(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ光を対象物に照射して測距や物体認識等を行う場合にイメージセンサ側で検出に適した撮像が行われるようにする。【解決手段】光源装置１００は、複数のレーザ発光素子２と、駆動部３を備える。駆動部は、レーザ発光素子から出射され被写体Ｓによって反射された光を受光して撮像するイメージセンサによる撮像データに基づいて設定された、レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子を駆動する。【選択図】図１
2020020680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ発光素子と、
前記レーザ発光素子から出射され被写体によって反射された光を受光して撮像するイメージセンサによる撮像データに基づいて設定された、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子を駆動する駆動部と、を備えた
光源装置。
【請求項２】
前記駆動部は、前記イメージセンサによる撮像データにおける反射光の像の輝度を用いて可変設定された前記所定単位毎の発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子を駆動する
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記イメージセンサによる撮像データの各画素の輝度ばらつきを抑制する方向に可変設定された、前記所定単位毎の発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子を駆動する
請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記レーザ発光素子は、垂直共振器面発光レーザである
請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記所定単位毎に対応する発光パラメータを生成する制御部を備えた
請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記イメージセンサのセンシング動作を規定するセンサパラメータを生成し、前記イメージセンサに供給する
請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記駆動部は、発光パラメータに応じて、前記所定単位毎にレーザ発光素子の駆動タイミングを制御する
請求項１に記載の光源装置。
【請求項８】
前記駆動部は、前記所定単位毎に前記駆動タイミングを制御することで、前記所定単位毎にレーザ発光素子の発光期間長が可変制御されるようにする
請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記駆動部は、前記所定単位毎に前記駆動タイミングを制御することで、前記所定単位毎にレーザ発光素子の発光開始タイミングが可変制御されるようにする
請求項７に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記駆動部は、前記所定単位毎に前記駆動タイミングを制御することで、前記所定単位毎にレーザ発光素子の発光終了タイミングが可変制御されるようにする
請求項７に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記駆動部は、発光パラメータに応じて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の駆動電流量を制御する
請求項１に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記駆動部は、発光パラメータに応じて、前記イメージセンサの１フレーム期間における前記レーザ発光素子の発光回数を制御する
請求項１に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記レーザ発光素子の近傍温度を検出する温度センサを備え、
前記駆動部は、前記温度センサの検出値に基づいて設定された、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子を駆動する
請求項１に記載の光源装置。
【請求項１４】
光源装置の複数のレーザ発光素子から出射され被写体によって反射された光を受光して撮像するイメージセンサと、
前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータを生成し、前記光源装置に供給する制御部と、を備えた
撮像装置。
【請求項１５】
前記制御部は、
前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記イメージセンサのセンシング動作を規定するセンサパラメータを生成し、前記イメージセンサに供給するとともに、
前記イメージセンサは、センサパラメータに基づいて撮像動作を行う
請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１６】
複数のレーザ発光素子と、
複数の前記レーザ発光素子から出射され被写体によって反射された光を受光して撮像するイメージセンサと、
前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータを生成する制御部と、
前記所定単位毎の発光パラメータに応じて各レーザ発光素子を駆動する駆動部と、を備えた
センシングモジュール。
【請求項１７】
前記制御部は、
前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記イメージセンサのセンシング動作を規定するセンサパラメータを生成し、前記イメージセンサに供給するとともに、
前記イメージセンサは、センサパラメータに基づいて撮像動作を行う
請求項１６に記載のセンシングモジュール。
【請求項１８】
前記制御部は、
前記駆動部が、複数の前記レーザ発光素子につき同じ発光パラメータで発光駆動した状態で前記イメージセンサにより得られる撮像データに基づいて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータを生成する
請求項１６に記載のセンシングモジュール。
【請求項１９】
前記制御部は、
前記レーザ発光素子の近傍の温度センサの検出結果に基づいて、前記レーザ発光素子の発光パラメータを可変制御する
請求項１６に記載のセンシングモジュール。
【請求項２０】
前記制御部は、
対象物の検出中におけるイメージセンサによる撮像データに基づいて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光パラメータを可変する
請求項１６に記載のセンシングモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は光源装置、撮像装置、センシングモジュールに関し、特に光源装置から出射する光の反射光を撮像装置で撮像し、距離や形状などのセンシングを行う技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のレーザ発光素子を配置した多灯レーザとしての光源装置を発光させ、検出の対象物による反射光を撮像装置で撮像することにより、対象物までの距離や対象物の３Ｄ（three-dimensional：３次元）形状推定を行う距離計測装置の技術が知られている。
【０００３】
下記特許文献１には、複数の発光素子の電流量制御に関する技術が開示されている。
下記特許文献２には、複数の発光素子の温度による光量変化を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１８４２８７号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０１７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような距離計測装置において、レーザ発光素子の製造ばらつき、温度の変動、光学系の特性などにより、撮像装置側で得られる画像上の輝点の輝度が均一にならない。
そのため、暗い点に併せて露出（ゲイン・露光時間）を調整すると、明るい点が飽和してしまい、正確な座標を得ることができない。
同様に、明るい点に併せて露出を調整すると、暗い点が写らず、同じく正確な座標を得ることができない。
【０００６】
また、多灯光源を均一に光らせるために、発光素子の電流量・タイミングを制御する技術は存在するが、これらは光路上の光学素子は対象物の反射率を考慮することができず、結果として得られる画像上の輝度において、ばらつきの成分の影響を排除することができない。
そこで本技術は、光源装置からレーザ光を出射し、対象物からの反射光を撮像装置で受光・撮像する場合に、センシングのための適切な撮像データが得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術に係る光源装置は、複数のレーザ発光素子と、前記レーザ発光素子から出射され被写体によって反射された光を受光して撮像するイメージセンサによる撮像データに基づいて設定された、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子を駆動する駆動部とを備える。
例えば光源装置から出射した光を被写体に反射させ、反射光をイメージセンサで受光・撮像することで、測距や物体認識等を行うことを想定する。このような場合において、複数のレーザ発光素子から均一なパラメータでレーザ照射駆動を行っても、イメージセンサに受光される際には、各レーザ発光素子の特性ばらつきや光経路の事情により、必ずしも均一な受光レベルとはならない。あくまでも、イメージセンサ側で、各種検出に適した状態で受光ができるようにしたい。そこでイメージセンサによる撮像データに基づいて発光パラメータが設定されるようにする。
なお所定単位とは、１つのレーザ発光素子の単位であったり、ブロック化された複数のレーザ発光素子の単位などである。
【０００８】
上記した本技術に係る光源装置においては、前記駆動部は、前記イメージセンサによる撮像データにおける反射光の像の輝度を用いて可変設定された前記所定単位毎の発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子を駆動することが考えられる。
即ちイメージセンサで撮像された画像に写る、光源の対象物による反射光の像の輝度を基準として、発光パラメータへフィードバックするシステムとする。
【０００９】
上記した本技術に係る光源装置においては、前記駆動部は、前記イメージセンサによる撮像データの各画素の輝度ばらつきを抑制する方向に可変設定された、前記所定単位毎の発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子を駆動することが考えられる。
即ち所定単位毎（例えば個々）のレーザ発光素子の発光パラメータを個別に設定するが、それは、イメージセンサ側で得られる撮像データの各画素の輝度ばらつきを抑制する方向に設定されたものとする。
例えば撮像データにおいて輝度が高い画素に対応するレーザ発光素子のパワーを抑える方向であったり、輝度が低い画素に対応するレーザ発光素子のパワーを上げる方向でのパラメータ設定変更が行われる。
【００１０】
上記した本技術に係る光源装置においては、前記レーザ発光素子は、垂直共振器面発光レーザであることが考えられる。
即ちＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）と呼ばれる光源装置を想定する。
【００１１】
上記した本技術に係る光源装置においては、前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記所定単位毎に対応する発光パラメータを生成する制御部を備えることが考えられる。
即ち光源装置内（例えば後編装置としてのチップ内）において、イメージセンサ側の撮像データを解析して、所定単位毎のレーザ発光素子に対応する発光パラメータを生成する制御部を設けるようにする。
【００１２】
上記した本技術に係る光源装置においては、前記制御部は、前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記イメージセンサのセンシング動作を規定するセンサパラメータを生成し、前記イメージセンサに供給することが考えられる。
即ちイメージセンサによる撮像データに基づいて、レーザ発光素子の発光パラメータとイメージセンサのセンサパラメータが生成されるようにする。
【００１３】
上記した本技術に係る光源装置においては、前記駆動部は、発光パラメータに応じて、前記所定単位毎にレーザ発光素子の駆動タイミングを制御することが考えられる。
即ち駆動部は、所定単位のレーザ発光素子毎に、発光を行う時点又は時間を可変制御する。
この場合、前記駆動部は、前記所定単位毎に前記駆動タイミングを制御することで、前記所定単位毎にレーザ発光素子の発光期間長が可変制御されるようにすることが考えられる。
即ち駆動部は、所定単位のレーザ発光素子毎に、発光期間長が必ずしも均一でないように可変制御する。
また、前記駆動部は、前記所定単位毎に前記駆動タイミングを制御することで、前記所定単位毎にレーザ発光素子の発光開始タイミングが可変制御されるようにすることが考えられる。
即ち駆動部は、所定単位のレーザ発光素子毎に、発光開始タイミングが必ずしも同じタイミングでないように可変制御する。
また、前記駆動部は、前記所定単位毎に前記駆動タイミングを制御することで、前記所定単位毎にレーザ発光素子の発光終了タイミングが可変制御されるようにすることが考えられる。
即ち駆動部は、所定単位のレーザ発光素子毎に、発光終了タイミングが必ずしも同じタイミングでないように可変制御する。
【００１４】
上記した本技術に係る光源装置においては、前記駆動部は、発光パラメータに応じて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の駆動電流量を制御することが考えられる。
即ち駆動部はレーザ発光素子の発光パワーを可変制御する。
また上記した本技術に係る光源装置においては、前記駆動部は、発光パラメータに応じて、前記イメージセンサの１フレーム期間における前記レーザ発光素子の発光回数を制御することが考えられる。
即ち駆動部は１フレーム期間でのレーザ発光素子の発光回数を可変制御する。
【００１５】
上記した本技術に係る光源装置においては、前記レーザ発光素子の近傍温度を検出する温度センサを備え、前記駆動部は、前記温度センサの検出値に基づいて設定された、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子を駆動することが考えられる。
即ち駆動部は温度変化に応じても、レーザ発光素子の発光タイミング、駆動電流量、或いは１フレーム内の発光回数を可変制御するようにする。
【００１６】
本技術に係る撮像装置は、光源装置の複数のレーザ発光素子から出射され被写体によって反射された光を受光して撮像するイメージセンサと、前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータを生成し、前記光源装置に供給する制御部とを備える。
