(57)【要約】【課題】複数のレーザ光源に電流を供給するための配線のインダクタンスを効果的に抑制することが可能な発光装置および当該発光装置を備えたレーザレーダを提供する。【解決手段】発光装置は、複数のレーザ光源と、複数のレーザ光源にそれぞれ電流を供給するための複数の配線１１３と、を備える。ここで、複数の配線１１３は、一方向に並んで配置される。発光装置は、電流の供給によって配線１１３のループ内を貫通する磁束の少なくとも一部をシールドするための構成（シールド部３０１）を備える。【選択図】図５
2020129621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源にそれぞれ電流を供給するための複数の配線と、を備え、
前記複数の配線は、一方向に並んで配置され、
前記電流の供給によって前記配線のループ内を貫通する磁束の少なくとも一部をシールドするための構成を備える、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、
前記複数の配線は、隣り合う前記レーザ光源を直列接続するように配置されている、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光装置において、
前記複数のレーザ光源は、前記一方向に並んで配置されている、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の発光装置において、
前記複数の配線のループ内に通され、前記配線のループ内を貫通する磁束をシールドする棒状のシールド部を備える、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の発光装置において、
隣り合う前記配線の間に配置され、前記配線のループ内を貫通する磁束をシールドする板状のシールド部を備える、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載の発光装置において、
前記配線は、所定の幅を有するリボン状の配線である、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の発光装置において、
前記配線は、所定の幅を有するリボン状の配線であり、前記配線の並び方向に見たときに前記配線のループが前記配線の側面によって制限されるように、前記配線の並び方向に垂直な状態から前記並び方向に傾いて配置されている、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項に記載の発光装置と、
前記発光装置から出射されたレーザ光を目標領域に投射する投射光学系と、を備える、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【請求項９】
前記投射光学系は、前記発光装置から出射されたレーザ光をラインビームに整形して目標領域に投射し、
前記複数のレーザ光源は、前記ラインビームの長辺方向に対応する方向に並んで配置されている、
ことを特徴とするレーザレーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレーザ光源からレーザ光を出射する発光装置および当該発光装置を備えたレーザレーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を用いて物体を検出するレーザレーダが種々の分野で開発されている。たとえば、車載用のレーザレーダでは、車両前方からレーザ光が投射され、その反射光の有無に基づいて、車両前方に車両や人等の物体が存在するか否かが判別される。また、レーザ光の投射タイミングと反射光の受光タイミングとに基づいて、物体までの距離が計測される。
【０００３】
以下の特許文献１、２には、ラインビームをスキャンさせて車両前方の物体を検出する装置が開示されている。また、以下の特許文献３には、複数のレーザ光源が直線状に配置された発光装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２０５１９９号公報
【特許文献２】特開２０１７−１５０９９０号公報
【特許文献３】特開平８−２９３６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ラインビームをスキャンさせる構成のレーザレーダでは、ラインビームの強度を高めるために、複数のレーザ光源が直線状に配置された発光装置を、光源として用いることができる。この場合、発光装置は、レーザ光の並び方向がラインビームの長手方向に対応する方向となるように配置される。この構成では、各レーザ光源を同時にパルス駆動することにより、パルス状のラインビームをレーザレーダから出射させることができる。
【０００６】
その一方、複数のレーザ光源が直線状に配置された発光装置では、各レーザ光源に電流を供給するための配線が、レーザ光源の間隔と同様の間隔で直線状に並んで配置され得る。この場合、配線間に相互インダクタンスが生じ、配線全体のインダクタンスが高くなる。配線全体のインダクタンスが高い場合、パルス発光の際に、各レーザ光源に同時にパルス状の電圧が印加されると、配線に大きな逆起電圧が生じる。これにより、各レーザ光源を適正にパルス発光させることが困難となる。
【０００７】
かかる課題に鑑み、本発明は、複数のレーザ光源に電流を供給するための配線のインダクタンスを効果的に抑制することが可能な発光装置および当該発光装置を備えたレーザレーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、発光装置に関する。この態様に係る発光装置は、複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源にそれぞれ電流を供給するための複数の配線と、を備える。ここで、前記複数の配線は、一方向に並んで配置される。発光装置は、前記電流の供給によって前記配線のループ内を貫通する磁束の少なくとも一部をシールドするための構成を備える。
