JP2020134202A - 光源ユニット及び測距装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全性を高めることができる光源ユニットを提供する。【解決手段】光源ユニット１２は、光源２０と、光源を保持する保持体２４とを備える。保持体は、光源からの光の少なくとも一部を対象物に向けて拡散反射させる拡散反射面２２ａを有する。光源ユニットでは、光源からの光の少なくとも一部は、拡散反射面で拡散反射されて（進行方向を変えられて）対象物へ向かう。この場合、拡散反射面が破損したり脱落しても、光源からの光の少なくとも一部は拡散反射面で拡散されずに対象物へ向かう方向とは異なる方向に向かう。【選択図】図４

Description

本開示に係る技術（以下「本技術」とも呼ぶ）は、光源ユニット及び測距装置に関する。より詳しくは、対象物に光を照射する光源ユニット等に関する。

特許文献１には、光源と、該光源からの光を対象物に向けて拡散させつつ透過させる拡散板と、を備える発光装置が開示されている。

特開２０１３−１１５１１号公報

特許文献１に開示されている発光装置においては、安全性を高めることに関して改善の余地があった。

そこで、本技術は、安全性を高めることができる光源ユニット及び該光源ユニットを備える測距装置を提供することを主な目的とする。

本技術は、光源と、前記光源を保持する保持体と、を備え、前記保持体は、前記光源からの光の少なくとも一部を対象物に向けて拡散反射させる拡散反射面を有する、光源ユニットを提供する。

本技術に係る光源ユニットでは、光源からの光の少なくとも一部は、拡散反射面で拡散反射されて（進行方向を変えられて）対象物へ向かう。この場合、拡散反射面が破損したり脱落しても、光源からの光の少なくとも一部は拡散反射面で拡散されずに対象物へ向かう方向とは異なる方向に向かう。

前記保持体は、前記光源が収容される凹部を有し、前記拡散反射面は、前記凹部内に位置し、前記光源からの光の少なくとも一部を前記凹部の開口部に向けて拡散反射させてもよい。

前記保持体は、前記凹部の開口部を覆う窓部を有していてもよい。

前記拡散反射面は、光源の出射方向に対して傾斜していてもよい。

前記光源の出射方向に対する前記拡散反射面の傾斜角度は、３０°〜６０°であってもよい。

前記光源の出射面及び前記拡散反射面は、互いに対向していてもよい。

前記光源から出射された光は、前記拡散反射面に直接入射してもよい。

前記光源は、前記凹部の底面に設けられ、前記光源の出射方向が前記底面に対して成す角度は、０°〜４５°であってもよい。

前記拡散反射面は、前記光源と前記凹部の周壁の一部との間に位置していてもよい。

前記凹部の周壁は、遮光性を有していてもよい。

前記凹部の周壁の内周面の少なくとも一部は、光減衰機能を有していてもよい。

前記拡散反射面は、前記凹部の周壁に設けられてもよい。

前記拡散反射面は、前記窓部に設けられてもよい。

前記拡散反射面は、前記凹部の底面に設けられてもよい。

前記保持体は、前記拡散反射面を有する拡散反射部を含み、前記拡散反射部の前記拡散反射面以外の少なくとも１つの面は、光減衰機能を有していてもよい。

前記光減衰機能は、微細凹凸加工、反射防止膜、黒色塗装のいずれかにより実現されてもよい。

前記保持体は、前記拡散反射面を有する拡散反射部を含み、前記光源から出射され前記拡散反射部を介した光の少なくとも一部を受光する受光素子を更に備えていてもよい。

前記光源は、レーザ光源であってもよい。

本技術は、前記光源ユニットと、前記光源ユニットから出射され対象物で反射された光を受光する受光ユニットと、少なくとも前記受光ユニットの出力に基づいて、前記対象物までの距離を算出する制御ユニットと、を備える、測距装置をも提供する。

前記受光ユニットは、前記光源ユニットから出射され対象物で反射された光を受光する第１受光領域と、前記光源から出射され前記拡散反射面を介した光を受光する第２受光領域とを有するセンサを含んでいてもよい。

図１Ａは、本技術の第１実施形態に係る測距装置の構成を模式的に示す平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ線断面図である。 比較例の光源ユニットの構成を模式的に示す断面図である。 比較例の光源ユニットの拡散板が外れた状態を示す断面図である。 第１実施形態に係る測距装置が備える光源ユニットの構成を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る測距装置が備える光源ユニットの透光部材がパッケージから外れた状態を示す断面図である。 第１実施形態に係る測距装置が備える光源ユニットの拡散反射部材が位置ずれした状態を示す断面図である。 第２実施形態の光源ユニットの構成を模式的に示す断面図である。 第２実施形態の光源ユニットの透光部材及び拡散反射部材がパッケージから外れた状態を示す断面図である。 第２実施形態の光源ユニットの拡散反射部材が透光部材から外れた状態示す断面図である。 第３実施形態の光源ユニットの構成を模式的に示す断面図である。 第３実施形態の光源ユニットの透光部材がパッケージから外れた状態を示す断面図である。 第３実施形態の光源ユニットの拡散反射部材が周壁から外れた状態を示す断面図である。 第３実施形態の変形例の光源ユニットの構成を模式的に示す断面図である。 第４実施形態の光源ユニットの構成を模式的に示す断面図である。 第５実施形態の光源ユニットの構成を模式的に示す断面図である。 第６実施形態の光源ユニットの構成を模式的に示す断面図である。 図１７Ａは、本技術の第７実施形態に係る測距装置の構成を模式的に示す平面図である。図１７Ｂは、図１７ＡのＢ−Ｂ線断面図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 手術室システムの全体構成を概略的に示す図である。 集中操作パネルにおける操作画面の表示例を示す図である。 手術室システムが適用された手術の様子の一例を示す図である。 図２２に示すカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照しながら、本技術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。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。本明細書において、本技術に係る光源ユニット及び測距装置の各々が複数の効果を奏することが記載される場合でも、本技術に係る光源ユニット及び測距装置の各々は、少なくとも１つの効果を奏すればよい。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、また他の効果があってもよい。

また、以下の順序で説明を行う。
１．本技術の第１実施形態に係る測距装置の構成
（１）光源ユニットの構成
（２）受光ユニットの構成
（３）制御ユニットの構成
２．本技術の第１実施形態に係る測距装置の動作
（１）光源ユニットの動作
（２）受光ユニットの動作
（３）制御ユニットの動作
３．本技術の第１実施形態に係る測距装置の効果
（１）光源ユニットの効果
（２）測距装置の効果
４．本技術の第２実施形態に係る光源ユニット
（１）光源ユニットの構成
（２）光源ユニットの効果
５．本技術の第３実施形態に係る光源ユニット
（１）光源ユニットの構成
（２）光源ユニットの効果
６．本技術の第３実施形態の変形例に係る光源ユニット
（１）光源ユニットの構成
（２）光源ユニットの効果
７．本技術の第４実施形態に係る光源ユニット
（１）光源ユニットの構成
（２）光源ユニットの効果
８．本技術の第５実施形態に係る光源ユニット
（１）光源ユニットの構成
（２）光源ユニットの効果
９．本技術の第６実施形態に係る光源ユニット
（１）光源ユニットの構成
（２）光源ユニットの効果
１０．本技術の第４〜第６実施形態に係る光源ユニットの共通の効果
１１．本技術の第７実施形態に係る測距装置
（１）測距装置の構成
（２）測距装置の動作
（３）測距装置、物体システムの効果
１２．移動体への応用例
１３．内視鏡手術システムへの応用例
１４．画像表示装置への応用例

１．本技術の第１実施形態に係る測距装置の構成
図１Ａは、本技術の第１実施形態に係る測距装置１０の平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ線断面図である。測距装置１０は、例えば対象物までの距離、対象物の形状等を測定するのに用いられる。なお、図１Ａでは、図面の錯綜を回避する観点から、図１Ｂに示される一部の部材（レンズユニット３２、バンドパスフィルタ３６等）の図示が省略されている。

測距装置１０は、物体に搭載される。測距装置が搭載される物体としては、例えば車両、航空機（ドローンを含む）、船舶、ロボット等の移動体や、スマートフォン、タブレット等の電子機器が挙げられる。測距装置１０と、該測距装置１０が搭載される物体（例えば移動体、電子機器等）とを含んで、物体システムが構成される。

測距装置１０は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、対象物に光を照射する光源ユニット１２と、対象物からの反射光を受光する受光ユニット１４と、光源ユニット１２及び受光ユニット１４を制御する制御ユニット１６とを備える。すなわち、測距装置１０は、受発光・演算機能を持つＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）の原理を用いた測距装置である。光源ユニット１２、受光ユニット１４及び制御ユニット１６は、同一の回路基板１８上に実装されている。回路基板１８上には、さらに、電源供給や外部とのデータのやり取りを行うための多ピンのコネクタが実装されている。なお、光源ユニット１２、受光ユニット１４及び制御ユニット１６の少なくとも２つは、同一の回路基板上に実装されていなくてもよい。

ところで、図２に示す比較例の光源ユニット１２００は、断面略Ｕ字状のパッケージ１２００ａの底面上に、レーザ光源１２００ｂが、出射方向が該底面側とは反対側（パッケージ１２００ａの開口部１２００ａ２側）を向くように実装されている。パッケージ１２００ａの開口端１２００ａ１には、開口部１２００ａ２を覆うように透過型の拡散板１２００ｃが取り付けられている。比較例の光源ユニット１２００では、透光性を有する拡散板１２００ｃがパッケージ１２００ａ内を封止するための封止部材としても機能する。レーザ光源１２００ｂから出射された光の少なくとも一部は、拡散板１２００ｃで拡散されつつ拡散板１２００ｃを透過する。

ここで、比較例の光源ユニット１２００が搭載される機器に強い衝撃が加わり、拡散板１２００ｃが破損したりパッケージ１２００ａから脱落すると、レーザ光源１２００ｂからのレーザ光が拡散されずにそのまま（高強度のまま）対象物に照射されるおそれがある（図３参照）。すなわち、比較例の光源ユニット１２００では、安全性を向上する余地がある。特許文献１に開示されている発光装置にも、比較例の光源ユニット１２００と同様に安全性を向上する余地がある。

そこで、発明者は、鋭意検討の末、以下に詳細に説明するように、安全性を向上できる光源ユニット１２の開発に成功した。

（１）光源ユニットの構成
光源ユニット１２は、図４に示すように、光源２０と、光源２０を保持する保持体２４とを備える。

光源２０は、例えば端面発光型の半導体レーザ（ＬＤ：レーザダイオード）、面発光型の半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：面発光レーザ）等のレーザ光源が用いられている。光源２０は、ダイボンディングにより基板２６上に実装されており、ボンディングワイヤＢＷによって基板２６上の配線に電気的に接続されている。ここでは、光源２０の出射光ＥＬとして、例えば赤外光が用いられるが、他の波長帯域の光であってもよい。光源２０は、光源駆動回路２１（ドライバ回路）により駆動される。ここでは、光源駆動回路２１は、回路基板１８上における光源ユニット１２と受光ユニット１４との間の位置に配置されている（図１Ａ及び図１Ｂ参照）。
なお、光源２０は、レーザ光源以外の光源（例えばＬＥＤ：発光ダイオード）であってもよいが、レーザ光源のように高出力な光を出射する光源であることが好ましい。

