JP2019132640A - 測距モジュール、測距方法、及び、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴｏＦを用いた測距精度を向上させる。【解決手段】測距モジュールは、光源部と、少なくとも１つの画素を備える受光部と、前記光源部から出射光が出射される側において、前記光源部及び前記受光部を隙間を空けて覆う透明部材とを備え、前記画素は、前記透明部材により前記出射光が反射された反射光である基準光、及び、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光する。本技術は、例えば、携帯用の電子機器に適用できる。【選択図】図２

Description

本技術は、測距モジュール、測距方法、及び、電子機器に関し、特に、ＴｏＦ（Time of Flight）を用いて測距を行う測距モジュール、測距方法、及び、電子機器に関する。

ＴｏＦ（Time of Flight）を用いた測距方法において、発光素子から出射された出射光が物体により反射された測定光を第１の受光部で受光し、発光素子と第２の受光部とを結ぶ光路を通過した基準光を第２の受光部で受光し、基準光と測定光の受光タイミングの時間差に基づいて、物体までの距離を測定することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−３０７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、基準光の受光部と測定光の受光部が異なるため、各受光部の性能や、各受光部と他の回路との間の信号の遅延時間等のバラツキにより、測距精度が低下することがある。

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ＴｏＦを用いた測距精度を向上させるようにするものである。

本技術の第１の側面の測距モジュールは、第１の光源部と、少なくとも１つの画素を備える受光部と、前記第１の光源部から第１の出射光が出射される側において、前記第１の光源部及び前記受光部を隙間を空けて覆う透明部材とを備え、前記画素は、前記透明部材により前記第１の出射光が反射された反射光である基準光、及び、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光する。

本技術の第２の側面の測距モジュールは、光源部と、複数の画素を備える受光部と、前記光源部から出射光が出射される側において、前記光源部及び前記受光部を隙間を空けて覆う１枚の透明板と、各前記画素が前記透明板により前記出射光が反射された反射光である基準光を受光してから、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光するまでの時間である測距時間を前記画素毎に測定する時間測定部とを備える。

本技術の第３の側面の測距方法は、光源部と、少なくとも１つの画素を備える受光部と、前記光源部から出射光が出射される側において、前記光源部及び前記受光部を隙間を空けて覆う透明部材とを備える測距装置が、前記画素が前記透明部材により前記出射光が反射された反射光である基準光を受光してから、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光するまでの時間である測距時間を測定する。

本技術の第４の側面の電子機器は、測距モジュールと、前記測距モジュールの測定結果に基づく処理を行う制御部とを備え、前記測距モジュールは、光源部と、少なくとも１つの画素を備える受光部と、前記光源部から出射光が出射される側において、前記光源部及び前記受光部を隙間を空けて覆う透明部材とを備え、前記画素は、前記透明部材により前記出射光が反射された反射光である基準光、及び、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光する。

本技術の第１の側面においては、透明部材により第１の出射光が反射された反射光である基準光、及び、測定対象となる物体からの反射光である測定光が画素により受光される。

本技術の第２の側面又は第３の側面においては、画素が透明部材により出射光が反射された反射光である基準光を受光してから、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光するまでの時間である測距時間が測定される。

本技術の第４の側面においては、透明部材により出射光が反射された反射光である基準光、及び、測定対象となる物体からの反射光である測定光が画素により受光される。

本技術の第１の側面乃至第４の側面によれば、ＴｏＦを用いた測距精度を向上させることができる。

本技術の第１の実施の形態に係る電子機器の構成例を示すブロック図である。 図１の測距モジュールの構成例を模式的に示す断面図である。 図１の光源部の構成例を示す回路図である。 図１の測距センサの構成例を示すブロック図である。 図４の画素の構成例を示す回路図である。 図１の信号変化検出回路の構成例を示すブロック図である。 図６の微分回路の構成例を示すブロック図である。 図１の時間測定回路の構成例を示すブロック図である。 図１の測距モジュールの動作を説明するためのタイミングチャートである。 光源部及び光源制御回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 画素のＦＤ部のポテンシャルの状態を模式的に示す図である。 時間測定回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 微分信号を用いる効果を説明するための図である。 微分信号を用いる効果を説明するための図である。 図１の測距モジュールの動作の変形例を説明するためのタイミングチャートである。 図２のカバーガラスの第１の変形例を示す図である。 図２のカバーガラスの第２の変形例を示す図である。 図２の測距モジュールの第１の変形例を示す図である。 図２の測距モジュールの第２の変形例を示す図である。 画素の変形例を示す回路図である。 図２０の画素のＦＤ部のポテンシャルの状態を模式的に示す図である。 図６の微分回路の第１の変形例を示す回路図である。 図６の微分回路の第２の変形例を示す回路図である。 図６の微分回路の第３の変形例を示す回路図である。 図６の微分回路の第４の変形例を示す回路図である。 本技術の第２の実施の形態に係る電子機器の構成例を示すブロック図である。 図２６の測距モジュールの構成例を模式的に示す断面図である。 図２６の光源部の構成例を示す回路図である。 図２６の測距モジュールの動作を説明するためのタイミングチャートである。 図２６の光源部の変形例を示す回路図である。 図２７の測距モジュールの第１の変形例を示す図である。 図３１の測距モジュールを電子機器に組み込んだ例を示す図である。 図２７の測距モジュールの第２の変形例を電子機器に組み込んだ例を示す図である。 図２７の測距モジュールの第３の変形例を示す図である。 本技術の第３の実施の形態に係る測距モジュールの構成例を模式的に示す断面図である。 測定用射出光の照射範囲の例を示す図である。 本技術の第４の実施の形態に係る測距モジュールの構成例を模式的に示す断面図である。 測定用射出光の照射範囲の例を示す図である。 測定用射出光の照射範囲の例を示す図である。 本技術の第５の実施の形態に係る測距モジュールの構成例を模式的に示す断面図である。 測定用射出光の照射範囲の例を示す図である。 本技術の第６の実施の形態に係る測距モジュールの構成例を模式的に示す断面図である。 測定用射出光の照射範囲の例を示す図である。 本技術の第７の実施の形態に係る測距モジュールの構成例を模式的に示す断面図である。 測定用射出光の照射範囲の例を示す図である。

以下、本技術の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（基準光用の光源と測定光用の光源を共通にした場合）
２．第１の実施の形態の変形例
３．第２の実施の形態（基準光用の光源と測定光用の光源を分けた場合）
４．第２の実施の形態の変形例
５．第３の実施の形態（照射角が異なる測定用出射光を用いた場合）
６．第４の実施の形態（照射距離が異なる測定用出射光を用いた場合１）
７．第５の実施の形態（照射距離が異なる測定用出射光を用いた場合２）
８．第６の実施の形態（照射角及び照射距離が異なる測定用出射光を用いた場合）
９．第７の実施の形態（測定範囲により光源の数を増減する場合）
１０．その他の変形例

＜＜１．第１の実施の形態＞＞
まず、図１乃至図１５を参照して、本技術の第１の実施の形態について説明する。

＜電子機器１１の構成例＞
図１は、本技術の第１の実施の形態に係る電子機器１１の構成例を示している。

電子機器１１は、ＴｏＦ法を用いて、測定対象となる物体１２までの距離を測定する測距機能を備える電子機器である。電子機器１１は、例えば、測距機能のみを備えていてもよいし、他の機能を備えていてもよい。後者の場合、電子機器１１は、例えば、スマートフォン、携帯電話機、デジタルカメラ等の携帯用の電子機器からなる。

電子機器１１は、操作部２１、制御部２２、測距モジュール２３、表示部２４、及び、記憶部２５を備える。

操作部２１は、例えば、スイッチ、ボタン、キーボード、タッチパネル等の電子機器１１の操作を行うための各種の操作デバイスを備える。操作部２１は、操作内容を示す操作信号を制御部２２に供給する。

制御部２２は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサを備える。制御部２２は、例えば、操作部２１からの操作信号等に基づいて、電子機器１１の各部の制御を行ったり、記憶部２５に記憶されているプログラムを実行することにより、所定の処理を行ったりする。例えば、制御部２２は、測距モジュール２３の測定結果に基づく処理を行う。

測距モジュール２３は、物体１２までの距離の測定を行うモジュールである。測距モジュール２３は、光源部３１、光源用レンズ３２、撮像用レンズ３３、及び、測距センサ３４を備える。

光源部３１は、測距センサ３４の光源制御回路４２の制御の下に、パルス状の光である出射光を出射する。出射光の一部は、測距モジュール２３内で反射され、測距センサ３４の受光部４３に入射する。また、出射光の一部は、光源用レンズ３２を透過して物体１２に照射され、物体１２により反射され、撮像用レンズ３３を透過し、受光部４３に入射する。

なお、出射光には、可視光、赤外光等の任意の波長の光が用いられる。例えば、出射光の波長は、測距モジュール２３の用途に応じて任意に選択される。

以下、測距モジュール２３内で反射される反射光を基準光と称し、物体１２により反射される反射光を測定光と称する。

光源用レンズ３２は、光源部３１用のレンズであり、光源部３１からの出射光の集光や整形等に用いられる。

撮像用レンズ３３は、受光部４３用のレンズであり、物体１２からの測定光の像を受光部４３の受光面に結像させる。

測距センサ３４は、物体１２までの距離の測定を行うセンサである。測距センサ３４は、タイミング制御回路４１、光源制御回路４２、受光部４３、信号変化検出回路４４、及び、時間測定回路４５を備える。

タイミング制御回路４１は、制御部２２の制御の下に、測距モジュール２３の測距タイミングを制御する回路である。例えば、タイミング制御回路４１は、光源部３１から出射光を出射するタイミングを制御する出射制御信号を光源制御回路４２に供給する。また、例えば、タイミング制御回路４１は、クロック信号、並びに、測距時間の測定を開始するスタート信号及び停止するストップ信号を時間測定回路４５に供給する。

光源制御回路４２は、光源部３１から出射光を出射するタイミング、及び、出射光の光量等の制御を行う。

受光部４３は、後述するように、２次元に配置された複数の画素を備える。受光部４３の各画素は、基準光及び測定光等を受光し、受光量に応じた画素信号を信号変化検出回路４４に供給する。

信号変化検出回路４４は、外部から供給される判定レベルに基づいて、基準光又は測定光を受光することにより画素信号が大きく変化するタイミング（変化タイミング）を検出し、検出結果を示す信号を時間測定回路４５に供給する。

時間測定回路４５は、信号変化検出回路４４により検出された画素信号の変化タイミングに基づいて、受光部４３の各画素の基準光の検出時刻（受光時刻）と測定光の検出時刻（受光時刻）との差分時間である測距時間を検出する。時間測定回路４５は、画素毎の測距時間の検出結果を示す信号を制御部２２に供給する。

表示部２４は、例えば、ディスプレイ等の表示デバイスを備える。表示部２４は、例えば、物体１２の各部までの距離の測定結果や、測距を行うための操作画面を表示する。

記憶部２５は、制御部２２の処理に必要なデータやプログラム、及び、制御部２２の処理により得られたデータ等を記憶する。例えば、記憶部２５は、物体１２の各部までの距離の測定結果を示す３次元の距離データを記憶する。

＜測距モジュール２３の構成例＞
図２は、図１の測距モジュール２３の構成例を模式的に示す断面図である。

測距モジュール２３は、図１に示した光源部３１、光源用レンズ３２、撮像用レンズ３３、及び、測距センサ３４の他に、基板６１、レンズホルダ６２、カバーガラス６３、及び、鏡筒６４を備える。

基板６１には、例えば、プリント配線板（ＰＷＢ（Printed Wiring Board））、又は、コンデンサ等の部品を実装したプリント回路板（ＰＣＢ（Printed Circuit Board））が用いられる。基板６１の実装面には、光源部３１、測距センサ３４、及び、レンズホルダ６２が実装されている。光源部３１と測距センサ３４は、所定の間隔を空けて配置されている。また、光源部３１は、レンズホルダ６２の光源用レンズ３２を装着するための円形の開口部のほぼ中央に配置されている。

レンズホルダ６２には、１枚の板状の透明なガラス又はプラスチックからなるカバーガラス６３が装着（支持）されている。カバーガラス６３は、基板６１の実装面に対向し、基板６１の実装面に対して平行に配置されている。また、カバーガラス６３は、光源部３１及び測距センサ３４の上方（光源部３１から出射光が出射される側）において、光源部３１及び測距センサ３４（の受光部４３）全体を隙間を空けて覆っている。

基板６１の実装面と、カバーガラス６３の基板６１の実装面と対向する反射面との間の光源部３１及び測距センサ３４を含む空間は、レンズホルダ６２及び樹脂等により封止されている。これにより、光源部３１及び測距センサ３４が存在する空間内にゴミや埃等が混入することが防止される。また、例えば、必要に応じて、空間内に空気又は窒素が充填される。例えば、空間内に窒素が充填されることにより、測距モジュール２３が低温動作する場合に、結露の発生が防止される。或いは、例えば、光源部３１からの出射光が赤外光である場合、空間内が真空にされる。

また、カバーガラス６３の測定光が入射する入射面、及び、その反対側の反射面には、反射防止膜（ＡＲ（Anti Reflection）コート）が蒸着されている。反射防止膜には、例えば、フッ化マグネシウム、シリコン、二酸化ケイ素等の材料を用いた薄膜層を多層コーティングした膜が用いられる。これにより、カバーガラス６３の可視光の反射率を、例えば４〜７％から１％以下まで低減することができ、受光部４３における黒浮き（フレア）や二重像（ゴースト）の発生が抑制される。また、カバーガラス６３の反射率は、基準光が十分な光量になるように、例えば、０．５％以上に設定される。

光源用レンズ３２は、レンズホルダ６２に装着（支持）され、カバーガラス６３の入射面において光源部３１の上方に配置されている。光源部３１の光軸と光源用レンズ３２の光軸とは一致する。

鏡筒６４は、レンズホルダ６２に装着（支持）され、カバーガラス６３の入射面において測距センサ３４の上方に配置されている。また、撮像用レンズ３３は、鏡筒６４に装着（支持）され、測距センサ３４の上方に配置されている。

光源部３１から出射された出射光の一部は、カバーガラス６３で反射され、その反射光である基準光の一部が測距センサ３４の受光部４３に入射する。一方、出射光の一部は、カバーガラス６３及び光源用レンズ３２を透過し、物体１２に照射される。そして、物体１２により反射された反射光である測定光の一部が、撮像用レンズ３３により、測距センサ３４の受光部４３の受光面において結像する。

＜光源部３１の構成例＞
図３は、図１の光源部３１の構成例を示している。

光源部３１は、発光素子１０１、ドライバ１０２、電流源１０３、及び、スイッチ１０４を備える。

発光素子１０１は、ＬＥＤ（Light Emission Diode）又はＬＤ（Laser Diode）からなる。発光素子１０１のアノードには電圧ＶＬＥＤが供給され、カソードは電流源１０３の一端に接続されている。電流源１０３の他端は、スイッチ１０４を介して接地されている。

