特開 2023-157649 発光素子アレイ、発光装置、及び検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023157649

(43)【公開日】2023-10-26

(54)【発明の名称】発光素子アレイ、発光装置、及び検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/484 20060101AFI20231019BHJP

   G01S 17/89 20200101ALI20231019BHJP

   H01S 5/042 20060101ALI20231019BHJP

   H01S 5/022 20210101ALI20231019BHJP

   H01S 5/42 20060101ALN20231019BHJP

【ＦＩ】

G01S7/484

G01S17/89

H01S5/042

H01S5/022

H01S5/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022067689

(22)【出願日】2022-04-15

(71)【出願人】

【識別番号】000005496

【氏名又は名称】富士フイルムビジネスイノベーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井口 大介

(72)【発明者】

【氏名】早川 純一朗

【テーマコード（参考）】

5F173

5J084

【Ｆターム（参考）】

5F173MF10

5F173MF40

5F173SA17

5F173SA27

5F173SA33

5F173SC10

5F173SE02

5F173SG03

5J084AA05

5J084AD01

5J084BA07

5J084BA13

5J084BA40

5J084BB20

5J084CA03

5J084CA20

5J084CA31

5J084CA67

5J084EA01

5J084EA40

(57)【要約】

【課題】複数の発光素子から発光される光の偏光成分を考慮しない場合と比較して、マルチパスによる光の干渉を抑制することができる。
【解決手段】発光素子アレイは、複数の発光素子を備え、発光した光の干渉が発生し得る発光素子が発光する光の偏光成分のうち、前記光の干渉が発生し得る発光素子が並ぶ第１方向と交差する第２方向の光の偏光成分の光強度が、前記第１方向の偏光成分の光強度よりも小さい。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の発光素子を備え、発光した光の干渉が発生し得る発光素子が発光する光の偏光成分のうち、前記光の干渉が発生し得る発光素子が並ぶ第１方向と交差する第２方向の光の偏光成分の光強度が、前記第１方向の偏光成分の光強度よりも小さい
発光素子アレイ。

【請求項2】

前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子の発光素子間の距離が、前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子以外の発光素子間の距離よりも短い
請求項１記載の発光素子アレイ。

【請求項3】

前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記発光した光の干渉が抑制される制御の対象である発光素子以外の発光素子である
請求項１記載の発光素子アレイ。

【請求項4】

前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、前記第１方向に配列された発光素子は同じ発光タイミングで発光されると共に、前記第２方向に配列された発光素子は異なるタイミングで発光され、
前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記第１方向に配列された発光素子である
請求項３記載の発光素子アレイ。

【請求項5】

前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、前記第１方向に配列された発光素子は同じ波長の光を発光すると共に、前記第２方向に配列された発光素子は異なる波長の光を発光し、
前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記第１方向に配列された発光素子である
請求項３記載の発光素子アレイ。

【請求項6】

前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、前記第１方向に配列された発光素子は同じ駆動周波数で駆動されると共に、前記第２方向に配列された発光素子は異なる駆動周波数で駆動され、
前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記第１方向に配列された発光素子である
請求項３記載の発光素子アレイ。

【請求項7】

前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記発光した光の干渉が抑制される制御の対象である発光素子である
請求項１記載の発光素子アレイ。

【請求項8】

前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、前記第１方向に配列された発光素子は同じ発光タイミングで発光されると共に、前記第２方向に配列された発光素子は異なるタイミングで発光され、
前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記第２方向に配列された発光素子である
請求項７記載の発光素子アレイ。

【請求項9】

前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、前記第１方向に配列された発光素子は同じ波長の光を発光すると共に、前記第２方向に配列された発光素子は異なる波長の光を発光し、
前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記第２方向に配列された発光素子である
請求項７記載の発光素子アレイ。

【請求項10】

前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、前記第１方向に配列された発光素子は同じ駆動周波数で駆動されると共に、前記第２方向に配列された発光素子は異なる駆動周波数で駆動され、
前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記第２方向に配列された発光素子である
請求項７記載の発光素子アレイ。

【請求項11】

前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、同じ発光区画に含まれる発光素子は同じ発光タイミングで発光され、
前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、異なる発光区画の発光素子である
請求項７記載の発光素子アレイ。

【請求項12】

請求項３～１１の何れか１項に記載の発光素子アレイと、
光の干渉が抑制されるように前記発光素子アレイを駆動する駆動部と、
を備えた発光装置。

【請求項13】

請求項１～１１の何れか１項に記載の発光素子アレイと、
前記発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を受光する複数の受光素子を備えた受光素子アレイと、
前記発光素子を駆動する駆動部と、
前記複数の受光素子の受光量から前記検出対象物を検出する検出部と、
を備えた検出装置。

【請求項14】

前記複数の発光素子から発光された光は、各々対応する前記受光素子で受光される
請求項１３記載の検出装置。

【請求項15】

前記検出部は、タイムオブフライトにより前記検出対象物までの距離を検出する
請求項１３又は請求項１４記載の検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、発光素子アレイ及び検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、内面反射に起因する破損光に反応しない、深度を測定する方法であって、光を光源によって場面へ放射することと、破損光が画素に当たるが、前記画素の視野内の物体からの戻り光が前記画素に当たらない第１の期間の間に、前記画素に当たっている光に基づいて電荷を収集するように、前記画素の第１の電荷蓄積ユニットを制御することによって、破損光測定を行うことと、前記破損光測定に基づいて、前記破損光による影響を受けた１つ以上の測定から前記破損光からの寄与を除去することと、前記破損光からの前記寄与が除去された前記１つ以上の測定に基づいて、前記深度を判断することと、を含む方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－２１９４００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、複数の発光素子から発光される光の偏光成分を考慮しない場合と比較して、マルチパスによる光の干渉を抑制することができる発光素子アレイ、発光装置、及び検出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

第１態様に係る発光素子アレイは、複数の発光素子を備え、発光した光の干渉が発生し得る発光素子が発光する光の偏光成分のうち、前記光の干渉が発生し得る発光素子が並ぶ第１方向と交差する第２方向の光の偏光成分の光強度が、前記第１方向の偏光成分の光強度よりも小さい。

