JP7172963B2 - 光学的測距装置、レーザ発光装置の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、光学的に対象までの距離を測定する技術に関する。

レーザ光を所定の領域に投写し、その反射光を検出するまでに時間により、対象物までの距離を測定する測距技術が知られている（例えば特許文献１）。こうした測距技術では、レーザ光を２次元的に走査して所定の領域における対象物までの距離を測定する際、レーザ光の主走査方向に交差する副走査方向に、複数のレーザ光源を配列し、一度の主走査で、副走査方向に所定の範囲に亘って、対象物を検出することが試みられている。

特開２０１６－１７６７２１号公報

しかしながら、半導体レーザ素子において複数の光源（発光面）を副走査方向に配列しようとすると、光源となるレーザ素子の発光面とこれに隣接する発光面とを隙間なく並べることは極めて困難であり、レーザ素子の１つの発光面がカバーする範囲と、これに隣接する発光面がカバーする範囲との間に隙間が空いてしまう虞があった。こうしたレーザ光がカバーする範囲に隙間が生じると、この隙間に入った対象物の検出が上手く行かず、検出できたとしても検出までに相当の遅れが生じるといった場合が考えられた。

本開示は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

本開示の光学的測距装置（２０）は、レーザ光を用いて測距を行なう装置であって、発光領域の第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向と比べて長い発光領域（Ｌａ，Ｌｂ）を有する半導体レーザ素子（４１）を用いた発光部（４０）と、前記発光部から射出されたレーザ光の反射光を検出する受光部（６０）と、前記発光部の発光から前記受光部の受光までの時間に応じて、対象物までの距離を測定する測定部（１００）とを備える。ここで、前記発光部は、複数の前記発光領域が、前記第２方向に離間し、かつ前記複数の発光領域が前記第１方向において接する位置または発光領域の一部が重なる位置に配置される。

こうした光学的測距装置は、複数の発光領域を、第１方向に連続させることができ、測距を第１方向に関して、一度に広い範囲について行なうことができる。

実施例の光学的測距装置の概略構成図。 光学系の概略構成図。 受光アレイの構成を模式的に示す説明図。 ＳＰＡＤ演算部の概略構成図。 レーザ素子における２つの発光面の配置を示す説明図。 レーザ素子における２つの発光面の他の配置を示す説明図。 レーザ素子の構造を例示する説明図。 光学系をレーザ素子の側から示す説明図。 光学系を受光アレイ６５の側から示す説明図。 走査領域における走査の様子を説明する説明図。 受光アレイの一例を示す説明図。 受光アレイの他の構成例を示す説明図。 受光アレイの更に他の構成例を示す説明図。 複数のレーザ素子を組み合わせた形態を示す説明図。 複数のレーザ素子を組み合わせた他の形態を示す説明図。 レーザ素子の製造工程を示す説明図。

Ａ．第１実施形態：
第１実施形態の光学的測距装置２０は、距離を光学的に測距するものであり、図１に示すように、測距する対象ＯＢＪに対して測距のための光を投射し、反射光を受ける光学系３０および光学系３０を駆動し、また光学系３０から得られた信号を処理するＳＰＡＤ演算部１００を備える。光学系３０は、レーザ光を射出する発光部４０と、発光部４０からのレーザ光を測距する所定の範囲に走査する走査部５０と、レーザ光を走査した範囲からの反射光を受光する受光部６０とを備える。

光学系３０の詳細を図２に示す。図示するように、発光部４０は、測距用のレーザ光を射出する半導体レーザ素子（以下、単にレーザ素子とも言う）４１、レーザ素子４１の駆動回路を組み込んだ回路基板４３、レーザ素子４１から射出されたレーザ光を平行光にするコリメートレンズ４５を備える。レーザ素子４１は、いわゆる短パルスレーザを発振可能なレーザダイオードであり、レーザ光のパルス幅は、５ｎｓｅｃ程度である。５ｎｓｅｃの短パルスを用いることで、測距の分解能を高めることができる。