光源装置から出射した光を被写体に反射させ、反射光をイメージセンサで受光・撮像することで測距や物体認識を行う。このときにイメージセンサ側で例えばばらつきの少ない受光ができるようにレーザ発光素子の所定単位毎に発光パラメータを設定する。
また上記した本技術に係る撮像装置においては、前記制御部は、前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記イメージセンサのセンシング動作を規定するセンサパラメータを生成し、前記イメージセンサに供給するとともに、前記イメージセンサは、センサパラメータに基づいて撮像動作を行うことが考えられる。
即ちイメージセンサによる撮像データに基づいて、レーザ発光素子の発光パラメータとイメージセンサのセンサパラメータが生成されるようにする。
【００１７】
本技術に係るセンシングモジュールは、複数のレーザ発光素子と、複数の前記レーザ発光素子から出射され被写体によって反射された光を受光して撮像するイメージセンサと、前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータを生成する制御部と、前記所定単位毎の発光パラメータに応じて各レーザ発光素子を駆動する駆動部とを備える。
例えば測距や物体認識等を行うセンシングモジュールを構成する。この場合において、所定単位毎にレーザ発光素子の発光パラメータを設定することで、イメージセンサ側の撮像データにおいて適切な露光・撮像ができるようになる。
【００１８】
上記した本技術に係るセンシングモジュールにおいては、前記制御部は、前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記イメージセンサのセンシング動作を規定するセンサパラメータを生成し、前記イメージセンサに供給するとともに、前記イメージセンサは、センサパラメータに基づいて撮像動作を行うことが考えられる。
即ちイメージセンサによる撮像データに基づいて、レーザ発光素子の発光パラメータとイメージセンサのセンサパラメータが生成されるようにする。
また上記した本技術に係るセンシングモジュールにおいては、前記制御部は、前記駆動部が、複数の前記レーザ発光素子につき同じ発光パラメータで発光駆動した状態で、前記イメージセンサにより得られる撮像データに基づいて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータを生成することが考えられる。
つまり全レーザ発光素子を同じ状態で発光駆動させて、その際におけるイメージセンサによる撮像画像を解析して、所定単位のレーザ発光素子毎の発光パラメータを生成する。
【００１９】
上記した本技術に係るセンシングモジュールにおいては、前記制御部は、前記レーザ発光素子の近傍の温度センサの検出結果に基づいて、前記レーザ発光素子の発光パラメータを可変制御することが考えられる。
レーザ発光素子は温度特性を有し、温度によって出力が変化する。そこで温度に応じた動的な発光パラメータ調整も行う。
また上記した本技術に係るセンシングモジュールにおいては、前記制御部は、対象物の検出中におけるイメージセンサによる撮像データに基づいて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光パラメータを可変することが考えられる。
イメージセンサ７側での受光レベルには対象物との距離や対象物の反射率も影響する。そこで、対象物に対する検出中もイメージセンサで得られる撮像データを解析し、発光パラメータ調整を行う。
【発明の効果】
【００２０】
本技術によれば、イメージセンサ側での撮像画像上の輝度を所望の値に制御することができるようになる。これにより距離や形状のセンシングのための正確な座標検出ができ、センシング性能を向上させることができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本技術の実施の形態の測距装置の構成例を示した図である。
【図２】ＳＴＬ（Structured Light）方式による測距手法の説明図である。
【図３】実施の形態の光源装置の回路構成例を示した図である。
【図４】実施の形態の光源装置が備える駆動回路の変形例を示した図である。
【図５】実施の形態の光源装置の変形例としての回路構成を示した図である。
【図６】実施の形態の光源装置の基板構成例を示した図である。
【図７】実施の形態の光源装置の他の基板構成例を示した図である。
【図８】実施の形態の光源装置のさらに他の基板構成例を示した図である。
【図９】実施の形態の光源装置が備える温度センサの配置例を示した図である。
【図１０】実施の形態の光源装置が備える発光部の構造例を示した図である。
【図１１】実施の形態の光源装置が備える発光部の他の構造例を示した図である。
【図１２】実施の形態の発光期間と露光期間の関係の説明図である。
【図１３】発光動作による温度上昇の説明図である。
【図１４】第１の実施の形態の複数発光動作の説明図である。
【図１５】実施の形態の複数発光に対応するイメージセンサの構成例のブロック図である。
【図１６】実施の形態の複数発光に対応するイメージセンサの動作タイミングの説明図である。
【図１７】第１の実施の形態の複数発光動作の変形例の説明図である。
【図１８】第２の実施の形態の温度に応じた適応的な複数発光動作の説明図である。
【図１９】第２の実施の形態の第１例のフローチャートである。
【図２０】第２の実施の形態の第２例のフローチャート及び閾値の説明図である。
【図２１】第３の実施の形態の面内で異なる露光回数の説明図である。
【図２２】第４の実施の形態の発光パラメータの個別設定の説明図である。
【図２３】第４の実施の形態の調整対象となる変動要素の説明図である。
【図２４】第４の実施の形態の発光駆動の調整例の説明図である。
【図２５】第４の実施の形態の静的制御の例の説明図である。
【図２６】第４の実施の形態の動的制御の例の説明図である。
【図２７】第４の実施の形態のパラメータ調整処理の第１例のフローチャートである。
【図２８】第４の実施の形態の静的キャリブレーション処理例Ｉのフローチャートである。
【図２９】第４の実施の形態の静的キャリブレーション処理例IIのフローチャートである。
【図３０】第４の実施の形態の静的キャリブレーション処理例IIIのフローチャートである。
【図３１】第４の実施の形態のパラメータ調整処理の第２例のフローチャートである。
【図３２】第４の実施の形態のパラメータ調整処理の第３例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施の形態を次の順序で説明する。
＜１．測距装置の全体構成＞
＜２．測距手法について＞
＜３．発光駆動に係る回路構成＞
＜４．基板構成のバリエーション＞
＜５．ＶＣＳＥＬの構造例＞
＜６．第１の実施の形態：複数回発光＞
＜７．第２の実施の形態：温度に応じた適応的な複数回発光＞
＜８．第３の実施の形態：面内で異なる回数露光＞
＜９．第４の実施の形態：発光パラメータの個別設定＞
＜１０．パラメータ設定処理例＞
＜１１．まとめ及び変形例＞
【００２３】
＜１．測距装置の全体構成＞
図１は本技術に係る実施の形態としての測距装置１の構成例を示している。
なお、この例では、測距装置１は、光源装置１００と撮像装置１０１を有する構成としている。
図示のように測距装置１は、光源装置１００として発光部２、駆動部３、電源回路４、発光側光学系５、温度検出部１０を備え、撮像装置１０１として撮像側光学系６、イメージセンサ７、画像処理部８を備えている。また測距装置１は制御部９を備えている。
制御部９は光源装置１００に含まれる場合、撮像装置１０１に含まれる場合、或いは、光源装置１００や撮像装置１０１とは別体に構成される場合がある。
【００２４】
発光部２は、複数の光源により光を発する。後述するように、本例の発光部２は、各光源としてＶＣＳＥＬによるレーザ発光素子２ａ（以下、単に「発光素子２ａ」ともいう）を有しており、それら発光素子２ａが例えばマトリクス状等の所定態様により配列されて構成されている。
【００２５】
駆動部３は、発光部２を駆動するための電気回路を有して構成される。
電源回路４は、例えば測距装置１に設けられた不図示のバッテリ等からの入力電圧（後述する入力電圧Ｖｉｎ）に基づき、駆動部３の電源電圧（後述する駆動電圧Ｖｄ）を生成する。駆動部３は、該電源電圧に基づいて発光部２を駆動する。
【００２６】
発光部２より発せられた光は、発光側光学系５を介して測距対象としての被写体Ｓに照射される。そして、このように照射された光の被写体Ｓからの反射光は、撮像側光学系６を介してイメージセンサ７の撮像面に入射する。
【００２７】
イメージセンサ７は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子とされ、上記のように撮像側光学系６を介して入射する被写体Ｓからの反射光を受光し、電気信号に変換して出力する。
イメージセンサ７は、受光した光を光電変換して得た電気信号について、例えばＣＤＳ(Correlated Double Sampling)処理、ＡＧＣ(Automatic Gain Control)処理などを実行し、さらにＡ／Ｄ(Analog/Digital)変換処理を行う。そしてデジタルデータとしての画像信号を、後段の画像処理部８に出力する。
また、本例のイメージセンサ７は、フレーム同期信号Ｆｓを駆動部３に出力する。これにより駆動部３は、発光部２における発光素子２ａをイメージセンサ７のフレーム周期に応じたタイミングで発光させることが可能とされる。
【００２８】
画像処理部８は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）等により画像処理プロセッサとして構成される。画像処理部８は、イメージセンサ７から入力されるデジタル信号（画像信号）に対して、各種の画像信号処理を施す。
【００２９】
制御部９は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有するマイクロコンピュータ、或いはＤＳＰ等の情報処理装置を備えて構成され、発光部２による発光動作を制御するための駆動部３の制御や、イメージセンサ７による撮像動作に係る制御を行う。
【００３０】
制御部９は、測距部９ａとしての機能を有する。測距部９ａは、画像処理部８を介して入力される画像信号（つまり被写体Ｓからの反射光を受光して得られる画像信号）に基づき、被写体Ｓまでの距離を測定する。本例の測距部９ａは、被写体Ｓの三次元形状の特定を可能とするために、被写体Ｓの各部について距離の測定を行う。
ここで、測距装置１における具体的な測距の手法については後に改めて説明する。
また、制御部９は、電源回路４に対する制御を行う構成とされる場合もある。
【００３１】
温度検出部１０は、発光部２の温度を検出する。温度検出部１０としては、例えばダイオードを用いて温度検出を行う構成を採ることができる。
温度検出部１０による検出信号は、制御部５３によって検知されて必要な制御が行われる。但し破線で示すように、温度検出部１０の検出信号を駆動部３が検知して、駆動部３が発光部２の発光素子２ａの駆動を可変する構成も考えられる。
なお、温度検出部１０の構成、及び温度検出部１０による温度検出結果に応じて制御部９が実行する具体的な処理については後に改めて説明する。
【００３２】
＜２．測距手法について＞
測距装置１における測距手法としては、例えばＳＴＬ（Structured Light：構造化光）方式やＴｏＦ（Time of Flight：光飛行時間）方式による測距手法を採用することができる。
ＳＴＬ方式は、例えばドットパターンや格子パターン等の所定の明／暗パターンを有する光を照射された被写体Ｓを撮像して得られる画像に基づいて距離を測定する方式である。
【００３３】
図２は、ＳＴＬ方式の説明図である。
ＳＴＬ方式では、例えば図２Ａに示すようなドットパターンによるパターン光Ｌｐを被写体Ｓに照射する。パターン光Ｌｐは、複数のブロックＢＬに分割されており、各ブロックＢＬにはそれぞれ異なるドットパターンが割当てられている（ブロックＢ間でドットパターンが重複しないようにされている）。
【００３４】
図２Ｂは、ＳＴＬ方式の測距原理についての説明図である。
ここでは、壁Ｗとその前に配置された箱ＢＸとが被写体Ｓとされ、該被写体Ｓに対してパターン光Ｌｐが照射された例としている。図中の「Ｇ」はイメージセンサ７による画角を模式的に表している。
また、図中の「ＢＬｎ」はパターン光Ｌｐにおける或るブロックＢＬの光を意味し、「ｄｎ」はイメージセンサ７による撮像画像に映し出されるブロックＢＬｎのドットパターンを意味している。
ここで、壁Ｗの前の箱ＢＸが存在しない場合、撮像画像においてブロックＢＬｎのドットパターンは図中の「ｄｎ’」の位置に映し出される。すなわち、箱ＢＸが存在する場合と箱ＢＸが存在しない場合とで、撮像画像においてブロックＢＬｎのパターンが映し出される位置が異なるものであり、具体的には、パターンの歪みが生じる。
【００３５】
ＳＴＬ方式は、このように照射したパターンが被写体Ｓの物体形状によって歪むことを利用して被写体Ｓの形状や奥行きを求める方式となる。具体的には、パターンの歪み方から被写体Ｓの形状や奥行きを求める方式である。
【００３６】
ＳＴＬ方式を採用する場合、イメージセンサ７としては、例えばグローバルシャッタ方式によるＩＲ（Infrared：赤外線）イメージセンサが用いられる。そして、ＳＴＬ方式の場合、測距部９ａは、発光部２がパターン光を発光するように駆動部３を制御すると共に、画像処理部８を介して得られる画像信号についてパターンの歪みを検出し、パターンの歪み方に基づいて距離を計算する。
【００３７】
続いて、ＴｏＦ方式は、発光部２より発された光が対象物で反射されてイメージセンサ７に到達するまでの光の飛行時間（時間差）を検出することで、対象物までの距離を測定する方式である。
ＴｏＦ方式として、いわゆるダイレクトＴｏＦ方式を採用する場合、イメージセンサ７としてはＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）を用い、また発光部２はパルス駆動する。この場合、測距部９ａは、画像処理部８を介して入力される画像信号に基づき、発光部２より発せられイメージセンサ７により受光される光について発光から受光までの時間差を計算し、該時間差と光の速度とに基づいて被写体Ｓの各部の距離を計算する。
なお、ＴｏＦ方式として、いわゆるインダイレクトＴｏＦ方式（位相差法）を採用する場合、イメージセンサ７としては例えばＩＲイメージセンサが用いられる。
【００３８】
＜３．発光駆動に係る回路構成＞
図３は、図１に示した発光部２と駆動部３と電源回路４とを有して構成された光源装置１００の回路構成例を示している。なお、図３では光源装置１００の回路構成例と共に、図１に示したイメージセンサ７と制御部９を併せて示している。
本例では、発光部２と駆動部３と電源回路４は共通の基板（後述する基板Ｂ）上に形成されている。ここでは、少なくとも発光部２を含み、発光部２と共通の基板上に形成される構成単位を光源装置１００と呼んでいる。
【００３９】
図示のように光源装置１００は、発光部２と駆動部３と電源回路４と共に温度検出部１０を備えている。
発光部２は、前述したようにＶＣＳＥＬとしての発光素子２ａを複数備えている。図３では図示の都合から発光素子２ａの数を「４」としているが、発光部２における発光素子２ａの数はこれに限らず、少なくとも２以上とされればよい。
