JP2019200342A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光偏向器のミラー部の高温化を回避しつつ、複数の走査光を生成して出射する光走査装置の小型化を図る。【解決手段】ＶＣＳＥＬアレイ２は、光出射面１１ａが共通の配列面１０上に分布するように配列された複数のＶＣＳＥＬ１１から成る。配列面１０は、複数のセグメント１２ａ〜１２ｄに画定され、各セグメントごとに光出射面１１ａの点灯状態が制御される。導光手段４は、ＶＣＳＥＬアレイ２からの出射光Ｌｏａ〜Ｌｏｄをセグメント別に異なる導光路で導光し、それぞれ光偏向器アレイ５の光偏向器３０ａ〜３０ｄのミラー部３１へ出射する。【選択図】図１

Description

本発明は、光偏向器により走査光を出射する光走査装置に関する。

軸線の回りに往復回動するミラー部を有する光偏向器を利用して、レーザ光源等から出射した出射光を光偏向器の揺動ミラー部で反射して、走査光として照射する光走査装置が知られている（例：特許文献１）。

一方、光出射面が共通の配列面上に分布するように複数のＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）が配列されたＶＣＳＥＬアレイも知られている。従来のＶＣＳＥＬアレイでは、複数の光出射面からの出射光は、利用上、１つの出射光として処理されている。

特開２０１５−１３８７３５号公報

光走査装置が走査光で照射領域を照射する場合に、該照射領域の照度を増大するためには、２つの方法がある。第１の方法は、光源の出力を増大することである。この場合、高出力の出射光により光偏向器のミラー部が高温となるので、光偏向器の機能低下や故障の原因になる。

第２の方法は、特許文献１の光走査装置のように、走査光を複数にして、照射領域を複数の走査光で照射することである。この場合は、光源及び光偏向器が各走査光系に必要となるので、光走査装置が大型になる問題がある。

本発明の目的は、光偏向器のミラー部の高温化を回避しつつ、複数の走査光を生成して出射する光走査装置の小型化を図ることである。

本発明の光走査装置は、
光出射面が共通の配列面上に分布するように複数のＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）が配列されたＶＣＳＥＬアレイと、
前記ＶＣＳＥＬアレイは、前記配列面において複数のセグメントに画定され、各セグメントごとに前記ＶＣＳＥＬの点灯状態を制御する光源制御部と、
前記ＶＣＳＥＬアレイから出射された出射光を前記セグメント別に異なる導光路で導光する導光手段と、
各々が、軸線の回りに往復回動するミラー部を有するとともに、前記導光手段の各導光路からの前記出射光を前記ミラー部で反射させて走査光として出射する複数の光偏向器と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ＶＣＳＥＬアレイの複数の光出射面の配列面に複数のセグメントが設定され、光源制御部が、複数のＶＣＳＥＬをセグメントごとに制御する。また、各セグメントからの出射光が対応の光偏向器に出射されて、複数の走査光が生成される。これにより、光偏向器のミラー部の高温化を回避しつつ、複数の走査光を生成して出射する光走査装置の小型化を図ることができる。

本発明の光走査装置において、前記ＶＣＳＥＬアレイの前記複数のＶＣＳＥＬは、共通の半導体の基板上に結晶成長されて形成されていることが好ましい。

この構成によれば、ＶＣＳＥＬアレイの複数のＶＣＳＥＬは、共通の半導体の基板上に結晶成長されて形成されている。この結果、ＶＣＳＥＬアレイにおけるＶＣＳＥＬ間の固体差を抑制して、均一な出射光を生成することができる。

本発明の光走査装置において、前記複数の光偏向器は、基板部を共通とするＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の光偏向器であることが好ましい。

この構成によれば、複数の光偏向器の配置スペースを縮小することができるとともに、光偏向器の取付け作業を能率化することができる。

本発明の光走査装置において、各光偏向器からの前記走査光の走査照射領域は、他の光偏向器のうちの少なくとも１つからの前記走査光の照射領域と、少なくとも部分的に重なっているか、又は共通の境界線により隣接するように、各光偏向器からの各走査光の走査範囲が設定されていることが好ましい。