走査部５０は、コリメートレンズ４５により平行光とされたレーザ光を反射する表面反射鏡５１、この表面反射鏡５１を回転軸５４により回転可能に保持するケース（図示省略）、回転軸５４を回転駆動するロータリソレノイド５５を備える。ロータリソレノイド５５は、外部からの制御信号Ｓｍを受けて、所定の角度範囲（以下、画角範囲という）内で正転および逆転を繰り返す。この結果、回転軸５４、延いては表面反射鏡５１もこの範囲で回動する。結果的にコリメートレンズ４５を介してレーザ素子４１から入射したレーザ光は、図示横方向（Ｈ方向）に所定の画角範囲で走査される。

表面反射鏡５１を所定範囲内で駆動することにより、発光部４０が射出されたレーザ光は、横方向（Ｈ方向）に走査される。レーザ素子４１は、Ｈ方向に対して、これに直交する方向（以下、Ｖ方向という）に長い形状を備えている。レーザ素子４１の構造と、発光形状については、後で詳しく説明する。

光学系３０は、レーザ光のＶ方向高さと、走査部５０によるＨ方向の角度範囲とで規定される領域で、測距を行なうことができる。光学的測距装置２０から、この領域に向けて出力されるレーザ光は、人や車などの対象物ＯＢＪがあると、その表面で乱反射し、その一部は、走査部５０の表面反射鏡５１方向に戻ってくる。この反射光は、表面反射鏡５１で反射し、受光部６０の受光レンズ６１に入射し、受光レンズ６１で集光されて、受光アレイ６５に入射する。

受光アレイ６５の構成を模式的に図３に示した。受光アレイ６５は、複数の受光素子６８から構成されている。受光素子６８は、高い応答性と優れた検出能力とを実現するために、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が用いられる。ＡＰＤに反射光（フォトン）が入射すると、電子・正孔対が生成され、電子と正孔が各々高電界で加速され、次々と衝突電離を引き起こして新たな電子・正孔対が生成される（アバランシェ現象）。このように、ＡＰＤはフォトンの入射を増幅することができることから、遠くの対象物のように反射光の強度が小さくなる場合には、ＡＰＤが用いられることが多い。ＡＰＤの動作モードには、降伏電圧未満の逆バイアス電圧で動作させるリニアモードと、降伏電圧以上の逆バイアス電圧で動作させるガイガモードとがある。リニアモードでは、生成される電子・正孔対よりも高電解領域から出て消滅する電子・正孔対の数が大きく、電子・正孔対の崩壊は自然に止まる。このため、ＡＰＤからの出力電流は、入射光量にほぼ比例する。

他方、ガイガモードでは、単一フォトンの入射でもアバランシェ現象を起こすことができるため、検出感度を更に高めることができる。こうしたガイガモードで動作されるＡＰＤを、シングルフォトンアバランシェダイオード（ＳＰＡＤ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）と呼ぶことがある。

各受光素子６８は、図３の等価回路を示すように、電源Ｖｃｃと接地ラインとの間に直列にクエンチ抵抗器ＲｑとアバランシェダイオードＤａを接続し、その接続点の電圧を論理演算素子の一つである反転素子ＩＮＶに入力し、電圧レベルの反転したデジタル信号に変換している。反転素子ＩＮＶの出力は、アンド回路ＳＷの一方の入力に接続されているから、他方の入力がハイレベルＨになっていれば、外部にそのまま出力される。アンド回路ＳＷの他方の入力の状態は、選択信号ＳＣにより切り換えることができる。選択信号ＳＣは、受光アレイ６５のどの受光素子６８からの信号を読み出すかを指定するのに用いられることから、アドレス信号と呼ぶことがある。なお、アバランシェダイオードＤａをリニアモードで用い、その出力をアナログ信号のまま扱う場合などには、アンド回路ＳＷに代えて、アナログスイッチを用いればよい。また、アバランシェダイオードＤａに代えて、ＰＩＮフォトダイオードを用いることも可能である。

