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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024016593
(43)【公開日】2024-02-07
(54)【発明の名称】照明装置、測距装置及び車載装置
(51)【国際特許分類】
G01S 7/481 20060101AFI20240131BHJP
G01S 7/484 20060101ALI20240131BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20240131BHJP
【ＦＩ】
G01S7/481 A
G01S7/484
G01C3/06 120Q
G01C3/06 110A
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022118834
(22)【出願日】2022-07-26
(71)【出願人】
【識別番号】316005926
【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003236
【氏名又は名称】弁理士法人杉浦特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100123973
【弁理士】
【氏名又は名称】杉浦 拓真
(74)【代理人】
【識別番号】100082762
【弁理士】
【氏名又は名称】杉浦 正知
(74)【代理人】
【識別番号】100160440
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 祐樹
(72)【発明者】
【氏名】金谷 みどり
(72)【発明者】
【氏名】小林 高志
【テーマコード（参考）】
2F112
5J084
【Ｆターム（参考）】
2F112AA09
2F112AD01
2F112BA01
2F112CA12
2F112DA02
2F112DA04
2F112DA05
2F112DA11
2F112DA17
2F112DA21
2F112DA25
2F112DA28
2F112EA20
2F112FA07
5J084AA05
5J084AC02
5J084AC03
5J084AC04
5J084AC06
5J084AC07
5J084AD01
5J084BA04
5J084BA05
5J084BA07
5J084BA08
5J084BA36
5J084BB04
5J084BB17
5J084CA03
(57)【要約】
【課題】例えば、ＦＯＶの切替を可能とした照明装置を提供する。
【解決手段】第１の光を出射する第１の発光素子及び第２の光を出射する第２の発光素子を有する発光部と、第１の光及び第２の光の光路上に配置される光学部材が、第１の光及び第２の光のそれぞれに対して異なるように作用することで、第１の光による投射範囲と第２の光による投射範囲とを変化させる、照明装置である。
【選択図】図３
【解決手段】第１の光を出射する第１の発光素子及び第２の光を出射する第２の発光素子を有する発光部と、第１の光及び第２の光の光路上に配置される光学部材が、第１の光及び第２の光のそれぞれに対して異なるように作用することで、第１の光による投射範囲と第２の光による投射範囲とを変化させる、照明装置である。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の光を出射する第１の発光素子及び第２の光を出射する第２の発光素子を有する発光部と、
前記第１の光及び前記第２の光の光路上に配置される光学部材が、前記第１の光及び前記第２の光のそれぞれに対して異なるように作用することで、前記第１の光による投射範囲と前記第２の光による投射範囲とを変化させる、
照明装置。
前記第１の光及び前記第２の光の光路上に配置される光学部材が、前記第１の光及び前記第２の光のそれぞれに対して異なるように作用することで、前記第１の光による投射範囲と前記第２の光による投射範囲とを変化させる、
照明装置。
【請求項2】
前記光学部材が、前記第１の光には作用せず、前記第２の光のみを屈折又は回折することで、前記第１の光による投射範囲と前記第２の光による投射範囲とを変化させる、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項3】
前記第１の光と前記第２の光とが、異なる偏光特性を有する、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項4】
前記第１の光と前記第２の光とが、互いに直交する偏光特性を有する、
請求項３に記載の照明装置。
請求項３に記載の照明装置。
【請求項5】
前記光学部材が、偏光回折素子である、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項6】
前記光学部材が、液晶素子である、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項7】
前記光学部材が、偏光メタマテリアルである、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項8】
複数の前記第１の発光素子及び複数の前記第２の発光素子を有する、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項9】
前記光学部材を有する、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項10】
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、面発光型半導体レーザである、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項11】
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、励起光源層と、レーザ媒質と、可飽和吸収体とを含む構成を有する、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項12】
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、励起光源層と、レーザ媒質と、可飽和吸収体とが積層された構成を有する、
請求項１１に記載の照明装置。
請求項１１に記載の照明装置。
【請求項13】
請求項１に記載の照明装置と、
前記照明装置を制御する制御部と、
対象物から反射された反射光を受光する受光部と、
前記受光部で得られた画像データから測距距離を算出する測距部と、
を有する、
測距装置。
前記照明装置を制御する制御部と、
対象物から反射された反射光を受光する受光部と、
前記受光部で得られた画像データから測距距離を算出する測距部と、
を有する、
測距装置。
【請求項14】
請求項１３に記載の測距装置を有する、
車載装置。
車載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、照明装置、測距装置及び車載装置に関する。
【背景技術】
【0002】
光の空間伝搬時間計測（ＴｏＦ: Time of Flight）による距離の測定や物体の形状認識などの用途に利用され、自動車の自動運転システムに不可欠なＬｉＤＡＲ（Laser Imaging Detection And Ranging）方式に適用される照明装置に関する開発が進んでいる。ＴｏＦ法を用い計測する方法としては、複数の発光素子から出射された光を拡散板で拡散させ、測定対象範囲全面に一様に照射（一様照射）し、反射光を２次元状に分割された受光部を持つ光検出器で検出する方法がある。また、測距距離を延ばす方法としては、複数の発光素子から出射された光をコリメータレンズで略平行にし、測定対象物に対して、点状の光ビームを照射（スポット照射）する方法がある。例えば、下記の特許文献１には、これら２つ(一様照射用とスポット照射用)の光源を有する測距装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許出願公開２０１９/０１３７８５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
測距対象範囲、すなわち、レーザ光の照射範囲に対応する視野角は、ＦＯＶ(Field of view）と呼ばれ、デバイスの使用目的に応じて設定される。例えば、車載ＬｉＤＡＲ向けのデバイスとしては、周辺監視等の目的においては近距離を測距可能、すなわち、ＦＯＶが大きい（広ＦＯＶ）ことが要求とされ、高速運転時等は遠距離を測距可能、すなわち、ＦＯＶが小さい（狭ＦＯＶ）ことが要求される。上述した特許文献１に記載の技術では、異なるＦＯＶを有するそれぞれのデバイスが必要となってしまうため、装置全体の大型化やコストの増加を招来する虞がある。
【0005】
本開示は、異なるＦＯＶの切替が可能な照明装置、及び、当該照明装置を備える測距装置及び車載装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示は、例えば、
第１の光を出射する第１の発光素子及び第２の光を出射する第２の発光素子を有する発光部と、
第１の光及び第２の光の光路上に配置される光学部材が、第１の光及び第２の光のそれぞれに対して異なるように作用することで、第１の光による投射範囲と第２の光による投射範囲とを変化させる、
照明装置である。
第１の光を出射する第１の発光素子及び第２の光を出射する第２の発光素子を有する発光部と、
第１の光及び第２の光の光路上に配置される光学部材が、第１の光及び第２の光のそれぞれに対して異なるように作用することで、第１の光による投射範囲と第２の光による投射範囲とを変化させる、
照明装置である。
【0007】
本開示は、例えば、
上述した照明装置と、
照明装置を制御する制御部と、
対象物から反射された反射光を受光する受光部と、
受光部で得られた画像データから測距距離を算出する測距部と、
を有する、
測距装置である。
本開示は、上述した測距装置を有する車載装置でもよい。
上述した照明装置と、
照明装置を制御する制御部と、
対象物から反射された反射光を受光する受光部と、
受光部で得られた画像データから測距距離を算出する測距部と、
を有する、
測距装置である。
