WO2023112675A1 - 制御装置、制御方法、半導体レーザー装置、測距装置及び車載装置 - Google Patents

制御装置、制御方法、半導体レーザー装置、測距装置及び車載装置 Download PDF

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light emitting
light
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修 前田
基 木村
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes

Definitions

  • This technology relates to a control device, a control method, a semiconductor laser device, a distance measuring device, and an in-vehicle device.
  • Patent Literature 1 describes a surface emitting semiconductor laser having a configuration that enables light output with a stable polarization direction.
  • control suitable for the field in which the semiconductor laser device is applied is performed.
  • the semiconductor laser device is applied to a distance measuring device, it is desired that control be performed to improve the accuracy of distance measurement.
  • One object of the present technology is to provide a control device, a control method, a semiconductor laser device, a distance measuring device, and an in-vehicle device that perform control to improve the accuracy of distance measurement, for example.
  • this technology Having a control circuit connected to the light emitting unit and controlling current flowing through the light emitting unit,
  • the control circuit a first control circuit that controls current flowing through the light emitting unit such that the polarization direction of light emitted from the light emitting unit is the first polarization direction;
  • a second control circuit for controlling current flowing through the light emitting unit such that the polarization direction of light emitted from the light emitting unit is switched from the first polarization direction to a second polarization direction different from the first polarization direction; It is a control device.
  • this technology a light emitting unit; a polarizer and a control circuit connected to the light-emitting portion for controlling current flowing through the light-emitting portion;
  • the control circuit a first control circuit that controls current flowing through the light emitting unit such that the polarization direction of light emitted from the light emitting unit is the first polarization direction; a second control circuit for controlling current flowing through the light emitting unit such that the polarization direction of light emitted from the light emitting unit is switched from the first polarization direction to a second polarization direction different from the first polarization direction;
  • a polarizer is a semiconductor laser device that blocks light in a first polarization direction and transmits light in a second polarization direction.
  • the present technology may be a distance measuring device having the semiconductor laser device described above or an in-vehicle device having the distance measuring device.
  • FIG. 2 is a diagram that is referenced when a problem to be considered in the present technology is described;
  • FIG. 2 is a diagram that is referenced when a problem to be considered in the present technology is described;
  • FIG. 2 is a diagram that is referenced when a problem to be considered in the present technology is described;
  • 1 is a diagram showing a schematic configuration example of a semiconductor laser device according to a first embodiment;
  • FIG. It is a figure for demonstrating X polarized light and Y polarized light.
  • 1 is a diagram for explaining a configuration example of a control device, etc., according to a first embodiment;
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration example of a control device, etc., according to a first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a response of a VCSEL to control performed in the first embodiment
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a distance measuring device according to a first embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the timing of preliminary light emission and the timing of main light emission
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a light-emitting portion included in a VCSEL according to a second embodiment
  • FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining a light-emitting portion included in a VCSEL according to a second embodiment
  • FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining a light-emitting portion included in a VCSEL according to a second embodiment
  • FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining a light-emitting portion included in a VCSEL according to a second embodiment
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a light-emitting portion included in a VCSEL according to a second embodiment;
  • FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining a light-emitting portion included in a VCSEL according to a second embodiment;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a light-emitting portion included in a VCSEL according to a second embodiment;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a light emitting portion included in a VCSEL according to a third embodiment;
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system;
  • FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside information detection unit and an imaging unit;
  • FIG. 1 distance measurement, more specifically, a VCSEL used in a DToF (Direct Time of Flight) system will be described as an example.
  • DToF Direct Time of Flight
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a DToF system configuration.
  • a laser driver 2, a VCSEL 3, and a light receiving element 4 are mounted on a PCB (Printed Circuit Board) 1, and these are connected by a copper foil pattern (not shown).
  • the light receiving element 4 for example, SPAD (Single Photon Avalanche Diode) is used.
  • SPAD Single Photon Avalanche Diode
  • Light emitted from the VCSEL 3 irradiates the object 5 for distance measurement, and light reflected from the object 5 for distance measurement is received by the light receiving element 4 .
  • the flight time of light round-trip time of light
  • the VCSEL is required to have the ability to output as many photons as possible in a short period of time.
  • both the rise time and the fall time of the current waveform output by the laser driver 2 increase.
  • the pulsed light emitted to the distance measurement object 5 has a wide photon distribution with respect to the time axis (see FIG. 2A).
  • the response variation of the light receiving element 4 (SPAD in this example) occurs (see FIG. 2B).
  • a variation in response of the light receiving element 4 causes a deviation in detection timing, and this deviation deteriorates the accuracy of ToF (see FIG. 2C). Note that circles in FIGS. 2A and 2B schematically show photons.
  • FIG. 3A is a diagram schematically showing the current injected by the laser driver 2.
  • the horizontal axis indicates time (nanoseconds)
  • the vertical axis indicates current magnitude (mA)
  • ON indicates the timing at which current injection to VCSEL 3 is started
  • OFF indicates the timing at which current injection to VCSEL 3 is stopped.
  • the horizontal axis of FIG. 3B indicates time (nanoseconds)
  • the vertical axis indicates the optical output (mW) of the VCSEL 3.
  • FIG. Line L1 in FIG. 3B indicates the time waveform of the optical output of VCSEL 3
  • line L2 indicates integrated energy obtained by time-integrating the optical output.
  • the VCSEL 3 oscillates with a delay of several hundred ps (picoseconds) with respect to its turn-on timing, so variations in this oscillation delay between emitters become a factor in deteriorating distance measurement accuracy.
  • the precision of a three-dimensional image obtained by distance measurement using multi-point irradiation deteriorates.
  • the integrated energy does not converge and increases steadily.
  • common systems increase the eye-safe compliance problem.
  • FIG. 4 shows a schematic configuration example of a semiconductor laser device (semiconductor laser device 10) according to the first embodiment.
  • the semiconductor laser device 10 has, for example, a VCSEL 20 , a control device 30 that controls the operation of the VCSEL 20 , and a polarizer 40 arranged on the optical path LM of light emitted from the VCSEL 20 .
  • a known VCSEL 20 can be applied as the VCSEL 20.
  • a VCSEL having surface-emitting lasers (light-emitting units, which will be described later) provided in an array on a semiconductor substrate can be applied.
  • light whose polarization direction is the Y direction (an example of the first polarization direction) (hereinafter referred to as Y-polarized light) or , the light whose polarization direction is in the X direction (an example of the second polarization direction) orthogonal to the Y direction (hereinafter referred to as X-polarized light) is emitted.
  • Y-polarized light the light whose polarization direction is the Y direction (an example of the first polarization direction)
  • X-polarized light the light whose polarization direction is in the X direction orthogonal to the Y direction
  • the polarizer 40 is a polarizer that blocks Y-polarized light and transmits X-polarized light.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration example of the control device 30 according to this embodiment.
  • FIG. 6 shows a light-emitting portion (light-emitting portion 211) of the VCSEL 20.
  • the control device 30 is connected to multiple light emitting units 211 .
  • the light emitting unit 211 may be a single light emitting unit.
  • the configuration including a plurality of light emitting units 211 as in the present embodiment they are collectively referred to as the light emitting units 211 as appropriate.
  • the control device 30 includes, for example, a first control circuit 31 and a second control circuit 32.
  • the first control circuit 31 controls the current flowing through the light emitting section 211 so that the polarization direction of the light emitted from the light emitting section 211 is Y-polarized light.
  • the second control circuit 32 controls the current flowing through the light emitting section 211 so that the polarization direction of the light emitted from the light emitting section 211 is switched from Y polarized light to X polarized light, which is different from the Y polarized light.
  • the first control circuit 31 has, for example, a switching element 311, a switching element 312, a first drive circuit 313, a first current source 314, a switching element 315, and a resistor 316.
  • the second control circuit 32 has a switching element 321, a switching element 322, a second drive circuit 323, a second current source 324, a switching element 325, and a resistor 326, for example.
  • the switching elements 311, 312, 315, 321, 322, and 325 are N-channel MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors). Of course, P-channel MOSFETs or other switching elements may be used as these switching elements.
  • a switching element 312 that is an example of a first switching element turns on/off the operation of the switching element 311 .
  • a switching element 322 that is an example of a second switching element turns on/off the operation of the switching element 321 .
  • the drain of the switching element 311 of the first control circuit 31 is connected to the electrode of the light emitting unit 211, specifically the cathode electrode (in this embodiment, the common cathode electrode of the plurality of light emitting units 211). .
  • the source of the switching element 311 is connected to the drain of the switching element 312, and the source of the switching element 312 is grounded.
  • a first drive circuit 313 is connected to the gate of the switching element 312 .
  • the first drive circuit 313 controls on/off of the switching element 312 . For example, when the first drive circuit 313 inputs a logically high level signal to the gate of the switching element 312, the switching element 312 is turned on.
  • the gate and drain of the switching element 315 are connected to the first current source 314, and the source of the switching element 315 is grounded through the resistor 316.
  • the gate and drain voltages of switching element 315 generated in this circuit are supplied to the gate of switching element 311 .
  • the gate voltage of switching element 311 determines the first drive current with which switching element 311 drives VCSEL 20 . Its magnitude can be changed by the current value of current source 314 .
  • the first drive circuit 313 When the VCSEL 20 is not driven, the first drive circuit 313 inputs a logically low level signal to the gate of the switching element 312 to turn off the switching element 312 . Since the switching element 311 is turned off accordingly, the first drive current does not flow through the VCSEL 20 and the VCSEL 20 does not emit light.
  • the switching element 312 When the first drive circuit 313 inputs a logically high level signal to the gate of the switching element 312, the switching element 312 is turned on. Along with this, the switching element 311 is turned on, so that the first drive current flows through the VCSEL 20, causing the VCSEL 20 to emit light.
  • the first drive current can be changed by the current value of the current source 314, and is set to a current magnitude up to the threshold value Th described above. As a result, the polarization direction of the light emitted from the VCSEL 20 by the first driving current is the Y direction.
  • the drain of the switching element 321 of the second control circuit 32 is connected to the cathode electrode of the light emitting section 211 (the common cathode electrode of the plurality of light emitting sections 211 in this embodiment).
  • the source of the switching element 321 is connected to the drain of the switching element 322, and the source of the switching element 322 is grounded.
  • a second drive circuit 323 is connected to the gate of the switching element 322 .
  • a second drive circuit 323 controls on/off of the switching element 322 . For example, when the second drive circuit 323 inputs a logically high level signal to the gate of the switching element 322, the switching element 322 is turned on.
  • the gate and drain of the switching element 325 are connected to the second current source 324, and the source of the switching element 325 is grounded through the resistor 326.
  • the gate and drain voltages of switching element 325 generated in this circuit are supplied to the gate of switching element 321 .
  • the gate voltage of switching element 321 determines the second drive current with which switching element 321 drives VCSEL 20 . Its magnitude can be changed by the current value of current source 324 .
  • the second drive circuit 323 When the VCSEL 20 is not driven, the second drive circuit 323 inputs a logically low level signal to the gate of the switching element 322 to turn off the switching element 322 . Since the switching element 321 is turned off accordingly, the second drive current does not flow through the VCSEL 20 and the VCSEL 20 does not emit light.
  • the switching element 323 When the second drive circuit 323 inputs a logically high level signal to the gate of the switching element 322, the switching element 322 is turned on. Along with this, the switching element 321 is turned on, so that the second drive current flows through the VCSEL 20, causing the VCSEL 20 to emit light.
  • the second drive current is a current added to the first drive current in order to make the current flowing through the VCSEL 20 greater than the threshold Th described above. As a result, the polarization direction of the light emitted from the VCSEL 20 by the first drive current and the second drive current is the X direction.
  • the switching element 312 is turned on by the first drive circuit 313 at a predetermined timing t1, so that the first drive current flows through the VCSEL 20 and the VCSEL 20 emits light.
  • the light emitted from the VCSEL 20 here is Y-polarized.
  • a state in which Y-polarized light is emitted from the VCSEL 20 is also referred to as pre-emission.
  • the switching element 322 is turned on by the second drive circuit 323 while the switching element 312 is on.
  • a second drive current flows through VCSEL 20 . That is, the light emitted from the VCSEL 20 is switched from Y-polarized light to X-polarized light by the driving current exceeding the threshold Th flowing.
  • a state in which X-polarized light is emitted from the VCSEL 20 is also referred to as main light emission.
  • the Y-polarized light emitted from the VCSEL 20 can irradiate the target (as a specific example, the target for distance measurement) (see FIG. 7C).
