CN114720959A - 一种光电检测装置、电子设备及三维信息检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光电检测装置，其包括发射模组、接收模组及处理模块。所述发射模组被配置为向目标场景发射至少一束感测光束，所述感测光束具有预设的发射方向。所述接收模组包括至少一个感光像素，所述感光像素被配置为接收被来自目标场景的光子并输出对应的光感应信号。所述处理模块被配置为处理所述光感应信号以获得被目标场景中的物体反射回来的所述感测光束被所述感光像素接收的时间，并根据所述感测光束的接收时间和发射方向以获得反射所述感测光束的物体的坐标信息。本申请还提供包括光电检测装置的电子设备及应用于所述光电检测装置及电子设备的三维检测方法。

Description

一种光电检测装置、电子设备及三维信息检测方法

技术领域

本申请属于光电检测领域，尤其涉及一种光电检测装置、电子设备及三维信息检测方法。

背景技术

飞行时间(Time of Flight,ToF)测量原理是通过测量光信号在目标场景中的飞行时间来计算物体的距离，或者说，物体表面的深度等三维信息。由于ToF测量具有感测距离长、精度高、能耗低等优点，被广泛应用于消费电子、智能驾驶、AR/VR等领域。

利用ToF原理的光电检测装置包括发射模组和接收模组。所述发射模组用于向目标场景发射感测光束，所述接收模组接收经目标场景中物体反射回来的感测光束，并根据该感测光束从发射到接收期间在目标场景中飞行的时间来感测物体的三维信息。

目前的光电检测装置获得物体坐标信息的方式一般是通过所述接收模组接收感测光束的像素坐标与世界坐标之间的转换。然而，这需要所述接收模组的像素分辨率足够高，否则将无法获得能够满足分辨率精度要求的物体坐标信息，但是较高的像素分辨率无疑会增加所述接收模组的成本。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种能够改善现有技术问题的光电检测装置以及电子设备。

第一方面，本申请提供一种光电检测装置，包括：发射模组，被配置为向目标场景发射至少一束感测光束，所述感测光束具有预设的发射方向；接收模组，包括至少一个感光像素，所述感光像素被配置为接收被来自目标场景的光子并输出对应的光感应信号；及处理模块，被配置为处理所述光感应信号以获得被目标场景中的物体反射回来的所述感测光束被所述感光像素接收的时间，并根据所述感测光束的接收时间和发射方向以获得反射所述感测光束的物体的坐标信息。

进一步的，所述感测光束的发射方向用发射模组坐标系的参数值来定义。

进一步的，以垂直于所述发射模组出光面向外的方向为z轴正方向，x轴和y轴位于所述发射模组出光面内的方式建立所述发射模组坐标系，所述感测光束的发射方向与z轴正方向之间的夹角为所述发射方向的极角，所述感测光束的发射方向在发射模组坐标系的xy平面上的投影与x轴正方向之间的夹角为所述发射方向的方位角，所述感测光束的发射方向通过其在所述发射模组坐标系内的所述极角和方位角进行定义。

进一步的，所述处理模块被配置为根据所述感测光束的接收时间与发射时间之差确定所述感测光束的飞行时间，根据所述感测光束的飞行时间获得反射该感测光束的物体与发射模组之间的距离信息，并根据该物体与发射模组之间的距离信息及所述感测光束的发射方向来确定反射所述感测光束的物体的坐标信息。

进一步的，所述发射模组被配置为向目标场景发射多束感测光束，其中的每一束所述感测光束分别具有与其他感测光束不同的发射方向，所述光电检测装置进一步包括控制模块，所述控制模块被配置为控制所述发射模组对应在不同时段内分别发射具有不同发射方向的所述多束感测光束。

进一步的，所述接收单元包括多个感光像素，其中的每一个所述感光像素在目标场景中具有对应的一个感测区域，在所述感测区域内反射回来的感测光束被传输至对应的感光像素进行接收，所述控制模块被配置为控制所述发射模组在同一个时段内对应一个感测区域发射一束感测光束进行照射，所述发射模组在同一时段内发射的具有不同发射方向的多束感测光束被一一对应地分别发射至多个不同的感测区域内。

进一步的，所述发射模组分别在多个不同时段发射的所述感测光束的数量总和大于所述接收模组具有的感光像素的数量。

进一步的，所述发射模组在其中的一个时段内发射的感测光束的数量小于或等于所述接收模组具有的感光像素的数量。

进一步的，所述发射模组包括光源及投射镜头，所述光源包括多个发光单元，所述投射镜头被配置为将所述发光单元发出的光束分别沿不同的预设发射方向朝目标场景投射以形成对应的所述多束感测光束。

进一步的，所述发射模组包括光源及分束器，所述光源被配置为发出至少一束感测光束，所述分束器被配置为对所述感测光束进行分束处理以将一束感测光束分为多束分别具有不同发射方向的感测光束。

进一步的，所述发射模组包括光源及扫描器，所述光源被配置为发出至少一束感测光束,所述扫描器被配置为偏转所述感测光束的发射方向，所述控制模块被配置为控制所述扫描器在不同时段对应将所述感测光束偏转为分别具有不同的发射方向。

进一步的，所述接收单元包括多个感光像素，其中的每一个所述感光像素在目标场景中具有对应的一个感测区域，在所述感测区域内反射回来的感测光束被传输至对应的感光像素进行接收，所述控制模块被配置为控制所述发射模组分别在多个不同时段对应发射多束具有不同发射方向的感测光束至同一个感测区域内不同位置的多个感测子区域，所述多个感测子区域排布满整个所述感测区域。

第二方面，本申请提供一种电子设备，包括如上所述的光电检测装置。所述电子设备还包括应用模块，所述应用模块被配置为根据所述光电检测装置获得的物体的坐标信息以实现相应的功能。

第三方面，本申请提供一种三维信息检测方法，可应用于如上所述的光电检测装置或如电子设备，所述三维信息检测方法包括：

向目标场景发出至少一束具有预设发射方向的感测光束；

接收目标场景中物体反射回来的所述感测光束，并根据所述感测光束的接收时刻与发射时刻之间的时间差获得所述感测光束的飞行时间；

根据所述感测光束的飞行时间获得反射所述感测光束的物体的距离信息；及

根据接收到的所述感测光束的发射方向及反射该感测光束的物体的距离信息获得所述物体在目标场景中的三维信息图。

进一步地，分别在不同时段内向目标场景发射具有不同发射方向的多束感测光束，所述三维信息检测方法还包括：

将分别在不同时段内获得的较低分辨率的所述物体的三维信息图合成具有较高分辨率的所述物体的三维信息图。

本申请的有益效果：

本申请实施例根据所述发射模组所发出感测光束的预设发射方向及飞行时间来定义物体三维坐标的方式可以用相对较低分辨率的感光像素获得具有相对较高分辨率的三维信息图，从而提高光电检测装置的检测分辨率。

尽管公开了多个实施例，包括其变化，但是通过示出并描述了本发明公开的说明性实施例的下列详细描述，本发明公开的其他实施例将对所属领域的技术人员显而易见。将认识到，本发明公开能够在各种显而易见的方面修改，所有修改都不会偏离本发明的精神和范围。相应地，附图和详细描述本质上应被视为说明性的，而不是限制性的。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的特征及优点将变得更加明显。

图1为本申请一实施例提供的电子设备的功能模块示意图；

图2为图1中所述光电检测装置一实施例的功能模块示意图；

图3为图1中所述光电检测装置检测目标场景中物体的坐标的原理示意图；

图4为图2中所述处理模块获取统计直方图的原理示意图；

图5为图1中所述发射模组和接收模组一实施例的结构示意图；

图6为图5中所述光源一实施例的结构示意图；

图7-10为图5所示光电检测装置分别在不同时段的投射区域示意图；

图11为图5所示光电检测装置在不同时段获得的三维信息图的合成示意图；

图12为图2中所述发射模组和接收模组另一实施例的结构示意图；

图13-16为图12所示的光电检测装置分别在不同时段的投射区域示意图。

图17为图12所示光电检测装置在不同时段获得的三维信息图的合成示意图；

图18为图2中所述发射模组和接收模组又一实施例的结构示意图；

图19-22为图18所示的光电检测装置分别在不同时段的投射区域示意图；

图23为图18所示的光电检测装置在不同时段获得的三维信息图的合成示意图。

图24为本申请一实施例提供的三维信息检测方法的示意性步骤流程图。

图25为本申请另一实施例提供的三维信息检测方法的示意性步骤流程图。

具体实施例

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述，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或排列顺序。由此，限定有“第一”、“第二”的技术特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述技术特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体化连接；可以是机械连接，也可以是电连接或相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件之间的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施例或示例用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文仅对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复使用参考数字和/或参考字母，这种重复使用是为了简化和清楚地表述本申请，其本身不指示所讨论的各种实施例和/或设定之间的特定关系。此外，本申请在下文描述中所提供的各种特定的工艺和材料仅为实现本申请技术方案的示例，但是本领域普通技术人员应该意识到本申请的技术方案也可以通过下文未描述的其他工艺和/或其他材料来实现。