本開示は、上述した測距装置を有する車載装置でもよい。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態に係る測距装置の構成例を表すブロック図である。
【図2】Ａ及びＢは、測距方法の具体例を説明するための図である。
【図3】第１の実施形態に係る発光部の構成例を説明するための図である。
【図4】第１の光及び第２の光を模式的に示した図である。
【図5】第１の発光素子群及び第２の発光素子群の例を説明するための図である。
【図6】第１の発光素子群及び第２の発光素子群に対する発光切替例を説明するための図である。
【図7】第１の発光素子及び第２の発光素子を拡大して示した図である。
【図8】Ａ及びＢは、第１の実施形態に係る回折素子によりＦＯＶが拡大することを説明するための図である。
【図9】第１の実施形態に係る回折素子の構成例を説明するための図である。
【図10】第１の実施形態に係る回折素子の断面構成例を説明するための図である。
【図11】Ａ及びＢは、第２の実施形態に係る有機液晶素子の構成例を説明するための図である。
【図12】Ａ及びＢは、第３の実施形態に係るメタマテリアルの構成例を説明するための図である。
【図13】第４の実施形態に係る発光部の構成例を説明するための図である。
【図14】コリメータレンズのみである場合の、発光部とコリメータレンズとＦＯＶとの関係について説明するための図である。
【図15】第５の実施形態に係る発光部の構成例を説明するための図である。
【図16】第５の実施形態に係る拡散板の構成例を説明するための図である。
【図17】第５の実施形態に係る拡散板及び偏光回折素子の作用の一例を説明するための図である。
【図18】第５の実施形態に係る拡散板及び偏光回折素子の作用の一例を説明するための図である。
【図19】第６の実施形態に係る発光素子の構成例を説明するための図である。
【図20】第６の実施形態に係る偏光制御部の断面構成例を説明するための図である。
【図21】第６の実施形態に係る偏光制御部の配置例を示す図である。
【図22】第６の実施形態の変形例を説明するための図である。
【図23】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図24】車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜第１の実施形態＞
＜第２の実施形態＞
＜第３の実施形態＞
＜第４の実施形態＞
＜第５の実施形態＞
＜第６の実施形態＞
＜変形例＞
＜応用例＞
なお、以下に説明する実施形態等は本開示の好適な具体例であり、本開示の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。なお、以下の説明において、実質的に同一の機能構成を有するものについては同一の符号を付し、重複説明を適宜省略する。また、図示が煩雑になることを防止するために、一部の構成のみに参照符号を付す場合や、図示を簡略化したり、拡大／縮小する場合もある。
＜第１の実施形態＞
＜第２の実施形態＞
＜第３の実施形態＞
＜第４の実施形態＞
＜第５の実施形態＞
＜第６の実施形態＞
＜変形例＞
＜応用例＞
なお、以下に説明する実施形態等は本開示の好適な具体例であり、本開示の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。なお、以下の説明において、実質的に同一の機能構成を有するものについては同一の符号を付し、重複説明を適宜省略する。また、図示が煩雑になることを防止するために、一部の構成のみに参照符号を付す場合や、図示を簡略化したり、拡大／縮小する場合もある。
【0010】
＜第１の実施形態＞
［測距装置の構成］
図１は、本技術に係る照明装置の一実施形態としての測距装置１の構成例を示している。図示のように測距装置１は、発光部２、駆動部３、電源回路４、発光側光学系５、受光側光学系６、受光部７、信号処理部８、制御部９、及び、温度検出部１０を備えている。
［測距装置の構成］
図１は、本技術に係る照明装置の一実施形態としての測距装置１の構成例を示している。図示のように測距装置１は、発光部２、駆動部３、電源回路４、発光側光学系５、受光側光学系６、受光部７、信号処理部８、制御部９、及び、温度検出部１０を備えている。
【0011】
発光部２は、複数の発光素子（光源）により光を発する。後述するように、本例の発光部２は、各発光素子としてＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER：垂直共振器面発光レーザ）による発光素子を有しており、それら発光素子が例えばマトリクス状等の所定態様により配列されて構成されている。
【0012】
駆動部３は、発光部２を駆動するための電源回路４を有して構成される。電源回路４は、例えば測距装置１に設けられた不図示のバッテリ等からの入力電圧に基づき、駆動部３の電源電圧を生成する。駆動部３は、該電源電圧に基づいて発光部２を駆動する。
【0013】
発光部２より発せられた光は、発光側光学系５を介して測距対象としての対象物Ｓに照射される。そして、このように照射された光の対象物Ｓからの反射光は、受光側光学系６を介して受光部７の受光面に入射する。
【0014】
受光部７は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の受光素子とされ、上記のように受光側光学系６を介して入射する対象物Ｓからの反射光を受光し、電気信号に変換して出力する。受光部７は、受光した光を光電変換して得た電気信号について、例えばＣＤＳ(Correlated Double Sampling)処理、ＡＧＣ(Automatic Gain Control)処理などを実行し、さらにＡ／Ｄ(Analog/Digital)変換処理を行う。そしてデジタルデータとしての信号を、後段の信号処理部８に出力する。また、本例の受光部７は、フレーム同期信号Ｆｓを駆動部３に出力する。これにより駆動部３は、発光部２における発光素子を受光部７のフレーム周期に応じたタイミングで発光させることが可能とされる。
【0015】
信号処理部８は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）等により信号処理プロセッサとして構成される。信号処理部８は、受光部７から入力されるデジタル信号に対して、各種の信号処理を施す。
【0016】
制御部９は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有するマイクロコンピュータ、或いはＤＳＰ等の情報処理装置を備えて構成され、発光部２による発光動作を制御するための駆動部３の制御や、受光部７による受光動作に係る制御を行う。
【0017】
制御部９は、測距部９ｓとしての機能を有する。測距部９ｓは、信号処理部８を介して入力される信号（つまり対象物Ｓからの反射光を受光して得られる信号）に基づき、対象物Ｓまでの距離を測定する。本例の測距部９ｓは、対象物Ｓの三次元形状の特定を可能とするために、対象物Ｓの各部について距離の測定を行う。ここで、測距装置１における具体的な測距の手法については後に改めて説明する。
【0018】
温度検出部１０は、発光部２の温度を検出する。温度検出部１０としては、例えばダイオードを用いて温度検出を行う構成を採ることができる。本例では、温度検出部１０により検出された温度の情報は駆動部３に供給され、これにより駆動部３は該温度の情報に基づいて発光部２の駆動を行うことが可能とされる。
【0019】
［測距手法について］
測距装置１における測距手法としては、例えばＳＴＬ（Structured Light：構造化光）方式やＴｏＦ方式による測距手法を採用することができる。ＳＴＬ方式は、例えばドットパターンや格子パターン等の所定の明／暗パターンを有する光を照射された対象物Ｓの画像に基づいて距離を測定する方式である。
測距装置１における測距手法としては、例えばＳＴＬ（Structured Light：構造化光）方式やＴｏＦ方式による測距手法を採用することができる。ＳＴＬ方式は、例えばドットパターンや格子パターン等の所定の明／暗パターンを有する光を照射された対象物Ｓの画像に基づいて距離を測定する方式である。
【0020】
図２は、ＳＴＬ方式の説明図である。ＳＴＬ方式では、例えば図２Ａに示すようなドットパターンによるパターン光Ｌｐを対象物Ｓに照射する。パターン光Ｌｐは、複数のブロックＢＬに分割されており、各ブロックＢＬにはそれぞれ異なるドットパターンが割当てられている（ブロックＢＬ間でドットパターンが重複しないようにされている。）。
【0021】
図２Ｂは、ＳＴＬ方式の測距原理についての説明図である。ここでは、壁Ｗとその前に配置された箱ＢＸとが対象物Ｓとされ、該対象物Ｓに対してパターン光Ｌｐが照射された例としている。図中の「Ｇ」は受光部７による画角を模式的に表している。また、図中の「ＢＬｎ」はパターン光Ｌｐにおける或るブロックＢＬの光を意味し、「ｄｎ」は受光部７による受光画像に映し出されるブロックＢＬｎのドットパターンを意味している。
【0022】
ここで、壁Ｗの前の箱ＢＸが存在しない場合、受光画像においてブロックＢＬｎのドットパターンは図中の「ｄｎ’」の位置に映し出される。すなわち、箱ＢＸが存在する場合と箱ＢＸが存在しない場合とで、受光画像においてブロックＢＬｎのパターンが映し出される位置が異なるものであり、具体的には、パターンの歪みが生じる。
【0023】
ＳＴＬ方式は、このように照射したパターンが対象物Ｓの物体形状によって歪むことを利用して対象物Ｓの形状や奥行きを求める方式となる。具体的には、パターンの歪み方から対象物Ｓの形状や奥行きを求める方式である。
【0024】
ＳＴＬ方式を採用する場合、受光部７としては、例えばグローバルシャッタ方式によるＩＲ（Infrared：赤外線）受光部が用いられる。そして、ＳＴＬ方式の場合、測距部９ｓは、発光部２がパターン光を発光するように駆動部３を制御すると共に、信号処理部８を介して得られる画像信号についてパターンの歪みを検出し、パターンの歪み方に基づいて距離を計算する。
【0025】
続いて、ＴｏＦ方式は、発光部２より発された光が対象物で反射されて受光部７に到達するまでの光の飛行時間（時間差）を検出することで、対象物までの距離を測定する方式である。
【0026】
