反射器的上部区域内的空置空间，并且第一光源可以提供在腔体中。

　　第一反射器可以包括关于第一反射器的中心轴线对称的反射面，第一反射器具有锥形形状，该锥形形状具有从第一反射器的上部区域到第一反射器的下部区域逐渐变窄的宽度。

　　反射面可以包括相对于第一反射器的中心轴线具有恒定的倾斜角的区域。

　　反射面可以包括相对于第一反射器的中心轴线具有可变的倾斜角的区域。

　　第一反射器可以包括倒半球形状、倒半椭圆形状和倒圆锥形状中的至少一种。

　　物体的位置信息可以包括物体相对于LIDAR设备的方向、物体距地面的高度或从LIDAR设备到物体的距离中的至少一个。

　　处理器还可以配置为确定以下中的至少一个：基于光检测器的像素的方位角来确定物体相对于LIDAR设备的方向，该像素已检测到第二光；基于从光检测器的已检测到第二光的像素到参考点的距离来确定物体距地面的高度；以及基于光检测器检测到第二光的检测时间来确定从LIDAR设备到物体的距离。

　　可以沿着中心轴线依次提供第一光源、第一反射器和光检测器。

　　第一光源可以与第一反射器重叠。

　　LIDAR设备还可以包括光路改变器，该光路改变器配置为改变从第一光源发射的第一光的路径以使其入射到第一反射器，并改变从第一反射器反射的第二光的路径以使其入射到光检测器。

　　光路改变器还可以配置为透射从第一光源发射的第一光以使其入射在第一反射器上，并反射从第一反射器的第二光以使其入射在光检测器上。

　　光路改变器可以包括孔，从第一光源发射的第一光透射穿过该孔。

　　光路改变器还可以配置为反射从第一光源发射的第一光以使其入射在第一反射器上，并透射从第一反射器反射的第二光以使其入射在光检测器上。

　　光路改变器可以包括分束器和半透反射膜中的至少一种。

　　LIDAR设备还可以包括配置为扩散第一光的扩散器。

　　LIDAR设备还可以包括提供在第一反射器与光检测器之间的聚光透镜，该聚光透镜配置为使从第一反射器入射的第二光聚集以入射在光检测器上。

　　LIDAR设备还可以包括第二光源，该第二光源配置为将光发射到除了第一光发射到其的第一空间以外的第二空间，其中，第一空间和第二空间至少部分地不重叠。

　　根据本公开的一方面，提供了一种光检测和测距(LIDAR)设备，其包括：光源，配置为发射第一光；反射器，配置为全方向地反射入射在该反射器上的第一光；鱼眼透镜，配置为全方向地接收第二光并折射第二光，该第二光是被由从反射器反射的第一光照射的物体反射或散射的光；以及包括像素阵列的光检测器，该光检测器配置为检测从鱼眼透镜折射的第二光。

　　反射器可以包括关于反射器的中心轴线对称的反射面，该反射器具有锥形形状，该锥形形状具有从反射器的上部区域到反射器的下部区域逐渐变窄的宽度，并且鱼眼透镜可以被提供为偏离第一反射器的中心轴线。

　　反射面可以包括相对于第一反射器的中心轴线具有恒定的倾斜角的第一区域、以及相对于第一反射器的中心轴线具有可变的倾斜角的第二区域。

　　扩散器可以提供在光源与第一反射器之间。

　　扩散器可以被集成在第一反射器中。

　　具体实施方式

　　在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的实施例的LIDAR设备。附图中相同的附图标记表示相同的元件，因此将省略其重复描述。

　　本说明书中使用的术语是本领域当前广泛使用的那些通用术语，但是这些术语可以根据本领域普通技术人员的意图、先例或本领域的新技术而变化。此外，可以由申请人选择指定的术语，在这种情况下，将在详细描述中描述其详细含义。因此，本说明书中使用的术语不应被理解为简单的名称，而是应基于术语的含义和整体描述。