进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下文的描述中，提供许多具体细节以便能够充分理解本申请的实施例。然而，本领域技术人员应意识到，即使没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请之重点。

本申请的实施例提供一种光电检测装置，其包括发射模组、接收模组及处理模块。所述发射模组被配置为向目标场景发射至少一束感测光束，所述感测光束具有预设的发射方向。所述接收模组包括至少一个感光像素，所述感光像素被配置为接收被来自目标场景的光子并输出对应的光感应信号。所述处理模块被配置为处理所述光感应信号以获得被目标场景中的物体反射回来的所述感测光束被所述感光像素接收的时间，并根据所述感测光束的接收时间和发射方向以获得反射所述感测光束的物体的坐标信息。

可选地，在一些实施例中，所述感测光束的发射方向用发射模组坐标系的参数值来定义。

可选地，在一些实施例中，以垂直于所述发射模组出光面向外的方向为z轴正方向，x轴和y轴位于所述发射模组出光面内的方式建立所述发射模组坐标系，所述感测光束的发射方向与z轴正方向之间的夹角为所述发射方向的极角，所述感测光束的发射方向在发射模组坐标系的xy平面上的投影与x轴正方向之间的夹角为所述发射方向的方位角，所述感测光束的发射方向通过其在所述发射模组坐标系内的所述极角和方位角进行定义。

可选地，在一些实施例中，所述发射模组被配置为向目标场景发射多束感测光束，其中的每一束所述感测光束分别具有与其他感测光束不同的发射方向，所述光电检测装置进一步包括控制模块，所述控制模块被配置为控制所述发射模组对应在不同时段内分别发射具有不同发射方向的所述多束感测光束。

可选地，在一些实施例中，所述接收单元包括多个感光像素，其中的每一个所述感光像素在目标场景中具有对应的一个感测区域，在所述感测区域内反射回来的感测光束被传输至对应的感光像素进行接收，所述控制模块被配置为控制所述发射模组在同一个时段内对应一个感测区域发射一束感测光束进行照射，所述发射模组在同一时段内发射的具有不同发射方向的多束感测光束被一一对应地分别发射至多个不同的感测区域内。

可选地，在一些实施例中，所述发射模组分别在多个不同时段发射的所述感测光束的数量总和大于所述接收模组具有的感光像素的数量。

可选地，在一些实施例中，所述发射模组在其中的一个时段内发射的感测光束的数量小于或等于所述接收模组具有的感光像素的数量。

可选地，在一些实施例中，所述控制模块被配置为控制所述发射模组分别在多个不同时段对应发射多束具有不同发射方向的感测光束至同一个感测区域内不同位置的多个感测子区域，所述多个感测子区域排布满整个所述感测区域。

本申请的实施例还提供一种电子设备，其包括所述光电检测装置。所述电子设备根据光电检测装置获得的三维信息以实现相应的功能。所述三维信息例如为：目标场景内物体的接近信息、深度信息、距离信息、坐标信息等相关信息中的一种或多种。其中，所述三维信息例如可以用于3D建模、人脸识别、自动驾驶、机器视觉、监控、无人机控制、增强现实(Augmented Reality,AR)/虚拟现实(Virtual Reality,VR)、即时定位和地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)、物体接近判断等领域，本申请对此不作限定。

所述光电检测装置例如可以为激光雷达，可以用于获得目标场景中物体的三维信息。所述激光雷达例如应用于智能驾驶车辆、智能驾驶飞机、3D打印、VR、AR、服务机器人等领域。以智能驾驶车辆为例，在智能驾驶车辆中设置激光雷达，激光雷达可通过快速且重复地发射激光光束来扫描周围环境，以获得反映周围环境中一个或多个对象的形貌、位置和运动情况的点云数据。具体的，激光雷达向周围环境发射激光光束，并接收激光光束被周围环境中的各个对象反射回来的回波光束，通过计算激光光束的发射时间和回波光束的返回时间之间的时间延迟(即飞行时间)，来确定各个对象的距离/深度信息。同时，激光雷达还可以确定描述激光光束目标场景取向的角度信息，将各对象的距离/深度信息和激光光束的角度信息相结合，生成包括所扫描的周围环境中各个对象的三维地图，利用该三维地图可指导无人车的智能驾驶。

以下，将参照附图详细描述光电检测装置应用于电子设备上的实施例。

图1是本申请实施例所提供的光电检测装置10应用于电子设备1上的功能模块示意图。图2是本申请实施例所提供的光电检测装置10的功能模块示意图。

参照图1和图2，所述电子设备1包括光电检测装置10。所述光电检测装置10可以对目标场景中的物体2进行检测以获得物体2的三维信息。所述三维信息例如但不限于物体2的接近信息、物体2表面的深度信息、物体的距离信息及物体2在目标场景中的坐标信息中的一种或多种。

所述电子设备1还可以包括应用模块20，所述应用模块20可以根据所获得的物体2的三维信息实现相应的功能，例如但不限于：可以根据物体2的接近信息判断是否有物体2出现在电子设备1前方的预设范围内；或者，可以根据物体2的距离信息控制电子设备1进行避障；或者，可以根据物体2表面的深度信息实现3D建模、人脸识别、机器视觉等。所述电子设备还可以包括存储介质30，所述存储介质30可为所述光电检测装置10在运行过程的存储需求提供支持。

可选地，在一些实施例中，所述光电检测装置10例如为直接飞行时间(directTime of Flight,dToF)测量装置。所述dToF测量装置10可以基于直接飞行时间检测原理来执行三维信息感测。例如，所述dToF测量装置10可以向目标场景发射感测光束并接收经目标场景中的物体2反射回来的感测光束，反射回来的所述感测光束的发射时刻与接收时刻之间的时间差值被称为所述感测光束的飞行时间t，通过计算所述感测光束在飞行时间t内经过的距离可以获得物体2的距离信息

其中，c为光速。

可选地，在另外一些实施例中，所述光电检测装置10也可以为间接飞行时间(indirect Time of Flight,iToF)测量装置。所述iToF测量装置10是基于间接飞行时间检测原理来执行深度信息感测。所述iToF测量装置10通过比较发射的感测光束与接收到的反射回来的所述感测光束之间的相位差来获得物体2的三维信息。

在本申请下面的实施例中，主要以所述光电检测装置10为dToF测量装置为例进行说明。

可选地，如图2所示，所述光电检测装置10包括发射模组12、接收模组14和处理模块15。所述发射模组12被配置为向目标场景发射感测光束以检测目标场景中物体的三维信息，其中的至少部分感测光束会被目标场景中的物体2反射而返回，被物体2反射回来的感测光束携带有所述物体2的三维信息，其中的至少一部分被反射回来的感测光束可以被所述接收模组14接收以用于获得物体2的三维信息。所述接收模组14被配置为接收来自所述目标场景的光信号并输出相应的光感应信号。可以理解的是，所述接收模组14所接收的光信号可以为光子，例如包括被目标场景中的物体2反射回来的感测光束的光子以及目标场景中环境光的光子。所述处理模块15被配置为根据所述感测光束发射时与反射回来被接收时的差异来获得所述物体2的三维信息。

所述处理模块15可以设置在所述光电检测装置10上。可选地，在其他一些实施例中，所述处理模块15的全部或一部分也可以设置在所述电子设备1上。

如图3所示，所述发射模组12发出的所述感测光束具有预设的发射方向。可选地，在一些实施例中，以垂直于所述发射模组12出光面向外的方向为z轴的正向，x轴和y轴位于发射模组12出光面内的方式建立一个发射模组坐标系。所述感测光束的发射方向可以用发射模组坐标系的参数值来定义，例如：所述感测光束的发射方向与所述发射模组坐标系的z轴正方向之间的夹角即为所述发射方向的极角θ，所述感测光束的发射方向在发射模组坐标系的xy平面上的投影与x轴正方向之间的夹角即为所述发射方向的方位角

