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(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】P2024100370
(43)【公開日】2024-07-26
(54)【発明の名称】測定装置、及び測定システム
(51)【国際特許分類】
G01S 17/89 20200101AFI20240719BHJP
H01L 27/146 20060101ALI20240719BHJP
【ＦＩ】
G01S17/89
H01L27/146 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023004325
(22)【出願日】2023-01-16
(71)【出願人】
【識別番号】316005926
【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100140958
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 学
(74)【代理人】
【識別番号】100137888
【弁理士】
【氏名又は名称】大山 夏子
(74)【代理人】
【識別番号】100154036
【弁理士】
【氏名又は名称】久保 貴弘
(72)【発明者】
【氏名】久保井 信行
(72)【発明者】
【氏名】戸田 淳
【テーマコード（参考）】
4M118
5J084
【Ｆターム（参考）】
4M118AB03
4M118CA02
4M118CB02
4M118GA09
4M118GC20
4M118GD04
4M118GD07
5J084AA05
5J084AA13
5J084AA20
5J084AB17
5J084AC07
5J084AC08
5J084AD01
5J084BA04
5J084BA07
5J084BA19
5J084BA20
5J084BA36
5J084BA40
5J084BA48
5J084BB01
5J084BB20
5J084BB28
5J084BB34
5J084BB35
5J084BB40
5J084CA09
5J084CA48
5J084EA04
(57)【要約】
【課題】イメージングの空間分解能をより向上させる。
【解決手段】位相変調されたレーザ光を対象物に出射する投光素子と、前記対象物にて反射された前記レーザ光を受光する受光素子とを有し、互いに離隔された位置に設けられた少なくとも２以上のレーザモジュールと、前記レーザモジュールの各々の前記受光素子で受光された前記レーザ光の受光信号を、位相差を補正して合成することで、前記対象物の表面のイメージング結果を導出する演算部と、を備える、測定装置。
【選択図】図１
【解決手段】位相変調されたレーザ光を対象物に出射する投光素子と、前記対象物にて反射された前記レーザ光を受光する受光素子とを有し、互いに離隔された位置に設けられた少なくとも２以上のレーザモジュールと、前記レーザモジュールの各々の前記受光素子で受光された前記レーザ光の受光信号を、位相差を補正して合成することで、前記対象物の表面のイメージング結果を導出する演算部と、を備える、測定装置。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
位相変調されたレーザ光を対象物に出射する投光素子と、前記対象物にて反射された前記レーザ光を受光する受光素子とを有し、互いに離隔された位置に設けられた少なくとも２以上のレーザモジュールと、
前記レーザモジュールの各々の前記受光素子で受光された前記レーザ光の受光信号を、位相差を補正して合成することで、前記対象物の表面のイメージング結果を導出する演算部と、
を備える、測定装置。
前記レーザモジュールの各々の前記受光素子で受光された前記レーザ光の受光信号を、位相差を補正して合成することで、前記対象物の表面のイメージング結果を導出する演算部と、
を備える、測定装置。
【請求項2】
前記レーザモジュールの各々は、互いの距離を変更可能に設けられる、請求項１に記載の測定装置。
【請求項3】
前記対象物までの距離を測定する測距センサをさらに備え、
前記レーザモジュールの各々から出射される前記レーザ光の出射面の法線方向からの出射角は、前記測距センサにて測定された前記対象物までの距離に基づいて制御される、請求項１に記載の測定装置。
前記レーザモジュールの各々から出射される前記レーザ光の出射面の法線方向からの出射角は、前記測距センサにて測定された前記対象物までの距離に基づいて制御される、請求項１に記載の測定装置。
【請求項4】
前記測距センサは、光源として垂直共振器型面発光レーザを用いるＴｏＦセンサである、請求項３に記載の測定装置。
【請求項5】
前記レーザ光の前記出射角は、１度よりも小さい、請求項３に記載の測定装置。
【請求項6】
前記レーザモジュールの各々、及び前記測距センサは、同一の面上に設けられる、請求項３に記載の測定装置。
【請求項7】
前記演算部は、任意の２つの前記レーザモジュールからなる対ごとに前記受光信号を合成することで、前記イメージング結果を導出する、請求項１に記載の測定装置。
【請求項8】
前記演算部は、合成された前記受光信号を逆フーリエ変換することで、前記イメージング結果として前記対象物の表面分布を示す関数を導出する、請求項７に記載の測定装置。
【請求項9】
前記レーザモジュールの各々は、前記レーザ光の出射角を変化させることで、前記対象物の前記表面の領域を走査し、
前記演算部は、前記対象物の前記領域の前記イメージング結果を導出する、請求項１に記載の測定装置。
前記演算部は、前記対象物の前記領域の前記イメージング結果を導出する、請求項１に記載の測定装置。
【請求項10】
前記受光素子の受光面には、前記レーザ光の発振波長を含む波長帯域を選択的に透過させるバンドパスフィルタがさらに設けられる、請求項１に記載の測定装置。
【請求項11】
前記投光素子は、半導体レーザである、請求項１に記載の測定装置。
【請求項12】
前記受光素子は、フォトダイオードである、請求項１に記載の測定装置。
【請求項13】
前記投光素子は、前記受光素子の受光面に設けられた導波路と、前記導波路を伝搬する前記レーザ光の一部を前記受光素子と反対側に出射させる回折格子とを含み、
前記受光素子は、前記対象物にて反射された前記レーザ光の一部と、前記回折格子で前記受光素子側に出射された前記レーザ光の一部との干渉光を受光する、請求項１に記載の測定装置。
前記受光素子は、前記対象物にて反射された前記レーザ光の一部と、前記回折格子で前記受光素子側に出射された前記レーザ光の一部との干渉光を受光する、請求項１に記載の測定装置。
【請求項14】
前記対象物と前記投光素子との間の距離は、前記レーザ光の発振波長の整数倍に制御される、請求項１３に記載の測定装置。
【請求項15】
携帯端末、移動体、又はロボット装置に搭載される、請求項１に記載の測定装置。
【請求項16】
位相変調されたレーザ光を対象物に出射する投光素子と、前記対象物にて反射された前記レーザ光を受光する受光素子とを有し、互いに離隔された位置に設けられた少なくとも２以上のレーザモジュールと、
前記レーザモジュールの各々の前記受光素子で受光された前記レーザ光の受光信号を、位相差を補正して合成することで、前記対象物の表面のイメージング結果を導出する演算部と、
を備える、測定システム。
前記レーザモジュールの各々の前記受光素子で受光された前記レーザ光の受光信号を、位相差を補正して合成することで、前記対象物の表面のイメージング結果を導出する演算部と、
