JP2021067895A - レーザスキャニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃や振動等の外乱環境下においても安定的に高出力のレーザ光を走査させることが可能なレーザスキャニング装置を提供する。【解決手段】レーザスキャニング装置１は、一方向に並ぶ複数のレーザ発光部１１ａを備えるレーザ光源１１と、各レーザ発光部１１ａから出射されたレーザ光が入射する回折格子１５と、各レーザ発光部１１ａの出射波長を設定する外部共振型の発振光学系と、を備える。ここで、発振光学系は、各レーザ発光部１１ａから出射されたレーザ光を各レーザ発光部１１ａに帰還させるための部分反射ミラー１４と、各レーザ発光部１１ａと部分反射ミラー１４との間に配置され、制御信号により透過波長帯域が可変の波長変調素子１３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光を走査させるレーザスキャニング装置に関する。

従来、レーザ光源から出射されたレーザ光を走査範囲において走査させるレーザスキャニング装置が知られている。この種の装置は、たとえば、走査範囲における物体の有無および当該物体までの距離を測定するためのレーザレーダに装備される。走査範囲に存在する物体によってレーザ光が反射され、その反射光が受光光学系によって検出される。反射光の有無により物体の有無が検出され、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の時間差によって、物体までの距離が測定される。

以下の特許文献１には、レーザスキャニング装置の一例が示されている。この装置では、マイクロミラーや、ポリゴンスキャナ、圧電式マイクロプリズム素子およびガルバノメータ等の走査装置によって、レーザ光が走査される。

特許第６３０９４５９号公報

上記構成のレーザスキャニング装置は、ミラー等を機械的に駆動してビームを走査させる構成であるため、衝撃や振動等の影響を受けやすい。このため、衝撃や振動等の外乱環境下において安定的にレーザ光を走査させることが困難である。また、たとえば、上述のレーザレーダ等にレーザスキャニング装置が搭載される場合、より遠くの物体を検出可能とするために、レーザ光の高出力化が求められる。

かかる課題に鑑み、本発明は、衝撃や振動等の外乱環境下においても安定的に高出力のレーザ光を走査させることが可能なレーザスキャニング装置を提供することを目的とする。

本発明の主たる態様に係るレーザスキャニング装置は、一方向に並ぶ複数のレーザ発光部を備えるレーザ光源と、前記各レーザ発光部から出射されたレーザ光が入射する回折格子と、前記各レーザ発光部の出射波長を設定する外部共振型の発振光学系と、を備える。ここで、前記発振光学系は、前記各レーザ発光部から出射されたレーザ光を前記各レーザ発光部に帰還させるためのミラーと、前記各レーザ発光部と前記ミラーとの間に配置され、制御信号により透過波長帯域が可変の波長変調素子と、を備える。

本態様に係るレーザスキャニング装置によれば、波長変調素子によってレーザ光の波長を変化させることにより、回折格子におけるレーザ光の出射角（回折角）を変化させることができる。これにより、レーザ光を所定方向に走査させることができる。ここで、レーザ光の走査は、機械的手段ではなく、波長の調整より行われるため、衝撃や振動等の影響を受けにくい。よって、衝撃や振動等の外乱環境下においても安定的にレーザ光を走査させることができる。また、レーザ光源が複数のレーザ発光部を備えるため、レーザ光源の出力を高めることができる。よって、高出力のレーザ光を走査させることができる。

