CN111051813A - 测距模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于三角测量原理测距的简化结构。测距模块包括衍射光学元件、成像元件和测距单元。所述衍射光学元件发射预定数量的线光束。所述成像元件对照射所述被检测体的所述线光束成像。所述测距单元通过使用三角测量基于所述成像的线光束来测量距所述被检测体的距离。这样，通过对经由所述衍射光学元件发射的所述线光束成像，使用简单结构测量距所述被检测体的所述距离。

Description

测距模块

技术领域

本发明涉及测距模块。具体地，本发明涉及使用线光束照射被检测体并基于发射的线光束通过使用三角测量来测量距被检测体的距离。

背景技术

在三维空间中以非接触的方式测量被检测体的深度和距离的方法是众所周知的。例如，存在使用红外线、超声波、激光束等照射被检测体并测量反射波的返回时间的方法以及基于来自被检测体的反射光的状态计算距离的方法等。作为示例，目前已经提出了如下一种测距装置，所述测距装置通过使包括检流计镜等的扫描镜旋转以在待测量的物体上扫描狭缝光(slit light)基于三角测量(triangulation)原理来测距(例如，参见专利文件1)。

文献列表

专利文献

专利文件1：日本专利申请公开第7-043115号

发明内容

技术问题

在上述相关技术中，通过扫描狭缝光测距。然而，该相关技术需要在扫描期间使狭缝光相对于待测物体大幅振动的机构，并且需要复杂的致动器控制。额外地，致动器控制增加功耗，并且限制了待安装的装置。因而，存在相关技术不适用于减少尺寸的问题。

本发明是考虑到这种情况提出的，并且本发明的目的是简化基于三角测量原理测距的结构。

技术方案

本发明用于解决上述问题。本发明的第一方面是测距模块，该测距模块包括：衍射光学元件，其发射预定数量的线光束；成像元件，其对照射被检测体的线光束进行成像；和测距单元，其通过使用三角测量基于所成像的线光束来测量距被检测体的距离。因此，可以通过对由衍射光学元件照射被检测体的线光束进行成像来测量距被检测体的距离。

此外，在第一方面中，可以进一步设置将基本平行的光提供到衍射光学元件的光源。光源可以包括产生激光束的激光发生单元和将来自激光发生单元的激光束转换为基本平行的光的准直光学系统。因此，产生的激光束可以被转换为基本平行的光，并且可以被提供到衍射光学元件。

此外，在第一方面中，光源还可以包括使基本平行的光振动的振动单元，并且成像元件可以结合振动对线光束成像。因此，可以提高测距的扫描范围。

此外，在第一方面中，振动单元可以使基本平行的光在与线光束的方向正交的方向上振动。因此，可以有效插值线光束。

此外，在第一方面中，振动单元可以使基本平行的光振动，使得基本平行的光的振幅大于线光束之间的间隔的宽度。因此，可以通过考虑扫描范围作为平面来全面插值线光束。

此外，在第一方面中，还可以设置检测通过振动单元进行振动的物体的位置的位置检测单元，并且成像元件可以根据所检测的位置结合振动来进行成像。因此，可以根据待振动的被检测体的位置结合振动来进行成像。

此外，在第一方面中，振动单元可以通过使衍射光学系统振动来使基本平行的光振动。

此外，在第一方面中，振动单元可以通过使来自激光发生单元的激光束振动来使基本平行的光振动。

此外，在第一方面中，准直光学系统可以是准直透镜，并且光源还可以包括反射镜，反射镜反射来自激光发生单元的激光束并且将激光束引导到准直透镜。因此，可以弯曲激光束的光学路径。

此外，在第一方面中，振动单元可以通过改变反射镜的角度来使基本平行的光振动。

此外，在第一方面中，振动单元可以致动器，致动器使用磁路或压电元件。

此外，在第一方面中，准直光学系统可以是准直透镜，并且光源可以进一步包括反射镜，反射镜反射来自准直透镜的基本平行的光并且将基本平行的光引导到衍射光学元件。

此外，在第一方面中，准直光学系统可以是准直透镜，并且衍射光学元件可以形成在反射镜的表面上，反射镜反射来自准直透镜的基本平行的光。此外，衍射光学元件可以形成在准直光学系统的表面上。

