WO2022209369A1 - 光学モジュールおよび測距装置 - Google Patents

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light
light emitting
diffraction
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present technology
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達矢 大岩
高志 小林
基 木村
嘉倫 徐
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4813—Housing arrangements

Definitions

  • This technology relates to optical modules and rangefinders.
  • Optical modules that irradiate objects with light beams are used for purposes such as measuring distance by measuring the time of flight of light (ToF: Time of Flight) and recognizing the shape of objects.
  • ToF Time of Flight
  • the resolution depends on the number of spots.
  • a multipath correction technique for correcting the influence of reflected light from sources other than the object For example, there has been proposed a camera system that performs multipath correction by switching between uniform irradiation and spot irradiation (see, for example, Patent Document 1).
  • One of the purposes of this technology is to improve the resolution while suppressing the number of light emitting elements arranged in the optical module.
  • This technology a light emitting unit including light emitting elements arranged in a two-dimensional direction; a diffraction element that diffracts the light beam emitted from the light emitting element and separates it into a plurality of light beams;
  • the light-emitting portion has a plurality of array structures based on a structure in which light-emitting elements are arranged at the vertices of quadrangles whose sides are parallel to each other.
  • ⁇ x tan ⁇ 1 (b/na) and Let ⁇ a and ⁇ b be the angular differences between the two light beams caused by the distances a and b between the light beams.
  • ⁇ x m ⁇ sqrt ⁇ (n ⁇ a) 2 + ⁇ b 2 ⁇ /(2n+1) is an optical module.
  • this technology a light emitting unit including light emitting elements arranged in a two-dimensional direction; a diffraction element that diffracts the light beam emitted from the light emitting element and separates it into a plurality of light beams;
  • the light-emitting portion has a plurality of array structures based on a structure in which light-emitting elements are arranged at the vertices of quadrangles whose sides are parallel to each other.
  • this technology a light emitting unit including light emitting elements arranged in a two-dimensional direction; a diffraction element that diffracts the light beam emitted from the light emitting element and separates it into a plurality of light beams;
  • the light-emitting portion has a plurality of array structures based on a structure in which light-emitting elements are arranged at the vertices of quadrangles whose sides are parallel to each other.
  • ⁇ x tan ⁇ 1 (b/a) and Let ⁇ a and ⁇ b be the angle differences between the two light beams caused by the distances a and b between the light beams.
  • ⁇ x m ⁇ sqrt( ⁇ a 2 + ⁇ b 2 )/2 is an optical module.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a distance measuring device according to an embodiment of the present technology.
  • Drawing 2 is a sectional view showing an example of composition of an illumination part in an embodiment of this art.
  • 3A is a schematic plan view showing an example of the configuration of the microlens array in FIG. 1
  • FIG. 3B is a schematic diagram showing an example of the cross-sectional configuration of the microlens array in FIG. 4A is a schematic diagram showing the position of the light emitting unit for uniform irradiation with respect to the microlens array shown in FIG. 3A
  • FIG. 4B is the position of the light emitting unit for spot irradiation with respect to the microlens array shown in FIG. 3A.
  • FIG. 5 is a diagram explaining a beam shaping function in an embodiment of the present technology.
  • FIG. 6 is a diagram showing an irradiation pattern for an object according to the embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of light emitted from a light emitting unit according to the embodiment of the present technology;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a configuration of a light emitting unit according to the embodiment of the present technology;
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a first structural example of a light-emitting element according to an embodiment of the present technology;
  • FIG. 5 is a diagram explaining a beam shaping function in an embodiment of the present technology.
  • FIG. 6 is a diagram showing an irradiation pattern for an object according to the embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of light emitted from a light emitting unit according to the embodiment of the present technology;
  • FIG. 8 is a cross-section
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a second structural example of a light-emitting element according to an embodiment of the present technology
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an irradiation pattern of a diffraction element according to the embodiment of the present technology
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a structural example of a diffraction element according to the first embodiment of the present technology
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an arrangement example of the light emitting elements in the light emitting unit according to the embodiment of the present technology
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of diffracted light from one light emitting element according to the first embodiment of the present technology
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of diffracted light from one light emitting element according to the second embodiment of the present technology
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of diffracted light from a plurality of light emitting elements according to the second embodiment of the present technology
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an example of diffracted light from one light emitting element according to the third embodiment of the present technology;
  • FIG. 27 is a diagram illustrating an example of diffracted light from a plurality of light emitting elements according to the third embodiment of the present technology;
  • FIG. 32 is a diagram illustrating an example of diffracted light from one light emitting element according to the fourth embodiment of the present technology;
  • FIG. 33 is a diagram illustrating an example of diffracted light from a plurality of light emitting elements according to the fourth embodiment of the present technology;
  • FIG. 36 is a diagram illustrating an example of diffracted light from a plurality of light emitting elements according to the fifth embodiment of the present technology;
  • FIG. 37 is a diagram showing an example of a specific light irradiation spot pattern according to the fifth embodiment of the present technology;
  • FIG. 44 is a diagram illustrating an example of diffracted light from one light emitting element according to the eighth embodiment of the present technology
  • 45 is a diagram illustrating an example of diffracted light from a plurality of light emitting elements according to the eighth embodiment of the present technology
  • FIG. 48 is a diagram illustrating an example of diffracted light from one light emitting element according to the ninth embodiment of the present technology
  • 49 is a diagram illustrating an example of diffracted light from a plurality of light emitting elements according to the ninth embodiment of the present technology
  • 52 is a diagram illustrating an example of a configuration of a light emitting unit according to the tenth embodiment of the present technology;
  • FIG. 53 is a diagram illustrating another example of the configuration of the light emitting unit according to the tenth embodiment of the present technology
  • FIG. 54 is a diagram illustrating a first example of a laser driver for driving a light emitting unit according to the tenth embodiment of the present technology
  • FIG. 55 is a diagram illustrating a second example of a laser driver for driving the light emitting unit according to the tenth embodiment of the present technology
  • 56 is a diagram illustrating an operation timing example of light emission control of the light emitting unit according to the tenth embodiment of the present technology
  • FIG. FIG. 57 is a diagram showing a first example of grouping of light emitting elements in the modified example.
  • FIG. 58 is a diagram showing a second example of grouping of light emitting elements in the modified example.
  • FIG. 59 is a diagram showing a third example of grouping of light emitting elements in the modified example.
  • FIG. 60 is a diagram showing a fourth example of grouping of light emitting elements in the modified example.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a distance measuring device 10 according to an embodiment of the present technology.
  • the distance measuring device 10 is a device that measures the distance to the irradiation object 20 by irradiating the irradiation object 20 with illumination light and receiving the reflected light.
  • This distance measuring device 10 includes an illumination section 100 , a light receiving section 200 , a control section 300 and a distance measuring section 400 .
  • an optical module is configured by a configuration including the illumination section 100 and the light receiving section 200 .
  • the illumination unit 100 generates illumination light in synchronization with the square-wave emission control signal CLKp from the control unit 300 .
  • This light emission control signal CLKp may be a periodic signal and is not limited to a rectangular wave.
  • the emission control signal CLKp may be a sine wave.
  • the light receiving unit 200 receives reflected light reflected from the object 20 to be irradiated, and detects the amount of received light within each cycle of the vertical synchronization signal VSYNC.
  • a plurality of pixel circuits are arranged in a two-dimensional lattice in the light receiving section 200 .
  • the light receiving unit 200 supplies image data (frames) corresponding to the amount of light received by these pixel circuits to the distance measuring unit 400 .
  • the light receiving unit 200 is an example of the light detecting unit described in the claims.
  • the photodetector has a function of correcting a ranging error due to multipath.
  • the control unit 300 controls the illumination unit 100 and the light receiving unit 200.
  • This control section 300 generates a light emission control signal CLKp and supplies it to the lighting section 100 and the light receiving section 200 .
  • the distance measurement unit 400 measures the distance to the irradiation object 20 by the ToF method based on the image data.
  • This distance measuring unit 400 measures the distance for each pixel circuit and generates a depth map that indicates the distance to an object for each pixel using a gradation value.
  • This depth map is used, for example, in image processing that performs blurring processing to a degree that depends on the distance, autofocus (AF) processing that determines the in-focus point of the focus lens according to the distance, and the like.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the lighting section 100 according to the embodiment of the present technology.
  • the illumination section 100 includes a light emitting section 110, a microlens array 112, a collimator lens 113, and diffraction elements 114 and .
  • Microlens array 112 , collimator lens 113 , diffraction elements 114 and 134 are arranged in this order on the optical path of light emitted from light emitting section 110 .
  • the light emitting unit 110 includes a plurality of light emitting units 11 for spot irradiation and a plurality of light emitting units 12 for uniform irradiation.
  • the microlens array 112 has, for example, a beam shape of at least one of the light (laser beam L11, laser beam L12) emitted from the plurality of light emitting units 11 for spot irradiation and the plurality of light emitting units 12 for uniform irradiation. is molded and emitted.
  • FIG. 3A schematically shows an example of the planar configuration of the microlens array 112, and FIG. 3B schematically shows the cross-sectional configuration of the microlens array 112 taken along line II shown in FIG. 3A. It is.
  • the microlens array 112 is formed by arranging a plurality of microlenses in an array, and has a plurality of lens portions 112A and parallel plate portions 112B.
  • the microlens array 112 is a parallel flat plate, as shown in FIG. 4B, such that the lens portion 112A faces the plurality of light emitting portions 12 for uniform illumination, as shown in FIG. 4A.
  • the portion 112B is arranged to face the plurality of light emitting portions 11 for spot irradiation.
  • the laser beams L12 emitted from the plurality of light emitting units 12 are refracted by the lens surface of the lens unit 112A, forming a virtual light emitting point P2' within the microlens array 112, for example. .
  • the light emitting points P2 of the plurality of light emitting sections 12, which are at the same height as the light emitting points P1 of the plurality of light emitting sections 11, are the light emitted from the plurality of light emitting sections 11 and 12 (laser beams L11, The laser beam L12) deviates in the optical axis direction (for example, the Z-axis direction).
  • the laser beams L11 emitted from the plurality of light emitting units 11 pass through the microlens array 112, for example, as shown in FIG. A spot-like irradiation pattern is formed.
  • the laser beams L12 emitted from the plurality of light emitting units 12 are refracted by the microlens array 112, and, for example, part of the laser beams L12 emitted from the adjacent light emitting units 12 as shown in FIG. By doing so, an irradiation pattern is formed in which a predetermined range is irradiated with substantially uniform light intensity.
  • switching between the light emission of the plurality of light emitting units 11 and the light emission of the plurality of light emitting units 12 enables switching between spot irradiation and uniform irradiation.
  • FIG. 5 shows an example in which the microlens array 112 functions as a relay lens, it is not limited to this.
  • the virtual light emitting points P ⁇ b>2 ′ of the multiple light emitting units 12 may be formed between the light emitting units 12 and the microlens array 112 .
  • the collimator lens 113 is an optical element that collimates the light beam emitted from the light emitting section 110 into a substantially parallel light beam or a light beam with a predetermined angular width.
  • the collimator lens 113 is not limited to a general optical lens as long as it is an element having a collimating function. For example, it is also possible to arrange a Fresnel lens. Further, when the emitted light from the light emitting unit 110 is substantially parallel light, the optical component for collimation can be omitted.
  • the diffraction elements 114 and 134 are elements that diffract the light beam and separate it into a plurality of light beams.
  • the diffraction element 114 performs 3 ⁇ 3 tiling as described later.
  • the diffraction element 134 generates diffracted light of a predetermined order, as will be described later. In this example, it is assumed that the diffraction elements 114 and 134 are integrated, but they may be separate parts. Also, the functions of the diffraction elements 114 and 134 may be formed on the same plane.
  • the light emitting section 110 is held by a holding section 121 , and the collimator lens 113 , diffraction element 114 and diffraction element 134 are held by a holding section 122 .
  • the holding portion 121 has, for example, one cathode electrode portion 123 and two anode electrode portions 124 and 125 on the surface opposite to the surface holding the light emitting portion 110 .
  • the light emitting unit 110 is, for example, a surface emitting semiconductor laser having a plurality of light emitting elements 111.
  • the plurality of light emitting elements 111 has a configuration arranged in an array on the substrate.
