JP2009103529A - Laser beam irradiating device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam irradiating device, having small size, high resolution, and high flexibility of laser beam scanning design, and using a semiconductor laser which is usable for distance measurements, or the like. <P>SOLUTION: This laser beam irradiating device 100 has a semiconductor laser array 11, having a plurality of light-emitting points L1-L5 arranged side by side in one direction; a lens 25, arranged in the crossing state with a beam emission surface (XY-surface) constituted in the array direction (X-direction) of the plurality of light-emitting points L1-L5 and in the emission direction (Y-direction) of the laser beam, on the front in the emission direction of the laser beam emitted from each light-emitting point L1-L5 of the semiconductor laser array 11; and a prism array 40, wherein prisms P1-P5 corresponding to each light-emitting point L1-L5 are arranged side by side in one direction, in the crossing state with the beam emission surface (XY-surface) between the semiconductor laser array 11 and the lens 25. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、距離測定等に利用可能な半導体レーザを用いたレーザビーム照射装置に関する。   The present invention relates to a laser beam irradiation apparatus using a semiconductor laser that can be used for distance measurement or the like.

レーザビーム照射装置及びこれを用いた物体認識システムや距離測定装置が、例えば、特開昭６２−８１１９号公報（特許文献１）、特開平１−１５２６８３号公報（特許文献２）及び特開平７−２５３４６０号公報（特許文献３）に開示されている。   A laser beam irradiation apparatus and an object recognition system and a distance measuring apparatus using the same are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-8119 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-152683 (Patent Document 2), and Japanese Patent Application Laid-Open No. -253460 (Patent Document 3).

図１５は、特許文献１に開示された物体認識システムを示す図である。   FIG. 15 is a diagram illustrating the object recognition system disclosed in Patent Document 1. As illustrated in FIG.

図１５に示す物体認識システムでは、レーザ光源４からのレーザ光５が、ビームエキスパンダ６により径が拡大されると共に、平行光とされる。ビームスプリッタ７を通過したレーザ光は、角度の異なる反射面を持ちモータ３によって回転されるポリゴンミラー１の各反射面２で反射される。このように、図１５の物体認識システムでは、１つのレーザ光源４から出射されたレーザビームが、ポリゴンミラー１で機械的に偏向される。ポリゴンミラー１の各反射面２で反射されたレーザ光は、紙面に垂直な方向と共に、５ａ乃至５ｃの方向に投射される。視野内に物体９が存在すると、レーザ光はこの物体９により５ｄのように反射され、続いてポリゴンミラー１の反射面２により反射され、更にビームスプリッタ７により反射され、受光素子８に至って信号として検知される。   In the object recognition system shown in FIG. 15, the laser light 5 from the laser light source 4 is collimated while the diameter is expanded by the beam expander 6. The laser light that has passed through the beam splitter 7 is reflected by each reflecting surface 2 of the polygon mirror 1 that has reflecting surfaces with different angles and is rotated by the motor 3. As described above, in the object recognition system of FIG. 15, the laser beam emitted from one laser light source 4 is mechanically deflected by the polygon mirror 1. The laser light reflected by each reflecting surface 2 of the polygon mirror 1 is projected in the directions 5a to 5c along with the direction perpendicular to the paper surface. When the object 9 is present in the field of view, the laser light is reflected by the object 9 as 5d, subsequently reflected by the reflecting surface 2 of the polygon mirror 1, and further reflected by the beam splitter 7, reaching the light receiving element 8 and receiving the signal. Detected as

図１６は、特許文献２に開示された半導体レーザビームスキャナを示す図である。   FIG. 16 is a diagram showing a semiconductor laser beam scanner disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG.

図１６に示す半導体レーザビームスキャナは、半導体レーザアレイ１０と１個の凸レンズ２０からなる。半導体レーザアレイは、多数の半導体レーザ構造が一列状に配列されたもので、図１６の半導体レーザアレイ１０は、一基板上に多数の半導体レーザ構造を集積して作製されたものである。半導体レーザアレイ１０において、個々のストライプ（発光点）はエッチング等により形成された溝で分離されており、各ストライプの電流を独立に制御できる。凸レンズ２０は、その口径（直径）が半導体レーザアレイ１０のすべての発光点を含むようにして、半導体レーザアレイ１０の前方に置かれている。図１６の半導体レーザビームスキャナにおいては、半導体レーザアレイ１０における発光点を順次動かすことにより、レーザビームのスポットも図のように順次方向を変えて動かすことができる。言い換えれば、図１６の半導体レーザビームスキャナは、半導体レーザアレイ１０の各発光点の位置とレンズの焦点距離によって決まる角度に各発光点のレーザビームを偏向させて、レーザビームスキャナとして機能させる。   The semiconductor laser beam scanner shown in FIG. 16 includes a semiconductor laser array 10 and one convex lens 20. The semiconductor laser array has a large number of semiconductor laser structures arranged in a line, and the semiconductor laser array 10 in FIG. 16 is manufactured by integrating a large number of semiconductor laser structures on one substrate. In the semiconductor laser array 10, individual stripes (light emitting points) are separated by grooves formed by etching or the like, and the current of each stripe can be controlled independently. The convex lens 20 is placed in front of the semiconductor laser array 10 so that its aperture (diameter) includes all the light emitting points of the semiconductor laser array 10. In the semiconductor laser beam scanner of FIG. 16, by sequentially moving the light emitting points in the semiconductor laser array 10, the laser beam spots can be moved in different directions as shown in the figure. In other words, the semiconductor laser beam scanner of FIG. 16 functions as a laser beam scanner by deflecting the laser beam of each light emitting point to an angle determined by the position of each light emitting point of the semiconductor laser array 10 and the focal length of the lens.

図１７は、特許文献３に開示された自動車用の距離測定装置を示す図である。   FIG. 17 is a diagram showing a distance measuring device for automobiles disclosed in Patent Document 3. As shown in FIG.

図１７に示す距離測定装置では、パルス発生器２１が、パルス増幅器２２を介し、光源駆動用パルス信号Ｓ１を光源２３に送出する。光源２３は、光源駆動用パルス信号Ｓ１に応じて、パルス状のレーザ光を出射する。光源２３は、送信レンズ２６の焦点位置に配置され、送信レンズ２６は、光源２３からのレーザ光を平行光束に変換する。送信レンズ２６の前方には、分割光学素子を構成する送信プリズム２４が配置され、送信プリズム２４は、送信レンズ２６からの平行光束を三つの異なった方向の光束２８，２９，３０に分割する。これによって、３方向のレーザビームのスポットを得ることができ、これを障害物までの距離測定に利用することができる。すなわち、図１７の距離測定装置におけるレーザビーム照射方式は、１つの発光点（光源２３）からのレーザ光を、送信プリズム２４で複数に分割してレーザビームを偏向させる方法がとられている。
特開昭６２−８１１９号公報 特開平１−１５２６８３号公報 特開平７−２５３４６０号公報 In the distance measuring apparatus shown in FIG. 17, the pulse generator 21 sends a light source driving pulse signal S <b> 1 to the light source 23 via the pulse amplifier 22. The light source 23 emits a pulsed laser beam according to the light source driving pulse signal S1. The light source 23 is disposed at the focal position of the transmission lens 26, and the transmission lens 26 converts the laser light from the light source 23 into a parallel light beam. A transmission prism 24 constituting a split optical element is disposed in front of the transmission lens 26, and the transmission prism 24 divides a parallel light beam from the transmission lens 26 into light beams 28, 29, and 30 in three different directions. As a result, a laser beam spot in three directions can be obtained, and this can be used for measuring the distance to the obstacle. That is, the laser beam irradiation method in the distance measuring apparatus of FIG. 17 employs a method in which the laser beam from one light emitting point (light source 23) is divided into a plurality of parts by the transmission prism 24 and the laser beam is deflected.
JP 62-8119 A Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-152683 JP-A-7-253460

図１５の物体認識システムにおけるレーザビーム照射方式では、１個のレーザ光源４と回転する１個のポリゴンミラー１のみで、二次元走査を行い、物体の有無を検知することが可能である。しかしながら、図１５のレーザビーム照射方式では、機械的にポリゴンミラー１を回転させる必要があるため、必然的に装置が大型化する。これに対して、図１６や図１７のレーザビーム照射方式では、機械的な動作を伴わずにレーザビームを走査するため、小型のレーザビーム照射装置とすることができる。   In the laser beam irradiation method in the object recognition system of FIG. 15, it is possible to detect the presence or absence of an object by performing two-dimensional scanning with only one laser light source 4 and one polygon mirror 1 rotating. However, in the laser beam irradiation method of FIG. 15, since the polygon mirror 1 needs to be mechanically rotated, the size of the apparatus inevitably increases. On the other hand, in the laser beam irradiation method shown in FIGS. 16 and 17, since the laser beam is scanned without mechanical operation, a small laser beam irradiation apparatus can be obtained.

一方、図１６のレーザビームスキャナにおけるレーザビーム照射方式では、半導体レーザアレイ１０の発光点の数が、走査方向（図１６の水平方向）の分解能となる。図１６のレーザビーム照射方式では、走査範囲を広げると分解能が下がるため、同じ分解能を維持して走査範囲を広げるには、半導体レーザアレイ１０の発光点の数を増大する必要がある。また、図１６のレーザビーム照射方式では、レーザビームを特定範囲のみ高分解能で走査させるといったことが困難であり、レーザビーム走査設計の自由度が低い。   On the other hand, in the laser beam irradiation method in the laser beam scanner of FIG. 16, the number of light emitting points of the semiconductor laser array 10 is the resolution in the scanning direction (horizontal direction in FIG. 16). In the laser beam irradiation method of FIG. 16, since the resolution decreases when the scanning range is expanded, it is necessary to increase the number of light emitting points of the semiconductor laser array 10 in order to expand the scanning range while maintaining the same resolution. In the laser beam irradiation method of FIG. 16, it is difficult to scan only a specific range with a high resolution, and the degree of freedom in laser beam scanning design is low.