【0006】

第２態様に係る発光素子アレイは、第１態様に係る発光素子アレイにおいて、前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子の発光素子間の距離が、前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子以外の発光素子間の距離よりも短い。

【0007】

第３態様に係る発光素子アレイは、第１態様に係る発光素子アレイにおいて、前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記発光した光の干渉が抑制される制御の対象である発光素子以外の発光素子である。

【0008】

第４態様に係る発光素子アレイは、第３態様に係る発光素子アレイにおいて、前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、前記第１方向に配列された発光素子は同じ発光タイミングで発光されると共に、前記第２方向に配列された発光素子は異なるタイミングで発光され、前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記第１方向に配列された発光素子である。

【0009】

第５態様に係る発光素子アレイは、第３態様に係る発光素子アレイにおいて、前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、前記第１方向に配列された発光素子は同じ波長の光を発光すると共に、前記第２方向に配列された発光素子は異なる波長の光を発光し、前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記第１方向に配列された発光素子である。

【0010】

第６態様に係る発光素子アレイは、第３態様に係る発光素子アレイにおいて、前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、前記第１方向に配列された発光素子は同じ駆動周波数で駆動されると共に、前記第２方向に配列された発光素子は異なる駆動周波数で駆動され、前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記第１方向に配列された発光素子である。

【0011】

第７態様に係る検出装置は、第１態様に係る検出装置において、前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記発光した光の干渉が抑制される制御の対象である発光素子である。

【0012】

第８態様に係る発光素子アレイは、第７態様に係る発光素子アレイにおいて、前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、前記第１方向に配列された発光素子は同じ発光タイミングで発光されると共に、前記第２方向に配列された発光素子は異なるタイミングで発光され、前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記第２方向に配列された発光素子である。

【0013】

第９態様に係る発光素子アレイは、第７態様に係る発光素子アレイにおいて、前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、前記第１方向に配列された発光素子は同じ波長の光を発光すると共に、前記第２方向に配列された発光素子は異なる波長の光を発光し、前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記第２方向に配列された発光素子である。

【0014】

第１０態様に係る発光素子アレイは、第７態様に係る発光素子アレイにおいて、前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、前記第１方向に配列された発光素子は同じ駆動周波数で駆動されると共に、前記第２方向に配列された発光素子は異なる駆動周波数で駆動され、前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、前記第２方向に配列された発光素子である。

【0015】

第１１態様に係る発光素子アレイは、第７態様に係る発光素子アレイにおいて、前記第１方向及び前記第２方向に配列された複数の発光素子のうち、同じ発光区画に含まれる発光素子は同じ発光タイミングで発光され、前記発光した光の干渉が発生し得る発光素子は、異なる発光区画の発光素子である。

【0016】

第１２態様に係る発光装置は、第３態様～第１１態様の何れかの態様に係る発光素子アレイと、光の干渉が抑制されるように前記発光素子アレイを駆動する駆動部と、を備える。

【0017】

第１３態様に係る検出装置は、第１態様～第１１態様の何れかの態様に係る発光素子アレイと、前記発光素子アレイから検出対象物に対して発光された光の反射光を受光する複数の受光素子を備えた受光素子アレイと、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記複数の受光素子の受光量から前記検出対象物を検出する検出部と、を備える。

【0018】

第１４態様に係る検出装置は、第１３態様に係る検出装置において、前記複数の発光素子から発光された光は、各々対応する前記受光素子で受光される。

【0019】

第１５態様に係る検出装置は、第１３態様又は第１４態様に係る検出装置において、前記検出部は、タイムオブフライトにより前記検出対象物までの距離を検出する。

【発明の効果】

【0020】

第１態様、第１２態様、及び第１３態様によれば、複数の発光素子から発光される光の偏光成分を考慮しない場合と比較して、マルチパスによる光の干渉を抑制することができる。

【0021】

第２態様によれば、発光した光の干渉が発生し得る発光素子の発光素子間の距離が、発光した光の干渉が発生し得る発光素子以外の発光素子間の距離よりも長い場合と比較して、マルチパスによる光の干渉を抑制することができる。

【0022】

第３態様によれば、発光した光の干渉が抑制される制御がされている発光素子よりも光の干渉が発生しやすい発光素子からの、マルチパスによる光の干渉を抑制することができる。

【0023】

第４態様によれば、複数の発光素子のうち、一方の方向の干渉は発光タイミングで抑制しつつ、他方の方向の干渉は偏光成分を考慮し、両方向でのマルチパスによる光の干渉を抑制することができる。

【0024】

第５態様によれば、複数の発光素子が全て同じ波長の光を発光する場合と比較して、マルチパスによる光の干渉を抑制することができる。

【0025】

第６態様によれば、複数の発光素子が全て同じ駆動周波数で駆動される場合と比較して、マルチパスによる光の干渉を抑制することができる。

【0026】

第７態様によれば、発光した光の干渉が発生し得る発光素子が、発光した光の干渉が抑制される制御の対象である発光素子である場合において、マルチパスによる光の干渉を抑制することができる。

【0027】

第８態様によれば、第１方向及び第２方向に配列された複数の発光素子のうち、第１方向に配列された発光素子が同じ発光タイミングで発光されると共に、第２方向に配列された発光素子が異なるタイミングで発光される場合において、マルチパスによる光の干渉を抑制することができる。

【0028】

第９態様によれば、複数の発光素子が全て同じ波長の光を発光する場合と比較して、マルチパスによる光の干渉を抑制することができる。

【0029】

第１０態様によれば、複数の発光素子が全て同じ駆動周波数で駆動される場合と比較して、マルチパスによる光の干渉を抑制することができる。

【0030】

第１１態様によれば、第１方向及び第２方向に配列された複数の発光素子のうち、同じ発光区画に含まれる発光素子が同じ発光タイミングで発光されると共に、異なる発光区画の発光素子が異なるタイミングで発光される場合において、マルチパスによる光の干渉を抑制することができる。