ドライバ１０２は、光源制御回路４２からの制御信号Ｐａに基づいて、制御信号Ｐｂを電流源１０３に供給し、電流源１０３を駆動する。

電流源１０３は、例えば、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタにより構成され、所定の値の電流を流す。

スイッチ１０４は、例えば、ＭＯＳトランジスタにより構成され、光源制御回路４２からの制御信号Ｐｃに基づいて、オン又はオフする。

＜測距センサ３４の構成例＞
図４は、図１の測距センサ３４の構成例を示している。

測距センサ３４は、図１のタイミング制御回路４１乃至時間測定回路４５の他に、ライン選択回路１３１、及び、カラム増幅回路１３２を備える。

タイミング制御回路４１は、制御部２２の制御の下に、クロック信号を生成し、ライン選択回路１３１に供給し、出射制御信号を生成し、時間測定回路４５に供給し、スタート信号及びストップ信号を生成し、時間測定回路４５に供給する。

光源制御回路４２は、出射制御信号に基づいて、制御信号Ｐａ及び制御信号Ｐｃを生成し、光源部３１に供給する。

受光部４３には、画素Ｐが２次元に配列されている。各画素Ｐは、個別に基準光及び測定光を受光する。

ライン選択回路１３１は、タイミング制御回路４１からのクロック信号に基づいて、受光部４３の各画素Ｐに対して制御信号を生成し、供給することで、各画素Ｐを、全画素同時あるいは行単位等で駆動する。

ライン選択回路１３１から供給される制御信号によって選択された画素行の各画素Ｐから出力される画素信号は、各画素列の垂直信号線ＶＳＬを介してカラム増幅回路１３２に供給される。

カラム増幅回路１３２は、各画素列の画素信号を増幅し、増幅した画素信号を信号変化検出回路４４に供給する。

信号変化検出回路４４は、外部から供給される判定レベルに基づいて、基準光又は測定光を受光することにより画素信号が大きく変化するタイミングを検出し、変化検出信号を時間測定回路４５に供給する。

時間測定回路４５は、信号変化検出回路４４からの変化検出信号に基づいて、受光部４３の各画素Ｐの基準光の検出時刻と測定光の検出時刻との差分時間である測距時間を測定する。時間測定回路４５は、画素毎の測距時間の測定結果を示す信号を制御部２２に供給する。

＜画素Ｐの構成例＞
図５は、図４の受光部４３の画素Ｐの構成例を示している。

画素Ｐは、受光素子である光電変換素子１５１、読出しトランジスタ１５２、リセットトランジスタ１５３、ＦＤ（フローティングディフュージョン）１５４、増幅トランジスタ１５５、及び、選択トランジスタ１５６を備える。すなわち、画素Ｐは、４トランジスタ構成の画素である。なお、この例では、画素Ｐの各トランジスタは、Ｎ型のＭＯＳトランジスタにより構成されている。

また、画素Ｐに対して、複数の信号線が、例えば画素行毎に配線される。そして、図４のライン選択回路１３１から複数の信号線を介して、制御信号ＴＧ、制御信号ＲＳ、及び、制御信号ＳＥＬが各画素Ｐに供給される。これらの制御信号は、画素Ｐの各トランジスタがＮ型のＭＯＳトランジスタなので、高レベル（例えば、電源電圧ＶＤＤ）の状態がアクティブ状態となり、低レベルの状態（例えば、グラウンドレベル）が非アクティブ状態となる信号である。

なお、以下、制御信号がアクティブ状態になることを、制御信号がオンするとも称し、制御信号が非アクティブ状態になることを、制御信号がオフするとも称する。

光電変換素子１５１は、例えば、ＰＮ接合のフォトダイオードからなる。光電変換素子１５１は、受光した光量に応じた電荷を生成し、蓄積する。

読出しトランジスタ１５２は、光電変換素子１５１とＦＤ部１５４との間に接続されている。読出しトランジスタ１５２のゲート電極には、制御信号ＴＧが印加される。制御信号ＴＧがオンすると、読出しトランジスタ１５２が導通状態になり、光電変換素子１５１に蓄積されている電荷が、読出しトランジスタ１５２を介してＦＤ部１５４に転送される。

リセットトランジスタ１５３は、電源ＶＤＤとＦＤ部１５４との間に接続されている。リセットトランジスタ１５３のゲート電極には、制御信号ＲＳが印加される。制御信号ＲＳがオンすると、リセットトランジスタ１５３が導通状態になり、ＦＤ部１５４の電位が、電源電圧ＶＤＤのレベルにリセットされる。

ＦＤ部１５４は、蓄積されている電荷を電圧信号に変換（電荷電圧変換）して出力する。

増幅トランジスタ１５５は、ゲート電極がＦＤ部１５４に接続され、ドレイン電極が電源ＶＤＤに接続されており、ＦＤ部１５４に保持されている電荷を読み出す読出し回路、所謂ソースフォロワ回路の入力部となる。すなわち、増幅トランジスタ１５５は、ソース電極が選択トランジスタ１５６を介して垂直信号線ＶＳＬに接続されることにより、当該垂直信号線ＶＳＬの一端に接続される電流源１６１とソースフォロワ回路からなる出力回路１７１を構成する。

選択トランジスタ１５６は、増幅トランジスタ１５５のソース電極と垂直信号線ＶＳＬとの間に接続されている。選択トランジスタ１５６のゲート電極には、制御信号ＳＥＬが印加される。制御信号ＳＥＬがオンすると、選択トランジスタ１５６が導通状態になり、画素Ｐが選択状態となる。これにより、増幅トランジスタ１５５から出力される画素信号が、選択トランジスタ１５６を介して、垂直信号線ＶＳＬに出力される。

なお、光電変換素子１５１にアバランシェ増幅型のフォトダイオードを用いてもよい。光電変換素子１５１にアバランシェ増幅型のフォトダイオードを用いた場合、例えば、読出しトランジスタ１５２を削除することが可能である。

また、以下、各トランジスタが導通状態になることを、各トランジスタがオンするともいい、各トランジスタが非導通状態になることを、各トランジスタがオフするともいう。

＜信号変化検出回路４４の構成例＞
図６は、図４の信号変化検出回路４４の受光部４３の１画素列分に対応する回路の構成例を示している。

信号変化検出回路４４は、微分回路２０１及びコンパレータ２０２を備える。

微分回路２０１は、各画素Ｐからの画素信号を微分し、得られた微分信号をコンパレータ２０２に供給する。

コンパレータ２０２は、微分信号と電源２１１により規定される判定レベルとを比較することにより、画素信号が大きく変化するタイミング（変化タイミング）を検出する。コンパレータ２０２は、画素信号の変化タイミングの検出結果を示す変化検出信号を時間測定回路４５に供給する。

＜微分回路２０１の構成例＞
図７は、図６の微分回路２０１の構成例を示している。

微分回路２０１は、遅延回路２３１及び減算回路２３２を備える。

遅延回路２３１は、画素Ｐから供給される画素信号を所定の時間だけ遅延させることにより遅延信号を生成し、減算回路２３２に供給する。

減算回路２３２は、画素信号と遅延信号の差分をとることにより、画素信号の変化量を示す微分信号を生成し、コンパレータ２０２に供給する。

＜時間測定回路４５の構成例＞
図８は、図４の時間測定回路４５の受光部４３の１画素列分に対応する回路の構成例を示している。

時間測定回路４５は、フリップフロップ回路２６１、アンド回路２６２、及び、カウンタ２６３を備える。

フリップフロップ回路２６１は、タイミング制御回路４１から供給されるクロック信号ＣＫに同期して、信号変化検出回路４４から変化検出信号が入力される毎に出力信号のレベルを切り替える。すなわち、フリップフロップ回路２６１の出力信号は、Ｌｏｗレベルのときに変化検出信号が入力されると、Ｈｉレベルに切り替わり、Ｈｉレベルのとき変化検出信号が入力されると、Ｌｏｗレベルに切り替わる。

アンド回路２６２は、フリップフロップ回路２６１の出力信号とタイミング制御回路４１のクロック信号ＣＫの論理積を示す出力信号ＴＣＫを出力する。すなわち、アンド回路２６２は、フリップフロップ回路２６１の出力信号がＨｉレベルのときに、クロック信号ＣＫに同期した出力信号ＴＣＫを出力する。

カウンタ２６３は、タイミング制御回路４１からスタート信号が入力されてからストップ信号が入力されるまでの間、アンド回路２６２の出力信号ＴＣＫのクロック数をカウントし、カウント値を示すカウント信号Ｄｃｏｕｎｔを制御部２２に供給する。

＜測距モジュール２３の動作＞
次に、図９乃至図１４を参照して、測距モジュール２３の動作について説明する。

図９は、測距モジュール２３の動作を示すタイミングチャートである。具体的には、図９は、光源部３１から出射される出射光、画素Ｐが受光する反射光（基準光及び測定光）、ライン選択回路１３１から出力される制御信号ＴＧ及び制御信号ＲＳ、画素Ｐから出力される画素信号、微分回路２０１から出力される微分信号、信号変化検出回路４４から出力される変化検出信号、及び、カウンタ２６３のカウント期間のタイミングチャートを示している。

時刻ｔ０において、受光部４３のライン選択回路１３１は、制御信号ＴＧをオンし、制御信号ＲＳをオフする。これにより、受光部４３の各画素Ｐの読出しトランジスタ１５２がオンし、リセットトランジスタ１５３がオフし、各画素Ｐの受光期間が開始する。そして、光電変換素子１５１で生成された電荷が、読出しトランジスタ１５２を介してＦＤ部１５４に転送され、蓄積される。

時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、光源部３１は、光源制御回路４２の制御の下に、出射光を出射する。

ここで、図１０を参照して、光源部３１及び光源制御回路４２の動作例について説明する。

図１０は、図９の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間付近の光源部３１及び光源制御回路４２の動作例を示すタイミングチャートである。

時刻ｔ１より前の時刻ｔ１１において、光源制御回路４２は、制御信号ＰｃをＬｏｗレベルからＨｉレベルに変化させる。これにより、光源部３１のスイッチ１０４が、オフ状態からオン状態に変化する。

時刻ｔ１において、光源制御回路４２は、制御信号ＰａをＬｏｗレベルからＨｉレベルに変化させる。ドライバ１０２は、制御信号Ｐａに基づいて、制御信号Ｐｂを出力する。制御信号Ｐｂは、ドライバ１０２及び電流源１０３の応答性や、発光素子１０１の負荷容量等により、制御信号Ｐａより立ち上がりが鈍くなる。電流源１０３は、制御信号Ｐｂに応じて電流を流す。これにより、発光素子１０１は、発光（出射光の出射）を開始する。

発光素子１０１から出射された出射光の一部はカバーガラス６３で反射され、出射光の一部は光源用レンズ３２を透過し、物体１２に照射される。

時刻ｔ２において、光源制御回路４２は、制御信号ＰｃをＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化させる。これにより、スイッチ１０４は、オン状態からオフ状態に高速に変化する（高速カットオフする）。そして、発光素子１０１は、発光（出射光の出射）を停止する。

これにより、光源部３１から出射される出射光のパルス幅がＴｐｗに制御される。また、出射光の後端における光量の変化が急峻になる。従って、例えば、カバーガラス６３で反射された基準光の後端、及び、物体１２で反射された測定光の後端を利用して物体１２までの距離を測定することにより、測距精度を向上させることができる。

時刻ｔ１２において、光源制御回路４２は、制御信号ＰａをＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化させる。ドライバ１０２は、制御信号Ｐａに基づいて、制御信号Ｐｂの出力を停止する。制御信号Ｐｂは、ドライバ１０２及び電流源１０３の応答性や、発光素子１０１の負荷容量等により、制御信号Ｐａより立ち下がりが鈍くなる。

図９に戻り、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、受光部４３の画素Ｐは、出射光がカバーガラス６３により反射された反射光である基準光を受光する。

その後、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間、受光部４３の画素Ｐは、出射光が物体１２により反射された反射光である測定光を受光する。

図１１は、このときの画素ＰのＦＤ部１５４のポテンシャルの状態を模式的に示している。

光電変換素子１５１は、アクティブ光（基準光又は測定光）以外に、背景光が入射するため、アクティブ光による電荷及び背景光による電荷を生成する。光電変換素子１５１により生成された電荷は、時刻ｔ０において読出しトランジスタ１５２がオンし、リセットトランジスタ１５３がオフしているので、ＦＤ部１５４に転送され蓄積される。

従って、時刻ｔ０以降において、背景光及びアクティブ光により光電変換素子１５１で生成された電荷は、連続的にＦＤ部１５４に転送される。ＦＤ部１５４は、画素信号のサンプリングタイミングとは無関係に、リセットされることなく、継続して電荷を蓄積する。出力回路１７１は、ＦＤ部１５４に蓄積された電荷に基づく電圧を示す画素信号を出力する。すなわち、画素Ｐは電荷の積分動作を行い、画素信号は積分信号となる。

ここで、背景光の光量はほぼ一定であり、図９に示されるように、画素信号の背景光による成分は、時刻ｔ０で読出しトランジスタ１５２がオンし、リセットトランジスタ１５３がオフした後、ほぼ線形に緩やかに増加する。

一方、画素信号のうちアクティブ光による成分は、基準光が受光される時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、及び、測定光が受光される時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間に大きく増加する。

従って、信号変化検出回路４４の微分回路２０１から出力される微分信号は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、及び、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間に大きく変化し、それ以外の期間において、ほぼ一定になる。

そして、時刻ｔ３と時刻ｔ４の間の時刻ｔａにおいて、微分信号が判定レベル未満になったとき、信号変化検出回路４４は、変化検出信号の出力を開始する。その後、時刻ｔ４において、基準光の受光が終了し、微分信号が判定レベル以上になると、信号変化検出回路４４は、変化検出信号の出力を停止する。すなわち、この例では、基準光の立ち上がりが検出される。

また、時刻ｔ５と時刻ｔ６の間の時刻ｔｂにおいて、微分信号が判定レベル未満になったとき、信号変化検出回路４４は、変化検出信号の出力を開始する。その後、時刻ｔ６において、測定光の受光が終了し、微分信号が判定レベル以上になると、信号変化検出回路４４は、変化検出信号の出力を停止する。すなわち、この例では、測定光の立ち上がりが検出される。

なお、例えば、信号変化検出回路４４は、時刻ｔ４及び時刻ｔ６において、微分信号が判定レベル以上になったとき、パルス状の変化検出信号を出力するようにしてもよい。この場合、基準光及び測定光の立ち下がりが検出される。

ここで、図１２を参照して、図９の時刻ｔａから時刻ｔ６までの期間付近の図８の時間測定回路４５の動作の詳細について説明する。

図１２は、信号変化検出回路４４から出力される変化検出信号、タイミング制御回路４１から出力されるクロック信号ＣＫ、フリップフロップ回路２６１から出力されるＦ／Ｆ出力信号、アンド回路２６２から出力される出力信号ＴＣＫ、及び、カウンタ２６３のカウント期間のタイミングチャートを示している。