【０００９】
本態様に係る発光装置によれば、配線のループ内を貫通する磁束の少なくとも一部がシールドされるため、相互インダクタンスが抑制され、配線全体のインダクタンスを効果的に抑制できる。これにより、駆動電流に応じて適正に各レーザ光源からレーザ光を出射させることができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、レーザレーダに関する。この態様に係るレーザレーダは、上記第１の態様に係る発光装置と、前記発光装置から出射されたレーザ光を目標領域に投射する投射光学系と、を備える。
【００１１】
本態様に係るレーザレーダによれば、第１の態様に係る発光装置を備えるため、目標領域に対して適正にビームを投射することができる。よって、レーザレーダの検出精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のとおり、本発明によれば、複数のレーザ光源に電流を供給するための配線のインダクタンスを効果的に抑制することが可能な発光装置および当該発光装置を備えたレーザレーダを提供することができる。
【００１３】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１（ａ）は、実施形態に係るレーザレーダの光学系および回路部の構成を示す図である。図１（ｂ）は、実施形態に係るラインビーム走査光学系の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係る、レーザレーダのレーザ光の投射状態と、目標領域におけるラインビームの状態とを模式的に示す図である。
【図３】図３（ａ）は、比較例に係る、発光装置の構成を示す斜視図である。図３（ｂ）は、比較例に係る、Ｐ型電極付近の構成を示す側面図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、比較例に係る、配線のインダクタンスが増大した場合に、レーザ光源に印加されるパルス状の電流および電圧がどのように変化するかを検証したシミュレーション結果を示すグラフある。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施例１に係る、Ｐ型電極付近の構成を示す側面図および平面図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施例１に係る、シールド部材の取り付け工程を示す側面図である。図６（ｃ）は、実施例１に係る、シールド部材が取り付けられた状態の発光装置の構成を示す平面図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施例２に係る、Ｐ型電極付近の構成を示す側面図および平面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施例２に係る、検証に用いたシールド部のモデルを示す斜視図である。
【図９】図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施例２に係る、シールド部材の取り付け工程を示す側面図である。図９（ｄ）は、実施例２に係る、シールド部材が取り付けられた状態の発光装置の構成を示す平面図である。
【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施例３に係る、Ｐ型電極付近の構成を示す側面図および平面図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施例４に係る、Ｐ型電極付近の構成を示す側面図および平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。便宜上、各図には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、それぞれ、ラインビームの長辺方向および短辺方向であり、Ｚ軸正方向は、ラインビームの投射方向である。Ｘ軸方向は、発光装置におけるレーザ光源の並び方向でもある。
【００１６】
図１（ａ）は、レーザレーダ１の光学系および回路部の構成を示す図である。図１（ｂ）は、投射光学系１０の構成を示す斜視図である。
【００１７】
レーザレーダ１は、光学系の構成として、投射光学系１０と、受光光学系２０とを備える。投射光学系１０は、一方向（Ｘ軸方向）に長いラインビームＢ１０を生成する。また、投射光学系１０は、生成したラインビームＢ１０をその短辺方向（Ｙ軸方向）に走査させる。受光光学系２０は、投射光学系１０から投射されたレーザ光の物体からの反射光を受光する。
【００１８】
投射光学系１０は、発光装置１１と、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２と、スロー軸シリンドリカルレンズ１３と、光偏向器１４と、を備える。また、受光光学系２０は、受光レンズ２１と、受光素子２２と、を備える。
【００１９】
発光装置１１は、複数のレーザ光源１１ａが集積されて構成される。レーザ光源１１ａは、所定波長のレーザ光を出射する。レーザ光源１１ａは、端面発光型のレーザダイオードである。レーザ光源１１ａが、面発光型のレーザ光源であってもよい。本実施形態では、レーザレーダ１が車両に搭載されることが想定されている。このため、各レーザ光源１１ａの出射波長は、赤外の波長帯域（たとえば９０５ｎｍ）に設定される。レーザレーダ１の使用態様に応じて、レーザ光源１１ａの出射波長は、適宜変更され得る。
【００２０】