を備える、測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、測定装置、及び測定システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、スマートフォン又はデジタルカメラなどに搭載されるＣＭＯＳイメージセンサでは、空間分解能をさらに向上させることが求められている。
【0003】
ＣＭＯＳイメージセンサで空間分解能を向上させるためには、センサ画素の微細化を行うことが重要となるが、センサ画素の微細化は、センサ画素の飽和電荷量の低下、及びセンサ画素間での混色の増加を招いてしまう。そのため、ＣＭＯＳイメージセンサの空間分解能を向上させる技術開発は、年々、難度が上昇している。
【0004】
一方で、光は電磁波でもあるため、回折及び干渉などを起こすことが知られている。そこで、宇宙観測などで用いられる電磁波干渉計では、光の干渉性を利用することで、高分解能での宇宙空間の観測を実現している。具体的には、電磁波干渉計は、宇宙空間からの電磁波を異なる複数の場所で受信し、受信した電磁波同士を位相差０で干渉させることで、高分解能で宇宙空間を観測することができる。
【0005】
ここで、宇宙空間から受信する電磁波は、宇宙から地球までの距離が非常に長く、ほぼ平面波としてみなすことができるため、容易に干渉させることができる。しかしながら、通常空間を伝搬する太陽光などは位相がランダムであるため、そのままでは干渉させることが困難である。例えば、下記の特許文献１には、波長及び位相が揃ったレーザ光を対象物に出射し、対象物で反射されたレーザ光を受光することで、受光したレーザ光の干渉縞を得る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１８－９３０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記事情に鑑みれば、対象物に出射されたレーザ光の反射光を受光し、受光した反射光を位相差補正して合成することで、イメージングの空間分解能を向上させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示によれば、位相変調されたレーザ光を対象物に出射する投光素子と、前記対象物にて反射された前記レーザ光を受光する受光素子とを有し、互いに離隔された位置に設けられた少なくとも２以上のレーザモジュールと、前記レーザモジュールの各々の前記受光素子で受光された前記レーザ光の受光信号を、位相差を補正して合成することで、前記対象物の表面のイメージング結果を導出する演算部と、を備える、測定装置が提供される。
【0009】
また、本開示によれば、位相変調されたレーザ光を対象物に出射する投光素子と、前記対象物にて反射された前記レーザ光を受光する受光素子とを有し、互いに離隔された位置に設けられた少なくとも２以上のレーザモジュールと、前記レーザモジュールの各々の前記受光素子で受光された前記レーザ光の受光信号を、位相差を補正して合成することで、前記対象物の表面のイメージング結果を導出する演算部と、を備える、測定システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示の一実施形態に係る測定装置の構成を示す模式的な斜視図である。
【図2】測距センサにて本体部と対象物との間の距離を測定する様子を示す説明図である。
【図3】レーザモジュールの各々から測定点にレーザ光を出射すると共に、反射されたレーザ光をレーザモジュールの各々にて受光する様子を示す説明図である。
【図4】測定装置の内部構成を示すブロック図である。
【図5】複数のレーザモジュールの組み合わせを示す模式図である。
【図6】測定装置の第１の動作例の流れを示すフローチャート図である。
【図7】測定装置の第２の動作例の流れを示すフローチャート図である。
【図8】レーザモジュールの配置及び移動方向の一例を示す模式的な斜視図である。
【図9】レーザモジュールの配置及び移動方向の一例を示す模式的な斜視図である。
【図10】測定装置の内部構成の変形例を示すブロック図である。
【図11】測定装置が搭載された人型ロボットの一例を示す模式図である。
【図12】測定装置が搭載されたペット型ロボットの一例を示す模式図である。
【図13】測定装置が搭載された移動体の一例を示す模式図である。
【図14】可搬型の検出装置として構成された測定装置の概要を示す模式的な斜視図である。
【図15】設置型の検出装置として構成された測定装置の概要を示す模式的な斜視図である。
【図16】画素をレーザモジュールとして機能させる測定装置の断面構成を示す縦断面図である。
【図17】画素をレーザモジュールとして機能させる測定装置の平面構成を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0012】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．測定装置の構成
２．測定装置の動作
３．変形例
１．測定装置の構成
２．測定装置の動作
３．変形例
【0013】
【0014】
図１に示すように、測定装置１０は、本体部１００と、測距センサ１２０と、複数のレーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ（互いを区別しない場合にはまとめてレーザモジュール１１０とも称する）とを備える。
【0015】
本体部１００は、測定装置１０の本体に相当し、測距センサ１２０、及び複数のレーザモジュール１１０を支持する。具体的には、本体部１００は、平板状の筐体にて構成されてもよい。また、本体部１００には、測定装置１０の動作全般を制御する制御装置、及び測定装置１０の各部に電力を供給する電源装置などが搭載されてもよい。例えば、本体部１００には、測距センサ１２０、及び複数のレーザモジュール１１０に電力を供給する電源回路、測距センサ１２０、及び複数のレーザモジュール１１０をそれぞれ制御するロジック回路、及び測距センサ１２０、及び複数のレーザモジュール１１０にて取得したセンシング結果を演算する演算回路が搭載されてもよい。
【0016】
複数のレーザモジュール１１０は、本体部１００を構成する平板状の筐体の一主面に互いに離隔して設けられる。具体的には、複数のレーザモジュール１１０は、本体部１００の一主面の多角形（図１では長方形）の各頂点に対応する位置に設けられてもよい。例えば、本体部１００が矩形平板状の筐体で構成される場合、複数のレーザモジュール１１０は、本体部１００の一主面の四隅にそれぞれ設けられてもよい。
【0017】
また、複数のレーザモジュール１１０は、互いの距離を変更可能とするために、所定の方向に移動可能に設けられる。例えば、複数のレーザモジュール１１０は、複数のレーザモジュール１１０を頂点とする多角形（図１では長方形）の対角線上を移動可能に設けられてもよい。複数のレーザモジュール１１０の移動は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）によって行われてもよい。
【0018】
複数のレーザモジュール１１０は、投光素子１１１及び受光素子１１２をそれぞれ有するモジュールである。
【0019】
投光素子１１１は、位相変調されたレーザ光を出射する半導体レーザ素子である。投光素子１１１は、例えば、青色半導体レーザ、又は赤外線半導体レーザであってもよい。投光素子１１１から出射されるレーザ光の出射角は、例えば、ＭＥＭＳミラーなどで制御されてもよい。
【0020】
