WO2024024575A1 - 光学装置および測距装置 - Google Patents

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WO2024024575A1
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optical device
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宏 飛田
正人 土居
将尚 鎌田
健二 田中
江林 岳
元 米澤
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ソニーグループ株式会社
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H—ELECTRICITY
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    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123—Q-switching
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0239—Combinations of electrical or optical elements

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical device and a distance measuring device.
  • Short pulse laser technology is used in fields such as distance measurement.
  • a Q-switch solid-state laser element is used as a light source for a dToF (direct time of flight) distance measuring device because it can obtain a high peak power exceeding kW (kilowatt) with a relatively simple configuration.
  • a mirror that reflects the oscillated light and a photodetector that detects the oscillated light are required, making it difficult to miniaturize the distance measuring device and making it difficult to make the distance measuring device compatible.
  • the problem is that the impact resistance is weak.
  • Q-switched laser elements are arrayed, it is difficult to arrange mirrors and photodetectors, and light leaks between pixels, making it impossible to accurately detect the emission time of oscillated light from each pixel. It becomes a problem.
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser
  • the present disclosure provides an optical device and a distance measuring device that can suitably detect the emission timing of oscillated light.
  • the optical device includes a first resonator that resonates light of a first wavelength, a semiconductor section that oscillates light of the first wavelength, and a semiconductor section that oscillates light of the first wavelength; and a solid-state laser medium included in a second resonator that resonates light of a second wavelength and that oscillates light of the second wavelength; and a saturable absorber included in the second resonator; a light emitting element that emits light of two wavelengths; a detector that detects the light of the first wavelength or the drive current of the light emitting element; and detection of the light of the first wavelength or the drive current of the light emitting element by the detector.
  • an emission timing detection section that detects the emission timing of the light of the second wavelength based on the result.
  • the intensity of the light of the first wavelength or the value of the drive current of the light emitting element may vary depending on the emission timing of the light of the second wavelength.
  • the emission timing of the light of the second wavelength can be adjusted to a suitable value. It becomes possible to detect
  • the optical device of the first aspect may further include a distance measuring section that measures a distance based on a detection result of the emission timing of the light of the second wavelength by the emission timing detection section.
  • a distance measuring section that measures a distance based on a detection result of the emission timing of the light of the second wavelength by the emission timing detection section.
  • the optical device of the first aspect further includes a light receiving element that receives reflected light of the light of the second wavelength, and the distance measuring section is configured to emit the light of the second wavelength by the emission timing detection section.
  • the distance measurement may be performed based on a timing detection result and a reception result of the reflected light by the light receiving element. Thereby, for example, it becomes possible to perform suitable distance measurement from the light reception result based on the suitable detection result of the emission timing.
  • the optical device of the first aspect further includes a light reception timing detection section that detects the reception timing of the reflected light based on the result of reception of the reflected light by the light receiving element, and the distance measuring section The distance measurement may be performed based on a detection result of the emission timing of the light of the second wavelength by the emission timing detection section and a detection result of the light reception timing of the reflected light by the light reception timing detection section.
  • a detection result of the emission timing of the light of the second wavelength by the emission timing detection section and a detection result of the light reception timing of the reflected light by the light reception timing detection section.
  • the optical device of the first aspect further includes a difference detection unit that detects a difference between the emission timing of the light of the second wavelength and the reception timing of the reflected light, and the distance measurement unit The distance measurement may be performed based on the difference detected by the detection section. This makes it possible, for example, to suitably detect the difference between the emission and light reception timings, and perform suitable distance measurement based on the difference.
  • the optical device may be a distance measuring device that performs distance measurement based on a detection result of the emission timing of the light of the second wavelength by the emission timing detection section. This makes it possible, for example, to provide a distance measuring device that performs suitable distance measurement.
  • the optical device may be a light emitting device that emits light of the second wavelength, and may be included in a distance measuring device together with a light receiving device that receives light of the second wavelength. good. This makes it possible, for example, to provide a light emitting device that can realize suitable distance measurement.
  • the light emitting element includes a first reflective layer located in the semiconductor section and reflecting light of the first wavelength, and a first reflective layer located on the first surface of the solid-state laser medium and configured to reflect light of the first wavelength.
  • a second reflective layer that reflects light of two wavelengths; a third reflective layer that is located on the second surface of the solid-state laser medium and that reflects light of the first wavelength; and a third reflective layer that is located on the surface of the saturable absorber.
  • a fourth reflective layer that reflects the light of the second wavelength; and a fourth reflective layer that is located within the semiconductor section and is located on the solid-state laser medium side with respect to the first reflective layer and reflects a portion of the light of the first wavelength.
  • a fifth reflective layer may be included. This makes it possible, for example, to realize the first and second resonators with these reflective layers.
  • the detector may be arranged on the second resonator side with respect to the light emitting element. This makes it possible, for example, to arrange the substrate on one side of the light emitting element and the detector on the other side of the light emitting element.
  • the detector may be arranged on the first resonator side with respect to the light emitting element. This makes it possible, for example, to arrange the substrate on one side of the light emitting element and to arrange the detector in or on the substrate.
  • the detector may be attached to the light emitting element. This makes it possible, for example, to realize a structure in which a light emitting element and a detector are integrated.
  • the light emitting element is provided on the first surface side of the substrate, the detector is provided on the first surface side of the substrate, and the light emitting element is provided on the first surface side of the substrate, and the light emitting element is provided on the first surface side of the substrate, and It may be provided in a layer provided between the light emitting element and the light emitting element. This makes it possible, for example, to place the detector near the light emitting element.
  • the light emitting element may be provided on the first surface side of the substrate, and the detector may be provided in a layer provided on the second surface side of the substrate. good. This makes it possible, for example, to provide the light emitting element and the detector on separate sides of the substrate.
  • the optical device may include a plurality of light emitting elements arranged in an array as the light emitting elements. This makes it possible, for example, to perform distance measurement using images.
  • the optical device may further include a plurality of detectors arranged in an array in the same layer as the detectors. This makes it possible, for example, to easily form a detector that corresponds one-to-one with a light-emitting element.
  • the optical device of the first aspect further includes a drive unit that drives the plurality of light emitting elements, and the drive unit sequentially selects the light emitting elements from the plurality of light emitting elements by scanning the plurality of light emitting elements. Light may be excited. This makes it possible, for example, to simplify the configuration of the drive section.
  • the optical device of the first aspect further includes a drive unit that drives the plurality of light emitting elements, and the drive unit simultaneously drives the plurality of light emitting elements. Light may be excited. This makes it possible, for example, to drive these light emitting elements in a short time.
  • a distance measuring device includes a first resonator that resonates light of a first wavelength, a semiconductor section that oscillates light of the first wavelength, and a semiconductor section that is included in the first resonator. , and includes a solid laser medium included in a second resonator that resonates light of a second wavelength and that oscillates light of the second wavelength, and a saturable absorber included in the second resonator, a light emitting element that emits light of a second wavelength; a detector that detects the light of the first wavelength or the driving current of the light emitting element; a light receiving element that receives reflected light of the light of the second wavelength; and a distance measuring section that performs distance measurement based on the detection result of the light of the first wavelength or the drive current of the light emitting element by the device and the reception result of the reflected light by the light receiving element.
  • the emission timing of the second wavelength light can be suitably detected, and a suitable It becomes possible to perform distance measurement.
  • the distance measuring device detects the emission timing of the light of the second wavelength based on the detection result of the light of the first wavelength or the driving current of the light emitting element by the detector.
  • the distance measuring section further includes a timing detection section, and the distance measuring section performs the measurement based on the detection result of the emission timing of the light of the second wavelength by the emission timing detection section and the light reception result of the reflected light by the light receiving element. You may also go the distance. Thereby, for example, it becomes possible to suitably detect the emission timing of the light of the second wavelength and perform suitable distance measurement.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a distance measuring device 100 according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the structure of a light emitting element 1 according to a first embodiment. It is a block diagram showing the structure of distance measuring device 100 of a 1st embodiment. It is a block diagram showing the structure of distance measuring device 100 of a modification of a 1st embodiment. It is a graph for explaining the operation of the light emitting element 1 of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device 1 according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device 1 according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the structure of a light emitting device 101 according to a second embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the structure of a light emitting device 101 as a comparative example of the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a distance measuring device 100 according to the first embodiment.
  • the distance measuring device 100 includes a light emitting device 101 and a light receiving device 102.
  • the distance measuring device 100 irradiates a subject S with light emitted from a light emitting device 101 and receives the light reflected by the subject S using a light receiving device 102 .
  • the distance measurement device 100 performs distance measurement on the subject S, that is, measures the distance between the subject S and the distance measurement device 100.
  • the light emitting device 101 includes a light emitting element 1, a half mirror 2, and a photodiode (PD) 3.
  • the light receiving device 102 includes a light receiving element 4 and an arithmetic circuit 5.
  • the photodiode 3 and the arithmetic circuit 5 are examples of the detector and distance measuring section of the present disclosure, respectively.
  • the light emitting element 1 includes a semiconductor section 11, a solid laser medium 12, and a saturable absorber (Q switch) 13.
  • the semiconductor section 11 and the solid-state laser medium 12 form a resonator 21, and the solid-state laser medium 12 and the saturable absorber 13 form a resonator 22.
  • Resonators 21 and 22 are examples of first and second resonators of the present disclosure, respectively.
  • the semiconductor section 11 oscillates light having a predetermined wavelength.
  • This light is called excitation light because it is used to excite the solid-state laser medium 12.
  • the wavelength of the excitation light is, for example, 940 nm. This wavelength is an example of the first wavelength of this disclosure.
  • the excitation light is also called an excitation laser.
  • the solid-state laser medium 12 When excited by the excitation light, the solid-state laser medium 12 oscillates light having a predetermined wavelength different from the wavelength of the excitation light.
  • This light is called oscillation light because it corresponds to oscillation light as a Q-switch solid-state laser element.
  • the wavelength of the oscillated light is, for example, 1030 nm. This wavelength is an example of the second wavelength of this disclosure.
  • the oscillation light is also called an oscillation laser.
  • the saturable absorber 13 has the function of absorbing a portion of the light generated within the semiconductor section 11 and the solid-state laser medium 12, and emitting a portion of the light generated within the semiconductor section 11 and the solid-state laser medium 12 to the outside. It has an effect. For example, oscillation light generated within the solid-state laser medium 12 passes through the saturable absorber 13 and is emitted from the saturable absorber 13 to the outside. This light becomes the light emitted from the light emitting element 1.
  • the resonator 21 includes a semiconductor section 11 and a solid-state laser medium 12, and resonates light having a wavelength of 940 nm.
  • the resonator 22 includes a solid laser medium 12 and a saturable absorber 13, and resonates light having a wavelength of 1030 nm. Therefore, the light emitting element 1 of this embodiment can generate light having a wavelength of 940 nm as excitation light and can generate light having a wavelength of 1030 nm as oscillation light.
  • the resonant wavelength of the resonator 21 may be other than 940 nm
  • the resonant wavelength of the resonator 22 may be other than 1030 nm. Since these resonators 21 and 22 share the solid-state laser medium 12, they overlap each other in the region of the solid-state laser medium 12.
  • FIG. 1 shows light L emitted from the light emitting element 1.
  • This light L mainly contains light L2 corresponding to oscillation light, but also contains light L1 corresponding to excitation light.
  • the wavelength of the light L1 is, for example, 940 nm.
  • the wavelength of the light L2 is, for example, 1030 nm. Further details of the light emitting element 1 will be described later.
  • the half mirror 2 is placed at a position where the light L is incident, and separates the light L into light L1 and light L2.
  • Light L1 is supplied to photodiode 3.
  • the light L2 is emitted from the light emitting device 101 and serves as irradiation light to the subject S.
  • a subject S is irradiated with light L2, and light L2', which is a reflected light of the light L2, is directed from the subject S to the light receiving device 102.
  • the photodiode 3 is placed at a position where the light L1 is incident, detects the light L1, and outputs a signal indicating the detection result of the light L1. For example, the photodiode 3 receives the light L1, performs photoelectric conversion, and outputs a signal charge generated by the photoelectric conversion.
  • the signal output from the photodiode 3 is input to the arithmetic circuit 5. This signal may be a current signal obtained from the above signal charge or a voltage signal obtained from the above signal charge.
  • the light receiving element 4 receives the light L2' from the subject S and outputs a signal indicating the result of receiving the light L2'.
  • the light receiving element 4 is, for example, a photodiode, and outputs a signal obtained by photoelectric conversion of the light L2'.
  • the signal output from the light receiving element 4 is input to the arithmetic circuit 5.
  • the calculation circuit 5 performs various calculations related to distance measurement and other information processing.
  • the arithmetic circuit 5 performs distance measurement for the subject S based on, for example, the above-mentioned signal input from the photodiode 3 and the above-mentioned signal input from the light-receiving element 4. Further details of the arithmetic circuit 5 will be described later.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the structure of the light emitting element 1 of the first embodiment.
  • the light emitting element 1 includes the semiconductor section 11, the solid laser medium 12, and the saturable absorber 13.
  • the semiconductor section 11 and the solid-state laser medium 12 are in contact with each other, and the solid-state laser medium 12 and the saturable absorber 13 are in contact with each other.
  • the portion 11 and the solid-state laser medium 12 are drawn apart, and the solid-state laser medium 12 and the saturable absorber 13 are drawn separated.
  • the semiconductor section 11 and the solid-state laser medium 12 form a resonator 21, and the solid-state laser medium 12 and the saturable absorber 13 form a resonator 22.
  • FIG. 2 shows X, Y, and Z axes that are perpendicular to each other.
  • the X direction and the Y direction correspond to the horizontal direction (horizontal direction), and the Z direction corresponds to the vertical direction (vertical direction).
  • the semiconductor section 11, the solid-state laser medium 12, and the saturable absorber 13 are arranged in order along the X direction, but they may be arranged in order along other directions.
  • FIG. 2 further shows a surface A1 of the semiconductor section 11 in the -X direction, a surface B1 of the semiconductor section 11 in the +X direction, a surface A2 of the solid-state laser medium 12 in the -X direction, and a surface of the solid-state laser medium 12 in the +X direction.
  • B2 a surface A3 of the saturable absorber 13 in the -X direction, and a surface B3 of the saturable absorber 13 in the +X direction.
  • the surface B1 of the semiconductor section 11 is in contact with the surface A2 of the solid-state laser medium 12
  • the surface B2 of the solid-state laser medium 12 is in contact with the surface A3 of the saturable absorber 13. .
  • the semiconductor section 11 includes an n-DBR (Distributed Bragg Reflector) layer 31, a cladding layer 32, an active layer 33, a cladding layer 34, an oxide layer 35, and a p-DBR layer 36 in this order.
  • the n-DBR layer 31 is located on the surface A1 side
  • the p-DBR layer 36 is located on the surface B1 side.
  • the semiconductor layer 11 may include the n-DBR layer 31 on the surface B1 side and the p-DBR layer 36 on the surface A1 side.