この構成によれば、各光偏向器からの走査光が走査する走査照射パターンを重ねたり、隣接させたりして、全体の走査照射領域に対し、多様な配光パターン及び強度パターンを生成することができる。

本発明の光走査装置において、前記導光手段は、ミラー及びプリズムの少なくとも１つを含むことが好ましい。

この構成によれば、ＶＣＳＥＬの各セグメントからの出射光を、対応する光偏向器の方へ円滑に導光することができる。

光走査装置の構成図。 ＶＣＳＥＬアレイの正面図。 マイクロレンズアレイの正面図。 導光手段及び光偏向器アレイの模式図。 図４のＸ５矢視図。 光偏向器の正面図。 別の導光手段の構成図。 他の導光手段の構成図。 図８の導光手段のプリズムアレイの斜視図。 別の導光手段及び光偏向器アレイを装備した光走査装置の模式図。 図１０Ａの光偏向器アレイに対処するプリズムアレイの斜視図。 マルチ走査型光走査装置を使用して走査照射領域の走査時間を短縮する走査照射パターンを示す図。 マルチ走査型光走査装置を使用して走査照射領域の生成画像の解像を増大する走査照射パターンを示す図。 光走査装置を装備する車両用前照灯の構成図。 光走査装置を装備するＴＯＦ方式測距装置の構成図。 シリコンウェハから図１０Ａの光偏向器アレイの切り出し態様を示す図。

［実施形態／構成］
図１は、光走査装置１の構成図である。光走査装置１は、光の進路に沿って、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）アレイ２、マイクロレンズアレイ３、導光手段４、光偏向器アレイ５及び制御装置８を備える。制御装置８は、光源制御部８ａ及びＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）制御部８ｂを含む。

図２は、ＶＣＳＥＬアレイ２の正面図である。ＶＣＳＥＬアレイ２は、各々が１つの光出射面１１ａを有する複数のＶＣＳＥＬ１１の配列から成る。複数のＶＣＳＥＬ１１の光出射面１１ａは、共通の配列面１０上に縦横に等間隔（格子配列）で分布している。配列面１０には、縦横２×２でセグメント１２ａ〜１２ｄが画定される。以降、セグメント１２ａ〜１２ｄを区別しないときは、それらを「セグメント１２」と総称する。

図示の例では、各セグメント１２は、ＶＣＳＥＬアレイ２をそれに正対する方向から見て、相互に等しい形状（例：正方形）及び面積に設定されている。したがって、各セグメント１２に含まれるＶＣＳＥＬ１１の個数は、相互に等しい。セグメント１２ａ〜１２ｄの出射光をそれぞれ出射光Ｌｏａ〜Ｌｏｄで定義する。

なお、図示の例では、各セグメント１２は、縦横に同数（例：縦横４×４）のＶＣＳＥＬ１１の配列となっているが、各セグメント１２は、縦横に異なる数のＶＣＳＥＬ１１の配列であってもよい。その場合は、セグメント１２は、ＶＣＳＥＬアレイ２をそれに正対する方向から見て矩形となる。また、各セグメント１２に含まれるＶＣＳＥＬ１１の個数は、相互に等しくなくてもよい。

光源制御部８ａは、各セグメント１２ごとにＶＣＳＥＬ１１の出力（点灯状態）を制御することができる。なお、各セグメント１２ごとのＶＣＳＥＬ１１の出力の制御は、各セグメント１２ごとの出射光Ｌｏａ〜Ｌｏｄごとの制御でもある。また、ＶＣＳＥＬ１１の点灯状態とは、具体的には、例えば、ＶＣＳＥＬ１１の点灯、消灯及び点灯時の輝度が含まれる。