由此，所述感测光束的发射方向可以通过其在所述发射模组坐标系内的所述极角θ和方位角

进行定义。

可选地，所述感测光束的发射方向也可以用其他合适的方式进行定义，只要能够可量化地准确描述所述感测光束的发射方向即可，本申请对此不做具体限定。例如，在其他一些实施例中，所述感测光束的发射方向还可以通过其分别与所述发射模组直角坐标系的x、y、z轴之间的夹角来定义。

可选地，所述感测光束为具有预设频率的激光脉冲。所述发射模组12被配置为在一个检测帧内按照预设频率周期性地发射所述激光脉冲作为感测光束。

可选地，所述感测光束例如为可见光、红外光或近红外光，波长范围例如为390纳米(nm)-780nm、700nm-1400nm、800nm-1000nm。

请一并参阅图2和图4，在一些实施例中，所述处理模块15可以包括计数单元152、统计单元154、飞行时间获取单元156和距离获取单元158。所述计数单元152被配置为根据所述接收模组14接收到光信号而输出相应光感应信号的时间在对应的时间分箱内累积计数，所述时间分箱为时数转换器(Time-to-Digital,TDC)记录所述光感应信号产生时刻所能分辨的最小时间间隔Δt。亦即，所述接收模组14每接收到一个光信号会输出相应的光感应信号，所述计数单元152根据所述光感应信号的产生时刻在对应的时间分箱内累计加一。

可选地，在一些实施例中，所述统计单元154可被配置为对各个对应时间分箱内的光感应信号计数进行统计，以生成相应的统计直方图。其中，统计直方图的横坐标表示各个对应时间分箱的时间戳，统计直方图的纵坐标表示各个对应时间分箱内累计的光感应信号计数值。可选地，所述统计单元154可以为直方图电路。

在感测过程中，大量环境光的光子也会被所述接收模组14接收而产生相应的光感应信号计数。这些环境光的光子被感测而在各个时间分箱内留下计数的几率趋于相同，构成目标场景的噪音背底(Noise Level)，在环境光强度较高的场景中，测得的所述噪音背底的平均水平相对较高，在环境光较低的场景中，测得的所述噪音背底的平均水平相对较低。在此基础上，从物体2反射回来的感测光束被接收而对应产生的光感应信号计数叠加在所述噪音背底上，使得与该感测光束被接收时刻对应的时间分箱内的光感应信号计数会明显高于其他时间分箱的光感应信号计数，进而形成突出的信号峰。可以理解的是，所述信号峰的计数高度会受到所述感测光束的光发射功率、物体2的反射率、光电检测装置10的检测范围等因素的影响，所述信号峰的宽度会受到发射的感测光束宽度、接收模组14的光电转换元件和TDC的时间抖动等因素的影响。由此，所述飞行时间获取单元156可以根据所述信号峰对应的时间分箱的时间戳t1与产生该信号峰的相关感测光束的发射时刻t0(图未示)之间的时间差获得被物体2反射回来而被接收模组14接收到的所述相关感测光束的飞行时间。所述距离获取单元158可被配置为根据由统计直方图确定的所述相关感测光束的飞行时间获得反射所述相关感测光束的物体2与发射模组12之间的距离信息，例如为目标场景中物体2与所述发射模组12上发出所述相关感测光束的位置之间的连线距离。

应理解，所述发射模组12与接收模组14并排相邻设置，所述发射模组12的出光面与所述接收模组14的入光面均朝向光电检测装置10的同一侧，所述发射模组12与接收模组14的间距的取值范围例如可以为2毫米(mm)至20mm。由于所述发射模组12与接收模组14之间靠得比较近，如图3所示，所述感测光束从发射模组12到物体的发射路径与反射后从物体到接收模组14的返回路径虽然不是完全相等，但两者均远大于发射模组12与接收模组14的间距，可以视为近似相等。由此，可以根据被物体反射回来的所述感测光束的飞行时间t的一半与光速c的乘积来计算物体与发射模组12之间的距离信息。

可选地，在一些实施例中，所述处理模块15还可以包括坐标获取单元159。所述坐标获取单元159被配置为根据所述发射模组12发射感测光束的发射方向以及通过检测该感测光束的飞行时间获得的距离信息来确定反射所述感测光束的物体在发射模组坐标系中的坐标信息。如图3所示，若所述感测光束的发射方向采用所述发射模组坐标系的极角θ和方位角

来定义，通过检测该感测光束飞行时间t获得的距离信息标记为D，则目标场景中物体在发射模组坐标系内的坐标值x、y、z可以分别通过下述公式进行计算：

z＝D×cosθ

可以理解的是，所述发射模组12发射感测光束的发射方向可以在出厂前预先设置并通过标定获得相关的参数值。由此，所述光电检测装置10可以通过发射模组12发射所述感测光束的方向结合该感测光束的飞行时间t来检测目标场景中物体所在位置的坐标值。

所述发射模组12被配置为向目标场景发射至少一束所述感测光束，所述感测光束具有预设的发射方向。可选的，在一些实施例中，所述控制模块18被配置为控制所述发射模组12向目标场景发射多束所述感测光束，其中的每一束所述感测光束分别具有与其他感测光束不同的发射方向，以对应检测位于目标场景中不同方位的物体，提高所述光电检测装置10进行三维信息检测的空间分辨率。可选地，所述控制模块18可被配置为控制所述发射模组12同时发射具有不同发射方向的多束感测光束。可选地，所述控制模块18也可被配置为控制所述发射模组12分别在不同时段内发射具有不同发射方向的多束感测光束，在每个不同时段内发射的感测光束的数量可以相同也可以不同。可选地，在其他一些实施例中，在不增加所发射的感测光束数量的前提下，所述光电检测装置10也可以通过调节感测光束的发射方向以扫描目标场景中不同方位的方式来提高三维信息检测的空间分辨率。

如图5所示，在一些实施例中，所述发射模组12包括光源120，所述光源120可以包括多个发光单元122，所述发光单元122被配置为发出所述感测光束。可选地，所述多个发光单元122可以呈阵列排布。

可选地，在一些实施例中，所述发射模组12还可以包括发射光学器件124。所述发射光学器件124设置在所述光源120的出光侧，所述发射光学器件124被配置为将所述光源120发出的光束调制为分别具有预设发射方向的多束感测光束并向目标场景发射。

所述光电检测装置10还包括控制模块18，所述控制模块18被配置为控制部分或全部的所述发光单元122发光。亦即，若所述光源120包括N个发光单元122，N为大于1的正整数，所述控制单元18可以控制N个发光单元122中的M个发光单元122发光，M为小于或等于N的正整数。所述发光单元122可以独立或单独发光，而不受其他发光单元122的影响。

可选地，在一些实施例中，所述控制模块18可被配置为控制所述多个发光单元122中的一个或若干个同时发光。亦即，若所述光源120包括N个发光单元122，N为大于1的正整数，所述控制单元18可以控制N个发光单元122中的M个发光单元122同时发光，其中M为小于或等于N的正整数。当上述M＝N时，所述控制单元18控制光源120的全部发光单元122同时发光。

可选地，在一些实施例中，所述控制模块18可被配置为控制所述多个发光单元122中的每一个发光单元122分别在对应的不同时段发光。例如，所述光源包括4个发光单元，所述控制单元18可以控制4个发光单元122分别在不同的T1时段、T2时段、T3时段、T4时段发光。

可选地，在一些实施例中，所述控制模块18可被配置为控制所述多个发光单元122中的若干个分别在不同的时段发光，在每个不同时段内，被点亮的发光单元122数量可以相同也可以不相同。亦即，若所述光源包括N个发光单元，N为大于1的正整数，所述控制单元可以控制N个发光单元中的M个发光单元分别在T个不同的时段分别发光，其中M为大于1且小于或等于N的正整数，T为大于1且小于或等于M的正整数。例如：若上述N＝4，M＝3,T＝2,所述光源包括4个发光单元，所述控制单元可以控制4个发光单元中的1个发光单元在T1时段发光，控制4个发光单元中的2个发光单元在T2时段发光。

如图6所示，在一些实施例中，所述发光单元122还可以包括多个发光子单元1220，同一个发光单元122中的一个或若干个发光子单元1220在相同的时段内一起发光以形成该发光单元122发出的感测光束。由此，所述控制模块18可以通过控制在相同时段内所述发光子单元1220一起点亮的个数来调节所述发光单元122的光发射功率。

可选地，所述发光单元122可以为垂直腔面发射激光器(Vertical CavitySurface Emitting Laser,简称VCSEL，也可译为垂直共振腔面射型激光器)、边发射激光器(Edge Emitting Laser,EEL)、发光二极管(Light Emitting Diode,LED)、激光二极管(Laser Diode,LD)等形式的光源。其中，所述边发射激光器可以为法布里泊罗(FabryPerot,FP)激光器、分布式反馈(Distribute Feedback,DFB)激光器、电吸收调制激光器(Electro-absorption Modulated,EML)等，本申请实施例对此不做限定。

