(57)【要約】測距システムは、対象物に向けて赤外光を照射する光源部、対象物からの赤外光を受信する受光部、及び、受光部からのデータに基づいて対象物の距離情報を得る演算処理部を備えており、受光部の受光面側には、所定の波長範囲の赤外光を選択的に透過するバンドパスフィルタを含む光学部材が配置されており、バンドパスフィルタの光入射面は凹面形状である。
2019163761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に向けて赤外光を照射する光源部、
対象物からの赤外光を受信する受光部、及び、
受光部からのデータに基づいて対象物の距離情報を得る演算処理部、
を備えており、
受光部の受光面側には、所定の波長範囲の赤外光を選択的に透過するバンドパスフィルタを含む光学部材が配置されており、
バンドパスフィルタの光入射面は凹面形状である、
測距システム。
【請求項２】
光学部材は、バンドパスフィルタの光入射面側に配置されたレンズを備えており、
バンドパスフィルタの光入射面に対する最大像高の光の入射角は１０度以下である、
請求項１に記載の測距システム。
【請求項３】
バンドパスフィルタの透過帯域の半値幅は５０ナノメートル以下である、
請求項１に記載の測距システム。
【請求項４】
バンドパスフィルタは、
赤外光の所定の波長範囲において透過性を示す第１フィルタ、及び、
可視光について非透過性かつ赤外光に対して透過性を示す第２フィルタ、
から成る、
請求項１に記載の測距システム。
【請求項５】
第１フィルタ及び第２フィルタは基材の片面に積層して形成されている、
請求項４に記載の測距システム。
【請求項６】
第１フィルタは基材の一方の面に形成されており、
第２フィルタは基材の他方の面に形成されている、
請求項４に記載の測距システム。
【請求項７】
第１フィルタは光入射面側に配置されており、
第２フィルタは受光部側に配置されている、
請求項１に記載の測距システム。
【請求項８】
第２フィルタは光入射面に倣った凹面形状である、
請求項７に記載の測距システム。
【請求項９】
第２フィルタは平面形状である、
請求項７に記載の測距システム。
【請求項１０】
第２フィルタは光入射面側に配置されており、
第１フィルタは受光部側に配置されている、
請求項１に記載の測距システム。
【請求項１１】
第１フィルタは光入射面に倣った凹面形状である、
請求項１０に記載の測距システム。
【請求項１２】
光源部は、赤外線レーザ素子または赤外線発光ダイオード素子を備えている、
請求項１に記載の測距システム。
【請求項１３】
光源部は、略８５０ナノメートル、略９０５ナノメートル、または、略９４０ナノメートルを中心波長とする赤外光を照射する、
請求項１に記載の測距システム。
【請求項１４】
演算処理部は、対象物の反射光の飛行時間に基づいて距離情報を得る、
請求項１に記載の測距システム。
【請求項１５】
対象物に対して所定のパターンで赤外光が照射され、
演算処理部は、対象物の反射光のパターンに基づいて距離情報を得る、
請求項１に記載の測距システム。
【請求項１６】
赤外光を受信する受光部、及び、
受光部の受光面側に配置され、所定の波長範囲の赤外光を選択的に透過するバンドパスフィルタを含む光学部材、
を含んでおり、
バンドパスフィルタの光入射面は凹面形状である、
受光モジュール。
【請求項１７】
光学部材は、バンドパスフィルタの光入射面側に配置されたレンズを備えている、
請求項１６に記載の受光モジュール。
【請求項１８】
バンドパスフィルタの光入射面に対する最大像高の光の入射角は１０度以下である、
請求項１７に記載の受光モジュール。
【請求項１９】
少なくとも赤外光成分を透過するとともに塑性変形するフィルムシートに対して、バンドパスフィルタ層を形成し、
一方の面に凹部が形成され、凹部から他方の面へ導通する開口が形成された金型に対して、バンドパスフィルタ層が形成されたフィルムシートを設置し、
他方の面から開口を通じて凹部の空気を吸引する、
バンドパスフィルタの製造方法。
【請求項２０】
バンドパスフィルタ層が形成されたフィルムシートを、凹部の空気を吸引したことにより形成された凹面を含む所定形状に個片化する、
請求項１９に記載のバンドパスフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、測距システム、及び、受光モジュール、並びに、バンドパスフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、対象物に対して光を照射しその反射光を受信することによって対象物までの距離情報を得るといった測距システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。赤外光を照射し反射光を受信して距離情報を得るといった構成は、光源が視認されにくく、通常の可視光画像の撮像と並行した動作が可能であるなどといった利点を備えている。【０００３】
測定に影響を及ぼす外乱を減らすといった観点からは、撮像の対象となる電磁波波長である赤外光の波長範囲をできるだけ狭く限定することが好ましい。このため、特定の波長帯域のみ透過させるバンドパスフィルタを撮像素子の前に配置するといったことが行なわれることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１５０８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
携帯型の電子機器に用いられる受光モジュールなどについては、電子機器の筐体の低背化に対応するため、撮像素子の中央と周辺とで主光線角度が大きく異なるといった、いわゆる瞳補正を持った光学系の構成とならざるを得ない。バンドパスフィルタの帯域特性は、入射する光の角度によって波長方向にシフトする。そのため、撮像素子などから成る受光部の中央と周辺とで対象光を支障なく受光するためには、バンドパスフィルタの帯域幅を本来よりも広げて設定する必要がある。これは、外乱光による影響が増加する要因となる。【０００６】
そこで、本開示は、バンドパスフィルタの帯域幅を狭く設定することができ、外乱光による影響を軽減することができる測距システム、及び、受光モジュール、並びに、バンドパスフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本開示に係る測距システムは、
対象物に向けて赤外光を照射する光源部、
対象物からの赤外光を受信する受光部、及び、
受光部からのデータに基づいて対象物の距離情報を得る演算処理部、
を備えており、
受光部の受光面側には、所定の波長範囲の赤外光を選択的に透過するバンドパスフィルタを含む光学部材が配置されており、
バンドパスフィルタの光入射面は凹面形状である、
測距システムである。【０００８】
上記の目的を達成するための本開示に係る受光モジュールは、
赤外光を受信する受光部、及び、
受光部の受光面側に配置され、所定の波長範囲の赤外光を選択的に透過するバンドパスフィルタを含む光学部材、
を含んでおり、
バンドパスフィルタの光入射面は凹面形状である、
受光モジュールである。【０００９】
上記の目的を達成するための本開示に係るバンドパスフィルタの製造方法は、
少なくとも赤外光成分を透過するとともに塑性変形するフィルムシートに対して、バンドパスフィルタ層を形成し、
一方の面に凹部が形成され、凹部から他方の面へ導通する開口が形成された金型に対して、バンドパスフィルタ層が形成されたフィルムシートを設置し、
他方の面から開口を通じて凹部の空気を吸引する、
バンドパスフィルタの製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の第１の実施形態に係る測距システムの基本的な構成を説明するための模式図である。
【図２】図２は、参考例の測距システムにおける光学部材の構成を説明するための模式図である。
【図３】図３Ａは、参考例の光学部材における、像高とＣＲＡ（主光線角度：Chief Ray Angle）に対する角度との関係を説明するための模式的なグラフである。図３Ｂは、参考例の光学部材におけるバンドパスフィルタの特性を説明するための模式的なグラフである。
【図４】図４Ａは、第１の実施形態に係る測距システムにおける光学部材の構成を説明するための模式図である。図４Ｂは、第１の実施形態の光学部材におけるバンドパスフィルタの特性を説明するための模式的なグラフである。
【図５】図５は、バンドパスフィルタにおける、波長シフトとＣＲＡに対する角度との関係を説明するための模式的なグラフである。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、バンドパスフィルタの構成を説明するための模式図である。図６Ｃは、バンドパスフィルタの特性を説明するための模式図なグラフである。
【図７】図７Ａは、第１フィルタの特性を説明するための模式図なグラフである。図７Ｂは、第２フィルタの特性を説明するための模式図なグラフである。
【図８】図８は、第１フィルタの構成例を説明するための図であって、図８Ａは積層関係を説明するための表である。図８Ｂは、フィルタの透過特性である。
【図９】図９は、第２フィルタの構成例を説明するための図であって、図９Ａは積層関係を説明するための表である。図９Ｂは、フィルタの透過特性である。
【図１０】図１０Ａ、図１０Ｂ，図１０Ｃ、図１０Ｄは、バンドパスフィルタの第１製造方法を説明するための模式図である。
【図１１】図１１Ａ、図１１Ｂ，図１１Ｃ、図１１Ｄは、バンドパスフィルタの第２製造方法を説明するための模式図である。
【図１２】図１２Ａ、図１２Ｂ，図１２Ｃは、バンドパスフィルタの他の構成例を説明するための模式図である。
【図１３】図１３Ａ、図１３Ｂ，図１３Ｃ、図１３Ｄは、バンドパスフィルタの第３製造方法を説明するための模式図である。
【図１４】図１４Ａ、図１４Ｂ，図１４Ｃ、図１４Ｄは、バンドパスフィルタの第４製造方法を説明するための模式図である。
【図１５】図１５は、バンドパスフィルタの第５製造方法において用いられるシート材の構成を説明するための模式図である。
【図１６】図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃは、バンドパスフィルタの第５製造方法における真空成型加工を説明するための模式図である。