此外，在第一方面中，准直光学系统可以是菲涅尔透镜。此外，准直光学系统可以是非球面镜。

此外，在第一方面中，衍射光学元件可以被安装成使得光轴相对于成像元件的成像表面倾斜。因此，0次的光可以从测距范围的中心位置偏移。在这种情况下，成像元件可以基于光轴的倾斜将除来自衍射光学元件的0级光的照射区域之外的区域设置为成像范围。

此外，在第一方面中，衍射光学元件可以校正由光轴的倾斜引起的照射图案形状的变形或扭曲，或者可以校正变形和扭曲。因此，可以解决由光轴的倾斜引起的故障。

此外，在第一方面中，成像元件可以是二维区域传感器。

此外，在第一方面中，每个线光束可以由曲线构成。此外，线光束可以是红外线。在这种情况下，成像元件可以检测被被检测体反射的红外线。

发明效果

本发明可以具有简化基于三角测量原理进行测距的结构并减少装置尺寸的优异效果。注意，本文所述的效果不必是限制性的，并且可以包含本公开中所述的任意效果。

附图说明

图1示出本发明的实施例中的测距模块的总体结构的示例。

图2是示出本发明的实施例中的发光单元100的结构示例的侧视图。

图3是示出本发明的实施例中的受光单元200的结构示例的剖视图。

图4示出本发明的实施例中的测距模块的功能性构造的示例。

图5示出本发明的实施例中的测距的示意性示例。

图6示出本发明的实施例中的测距的计算示例。

图7示出本发明的实施例中的使用线光束照射的示例。

图8是示出本发明的实施例中的线光束的插值示例的图。

图9示出本发明的实施例中的照射光的图案形状的示例。

图10示出本发明的实施例中的由衍射光学元件190形成的光的光学路径。

图11示出本发明的实施例中的由衍射光学元件190形成的线光束520和0级光521的示例。

图12示出本发明的实施例中的衍射光学元件190的安装角度的示例。

图13示出本发明的实施例中的发光单元100的第一结构示例。

图14示出本发明的实施例中的发光单元100的第二结构示例。

图15示出本发明的实施例中的发光单元100的第三结构示例。

图16示出本发明的实施例中发光单元100的第四结构示例。

图17示出本发明的实施例中发光单元100的第五结构示例。

图18示出本发明的实施例中的发光单元100的第六结构示例。

图19示出本发明的实施例中的发光单元100的第七结构示例。

具体实施方式

在下文中，将描述用于实施本技术的模式(以下称为“实施例”)。将以下述顺序进行说明：

1.总体结构

2.测距

3.照射光

4.如何处理0级光的情况

5.发光单元的结构

<1.总体结构>

[测距模块]

图1示出本发明的实施例中的测距模块的总体结构的示例。该测距模块主要包括发光单元100和受光单元200。

发光单元100发射光，所述光被用于照射作为测量目标的被检测体。发光单元100包括衍射光学元件(DOE：difractive optical element)190。衍射光学元件190是利用光的衍射现象的光学元件，并且具有通过在光学表面上形成微细的纳米形状来成形照射光的功能。在本实施例中，可以通过使用衍射光学元件190将照射光成形为期望的图案形状。

受光单元200接收用于照射被检测体的光。受光单元200通过透镜单元210接收光，在受光单元200内部的成像元件中进行成像，并且基于三角测量原理进行测距。基于三角测量原理进行测距的方法被称为结构光方法(structured light method)。

在本实施例中，如下所述，当朝向被检测体发射照射光时，发光单元100使光振动。受光单元200被构造为通过结合振动进行测距。

图2是示出本发明的实施例中的发光单元100的结构示例的侧视图。发光单元100包括半导体激光器150、反射棱镜160、致动器170、准直透镜180和衍射光学元件190。

半导体激光器150是使用半导体中的复合辐射的激光器，并且用作发光单元100的光源。该激光源的波长被假定处于可见范围(400nm至700nm)内。注意，半导体激光器150是权利要求中所述的激光发生单元的示例。注意，权利要求中所述的光源不限于半导体激光器150，并且可以适用诸如发光二极管(LED)等各种光源。

