CN212719323U - 照明装置和测距模块 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种照明装置以及测距模块。所述照明装置包括：发光部；投影透镜，其构造为投射从所述发光部发出的光；以及切换部，其构造为在用于面照射的第一配置与用于点照射的第二配置之间切换所投射的光。根据本实用新型的照明装置能够在实现点照射和面照射的同时有助于减小尺寸和降低价格。

Description

照明装置和测距模块
技术领域
本技术涉及照明装置和测距模块，特别地，涉及能够在实现点照射和面照射的同时有助于减小尺寸和降低价格的照明装置和测距模块。
背景技术
近年来，由于半导体技术得到发展，用来测量到物体的距离的测距模块的尺寸也减小了。因此，例如还出售安装有测距模块的智能电话。
飞行时间(ToF，Time of Flight)测距模块向物体照射光，并检测该物体表面反射的光，由此基于通过测量光的飞行时间所得的测量值来计算到物体的距离。
在采用点光作为照向物体的照射光的情况下，优点在于，能够提高高光功率密度下的距离测量精度。然而，由于难以测量距离未照射点光的部分的距离，因而存在分辨率低的问题。
为了解决该问题，专利文件1提出了使用具有点光和面光两种模式的光源，由此获得低多径和高分辨率的双重优点。
引用列表
专利文件
专利文件1：美国专利申请公开第2013/0148102号
实用新型内容
技术问题
然而，需要点照射和面照射两个照射模块，这会导致模块的尺寸增大和成本增加。
鉴于这种情况提出了本技术，期望能够在实现点照射和面照射的同时有助于减小尺寸和降低价格。
技术方案
根据本公开的实施例，提供一种系统，其包括：发光部；投影透镜，其构造为投射从所述发光部发出的光；以及切换部，其构造为在用于面照射的第一配置与用于点照射的第二配置之间切换所投射的光。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，所述切换部通过在至少第一位置和第二位置之间移动所述投影透镜来改变所述投影透镜的焦距。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，在所述第一位置时，所述投影透镜进行面照射。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，在所述第二位置时，所述投影透镜进行点照射。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，所述发光部包括光源阵列，在所述光源阵列中，以预定的光源间距排列有构造为以预定开口尺寸发光的多个光源。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，光源驱动部控制从用于点照射的第一光源位置到用于面照射的第二光源位置的所述发光部的位置。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，所述投影透镜是可变焦透镜。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，所述切换部构造为通过改变所述投影透镜的折射力来在所述第一配置和所述第二配置之间切换。根据本公开的实施例，提供一种系统的驱动方法，所述方法包括：从所述系统的发光部通过所述系统的投影透镜投射面照射配置的光；通过所述系统的切换部将所投射的光从所述面照射配置切换到点照射配置；以及从所述发光部通过所述投影透镜投射所述点照射配置的光。根据本公开的一些方面，提供一种方法，其中，所述切换部通过在至少第一位置和第二位置之间移动所述投影透镜来改变所述投影透镜的焦距。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，在所述第一位置时，所述投影透镜进行面照射。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，在所述第二位置时，所述投影透镜进行点照射。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，所述发光部包括光源阵列，在所述光源阵列中，以预定的光源间距排列有构造为以预定开口尺寸发光的多个光源。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，光源驱动部控制从用于点照射的第一光源位置到用于面照射的第二光源位置的所述发光部的位置。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，所述投影透镜是可变焦透镜。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，所述切换部构造为通过改变所述投影透镜的折射力从所述面照射配置切换到所述点照射配置。根据本公开的实施例，提供一种系统，其包括：发光部；投影透镜，其构造为投射从所述发光部发出的光；切换部，其构造为在用于面照射的第一配置与用于点照射的第二配置之间切换；以及光接收部，其构造为接收反射光。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，所述切换部通过在至少第一位置和第二位置之间移动所述投影透镜来改变所述投影透镜的焦距。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，在所述第一位置时，所述投影透镜进行面照射。根据本公开的一些方面，提供一种系统，其中，在所述第二位置时，所述投影透镜进行点照射。根据本技术的实施例，提供一种照明装置，其包括：发光部；投影透镜，其构造为投射从所述发光部发出的光；以及切换部，其构造为改变焦距以切换点照射和面照射。
根据本技术的另一实施例，提供一种测距模块，其包括：照明装置，以及光接收部，其构造为接收作为从照明装置发出而被物体反射的光的反射光。所述照明装置包括：发光部；投影透镜，其构造为投射从所述发光部发出的光；以及切换部或开关，其构造为改变焦距以切换点照射和面照射。
在本技术的实施例中，改变焦距以切换点照射和面照射。
所述照明装置和所述测距模块可以是独立的装置，或者是结合到其它装置中的模块。
附图说明
图1是示出采用本技术的一个实施例的测距模块的结构示例的框图。
图2是示出点照射和面照射的照射图像的图。
图3是示出间接ToF测距方法的图。
图4是示出照明装置的第一结构示例的剖面图。
图5A和图5B绘制了示出在点照射和面照射之间切换的投影透镜的移动的剖视图。
图6A和图6B绘制了示出各参数的图。
图7A和图7B是示出以下限值重叠的点光的图。
图8A和图8B是示出以上限值重叠的点光的图。
图9是标出投影透镜的移动量的下限值和上限值的图。
图10是示出照明装置的第二结构示例的剖面图。
图11是示出照明装置的第三结构示例的剖面图。
图12是标出可变焦透镜的折射率的下限值和上限值的图。
图13是示出测距模块执行测量到物体的距离的测量步骤的流程图。
图14是示出采用本技术的电子设备的结构示例的框图。
图15是说明车辆控制系统的示意结构的示例的框图。
图16是辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
现在说明实现本技术的方式(下文称为“实施例”)。应当指出，依次说明以下各项：
1.测距模块的结构示例
2.间接ToF测距方法
3.照明装置的第一结构示例
4.照明装置的第二结构示例
5.照明装置的第三结构示例
6.测距模块的测量处理
7.电子设备的结构示例
8.移动体的应用例
<1.测距模块的结构示例>
图1是示出采用本技术的一个实施例的测距模块的结构示例的框图。
图1所示的测距模块11例如可以是用于进行间接ToF测距的测距模块，并且可以包括照明装置12、发光控制部13和测距传感器14。测距模块11向物体照射光，并接收作为被该物体反射的光(照射光)的光(反射光)，由此生成并输出作为有关到物体的距离的信息的深度图。测距传感器14是用于接收反射光的光接收装置，并且包括光接收部15和信号处理部16。