【００４０】
電源回路４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を備え、直流電圧による入力電圧Ｖｉｎに基づき、駆動部３が発光部２の駆動に用いる駆動電圧Ｖｄ（直流電圧）を生成する。
【００４１】
駆動部３は、駆動回路３０と駆動制御部３１とを備えている。
駆動回路３０は、発光素子２ａごとにスイッチング素子Ｑ１及びスイッチＳＷを有すると共に、スイッチング素子Ｑ２と定電流源３０ａとを有している。
スイッチング素子Ｑ１及びスイッチング素子Ｑ２にはＦＥＴ（field-effect transistor）が用いられ、本例ではＰチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ（MOS：metal-oxide-semiconductor）が用いられている。
【００４２】
各スイッチング素子Ｑ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の出力ライン、すなわち駆動電圧Ｖｄの供給ラインに対して並列の関係に接続され、スイッチング素子Ｑ２は、スイッチング素子Ｑ１に対して並列接続されている。
具体的に、各スイッチング素子Ｑ１及びスイッチング素子Ｑ２は、ソースがＤＣ／ＤＣコンバータ４０の出力ラインに接続されている。各スイッチング素子Ｑ１のドレインは、発光部２における発光素子２ａのうちそれぞれ対応する一つの発光素子２ａのアノードと接続されている。
図示のように各発光素子２ａのカソードはグランド（ＧＮＤ）に接続されている。
【００４３】
スイッチング素子Ｑ２は、ドレインが定電流源３０ａを介してグランドに接続され、ゲートがドレインと定電流源３０ａとの接続点に接続されている。
各スイッチング素子Ｑ１のゲートは、それぞれ対応する一つのスイッチＳＷを介してスイッチング素子Ｑ２のゲートに接続されている。
【００４４】
上記構成による駆動回路３０においては、スイッチＳＷがＯＮとされたスイッチング素子Ｑ１が導通し、導通したスイッチング素子Ｑ１に接続された発光素子２ａに駆動電圧Ｖｄが印加され、該発光素子２ａが発光する。
【００４５】
このとき、発光素子２ａには駆動電流Ｉｄが流れるが、上記構成による駆動回路３０においてはスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２がカレントミラー回路を構成しており、駆動電流Ｉｄの電流値は定電流源３０ａの電流値に応じた値とされる。
【００４６】
駆動制御部３１は、駆動回路３０におけるスイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことで、発光素子２ａのＯＮ／ＯＦＦを制御する。
駆動制御部３１は、発光素子２ａのＯＮ／ＯＦＦ制御のタイミングやレーザパワー（駆動電流Ｉｄの電流値）等を制御部９からの指示に基づき決定する。例えば駆動制御部３１は発光パラメータとしてこれらを指定する値を制御部９から受信し、それに応じて発光素子２ａの駆動制御を行う。
また駆動制御部３１にはイメージセンサ７よりフレーム同期信号Ｆｓが供給されており、これにより駆動制御部３１は発光素子２ａのＯＮタイミングやＯＦＦタイミングをイメージセンサ７のフレーム周期に同期させることが可能とされている。
なお駆動制御部３１がフレーム同期信号Ｆｓや露光タイミングを示す信号をイメージセンサ７に送信する構成とされる場合もある。
さらに、制御部９がフレーム同期信号Ｆｓ発光と露光のタイミングを示す信号を駆動制御部３１及びイメージセンサ７に送信する構成とされる場合もある。
【００４７】
ここで、図３では、スイッチング素子Ｑ１を発光素子２ａのアノード側に設けた構成を例示したが、図４に示す駆動回路３０Ａのように、スイッチング素子Ｑ１を発光素子２ａのカソード側に設けた構成とすることもできる。
この場合、発光部２における各発光素子２ａは、アノードがＤＣ／ＤＣコンバータ４０の出力ラインに接続されている。
カレントミラー回路を構成するスイッチング素子Ｑ１及びスイッチング素子Ｑ２には、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴが用いられる。スイッチング素子Ｑ２は、ドレイン及びゲートが定電流源３０ａを介してＤＣ／ＤＣコンバータ４０の出力ラインに接続され、ソースは定電流源３０ａを介してグランドに接続される。
各スイッチング素子Ｑ１は、ドレインが対応する発光素子２ａのカソードに接続され、ソースがグランドに接続される。各スイッチング素子Ｑ１のゲートは、それぞれ対応するスイッチＳＷを介してスイッチング素子Ｑ２のゲートとドレインに接続される。
【００４８】
この場合も駆動制御部３１がスイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことで、発光素子２ａをＯＮ／ＯＦＦさせることができる。
【００４９】
図５は、変形例としての光源装置１００Ａの構成例を示している。
光源装置１００Ａは、電源回路４に代えて電源回路４Ａが設けられ、また駆動部３に代えて駆動部３Ａが設けられている。
電源回路４Ａは、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ４０を有する（図の例では二つ）。一方のＤＣ／ＤＣコンバータ４０には入力電圧Ｖｉｎ１が、他方のＤＣ／ＤＣコンバータ４０には入力電圧Ｖｉｎ２が供給される。駆動部３Ａは、それぞれが異なるＤＣ／ＤＣコンバータ４０から駆動電圧Ｖｄを入力する複数の駆動回路３０を備えている。図示のように各駆動回路３０においては、定電流源３０ａに代えて可変電流源３０ｂが設けられている。可変電流源３０ｂは、電流値が可変の電流源とされる。
この場合、発光部２における発光素子２ａは、それぞれＯＮ／ＯＦＦ制御される駆動回路３０が異なる複数の発光素子群に分けられる。
この場合の駆動制御部３１は、各駆動回路３０におけるスイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００５０】
この光源装置１００Ａのように、少なくともＤＣ／ＤＣコンバータ４０と駆動回路３０の組を複数系統に分けた構成とすることで、系統ごとに発光素子２ａの駆動電流Ｉｄを異なる値とすることができる。例えば、系統ごとに駆動電圧Ｖｄの電圧値、及び可変電流源３０ｂの電流値を異ならせることで、系統ごとに駆動電流Ｉｄの値を異ならせることができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０が駆動電流Ｉｄについて定電流制御を行う構成であれば、各ＤＣ／ＤＣコンバータ４０間でそれぞれ定電流制御の目標値を異ならせることで、系統ごとに駆動電流Ｉｄの値を異ならせることもできる。
【００５１】
図５のような構成を採る場合には、発光部２における発光強度分布や温度分布等に応じて系統ごとに駆動電圧Ｖｄや駆動電流Ｉｄの値を異ならせることが考えられる。例えば、発光部２における温度が高い箇所に対応した系統について駆動電流Ｉｄを増やし且つ駆動電圧Ｖｄを上げる等が考えられる。
【００５２】
＜４．基板構成のバリエーション＞
ここで、光源装置１００としては、図６乃至図８に示す構成とすることができる。
光源装置１００としては、図６Ａに示すように、発光部２としての回路が形成されたチップＣｈ２と、駆動部３としての回路が形成されたチップＣｈ３と、電源回路４が形成されたチップＣｈ４とを同一の基板Ｂ上に形成した構成とすることができる。
また、駆動部３と電源回路４は、同一のチップＣｈ３４に形成することもでき、その場合、光源装置１００は、図６Ｂに示すようにチップＣｈ２とチップＣｈ３４とを同一の基板Ｂ上に形成した構成とすることもできる。
【００５３】
また、チップＣｈに対して他のチップＣｈを搭載した構成とすることもできる。
その場合、光源装置１００としては、例えば図７Ａのように、チップＣｈ２を搭載したチップＣｈ３とチップＣｈ４とを基板Ｂ上に形成した構成や、図７ＢのようにチップＣｈ２とチップＣｈ４とを搭載したチップＣｈ３を基板Ｂ上に形成した構成、或いは、図７ＣのようにチップＣｈ２を搭載したチップＣｈ３４を基板Ｂ上に形成した構成とすることができる。
【００５４】
また、光源装置１００は、イメージセンサ７を含む構成とすることもできる。
例えば、図８Ａでは、チップＣｈ２、チップＣｈ３、チップＣｈ４と共に、イメージセンサ７としての回路が形成されたチップＣｈ７を同一の基板Ｂ上に形成した光源装置１００の構成を例示している。
また、図８Ｂでは、チップＣｈ２を搭載したチップＣｈ３４とチップＣｈ７とを同一の基板Ｂ上に形成した光源装置１００の構成を例示している。
【００５５】
なお、前述した光源装置１００Ａについても、図６乃至図８で説明したものと同様の構成を採ることが可能である。
【００５６】
ここで、温度検出部１０について、ダイオード等の温度検出素子は、例えば図６Ａ、図６Ｂ、図８ＡのようにチップＣｈ２が基板Ｂ上に形成されている場合には、基板ＢにおけるチップＣｈ２の近傍位置（例えば基板Ｂ上におけるチップＣｈ２の側方位置等）に形成すればよい。
また、図７Ａ乃至図７Ｃや図８ＢのようにチップＣｈ２が他のチップＣｈに搭載された構成においては、温度検出素子は該他のチップＣｈにおけるチップＣｈ２の近傍位置（例えばチップＣｈ２の真下となる位置等）に形成すればよい。
【００５７】
温度検出部１０は、ダイオード等の温度検出素子を有する温度センサ１０ａを複数有する構成とすることもできる。
図９は、温度検出部１０が複数の温度センサ１０ａを有する場合における各温度センサ１０ａの配置例を示している。
この図９の例では、複数の温度センサ１０ａを一箇所に集中して位置させず、発光素子２ａが配列される面に平行な面内において離散的に配置している。具体的に、複数の温度センサ１０ａは、例えば縦２×横２＝４個等の所定個数の発光素子２ａで成る発光ブロックごとに一つずつ配置することができる。このとき、各温度センサ１０ａは、発光素子２ａが配列される面に平行な面内において等間隔に配置することもできる。
なお、図９では、９個の発光素子２ａに対し４個の温度センサ１０ａを配置した例を示しているが、発光素子２ａ、温度センサ１０ａの配置数はこれに限定されるものではない。
【００５８】
図９の例のように複数の温度センサ１０ａを離散的に配置することで、発光部２の面内温度分布を検出することが可能となる。また、発光面におけるエリアごとの温度を検出し分けることができ、さらには、温度センサ１０ａの配置数を増やすことで発光素子２ａごとの温度を検出し分けることも可能である。
【００５９】
＜５．ＶＣＳＥＬの構造例＞
続いて、発光部２が形成されたチップＣｈ２の構造例について図１０及び図１１を参照して説明しておく。
図１０は、図６Ａ、図６Ｂ、図８Ａのように基板Ｂ上に形成される場合のＣｈ２の構造例を示し、図１１は、図７Ａ乃至図７Ｃや図８Ｂのように他のチップＣｈ上に搭載される場合のＣｈ２の構造例を示している。
なお、図１０、図１１では一例として、駆動回路３０が発光素子２ａのアノード側に挿入された場合（図３参照）に対応した構造例を示す。
【００６０】
図１０に示すように、チップＣｈ２は、各発光素子２ａに対応する部分がメサＭとして形成されている。
チップＣｈ２は、その基板として半導体基板２０が用いられ、半導体基板２０の下層側にはカソード電極Ｔｃが形成されている。半導体基板２０には、例えばＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）基板が用いられる。
【００６１】
半導体基板２０上において、各メサＭには、下層側から上層側にかけて順に第一多層膜反射鏡層２１、活性層２２、第二多層膜反射鏡層２５、コンタクト層２６、及びアノード電極Ｔａが形成されている。
第二多層膜反射鏡層２５の一部（具体的には下端部）には、電流狭窄層２４が形成されている。また、活性層２２を含み、第一多層膜反射鏡層２１と第二多層膜反射鏡層２５とに挟まれた部分が共振器２３とされる。
【００６２】
第一多層膜反射鏡層２１は、Ｎ型導電性を示す化合物半導体で形成され、第二多層膜反射鏡層２５はＮ型導電性を示す化合物半導体で形成されている。
【００６３】
活性層２２は、レーザ光を発生させるための層とされ、電流狭窄層２４は、活性層２２に効率よく電流を注入し、レンズ効果をもたらす層とされる。
【００６４】
電流狭窄層２４は、メサＭを形成後に、酸化されていない状態で選択酸化が行われ、中心部の酸化領域（又は選択酸化領域という）２４ａと、酸化領域２４ａの周囲の酸化されていない未酸化領域２４ｂとを有する。電流狭窄層２４においては、これら酸化領域２４ａと未酸化領域２４ｂとにより電流狭窄構造が形成され、未酸化領域２４ｂとしての電流狭窄領域に電流が導電する。
【００６５】
コンタクト層２６は、アノード電極Ｔａとのオーミック接触を確実にするために設けられている。
アノード電極Ｔａは、コンタクト層２６上において、基板Ｂを平面視した際に例えば環状（リング状）等の中央部が開口された形状により形成されている。コンタクト層２６において、上部にアノード電極Ｔａが形成されてない部分は開口部２６ａとされている。
活性層２２で発生した光は、共振器２３内を往復した後、開口部２６ａを介して外部に出射される。
【００６６】
ここで、チップＣｈ２におけるカソード電極Ｔｃは、基板Ｂにおける配線層に形成されたグランド配線Ｌｇを介してグランドに接続される。
また、図中において、パッドＰａは、基板Ｂ上に形成されたアノード電極用のパッドを表している。このパッドＰａは、基板Ｂの配線層に形成された配線Ｌｄを介して、駆動回路３０が有する何れか一つのスイッチング素子Ｑ１のドレインと接続されている。
【００６７】
図中では、一つの発光素子２ａのみについて、アノード電極Ｔａが、チップＣｈ２上に形成されたアノード配線Ｌａ、ボンディングワイヤＢＷを介して一つのパッドＰａに接続されることを示しているが、基板Ｂには発光素子２ａごとのパッドＰａ及び配線Ｌｄが形成され、またチップＣｈ２上には発光素子２ａごとのアノード配線Ｌａがそれぞれ形成されており、個々の発光素子２ａのアノード電極Ｔａは、それぞれ対応するアノード配線Ｌａ及びボンディングワイヤＢＷを介して対応するパッドＰａに接続される。
【００６８】
続いて、図１１の場合、チップＣｈ２としては裏面照射型のチップＣｈ２を用いる。すなわち、図１０の例のように半導体基板２０の上層側方向（表面方向）に光を出射するのではなく、半導体基板２０の裏面方向に光を出射するタイプのチップＣｈ２を用いる。
この場合、アノード電極Ｔａには、光出射用の開口は形成されず、コンタクト層２６に開口部２６ａは形成されない。
【００６９】
駆動部３（駆動回路３０）が形成されたチップＣｈ３（又はチップＣｈ３４：以下、図１１の説明において同様）においては、発光素子２ａごとに、アノード電極Ｔａとの電気的接続を行うためのパッドＰａが形成されている。チップＣｈ３の配線層には、パッドＰａごとに配線Ｌｄが形成されている。図示は省略したが、これら配線Ｌｄにより、各パッドＰａは、チップＣｈ３内に形成された駆動回路３０における対応する一つのスイッチング素子Ｑ１のドレインと接続される。
【００７０】
また、チップＣｈ２において、カソード電極Ｔｃは、それぞれ配線Ｌｃ１、配線Ｌｃ２を介して電極Ｔｃ１、電極Ｔｃ２と接続されている。電極Ｔｃ１、電極Ｔｃ２は、それぞれチップＣｈ３に形成されたパッドＰｃ１、パッドＰｃ２と接続するための電極とされる。