図３は、マイクロレンズアレイ３の正面図である。なお、マイクロレンズアレイ３の正面とは、ＶＣＳＥＬアレイ２の配列面１０と対面している側の面とは反対側の面、すなわちマイクロレンズアレイ３の光の出射側の面を言うものとする。マイクロレンズアレイ３は、ＶＣＳＥＬアレイ２に正対して配設され、複数のコリメートレンズ１６を格子配列の等密度の分布で有している。なお、ＶＣＳＥＬアレイ２の光出射面１１ａ及びマイクロレンズアレイ３のコリメートレンズ１６は、それぞれ配列面１０及びマイクロレンズアレイ３において等密度で分布しているものの、個数は、相互に等しくなくてもよい。

マイクロレンズアレイ３は、面方向に縦横２×２の区画１７ａ〜１７ｄに区分けされる。区画１７ａ〜１７ｄは、それぞれセグメント１２ａ〜１２ｄに対応している。したがって、ＶＣＳＥＬアレイ２のセグメント１２ａ〜１２ｄの各々からの出射光Ｌｏａ〜Ｌｏｄは、区画１７ａ〜１７ｄにそれぞれ属するコリメートレンズ１６を通過して、コリメート光Ｌｐａ〜Ｌｐｄとなる。以降、区画１７ａ〜１７ｄを区別しないときは、それらを「区画１７」と総称する。

図４は、導光手段４及び光偏向器アレイ５の模式図、図５は図４のＸ５矢視図である。導光手段４は、マイクロレンズアレイ３の区画１７ａ〜１７ｄに対応付けてプリズム２０ａ〜２０ｄを備えている。光偏向器アレイ５は、４つの光偏向器３０ａ〜３０ｄを備えている。光偏向器アレイ５において、光偏向器３０ａ−３０ｃ（又は光偏向器３０ｂ−３０ｄ）の縦方向間隔と横方向間隔とは、相互には等しくなっている。プリズム２０ａ〜２０ｄは、マイクロレンズアレイ３から、マイクロレンズアレイ３の中心線の回りに等角度間隔（例：９０°間隔）で放射方向に張出し、マイクロレンズアレイ３からのコリメート光Ｌｐａ〜Ｌｐｄを別々の導光路で、換言すれば、セグメント別に異なる導光路で光偏向器アレイ５の縦横等間隔配置の光偏向器３０ａ〜３０ｄの方へ導光する。プリズム２０ａ〜２０ｄが導く光を分枝光Ｌｂａ〜Ｌｂｄと名付ける。

以下、プリズム２０ａ〜２０ｄを区別しないときは、それらを「プリズム２０」と総称する。光偏向器アレイ５は、縦横２×２の配列でＭＥＭＳの光偏向器３０ａ〜３０ｄを備えている。以下、光偏向器３０ａ〜３０ｄを区別しないときは、それらを「光偏向器３０」と総称する。

各プリズム２０は、マイクロレンズアレイ３の区画１７ａ〜１７ｄに正対している入射面２１と、光偏向器アレイ５の光偏向器３０ａ〜３０ｄのミラー部３１の中心の方に向けられた出射面２２と、入射面２１−出射面２２間を延在する導光部２３とを有する。

分枝光Ｌｂａ〜Ｌｂｄは、導光部２３により入射面２１から導光部２３に導光されて、出射面２２から光偏向器３０ａ〜３０ｄのミラー部３１の中心に向かって出射する。導光部２３は、入射面２１側及び出射面２２側にそれぞれ全反射面２６ａ，２６ｂを有する。分枝光Ｌｂａ〜Ｌｂｄは、全反射面２６ａ，２６ｂにより進行方向を所定角度（例：９０°）変更される。

図６は光偏向器３０の正面図である。光偏向器３０は、構造及び作用共に周知のものであるので、ここでは、概略だけを説明する。詳細については、例えば、特開２０１２−２０３１８６号公報、特開２０１３−８４８０号公報及び特開２０１３−８４５３０号公報を参照されたい。

図６において、光偏向器３０は、ミラー部３１、可動枠３２及び固定枠３３を備えている。説明の便宜のために、図６において三軸直交座標系を図示している。三軸直交座標系の中心Ｏは、ミラー部３１の中心に位置する。Ｘ軸及びＹ軸は、矩形の固定枠３３の長辺及び短辺にそれぞれ平行になっている。Ｚ軸は、固定枠３３の厚み方向に平行になっている。