　　尽管可以使用诸如“第一”和“第二”的术语来描述各种元件，但是这些元件不能受到这些术语的限制。这些术语可以用于将某一元件与另一元件进行分类。

　　贯穿本公开，表述“a、b或c中的至少一个”表示：仅a，仅b，仅c，a和b两者，a和c两者，b和c两者，a、b和c的全部，或其变体。

　　图1示出了根据一实施例的LIDAR设备100。如图1所示，LIDAR设备100可以包括：光源110，发射第一光L1；光检测器120，配置为检测第一光L1之中的第二光L2，第二光L2是第一光L1的被物体11反射或散射的部分；第一反射器130，全方向地接收第二光L2并将第二光L2反射到光检测器120；以及处理器140，配置为通过使用光检测器120的检测结果来获取物体11的位置信息。

　　光源110可以发射光。例如，光源110可以发射红外区域中的光。使用红外区域中的光可以减少或防止红外区域中的光与可见光区域中的自然光(包括太阳光)混合。然而，光源110不一定限于发射红外区域中的光，并且可以发射各种波长区域中的光。当由光源110发射除红外区域以外的波长区域中的光时，可能需要校正以去除所混合的自然光的信息。

　　光源110可以是激光光源，但是不限于特定示例。光源110可以是边缘发射激光器、垂直腔体表面发射激光器(VCSEL)和分布式反馈激光器中的任何一种。例如，光源110可以是激光二极管。

　　光检测器120可以将第一光L1之中的被物体11反射或散射的第二光L2转换成电信号，例如电流。从光源110发射的第一光L1可以被发射在物体11上并被物体11反射或散射。第一光L1之中的被物体11反射或散射的光是第二光L2。第一光L1和第二光L2可以具有相同的波长和不同的强度。

　　光检测器120可以包括以阵列形式布置的多个像素。所述多个像素可以以矩阵形式布置。作为光接收元件的每个像素可以输出与第二光L2对应的电信号，例如电流。可以基于像素之中的已检测到第二光L2的像素的位置来确定物体11的方向、高度等。

　　每个像素可以是在向其施加偏置电压的状态下工作的光接收元件。例如，光检测器120可以包括雪崩光电二极管(APD)或单光子雪崩二极管(SPAD)。根据光检测器120是否包括APD或SPAD作为光接收元件，光检测器120可以具有模拟前端(AFE)、时间数字计数器(TDC)等的电路配置。

　　光检测器120还可以包括：电流-电压转换电路，配置为将输出电流转换为电压；以及放大器，配置为放大电压的幅度。此外，光检测器120还可以包括：透镜，会聚被物体11反射或散射的第二光L2；以及滤波器(例如高通滤波器)，过滤某一频率的电信号。

　　第一反射器130全方向地接收第二光L2并将第二光L2反射到光检测器120。第一反射器130可以关于中心轴线X对称。例如，第一反射器130可以包括倒圆锥形状、倒半球形状或倒半椭圆形状中的至少一种。此外，第一反射器130的横截面可以包括圆形、多边形或椭圆形中的至少一种。尽管图1示出了倒圆锥形状的第一反射器130，但是第一反射器130不限于此。

　　在第一反射器130的外周表面上可以包括具有锥形形状的第一反射面131，该锥形形状具有从第一反射器130的上部区域到其下部区域逐渐变窄的宽度。第一反射面131可以相对于中心轴线X具有倾斜角θ。例如，第一反射面131可以包括相对于中心轴线X具有恒定的倾斜角的区域，并且可以包括相对于中心轴线X具有可变的倾斜角的区域。尽管图1示出了第一反射面131的倾斜角θ是恒定的，但是倾斜角θ不限于此并且可以变化。

　　第一反射面131可以使用具有相对高的折射率的材料形成。例如，第一反射面131可以使用折射率相对高的白色树脂、金属、反射性涂料等形成。白色树脂可以包括白色泡沫聚对苯二甲酸乙二酯(PET)材料、白色聚碳酸酯材料等。这些材料的反射率约为97％，并且光的反射损失可能较小，因此，效率的降低可能较小。金属可以包括选自由例如银(Ag)、铝(Al)、金(Au)、铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)及其合金的高反射性金属构成的组的至少一种。第一反射面131可以通过沉积形成。反射性涂料可以单独地或组合地包括具有80-90％的反射率的反射性材料，诸如钛氧化物(TiO2)、锌氧化物(ZnO)、碳酸钙(CaCo3)等。反射性涂料可以与粘合剂一起在溶剂中稀释，并涂覆在诸如塑料的材料上。作为涂覆方法，可以使用喷雾器、辊等。