時刻ｔａにおいて、図９を参照して上述したように、基準光の受光に対応して変化検出信号の出力が開始される。これにより、Ｆ／Ｆ出力信号がＬｏｗレベルからＨｉレベルに変化し、出力信号ＴＣＫの出力が開始される。

時刻ｔ４において、図９を参照して上述したように、基準光の受光の停止に伴い変化検出信号の出力が停止する。

時刻ｔｂにおいて、図９を参照して上述したように、測定光の受光に対応して変化検出信号の出力が開始される。これにより、Ｆ／Ｆ出力信号がＨｉレベルからＬｏｗレベルに変化し、出力信号ＴＣＫの出力が停止する。

例えば、出射光が出射される時刻ｔ１において、タイミング制御回路４１は、スタート信号をカウンタ２６３に供給する。これにより、カウンタ２６３は、出力信号ＴＣＫのクロック数のカウントを開始する。ただし、実際に出力信号ＴＣＫが出力されるのは時刻ｔａから時刻ｔｂまでの期間であり、カウンタ２６３は、時刻ｔａから時刻ｔｂまでの期間の出力信号ＴＣＫのクロック数をカウントする。

その後、次の出射光が出射される前に、タイミング制御回路４１は、ストップ信号をカウンタ２６３に供給する。これにより、カウンタ２６３は、出力信号ＴＣＫのクロック数のカウントを停止し、それまでのカウント値を示すカウント信号Ｄｃｏｕｎｔを制御部２２に供給する。

このカウント信号Ｄｃｏｕｎｔのカウント値は、時刻ｔａから時刻ｔｂまでのカウント期間の出力信号ＴＣＫのクロック数のカウント値である。また、出力信号ＴＣＫのクロック間隔は、クロック信号ＣＫと同じである。従って、制御部２２は、カウント信号Ｄｃｏｕｎｔのカウント値とクロック信号ＣＫのクロック間隔に基づいて、時刻ｔａから時刻ｔｂまでの時間である測距時間を算出する。すなわち、測距時間は、画素Ｐが基準光を受光してから測定光を受光するまでの時間とほぼ等しくなる。

そして、制御部２２は、受光部４３の画素Ｐ毎に、測距時間を算出し、算出した測距時間に基づいて物体までの距離を算出する。

ここで、受光部４３の各画素Ｐの画素信号の応答特性は画素Ｐ毎に異なる。

例えば、各画素Ｐとカラム増幅回路１３２との間の垂直信号線ＶＳＬの抵抗成分により各画素Ｐの画素信号の応答特性が異なる。例えば、受光部４３の上部の画素Ｐは、カラム増幅回路１３２から遠く、垂直信号線ＶＳＬの抵抗値が大きくなるため、画素信号の遅延時間が大きくなる。一方、受光部４３の下部の画素Ｐは、カラム増幅回路１３２に近く、垂直信号線ＶＳＬの抵抗値が小さくなるため、画素信号の遅延時間が小さくなる。また、電源電圧の変化、環境温度の変化、製造バラツキ等により、垂直信号線ＶＳＬにおける画素信号の応答特性のバラツキが大きくなる。例えば、画素Ｐ間の画素信号の応答特性のバラツキは１０ｎＳ〜１００ｎＳとなり、これは距離に換算して、１．５ｍ〜１５ｍとなる。

また、例えば、カラム増幅回路１３２及び信号変化検出回路４４の回路特性が、画素列毎にばらつく。

さらに、例えば、時間測定回路４５の動作が画素列毎にばらつく。例えば、タイミング制御回路４１と各画素列の時間測定回路４５との間の配線長の違いにより、クロック信号ＣＫの遅延時間がばらつくことにより、時間測定回路４５の動作が画素列毎にばらつく。

これに対して、同じ画素Ｐで基準光及び測定光を受光し、基準光の検出時刻と測定光の検出時刻との差分をとることにより、上述した画素Ｐ間の応答特性及び回路特性のバラツキの影響を軽減することができる。そして、基準光の検出時刻と測定光の検出時刻との間の測距時間に基づいて、物体１２までの距離を測定することにより測距精度が向上する。

時刻ｔ６において、図９を参照して上述したように、測定光の受光の停止に伴い変化検出信号の出力が停止する。

図９に戻り、図示は省略するが、その後、制御信号ＴＧがオフし、制御信号ＲＳがオンし、ＦＤ部１５４の電位がリセットされた後、時刻ｔ０以降の処理が繰り返し実行される。

ここで、図１３及び図１４を参照して、画素信号のサンプリングタイミングとは無関係に、光電変換素子１５１により生成された電荷をＦＤ部１５４に連続して蓄積し、蓄積した電荷（電荷の積算値）に基づく画素信号を出力する積分動作の効果について説明する。

図１３のＡは、積分動作をしない場合の画素信号の時系列の変化を示している。グラフの横軸は時刻を示し、縦軸は信号及び光量のレベルを示している。波形Ｓ１は、画素信号の波形を示し、波形Ｓ２は、測定光の波形を示している。以下、画素信号Ｓ１に含まれる背景光成分の平均レベルをＬ１とする。時刻ｔ３１乃至時刻ｔ３６は、信号変化検出回路４４が画素信号の変化を検出する時刻である。

画素信号Ｓ１は、主に背景光に含まれる光ショットノイズからなるランダムノイズにより、激しく振幅している。

ここで、時刻ｔ３３から時刻ｔ３４において、背景光の平均レベルとほぼ同じ光量の測定光Ｓ２が受光された場合、画素信号Ｓ１のレベルが全体的に少し大きくなる。しかし、画素信号Ｓ１に含まれる背景光と測定光Ｓ２の成分がほぼ同レベルであるため、図に示されるように時刻ｔ３１乃至時刻ｔ３６における画素信号Ｓ１のサンプリング値では、測定光Ｓ２の受光タイミングを正確に検出することは困難である。

一方、図１３のＢは、積分動作をした場合の画素信号、及び、微分信号の時系列の変化を示している。グラフの横軸は時刻を示し、縦軸は信号レベルを示している。波形Ｓ３は、画素信号（積分信号）の波形を示し、波形Ｓ４は、画素信号Ｓ３の微分信号の波形を示している。以下、微分信号Ｓ４に含まれる背景光成分の平均レベルをＬ２とする。

画素信号Ｓ３においては、背景光成分が積算されることにより、背景光に含まれるランダムノイズのバラツキが平均化され、抑制される。その結果、画素信号Ｓ３は、緩やかに増加する。

一方、時刻ｔ３３から時刻ｔ３４の期間において、測定光が受光されることにより、微分信号Ｓ４の変化量が顕著に変化する。そして、微分信号Ｓ４のピーク値は、信号レベルＬ２の約２倍となり、時刻ｔ３３と時刻ｔ３４の間の時刻ｔｃにおいて、微分信号Ｓ４が判定レベルＬｔｈを超える。そして、時刻ｔ３４において、測定光Ｓ２の受光が検出される。

このように、積分信号Ｓ３及び微分信号Ｓ４を用いることより、測定光が背景光に対して微小であっても、測定光の受光タイミングが正確に検出される。

図１４は、積分信号である画素信号とその微分信号の例を示している。グラフの横軸は時刻を示し、縦軸は信号レベルを示している。波形Ｓｐ１乃至波形Ｓｐ３は、それぞれ画素信号を示している。波形Ｓｄ１乃至波形Ｓｄ３は、それぞれ画素信号Ｓｐ１乃至画素信号Ｓｐ３の微分信号を示している。波形Ｓｂは、背景光の波形を示している。

なお、この例では、時刻ｔ４１の少し前から時刻ｔ４４の少し前の期間において、測定光が受光されているものとする。また、測定光の光量がそれぞれ異なり、画素信号Ｓｐ１＞画素信号Ｓｐ２＞画素信号Ｓｐ３の関係になるものとする。

まず、画素信号Ｓｐ１乃至画素信号Ｓｐ３、及び、判定レベルＬｔｈ１を用いて、測定光による画素信号の立ち上がり時に測定光の受光を検出する場合について説明する。

画素信号Ｓｐ１を用いた場合、時刻ｔ４２において、画素信号Ｓｐ１が判定レベルＬｔｈ１を超え、測定光の受光が検出される。画素信号Ｓｐ２を用いた場合、時刻ｔ４３において、画素信号Ｓｐ２が判定レベルＬｔｈ１を超え、測定光の受光が検出される。一方、画素信号Ｓｐ３を用いた場合、画素信号Ｓｐ３は判定レベルＬｔｈ１を超えないため、測定光の受光が検出されない。

次に、画素信号Ｓｐ１乃至画素信号Ｓｐ３、及び、判定レベルＬｔｈ１を用いて、測定光による画素信号の立ち下がり時に測定光の受光を検出する場合について説明する。

画素信号Ｓｐ１を用いた場合、時刻ｔ４５において、画素信号Ｓｐ１が判定レベルＬｔｈ１以下となり、測定光の受光が検出される。画素信号Ｓｐ２を用いた場合、時刻ｔ４６において、画素信号Ｓｐ２が判定レベルＬｔｈ１以下となり、測定光の受光が検出される。一方、画素信号Ｓｐ３を用いた場合、画素信号Ｓｐ３は判定レベルＬｔｈ１を超えないため、測定光の受光が検出されない。

このように、積分信号である画素信号Ｓｐ１乃至画素信号Ｓｐ３を用いた場合、測定光の光量により検出タイミングがばらついたり、検出できなかったりする。

次に、微分信号Ｓｄ１乃至微分信号Ｓｄ３、及び、判定レベルＬｔｈ２を用いて、測定光による微分信号の立ち上がり時に測定光の受光を検出する場合について説明する。

微分信号Ｓｄ１乃至微分信号Ｓｄ３を用いた場合、時刻ｔ４１において、微分信号Ｓｄ１乃至微分信号Ｓｄ３がそれぞれ判定レベルＬｔｈ２を超え、測定光の受光が検出される。

次に、微分信号Ｓｄ１乃至微分信号Ｓｄ３、及び、判定レベルＬｔｈ３を用いて、測定光による微分信号の立ち下がり時に測定光の受光を検出する場合について説明する。

微分信号Ｓｄ１乃至微分信号Ｓｄ３を用いた場合、時刻ｔ４４において、微分信号Ｓｄ１乃至微分信号Ｓｄ３が判定レベルＬｔｈ３以下となり、測定光の受光が検出される。

このように、微分信号Ｓｄ１乃至微分信号Ｓｄ３を用いることにより、測定光の光量に関わらず、ほぼ同じタイミングで測定光の受光を検出することができる。

以上のようにして、ＴｏＦを用いた測距精度を向上させることができる。すなわち、測定光の光量や、受光部４３における画素Ｐの位置による物体１２までの距離の検出結果のバラツキを低減することができる。また、測定光が微小な場合や背景光が大きい場合でも、物体１２までの距離を正確に検出することができる。

また、カバーガラス６３は、ガラス製又はプラスチック製であり、温度により変形しにくいため、温度変化に関わらず安定して高精度の測距を行うことができる。

さらに、カバーガラス６３は、例えば、市販のものをそのまま加工せずに使用できるため、安価で容易に入手可能である。さらに、測距モジュール２３は、例えば、従来の構造のモジュールに、光源部３１及び光源用レンズ３２を追加するのみでよい。また、光源用レンズ３２の組立精度は、撮像用レンズ３３と比較して、要求レベルが低い。さらに、基準光用の専用の受光部を設ける必要がない。従って、測距モジュール２３は、従来の測距モジュールと比較して、材料及び製造コストの増加やサイズの増大を抑制することができる。

＜測距モジュール２３の性能の例＞
次に、測距モジュール２３の性能の例について説明する。

測距モジュール２３の測距分解能は、タイミング制御回路４１のクロック信号ＣＫの周期で決まり、最大測距レンジは、クロック信号ＣＫの周期、及び、時間測定回路４５のカウンタ２６３の最大カウント数で決まる。

例えば、測距モジュール２３が車両の衝突防止に用いられる場合、測距精度はそれほど要求されない。そこで、例えば、クロック信号ＣＫの周期が２００ピコ秒に設定され、測距分解能が３０ｍｍに設定される。この場合、カウンタ２６３の最大カウント数を１００カウントに設定すると、最大測距レンジは３ｍとなり、最大カウント時間は２０ナノ秒となる。カウンタ２６３の最大カウント数を１０００カウントに設定すると、最大測距レンジは３０ｍとなり、最大カウント時間は２００ナノ秒となる。

一方、例えば、精密な３Ｄデータを必要とする建築用の設計図面データの作成や、銅像や人形等の３Ｄ図面化を行う場合、より細かな距離分解能が要求される。そこで、例えば、クロック信号ＣＫの周期が２０ピコ秒に設定され、測距分解能が３ｍｍに設定される。この場合、カウンタ２６３の最大カウント数を１００カウントに設定すると、最大測距レンジは０．３ｍとなり、最大カウント時間は２０ナノ秒となる。カウンタ２６３の最大カウント数を１０００カウントに設定すると、最大測距レンジは３ｍとなり、最大カウント時間は２００ナノ秒となる。

また、例えば、より遠距離の物体１２を検出する場合、クロック信号ＣＫの周期が２ナノ秒に設定され、カウンタ２６３の最大カウント数が１０００カウントに設定される。この場合、測距分解能は３００ｍｍとなり、最大測距レンジは３００ｍとなり、最大カウント時間は２マイクロ秒となる。

ここで、出射光を遠距離まで照射するには、出射光の光量を大きくする必要がある。例えば、出射光のパルス幅Ｔｐｗを２０ナノ秒に設定すると、パルス幅Ｔｐｗを２００ピコ秒に設定した場合と比較して、出射光の光量は１００倍になる。一方、出射光の光量は（１／飛行距離の平方根）倍で減衰するため、出射光の照射距離は約１０倍になる。

これに対して、パルス幅Ｔｐｗを大きくし、出射光の光量を大きくすると、基準光の光量が大きくなりすぎて、基準光の受光時点でＦＤ部１５４が飽和し、測距できなくなる場合が想定される。

ここで、図１５を参照して、基準光によるＦＤ部１５４の飽和に対する対策例について説明する。

図１５は、測距モジュール２３の動作の変形例を示すタイミングチャートである。

図１５のタイミングチャートは、図９のタイミングチャートと比較して、基準光を受光してから測定光を受光するまでの間の処理が異なる。

具体的には、時刻ｔ４において、基準光の受光が終了した後、時刻ｔ６１において、制御信号ＲＳがオンする。これにより、ＦＤ部１５４の電荷が電源ＶＤＤに排出され、ＦＤ部１５４の電位がリセットされる。