  • the n-DBR layer 31 includes a plurality of low refractive index layers and a plurality of high refractive index layers stacked alternately. These low refractive index layers and high refractive index layers are, for example, an Al z1 Ga 1-z1 As layer and an Al z2 Ga 1-z2 As layer, respectively. However, Al, Ga, and As represent aluminum, gallium, and arsenic, respectively. Further, z1 and z2 are real numbers satisfying "0 ⁇ z1 ⁇ z2 ⁇ 1", and z2 is preferably smaller than 1.
  • the n-DBR layer 31 further includes an n-type dopant (eg, silicon).
  • the cladding layer 32 is, for example, a non-doped AlGaAs layer.
  • the active layer 33 has a quantum well structure, and specifically includes a plurality of quantum well layers and a plurality of barrier layers stacked alternately so as to have compressive strain.
  • These quantum well layers and barrier layers are, for example, an Al x1 In y1 Ga 1-x1-y1 As layer and an Al x2 In y2 Ga 1-x2-y2 As layer, respectively.
  • In represents indium.
  • x1, y1, x2, and y2 are real numbers that satisfy "0 ⁇ x1, y1, x2, y2 ⁇ 1,""0 ⁇ x1+y1 ⁇ 1," and "0 ⁇ x2+y2 ⁇ 1.”
  • the active layer 33 may have a multi-junction structure via a tunnel junction.
  • the cladding layer 34 is, for example, a non-doped AlGaAs layer.
  • the oxide layer 35 includes, for example, an AlAs layer and an Al 2 O 3 layer obtained by oxidizing the AlAs layer (O represents oxygen). Oxidation from the AlAs layer to the three Al 2 O layers is performed using, for example, water vapor.
  • the oxide layer 35 enables electrical and optical confinement. Note that the oxide layer 35 of this embodiment has a cylindrical opening (not shown) that penetrates the oxide layer 35 at the center of the oxide layer 35 in plan view.
  • the p-DBR layer 36 includes a plurality of low refractive index layers and a plurality of high refractive index layers stacked alternately. These low refractive index layers and high refractive index layers are, for example, an Al z3 Ga 1-z3 As layer and an Al z4 Ga 1-z4 As layer, respectively. However, z3 and z4 are real numbers satisfying "0 ⁇ z3 ⁇ z4 ⁇ 1", and z4 is preferably smaller than 1.
  • P-DBR layer 36 further includes a p-type dopant (eg, carbon).
  • the semiconductor section 11 further includes an n contact layer (not shown) in the -X direction of the n-DBR layer 31 and a p contact layer (not shown) in the +X direction of the p-DBR layer 36.
  • the n-contact layer is, for example, a GaAs layer containing an n-type dopant, and is in contact with an n-metal layer (not shown) that functions as a metal electrode.
  • the p-contact layer is, for example, a GaAs layer containing a p-type dopant, and is in contact with a p-metal layer (not shown) that functions as a metal electrode.
  • the solid-state laser medium 12 is, for example, a Yb:YAG crystal, that is, a YAG (yttrium aluminum garnet) crystal doped with Yb (yttribium).
  • a Yb:YAG crystal that is, a YAG (yttrium aluminum garnet) crystal doped with Yb (yttribium).
  • the resonant wavelength of the resonator 21 is 940 nm
  • the resonant wavelength of the resonator 22 is 1030 nm.
  • the solid-state laser medium 12 includes Nd:YAG, Nd:YVO4, Nd:YLF, Nd:glass, Yb:YAG, Yb:YLF, Yb:FAP, Yb:SFAP, Yb:YVO, Yb:glass, Yb:KYW, It may be formed of any one of Yb:BCBF, Yb:YCOB, Yb:GdCOB, and YB:YAB. Further, the solid-state laser medium 12 may be a four-level laser medium or a three-level laser medium.
  • the saturable absorber 13 is, for example, a Cr:YAG crystal, that is, a YAG crystal doped with Cr (chromium).
  • the saturable absorber 13 is also called a Q switch.
  • a Q-switch is a material that exhibits saturable absorption characteristics with respect to the light intensity of a laser beam passing through the Q-switch.
  • the saturable absorber 13 may be a V:YAG crystal, that is, a YAG crystal doped with V (vanadium).
  • the saturable absorber 13 may be formed of a material that can realize an active Q-switch element.
  • the semiconductor section 11 oscillates excitation light by surface emission of the active layer 33, and excites the solid-state laser medium 12 with the excitation light.
  • the solid-state laser medium 12 oscillates oscillation light by being excited by the excitation light.
  • the oscillated light passes through the saturable absorber 13 and is emitted from the saturable absorber 13 to the outside. As a result, light is emitted from the light emitting element 1.
  • the light emitting element 1 further includes reflective layers R1, R2, R3, R4, and R5.
  • Reflective layers R1, R2, R3, R4, and R5 are examples of first, second, third, fourth, and fifth reflective layers of the present disclosure, respectively.
  • the reflective layer R1 is formed of the n-DBR layer 31 and functions as a highly reflective layer for light of 940 nm.
  • the reflective layer R3 is formed on the surface B2 of the solid-state laser medium 12, and functions as a highly reflective layer for light of 940 nm.
  • Surface B2 is an example of the second surface of solid-state laser medium 12 of the present disclosure.
  • the reflective layer R3 is, for example, a LWPF (Long Wave Pass Filter).
  • the reflective layer R5 is formed of the p-DBR layer 36, and functions as a partial reflective layer that has a high reflectance for light of 940 nm. This reflectance is, for example, about 95%. In this way, the reflective layers R1, R3, and R5 can reflect light of 940 nm.
  • the resonator 21 of this embodiment is realized by these reflective layers R1, R3, and R5.
  • the resonator 21 of this embodiment is a resonator of a VCSEL, which is a surface emitting laser type semiconductor laser.
  • FIG. 2 schematically shows how 940 nm light (L1) is generated between the reflective layer R1 and the reflective layer R3.
  • the reflective layer R2 is formed on the surface A2 of the solid-state laser medium 12, and functions as a highly reflective layer for light of 1030 nm.
  • Surface A2 is an example of the first surface of solid-state laser medium 12 of the present disclosure.
  • the reflective layer R2 is, for example, a SWPF (Short Wave Pass Filter).
  • the reflective layer R4 is formed on the surface B3 of the saturable absorber 13, and functions as a partial reflective layer for light of 1030 nm. In this way, the reflective layers R2 and R4 can reflect light of 1030 nm.
  • the resonator 22 of this embodiment is realized by these reflective layers R2 and R4.
  • the resonator 22 of this embodiment is a resonator of a Q-switch solid-state laser.
  • FIG. 2 schematically shows how 1030 nm light (L2) is generated between the reflective layer R2 and the reflective layer R4.
  • the reflective layer R3 of this embodiment is a highly reflective layer, and thereby the power of the excitation light can be confined within the resonator 21.
  • the resonator 21 of this embodiment is a coupled cavity including three reflective layers R1, R3, and R5.
  • the reflective layer R5 is called an intermediate reflective layer and has a constant transmittance to excitation light.
  • the reflective layer R4 is a partially reflective layer.
  • the resonator 22 causes Q-switched laser pulse oscillation.
  • light having a wavelength of 1030 nm is generated as oscillation light.
  • the oscillated light passes through the reflective layer R4 and is emitted as light emitted from the light emitting element 1.
  • the reflective layer R4 may be provided at a location other than the surface B3 of the saturable absorber 13 as long as it is provided in the +X direction with respect to the surface B3 of the saturable absorber 13.
  • the resonator 22 may include a wavelength conversion material for converting the wavelength of the oscillated light from 1030 nm to a value other than 1030 nm.
  • the wavelength conversion material is, for example, a nonlinear optical crystal such as LiNbO 3 , BBO, LBO, CLBO, BiBO, KTP, or SLT.
  • the wavelength conversion material may be a phase matching material similar to these nonlinear optical crystals.
  • the resonator 22 may include an optical filter, a polarizer, a diffraction grating, and the like.
  • the resonator 22 includes the saturable absorber 13, immediately after the solid-state laser medium 12 is excited, the light (spontaneous emission light) generated from the solid-state laser medium 12 is partially absorbed by the saturable absorber 13. It gets absorbed. Therefore, the optical feedback by the reflective layer R4 does not reach the oscillation threshold, and the resonator 22 does not achieve Q-switched laser oscillation.
  • the output of spontaneous emission light from the solid-state laser medium 12 increases.
  • the light absorption rate of the saturable absorber 13 decreases rapidly.
  • the loss of the spontaneously emitted light from the solid-state laser medium 12 in the saturable absorber 13 is reduced, and resonance occurs between the reflective layer R2 and the reflective layer R4.
  • the resonator 22 reaches Q-switched laser oscillation, and emits a Q-switched laser pulse from the reflective layer R4. This light becomes the light emitted from the light emitting element 1.
  • the light emitting element 1 may be placed on a semiconductor substrate such as a GaAs substrate.
  • the light emitting element 1 may be arranged with respect to the semiconductor substrate so as to be a top emission type, or may be arranged so as to be a bottom emission type.
  • the light emitting element 1 in FIG. 2 is provided in the distance measuring device 100 in FIG. 1, it may be used for purposes other than distance measurement.
  • the light emitting device 1 of FIG. 2 may be provided in a medical device for medical use.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the structure of the distance measuring device 100 of the first embodiment.
  • FIG. 3 shows the light emitting element 1, photodiode 3, light receiving element 4, and arithmetic circuit 5 in the distance measuring device 100, and the illustration of the half mirror 2 is omitted.
  • the distance measuring device 100 further includes a drive circuit 111 that is an example of a drive section, a timing detection circuit 112 that is an example of an emission timing detection section, and a timing detection circuit that is an example of a light reception timing detection section. 113, a time difference detection circuit 114 which is an example of a difference detection section, and a distance/direction calculation circuit 115 which is an example of a distance measurement section.
  • the drive circuit 111 is included in the light emitting device 101, and the timing detection circuit 112, timing detection circuit 113, time difference detection circuit 114, and distance/direction calculation circuit 115 are included in the calculation circuit 5 of the light receiving device 102. It is.
  • the drive circuit 111 is a circuit that drives the light emitting element 1.
  • the drive circuit 111 supplies current (drive current) to the electrodes provided in the semiconductor section 11 when driving the light emitting element 1 .
  • a current is injected into the active layer 33, and light L (FIG. 1) is emitted from the light emitting element 1.
  • the light L emitted from the light emitting element 1 includes not only the light L2 corresponding to the oscillation light but also the light L1 corresponding to the excitation light.
  • the photodiode 3 outputs a signal indicating the detection result of the light L1
  • the light receiving element 4 outputs a signal indicating the reception result of the light L2' which is the reflected light of the light L2.
  • the timing detection circuit 112 receives a signal indicating the detection result of the light L1 from the photodiode 3. The timing detection circuit 112 further detects the emission timing of the light L2 based on the detection result of the light L1.
  • the emission timing of the light L2 is the timing at which the light L2 is emitted from the light emitting element 1.
  • the timing detection circuit 112 detects, for example, the emission time t0 of the light L2 from the light emitting element 1 as the emission timing of the light L2. Note that the timing detection circuit 112 may detect the emission timing in a manner other than the emission time t0.
  • the timing detection circuit 112 receives a signal indicating the detection result of the light L1 in order to detect the emission timing of the light L2.
  • the signal that the timing detection circuit 112 receives from the photodiode 3 is, for example, a signal indicating the detection result of the intensity of the light L1.
  • the timing detection circuit 113 receives a signal from the light receiving element 4 indicating the result of receiving the light L2'.
  • the timing detection circuit 113 further detects the light reception timing of the light L2' based on the light reception result of the light L2'.
  • the timing at which the light L2' is received is the timing at which the light L2' is received by the light receiving element 4.
  • the timing detection circuit 113 detects, for example, the time t when the light L2' is received by the light receiving element 4 as the light reception timing of the light L2'. Note that the timing detection circuit 113 may detect the light reception timing in a manner other than the light reception time t.
  • the time difference detection circuit 114 receives a signal indicating the emission timing of the light L2 from the timing detection circuit 112, and receives a signal indicating the reception timing of the light L2' from the timing detection circuit 113.
  • the time difference detection circuit 114 further detects the difference between the emission timing of the light L2 and the reception timing of the light L2'.
  • the distance/direction calculation circuit 115 receives the difference between the emission timing of the light L2 and the reception timing of the light L2' from the time difference detection circuit 114. The distance/direction calculation circuit 115 further performs distance measurement for the subject S based on the received difference. Specifically, the distance/direction calculation circuit 115 calculates the distance between the subject S and the distance measuring device 100 using the received difference. In a second embodiment described later, the distance/direction calculation circuit 115 further calculates the direction of the subject S with respect to the distance measuring device 100 using the received difference.
  • the distance measuring device 100 of the present embodiment uses the phenomenon that the intensity of the light L1 changes depending on the emission timing of the light L2 to determine the emission timing of the light L2 from the detection result of the light L1.
  • an expensive photodetector for example, an InGaAs photodetector
  • an inexpensive photodetector for example, a Si photodetector
  • the photodiode 3 of this embodiment can be formed, for example, in a Si (silicon) substrate.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the structure of a distance measuring device 100 according to a modification of the first embodiment.
  • the distance measuring device 100 (FIG. 4) of this modification has the same structure as the distance measuring device 100 shown in FIG. 3. However, the distance measuring device 100 of this modification includes a timing detection circuit 112 not in the light receiving device 102 but in the light emitting device 101.
  • the arithmetic circuit 5 of this modification includes a timing detection circuit 113, a time difference detection circuit 114, and a distance/direction calculation circuit 115, as shown in FIG.
  • the distance measuring device 100 shown in FIG. 3, the distance measuring device 100 shown in FIG. 4, and the light emitting device 101 shown in FIG. 4 are examples of the optical device of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a graph for explaining the operation of the light emitting element 1 of the first embodiment.
  • FIG. 5 shows temporal changes in the carrier density of the drive current, the photon density of the light L1, and the photon density of the light L2.
  • FIG. 5 further shows temporal changes in the population inversion density of the solid-state laser medium 12 (Yb:YAG) and the ground level carrier density of the saturable absorber 13 (Cr:YAG).
  • the circles shown in FIG. 5 indicate the timing at which the intensity of the light L1 emitted from the light emitting element 1 decreases.
  • the decrease in the intensity of the light L1 occurs at the timing when the light L2 (pulsed light) is emitted from the light emitting element 1. Therefore, by detecting the timing at which the intensity of the light L1 decreases, the timing at which the light L2 is emitted from the light emitting element 1 can be detected.
  • FIG. 5 shows the excitation start time T1 of the light L1, the times T2 and T3 at which the intensity of the light L1 decreases, and the time differences ⁇ T1, ⁇ T2, and ⁇ T3 between these times.
  • Pulsed light included in the light L2 is emitted from the light emitting element 1 at times T2, T3, etc.