  • the optical paths of the light emitted from the three light emitting elements 111 are schematically shown as a representative, but in reality, as shown in FIG. radiated towards.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of light emitted from the light emitting unit 110 according to the embodiment of the present technology.
  • the light emitting unit 110 has a size of, for example, about 1 cm square. For example, approximately 300 to 600 light emitting elements 111 are arranged in the light emitting section 110 . This light emitting unit 110 has an optical output of 1 to 5 W, for example.
  • the wavelength is assumed to be 940 nm, for example, but may be 850 nm or 1500 nm as another example.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light emitting unit 110 according to the embodiment of the present technology.
  • the light emitting unit 110 is, for example, a surface emitting VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LASER) having a plurality of light emitting elements 111 .
  • a plurality of light emitting elements 111 are formed on an n-type substrate 130 .
  • the substrate 130 is mounted on the component-embedded substrate 119 .
  • This component-embedded substrate 119 may incorporate a laser driver 118 for driving the light-emitting section 110 .
  • the substrate 130 is not limited to n-type, and may be p-type or high resistance substrate.
  • a back emission type VCSEL may be used.
  • the present technology is not limited to VCSELs, and can be applied to devices in which a plurality of edge-emitting lasers are arranged.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a first structural example of the light emitting element 111 according to the embodiment of the present technology.
  • a plurality of light emitting elements 111 are arranged in an array on the substrate 130 .
  • Each light emitting element 111 has a lower DBR (Distributed Bragg Reflector) layer 141, a lower spacer layer 142, an active layer 143, an upper spacer layer 144, an upper DBR layer 145 and a contact layer 146 in this order on the surface side of the substrate 130.
  • It has a semiconductor layer 140 comprising: The upper portion of the semiconductor layer 140, specifically, a portion of the lower DBR layer 141, the lower spacer layer 142, the active layer 143, the upper spacer layer 144, the upper DBR layer 145, and the contact layer 146 are formed into a columnar mesa portion 147 and a contact layer 146. It's becoming In this mesa portion 147, the center of the active layer 143 is the light emitting region 143A. Further, the upper DBR layer 145 is provided with a current constriction layer 148 and a buffer layer 149 .
  • the substrate 130 is, for example, an n-type GaAs substrate.
  • n-type impurities include silicon (Si) and selenium (Se).
  • the semiconductor layers 140 are each made of an AlGaAs-based compound semiconductor, for example.
  • the AlGaAs-based compound semiconductor means at least aluminum (Al) and gallium (Ga) among the 3B group elements in the short periodic table, and at least arsenic (As) among the 5B group elements in the short periodic table. is a compound semiconductor containing Note that other materials may be used depending on the wavelength.
  • an annular upper electrode 151 having a light exit 151A is formed on the upper surface of the contact layer 146, which is the upper surface of the mesa portion 147. Also, an insulating layer is formed on the side surface of the mesa portion 147 and the peripheral surface thereof.
  • the upper electrode 151 is connected to electrode portions provided on the front surface of the holding portion 121 via electrode pads by wire bonding, and is electrically connected to the anode electrode portions 124 and 125 provided on the rear surface of the holding portion 121. be done.
  • a lower electrode 152 is provided on the back surface of the substrate 130 .
  • Lower electrode 152 is electrically connected to cathode electrode portion 123 provided on the back surface of holding portion 121 .
  • the cathode electrode is used as a common electrode and the anode electrodes are provided separately. good too.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a second structural example of the light emitting element 111 according to the embodiment of the present technology.
  • the light-emitting element 111 of this second configuration example is a multi-junction VCSEL, and includes a P-DBR layer 171, an active layer 172, a tunnel junction 173, an active layer 174, and an N-DBR layer 175. It has a structure in which layers are stacked in order from the radiation side. In other words, two pn junctions are connected, and active regions 172 and 174 emitting light of a laser oscillation wavelength are stacked vertically between them.
  • each of the light emitting elements 111 can be improved ("Zhu Wenjun, et al.:" Analysis of the operating point of a novel multiple- active-region tunneling-regenerated vertical-cavity surface-emitting laser", Proc. of International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology, Vol. 6, pp.1306-1309, 2001"). According to this multi-junction VCSEL, it is possible to reduce the size and cost of the device.
  • a spacer layer, a buffer layer, a current constriction layer, a mesa portion, a light exit, an upper electrode layer, and a lower electrode layer near the active layer may be provided.
  • the light spot is split by the diffraction element 134, it is possible to increase the number of spots while maintaining or increasing the light intensity of the light spot by combining with this multi-junction VCSEL. be. Accordingly, it is possible to achieve both accuracy in distance measurement and resolution in distance measurement.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of an irradiation pattern of the diffraction element 114 according to the embodiment of the present technology.
  • the diffraction element 114 separates each of the light beams emitted from the light emitting section 110 and then collimated by the collimator lens 113 into a plurality of light beams.
  • 3 ⁇ 3 tiling is performed by generating replicas in 8 directions of up, down, left, right and oblique directions for each of the light beams in the central square.
  • the diffraction element 134 generates diffracted light of a predetermined order, which will be described later, for each of the light beams after being tiled by the diffraction element 114 in this way.
  • FIG. 12 is a diagram showing a structural example of the diffraction element 134 according to the first embodiment of the present technology.
  • the diffraction element 134 splits the light into three. Therefore, the diffraction element 134 uses a diffraction grating in which fine parallel slits are provided on a flat surface of glass or the like. Thereby, the diffraction element 134 generates diffracted light in one direction with respect to the irradiation pattern of the diffraction element 114 described above.
  • FIG. 13 is a diagram showing an arrangement example of the light emitting elements 111 in the light emitting unit 110 according to the embodiment of the present technology.
  • the light-emitting portion 110 has a plurality of array structures based on a structure in which the light-emitting elements 111 are arranged at the vertexes ABCD of a quadrangle whose sides are parallel to each other.
  • a be the distance between the light emitting elements 111 on the side AB (DC) in one direction
  • b be the distance between the light emitting elements 111 on the side AD (BC) perpendicular thereto
  • point O be the intersection of the diagonals of the vertices ABCD
  • ⁇ o be the angle AOB formed by the two diagonals.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of diffracted light by one light emitting element 111 according to the first embodiment of the present technology.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of diffracted light by the plurality of light emitting elements 111 according to the first embodiment of the present technology.
  • n 1 (n is the number of diffraction directions and is a natural number), that is, diffracted light in one direction is generated.
  • the diffraction element 134 generates +1st order diffracted light and -1st order diffracted light (indicated by dotted circles in the drawing) for the light emitted from one light emitting element 111 at the point C described above. Therefore, a total of two diffracted lights are generated for one light emitting element 111 .
  • the diffraction unit m is one unit that defines a diffraction angle, and is a natural number excluding integral multiples of (2n+1).
  • This diffraction unit m is m ⁇ 2n+1 is desirable.
  • sqrt(A) is the square root of A, which is A 1/2 .
  • FIG. 16 to 18 are diagrams showing examples of specific light irradiation spot patterns according to the first embodiment of the present technology.
  • the array of light emitting elements 111 is 13 ⁇ 10.
  • FIG. 16 shows an example in which the diffraction element 134 is not provided.
  • the number of spots increases by a factor of three. Also, the equidistant property of the inter-spot distance is maintained. This makes it possible to improve the ranging resolution.
  • high-order diffracted light overlaps with 0th-order diffracted light, +1st-order diffracted light, or -1st-order diffracted light from other light emitting elements, and thus functions effectively as spot light.
  • the direction of the diffraction element 134 may be reversed by 180 degrees. That is, the diffraction direction shown in the present technology may be reversed by 180 degrees.
  • Second Embodiment> an example in which the diffraction element 134 splits the light into five will be described. Since the configuration other than the diffraction element 134 is the same as that of the above-described first embodiment, detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 19 is a diagram showing a structural example of the diffraction element 134 according to the second embodiment of the present technology.
  • the diffractive element 134 uses a diffractive optical element (DOE: Diffractive Optical Element) in which a fine grating shape is formed on a flat surface such as glass.
  • DOE diffractive optical element
  • the diffraction element 134 generates diffracted light in two directions with respect to the irradiation pattern of the diffraction element 114 described above.
  • FIG. 20 is a diagram showing an example of diffracted light from one light emitting element 111 according to the second embodiment of the present technology.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of diffracted light by the plurality of light emitting elements 111 according to the second embodiment of the present technology.
  • the diffraction element 134 For the light emitted from one light emitting element 111 at the point C, the diffraction element 134 generates +1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light in two directions (indicated by dotted circles in the figure). do. Therefore, a total of four diffracted lights are generated for one light emitting element 111 .
  • the diffraction unit m is a natural number excluding integral multiples of (2n+1).
  • FIG. 22 to 25 are diagrams showing specific examples of light irradiation spot patterns according to the second embodiment of the present technology.
  • the number of spots increases fivefold with the 0th order light, +1st order diffracted light, and -1st order diffracted light. Also, the equidistant property of the inter-spot distance is maintained. This makes it possible to further improve the ranging resolution.
  • the direction of the diffraction element 134 may be reversed by 180 degrees. That is, the diffraction direction shown in the present technology may be reversed by 180 degrees.
  • FIG. 26 is a diagram showing an example of diffracted light from one light emitting element 111 according to the third embodiment of the present technology.
  • FIG. 27 is a diagram showing an example of diffracted light by the plurality of light emitting elements 111 according to the third embodiment of the present technology.
  • n 3, that is, diffracted light in three directions is generated.
  • the diffraction element 134 For the light emitted from one light emitting element 111 at the point C, the diffraction element 134 generates +1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light in each of the three directions (indicated by dotted circles in the figure). do. Therefore, a total of six diffracted lights are generated for one light emitting element 111 .
  • the diffraction unit m is a natural number excluding integral multiples of (2n+1).
  • FIG. 28 to 31 are diagrams showing specific examples of light irradiation spot patterns according to the third embodiment of the present technology.
  • the direction of the diffraction element 134 may be reversed by 180 degrees. That is, the diffraction direction shown in the present technology may be reversed by 180 degrees.
  • FIG. 32 is a diagram showing an example of diffracted light from one light emitting element 111 according to the fourth embodiment of the present technology.
  • FIG. 33 is a diagram showing an example of diffracted light by the plurality of light emitting elements 111 according to the fourth embodiment of the present technology.
  • the diffraction element 134 For the light emitted from one light emitting element 111 at the point C, the diffraction element 134 generates +1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light in each of the four directions (indicated by dotted circles in the figure). do. Therefore, a total of eight diffracted lights are generated for one light emitting element 111 .
  • the diffraction unit m is a natural number that is a multiple of six. This diffraction unit m is m ⁇ 2n+1 is desirable.
  • FIG. 34 and 35 are diagrams showing examples of specific light irradiation spot patterns according to the fourth embodiment of the present technology.
  • the number of spots increases ninefold with the 0th order light, +1st order diffracted light and -1st order diffracted light. Also, the equidistant property of the inter-spot distance is maintained. This makes it possible to further improve the ranging resolution.
  • FIG. 36 is a diagram showing an example of diffracted light by the plurality of light emitting elements 111 according to the fifth embodiment of the present technology.
  • the diffraction element 134 For the light emitted from one light emitting element 111 at the point C, the diffraction element 134 generates +1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light in each of the four directions (indicated by dotted circles in the figure). do. Therefore, a total of eight diffracted lights are generated for one light emitting element 111 .
  • FIG. 37 is a diagram showing an example of a specific light irradiation spot pattern according to the fifth embodiment of the present technology.
  • the number of spots is tripled for the 0th order light, +1st order diffracted light, and -1st order diffracted light. Also, the equidistant property of the inter-spot distance is maintained. This makes it possible to further improve the ranging resolution.
  • FIG. 14 A diagram showing an example of diffracted light from one light emitting element 111 according to the sixth embodiment of the present technology is the same as FIG. 14 .
  • FIG. 15 A diagram showing an example of diffracted light by the plurality of light emitting elements 111 according to the sixth embodiment of the present technology is the same as FIG. 15 .
  • the diffraction element 134 generates +1st order diffracted light and -1st order diffracted light for the light emitted from one light emitting element 111 at the point C described above. Therefore, a total of two diffracted lights are generated for one light emitting element 111 .
  • the diffraction unit m is one unit that defines a diffraction angle, and is a natural number excluding integral multiples of (2n+1).