光偏向器３０は、二次元光偏向器である。すなわちミラー部３１は、二軸の回りに往復回動する。上下一対のトーションバー３４は、ミラー部３１からＹ軸に沿って延び出して可動枠３２の内周に結合している。内側圧電アクチュエータ３５は、可動枠３２とトーションバー３４との間に介在して、トーションバー３４を介して光走査装置１をトーションバー３４の軸線の回りに往復回動させる。

外側圧電アクチュエータ３６は、ミアンダパターンで直列結合された複数の圧電カンチレバーを備え、可動枠３２と固定枠３３との間に介在する。外側圧電アクチュエータ３６は、可動枠３２をＸ軸の軸線の回りに往復回動させる。

以降、トーションバー３４の軸線の回りのミラー部３１の往復回動による走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄの走査方向を横方向、Ｘ軸の軸線の回りのミラー部３１の往復回動による走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄの走査方向を縦方向と定義する。この例では、トーションバー３４の軸線の回りのミラー部３１の往復回動の周波数は、Ｘ軸の軸線の回りのミラー部３１の往復回動の周波数より十分に大きい。したがって、走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄの横方向走査周波数は、縦方向走査周波数より大きい。

［実施形態／作用］
制御装置８の光源制御部８ａは、ＶＣＳＥＬアレイ２の各セグメント１２からの出射光Ｌｏａ〜Ｌｏｄの出射、非出射及び出射時の強度を個々に制御する。制御装置８のＭＥＭＳ制御部８ｂは、光偏向器アレイ５の光偏向器３０を個々に制御する。ＭＥＭＳ制御部８ｂの光偏向器３０の制御には、具体的には、例えば、光偏向器３０のミラー部３１の各軸周りの回動角、回動周波数及びオフセット角が含まれる。

ＶＣＳＥＬアレイ２の各セグメント１２ａ〜１２ｄからの出射光Ｌｏａ〜Ｌｏｄは、広がりつつ、マイクロレンズアレイ３の対応する区画１７ａ〜１７ｄのコリメートレンズ１６に入射する。出射光Ｌｏａ〜Ｌｏｄは、マイクロレンズアレイ３の区画１７ａ〜１７ｄのコリメートレンズ１６を通過後、コリメート光Ｌｐａ〜Ｌｐｄになる。

各コリメート光Ｌｐａ〜Ｌｐｄは、それぞれ導光手段４の対応するプリズム２０ａ〜２０ｄの入射面２１に入射する。各コリメート光Ｌｐａ〜Ｌｐｄは、対応するプリズム２０ａ〜２０ｄによる導光により分枝光Ｌｂａ〜Ｌｂｄとなって、光偏向器３０ａ〜３０ｄのミラー部３１の中心に向かって出射面２２から出射する。

光偏向器アレイ５において、各光偏向器３０ａ〜３０ｄは、導光手段４からの分枝光Ｌｂａ〜Ｌｂｄをミラー部３１で、ミラー部３１の回動角に応じた向きに反射、偏向する。各光偏向器３０ａ〜３０ｄは、二軸の回りに往復揺動しているので、各光偏向器３０ａ〜３０ｄからの偏向光は、二軸方向に走査する走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄとなる。

走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄが、走査照射領域において各時点で照射する部位は、それぞれ光偏向器３０ａ〜３０ｄのミラー部３１の各時点の法線の向きに応じた位置になる。そして、各ミラー部３１の法線の向きは、ＭＥＭＳ制御部８ｂが制御する。