可选地，在一些实施例中，所述接收模组14可以包括光电传感器140。所述光电传感器140例如包括单个感光像素142或者由多个感光像素142组成的感光像素阵列。所述感光像素142被配置为接收从所述光电检测装置10外部返回的光信号并输出相应的光感应信号。所述感光像素142例如为单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)、雪崩光电二极管(Avalanche Photon Diode,APD)、由多个SPAD并联设置的硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)和/或其他合适的光电转换元件。可选地，各个所述感光像素142可以包括单个SPAD或多个SPAD的组合。

可选地，在一些实施例中，所述接收模组14还可以包括与所述光电传感器140连接的信号放大器、TDC、模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)等器件中的一种或多种组成的周边电路(图未示)。所述周边电路可被配置为记录所述感光像素接收光信号而产生相应光感应信号的时间。可选地，所述周边电路也可以部分或全部集成在所述光电传感器140中。

可选地，所述接收模组14还可以包括接收光学器件144。所述接收光学器件144设置在所述光电传感器140的入光侧，被配置为将来自所述目标场景的光子传输至所述光电传感器140上的多个感光像素142。例如，在一些实施例中，所述接收光学器件144包括接收镜头。可选地，所述接收镜头144可以包括一片或多片镜片。应理解的是，经所述接收光学器件144传输至所述感光像素142接收的所述目标场景中的光子包括被目标场景中物体反射回来的感测光束的光子。

如图7所示，所述光电传感器140上的感光像素142在目标场景中具有对应的感测区域20，投射在所述感测区域20内的感测光束被反射后经所述接收光学器件144传输至对应的感光像素142进行接收。例如，在一些实施例中，所述光电传感器140的感光像素142呈2×2的阵列排布，分别包括第1-4号感光像素142。其中，与第1号感光像素142对应的是第I号感测区域20，与第2号感测像素142对应的是第II号感测区域20，与第3号感测像素142对应的是第III号感测区域20，与第4号感测像素142对应的是第VI号感测区域20。所述发射模组12发出的感测光束投射在位于所述感测区域20内的物体上形成光斑126，该光斑126产生的反射感测光束被对应的感光像素142接收以输出相应的光感应信号，该光感应信号可用于获得与光斑126所在位置对应的飞行时间，进而可根据该飞行时间获得光斑126所在位置相应的三维信息。

可选地，在一些实施例中，所述控制模块18被配置为控制所述发射模组12对应在不同时段向目标场景分别发射具有不同发射方向的所述多束感测光束，其中的每个时段内可以分别发射一束或一束以上所述感测光束，所发射的每一束感测光束分别具有与其他感测光束不同的发射方向。对应地，所述控制模块18还被配置为控制所述感光像素142分别在对应的不同时段内接收反射回来的感测光束并输出相应的光感应信号。例如，在一些实施例中，所述控制模块18被配置为控制所述发射模组12在同一个时段内对应一个所述感测区域发射一束感测光束进行照射，所述发射模组12在同一时段内发射的具有不同发射方向的多束感测光束被一一对应地分别发射至多个不同的感测区域内。所述控制模块18还被配置为控制所述发射模组12分别在多个不同时段对应发射多束具有不同发射方向的感测光束至同一个感测区域内不同位置的多个子感测区域。对应地，其中的一个感光像素142在同一个时段内接收具有相同预设发射方向的一束感测光束，同一个感光像素142在多个不同时段内分别接收到的感测光束对应具有多个不同的预设发射方向。由此，通过预先设置和标定在多个不同时段内每个感光像素142分别接收的感测光束的预设发射方向，所述处理模块15可以根据所述感光像素142接收到感测光束的时段来确定所接收的感测光束的发射方向，再结合检测到的该感测光束的飞行时间，即可获得目标场景中反射该感测光束的物体在发射模组坐标系中的坐标值。

可选地，在一些实施例中，所述发射模组12分别在多个不同时段发射的所述感测光束的数量总和大于所述接收模组14具有的感光像素142的数量。由此，将在多个不同时段分别通过所述多束感测光束获得的目标场景中不同位置的三维信息进行整合可以得到高于所述感光像素142数量的空间分辨率。

可选地，在一些实施例中，所述发射模组12在其中的一个时段内发射的感测光束的数量小于或等于所述接收模组14具有的感光像素142的数量。由此，所述发射模组12在一个时段内发射出去的全部感测光束都能够搭配到对应的一个感光像素来进行三维检测，不会造成感测光束的浪费。

请一并参阅图5和图7-10，在一些实施例中，所述发射光学器件124包括投射镜头。所述发射模组12包括光源120和投射镜头124，所述光源120包括多个发光单元122，所述投射镜头124被配置为将所述发光单元122发出的光束分别沿不同的预设发射方向朝目标场景投射以形成对应的多束感测光束。所述光源120例如包括16个发光单元122，所述发光单元122呈4×4阵列排布，分别标记为1-16号。可选地，在一些实施例中，所述发射光学器件124还可以包括准直器127(参见图12)，所述准直器127可以设置在光源120与投射镜头124之间，以对所述光源120发出的光束准直后再经所述投射镜头124发射出去。

所述接收模组14包括光电传感器140及接收镜头144，被目标场景中物体2反射回来的感测光线经所述接收镜头144传输至所述光电传感器140上的感光像素142进行接收。所述光电传感器142例如包括4个感光像素142，所述感光像素142呈2×2阵列排布，分别标记为1-4号。所述感光像素142分别具有在目标场景中对应的感测区域20，所述感测区域20有4个且在目标场景中对应呈2×2阵列排布，分别标记为I、II、III、VI号。

如图7所示，所述控制模块18被配置为在T1时段控制第1、3、9及11号发光单元122分别发出具有不同发射方向的感测光束。其中，第1号发光单元122发出的感测光束照射第I号感测区域20内的第1号感测子区域并形成相应的光斑126，第3号发光单元122发出的感测光束照射第II号感测区域20内的第3号感测子区域并形成相应的光斑126，第9号发光单元122发出的感测光束照射第III号感测区域20内的第9号感测子区域并形成相应的光斑126，第11号发光单元122发出的感测光束照射第VI号感测区域20内的第11号感测子区域并形成相应的光斑126。

对应地，所述控制模块18被配置为在T1时段控制第1号感光像素142检测第1号发光单元122发出的感测光束的飞行时间，控制第2号感光像素142检测第3号发光单元122发出的感测光束的飞行时间，控制第3号感光像素142检测第9号发光单元122发出的感测光束的飞行时间，控制第4号感光像素142检测第11号发光单元122发出的感测光束的飞行时间。所述处理模块15被配置为分别根据第1、3、9及11号发光单元122所发出的感测光束的发射方向及飞行时间对应获得T1时段的第1、3、9及11号感测子区域的三维信息，以形成T1时段的三维信息图。可以理解的，该T1时段获得的三维信息图的空间分辨率为2×2。

如图8所示，所述控制模块18被配置为在T2时段控制2、4、10及12号发光单元122分别发出具有不同发射方向的感测光束。其中，第2号发光单元122发出的感测光束照射第I号感测区域20内的第2号感测子区域并形成相应的光斑126，第4号发光单元122发出的感测光束照射第II号感测区域20内的第4号感测子区域并形成相应的光斑126，第10号发光单元122发出的感测光束照射第III号感测区域20内的第10号感测子区域并形成相应的光斑126，第12号发光单元122发出的感测光束照射第VI号感测区域20内的第12号感测子区域并形成相应的光斑126。

对应地，所述控制模块18被配置为在T2时段控制第1号感光像素142检测第2号发光单元122发出的感测光束的飞行时间，控制第2号感光像素142检测第4号发光单元122发出的感测光束的飞行时间，控制第3号感光像素142检测第10号发光单元122发出的感测光束的飞行时间，控制第4号感光像素142检测第12号发光单元122发出的感测光束的飞行时间。所述处理模块被配置为分别根据第2、4、10及12号发光单元122所发出感测光束的发射方向及飞行时间对应获得T2时段的第2、4、10及12号感测子区域的三维信息，以形成T2时段的三维信息图。可以理解的，该T2时段获得的三维信息图的空间分辨率为2×2。