  • the polarizer 40 since the polarizer 40 is placed in the optical path of the VCSEL 20, the light output to the object is limited to X-polarized light (see FIG. 7D).
  • FIG. 8A is a diagram schematically showing light in preliminary light emission and light in main light emission, with the horizontal axis as the time axis.
  • the polarization direction from preliminary light emission to main light emission switches from the Y direction to the X direction in just a few ps. Therefore, as shown in FIG. 8B, a very sharp optical waveform is obtained. Since the rising timing of the light follows the ON timing of the switching element 322, the influence of the oscillation delay is minimized.
  • FIG. 8C the light output to the object instantaneously becomes zero at the timing when the switching element 322 is turned off. .
  • the distance measuring device 50 is a device that measures the distance to the distance measuring object 60 .
  • the distance measuring device 50 includes a timing signal generation section 501, a light receiving section 502, an amplification section 503, a waveform shaping section 504, and a time lag section. It has a measurement unit 505 .
  • the timing signal generator 501 generates a timing signal and supplies the generated timing signal to the control device 30 . Specifically, the timing signal generator 501 generates a pre-emission timing signal TSA for pre-emission of the VCSEL 20 and a main emission timing signal TSB for main emission of the VCSEL 20 . As shown in FIG. 10, the main light emission timing signal TSB is generated after a predetermined time difference TD from the generation timing of the preliminary light emission timing signal TSA. The preliminary light emission timing signal TSA and the main light emission timing signal TSB are supplied to the control device 30 . The main light emission timing signal TSB is also supplied to the time difference measuring section 505 .
  • the control device 30 turns on the switching element 312 at the timing when the preliminary light emission timing signal TSA is input. Also, the switching element 311 is turned on. As a result, the first driving current flows through the VCSEL 20, and the VCSEL 20 emits Y-polarized light. However, since the emitted Y-polarized light is blocked by the polarizer 40, the object 60 for distance measurement is not irradiated.
  • control device 30 turns on the switching element 322 at the timing when the main light emission timing signal TSB is input. Also, the switching element 321 is turned on. As a result, the first drive current and the second drive current flow through the VCSEL 20, and the VCSEL 20 emits X-polarized light. Since the polarizer 40 transmits the X-polarized light, the object 60 for distance measurement is irradiated with the X-polarized light.
  • the light receiving unit 502 receives reflected light from the object 60 for distance measurement.
  • a multi-pixel SPAD is applied as the light receiving unit 502 .
  • a photodiode or an avalanche photodiode may be applied as the light receiving unit 502 .
  • a light receiving signal is output from the light receiving unit 502 that has received the reflected light.
  • the amplification section 503 amplifies the voltage of the received light signal supplied from the light receiving section 502 .
  • the amplifier 503 linearly amplifies the voltage of the received light signal with a predetermined amplification factor.
  • a limiting amplifier or the like can be used as the amplifying unit 503 .
  • a waveform shaping section 504 shapes the waveform of the received light signal amplified by the amplification section 503 . Then, the waveform shaping unit 504 detects an edge point at which the voltage of the light receiving signal reaches a predetermined threshold, thereby measuring the light receiving timing at which the light receiving unit 502 receives the reflected light, and generating a light receiving timing signal indicating the measured light receiving timing. Output TSC.
  • the time difference measuring unit 505 calculates the distance to the distance measurement object 60 based on the main light emission timing signal TSB and the light reception timing signal TSC in one frame period.
  • the time difference measuring unit 505 calculates the flight time of the X-polarized light emitted from the VCSEL 20 by, for example, obtaining the difference between the main light emission timing signal TSB and the light reception timing signal TSC, multiplies the flight time by the speed of light c, By multiplying the result by 1/2, the distance to the range-finding object 60 is calculated. Note that other processing such as correction processing may be performed in the processing of calculating the distance.
  • the distance calculated by the time difference measuring unit 505 is used according to applications such as vehicle safety systems and three-dimensional measurement of objects.
  • FIG. 11 is a top view of the light-emitting portion of the VCSEL (VCSEL 20A) according to the second embodiment.
  • 12 shows a cross-sectional structure taken along the line AA in FIG. 11, and
  • FIG. 13 shows a cross-sectional structure taken along the line BB in FIG.
  • the VCSEL 20A has a light emitting section 200 on one surface side of the substrate 100 .
  • the light emitting section 200 includes, from the substrate 100 side, a lower DBR mirror layer 11 (first multilayer reflector), a lower spacer layer 14, an active layer 15, an upper spacer layer 16, a current confinement layer 17, an upper DBR mirror layer 18 ( A second multilayer film reflector) and a contact layer 19 are laminated in this order.
  • a part of the lower DBR mirror layer 11, the lower spacer layer 14, the active layer 15, the upper spacer layer 16, the current confinement layer 17, the upper DBR mirror layer 18, and the contact layer 19 in the light emitting section 200 have a width of, for example, 10 ⁇ m to A cylindrical mesa portion 21 of about 30 ⁇ m and a groove portion 22 surrounding the mesa portion 21 are formed.
  • the groove portion 22 is an annular groove having a non-uniform width, and has a non-uniform depth corresponding to (proportional to) the width of the groove. Specifically, a portion corresponding to one axis (line AA in FIG. 11) that is parallel to the lamination surface and passes through the central portion of the mesa portion 21 has a width of Ly in the radial direction and a width of Ly in the circumferential direction. A pair of grooves 22A with a width of Lx are provided, and a pair of grooves 22B with a width of ⁇ R in the radial direction are provided in communication with these.
  • the groove 22A has a depth D1 that reaches the lower first DBR mirror layer 12 (described later) of the lower DBR mirror layer 11 .
  • the groove 22B has a depth D2 that does not reach the lower first DBR mirror layer 12. As shown in FIG. That is, the depth D2 of the groove 22B is shallower than the depth D1 of the groove 22A.
  • the layer structure exposed on the side surface of 21 differs according to the depth of groove 22 .
  • FIG. 13 illustrates a case where the groove 22B reaches the lower second DBR mirror layer 13 (described later) of the lower DBR mirror layer 11 as an example.
  • Lx and Ly are preferably large enough not to slow down the etching rate, which will be described later, and are preferably 5 ⁇ m or more.
  • ⁇ R is smaller than Lx and Ly, and is preferably large enough to make the etching rate of the groove 22B slower than that of the groove 22A due to the loading effect described later. is more preferable.
  • the substrate 100 is, for example, an n-type GaAs substrate, which is preferably a (100) plane substrate, but may be a special substrate such as an (n11) plane substrate (where n is an integer). .
  • the lower DBR mirror layer 11 has a structure in which a lower first DBR mirror layer 12 (third multilayer reflector) and a lower second DBR mirror layer 13 (fourth multilayer reflector) are stacked in this order from the substrate 100 side.
  • the first lower DBR mirror layer 12 is constructed by laminating a plurality of sets of low refractive index layers 12A and high refractive index layers 12B as one set.
  • the low refractive index layer 12A is made of, for example, n-type Al x1 Ga 1-x1 As with an optical thickness of ⁇ /4 (where ⁇ is the oscillation wavelength)
  • the high refractive index layer 12B is made of, for example, an n-type with an optical thickness of ⁇ /4.
  • the second lower DBR mirror layer 13 is constructed by stacking a plurality of sets of low refractive index layers 13A and high refractive index layers 13B as one set.
  • the low refractive index layer 13A is made of, for example, n-type Al x3 Ga 1-x3 As having an optical thickness of ⁇ /4
  • the high refractive index layer 13B is made of, for example, n-type Al x4 Ga 1-x4 having an optical thickness of ⁇ /4.
  • Consists of As examples include silicon (Si) and selenium (Se).
  • the Al composition values x1 to x4 in the lower DBR mirror layer 11 satisfy the following formula (1).
  • the low refractive index layer 12A of the lower first DBR mirror layer 12 is more easily oxidized than the low refractive index layer 13A of the lower second DBR mirror layer 13, and has the same or less oxidation resistance than the current confinement layer 17. are doing.
  • (x3, x10) in formula (1) means x3 or x10
  • (x2, x4) means x2 or x4.
  • x9 is the Al composition value contained in the material forming the current confinement layer 17
  • x10 is the Al composition value contained in the material forming the low refractive index layer of the upper DBR mirror layer .
  • 0.8 corresponds to the boundary between the refractive index of the low refractive index layer and the refractive index of the high refractive index layer.
  • an oxidized portion 300 is formed by partially oxidizing the low refractive index layer 12A.
  • the oxidized portion 300 is composed of a pair of oxidized layers 31A and 32A.
  • the pair of oxidized layers 31A and 32A are formed in a region of the lower first DBR mirror layer 12 corresponding to the light emitting region 15A (this region is a current injection region 17B described later). ) are opposed to each other with a distance Dox1 between them, and are formed corresponding to the deeper groove 22A of the grooves 22.
  • the oxidized portions 300 are unevenly distributed in the direction of rotation about the light-emitting region 15A, and generate uneven stress in the active layer 15 according to the distribution.
  • the distance Dox1 is preferably larger than Dox2. preferable.
  • the thickness is preferably Dox2+1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the distance Dox1 is preferably larger than Dox2, and more preferably 1.1 ⁇ Dox2 or more.
  • the oxidized layers 31A and 32A contain Al 2 O 3 (aluminum oxide), and as described later, the high-concentration Al contained in the low refractive index layer 12A is oxidized from the side surfaces of the mesa portion 21 and the groove portion 22. It is obtained by Therefore, each oxide layer 31A constitutes a multilayer film 310 (first multilayer film) laminated and arranged in the lower DBR mirror layer 11 via the high refractive index layer 12B, and each oxide layer 32A is formed in the lower DBR mirror layer 11.
  • a multilayer film 320 (second multilayer film) is formed by laminating and disposing through the high refractive index layer 12B. Since the lower first DBR mirror layer 12 is not exposed in the portion of the side surface of the mesa portion 21 facing the groove 22B, the oxide layer 31A, 32A is not distributed.
  • the lower spacer layer 14 is made of Al x8 Ga 1-x8 As (0 ⁇ x8 ⁇ 1), for example.
  • the active layer 15 is made of, for example, a GaAs-based material.
  • a region facing a current injection region 17B, which will be described later, is a light emitting region 15A
  • a central region (light emission center region) of the light emitting region 15A is a region where fundamental transverse mode oscillation mainly occurs.
  • the outer edge region surrounding the emission central region is the region where high-order transverse mode oscillation mainly occurs.
  • Y-polarized light is generated by fundamental transverse mode oscillation
  • X-polarized light is generated by higher transverse mode oscillation.
  • the upper spacer layer 16 is made of Al x12 Ga 1-x12 As (0 ⁇ x12 ⁇ 1), for example.
  • These lower spacer layer 14, active layer 15 and upper spacer layer 16 preferably do not contain impurities, but may contain p-type or n-type impurities.
  • P-type impurities include zinc (Zn), magnesium (Mg), beryllium (Be), and the like.
  • the current confinement layer 17 has a current confinement region 17A in its outer edge region and a current injection region 17B in its central region.
  • the current injection region 17B is made of, for example, p-type Al x9 Ga 1-x9 As (0 ⁇ x9 ⁇ 1).
  • the current confinement region 17A contains Al 2 O 3 (aluminum oxide), and as will be described later, the high-concentration Al contained in the Al x9 Ga 1-x9 As layer 17D is oxidized from the side surface of the mesa portion 21. It is obtained by That is, the current constriction layer 17 has a function of constricting current.
  • the current confinement region 17A has a quadrilateral (for example, rhombus) shape having diagonals in the [011] direction and the [01-1] direction, and has in-plane anisotropy.
  • the reason why the current confining region 17A is a quadrilateral having diagonals in the [011] direction and the [01-1] direction is that the oxidation rate of Al x9 Ga 1-x9 As increases in the [011] direction 1] directions and the [001] and [010] directions which form an angle of 45° with these directions.
  • the diagonal length Dox2 of the current confinement region 17A is preferably 3 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less when suppressing high-order transverse mode oscillation.
  • the thickness is preferably 3 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the upper DBR mirror layer 18 is constructed by laminating a plurality of sets of a low refractive index layer and a high refractive index layer as one set.
  • the low refractive index layer is made of, for example, p-type Al x10 Ga 1-x10 As (0 ⁇ x10 ⁇ 1) with an optical thickness of ⁇ /4
  • the high refractive index layer is made of, for example, p-type Al with an optical thickness of ⁇ /4. It consists of x11Ga1 -x11As (0 ⁇ x11 ⁇ 1).
