(57)【要約】【課題】小型のレーザ照射装置およびレーザレーダ装置を提供する。【解決手段】第１の半導体レーザチップ１０は、パルスレーザを出射する。投光用レンズ１７は、出射されたパルスレーザの前面光を発散光にする。アクチュエータ１２は、第１の半導体レーザチップ１０を支持し、かつその駆動によって第１の半導体レーザチップ１０を駆動する。アクチュエータ制御部１４は、パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるようにアクチュエータ１２を制御する。第１の半導体レーザチップ１０は、ケースに収容されずに、直接アクチュエータ１２に支持される。【選択図】図１
2008064719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光の出射および走査を行なうレーザ照射装置であって、
パルスレーザを出射する第１の半導体レーザチップと、
前記出射されたパルスレーザの前面光を発散光にする投光用レンズと、
前記第１の半導体レーザチップを支持し、かつその駆動によって前記第１の半導体レーザチップを駆動するアクチュエータと、
前記パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるように前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部とを備え、
前記第１の半導体レーザチップは、ケースに収容されずに、直接前記アクチュエータに支持される、レーザ照射装置。
【請求項２】
前記レーザ照射装置は、さらに、
前記第１の半導体レーザチップから前記投光用レンズへの方向と反対方向に設置され、前記第１の半導体レーザチップから出射されたパルスレーザの後面光を受光して、前記受光した後面光の位置を検出する検出器を備え、
前記アクチュエータ制御部は、前記検出器から出力される後面光の位置に基づいて、前記パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるように、前記アクチュエータを制御する、請求項１記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
前記検出器は、前記第１の半導体レーザチップから出射されたパルスレーザの後面光を、別の光学部品を介さずに、直接受光する、請求項２記載のレーザ照射装置。
【請求項４】
前記レーザ照射装置は、さらに、
前記第１の半導体レーザチップから前記投光用レンズへの方向と反対方向に設置され、かつＣＷ光を出射する第２の半導体チップと、
前記第２の半導体チップから前記投光用レンズへの方向と反対方向に設置され、前記第２の半導体チップから出射されたＣＷ光の後面光を受光して、前記受光した後面光の位置を検出する検出器とを備え、
前記第１の半導体レーザチップは、障害物までの距離を検出するときに、前記パルスレーザを出射し、前記パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるように前記アクチュエータを制御するときには、前記パルスレーザを出射せず、
前記第２の半導体チップは、少なくとも前記パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるように前記アクチュエータを制御するときに、前記ＣＷ光を出射し、
前記アクチュエータは、さらに、前記第２の半導体チップを支持し、かつその駆動によって、前記第２の半導体チップを駆動し、
前記アクチュエータ制御部は、前記検出器から出力されるＣＷ光の後面光の位置に基づいて、前記パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるように前記アクチュエータを制御する、請求項１記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
前記第２の半導体チップは、ＣＷレーザを出射する半導体レーザチップである、請求項４記載のレーザ照射装置。
【請求項６】
前記第１の半導体レーザチップが出力するパルスレーザの波長は、第１の波長であり、
前記第２の半導体チップが出力するＣＷレーザの波長は、第２の波長であり、
前記レーザ照射装置は、さらに、前記第２の半導体チップと前記検出器との間に配置され、前記第２の波長成分を通過させ、前記第１の波長成分をカットするフィルタを備える、請求項５記載のレーザ照射装置。
【請求項７】
前記検出器は、前記第２の半導体チップから出射されたＣＷレーザの後面光を、別の光学部品を介さずに、直接受光する、請求項５記載のレーザ照射装置。
【請求項８】
レーザ光を用いて障害物までの距離を測定するレーザレーダ装置であって、
