CN111722241A - 一种多线扫描距离测量系统、方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多线扫描距离测量系统，包括：发射器，其包括由多个子光源组成的光源阵列，光源阵列被分组为多个光源单元，多个光源单元同时朝向目标区域发射多个线状光束；采集器，包括由多个像素组成的像素阵列，像素阵列被分组为多个像素单元，每个像素单元包括多个子像素单元；控制和处理电路，与发射器以及采集器连接，用于根据光信号计算线状光束从发射到被采集之间的飞行时间，并基于飞行时间计算待测目标物体的距离信息；其中，线状光束的投射视场与对应的子像素单元的采集视场匹配；控制与处理电路被配置为控制线状光束投射到目标区域进行扫描时致动大于子像素单元中对应数量的像素。本发明具有扫描速度快，帧率高的特点。

Description

一种多线扫描距离测量系统、方法及电子设备

技术领域

本发明涉及光学测距技术领域，尤其涉及一种多线扫描距离测量系统、方法及电子设备。

背景技术

利用飞行时间原理(Time of Flight)可以对目标进行距离测量以获取包含目标的距离信息，而基于飞行时间原理的距离测量系统比如飞行时间深度相机、激光雷达(LIDAR)等系统已被广泛应用于消费电子、无人架驶、AR/VR等领域。此类基于飞行时间原理的距离测量系统通常包括发射器和采集器，利用发射器发射脉冲光束照射目标视场并利用采集器采集反射光束，通过计算光束由发射到反射被接收所需要的时间来计算物体的距离。

目前基于飞行时间原理的LIDAR主要包括机械LIDAR系统和固态LIDAR系统，其中，机械式LIDAR系统通过旋转基座实现360度大视场的距离测量，其发射器一般为点光源以及线光源，具有光束强度集中、精度高的特点，但扫描时间较长导致帧率较低。

而固态式LIDAR系统不包括可移动的机械零件，发射器包括发射器阵列，用于一次性向空间上发射一定视场的面光束，并通过面阵接收器接收，使分辨率及帧率均得到了提升，但缺点是光强较弱、信噪比差、测距范围较小。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多线扫描距离测量系统、方法及电子设备，以解决上述背景技术问题中的至少一种问题。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种多线扫描距离测量系统，包括：

发射器，所述发射器包括由多个子光源组成的光源阵列，所述光源阵列被分组为多个光源单元，多个所述光源单元同时朝向目标区域发射多个线状光束；

采集器，所述采集器包括由多个像素组成的像素阵列，所述像素阵列被分组为多个像素单元，每个像素单元包括多个子像素单元，多个所述子像素单元用于采集经待测目标物体反射回的所述线状光束中的至少部分光信号；

控制和处理电路，与所述发射器以及所述采集器连接，用于根据所述光信号计算所述线状光束从发射到被采集之间的飞行时间，并基于所述飞行时间计算所述待测目标物体的距离信息；

其中，所述线状光束的投射视场与对应的所述子像素单元的采集视场匹配，所述控制与处理电路被配置为控制所述线状光束投射到所述目标区域进行扫描时以致动大于所述子像素单元中对应数量的所述像素。

在一些实施例中，所述发射器还包括有扫描单元，所述多个线状光束经过所述扫描单元后投射到目标区域中形成多个具有一定间距的线状投影图案。

在一些实施例中，所述多个具有一定间距的线状投影图案将目标视场分成多个区域，使得所述多个线状光束在扫描单元的偏转调控下实现对目标区域的分区域扫描。

在一些实施例中，所述发射器还包括有一字线镜片，通过所述一字线镜片将每个所述子光源发射的点状光束形成一条线状光束。

在一些实施例中，所述光源阵列中的每个光源单元是由多个子光源组成的一条线阵光源，所述线阵光源发射的线状光束由所述多个子光源发射出的斑点光束相互连接形成。

在一些实施例中，所述光源阵列是由多个子光源组成的二维阵列，所述光源阵列中的每个光源与所述像素阵列中的每个像素一一对应。

在一些实施例中，所述发射器还包括有驱动电路，所述光源单元中的线光源阵列在所述驱动电路的控制下依次发光，以对所述目标区域进行分区域扫描。

本发明实施例的另一技术方案为：

一种多线扫描距离测量方法，包括：

控制发射器同时朝向目标区域发射多个线状光束，所述发射器包括由多个子光源组成的光源阵列，所述光源阵列被分组为多个光源单元；

控制采集器采集经待测目标物体反射回的所述线状光束中的至少部分光信号，所述采集器包括由多个像素组成的像素阵列，所述像素阵列被分组为多个像素单元，每个所述像素单元包括多个子像素单元；其中，所述线状光束的投射视场与对应的所述子像素单元的采集视场匹配，控制所述线状光束投射到所述目标区域进行扫描时以致动大于所述子像素单元中对应数量的所述像素；