照明装置12例如是包括作为光源的VCSEL阵列的装置，并且按照根据发光控制部13提供的发光时序信号的时序调节和发射光，由此向物体发出照射光。
而且，照明装置12根据发光控制部13提供的点切换信号来切换点照射和面照射。
图2是示出点照射和面照射的照射图像的图。
点照射是照射包括按预定规则规则排列的多个圆点或椭圆点的光的照射方法。面照射是向整个的预定的大体矩形区域照射具有预定亮度范围内的均匀亮度的光的照射方法。在下文中，通过点照射输出的光也称为“点光”，通过面照射输出的光也称为“均匀光”。
发光控制部13向照明装置12提供具有预定频率(例如，20MHz)的发光时序信号以控制照明装置12的发光。而且，发光控制部13还向光接收部15提供发光时序信号，由此在照明装置12发光时驱动光接收部15。
而且，发光控制部13控制点照射和面照射之间的切换。具体地，发光控制部13向照明装置12提供表示点照射或面照射的点切换信号。而且，发光控制部13还向信号处理部16提供点切换信号，由此基于照射方法切换信号处理。
光接收部15包括像素阵列部22和布置在像素阵列部22的周边区域的驱动控制电路23，像素阵列部22包括按行方向和列方向的矩阵形式二维排列的像素21。像素21各自根据接收光的光强度生成电荷并输出基于电荷的信号。
光接收部15通过其中多个像素21二维排列的像素阵列部22接收来自物体的反射光。然后光接收部15将像素数据提供给信号处理部16，该像素数据包括基于像素阵列部22的各像素21接收的反射光的接收光强度的检测信号。
驱动控制电路23基于发光控制部13提供的发光时序信号生成用于控制像素21的驱动的控制信号，并且例如将控制信号提供给各像素21。驱动控制电路23控制其中各像素21接收反射光的光接收时段。
信号处理部16基于光接收部15提供的像素数据针对像素阵列部22的各像素21计算作为从测距模块11到物体的距离的深度值。信号处理部16生成存储作为像素21的像素值的深度值的深度图，并将深度图输出到模块外部。
更具体地，信号处理部16生成点照射下的第一深度图和面照射下的第二深度图。信号处理部16根据第一深度图和第二深度图两个深度图生成将要输出的深度图，并且输出深度图。点照射下的第一深度图是受多路径影响很小的深度图，但由于被光照射的区域小，所以在平面方向上的分辨率低。同时，在面照射下，由于宽区域被光照射，所以在平面方向上的分辨率高，但是相比使用点光的点照射多径影响更大。因此，可以根据点照射下的第一深度图和面照射下的第二深度图两个深度图生成最终的深度图，使得能够生成受多路径影响很小的高分辨率深度图。为了改变点照射和面照射之间深度图生成时的校正处理，可将表示点照射或面照射的点切换信号提供给信号处理部16。
<2.间接ToF测距方法>
参照图3，简要说明间接ToF测距方法。
如图3所示，照明装置12输出调节的点光或均匀光来以照射时间T(一个周期＝2T)重复地开启和关断照射。光接收部15接收经过基于到物体的距离的延迟时间ΔT的照明装置12输出的点光或均匀光作为反射光。
这里，像素阵列部22的各像素21包括用于对反射光进行光电转换的光电二极管以及用于累积由光电二极管光电转换所得到的电荷的两个电荷累积部。由光电二极管光电转换所得到的电荷通过分配信号DIMIX_A和DIMIX_B被分配给两个电荷累积部。分配信号DIMIX_A和分配信号DIMIX_B是相位相反的信号。
像素21将光电二极管产生的电荷根据延迟时间ΔT分配给两个电荷累积部，并基于累积电荷输出检测信号A和检测信号B。检测信号A和检测信号B的比取决于延迟时间ΔT，换言之，取决于到物体的距离。因此，测距模块11能够基于检测信号A和检测信号B获得到物体的距离(深度值)。
在间接ToF方法中，可以通过以下表达式(1)得到对应于到物体的距离深度值d。
[数1]
Figure BDA0002549917960000071
在表达式(1)中，c表示光速，ΔT表示延迟时间，f表示光调节频率。另外，在表达式(1)中，
Figure BDA0002549917960000072
表示反射光相位偏移量[rad]，可以根据检测信号A和检测信号B的比得到。
上文说明了通过测距模块11进行测距的概况。测距模块11的特征在于，具有简单结构的照明装置12能够根据点切换信号切换点照射和面照射。
现在，具体说明照明装置12的结构。作为照明装置12的结构，可以采用下述第一至第三结构示例中的任一种。
<3.照明装置的第一结构示例>
图4是示出照明装置12的第一结构示例的剖面图。
照明装置12包括发光部42和衍射光学元件43，发光部42固定至中空四棱柱的外壳41的内周面的预定表面，衍射光学元件43固定至与固定有发光部42的表面相对的表面。
而且，照明装置12包括投影透镜44以及透镜驱动部45A和45B。透镜驱动部45A和45B固定到外壳41的内周面的两个表面。这两个表面在垂直于将发光部42和衍射光学元件43彼此连接的光轴方向的方向上彼此面对。透镜驱动部45A和45B在光轴方向上移动投影透镜44。
图4是从垂直于发光部42发出的光的光轴的方向所视的剖面图。
发光部42包括VCSEL阵列(光源阵列)，其中，多个垂直腔面发射激光器(VCSEL，Vertical Cavity Surface Emitting Lasers)平面排列，各VCSEL均为光源，并且例如根据来自发光控制部13的发光时序信号以预定周期重复地开启和关断发光。
衍射光学元件43在垂直于光轴方向的方向上复制具有预定区域且从发光部42发出穿过投影透镜44的发光图案(发光面)，由此扩大照射面积。应当指出，在一些情况下省略衍射光学元件43。例如，在用作发光部42的VCSEL阵列的尺寸大的情况下，省略衍射光学元件43。
投影透镜44将发光部42发出的光投射到待测物体。投影透镜44固定到透镜驱动部45A和45B，并且透镜驱动部45A和45B在光轴方向上控制投影透镜44的位置。
具体地，在发光控制部13提供的点切换信号表示点照射的情况下，透镜驱动部45A和45B控制投影透镜44定位在光轴方向上的第一透镜位置51A。在点切换信号表示面照射的情况下，透镜驱动部45A和45B控制投影透镜44定位在光轴方向上的第二透镜位置51B。透镜驱动部45A和45B例如包括音圈电机。在流过音圈的电流根据点切换信号导通或断开时，投影透镜44的位置切换到第一透镜位置51A或第二透镜位置51B。应当指出，透镜驱动部45A和45B可以使用压电元件代替音圈电机来在光轴方向上移动投影透镜44的位置。
图5A和图5B绘制了示出在点照射和面照射之间切换的投影透镜44的移动的剖视图。
照明装置12在发光部42和投影透镜44之间的距离为投影透镜44的有效焦距EFL[mm]时进行点照射。
具体地，如图5A所示，当在光轴方向上投影透镜44的位置为y0时，从包括VCSEL阵列的发光部42到投影透镜44的距离为投影透镜44的有效焦距EFL，因而照明装置12对物体进行点照射。在此情况下，投影透镜44用作准直透镜。投影透镜44将发光部42以发散角θh发出的光转换为具有直径D的平行光(光束)，并输出平行光。
同时，如图5B所示，照明装置12在发光部42和投影透镜44之间的距离对应于位置y1时进行面照射，位置y1比对应于投影透镜44的有效焦距EFL[mm]的位置y0距离发光部42近Δy。换言之，照明装置12将投影透镜44移动到投影透镜44不对焦的位置以进行面照射。在投影透镜44不对焦的情况下，投影透镜44发出的光从具有直径D的平行光(光束)向外扩展角度θ1。角度θ1称为“离焦发散角θ1”。
投影透镜44的位置y0对应于图4中的第一透镜位置51A，位置y1对应于图4中的第二透镜位置51B。
在第一结构示例中，透镜驱动部45A和45B对应于用于改变焦距以切换点照射和面照射的切换部，并且改变投影透镜44的位置以切换点照射和面照射。
在发光控制部13提供的点切换信号表示点照射的情况下，流过透镜驱动部45A和45B的电流降为零，并且将投影透镜44控制在位置y0。相比之下，在发光控制部13提供的点切换信号表示面照射的情况下，流过透镜驱动部45A和45B的电流为正值，并且将投影透镜44控制在位置y1。