受光素子１１２は、投光素子１１１から出射され、測定対象となる対象物にて反射されたレーザ光を受光するフォトダイオードである。複数のレーザモジュール１１０は、自身が有する投光素子１１１から出射され、対象物にて反射されたレーザ光を受光素子１１２にて受光することができる。受光素子１１２は、例えば、シリコンフォトダイオード、化合物半導体（ＩｎＧａＡｓ等）フォトダイオード、又はＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）であってもよい。また、受光素子１１２の受光面には、投光素子１１１から出射されたレーザ光の波長を含む波長帯域を選択的に透過させるバンドパスフィルタが設けられてもよい。
【0021】
受光素子１１２にて受光されたレーザ光には、対象物の表面の状況が反映されるため、測定装置１０は、受光されたレーザ光の強度及び位相から対象物の表面に関する情報を導出することができる。また、測定装置１０は、複数のレーザモジュール１１０の各々で受光されたレーザ光を互いに強め合うように合成することで、対象物の表面分布に関する情報をより高精度かつ高分解能に導出することができる。
【0022】
ただし、複数のレーザモジュール１１０では、自身の投光素子１１１以外の投光素子１１１から出射されたレーザ光の反射光、及び他の自然光が受光素子１１２で受光されることで、測定のノイズとなってしまう可能性がある。そのため、複数のレーザモジュール１１０は、自身の投光素子１１１以外の投光素子１１１のみからレーザ光を出射した場合の受光強度をあらかじめ測定し、該受光強度をバックグラウンドノイズとして測定結果から差し引いてもよい。これによれば、複数のレーザモジュール１１０は、あらかじめ測定したバックグラウンドノイズを測定結果から差し引くことで、自身が有する投光素子１１１から出射されたレーザ光の反射光をより高い精度で測定することができる。
【0023】
測距センサ１２０は、複数のレーザモジュール１１０が設けられた本体部１００の一主面と同じ面に設けられる。具体的には、測距センサ１２０は、複数のレーザモジュール１１０を頂点とする多角形（図１では四角形）の重心に対応する位置に設けられてもよい。
【0024】
測距センサ１２０は、本体部１００と対象物との間の距離を測定するセンサである。例えば、測距センサ１２０は、垂直共振器型面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser: VCSEL）を用いたＴｏＦ（Time of Flight）センサであってもよい。測距センサ１２０は、ＴｏＦセンサの光源としてＶＣＳＥＬを用いることで、面同士の距離を測定することができる。これによれば、測距センサ１２０は、より確度の高い距離情報を取得することができる。測距センサ１２０にて測定された本体部１００と対象物との間の距離は、例えば、複数のレーザモジュール１１０の投光素子１１１からレーザ光を出射する角度を決定するために用いられる。
【0025】
このような測定装置１０では、以下の方法によって対象物の表面のイメージング結果を導出することができる。図２及び図３を参照して、測定装置１０による測定の原理について説明する。図２は、測距センサ１２０にて本体部１００と、対象物３０との間の距離を測定する様子を示す説明図である。図３は、レーザモジュール１１０の各々から測定点２０にレーザ光を出射すると共に、測定点２０にて反射されたレーザ光をレーザモジュール１１０でそれぞれ受光する様子を示す説明図である。
【0026】
まず、図２に示すように、測距センサ１２０によって測定対象となる対象物３０と本体部１００との間の距離Ｌが測定される。具体的には、測距センサ１２０は、対象物３０に照射した光が対象物３０で反射して戻ってくるまでの時間を計測することで（いわゆるＴｏＦ方式を用いて）、本体部１００と対象物３０との間の距離Ｌを測定する。
【0027】
次に、図３に示すように、対象物３０の測定点２０に対して、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂの各々から互いに同期して位相変調されたレーザ光が出射される。なお、測定点２０は、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂの間の中点から本体部１００の主面の法線方向に延在する直線と、該中点及び測定点２０を結ぶ直線とがなす角θが１度よりも小さくなるように選択される。
【0028】
対象物３０の測定点２０に対して出射されたレーザ光は、測定点２０にて反射され、レーザ光を出射したレーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂにてそれぞれ受光される。レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂの各々の受光素子１１２の測定値Ｖ１（ｔ），Ｖ２（ｔ）は、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂの間の遅延時間τｇで位相差を補正すると、例えば、以下の数式１及び数式２にて表される。
【0029】
【数1】
【0030】
数式１及び数式２において、ｅ１，ｅ２は、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂにてそれぞれ受光されたレーザ光の強度を表し、ｅｘｐ部分は、レーザ光の位相部分を表す。また、ｔは時間、νは振動数である。レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂにてそれぞれ受光されたレーザ光の位相差を補正する遅延時間τｇは、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂの間の距離Ｄ、及び上述した角θを用いてτｇ＝２Ｄ・（ｔａｎθ）／ｃと表すことができる。遅延時間τｇによる位相差の補正は、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂにてそれぞれ受光されたレーザ光を互いに強め合うように合成するために行われる。
【0031】
さらに、上記のＶ１（ｔ），Ｖ２（ｔ）の積を取ることで、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂの相関関数ｒ１２（Ｄ）を導出することができる。相関関数ｒ１２（Ｄ）を導出することで、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂの各々の受光素子１１２の測定値Ｖ１（ｔ），Ｖ２（ｔ）は、互いに合成される。導出された相関関数ｒ１２（Ｄ）を下記の数式３に示す。λは、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂから出射されるレーザ光の波長である。また、θ＜１°であるため、ｔａｎθ＝θと近似することが可能である。
【0032】
【数2】
【0033】
レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂにてそれぞれ受光されたレーザ光の強度ｅ１，ｅ２は、測定点２０における対象物３０の表面分布による散乱又は減衰の影響を受けている。そこで、測定点２０における対象物３０の表面分布をＦ（θ）とすると、数式３を逆フーリエ変換することで、測定点２０における対象物３０の表面分布Ｆ（θ）を下記の数式４に示すように導出することができる。なお、Ｄλ＝Ｄ／λである。
【0034】
【数3】
【0035】
対象物３０の表面分布Ｆ（θ）は、対象物３０の表面形状の関数であると考えられるため、測定装置１０は、表面分布Ｆ（θ）を導出することで、対象物３０の表面をイメージングすることが可能である。
【0036】