  • the contact layer 19 is made of p-type GaAs, for example.
  • a protective film 23 is also formed on the outer edge of the upper surface of the mesa portion 21, the inner surface of the groove portion 22, and the surface of the contact layer 19 other than the mesa portion 21.
  • An annular upper electrode 24 having a light exit port 24A is formed on the surface of the contact layer 19 in a region corresponding to the current injection region 17B. is formed with an upper electrode pad 25 .
  • a connection portion 26 is formed on the surface of the portion of the protective film 23 that includes the groove portion 20B, and the upper electrode 24 and the upper electrode pad 25 are connected through this connection portion 26. electrically connected to each other.
  • a lower electrode 27 is formed on the back surface of the substrate 100 .
  • the protective film 23 is made of an insulating material such as oxide or nitride, and is formed so as to cover the periphery of the contact layer 19, the inner surface of the groove 22, and the vicinity thereof.
  • the upper electrode 24 and the upper electrode pad 25 are configured by stacking, for example, a titanium (Ti) layer, a platinum (Pt) layer and a gold (Au) layer in this order, and are electrically connected to the contact layer 19 . ing.
  • the connection portion 26 is formed by forming a plated layer on a laminated structure in which, for example, a Ti layer, a Pt layer and an Au layer are laminated in this order.
  • the lower electrode 27 has a structure in which, for example, an alloy layer of gold (Au) and germanium (Ge), a nickel (Ni) layer and a gold (Au) layer are stacked in this order from the substrate 100 side. 100 is electrically connected.
  • the VCSEL according to this embodiment has the configuration of the VCSEL 20B described below.
  • FIG. 14 shows the top structure of the VCSEL 20B according to this example.
  • 15 is an enlarged view of the vicinity of the light exit port 24A in the cross-sectional configuration taken along the line AA in FIG. 14, and
  • FIG. 16 is the cross-sectional configuration taken along the line BB in FIG.
  • the vicinity of the light exit port 24A is shown in an enlarged manner.
  • This VCSEL 20B differs from the configuration shown in FIG. 11 and the like in that it includes a transverse mode adjustment layer 70, which is an example of a transverse mode adjustment section, corresponding to the light exit port 24A.
  • the transverse mode adjustment layer 70 is composed of a first adjustment layer 71, a second adjustment layer 72 and a third adjustment layer 73.
  • the first adjustment layer 71 and the second adjustment layer 72 form the light exit port 24A. They are laminated in this order in the central region, that is, the region where fundamental transverse mode oscillation mainly occurs.
  • the third adjustment layer 73 is formed in the outer edge region surrounding the central region, that is, the region where high-order transverse mode oscillation mainly occurs.
  • the first adjustment layer 71 and the second adjustment layer 72 have a width
  • the grooves 22A have a rectangular shape narrower than the width in the direction in which they face each other, they may have another shape such as a circular shape.
  • the first adjustment layer 71 has a film thickness of (2a ⁇ 1) ⁇ /4n 1 (a is an integer of 1 or more and n 1 is a refractive index), and the refractive index n 1 is provided on the surface of the upper DBR mirror layer 18 . It is composed of a dielectric material such as SiO 2 (silicon oxide), which has a lower refractive index than the high refractive index layer.
  • the width of the first adjustment layer 71 in the direction in which the grooves 22B face each other is substantially equal to the width of the region where fundamental transverse mode oscillation mainly occurs, and is preferably 3.0 ⁇ m or more and 5.0 ⁇ m or less.
  • the second adjustment layer 72 has a film thickness of (2b ⁇ 1) ⁇ /4n 2 (b is an integer of 1 or more, n 2 is the refractive index), and the refractive index n 2 is higher than that of the first adjustment layer 71. It is made of expensive material, for example a dielectric such as SiN (silicon nitride).
  • the third adjustment layer 73 has a film thickness of (2c ⁇ 1) ⁇ /4n 3 (c is an integer of 1 or more and n 3 is a refractive index), and the refractive index n 3 is lower than that of the first adjustment layer 71 It is made of a material such as a dielectric such as SiN (silicon nitride).
  • the second adjustment layer 72 and the third adjustment layer 73 are preferably made of the same film thickness and material. Thereby, these layers can be collectively formed, and the manufacturing process can be simplified.
  • the reflectance of the central region of the light exit port 24A is R 1
  • the reflectance of the outer edge region surrounding the central region is R 2
  • the reflectance of the light exit port 24A without these adjustment layers is R 3 . Then, it is preferable to adjust each refractive index so as to satisfy the relationship of the following formula (2).
  • the first adjustment layer 71 is provided on the upper DBR mirror layer 18A made of a semiconductor material, it is very easy to selectively etch the first adjustment layer 71. , and since the first adjustment layer 71, the second adjustment layer 72, and the third adjustment layer 73 do not have to have complicated shapes, the VCSEL 20B can be easily manufactured.
  • the VCSEL 20B having the configuration described above is controlled by the control device 30 described in the first embodiment. As a result, the object 60 for distance measurement is irradiated with only the X-polarized light.
  • the third embodiment differs from the VCSEL according to the second embodiment in part of the configuration of the VCSEL.
  • FIG. 17A is a top view of the light-emitting portion of the VCSEL according to the third embodiment.
  • FIG. 17B shows a cross-sectional configuration taken along line AA in FIG. 17A.
  • the basic configuration is the same as the configuration shown in FIG. has a grading structure engraved with
  • Linear grooves in the Y direction are carved in the first adjustment layer 71 and the second adjustment layer 72 in the central emission region, which is the oscillation region of the fundamental transverse mode.
  • linear grooves in the X direction are carved in the third adjustment layer 73, which is the peripheral region.
  • the switching element 312 may be turned on all the time. However, from the viewpoint of reducing power consumption, it is preferable to turn off the switching element 312 for each distance measurement unit (one frame). Also, the semiconductor laser device 10 according to the present technology may be applied to an electronic device other than the distance measuring device.
  • the technology according to the present technology can be applied to various products without being limited to the application examples described above.
  • the technology related to this technology can be applied to any type of transportation such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, robots, construction machinery, agricultural machinery (tractors), etc. It may also be implemented as a body-mounted device.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system 7000, which is an example of a mobile control system to which technology according to the present technology can be applied.
  • Vehicle control system 7000 comprises a plurality of electronic control units connected via communication network 7010 .
  • the vehicle control system 7000 includes a drive system control unit 7100, a body system control unit 7200, a battery control unit 7300, an outside information detection unit 7400, an inside information detection unit 7500, and an integrated control unit 7600.
  • the communication network 7010 that connects these multiple control units conforms to any standard such as CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), LAN (Local Area Network), or FlexRay (registered trademark). It may be an in-vehicle communication network.
  • Each control unit includes a microcomputer that performs arithmetic processing according to various programs, a storage unit that stores programs executed by the microcomputer or parameters used in various calculations, and a drive circuit that drives various devices to be controlled. Prepare.
  • Each control unit has a network I/F for communicating with other control units via a communication network 7010, and communicates with devices or sensors inside and outside the vehicle by wired communication or wireless communication. A communication I/F for communication is provided. In FIG.
  • the functional configuration of the integrated control unit 7600 includes a microcomputer 7610, a general-purpose communication I/F 7620, a dedicated communication I/F 7630, a positioning unit 7640, a beacon receiving unit 7650, an in-vehicle equipment I/F 7660, an audio image output unit 7670, An in-vehicle network I/F 7680 and a storage unit 7690 are shown.
  • Other control units are similarly provided with microcomputers, communication I/Fs, storage units, and the like.
  • the drive system control unit 7100 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the driving system control unit 7100 includes a driving force generator for generating driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism to adjust and a brake device to generate braking force of the vehicle.
  • the drive system control unit 7100 may have a function as a control device such as ABS (Antilock Brake System) or ESC (Electronic Stability Control).
  • a vehicle state detection section 7110 is connected to the drive system control unit 7100 .
  • the vehicle state detection unit 7110 includes, for example, a gyro sensor that detects the angular velocity of the axial rotation motion of the vehicle body, an acceleration sensor that detects the acceleration of the vehicle, or an accelerator pedal operation amount, a brake pedal operation amount, and a steering wheel steering. At least one of sensors for detecting angle, engine speed or wheel rotation speed is included.
  • Drive system control unit 7100 performs arithmetic processing using signals input from vehicle state detection unit 7110, and controls the internal combustion engine, drive motor, electric power steering device, brake device, and the like.
  • the body system control unit 7200 controls the operation of various devices equipped on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 7200 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, winkers or fog lamps.
  • body system control unit 7200 can receive radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
  • Body system control unit 7200 receives these radio waves or signals and controls the door lock device, power window device, lamps, and the like of the vehicle.
  • the battery control unit 7300 controls the secondary battery 7310, which is the power supply source for the driving motor, according to various programs. For example, the battery control unit 7300 receives information such as battery temperature, battery output voltage, or remaining battery capacity from a battery device including a secondary battery 7310 . The battery control unit 7300 performs arithmetic processing using these signals, and performs temperature adjustment control of the secondary battery 7310 or control of a cooling device provided in the battery device.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 detects information outside the vehicle in which the vehicle control system 7000 is installed.
  • the imaging section 7410 and the vehicle exterior information detection section 7420 is connected to the vehicle exterior information detection unit 7400 .
  • the imaging unit 7410 includes at least one of a ToF (Time Of Flight) camera, a stereo camera, a monocular camera, an infrared camera, and other cameras.
  • the vehicle exterior information detection unit 7420 includes, for example, an environment sensor for detecting the current weather or weather, or a sensor for detecting other vehicles, obstacles, pedestrians, etc. around the vehicle equipped with the vehicle control system 7000. ambient information detection sensor.
  • the environment sensor may be, for example, at least one of a raindrop sensor that detects rainy weather, a fog sensor that detects fog, a sunshine sensor that detects the degree of sunshine, and a snow sensor that detects snowfall.
  • the ambient information detection sensor may be at least one of an ultrasonic sensor, a radar device, and a LIDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging) device.
  • LIDAR Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging
  • These imaging unit 7410 and vehicle exterior information detection unit 7420 may be provided as independent sensors or devices, or may be provided as a device in which a plurality of sensors or devices are integrated.
  • FIG. 19 shows an example of the installation positions of the imaging unit 7410 and the vehicle exterior information detection unit 7420.
  • the imaging units 7910 , 7912 , 7914 , 7916 , and 7918 are provided, for example, at least one of the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and windshield of the vehicle 7900 .
  • An imaging unit 7910 provided in the front nose and an imaging unit 7918 provided above the windshield in the vehicle interior mainly acquire images of the front of the vehicle 7900 .
  • Imaging units 7912 and 7914 provided in the side mirrors mainly acquire side images of the vehicle 7900 .
  • An imaging unit 7916 provided in the rear bumper or back door mainly acquires an image behind the vehicle 7900 .
  • An imaging unit 7918 provided above the windshield in the passenger compartment is mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 19 shows an example of the imaging range of each of the imaging units 7910, 7912, 7914, and 7916.
  • the imaging range a indicates the imaging range of the imaging unit 7910 provided in the front nose
  • the imaging ranges b and c indicate the imaging ranges of the imaging units 7912 and 7914 provided in the side mirrors, respectively
  • the imaging range d is The imaging range of an imaging unit 7916 provided on the rear bumper or back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 7910, 7912, 7914, and 7916, a bird's-eye view image of the vehicle 7900 viewed from above can be obtained.
  • the exterior information detectors 7920, 7922, 7924, 7926, 7928, and 7930 provided on the front, rear, sides, corners, and above the windshield of the vehicle interior of the vehicle 7900 may be, for example, ultrasonic sensors or radar devices.
  • the exterior information detectors 7920, 7926, and 7930 provided above the front nose, rear bumper, back door, and windshield of the vehicle 7900 may be LIDAR devices, for example.
  • These vehicle exterior information detection units 7920 to 7930 are mainly used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, and the like.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 causes the imaging section 7410 to capture an image of the exterior of the vehicle, and receives the captured image data.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 also receives detection information from the vehicle exterior information detection unit 7420 connected thereto.
