WO2021256053A1

WO2021256053A1 - 発光装置および距離測定装置

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Publication number: WO2021256053A1
Application number: PCT/JP2021/014391
Authority: WO
Inventors: 博隆上野; 廉森本; 秀夫大住
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2021-04-02
Publication date: 2021-12-23

Abstract

発光装置は、光源（１２）と、光源（１２）に駆動電流を供給するための蓄電素子（１１）と、光源（１２）の発光および非発光を切り替えるスイッチ素子（１３）と、光源（１２）、蓄電素子（１１）およびスイッチ素子（１３）が実装される回路基板（２）と、を備える。回路基板（２）は、光源（１２）、蓄電素子（１１）およびスイッチ素子（１３）を直列接続する第１導電層（２１）と、第１導電層（２１）に対し所定距離をおいて対向配置された第２導電層（２２）と、第１導電層（２１）と第２導電層（２２）とを接続して、第１導電層（２１）の駆動電流の流れ方向と逆方向に、第２導電層（２２）に駆動電流を流す接続部（２３）と、を有する。

Description

発光装置および距離測定装置

　本発明は、パルス光を出射する発光装置、および当該発光装置から出射されるパルス光を用いて物体との距離を測定する距離測定装置に関する。

　従来、強度がパルス状に変化するパルス光を用いて物体までの距離を測定する距離測定装置が知られている。この種の距離測定装置では、たとえば、パルス光の出射タイミングと、当該パルス光の物体からの反射光の受光タイミングとの時間差に基づいて、物体までの距離が測定される。以下の特許文献１には、この種の距離測定装置が記載されている。

特開平７－２２９９６７号公報

　上記構成の距離測定装置では、測距精度を高めるために、高強度かつ短パルスのパルス発光が要求される。しかし、光源およびその駆動回路が回路基板に実装される場合には、駆動回路の配線に基づく寄生インダクタンスが存在し、この寄生インダクタンスによって、パルス光のピーク強度およびパルス幅が劣化してしまう。この場合、駆動回路の配線を短くすることにより寄生インダクタンスを抑制できるが、配線の短縮化による寄生インダクタンスの抑制には限界がある。

　かかる課題に鑑み、本発明は、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化を抑制することが可能な発光装置および距離測定装置を提供することを目的とする。

　本発明の第１の態様は、発光装置に関する。本態様に係る発光装置は、光源と、前記光源に駆動電流を供給するための蓄電素子と、前記光源の発光および非発光を切り替えるスイッチ素子と、前記光源、前記蓄電素子および前記スイッチ素子が実装される回路基板と、を備える。ここで、前記回路基板は、前記光源、前記蓄電素子および前記スイッチ素子を直列接続する第１導電層と、前記第１導電層に対し所定距離をおいて対向配置された第２導電層と、前記第１導電層と前記第２導電層とを接続して、前記第１導電層の前記駆動電流の流れ方向と逆方向に、前記第２導電層に前記駆動電流を流す接続部と、を有する。

　本態様に係る発光装置によれば、第１導電層と第２導電層とに互いに逆方向に駆動電流が流れる。このため、第１導電層と第２導電層との間の相互インダクタンスにより、駆動電流が流れる経路の寄生インダクタンスが減少する。よって、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化を抑制することができる。

　本発明の第２の態様は、距離測定装置に関する。本態様に係る距離測定装置は、第１の態様に係る発光装置と、前記発光装置から出射されるパルス光を目標領域に投射する投射光学系と、前記パルス光の物体からの反射光を受光する受光部と、を備える。

　本態様に係る距離測定装置によれば、第１の態様に係る発光装置を備えるため、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化を抑制できる。よって、測距の精度を高めることができる。

　本発明の第３の態様は、発光装置に関する。本態様に係る発光装置は、光源と、前記光源に駆動電流を供給するための電流源と、前記光源の発光および非発光を切り替えるスイッチ素子と、前記光源、前記電流源および前記スイッチ素子が実装される回路基板と、を備える。ここで、前記回路基板は、前記光源、前記電流源および前記スイッチ素子を直列接続する第１導電層と、前記第１導電層に対し所定距離をおいて対向配置された第２導電層と、前記第１導電層と前記第２導電層とを接続して、前記第１導電層の前記駆動電流の流れ方向と逆方向に、前記第２導電層に前記駆動電流を流す接続部と、を有する。

　本態様に係る発光装置によれば、上記第１の態様と同様の効果が奏される。

　以上のとおり、本発明によれば、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化を抑制することが可能な発光装置および距離測定装置を提供することができる。