レーザ光源１１ａは、活性層がＮ型クラッド層とＰ型クラッド層に挟まれた構造となっている。Ｎ型クラッド層とＰ型クラッド層に電圧が印加されることにより、活性層の発光領域からレーザ光が出射される。発光領域は、活性層に平行な方向の幅が、活性層に垂直な方向の幅よりも広くなっている。活性層に垂直な方向の軸はファスト軸と称され、活性層に平行な方向の軸はスロー軸と称される。発光領域から出射されたレーザ光は、スロー軸方向よりもファスト軸方向の広がり角が大きい。このため、発光領域から出射されたビームの形状は、ファスト軸方向に長い楕円形状となる。
【００２１】
複数のレーザ光源１１ａは、それぞれ、スロー軸がＸ軸方向に平行となるように配置されている。また、複数のレーザ光源１１ａは、スロー軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に並ぶように配置されている。発光装置１１は、複数の発光領域がスロー軸方向に並ぶように形成された１つの半導体発光素子がベース１１ｂに設置された構造となっている。ここで、当該半導体発光素子のうち、各発光領域からレーザ光を出射させる構造部分が、それぞれ、レーザ光源１１ａに対応する。これに限らず、それぞれ個別に形成された複数のレーザ光源１１ａが互いに隣接してベース１１ｂに設置されることにより発光装置１１が構成されてもよい。
【００２２】
ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、発光装置１１の各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光をファスト軸方向に収束させて、ファスト軸方向のレーザ光の広がりを略平行な状態に調整する。すなわち、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、発光装置１１の各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光を、ファスト軸方向のみに平行光化する作用を有する。
【００２３】
ファスト軸シリンドリカルレンズ１２は、Ｙ−Ｚ平面に平行な方向のみに湾曲するレンズ面１２ａを有する。レンズ面１２ａの母線は、Ｘ軸に平行である。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２に入射する各レーザ光のファスト軸は、レンズ面１２ａの母線に垂直である。各レーザ光は、Ｘ軸方向に並んでファスト軸シリンドリカルレンズ１２に入射する。各レーザ光は、レンズ面１２ａでファスト軸方向（Ｚ軸方向）に収束作用を受けて、ファスト軸方向に平行光化される。
【００２４】
スロー軸シリンドリカルレンズ１３は、発光装置１１の各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光をスロー軸方向に集光させる。スロー軸シリンドリカルレンズ１３は、Ｘ−Ｙ平面に平行な方向のみに湾曲するレンズ面１３ａを有する。レンズ面１３ａの母線は、Ｚ軸に平行である。ファスト軸シリンドリカルレンズ１２のレンズ面１２ａの母線と、スロー軸シリンドリカルレンズ１３のレンズ面１３ａの母線は、互いに垂直である。
【００２５】
各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光は、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によってスロー軸方向に集光されて、光偏向器１４のミラー１４ａに入射する。光偏向器１４は、たとえば、圧電アクチュエータや静電アクチュエータ等を用いたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーである。ミラー１４ａは、誘電体多層膜や金属膜等によって反射率が高められている。ミラー１４ａは、スロー軸シリンドリカルレンズ１３のＹ軸正側の焦点距離付近の位置に配置されている。ミラー１４ａは、Ｘ軸に平行な回転軸Ｒ１について回動するように駆動される。ミラー１４ａは、たとえば、直径３ｍｍ程度の円形の形状を有する。
【００２６】
各レーザ光源１１ａからのレーザ光の集まりによってビームが構成される。ビームは、スロー軸シリンドリカルレンズ１３によってＸ軸方向のみに集光されるため、ミラー１４ａで反射された後のビームは、Ｘ軸方向のみに広がる。こうして、Ｘ軸方向に広がるラインビームＢ１０が生成される。
【００２７】
ラインビームＢ１０は、たとえば、長辺方向の広がり角が全角１０°以上であり、短辺方向の広がり角が全角１°以下である。レーザレーダ１が車載用である場合、ラインビームＢ１０は、長辺方向の広がり角は、全角６０°以上に設定されることが好ましい。
【００２８】
光偏向器１４は、ミラー駆動回路３３からの駆動信号によりミラー１４ａを駆動して、ミラー１４ａから反射したビームをＹ軸方向に走査させる。これにより、ラインビームＢ１０が短手方向（Ｙ軸方向）に走査される。図１（ａ）、（ｂ）の構成では、ミラー１４ａが中立位置にある状態において、ミラー１４ａが、レーザ光源１１ａの出射光軸に対して４５°傾いているが、レーザ光源１１ａの出射光軸に対するミラー１４ａの傾き角は、これに限られるものではない。ミラー１４ａの傾き角は、投射光学系１０のレイアウトに応じて適宜変更され得る。
【００２９】
図２は、レーザレーダ１のレーザ光の投射状態と、目標領域におけるラインビームＢ１０の状態とを模式的に示す図である。図２の上段には、投射方向（Ｚ軸正方向）に見たときのラインビームＢ１０の断面形状が模式的に示されている。
【００３０】
図２に示すように、本実施形態では、レーザレーダ１が車両２００の前側に搭載され、車両２００の前方にラインビームＢ１０が投射される。ラインビームＢ１０の長辺方向の広がり角θ１１は、たとえば９０°である。また、物体検出が可能な距離Ｄ１１の上限は、たとえば、２５０ｍ程度である。図２では、便宜上、広がり角θ１１が実際よりも小さく表現されている。