その後、時刻ｔ６２において、制御信号ＲＳがオフし、ＦＤ部１５４への電荷の蓄積が再開される。

これにより、基準光によりＦＤ部１５４が飽和しても、測定光の受光前にＦＤ部１５４がリセットされるため、測定光の受光を検出することができる。

ただし、この方法では、時刻ｔ１から時刻ｔ６２までの間は、測定光の受光を検出できなくなる。しかし、この方法は、上述したように、出射光の光量を大きくし、遠距離の物体１２の距離を測定することを目的としているため、実質的には問題にならない。

なお、いずれの場合においても、出射光のパルス幅Ｔｐｗをクロック信号ＣＫの周期以下に設定することにより、出射光が出射される期間が、複数のクロック信号ＣＫの出力期間にまたがることが防止される。その結果、測距結果のバラツキを大幅に低減することができる。

＜＜２．第１の実施の形態の変形例＞＞
次に、図１６乃至図２５を参照して、本技術の第１の実施の形態の変形例について説明する。

＜カバーガラス６３の変形例＞
まず、図１６乃至図１７を参照して、カバーガラス６３の変形例について説明する。

図１６は、カバーガラス６３の第１の変形例であるカバーガラス６３ａの構成例を示している。

カバーガラス６３ａにおいては、光源部３１と測距センサ３４との間に反射部３０１ａが設けられている。反射部３０１ａは、測距センサ３４の受光部４３に入射する基準光が反射される領域付近に配置される。反射部３０１ａにおいては、カバーガラス６３ａの入射面及び反射面に反射防止膜が設けられていない。

これにより、反射部３０１ａの反射光量が、反射防止膜を設けた場合と比較して増加する。その結果、測距センサ３４の受光部４３に入射する基準光の光量が増加し、基準光の検出精度が向上する。

また、例えば、反射部３０１ａにおいて、カバーガラス６３ａの入射面及び反射面の少なくとも一方をすりガラス状に凹凸加工するようにしてもよい。これにより、反射部３０１ａで反射された基準光が拡散するため、基準光が測距センサ３４の受光部４３全体に確実に入射されるようになる。

図１７は、カバーガラス６３の第２の変形例であるカバーガラス６３ｂの構成例を示している。

カバーガラス６３ｂにおいては、光源部３１の上方に反射部３０１ｂが設けられている。反射部３０１ｂは、光源部３１及びその周囲を覆うように配置される。反射部３０１ｂにおいては、カバーガラス６３ａの入射面及び反射面に反射防止膜が設けられていない。

出射光の指向性が強い場合（照射角が狭い場合）、測距センサ３４の受光部４３に入射する基準光のほとんどが、光源部３１の上方でカバーガラス６３ａにより反射される。従って、反射部３０１ｂが、光源部３１の上方に設けられる。

なお、例えば、反射部３０１ｂにおいて、カバーガラス６３ａの入射面及び反射面の少なくとも一方をすりガラス状に凹凸加工するようにしてもよい。これにより、反射部３０１ｂで反射された基準光が拡散するため、基準光が測距センサ３４の受光部４３全体に確実に入射されるようになる。

＜測距モジュール２３の変形例＞
次に、図１８及び図１９を参照して、測距モジュール２３の変形例について説明する。

図１８は、測距モジュール２３の第１の変形例である測距モジュール２３ａの断面の構成例を模式的に示している。なお、図中、図２の測距モジュール２３と対応する部分には同じ符号を付してある。

測距モジュール２３ａは、測距モジュール２３と比較して、反射防止膜３３１及び反射膜３３２が設けられている点が異なる。

反射防止膜３３１には、例えば、カバーガラス６３の反射防止膜と同じ素材が用いられる。また、反射防止膜３３１は、基板６１の実装面において、光源部３１の周囲を囲むように配置されている。

この反射防止膜３３１により、例えば、外部からの強い光が光源用レンズ３２に入射した場合に、その入射光が基板６１の実装面で反射され、測距センサ３４の受光部４３に伝搬することが防止される。これにより、受光部４３に入射する背景光が抑制され、基準光及び測定光の検出精度が向上する。

反射膜３３２は、カバーガラス６３の反射面において、例えば、図１６の反射部３０１ａとほぼ同じ位置に配置されている。反射膜３３２は、例えば、カバーガラス６３の反射面に金属膜を蒸着することにより形成され、例えば、８０％以上の反射率を有する。これにより、測距センサ３４の受光部４３に入射する基準光の光量が増加し、基準光の検出精度が向上する。

図１９は、測距モジュール２３の第２の変形例である測距モジュール２３ｂの断面の構成例を模式的に示している。なお、図中、図２の測距モジュール２３と対応する部分には同じ符号を付してある。

測距モジュール２３ｂは、測距モジュール２３と比較して、光源部３１及び光源用レンズ３２の代わりに発光ダイオード３５２が設けられ、レンズホルダ６２及びカバーガラス６３の代わりにレンズホルダ３５１及びカバーガラス３５３が設けられ、反射膜３５４及び反射膜３５５が追加されている点が異なる。

レンズホルダ３５１及びカバーガラス３５３は、図２のレンズホルダ６２及びカバーガラス６３とほぼ同様の形状を有している。ただし、カバーガラス３５３は、測距センサ３４の上方において、測距センサ３４（の受光部４３）全体を隙間を空けて覆っているものの、発光ダイオード３５２は覆っていない。このカバーガラス３５３が覆う範囲の差により、レンズホルダ３５１の形状が、レンズホルダ６２と若干異なっている。

発光ダイオード３５２は、レンズホルダ３５１に装着（支持）され、基板６１の実装面に実装されている。また、発光ダイオード３５２は、発光素子を透明樹脂でモールドしたものである。このモールド樹脂は、凸型に形成されており、光源用レンズを兼ねている。

また、レンズホルダ３５１の発光ダイオード３５２と測距センサ３４の間が空洞になっており、発光ダイオード３５２と測距センサ３４の間が空間的に繋がり、導光路が形成されている。そして、発光ダイオード３５２と測距センサ３４の間の導光路において、基板６１の実装面に反射膜３５４が形成され、レンズホルダ３５１の基板６１の実装面と対向する底面に反射膜３５５が形成されている。反射膜３５４及び反射膜３５５は、反射率の高い塗料又は金属を塗装することにより形成される。

そして、発光ダイオード３５２の透明樹脂内で乱反射した出射光の一部が、発光ダイオード３５２と測距センサ３４の間の導光路内を伝達し、測距センサ３４の受光部４３に基準光として入射する。このとき、導光路内の上下を覆う反射膜３５４及び反射膜３５５により、基準光が導光路内を伝達されやすくなる。

また、基板６１の実装面と、カバーガラス３５３の基板６１の実装面と対向する反射面との間の測距センサ３４を含む空間は、レンズホルダ３５１、発光ダイオード３５２、及び、樹脂等により封止されている。これにより、測距センサ３４が存在する空間内にゴミや埃等が混入することが防止される。また、例えば、必要に応じて、空間内に空気又は窒素が充填される。

なお、例えば、図２の測距モジュール２３の光源部３１と測距センサ３４の間に、図１９の反射膜３５４及び反射膜３５５と同様の反射膜を設けるようにしてもよい。

＜画素Ｐの変形例＞
次に、図２０及び図２１を参照して、画素Ｐの変形例について説明する。

図２０は、画素Ｐの変形例である画素Ｐａの構成例を示している。なお、図中、図５の画素Ｐと対応する部分には、同じ符号を付している。

画素Ｐａは、画素Ｐと比較して、読出しトランジスタ１５２が削除されている点が異なる。すなわち、画素Ｐａは、３トランジスタ構成の画素である。

画素Ｐａでは、光電変換素子１５１により生成され蓄積された電荷が、直接電圧に変換され、画素信号として垂直信号線ＶＳＬに出力される。

図２１は、画素Ｐａの光電変換素子１５１のポテンシャルの状態を模式的に示している。

光電変換素子１５１は、入射するアクティブ光（基準光又は測定光）、並びに、背景光を電荷に変換する。リセットトランジスタ１５３がオフされている場合、生成された電荷がそのまま光電変換素子１５１に蓄積される。出力回路１７１は、光電変換素子１５１に蓄積された電荷に基づく電圧を示す画素信号を出力する。画素Ｐａは、画素Ｐと同様に、電荷の積分動作を行い、画素信号は積分信号となる。

一方、リセットトランジスタ１５３がオンされると、光電変換素子１５１に蓄積されている電荷が電源ＶＤＤに排出され、光電変換素子１５１の電位がリセットされる。

＜微分回路２０１の変形例＞
次に、図２２乃至図２５を参照して、図６の信号変化検出回路４４の微分回路２０１の変形例について説明する。

図２２は、微分回路２０１の第１の変形例である微分回路２０１ａの構成例を示している。微分回路２０１ａは、コンデンサ４０１及び抵抗４０２を用いたパッシブ型の微分回路である。

図２３は、微分回路２０１の第２の変形例である微分回路２０１ｂの構成例を示している。微分回路２０１ｂは、コンデンサ４２１、増幅器４２２、及び、抵抗４２３を用いたアクティブ型の微分回路である。

図２４は、微分回路２０１の第３の変形例である微分回路２０１ｃの構成例を示している。

微分回路２０１ｃは、サンプルホールド回路４４１ａ、サンプルホールド回路４４１ｂ、及び、減算回路４４２を備える差分回路からなる。サンプルホールド回路４４１ａは、スイッチ４５１ａ及びコンデンサ４５２ａを備える。サンプルホールド回路４４１ｂは、スイッチ４５１ｂ及びコンデンサ４５２ｂを備える。

サンプルホールド回路４４１ａのスイッチ４５１ａとサンプルホールド回路４４１ｂのスイッチ４５１ｂは、所定の時間だけずれたタイミングでオン状態になる。これにより、微分回路２０１ｃは、画素信号の互いに所定の時間離れた２つのタイミングにおける信号値の差分をとることにより、微分信号を生成する。

図２５は、微分回路２０１の第４の変形例である微分回路２０１ｄの構成例を示している。

微分回路２０１ｄは、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）４６１ａ、ＬＰＦ４６１ｂ、及び、減算回路４６２を備える差分回路からなる。

ＬＰＦ４６１ｂの時定数は、ＬＰＦ４６１ａの時定数よりも長く設定されている。これにより、ＬＰＦ４６１ｂの出力信号の位相は、ＬＰＦ４６１ａの出力信号の位相よりも遅れる。よって、減算回路４６２は、画素信号の互いに所定の時間離れた２つのタイミングにおける信号値の差分をとることにより、微分信号を生成する。

なお、この例では、２つのＬＰＦ４６１ａ及びＬＰＦ４６１ｂを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、ＬＰＦ４６１ａを省いてもよい。

＜＜３．第２の実施の形態＞＞
次に、図２６乃至図２９を参照して、本技術の第２の実施の形態について説明する。

第２の実施の形態は、第１の実施の形態と比較して、基準光用の光源部と測定光用の光源部とが分かれている点が異なる。

＜電子機器５０１の構成例＞
図２６は、本技術の第２の実施の形態に係る電子機器５０１の構成例を示している。なお、図中、図１の電子機器１１と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

電子機器５０１は、電子機器１１と比較して、測距モジュール２３の代わりに測距モジュール５１１が設けられている点が異なる。

測距モジュール５１１は、測距モジュール２３と比較して、光源部３１の代わりに、光源部５２１及び光源部５２２が設けられ、測距センサ３４の代わりに測距センサ５２３が設けられている点が異なる。

測距センサ５２３は、測距センサ３４と比較して、光源制御回路４２の代わりに光源制御回路５３１が設けられている点が異なる。

光源部５２１は、測距センサ５２３の光源制御回路５３１の制御の下に、パルス状の出射光（以下、基準用出射光と称する）を出射する。基準用出射光は測距モジュール５１１内で反射され、その反射光である基準光の一部が測距センサ５２３の受光部４３に入射する。

光源部５２２は、測距センサ５２３の光源制御回路５３１の制御の下に、パルス状の出射光（以下、測定用出射光と称する）を出射する。測定用出射光は、光源用レンズ３２を透過して物体１２に照射され、物体１２により反射され、その反射光である測定光の一部が、撮像用レンズ３３を透過し、受光部４３に入射する。

＜測距モジュール５１１の構成例＞
図２７は、図２６の測距モジュール５１１の構成例を模式的に示す断面図である。なお、図中、図２の測距モジュール２３と対応する部分には同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

上述したように、測距モジュール５１１は、測距モジュール２３と比較して、光源部３１、並びに、測距センサ３４の代わりに、光源部５２１及び光源部５２２、並びに、測距センサ５２３が設けられている点が異なる。また、測距モジュール５１１は、測距モジュール２３と比較して、基板６１、レンズホルダ６２、及び、カバーガラス６３の代わりに、基板５５１、レンズホルダ５５２、及び、カバーガラス５５３が設けられている点が異なる。

基板５５１には、測距モジュール２３の基板６１と同様に、プリント配線板やプリント回路板が用いられる。基板５５１の実装面には、光源部５２１、光源部５２２、測距センサ５２３、及び、レンズホルダ５５２が実装されている。光源部５２２と測距センサ５２３は、所定の間隔を空けて配置されている。光源部５２２と測距センサ５２３の間に光源部５２１が配置されている。光源部５２２は、レンズホルダ５５２の光源用レンズ３２を装着するための円形の開口部のほぼ中央に配置されている。光源部５２１及び測距センサ５２３と光源部５２２との間は、レンズホルダ５５２により遮光分離されている。

レンズホルダ５５２には、図２のカバーガラス６３と同様のカバーガラス５５３が装着（支持）されている。カバーガラス５５３は、基板５５１の実装面に対向し、基板５５１の実装面に対して平行に配置されている。また、カバーガラス５５３は、光源部５２１及び測距センサ５２３の上方（光源部５２１から基準用出射光が出射される側）において、光源部５２１及び測距センサ５２３（の受光部４３）全体を隙間を空けて覆っている。

基板５５１の実装面と、カバーガラス５５３の基板５５１の実装面と対向する反射面との間の光源部５２１及び測距センサ５２３を含む空間は、レンズホルダ５５２及び樹脂等により封止されている。これにより、光源部５２１及び測距センサ５２３が存在する空間内にゴミや埃等が混入することが防止される。また、例えば、必要に応じて、空間内に空気又は窒素が充填されたり、空間内が真空にされたりする。

光源用レンズ３２は、レンズホルダ５５２に装着（支持）され、光源部５２２の上方に配置されている。光源部５２２の光軸と光源用レンズ３２の光軸とは一致する。

鏡筒６４は、レンズホルダ５５２に装着（支持）され、カバーガラス５５３の入射面において測距センサ５２３の上方に配置されている。また、撮像用レンズ３３は、鏡筒６４に装着（支持）され、測距センサ５２３の上方に配置されている。

そして、光源部５２１から出射された基準用出射光の一部がカバーガラス５５３で反射され、その反射光である基準光の一部が測距センサ５２３の受光部４３に入射する。一方、光源部５２２から出射された測定用基準光の一部は、光源用レンズ３２を透過し、測定対象となる物体１２（不図示）に照射される。そして、物体１２により反射された反射光である測定光の一部が、撮像用レンズ３３により、測距センサ５２３の受光部４３の受光面において結像する。