図１７の距離測定装置におけるレーザビーム照射方式では、１個の発光点（光源２３）で、３方向のレーザビームを得ることができる。しかしながら、光源２３から照射されるレーザ光の強度は、図中に示したようにガウス分布している。このため、送信プリズム２４で偏向された中央の光束２９と左右の光束２８，３０とでは、一般的にビーム強度が異なってしまう。３方向の光束２８，２９，３０の強度を一様にするためにはビーム幅を変える必要があり、この場合には、中央の光束２９と左右に偏向された光束２８，３０とで検出エリアの差異が生じる。また、図１７のレーザビーム照射方式では、ビーム数が数本に限られ、このままでは小さな物体の検知に利用することができない。走査方向の分解能を上げるために光源２３，送信レンズ２６および送信プリズム２４からなるユニットを複数ユニット並べると、装置が大型化してしまう。   In the laser beam irradiation method in the distance measuring device of FIG. 17, a laser beam in three directions can be obtained from one light emitting point (light source 23). However, the intensity of the laser light emitted from the light source 23 has a Gaussian distribution as shown in the figure. For this reason, generally the beam intensity differs between the central light beam 29 deflected by the transmission prism 24 and the left and right light beams 28 and 30. In order to make the intensities of the light beams 28, 29, and 30 in the three directions uniform, it is necessary to change the beam width. In this case, the detection area includes the center light beam 29 and the light beams 28, 30 deflected to the left and right. The difference arises. Further, in the laser beam irradiation method of FIG. 17, the number of beams is limited to a few and cannot be used for detecting a small object as it is. If a plurality of units including the light source 23, the transmission lens 26, and the transmission prism 24 are arranged in order to increase the resolution in the scanning direction, the apparatus becomes large.

そこで、本発明の目的は、距離測定等に利用可能な半導体レーザを用いたレーザビーム照射装置であって、レーザビーム走査設計の自由度が高く、小型で高い分解能を有するレーザビーム照射装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser beam irradiation apparatus using a semiconductor laser that can be used for distance measurement, etc., having a high degree of freedom in laser beam scanning design, and having a small size and high resolution. There is to do.

請求項１に記載のレーザビーム照射装置は、複数の発光点が一方向に並んで配置された半導体レーザアレイと、前記半導体レーザアレイの各発光点から出射されるレーザビームの出射方向の前方で、前記複数の発光点の並び方向と前記レーザビームの出射方向とで構成されるビーム出射面に交わるようにして配置されるレンズと、前記半導体レーザアレイと前記レンズの間で、前記各発光点に対応したプリズムが前記ビーム出射面に交わるようにして一方向に並んで配置されてなるプリズムアレイと、を有してなることを特徴としている。   The laser beam irradiation apparatus according to claim 1 includes a semiconductor laser array in which a plurality of light emitting points are arranged in one direction, and a laser beam emitted from each light emitting point of the semiconductor laser array in front of the emitting direction. A lens disposed so as to intersect a beam emission surface constituted by an arrangement direction of the plurality of emission points and an emission direction of the laser beam, and each emission point between the semiconductor laser array and the lens. And a prism array in which prisms corresponding to are arranged in one direction so as to cross the beam exit surface.

上記レーザビーム照射装置においては、半導体レーザアレイの一方向に並んで配置された各発光点を個々にスイッチングすることにより、レーザビームのスポットを順次方向を変えて動かすことができる。このように、上記レーザビーム照射装置は、機械的な動作を伴わずにレーザビームを走査するため、小型のレーザビーム照射装置とすることができる。   In the above laser beam irradiation apparatus, the spots of the laser beam can be moved in different directions by switching each light emitting point arranged in one direction of the semiconductor laser array individually. As described above, the laser beam irradiation apparatus scans the laser beam without mechanical operation, and thus can be a small laser beam irradiation apparatus.

さらに、所定の偏向角を持つようにプリズムアレイの各プリズムを適宜設定することによって、各発光点から出射されるレーザビームの出射方向を該プリズムで任意の方向に偏向させることができる。これによって、例えば、全体として広角範囲をレーザビームで走査し、特定範囲のみを高分解能で走査するといったレーザビーム走査設計も可能となり、設計した偏向角内で所望する物体の位置検出が可能となる。尚、上記プリズムアレイは、レーザビームが広げられる前の半導体レーザアレイとレンズの間に配置されるため、レンズの後方に配置する場合に較べて小型化が可能である。   Furthermore, by appropriately setting each prism of the prism array so as to have a predetermined deflection angle, the emission direction of the laser beam emitted from each light emitting point can be deflected in an arbitrary direction by the prism. As a result, for example, a laser beam scanning design in which a wide angle range is scanned with a laser beam as a whole and only a specific range is scanned with high resolution is possible, and the position of a desired object can be detected within the designed deflection angle. . Since the prism array is disposed between the semiconductor laser array and the lens before the laser beam is spread, the prism array can be reduced in size as compared with the case where the prism array is disposed behind the lens.

以上のようにして、上記レーザビーム照射装置は、距離測定等に利用可能な半導体レーザを用いたレーザビーム照射装置であって、レーザビーム走査設計の自由度が高く、小型で高い分解能を有するレーザビーム照射装置とすることができる。   As described above, the laser beam irradiation apparatus is a laser beam irradiation apparatus using a semiconductor laser that can be used for distance measurement and the like, and has a high degree of freedom in laser beam scanning design, a small size, and a high resolution laser. It can be set as a beam irradiation apparatus.

上記レーザビーム照射装置においては、請求項２に記載のように、前記レーザビームの出射方向に対して、前記プリズムの入射面が直交しないことが好ましい。すなわち、半導体レーザアレイの各発光点から出射されるレーザビームに対して、各プリズムの入射面を斜め（直交状態から傾いた配置）の状態に設定することで、各プリズムの入射面で反射した表面反射レーザ光の各発光点への戻りを防止することができる。従って、これによれば、戻りレーザ光による半導体レーザアレイのダメージをなくすことが可能である。   In the laser beam irradiation apparatus, it is preferable that the incident surface of the prism is not orthogonal to the emission direction of the laser beam. That is, the incident surface of each prism is set to an oblique state (arranged from the orthogonal state) with respect to the laser beam emitted from each light emitting point of the semiconductor laser array, and reflected by the incident surface of each prism. It is possible to prevent the surface reflection laser light from returning to each light emitting point. Therefore, according to this, it is possible to eliminate the damage of the semiconductor laser array due to the return laser beam.

上記レーザビーム照射装置においては、請求項３に記載のように、前記プリズムが、酸化シリコンからなり、前記プリズムアレイが、シリコン基板加工後に所定部分を熱酸化して形成されることが好ましい。   In the laser beam irradiation apparatus, it is preferable that the prism is made of silicon oxide, and the prism array is formed by thermally oxidizing a predetermined portion after processing the silicon substrate.

上記レーザビーム照射装置におけるプリズムアレイは、半導体レーザアレイの各発光点に対応させるためにマイクロ光学素子とする必要がある。上記構成のように、シリコン基板を用いて一般的な半導体加工技術により各プリズムの素子形状を集積化して作りこみ、所定部分を熱酸化して酸化シリコンからなるプリズムとする。これによって、複雑形状のマイクロ光学素子からなるプリズムアレイを容易に製造することができ、安価なレーザビーム照射装置とすることができる。   The prism array in the laser beam irradiation apparatus needs to be a micro optical element in order to correspond to each light emitting point of the semiconductor laser array. As in the above configuration, the element shape of each prism is integrated by a general semiconductor processing technique using a silicon substrate, and a predetermined portion is thermally oxidized to form a prism made of silicon oxide. This makes it possible to easily manufacture a prism array composed of complex-shaped micro optical elements, and to provide an inexpensive laser beam irradiation apparatus.

上記レーザビーム照射装置は、請求項４に記載のように、前記プリズムが、それぞれ、前記ビーム出射面の上方にある上段プリズムと下方にある下段プリズムの２段で構成されてなり、前記発光点から出射されるレーザビームが、それぞれ、前記上段プリズムと下段プリズムにより２方向に偏向される構成とすることが好ましい。   The laser beam irradiation apparatus according to claim 4, wherein each of the prisms is composed of two stages of an upper prism above the beam emitting surface and a lower prism below. It is preferable that the laser beam emitted from each is deflected in two directions by the upper and lower prisms.

これによれば、半導体レーザアレイの１つの発光点から出射したレーザビームを、上記上段プリズムと下段プリズムで等しい強度の２つのレーザビームに分割し、それぞれ異なる偏向角を持たせることが可能となる。
従って、上記レーザビーム照射装置においては、分解能を発光点数の２倍に高めることができる。 According to this, the laser beam emitted from one light emitting point of the semiconductor laser array can be divided into two laser beams having the same intensity by the upper and lower prisms, and each can have a different deflection angle. .
Therefore, in the laser beam irradiation apparatus, the resolution can be increased to twice the number of emission points.

この場合、前述した理由で、請求項５に記載のように、前記レーザビームの出射方向に対して、前記上段プリズムおよび下段プリズムの入射面が直交しないことが好ましい。   In this case, for the reason described above, it is preferable that the incident surfaces of the upper prism and the lower prism are not orthogonal to the laser beam emission direction.

また、前記上段プリズムと下段プリズムによる偏向方向は、例えば請求項６に記載のように、前記ビーム出射面の面内にある構成とすることができる。   Further, the deflection direction by the upper and lower prisms may be configured to be within the plane of the beam exit surface, for example, as described in claim 6.