チップＣｈ３の配線層には、パッドＰｃ１と接続されたグランド配線Ｌｇ１、パッドＰｃ２と接続されたグランド配線Ｌｇ２が形成されている。図示は省略したが、これらグランド配線Ｌｇ１、Ｌｇ２はグランドに接続されている。
【００７１】
チップＣｈ２における各アノード電極ＴａとチップＣｈ３における各パッドＰａとの接続、及びチップＣｈ２における電極Ｔｃ１、電極Ｔｃ２とチップＣｈ３におけるパッドＰｃ１、パッドＰｃ２との接続はそれぞれ半田バンプＨｂを介して行われている。
つまり、この場合におけるチップＣｈ２のチップＣｈ３に対する実装は、いわゆるフリップチップ実装により行われている。
【００７２】
＜６．第１の実施の形態：複数回発光＞
第１の実施の形態の動作として、光源装置１００における複数回発光について説明する。ここで言う複数回とは、撮像装置１０１側の１フレーム、即ちイメージセンサ７における１枚の画像の露光、撮像の期間である１フレームにおいて、発光部２が複数回の発光を行うという意味である。
【００７３】
まず発光部２とイメージセンサ７において、発光と露光が同期されていることについて説明する。
図１２は発光部２の発光素子２ａの発光期間Ｔｐとイメージセンサの露光期間Ｔｒを示している。ここでは１フレーム期間Ｔｆに１回の発光及び１回の露光を行う例としている。
１フレーム期間Ｔｆにおいて、露光期間Ｔｒの長さはイメージセンサ７側で可変である。例えば輝度が足りない場合は長く、また飽和を避けるためには短くすると行った調整は可能である。
但し本実施の形態の測距装置１の場合、露光期間Ｔｒと発光期間Ｔｐは同期制御されることが前提となる。これは、測距装置１としては、あくまでレーザ光の被写体Ｓからの反射光を撮像したいためであり、換言すれば、発光部２からのレーザ光以外の周囲光はノイズであるためである。つまり発光期間Ｔｐではないときに露光を行うことは避けたい。
そのため例えば図示のように発光期間Ｔｐと露光期間Ｔｒは略一致されるようにしている。このため駆動部３とイメージセンサ７との間では図１に示したように同期信号Ｆｓが用いられて、発光期間Ｔｐと露光期間Ｔｒが規定される。
【００７４】
なお発光期間Ｔｐと露光期間Ｔｒが完全に一致することが望ましいが、図１２では、発光期間Ｔｐより露光期間Ｔｒがわずかに長くなっている。これは若干のマージンを持つようにして、発光期間Ｔｐをカバーして露光を行うようにした一例である。発光期間Ｔｐにおいて露光を行うが、発光期間Ｔｐ以外はなるべく露光を行わないことが望ましいことには変わりはないためマージン期間を短くしている。
また場合によっては、露光されない無駄なレーザ出力期間が若干生ずることにはなるが、発光期間Ｔｐよりも露光期間Ｔｒを短くしてもよい。つまり露光期間Ｔｒ中は継続して発光しているようにするものである。
このように、必ずしも発光期間Ｔｐと露光期間Ｔｒが完全に一致する必要はないが、説明上は、発光期間Ｔｐと露光期間Ｔｒが対応して略一致するように設定されることを、「同期」している状態であるとする。
【００７５】
このような同期がとられることを前提とすると、その期間の調整には制限が生ずる場合がある。
図１３は発光期間Ｔｐの波形に対応させて、イメージセンサ７での露光及び電荷蓄積の状態、及び発光素子２ａの温度を示している。
図示のように、発光期間Ｔｐでは発光素子２ａの温度は上昇していき、発光が止まるとともに発光素子２ａの温度は低下していく。これは発光期間Ｔｐが長くなるほど、温度上昇が顕著なることを示している。
【００７６】
ここで撮像データの輝度が足りないような状況を考える。何らかの事情で検出のために必要な画素で輝度値が低く、良好なセンシングができないような場合である。
このような場合、露光期間Ｔｒを長くすることが考えられるが、すると同期制御のため、発光素子２ａの発光期間Ｔｆも長くすることになる。換言すれば発光期間Ｔｐも長くしなければ露光期間Ｔｒを長くする意味が生じない。
発光素子２ａで長時間発光を続けた場合、発光部２では発熱により温度が上昇し、発光効率の低下、ならびに高温による発振停止に陥ってしまうおそれがある。
このような事情から、光源側の発熱により露光する時間長の上限が決まってしまい、このため十分な露光ができず、撮像データから正確な座標検出ができないことなどによりセンシング精度が低下する場合も生じる。
【００７７】
そこで本実施の形態では、所望の露光時間を実現しつつ、光源の温度上昇を抑えることができるようにする。
即ち１回の撮像データを得るために、発光部２では１フレームにおいて複数回の発光を行い、イメージセンサ７でその複数回の反射光を蓄積することによって生成された、１枚の撮像データ（画像）を用いて被写体Ｓの測距や３Ｄ形状を推定するようにする。
換言すれば、所望の露光時間を実現するにあたり、光源の発熱を抑えるために複数回の発光に分割し、露光タイミングを同期させることによって、得られる画像を同等とするものである。
【００７８】
図１４に複数回発光の動作を示している。
図１４では発光素子２ａにおいて１フレーム期間Ｔｆに、発光期間Ｔｐ１、Ｔｐ２として２回の発光を行う例を示している。例えば発光期間Ｔｐ１、Ｔｐ２を合わせた期間長が、図１３の発光期間Ｔｐに略相当する長さであるとする。
イメージセンサ７側では、この発光期間Ｔｐ１、Ｔｐ２に同期して露光期間Ｔｒ１、Ｔｒ２が設定され、露光及び電荷蓄積を行う。図では電荷が蓄積される様子を実線で示している。
発光素子２ａの温度については、上述のように発光中に上昇し発光停止と共に低下するため、発光期間Ｔｐ１、Ｔｐ２の期間に上昇するが、発光期間Ｔｐ１、Ｔｐ２の終了とともに低下する。発光期間Ｔｐ１、Ｔｐ２が比較的短いことから、温度上昇が比較的早く終了して温度低下にうつることが繰り返されることになる。
これにより、発光部２の温度上昇は抑えられ、かつイメージセンサ７側では十分な時間の電荷蓄積ができる。従って撮像データに輝度不足があったとしてもそれを解消できる。
【００７９】
分割的な露光を行うために、イメージセンサ７では、例えば図１５のような構成を採ることが考えられる。
イメージセンサ７は、光電変換部５１、電荷保持部５２、読出制御部５３、読出アンプ５４、初期化ゲート５５，５６、転送ゲート５７、読出ゲート５８、Ａ／Ｄ変換器５９を有するものとする。
【００８０】
光電変換部５１には被写体からの反射光を露光する光電変換素子が配列されている。光電変換部５１に対しては、初期化ゲート５５により電圧ＶＤＤの供給のオン／オフが制御され初期化が行われる構成とされている。
光電変換部５１から読み出される電荷（光電子）は転送ゲート５７を介して電荷保持部５２に供給される。電荷保持部５２は、光電変換部５１の各光電変換素子（各画素）の電荷を一時的に保持する。電荷保持部５２に対しては、初期化ゲート５６により電圧ＶＤＤの供給のオン／オフが制御され初期化が行われる構成とされている。
電荷保持部５２で保持された各画素の電荷は転送ゲート５８を介して読み出され、読出ゲート５８で増幅（ゲインコントロール）の処理を施された後、Ａ／Ｄ変換器５９でデジタルデータに変換され、１フレームの撮像データＤＴとして図１の画像処理部８に出力される。
【００８１】
ここで読出制御部５３が各ゲートを図１６のように制御することで、図１４のような複数回発光に対応した露光が実現される。
読出制御部５３は、まず時点ｔ０に、初期化ゲート５５，５６により光電変換部５１及び電荷保持部５２を初期化させる。
初期化後、露光期間Ｔｒ１としての光電変換部５１での露光が行われる。
時点ｔ１で読出制御部５３は転送ゲート５７を制御して、光電変換部５１において露光期間Ｔｒ１に蓄積された各画素の電荷を電荷保持部５２に転送させる。
但しこのとき読出制御部５３は、読出ゲート５８については開けないことで、光電変換部５１から転送された電荷は電荷保持部５２に保持されるようにしている。
その後、時点ｔ２で読出制御部５３は、初期化ゲート５５を制御して光電変換部５１を初期化させる。このとき電荷保持部５２については初期化しない。
【００８２】
この光電変換部５の初期化後、露光期間Ｔｒ２としての光電変換部５１での露光が行われる。
時点ｔ３で読出制御部５３は転送ゲート５７を制御して、光電変換部５１において露光期間Ｔｒ２に蓄積された各画素の電荷を電荷保持部５２に転送させる。電荷保持部５２では、露光期間Ｔｒ１に加えて露光期間Ｔｒ２の電荷が保持されることになる。
読出制御部５３は時点ｔ４で読出ゲート５８を制御して、電荷保持部５２に保持された各画素の電荷を読出アンプ５４に出力させる。
以上の動作により、露光期間Ｔｒ１，Ｔｒ２という２回の露光による電荷が、１枚の画像を構成する１フレームの撮像データＤＴの各画素データとして出力されることになる。
【００８３】
なお、露光期間Ｔｒ１と露光期間Ｔｒ２間（時点ｔ１から時点ｔ２）に発生した光電子は、時点ｔ２で初期化ゲート５５を解放することにより、電荷保持部５２へは蓄積せず、電圧ＶＤＤラインへ捨てる。この制御により、電荷保持部５２に蓄積される電荷は、発光期間Ｔｐ１，Ｔｐ２に発生した光電子のみとなり、得られる画像は、発光期間Ｔｐ１，Ｔｐ２の期間を連続させた場合と同等になる。
一方で、発光期間Ｔｐ１，Ｔｐ２で分割されることで発光素子２ａの発光継続時間は短くなるため、発熱による温度上昇のピークは下がり、発光効率が改善する。
【００８４】
ところで図１４では１フレーム期間Ｔｆに２回の発光及び露光を行う例を述べたが、もちろん２回に限られるものではない。
図１７には１フレーム期間Ｔｆに３回の発光が行われる場合を示している。即ち発光素子２ａでは発光期間Ｔｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３の発光が行われ、イメージセンサ７では露光期間Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３の露光が行われる。
この場合、発光素子２ａの温度については、発光期間Ｔｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３がそれぞれ比較的短いことから、温度上昇が比較的早く終了して温度低下にうつる。従って温度上昇はより効果的に抑制される。
例えば仮に１フレーム期間Ｔｆでの総発光期間長（図１７のＴｐ１＋Ｔｐ２＋Ｔｐ３）が、図１４の総発光期間長（図１４のＴｐ１＋Ｔｐ２）と同等だとすると、温度上昇は図１７の３回発光の方が図１４の２回発光の場合よりも抑えられることになる。
つまり、１回の発光期間を短くし、１フレーム期間Ｔｆにおける発光回数を増やすほど、温度上昇の抑制には有利になると考えられる。
従って、１フレーム期間Ｔｆにおいて４回、５回、さらにはより多数の回数で分割的に発光及び露光を行うことが考えられる。例えば５０回、１００回、或いはそれ以上といった回数も想定される。
【００８５】
このような１フレーム期間Ｔｆにおける複数回発光及び複数回露光は、測距装置１のセンシング中に常時行うようにすることが考えられる。このようにすることで、常時温度上昇を抑制できるセンシングが可能となる。
【００８６】
また、１フレーム期間Ｔｆにおける１回の継続的な発光及び露光と、１フレーム期間Ｔｆにおける複数回発光及び複数回露光を切り替えることも考えられる。
例えば或る所定の露光時間長以内の露光で撮像が良好にできる場合は、１フレーム期間Ｔｆにおける１回の継続的な発光及び露光を行う。
一方で、光量が足りないなどにより露光時間を長くしたい場合は、１フレーム期間Ｔｆにおける複数回発光及び複数回露光に切り替えて、１フレーム期間Ｔｆ内での露光時間量を長くしつつ、発光部２側の温度上昇が大きくならないようにすることも考えられる。
【００８７】
さらに１フレーム期間Ｔｆにおける複数回発光及び複数回露光を行う場合に、その回数を切り替えることも考えられる。
例えば上記のように常時１フレーム期間Ｔｆにおける複数回発光及び複数回露光を行う場合、或いは１フレーム期間Ｔｆにおける１回発光及び露光から切り替えて複数回発光及び露光を行うような各場合において、必要に応じて例えば２回発光・露光と、３回発光・露光の切替を行うような動作である。
例えば露光時間を或る閾値以内の値にするときは２回発光・露光とし、その閾値以上に長くしたいときは３回発光・露光とするなどである。もちろん、２回、３回というのは一例で、それ以上の回数が実行されるものでもよい。
また１フレーム期間Ｔｆにおける複数回発光・露光は、特に温度上昇を抑制することから、次に説明するように、温度状況に応じて切替制御を行うことも考えられる。
【００８８】
また、以上の複数回発光制御の際に、１フレーム期間Ｔｆにおける複数回発光について、発光期間Ｔｐ１，Ｔｐ２の間隔（非発光期間の長さ）を制御するようにすることも考えられる。非発光期間は温度が低下する期間であるため、温度の低下が確実に行われるように、発光間隔を制御しても良い。
例えば発光間隔（非発光期間）として、最低限の長さを確保するようにしたり、温度検出部１０による温度の検出信号を確認して、所定温度以下になったことを条件として次の発光期間Ｔｐに移るなどである。
もちろんこのような非発光期間の制御は、発光期間Ｔｐ１，Ｔｐ２・・・の各タイミングを規定するパラメータ制御によっても可能である。
【００８９】
＜７．第２の実施の形態：温度に応じた適応的な複数回発光＞
以下、第２の実施の形態として、温度に応じて適応的な複数回発光・露光を制御する例を説明する。
まず温度に応じた適応的な複数回発光の第１例を説明する。
【００９０】
図１８Ａは、先に図１３に示したような、１フレーム期間Ｔｆにおける１回の発光・露光を行う場合を示している。即ち１フレーム期間Ｔｆに発光期間Ｔｐ、露光期間Ｔｒとして継続的な発光・露光を行う。発光素子２ａの温度の上昇は比較的高い。
【００９１】
これに対して図１８Ｂは、温度に応じて発光・露光が中断及び再開されることで、発光素子２ａの温度の上昇を抑制した状態を示している。
即ち図１８Ｂにおいては１フレーム期間Ｔｆにおいて、発光期間Ｔｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３、露光期間Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３として３回の分割的な発光・露光が行われている。
【００９２】
特に駆動部３又は制御部９は、発光期間Ｔｐ１において温度検出部１０による温度を監視し、発光素子２ａの駆動を制御する。
例えば発光素子２ａの温度が温度閾値ｔｈ１に達したことをもって、駆動部３による発光素子２ａの発光は中断される。その後、発光素子２ａの温度が温度閾値ｔｈ２にまで低下したことが検知されたら、駆動部３による発光素子２ａの発光が再開される。即ち発光期間Ｔｐ２が開始される。
発光期間Ｔｐ２も同様に、発光素子２ａの温度が、温度閾値ｔｈ１に達したことをもって中断される。またその後発光素子２ａの温度が温度閾値ｔｈ２にまで低下したことを検知したら、発光を再開させる。即ち発光期間Ｔｐ３が開始される。
【００９３】
ここで、例えば図１８Ａの発光期間Ｔｐの長さを発光期間長ＴｐＧとするとき、図１８Ｂの発光期間Ｔｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３は、Ｔｐ１＋Ｔｐ２＋Ｔｐ３＝ＴｐＧとなるようにする。即ち、発光期間長ＴｐＧが設定されている場合において、分割的な発光の総期間長が、その発光期間長ＴｐＧとなるようにする。