  • the time differences ⁇ T1, ⁇ T2, and ⁇ T3 correspond to differences in the emission times of the pulsed lights included in the light L2. Note that the photon density of the light L2 increases and decreases in an extremely short period of time (for example, 0.01 ns to 1 ns) near times T2 and T3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device 1 according to a modification of the first embodiment.
  • the light emitting element 1 is arranged on a substrate 42 with a p metal layer 41 interposed therebetween.
  • the semiconductor section 11, solid-state laser medium 12, and saturable absorber 13 of this modification are provided in this order on the p-metal layer 41.
  • the p metal layer 41 is used as a metal electrode that supplies current to the active layer 33.
  • the substrate 42 is, for example, a semiconductor substrate such as a SiC (silicon carbide) substrate, or an insulating substrate such as a SiN (silicon nitride) substrate.
  • the half mirror 2 and photodiode 3 of this modification are arranged on the resonator 22 side with respect to the light emitting element 1.
  • the light emitting element 1 has the same structure as the light emitting element 1 shown in FIG. 6A.
  • the photodiode 3 of this modification is provided within the substrate 42 and, as a result, is placed on the resonator 21 side with respect to the light emitting element 1.
  • the photodiode 3 of this modification detects the light L1 that is emitted from the lower surface of the light emitting element 1 and passes through the opening H of the p metal layer 41, as shown in FIG. 6B.
  • the photodiode 3 of this modification is integrated with the light emitting element 1 by being provided within the substrate 42 attached to the light emitting element 1. According to this modification, it is possible to eliminate the need for alignment of the light emitting element 1, half mirror 2, and photodiode 3, to downsize the range finder 100, and to improve the impact resistance of the range finder 100. It becomes possible to do so.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting element 1 according to a modification of the first embodiment.
  • the light-emitting device 1 of this modification includes the above-described semiconductor section 11, solid-state laser medium 12, and saturable absorber 13, and further includes an n-contact layer 43, a substrate 44, and a non-doped semiconductor layer 45. .
  • FIG. 7 further shows an n-DBR layer 31, an active layer 33, and a p-DBR layer 36 in the semiconductor section 11, and illustration of the cladding layer 32, cladding layer 34, and oxide layer 35 is omitted. There is.
  • the n-contact layer 43 and the substrate 44 are provided in this order between the n-DBR layer 31 and the solid-state laser medium 12, and the non-doped semiconductor layer 45 is provided between the n-DBR layer 31 and a photodiode 3, which will be described later. ing.
  • the n-contact layer 43, the substrate 44, and the non-doped semiconductor layer 45 are, for example, a GaAs layer containing an n-type dopant, a GaAs substrate, and a non-doped GaAs layer, respectively.
  • the non-doped semiconductor layer 45 is provided to increase electrical resistance between the light emitting element 1 and the photodiode 3.
  • FIG. 7 further shows a photodiode 3 attached to the light emitting element 1.
  • the photodiode 3 of this modification includes an n-type semiconductor layer 51, an active layer 52, and a p-type semiconductor layer 53.
  • the photodiode 3 of this modification is arranged on the resonator 21 side with respect to the light emitting element 1.
  • the photodiode 3 of this modification detects the light L1 emitted from the lower surface of the light emitting element 1, as shown in FIG. According to this modification, it is possible to eliminate the need for alignment of the light emitting element 1, half mirror 2, and photodiode 3, to downsize the range finder 100, and to improve the impact resistance of the range finder 100. It becomes possible to do so.
  • the n-type semiconductor layer 51, the active layer 52, and the p-type semiconductor layer 53 are, for example, a GaAs layer containing an n-type dopant, a layer having a quantum well structure, and a GaAs layer containing a p-type dopant, respectively.
  • FIG. 7 further shows an n metal layer 61 provided on the lower surface of the n contact layer 43, a p metal layer 62 provided on the lower surface of the p-DBR layer 36, and an n metal layer 62 provided on the lower surface of the n-type semiconductor layer 51.
  • a metal layer 63 and a p metal layer 64 provided on the lower surface of the p-type semiconductor layer 53 are shown.
  • N metal layer 61, p metal layer 62, and n metal layer 63 have a ring shape, and p metal layer 64 has a disk shape.
  • the n metal layer 61 and the p metal layer 62 function as metal electrodes for driving the semiconductor section 11, and the n metal layer 63 and the p metal layer 64 function as metal electrodes for outputting signals from the photodiode 3. do.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the structure of a distance measuring device 100 according to a modification of the first embodiment.
  • the distance measuring device 100 (FIG. 8) of this modification has the same structure as the distance measuring device 100 shown in FIG. However, similarly to the light emitting element 1 shown in FIG. It is being According to this modification, it is possible to eliminate the need for alignment of the light emitting element 1, half mirror 2, and photodiode 3, to downsize the range finder 100, and to improve the impact resistance of the range finder 100. It becomes possible to do so.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the structure of a distance measuring device 100 according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 shows a block structure of the distance measuring device 100 shown in FIG. 8.
  • FIG. 9 shows how the photodiode 3 is integrated with the light emitting element 1. Note that such a block structure can also be realized by employing the light emitting element 1 shown in FIG. 7 instead of employing the light emitting element 1 shown in FIG. 6B.
  • the distance measuring device 100 of this embodiment detects the emission timing of the light L2 (oscillation light) based on the detection result of the light L1 (excitation light). Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suitably detect the emission timing of the light L2, for example, by using the inexpensive photodiode 3 to detect the emission timing of the light L2.
  • FIG. 10 is a perspective view showing the structure of a light emitting device 101 according to the second embodiment.
  • the light emitting device 101 of this embodiment includes a plurality of light emitting elements 1, a half mirror 2, and a photodiode 3. These light emitting elements 1 are formed of a common semiconductor portion 11, a solid laser medium 12, and a saturable absorber 13, and are arranged in a two-dimensional array. These are called a light emitting element array 71. Also in this embodiment, the semiconductor section 11 and the solid-state laser medium 12 form a resonator 21, and the solid-state laser medium 12 and the saturable absorber 13 form a resonator 22.
  • each light emitting element 1 The light L emitted from each light emitting element 1 is separated into light L1 and light L2 by the half mirror 2.
  • the light L1 is detected by the photodiode 3, and the light L2 is emitted from the light emitting device 101 to the outside.
  • the plurality of light emitting elements 1 are sequentially driven, and the light L is sequentially emitted from these light emitting elements 1. This allows the light L from these light emitting elements 1 to be detected by one photodiode 3. Furthermore, by driving these light emitting elements 1 sequentially rather than simultaneously, it is possible to reduce the amount of heat generated per one light emitting element 1. Further, by configuring the light emitting device 101 with a plurality of light emitting elements 1, it becomes possible to emit the light L2 over a wide range.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the structure of a light emitting device 101 as a comparative example of the second embodiment.
  • the light emitting device 101 of this comparative example includes a plurality of light emitting elements 1, a plurality of half mirrors 2, and a plurality of photodiodes 3. These are called a light emitting element array 71, a half mirror array 72, and a photodiode array 73, respectively.
  • Light L emitted from each light emitting element 1 is separated into light L1 and light L2 by a corresponding half mirror 2.
  • the light L1 is detected by the corresponding photodiode 3, and the light L2 is emitted from the light emitting device 101 to the outside.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting device 101 according to a modification of the second embodiment.
  • a light emitting device 101 includes a plurality of light emitting elements 1 and a plurality of photodiodes 3. These light-emitting elements 1 are formed of a semiconductor part 11, a solid-state laser medium 12, and a saturable absorber 13 that are common to these light-emitting elements 1, and these photodiodes 3 are formed of a common semiconductor part 11, a solid-state laser medium 12, and a saturable absorber 13. It is formed within the photodiode layer 46.
  • An example of the photodiode layer 46 is a semiconductor layer such as a polysilicon layer or a compound semiconductor layer. A in FIG.
  • the semiconductor section 11 and the solid-state laser medium 12 form a resonator 21, and the solid-state laser medium 12 and the saturable absorber 13 form a resonator 22.
  • FIG. 12A further shows a p-metal layer 41 and a substrate 42.
  • the semiconductor section 11, the solid-state laser medium 12, and the saturable absorber 13 are laminated in this order on the upper surface of the substrate 42 with the p-metal layer 41 interposed therebetween.
  • Photodiode layer 46 is provided on the lower surface of substrate 42 .
  • the top and bottom surfaces of substrate 42 are examples of the first and second surfaces of the present disclosure, respectively.
  • each photodiode 3 of this modification detects the light L1 that is emitted from the lower surface of the corresponding light emitting element 1 and passes through the p-metal layer 41 and the opening H' of the substrate 42. .
  • the light emitting element array 71 and the photodiode array 73 of this modification are integrated by being provided on the upper and lower surfaces of the same substrate 42. According to this modification, it is possible to eliminate the need for alignment of the light emitting element 1, half mirror 2, and photodiode 3, to downsize the range finder 100, and to improve the impact resistance of the range finder 100. It becomes possible to do so. Further, according to this modification, by arranging each photodiode 3 near the corresponding light emitting element 1, it is possible to suppress the occurrence of crosstalk.
  • the light emitting device 101 has the same structure as the light emitting device 101 shown in FIG. 12A.
  • the photodiode layer 46 of this modification is provided between the upper surface of the substrate 42 and the lower surface of the p metal layer 41. According to this modification, each photodiode 3 can be arranged even closer to the corresponding light emitting element 1.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the structure of the distance measuring device 100 of the second embodiment.
  • the distance measuring device 100 (FIG. 13) of this embodiment has the same structure as the distance measuring device 100 shown in FIG. 8 of the first embodiment. However, the distance measuring device 100 of this embodiment includes the light emitting device 101 shown in A of FIG. 12 as the light emitting device 101. Therefore, the distance measuring device 100 of this embodiment includes a light emitting element array 71 and a photodiode array 73 in the light emitting device 101.
  • the distance measuring device 100 of this embodiment further includes a light receiving element array 74 in the light receiving device 102, a lens 75 in the light emitting device 101, and a lens 76 in the light receiving device 102.
  • the light receiving element array 74 has a plurality of light receiving elements 4 arranged in a two-dimensional array.
  • the distance measuring device 100 of this embodiment irradiates the subject S with the light L2 emitted from each light emitting element 1 via the lens 75.
  • the light receiving element array 74 receives light L2' from the subject S via the lens 76.
  • Each light receiving element 4 outputs a signal indicating the result of receiving the light L2' to the arithmetic circuit 5.
  • each photodiode 3 outputs a signal indicating the detection result of the light L1 to the arithmetic circuit 5.
  • the number of arrows representing the light L2' in FIG. 13 is normally the same as the number of arrows representing the light L2 in FIG. 13 if the diagram is drawn more accurately. For ease of viewing, some arrows representing the light L2' are omitted.
  • FIG. 14 is a block diagram showing the structure of the distance measuring device 100 of the second embodiment.
  • FIG. 14 shows a block structure of the distance measuring device 100 shown in FIG. 13.
  • the structure shown in FIG. 14 is similar to the structure shown in FIG. 9 of the first embodiment, but in FIG. An array 73 and a light receiving element array 74 are illustrated.
  • FIG. 14 shows how the photodiode array 73 is integrated with the light emitting element array 71.
  • the arithmetic circuit 5 of this embodiment can operate similarly to the arithmetic circuit 5 of the first embodiment.
  • the drive circuit 111 of this embodiment is a scan drive circuit that sequentially drives the plurality of light emitting elements 1 included in the light emitting element array 71. Thereby, light L is sequentially emitted from these light emitting elements 1.
  • the distance measuring device 100 of this embodiment may include the light emitting device 101 shown in FIG. 10 or the light emitting device 101 shown in FIG. 12 B instead of the light emitting device 101 shown in FIG. 12A. good. Note that the order in which the plurality of light emitting elements 1 are scanned when sequentially driven may be any order.
  • the distance/direction calculation circuit 115 of this embodiment performs distance measurement for the subject S, similarly to the distance/direction calculation circuit 115 of the first embodiment. However, the distance/direction calculation circuit 115 of this embodiment uses the detection results of the light L1 by the plurality of photodiodes 3 and the reception results of the light L2' by the plurality of light receiving elements 4 to determine the distance between the subject S and the distance. The distance to the device 100 and the direction of the subject S with respect to the distance measuring device 100 are calculated.
  • FIG. 15 is a block diagram showing the structure of a distance measuring device 100 according to a modification of the second embodiment.
  • the distance measuring device 100 of this modification has the same block structure as the distance measuring device 100 shown in FIG. 14.
  • the drive circuit 111 of this modification is a simultaneous drive circuit that simultaneously drives the plurality of light emitting elements 1 included in the light emitting element array 71. As a result, light L is simultaneously emitted from these light emitting elements 1.
  • the distance measuring device 100 of this modification may include the light emitting device 101 shown in FIG. 12B instead of the light emitting device 101 shown in FIG. 12A.
  • the drive circuit 111 of this modification may drive all the light emitting elements 1 in the light emitting element array 71 simultaneously, or may drive some light emitting elements 1 in the light emitting element array 71 simultaneously.
  • the drive circuit 111 of this modification may simultaneously drive the light emitting elements 1 for each group.
  • the drive circuit 111 of this modification simultaneously drives the plurality of light emitting elements 1 in the first group, then simultaneously drives the plurality of light emitting elements 1 in the second group, and then simultaneously drives the plurality of light emitting elements 1 in the second group. Simultaneous driving may be employed within each group, such as simultaneously driving a plurality of light emitting elements 1 within a group, and sequential driving may be employed between groups.
  • FIG. 16 is a block diagram showing the structure of a distance measuring device 100 according to a modification of the second embodiment.
  • the distance measuring device 100 of this modification has the same block structure as the distance measuring device 100 shown in FIG. 14.
  • the arithmetic circuit 5 of this modification includes a time difference detection circuit 114 and a distance/direction calculation circuit 115, but does not include a timing detection circuit 112 and a timing detection circuit 113.
  • the time difference detection circuit 114 of this modification receives a signal indicating the detection result of the light L1 from the photodiode array 73 (photodiode 3), and receives a signal indicating the detection result of the light L2 from the light receiving element array 74 (light receiving element array 74). element 4).
  • the time difference detection circuit 114 of this modification further detects the difference between the emission timing of the light L2 and the reception timing of the light L2' based on these signals.
  • the time difference detection circuit 114 of this modification has the same functions as the timing detection circuit 112, the timing detection circuit 113, and the time difference detection circuit 114 shown in FIG. Note that the distance/direction calculation circuit 115 of this modification performs distance measurement for the subject S based on the received difference, similarly to the distance/direction calculation circuit 115 shown in FIG.
  • the distance measuring device 100 of the present embodiment determines the emission timing of the light L2 (oscillation light) based on the detection result of the light L1 (excitation light). Detect. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suitably detect the emission timing of the light L2, for example, by using the inexpensive photodiode 3 to detect the emission timing of the light L2. Furthermore, according to the present embodiment, by employing the light emitting element array 71 and the photodiode array 73, it becomes possible to sequentially drive or simultaneously drive the plurality of light emitting elements 1. Note that even when driving a plurality of light emitting elements 1 at the same time, the emission timing of the light L2 is generally slightly different for each light emitting element 1, so it is desirable to use a plurality of photodiodes 3.