上記の数式４では、対象物３０の表面分布Ｆ（θ）は、Ｄλについての積分によって導出されるため、対象物３０の表面分布Ｆ（θ）の分解能は、Ｄλの逆数であるλ／Ｄとなる。例えば、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂの投光素子１１１が波長４５０ｎｍの青色レーザ光を出射する青色半導体レーザ素子であり、かつレーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂの間の距離が１５ｃｍである場合（λ＝４５０ｎｍ、Ｄ＝１５ｃｍ）、測定装置１０は、理想的には１５０ｎｍの分解能で対象物３０の表面分布Ｆ（θ）を測定することが可能である。
【0037】
また、上述したように、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂは、互いの距離Ｄが可変となるように設けられる。したがって、測定装置１０は、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂの間の距離Ｄを制御することで、測定対象である対象物３０に対する分解能を制御することが可能である。
【0038】
さらに、図４及び図５を参照して、本実施形態に係る測定装置１０の内部構成について説明する。図４は、本実施形態に係る測定装置１０の内部構成を示すブロック図である。図５は、測定に用いる複数のレーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄの組み合わせを示す模式図である。
【0039】
図４に示すように、測定装置１０は、機能構成として、測距センサ１２０と、投光素子１１１及び受光素子１１２を有する複数のレーザモジュール１１０と、制御部１３１と、演算部１３２とを備える。測距センサ１２０、及び複数のレーザモジュール１１０については、図１を参照して説明したとおりであるため、ここでの説明は省略する。
【0040】
制御部１３１は、複数のレーザモジュール１１０の各々の投光素子１１１からのレーザ光の出射を制御するロジック回路である。制御部１３１は、複数のレーザモジュール１１０の各々の投光素子１１１から出射されるレーザ光の位相、及びレーザ光の出射タイミングを制御してもよい。例えば、制御部１３１は、同期して位相変調されたレーザ光を同一の測定点にタイミングを合わせて出射するように、複数のレーザモジュール１１０の各々の投光素子１１１を制御してもよい。
【0041】
また、制御部１３１は、測距センサ１２０にて測定された本体部１００と対象物３０との距離に基づいて、複数のレーザモジュール１１０の各々の投光素子１１１からレーザ光を出射される測定点２０を設定してもよい。例えば、制御部１３１は、レーザ光を出射する複数のレーザモジュール１１０の間の中点を通り、本体部１００の主面の法線方向に延在する直線からの角度が１度よりも小さくなるように測定点２０を設定してもよい。
【0042】
演算部１３２は、複数のレーザモジュール１１０の各々の受光素子１１２にて受光されたレーザ光の測定値に基づいて、測定点２０における対象物３０の表面分布を導出する演算回路である。演算部１３２は、上述したように、複数のレーザモジュール１１０の各々の受光素子１１２にて受光されたレーザ光を位相補正して合成し、逆フーリエ変換することで、測定点２０における対象物３０の表面分布を導出してもよい。
【0043】
さらに、制御部１３１及び演算部１３２は、レーザ光を出射する測定点２０を変更することで、より広範囲の対象物３０の表面分布を導出してもよい。このとき、測定点２０にレーザ光を出射するレーザモジュール１１０の組み合わせは、測定点２０ごとに都度変更されてもよい。具体的には、まず、制御部１３１は、レーザ光を出射する測定点２０を選択する。次に、制御部１３１は、測定点２０にレーザ光を出射するレーザモジュール１１０の組み合わせを選択し、選択した組み合わせのレーザモジュール１１０の投光素子１１１から出射されるレーザ光の出射角、位相変調、及び出射タイミングを制御する。その後、演算部１３２は、測定点２０で反射された後、レーザモジュール１１０の受光素子１１２にて受光されたレーザ光を位相補正して合成し、逆フーリエ変換することで、測定点２０における対象物３０の表面分布を導出する。制御部１３１及び演算部１３２は、測定点２０を変更しながら対象物３０の表面分布の測定を順次行うことで、対象物３０の表面分布をより広い範囲でマッピングすることができる。
【0044】
図５に示すように、測定装置１０が４つのレーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄを備える場合、制御部１３１及び演算部１３２は、４つのレーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄから２つのレーザモジュールの組み合わせを選択することで、６つの相関関数ｒ１２，ｒ１３，ｒ２３，ｒ１４，ｒ２４，ｒ３４を導出することができる。
【0045】
このとき、測定装置１０は、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂによる測定（相関関数ｒ１２）と、レーザモジュール１１０Ｃ，１１０Ｄによる測定（相関関数ｒ３４）とを同時に行うことができる。同様に、測定装置１０は、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｃによる測定（相関関数ｒ１３）と、レーザモジュール１１０Ｂ，１１０Ｄによる測定（相関関数ｒ２４）とを同時に行うことができる。さらに、測定装置１０は、レーザモジュール１１０Ｂ，１１０Ｃによる測定（相関関数ｒ２３）と、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｄによる測定（相関関数ｒ１４）とを同時に行うことができる。
【0046】
すなわち、測定装置１０は、Ｎ個のレーザモジュール１１０を備える場合、Ｎ×（Ｎ－１）／２個の測定点２０の表面分布をＮ×（Ｎ－１）／４回の測定で導出することができる。これによれば、測定装置１０は、導出した測定点２０の表面分布をマッピングすることで、より広い範囲の対象物３０のイメージング結果を導出することが可能である。また、測定装置１０は、より多くのレーザモジュール１１０を備えることで、より広い範囲の対象物３０のイメージング結果をより高速で導出することが可能である。
【0047】
＜２．測定装置の動作＞
続いて、図６及び図７を参照して、本実施形態に係る測定装置１０の動作について説明する。図６は、本実施形態に係る測定装置１０の第１の動作例の流れを示すフローチャート図である。図７は、本実施形態に係る測定装置１０の第２の動作例の流れを示すフローチャート図である。
続いて、図６及び図７を参照して、本実施形態に係る測定装置１０の動作について説明する。図６は、本実施形態に係る測定装置１０の第１の動作例の流れを示すフローチャート図である。図７は、本実施形態に係る測定装置１０の第２の動作例の流れを示すフローチャート図である。
【0048】
（第１の動作例）
第１の動作例は、測定装置１０からレーザ光が出射される角度を変更することで、対象物３０の表面にレーザ光が出射される測定点２０を変更する動作例である。
第１の動作例は、測定装置１０からレーザ光が出射される角度を変更することで、対象物３０の表面にレーザ光が出射される測定点２０を変更する動作例である。
【0049】