应当指出，可以颠倒控制原则。具体地，在点切换信号表示点照射的情况下，流过透镜驱动部45A和45B的电流为正值，并且可将投影透镜44控制在位置y0。在点切换信号表示面照射的情况下，流过透镜驱动部45A和45B的电流可以降为零，并且可以通过控制将投影透镜44移位到位置y1。
为了保证在面照射中均匀照射，透镜驱动部45A和45B进行控制，使得从位置y0到位置y1的移动量Δy落在下限值ymin到上限值ymax的范围内(ymin≦Δy≦ymax)。
这里，下限值ymin和上限值ymax分别是由表达式(2)表示的值和由表达式(3)表示的值。
[数2]
Figure BDA0002549917960000091
Figure BDA0002549917960000092
图6A和图6B绘制了表示表达式(2)和表达式(3)中用于计算的参数As、Ap、θh1和θh2的图。
图6A是从光轴方向所视的包括VCSEL阵列的发光部42的部分的平面图。图6B是从垂直于光轴方向的方向所视的发光部42的各VCSEL发出的光束的平面图。
如图6A所示，As表示包括VCSEL阵列的发光部42的各VCSEL的开口尺寸[mm]，Ap表示在平面方向上排列的多个VCSEL的中心之间的距离[mm](光源间距离)。因此，发光部42是这样的VCSEL阵列，开口尺寸为As的各自用于发光的多个光源(VCSEL)按光源间距离Ap排列。
如图6B所示，在点照射中，相邻的点所形成的角度[rad]由S1表示，由一个VCSEL构成的点自身的角度[rad]由S2表示。
在表达式(2)中，θh1表示VCSEL的远场模式(far field pattern，FFP)的激光强度与峰值强度的比为45％时的发散角θh[rad]。在表达式(3)中，θh2表示VCSEL的远场模式的激光强度与峰值强度的比为70％时的发散角θh[rad]。
下面说明由表达式(2)和表达式(3)表示的下限值ymin和上限值ymax的计算方法。
在从点照射切换到面照射时，相邻的点光束彼此重叠以实现面照射。
具体地，如以下表达式(4)所示，进行切换，使得面照射中的离焦发散角θ1取大于将相邻的点形成的角度S1的一半(S1/2)和点自身的角度S2的一半(S2/2)相加所得的角度的角度。这样能够实现向平面区域均匀发光的面照射。
[数3]
Figure BDA0002549917960000101
这里，表达式(4)中的S1/2可以根据VCSEL阵列的光源间距离Ap和投影透镜44的有效焦距EFL由表达式(5)近似表示。
[数4]
Figure BDA0002549917960000111
另外，表达式(4)中的S2/2可以根据VCSEL的开口尺寸As和投影透镜44的有效焦距EFL由表达式(6)近似表示。
[数5]
Figure BDA0002549917960000112
同时，面照射中的离焦发散角θ1可以利用投影透镜44的移动量Δy、投影透镜44的有效焦距EFL、VCSEL的远场模式的激光强度与峰值强度的比[％]为预定值时的发散角θh[rad]以及平行光的直径D由表达式(7)表示。
[数6]
Figure BDA0002549917960000113
在表达式(7)中，D表示由投影透镜44对准的光束的直径，并且可以由表达式(8)表示。
[数7]
D＝2×EFL×sin(θh/2)...(8)
根据表达式(4)至表达式(8)的关系，可以得到物镜的移动量Δy与VCSEL阵列的光源间距离Ap的关系。于是得到表达式(9)。
[数8]
Figure BDA0002549917960000114
对于如上所述得到的表达式(9)，表达式(2)中的下限值ymin是以下情形下的值，VCSEL的发散角θh是激光强度与峰值强度的比为45％时的发散角θh1。
如图7A所示，在以下情况下，即VCSEL的发散角θh是VCSEL的远场模式的激光强度与峰值强度的比为45％时的发散角θh1，相邻的VCSEL的点光束在45％的激光强度处彼此重叠。如图7B所示，VCSEL的点光束彼此重叠之后的光强度分布在相对各VCSEL的峰值强度的大约80％至100％的激光强度处是均匀的。
同时，对于表达式(9)，表达式(3)中的上限值ymax是以下情形下的值，VCSEL的发散角θh是VCSEL的远场模式的激光强度与峰值强度的比为70％时的发散角θh2。
如图8A所示，在以下情况下，即VCSEL的发散角θh是VCSEL的远场模式的激光强度与峰值强度的比为70％时的发散角θh2，相邻的VCSEL的点光束在70％的激光强度处彼此重叠。如图8B所示，VCSEL的点光束彼此重叠之后的光强度分布在相对各VCSEL的峰值强度的大约100％的激光强度处是均匀的。
因此，在投影透镜44的移动量Δy设为表达式(2)中的下限值ymin与表达式(3)中的上限值ymax之间的值的情况下，能够发出具有相对峰值强度20％以下的激光强度变化且因而均匀的均匀光。这可以防止激光强度的部分减小，从而能够减小在面照射中各测距位置的测得距离的误差。
在投影透镜44的移动量Δy小于表达式(2)中的下限值ymin的情况下，点光重叠部分小并且一些重叠部分光强度低，于是不能得到基本均匀的亮度，这会导致在光强度低的部分处距离误差大。
在投影透镜44的移动量Δy大于表达式(3)中的上限值ymax的情况下，在一些情况下，尽管在面照射中相对峰值强度20％以下的激光强度变化时能够实现均匀性，但是投影透镜44的移动量Δy大。
图9是标出了当VCSEL阵列的光源间距离Ap从0.03mm变化到0.06mm时投影透镜44的移动量Δy的下限值ymin和上限值ymax的图。
在图9中，水平轴表示VCSEL阵列的光源间距离Ap，纵轴表示投影透镜44的移动量Δy。
在图9中，计算下限值ymin和上限值ymax，其中，对应于峰值强度的45％的VCSEL的发散角θh1是0.314rad，对应于峰值强度的70％的VCSEL的发散角θh2是0.209rad，投影透镜44的有效焦距EFL是2.5mm，由投影透镜44对准的VCSEL发出的光的光束的直径D是0.012mm。
在图9所示的计算示例中，例如，在VCSEL阵列的光源间距离Ap为45μm的情况下，在投影透镜44的移动量Δy设置在大约0.1mm以上到0.15mm以下(0.1mm≦Δy≦0.15mm)的范围内时，面照射能够发出80％以上的均匀性的光。
如上所述，在第一结构示例中，在面照射中透镜驱动部45A和45B移动投影透镜44移动量Δy。这时，透镜驱动部45A和45B进行控制，使得从点照射的透镜位置(第一透镜位置)y0到面照射的透镜位置(第二透镜位置)y1的移动量Δy落在基于VCSEL阵列的光源间距离Ap的从下限值ymin到上限值ymax的范围内(ymin≦Δy≦ymax)。
<4.照明装置的第二结构示例>
图10是示出照明装置12的第二结构示例的剖面图。
如同第一结构示例中的图4，图10的剖面图是从垂直于光轴的方向所视的剖面图。
在图10中，与图4所示的第一结构示例的部分对应的部分由相同的附图标记表示，适当地省略其说明。
在图4所示的第一结构示例的结构中，投影透镜44在光轴方向上移动以改变作为发光部42的VCSEL阵列与投影透镜44之间的距离，从而切换点照射和面照射。
相比之下，在图10所示的第二结构示例中，作为发光部42的VCSEL阵列在光轴方向上移动以改变作为发光部42的VCSEL阵列与投影透镜44之间的距离。
具体地，投影透镜44固定到透镜固定件71，并且透镜固定件71固定到外壳41。这样，投影透镜44是不能移动的。
同时，发光部42固定到光源驱动部72A和72B，光源驱动部72A和72B在光轴方向上控制发光部42的位置。
具体地，在发光控制部13提供的点切换信号表示点照射的情况下，光源驱动部72A和72B控制发光部42定位在光轴方向上的第一光源位置81A。在点切换信号表示面照射的情况下，光源驱动部72A和72B控制发光部42定位在光轴方向上的第二光源位置81B。光源驱动部72A和72B例如包括音圈电机。当流过音圈的电流基于点切换信号导通或断开时，发光部42的位置移位到第一光源位置81A或第二光源位置81B。应当指出，光源驱动部72A和72B可以使用压电元件代替音圈电机来在光轴方向上移动发光部42的位置。