【００３１】
図１（ａ）、（ｂ）に示したように、複数のレーザ光源１１ａが一方向に並んで配置されているため、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光は、図２のラインＬ１に沿って並ぶように投射される。このように、各レーザ光源１１ａから出射されたレーザ光が合成されることにより、ラインビームＢ１０が構成される。
【００３２】
図１（ａ）に戻り、目標領域から反射したラインビームＢ１０の反射光は、受光レンズ２１によって、受光素子２２の受光面に集光される。受光素子２２は、たとえば、縦横に画素がマトリクスイメージ状に配置されたイメージセンサである。各画素の位置に、たとえば、アバランシェフォトダイオードが配置される。受光素子２２は、たとえば、長方形の受光面を有し、受光面の長辺がＸ軸に平行となるように配置される。受光素子２２の受光面の長辺方向は、目標領域におけるラインビームＢ１０の長辺方向に対応する。ラインビームＢ１０の反射光は、受光面の長辺方向に沿って延びるように、受光レンズ２１によって、受光素子２２の受光面に結像される。
【００３３】
ここで、受光面のＸ軸方向の画素位置は、目標領域におけるＸ軸方向の位置に対応する。また、受光面のＹ軸方向の画素位置は、目標領域におけるＹ軸方向の位置に対応する。したがって、受光信号が生じた画素の位置により、目標領域のＸ軸方向およびＹ軸方向のどの位置に物体が存在するかを検出できる。
【００３４】
受光素子２２としてＸ軸方向に画素が並ぶラインセンサが用いられてもよい。この場合は、ラインビームの動きに同期して、検出対象となる物体のＹ位置が特定される。
【００３５】
レーザレーダ１は、回路部の構成として、コントローラ３１と、レーザ駆動回路３２と、ミラー駆動回路３３と、信号処理回路３４と、を備える。
【００３６】
コントローラ３１は、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）等の演算処理回路や、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体を備え、予め設定されたプログラムに従って各部を制御する。レーザ駆動回路３２は、コントローラ３１からの制御に応じて発光装置１１の各レーザ光源１１ａをパルス発光させる。
【００３７】
ミラー駆動回路３３は、コントローラ３１からの制御に応じて光偏向器１４を駆動する。光偏向器１４は、ミラー１４ａを回転軸Ｒ１について回動させて、ラインビームＢ１０の短辺方向にラインビームＢ１０を走査させる。
【００３８】
信号処理回路３４は、受光素子２２の各画素の受光信号をコントローラ３１に出力する。上記のように、コントローラ３１は、受光信号が生じた画素の位置により、目標領域のＸ軸方向のどの位置に物体が存在するかを検出できる。また、コントローラ３１は、発光装置１１をパルス発光させたタイミングと、受光素子２２が目標領域からの反射光を受光したタイミング、すなわち、受光素子２２から受光信号を受信したタイミングとの時間差に基づいて、目標領域に存在する物体までの距離を取得する。
【００３９】
こうして、コントローラ３１は、発光装置１１をパルス発光させつつ、光偏向器１４によりラインビームＢ１０を走査させることにより、目標領域における物体の有無を検出し、さらに、物体の位置および物体までの距離を計測する。これらの測定結果は、随時、車両側の制御部に送信される。
【００４０】
次に、発光装置１１の構成について説明する。
【００４１】
まず、図３（ａ）、（ｂ）を参照して、比較例に係る発光装置１１の構成を説明する。図３（ａ）は、比較例に係る、発光装置１１の構成を示す斜視図である。図３（ｂ）は、比較例に係る、Ｐ型電極１１２付近の構成を示す側面図である。便宜上、図３（ｂ）では、レーザ光源１１ａの図示が省略されている。
【００４２】
図３（ａ）に示すように、発光装置１１は、レーザ光源１１ａおよびベース１１ｂの他、Ｎ型電極１１１と、Ｐ型電極１１２と、配線１１３と、を備える。
【００４３】
ベース１１ｂの上面に、１７個のＮ型電極１１１がＸ軸方向に並ぶように形成されている。隣り合うＮ型電極１１１の間には、絶縁のための隙間１１４が設けられている。Ｘ軸正側から１６個のＮ型電極１１１の上面に、それぞれ、レーザ光源１１ａを構成する半導体層が形成されている。また、各レーザ光源１１ａの上面に、Ｐ型電極１１２が形成されている。Ｎ型電極１１１とＰ型電極１１２との間に、レーザ光源１１ａの層が挟まれている。なお、図３（ａ）の例では、１６個のレーザ光源１１ａが発光装置１１に配置されたが、レーザ光源１１ａの数は、１６個に限られるものではない。
【００４４】
１６個のレーザ光源１１ａは、配線１１３によって直列に接続される。すなわち、各Ｐ型電極１１２は、Ｘ軸負方向に隣り合うＮ型電極１１１に配線１１３で接続されている。これにより、Ｚ軸方向の両側のＮ型電極１１１に電圧を印加することにより、全てのレーザ光源１１ａに同時に電圧が印加され、各レーザ光源１１ａから同時にレーザ光が出射される。
【００４５】
配線１１３は、ワイヤーボンディングによって形成される。この場合、配線１１３は、図３（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に見てループ状に湾曲した形状となる。Ｚ軸方向の両側のＮ型電極１１１に電圧を印加した場合、各配線１１３には同じ方向に電流が流れる。図３（ａ）に示すように、Ｐ型電極１１２がＸ軸方向に並んで形成されているため、配線１１３も、Ｘ軸方向に並んで配置される。
【００４６】
ところで、図３（ａ）に示すように、各レーザ光源１１ａに電流を供給するための配線１１３が直線状に並んで配置される場合、配線１１３間に相互インダクタンスが生じ、配線１１３全体のインダクタンスが大きくなることが想定され得る。
【００４７】