以上のとおり、本発明に係るレーザスキャニング装置によれば、衝撃や振動等の外乱環境下においても安定的に高出力のレーザ光を走査させることが可能となる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、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、以下の実施の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１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態１に係る、レーザスキャニング装置の光学系の構成を示す平面図および側面図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態１に係る、レーザ光源の構成を示す図である。 図３（ａ）は、実施形態１に係る、レーザスキャニング装置の回路ブロック図である。図３（ｂ）は、実施形態１に係る、波長変調素子の圧電体に印加される駆動電圧の波形の一例を示す図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態２に係る、レーザスキャニング装置の光学系の構成を示す平面図および側面図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態３に係る、レーザスキャニング装置の光学系の構成を示す平面図および側面図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態３の変更例に係る、レーザスキャニング装置の光学系の構成を示す平面図および側面図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態４に係る、レーザスキャニング装置の光学系の構成を示す平面図および側面図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態５に係る、レーザスキャニング装置の光学系の構成を示す平面図である。 図９（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、実施形態５に係る、波長変調素子に対するレーザ光の入射状態を模式的に示す図である。 図１０は、実施形態６に係る、レーザスキャニング装置の光学系の構成を示す側面図である。 図１１（ａ）は、実施形態７に係る、レーザスキャニング装置の光学系の構成を示す側面図である。図１１（ｂ）は、実施形態７の変更例に係る、レーザスキャニング装置の光学系の構成を示す側面図である。 図１２（ａ）は、実施形態７の他の変更例に係る、レーザスキャニング装置の光学系の構成を示す側面図である。図１２（ｂ）は、実施形態７のさらに他の変更例に係る、レーザスキャニング装置の光学系の構成を説明する図である。 図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態８に係る、レーザスキャニング装置の光学系の構成を示す平面図および側面図である。

以下、本発明の実施の形態について、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。Ｚ軸正方向は、レーザ光源におけるレーザ光の出射方向である。

＜実施形態１＞
図１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態１に係る、レーザスキャニング装置１の光学系の構成を示す平面図および側面図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザスキャニング装置１は、レーザ光源１１と、レンズアレイ１２と、波長変調素子１３と、部分反射ミラー１４と、回折格子１５とを備える。

レーザ光源１１は、一方向に並ぶ複数のレーザ発光部１１ａを備える。レーザ発光部１１ａは、所定波長のレーザ光を出射する。各レーザ発光部１１ａの出射波長は、互いに同じである。レーザ発光部１１ａは、たとえば、赤外波長のレーザ光を出射する。レーザ光源１１は、半導体レーザ等の端面発光型のレーザ光源である。

図２（ａ）、（ｂ）は、レーザ光源１１の構成を示す図である。

図２（ａ）は、レーザ光源１１に含まれる１つのレーザ素子１１０の構成を示している。レーザ素子１１０は、活性層１１１がＮ型クラッド層１１２とＰ型クラッド層１１３に挟まれた構造となっている。Ｎ型クラッド層１１２は、Ｎ型基板１１４に積層される。また、Ｐ型クラッド層１１３にコンタクト層１１５が積層される。電極１１６に電流が印加されることにより、発光領域１１７からレーザ光がＺ軸正方向に出射される。一般に、発光領域１１７は、活性層１１１に並行な方向の幅Ｗ１が、活性層１１１に垂直な方向の幅Ｗ２よりも広くなっている。

発光領域１１７の短辺方向の軸、すなわち、活性層１１１に垂直な方向（Ｙ軸方向）の軸は、ファスト軸と称され、発光領域１１７の長辺方向の軸、すなわち、活性層１１１に平行な方向（Ｘ軸方向）の軸は、スロー軸と称される。発光領域１１７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、ビームの形状は、図２（ａ）に示すように、ファスト軸方向に長い楕円形状となる。

図２（ｂ）に示すように、複数のレーザ素子１１０がスロー軸に沿って並ぶようにベース１１８に設置されて、レーザ光源１１が構成される。したがって、各レーザ素子１１０の発光領域１１７は、スロー軸方向に１列に並んでいる。これら発光領域１１７が、図１（ａ）、（ｂ）のレーザ発光部１１ａに対応する。レーザ光源１１を構成する複数のレーザ素子１１０は、全て同じ出射特性を有する。