＜光源部５２１及び光源部５２２の構成例＞
図２８は、光源部５２１及び光源部５２２の構成例を示している。

光源部５２１及び光源部５２２は、図３の光源部３１と同様の構成有している。

具体的には、光源部５２１は、発光素子６０１、ドライバ６０２、電流源６０３、及び、スイッチ６０４を備える。

発光素子６０１は、ＬＥＤ又はＬＤからなり、基準用出射光を出射する。発光素子６０１のアノードには電圧ＶＬＥＤが供給され、カソードは電流源６０３の一端に接続されている。電流源６０３の他端は、スイッチ６０４を介して接地されている。

ドライバ６０２は、光源制御回路５３１からの制御信号Ｐａ１に基づいて、制御信号Ｐｂ１を電流源６０３に供給し、電流源６０３を駆動する。

電流源６０３は、例えば、ＭＯＳトランジスタにより構成され、所定の値の電流を流す。

スイッチ６０４は、例えば、ＭＯＳトランジスタにより構成され、光源制御回路５３１からの制御信号Ｐｃに基づいて、オン又はオフする。

光源部５２２は、発光素子６１１、ドライバ６１２、電流源６１３、及び、スイッチ６１４を備える。

発光素子６１１は、ＬＥＤ又はＬＤからなり、測定用出射光を出射する。発光素子６１１のアノードには電圧ＶＬＥＤが供給され、カソードは電流源６１３の一端に接続されている。電流源６１３の他端は、スイッチ６１４を介して接地されている。

ドライバ６１２は、光源制御回路５３１からの制御信号Ｐａ２に基づいて、制御信号Ｐｂ２を電流源６１３に供給し、電流源６１３を駆動する。

電流源６１３は、例えば、ＭＯＳトランジスタにより構成され、所定の値の電流を流す。

スイッチ６１４は、例えば、ＭＯＳトランジスタにより構成され、光源制御回路５３１からの制御信号Ｐｃに基づいて、オン又はオフする。

なお、制御信号Ｐａ１及び制御信号Ｐａ２は、基本的に同じタイミングでドライバ６０２及びドライバ６１２に供給される。また、共通の制御信号Ｐｃが、スイッチ６０４及びスイッチ６１４に供給される。従って、基準用出射光及び測定用出射光は、同じタイミングで出射される。また、制御信号Ｐａ１と制御信号Ｐａ２を分けることにより、基準用出射光と測定用出射光の光量を個別に制御することができる。さらに、制御信号Ｐｃを共通にすることにより、基準用出射光と測定用出射光を同時に高速カットオフすることができる。

＜測距モジュール５１１の動作＞
次に、図２９のタイミングチャートを参照して、測距モジュール５１１の動作について説明する。

このタイミングチャートは、図９のタイミングチャートと比較して、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間に、基準用出射光と測定用出射光が、個別に同期して出射される点が異なり、後の期間の動作は同様である。

＜＜４．第２の実施の形態の変形例＞＞
次に、図３０乃至図３４を参照して、本技術の第２の実施の形態の変形例について説明する。

＜光源部５２２の変形例＞
まず、図３０を参照して、測定光用の光源部５２２の変形例について説明する。

図３０は、光源部５２２の変形例であるミラースキャン型の光源部５２２ａの構成例を示している。

光源部５２２ａは、発光部６５１及び走査部６６１を備える。

発光部６５１は、発光素子６７１、ＬＤドライバ６７２、電流源６７３、及び、スイッチ６７４を備える。

発光素子６７１は、ＬＤからなる。発光素子６７１のアノードには電圧ＶＬＤが供給され、カソードは電流源６７３の一端に接続されている。電流源６７３の他端は、スイッチ６７４を介して接地されている。

ＬＤドライバ６７２は、光源制御回路５３１からの制御信号Ｐａ２に基づいて、制御信号Ｐｂ２を電流源６７３に供給し、電流源６７３を駆動する。

電流源６７３は、例えば、ＭＯＳトランジスタにより構成され、所定の値の電流を流す。

スイッチ６７４は、例えば、ＭＯＳトランジスタにより構成され、光源制御回路５３１からの制御信号Ｐｃに基づいて、オン又はオフする。

走査部６６１は、ＬＤレンズ６８１、モータドライバ６８２、及び、スキャナ６８３を備える。

ＬＤレンズ６８１は、発光素子６７１から出射される測定用出射光を平行光にして、スキャナ６８３に入射する。

モータドライバ６８２は、光源制御回路５３１から供給される制御信号Ｐｍに従って、スキャナ６８３のミラー６８３Ａを２次元の方向に駆動する。

発光素子６７１から出射された測定用出射光は、ＬＤレンズ６８１により平行光となり、スキャナ６８３のミラー６８３Ａに入射する。そして、ミラー６８３Ａがモータドライバ６８２により２次元の方向に駆動されると、ミラー６８３Ａにより反射された測定用出射光が、２次元の方向に走査される。すなわち、光源部５２２ａは、測定用出射光を２次元にスキャンすることができる。

＜測距モジュール５１１の変形例＞
次に、図３１乃至図３４を参照して、測距モジュール５１１の変形例について説明する。

図３１は、測距モジュール５１１の第１の変形例である測距モジュール５１１ａの断面の構成例を模式的に示している。なお、図中、図２７の測距モジュール５１１と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

測距モジュール５１１ａは、測距モジュール５１１と比較して、基板５５１及びレンズホルダ５５２の代わりに、基板７０１乃至基板７０３、並びに、レンズホルダ７０４及びレンズホルダ７０５が設けられ、反射防止膜７０６が追加されている点が異なる。

基板７０２と基板７０３は、基板７０１の実装面に所定の間隔を空けて配置されている。

光源部５２２及びレンズホルダ７０４は、基板７０２の実装面に実装されている。光源部５２２は、レンズホルダ７０４の光源用レンズ３２を装着するための円形の開口部のほぼ中央に配置され、周囲をレンズホルダ７０４により囲まれており、周囲と遮光分離されている。

光源用レンズ３２は、レンズホルダ７０４に装着（支持）され、光源部５２２の上方に配置されている。光源部３１の光軸と光源用レンズ３２の光軸とは一致する。

光源部５２１、測距センサ５２３、及び、レンズホルダ７０５は、基板７０３の実装面に実装されている。光源部５２１及び測距センサ５２３は、基板７０３の実装面に所定の間隔を空けて配置され、周囲をレンズホルダ７０５により囲まれており、周囲と遮光分離されている。

レンズホルダ７０５には、カバーガラス５５３が装着（支持）されている。カバーガラス５５３は、基板７０３の実装面に対向し、基板７０３の実装面に対して平行に配置されている。また、カバーガラス５５３は、光源部５２１及び測距センサ５２３の上方（光源部５２１から基準用出射光が出射される側）において、光源部５２１及び測距センサ５２３（の受光部４３）全体を隙間を空けて覆っている。

基板７０３の実装面と、カバーガラス５５３の反射面との間の光源部５２１及び測距センサ５２３を含む空間は、レンズホルダ７０５及び樹脂等により封止されている。これにより、光源部５２１及び測距センサ５２３が存在する空間内にゴミや埃等が混入することが防止される。また、例えば、必要に応じて、空間内に空気又は窒素が充填されたり、空間内が真空にされたりする。

鏡筒６４は、レンズホルダ７０５に装着（支持）され、カバーガラス５５３の入射面において、測距センサ５２３の上方に配置されている。また、撮像用レンズ３３は、鏡筒６４に装着（支持）され、測距センサ５２３の上方に配置されている。

基板７０１の実装面において、基板７０２と基板７０３の間に反射防止膜７０６が設けられている。

そして、光源部５２１から出射された基準用出射光の一部がカバーガラス５５３で反射され、その反射光である基準光の一部が測距センサ５２３の受光部４３に入射する。

一方、光源部５２２から出射された測定用基準光の一部は、光源用レンズ３２を透過し、物体１２に照射される。そして、物体１２により反射された反射光である測定光の一部が、撮像用レンズ３３により、測距センサ５２３の受光部４３の受光面において結像する。

図３２は、測距モジュール５１１ａを電子機器５０１の筺体内に配置した場合の断面の構成例を模式的に示している。

電子機器５０１の筐体は、ケース７２１、カバーガラス７２２、カバーガラス７２３、及び、遮光壁７２４を備える。

ケース７２１は、測距モジュール５１１ａの周囲を覆っている。また、ケース７２１には、カバーガラス７２２及びカバーガラス７２３が装着（支持）されている。カバーガラス７２２は光源用レンズ３２の上方に配置されており、光源部５２２から出射された測定用出射光が、カバーガラス７２２を透過して、ケース７２１の外部に出射される。カバーガラス７２３は撮像用レンズ３３の上方に配置されており、物体１２により反射された測定光が、カバーガラス７２３、撮像用レンズ３３、及び、カバーガラス５５３を透過して、測距センサ５２３に入射する。

また、ケース７２１の内面には、内面に対して垂直な遮光壁７２４が、レンズホルダ７０４とレンズホルダ７０５の間を遮光分離するように形成されている。

この遮光壁７２４により、カバーガラス７２２を介してケース７２１内に入射した外光が、測距センサ５２３に入射することが抑制される。また、反射防止膜７０６により、カバーガラス７２２を介してケース７２１内に入射した外光が、基板７０１により反射され、測距センサ５２３に入射することが抑制される。これにより、測距センサ５２３の受光部４３に入射する背景光が抑制され、基準光及び測定光の検出精度が向上する。なお、遮光構造は、遮光壁７２４に限定されず、測距モジュール側又は電子装置側のいずれに設けられてもよい。

図３３は、測距モジュール５１１の第２の変形例である測距モジュール５１１ｂの断面の構成例を模式的に示している。なお、図中、図３２の測距モジュール５１１ａと対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

測距モジュール５１１ｂは、測距モジュール５１１ａと比較して、反射防止膜７０６の代わりに、遮光クッション材７４１が設けられている点が異なる。

遮光クッション材７４１は、基板７０１の実装面の基板７０２と基板７０３の間に、遮光壁７２４の位置に合わせて実装されている。そして、測距モジュール５１１ｂをケース７２１内に収納したときに、遮光壁７２４の下端が遮光クッション材７４１に当接する。これにより、遮光壁７２４と遮光クッション材７４１により、レンズホルダ７０４とレンズホルダ７０５の間が完全に遮光分離される。そして、カバーガラス７２２を介してケース７２１内に入射した外光が、測距センサ５２３に入射することがより確実に防止される。

図３４は、測距モジュール５１１の第３の変形例である測距モジュール５１１ｃの断面の構成例を模式的に示している。なお、図中、図３１の測距モジュール５１１ａと対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

測距モジュール５１１ｃは、測距モジュール５１１ａと比較して、測距センサ５２３の代わりに、測距センサ７６１が設けられている点が異なる。

測距センサ７６１は、測距センサ５２３と同様の機能を有するとともに、光源部７６２を備える点が、測距センサ５２３と異なる。すなわち、測距センサ７６１と光源部７６２とが一体化されている。

光源部７６２は、例えば、測距センサ７６１の受光部４３（不図示）の周囲に配置されている。なお、光源部７６２の数は、特に限定されず任意に設定することができる。例えば、４つの光源部７６２が、受光部４３の４隅付近、又は、測距センサ７６１を構成するチップの４隅付近に配置される。

これにより、測距センサ７６１の受光部と光源部７６２とがより近くなり、光源部７６２から出射される基準用出射光の反射光である基準光が、より多く受光部４３に受光されるようになる。その結果、基準光の検出精度が向上する。或いは、例えば、基準用出射光の光量を下げることができる。

なお、図３２及び図３３の遮光壁７２４として、例えば、薄い遮光フィルムを用いることも可能である。この場合、基板７０２及びレンズホルダ７０４と、基板７０３及びレンズホルダ７０５との間の間隔を、例えば０．１ｍｍ〜３ｍｍ程度にすることができる。これにより、測距モジュール５１１ａ及び測距モジュール５１１ｂを小型化することができる。

＜＜５．第３の実施の形態＞＞
次に、図３５及び図３６を参照して、本技術の第３の実施の形態について説明する。

＜測距モジュール８０１の構成例＞
図３５は、本技術の第３の実施の形態に係る測距モジュール８０１の構成例を示している。図３５のＡは、測距モジュール８０１の断面模式図であり、図３５のＢは、測距モジュール８０１の平面模式図である。なお、図中、図２７の測距モジュール５１１と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

測距モジュール８０１は、測距モジュール５１１と比較して、光源部５２１、光源部５２２、基板５５１、レンズホルダ５５２、及び、カバーガラス５５３の代わりに、光源部８１２、光源部８１３、基板８１１、レンズホルダ８１４、及び、カバーガラス８１６が設けられ、レンズホルダ８１５及び光源用レンズ８１７が追加されている点が異なる。

基板８１１には、測距モジュール５１１の基板５５１と同様に、プリント配線板やプリント回路板が用いられる。基板８１１の実装面には、測距センサ５２３、光源部８１２、光源部８１３、レンズホルダ８１４、及び、レンズホルダ８１５が実装されている。測距センサ５２３は、光源部８１２と光源部８１３の間に、光源部８１２及び光源部８１３と所定の間隔を空けて配置されている。

光源部８１２は、光源部８１３より出射光の照射角が広い（例えば、約６０度）広角光源を備える。光源部８１２は、レンズホルダ８１４の光源用レンズ３２を装着するための円形の開口部のほぼ中央に配置されている。測距センサ５２３と光源部８１２との間は、レンズホルダ８１４により遮断されておらず、空間的に繋がっている。

光源部８１３は、光源部８１２より出射光の照射角が狭い（例えば、約２０度）狭角光源を備える。光源部８１３は、レンズホルダ８１５の光源用レンズ８１７を装着するための円形の開口部のほぼ中央に配置されている。光源部８１３の周囲はレンズホルダ８１５により囲まれており、測距センサ５２３と光源部８１３との間は、レンズホルダ８１５により遮光分離されている。

レンズホルダ８１４には、図２７のカバーガラス５５３と同様のカバーガラス８１６が装着（支持）されている。カバーガラス８１６は、基板８１１の実装面に対向し、基板８１１の実装面に対して平行に配置されている。また、カバーガラス８１６は、光源部８１２及び測距センサ５２３の上方（光源部８１２から出射光が出射される側）において、光源部８１２及び測距センサ５２３（の受光部４３）全体を隙間を空けて覆っている。

基板８１１の実装面と、カバーガラス８１６の基板８１１の実装面と対向する反射面との間の光源部８１２及び測距センサ５２３を含む空間は、レンズホルダ８１４及び樹脂等により封止されている。これにより、光源部８１２及び測距センサ５２３が存在する空間内にゴミや埃等が混入することが防止される。また、例えば、必要に応じて、空間内に空気又は窒素が充填されたり、空間内が真空にされたりする。