【0031】

第１４態様によれば、発光素子と受光素子との対応が定まっていない場合と比較して、検出対象物を検出しやすくなる。

【0032】

第１５態様によれば、検出対象物の三次元形状を特定できる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】計測装置の構成を示す概略構成図である。

【図2】計測装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。

【図3】光源の平面図である。

【図4】計測装置の回路図である。

【図5】マルチパスについて説明するための図である。

【図6】ＶＣＳＥＬの偏光成分について説明するための図である。

【図7】ＶＣＳＥＬの偏光成分について説明するための図である。

【図8】ＶＣＳＥＬの偏光成分について説明するための図である。

【図9】バンドパスフィルタを備えた受光部について説明するための図である。

【図10】ＶＣＳＥＬの偏光成分について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、図面を参照して開示の技術にかかる実施形態の一例を詳細に説明する。

【0035】

＜第１実施形態＞

【0036】

被計測物の三次元形状を計測する計測装置には、光の飛行時間による、いわゆるＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）法に基づいて、三次元形状を計測する装置がある。ＴｏＦ法では、計測装置の光源から光が出射されたタイミングから、照射された光が被計測物で反射して計測装置の三次元センサ（以下では、３Ｄセンサと表記する。）で受光されるタイミングまでの時間を計測し、被計測物までの距離を測定することで三次元形状を特定する。なお、三次元形状を計測する対象を被計測物と表記する。被計測物は、検出対象物の一例である。また、三次元形状を計測することを、三次元計測、３Ｄ計測又は３Ｄセンシングと表記することがある。

【0037】

ＴｏＦ法には、直接法及び位相差法（間接法）がある。直接法は、ごく短時間だけ発光するパルス光を被計測物に照射し、その光が帰ってくるまでの時間を実測する方法である。位相差法は、パルス光を周期的に点滅させ、複数のパルス光が被計測物との間を往復するときの時間遅れを位相差として検出する方法である。本実施形態では、一例として位相差法により三次元形状を計測する。

【0038】

このような計測装置は、携帯型情報処理装置などに搭載され、アクセスしようとするユーザの顔認証などに利用されている。従来、携帯型情報処理装置などでは、パスワード、指紋、虹彩などにより、ユーザを認証する方法が用いられてきた。近年、セキュリティ性がより高い認証方法が求められるようになってきた。そこで、携帯型情報処理装置に三次元形状を計測する計測装置を搭載するようになってきた。つまり、アクセスしたユーザの顔の三次元像を取得し、アクセスすることが許可されているか否かを識別し、アクセスが許可されているユーザであることが認証された場合にのみ、自装置（携帯型情報処理装置）の使用を許可することが行われている。

【0039】

また、このような計測装置は、拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）など、継続的に被計測物の三次元形状を計測する場合にも適用される。

【0040】

以下で説明する本実施の形態で説明する構成、機能、方法等は、顔認証や拡張現実だけでなく、その他の被計測物の三次元形状の計測にも適用しうる。

【0041】

（計測装置１）

【0042】

図１は、三次元形状を計測する計測装置１の構成の一例を説明するブロック図である。

【0043】

計測装置１は、光学装置３と、制御部８とを備える。制御部８は、光学装置３を制御する。そして、制御部８は、被計測物の三次元形状を特定する三次元形状特定部８１を含む。なお、計測装置１は、検出装置の一例である。また、制御部８は、検出部の一例である。

【0044】

図２は、制御部８のハードウェア構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御部８は、コントローラ１２を備える。コントローラ１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２Ｃ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｄを備える。そして、ＣＰＵ１２Ａ、ＲＯＭ１２Ｂ、ＲＡＭ１２Ｃ、及びＩ／Ｏ１２Ｄがシステムバス１２Ｅを介して各々接続されている。システムバス１２Ｅは、コントロールバス、アドレスバス、及びデータバスを含む。

【0045】

また、Ｉ／Ｏ１２Ｄには、通信部１４及び記憶部１６が接続されている。

【0046】

通信部１４は、外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースである。

【0047】

記憶部１６は、フラッシュＲＯＭ等の不揮発性の書き換え可能なメモリ等で構成され、後述する計測プログラム１６Ａ等を記憶する。ＣＰＵ１２Ａは、記憶部１６に記憶された計測プログラム１６ＡをＲＡＭ１２Ｃに読み込んで実行することによって、三次元形状特定部８１が構成され、被計測物の三次元形状が特定される。

【0048】

光学装置３は、発光装置４と、３Ｄセンサ５とを備える。発光装置４は、配線基板１０と、放熱基材１００と、光源２０と、光拡散部材３０と、駆動部５０と、保持部６０と、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂとを備える。さらに、発光装置４は、駆動部５０を動作させるために、抵抗素子６、キャパシタ７などの受動素子を備えてもよい。ここでは、抵抗素子６、キャパシタ７をそれぞれ２個備えるとする。また、２個のキャパシタ７０Ａ、７０Ｂを表記したが、１個でもよい。なお、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂを区別しない場合はキャパシタ７０と表記する。さらに、抵抗素子６及びキャパシタ７は、それぞれ１個であってもよく、複数であってもよい。ここでは、光源２０、駆動部５０及びキャパシタ７０以外の、３Ｄセンサ５、抵抗素子６、キャパシタ７などの電気部品をそれぞれ区別しないで回路部品と表記することがある。なお、キャパシタは、コンデンサと呼ばれることがある。３Ｄセンサ５は、受光部の一例である。

【0049】

発光装置４の放熱基材１００、駆動部５０、抵抗素子６及びキャパシタ７は、配線基板１０の表面上に設けられている。なお、図１では、３Ｄセンサ５は、配線基板１０の表面上に設けられていないが、配線基板１０の表面上に設けられていてもよい。

【0050】

光源２０、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂ及び保持部６０は、放熱基材１００の表面上に設けられている。そして、光拡散部材３０は、保持部６０上に設けられている。ここでは、放熱基材１００の外形と光拡散部材３０の外形とが同じであるとしている。ここで、表面とは、図１の紙面の表側を言う。より具体的には、配線基板１０においては、放熱基材１００が設けられている方を表面、表側、又は表面側と言う。また、放熱基材１００においては、光源２０が設けられている方を表面、表側、又は表面側という。