保持体２４は、光源２０からの光の少なくとも一部を対象物に向けて拡散反射させる拡散反射面２２ａを有する。
すなわち、光源ユニット１２は、光源２０から出射され拡散反射面２２ａで拡散反射された光（拡散反射光ＤＲＬ）の少なくとも一部を照射光ＩＬとして対象物に照射する。

詳述すると、保持体２４は、光源２０が収容される凹部２４ａを有している。拡散反射面２２ａは、凹部２４ａ内に位置し、光源２０からの光の少なくとも一部を凹部２４ａの開口部２４ａ１に向けて拡散反射させる。
さらに、保持体２４は、凹部２４ａの開口部２４ａ１を覆う窓部３０を有する。光源２０から出射され拡散反射面２２ａで開口部２４ａ１に向けて拡散反射された光（拡散反射光ＤＲＬ）の少なくとも一部は、窓部３０を透過する。拡散反射光ＤＲＬのうち窓部３０を透過した光が照射光ＩＬである。

より詳細には、保持体２４は、回路基板１８上に設けられており（図１Ａ及び図１Ｂ参照）、凹部２４ａを有するパッケージ３１と、拡散反射面２２ａを有する拡散反射部材２２と、窓部３０としての透光部材（以下では「透光部材３０」とも呼ぶ）とを含む。

パッケージ３１は、無蓋の箱状部材であり、凹部２４ａの底面を一面とする基板２６（ベース部材）と、凹部２４ａの内周面を内周面とする周壁２８とを有する。基板２６と周壁２８は、例えばセラミック等の材料で一体に成形されている。なお、パッケージ３１において、基板２６と周壁２８は、別体であってもよい。

基板２６の一面（基板面）、すなわち凹部２４ａの底面には、光源２０及び拡散反射部材２２が実装されている。以下では、少なくとも光源２０が実装される、基板２６の一面（凹部２４ａの底面）を「実装面２６ａ」とも呼ぶ。
周壁２８は、光源２０及び拡散反射部材２２を取り囲むように実装面２６ａに設けられている。

透光部材３０は、一例として、ガラス製又は樹脂製の透光性を有する板状部材であり、開口部２４ａ１を覆うように保持体２４の開口端面２４ｂ（周壁２８の基板２６側の端面とは反対側の端面）に例えば接着剤等により取り付けられている。透光部材３０は、光源２０の出射光ＥＬの波長帯域（例えば赤外域）の光の大半（例えば９９％以上）を透過させるように透過率又は反射率が設定されている。

透光部材３０によって、光源２０及び拡散反射部材２２がパッケージ３１内に封止されている。これにより、パッケージ３１内への異物（例えば塵、埃、水分等）の侵入を抑制でき、パッケージ３１内の部品（光源２０、拡散反射部材２２等）を保護（例えば光源２０及び拡散反射部材２２への異物の付着を抑制、侵入した異物による配線間のショート（短絡）などの不具合の発生を抑制等）することができる。

拡散反射部材２２は、拡散反射面２２ａが光源２０からの光の光路上に位置するように実装面２６ａに実装されている。拡散反射面２２ａは、光源２０の出射方向ＥＤに対して傾斜している。すなわち、拡散反射面２２ａは、光源２０（例えば半導体レーザ）の出射面ＥＳに対して傾斜している。なお、ＬＤ、ＶＣＳＥＬ等の半導体レーザは出射面から該出射面に対して垂直に光を出射するため、出射方向が拡散反射面に対して傾斜する場合には、出射面も拡散反射面に対して傾斜する。

光源２０の出射方向ＥＤに対する拡散反射面２２ａの傾斜角度θは、対象物に対する必要十分な照射角度範囲を得るために、３０°〜６０°であることが好ましく、４０°〜５０°であることがより好ましい。
そこで、本実施形態では、一例として、光源２０の出射方向ＥＤに対する拡散反射面２２ａの傾斜角度θが略４５°に設定されている。

さらに、光源２０の出射方向ＥＤが実装面２６ａに対して成す角度は、周壁２８の高さを抑えて光源ユニット１２の薄型化を図る観点から、０°〜４５°が好ましく、０°〜３０°がより好ましく、０°〜１５°がより一層好ましい。光源２０の出射方向は、実装面２６ａに平行な方向から、透光部材３０側にずれていても（傾斜していても）よいし、基板２６側にずれていても（傾斜していても）よい。

そこで、本実施形態では、一例として、光源２０は、出射方向ＥＤが実装面２６ａに対して成す角度が略０°となるように、すなわち出射方向ＥＤが実装面２６ａに沿うように（略平行となるように）実装面２６ａに実装されている。
この場合、上述のように光源２０の出射方向ＥＤに対する拡散反射面２２ａの傾斜角度θが略４５°であるから、拡散反射面２２ａは、実装面２６ａに対しても略４５°で傾斜している。

光源２０の出射面ＥＳ及び拡散反射面２２ａは、互いに対向している。すなわち、光源２０の出射方向ＥＤは、拡散反射面２２ａ側に向いている。
光源２０の出射面ＥＳは、透光部材３０に対向していない。すなわち、光源２０の出射方向ＥＤは、透光部材３０側に向いていない。
拡散反射面２２ａは、出射面ＥＳに加えて透光部材３０にも対向している。

光源２０と拡散反射面２２ａとの間には、他の光学部材（レンズ、ミラー等）が介在していない。この場合、光源２０から出射された光（出射光ＥＬ）は、拡散反射面２２ａに直接入射する。このため、光源２０と拡散反射面２２ａとの距離を短くすることができ、光源ユニット１２を小型化できる。なお、光源２０と拡散反射面２２ａとの間の光路上に、他の光学部材（レンズ、ミラー等）を介在させてもよい。

光源２０と拡散反射面２２ａとの間に他の光学部材（レンズ、ミラー等）を介在させる場合には、光源２０の出射面ＥＳは、必ずしも拡散反射面２２ａに対向していなくてもよい。

拡散反射部材２２は、一例として、傾斜面を拡散反射面２２ａとする断面直角三角形の三角柱形状の部材からなる。拡散反射部材２２は、例えばガラス、樹脂等の透明又は半透明の材料（透光性を有する材料）からなる断面直角三角形の三角柱形状の基材の傾斜面に例えばスペクトラロン（拡散反射面２２ａの材料）が成膜（コーティング）されることにより作製されている。拡散反射部材２２は、汎用の標準拡散反射板と同様の拡散反射性を有する。すなわち、拡散反射面２２ａは、入射した光を所定範囲の全域に向けてほぼ均一に反射（ランバート反射）する。

なお、拡散反射部材２２の形状は、上記形状に限定されず、適宜変更可能である。
拡散反射部材２２は、必ずしも標準拡散反射板と同様の機能を有するものでなくてもよい。
例えば、拡散反射面２２ａは、上記基材の傾斜面を微細凹凸加工（荒く加工）して形成されてもよい。
例えば、拡散反射部材２２として、凸面鏡や凹面鏡を有するものを用いてもよい。具体的には、拡散反射部材２２として、凸面鏡や凹面鏡が２次元配置されたものを用いてもよい。

本実施形態では、拡散反射面２２ａは、基板２６に設けられた拡散反射部材２２の一面である。すなわち、拡散反射面２２ａは、基板２６に設けられている。
このように、拡散反射面２２ａは基板２６とは別体の拡散反射部材２２の一面であるが、例えば基板に拡散反射部材の基材に相当する突起を形成し、その突起の一面に拡散反射面を形成してもよい。すなわち、拡散反射面は、基板の一部であっても良い。この場合、基板の製造に多少手間がかかるが、基板に拡散反射部材を設ける場合に比べて、部品点数を削減できるとともに、拡散反射面が基板から外れることが防止される。

拡散反射面２２ａは、光源２０からの光の６０％以上を拡散反射させることが好ましく、７５％以上を拡散反射させることがより好ましく、９０％以上を拡散反射させることがより一層好ましい。

そこで、本実施形態では、一例として、拡散反射面２２ａは、光源２０からの光の９９％以上を拡散反射させるように反射率又は透過率が設定されている。

なお、拡散反射面２２ａは、光源２０からの光の６０％未満を拡散反射させるものであってもよい。

以上のように構成される光源ユニット１２では、光源２０から出射された光（出射光ＥＬ）は、拡散反射面２２ａに直接入射し、その入射した光の少なくとも一部（例えば９９％）が拡散反射面２２ａで拡散反射される。拡散反射面２２ａで拡散反射された光（拡散反射光ＤＲＬ）は、透光部材３０に入射し、その少なくとも一部（例えば９９％）が透光部材３０を透過する。拡散反射面２２ａで拡散反射され透光部材３０を透過した光が、対象物に照射される照射光ＩＬである。

ここで、光源２０の出射方向ＥＤは透光部材３０側を向いていないので、例えば光源ユニット１２に強い衝撃が加わり、拡散反射部材２２が破損したりパッケージ３１から脱落するような異常事態が発生しても、光源２０から出射された光（出射光ＥＬ）は透光部材３０に直接向かうことはない。このため、光源２０から出射された光（出射光ＥＬ）がそのまま（透光部材３０のみを経由して）対象物に照射されることはない。

しかしながら、上記異常事態が発生した場合に、光源２０から出射された光が拡散反射部材２２の拡散反射面２２ａ以外の面に入射するおそれがある。このとき、当該拡散反射面２２ａ以外の面が例えば鏡面である場合には、光源２０から出射され該鏡面で反射された光が透光部材３０を透過して対象物に照射されるおそれがある。

そこで、本実施形態では、拡散反射部材２２の拡散反射面２２ａ以外の少なくとも１つの面に、光減衰機能を持たせている。この光減衰機能は、微細な凹凸が設けられたり（表面が荒く加工されたり）、反射防止膜が形成されたり、黒色塗装が施されることにより、実現される。

また、拡散反射面２２ａは、光源２０と周壁２８の一部との間に位置している。このため、上記異常事態が発生した場合に、光源２０の出射光ＥＬが拡散反射面２２ａを介さずに周壁２８を透過して外部に漏れるおそれがある。

そこで、本実施形態では、上記異常事態が発生したときに光源２０の出射光ＥＬが外部に漏れるのを抑制するために、周壁２８の遮光機能を高めている。

具体的には、周壁２８の高さは、上記異常事態が発生して光源２０と周壁２８の一部との間に拡散反射面２２ａが介在しなくなっても、光源２０の出射光ＥＬの全てが周壁２８に入射する高さに設定されている。

また、光源２０から出射され周壁２８に入射した光が周壁２８を透過することを抑制するために、周壁２８の材料（パッケージ３１の材料）に比較的遮光性の高いものを用いている。

周壁２８の材料（パッケージ３１の材料）が光源２０の出射光ＥＬを十分に遮光できる材料である場合は、周壁２８の厚さは、任意で良い。周壁２８の材料が光源の出射光ＥＬを十分に遮光できる材料ではない場合は、周壁２８の厚さを、光源２０の出射光ＥＬを十分に減衰できる厚さ（周壁２８を透過する光の強度を十分に減衰できる厚さ）に設定することが好ましい。

また、光源２０から出射され周壁２８の一部で反射された光は、直接又は周壁２８の他部でさらに反射されて、透光部材３０を透過して対象物に照射されるおそれがある。
そこで、本実施形態では、周壁２８の内周面の少なくとも一部に、光減衰機能を持たせている。この光減衰機能は、微細な凹凸が設けられたり（表面が荒く加工されたり）、反射防止膜が形成されたり、黒色塗装が施されることにより、実現される。

