JP2023182875A - 照明装置および測距装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の発光部群を備える発光素子において、発光部群毎の駆動に適した照明装置および測距装置を提供すること。【解決手段】本技術に係る照明装置は、発光素子と駆動回路とを具備する。上記発光素子は、複数の第１の発光部および複数の第２の発光部と、上記複数の第１の発光部および上記複数の第２の発光部と接続された下部電極と、上記複数の第１の発光部と接続された第１の上部電極と、上記複数の第２の発光部と接続された第２の上部電極とを備える。上記駆動回路は、上記下部電極と上記第１の上部電極の間を流れる第１の電流と、上記下部電極と上記第２の上部電極の間を流れる第２の電流をそれぞれ規定する。【選択図】図１４

Description

本開示は、発光素子として、例えば面発光半導体レーザを用いた照明装置およびこれを備えた測距装置に関する。
測距方法の１つに光の空間伝搬時間計測（Time of Flight；ＴｏＦ）方式がある。ＴｏＦ方式は、レーザ等の発光部から対象物に照射した光が反射して戻ってくるまでの時間を計測することにより距離を測定する。Direct-ToF方式では、例えばパルス幅１ｎｓｅｃ等の短いパルス光を照射し、戻ってくるまでの時間を計測する。一方、Indirect-ToF方式では、連続した矩形波や正弦波で変調された光を照射し、戻ってきた光の位相変化を計測する。ここでは，例えば２０ＭＨｚや１００ＭＨｚといった周波数の光が用いられる。いずれも、変調速度が高いほど測距精度を高められる事から、こういった高い周波数で発光部を駆動するための駆動回路を備えることが必要である。
ＴｏＦ方式において近距離を広く計測する方法としては、複数の発光部から出射された光を拡散板で拡散させ、測定対象範囲全面に一様に照射（一様照射）し、それを２次元状に分割された受光部を持つ光検出器で検出する方法がある。測距距離を延ばす方法としては、複数の発光部から出射された光をコリメータレンズで略平行にし、測定対象物に対して、点状の光ビームを照射（スポット照射）する方法がある。例えば、特許文献１では、コリメータレンズの位置を調整することで、一様照射およびスポット照射が可能な光学投影器が開示されている。
米国特許出願公開第２０１９／００１８１３７号明細書
従来の発光素子は、複数の発光部の全てに共通の電極を備えたものであった。この場合、全ての発光部は同時に駆動され、複数の発光部の一部のみを発光させることはできない。
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、複数の発光部群を備える発光素子において、発光部群毎の駆動に適した照明装置および測距装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る照明装置は、発光素子と駆動回路とを具備する。
上記発光素子は、複数の第１の発光部および複数の第２の発光部と、上記複数の第１の発光部および上記複数の第２の発光部と接続された下部電極と、上記複数の第１の発光部と接続された第１の上部電極と、上記複数の第２の発光部と接続された第２の上部電極とを備える。
上記駆動回路は、上記下部電極と上記第１の上部電極の間を流れる第１の電流と、上記下部電極と上記第２の上部電極の間を流れる第２の電流をそれぞれ規定する。
上記駆動回路は、上記第１の上部電極に電気的に接続され、上記複数の第１の発光部を駆動する第１の駆動部と、上記第２の上部電極に電気的に接続され、上記複数の第２の発光部を駆動する第２の駆動部とを含んでもよい。
上記駆動回路は、上記第下部電極に接続され、上記複数の第１の発光部および上記複数の第２の発光部を駆動する駆動部を含んでもよい。
照明装置。
上記発光素子は、上記複数の第１の発光部が上記第１の上部電極と接触する第１の配線によって接続された第１の発光部列を複数含む第１の発光部群と、上記複数の第２の発光部が上記第２の上部電極と接触する第２の配線によって接続された第２の発光部列を複数含む第２の発光部群とを有し、
上記第１の発光部列を流れる電流の向きは、上記複数の第１の発光部列の間で異なり
上記第２の発光部列を流れる電流の向きは、上記複数の第２の発光部列の間で異なってもよい。
上記第１の発光部列と上記第２の発光部列は平行であり、上記第１の発光部列と上記第２の発光部列が交互となるように配列され、
上記第１の発光部群は、第１の方向に電流が流れる第１の発光部列と、上記第２の発光部列を介して上記第１の発光部列に隣接し、上記第１の方向とは反対方向である第２の方向に電流が流れる第１の発光部列を含み、
上記第２の発光部群は、上記第１の方向に電流が流れる第２の発光部列と、上記第１の発光部列を介して上記第２の発光部列に隣接し、上記第２の方向に電流が流れる第２の発光部列を含んでもよい。
上記複数の第１の発光部および上記複数の第２の発光部は垂直共振器型面発光レーザ素子であってもよい。
上記照明装置は、
上記複数の第１の発光部から出射された複数の第１の光および上記複数の第２の発光部から出射された複数の第２の光をそれぞれ略平行にして出射する第１の光学部材と、
上記複数の第１の光および上記複数の第２の光のうちの少なくとも一方のビーム形状を成形し、互いに異なるビーム形状を有する光として、上記複数の第１の光および上記複数の第２の光を出射する第２の光学部材と
をさらに具備してもよい。
上記複数の第１の発光部から出射された上記複数の第１の光は、照射対象物に対して互いに独立したスポット状に照射され、
上記複数の第２の発光部から出射された上記複数の第２の光は、上記照射対象物に対して、一部が隣り合う第２の発光部から出射された第２の光と重畳し、所定の範囲を略一様に照射してもよい。
上記複数の第１の発光部と上記複数の第２の発光部とは、互いに異なる発光面積を有してもよい。
上記複数の第１の発光部の発光面積は、上記複数の第２の発光部の発光面積よりも小さくてもよい。
上記第１の光学部材は、コリメータレンズであってもよい。
上記第２の光学部材は、マイクロレンズアレイであってもよい。
上記マイクロレンズアレイは、互いに曲率半径が異なる２種類のレンズを有してもよい。
上記第２の光学部材は、回折光学素子であってもよい。
上記回折光学素子は、フレネルレンズまたはバイナリレンズであってもよい。
上記照明装置は、
上記複数の第１の光および上記複数の第２の光の光路上に配置され、上記複数の第１の光を屈折または回折することで上記照射対象物に照射されるスポットの数を増やすと共に、上記複数の第２の光を屈折または回折することで、隣り合う上記第２の発光部から出射された上記第２の光との重畳範囲を増やす第３の光学部材をさらに有してもよい。
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る照明装置は、発光素子と、駆動回路と、第１の光学部材と、第２の光学部材とを具備する。
上記発光素子は、複数の第１の発光部および複数の第２の発光部と、上記複数の第１の発光部および上記複数の第２の発光部と接続された下部電極と、上記複数の第１の発光部と接続された第１の上部電極と、上記複数の第２の発光部と接続された第２の上部電極とを備える。
上記駆動回路は、上記下部電極と上記第１の上部電極の間を流れる第１の電流と、上記下部電極と上記第２の上部電極の間を流れる第２の電流をそれぞれ規定する。
上記第１の光学部材は、上記複数の第１の発光部から出射された複数の第１の光および上記複数の第２の発光部から出射された複数の第２の光をそれぞれ略平行にして出射する。
上記第２の光学部材は、上記複数の第２の発光部から出射された上記複数の第２の光のビーム形状を成形して出射する。
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る測距装置は、物体に対して光を出射する照明装置と、上記物体からの反射光の受光を検出する受光部と、上記反射光の受光までに要する時間に基づいて、上記物体までの距離を測定する測距部とを具備する。
上記照明装置は、発光素子と駆動回路とを備える。
上記発光素子は、複数の第１の発光部および複数の第２の発光部と、上記複数の第１の発光部および上記複数の第２の発光部と接続された下部電極と、上記複数の第１の発光部と接続された第１の上部電極と、上記複数の第２の発光部と接続された第２の上部電極とを備える。
上記駆動回路は、上記下部電極と上記第１の上部電極の間を流れる第１の電流と、上記下部電極と上記第２の上部電極の間を流れる第２の電流をそれぞれ規定する。
本技術の実施形態に係る照明装置の概略構成の一例を表す断面模式図である。 上記照明装置を備える測距装置の概略構成の一例を表すブロック図である。 上記照明装置のスポット照射時における照射パターンを表す図である。 上記照明装置の一様照射時における照射パターンを表す図である。 上記照明装置のスポット照射および一様照射を同時に行った場合の照射パターンを表す図である。 上記照明装置が備える発光素子の平面構成の一例を表す模式図である。 上記発光素子の各発光部の形状の一例を表す模式図である。 上記光素子の発光部の構成の一例を表す断面模式図である。 上記発光素子の各発光部と配線の接続関係を示す模式図である。 上記照明装置が備えるマイクロレンズアレイの構成の一例を表す平面模式図である。 上記マイクロレンズアレイの断面構成の一例を表す模式図である。 上記マイクロレンズアレイに対するスポット照射用の発光部の位置を表す模式図である。 上記マイクロレンズアレイに対する一様照射用の発光部の位置を表す模式図である。 上記照明装置のビーム成形機能を説明する図である。 上記照明装置による対象物に対する照射パターンを表す図である。 上記照明装置の駆動回路の構成の一例を表す図である。 上記照明装置の駆動回路の構成の一例を表す図である。 上記照明装置の駆動回路の構成の一例を表す図である。 上記照明装置の駆動回路の構成の一例を表す図である。 上記照明装置の駆動回路の構成の一例を表す図である。 図１８に示す駆動回路における各ノードの電圧を示すグラフである。 図１８に示す駆動回路における電源電圧と電流の関係を示すグラフである。 図１８に示す駆動回路における各ノードの電圧を示すグラフである。 図１８に示す駆動回路における電源電圧と電流の関係を示すグラフである。 上記照明装置の駆動回路の構成の一例を表す図である。 上記照明装置の駆動回路の構成の一例を表す図である。 上記照明装置の駆動回路の構成の一例を表す図である。 図２５に示す駆動回路における各ノードの電圧を示すグラフである。 上記照明装置の駆動回路の構成の一例を表す図である。 上記発光素子の第１発光部と第２発光部の配線パターンの一例を示す平面図である。 上記発光素子の第１発光部と第２発光部の配線パターンの一例を示す平面図である。 図２９の一部構成を示す平面図である。 図２９に示す配線パターンにおける第２発光部列を流れる電流の向きを示す模式図である。 上記発光素子の第１発光部と第２発光部の配線パターンの一例を示す平面図である。 図３２の一部構成を示す平面図である。 