光源用レンズ３２は、レンズホルダ８１４に装着（支持）され、カバーガラス８１６の入射面において光源部８１２の上方に配置されている。光源部８１２の光軸と光源用レンズ３２の光軸とは一致する。

鏡筒６４は、レンズホルダ８１４に装着（支持）され、カバーガラス８１６の入射面において測距センサ５２３の上方に配置されている。また、撮像用レンズ３３は、鏡筒６４に装着（支持）され、測距センサ５２３の上方に配置されている。

光源用レンズ８１７は、レンズホルダ８１５に装着（支持）され、光源部８１３の上方に配置されている。光源部８１３の光軸と光源用レンズ８１７の光軸とは一致する。

そして、光源部８１２から出射された出射光（以下、広角出射光と称する）の一部はカバーガラス８１６の反射面で反射され、その反射光である基準光の一部が、測距センサ５２３の受光部４３に入射する。また、広角出射光の一部は、カバーガラス８１６及び光源用レンズ３２を透過し、外部に出射され、物体１２（不図示）に照射される。広角出射光が物体１２により反射された反射光である測定光（以下、広角測定光と称する）の一部が、撮像用レンズ３３により、測距センサ５２３の受光部４３の受光面において結像する。

光源部８１３から出射された出射光（以下、狭角出射光と称する）の一部は、光源用レンズ８１７を透過し、外部に出射され、物体１２に照射される。狭角出射光が物体１２により反射された反射光である測定光（以下、狭角測定光と称する）の一部が、撮像用レンズ３３により、測距センサ５２３の受光部４３の受光面において結像する。

図３６は、広角出射光と狭角出射光の水平方向（幅方向（横方向）及び距離方向（奥行き方向））照射範囲の例を示している。具体的には、照射範囲ＡＬ１は、広角出射光の照射範囲の例を示し、照射範囲ＡＬ２は、狭角出射光の照射範囲の例を示している。また、点線の矢印ＡＦ１は、撮像用レンズ３３の画角を示している。

広角出射光は狭角出射光と比較して、照射角は広いが、照射角が広い分だけ光が拡散し、照射距離が短くなる。従って、照射範囲ＡＬ１は、照射範囲ＡＬ２と比較して、幅方向は広くなるが、距離方向が短くなる。

そこで、例えば、測定対象となる物体までの距離（測距レンジ）に応じて、広角出射光と狭角出射光が使い分けられる。

例えば、測距レンジが１ｍ以内の場合、広角出射光が使用される。一方、測距レンジが１ｍから５ｍまでの範囲内である場合、狭角出射光が使用される。なお、例えば、広角出射光と狭角出射光を同時に使用してもよいし、用途に応じて使い分けるようにしてもよい。

例えば、測距モジュール８０１は、自走するロボットや荷物を自動的に運送する自動運送車等における衝突防止機能を実現するために用いられる。

例えば、広角出射光を用いることにより、幅方向においてより広い範囲の物体までの距離を検出することができる。これにより、例えば、測距モジュール８０１を用いた機器の側方からの移動体との衝突又は接触や、機器が回転運動した場合の周囲の物体との衝突又は接触等を回避することができる。

一方、狭角出射光を用いることにより、進行方向においてより遠くの物体までの距離を検出することができる。これにより、例えば、測距モジュール８０１を用いた機器の進行方向にある物体への衝突又は接触等を事前に回避することができる。

このように、照射範囲（照射角及び照射距離）の異なる光源部８１２及び光源部８１３を用いることにより、幅方向及び距離方向に容易に測距範囲を広げることができる。また、用途に応じて光源部８１２及び光源部８１３を使い分けることにより、消費電力の増加や、測距モジュール８０１の発熱量を抑制することができる。

＜＜６．第４の実施の形態＞＞
次に、図３７乃至図３９を参照して、本技術の第４の実施の形態について説明する。

＜測距モジュール９０１の構成例＞
図３７は、本技術の第４の実施の形態に係る測距モジュール９０１の構成例を示している。図３７のＡは、測距モジュール９０１の断面模式図であり、図３７のＢは、測距モジュール９０１の平面模式図である。なお、図中、図２７の測距モジュール５１１と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

測距モジュール９０１は、測距モジュール５１１と比較して、光源部５２２、基板５５１、レンズホルダ５５２、及び、光源用レンズ３２の代わりに、光源部９１２ａ乃至光源部９１２ｃ、基板９１１、レンズホルダ９１３ａ、レンズホルダ９１３ｂ、及び、レンズホルダ９１４、並びに、光源用レンズ９１５ａ乃至光源用レンズ９１５ｃが設けられている点が異なる。

基板９１１には、測距モジュール５１１の基板５５１と同様に、プリント配線板やプリント回路板が用いられる。基板９１１の実装面には、光源部５２１、測距センサ５２３、光源部９１２ａ乃至光源部９１２ｃ、レンズホルダ９１３ａ、レンズホルダ９１３ｂ、及び、レンズホルダ９１４が実装されている。光源部９１２ａ乃至光源部９１２ｃ、測距センサ５２３、及び、光源部５２１は、ほぼ一直線に並ぶように配置されている。光源部９１２ａと光源部９１２ｂの間隔、光源部９１２ｂと光源部９１２ｃの間隔、及び、光源部９１２ｃと測距センサ５２３の間隔は、ほぼ同じであり、測距センサ５２３と光源部５２１の間隔は、他の間隔より狭くなっている。

光源部９１２ａ乃至光源部９１２ｃは、例えば、図３０の光源部５２２ａと同様の構成を備え、測定用出射光を２次元の方向に走査可能である。一方、光源部９１２ａ乃至光源部９１２ｃは、測定用出射光の照射範囲、特に照射距離が異なる。具体的には、測定用出射光の照射距離は、光源部９１２ａ＜光源部９１２ｂ＜光源部９１２ｃとなる。

光源部９１２ａは、レンズホルダ９１３ａの光源用レンズ９１５ａを装着するための矩形の開口部のほぼ中央に配置されている。光源部９１２ａは、周囲をレンズホルダ９１３ａにより囲まれており、周囲と遮光分離されている。

光源用レンズ９１５ａは、レンズホルダ９１３ａに装着（支持）され、光源部９１２ａの上方に配置されている。光源部９１２ａの光軸と光源用レンズ９１５ａの光軸とは一致する。

光源部９１２ｂは、レンズホルダ９１３ｂの光源用レンズ９１５ｂを装着するための矩形の開口部のほぼ中央に配置されている。光源部９１２ｂは、周囲をレンズホルダ９１３ｂにより囲まれており、周囲と遮光分離されている。

光源用レンズ９１５ｂは、レンズホルダ９１３ｂに装着（支持）され、光源部９１２ｂの上方に配置されている。光源部９１２ｂの光軸と光源用レンズ９１５ｂの光軸とは一致する。

光源部９１２ｃは、レンズホルダ９１４の光源用レンズ９１５ｃを装着するための矩形の開口部のほぼ中央に配置されている。光源部９１２ｃは、周囲をレンズホルダ９１４により囲まれており、周囲と遮光分離されている。

光源用レンズ９１５ｃは、レンズホルダ９１４に装着（支持）され、光源部９１２ｃの上方に配置されている。光源部９１２ｃの光軸と光源用レンズ９１５ｃの光軸とは一致する。

レンズホルダ９１４には、カバーガラス５５３が装着（支持）されている。カバーガラス５５３は、基板９１１の実装面に対向し、基板９１１の実装面に対して平行に配置されている。また、カバーガラス５５３は、光源部５２１及び測距センサ５２３の上方（光源部５２１から基準用出射光が出射される側）において、光源部５２１及び測距センサ５２３（の受光部４３）全体を隙間を空けて覆っている。

基板９１１の実装面と、カバーガラス５５３の反射面との間の光源部５２１及び測距センサ５２３を含む空間は、レンズホルダ９１４及び樹脂等により封止されている。これにより、光源部５２１及び測距センサ５２３が存在する空間内にゴミや埃等が混入することが防止される。また、例えば、必要に応じて、空間内に空気又は窒素が充填されたり、空間内が真空にされたりする。

鏡筒６４は、レンズホルダ９１４に装着（支持）され、カバーガラス５５３の入射面において、測距センサ５２３の上方に配置されている。また、撮像用レンズ３３は、鏡筒６４に装着（支持）され、測距センサ５２３の上方に配置されている。

そして、光源部５２１から出射された基準用出射光の一部は、カバーガラス５５３の反射面で反射され、その反射光である基準光の一部が、測距センサ５２３の受光部４３に入射する。

光源部９１２ａから出射された測定用出射光（以下、長距離出射光と称する）の一部は、光源用レンズ９１５ａを透過し、外部に出射され、物体１２（不図示）に照射される。長距離出射光が物体１２により反射された反射光である測定光（以下、長距離測定光と称する）の一部は、撮像用レンズ３３により、測距センサ５２３の受光部４３の受光面において結像する。

光源部９１２ｂから出射された測定用出射光（以下、中距離出射光と称する）の一部は、光源用レンズ９１５ｂを透過し、外部に出射され、物体１２に照射される。中距離出射光が物体１２により反射された反射光である測定光（以下、中距離測定光と称する）の一部は、撮像用レンズ３３により、測距センサ５２３の受光部４３の受光面において結像する。

光源部９１２ｃから出射された測定用出射光（以下、短距離出射光と称する）の一部は、光源用レンズ９１５ｃを透過し、外部に出射され、物体１２に照射される。短距離出射光が物体１２により反射された反射光である測定光（以下、短距離測定光と称する）の一部は、撮像用レンズ３３により、測距センサ５２３の受光部４３の受光面において結像する。

ここで、図３８及び図３９を参照して、測距モジュール９０１により、前方斜め下方向の撮影を行い、測距を行う場合について説明する。

図３８は、長距離出射光、中距離出射光、及び、短距離出射光の照射範囲の例を示している。具体的には、照射範囲ＡＬ１１は、長距離出射光の照射範囲の例を示し、照射範囲ＡＬ１２は、中距離出射光の照射範囲の例を示し、照射範囲ＡＬ１３は、短距離出射光の照射範囲の例を示している。図３８のＡは、各出射光の垂直方向（高さ方向及び距離方向）の照射範囲を示し、図３８のＢは、各出射光の水平方向の照射範囲を示している。

図３８のＡに示されるように、各出射光は、それぞれ前方斜め下方向に向けて出射される。一方、各出射光の地面に対する出射角は、長距離出射光＜中距離出射光＜短距離出射光の関係となる。すなわち、長距離出射光は、他の出射光より水平に近い方向に出射され、短距離出射光は、他の出射光より垂直に近い方向に出射される。従って、長距離出射光は、他の出射光より遠くを照射し、短距離出射光は、他の出射光より近くを照射する。

一方、図３８のＢに示されるように、各出射光の幅方向の照射角は、ほぼ同じになる。

図３９は、受光部４３に入射する測定光の範囲の例を示している。この例では、受光部４３が垂直方向（上下方向）に領域４３Ａ乃至領域４３Ｃの３つの領域に分割されている。

例えば、いちばん上の領域４３Ａには、長距離出射光の反射光である長距離測定光が主に入射する。真ん中の領域４３Ｂには、中距離出射光の反射光である中距離測定光が主に入射する。いちばん下の領域４３Ｃには、短距離出射光の反射光である短距離測定光が主に入射する。

ここで、各出射光の光量を同じにした場合、各出射光の減衰のみを考慮し、物体の反射率を考慮しなければ、各測定光の光量は、長距離測定光＜中距離測定光＜短距離測定光の関係となる。

ここで、より遠くの物体の測距精度を向上させるために、各出射光の光量を大きくすると、短距離測定光の光量が大きくなり、受光部４３の領域４３Ｃ内の画素Ｐが飽和しやすくなる。一方、受光部４３の領域４３Ｃ内の画素Ｐの飽和を避けるために、各出射光の光量を小さくすると、長距離測定光の光量が小さくなり、遠くの物体の測距精度が低下する。

そこで、各出射光の光量を、長距離出射光＞中距離出射光＞短距離出射光の関係に設定することが望ましい。

以上のように、照射範囲の異なる光源部９１２ａ乃至光源部９１２ｃを用いることにより、容易に測距範囲を距離方向に広げることができる。また、測定光用の光源部の種類や数を増やすことにより、さらに測距範囲を距離方向に広げることができる。

なお、例えば、長距離出射光、中距離出射光、及び、短距離出射光を同時に使用してもよいし、用途に応じて使い分けるようにしてもよい。用途に応じて使い分けることにより、消費電力や測距モジュール９０１の発熱量を抑制することができる。

さらに、例えば、受光部４３を行単位で動作させ、受光部の動作領域に合わせて使用する光源部９１２ａ乃至光源部９１２ｃを切り替えて出射光を制御することにより、さらに消費電力や測距モジュール９０１の発熱量を抑制することができる。

＜＜７．第５の実施の形態＞＞
次に、図４０及び図４１を参照して、本技術の第５の実施の形態について説明する。

＜測距モジュール１００１の構成例＞
図４０は、本技術の第５の実施の形態に係る測距モジュール１００１の撮像側の平面模式図である。なお、図中、図３７の測距モジュール９０１と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。本実施形態は、第４の実施の形態の図３７のライン状の照射光源の代わりに、円形状の照射光源を複数個使った構成例を示している。

測距モジュール１００１は、測距モジュール９０１と比較して、測定光用の光源部の数及び配置が異なる。

具体的には、測距モジュール１００１には、光源部１０１３ａ乃至光源部１０１３ｈ（不図示）の８つの測定光用の光源部が鏡筒６４の周辺に正方配置されている。光源部１０１３ａ乃至光源部１０１３ｈは、例えば、図２８の光源部５２２又は図３０の光源部５２２ａと同様の構成を備える。

また、光源部１０１３ａ乃至光源部１０１３ｈに対して、レンズホルダ１０１１ａ乃至レンズホルダ１０１１ｈ、及び、光源用レンズ１０１２ａ乃至光源用レンズ１０１２ｈがそれぞれ設けられている。

レンズホルダ１０１１ａは、図４０内において、鏡筒６４の左上に配置され、光源用レンズ１０１２ａが装着（支持）されている。光源部１０１３ａは、光源用レンズ１０１２ａの奥に配置され、光源部１０１３ａの光軸と光源用レンズ１０１２ａの光軸が一致する。

レンズホルダ１０１１ｂは、図４０内において、鏡筒６４の上に配置され、光源用レンズ１０１２ｂが装着（支持）されている。光源部１０１３ｂは、光源用レンズ１０１２ｂの奥に配置され、光源部１０１３ｂの光軸と光源用レンズ１０１２ｂの光軸が一致する。

レンズホルダ１０１１ｃは、図４０内において、鏡筒６４の右上に配置され、光源用レンズ１０１２ｃが装着（支持）されている。光源部１０１３ｃは、光源用レンズ１０１２ｃの奥に配置され、光源部１０１３ｃの光軸と光源用レンズ１０１２ｃの光軸が一致する。