受光素子６８に光が入射していなければ、アバランシェダイオードＤａは、非導通状態に保たれる。このため、反転素子ＩＮＶの入力側は、クエンチ抵抗器Ｒｑを介してプルアップされた状態、つまりハイレベルＨに保たれている。従って、反転素子ＩＮＶの出力はロウレベルＬに保たれる。各受光素子６８に外部から光が入射すると、アバランシェダイオードＤａは、入射した光（フォトン）により通電状態となる。この結果、クエンチ抵抗器Ｒｑを介して大きな電流が流れ、反転素子ＩＮＶの入力側は一旦ロウレベルＬとなり、反転素子ＩＮＶの出力はハイレベルＨに反転する。クエンチ抵抗器Ｒｑを介して大きな電流が流れた結果、アバランシェダイオードＤａに印加される電圧は低下するから、アバランシェダイオードＤａへの電力供給は止り、アバランシェダイオードＤａは、非導通状態に復する。この結果、反転素子ＩＮＶの出力信号も反転してロウレベルＬに戻る。結果的に、反転素子ＩＮＶは、各受光素子６８に光（フォトン）が入射すると、ごく短時間、ハイレベルとなるパルス信号を出力することになる。そこで、各受光素子６８が光を受光するタイミングに合わせて、アドレス信号ＳＣをハイレベルＨにすれば、アンド回路ＳＷの出力信号、つまり各受光素子６８からの出力信号Ｓout は、アバランシェダイオードＤａの状態を反映したデジタル信号となる。

各受光素子６８の出力Ｓout は、レーザ素子４１が発光し、その光が走査範囲に存在する対象物ＯＢＪに反射して戻ってくることで生じる。従って、図４に示したように、発光部４０が駆動されてレーザ光（以下、照射光バルスという）が出力されてから、対象物ＯＢＪによって反射した反射光バルスが受光部６０の各受光素子６８により検出されるまでの時間Ｔｆを計ることにより、対象までの距離を検出できる。対象物ＯＢＪは、光学的測距装置１０の近くから遠くまで、様々な位置に存在し得る。

受光素子６８は、以上説明したように、反射光を受けると、パルス信号を出力する。受光素子６８が出力するパルス信号は、測距部に相当するＳＰＡＤ演算部１００に入力される。ＳＰＡＤ演算部１００は、レーザ素子４１を発光させて外部の空間を走査しつつ、レーザ素子４１が照射光パルスを出力した時点から受光部６０の受光アレイ６５が反射光バルスを受け取るまでの時間から、対象物ＯＢＪまでの距離を演算する。ＳＰＡＤ演算部１００は、周知のＣＰＵやメモリを備え、予め用意されたプログラムを実行することで、測距に必要な処理を行なう。具体的には、ＳＰＡＤ演算部１００は、全体の制御を行なう制御部１１０の他、加算部１２０、ヒストグラム生成部１３０、ピーク検出部１４０、距離演算部１５０等を備える。

加算部１２０は、受光部６０を構成する受光素子６８に含まれる更に多数の受光素子の出力を加算する回路である。受光素子６８の内部には、更にＮ×Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の受光素子が設けられており、反射光パルスが受光部６０を構成する一つの受光素子６８に入射すると、Ｎ×Ｎ個の素子が動作する。本実施形態では、１つの受光素子６８内に７×７個のＳＰＡＤが設けられている。もとより、ＳＰＡＤの数や配列は、７×７個以外、例えば５×９個など、種々の構成が可能である。

本実施形態で、受光素子６８を複数個のＳＰＡＤから構成しているのは、ＳＰＡＤの特性による。ＳＰＡＤは、たった一つのフォトンが入射しただけでこれを検出することが可能であるが、対象物ＯＢＪからの限られた光によるＳＰＡＤの検出は確率的なものにならざるを得ない。ＳＰＡＤ演算部１００の加算部１２０は、確率的にしか反射光を検出し得ないＳＰＡＤからの出力信号Ｓout を加算して反射光を確実に検出する。もとより、受光素子６８は、単一のＳＰＡＤで構成してもよい。