図３２に示す配線パターンにおける第２発光部列を流れる電流の向きを示す模式図である 一般的な測距装置における発光シーケンスの一例を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る照明装置における発光シーケンスの一例を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る照明装置における発光シーケンスの一例を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る照明装置における発光シーケンスの一例を示す模式図である。 本技術の変形例１におけるビーム成形機能を説明する図である。 本技術の変形例２におけるマイクロレンズアレイの構成の一例を表す平面模式図である。 図４０Ａに示したマイクロレンズアレイの断面構成の一例を表す模式図である。 本技術の変形例２におけるビーム成形機能を説明する図である。 本技術の変形例３に係る照明装置の概略構成の一例を表す断面模式図である。 図４２に示した回折光学素子の構成の一例を表す平面模式図である。 図４３に示した回折光学素子のレンズ部分の平面パターンの一例を表す図である。 図４３に示した回折光学素子のレンズ部分の断面パターンを表す図である。 図４３に示した回折光学素子を介した対象物に対する一様照射時の照射パターンを表す図である。 図４２に示した回折光学素子のレンズ部分の断面パターンの他の例を表す図である。 図４７に示した回折光学素子を介した対象物に対する一様照射時の照射パターンを表す図である。 図４２に示した回折光学素子のレンズ部分の平面パターンの他の例を表す図である。 図４２に示した回折光学素子のレンズ部分の平面パターンの拡大図である。 図４９に示した回折光学素子を介した対象物に対する一様照射時の照射パターンを表す図である。 本技術の変形例４に係る照明装置の概略構成の一例を表す断面模式図である。 スポット照射用発光部および一様照射用発光部から対象物に照射される光の照射位置を表す図である。 対象物に対する図５１に示した回折格子を介したスポット照明用発光部から出射される光の照射位置を表す図である。 本技術の変形例５に係る照明装置の概略構成の一例を表す断面模式図である。 図５３に示した照明装置における発光素子の断面構成の一例およびマイクロレンズアレイとの位置関係を表す図である。 図５３に示した照明装置の他の構成を表す断面模式図である。 本技術の変形例６における発光素子の断面構成の他の例を表す模式図である。 本技術の変形例６における発光素子の断面構成の他の例を表す模式図である。 本技術の変形例６における発光素子の断面構成の他の例を表す模式図である。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．実施の形態（ビーム成形機能を有する光学素子としてマイクロレンズアレイを備えた照明装置の例）
１－１．照明装置の構成
１－２．照明装置の駆動方法
１－３．第１発光部および第２発光部の配線パターン
１－４．照明装置の発光シーケンス
１－５．測距装置の構成
１－６．作用・効果
２．変形例
２－１．変形例１（各発光部とマイクロレンズアレイとの位置関係の他の例）
２－２．変形例２（マイクロレンズアレイの構成の他の例）
２－３．変形例３（ビーム成形機能を有する光学素子として回折光学素子を用いた例
）
２－４．変形例４（コリメータレンズの後段にグレーティングを配置した例）
２－５．変形例５（発光素子として裏面出射型の面発光レーザを用いた例）
２－６．変形例６（発光素子の構成の他の例）
＜１．実施の形態＞
図１は、本開示の一実施の形態に係る照明装置（照明装置１）の概略構成の一例を模式的に表した断面図である。図２は、図１に示した照明装置１を備えた測距装置（測距装置１００）の概略構成を表したブロック図である。本実施形態に係る照明装置１は、発光素子１１を備え、発光素子１１から出射される光Ｌ１，Ｌ２のうち、例えば光Ｌ２のビーム形状を成形して、照射対象物１０００に対して、例えば、図３に示したようなスポット照射、図４に示したような一様照射および図５に示したようなその同時照射を行うものである。
（１－１．照明装置の構成）
照明装置１は、例えば、発光素子１１と、マイクロレンズアレイ１２と、コリメータレンズ１３と、回折素子１４とを有する。マイクロレンズアレイ１２、コリメータレンズ１３および回折素子１４は、発光素子１１から出射された光（光Ｌ１，Ｌ２）の光路上に、例えば、この順に配置されている。発光素子１１およびマイクロレンズアレイ１２は、例えば、保持部２１によって保持されており、コリメータレンズ１３および回折素子１４は、例えば、保持部２２に保持されている。保持部２１は、例えば、発光素子１１およびマイクロレンズアレイ１２を保持する面２１Ｓ１とは反対側の面２１Ｓ２に、共通端子２３、第１発光部端子２４および第２発光部端子２５を有する。以下、照明装置１を構成する各部材について詳細に説明する。
発光素子１１は、複数の発光部を有し、各発光部は垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser)である。複数の発光部は、スポット照射に用いられる複数の第１発光部１１０と、一様照射に用いられる複数の第２発光部１２０を含む。第１発光部１１０および第２発光部１２０は互いに電気的に分離され、基板１３０上にアレイ状に配置されている。以下、複数の第１発光部１１０からなる発光部群を第１発光部群１６１とし、複数の第２発光部１２０からなる発光部群を第２発光部群１６２とする（図６参照）。
複数の第１発光部１１０および複数の第２発光部１２０は、それぞれ、互いに電気的に接続されている。具体的には、例えば、図６に示したように、複数の第１発光部１１０は、一方向（例えば、Ｙ軸方向）に延在するｎ個（例えば、図６では１２個）の第１発光部１１０からなる複数（例えば、図６では９本）の第１発光部列Ｘ（第１発光部列Ｘ１～Ｘ９）を構成しており、即ち第１発光部群１６１は複数の第１発光部列Ｘを含む。
また、複数の第２発光部１２０は、一方向（例えば、Ｙ軸方向）に延在するｍ個（例えば、図６では１２個）の第２発光部１２０からなる複数（例えば、図６では９本）の第２発光部列Ｙ（第２発光部列Ｙ１～Ｙ９）を構成しており、即ち第２発光部群１６２は複数の第２発光部列Ｙを含む。
各第１発光部列Ｘおよび各第２発光部列Ｙは、例えば、図６に示したように、矩形形状を有する基板１３０に、交互に配置されており、第１発光部列Ｘは、例えば、基板１３０の一の辺に沿って設けられた第１電極パッド２４０に、第２発光部列Ｙは、例えば、基板１３０の一の辺と対向する他の辺に沿って設けられた第２電極パッド２５０に、それぞれ電気的に接続されている。
なお、図６では、各第１発光部列Ｘおよび各第２発光部列Ｙが交互に配置された例を示したが、これに限らない。例えば、第１発光部１１０および第２発光部１２０の数は、それぞれ、所望の発光点の数、位置および光出力の量によって、任意の配列とすることができる。
図７は、図６に示した第１発光部列Ｘおよび第２発光部列Ｙの配列の一部を拡大して表したものである。同図に示すように、第１発光部列Ｘは、複数の第１発光部１１０が第１配線１１１によって接続されて形成されている。第１配線１１１は、第１発光部１１０が備える上部電極１５１（図８参照）に接触し、第１発光部１１０と電気的に接続されている。また、第２発光部列Ｙは、複数の第２発光部１２０が第２配線１１２によって接続されて形成されている。第２配線１１２は、第２発光部１２０が備える上部電極１５１（図８参照）に接触し、第２発光部１２０と電気的に接続されている。
第１発光部１１０および第２発光部１２０は、互いに異なる発光面積（ＯＡ径Ｗ３，Ｗ４）を有していることが好ましい。具体的には、スポット照射用の第１発光部１１０の発光面積（ＯＡ径Ｗ３）は、一様照射用の第２発光部１２０の発光面積（ＯＡ径Ｗ４）よりも小さいことが好ましい。
これにより、第１発光部１１０から照射されるスポット照射用の光ビーム（レーザビームＬ１１０、図１３参照）は、より小さく集光されるようになり、対象物に対してより小さなスポットでの照射が可能となる。また、第２発光部１２０から照射される一様照射用の光ビーム（レーザビームＬ１２０、図１３参照）は、より広い範囲を照射できるようになり、照射対象物１０００に対してより均一、且つ、高出力な一様照射が可能となる。また、これに伴い、第１発光部１１０のそれぞれを接続する配線の開口幅Ｗ１は、第２発光部１２０のそれぞれを接続する配線の開口幅Ｗ２よりも小さくなる。
図８は、発光素子１１の発光部（第１発光部１１０および第２発光部１２０）の断面構成の一例を模式的に表したものである。発光素子１１は、表面出射型の垂直共振器型面発光レーザである。第１発光部１１０及び第２発光部１２０は、それぞれ、基板１３０の一の面（表面（面１３０Ｓ１））側に下部ＤＢＲ層１４１、下部スペーサ層１４２、活性層１４３、上部スペーサ層１４４、上部ＤＢＲ層１４５およびコンタクト層１４６をこの順に含む半導体層１４０を有する。この半導体層１４０の上部、具体的には、下部ＤＢＲ層１４１の一部、下部スペーサ層１４２、活性層１４３、上部スペーサ層１４４、上部ＤＢＲ層１４５およびコンタクト層１４６は、柱状のメサ部１４７となっている。
基板１３０は、例えば、ｎ型のＧａＡｓ基板である。ｎ型不純物としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）等が挙げられる。半導体層１４０は、例えば、ＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体によりそれぞれ構成されている。ＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体とは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうち少なくともアルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）と、短周期型周期表における５Ｂ族元素のうち少なくともヒ素（Ａｓ）とを含む化合物半導体のことをいう。
下部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層１４１は、低屈折率層および高屈折率層（いずれも図示せず）を交互に積層してなるものである。低屈折率層は、例えば厚さがλ0／４n1（λは発光波長、ｎ１は屈折率）のｎ型Ａｌx-1Ｇａ1-x1Ａｓ（０＜ｘ１＜１）により構成されている。高屈折率層は、例えば厚さがλ0／４n2（ｎ２は屈折率）のｎ型Ａｌx-2Ｇａ1-x2Ａｓ（０＜ｘ２＜ｘ１）により構成されている。
下部スペーサ層１４２は、例えば、ｎ型Ａｌx-3Ｇａ1-x3Ａｓ（０＜ｘ３＜１）により構成されている。活性層１４３は、例えばアンドープのｎ型Ａｌx-4Ｇａ1-x4Ａｓ（０＜ｘ４＜１）により構成されている。上部スペーサ層１４４は、例えば、ｐ型Ａｌx-5Ｇａ1-x5Ａｓ（０＜ｘ５＜１）により構成されている。ｐ型不純物としては、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびベリリウム（Ｂｅ）等が挙げられる。
上部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層１４５は、低屈折率層および高屈折率層（いずれも図示せず）を交互に積層して形成されている。低屈折率層は、例えば厚さがλ0／４ｎ3（ｎ3は屈折率）のｐ型Ａｌx6Ｇａ1-x6Ａｓ（０＜ｘ６＜１）により構成されている。高屈折率層は、例えば厚さがλ0／４ｎ4（ｎ4は屈折率）のｐ型Ａｌx7Ｇａ1-x7Ａｓ（０＜ｘ７＜ｘ６）により構成されている。コンタクト層１６は、例えばｐ型Ａｌx8Ｇａ1-x8Ａｓ（０＜ｘ８＜１）により構成されている。