  • FIG. 17 is a block diagram showing the structure of a distance measuring device 100 according to the third embodiment.
  • the distance measuring device 100 (FIG. 17) of this embodiment has the same structure as the distance measuring device 100 (FIG. 3) of the first embodiment.
  • the distance measuring device 100 of this embodiment includes a current detection circuit 3' instead of the photodiode 3.
  • Current detection circuit 3' like photodiode 3, is an example of a detector of the present disclosure.
  • the drive circuit 111 supplies a drive current to the light emitting element 1 when driving the light emitting element 1.
  • light L (FIG. 1) is emitted from the light emitting element 1.
  • the light L emitted from the light emitting element 1 includes not only light L2 corresponding to oscillation light but also light L1 corresponding to excitation light.
  • the photodiode 3 of the first embodiment detects the light L1 and outputs a signal indicating the detection result of the light L1 to the timing detection circuit 112.
  • the current detection circuit 3' of this embodiment detects the drive current of the light emitting element 1 and outputs a signal indicating the detection result of the drive current to the timing detection circuit 112.
  • the timing detection circuit 112 receives a signal indicating the drive current detection result from the current detection circuit 3'.
  • the timing detection circuit 112 further detects the emission timing of the light L2 based on the detection result of the drive current.
  • the timing detection circuit 112 detects, for example, the emission time t0 of the light L2 from the light emitting element 1 as the emission timing of the light L2.
  • the timing detection circuit 112 receives a signal indicating the detection result of the drive current in order to detect the emission timing of the light L2.
  • the signal that the timing detection circuit 112 receives from the current detection circuit 3' is, for example, a signal indicating the detection result of the drive current value.
  • the timing at which the value of the drive current of the light emitting element 1 changes is shown in FIG. In FIG. 5, the photon density of the light L1 decreases at the timing indicated by the circle, and the carrier density of the drive current also increases at the same timing.
  • the timing at which the photon density of the light L1 decreases corresponds to the timing at which the intensity of the light L1 emitted from the light emitting element 1 decreases.
  • the timing at which the carrier density of the drive current increases corresponds to the timing at which the value of the drive current increases.
  • the decrease in the intensity of the light L1 and the increase in the value of the drive current occur at the timing when the light L2 (pulsed light) is emitted from the light emitting element 1. Therefore, by detecting the timing at which the value of the drive current increases, the timing at which the light L2 is emitted from the light emitting element 1 can be detected.
  • timing detection circuit 113 time difference detection circuit 114
  • distance/direction calculation circuit 115 distance/direction calculation circuit 115
  • the current detection circuit 3' of this embodiment may be applied to other distance measuring devices 100 instead of being applied to the distance measuring device 100 shown in FIG. 3, for example, in FIGS. , FIG. 15, or FIG. 16.
  • FIG. 18 is a block diagram showing the structure of a distance measuring device 100 according to a modification of the third embodiment.
  • the distance measuring device 100 shown in FIG. 17 includes a current detection circuit 3' instead of the photodiode 3.
  • a distance measuring device 100 shown in FIG. 18 includes a photodiode 3 and a current detection circuit 3'.
  • the emission timing of the light L2 can be detected based on the detection result of the light L1 by the photodiode 3
  • the emission timing of the light L2 can be detected based on the detection result of the drive current by the current detection circuit 3'.
  • a light emitting element that is included in a resonator and includes a solid laser medium that oscillates light at the second wavelength; and a saturable absorber that is included in the second resonator and that emits light at the second wavelength; a detector that detects the light of the first wavelength or the drive current of the light emitting element; an emission timing detection unit that detects the emission timing of the light of the second wavelength based on the detection result of the light of the first wavelength or the drive current of the light emitting element by the detector;
  • An optical device comprising:
  • the optical device further comprising a distance measuring section that measures a distance based on a detection result of the emission timing of the light of the second wavelength by the emission timing detection section.
  • the distance measuring unit performs the distance measurement based on the detection result of the emission timing of the light of the second wavelength by the emission timing detection unit and the reception result of the reflected light by the light receiving element.
  • (5) further comprising a light reception timing detection unit that detects a reception timing of the reflected light based on a result of reception of the reflected light by the light receiving element,
  • the distance measuring section measures the distance based on the detection result of the emission timing of the light of the second wavelength by the emission timing detection section and the detection result of the light reception timing of the reflected light by the light reception timing detection section.
  • (6) further comprising a difference detection unit that detects a difference between the emission timing of the light of the second wavelength and the reception timing of the reflected light, The optical device according to (5), wherein the distance measurement section performs the distance measurement based on the difference detected by the difference detection section.
  • optical device is a distance measuring device that measures a distance based on a detection result of the emission timing of the light of the second wavelength by the emission timing detection section.
  • optical device is a light emitting device that emits light of the second wavelength, and is included in a distance measuring device together with a light receiving device that receives light of the second wavelength.
  • the light emitting element is a first reflective layer located within the semiconductor section and reflecting light of the first wavelength; a second reflective layer located on the first surface of the solid-state laser medium and reflecting light of the second wavelength; a third reflective layer located on a second surface of the solid-state laser medium and reflecting light of the first wavelength; a fourth reflective layer located on the surface of the saturable absorber and reflecting light of the second wavelength; a fifth reflective layer located within the semiconductor section, located on the solid-state laser medium side with respect to the first reflective layer, and reflecting a portion of the light of the first wavelength;
  • the optical device is a first reflective layer located within the semiconductor section and reflecting light of the first wavelength; a second reflective layer located on the first surface of the solid-state laser medium and reflecting light of the second wavelength; a third reflective layer located on a second surface of the solid-state laser medium and reflecting light of the first wavelength; a fourth reflective layer located on the surface of the saturable absorber and reflecting light of the second wavelength; a fifth reflective layer located within the semiconductor section, located on
  • the light emitting element is provided on the first surface side of the substrate,
  • the detector is provided on the first surface side of the substrate, and is provided in a layer provided between the substrate and the light emitting element.