根据所述光信号计算所述线状光束从发射到被采集之间的飞行时间，并基于所述飞行时间计算出所述待测目标物体的距离信息。

在一些实施例中，所述发射器还包括有扫描单元，所述多个线状光束经过所述扫描单元后投射到目标区域中形成多个具有一定间距的线状投影图案，所述线状投影图案将目标视场分成多个区域，使得所述多个线状光束在所述扫描单元的偏转调控下实现对目标区域的分区扫描；或者，

所述发射器还包括有驱动电路，所述光源阵列中的每个光源单元是由多个子光源组成的一条线阵光源，所述线光源阵列在所述驱动电路的控制下依次发光，以对所述目标区域进行分区域扫描。

本发明实施例的又一技术方案为：

一种电子设备，包括壳体、屏幕、以及上述任一实施例技术方案中所述的多线扫描距离测量系统；其中，所述多线扫描距离测量系统的发射器与采集器设置于电子设备的同一面，用于向待测目标物体发射线状光束以及接收经所述待测目标物体反射回来的所述线状光束中的至少部分光子并形成光子信号。

本发明技术方案的有益效果是：

相较于现有技术，本发明具有扫描速度快，帧率高的特点，且通过牺牲一定的帧率来增加信号统计次数，从而提升测量距离。同时，本发明将视差原理融入其中以减少近距盲区，提升测距精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明一个实施例多线扫描距离测量系统的示意图。

图2A是图1一个实施例发射器的示意图。

图2B是图1另一个实施例发射器的示意图。

图3是图1一个实施例采集器中像素单元的示意图。

图4根据本发明另一个实施例多线扫描距离测量方法的流程图示。

图5是采用图1实施例多线扫描距离测量系统的电子设备的图示。

具体实施方式

为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1所示为本发明一个实施例距离测量系统的示意图，该距离测量系统10包括发射器11、采集器12以及控制和处理电路13。其中，发射器11用于向目标区域20发射光束30，该光束发射至目标区域空间中以照明空间中的目标物体，至少部分发射光束30经目标区域20反射后形成反射光束40，反射光束40中的至少部分光束被采集器12接收；控制和处理电路13分别与发射器11以及采集器12连接，同步发射器11与采集器12的触发信号以计算光束从发射到反射回来被接收所需要的时间，即发射光束30与反射光束40之间的飞行时间t，进一步，目标物体上对应点的距离D可由下式计算出：

D＝c·t/2 (1)

其中，c为光速。

具体的，发射器11包括光源111、发射光学元件112以及驱动器113等。光源111可以是发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)等，也可以是由多个光源组成的一维或二维光源阵列。优选地，光源阵列是在单块半导体基底上生成多个VCSEL光源以形成的VCSEL阵列光源芯片，光源阵列中光源的排列方式可以是规则的也可以是不规则的。光源111所发射的光束可以是可见光、红外光、紫外光等。光源111在驱动器113的控制下向外发射光束。在一个实施例中，光源111在驱动器113的控制下以一定频率(脉冲周期)向外发射脉冲光束，以用于直接飞行时间(Direct TOF)测量中，频率根据测量距离进行设定。可以理解的是，还可以利用控制和处理电路13中的一部分或者独立于控制和处理电路13存在的子电路来控制光源111发射光束。

发射光学元件112接收来自光源111发射的光束并整形后投射到目标区域。在一个实施例中，发射光学元件112接收来自光源111的脉冲光束，并将脉冲光束进行光学调制，比如衍射、折射、反射等调制，随后向空间中发射被调制后的光束，比如聚焦光束、泛光光束、结构光光束等。发射光学元件112可以是透镜、液晶元件、衍射光学元件、微透镜阵列、超表面(Metasurface)光学元件、掩膜板、反射镜、MEMS振镜等形式中的一种或多种的组合。