発光素子１１には、さらに、電流狭窄層１４８およびバッファ層１４９が設けられている。電流狭窄層１４８およびバッファ層１４９は、上部ＤＢＲ層１４５内に設けられている。
電流狭窄層１４８は、バッファ層１４９との関係で、活性層１４３から離れた位置に形成されている。電流狭窄層１４８は、例えば、上部ＤＢＲ層１４５内において、活性層１４３側から数えて例えば数層離れた低屈折率層の部位に、低屈折率層に代わって設けられている。電流狭窄層１４８は、電流注入領域１４８Ａと、電流狭窄領域１４８Ｂとを有している。電流注入領域１４８Ａは、面内の中央領域に形成されており、上述した第１発光部１１０，１２０の発光面積（ＯＡ径Ｗ３，Ｗ４）に相当する。電流狭窄領域１４８Ｂは、電流注入領域１４８Ａの周縁、即ち、電流狭窄層１４８の外縁領域に形成されており、環状の形状となっている。
電流注入領域１４８Ａは、例えば、ｐ型Ａｌx9Ｇａ1-x9Ａｓ（０．９８≦ｘ９≦１）によって構成されている。電流狭窄領域１４８Ｂは、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を含んで構成され、例えば、ｐ型Ａｌx9Ｇａ1-x9Ａｓによって構成された被酸化層（図示せず）をメサ部１７の側面から酸化することにより得られたものである。これにより、電流狭窄層１４８は電流を狭窄する機能を有している。
バッファ層１４９は、電流狭窄層１４８との関係で、活性層１４３寄りに形成されている。バッファ層１４９は、電流狭窄層１４８に隣接して形成されている。バッファ層１４９は、例えば、図８に示したように、電流狭窄層１４８のうち活性層１４３側の面（下面）に接して形成されている。なお、電流狭窄層１４８とバッファ層１４９との間に、例えば数ｎｍ程度の厚さの薄い層が設けられていてもよい。バッファ層１４９は、例えば、上部ＤＢＲ層１４５内において、電流狭窄層１４８から数えて例えば数層離れた高屈折率層の部位に、高屈折率層に代わって設けられている。
バッファ層１４９は、未酸化領域と、酸化領域とを有している（いずれも図示せず）。未酸化領域は、主に面内の中央領域に形成されており、例えば、電流注入領域１４８Ａと接する部位に形成されている。酸化領域は、未酸化領域１９Ａの周縁に形成されており、環状の形状となっている。酸化領域は、主に面内の外縁領域に形成されており、例えば、電流狭窄領域１４８Ｂと接する部位に形成されている。酸化領域は、バッファ層１４９の外縁に相当する部分以外の部分において、電流狭窄層１４８側に偏って形成されている。
未酸化領域は、Ａｌを含む半導体材料によって構成されており、例えば、ｐ型Ａｌx10Ｇａ1-x10Ａｓ（０．８５＜ｘ１０≦０．９８）またはｐ型ＩｎＡｌx11ＧａＡｓ（０．８５＜ｘ１１≦０．９８）によって構成されている。酸化領域は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を含んで構成され、例えば、ｐ型Ａｌx10Ｇａ1-x10Ａｓまたはｐ型ＩｎＡｌx11ＧａＡｓによって構成された被酸化層（図示せず）をメサ部１４７の側面側および被酸化層側から酸化することにより得られたものである。このバッファ層１４９の被酸化層は、下部ＤＢＲ層１４１および上部ＤＢＲ層１４５よりも酸化速度が速く、且つ、電流狭窄層１４８の被酸化層よりも酸化速度が遅くなるような材料および厚さによって構成されている。
メサ部１４７の上面（コンタクト層１４６の上面）には、少なくとも電流注入領域１４８Ａとの対向領域に開口（光射出口Ｒ）を有する環状の上部電極１５１が形成されている。また、メサ部１４７の側面および周辺の表面には、絶縁層（図示せず）が形成されている。
上部電極１５１は、上述した第１配線１１１又は第２配線１１２と接続される。図９は、上部電極１５１と第１配線１１１及び第２配線１１２を示す模式図である。同図に示すように、第１発光部１１０が備える上部電極１５１を第１上部電極１５１Ａとし、第２発光部１２０が備える上部電極１５１を第２上部電極１５１Ｂとする。第１上部電極１５１Ａは第１配線１１１と接触し、第１配線１１１を介して第１電極パッド２４０と電気的に接続される。また、第２上部電極１５１Ｂは第２配線１１２と接触し、第２配線１１２を介して第２電極パッド２５０と電気的に接続される。
第１電極パッド２４０は、保持部２１の裏面（面２１Ｓ２）に設けられた第１発光部端子２４と電気的に接続され、第２電極パッド２５０は保持部２１の裏面（面２１Ｓ２）に設けられた第２発光部端子２５と電気的に接続されている（図１参照）。
基板１３０の他の面（裏面（面１３０Ｓ２）には、下部電極１５２が設けられている。下部電極１５２は、第１発光部１１０及び第２発光部１２０の裏面に一様に設けられ、第１発光部１１０及び第２発光部１２０と電気的に接続されると共に、保持部２１の裏面（面２１Ｓ２）に設けられた共通端子２３と電気的に接続されている。
したがって、第１発光部１１０は、共通端子２３及び第１発光部端子２４と電気的に接続され、第２発光部１２０は共通端子２３と及び第２発光部端子２５と電気的に接続されている。共通端子２３は例えば、第１発光部１１０及び第２発光部１２０のカソードであり、第１発光部端子２４は第１発光部１１０のアノード、第２発光部端子２５は第２発光部１２０のアノードである。また、共通端子２３は第１発光部１１０及び第２発光部１２０のアノードであり、第１発光部端子２４は第１発光部１１０のカソード、第２発光部端子２５は第２発光部１２０のカソードであってもよい。
上部電極１５１、第１電極パッド２４０および第２電極パッド２５０は、例えば、チタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）をこの順に積層して構成されたものであり、メサ部１４７上部のコンタクト層１４６と電気的に接続されている。下部電極１５２は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金，ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）とを基板１３０側から順に積層した構造を有しており、基板１３０と電気的に接続されている。
発光素子１１は以上のような構成を有する。なお、上記説明において下部ＤＢＲ層１４１側がｎ型、上部ＤＢＲ層１４５側がｐ型としたが、この伝導型は反対であってもよく、即ち、下部ＤＢＲ層１４１側がｐ型、上部ＤＢＲ層１４５側がｎ型であってもよい。
マイクロレンズアレイ１２（図１参照）は、第１発光部１１０および第２発光部１２０から出射される光（レーザビームＬ１１０およびレーザビームＬ１２０）のうちの少なくとも一方のビーム形状を成形して出射するものである。このマイクロレンズアレイ１２が、本開示の「第２の光学部材」の一具体例に相当する。図１０Ａは、マイクロレンズアレイ１２の平面構成の一例を模式的に表したものであり、図１０Ｂは、図１０Ａに示したＩ－Ｉ線におけるマイクロレンズアレイ１２の断面構成を模式的に表したものである。マイクロレンズアレイ１２は、複数のマイクロレンズがアレイ状に配置されたものであり、複数のレンズ部１２Ａと、平行平板部１２Ｂとを有している。
本実施の形態では、マイクロレンズアレイ１２は、図１１Ａに示したように、レンズ部１２Ａが第２発光部１２０と正対するように、図１１Ｂに示したように、平行平板部１２Ｂが第１発光部１１０と正対するように配置されている。これにより、図１２に示したように、第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０は、レンズ部１２Ａのレンズ面で屈折され、例えばマイクロレンズアレイ１２内に仮想発光点Ｐ２'を形成する。即ち、第１発光部１１０の発光点Ｐ１と同じ高さにあった第２発光部１２０の発光点Ｐ２が、第１発光部１１０および第２発光部１２０から出射される光（レーザビームＬ１１０，レーザビームＬ１２０）の光軸方向（例えば、Ｚ軸方向）にずれることとなる。
従って、第１発光部１１０および第２発光部１２０の発光を切り替えることにより、第１発光部１１０から出射されたレーザビームＬ１１０は、例えば、図３や図１３に示したようなスポット状の照射パターンを形成する。また、第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０は、例えば、図４や図１３に示したような一部が隣り合う第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０と重畳することにより、所定の範囲を略一様な光強度の照射する照射パターンを形成する。照明装置１では、この第１発光部１１０の発光と第２発光部１２０の発光とを切り替えることにより、スポット照射と一様照射との切り替えが可能となる。
なお、図１２では、マイクロレンズアレイ１２がリレーレンズとして機能している例を示しているが、これに限定されるものではない。例えば、第２発光部１２０の仮想発光点Ｐ２'は、第２発光部１２０とマイクロレンズアレイ１２との間に形成されてもよい。
コリメータレンズ１３は、第１発光部１１０から出射されたレーザビームＬ１１０および第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０を略平行光として出射するものである。このコリメータレンズ１３が、本開示の「第１の光学部材」の一具体例に相当する。コリメータレンズ１３は、例えば、マイクロレンズアレイ１２から出射されたレーザビームＬ１１０およびレーザビームＬ１２０をそれぞれコリメートして、回折素子１４と結合するためのレンズである。
回折素子１４は、第１発光部１１０から出射されたレーザビームＬ１１０および第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０のそれぞれを、分割して出射するものである。回折素子１４としては、例えば、第１発光部１１０から出射されたレーザビームＬ１１０および第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０を、３×３に分割する回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を用いることができる。回折素子１４を配置することにより、レーザビームＬ１１０およびレーザビームＬ１２０のそれぞれの光束をタイリングし、例えば、スポット照射時におけるスポット数を増やしたり、一様照射時における照射範囲を拡大することが可能となる。
保持部２１および保持部２２（図１参照）は、発光素子１１、マイクロレンズアレイ１２、コリメータレンズ１３および回折素子１４を保持するためのものである。具体的には、保持部２１は、上面（面２１Ｓ１）に設けられた凹部Ｃ内に発光素子１１を保持し、面２１Ｓ１に沿ってマイクロレンズアレイ１２を保持している。保持部２２は、コリメータレンズ１３および回折素子１４を保持している。マイクロレンズアレイ１２、コリメータレンズ１３および回折素子１４は、例えば、接着剤によって、それぞれ、保持部２１および保持部２２に保持されている。保持部２１および保持部２２は、発光素子１１から出射された光Ｌ１（具体的には、レーザビームＬ１１０）および光Ｌ２（具体的には、レーザビームＬ１２０）をマイクロレンズアレイ１２の所定の位置に入射させると共に、コリメータレンズ１３を透過した光Ｌ１，Ｌ２が略平行光となるように、互いに接続されている。