【図１７】図１７は、バンドパスフィルタの第５製造方法におけるプレス加工を説明するための模式図である。
【図１８】図１８Ａ、図１８Ｂは、受光モジュールの製造方法を説明するための模式図である。
【図１９】図１９Ａ、図１９Ｂは、受光モジュールの構造を説明するための模式図である。
【図２０】図２０は、レンズを備えた受光モジュールの構造を説明するための模式図である。
【図２１】図２１Ａ、図２１Ｂ，図２１Ｃは、測距システムに用いられる半導体装置の構成を説明するための模式図である。
【図２２】図２２は、測距システムの第１変形例を説明するための模式図である。
【図２３】図２３は、測距システムの第２変形例を説明するための模式図である。
【図２４】図２４は、測距システムの第３変形例を説明するための模式図である。
【図２５】図２５は、測距システムの第４変形例を説明するための模式図である。
【図２６】図２６Ａ、図２６Ｂは、携帯型の電子機器における受光部や光源部の配置例を説明するための模式図である。
【図２７】図２７は、車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２８】図２８は、車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【図２９】図２９は、内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【図３０】図３０は、図２９に示すカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、実施形態に基づいて本開示を説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料などは例示である。以下の説明において、同一要素または同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示に係る、測距システム、及び、受光モジュール、全般に関する説明
２．第１の実施形態
３．第１変形例
４．第２変形例
５．第３変形例
６．第４変形例
７．第１応用例
８．第２応用例
９．本開示の構成
【００１２】
［本開示に係る、測距システム、及び、受光モジュール、全般に関する説明］
上述したように、本開示に係る測距システムは、
対象物に向けて赤外光を照射する光源部、
対象物からの赤外光を受信する受光部、及び、
受光部からのデータに基づいて対象物の距離情報を得る演算処理部、
を備えており、
受光部の受光面側には、所定の波長範囲の赤外光を選択的に透過するバンドパスフィルタを含む光学部材が配置されており、
バンドパスフィルタの光入射面は凹面形状である、
測距システムである。
【００１３】
本開示に係る測距システムにおいて、
光学部材は、バンドパスフィルタの光入射面側に配置されたレンズを備えており、
バンドパスフィルタの光入射面に対する最大像高の光の入射角は１０度以下である、
構成とすることができる。
【００１４】
上述した好ましい構成を含む本開示の測距システムにおいて、
バンドパスフィルタの透過帯域の半値幅は５０ナノメートル以下である、
構成とすることができる。
【００１５】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の測距システムにおいて、
バンドパスフィルタは、
赤外光の所定の波長範囲において透過性を示す第１フィルタ、及び、
可視光について非透過性かつ赤外光に対して透過性を示す第２フィルタ、
から成る、
構成とすることができる。
【００１６】
この場合において、
第１フィルタ及び第２フィルタは基材の片面に積層して形成されている、
構成とすることができる。あるいは又、
第１フィルタは基材の一方の面に形成されており、
第２フィルタは基材の他方の面に形成されている、
構成とすることもできる。
【００１７】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の測距システムにおいて、
第１フィルタは光入射面側に配置されており、
第２フィルタは受光部側に配置されている、
構成とすることができる。
【００１８】
この場合において、第２フィルタは光入射面に倣った凹面形状である構成とすることができる。あるいは又、第２フィルタは平面形状である構成とすることもできる。
【００１９】
あるいは又、
第２フィルタは光入射面側に配置されており、
第１フィルタは受光部側に配置されている、
構成とすることができる。
【００２０】
この場合において、第１フィルタは光入射面に倣った凹面形状である構成とすることができる。
【００２１】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の測距システムにおいて、
光源部は、赤外線レーザ素子または赤外線発光ダイオード素子を備えている、
構成とすることができる。
【００２２】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の測距システムにおいて、
光源部は、略８５０ナノメートル、略９０５ナノメートル、または、略９４０ナノメートルを中心波長とする赤外光を照射する、
構成とすることができる。
【００２３】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の測距システムにおいて、
演算処理部は、対象物の反射光の飛行時間に基づいて距離情報を得る構成とすることができる。
【００２４】
あるいは又、
対象物に対して所定のパターンで赤外光が照射され、
演算処理部は、対象物の反射光のパターンに基づいて距離情報を得る、
構成とすることができる。
【００２５】
上述したように、本開示に係る受光モジュールは、
赤外光を受信する受光部、及び、
受光部の受光面側に配置され、所定の波長範囲の赤外光を選択的に透過するバンドパスフィルタを含む光学部材、
を含んでおり、
バンドパスフィルタの光入射面は凹面形状である、
受光モジュールである。
【００２６】
本開示に係る受光モジュールにおいて、
光学部材は、バンドパスフィルタの光入射面側に配置されたレンズを備えている、
構成とすることができる。この場合において、バンドパスフィルタの光入射面に対する最大像高の光の入射角は１０度以下である構成とすることができる。
【００２７】
上述したように、本開示に係るバンドパスフィルタの製造方法は、
少なくとも赤外光成分を透過するとともに塑性変形するフィルムシートに対して、バンドパスフィルタ層を形成し、
一方の面に凹部が形成され、凹部から他方の面へ導通する開口が形成された金型に対して、バンドパスフィルタ層が形成されたフィルムシートを設置し、
他方の面から開口を通じて凹部の空気を吸引する、
バンドパスフィルタの製造方法である。
【００２８】
本開示に係るバンドパスフィルタの製造方法において、
バンドパスフィルタ層が形成されたフィルムシートを、凹部の空気を吸引したことにより形成された凹面を含む所定形状に個片化する、
構成とすることができる。
【００２９】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の測距システム及び受光モジュールにおいて、受光部として、例えば、光電変換素子や種々の画素トランジスタを含む画素が、行方向及び列方向に２次元マトリクス状に配列されて成るＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサといった撮像素子を用いることができる。
【００３０】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の測距システムにおいて、受光部からのデータに基づいて対象物の距離情報を得る演算処理部は、ハードウェアによる物理的な結線に基づいて動作するといった構成であってもよいし、プログラムに基づいて動作するといった構成であってもよい。測距システム全体を制御する制御部などにおいても同様である。
【００３１】
［第１の実施形態］
第１の実施形態は、本開示に係る、測距システム、及び、受光モジュールに関する。
【００３２】
図１は、本開示の第１の実施形態に係る測距システムの基本的な構成を説明するための模式図である。
【００３３】
測距システム１は、
対象物に向けて赤外光を照射する光源部７０、
対象物からの赤外光を受信する受光部２０、及び、
受光部２０からのデータに基づいて対象物の距離情報を得る演算処理部４０、
を備えている。
【００３４】
受光部２０の受光面側には、所定の波長範囲の赤外光を選択的に透過するバンドパスフィルタ１２を含む光学部材１０が配置されている。バンドパスフィルタ１２の光入射面は凹面形状である。光学部材１０は、バンドパスフィルタ１２の光入射面側に配置されたレンズ（レンズ群）１１を備えている。
【００３５】
受光部２０はＣＭＯＳセンサなどによって構成されており、受光部２０の信号はＡ／Ｄ変換部３０によってデジタル化され、演算処理部４０に送られる。これらの動作は、制御部５０によって制御される。
【００３６】
光源部７０は、例えば、波長７００から１１００ナノメートル程度の範囲の赤外光を照射する。光源部７０は、赤外線レーザ素子または赤外線発光ダイオード素子といった発光素子を備えている。中心波長からのズレの程度は、前者が１ナノメートル、後者が１０ナノメートルといった程度である。光源部７０は、制御部５０によって制御される光源駆動部６０によって駆動される。
【００３７】
光源部７０が照射する赤外光の波長は、測距システムの用途や構成において適宜選択すればよい。例えば、中心波長として、略８５０ナノメートル、略９０５ナノメートル、または、略９４０ナノメートルといった値を選択することができる。
【００３８】
受光部２０、Ａ／Ｄ変換部３０、演算処理部４０、制御部５０、および、光源駆動部６０は、例えば、シリコンから成る半導体基板上に形成されている。これらは、単一のチップとして構成されていてもよいし、機能に応じて複数のチップとして構成されていてもよい。これについては、後述する図２１Ａを参照して説明する。
【００３９】
受信システム１は、例えば機器組込用途に向くようにユニットとして構成されていてもよいし、別体として構成されていてもよい。
【００４０】