在第二结构示例中，光源驱动部72A和72B对应于用于改变焦距以切换点照射和面照射的切换部，并且改变发光部42的位置以切换点照射和面照射。
在发光控制部13提供的点切换信号表示点照射的情况下，流过光源驱动部72A和72B的电流降为零，并且控制发光部42定位在光轴方向上的第一光源位置81A。相比之下，在发光控制部13提供的点切换信号表示面照射的情况下，流过光源驱动部72A和72B的电流为正值，并且控制发光部42定位在光轴方向上的第二光源位置81B。
应当指出，可以颠倒控制原则。具体地，在点切换信号表示点照射的情况下，流过光源驱动部72A和72B的电流可以为正值，并且可控制发光部42定位在光轴方向上的第一光源位置81A。在点切换信号表示面照射的情况下，流过光源驱动部72A和72B的电流可以降为零，并且可以通过控制将发光部42移位以定位在光轴方向上的第二光源位置81B。
当发光部42在光轴方向上的位置是第一光源位置81A时，投影透镜44和发光部42之间的距离为投影透镜44的有效焦距EFL。当发光部42在光轴方向的位置是第二光源位置81B时，投影透镜44和发光部42之间的距离为比投影透镜44的有效焦距EFL短相对投影透镜44的移动量Δy的距离。为了保证在面照射中均匀照射，光源驱动部72A和72B进行控制，使得移动量Δy落在下限值ymin到上限值ymax的范围内(ymin≦Δy≦ymax)。如同第一结构示例，下限值ymin和上限值ymax由表达式(2)和表达式(3)表示。
如上所述，在第二结构示例中，在面照射中光源驱动部72A和72B移动发光部42移动量Δy。这时，光源驱动部72A和72B进行控制，使得从点照射的第一光源位置81A到面照射的第二光源位置81B的移动量Δy落在基于VCSEL阵列的光源间距离Ap的从下限值ymin到上限值ymax的范围内(ymin≦Δy≦ymax)。
<5.照明装置的第三结构示例>
图11是示出照明装置12的第三结构示例的剖面图。
如同第一结构示例中的图4，图11的剖面图是从垂直于光轴的方向所视的剖面图。
在图11中，与上述第一结构示例或第二结构示例的部分对应的部分由相同的附图标记表示，适当地省略其说明。
在第一结构示例或第二结构示例的结构中，发光部42和投影透镜44中的任一者在光轴方向移动以改变焦距，从而切换点照射和面照射。应当指出，在第一结构示例和第二结构示例的变形例中，发光部42和投影透镜44都可以在光轴方向上移动以控制移动量Δy。
相比之下，在图11所示的第三结构示例中，发光部42直接固定到外壳41，并且投影透镜44通过透镜固定件71固定到外壳41。发光部42和投影透镜44均不可移动。
在第三结构示例中，在衍射光学元件43的前表面(发光侧表面)上进一步设有其上安装有可变焦透镜91的透镜固定部92。发光部42发出的光穿过投影透镜44、衍射光学元件43和可变焦透镜91而照射至物体。
可变焦透镜91可以是透镜形状能改变的透镜。例如，可变焦透镜91可以是填充有诸如硅油或水等液体的弹性膜，并且通过接收来自音圈电机的压力而变形。或者，可变焦透镜91的透镜材料的形状可以通过对透镜材料施加高压或对压电材料施加电压来改变。当透镜材料的形状改变时，焦距可改变。或者，可变焦透镜91的液晶层的折射率可以通过对密封在透镜材料中的液晶施加电压来改变，因而能够改变焦距。
更具体地，在发光控制部13提供的点切换信号表示点照射的情况下，将可变焦透镜91控制为采用第一形状101A的透镜形状。在点切换信号表示面照射的情况下，将可变焦透镜91控制为采用第二形状101B的透镜形状。
在可变焦透镜91的透镜形状为第一形状101A的情况下，透镜的折射力(力量)为零或负的。同时，在可变焦透镜91的透镜形状为第二形状101B的情况下，透镜的折射力(力量)为正的。
可变焦透镜91对应于切换部，构造为改变透镜的形状(曲率)或折射率以控制透镜的折射力，从而切换点照射和面照射。
在发光控制部13提供的点切换信号表示点照射的情况下，流过可变焦透镜91的电流降为零，并且可变焦透镜91控制为对应于零折射力的第一形状101A。相比之下，在发光控制部13提供的点切换信号表示面照射的情况下，流过可变焦透镜91的电流取正值，并且可变焦透镜91控制为对应于具有大于零的正值的折射力的第二形状101B。
应当指出，可以颠倒控制原则。具体地，在点切换信号表示点照射的情况下，流过可变焦透镜91的电流可以取正值，并且可变焦透镜91可以控制为第一形状101A。在点切换信号表示面照射的情况下，流过可变焦透镜91的电流可以降为零，并且可变焦透镜91可以控制为第二形状101B。
为了保证在面照射中均匀照射，控制可变焦透镜91，使得透镜的折射力(力量)Yp落在下限值Ypmin到上限值Ypmax的范围内(Ypmin≦Yp≦Ypmax)。
这里，下限值Ypmin和上限值Ypmax分别采用由表达式(10)表示的值和由表达式(11)表示的值。
[数9]
Figure BDA0002549917960000161
Figure BDA0002549917960000162
在表达式(10)和表达式(11)中，θh＝45％表示VCSEL的远场模式的激光强度与峰值强度的比为45％时的发散角θh[rad]，θh＝70％表示VCSEL的远场模式的激光强度与峰值强度的比为70％时的发散角θh[rad]。另外，A/EFL2表示转换成透镜的折射力(力量)所用的系数，A表示预定常数。
图12是标出了当VCSEL阵列的光源间距离Ap从0.03mm变化到0.06mm时可变焦透镜91的折射力Yp的下限值Ypmin和上限值Ypmax的图。
在图12中，水平轴表示VCSEL阵列的光源间距离Ap，纵轴表示可变焦透镜91的折射力Yp。
在图12中，计算下限值Ypmin和上限值Ypmax，其中，对应于峰值强度的45％的VCSEL的发散角θh＝45％是0.314rad，对应于峰值强度的70％的VCSEL的发散角θh＝70％是0.209rad，投影透镜44的有效焦距EFL是2.5mm，由投影透镜44对准的VCSEL发出的光的光束的直径D是0.012mm，常数A是1093.3。
在图12所示的计算示例中，例如，在VCSEL阵列的光源间距离Ap为45μm的情况下，在可变焦透镜91的折射力Yp设置在大约17.5屈光度以上到26屈光度以下(0.1mm≦Δy≦0.15mm)的范围内时，面照射能够发出80％以上的均匀性的光。
如上所述，在第三结构示例中，在面照射中可变焦透镜91改变透镜的形状(曲率)或折射率。这时，可变焦透镜91控制透镜的形状(曲率)或折射率，使得透镜的折射力Yp落在下限值Ypmin到上限值Ypmax的范围内(Ypmin≦Yp≦Ypmax)。
<6.测距模块的测量处理>
参照图13的流程图，说明测距模块11执行测量到物体的距离的测量处理。
例如，当通过包含测距模块11的主设备的控制单元指令测量开始时，该处理开始。
首先，在步骤S1中，发光控制部13将表示点照射的点切换信号提供给照明装置12和信号处理部16。
在步骤S2中，发光控制部13将具有预定频率(例如，20MHz)的发光时序信号提供给照明装置12和光接收部15。
在步骤S3中，照明装置12基于来自发光控制部13的表示点照射的点切换信号控制发光部42、投影透镜44或可变焦透镜91。具体地，在照明装置12构造为图4所示的第一结构示例的情况下，投影透镜44的透镜位置通过控制移位到第一透镜位置51A。在照明装置12构造为图10所示的第二结构示例的情况下，发光部42的光源位置通过控制移位到第一光源位置81A。在照明装置12构造为图11所示的第三结构示例的情况下，可变焦透镜91的透镜形状通过控制改变为对应于零折射力的第一形状101A。
在步骤S4中，照明装置12基于来自发光控制部13的发光时序信号控制发光部42发光，从而向物体照射照射光。如此，照明装置12通过点照射进行发光。
在步骤S5中，测距传感器14接收作为物体反射的点照射中的照射光的反射光，并生成点照射中的第一深度图。