なお、図１では、マイクロレンズアレイ１２が保持部２１に保持されている例を示したが、これに限らず、例えば、保持部２２に保持されていてもよい。また、コリメータレンズ１３および回折素子１４が保持部２１に保持されていてもよい。
（１－２．照明装置の駆動方法）
本実施の形態の照明装置１では、発光素子１１に設けられた第１発光部１１０および第２発光部１２０は、互いに独立して駆動される。照明装置１では、第１発光部１１０と第２発光部１２０の発光を切り替えることによって、照射対象物１０００に対して、互いに独立した点状の光ビーム（レーザビームＬ１１０）を照射するスポット照射と、所定の範囲を略一様な光強度の範囲照射を行う光ビーム（レーザビームＬ１２０）を照射する一様照射とを、１つの装置内で実現することができる。具体的には照明装置１は、第１発光部１１０と第２発光部１２０に流れる電流をそれぞれ規定することが可能な駆動回路を備えるものとすることができる。以下、照明装置1の各種駆動回路について説明する。
［スイッチによる切り替え］
図１４は、照明装置１の駆動回路の構成の一例を表したものである。同図に示すように第１発光部群１６１及び第２発光部群１６２のカソードには駆動部２６０が接続されている。また、第１発光部群１６１のアノードにはスイッチ２６１が接続され、第２発光部群１６２のアノードにはスイッチ２６２が接続されている。第１発光部群１６１および第２発光部群１６２の発光の切り替えは、スイッチ２６１及びスイッチ２６２によって行い、第１発光部群１６１および第２発光部群１６２のうち電源（VCC）と接続されている方に駆動部２６０から駆動信号が供給される。
また、第１発光部群１６１および第２発光部群１６２の発光の切り替えは、例えば、図１５に示したように、２つの駆動部２６０Ａ及び駆動部２６０Ｂを用いて行うこともできる。同図に示すように第１発光部群１６１及び第２発光部群１６２のカソードには駆動部２６０Ａ及び駆動部２６０Ｂが接続されている。また、第１発光部群１６１のアノードにはスイッチ２６１が接続され、第２発光部群１６２のアノードにはスイッチ２６２が接続されている
この構成では２つの駆動部２６０Ａおよび駆動部２６０Ｂによって第１発光部群１６１および第２発光部群１６２にそれぞれ異なる駆動条件で駆動信号を供給することができる。２つの駆動部２６０Ａおよび駆動部２６０Ｂを用いて、第１発光部群１６１および第２発光部群１６２の切り替えを行うことにより、第１発光部群１６１および第２発光部群１６２の、電流や電圧等の駆動条件を個別に制御することが可能となる。なお、駆動部２６０は、例えば、照明装置１の外部に設けられていてもよいし、例えば、保持部２１に内蔵されていてもよい。また、発光素子１１と駆動部２６０とが直接接続されていてもよい。
［独立駆動］
図１６は、照明装置１の駆動回路の構成の他の例を表したものである。同図に示すように第１発光部群１６１及び第２発光部群１６２のカソードはグランドに接続されている。また、第１発光部群１６１のアノードは駆動部２６３に接続され、第２発光部群１６２のアノードは駆動部２６４に接続されている。
駆動部２６３および駆動部２６４はそれぞれトランジスタであり、ＯＮ／ＯＦＦ変調のタイミングを規定する変調信号が供給されると、ＯＮのタイミングで電源（VCC）と第１発光部群１６１又は第２発光部群１６２を接続する。これにより、第１発光部群１６１および第２発光部群１６２にはＯＮのタイミングで電流が流れ、発光を生じる。第１発光部群１６１および第２発光部群１６２のアノードは完全に分離され、それぞれ駆動部２６３および駆動部２６４が設けられているため、第１発光部群１６１と第２発光部群１６２をそれぞれ異なる波形（タイミングおよび電流）で駆動することが可能である。
なお、駆動部２６３および駆動部２６４はそれぞれＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）トランジスタとすることができる。図１６ではＰ－ｃｈ ＭＯＳトランジスタとして記載したが、Ｎ－ｃｈ ＭＯＳトランジスタを用いてもよい。また、駆動部２６３および駆動部２６４はＭＯＳトランジスタに替えてバイポーラ・トランジスタであってもよい。
図１７は、照明装置１の駆動回路の構成の他の例を表したものである。同図に示すように第１発光部群１６１及び第２発光部群１６２のアノードは電源（VCC）に接続されている。また、第１発光部群１６１のカソードは駆動部２６５に接続され、第２発光部群１６２のカソードは駆動部２６６に接続されている。
駆動部２６５および駆動部２６６はそれぞれトランジスタであり、ＯＮ／ＯＦＦ変調のタイミングを規定する変調信号が供給されると、ＯＮのタイミングでグランドと第１発光部群１６１又は第２発光部群１６２を接続する。これにより、第１発光部群１６１および第２発光部群１６２にはＯＮのタイミングで電流が流れ、発光を生じる。第１発光部群１６１および第２発光部群１６２のカソードは完全に分離され、それぞれ駆動部２６５および駆動部２６６が設けられているため、第１発光部群１６１と第２発光部群１６２をそれぞれ異なる波形（タイミングおよび電流）で駆動することが可能である。
なお、駆動部２６５および駆動部２６６はそれぞれＭＯＳトランジスタとすることができる。図１７ではＮ－ｃｈ ＭＯＳトランジスタとして記載したが、Ｐ－ｃｈ ＭＯＳトランジスタを用いてもよい。また、駆動部２６５および駆動部２６６はＭＯＳトランジスタに替えてバイポーラ・トランジスタであってもよい。
図１６及び図１７に示す発光素子１１の駆動回路構成は、発光素子１１の電気的特性やトランジスタのプロセス技術に応じて最適な回路構成とすることが可能である。例えば、下部ＤＢＲ層１４１（図８参照）側がｎ型の場合、図１６に示すアノード分離構造とすることができ、下部ＤＢＲ層１４１側がｐ型の場合、図１７に示すカソード分離構造とすることができる。
［一括駆動］
図１８は、照明装置１の駆動回路の構成の他の例を表したものである。同図に示すように第１発光部群１６１及び第２発光部群１６２のカソードは駆動部２６７に接続されている。また、第１発光部群１６１のアノードは第１電源（VCC1）に接続され、第２発光部群１６２のアノードは第２電源（VCC2）に接続されている。
駆動部２６７はトランジスタであり、ＯＮ／ＯＦＦ変調のタイミングを規定する変調信号が供給されると、ＯＮのタイミングでグランドと第１発光部群１６１及び第２発光部群１６２を接続する。第１電源（VCC1）は、所定電圧を第１発光部群１６１に印加し、第２電源（VCC2）は所定電圧を第２発光部群１６２に印加する。
図１９は、図１８の構成における、第１電源（VCC1）と第２電源（VCC2）をはじめ各ノードの電圧を示すグラフである。第１電源（VCC1）の電圧は第１発光部群１６１のアノード電圧であり、第２電源（VCC2）の電圧は第２発光部群１６２のアノード電圧である。第１発光部群１６１のアノード電圧（VCC1）とカソード電圧の差が第１発光部群１６１の駆動電圧（Vf_1）であり、第２発光部群１６２のアノード電圧（VCC2）とカソード電圧の差が第２発光部群１６２の駆動電圧（Vf_2）である。
同図に示すように、第１発光部群１６１のアノード電圧（VCC1）と第２発光部群１６２のアノード電圧（VCC2）の差異を電位差ΔＶとする。ΔＶは例えば０．５Ｖである。第１発光部群１６１のアノード電圧（VCC1）を第２発光部群１６２のアノード電圧（VCC2）よりΔＶだけ低く設定した場合、カソードは共通であるため、第１発光部群１６１の駆動電圧（Vf_1）は第２発光部群１６２の駆動電圧（Vf_2）よりΔＶだけ低くなる。
図２０は、第１発光部群１６１と第２発光部群１６２の駆動電圧、駆動電流及び駆動電力を示すグラフである。同図において第１発光部群１６１の駆動電流を（If_1）、第２発光部群１６２の駆動電流を（If_2）とする。また、第１発光部群１６１の駆動電力を(Po_1)、第２発光部群１６２の駆動電力を(Po_2)とする。同図に示すように、第１発光部群１６１の駆動電圧（Vf_1）を第２発光部群１６２の駆動電圧（Vf_2）よりΔＶだけ低くした場合、駆動部２６７が流す電流はこの条件を満たすように、駆動電流（If_1）と駆動電流（If_2）に分配される。
このように、第１発光部群１６１のアノード電圧（VCC1）を第２発光部群１６２のアノード電圧（VCC2）より低くすることにより、これらのアノード電圧が等しい場合に比べて、駆動電流（If_1）を少なく、駆動電流（If_2）を多くすることができる。反対に、第１発光部群１６１のアノード電圧（VCC1）を第２発光部群１６２のアノード電圧（VCC2）より高くすることにより、これらのアノード電圧が等しい場合に比べて、駆動電流（If_1）を多く、駆動電流（If_2）を少なくすることができる。
さらに、ΔＶをより大きくすることにより、第１発光部群１６１と第２発光部群１６２の一方のみを発光させることも可能となる。図２１は、図１８の構成においてΔＶをより大きくした場合について、第１電源（VCC1）と第２電源（VCC2）をはじめ各ノードの電圧を示すグラフである。同図に示すように、ΔＶをより大きくすると、第１発光部群１６１の駆動電圧（Vf_1）は第２発光部群１６２の駆動電圧（Vf_2）よりさらに低くなる。このΔＶは例えば１．５Ｖとすることができる。
図２２は、第１発光部群１６１と第２発光部群１６２の駆動電圧、駆動電流及び駆動電力を示すグラフである。同図に示すように、第１発光部群１６１の駆動電圧（Vf_1）を第２発光部群１６２の駆動電圧（Vf_2）よりΔＶだけ低くした場合、駆動部２６７が流す電流はこの条件を満たすように、駆動電流（If_1）と駆動電流（If_2）に分配される。その結果、第１発光部群１６１の駆動電圧（Vf_1）はバンドギャップ電圧よりも低い電圧となり、第１発光部群１６１には電流が流れなくなる（If_1＝０）。このため、駆動部２６７が流す電流は全て第２発光部群１６２に流れることなり、即ち第１発光部群１６１をオフ、第２発光部群１６２をオンとしたことになる。
このように、第１発光部群１６１のアノード電圧（VCC1）を第２発光部群１６２のアノード電圧（VCC2）より一定値以上低くすることにより、第１発光部群１６１をオフ、第２発光部群１６２をオンとすることができる。反対に第１発光部群１６１のアノード電圧（VCC1）を第２発光部群１６２のアノード電圧（VCC2）より一定値以上高くすることにより、第１発光部群１６１をオン、第２発光部群１６２をオフとすることができる。
以上のように、図１８に示す回路構成においても第１発光部群１６１のアノード電圧（VCC1）と第２発光部群１６２のアノード電圧（VCC2）を調整することにより、駆動電流（If_1）と駆動電流（If_2）をそれぞれ規定し、第１発光部群１６１の発光量と第２発光部群１６２の発光量を制御することが可能となる。また、第１発光部群１６１のアノード電圧（VCC1）と第２発光部群１６２のアノード電圧（VCC2）の差異（ΔＶ）を一定値以上に大きくすることにより、第１発光部群１６１と第２発光部群１６２のオン／オフを制御することも可能である。なお、図１８では第１発光部群１６１及び第２発光部群１６２のアノードが分離している回路構成を示すが、図１７と同様に第１発光部群１６１及び第２発光部群１６２のカソードが分離している回路構成とすることも可能である。