たとえば、図３（ｂ）の構成において、幅Ｗ１〜Ｗ３および高さＨ１〜Ｈ４、配線１１３の径φおよび長さＬが以下のように設定された場合、電磁界シミュレーションで抽出した１本の配線１１３のインダクタンス値は、１．１４ｎＨとなる。
【００４８】
幅Ｗ１（Ｎ型電極の端面から配線の接続点までの距離）  …  １．２５ｍｍ
幅Ｗ２（Ｐ型電極のＹ軸方向の幅）  …  ０．７ｍｍ
幅Ｗ３（Ｐ型電極の端面から配線の接続点までの距離）  …  ０．３５ｍｍ
高さＨ１（Ｎ型電極の上面から配線のピークまでの距離）  …  ０．６８ｍｍ
高さＨ２（Ｐ型電極のＺ軸方向の厚み）  …  ０．２ｍｍ
高さＨ３（Ｐ型電極から垂直に立ち上がる配線部分の高さ）  …  ０．１ｍｍ
高さＨ４（Ｎ型電極のＺ軸方向の厚み）  …  ０．０８６ｍｍ
径φ  …  ０．０５ｍｍ
長さＬ  …  １．５ｍｍ
【００４９】
ここで、Ｎ型電極１１１間のピッチＰは０．４ｍｍ、隙間１１４の幅は０．０６ｍｍ、配線１１３両端の接続点のＸ軸方向における変位距離Ｄは０．２８ｍｍである。
【００５０】
この場合、１本の配線１１３のインダクタンス値（１．１４ｎＨ）を１６本の配線１１３のインダクタンス値に換算すると、換算値は、１８．２ｎＨとなる。しかしながら、１６本の配線１１３全体に対して磁界シミュレーションによりインダクタンス値を抽出した場合、インダクタンス値は、２７ｎＨとなる。すなわち、１６本の配線１１３全体のインダクタンス値は、配線１１３間の磁気結合により、換算値に比べて４８％増加する。
【００５１】
このように、配線１１３全体のインダクタンスが大きい場合、パルス発光の際に、各レーザ光源１１ａに同時にパルス状の電圧が印加されると、配線１１３に大きな逆起電圧が生じる。これにより、各レーザ光源１１ａを適正にパルス発光させることが困難となる。
【００５２】
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、比較例において、配線１１３のインダクタンスが増大した場合に、レーザ光源１１ａに印加されるパルス状の電流および電圧がどのように変化するかを検証したシミュレーション結果を示すグラフある。
【００５３】
図４（ａ）、（ｂ）において、点線の波形は、配線１１３全体のインダクタンス値が０．１ｎＨである場合の電流および電圧の波形であり、実線の波形は、配線１１３全体のインダクタンス値が２７ｎＨである場合の電流および電圧の波形である。
【００５４】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、配線１１３全体のインダクタンス値が２７ｎＨに増加すると、配線１１３に励起される逆起電力によって、レーザ光源１１ａに印加される電流および電圧の波形がパルス状の矩形とならず、矩形から崩れた形状となる。また、図４（ａ）に示すように、インダクタンス値が２７ｎＨの場合の電流波形のピークは、インダクタンス値が０．１ｎＨの場合の電流波形のピークよりも低くなる。このため、配線１１３全体のインダクタンス値が２７ｎＨの場合、レーザ光源１１ａをパルス状に発光させることが困難となる。
【００５５】
また、図４（ｂ）に示すように、インダクタンス値が２７ｎＨの場合、逆起電力によって、電圧波形にマイナス方向のオーバーシュートが生じる。このオーバーシュートを抑制するためには、追加部品が必要となり、また、消費電力が増大してしまう。
【００５６】
そこで、発明者らは、電磁界シミュレーションに基づき、配線１１３のインダクタンス値を効果的に低減可能な構成を検討した。その結果、配線１１３のループ内を貫通する磁束をシールドすることが、配線１１３のインダクタンス値を低減させることに有効であるとの新たな知見を得た。以下、配線１１３のループ内を貫通する磁束をシールドするための構成について説明する。
【００５７】
＜実施例１＞
図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施例１に係る、Ｐ型電極１１２付近の構成を示す側面図および平面図である。
【００５８】
実施例１では、隣り合う配線１１３の間に板状のシールド部３０１が配置されることにより、配線１１３のループ内を貫通する磁束がシールドされる。シールド部３０１は、配線１１３に電流が流れた場合に生じる磁束を電磁シールドにより遮蔽する。すなわち、磁束の通過によってシールド部３０１に渦電流が生じ、この渦電流によって生じる逆方向の磁束によって、シールド部３０１を通過する磁束が打ち消される。これにより、磁束のシールドがなされる。
【００５９】
シールド部３０１は、渦電流が容易に生じるよう、電気抵抗が低い材料により構成されることが好ましい。たとえば、シールド部３０１は、銅により構成され得る。この他、シールド部３０１の材料として、アルミニウムや金、銀などが用いられてもよい。シールド部３０１の表面には、ポリイミド等からなる絶縁膜が形成される。
【００６０】
シールド部３０１は、Ｙ軸負側の端面が斜めに傾斜した傾斜面３０１ａとなっている。また、シールド部３０１の厚みは、隙間１１４の幅よりもやや小さくなっている。傾斜面３０１ａが配線１１３に触れることなく接近する状態で、全ての隙間１１４にそれぞれシールド部３０１の下端が嵌め込まれる。
【００６１】
発明者らは、実施例１の構成によって配線１１３全体のインダクタンスがどの程度低下するかを電磁界シミュレーションにより検証した。ここで、Ｐ型電極１１２付近の各部の寸法（図３（ｂ）に示した幅Ｗ１〜Ｗ３、高さＨ１〜Ｈ４、配線１１３の径φおよび長さＬ、ピッチＰ、変位距離Ｄ）は、上記比較例と同様に設定した。また、図５（ａ）に示すシールド部３０１の幅Ｗ１１、Ｗ１２および高さＨ１１と、シールド部３０１のＸ軸方向の厚みＴは、以下のように設定した。シールド部３０１の材料は、銅であった。
【００６２】
Ｗ１１（シールド部の下底の幅）  …  １．０５ｍｍ
Ｗ１２（シールド部の上底の幅）  …  ０．５４ｍｍ