采集器12包括像素单元121、过滤单元122和接收光学元件123；其中，接收光学元件123用于接收由目标物体反射回的至少部分光束并将所述至少部分光束引导至像素单元121上；过滤单元122用于滤除背景光或杂散光；像素单元121包括由多个像素组成的二维像素阵列，在一个实施例中，像素单元121为由单光子雪崩光电二极管(SPAD)组成的像素阵列，SPAD可以对入射的单个光子进行响应并输出指示所接收光子在每个SPAD处相应到达时间的信号，利用诸如时间相关单光子计数法(TCSPC)实现对微弱光信号的采集以及飞行时间的计算。

控制和处理电路13同步发射器11与采集器12的触发信号，对像素采集光束的光子信号进行处理，并基于反射光束的飞行时间计算出待测目标物体的距离信息。在一个实施例中，SPAD对入射的单个光子进行响应而输出光子信号，控制和处理电路13接收光子信号并进行信号处理获取光束的飞行时间。具体的，控制和处理电路13计算采集光子的数量形成连续的时间bin，这些时间bin连在一起形成统计直方图用于重现反射光脉冲的时间序列，利用峰值匹配和滤波检测识别出反射光束从发射到被接收的飞行时间。

在一些实施例中，控制和处理电路13包括信号放大器、时数转换器(TDC)、数模转换器(ADC)等器件中的一种或多种组成的读出电路(图中未示出)。这些电路即可以与像素整合在一起，也可以作为控制和处理电路13的一部分，为便于描述，将统一视作控制和处理电路13的一部分。可以理解的是，控制和处理电路13可以是独立的专用电路，比如专用SOC芯片、FPGA芯片、ASIC芯片等等，也可以包含通用处理电路。

在一些实施例中，距离测量系统10还包括存储器，用于存储脉冲编码程序，利用编码程序控制光源111发射光束的激发时间、发射频率等。

在一些实施例中，距离测量系统10还可以包括彩色相机、红外相机、IMU等器件，与这些器件的组合可以实现更加丰富的功能，比如3D纹理建模、红外人脸识别、SLAM等功能。

在一些实施例中，发射器11与采集器12也可以被设置成共轴形式，即二者之间通过具备反射及透射功能的光学器件来实现，比如半透半反镜等。

图2A、图2B所示是本发明实施例距离测量系统的发射器的示意图。在本发明实施例中，光源111被配置为由多个子光源组成的光源阵列，其中光源阵列被分组为多个光源单元，多个光源单元同时朝向目标区域发射多条线状光束，多条线状光束投射到目标区域中的多个线状投影图案具有一定的间距，以将目标区域分成多个区域，从而实现对目标区域的分区域扫描。

如图2A所示，图2A是本发明距离测量系统一个实施例的发射器的示意图。其中，发射器包括光源阵列21和扫描单元22。其中，光源阵列21由多个子光源211组成，用于朝向目标区域发射多个线状光束，多个线状光束投射到目标区域中形成多个具有一定间距的线状投影图案。多个子光源211以一定的图案形式排列在基底上，基底可以是半导体基底、金属基底等，子光源可以是发光二极管、边发射激光发射器、垂直腔面激光发射器(VCSEL)等。子光源可以发射任意需要波长的光束，比如可见光、红外光、紫外光等。光源阵列在驱动电路(可以是处理电路13的一部分)的调制驱动下进行发光，比如连续波调制、脉冲调制等。扫描单元22接收发射的线状光束231并进行偏转一定角度后形成第二线状光束232，投射到目标区域中形成线状投影图案203。图2A仅示意性的给出了一种示例，光源阵列21被分组成三个光源单元，三个光源单元同时发射三条线状光束经过扫描单元22后投射到目标区域中形成三个线状投影图案203、204和205，三个线状投影图案之间相隔一定的间距，以把目标视场分成三个区域，在扫描单元22的偏转调控下可以实现对目标区域的分区域扫描。相比一维扫描而言，多个线光源同时开启，各自负责一定的扫描区域，有助于增强扫描帧率；扫描元件进行一维扫描，有助于提升系统的寿命，可靠性更高。扫描单元22可以是液晶空间光调制器、声光调制器、MEMS振镜、旋转棱镜对、单个棱镜+电机、反射式二维OPA器件、液晶超表面器件(LC-Metasurface)等器件中的一种或几种组合。