ＴｏＦ方式として、いわゆるダイレクトＴｏＦ(dTOF)方式を採用する場合、受光部７としてはＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche Diode）を用い、また発光部２はパルス駆動する。この場合、測距部９ｓは、信号処理部８を介して入力される信号に基づき、発光部２より発せられ受光部７により受光される光について発光から受光までの時間差を計算し、該時間差と光の速度とに基づいて対象物Ｓの各部の距離を計算する。
【0027】
なお、ＴｏＦ方式として、いわゆるインダイレクトＴｏＦ(iTOF)方式（位相差法）を採用する場合、受光部７としては例えばＩＲを受光することのできる受光部が用いられる。
【0028】
［発光部の構成例］
（全体構成例）
次に、本実施形態に係る発光部２について説明する。図３は、発光部２の全体構成例を説明するための図である。図示の通り、発光部２は、例えば、コリメータレンズ１２と、回折素子１３（本実施形態における光学部材の一例）と、を有する。また、発光部２は、複数の発光素子１１を有する。具体的には、発光部２は、複数の第１の発光素子１１Ａと、複数の第２の発光素子１１Ｂと、を有する。第１の発光素子１１Ａは第１の光Ｌ１を出射する。第２の発光素子１１Ｂは第２の光Ｌ２を出射する。第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２は、偏光特性が異なっている。例えば、第１の光Ｌ１はＴＭ（Transverse Magnetic wave）偏光であり、第２の光Ｌ２はＴＥ(Transverse Electric wave)偏光であり、偏光の向きが互いに直交する偏光特性である。第１の光Ｌ１がＴＥ偏光であり、第２の光Ｌ２がＴＭ偏光であってもよい。なお、第１の発光素子１１Ａと第２の発光素子１１Ｂとを区別する必要がない場合や、個々の発光素子を区別する必要がない場合は、発光素子１１と総称することもある。
（全体構成例）
次に、本実施形態に係る発光部２について説明する。図３は、発光部２の全体構成例を説明するための図である。図示の通り、発光部２は、例えば、コリメータレンズ１２と、回折素子１３（本実施形態における光学部材の一例）と、を有する。また、発光部２は、複数の発光素子１１を有する。具体的には、発光部２は、複数の第１の発光素子１１Ａと、複数の第２の発光素子１１Ｂと、を有する。第１の発光素子１１Ａは第１の光Ｌ１を出射する。第２の発光素子１１Ｂは第２の光Ｌ２を出射する。第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２は、偏光特性が異なっている。例えば、第１の光Ｌ１はＴＭ（Transverse Magnetic wave）偏光であり、第２の光Ｌ２はＴＥ(Transverse Electric wave)偏光であり、偏光の向きが互いに直交する偏光特性である。第１の光Ｌ１がＴＥ偏光であり、第２の光Ｌ２がＴＭ偏光であってもよい。なお、第１の発光素子１１Ａと第２の発光素子１１Ｂとを区別する必要がない場合や、個々の発光素子を区別する必要がない場合は、発光素子１１と総称することもある。
【0029】
コリメータレンズ１２及び回折素子１３は、発光素子１１から出射された光（第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２）の光路上に、例えば、この順に配置されている。発光素子１１は、例えば、保持部２１によって保持されており、コリメータレンズ１２及び回折素子１３は、例えば、保持部２２に保持されている。保持部２１は、例えば、発光素子１１を保持する面２１Ｓ１とは反対側の面２１Ｓ２に、例えば、１つのアノード電極部２３と、２つのカソード電極部２４、２５を有する。
【0030】
第１の発光素子１１Ａ及び第２の発光素子１１Ｂは、例えば、表面出射型の面発光半導体レーザである。複数の第１の発光素子１１Ａ及び複数の第２の発光素子１１Ｂは、互いに電気的に分離されている。本実施形態では、各発光素子に対してアノード電極部２３が共通の構成として接続されている。また、２つのカソード電極部２４，２５のうち、例えば、カソード電極部２４が第１の発光素子１１Ａに接続され、カソード電極部２５が第２の発光素子１１Ｂに接続される。勿論、本例のような接続ではなく、例えば、カソード電極部が各発光素子に対して共通の構成とされ、異なるアノード電極部が、第１の発光素子１１Ａ及び第２の発光素子１１Ｂのそれぞれに接続されてもよい。
【0031】
コリメータレンズ１２は、複数の第１の発光素子１１Ａから出射された第１の光Ｌ１及び複数の第２の発光素子１１Ｂから出射された第２の光Ｌ２を略平行光として出射するものである。コリメータレンズ１２は、例えば、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２をそれぞれコリメートして、回折素子１３と結合するためのレンズである。略平行とされた第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２は、点状の光ビームとなって対象物Ｓに照射される。
【0032】
回折素子１３は、コリメータレンズ１２を経由した光ビームを３×３分割するための偏光回折素子（ＤＯＥ）である。回折素子１３により、第１の発光素子１１Ａ及び第２の発光素子１１Ｂから出射された光束をタイリングしている。回折素子１３は、一方の偏光特性を有する光（例えば、第２の光Ｌ２）のみに作用させることで、第２光のＬ２の光ビームのスポット数を増やし投射範囲（照射範囲）を広げることができる。
【0033】
保持部２１及び保持部２２は、発光素子１１、コリメータレンズ１２及び回折素子１３を保持するためのものである。具体的には、保持部２１は、上面（面２１Ｓ１）に設けられた凹部Ｃ内に発光素子１１を保持している。保持部２２は、コリメータレンズ１２及び回折素子１３を保持している。コリメータレンズ１２及び回折素子１３は、例えば、接着剤によって、それぞれ保持部２２に保持されている。
【0034】
保持部２１の裏面（面２１Ｓ２）には、複数の電極部が設けられている。具体的には、保持部２１の面２１Ｓ２には、複数の第１の発光素子１１Ａ及び複数の第２の発光素子１１Ｂに共通なアノード電極部２３と、複数の第１の発光素子１１Ａに接続されるカソード電極部２４と、複数の第２の発光素子１１Ｂに接続されるカソード電極部２５とが設けられている。
【0035】
なお、コリメータレンズ１２及び回折素子１３が保持部２２ではなく、保持部２１に保持されていてもよい。
【0036】
（発光素子の具体例）
次に、発光素子１１の具体例について説明する。上述したように、発光素子１１は、第１の発光素子１１Ａ及び第２の発光素子１１Ｂを有する。一例として、各発光素子の大きさは１ｃｍ角程度であり、３００から６００個程度の発光素子１１が配置される。各発光素子の光出力は１Ｗから５Ｗ程度である。勿論、これらの数値は一例であり、例示した数値に限定されることはない。図４に模式的に示すように、第１の発光素子１１Ａからは第１の光Ｌ１が出射され、第２の発光素子１１Ｂからは第２の光Ｌ２が出射される。
次に、発光素子１１の具体例について説明する。上述したように、発光素子１１は、第１の発光素子１１Ａ及び第２の発光素子１１Ｂを有する。一例として、各発光素子の大きさは１ｃｍ角程度であり、３００から６００個程度の発光素子１１が配置される。各発光素子の光出力は１Ｗから５Ｗ程度である。勿論、これらの数値は一例であり、例示した数値に限定されることはない。図４に模式的に示すように、第１の発光素子１１Ａからは第１の光Ｌ１が出射され、第２の発光素子１１Ｂからは第２の光Ｌ２が出射される。
【0037】
例えば、図５に示したように、複数の第１の発光素子１１Ａは、一方向（例えば、Ｙ軸方向）に延在するｎ個（例えば、図５では１２個）の第１の発光素子１１Ａからなる複数（例えば、図５では６個）の第１の発光素子群Ｘ（第１の発光素子群Ｘ１～Ｘ６）を構成している。同様に、複数の第２の発光素子１１Ｂは、一方向（例えば、Ｙ軸方向）に延在するｍ個（例えば、図５では１２個）の第２の発光素子１１Ｂからなる複数（例えば、図５では６個）の第２の発光素子群Ｙ（第２の発光素子群Ｙ１～Ｙ６）を構成している。
【0038】
第１の発光素子群Ｘ１～Ｘ６、第２の発光素子群Ｙ１～Ｙ６は、例えば、図５に示したように、矩形形状を有するｎ型基板３０に交互に配置されており、第１の発光素子群Ｘ１～Ｘ６は、例えば、ｎ型基板３０の一の辺に沿って設けられた電極パット３４に、第２の発光素子群Ｙ１～Ｙ６は、例えば、ｎ型基板３０の一の辺と対向する他の辺に沿って設けられた電極パット３５に、それぞれ電気的に接続されている。なお、図５では、第１の発光素子群Ｘ１～Ｘ６と第２の発光素子群Ｙ１～Ｙ６とが交互に配置された例を示したが、これに限定されることはない。例えば、複数の第１の発光素子１１Ａ及び複数の第２の発光素子１１Ｂの数は、それぞれ、所望の発光点の数、位置及び光出力の量によって、任意の配列とすることができる。一例として、複数の第２の発光素子１１Ｂの配列を、複数の第１の発光素子１１Ａの配列２列おきに配置するようにしてもよい。また、本実施形態では第１の発光素子１１Ａの数と第２の発光素子１１Ｂの数とが同一となっているが、異なっていても良い。また、第１の発光素子１１Ａと第２の発光素子１１ＢとでＦＦＰ（Far Field Pattern）が異なっていても良い。
【0039】
電極パットに流す電流を切り替えることで、所望の発光素子を発光させる制御が行われる。例えば、図６に示すように、電極パット３４に電流を流すことで、第１の発光素子群Ｘ１～Ｘ６に含まれる第１の発光素子１１Ａ（ラインＬＡで囲まれる第１の発光素子１１Ａ）を発光させることができる。また、電極パット３５に電流を流すことで、第２の発光素子群Ｙ１～Ｙ６に含まれる第２の発光素子１１Ｂ（ラインＬＢで囲まれる第２の発光素子１１Ｂ）を発光させることができる。
【0040】
図７は、図５及び図６に示した複数の第１の発光素子１１Ａ及び複数の第２の発光素子１１Ｂの配列の一部を拡大して示した図である。第１の発光素子１１Ａは発光面積（ＯＡ径Ｗ１）を有し、第２の発光素子１１Ｂは発光面積（ＯＡ径Ｗ２）を有する。それぞれの発光面積は同一でもよいし、異なっていてもよい。図７における第１の発光素子１１Ａの矢印ＡＮ１と、第２の発光素子１１Ｂの矢印ＡＮ２とは、偏光の向きを示している。上述したように、第１の発光素子１１Ａの偏光の向きと、第２の発光素子１１Ｂの偏光の向きとは直交している。例えば、第１の発光素子１１Ａにおける応力分布と複数の第２の発光素子１１Ｂの応力分布とを調整することにより、偏光の向きが互いに直交する偏光特性とすることができる。勿論、これに限定されることはなく、後述するように偏光制御部材等を用いて所望の偏光特性とすることもできる。