すなわち、半導体レーザアレイの１つの発光点から出射したビーム出射面（例えば水平面）内にあるレーザビームを、該水平面に対して入射面が直立した上段プリズムと下段プリズムによって、該水平面内で異なる偏向角の２つのレーザビームに分割する。このようにして、当該レーザビーム照射装置においては、ビーム出射面（例えば水平面）の面内にある任意の方向において、分解能を発光点数の２倍に高めることができる。   That is, the laser beam emitted from one light emitting point of the semiconductor laser array is deflected differently in the horizontal plane by the upper and lower prisms whose incident surfaces are upright with respect to the horizontal plane. Split into two angular laser beams. In this way, in the laser beam irradiation apparatus, the resolution can be increased to twice the number of light emission points in any direction within the plane of the beam emission surface (for example, a horizontal plane).

この場合には請求項７に記載のように、前記レーザビーム照射装置が、前記各発光点に対して前記ビーム出射面の面内で２つの受光点が配置されてなる、前記発光点の２倍数の受光点を有する受光素子アレイと共に用いられることが好ましい。該受光素子アレイは、該レーザビーム照射装置の各発光点についての水平面内で異なる偏向角の２つのレーザビーム反射光を受光することができ、発光点数の２倍の分解能に対応できるとともに、小型化が可能である。   In this case, as described in claim 7, the laser beam irradiating apparatus includes two light receiving points arranged in the plane of the beam emitting surface with respect to each light emitting point. It is preferably used with a light receiving element array having multiple light receiving points. The light receiving element array can receive two laser beam reflected lights having different deflection angles in the horizontal plane for each light emitting point of the laser beam irradiation apparatus, can cope with a resolution twice the number of light emitting points, and is small in size. Is possible.

また、上記レーザビーム照射装置においては、請求項８に記載のように、前記上段プリズムと下段プリズムによる偏向方向の少なくとも一方が、前記ビーム出射面の面外にある構成とすることもできる。   In the laser beam irradiation apparatus, as described in claim 8, at least one of the deflection directions of the upper and lower prisms may be out of the beam emitting surface.

すなわち、半導体レーザアレイの１つの発光点から出射したビーム出射面（例えば水平面）内にあるレーザビームを、該水平面に対して入射面が傾いた上段プリズムと下段プリズムによって、該水平面の面外に偏向方向を持つ２つのレーザビームに分割する。以上のようにして、当該レーザビーム照射装置においては、半導体レーザアレイの各発光点について上下２段のレーザビームスポットを得ることができ、これによって分解能を発光点数の２倍に高めることができる。   That is, a laser beam emitted from one light emitting point of the semiconductor laser array and existing within a beam emission surface (for example, a horizontal plane) is moved out of the horizontal plane by the upper and lower prisms whose incident surfaces are inclined with respect to the horizontal plane. The laser beam is divided into two laser beams having a deflection direction. As described above, in the laser beam irradiation apparatus, it is possible to obtain two upper and lower laser beam spots for each light emitting point of the semiconductor laser array, thereby increasing the resolution to twice the number of light emitting points.

この場合には請求項９に記載のように、前記レーザビーム照射装置が、前記各発光点に対して前記複数の発光点の並び方向に交わる方向に上段と下段の２つの受光点が配置されてなる、前記発光点の２倍数の受光点を有する受光素子アレイと共に用いられることが好ましい。該受光素子アレイは、該レーザビーム照射装置の各発光点についての上下２段のレーザビーム反射光を受光することができ、発光点数の２倍の分解能に対応できるとともに、小型化が可能である。   In this case, as described in claim 9, the laser beam irradiation device has two light receiving points, an upper stage and a lower stage, arranged in a direction intersecting an arrangement direction of the plurality of light emitting points with respect to each light emitting point. The light receiving element array having a light receiving point that is twice the light emitting point is preferably used. The light-receiving element array can receive two upper and lower stages of laser beam reflected light for each light emitting point of the laser beam irradiation apparatus, can cope with a resolution twice the number of light emitting points, and can be miniaturized. .

上記レーザビーム照射装置におけるプリズムアレイは、請求項１０に記載のように、前記上段プリズムからなる上段プリズムアレイと前記下段プリズムからなる下段プリズムアレイとを貼り合わせて形成されることが好ましい。これによって、半導体レーザアレイの各発光点に対応した複数のプリズムを備え、該プリズムが上段プリズムと下段プリズムからなる上記プリズムアレイの製造が容易になると共に、上段プリズムと下段プリズムの位置決め精度等が向上して、安価で高精度のレーザビーム照射装置とすることができる。   The prism array in the laser beam irradiation apparatus is preferably formed by bonding an upper prism array composed of the upper prism and a lower prism array composed of the lower prism as described in claim 10. As a result, a plurality of prisms corresponding to the respective emission points of the semiconductor laser array are provided, and the prism array including the upper and lower prisms can be easily manufactured, and the positioning accuracy of the upper and lower prisms can be improved. Thus, an inexpensive and highly accurate laser beam irradiation apparatus can be obtained.

また、この場合には請求項１１に記載のように、前記上段プリズムと下段プリズムが、それぞれ、酸化シリコンからなり、前記上段プリズムアレイと前記下段プリズムアレイが、それぞれ、シリコン基板加工後に熱酸化して形成されることが好ましい。この場合には、前述したように、一般的な半導体加工技術を利用することができ、さらに製造コストを低減することができる。   In this case, as described in claim 11, the upper and lower prisms are each made of silicon oxide, and the upper and lower prism arrays are thermally oxidized after processing the silicon substrate, respectively. It is preferable to be formed. In this case, as described above, a general semiconductor processing technique can be used, and the manufacturing cost can be further reduced.

上記レーザビーム照射装置は、請求項１２に記載のように、前記ビーム出射面を挟んだ前記プリズムの両端に遮光部が形成されてなり、前記発光点から出射されるレーザビームの前記ビーム出射面を挟んだ上下方向のビーム径が、前記遮光部により制限されてなる構成とすることができる。   The laser beam irradiation apparatus according to claim 12, wherein light shielding portions are formed at both ends of the prism across the beam emission surface, and the beam emission surface of the laser beam emitted from the light emitting point. The beam diameter in the vertical direction across the gap can be limited by the light shielding portion.

この場合には、半導体レーザアレイの１つの発光点から出射したレーザビームのビーム径を該遮光部により制限して、上下方向にガウス分布するビーム強度の端部の弱い強度部分をカットすることができる。これによって、例えば、該レーザビーム照射装置を距離測定等に利用した場合にはより高精度な測定が可能となる。   In this case, the beam diameter of the laser beam emitted from one light emitting point of the semiconductor laser array is limited by the light shielding portion, and the weak intensity portion at the end of the beam intensity distributed in the vertical direction is cut. it can. Thereby, for example, when the laser beam irradiation apparatus is used for distance measurement or the like, it is possible to perform measurement with higher accuracy.

この場合、請求項１３に記載のように、前記遮光部は、シリコンからなる構成とすることができる。これによれば、前述したように、一般的な半導体加工技術を利用することができ、該遮光部の形成に伴う製造コストの増加を防止することができる。   In this case, as described in claim 13, the light shielding portion can be made of silicon. According to this, as described above, a general semiconductor processing technique can be used, and an increase in manufacturing cost due to the formation of the light shielding portion can be prevented.

以上のように、上記レーザビーム照射装置は、距離測定等に利用可能な半導体レーザを用いたレーザビーム照射装置であって、レーザビーム走査設計の自由度が高く、小型で高い分解能を有する安価なレーザビーム照射装置となっている。   As described above, the laser beam irradiation apparatus is a laser beam irradiation apparatus using a semiconductor laser that can be used for distance measurement or the like, and has a high degree of freedom in laser beam scanning design, is small, and has high resolution. It is a laser beam irradiation device.

従って、上記レーザビーム照射装置は、請求項１４に記載のように、高精度であると共に小型かつ低コストが要求される、車載用のレーザビーム照射装置として好適である。   Therefore, as described in claim 14, the laser beam irradiation apparatus is suitable as an in-vehicle laser beam irradiation apparatus that is highly accurate and requires small size and low cost.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本発明の一例であるレーザビーム照射装置１００の構成と図中に細い実線矢印で示したレーザビームの照射の様子を模式的に示した図で、図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は側面図である。図２（ａ）は、レーザビーム照射装置１００の構成要素である半導体レーザアレイ１１を模式的に示した斜視図であり、図２（ｂ）は、レーザビーム照射装置１００の構成要素であるプリズムアレイ４０を模式的に示した斜視図である。また、図３は、半導体レーザアレイ１１とプリズムアレイ４０の周りにおいて、レーザビームの照射の様子を示した斜視図である。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a laser beam irradiation apparatus 100 as an example of the present invention and a state of laser beam irradiation indicated by thin solid arrows in the drawing, and FIG. FIG. 1B is a side view. 2A is a perspective view schematically showing the semiconductor laser array 11 that is a component of the laser beam irradiation apparatus 100, and FIG. 2B is a prism that is a component of the laser beam irradiation apparatus 100. FIG. 3 is a perspective view schematically showing an array 40. FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a state of laser beam irradiation around the semiconductor laser array 11 and the prism array 40.

図１に示すレーザビーム照射装置１００は、半導体レーザアレイ１１、レンズ２５およびプリズムアレイ４０で構成されている。   A laser beam irradiation apparatus 100 shown in FIG. 1 includes a semiconductor laser array 11, a lens 25, and a prism array 40.