以上、測距システム１の基本的な構成について説明した。次いで、本開示の理解を助けるため、バンドパスフィルタの光入射面を平面状とした構成の参考例とその問題点について説明する。
【００４１】
図２は、参考例の測距システムにおける光学部材の構成を説明するための模式図である。
【００４２】
図１に示す光学部材１０に対して、参考例の光学部材９０は、バンドパスフィルタ９２が平面状である点が相違する。
【００４３】
図３Ａは、参考例の光学部材における、像高とＣＲＡ（主光線角度：Chief Ray Angle）に対する角度との関係を説明するための模式的なグラフである。図３Ｂは、参考例の光学部材におけるバンドパスフィルタの特性を説明するための模式的なグラフである。
【００４４】
例えば、低背化に対応するようにレンズを構成する場合、受光部２０の中央部と周辺部とで主光線角度が大きく異なるといった構成とならざるを得ない。図３Ａは、このような場合における像高とＣＲＡに対する角度との関係を示す。グラフは、受光部２０における像高が最大となる場合（通常、画面の４隅が該当する）を基準に正規化して示した。グラフに示すように、像高が０の場合に対して、像高が最大となる場合には、ＣＲＡに対する角度が３０度程度変化する。
【００４５】
結果として、受光部２０の中央部に光が入射する場合と周辺部に光が入射する場合とで、バンドパスフィルタ９２に対する光の入射角も３０度程度変化する。バンドパスフィルタ９２に斜めに光が入射する場合、フィルタを透過する光の光路長が伸びるので、特性は短波長側にシフトする。
【００４６】
従って、例えば受信対象を中心波長９０５ナノメートルの赤外光とする場合、ＣＲＡに対する角度が０であるときのバンドパスフィルタ９２の帯域中心を、９０５ナノメートルよりも長波長側に設定するといった必要が生ずる。また、その帯域幅も、ＣＲＡに対する角度が０度ないし３０度であっても９０５ナノメートルが透過するといった設定にする必要がある。結果として、バンドパスフィルタ９２の帯域幅を本来よりも広げて設定する必要がある。これは、環境光の混入など外乱による影響が増加する要因となる。
【００４７】
以上、バンドパスフィルタの光入射面を平面状とした構成の参考例とその問題点について説明した。
【００４８】
引き続き、第１の実施形態について説明する。
【００４９】
図４Ａは、第１の実施形態に係る測距システムにおける光学部材の構成を説明するための模式図である。図４Ｂは、第１の実施形態の光学部材におけるバンドパスフィルタの特性を説明するための模式的なグラフである。
【００５０】
図４Ａに示すように、第１の実施形態におけるバンドパスフィルタ１２の光入射面は凹面形状である。これによって、バンドパスフィルタ１２に対する光の入射角の変化が低減する。
【００５１】
従って、例えば受信対象を中心波長９０５ナノメートルの赤外光とする場合、ＣＲＡに対する角度が０であるときのバンドパスフィルタ１２の帯域中心を、９０５ナノメートルに近づけて設定することができる。また、受光部２０の周辺部に光が入射する場合においても、バンドパスフィルタ１２の短波長側の特性シフトは軽減される。結果として、バンドパスフィルタ９２の帯域幅をより狭めて設定することができ、外乱による影響を抑制することができる。これによって、測定精度の向上を図ることができる。
【００５２】
図５は、バンドパスフィルタにおける、波長シフトとＣＲＡに対する角度との関係を説明するための模式的なグラフである。より具体的には、バンドパスフィルタ１２の透過帯域の短波長側の値と長波長側の値のシフト量を示した。
【００５３】
図５によれば、ＣＲＡに対する角度が３０度程度である場合、バンドパスフィルタ１２の透過帯域は概ね２０ナノメートル程度シフトする。これに対し、ＣＲＡに対する角度が１０度程度であれば、透過帯域のシフト量はおよそ十分の一程度に抑えることができる。従って、バンドパスフィルタ１２の光入射面に対する最大像高の光の入射角は１０度以下であるように、バンドパスフィルタ１２の形状を設定することが好ましい。また、バンドパスフィルタ１２の透過帯域の半値幅は５０ナノメートル以下とすることが好ましい。
【００５４】
バンドパスフィルタ１２は、赤外光の所定の波長範囲において透過性を示す第１フィルタ、及び、可視光について非透過性かつ赤外光に対して透過性を示す第２フィルタから成る構成とすることができる。以下、バンドパスフィルタ１２の構成例や製造方法について、図を参照して説明する。
【００５５】
図６Ａ及び図６Ｂは、バンドパスフィルタの構成を説明するための模式図である。図６Ｃは、バンドパスフィルタの特性を説明するための模式図なグラフである。
【００５６】
図６Ａは、第１フィルタ１２Ａは光入射面側に配置されており、第２フィルタ１２Ｂは受光部２０側に配置されている構成例を示す。図６Ｂは、第２フィルタ１２Ｂは光入射面側に配置されており、第１フィルタ１２Ａは受光部２０側に配置されている構成例を示す。いずれも、図６Ｃのような透過特性を示す。
【００５７】
図７Ａは、第１フィルタの特性を説明するための模式図なグラフである。図７Ｂは、第２フィルタの特性を説明するための模式図なグラフである。
【００５８】
光学的なフィルタは、例えば、高屈折率材料と低屈折率材料とを適宜積層した多層膜から構成することができる。しかしながら、対象光を含む波長帯域に透過特性を持たせるように設計した場合、例えば逓倍の関係となるような周波数の光においてもある程度の透過特性を示す。従って、第１フィルタ１２Ａの特性は、模式的には図７Ａのように表される。このため、図７Ｂに示すように可視光について非透過性かつ赤外光に対して透過性を示す第２フィルタ１２Ｂを組み合わせる。結果として、フィルタ全体の特性は、図６Ｃのようになる。
【００５９】
図８は、第１フィルタの構成例を説明するための図であって、図８Ａは積層関係を説明するための表である。図８Ｂは、フィルタの透過特性である。
【００６０】
この例では、第１フィルタ１２Ａは、１１層の多層膜で構成されている。高屈折率材料としてシリコン酸化物、低屈折率材料としてシリコンを用いた。
【００６１】
図９は、第２フィルタの構成例を説明するための図であって、図９Ａは積層関係を説明するための表である。図９Ｂは、フィルタの透過特性である。
【００６２】
この例では、第２フィルタ１２Ｂは、５層の多層膜で構成されている。高屈折率材料としてシリコン酸化物、低屈折率材料としてシリコンを用いた。
【００６３】
多層膜の成膜方法として、ＣＶＤ，ＰＤＶ，ＡＬＤといった周知の方法を用いることができるが、高精度で成膜ができカバレッジも良好といった利点を備えているＡＬＤを選択することが好ましい。
【００６４】
第１フィルタ１２Ａ及び第２フィルタ１２Ｂは基材の片面に積層して形成されている構成とすることができる。以下、製造方法について説明する。
【００６５】
図１０Ａ、図１０Ｂ，図１０Ｃ、図１０Ｄは、バンドパスフィルタの第１製造方法を説明するための模式図である。
【００６６】
赤外光に対して透明な材料から成り、表面に凹面が形成された基材１３を準備し（図１０Ａ参照）、その上に多層膜から成る第２フィルタ１２Ｂを形成する（図１０Ｂ参照）。次いで、その上に多層膜から成る第１フィルタ１２Ａを形成する（図１０Ｃ参照）。その後、凹面を含む所定形状に個片化し（図１０Ｄ参照）、バンドパスフィルタ１２を得ることができる。
【００６７】
尚、上述の例では、第２フィルタ１２Ｂを形成し、次いで、第１フィルタ１２Ａを形成するとしたが、両者を入れ替えた構成とすることもできる。
【００６８】
図１１Ａ、図１１Ｂ，図１１Ｃ、図１１Ｄは、バンドパスフィルタの第２製造方法を説明するための模式図である。
【００６９】
この例では、表面に凹面が形成され対応する裏面の部分が凸面となっている基材１３Ａを用いる点が相違する他、図１０を参照して説明した工程と同様であるので、説明を省略する。
【００７０】
上述の構成にあっては、第１フィルタ１２Ａ及び第２フィルタ１２Ｂは積層されているが、他の構成とすることもできる。例えば、第１フィルタ１２Ａは基材の一方の面に形成されており、第２フィルタ１２Ｂは基材の他方の面に形成されているといった構成である。
【００７１】
図１２Ａ、図１２Ｂ，図１２Ｃは、バンドパスフィルタの他の構成例を説明するための模式図である。
【００７２】
図１２Ａと図１２Ｂとにあっては、第１フィルタ１２Ａと第２フィルタ１２Ｂとが、一定の間隔を空けて配置されている。図１２Ａにおいて、第１フィルタ１２Ａは光入射面側に配置されており、第２フィルタ１２Ｂは受光部２０側に配置されている。一方、図１２Ｂにおいて、第２フィルタ１２Ｂは光入射面側に配置されており、第１フィルタ１２Ａは受光部２０側に配置されている。図１２Ｃは図１２Ａの変形であり、第２フィルタ１２Ｂが平面状とされている。
【００７３】
図１３Ａ、図１３Ｂ，図１３Ｃ、図１３Ｄは、バンドパスフィルタの第３製造方法を説明するための模式図である。
【００７４】
表面に凹面が形成され対応する裏面の部分が凸面となっている基材１３Ａを準備し（図１３Ａ参照）、その表面に多層膜から成る第１フィルタ１２Ａを形成する（図１３Ｂ参照）。次いで、基材１３Ａの裏面に多層膜から成る第２フィルタ１２Ｂを形成する（図１３Ｃ参照）。その後、凹面を含む所定形状に個片化し（図１３Ｄ参照）、バンドパスフィルタ１２を得ることができる。
【００７５】
尚、上述の例では、第２フィルタ１２Ｂを形成し、次いで、第１フィルタ１２Ａを形成するとしたが、両者を入れ替えた構成とすることもできる。
【００７６】
図１４Ａ、図１４Ｂ，図１４Ｃ、図１４Ｄは、バンドパスフィルタの第４製造方法を説明するための模式図である。
【００７７】
この例では、表面に凹面が形成され裏面が平坦である基材１３を用いる点が相違する他、図１４を参照して説明した工程と同様であるので、説明を省略する。
【００７８】
図１５、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃ、図１７は、バンドパスフィルタの第５製造方法を説明するための図面である。
【００７９】
図１５は、バンドパスフィルタの第５製造方法において用いられるフィルムシート１５の構成を説明するための模式図である。少なくとも赤外光成分を透過する材料から成り、外力が加わることにより塑性変形するフィルムシート１５Ａを準備し、当該フィルムシート１５Ａの一方の面に反射膜１２Ｃ（バンドパスフィルタ層、ＢＰＦ層）を蒸着にて形成する。次いで、当該フィルムシート１５Ａの他方の面に反射防止膜１２Ｄ（ＡＲ層）を蒸着にて形成する。これによって、バンドパスフィルタ層などが形成されたフィルムシート１５を得ることができる。