こうして得られた反射光パルスをヒストグラム生成部１３０が受け取る。ヒストグラム生成部１３０は、加算部１２０の加算結果を複数回足し合せてヒストグラムを生成する。受光素子６８が検出する信号には、外乱光などによるノイズも含まれるが、複数個の照射光パルスに対する各受光素子６８からの信号を足し合せると、反射光パルスに対応する信号は累積され、ノイズに対応する信号は累積されないので、反射光パルスに対応する信号が明確になる。そこで、ヒストグラム生成部１３０からのヒストグラムを解析して、ピーク検出部１４０が信号のピークを検出する。信号のピークは、測距の対象となっている対象ＯＢＪからの反射光パルスに他ならない。こうしてピークが検出されると、距離演算部１５０は、照射光パルスから、反射光パルスのピークまでの時間Ｔｆを検出することで、対象物までの距離Ｄを検出する。検出され距離Ｄは、外部に、例えば光学的測距装置２０が自動運転車両に搭載されていれば、自動運転装置などに出力される。もとより、ドローンや自動車、船舶などの移動体の他、固定された測距装置として用いることも可能である。

制御部１１０は、発光部４０の回路基板４３に対してレーザ素子４１の発光タイミングを決定する指令信号ＳＬや、いずれの受光素子６８をアクティブにするかを決定するアドレス信号ＳＣ の他、ヒストグラム生成部１３０に対するヒストグラムの生成タイミングを指示する信号Ｓｔや、走査部５０のロータリソレノイド５５に対する駆動信号Ｓｍを出力する。制御部１１０が予め定めたタイミングでこれらの信号を出力することにより、ＳＰＡＤ演算部１００は、所定の範囲に存在する対象物ＯＢＪを、その対象物ＯＢＪまでの距離Ｄと共に検出する。

上述した光学的測距装置２０において、図５に示すように、Ｖ方向に縦長の形状をした２つのレーザ発光領域Ｌａ，Ｌｂを備える。後述するように、この２つのレーザ発光領域Ｌａ，Ｌｂは、１つの半導体として作り込まれている。２つのレーザ発光領域Ｌａ，Ｌｂは、発光領域の長手方向にずらして配置されており、レーザ発光領域Ｌａの下端が、レーザ発光領域Ｌｂの上端と一致している。レーザ発光領域の長手方向を、以下、第１方向とも呼ぶ。このため、レーザ発光領域Ｌａ，Ｌｂは、長手方向と直交する方向（以下、幅方向または第２方向と呼ぶ）にはずれて配置されているものの、第１方向において、連続した長さＬＬの発光領域を形成している。半導体レーザ素子４１の発光領域Ｌａ，Ｌｂの第１方向の長さは、第２方向と比べて長い。なお、図６に示すように、２つのレーザ発光領域Ｌａ，Ｌｂを第１方向に僅かに重なるように配置し、その第１方向長さをＬＬＡとしたレーザ素子４１Ａとして構成することも差し支えない。

レーザ素子４１は、図７に示すように、幅方向中心にはんだ層８０を備え、はんだ層８０の層に沿った方向の中心を対称の中心として、図５に示した２つのレーザ発光領域Ｌａ，Ｌｂを点対称に配置した構造を備える。結果的に、レーザ発光領域Ｌａ，Ｌｂは、はんだ層８０の層に沿った方向の中心ＣＡで接した位置に配置される。このレーザ素子４１の製造方法については、後述する。

レーザ素子４１は、中心のはんだ層８０の両側に、発光領域Ｌａを備えるレーザチップ７０と発光領域Ｌｂを備えるレーザチップ９０とから構成されている。レーザチップ７０は、はんだ層８０側から順に、Ｎ型電極７８、絶縁層７７、Ｎ型クラッド層７６、発光層７５、Ｐ型クラッド層７３、Ｐ型電極７２、ボンディング電極７１を備える。同様に、レーザチップ９０は、はんだ層８０側から順に、Ｐ型電極９８、絶縁層９７、Ｐ型クラッド層９６、発光層９５、Ｎ型クラッド層９３、Ｎ型電極９２、ボンディング電極９１を備える。２つのレーザ発光領域Ｌａ，Ｌｂを備える発光層７５，９５は、Ｎ型とＰ型という反対の層構造を備えるので、ボンディング電極７１およびボンディング電極９１間に電圧を印加することにより、２つのレーザ発光領域Ｌａ，Ｌｂを発光させることができる。もとより、発光領域Ｌｂを備える発光層９５を、発光層７５と同様に、はんだ層８０から順にＮ型電極、絶縁層、Ｎ型クラッド層、発光層、Ｐ型クラッド層、Ｐ型電極、ボンディング電極という順に挟み込む層構造とし、はんだ層８０とボンディング電極７１の間、はんだ層８０とボンディング電極９１との間に同じ電位を付与して、２つのレーザ発光領域Ｌａ，Ｌｂを、同じように発光させてもよい。各層の積層方向が上述した第２方向となる。