レーザ光の出射および走査を行なうレーザ照射部と、
前記出射されたレーザ光が障害物で反射された反射光を受光する受光部と、
前記レーザ光を出射した時刻と、前記反射光を受光した時刻との差に基づいて、前記障害物までの距離を測定する測定部とを備え、
前記レーザ照射部は、
パルスレーザを出射する第１の半導体レーザチップと、
前記出射されたパルスレーザの前面光を発散光にする投光用レンズと、
前記第１の半導体レーザチップを支持し、かつその駆動によって前記第１の半導体レーザチップを駆動するアクチュエータと、
前記パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるように前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部とを備え、
前記第１の半導体レーザチップは、ケースに収容されずに、直接前記アクチュエータに支持される、レーザレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ照射装置およびレーザレーダ装置に関し、特に車間距離検出するためのレーザ照射装置およびレーザレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光を用いたレーザレーダ装置が様々な分野で注目されている。たとえば、レーザレーダ装置を車両のバンパに取り付けて、レーザ光を照射させたときの反射光を検出することによって車両前方の障害物の有無および障害物までの距離を測定する装置が開発されている。
【０００３】
このようなレーザレーダ装置では、レーザ光源として半導体レーザチップが用いられている。そして、この半導体レーザチップは、２つの理由により、ＣＡＮと呼ばれるケースに収容されている。第１の理由は、従来では、レーザ光源の位置を固定しておき、投光用レンズを駆動することによってレーザ光のスキャンが行なわれたので、半導体レーザチップをＣＡＮに収容することによって正確な位置に取り付けるようにするためである。第２の理由は、レーザ光の出力により半導体レーザチップで発生した熱をＣＡＮを通じて放熱するためである（たとえば、非特許文献１を参照）。
【０００４】
また、レーザレーダ装置では、アクチュエータによって、投光用レンズおよびレンズホルダを上下および左右方向に駆動することによって所定の範囲にレーザ光が走査されるようにしている（たとえば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特許第３６８１４８５号公報
【非特許文献１】安部克則  外３名、「特集  レーダ用大出力パルス半導体レーザの開発」、デンソーテクニカルレビュー、Ｖｏｌ．６、Ｎｏ．１、ｐ．６２−６７、２００１年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来では、非特許文献１に記載されているように、半導体レーザチップがＣＡＮに収容されているため、光学系のサイズが大きくなるという問題がある。また、特許文献１に記載されているように、投光用レンズおよびレンズホルダを駆動するには、それらの重量が大きいため、駆動力の大きなアクチュエータが必要となり、アクチュエータのサイズが大きくなるという問題がある。
【０００６】
それゆえに、本発明の目的は、小型のレーザ照射装置およびレーザレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、レーザ光の出射および走査を行なうレーザ照射装置であって、パルスレーザを出射する第１の半導体レーザチップと、出射されたパルスレーザの前面光を発散光にする投光用レンズと、第１の半導体レーザチップを支持し、かつその駆動によって第１の半導体レーザチップを駆動するアクチュエータと、パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるようにアクチュエータを制御するアクチュエータ制御部とを備え、第１の半導体レーザチップは、ケースに収容されずに、直接アクチュエータに支持される。
【０００８】
好ましくは、レーザ照射装置は、さらに、第１の半導体レーザチップから投光用レンズへの方向と反対方向に設置され、第１の半導体レーザチップから出射されたパルスレーザの後面光を受光して、受光した後面光の位置を検出する検出器を備え、アクチュエータ制御部は、検出器から出力される後面光の位置に基づいて、パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるように、アクチュエータを制御する。
【０００９】
より好ましくは、検出器は、第１の半導体レーザチップから出射されたパルスレーザの後面光を、別の光学部品を介さずに、直接受光する。