【００８０】
尚、フィルムシート１５Ａに対して、先に反射防止膜１２Ｄを蒸着した後に反射膜１２Ｃを蒸着しても良い。また、フィルムシート１５Ａは、吸収材を混錬したバンドパスフィルタ機能を持つものである。具体的には、シクロオレフィンポリマーやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネートなど樹脂を基材としたシートをベースとした素材に、吸収素材を混錬または蒸着することで、バンドパス特性を有したフィルムシートである。この構成により、フィルムシートの一方の面に蒸着された反射膜だけでは取り除ききれなかった波長帯の光を、バンドパス特性を有したフィルムシートで取り除くことができる。尚、フィルムシート１５Ａは、本開示の構成に限定されず、バンドパス特性を持たないフィルムシート材が適用されても良い。
【００８１】
図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃは、バンドパスフィルタの第５製造方法における真空成型加工を説明するための模式図である。一方の面に所定の曲率を有する凹部１６Ａが形成され、当該凹部１６Ａの中央付近に他方の面側へ導通する開口１６Ｂが形成された吸引型１６（金型）を準備する（図１６Ａを参照）。次いで、当該吸引型１６の凹部１６Ａが形成された面上に、反射膜が上となるように（反射防止膜と吸引型が対向するように）フィルムシート１５を置く（図１６Ｂを参照）。その後、当該吸引型１６の他方の面から、開口１６Ｂを通じて凹部１６Ａ内の空気を吸引し、フィルムシート１５を塑性変形させる（図１６Ｃを参照）。次いで、吸引型１６からフィルムシート１５を取り外すことで、所定の曲率を有する凹部が形成されたフィルムシート１５を得ることができる。
【００８２】
図１７は、バンドパスフィルタの第５製造方法におけるプレス加工を説明するための模式図である。フィルムシート１５を図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃで示した方法で真空成型加工し、フィルムシート１５に複数の凹部を形成する。その後、凹部を含む所定形状にプレス加工にて個片化し、バンドパスフィルタ１２を得ることができる。
【００８３】
第５製造方法を用いることにより、平面のフィルムシートに対してバンドパスフィルタ層を蒸着できるので、バンドパスフィルタ層を均一に蒸着させることができるとともに、低コストで製造することが可能となる。
【００８４】
受光部２０と光学部材１０とは、一体化された受光モジュールとして構成することもできる。以下、受光モジュールの製造方法等について説明する。
【００８５】
図１８Ａ、図１８Ｂは、受光モジュールの製造方法を説明するための模式図である。図１９Ａ、図１９Ｂは、受光モジュールの構造を説明するための模式図である。
【００８６】
撮像素子が複数形成された半導体ウエハ２００、受光面に対応した開口が形成されているウエハ状のフレーム１４０、及び、バンドパスフィルタが複数形成されたウエハ１２０を積層し（図１８Ａ参照）、次いで、ダイシングを行い、所定のチップ状に個片化する（図１８Ｂ参照）。個片化されたチップの断面を図１９Ａに示す。符号１４Ａはフレームを示す。この構成では、基材１３と受光部２０との間にキャビティが存在する。
【００８７】
場合によっては、開口を有するフレーム１４０を、開口のない接着部材に置き換えた構成としてもよい。図１９Ｂは、この構成における個片化されたチップの断面を示す。符号１４Ｂは接着部材を示す。この構成では、基材１３と受光部２０との間にキャビティが存在しない。
【００８８】
図２０は、更に、レンズを加えた受光モジュールの例を示す。上述のようにして製造したチップとレンズとを筐体に組み込んだといった構成である。
【００８９】
以上、受光モジュールの製造方法等について説明した。
【００９０】
上述したように、図１に示す、受光部２０、Ａ／Ｄ変換部３０、演算処理部４０、制御部５０、および、光源駆動部６０は、単一のチップとして構成されていてもよいし、機能に応じて複数のチップとして構成されていてもよい。図２１Ａ、図２１Ｂ，図２１Ｃは、測距システムに用いられる半導体装置の構成を説明するための模式図である。
【００９１】
引き続き、距離情報の取得について説明する。図１に示す測距システム１において、演算処理部４０は、対象物の反射光の飛行時間に基づいて距離情報を得るといった構成とすることもできるし、対象物に対して所定のパターンで赤外光が照射され、演算処理部４０は、対象物の反射光のパターンに基づいて距離情報を得るといった構成とすることもできる。以下、これらを、各種の変形例として説明する。
【００９２】
［第１変形例］
図２２は、反射光の飛行時間に基づいて距離情報を得るといった構成である。測距システム１Ａにおいて、光源部７０の前には光拡散部材７１が配置され、拡散光が照射される。光源部７０は、例えば、数１０ｋＨｚ〜数１００ＭＨｚといった周波数で変調される。そして、光源部７０の変調に同期して反射光成分を検知することによって距離情報を得ることができる。
【００９３】
［第２変形例］
図２３も、反射光の飛行時間に基づいて距離情報を得るといった構成である。測距システム１Ｂにおいて、光源部７０の光は走査部７２によって走査される。そして、走査に同期して反射光成分を見地することによって距離情報を得ることができる。
【００９４】
［第３変形例］
図２４は、対象物に対して所定のパターンで赤外光を照射し、演算処理部４０は、対象物の反射光のパターンに基づいて距離情報を得るといった構成である。測距システム１Ｃにおいて、光源部７０の光はパターン投影部７３によって所定のパターンとされ、対象物に対して照射される。照度パターンの空間分布情報や、対象物におけるパターン像の歪みを検知することによって距離情報を得ることができる。
【００９５】
［第４変形例］
図２５は、複数の受光部を離間して配置することによって、立体情報も得るといった構成である。尚、第１変形例のように拡散光を照射するといった構成、第２変形例のように光源光を走査するといった構成、第３変形例のように所定のパターンで照射するといった構成のいずれであってもよい。図２６Ａ、図２６Ｂは、携帯型の電子機器において展開した場合における受光部や光源部の配置例を説明するための模式図である。
【００９６】
第１の実施形態にあっては、バンドパスフィルタの帯域を狭くすることができ、外乱光による影響を軽減することができる。従って、外光下においても良質な測距イメージングが可能になる。また、レンズモジュールに応じてバンドパスフィルタの形状を設定することによって、波長選択性に優れた受光モジュールを提供することができる。
【００９７】
［第１の応用例］
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【００９８】
図２７は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システム７０００の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム７０００は、通信ネットワーク７０１０を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２７に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Controller  Area  Network）、ＬＩＮ（Local  Interconnect  Network）、ＬＡＮ（Local  Area  Network）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。
【００９９】
各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図２７では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。
【０１００】
駆動系制御ユニット７１００は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット７１００は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Antilock  Brake  System）又はＥＳＣ（Electronic  Stability  Control）等の制御装置としての機能を有してもよい。
【０１０１】
駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。
【０１０２】
ボディ系制御ユニット７２００は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット７２００は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット７２００には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット７２００は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【０１０３】
バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。
【０１０４】
車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Time  Of  Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。
【０１０５】
環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Light  Detection  and  Ranging、Laser  Imaging  Detection  and  Ranging）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。