  • This diffraction unit m is m ⁇ 2n+1 is desirable.
  • FIG. 38 and 39 are diagrams showing examples of specific light irradiation spot patterns according to the fourth embodiment of the present technology.
  • the number of spots increases by a factor of three. Also, the equidistant property of the inter-spot distance is maintained. This makes it possible to improve the ranging resolution.
  • high-order diffracted light overlaps with 0th-order diffracted light, +1st-order diffracted light, or -1st-order diffracted light from other light emitting elements, and thus functions effectively as spot light.
  • the direction of the diffraction element 134 may be reversed by 180 degrees. That is, the diffraction direction shown in the present technology may be reversed by 180 degrees.
  • a diagram showing an example of diffracted light by one light emitting element 111 according to the seventh embodiment of the present technology is the same as FIG. 20 .
  • a diagram showing an example of diffracted light by the plurality of light emitting elements 111 according to the seventh embodiment of the present technology is the same as FIG. 21 .
  • the diffraction element 134 For light emitted from one light emitting element 111 at point C, the diffraction element 134 generates +1st order diffracted light and -1st order diffracted light in two directions, respectively. Therefore, a total of four diffracted lights are generated for one light emitting element 111 .
  • the diffraction unit m is a natural number excluding integral multiples of (2n+1).
  • FIG. 40 to 43 are diagrams showing examples of specific light irradiation spot patterns according to the seventh embodiment of the present technology.
  • the number of spots increases fivefold with the 0th order light, +1st order diffracted light, and -1st order diffracted light. Also, the equidistant property of the inter-spot distance is maintained. This makes it possible to further improve the ranging resolution.
  • the direction of the diffraction element 134 may be reversed by 180 degrees. That is, the diffraction direction shown in the present technology may be reversed by 180 degrees.
  • FIG. 44 is a diagram showing an example of diffracted light from one light emitting element 111 according to the eighth embodiment of the present technology.
  • FIG. 45 is a diagram showing an example of diffracted light by the plurality of light emitting elements 111 according to the eighth embodiment of the present technology.
  • the diffraction element 134 generates +1st order diffracted light and -1st order diffracted light (indicated by dotted circles in the drawing) for the light emitted from one light emitting element 111 at the point C described above. Therefore, a total of two diffracted lights are generated for one light emitting element 111 .
  • the +1st order diffracted light of a certain spot light is superimposed on the -1st order diffracted light of the obliquely facing spot light, or the -1st order diffracted light of a certain spot light is +1st order of the obliquely facing spot light. superimposed on the refracted light.
  • the diffraction unit m is one unit that defines the diffraction angle, and is an integral multiple of (2n+1) excluding 2(2n+1).
  • FIG. 46 to 47 are diagrams showing examples of specific light irradiation spot patterns according to the eighth embodiment of the present technology.
  • the number of spots increases by a factor of two.
  • the equidistant property of the inter-spot distance is maintained. This makes it possible to improve the ranging resolution.
  • high-order diffracted light overlaps with 0th-order diffracted light, +1st-order diffracted light, or -1st-order diffracted light from other light emitting elements, and thus functions effectively as spot light.
  • FIG. 48 is a diagram showing an example of diffracted light from one light emitting element 111 according to the ninth embodiment of the present technology.
  • FIG. 49 is a diagram showing an example of diffracted light by the plurality of light emitting elements 111 according to the ninth embodiment of the present technology.
  • the diffraction element 134 For the light emitted from one light emitting element 111 at the point C, the diffraction element 134 generates +1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light in two directions (indicated by dotted circles in the figure). do. Therefore, a total of four diffracted lights are generated for one light emitting element 111 .
  • the +1st order diffracted light of a certain spot light is superimposed on the -1st order diffracted light of the obliquely facing spot light, or the -1st order diffracted light of a certain spot light is +1st order of the obliquely facing spot light. superimposed on the refracted light.
  • the diffraction unit m is a natural number that is an integral multiple of (2n+1), excluding 2(2n+1).
  • FIG. 50 to 51 are diagrams showing examples of specific light irradiation spot patterns according to the ninth embodiment of the present technology.
  • the number of spots is doubled for the 0th order light, +1st order diffracted light and -1st order diffracted light. Also, the equidistant property of the inter-spot distance is maintained. This makes it possible to further improve the ranging resolution.
  • the number of spot lights is increased by dividing the spot lights by the diffraction element 134 .
  • the present embodiment is an application example in which the light emitting elements 111 that emit light are divided into groups (collections) and the light emitting elements 111 that emit light are switched in a time division manner. Thereby, the light emission pattern can be changed as required.
  • FIG. 52 is a diagram showing a configuration example of light emitting section 110 in an application example of the present embodiment.
  • the arranged light emitting elements 111 are grouped into the X side (light emitting element groups X1 to X9) and the Y side (light emitting element groups Y1 to Y9) in units of columns.
  • An X-side electrode pad 161 and a Y-side electrode pad 162 are separately provided. This makes it possible to drive the X side and the Y side of the light emitting element 111 independently.
  • a plurality of light beams from a plurality of light emitting elements 111 connected to the electrode pads 161 on the X side are irradiated (spot irradiation) to the object as point-like light beams, and the electrodes on the Y side are irradiated.
  • a plurality of lights (second light) from the plurality of light emitting elements 111 connected to the pads 162 are irradiated (uniformly irradiated) to the target area as substantially uniform light beams.
  • the light emitting element groups X1 to X9 and the light emitting element groups Y1 to Y9 are alternately arranged on the substrate 130 having a rectangular shape.
  • the present invention is not limited to this.
  • the number of light-emitting elements 111 can be arranged in any arrangement depending on the desired number, position and amount of light output of light-emitting points. For example, FIG.
  • the number of light emitting elements 111 connected to the X-side electrode pad 161 and the number of light emitting elements 111 connected to the Y-side electrode pad 162 are the same.
  • the number of light emitting elements 111 connected to the X-side electrode pads 161 and the number of light emitting elements 111 connected to the Y-side electrode pads 162 may be different.
  • the number of light-emitting elements on the spot irradiation side (X side) is small, the intervals between the spots irradiated on the object are widened, and the non-irradiation area between the spots is sufficiently secured for multipath countermeasures. can do That is, when the same power is supplied to the light emitting unit 110, the light output from each of the light emitting elements 111 can be increased. It becomes possible to obtain the light intensity distribution.
  • FIG. 54 is a diagram showing a first example of the laser driver 118 for driving the light emitting unit 110 in the application example of the embodiment of the present technology.
  • the laser driver 118 is commonly provided on the X side and the Y side of the light emitting element 111 , and control of whether or not the light emitting element 111 emits light is performed by opening and closing the switch 117 . That is, by turning on one of the two switches 117 and turning off the other, the X side and the Y side of the light emitting element 111 can be switched.
  • the switch 117 is an example of a switching unit described in the claims.
  • FIG. 55 is a diagram showing a second example of the laser driver 118 for driving the light emitting section 110 in the application example of the embodiment of the present technology.
  • the laser drivers 118 are separately provided to drive the X side and the Y side of the light emitting element 111 respectively. That is, one of the two laser drivers 118 is used to drive the light emitting element 111 on the X side, and the other is used to drive the light emitting element 111 on the Y side.
  • drive conditions such as current and voltage can be individually controlled.
  • switching between the light emission of the X side and the Y side of the light emitting element 111 can be performed by the operation of the separately provided laser driver 118, but in this case also, the switching may be performed by the switch 117.
  • FIG. 56 is a diagram showing an operation timing example of light emission control of the light emitting unit 110 in the application example of the embodiment of the present technology.
  • FIG. 56 shows an example of the light emission sequence of the lighting device 1.
  • FIG. A section for generating one distance measurement image is called a “frame”, and one frame is set to a time such as 33.3 msec (frequency of 30 Hz).
  • a plurality of accumulation intervals with different conditions can be provided in a frame. Although eight accumulation intervals are shown in FIG. 56, this number is not limiting.
  • the X side (see FIG. 52) emits light in one frame, and the light receiving unit 200 receives the reflected light to generate a ranging image.
  • the Y side (see FIG. 52) is caused to emit light, and the light receiving section 200 receives the reflected light to generate a distance measurement image.
  • the X side and the Y side are switched every frame in FIG. 56, they may be switched every a plurality of frames. Note that the switching of light emission on the X side and the Y side may be performed, for example, in units of one frame, in units of blocks, or in units of a plurality of blocks. This makes it possible to switch between spot irradiation and uniform irradiation at a faster speed than, for example, a method of mechanically switching the focal positions of laser beams emitted from a plurality of light emitting units.
  • a first method alternately emits light on the X side and the Y side for each frame. This makes it possible to reduce power consumption per frame. Also, it is possible to increase the light output in one frame to extend the range-finding distance and improve the range-finding accuracy. In this way, high-resolution ranging can be performed using two frames.
  • the second method is to alternately emit light on the X side and the Y side for each block.
  • the third method is an intermediate method between the first method and the second method described above, and alternately switches between the X side and the Y side for every plurality of blocks to emit light.
  • the area where the light spot is not irradiated is used to detect the light (multipath light) that is diffusely reflected and returned from other than the target object.
  • the detected multipath light By subtracting the detected multipath light from the irradiation of the light spot as unnecessary light, it is possible to correct the distance measurement error due to the multipath.
  • the X side and the Y side are alternately switched, but only the X side, only the Y side, and both the X side and the Y side, only the X side and both the X side and the Y side, or Only the Y side or both the X side and the Y side may be sequentially switched.
  • the distance is short and the light output per light emitting element 111 may be low, both light is emitted, and the light output per light emitting element 111 is long and the light output is low.
  • it is desired to increase the height it is conceivable to emit light only from one side. As a result, it is possible to perform distance measurement with high resolution at short distances and distance measurement with high distance accuracy at long distances.
  • 57 to 60 are diagrams showing examples of grouping of the light emitting elements 111 in the application example of the present technology.
  • FIG. 57 it is assumed that one region is formed for each of multiple columns (two columns in this example) and switching is performed for each region.
  • FIG. 58 it is assumed that one frame is further vertically divided into two to form rectangular areas, and switching is performed for each area.
  • FIG. 59 it is assumed that the number of divisions in the vertical direction is three and switching is performed for each region.
  • flexible adjustment can be performed by switching light emission in units of light emitting regions. Light emission may be switched for each frame, or may be a block within a frame. It is also possible to recognize the position of an object whose distance is to be measured and to emit light from that area.
  • FIG. 60 is a diagram showing another example of grouping of the light emitting elements 111 in the modified example of the present technology.
  • This example shows an example of grouping by two columns so that each column is alternately combined.
  • the 1st and 3rd columns are area A1
  • the 2nd and 4th columns are area A2
  • the 5th and 7th columns are area A3
  • the 6th and 8th columns are area A4,
  • the 9th column is
  • the 11th row forms an area A5, and the 10th and 12th rows form an area A6. This makes it possible to control the switching of light emission every two columns. As a result, it is possible to reduce power consumption by area switching and achieve high light output within the laser safety standards while taking countermeasures against multipath.
  • the diffraction element 134 may have a binary structure. At this time, the number of steps in the binary structure may be increased, in which case the efficiency can be increased.
  • the light emitting portion 11 and the light emitting portion 12 may be in one structure, and the respective light emitting portions may be separated by the current confinement layer 148, or may be separated by a structure without a mesa structure. .
  • the diffraction element 134 by splitting the spot light by the diffraction element 134, it is possible to improve the resolution while suppressing the number of the light emitting elements 111 arranged in the optical module. Also, the intervals between the spot lights can be made uniform. Also, the influence of high-order diffracted light can be reduced.
  • the present technology can also have the following configuration.
  • a light emitting unit including light emitting elements arranged in a two-dimensional direction; a diffraction element that diffracts the light beam emitted from the light emitting element and separates it into a plurality of light beams;
  • the light-emitting portion has a plurality of array structures based on a structure in which light-emitting elements are arranged at the vertexes of quadrangles whose sides are parallel to each other.
  • the light-emitting portion has a plurality of array structures based on a structure in which light-emitting elements are arranged at the vertexes of quadrangles whose sides are parallel to each other.