［導光手段の実施例／その１］
図７は、別の導光手段４０の構成図である。図７において、図５に図示した要素と同一の要素は、図５の符号と同一の符号で指示している。

導光手段４０では、マイクロレンズアレイ３の区画１７ａ〜１７ｄに対応して、導光路４１ａ〜４１ｄが形成される。導光路４１ａ〜４１ｄは、プリズム２０ａ〜２０ｄ（図５）が形成する導光路と同一である。以下、導光路４１ａ〜４１ｄを区別しないときは、それらを「導光路４１」と総称する。導光路４１は、マイクロレンズアレイ３側及び光偏向器アレイ５側にそれぞれ反射ミラー４２ａ，４２ｂを有する。導光路４１の反射ミラー４２ａ，４２ｂは、プリズム２０の入射面２１及び出射面２２に相当する。

マイクロレンズアレイ３の各区画１７ａ〜１７ｄから出射したコリメート光Ｌｐａ〜Ｌｐｂは、導光手段４０の対応する導光路４１ａ〜４１ｄによりそれぞれ導光される。導光途中において、反射ミラー４２ａ，４２ｂにより進行方向を９０°変更される。導光路４１ａ〜４１ｄから出射される分枝光Ｌｂａ〜Ｌｂｄは、それぞれ光偏向器３０ａ〜３０ｄのミラー部３１の中心に向かう

［導光手段の実施例／その２］
図８は、他の導光手段４５の構成図である。図８において、図５に図示した要素と同一の要素は、図５の符号と同一の符号で指示している。

導光手段４５では、マイクロレンズアレイ３の区画１７ａ〜１７ｄに対応して、導光路４６ａ〜４６ｄ（図８には、導光路４６ｂ，４６ｄは図示を省略されている。）が形成される。以下、導光路４６ａ〜４６ｄを区別しないときは、それらを「導光路４６」と総称する。導光路４６は、マイクロレンズアレイ３側及び光偏向器アレイ５側にそれぞれ楔型プリズム４７ａ，４７ｂを有する。導光路４６の楔型プリズム４７ａ，４７ｂは、プリズム２０の入射面２１及び出射面２２に相当する。

図９は、導光手段４５の一部を形成するプリズムアレイ４８の斜視図である。プリズムアレイ４８は、導光路４６ａ〜４６ｄの４つの楔型プリズム４７ａを合体したものになっている。中心線４９は、プリズムアレイ４８の中心線であり、マイクロレンズアレイ３の中心線でもある。マイクロレンズアレイ３から導光路４６ａ〜４６ｄの各楔型プリズム４７ａに向かって平行に出射されて来るコリメート光Ｌｐａ〜Ｌｐｄは、各楔型プリズム４７ａを通過することにより、分枝光Ｌｂａ〜Ｌｂｄとして対応の楔型プリズム４７ｂの方へ向きを変更される。

前述したように、図４の光偏向器アレイ５では、光偏向器３０ａ〜３０ｄ（厳密にはそれらのミラー部３１）が縦横に等間隔の配置であった。そして、導光路４６ａ〜４６ｄの各楔型プリズム４７ｂは、光偏向器アレイ５の対応の光偏向器３０ａ〜３０ｄのミラー部３１の中心に向けて分枝光Ｌｂａ〜Ｌｂｄを出射しており、それぞれの分枝光間の角度は全て９０°を成している。図９のプリズムアレイ４８の各楔型プリズム４７ａは、このような９０°の間隔に対処した輪郭面に形成されている。

図１０Ａは、別の導光手段４ｂ及び光偏向器アレイ５ｂを装備した光走査装置１の模式図である。光偏向器アレイ５ｂの光偏向器３０ａ〜３０ｄは図４の光偏向器アレイ５と比較して光偏向器３０ａ−３０ｃ（又は光偏向器３０ｂ−３０ｄ）の間を開けずに配置しており小型化により適している。すなわち、光偏向器アレイ５ｂでは、光偏向器３０ａ〜３０ｄの縦方向間隔は、横方向間隔より小さくされている。ただし、このような配置にすることにより、図４では分枝光間の角度が全て９０°であったのに対して、この例では分枝光間の角度は、縦方向及び横方向にそれぞれ４５°及び１３５°になる。