【0051】

光源２０は、複数の発光素子が二次元に配置された発光素子アレイとして構成されている（後述する図３参照）。発光素子は、一例として垂直共振器面発光レーザ素子ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ ＥｍｉｔｔｉｎｇＬａｓｅｒ）である。以下では、発光素子は、垂直共振器面発光レーザ素子ＶＣＳＥＬであるとして説明する。そして、以下では、垂直共振器面発光レーザ素子ＶＣＳＥＬをＶＣＳＥＬと表記する場合がある。光源２０は放熱基材１００の表面上に設けられているので、光源２０は、放熱基材１００の表面に対して垂直に、放熱基材１００から離れる方向に光を出射する。つまり、発光素子アレイは、面発光レーザ素子アレイである。なお、光源２０における複数の発光素子が二次元に配置されていて、光を出射する光源２０の面を出射面と表記することがある。

【0052】

光拡散部材３０は、光源２０が出射した光が入射される。そして、光拡散部材３０は、入射した光を拡散して出射する。光拡散部材３０は、光源２０及びキャパシタ７０Ａ、７０Ｂを覆うように設けられている。つまり、光拡散部材３０は、放熱基材１００の表面上に設けられた保持部６０により、放熱基材１００上に設けられた光源２０及びキャパシタ７０Ａ、７０Ｂから予め定められた距離を離して設けられている。よって、光源２０が出射する光は、光拡散部材３０により拡散されて被計測物に照射される。つまり、光源２０が出射した光は、光拡散部材３０を備えない場合に比べ、光拡散部材３０により拡散されてより広い範囲に照射される。

【0053】

ＴｏＦ法により三次元計測を行う場合、光源２０は、駆動部５０により、例えば、１００ＭＨｚ以上で、且つ、立ち上り時間が１ｎｓ以下のパルス光（以下では、出射光パルスと表記する。）を出射することが求められる。なお、顔認証を例とする場合、光が照射される距離は１０ｃｍ程度から１ｍ程度である。そして、光が照射される範囲は、１ｍ角程度である。なお、光が照射される距離を計測距離と表記し、光が照射される範囲を照射範囲又は計測範囲と表記する。また、照射範囲又は計測範囲に仮想的に設けられる面を照射面と表記する。なお、顔認証以外の場合など、被計測物までの計測距離及び被計測物に対する照射範囲は、上記以外であってもよい。

【0054】

３Ｄセンサ５は、複数の受光素子を備えた受光素子アレイを備え、光源２０から光が出射されたタイミングから３Ｄセンサ５で受光されるタイミングまでの時間に相当する信号を出力する。

【0055】

例えば、３Ｄセンサ５の各受光素子は、光源２０からの出射光パルスに対する被計測物からのパルス状の反射光（以下では、受光パルスと表記する。）を受光し、受光するまでの時間に対応する電荷を受光素子毎に蓄積する。３Ｄセンサ５は、各受光素子が２つのゲートとそれらに対応した電荷蓄積部とを備えたＣＭＯＳ構造のデバイスとして構成されている。そして、２つのゲートに交互にパルスを加えることによって、発生した光電子を２つの電荷蓄積部の何れかに高速に転送する。２つの電荷蓄積部には、出射光パルスと受光パルスとの位相差に応じた電荷が蓄積される。そして、３Ｄセンサ５は、ＡＤコンバータを介して、受光素子毎に出射光パルスと受光パルスとの位相差に応じたデジタル値を信号として出力する。すなわち、３Ｄセンサ５は、光源２０から光が出射されたタイミングから３Ｄセンサ５で受光されるタイミングまでの時間に相当する信号を出力する。つまり、３Ｄセンサ５から、被計測物の三次元形状に対応した信号が取得される。なお、ＡＤコンバータは、３Ｄセンサ５が備えてもよく、３Ｄセンサ５の外部に設けられてもよい。

【0056】

制御部８は、スイッチ素子ＳＷをオンにすると共に駆動部５０を駆動することにより光源２０を発光させて被計測物に光を照射し、被計測物からの反射光を３Ｄセンサ５で受光させる。そして３Ｄセンサ５の受光量からＴｏＦ法を用いて被計測物の三次元形状を計測する。

【0057】

以下、発光装置４を構成する光源２０、光拡散部材３０、駆動部５０及びキャパシタ７０Ａ、７０Ｂを説明する。

【0058】

（光源２０の構成）

【0059】

図３は、光源２０の平面図である。光源２０は、複数のＶＣＳＥＬが二次元のアレイ状に配置されて構成されている。つまり、光源２０は、ＶＣＳＥＬを発光素子とする発光素子アレイとして構成されている。紙面の右方向をｘ方向、紙面の上方向をｙ方向とする。

【0060】

ｘ方向及びｙ方向と直交する方向をｚ方向とする。なお、光源２０の表面とは、紙面の表側、つまり＋ｚ方向側の面を言い、光源２０の裏面とは、紙面の裏側、つまり－ｚ方向側の面を言う。光源２０の平面図とは、光源２０を表面側から見た図である。

【0061】

さらに説明すると、光源２０において、発光層（後述する活性領域２０６）として機能するエピタキシャル層が形成されている方を、光源２０の表面、表側、又は表面側という。

【0062】

ＶＣＳＥＬは、半導体基板上に積層された下部多層膜反射鏡と上部多層膜反射鏡との間に発光領域となる活性領域を設け、表面に対して垂直方向にレーザ光を出射させる発光素子である。このことから、ＶＣＳＥＬは、端面出射型のレーザを用いる場合と比較し、二次元のアレイ化が容易である。光源２０の備えるＶＣＳＥＬの数は、一例として、１００個～１０００個である。なお、複数のＶＣＳＥＬは、互いに並列に接続され、並列に駆動される。上記のＶＣＳＥＬの数は一例であり、計測距離や照射範囲に応じて設定されればよい。

【0063】

光源２０の表面には、複数のＶＣＳＥＬに共通のアノード電極２１８（図４参照）が設けられている。光源２０の裏面には、カソード電極２１４（図４参照）が設けられている。つまり、複数のＶＣＳＥＬは、並列接続されている。複数のＶＣＳＥＬを並列接続して駆動することで、ＶＣＳＥＬを個別に駆動する場合と比較し、強度の強い光が出射される。