反射棱镜160是通过反射激光束以改变其方向使来自半导体激光器150的激光束发生折射的棱镜。因此，来自半导体激光器150的激光束被提供给准直透镜180。此外，因为设置了反射棱镜160，所以发光单元100可以相对较小。

准直透镜180将激光束转换为基本平行的光。即，激光束由于准直透镜180而变得基本平行，并且入射在衍射光学元件190上。准直透镜180是权利要求中所述的准直光学系统的示例。例如，准直透镜180可以是普通的聚光光学透镜，或者可以包括其他菲涅尔型准直器(菲涅尔透镜)。注意，准直透镜180可以是其他组件，只要该组件将激光束转换为基本平行的光，并且例如可以使用非球面镜。

致动器170是用于使准直透镜180振动的机构，并且被假定为包括磁路或压电元件的致动器。在本实施例中，致动器170可以具有简单的结构，因为如随后所述不必扫描整个被检测体。注意，致动器170是权利要求中所述的振动单元的示例。

注意，在该示例中，将被致动器170控制的目标假定为准直透镜180，但是如随后所述，诸如其他透镜或反射镜的结构可以是控制目标。例如，致动器170可以具有在光轴方向操作的调焦功能。在这种情况下，致动器170可以在光轴方向上具有用于调焦的位置检测功能。

图3是示出本发明的实施例中的受光单元200的结构示例的剖视图。受光单元200包括透镜单元210和成像元件220。

透镜单元210是包括透镜211的光学组件，透镜211汇聚发光单元100照射被检测体所使用的光，并且透镜单元210被实现为例如包括组合在镜筒中的多个透镜的透镜组。由透镜单元210汇聚的光在成像元件220的成像表面上形成图像。注意，透镜单元210的透镜表面被防反射涂覆，并且该防反射涂层包括透射在发光单元100中使用的光源的波长的膜。

成像元件220是对通过透镜单元210汇聚的光进行成像的元件。通过成像元件220成像的成像信号被提供到后一级的信号处理电路。例如，成像元件220可以由二维区域传感器实现。更具体地，可以假定电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。成像元件220具有适用于检测由半导体激光器150发射的光的波长的特征。例如，在半导体激光器150发射红外线的情况下，成像元件220被构造为对红外线有高敏感度。例如，成像元件220可以包括具有白色像素或透明像素(clear pixel)的成像元件和在阻挡可见光的同时透射红外光的可见光截止滤色器。此外，成像元件220可以包括具有诸如砷化铟镓(InGaAs)或砷化镓(GaAs)等化合物半导体的红外传感器。

[功能]

图4示出本发明的实施例中测距模块的功能性构造的示例。在本文中，图4示出其中假定充当被检测体的人手10的手势识别的示例。然而，本发明不限于此，并且可以例如应用于人脸验证等。

除了上述构造之外，发光单元100还包括致动器驱动器110、致动器驱动单元120、激光器驱动器130和光源激光器驱动单元140。此外，除了上述构造之外，受光单元200还包括成像信号处理电路230和测距单元290。

致动器驱动器110是用于控制致动器170的驱动器。致动器驱动器110包括用于检测控制目标的位置的霍尔元件(霍尔传感器)，并且可以检测准直透镜180的位置。注意，致动器驱动器110的霍尔元件是权利要求中所述的位置检测单元的示例。

致动器驱动单元120基于致动器驱动器110的控制驱动致动器170。

激光器驱动器130是用于控制半导体激光器150的驱动器。光源激光器驱动单元140基于激光器驱动器130的控制驱动半导体激光器150。

成像信号处理电路230是对由成像元件220成像的图像信号执行预定信号处理的电路。成像信号处理电路230不仅执行诸如去马赛克等普通信号处理，而且还执行用于与致动器驱动器110中的位置检测结合地进行成像的处理。

基于照射被检测体的光的成像信号，测距单元290通过使用三角测量原理根据被检测体的不均匀性来测量距被检测体的距离。随后说明具体的测距方法。

<2.测距>

[三角测量]