この光減衰機能により、上記異常事態が発生して光源２０と周壁２８の一部との間に拡散反射部材２２が介在しなくなっても、光源２０から出射され周壁２８で反射された光の強度が十分に減衰されるので、該光が透光部材３０を透過して対象物に照射されたとしても、安全性が損なわれることはない。

なお、保持体２４において、凹部２４ａ及び窓部３０は、必須ではない。すなわち、保持体２４において、周壁２８及び透光部材３０は、必須ではない。保持体２４は、基板２６のみで構成されてもよい。保持体２４は、基板２６及び周壁２８のみ、すなわちパッケージ３１のみで構成されてもよい。保持体２４において、光源２０が実装されるベース部材として、基板２６が用いられているが、基板以外の部材（例えば板状でない部材）であってもよい。

（２）受光ユニットの構成
第１実施形態の受光ユニット１４は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、レンズユニット３２と、レンズホルダ３４と、バンドパスフィルタ３６と、イメージセンサ３８とを含む。

イメージセンサ３８は、回路基板１８上に実装されたセンサ基板３８ａ（半導体基板）に設けられ、２次元配列された複数の画素を含む。イメージセンサ３８は、エリアイメージセンサとも呼ばれる。

イメージセンサ３８の各画素は、受光素子（例えばＰＤ：フォトダイオード）を含み、ワイヤボンディングにより回路基板１８上の回路と電気的に接続されている。

レンズホルダ３４は、イメージセンサ３８の周囲を取り囲むように回路基板１８に固定されている。

レンズユニット３２は、少なくとも１つのレンズエレメントを含み、イメージセンサ３８上に焦点が合うようにレンズホルダ３４に保持されている。

イメージセンサ３８とレンズユニット３２との間には、レンズホルダ３４に固定されたバンドパスフィルタ３６（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）が配置されている。これにより、対象物で反射されレンズユニット３２を介した光のうち、光源２０の出射光ＥＬの波長付近の波長の光（所定の周波数帯の光、例えば赤外光）のみがバンドパスフィルタ３６を透過してイメージセンサ３８に入射する。

また、光源ユニット１２の照射範囲（図１ＢのＦＯＩ：Ｆｉｅｌｄ Ｏｆ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）は、受光ユニット１４の視野範囲（図１ＢのＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄ Ｏｆ Ｖｉｅｗ）以上に設定されていることが望ましい。受光ユニット１４の視野範囲は、「受光範囲」とも呼ばれる。

なお、受光ユニット１４の構成は、上記構成に限定されず、適宜変更可能である。例えば、イメージセンサ３８は、複数の画素が１次元配置されたリニアセンサであってもよい。

（３）制御ユニットの構成
第１実施形態の制御ユニット１６は、光源２０及びイメージセンサ３８を制御して対象物（被写体）までの距離を算出する演算回路を含んで構成される。制御ユニット１６は、センサ基板３８ａ上におけるイメージセンサ３８（画素配置領域）とは異なる領域に設けられている。制御ユニット１６は、光源駆動回路２１に発光制御信号（パルス信号）を送信して光源２０を断続的に発光させるとともに、イメージセンサ３８の各画素の出力に基づいて対象物までの距離を画素毎に算出し、距離画像を生成する。

制御ユニット１６の演算方式は、発光制御信号とイメージセンサ３８の各画素の出力信号（受光信号）とに基づいて対象物までの距離を演算する方式（直接ＴＯＦ方式）であってもよいし、イメージセンサ３８の受光時に各画素の２つの電荷蓄積部に交互に振り分けられた信号電荷の電荷量の差分もしくは比に基づいて対象物までの距離を演算する方式（間接ＴＯＦ方式）であってもよい。

制御ユニット１６の演算回路は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等により実現される。

２．本技術の第１実施形態に係る測距装置の動作
第１実施形態の測距装置１０は、光源ユニット１２から光を放出して対象物に照射し、対象物で反射された光を受光ユニット１４で受光し、制御ユニット１６で対象物までの距離を算出して距離画像を生成する。

（１）光源ユニットの動作
第１実施形態の光源ユニット１２においては、光源駆動回路２１により光源２０が駆動され、光源２０から光が出射される。光源２０から出射された光は、拡散反射部材２２の拡散反射面２２ａに入射し、その少なくとも一部が該拡散反射面２２ａで透光部材３０に向けて拡散反射される。拡散反射面２２ａで拡散反射された光の少なくとも一部は、透光部材３０を透過し、対象物（被写体）に照射される。

（２）受光ユニットの動作
第１実施形態の受光ユニット１４においては、光源ユニット１２から対象物に照射され反射された光ＯＬ（以下では「物体光ＯＬ」とも呼ぶ）がレンズユニット３２に入射し、レンズユニット３２で集光される。レンズユニット３２を介した物体光ＯＬは、バンドパスフィルタ３６に入射する。バンドパスフィルタ３６に入射した物体光ＯＬのうち所定の波長帯の光（例えば赤外光）のみがバンドパスフィルタ３６を通過する。バンドパスフィルタ３６を通過した物体光ＯＬは、イメージセンサ３８に入射する。このとき、イメージセンサ３８は、各画素で光電変換を行う。

（３）制御ユニットの動作
第１実施形態の制御ユニット１６は、光源駆動回路２１を介して光源２０を駆動し、イメージセンサ３８の各画素の出力に基づいて対象物（被写体）までの距離を画素毎に算出し、距離画像を生成する。

３．本技術の第１実施形態に係る測距装置の効果
（１）光源ユニットの効果
第１実施形態の光源ユニット１２は、保持体２４が、光源２０からの光の少なくとも一部を対象物に向けて拡散反射させる拡散反射面２２ａを有する。
第１実施形態の光源ユニット１２では、光源２０からの光の少なくとも一部は、拡散反射面２２ａで拡散反射されて（進行方向が変えられて）対象物へ向かう。この場合、拡散反射面２２ａが破損したり脱落しても、光源２０からの光の少なくとも一部は拡散反射面２２ａで拡散されずに対象物へ向かう方向とは異なる方向に向かう。
第１実施形態の光源ユニット１２によれば、安全性を高めることができる。

保持体２４は、光源２０が収容される凹部２４ａを有し、拡散反射面２２ａは、凹部２４ａ内に位置し、光源２０からの光の少なくとも一部を凹部２４ａの開口部２４ａ１に向けて拡散反射させる。これにより、拡散反射面２２ａが破損したり脱落しても、光源２０からの光が拡散されずに外部に漏れるのを抑制できる。

保持体２４は、凹部２４ａの開口部２４ａ１を覆う窓部３０を有するので、光源２０及び拡散反射面２２ａに異物（水分を含む）が付着するのを抑制できる。これにより、光源ユニット１２の性能劣化を抑制できる。

拡散反射面２２ａは、光源２０の出射方向に対して傾斜しているので、光源２０からの光を所望の向きに拡散反射させることができる。

光源２０の出射方向に対する拡散反射面２２ａの傾斜角度は、３０°〜６０°なので、対象物に対する必要な照射角度範囲を得ることができる。

光源２０の出射面及び拡散反射面２２ａは互いに対向しているので、光源２０から出射された光を拡散反射面２２ａ側へ導くことができる。

光源２０から出射された光は、拡散反射面２２ａに直接入射するので、光源ユニット１２の小型化（特に幅方向の小型化）を図ることができる。

光源２０からの光の少なくとも一部（拡散反射面２２ａで反射される光）は、光源２０からの光の６０％以上であるため、対象物に照射される照射光ＩＬの光量を十分に確保することができる。

光源２０は、凹部２４ａの底面に設けられ、光源２０の出射方向ＥＤが底面に対して成す角度は、０°〜４５°であるため、光源ユニット１２の薄型化を図ることができる。

拡散反射面２２ａは、光源２０と凹部２４ａの周壁２８の一部との間に位置しているため、拡散反射面２２ａが破損したり脱落しても、光源２０からの光の少なくとも一部を周壁２８により遮光することができる。

拡散反射面２２ａは、凹部２４ａの底面に設けられるので、光源２０と拡散反射面２２ａの位置決めが容易である。

第１実施形態の光源ユニット１２では、透光部材３０とは別に、拡散反射面２２ａを有する拡散反射部材２２が設けられているので、図５に示すように、例えば透光部材３０がパッケージ３１から脱落しても、光源２０の出射光ＥＬを拡散反射部材２２が対象物に向けて拡散反射する。この結果、拡散されない光が対象物に照射されるのを抑制できる。

第１実施形態の光源ユニット１２では、拡散反射面２２ａを有する拡散反射部材２２及び光源２０を取り囲む周壁２８が基板２６上に設けられているので、図６に示すように、例えば拡散反射部材２２が基板２６から外れて位置ずれしても、光源２０の出射光ＥＬは周壁２８に入射する。この結果、拡散されない光が外部に漏れるのを抑制できる。

（２）測距装置の効果
第１実施形態の測距装置１０は、光源ユニット１２と、光源ユニット１２から出射され対象物で反射された光を受光する受光ユニット１４と、少なくとも受光ユニット１４の出力に基づいて、対象物までの距離を算出する制御ユニット１６と、を備える。これにより、安全性に優れた測距装置１０を実現できる。

光源ユニット１２、受光ユニット１４及び制御ユニット１６は、一体的に設けられているので、測距装置１０を物体（例えば移動体、電子機器等）に容易に搭載することができる。

測距装置１０と、測距装置１０が搭載される物体（例えば移動体、電子機器等）とを備える物体システムによれば、安全性に優れた物体システムを実現できる。

４．本技術の第２実施形態に係る光源ユニット
（１）光源ユニットの構成
本技術の第２実施形態に係る光源ユニット１２２は、拡散反射部材の配置が異なる点を除いて、第１実施形態に係る光源ユニット１２と同様の構成を有する。
第２実施形態に係る光源ユニット１２２は、図７に示すように、拡散反射部材２２０が透光部材３０の内面に固定されている。すなわち、拡散反射部材２２０の拡散反射面２２０ａは、透光部材３０に設けられている。

拡散反射部材２２０は、基板２６に対して例えば４５°で傾斜する傾斜面を拡散反射面２２０ａとする断面台形状の部材からなる。拡散反射部材２２０の透光部材３０側の面（上底部分）が透光部材３０の内面に例えば接着剤Ａｄで固定されている。拡散反射部材２２０の基板２６側の面（下底部分）と基板２６との間には、ある程度のクリアランスがある。

ここでは、拡散反射面２２０ａは、透光部材３０とは別体の拡散反射部材２２０の一面であるが、透光部材に拡散反射部材２２０の基材に相当する突起を形成し、その突起の一面に拡散反射面を形成してもよい。すなわち、拡散反射面は、透光部材の一部であってもよい。この場合、透光部材に拡散反射部材が設けられる場合に比べて、透光部材の製造に多少手間が掛かるが、部品点数を削減できるとともに、透光部材から拡散反射面が外れることを防止できる。

第２実施形態の光源ユニット１２２の動作は、第１実施形態の光源ユニット１２の動作と同様なので、説明を省略する。

（２）光源ユニットの効果
第２実施形態の光源ユニット１２２では、図７に示すように、拡散反射部材２２０が透光部材３０に取り付けられているので、図８に示すように、透光部材３０がパッケージ３１から外れる際には、透光部材３０と拡散反射部材２２０が一緒に外れてしまう。このとき、光源２０の出射光は、周壁２８に入射するので、拡散されない光が外部に漏れるのを抑制できる。