更具体地，光接收部15的各像素21在驱动控制电路23的控制下接收来自物体的反射光。各像素21将检测信号A和检测信号B输出到信号处理部16作为像素数据，检测信号A和检测信号B是通过将光电二极管产生的电荷根据延迟时间ΔT分配给两个电荷累积部得到的。信号处理部16基于光接收部15提供的像素数据针对像素阵列部22的各像素21计算作为从测距模块11到物体的距离的深度值，从而生成存储作为像素21的像素值的深度值的深度图。信号处理部16已经在步骤S3的处理中接收到表示点照射的点切换信号。因此，信号处理部16执行对应于点照射的深度图生成处理以生成第一深度图。
在步骤S6中，发光控制部13将表示面照射的点切换信号提供给照明装置12和信号处理部16。
在步骤S7中，发光控制部13将具有预定频率的发光时序信号提供给照明装置12和光接收部15。当在步骤S2的处理中以及之后连续提供发光时序信号时，省略步骤S7的处理。
在步骤S8中，照明装置12基于来自发光控制部13的表示面照射的点切换信号控制发光部42、投影透镜44或可变焦透镜91。具体地，在照明装置12构造为图4所示的第一结构示例的情况下，投影透镜44的透镜位置可通过控制移位到第二透镜位置51B。在照明装置12构造为图10所示的第二结构示例的情况下，发光部42的光源位置可通过控制移位到第二光源位置81B。在照明装置12构造为图11所示的第三结构示例的情况下，可变焦透镜91的透镜形状可通过控制改变为对应于具有大于零的正值的折射力的第二形状101B。
在步骤S9中，照明装置12基于来自发光控制部13的发光时序信号控制发光部42发光，从而向物体照射照射光。如此，照明装置12通过面照射进行发光。
在步骤S10中，测距传感器14接收作为物体反射的面照射中的照射光的反射光，并生成面照射中的第二深度图。信号处理部16已经在步骤S6的处理中接收到表示面照射的点切换信号。因此，信号处理部16执行对应于面照射的深度图生成处理以生成第二深度图。
在步骤S11中，信号处理部16根据点照射中的第一深度图和面照射中的第二深度图两个深度图生成要输出的深度图，并输出该深度图。
在步骤S12中，测距模块11确定是否结束测量。例如，在主设备已经提供了结束测量的命令的情况下，测距模块11确定结束测量。
当在步骤S12中确定不结束测量(即，继续测量)时，该处理返回到步骤S1，重复如上所述的步骤S1至步骤S12的处理。同时，当在步骤S12中确定结束测量时，图13中的测量处理结束。
应当指出，在上述处理中，首先执行基于点照射的深度图生成，然后执行基于面照射的深度图生成。该顺序也可以颠倒。具体地，可以首先执行基于面照射的深度图生成，然后执行基于点照射的深度图生成。
通过上述测量处理，测距模块11切换点照射和面照射，并生成点照射中的第一深度图和面照射中的第二深度图两个深度图。然后，测距模块11根据第一深度图和第二深度图两个深度图生成要输出的最终的深度图。如此，能够在降低多路径影响的同时生成高分辨率深度图。
测距模块11能够通过一个照明单元实现点照射(点照明)和面照射(面照明)。具体地，通过作为一个照明装置的照明装置12对发光部42、投影透镜44或可变焦透镜91的控制，能够实现点照射和面照射。这有助于减小照明装置12的尺寸并降低价格。
<7.电子设备的结构示例>
上述测距模块11可以安装在电子设备上，例如，安装在智能电话、平板电脑终端、移动电话、个人计算机、游戏机、电视机、可穿戴终端、数码相机或数码摄像机上。
图14是示出作为安装有测距模块的电子设备的智能电话的结构示例的框图。
如图14所示，智能电话201包括通过总线211彼此连接的测距模块202、摄像装置203、显示器204、扬声器205、话筒206、通信模块207、传感器单元208、触摸屏209和控制单元210。另外，通过CPU执行程序，控制单元210用作应用处理部221和操作系统处理部222。
图1中的测距模块11用于测距模块202。例如，测距模块202布置在智能电话201的前表面上。测距模块202针对智能电话201的使用者进行测距，从而能够输出使用者的面部、手、手指等的表面形状的深度值作为测距结果。
摄像装置203布置在智能电话201的前表面上，并且捕获作为智能电话201的使用者的目标的图像以获得其中出现使用者的图像。应当指出，尽管未图示，但是摄像装置203也可以布置在智能电话201的后表面上。
显示器204显示应用处理部221和操作系统处理部222执行处理的操作屏、摄像装置203所捕获的图像等。当使用智能电话201打电话时，例如，扬声器205和话筒206输出他人的声音并收集使用者的声音。
通信模块207经由通信网络执行通信。传感器单元208感应速度、加速度、接近度等。触摸屏209获取使用者在显示器204显示的操作屏上的触摸操作。
应用处理部221执行智能电话201提供的各种服务的处理。例如，应用处理部221能够执行以下处理，基于测距模块202提供的深度图利用计算机图形学形成虚拟再现使用者面部表达式的面部，并控制显示器204显示面部。另外，应用处理部221例如能够执行以下处理，基于测距模块202提供的深度图形成任何立体物的三维形状数据。
操作系统处理部222执行用于实现智能电话201的基本功能和操作的处理。例如，操作系统处理部222能够执行以下处理，基于测距模块202提供的深度图认证使用者的面部以及解锁智能电话201。另外，操作系统处理部222例如能够执行以下处理，基于测距模块202提供的深度图识别使用者的手势并基于该手势输入各种操作。
例如，通过采用包括尺寸减小且价格降低的照明装置12的测距模块11，如此构造的智能电话201能够在减小测距模块11的安装面积的同时更精确地检测测距信息。
<8.移动体的应用例>
根据本公开的技术(本技术)适用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以实现为安装在诸如汽车、电动车辆、混合动力车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船和机器人等任何类型的移动体上的装置。
图15是示出了作为移动体控制系统(能够采用根据本公开的实施例的技术)的示例的车辆控制系统的示意结构的示例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图15所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。另外，示出微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053作为集成控制单元12050的功能结构。
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制有关车辆的驱动系统的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作以下装置的控制装置，用于产生车辆的驱动力的驱动力生成装置(诸如内燃机、驱动电机等)、用于将驱动力传输给车轮的驱动力传输机构、用于调节车辆的转向角度的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等。
主体系统控制单元12020根据各种程序控制设于车辆主体的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020用作控制装置，用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或者诸如前照灯、备用灯、制动灯、转向信号、雾灯等各种灯。在此情况下，代替钥匙的从移动装置发送的无线电波或者各种开关的信号能够被输入到主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
车外信息检测单元12030检测有关包括车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031相连。车外信息检测单元12030使摄像部12031对车辆外部的图像进行成像，并且接收所成像的图像。基于所接收到的图像，车外信息检测单元12030可以进行检测诸如路面上的人、车辆、障碍物、标记、符号等目标的处理，或者进行检测到此处的距离的处理。