　　基于关于中心轴线X具有对称形状的第一反射器130，第一反射器130可以接收在横向方向的全方向上入射的光。这里，横向方向可以是指垂直于第一反射器130的中心轴线X的方向，横向方向的全方向可以是指垂直于第一反射器130的中心轴线X的方向的360度。此外，因为第一反射器130包括具有锥形形状的第一反射面131，该锥形形状具有从第一反射器130的上部区域到其下部区域逐渐变窄的宽度，所以第一反射器130可以向下反射入射光，使得反射光会聚。

　　因此，根据一实施例的LIDAR设备100不必旋转光检测器120、第一反射器130等来检测第二光L2。因为可以不包括用于旋转第一反射器130或光检测器120的电动机，所以可以更加简化LIDAR设备100的结构。

　　光源110、第一反射器130和光检测器120可以依次布置在中心轴线X上。例如，光源110可以布置在第一反射器130的上侧，光检测器120可以与光源110相反地布置在第一反射器130的下侧。

　　第一反射器130可以包括作为其上部区域内的空置空间的腔体132，并且光源110可以布置在腔体132中。基于光源110和第一反射器130以重叠的方式布置，可以减小LIDAR设备100的尺寸。

　　此外，全方向地发射光的第二反射器150可以进一步布置在光源110的上侧。第二反射器150可以包括具有锥形形状的反射面151，该锥形形状具有从第二反射器150的上部区域到其下部区域逐渐变窄的宽度。第二反射器150的反射面151可以包括相对于中心轴线X具有恒定的倾斜角的区域，并且可以包括相对于中心轴线X具有可变的倾斜角的区域。尽管图1示出了第二反射器150的反射面151具有倒圆锥形状，但是反射面151不限于此。

　　基于第二反射器150包括具有锥形形状的反射面151，该锥形形状具有从第二反射器150的上部区域到其下部区域逐渐变窄的宽度，第二反射器150可以将从下侧入射的光反射到横向方向。基于第二反射器150关于中心轴线X具有对称形状，第二反射器150可以全方向地发射光。尽管图1示出了第一反射器130具有与第二反射器150相同的形状，但是第一反射器130和第二反射器150不限于此。第一反射器130可以具有与第二反射器150的形状不同的形状，并且第一反射器130和第二反射器150可以具有相同的尺寸或不同的尺寸。

　　处理器140可以通过使用光检测器120的检测结果来确定物体11的位置信息。物体11的位置信息可以包括方向、高度或从LIDAR设备100到物体11的距离中的至少一个。处理器140可以通过使用光检测器120中的已检测到光的像素的位置来确定物体11存在的方向或高度中的至少一个，并且可以通过使用像素的光检测时间来确定到物体11的距离。

　　处理器140可以通过使用光检测器120中的像素的方位角来确定物体11存在的方向，该像素已检测到第二光L2。处理器140可以通过使用从已检测到第二光L2的像素到光检测器120的参考点(例如，中心轴线X与光检测器120相交的点)的距离来确定物体11的高度(例如，从地面到物体11的高度)。例如，处理器140可以确定，从已检测到第二光L2的像素到参考点的距离越大，物体11的高度越大。

　　此外，处理器140可以从施加自光检测器120的电信号中检测峰值。处理器140可以通过以模拟方式检测电信号的中心位置、检测电信号的宽度来检测峰值。处理器140可以通过将电信号转换为数字信号、然后检测数字信号的前沿和后沿来检测峰值，或者可以通过使用恒定分数鉴别器(CFD)方案来检测峰值。处理器140还可以包括用于将检测到的峰值输出为脉冲信号的比较器。

　　处理器140可以通过使用检测到的峰值来确定物体11的距离。例如，处理器140可以通过使用检测到的峰值的检测时间和从光源110发射的光的发射时间来测量物体11的距离。

　　基于处理器140通过使用光源110的光发射时间和光检测器120的光检测时间来确定物体11的距离，与三角测量方法不同，不必维持光源110与光检测器120之间的恒定距离。因此，可以使LIDAR设备100小型化。