如图9所示，所述控制模块18被配置为在T3时段控制5、7、13及15号发光单元122分别发出具有不同发射方向的感测光束。其中，第5号发光单元122发出的感测光束照射第I号感测区域20内的第5号感测子区域并形成相应的光斑126，第7号发光单元122发出的感测光束照射第II号感测区域20内的第7号感测子区域并形成相应的光斑126，第13号发光单元122发出的感测光束照射第III号感测区域20内的第13号感测子区域并形成相应的光斑126，第15号发光单元122发出的感测光束照射第VI号感测区域20内的第15号感测子区域并形成相应的光斑126。

对应地，所述控制模块18被配置为在T3时段控制第1号感光像素142检测第5号发光单元122发出的感测光束的飞行时间，控制第2号感光像素142检测第7号发光单元122发出的感测光束的飞行时间，控制第3号感光像素142检测第13号发光单元122发出的感测光束的飞行时间，控制第4号感光像素142检测第15号发光单元122发出的感测光束的飞行时间。所述处理模块15被配置为分别根据第5、7、13及15号发光单元122所发出感测光束的发射方向及飞行时间对应获得T3时段目标场景中第5、7、13及15号感测子区域的三维信息，以形成T3时段的三维信息图。可以理解的，该T3时段获得的三维信息图的空间分辨率为2×2。

如图10所示，所述控制模块18被配置为在T4时段控制6、8、14及16号发光单元122分别发出具有不同发射方向的感测光束。其中，第6号发光单元122发出的感测光束照射第I号感测区域20内的第6号感测子区域并形成相应的光斑126，第8号发光单元122发出的感测光束照射第II号感测区域20内的第8号感测子区域并形成相应的光斑126，第14号发光单元122发出的感测光束照射第III号感测区域20内的第14号感测子区域并形成相应的光斑126，第16号发光单元122发出的感测光束照射第VI号感测区域20内的第16号感测子区域并形成相应的光斑126。

对应地，所述控制模块18被配置为在T4时段控制第1号感光像素142检测第6号发光单元122发出的感测光束的飞行时间，控制第2号感光像素142检测第8号发光单元122发出的感测光束的飞行时间，控制第3号感光像素142检测第14号发光单元122发出的感测光束的飞行时间，控制第4号感光像素142检测第16号发光单元122发出的感测光束的飞行时间。所述处理模块15被配置为分别根据第6、8、14及16号发光单元122所发出感测光束的发射方向及飞行时间对应获得T4时段目标场景中第6、8、14及16号感测子区域的三维信息图。可以理解的，该T4时段获得的三维信息图的空间分辨率为2×2。

如图11所示，由于所述1、2、5及6号发光单元122分别发出的感测光束具有不同的发射方向，在上述不同时段对应照射在第I号感测区域上位置不同的第1、2、5及6号感测子区域。同理，所述第3、4、7及8号发光单元122分别在上述不同时段对应照射第II号感测区域上位置不同的第3、4、7及8号感测子区域。所述第9、10、13及14号发光单元122分别在上述不同时段对应照射第III号感测区域上位置不同的第9、10、13及14号感测子区域。所述第11、12、15及16号发光单元122分别在上述不同时段对应照射第VI号感测区域上位置不同的第11、12、15及16号感测子区域。

可以理解的是，具有不同发射方向的感测光束分别在多个时段被投射至感测区域20内不同位置的多个感测子区域，所述多个感测子区域排布满整个感测区域20。例如：所述光源120上的第1-16号发光单元122均被配置为分别沿不同的预设发射方向发出感测光束，在上述不同的T1-T4时段对应照射至目标场景位置各不重叠的16个感测子区域。由此，所述处理模块15可以将分别在T1、T2、T3及T4时段获得的具有较低的2×2分辨率的三维信息图合成具有较高的4×4分辨率的三维信息图。

可以理解的是，上述不同时段T1、T2、T3及T4可以分别为所述光电检测装置10的一个检测帧。

由于SPAD阵列需要复杂的猝灭电路、计时电路、存储单元及读取单元，SPAD阵列的分辨率有限。本申请实施例根据所述发射模组12所发出感测光束的预设发射方向及飞行时间来定义物体三维坐标的方式可以用相对较低分辨率的感光像素142获得具有相对较高分辨率的三维信息图，从而提高采用SPAD作为感光像素142的光电检测装置10的检测分辨率。

如图12所示，在一些实施例中，所述发射光学器件124包括分束器125。所述发射模组12包括光源120和分束器125。所述光源120被配置为发出至少一束感测光束。所述分束器125被配置为对所述感测光束进行分束处理，以将一束感测光束分为多束分别具有不同发射方向的感测光束。所述分束器125例如为柱透镜、光栅、微透镜阵列、衍射光学元件(Diffractive Optical Element,DOE)等。经所述分束器125分出的多束感测光束可以沿一个维度排布，也可以在二维平面上排布，本申请对此不做具体限定。可选地，所述分束器125可以由树脂材料或玻璃材料制成，也可以由树脂材料和玻璃材料共同制成。由此，利用所述分束器125可以增加具有不同发射方向的感测光束的数量，进而提高三维检测的空间分辨率。

可选地，所述发射光学器件124还可以包括准直器127。所述准直器127可以设置在所述光源120与分束器125之间，用于对所述光源120发出的感测光束进行准直处理。经过准直处理后的感测光束再进入所述分束器125进行分束处理。所述准直器127例如为准直镜头。可选地，所述准直镜头可以包括一片或多片透镜(图未示)。

可以理解的是，对于所述多个发光单元122中的每一个发光单元122或者若干个发光单元122可以分别设置对应的准直器127和/或分束器125，以增加对所发出的感测光束进行调制的灵活度。

请一并参阅图13-图16，所述光源120例如包括4个发光单元122，所述发光单元122可以呈2×2阵列排布，分别标记为1-4号。每个所述发光单元122发出的光束经分束器分为4个具有不同预设发射方向的感测光束。其中，第1号发光单元122发出的光束经分束器分为第11、12、13及14号感测光束，第2号发光单元122发出的光束经分束器分为第21、22、23及24号感测光束，第3号发光单元122发出的光束经分束器分为第31、32、33及34号感测光束，第4号发光单元122发出的光束经分束器分为第41、42、43及44号感测光束。

所述光电传感器140例如包括4个感光像素142，所述感光像素142呈2×2阵列排布，分别标记为1-4号。所述感光像素142分别具有在目标场景中对应的感测区域20，所述感测区域20有4个且在目标场景中对应呈2×2阵列排布，分别标记为I、II、III、VI号。

所述控制模块18被配置为在T1时段控制第1号发光单元122点亮，所发出的光束经分束器125分为具有不同发射方向的第11、12、13及14号感测光束。其中，第11号感测光束照射第I号感测区域20内的第11号感测子区域并形成相应的光斑126，第12号感测光束照射第II号感测区域20内的第12号感测子区域并形成相应的光斑126，第13号感测光束照射第III号感测区域20内的第13号感测子区域并形成相应的光斑126，第14号感测光束照射第VI号感测区域20内的第14号感测子区域并形成相应的光斑126。

对应地，所述控制模块18被配置为在T1时段控制第1号感光像素142检测第11号感测光束的飞行时间，控制第2号感光像素142检测第12号感测光束的飞行时间，控制第3号感光像素142检测第13号感测光束的飞行时间，控制第4号感光像素142检测第14号感测光束的飞行时间。所述处理模块15被配置为分别根据第11、12、13及14号感测光束各自的发射方向及飞行时间对应获得T1时段的第11、12、13及14号感测子区域的三维信息，以形成T1时段的三维信息图。可以理解的，该T1时段获得的三维信息图的空间分辨率为2×2。

如图14所示，所述控制模块18被配置为在T2时段控制第2号发光单元122点亮，所发出的光束经分束器125分为具有不同发射方向的第21、22、23及24号感测光束。其中，第21号感测光束照射第I号感测区域20内的第21号感测子区域并形成相应的光斑126，第22号感测光束照射第II号感测区域20内的第22号感测子区域并形成相应的光斑126，第23号感测光束照射第III号感测区域20内的第23号感测子区域并形成相应的光斑126，第24号感测光束照射第VI号感测区域20内的第24号感测子区域并形成相应的光斑126。

对应地，所述控制模块18被配置为在T2时段控制第1号感光像素142检测第21号感测光束的飞行时间，控制第2号感光像素142检测第22号感测光束的飞行时间，控制第3号感光像素142检测第23号感测光束的飞行时间，控制第4号感光像素142检测第24号感测光束的飞行时间。所述处理模块15被配置为分别根据第21、22、23及24号感测光束各自的发射方向及飞行时间对应获得T2时段的第21、22、23及24号感测子区域的三维信息，以形成T2时段的三维信息图。可以理解的，该T2时段获得的三维信息图的空间分辨率为2×2。