【００１０】
好ましくは、レーザ照射装置は、さらに、第１の半導体レーザチップから投光用レンズへの方向と反対方向に設置され、かつＣＷ光を出射する第２の半導体チップと、第２の半導体チップから投光用レンズへの方向と反対方向に設置され、第２の半導体チップから出射されたＣＷ光の後面光を受光して、受光した後面光の位置を検出する検出器とを備え、第１の半導体レーザチップは、障害物までの距離を検出するときに、パルスレーザを出射し、パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるようにアクチュエータを制御するときには、パルスレーザを出射せず、第２の半導体チップは、少なくともパルスレーザの前面光が目標位置に照射されるようにアクチュエータを制御するときに、ＣＷ光を出射し、アクチュエータは、さらに、第２の半導体チップを支持し、かつその駆動によって、第２の半導体チップを駆動し、アクチュエータ制御部は、検出器から出力されるＣＷ光の後面光の位置に基づいて、パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるようにアクチュエータを制御する。
【００１１】
好ましくは、第２の半導体チップは、ＣＷレーザを出射する半導体レーザチップである。
【００１２】
より好ましくは、第１の半導体レーザチップが出力するパルスレーザの波長は、第１の波長であり、第２の半導体チップが出力するＣＷレーザの波長は、第２の波長であり、レーザ照射装置は、さらに、第２の半導体チップと検出器との間に配置され、第２の波長成分を通過させ、第１の波長成分をカットするフィルタを備える。
【００１３】
より好ましくは、検出器は、第２の半導体チップから出射されたＣＷレーザの後面光を、別の光学部品を介さずに、直接受光する。
【００１４】
また、本発明は、レーザ光を用いて障害物までの距離を測定するレーザレーダ装置であって、レーザ光の出射および走査を行なうレーザ照射部と、出射されたレーザ光が障害物で反射された反射光を受光する受光部と、レーザ光を出射した時刻と、反射光を受光した時刻との差に基づいて、障害物までの距離を測定する測定部とを備え、レーザ照射部は、パルスレーザを出射する第１の半導体レーザチップと、出射されたパルスレーザの前面光を発散光にする投光用レンズと、第１の半導体レーザチップを支持し、かつその駆動によって第１の半導体レーザチップを駆動するアクチュエータと、パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるようにアクチュエータを制御するアクチュエータ制御部とを備え、第１の半導体レーザチップは、ケースに収容されずに、直接アクチュエータに支持される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、レーザ照射装置およびレーザレーダ装置を小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態のレーザレーダ装置１の全体構成を示す図である。このレーザレーダ装置１は、車両の前部、たとえばバンパに搭載される。
【００１７】
図１を参照して、このレーザレーダ装置１は、レーザ照射部２と、レーザ受光部３と、主制御部５と、距離計測部４とを備える。
【００１８】
レーザ照射部２は、レーザ光の出射および走査を行なう。
レーザ受光部３は、たとえば、集光レンズとフォトダイオードからなる。レーザ受光部３は、照射されたレーザ光が障害物で反射されてもどってくる反射光を集光して受光する。
【００１９】
距離計測部４は、レーザ光のパルスを出力した時刻と、レーザ光のパルスに対応する反射光のパルスを受光したときの時間差を算出し、時間差とレーザ光の速度および車両の速度に基づいて、障害物までの距離を算出する。
【００２０】
主制御部５は、レーザ照射部２、レーザ受光部３および距離計測部４を制御する。
レーザ照射部２は、第１の半導体レーザチップ１０と、投光用レンズ１７と、アクチュエータ１２と、アクチュエータ制御部１４と、２次元ＰＳＤ１６（Position Sensitive Detector）とを備える。
【００２１】
第１の半導体レーザチップ１０は、パルスレーザを出射する。このパルスレーザは、短い時間幅の強いパワーを有する。このレーザ光は、車両前方方向と、車両後方方向の両方向に出射される。車両前方の方向に出射されるレーザ光を前面光といい、車両後方の方向に出射される光を後面光という。
【００２２】
投光用レンズ１７は、第１の半導体レーザチップ１０から出射される前面光を発散光に整形する。
【００２３】