このため、発光期間Ｔｐ３については、発光期間Ｔｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３の合計の発光時間が発光期間長ＴｐＧに達したことをもって終了されるようにしている。
【００９４】
もちろんこの図１８Ｂの場合、各発光期間Ｔｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３に同期して、イメージセンサ７での露光期間Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３が制御される。
なお、図では３回の発光・露光が行われる例としたが、あくまで温度状況に応じて発光の中断、再開、及び発光期間長ＴｐＧの管理が行われるため、３回とは限られず、そのときの温度状況で発光・露光の回数は変動することも考えられる。
【００９５】
このような発光の中断・再開の制御は、温度検出部１０による検出信号に応じて、例えば駆動部３内のロジック回路等で制御が行われるようにし、そのタイミングをイメージセンサ７に伝えるようにてもよいし、制御部９によって温度検出部１０による温度の検出信号を監視し、駆動部３及びイメージセンサ７を同期制御するようにしてもよい。
図１９では、例えば制御部９が１フレーム期間Ｔｆ内での発光の中断、再開、終了のタイミング制御を行う場合の処理例を示す。同等の処理を駆動部３が行っても良い。
【００９６】
制御部９は図１９のステップＳ１０１で、まず１フレーム期間Ｔｆにおける総発光時間となる発光期間長ＴｐＧを設定する。
そして制御部９は、フレーム同期信号により１フレームの開始タイミングを検知するたびに、ステップＳ１０２からＳ１０３に進む。
【００９７】
ステップＳ１０３で制御部９は、発光部２の発光を開始させるように駆動部３に指示する。また制御部９はステップＳ１０４で発光時間のカウントを開始する。
【００９８】
ステップＳ１０５で制御部９は、カウントしている発光時間の値が、発光期間長ＴｐＧに達したか否かを確認する。
カウントしている発光時間の値が発光期間長ＴｐＧに達していなければ、制御部９はステップＳ１０６で、温度検出部１０による温度の検出信号を確認し、現在の温度（発光素子２ａの温度）ＴＭＰが温度閾値ｔｈ１以上となったか否かを確認する。
現在の温度ＴＭＰが温度閾値ｔｈ１に達していない場合は、制御部９はステップＳ１０５，Ｓ１０６の監視を続ける。
【００９９】
現在の温度ＴＭＰが温度閾値ｔｈ１以上となったことを検知した場合は、制御部９はステップＳ１０６からＳ１０７に進み、発光中断制御を行う。即ち駆動部３に発光部２の発光を中断させると共に、イメージセンサ７に露光の中断を指示する。
【０１００】
発光中断制御を行った後は、制御部９はステップＳ１０８で、温度検出部１０による温度の検出信号を確認し、現在の温度ＴＭＰが温度閾値ｔｈ２以下となったか否かを確認する。現在の温度ＴＭＰが温度閾値ｔｈ２以下に下がるまでは、そのまま中断状態が続けられることになる。
現在の温度ＴＭＰが温度閾値ｔｈ２以下となったことを検知した場合は、制御部９はステップＳ１０８からＳ１０９に進み、発光再開制御を行う。即ち駆動部３に発光部２の発光を再開させると共に、イメージセンサ７に露光の再開を指示する。
そして制御部９はステップＳ１０５，Ｓ１０６の監視に戻る。
【０１０１】
ステップＳ１０５でカウントしている発光時間の値が、発光期間長ＴｐＧに達したことを検知したら、制御部９はステップＳ１１０に進み、現在のフレーム期間Ｔｆ内での発光・露光を終了させるように駆動部３及びイメージセンサ７に指示する。
そして制御部９は発光時間のカウンタをリセットし、ステップＳ１０２に戻って、次のフレームの開始タイミングを待機する。
なおこの待機期間において、ステップＳ１１２でセンシング終了となったら、その時点でこの図１９の制御を終える。
また例えば輝度不足その他の何らかの条件により、露光時間を長くしたいなどの状況が生じた場合、それに応じて制御部９は発光期間長ＴｐＧを変更することになる。制御部９は各種事情で発光期間長ＴｐＧを変更することになった場合は、ステップＳ１１３からＳ１０１に戻り、発光期間長ＴｐＧの設定変更を行う。
【０１０２】
以上の図１９の制御が行われることで、図１８Ｂに示したように、温度状況に応じて１回の発光継続時間が制御され、これによって１フレーム期間Ｔｆにおける複数回の発光・露光が行われる動作が実行されることになる。
なお、以上の動作の場合、温度が温度閾値ｔｈ１以上に高くなることが頻発する状況では、１フレーム期間内に総発光時間が発光期間長ＴｐＧに達することができないような状況が生ずる可能性がある。そのようなことが生じないように温度閾値ｔｈ１，ｔｈ２が適切な設定されることが望ましい。或いは、測距装置１として、撮像の１フレーム期間Ｔｆが必ずしも固定でなくてもよいということを考えれば、１フレーム期間Ｔｆが変動されるようにして、現在の温度ＴＭＰに応じた図１９の制御を優先させてもよい。
【０１０３】
続いて、温度に応じた適応的な複数回発光を行う処理の第２例を説明する。
これは、１フレーム期間Ｔｆにおける１回発光、２回発光、３回発光を温度状況に応じて切り替える例である。
【０１０４】
図２０Ａに制御部９による制御例を説明する。
制御部９はステップＳ１５０で、１フレーム期間Ｔｆにおける１回発光として発光及び露光を開始させる。例えば図１３のような動作を実行させる。
なお、このような開始時点で後述するフラグＦＴ１、ＦＴ２はオフとされている。フラグＦＴ１は２回発光を行っている状態を示すフラグで、フラグＦＴ２は３回発光を行っている状態を示すフラグである。
制御部９はステップＳ１５１ではセンシングの終了を監視する。
制御部９はステップＳ１５２で、温度検出部１０による温度の検出信号により現在の温度ＴＭＰ（発光素子２ａの温度）を確認する。
そして制御部９はステップＳ１５３，Ｓ１５４，Ｓ１５５，Ｓ１５６で、現在の温度又はフラグ状況を監視する処理を行う。
【０１０５】
ステップＳ１５３では、フラグＦＴ２がオフのときに、現在の温度ＴＭＰが或る温度閾値ｔｈＴ２０以上となっているか否かを確認する。
ステップＳ１５４では、フラグＦＴ２がオンであるか否かを確認する。
ステップＳ１５５では、フラグＦＴ１がオフのときに、現在の温度ＴＭＰが或る温度閾値ｔｈＴ１０以上となっているか否かを確認する。
ステップＳ１５６では、フラグＦＴ１がオンであるか否かを確認する。
【０１０６】
フラグＦＴ１がオフで現在の温度ＴＭＰが或る温度閾値ｔｈＴ１０より高い場合は、制御部９はステップＳ１５５からＳ１６４に進み、１フレーム期間Ｔｆに２回発光を行う動作に切り替える制御を行う。
即ち制御部９は、次のフレームから、駆動部３には図１４のような発光期間Ｔｐ１，ＴＰ２の２回発光を実行するように指示し、イメージセンサ７には露光期間Ｔｒ１，Ｔｒ２の２回露光を行うように指示する。
そしてステップＳ１６５で制御部９は、フラグＦＴ１をオンとする。
【０１０７】
このフラグＦＴ１がオンの期間は、制御部９はステップＳ１５３又はＳ１５６の監視を行うことになる。
２回発光に切り替えることによって、温度上昇が抑えられることから、現在の温度ＴＭＰが低下することが考えられる。
そのためフラグＦＴ１がオンの場合、制御部９はステップＳ１５６からＳ１６６に進み、現在の温度ＴＭＰが温度閾値ｔｈ１０ｕ以下となったか否かを判断する。
ここで温度閾値ｔｈ１０ｕとは、図２０Ｂに示すように、２回発光への移行のための温度閾値ｔｈ１０より若干低い温度とする。
もし現在の温度ＴＭＰが温度閾値ｔｈ１０ｕ以下となっていたら、制御部９はステップＳ１６７に進み、１フレーム期間Ｔｆにおける１回発光に切り替える制御を行う。
即ち制御部９は、次のフレームから、駆動部３には図１３のような発光期間Ｔｐの１回発光を実行するように指示し、イメージセンサ７には露光期間Ｔｒの露光を行うように指示する。
そしてステップＳ１６８で制御部９は、フラグＦＴ１をオフとする。
なお、温度閾値ｔｈ１０ｕが温度閾値ｔｈ１０より若干低い温度とされていることで、２回発光と１回発光が頻繁に切り替わるような事態が防止される。
【０１０８】
フラグＦＴ１がオンで２回発光を行っている期間においても温度がさらに上昇することもあり得る。そこで制御部９はステップＳ１５３で、現在の温度ＴＭＰが温度閾値ｔｈ２０以上となったか否かを監視している。
温度閾値ｔｈ２０とは、図２０Ｂに示すように、温度閾値ｔｈ１０よりもさらに高い温度とする。
現在の温度ＴＭＰが温度閾値ｔｈ２０より高くなったら、制御部９はステップＳ１５３からＳ１６０に進み、１フレーム期間Ｔｆにおける３回発光に切り替える制御を行う。
即ち制御部９は、次のフレームから、駆動部３には図１７のような発光期間Ｔｐ１，Ｔｐ２，Ｔｐ３の３回発光を実行するように指示し、イメージセンサ７には露光期間Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３の３回露光を行うように指示する。
そしてステップＳ１６１で制御部９は、フラグＦＴ２をオンとする。
【０１０９】
このフラグＦＴ２がオンの期間は、制御部９はステップＳ１５４の監視を行うことになる。
３回発光に切り替えることによって、さらに温度上昇が抑えられることから、現在の温度ＴＭＰが低下することが考えられる。
そのためフラグＦＴ２がオンの場合、制御部９はステップＳ１５４からＳ１６２に進み、現在の温度ＴＭＰが温度閾値ｔｈ２０ｕ以下となったか否かを判断する。
ここで温度閾値ｔｈ２０ｕとは、図２０Ｂに示すように、３回発光への移行のための温度閾値ｔｈ２０より若干低い温度とする。
もし現在の温度ＴＭＰが温度閾値ｔｈ２０ｕ以下となっていたら、制御部９はステップＳ１６３でフラグＦＴ２をオフとし、さらにステップＳ１６４に進んで、１フレーム期間Ｔｆにおける２回発光に切り替える制御を行う。つまり３回発光から２回発光に戻す。このときフラグＦＴ１がオフであればステップＳ１６５でオンとすることになる。
なお、温度閾値ｔｈ２０ｕが温度閾値ｔｈ２０より若干低い温度とされていることで、３回発光と２回発光が頻繁に切り替わるような事態が防止される。
【０１１０】
以上のように、温度状況に応じて、１フレーム期間Ｔｆにおける発光・露光の回数が１回，２回，３回のうちで切り替えられる。そしてセンシング終了の時点で制御部９はステップＳ１５１からこの図２０Ａの処理を終了させる。
このようにすることで、複数回発光による温度上昇の抑制が効果的に実行される。また温度上昇が大きくないときは、１回発光・露光が行われることで、センシング動作の制御はシンプルなものとなる。
【０１１１】
以上の第２の実施の形態としては、測距装置１において、１回の画像を得るために行う複数回の発光乃至露光を行うタイミングの、発光間隔、１回あたりの発光継続時間、発光回数を制御することにより、光源の発熱を抑え、電力効率を改善することができる。
【０１１２】
＜８．第３の実施の形態：面内で異なる回数露光＞
第３の実施の形態として、イメージセンサ７の露光面に応じて異なる回数の発光・露光が行われる例を説明する。
【０１１３】
図２１Ａでは、オプティカル波形として示すように、発光部２では例えば１フレーム期間Ｔｆに４回の発光（発光期間Ｔｐ１，Ｔｐ２，Ｔｐ３，Ｔｐ４）が行われる例を示している。
また発光動作に合わせて、画素Ｇ１、画素Ｇ２の露光動作として電荷蓄積量の上昇の様子を示している。
画素Ｇ１では、発光期間Ｔｐ１，Ｔｐ２に合わせて、露光期間Ｔｒ１，Ｔｒ２の露光を行っている。ところが発光期間Ｔｐ３，Ｔｐ４には露光を行っていない。
画素Ｇ２では、発光期間Ｔｐ１，Ｔｐ２，Ｔｐ３，Ｔｐ４に合わせて、露光期間Ｔｒ１，Ｔｒ２、Ｔｒ３，Ｔｒ４の露光を行っている。
【０１１４】
ここで画素Ｇ１は例えば図２１Ｂに示すように、イメージセンサ７（光電変換部５１）の撮像面の中央付近であって、比較的感度が高い画素であるとする。
一方で画素Ｇ２は例えば撮像面の画面端部近傍であって、比較的感度が低い画素であるとする。
感度が高い画素Ｇ１では、露光時間を長くすると飽和してしまうような場合、一律で露光時間を短くすると、画素Ｇ２で輝度が足りないといった事態が起こることがある。
そこで、画素に応じて、複数回発光に対して何回露光するかを設定できるようにする。これにより画素の感度に差がある場合でも、どの画素でも良好な輝度範囲となる撮像データが得られるようにすることができる。
【０１１５】
なお、画素の感度は、画素の特性だけでなく、発光素子２ａの特性も影響する。例えば発光部２の中央付近は温度上昇の度合いが端部よりも大きい。ＶＣＳＥＬとしてのレーザ発光素子は温度が高いほどパワーが低下するという特性がある。そのため中央部に配置される発光素子２ａほど光量が低下することもある。
例えばこのような事情により、イメージセンサ７の撮像面の中央付近で輝度が低下することもあり得る。そのような場合、中央付近の画素Ｇ１は露光回数を増やすということも考えられる。
【０１１６】
また図２１Ａでは、画素Ｇ３としての例も示しており、この場合、露光期間Ｔｒ３では、発光期間Ｔｐ３の途中で露光を終えるようにしている。
このように、発光期間にあわせた露光だけでなく、或る発光期間の途中で露光を終了させることで、輝度の均一化を図るような制御も可能である。
【０１１７】
以上のように、測距装置１において、光源装置１００の複数回の発光に同期した中で、１回あたりの露光継続時間や露光回数をイメージセンサ７の撮像面の中で画素１つ１つ、乃至、いくつかの画素含むブロック毎に個別に制御することによって、イメージセンサ７で撮像される画像上に写る光源の被写体Ｓによる反射光の像の輝度を制御するように構成することができる。
【０１１８】
＜９．第４の実施の形態：発光パラメータの個別設定＞
続いて第４の実施の形態として、発光パラメータの個別設定について述べる。
光源装置１００で多数の発光素子２ａを発光させ、その反射光を撮像装置１０１で撮像することにより距離を測定する測距装置１において、レーザ（発光素子２ａ）の製造ばらつき、温度の変動、光学系の特性により、必ずしも得られる画像上の輝点の輝度が均一にならない。
【０１１９】
例えば図２２Ａは、発光素子Ｘ、Ｙとして、スタートタイミングＴｓｔ、エンドタイミングＴｅｄで規定される発光期間Ｔｐだけ発光させるとする。イメージセンサ７側では、これに同期した露光期間Ｔｒで露光を行う。なおこの場合も「同期」の意味は上述のとおりである。
ここで、発光素子Ｘ、Ｙとは、多数の発光素子２ａのうちで、説明上で参照する或る２つの発光素子２ａのサンプルであるとする。
この図２２Ａでは、発光素子Ｘ、Ｙに対して、同じパラメータで駆動制御しているにもかかわらず、製造ばらつきや温度分布、寄生抵抗などにより発光強度ＰＷ１，ＰＷ２を等しくできないことを示している。
【０１２０】
このような発光強度のばらつきに加えて、さらに図２３に示すようにイメージセンサ７に届く光量に影響を与える要素がある。
即ち発光側光学系５の透過率の空間分布、測距装置１から被写体Ｓまでの距離や被写体Ｓの反射率、撮像側光学系６の透過率の空間分布、イメージセンサ７の感度の入射角依存などである。
【０１２１】
このような状況で照らされた被写体Ｓの反射光をイメージセンサ７で撮像した様子を図２２Ｂに模式的に示している。図示のように、各画素（又は各画素ブロック毎）に明るさのばらつきとして見えてしまうようになる。
【０１２２】
そのため、暗い点に合わせて露出（ゲイン・露光時間）を調整すると、明るい点が飽和してしまい、正確な座標を得ることができない。
同様に、明るい点に合わせて露出を調整すると、暗い点が写らず、同じく正確な座標を得ることができない。
【０１２３】