　本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１は、実施形態に係る、発光装置の構成を示す回路図である。図２は、実施形態に係る、光源を矩形のパルス信号で駆動した場合のパルス発光の強度をシミュレーションにより求めたシミュレーション結果を示す図である。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態に係る、回路基板の上面および下面を模式的に示す図である。図３（ｃ）は、実施形態に係る、図３（ａ）の領域をＡ－Ａ’線で切断したときの断面図である。図４（ａ）は、実施形態に係る、１つの導体に電流が流れる場合の寄生インダクタンスを説明する図である。図４（ｂ）は、実施形態に係る、２つの導体に電流が流れる場合の寄生インダクタンスを説明する図である。図５（ａ）は、実施形態に係る、第１導電層および第２導電層から生じる全体の寄生インダクタンスの周波数応答をシミュレーションにより求めたシミュレーション結果を示すグラフである。図５（ｂ）は、実施形態に係る、駆動電流の周波数が１００ＭＨｚであるとき第１導電層および第２導電層から生じる全体の寄生インダクタンスが、第１導電層と第２導電層との間の層間距離の変化に応じて変化する様子をシミュレーションにより求めたシミュレーション結果を示すグラフである。図６は、実施形態に係る、距離測定装置の構成を示すブロック図である。図７は、変更例１に係る、回路基板の上面を模式的に示す図である。図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例２に係る、回路基板の上面および下面を模式的に示す図である。

　ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。

　以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。

　図１は、発光装置１の構成を示す回路図である。

　発光装置１は、蓄電素子１１と、光源１２と、スイッチ素子１３と、抵抗１４と、ドライバ１５と、直流電源１６と、パルス発生回路１７と、を備える。蓄電素子１１、光源１２、スイッチ素子１３、抵抗１４およびドライバ１５は、回路基板２に実装されている。

　蓄電素子１１は、１つのキャパシタからなっており、抵抗１４を介して直流電源１６に接続されている。抵抗１４と蓄電素子１１とからなる回路の時定数に応じて、蓄電素子１１に電荷が蓄積される。蓄電素子１１は、スイッチ素子１３が導通することに応じて、光源１２に駆動電流を供給する。

　光源１２は、レーザダイオードである。光源１２は、蓄電素子１１から駆動電流が供給されることにより、レーザ光を出射する。光源１２が、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の他の発光素子であってもよい。

　スイッチ素子１３は、ドライバ１５からの信号に応じて、導通状態と非導通状態に切り替えられる。スイッチ素子１３は、たとえば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）である。スイッチ素子１３が、ドライバ１５からの信号に応じて導通状態と非導通状態に切り替えられる他の素子により構成されてもよい。

　スイッチ素子１３は、ドライバ１５からの信号により、光源１２を、発光状態と非発光状態に切り替える。すなわち、スイッチ素子１３が導通状態になると、蓄電素子１１から駆動電流が光源１２に供給されて、光源１２が発光する。また、スイッチ素子１３が非導通状態になると、光源１２に対する駆動電流の供給が遮断されて、光源１２が消灯する。

　ドライバ１５は、パルス発生回路１７から入力されるパルス信号に応じて、スイッチ素子１３を駆動する。スイッチ素子１３がＦＥＴの場合、ドライバ１５は、パルス信号が立ち上がっている期間において、ＦＥＴのゲートに駆動信号を供給する。これにより、パルス信号の立ち上がり期間において、光源１２に駆動電流が供給され、光源１２がパルス発光する。

　上記構成の発光装置１が、距離測定装置に搭載される場合、測距精度を高めるために、高強度かつ短パルスのパルス発光が要求される。しかし、図１のように、蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３が回路基板２に実装される場合、回路基板２上の配線に基づく寄生インダクタンスＬＰ１、ＬＰ２が存在し、この寄生インダクタンスＬＰ１、ＬＰ２によって、パルス光のピーク強度およびパルス幅が劣化してしまう。

　すなわち、寄生インダクタンスＬＰ１、ＬＰ２を統合した合計の寄生インダクタンスをＬＰ０とし、光源１２、蓄電素子１１およびスイッチ素子１３のインダクタンス成分とＬＰ０とを合計したインダクタンスをＬＰ_{ＴＯＴＡＬ}とした場合、光源１２に流れる駆動電流（ＬＤ電流）と、パルス発光のパルス幅（ピーク強度の１／ｅ^２以上の範囲の幅）と、パルス立上り特性は、それぞれ、以下の式（１）～（３）で算出される。

　ＬＤ電流＝Ｖ_ＢＵＳ×√（Ｃ_ＢＵＳ／ＬＰ_{ＴＯＴＡＬ}）　…（１）
　パルス幅＝Π×√（Ｃ_ＢＵＳ×ＬＰ_{ＴＯＴＡＬ}）　…（２）
　パルス立上り特性＝１／（２Π×√（Ｃ_ＢＵＳ×ＬＰ_{ＴＯＴＡＬ}））　…（３）