［スイッチ回路による駆動］
図１８に示す回路構成では、上述のように第１電源（VCC1）と第２電源（VCC2）の電圧の差異によって第１発光部群１６１及び第２発光部群１６２の発光の切り替えが可能であるが、スイッチ回路によってこれらの発光を切り替えることも可能である。図２３は、照明装置１のスイッチ回路を含む駆動回路の構成を表したものである。
同図に示すように第１発光部群１６１及び第２発光部群１６２のカソードは駆動部２６７に接続されている。また、第１発光部群１６１のアノードはおよび第２発光部群１６２のアノードは電源（VCC）に接続されている。さらに、第１発光部群１６１のアノードと電源(VCC)およびグランドの間には第１スイッチ回路２６８が設けられ、第２発光部群１６２のアノードと電源(VCC)およびグランドの間には第２スイッチ回路２６９が設けられている。第１スイッチ回路２６８及び第２スイッチ回路２６９はそれぞれ２つのトランジスタ２７０によって構成されている。
図２４及び図２５は、この駆動回路の動作を示す模式図である。図２４に示すように、選択信号をＬとすると第１発光部群１６１のアノードは電源(VCC)に接続され、第２発光部群１６２のアノードはグランドに接続される。これにより、第１発光部群１６１が発光し、第２発光部群１６２は発光しない。一方、図２５に示すように、選択信号をＨとすると第１発光部群１６１のアノードはグランドに接続され、第２発光部群１６２のアノードは電源(VCC)に接続される。これにより、第２発光部群１６２が発光し、第１発光部群１６１は発光しない。
図２６は図２５に示す状態での各ノードの電圧を示すグラフである。同図に示すように、第１発光部群１６１の駆動電圧（Vf_1）は、カソード電圧と第１発光部端子２４でのアノード電圧(VCC1)の差であり、逆バイアスとなるので、第１発光部群１６１には電流は流れない。このため、駆動部２６７が流す電流は全て第２発光部群１６２に流れる。即ち、第1発光部群１６１をＯＦＦとし、第２発光部群１６２をＯＮとしたことになる。
図２３に示す回路構成は、レーザ駆動ＩＣ（integrated circuit）の機能として集積することも可能である。図２７は、集積回路により構成した照明装置１の駆動回路を表したものである。同図に示すように、この駆動回路は集積回路２７１によって実現されている。集積回路２７１は、上述したトランジスタ２７０、レジスタ２７２及び駆動トランジスタ２７３を備える。
第１発光部群１６１および第２発光部群１６２の駆動信号を構成する要素としては駆動電流の大きさと、ＯＮ／ＯＦＦ変調のタイミングの２つがある。駆動電流の大きさは，シリアルＩ／Ｆを介してデジタルデータとしてレジスタ２７２に格納され，それに応じた電圧が駆動トランジスタ２７３に供給される。変調タイミングは，タイミング信号としてデジタル信号が与えられ、それに応じて駆動トランジスタ２７４をＯＮ／ＯＦＦするように制御される。このように駆動回路を集積回路によって実現することにより、発光させる発光部群の切替えに必要なスイッチ回路をより小型・低価格で実現することができる。
照明装置1は以上のような発光素子１１の駆動回路を備えるものとすることができる。各駆動回路は照明装置１の外部に設けられていてもよいし、保持部２１に内蔵されていてもよい。また、発光素子１１と駆動回路とが直接接続されていてもよい。
（１－３．第１発光部および第２光部の配線パターン）
発光素子１１では上述のように、第１発光部群１６１は、一方向に延在する複数の第１発光部１１０からなる複数の第１発光部列Ｘを有し、第２発光部群１６２は、一方向に延在する複数の第２発光部１２０からなる複数の第２発光部列Ｙを有する（図６参照）。第１発光部列Ｘと第２発光部列Ｙは交互に配置されている。
図２８は、発光素子１１の配線パターンと電極配置を示す平面図である。同図に示すように、第１発光部列Ｘは、配線１１１によって線状に接続され、一方向（Ｙ軸方向）に延伸し、左側の第１電極パッド２４０に接続されている。また、第２発光部列Ｙは、配線１１２によって線状に接続され、一方向（Ｙ軸方向）に延伸し、右側の第２電極パッド２５０に接続されている。
第１電極パッド２４０は、ワイヤボンディングＷによって発光素子１１の第１発光部電極２４１に接続され、第１発光部端子２４（図１参照）に電気的に接続されている。第２電極パッド２５０はワイヤボンディングＷによって発光素子１１の第２発光部電極２５１に接続され、第２発光部端子２５（図１参照）に電気的に接続されている。
図２９は発光素子１１の他の配線パターンと電極配置を示す平面図であり、図３０は図２９の配線パターンのみを示す平面図である。図３０に示すように第１発光部列Ｘは右側の第１電極パッド２４０に接続された第１発光部列Ｘｒと、左側の第１電極パッド２４０に接続された第１発光部列Ｘｌを含み、第１発光部列Ｘｒと第１発光部列Ｘｌは第２発光部列Ｙを介して交互に配置されている。第２発光部列Ｙは、右側の第２電極パッド２５０に接続された第２発光部列Ｙｒと、左側の第２電極パッド２５０に接続された第２発光部列Ｙｌを含み、第２発光部列Ｙｒと第２発光部列Ｙｌは第１発光部列Ｘを介して交互に配置されている。
図３１は、図２９に示す配線パターンにおける、第２発光部列Ｙの電流の流れを示す模式図であり、電流の流れを矢印で示す。同図に示すように第２発光部列Ｙｒと第２発光部列Ｙｌでは電流の流れる向きが反対方向となる。このため、第２発光部列Ｙｒを流れる電流が発生させる磁界と第２発光部列Ｙｌを流れる電流が発生させる磁界は互いに打ち消し合う。これにより、実効的なインダクタンスを低減し、高速変調特性を向上させることが可能となる。なお、ここでは、第２発光部列Ｙについて示したが、第１発光部列Ｘでも同様に、第１発光部列Ｘｒによる磁界と第１発光部列Ｘｌによる磁界は互いに打ち消し合い、高速変調特性を向上させることが可能となる。
図３２は発光素子１１の他の配線パターンと電極配置を示す平面図であり、図３３は図３２の配線パターンのみを示す平面図である。図３３に示すように、第１発光部列Ｘは、右側の第１電極パッド２４０に接続された第１発光部列Ｘｒと、左側の第１電極パッド２４０に接続された第１発光部列Ｘ１を含む。２本ずつの第１発光部列Ｘｒと２本ずつの第１発光部列Ｘｌは第２発光部列Ｙを介して交互に配置されている。第２発光部列Ｙは、右側の第２電極パッド２５０に接続された第２発光部列Ｙｒと、左側の第２電極パッド２５０に接続された第２発光部列Ｙｌを含む。２本ずつの第２発光部列Ｙｒと２本ずつの第２発光部列Ｙｌは第１発光部列Ｘを介して交互に配置されている。
図３４は、図３２に示す配線パターンにおける、第２発光部列Ｙの電流の流れを示す模式図であり、電流の流れを矢印で示す。同図に示すように第２発光部列Ｙｒと第２発光部列Ｙｌでは電流の流れる向き反対方向となる。このため、第２発光部列Ｙｒを流れる電流が発生させる磁界と第２発光部列Ｙｌを流れる電流が発生させる磁界は互いに打ち消し合う。これにより、図２９に示す配線パターンよりは劣るものの、実効的なインダクタンスを低減し、高速変調特性を向上させることが可能となる。
また、この構成では図２９に示す配線パターンよりも第１電極パッド２４０および第２電極パッド２５０の面積を大きくすることができるため、ワイヤボンディングＷを設けやすく、配線間隔が狭い場合にも利用可能である。なお、ここでは、第２発光部列Ｙについて示したが、第１発光部列Ｘでも同様に、第１発光部列Ｘｒによる磁界と第１発光部列Ｘｌによる磁界は互いに打ち消し合い、高速変調特性を向上させることが可能となる。
（１－４．照明装置の発光シーケンス）
図３５は、一般的な、Indirect-ToFにおける測距パルスの発光シーケンスである。１枚の測距画像を生成する区間は「フレーム」と呼ばれ、１フレームは例えば３３．３ｍｓｅｃ（周波数３０Ｈｚ）といった時間に設定される。測距パルスとしては例えば，１００ＭＨｚ・Ｄｕｔｙ＝５０％の矩形連続波が用いられ、これが蓄積区間の間、連続的に発光する。フレーム内には、条件を変えた複数の蓄積区間を設けることができる。図３５では８つの蓄積区間が示されているが、この数に限定されない。
図３６は、照明装置１の発光シーケンスの例である。同図に示すように照明装置１では、ひとつのフレームで第１発光部群１６１を発光させ、受光部２１０（図２参照）が反射光を受光して測距画像を生成する。次のフレームでは第２発光部群１６２を発光させ、受光部２１０が反射光を受光して測距画像を生成する。図３６では１フレーム毎に第１発光部群１６１と第２発光部群１６２を切り替えているが、複数フレーム毎に切り替えてもよい。
図３７は、照明装置１の別の発光シーケンスの例である。同図に示すように照明装置１では、ひとつのフレームで第１発光部群１６１と第２発光部群１６２の両方を順に発光させ、受光部２１０が測距画像を生成するようにしてよい。この発光シーケンスでは、第１発光部群１６１の出射光による測距情報と第２発光部群１６２の出射光による測距情報とを合成した測距画像を生成させることができる。
図３８は、照明装置１のさらに別の発光シーケンスの例である。同図に示すように照明装置１では、蓄積時間毎に第１発光部群１６１と第２発光部群１６２を交互に発光させ、受光部２１０が測距画像を生成するようにしてもよい。
（１－５．測距装置の構成）
測距装置１００は、ＴｏＦ方式により距離を測定するものである。測距装置１００は、例えば、照明装置１と、受光部２１０と、制御部２２０と、測距部２３０とを有する（図２参照）。
照明装置１は、上記のように、複数の第１発光部１１０と複数の第２発光部１２０との発光切替えにより、照射対象物１０００に対して、点状の光ビームの照射（スポット照射）と、略一様な光強度の光ビームの照射（一様照射）とを行うものである。照明装置１では、例えば、矩形波の発光制御信号ＣＬＫｐに同期して照射光を発生する。また、発光制御信号ＣＬＫｐは、周期信号であれば、矩形波に限定されない。例えば、発光制御信号ＣＬＫｐは、サイン波であってもよい。
受光部２１０は、照射対象物１０００から反射した反射光を受光して、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周期が経過するたびに、その周期内の受光量を検出するものである。例えば、６０ヘルツ（Ｈｚ）の周期信号が垂直同期信号ＶＳＹＮＣとして用いられる。また、受光部２１０には、複数の画素回路が二次元格子状に配置されている。受光部２１０は、これらの画素回路の受光量に応じた画像データ（フレーム）を測距部２３０に供給する。なお、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周波数は、６０ヘルツ（Ｈｚ）に限定されず、３０ヘルツ（Ｈｚ）や１２０ヘルツ（Ｈｚ）としてもよい。
制御部２２０は、照明装置１を制御するものである。制御部２２０は、発光制御信号ＣＬＫｐを生成して照明装置１および受光部２１０に供給する。発光制御信号ＣＬＫｐの周波数は、例えば２０メガヘルツ（ＭＨｚ）である。なお、発光制御信号ＣＬＫｐの周波数は、２０メガヘルツ（ＭＨｚ）に限定されず、例えば５メガヘルツ（ＭＨｚ）としてもよい。
測距部２３０は、画像データに基づいて、照射対象物１０００までの距離をＴｏＦ方式で測定するものである。この測距部２３０は、画素回路毎に距離を測定して画素毎に物体までの距離を諧調値で示すデプスマップを生成する。このデプスマップは、例えば、距離に応じた度合いのぼかし処理を行う画像処理や、距離に応じてフォーカスレンズの合焦点を求めるオートフォーカス（ＡＦ）処理等に用いられる。