そこで第４の実施の形態としては、多灯光源の１つ１つ、乃至、複数からなるブロック毎に、点灯開始時刻・点灯終了時刻、或いは電流量を、状況に応じて異なるように制御することにより、撮像された画像上の反射光の輝度を、所望の量に調整する。
特にその際、電流のＯＮ／ＯＦＦのタイミングや電流量を決定するために、２次元的に分布した光源を、２次元イメージとしてイメージセンサ７で撮像し、その像における明るさが所望の状態になるように各光源のブロック毎の電流或いは発光時間、又はその両方を制御するようにする。
この場合、発光部２からイメージセンサ７の光路上に発光側光学系５、被写体Ｓ、撮像側光学系６が入るため、多灯光源の製造ばらつきのみならず、上記光路上の各構成要素に起因する変動分も考慮した制御が可能となる。
そして本実施の形態の考え方は、発光部２において所望の明るさで光る、ということを目指すのではなく、イメージセンサ７側で所望の写り方をする、ということを目指して制御する。
【０１２４】
図２２Ｃは発光素子Ｘ、Ｙの発光タイミングを個別に制御する一例を示している。
発光素子ＸはスタートタイミングＴｓｔ１、エンドタイミングＴｅｄ１により発光制御する。発光素子ＹはスタートタイミングＴｓｔ２、エンドタイミングＴｅｄ２により発光制御する。これにより発光素子Ｘ、Ｙの発光期間ＴｐＸ、ＴｐＹの長さが異なるものとなる。
このように、発光素子２ａ毎（もしくは所定のブロック毎）に、発光期間Ｔｐの長さを設定することで、図２２Ｄに示すように、イメージセンサ７で撮像される撮像データの画素間（又は画素ブロック間）で、輝度のばらつきが生じないようにする。
換言すれば、撮像データの画素間での輝度ばらつきが生じないように、発光素子Ｘ、Ｙの発光タイミングを制御するものとなる。
【０１２５】
図２２Ｃの例は一例である。
図２４に各種の制御例を示す。
図２４Ａは、比較のために示したもので、発光素子Ｘ、Ｙを同一のスタートタイミングＴｓｔ、エンドタイミングＴｅｄで発光させる例である。
【０１２６】
図２４Ｂは、発光素子Ｘ、ＹのスタートタイミングＴｓｔ１，Ｔｓｔ２をずらし、またエンドタイミングＴｅｄ１，Ｔｅｄ２をずらした例である。この場合、タイミングをずらす量によって、発光素子Ｘ、Ｙの発光期間ＴｐＸ，ＴｐＹを異なるようにすることができる。
なお、特に撮像データ上で輝度ばらつきに問題ない場合は、スタートタイミングＴｓｔ１、エンドタイミングＴｅｄ１に対してスタートタイミングＴｓｔ２、エンドタイミングＴｅｄ２を同じ量だけずらすことで、発光期間ＴｐＸ，ＴｐＹを同一にすることもできる。発光素子Ｘ、Ｙにおいて発光の開始・終了のタイミングをずらすことで、駆動部３のチップ内での電源配線における急激な電流変化を回避することができるという利点が得られる。
【０１２７】
図２４Ｃは、発光素子Ｘ、ＹにおいてスタートタイミングＴｓｔは共通とするが、エンドタイミングＴｅｄ１，Ｔｅｄ２を必要に応じて異なるタイミングとする例である。
発光期間ＴｐＸ，ＴｐＹを異なるようにすることで、イメージセンサ７側での輝度のばらつきを低減することができる。
また、このようにエンドタイミングＴｅｄを調整することにより、光学系（５，６）の透過率の空間分布を相殺するような射出が可能ともなる。さらに被写体Ｓの反射率の空間分布を相殺するような射出が可能ともなる。さらには測距装置１と被写体Ｓとの距離の違いを相殺するような射出が可能となる。
【０１２８】
図２４Ｄは、発光素子Ｘ、ＹにおいてスタートタイミングＴｓｔ１，Ｔｓｔ２を固定的にずらしつつ、エンドタイミングＴｅｄ１，Ｔｅｄ２を必要に応じて異なるタイミングとする例である。
これによっても、上記図２４Ｃ、図２４Ｂで述べた効果を得ることができる。
なお、図示していないが、発光素子Ｘ、Ｙでは、エンドタイミングＴｅｄを共通としてスタートタイミングＴｓｔ１，Ｔｓｔ２を必要に応じて可変するような制御も考えられる。
さらに、発光素子Ｘ、Ｙで、発光タイミングを同一とするか異なるものとするかにかかわらず、出力レーザパワー（駆動電流量）を異なるようにすることも考えられる。
【０１２９】
さらにパラメータ設定としては、先に第１〜第３の実施の形態で述べたような１フレーム期間Ｔｆにおける複数回発光・露光を行うようにすることも考えられる。
複数回発光を行うようにすることで、露光時間が足りない場合に、上述のように温度上昇を抑制しつつ受光光量を上げることができる。従って、発光パラメータによるタイミング制御としては、複数回発光のためのタイミング設定も想定される。
【０１３０】
以上のような第４の実施の形態の動作としては、レーザ発光のために駆動部３に与えるパラメータを、イメージセンサ７側の撮像データに応じて可変制御するということになるが、そのパラメータ制御の手法としては、静的パラメータ制御と動的パラメータ制御が考えられる。
【０１３１】
静的パラメータ制御とは、固定的な状況に応じてキャリブレーションを行い、パラメータ設定を行うものである。
例えば図２５に示すように、まず発光素子Ｘ、Ｙを同じパラメータで発光させる。即ちレーザパワー、スタートタイミングＴｓｔ、エンドタイミングＴｅｄとして同じ値（同じ発光期間Ｔｐ）により発光駆動する。
この場合でも、発光素子２ａの個々のばらつき、光学系、被写体により、撮像データでの輝度のばらつきが生ずる。そこで、輝度ばらつきを解消するように、発光素子Ｘ、Ｙのパラメータを個別に設定する。例えば電流値を異なるものとしたり、タイミングパラメータを変更して発光期間ＴｐＸ，ＴｐＹを異なるものとする。
【０１３２】
一方、動的パラメータ制御とは、センシング中に変化する状況に応じて適応的にパラメータ可変設定を行うものである。
例えば図２６に示すように、まず発光部２の初期の温度分布に応じて発光素子Ｘ、Ｙのパラメータを決めて発光させる。なお静的パラメータ制御を行った後であれば、初期の温度分布に応じたパラメータ設定は、それに含まれて行われていると考えることができる。
その後、センシング中に温度変化により輝度ばらつきが生じた場合、輝度ばらつきを解消するように、発光素子Ｘ、Ｙのパラメータを個別に設定する。例えば電流値を異なるものとしたり、タイミングパラメータを変更して発光期間ＴｐＸ，ＴｐＹを異なるものとする。
【０１３３】
なお、いずれの場合も、発光パラメータにより発光素子Ｘ、Ｙにおいて発光期間Ｔｐが異なるようにする場合、上述の発光期間と露光期間の同期の点を考えれば、露光期間Ｔｒも、それに応じて個別に異なるようにすることが想定される。
但しイメージセンサ７側で、露光期間を個別画素（又はブロック画素）毎に可変制御できない場合は、一番早い複数の発光素子２ａに対するパラメータのうちで一番早いスタートタイミングＴｓｔから一番遅いエンドタイミングＴｅｄまでの期間を露光するように露光期間を設定することが考えられる。
【０１３４】
＜１０．パラメータ設定処理例＞
以下、第４の実施の形態におけるパラメータ設定処理例を説明する。以下説明する処理例は制御部９が行う処理であるとする。上述したように制御部９は駆動部３と別体のものでも駆動部３内に設けられるものでもかまわない。
【０１３５】
まず図２７の処理例では、制御部９はステップＳ１０で静的キャリブレーションとして、上述の静的パラメータ制御を行う。
そして制御部９はステップＳ１１で、静的キャリブレーションにより調整されたパラメータに基づいて発光部２の発光及びイメージセンサ７による撮像が開始されるように、駆動部３及びイメージセンサ７を制御する。
センシングの終了の際には、制御部９はステップＳ１２から処理を終える。
つまりこの図２７の処理は、静的パラメータ制御のみを行う処理例である。
【０１３６】
ステップＳ１０の静的キャリブレーションとしての処理例Ｉ、II、IIIを、それぞれ図２８、図２９、図３０で説明する。
【０１３７】
まず図２８で静的キャリブレーション処理例Ｉを説明する。
ステップＳ２００で制御部９は、駆動部３及びイメージセンサ７に対して初期パラメータをセットする。これは、複数の発光素子２ａに、全て共通のレーザパワー及び発光期間Ｔｐを指定するパラメータである。
なお、初期パラメータとしては、発光期間Ｔｐの長さが同一であれば、スタートタイミングＴｓｔ及びエンドタイミングＴｅｄをずらしたパラメータとしてもよい。
また初期パラメータとしてはイメージセンサ７側の撮像信号に与えるゲインや露光期間Ｔｒもある。上述のように露光期間Ｔｒは発光期間Ｔｐと同期したものとなる。
【０１３８】
そして制御部９はステップＳ２０１で発光制御を行う。即ち制御部９は駆動部３に発光を開始させるとともに、イメージセンサ７において発光に同期した露光を開始させる。
これにより撮像装置１０１側で撮像データが得られ、制御部９は、撮像データの情報、即ち画素或いは画素ブロック毎の輝度データを確認できる状態となる。
そこでステップＳ２０２で制御部９は、撮像データの各画素の輝度の値を取得する。
【０１３９】
ステップＳ２０３で制御部９は、測距センシングに必要な全ての画素において画素値（輝度値）が検知可能であるか否かを確認する。
なおセンシングに必要な全ての画素とは、レーザ発光による反射光を受光すべき画素の全部という意味で、必ずしも物理的にイメージセンサ７に設けられる全ての画素を指すものではない。以下、図２８，図２９，図３０の説明では、「全ての画素」や「全画素」はこのような意味で用いる。
このステップＳ２０３では、制御部９は、全ての画素において少なくともイメージセンサ７のダイナミックレンジ内での受光が実現できているか否かを確認する。
即ち画素値が飽和していることなく、またノイズに埋もれておらず適切な画素値が得られていれば、少なくともセンシング動作が可能であるため、ダイナミックレンジ内であればよいとするものである。
ただし、ステップＳ２０３では、より厳しく、全ての画素内が所定の輝度値の範囲内にあることを条件としてもよい。
【０１４０】
もし全ての画素が適正に検知可能（飽和しておらず、またノイズに埋もれてもいない）であれば、センシングは可能であるため、制御部９はステップＳ２０７として現在のパラメータを記憶して、静的キャリブレーションを終える。例えば初期パラメータで問題ない場合は、その初期パラメータのままで静的キャリブレーションを終えることになる。
【０１４１】
一方、全部又は一部の画素において適正な画素検知ができない場合（或いは一部又は全部の画素の輝度値が適切な範囲内とはなっていないとした場合）は、制御部９はステップＳ２０４に進み、センサパラメータが調整可能であるか否かを判断する。
ここでは例えばイメージセンサ７における撮像信号に与えるゲインを調整可能であるか否かを判定する。
なお、この場合に露光時間Ｔｒを調整することも考えられるが、露光時間Ｔｒを調整する場合は、同時に発光期間Ｔｐも合わせて変更することになる。但しこの場合の発光時間Ｔｐの制御は、個別の発光素子２ａに対するものではなく、全発光素子２ａに対して共通に行うことを想定している。
【０１４２】
ゲイン又は露光期間としてセンサパラメータの調整が可能な場合は、制御部９はステップＳ２０５に進み、ゲイン又は露光期間の一方又は両方を可変する。
その状態でステップＳ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３の処理を行い、適正な画素検知が実現できたか否かを判定する。
この時点で、ステップＳ２０３において全画素の適正な検知が可能になったということは、特に個々の発光素子２ａのパラメータを個別に制御するまでもなく、調整ができたことになる。
その場合、制御部９はステップＳ２０７で、センサパラメータ調整後の状態のパラメータを、静的キャリブレーション後のパラメータとして記憶する。
【０１４３】
ステップＳ２０３で全画素検知可能とは判定されない場合において、ステップＳ２０４でセンサパラメータの変更不可とされる場合もある。例えばゲインや露光時間が、可変範囲として予め決められた上限又は下限に達している場合である。
【０１４４】
そのような場合は、センサパラメータ調整として共通制御できないため、制御部９はステップＳ２０６に進み、個別の発光パラメータ調整を行うことになる。
即ち制御部９は、図２２Ｃや図２４で示したように発光パラメータを可変する。特には、撮像データの輝度のばらつきに応じて発光パラメータ設定を行う。
例えば輝度が足りない画素（又は画素ブロック）に対応する発光素子２ａについては、発光期間Ｔｐが長くなるようにし、また輝度が高すぎる（或いは飽和している）画素（又は画素ブロック）に対応する発光素子２ａについては、発光期間Ｔｐが短くなるように、発光パラメータ設定を行う。
また１フレーム期間Ｔｆにおける複数回発光（及び露光）を行うようなパラメータ設定も想定される。
レーザパワーを個別に制御できる構成の場合は、レーザパワーのパラメータを個別に設定してもよい。
【０１４５】
そしてその設定したパラメータによりステップＳ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３の処理を行い、適切な画素検知が実現できたか否かを判定する。
特に個別に発光パラメータが設定されることで、飽和画素や輝度不足画素は適切に解消できる。もちろん、再度ステップＳ２０３→Ｓ２０４→Ｓ２０６として個別パラメータ設定が行われる場合もあるが、その場合は、個別の発光パラメータ設定及び撮像データの確認が繰り返される。
ステップＳ２０３で全画素の輝度が適正に検知可能となった時点で、制御部９はステップＳ２０７に進み、その時点の発光パラメータ及びセンサパラメータを、静的キャリブレーション結果のパラメータとして記憶する。
【０１４６】
このような処理により、撮像データにおいて画素毎の輝度ばらつきが生じている場合には、まず全体的なパラメータ調整を行い、それでもばらつきが解消できなかったときに個別パラメータ設定が行われることになる。
パラメータ設定が簡易な全体制御が優先されることで処理負荷が軽減される。一方で、大幅なばらつきには個別設定が行われることで対応できる。
【０１４７】
次に図２９で静的キャリブレーション処理例IIを説明する。なお、すでに処理例Ｉと同様の処理については同一のステップ番号を付して重複説明を避ける。
これは、センサパラメータの調整より発光パラメータの調整を優先する例である。
ステップＳ２０３で全ての画素の輝度値が適正に検知可能とはなっていないと判定された場合、制御部９はステップＳ２１０で、発光パラメータ調整が可能か否かを確認する。そして可能であればステップＳ２１１に進み、発光パラメータについて全体調整又は個別調整を行う。そしてステップＳ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２０３の処理を行う。
【０１４８】
ステップＳ２１０に進んだ時点で、すでに発光パラメータ調整ができない（調整限界となっている場合）は、制御部９はステップＳ２１２に進み、センサパラメータ調整を行う。この場合は、イメージセンサ７におけるゲイン調整を行うことになる。
他の処理は処理例Ｉと同様である。
【０１４９】
この図２９の処理例IIの場合は、まず個別パラメータ設定が行われるため、撮像データ上での輝度ばらつきが大きい場合でも、効率よく、輝度ばらつきを均一化するようにパラメータ設定が可能である。イメージセンサ７のゲイン調整は補助的に用いられる。増幅時のノイズなどの事情でイメージセンサのゲイン調整をあまり行いたくない場合の処理として好適である。
【０１５０】