なお、図２（ｂ）では、複数のレーザ素子１１０が互いに隣接してベース１１８に設置されることによりレーザ光源１１が構成されているが、複数の発光領域１１７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１１８に設置されてもよい。また、レーザ光源１１は、必ずしも、スロー軸方向に発光領域１１７が並ぶように構成されなくてもよく、ファスト軸方向に発光領域１１７が並ぶ構成であってもよい。

図１（ａ）、（ｂ）に戻って、レーザ光源１１は、各レーザ発光部１１ａ（発光領域１１７）の並び方向（スロー軸方向）がＸ軸に平行となるよう配置される。レーザ光源１１の導波路は、Ｚ軸正側（出射側）の端面の反射率が略ゼロであり、Ｚ軸負側の端面の反射率が略１００％であるように構成されている。

レンズアレイ１２は、複数のコリメータレンズ１２ａがＸ軸方向に隣接して形成された構成である。複数のコリメータレンズ１２ａは、それぞれ、複数のレーザ発光部１１ａに対向する。各コリメータレンズ１２ａは、対向するレーザ発光部１１ａから出射されたレーザ光を略平行光に変換する。コリメータレンズ１２ａは、たとえば、非球面レンズによって構成される。

波長変調素子１３は、透過波長帯域が可変の狭帯域バンドパスフィルタである。波長変調素子１３は、たとえば、ファブリペローエタロン式波長可変フィルタにより構成される。この場合、波長変調素子１３は、互いに平行に配置された２枚の高反射ミラー（多層反射膜ミラー）と、これらミラー間のギャップ（干渉ギャップ）を変化させる圧電体とを備える。２つのミラー間のギャップが圧電体で変えられることにより、波長変調素子１３の透過波長帯域が変化する。

なお、波長変調素子１３は、レーザ光の光軸に対して入射面の法線が数度の傾きを持つ（たとえば、入射面の法線がＹ−Ｚ平面に平行な状態を保ったまま光軸に対し５°の角度をもつように波長変調素子１３をＸ軸に平行な軸の周りに回転させる）状態で配置される。すなわち、波長変調素子１３は、複数のレーザ発光部１１ａからそれぞれ出射された複数のレーザ光の光軸を含む平面に対して傾くように配置される。これにより、波長変調素子１３の入射面で反射したレーザ光が、入射時の光路を逆行して、元のレーザ発光部１１ａに戻ることが防止される。また、図１（ｂ）に破線の矢印で示すように、波長変調素子１３の入射面で反射したレーザ光は、複数のレーザ発光部１１ａの並び方向に垂直な方向に逸れるため、このレーザ光の入射面での反射光が、いずれかのレーザ発光部１１ａに入射することも防止される。

なお、波長変調素子１３は、入射面の法線が、レーザ光の光軸に対して平行な状態から、Ｘ軸に平行な軸のまわりに回転した方向のみならず、Ｙ軸に平行な軸のまわりに回転した方向にも傾くように配置されていてもよい。さらには、波長変調素子１３の入射面の法線がＸ−Ｚ平面と並行な状態を保っていたとしても、十分な透過光が得られ、かつ入射面で反射したレーザ光が、いずれのレーザ発光部１１ａにも入射しない程度以上にＹ軸と並行な軸に対して十分に回転して設置されていてもよい。

部分反射ミラー１４は、レーザ光の光軸に垂直に配置され、入射したレーザ光の一部を反射し、残りの部分を透過させる。部分反射ミラー１４は、たとえば、ハーフミラーによって構成される。部分反射ミラー１４で反射されたレーザ光の一部は、光路を逆行して、元のレーザ発光部１１ａに入射する。

図１（ａ）、（ｂ）の構成において、レンズアレイ１２、波長変調素子１３および部分反射ミラー１４は、レーザ光源１１（各レーザ発光部１１ａ）に対する外部共振型の発振光学系を構成する。すなわち、波長変調素子１３を透過する波長のレーザ光が部分反射ミラー１４によってレーザ発光部１１ａ（導波路）に戻されることにより、当該波長でレーザ発光部１１ａが共振する。これにより、当該波長のレーザ光がレーザ光源１１から出射される。したがって、レーザ発光部１１ａの出射波長は、波長変調素子１３の透過波長によって決定される。