【0064】

ここでは、光源２０は、表面側から見た形状（平面形状と表記する。以下同様とする。）が長方形であるとする。そして、－ｙ方向側の側面を側面２１Ａ、＋ｙ方向側の側面を側面２１Ｂ、－ｘ方向側の側面を側面２２Ａ及び＋ｘ方向側の側面を側面２２Ｂと表記する。側面２１Ａと側面２１Ｂとが対向する。側面２２Ａと側面２２Ｂとは、それぞれが側面２１Ａと側面２１Ｂとをつなぐとともに、対向する。

【0065】

そして、光源２０の平面形状における中心、つまりｘ方向及びｙ方向の中央を、中心Ｏｖとする。

【0066】

（駆動部５０及びキャパシタ７０Ａ、７０Ｂ）

【0067】

光源２０をより高速に駆動させたい場合は、ローサイド駆動するのがよい。ローサイド駆動とは、ＶＣＳＥＬなどの駆動対象に対して、電流経路の下流側にＭＯＳトランジスタ等の駆動素子を位置させた構成を言う。逆に、上流側に駆動素子を位置させた構成をハイサイド駆動と言う。

【0068】

図４は、ローサイド駆動により光源２０を駆動する場合の等価回路の一例を示す図である。図４では、光源２０のＶＣＳＥＬと、駆動部５０と、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂと、電源８２とを示す。なお、電源８２は、図１に示した制御部８に設けられている。電源８２は、＋側を電源電位とし、－側を基準電位とする直流電圧を発生する。電源電位は、電源線８３に供給され、基準電位は、基準線８４に供給される。なお、基準電位は、接地電位（ＧＮＤと表記されることがある。図４では［Ｇ］と表記する。）であってよい。

【0069】

光源２０は、前述したように複数のＶＣＳＥＬが並列接続されて構成されている。ＶＣＳＥＬのアノード電極２１８（図３参照。図４では［Ａ］と表記する。）が電源線８３に接続される。

【0070】

図４に示すように、各ＶＣＳＥＬと電源線８３との間にスイッチ素子ＳＷが設けられており、各スイッチ素子ＳＷは、制御部８からの指令により駆動される。なお、各ＶＣＳＥＬを個別に駆動する場合は、各スイッチ素子ＳＷは個別にオンオフされる。また、複数のＶＣＳＥＬを同時に駆動する場合は、複数のＶＣＳＥＬに対応する各スイッチ素子ＳＷは同時にオンオフされる。

【0071】

駆動部５０は、ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタ５１と、ＭＯＳトランジスタ５１をオンオフする信号発生回路５２とを備える。ＭＯＳトランジスタ５１のドレイン（図４では［Ｄ］と表記する。）は、ＶＣＳＥＬのカソード電極２１４（図４では［Ｋ］と表記する。）に接続される。ＭＯＳトランジスタ５１のソース（図４では［Ｓ］と表記する。）は、基準線８４に接続される。そして、ＭＯＳトランジスタ５１のゲートは、信号発生回路５２に接続される。つまり、ＶＣＳＥＬと駆動部５０のＭＯＳトランジスタ５１とは、電源線８３と基準線８４との間に直列接続されている。信号発生回路５２は、制御部８の制御により、ＭＯＳトランジスタ５１をオン状態にする「Ｈレベル」の信号と、ＭＯＳトランジスタ５１をオフ状態にする「Ｌレベル」の信号とを発生する。

【0072】

キャパシタ７０Ａ、７０Ｂは、一方の端子が電源線８３に接続され、他方の端子が基準線８４に接続されている。ここでは、キャパシタ７０が複数ある場合には、複数のキャパシタ７０は、並列接続される。つまり、図４では、キャパシタ７０が２個のキャパシタ７０Ａ、７０Ｂであるとしている。なお、キャパシタ７０は、例えば電解コンデンサやセラミックコンデンサなどである。

【0073】

次に、ローサイド駆動である光源２０の駆動方法を説明する。

【0074】

制御部８は、光源２０を発光させる場合、スイッチ素子ＳＷをオンする。

【0075】

まず、駆動部５０における信号発生回路５２の発生する信号が「Ｌレベル」であるとする。この場合、ＭＯＳトランジスタ５１は、オフ状態である。つまり、ＭＯＳトランジスタ５１のソース（図４の［Ｓ］）－ドレイン（図４の［Ｄ］）間には電流が流れない。よって、ＭＯＳトランジスタ５１と直列接続されたＶＣＳＥＬにも、電流が流れない。つまり、ＶＣＳＥＬは非発光である。

【0076】

このとき、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂは、電源８２に接続されていて、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂの電源線８３に接続された一方の端子が電源電位になり、基準線８４に接続された他方の端子が基準電位になる。よって、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂは、電源８２から電流が流れて（電荷が供給されて）充電される。

【0077】

次に、駆動部５０における信号発生回路５２の発生する信号が「Ｈレベル」になると、ＭＯＳトランジスタ５１がオフ状態からオン状態に移行する。すると、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂと、直列接続されたＭＯＳトランジスタ５１及びＶＣＳＥＬとで閉ループが構成され、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂに蓄積されていた電荷が、直列接続されたＭＯＳトランジスタ５１とＶＣＳＥＬとに供給される。つまり、ＶＣＳＥＬに駆動電流が流れて、ＶＣＳＥＬが発光する。この閉ループが、光源２０を駆動する駆動回路である。

【0078】

そして、駆動部５０における信号発生回路５２の発生する信号が再び「Ｌレベル」になると、ＭＯＳトランジスタ５１がオン状態からオフ状態に移行する。これにより、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂと、直列接続されたＭＯＳトランジスタ５１及びＶＣＳＥＬとの閉ループ（駆動回路）が開ループになり、ＶＣＳＥＬに駆動電流が流れなくなる。これにより、ＶＣＳＥＬは、発光を停止する。すると、キャパシタ７０Ａ、７０Ｂは、電源８２から電荷が供給されて充電される。