  • the light emitting element is provided on the first surface side of the substrate,
  • the detector is provided in a layer provided on the second surface side of the substrate,
  • optical device (15) The optical device according to (1), wherein the optical device includes a plurality of light emitting elements arranged in an array as the light emitting elements.
  • a light emitting element that is included in a resonator and includes a solid laser medium that oscillates light at the second wavelength; and a saturable absorber that is included in the second resonator and that emits light at the second wavelength; a detector that detects the light of the first wavelength or the drive current of the light emitting element; a light receiving element that receives reflected light of the second wavelength; a distance measuring unit that performs distance measurement based on the detection result of the first wavelength light or the driving current of the light emitting element by the detector and the reception result of the reflected light by the light receiving element; A distance measuring device equipped with.
  • the distance measurement unit performs the distance measurement based on the detection result of the emission timing of the light of the second wavelength by the emission timing detection unit and the reception result of the reflected light by the light receiving element.

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Abstract

［課題］発振光の出射タイミングを好適に検出することが可能な光学装置および測距装置を提供する。 ［解決手段］本開示の光学装置は、第１波長の光を共振させる第１共振器に含まれ、前記第１波長の光を発振させる半導体部と、前記第１共振器に含まれ、かつ、第２波長の光を共振させる第２共振器に含まれ、前記第２波長の光を発振させる固体レーザ媒質と、前記第２共振器に含まれる可飽和吸収体とを含み、前記第２波長の光を出射する発光素子と、前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流を検出する検出器と、前記検出器による前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流の検出結果に基づいて、前記第２波長の光の出射タイミングを検出する出射タイミング検出部とを備える。

Description

光学装置および測距装置
　本開示は、光学装置および測距装置に関する。
　短パルスレーザの技術は、測距の分野などで採用されている。例えば、Ｑスイッチ固体レーザ素子は、比較的簡便な構成でｋＷ（キロワット）を超える高いピークパワーが得られるため、ｄＴｏＦ（direct Time of Flight）方式の測距装置用の光源として用いられている。
国際特許出願公開ＷＯ２０２１／１０６７５７号公報 特開２０００－２６９５９８号公報 国際特許出願公開ＷＯ２０２１／０５１８１４号公報
　Ｑスイッチレーザ素子をｄＴｏＦに用いる場合、発振光の出射時刻を検出するために、発振光の一部を取り出して、光検出器で検出する必要がある。例えば、励起光の波長が９４０ｎｍで、発振光の波長が１０３０ｎｍのＱスイッチレーザ素子をｄＴｏＦに用いる場合、発振光の出射時刻を感度よく検出するには、１０３０ｎｍに感度のあるＩｎＧａＡｓ光検出器などの高価な光検出器が必要になる。また、発振光の出射時刻を検出するには、発振光を反射させるミラーと、発振光を検出する光検出器とが必要となり、測距装置の小型化が難しいことや、測距装置の対衝撃性が弱いことが問題となる。また、Ｑスイッチレーザ素子をアレイ化した場合、ミラーおよび光検出器を配置するのが難しいことや、画素間で光が漏れ込んで各画素の発振光の出射時間を正確に検出できなくなることが問題となる。
　測距装置を小型化するために、１０３０ｎｍの波長のＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）素子を光源として利用することが考えられる。しかしながら、この場合には、Ｑスイッチレーザ素子のような高パワーが得られないことが問題となる。
　そこで、本開示は、発振光の出射タイミングを好適に検出することが可能な光学装置および測距装置を提供する。
　本開示の第１の側面の光学装置は、第１波長の光を共振させる第１共振器に含まれ、前記第１波長の光を発振させる半導体部と、前記第１共振器に含まれ、かつ、第２波長の光を共振させる第２共振器に含まれ、前記第２波長の光を発振させる固体レーザ媒質と、前記第２共振器に含まれる可飽和吸収体とを含み、前記第２波長の光を出射する発光素子と、前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流を検出する検出器と、前記検出器による前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流の検出結果に基づいて、前記第２波長の光の出射タイミングを検出する出射タイミング検出部とを備える。これにより例えば、第１波長の光（励起光）または発光素子の駆動電流の検出結果を用いることで、第２波長の光（発振光）の出射タイミングを好適に検出することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記第１波長の光の強度または前記発光素子の駆動電流の値は、前記第２波長の光の出射タイミングに応じて変動してもよい。これにより例えば、第１波長の光の強度または発光素子の駆動電流の値が、第２波長の光の出射タイミングに応じて変動することを利用して、第２波長の光の出射タイミングを好適に検出することが可能となる。
　また、この第１の側面の光学装置は、前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果に基づいて、測距を行う測距部をさらに備えていてもよい。これにより例えば、出射タイミングの好適な検出結果に基づいて、好適な測距を行うことが可能となる。
　また、この第１の側面の光学装置は、前記第２波長の光の反射光を受光する受光素子をさらに備え、前記測距部は、前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果と、前記受光素子による前記反射光の受光結果とに基づいて、前記測距を行ってもよい。これにより例えば、出射タイミングの好適な検出結果に基づいて、受光結果から好適な測距を行うことが可能となる。
　また、この第１の側面の光学装置は、前記受光素子による前記反射光の受光結果に基づいて、前記反射光の受光タイミングを検出する受光タイミング検出部をさらに備え、前記測距部は、前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果と、前記受光タイミング検出部による前記反射光の受光タイミングの検出結果とに基づいて、前記測距を行ってもよい。これにより例えば、出射および受光タイミングの好適な検出結果に基づいて、好適な測距を行うことが可能となる。
　また、この第１の側面の光学装置は、前記第２波長の光の出射タイミングと、前記反射光の受光タイミングとの差分を検出する差分検出部をさらに備え、前記測距部は、前記差分検出部により検出された差分に基づいて、前記測距を行ってもよい。これにより例えば、出射および受光タイミングの差分を好適に検出し、差分に基づいて好適な測距を行うことが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記光学装置は、前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果に基づいて、測距を行う測距装置でもよい。これにより例えば、好適な測距を行う測距装置を提供することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記光学装置は、前記第２波長の光を発光する発光装置であり、前記第２波長の光を受光する受光装置と共に、測距装置に含まれていてもよい。これにより例えば、好適な測距を実現可能な発光装置を提供することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記発光素子は、前記半導体部内に位置し、前記第１波長の光を反射する第１反射層と、前記固体レーザ媒質の第１面に位置し、前記第２波長の光を反射する第２反射層と、前記固体レーザ媒質の第２面に位置し、前記第１波長の光を反射する第３反射層と、前記可飽和吸収体の表面に位置し、前記第２波長の光を反射する第４反射層と、前記半導体部内に位置し、前記第１反射層に対し前記固体レーザ媒質側に位置し、前記第１波長の光の一部を反射する第５反射層と、を含んでいてもよい。これにより例えば、これらの反射層により第１および第２共振器を実現することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記検出器は、前記発光素子に対し前記第２共振器側に配置されていてもよい。これにより例えば、発光素子の一側に基板を配置し、発光素子の他側に検出器を配置することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記検出器は、前記発光素子に対し前記第１共振器側に配置されていてもよい。これにより例えば、発光素子の一側に基板を配置し、検出器を基板内や基板上に配置することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記検出器は、前記発光素子に取り付けられていてもよい。これにより例えば、発光素子と検出器とが一体化された構造を実現することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記発光素子は、基板の第１面側に設けられており、前記検出器は、前記基板の前記第１面側に設けられており、かつ前記基板と前記発光素子との間に設けられた層内に設けられていてもよい。これにより例えば、検出器を発光素子の付近に配置することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記発光素子は、基板の第１面側に設けられており、前記検出器は、前記基板の第２面側に設けられた層内に設けられていてもよい。これにより例えば、基板の別々の面に発光素子と検出器とを設けることが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記光学装置は、前記発光素子として、アレイ状に配置された複数の発光素子を含んでいてもよい。これにより例えば、画像を用いて測距を行うことが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記光学装置はさらに、前記検出器として、同じ層内にアレイ状に配置された複数の検出器を含んでいてもよい。これにより例えば、発光素子と１対１で対応する検出器を簡単に形成することが可能となる。
　また、この第１の側面の光学装置は、前記複数の発光素子を駆動する駆動部をさらに備え、前記駆動部は、前記複数の発光素子を走査することにより、前記複数の発光素子から順番に光を励起させてもよい。これにより例えば、駆動部の構成を単純化することが可能となる。
　また、この第１の側面の光学装置は、前記複数の発光素子を駆動する駆動部をさらに備え、前記駆動部は、前記複数の発光素子を同時に駆動することにより、前記複数の発光素子から同時に光を励起させてもよい。これにより例えば、これらの発光素子を短時間で駆動することが可能となる。
　本開示の第２の側面の測距装置は、第１波長の光を共振させる第１共振器に含まれ、前記第１波長の光を発振させる半導体部と、前記第１共振器に含まれ、かつ、第２波長の光を共振させる第２共振器に含まれ、前記第２波長の光を発振させる固体レーザ媒質と、前記第２共振器に含まれる可飽和吸収体とを含み、前記第２波長の光を出射する発光素子と、前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流を検出する検出器と、前記第２波長の光の反射光を受光する受光素子と、前記検出器による前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流の検出結果と、前記受光素子による前記反射光の受光結果とに基づいて、測距を行う測距部とを備える。これにより例えば、第１波長の光（励起光）の反射光または発光素子の駆動電流の検出結果を用いることで、第２波長の光（発振光）の出射タイミングを好適に検出し、好適な測距を行うことが可能となる。
　また、この第２の側面の測距装置は、前記検出器による前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流の検出結果に基づいて、前記第２波長の光の出射タイミングを検出する出射タイミング検出部をさらに備え、前記測距部は、前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果と、前記受光素子による前記反射光の受光結果とに基づいて、前記測距を行ってもよい。これにより例えば、第２波長の光の出射タイミングを好適に検出し、好適な測距を行うことが可能となる。
第１実施形態の測距装置１００の構造を示す模式図である。 第１実施形態の発光素子１の構造を説明するための断面図である。 第１実施形態の測距装置１００の構造を示すブロック図である。 第１実施形態の変形例の測距装置１００の構造を示すブロック図である。 第１実施形態の発光素子１の動作を説明するためのグラフである。 第１実施形態の変形例の発光素子１の構造を示す断面図である。 第１実施形態の変形例の発光素子１の構造を示す断面図である。 第１実施形態の変形例の測距装置１００の構造を示す模式図である。 第１実施形態の変形例の測距装置１００の構造を示すブロック図である。 第２実施形態の発光装置１０１の構造を示す斜視図である。 第２実施形態の比較例の発光装置１０１の構造を示す斜視図である。 第２実施形態の変形例の発光装置１０１の構造を示す断面図である。 第２実施形態の測距装置１００の構造を示す模式図である。 第２実施形態の測距装置１００の構造を示すブロック図である。 第２実施形態の変形例の測距装置１００の構造を示すブロック図である。 第２実施形態の変形例の測距装置１００の構造を示すブロック図である。 第３実施形態の測距装置１００の構造を示すブロック図である。 第３実施形態の変形例の測距装置１００の構造を示すブロック図である。
　以下、本開示の実施形態を、図面を参照して説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態の測距装置１００の構造を示す模式図である。
　測距装置１００は、図１に示すように、発光装置１０１と、受光装置１０２とを備えている。測距装置１００は、発光装置１０１から発光された光を被写体Ｓに照射し、被写体Ｓで反射した光を受光装置１０２により受光する。測距装置１００は、被写体Ｓについての測距を行う、すなわち、被写体Ｓと測距装置１００との距離を測定する。
　発光装置１０１は、発光素子１と、ハーフミラー２と、フォトダイオード（ＰＤ）３とを備えている。受光装置１０２は、受光素子４と、演算回路５とを備えている。フォトダイオード３と演算回路５はそれぞれ、本開示の検出器と測距部の例である。
　発光素子１は、半導体部１１と、固体レーザ媒質１２と、可飽和吸収体（Ｑスイッチ）１３とを含んでいる。半導体部１１および固体レーザ媒質１２は、共振器２１を形成しており、固体レーザ媒質１２および可飽和吸収体１３は、共振器２２を形成している。共振器２１、２２はそれぞれ、本開示の第１および第２共振器の例である。
　半導体部１１は、所定の波長を有する光を発振させる。この光は、固体レーザ媒質１２を励起させるために用いられるため、励起光と呼ばれる。励起光の波長は、例えば９４０ｎｍである。この波長は、本開示の第１波長の例である。励起光は、励起レーザとも呼ばれる。
　固体レーザ媒質１２は、励起光により励起されることで、励起光の波長と異なる所定の波長を有する光を発振させる。この光は、Ｑスイッチ固体レーザ素子としての発振光に相当するため、発振光と呼ばれる。発振光の波長は、例えば１０３０ｎｍである。この波長は、本開示の第２波長の例である。発振光は、発振レーザとも呼ばれる。
　可飽和吸収体１３は、半導体部１１および固体レーザ媒質１２内で発生した光の一部を吸収する作用や、半導体部１１および固体レーザ媒質１２内で発生した光の一部を外部に放出する作用を有する。例えば、固体レーザ媒質１２内で発生した発振光は、可飽和吸収体１３を透過することで、可飽和吸収体１３から外部に放出される。この光が、発光素子１からの出射光となる。