かかるレーザ素子４１を用いた測距の手法について、図８を用いて説明する。図５に示したように、レーザ素子４１は、縦長の発光領域Ｌａ，Ｌｂを備え、しかもこれらの発光領域Ｌａ，Ｌｂを、幅方向（第２方向）に離間し、かつ長手方向（第１方向）において接する位置（図５）または重なる位置（図６）に配置している。従って、このレーザ素子４１からの照光パルスを発光部４０のコリメートレンズ４５を介して外部に出力すると、図８に示したように、走査範囲において、そのＶ方向の照射範囲ＰＬの高さは、発光領域Ｌａが点光源である場合はもとより、第１方向に長い発光領域Ｌａであったとしても、これより少なくとも２倍または２倍弱の幅を備える。従って、本実施例のように、一方向にのみ走査可能な走査部５０を備えるだけで、Ｈ方向はもとより、Ｖ方向にも広い範囲に亘って、一度に測距することが可能となる。

もとより、図８に示したように、発光領域Ｌａ，Ｌｂは第２方向にずれているから、走査範囲においても、レーザ光の照射範囲は、照射範囲Ｐａ，Ｐｂに分かれている。この第２方向（Ｈ方向）に離れた照射範囲Ｐａ，Ｐｂからの反射光は、図９に示したように、受光部６０の受光レンズ６１を介して、受光アレイ６５に入射する。このとき、照射範囲Ｐａ，Ｐｂからの反射光は、受光アレイ６５上でも、第２方向にずれた位置Ｒａ，Ｒｂに結像する。受光アレイ６５には、複数の受光素子６８が配置されているから、反射光は、これらの各受光素子６８により検出することが可能となる。

実際の測距の際には、レーザ素子４１からの照光パルスは、走査部５０の表面反射鏡５１の回動により、Ｈ方向に移動される。この様子を図１０に示した。表面反射鏡５１の回動に伴うレーザ光の射出位置（方向）の移動に伴い、測距を行なう走査範囲ＴＧにおいて、照射範囲Ｐａ，Ｐｂは、水平方向（Ｈ方向）に移動する。図１０の例では、照射範囲Ｐａ，Ｐｂは、Ｈ方向（第２方向）にずれており、Ｖ方向（第１方向）に一部重なっているものとした。照射範囲Ｐａ，Ｐｂからの反射光パルスは、表面反射鏡５１に反射して受光部６０に入射するので、受光部６０の受光アレイ６５上での位置は、レーザ光の走査位置（射出方向）の変更に拠らず、同一である。

こうした第２方向にずれた照射範囲Ｐａ，Ｐｂからの反射光を検出するための受光アレイ６５としては、図１１に示したように、縦横二次元に複数の各受光素子６８を配列した構成とすることができる。光学系３０のアライメントを予め取ることで、発光領域Ｌａ，Ｌｂから射出されたレーザ光が対象物ＯＢＪによって反射した場合に入射する受光アレイ６５上の位置を定めることができる。そこで、制御部１１０が、反射光が入射するとされた各受光素子６８に対して、適切なタイミングでアドレス信号ＳＣを出力すればよい。走査範囲に対象物ＯＢＪがあれば、この対象物ＯＢＪの位置に対応する各受光素子６８は、対象物ＯＢＪの位置（光学的測距装置２０からの隔たり）に応じた時間ＴＯＦで反射光パルスを検出する。発光領域Ｌａ，Ｌｂの形状に合わせて、反射光が入らない受光素子は予め信号ＳＣをオフ（アクティブにしない）としておいてもよい。