図６に示すように、まず、測定装置１０は、ユーザにて設定された分解能に応じて、レーザモジュール１１０の各々を移動させる（Ｓ１０１）。具体的には、測定装置１０は、レーザモジュール１１０の各々を移動させることで、ユーザにて設定された分解能を達成するようにレーザモジュール１１０の各々の間の距離を変動させる。
【0050】
次に、測定装置１０は、対象物３０までの垂直距離を測定する（Ｓ１０２）。例えば、測定装置１０は、ＴｏＦ方式の測距センサ１２０を用いることで、本体部１００の主面に垂直な方向での本体部１００と対象物３０との間の距離を測定してもよい。
【0051】
続いて、測定装置１０は、レーザモジュール１１０からレーザ光を出射する角度θを設定する（Ｓ１０３）。具体的には、測定装置１０は、本体部１００と対象物３０との間の距離を用いて、レーザ光を出射するレーザモジュール１１０の間の中間点からレーザ光が出射される測定点２０への角度θが１°よりも小さくなるように測定点２０及び角度θを設定する。
【0052】
その後、測定装置１０は、レーザモジュール１１０の各々の投光素子１１１からレーザ光を測定点２０に出射することで、測定を実行する（Ｓ１０４）。次に、測定装置１０は、測定点２０で反射したレーザ光の受光信号を合成して、逆フーリエ変換（逆ＦＦＴ）を実行する（Ｓ１０５）。具体的には、測定装置１０は、測定点２０で反射したレーザ光をレーザモジュール１１０の各々の受光素子１１２で受光し、位相差補正した上で受光信号の相関関数を導出する。さらに、測定装置１０は、導出した相関関数を逆フーリエ変換する。これにより、測定装置１０は、θ方向の対象物３０の表面分布Ｆ（θ）を導出することができる（Ｓ１０６）。
【0053】
次に、測定装置１０は、レーザモジュール１１０の各々からレーザ光を出射する角度θをｄθ変更する（Ｓ１０７）。具体的には、測定装置１０は、レーザ光を出射するレーザモジュール１１０の間の中間点からレーザ光が出射される測定点２０への角度θをｄθ変更することで、レーザ光が出射される測定点２０を変更する。また、測定装置１０は、変更したレーザ光を出射する角度θが最大値（１°）に到達したか否かを判断する（Ｓ１０８）。
【0054】
角度θが最大値に到達していない場合（Ｓ１０８／Ｎｏ）、測定装置１０は、ステップＳ１０４～Ｓ１０７の動作を再度実行することで、θ方向の対象物３０の表面分布Ｆ（θ）を導出する。一方、角度θが最大値に到達した場合（Ｓ１０８／Ｙｅｓ）、測定装置１０は、導出された対象物３０の表面分布Ｆ（θ）をマッピングすることで、対象物３０のイメージング結果を導出する（Ｓ１０９）。
【0055】
以上の第１の動作例によれば、測定装置１０は、レーザ光が出射される角度θを変更しながら対象物３０の表面を走査することで、対象物３０の表面のイメージング結果を導出することができる。
【0056】
（第２の動作例）
第２の動作例は、ユーザが測定装置１０を動かすことで、対象物３０の表面にレーザ光が出射される測定点２０を変更する動作例である。
第２の動作例は、ユーザが測定装置１０を動かすことで、対象物３０の表面にレーザ光が出射される測定点２０を変更する動作例である。
【0057】
【0058】
θ方向の対象物３０の表面分布Ｆ（θ）を導出した（Ｓ２０６）後、測定装置１０は、加速度を検知したか否かを判断する（Ｓ２０７）。加速度が検知された場合（Ｓ２０７／Ｙｅｓ）、測定装置１０は、ユーザによって測定装置１０が対象物３０の表面に沿って動かされたと判断し、ステップＳ２０４～Ｓ２０６の動作を再度実行することで、θ方向の対象物３０の表面分布Ｆ（θ）を導出する。なお、このときのレーザ光の出射角θは、ステップＳ２０３で設定された角度θのままであってもよい。
【0059】
一方、加速度が検知されなかった場合（Ｓ２０７／Ｎｏ）、測定装置１０は、ユーザによる対象物３０の測定が終了したと判断して、導出された対象物３０の表面分布Ｆ（θ）をマッピングすることで、対象物３０のイメージング結果を導出する（Ｓ２０８）。
【0060】
以上の第２の動作例によれば、測定装置１０は、レーザ光が出射される角度θを固定し、ユーザの操作によって対象物３０の表面を走査することで、対象物３０の表面のイメージング結果を導出することができる。
【0061】
＜３．変形例＞
続いて、以下では、本実施形態に係る測定装置１０の第１～第７の変形例について説明する。
続いて、以下では、本実施形態に係る測定装置１０の第１～第７の変形例について説明する。
【0062】
（第１の変形例）
図８及び図９を参照して、第１の変形例について説明する。第１の変形例は、本体部１００上のレーザモジュール１１０の配置及び移動方向のバリエーションを示す変形例である。図８及び図９は、レーザモジュール１１０の配置及び移動方向の一例を示す模式的な斜視図である。
図８及び図９を参照して、第１の変形例について説明する。第１の変形例は、本体部１００上のレーザモジュール１１０の配置及び移動方向のバリエーションを示す変形例である。図８及び図９は、レーザモジュール１１０の配置及び移動方向の一例を示す模式的な斜視図である。
【0063】
図８に示すように、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄは、本体部１００の矩形形状の主面の各辺に対応する位置に設けられてもよい。このとき、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄは、本体部１００の主面の中心に向かう方向に移動可能に設けられてもよい。
【0064】
図９に示すように、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄは、本体部１００の矩形形状の主面の四隅に対応する位置に設けられてもよい。このとき、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄは、本体部１００の主面の各辺に沿って移動可能に設けられてもよい。
【0065】
ただし、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄの移動方向については、特に限定されない。レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄの移動方向は、本体部１００の矩形形状の主面の対角線方向、各辺が対向する方向、各辺に沿った方向、又は任意の円の円周方向のいずれであってもよい。測定装置１０は、レーザモジュール１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄの各々の間の距離を任意に変更することで、対象物３０のイメージング結果の分解能を動的に変化させることが可能である。
【0066】
（第２の変形例）
図１０を参照して、第２の変形例について説明する。第２の変形例は、測定装置１０における演算を測定装置１０の外部のクラウド上で行うバリエーションを示す変形例である。図１０は、測定装置１０の内部構成の変形例を示すブロック図である。
図１０を参照して、第２の変形例について説明する。第２の変形例は、測定装置１０における演算を測定装置１０の外部のクラウド上で行うバリエーションを示す変形例である。図１０は、測定装置１０の内部構成の変形例を示すブロック図である。
【0067】
【0068】