（１－６．作用・効果）
本実施の形態の照明装置１は、スポット照射用および一様照射用の第１発光部群１６１および第２発光部群１６２を構成する複数の発光部（第１発光部１１０，第２発光部１２０）を有する発光素子１１から出射される光Ｌ１（レーザビームＬ１１０）および光Ｌ２（レーザビームＬ１２０）の光路上に、例えば、一様照射用のレーザビームＬ１２０のビーム形状を成形して出射するマイクロレンズアレイ１２を配置するようにした。これにより、第１発光部１１０および第２発光部１２０からそれぞれ出射されるレーザビームＬ１１０およびレーザビームＬ１２０の、それぞれの発光点の位置を光軸方向にずらすことが可能となる。以下、これについて説明する。
前述したように、ＴｏＦ法を用いた測距装置では、複数の発光部から出射された光を測定対象範囲全面に一様に照射する方法と、複数の発光部から出射された光をコリメータレンズで略平行にし、測定対象範囲全面にスポット状に照射する方法がある。
一般に、一様照射用とスポット照射用の２つの光源を備えた測距装置は、測定対象物で散乱された光による測距誤差を低減する技術として用いられているが、一様照射用およびスポット照射用に２つの光源を備えた測距装置では、この他に、スポット照射により光密度を高めて測距距離を伸ばしつつ、一様照射によりＸＹ解像度の低下を補償することがで
きる。
このように、照射パターンの異なる２つの光源を用いることは、測距精度を向上させるうえで有効な技術であるが、一方で、２つの光源を用いることによるコストの増加や、装置の大型化が課題となっている。また、測距装置の製造における２つの光源の相対位置の調整や、経時変化による位置ずれも課題となっている。
これに対して、本実施の形態では、スポット照射用の第１発光部１１０および一様照射用の第２発光部１２０を有する発光素子１１から出射されるレーザビームＬ１１０およびレーザビームＬ１２０の光路上に、マイクロレンズアレイ１２を配置した。マイクロレンズアレイ１２は、レンズ部１２Ａおよび平行平板部１２Ｂを有し、例えば、第１発光部１１０から出射されたレーザビームＬ１１０は平行平板部１２Ｂに、第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０はレンズ部１２Ａに入射するように配置されている。これにより、レンズ部１２Ａに入射したレーザビームＬ１２０は、レンズ部１２Ａのレンズ面で屈折してビーム形状が変化し、例えば、マイクロレンズアレイ１２内に、仮想発光点Ｐ２'が形成される。これにより、第１発光部１１０および第２発光部１２０の、それぞれの発光点Ｐ１，Ｐ２の位置を、光軸方向に相違させることが可能となる。
以上により、本実施の形態の照明装置１では、例えば、スポット照射用の第１発光部１１０および一様照射用の第２発光部１２０の出射方向に配置された光学部材（例えば、コリメータレンズ１３）の位置を各照射態様に応じて機械的に調整する等の調整機構を用いることなく、照射対象物１０００に対するスポット照射および一様照射を行うことが可能となる。よって、照明装置１およびこれを備えた測距装置１００の小型化を実現することが可能となる。
また、本実施の形態では、上記のような調整機構が不要であるため、コストを低減することができる。更に、経時変化による光学部材の位置ずれ等が起こらないため、信頼性を向上させることが可能となる。更に、本実施の形態では、照射態様の切替えを高速に行うことができ、移動物体の距離測定を精度良く行うことが可能となる。
更にまた、スポット照射用の照明装置と一様照射用の照明装置とを、別々に有する場合と比較して、本実施の形態では、光源として、複数の発光部を有する面発光半導体レーザを用い、そのうちの一部の発光部をスポット照射用の第１発光部１１０として、残りの発光部を一様照射用の第２発光部１２０として用いるようにした。これにより、第１発光部１１０からなる第１発光部群１６１と、第２発光部１２０からなる第２発光部群１６２の発光の切り替えを行うことにより、照射対象物１０００に対するスポット照射および一様照射を任意に切り替えることが可能となる。よって、さらにコストを低減することが可能となる。
また、上記のようなスポット照射用の光源および一様照射用の光源の相対位置の調整等が不要となるため、より簡易にスポット照射および一様照射が可能な照明装置を提供することが可能となる。
更に、本実施の形態では、スポット照射用の第１発光部１１０および一様照射用の第２発光部１２０の発光領域（ＯＡ径Ｗ１，Ｗ２）を、第１発光部１１０のＯＡ径Ｗ１が相対的に小さく、第２発光部１２０のＯＡ径Ｗ２が相対的に大きくなるようにした。これにより、スポット照射用のレーザビームＬ１１０をより集光させることが可能となる。また、一様照射時における光強度の均一性および光出力を向上させることが可能となる。
さらに、発光素子１１の駆動に上述した駆動回路を用いることにより、第１発光部１１０および第２発光部１２０を高速変調させることが可能である。第１発光部列Ｘと第２発光部列Ｙの配線パターンについても、上記のように磁界が打ち消し合うような電流の向きとなる配線パターンとすることにより、高速変調特性を向上させることができる。
次に、本開示の変形例１～６について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
＜２．変形例＞
（２－１．変形例１）
図３９は、本開示の変形例１におけるマイクロレンズアレイ１２によるビーム成形機能を表したものである。上記実施の形態では、レンズ部１２Ａが一様照射用の第２発光部１２０と正対するように、平行平板部１２Ｂがスポット照射用の第１発光部１１０と正対するように配置した例を示したが、これに限らず、レンズ部１２Ａがスポット照射用の第１発光部１１０と正対するように、平行平板部１２Ｂが一様照射用の第２発光部１２０と正対するように配置するようにしてもよい。このような構成としても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（２－２．変形例２）
図４０Ａは、本開示の変形例２におけるマイクロレンズアレイ１２の平面構成の一例を模式的に表したものであり、図４０Ｂは、図４０Ａに示したＩＩ－ＩＩ線におけるマイクロレンズアレイ１２の断面構成を模式的に表したものである。図４０Ａおよび図４０Ｂに示したマイクロレンズアレイ１２は、互いに曲率半径が異なる２種類のマイクロレンズがアレイ状に配置されたものであり、互いに曲率半径が異なる複数のレンズ部１２Ａと、複数のレンズ部１２Ｃとを有している。
上記実施の形態等では、第１発光部１１０から出射されたレーザビームＬ１１０および第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０のうち、一方がレンズ部１２Ａに、他方が平行平板部１２Ｂに入射する構成を示したがこれに限らない。
例えば、図４１に示したように、例えば、一様照射用の第２発光部１２０がレンズ部１２Ａと正対するように、スポット照射用の第１発光部１１０がレンズ部１２Ｃと正対するように配置し、各第１発光部１１０，１２０から出射されたレーザビームＬ１１０およびレーザビームＬ１２０が、それぞれ、レンズ部１２Ｃおよびレンズ部１２Ａに入射するようにしてもよい。
これにより、図４１に示したように、第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０は、レンズ部１２Ａのレンズ面で屈折され、例えばマイクロレンズアレイ１２内に仮想発光点Ｐ２'を形成する。第１発光部１１０から出射されたレーザビームＬ１１０は、レンズ部１２Ｃのレンズ面で屈折され、例えば第１発光部１１０の後方に仮想発光点Ｐ１'を形成する。
このように、本変形例では、互いに曲率半径が異なる２種類のレンズ部（レンズ部１２Ａおよびレンズ部１２Ｃ）を有するマイクロレンズアレイ１２を用い、それぞれに、スポット照射用の第１発光部１１０から出射されるレーザビームＬ１１０および一様照射用の第２発光部１２０から出射されるレーザビームＬ１２０を入射させることにより、レーザビームＬ１１０およびレーザビームＬ１２０両方のビーム形状を成形するようにした。これにより、上記実施の形態の効果に加えて、それぞれの発光点（仮想発光点Ｐ１'Ｐ２'）の位置を、光軸方向にさらに大きく相違させることが可能となる。
また、このように、第１発光部１１０および第２発光部１２０の仮想発光点Ｐ１'Ｐ２'の位置を光軸方向にさらに大きく相違させることにより、それぞれから出射されるレーザビームＬ１１０，Ｌ１２０が重なる前の位置にマイクロレンズアレイ１２を配置することが容易となる。これにより、各レーザビームＬ１１０，Ｌ１２０を有効に活用することが容易となり、例えば、一様照射時における光強度の均一性をさらに向上させることが可能となる。
（２－３．変形例３）
図４２は、本開示の変形例３に係る照明装置（照明装置１Ａ）の概略構成の一例を模式的に表した断面図である。本変形例の照明装置１Ａは、第２の光学部材として、回折光学素子（ＤＯＥ）３２を用いた点が上記実施の形態とは異なる。
回折光学素子３２は、例えば、スポット照射用の第１発光部１１０および一様照射用の第２発光部１２０から出射される光（レーザビームＬ１１０，レーザビームＬ１２０）のうちの少なくとも一方のビーム形状を成形して出射するものである。図４３は、回折光学素子３２の平面構成の一例を模式的に表したものであり、例えば、領域３２Ａに第２発光部１２０が、領域３２Ｂに第１発光部１１０が、それぞれ正対するように配置されている。
回折光学素子３２としては、例えば、領域３２Ａに、図４４に示したような平面パターンおよび図４５に示したような断面パターンを有するフレネルレンズを用いることができる。なお、領域３２Ｂは、例えば平行平板な領域となっている。回折光学素子３２としてフレネルレンズを用いた場合には、第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０は、照射対象物１０００に対して、例えば、図４６に示したような照射パターンを形成することができる。
また、回折光学素子３２としては、例えば、領域３２Ａに、図４７に示したような断面パターンを有するバイナリレンズを用いることができる。回折光学素子３２としてバイナリレンズを用いた場合には、第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０は、＋１次光および－１次光が重なることにより、例えば、図４８に示したような照射パターンを形成することができる。
更に、回折光学素子３２としては、例えば、領域３２Ａに、図４９Ａに示したような平面パターンを有する鞍型レンズに相当するＤＯＥを用いることができる。このＤＯＥでは、図４９Ｂに示したように、図４９Ａに示した平面パターンが隣り合う領域で４５°回転して配置されている。回折光学素子３２としてこのようなＤＯＥを用いることにより、第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０は、例えば、図５０に示したような照射パターンを形成する。これにより、例えば、光軸方向のずれに対する均一性の低下を改善することが可能となる。