图5示出本发明的实施例中的测距的示意性示例。

测距模块从发光单元100发射线光束520，在受光单元200中进行成像，并且进行测距。假定发光单元100和受光单元200的布置位置固定在基线550上，并且指定照射距离的位置信息到达成像元件220的成像表面的位置是预知的。

在该示例中，在从发光单元100发射线光束520并且不存在物体510的情况下，反射光541的到达位置是已知的。在本文中，当布置有物体510时，目标530从指定位置偏移。因而，反射光542到达成像元件220的成像表面的位置发生变化。可以通过基于位置变化的差异使用三角测量来计算物体510的深度。

图6示出本发明的实施例中的测距的计算示例。

如上所述，假定使用来自发光单元100的光照射目标p，在受光单元200中进行成像，并且基于三角测量进行测距。水平方向被定义为x方向，垂直方向被定义为y方向，并且深度方向被定为为z方向。图6是从垂直方向看到的视图。目标p的三维坐标位置被定义为(x_p,y_p,z_p)，成像元件220的成像表面的中心位置被定义为(x_L,y_L,z_L)，并且图像形成点被定义为(x₁,y₁,z₁)。

在本文中，基线550上的从发光单元100到目标p的距离被定义为d₁，并且基线550上的从受光单元200到目标p的距离被定义为d₂。因此，发光单元100和受光单元200的轴线之间的距离(即，基线长度d)等于d₁+d₂。此外，在从受光单元200观看目标p时获得的相对于基线550的角度被定义为α，并且在从发光单元100看向目标p时获得的相对于基线550的角度被定义为β。此外，受光单元200的透镜组的焦距被定义为f。

此时，满足：

tanα＝z_p/d₁

tanβ＝z_p/d₂。

因此，建立下列表达式：

d＝d₁+d₂＝z_p/tanα+z_p/tanβ

当上述表达式乘以“tanα·tanβ”时，建立下列表达式：

d(tanα·tanβ)＝z_p(tanα+tanβ)

z_p＝d(tanα·tanβ)/(tanα+tanβ)

此处，

当替换tanα＝f/x₁时，建立下列表达式：

z_p＝d((f/x₁)tanβ)/((f/x₁)+tanβ)＝dftanβ/(f+x₁tanβ)

在上述表达式中，d、f和β是已知的数值。因而，如果已知成像元件220的成像表面上的成像形成点，那么可以获得目标p的位置。注意，该原理在结构光方法中也被称为光截面方法(light section method)。注意，本发明的实施例不限于光截面方法，并且可以使用诸如空间编码方法和图案同时投影方法等各种结构光方法。

<3.照射光>

[通过振动实现的插值]

图7示出本发明的实施例中的使用线光束的照射的示例。

来自半导体激光器150的激光束通过准直器180被转换为基本平行的光，并且通过衍射光学元件190被成形为图案形状。在该示例中，多个线光束520被假定以预定间隔形成，并被发射。

在相关技术中，通过旋转扫描镜在整个被检测体上扫描线光束，并因此致动器控制规模大且复杂。同时，在本实施例中，通过致动器170使由衍射光学元件190形成的图案形状光束轻微地振动，因此增加了每个光束的扫描范围。即，由致动器170引起的振动是单轴方向上的简单运动，并因此致动器170不需要大量功率，消耗更少功率，并且可以组合在小型设备中。

图8示出本发明的实施例中的线光束的插值的示例。

如上所述，在本实施例中，通过致动器170使由衍射光学元件190以预定间隔形成的多束线光束520轻微地振动，可以在追踪目标被检测体的表面同时增加扫描范围。例如，致动器170使准直透镜180从近侧向远侧振动，从而使线光束520从一侧到另一侧振动。因此，可以增加扫描范围以识别图案之间的细微不均匀，并因此可获得与在图8所示的对多个线光束520之间的间隙进行插值的情况下获得的效果类似的效果。

为了如上所述地通过使线光束520振动来对线光束520之间的间隔进行插值，期望使线光束520振动，使得线光束520之间的间隔的宽度等于或小于它们的振幅。更期望使线光束520振动，使得线光束520之间的间隔的宽度是最小振幅。因此，扫描范围可以覆盖成平面。