図１０Ｂは、図１０Ａの光偏向器アレイ５ｂに対処するプリズムアレイ４８ｂの斜視図である。プリズムアレイ４８ｂの各楔型プリズム４８ａは、分枝光Ｌｂａ〜Ｌｂｄ間の角度を縦方向及び横方向に前述した４５°及び１３５°にするため、分枝光Ｌｂａ〜Ｌｂｄの出射方向に対応する輪郭面で形成されている。

［走査照射パターンの実施例／その１］
図１１は、マルチ走査型光走査装置を使用して走査照射領域５１の走査時間を短縮する走査照射パターンを示す図である。なお、走査光が１本及び複数本である光走査装置をそれぞれ「モノ走査型光走査装置」及び「マルチ走査型光走査装置」と呼ぶことにする。

光走査装置１は、マルチ走査型光走査装置の一例である。図１１では、左右にそれぞれモノ走査型光走査装置及びマルチ走査型光走査装置の走査照射パターンを示し、走査の所要時間を対比している。走査照射パターンの説明の便宜のために、仮想スクリーン５０を想定している。仮想スクリーン５０とは、光走査装置から所定距離に光走査装置に正対させた仮想のスクリーンである。

光走査装置の現実の走査照射環境では、仮想スクリーン５０は存在しないが、仮想スクリーン５０の走査照射領域５１に生成される走査照射パターンと、光走査装置の現実の走査照射領域の走査照射パターンとは、対応関係がある。光走査装置１の走査照射パターンは、走査光の本数が複数であるときの走査照射パターンに対応する。前述の光走査装置１では、走査光は、走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄの計４本であったが、図１１では、説明の簡略化のために、走査光Ｌｓａ，Ｌｓｂの２本で説明する。また、モノ走査型光走査装置の走査光は、走査光Ｌｓａの１本のみとする。

図１１において、左のモノ走査型走査型光走査装置では、走査照射領域５１の全部を１本の走査光Ｌｓａで照射しなければならない。

これに対し、図１１において、右のマルチ走査型走査型光走査装置では、走査照射領域５１の照射を走査光Ｌｓａ，Ｌｓｂの２本で分担することができる。すなわち、走査照射領域５１の上側半部は走査光Ｌｓａが走査し、下側半部は走査光Ｌｓｂが走査する。この結果、走査照射領域５１の全体を走査するのに要する時間が、モノ走査型光走査装置の半分に短縮される。

［走査照射パターンの実施例／その２］
図１２は、マルチ走査型光走査装置を使用して走査照射領域５１の生成画像の解像を増大する走査照射パターンを示す図である。図１２では、左右にそれぞれモノ走査型光走査装置及びマルチ走査型光走査装置の走査照射パターンを示し、両者の解像度を対比している。

モノ走査型光走査装置では、１つの走査光Ｌｓａが走査照射領域５１の全体を走査するので、縦方向の走査線間隔が粗くなる。これに対し、マルチ走査型光走査装置では、走査光Ｌｓａと走査光Ｌｓｂとが、相互に相手方の走査線間を走査するように、仮想スクリーン５０を制御することにより、解像度を上下方向に２倍にすることができる。

［適用例／その１］
図１３は、光走査装置１を装備する車両用前照灯５６の構成図である。車両用前照灯５６は、光走査装置１、蛍光体パネル５７、及び投影レンズ５８を備える。蛍光体パネル５７及び投影レンズ５８が、光走査装置１からの走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄの出射側に配設される。

車両用前照灯５６に配備される光走査装置１では、ＶＣＳＥＬアレイ２のＶＣＳＥＬ１１は、典型的には、青色のレーザ光を出射するものが採用される。蛍光体パネル５７は、走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄをその通過時に一部、黄色に変換する機能を有する。この結果、投影レンズ５８から車両前方の照射領域に向かう光は、青色と黄色との混色である白色となる。

蛍光体パネル５７は、また、結像機能をもつ。したがって、車両用前照灯５６の前方の照射領域には、走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄが蛍光体パネル５７に形成する配光パターンに対応する配光パターンが生成される。