　　图1示出了第一反射器130和光检测器120依次布置在中心轴线X上。光源110和第二反射器150可以是光发送端，并且第一反射器130和光检测器120可以是光接收端。然而，实施例不限于此。第一反射器130不仅可以将从物体11反射的第二光L2反射到光检测器120，而且可以全方向地反射和发射从光源110输出的第一光L1。即，第一反射器130可以是光发送端的一个组件和光接收端的一个组件。

　　图2示出了根据一实施例的包括光路改变器160的LIDAR设备100a。当与图1的LIDAR设备100相比较时，图2的LIDAR设备100a还可以包括光路改变器160，该光路改变器160改变从光源110发射的第一光L1的路径以使其入射到第一反射器130，并改变从物体11反射的第二光L2的路径以使其入射到光检测器120。光路改变器160可以包括分束器或半透反射膜中的至少一种。

　　如图2所示，光路改变器160可以沿着中心轴线X布置在第一反射器130与光源110之间。此外，光源110可以在光路改变器160的横向方向上布置。因此，光路改变器160可以透射从光源110发射的第一光L1使得第一光L1入射到第一反射器130，并反射从物体11反射的第二光L2使得第二光L2入射到光检测器120。如上所述，光源110和光检测器120可以布置在第一反射器130的下侧，从而减小LIDAR设备100a的高度。此外，在没有第二反射器150的情况下，第一反射器130可以全方向地发射第一光L1并全方向地接收第二光L2。

　　图3示出了根据一实施例的LIDAR设备100b。当与图2相比较时，图3所示的光源110可以在光路改变器160的横向方向上布置，并且光检测器120可以布置在光路改变器160的下侧。因此，光路改变器160可以反射从光源110发射的第一光L1使得第一光L1入射到第一反射器130，并透射从物体11反射的第二光L2使得第二光L2入射到光检测器120。

　　图4示出了根据一实施例的包括具有孔h的光路改变器160a的LIDAR设备100c。当与图2相比较时，光路改变器160a可以包括孔h，从光源110发射的第一光L1透射穿过该孔h到达第一反射器130。孔h可以关于第一反射器130的中心轴线X对称地布置。基于从光源110发射的第一光L1穿过孔h入射到第一反射器130，光路改变器160a除了可以是分束器和半透反射膜之外，还可以是反射膜。

　　图5示出了根据一实施例的光发送端200。如图5所示，准直透镜172可以布置在光源110与反射器130a之间。图5所示的反射器130a可以是图1所示的第二反射器150或图2至图4所示的第一反射器130。从光源110发射的第一光L1可以在透射穿过准直透镜172之后作为平行光输出。平行光可以入射到反射器130a并反射到横向方向的全方向。基于即使在平行光从反射器130a反射之后，平行光也保持其平行状态，平行光对于识别位于距地面一定高度的物体11可以更加有用。

　　为了识别位于各种高度的物体11，根据一实施例的LIDAR设备100还可以包括扩散器。图6示出了根据一实施例的包括扩散器174的光发送端200a。如图6所示，光发送端200a可以进一步包括在光源110与反射器130a之间的扩散器174。这里，反射器130a可以是如图2、图3和图4所示的第一反射器130或如图1所示的第二反射器150。扩散器174可以包括能够以若干个圆的形状发射光的衍射光学元件(DOE)透镜。扩散器174可以扩散从光源110发射的第一光L1，使得扩散的第一光L1入射到反射器130a。从反射器130a反射的第一光L1可以发射在比图1所示的第二反射器150或图2至图4所示的第一反射器130所反射的光宽的空间上。

　　图7示出了根据一实施例的包括扩散器174a的光发送端200b。图7所示的扩散器174a可以布置在反射器130a的外周，例如，在反射器130a与物体之间。这里，反射器130a可以是如图2、图3和图4所示的第一反射器130或图1所示的第二反射器150。因此，从光源110发射的第一光L1可以从反射器130a反射，然后由扩散器174a扩散。由扩散器174a扩散的第一光L1可以发射在各种高度的外部空间上。

　　图8示出了根据一实施例的包括扩散器174b的光发送端200c。如图8所示，第一反射器130b可以包括布置在其上部区域中的第一反射面131a和布置在其下部区域中的扩散器174b。因此，从光源110发射的第一光L1可以入射到第一反射器130b的扩散器174b，从扩散器174b反射和扩散，并且发射在外部空间上。此外，从外部空间入射的第二光L2可以从第一反射面131a反射并入射到光检测器。扩散器174b可以包括凹凸图案。图8示出了扩散器174b被集成在第一反射器130b中。然而，扩散器174b不限于此。扩散器174b可以被集成在第二反射器150中。