【0041】
［回折素子］
（作用）
次に、回折素子１３について説明する。回折素子１３は、第１の発光素子１１Ａから出射される第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２のそれぞれに対して異なるように作用する。本実施形態では、回折素子１３が、第１の光Ｌ１には作用せず、第２の光Ｌ２のみに作用する。具体的には。回折素子１３が、第１の光Ｌ１には作用せず、第２の光Ｌ２のみを屈折又は回折する。図８Ａは、第１の光Ｌ１による照射パターン例を示す。図８Ｂは、第２の光Ｌ２による照射パターン例を示す。回折素子１３は第１の光Ｌ１には作用しないため、ＦＯＶは広がらないものの、高い光密度が得られるため、長距離の測距が可能となる。
（作用）
次に、回折素子１３について説明する。回折素子１３は、第１の発光素子１１Ａから出射される第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２のそれぞれに対して異なるように作用する。本実施形態では、回折素子１３が、第１の光Ｌ１には作用せず、第２の光Ｌ２のみに作用する。具体的には。回折素子１３が、第１の光Ｌ１には作用せず、第２の光Ｌ２のみを屈折又は回折する。図８Ａは、第１の光Ｌ１による照射パターン例を示す。図８Ｂは、第２の光Ｌ２による照射パターン例を示す。回折素子１３は第１の光Ｌ１には作用しないため、ＦＯＶは広がらないものの、高い光密度が得られるため、長距離の測距が可能となる。
【0042】
図８Ｂに示すように、回折素子１３が第２の光Ｌ２のみに作用することで、水平方向及び垂直方向ともに、ＦＯＶが図８Ａに示すＦＯＶの３倍に広がっている。なお、ＦＯＶが広がる範囲は回折素子１３の構造によって異なる。
【0043】
図９は、回折素子１３のＤＯＥパターンを拡大して示した図である。回折素子１３は、微細凹凸構造であるグレーティング構造ＧＲを有している。本実施形態ではグレーティング構造ＧＲが２次元状に形成されているが、１次元的に形成されていてもよい。
【0044】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施形態における回折素子１３の断面を示す断面図である。図示の通り回折素子１３は、例えば、第１層１３１、第２層１３２、第３層１３３をＺ方向に順に接合した３層構造を有する。第１層１３１の屈折率はｎ１であり、第３層１３３の屈折率はｎ３である。第２層１３２の屈折率は、方向によって異なり、図１０Ａに示されるＹ方向の屈折率はｎ２ｙであり、図１０Ｂに示されるＸ方向の屈折率はｎ２ｘである。３層構造を有する回折素子１３は、異方性材料の重ね合わせで構成され、ｎ１とｎ２ｘは同じ（ｎ１＝ｎ２ｘ）であり、ｎ１とｎ２ｙは異なる（ｎ１≠ｎ２ｙ）。これらの屈折率の関係を満たす範囲で各層を任意の材料によって構成することができる。
【0045】
このように、回折素子１３は、Ｘ方向とＹ方向で屈折率が異なるため、ある方向（Ｘ方向）の偏光については、平行平板として作用し、ある方向に直交する方向（Ｙ方向）の偏光については光ビームを屈折又は回折する回折素子として作用する。このように、回折素子１３は、偏光回折素子であり、例えば第２の光Ｌ２を屈折又は回折する。なお、回折素子１３の代わりには体積ホログラムを用いてもよい。また、回折素子１３は光を屈折又は回折する作用をもたらすものであればよく、例えば、フレネルレンズであってもよい。
【0046】
［測距装置の動作］
以上説明した測距装置１の動作例について説明する。例えば、測距装置１が車載ＬｉＤＡＲに適用された場合、高速道路の走行のように、長距離の測距が要求される場合がある。この場合は、第１の発光素子群Ｘ１からＸ６を発光させる制御が行われる。係る制御は、例えば、制御部９によって行われる。第１の発光素子１１Ａから出射された第１の光Ｌ１に対しては回折素子１３は作用しない。したがって、第１の光Ｌ１が分割されないことで光密度の高いスポット照射（図８Ａ参照）が可能となり、高精度の長距離の測距が可能となる。
以上説明した測距装置１の動作例について説明する。例えば、測距装置１が車載ＬｉＤＡＲに適用された場合、高速道路の走行のように、長距離の測距が要求される場合がある。この場合は、第１の発光素子群Ｘ１からＸ６を発光させる制御が行われる。係る制御は、例えば、制御部９によって行われる。第１の発光素子１１Ａから出射された第１の光Ｌ１に対しては回折素子１３は作用しない。したがって、第１の光Ｌ１が分割されないことで光密度の高いスポット照射（図８Ａ参照）が可能となり、高精度の長距離の測距が可能となる。
【0047】
一方、都市部や市街地での走行のように、長距離ではなく広範囲の測距が要求される場合がある。この場合は、第２の発光素子群Ｙ１からＹ６を発光させる制御が行われる。係る制御は、例えば、制御部９によって行われる。第２の発光素子１１Ｂから出射された第２の光Ｌ２に対しては回折素子１３は作用する。したがって、第２の光Ｌ２が回折素子１３を通過することでＦＯＶが拡大し（図８Ｂ参照）、近距離且つ測距範囲が広い測距が可能となる。
【0048】
このように、本実施形態では、ＦＯＶをアクティブに切替可能とすることができる。また、ＦＯＶが異なる別々のデバイスを用意する必要がないため、測距装置１の大型化やコスト増を極力、抑制できる。
【0049】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態の説明において、上述した説明における同一又は同質の構成については同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜、省略する。また、特に断らない限り、第１の実施形態で説明した事項は第２の実施形態に対して適用することができる。第３の実施形態以降についても同様である。
次に、第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態の説明において、上述した説明における同一又は同質の構成については同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜、省略する。また、特に断らない限り、第１の実施形態で説明した事項は第２の実施形態に対して適用することができる。第３の実施形態以降についても同様である。
【0050】
第２の実施形態は、光学部材が回折素子１３ではなく液晶素子、具体的には有機液晶素子２７である実施形態である。図１１Ａ及び図１１Ｂは、有機液晶素子２７の構成例を説明するための図である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、有機液晶素子２７は、Ｘ方向およびＹ方向の配向が異なっている。第１の発光素子１１Ａと第２の発光素子１１Ｂとの発光切替えによってビーム光の偏光の向きを変えることができるので、ビーム光の偏光の向きを変えるために有機液晶素子２７の配向を切替える必要がない。このため、有機液晶素子２７の配向の切替え用の回路構成やフレキシブルケーブル等は不要であり、また、有機液晶素子２７の配向の切替え時間の問題が発生しない。有機液晶素子２７の代わりに、無機液晶素子を用いてもよい。無機液晶素子は有機液晶素子に比べて温度特性や耐熱性が良く、車載用途など高信頼性が要求される用途にも利用できる。
【0051】
第２の実施形態の作用については、基本的に第１の実施形態と同様である。すなわち、有機液晶素子２７は、第１の光Ｌ１には作用せずに、第２の光Ｌ２のみに作用する。これにより、第１の光Ｌ１のＦＯＶは変わらずに光密度の大きいスポット照射がなされ、第２の光Ｌ２はＦＯＶが拡大されて対象物に照射される。これにより、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【0052】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、光学部材がメタマテリアル３３の実施形態である。図１２Ａはメタマテリアルの構成例であり、図１２Ｂは図１２Ａにおける参照符号ＡＡの箇所を拡大した図である。メタマテリアル３３により、偏光方向により異なる回折特性を発生させることができる。
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、光学部材がメタマテリアル３３の実施形態である。図１２Ａはメタマテリアルの構成例であり、図１２Ｂは図１２Ａにおける参照符号ＡＡの箇所を拡大した図である。メタマテリアル３３により、偏光方向により異なる回折特性を発生させることができる。
【0053】
第３の実施形態の作用については、基本的に第１の実施形態と同様である。すなわち、メタマテリアル３３は、第１の光Ｌ１には作用せずに、第２の光Ｌ２のみに作用する。これにより、第１の光Ｌ１のＦＯＶは変わらずに光密度の大きいスポット照射がなされ、第２の光Ｌ２はＦＯＶが拡大されて対象物に照射される。これにより、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【0054】
＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、発光部の構成が第１の実施形態と異なっている。図１３は、第４の実施形態に係る発光部（発光部２Ａ）の構成例を示す図である。発光部２Ａは、回折素子１３を有さず、本実施形態の光学部材である偏光回折素子４４を有する点が、発光部２と異なっている。発光素子１１（第１の発光素子１１Ａ及び第２の発光素子１１Ｂ）、偏光回折素子４４、及び、コリメータレンズ１２が、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の光路上にこの順で配置されている。偏光回折素子４４は、例えば、保持部２１により保持されるが、保持部２２により保持されていてもよい。
次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、発光部の構成が第１の実施形態と異なっている。図１３は、第４の実施形態に係る発光部（発光部２Ａ）の構成例を示す図である。発光部２Ａは、回折素子１３を有さず、本実施形態の光学部材である偏光回折素子４４を有する点が、発光部２と異なっている。発光素子１１（第１の発光素子１１Ａ及び第２の発光素子１１Ｂ）、偏光回折素子４４、及び、コリメータレンズ１２が、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の光路上にこの順で配置されている。偏光回折素子４４は、例えば、保持部２１により保持されるが、保持部２２により保持されていてもよい。