　ここで、Ｖ_ＢＵＳは、直流電源１６の電圧値であり、Ｃ_ＢＵＳは、蓄電素子１１の容量値である。

　図２は、光源１２を矩形のパルス信号で駆動した場合のパルス発光の強度をシミュレーションにより求めたシミュレーション結果を示す図である。

　図２の実線は、寄生インダクタンスＬＰ０（ＬＰ０＝ＬＰ１＋ＬＰ２）が１．５ｎＨである場合のシミュレーション結果であり、図２の破線は、寄生インダクタンスＬＰ０が２．８ｎＨである場合のシミュレーション結果である。

　図２に示すように、寄生インダクタンスＬＰ０が２．８ｎＨである場合のパルス光のピーク強度Ｐ２は、寄生インダクタンスＬＰ０が１．５ｎＨである場合のパルス光のピーク強度Ｐ１に比べて低下する。また、寄生インダクタンスＬＰ０が２．８ｎＨである場合のパルス光のパルス幅Ｗ２は、寄生インダクタンスＬＰ０が１．５ｎＨである場合のパルス光のパルス幅Ｗ１に比べて広がる。また、寄生インダクタンスＬＰ０が２．８ｎＨである場合のパルス光のパルス立上り特性Ｔｒ２は、寄生インダクタンスＬＰ０が１．５ｎＨである場合のパルス光のパルス立上り特性Ｔｒ１に比べて遅い。このように、寄生インダクタンスＬＰ０が大きくなるに伴って、パルス光の特性が劣化する。

　この問題は、回路の配線を短くして寄生インダクタンスを低下させることにより抑制できる。しかし、回路基板２のレイアウトの制約等から、配線の短縮化による寄生インダクタンスの抑制には限界がある。

　そこで、本実施形態では、回路基板２の構成を工夫するにより、寄生インダクタンスＬ０が抑制される。以下、この構成について、説明する。

　図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、回路基板２の上面および下面を模式的に示す図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）の領域Ａ１をＡ－Ａ’線で切断したときの断面図である。図３（ａ）～（ｃ）には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｘ軸およびＹ軸は、それぞれ、方形形状の回路基板２の互いに直交する２辺に平行である。Ｚ軸方向は、回路基板２の厚み方向である。

　図３（ａ）を参照して、回路基板２は、矩形の領域Ａ１と、領域Ａ１の外側に配置された領域Ａ２とを備える。領域Ａ１と領域Ａ２は、それぞれ個別にグランドを有する。すなわち、領域Ａ１のグランドと、領域Ａ２のグランドは、とある一か所で接続されており、領域Ａ１のグランドと領域Ａ２のグランドとの間のインピーダンスは、高周波領域で高くなる。このうち、領域Ａ１に、図１の蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３が実装される。図１の抵抗１４およびドライバ１５は、領域Ａ２に実装される。図３（ａ）、（ｂ）では、抵抗１４およびドライバ１５の図示が省略されている。

　図３（ａ）および図３（ｃ）に示すように、領域Ａ１の上面には、蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３を直列接続するための第１導電層２１が形成されている。第１導電層２１は、４つの配線部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄからなっている。第１導電層２１は、たとえば、所定厚みの銅箔により構成される。蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３は、Ｘ軸に平行な直線上に配置される。したがって、第１導電層２１はＸ軸に平行に延びており、配線部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、Ｘ軸に平行に並んでいる。配線部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのＹ軸方向の幅は、領域Ａ１のＹ軸方向の幅に等しい。第１導電層２１のＸ軸方向の長さは、領域Ａ１のＸ軸方向の長さに等しい。

　領域Ａ１の下面には、第２導電層２２が形成されている。第２導電層２２は、領域Ａ１の上面に配置された回路のグランドを構成する。図３（ｂ）に示すように、第２導電層２２は、Ｘ軸に平行に長い長方形の形状である。第２導電層２２のＹ軸方向の幅は、領域Ａ１のＹ軸方向の幅に等しく、第２導電層２２のＸ軸方向の長さは、領域Ａ１のＸ軸方向の長さに等しい。

　領域Ａ１のＹ軸方向（駆動電流の流れに垂直な方向）の幅は、蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３のＹ軸方向の幅よりも広い。したがって、第２導電層２２のＹ軸方向の幅は、蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３のＹ軸方向の幅よりも広く、第１導電層２１のＹ軸方向の幅は、蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３のＹ軸方向の幅に対して、第２導電層２２のＹ軸方向の幅と同じ幅まで広げられている。

　図３（ｃ）に示すように、第１導電層２１と第２導電層２２は、それぞれ、回路基板２のベースとなる基材２４の上面および下面に形成されている。基材２４は、絶縁性の樹脂材料により形成されている。したがって、第２導電層２２は、第１導電層２１に対し、基材２４の厚みに相当する所定距離をおいて、対向配置されている。第１導電層２１のＸ軸両端の配線部２１ａ、２１ｄは、それぞれ、接続部２３によって第２導電層２２に電気的に接続されている。接続部２３は、たとえば、ビアにより構成される。