図１１に示した各受光素子６８の二次元的な配列に代えて、図１２や図１３に示す構成を採用しても差し支えない。図１２は、受光アレイ６５上の反射光が結像する位置にのみ各受光素子６８を設けた構成を示している。こうすれば、受光素子６８の数を図１１の構成より大幅に減らすことができる。また、図１３では、各受光素子６９を幅方向に長い構造とし、各受光素子６９を一次元配列としている。こうすれば、受光素子６９の数を図１１の構成より大幅に減らせるだけでなく、第２方向のアライメントが容易となる。

以上説明した第１実施形態によれば、第２方向にはずれているものの第１方向に連続した長い発光領域を有するレーザ素子４１を実現することができる。このため、このレーザ素子４１を用いた光学的測距装置２０は、この発光領域に対応した広い範囲の測距を一度に行なうことができる。この結果、走査部５０を一方向走査に限っても、二次元の広い範囲について測距を行なうことができる。レーザ素子４１の発光領域が連続しているので、複数の発光素子を用いながら、走査漏れとなる領域を生じることがない。

Ｂ．レーザ素子のその他の実施形態：
上記第１実施形態では、レーザ素子４１は２つレーザチップ７０，９０を用いて、２つの発光領域を備えるものとしたが、単一のレーザ素子４１に２以上の発光領域を設けるものとしてもよい。また、一つまたは複数の発光領域を有する半導体レーザ素子を２つ以上組み合わせて、複数の発光領域を有する構成としてもよい。多数の発光領域を備える構成例を図１４，図１５に示した。図１４に示した例では、発光領域の長手方向寸法ｒｒと同じ間隔ｒＬだけ空けて発光領域Ｌａ１～Ｌａ４を配置した第１レーザ素子４１１と、同様に複数の発光領域Ｌｂ１～Ｌｂ４を配置した第２レーザ素子４１２とを組み合わせて、半導体レーザ素子４１Ｂを形成している。第１レーザ素子４１１の発光領域Ｌａ１～Ｌａ４と第２レーザ素子４１２の発光領域Ｌｂ１～Ｌｂ４は、互い違いの位置に配置され、複数の発光領域の配列方向（第１方向）に、発光領域が連続することになる。なお、発光領域の長手方向寸法ｒｒを、発光領域の間隔ｒＬより大きくして、発光領域を一部重なるようにしても差し支えない。また、図１４の構成例では、第１レーザ素子４１１，第２レーザ素子４１２を共に複数の発光領域を有するものとしたが、発光領域は共に１つでもよいし、少なくとも一方が２以上の発光領域を有するものとしてもよい。いずれにせよ、複数の発光領域を備える側のレーザ素子、つまり第１半導体レーザ素子の複数の発光領域の発光領域の配列方向（第１方向）における離間部分に対応して、他方のレーザ素子、つまり第２半導体レーザ素子が配置されればよい。

この場合、受光アレイ６５Ｂも、これに応じた第１方向の大きさを備え、多数の受光素子を二次元的に配列している。もとより、受光素子は、図１２や図１３に示した受光素子の配列と同じように配列しても良い。こうすれば、第２方向にはずれているものの第１方向に連続した長い発光領域を有するレーザ素子４１Ｂを実現することができる。このレーザ素子４１Ｂを用いれば、光学的測距装置２０は、この発光領域に対応したＶ方向に広い範囲の測距を一度に行なうことができる。この結果、走査部５０を一方向走査に限っても、二次元の広い範囲について測距を行なうことができる。レーザ素子４１Ｂの発光領域が連続しているので、複数の発光素子を用いながら、走査漏れとなる領域を生じることがない。なお、図１４に示した実施形態では、第１レーザ素子４１１および第２レーザ素子４１２の２つのレーザ素子を用いたが、３以上のレーザ素子を用いても良い。