上記のように、波長変調素子１３は、干渉ギャップを変化させることにより、透過波長帯を変化させることができる。したがって、この光学系では、波長変調素子１３の透過波長帯を変化させることにより、レーザ発光部１１ａの出射波長を動的に変化させることができる。

回折格子１５は、平板状の透明な光学部材からなっている。回折格子１５は、レンズアレイ１２（コリメータレンズ１２ａ）の光軸に対して垂直な状態から所定角度（たとえば４５度）だけ、回折格子１５の法線がＹ−Ｚ平面に平行な状態を保ちながら、レンズアレイ１２の光軸に対して傾くように配置される。回折格子１５には、入射したレーザ光の回折光がＹ−Ｚ平面に平行な平面内を直進するよう回折パターン（回折溝）１５ａが形成されている。図１（ａ）、（ｂ）の構成例では、回折パターン１５ａが、回折格子１５の入射面に形成されている。

回折パターン１５ａは、ブラッグ条件を満たすように、溝のピッチおよび深さが設定されている。回折格子１５は、波長変調素子１３による波長の変化範囲（たとえば、中心波長に対して±２０ｎｍ程度の範囲）において所定の回折次数の回折効率が１００％付近（たとえば９０％以上）となるように構成されている。

図１（ａ）、（ｂ）の構成では、回折格子１５に入射する各レーザ発光部１１ａからのレーザ光Ｌ１の波長に応じて、回折格子１５に対するレーザ光の出射角が変化する。回折格子１５に対するレーザ光の入射角および出射角をそれぞれθ０およびθｍとし、格子ピッチをｄとし、回折次数をｍとすると、以下の関係式が成立する。

ｄ（ｓｉｎθｍ−ｓｉｎθ０）＝ｍλ …（１）

上記式（１）から、レーザ光Ｌ１の出射角θｍは、回折格子１５に入射するレーザ光Ｌ１の波長が長くなるほど大きくなる。したがって、波長変調素子１３の作用によりレーザ光Ｌ１の波長がλ１〜λ３の範囲で変化する場合、回折格子１５を透過した後のレーザ光Ｌ１の投射方向は、図１（ｂ）に模式的に示すように、Ｙ−Ｚ平面に平行な方向に変化する。図１（ｂ）において、波長λ１、λ２、λ３は、λ１＞λ２＞λ３の関係にある。したがって、波長変調素子１３を制御してレーザ光Ｌ１の波長を変化させることにより、レーザ光Ｌ１をＺ軸方向に平行な走査方向Ｄ１に走査させることができる。たとえば、レーザ光Ｌ１は、波長の変化に伴い、２０°程度の振り角で走査される。

図３（ａ）は、レーザスキャニング装置１の回路ブロック図である。

レーザスキャニング装置１は、回路部の構成として、コントローラ１０１と、光源駆動回路１０２と、波長調整回路１０３と、を備える。

コントローラ１０１は、集積処理回路により構成され、所定のプログラムに従って光源駆動回路１０２および波長調整回路１０３を制御する。光源駆動回路１０２は、コントローラ１０１からの制御に従ってレーザ光源１１を駆動する。波長調整回路１０３は、コントローラ１０１からの制御に従って波長変調素子１３（圧電体）を駆動する。コントローラ１０１は、レーザ光の走査動作時に、光源駆動回路１０２を介してレーザ光源１１を点灯させ、波長調整回路１０３を介してレーザ光源１１の出射波長を変化させる。