　蓄電素子１１には、領域Ａ２に配置された抵抗１４（図１参照）を介して電荷が蓄積される。領域Ａ２に配置されたドライバ１５（図１参照）により、スイッチ素子１３が導通すると、図３（ｃ）の矢印で示すように、第１導電層２１を駆動電流が流れる。これにより、光源１２がパルス発光する。

　このとき、２つの接続部２３によって第１導電層２１と第２導電層２２が接続されているため、第１導電層２１および第２導電層２２と、２つの接続部２３とによって閉回路が構成される。これにより、第１導電層２１を流れた駆動電流は、Ｘ軸正側の接続部２３を通って第２導電層２２へと流れ込み、第２導電層２２を、Ｘ軸負方向に流れる。その後、駆動電流は、Ｘ軸負側の接続部２３を通って第１導電層２１へと流れ込む。

　したがって、第１導電層２１と第２導電層２２には、互いに逆方向に、駆動電流が流れる。２つの接続部２３は、第１導電層２１と第２導電層２２とを接続して、第１導電層２１の駆動電流の流れ方向と逆方向に、第２導電層２２に駆動電流を流す役割を果たす。

　このように、逆向きに駆動電流が流れることにより、以下に説明するように、第１導電層２１および第２導電層２２により生じる全体の寄生インダクタンスが低減される。

　図４（ａ）は、１つの導体に電流が流れる場合の寄生インダクタンスを説明する図であり、図４（ｂ）は、２つの導体に電流が流れる場合の寄生インダクタンスを説明する図である。

　図４（ａ）に示すように、長さｌ、半径ａの１つの導体に電流が流れる場合、当該導体の寄生インダクタンスＬ_ｓは、以下の式（４）で算出される。

　この場合、導体全体の寄生インダクタンスＬ_{ｔｏｔａｌ}は、次式（５）で表される。

　他方、図４（ｂ）に示すように、長さｌ、半径ａの２つの導体に互いに逆向きの電流が流れる場合、これら２つの導体間には相互インダクタンスＭが生じる。この場合、導体間の距離をｄとすると、相互インダクタンスＭは、以下の式（６）で算出される。

　この場合、２つの導体全体の寄生インダクタンスＬ_{ｔｏｔａｌ}は、次式（７）で表される。

　式（４）および式（６）を参照すると、２つの導体間の距離ｄを導体の半径ａに近づけることにより、相互インダクタンスＭの大きさを導体単体の寄生インダクタンスに近づけることができる。したがって、式（７）から、２つの導体間の距離ｄを導体の半径ａの近づけることにより、２つの導体により生じる全体の寄生インダクタンスＬ_{ｔｏｔａｌ}を、ゼロに近づけることができる。

　図３（ａ）～（ｃ）に示した構成は、図４（ｂ）の構成と等価である。よって、第１導電層２１と第２導電層２２との間の距離を小さくすることにより、第１導電層２１および第２導電層２２から生じる全体の寄生インダクタンスをゼロに近づけることができる。

　図５（ａ）は、第１導電層２１および第２導電層２２から生じる全体の寄生インダクタンスＬ０の周波数応答をシミュレーションにより求めたシミュレーション結果を示すグラフである。

　図５（ａ）において、横軸は周波数、縦軸はインダクタンスである。横軸は、駆動電流のパルス幅に対応する。すなわち、パルス幅の時間長が１０ｎｓｅｃの場合、周波数は１００ＭＨｚとなる。縦軸は、第１導電層２１と第２導電層２２を駆動電流が流れたときの、第１導電層２１および第２導電層２２全体で生じる寄生インダクタンスの大きさである。

　シミュレーションでは、第１導電層２１および第２導電層２２が何れも、平面視において正方形の同じサイズであると想定した。ここでは、第１導電層２１および第２導電層２２の各辺の長さを２０ｍｍに設定し、第１導電層２１および第２導電層２２の厚みを０．０３５ｍｍに設定した。また、第１導電層２１および第２導電層２２の比誘電率および誘電正接を、それぞれ、４．５および０．０１５に設定した。第１導電層２１と第２導電層２２との間の層間距離ｄは、０．３ｍｍに設定した。

　図５（ａ）に示すように、上記シミュレーション条件により第１導電層２１および第２導電層２２が構成されると、駆動電流の周波数が１００ＭＨｚ（パルス幅の時間長が１０ｎｓｅｃ）である場合の全体の寄生インダクタンスＬ０は、１．０３ｎＨ程度に抑制された。また、駆動電流の周波数が１００ＭＨｚよりやや小さい５０ＭＨｚ程度であっても、全体の寄生インダクタンスＬ０は１．０５ｎＨ程度に抑制され、駆動電流のパルス幅の時間長が１０ｎｓｅｃよりやや長い場合も、第１導電層２１および第２導電層２２から生じる全体の寄生インダクタンスを効果的に抑制できることを確認できた。