【0055】
偏光回折素子４４は、例えば、フレネルレンズであり、コリメータレンズ１２と組レンズを構成する。これにより、コリメータレンズ１２の焦点距離が、コリメータレンズ１２の焦点距離と偏光回折素子４４との合成焦点距離に変更されることで、ＦＯＶが変化する。偏光回折素子４４は、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の何れか一方のみに作用する。
【0056】
本実施形態について詳細に説明する。まず、偏光回折素子４４がない場合、すなわち、図１４に示すように、コリメータレンズ１２のみである場合、照射エリアに対応するＦＯＶを決める投射光軸の傾け角θは、下記の式１になる。但し、式１におけるｆはコリメータレンズ１２の焦点距離（ｍｍ）である。ａはＮｘとＤｘを乗じることで得られる値である。Ｎｘは、発光部２Ａの水平方向（Ｘ方向）における発光素子１１の数、Ｄｘは発光素子のピッチ（ｍｍ）である。
【0057】
【数1】
【0058】
偏光回折素子４４を設けることで、ｆがコリメータレンズ１２の焦点距離から、コリメータレンズ１２の焦点距離と偏光回折素子４４の焦点距離との合成焦点距離に変化する。焦点距離が変化することで、θが変化する、すなわち、ＦＯＶが変化する。つまり、第１の光Ｌ１に対してはコリメータレンズ１２のみが作用し、第２の光Ｌ２にはコリメータレンズ１２及び偏光回折素子４４が作用することで、ＦＯＶそのものを変化させることができる。偏光回折素子４４のレンズパワーを正又負とすることで、ＦＯＶを大きくしたり小さくしたりすることができる。
【0059】
具体例を挙げて説明する。コリメータレンズ１２から発光点（各発光素子）までのメカニカル的な距離は、狭ＦＯＶ側と広ＦＯＶ側で一致させる必要があるため、偏光回折素子４４は負のレンズパワーを持つ素子で構成する。具体的な値としては、
Ｎｘ＝４０μｍ、Ｄｘ＝５０μｍ
コリメータレンズ１２の焦点距離ｆ１＝２ｍｍ
偏光回折素子４４の焦点距離ｆ２＝－２ｍｍ
コリメータレンズ１２と偏光回折素子４４との距離 １ｍｍ
とする。
このとき、例えば、偏光回折素子４４が第２の光Ｌ２に作用せず、第２の光Ｌ２のＦＯＶが６０ｄｅｇになるのに対し、偏光回折素子４４が第１の光Ｌ１に作用すると第１の光Ｌ１のＦＯＶが２９ｄｅｇと約半分にすることが可能となる。
Ｎｘ＝４０μｍ、Ｄｘ＝５０μｍ
コリメータレンズ１２の焦点距離ｆ１＝２ｍｍ
偏光回折素子４４の焦点距離ｆ２＝－２ｍｍ
コリメータレンズ１２と偏光回折素子４４との距離 １ｍｍ
とする。
このとき、例えば、偏光回折素子４４が第２の光Ｌ２に作用せず、第２の光Ｌ２のＦＯＶが６０ｄｅｇになるのに対し、偏光回折素子４４が第１の光Ｌ１に作用すると第１の光Ｌ１のＦＯＶが２９ｄｅｇと約半分にすることが可能となる。
【0060】
また、偏光回折素子４４のレンズパワーを正のレンズパワーを持つ素子で構成すれば、偏光回折素子４４が第２の光Ｌ２のみ作用することで、第２の光Ｌ２のＦＯＶを大きくすることができる。このとき、偏光回折素子４４は第１の光Ｌ１には作用しないため、第１の光Ｌ１のＦＯＶは変わらない。
【0061】
なお、偏光回折素子４４は、第２の実施形態で説明したような液晶素子であってもよいし、偏光メタマテリアルであってもよい。また、複数のマイクロレンズであってもよい。この場合、ＦＯＶを変化させる発光素子のみとマイクロレンズとが正対するように配置してもよい。これにより、一部の発光素子に対してのみ焦点距離が変化し、ＦＯＶが変化する構成とすることができる。この場合には、発光部が、偏光特性が同一の発光素子のみで構成されてもよい。
【0062】
＜第５の実施形態＞
次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は、第１の発光素子１１Ａから出射された第１の光Ｌ１及び第２の発光素子１１Ｂから出射された第２の光Ｌ２を拡散板５１で拡散させ、測定対象範囲全面に一様に照射（一様照射）する光学モジュールにおける適用例である。測定対象範囲（照射範囲）を決定する機能をもつ拡散板５１に対して、さらに範囲を広げる、もしくは狭くする機能をもつ偏光回折素子５４を配置する。
次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は、第１の発光素子１１Ａから出射された第１の光Ｌ１及び第２の発光素子１１Ｂから出射された第２の光Ｌ２を拡散板５１で拡散させ、測定対象範囲全面に一様に照射（一様照射）する光学モジュールにおける適用例である。測定対象範囲（照射範囲）を決定する機能をもつ拡散板５１に対して、さらに範囲を広げる、もしくは狭くする機能をもつ偏光回折素子５４を配置する。
【0063】
図１５は、本実施形態に係る発光部２Ｂの構成例を示す図である。発光部２Ｂは、発光素子１１、拡散板５１、及び、偏光回折素子５４を有し、この順で、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の光路上に配置されている。発光素子１１は支持部５５により支持されており、拡散板５１は支持部５６により支持されている。偏光回折素子５４の周縁が、支持部５６の上面で支持されている。
【0064】
図１６は、拡散板５１の一例を示す斜視図である。拡散板５１としては、例えば、微小なレンズ５１Ａをアレイ化したレンズ型拡散板を挙げることができる。拡散板５１は、一般的に、微小なレンズ５１Ａ(数十μｍオーダー)をアレイ化したものであり、発光素子１１の光を拡散させ、輝度分布を均一化させる機能を有する。レンズ５１Ａは発光素子１１と対向するようにして配置される。なお、拡散板５１は、レンズ型拡散板ではなく、回折を利用したものなどであってもよい。
【0065】
本実施形態における光学部材に対応する偏光回折素子５４は、例えば、グレーティング構造ＧＲを有する素子である。偏光回折素子５４は、液晶素子や偏光マテリアルであってもよい。
【0066】
図１７及び図１８を参照して、拡散板５１及び偏光回折素子５４の作用について説明する。図１７に示すように、偏光回折素子５４は、第１の発光素子１１Ａから出射された第１の光Ｌ１に対して作用しない。この場合、ＦＯＶは、拡散板５１の作用のみで決定される。これに対して、偏光回折素子５４は、第２の発光素子１１Ｂから出射された第２の光Ｌ２に対して作用する。図１８に示すように、第２の光Ｌ２は、拡散板５１で拡散された後、偏光回折素子５４の作用によって更に拡散される。これにより、図１７に示す場合に比べてＦＯＶ（湾曲した矢印で示す）が大きくなる。
【0067】
＜第６の実施形態＞
次に、第６の実施形態について説明する。本実施形態は、発光素子１１の構成が上述した実施形態と異なる。具体的には、第１の発光素子１１Ａ及び第２の発光素子１１Ｂが、Ｑスイッチレーザによって構成される。また、それぞれの発光素子がＳＲＧ（Surface Relief Grating）構造を有することで、偏光特性が例えば互いに直交するように制御される。
次に、第６の実施形態について説明する。本実施形態は、発光素子１１の構成が上述した実施形態と異なる。具体的には、第１の発光素子１１Ａ及び第２の発光素子１１Ｂが、Ｑスイッチレーザによって構成される。また、それぞれの発光素子がＳＲＧ（Surface Relief Grating）構造を有することで、偏光特性が例えば互いに直交するように制御される。
【0068】
図１９は、本実施形態に係る発光素子１１の構成例を示す。発光素子１１は、励起光源層６１と、固体レーザ媒質６２と、可飽和吸収体６３とを一体に接合した構成を有する。
【0069】
励起光源層６１は、面発光素子であり、積層構造の半導体層を有する。励起光源層６１は、基板６５、第５反射層Ｒ５、クラッド層６６、活性層６７、クラッド層６８、及び、第１反射層Ｒ１を順に積層した構造を備えている。なお、図１９の励起光源層６１は、基板６５から連続波（ＣＷ：Continuous Wave）の励起光を放出するボトムエミッション型の構成を示しているが、第１反射層Ｒ１側からＣＷ励起光を放出するトップエミッション型の構成もあり得る。
【0070】
基板６５は、例えばｎ－ＧａＡｓ基板である。基板６５は、励起光源層６１の励起長である第１波長λ１の光を一定の割合で吸収するため、極力薄くするのが望ましい。その一方で、後述する接合プロセスの際の機械的強度を維持できる程度の厚みを持たせるのが望ましい。
【0071】
活性層６７は、第１波長λ１の面発光を行う。クラッド層６８は、例えばＡｌＧａＡｓクラッド層である。第１反射層Ｒ１は、第１波長λ１の光を反射させる。第５反射層Ｒ５は、第１波長λ１の光に対して一定の透過率を有する。第１反射層Ｒ１と第５反射層Ｒ５には、例えば、電気伝導が可能な半導体分布反射層（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）が用いられる。第１反射層Ｒ１と第５反射層Ｒ５を介して外部から電流が注入され、活性層６７内の量子井戸で再結合と発光が生じて、第１波長λ１の発光が行われる。
【0072】
第５反射層Ｒ５は、例えば基板６５上に配置される。例えば、第５反射層Ｒ５は、ｎ型ドーパント（例えばシリコン）を添加したＡｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ａｓ／Ａｌｚ２Ｇａ１－ｚ２Ａｓ（０≦ｚ１≦ｚ２≦１）からなる多層反射膜を有する。第５反射層Ｒ５は、ｎ－ＤＢＲとも呼ばれる。
【0073】
活性層６７は、例えば、Ａｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ１－ｘ１－ｙ１Ａｓ層とＡｌｘ３Ｉｎｙ３Ｇａ１－ｘ３－ｙ３Ａｓ層を積層した多重量子井戸層を有する。
【0074】
第１反射層Ｒ１は、例えば、ｐ型ドーパント（例えば炭素）を添加したＡｌｚ３Ｇａ１－ｚ３Ａｓ／ＡｌＺ４Ｇａ１－ｚ４Ａｓ（０≦ｚ３≦ｚ４≦１）からなる多重反射膜を有する。第１反射層Ｒ１は、ｐ－ＤＢＲとも呼ばれる。
【0075】
励起光共振器としての光源内の各半導体層Ｒ５、６６、６７、６８、Ｒ１は、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ法）等の結晶成長法を用いて形成することができる。そして、結晶成長後に、素子分離のためのメサエッチングや絶縁膜の形成、電極膜の蒸着等のプロセスを経て、電流注入による駆動が可能になる。