【０１０６】
ここで、図２８は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部のうちの少なくとも一つの位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部７９１０及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として車両７９００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部７９１２，７９１４は、主として車両７９００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部７９１６は、主として車両７９００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０１０７】
なお、図２８には、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ，ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【０１０８】
車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０〜７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。
【０１０９】
図２７に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサ、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。
【０１１０】
また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。
【０１１１】
車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。
【０１１２】
統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Personal  Digital  Assistant）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
【０１１３】
記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するＲＡＭ（Random  Access  Memory）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Hard  Disc  Drive）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。
【０１１４】
汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Global  System  of  Mobile  communications）、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ（Long  Term  Evolution）若しくはＬＴＥ−Ａ（LTE−Advanced）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Peer  To  Peer）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Machine  Type  Communication）端末）と接続してもよい。
【０１１５】
専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Wireless  Access  in  Vehicle  Environment）、ＤＳＲＣ（Dedicated  Short  Range  Communications）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Vehicle  to  Vehicle）通信、路車間（Vehicle  to  Infrastructure）通信、車両と家との間（Vehicle  to  Home）の通信及び歩車間（Vehicle  to  Pedestrian）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。
【０１１６】
測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global  Navigation  Satellite  System）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。
【０１１７】
ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。
【０１１８】
車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near  Field  Communication）又はＷＵＳＢ（Wireless  USB）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition  Multimedia  Interface）、又はＭＨＬ（Mobile  High-definition  Link）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。
【０１１９】
車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。
【０１２０】
統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced  Driver  Assistance  System）の機能実現を目的とした協調制御を行ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行ってもよい。
【０１２１】
マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。
【０１２２】
音声画像出力部７６７０は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２７の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。表示部７７２０は、ＡＲ（Augmented  Reality）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。
【０１２３】
なお、図２７に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。
【０１２４】
本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、車外情報検出ユニットの撮像部に適用され得る。
【０１２５】
［第２の応用例］
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１２６】
図２９は、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システム５０００の概略的な構成の一例を示す図である。図２９では、術者（医師）５０６７が、内視鏡手術システム５０００を用いて、患者ベッド５０６９上の患者５０７１に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム５０００は、内視鏡５００１と、その他の術具５０１７と、内視鏡５００１を支持する支持アーム装置５０２７と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート５０３７と、から構成される。
【０１２７】
内視鏡手術では、腹壁を切って開腹する代わりに、トロッカ５０２５ａ〜５０２５ｄと呼ばれる筒状の開孔器具が腹壁に複数穿刺される。そして、トロッカ５０２５ａ〜５０２５ｄから、内視鏡５００１の鏡筒５００３や、その他の術具５０１７が患者５０７１の体腔内に挿入される。図示する例では、その他の術具５０１７として、気腹チューブ５０１９、エネルギー処置具５０２１及び鉗子５０２３が、患者５０７１の体腔内に挿入されている。また、エネルギー処置具５０２１は、高周波電流や超音波振動により、組織の切開及び剥離、又は血管の封止等を行う処置具である。ただし、図示する術具５０１７はあくまで一例であり、術具５０１７としては、例えば攝子、レトラクタ等、一般的に内視鏡下手術において用いられる各種の術具が用いられてよい。
【０１２８】
内視鏡５００１によって撮影された患者５０７１の体腔内の術部の画像が、表示装置５０４１に表示される。術者５０６７は、表示装置５０４１に表示された術部の画像をリアルタイムで見ながら、エネルギー処置具５０２１や鉗子５０２３を用いて、例えば患部を切除する等の処置を行う。なお、図示は省略しているが、気腹チューブ５０１９、エネルギー処置具５０２１及び鉗子５０２３は、手術中に、術者５０６７又は助手等によって支持される。
【０１２９】
（支持アーム装置）
支持アーム装置５０２７は、ベース部５０２９から延伸するアーム部５０３１を備える。図示する例では、アーム部５０３１は、関節部５０３３ａ、５０３３ｂ、５０３３ｃ、及びリンク５０３５ａ、５０３５ｂから構成されており、アーム制御装置５０４５からの制御により駆動される。アーム部５０３１によって内視鏡５００１が支持され、その位置及び姿勢が制御される。これにより、内視鏡５００１の安定的な位置の固定が実現され得る。
【０１３０】
（内視鏡）
内視鏡５００１は、先端から所定の長さの領域が患者５０７１の体腔内に挿入される鏡筒５００３と、鏡筒５００３の基端に接続されるカメラヘッド５００５と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒５００３を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡５００１を図示しているが、内視鏡５００１は、軟性の鏡筒５００３を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