【0079】

以上説明したように、信号発生回路５２の出力する信号が「Ｈレベル」と「Ｌレベル」とに移行する毎に、ＭＯＳトランジスタ５１がオンオフを繰り返し、ＶＣＳＥＬが発光と非発光とを繰り返す。ＭＯＳトランジスタ５１のオンオフの繰り返しは、スイッチングと呼ばれることがある。

【0080】

なお、本実施形態では、各ＶＣＳＥＬで発光した光を受光する受光素子ＰＤが予め特定されているものとする。すなわち、複数のＶＣＳＥＬから発光された光は、各々対応する受光素子ＰＤで受光される。ここで、ＶＣＳＥＬと受光素子ＰＤとは、１対１、多対１、１体多、及び多対多の何れに対応していてもよい。なお、以下では説明を簡単にするためにＶＣＳＥＬと受光素子ＰＤとが１対１に対応している場合について説明する。

【0081】

ところで、光源２０からの光を被計測物に照射し、その反射光を受光して被計測物までの距離を測定する場合、マルチパスによる光の干渉という問題が生じる場合がある。例えば図５に示すように、光源２０から出射された光は、被計測物２８に直接入射して反射された直接光Ｌ１だけではない。例えば壁３２等の障害物等によって反射し、複数の経路をたどってマルチパス光Ｌ２として３Ｄセンサ５で受光される場合がある。マルチパスによって、受光素子が直接光だけでなく本来受光すべきでない間接光も受光してしまうため、測定した距離の精度に影響が生じる場合がある。

【0082】

ここで、マルチパスによる光の干渉は、光が照射された壁３２から反射する反射光のうち正反射（鏡面反射）した光、すなわち図５のｚ軸方向に沿った偏光成分の光が支配的となる。

【0083】

そこで、本実施形態では、光源２０を、発光した光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬが発光する光の偏光成分のうち、光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬが並ぶ第１方向と交差する第２方向の光の偏光成分の光強度が、第１方向の偏光成分の光強度よりも小さい構成とする。

【0084】

例えば図６に示すように、ｘ軸方向に等間隔で配置されたＶＣＳＥＬ間の距離がＤｘ、ｙ軸方向に等間隔で配置されたＶＣＳＥＬ間の距離がＤｙであり、Ｄｘ＜Ｄｙであったとする。この場合、ｙ軸方向に並ぶＶＣＳＥＬ間よりも、ｘ軸方向に並ぶＶＣＳＥＬ間で光の干渉が発生する可能性が高い場合がある。このように、発光した光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬ間の距離、すなわちｘ軸方向に並ぶＶＣＳＥＬ間の距離が、発光した光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬ以外のＶＣＳＥＬ、すなわちｙ軸方向に並ぶＶＣＳＥＬ間の距離よりも短い場合、ｙ軸方向（第２方向）の偏光成分の光強度が、ｘ軸方向（第１方向）の偏光成分の光強度よりも小さくなるように、偏光方向が制御された複数のＶＣＳＥＬで光源２０を構成する。

【0085】

ＶＣＳＥＬの偏光方向を制御する方法としては、例えば下記参考文献１～３に記載された方法を用いることができるが、これらに限られるものではない。

【0086】

（参考文献１）特許第５７７６８２５号公報
（参考文献２）特開２０１１－６６１２５号公報
（参考文献３）特開２０１３－５８６８７号公報

【0087】

このように、光源２０は、光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬが並ぶｙ軸方向の偏光成分の光強度が、ｘ軸方向の偏光成分の光強度よりも小さくなるように偏光方向が制御されているので、発光される光の偏光成分を考慮しない場合と比較して、マルチパスによる光の干渉が抑制される。

【0088】

＜第２実施形態＞

【0089】

次に、第２実施形態について説明する。

【0090】

第２実施形態では、発光した光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬが、発光した光の干渉が抑制される制御の対象であるＶＣＳＥＬ以外のＶＣＳＥＬである場合について説明する。

【0091】

例えば図７に示すように、光源２０を複数のバンク（発光区画）２４に分割して、バンク毎に順次発光させる場合がある。図７の例では、１つのバンク２４には、複数のＶＣＳＥＬがｙ軸方向に並んでいる。この場合、１つのバンク２４に含まれる複数のＶＣＳＥＬは同時に駆動される。そして、ｘ軸方向に沿って各バンク２４のＶＣＳＥＬが順次駆動される。

【0092】

すなわち、ｙ軸方向（第１方向）及びｘ軸方向（第２方向）に配列された複数のＶＣＳＥＬのうち、ｙ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬは同じ発光タイミングで発光されると共に、ｘ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬは異なるタイミングで発光されるよう、駆動部５０により駆動される。

【0093】

この第２実施形態の場合、発光した光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬは、ｙ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬであり、ｘ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬは、発光した光の干渉が抑制される制御の対象であるＶＣＳＥＬである。従って、ｘ軸方向の偏光成分の光強度が、ｙ軸方向の偏光成分の光強度よりも小さくなるように、偏光方向が制御された複数のＶＣＳＥＬで光源２０を構成する。

【0094】

また、図８に示すように、光源２０を、ｙ軸方向及びｘ軸方向に配列された複数のＶＣＳＥＬのうち、ｙ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬは同じ波長Ａの光を発光すると共に、ｘ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬは異なる波長Ｂ、Ｃの光を発光する構成とし、全てのＶＣＳＥＬを同時に駆動する場合がある。

【0095】

なお、この場合、図９に示すように、３Ｄセンサ５は、受光素子アレイ５Ａ及びバンドパスフィルタ５Ｂを備えた構成とする。受光素子アレイ５Ａは、複数の受光素子を備え、光源２０から光が出射されたタイミングから３Ｄセンサ５で受光されるタイミングまでの時間に相当する信号を出力する。