通信部１３３は、ネットワーク５０を介してクラウド７０とデータを送受信する。通信部１３３は、例えば、ネットワーク５０に接続するための通信デバイスなどで構成された通信インタフェースであってもよい。通信部１３３は、例えば、有線若しくは無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＷＵＳＢ（Wireless USB）用の通信カードなどであってもよく、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）用のルータ、又は各種通信用のモデムなどであってもよい。ネットワーク５０は、有線又は無線によって接続されたネットワークであり、例えば、インターネット通信網、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信網、ラジオ波通信網、又は衛星通信網などであってもよい。
【0069】
クラウド７０は、演算処理能力に優れたコンピュータ群で構成されるネットワークサービスである。クラウド７０は、例えば、図４で示す演算部１３２で実行された演算を代わりに実行することが可能である。具体的には、クラウド７０は、通信部１３３から送信された受光素子１１２で受光したレーザ光の測定値を位相差補正して合成し、逆フーリエ変換することで、測定点２０における対象物３０の表面分布を導出することができる。導出された測定点２０における対象物３０の表面分布は、測定装置１０の通信部１３３に送信される。
【0070】
これによれば、測定装置１０は、逆フーリエ変換などの処理負荷が高い演算をクラウド７０に実行させることで、測定装置１０の内部での処理負荷を軽減することが可能である。
【0071】
（第３の変形例）
第３の変形例は、レーザモジュール１１０の各々の投光素子１１１からのレーザ光の出射角が固定されたバリエーションを示す変形例である。
第３の変形例は、レーザモジュール１１０の各々の投光素子１１１からのレーザ光の出射角が固定されたバリエーションを示す変形例である。
【0072】
測定装置１０は、レーザモジュール１１０の各々の投光素子１１１からのレーザ光の出射角が固定された場合でも対象物３０の表面のイメージング結果を導出することが可能である。例えば、測定装置１０は、測定時の本体部１００と対象物３０との間の距離を規定することで、レーザモジュール１１０の各々の投光素子１１１から出射されたレーザ光を同一の測定点２０に照射することができる。これによれば、測定装置１０は、同様に、測定点２０における対象物３０の表面分布を導出することができる。
【0073】
（第４の変形例）
図１１～図１３を参照して、第４の変形例について説明する。第４の変形例は、測定装置１０がロボットに搭載されたバリエーションを示す変形例である。図１１は、測定装置１０が搭載された人型ロボット１の一例を示す模式図である。図１２は、測定装置１０が搭載されたペット型ロボット２の一例を示す模式図である。図１３は、測定装置１０が搭載された移動体３の一例を示す模式図である。
図１１～図１３を参照して、第４の変形例について説明する。第４の変形例は、測定装置１０がロボットに搭載されたバリエーションを示す変形例である。図１１は、測定装置１０が搭載された人型ロボット１の一例を示す模式図である。図１２は、測定装置１０が搭載されたペット型ロボット２の一例を示す模式図である。図１３は、測定装置１０が搭載された移動体３の一例を示す模式図である。
【0074】
図１１に示すように、人型ロボット１では、測定装置１０は、人型ロボット１の頭部の目に対応する位置に設けられたレーザモジュール１１０にてレーザ光の出射及び受光を行うことで、人型ロボット１の周囲の環境のイメージング結果を取得してもよい。図１２に示すように、ペット型ロボット２では、測定装置１０は、ペット型ロボット２の頭部の目に対応する位置に設けられたレーザモジュール１１０にてレーザ光の出射及び受光を行うことで、ペット型ロボット２の周囲の環境のイメージング結果を取得してもよい。図１３に示すように、移動体３では、測定装置１０は、移動体３の側面全周に所定の間隔で設けられたレーザモジュール１１０にてレーザ光の出射及び受光を行うことで、移動体３の周囲の環境のイメージング結果を取得してもよい。移動体３は、例えば、走行した領域のゴミ等を回収するロボット掃除機である。
【0075】
測定装置１０は、これらのロボット（人型ロボット１、ペット型ロボット２、又は移動体３など）に搭載されることで、ロボットの周囲の環境のイメージング結果を取得することができる。これによれば、これらのロボットは、測定装置１０で導出されたイメージング結果を用いて、動作を判断及び制御することが可能である。
【0076】
（第５の変形例）
図１４を参照して、第５の変形例について説明する。第５の変形例は、測定装置１０を可搬型の検出装置として構成した変形例である。図１４は、可搬型の検出装置として構成された測定装置１０Ａの概要を示す模式的な斜視図である。
図１４を参照して、第５の変形例について説明する。第５の変形例は、測定装置１０を可搬型の検出装置として構成した変形例である。図１４は、可搬型の検出装置として構成された測定装置１０Ａの概要を示す模式的な斜視図である。
【0077】
図１４に示すように、測定装置１０Ａは、本体部１００と、脚部１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄとを備える。本体部１００の対象物３０と対向する面（図示されない裏面）には、図１で示したように、複数のレーザモジュール１１０、及び測距センサ１２０が設けられる。測定装置１０Ａは、測距センサ１２０にて本体部１００と対象物３０との距離を測定した後、測定点２０に複数のレーザモジュール１１０からレーザ光を出射することで、測定点２０のイメージング結果を取得することができる。
【0078】
脚部１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄは、延在方向に伸縮可能な棒状の構造部材である。脚部１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄは、例えば、本体部１００の側面に設けられてもよい。脚部１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄは、対象物３０の上で本体部１００を支持することで、本体部１００と対象物３０との間の距離を固定することができる。これによれば、測定装置１０Ａは、複数のレーザモジュール１１０から出射されるレーザ光をより高い精度で測定点２０に照射することができるため、より理想に近い空間分解能を得ることが可能である。
【0079】
（第６の変形例）
図１５を参照して、第６の変形例について説明する。第６の変形例は、測定装置１０を設置型の検出装置として構成した変形例である。図１５は、設置型の検出装置として構成された測定装置１０Ｂの概要を示す模式的な斜視図である。
図１５を参照して、第６の変形例について説明する。第６の変形例は、測定装置１０を設置型の検出装置として構成した変形例である。図１５は、設置型の検出装置として構成された測定装置１０Ｂの概要を示す模式的な斜視図である。
【0080】
図１５に示すように、測定装置１０Ｂは、複数のレーザモジュール１１０、及び測距センサ１２０が設けられた本体部１００と、設置部１５０とを備える。
【0081】
設置部１５０は、平板状の構造部材である。設置部１５０の表面には本体部１００が設けられ、設置部１５０の表面と反対の裏面には測定装置１０Ｂを壁又は扉などに取り付けるためのフック、ピン、又は接着シートなどが設けられる。測定装置１０Ｂは、室内に設置されることで、室内に存在する対象物３０をモニターすることができる。また、室内に設置された測定装置１０Ｂは、既知である部屋の壁間の距離を基準とすることで、対象物３０までの距離をより高い精度で測定することができる。したがって、測定装置１０Ｂは、複数のレーザモジュール１１０から出射されるレーザ光をより高い精度で対象物３０に照射することができるため、より理想に近い空間分解能を得ることが可能である。