【0076】
励起光源層６１の基板６５の第５反射層Ｒ５とは反対側の端面には、固体レーザ媒質６２が接合されている。以下では、固体レーザ媒質６２の励起光源層６１側の端面を第１面Ｆ１と呼び、固体レーザ媒質６２の可飽和吸収体６３側の端面を第２面Ｆ２と呼ぶ。また、可飽和吸収体６３のレーザパルス出射面を第３面Ｆ３と呼び、励起光源層６１の固体レーザ媒質６２側の端面を第４面Ｆ４と呼ぶ。また、可飽和吸収体６３の固体レーザ媒質６２側の端面を第５面Ｆ５と呼ぶ。なお、図１９では便宜上分離して図示しているが、発光素子１１の第４面Ｆ４は固体レーザ媒質６２の第１面Ｆ１と接合され、固体レーザ媒質６２の第２面Ｆ２は後述する偏光制御部７６を介在させて可飽和吸収体６３の第５面Ｆ５と接合される。
【0077】
発光素子１１は、第１共振器７１と第２共振器７２とを備えている。第１共振器７１は、励起光源層６１内の第１反射層Ｒ１と固体レーザ媒質６２内の第３反射層Ｒ３との間で、第１波長λ１の励起光Ｌ１１を共振させる。第２共振器７２は、固体レーザ媒質６２内の第２反射層Ｒ２と可飽和吸収体６３内の第４反射層Ｒ４との間で、第２波長λ２の放出光Ｌ１２を共振させる。
【0078】
第２共振器７２は、いわゆる、Ｑスイッチ固体レーザ共振器の構成をなす。第１共振器７１が安定した共振動作を行えるように、固体レーザ媒質６２内に、高反射層である第３反射層Ｒ３が設けられている。通常の共振器の場合、第３反射層Ｒ３は、アウトプットカプラーの機能を有し、第１波長λ１の光を外部に放出するための部分反射とする。これに対して、図１９に示す第１共振器７１では、第３反射層Ｒ３を、第１波長λ１の励起光Ｌ１１のパワーを第１共振器７１内に閉じ込めるため、第３反射層Ｒ３を高反射層にしている。
【0079】
このように、励起光源層６１と固体レーザ媒質６２からなる第１共振器７１の内部には、３つの反射層（第１反射層Ｒ１、第５反射層Ｒ５、及び第３反射層Ｒ３）が設けられる。このため、第１共振器７１は、結合共振器（Coupled Cavity）構造である。
【0080】
第１共振器７１内に第１波長λ１の励起光Ｌ１１のパワーを閉じ込めることで、固体レーザ媒質６２が励起される。これにより、第２共振器７２にて、Ｑスイッチレーザパルス発振が生じる。第２共振器７２は、固体レーザ媒質６２内の第２反射層Ｒ２と可飽和吸収体６３内の第４反射層Ｒ４との間で、第２波長λ２の光を共振させる。第２反射層Ｒ２は高反射層であるのに対し、第４反射層Ｒ４はアウトプットカプラーの機能を持つ部分反射層である。図１９では、第４反射層Ｒ４を可飽和吸収体６３の端面に設けている。
【0081】
ここで、固体レーザ媒質６２と可飽和吸収体６３との間には、偏光制御部７６が設けられている。偏光制御部７６は、放出光Ｌ１２の光路に平面レリーフグレーティング構造ＧＲを有する。偏光制御部７６のグレーティング構造ＧＲは、表面層７７によって被覆され平坦化されている。
【0082】
固体レーザ媒質６２は、例えば、Ｙｂ（イットリビウム）をドープしたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）結晶Ｙｂ：ＹＡＧを含む。この場合、第１共振器１５の第１波長λ１は９４０ｎｍ、第２共振器７２の第２波長λ２は、１０３０ｎｍとなる。
【0083】
固体レーザ媒質６２は、Ｙｂ：ＹＡＧに限らず、例えば、固体レーザ媒質６２として、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の少なくともいずれかの材料を使うことができる。なお、固体レーザ媒質６２は、結晶に限らず、セラミック材料の利用を妨げない。
【0084】
また、固体レーザ媒質６２は、４準位系の固体レーザ媒質６２であってもよいし、３準位系の固体レーザ媒質６２であってもよい。ただし、それぞれの結晶によって、適切な励起波長（第１波長λ１）は異なるので、固体レーザ媒質６２の材料に応じて、励起光源層６１内の半導体材料を選択する必要がある。
【0085】
可飽和吸収体６３は、例えばＣｒ（クロム）をドープしたＹＡＧ（Ｃｒ：ＹＡＧ）結晶を含む。可飽和吸収体６３は、入射光の強度が所定の閾値を超えると透過率が増大する材料である。第１共振器７１による第１波長λ１の励起光Ｌ１１により、可飽和吸収体６３の透過率が増大し、第２波長λ２のレーザパルスを放出する。これはＱスイッチと呼ばれる。可飽和吸収体６３の材料として、Ｖ：ＹＡＧを用いることもできる。ただし、その他の種類の可飽和吸収体６３を使ってもよい。また、Ｑスイッチとして、能動（アクティブ）Ｑスイッチ素子を使うことを妨げるものではない。
【0086】
図１９では、励起光源層６１、固体レーザ媒質６２、偏光制御部７６及び可飽和吸収体６３を、それぞれ分離して図示しているが、これらは接合プロセスを用いて接合されて一体化された積層構造である。接合プロセスの例としては、常温接合、原子拡散結合、プラズマ活性化接合等を用いることができる。あるいは、その他の接合（接着）プロセスを用いることができる。
【0087】
励起光源層６１に固体レーザ媒質６２を安定に接合させるには、励起光源層６１内のｎ－ＧａＡｓの基板６５の表面を平坦にする必要がある。このため、上述したように、第１反射層Ｒ１第５反射層Ｒ５に電流を注入するための電極は、少なくとも基板６５の表面に露出しないように配置するのが望ましい。
【0088】
このように、発光素子１１を積層構造にすることで、積層構造体を作製した後にダイシングにより個片化して複数のチップを形成したり、あるいは一つの基板上に複数の発光素子１１をアレイ状に配置したレーザアレイを形成したりすることが容易になる。
【0089】
接合プロセスにて積層構造の発光素子１１を作製する場合、各層の表面粗さＲａは１ｎｍ程度以下にする必要がある。また、各層の界面の光損失を回避するために、各層の間に誘電体多層膜を配置して、誘電体多層膜を介して各層を接合してもよい。例えば、発光素子１１のベース基板である基板６５の屈折率ｎは３．２であり、ＹＡＧ（ｎ：１．８）や一般的な誘電体多層膜材料に比べ、高屈折率を有する。このため、励起光源層６１に固体レーザ媒質６２と可飽和吸収体６３を接合する際に、屈折率のミスマッチによる光損失が生じないようにする必要がある。具体的には、励起光源層６１と固体レーザ媒質６２との間に、第１共振器７１の第１波長λ１の光を反射させない反射防止膜（ＡＲコート膜又は無反射コート膜）を配置するのが望ましい。また、固体レーザ媒質６２と可飽和吸収体１８との間にも、反射防止膜（ＡＲコート膜又は無反射コート膜）を配置するのが望ましい。
【0090】
接合材料によっては研磨が難しい場合があり、例えばＳｉＯ２などの第１波長λ１及び第２波長λ２に対して透明な材料を、接合のための下地層として成膜し、このＳｉＯ２層を表面粗さＲａ１ｎｍ程度に研磨して、接合のための界面として用いても良い。ここで、下地層としては、ＳｉＯ２以外にも使用可能であり、ここでは材料に限定されない。
【0091】
誘電体多層膜には、短波長透過フィルタ膜（ＳＷＰＦ：Short Wave Pass Filter）、長波長透過フィルタ膜（ＬＷＰＦ：Long Wave Pass Filter）、バンドパスフィルタ膜（ＢＰＦ：Band Pass Filter）、無反射保護膜（ＡＲ：Anti-Reflection）などがある。必要に応じて、異なる種類の誘電体多層膜を配置するのが望ましい。誘電体多層膜の成膜方法としては、ＰＶＤ（Physical vapor deposition）法を用いることができ、具体的には、真空蒸着、イオンアシスト蒸着、スパッタなどの成膜方法を用いることができる。どの成膜方法を適用するかは問わない。また、誘電体多層膜の特性も任意に選択可能であり、例えば、第２反射層Ｒ２を短波長透過フィルタ膜とし、第３反射層Ｒ３を長波長透過フィルタ膜としてもよい。
【0092】
本実施形態によれば、第２共振器７２の内部に、互いに直交するＴＭ偏光とＴＥ偏光の比率を制御する偏光制御部７６が設けられている。グレーティング構造ＧＲは、固体レーザ媒質６２の表面に形成してもよい。
【0093】
図２０Ａ及び図２０Ｂは、偏光制御部７６の断面構成例を示す図である。偏光制御部７６は、例えば、第１層７６Ａ、及び、第２層７６ＢをＺ方向に順に接合した２層構造を有する。第１層７６Ａの屈折率はｎ１であり、第２層７６Ｂの屈折率はｎ２である（但し、ｎ１≠ｎ２）。これらの屈折率の関係を満たす範囲で各層を任意の材料によって構成することができる。
【0094】
図２１に模式的に示すようにグレーティング構造ＧＲの配列方向を、発光素子１１毎に適宜、異ならせることで、ある発光素子１１を第１の発光素子１１Ａとして機能させることができ、別の発光素子１１を第２の発光素子１１Ｂとして機能させることができる。具体的には、偏光制御部７６のグレーティング構造ＧＲを第１の配列方向とすることで、励起光源層６１から出射された光をＴＭ偏光とし、偏光制御部７６のグレーティング構造ＧＲを第１の配列方向と直交する第２の配列方向することで、励起光源層６１から出射された光をＴＥ偏光とすることができる。すなわち、第１の実施形態のように発光素子１１の応力分布を異なるようにしなくても（同じ構造の発光素子１１）であっても、偏光制御部７６を用いることで、偏光特性の異なる第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を容易に形成することができる。また、Ｑスイッチレーザを用いることで、発光素子１１の性能を向上させ、且つ、コストを低減することができる。
【0095】
次に、図１９に示す発光素子１１の動作例について説明する。励起光源層６１の電極を介して電流を活性層６７に注入することで、第１共振器７１内で第１波長λ１のレーザ発振が起こり、励起光Ｌ１１が生成される。励起光Ｌ１１が固体レーザ媒質６２に入射すると、固体レーザ媒質６２が励起され、第２波長λ２の放出光Ｌ１２が生成される。固体レーザ媒質６２および偏光制御部７６には可飽和吸収体６３が接合されていることから、第１共振器７１にレーザ発振が起こった最初の段階では、固体レーザ媒質６２からの放出光Ｌ１２は可飽和吸収体１８に吸収されてしまい、可飽和吸収体６３の出射面側の第４反射層Ｒ４による光放出が起こらず、Ｑスイッチレーザ発振には至らない。
【0096】