高さＨ１１（シールド部の高さ）  …  ０．７２５ｍｍ
厚みＴ  …  ０．０４ｍｍ
【００６３】
この条件のもと、電磁界シミュレーションにより配線１１３全体のインダクタンス値を求めたところ、インダクタンス値は、１９ｎＨであった。したがって、シールド部３０１を配置することによって、配線１１３全体のインダクタンス値を、比較例の場合の２７ｎＨから３０％程度減少させることができた。
【００６４】
なお、シールド部３０１が熱伝導率の高い金属（銅等）により構成される場合、シールド部３０１は、レーザ光源１１ａで生じた熱を放出するための冷却フィンとしても作用し得る。
【００６５】
図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施例１に係る、シールド部材３００の取り付け工程を示す側面図である。図６（ｃ）は、実施例１に係る、シールド部材３００が取り付けられた状態の発光装置１１の構成を示す平面図である。図６（ａ）、（ｂ）は、発光装置１１をＹ軸負側から見たときの側面図である。
【００６６】
図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、シールド部材３００は、図５（ａ）、（ｂ）に示した複数のシールド部３０１と、上板部３０２と、側壁部３０３とを備える。上板部３０２の下面にシールド部３０１が一体形成され、上板部３０２の両端から下方に伸びるように側壁部３０３が一体形成されている。また、図６（ｃ）に示すように、上板部３０２には、それぞれＰ型電極１１２に対応する位置に、レーザ光源１１ａで生じた熱を逃がすための開口３０４が形成されている。
【００６７】
図６（ａ）の状態から、シールド部３０１の傾斜面３０１ａ（図５（ａ）参照）が配線１１３に触れることなく接近するように、シールド部３０１の下端が、それぞれ隙間１１４に嵌め込まれる。このとき、２つの側壁部３０３がベース１１ｂを挟む。これにより、シールド部材３００が、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ベース１１ｂに取り付けられる。２つの側壁部３０３が、それぞれ、ベース１１ｂの左右の側面に接着固定されてもよい。こうして、発光装置１１の組み立てが完了する。
【００６８】
＜実施例２＞
図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施例２に係る、Ｐ型電極１１２付近の構成を示す側面図および平面図である。
【００６９】
実施例２では、配線１１３のループ内に棒状のシールド部３１１が通されることにより、配線１１３のループ内を貫通する磁束がシールドされる。実施例１と同様、シールド部３１１は、銅、アルミニウム、金、銀などの電気抵抗が低い材料から構成される。また、シールド部３１１の表面には、ポリイミド等からなる絶縁膜が形成される。シールド部３１１は、Ｐ型電極１１２と同じ高さの段差部３１２を備える。この段差部３１２がＰ型電極１１２の角に係合することにより、シールド部３１１がＮ型電極１１１の上面に設置される。その後、シールド部３１１の外周面に沿うように、配線１１３が付設される。
【００７０】
発明者らは、実施例２の構成によって配線１１３全体のインダクタンスがどの程度低下するかを電磁界シミュレーションにより検証した。Ｐ型電極１１２付近の各部の寸法（図３（ｂ）に示した幅Ｗ１〜Ｗ３、高さＨ１〜Ｈ４、配線１１３の径φおよび長さＬ、ピッチＰ、変位距離Ｄ）は、上記比較例と同様に設定した。
【００７１】
図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、検証に用いたモデル形状を示す斜視図である。
【００７２】
図８（ａ）には、シールド部３１１が設置される前のモデル形状が示され、図８（ｂ）には、配線１１３が付設される前のモデル形状が示されている。図８（ｃ）が、モデル形状の完成形である。
【００７３】
モデル形状では、シールド部３１１のＸ軸方向の幅を１．４ｍｍに設定した。また、シールド部３１１の上面には絶縁膜が形成されず、シールド部３１１と配線１１３との間に僅かにギャップを設けて両者が絶縁されていることを想定した。上記実施例１と同様、シールド部３１１の材料は、銅とした。
【００７４】
実施例２の構成では、配線１１３のループ内がシールド部３１１によって略完全に埋め尽くされる。このため、ループ内を磁束が貫くことはなく、配線１１３に相互インダクタンスが生じることはない。したがって、この検証では、図８（ｂ）のモデル形状により、１本の配線１１３に対するインダクタンス値を磁界シミュレーションにより求め、求めたインダクタンス値を１６倍することで、１６個の配線１１３全体のインダクタンス値を求めた。
【００７５】
１本の配線１１３に対するインダクタンス値は、０．７１ｎＨであった。これにより、配線１１３全体のインダクタンス値は、１１．４ｎＨとなった。したがって、シールド部３１１を配置することにより、配線１１３全体のインダクタンス値を、比較例の場合の２７ｎＨから５９％程度減少させることができた。
【００７６】
なお、この場合も、シールド部３１１を熱伝導率の高い金属（銅等）により構成することにより、シールド部３１１は、レーザ光源１１ａで生じた熱を放出するための冷却フィンとしても作用し得る。
【００７７】
図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施例２に係る、シールド部材３１０の取り付け工程を示す側面図である。図９（ｄ）は、実施例２に係る、シールド部材３１０が取り付けられた状態の発光装置１１の構成を示す平面図である。図９（ａ）〜（ｃ）は、発光装置１１をＹ軸負側から見たときの側面図である。
【００７８】