摄像部12031是接收光的光学传感器，并且输出与接收到的光的光量对应的电信号。摄像部12031能够输出电信号作为图像，或者能够输出电信号作为有关测得距离的信息。另外，由摄像部12031接收到的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测有关车辆内部的信息。车内信息检测单元12040例如与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041相连。驾驶员状态检测部12041例如包括拍摄驾驶员的相机。根据从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的专心程度，或者可判断驾驶员是否打瞌睡。
微型计算机12051能够基于通过车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆的内部或外部的信息，计算用于驱动力生成装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且将控制命令输出到驱动系统控制单元12010。例如，微型计算机12051能够进行用于实施高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能的协同控制，该功能包括车辆的防止碰撞或减震、基于跟随距离的跟随驾驶、车速保持驾驶、车辆碰撞警告、车辆偏离车道的警告等。
另外，微型计算机12051能够基于通过车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的有关车辆的外部或内部的信息，通过控制驱动力生成装置、转向机构、制动装置等，进行用于自动驾驶(使车辆自主行驶而无需依靠驾驶员的操作)等的协同控制。
另外，微型计算机12051能够基于通过车外信息检测单元12030获得的有关车辆外部的信息将控制命令输出到主体系统控制单元12020。例如，微型计算机12051能够根据车外信息检测单元12030检测到的前面车辆或迎面来车的位置，通过控制前照灯以从远光改变为近光，进行用于防止刺眼强光的协同控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送到能够在视觉或听觉上向车辆的使用者或车辆外部指示信息的输出装置。在图15的示例中，示出了音频扬声器12061、显示部12062和设备面板12063作为输出装置。显示部12062例如可包括车载显示器和平视显示器(head-up display)中的至少一者。
图16是示出摄像部12031的安装位置的示例的图。
在图16中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
摄像部12101、12102、12103、12104和12105例如布置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门位置以及在车辆内部的挡风玻璃的上部的位置。设于前鼻的摄像部12101和设在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获取车辆12100的前方的图像。设于侧视镜处的摄像部12102和12103主要获取车辆12100的侧面的图像。设于后保险杠或后门的摄像部12104主要获取车辆12100的后方的图像。设在车辆内部的挡风玻璃的上部的摄像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。
另外，图16示出了摄像部12101到12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设于前鼻的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设于侧视镜处的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设于后保险杠或后门的摄像部12104的摄像范围。例如，从上方所视的车辆12100的鸟瞰图可通过叠加由摄像部12101到12104拍摄的图像数据来获得。
摄像部12101到12104中的至少一者可具有获取距离信息的功能。例如，摄像部12101到12104中的至少一者可以是由多个摄像元件构成的立体照相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
例如，微型计算机12051能够基于从摄像部12101到12104获得的距离信息判断到摄像范围12111到12114内每个三维目标的距离以及距离的时间变化(相对车辆12100的相对速度)，并由此提取最近的三维目标(尤其是处于车辆12100的行驶路径上并且以预定速度(例如，等于或大于0km/小时)在与车辆12100基本相同的方向上行驶)作为前行车辆。而且，微型计算机12051能够预先设定要保持的距前方车辆的跟随距离，并且进行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随启动控制)等。因此，能够进行用于自动驾驶(使车辆自主行驶而无需依靠驾驶员的操作等)的协同控制。
例如，微型计算机12051能够基于从摄像部12101到12104获得的距离信息将有关三维目标的三维目标数据分类成两轮车辆、标准型车辆、大型车辆、行人、公用电线杆和其它三维目标的三维目标数据，选取分类的三维目标数据，并将选取的三维目标数据用于自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够视觉辨识的障碍物和车辆12100的驾驶员难以视觉辨识的障碍物。另外，微型计算机12051判断表明与各障碍物相碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并且因而有可能碰撞的情况下，微型计算机12051通过音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并通过驱动系统控制单元12010进行强制减速或转向避让。微型计算机12051由此能够辅助驾驶而避免碰撞。
摄像部12101到12104中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。微型计算机12051例如能够通过判断在摄像部12101到12104的拍摄图像中是否有行人来识别行人。例如，通过在作为红外相机的摄像部12101到12104的拍摄图像中提取特征点的步骤，以及通过对表示目标的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理来判断是否是行人的步骤，来实现这种行人的识别。当微型计算机12051判断在摄像部12101到12104的拍摄图像中有行人，并因此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得显示用于强调的方形轮廓线以叠加在识别出的行人上。声音/图像输出部12052也可以控制显示部12062，使得在期望位置处显示表示行人的图标等。
上文已经说明了采用根据本公开的技术的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以应用于上述配置中的车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040。具体地，通过在车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040中利用测距模块11测距，执行识别驾驶员的姿势的处理，使得基于该姿势执行各种装置(例如，音频系统、导航系统和空调系统)的操作或者能够更精确地检测驾驶员的状况。另外，例如，通过利用测距模块11测距，能够识别出路面不平而反映在悬架控制中。通过采用包括尺寸减小且价格降低的照明装置12的测距模块11能够在减小测距模块11的安装面积的同时更精确地检测测距信息。