此外，如下情况是有用的：使线光束520在与线光束520的方向正交的方向上振动。随后说明与图案形状的具体关系。

[图案形状]

图9示出本发明的实施例中的照射光的图案形状的示例。如上所述，衍射光学元件190可以通过在光学表面上形成精细纳米形状来成形照射光。下文是待形成的照射光的图案形状的示例，但是可以使用其他形状。

在图9中，a和e是其中形成多条垂直线光束的示例。在这种情况下，为了增加扫描范围，有用的是，使线光束在横向方向(线光束的划分方向)上振动。同时，图9中的b和d是其中形成多条横向线光束的示例。在这种情况下，为了增加扫描范围，有用的是，使线光束在垂直方向(线光束的划分方向)上振动。

此外，图9中的c和f是其中在垂直方向和横向方向上都形成线光束的示例，并且特别地，c形成栅格形状。在这种情况下，为了增加扫描范围，线光束可以在横向方向或垂直方向上振动，或者可以在这两个方向上都振动。注意，本发明的实施例中的线光束不限于直线光束，并且可以是曲线光束。例如，每个线光束可以包括具有预定图案的多个曲线，或者可以包括具有随机形状的曲线。

<4.如何处理0级光的情况>

[0级光]

图10示出由本发明的实施例中的衍射光学元件190形成的光的光学路径。

当衍射光学元件190的入射光的入射角被定义为

并且由衍射光学元件190形成的衍射光的衍射角被定位为θ时，下列表达式通常成立：

在此，P表示衍射光学元件190的孔径间隔，λ表示波长，并且m表示衍射级(整数值)。

在该示例中，假定入射光垂直入射，则建立：

θ≈λ/P

此时，m＝0的0级光出现在与衍射光学元件190的表面垂直的法线方向上。0级光具有高亮度，这可导致测距中的错误识别。

图11示出由本发明的实施例中的衍射光学元件190形成的线光束520和0级光521的示例。

如上所述，0级光具有高亮度，这可能导致测距中的错误识别。特别地，重要被检测体很有可能存在于测距范围的中心点处。因而，如果0级光出现在该区域，那么0级光可能在测距时引起干扰。

鉴于此，在本实施例中，衍射光学元件190的光轴相对于成像元件220的成像面倾斜。因此，0级光521可以从测距范围的中心位置偏移。此外，因为普通成像装置的视角的纵横比在水平方向上较长(例如，16:9等)，在许多情况下，也可以通过偏移光轴将0级光521排除在测距范围(视角)之外。因此，可以通过消除在测距时引起干扰的因素来提高测量精度。此外，如图1所示，在衍射光学元件190的光轴相对于成像元件220的成像表面倾斜的状态下，衍射光学元件190和成像元件220一体地形成。具体地，衍射光学元件190和成像元件220可以布置在共同壳体中。替代地，包括衍射光学元件190的壳体和包括成像元件220的壳体可以彼此固定。通过该构造，成像元件220的成像表面相对于衍射光学元件190的光轴的角度变为恒定。这可以提高测距精度。此外，包括衍射光学元件190的壳体和包括成像元件220的壳体可以围绕公共轴旋转。通过该构造可以使光轴偏移到任意位置，从而调整0级光521的位置。

注意，包括衍射光学元件190的测距模块具有校正由光轴倾斜引起的照射图案形状的变形和扭曲。

图12示出本发明的实施例中的衍射光学元件190的安装角的示例。

在该示例中，衍射光学元件190和照射表面之间的距离被定义为L。假定光轴从照射表面上的中心位置倾斜到距离D处的位置，因此通过下列表达式计算倾斜角θ：

θ＝atan(D/L)

此时，在成像元件220的成像表面和照射表面平行安装的情况下，成像元件220和衍射光学元件190的相对倾斜角也可以由θ表示。因而，安装衍射光学元件190，使得光轴相对于成像元件220的成像表面以倾斜角θ倾斜。

<5.发光单元的结构>

[第一结构示例]