図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、シールド部材３００は、図７（ａ）、（ｂ）に示した棒状のシールド部３１１および段差部３１２の他、複数の突部３１３と、２つの側壁部３１４とを備える。シールド部３１１の段差部３１２以外の下面に突部３１３が一体形成され、シールド部３１１の両端から下方に伸びるように側壁部３１４が一体形成されている。複数の突部３１３は、それぞれ、複数の隙間１１４に対応する位置に配置されている。突部３１３の幅は、隙間１１４よりもやや小さく、突部３１３の高さは隙間１１４の深さに略等しい。
【００７９】
図９（ａ）の状態から、図７（ａ）に示したように段差部３１２をＰ型電極１１２の角に係合させつつ、複数の突部３１３をそれぞれ対応する隙間１１４に嵌め込む。このとき、２つの側壁部３１４がベース１１ｂを挟む。これにより、シールド部材３１０が、図９（ｂ）に示すように、ベース１１ｂに取り付けられる。２つの側壁部３１４が、それぞれ、ベース１１ｂの左右の側面に接着固定されてもよい。
【００８０】
その後、図９（ｃ）、（ｄ）に示すように、シールド部３１１の外周面に沿うように、配線１１３が付設される。これにより、発光装置１１の組み立てが完了する。
【００８１】
実施例２の構成によれば、シールド部３１１の外周面が配線１１３のボンディング工程においてガイドとして用いられるため、配線１１３の長さが均一化される。これにより、レーザ光源１１ａ間の発光ばらつきが抑制されるとの効果も奏され得る。
【００８２】
なお、シールド部材３１０は、複数のＮ型電極１１１の上面に接着固定されてもよい。また、シールド部材３１０に熱ヨークを接続して、レーザ光源１１ａからの熱の放熱をさらに促進させてもよい。
【００８３】
＜実施例３＞
図１０（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施例３に係る、Ｐ型電極１１２付近の構成を示す側面図および平面図である。
【００８４】
実施例３では、配線１１３に代えて、所定の幅を有するリボン状の配線１１５が用いられている。配線１１５は、たとえば、リボン状ボンディングワイヤーである。配線１１３の材料は、たとえば、アルミニウムである。その他の構成は、実施例２と同様である。
【００８５】
発明者らは、実施例３の構成によって配線１１５を用いることによって配線１１５全体のインダクタンスがどの程度低下するかを電磁界シミュレーションにより検証した。Ｐ型電極１１２付近の各部の寸法（図３（ｂ）に示した幅Ｗ１〜Ｗ３、高さＨ１〜Ｈ４、ピッチＰ、変位距離Ｄ）は、上記比較例と同様に設定した。配線１１５の厚み、幅、長さは、それぞれ、０．０５ｍｍ、０．３ｍｍ、１．５ｍｍに設定した。
【００８６】
検証では、上記実施例２と同様、１本の配線１１５についてインダクタンスを求め、求めたインダクタンスを１６倍して配線１１５全体のインダクタンスを求めた。その結果、１本の配線１１５のインダクタンスは０．５０ｎＨであり、配線１１５全体のインダクタンスは、８ｎＨであった。したがって、シールド部３１１を配置するとともに、配線１１５をリボン状の配線とすることにより、配線１１５全体のインダクタンス値を、比較例の場合の２７ｎＨから７０％程度減少させることができた。
【００８７】
配線１１５のインダクタンスは、配線１１５の断面積が大きくなるほど減少する。よって、本実施例３の構成を用いる場合は、なるべく、配線１１５の幅を広げる方が好ましい。
【００８８】
なお、シールド部材３１０の構成および発光装置１１の組み立て工程は、配線１１５を用いることを除いて、図９（ａ）〜（ｄ）と同様である。
【００８９】
＜実施例４＞
図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施例４に係る、Ｐ型電極１１２付近の構成を示す側面図および平面図である。
【００９０】
実施例４では、実施例３に比べて、シールド部３１１が省略され、配線１１５の傾きが大きくなっている。より詳細には、配線１１５の並び方向（Ｘ軸方向）に見たときに、配線１１５のループが配線１１５の側面によって制限されるように、配線１１５が、配線１１５の並び方向に垂直な状態から並び方向に傾いて配置されている。これにより、配線１１５自身がシールド部となって、磁束が、配線１１５の並び方向に各配線１１５を貫くことが抑制される。よって、配線１１５間の相互インダクタンスが抑制され、配線１１５全体のインダクタンスを減少させることができる。
【００９１】
実施例４の構成によっても、相互インダクタンスが抑制されるため、実施例３と略同様のインダクタンス低減効果が見込まれ得る。また、シールド部３１１が省略されるため、構成および組み立て工程の簡素化とコストの低減を図ることができる。さらに、実施例３の構成では、配線１１５の表面積が広いため、レーザ光源１１ａで生じた熱が配線１１５を介して効果的に放出され得る。すなわち、配線１１５は、レーザ光源１１ａの冷却にも作用する。
【００９２】
なお、実施例４の構成によれば、配線１１５を大きく傾けて設置するため、図１１（ｂ）に示すように、配線１１５の端部の接続のために、Ｎ型電極１１１がＸ軸負方向に折り曲げられて形成される。この場合、Ｎ型電極１１１は、必ずしも、折り曲げられた後、そのまま直進しなくてもよく、さらにＹ軸の平行となるように折り曲げられてもよい。配線１１５の端部が接続される限りにおいて、Ｎ型電極１１１のレイアウトは、適宜調整され得る。
【００９３】
また、相互インダクタンスの抑制のためには、配線１１５の並び方向（Ｘ軸方向）に見たときに、配線１１５のループ内に空隙がなくなるように、配線１１５が傾けられることが好ましい。これにより、配線１１５全体のインダクタンスをより効果的に減少させることができる。
【００９４】
＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
【００９５】