アクチュエータ１２は、第１の半導体レーザチップ１０を支持し、かつ与えられた制御電圧（Ｕ、Ｖ）に従ってアクチュエータ１２自体が駆動する。アクチュエータ１２自体の駆動によって、アクチュエータ１２に支持される第１の半導体レーザチップ１０が駆動される。
【００２４】
２次元ＰＳＤ１６は、半導体からなる受光面を有し、受光面上に入射した後面光の重心位置を検出する。すなわち、２次元ＰＳＤ１６の受光面上に後面光が入射されると、電荷が発生して、この電荷は受光面の端部の電極に移動する。電極に移動した電荷の量は、入射した後面光の重心位置に反比例するという特徴を利用して、電極から取出した電流の大きさを検出することによって後面光の重心位置が検出される。
【００２５】
アクチュエータ制御部１４は、２次元ＰＳＤ１６から出力される後面光の重心位置に基づいて、第１の半導体レーザチップ１０の位置を制御する。すなわち、アクチュエータ制御部１４は、後面光の重心位置に基づいて、前面光が目標位置に照射されるように、アクチュエータ１２に与える制御電圧（Ｕ、Ｖ）を決定する。アクチュエータ制御部１４は、制御電圧Ｕをアクチュエータ１２に与えることにより、第１の半導体レーザチップ１０をＸ軸方向（水平方向）に駆動し、制御電圧Ｖをアクチュエータ１２に与えることにより、第１の半導体レーザチップ１０をＹ軸方向（垂直方向）に駆動する。
【００２６】
図２は、第１の半導体レーザチップ１０、アクチュエータ１２および２次元ＰＳＤ１６の構造および配置を表わす図である。
【００２７】
図２を参照して、アクチュエータ１２は、電磁コイル４２、サブマウント４３、ワイヤーサスペンション４１、支持板４５および図示しない磁石を含む。アクチュエータ１２全体は、ワイヤーサスペンション４１と支持板４５によって支持されている。
【００２８】
第１の半導体レーザチップ１０は、ハイパワーの高出力レーザにおいては、水平方向（縦、横）のサイズが数百ミクロンで、垂直方向（高さ）のサイズが数十ミクロン以下であり、熱伝導率が高いサブマウント４３上にボンディングされている。
【００２９】
第１の半導体レーザチップ１０は、車両前方の方向に前面光を出射し、車両後方の方向に後面光を出力する。前面光は、レーザレーダ装置１から障害物までの距離を検出するための測距光として用いられる。後面光が前面光の照射位置を検出するためのモニタ光として用いられる。
【００３０】
アクチュエータ１２に与える制御電圧Ｕを変えることによって、電磁コイル４２に流れる電流量が変化して、電磁コイル４２に対してＸ軸方向（水平方向）に作用する電磁力が変化し、アクチュエータ１２全体がＸ軸方向（水平方向）に駆動される。その結果サブマウント４３にボンディングされている第１の半導体レーザチップ１０がＸ軸方向（水平方向）に駆動し、第１の半導体レーザチップ１０から出射される測距光およびモニタ光のＸ軸方向（水平方向）の出射方向が変化する。
【００３１】
また、アクチュエータ１２に与える制御電圧Ｖを変えることによって、電磁コイル４２に流れる電流量が変化して、電磁コイル４２に対してＹ軸方向（垂直方向）に作用する電磁力が変化し、アクチュエータ１２全体がＹ軸方向（垂直方向）に駆動される。その結果サブマウント４３にボンディングされている第１の半導体レーザチップ１０がＹ軸方向（垂直方向）に駆動し、第１の半導体レーザチップ１０から出射される測距光およびモニタ光のＹ軸方向（垂直方向）の出射方向が変化する。
【００３２】
このように、本発明の実施形態では、第１の半導体レーザチップ１０を駆動することを特徴とする。これにより、従来のように、レンズとレンズホルダを駆動するのに比べて駆動力を小さくすることができる。具体的には、従来では、重量が１ｇのレンズとレンズホルダを駆動する力が必要であるのに対して、本発明の実施の形態では、重量が数ｍｇの第１の半導体レーザチップ１０を駆動する力でよい。したがって、アクチュエータ１２として、駆動力が小さいサイズが小型のものを用いることができる。
【００３３】
２次元ＰＳＤ１６は、車両後方の方向、すなわち第１の半導体レーザチップ１０から投光用レンズ１７への方向と反対方向に支持板４５上に設置されており、第１の半導体レーザチップ１０の位置を表わす後面光を受光して、後面光の重心位置を検出する。
【００３４】
このように、本発明の実施の形態は、２次元ＰＳＤ１６が後面光の位置を検出することも特徴としている。従来では、前面光を２次元ビームスプリッタで反射させ、反射光を集光レンズを通して２次元ＰＳＤに入射させていたため、光学系が複雑であった。また、このような光学部品を間に挟むため、レーザ光源から２次元ＰＳＤまでの距離が長くなり、２次元ＰＳＤに入射されるレーザ光の面積が広がり、広い受光面を有する２次元ＰＳＤを備える必要があった。これに対して、本発明の実施形態では、後面光をビームスプリッタ、集光レンズなどの別の光学部品を介さずに、直接２次元ＰＳＤ１６に入射させるので、光学系が簡易である。また、別の光学部品を間に挟まないため、第１の半導体レーザチップ１０から２次元ＰＳＤ１６までの距離が短くなり、２次元ＰＳＤ１６に入射されるレーザ光の面積が広がらず、受光面の小さな２次元ＰＳＤを備えれば十分となる。これにより、レーザレーダ装置１の光学系のサイズを小さくすることができる。