その後、固体レーザ媒質６２が十分な励起状態となり、放出光Ｌ１２の出力が上がり、ある閾値を超えると、可飽和吸収体６３での光吸収率が急激に低下し、固体レーザ媒質６２で発生した自然放出光Ｌ１２は可飽和吸収体６３を透過できるようになる。これにより、第２共振器７２が、第２反射層Ｒ２と第４反射層Ｒ４との間において放出光Ｌ１２を共振させ第４反射層Ｒ４側からレーザ光が出力される。放出光Ｌ１２は、第２共振器７２において共振しているときに、グレーティング構造ＧＲを通過することによって偏光制御される。偏光制御された放出光Ｌ１２は、第２共振器７２でＱスイッチレーザ発振が生じたときに、第４反射層Ｒ４から図１３中右側の空間に向けてレーザ光（第１の光Ｌ１又は第２の光Ｌ２）として放出される。これにより、レーザ光がＱスイッチレーザパルスとして出力される。
【0097】
その後の動作は、上述した実施形態と同様である。例えば、Ｑスイッチレーザとして構成される第２の発光素子１１Ｂから出射された第２の光Ｌ２に回折素子１３が作用することでＦＯＶが拡大する。また、Ｑスイッチレーザとして構成される第１の発光素子１１Ａから出射された第１の光Ｌ１には回折素子１３が作用しないことで光密度が大きいスポット照射が可能となる。
【0098】
なお、第２共振器７２の内部に、波長変換のための非線形光学結晶を配置することができる。非線形光学結晶の種類により、波長変換後のレーザパルスの波長を変えることができる。波長変換材料の例としては、ＬｉＮｂＯ３、ＢＢＯ、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＢｉＢＯ、ＫＴＰ、ＳＬＴなどの非線形光学結晶が挙げられる。また、波長変換材料として、これらに類似する位相整合材料を使ってもよい。ただし、波長変換材料の種類については問わない。波長変換材料によって、第２波長λ２を別の波長に変換することができる。
【0099】
偏光制御部７６の一例として、フォトニック結晶を用いたフォトニック結晶偏光素子、または、メタサーフェスを利用した偏光素子が用いられてもよい。即ち、偏光制御部７６の微細構造は、グレーティング構造の他、フォトニック結晶、または、メタサーフェス構造であってもよい。
【0100】
本実施形態に係る発光素子１１は、図２２に示す構成であってもよい。図２２に示すように、固体レーザ媒質６２及び可飽和吸収体６３が偏光制御部７６を介在させて接合されている。上述したように、第２反射層Ｒ２は高反射層であり、第４反射層Ｒ４は部分反射層である。励起光源層６１は、固体レーザ媒質６２及び可飽和吸収体６３と接合されておらず、励起光源層６１と固体レーザ媒質６２との間に、集光レンズ部の一例であるマイクロレンズアレイ８１が配置される。本実施形態では、励起光源層６１から出射された光ビームがマイクロレンズアレイ８１により固体レーザ媒質６２に集光される。固体レーザ媒質６２内の複数の配列した領域でＱスイッチ発振した光ビーム（第１の光Ｌ１又は第２の光Ｌ２）が出射される。
【0101】
＜変形例＞
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、本開示の内容は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、本開示の内容は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【0102】
上述した実施形態では、第１の光Ｌ１をＴＭ偏光とし、第２の光Ｌ２をＴＥ偏光として説明したが、反対であってもよい。また、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２は偏光特性が異なっていればよく、偏光の向きが直交以外で異なる偏光特性であってもよい。実施形態では２個のＦＯＶの切替について説明したが３個以上のＦＯＶの切替でもよい。
【0103】
また、上述した実施形態の構成、方法、工程、形状、材料及び数値等は、本開示の主旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。また、一実施形態で説明した複数の構成例は互いに組み合わせることや入れ替えることが可能である。
【0104】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
【0105】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）
第１の光を出射する第１の発光素子及び第２の光を出射する第２の発光素子を有する発光部と、
前記第１の光及び前記第２の光の光路上に配置される光学部材が、前記第１の光及び前記第２の光のそれぞれに対して異なるように作用することで、前記第１の光による投射範囲と前記第２の光による投射範囲とを変化させる、
照明装置。
（２）
前記光学部材が、前記第１の光には作用せず、前記第２の光のみを屈折又は回折することで、前記第１の光による投射範囲と前記第２の光による投射範囲とを変化させる、
（１）に記載の照明装置。
（３）
前記第１の光と前記第２の光とが、異なる偏光特性を有する、
（１）又は（２）に記載の照明装置。
（４）
前記第１の光と前記第２の光とが、互いに直交する偏光特性を有する、
（３）に記載の照明装置。
（５）
前記光学部材が、偏光回折素子である、
（１）に記載の照明装置。
（６）
前記光学部材が、液晶素子である、
（１）に記載の照明装置。
（７）
前記光学部材が、偏光メタマテリアルである、
（１）に記載の照明装置。
（８）
複数の前記第１の発光素子及び複数の前記第２の発光素子を有する、
（１）から（７）までの何れかに記載の照明装置。
（９）
前記光学部材を有する、
（１）から（８）までの何れかに記載の照明装置。
（１０）
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、面発光型半導体レーザである、
（１）から（９）までの何れかに記載の照明装置。
（１１）
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、励起光源層と、レーザ媒質と、可飽和吸収体とを含む構成を有する、
（１）から（９）までの何れかに記載の照明装置。
（１２）
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、励起光源層と、レーザ媒質と、可飽和吸収体とが積層された構成を有する、
（１１）に記載の照明装置。
（１３）
（１）から（１２）までの何れかに記載の照明装置と、
前記照明装置を制御する制御部と、
対象物から反射された反射光を受光する受光部と、
前記受光部で得られた画像データから測距距離を算出する測距部と、
を有する、
測距装置。
（１４）
（１３）に記載の測距装置を有する、
車載装置。
（１）
第１の光を出射する第１の発光素子及び第２の光を出射する第２の発光素子を有する発光部と、
前記第１の光及び前記第２の光の光路上に配置される光学部材が、前記第１の光及び前記第２の光のそれぞれに対して異なるように作用することで、前記第１の光による投射範囲と前記第２の光による投射範囲とを変化させる、
照明装置。
（２）
前記光学部材が、前記第１の光には作用せず、前記第２の光のみを屈折又は回折することで、前記第１の光による投射範囲と前記第２の光による投射範囲とを変化させる、
（１）に記載の照明装置。
（３）
前記第１の光と前記第２の光とが、異なる偏光特性を有する、
（１）又は（２）に記載の照明装置。
（４）
前記第１の光と前記第２の光とが、互いに直交する偏光特性を有する、
（３）に記載の照明装置。
（５）
前記光学部材が、偏光回折素子である、
（１）に記載の照明装置。
（６）
前記光学部材が、液晶素子である、
（１）に記載の照明装置。
（７）
前記光学部材が、偏光メタマテリアルである、
（１）に記載の照明装置。
（８）
複数の前記第１の発光素子及び複数の前記第２の発光素子を有する、
（１）から（７）までの何れかに記載の照明装置。
（９）
前記光学部材を有する、
（１）から（８）までの何れかに記載の照明装置。
（１０）
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、面発光型半導体レーザである、
（１）から（９）までの何れかに記載の照明装置。
（１１）
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、励起光源層と、レーザ媒質と、可飽和吸収体とを含む構成を有する、
（１）から（９）までの何れかに記載の照明装置。
（１２）
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、励起光源層と、レーザ媒質と、可飽和吸収体とが積層された構成を有する、
（１１）に記載の照明装置。
（１３）
（１）から（１２）までの何れかに記載の照明装置と、
前記照明装置を制御する制御部と、
対象物から反射された反射光を受光する受光部と、
前記受光部で得られた画像データから測距距離を算出する測距部と、
を有する、
測距装置。
（１４）
（１３）に記載の測距装置を有する、
車載装置。
【0106】
＜応用例＞
また、本技術に係る技術は、上述した応用例に限定されることなく、様々な製品へ応用することができる。例えば、本技術に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
また、本技術に係る技術は、上述した応用例に限定されることなく、様々な製品へ応用することができる。例えば、本技術に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【0107】
図２３は、本技術に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システム７０００の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム７０００は、通信ネットワーク７０１０を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図２３に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。
【0108】
各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサー等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図２３では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。