上記実施例１〜４の構成により、配線１１３、１１５のループ内を貫通する磁束の少なくとも一部がシールドされるため、相互インダクタンスが抑制され、配線１１３、１１５全体のインダクタンスを効果的に抑制できる。これにより、駆動電流に応じて適正に各レーザ光源１１ａからレーザ光を出射させることができる。
【００９６】
また、レーザレーダ１が上記実施例１〜４の発光装置１１を備えるため、目標領域に対して適正にラインビームＢ１０を投射することができる。よって、レーザレーダ１の検出精度を高めることができる。
【００９７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、他に種々の変更が可能である。
【００９８】
たとえば、上記実施形態では、水平方向に長いラインビームＢ１０が鉛直方向に走査されたが、鉛直方向に長いラインビームが水平方向に走査されてもよい。
【００９９】
また、上記実施形態では、光偏向器１４としてＭＥＭＳミラーを用いたが、光偏向器１４として磁気可動ミラーやガルバノミラー等の他の光偏向器を用いてもよい。
【０１００】
また、上記実施形態では、発光装置１１、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２、スロー軸シリンドリカルレンズ１３および光偏向器１４が一方向に並ぶように投射光学系１０が構成されたが、投射光学系１０のレイアウトはこれに限られるものではない。たとえば、光路の途中にミラーを配置して光路を折り曲げるように投射光学系１０が構成されてもよい。また、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２が、スロー軸シリンドリカルレンズ１３の後段側に配置されてもよい。
【０１０１】
また、発光装置１１に配置されるレーザ光源１１ａの数は、上記実施形態に例示した数に限られるものではない。
【０１０２】
また、ファスト軸シリンドリカルレンズ１２とスロー軸シリンドリカルレンズ１３を一体化してもよい。たとえば、スロー軸方向とファスト軸方向にそれぞれ異なる非球面となるトロイダルレンズが用いられてもよい。
【０１０３】
また、上記実施形態では、レーザレーダ１が車両２００に搭載されたが、他の移動体にレーザレーダ１が搭載されてもよい。また、レーザレーダ１が移動体以外の機器や設備に搭載されてもよい。また、レーザレーダ１が物体検出の機能のみを備えていてもよい。
【０１０４】
また、上記実施形態では、複数のレーザ光源１１ａが１列に並んで配置されたが、複数のレーザ光源１１ａの配置方法は、これに限られるものではない。たとえば、レーザ光源１１ａの列が複数段配置されてもよく、複数のレーザ光源１１ａがマトリクス状に配置されてもよい。
【０１０５】
また、上記実施形態では、隣り合うＮ型電極１１１の間に絶縁用の隙間１１４が設けられたが、隙間１１４に代えて、仕切りや壁等が設けられてもよい。この場合、たとえば、実施例１のシールド部３０１の下面および実施例２、３のシールド部３１１の下面には、仕切りや壁が嵌まる凹部が設けられればよい。
【０１０６】
また、シールド部材３００、３１０の構成は、上記実施例１〜３に示した構成に限られるものではない。シールド部３０１は、必ずしも、全ての隙間１１４に配置されなくともよく、また、シールド部３１１は、必ずしも、全ての配線１１３、１１５を貫通しなくてもよい。
【０１０７】
また、上記実施形態では、ラインビームＢ１０を走査させる方式のレーザレーダに発光装置１１が搭載されたが、他の方式のレーザレーダに発光装置１１が用いられてもよい。たとえば、目標領域全体に一度に光を投射するフラッシュ方式のレーザレーダの光源として、発光装置１１が用いられてもよい。この場合、発光装置１１におけるレーザ光源１１ａの配置形態は、必ずしも直線状でなくてもよく、適宜、フラッシュ方式に適するレイアウトに変更されればよい。さらに、発光装置１１が、レーザレーダ以外の装置に用いられてもよい。レーザ光源１１ａの発光方式は、パルス発光でなくてもよい。
【０１０８】
また、上記実施形態では、全てのレーザ光源１１ａが直列に接続されたが、レーザ光源１１ａの接続形態はこれに限られるものではない。たとえば、直列接続されるレーザ光源１１ａのグループが複数設定され、グループごとに、レーザ光源１１ａが駆動制御される構成であってもよい。たとえば、１６個のレーザ光源１１ａが、８個ずつ直列接続されてもよい。この場合も、上記実施例１〜４の構成を適用することにより、相互インダクタンスが抑制されるため、各グループのレーザ光源１１ａを円滑に駆動できる。また、１のグループで生じた磁束が他のグループに影響することを抑制できるため、各グループのレーザ光源１１ａを独立して円滑に制御できる。この他、駆動電流の方向が同じ方向となるように、各レーザ光源１１ａが並列に接続されてもよい。この場合も、上記実施例１〜４の構成を適用することにより、相互インダクタンスが抑制されるため、各レーザ光源１１ａを円滑に駆動できる。
【０１０９】
この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１  …  レーザレーダ
１０  …  投射光学系
１１  …  発光装置
１１ａ  …  レーザ光源
１１３、１１５  …  配線
３０１、３１１  …  シールド部
【図１】
2020129621.tif 000003
【図２】
2020129621.tif 000004
【図３】
2020129621.tif 000005
【図４】
2020129621.tif 000006
【図５】
2020129621.tif 000007
【図６】
2020129621.tif 000008
【図７】
2020129621.tif 000009
【図８】
2020129621.tif 000010
【図９】
2020129621.tif 000011
【図１０】
2020129621.tif 000012
【図１１】
2020129621.tif 000013