　共振器２１は、半導体部１１と固体レーザ媒質１２とを含んでおり、９４０ｎｍの波長を有する光を共振させる。共振器２２は、固体レーザ媒質１２と可飽和吸収体１３とを含んでおり、１０３０ｎｍの波長を有する光を共振させる。よって、本実施形態の発光素子１は、励起光として、９４０ｎｍの波長を有する光を発生させ、発振光として、１０３０ｎｍの波長を有する光を発生させることができる。なお、共振器２１の共振波長は９４０ｎｍ以外でもよく、共振器２２の共振波長は１０３０ｎｍ以外でもよい。これらの共振器２１、２２は、固体レーザ媒質１２を共有しているため、固体レーザ媒質１２の領域で互いにオーバーラップしている。
　図１は、発光素子１から出射される光Ｌを示している。この光Ｌは、発振光に相当する光Ｌ２を主に含んでいるが、さらに励起光に相当する光Ｌ１も含んでいる。光Ｌ１の波長は、例えば９４０ｎｍである。光Ｌ２の波長は、例えば１０３０ｎｍである。発光素子１のさらなる詳細については、後述する。
　ハーフミラー２は、光Ｌが入射する位置に配置されており、光Ｌを光Ｌ１と光Ｌ２とに分離する。光Ｌ１は、フォトダイオード３に供給される。光Ｌ２は、発光装置１０１から発光され、被写体Ｓへの照射光となる。図１では、被写体Ｓに光Ｌ２が照射され、光Ｌ２の反射光である光Ｌ２’が、被写体Ｓから受光装置１０２へと向かっている。
　フォトダイオード３は、光Ｌ１が入射する位置に配置されており、光Ｌ１を検出して、光Ｌ１の検出結果を示す信号を出力する。例えば、フォトダイオード３は、光Ｌ１を受光して光電変換を行い、光電変換により生成された信号電荷を出力する。フォトダイオード３から出力された信号は、演算回路５に入力される。この信号は、上記の信号電荷から得られた電流信号でもよいし、上記の信号電荷から得られた電圧信号でもよい。
　受光素子４は、被写体Ｓからの光Ｌ２’を受光して、光Ｌ２’の受光結果を示す信号を出力する。受光素子４は例えば、フォトダイオードであり、光Ｌ２’の光電変換により得られた信号を出力する。受光素子４から出力された信号は、演算回路５に入力される。
　演算回路５は、測距やその他の情報処理に関する種々の演算を行う。演算回路５は例えば、フォトダイオード３から入力された上記の信号と、受光素子４から入力された上記の信号とに基づいて、被写体Ｓについての測距を行う。演算回路５のさらなる詳細については、後述する。
　図２は、第１実施形態の発光素子１の構造を説明するための断面図である。
　発光素子１は、上述のように、半導体部１１と、固体レーザ媒質１２と、可飽和吸収体１３とを含んでいる。本実施形態の発光素子１では、半導体部１１と固体レーザ媒質１２が接しており、固体レーザ媒質１２と可飽和吸収体１３が接しているが、図２は、説明を分かりやすくするため、半導体部１１と固体レーザ媒質１２が離して描かれ、固体レーザ媒質１２と可飽和吸収体１３が離して描かれている。半導体部１１と固体レーザ媒質１２は、共振器２１を形成しており、固体レーザ媒質１２と可飽和吸収体１３は、共振器２２を形成している。
　図２は、互いに垂直なＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示している。Ｘ方向およびＹ方向は横方向（水平方向）に相当し、Ｚ方向は縦方向（垂直方向）に相当する。図２では、半導体部１１、固体レーザ媒質１２、および可飽和吸収体１３が、Ｘ方向に沿って順に配置されているが、その他の方向に沿って順に配置されていてもよい。
　図２はさらに、半導体部１１の－Ｘ方向の表面Ａ１と、半導体部１１の＋Ｘ方向の表面Ｂ１と、固体レーザ媒質１２の－Ｘ方向の表面Ａ２と、固体レーザ媒質１２の＋Ｘ方向の表面Ｂ２と、可飽和吸収体１３の－Ｘ方向の表面Ａ３と、可飽和吸収体１３の＋Ｘ方向の表面Ｂ３とを示している。本実施形態の発光素子１では、半導体部１１の表面Ｂ１が、固体レーザ媒質１２の表面Ａ２と接しており、固体レーザ媒質１２の表面Ｂ２が、可飽和吸収体１３の表面Ａ３と接している。
　半導体部１１は、ｎ－ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層３１と、クラッド層３２と、活性層３３と、クラッド層３４と、酸化層３５と、ｐ－ＤＢＲ層３６とを順に含んでいる。図２では、ｎ－ＤＢＲ層３１が表面Ａ１側に位置しており、ｐ－ＤＢＲ層３６が表面Ｂ１側に位置している。なお、後述する例のように、半導体層１１は、ｎ－ＤＢＲ層３１を表面Ｂ１側に含み、ｐ－ＤＢＲ層３６を表面Ａ１側に含んでいてもよい。
　ｎ－ＤＢＲ層３１は、交互に積層された複数の低屈折率層および複数の高屈折率層を含んでいる。これら低屈折率層および高屈折率層はそれぞれ、例えばＡｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ａｓ層およびＡｌｚ２Ｇａ１－ｚ２Ａｓ層である。ただし、Ａｌ、Ｇａ、Ａｓはそれぞれアルミニウム、ガリウム、ヒ素を表す。また、ｚ１とｚ２は「０≦ｚ１＜ｚ２≦１」を満たす実数であり、ｚ２は１より小さいことが望ましい。ｎ－ＤＢＲ層３１はさらに、ｎ型ドーパント（例えばシリコン）を含んでいる。
　クラッド層３２は例えば、ノンドープのＡｌＧａＡｓ層である。
　活性層３３は、量子井戸構造を有しており、具体的には、圧縮歪を有するように交互に積層された複数の量子井戸層および複数の障壁層を含んでいる。これら量子井戸層および障壁層はそれぞれ、例えばＡｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ１－ｘ１－ｙ１Ａｓ層およびＡｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ１－ｘ２－ｙ２Ａｓ層である。ただし、Ｉｎはインジウムを表す。また、ｘ１、ｙ１、ｘ２、ｙ２は「０≦ｘ１、ｙ１、ｘ２、ｙ２≦１」「０≦ｘ１＋ｙ１≦１」「０≦ｘ２＋ｙ２≦１」を満たす実数である。活性層３３は、トンネルジャンクションを介したマルチジャンクション構造を有していてもよい。
　クラッド層３４は例えば、ノンドープのＡｌＧａＡｓ層である。
　酸化層３５は例えば、ＡｌＡｓ層と、ＡｌＡｓ層を酸化することで得られたＡｌ２Ｏ３層とを含んでいる（Ｏは酸素を表す）。ＡｌＡｓ層からＡｌ２Ｏ３層への酸化は、例えば水蒸気を用いて行われる。酸化層３５によれば、電気的および光学的な閉じ込めを行うことが可能となる。なお、本実施形態の酸化層３５は、平面視における酸化層３５の中央部に、酸化層３５を貫通する円筒形の開口部（不図示）を有している。
　ｐ－ＤＢＲ層３６は、交互に積層された複数の低屈折率層および複数の高屈折率層を含んでいる。これら低屈折率層および高屈折率層はそれぞれ、例えばＡｌｚ３Ｇａ１－ｚ３Ａｓ層およびＡｌｚ４Ｇａ１－ｚ４Ａｓ層である。ただし、ｚ３とｚ４は「０≦ｚ３＜ｚ４≦１」を満たす実数であり、ｚ４は１より小さいことが望ましい。ｐ－ＤＢＲ層３６はさらに、ｐ型ドーパント（例えば炭素）を含んでいる。
　半導体部１１はさらに、ｎ－ＤＢＲ層３１の－Ｘ方向にｎコンタクト層（図示せず）を含み、ｐ－ＤＢＲ層３６の＋Ｘ方向にｐコンタクト層（図示せず）を含んでいる。ｎコンタクト層は例えば、ｎ型ドーパントを含むＧａＡｓ層であり、メタル電極として機能するｎメタル層（図示せず）と接している。ｐコンタクト層は例えば、ｐ型ドーパントを含むＧａＡｓ層であり、メタル電極として機能するｐメタル層（図示せず）と接している。
　固体レーザ媒質１２は例えば、Ｙｂ：ＹＡＧ結晶、すなわち、Ｙｂ（イットリビウム）がドープされたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）結晶である。この場合、共振器２１の共振波長は９４０ｎｍとなり、共振器２２の共振波長は１０３０ｎｍとなる。固体レーザ媒質１２は、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ｇｌａｓｓ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＦＡＰ、Ｙｂ：ＳＦＡＰ、Ｙｂ：ＹＶＯ、Ｙｂ：ｇｌａｓｓ、Ｙｂ：ＫＹＷ、Ｙｂ：ＢＣＢＦ、Ｙｂ：ＹＣＯＢ、Ｙｂ：ＧｄＣＯＢ、ＹＢ：ＹＡＢのいずれかで形成されていてもよい。また、固体レーザ媒質１２は、４準位系のレーザ媒質でもよいし、３準位系のレーザ媒質でもよい。
　可飽和吸収体１３は例えば、Ｃｒ：ＹＡＧ結晶、すなわち、Ｃｒ（クロム）がドープされたＹＡＧ結晶である。可飽和吸収体１３は、Ｑスイッチとも呼ばれる。Ｑスイッチは、Ｑスイッチ中を通過するレーザ光の光強度に対し、可飽和吸収特性を示す物質である。可飽和吸収体１３は、Ｖ：ＹＡＧ結晶、すなわち、Ｖ（バナジウム）がドープされたＹＡＧ結晶でもよい。可飽和吸収体１３は、能動Ｑスイッチ素子を実現可能な物質で形成されていてもよい。
　本実施形態では、半導体部１１が、活性層３３の面発光により励起光を発振させ、励起光により固体レーザ媒質１２を励起させる。固体レーザ媒質１２は、励起光により励起されることで、発振光を発振させる。発振光は、可飽和吸収体１３を透過することで、可飽和吸収体１３から外部に放出される。その結果、発光素子１から光が出射される。
　発光素子１はさらに、図２に示すように、反射層Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５を含んでいる。反射層Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５はそれぞれ、本開示の第１、第２、第３、第４、第５反射層の例である。
　反射層Ｒ１は、ｎ－ＤＢＲ層３１により形成されており、９４０ｎｍの光に対する高反射層として機能する。反射層Ｒ３は、固体レーザ媒質１２の表面Ｂ２に形成されており、９４０ｎｍの光に対する高反射層として機能する。表面Ｂ２は、本開示の固体レーザ媒質１２の第２面の例である。反射層Ｒ３は例えば、ＬＷＰＦ（Long Wave Pass Filter）となっている。反射層Ｒ５は、ｐ－ＤＢＲ層３６により形成されており、９４０ｎｍの光に対する反射率が高い部分反射層として機能する。この反射率は例えば、９５％程度である。このように、反射層Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５は、９４０ｎｍの光を反射することができる。本実施形態の共振器２１は、これらの反射層Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５により実現されている。本実施形態の共振器２１は、面発光レーザ型の半導体レーザであるＶＣＳＥＬの共振器となっている。図２は、９４０ｎｍの光（Ｌ１）が反射層Ｒ１と反射層Ｒ３との間で発生する様子を、模式的に示している。
　反射層Ｒ２は、固体レーザ媒質１２の表面Ａ２に形成されており、１０３０ｎｍの光に対する高反射層として機能する。表面Ａ２は、本開示の固体レーザ媒質１２の第１面の例である。反射層Ｒ２は例えば、ＳＷＰＦ（Short Wave Pass Filter）となっている。反射層Ｒ４は、可飽和吸収体１３の表面Ｂ３に形成されており、１０３０ｎｍの光に対する部分反射層として機能する。このように、反射層Ｒ２、Ｒ４は、１０３０ｎｍの光を反射することができる。本実施形態の共振器２２は、これらの反射層Ｒ２、Ｒ４により実現されている。本実施形態の共振器２２は、Ｑスイッチ固体レーザの共振器となっている。図２は、１０３０ｎｍの光（Ｌ２）が反射層Ｒ２と反射層Ｒ４との間で発生する様子を、模式的に示している。
　本実施形態では、９４０ｎｍの波長を有する光を、固体レーザ媒質１２を励起させるための励起光として使用する。そのため、本実施形態の反射層Ｒ３は高反射層となっており、これにより、励起光のパワーを共振器２１内に閉じ込めることができる。本実施形態の共振器２１は、３つの反射層Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５を含む結合共振器（Coupled Cavity）となっている。反射層Ｒ５は、中間反射層と呼ばれ、励起光に対して一定の透過率を有している。
　一方、反射層Ｒ４は部分反射層となっている。固体レーザ媒質１２が励起光により励起されると、共振器２２は、Ｑスイッチレーザパルス発振に至る。その結果、１０３０ｎｍの波長を有する光が、発振光として発生する。発振光は、反射層Ｒ４を透過し、発光素子１の出射光として出射される。なお、反射層Ｒ４は、可飽和吸収体１３の表面Ｂ３よりも＋Ｘ方向に設けられていれば、可飽和吸収体１３の表面Ｂ３以外の場所に設けられていてもよい。
　なお、共振器２２は、発振光の波長を、１０３０ｎｍから１０３０ｎｍ以外の値に変換するための波長変換材料を含んでいてもよい。波長変換材料は例えば、ＬｉＮｂＯ３、ＢＢＯ、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＢｉＢＯ、ＫＴＰ、ＳＬＴなどの非線形光学結晶である。波長変換材料は、これらの非線形光学結晶に類似する位相整合材料でもよい。また、共振器２２は、光学フィルタ、偏光子、回折格子などを含んでいてもよい。
　ここで、本実施形態の発光素子１の動作例を説明する。
　半導体部１１に設けられた電極から活性層３３に電流を注入すると、励起光を発振させるレーザ発振が起こる。その結果、固体レーザ媒質１２が励起光により励起され、固体レーザ媒質１２から光が発生する。しかしながら、共振器２２は可飽和吸収体１３を含んでいるため、固体レーザ媒質１２の励起直後には、固体レーザ媒質１２から発生した光（自然放出光）は、可飽和吸収体１３により一部吸収されてしまう。よって、反射層Ｒ４による光フィードバックが発振閾値に達せず、共振器２２は、Ｑスイッチレーザ発振には至らない。
　その後、固体レーザ媒質１２が十分な励起状態になると、固体レーザ媒質１２からの自然放出光の出力が上がる。自然放出光の出力がある値を超えると、可飽和吸収体１３の光吸収率が急激に下がる。その結果、固体レーザ媒質１２からの自然放出光は、可飽和吸収体１３での損失が小さくなり、反射層Ｒ２と反射層Ｒ４の間で共振が起こる。これは、固体レーザ媒質１２において誘導放出を生じさせる。これにより、共振器２２は、Ｑスイッチレーザ発振に至り、反射層Ｒ４からＱスイッチレーザパルスを放出する。この光が、発光素子１からの出射光となる。
　なお、発光素子１は、ＧａＡｓ基板などの半導体基板上に配置されていてもよい。この場合、発光素子１は、半導体基板に対し、トップエミッション型となるように配置されていてもよいし、ボトムエミッション型となるように配置されていてもよい。
　また、図２の発光素子１は、図１の測距装置１００内に設けられているが、測距以外の用途に用いられてもよい。例えば、図２の発光素子１は、医療用に供するために医療機器内に設けられてもよい。
　図３は、第１実施形態の測距装置１００の構造を示すブロック図である。
　図３は、図１と同様に、測距装置１００内の発光素子１、フォトダイオード３、受光素子４、および演算回路５を示しており、ハーフミラー２の図示は省略している。測距装置１００はさらに、図３に示すように、駆動部の例である駆動回路１１１と、出射タイミング検出部の例であるタイミング検出回路１１２と、受光タイミング検出部の例であるタイミング検出回路１１３と、差分検出部の例である時間差分検出回路１１４と、測距部の例である距離・方向計算回路１１５とを備えている。駆動回路１１１は、発光装置１０１内に含まれており、タイミング検出回路１１２、タイミング検出回路１１３、時間差分検出回路１１４、および距離・方向計算回路１１５は、受光装置１０２の演算回路５内に含まれている。
　駆動回路１１１は、発光素子１を駆動する回路である。駆動回路１１１は、発光素子１を駆動する際、半導体部１１に設けられた電極に電流（駆動電流）を供給する。その結果、活性層３３に電流が注入され、発光素子１から光Ｌ（図１）が出射される。上述のように、発光素子１から出射される光Ｌは、発振光に相当する光Ｌ２だけでなく、励起光に相当する光Ｌ１も含んでいる。フォトダイオード３は、光Ｌ１の検出結果を示す信号を出力し、受光素子４は、光Ｌ２の反射光である光Ｌ２’の受光結果を示す信号を出力する。
　タイミング検出回路１１２は、光Ｌ１の検出結果を示す信号を、フォトダイオード３から受信する。タイミング検出回路１１２はさらに、光Ｌ１の検出結果に基づいて、光Ｌ２の出射タイミングを検出する。光Ｌ２の出射タイミングは、発光素子１から光Ｌ２が出射されたタイミングである。タイミング検出回路１１２は例えば、光Ｌ２の出射タイミングとして、発光素子１からの光Ｌ２の出射時刻ｔ０を検出する。なお、タイミング検出回路１１２は、出射時刻ｔ０以外の態様で出射タイミングを検出してもよい。
　検討の結果、発光素子１から出射する光Ｌ１の強度は、発光素子１からの光Ｌ２の出射タイミングに応じて変動することが分かった。例えば、発光素子１から出射する光Ｌ１の強度は、発光素子１からの光Ｌ２の出射時刻ｔ０に同期して変動することを確認することができた。そこで、タイミング検出回路１１２は、光Ｌ２の出射タイミングを検出するために、光Ｌ１の検出結果を示す信号を受信する。本実施形態によれば、光Ｌ１の強度が光Ｌ２の出射タイミングに応じて変動するという現象を利用することで、光Ｌ１の検出結果から光Ｌ２の出射タイミングを検出することが可能となる。タイミング検出回路１１２がフォトダイオード３から受信する信号は、例えば、光Ｌ１の強度の検出結果を示す信号である。
　タイミング検出回路１１３は、光Ｌ２’の受光結果を示す信号を受光素子４から受信する。タイミング検出回路１１３はさらに、光Ｌ２’の受光結果に基づいて、光Ｌ２’の受光タイミングを検出する。光Ｌ２’の受光タイミングは、受光素子４により光Ｌ２’が受光されたタイミングである。タイミング検出回路１１３は例えば、光Ｌ２’の受光タイミングとして、受光素子４による光Ｌ２’の受光時刻ｔを検出する。なお、タイミング検出回路１１３は、受光時刻ｔ以外の態様で受光タイミングを検出してもよい。
　時間差分検出回路１１４は、光Ｌ２の出射タイミングを示す信号をタイミング検出回路１１２から受信し、光Ｌ２’の受光タイミングを示す信号をタイミング検出回路１１３から受信する。時間差分検出回路１１４はさらに、光Ｌ２の出射タイミングと光Ｌ２’の受光タイミングとの差分を検出する。当該差分は例えば、光Ｌ２の出射時刻ｔ０と光Ｌ２’の受光時刻ｔとの時間差分Δｔである（Δｔ＝ｔ－ｔ０）。