在一个实施例中，发射器还包括有一字线镜片，通过所述一字线镜片将每个所述子光源发射的点状光束形成一条线状光束，通过设置各子光源的位置与间隔，即可获得多条线状光束投射到目标视场中形成具有一定间隔的线状投影图案。在本发明实施例中，以划线棱镜鲍威尔棱镜(powell lenses)为例进行说明，光源阵列21中的每个光源单元包括至少一个子光源，每个子光源发射出的点状光束通过鲍威尔棱镜后形成一条线状光束，通过设置子光源的位置与间隔，可获得多条线状光束投射到目标视场中形成具有一定间隔的线状投影图案。在一些实施例中，也可以采用柱面镜、波浪镜、微透镜阵列，或者DOE等来产生线状光束。优选地，每个子光源可以是发光二极管。在本实施例中，线状光束的长度由鲍威尔棱镜的长度决定。在一些实施例中，也可以是由多个子光源发射的多个点状光束经过鲍威尔棱镜后形成一条线状光束。

在一个实施例中，光源阵列21中的每个光源单元是由多个子光源组成的一条线阵光源，该线阵光源发射的线状光束是由多个子光源所发射出的斑点光束相互连接形成。优选地，光源阵列是由设置在半导体基底上的多个VCSEL子光源所组成的阵列VCSEL芯片。在本发明实施例中，线状光束的长度由子光源的数量决定。

图2B所示是本发明距离测量系统另一实施例的发射器的示意图。与图2A相比，图2B所示实施例中的发射器不包括扫描单元，光源阵列23是由多个子光源组成的二维阵列，优选地，光源阵列23是由设置在半导体基底上的多个VCSEL子光源组成的阵列VCSEL芯片。光源阵列23中的每个光源与像素阵列中的每个像素一一对应。子光源的排列可以是规则的也可以是不规则的。图2B中仅示意性的示出了一种示例，该示例中光源阵列23为10×24的规则光源阵列，该光源阵列分成三个光源单元231、232、233，每个光源单元为10×8的规则光源阵列。以第二光源单元232为例，其发射的线状光束也是由一条线阵光源242中的多个子光源251发射出的斑点光束相互连接形成的。为实现对目标区域的分区域扫描，光源单元中的线光源阵列在驱动电路的控制下进行依次发光，获得线光源的动态切换，实现全视场覆盖。例如当开始测量时，在第一光源单元231、第二光源单元232、第三光源单元233中，在测量的第一阶段时同时控制每一光源单元中的第一列线光源阵列发光以朝向目标区域发射三条线状光束，即第一线阵光源241、第二线阵光源242、第三线阵光源243发光；在测量的第二阶段时同时控制每一光源单元中的第二列线光源阵列发光，以此类推，在测量的第n阶段时，同时控制每一组的第n列线光源阵列发光，直至光源单元中的最后一列光源发射的光束被采集器接收到，完成一帧测量，在不设置扫描单元的情况下实现对目标区域的分区域扫描。可以理解的是，以上数字描述只做示意性说明，不对本发明的内容做具体限制。通过将面阵光源系统配置为全固态，可靠性高，通过发射端线光源的动态切换，实现全视场覆盖。

图3所示是本发明一个实施例的采集器中像素单元的示意图。像素单元包括像素阵列31以及读出电路32，其中像素阵列31包括由多个像素组成的二维阵列，用于采集由物体反射回的至少部分光束并生成相应的光子信号，读出电路32用于对光子信号进行处理以计算飞行时间。

在一个实施例中，读出电路32包括TDC电路321和直方图电路322，用于绘制反映发射器中光源所发射脉冲波形的直方图，进一步地，也可以根据直方图计算飞行时间，最后将结果进行输出。其中，读出电路32可以是单个TDC电路及直方图电路组成，也可以由多个TDC电路单元及直方图电路单元组成的阵列读出电路。

在一个实施例中，像素阵列31是由多个SPAD组成的像素阵列，为实现分区域扫描的目的，像素阵列根据光源阵列中的光源单元也对应的被分组为多个像素单元，每个像素单元包括多个子像素单元。当发射器向目标区域发射线状光束时，采集器中的接收光学元件会引导该线状光束至相应的像素上。其中，线状光束的投射视场与对应的子像素单元的采集视场匹配，即线状光束发射到目标区域中的某一位置处时由对应的子像素单元接收。可以理解的是，多条线状光束对目标区域分区域扫描时根据每个线状光束的投射视场开启对应的子像素单元，以减少像素单元的功耗。图3所示是一个示意性示例，该像素阵列根据图2B所描述的光源单元分成3个像素单元310、311、312。