【0096】

また、バンドパスフィルタ５Ｂは、波長Ａ～ＣのＶＣＳＥＬの配置パターンに対応して、被計測物から反射された異なる波長Ａ～Ｃの反射光を透過させる。すなわち、バンドパスフィルタ５Ｂは、波長Ａの光を透過するフィルタ、波長Ｂの光を透過するフィルタ、及び波長Ｃの光を透過するフィルタが、図８の波長Ａ～ＣのＶＣＳＥＬの配置パターンと同一パターンで配置されたバンドパスフィルタである。これにより、受光素子アレイ５Ａは、バンドパスフィルタ５Ｂを介して、図８の波長Ａ～ＣのＶＣＳＥＬの配置パターンと同一パターンの波長の光を受光する。

【0097】

この場合、発光した光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬは、ｙ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬであり、ｘ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬは、発光した光の干渉が抑制される制御の対象であるＶＣＳＥＬである。

【0098】

従って、この場合も、ｘ軸方向の偏光成分の光強度が、ｙ軸方向の偏光成分の光強度よりも小さくなるように、偏光方向が制御された複数のＶＣＳＥＬで光源２０を構成する。

【0099】

また、図８の例において、光源２０を、波長に代えて駆動部５０で駆動される際の駆動周波数が異なるＶＣＳＥＬを備えた構成とし、全てのＶＣＳＥＬを同時に駆動する場合がある。すなわち、ｙ軸方向及びｘ軸方向に配列された複数のＶＣＳＥＬのうち、ｙ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬは同じ駆動周波数Ａの光を発光すると共に、ｘ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬは異なる駆動周波数Ｂ、Ｃの光を発光する構成とする場合がある。この場合、発光した光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬは、ｙ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬであり、ｘ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬは、発光した光の干渉が抑制される制御の対象であるＶＣＳＥＬである。

【0100】

従って、この場合も、ｘ軸方向の偏光成分の光強度が、ｙ軸方向の偏光成分の光強度よりも小さくなるように、偏光方向が制御された複数のＶＣＳＥＬで光源２０を構成する。

【0101】

＜第３実施形態＞

【0102】

次に、第３実施形態について説明する。

【0103】

第３実施形態では、発光した光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬが、発光した光の干渉が抑制される制御の対象であるＶＣＳＥＬである場合について説明する。

【0104】

例えば第２実施形態では、図８に示すように、光源２０を、ｙ軸方向及びｘ軸方向に配列された複数のＶＣＳＥＬのうち、ｙ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬは同じ波長Ａの光を発光すると共に、ｘ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬは異なる波長Ｂ、Ｃの光を発光する構成とした場合において、発光した光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬは、ｙ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬであり、ｘ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬは、発光した光の干渉が抑制される制御の対象であるＶＣＳＥＬであるとした。

【0105】

しかしながら、例えば、波長の差が少ない場合で、波長を変えるたけでは波長を変えたＶＣＳＥＬ同士の光の干渉の抑止効果が不十分である場合に、波長を変えて干渉抑制することと、偏光成分を調整して干渉抑制することの両方を行うことにより、より波長を変えて干渉を抑制するようにしてもよい。また、例えば波長ＡのＶＣＳＥＬ間のｙ軸方向（第１方向）の距離よりも、波長Ａ、ＢのＶＣＳＥＬ間のｘ軸方向（第２方向）の距離の方が短い場合、発光した光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬが、ｘ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬとなる場合もあり得る。

【0106】

従って、この場合、ｙ軸方向の偏光成分の光強度が、ｘ軸方向の偏光成分の光強度よりも小さくなるように、偏光方向が制御された複数のＶＣＳＥＬで光源２０を構成する。

【0107】

また、第２実施形態の場合と同様に、図８の例において、光源２０を、波長に代えて駆動周波数が異なるＶＣＳＥＬを備えた構成とする場合がある。この場合も、発光した光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬが、ｘ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬとなる場合もあり得る。

【0108】

また、第２実施形態の場合と同様に、光源２０を、波長に代えて発光タイミングが異なるＶＣＳＥＬを備えた構成とする場合がある。この場合も、発光した光の干渉が発生し得るＶＣＳＥＬが、ｘ軸方向に配列されたＶＣＳＥＬとなる場合もあり得る。

【0109】

従って、この場合も、ｘ軸方向の偏光成分の光強度が、ｙ軸方向の偏光成分の光強度よりも小さくなるように、偏光方向が制御された複数のＶＣＳＥＬで光源２０を構成する。

【0110】

＜第４実施形態＞

【0111】

次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態における光の干渉が抑制される制御対象の発光区画は、第１方向又は第２方向に沿った発光区画ではない。第２実施形態等では、発光した光の干渉が抑制される制御の対象のＶＣＳＥＬが第１方向又は第２方向に沿っている例を示したが、第４実施形態では、偏光成分を調整する方向を第１方向又は第２方向に分けることができない例について説明する。

【0112】

また、第４実施形態において、偏光成分の調整により光の干渉を抑制しようとする発光素子間の距離よりも、発光素子間の距離が長いその他の発光素子がある。言い換えると、偏光成分の調整により光の干渉を抑制しようとする発光素子間の距離は、その他の少なくとも一部の発光素子との距離よりも短い。

【0113】

第４実施形態では、図１０に示すように、光源２０が二次元状に発光区画２４～２７を含む９区画に区分けされ、各発光区画に複数のＶＣＳＥＬが二次元状に配置された構成の場合について説明する。