  • a light emitting unit including light emitting elements arranged in a two-dimensional direction; a diffraction element that diffracts the light beam emitted from the light emitting element and separates it into a plurality of light beams;
  • the light-emitting portion has a plurality of array structures based on a structure in which light-emitting elements are arranged at the vertexes of quadrangles whose sides are parallel to each other.
  • the optical module according to any one of (1) to (3) wherein the light emitting unit includes a switching unit that switches the light emitting elements to emit light for each of at least two groups.
  • the light emitting unit includes a switching unit that switches between at least two groups of the light emitting elements to emit light, irradiates the object with a plurality of first lights as point-like light beams, and emits a plurality of second light beams.
  • each of the light emitting elements has at least two active layers in the vertical direction.
  • a light detection unit that receives reflected light from an object irradiated with the light beam, The optical module according to any one of (1) to (6), wherein the photodetector has a function of correcting distance measurement errors due to multipath.
  • a distance measuring device using the optical module according to any one of (1) to (7).
  • distance measuring device 20 irradiation object 100 illumination unit 110 light emitting unit 111 light emitting element 113 collimator lens 114 diffraction element 117 switch 118 laser driver 119 component built-in substrate 121, 122 holding unit 123 cathode electrode unit 124, 125 anode electrode unit 130 substrate 134 Diffraction element 200 Light receiving unit 300 Control unit 400 Distance measuring unit

Landscapes

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Abstract

光学モジュールにおいて配置する発光素子の数を抑制しながら解像度を向上させる。　発光部は、互いの向かい合う辺が平行な四角形の頂点にそれぞれ発光素子を配した構造を基本とする複数の配列構造であり、第１の方向の辺における発光素子間の距離をａ、第１の方向の辺に直交する第２の方向の辺の発光素子間の距離をｂとし、回折素子は、ｎ方向（ｎは自然数）に回折光を生成し、そのうちの１つの回折方向と第１の方向の辺とのなす角θｘが、θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／ｎａ）であり、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとし、ｍを（２ｎ＋１）の整数倍を除く自然数とすると、回折光の回折角φｘが、φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛（ｎφａ)２＋φｂ２｝／（２ｎ＋１）である光学モジュールである。

Description

光学モジュールおよび測距装置
　本技術は、光学モジュールおよび測距装置に関する。
　光ビームを対象物に照射する光学モジュールは、光の空間伝搬時間計測（ＴｏＦ：Time of Flight）による距離の測定や、物体の形状認識などの用途に利用される。そのような光学モジュールによりスポット状の光を照射する際、その解像度はスポットの数に依存する。一方、対象物以外からの反射光の影響を補正するためのマルチパス補正の技術が知られている。例えば、一様照射とスポット照射とを切り換えることによりマルチパス補正を行うカメラシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
米国特許出願公開第２０１３／０１４８１０２号明細書
　上述のように、解像度を向上させるために発光素子の数を増やそうとすると、レーザ発振閾値電流の寄与率が増加し、電気光変換効率が低下してしまう。また、発光素子の間隔を狭めて配置することには限界があり、発光部としての面積が大きくなる。また、スポットの数が増えると、上述のマルチパス補正を行うことが難しくなる。
　本技術は、光学モジュールにおいて配置する発光素子の数を抑制しながら解像度を向上させることを目的の一つとする。
　本技術は、
　２次元方向に配列された発光素子を備える発光部と、
　発光素子から照射された光ビームを回折して複数の光ビームに分離する回折素子と
を備え、
　発光部は、互いの向かい合う辺が平行な四角形の頂点にそれぞれ発光素子を配した構造を基本とする複数の配列構造であり、第１の方向の辺における発光素子間の距離をａ、第１の方向の辺に直交する第２の方向の辺の発光素子間の距離をｂとし、
　回折素子は、ｎ方向（ｎは自然数）に回折光を生成し、そのうちの１つの回折方向と第１の方向の辺とのなす角θｘが、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／ｎａ）
であり、
　発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとし、ｍを（２ｎ＋１）の整数倍を除く自然数とすると、回折光の回折角φｘが、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛（ｎφａ)２＋φｂ２｝／（２ｎ＋１）
である光学モジュールである。
　また、本技術は、
　２次元方向に配列された発光素子を備える発光部と、
　発光素子から照射された光ビームを回折して複数の光ビームに分離する回折素子と
を備え、
　発光部は、互いの向かい合う辺が平行な四角形の頂点にそれぞれ発光素子を配した構造を基本とする複数の配列構造であり、第１の方向の辺における発光素子間の距離をａ、第１の方向の辺に直交する第２の方向の辺の発光素子間の距離をｂとし、
　回折素子は、ｎ方向（ｎは自然数）に回折光を生成し、そのうちの１つの回折方向と第１の方向の辺とのなす角θｘが、
　　θｘ＝ｔａｎ-1｛ｂ／（ｎ＋１）ａ｝
であり、
　発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとし、ｍを（２ｎ＋１）の整数倍を除く自然数とすると、回折光の回折角φｘが、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ［｛（ｎ＋１）φａ｝２＋φｂ２］／（２ｎ＋１）
である光学モジュールである。
　また、本技術は、
　２次元方向に配列された発光素子を備える発光部と、
　発光素子から照射された光ビームを回折して複数の光ビームに分離する回折素子と
を備え、
　発光部は、互いの向かい合う辺が平行な四角形の頂点にそれぞれ発光素子を配した構造を基本とする複数の配列構造であり、第１の方向の辺における発光素子間の距離をａ、第１の方向の辺に直交する第２の方向の辺の発光素子間の距離をｂとし、
　回折素子は、ｎ方向（ｎは自然数）に回折光を生成し、そのうちの１つの回折方向と第１の方向の辺とのなす角θｘが、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／ａ）
であり、
　発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとし、ｍを、２（２ｎ＋１）を除く（２ｎ＋１）の整数倍とすると、回折光の回折角φｘが、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ（φａ２＋φｂ２）／２
である光学モジュールである。
図１は、本技術の実施の形態における測距装置の全体構成の一例を示すブロック図である。 図２は、本技術の実施の形態における照明部の構成の一例を示す断面図である。 図３Ａは、図１のマイクロレンズアレイの構成の一例を表す平面模式図であり、図３Ｂは、図１のマイクロレンズアレイの断面構成の一例を表す模式図である。 図４Ａは、図３Ａに示したマイクロレンズアレイに対する一様照射用の発光部の位置を表す模式図であり、図４Ｂは、図３Ａに示したマイクロレンズアレイに対するスポット照射用の発光部の位置を表す模式図である。 図５は、本技術の実施の形態におけるビーム成形機能を説明する図である。 図６は、本技術の実施の形態における対象物に対する照射パターンを表す図である。 図７は、本技術の実施の形態における発光部から出射された光の例を示す図である。 図８は、本技術の実施の形態における発光部の構成の一例を示す断面図である。 図９は、本技術の実施の形態における発光素子の第１の構造例を示す断面図である。 図１０は、本技術の実施の形態における発光素子の第２の構造例を示す断面図である。 図１１は、本技術の実施の形態における回折素子の照射パターンの一例を示す図である。 図１２は、本技術の第１の実施の形態における回折素子の構造例を示す図である。 図１３は、本技術の実施の形態の発光部における発光素子の配置例を示す図である。 図１４は、本技術の第１の実施の形態における１つの発光素子による回折光の例を示す図である。 図１５は、本技術の第１の実施の形態における複数の発光素子による回折光の例を示す図である。 図１６は、本技術の第１の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（回折素子を設けない場合）を示す図である。 図１７は、本技術の第１の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝２）を示す図である。 図１８は、本技術の第１の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝４）を示す図である。 図１９は、本技術の第２の実施の形態における回折素子の構造例を示す図である。 図２０は、本技術の第２の実施の形態における１つの発光素子による回折光の例を示す図である。 図２１は、本技術の第２の実施の形態における複数の発光素子による回折光の例を示す図である。 図２２は、本技術の第２の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝２）を示す図である。 図２３は、本技術の第２の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝４）を示す図である。 図２４は、本技術の第２の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝６）を示す図である。 図２５は、本技術の第２の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝８）を示す図である。 図２６は、本技術の第３の実施の形態における１つの発光素子による回折光の例を示す図である。 図２７は、本技術の第３の実施の形態における複数の発光素子による回折光の例を示す図である。 図２８は、本技術の第３の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝２）を示す図である。 図２９は、本技術の第３の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝４）を示す図である。 図３０は、本技術の第３の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝６）を示す図である。 図３１は、本技術の第３の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝８）を示す図である。 図３２は、本技術の第４の実施の形態における１つの発光素子による回折光の例を示す図である。 図３３は、本技術の第４の実施の形態における複数の発光素子による回折光の例を示す図である。 図３４は、本技術の第４の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝６）を示す図である。 図３５は、本技術の第４の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝１２）を示す図である。 図３６は、本技術の第５の実施の形態における複数の発光素子による回折光の例を示す図である。 図３７は、本技術の第５の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例を示す図である。 図３８は、本技術の第６の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝２）を示す図である。 図３９は、本技術の第６の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝４）を示す図である。 図４０は、本技術の第７の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝２）を示す図である。 