また、図１５に示したように、複数の発光領域Ｌｃ１～Ｌｃ７の向きを、複数の発光領域Ｌｃ１～Ｌｃ７の配列方向（第１方向）に対して傾けて配置して、レーザ素子４１Ｃとすることも可能である。こうすれば、発光領域Ｌｃ１～Ｌｃ７の配列方向に見たとき、各発光領域は、Ｖ方向に長さｒＡの寸法を持つことになり、この長さｒＡの発光領域が、発光領域Ｌｃ１～Ｌｃ７の配列方向に連続していることになる。発光領域Ｌｃ１～Ｌｃ７のかかる配置に合せて、受光アレイ６５Ｃ上に反射光が結像されるので、これを受光素子を用いて検出できることは、他の実施形態と同様である。こうしても図１４の場合と同様の作用効果を奏することができる。図１５に示したレーザ素子４１Ｃでも、図１４のレーザ素子４１Ｂと同様、各発光領域Ｌｃ１～Ｌｃ７を、それぞれ別々の半導体レーザ素子により実現することも可能である。あるいは複数個の発光領域を備えた半導体レーザ素子を複数個組み合わせて、レーザ素子４１Ｃを実現してもよい。また、図１４と同様に、レーザ素子４１Ｃを複数列、例えば３例配置して、レーザ素子の各発光領域Ｌｃ１～Ｌｃ７間の距離を更に広くしてもよい。

Ｃ．レーザ素子の製造方法：
次に、第１実施形態で用いたレーザ素子４１の製造方法について簡略に説明する。第１実施形態で用いたレーザ素子４１は、はんだ層８０を挟んで２つのレーザチップ７０，９０を備える。このレーザチップ７０，９０は、図１６の上段に示したように、半導体プロセスにより各層を積層し、各層の面に沿った方向（第１方向）に、複数の発光領域が、所定ピッチを隔てて作り込まれる。レーザチップ７０，９０を、各層を積層して作り込む際、発光層７５，９５において、発光領域Ｌａ，Ｌｂの第１方向の長さを、積層方向である第２方向と比べて長くなるようにしている。このレーザチップ７０，９０を、図１６に示すように、積層方向に沿った所定の場所で切断し、これを重ねてはんだ付けする。はんだ付けにより、２つのレーザチップ７０，９０は、はんだ層８０により結合され、レーザ素子４１が得られる。なお、発光領域を３個以上連続させたければ、レーザチップを積層するとき、発光領域のピッチを発光領域の長手方向の寸法と同一または僅かに短いピッチとし、レーザチップを切り出すとき、複数の発光領域を含むようにすればよい。

こうすることで、１つのレーザチップでは、発光領域を連続させなくても、レーザ素子としての発光領域を第１方向に連続させることが可能となる。なお、２つのレーザチップをはんだ層で結合するとき、各レーザチップの発光に必要な向きに電圧を印加できるように電極を配置すれば、レーザチップ７０とレーザチップ９０とは反転して結合してもよいし、反転させずに結合しても良い。同様に、レーザチップ７０，９０をＰ型、Ｎ型の異なるレーザチップとしてレーザ素子を構成しても良いし、同型のレーザチップを用いて構成してもよい。本実施形態では、２つのレーザチップ７０，９０は、一方を他方に対して反転してはんだ層８０により結合している。このため、２つの発光領域Ｌａ，Ｌｂの第２方向の隔たりを短くすることができる。従って、受光素子の隔たりも小さくできる。

図１６の例では、各レーザチップ７０，９０には、それぞれ１つの発光領域Ｌａ，Ｌｂが形成されるものとしたが、少なくともいずれか一方のレーザチップに、２以上の発光領域を半導体層の層方向にずらして設け、これを組み合わせるものとしてもよい。また、その場合、３つ以上のレーザチップを組み合わせるものとしてもよい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