图13示出本发明的实施例中的发光单元100的第一结构示例。

假定发光单元100的第一结构示例是上述实施例，并且反射棱镜160反射来自半导体激光器150的激光束，并将激光束提供到准直透镜180。准直透镜180将激光束转换为基本平行的光，并将基本平行的光提供到衍射光学元件190。然后，致动器170使准直透镜180振动以使基本平行的光振动。

[第二结构示例]

图14示出本发明的实施例中的发光单元100的第二结构示例。

在发光单元100的第二结构示例中，来自半导体激光器150的激光束首先被提供到准直透镜180。随后，准直透镜180将激光束转换为基本平行的光，并通过反射棱镜160将基本平行的光提供到衍射光学元件190。在第二结构示例中，致动器170也使准直透镜180振动，以使基本平行的光振动。

[第三结构示例]

图15示出本发明的实施例中的发光单元100的第三结构示例。

在发光单元100的第三结构示例中，类似于第二结构示例，来自半导体激光器150的激光束首先被提供到准直透镜180。在第三结构示例中，衍射光学元件190布置在反射棱镜160的表面上。因而，来自准直透镜180的基本平行的光被反射棱镜160折射，并且通过布置在反射棱镜160的表面上的衍射光学元件190形成图案形状。

[第四结构示例]

图16示出本发明的实施例中的发光单元100的第四结构示例。

在发光单元100的第四结构示例中，不同于上述的第一结构示例，布置板状反射镜161来替代反射棱镜160。反射镜161反射来自半导体激光器150的激光束，并将激光束提供到准直透镜180。准直透镜180将激光束转换为基本平行的光，并将基本平行的光提供到衍射光学元件190。在第四结构示例中，反射镜161的角度是可改变的，并且可以通过致动器170改变角度。这带来与在使准直透镜180振动的情况下获得的效果类似的效果。

[第五结构示例]

图17示出本发明的实施例中的发光单元100的第五结构示例。

在发光单元100的第五结构示例中，类似于上述的第四结构示例，布置板状反射镜161来代替反射棱镜160。此外，衍射光学元件190布置在准直透镜180的表面上，并且它们被集成地形成。在该示例中，反射镜161的角度也是可改变的，并且可以通过致动器170改变角度。这带来与在使准直透镜180振动的情况下获得的效果类似的效果。

[第六结构示例]

图18示出本发明的实施例中得发光单元100的第六结构示例。

在发光单元100的第六结构示例中，相比于上述的第四结构示例，布置非球面镜162来代替反射镜161。非球面镜162反射来自半导体激光器150的激光束作为基本平行的光，并将基本平行的光提供到衍射光学元件190。因此，可以省略在第四结构示例中使用的准直透镜180。这样，可以减少部件数量。

[第七结构示例]

图19示出本发明的实施例中的发光单元100的第七结构示例。

在发光单元100的第七结构示例中，相比于上述的第五结构示例，布置非球面镜162来代替反射镜161。类似于上述的第六结构示例，非球面镜162反射来自半导体激光器150的激光束作为基本平行的光，并将基本平行的光提供到衍射光学元件190。因此，可以省略在第五结构示例中与衍射光学元件190一起布置的准直透镜180。这样，可以减少部件数量。

注意，在第一到第七结构示例中，通过反射棱镜160、反射镜161或非球面镜162使光学路径弯曲。这有助于减少整个装置的尺寸。

如上所述，本发明的实施例被构造为通过使用衍射光学元件190形成线光束、使用线光束照射被检测体、对被检测体成像、并基于三角测量原理测量距被检测体的距离。因此，可以使用简单结构执行测距。此外，简单致动器170使照射光振动以插值线光束，并因此可以简化致动器170和致动器170的控制。因此，可以减少测距模块的尺寸和功耗。

注意，上述实施例示出实施本发明的示例，并且实施例中的内容和权利要求中指定本发明的内容具有相对应的关系。类似地，在权利要求中指定本发明的每个内容和本发明的实施例中的具有相同名字的内容具有相对应的关系。然而，本发明不限于实施例，并且可以在不脱离本技术范围的情况下通过对实施例进行各种修改来实施。