如图15所示，所述控制模块18被配置为在T3时段控制第3号发光单元122点亮，所发出的光束经分束器125分为具有不同发射方向的第31、32、33及34号感测光束。其中，第31号感测光束照射第I号感测区域20内的第31号感测子区域并形成相应的光斑126，第32号感测光束照射第II号感测区域20内的第32号感测子区域并形成相应的光斑126，第33号感测光束照射第III号感测区域20内的第33号感测子区域并形成相应的光斑126，第34号感测光束照射第VI号感测区域20内的第34号感测子区域并形成相应的光斑126。

对应地，所述控制模块18被配置为在T3时段控制第1号感光像素142检测第31号感测光束的飞行时间，控制第2号感光像素142检测第32号感测光束的飞行时间，控制第3号感光像素142检测第33号感测光束的飞行时间，控制第4号感光像素142检测第34号感测光束的飞行时间。所述处理模块15被配置为分别根据第31、32、33及34号感测光束各自的发射方向及飞行时间对应获得T3时段的目标场景中第31、32、33及34号感测子区域的三维信息，以形成T3时段的三维信息图。可以理解的，该T3时段获得的三维信息图的空间分辨率为2×2。

如图16所示，所述控制模块18被配置为在T4时段控制第4号发光单元122点亮，所发出的光束经分束器125分为具有不同发射方向第41、42、43及44号感测光束。其中，第41号感测光束照射第I号感测区域20内的第41号感测子区域并形成相应的光斑126，第42号感测光束照射第II号感测区域20内的第42号感测子区域并形成相应的光斑126，第43号感测光束照射第III号感测区域20内的第43号感测子区域并形成相应的光斑126，第44号感测光束照射第VI号感测区域20内的第44号感测子区域并形成相应的光斑126。

对应地，所述控制模块18被配置为在T4时段控制第1号感光像素142检测第41号感测光束的飞行时间，控制第2号感光像素142检测第42号感测光束的飞行时间，控制第3号感光像素142检测第43号感测光束的飞行时间，控制第4号感光像素142检测第44号感测光束的飞行时间。所述处理模块15被配置为分别根据第41、42、43及44号感测光束的发射方向及飞行时间对应获得T4时段的目标场景中第41、42、43及44号感测子区域的三维信息，以形成T4时段的三维信息图。可以理解的，该T4时段获得的三维信息图的空间分辨率为2×2。

如图17所示，所述第11、21、31及41号感测光束具有不同的发射方向，在上述不同时段对应照射在第I号感测区域上位置不同的第11、21、31及41号感测子区域。同理，所述第12、22、32及42号感测光束分别在上述不同时段对应照射第II号感测区域上位置不同的第12、22、32及42号感测子区域。所述第13、23、33及43号感测光束分别在上述不同时段对应照射第III号感测区域20上位置不同的第13、23、33及43号感测子区域。所述第14、24、34及44号感测光束分别在上述不同时段对应照射第VI号感测区域20上位置不同的第14、24、34及44号感测子区域。

由于每一束所述感测光束均被配置为分别沿不同的预设发射方向发出，在上述不同的T1-T4时段对应照射至目标场景位置各不重叠的16个感测子区域，每个感测区域20内不同位置的多个所述感测子区域排布满整个感测区域20。所述处理模块15可以将分别在T1、T2、T3及T4时段获得的具有较低的2×2分辨率的三维信息图合成具有较高的4×4分辨率的三维信息图。可以理解的是，上述不同时段T1、T2、T3及T4可以分别为所述光电检测装置10的一个检测帧。

本申请的上述实施例根据所述发射模组12所发出感测光束的预设发射方向及飞行时间来定义物体三维坐标的方式，同时通过分束器125来增加感测光束的数量，可以用较少数量的发光单元122及相对较低分辨率的感光像素142获得具有相对较高分辨率的三维信息图，从而提高采用SPAD作为感光像素142的光电检测装置10的检测分辨率同时也降低了所需的器件成本。

如图18所示，在一些实施例中，所述发射光学器件124包括扫描器128。所述发射模组12包括光源120和扫描器128。所述光源120被配置为发出至少一束感测光束。所述扫描器128被配置为偏转所述感测光束的发射方向，可以实现所述感测光束对目标场景中不同位置的扫描检测，进而提高所述光电检测装置10的分辨率。所述扫描器128例如为微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)振镜，可被配置为通过偏转微反射镜将所述光源120发射的感测光束反射至不同的发射方向。或者，所述扫描器128例如为光学相控阵列(Optical Phased Array,OPA)，通过调控所述感测光束的等相位面的朝向以调整感测光束的发射方向。所述控制模块18被配置为控制所述扫描器128在不同时段对应将所述感测光束偏转为分别具有不同的发射方向。

如图19所示，所述光源120例如包括4个发光单元122，所述发光单元122可以呈2×2阵列排布，分别标记为1-4号。所述光电传感器140例如包括4个感光像素142，所述感光像素142呈2×2阵列排布，分别标记为1-4号。所述感光像素142分别具有在目标场景中对应的感测区域20，所述感测区域20有4个且在目标场景中对应呈2×2阵列排布，分别标记为I、II、III、VI号。

第1号发光单元122发出的感测光束经所述扫描器128偏转发射方向可分别照射第I号感测区域20内的第11、12、13及14号感测子区域并形成相应的光斑126，所述11、12、13及14号感测子区域互不重叠。第2号发光单元122发出的感测光束经所述扫描器128偏转发射方向可分别照射第II号感测区域20内的第21、22、23及24号感测子区域并形成相应的光斑126，所述21、22、23及24号感测子区域互不重叠。第3号发光单元122发出的感测光束经所述扫描器128偏转发射方向可分别照射第III号感测区域20内的第31、32、33及34号感测子区域并形成相应的光斑126，所述31、32、33及34号感测子区域互不重叠。第4号发光单元122发出的感测光束经所述扫描器128偏转发射方向可分别照射第VI号感测区域20内的第41、42、43及44号感测子区域并形成相应的光斑126，所述41、42、43及44号感测子区域互不重叠。

所述控制模块18被配置为在T1时段控制所述扫描器128偏转第1号发光单元122发出的感测光束照射第I号感测区域20内的第11号感测子区域，控制所述扫描器128偏转第2号发光单元122发出的感测光束照射第II号感测区域20内的第21号感测子区域，控制所述扫描器128偏转第3号发光单元122发出的感测光束照射第III号感测区域20内的第31号感测子区域，控制所述扫描器128偏转第4号发光单元122发出的感测光束照射第VI号感测区域20内的第41号感测子区域。

对应地，所述控制模块18被配置为在T1时段控制第1号感光像素142检测照射第11号感测子区域的感测光束的飞行时间，控制第2号感光像素142检测照射第21号感测子区域的感测光束的飞行时间，控制第3号感光像素142检测照射第31号感测子区域的感测光束的飞行时间，控制第4号感光像素142检测照射第41号感测子区域的感测光束的飞行时间。所述处理模块15被配置为分别根据第1-4号感光像素所接收的感测光束的发射方向及飞行时间对应获得T1时段的第11、21、31及41号感测子区域的三维信息，以形成T1时段的三维信息图。可以理解的，该T1时段获得的三维信息图的空间分辨率为2×2。

如图20所示，所述控制模块18被配置为在T2时段控制所述扫描器128偏转第1号发光单元122发出的感测光束照射第I号感测区域20内的第12号感测子区域，控制所述扫描器128偏转第2号发光单元122发出的感测光束照射第II号感测区域20内的第22号感测子区域，控制所述扫描器128偏转第3号发光单元122发出的感测光束照射第III号感测区域20内的第32号感测子区域，控制所述扫描器128偏转第4号发光单元122发出的感测光束照射第VI号感测区域20内的第42号感测子区域。

对应地，所述控制模块18被配置为在T2时段控制第1号感光像素142检测照射第12号感测子区域的感测光束的飞行时间，控制第2号感光像素142检测照射第22号感测子区域的感测光束的飞行时间，控制第3号感光像素142检测照射第32号感测子区域的感测光束的飞行时间，控制第4号感光像素142检测照射第42号感测子区域的感测光束的飞行时间。所述处理模块15被配置为分别根据第1-4号感光像素所接收的感测光束的发射方向及飞行时间对应获得T2时段的第12、22、32及42号感测子区域的三维信息，以形成T2时段的三维信息图。可以理解的，该T2时段获得的三维信息图的空间分辨率为2×2。