以上のように、本変形例では、本開示の第２の光学部材としてフレネルレンズ等の回折光学素子３２を用いるようにした。これにより、上記実施の形態のように、本開示の第２の光学部材としてマイクロレンズアレイ１２を用い、例えば、一様照射用の第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０を屈折によりビーム形状を成形した場合と比較して、一様照射時における光強度の均一性をさらに向上させることが可能となる。
なお、本開示の第２の光学部材としては、上述したマイクロレンズアレイ１２およびフレネルレンズのような回折光学素子３２の他に、拡散板を用いることができる。第２の光学部材として拡散板を用いた場合には、マイクロレンズアレイ１２や回折光学素子３２を用いた場合と比較して求められる位置精度が緩和されると共に、コストを低減することが可能となる。
（２－４．変形例４）
図５１は、本開示の変形例４に係る照明装置（照明装置１Ｂ）の概略構成の一例を模式的に表した断面図である。本変形例の照明装置１Ｂは、第１発光部１１０および第２発光部１２０からそれぞれ出射されたレーザビームＬ１１０およびレーザビームＬ１２０の光路上において、例えばコリメータレンズ１３の後段に、回折素子１４および回折素子３４を配置した点が上記実施の形態とは異なる。
回折素子３４は、第１発光部１１０から出射されたレーザビームＬ１１０および第２発光部１２０から出射されたレーザビームＬ１２０を分割して出射するものである。回折素子３４は、例えば、多数の平行スリットが等間隔で配置された、単純回折格子である。この回折素子３４が、本開示の「第３の光学部材」の一具体例に相当する。
図５２Ａは、回折素子３４を配置しない場合の、照射対象物１０００に対する第１発光部１１０から出射されたスポット照射用のレーザビームＬ１１０の照射パターンを表したものである。図５２Ａでは、さらに、ビーム成形未処理のレーザビームＬ１２０の照射パターンも示しており、レーザビームＬ１１０の照射パターンは実線で、レーザビームＬ１２０の照射パターンは点線で表している。図５２Ｂは、回折素子３４を配置した場合の照射対象物１０００に照射される、第１発光部１１０から出射されたレーザビームＬ１１０の照射パターンを表したものである。
図５２Ｂに示したように、回折素子３４を配置することにより、回折素子３４を透過したレーザビームＬ１１０のうち０次光（１１０Ｘ0）は、回折素子３４を配置しない場合のレーザビームＬ１１０の照射位置に、＋１次光（１１０Ｘ+1）および－１次光（１１０Ｘ-1）が、それぞれ、ビーム成形未処理のレーザビームＬ１２０の照射位置をスポット照射されるようになる。即ち、回折素子３４を配置することで、照射対象物１０００に照射される光スポットの数をさらに増やすことが可能となる。また、第２発光部１２０から出射される一様照射用のレーザビームＬ１２０も、スポット照射用のレーザビームＬ１１０と同様に回折されるため、その回折光の重なりによって、一様照射時の光強度の均一性をさらに向上させることが可能となる。
以上のように、本変形例では、第１発光部１１０および第２発光部１２０からそれぞれ出射されたレーザビームＬ１１１０，Ｌ１２０の光路上に、さらに回折素子３４を配置するようにした。これにより、上記実施の形態等と比較して、照射対象物１０００に対して、より光密度の高いスポット照射および一様照射が可能となる。即ち、スポット照射では、より遠くの物体の距離を精度よく測定することが可能となる。一様照射では、より高い解像度で近距離の物体の距離を測定することが可能となる。
なお、本変形例では、回折素子１４と回折素子３４とを別々の部品として構成した例を示したが、１つの光学素子の両面に回折光学面を配置してもよい。また、図５１では、回折素子３４を、コリメータレンズ１３の後段に配置した例を示したが、回折素子３４の配置位置はこれに限定されず、例えば、マイクロレンズアレイ１２とコリメータレンズ１３との間に配置するようにしてもよい。
また、本変形例では、回折素子３４として単純回折格子を用いた例を示したが、例えば、より複雑な回折パターンを有する回折光学素子（ＤＯＥ）を用いてもよい。更に、回折素子３４は、例えば、マイクロレンズアレイ１２と一体化してもよい。その際には、例えば、スポット照射用のレーザビームＬ１１０のみ、または一様照射用のレーザビームＬ１２０のみに作用する構成とすることができる。また、スポット照射用のレーザビームＬ１１０と一様照射用のレーザビームＬ１２０とで、互いに異なる回折パターンを形成することもできる。
（２－５．変形例５）
図５３は、本開示の変形例５に係る照明装置（照明装置１Ｃ）の概略構成の一例を模式的に表した断面図である。本変形例の照明装置１Ｃは、発光素子３１として、裏面出射型の面発光半導体レーザを用いた点が上記実施の形態とは異なる。
図５４は、照明装置１Ｃにおける発光素子３１の断面構成の一例およびマイクロレンズアレイ１２との位置関係を表したものである。発光素子３１は、上記のように、裏面出射型の垂直共振器型面発光レーザであり、基板１３０の裏面（面１３０Ｓ２）側に、スポット照射用および一様照射用の複数の発光部３１０，３２０がアレイ状に形成されている。また、基板１３０の面１３０Ｓ２には、さらに、発光部３１０に電圧を印加する電極パッド３４０および発光部３２０に電圧を印加する電極パッド３５０が設けられている。この点を除き、発光素子３１は、上述した発光素子１１と同様の構成を有する。
このように、本開示の照明装置では、表面照射型の面発光半導体レーザだけでなく、裏面照射型の面発光半導体レーザも用いることができる。裏面照射型の垂直共振器型面発光レーザを発光素子３１として用いることにより、複数の電極パッドの領域を小さくすることが可能となる。また、上記実施の形態と比較して、スポット照射と一様照射との切り替えを容易に行うことが可能となる。
更に、本変形例のように、発光素子３１として裏面出射型の垂直共振器型面発光レーザを用いる場合には、第２の光学部材と発光素子３１とを一体形成することができる。具体的には、例えば、図５５に示したように、発光素子３１の基板１３０の表面（面１３０Ｓ１）の、例えば、一様照射用の複数の発光部３２０と正対する位置に、例えば、マイクロレンズ４２を配置する。これにより、高い位置精度で第２の光学部材を配置することが可能となる。また、別途マイクロレンズアレイ１２等の光学部材を配置する場合と比較して、コストを低減することが可能となる。
なお、図５５では、第２の光学部材としてマイクロレンズ４２を配置した例を示したが、これに限らず、フレネルレンズ等の回折光学素子や拡散板を配置するようにしてもよい。
（２－６．変形例６）
図５６は、本開示の変形例６における発光素子１１の断面構成の他の例を模式的に表したものである。上記実施の形態では、同一平面上にスポット照射用の複数の第１発光部１１０および一様照射用の複数の第２発光部１２０を有する発光素子１１を用いた例を示したが、各第１発光部１１０および第２発光部１２０は、互いに異なる平面上に形成されていてもよい。
具体的には、例えば、図５６に示した発光素子１１Ａのように、第１発光部１１０および第２発光部１２０が、基板１３０の表面（面１３０Ｓ１）に、それぞれから出射されるレーザビームＬ１１０およびレーザビームＬ１２０の光軸方向（例えば、Ｚ軸方向）に対して異なる高さに設けられていてもよい。
また、例えば、図５７に示した発光素子１１Ｂのように、第１発光部１１０および第２発光部１２０のうち一方（例えば、第１発光部１１０）が、基板１３０の表面（面１３０Ｓ１）側に、他方（例えば、第２発光部１２０）が基板１３０の裏面（面１３０Ｓ２）側に設けられていてもよい。即ち、スポット照射用の光部および一様照射用の発光部のうち、一方の発光部は表面出射型の垂直共振器型面発光レーザを、他方の複数の発光部は裏面出射型の垂直共振器型面発光レーザを用いるようにしてもよい。
更に、例えば、図５８に示した発光素子１１Ｃのように、例えば、スポット照射用の複数の第１発光部１１０を有する発光素子１１Ｃａおよび一様照射用の複数の第２発光部１２０を有する発光素子１１Ｃｂをそれぞれ設け、これらを積層して用いるようにしてもよい。
このように、発光素子１１において第１発光部１１０および第２発光部１２０に段差を設けることにより、例えば、上記変形例４のように回折素子３４を別途配置することなく、一様照射時の光強度の均一性をさらに向上させることが可能となる。
以上、実施の形態および変形例１～６を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記変形例１～６を互いに組み合わせてもよく、例えば、裏面出射型の垂直共振器型面発光レーザと、フレネルレンズ等の回折光学素子３２とを組み合わせてもよい。また、図４４および図４９では、波長よりも大きな周期を有するＤＯＥ（回折光学素子３２）を示したが、波長よりも小さなサイズの構造、所謂メタマテリアルを用いてビーム成形機能を持たせてもよい。また、本開示に係る発光素子１１は第１発光部群１６１と第２発光部群１６２の２つの発光部群を備えるものとしたが、３つ以上の発光部群を備えるものとすることも可能である。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
複数の第１の発光部および複数の第２の発光部と、上記複数の第１の発光部および上記複数の第２の発光部と接続された下部電極と、上記複数の第１の発光部と接続された第１の上部電極と、上記複数の第２の発光部と接続された第２の上部電極とを備える発光素子と、
上記下部電極と上記第１の上部電極の間を流れる第１の電流と、上記下部電極と上記第２の上部電極の間を流れる第２の電流をそれぞれ規定する駆動回路と
を具備する照明装置。
（２）
上記（１）に記載の照明装置であって、
上記駆動回路は、上記第１の上部電極に電気的に接続され、上記複数の第１の発光部を駆動する第１の駆動部と、上記第２の上部電極に電気的に接続され、上記複数の第２の発光部を駆動する第２の駆動部とを含む
照明装置。
（３）
上記（１）に記載の照明装置であって、
上記駆動回路は、上記第下部電極に接続され、上記複数の第１の発光部および上記複数の第２の発光部を駆動する駆動部を含む
照明装置。
（４）
上記（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の照明装置であって、
上記発光素子は、上記複数の第１の発光部が上記第１の上部電極と接触する第１の配線によって接続された第１の発光部列を複数含む第１の発光部群と、上記複数の第２の発光部が上記第２の上部電極と接触する第２の配線によって接続された第２の発光部列を複数含む第２の発光部群とを有し、
上記第１の発光部列を流れる電流の向きは、上記複数の第１の発光部列の間で異なり
上記第２の発光部列を流れる電流の向きは、上記複数の第２の発光部列の間で異なる
照明装置。
（５）
上記（４）に記載の照明装置であって、
上記第１の発光部列と上記第２の発光部列は平行であり、上記第１の発光部列と上記第２の発光部列が交互となるように配列され、
上記第１の発光部群は、第１の方向に電流が流れる第１の発光部列と、上記第２の発光部列を介して上記第１の発光部列に隣接し、上記第１の方向とは反対方向である第２の方向に電流が流れる第１の発光部列を含み、
上記第２の発光部群は、上記第１の方向に電流が流れる第２の発光部列と、上記第１の発光部列を介して上記第２の発光部列に隣接し、上記第２の方向に電流が流れる第２の発光部列を含む