第２実施形態の光源ユニット１２２では、図９に示すように、拡散反射部材２２０が透光部材３０から外れても、光源２０の出射光ＥＬが周壁２８に入射するので、拡散されない光が外部に漏れるのを抑制できる。

５．本技術の第３実施形態に係る光源ユニット
（１）光源ユニットの構成
本技術の第３実施形態に係る光源ユニット１２３は、拡散反射部材の配置が異なる点を除いて、第１実施形態に係る光源ユニット１２と同様の構成を有する。
第３実施形態に係る光源ユニット１２３は、図１０に示すように、パッケージ３１０の周壁２８０が、内側に張り出す張り出し部２８０ａを有しており、張り出し部２８０ａの内面が傾斜面２８０ａ１（例えば基板２６に対して４５°で傾斜する傾斜面）とされている。傾斜面２８０ａ１に板状の拡散反射部材２２００（拡散反射板）が例えば接着剤で固定されている。

第３実施形態の光源ユニット１２３の動作は、光源ユニット１２の動作と同様なので、説明を省略する。

（２）光源ユニットの効果
第３実施形態の光源ユニット１２３では、光源２０からの光は拡散反射部材２２００の拡散反射面２２００ａで対象物に向けて拡散反射されるので、図１１に示すように、透光部材３０がパッケージ３１０から外れても、拡散されない光が外部に漏れるのを抑制できる。

第３実施形態の光源ユニット１２３では、図１２に示すように、拡散反射部材２２００が周壁２８０から外れても、光源２０の出射光ＥＬは周壁２８０に入射するので、拡散されない光が外部に漏れるのを抑制できる。

６．本技術の第３実施形態の変形例に係る光源ユニット
（１）光源ユニットの構成
本技術の第３実施形態の変形例に係る光源ユニット１２３Ａは、図１３に示すように、周壁２８０の張り出し部２８０ａの傾斜面２８０ａ１を拡散反射面としている点が第３実施形態の光源ユニット１２３と異なる。すなわち、光源ユニット１２３Ａは、周壁２８０が拡散反射面を有している。光源ユニット１２３Ａでは、傾斜面２８０ａ１に拡散反射性を有する材料を成膜もしくは傾斜面２８０ａ１に微細凹凸加工を施すことにより、拡散反斜面が生成されている。

（２）光源ユニットの効果
第３実施形態の変形例の光源ユニット１２３Ａでは、周壁２８０が拡散反射面を有しているので、周壁に拡散反射部材が取り付けられる場合に比べて、拡散反射面の形成に多少手間がかかるが、部品点数を削減できるとともに、拡散反射面が周壁から脱落することが防止される。

７．本技術の第４実施形態に係る光源ユニット
（１）光源ユニット構成
本技術の第４実施形態に係る光源ユニット１２４では、図１４に示すように、基板２６上の、拡散反射部材２２Ａに対して光源２０とは反対側の位置に光検出用の受光素子４０（例えばＰＤ：フォトダイオード）を実装している。受光素子４０は、例えばダイボンディングにより基板２６上に実装されており、ボンディングワイヤＢＷにより、基板２６上の配線と電気的に接続されている。さらに、光源ユニット１２４では、拡散反射部材２２Ａに僅かに透光性（例えば透過率１％）を持たせて、拡散反射部材２２Ａを透過した僅かな光（透過光ＴＬ）を基板２６に対して例えば４５°傾斜したミラー３７で受光素子４０に入射させる構成を採用している。ミラー３７の傾斜方向は、拡散反射部材２２Ａの拡散反斜面２２Ａａの傾斜方向とは反対である。拡散反射部材２２Ａは、基材が透光性を有するガラス又は樹脂からなるので、拡散反射面２２Ａａの透過率と基材の透過率の兼ね合いで、全体として透過率１％となるように設定されている。

なお、第４実施形態では、第１実施形態と同様に拡散反射部材２２Ａが基板２６に設けられているが、第２実施形態のように拡散反射部材２２Ａを透光部材３０に設けてもよいし、第３実施形態と同様に拡散反射部材２２Ａを周壁に設けてもよい。例えば拡散反射部材２２Ａを周壁の張り出し部に設ける場合には、該張り出し部内に空間部を形成し、該空間部にミラー３７及び受光素子４０を配置してもよい。

（２）光源ユニットの効果
第４実施形態の光源ユニット１２４では、光源２０から出射され拡散反射部材２２Ａを透過した僅かな光を受光素子４０に入射させる。
第４実施形態の光源ユニット１２４によれば、拡散反射部材２２Ａが破損したりパッケージ３１から脱落して、光源２０から出射された光（出射光ＥＬ）が拡散反射部材２２Ａを透過せずにミラー３７を介して受光素子４０に入射すると、受光素子４０の出力が異常に高くなる。逆に言うと、受光素子４０の出力が異常に高くなった場合には、拡散反射部材２２Ａの破損や脱落を疑うことができる。
第４実施形態の光源ユニット１２４によれば、ミラー３７が破損したりパッケージ３１から脱落して、光源２０から出射され拡散反射部材２２を透過した光が受光素子４０に入射しなくなると、受光素子４０の出力が異常に低く（ほぼ０）になる。逆に言うと、光源２０を発光させているのに受光素子４０の出力が異常に低いときには、ミラー３７の破損や脱落を疑うことができる。

８．本技術の第５実施形態に係る光源ユニット
（１）光源ユニットの構成
本技術の第５実施形態に係る光源ユニット１２５では、図１５に示すように、基板２６上の、拡散反射部材２２に対して光源２０とは反対側の位置に光検出用の受光素子４０（例えばＰＤ：フォトダイオード）を実装している。さらに、光源ユニット１２５では、拡散反射部材２２で拡散反射され透光部材３０で反射された僅かな光を受光素子４０に入射させる構成を採用している。

なお、第５実施形態では、第１実施形態と同様に拡散反射部材２２が基板２６に設けられているが、第２実施形態と同様に拡散反射部材２２を透光部材３０に設けてもよいし、第３実施形態と同様に拡散反射部材２２を周壁に設けてもよい。拡散反射部材２２を周壁の張り出し部に設ける場合には、該張り出し部内に空間部を形成して該空間部に受光素子４０を配置するとともに、周壁の張り出し部に上方に開口する開口部を形成してもよい。この場合、拡散反射部材２２で反射され透光部材３０でさらに反射された光を該開口部を介して受光素子４０に入射させることができる。

（２）光源ユニットの効果
第５実施形態の光源ユニット１２５では、光源２０から出射され拡散反射部材２２で拡散反射された光のうち透光部材３０で反射された僅かな光を受光素子４０に入射させる。
第５実施形態の光源ユニット１２５によれば、拡散反射部材２２や透光部材３０が破損したりパッケージ３１から脱落したりして光源２０から出射された光が受光素子４０に入射しなくなると、受光素子４０の出力が異常に低く（ほぼ０）になる。逆に言うと、光源２０を発光させているのに受光素子４０の出力が異常に低いときには、拡散反射部材２２や透光部材３０の破損や脱落を疑うことができる。

９．本技術の第６実施形態に係る光源ユニット
（１）光源ユニットの構成
本技術の第６実施形態に係る光源ユニット１２６では、図１６に示すように、基板２６上の、光源２０と拡散反射部材２２Ｂとの間の位置に光検出用の受光素子４０（例えばＰＤ：フォトダイオード）を実装している。さらに、光源ユニット１２６では、拡散反射部材２２Ｂで蹴られた僅かな光を受光素子４０に入射させる構成を採用している。

詳述すると、拡散反射部材２２Ｂは、断面台形の四角柱形状の基材の傾斜面に拡散反射面２２Ｂａを形成することにより作製されている。

光源２０と基板２６との間には、スペーサ５０が配置され、光源２０から出射された光が受光素子４０上を通過するようになっている。すなわち、光源２０から出射された光は、受光素子４０に直接入射しないようになっている。

光源２０と拡散反射面２２Ｂａは、光源２０から出射された光の大半が拡散反射面２２Ｂａに入射され、残り僅かが、拡散反射面２２Ｂａに受光素子４０側で隣接する、基板２６に垂直な垂直面２２Ｂｂに入射するような位置関係となっている。

なお、第６実施形態では、第１実施形態と同様に拡散反射部材２２Ｂが基板２６に設けられているが、第２実施形態と同様に拡散反射部材２２Ｂを透光部材３０に設けてもよいし、第３実施形態と同様に拡散反射部材２２Ｂを周壁に設けてもよい。
（２）光源ユニットの効果
第６実施形態の光源ユニット１２６では、光源２０から出射され拡散反射部材２２Ｂで蹴られた僅かな光を受光素子４０に入射させる。
第６実施形態の光源ユニット１２６によれば、拡散反射部材２２Ｂが破損したりパッケージ３１から脱落したりして、光源２０から出射された光が受光素子４０に入射しなくなると、光源２０を発光しているのに受光素子４０の出力が異常に低く（ほぼ０に）なる。逆に言うと、光源２０を発光しているのに受光素子４０の出力が異常に低い場合には、拡散反射部材２２Ｂの破損や脱落が疑われる。

１０．本技術の第４〜第６実施形態に係る光源ユニットの共通の効果
本技術の第４〜第６実施形態の光源ユニット１２４、１２５、１２６は、光源２０から出射され拡散反射部材を介した光の少なくとも一部を受光する受光素子４０を備えている。
この場合、受光素子４０で受光した光により光源２０の発光光量の一定割合を検出することができるので、受光素子４０の出力信号を光源駆動回路２１にフィードバックすることで、環境温度が変化しても光源２０の発光光量が一定となるように制御（ＡＰＣ：オートパワーコントロール）したり、発光制御信号と同期しない発光光量の急激な変化を検出することで、異常と判断して安全のため発光を中止するなどの制御を行うことが可能となる。
また、受光素子４０の出力により光源２０の発光タイミングを検出することができる。これにより、光源２０を発光させるための発光制御信号に代えて、光源２０の実際の発光タイミングを基準として対象物までの距離を算出することもできる。
以上のように、第４〜第６実施形態の光源ユニット１２４、１２５、１２６によれば、受光素子４０により光源２０からの光を検出できるとともに、受光素子４０の出力の異変から拡散反射部材の破損や脱落を検知することができる。

上述した第１〜第６実施形態の光源ユニットの各々の構成の一部は、技術的に矛盾しない範囲内で相互に適用可能である。

１１．本技術の第７実施形態に係る測距装置
（１）測距装置の構成
第７実施形態に係る測距装置１００では、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、光源ユニット１２７の光源２０及び僅かな透光性（例えば透過率１％）を有する拡散反射部材２２Ａと、受光ユニット１４７のイメージセンサ３８０と、制御ユニット１６と、を回路基板１８上に直接的に実装する構成を採用している。さらに、回路基板１８上には、周壁２８００が光源２０、拡散反射部材２２Ａ、イメージセンサ３８０及び制御ユニット１６を取り囲むように設けられている。