【００３５】
次に、第１の半導体レーザチップ１０によるパルスレーザの出射タイミングを説明する。
【００３６】
図３（ａ）は、パルスレーザの前面光の照射角度の時間変化を表わす図である。
図３（ｂ）は、パルスレーザの出射時刻を表わす図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）を拡大した図である。図３（ｄ）は、図３（ｃ）を拡大した図である。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、時刻が３ｍｓ〜８ｍｓに、パルスレーザの照射角度をθ１からθ２に移動させ、かつ照射角度θ２において障害物までの距離を測定するとする。たとえば１ｄｅｇ以下の誤差の範囲で目標角度に到達したと判断するものとすると、図３（ａ）の場合、時刻が３ｍｓから目標角度θ２への移動が行なわれ、時刻が５ｍｓの時点で目標角度θ２に到達したと判断される。その後、時刻５ｍｓ〜８ｍｓは、障害物までの距離の測定が行なわれる。
【００３８】
図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１の半導体レーザチップ１０は、数１０μｓごとに、数１０ｎｓの時間幅のパルスレーザＬ１を出力する。
【００３９】
時刻３ｍｓ〜５ｍｓは、パルスレーザＬ１の後面光の位置が２次元ＰＳＤ１６で検出されて、この後面光の位置に従ってアクチュエータ制御部１４は、制御電圧を変化させて、第１の半導体レーザチップ１０を駆動して、パルスレーザＬ１の前面光が目標角度θ２に照射されるようにする。時刻５ｍｓ〜８ｍｓは、パルスレーザＬ１の前面光が障害物までの距離の測定のために用いられる。
【００４０】
このパルスレーザＬ１のパワーは３０Ｗであり、高パワーである。これは、障害物に反射されたときに、パワーが低下し、低下したパワーの反射光を検出することができるように、高パワーであることを要するからである。しかし、パルスレーザＬ１の出力される間隔は数１０μｓと長いため、時間平均した場合のパワーは小さいという特徴を有する。
【００４１】
図２に示すように、第１の半導体レーザチップ１０は、位置決めおよび放熱のためのＣＡＮに収容されていない。これは、本発明の実施の形態では、第１の半導体レーザチップ１０から出射された後面光の位置を２次元ＰＳＤ１６で検出することによって、第１の半導体レーザチップ１０自体を駆動するので、第１の半導体レーザチップ１０の初期状態の位置は、厳密に正確であることを要しないからである。また、本発明の実施形態では、第１の半導体レーザチップ１０から出射されるパルスレーザの時間平均したパワーが小さいため、パルスレーザの出射のため発生した熱を放熱する必要がないからである。
【００４２】
以上のように、本発明の実施形態のレーザレーダ装置によれば、レーザ光をスキャンするために、投光用レンズとレンズホルダを駆動する代わりに、レーザ光源自体を駆動し、しかもレーザ光源はＣＡＮに収容されていない半導体レーザチップを用いるので、駆動力を小さくでき、アクチュエータのサイズを小型化できる。また、前面光を目標位置に照射するために、後面光の検出位置に従ってアクチュエータを制御するので、光学系の構成を簡易化し、レーザレーダ装置全体のサイズを小型化できる。
【００４３】
［第２の実施形態］
第１の実施形態のレーザレーダ装置では、測距のためだけなく、パルスレーザの照射される位置を制御するために、パルスレーザを出射する必要がある。しかしながら、このパルスレーザは、瞬間的なパワーが非常に強力であるため、頻繁に出力するのは安全上望ましくない。また、２次元ＰＳＤで位置を検出するレーザ光のパワーは、高パワーであることを要しない。第２の実施形態のレーザレーダ装置では、パルスレーザの照射位置を制御するために、パワーが小さいＣＷレーザを用いる。
【００４４】
図４は、第２の実施形態のレーザレーダ装置５１の全体構成を示す図である。
図４を参照して、第２の実施形態のレーザレーダ装置５１が図１に示す第１の実施形態のレーザレーダ装置１と相違する点は、第２の実施形態のレーザレーダ装置５１が、さらに第２の半導体レーザチップ２０を備える点と、第１の半導体レーザチップおよびアクチュエータ制御部である。
【００４５】
第１の半導体レーザチップ１１０は、第１の実施形態の第１の半導体レーザチップ１０と基本的に同様であるが、パルスレーザを出射するタイミングが、第１の半導体レーザチップ１０と相違する。