照明装置。
（６）
上記（１）から（５）のうちいずれか１つに記載の照明装置であって、
て、
上記複数の第１の発光部および上記複数の第２の発光部は垂直共振器型面発光レーザ素子である
照明装置。
（７）
上記（１）から（６）のうちいずれか１つに記載の照明装置であって、
上記複数の第１の発光部から出射された複数の第１の光および上記複数の第２の発光部から出射された複数の第２の光をそれぞれ略平行にして出射する第１の光学部材と、
上記複数の第１の光および上記複数の第２の光のうちの少なくとも一方のビーム形状を成形し、互いに異なるビーム形状を有する光として、上記複数の第１の光および上記複数の第２の光を出射する第２の光学部材と
をさらに具備する照明装置。
（８）
上記（７）に記載の照明装置であって、
上記複数の第１の発光部から出射された上記複数の第１の光は、照射対象物に対して互いに独立したスポット状に照射され、
上記複数の第２の発光部から出射された上記複数の第２の光は、上記照射対象物に対して、一部が隣り合う第２の発光部から出射された第２の光と重畳し、所定の範囲を略一様に照射する
照明装置。
（９）
上記（７）又は（８）に記載の照明装置であって、
上記複数の第１の発光部と上記複数の第２の発光部とは、互いに異なる発光面積を有する
照明装置。
（１０）
上記（７）又は（８）に記載の照明装置であって、
上記複数の第１の発光部の発光面積は、上記複数の第２の発光部の発光面積よりも小さい
照明装置。
（１１）
上記（７）から（１０）のうちいずれか１つに記載の照明装置であって、
上記第１の光学部材は、コリメータレンズである
照明装置。
（１２）
上記（７）から（１１）のうちいずれか１つに記載の照明装置であって、
上記第２の光学部材は、マイクロレンズアレイである
照明装置。
（１３）
上記（１２）に記載の照明装置であって、
上記マイクロレンズアレイは、互いに曲率半径が異なる２種類のレンズを有する
照明装置。
（１４）
上記（７）から（１１）のうちいずれか１つに記載の照明装置であって、
上記第２の光学部材は、回折光学素子である
照明装置。
（１５）
上記（１４）に記載の照明装置であって、
上記回折光学素子は、フレネルレンズまたはバイナリレンズである
照明装置。
（１６）
上記（８）から（１５）に記載の照明装置であって、
上記複数の第１の光および上記複数の第２の光の光路上に配置され、上記複数の第１の光を屈折または回折することで上記照射対象物に照射されるスポットの数を増やすと共に、上記複数の第２の光を屈折または回折することで、隣り合う上記第２の発光部から出射された上記第２の光との重畳範囲を増やす第３の光学部材をさらに有する
照明装置。
（１７）
複数の第１の発光部および複数の第２の発光部と、上記複数の第１の発光部および上記複数の第２の発光部と接続された下部電極と、上記複数の第１の発光部と接続された第１の上部電極と、上記複数の第２の発光部と接続された第２の上部電極とを備える発光素子と、
上記下部電極と上記第１の上部電極の間を流れる第１の電流と、上記下部電極と上記第２の上部電極の間を流れる第２の電流をそれぞれ規定する駆動回路と
上記複数の第１の発光部から出射された複数の第１の光および上記複数の第２の発光部から出射された複数の第２の光をそれぞれ略平行にして出射する第１の光学部材と、
上記複数の第２の発光部から出射された上記複数の第２の光のビーム形状を成形して出射する第２の光学部材と
を具備する照明装置。
（１８）
物体に対して光を出射する照明装置と、上記物体からの反射光の受光を検出する受光部と、上記反射光の受光までに要する時間に基づいて、上記物体までの距離を測定する測距部とを具備し、
上記照明装置は、発光素子と駆動回路とを備え、
上記発光素子は、複数の第１の発光部および複数の第２の発光部と、上記複数の第１の発光部および上記複数の第２の発光部と接続された下部電極と、上記複数の第１の発光部と接続された第１の上部電極と、上記複数の第２の発光部と接続された第２の上部電極とを備え、
上記駆動回路は、上記下部電極と上記第１の上部電極の間を流れる第１の電流と、上記下部電極と上記第２の上部電極の間を流れる第２の電流をそれぞれ規定する
測距装置。
１…照明装置
１１…発光素子
１２…マイクロレンズアレイ
１３…コリメータレンズ
１４…回折素子
１６…コンタクト層
１７…メサ部
１００…測距装置
１１０…第１発光部
１２０…第２発光部
１３０…基板
１４０…半導体層
１５１…上部電極
１５１Ａ…第１上部電極
１５１Ｂ…第２上部電極
１５２…下部電極
１６１…第１発光部群
１６２…第２発光部群
２１０…受光部
２２０…制御部
２３０…測距部
２６０、２６３、２６４、２６５、２６６、２６７…駆動部

Claims (18)

  1. 複数の第１の発光部および複数の第２の発光部と、前記複数の第１の発光部および前記複数の第２の発光部と接続された下部電極と、前記複数の第１の発光部と接続された第１の上部電極と、前記複数の第２の発光部と接続された第２の上部電極とを備える発光素子と、
    前記下部電極と前記第１の上部電極の間を流れる第１の電流と、前記下部電極と前記第２の上部電極の間を流れる第２の電流をそれぞれ規定する駆動回路と
    を具備する照明装置。
  2. 請求項１に記載の照明装置であって、
    前記駆動回路は、前記第１の上部電極に電気的に接続され、前記複数の第１の発光部を駆動する第１の駆動部と、前記第２の上部電極に電気的に接続され、前記複数の第２の発光部を駆動する第２の駆動部とを含む
    照明装置。
  3. 請求項１に記載の照明装置であって、
    前記駆動回路は、前記第下部電極に接続され、前記複数の第１の発光部および前記複数の第２の発光部を駆動する駆動部を含む
    照明装置。
  4. 請求項１に記載の照明装置であって、
    前記発光素子は、前記複数の第１の発光部が前記第１の上部電極と接触する第１の配線によって接続された第１の発光部列を複数含む第１の発光部群と、前記複数の第２の発光部が前記第２の上部電極と接触する第２の配線によって接続された第２の発光部列を複数含む第２の発光部群とを有し、
    前記第１の発光部列を流れる電流の向きは、前記複数の第１の発光部列の間で異なり
    前記第２の発光部列を流れる電流の向きは、前記複数の第２の発光部列の間で異なる
    照明装置。
  5. 請求項４に記載の照明装置であって、
    前記第１の発光部列と前記第２の発光部列は平行であり、前記第１の発光部列と前記第２の発光部列が交互となるように配列され、
    前記第１の発光部群は、第１の方向に電流が流れる第１の発光部列と、前記第２の発光部列を介して前記第１の発光部列に隣接し、前記第１の方向とは反対方向である第２の方向に電流が流れる第１の発光部列を含み、
    前記第２の発光部群は、前記第１の方向に電流が流れる第２の発光部列と、前記第１の発光部列を介して前記第２の発光部列に隣接し、前記第２の方向に電流が流れる第２の発光部列を含む
    照明装置。
  6. 請求項１に記載の照明装置であって、
    前記複数の第１の発光部および前記複数の第２の発光部は垂直共振器型面発光レーザ素子である
    照明装置。
  7. 請求項１に記載の照明装置であって、
    前記複数の第１の発光部から出射された複数の第１の光および前記複数の第２の発光部から出射された複数の第２の光をそれぞれ略平行にして出射する第１の光学部材と、
    前記複数の第１の光および前記複数の第２の光のうちの少なくとも一方のビーム形状を成形し、互いに異なるビーム形状を有する光として、前記複数の第１の光および前記複数の第２の光を出射する第２の光学部材と
    をさらに具備する照明装置。
  8. 請求項７に記載の照明装置であって、
    前記複数の第１の発光部から出射された前記複数の第１の光は、照射対象物に対して互いに独立したスポット状に照射され、
    前記複数の第２の発光部から出射された前記複数の第２の光は、前記照射対象物に対して、一部が隣り合う第２の発光部から出射された第２の光と重畳し、所定の範囲を略一様に照射する
    照明装置。
  9. 請求項７に記載の照明装置であって、
    前記複数の第１の発光部と前記複数の第２の発光部とは、互いに異なる発光面積を有する
    照明装置。
  10. 請求項７に記載の照明装置であって、
    前記複数の第１の発光部の発光面積は、前記複数の第２の発光部の発光面積よりも小さい
    照明装置。
  11. 請求項７に記載の照明装置であって、
    前記第１の光学部材は、コリメータレンズである
    照明装置。
  12. 請求項７に記載の照明装置であって、
    前記第２の光学部材は、マイクロレンズアレイである
    照明装置。
  13. 請求項１２に記載の照明装置であって、
    前記マイクロレンズアレイは、互いに曲率半径が異なる２種類のレンズを有する
    照明装置。
  14. 請求項７に記載の照明装置であって、
    前記第２の光学部材は、回折光学素子である
    照明装置。
  15. 請求項１４に記載の照明装置であって、
    前記回折光学素子は、フレネルレンズまたはバイナリレンズである
    照明装置。
  16. 請求項８に記載の照明装置であって、
    前記複数の第１の光および前記複数の第２の光の光路上に配置され、前記複数の第１の光を屈折または回折することで前記照射対象物に照射されるスポットの数を増やすと共に、前記複数の第２の光を屈折または回折することで、隣り合う前記第２の発光部から出射された前記第２の光との重畳範囲を増やす第３の光学部材をさらに有する
    照明装置。
  17. 複数の第１の発光部および複数の第２の発光部と、前記複数の第１の発光部および前記複数の第２の発光部と接続された下部電極と、前記複数の第１の発光部と接続された第１の上部電極と、前記複数の第２の発光部と接続された第２の上部電極とを備える発光素子と、
    前記下部電極と前記第１の上部電極の間を流れる第１の電流と、前記下部電極と前記第２の上部電極の間を流れる第２の電流をそれぞれ規定する駆動回路と
    前記複数の第１の発光部から出射された複数の第１の光および前記複数の第２の発光部から出射された複数の第２の光をそれぞれ略平行にして出射する第１の光学部材と、
    前記複数の第２の発光部から出射された前記複数の第２の光のビーム形状を成形して出射する第２の光学部材と
    を具備する照明装置。
  18. 物体に対して光を出射する照明装置と、前記物体からの反射光の受光を検出する受光部と、前記反射光の受光までに要する時間に基づいて、前記物体までの距離を測定する測距部とを具備し、
    前記照明装置は、発光素子と駆動回路とを備え、
    前記発光素子は、複数の第１の発光部および複数の第２の発光部と、前記複数の第１の発光部および前記複数の第２の発光部と接続された下部電極と、前記複数の第１の発光部と接続された第１の上部電極と、前記複数の第２の発光部と接続された第２の上部電極とを備え、
    前記駆動回路は、前記下部電極と前記第１の上部電極の間を流れる第１の電流と、前記下部電極と前記第２の上部電極の間を流れる第２の電流をそれぞれ規定する
    測距装置。
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