注意，在本说明书中描述的效果仅是示例性的而不是限制性的。此外，可以获得其他效果。

注意，本发明也可以具有下列构造。

(1)一种测距模块，其包括：

衍射光学元件，其发射预定数量的线光束；

成像元件，其对照射被检测体的所述线光束进行成像；和

测距单元，其通过使用三角测量基于所成像的所述线光束来测量距所述被检测体的距离。

(2)根据(1)所述的测距模块，还包括光源，所述光源将基本平行的光提供到所述衍射光学元件。

(3)根据(2)所述的测距模块，其中，所述光源包括：

激光发生单元，其生成激光束，和

准直光学系统，其将来自所述激光发生单元的所述激光束转换为所述基本平行的光。

(4)根据(3)所述的测距模块，其中，所述光源还包括使所述基本平行的光振动的振动单元，且

所述成像单元结合所述振动对所述线光束进行成像。

(5)根据(4)所述的测距模块，其中，所述振动单元使所述基本平行的光在与所述线光束的方向正交的方向上振动。

(6)根据(4)或(5)所述的测距模块，其中，所述振动单元使所述基本平行的光振动，使得所述基本平行的光的振幅大于所述线光束之间的间隔的宽度。

(7)根据(4)至(6)中任一项所述的测距模块，还包括位置检测单元，所述位置检测单元检测通过所述振动单元进行振动的物体的位置，

其中，所述成像元件根据所检测的位置结合所述振动进行成像。

(8)根据(4)至(7)中任一项所述的测距模块，其中，所述振动单元通过使所述准直光学系统振动来使所述基本平行的光振动。

(9)根据(4)至(7)中任一项所述的测距模块，其中，所述振动单元通过使来自所述激光发生单元的所述激光束振动来使所述基本平行的光振动。

(10)根据(4)至(7)中任一项所述的测距模块，其中，所述准直光学系统是准直透镜，并且

所述光源还包括反射镜，所述反射镜反射来自所述激光发生单元的所述激光束，并将所述激光束引导到所述准直透镜。

(11)根据(10)所述的测距模块，其中，所述振动单元通过改变所述反射镜的角度来使所述基本平行的光振动。

(12)根据(4)至(11)中任一项所述的测距模块，其中，所述振动单元包括致动器，所述致动器使用磁路或压电元件。

(13)根据(3)至(7)中任一项所述的测距模块，其中，

所述准直光学系统是准直透镜，并且

所述光源还包括反射镜，所述反射镜反射来自所述准直透镜的所述基本平行的光，并将所述基本平行的光引导到所述衍射光学元件。

(14)根据(3)至(7)中任一项所述的测距模块，其中，

所述准直光学系统是准直透镜，并且

所述衍射光学元件形成在反射镜的表面上，所述反射镜反射来自所述准直透镜的所述基本平行的光。

(15)根据(3)至(7)中任一项所述的测距模块，其中，所述衍射光学元件形成在所述准直光学系统的表面上。

(16)根据(3)至(15)中任一项所述的测距模块，其中，所述准直光学系统是菲涅尔透镜。

(17)根据(1)至(16)中任一项所述的测距模块，其中，所述衍射光学元件被安装成使得光轴相对于所述成像元件的成像面倾斜。

(18)根据(17)所述的测距模块，其中，基于所述光轴的倾斜，所述成像元件将除来自所述衍射光学元件的0级光的照射区域之外的区域设置为成像范围。

(19)根据(17)或(18)所述的测距模块，其中，所述衍射光学元件校正由所述光轴的倾斜引起的照射图案形状的变形或扭曲。

(20)根据(1)至(19)中任一项所述的测距模块，其中，所述成像元件是二维区域传感器。

(21)根据(3)至(20)中任一项所述的测距模块，其中，所述准直光学系统是非球面镜。

(22)根据(1)至(21)中任一项所述的测距模块，其中，所述线光束由曲线构成。

(23)根据(1)至(22)中任一项所述的测距模块，其中，

所述线光束是红外线，并且

由所述被检测体反射的所述红外线可由所述成像元件检测。

附图标记列表

100 发光单元

110 致动器驱动器

120 致动器驱动单元

130 激光器驱动器

140 光源激光器驱动单元

150 半导体激光器

160 反射棱镜

161 反射镜

170 致动器

180 准直透镜

190 衍射光学元件

200 受光单元

210 透镜单元

211 透镜

220 成像元件

230 成像信号处理电路

290 测距单元

510 物体

520 线光束

521 0级光

530 目标

541、542 反射光

550 基线

Claims (23)