半導体レーザアレイ１１には、図２（ａ）に示すように、複数（例えば図のように５個）の発光点Ｌ１〜Ｌ５が、一方向（Ｘ方向）に並んで配置されている。レンズ２５は、図１に示すように、半導体レーザアレイ１１の各発光点から出射されるレーザビームの出射方向の前方で、複数の発光点の並び方向（Ｘ方向）とレーザビームの出射方向（Ｙ方向）とで構成されるビーム出射面（ＸＹ面）に交わるようにして配置されている。また、半導体レーザアレイ１１とレンズ２５の間に配置されたプリズムアレイ４０には、図２（ｂ）および図３に示すように、半導体レーザアレイ１１の各発光点Ｌ１〜Ｌ５に対応したプリズムＰ１〜Ｐ５が、ビーム出射面（ＸＹ面）に交わるようにして一方向（Ｘ方向）に並んで配置されている。プリズムＰ１〜Ｐ５は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる。尚、プリズムアレイ４０における符号４０ａの部分は、シリコン（Ｓｉ）からなるベース部である。 In the semiconductor laser array 11, as shown in FIG. 2A, a plurality of (for example, five as shown) light emitting points L1 to L5 are arranged side by side in one direction (X direction). As shown in FIG. 1, the lens 25 is arranged in front of the emission direction of the laser beam emitted from each emission point of the semiconductor laser array 11, the arrangement direction of the plurality of emission points (X direction) and the emission direction of the laser beam ( (Y direction) and the beam emission surface (XY plane) configured to intersect. The prism array 40 disposed between the semiconductor laser array 11 and the lens 25 includes prisms P1 corresponding to the light emitting points L1 to L5 of the semiconductor laser array 11, as shown in FIGS. To P5 are arranged side by side in one direction (X direction) so as to cross the beam emission surface (XY plane). The prisms P1 to P5 are made of silicon oxide (SiO 2 ). Note that a portion 40a in the prism array 40 is a base portion made of silicon (Si).

例えば、車載用レーザレーダ等のスキャニングに使用する図２（ａ）に示した半導体レーザアレイ１１の各発光点（エミッタ）Ｌ１〜Ｌ５のサイズは、数十μｍ〜数百μｍであり、図中に示したピッチＷＬも同程度のサイズになる。従って、対応する図２（ｂ）に示したプリズムアレイ４０のプリズムＰ１〜Ｐ５のサイズも、数十μｍ〜数百μｍ程度にする必要がある。
このため、プリズムＰ１〜Ｐ５は、後述するように、例えばシリコン（Ｓｉ）基板上にマイクロ光学素子を集積化して作り込む技術（例えば特開２００４−２７１７５６号公報に開示されている技術）を利用し、
計算により求めた所定角度のプリズムＰ１〜Ｐ５を酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成する。 For example, the sizes of the light emitting points (emitters) L1 to L5 of the semiconductor laser array 11 shown in FIG. 2A used for scanning such as an in-vehicle laser radar are several tens μm to several hundreds μm. The pitch WL shown in FIG. Therefore, the size of the prisms P1 to P5 of the corresponding prism array 40 shown in FIG.
Therefore, as described later, the prisms P1 to P5 use a technique (for example, a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-271756) in which micro optical elements are integrated on a silicon (Si) substrate. And
The prisms P1 to P5 having a predetermined angle obtained by calculation are formed of silicon oxide (SiO 2 ).

図１に示すレーザビーム照射装置１００においては、半導体レーザアレイ１１の一方向（Ｘ方向）に並んで配置された各発光点Ｌ１〜Ｌ５を個々にスイッチングすることにより、レーザビームのスポットを順次方向を変えて動かすことができる。このように、レーザビーム照射装置１００は、機械的な動作を伴わずにレーザビームを走査するため、小型のレーザビーム照射装置とすることができる。   In the laser beam irradiation apparatus 100 shown in FIG. 1, by sequentially switching the light emitting points L1 to L5 arranged side by side in one direction (X direction) of the semiconductor laser array 11, the laser beam spot is sequentially directed. Can be moved. Thus, since the laser beam irradiation apparatus 100 scans the laser beam without mechanical operation, it can be a small laser beam irradiation apparatus.

さらに、図１のレーザビーム照射装置１００においては、所定の偏向角を持つようにプリズムアレイ４０の各プリズムＰ１〜Ｐ５を適宜設定することによって、半導体レーザアレイ１１の各発光点Ｌ１〜Ｌ５から出射されるレーザビームの出射方向を該プリズムＰ１〜Ｐ５で任意の方向に偏向させることができる。これによって、例えば、全体として広角範囲をレーザビームで走査し、特定範囲のみを高分解能で走査するといったレーザビーム走査設計も可能となり、設計した偏向角内で所望する物体の位置検出が可能となる。尚、プリズムアレイ４０は、レーザビームが広げられる前の半導体レーザアレイ１１とレンズ２５の間に配置されるため、レンズ２５の後方に配置する場合に較べて小型化が可能である。   Further, in the laser beam irradiation apparatus 100 of FIG. 1, the light beams are emitted from the light emitting points L1 to L5 of the semiconductor laser array 11 by appropriately setting the prisms P1 to P5 of the prism array 40 so as to have a predetermined deflection angle. The emission direction of the emitted laser beam can be deflected in any direction by the prisms P1 to P5. As a result, for example, a laser beam scanning design in which a wide angle range is scanned with a laser beam as a whole and only a specific range is scanned with high resolution is possible, and the position of a desired object can be detected within the designed deflection angle. . Since the prism array 40 is disposed between the semiconductor laser array 11 and the lens 25 before the laser beam is spread, the prism array 40 can be reduced in size as compared with the case where the prism array 40 is disposed behind the lens 25.

以上のようにして、図１に示すレーザビーム照射装置１００は、距離測定等に利用可能な半導体レーザを用いたレーザビーム照射装置であって、レーザビーム走査設計の自由度が高く、小型で高い分解能を有するレーザビーム照射装置とすることができる。   As described above, the laser beam irradiation apparatus 100 shown in FIG. 1 is a laser beam irradiation apparatus using a semiconductor laser that can be used for distance measurement or the like, and has a high degree of freedom in laser beam scanning design, and is small and high. A laser beam irradiation apparatus having resolution can be obtained.

次に、図１に示すレーザビーム照射装置１００の細部について、より好ましい設計例を説明する。   Next, a more preferable design example of the details of the laser beam irradiation apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described.

図４（ａ），（ｂ）は、それぞれ、半導体レーザアレイの発光点ＬとプリズムＰａ，Ｐｂの周りにおいて、レーザビームの照射の様子を模式的に示した上面図である。   4A and 4B are top views schematically showing the state of laser beam irradiation around the light emitting point L of the semiconductor laser array and the prisms Pa and Pb, respectively.

図４（ａ），（ｂ）のプリズムＰａ，Ｐｂは、いずれも、発光点Ｌから出射されたレーザビームに対して、同じ偏向角φで偏向するプリズムとなっている。一方、レーザビームの出射方向（Ｙ方向）に対して、図４（ａ）のプリズムＰａは入射面Ｐａｉが直交しているのに対し、図４（ｂ）のプリズムＰｂは入射面Ｐｂｉが直交していない。このため、図中に矢印で示したように、図４（ａ）のプリズムＰａでは、入射面Ｐａｉで反射したレーザ光が発光点Ｌに戻ってしまうのに対し、図４（ｂ）のプリズムＰｂでは、入射面Ｐｂｉで反射した表面反射レーザ光を発光点Ｌに戻さないようにすることができる。   Each of the prisms Pa and Pb in FIGS. 4A and 4B is a prism that deflects the laser beam emitted from the light emitting point L with the same deflection angle φ. On the other hand, the incident surface Pai of the prism Pa of FIG. 4A is orthogonal to the laser beam emission direction (Y direction), whereas the incident surface Pbi of the prism Pb of FIG. Not done. For this reason, as indicated by the arrows in the figure, in the prism Pa of FIG. 4A, the laser light reflected by the incident surface Pai returns to the light emitting point L, whereas in the prism of FIG. With Pb, it is possible to prevent the surface-reflected laser light reflected by the incident surface Pbi from returning to the light emitting point L.

この図４（ｂ）のプリズムＰｂのように、図１に示すレーザビーム照射装置１００では、半導体レーザアレイ１１の各発光点Ｌ１〜Ｌ５から出射されるレーザビームに対して、各プリズムＰ１〜Ｐ５の入射面を斜め（直交状態から傾いた配置）の状態に設定することで、各プリズムＰ１〜Ｐ５の入射面で反射した表面反射レーザ光の各発光点Ｌ１〜Ｌ５への戻りを防止することができる。従って、これによれば、戻りレーザ光による半導体レーザアレイ１１のダメージをなくすことが可能である。   As in the prism Pb of FIG. 4B, in the laser beam irradiation apparatus 100 shown in FIG. 1, the prisms P1 to P5 are applied to the laser beams emitted from the light emitting points L1 to L5 of the semiconductor laser array 11. Is set in an oblique state (arranged from an orthogonal state) to prevent the surface-reflected laser light reflected by the incident surfaces of the prisms P1 to P5 from returning to the light emitting points L1 to L5. Can do. Therefore, according to this, it is possible to eliminate damage to the semiconductor laser array 11 due to the return laser light.

図５（ａ）〜（ｃ）は、レーザビーム照射装置１００の構成要素であるプリズムアレイ４０の製造方法の一例を説明する図で、分かり易くするため図を簡略化して、１個のプリズムＰｃについての製造工程別の斜視図を示したものである。   FIGS. 5A to 5C are diagrams for explaining an example of a manufacturing method of the prism array 40 that is a component of the laser beam irradiation apparatus 100. For simplicity, the drawing is simplified and one prism Pc is used. The perspective view according to the manufacturing process about is shown.

上記レーザビーム照射装置１００におけるプリズムアレイ４０は、半導体レーザアレイ１１の各発光点Ｌ１〜Ｌ５に対応させるために、マイクロ光学素子とする必要がある。そこで、シリコン（Ｓｉ）基板を準備し、一般的な半導体加工技術を用いて、該シリコン基板を以下のように加工して、プリズムアレイ４０を形成する。   The prism array 40 in the laser beam irradiation apparatus 100 needs to be a micro optical element in order to correspond to the light emitting points L1 to L5 of the semiconductor laser array 11. Therefore, a silicon (Si) substrate is prepared, and the silicon substrate is processed as follows using a general semiconductor processing technique to form the prism array 40.