【０１３１】
鏡筒５００３の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡５００１には光源装置５０４３が接続されており、当該光源装置５０４３によって生成された光が、鏡筒５００３の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者５０７１の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡５００１は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
【０１３２】
カメラヘッド５００５の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera  Control  Unit）５０３９に送信される。なお、カメラヘッド５００５には、その光学系を適宜駆動させることにより、倍率及び焦点距離を調整する機能が搭載される。
【０１３３】
なお、例えば立体視（３Ｄ表示）等に対応するために、カメラヘッド５００５には撮像素子が複数設けられてもよい。この場合、鏡筒５００３の内部には、当該複数の撮像素子のそれぞれに観察光を導光するために、リレー光学系が複数系統設けられる。
【０１３４】
（カートに搭載される各種の装置）
ＣＣＵ５０３９は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）等によって構成され、内視鏡５００１及び表示装置５０４１の動作を統括的に制御する。具体的には、ＣＣＵ５０３９は、カメラヘッド５００５から受け取った画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。ＣＣＵ５０３９は、当該画像処理を施した画像信号を表示装置５０４１に提供する。また、ＣＣＵ５０３９は、カメラヘッド５００５に対して制御信号を送信し、その駆動を制御する。当該制御信号には、倍率や焦点距離等、撮像条件に関する情報が含まれ得る。
【０１３５】
表示装置５０４１は、ＣＣＵ５０３９からの制御により、当該ＣＣＵ５０３９によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。内視鏡５００１が例えば４Ｋ（水平画素数３８４０×垂直画素数２１６０）又は８Ｋ（水平画素数７６８０×垂直画素数４３２０）等の高解像度の撮影に対応したものである場合、及び／又は３Ｄ表示に対応したものである場合には、表示装置５０４１としては、それぞれに対応して、高解像度の表示が可能なもの、及び／又は３Ｄ表示可能なものが用いられ得る。４Ｋ又は８Ｋ等の高解像度の撮影に対応したものである場合、表示装置５０４１として５５インチ以上のサイズのものを用いることで一層の没入感が得られる。また、用途に応じて、解像度、サイズが異なる複数の表示装置５０４１が設けられてもよい。
【０１３６】
光源装置５０４３は、例えばＬＥＤ（light  emitting  diode）等の光源から構成され、術部を撮影する際の照射光を内視鏡５００１に供給する。
【０１３７】
アーム制御装置５０４５は、例えばＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、所定の制御方式に従って支持アーム装置５０２７のアーム部５０３１の駆動を制御する。
【０１３８】
入力装置５０４７は、内視鏡手術システム５０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置５０４７を介して、内視鏡手術システム５０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、入力装置５０４７を介して、患者の身体情報や、手術の術式についての情報等、手術に関する各種の情報を入力する。また、例えば、ユーザは、入力装置５０４７を介して、アーム部５０３１を駆動させる旨の指示や、内視鏡５００１による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示、エネルギー処置具５０２１を駆動させる旨の指示等を入力する。
【０１３９】
入力装置５０４７の種類は限定されず、入力装置５０４７は各種の公知の入力装置であってよい。入力装置５０４７としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、スイッチ、フットスイッチ５０５７及び／又はレバー等が適用され得る。入力装置５０４７としてタッチパネルが用いられる場合には、当該タッチパネルは表示装置５０４１の表示面上に設けられてもよい。
【０１４０】
あるいは、入力装置５０４７は、例えばメガネ型のウェアラブルデバイスやＨＭＤ（Head  Mounted  Display）等の、ユーザによって装着されるデバイスであり、これらのデバイスによって検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。また、入力装置５０４７は、ユーザの動きを検出可能なカメラを含み、当該カメラによって撮像された映像から検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。更に、入力装置５０４７は、ユーザの声を収音可能なマイクロフォンを含み、当該マイクロフォンを介して音声によって各種の入力が行われる。このように、入力装置５０４７が非接触で各種の情報を入力可能に構成されることにより、特に清潔域に属するユーザ（例えば術者５０６７）が、不潔域に属する機器を非接触で操作することが可能となる。また、ユーザは、所持している術具から手を離すことなく機器を操作することが可能となるため、ユーザの利便性が向上する。
【０１４１】
処置具制御装置５０４９は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具５０２１の駆動を制御する。気腹装置５０５１は、内視鏡５００１による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者５０７１の体腔を膨らめるために、気腹チューブ５０１９を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ５０５３は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ５０５５は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
【０１４２】
以下、内視鏡手術システム５０００において特に特徴的な構成について、更に詳細に説明する。
【０１４３】
（支持アーム装置）
支持アーム装置５０２７は、基台であるベース部５０２９と、ベース部５０２９から延伸するアーム部５０３１と、を備える。図示する例では、アーム部５０３１は、複数の関節部５０３３ａ、５０３３ｂ、５０３３ｃと、関節部５０３３ｂによって連結される複数のリンク５０３５ａ、５０３５ｂと、から構成されているが、図２９では、簡単のため、アーム部５０３１の構成を簡略化して図示している。実際には、アーム部５０３１が所望の自由度を有するように、関節部５０３３ａ〜５０３３ｃ及びリンク５０３５ａ、５０３５ｂの形状、数及び配置、並びに関節部５０３３ａ〜５０３３ｃの回転軸の方向等が適宜設定され得る。例えば、アーム部５０３１は、好適に、６自由度以上の自由度を有するように構成され得る。これにより、アーム部５０３１の可動範囲内において内視鏡５００１を自由に移動させることが可能になるため、所望の方向から内視鏡５００１の鏡筒５００３を患者５０７１の体腔内に挿入することが可能になる。
【０１４４】
関節部５０３３ａ〜５０３３ｃにはアクチュエータが設けられており、関節部５０３３ａ〜５０３３ｃは当該アクチュエータの駆動により所定の回転軸まわりに回転可能に構成されている。当該アクチュエータの駆動がアーム制御装置５０４５によって制御されることにより、各関節部５０３３ａ〜５０３３ｃの回転角度が制御され、アーム部５０３１の駆動が制御される。これにより、内視鏡５００１の位置及び姿勢の制御が実現され得る。この際、アーム制御装置５０４５は、力制御又は位置制御等、各種の公知の制御方式によってアーム部５０３１の駆動を制御することができる。
【０１４５】
例えば、術者５０６７が、入力装置５０４７（フットスイッチ５０５７を含む）を介して適宜操作入力を行うことにより、当該操作入力に応じてアーム制御装置５０４５によってアーム部５０３１の駆動が適宜制御され、内視鏡５００１の位置及び姿勢が制御されてよい。当該制御により、アーム部５０３１の先端の内視鏡５００１を任意の位置から任意の位置まで移動させた後、その移動後の位置で固定的に支持することができる。なお、アーム部５０３１は、いわゆるマスタースレイブ方式で操作されてもよい。この場合、アーム部５０３１は、手術室から離れた場所に設置される入力装置５０４７を介してユーザによって遠隔操作され得る。
【０１４６】
また、力制御が適用される場合には、アーム制御装置５０４５は、ユーザからの外力を受け、その外力にならってスムーズにアーム部５０３１が移動するように、各関節部５０３３ａ〜５０３３ｃのアクチュエータを駆動させる、いわゆるパワーアシスト制御を行ってもよい。これにより、ユーザが直接アーム部５０３１に触れながらアーム部５０３１を移動させる際に、比較的軽い力で当該アーム部５０３１を移動させることができる。従って、より直感的に、より簡易な操作で内視鏡５００１を移動させることが可能となり、ユーザの利便性を向上させることができる。
【０１４７】
ここで、一般的に、内視鏡下手術では、スコピストと呼ばれる医師によって内視鏡５００１が支持されていた。これに対して、支持アーム装置５０２７を用いることにより、人手によらずに内視鏡５００１の位置をより確実に固定することが可能になるため、術部の画像を安定的に得ることができ、手術を円滑に行うことが可能になる。
【０１４８】