車両用前照灯５６を装備する車両の前方の照射領域は、それぞれ走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄが走査、照射する複数の走査領域を含む。ここで、説明の便宜のために、走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄが走査、照射する複数の走査領域を含む。ここで、説明の便宜のために、走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄが走査して照射する走査照射領域をそれぞれ走査照射領域Ｆａ〜Ｆｄと名付ける。また、走査照射領域Ｆａ〜Ｆｄを含む全体の走査照射領域を走査照射領域Ｆｗと名付ける。

走査照射領域Ｆａ〜Ｆｄの幾つかは、走査照射領域Ｆｗにおいて、境界線で隣接するように、走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｂの走査範囲が設定することができる。この結果、走査照射領域Ｆｗを広大化することができる。

走査照射領域Ｆａ〜Ｆｄの幾つかは、走査照射領域Ｆｗにおいて、少なくとも部分的に重なるように、設定することができる。重なった走査照射領域は、照度を増大することができる。また、ＭＥＭＳ制御部８ｂが所定の光偏向器３０のオフセット角を制御することにより、重なった走査照射領域、すなわち照度の大きい走査照射領域を、車両の走行状態（例：カーブ走行）に応じてシフトすることができる。

［適用例／その２］
図１４は、光走査装置１を装備するＴＯＦ方式測距装置６８の構成図である。ＴＯＦ方式測距装置６８は、送光系６９と受光系７０とを備える。光走査装置１は、ＴＯＦ方式測距装置６８の送光系６９に装備される。受光系７０は、結像レンズ７３と撮像素子７４とを備える。

この例では、測距ターゲット７７が存在する撮像素子７４の撮像範囲が、走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄに対応して４つの区画に分割される。該４つの区画は、上下左右に隣接する区画同士が境界線を共有するように、走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄの走査範囲が設定される。この場合、走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄの走査範囲としての該４つの区画は重ならない。例えば、走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄは、それぞれ撮像範囲の左上、右上、左下及び右下の区画を分担して走査する。

走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄは、測距ターゲット７７に当たると、反射光となって、受光系７０に入射する。反射光は、結像レンズ７３を通過し、撮像素子７４の画素上に結像する。撮像素子７４は、反射光を画素ごとに検出する。走査光Ｌｓａ〜Ｌｓｄの出射時刻から反射光が撮像素子７４の各画素に入射するまでに所要時間が測定される。そして、画素ごとの所要時間に基づいて画素ごとに測距ターゲット７７までの距離が算出される。

図１５は、シリコンウェハ８０から図１０Ａの光偏向器アレイ５ｂの切り出し態様を示す図である。光偏向器３０は、１枚のシリコンウェハ８０を基板にして、該基板の上に、ＰＺＴ膜（圧電膜）等を成膜したり、エッチングしたりして同時に多数、製造される。

図１及び図４の光偏向器アレイ５における光偏向器３０ａ〜３０ｄの切り出し（ソーシング）方法は、光偏向器３０をシリコンウェハ８０から１個ずつ分離して、共通の基板上に並べることを意図している。これに対し、図１０Ａの光偏向器アレイ５ｂでは、シリコンウェハ８０から縦横２×２で切り出される。詳細には、シリコンウェハ８０上の複数の光偏向器３０が、隣接する縦横２×２を単位に分離するように、縦ソーシング線８１及び横ソーシング線８２がシリコンウェハ８０上に設定される。そして、縦ソーシング線８１及び横ソーシング線８２に沿って、シリコンウェハ８０のソーシングが行われる。

シリコンウェハ８０から縦横２×２の単位で分離された光偏向器アレイ５が、パッケージ等に封入され、光走査装置１において使用される。この場合、個々の光偏向器３０を４つずつ集めて、面方向に２×２の配列で結合する作業が省略されるとともに、配置スペースを小さくすることができる。

［変形例］
実施形態の光偏向器アレイ５の光偏向器３０は、すべて二次元の光偏向器となっている。本発明の複数の光偏向器は、すべて一次元の、すなわちミラー部３１が一軸の回りにのみに回動する光偏向器であってもよい、一次元の光偏向器と二次元の光偏向器との混成であってもよい。