1.一种测距模块，其包括：

衍射光学元件，其发射预定数量的线光束；

成像元件，其对照射被检测体的所述线光束进行成像；和

测距单元，其通过使用三角测量基于所成像的所述线光束来测量距所述被检测体的距离。

2.根据权利要求1所述的测距模块，还包括光源，所述光源将基本平行的光提供到所述衍射光学元件。

3.根据权利要求2所述的测距模块，其中，所述光源包括：

激光发生单元，其生成激光束，和

准直光学系统，其将来自所述激光发生单元的所述激光束转换为所述基本平行的光。

4.根据权利要求3所述的测距模块，其中，

所述光源还包括使所述基本平行的光振动的振动单元，并且

所述成像单元结合所述振动对所述线光束进行成像。

5.根据权利要求4所述的测距模块，其中，所述振动单元使所述基本平行的光在与所述线光束的方向正交的方向上振动。

6.根据权利要求4所述的测距模块，其中，所述振动单元使所述基本平行的光振动，使得所述基本平行的光的振幅大于所述线光束之间的间隔的宽度。

7.根据权利要求4所述的测距模块，还包括位置检测单元，所述位置检测单元检测所述振动单元的振动对象物的位置，

其中，所述成像元件根据所检测的位置结合所述振动进行成像。

8.根据权利要求4所述的测距模块，其中，所述振动单元通过使所述准直光学系统振动来使所述基本平行的光振动。

9.根据权利要求4所述的测距模块，其中，所述振动单元通过使来自所述激光发生单元的所述激光束振动来使所述基本平行的光振动。

10.根据权利要求4所述的测距模块，其中，

所述准直光学系统是准直透镜，并且

所述光源还包括反射镜，所述反射镜反射来自所述激光发生单元的所述激光束，并将所述激光束引导到所述准直透镜。

11.根据权利要求10所述的测距模块，其中，所述振动单元通过改变所述反射镜的角度来使所述基本平行的光振动。

12.根据权利要求4所述的测距模块，其中，所述振动单元包括致动器，所述致动器使用磁路或压电元件。

13.根据权利要求3所述的测距模块，其中，

所述准直光学系统是准直透镜，并且

所述光源还包括反射镜，所述反射镜反射来自所述准直透镜的所述基本平行的光，并将所述基本平行的光引导到所述衍射光学元件。

14.根据权利要求3所述的测距模块，其中，

所述准直光学系统是准直透镜，并且

所述衍射光学元件形成在反射镜的表面上，所述反射镜反射来自所述准直透镜的所述基本平行的光。

15.根据权利要求3所述的测距模块，其中，所述衍射光学元件形成在所述准直光学系统的表面上。

16.根据权利要求3所述的测距模块，其中，所述准直光学系统是菲涅尔透镜。

17.根据权利要求1所述的测距模块，其中，所述衍射光学元件被安装成使得光轴相对于所述成像元件的成像面倾斜。

18.根据权利要求17所述的测距模块，其中，基于所述光轴的倾斜，所述成像元件将除来自所述衍射光学元件的0级光的照射区域之外的区域设置为成像范围。

19.根据权利要求17的测距模块，其中，所述衍射光学元件校正由所述光轴的倾斜引起的照射图案形状的变形或扭曲。

20.根据权利要求1所述的测距模块，其中，所述成像元件是二维区域传感器。

21.根据权利要求3所述的测距模块，其中，所述准直光学系统是非球面镜。

22.根据权利要求1所述的测距模块，其中，所述线光束由曲线构成。

23.根据权利要求1所述的测距模块，其中，

所述线光束是红外线，并且

所述成像元件能够检测被所述被检测体反射的所述红外线。

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