  • the vehicle exterior information detection unit 7420 is an ultrasonic sensor, a radar device, or a LIDAR device
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 emits ultrasonic waves, electromagnetic waves, or the like, and receives reflected wave information.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 may perform object detection processing or distance detection processing such as people, vehicles, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received information.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 may perform environment recognition processing for recognizing rainfall, fog, road surface conditions, etc., based on the received information.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 may calculate the distance to the vehicle exterior object based on the received information.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 may perform image recognition processing or distance detection processing for recognizing people, vehicles, obstacles, signs, characters on the road surface, etc., based on the received image data.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 performs processing such as distortion correction or alignment on the received image data, and synthesizes image data captured by different imaging units 7410 to generate a bird's-eye view image or a panoramic image. good too.
  • the vehicle exterior information detection unit 7400 may perform viewpoint conversion processing using image data captured by different imaging units 7410 .
  • the in-vehicle information detection unit 7500 detects in-vehicle information.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 is connected to, for example, a driver state detection section 7510 that detects the state of the driver.
  • the driver state detection unit 7510 may include a camera that captures an image of the driver, a biosensor that detects the biometric information of the driver, a microphone that collects sounds in the vehicle interior, or the like.
  • a biosensor is provided, for example, on a seat surface, a steering wheel, or the like, and detects biometric information of a passenger sitting on a seat or a driver holding a steering wheel.
  • the in-vehicle information detection unit 7500 may calculate the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 7510, and determine whether the driver is dozing off. You may The in-vehicle information detection unit 7500 may perform processing such as noise canceling processing on the collected sound signal.
  • the integrated control unit 7600 controls overall operations within the vehicle control system 7000 according to various programs.
  • An input section 7800 is connected to the integrated control unit 7600 .
  • the input unit 7800 is realized by a device that can be input-operated by the passenger, such as a touch panel, button, microphone, switch or lever.
  • the integrated control unit 7600 may be input with data obtained by recognizing voice input by a microphone.
  • the input unit 7800 may be, for example, a remote control device using infrared rays or other radio waves, or may be an externally connected device such as a mobile phone or PDA (Personal Digital Assistant) corresponding to the operation of the vehicle control system 7000.
  • PDA Personal Digital Assistant
  • the input unit 7800 may be, for example, a camera, in which case the passenger can input information through gestures.
  • the input section 7800 may include an input control circuit that generates an input signal based on information input by a passenger or the like using the input section 7800 and outputs the signal to the integrated control unit 7600, for example.
  • a passenger or the like operates the input unit 7800 to input various data to the vehicle control system 7000 and instruct processing operations.
  • the storage unit 7690 may include a ROM (Read Only Memory) that stores various programs executed by the microcomputer, and a RAM (Random Access Memory) that stores various parameters, calculation results, sensor values, and the like. Also, the storage unit 7690 may be realized by a magnetic storage device such as a HDD (Hard Disc Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, a magneto-optical storage device, or the like.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the storage unit 7690 may be realized by a magnetic storage device such as a HDD (Hard Disc Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, a magneto-optical storage device, or the like.
  • the general-purpose communication I/F 7620 is a general-purpose communication I/F that mediates communication between various devices existing in the external environment 7750.
  • General-purpose communication I/F 7620 is a cellular communication protocol such as GSM (registered trademark) (Global System of Mobile communications), WiMAX (registered trademark), LTE (registered trademark) (Long Term Evolution) or LTE-A (LTE-Advanced) , or other wireless communication protocols such as wireless LAN (also referred to as Wi-Fi®), Bluetooth®, and the like.
  • General-purpose communication I / F 7620 for example, via a base station or access point, external network (e.g., Internet, cloud network or operator-specific network) equipment (e.g., application server or control server) connected to You may
  • external network e.g., Internet, cloud network or operator-specific network
  • equipment e.g., application server or control server
  • the general-purpose communication I/F 7620 uses, for example, P2P (Peer To Peer) technology to connect terminals (for example, terminals of drivers, pedestrians, stores, or MTC (Machine Type Communication) terminals) near the vehicle. may be connected with P2P (Peer To Peer) technology to connect terminals (for example, terminals of drivers, pedestrians, stores, or MTC (Machine Type Communication) terminals) near the vehicle.
  • P2P Peer To Peer
  • MTC Machine Type Communication
  • the dedicated communication I/F 7630 is a communication I/F that supports a communication protocol designed for use in vehicles.
  • the dedicated communication I/F 7630 uses standard protocols such as WAVE (Wireless Access in Vehicle Environment), which is a combination of lower layer IEEE802.11p and upper layer IEEE1609, DSRC (Dedicated Short Range Communications), or a cellular communication protocol. May be implemented.
  • WAVE Wireless Access in Vehicle Environment
  • DSRC Dedicated Short Range Communications
  • the dedicated communication I/F 7630 is typically used for vehicle-to-vehicle communication, vehicle-to-infrastructure communication, vehicle-to-home communication, and vehicle-to-pedestrian communication.
  • V2X communication which is a concept involving one or more of the communications.
  • the positioning unit 7640 receives GNSS signals from GNSS (Global Navigation Satellite System) satellites (for example, GPS signals from GPS (Global Positioning System) satellites), performs positioning, and obtains the latitude, longitude, and altitude of the vehicle. Generate location information containing Note that the positioning unit 7640 may specify the current position by exchanging signals with a wireless access point, or may acquire position information from a terminal such as a mobile phone, PHS, or smart phone having a positioning function.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GPS Global Positioning System
  • the beacon receiving unit 7650 receives, for example, radio waves or electromagnetic waves transmitted from wireless stations installed on the road, and acquires information such as the current position, traffic jams, road closures, or required time. Note that the function of the beacon reception unit 7650 may be included in the dedicated communication I/F 7630 described above.
  • In-vehicle equipment I/F 7660 is a communication interface that mediates connections between microcomputer 7610 and various in-vehicle equipment 7760 present in the vehicle.
  • the in-vehicle device I/F 7660 may establish a wireless connection using a wireless communication protocol such as wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), NFC (Near Field Communication), or WUSB (Wireless USB).
  • a wireless communication protocol such as wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), NFC (Near Field Communication), or WUSB (Wireless USB).
  • the in-vehicle device I/F 7660 can be connected via a connection terminal (and cable if necessary) not shown, via USB (Universal Serial Bus), HDMI (registered trademark) (High-Definition Multimedia Interface, or MHL (Mobile High -definition Link), etc.
  • In-vehicle equipment 7760 includes, for example, at least one of mobile equipment or wearable equipment possessed by passengers, or information equipment carried in or attached to the vehicle. In-vehicle equipment 7760 may also include a navigation device that searches for a route to an arbitrary destination.In-vehicle equipment I/F 7660 exchanges control signals with these in-vehicle equipment or exchange data signals.
  • the in-vehicle network I/F 7680 is an interface that mediates communication between the microcomputer 7610 and the communication network 7010. In-vehicle network I/F 7680 transmits and receives signals and the like according to a predetermined protocol supported by communication network 7010 .
  • the microcomputer 7610 of the integrated control unit 7600 uses at least one of a general-purpose communication I/F 7620, a dedicated communication I/F 7630, a positioning unit 7640, a beacon receiving unit 7650, an in-vehicle device I/F 7660, and an in-vehicle network I/F 7680.
  • the vehicle control system 7000 is controlled according to various programs on the basis of the information acquired by. For example, the microcomputer 7610 calculates control target values for the driving force generator, steering mechanism, or braking device based on acquired information on the inside and outside of the vehicle, and outputs a control command to the drive system control unit 7100. good too.
  • the microcomputer 7610 realizes the functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle lane deviation warning. Cooperative control may be performed for the purpose of In addition, the microcomputer 7610 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, etc. based on the acquired information about the surroundings of the vehicle, thereby autonomously traveling without depending on the operation of the driver. Cooperative control may be performed for the purpose of driving or the like.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • Microcomputer 7610 receives information obtained through at least one of general-purpose communication I/F 7620, dedicated communication I/F 7630, positioning unit 7640, beacon receiving unit 7650, in-vehicle device I/F 7660, and in-vehicle network I/F 7680. Based on this, three-dimensional distance information between the vehicle and surrounding objects such as structures and people may be generated, and local map information including the surrounding information of the current position of the vehicle may be created. Further, based on the acquired information, the microcomputer 7610 may predict dangers such as vehicle collisions, pedestrians approaching or entering closed roads, and generate warning signals.
  • the warning signal may be, for example, a signal for generating a warning sound or lighting a warning lamp.
  • the audio/image output unit 7670 transmits at least one of audio and/or image output signals to an output device capable of visually or audibly notifying the passengers of the vehicle or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 7710, a display section 7720, and an instrument panel 7730 are illustrated as output devices.
  • Display 7720 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • the display unit 7720 may have an AR (Augmented Reality) display function.
  • the output device may be headphones, a wearable device such as an eyeglass-type display worn by a passenger, a projector, a lamp, or other device.
  • the display device displays the results obtained by various processes performed by the microcomputer 7610 or information received from other control units in various formats such as text, images, tables, and graphs. Display visually.
  • the voice output device converts an audio signal including reproduced voice data or acoustic data into an analog signal and outputs the analog signal audibly.
  • At least two control units connected via the communication network 7010 may be integrated as one control unit.
  • an individual control unit may be composed of multiple control units.
  • vehicle control system 7000 may comprise other control units not shown.
  • some or all of the functions that any control unit has may be provided to another control unit. In other words, as long as information is transmitted and received via the communication network 7010, the predetermined arithmetic processing may be performed by any one of the control units.
  • sensors or devices connected to any control unit may be connected to other control units, and multiple control units may send and receive detection information to and from each other via communication network 7010. .
  • the semiconductor laser device of the present technology can be applied, for example, to the vehicle exterior information detection unit.
  • the present technology can also have the following configuration. (1) Having a control circuit connected to the light emitting unit and controlling current flowing through the light emitting unit, The control circuit is a first control circuit that controls current flowing through the light emitting unit such that the polarization direction of light emitted from the light emitting unit is the first polarization direction; A second control for controlling the current flowing through the light emitting unit such that the polarization direction of the light emitted from the light emitting unit is switched from the first polarization direction to a second polarization direction different from the first polarization direction.
  • a control device including a circuit and .
  • the first control circuit includes a first current source connected to the electrode of the light emitting section, and a first switching element for turning on/off the operation of the first current source
  • the second control circuit includes a second current source connected to the electrode of the light emitting section, and a second switching element that turns on/off the operation of the second current source. controller.
  • the control circuit controls the current flowing through the light emitting part
  • a first control circuit included in the control circuit controls the current flowing through the light emitting unit so that the polarization direction of the light emitted from the light emitting unit is the first polarization direction
  • a second control circuit included in the control circuit switches the polarization direction of the light emitted from the light emitting unit from the first polarization direction to a second polarization direction different from the first polarization direction,
  • a control method for controlling a current flowing through the light emitting section A control method for controlling a current flowing through the light emitting section.
  • a light emitting unit a polarizer and a control circuit connected to the light emitting unit for controlling current flowing through the light emitting unit;
  • the control circuit is a first control circuit that controls current flowing through the light emitting unit such that the polarization direction of light emitted from the light emitting unit is the first polarization direction;
  • a second control for controlling the current flowing through the light emitting unit such that the polarization direction of the light emitted from the light emitting unit is switched from the first polarization direction to a second polarization direction different from the first polarization direction.
  • the polarizer blocks light in the first polarization direction and transmits light in the second polarization direction.
  • the first control circuit includes a first current source connected to the electrode of the light emitting section, and a first switching element for turning on/off the operation of the first current source
  • the second control circuit includes a second current source connected to the electrode of the light emitting unit, and a first switching element that turns on/off the operation of the second current source. semiconductor laser device. (9) (8), wherein the second switching element is turned on while the first switching element is on.