実施形態では、光偏向器３０ａ〜ｄは、シリコンウェハ８０を共通の基板部としている。シリコンウェハ８０の例として、ＳＯＩが含まれる。また、シリコンウェハ８０は、光偏向器３０ａ〜ｄを製造する際、表面側及び裏面側をエッチングされるので、シリコンウェハ８０そのものが共通の基板部にはならない。ＳＯＩでは、典型的には、最上層のケイ素層が光偏向器３０ａ〜ｄの共通の基板部を構成する。

実施形態では、ＶＣＳＥＬアレイ２のセグメント１２ａ〜１２ｄに属する光出射面１１ａの個数は、相互に等しくなっている。しかしながら、本発明では、ＶＣＳＥＬアレイの配列面の各セグメントの光出射面の個数を相互に等しくしなくてもよい。その場合、出射光Ｌｏａ〜Ｌｏｄの最大強度は、セグメント１２ａ〜１２ｄに属する光出射面１１ａの個数に応じて差異が生じることになる。

実施形態では、図１５で説明したように、４つの光偏向器３０ａ〜ｄが共通の基板部としてのシリコンウェハ８０を有している。本発明の光走査装置の複数の光偏向器は、共通の基板部を有していなくてもよい。また、全部の光偏向器のうち一部のみが基板部を共有し、他は、１個ずつ分離していてもよい。

実施形態では、セグメント１２ａ〜１２ｄは、共通の配列面１０に形成されている。本発明では、各セグメントに属する光出射面１１ａが共通の配列面に形成されていれば、セグメント１２ａ〜１２ｄごとに異なる配列面（段差のある配列面）であってもよい。また、セグメント１２ａ〜１２ｄごとに、ＶＣＳＥＬ１１の色が異なっていてもよい。

実施形態では、ＶＣＳＥＬアレイ２に含まれる全部のＶＣＳＥＬ１１は、すなわちセグメント１２ａ〜１２ｄの全部は、共通の半導体の基板上に結晶成長されて形成されている。しかしながら、本発明では、各セグメントごとに別々の半導体の基板上に結晶成長されて形成されたものにしてもよい。

１・・・光走査装置、２・・・ＶＣＳＥＬアレイ、４，４０，４５・・・導光手段、５・・・光偏向器アレイ、８ａ・・・光源制御部、１０・・・配列面、１１・・・光出射面、１２ａ〜１２ｄ・・・セグメント、２０・・・プリズム、２３ａ〜２３ｄ・・・導光部、３０ａ〜３０ｄ・・・光偏向器、３１・・・ミラー部、４１，４６・・・導光路、４２・・・反射ミラー、４７・・・楔型プリズム、８０・・・シリコンウェハ（基板部）。

Claims (5)

1. 光出射面が共通の配列面上に分布するように複数のＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）が配列されたＶＣＳＥＬアレイと、
   前記ＶＣＳＥＬアレイは、前記配列面において複数のセグメントに画定され、各セグメントごとに前記ＶＣＳＥＬの点灯状態を制御する光源制御部と、
   前記ＶＣＳＥＬアレイから出射された出射光を前記セグメント別に異なる導光路で導光する導光手段と、
   各々が、軸線の回りに往復回動するミラー部を有するとともに、前記導光手段の各導光路からの前記出射光を前記ミラー部で反射させて走査光として出射する複数の光偏向器と、
   を備えることを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   前記ＶＣＳＥＬアレイの前記複数のＶＣＳＥＬは、共通の半導体の基板上に結晶成長されて形成されていることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１又は２に記載の光走査装置において、
   前記複数の光偏向器は、基板部を共通とするＭＥＭＳの光偏向器であることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   各光偏向器からの前記走査光の走査照射領域は、他の光偏向器のうちの少なくとも１つからの前記走査光の照射領域と、少なくとも部分的に重なっているか、又は共通の境界線により隣接するように、各光偏向器からの各走査光の走査範囲が設定されていることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記導光手段は、ミラー及びプリズムの少なくとも１つを含むことを特徴とする光走査装置。