なお、アーム制御装置５０４５は必ずしもカート５０３７に設けられなくてもよい。また、アーム制御装置５０４５は必ずしも１つの装置でなくてもよい。例えば、アーム制御装置５０４５は、支持アーム装置５０２７のアーム部５０３１の各関節部５０３３ａ〜５０３３ｃにそれぞれ設けられてもよく、複数のアーム制御装置５０４５が互いに協働することにより、アーム部５０３１の駆動制御が実現されてもよい。
【０１４９】
（光源装置）
光源装置５０４３は、内視鏡５００１に術部を撮影する際の照射光を供給する。光源装置５０４３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成される。このとき、ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置５０４３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド５００５の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
【０１５０】
また、光源装置５０４３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド５００５の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
【０１５１】
また、光源装置５０４３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow  Band  Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察するもの（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得るもの等が行われ得る。光源装置５０４３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
【０１５２】
（カメラヘッド及びＣＣＵ）
図３０を参照して、内視鏡５００１のカメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９の機能についてより詳細に説明する。図３０は、図２９に示すカメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９の機能構成の一例を示すブロック図である。
【０１５３】
図３０を参照すると、カメラヘッド５００５は、その機能として、レンズユニット５００７と、撮像部５００９と、駆動部５０１１と、通信部５０１３と、カメラヘッド制御部５０１５と、を有する。また、ＣＣＵ５０３９は、その機能として、通信部５０５９と、画像処理部５０６１と、制御部５０６３と、を有する。カメラヘッド５００５とＣＣＵ５０３９とは、伝送ケーブル５０６５によって双方向に通信可能に接続されている。
【０１５４】
まず、カメラヘッド５００５の機能構成について説明する。レンズユニット５００７は、鏡筒５００３との接続部に設けられる光学系である。鏡筒５００３の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド５００５まで導光され、当該レンズユニット５００７に入射する。レンズユニット５００７は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。レンズユニット５００７は、撮像部５００９の撮像素子の受光面上に観察光を集光するように、その光学特性が調整されている。また、ズームレンズ及びフォーカスレンズは、撮像画像の倍率及び焦点の調整のため、その光軸上の位置が移動可能に構成される。
【０１５５】
撮像部５００９は撮像素子によって構成され、レンズユニット５００７の後段に配置される。レンズユニット５００７を通過した観察光は、当該撮像素子の受光面に集光され、光電変換によって、観察像に対応した画像信号が生成される。撮像部５００９によって生成された画像信号は、通信部５０１３に提供される。
【０１５６】
撮像部５００９を構成する撮像素子としては、例えばＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）タイプのイメージセンサであり、Ｂａｙｅｒ配列を有するカラー撮影可能なものが用いられる。なお、当該撮像素子としては、例えば４Ｋ以上の高解像度の画像の撮影に対応可能なものが用いられてもよい。術部の画像が高解像度で得られることにより、術者５０６７は、当該術部の様子をより詳細に把握することができ、手術をより円滑に進行することが可能となる。
【０１５７】
また、撮像部５００９を構成する撮像素子は、３Ｄ表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成される。３Ｄ表示が行われることにより、術者５０６７は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部５００９が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット５００７も複数系統設けられる。
【０１５８】
また、撮像部５００９は、必ずしもカメラヘッド５００５に設けられなくてもよい。例えば、撮像部５００９は、鏡筒５００３の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
【０１５９】
駆動部５０１１は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部５０１５からの制御により、レンズユニット５００７のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部５００９による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
【０１６０】
通信部５０１３は、ＣＣＵ５０３９との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５０１３は、撮像部５００９から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル５０６５を介してＣＣＵ５０３９に送信する。この際、術部の撮像画像を低レイテンシで表示するために、当該画像信号は光通信によって送信されることが好ましい。手術の際には、術者５０６７が撮像画像によって患部の状態を観察しながら手術を行うため、より安全で確実な手術のためには、術部の動画像が可能な限りリアルタイムに表示されることが求められるからである。光通信が行われる場合には、通信部５０１３には、電気信号を光信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。画像信号は当該光電変換モジュールによって光信号に変換された後、伝送ケーブル５０６５を介してＣＣＵ５０３９に送信される。
【０１６１】
また、通信部５０１３は、ＣＣＵ５０３９から、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を受信する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。通信部５０１３は、受信した制御信号をカメラヘッド制御部５０１５に提供する。なお、ＣＣＵ５０３９からの制御信号も、光通信によって伝送されてもよい。この場合、通信部５０１３には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられ、制御信号は当該光電変換モジュールによって電気信号に変換された後、カメラヘッド制御部５０１５に提供される。
【０１６２】
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ５０３９の制御部５０６３によって自動的に設定される。つまり、いわゆるＡＥ（Auto  Exposure）機能、ＡＦ（Auto  Focus）機能及びＡＷＢ（Auto  White  Balance）機能が内視鏡５００１に搭載される。
【０１６３】
カメラヘッド制御部５０１５は、通信部５０１３を介して受信したＣＣＵ５０３９からの制御信号に基づいて、カメラヘッド５００５の駆動を制御する。例えば、カメラヘッド制御部５０１５は、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報及び／又は撮像時の露光を指定する旨の情報に基づいて、撮像部５００９の撮像素子の駆動を制御する。また、例えば、カメラヘッド制御部５０１５は、撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報に基づいて、駆動部５０１１を介してレンズユニット５００７のズームレンズ及びフォーカスレンズを適宜移動させる。カメラヘッド制御部５０１５は、更に、鏡筒５００３やカメラヘッド５００５を識別するための情報を記憶する機能を備えてもよい。
【０１６４】
なお、レンズユニット５００７や撮像部５００９等の構成を、気密性及び防水性が高い密閉構造内に配置することで、カメラヘッド５００５について、オートクレーブ滅菌処理に対する耐性を持たせることができる。
【０１６５】
次に、ＣＣＵ５０３９の機能構成について説明する。通信部５０５９は、カメラヘッド５００５との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５０５９は、カメラヘッド５００５から、伝送ケーブル５０６５を介して送信される画像信号を受信する。この際、上記のように、当該画像信号は好適に光通信によって送信され得る。この場合、光通信に対応して、通信部５０５９には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。通信部５０５９は、電気信号に変換した画像信号を画像処理部５０６１に提供する。
【０１６６】
また、通信部５０５９は、カメラヘッド５００５に対して、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を送信する。当該制御信号も光通信によって送信されてよい。
【０１６７】