図４１は、本技術の第７の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝４）を示す図である。 図４２は、本技術の第７の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝６）を示す図である。 図４３は、本技術の第７の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝８）を示す図である。 図４４は、本技術の第８の実施の形態における１つの発光素子による回折光の例を示す図である。 図４５は、本技術の第８の実施の形態における複数の発光素子による回折光の例を示す図である。 図４６は、本技術の第８の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝３）を示す図である。 図４７は、本技術の第８の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝９）を示す図である。 図４８は、本技術の第９の実施の形態における１つの発光素子による回折光の例を示す図である。 図４９は、本技術の第９の実施の形態における複数の発光素子による回折光の例を示す図である。 図５０は、本技術の第９の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝５）を示す図である。 図５１は、本技術の第９の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例（ｍ＝１５）を示す図である。 図５２は、本技術の第１０の実施の形態における発光部の構成の一例を示す図である。 図５３は、本技術の第１０の実施の形態における発光部の構成の別の例を示す図である。 図５４は、本技術の第１０の実施の形態における発光部を駆動するためのレーザドライバの第１の例を示す図である。 図５５は、本技術の第１０の実施の形態における発光部を駆動するためのレーザドライバの第２の例を示す図である。 図５６は、本技術の第１０の実施の形態における発光部の発光制御の動作タイミング例を示す図である。 図５７は、変形例における発光素子のグループ分けの第１の例を示す図である。 図５８は、変形例における発光素子のグループ分けの第２の例を示す図である。 図５９は、変形例における発光素子のグループ分けの第３の例を示す図である。 図６０は、変形例における発光素子のグループ分けの第４の例を示す図である。
　以下、本開示の実施の形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．第１の実施の形態＞
＜２．第２の実施の形態＞
＜３．第３の実施の形態＞
＜４．第４の実施の形態＞
＜５．第５の実施の形態＞
＜６．第６の実施の形態＞
＜７．第７の実施の形態＞
＜８．第８の実施の形態＞
＜９．第９の実施の形態＞
＜１０．第１０の実施の形態＞
＜１１．変形例＞
＜１．第１の実施の形態＞
［測距装置の構成］
　図１は、本技術の実施の形態における測距装置１０の全体構成の一例を示すブロック図である。
　測距装置１０は、照射対象物２０に対して照明光を照射して、その反射光を受光することにより、照射対象物２０との距離を測定する装置である。この測距装置１０は、照明部１００と、受光部２００と、制御部３００と、測距部４００とを備える。例えば、照明部１００および受光部２００を含む構成により光学モジュールが構成される。
　照明部１００は、制御部３００からの矩形波の発光制御信号ＣＬＫｐに同期して照射光を発生するものである。この発光制御信号ＣＬＫｐは、周期信号であればよく、矩形波に限定されるものではない。例えば、発光制御信号ＣＬＫｐは、サイン波であってもよい。
　受光部２００は、照射対象物２０から反射した反射光を受光して、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周期が経過するたびに、その周期内の受光量を検出するものである。この受光部２００には、複数の画素回路が二次元格子状に配置される。この受光部２００は、これらの画素回路の受光量に応じた画像データ（フレーム）を測距部４００に供給する。なお、受光部２００は、特許請求の範囲に記載の光検出部の一例である。なお、光検出部は、マルチパスによる測距誤差を補正する機能を有する。
　制御部３００は、照明部１００および受光部２００を制御するものである。この制御部３００は、発光制御信号ＣＬＫｐを生成して、照明部１００および受光部２００に供給する。
　測距部４００は、画像データに基づいて、照射対象物２０までの距離をＴｏＦ方式により測定するものである。この測距部４００は、画素回路毎に距離を測定して画素毎に物体までの距離を階調値で示すデプスマップを生成する。このデプスマップは、例えば、距離に応じた度合いのぼかし処理を行う画像処理や、距離に応じてフォーカスレンズの合焦点を求めるオートフォーカス（ＡＦ）処理等に用いられる。
［照明部の構成］
　図２は、本技術の実施の形態における照明部１００の構成の一例を示す断面図である。
　照明部１００は、発光部１１０と、マイクロレンズアレイ１１２と、コリメータレンズ１１３と、回折素子１１４および１３４とを備える。マイクロレンズアレイ１１２、コリメータレンズ１１３、回折素子１１４および１３４は、発光部１１０から出射された光の光路上に、この順に配置されている。
　発光部１１０は、スポット照射用の複数の発光部１１と一様照射用の複数の発光部１２を備える。マイクロレンズアレイ１１２は、例えば、スポット照射用の複数の発光部１１および一様照射用の複数の発光部１２から出射される光（レーザビームＬ１１，レーザビームＬ１２）のうちの少なくとも一方のビーム形状を成形して出射するものである。図３Ａは、マイクロレンズアレイ１１２の平面構成の一例を模式的に表したものであり、図３Ｂは、図３Ａに示したＩ－Ｉ線におけるマイクロレンズアレイ１１２の断面構成を模式的に表したものである。マイクロレンズアレイ１１２は、複数のマイクロレンズがアレイ状に配置されたものであり、複数のレンズ部１１２Ａと、平行平板部１１２Ｂとを有している。
　一実施の形態では、マイクロレンズアレイ１１２は、図４Ａに示したように、レンズ部１１２Ａが一様照射用の複数の発光部１２と正対するように、図４Ｂに示したように、平行平板部１１２Ｂがスポット照射用の複数の発光部１１と正対するように配置されている。これにより、図５に示したように、複数の発光部１２から出射されたレーザビームＬ１２は、レンズ部１１２Ａのレンズ面で屈折され、例えばマイクロレンズアレイ１１２内に仮想発光点Ｐ２’を形成する。即ち、複数の発光部１１の発光点Ｐ１と同じ高さにあった複数の発光部１２の発光点Ｐ２が、複数の発光部１１および複数の発光部１２から出射される光（レーザビームＬ１１，レーザビームＬ１２）の光軸方向（例えば、Ｚ軸方向）にずれることとなる。
　従って、複数の発光部１１および複数の発光部１２の発光を切り替えることにより、複数の発光部１１から出射されたレーザビームＬ１１は、マイクロレンズアレイ１１２を素通りし、例えば、図６に示したようなスポット状の照射パターンを形成する。また、複数の発光部１２から出射されたレーザビームＬ１２は、マイクロレンズアレイ１１２で屈折され、例えば、図６に示したような一部が隣り合う発光部１２から出射されたレーザビームＬ１２と重畳することにより、所定の範囲を略一様な光強度で照射する照射パターンを形成する。照明装置１では、この複数の発光部１１の発光と、複数の発光部１２の発光とを切り替えることにより、スポット照射と一様照射との切り替えが可能となる。
　なお、図５では、マイクロレンズアレイ１１２がリレーレンズとして機能している例を示しているが、これに限定されるものではない。例えば、複数の発光部１２の仮想発光点Ｐ２’は、発光部１２とマイクロレンズアレイ１１２との間に形成されてもよい。
　コリメータレンズ１１３は、発光部１１０から照射された光ビームを略平行光ビームまたは所定の角度幅の光ビームにコリメートする光学素子である。コリメータレンズ１１３は、コリメート機能を有する素子であれば一般的な光学レンズに限定されない。例えば、フレネルレンズを配することも可能である。また、発光部１１０からの出射光が略平行光である場合には、コリメートのための光学部品は省略することが可能である。
　回折素子１１４および１３４は、光ビームを回折して複数の光ビームに分離する素子である。回折素子１１４は、後述するように、３×３のタイリングを行うものである。回折素子１３４は、後述するように、所定の次数の回折光を生成するものである。なお、この例では、回折素子１１４および１３４が表裏一体となっているものを想定するが、これらは別部品であってもよい。また、回折素子１１４および１３４の機能は、同一面に形成されていてもよい。
　発光部１１０は保持部１２１によって保持されており、コリメータレンズ１１３、回折素子１１４および回折素子１３４は、保持部１２２に保持されている。保持部１２１は、発光部１１０を保持する面とは反対側の面に、例えば、１つのカソード電極部１２３と、２つのアノード電極部１２４および１２５を備える。
　発光部１１０は、例えば、複数の発光素子１１１を有する面発光半導体レーザである。複数の発光素子１１１は、基板上にアレイ状に配置された構成を有する。この例では、３つの発光素子１１１から出射された光の光路について代表として模式的に示しているが、実際には図７に示すように、多数の発光素子１１１からの光が照射対象物２０に向けて照射される。
［発光部の構成］
　図７は、本技術の実施の形態における発光部１１０から出射された光の例を示す図である。
　発光部１１０は、例えば、１ｃｍ角程度のサイズである。この発光部１１０には、例えば、３００から６００個程度の発光素子１１１が配置される。この発光部１１０は、例えば、１から５Ｗの光出力を有する。波長としては、例えば、９４０ｎｍを想定するが、他の例として８５０ｎｍや１５００ｎｍであってもよい。
　図８は、本技術の実施の形態における発光部１１０の構成の一例を示す断面図である。
　発光部１１０は、例えば、複数の発光素子１１１を有する表面出射型のＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER：垂直共振器面発光レーザ）である。複数の発光素子１１１は、ｎ型の基板１３０の上に形成される。基板１３０は、部品内蔵基板１１９に搭載される。この部品内蔵基板１１９は、発光部１１０を駆動するためのレーザドライバ１１８を内蔵してもよい。なお、基板１３０はｎ型に限定されるものではなく、ｐ型または高抵抗基板であってもよい。
　なお、ここでは、表面出射型のＶＣＳＥＬの例を示したが、裏面出射型のＶＣＳＥＬであってもよい。また、ＶＣＳＥＬに限定されるものでなく、端面発光レーザを複数配置したものにも本技術に適用することができる。
［発光素子の構造］
　図９は、本技術の実施の形態における発光素子１１１の第１の構造例を示す断面図である。
　複数の発光素子１１１は、基板１３０上にアレイ状に配置される。各々の発光素子１１１は、それぞれ、基板１３０の表面側に下部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層１４１、下部スペーサ層１４２、活性層１４３、上部スペーサ層１４４、上部ＤＢＲ層１４５およびコンタクト層１４６をこの順に含む半導体層１４０を有する。この半導体層１４０の上部、具体的には、下部ＤＢＲ層１４１の一部、下部スペーサ層１４２、活性層１４３、上部スペーサ層１４４、上部ＤＢＲ層１４５およびコンタクト層１４６は、柱状のメサ部１４７となっている。このメサ部１４７において、活性層１４３の中央が発光領域１４３Ａである。また、上部ＤＢＲ層１４５には、電流狭窄層１４８およびバッファ層１４９が設けられる。
　基板１３０は、例えば、ｎ型のＧａＡｓ基板である。ｎ型不純物としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）等が挙げられる。半導体層１４０は、例えば、ＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体によりそれぞれ構成される。ここで、ＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうち少なくともアルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうち少なくともヒ素（Ａｓ）とを含む化合物半導体である。なお、波長によっては他の材料を用いるようにしてもよい。
　メサ部１４７の上面であるコンタクト層１４６の上面には、光射出口１５１Ａを有する環状の上部電極１５１が形成される。また、メサ部１４７の側面および周辺の表面には、絶縁層が形成される。上部電極１５１は、電極パッドを介して、ワイヤボンディングにより、保持部１２１の表面に設けられた電極部に接続され、保持部１２１の裏面に設けられたアノード電極部１２４および１２５と電気的に接続される。
　基板１３０の裏面には、下部電極１５２が設けられる。下部電極１５２は、保持部１２１の裏面に設けられたカソード電極部１２３と電気的に接続される。
　なお、この例では、カソード電極を共通電極とし、アノード電極を別々に設けた例を示したが、発光素子１１１の構造によっては、アノード電極を共通電極とし、カソード電極を別々に設けるようにしてもよい。
　図１０は、本技術の実施の形態における発光素子１１１の第２の構造例を示す断面図である。
　この第２の構成例の発光素子１１１は、マルチジャンクション型のＶＣＳＥＬであり、Ｐ－ＤＢＲ層１７１と、活性層１７２と、トンネル接合１７３と、活性層１７４と、Ｎ－ＤＢＲ層１７５とが、放射側から順に積層された構造を有する。すなわち、ｐｎジャンクションが２つ繋がっており、その間にレーザ発振波長を発光する活性層（Active Region）１７２および１７４が縦方向に積まれた構造になっている。このように複数の活性層１７２および１７４を設けることにより、発光素子１１１の各々による光の出力を向上させることができる（「Zhu Wenjun, et al. : "Analysis of the operating point of a novel multiple-active-region tunneling-regenerated vertical-cavity surface-emitting laser", Proc. of International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology, Vol. 6, pp.1306-1309, 2001」参照）。このマルチジャンクション型のＶＣＳＥＬによれば、素子の小型化および低コスト化を図ることが可能となる。なお、第２の構造例では省略したが、第１の構造例と同様に、活性層近傍のスペーサ層、バッファ層、電流狭窄層、メサ部、光出射口、上部電極層、下部電極層が設けられていてもよい。
　本技術の実施の形態では、回折素子１３４によりスポット光の分割を行うため、このマルチジャンクション型のＶＣＳＥＬと組み合わせることにより、スポット光の光強度を維持または高めながら、スポット数を増やすことが可能である。そして、これにより、測距精度と測距解像度を両立することが可能である。