　距離・方向計算回路１１５は、光Ｌ２の出射タイミングと光Ｌ２’の受光タイミングとの差分を、時間差分検出回路１１４から受信する。距離・方向計算回路１１５はさらに、受信した差分に基づいて、被写体Ｓについての測距を行う。具体的には、距離・方向計算回路１１５は、受信した差分を用いて、被写体Ｓと測距装置１００との間の距離を算出する。後述する第２実施形態では、距離・方向計算回路１１５はさらに、受信した差分を用いて、測距装置１００に対する被写体Ｓの方向を算出する。
　以上のように、本実施形態の測距装置１００は、光Ｌ１の強度が光Ｌ２の出射タイミングに応じて変動するという現象を利用することで、光Ｌ１の検出結果から光Ｌ２の出射タイミングを検出する。仮に、光Ｌ２の検出結果から光Ｌ２の出射タイミングを検出するとすれば、１０３０ｎｍに感度のある高価な光検出器（例えばＩｎＧａＡｓ光検出器）を採用する必要がある。一方、光Ｌ１の検出結果から光Ｌ２の出射タイミングを検出する場合には、９４０ｎｍに感度のある安価な光検出器（例えばＳｉ光検出器）を採用することが可能となる。よって、本実施形態によれば、上記の現象を利用することで、光Ｌ２の出射タイミングを容易に検出することが可能となる。本実施形態のフォトダイオード３は例えば、Ｓｉ（シリコン）基板内に形成することが可能である。
　図４は、第１実施形態の変形例の測距装置１００の構造を示すブロック図である。
　本変形例の測距装置１００（図４）は、図３に示す測距装置１００と同様の構造を有している。ただし、本変形例の測距装置１００は、受光装置１０２内ではなく発光装置１０１内にタイミング検出回路１１２を備えている。本変形例の演算回路５は、図４に示すように、タイミング検出回路１１３、時間差分検出回路１１４、および距離・方向計算回路１１５を備えている。図３に示す測距装置１００や、図４に示す測距装置１００や、図４に示す発光装置１０１は、本開示の光学装置の例である。
　図５は、第１実施形態の発光素子１の動作を説明するためのグラフである。
　図５は、駆動電流のキャリア密度と、光Ｌ１のフォトン密度と、光Ｌ２のフォトン密度の時間変化を示している。図５はさらに、固体レーザ媒質１２（Ｙｂ：ＹＡＧ）の反転分布密度と、可飽和吸収体１３（Ｃｒ：ＹＡＧ）の基底準位のキャリア密度の時間変化を示している。
　図５に示す丸印は、発光素子１から出射する光Ｌ１の強度が低下するタイミングを示している。光Ｌ１の強度の低下は、発光素子１から光Ｌ２（パルス光）が出射するタイミングで生じる。よって、光Ｌ１の強度が低下するタイミングを検出することで、発光素子１からの光Ｌ２の出射タイミングを検出することができる。
　図５は、光Ｌ１の励起開始時刻Ｔ１と、光Ｌ１の強度が低下する時刻Ｔ２、Ｔ３と、これらの時刻間の時間差分ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３とを示している。具体的には、ΔＴ１＝Ｔ２－Ｔ１、ΔＴ２＝Ｔ３－Ｔ２、ΔＴ３＝Ｔ４－Ｔ３が成り立つ（Ｔ４は、Ｔ３の次に光Ｌ１の強度が低下する時刻を表す）。光Ｌ２に含まれるパルス光は、時刻Ｔ２、Ｔ３などに発光素子１から出射される。時間差分ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３は、光Ｌ２に含まれるパルス光同士の出射時刻の差分に相当する。なお、光Ｌ２のフォトン密度は、時刻Ｔ２、Ｔ３付近で極めて短い時間の間（例えば０．０１ｎｓ～１ｎｓ）に増加および減少している。
　次に、本実施形態の種々の変形例について説明する。
　図６は、第１実施形態の変形例の発光素子１の構造を示す断面図である。
　図６のＡに示す変形例では、発光素子１が、ｐメタル層４１を介して、基板４２上に配置されている。本変形例の半導体部１１、固体レーザ媒質１２、および可飽和吸収体１３は、ｐメタル層４１上に順に設けられている。ｐメタル層４１は、活性層３３に電流を供給するメタル電極として使用される。基板４２は例えば、ＳｉＣ（炭化シリコン）基板などの半導体基板、またはＳｉＮ（窒化シリコン）基板などの絶縁基板である。本変形例のハーフミラー２やフォトダイオード３は、発光素子１に対して共振器２２側に配置されている。
　図６のＢに示す変形例では、発光素子１が、図６のＡに示す発光素子１と同様の構造を有している。ただし、本変形例のフォトダイオード３は、基板４２内に設けられており、その結果、発光素子１に対して共振器２１側に配置されている。本変形例のフォトダイオード３は、図６のＢに示すように、発光素子１の下面から出射され、ｐメタル層４１の開口部Ｈを通過した光Ｌ１を検出する。本変形例のフォトダイオード３は、発光素子１に取り付けられた基板４２内に設けられることで、発光素子１と一体化されている。本変形例によれば、発光素子１、ハーフミラー２、およびフォトダイオード３のアライメント作業を不要とすることや、測距装置１００を小型化することや、測距装置１００の対衝撃性を向上させることが可能となる。
　図７は、第１実施形態の変形例の発光素子１の構造を示す断面図である。
　本変形例の発光素子１は、上述の半導体部１１、固体レーザ媒質１２、および可飽和吸収体１３を含み、さらに、ｎコンタクト層４３と、基板４４と、ノンドープ半導体層４５とを含んでいる。図７はさらに、半導体部１１内のｎ－ＤＢＲ層３１、活性層３３、およびｐ－ＤＢＲ層３６を示しており、クラッド層３２と、クラッド層３４と、酸化層３５の図示は省略している。ｎコンタクト層４３と基板４４は、ｎ－ＤＢＲ層３１と固体レーザ媒質１２との間に順に設けられ、ノンドープ半導体層４５は、ｎ－ＤＢＲ層３１と後述のフォトダイオード３との間に設けられている。ｎコンタクト層４３と、基板４４と、ノンドープ半導体層４５は例えばそれぞれ、ｎ型ドーパントを含むＧａＡｓ層と、ＧａＡｓ基板と、ノンドープＧａＡｓ層である。ノンドープ半導体層４５は、発光素子１とフォトダイオード３との間の電気抵抗を高めるために設けられている。
　図７はさらに、発光素子１に取り付けられたフォトダイオード３を示している。本変形例のフォトダイオード３は、ｎ型半導体層５１と、活性層５２と、ｐ型半導体層５３とを含んでいる。本変形例のフォトダイオード３は、発光素子１に対して共振器２１側に配置されている。本変形例のフォトダイオード３は、図７に示すように、発光素子１の下面から出射された光Ｌ１を検出する。本変形例によれば、発光素子１、ハーフミラー２、およびフォトダイオード３のアライメント作業を不要とすることや、測距装置１００を小型化することや、測距装置１００の対衝撃性を向上させることが可能となる。ｎ型半導体層５１と、活性層５２と、ｐ型半導体層５３はそれぞれ例えば、ｎ型ドーパントを含むＧａＡｓ層と、量子井戸構造を有する層と、ｐ型ドーパントを含むＧａＡｓ層である。
　図７はさらに、ｎコンタクト層４３の下面に設けられたｎメタル層６１と、ｐ－ＤＢＲ層３６の下面に設けられたｐメタル層６２と、ｎ型半導体層５１の下面に設けられたｎメタル層６３と、ｐ型半導体層５３の下面に設けられたｐメタル層６４とを示している。ｎメタル層６１、ｐメタル層６２、およびｎメタル層６３は、リング形状を有しており、ｐメタル層６４は、ディスク形状を有している。ｎメタル層６１およびｐメタル層６２は、半導体部１１を駆動するためのメタル電極として機能し、ｎメタル層６３およびｐメタル層６４は、フォトダイオード３から信号を出力するためのメタル電極として機能する。
　図８は、第１実施形態の変形例の測距装置１００の構造を示す模式図である。
　本変形例の測距装置１００（図８）は、図1に示す測距装置１００と同様の構造を有している。ただし、本変形例の発光素子１は、図６のＢに示す発光素子１と同様に、ｐメタル層４１を介して基板４２上に配置されており、この基板４２内にフォトダイオード３が設けられている。本変形例によれば、発光素子１、ハーフミラー２、およびフォトダイオード３のアライメント作業を不要とすることや、測距装置１００を小型化することや、測距装置１００の対衝撃性を向上させることが可能となる。
　図９は、第１実施形態の変形例の測距装置１００の構造を示すブロック図である。
　図９は、図８に示す測距装置１００のブロック構造を示したものである。図９は、フォトダイオード３が発光素子１と一体化された様子を示している。なお、このようなブロック構造は、図６のＢに示す発光素子１を採用する代わりに、図７に示す発光素子１を採用することでも実現可能である。
　以上のように、本実施形態の測距装置１００は、光Ｌ１（励起光）の検出結果に基づいて、光Ｌ２（発振光）の出射タイミングを検出する。よって、本実施形態によれば、例えば安価なフォトダイオード３を用いて光Ｌ２の出射タイミングを検出することが可能となるなど、光Ｌ２の出射タイミングを好適に検出することが可能となる。
　（第２実施形態）
　図１０は、第２実施形態の発光装置１０１の構造を示す斜視図である。
　本実施形態の発光装置１０１は、複数の発光素子１と、ハーフミラー２と、フォトダイオード３とを備えている。これらの発光素子１は、これらの発光素子１に共通の半導体部１１、固体レーザ媒質１２、可飽和吸収体１３により形成されており、２次元アレイ状に配列されている。これらを発光素子アレイ７１と呼ぶ。本実施形態でも、半導体部１１および固体レーザ媒質１２は、共振器２１を形成しており、固体レーザ媒質１２および可飽和吸収体１３は、共振器２２を形成している。
　各発光素子１から出射された光Ｌは、ハーフミラー２により光Ｌ１と光Ｌ２とに分離される。光Ｌ１は、フォトダイオード３により検出され、光Ｌ２は、発光装置１０１から外部へと出射される。
　本実施形態では、上記複数の発光素子１が順次駆動され、これらの発光素子１から光Ｌが順次出射される。これにより、これらの発光素子１からの光Ｌを、１つのフォトダイオード３により検出することが可能となる。また、これらの発光素子１を同時ではなく順次駆動することで、１つの発光素子１当たりの発熱量を低減することが可能となる。また、複数の発光素子１で発光装置１０１を構成することで、広い範囲に光Ｌ２を出射することが可能となる。
　図１１は、第２実施形態の比較例の発光装置１０１の構造を示す斜視図である。
　本比較例の発光装置１０１は、複数の発光素子１と、複数のハーフミラー２と、複数のフォトダイオード３とを備えている。これらをそれぞれ発光素子アレイ７１、ハーフミラーアレイ７２、およびフォトダイオードアレイ７３と呼ぶ。各発光素子１から出射された光Ｌは、対応するハーフミラー２により光Ｌ１と光Ｌ２とに分離される。光Ｌ１は、対応するフォトダイオード３により検出され、光Ｌ２は、発光装置１０１から外部へと出射される。
　本比較例によれば、これらの発光素子１を順次駆動するだけでなく、これらの発光素子１を同時駆動することが可能となる。しかしながら、本比較例では、ハーフミラー２およびフォトダイオード３を配置するスペースを確保することが難しいことが問題となる。さらには、本比較例では、あるフォトダイオード３に入射すべき光Ｌ１が別のフォトダイオード３に入射するクロストークが生じることが問題となる。図１１は、フォトダイオード３間でクロストークが生じている様子を示している。これらの問題は、後述する変形例により解決することができる。
　図１２は、第２実施形態の変形例の発光装置１０１の構造を示す断面図である。
　図１２のＡに示す変形例では、発光装置１０１が、複数の発光素子１と、複数のフォトダイオード３とを備えている。これらの発光素子１は、これらの発光素子１に共通の半導体部１１、固体レーザ媒質１２、可飽和吸収体１３により形成されており、これらのフォトダイオード３は、これらのフォトダイオード３に共通のフォトダイオード層４６内に形成されている。フォトダイオード層４６の例は、ポリシリコン層や化合物半導体層などの半導体層である。図１２のＡは、２次元アレイ状に配列された複数の発光素子１を有する発光素子アレイ７１と、２次元アレイ状に配列された複数のフォトダイオード３を有するフォトダイオードアレイ７３とを示している。本変形例でも、半導体部１１および固体レーザ媒質１２は、共振器２１を形成しており、固体レーザ媒質１２および可飽和吸収体１３は、共振器２２を形成している。
　図１２のＡはさらに、第１実施形態の図６のＢと同様に、ｐメタル層４１と、基板４２とを示している。半導体部１１、固体レーザ媒質１２、および可飽和吸収体１３は、基板４２の上面にｐメタル層４１を介して順に積層されている。フォトダイオード層４６は、基板４２の下面に設けられている。基板４２の上面および下面はそれぞれ、本開示の第１面および第２面の例である。
　本変形例の各フォトダイオード３は、図１２のＡに示すように、対応する発光素子１の下面から出射され、ｐメタル層４１および基板４２の開口部Ｈ’を通過した光Ｌ１を検出する。本変形例の発光素子アレイ７１とフォトダイオードアレイ７３は、同じ基板４２の上面および下面に設けられることで一体化されている。本変形例によれば、発光素子１、ハーフミラー２、およびフォトダイオード３のアライメント作業を不要とすることや、測距装置１００を小型化することや、測距装置１００の対衝撃性を向上させることが可能となる。また、本変形例によれば、各フォトダイオード３を、対応する発光素子１の近くに配置することで、クロストークの発生を抑制することが可能となる。
　図１２のＢに示す変形例では、発光装置１０１が、図１２のＡに示す発光装置１０１と同様の構造を有している。ただし、本変形例のフォトダイオード層４６は、基板４２の上面とｐメタル層４１の下面との間に設けられている。本変形例によれば、各フォトダイオード３を、対応する発光素子１のさらに近くに配置することが可能となる。
　図１３は、第２実施形態の測距装置１００の構造を示す模式図である。
　本実施形態の測距装置１００（図１３）は、第１実施形態の図８に示す測距装置１００と同様の構造を有している。ただし、本実施形態の測距装置１００は、発光装置１０１として、図１２のＡに示す発光装置１０１を備えている。そのため、本実施形態の測距装置１００は、発光装置１０１内に発光素子アレイ７１およびフォトダイオードアレイ７３を備えている。
　本実施形態の測距装置１００はさらに、受光装置１０２内の受光素子アレイ７４と、発光装置１０１内のレンズ７５と、受光装置１０２内のレンズ７６とを備えている。受光素子アレイ７４は、２次元アレイ状に配列された複数の受光素子４を有している。
　本実施形態の測距装置１００は、各発光素子１から出射された光Ｌ２を、レンズ７５を介して被写体Ｓに照射する。受光素子アレイ７４は、被写体Ｓからの光Ｌ２’を、レンズ７６を介して受光する。各受光素子４は、光Ｌ２’の受光結果を示す信号を、演算回路５に出力する。一方、各フォトダイオード３は、光Ｌ１の検出結果を示す信号を、演算回路５に出力する。なお、図１３にて光Ｌ２’を表す矢印の本数は、図をより正確に描けば、図１３にて光Ｌ２を表す矢印の本数と同じになるのが通常であるが、ここでは図を見やすくするために、光Ｌ２’を表す矢印の図示を一部省略している。
　図１４は、第２実施形態の測距装置１００の構造を示すブロック図である。
　図１４は、図１３に示す測距装置１００のブロック構造を示したものである。図１４に示す構造は、第１実施形態の図９に示す構造と同様であるが、図１４は、発光素子１、フォトダイオード３、および受光素子４の代わりに、発光素子アレイ７１、フォトダイオードアレイ７３、および受光素子アレイ７４を図示している。図１４は、フォトダイオードアレイ７３が発光素子アレイ７１と一体化された様子を示している。本実施形態の演算回路５は、第１実施形態の演算回路５と同様に動作可能である。
　本実施形態の駆動回路１１１は、発光素子アレイ７１に含まれる複数の発光素子１を順次駆動するスキャン駆動回路である。これにより、これらの発光素子１から光Ｌが順次出射される。この場合、本実施形態の測距装置１００は、図１２のＡに示す発光装置１０１を備える代わりに、図１０に示す発光装置１０１、または図１２のＢに示す発光装置１０１を備えていてもよい。なお、複数の発光素子１を順次駆動の際に走査する順番は、どのような順番でもよい。
　本実施形態の距離・方向計算回路１１５は、第１実施形態の距離・方向計算回路１１５と同様に、被写体Ｓについての測距を行う。ただし、本実施形態の距離・方向計算回路１１５は、複数のフォトダイオード３による光Ｌ１の検出結果と、複数の受光素子４による光Ｌ２’の受光結果とを用いることで、被写体Ｓと測距装置１００との間の距離と、測距装置１００に対する被写体Ｓの方向とを算出する。
　図１５は、第２実施形態の変形例の測距装置１００の構造を示すブロック図である。
　本変形例の測距装置１００は、図１４に示す測距装置１００と同様のブロック構造を有している。ただし、本変形例の駆動回路１１１は、発光素子アレイ７１に含まれる複数の発光素子１を同時駆動する同時駆動回路である。これにより、これらの発光素子１から光Ｌが同時出射される。この場合、本変形例の測距装置１００は、図１２のＡに示す発光装置１０１を備える代わりに、図１２のＢに示す発光装置１０１を備えていてもよい。
　なお、本変形例の駆動回路１１１は、発光素子アレイ７１内のすべての発光素子１を同時駆動してもよいし、発光素子アレイ７１内の一部の発光素子１を同時駆動してもよい。例えば、発光素子アレイ７１が、複数のグループを含み、各グループが複数の発光素子１を含む場合、本変形例の駆動回路１１１は、発光素子１をグループごとに同時駆動してもよい。具体的には、本変形例の駆動回路１１１は、第１グループ内の複数の発光素子１を同時駆動し、次に第２グループ内の複数の発光素子１を同時駆動し、次に第３グループ内の複数の発光素子１を同時駆動するというように、各グループ内で同時駆動を採用し、グループ間で順次駆動を採用してもよい。
　図１６は、第２実施形態の変形例の測距装置１００の構造を示すブロック図である。
　本変形例の測距装置１００は、図１４に示す測距装置１００と同様のブロック構造を有している。ただし、本変形例の演算回路５は、時間差分検出回路１１４および距離・方向計算回路１１５を備えているが、タイミング検出回路１１２およびタイミング検出回路１１３は備えていない。
　本変形例の時間差分検出回路１１４は、光Ｌ１の検出結果を示す信号を、フォトダイオードアレイ７３（フォトダイオード３）から受信し、光Ｌ２の受光結果を示す信号を、受光素子アレイ７４（受光素子４）から受信する。本変形例の時間差分検出回路１１４はさらに、これらの信号に基づいて、光Ｌ２の出射タイミングと光Ｌ２’の受光タイミングとの差分を検出する。当該差分は例えば、光Ｌ２の出射時刻ｔ０と光Ｌ２’の受光時刻ｔとの時間差分Δｔである（Δｔ＝ｔ－ｔ０）。このように、本変形例の時間差分検出回路１１４は、図１４に示すタイミング検出回路１１２、タイミング検出回路１１３、および時間差分検出回路１１４と同様の機能を有している。なお、本変形例の距離・方向計算回路１１５は、図１４に示す距離・方向計算回路１１５と同様に、受信した差分に基づいて、被写体Ｓについての測距を行う。