２０…光学的測距装置、３０…光学系、４０…発光部、４１…レーザ素子、４１Ａ…レーザ素子、４１Ｂ…レーザ素子、４３…回路基板、４５…コリメートレンズ、５０…走査部、５１…表面反射鏡、５４…回転軸、５５…ロータリソレノイド、６０…受光部、６１…受光レンズ、６５，６５Ｂ…受光アレイ、６８，６９…受光素子、７０…第１レーザチップ、７１…ボンディング電極、７２…Ｐ型電極、７３…Ｐ型クラッド層、７５…発光層、７６…Ｎ型クラッド層、７７…絶縁層、７８…Ｎ型電極、８０…はんだ層、９０…第２レーザチップ、９１…ボンディング電極、９２…Ｎ型電極、９３…Ｎ型クラッド層、９５…発光層、９６…Ｐ型クラッド層、９７…絶縁層、９８…Ｐ型電極、１００…ＳＰＡＤ演算部、１１０…制御部、１２０…加算部、１３０…ヒストグラム生成部、１４０…ピーク検出部、１５０…距離演算部、４１１…第１レーザ素子、４１２…第２レーザ素子

Claims (6)

1. レーザ光を用いた光学的測距装置（２０）であって、
   発光領域の第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向と比べて長い発光領域を有する半導体レーザ素子（４１）を用いた発光部（４０）と、
   前記発光部から射出されたレーザ光の反射光を検出する受光部（６０）と、
   前記発光部の発光から前記受光部の受光までの時間に応じて、対象物までの距離を測定する測定部（１００）と
   を備え、
   前記発光部は、複数の前記発光領域（Ｌａ，Ｌｂ）が、前記第２方向に離間し、かつ前記複数の発光領域が前記第１方向において接する位置または発光領域の一部が重なる位置に配置され、
   前記受光部は、前記第１方向に対応した方向に複数の受光素子（６９）を備え、
   前記受光素子の前記第２方向に対応した方向への受光領域は、前記複数の発光領域の前記第２方向への離間距離に対応した長さ以上の幅を備える
   光学的測距装置。
2. 前記半導体レーザ素子は、前記発光領域をそれぞれ備える第１，第２の半導体レーザ素子（４１１，４１２）を備え、前記第１，第２半導体レーザ素子の少なくとも一方は、複数の発光領域を備える請求項１記載の光学的測距装置。
3. 請求項２記載の光学的測距装置であって、
   前記第１半導体レーザ素子は、複数の発光領域を備え、前記複数の発光領域が、前記第１方向に、前記第１方向の発光領域の長さより短い距離だけ離間されて設けられ、
   前記第１半導体レーザ素子とは前記第２方向に離間して設けられた第２半導体レーザ素子は、前記発光領域の前記第１方向が、前記第１半導体レーザ素子の発光領域の前記第１方向と同方向とされ、かつ前記発光領域が前記第１半導体レーザ素子の前記複数の発光領域の前記第１方向における離間部分に対応して配置された
   光学的測距装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学的測距装置であって、
   更に、前記発光部からの光を水平方向および垂直方向の少なくとも一方に走査する走査部（５０）と、
   前記走査部によって、前記水平方向および前記垂直方向の少なくとも一方に走査された前記レーザ光による反射光を、前記受光部に導く光学系（３０）と
   を備える光学的測距装置。
5. レーザ発光装置の製造方法であって、
   基板上に半導体層を積層して、前記半導体層の積層方向に直交する方向にレーザ光を射出する発光領域を形成し、前記半導体層の前記積層方向と前記レーザ光の射出方向とに直交する方向である第１方向に沿った長さを、前記積層の方向である第２方向の長さより長く形成した発光部を、複数製作し、
   前記複数の発光部を、前記第２方向に離間し、かつ前記複数の発光部における発光領域が前記第１方向において接する位置または前記発光領域の一部が重なる位置に配置するに際して、
   前記複数の発光部を、
   前記積層された半導体層において、前記発光領域を複数製作し、
   前記半導体層を、前記第２方向に沿って切断して、それぞれが、少なくとも一つの前記発光領域を含む少なくとも２つのチップに切り分け、
   前記切り分けたチップ同士を接合して形成する
   レーザ発光装置の製造方法。
6. 請求項５記載のレーザ発光装置の製造方法であって、
   少なくとも一方の前記チップは、複数の前記発光領域を含み、
   前記発光領域は、前記第１方向に、前記第１方向の発光領域の長さより短い距離だけ離間されて形成される
   レーザ発光装置の製造方法。

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