【００４６】
第２の半導体レーザチップ２０は、ＣＷ(Continuous Wave)レーザを出射する。このレーザ光は、車両前方方向と、車両後方方向の両方向に出射される。車両前方の方向に出射されるレーザ光を前面光といい、車両後方の方向に出射される光を後面光という。
【００４７】
図５は、第１の半導体レーザチップ１１０、第２の半導体レーザチップ２０、アクチュエータ１２、および２次元ＰＳＤ１６の構造および配置を表わす図である。
【００４８】
図５を参照して、アクチュエータ１２は、電磁コイル４２、サブマウント４３、ワイヤーサスペンション４１、支持板４５および図示しない磁石を含む。アクチュエータ１２全体は、ワイヤーサスペンション４１と支持板４５によって支持されている。
【００４９】
第２の実施形態では、第１の半導体レーザチップ１１０および第２の半導体レーザチップ２０は、熱伝導率が高いサブマウント４３上にボンディングされている。
【００５０】
第１の半導体レーザチップ１１０および第２の半導体レーザチップ２０は、第１の実施形態の第１の半導体レーザチップ１０と同様に、ハイパワーの高出力レーザにおいては、水平方向（縦、横）のサイズが数百ミクロンで、垂直方向（高さ）のサイズが数十ミクロン以下である。第２の半導体レーザチップ２０は、第１の半導体レーザチップ１１０から投光用レンズ１７への方向と反対方向で、かつ第１の半導体レーザチップ１１０に隣接して配置される。
【００５１】
第１の半導体レーザチップ１１０は、パルスレーザを車両前方方向（前面光）および車両後方方向（後面光）に出射し、第２の半導体レーザチップ２０は、ＣＷレーザを車両前方方向（前面光）および車両後方方向（後面光）に出射する。
【００５２】
したがって、車両前方方向には、ＣＷレーザとパルスレーザが出射されるが、このうち、パルスレーザのみがレーザレーダ装置５１から障害物までの距離を検出するための測距光として用いられる。これは、ＣＷレーザは低パワーのため、車両前方の障害物まで届かないことが多く、届いたとしてもその反射光が微弱なため、レーザレーダ装置５１のレーザ受光部３で検出することができないからである。
【００５３】
また、車両後方方向にも、ＣＷレーザとパルスレーザが出射されるが、アクチュエータ制御部２４によって、このうち、ＣＷレーザのみがパルスレーザの前面光の照射位置を制御するためのモニタ光として用いられる。
【００５４】
アクチュエータ１２に与える制御電圧Ｕを変えることによって、電磁コイル４２に流れる電流量が変化して、電磁コイル４２に対してＸ軸方向（水平方向）に作用する電磁力が変化し、アクチュエータ１２全体がＸ軸方向（水平方向）に駆動される。その結果サブマウント４３にボンディングされている第１の半導体レーザチップ１１０および第２の半導体レーザチップ２０がＸ軸方向（水平方向）に駆動し、第１の半導体レーザチップ１１０および第２の半導体レーザチップ２０からそれぞれ出射されるパルスレーザ、ＣＷレーザのＸ軸方向（水平方向）の出射方向が変化する。
【００５５】
また、アクチュエータ１２に与える制御電圧Ｖを変えることによって、電磁コイル４２に流れる電流量が変化して、電磁コイル４２に対してＹ軸方向（垂直方向）に作用する電磁力が変化し、アクチュエータ１２全体がＹ軸方向（垂直方向）に駆動される。その結果サブマウント４３にボンディングされている第１の半導体レーザチップ１１０がＹ軸方向（垂直方向）に駆動し、第１の半導体レーザチップ１１０および第２の半導体レーザチップ２０からそれぞれ出射されるパルスレーザ、ＣＷレーザのＹ軸方向（垂直方向）の出射方向が変化する。
【００５６】
２次元ＰＳＤ１６は、車両後方の方向、すなわち第１の半導体レーザチップ１１０から投光用レンズ１７への方向と反対方向に設置されている。２次元ＰＳＤ１６には、第１の半導体レーザチップ１１０から出射されるパルスレーザの後面光と、第２の半導体レーザチップ２０から出射されるＣＷレーザの後面光が入力される。２次元ＰＳＤ１６は、入力されたレーザ光の重心位置を検出する。
【００５７】
次に、第１の半導体レーザチップ１１０によるパルスレーザの出射タイミングおよび第２の半導体レーザチップ２０によるＣＷレーザの出射タイミングを説明する。
【００５８】
図６（ａ）は、パルスレーザの前面光の照射角度の時間変化を表わす図である。
図６（ｂ）は、パルスレーザおよびＣＷレーザの出射時刻を表わす図である。図６（ｃ）は、図６（ｂ）を拡大した図である。図６（ｄ）は、図６（ｃ）を拡大した図である。
【００５９】