　以上のように、本実施形態の測距装置１００は、第１実施形態の測距装置１００と同様に、光Ｌ１（励起光）の検出結果に基づいて、光Ｌ２（発振光）の出射タイミングを検出する。よって、本実施形態によれば、例えば安価なフォトダイオード３を用いて光Ｌ２の出射タイミングを検出することが可能となるなど、光Ｌ２の出射タイミングを好適に検出することが可能となる。さらに、本実施形態によれば、発光素子アレイ７１やフォトダイオードアレイ７３を採用することで、複数の発光素子１の順次駆動や同時駆動を採用することが可能となる。なお、複数の発光素子１を同時駆動する場合でも、光Ｌ２の出射タイミングは発光素子１ごとにわずかに異なるのが一般的なので、複数のフォトダイオード３を用いることが望ましい。
　（第３実施形態）
　図１７は、第３実施形態の測距装置１００の構造を示すブロック図である。
　本実施形態の測距装置１００（図１７）は、第１実施形態の測距装置１００（図３）と同様の構造を有している。ただし、本実施形態の測距装置１００は、フォトダイオード３の代わりに電流検出回路３’を備えている。電流検出回路３’は、フォトダイオード３と同様に、本開示の検出器の例である。
　駆動回路１１１は、発光素子１を駆動する際、発光素子１に駆動電流を供給する。その結果、発光素子１から光Ｌ（図１）が出射される。発光素子１から出射される光Ｌは、発振光に相当する光Ｌ２だけでなく、励起光に相当する光Ｌ１も含んでいる。第１実施形態のフォトダイオード３は、光Ｌ１を検出して、光Ｌ１の検出結果を示す信号をタイミング検出回路１１２に出力する。これに対し、本実施形態の電流検出回路３’は、発光素子１の駆動電流を検出して、駆動電流の検出結果を示す信号をタイミング検出回路１１２に出力する。
　本実施形態にて、タイミング検出回路１１２は、駆動電流の検出結果を示す信号を、電流検出回路３’から受信する。タイミング検出回路１１２はさらに、駆動電流の検出結果に基づいて、光Ｌ２の出射タイミングを検出する。タイミング検出回路１１２は例えば、光Ｌ２の出射タイミングとして、発光素子１からの光Ｌ２の出射時刻ｔ０を検出する。
　検討の結果、発光素子１の駆動電流の値は、発光素子１からの光Ｌ２の出射タイミングに応じて変動することが分かった。例えば、発光素子１の駆動電流の値は、発光素子１からの光Ｌ２の出射時刻ｔ０に同期して変動することを確認することができた。そこで、タイミング検出回路１１２は、光Ｌ２の出射タイミングを検出するために、駆動電流の検出結果を示す信号を受信する。本実施形態によれば、駆動電流の値が光Ｌ２の出射タイミングに応じて変動するという現象を利用することで、駆動電流の検出結果から光Ｌ２の出射タイミングを検出することが可能となる。タイミング検出回路１１２が電流検出回路３’から受信する信号は、例えば、駆動電流の値の検出結果を示す信号である。
　発光素子１の駆動電流の値が変動するタイミングは、図５に示されている。図５では、光Ｌ１のフォトン密度が、丸印で示すタイミングに低下しており、駆動電流のキャリア密度も、同じタイミングに増加している。光Ｌ１のフォトン密度が低下するタイミングは、発光素子１から出射する光Ｌ１の強度が低下するタイミングに対応している。一方、駆動電流のキャリア密度が増加するタイミングは、駆動電流の値が増加するタイミングに対応している。光Ｌ１の強度の低下や、駆動電流の値の増加は、発光素子１から光Ｌ２（パルス光）が出射するタイミングで生じる。よって、駆動電流の値が増加するタイミングを検出することで、発光素子１からの光Ｌ２の出射タイミングを検出することができる。
　なお、本実施形態のタイミング検出回路１１３、時間差分検出回路１１４、距離・方向計算回路１１５等の動作は、第１実施形態のそれらの動作と同様である。
　また、本実施形態の電流検出回路３’は、図３に示す測距装置１００に適用する代わりに、その他の測距装置１００に適用してもよく、例えば、図４、図９、図１４、図１５、または図１６に示す測距装置１００に適用してもよい。
　図１８は、第３実施形態の変形例の測距装置１００の構造を示すブロック図である。
　図１７に示す測距装置１００は、フォトダイオード３の代わりに電流検出回路３’を備えている。一方、図１８に示す測距装置１００は、フォトダイオード３と共に電流検出回路３’を備えている。本変形例（図１８）によれば、フォトダイオード３による光Ｌ１の検出結果に基づいて、光Ｌ２の出射タイミングを検出することもできるし、電流検出回路３’による駆動電流の検出結果に基づいて、光Ｌ２の出射タイミングを検出することもできる。すなわち、本変形例によれば、フォトダイオード３および電流検出回路３’のいずれを利用するかを選択することが可能となる。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の変更を加えて実施してもよい。例えば、２つ以上の実施形態を組み合わせて実施してもよい。
　なお、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
　（１）
　第１波長の光を共振させる第１共振器に含まれ、前記第１波長の光を発振させる半導体部と、前記第１共振器に含まれ、かつ、第２波長の光を共振させる第２共振器に含まれ、前記第２波長の光を発振させる固体レーザ媒質と、前記第２共振器に含まれる可飽和吸収体とを含み、前記第２波長の光を出射する発光素子と、
　前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流を検出する検出器と、
　前記検出器による前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流の検出結果に基づいて、前記第２波長の光の出射タイミングを検出する出射タイミング検出部と、
　を備える光学装置。
　（２）
　前記第１波長の光の強度または前記発光素子の駆動電流の値は、前記第２波長の光の出射タイミングに応じて変動する、（１）に記載の光学装置。
　（３）
　前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果に基づいて、測距を行う測距部をさらに備える、（１）に記載の光学装置。
　（４）
　前記第２波長の光の反射光を受光する受光素子をさらに備え、
　前記測距部は、前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果と、前記受光素子による前記反射光の受光結果とに基づいて、前記測距を行う、（３）に記載の光学装置。
　（５）
　前記受光素子による前記反射光の受光結果に基づいて、前記反射光の受光タイミングを検出する受光タイミング検出部をさらに備え、
　前記測距部は、前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果と、前記受光タイミング検出部による前記反射光の受光タイミングの検出結果とに基づいて、前記測距を行う、（４）に記載の光学装置。
　（６）
　前記第２波長の光の出射タイミングと、前記反射光の受光タイミングとの差分を検出する差分検出部をさらに備え、
　前記測距部は、前記差分検出部により検出された差分に基づいて、前記測距を行う、（５）に記載の光学装置。
　（７）
　前記光学装置は、前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果に基づいて、測距を行う測距装置である、（１）に記載の光学装置。
　（８）
　前記光学装置は、前記第２波長の光を発光する発光装置であり、前記第２波長の光を受光する受光装置と共に、測距装置に含まれている、（１）に記載の光学装置。
　（９）
　前記発光素子は、
　前記半導体部内に位置し、前記第１波長の光を反射する第１反射層と、
　前記固体レーザ媒質の第１面に位置し、前記第２波長の光を反射する第２反射層と、
　前記固体レーザ媒質の第２面に位置し、前記第１波長の光を反射する第３反射層と、
　前記可飽和吸収体の表面に位置し、前記第２波長の光を反射する第４反射層と、
　前記半導体部内に位置し、前記第１反射層に対し前記固体レーザ媒質側に位置し、前記第１波長の光の一部を反射する第５反射層と、
　を含む（１）に記載の光学装置。
　（１０）
　前記検出器は、前記発光素子に対し前記第２共振器側に配置されている、（１）に記載の光学装置。
　（１１）
　前記検出器は、前記発光素子に対し前記第１共振器側に配置されている、（１）に記載の光学装置。
　（１２）
　前記検出器は、前記発光素子に取り付けられている、（１）に記載の光学装置。
　（１３）
　前記発光素子は、基板の第１面側に設けられており、
　前記検出器は、前記基板の前記第１面側に設けられており、かつ前記基板と前記発光素子との間に設けられた層内に設けられている、
　（１）に記載の光学装置。
　（１４）
　前記発光素子は、基板の第１面側に設けられており、
　前記検出器は、前記基板の第２面側に設けられた層内に設けられている、
　（１）に記載の光学装置。
　（１５）
　前記光学装置は、前記発光素子として、アレイ状に配置された複数の発光素子を含む、（１）に記載の光学装置。
　（１６）
　前記光学装置はさらに、前記検出器として、同じ層内にアレイ状に配置された複数の検出器を含む、（１５）に記載の光学装置。
　（１７）
　前記複数の発光素子を駆動する駆動部をさらに備え、
　前記駆動部は、前記複数の発光素子を走査することにより、前記複数の発光素子から順番に光を励起させる、（１５）に記載の光学装置。
　（１８）
　前記複数の発光素子を駆動する駆動部をさらに備え、
　前記駆動部は、前記複数の発光素子を同時に駆動することにより、前記複数の発光素子から同時に光を励起させる、（１５）に記載の光学装置。
　（１９）
　第１波長の光を共振させる第１共振器に含まれ、前記第１波長の光を発振させる半導体部と、前記第１共振器に含まれ、かつ、第２波長の光を共振させる第２共振器に含まれ、前記第２波長の光を発振させる固体レーザ媒質と、前記第２共振器に含まれる可飽和吸収体とを含み、前記第２波長の光を出射する発光素子と、
　前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流を検出する検出器と、
　前記第２波長の光の反射光を受光する受光素子と、
　前記検出器による前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流の検出結果と、前記受光素子による前記反射光の受光結果とに基づいて、測距を行う測距部と、
　を備える測距装置。
　（２０）
　前記検出器による前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流の検出結果に基づいて、前記第２波長の光の出射タイミングを検出する出射タイミング検出部をさらに備え、
　前記測距部は、前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果と、前記受光素子による前記反射光の受光結果とに基づいて、前記測距を行う、（１９）に記載の測距装置。
　１：発光素子、２：ハーフミラー、３：フォトダイオード、
　３’：電流検出回路、４：受光素子、５：演算回路、
　１１：半導体部、１２：固体レーザ媒質、１３：可飽和吸収体、
　２１：共振器、２２：共振器、
　３１：ｎ－ＤＢＲ層、３２：クラッド層、３３：活性層、
　３４：クラッド層、３５：酸化層、３６：ｐ－ＤＢＲ層、
　４１：ｐメタル層、４２：基板、４３：ｎコンタクト層、
　４４：基板、４５：ノンドープ半導体層、４６：フォトダイオード層、
　５１：ｎ型半導体層、５２：活性層、５３：ｐ型半導体層、
　６１：ｎメタル層、６２：ｐメタル層、
　６３：ｎメタル層、６４：ｐメタル層、
　７１：発光素子アレイ、７２：ハーフミラーアレイ、
　７３：フォトダイオードアレイ、７４：受光素子アレイ、
　７５：レンズ、７６：レンズ、
　１００：測距装置、１０１：発光装置、１０２：受光装置、
　１１１：駆動回路、１１２：タイミング検出回路、
　１１３：タイミング検出回路、１１４：時間差分検出回路、
　１１５：距離・方向計算回路

Claims (20)

  1. 　第１波長の光を共振させる第１共振器に含まれ、前記第１波長の光を発振させる半導体部と、前記第１共振器に含まれ、かつ、第２波長の光を共振させる第２共振器に含まれ、前記第２波長の光を発振させる固体レーザ媒質と、前記第２共振器に含まれる可飽和吸収体とを含み、前記第２波長の光を出射する発光素子と、
    　前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流を検出する検出器と、
    　前記検出器による前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流の検出結果に基づいて、前記第２波長の光の出射タイミングを検出する出射タイミング検出部と、
    　を備える光学装置。
  2. 　前記第１波長の光の強度または前記発光素子の駆動電流の値は、前記第２波長の光の出射タイミングに応じて変動する、請求項１に記載の光学装置。
  3. 　前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果に基づいて、測距を行う測距部をさらに備える、請求項１に記載の光学装置。
  4. 　前記第２波長の光の反射光を受光する受光素子をさらに備え、
    　前記測距部は、前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果と、前記受光素子による前記反射光の受光結果とに基づいて、前記測距を行う、請求項３に記載の光学装置。
  5. 　前記受光素子による前記反射光の受光結果に基づいて、前記反射光の受光タイミングを検出する受光タイミング検出部をさらに備え、
    　前記測距部は、前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果と、前記受光タイミング検出部による前記反射光の受光タイミングの検出結果とに基づいて、前記測距を行う、請求項４に記載の光学装置。
  6. 　前記第２波長の光の出射タイミングと、前記反射光の受光タイミングとの差分を検出する差分検出部をさらに備え、
    　前記測距部は、前記差分検出部により検出された差分に基づいて、前記測距を行う、請求項５に記載の光学装置。
  7. 　前記光学装置は、前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果に基づいて、測距を行う測距装置である、請求項１に記載の光学装置。
  8. 　前記光学装置は、前記第２波長の光を発光する発光装置であり、前記第２波長の光を受光する受光装置と共に、測距装置に含まれている、請求項１に記載の光学装置。
  9. 　前記発光素子は、
    　前記半導体部内に位置し、前記第１波長の光を反射する第１反射層と、
    　前記固体レーザ媒質の第１面に位置し、前記第２波長の光を反射する第２反射層と、
    　前記固体レーザ媒質の第２面に位置し、前記第１波長の光を反射する第３反射層と、
    　前記可飽和吸収体の表面に位置し、前記第２波長の光を反射する第４反射層と、
    　前記半導体部内に位置し、前記第１反射層に対し前記固体レーザ媒質側に位置し、前記第１波長の光の一部を反射する第５反射層と、
    　を含む請求項１に記載の光学装置。
  10. 　前記検出器は、前記発光素子に対し前記第２共振器側に配置されている、請求項１に記載の光学装置。
  11. 　前記検出器は、前記発光素子に対し前記第１共振器側に配置されている、請求項１に記載の光学装置。
  12. 　前記検出器は、前記発光素子に取り付けられている、請求項１に記載の光学装置。
  13. 　前記発光素子は、基板の第１面側に設けられており、
    　前記検出器は、前記基板の前記第１面側に設けられており、かつ前記基板と前記発光素子との間に設けられた層内に設けられている、
    　請求項１に記載の光学装置。
  14. 　前記発光素子は、基板の第１面側に設けられており、
    　前記検出器は、前記基板の第２面側に設けられた層内に設けられている、
    　請求項１に記載の光学装置。
  15. 　前記光学装置は、前記発光素子として、アレイ状に配置された複数の発光素子を含む、請求項１に記載の光学装置。
  16. 　前記光学装置はさらに、前記検出器として、同じ層内にアレイ状に配置された複数の検出器を含む、請求項１５に記載の光学装置。
  17. 　前記複数の発光素子を駆動する駆動部をさらに備え、
    　前記駆動部は、前記複数の発光素子を走査することにより、前記複数の発光素子から順番に光を励起させる、請求項１５に記載の光学装置。
  18. 　前記複数の発光素子を駆動する駆動部をさらに備え、
    　前記駆動部は、前記複数の発光素子を同時に駆動することにより、前記複数の発光素子から同時に光を励起させる、請求項１５に記載の光学装置。
  19. 　第１波長の光を共振させる第１共振器に含まれ、前記第１波長の光を発振させる半導体部と、前記第１共振器に含まれ、かつ、第２波長の光を共振させる第２共振器に含まれ、前記第２波長の光を発振させる固体レーザ媒質と、前記第２共振器に含まれる可飽和吸収体とを含み、前記第２波長の光を出射する発光素子と、
    　前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流を検出する検出器と、
    　前記第２波長の光の反射光を受光する受光素子と、
    　前記検出器による前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流の検出結果と、前記受光素子による前記反射光の受光結果とに基づいて、測距を行う測距部と、
    　を備える測距装置。
  20. 　前記検出器による前記第１波長の光または前記発光素子の駆動電流の検出結果に基づいて、前記第２波長の光の出射タイミングを検出する出射タイミング検出部をさらに備え、
    　前記測距部は、前記出射タイミング検出部による前記第２波長の光の出射タイミングの検出結果と、前記受光素子による前記反射光の受光結果とに基づいて、前記測距を行う、請求項１９に記載の測距装置。
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