　図５（ｂ）は、駆動電流の周波数が１００ＭＨｚであるとき第１導電層２１および第２導電層２２から生じる全体の寄生インダクタンスが、第１導電層２１と第２導電層２２との間の層間距離ｄの変化に応じて変化する様子をシミュレーションにより求めたシミュレーション結果を示すグラフである。

　図５（ｂ）において、横軸は層間距離（ｍｍ）であり、縦軸は寄生インダクタンス（ｎＨ）である。層間距離を除くシミュレーション条件は、図５（ａ）のシミュレーション条件と同様である。

　図５（ｂ）のシミュレーション結果から、第１導電層２１と第２導電層２２との間の層間距離ｄが小さくなるに応じて、第１導電層２１および第２導電層２２の全体の寄生インダクタンスが減少することが確認できた。

　以上のシミュレーション結果から、図３（ａ）～（ｃ）の構成を用いることで、第１導電層２１と第２導電層２２との間の相互インダクタンスにより、第１導電層２１および第２導電層２２の全体の寄生インダクタンスを効果的に減少させ得ることが確認できた。これにより、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化を抑制でき、光源１２を、高強度かつ短パルスでパルス発光させることができる。

　次に、上記構成の発光装置１を距離測定装置に搭載した場合の構成について説明する。

　図６は、距離測定装置３の構成を示すブロック図である。図６には、いわゆるフラッシュ方式の距離測定装置３が示されている。

　距離測定装置３は、発光装置１と、投射光学系３０と、受光部４０と、制御部５１と、信号処理部５２と、距離算出部５３と、を備える。

　発光装置１は、上述の光源１２と、駆動回路１０と、を備える。駆動回路１０は、図１に示す回路のうち、光源１２を除く回路部分を含む。駆動回路１０は、制御部５１からの指令に応じて、光源１２をパルス発光させる。パルス発光のための構成および動作は、上記のとおりである。

　光源１２は、レーザダイオードであり、所定波長のレーザ光（投射光）を出射する。距離測定装置３が車両に搭載される場合、光源１２の出射波長は、たとえば、赤外の波長帯（たとえば９０５ｎｍ）に設定される。距離測定装置３の使用態様に応じて、光源１２の出射波長は適宜変更され得る。光源１２が、ＬＥＤやハロゲンランプ等であってもよい。

　投射光学系３０は、光源１２から出射された投射光を所定の広がり角で測距領域Ａ１０に導くとともに、測距領域Ａ１０において均一な強度分布とするように構成される。投射光学系３０は、単一のレンズからなっていてもよく、あるいは、複数のレンズを含んでもよい。また、投射光学系３０が、凹面ミラー等を含んでもよい。

　受光部４０は、測距領域Ａ１０からの反射光を受光して検出信号を出力する。受光部４０は、受光光学系４１と撮像素子４２を備える。

　受光光学系４１は、測距領域Ａ１０からの反射光を集光して、撮像素子４２の受光面４２ａに集光する。受光光学系４１は、単一のレンズからなっていてもよく、あるいは、複数のレンズを含んでもよい。また、受光光学系４１が、凹面ミラー等を含んでもよい。

　撮像素子４２は、受光面４２ａに配置された複数の画素により反射光を受光して、受光した反射光の強度に応じた検出信号を出力する。受光面４２ａには、多数の画素がマトリクス状に並んでいる。各画素には、たとえば、アバランシェフォトダイオードが配置される。各画素に他の光検出素子が配置されてもよい。

　なお、受光光学系４１と撮像素子４２との間に、投射光の波長帯域を透過させ、その他の波長帯域の光を遮断するフィルタが配置されてもよい。これにより、投射光とは異なる波長の不要光が撮像素子４２の受光面４２ａに入射することを抑制できる。また、光源１２が赤外光を出射する場合、撮像素子４２は、赤外の波長帯のみに検出感度を有していてもよい。これにより、不要光である可視光が撮像素子４２により検出されることを抑止できる。

　制御部５１は、演算処理回路とメモリを備え、たとえばＦＰＧＡやＭＰＵにより構成される。制御部５１は、駆動回路１０に制御信号を入力して、駆動回路１０を介して光源１２を制御する。駆動回路１０は、制御信号に応じて、所定の強度およびパルス幅で、光源１２をパルス発光させる。また、制御部５１は、駆動回路１０に入力した制御信号を、駆動回路１０への入力と同じタイミングで、距離算出部５３にも入力する。