画像処理部５０６１は、カメラヘッド５００５から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。当該画像処理としては、例えば現像処理、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise  reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の公知の信号処理が含まれる。また、画像処理部５０６１は、ＡＥ、ＡＦ及びＡＷＢを行うための、画像信号に対する検波処理を行う。
【０１６８】
画像処理部５０６１は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサによって構成され、当該プロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより、上述した画像処理や検波処理が行われ得る。なお、画像処理部５０６１が複数のＧＰＵによって構成される場合には、画像処理部５０６１は、画像信号に係る情報を適宜分割し、これら複数のＧＰＵによって並列的に画像処理を行う。
【０１６９】
制御部５０６３は、内視鏡５００１による術部の撮像、及びその撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部５０６３は、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を生成する。この際、撮像条件がユーザによって入力されている場合には、制御部５０６３は、当該ユーザによる入力に基づいて制御信号を生成する。あるいは、内視鏡５００１にＡＥ機能、ＡＦ機能及びＡＷＢ機能が搭載されている場合には、制御部５０６３は、画像処理部５０６１による検波処理の結果に応じて、最適な露出値、焦点距離及びホワイトバランスを適宜算出し、制御信号を生成する。
【０１７０】
また、制御部５０６３は、画像処理部５０６１によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部の画像を表示装置５０４１に表示させる。この際、制御部５０６３は、各種の画像認識技術を用いて術部画像内における各種の物体を認識する。例えば、制御部５０６３は、術部画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具５０２１使用時のミスト等を認識することができる。制御部５０６３は、表示装置５０４１に術部の画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させる。手術支援情報が重畳表示され、術者５０６７に提示されることにより、より安全かつ確実に手術を進めることが可能になる。
【０１７１】
カメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９を接続する伝送ケーブル５０６５は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
【０１７２】
ここで、図示する例では、伝送ケーブル５０６５を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド５００５とＣＣＵ５０３９との間の通信は無線で行われてもよい。両者の間の通信が無線で行われる場合には、伝送ケーブル５０６５を手術室内に敷設する必要がなくなるため、手術室内における医療スタッフの移動が当該伝送ケーブル５０６５によって妨げられる事態が解消され得る。
【０１７３】
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システム５０００の一例について説明した。なお、ここでは、一例として内視鏡手術システム５０００について説明したが、本開示に係る技術が適用され得るシステムはかかる例に限定されない。例えば、本開示に係る技術は、検査用軟性内視鏡システムや顕微鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１７４】
本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、カメラヘッドに適用され得る。
【０１７５】
［本開示の構成］
尚、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
【０１７６】
［Ａ１］
対象物に向けて赤外光を照射する光源部、
対象物からの赤外光を受信する受光部、及び、
受光部からのデータに基づいて対象物の距離情報を得る演算処理部、
を備えており、
受光部の受光面側には、所定の波長範囲の赤外光を選択的に透過するバンドパスフィルタを含む光学部材が配置されており、
バンドパスフィルタの光入射面は凹面形状である、
測距システム。
［Ａ２］
光学部材は、バンドパスフィルタの光入射面側に配置されたレンズを備えており、
バンドパスフィルタの光入射面に対する最大像高の光の入射角は１０度以下である、
上記［Ａ１］に記載の測距システム。
［Ａ３］
バンドパスフィルタの透過帯域の半値幅は５０ナノメートル以下である、
上記［Ａ１］又は［Ａ２］に記載の測距システム。
［Ａ４］
バンドパスフィルタは、
赤外光の所定の波長範囲において透過性を示す第１フィルタ、及び、
可視光について非透過性かつ赤外光に対して透過性を示す第２フィルタ、
から成る、
上記［Ａ１］ないし［Ａ３］のいずれかに記載の測距システム。
［Ａ５］
第１フィルタ及び第２フィルタは基材の片面に積層して形成されている、
上記［Ａ４］に記載の測距システム。
［Ａ６］
第１フィルタは基材の一方の面に形成されており、
第２フィルタは基材の他方の面に形成されている、
上記［Ａ４］に記載の測距システム。
［Ａ７］
第１フィルタは光入射面側に配置されており、
第２フィルタは受光部側に配置されている、
上記［Ａ４］ないし［Ａ６］のいずれかに記載の測距システム。
［Ａ８］
第２フィルタは光入射面に倣った凹面形状である、
上記［Ａ７］に記載の測距システム。
［Ａ９］
第２フィルタは平面形状である、
上記［Ａ７］に記載の測距システム。
［Ａ１０］
第２フィルタは光入射面側に配置されており、
第１フィルタは受光部側に配置されている、
上記［Ａ４］ないし［Ａ６］のいずれかに記載の測距システム。
［Ａ１１］
第１フィルタは光入射面に倣った凹面形状である、
上記［Ａ１０］に記載の測距システム。
［Ａ１２］
光源部は、赤外線レーザ素子または赤外線発光ダイオード素子を備えている、
上記［Ａ１］ないし［Ａ１１］のいずれかに記載の測距システム。
［Ａ１３］
光源部は、略８５０ナノメートル、略９０５ナノメートル、または、略９４０ナノメートルを中心波長とする赤外光を照射する、
上記［Ａ１］ないし［Ａ１２］のいずれかに記載の測距システム。
［Ａ１４］
演算処理部は、対象物の反射光の飛行時間に基づいて距離情報を得る、
上記［Ａ１］ないし［Ａ１３］のいずれかに記載の測距システム。
［Ａ１５］
対象物に対して所定のパターンで赤外光が照射され、
演算処理部は、対象物の反射光のパターンに基づいて距離情報を得る、
上記［Ａ１］ないし［Ａ１３］のいずれかに記載の測距システム。
【０１７７】
［Ｂ１］
赤外光を受信する受光部、及び、
受光部の受光面側に配置され、所定の波長範囲の赤外光を選択的に透過するバンドパスフィルタを含む光学部材、
を含んでおり、
バンドパスフィルタの光入射面は凹面形状である、
受光モジュール。
［Ｂ２］
光学部材は、バンドパスフィルタの光入射面側に配置されたレンズを備えている、
上記［Ｂ１］に記載の受光モジュール。
［Ｂ３］
バンドパスフィルタの光入射面に対する最大像高の光の入射角は１０度以下である、
上記［Ｂ２］に記載の受光モジュール。
［Ｂ４］
バンドパスフィルタの透過帯域の半値幅は５０ナノメートル以下である、
上記［Ｂ１］ないし［Ｂ３］のいずれかに記載の受光モジュール。
［Ｂ５］
バンドパスフィルタは、
赤外光の所定の波長範囲において透過性を示す第１フィルタ、及び、
可視光について非透過性かつ赤外光に対して透過性を示す第２フィルタ、
から成る、
上記［Ｂ１］ないし［Ｂ４］のいずれかに記載の受光モジュール。
［Ｂ６］
第１フィルタ及び第２フィルタは基材の片面に積層して形成されている、
上記［Ｂ５］に記載の受光モジュール。
［Ｂ７］
第１フィルタは基材の一方の面に形成されており、
第２フィルタは基材の他方の面に形成されている、
上記［Ｂ５］に記載の受光モジュール。
［Ｂ８］
第１フィルタは光入射面側に配置されており、
第２フィルタは受光部側に配置されている、
上記［Ｂ５］ないし［Ｂ７］のいずれかに記載の受光モジュール。
［Ｂ９］
第２フィルタは光入射面に倣った凹面形状である、
上記［Ｂ８］に記載の受光モジュール。
［Ｂ１０］
第２フィルタは平面形状である、
上記［Ｂ８］に記載の受光モジュール。
［Ｂ１１］
第２フィルタは光入射面側に配置されており、
第１フィルタは受光部側に配置されている、
上記［Ｂ５］ないし［Ｂ７］のいずれかに記載の受光モジュール。
［Ｂ１２］
第１フィルタは光入射面に倣った凹面形状である、
上記［Ｂ１１］に記載の受光モジュール。
【符号の説明】
【０１７８】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ・・・測距システム、１０，１０Ａ，１０Ｂ，９０・・・光学部材、１１・・・レンズ、１２，９２・・・バンドパスフィルタ、１２Ａ・・・第１フィルタ、１２Ｂ・・・第２フィルタ、１２Ｃ・・・バンドパスフィルタ層、１２Ｄ・・・反射防止膜、１３，１３Ａ・・・赤外光に対して透明な基材、１４Ａ・・・フレーム、１４Ｂ・・・接着部材、１５，１５Ａ・・・フィルムシート、１６・・・吸引型、１６Ａ・・・凹部、１６Ｂ・・・開口、２０，２０Ａ，２０Ｂ・・・受光部、３０，３０Ａ，３０Ｂ・・・Ａ／Ｄ変換部、４０，４０Ａ，４０Ｂ・・・演算処理部、５０・・・制御部、６０・・・光源駆動部、７０・・・光源部、７１・・・光拡散部材、７２・・・走査部、７３・・・パターン投影部、８０・・・合成処理部、１２０・・・ウエハ状のバンドパスフィルタ群、１４０・・・ウエハ状のフレーム、２００・・・ウエハ状の撮像素子群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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