应当指出，除了间接ToF测距模块之外，根据本公开的技术可以应用于直接ToF测距模块或结构光测距模块。此外，根据本公开的技术能够应用于构造为切换点照射和面照射的任何照明装置。
本技术的实施例不限于上述实施例，可以在本技术的主旨的范围内进行各种变化。
这里所述的多项本实用新型的技术可以彼此独立的实施，只要不矛盾即可。当然，多项本实用新型的技术可以以任何组合的方式实施。例如，在任意实施例中所述的本技术的部分或整体可以与其它实施例中所述的本技术的部分或整体组合地实施。另外，上述任意本技术的部分或整体可以与上文未述及的其它技术组合地实施。
另外，例如，描述为一个装置(或处理单元)的构造可以分成多个装置(或处理单元)。相对地，上文描述为多个装置(或处理单元)的构造可以布置在一个装置(或处理单元)中。另外，当然也可以将上文所述之外的构造添加到各装置(或各处理单元)的构造。而且，只要整个系统的构造和操作基本相同，一些装置(或处理单元)的构造可以部分地被包括在其它装置(或其它处理单元)的构造中。
而且，这里，“系统”表示多个组件(装置、模块(部件)等)的集合，而不管所有的组件是否在同一个柜子中。因此，容纳在分离的柜子中并且经由网络彼此连接多个装置以及包括容纳在一个柜子中的多个模块的一个装置都是“系统”。
另外，例如，如上所述的程序可以通过任意装置执行。在此情况下，装置具有期望的功能(例如，功能块)并因而能够获得期望的信息就足够了。
应当指出，这里所述的效果只是示例性的而非限制性的，可以提供这里所述的效果之外的效果。
应当指出，本技术可以采用以下构造。
(1)
一种照明装置，其包括：
发光部；
投影透镜，其构造为投射从所述发光部发出的光；以及
切换部，其构造为改变焦距以切换点照射和面照射。
(2)
根据第(1)项的照明装置，
其中，所述切换部将所述投影透镜移动到所述投影透镜不对焦的位置，从而进行面照射。
(3)
根据第(1)项或第(2)项的照明装置，
其中，所述切换部包括透镜驱动部，所述透镜驱动部构造为控制所述投影透镜的位置，并且
所述透镜驱动部改变所述投影透镜的位置，从而切换点照射和面照射。
(4)
根据第(3)项的照明装置，
其中，所述发光部包括光源阵列，在所述光源阵列中，以预定的光源间距排列有构造为以预定开口尺寸发光的多个光源。
(5)
根据第(4)项的照明装置，
其中，所述透镜驱动部控制所述投影透镜的位置，使得从点照射的第一透镜位置到面照射的第二透镜位置的移动量取等于或大于基于预定的光源间距的预定下限值的值。
(6)
根据第(5)项的照明装置，
其中，满足以下表达式：
[数10]
Figure BDA0002549917960000271
其中，ymin表示预定的下限值，EFL表示所述投影透镜的有效焦距，Ap表示预定的光源间距，As表示预定的开口尺寸，θh1表示激光强度与峰值强度的比为45％时的发散角。
(7)
根据第(5)项或第(6)项的照明装置，
其中，所述透镜驱动部控制所述投影透镜的位置，使得从点照射的第一透镜位置到面照射的第二透镜位置的移动量取等于或小于基于预定的光源间距的预定上限值的值。
(8)
根据第(7)项的照明装置，
其中，满足以下表达式：
[数11]
Figure BDA0002549917960000281
其中，ymax表示预定的上限值，EFL表示所述投影透镜的有效焦距，Ap表示预定的光源间距，As表示预定的开口尺寸，θh2表示激光强度与峰值强度的比为70％时的发散角。
(9)
根据第(4)至(8)项中任一项的照明装置，还包括：
衍射光学元件，其构造为在垂直于光轴方向的方向上复制从光源阵列发出的且具有预定区域的发光图案，从而扩大照射面积。
(10)
根据第(1)至(9)项中任一项的照明装置，
其中，流过透镜驱动部的电流在面照射时降为零，在点照射时取正值。
(11)
根据第(3)至(10)项中任一项的照明装置，
其中，所述透镜驱动部包括音圈电机或压电元件。
(12)
根据第(1)项的照明装置，
其中，所述切换部包括光源驱动部，所述光源驱动部构造为控制所述发光部的位置，并且
所述光源驱动部改变所述发光部的位置，从而切换点照射和面照射。
(13)
根据第(12)项的照明装置，
其中，所述发光部包括光源阵列，在所述光源阵列中，以预定的光源间距排列有各自构造为以预定开口尺寸发光的多个光源，并且
所述光源驱动部控制所述发光部的位置，使得从点照射的第一光源位置到面照射的第二光源位置的移动量取等于或大于基于预定的光源间距的预定下限值的值。
(14)
根据第(13)项的照明装置，
其中，所述光源驱动部控制所述发光部的位置，使得从点照射的第一光源位置到面照射的第二光源位置的移动量取等于或小于基于预定的光源间距的预定上限值的值。
(15)
根据第(14)项的照明装置，
其中，满足以下表达式：
[数12]
Figure BDA0002549917960000291
Figure BDA0002549917960000292
其中，ymin表示预定的下限值，ymax表示预定的上限值，EFL表示所述投影透镜的有效焦距，Ap表示预定的光源间距，As表示预定的开口尺寸，θh1表示激光强度与峰值强度的比为45％时的发散角，θh2表示激光强度与峰值强度的比为70％时的发散角。
(16)
根据第(1)项的照明装置，
其中，所述切换部包括可变焦透镜，并且
所述可变焦透镜改变透镜的折射率，从而切换点照射和面照射。
(17)
根据第(16)项的照明装置，
其中，所述发光部包括光源阵列，在所述光源阵列中，以预定的光源间距排列有各自构造为以预定开口尺寸发光的多个光源，并且
可变焦透镜改变透镜的形状或折射率，使得透镜的折射率取等于或大于基于面照射下预定光源间距离的预定下限值的值。
(18)
根据第(17)项的照明装置，
其中，可变焦透镜改变透镜的形状或折射率，使得透镜的折射率取等于或小于基于面照射下预定光源间距离的预定上限值的值。
(19)
根据第(18)项的照明装置，
其中，满足以下表达式：
[数13]
Figure BDA0002549917960000301
Figure BDA0002549917960000302
其中，ymin表示预定的下限值，ymax表示预定的上限值，EFL表示所述投影透镜的有效焦距，Ap表示预定的光源间距，As表示预定的开口尺寸，θh1表示激光强度与峰值强度的比为45％时的发散角，θh2表示激光强度与峰值强度的比为70％时的发散角，A表示预定的常数。
(20)
一种测距模块，其包括：
照明装置，以及
光接收部，其构造为接收作为从照明装置发出而被物体反射的光的反射光，
所述照明装置包括：
发光部；
投影透镜，其构造为投射从所述发光部发出的光；以及
切换部，其构造为改变焦距以切换点照射和面照射。
(21)
一种系统，其包括：
发光部；
投影透镜，其构造为投射从所述发光部发出的光；以及
切换部，其构造为在用于面照射的第一配置与用于点照射的第二配置之间切换所投射的光。
(22)
根据第(21)项的系统，其中，所述切换部通过在至少第一位置和第二位置之间移动所述投影透镜来改变所述投影透镜的焦距。
(23)
根据第(22)项的系统，其中，在所述第一位置时，所述投影透镜进行面照射。
(24)
根据第(22)项的系统，其中，在所述第二位置时，所述投影透镜进行点照射。
(25)
根据第(21)项的系统，其中，所述发光部包括光源阵列，在所述光源阵列中，以预定的光源间距排列有构造为以预定开口尺寸发光的多个光源。
(26)
根据第(25)项的系统，其中，光源驱动部控制从用于点照射的第一光源位置到用于面照射的第二光源位置的所述发光部的位置。
(27)
根据第(21)项的系统，其中，所述投影透镜是可变焦透镜。
(28)
根据第(27)项的系统，其中，所述切换部构造为通过改变所述投影透镜的折射力来在所述第一配置和所述第二配置之间切换。
(29)
一种系统的驱动方法，所述方法包括：
从所述系统的发光部通过所述系统的投影透镜投射面照射配置的光；
通过所述系统的切换部将所投射的光从所述面照射配置切换到点照射配置；以及
从所述发光部通过所述投影透镜投射所述点照射配置的光。
(30)