［タイリング］
　図１１は、本技術の実施の形態における回折素子１１４の照射パターンの一例を示す図である。
　回折素子１１４は、発光部１１０から放射された後にコリメータレンズ１１３によってコリメートされた光ビームの各々を、複数の光ビームに分離する。この例では、中央の四角形内の光ビームの各々について、上下左右斜めの８方向にレプリカを生成して、３×３のタイリングを行っている。
　一方、回折素子１３４は、このようにして回折素子１１４によってタイリングされた後の光ビームの各々について、後述するような所定の次数の回折光を生成する。
［回折素子の構造］
　図１２は、本技術の第１の実施の形態における回折素子１３４の構造例を示す図である。
　この第１の実施の形態では、回折素子１３４において光を３分割することを想定する。そのため、回折素子１３４は、ガラス等の平面に細かい平行スリットを設けた回折格子（Grating）を用いる。これにより、回折素子１３４は、上述の回折素子１１４の照射パターンに対し、１方向の回折光を生成する。
［発光素子の配置］
　図１３は、本技術の実施の形態の発光部１１０における発光素子１１１の配置例を示す図である。
　上述のように、発光部１１０には複数の発光素子１１１が配置される。発光部１１０は、互いの向かい合う辺が平行な四角形の頂点ＡＢＣＤに発光素子１１１を配した構造を基本とする、複数の配列構造となっている。一方向の辺ＡＢ（ＤＣ）の発光素子１１１の間の距離をａ、それに直交する辺ＡＤ（ＢＣ）の発光素子１１１の間の距離をｂ、頂点ＡＢＣＤの対角線の交わる点を点Ｏとし、２つの対角線のなす角ＡＯＢをθｏとする。
［回折光］
　図１４は、本技術の第１の実施の形態における１つの発光素子１１１による回折光の例を示す図である。図１５は、本技術の第１の実施の形態における複数の発光素子１１１による回折光の例を示す図である。
　この第１の実施の形態では、ｎ＝１（ｎは回折方向の数で自然数）、すなわち１方向の回折光を生成することを想定する。上述の点Ｃにおける１つの発光素子１１１から出射された光に対して、回折素子１３４は＋１次回折光と－１次回折光（図中の点線の丸印で示される）とを生成する。したがって、１つの発光素子１１１に対して、計２つの回折光が生成されることになる。
　その内１つの回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘ（図１４参照）は、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／ｎａ）
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛（ｎφａ）２＋φｂ２｝／（２ｎ＋１）
である。
　ただし、回折単位ｍは、回折角を定義する一単位であり、（２ｎ＋１）の整数倍を除く自然数である。この回折単位ｍは、
　　ｍ＜２ｎ＋１
であることが望ましい。なお、本技術において、ｓｑｒｔ（Ａ）はＡの平方根であり、Ａ１／２のことである。
　図１６から図１８は、本技術の第１の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例を示す図である。ここでは、発光素子１１１の配列を１３×１０としている。図１６は、回折素子１３４を設けない場合の例である。図１７は、回折素子１３４を設けて回折単位ｍ＝２とした場合の例である。図１８は、回折素子１３４を設けて回折単位ｍ＝４とした場合の例である。
　このように、１つの発光素子１１１に対してそれぞれ２つの回折光が生成されるため、発光素子１１１そのものによる０次光と、回折素子１３４により生成された＋１次回折光および－１次回折光とで、スポット数は３倍に増加する。また、スポット間距離の等間隔性が保たれる。これにより、測距解像度を向上させることができる。
　また、回折単位ｍの値が増えていくと、周辺部のスポットが減少するため、回折単位ｍの値はより小さい方が望ましい。特に、回折単位ｍ＝２が望ましい。一方、回折角が小さく、回折素子１３４の回折角や効率の制御が難しい場合には、回折単位ｍが大きめの設計をすることも可能である。
　なお、回折素子１３４を設けた場合には、少なからず高次回折光が発生する。ただし、本技術の第１の実施の形態では、高次回折光は、他の発光素子からの０次光または＋１次回折光や－１次回折光と重なり合うため、スポット光として有効に機能する。
　また、回折素子１３４の向きは、１８０度反転していてもよい。すなわち、本技術で示す回折方向は１８０度反転していても良い。
＜２．第２の実施の形態＞
　この第２の実施の形態では、回折素子１３４により光を５分割する例について説明する。なお、回折素子１３４以外の構成については上述の第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
［回折素子の構造］
　図１９は、本技術の第２の実施の形態における回折素子１３４の構造例を示す図である。
　この第２の実施の形態では、回折素子１３４において光を５分割することを想定する。そのため、回折素子１３４は、ガラス等の平面に細かい格子形状を形成した回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を用いる。これにより、回折素子１３４は、上述の回折素子１１４の照射パターンに対し、２方向の回折光を生成する。
［回折光］
　図２０は、本技術の第２の実施の形態における１つの発光素子１１１による回折光の例を示す図である。図２１は、本技術の第２の実施の形態における複数の発光素子１１１による回折光の例を示す図である。
　この第２の実施の形態では、ｎ＝２、すなわち２方向の回折光を生成することを想定する。上述の点Ｃにおける１つの発光素子１１１から出射された光に対して、回折素子１３４は２方向のそれぞれに＋１次回折光および－１次回折光（図中の点線の丸印で示される）を生成する。したがって、１つの発光素子１１１に対して、計４つの回折光が生成されることになる。
　その内１つの回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／ｎａ）
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛（ｎφａ）２＋φｂ２｝／（２ｎ＋１）
である。
　なお、上述のように、第２の実施の形態において、回折単位ｍは、（２ｎ＋１）の整数倍を除く自然数である。
　さらに、その内他方の回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（－ｎｂ／ａ）
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛φａ２＋（ｎφｂ）２｝／（２ｎ＋１）
である。
　図２２から図２５は、本技術の第２の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例を示す図である。図２２は、回折単位ｍ＝２とした場合の例である。図２３は、回折単位ｍ＝４とした場合の例である。図２４は、回折単位ｍ＝６とした場合の例である。図２５は、回折単位ｍ＝８とした場合の例である。
　このように、１つの発光素子１１１に対してそれぞれ４つの回折光が生成されるため、０次光と、＋１次回折光および－１次回折光とで、スポット数は５倍に増加する。また、スポット間距離の等間隔性が保たれる。これにより、測距解像度をさらに向上させることができる。
　また、回折単位ｍの値が増えていくと、周辺部のスポットが減少するため、回折単位ｍの値はより小さい方が望ましい。特に、回折単位ｍ＝２が望ましい。一方、回折角が小さく、回折素子１３４の回折角や効率の制御が難しい場合には、回折単位ｍが大きめの設計をすることも可能である。
　また、回折素子１３４の向きは、１８０度反転していてもよい。すなわち、本技術で示す回折方向は１８０度反転していても良い。
＜３．第３の実施の形態＞
　この第３の実施の形態では、回折素子１３４により光を７分割する例について説明する。なお、回折素子１３４以外の構成については上述の第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
［回折光］
　図２６は、本技術の第３の実施の形態における１つの発光素子１１１による回折光の例を示す図である。図２７は、本技術の第３の実施の形態における複数の発光素子１１１による回折光の例を示す図である。
　この第３の実施の形態では、ｎ＝３、すなわち３方向の回折光を生成することを想定する。上述の点Ｃにおける１つの発光素子１１１から出射された光に対して、回折素子１３４は３方向のそれぞれに＋１次回折光および－１次回折光（図中の点線の丸印で示される）を生成する。したがって、１つの発光素子１１１に対して、計６つの回折光が生成されることになる。
　その内１つの回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／ｎａ）
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛（ｎφａ）２＋φｂ２｝／（２ｎ＋１）
である。
　他方の回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（５ｂ／ａ）である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛φａ２＋（５φｂ）２｝／（２ｎ＋１）
である。
　さらなる他方の回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（－４ｂ／２ａ）
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛（２φａ）２＋（４φｂ）２｝／｛２（２ｎ＋１）｝
である。
　なお、上述のように、回折単位ｍは、（２ｎ＋１）の整数倍を除く自然数である。
　図２８から図３１は、本技術の第３の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例を示す図である。図２８は、回折単位ｍ＝２とした場合の例である。図２９は、回折単位ｍ＝４とした場合の例である。図３０は、回折単位ｍ＝６とした場合の例である。図３１は、回折単位ｍ＝８とした場合の例である。
　このように、１つの発光素子１１１に対してそれぞれ６つの回折光が生成されるため、０次光と、＋１次回折光および－１次回折光とで、スポット数は７倍に増加する。また、スポット間距離の等間隔性が保たれる。これにより、測距解像度をさらに向上させることができる。
　また、回折単位ｍの値が増えていくと、周辺部のスポットが減少するため、回折単位ｍの値はより小さい方が望ましい。特に、回折単位ｍ＝２が望ましい。一方、回折角が小さく、回折素子１３４の回折角や効率の制御が難しい場合には、回折単位ｍが大きめの設計をすることも可能である。
　また、回折素子１３４の向きは、１８０度反転していてもよい。すなわち、本技術で示す回折方向は１８０度反転していても良い。
＜４．第４の実施の形態＞
　この第４の実施の形態では、回折素子１３４により光を９分割する例について説明する。なお、回折素子１３４以外の構成については上述の第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
［回折光］
　図３２は、本技術の第４の実施の形態における１つの発光素子１１１による回折光の例を示す図である。図３３は、本技術の第４の実施の形態における複数の発光素子１１１による回折光の例を示す図である。
　この第４の実施の形態では、ｎ＝４、すなわち４方向の回折光を生成することを想定する。上述の点Ｃにおける１つの発光素子１１１から出射された光に対して、回折素子１３４は４方向のそれぞれに＋１次回折光および－１次回折光（図中の点線の丸印で示される）を生成する。したがって、１つの発光素子１１１に対して、計８つの回折光が生成されることになる。
　その内１つの回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／２ａ）
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛（２φａ）２＋φｂ２｝／３
である。
　他方の回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（－２ｂ／ａ）
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛φａ２＋（２φｂ）２｝／３
である。
　他方の回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（３ｂ／ａ）
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛φａ２＋（３φｂ）２｝／３
である。
　さらなる他方の回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（－ｂ／３ａ）
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛（３φａ）２＋φｂ２｝／３
である。
　回折単位ｍは、６の倍数の自然数である。この回折単位ｍは、
　　ｍ＜２ｎ＋１
であることが望ましい。
　図３４および図３５は、本技術の第４の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例を示す図である。図３４は、回折単位ｍ＝６とした場合の例である。図３５は、回折単位ｍ＝１２とした場合の例である。
　このように、１つの発光素子１１１に対してそれぞれ８つの回折光が生成されるため、０次光と、＋１次回折光および－１次回折光とで、スポット数は９倍に増加する。また、スポット間距離の等間隔性が保たれる。これにより、測距解像度をさらに向上させることができる。
　また、回折単位ｍの値が増えていくと、周辺部のスポットが減少するため、回折単位ｍの値はより小さい方が望ましい。特に、回折単位ｍ＝１が望ましい。一方、回折角が小さく、回折素子１３４の回折角や効率の制御が難しい場合には、回折単位ｍが大きめの設計をすることも可能である。
＜５．第５の実施の形態＞
　この第５の実施の形態では、回折素子１３４により光を９分割する別の例について説明する。なお、回折素子１３４以外の構成については上述の第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
［回折光］
　本技術の第５の実施の形態における１つの発光素子１１１による回折光の例を示す図は図３２と同様である。図３６は、本技術の第５の実施の形態における複数の発光素子１１１による回折光の例を示す図である。
　この第５の実施の形態では、ｎ＝４、すなわち４方向の回折光を生成することを想定する。上述の点Ｃにおける１つの発光素子１１１から出射された光に対して、回折素子１３４は４方向のそれぞれに＋１次回折光および－１次回折光（図中の点線の丸印で示される）を生成する。したがって、１つの発光素子１１１に対して、計８つの回折光が生成されることになる。
　その内１つの回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／２ａ）