最初に、図５（ａ）に示すシリコン基板４０ａ上に、図の右に示した露光マスクを用いてエッチングのためのレジストパターンを形成する。次に、エッチングにより、図５（ｂ）に示すプリズム形状Ｐｃｓと薄肉コラムＰｃｃの列を一括形成する。最後に全体を熱酸化すると、シリコン（Ｓｉ）からなる薄肉コラムＰｃｃが酸化シリコン（ＳｉＯ２）に変わると共に体積膨張して、図５（ｃ）に示すように、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなるプリズムＰｃが形成される。 First, a resist pattern for etching is formed on the silicon substrate 40a shown in FIG. 5A using the exposure mask shown on the right side of the drawing. Next, the prism shape Pcs and the thin column Pcc shown in FIG. 5B are collectively formed by etching. Finally the whole is thermally oxidized silicon by volume expansion in conjunction with thin column Pcc consisting (Si) is changed to the silicon oxide (SiO 2), as shown in FIG. 5 (c), a silicon oxide (SiO 2) A prism Pc is formed.

このように、図１のレーザビーム照射装置１００においては、プリズムＰ１〜Ｐ５が、酸化シリコンからなり、プリズムアレイ４０が、シリコン基板加工後に所定部分を熱酸化して形成されることが好ましい。これによって、複雑形状のマイクロ光学素子からなるプリズムアレイ４０を容易に製造することができ、安価なレーザビーム照射装置とすることができる。   Thus, in the laser beam irradiation apparatus 100 of FIG. 1, it is preferable that the prisms P1 to P5 are made of silicon oxide, and the prism array 40 is formed by thermally oxidizing a predetermined portion after processing the silicon substrate. As a result, the prism array 40 composed of complex-shaped micro optical elements can be easily manufactured, and an inexpensive laser beam irradiation apparatus can be obtained.

図６は、図１に示したレーザビーム照射装置１００の変形例で、図６（ａ）はレーザビーム照射装置１０１の上面図であり、図６（ｂ）は側面図である。図７は、レーザビーム照射装置１０１の構成要素であるプリズムアレイ４１を模式的に示した斜視図である。図８（ａ）〜（ｃ）は、プリズムアレイ４１の製造方法の一例を説明する図で、製造工程別の斜視図を示したものである。また、図９は、半導体レーザアレイ１１とプリズムアレイ４１の周りにおいて、レーザビームの照射の様子を示した斜視図である。尚、図を見やすくするために、図９では、プリズムアレイ４１のベース部４１ａ，４１ｂの図示を省略している。   6 is a modification of the laser beam irradiation apparatus 100 shown in FIG. 1, FIG. 6 (a) is a top view of the laser beam irradiation apparatus 101, and FIG. 6 (b) is a side view. FIG. 7 is a perspective view schematically showing a prism array 41 which is a constituent element of the laser beam irradiation apparatus 101. FIGS. 8A to 8C are diagrams for explaining an example of the manufacturing method of the prism array 41, and show perspective views for each manufacturing process. FIG. 9 is a perspective view showing a state of laser beam irradiation around the semiconductor laser array 11 and the prism array 41. In order to make the drawing easy to see, the base portions 41a and 41b of the prism array 41 are not shown in FIG.

図６に示すレーザビーム照射装置１０１は、半導体レーザアレイ１１、レンズ２５およびプリズムアレイ４１で構成されている。図６のレーザビーム照射装置１０１においては、図１のレーザビーム照射装置１００と同じ半導体レーザアレイ１１とレンズ２が用いられており、プリズムアレイ４１のみが異なっている。   A laser beam irradiation apparatus 101 shown in FIG. 6 includes a semiconductor laser array 11, a lens 25, and a prism array 41. In the laser beam irradiation apparatus 101 of FIG. 6, the same semiconductor laser array 11 and lens 2 as those of the laser beam irradiation apparatus 100 of FIG. 1 are used, and only the prism array 41 is different.

レーザビーム照射装置１０１におけるプリズムアレイ４１は、図７に示すように、半導体レーザアレイ１１の各発光点Ｌ１〜Ｌ５に対応したプリズムが、それぞれ、ビーム出射面（ＸＹ面）の上方にある上段プリズムＰ１ｕ〜Ｐ５ｕと下方にある下段プリズムＰ１ｄ〜Ｐ５ｄの２段で構成されている。尚、図７において、符号４１ａ，４１ｂで示した部分は、それぞれ、上段プリズムアレイ４１ｕと下段プリズムアレイ４１ｄのベース部であり、上段プリズムアレイ４１ｕのベース部４１ａは点線で透過して示した。また、符号Ｃｕ，Ｃｄで示した部分は、後述する遮光部である。   As shown in FIG. 7, the prism array 41 in the laser beam irradiation apparatus 101 is an upper stage prism in which the prisms corresponding to the light emitting points L1 to L5 of the semiconductor laser array 11 are respectively above the beam emission surface (XY plane). P1u to P5u and lower lower prisms P1d to P5d are configured in two stages. In FIG. 7, the portions denoted by reference numerals 41a and 41b are the base portions of the upper prism array 41u and the lower prism array 41d, respectively, and the base portion 41a of the upper prism array 41u is shown as being transmitted through a dotted line. Moreover, the part shown with code | symbol Cu and Cd is the light-shielding part mentioned later.

図７に示すプリズムアレイ４１は、図８（ｃ）に示すように、上段プリズムＰ１ｕ〜Ｐ５ｕからなる上段プリズムアレイ４１ｕと下段プリズムＰ１ｄ〜Ｐ５ｄからなる下段プリズムアレイ４１ｄとを貼り合わせて形成したものである。図８（ａ）に示す上段プリズムアレイ４１ｕと図８（ｂ）に示す下段プリズムアレイ４１ｄは、それぞれ、図５（ａ）〜（ｃ）で説明した方法により準備することができる。上段プリズムアレイ４１ｕのベース部４１ａと下段プリズムアレイ４１ｄのベース部４１ｂには、それぞれ、嵌め合わせ部Ｋ１ｕ，Ｋ１ｄが形成されており、この嵌め合わせ部Ｋ１ｕ，Ｋ１ｄで位置決めして、上段プリズムアレイ４１ｕと下段プリズムアレイ４１ｄを貼り合わせる。   As shown in FIG. 8C, the prism array 41 shown in FIG. 7 is formed by bonding an upper prism array 41u composed of upper prisms P1u to P5u and a lower prism array 41d composed of lower prisms P1d to P5d. It is. The upper prism array 41u shown in FIG. 8A and the lower prism array 41d shown in FIG. 8B can be prepared by the method described with reference to FIGS. 5A to 5C, respectively. The base portion 41a of the upper prism array 41u and the base portion 41b of the lower prism array 41d are formed with fitting portions K1u and K1d, respectively, and are positioned by the fitting portions K1u and K1d, and the upper prism array 41u. And the lower prism array 41d are bonded together.

図８（ａ）〜（ｃ）に示す製造方法により、上段プリズムＰ１ｕ〜Ｐ５ｕと下段プリズムＰ１ｄ〜Ｐ５ｄからなる複雑構造のプリズムアレイ４１の製造が容易になると共に、上段プリズムＰ１ｕ〜Ｐ５ｕと下段プリズムＰ１ｄ〜Ｐ５ｄの位置決め精度等が向上して、安価で高精度のレーザビーム照射装置とすることができる。   The manufacturing method shown in FIGS. 8A to 8C makes it easy to manufacture the prism array 41 having a complicated structure including the upper stage prisms P1u to P5u and the lower stage prisms P1d to P5d, and the upper stage prisms P1u to P5u and the lower stage prisms. The positioning accuracy of P1d to P5d is improved, and an inexpensive and highly accurate laser beam irradiation apparatus can be obtained.

図９に示すように、レーザビーム照射装置１０１においては、半導体レーザアレイ１１の各発光点Ｌ１〜Ｌ５から出射されるレーザビームが、それぞれ、上段プリズムＰ１ｕ〜Ｐ５ｕと下段プリズムＰ１ｄ〜Ｐ５ｄにより２方向に偏向される構成となっている。このため、図６に示すように、レーザビーム照射装置１０１では、半導体レーザアレイ１１の１つの発光点Ｌｉ（ｉ＝１〜５）から出射したレーザビームを、上記上段プリズムＰｉｕ（ｉ＝１〜５）と下段プリズムＰｉｄ（ｉ＝１〜５）で等しい強度の２つのレーザビームに分割し、それぞれ異なる偏向角を持たせることが可能となる。従って、図６のレーザビーム照射装置１０１においては、後述するように、分解能を発光点数の２倍に高めることができる。   As shown in FIG. 9, in the laser beam irradiation apparatus 101, the laser beams emitted from the light emitting points L1 to L5 of the semiconductor laser array 11 are respectively transmitted in two directions by the upper stage prisms P1u to P5u and the lower stage prisms P1d to P5d. It is the structure deflected by. Therefore, as shown in FIG. 6, in the laser beam irradiation apparatus 101, a laser beam emitted from one light emitting point Li (i = 1 to 5) of the semiconductor laser array 11 is converted into the upper prism Piu (i = 1 to 1). 5) and the lower prism Pid (i = 1 to 5) can be divided into two laser beams having the same intensity and have different deflection angles. Therefore, in the laser beam irradiation apparatus 101 of FIG. 6, as will be described later, the resolution can be increased to twice the number of emission points.

尚、図４（ａ），（ｂ）において説明したように、表面反射レーザ光の発光点への戻りを防止するため、上段プリズムＰ１ｕ〜Ｐ５ｕおよび下段プリズムＰ１ｄ〜Ｐ５ｄの各入射面は、レーザビームの出射方向（Ｙ方向）に対して直交しないことが好ましい。   As described with reference to FIGS. 4A and 4B, in order to prevent the surface reflection laser light from returning to the light emitting point, the incident surfaces of the upper prisms P1u to P5u and the lower prisms P1d to P5d are lasers. It is preferable not to be orthogonal to the beam emission direction (Y direction).