　　图9示出了根据一实施例的光接收端300。如图9所示，聚光透镜176可以进一步布置在反射器130a与光检测器120之间。反射器130a可以是图1至图4所示的第一反射器130。聚光透镜176可以使从反射器130a反射的光聚集，使得聚集的光入射到光检测器120。因为聚光透镜176聚集光，所以光检测器120的横截面尺寸可以小于反射器130a的横截面尺寸。因此，可以使LIDAR设备100小型化。

　　已经描述了LIDAR设备100在第一反射器130的横向方向的全方向上发射光，即LIDAR设备100。根据一实施例的LIDAR设备100可以应用于例如机器人清洁器。机器人清洁器可以通过LIDAR设备100生成地图或识别地图上的当前位置，以识别在横向方向上布置的物体。

　　LIDAR设备100可能需要识别布置在其下侧的物体12，该物体12具有比LIDAR设备100小的高度。例如，机器人清洁器可以通过在移动的同时识别布置在其下侧的物体12(例如障碍物)来控制机器人清洁器的运动。

　　图10和图11示出了根据实施例的LIDAR设备100d和100e。当与图1相比较时，图10的LIDAR设备100d可以进一步包括在第一反射器130c的下部方向上发射第三光L3的附加光源112。

　　从光源110输出的第一光L1可以在LIDAR设备100d的横向方向上发射，从附加光源112输出的第三光L3可以在LIDAR设备100d的下部方向上发射。因此，其中发射从光源110输出的第一光L1的第一空间可以不同于其中发射从附加光源112输出的第三光L3的第二空间。例如，第一空间可以不与第二空间的至少部分区域重叠。第一空间可以是在LIDAR设备100d的横向方向上的空间，第二空间可以是在LIDAR设备100d的下部方向上的空间。

　　第二反射面133可以进一步布置在第一反射器130c的上端上。第二反射面133可以布置为从第一反射器130c的上端朝向第一反射器130c的横向方向突出。因此，在第二空间中发射的第三光L3之中的从物体12反射或散射的第四光L4可以依次从第二反射面133和光路改变器160反射并入射到光检测器120。

　　第一光L1和第三光L3可以具有相同的波长或不同的波长。当第一光L1和第三光L3具有相同的波长时，光源110和附加光源112可以交替地发射光，并且光检测器120还可以通过与光源110和附加光源112同步而交替地检测第三光L3和第四光L4。此外，处理器140还可以通过与光检测器120同步并使用已检测到第三光L3或第四光L4的像素的位置和检测时间来确定物体11的位置信息。当第一光L1和第三光L3具有不同的波长时，光源110和附加光源112可以交替地或同时发射光。光检测器120可以包括被区别地布置为检测第一光L1和第三光L3的各自波长的像素。

　　根据一实施例，如图11所示，附加光源112a可以发射具有与第一光L1的发射角不同的发射角的第三光L3。第三光L3可以在LIDAR设备100e的下部方向和横向方向上发射。例如，附加光源112a可以是具有相对宽的发射角的照明光。一般，第一光L1可以用于识别位于某一高度的物体11的一部分，第二光L2可以用于识别位于某一方向(例如，在LIDAR设备100的前方)的物体11而无论物体11的高度如何。

　　上述第一反射器130和第二反射器150具有倒圆锥形状。然而，第一反射器130和第二反射器150不限于此。

　　图12、图13、图14和图15示出了各种形状的第一反射器130d、130e、130f和130g。如图12所示，第一反射器130d具有倒圆锥形状，但是可以根据其区域具有不同的倾斜角θ。例如，第一反射器130d可以包括其中接收光以发射光的第一区域134和其中接收光以检测光的第二区域135。当从光源110发射的第一光L1沿着中心轴线X入射到第一反射器130d时，第一反射器130d的倾斜角θ可以为45度或更小，以使光均匀地发射。同时，随着第一反射器130d的倾斜角θ越大，位于光检测器120的各个位置处的像素可以检测从物体11反射或散射的第二光L2。因此，第一区域134的倾斜角θ可以是45度或更小，并且第二区域135的倾斜角θ可以大于45度且小于90度。然而，第一区域134和第二区域135的倾斜角θ不限于此。第一区域134和第二区域135的倾斜角θ可以根据光源和光检测器的位置以及LIDAR设备100f的应用目的而不同地确定。