レンズホルダ１０１１ｄは、図４０内において、鏡筒６４の左に配置され、光源用レンズ１０１２ｄが装着（支持）されている。光源部１０１３ｄは、光源用レンズ１０１２ｄの奥に配置され、光源部１０１３ｄの光軸と光源用レンズ１０１２ｄの光軸が一致する。

レンズホルダ１０１１ｅは、図４０内において、鏡筒６４の右に配置され、光源用レンズ１０１２ｅが装着（支持）されている。光源部１０１３ｅは、光源用レンズ１０１２ｅの奥に配置され、光源部１０１３ｅの光軸と光源用レンズ１０１２ｅの光軸が一致する。

レンズホルダ１０１１ｆは、図４０内において、鏡筒６４の左下に配置され、光源用レンズ１０１２ｆが装着（支持）されている。光源部１０１３ｆは、光源用レンズ１０１２ｆの奥に配置され、光源部１０１３ｆの光軸と光源用レンズ１０１２ｆの光軸が一致する。

レンズホルダ１０１１ｇは、図４０内において、鏡筒６４の下に配置され、光源用レンズ１０１２ｇが装着（支持）されている。光源部１０１３ｇは、光源用レンズ１０１２ｇの奥に配置され、光源部１０１３ｇの光軸と光源用レンズ１０１２ｇの光軸が一致する。

レンズホルダ１０１１ｈは、図４０内において、鏡筒６４の右下に配置され、光源用レンズ１０１２ｈが装着（支持）されている。光源部１０１３ｈは、光源用レンズ１０１２ｈの奥に配置され、光源部１０１３ｈの光軸と光源用レンズ１０１２ｈの光軸が一致する。

なお、以下、光源部１０１３ａ乃至光源部１０１３ｈを個々に区別する必要がない場合、単に光源部１０１３と称する。

図４１は、測距モジュール１００１の各光源部１０１３の出射光の水平方向の照射範囲を示している。

例えば、光源部１０１３ａ乃至光源部１０１３ｃの出射光（以下、長距離出射光と称する）は、照射範囲ＡＬ２１に照射される。そして、長距離出射光は、例えば、測距モジュール１００１からの距離が５ｍから１０ｍの範囲内の物体の距離の測定に用いられる。

光源部１０１３ｆ乃至光源部１０１３ｈの出射光（以下、中距離出射光と称する）は、照射範囲ＡＬ２２に照射される。そして、中距離出射光は、例えば、測距モジュール１００１からの距離が２．５ｍから５ｍの範囲内の物体の距離の測定に用いられる。

光源部１０１３ｄ及び光源部１０１３ｅの出射光（以下、短距離出射光と称する）は、照射範囲ＡＬ２３に照射される。そして、短距離出射光は、例えば、測距モジュール１００１からの距離が０ｍから２．５ｍの範囲内の物体の距離の測定に用いられる。

このとき、図３８を参照して上述した例と同様に、長距離出射光＞中距離出射光＞短距離出射光の関係になるように、各光源部１０１３の出射光の光量を設定することが望ましい。

例えば、長距離出射光用の光源部１０１３ａ乃至光源部１０１３ｃの各出射光の光量は、中距離出射光用の光源部１０１３ｆ乃至光源部１０１３ｇの各出射光の光量より大きく設定される。

一方、短距離出射光用の光源部１０１３は、中距離出射光用の光源部１０１３より数が少ない。従って、例えば、短距離出射光用の光源部１０１３ｄ及び光源部１０１３ｅの各出射光の光量は、中距離出射光用の光源部１０１３ｆ乃至光源部１０１３ｇの各出射光の光量と比較して、小さく設定してもよいし、同じに設定してもよい。

このように、各光源部の光量や使用する光源部の数を調整することにより、出射光の照射範囲を制御することができる。

＜＜８．第６の実施の形態＞＞
次に、図４２及び図４３を参照して、本技術の第６の実施の形態について説明する。

＜測距モジュール１１０１の構成例＞
図４２は、本技術の第６の実施の形態に係る測距モジュール１１０１の撮像側の平面模式図である。なお、図中、図３７の測距モジュール９０１と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

測距モジュール１１０１は、測距モジュール９０１と比較して、測定光用の光源部の数及び配置が異なる。

具体的には、測距モジュール１１０１には、光源部１１１３ａ乃至光源部１１１３ｇ（不図示）及び光源部１１１６（不図示）の８つの測定光用の光源部が鏡筒６４の周辺に正方配置されている。光源部１１１３ａ乃至光源部１１１３ｇ及び光源部１１１６は、例えば、図２８の光源部５２２と同様の構成を備える。ただし、例えば、光源部１１１３ａ乃至光源部１１１３ｇにおいては、照射角の広いＬＥＤが発光素子に用いられ、光源部１１１６においては、照射角が狭く指向性の高いＬＤが発光素子に用いられる。

また、光源部１１１３ａ乃至光源部１１１３ｇに対して、レンズホルダ１１１１ａ乃至レンズホルダ１１１１ｇ、及び、光源用レンズ１１１２ａ乃至光源用レンズ１１１２ｇがそれぞれ設けられている。さらに、光源部１１１６に対して、レンズホルダ１１１４及び光源用レンズ１１１５が設けられている。

レンズホルダ１１１１ａは、図４２内において、鏡筒６４の左上に配置され、光源用レンズ１１１２ａが装着（支持）されている。光源部１１１３ａは、光源用レンズ１１１２ａの奥に配置され、光源部１１１３ａの光軸と光源用レンズ１１１２ａの光軸が一致する。

レンズホルダ１１１１ｂは、図４２内において、鏡筒６４の右上に配置され、光源用レンズ１１１２ｂが装着（支持）されている。光源部１１１３ｂは、光源用レンズ１１１２ｂの奥に配置され、光源部１１１３ｂの光軸と光源用レンズ１１１２ｂの光軸が一致する。

レンズホルダ１１１１ｃは、図４２内において、鏡筒６４の左に配置され、光源用レンズ１１１２ｃが装着（支持）されている。光源部１１１３ｃは、光源用レンズ１１１２ｃの奥に配置され、光源部１１１３ｃの光軸と光源用レンズ１１１２ｃの光軸が一致する。

レンズホルダ１１１１ｄは、図４２内において、鏡筒６４の右に配置され、光源用レンズ１１１２ｄが装着（支持）されている。光源部１１１３ｄは、光源用レンズ１１１２ｄの奥に配置され、光源部１１１３ｄの光軸と光源用レンズ１１１２ｄの光軸が一致する。

レンズホルダ１１１１ｅは、図４２内において、鏡筒６４の左下に配置され、光源用レンズ１１１２ｅが装着（支持）されている。光源部１１１３ｅは、光源用レンズ１１１２ｅの奥に配置され、光源部１１１３ｅの光軸と光源用レンズ１１１２ｅの光軸が一致する。

レンズホルダ１１１１ｆは、図４２内において、鏡筒６４の下に配置され、光源用レンズ１１１２ｆが装着（支持）されている。光源部１１１３ｆは、光源用レンズ１１１２ｆの奥に配置され、光源部１１１３ｆの光軸と光源用レンズ１１１２ｆの光軸が一致する。

レンズホルダ１１１１ｇは、図４２内において、鏡筒６４の右下に配置され、光源用レンズ１１１２ｇが装着（支持）されている。光源部１１１３ｇは、光源用レンズ１１１２ｇの奥に配置され、光源部１１１３ｇの光軸と光源用レンズ１１１２ｇの光軸が一致する。

レンズホルダ１１１４は、図４２内において、鏡筒６４の上に配置され、光源用レンズ１１１５が装着（支持）されている。光源用レンズ１１１５の中心位置は、他の光源用レンズ１１１２ａ乃１１１２ｇの中心位置より鏡筒６４の近くに配置されている。光源部１１１６は、例えば、光源用レンズ１１１５の奥に配置され、光源部１１１６の光軸と光源用レンズ１１１５の光軸と一致する。

なお、以下、光源部１１１３ａ乃至光源部１１１３ｇを個々に区別する必要がない場合、単に光源部１１１３と称する。

図４３は、測距モジュール１１０１の各光源部１１１３及び光源部１１１６の出射光の水平方向の照射範囲を示している。

ここで、各光源部１１１３の出射光の照射角及び照射距離は異なる。具体的には、各光源部１１１３の出射光の照射角は、光源部１１１３ａ＝光源部１１１３ｂ＝光源部１１１３ｅ＝光源部１１１３ｇ＜光源部１１１３ｃ＝光源部１１１３ｄ＜光源部１１１３ｆの関係となる。一方、各光源部１１１３の出射光の照射距離は、光源部１１１３ａ＝光源部１１１３ｂ＝光源部１１１３ｅ＝光源部１１１３ｇ＞光源部１１１３ｃ＝光源部１１１３ｄ＞光源部１１１３ｆの関係となる。

そして、例えば、光源部１１１３ａ、光源部１１１３ｂ、光源部１１１３ｅ、及び、光源部１１１３ｇの出射光（以下、長距離出射光と称する）は、照射範囲ＡＬ３１に照射される。そして、長距離出射光は、例えば、測距モジュール１１０１からの距離が５ｍから１０ｍの範囲内の物体の距離の測定に用いられる。

光源部１１１３ｃ及び光源部１１１３ｄの出射光（以下、中距離出射光と称する）は、照射範囲ＡＬ３２に照射される。そして、中距離出射光は、例えば、測距モジュール１１０１からの距離が２．５ｍから５ｍの範囲内の物体の距離の測定に用いられる。

光源部１１１３ｆ出射光（以下、短距離出射光と称する）は、照射範囲ＡＬ３３に照射される。そして、短距離出射光は、例えば、測距モジュール１１０１からの距離が０ｍから２．５ｍの範囲内の物体の距離の測定に用いられる。

光源部１１１６からの出射光（以下、超長距離出射光と称する）は、指向性の高いスポット光であり、ほぼ直線状の照射範囲ＡＬ３４に照射される。そして、超長距離出射光は、測距モジュール１１０１からの距離が１０ｍ以上の物体の距離の測定に用いられる。

ここで、各出射光の照射角は、超長距離出射光＜長距離出射光＜中距離出射光＜短距離出射光の関係となる。従って、各照射範囲の幅方向の範囲は、照射範囲ＡＬ３４＜照射範囲ＡＬ３１＜照射範囲ＡＬ３２＜照射範囲ＡＬ３３の関係となる。

一方、各光源部１１１３の出射光の光量を全て同じとすると、各出射光の光量は、各出射光に対応する光源部の数に応じて、長距離出射光＞中距離出射光＞短距離出射光の関係となる。従って、物体の反射率が同じ場合、長距離出射光に対応する長距離測定光、中距離出射光に対応する中距離測定光、及び、短距離出射光に対応する短距離測定光の測距モジュール１１０１の受光部４３における光量をほぼ同じにすることができる。

なお、超長距離出射光の光量は、例えば、他の出射光より大きく設定される。

これにより、各出射光を用途に応じて使い分けることにより、測距範囲の幅及び距離を容易に切り替えることができる。

例えば、測距モジュール１１０１は、ドローンに搭載され、ドローンを目標位置へ移動させ、荷物を運搬する場合等に使用することができる。

例えば、目標位置までの距離が１０ｍを超える場合、ドローンは、超長距離出射光を用いて測距を行いながら、自動運転又は遠隔操作運転される。

一方、目標位置までの距離が１０ｍ以内になると、例えば、ドローンは、周囲の物体との衝突又は接触を回避したり、目標位置までの距離を正確に測定したりするために、長距離射出光を用いて測距を行う。

目標位置までの距離が５ｍ以内になると、例えば、ドローンは、より水平方向に広い範囲を監視するために、中距離射出光を用いて測距を行う。

目標位置までの距離が２．５ｍ以内になると、例えば、ドローンは、着地可能な平坦な場所を迅速かつ確実に探索するために、短距離射出光を用いて測距を行う。

以上のように、幅方向及び距離方向の照射範囲が異なる光源部１１１３ａ乃至光源部１１１３ｇ及び光源部１１１６を用いることにより、容易に測距範囲を幅方向及び距離方向に広げることができる。また、測定光用の光源部の種類や数を増やすことにより、さらに測距範囲を幅方向及び距離方向に広げることができる。

なお、例えば、各種類の出射光を同時に使用してもよいし、用途に応じて使い分けるようにしてもよい。用途に応じて各種類の出射光を使い分けることにより、消費電力の増加や、測距モジュール１１０１の発熱量を抑制することができる。

＜＜９．第７の実施の形態＞＞
次に、図４４及び図４５を参照して、本技術の第７の実施の形態について説明する。

＜測距モジュール１２０１の構成例＞
図４４は、本技術の第７の実施の形態に係る測距モジュール１２０１の撮像側の平面模式図である。なお、図中、図３７の測距モジュール９０１と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

測距モジュール１２０１は、測距モジュール９０１と比較して、測定光用の光源部の数及び配置が異なる。

具体的には、測距モジュール１２０１には、光源部１２１３ａ乃至光源部１２１３ｐ（不図示）の１６の測定光用の光源部が鏡筒６４の周囲に円周状に配置されている。光源部１２１３ａ乃至光源部１２１３ｐは、例えば、図２８の光源部５２２と同様の構成を備える。

また、光源部１２１３ａ乃至光源部１２１３ｐに対して、光源用レンズ１２１２ａ乃至光源用レンズ１２１２ｐがそれぞれ設けられている。

レンズホルダ１２１１は、鏡筒６４の周囲を円周状に囲んでいる。光源用レンズ１２１２ａ乃至光源用レンズ１２１２ｐは、レンズホルダ１２１１に等間隔に配置され、鏡筒６４の周囲を囲んでいる。光源部１２１３ａ乃至光源部１２１３ｐは、光源用レンズ１２１２ａ乃至光源用レンズ１２１２ｐの奥にそれぞれ配置され、光源部１２１３ａ乃至光源部１２１３ｐの光軸と光源用レンズ１２１２ａ乃至光源用レンズ１２１２ｐの光軸とがそれぞれ一致する。

なお、以下、光源部１２１３ａ乃至光源部１２１３ｐを個々に区別する必要がない場合、単に光源部１２１３と称する。

各光源部１２１３の出射光の照射範囲の照射角及び照射距離はほぼ同じである。

そこで、測距モジュール１２０１は、使用する光源部１２１３の個数により、測距範囲の距離を調整する。

図４５は、測距モジュール１２０１の測定用出射光の水平方向の照射範囲の例を示している。

例えば、１個の光源部１２１３から測定用出射光を出射した場合、測定用出射光は測距モジュール１２０１から１ｍの範囲内に十分に照射される。従って、この場合、測距範囲は、測距モジュール１２０１から１ｍの範囲内に設定される。

例えば、４個の光源部１２１３から測定用出射光を出射した場合、測定用出射光は測距モジュール１２０１から２ｍの範囲内に十分に照射される。従って、この場合、測距範囲は、測距モジュール１２０１から２ｍの範囲内に設定される。