　信号処理部５２は、撮像素子４２から出力された各画素の検出信号に対し、増幅およびノイズ除去の処理を行って、処理後の検出信号を距離算出部５３に出力する。

　距離算出部５３は、演算処理回路とメモリとを備え、距離の演算を行う回路である。距離算出部５３は、撮像素子４２の画素ごとに、制御部５１からパルス発光に応じて制御信号を受信したタイミングと、信号処理部５２から各画素の検出信号を受信したタイミングとに基づいて、測距領域Ａ１０内の対象物までの距離を、画素ごとに算出する。そして、距離算出部５３は、画素ごとに算出した距離を各画素の位置にマッピングした一画面分（１フレーム分）の距離画像データを生成し、生成した距離画像データを距離測定装置３の表示部や、距離測定装置３の外部の装置などに出力する。

　図６の構成によれば、上記構成の発光装置１を備えるため、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化を抑制でき、高強度かつ短パルスのパルス光を測距領域Ａ１０に投射できる。よって、測距の精度を高めることができる。

　＜実施形態の効果＞
　上記実施形態によれば、以下の効果が奏され得る。

　図３（ａ）～（ｃ）に示したように、第１導電層２１と第２導電層２２とに互いに逆方向に駆動電流が流れる。このため、図４（ｂ）を参照して説明したように、第１導電層２１と第２導電層２２との間の相互インダクタンスＭにより、駆動電流が流れる経路の寄生インダクタンスが減少する。よって、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化を抑制することができる。

　図３（ａ）～（ｃ）に示したように、蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３が、一方向に並んで配置されるため、第１導電層２１および第２導電層２２も、一方向に延びることになる。このため、第１導電層２１および第２導電層２２の長さを短縮でき、第１導電層２１および第２導電層２２の寄生インダクタンスを小さくできる。よって、駆動電流が流れる経路全体の寄生インダクタンスを顕著に減少させることができ、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化をより確実に抑制できる。

　図３（ａ）～（ｃ）に示したように、駆動電流の流れに垂直な方向（Ｙ軸方向）において、第１導電層２１の幅および第２導電層２２の幅が等しい。このように、駆動電流の流れに垂直な方向において第１導電層２１の幅を第２導電層２２の幅まで広げることにより、第１導電層２１の自己インダクタンスを小さくできる。よって、駆動電流が流れる経路全体の寄生インダクタンスを容易に減少させることができ、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化をより確実に抑制できる。

　図６に示したように、距離測定装置３は、図３（ａ）～（ｃ）に示した発光装置１を備え、さらに、発光装置１から出射されるパルス光を目標領域（測距領域Ａ１０）に投射する投射光学系３０と、パルス光の物体からの反射光を受光する受光部４０と、を備える。発光装置１は、図３（ａ）～（ｃ）の構成を備えるため、上記のように、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化を抑制できる。このため、距離測定装置３は、高強度かつ短パルスのパルス光を測距領域Ａ１０に投射できる。よって、距離測定装置３における測距の精度を高めることができる。

　＜変更例１＞
　上記実施形態では、蓄電素子１１は、１つのキャパシタからなっていたが、これに限らず、たとえば以下に示す変更例１に示すように、複数のキャパシタからなってもよい。

　図７は、変更例１に係る、回路基板２の上面を模式的に示す図である。

　変更例１では、上記実施形態と比較して、蓄電素子１１が、駆動電流の流れ方向（Ｘ軸方向）に対して並列に接続された１０個のキャパシタ１１ａからなる。具体的には、配線部２１ａと配線部２１ｂとの間に、蓄電素子１１の１０個のキャパシタ１１ａが、並列に接続される。

　変更例１においても、領域Ａ１のＹ軸方向（駆動電流の流れに垂直な方向）の幅は、蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３のＹ軸方向の幅よりも広い。変更例１のその他の構成は、上記実施形態と同様である。

　また、１０個のキャパシタ１１ａからなる蓄電素子１１の静電容量は、上記実施形態における蓄電素子１１の静電容量と同じである。したがって、変更例１の構成によっても、上記実施形態と同様の電流量の駆動電流を、光源１２に供給できる。

　＜変更例１の効果＞
　実施形態と同様、第１導電層２１と第２導電層２２とに互いに逆方向に駆動電流が流れるため、第１導電層２１と第２導電層２２との間の相互インダクタンスＭにより、駆動電流が流れる経路の寄生インダクタンスが減少する。よって、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化を抑制することができる。

　また、蓄電素子１１は、複数のキャパシタ１１ａが並列接続されることにより構成されるため、同じ静電容量の１つのキャパシタで蓄電素子１１が構成される場合に比べ、蓄電素子１１のインダクタンスを顕著に減少させ得る。よって、駆動電流が流れる経路全体の寄生インダクタンスをより一層減少させることができ、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化をより確実に抑制できる。

