不管是点激光还是线阵激光都必须通过一定的扫描方式，才能实现对一个目标区域的测量。为了去除机械扫描、加快测距及成像速度，科学家们开始采用阵列光电传感器配合激光泛光照射，利用面阵光电传感器实现被测目标面所有激光脚点距离一次性测距完成。若是阵列足够的大则可实现一次照射获取整个测量区域高分辨率距离信息，Albota 等(2002)更是将APD 阵列置于盖革模式，以实现夜晚、微弱激光信号的测量。如图1-9 所示，APD 阵列中每一个APD 单元即一个像素元分别测量对应目标面上一点的距离信息，后数据处理系统依据APD 阵列对应分布、距离数据绘制出彩色的三维目标面图像。
图1-9 面阵激光距离成像示意图
与点激光扫描测距和线阵激光推帚式测距不同，面阵激光测距无需任何扫描装置，增大阵列即可借助激光泛光照射一次获取更多的目标面测距信息。由于该成像方式是在一瞬间完成所以可以实现对高速移动目标的瞬时成像，在军事侦察、夜间跟踪、导航方面有极大的应用价值。由于国内APD 阵列生产工艺、集成技术并不成熟，又受国外APD 阵列进口限制，目前我国对于APD 阵列测距的研究还处于初级阶段。国内APD 阵列大多为单APD 光线拟合阵列，电器性能差、阵列面小、集成度低。早在2002 年美国林肯实验室就已经开始32×32 的APD 阵列成像实验研究，并提出短期内计划扩展到128×128 阵列以获得更多的测距像素元，而国内的面阵激光测距研究由于APD 阵列原因进展缓慢。
面阵激光测距系统可以看做是多个线阵激光的组合，或者是n × n 个点激光的组合，因此与式(1-3)类似可以推算出面阵激光各APD 像素元垂直距离转换公式：(www.xing528.com)
式中，h(i，j)表示目标面对应第i 行、第j 列测距点距离激光发射器瞬时的垂直距离；r(i，j)表示第i 行，第j 列点的瞬时测距值；a(i，j)为第i 行、第j 列测距点激光束与光学接收系统中心线之间的夹角。
通过式(1-4)可以计算出n ×n 个APD 像元对应距离值，将n ×n 二维数据以行、列均匀分布，记为XOY 面二维坐标，对应距离值h 则记为垂直于XOY 面的Z 坐标值。如图1-10所示，可绘制出面阵激光测距系统三维点云图像。
图1-10 面阵激光测距系统三维点云图像(黎明焱，2016)
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