例えば、１６個の光源部１２１３から測定用出射光を出射した場合、測定用出射光は測距モジュール１２０１から４ｍの範囲内に十分に照射される。従って、この場合、測距範囲は、測距モジュール１２０１から４ｍの範囲内に設定される。

このように、使用する光源部１２１３の数を１個単位で切り替えることにより、測距範囲の距離を容易かつ適切に設定することができる。

なお、例えば、１６個の光源部１２１３を同時に使用し、１６個の光源部１２１３の光量を同時に変化させることにより、適切な測定光を得るようにすることも可能である。

＜＜１０．その他の変形例＞＞
以下、上述した以外の変形例について説明する。

以上説明した実施の形態は、適宜組み合わせることが可能である。

例えば、図１６乃至図１８に示した実施の形態を、第２乃至第７の実施の形態と組み合わせることが可能である。

また、例えば、図３７、図４０、図４２、及び、図４４の実施の形態において、基準光用の光源部を省略して、図２の実施の形態と同様に、複数の測定光用の光源部のうちの１つ以上の出射光を用いて基準光を生成するようにしてもよい。

さらに、例えば、カバーガラスに反射防止膜を設けないようにしてもよい。或いは、例えば、カバーガラスの入射面又は反射面のうちの一方に反射防止膜を設けるようにしてもよい。

また、光源部の光源素子用のＬＤには、例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）を用いることができる。また、例えば、複数のＶＣＳＥＬを１次元又は２次元に配置したアレイ状の光源を用いることも可能である。

さらに、例えば、図３０の光源部５２２ａにおいて、出射光を２次元でなく、１次元の方向にのみ走査するようにしてもよい。

また、例えば、測距結果を表示する場合、距離情報を３次元データとして表示してもよいし、或いは、カラー若しくはモノクロの画像に距離情報を重ねて表示してもよい。後者の場合、カラー若しくはモノクロの画像は、例えば、同じ測距モジュールで撮影してもよいし、別のカメラ等により撮影してもよい。

さらに、例えば、カバーガラスには、ガラス又はプラスチック以外の透明な部材を用いてもよい。ただし、熱による変形が少なく、丈夫で耐久性に優れた部材を用いることが望ましい。

また、例えば、受光部４３に画素Ｐを１次元に配列したり、或いは、１つの画素Ｐのみを設けたりすることも可能である。

なお、本技術の実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

また、例えば、本技術は、以下のような構成も取ることができる。

（１）
第１の光源部と、
少なくとも１つの画素を備える受光部と、
前記第１の光源部から第１の出射光が出射される側において、前記第１の光源部及び前記受光部を隙間を空けて覆う透明部材と
を備え、
前記画素は、前記透明部材により前記第１の出射光が反射された反射光である基準光、及び、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光する
測距モジュール。
（２）
前記透明部材は、１枚の透明板からなる
前記（１）に記載の測距モジュール。
（３）
前記第１の光源部及び前記受光部が実装されている基板を
さらに備え、
前記透明板は、前記実装面に対向し、前記基板の実装面に対して平行に配置されている
前記（２）に記載の測距モジュール。
（４）
前記第１の光源部用のレンズである光源用レンズを
さらに備え、
前記基板の前記実装面において、前記第１の光源部の周囲に反射防止膜が設けられている
前記（３）に記載の測距モジュール。
（５）
前記透明板は、カバーガラスである
前記（２）乃至（４）のいずれかに記載の測距モジュール。
（６）
前記第１の光源部と前記受光部の間において、前記透明部材に反射部が設けられている
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の測距モジュール。
（７）
前記透明部材の前記反射部を除く部分に反射防止膜が設けられている
前記（６）に記載の測距モジュール。
（８）
前記反射部において前記透明部材の面が凹凸加工されている
前記（６）に記載の測距モジュール。
（９）
前記反射部に反射膜が設けられている
前記（６）に記載の測距モジュール。
（１０）
前記第１の光源部用のレンズである光源用レンズと、
前記受光部用のレンズである撮像用レンズと
を備え、
前記透明部材は、前記第１の光源部及び前記受光部と前記光源用レンズ及び前記撮像用レンズとの間に配置されている
前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の測距モジュール。
（１１）
第２の光源部を
さらに備え、
前記測定光は、前記第２の光源部から出射される第２の出射光が前記物体により反射された反射光である
前記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の測距モジュール。
（１２）
前記受光部用のレンズである撮像用レンズを
備え、
前記透明部材は、前記第１の光源部及び前記受光部と前記撮像用レンズとの間に配置されている
前記（１１）に記載の測距モジュール。
（１３）
前記第２の光源部用のレンズである光源用レンズと、
前記光源用レンズを支持するとともに、前記第１の光源部及び前記受光部と前記第２の光源部との間を遮光分離する第１のレンズホルダと
を備える前記（１２）に記載の測距モジュール。
（１４）
前記撮像用レンズを支持する第２のレンズホルダと、
前記第１の光源部、前記第２の光源部、前記受光部、前記第１のレンズホルダ、及び、前記第２のレンズホルダが実装されている基板と
をさらに備える前記（１３）に記載の測距モジュール。
（１５）
前記第１のレンズホルダと前記第２のレンズホルダとの間において、前記基板の実装面に反射防止膜が設けられている
前記（１４）に記載の測距モジュール。
（１６）
前記第１のレンズホルダと前記第２のレンズホルダとの間に遮光壁が設けられている
前記（１４）に記載の測距モジュール。
（１７）
前記測定光は、前記第１の出射光が前記物体により反射された反射光である
前記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の測距モジュール。
（１８）
前記受光部は、複数の前記画素を備え、
各前記画素は、それぞれ前記基準光及び前記測定光を受光する
前記（１）乃至（１７）のいずれかに記載の測距モジュール。
（１９）
前記画素が前記基準光を受光してから前記測定光を受光するまでの時間である測距時間を測定する時間測定部を
さらに備える前記（１）乃至（１８）のいずれかに記載の測距モジュール。
（２０）
前記画素は、電荷の積算値に基づく画素信号を出力し、
前記時間測定部は、前記画素信号の変化量に基づいて前記測距時間を測定する
前記（１９）に記載の測距モジュール。
（２１）
前記時間測定部は、前記画素信号の微分信号に基づいて前記測距時間を測定する
前記（２０）に記載の測距モジュール。
（２２）
光源部と、
複数の画素を備える受光部と、
前記光源部から出射光が出射される側において、前記光源部及び前記受光部を隙間を空けて覆う１枚の透明板と、
各前記画素が前記透明板により前記出射光が反射された反射光である基準光を受光してから、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光するまでの時間である測距時間を前記画素毎に測定する時間測定部と
を備える測距モジュール。
（２３）
光源部と、
少なくとも１つの画素を備える受光部と、
前記光源部から出射光が出射される側において、前記光源部及び前記受光部を隙間を空けて覆う透明部材と
を備える測距装置が、
前記画素が前記透明部材により前記出射光が反射された反射光である基準光を受光してから、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光するまでの時間である測距時間を測定する
測距方法。
（２４）
測距モジュールと、
前記測距モジュールの測定結果に基づく処理を行う制御部と
を備え、
前記測距モジュールは、
光源部と、
少なくとも１つの画素を備える受光部と、
前記光源部から出射光が出射される側において、前記光源部及び前記受光部を隙間を空けて覆う透明部材と
を備え、
前記画素は、前記透明部材により前記出射光が反射された反射光である基準光、及び、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光する
電子機器。

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。

１１ 電子機器， １２ 物体， ２２ 制御部， ２３，２３ａ，２３ｂ 測距モジュール， ３１ 光源部， ３２ 光源用レンズ， ３３ 撮像用レンズ， ３４ 測距センサ， ４２ 光源制御回路， ４３ 受光部， ４４ 信号変化検出回路， ４５ 時間測定回路， ６１ 基板， ６２ レンズホルダ， ６３，６３ａ，６３ｂ カバーガラス， ６４ 鏡筒， １５１ 光電変換素子， １５４ ＦＤ部， ３０１ａ，３０１ｂ 反射部， ３３１ 反射防止膜， ３３２ 反射膜， ３５１ レンズホルダ， ３５３ カバーガラス， ３５４，３５５ 反射膜， ５０１ 電子機器， ５１１，５１１ａ乃至５１１ｃ 測距モジュール， ５２１，５２２，５２２ａ 光源部， ５２３ 測距センサ， ５３１ 光源制御回路， ５５１ 基板， ５５２ レンズホルダ， ５５３ カバーガラス， ７０１乃至７０３ 基板， ７０４，７０５ レンズホルダ， ７０６ 反射防止膜， ７２４ 遮光壁， ７４１ 遮光クッション材， ７６１ 測距センサ， ７６２ 光源部， ８０１ 測距モジュール， ８１１ 基板， ８１２，８１３ 光源部， ８１４，８１５ レンズホルダ， ８１６ カバーガラス， ８１７ 光源用レンズ， ９０１ 測距モジュール， ９１１ 基板， ９１２ａ乃至９１２ｃ 光源部， ９１３ａ，９１３ｂ，９１４ レンズホルダ， ９１５ａ乃至９１５ｃ 光源用レンズ， １００１ 測距モジュール， １０１１ａ乃至１０１１ｈ レンズホルダ， １０１２ａ乃至１０１２ｈ 光源用レンズ， １０１３ａ乃至１０１３ｈ 光源部， １１０１ 測距モジュール， １１１１ａ乃至１１１１ｇ レンズホルダ， １１１２ａ乃至１１１２ｇ 光源用レンズ， １１１３ａ乃至１１１３ｇ 光源部， １１１４ レンズホルダ， １１１５ 光源用レンズ， １１１６ 光源部， １２０１ 測距モジュール， １２１１レンズホルダ， １２１１ａ乃至１２１１ｐ レンズホルダ， １２１２ａ乃至１２１２ｐ 光源用レンズ， １２１３ａ乃至１２１３ｐ 光源部， Ｐ，Ｐａ 画素

Claims (24)

1. 第１の光源部と、
   少なくとも１つの画素を備える受光部と、
   前記第１の光源部から第１の出射光が出射される側において、前記第１の光源部及び前記受光部を隙間を空けて覆う透明部材と
   を備え、
   前記画素は、前記透明部材により前記第１の出射光が反射された反射光である基準光、及び、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光する
   測距モジュール。
2. 前記透明部材は、１枚の透明板からなる
   請求項１に記載の測距モジュール。
3. 前記第１の光源部及び前記受光部が実装されている基板を
   さらに備え、
   前記透明板は、前記実装面に対向し、前記基板の実装面に対して平行に配置されている
   請求項２に記載の測距モジュール。
4. 前記第１の光源部用のレンズである光源用レンズを
   さらに備え、
   前記基板の前記実装面において、前記第１の光源部の周囲に反射防止膜が設けられている
   請求項３に記載の測距モジュール。
5. 前記透明板は、カバーガラスである
   請求項２に記載の測距モジュール。
6. 前記第１の光源部と前記受光部の間において、前記透明部材に反射部が設けられている
   請求項１に記載の測距モジュール。
7. 前記透明部材の前記反射部を除く部分に反射防止膜が設けられている
   請求項６に記載の測距モジュール。
8. 前記反射部において前記透明部材の面が凹凸加工されている
   請求項６に記載の測距モジュール。
9. 前記反射部に反射膜が設けられている
   請求項６に記載の測距モジュール。
10. 前記第１の光源部用のレンズである光源用レンズと、
    前記受光部用のレンズである撮像用レンズと
    を備え、
    前記透明部材は、前記第１の光源部及び前記受光部と前記光源用レンズ及び前記撮像用レンズとの間に配置されている
    請求項１に記載の測距モジュール。
11. 第２の光源部を
    さらに備え、
    前記測定光は、前記第２の光源部から出射される第２の出射光が前記物体により反射された反射光である
    請求項１に記載の測距モジュール。
12. 前記受光部用のレンズである撮像用レンズを
    備え、
    前記透明部材は、前記第１の光源部及び前記受光部と前記撮像用レンズとの間に配置されている
    請求項１１に記載の測距モジュール。
13. 前記第２の光源部用のレンズである光源用レンズと、
    前記光源用レンズを支持するとともに、前記第１の光源部及び前記受光部と前記第２の光源部との間を遮光分離する第１のレンズホルダと
    を備える請求項１２に記載の測距モジュール。
14. 前記撮像用レンズを支持する第２のレンズホルダと、
    前記第１の光源部、前記第２の光源部、前記受光部、前記第１のレンズホルダ、及び、前記第２のレンズホルダが実装されている基板と
    をさらに備える請求項１３に記載の測距モジュール。
15. 前記第１のレンズホルダと前記第２のレンズホルダとの間において、前記基板の実装面に反射防止膜が設けられている
    請求項１４に記載の測距モジュール。
16. 前記第１のレンズホルダと前記第２のレンズホルダとの間に遮光壁が設けられている
    請求項１４に記載の測距モジュール。
17. 前記測定光は、前記第１の出射光が前記物体により反射された反射光である
    請求項１に記載の測距モジュール。
18. 前記受光部は、複数の前記画素を備え、
    各前記画素は、それぞれ前記基準光及び前記測定光を受光する
    請求項１に記載の測距モジュール。
19. 前記画素が前記基準光を受光してから前記測定光を受光するまでの時間である測距時間を測定する時間測定部を
    さらに備える請求項１に記載の測距モジュール。
20. 前記画素は、電荷の積算値に基づく画素信号を出力し、
    前記時間測定部は、前記画素信号の変化量に基づいて前記測距時間を測定する
    請求項１９に記載の測距モジュール。
21. 前記時間測定部は、前記画素信号の微分信号に基づいて前記測距時間を測定する
    請求項２０に記載の測距モジュール。
22. 光源部と、
    複数の画素を備える受光部と、
    前記光源部から出射光が出射される側において、前記光源部及び前記受光部を隙間を空けて覆う１枚の透明板と、
    各前記画素が前記透明板により前記出射光が反射された反射光である基準光を受光してから、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光するまでの時間である測距時間を前記画素毎に測定する時間測定部と
    を備える測距モジュール。
23. 光源部と、
    少なくとも１つの画素を備える受光部と、
    前記光源部から出射光が出射される側において、前記光源部及び前記受光部を隙間を空けて覆う透明部材と
    を備える測距装置が、
    前記画素が前記透明部材により前記出射光が反射された反射光である基準光を受光してから、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光するまでの時間である測距時間を測定する
    測距方法。
24. 測距モジュールと、
    前記測距モジュールの測定結果に基づく処理を行う制御部と
    を備え、
    前記測距モジュールは、
    光源部と、
    少なくとも１つの画素を備える受光部と、
    前記光源部から出射光が出射される側において、前記光源部及び前記受光部を隙間を空けて覆う透明部材と
    を備え、
    前記画素は、前記透明部材により前記出射光が反射された反射光である基準光、及び、測定対象となる物体からの反射光である測定光を受光する
    電子機器。

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