図１０（ａ），（ｂ）は、それぞれ、一つの発光点Ｌから出射したレーザビームが、上段プリズムＰａｕ，Ｐｂｕと下段プリズムＰａｄ，Ｐｂｄによって分割される様子を模式的に示した斜視図である。   FIGS. 10A and 10B are perspective views schematically showing how the laser beam emitted from one light emitting point L is divided by the upper prisms Pau and Pbu and the lower prisms Pad and Pbd, respectively. is there.

図１０（ａ），（ｂ）に示すように、上段プリズムＰａｕ，Ｐｂｕと下段プリズムＰａｄ，Ｐｂｄは、それぞれ、ビーム出射面（ＸＹ面）を挟んで上方と下方に位置している。このため、一つの発光点Ｌから出射した上下方向にガウス分布するレーザビームは、上段プリズムＰａｕ，Ｐｂｕと下段プリズムＰａｄ，Ｐｂｄで、強度が２分割される。   As shown in FIGS. 10A and 10B, the upper prisms Pau and Pbu and the lower prisms Pad and Pbd are located above and below, respectively, with the beam emission surface (XY surface) interposed therebetween. For this reason, the intensity of the laser beam emitted from one light emitting point L and distributed in the vertical direction is divided into two by the upper prisms Pau and Pbu and the lower prisms Pad and Pbd.

また、図１０（ｂ）に示す上段プリズムＰｂｕと下段プリズムＰｂｄの組み合わせでは、ビーム出射面（ＸＹ面）を挟んだプリズムの両端に遮光部Ｃｕ，Ｃｄが形成されている。この遮光部Ｃｕ，Ｃｄにより、発光点Ｌから出射されるレーザビームのビーム出射面（ＸＹ面）を挟んだ上下方向のビーム径が制限され、上段プリズムＰｂｕと下段プリズムＰｂｄの通過後には、上下方向にガウス分布するビーム強度の端部の弱い強度部分がカットされる。これによって、各プリズムに該遮光部Ｃｕ，Ｃｄが形成されてなるレーザビーム照射装置を例えば距離測定等に利用した場合には、より高精度な測定が可能となる。   Further, in the combination of the upper and lower prisms Pbu and Pbd shown in FIG. 10B, light shielding portions Cu and Cd are formed at both ends of the prism across the beam emission surface (XY surface). The light shielding portions Cu and Cd limit the beam diameter in the vertical direction across the beam emission surface (XY surface) of the laser beam emitted from the light emitting point L. After passing through the upper and lower prisms Pbu and Pbd, The weak intensity portion at the end of the beam intensity distributed in a Gaussian direction is cut. As a result, when a laser beam irradiation apparatus in which the light shielding portions Cu and Cd are formed on each prism is used for distance measurement, for example, more accurate measurement is possible.

尚、遮光部Ｃｕ，Ｃｄは、図７に示したように、ベース部４１ａ，４１ｂと同じシリコン（Ｓｉ）からなる構成とすることができる。これによって、前述したように、一般的な半導体加工技術を利用することができ、該遮光部Ｃｕ，Ｃｄの形成に伴う製造コストの増加を防止することができる。   The light shielding portions Cu and Cd can be made of the same silicon (Si) as the base portions 41a and 41b as shown in FIG. Accordingly, as described above, a general semiconductor processing technique can be used, and an increase in manufacturing cost due to the formation of the light shielding portions Cu and Cd can be prevented.

図６（ａ），（ｂ）に示したように、レーザビーム照射装置１０１における上段プリズムＰ１ｕ〜Ｐ５ｕと下段プリズムＰ１ｄ〜Ｐ５ｄによる偏向方向は、いずれも、ビーム出射面（ＸＹ面）の面内にある。すなわち、レーザビーム照射装置１０１では、半導体レーザアレイ１１の１つの発光点Ｌｉ（ｉ＝１〜５）から出射したビーム出射面（例えば水平面）内にあるレーザビームを、該水平面に対して入射面が直立した上段プリズムＰｉｕ（ｉ＝１〜５）と下段プリズムＰｉｄ（ｉ＝１〜５）によって、該水平面内で異なる偏向角の２つのレーザビームに分割する。このようにして、レーザビーム照射装置１０１においては、ビーム出射面（例えば水平面）の面内にある任意の方向において、分解能を発光点数の２倍に高めることができる。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the deflection directions by the upper prisms P1u to P5u and the lower prisms P1d to P5d in the laser beam irradiation apparatus 101 are all in the plane of the beam emission surface (XY plane). It is in. That is, in the laser beam irradiation apparatus 101, a laser beam within a beam emission surface (for example, a horizontal plane) emitted from one light emitting point Li (i = 1 to 5) of the semiconductor laser array 11 is incident on the horizontal plane. Are split into two laser beams having different deflection angles in the horizontal plane by an upper prism Piu (i = 1 to 5) and a lower prism Pid (i = 1 to 5). In this way, in the laser beam irradiation apparatus 101, the resolution can be increased to twice the number of emission points in an arbitrary direction within the plane of the beam emission surface (for example, a horizontal plane).

図１１は、図６のレーザビーム照射装置１０１を距離測定に適用した場合の一例を示す図で、距離測定装置の全体構成を示した模式的な上面図である。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the laser beam irradiation apparatus 101 of FIG. 6 is applied to distance measurement, and is a schematic top view illustrating the entire configuration of the distance measurement apparatus.

図１１に示す距離測定装置においては、上記したレーザビーム照射装置１０１が、受光素子アレイ（例えばフォトダイオード（ＰＤ）アレイ）１２および受光用のレンズ２７と共に用いられている。   In the distance measuring apparatus shown in FIG. 11, the laser beam irradiation apparatus 101 described above is used together with a light receiving element array (for example, a photodiode (PD) array) 12 and a light receiving lens 27.

図１１に示すフォトダイオードアレイ１２は、半導体レーザアレイ１１の発光点Ｌ１〜Ｌ５の２倍数の受光点を有しており、各発光点Ｌ１〜Ｌ５に対してビーム出射面（ＸＹ面）の面内で２つの受光点が配置されている。該フォトダイオードアレイ１２は、該レーザビーム照射装置１０１の各発光点についての水平面内で異なる偏向角の２つのレーザビーム反射光を受光することができ、発光点数の２倍の分解能に対応できるとともに、小型化が可能である。   The photodiode array 12 shown in FIG. 11 has light receiving points that are twice the light emitting points L1 to L5 of the semiconductor laser array 11, and the surface of the beam emitting surface (XY plane) with respect to each light emitting point L1 to L5. Two light receiving points are arranged in the inside. The photodiode array 12 can receive two laser beam reflected lights having different deflection angles in the horizontal plane for each light emitting point of the laser beam irradiation apparatus 101, and can cope with a resolution twice the number of light emitting points. The size can be reduced.

具体的に、図１１では、半導体レーザアレイ１１の発光点Ｌ１から出射した１本のレーザビームが、上段プリズムＰ１ｕと下段プリズムＰ１ｄにより互いの偏向角差がθの２本のレーザビームに分割されて照射される様子を模式的に図示している。また、図１１では、図の右遠方にある物体で反射された上記２本のレーザビームが、同じ偏向角差θでレンズ２７に入射し、レンズ２７で集光されて、フォトダイオードアレイ１２の受光点Ｄ１ｕと受光点Ｄ１ｄで検出される様子を模式的に図示している。   Specifically, in FIG. 11, one laser beam emitted from the light emitting point L1 of the semiconductor laser array 11 is divided into two laser beams having a deflection angle difference θ between the upper prism P1u and the lower prism P1d. The state of irradiation is schematically illustrated. In FIG. 11, the two laser beams reflected by the object far to the right in the figure are incident on the lens 27 with the same deflection angle difference θ, and are condensed by the lens 27, and The manner of detection at the light receiving points D1u and D1d is schematically shown.

図１２は、図１１におけるフォトダイオード（ＰＤ）アレイ１２と受光用のレンズ２７の設計指針を説明するための図である。偏向角差θとレンズの焦点距離ｆおよび集光位置差Ｘには、図中に示した式１）の関係があることが知られている。集光位置差Ｘは、アレイ状に配列されたフォトダイオード（ＰＤ）のピッチに対応しており、使用するＰＤのピッチにより偏向角差θとレンズの焦点距離ｆを調整する必要がある。例えば、焦点距離２０ｍｍのレンズで、ＰＤピッチが０．５ｍｍの場合、偏向角差θはおおよそ１．４４°以上必要となる。   FIG. 12 is a diagram for explaining design guidelines for the photodiode (PD) array 12 and the light receiving lens 27 in FIG. It is known that the deflection angle difference θ, the focal length f of the lens, and the condensing position difference X have the relationship of Equation 1) shown in the figure. The condensing position difference X corresponds to the pitch of the photodiodes (PD) arranged in an array, and it is necessary to adjust the deflection angle difference θ and the focal length f of the lens according to the pitch of the PD to be used. For example, if the lens has a focal length of 20 mm and the PD pitch is 0.5 mm, the deflection angle difference θ needs to be approximately 1.44 ° or more.

図１３は、別のレーザビーム照射装置１０２を距離測定に適用した場合の一例を示す図で、距離測定装置の全体構成を示した模式的な側面図である。また、図１４（ａ）〜（ｃ）は、図１３のレーザビーム照射装置１０２におけるプリズムアレイ４２の製造方法の一例を説明する図で、製造工程別の斜視図を示したものである。   FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which another laser beam irradiation apparatus 102 is applied to distance measurement, and is a schematic side view illustrating an overall configuration of the distance measurement apparatus. FIGS. 14A to 14C are diagrams for explaining an example of a method of manufacturing the prism array 42 in the laser beam irradiation apparatus 102 of FIG. 13, and show perspective views according to manufacturing steps.