【0109】
駆動系制御ユニット７１００は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット７１００は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Antilock Brake System）又はＥＳＣ（Electronic Stability Control）等の制御装置としての機能を有してもよい。
【0110】
駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサー、車両の加速度を検出する加速度センサー、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサーのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。
【0111】
ボディ系制御ユニット７２００は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット７２００は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット７２００には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット７２００は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【0112】
バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。
【0113】
車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Time Of Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサー、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサーのうちの少なくとも一つが含まれる。
【0114】
環境センサーは、例えば、雨天を検出する雨滴センサー、霧を検出する霧センサー、日照度合いを検出する日照センサー、及び降雪を検出する雪センサーのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサーは、超音波センサー、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサーないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサーないし装置が統合された装置として備えられてもよい。
【0115】
ここで、図２４は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部のうちの少なくとも一つの位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部７９１０及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として車両７９００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部７９１２，７９１４は、主として車両７９００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部７９１６は、主として車両７９００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【0116】
なお、図２４には、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ，ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【0117】
車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサー又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０～７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。
【0118】
図２３に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサー、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。
【0119】
また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。
【0120】
車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサー又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサーは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。
【0121】
統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
【0122】
記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサー値等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。
【0123】
汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Global System of Mobile communications）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）（Long Term Evolution）若しくはＬＴＥ－Ａ（LTE－Advanced）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Peer To Peer）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Machine Type Communication）端末）と接続してもよい。
【0124】
専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２。１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Wireless Access in Vehicle Environment）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Vehicle to Vehicle）通信、路車間（Vehicle to Infrastructure）通信、車両と家との間（Vehicle to Home）の通信及び歩車間（Vehicle to Pedestrian）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。
【0125】
測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。
【0126】
ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。
【0127】
車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インターフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）又はＷＵＳＢ（Wireless USB）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface、又はＭＨＬ（Mobile High-definition Link）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。
【0128】
車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインターフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。
【0129】
統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行ってもよい。
【0130】
マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。
【0131】
音声画像出力部７６７０は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図２３の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。表示部７７２０は、ＡＲ（Augmented Reality）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。
【0132】
なお、図２３に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサー又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。
【0133】
以上説明した車両制御システム７０００において、本技術の照明装置は、例えば、車外情報検出部に適用され得る。
【符号の説明】
【0134】
１・・・測距装置
２、２Ａ・・・発光部
１１・・・発光素子
１１Ａ・・・第１の発光素子
１１Ｂ・・・第２の発光素子
１３・・・回折素子
２７・・・有機液晶素子
３３・・・メタマテリアル
５４・・・偏光回折素子
７６・・・偏光制御部
Ｌ１・・・第１の光
Ｌ２・・・第２の光
２、２Ａ・・・発光部
１１・・・発光素子
１１Ａ・・・第１の発光素子
１１Ｂ・・・第２の発光素子
１３・・・回折素子
２７・・・有機液晶素子
３３・・・メタマテリアル
５４・・・偏光回折素子
７６・・・偏光制御部
Ｌ１・・・第１の光
Ｌ２・・・第２の光
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】