図３０で静的キャリブレーション処理例IIIを説明する。ステップＳ２００〜Ｓ２０７は図２８と同様としている。但しステップＳ２０３Ａとして、ステップＳ２０３より厳しい条件としている。即ち単に全ての画素が適正に検知可能というのではなく、全ての画素の輝度値が所定の範囲内という条件としている。これは、ばらつきがより少なくなるまでパラメータ調整を行うことを意味する。
そしてこの処理例IIIでは、ステップＳ２０７で静的キャリブレーション結果のパラメータを記憶した後、さらにステップＳ２２０〜Ｓ２２３でレーザパワー設定についてのパラメータ調整を行う。
【０１５１】
まず制御部９はステップＳ２２０で、全ての発光素子２ａについて、レーザパワーが１ステップ低下されるように、発光パラメータを変更する。
なお、ここでいう１ステップとは、このステップＳ２２０の処理について設定した１段階の下げ幅という意味で、必ずしも設定可能なレーザパワー（駆動電流値）の分解能でいう可変幅に限られるものではない。
そして制御部９はステップＳ２２１で、変更した発光パラメータにより発光素子２ａが発光するように駆動部３を制御し、ステップＳ２２２では、その発光に対応して撮像された撮像データの各画素の輝度値を取得する。
そして制御部９はステップＳ２２３で、全ての画素が、所定値以上の輝度値で検知されているか否かを判定する。所定値とは、画像検出・測距センシングに問題ないレベルの輝度値とする。
【０１５２】
検知できている場合は、ステップＳ２０７に戻り、直前のステップＳ２２０で低下させたレーザパワーを含む現在のパラメータを記憶する。
その上で、ステップＳ２２０で制御部９は、さらにレーザパワーを１ステップ低下させ、ステップＳ２２１，Ｓ２２２，Ｓ２２３の処理を行う。
即ち、ステップＳステップＳ２２３で全ての画素において所定以上の輝度値が検知されている限り、レーザパワーを下げていく。
もしステップＳ２２３で一部の画素で輝度値が所定値未満となったら、その時点で処理を終える。
【０１５３】
このとき記憶されているパラメータは、一部の画素で輝度値が所定値未満となる直前であって、全ての画素で輝度値が所定値以上となる場合のパラメータである。つまり、可能な限りレーザパワーを下げた状態を示すパラメータとなっている。
従ってこの図３０の処理では、静的キャリブレーションとしては、撮像データの各画素での輝度ばらつきをできる限り抑えた（ステップＳ２０３Ａで適切とした範囲まで抑えた）うえで、できる限りレーザパワーを低下させるものである。
なお、ステップＳ２２３で閾値とする所定値は、検出不能となる値よりある程度のマージンをもって設定されていることが望ましい。
このような処理により、適切なセンシングができる範囲で、できるだけレーザパワーを低下させ、消費電力の削減及び発光効率の向上を図ることができる。
【０１５４】
なお図３０では、図２８の処理を基本としてステップＳ２２０〜Ｓ２２３を追加したものとしたが、図２９の処理を基本としてステップＳ２２０〜Ｓ２２３を追加した処理例も考えられる。
【０１５５】
以上の静的キャリブレーション処理例Ｉ、II、IIIは、図２７のパラメータ設定処理の第１例におけるステップＳ１０として説明したが、このような静的キャリブレーション処理例Ｉ、II、IIIを採用できるパラメータ設定処理としての第２例を続いて説明する。
【０１５６】
図３１はパラメータ設定処理としての第２例を示している。
この処理例では、制御部９はステップＳ１０として静的キャリブレーションを行った後、ステップＳ２１で温度測定を行う。即ち制御部９は温度検出部１０による温度の検出信号により現在の温度ＴＭＰを確認する。
そしてステップＳ２２で温度対応キャリブレーションを行う。
その後ステップＳ２３で、静的キャリブレーション、さらに温度対応キャリブレーションにより調整されたパラメータに基づいて、発光部２の発光及びイメージセンサ７による撮像が開始されるように、駆動部３及びイメージセンサ７を制御する。
【０１５７】
センシング中は、ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３を継続的に実行し、センシングの終了の際には、制御部９はステップＳ１２から処理を終える。
つまりこの図３１の処理は、静的パラメータ制御に加えて動的パラメータ制御として温度キャリブレーションを行う例である。
【０１５８】
ステップＳ２２の温度キャリブレーションとしては、例えば現在の温度ＴＭＰに応じて、レーザパワー（駆動電流量）を制御する。
温度が高くなるほど発光効率が落ちることに対応するため、温度上昇に応じて駆動電流量を多くし、発光光量を維持することが考えられる。
なお、この温度対応キャリブレーションでは、全ての発光素子２ａについて全体制御として駆動電流量を変化させてもよいが、温度分布に応じて、個別に（ブロック毎に）駆動電流量を制御するものでもよい。
【０１５９】
さらにこの場合、上述した１フレーム内の分割的な複数回発光を行うようにパラメータを設定しても良い。
特に温度上昇に応じたものであるため、なるべくそれ以上の温度上昇を避けるために、１フレーム期間Ｔｆにおける複数回発光・露光を行うようにすることで、光量を確保しつつ温度上昇を促進させないという点で好適である。
【０１６０】
次にパラメータ設定処理としての第３例を図３２で説明する。
ステップＳ１０、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３は図３１と同様である。この例では制御部９はステップＳ２４で、撮像データに写った明るさに応じて、発光パラメータ、センサパラメータの一方又は両方の調整を行うものとした例である。
センシング中は、ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を継続的に実行し、センシングの終了の際には、制御部９はステップＳ１２から処理を終える。
つまりこの図３２の処理は、静的パラメータ制御に加えて動的パラメータ制御として温度キャリブレーションと被写体Ｓの反射率に応じたキャリブレーションを行う例である。
【０１６１】
発光パラメータ調整としては、被写体Ｓの反射率や距離の変化に応じて、飽和しない範囲で発光期間やレーザパワーを制御する。これは発光素子２ａの全体に対する調整も、個別の調整も考えられる。例えば被写体Ｓの一部で反射率が高い場合に、それに対応する発光素子２ａについて発光期間Ｔｐを短くするなどである。
センサパラメータ調整としては、被写体Ｓの反射率や距離の変化に応じて、飽和しない範囲でゲイン調整、露光期間調整を行う。
【０１６２】
以上の各種の処理例により、静的パラメータ制御、動的パラメータ制御が行われ、これにより輝度ばらつきの少ない撮像データを得、センシング精度を上げることができる。
【０１６３】
＜１１．まとめ及び変形例＞
以上の実施の形態では次のような効果が得られる。
実施の形態の光源装置１００では、複数のレーザ発光素子２ａと、レーザ発光素子２ａから出射され被写体Ｓによって反射された光を受光して撮像するイメージセンサ７による撮像データに基づいて設定された、レーザ発光素子２ａの所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子２ａを駆動する駆動部３を備えている。
つまり本実施の形態の光源装置１００は、個々のレーザ発光素子の出射レーザパワーを均一化するように発光パラメータを調整するのではなく、レーザ照射の結果としてイメージセンサ７の各画素で受光される受光レベルが適切なものとなるように（例えばばらつきを抑えるように）、複数のレーザ発光素子の所定単位毎の（例えば個々の、或いはブロック毎の）発光パラメータを制御する。
従って個々のレーザ発光素子の出射レーザパワーは必ずしも均一化されないが、イメージセンサ側での撮像画像上の輝度を所望の値に制御することができるようになる。これはイメージセンサ７において、必要な検出のための撮像を適切に行うように調整できることを意味する。例えば測距や対象の３Ｄ形状推定などのための撮像が的確にできるようになり、もって測距センサの性能を向上させることができる。
駆動部３については、所定単位の発光素子２ａ毎にそれぞれ設定された発光パラメータで駆動することができ構成であることで、イメージセンサ側の事情に応じて柔軟にレーザ制御が可能となっている。
【０１６４】
実施の形態の駆動部３は、イメージセンサ７による撮像データにおける反射光の像の輝度を用いて可変設定された所定単位毎の発光パラメータに応じて、個々のレーザ発光素子を駆動するものとした。
即ちイメージセンサ７で撮像された画像に写る、光源の対象物（被写体Ｓ）による反射光の像の輝度を基準として、発光パラメータへフィードバックするシステムとした。
これにより例えば、
・各レーザ発光素子２ａのそれぞれの特性ばらつき
・発光側光学系５の光学特性の分布
・対象物（被写体Ｓ）の反射特性の分布
・対象物（被写体Ｓ）までの距離
・撮像側光学系６の光学特性の分布
・イメージセンサ７の入射角に応じた感度の差
等に応じた制御が可能となる。例えばこれらの影響を打ち消すように制御し、イメージセンサ７で撮像される画像上に写る光源の対象物による反射光の像の輝度が、一様に近づくように制御する測距システムが実現できる。
【０１６５】
実施の形態の駆動部３は、イメージセンサ７による撮像データの各画素の輝度ばらつきを抑制する方向に可変設定された、所定単位毎の発光パラメータに応じて、個々のレーザ発光素子を駆動するものである。
例えば撮像データにおいて輝度が高い画素に対応するレーザ発光素子２ａのパワーを抑える方向であったり輝度が低い画素に対応するレーザ発光素子２ａのパワーを上げる方向でのパラメータ設定変更が行われる。
イメージセンサ７による撮像データに基づいて輝度ばらつきを抑制する方向に各発光パラメータが設定されることで、イメージセンサ７による撮像画像上の輝度を所望の値に制御することができるようになり、有限のダイナミックレンジを持つイメージセンサ７において、検出のための撮像を適切に行うことができる。
このため、例えば露出を暗い点に合わせて設定しても明るい点に合わせて設定しても正しく撮影することができず、正確な座標を得ることができないというような状況を克服することができる。
特にはイメージセンサ７による撮像データの画素における輝度について、イメージセンサ７のダイナミックレンジ内に収まる均一化、さらにはより精度の高い均一化を実現することも可能であり、それは測距センサとしての検出精度の向上につながる。
また、本技術を適用した結果として、「従来手法では暗く写ってしまっていた輝点」に対応する光源の出力を相対的にあげることにつながり、ＳＮ比 (signal-noise ratio）を向上させることができる。その結果、イメージセンサ７の露出設定の１つであるゲインを上げてもノイズとの分離が可能である為、露出設定を高ゲインに振ることができる。即ち、露光時間を短く設定しやすくなり、よって、レーザ発光時間も短くすることができ、全体として低消費電力を促進できるという効果もある。
【０１６６】
実施の形態のレーザ発光素子２ａは、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）であるとした。そしてＶＣＳＥＬとしてのレーザ発光素子２ａについて、所定単位毎の駆動を実現するように駆動部３が形成されている。このような構成を設けることで、測距装置１を構成する光源装置１００として、フレキシブルな発光を実現し、特に本実施の形態の場合、イメージセンサ７側の事情に応じた制御が可能となる。
なお本開示の技術はＶＣＳＥＬに限らず、他の種のレーザ発光素子を備えた光源装置にも適用できる。
【０１６７】
実施の形態では、イメージセンサ７による撮像データに基づいて、所定単位毎に対応する発光パラメータを生成する制御部９を備えているようにしてもよい。
例えば光源装置１００内（例えば光源装置１００としてのチップ内）において制御部９を設けるようにする。
制御部９が光源装置１００としての発光部２，駆動部３と一体化されている（例えば同一チップ内）ようにすることで、所定単位毎の発光パラメータの設定・転送に有利な構成とすることができる。
【０１６８】
実施の形態の制御部９は、イメージセンサ７による撮像データに基づいて、イメージセンサ７のセンシング動作を規定するセンサパラメータを生成し、イメージセンサ７に供給する処理も行う（図２７，図２８，図２９，図３０，図３１，図３２参照）。
即ちイメージセンサ７による撮像データに基づいて、発光素子２ａの発光パラメータとイメージセンサ７のセンサパラメータの両方が調整されるようにしている。
これによりレーザ発光素子２ａの制御だけでなく、イメージセンサ７側の制御、例えばゲインや露光時間の調整による効果も加えて、撮像データの各画素でのばらつきを効果的に低減でき、適切な撮像データが得られるようにすることができる。
またレーザ発光素子２ａの発光期間Ｔｐと露光期間Ｔｒの同期をとる場合において、発光期間Ｔｐが変化される場合も、同様に露光期間Ｔｒについても制御することで、発光と露光の同期を適切にとることができる。
【０１６９】
実施の形態の駆動部３は、発光パラメータに応じて、所定単位毎にレーザ発光素子の駆動タイミングを制御する（図２２、図２４、図２５参照）。
これによりレーザ発光素子２ａの所定単位毎について、イメージセンサ７側での受光輝度を可変調整できる。従って検出に適した受光状態に制御できる。
【０１７０】
実施の形態の駆動部３は、所定単位毎に駆動タイミングを制御することで、所定単位毎にレーザ発光素子２ａの発光期間長が可変制御されるようにする例を述べた。
即ち駆動部３は、所定単位のレーザ発光素子２ａ毎に、発光期間長が必ずしも均一でないように可変制御する。
レーザ発光素子の発光期間の長短により、イメージセンサ７側での受光輝度を調整することができる。従って検出に適した受光状態に制御できる。
特に所定単位毎に光学パワーが均一にできない場合でも、１回の発光期間長により光学エネルギーを揃えるようにすることができる。
また、発光期間長の長短により、光学系の透過率の空間分布を相殺する射出を実現することもできる。
また、発光期間長の長短により、被写体の反射率の違いを相殺する射出を実現することもできる。
また、発光期間長の長短により、被写体との距離の違い相殺する射出を実現することもできる。
【０１７１】
実施の形態の駆動部３は、所定単位毎に駆動タイミングを制御することで、所定単位毎にレーザ発光素子２ａの発光開始タイミング（スタートタイミングＴｓｔ）が可変制御されるようにする例を述べた。
即ち駆動部３は、所定単位のレーザ発光素子２ａ毎に、発光開始タイミングが必ずしも同じタイミングでないように可変制御する。
レーザ発光素子の発光開始タイミングをずらすことで、発光期間長を変化させることもできる。
またレーザ発光素子の発光開始タイミングをずらすことによれば駆動部３内の回路配線における瞬間的な電流量の増大を低減できることにもなり、駆動部３における急激な電流変化による悪影響も低減できる。例えば急激な電源負荷変動による動作の不安定化を防止できる。
【０１７２】
実施の形態の駆動部３は、所定単位毎に駆動タイミングを制御することで、所定単位毎にレーザ発光素子２ａの発光終了タイミング（エンドタイミングＴｅｄ）が可変制御されるようにする例を述べた。
即ち駆動部３は、所定単位のレーザ発光素子２ａ毎に、発光終了タイミングが必ずしも同じタイミングでないように可変制御する。
レーザ発光素子の発光終了タイミングをずらすことによっても発光期間長を変化させることができる。
【０１７３】
実施の形態の駆動部３は、発光パラメータに応じて、レーザ発光素子２ａの所定単位毎の駆動電流量を制御する例を述べた。
即ちレーザ発光素子２ａの発光パワーを可変制御する。