一般地，发射器和采集器之间根据不同距离测量系统的设置方式可以分成共轴和离轴。对于共轴情形，发射器发出的线状光束经过被测物体反射后将由采集器中对应的像素采集，被测物体的远近对像素的位置没有影响，以图2A、图2B所示的光源阵列为例，每发射的一条线状光束投射到目标视场中都有一像素单元中对应采集该视场的子像素单元被致动以接收反射光束。

但对于离轴情形，由于视差的存在，当被测物体远近不同时，线状光束落在像素单元上的位置也会发生变化，一般地会沿着基线(发射器与采集器之间的连线，在本发明中统一用横线来表示基线方向)方向发生偏移，当被测物体的距离未知时像素的位置不确定，为解决这一问题，控制与处理电路13被配置为控制所述线状光束对投射到目标区域进行扫描时以致动大于对应的子像素单元中对应数量的像素，将此时的子像素单元记为超像素。超像素的大小在设置时(主要沿着基线方向上的大小)，需要同时考虑系统的测量范围以及基线长度，使得在测量范围内不同距离上的物体反射回的光束均入射到超像素的区域内。在一个实施例中，超像素被设置成：当在测量范围下限时，近距离时的反射光束入射到超像素的一侧；当在测量范围上限时，远距离时反射光束落在超像素的另一侧。通过设置超像素可以有效补偿近距盲区的情况。图3所示的一个实施例中，每个像素单元中的超像素313、314、315被设置为10×3的大小，图中阴影方框表示反射光束入射到对应像素上的可能情况。当发射器被设置成如图2A所示时，控制和处理电路13可根据扫描单元对线状光束进行偏转后投射到目标视场中的投射视场驱动对应的像素单元中的超像素开启。而对于图2B所示时，由于是通过控制光源单元中线阵光源的开启顺序实现扫描，因此可根据线阵光源的开始顺序开启对应的超像素。

参照图4所示，作为本发明另一实施例，提供一种多线扫描距离测量方法，包括如下步骤：

S1、控制发射器同时朝向目标区域发射多个线状光束，所述发射器包括由多个子光源组成的光源阵列，所述光源阵列被分组为多个光源单元；

S2、控制采集器采集被物体反射回的所述线状光束中的至少部分光信号，所述采集器包括由多个像素组成的像素阵列，所述像素阵列被分组为多个像素单元，每个像素单元包括多个子像素单元；其中，所述线状光束的投射视场与对应的所述子像素单元的采集视场匹配；控制所述线状光束投射到所述目标区域进行扫描时以致动大于所述子像素单元中对应数量的所述像素；

S3、根据所述光信号计算所述线状光束从发射到被采集之间的飞行时间，并基于所述飞行时间计算出所述待测目标物体的距离信息。

需要说明的是，本实施例多线扫描距离测量方法是采用前述实施例测量系统进行测距测量，其技术方案与前述距离测量系统相同，故在此不再重复赘述。

可以理解的是，以上说明只做示意性说明，并不能作为对本发明的限制。在一些实施例中，也可以控制发射器发射横向的线状光束沿纵向进行扫描，比如图2B中多行子光源组成子光源阵列。在一些实施例中，光源阵列也可以是其他组合形式的光源阵列，例如，可以是利用合束元件将多个子光源合成一个光源形成的光源阵列。在一些实施例中，还可以动态控制子光源阵列以产生不同宽度的线状光束。

作为本发明另一个实施例，还提供一种电子设备，所述电子设备可以是台式、桌面安装设备、便携式设备、可穿戴设备或车载设备以及机器人等。具体的，设备可以是笔记本电脑或电子设备，以允许手势识别或生物识别。在其他示例中，设备可以是头戴式设备，以获取用户周围环境的距离信息，标识用户周围环境的对象或危险，以确保安全，例如，阻碍用户对环境视觉的虚拟现实系统，可以检测周围环境中的对象或危险，以向用户提供关于附近对象或障碍物的警告。在其它示例中，还可以是应用在无人驾驶等领域的设备。参照图5所示，以手机为例进行说明，所述电子设备500包括壳体51、屏幕52、以及前述实施例所述的多线扫描距离测量系统；其中，所述多线扫描距离测量系统的发射器与采集器设置于电子设备500的同一面，用于向目标物体发射光束以及接收目标物体反射回来的光束并形成电信号。