　＜変更例２＞
　上記実施形態では、蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３は、Ｘ軸に平行な直線上に配置されたが、たとえば以下の変更例２に示すように、必ずしも直線上に配置されなくてもよい。

　図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例２に係る、回路基板２の上面および下面を模式的に示す図である。

　図８（ａ）に示すように、変更例２では、領域Ａ１は、略Ｌ字形状に折れ曲がった形状を有している。配線部２１ａは、Ｘ軸方向に延びる配線部により構成される。配線部２１ｂは、Ｘ軸方向に延びる配線部と、Ｘ軸およびＹ軸に対して４５°傾いた方向に延びる配線部とにより構成される。配線部２１ｂは、Ｘ軸およびＹ軸に対して４５°傾いた方向に延びる配線部と、Ｙ軸方向に延びる配線部と、により構成される。配線部２１ｄは、Ｙ軸方向に延びる配線部により構成される。接続部２３は、配線部２１ａのＸ軸負側の端部付近と、配線部２１ｄのＹ軸負側の端部付近と、に設けられる。

　図８（ｂ）に示すように、第２導電層２２は、図８（ａ）に示す第１導電層２１（配線部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）の外形と同様の形状である。第２導電層２２は、長手方向の両端付近において、２つの接続部２３により、第１導電層２１と接続されている。

　変更例２においても、上記実施形態と同様、蓄電素子１１は、配線部２１ａと配線部２１ｂとに跨がって配置され、光源１２は、配線部２１ｂと配線部２１ｃとに跨がって配置され、スイッチ素子１３は、配線部２１ｃと配線部２１ｄとに跨がって配置されている。図８（ａ）、（ｂ）に示すように各部が構成されることにより、蓄電素子１１からの駆動電流が、矢印で示すように第１導電層２１および第２導電層２２を流れる。

　＜変更例２の効果＞
　実施形態と同様、第１導電層２１と第２導電層２２とに互いに逆方向に駆動電流が流れるため、第１導電層２１と第２導電層２２との間の相互インダクタンスＭにより、駆動電流が流れる経路の寄生インダクタンスが減少する。よって、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化を抑制することができる。

　なお、変更例２では、蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３が、一方向に並ばず、第１導電層２１および第２導電層２２も、折れ曲がった形状を有する。このため、第１導電層２１および第２導電層２２の長さは、上記実施形態よりも長くなる。したがって、第１導電層２１および第２導電層２２の寄生インダクタンス（自己インダクタンス）が上記実施形態に比べて大きくなる。

　駆動電流が流れる経路全体の寄生インダクタンスを簡易かつ円滑に減少させるためには、第１導電層２１および第２導電層２２の寄生インダクタンス（自己インダクタンス）が小さい方が好ましい。よって、この観点からは、上記実施形態のように、蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３を一方向に並んで配置し、第１導電層２１および第２導電層２２を一方向に延びるように配置するのが好ましい。

　＜その他の変更例＞
　発光装置１および距離測定装置３の構成は、上記実施形態に示した構成以外に、種々の変更が可能である。

　たとえば、上記実施形態では、接続部２３は、第１導電層２１の配線部２１ａ、２１ｄに、それぞれ１つずつ設けられたが、それぞれ複数個ずつ設けられてもよい。

　また、上記実施形態では、光源１２は、１つの発光素子により構成されたが、これに限らず、複数の発光素子により構成されてもよい。たとえば、光源１２は、複数のレーザダイオードにより構成されてもよく、複数のＬＥＤにより構成されてもよい。光源１２が複数の発光素子により構成される場合、各発光素子は、回路に対して直列に接続されてもよく並列に接続されてもよい。

　また、上記実施形態では、スイッチ素子１３は、１つのＦＥＴにより構成されていたが、これに限らず、複数のスイッチ素子により構成されても良い。各ＦＥＴは、回路に対して直列に接続されてもよく並列に接続されてもよい。

　また、上記実施形態では、駆動電流が流れる方向に沿って、蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３がこの順で配置されたが、配置順はこれに限らない。たとえば、駆動電流が流れる方向に沿って、蓄電素子１１、スイッチ素子１３および光源１２がこの順で配置されてもよい。

　なお、上記実施形態にように、駆動電流が流れる方向に沿って、蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３がこの順で配置されると、スイッチ素子１３がグランドに対して直接的に接続されるため、スイッチ素子１３で生じた熱がグランドに伝搬しやすくなる。これにより、スイッチ素子１３の放熱特性が良好となるため、スイッチ素子１３の導通時の抵抗（オン抵抗）が抑制される。よって、上記実施形態のように、蓄電素子１１、光源１２およびスイッチ素子１３がこの順で配置されるのが好ましい。