これによりレーザ発光素子２ａの所定単位毎について、イメージセンサ７側での受光輝度を可変調整できる。従って検出に適した受光状態に制御できる。
【０１７４】
実施の形態では駆動部３は、発光パラメータに応じて、イメージセンサの１フレーム期間におけるレーザ発光素子２ａの発光回数を制御する例も述べた。
１フレーム期間内におけるレーザ発光回数により、露光されるレーザエネルギーを調整したり、さらには温度上昇を抑えた駆動が可能になる。従って発光回数制御もイメージセンサ側での適切な受光状態を得るための手法として用いることができる。
【０１７５】
実施の形態では、レーザ発光素子２ａの近傍温度を検出する温度センサ１０ａ（温度検出部１０）を備え、駆動部３は、温度センサ１０ａの検出値に基づいて設定された、レーザ発光素子２ａの所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子２ａを駆動する例を述べた。
即ち駆動部は温度変化に応じても、レーザ発光素子の発光タイミング、駆動電流量、或いは１フレーム内の発光回数を可変制御するようにする（図３１参照）。
これにより温度に応じた特性変化（レーザパワーの変化）の影響がイメージセンサの撮像データに生じることを低減できる。
【０１７６】
実施の形態の撮像装置１０１は、光源装置１００の複数のレーザ発光素子２ａから出射され被写体Ｓによって反射された光を受光して撮像するイメージセンサ７と、イメージセンサ７による撮像データに基づいて、レーザ発光素子２ａの所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータを生成し、光源装置１００（駆動部３）に供給する制御部９を備える例を挙げている。制御部９が撮像装置１０１内に設けられる例である。
これにより、イメージセンサ７側での撮像画像上の輝度を所望の値に制御することができ、例えば測距や対象の３Ｄ形状推定などのための撮像が的確にできる撮像装置１０１を提供できる。
【０１７７】
実施の形態の測距装置１はセンシングモジュールとして構成することができる。
このセンシングモジュールは、複数のレーザ発光素子２ａと、複数のレーザ発光素子２ａから出射され被写体Ｓによって反射された光を受光して撮像するイメージセンサ７と、イメージセンサ７による撮像データに基づいて、レーザ発光素子２ａの所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータを生成する制御部９と、所定単位毎の発光パラメータに応じて各レーザ発光素子を駆動２ａする駆動部２を備える。
これにより例えば測距や物体認識等を行うセンシングモジュールが実現され、しかも、この場合において、所定単位毎にレーザ発光素子の発光パラメータを設定することで、イメージセンサ側の撮像データにおいて適切な露光・撮像ができるようになる。
【０１７８】
実施の形態の測距装置１における制御部９は、駆動部３が、複数のレーザ発光素子２ａにつき同じ発光パラメータで発光駆動した状態で、イメージセンサ７により得られる撮像データに基づいて、レーザ発光素子２ａの所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータを生成する例を述べた。即ち図２８，図２９，図３０のような静的パラメータ制御である。
これにより静的キャリブレーションとしての発光パラメータ設定が実行できる。つまり、各レーザ発光素子のそれぞれの特性ばらつき、出射側光学系５の光学特性（例えば透過率の空間分布）、イメージセンサ側光学系６の光学特性（例えば透過率の空間分布）など、静的な条件によって生じる、撮像データの各画素の輝度ばらつきを低減するような発光パラメータの生成が実現できる。
【０１７９】
また制御部９は、レーザ発光素子２ａの近傍の温度センサ１０ａの検出結果に基づいて、レーザ発光素子の発光パラメータを可変制御する例を述べた（図３１参照）。
これにより発光動作中の温度変化に対応した動的キャリブレーションとしての発光パラメータ設定が実行できる。例えばＶＣＳＥＬとしてのレーザ発光素子２ａは、温度上昇により出力レーザパワーが低下する。そこで、温度上昇に応じて、発光パラメータを制御することも行うようにし、これによってイメージセンサ７による撮像データの画素ばらつきが広がらないようにする。
特にレーザ発光素子２ａの出射面とされた面方向に温度分布が生ずることが多い。例えば面中央程高温になりやすい。そのような面方向の温度分布は、イメージセンサ側の中央付近の画素の輝度の低下にもなる。そこで、温度に応じて所定単位のレーザ発光素子毎に電流量や発光期間長の制御でレーザ出力パワーを調整できるようにすれば、温度変化によらずにイメージセンサ７側の適切な撮像状態を維持できることになる。
【０１８０】
また制御部９は、対象物（被写体Ｓ）の検出中におけるイメージセンサ７による撮像データに基づいて、レーザ発光素子２ａの所定単位毎の発光パラメータを可変する例を述べた（図３２参照）。
これによっても動的キャリブレーションとしての発光パラメータ設定が実行できる。つまり、検出の対象物までの距離や、対象物の反射率、反射率分布等によって生じる、撮像データの各画素の輝度ばらつきを低減するような発光パラメータの可変設定が実現できる。
【０１８１】
なお本開示の技術は実施の形態の構成、処理例に限られるものではなく、各種の変形例が想定される。
また、本明細書に記載された効果はあくまでも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。
【０１８２】
なお本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）
複数のレーザ発光素子と、
前記レーザ発光素子から出射され被写体によって反射された光を受光して撮像するイメージセンサによる撮像データに基づいて設定された、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子を駆動する駆動部と、を備えた
光源装置。
（２）
前記駆動部は、前記イメージセンサによる撮像データにおける反射光の像の輝度を用いて可変設定された前記所定単位毎の発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子を駆動する
上記（１）に記載の光源装置。
（３）
前記駆動部は、前記イメージセンサによる撮像データの各画素の輝度ばらつきを抑制する方向に可変設定された、前記所定単位毎の発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子を駆動する
上記（１）又は（２）に記載の光源装置。
（４）
前記レーザ発光素子は、垂直共振器面発光レーザである
上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の光源装置。
（５）
前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記所定単位毎に対応する発光パラメータを生成する制御部を備えた
上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の光源装置。
（６）
前記制御部は、
前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記イメージセンサのセンシング動作を規定するセンサパラメータを生成し、前記イメージセンサに供給する
上記（５）に記載の光源装置。
（７）
前記駆動部は、発光パラメータに応じて、前記所定単位毎にレーザ発光素子の駆動タイミングを制御する
上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の光源装置。
（８）
前記駆動部は、前記所定単位毎に前記駆動タイミングを制御することで、前記所定単位毎にレーザ発光素子の発光期間長が可変制御されるようにする
上記（７）に記載の光源装置。
（９）
前記駆動部は、前記所定単位毎に前記駆動タイミングを制御することで、前記所定単位毎にレーザ発光素子の発光開始タイミングが可変制御されるようにする
上記（７）又は（８）に記載の光源装置。
（１０）
前記駆動部は、前記所定単位毎に前記駆動タイミングを制御することで、前記所定単位毎にレーザ発光素子の発光終了タイミングが可変制御されるようにする
上記（７）乃至（９）のいずれかに記載の光源装置。
（１１）
前記駆動部は、発光パラメータに応じて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の駆動電流量を制御する
上記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の光源装置。
（１２）
前記駆動部は、発光パラメータに応じて、前記イメージセンサの１フレーム期間における前記レーザ発光素子の発光回数を制御する
上記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の光源装置。
（１３）
前記レーザ発光素子の近傍温度を検出する温度センサを備え、
前記駆動部は、前記温度センサの検出値に基づいて設定された、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータに応じて、各レーザ発光素子を駆動する
上記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の光源装置。
（１４）
光源装置の複数のレーザ発光素子から出射され被写体によって反射された光を受光して撮像するイメージセンサと、
前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータを生成し、前記光源装置に供給する制御部と、を備えた
撮像装置。
（１５）
前記制御部は、
前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記イメージセンサのセンシング動作を規定するセンサパラメータを生成し、前記イメージセンサに供給するとともに、
前記イメージセンサは、センサパラメータに基づいて撮像動作を行う
上記（１４）に記載の撮像装置。
（１６）
複数のレーザ発光素子と、
複数の前記レーザ発光素子から出射され被写体によって反射された光を受光して撮像するイメージセンサと、
前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータを生成する制御部と、
前記所定単位毎の発光パラメータに応じて各レーザ発光素子を駆動する駆動部と、を備えた
センシングモジュール。
（１７）
前記制御部は、
前記イメージセンサによる撮像データに基づいて、前記イメージセンサのセンシング動作を規定するセンサパラメータを生成し、前記イメージセンサに供給するとともに、
前記イメージセンサは、センサパラメータに基づいて撮像動作を行う
上記（１６）に記載のセンシングモジュール。
（１８）
前記制御部は、
前記駆動部が、複数の前記レーザ発光素子につき同じ発光パラメータで発光駆動した状態で、前記イメージセンサにより得られる撮像データに基づいて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光動作を規定する発光パラメータを生成する
上記（１６）又は（１７）に記載のセンシングモジュール。
（１９）
前記制御部は、
前記レーザ発光素子の近傍の温度センサの検出結果に基づいて、前記レーザ発光素子の発光パラメータを可変制御する
上記（１６）乃至（１８）のいずれかに記載のセンシングモジュール。
（２０）
前記制御部は、
対象物の検出中におけるイメージセンサによる撮像データに基づいて、前記レーザ発光素子の所定単位毎の発光パラメータを可変する
上記（１６）乃至（１９）のいずれかに記載のセンシングモジュール。
【符号の説明】
【０１８３】
１…測距装置、２…発光部、２ａ…発光素子、３…駆動部、４…電源回路、５…発光側光学系、６…撮像側光学系、７…イメージセンサ、８…画像処理部、９…制御部、９ａ…測距部、１０…温度検出部、１０ａ…温度センサ、１００…光源装置、１０１…撮像装置
【図１】
2020020680.tif 000003
【図２】
2020020680.tif 000004
【図３】
2020020680.tif 000005
【図４】
2020020680.tif 000006
【図５】
2020020680.tif 000007
【図６】
2020020680.tif 000008
【図７】
2020020680.tif 000009
【図８】
2020020680.tif 000010
【図９】
2020020680.tif 000011
【図１０】
2020020680.tif 000012
【図１１】
2020020680.tif 000013
【図１２】
2020020680.tif 000014
【図１３】
2020020680.tif 000015
【図１４】
2020020680.tif 000016
【図１５】
2020020680.tif 000017
【図１６】
2020020680.tif 000018
【図１７】
2020020680.tif 000019
【図１８】
2020020680.tif 000020
【図１９】
2020020680.tif 000021
【図２０】
2020020680.tif 000022
【図２１】
2020020680.tif 000023
【図２２】
2020020680.tif 000024
【図２３】
2020020680.tif 000025
【図２４】
2020020680.tif 000026
【図２５】
2020020680.tif 000027
【図２６】
2020020680.tif 000028
【図２７】
2020020680.tif 000029
【図２８】
2020020680.tif 000030
【図２９】
2020020680.tif 000031
【図３０】
2020020680.tif 000032
【図３１】
2020020680.tif 000033
【図３２】
2020020680.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月7日(2018.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１８４２８７号公報
【特許文献２】特開２００６−２０１７５１号公報
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
＜５．ＶＣＳＥＬの構造例＞
続いて、発光部２が形成されたチップＣｈ２の構造例について図１０及び図１１を参照して説明しておく。
図１０は、図６Ａ、図６Ｂ、図８Ａのように基板Ｂ上に形成される場合のチップＣｈ２の構造例を示し、図１１は、図７Ａ乃至図７Ｃや図８Ｂのように他のチップＣｈ上に搭載される場合のチップＣｈ２の構造例を示している。
なお、図１０、図１１では一例として、駆動回路３０が発光素子２ａのアノード側に挿入された場合（図３参照）に対応した構造例を示す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
第一多層膜反射鏡層２１は、Ｎ型導電性を示す化合物半導体で形成され、第二多層膜反射鏡層２５はＰ型導電性を示す化合物半導体で形成されている。