【0082】
（第７の変形例）
図１６及び図１７を参照して、第７の変形例について説明する。第７の変形例は、撮像装置の画素Ｐｘをレーザモジュール１１０として機能させる変形例である。図１６は、測定装置１０Ｃの断面構成を示す縦断面図である。図１７は、測定装置１０Ｃの平面構成を示す上面図である。
図１６及び図１７を参照して、第７の変形例について説明する。第７の変形例は、撮像装置の画素Ｐｘをレーザモジュール１１０として機能させる変形例である。図１６は、測定装置１０Ｃの断面構成を示す縦断面図である。図１７は、測定装置１０Ｃの平面構成を示す上面図である。
【0083】
図１６に示すように、測定装置１０Ｃは、光電変換部１７１及び画素分離部１７３を含む半導体基板１７０と、絶縁層１７４と、導波路１６１と、回折格子１６２と、マイクロレンズ１６３とを備える。
【0084】
半導体基板１７０は、例えば、シリコン基板である。半導体基板１７０には、画素Ｐｘごとに画素分離部１７３で離隔された光電変換部１７１が設けられる。光電変換部１７１は、入射光を電荷に変換するフォトダイオードである。光電変換部１７１は、第１導電型（例えばｐ型）にドーピングされた半導体基板１７０の内部に第２導電型（例えばｎ型）領域を形成することで構成される。画素分離部１７３は、画素Ｐｘ間に設けられた絶縁層であり、半導体基板１７０の厚み方向に延在することで、画素Ｐｘの各々に設けられた光電変換部１７１を電気的に分離する。画素分離部１７３は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、又は酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などの絶縁性材料で構成されてもよい。
【0085】
絶縁層１７４は、透明な絶縁性材料で構成され、半導体基板１７０の受光面側に設けられる。絶縁層１７４は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、又は酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などで構成されてもよい。
【0086】
導波路１６１は、レーザ光Ｌｂを各画素に伝搬させる光路として機能する。導波路１６１は、絶縁層１７４及びマイクロレンズ１６３よりも屈折率が高い材料で構成され、レーザ光Ｌｂを導波路１６１の境界面で全反射させることで、レーザ光Ｌｂをほぼ損失なく画素Ｐｘの各々に伝搬させることができる。導波路１６１は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、又は酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）などの高屈折率材料で構成されてもよい。
【0087】
例えば、図１７に示すように、導波路１６１は、光源１８１にて発生したレーザ光Ｌｂを画素Ｐｘの各々に伝搬する。具体的には、導波路１６１は、光源１８１から画素Ｐｘの列方向（図１７に正対して縦方向）に延在した後、行方向（図１７に正対して横方向）に延在する各行の画素Ｐｘに分岐される。これによれば、導波路１６１は、マッハツェンダー等の光スイッチ１８２にて各行の画素Ｐｘへのレーザ光の分岐を制御することで、行単位で画素Ｐｘの各々にレーザ光を伝搬させることができる。
【0088】
回折格子１６２は、導波路１６１の進行方向と直交する方向に延在する直線状の凹凸で構成された格子である。回折格子１６２は、導波路１６１と同じ材料で構成されてもよい。回折格子１６２は、導波路１６１を進行するレーザ光Ｌｂを散乱させることで、導波路１６１の外部に出射される出射光Ｌｘ及び参照光Ｌｄを発生させることができる。なお、出射光Ｌｘ及び参照光Ｌｄの出射角は、レーザ光Ｌｂの波長、及び回折格子１６２のピッチで制御することが可能である。出射光Ｌｘ及び参照光Ｌｄの出射角は、１°未満となるように制御されることが望ましい。
【0089】
マイクロレンズ１６３は、測定装置１０Ｃに入射する光を集光するレンズであり、画素Ｐｘごとに導波路１６１の上に設けられる。マイクロレンズ１６３は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの無機材料で構成されてもよく、アクリル樹脂などの有機材料で構成されてもよい。
【0090】
ここで、導波路１６１からマイクロレンズ１６３側に出射された出射光Ｌｘは、マイクロレンズ１６３を介して測定対象である対象物３０に出射される。対象物３０に出射された出射光Ｌｘは、対象物３０の表面で反射されて反射光Ｌｒとなる。反射光Ｌｒは、導波路１６１から半導体基板１７０側に出射された参照光Ｌｄと干渉した後、光電変換部１７１にて電荷に変換される。
【0091】
ここで、反射光Ｌｒの位相と参照光Ｌｄの位相とが揃った場合、反射光Ｌｒ及び参照光Ｌｄは、絶縁層１７４を通過時に互い強め合うように干渉する。したがって、光電変換部１７１は、反射光Ｌｒ及び参照光Ｌｄが干渉した光を光電変換することで、上記の数式３で表される相関関数ｒ１２（Ｄ）に対応した電荷信号を得ることが可能である。
【0092】
反射光Ｌｒの位相と参照光Ｌｄの位相とが揃う場合としては、導波路１６１から対象物３０の表面までの距離が出射光Ｌｘ（すなわち、レーザ光Ｌｂ）の波長の整数倍である場合が考えられる。よって、測定装置１０Ｃは、対象物３０までの距離を適切に制御することで、図１に示す測定装置１０と同様に対象物３０の表面分布のイメージング結果を取得することができる。
【0093】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【0094】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【0095】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
位相変調されたレーザ光を対象物に出射する投光素子と、前記対象物にて反射された前記レーザ光を受光する受光素子とを有し、互いに離隔された位置に設けられた少なくとも２以上のレーザモジュールと、
前記レーザモジュールの各々の前記受光素子で受光された前記レーザ光の受光信号を、位相差を補正して合成することで、前記対象物の表面のイメージング結果を導出する演算部と、
を備える、測定装置。
（２）
前記レーザモジュールの各々は、互いの距離を変更可能に設けられる、前記（１）に記載の測定装置。
（３）
前記対象物までの距離を測定する測距センサをさらに備え、
前記レーザモジュールの各々から出射される前記レーザ光の出射面の法線方向からの出射角は、前記測距センサにて測定された前記対象物までの距離に基づいて制御される、前記（１）又は（２）に記載の測定装置。
（４）
前記測距センサは、光源として垂直共振器型面発光レーザを用いるＴｏＦセンサである、前記（３）に記載の測定装置。
（５）
前記レーザ光の前記出射角は、１度よりも小さい、前記（３）又は（４）に記載の測定装置。
（６）
前記レーザモジュールの各々、及び前記測距センサは、同一の面上に設けられる、前記（３）～（５）のいずれか一項に記載の測定装置。
（７）
前記演算部は、任意の２つの前記レーザモジュールからなる対ごとに前記受光信号を合成することで、前記イメージング結果を導出する、前記（１）～（６）のいずれか一項に記載の測定装置。
（８）
前記演算部は、合成された前記受光信号を逆フーリエ変換することで、前記イメージング結果として前記対象物の表面分布を示す関数を導出する、前記（７）に記載の測定装置。
（９）