如图21所示，所述控制模块18被配置为在T3时段控制所述扫描器128偏转第1号发光单元122发出的感测光束照射第I号感测区域20内的第13号感测子区域，控制所述扫描器128偏转第2号发光单元122发出的感测光束照射第II号感测区域20内的第23号感测子区域，控制所述扫描器128偏转第3号发光单元122发出的感测光束照射第III号感测区域20内的第33号感测子区域，控制所述扫描器128偏转第4号发光单元122发出的感测光束照射第VI号感测区域20内的第43号感测子区域。

对应地，所述控制模块18被配置为在T3时段控制第1号感光像素142检测照射第13号感测子区域的感测光束的飞行时间，控制第2号感光像素142检测照射第23号感测子区域的感测光束的飞行时间，控制第3号感光像素142检测照射第33号感测子区域的感测光束的飞行时间，控制第4号感光像素142检测照射第43号感测子区域的感测光束的飞行时间。所述处理模块15被配置为分别根据第1-4号感光像素所接收的感测光束的发射方向及飞行时间对应获得T3时段的第13、23、33及43号感测子区域的三维信息，以形成T3时段的三维信息图。可以理解的，该T3时段获得的三维信息图的空间分辨率为2×2。

如图22所示，所述控制模块18被配置为在T4时段控制所述扫描器128偏转第1号发光单元122发出的感测光束照射第I号感测区域20内的第14号感测子区域，控制所述扫描器128偏转第2号发光单元122发出的感测光束照射第II号感测区域20内的第24号感测子区域，控制所述扫描器128偏转第3号发光单元122发出的感测光束照射第III号感测区域20内的第34号感测子区域，控制所述扫描器128偏转第4号发光单元122发出的感测光束照射第VI号感测区域20内的第44号感测子区域。

对应地，所述控制模块18被配置为在T4时段控制第1号感光像素142检测照射第14号感测子区域的感测光束的飞行时间，控制第2号感光像素142检测照射第24号感测子区域的感测光束的飞行时间，控制第3号感光像素142检测照射第34号感测子区域的感测光束的飞行时间，控制第4号感光像素142检测照射第44号感测子区域的感测光束的飞行时间。所述处理模块15被配置为分别根据第1-4号感光像素所接收的感测光束的发射方向及飞行时间对应获得T4时段的第14、24、34及44号感测子区域的三维信息，以形成T4时段的三维信息图。可以理解的，该T4时段获得的三维信息图的空间分辨率为2×2。

如图23所示，由于所述感测光束在不同时段被偏转为沿不同的预设发射方向发出，在上述不同时段对应照射的16个感测子区域的目标场景位置各不重叠，每个感测区域20内不同位置的多个所述感测子区域排布满整个感测区域20。所述处理模块15可以将分别在T1、T2、T3及T4时段获得的具有较低的2×2分辨率的三维信息图合成具有较高的4×4分辨率的三维信息图。可以理解的是，上述不同时段T1、T2、T3及T4可以分别为所述光电检测装置10的一个检测帧。

本申请的上述实施例根据所述发射模组12所发出感测光束的预设发射方向及飞行时间来定义物体三维坐标的方式，同时通过扫描器128分别在不同时段对应改变感测光束的发射方向，可以用较少数量的发光单元122及相对较低分辨率的感光像素142获得具有相对较高分辨率的三维信息图，从而提高采用SPAD作为感光像素142的光电检测装置10的检测分辨率同时也降低了所需的器件成本。

可选的，在一些实施例中，所述控制模块18和/或处理模块15中的全部或其中的部分功能单元可以是固化在存储介质30内的固件或者是存储在存储介质30内的计算机软件代码，并由对应的一个或多个处理器40执行以控制相关部件来实现对应的功能。所述处理器40例如但不限于应用处理器(Application Processor,AP)、中央处理器(CentralProcessing Unit,CPU)、微控制器(Micro Controller Unit,MCU)等。所述存储介质30包括但不限于闪存(Flash Memory)、带电可擦写可编程只读存储介质(Electrically ErasableProgrammable read only memory,EEPROM)、可编程只读存储介质(Programmable readonly memory,PROM)、硬盘等。

可选的，在一些实施例中，所述处理器40和/或存储介质30可以设置在所述光电检测装置10内，比如：与所述发射模组12或者接收模组14集成在相同的电路板上。可选的，在其他一些实施例中，所述处理器40和/或存储介质30也可以设置在所述电子设备1的其他位置，比如：电子设备1的主电路板上。

可选的，在一些实施例中，所述控制模块18和/或处理模块15的部分功能单元或全部功能单元也可以通过硬件来实现，例如通过下列技术中的任一项或者他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。可以理解的是，用来实现所述控制模块18和/或处理模块15功能的上述硬件可以设置在所述光电检测装置10内。用来实现所述控制模块18和/或处理模块15功能的上述硬件也可以设置在所述电子设备1的其他位置，比如：设置在电子设备1的主电路板上。

上文结合图1至图23，详细描述了本申请的装置实施例，下面一并结合图24详细描述本申请的方法实施例。应理解，装置实施例的描述方法与方法实施例的描述相互对应，因此，未详细描述的部分内容可以参见前述装置实施例的记载。

图24示出了本申请实施例提供的一种三维信息检测方法的示意性步骤流程图，所述三维信息检测方法可用于检测目标场景中物体的三维信息，例如但不限于所述物体在目标场景中的三维坐标信息。图24所示的方法可以由本申请实施例的光电检测装置10或包含所述光电检测装置10的电子设备1或终端设备来执行。请一并参阅图2，所述光电检测装置10例如包括发射模组12、接收模组14及处理模块15。所述发射模组12被配置为发出至少一束感测光束，所述感测光束具有预设的发射方向。所述接收模组14包括至少一个感光像素142，所述感光像素142被配置为接收被目标场景中物体反射回来的所述感测光束并输出对应的光感应信号。所述处理模块15被配置为根据接收到的所述感测光束的发射方向及对应该感测光束输出的光感应信号以获得反射所述感测光束的物体在目标场景中的坐标信息。图24所示的三维信息检测方法包括如下步骤：

步骤S101，向目标场景发出至少一束具有预设发射方向的感测光束。

可选地，所述感测光束的发射方向用发射模组坐标系的参数值来定义。在一些实施例中，如图3所示，以垂直于所述发射模组12出光面向外的方向为z轴正方向，x轴和y轴位于所述发射模组12出光面内的方式建立所述发射模组坐标系，所述感测光束的发射方向可以用发射模组坐标系的参数值来定义。例如：所述感测光束的发射方向与z轴正方向之间的夹角为所述发射方向的极角θ，所述感测光束的发射方向在发射模组坐标系的xy平面上的投影与x轴正方向之间的夹角为所述发射方向的方位角

所述感测光束的发射方向通过其在发射模组坐标系内的所述极角θ和方位角

进行定义。

可选地，所述感测光束例如为可见光、红外光或近红外光，波长范围例如为390nm-780nm、700nm-1400nm、800nm-1000nm。

可选的，在一些实施例中，所述控制模块18被配置为控制所述发射模组12向目标场景发射多束所述感测光束，其中的每一束感测光束分别具有与其他感测光束不同的发射方向，以对应检测位于目标场景中不同方位的物体，提高所述光电检测装置10进行三维信息检测的空间分辨率。

步骤S102，接收目标场景中物体反射回来的所述感测光束，并根据所述感测光束的接收时刻与发射时刻之间的时间差获得所述感测光束的飞行时间。

可选地，在一些实施例中，所述光电检测装置10的接收模组14被配置为接收来自所述目标场景的光子并输出相应的光感应信号。如图2和图4所示，所述处理模块15通过所述光感应信号的时间分布进行统计以获得从所述目标场景中反射回来的所述感测光束被所述接收模组14接收的时间，并根据所述感测光束的接收时间与发射时间之差确定该感测光束的飞行时间。

可选地，在一些实施例中，所述感测光束的发射时间可以通过接收一部分所述发射模组12发出的感测光束所对应产生的参考光信号来获得。

步骤S103，根据所述感测光束的飞行时间获得反射所述感测光束的物体的距离信息。

可选地，在一些实施例中，所述处理模块15被配置为根据所述感测光束的飞行时间t，通过计算所述感测光束在飞行时间t内经过的距离来获得反射所述感测光束的物体的距离信息

其中，c为光速。

步骤S104，根据所述感测光束的发射方向及反射该感测光束的物体的距离信息获得所述物体在目标场景中的三维信息。

可选地，在一些实施例中，所述处理模块15包括坐标获取单元159。所述坐标获取单元159被配置为根据所述发射模组12发射感测光束的发射方向以及通过检测该感测光束的飞行时间获得的距离信息计算出所述物体在发射模组坐标系中的坐标信息。如图3所示，若所述感测光束的发射方向采用所述极角θ和方位角