すなわち、第７実施形態の測距装置１００では、回路基板１８及び周壁２８００で構成されるパッケージ３１００を含んで、光源２０、拡散反射部材２２Ａ、イメージセンサ３８０及び制御ユニット１６を保持する保持体２４０が構成されている。つまり、測距装置１００では、光源２０、拡散反射部材２２Ａ、イメージセンサ３８０及び制御ユニット１６が、共通の保持体２４０により保持されている。詳述すると、保持体２４０の凹部２４０ａ、すなわち回路基板１８上における周壁２８００の内側の領域に、光源２０、拡散反射部材２２Ａ、イメージセンサ３８０及び制御ユニット１６が配置されている。イメージセンサ３８０と制御ユニット１６は、同一のセンサ基板３８０ａ（半導体基板）に設けられている。測距装置１００と、該測距装置１００が搭載される物体（例えば移動体、電子機器等）とを含んで、物体システムが構成される。ここでも、照射範囲ＦＯＩは、視野範囲ＦＯＶと同じか又は若干大きく設定されている。

保持体２４０の凹部２４０ａ（周壁２８００の内側の領域）には、図１７Ｂの紙面に直交する方向に延びる遮光ブロック４００が架け渡されている。すなわち、保持体２４０の凹部２４０ａは、遮光ブロック４００により、光源２０及び拡散反射部材２２Ａが配置される光源領域ＬＲと、イメージセンサ３８０の大部分が配置されるセンサ領域ＳＲとに分断されている。凹部２４０ａの光源領域ＬＲの開口部２４０ａ１は、透光部材３０により覆われている。凹部２４０ａのセンサ領域ＳＲの開口部２４０ａ２は、バンドパスフィルタ３６により覆われている。

凹部２４０ａのセンサ領域ＳＲには、イメージセンサ３８０の測距用の画素群を含む第１受光領域ＲＡ（画素配置領域）が配置されている。この場合、拡散反射部材２２Ａが破損したり脱落したりしても、光源２０から出射された光の少なくとも一部は、遮光ブロック４００で遮光されるため、第１受光領域ＲＡには入射しない。
図１７Ａに示すように、光源領域ＬＲにおける光源２０及び拡散反射部材２２Ａに隣接する領域（図１７Ｂにおいて光源２０及び拡散反射部材２２Ａの紙面奥側の領域）の底面には、光源駆動回路２１が実装されている。

イメージセンサ３８０は、測距用の画素群を含む第１受光領域ＲＡとは別に光検出用の第２受光領域ＲＢ（例えばＰＤが形成された領域）を光源領域ＬＲに有している。遮光ブロック４００は、光源２０から出射され拡散反射部材２２Ａを透過した光（透過光ＴＬ）の光路上にミラー面４００ａを有している。ミラー面４００ａは、拡散反射部材２２Ａ及び第２受光領域ＲＢに対向するように回路基板１８に対して傾斜（例えば４５°傾斜）して配置されている。逆に言うと、第２受光領域ＲＢは、拡散反射部材２２Ａを透過し、ミラー面４００ａで反射された光の光路上に配置されている。

（２）測距装置の動作
測距装置１００では、光源駆動回路２１により光源２０が駆動され、光源２０が発光する。光源２０から出射された光の一部（大半）は、拡散反射部材２２Ａで拡散されつつ反射され、透光部材３０を透過して照射光ＩＬとして対象物に照射される。対象物に照射され反射された光（物体光ＯＬ）のうちレンズユニット３２及びバンドパスフィルタ３６を介した光は、イメージセンサ３８０の第１受光領域ＲＡ上に集光される。第１受光領域ＲＡは、画素毎の出力（光電変換した電気信号）を制御ユニット１６に送る。制御ユニット１６は、第１受光領域ＲＡの各画素の出力に基づいて距離画像を生成する。
一方、光源２０から出射された光の他部（僅か）は、拡散反射部材２２Ａを透過し、ミラー面４００ａで反射されて第２受光領域ＲＢ上に集光される。第２受光領域ＲＢは、出力（光電変換した電気信号）を制御ユニット１６に送る。制御ユニット１６は、第２受光領域ＲＢの出力に基づいて各種制御（例えば光源２０の発光光量の制御、検出した発光タイミングに基づく距離演算等）を行う。
（３）測距装置、物体システムの効果
第７実施形態の測距装置１００では、光源ユニット１２７と、光源ユニット１２７から出射され対象物で反射された光を受光する受光ユニット１４７と、少なくとも受光ユニット１４７の出力に基づいて、対象物までの距離を算出する制御ユニット１６と、を備える。これにより、安全性に優れた測距装置１００を実現できる。

光源ユニット１２７、受光ユニット１４７及び制御ユニット１６は、一体的に設けられているので、測距装置１００を物体（例えば移動体、電子機器等）に容易に搭載することができる。

測距装置１００と、測距装置１００が搭載される物体（例えば移動体、電子機器等）とを備える物体システムによれば、安全性に優れた物体システムを実現できる。

測距装置１００では、受光ユニット１４７は、光源ユニット１２７から出射され対象物で反射された光を受光する第１受光領域ＲＡと、光源２０から出射され拡散反射面２２Ａａを介した光を受光する第２受光領域ＲＢとを有するイメージセンサ３８０を含む。これにより、部品点数の削減及び測距装置１００の小型化を図ることができる。

なお、保持体２４０において、凹部２４０a及び窓部３０は、必須ではない。すなわち、保持体２４０において、周壁２８００及び透光部材３０は、必須ではない。保持体２４０は、回路基板１８のみで構成されてもよい。保持体２４０は、回路基板１８及び周壁２８００のみ、すなわちパッケージ３１００のみで構成されてもよい。保持体２４０において、光源２０が実装されるベース部材として、回路基板１８が用いられているが、回路基板以外の部材（例えば板状でない部材）であってもよい。

１２．移動体への応用例
本技術に係る光源ユニット及び測距装置は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本技術に係る光源ユニット及び測距装置は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載されて移動体システム（物体システムの一例）を実現することもできる。例えば、本技術に係る光源ユニット及び測距装置は、以下に説明する車両制御システムの車外情報検出ユニットや、車内情報検出ユニットに適用することができる。

図１８は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システム７０００の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム７０００は、通信ネットワーク７０１０を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１８に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。

各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図１８では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。

駆動系制御ユニット７１００は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット７１００は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Antilock Brake System）又はＥＳＣ（Electronic Stability Control）等の制御装置としての機能を有してもよい。

駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。

ボディ系制御ユニット７２００は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット７２００は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット７２００には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット７２００は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。

バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。

車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Time Of Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。

環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。

ここで、図１９は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部のうちの少なくとも一つの位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部７９１０及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として車両７９００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部７９１２，７９１４は、主として車両７９００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部７９１６は、主として車両７９００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。

なお、図１９には、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ，ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。

車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０〜７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。

図１８に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサ、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。

また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。

車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。

統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。

記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。

汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Global System of Mobile communications）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）（Long Term Evolution）若しくはＬＴＥ−Ａ（LTE−Advanced）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Peer To Peer）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Machine Type Communication）端末）と接続してもよい。

専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Wireless Access in Vehicle Environment）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Vehicle to Vehicle）通信、路車間（Vehicle to Infrastructure）通信、車両と家との間（Vehicle to Home）の通信及び歩車間（Vehicle to Pedestrian）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。

測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。

ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。

車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）又はＷＵＳＢ（Wireless USB）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface、又はＭＨＬ（Mobile High-definition Link）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。

車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。

統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行ってもよい。

マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。

音声画像出力部７６７０は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１８の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。表示部７７２０は、ＡＲ（Augmented Reality）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。

なお、図１８に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。

１３．内視鏡手術システムへの応用例
本技術に係る光源ユニット及び測距装置は、医療分野に関わる様々な製品へ応用することができる。例えば、本技術に係る光源ユニットは、以下に説明する手術室システムに用いられる光源装置に適用されてもよい。例えば、本技術に係る測距装置は、以下に説明する手術室システムに用いられる光源装置、レンズユニット及び撮像部含む装置に適用されてもよい。

図２０は、本開示に係る技術が適用され得る手術室システム５１００の全体構成を概略的に示す図である。図２０を参照すると、手術室システム５１００は、手術室内に設置される装置群が視聴覚コントローラ（AV Controller）５１０７及び手術室制御装置５１０９を介して互いに連携可能に接続されることにより構成される。

手術室には、様々な装置が設置され得る。図２０では、一例として、内視鏡下手術のための各種の装置群５１０１と、手術室の天井に設けられ術者の手元を撮像するシーリングカメラ５１８７と、手術室の天井に設けられ手術室全体の様子を撮像する術場カメラ５１８９と、複数の表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄと、レコーダ５１０５と、患者ベッド５１８３と、照明５１９１と、を図示している。

ここで、これらの装置のうち、装置群５１０１は、後述する内視鏡手術システム５１１３に属するものであり、内視鏡や当該内視鏡によって撮像された画像を表示する表示装置等からなる。内視鏡手術システム５１１３に属する各装置は医療用機器とも呼称される。一方、表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄ、レコーダ５１０５、患者ベッド５１８３及び照明５１９１は、内視鏡手術システム５１１３とは別個に、例えば手術室に備え付けられている装置である。これらの内視鏡手術システム５１１３に属さない各装置は非医療用機器とも呼称される。視聴覚コントローラ５１０７及び／又は手術室制御装置５１０９は、これら医療機器及び非医療機器の動作を互いに連携して制御する。

視聴覚コントローラ５１０７は、医療機器及び非医療機器における画像表示に関する処理を、統括的に制御する。具体的には、手術室システム５１００が備える装置のうち、装置群５１０１、シーリングカメラ５１８７及び術場カメラ５１８９は、手術中に表示すべき情報（以下、表示情報ともいう）を発信する機能を有する装置（以下、発信元の装置とも呼称する）であり得る。また、表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄは、表示情報が出力される装置（以下、出力先の装置とも呼称する）であり得る。また、レコーダ５１０５は、発信元の装置及び出力先の装置の双方に該当する装置であり得る。視聴覚コントローラ５１０７は、発信元の装置及び出力先の装置の動作を制御し、発信元の装置から表示情報を取得するとともに、当該表示情報を出力先の装置に送信し、表示又は記録させる機能を有する。なお、表示情報とは、手術中に撮像された各種の画像や、手術に関する各種の情報（例えば、患者の身体情報や、過去の検査結果、術式についての情報等）等である。

具体的には、視聴覚コントローラ５１０７には、装置群５１０１から、表示情報として、内視鏡によって撮像された患者の体腔内の術部の画像についての情報が送信され得る。また、シーリングカメラ５１８７から、表示情報として、当該シーリングカメラ５１８７によって撮像された術者の手元の画像についての情報が送信され得る。また、術場カメラ５１８９から、表示情報として、当該術場カメラ５１８９によって撮像された手術室全体の様子を示す画像についての情報が送信され得る。なお、手術室システム５１００に撮像機能を有する他の装置が存在する場合には、視聴覚コントローラ５１０７は、表示情報として、当該他の装置からも当該他の装置によって撮像された画像についての情報を取得してもよい。

あるいは、例えば、レコーダ５１０５には、過去に撮像されたこれらの画像についての情報が視聴覚コントローラ５１０７によって記録されている。視聴覚コントローラ５１０７は、表示情報として、レコーダ５１０５から当該過去に撮像された画像についての情報を取得することができる。なお、レコーダ５１０５には、手術に関する各種の情報も事前に記録されていてもよい。