図１３の距離測定装置におけるレーザビーム照射装置１０２は、半導体レーザアレイ１１、プリズムアレイ４２およびレンズ３１で構成されている。   The laser beam irradiation device 102 in the distance measuring device of FIG. 13 includes a semiconductor laser array 11, a prism array 42, and a lens 31.

図１３のプリズムアレイ４２は、図１４（ｃ）に示すように、上段プリズムＰ１ｖ〜Ｐ５ｖからなる入射面が傾いた上段プリズムアレイ４２ｖと下段プリズムＰ１ｅ〜Ｐ５ｅからなる入射面が傾いた下段プリズムアレイ４２ｅとを貼り合わせて形成したものである。図１４（ａ）に示す上段プリズムアレイ４２ｖと図１４（ｂ）に示す下段プリズムアレイ４２ｅも、それぞれ、図５（ａ）〜（ｃ）で説明した方法により準備することができる。下段プリズムアレイ４２ｅのベース部４２ｂには、嵌め合わせ部Ｋ１ｅが形成されており、この嵌め合わせ部Ｋ１ｅを上段プリズムアレイ４２ｖのベース部４２ａにおける嵌め合わせ部Ｋ１ｖに嵌め合わせて、上段プリズムアレイ４２ｖと下段プリズムアレイ４２ｅを貼り合わせる。   As shown in FIG. 14C, the prism array 42 of FIG. 13 includes an upper prism array 42v having an inclined incident surface composed of upper prisms P1v to P5v and a lower prism array having an inclined incident surface composed of lower prisms P1e to P5e. 42e is bonded together. The upper prism array 42v shown in FIG. 14 (a) and the lower prism array 42e shown in FIG. 14 (b) can also be prepared by the method described in FIGS. 5 (a) to 5 (c). A fitting portion K1e is formed in the base portion 42b of the lower prism array 42e, and the fitting portion K1e is fitted to the fitting portion K1v in the base portion 42a of the upper prism array 42v, so that the upper prism array 42v The lower prism array 42e is bonded.

図１３に示すように、レーザビーム照射装置１０２における上段プリズムＰ１ｖ〜Ｐ５ｖと下段プリズムＰ１ｅ〜Ｐ５ｅによる偏向方向は、いずれも、ビーム出射面（ＸＹ面）の面外にある。すなわち、レーザビーム照射装置１０２では、半導体レーザアレイ１１の１つの発光点Ｌｉ（ｉ＝１〜５）から出射したビーム出射面（例えば水平面）内にあるレーザビームを、該水平面に対して入射面が傾いた上段プリズムＰｉｖ（ｉ＝１〜５）と下段プリズムＰｉｅ（ｉ＝１〜５）によって、該水平面の面外に偏向方向を持つ２つのレーザビームに分割する。以上のようにして、当該レーザビーム照射装置１０２においては、半導体レーザアレイ１１の各発光点Ｌ１〜Ｌ５について上下２段のレーザビームスポットを得ることができ、これによって分解能を発光点数の２倍に高めることができる。   As shown in FIG. 13, the deflection directions by the upper prisms P1v to P5v and the lower prisms P1e to P5e in the laser beam irradiation apparatus 102 are all out of the plane of the beam emission surface (XY surface). That is, in the laser beam irradiation apparatus 102, a laser beam within a beam emission surface (for example, a horizontal plane) emitted from one light emitting point Li (i = 1 to 5) of the semiconductor laser array 11 is incident on the horizontal plane. Is divided into two laser beams having a deflection direction out of the horizontal plane by the upper prism Piv (i = 1 to 5) and the lower prism Pie (i = 1 to 5) inclined. As described above, the laser beam irradiation apparatus 102 can obtain two upper and lower laser beam spots for each of the light emitting points L1 to L5 of the semiconductor laser array 11, thereby reducing the resolution to twice the number of light emitting points. Can be increased.

また、図１３に示す距離測定装置においては、上記したレーザビーム照射装置１０２が、フォトダイオード（ＰＤ）アレイ１３および受光用のレンズ３２と共に用いられている。   In the distance measuring apparatus shown in FIG. 13, the laser beam irradiation apparatus 102 described above is used together with the photodiode (PD) array 13 and the light receiving lens 32.

図１３に示すフォトダイオードアレイ１３は、半導体レーザアレイ１１の発光点Ｌ１〜Ｌ５の２倍数の受光点を有しており、発光点Ｌ１〜Ｌ５の並び方向（Ｘ方向）に交わる方向（Ｚ方向）に上段と下段の２つの受光点が配置されている。該フォトダイオードアレイ１３は、該レーザビーム照射装置１０２の各発光点Ｌ１〜Ｌ５についての上下２段のレーザビーム反射光を受光することができ、発光点数の２倍の分解能に対応できるとともに、小型化が可能である。   The photodiode array 13 shown in FIG. 13 has light receiving points that are twice the light emitting points L1 to L5 of the semiconductor laser array 11, and the direction (Z direction) intersecting the arrangement direction (X direction) of the light emitting points L1 to L5. ), Two light receiving points on the upper stage and the lower stage are arranged. The photodiode array 13 can receive the reflected light beams of the upper and lower two stages for each of the light emitting points L1 to L5 of the laser beam irradiation apparatus 102, can cope with a resolution twice the number of light emitting points, and is small in size. Is possible.

具体的に、図１３では、半導体レーザアレイ１１の発光点Ｌ１から出射した１本のレーザビームが、上段プリズムＰ１ｖと下段プリズムＰ１ｅにより互いの偏向角差がΔの２本のレーザビームに分割されて照射される様子を模式的に図示している。また、図１３では、図の右遠方にある物体で反射された上記２本のレーザビームが、同じ偏向角差Δでレンズ３２に入射し、レンズ３２で集光されて、フォトダイオードアレイ１３の受光点Ｄ１ｖと受光点Ｄ１ｅで検出される様子を模式的に図示している。   Specifically, in FIG. 13, one laser beam emitted from the light emitting point L1 of the semiconductor laser array 11 is split into two laser beams having a deflection angle difference Δ between the upper prism P1v and the lower prism P1e. The state of irradiation is schematically illustrated. In FIG. 13, the two laser beams reflected by the object far to the right in the figure are incident on the lens 32 with the same deflection angle difference Δ, and are condensed by the lens 32, and A state in which light is detected at the light receiving points D1v and D1e is schematically illustrated.

尚、図１３におけるフォトダイオード（ＰＤ）アレイ１３と受光用のレンズ３２についても、偏向角差Δに関する図１２で説明した設計指針を考慮する必要がある。   The design guideline described in FIG. 12 regarding the deflection angle difference Δ needs to be taken into consideration for the photodiode (PD) array 13 and the light receiving lens 32 in FIG.

以上のレーザビーム照射装置１００〜１０２で例示した本発明のレーザビーム照射装置は、距離測定等に利用可能な半導体レーザを用いたレーザビーム照射装置であって、レーザビーム走査設計の自由度が高く、小型で高い分解能を有する安価なレーザビーム照射装置となっている。従って、本発明のレーザビーム照射装置は、高精度であると共に小型かつ低コストが要求される、車載用のレーザビーム照射装置として特に好適である。   The laser beam irradiation apparatus of the present invention exemplified by the above laser beam irradiation apparatuses 100 to 102 is a laser beam irradiation apparatus using a semiconductor laser that can be used for distance measurement or the like, and has a high degree of freedom in laser beam scanning design. This is an inexpensive laser beam irradiation apparatus that is small and has high resolution. Therefore, the laser beam irradiation apparatus of the present invention is particularly suitable as an in-vehicle laser beam irradiation apparatus that is highly accurate and requires a small size and low cost.