来定义，通过检测该感测光束飞行时间获得的距离信息标记为D，则目标场景中物体在发射模组坐标系中的坐标值x、y、z可以分别通过下述公式进行计算：

z＝D×cosθ

可以理解的是，所述发射模组12发射感测光束的发射方向可以在出厂前预先设置并通过标定获得相关的描述参数值。由此，所述光电检测装置10可以通过发射模组12发射所述感测光束的方向结合该感测光束的飞行时间来检测目标场景中物体所在位置的坐标值。

可选地，在一些实施例中，所述控制模块18可被配置为控制所述发射模组12分别在不同时段内向目标场景发射具有不同发射方向的多束感测光束，在每个不同时段内发射的感测光束的数量可以相同也可以不同。对应地,所述感光像素142分别在对应的不同时段内接收反射回来的感测光束并输出相应的光感应信号。

可选地，在其他一些实施例中，在不增加所发射的感测光束数量的前提下，所述控制模块18被配置为控制所述发射模组12分别在不同时刻偏转所述感测光束的发射方向以扫描的方式获得目标场景中不同方位的三维信息。

例如，在一些实施例中，所述控制模块18被配置为控制所述发射模组12在同一个时段内对应一个所述感测区域发射一束感测光束进行照射，所述发射模组12在同一时段内发射的具有不同发射方向的多束感测光束被一一对应地分别发射至多个不同的感测区域内。所述控制模块18还被配置为控制所述发射模组12分别在多个不同时段对应发射多束具有不同发射方向的感测光束至同一个感测区域内不同位置的多个子感测区域。对应地，其中的一个感光像素142在同一个时段内接收具有相同预设发射方向的一束感测光束，同一个感光像素142在多个不同时段内分别接收到的感测光束对应具有多个不同的预设发射方向。由此，通过预先设置和标定在多个不同时段内每个感光像素142分别接收的感测光束的预设发射方向，所述处理模块15可以根据所述感光像素142接收到感测光束的时段来确定所接收的感测光束的发射方向，再结合检测到的该感测光束的飞行时间，即可获得该感测光束照射到的物体在发射模组坐标系中的坐标值。

对应地，如图25所示，所述三维信息检测方法还可以包括如下步骤：

步骤S105,将分别在不同时段内获得的较低分辨率的三维信息图合成具有较高分辨率的三维信息图。

由于所述发射模组12被控制分别在不同时段发出的感测光束对应具有不同的发射方向，根据上述步骤S101-S104分别在不同时段内对应获得三维信息的目标场景位置也互不重叠，所述处理模块15可以将在上述不同时段分别获得的目标场景中不同位置的三维信息合并为一张具有较高分辨率的三维信息图。

可选地，所述光电检测装置10和/或电子设备1可包括存储介质30和处理器40。所述存储介质30可存储有计算机可读指令，所述处理器40可被配置为执行指令以实现上述任一实施例的三维信息检测方法。

需要说明的是，本申请所要保护的技术方案可以只满足上述其中一个实施例或同时满足上述多个实施例，也就是说，上述一个或多个实施例组合而成的实施例也属于本申请的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“某些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述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申请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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。“计算机可读介质”的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，“计算机可读介质”甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的实施例的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储介质中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种光电检测装置，其特征在于，包括：

发射模组，被配置为向目标场景发射至少一束感测光束，所述感测光束具有预设的发射方向；

接收模组，包括至少一个感光像素，所述感光像素被配置为接收来自目标场景的光子并输出对应的光感应信号；及

处理模块，被配置为处理所述光感应信号以获得被目标场景中的物体反射回来的所述感测光束被所述感光像素接收的时间，并根据所述感测光束的接收时间和发射方向以获得反射所述感测光束的物体的坐标信息。

2.如权利要求1所述的光电检测装置，其特征在于，所述感测光束的发射方向用发射模组坐标系的参数值来定义。

3.如权利要求2所述的光电检测装置，其特征在于，以垂直于所述发射模组出光面向外的方向为z轴正方向，x轴和y轴位于所述发射模组出光面内的方式建立所述发射模组坐标系，所述感测光束的发射方向与z轴正方向之间的夹角为所述发射方向的极角，所述感测光束的发射方向在发射模组坐标系的xy平面上的投影与x轴正方向之间的夹角为所述发射方向的方位角，所述感测光束的发射方向通过其在所述发射模组坐标系内的所述极角和方位角进行定义。

4.如权利要求1所述的光电检测装置，其特征在于，所述处理模块被配置为根据所述感测光束的接收时间与发射时间之差确定所述感测光束的飞行时间，根据所述感测光束的飞行时间获得反射该感测光束的物体与发射模组之间的距离信息，并根据该物体与发射模组之间的距离信息及所述感测光束的发射方向来确定反射所述感测光束的物体的坐标信息。

5.如权利要求1所述的光电检测装置，其特征在于，所述发射模组被配置为向目标场景发射多束感测光束，其中的每一束所述感测光束分别具有与其他感测光束不同的发射方向，所述光电检测装置进一步包括控制模块，所述控制模块被配置为控制所述发射模组对应在不同时段内分别发射具有不同发射方向的所述多束感测光束。

6.如权利要求5所述的光电检测装置，其特征在于，所述接收单元包括多个感光像素，其中的每一个所述感光像素在目标场景中具有对应的一个感测区域，在所述感测区域内反射回来的感测光束被传输至对应的感光像素进行接收，所述控制模块被配置为控制所述发射模组在同一个时段内对应一个感测区域发射一束感测光束进行照射，所述发射模组在同一时段内发射的具有不同发射方向的多束感测光束被一一对应地分别发射至多个不同的感测区域内。

7.如权利要求6所述的光电检测装置，其特征在于，所述发射模组分别在多个不同时段发射的所述感测光束的数量总和大于所述接收模组具有的感光像素的数量。

8.如权利要求6所述的光电检测装置，其特征在于，所述发射模组在其中的一个时段内发射的感测光束的数量小于或等于所述接收模组具有的感光像素的数量。

9.如权利要求5所述的光电检测装置，其特征在于，所述发射模组包括光源及投射镜头，所述光源包括多个发光单元，所述投射镜头被配置为将所述发光单元发出的光束分别沿不同的预设发射方向朝目标场景投射以形成对应的所述多束感测光束。

10.如权利要求5所述的光电检测装置，其特征在于，所述发射模组包括光源及分束器，所述光源被配置为发出至少一束感测光束，所述分束器被配置为对所述感测光束进行分束处理以将一束感测光束分为多束分别具有不同发射方向的感测光束。

11.如权利要求5所述的光电检测装置，其特征在于，所述发射模组包括光源及扫描器，所述光源被配置为发出至少一束感测光束,所述扫描器被配置为偏转所述感测光束的发射方向，所述控制模块被配置为控制所述扫描器在不同时段对应将所述感测光束偏转为分别具有不同的发射方向。

12.如权利要求5所述的光电检测装置，其特征在于，所述接收单元包括多个感光像素，其中的每一个所述感光像素在目标场景中具有对应的一个感测区域，在所述感测区域内反射回来的感测光束被传输至对应的感光像素进行接收，所述控制模块被配置为控制所述发射模组分别在多个不同时段对应发射多束具有不同发射方向的感测光束至同一个感测区域内不同位置的多个感测子区域，所述多个感测子区域排布满整个所述感测区域。

13.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-12所述的光电检测装置，所述电子设备还包括应用模块，所述应用模块被配置为根据所述光电检测装置获得的物体的坐标信息以实现相应的功能。

14.一种三维信息检测方法，其特征在于，所述三维信息检测方法应用于如权利要求1-12中任意一项所述的光电检测装置或如权利要求13所述的电子设备，所述三维信息检测方法包括：

向目标场景发出至少一束具有预设发射方向的感测光束；

接收目标场景中物体反射回来的所述感测光束，并根据所述感测光束的接收时刻与发射时刻之间的时间差获得所述感测光束的飞行时间；

根据所述感测光束的飞行时间获得反射所述感测光束的物体的距离信息；及

根据接收到的所述感测光束的发射方向及反射该感测光束的物体的距离信息获得所述物体在目标场景中的三维信息图。

15.如权利要求14所述的三维信息检测方法，其特征在于，分别在不同时段内向目标场景发射具有不同发射方向的多束感测光束，进一步包括：

将分别在不同时段内获得的较低分辨率的所述物体的三维信息图合成具有较高分辨率的所述物体的三维信息图。

Images