前記レーザモジュールの各々は、前記レーザ光の出射角を変化させることで、前記対象物の前記表面の領域を走査し、
前記演算部は、前記対象物の前記領域の前記イメージング結果を導出する、前記（１）～（８）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１０）
前記受光素子の受光面には、前記レーザ光の発振波長を含む波長帯域を選択的に透過させるバンドパスフィルタがさらに設けられる、前記（１）～（９）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１１）
前記投光素子は、半導体レーザである、前記（１）～（１０）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１２）
前記受光素子は、フォトダイオードである、前記（１）～（１１）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１３）
前記投光素子は、前記受光素子の受光面に設けられた導波路と、前記導波路を伝搬する前記レーザ光の一部を前記受光素子と反対側に出射させる回折格子とを含み、
前記受光素子は、前記対象物にて反射された前記レーザ光の一部と、前記回折格子で前記受光素子側に出射された前記レーザ光の一部との干渉光を受光する、前記（１）～（１２）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１４）
前記対象物と前記投光素子との間の距離は、前記レーザ光の発振波長の整数倍に制御される、前記（１３）に記載の測定装置。
（１５）
携帯端末、移動体、又はロボット装置に搭載される、前記（１）～（１４）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１６）
位相変調されたレーザ光を対象物に出射する投光素子と、前記対象物にて反射された前記レーザ光を受光する受光素子とを有し、互いに離隔された位置に設けられた少なくとも２以上のレーザモジュールと、
前記レーザモジュールの各々の前記受光素子で受光された前記レーザ光の受光信号を、位相差を補正して合成することで、前記対象物の表面のイメージング結果を導出する演算部と、
を備える、測定システム。
（１）
位相変調されたレーザ光を対象物に出射する投光素子と、前記対象物にて反射された前記レーザ光を受光する受光素子とを有し、互いに離隔された位置に設けられた少なくとも２以上のレーザモジュールと、
前記レーザモジュールの各々の前記受光素子で受光された前記レーザ光の受光信号を、位相差を補正して合成することで、前記対象物の表面のイメージング結果を導出する演算部と、
を備える、測定装置。
（２）
前記レーザモジュールの各々は、互いの距離を変更可能に設けられる、前記（１）に記載の測定装置。
（３）
前記対象物までの距離を測定する測距センサをさらに備え、
前記レーザモジュールの各々から出射される前記レーザ光の出射面の法線方向からの出射角は、前記測距センサにて測定された前記対象物までの距離に基づいて制御される、前記（１）又は（２）に記載の測定装置。
（４）
前記測距センサは、光源として垂直共振器型面発光レーザを用いるＴｏＦセンサである、前記（３）に記載の測定装置。
（５）
前記レーザ光の前記出射角は、１度よりも小さい、前記（３）又は（４）に記載の測定装置。
（６）
前記レーザモジュールの各々、及び前記測距センサは、同一の面上に設けられる、前記（３）～（５）のいずれか一項に記載の測定装置。
（７）
前記演算部は、任意の２つの前記レーザモジュールからなる対ごとに前記受光信号を合成することで、前記イメージング結果を導出する、前記（１）～（６）のいずれか一項に記載の測定装置。
（８）
前記演算部は、合成された前記受光信号を逆フーリエ変換することで、前記イメージング結果として前記対象物の表面分布を示す関数を導出する、前記（７）に記載の測定装置。
（９）
前記レーザモジュールの各々は、前記レーザ光の出射角を変化させることで、前記対象物の前記表面の領域を走査し、
前記演算部は、前記対象物の前記領域の前記イメージング結果を導出する、前記（１）～（８）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１０）
前記受光素子の受光面には、前記レーザ光の発振波長を含む波長帯域を選択的に透過させるバンドパスフィルタがさらに設けられる、前記（１）～（９）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１１）
前記投光素子は、半導体レーザである、前記（１）～（１０）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１２）
前記受光素子は、フォトダイオードである、前記（１）～（１１）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１３）
前記投光素子は、前記受光素子の受光面に設けられた導波路と、前記導波路を伝搬する前記レーザ光の一部を前記受光素子と反対側に出射させる回折格子とを含み、
前記受光素子は、前記対象物にて反射された前記レーザ光の一部と、前記回折格子で前記受光素子側に出射された前記レーザ光の一部との干渉光を受光する、前記（１）～（１２）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１４）
前記対象物と前記投光素子との間の距離は、前記レーザ光の発振波長の整数倍に制御される、前記（１３）に記載の測定装置。
（１５）
携帯端末、移動体、又はロボット装置に搭載される、前記（１）～（１４）のいずれか一項に記載の測定装置。
（１６）
位相変調されたレーザ光を対象物に出射する投光素子と、前記対象物にて反射された前記レーザ光を受光する受光素子とを有し、互いに離隔された位置に設けられた少なくとも２以上のレーザモジュールと、
前記レーザモジュールの各々の前記受光素子で受光された前記レーザ光の受光信号を、位相差を補正して合成することで、前記対象物の表面のイメージング結果を導出する演算部と、
を備える、測定システム。
【符号の説明】
【0096】
１０ 測定装置
２０ 測定点
３０ 対象物
５０ ネットワーク
７０ クラウド
１００ 本体部
１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ レーザモジュール
１１１ 投光素子
１１２ 受光素子
１２０ 測距センサ
１３１ 制御部
１３２ 演算部
１３３ 通信部
１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ 脚部
１５０ 設置部
１６１ 導波路
１６２ 回折格子
１６３ マイクロレンズ
１７０ 半導体基板
１７１ 光電変換部
１７３ 画素分離部
１７４ 絶縁層
２０ 測定点
３０ 対象物
５０ ネットワーク
７０ クラウド
１００ 本体部
１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ レーザモジュール
１１１ 投光素子
１１２ 受光素子
１２０ 測距センサ
１３１ 制御部
１３２ 演算部
１３３ 通信部
１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ 脚部
１５０ 設置部
１６１ 導波路
１６２ 回折格子
１６３ マイクロレンズ
１７０ 半導体基板
１７１ 光電変換部
１７３ 画素分離部
１７４ 絶縁層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】