図６（ａ）に示すように、時刻が３ｍｓ〜８ｍｓに、パルスレーザの照射角度をθ１からθ２に移動させ、かつ照射角度θ２において障害物までの距離を測定するとする。たとえば１ｄｅｇ以下の誤差の範囲で目標角度に到達したと判断するものとすると、図６（ａ）の場合、時刻が３ｍｓから目標角度θ２への移動が行なわれ、時刻が５ｍｓの時点で目標角度θ２に到達したと判断される。その後、時刻５ｍｓ〜８ｍｓは、障害物までの距離の測定が行なわれる。
【００６０】
図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、第２の半導体レーザチップ２０は、常時ＣＷレーザＬ２を出力する。また、時刻５ｍｓ〜８ｍｓにおいて、第１の半導体レーザチップ１１０は、数１０μｓごとに、数１０ｎｓの時間幅のパルスレーザＬ１を出力する。時刻３ｍｓ〜５ｍｓには、パルスレーザＬ１は出力されない。
【００６１】
時刻３ｍｓ〜５ｍｓは、ＣＷレーザＬ２の後面光の位置が２次元ＰＳＤ１６で検出されて、この後面光の位置に従ってアクチュエータ制御部２４は、制御電圧を変化させて、第１の半導体レーザチップ１１０および第２の半導体レーザチップ２０を駆動して、パルスレーザＬ１の前面光が目標角度θ２に照射されるようにする。時刻５ｍｓ〜８ｍｓは、パルスレーザＬ１の前面光が障害物までの距離の測定のために用いられる。
【００６２】
また、このパルスレーザＬ１のパワーは３０Ｗであり、高パワーである。これは、障害物に反射されたときに、パワーが低下し、低下したパワーの反射光を検出することができるように、測距光は、高パワーであることを要するからである。しかし、パルスレーザの出力される間隔は数１０μｓと長いため、時間平均した場合のパワーは小さいという特徴を有する。また、ＣＷレーザＬ２のパワーは５ｍＷ以下であり、低パワーである。
【００６３】
以上のように、第１の半導体レーザチップ１１０は、障害物までの距離を検出するときに高パワーのパルスレーザＬ１を出射し、パルスレーザＬ１の前面光が目標位置に照射されるようにアクチュエータ１２を制御するときには、高パワーのパルスレーザＬ１を出射しない。その代わりに、パルスレーザＬ１の前面光が目標位置に照射されるようにアクチュエータ１２を制御するときには、第２の半導体レーザチップ２０は、低パワーのＣＷレーザＬ２を出射する。
【００６４】
アクチュエータ制御部２４は、モニタ光、すなわち第２の半導体レーザチップ２０から出射されるＣＷレーザの後面光だけが出射される時刻に、２次元ＰＳＤ１６から出力される検出位置に従って、パルスレーザの前面光を目標位置に照射するように、アクチュエータ１２に与える制御電圧（Ｕ、Ｖ）を決定する。すなわち、アクチュエータ制御部２４は、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示される、パルスレーザＬ１が出射される数１０μｓごとの数１０ｎｓの時間幅以外の時刻に２次元ＰＳＤ１６から出力される検出位置がモニタ光の検出位置であることを利用して、モニタ光の検出位置に従って、制御電圧（Ｕ、Ｖ）を決定する。
【００６５】
アクチュエータ制御部２４は、制御電圧Ｕをアクチュエータ１２に与えることにより、第１の半導体レーザチップ１１０および第２の半導体レーザチップ２０をＸ軸方向（水平方向）に駆動し、制御電圧Ｖをアクチュエータ１２に与えることにより、第１の半導体レーザチップ１１０および第２の半導体レーザチップ２０をＹ軸方向（垂直方向）に駆動する。
【００６６】
以上のように、第２の実施形態のレーザレーダ装置によれば、パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるようにアクチュエータを制御するときには、パルスレーザを出射せずに、ＣＷレーザを出射するので、アクチュエータの制御時に、高パワーのパルスレーザが出射されて、安全上望ましくない状態となるのを回避することができる。
【００６７】
［第３の実施形態］
第２の実施形態では、２次元ＰＳＤ１６には、第１の半導体レーザチップ１１０から出射されたパルスレーザの後面光および第２の半導体レーザチップ２０から出射されたＣＷレーザの後面光が入射される。第１の半導体レーザチップ１１０から出射されたパルスレーザの前面光の照射位置を制御するために、アクチュエータ制御部は、モニタ光、つまり第２の半導体レーザチップ２０からのＣＷレーザの後面光だけが出射される時刻に２次元ＰＳＤ１６から出力される検出位置を用いた。これに対して、第３の実施形態では、フィルタを設けて、２次元ＰＳＤ１６に入射されるレーザ光をモニタ光だけにする。
【００６８】
図７は、第３の実施形態のレーザレーダ装置６１の全体構成を示す図である。
図７を参照して、第３の実施形態のレーザレーダ装置６１が図４に示す第２の実施形態のレーザレーダ装置５１と相違する点は、第３の実施形態のレーザレーダ装置６１が、さらにフィルタ３０を備える点と、アクチュエータ制御部である。