可以理解的是，以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

此外，本发明的范围不旨在限于说明书中所述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。本领域普通技术人员将容易理解，可以利用执行与本文所述相应实施例基本相同功能或获得与本文所述实施例基本相同结果的目前存在的或稍后要开发的上述披露、过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这些过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其范围内。

Claims (10)

1.一种多线扫描距离测量系统，其特征在于，包括：

发射器，所述发射器包括由多个子光源组成的光源阵列，所述光源阵列被分组为多个光源单元，多个所述光源单元同时朝向目标区域发射多个线状光束；

采集器，所述采集器包括由多个像素组成的像素阵列，所述像素阵列被分组为多个像素单元，每个像素单元包括多个子像素单元，多个所述子像素单元用于采集经待测目标物体反射回的所述线状光束中的至少部分光信号；

控制和处理电路，与所述发射器以及所述采集器连接，用于根据所述光信号计算所述线状光束从发射到被采集之间的飞行时间，并基于所述飞行时间计算所述待测目标物体的距离信息；

其中，所述线状光束的投射视场与对应的所述子像素单元的采集视场匹配；所述控制与处理电路被配置为控制所述线状光束投射到所述目标区域进行扫描时以致动大于所述子像素单元中对应数量的所述像素。

2.如权利要求1所述的多线扫描距离测量系统，其特征在于：所述发射器还包括有扫描单元，所述多个线状光束经过所述扫描单元后投射到目标区域中形成多个具有一定间距的线状投影图案。

3.如权利要求2所述的多线扫描距离测量系统，其特征在于：所述多个具有一定间距的线状投影图案将目标视场分成多个区域，使得所述多个线状光束在扫描单元的偏转调控下实现对目标区域的分区域扫描。

4.如权利要求2所述的多线扫描距离测量系统，其特征在于：所述发射器还包括有一字线镜片，通过所述一字线镜片将每个所述子光源发射的点状光束形成一条线状光束。

5.如权利要求1所述的多线扫描距离测量系统，其特征在于：所述光源阵列中的每个光源单元是由多个子光源组成的一条线阵光源，所述线阵光源发射的线状光束由所述多个子光源发射出的斑点光束相互连接形成。

6.如权利要求1所述的多线扫描距离测量系统，其特征在于：所述光源阵列是由多个子光源组成的二维阵列，所述光源阵列中的每个光源与所述像素阵列中的每个像素一一对应。

7.如权利要求6所述的多线扫描距离测量系统，其特征在于：所述发射器还包括有驱动电路，所述光源单元中的线光源阵列在所述驱动电路的控制下依次发光，以对所述目标区域进行分区域扫描。

8.一种多线扫描距离测量方法，其特征在于，包括：

控制发射器同时朝向目标区域发射多个线状光束，所述发射器包括由多个子光源组成的光源阵列，所述光源阵列被分组为多个光源单元；

控制采集器采集经待测目标物体反射回的所述线状光束中的至少部分光信号，所述采集器包括由多个像素组成的像素阵列，所述像素阵列被分组为多个像素单元，每个所述像素单元包括多个子像素单元；其中，所述线状光束的投射视场与对应的所述子像素单元的采集视场匹配，控制所述线状光束投射到所述目标区域进行扫描时以致动大于所述子像素单元中对应数量的所述像素；

根据所述光信号计算所述线状光束从发射到被采集之间的飞行时间，并基于所述飞行时间计算出所述待测目标物体的距离信息。

9.如权利要求8所述的多线扫描距离测量方法，其特征在于，所述发射器还包括有扫描单元，所述多个线状光束经过所述扫描单元后投射到目标区域中形成多个具有一定间距的线状投影图案，所述线状投影图案将目标视场分成多个区域，使得所述多个线状光束在所述扫描单元的偏转调控下实现对目标区域的分区扫描；或者，

所述发射器还包括有驱动电路，所述光源阵列中的每个光源单元是由多个子光源组成的一条线阵光源，所述线光源阵列在所述驱动电路的控制下依次发光，以对所述目标区域进行分区域扫描。

10.一种电子设备，其特征在于：包括壳体、屏幕、以及权利要求1-7任一项所述的多线扫描距离测量系统；其中，所述多线扫描距离测量系统的发射器与采集器设置于电子设备的同一面，用于向待测目标物体发射线状光束以及接收经所述待测目标物体反射回来的所述线状光束中的至少部分光子并形成光子信号。

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