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝３×ｓｑｒｔ｛（２φａ）２＋φｂ２｝／２
である。
　図３７は、本技術の第５の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例を示す図である。
　このように、１つの発光素子１１１に対してそれぞれ８つの回折光が生成されるため、０次光と、＋１次回折光および－１次回折光とで、スポット数は３倍に増加する。また、スポット間距離の等間隔性が保たれる。これにより、測距解像度をさらに向上させることができる。
＜６．第６の実施の形態＞
　この第６の実施の形態では、回折素子１３４により光を３分割する例について説明する。なお、回折光以外については上述の第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
［回折光］
　本技術の第６の実施の形態における１つの発光素子１１１による回折光の例を示す図は図１４と同様である。本技術の第６の実施の形態における複数の発光素子１１１による回折光の例を示す図は図１５と同様である。
　この第６の実施の形態では、ｎ＝１、すなわち１方向の回折光を生成することを想定する。上述の点Ｃにおける１つの発光素子１１１から出射された光に対して、回折素子１３４は＋１次回折光と－１次回折光とを生成する。したがって、１つの発光素子１１１に対して、計２つの回折光が生成されることになる。
　その内１つの回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1｛ｂ／（ｎ＋１）ａ｝
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ［｛（ｎ＋１）φａ｝２＋φｂ２］／（２ｎ＋１）
である。
　ただし、回折単位ｍは、回折角を定義する一単位であり、（２ｎ＋１）の整数倍を除く自然数である。この回折単位ｍは、
　　ｍ＜２ｎ＋１
であることが望ましい。
　図３８および図３９は、本技術の第４の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例を示す図である。図３８は、回折単位ｍ＝２とした場合の例である。図３９は、回折単位ｍ＝４とした場合の例である。
　このように、１つの発光素子１１１に対してそれぞれ２つの回折光が生成されるため、発光素子１１１そのものによる０次光と、回折素子１３４により生成された＋１次回折光および－１次回折光とで、スポット数は３倍に増加する。また、スポット間距離の等間隔性が保たれる。これにより、測距解像度を向上させることができる。
　また、回折単位ｍの値が増えていくと、周辺部のスポットが減少するため、回折単位ｍの値はより小さい方が望ましい。特に、回折単位ｍ＝２が望ましい。一方、回折角が小さく、回折素子１３４の回折角や効率の制御が難しい場合には、回折単位ｍが大きめの設計をすることも可能である。
　なお、回折素子１３４を設けた場合には、少なからず高次回折光が発生する。ただし、本技術の第１の実施の形態では、高次回折光は、他の発光素子からの０次光または＋１次回折光や－１次回折光と重なり合うため、スポット光として有効に機能する。
　また、回折素子１３４の向きは、１８０度反転していてもよい。すなわち、本技術で示す回折方向は１８０度反転していても良い。
＜７．第７の実施の形態＞
　この第７の実施の形態では、回折素子１３４により光を５分割する例について説明する。なお、回折光以外の構成については上述の第２の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
［回折光］
　本技術の第７の実施の形態における１つの発光素子１１１による回折光の例を示す図は図２０と同様である。本技術の第７の実施の形態における複数の発光素子１１１による回折光の例を示す図は図２１と同様である。
　この第７の実施の形態では、ｎ＝２、すなわち２方向の回折光を生成することを想定する。上述の点Ｃにおける１つの発光素子１１１から出射された光に対して、回折素子１３４は２方向のそれぞれに＋１次回折光および－１次回折光を生成する。したがって、１つの発光素子１１１に対して、計４つの回折光が生成されることになる。
　その内１つの回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1｛ｂ／（ｎ＋１）ａ｝
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ［｛（ｎ＋１）φａ｝２＋φｂ２］／（２ｎ＋１）
である。
　なお、上述のように、第７の実施の形態において、回折単位ｍは、（２ｎ＋１）の整数倍を除く自然数である。
　さらに、その内他方の回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1｛－（ｎ＋１）ｂ／ａ｝
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ［φａ２＋｛（ｎ＋１）φｂ｝２］／（２ｎ＋１）
である。
　図４０から図４３は、本技術の第７の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例を示す図である。図４０は、回折単位ｍ＝２とした場合の例である。図４１は、回折単位ｍ＝４とした場合の例である。図４２は、回折単位ｍ＝６とした場合の例である。図４３は、回折単位ｍ＝８とした場合の例である。
　このように、１つの発光素子１１１に対してそれぞれ４つの回折光が生成されるため、０次光と、＋１次回折光および－１次回折光とで、スポット数は５倍に増加する。また、スポット間距離の等間隔性が保たれる。これにより、測距解像度をさらに向上させることができる。
　また、回折単位ｍの値が増えていくと、周辺部のスポットが減少するため、回折単位ｍの値はより小さい方が望ましい。特に、回折単位ｍ＝２が望ましい。一方、回折角が小さく、回折素子１３４の回折角や効率の制御が難しい場合には、回折単位ｍが大きめの設計をすることも可能である。
　また、回折素子１３４の向きは、１８０度反転していてもよい。すなわち、本技術で示す回折方向は１８０度反転していても良い。
＜８．第８の実施の形態＞
　この第８の実施の形態では、回折素子１３４により光を３分割する例について説明する。なお、θｘのｎをｎ＝１とし、φｘの分母の（２ｎ＋１）を２に置き換えたこと以外については上述の第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
［回折光］
　図４４は、本技術の第８の実施の形態における１つの発光素子１１１による回折光の例を示す図である。図４５は、本技術の第８の実施の形態における複数の発光素子１１１による回折光の例を示す図である。
　この第８の実施の形態では、１方向の回折光を生成することを想定する。上述の点Ｃにおける１つの発光素子１１１から出射された光に対して、回折素子１３４は＋１次回折光と－１次回折光（図中の点線の丸印で示される）とを生成する。したがって、１つの発光素子１１１に対して、計２つの回折光が生成されることになる。第８の実施の形態では、あるスポット光の＋１回折次光が斜向かいのスポット光の－１次回折光に重畳する、又は、あるスポット光の－１次回折光が斜向かいのスポット光の＋１次回折光に重畳する。
　その内１つの回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／ａ）
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ（φａ２＋φｂ２）／２
である。
　ただし、回折単位ｍは、回折角を定義する一単位であり、２（２ｎ＋１）を除く（２ｎ＋１）の整数倍である。
　図４６から図４７は、本技術の第８の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例を示す図である。図４６は、回折素子１３４を設けて回折単位ｍ＝３とした場合の例である。図４７は、回折素子１３４を設けて回折単位ｍ＝９とした場合の例である。
　このように、１つの発光素子１１１に対してそれぞれ２つの回折光が生成されるため、発光素子１１１そのものによる０次光と、回折素子１３４により生成された＋１次回折光および－１次回折光とで、スポット数は２倍に増加する。また、スポット間距離の等間隔性が保たれる。これにより、測距解像度を向上させることができる。
　また、回折単位ｍの値が増えていくと、周辺部のスポットが減少するため、回折単位ｍの値はより小さい方が望ましい。特に、回折単位ｍ＝３が望ましい。一方、回折角が小さく、回折素子１３４の回折角や効率の制御が難しい場合には、回折単位ｍが大きめの設計をすることも可能である。
　なお、回折素子１３４を設けた場合には、少なからず高次回折光が発生する。ただし、本技術の第８の実施の形態では、高次回折光は、他の発光素子からの０次光または＋１次回折光や－１次回折光と重なり合うため、スポット光として有効に機能する。
＜９．第９の実施の形態＞
　この第９の実施の形態では、回折素子１３４により光を５分割する例について説明する。なお、θｘのｎをｎ＝１としたこと以外は上述の第２の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
［回折光］
　図４８は、本技術の第９の実施の形態における１つの発光素子１１１による回折光の例を示す図である。図４９は、本技術の第９の実施の形態における複数の発光素子１１１による回折光の例を示す図である。
　この第９の実施の形態では、２方向の回折光を生成することを想定する。上述の点Ｃにおける１つの発光素子１１１から出射された光に対して、回折素子１３４は２方向のそれぞれに＋１次回折光および－１次回折光（図中の点線の丸印で示される）を生成する。したがって、１つの発光素子１１１に対して、計４つの回折光が生成されることになる。第９の実施の形態では、あるスポット光の＋１回折次光が斜向かいのスポット光の－１次回折光に重畳する、又は、あるスポット光の－１次回折光が斜向かいのスポット光の＋１次回折光に重畳する。
　その内１つの回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／ａ）
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ（φａ２＋φｂ２）／２
である。
　なお、第９の実施の形態において、回折単位ｍは、２（２ｎ＋１）を除く（２ｎ＋１）の整数倍の自然数である。
　さらに、その内他方の回折方向と一方向の辺ＡＢ（ＣＤ）とのなす角θｘは、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（－ｂ／ａ）
である。
　コリメータレンズ１１３によってコリメートされた後に、発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとしたとき、回折光の回折角φｘは、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ（φａ２＋φｂ２）／２
である。
　図５０から図５１は、本技術の第９の実施の形態における具体的な光照射スポットパターンの例を示す図である。図５０は、回折単位ｍ＝５とした場合の例である。図５１は、回折単位ｍ＝１５とした場合の例である。
　このように、１つの発光素子１１１に対してそれぞれ４つの回折光が生成されるため、０次光と、＋１次回折光および－１次回折光とで、スポット数は２倍に増加する。また、スポット間距離の等間隔性が保たれる。これにより、測距解像度をさらに向上させることができる。
　また、回折単位ｍの値が増えていくと、周辺部のスポットが減少するため、回折単位ｍの値はより小さい方が望ましい。特に、回折単位ｍ＝５が望ましい。一方、回折角が小さく、回折素子１３４の回折角や効率の制御が難しい場合には、回折単位ｍが大きめの設計をすることも可能である。
＜１０．第１０の実施の形態＞
　上述の実施の形態では、回折素子１３４によりスポット光を分割することにより、スポット光の数を増やしていた。本実施の形態は、光を出射する発光素子１１１をグループ（集合）に分けて、光を出射する発光素子１１１を時分割で切り替える応用例である。これにより、必要に応じて光出射パターンを変化させることができる。
［発光部の構成］
　図５２は、本実施の形態の応用例における発光部１１０の構成例を示す図である。
　この応用例における発光部１１０は、配列された発光素子１１１を、列を単位としてＸ側（発光素子群Ｘ１～Ｘ９）と、Ｙ側（発光素子群Ｙ１～Ｙ９）とにグループ分けを行っている。そして、Ｘ側の電極パッド１６１と、Ｙ側の電極パッド１６２とを別々に設けている。これにより、発光素子１１１のＸ側とＹ側とを独立して駆動することを可能にしている。例えば、Ｘ側の電極パッド１６１に接続される複数の発光素子１１１からの複数の光は（第１の光）それぞれ点状の光ビームとして対象物に照射（スポット照射）され、Ｙ側の電極パッド１６２に接続される複数の発光素子１１１からの複数の光は（第２の光）は略一様な光ビームとして対象部に照射（一様照射）される。
　この例では、発光素子群Ｘ１～Ｘ９および発光素子群Ｙ１～Ｙ９は矩形形状を有する基板１３０に、交互に配置されている。なお、ここでは、発光素子群Ｘ１～Ｘ９および発光素子群Ｙ１～Ｙ９が交互に配置された例を示したが、これに限らない。例えば、複数の発光素子１１１の数は、それぞれ、所望の発光点の数、位置および光出力の量によって、任意の配列とすることができる。例えば、図５２は、Ｘ側の電極パッド１６１に接続される発光素子１１１の数とＹ側の電極パッド１６２に接続される発光素子１１１の数とが同じである例を示しているが、図５３に示されるように、Ｘ側の電極パッド１６１に接続される発光素子１１１の数とＹ側の電極パッド１６２に接続される発光素子１１１の数とが異なっていてもよい。図５３の例では、スポット照射側（Ｘ側）の発光素子の数が少なく、対象物に照射されるスポットの間隔が広がり、マルチパス対策を行うためのスポット間の非照射領域を十分に確保することできる。すなわち、発光部１１０に同じ電力を投入した際に、発光素子１１１の各々における光出力を高めることが可能となる一方、均一照射側（Ｙ側）の発光素子１１１の数が多く、より均一な光強度分布を得ることが可能となる。
　図５４は、本技術の実施の形態の応用例における発光部１１０を駆動するためのレーザドライバ１１８の第１の例を示す図である。
　この第１の例では、レーザドライバ１１８は発光素子１１１のＸ側とＹ側に共通に設けられており、発光素子１１１における発光の有無の制御はスイッチ１１７の開閉により行われる。すなわち、２つのスイッチ１１７の一方をオンにして、他方をオフにすることにより、発光素子１１１のＸ側とＹ側を切り替えることができる。なお、スイッチ１１７は、特許請求の範囲に記載の切替部の一例である。
　図５５は、本技術の実施の形態の応用例における発光部１１０を駆動するためのレーザドライバ１１８の第２の例を示す図である。