【００６９】
フィルタ３０は、第２の半導体レーザチップ２０と、２次元ＰＳＤ１６との間に配置される。フィルタ３０は、第２の半導体レーザチップ２０が出射するＣＷレーザの波長成分を通過し、第１の半導体レーザチップ１１０が出射するパルスレーザの波長成分をカットする。ＣＷレーザの波長およびパルスレーザの波長は、それぞれ６５０ｎｍ〜７８０ｎｍ、８００ｎｍ〜９００ｎｍである。
【００７０】
これにより、２次元ＰＳＤ１６に入射されるレーザ光を、第２の半導体レーザチップ２０が出射するＣＷレーザの後面光のみとすることができる。
【００７１】
アクチュエータ制御部３４は、第１の実施形態と同様である。すなわち、アクチュエータ制御部３４は、２次元ＰＳＤ１６から出力される検出位置、すなわちＣＷレーザの後面光の検出位置に従って、アクチュエータ１２を制御する。
【００７２】
以上のように、第３の実施形態のレーザレーダ装置によれば、第２の実施形態と同様に、アクチュエータの制御時に、高パワーのパルスレーザが出射されて、安全上望ましくない状態となるのを回避することができる。また、フィルタを設けることによって、２次元ＰＳＤに入射されるレーザ光をＣＷレーザの後面光のみとすることができ、第２の実施形態よりもアクチュエータの制御が簡易となる。
【００７３】
（変形例）
本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例を含む。
【００７４】
（１）  レーザ照射装置
本発明の実施形態では、レーザ照射部は、レーザレーダ装置を構成する部品として説明したが、これに限定するものではない。レーザ照射部が単独でレーザ照射装置として車間距離検出用のレーザレーダ装置、またはそれ以外の様々な装置に組み込まれて用いられるものであってもよい。
【００７５】
（２）  ＣＷレーザの出射タイミング
本発明の実施形態では、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示されるように、常時ＣＷレーザを出射することとしたが、これに限定するものではない。パルスレーザの前面光が目標位置に照射されるようにアクチュエータを制御するときにのみ、ＣＷレーザを出射するものとしてもよい。
【００７６】
（３）  第２の半導体チップ
本発明の実施の形態では、第２の半導体チップとして、ＣＷレーザを出射する半導体レーザチップを用いたが、さらに低価格化を図るため、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)チップを用いることとしてもよい。ＬＥＤチップは、レーザ光ではない、ＣＷ光を出射する。
ＬＥＤチップは、半導体レーザチップと同様の大きさであり、アクチュエータによって半導体レーザチップと同様にして支持され、駆動される。
【００７７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１の実施形態のレーザレーダ装置１の全体構成を示す図である。
【図２】第１の半導体レーザチップ１０、アクチュエータ１２および２次元ＰＳＤ１６の構造および配置を表わす図である。
【図３】（ａ）は、パルスレーザの前面光の照射角度の時間変化を表わす図である。（ｂ）は、パルスレーザの出射時刻を表わす図である。（ｃ）は、（ｂ）を拡大した図である。（ｄ）は、（ｃ）を拡大した図である。
【図４】第２の実施形態のレーザレーダ装置５１の全体構成を示す図である。
【図５】第１の半導体レーザチップ１１０、第２の半導体レーザチップ２０、アクチュエータ１２、および２次元ＰＳＤ１６の構造および配置を表わす図である。
【図６】（ａ）は、パルスレーザの前面光の照射角度の時間変化を表わす図である。（ｂ）は、パルスレーザおよびＣＷレーザの出射時刻を表わす図である。（ｃ）は、（ｂ）を拡大した図である。（ｄ）は、（ｃ）を拡大した図である。
【図７】第３の実施形態のレーザレーダ装置６１の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１，５１，６１  レーザレーダ装置、２，５２，６２  レーザ照射部、３  レーザ受光部、４  距離計測部、５  主制御部、１０，１１０  第１の半導体レーザチップ、１２  アクチュエータ、１４，２４，３４  アクチュエータ制御部、１６  ２次元ＰＳＤ、１７  投光用レンズ、２０  第２の半導体レーザチップ、４１  ワイヤーサスペンション、４２  電磁コイル、４３  サブマウント、４５  支持板、３０  フィルタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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