　　根据一实施例，如图13和图14所示，第一反射器130e和130f的倾斜角θ，即中心轴线X与第一反射面的切线之间的角度，可以根据第一反射器130e和130f的区域的高度连续地变化。在图12中，倾斜角θ在第一区域134与第二区域135之间的边界处不连续地变化，然而倾斜角θ可以从其下部区域到其上部区域连续地变化。图13示出了倾斜角θ从第一反射器130e的下部区域到其上部区域连续地减小，以允许从物体11反射或散射的第二光L2会聚到光检测器120。然而，倾斜角θ的变化率不限于此。例如，如图14所示，倾斜角θ可以从其下部区域到其上部区域以较慢的速率连续减小。

　　根据一实施例，如图15所示，第一反射器130g的倾斜角θ可以在第一反射器130g的一部分区域中是恒定的，并且可以在第一反射器130g的另一部分区域中连续地变化。图15示出了第一反射器130g的下部区域136具有恒定的倾斜角，并且第一反射器130g的上部区域137具有向上逐渐减小的倾斜角。下部区域136是其中从光源110输出的第一光L1发射到外部空间的区域，并且可以具有恒定的倾斜角以将光发射在外部空间的某一尺寸中。此外，上部区域137可以具有向上逐渐减小的倾斜角，以允许从物体11反射或散射的第二光L2会聚到光检测器120。反射器的倾斜角θ可以取决于根据一实施例的LIDAR设备100应用于其的设备或要识别的物体而不同地形成。

　　如上所述，因为反射器具有关于中心轴线X对称的形状并且从其上部区域到其下部区域逐渐变细，所以反射器可以全方向地接收或发射光。因此，不需要单独的电动机等，因而可以使LIDAR设备的结构更加简化和小型化。

　　根据一实施例的LIDAR设备100j可以通过使用鱼眼透镜来透射光。图16示出了根据一实施例的包括鱼眼透镜170的LIDAR设备100j。如图16所示，LIDAR设备100j可以包括：光源110，发射第一光L1；光检测器120，配置为检测第一光L1之中的第二光L2，第二光L2是第一光L1的被物体11反射或散射的部分；第二反射器150，将从光源110入射的第一光L1发射到横向方向的全方向；以及鱼眼透镜170，折射来自全方向的第二光L2使得折射的第二光L2入射到光检测器120。

　　第二反射器150可以包括具有锥形形状的反射面151，该锥形形状具有从第二反射器150的上部区域到其下部区域逐渐变窄的宽度。第二反射器150的反射面151可以包括相对于第二反射器150的中心轴线X1具有恒定的倾斜角的区域和相对于中心轴线X1具有可变的倾斜角的区域。因为第二反射器150包括具有锥形形状的反射面151，该锥形形状具有从第二反射器150的上部区域到其下部区域逐渐变窄的宽度，所以第二反射器150可以将从第二反射器150的下侧入射的光发射到横向方向。基于第二反射器150关于中心轴线X1具有对称形状，第二反射器150可以全方向地发射光。

　　鱼眼透镜170可以具有180度或更大的相对广的角度。基于鱼眼透镜170的广角为180度或更大，鱼眼透镜170可以折射入射在广角内的第二光L2，使得折射的第二光L2入射到光检测器120。鱼眼透镜170可以不布置在第一光L1的行进路径上。鱼眼透镜170可以通过偏离中心轴线X1而布置。例如，鱼眼透镜170的中心轴线X2可以与光检测器120的中心轴线相同，并且可以不与第二反射器150的中心轴线X1相同。鱼眼透镜170可以布置在比第二反射器150所布置的位置低的位置。因此，鱼眼透镜170可以不接收从光源110发射的第一光L1或从第二反射器150反射的第一光L1。