  • the light emitting portion has a mesa portion, a first grading structure composed of a plurality of grooves aligned in a first direction is provided in the emission central portion of the mesa portion;

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Abstract

例えば、半導体レーザー装置から出射される光の偏光方向を高速に切り替える。　発光部に対して接続され、当該発光部に流れる電流を制御する制御回路を有し、制御回路は、発光部から出射される光の偏光方向が第１の偏光方向となるように、発光部に流れる電流を制御する第１の制御回路と、発光部から出射される光の偏光方向が第１の偏光方向から第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向に切り替わるように、発光部に流れる電流を制御する第２の制御回路とを含む制御装置である。

Description

制御装置、制御方法、半導体レーザー装置、測距装置及び車載装置
　本技術は、制御装置、制御方法、半導体レーザー装置、測距装置及び車載装置に関する。
　測距装置等の光源の一つとして、ＧａＡｓやＩｎＰなどを基板に用いたＶＣＳＥＬ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、偏光方向の安定した光出力を可能とした構成を有する面発光半導体レーザーが記載されている。
特開２００８－１６８２４号公報
　この分野では、半導体レーザー装置が適用される分野に適した制御が行われることが望まれる。例えば、半導体レーザー装置が測距装置に適用される場合は、測距精度を向上させる制御が行われることが望まれる。
　本技術は、例えば測距精度を向上させる制御が行われる制御装置、制御方法、半導体レーザー装置、測距装置及び車載装置を提供することを目的の一つとする。
　本技術は、例えば、
　発光部に対して接続され、当該発光部に流れる電流を制御する制御回路を有し、
　制御回路は、
　発光部から出射される光の偏光方向が第１の偏光方向となるように、発光部に流れる電流を制御する第１の制御回路と、
　発光部から出射される光の偏光方向が第１の偏光方向から第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向に切り替わるように、発光部に流れる電流を制御する第２の制御回路と
　を含む
　制御装置である。
　本技術は、例えば、
　発光部と、
　発光部に対して接続され、当該発光部に流れる電流を制御する制御回路と
　偏光子と
　を有し、
　制御回路は、
　発光部から出射される光の偏光方向が第１の偏光方向となるように、発光部に流れる電流を制御する第１の制御回路と、
　発光部から出射される光の偏光方向が第１の偏光方向から第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向に切り替わるように、発光部に流れる電流を制御する第２の制御回路と
　を含み、
　偏光子は、第１の偏光方向の光を遮断し、第２の偏光方向の光を透過させる
　半導体レーザー装置である。
　本技術は、上述の半導体レーザー装置を有する測距装置や当該測距装置を有する車載装置であってもよい。
本技術で考慮すべき問題についての説明がなされる際に参照される図である。 本技術で考慮すべき問題についての説明がなされる際に参照される図である。 本技術で考慮すべき問題についての説明がなされる際に参照される図である。 第１の実施形態に係る半導体レーザー装置の概略的な構成例を示す図である。 Ｘ偏光及びＹ偏光を説明するための図である。 第１の実施形態に係る制御装置等の構成例を説明するための図である。 第１の実施形態に係る制御装置等の構成例を説明するための図である。 第１の実施形態で行われる制御に対するＶＣＳＥＬの応答を説明するための図である。 第１の実施形態に係る測距装置の構成例を示すブロック図である。 予発光のタイミング及び本発光のタイミングの一例を説明するための図である。 第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬが有する発光部を説明するための図である。 第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬが有する発光部を説明するための図である。 第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬが有する発光部を説明するための図である。 第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬが有する発光部を説明するための図である。 第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬが有する発光部を説明するための図である。 第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬが有する発光部を説明するための図である。 第３の実施形態に係るＶＣＳＥＬが有する発光部を説明するための図である。 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
　以下、本技術の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜本技術で考慮すべき問題＞
＜第１の実施形態＞
＜第２の実施形態＞
＜第３の実施形態＞
＜変形例＞
＜応用例＞
　なお、以下に説明する実施形態等は本技術の好適な具体例であり、本技術の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。
＜本技術で考慮すべき問題＞
　始めに、本技術の理解を容易とするために、図１から図３までを参照しつつ、本技術で考慮すべき問題について説明する。なお、以下では、測距、具体的には、ＤＴｏＦ(Direct Time of Flight)システムで用いられるＶＣＳＥＬを例にして説明する。
　図１は、ＤＴｏＦのシステム構成例を示す図である。ＰＣＢ（Printed Circuit Board）１上にレーザードライバ２、ＶＣＳＥＬ３及び受光素子４が実装されており、これらが不図示の銅箔パターンによって接続されている。受光素子４としては、例えば、ＳＰＡＤ(Single Photon Avalanche Diode)が用いられる。ＶＣＳＥＬ３から出射された光が測距対象物５に照射され、測距対象物５からの反射光が受光素子４により受光される。光の飛行時間（光の往復時間）に光速を乗じ、それを２で除算することで、測距対象物５までの距離が求められる。
　ところで、測距距離の拡大や測距精度の向上のためには、ＶＣＳＥＬは、短時間の間に出来るだけ多くのフォトンを出力する能力が求められる。しかし、投入電流が大きくなればなるほど、レーザードライバ２が出力する電流波形の立ち上がり時間、立下り時間は共に大きくなってしまう。ＶＣＳＥＬ３が出力する光出力もレーザードライバ２の動作に従うので、測距対象物５に照射したパルス発光は、時間軸に対して幅広いフォトン分布を持つ（図２Ａ参照）。その結果、受光素子４（本例ではＳＰＡＤ）の応答ばらつきが発生する（図２Ｂ参照）。受光素子４の応答ばらつきによって検出タイミングにずれが生じ、このずれによって、ＴｏＦの精度が悪化する（図２Ｃ参照）。なお、図２Ａ及び図２Ｂにおける丸印は、フォトンを模式的に示したものである。
　図３Ａは、レーザードライバ２により注入される電流を模式的に示した図である。図３Ａにおいて横軸は時間（ナノ秒）を示し、縦軸は電流の大きさ（ｍＡ）を示し、オンはＶＣＳＥＬ３に電流注入を開始したタイミングを示し、オフはＶＣＳＥＬ３に対する電流注入を停止したタイミングを示す。また、図３Ｂの横軸は時間（ナノ秒）を示し、縦軸はＶＣＳＥＬ３の光出力（ｍＷ）を示す。図３ＢにおけるラインＬ１はＶＣＳＥＬ３の光出力の時間波形を示し、ラインＬ２は当該光出力を時間積分した積算エネルギーを示す。
　図３Ａに示すように、ＶＣＳＥＬ３は、オンのタイミングに対して数百ｐｓ（ピコ秒）遅れて発振するため、この発振ディレイのエミッター間のばらつきが、測距精度の悪化要因となる。例えば、多点照射による測距で得られる３次元画像の精度が悪化する。さらに、電流注入をオフしているにも関わらず積算エネルギーが収束せず、だらだらと増加してしまう。このように、一般的なシステムは、Ｅｙｅ－ｓａｆｅコンプライアンス上の問題を大きくしている。以上の点を踏まえつつ、本技術について、実施形態を用いて詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
［半導体レーザー装置の構成例］
　図４は、第１の実施形態に係る半導体レーザー装置（半導体レーザー装置１０）の概略的な構成例を示す。半導体レーザー装置１０は、例えば、ＶＣＳＥＬ２０、ＶＣＳＥＬ２０の動作を制御する制御装置３０、及び、ＶＣＳＥＬ２０から出射される光の光路ＬＭ上に配置される偏光子４０を有する。
　ＶＣＳＥＬ２０としては、公知のＶＣＳＥＬ２０を適用することができる。例えば、ＶＣＳＥＬ２０としては、半導体基板上にアレイ状に設けられた面発光レーザー（後述する発光部）を有するＶＣＳＥＬを適用することができる。ＶＣＳＥＬ２０からは、制御装置３０による制御（詳細は後述）が行われることにより、光の偏光方向がＹ方向（第１の偏光方向の一例）である光（以下、Ｙ偏光と適宜、称する）又は、光の偏光方向がＹ方向と直交するＸ方向（第２の偏光方向の一例）である光（以下、Ｘ偏光と適宜、称する）が出射される。図５に示すように、ＶＣＳＥＬ２０の面発光レーザーに対する注入電流が閾値Ｔｈまでは当該面発光レーザーからはＹ偏光が出力され、注入電流が閾値Ｔｈより大きくなると面発光レーザーからはＸ偏光が出力される。閾値Ｔｈは略決まった電流値となる。偏光子４０は、Ｙ偏光を遮断し、Ｘ偏光を透過する偏光子である。
　図６は、本実施形態に係る制御装置３０の構成例を説明するための図である。なお、図６では、ＶＣＳＥＬ２０が有する発光部（発光部２１１）が示されている。本実施形態では、制御装置３０は、複数の発光部２１１に対して接続されている。なお、理論的には、発光部２１１は１個の発光部でもよい。また、本実施形態のように、複数の発光部２１１を備える構成の場合であっても、発光部２１１と適宜、総称する。
　制御装置３０は、例えば、第１の制御回路３１と、第２の制御回路３２とを含む。第１の制御回路３１は、発光部２１１から出射される光の偏光方向がＹ偏光となるように、発光部２１１に流れる電流を制御する。第２の制御回路３２は、発光部２１１から出射される光の偏光方向がＹ偏光から偏光方向がＹ偏光と異なるＸ偏光に切り替わるように、発光部２１１に流れる電流を制御する。
　第１の制御回路３１は、例えば、スイッチング素子３１１、スイッチング素子３１２、第１のドライブ回路３１３、第１の電流源３１４、スイッチング素子３１５、及び、抵抗３１６を有している。第２の制御回路３２は、例えば、スイッチング素子３２１、スイッチング素子３２２、第２のドライブ回路３２３、第２の電流源３２４、スイッチング素子３２５、及び、抵抗３２６を有している。本実施形態では、スイッチング素子３１１、スイッチング素子３１２、スイッチング素子３１５、スイッチング素子３２１、スイッチング素子３２２、及び、スイッチング素子３２５は、ＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が用いられている。勿論、これらのスイッチング素子として、ＰチャンネルのＭＯＳＦＥＴや他のスイッチング素子が用いられてもよい。第１のスイッチング素子の一例であるスイッチング素子３１２は、スイッチング素子３１１の動作をオン／オフする。また、第２のスイッチング素子の一例であるスイッチング素子３２２は、スイッチング素子３２１の動作をオン／オフする。
　第１の制御回路３１が有するスイッチング素子３１１のドレインが、発光部２１１の電極、具体的にはカソード電極（本実施形態の場合は、複数の発光部２１１の共通カソード電極）に接続されている。スイッチング素子３１１のソースが、スイッチング素子３１２のドレインに接続されており、スイッチング素子３１２のソースが接地されている。スイッチング素子３１２のゲートには、第１のドライブ回路３１３が接続されている。第１のドライブ回路３１３は、スイッチング素子３１２のオン／オフを制御する。例えば、第１のドライブ回路３１３が論理的にハイレベルの信号をスイッチング素子３１２のゲートに入力することで、スイッチング素子３１２がオンする。
　スイッチング素子３１５のゲート及びドレインが第１の電流源３１４に接続されており、スイッチング素子３１５のソースが、抵抗３１６を介して接地されている。この回路で発生するスイッチング素子３１５のゲート及びドレイン電圧は、スイッチング素子３１１のゲートに供給される。スイッチング素子３１１のゲート電圧により、スイッチング素子３１１がＶＣＳＥＬ２０を駆動する第１の駆動電流が決まる。その大きさは、電流源３１４の電流値によって変えることができる。
　ＶＣＳＥＬ２０を駆動しない場合は、第１のドライブ回路３１３が論理的にローレベルの信号をスイッチング素子３１２のゲートに入力することで、スイッチング素子３１２がオフする。それにともない、スイッチング素子３１１がオフするため、第１の駆動電流がＶＣＳＥＬ２０に流れず、ＶＣＳＥＬ２０は発光しない。第１のドライブ回路３１３が論理的にハイレベルの信号をスイッチング素子３１２のゲートに入力することで、スイッチング素子３１２がオンする。それにともない、スイッチング素子３１１がオンするため、第１の駆動電流がＶＣＳＥＬ２０に流れることでＶＣＳＥＬ２０が発光する。上述のとおり、第１の駆動電流は電流源３１４の電流値によって変えることができ、上述した閾値Ｔｈまでの大きさの電流に設定されている。これにより、第１の駆動電流によってＶＣＳＥＬ２０から出射される光の偏光方向はＹ方向となる。
　第２の制御回路３２が有するスイッチング素子３２１のドレインが、発光部２１１のカソード電極（本実施形態の場合は、複数の発光部２１１の共通カソード電極）に接続されている。スイッチング素子３２１のソースが、スイッチング素子３２２のドレインに接続されており、スイッチング素子３２２のソースが接地されている。スイッチング素子３２２のゲートには、第２のドライブ回路３２３が接続されている。第２のドライブ回路３２３は、スイッチング素子３２２のオン／オフを制御する。例えば、第２のドライブ回路３２３が論理的にハイレベルの信号をスイッチング素子３２２のゲートに入力することで、スイッチング素子３２２がオンする。
　スイッチング素子３２５のゲート及びドレインが第２の電流源３２４に接続されており、スイッチング素子３２５のソースが、抵抗３２６を介して接地されている。この回路で発生するスイッチング素子３２５のゲート及びドレイン電圧は、スイッチング素子３２１のゲートに供給される。スイッチング素子３２１のゲート電圧により、スイッチング素子３２１がＶＣＳＥＬ２０を駆動する第２の駆動電流が決まる。その大きさは、電流源３２４の電流値によって変えることができる。
　ＶＣＳＥＬ２０を駆動しない場合は、第２のドライブ回路３２３が論理的にローレベルの信号をスイッチング素子３２２のゲートに入力することで、スイッチング素子３２２がオフする。それにともない、スイッチング素子３２１がオフするため、第２の駆動電流がＶＣＳＥＬ２０に流れず、ＶＣＳＥＬ２０は発光しない。第２のドライブ回路３２３が論理的にハイレベルの信号をスイッチング素子３２２のゲートに入力することで、スイッチング素子３２２がオンする。それにともない、スイッチング素子３２１がオンするため、第２の駆動電流がＶＣＳＥＬ２０に流れることでＶＣＳＥＬ２０が発光する。第２の駆動電流は、ＶＣＳＥＬ２０に流れる電流を上述した閾値Ｔｈより大きくするために、第１の駆動電流に加算される電流である。これにより、第１の駆動電流及び第２の駆動電流によってＶＣＳＥＬ２０から出射される光の偏光方向はＸ方向となる。