【0114】

図１０の例の場合、ｙ軸方向（第１方向）及びｘ軸方向（第２方向）に配列された複数のＶＣＳＥＬのうち、同じ発光区画２４に含まれるＶＣＳＥＬは同じ発光タイミングで発光される。ここで、配列の上では、発光区画２４のＶＣＳＥＬのうち、発光区画２５の光と干渉が発生しやすいＶＣＳＥＬは、ＶＣＳＥＬ２４―ｂ１、２４－ｂ２、２４－ａｂであり、発光区画２６の光と干渉が発生しやすいＶＣＳＥＬは、ＶＣＳＥＬ２４―ａ１、２４－ａ２、２４－ａｂといえる。そのため、ＶＣＳＥＬ２４―ｂ１、ｂ２はｘ軸方向に配列された発光区画２５との間で光の干渉が生じるので、ｙ軸方向の偏光成分の光強度が、ｘ軸方向の偏光成分の光強度よりも小さくなるように、偏光方向が制御された複数のＶＣＳＥＬで構成し、ＶＣＳＥＬ２４―ａ１、ａ２はｙ軸方向に配列された発光区画２６との間で光の干渉が生じるので、ｘ軸方向の偏光成分の光強度が、ｙ軸方向の偏光成分の光強度よりも小さくなるように、偏光方向が制御された複数のＶＣＳＥＬで構成してもよい。また、発光区画２４のすぐ後に発光区画２５が発光し、発光区画２６の発光は発光区画２７よりも後、という場合は、発光区画２４と区画２５の干渉のみを考慮して、発光区画２４のＶＣＳＥＬの全てについて、ｙ軸方向の偏光成分の光強度が、ｘ軸方向の偏光成分の光強度よりも小さくなるように、偏光方向が制御された複数のＶＣＳＥＬで構成してもよい。また、ＶＣＳＥＬ２４－ａｂは、より干渉が起こりやすそうな発光区画に対して偏光方向が制御されたＶＣＳＥＬとしてもよいし、偏光方向を制御しないＶＣＳＥＬとしてもよい。なお、図１０の場合は、１つの発光区画に９個のＶＣＳＥＬが含まれる例を示したが、１つの発光区画に１００以上のＶＣＳＥＬを含む構成としてもよい。このようにＶＣＳＥＬの個数が多くなった場合には、偏光方向を制御しないＶＣＳＥＬの影響度合いは減る。

【0115】

また、図１０の例において、発光区画２４内での干渉が減るように偏光方向を制御してもよい。ｘ軸方向に配列された発光区画２４間で光の干渉が生じる場合は、ｙ軸方向の偏光成分の光強度が、ｙ軸方向の偏光成分の光強度よりも小さくなるように、偏光方向が制御された複数のＶＣＳＥＬで光源２０を構成する。また、ｙ軸方向に配列された発光区画２４間で光の干渉が生じる場合は、ｘ軸方向の偏光成分の光強度が、ｙ軸方向の偏光成分の光強度よりも小さくなるように、偏光方向が制御された複数のＶＣＳＥＬで光源２０を構成する。なお、図１０の例では、発光区画の光の干渉が抑制される例として、発光区画２４と発光区画２５等、発光区画毎の発光タイミングが異なる例を示したが、発光区画毎に波長を異ならせたり、発光区画毎に駆動周波数を異ならせたりしてもよい。

【0116】

以上、実施の形態を説明したが、本開示の技術は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。

【0117】

例えば、本実施形態では被計測物までの距離を測定することにより被計測物の三次元形状を特定する場合について説明したが、例えば予め定めた距離以内に被計測物が存在するか否かを検出するだけでもよい。

【0118】

また、本実施形態では第１方向及び第２方向の双方に複数のＶＣＳＥＬが配列された発光素子アレイの例を示したが、例えば一方の方向にのみ複数のＶＣＳＥＬが配列された構成の発光素子アレイに開示の技術を適用してもよい。また、第４実施形態では、複数のＶＣＳＥＬからなる発光区画が第１方向及び第２方向の双方に複数のＶＣＳＥＬが配列された発光素子アレイの例を示したが、一方の方向にのみ発光区画が配列された構成の発光素子アレイ、例えば、図１０の例において発光区画２４、区画２５、発光区画２７のみで構成された発光素子アレイに開示の技術を適用してもよい。

【0119】

また、本実施形態では、三次元形状を計測する計測装置に開示の技術を適用する例を説明したが、その中でも或る方向の干渉が予め予想できる構成に開示の技術を適用してもよい。例えば、車の外部に計測装置を取り付けて走行時の前方の障害物との距離を測定する等の場合において、路面からのマルチパスが懸念される場合に、計測装置の取り付ける取り付け方向を踏まえて、路面に対して水平方向を第２方向として、路面に垂直な方向を第１方向とするとよい。そのように構成すると、特に雨の日の路面からの反射度合いが変わり、急にマルチパスが多くなった場合でも、影響が抑制される。

【0120】

また、ＶＣＳＥＬ同士が光ファイバー等の光導波路に入る光通信に開示の技術を適用してもよい。複数のＶＣＳＥＬが別々の光ファイバーに入る場合、別の光ファイバーに入るＶＣＳＥＬを、光の干渉が抑制された発光素子とみなしてもよい。その場合、同じ光ファイバーに入る他のＶＣＳＥＬとの間で、干渉が起こりにくくなるように偏光成分を制御するとよい。

【0121】

また、被計測物の三次元形状を計測する制御部８を専用のプロセッサ（例えばＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、プログラマブル論理デバイス、等）で構成し、光学装置３に組み込んだ構成としてもよい。この場合、光学装置３単体で被計測物までの距離が測定される。

【0122】

なお、本実施形態では、計測プログラム１６Ａが記憶部１６にインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態に係る計測プログラム１６Ａを、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記録した形態で提供してもよい。例えば、本実施形態に係る計測プログラム１６Ａを、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ及びＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ等の光ディスクに記録した形態、若しくはＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ及びメモリカード等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。また、本実施形態に係る計測プログラム１６Ａを、通信部１４に接続された通信回線を介して外部装置から取得するようにしてもよい。

【0123】

上記実施形態において、プロセッサとは広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ（例えばＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、等）や、専用のプロセッサ（例えばＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、プログラマブル論理デバイス、等）を含むものである。

【0124】

また上記実施形態におけるプロセッサの動作は、１つのプロセッサによって成すのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサが協働して成すものであってもよい。また、プロセッサの各動作の順序は上記各実施形態において記載した順序のみに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

【符号の説明】

【0125】

１ 計測装置
３ 光学装置
４ 発光装置
５ ３Ｄセンサ
５Ａ 受光素子アレイ
５Ｂ バンドパスフィルタ
８ 制御部
１０ 配線基板
１２ コントローラ
２０ 光源
２８ 被計測物
５０ 駆動部
８１ 三次元形状特定部
Ａ～Ｈ 発光素子
ＰＤ 受光素子
ＳＷ スイッチ素子
ＶＣＳＥＬ 垂直共振器面発光レーザ素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】