視聴覚コントローラ５１０７は、出力先の装置である表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄの少なくともいずれかに、取得した表示情報（すなわち、手術中に撮影された画像や、手術に関する各種の情報）を表示させる。図示する例では、表示装置５１０３Ａは手術室の天井から吊り下げられて設置される表示装置であり、表示装置５１０３Ｂは手術室の壁面に設置される表示装置であり、表示装置５１０３Ｃは手術室内の机上に設置される表示装置であり、表示装置５１０３Ｄは表示機能を有するモバイル機器（例えば、タブレットＰＣ（Personal Computer））である。

また、図２０では図示を省略しているが、手術室システム５１００には、手術室の外部の装置が含まれてもよい。手術室の外部の装置は、例えば、病院内外に構築されたネットワークに接続されるサーバや、医療スタッフが用いるＰＣ、病院の会議室に設置されるプロジェクタ等であり得る。このような外部装置が病院外にある場合には、視聴覚コントローラ５１０７は、遠隔医療のために、テレビ会議システム等を介して、他の病院の表示装置に表示情報を表示させることもできる。

手術室制御装置５１０９は、非医療機器における画像表示に関する処理以外の処理を、統括的に制御する。例えば、手術室制御装置５１０９は、患者ベッド５１８３、シーリングカメラ５１８７、術場カメラ５１８９及び照明５１９１の駆動を制御する。

手術室システム５１００には、集中操作パネル５１１１が設けられており、ユーザは、当該集中操作パネル５１１１を介して、視聴覚コントローラ５１０７に対して画像表示についての指示を与えたり、手術室制御装置５１０９に対して非医療機器の動作についての指示を与えることができる。集中操作パネル５１１１は、表示装置の表示面上にタッチパネルが設けられて構成される。

図２１は、集中操作パネル５１１１における操作画面の表示例を示す図である。図２１では、一例として、手術室システム５１００に、出力先の装置として、２つの表示装置が設けられている場合に対応する操作画面を示している。図２１を参照すると、操作画面５１９３には、発信元選択領域５１９５と、プレビュー領域５１９７と、コントロール領域５２０１と、が設けられる。

発信元選択領域５１９５には、手術室システム５１００に備えられる発信元装置と、当該発信元装置が有する表示情報を表すサムネイル画面と、が紐付けられて表示される。ユーザは、表示装置に表示させたい表示情報を、発信元選択領域５１９５に表示されているいずれかの発信元装置から選択することができる。

プレビュー領域５１９７には、出力先の装置である２つの表示装置（Monitor1、Monitor2）に表示される画面のプレビューが表示される。図示する例では、１つの表示装置において４つの画像がＰｉｎＰ表示されている。当該４つの画像は、発信元選択領域５１９５において選択された発信元装置から発信された表示情報に対応するものである。４つの画像のうち、１つはメイン画像として比較的大きく表示され、残りの３つはサブ画像として比較的小さく表示される。ユーザは、４つの画像が表示された領域を適宜選択することにより、メイン画像とサブ画像を入れ替えることができる。また、４つの画像が表示される領域の下部には、ステータス表示領域５１９９が設けられており、当該領域に手術に関するステータス（例えば、手術の経過時間や、患者の身体情報等）が適宜表示され得る。

コントロール領域５２０１には、発信元の装置に対して操作を行うためのＧＵＩ（Graphical User Interface）部品が表示される発信元操作領域５２０３と、出力先の装置に対して操作を行うためのＧＵＩ部品が表示される出力先操作領域５２０５と、が設けられる。図示する例では、発信元操作領域５２０３には、撮像機能を有する発信元の装置におけるカメラに対して各種の操作（パン、チルト及びズーム）を行うためのＧＵＩ部品が設けられている。ユーザは、これらのＧＵＩ部品を適宜選択することにより、発信元の装置におけるカメラの動作を操作することができる。なお、図示は省略しているが、発信元選択領域５１９５において選択されている発信元の装置がレコーダである場合（すなわち、プレビュー領域５１９７において、レコーダに過去に記録された画像が表示されている場合）には、発信元操作領域５２０３には、当該画像の再生、再生停止、巻き戻し、早送り等の操作を行うためのＧＵＩ部品が設けられ得る。

また、出力先操作領域５２０５には、出力先の装置である表示装置における表示に対する各種の操作（スワップ、フリップ、色調整、コントラスト調整、２Ｄ表示と３Ｄ表示の切り替え）を行うためのＧＵＩ部品が設けられている。ユーザは、これらのＧＵＩ部品を適宜選択することにより、表示装置における表示を操作することができる。

なお、集中操作パネル５１１１に表示される操作画面は図示する例に限定されず、ユーザは、集中操作パネル５１１１を介して、手術室システム５１００に備えられる、視聴覚コントローラ５１０７及び手術室制御装置５１０９によって制御され得る各装置に対する操作入力が可能であってよい。

図２２は、以上説明した手術室システムが適用された手術の様子の一例を示す図である。シーリングカメラ５１８７及び術場カメラ５１８９は、手術室の天井に設けられ、患者ベッド５１８３上の患者５１８５の患部に対して処置を行う術者（医者）５１８１の手元及び手術室全体の様子を撮影可能である。シーリングカメラ５１８７及び術場カメラ５１８９には、倍率調整機能、焦点距離調整機能、撮影方向調整機能等が設けられ得る。照明５１９１は、手術室の天井に設けられ、少なくとも術者５１８１の手元を照射する。照明５１９１は、その照射光量、照射光の波長（色）及び光の照射方向等を適宜調整可能であってよい。

内視鏡手術システム５１１３、患者ベッド５１８３、シーリングカメラ５１８７、術場カメラ５１８９及び照明５１９１は、図２０に示すように、視聴覚コントローラ５１０７及び手術室制御装置５１０９（図２２では図示せず）を介して互いに連携可能に接続されている。手術室内には、集中操作パネル５１１１が設けられており、上述したように、ユーザは、当該集中操作パネル５１１１を介して、手術室内に存在するこれらの装置を適宜操作することが可能である。

以下、内視鏡手術システム５１１３の構成について詳細に説明する。図示するように、内視鏡手術システム５１１３は、内視鏡５１１５と、その他の術具５１３１と、内視鏡５１１５を支持する支持アーム装置５１４１と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート５１５１と、から構成される。

内視鏡手術では、腹壁を切って開腹する代わりに、トロッカ５１３９ａ〜５１３９ｄと呼ばれる筒状の開孔器具が腹壁に複数穿刺される。そして、トロッカ５１３９ａ〜５１３９ｄから、内視鏡５１１５の鏡筒５１１７や、その他の術具５１３１が患者５１８５の体腔内に挿入される。図示する例では、その他の術具５１３１として、気腹チューブ５１３３、エネルギー処置具５１３５及び鉗子５１３７が、患者５１８５の体腔内に挿入されている。また、エネルギー処置具５１３５は、高周波電流や超音波振動により、組織の切開及び剥離、又は血管の封止等を行う処置具である。ただし、図示する術具５１３１はあくまで一例であり、術具５１３１としては、例えば攝子、レトラクタ等、一般的に内視鏡下手術において用いられる各種の術具が用いられてよい。

内視鏡５１１５によって撮影された患者５１８５の体腔内の術部の画像が、表示装置５１５５に表示される。術者５１８１は、表示装置５１５５に表示された術部の画像をリアルタイムで見ながら、エネルギー処置具５１３５や鉗子５１３７を用いて、例えば患部を切除する等の処置を行う。なお、図示は省略しているが、気腹チューブ５１３３、エネルギー処置具５１３５及び鉗子５１３７は、手術中に、術者５１８１又は助手等によって支持される。

（支持アーム装置）
支持アーム装置５１４１は、ベース部５１４３から延伸するアーム部５１４５を備える。図示する例では、アーム部５１４５は、関節部５１４７ａ、５１４７ｂ、５１４７ｃ、及びリンク５１４９ａ、５１４９ｂから構成されており、アーム制御装置５１５９からの制御により駆動される。アーム部５１４５によって内視鏡５１１５が支持され、その位置及び姿勢が制御される。これにより、内視鏡５１１５の安定的な位置の固定が実現され得る。

（内視鏡）
内視鏡５１１５は、先端から所定の長さの領域が患者５１８５の体腔内に挿入される鏡筒５１１７と、鏡筒５１１７の基端に接続されるカメラヘッド５１１９と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒５１１７を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡５１１５を図示しているが、内視鏡５１１５は、軟性の鏡筒５１１７を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。

鏡筒５１１７の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡５１１５には光源装置５１５７が接続されており、当該光源装置５１５７によって生成された光が、鏡筒５１１７の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者５１８５の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡５１１５は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。

カメラヘッド５１１９の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera Control Unit）５１５３に送信される。なお、カメラヘッド５１１９には、その光学系を適宜駆動させることにより、倍率及び焦点距離を調整する機能が搭載される。

なお、例えば立体視（３Ｄ表示）等に対応するために、カメラヘッド５１１９には撮像素子が複数設けられてもよい。この場合、鏡筒５１１７の内部には、当該複数の撮像素子のそれぞれに観察光を導光するために、リレー光学系が複数系統設けられる。

（カートに搭載される各種の装置）
ＣＣＵ５１５３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡５１１５及び表示装置５１５５の動作を統括的に制御する。具体的には、ＣＣＵ５１５３は、カメラヘッド５１１９から受け取った画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。ＣＣＵ５１５３は、当該画像処理を施した画像信号を表示装置５１５５に提供する。また、ＣＣＵ５１５３には、図２０に示す視聴覚コントローラ５１０７が接続される。ＣＣＵ５１５３は、画像処理を施した画像信号を視聴覚コントローラ５１０７にも提供する。また、ＣＣＵ５１５３は、カメラヘッド５１１９に対して制御信号を送信し、その駆動を制御する。当該制御信号には、倍率や焦点距離等、撮像条件に関する情報が含まれ得る。当該撮像条件に関する情報は、入力装置５１６１を介して入力されてもよいし、上述した集中操作パネル５１１１を介して入力されてもよい。

表示装置５１５５は、ＣＣＵ５１５３からの制御により、当該ＣＣＵ５１５３によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。内視鏡５１１５が例えば４Ｋ（水平画素数３８４０×垂直画素数２１６０）又は８Ｋ（水平画素数７６８０×垂直画素数４３２０）等の高解像度の撮影に対応したものである場合、及び／又は３Ｄ表示に対応したものである場合には、表示装置５１５５としては、それぞれに対応して、高解像度の表示が可能なもの、及び／又は３Ｄ表示可能なものが用いられ得る。４Ｋ又は８Ｋ等の高解像度の撮影に対応したものである場合、表示装置５１５５として５５インチ以上のサイズのものを用いることで一層の没入感が得られる。また、用途に応じて、解像度、サイズが異なる複数の表示装置５１５５が設けられてもよい。

光源装置５１５７は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部を撮影する際の照射光を内視鏡５１１５に供給する。

アーム制御装置５１５９は、例えばＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、所定の制御方式に従って支持アーム装置５１４１のアーム部５１４５の駆動を制御する。

入力装置５１６１は、内視鏡手術システム５１１３に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置５１６１を介して、内視鏡手術システム５１１３に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、入力装置５１６１を介して、患者の身体情報や、手術の術式についての情報等、手術に関する各種の情報を入力する。また、例えば、ユーザは、入力装置５１６１を介して、アーム部５１４５を駆動させる旨の指示や、内視鏡５１１５による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示、エネルギー処置具５１３５を駆動させる旨の指示等を入力する。