　　当通过使用鱼眼透镜170将入射的第二光L2折射到光检测器120时，与通过使用反射器将入射光反射到光检测器120时相比，光学效率可以更高。

　　根据一实施例，LIDAR设备100j还可以包括处理器，该处理器配置为通过使用光检测器120的检测结果来确定物体11的位置信息。物体11的位置信息可以包括方向、高度或物体11距LIDAR设备100j的距离中的至少一个。处理器可以通过使用光检测器120中已检测到光的像素的位置来确定物体11存在的方向或高度中的至少一个，并且可以通过使用像素的光检测时间来确定从LIDAR设备100j到物体11的距离。

　　处理器可以通过使用光检测器120中的像素的方位角来确定物体11存在的方向，该像素已检测到第二光L2。处理器可以通过使用从已检测到第二光L2的像素到光检测器120的参考点(例如，中心轴线X2与光检测器120相交的点)的距离来确定物体11的高度(例如，从地面到物体11的高度)。例如，处理器可以确定，从已检测到第二光L2的像素到参考点的距离越大，物体11的高度越大。

　　此外，处理器可以从施加自光检测器120的电信号中检测峰值，并且可以通过使用检测到的峰值来确定到物体11的距离。例如，处理器可以通过使用检测到的峰值的检测时间和从光源11发射的光的发射时间来测量到物体11的距离。

　　图17示出了根据一实施例的包括鱼眼透镜170的LIDAR设备100k。当与图16相比较时，图17的LIDAR设备100k可以进一步包括在LIDAR设备100k的下部方向上发射第三光L3的附加光源112。从光源110输出的第一光L1可以在LIDAR设备100k的横向方向上发射，从附加光源112输出的第三光L3可以在LIDAR设备100k的下部方向上发射。因此，其中发射从光源110输出的第一光L1的第一空间可以不同于其中发射从附加光源112输出的第三光L3的第二空间。例如，第一空间可以不与第二空间的至少部分区域重叠。第一空间可以是在LIDAR设备100k的横向方向上的空间，第二空间可以是在LIDAR设备100k的下部方向上的空间。

　　此外，第二反射面133可以进一步布置在鱼眼透镜170的上侧。第二反射面133可以布置为从第二反射器150的上端朝向第二反射器150的横向方向突出。因此，在第二空间中发射的第三光L3之中的从物体12反射或散射的第四光L4可以从第二反射面133反射，然后穿过鱼眼透镜170入射到光检测器120。此外，在第一空间中发射的第一光L1之中的从物体11反射或散射的第二光L2可以穿过鱼眼透镜170入射到光检测器120。

　　第一光L1和第三光L3可以具有相同的波长或不同的波长。当第一光L1和第三光L3具有相同的波长时，光源110和附加光源112可以交替地发射光，并且光检测器120还可以通过与光源110和附加光源112同步而交替地检测第三光L3和第四光L4。此外，处理器还可以通过与光检测器120同步并使用已检测到第三光L3或第四光L4的像素的位置和检测时间来确定物体11的位置信息。当第一光L1和第三光L3具有不同的波长时，光源110和附加光源112可以交替地或同时发射光。光检测器120可以包括被区别地布置为检测第一光L1和第三光L3的各自波长的像素。

　　图18示出了根据一实施例的LIDAR设备1001。当与图17相比较时，第二反射器150和第二反射面133可以通过使用透明构件180来连接。因此，鱼眼透镜170还可以折射从LIDAR设备1001的上部入射的光L5，使得折射的光L5入射到光检测器120。从上部入射的光L5可以具有与第二光L2和第四光L4的波长不同的波长。

　　如上所述，根据实施例，当使用反射器和鱼眼透镜时，即使没有电动机也可以全方向地发射或接收光。

　　此外，根据实施例，通过使用全方向地发射或接收光的反射器，可以更加简化LIDAR设备的结构。此外，可以通过使用反射器或鱼眼透镜而不用电动机来接收全方向的光。

　　此外，根据实施例，通过全方向地发射或接收光的反射器可以更加简化LIDAR设备的结构。

　　此外，根据实施例，可以通过使用鱼眼透镜的反射器而不用电动机来接收全方向的光。

　　在所附权利要求中存在除了上述实施例之外的许多实施例。本公开可以具有各种修改和各种实施例，其中特定的实施例在图中示出并在详细描述中描述。然而，特定实施例不将本公开限制为特定的实施形式，并且应理解，特定实施例包括本公开的思想和技术范围中包括的所有修改、等同形式和替代形式。