［制御回路の動作例］
　次に、図７Ａ～図７Ｄまでのタイミングチャートを参照しつつ、制御装置３０の動作例について説明する。始めに、図７Ａに示すように、所定のタイミングｔ１で第１のドライブ回路３１３によりスイッチング素子３１２がオンされることで、第１の駆動電流がＶＣＳＥＬ２０に流れ、ＶＣＳＥＬ２０が発光する。上述したように、ここでのＶＣＳＥＬ２０から出射される光はＹ偏光である。ＶＣＳＥＬ２０からＹ偏光の光が出射される状態を予発光とも称する。
　図７Ｂに示すように、タイミングｔ１より時間的に後の所定のタイミングｔ２で、スイッチング素子３１２がオンしている間に第２のドライブ回路３２３によりスイッチング素子３２２がオンされることで、第１の駆動電流に加え、第２の駆動電流がＶＣＳＥＬ２０に流れる。すなわち、閾値Ｔｈを超える駆動電流が流れることで、ＶＣＳＥＬ２０から出射される光がＹ偏光からＸ偏光に切り替わる。ＶＣＳＥＬ２０からＸ偏光の光が出射される状態を本発光とも称する。
　予発光の状態では、ＶＣＳＥＬ２０から出射されるＹ偏光の光が対象物（具体例としては、測距対象物）に照射され得る（図７Ｃ参照）。しかしながら、本実施形態では、ＶＣＳＥＬ２０の光路上に偏光子４０が配置されているため、対象物への光出力はＸ偏光に限られる（図７Ｄ参照）。
　図８Ａ～図８Ｃは、上述した制御に対するＶＣＳＥＬの応答を説明するための図である。図８Ａは、横軸を時間軸として予発光での光と本発光での光を模式的に示した図である。予発光から本発光への偏光方向は、わずか数ｐｓ程度でＹ方向からＸ方向に切り替わる。このため、図８Ｂに示すように、非常にシャープな光波形が得られる。光の立ち上がりタイミングは、スイッチング素子３２２のオンのタイミングに従うため、発振ディレイの影響も最小限となる。また、図８Ｃに示すように、スイッチング素子３２２のオフのタイミングで対象物への光出力が瞬時に０になるので、光出力の積算エネルギー（Cumurativeエネルギー）がだらだらと上昇してしまうことがない。以上により、Ｅｙｅ－ｓａｆｅコンプライアンス上の問題を抑制しつつ、ＤＴｏＦシステムにおける高精度な測距を実現できる。
［測距装置の構成例］
　次に、図９を参照しつつ、上述した半導体レーザー装置１０を、測距装置（測距装置５０）に適用した場合における測距装置５０の構成例について説明する。測距装置５０は、測距対象物６０までの距離を測定する装置である。
　測距装置５０は、半導体レーザー装置１０に係る構成（ＶＣＳＥＬ２０、制御装置３０、偏光子４０）の他に、タイミング信号生成部５０１、受光部５０２、増幅部５０３、波形整形部５０４、及び、時間差測定部５０５を有する。
　タイミング信号生成部５０１は、タイミング信号を生成し、生成したタイミング信号を制御装置３０に供給する。具体的には、タイミング信号生成部５０１は、ＶＣＳＥＬ２０を予発光させる予発光タイミング信号ＴＳＡと、ＶＣＳＥＬ２０を本発光させる本発光タイミング信号ＴＳＢとを生成する。図１０に示すように、本発光タイミング信号ＴＳＢは、予発光タイミング信号ＴＳＡの生成タイミングから所定の時間差ＴＤ後に生成される。予発光タイミング信号ＴＳＡ及び本発光タイミング信号ＴＳＢは、制御装置３０に供給される。また、本発光タイミング信号ＴＳＢは、時間差測定部５０５に対しても供給される。
　制御装置３０は、予発光タイミング信号ＴＳＡが入力されたタイミングでスイッチング素子３１２をオンする。また、スイッチング素子３１１はオンされる。これにより、ＶＣＳＥＬ２０には第１の駆動電流が流れ、これにより、ＶＣＳＥＬ２０からはＹ偏光が出射される。但し、出射されたＹ偏光は偏光子４０により遮られるので測距対象物６０には照射されない。
　また、制御装置３０は、本発光タイミング信号ＴＳＢが入力されたタイミングでスイッチング素子３２２をオンする。また、スイッチング素子３２１はオンされる。これにより、ＶＣＳＥＬ２０には第１の駆動電流及び第２の駆動電流が流れ、これにより、ＶＣＳＥＬ２０からはＸ偏光が出射される。偏光子４０は、Ｘ偏光を透過させるので、Ｘ偏光が測距対象物６０には照射される。
　受光部５０２は、測距対象物６０からの反射光を受光する。本実施形態では、受光部５０２として、マルチピクセル型のＳＰＡＤが適用される。受光部５０２として、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードが適用されてもよい。反射光を受光した受光部５０２からは受光信号が出力される。
　増幅部５０３は、受光部５０２から供給される受光信号の電圧を増幅する。例えば、増幅部５０３は、受光信号の電圧を所定の増幅率でもって線形（リニア）に増幅する。増幅部５０３としては、リミッティングアンプ等を用いることができる。
　波形整形部５０４は、増幅部５０３により増幅された受光信号の波形を整形する。そして、波形整形部５０４は、受光信号の電圧が所定の閾値に達するエッジ点を検出することにより、受光部５０２が反射光を受光した受光タイミングを計測し、計測した受光タイミングを示す受光タイミング信号ＴＳＣを出力する。
　時間差測定部５０５は、１フレーム期間における、本発光タイミング信号ＴＳＢと受光タイミング信号ＴＳＣとに基づいて、測距対象物６０までの距離を算出する。時間差測定部５０５は、例えば、本発光タイミング信号ＴＳＢと受光タイミング信号ＴＳＣとの差を求めることで、ＶＣＳＥＬ２０から出射されたＸ偏光の飛行時間を算出し、この飛行時間に光速ｃを乗算し、その結果に１／２を乗算することで測距対象物６０までの距離を算出する。なお、距離を算出する処理において、補正処理等のその他の処理が行われてもよい。時間差測定部５０５により算出された距離は、車両の安全システムや、物体の３次元計測等のアプリケーションに応じて利用される。
＜第２の実施形態＞
　次に、第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態の説明において、上述した説明における同一または同質の構成については同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜、省略する。また、特に断らない限り、第１の実施形態で説明した事項は第２の実施形態に対して適用することができる。第２の実施形態は、ＶＣＳＥＬの具体的な構成を特徴の一つとする。
　図１１は、第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬ（ＶＣＳＥＬ２０Ａ）が有する発光部の上面図である。図１２は、図１１におけるＡ－Ａ線矢視方向の断面構成を示し、図１３は、図１１におけるＢ－Ｂ線矢視方向の断面構成を示す。
　ＶＣＳＥＬ２０Ａは、基板１００の一面側に発光部２００を備える。この発光部２００は、基板１００側から、下部ＤＢＲミラー層１１（第１多層膜反射鏡）、下部スペーサ層１４、活性層１５、上部スペーサ層１６、電流狭窄層１７、上部ＤＢＲミラー層１８（第２多層膜反射鏡）及びコンタクト層１９をこの順に積層して構成されている。発光部２００のうち、下部ＤＢＲミラー層１１の一部、下部スペーサ層１４、活性層１５、上部スペーサ層１６、電流狭窄層１７、上部ＤＢＲミラー層１８及びコンタクト層１９には、例えば幅１０μｍ～３０μｍ程度の円柱状のメサ部２１と、そのメサ部２１を取り囲む溝部２２とがそれぞれ形成されている。
　溝部２２は不均一な幅を有する環状の溝であり、その溝の幅に応じた（比例した）不均一な深さを有している。具体的には、積層面と平行であって、かつメサ部２１の中央部分を通る一の軸（図１１のＡ－Ａ線）に対応する部分に、径方向の幅がＬｙ、周回方向の幅がＬｘの一対の溝２２Ａが設けられており、これらに連通して、径方向の幅がΔＲの一対の溝２２Ｂが設けられている。溝２２Ａは下部ＤＢＲミラー層１１の下部第１ＤＢＲミラー層１２（後述）にまで達する深さＤ１を有している。他方、溝２２Ｂは下部第１ＤＢＲミラー層１２にまで達しない深さＤ２を有している。すなわち、溝２２Ｂの深さＤ２は溝２２Ａの深さＤ１よりも浅くなっており、それに伴い、メサ部２１の高さが溝部２２の深さに対応して不均一となっており、メサ部２１の側面に露出する層構成が溝部２２の深さに対応して相違している。なお、図１３には、溝２２Ｂが下部ＤＢＲミラー層１１の下部第２ＤＢＲミラー層１３（後述）にまで達している場合が例示されている。
　ここで、Ｌｘ及びＬｙは、後述のエッチング速度が遅くならない程度の大きさであることが好ましく、５μｍ以上であることが好ましい。また、ΔＲはＬｘ及びＬｙより小さく、後述のローディング効果により溝２２Ｂのエッチング速度が溝２２Ａのそれよりも遅くなる程度の大きさであることが好ましく、１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましく、２μｍであることがより好ましい。
　基板１００は、例えばｎ型ＧａＡｓ基板であり、このＧａＡｓ基板は、例えば（１００）面基板であることが好ましいが、（ｎ１１）面基板（ｎは整数）などの特殊な基板であってもよい。
　下部ＤＢＲミラー層１１は、下部第１ＤＢＲミラー層１２（第３多層膜反射鏡）及び下部第２ＤＢＲミラー層１３（第４多層膜反射鏡）を基板１００側からこの順に積層した構造を有している。下部第１ＤＢＲミラー層１２は、低屈折率層１２Ａ及び高屈折率層１２Ｂを１組として、それを複数組分積層して構成されたものである。低屈折率層１２Ａは例えば光学厚さがλ／４（λは発振波長）のｎ型Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ａｓからなり、高屈折率層１２Ｂは例えば光学厚さがλ／４のｎ型Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ａｓからなる。下部第２ＤＢＲミラー層１３は、低屈折率層１３Ａ及び高屈折率層１３Ｂを１組として、それを複数組分積層して構成されたものである。低屈折率層１３Ａは例えば光学厚さがλ／４のｎ型Ａｌｘ３Ｇａ１－ｘ３Ａｓからなり、高屈折率層１３Ｂは例えば光学厚さがλ／４のｎ型Ａｌｘ４Ｇａ１－ｘ４Ａｓからなる。なお、ｎ型不純物としては、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。
　ここで、下部ＤＢＲミラー層１１内のＡｌ組成の値ｘ１～ｘ４は以下の式（１）を満たす。これにより、下部第１ＤＢＲミラー層１２の低屈折率層１２Ａは下部第２ＤＢＲミラー層１３の低屈折率層１３Ａよりも酸化され易く、電流狭窄層１７と同等かそれよりも酸化されにくい性質を有している。
１≧ｘ９≧ｘ１＞（ｘ３，ｘ１０）＞０．８＞（ｘ２，ｘ４）≧０　（１）
　式（１）中の（ｘ３，ｘ１０）はｘ３またはｘ１０を意味し、（ｘ２，ｘ４）はｘ２またはｘ４を意味する。また、ｘ９は電流狭窄層１７を構成する材料に含まれるＡｌ組成の値であり、ｘ１０は上部ＤＢＲミラー層１８の低屈折率層を構成する材料に含まれるＡｌ組成の値である。また、０．８は低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との境界に対応するものである。
　ただし、下部第１ＤＢＲミラー層１２の各低屈折率層１２Ａのうちメサ部２１の中央領域（後述の発光領域１５Ａ）に対応する領域の周辺であって、かつ溝２２Ａを取り囲む領域（メサ部２１の側部）には、低屈折率層１２Ａの一部を酸化することにより酸化部３００が形成されている。この酸化部３００は一対の酸化層３１Ａ，３２Ａからなり、これら一対の酸化層３１Ａ，３２Ａは、下部第１ＤＢＲミラー層１２のうち発光領域１５Ａに対応する領域（この領域は後述の電流注入領域１７Ｂに対応する領域でもある）を間にして距離Ｄｏｘ１で互いに対向配置されると共に、溝部２２のうち深さが深い方の溝２２Ａに対応して形成されている。つまり、酸化部３００は発光領域１５Ａを中心にして回転する方向に不均一に分布しており、その分布に応じた不均一な応力を活性層１５に発生させるようになっている。
　ここで、距離Ｄｏｘ１は、電流注入領域１７Ｂの径方向の長さをＤｏｘ２とすると、Ｄｏｘ２よりも大きいことが好ましく、高次横モード発振を抑制したい場合には、Ｄｏｘ２＋１μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。さらに、より一層高次横モード発振を抑制したい場合には、Ｄｏｘ２＋１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。また、酸化層３１Ａ，３２Ａによる発光効率のロスを抑制したい場合には、距離Ｄｏｘ１は、Ｄｏｘ２よりも大きいことが好ましく、１．１×Ｄｏｘ２以上となっていることがより好ましい。
　酸化層３１Ａ，３２Ａは、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）を含んで構成され、後述するように、メサ部２１及び溝部２２の側面側から低屈折率層１２Ａに含まれる高濃度のＡｌを酸化することにより得られるものである。従って、各酸化層３１Ａは下部ＤＢＲミラー層１１内において高屈折率層１２Ｂを介して積層配置された多層膜３１０（第１多層膜）を構成し、各酸化層３２Ａは下部ＤＢＲミラー層１１内において高屈折率層１２Ｂを介して積層配置された多層膜３２０（第２多層膜）を構成する。なお、メサ部２１の側面のうち溝２２Ｂと対向する部分には下部第１ＤＢＲミラー層１２が露出していないので、その部分のうち溝２２Ａと隣接する部分を除いた部分には酸化層３１Ａ，３２Ａは分布していない。
　下部スペーサ層１４は、例えばＡｌｘ８Ｇａ１－ｘ８Ａｓ（０＜ｘ８＜１）からなる。活性層１５は、例えばＧａＡｓ系材料からなる。この活性層１５では、後述の電流注入領域１７Ｂと対向する領域が発光領域１５Ａとなり、その発光領域１５Ａの中心領域（発光中心領域）が主に基本横モード発振が生じる領域となり、発光領域１５Ａのうち発光中心領域を囲む外縁領域が主に高次横モード発振が生じる領域となる。基本横モード発振によりＹ偏光が生じ、高次横モード発振によりＸ偏光が生じる。上部スペーサ層１６は、例えばＡｌｘ１２Ｇａ１－ｘ１２Ａｓ（０＜ｘ１２＜１）からなる。これら下部スペーサ層１４、活性層１５及び上部スペーサ層１６は、不純物が含まれていないことが望ましいが、ｐ型またはｎ型不純物が含まれていてもよい。ｐ型不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。
　電流狭窄層１７は、その外縁領域に電流狭窄領域１７Ａを有し、その中央領域に電流注入領域１７Ｂを有している。電流注入領域１７Ｂは、例えばｐ型Ａｌｘ９Ｇａ１－ｘ９Ａｓ（０＜ｘ９≦１）からなる。電流狭窄領域１７Ａは、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）を含んで構成され、後述するように、メサ部２１の側面側からＡｌｘ９Ｇａ１－ｘ９Ａｓ層１７Ｄに含まれる高濃度のＡｌを酸化することにより得られるものである。つまり、電流狭窄層１７は電流を狭窄する機能を有している。
　電流狭窄領域１７Ａは、［０１１］方向及び［０１－１］方向に、対角線を有する四辺形（例えば菱形）状となっており、面内異方性を有している。このように電流狭窄領域１７Ａが［０１１］方向及び［０１－１］方向に対角線を有する四辺形となるのは、Ａｌｘ９Ｇａ１－ｘ９Ａｓの酸化速度が、［０１１］方向及び［０１－１］方向と、これらの方向と４５°の角度をなす［００１］方向及び［０１０］方向とで異なるからである。ここで、電流狭窄領域１７Ａの対角線の長さＤｏｘ２は、高次横モード発振を抑制したい場合には、３μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。さらに、より一層高次横モード発振を抑制したい場合には、３μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。