入力装置５１６１の種類は限定されず、入力装置５１６１は各種の公知の入力装置であってよい。入力装置５１６１としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、スイッチ、フットスイッチ５１７１及び／又はレバー等が適用され得る。入力装置５１６１としてタッチパネルが用いられる場合には、当該タッチパネルは表示装置５１５５の表示面上に設けられてもよい。

あるいは、入力装置５１６１は、例えばメガネ型のウェアラブルデバイスやＨＭＤ（Head Mounted Display）等の、ユーザによって装着されるデバイスであり、これらのデバイスによって検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。また、入力装置５１６１は、ユーザの動きを検出可能なカメラを含み、当該カメラによって撮像された映像から検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。更に、入力装置５１６１は、ユーザの声を収音可能なマイクロフォンを含み、当該マイクロフォンを介して音声によって各種の入力が行われる。このように、入力装置５１６１が非接触で各種の情報を入力可能に構成されることにより、特に清潔域に属するユーザ（例えば術者５１８１）が、不潔域に属する機器を非接触で操作することが可能となる。また、ユーザは、所持している術具から手を離すことなく機器を操作することが可能となるため、ユーザの利便性が向上する。

処置具制御装置５１６３は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具５１３５の駆動を制御する。気腹装置５１６５は、内視鏡５１１５による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者５１８５の体腔を膨らめるために、気腹チューブ５１３３を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ５１６７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ５１６９は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。

以下、内視鏡手術システム５１１３において特に特徴的な構成について、更に詳細に説明する。

（支持アーム装置）
支持アーム装置５１４１は、基台であるベース部５１４３と、ベース部５１４３から延伸するアーム部５１４５と、を備える。図示する例では、アーム部５１４５は、複数の関節部５１４７ａ、５１４７ｂ、５１４７ｃと、関節部５１４７ｂによって連結される複数のリンク５１４９ａ、５１４９ｂと、から構成されているが、図２２では、簡単のため、アーム部５１４５の構成を簡略化して図示している。実際には、アーム部５１４５が所望の自由度を有するように、関節部５１４７ａ〜５１４７ｃ及びリンク５１４９ａ、５１４９ｂの形状、数及び配置、並びに関節部５１４７ａ〜５１４７ｃの回転軸の方向等が適宜設定され得る。例えば、アーム部５１４５は、好適に、６自由度以上の自由度を有するように構成され得る。これにより、アーム部５１４５の可動範囲内において内視鏡５１１５を自由に移動させることが可能になるため、所望の方向から内視鏡５１１５の鏡筒５１１７を患者５１８５の体腔内に挿入することが可能になる。

関節部５１４７ａ〜５１４７ｃにはアクチュエータが設けられており、関節部５１４７ａ〜５１４７ｃは当該アクチュエータの駆動により所定の回転軸まわりに回転可能に構成されている。当該アクチュエータの駆動がアーム制御装置５１５９によって制御されることにより、各関節部５１４７ａ〜５１４７ｃの回転角度が制御され、アーム部５１４５の駆動が制御される。これにより、内視鏡５１１５の位置及び姿勢の制御が実現され得る。この際、アーム制御装置５１５９は、力制御又は位置制御等、各種の公知の制御方式によってアーム部５１４５の駆動を制御することができる。

例えば、術者５１８１が、入力装置５１６１（フットスイッチ５１７１を含む）を介して適宜操作入力を行うことにより、当該操作入力に応じてアーム制御装置５１５９によってアーム部５１４５の駆動が適宜制御され、内視鏡５１１５の位置及び姿勢が制御されてよい。当該制御により、アーム部５１４５の先端の内視鏡５１１５を任意の位置から任意の位置まで移動させた後、その移動後の位置で固定的に支持することができる。なお、アーム部５１４５は、いわゆるマスタースレイブ方式で操作されてもよい。この場合、アーム部５１４５は、手術室から離れた場所に設置される入力装置５１６１を介してユーザによって遠隔操作され得る。

また、力制御が適用される場合には、アーム制御装置５１５９は、ユーザからの外力を受け、その外力にならってスムーズにアーム部５１４５が移動するように、各関節部５１４７ａ〜５１４７ｃのアクチュエータを駆動させる、いわゆるパワーアシスト制御を行ってもよい。これにより、ユーザが直接アーム部５１４５に触れながらアーム部５１４５を移動させる際に、比較的軽い力で当該アーム部５１４５を移動させることができる。従って、より直感的に、より簡易な操作で内視鏡５１１５を移動させることが可能となり、ユーザの利便性を向上させることができる。

ここで、一般的に、内視鏡下手術では、スコピストと呼ばれる医師によって内視鏡５１１５が支持されていた。これに対して、支持アーム装置５１４１を用いることにより、人手によらずに内視鏡５１１５の位置をより確実に固定することが可能になるため、術部の画像を安定的に得ることができ、手術を円滑に行うことが可能になる。

なお、アーム制御装置５１５９は必ずしもカート５１５１に設けられなくてもよい。また、アーム制御装置５１５９は必ずしも１つの装置でなくてもよい。例えば、アーム制御装置５１５９は、支持アーム装置５１４１のアーム部５１４５の各関節部５１４７ａ〜５１４７ｃにそれぞれ設けられてもよく、複数のアーム制御装置５１５９が互いに協働することにより、アーム部５１４５の駆動制御が実現されてもよい。

（光源装置）
光源装置５１５７は、内視鏡５１１５に術部を撮影する際の照射光を供給する。光源装置５１５７は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成される。このとき、ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置５１５７において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド５１１９の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。

また、光源装置５１５７は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド５１１９の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。

また、光源装置５１５７は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察するもの（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得るもの等が行われ得る。光源装置５１５７は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。

（カメラヘッド及びＣＣＵ）
図２３を参照して、内視鏡５１１５のカメラヘッド５１１９及びＣＣＵ５１５３の機能についてより詳細に説明する。図２３は、図２２に示すカメラヘッド５１１９及びＣＣＵ５１５３の機能構成の一例を示すブロック図である。

図２３を参照すると、カメラヘッド５１１９は、その機能として、レンズユニット５１２１と、撮像部５１２３と、駆動部５１２５と、通信部５１２７と、カメラヘッド制御部５１２９と、を有する。また、ＣＣＵ５１５３は、その機能として、通信部５１７３と、画像処理部５１７５と、制御部５１７７と、を有する。カメラヘッド５１１９とＣＣＵ５１５３とは、伝送ケーブル５１７９によって双方向に通信可能に接続されている。

まず、カメラヘッド５１１９の機能構成について説明する。レンズユニット５１２１は、鏡筒５１１７との接続部に設けられる光学系である。鏡筒５１１７の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド５１１９まで導光され、当該レンズユニット５１２１に入射する。レンズユニット５１２１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。レンズユニット５１２１は、撮像部５１２３の撮像素子の受光面上に観察光を集光するように、その光学特性が調整されている。また、ズームレンズ及びフォーカスレンズは、撮像画像の倍率及び焦点の調整のため、その光軸上の位置が移動可能に構成される。

撮像部５１２３は撮像素子によって構成され、レンズユニット５１２１の後段に配置される。レンズユニット５１２１を通過した観察光は、当該撮像素子の受光面に集光され、光電変換によって、観察像に対応した画像信号が生成される。撮像部５１２３によって生成された画像信号は、通信部５１２７に提供される。

撮像部５１２３を構成する撮像素子としては、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）タイプのイメージセンサであり、Ｂａｙｅｒ配列を有するカラー撮影可能なものが用いられる。なお、当該撮像素子としては、例えば４Ｋ以上の高解像度の画像の撮影に対応可能なものが用いられてもよい。術部の画像が高解像度で得られることにより、術者５１８１は、当該術部の様子をより詳細に把握することができ、手術をより円滑に進行することが可能となる。

また、撮像部５１２３を構成する撮像素子は、３Ｄ表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成される。３Ｄ表示が行われることにより、術者５１８１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部５１２３が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット５１２１も複数系統設けられる。

また、撮像部５１２３は、必ずしもカメラヘッド５１１９に設けられなくてもよい。例えば、撮像部５１２３は、鏡筒５１１７の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。

駆動部５１２５は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部５１２９からの制御により、レンズユニット５１２１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部５１２３による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。

通信部５１２７は、ＣＣＵ５１５３との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５１２７は、撮像部５１２３から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル５１７９を介してＣＣＵ５１５３に送信する。この際、術部の撮像画像を低レイテンシで表示するために、当該画像信号は光通信によって送信されることが好ましい。手術の際には、術者５１８１が撮像画像によって患部の状態を観察しながら手術を行うため、より安全で確実な手術のためには、術部の動画像が可能な限りリアルタイムに表示されることが求められるからである。光通信が行われる場合には、通信部５１２７には、電気信号を光信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。画像信号は当該光電変換モジュールによって光信号に変換された後、伝送ケーブル５１７９を介してＣＣＵ５１５３に送信される。

また、通信部５１２７は、ＣＣＵ５１５３から、カメラヘッド５１１９の駆動を制御するための制御信号を受信する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。通信部５１２７は、受信した制御信号をカメラヘッド制御部５１２９に提供する。なお、ＣＣＵ５１５３からの制御信号も、光通信によって伝送されてもよい。この場合、通信部５１２７には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられ、制御信号は当該光電変換モジュールによって電気信号に変換された後、カメラヘッド制御部５１２９に提供される。

なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ５１５３の制御部５１７７によって自動的に設定される。つまり、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡５１１５に搭載される。

カメラヘッド制御部５１２９は、通信部５１２７を介して受信したＣＣＵ５１５３からの制御信号に基づいて、カメラヘッド５１１９の駆動を制御する。例えば、カメラヘッド制御部５１２９は、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報及び／又は撮像時の露光を指定する旨の情報に基づいて、撮像部５１２３の撮像素子の駆動を制御する。また、例えば、カメラヘッド制御部５１２９は、撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報に基づいて、駆動部５１２５を介してレンズユニット５１２１のズームレンズ及びフォーカスレンズを適宜移動させる。カメラヘッド制御部５１２９は、更に、鏡筒５１１７やカメラヘッド５１１９を識別するための情報を記憶する機能を備えてもよい。

なお、レンズユニット５１２１や撮像部５１２３等の構成を、気密性及び防水性が高い密閉構造内に配置することで、カメラヘッド５１１９について、オートクレーブ滅菌処理に対する耐性を持たせることができる。

次に、ＣＣＵ５１５３の機能構成について説明する。通信部５１７３は、カメラヘッド５１１９との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５１７３は、カメラヘッド５１１９から、伝送ケーブル５１７９を介して送信される画像信号を受信する。この際、上記のように、当該画像信号は好適に光通信によって送信され得る。この場合、光通信に対応して、通信部５１７３には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。通信部５１７３は、電気信号に変換した画像信号を画像処理部５１７５に提供する。

また、通信部５１７３は、カメラヘッド５１１９に対して、カメラヘッド５１１９の駆動を制御するための制御信号を送信する。当該制御信号も光通信によって送信されてよい。

画像処理部５１７５は、カメラヘッド５１１９から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。当該画像処理としては、例えば現像処理、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の公知の信号処理が含まれる。また、画像処理部５１７５は、ＡＥ、ＡＦ及びＡＷＢを行うための、画像信号に対する検波処理を行う。

画像処理部５１７５は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサによって構成され、当該プロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより、上述した画像処理や検波処理が行われ得る。なお、画像処理部５１７５が複数のＧＰＵによって構成される場合には、画像処理部５１７５は、画像信号に係る情報を適宜分割し、これら複数のＧＰＵによって並列的に画像処理を行う。