図３（ｂ）は、波長変調素子１３の圧電体に印加される駆動電圧の波形の一例を示す図である。

ここでは、圧電体に印加される電圧がマイナスの場合に波長変調素子１３の干渉ギャップが初期状態（電圧無印加状態）から小さくなり、圧電体に印加される電圧がプラスの場合に波長変調素子１３の干渉ギャップが初期状態（電圧無印加状態）から大きくなる。干渉ギャップが小さくなると、波長変調素子１３の透過波長が短くなり、干渉ギャップが大きくなると、波長変調素子１３の透過波長が長くなる。

したがって、図３（ｂ）のように、圧電体に対する印加電圧を−Ｖ１〜＋Ｖ１の範囲で変化させると、回折格子１５に入射するレーザ光Ｌ１の波長をλ１〜λ３の範囲で変化させることができる。波長λ３は、圧電体に対する印加電圧が−Ｖ１である場合（波長変調素子１３の干渉ギャップが最小の場合）に回折格子１５に入射するレーザ光Ｌ１の波長であり、波長λ１は、圧電体に対する印加電圧が＋Ｖ１である場合（波長変調素子１３の干渉ギャップが最大の場合）に回折格子１５に入射するレーザ光Ｌ１の波長である。図１（ａ）、（ｂ）の波長λ２は、たとえば、圧電体に対する印加電圧がゼロの場合に回折格子１５に入射するレーザ光Ｌ１の波長である。

したがって、図３（ｂ）の駆動信号を圧電体に印加して、回折格子１５に入射するレーザ光Ｌ１の波長を波長λ１〜λ３の範囲で変化させることにより、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌ１を走査方向Ｄ１に走査させることができる。このとき、印加電圧の最小値−Ｖ１および最大値＋Ｖ１は、圧電体の正負の抗電界の範囲内において設定されればよい。

なお、波長変調素子１３の圧電体に印加される駆動信号の波形は、必ずしも、図３（ｂ）の波形に限られるものではない。たとえば、圧電体に対する印加電圧がゼロの場合に、レーザ光Ｌ１の波長がλ３（最小値）であれば、印加電圧をプラス方向のみに変化させて、レーザ光Ｌ１の波長を波長λ３（最大値）まで変化させてもよい。この場合、印加電圧の最大値は、圧電体の正側の抗電界の範囲内において設定されればよい。

＜実施形態１の効果＞
以上、本実施形態１によれば、以下の効果が奏される。

波長変調素子１３によってレーザ光Ｌ１の波長を変化させることにより、回折格子１５におけるレーザ光Ｌ１の出射角（回折角）を変化させることができる。これにより、レーザ光Ｌ１を走査方向Ｄ１に走査させることができる。ここで、レーザ光Ｌ１の走査は、機械的手段ではなく、波長の調整より行われるため、衝撃や振動等の影響を受けにくい。よって、衝撃や振動等の外乱環境下においても安定的にレーザ光Ｌ１を走査させることができる。

また、レーザ光源１１、波長変調素子１３および部分反射ミラー１４によって外部共振型の発振光学系が構成されている。このため、波長変調素子１３の透過波長を変化させることにより、レーザ光源１１の波長を円滑に変化させることができ、また、各波長においてビーム品質の高いレーザ光をレーザ光源１１から出射させることができる。

さらに、レーザ光源１１が複数のレーザ発光部１１ａを備えるため、レーザ光源１１の出力を高めることができる。よって、複数のレーザ光Ｌ１の集合からなる高出力のレーザ光を走査させることができる。

また、図１（ｂ）に示したように、波長変調素子１３のレーザ光源１１側の入射面で反射されたレーザ光が、複数のレーザ発光部１１ａの何れにも入射しないように、当該入射面がレーザ光の光軸に対して傾いている。より詳細には、波長変調素子１３の入射面は、複数のレーザ発光部１１ａからそれぞれ出射された複数のレーザ光の光軸を含む平面（Ｘ−Ｚ平面に平行な平面）に対して垂直な状態から、Ｘ軸に平行な軸の周りに回転する方向に傾いている。これにより、波長変調素子１３の入射面によって反射されたレーザ光がレーザ発光部１１ａを形成するいずれのレーザ素子にも入射することを防ぐことができ、レーザ発光部１１ａから出射されるレーザ光を所定の波長に安定的に収束させることができる。よって、波長変化に基づくレーザ光の走査を高精度に行うことができる。