　上部ＤＢＲミラー層１８は、低屈折率層及び高屈折率層を１組として、それを複数組分積層して構成されたものである。低屈折率層は例えば光学厚さがλ／４のｐ型Ａｌｘ１０Ｇａ１－ｘ１０Ａｓ（０＜ｘ１０＜１）からなり、高屈折率層は例えば光学厚さがλ／４のｐ型Ａｌｘ１１Ｇａ１－ｘ１１Ａｓ（０＜ｘ１１＜１）からなる。コンタクト層１９は、例えばｐ型ＧａＡｓにより構成されている。
　本実施形態のＶＣＳＥＬ２０Ａにはまた、メサ部２１の上面の外縁部、溝部２２の内面及び、コンタクト層１９のうちメサ部２１以外の表面に保護膜２３が形成されている。コンタクト層１９の表面には上記の電流注入領域１７Ｂに対応する領域に光射出口２４Ａを有する環状の上部電極２４が形成されており、保護膜２３のうちメサ部２１から離れた部分の表面には上部電極パッド２５が形成されている。そして、図１１に示したように、保護膜２３のうち溝部２０Ｂを含む部分の表面には接続部２６が形成されており、この接続部２６を介して上部電極２４と上部電極パッド２５とが互いに電気的に接続されている。また、基板１００の裏面には下部電極２７が形成されている。
　保護膜２３は、例えば酸化物または窒化物などの絶縁材料により形成されたもので、コンタクト層１９の周縁部から溝部２２の内面、更にその近傍を覆うように形成されている。上部電極２４及び上部電極パッド２５は、例えばチタン（Ｔｉ）層，白金（Ｐｔ）層及び金（Ａｕ）層をこの順に積層して構成されたものであり、コンタクト層１９と電気的に接続されている。接続部２６は、例えばＴｉ層，Ｐｔ層及びＡｕ層をこの順に積層してなる積層構造上にめっき層が形成されたものである。下部電極２７は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金層，ニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層とを基板１００の側から順に積層した構造を有しており、基板１００と電気的に接続されている。
　以上、説明した構成を基本としつつ、本実施形態に係るＶＣＳＥＬは、以下に説明するＶＣＳＥＬ２０Ｂの構成を有する。図１４は、本例に係るＶＣＳＥＬ２０Ｂの上面構成を表すものである。図１５は、図１４におけるＡ－Ａ線矢視方向の断面構成のうち光射出口２４Ａ近傍を拡大して表すものであり、図１６は、図１４におけるＢ－Ｂ線矢視方向の断面構成のうち光射出口２４Ａ近傍を拡大して表すものである。このＶＣＳＥＬ２０Ｂは、光射出口２４Ａに対応して横モード調整部の一例である横モード調整層７０を備えている点で、図１１等に示した構成と相違する。
　この横モード調整層７０は、第１の調整層７１、第２の調整層７２及び第３の調整層７３からなり、第１の調整層７１及び第２の調整層７２は光射出口２４Ａの中央領域、すなわち主に基本横モード発振が生じる領域に、この順に積層されている。第３の調整層７３は、中央領域を囲む外縁領域、すなわち主に高次横モード発振が生じる領域に形成されている。
　なお、図１４～図１６では、第１の調整層７１及び第２の調整層７２は、溝２２Ｂ同士が互いに対向する方向の高次横モード発振をより一層低減するために、その方向の幅が、溝２２Ａ同士が互いに対向する方向の幅よりも狭い長方形状となっているが、他の形状、例えば、円形状となっていてもよい。
　第１の調整層７１は、膜厚が（２ａ－１）λ／４ｎ１（ａは１以上の整数，ｎ１は屈折率）で、屈折率ｎ１が上部ＤＢＲミラー層１８の表面に設けられた高屈折率層の屈折率より低い物質、例えばＳｉＯ２（酸化シリコン）などの誘電体により構成されている。第１の調整層７１の、溝２２Ｂ同士が互いに対向する方向の幅は、主に基本横モード発振が生じる領域とほぼ等しい幅であり、３．０μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。
　第２の調整層７２は、膜厚が（２ｂ－１）λ／４ｎ２（ｂは１以上の整数，ｎ２は屈折率）で、屈折率ｎ２が第１の調整層７１のそれより高い材料、例えばＳｉＮ（窒化シリコン）などの誘電体により構成されている。
　第３の調整層７３は、膜厚が（２ｃ－１）λ／４ｎ３（ｃは１以上の整数，ｎ３は屈折率）で屈折率ｎ３が第１の調整層７１のそれより低い材料、例えばＳｉＮ（窒化シリコン）などの誘電体により構成されている。なお、第２の調整層７２及び第３の調整層７３は、同一の膜厚及び材料により構成されていることが好ましい。これにより、これらの層を一括形成することができ、製造工程を簡略化することができる。
　ここで、光射出口２４Ａの中央領域の反射率をＲ１、中央領域を囲む外縁領域の反射率をＲ２、光射出口２４Ａにこれらの調整層を設けなかった場合の反射率をＲ３とすると、以下の式（２）の関係を満たすようにそれぞれの屈折率を調節することが好ましい。
　Ｒ１≧Ｒ３＞Ｒ２　（２）
　本例に係る構成によれば、第１の調整層７１は半導体材料からなる上部ＤＢＲミラー層１８Ａ上に設けられているので、第１の調整層７１を選択的にエッチングすることが非常に容易であり、かつ第１の調整層７１、第２の調整層７２、第３の調整層７３を複雑な形状とする必要がないことから、ＶＣＳＥＬ２０Ｂを容易に製造することができる。
　上述した構成を有するＶＣＳＥＬ２０Ｂに対して、第１の実施形態で説明した制御装置３０による制御が行われる。これにより、測距対象物６０に対してＸ偏光のみが照射される。
［第３の実施形態］
　次に、第３の実施形態について説明する。なお、第３の実施形態の説明において、上述した説明における同一または同質の構成については同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜、省略する。また、特に断らない限り、第１、第２の実施形態で説明した事項は第３の実施形態に対して適用することができる。第３の実施形態は、ＶＣＳＥＬの構成の一部が第２の実施形態に係るＶＣＳＥＬと異なっている。
　図１７Ａは、第３の実施形態に係るＶＣＳＥＬが有する発光部を上面視した図である。図１７Ｂは、図１７ＡにおけるＡ－Ａ線矢視方向の断面構成を示す。基本的な構成は図１６に示した構成と同じであるが、本実施形態に係る第１の調整層７１、第２の調整層７２、及び、第３の調整層７３は、線状の溝が刻まれたグレーディング構造を有している。
　基本横モードの発振領域である出射中央部の第１の調整層７１及び第２の調整層７２には、Ｙ方向（第１の方向の一例）の線状溝が刻まれている。一方で、周辺部領域である第３の調整層７３には、Ｘ方向（第２の方向の一例）の線状溝が刻まれている。係る構成によって、出射中央部は、偏光方向がＹ方向の光に対して高い反射特性を持ち、周辺部領域は偏光方向がＸ方向の光に対して高い反射率を持つ。基本モードで発振する手前の電流ではＹ偏光、そこを超えるとＸ偏光に切り替わる。係る光源を第１の実施形態に係るＶＣＳＥＬに組み込むことで、短い時間にたくさんのフォトンを閉じ込めることが可能となり、高速且つ高精度の測距を実現できる。なお、本実施形態に係る構成の場合は、メサ部２１の側部には酸化部は形成されない。
＜変形例＞
　以上、本技術の実施形態について具体的に説明したが、本技術の内容は上述した実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。なお、実施形態と同一または同質の構成については同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜、省略する。
　上述した半導体レーザー装置１０の動作時には、常時、スイッチング素子３１２をオンさせていてもよい。但し、消費電力を低減させる観点からは、測距単位（１フレーム）毎にスイッチング素子３１２をオフさせることが好ましい。また、本技術に係る半導体レーザー装置１０が測距装置以外の電子機器に適用されてもよい。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
＜応用例＞
　また、本技術に係る技術は、上述した応用例に限定されることなく、様々な製品へ応用することができる。例えば、本技術に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図１８は、本技術に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システム７０００の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム７０００は、通信ネットワーク７０１０を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１８に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Controller　Area　Network）、ＬＩＮ（Local　Interconnect　Network）、ＬＡＮ（Local　Area　Network）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。
　各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサー等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図１８では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。
　駆動系制御ユニット７１００は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット７１００は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Antilock　Brake　System）又はＥＳＣ（Electronic　Stability　Control）等の制御装置としての機能を有してもよい。
　駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサー、車両の加速度を検出する加速度センサー、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサーのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。
　ボディ系制御ユニット７２００は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット７２００は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット７２００には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット７２００は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。
　車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Time　Of　Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサー、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサーのうちの少なくとも一つが含まれる。
　環境センサーは、例えば、雨天を検出する雨滴センサー、霧を検出する霧センサー、日照度合いを検出する日照センサー、及び降雪を検出する雪センサーのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサーは、超音波センサー、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Light　Detection　and　Ranging、Laser　Imaging　Detection　and　Ranging）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサーないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサーないし装置が統合された装置として備えられてもよい。
　ここで、図１９は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部のうちの少なくとも一つの位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部７９１０及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として車両７９００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部７９１２，７９１４は、主として車両７９００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部７９１６は、主として車両７９００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図１９には、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ，ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサー又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０～７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。
　図１８に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサー、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。
　また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。
　車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサー又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサーは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。
　統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Personal　Digital　Assistant）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
　記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read　Only　Memory）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサー値等を記憶するＲＡＭ（Random　Access　Memory）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Hard　Disc　Drive）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。
　汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Global　System　of　Mobile　communications）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）（Long　Term　Evolution）若しくはＬＴＥ－Ａ（LTE－Advanced）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Peer　To　Peer）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Machine　Type　Communication）端末）と接続してもよい。
　専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２。１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Wireless　Access　in　Vehicle　Environment）、ＤＳＲＣ（Dedicated　Short　Range　Communications）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Vehicle　to　Vehicle）通信、路車間（Vehicle　to　Infrastructure）通信、車両と家との間（Vehicle　to　Home）の通信及び歩車間（Vehicle　to　Pedestrian）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。
　測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　System）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Global　Positioning　System）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。
　ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。　
車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インターフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near　Field　Communication）又はＷＵＳＢ（Wireless　USB）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Universal　Serial　Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition　Multimedia　Interface、又はＭＨＬ（Mobile　High-definition　Link）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。
　車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインターフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。
　統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced　Driver　Assistance　System）の機能実現を目的とした協調制御を行ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行ってもよい。
　マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。
　音声画像出力部７６７０は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１８の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。表示部７７２０は、ＡＲ（Augmented　Reality）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。
　なお、図１８に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサー又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。
　以上説明した車両制御システム７０００において、本技術の半導体レーザー装置は、例えば、車外情報検出部に適用され得る。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）
　発光部に対して接続され、当該発光部に流れる電流を制御する制御回路を有し、
　前記制御回路は、
　前記発光部から出射される光の偏光方向が第１の偏光方向となるように、前記発光部に流れる電流を制御する第１の制御回路と、
　前記発光部から出射される光の偏光方向が前記第１の偏光方向から前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向に切り替わるように、前記発光部に流れる電流を制御する第２の制御回路と
　を含む
　制御装置。
（２）
　前記第１の制御回路は、前記発光部の電極と接続される第１の電流源と、前記第１の電流源の動作をオン／オフする第１のスイッチング素子とを含み、
　前記第２の制御回路は、前記発光部の電極と接続される第２の電流源と、前記第２の電流源の動作をオン／オフする第２のスイッチング素子とを含む
　（１）に記載の制御装置。
（３）
　前記第１のスイッチング素子がオンの間に前記第２のスイッチング素子がオンされる
　（２）に記載の制御装置。
（４）
　前記第１のスイッチング素子のみがオンすることに応じて、前記発光部からは前記第１の偏光方向の光が出射され、
　前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子がオンすることに応じて、前記発光部から出射される光の偏光方向が前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向に切り替わる
　（３）に記載の制御装置。
（５）
　複数の前記発光部に前記制御回路が接続される
　（１）から（４）までの何れかに記載の制御装置。
（６）
　制御回路が発光部に流れる電流を制御し、
　前記制御回路が有する第１の制御回路が、前記発光部から出射される光の偏光方向が第１の偏光方向となるように、前記発光部に流れる電流を制御し、
　前記制御回路が有する第２の制御回路が、前記発光部から出射される光の偏光方向が前記第１の偏光方向から前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向に切り替わるように、
前記発光部に流れる電流を制御する
　制御方法。
（７）
　発光部と、
　前記発光部に対して接続され、当該発光部に流れる電流を制御する制御回路と
　偏光子と
　を有し、
　前記制御回路は、
　前記発光部から出射される光の偏光方向が第１の偏光方向となるように、前記発光部に流れる電流を制御する第１の制御回路と、
　前記発光部から出射される光の偏光方向が前記第１の偏光方向から前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向に切り替わるように、前記発光部に流れる電流を制御する第２の制御回路と
　を含み、
　前記偏光子は、前記第１の偏光方向の光を遮断し、前記第２の偏光方向の光を透過させる
　半導体レーザー装置。
（８）
　前記第１の制御回路は、前記発光部の電極と接続される第１の電流源と、前記第１の電流源の動作をオン／オフする第１のスイッチング素子とを含み、
　前記第２の制御回路は、前記発光部の電極と接続される第２の電流源と、前記第２の電流源の動作をオン／オフする第１のスイッチング素子とを含む
　（７）に記載の半導体レーザー装置。
（９）
　前記第１のスイッチング素子がオンの間に前記第２のスイッチング素子がオンされる
　（８）に記載の半導体レーザー装置。
（１０）
　前記第１のスイッチング素子のみがオンすることに応じて、前記発光部からは前記第１の偏光方向の光が出射され、
　前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子がオンすることに応じて、前記発光部から出射される光の偏光方向が前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向に切り替わる
　（９）に記載の半導体レーザー装置。
（１１）
　複数の発光部を有し、
　複数の前記発光部に前記制御回路が接続される
　（７）から（１０）までの何れかに記載の半導体レーザー装置。
（１２）
　前記第１の偏光方向の光は基本横モードの光であり、前記第２の偏光方向の光は高次横モードの光である
　（７）から（１１）までの何れかに記載の半導体レーザー装置。
（１３）
　前記発光部は、メサ部を有し、前記メサ部に横モード調整部が設けられて、前記メサ部の側部に酸化部が設けられている
　（７）から（１２）までの何れかに記載の半導体レーザー装置。
（１４）
　前記発光部は、メサ部を有し、
　前記メサ部の出射中央部に、第１の方向に整列されて形成された複数の溝からなる第１のグレーディング構造が設けられ、
　前記メサ部の出射周辺部に、第２の方向に整列されて形成された複数の溝からなる第２のグレーディング構造が設けられている
　（７）から（１２）までの何れかに記載の半導体レーザー装置。
（１５）
　前記第１の方向は、前記第２の方向とは直交する方向である
　（１４）に記載の半導体レーザー装置。
（１６）
　（７）から（１５）までの何れかに記載の半導体レーザー装置を有する測距装置。
（１７）
　（１６）に記載の測距装置を有する車載装置。
１０・・・半導体レーザー装置
２０、２０Ａ、２０Ｂ・・・ＶＣＳＥＬ
２１・・・メサ部
３０・・・制御装置
３１・・・第１の制御回路
３２・・・第２の制御回路
４０・・・偏光子
７０・・・横モード調整層
３１２、３２２・・・スイッチング素子

Claims (17)

  1. 　発光部に対して接続され、当該発光部に流れる電流を制御する制御回路を有し、
    　前記制御回路は、
    　前記発光部から出射される光の偏光方向が第１の偏光方向となるように、前記発光部に流れる電流を制御する第１の制御回路と、
    　前記発光部から出射される光の偏光方向が前記第１の偏光方向から前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向に切り替わるように、前記発光部に流れる電流を制御する第２の制御回路と
    　を含む
    　制御装置。
  2. 　前記第１の制御回路は、前記発光部の電極と接続される第１の電流源と、前記第１の電流源の動作をオン／オフする第１のスイッチング素子とを含み、
    　前記第２の制御回路は、前記発光部の電極と接続される第２の電流源と、前記第２の電流源の動作をオン／オフする第２のスイッチング素子とを含む
    　請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記第１のスイッチング素子がオンの間に前記第２のスイッチング素子がオンされる
    　請求項２に記載の制御装置。
  4. 　前記第１のスイッチング素子のみがオンすることに応じて、前記発光部からは前記第１の偏光方向の光が出射され、
    　前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子がオンすることに応じて、前記発光部から出射される光の偏光方向が前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向
    に切り替わる
    　請求項３に記載の制御装置。
  5. 　複数の前記発光部に前記制御回路が接続される
    　請求項１に記載の制御装置。
  6. 　制御回路が発光部に流れる電流を制御し、
    　前記制御回路が有する第１の制御回路が、前記発光部から出射される光の偏光方向が第１の偏光方向となるように、前記発光部に流れる電流を制御し、
    　前記制御回路が有する第２の制御回路が、前記発光部から出射される光の偏光方向が前記第１の偏光方向から前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向に切り替わるように、前記発光部に流れる電流を制御する
    　制御方法。
  7. 　発光部と、
    　前記発光部に対して接続され、当該発光部に流れる電流を制御する制御回路と
    　偏光子と
    　を有し、
    　前記制御回路は、
    　前記発光部から出射される光の偏光方向が第１の偏光方向となるように、前記発光部に流れる電流を制御する第１の制御回路と、
    　前記発光部から出射される光の偏光方向が前記第１の偏光方向から前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向に切り替わるように、前記発光部に流れる電流を制御する第２の制御回路と
    　を含み、
    　前記偏光子は、前記第１の偏光方向の光を遮断し、前記第２の偏光方向の光を透過させる
    　半導体レーザー装置。
  8. 　前記第１の制御回路は、前記発光部の電極と接続される第１の電流源と、前記第１の電流源の動作をオン／オフする第１のスイッチング素子とを含み、
    　前記第２の制御回路は、前記発光部の電極と接続される第２の電流源と、前記第２の電流源の動作をオン／オフする第１のスイッチング素子とを含む
    　請求項７に記載の半導体レーザー装置。
  9. 　前記第１のスイッチング素子がオンの間に前記第２のスイッチング素子がオンされる
    　請求項８に記載の半導体レーザー装置。
  10. 　前記第１のスイッチング素子のみがオンすることに応じて、前記発光部からは前記第１の偏光方向の光が出射され、
    　前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子がオンすることに応じて、前記発光部から出射される光の偏光方向が前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向に切り替わる
    　請求項９に記載の半導体レーザー装置。
  11. 　複数の発光部を有し、
    　複数の前記発光部に前記制御回路が接続される
    　請求項７に記載の半導体レーザー装置。
  12. 　前記第１の偏光方向の光は基本横モードの光であり、前記第２の偏光方向の光は高次横モードの光である
    　請求項７に記載の半導体レーザー装置。
  13. 　前記発光部は、メサ部を有し、前記メサ部に横モード調整部が設けられて、前記メサ部の側部に酸化部が設けられている
    　請求項７に記載の半導体レーザー装置。
  14. 　前記発光部は、メサ部を有し、
    　前記メサ部の出射中央部に、第１の方向に整列されて形成された複数の溝からなる第１のグレーディング構造が設けられ、
    　前記メサ部の出射周辺部に、第２の方向に整列されて形成された複数の溝からなる第２のグレーディング構造が設けられている
    　請求項７に記載の半導体レーザー装置。
  15. 　前記第１の方向は、前記第２の方向とは直交する方向である
    　請求項１４に記載の半導体レーザー装置。
  16. 　請求項７に記載の半導体レーザー装置を有する測距装置。
  17. 　請求項１６に記載の測距装置を有する車載装置。
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