根据第(29)项的方法，其中，所述切换部通过在至少第一位置和第二位置之间移动所述投影透镜来改变所述投影透镜的焦距。
(31)
根据第(30)项的方法，其中，在所述第一位置时，所述投影透镜进行面照射。
(32)
根据第(30)项的方法，其中，在所述第二位置时，所述投影透镜进行点照射。
(33)
根据第(30)项的方法，其中，所述发光部包括光源阵列，在所述光源阵列中，以预定的光源间距排列有构造为以预定开口尺寸发光的多个光源。
(34)
根据第(30)项的方法，其中，光源驱动部控制从用于点照射的第一光源位置到用于面照射的第二光源位置的所述发光部的位置。
(35)
根据第(29)项的方法，其中，所述投影透镜是可变焦透镜。
(36)
根据第(35)项的方法，其中，所述切换部构造为通过改变所述投影透镜的折射力从所述面照射配置切换到所述点照射配置。
(37)
一种系统，其包括：
发光部；
投影透镜，其构造为投射从所述发光部发出的光；
切换部，其构造为在用于面照射的第一配置与用于点照射的第二配置之间切换；以及
光接收部，其构造为接收反射光。
(38)
根据第(37)项的系统，其中，所述切换部通过在至少第一位置和第二位置之间移动所述投影透镜来改变所述投影透镜的焦距。
(39)
根据第(38)项的系统，其中，在所述第一位置时，所述投影透镜进行面照射。
(40)
根据第(38)项的系统，其中，在所述第二位置时，所述投影透镜进行点照射。
附图标记列表
11测距模块，12照明装置，13发光控制部，14测距传感器，15光接收部，16信号处理部，42发光部，43衍射光学元件，44投影透镜，45A、45B透镜驱动部，72A、72B光源驱动部，91可变焦透镜，201智能电话，202测距模块
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年8月26日提交的日本在先专利申请JP2019-153489的优先权，该日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

Claims (12)

1.一种照明装置，其特征在于包括：
发光部；
投影透镜，其构造为投射从所述发光部发出的光；以及
切换部，其构造为在用于面照射的第一配置与用于点照射的第二配置之间切换所投射的光。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述切换部通过在至少第一位置和第二位置之间移动所述投影透镜来改变所述投影透镜的焦距。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，在所述第一位置时，所述投影透镜进行面照射。
4.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，在所述第二位置时，所述投影透镜进行点照射。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述发光部包括光源阵列，在所述光源阵列中，以预定的光源间距排列有构造为以预定开口尺寸发光的多个光源。
6.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于，光源驱动部控制从用于点照射的第一光源位置到用于面照射的第二光源位置的所述发光部的位置。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述投影透镜是可变焦透镜。
8.根据权利要求7所述的照明装置，其特征在于，所述切换部构造为通过改变所述投影透镜的折射力来在所述第一配置和所述第二配置之间切换。
9.一种测距模块，其特征在于包括：
发光部；
投影透镜，其构造为投射从所述发光部发出的光；
切换部，其构造为在用于面照射的第一配置与用于点照射的第二配置之间切换；以及
光接收部，其构造为接收反射光。
10.根据权利要求9所述的测距模块，其特征在于，所述切换部通过在至少第一位置和第二位置之间移动所述投影透镜来改变所述投影透镜的焦距。
11.根据权利要求10所述的测距模块，其特征在于，在所述第一位置时，所述投影透镜进行面照射。
12.根据权利要求10所述的测距模块，其特征在于，在所述第二位置时，所述投影透镜进行点照射。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023174368A1 (zh) * 2022-03-18 2023-09-21 维沃移动通信有限公司 一种投光装置、测距装置及电子设备

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240170921A1 (en) * 2021-03-31 2024-05-23 Sony Semiconductor Solutions Corporation Light emitting element, illumination device, and distance measuring device
KR20220152679A (ko) * 2021-05-10 2022-11-17 엘지이노텍 주식회사 거리 측정 카메라 모듈
DE102021117333A1 (de) * 2021-07-05 2023-01-05 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Signallaufzeitselektives flash-lidar-system und verfahren für dessen betrieb

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9329035B2 (en) 2011-12-12 2016-05-03 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Method to compensate for errors in time-of-flight range cameras caused by multiple reflections
DE102013108824A1 (de) * 2013-08-14 2015-02-19 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Sensoranordnung zur Erfassung von Bediengesten an Fahrzeugen
US9674415B2 (en) 2014-12-22 2017-06-06 Google Inc. Time-of-flight camera system with scanning illuminator
WO2019106033A1 (en) 2017-11-28 2019-06-06 Sony Semiconductor Solutions Corporation Illumination device, time of flight system and method
JP7238343B2 (ja) 2017-12-22 2023-03-14 株式会社デンソー 距離測定装置及び距離測定方法
US11662433B2 (en) * 2017-12-22 2023-05-30 Denso Corporation Distance measuring apparatus, recognizing apparatus, and distance measuring method
JP6919598B2 (ja) 2018-03-05 2021-08-18 住友電装株式会社 コネクタ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023174368A1 (zh) * 2022-03-18 2023-09-21 维沃移动通信有限公司 一种投光装置、测距装置及电子设备

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