制御部５１７７は、内視鏡５１１５による術部の撮像、及びその撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部５１７７は、カメラヘッド５１１９の駆動を制御するための制御信号を生成する。この際、撮像条件がユーザによって入力されている場合には、制御部５１７７は、当該ユーザによる入力に基づいて制御信号を生成する。あるいは、内視鏡５１１５にＡＥ機能、ＡＦ機能及びＡＷＢ機能が搭載されている場合には、制御部５１７７は、画像処理部５１７５による検波処理の結果に応じて、最適な露出値、焦点距離及びホワイトバランスを適宜算出し、制御信号を生成する。

また、制御部５１７７は、画像処理部５１７５によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部の画像を表示装置５１５５に表示させる。この際、制御部５１７７は、各種の画像認識技術を用いて術部画像内における各種の物体を認識する。例えば、制御部５１７７は、術部画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具５１３５使用時のミスト等を認識することができる。制御部５１７７は、表示装置５１５５に術部の画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させる。手術支援情報が重畳表示され、術者５１８１に提示されることにより、より安全かつ確実に手術を進めることが可能になる。

カメラヘッド５１１９及びＣＣＵ５１５３を接続する伝送ケーブル５１７９は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。

ここで、図示する例では、伝送ケーブル５１７９を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド５１１９とＣＣＵ５１５３との間の通信は無線で行われてもよい。両者の間の通信が無線で行われる場合には、伝送ケーブル５１７９を手術室内に敷設する必要がなくなるため、手術室内における医療スタッフの移動が当該伝送ケーブル５１７９によって妨げられる事態が解消され得る。

以上、本開示に係る技術が適用され得る手術室システム５１００の一例について説明した。なお、ここでは、一例として手術室システム５１００が適用される医療用システムが内視鏡手術システム５１１３である場合について説明したが、手術室システム５１００の構成はかかる例に限定されない。例えば、手術室システム５１００は、内視鏡手術システム５１１３に代えて、検査用軟性内視鏡システムや顕微鏡手術システムに適用されてもよい。

１４．画像表示装置への応用例
また、本技術の光源ユニットは、例えばプロジェクタ、ヘッドアップディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ等の画像表示装置にも応用可能である。例えば本技術の光源ユニットをプロジェクタに用いる場合には、光源ユニットの光源から画像情報に応じて変調された光を出射させ拡散反射面で拡散反射させて、その拡散反射光をスクリーンに照射して画像を表示させてもよい。例えば本技術の光源ユニットをヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイに用いる場合には、光源ユニットの光源から画像情報に応じて変調された光を出射させ拡散反射面で拡散反射させて、その拡散反射光を、移動体に設けられた透過反射性を有する部材（例えばフロントガラス、コンバイナ等）に照射して虚像を表示させてもよい。

また、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
（１）光源と、
前記光源を保持する保持体と、
を備え、
前記保持体は、前記光源からの光の少なくとも一部を対象物に向けて拡散反射させる拡散反射面を有する、光源ユニット。
（２）前記保持体は、前記光源が収容される凹部を有し、
前記拡散反射面は、前記凹部内に位置し、前記光源からの光の少なくとも一部を前記凹部の開口部に向けて拡散反射させる、前記（１）に記載の光源ユニット。
（３）前記保持体は、前記凹部の開口部を覆う窓部を有する、前記（２）に記載の光源ユニット。
（４）前記拡散反射面は、前記光源の出射方向に対して傾斜している、前記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の光源ユニット。
（５）前記光源の出射方向に対する前記拡散反射面の傾斜角度は、３０°〜６０°である、前記（４）に記載の光源ユニット。
（６）前記光源の出射面及び前記拡散反射面は、互いに対向している、前記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の光源ユニット。
（７）前記光源から出射された光は、前記拡散反射面に直接入射する、前記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の光源ユニット。
（８）前記少なくとも一部は、前記光源からの光の６０％以上である、前記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の光源ユニット。
（９）前記光源は、前記凹部の底面に設けられ、前記光源の出射方向が前記底面に対して成す角度は、０°〜４５°である、前記（２）又は（３）に記載の光源ユニット。
（１０）前記拡散反射面は、前記光源と前記凹部の周壁の一部との間に位置する、前記（２）、（３）及び（９）のいずれか１つに記載の光源ユニット。
（１１）前記凹部の周壁は、遮光性を有する、前記（２）、（３）、（９）及び（１０）のいずれか１つに記載の光源ユニット。
（１２）前記凹部の周壁の内周面の少なくとも一部は、光減衰機能を有する、前記（２）、（３）、（９）〜（１１）のいずれか１つに記載の光源ユニット。
（１３）前記拡散反射面は、前記凹部の周壁に設けられる、前記（２）、（３）、（９）〜（１２）のいずれか１つに記載の光源ユニット。
（１４）前記拡散反射面は、前記窓部に設けられる、前記（３）、（９）〜（１２）のいずれか１つに記載の光源ユニット。
（１５）前記拡散反射面は、前記凹部の底面に設けられる、前記（２）、（３）、（９）〜（１２）のいずれか１つに記載の光源ユニット。
（１６）前記保持体は、前記拡散反射面を有する拡散反射部を含み、
前記拡散反射部の前記拡散反射面以外の少なくとも１つの面は、光減衰機能を有する、前記（１）〜（１５）のいずれか１つに記載の光源ユニット。
（１７）前記光減衰機能は、微細凹凸加工、反射防止膜、黒色塗装のいずれかにより実現される、前記（１２）又は（１６）に記載の光源ユニット。
（１８）前記保持体は、前記拡散反射面を有する拡散反射部を含み、
前記光源から出射され前記拡散反射部を介した光の少なくとも一部を受光する受光素子を更に備える、前記（１）〜（１７）のいずれか１つに記載の光源ユニット。
（１９）前記受光素子は、前記光源から出射され前記拡散反射面を透過した光を受光する、前記（１８）に記載の光源ユニット。
（２０）前記受光素子は、前記拡散反射面で拡散反射され前記窓部で反射された光を受光する、前記（１９）に記載の光源ユニット。
（２１）前記受光素子は、前記光源から出射され前記拡散反射部の前記拡散反射面に隣接する面で反射された光を受光する、前記（１９）に記載の光源ユニット。
（２２）前記光源は、レーザ光源である、前記（１）〜（２１）のいずれか１つに記載の光源ユニット。
（２３）前記（１）〜（２２）のいずれか１つに記載の光源ユニットと、
前記光源ユニットから出射され対象物で反射された光を受光する受光ユニットと、
少なくとも前記受光ユニットの出力に基づいて、前記対象物までの距離を算出する制御ユニットと、
を備える、測距装置。
（２４）前記光源ユニット、前記受光ユニット及び前記制御ユニットは、一体的に設けられている、前記（２３）に記載の測距装置。
（２５）前記受光ユニットは、前記光源ユニットから出射され対象物で反射された光を受光する第１受光領域と、前記光源から出射され前記拡散反射面を介した光を受光する第２受光領域とを有するセンサを含む、前記（２３）又は（２４）に記載の測距装置。
（２６）前記光源は、画像情報に応じて変調された光を出射する、前記（１）〜（２５）のいずれか１つに記載の光源ユニットを備える画像表示装置。
（２７）前記（２３）〜（２５）のいずれか１つに記載の測距装置と、
前記測距装置が搭載される物体と、
を備える物体システム。
（２８）前記物体は、移動体である、前記（２７）に記載の物体システム。

１０、１００：測距装置、１２、１２２、１２３、１２３Ａ、１２４、１２５、１２６、１２７：光源ユニット、１４、１４７：受光ユニット、１６：制御ユニット、２０：光源、２４、２４０：保持体、２４ａ、２４０ａ：凹部、２６ａ：実装面（凹部の底面）、
２４ａ１、２４０ａ1：凹部の開口部、２２、２２０、２２００、２２Ａ、２２Ｂ：拡散反射部材（拡散反射部）、２２ａ、２２０ａ、２２００ａ、２８０ａ１、２２Ａａ、２２Ｂａ：拡散反射面、２８、２８００：周壁、３０：透光部材（窓部）、４０：受光素子、３８０：イメージセンサ（センサ）、ＲＡ：第１受光領域、ＲＢ：第２受光領域、ＥＤ：出射方向、ＥＳ：出射面、θ：傾斜角度。

Claims (20)

1. 光源と、
   前記光源を保持する保持体と、
   を備え、
   前記保持体は、前記光源からの光の少なくとも一部を対象物に向けて拡散反射させる拡散反射面を有する、光源ユニット。
2. 前記保持体は、前記光源が収容される凹部を有し、
   前記拡散反射面は、前記凹部内に位置し、前記光源からの光の少なくとも一部を前記凹部の開口部に向けて拡散反射させる、請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記保持体は、前記凹部の開口部を覆う窓部を有する、請求項２に記載の光源ユニット。
4. 前記拡散反射面は、前記光源の出射方向に対して傾斜している、請求項１に記載の光源ユニット。
5. 前記光源の出射方向に対する前記拡散反射面の傾斜角度は、３０°〜６０°である、請求項４に記載の光源ユニット。
6. 前記光源の出射面及び前記拡散反射面は、互いに対向している、請求項４に記載の光源ユニット。
7. 前記光源から出射された光は、前記拡散反射面に直接入射する、請求項６に記載の光源ユニット。
8. 前記光源は、前記凹部の底面に設けられ、
   前記光源の出射方向が前記底面に対して成す角度は、０°〜４５°である、請求項２に記載の光源ユニット。
9. 前記拡散反射面は、前記光源と前記凹部の周壁の一部との間に位置する、請求項８に記載の光源ユニット。
10. 前記凹部の周壁は、遮光性を有する、請求項９に記載の光源ユニット。
11. 前記凹部の周壁の内周面の少なくとも一部は、光減衰機能を有する、請求項９に記載の光源ユニット。
12. 前記拡散反射面は、前記凹部の周壁に設けられる、請求項２に記載の光源ユニット。
13. 前記拡散反射面は、前記窓部に設けられる、請求項３に記載の光源ユニット。
14. 前記拡散反射面は、前記凹部の底面に設けられる、請求項２に記載の光源ユニット。
15. 前記保持体は、前記拡散反射面を有する拡散反射部を含み、
    前記拡散反射部の前記拡散反射面以外の少なくとも１つの面は、光減衰機能を有する、請求項１に記載の光源ユニット。
16. 前記光減衰機能は、微細凹凸加工、反射防止膜、黒色塗装のいずれかにより実現される、請求項１１に記載の光源ユニット。
17. 前記保持体は、前記拡散反射面を有する拡散反射部を含み、
    前記光源から出射され前記拡散反射部を介した光の少なくとも一部を受光する受光素子を更に備える、請求項３に記載の光源ユニット。
18. 前記光源は、レーザ光源である、請求項１に記載の光源ユニット。
19. 請求項１に記載の光源ユニットと、
    前記光源ユニットから出射され対象物で反射された光を受光する受光ユニットと、
    少なくとも前記受光ユニットの出力に基づいて、前記対象物までの距離を算出する制御ユニットと、
    を備える、測距装置。
20. 前記受光ユニットは、前記光源ユニットから出射され対象物で反射された光を受光する第１受光領域と、前記光源から出射され前記拡散反射面を介した光を受光する第２受光領域とを有するセンサを含む、請求項１９に記載の測距装置。