　この第２の例では、レーザドライバ１１８は発光素子１１１のＸ側とＹ側の各々を駆動するために別々に設けられる。すなわち、２つのレーザドライバ１１８のうち、一方はＸ側の発光素子１１１を駆動するために用いられ、他方はＹ側の発光素子１１１を駆動するために用いられる。このようにレーザドライバ１１８を別々に設けることにより電流や電圧等の駆動条件を個別に制御することができる。
　なお、発光素子１１１のＸ側とＹ側の発光の切り替えは、個別に設けたレーザドライバ１１８の動作により行うことができるが、この場合においても、スイッチ１１７により切り替えを行うようにしてもよい。
［動作］
　図５６は、本技術の実施の形態の応用例における発光部１１０の発光制御の動作タイミング例を示す図である。
　図５６は、照明装置１の発光シーケンスの一例を示す。１枚の測距画像を生成する区間は「フレーム」と呼ばれ、１フレームは例えば３３．３ｍｓｅｃ（周波数３０Ｈｚ）といった時間に設定される。測距パルスとしては例えば、１００ＭＨｚ・Ｄｕｔｙ＝５０％の矩形連続波が用いられ、これが蓄積区間の間、連続的に発光する。フレーム内には、条件を変えた複数の蓄積区間を設けることができる。図５６では８つの蓄積区間が示されているが、この数に限定されない。
　同図に示すように照明装置１では、ひとつのフレームでＸ側（図５２を参照）を発光させ、受光部２００が反射光を受光して測距画像を生成する。次のフレームではＹ側（図５２を参照）を発光させ、受光部２００が反射光を受光して測距画像を生成する。なお、図５６では１フレーム毎にＸ側とＹ側とを切り替えているが、複数フレーム毎に切り替えてもよい。なお、Ｘ側およびＹ側の発光の切替えは、例えば、１フレーム単位で行ってもよいし、ブロック単位で行ってもよいし、複数ブロック単位で行ってもよい。これにより、例えば、複数の発光部から照射されるレーザビームの焦点位置を機械的に切替える方式と比較して、より早い速度でスポット照射と一様照射とを切替えることが可能となる。
　発光素子１１１の発光制御の態様としては、他には、例えば以下の３つの手法が挙げられる。第１の手法は、フレーム毎にＸ側とＹ側とを交互に発光させるものである。これにより、１フレーム当たりの消費電力を下げることが可能である。また、１フレームにおける光出力を上げて測距距離を伸ばし、また、測距精度を向上させることが可能である。このように、２つのフレームを用いて解像度の高い測距を行うことができる。
　第２の手法は、ブロック毎にＸ側とＹ側とを交互に発光させるものである。また、第３の手法は、上述の第１の手法と第２の手法の中間的な手法であるが、複数ブロック毎にＸ側とＹ側とを交互に切り替えて発光させるものである。
　このような発光の切り替えにより、片方の光スポット照射において、光スポットが照射されない領域を利用して、対象物以外から乱反射されて戻ってくる光（マルチパス光）を検出する。そして、その検出されたマルチパス光を不要光として、光スポット照射から差し引くことによって、マルチパスによる測距誤差を補正することも可能である。
　この例では、Ｘ側とＹ側とを交互に切り替えることを想定したが、Ｘ側のみとＹ側のみとＸ側とＹ側の両方、Ｘ側のみとＸ側とＹ側の両方、または、Ｙ側のみとＸ側とＹ側の両方とを順次切り替えるようにしてもよい。例えば、消費電力を考慮して、近距離であって１つの発光素子１１１当たりの光出力が低くてよい場合には両方を発光し、長距離であって１つの発光素子１１１当たりの光出力を高くしたい場合には片方のみを発光することが考えられる。これにより、近距離で解像度の高い測距と、長距離で距離精度の高い測距を行うことができる。
＜１１．変形例＞
　図５７～図６０は、本技術の応用例における発光素子１１１のグループ分けの例を示す図である。
　図５７の例では、複数列（この例では２列）毎に１つの領域を形成して、領域毎の切替えを行う場合を想定している。図５８の例では、さらに１フレームを縦に２分割して四角形の領域を形成して、領域毎の切替えを行う場合を想定している。図５９の例では、縦方向の分割数を３つにして領域毎の切替えを行う場合を想定している。
　スポット数を増やして、スポット当たりの光強度を維持しようとすると、消費電力が大きくなり、また、眼を保護するための安全基準を越えるおそれも生じ得る。その点、発光する領域を単位として発光を切替えることにより、柔軟な調整を行うことが可能となる。発光の切替えはフレーム毎でもよく、また、フレーム内のブロックなどでもよい。また、測距したい対象物の位置を認識して、その領域を発光させることも可能である。
　図６０は、本技術の変形例における発光素子１１１のグループ分けの他の例を示す図である。この例では、１列毎に互い違いに組み合わさるように２列ずつでグループ分けを行う例について示している。例えば、１列目と３列目が領域Ａ１、２列目と４列目が領域Ａ２、５列目と７列目が領域Ａ３、６列目と８列目が領域Ａ４、９列目と１１列目が領域Ａ５、１０列目と１２列目が領域Ａ６をそれぞれ形成する。これにより、２列毎に発光の切り換えを制御することができる。これにより、マルチパス対策を行いながら、領域切替えによる消費電力低減や、レーザ安全基準内での高光出力化を実現することができる。
　回折素子１３４はバイナリ構造であってもよい。このとき、バイナリ構造のステップ数を増やしてもよく、この場合、効率を上昇させることができる。
　発光素子１１１は柱状のメサ部１４７を有するメサ構造で分離される例を示したが、これに限定されない。発光部１１と発光部１２とが一つの構造体中にあり、それぞれの発光部が電流狭窄層１４８で分離されている構造であってもよく、メサ構造を有しない構造で分離されてもよい。
　このように、本技術の実施の形態によれば、回折素子１３４によりスポット光を分割することにより、光学モジュールにおいて配置する発光素子１１１の数を抑制しながら、解像度を向上させることができる。また、スポット光の間隔を均一にすることができる。また、高次回折光による影響を低減することができる。
　なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
　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、また、他の効果があってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）
　２次元方向に配列された発光素子を備える発光部と、
　前記発光素子から照射された光ビームを回折して複数の光ビームに分離する回折素子と
を備え、
　前記発光部は、互いの向かい合う辺が平行な四角形の頂点にそれぞれ発光素子を配した構造を基本とする複数の配列構造であり、第１の方向の辺における発光素子間の距離をａ、前記第１の方向の辺に直交する第２の方向の辺の発光素子間の距離をｂとし、
　前記回折素子は、ｎ方向（ｎは自然数）に回折光を生成し、そのうちの１つの回折方向と前記第１の方向の辺とのなす角θｘが、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／ｎａ）
であり、
　発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとし、ｍを（２ｎ＋１）の整数倍を除く自然数とすると、前記回折光の回折角φｘが、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛（ｎφａ)２＋φｂ２｝／（２ｎ＋１）
である光学モジュール。
（２）
　２次元方向に配列された発光素子を備える発光部と、
　前記発光素子から照射された光ビームを回折して複数の光ビームに分離する回折素子と
を備え、
　前記発光部は、互いの向かい合う辺が平行な四角形の頂点にそれぞれ発光素子を配した構造を基本とする複数の配列構造であり、第１の方向の辺における発光素子間の距離をａ、前記第１の方向の辺に直交する第２の方向の辺の発光素子間の距離をｂとし、
　前記回折素子は、ｎ方向（ｎは自然数）に回折光を生成し、そのうちの１つの回折方向と前記第１の方向の辺とのなす角θｘが、
　　θｘ＝ｔａｎ-1｛ｂ／（ｎ＋１）ａ｝
であり、
　発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとし、ｍを（２ｎ＋１）の整数倍を除く自然数とすると、前記回折光の回折角φｘが、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ［｛（ｎ＋１）φａ｝２＋φｂ２］／（２ｎ＋１）
である光学モジュール。
（３）
　２次元方向に配列された発光素子を備える発光部と、
　前記発光素子から照射された光ビームを回折して複数の光ビームに分離する回折素子と
を備え、
　前記発光部は、互いの向かい合う辺が平行な四角形の頂点にそれぞれ発光素子を配した構造を基本とする複数の配列構造であり、第１の方向の辺における発光素子間の距離をａ、前記第１の方向の辺に直交する第２の方向の辺の発光素子間の距離をｂとし、
　前記回折素子は、ｎ方向（ｎは自然数）に回折光を生成し、そのうちの１つの回折方向と前記第１の方向の辺とのなす角θｘが、
　　θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／ａ）
であり、
　発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとし、ｍを２（２ｎ＋１）を除く（２ｎ＋１）の整数倍の自然数とすると、前記回折光の回折角φｘが、
　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ（φａ２＋φｂ２）／２
である光学モジュール。
（４）
　前記発光部は、発光すべき前記発光素子を少なくとも２つの集合毎に切り替える切替部を備える（１）から（３）の何れかに記載の光学モジュール。
（５）
　前記発光部は、発光すべき前記発光素子を少なくとも２つの集合毎に切り替える切替部を備え、複数の第１の光をそれぞれ点状の光ビームとして対象物に照射すると共に、複数の第２の光を略一様な光ビームとして対象部に照射する（１）から（３）の何れかに記載の光学モジュール。
（６）
　前記発光素子の各々は、少なくとも２つの活性層を縦方向に有する（１）から（３）の何れかに記載の光学モジュール。
（７）
　前記光ビームが照射される対象物からの反射光を受光する光検出部を有し、
　前記光検出部は、マルチパスによる測距誤差を補正する機能を有する（１）から（６）の何れかに記載の光学モジュール。
（８）
　（１）から（７）の何れかに記載の光学モジュールを用いた測距装置。
　１０　測距装置
　２０　照射対象物
　１００　照明部
　１１０　発光部
　１１１　発光素子
　１１３　コリメータレンズ
　１１４　回折素子
　１１７　スイッチ
　１１８　レーザドライバ
　１１９　部品内蔵基板
　１２１、１２２　保持部
　１２３　カソード電極部
　１２４、１２５　アノード電極部
　１３０　基板
　１３４　回折素子
　２００　受光部
　３００　制御部
　４００　測距部

Claims (8)

  1. 　２次元方向に配列された発光素子を備える発光部と、
    　前記発光素子から照射された光ビームを回折して複数の光ビームに分離する回折素子と
    を備え、
    　前記発光部は、互いの向かい合う辺が平行な四角形の頂点にそれぞれ発光素子を配した構造を基本とする複数の配列構造であり、第１の方向の辺における発光素子間の距離をａ、前記第１の方向の辺に直交する第２の方向の辺の発光素子間の距離をｂとし、
    　前記回折素子は、ｎ方向（ｎは自然数）に回折光を生成し、そのうちの１つの回折方向と前記第１の方向の辺とのなす角θｘが、
    　　θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／ｎａ）
    であり、
    　発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとし、ｍを（２ｎ＋１）の整数倍を除く自然数とすると、前記回折光の回折角φｘが、
    　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ｛（ｎφａ)２＋φｂ２｝／（２ｎ＋１）
    である光学モジュール。
  2. 　２次元方向に配列された発光素子を備える発光部と、
    　前記発光素子から照射された光ビームを回折して複数の光ビームに分離する回折素子と
    を備え、
    　前記発光部は、互いの向かい合う辺が平行な四角形の頂点にそれぞれ発光素子を配した構造を基本とする複数の配列構造であり、第１の方向の辺における発光素子間の距離をａ、前記第１の方向の辺に直交する第２の方向の辺の発光素子間の距離をｂとし、
    　前記回折素子は、ｎ方向（ｎは自然数）に回折光を生成し、そのうちの１つの回折方向と前記第１の方向の辺とのなす角θｘが、
    　　θｘ＝ｔａｎ-1｛ｂ／（ｎ＋１）ａ｝
    であり、
    　発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとし、ｍを（２ｎ＋１）の整数倍を除く自然数とすると、前記回折光の回折角φｘが、
    　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ［｛（ｎ＋１）φａ｝２＋φｂ２］／（２ｎ＋１）
    である光学モジュール。
  3. 　２次元方向に配列された発光素子を備える発光部と、
    　前記発光素子から照射された光ビームを回折して複数の光ビームに分離する回折素子と
    を備え、
    　前記発光部は、互いの向かい合う辺が平行な四角形の頂点にそれぞれ発光素子を配した構造を基本とする複数の配列構造であり、第１の方向の辺における発光素子間の距離をａ、前記第１の方向の辺に直交する第２の方向の辺の発光素子間の距離をｂとし、
    　前記回折素子は、ｎ方向（ｎは自然数）に回折光を生成し、そのうちの１つの回折方向と前記第１の方向の辺とのなす角θｘが、
    　　θｘ＝ｔａｎ-1（ｂ／ａ）
    であり、
    　発光間距離ａ，ｂによって生じる２つの光ビームの角度差をそれぞれφａ，φｂとし、ｍを、２（２ｎ＋１）を除く（２ｎ＋１）の整数倍の自然数とすると、前記回折光の回折角φｘが、
    　　φｘ＝ｍ×ｓｑｒｔ（φａ２＋φｂ２）／２
    である光学モジュール。
  4. 　前記発光部は、発光すべき前記発光素子を少なくとも２つの集合毎に切り替える切替部を備える請求項１に記載の光学モジュール。
  5. 　前記発光部は、発光すべき前記発光素子を少なくとも２つの集合毎に切り替える切替部を備え、複数の第１の光をそれぞれ点状の光ビームとして対象物に照射すると共に、複数の第２の光を略一様な光ビームとして対象部に照射する請求項１に記載の光学モジュール。
  6. 　前記発光素子の各々は、少なくとも２つの活性層を縦方向に有する請求項１に記載の光学モジュール。
  7. 　前記光ビームが照射される対象物からの反射光を受光する光検出部を有し、
    　前記光検出部は、マルチパスによる測距誤差を補正する機能を有する請求項１に記載の光学モジュール。
  8. 　請求項１に記載の光学モジュールを備えた測距装置。
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