　また、上記実施形態では、発光装置１は、測距領域Ａ１０全体に対して同時に光を照射する、いわゆるフラッシュ方式の距離測定装置３に搭載された。しかしながら、これに限らず、発光装置１は、ラインビームを短辺方向に走査する方式の距離測定装置や、点ビームを２次元方向に走査する方式の距離測定装置に搭載されてもよい。

　また、上記実施形態では、図３（ａ）、（ｂ）および図８（ａ）、（ｂ）に示したように、第１導電層２１および第２導電層２２の配置領域が、平面視において（Ｚ軸方向に見て）互いに一致していた。しかしながら、第１導電層２１および第２導電層２２の配置領域は、必ずしも、平面視において、互いに一致していなくてもよい。たとえば、第１導電層２１の配置領域が、第２導電層２２に対して、Ｘ－Ｙ平面に平行な方向に数度程度傾いていてもよい。あるいは、第１導電層２１の配置領域が、第２導電層２２に対して、Ｘ－Ｙ平面に平行な方向に多少シフトしていてもよい。また、平面視における第１導電層２１および第２導電層２２の輪郭形状が、互いに異なっていてもよい。たとえば、第１導電層２１の幅または長さが、第２導電層２２に対して相違していてもよい。

　また、上記実施形態では、光源１２に対して蓄電素子１１から駆動電流が供給されたが、蓄電素子１１以外の電流源を用いて、光源１２に駆動電流が供給されてもよい。たとえば、レーザ駆動電圧に昇降圧される電圧レギュレータと、電圧レギュレータに直列に接続された電流制限用の抵抗器、または定電流ダイオードが、光源１２に駆動電流を供給するための電流源として用いられてもよい。この場合も、電流源は、第１導電層２１によって、光源１２およびスイッチ素子１３と直列に接続され、第２導電層２２が接続部２３によって接続される。これにより、上記実施形態と同様、駆動電流が流れる経路の寄生インダクタンスを減少させることができ、寄生インダクタンスによるパルス光の特性の劣化を抑制することができる。

　この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

　１　発光装置
　２　回路基板
　３　距離測定装置
　１１　蓄電素子
　１２　光源
　１３　スイッチ素子
　２１　第１導電層
　２２　第２導電層
　２３　接続部
　３０　投射光学系
　４０　受光部
　Ａ１０　測距領域（目標領域）

Claims

　光源と、
　前記光源に駆動電流を供給するための蓄電素子と、
　前記光源の発光および非発光を切り替えるスイッチ素子と、
　前記光源、前記蓄電素子および前記スイッチ素子が実装される回路基板と、を備え、
　前記回路基板は、
　　前記光源、前記蓄電素子および前記スイッチ素子を直列接続する第１導電層と、
　　前記第１導電層に対し所定距離をおいて対向配置された第２導電層と、
　　前記第１導電層と前記第２導電層とを接続して、前記第１導電層の前記駆動電流の流れ方向と逆方向に、前記第２導電層に前記駆動電流を流す接続部と、を有する、
ことを特徴とする発光装置。
　請求項１に記載の発光装置において、
　前記光源、前記蓄電素子および前記スイッチ素子は、一方向に並んで配置され、
　前記第１導電層および前記第２導電層は、前記光源、前記蓄電素子および前記スイッチ素子の並び方向に延びている、
ことを特徴とする発光装置。
　請求項１または２に記載の発光装置において、
　前記蓄電素子、前記光源および前記スイッチ素子が、この順に並んでいる、
ことを特徴とする発光装置。
　請求項１ないし３の何れか一項に記載の発光装置において、
　前記蓄電素子は、複数のキャパシタが並列接続されて構成されている、
ことを特徴とする発光装置。
　請求項１ないし４の何れか一項に記載の発光装置において、
　前記駆動電流の流れに垂直な方向において、前記第１導電層の幅および第２導電層の幅が等しい、
ことを特徴とする発光装置。
　請求項１ないし５の何れか一項に記載の発光装置と、
　前記発光装置から出射されるパルス光を目標領域に投射する投射光学系と、
　前記パルス光の物体からの反射光を受光する受光部と、を備える。
ことを特徴とする距離測定装置。
　光源と、
　前記光源に駆動電流を供給するための電流源と、
　前記光源の発光および非発光を切り替えるスイッチ素子と、
　前記光源、前記電流源および前記スイッチ素子が実装される回路基板と、を備え、
　前記回路基板は、
　　前記光源、前記電流源および前記スイッチ素子を直列接続する第１導電層と、
　　前記第１導電層に対し所定距離をおいて対向配置された第２導電層と、
　　前記第１導電層と前記第２導電層とを接続して、前記第１導電層の前記駆動電流の流れ方向と逆方向に、前記第２導電層に前記駆動電流を流す接続部と、を有する、
ことを特徴とする発光装置。