本発明の一例であるレーザビーム照射装置１００の構成と図中に細い実線矢印で示したレーザビームの照射の様子を模式的に示した図で、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the figure which showed typically the mode of the laser beam irradiation apparatus 100 which is an example of this invention, and the mode of the laser beam irradiation shown with the thin continuous line arrow in the figure, (a) is a top view, (b) Is a side view. （ａ）は、レーザビーム照射装置１００の構成要素である半導体レーザアレイ１１を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、レーザビーム照射装置１００の構成要素であるプリズムアレイ４０を模式的に示した斜視図である。(A) is the perspective view which showed typically the semiconductor laser array 11 which is a component of the laser beam irradiation apparatus 100, (b) is a schematic diagram of the prism array 40 which is a component of the laser beam irradiation apparatus 100. FIG. 半導体レーザアレイ１１とプリズムアレイ４０の周りにおいて、レーザビームの照射の様子を示した斜視図である。2 is a perspective view showing a state of laser beam irradiation around a semiconductor laser array 11 and a prism array 40. FIG. （ａ），（ｂ）は、それぞれ、半導体レーザアレイの発光点ＬとプリズムＰａ，Ｐｂの周りにおいて、レーザビームの照射の様子を模式的に示した上面図である。(A), (b) is the top view which showed typically the mode of laser beam irradiation around the light emission point L of the semiconductor laser array, and the prisms Pa and Pb, respectively. （ａ）〜（ｃ）は、レーザビーム照射装置１００の構成要素であるプリズムアレイ４０の製造方法の一例を説明する図で、分かり易くするため図を簡略化して、１個のプリズムＰｃについての製造工程別の斜視図を示したものである。(A)-(c) is a figure explaining an example of the manufacturing method of the prism array 40 which is a component of the laser beam irradiation apparatus 100, and in order to make it intelligible, a figure is simplified and about one prism Pc. The perspective view according to manufacturing process is shown. 図１に示したレーザビーム照射装置１００の変形例で、（ａ）はレーザビーム照射装置１０１の上面図であり、（ｂ）は側面図である。In the modification of the laser beam irradiation apparatus 100 shown in FIG. 1, (a) is a top view of the laser beam irradiation apparatus 101, and (b) is a side view. レーザビーム照射装置１０１の構成要素であるプリズムアレイ４１を模式的に示した斜視図である。2 is a perspective view schematically showing a prism array 41 that is a component of a laser beam irradiation apparatus 101. FIG. （ａ）〜（ｃ）は、プリズムアレイ４１の製造方法の一例を説明する図で、製造工程別の斜視図を示したものである。(A)-(c) is a figure explaining an example of the manufacturing method of the prism array 41, and shows the perspective view according to a manufacturing process. 半導体レーザアレイ１１とプリズムアレイ４１の周りにおいて、レーザビームの照射の様子を示した斜視図である。3 is a perspective view showing a state of laser beam irradiation around a semiconductor laser array 11 and a prism array 41. FIG. （ａ），（ｂ）は、それぞれ、一つの発光点Ｌから出射したレーザビームが、上段プリズムＰａｕ，Ｐｂｕと下段プリズムＰａｄ，Ｐｂｄによって分割される様子を模式的に示した斜視図である。(A), (b) is the perspective view which showed typically a mode that the laser beam radiate | emitted from one light emission point L was divided | segmented by the upper stage prisms Pau and Pbu and the lower stage prisms Pad and Pbd, respectively. 図６のレーザビーム照射装置１０１を距離測定に適用した場合の一例を示す図で、距離測定装置の全体構成を示した模式的な上面図である。It is a figure which shows an example at the time of applying the laser beam irradiation apparatus 101 of FIG. 6 to distance measurement, and is a typical top view which showed the whole structure of the distance measurement apparatus. 図１１におけるフォトダイオード（ＰＤ）アレイ１２と受光用のレンズ２７の設計指針を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining design guidelines for the photodiode (PD) array 12 and the light receiving lens 27 in FIG. 11. 別のレーザビーム照射装置１０２を距離測定に適用した場合の一例を示す図で、距離測定装置の全体構成を示した模式的な側面図である。It is a figure which shows an example at the time of applying another laser beam irradiation apparatus to distance measurement, and is the typical side view which showed the whole structure of the distance measurement apparatus. （ａ）〜（ｃ）は、図１３のレーザビーム照射装置１０２におけるプリズムアレイ４２の製造方法の一例を説明する図で、製造工程別の斜視図を示したものである。(A)-(c) is a figure explaining an example of the manufacturing method of the prism array 42 in the laser beam irradiation apparatus 102 of FIG. 13, and shows the perspective view according to a manufacturing process. 特許文献１に開示された物体認識システムを示す図である。It is a figure which shows the object recognition system disclosed by patent document 1. FIG. 特許文献２に開示された半導体レーザビームスキャナを示す図である。It is a figure which shows the semiconductor laser beam scanner disclosed by patent document 2. FIG. 特許文献３に開示された自動車用の距離測定装置を示す図である。It is a figure which shows the distance measuring apparatus for motor vehicles disclosed by patent document 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１００〜１０２ レーザビーム照射装置
１１ 半導体レーザアレイ
Ｌ１〜Ｌ５ 発光点
４０〜４２ プリズムアレイ
Ｐ１〜Ｐ５ プリズム
Ｐ１ｕ〜Ｐ５ｕ，Ｐ１ｖ〜Ｐ５ｖ 上段プリズム
Ｐ１ｄ〜Ｐ５ｄ，Ｐ１ｅ〜Ｐ５ｅ 下段プリズム
２５，２７，３１，３２ レンズ 100 to 102 Laser beam irradiation device 11 Semiconductor laser array L1 to L5 Light emitting point 40 to 42 Prism array P1 to P5 Prism P1u to P5u, P1v to P5v Upper prism P1d to P5d, P1e to P5e Lower prism 25, 27, 31, 32 lens

Claims (14)

複数の発光点が一方向に並んで配置された半導体レーザアレイと、
前記半導体レーザアレイの各発光点から出射されるレーザビームの出射方向の前方で、前記複数の発光点の並び方向と前記レーザビームの出射方向とで構成されるビーム出射面に交わるようにして配置されるレンズと、
前記半導体レーザアレイと前記レンズの間で、前記各発光点に対応したプリズムが前記ビーム出射面に交わるようにして一方向に並んで配置されてなるプリズムアレイと、を有してなることを特徴とするレーザビーム照射装置。 A semiconductor laser array in which a plurality of light emitting points are arranged in one direction;
Arranged in front of the emission direction of the laser beam emitted from each emission point of the semiconductor laser array so as to intersect a beam emission surface constituted by the arrangement direction of the plurality of emission points and the emission direction of the laser beam. A lens to be
A prism array in which prisms corresponding to the respective light emitting points are arranged in one direction so as to cross the beam emitting surface between the semiconductor laser array and the lens. A laser beam irradiation device. 前記レーザビームの出射方向に対して、前記プリズムの入射面が直交しないことを特徴とする請求項１に記載のレーザビーム照射装置。   The laser beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein an incident surface of the prism is not orthogonal to an emission direction of the laser beam. 前記プリズムが、酸化シリコンからなり、
前記プリズムアレイが、シリコン基板加工後に所定部分を熱酸化して形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザビーム照射装置。 The prism is made of silicon oxide;
The laser beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the prism array is formed by thermally oxidizing a predetermined portion after processing a silicon substrate. 前記プリズムが、それぞれ、前記ビーム出射面の上方にある上段プリズムと下方にある下段プリズムの２段で構成されてなり、
前記発光点から出射されるレーザビームが、それぞれ、前記上段プリズムと下段プリズムにより２方向に偏向されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザビーム照射装置。 Each of the prisms is composed of two stages, an upper prism above the beam exit surface and a lower prism below.
The laser beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the laser beam emitted from the light emitting point is deflected in two directions by the upper and lower prisms, respectively. 前記レーザビームの出射方向に対して、前記上段プリズムおよび下段プリズムの入射面が直交しないことを特徴とする請求項４に記載のレーザビーム照射装置。   5. The laser beam irradiation apparatus according to claim 4, wherein incident surfaces of the upper and lower prisms are not orthogonal to an emission direction of the laser beam. 前記上段プリズムと下段プリズムによる偏向方向が、前記ビーム出射面の面内にあることを特徴とする請求項４または５に記載のレーザビーム照射装置。   6. The laser beam irradiation apparatus according to claim 4, wherein a deflection direction by the upper and lower prisms is in a plane of the beam emitting surface. 前記レーザビーム照射装置が、
前記各発光点に対して前記ビーム出射面の面内で２つの受光点が配置されてなる、前記発光点の２倍数の受光点を有する受光素子アレイと共に用いられることを特徴とする請求項６に記載のレーザビーム照射装置。 The laser beam irradiation device is
7. The light receiving element array according to claim 6, wherein two light receiving points are arranged in the plane of the beam emitting surface with respect to each light emitting point, and the light receiving element array has light receiving points twice as many as the light emitting points. The laser beam irradiation apparatus described in 1. 前記上段プリズムと下段プリズムによる偏向方向の少なくとも一方が、前記ビーム出射面の面外にあることを特徴とする請求項４または５に記載のレーザビーム照射装置。   6. The laser beam irradiation apparatus according to claim 4, wherein at least one of the deflection directions of the upper and lower prisms is outside the beam emitting surface. 前記レーザビーム照射装置が、
前記各発光点に対して前記複数の発光点の並び方向に交わる方向に上段と下段の２つの受光点が配置されてなる、前記発光点の２倍数の受光点を有する受光素子アレイと共に用いられることを特徴とする請求項８に記載のレーザビーム照射装置。 The laser beam irradiation device is
Used together with a light receiving element array having two light receiving points, which are twice the light emitting points, in which two light receiving points on the upper stage and the lower stage are arranged in the direction intersecting the arrangement direction of the plurality of light emitting points with respect to each light emitting point. The laser beam irradiation apparatus according to claim 8. 前記プリズムアレイが、
前記上段プリズムからなる上段プリズムアレイと前記下段プリズムからなる下段プリズムアレイとを貼り合わせて形成されることを特徴とする請求項４乃至９のいずれか一項に記載のレーザビーム照射装置。 The prism array is
The laser beam irradiation apparatus according to any one of claims 4 to 9, wherein the laser beam irradiation apparatus is formed by bonding an upper prism array including the upper prisms and a lower prism array including the lower prisms. 前記上段プリズムと下段プリズムが、それぞれ、酸化シリコンからなり、
前記上段プリズムアレイと前記下段プリズムアレイが、それぞれ、シリコン基板加工後に熱酸化して形成されることを特徴とする請求項１０に記載のレーザビーム照射装置。 Each of the upper and lower prisms is made of silicon oxide,
11. The laser beam irradiation apparatus according to claim 10, wherein the upper prism array and the lower prism array are each formed by thermal oxidation after processing a silicon substrate. 前記ビーム出射面を挟んだ前記プリズムの両端に遮光部が形成されてなり、
前記発光点から出射されるレーザビームの前記ビーム出射面を挟んだ上下方向のビーム径が、前記遮光部により制限されてなることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のレーザビーム照射装置。 Light shielding portions are formed at both ends of the prism across the beam exit surface,
The beam diameter in the vertical direction across the beam emission surface of the laser beam emitted from the light emitting point is limited by the light shielding portion. Laser beam irradiation device. 前記遮光部が、シリコンからなることを特徴とする請求項１２に記載のレーザビーム照射装置。   The laser beam irradiation apparatus according to claim 12, wherein the light shielding portion is made of silicon. 前記レーザビーム照射装置が、車載用であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のレーザビーム照射装置。   The laser beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 13, wherein the laser beam irradiation apparatus is for vehicle use.
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