＜実施形態２＞
上記実施形態１では、略平行光の状態で、各レーザ発光部１１ａからのレーザ光が部分反射ミラー１４に入射したが、実施形態２では、各レーザ発光部１１ａからのレーザ光が部分反射ミラー１４に収束するよう光学系が構成される。すなわち、実施形態２では、部分反射ミラー１４に向かうレーザ光を部分反射ミラー１４に収束させる収束光学系がさらに設けられる。

図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態２に係る、レーザスキャニング装置１の光学系の構成を示す平面図および側面図である。

ここでは、上述の収束光学系ＯＳ１として、複数の収束レンズ１６ａが用いられている。複数の収束レンズ１６ａは、それぞれ、複数のレーザ発光部１１ａに対応づけて、配置されている。ただし、収束光学系ＯＳ１は、必ずしも、収束レンズ１６ａのみによって構成されなくてもよく、複数のレンズの組み合わせや、凹面状の反射面によって構成されてもよい。

収束レンズ１６ａは、波長変調素子１３から部分反射ミラー１４に向かう各レーザ発光部１１ａからのレーザ光を部分反射ミラー１４の入射面に収束させる。収束レンズ１６ａは、たとえば、光軸周りの全周に亘って均一な収束パワーを持つ非球面レンズである。この光学系では、部分反射ミラー１４で反射されたレーザ光は、収束レンズ１６ａを介して各レーザ発光部１１ａに入射する。すなわち、この構成では、レンズアレイ１２、波長変調素子１３、収束レンズ１６ａおよび部分反射ミラー１４によって、レーザ光源１１（各レーザ発光部１１ａ）に対する外部共振型の発振光学系が構成される。

部分反射ミラー１４を透過した各レーザ光は、コリメータレンズ１６ｂによって、略平行光に変換される。すなわち、複数の収束レンズ１６ａに対応づけて、複数のコリメータレンズ１６ｂが配置されている。したがって、この構成においても、レーザ光Ｌ１は、略平行光の状態で回折格子１５に入射する。回折格子１５によりレーザ光Ｌ１に付与される光学作用は、上記実施形態１と同様である。また、波長変調素子１３は、上記実施形態１と同様、入射面がレーザ光の光軸に対して傾くように配置されている。

この構成においても、上記実施形態１と同様に、波長変調素子１３の透過波長を図３（ａ）の回路構成により変化させることにより、レーザ光Ｌ１を走査方向Ｄ１に安定的に走査させることができる。

さらに、本実施形態２では、部分反射ミラー１４にレーザ光が収束されるため、上記実施形態１に比べて、部分反射ミラー１４で反射されたレーザ光を、レーザ光源１１に、より適正に戻すことができる。すなわち、上記実施形態１では、収束レンズ１６ａが用いられないため、レーザ光は、レンズアレイ１２で平行光化された状態で部分反射ミラー１４に入射する。この場合、レーザ光は、平行光に対して、やや拡散した状態や、やや収束された状態で、部分反射ミラー１４に入射することが起こり得る。このように、平行光からずれた状態でレーザ光が部分反射ミラー１４に入射すると、平行光に対して角度を持ったレーザ光の部分は、部分反射ミラー１４で反射されても、レーザ光源１１に適正に戻りにくくなる。

これに対し、実施形態２の構成では、収束レンズ１６ａで部分反射ミラー１４の入射面にレーザ光が収束されるため、レーザ光の焦点位置に部分反射ミラー１４の入射面が位置付けられるように、部分反射ミラー１４を位置合わせすることにより、部分反射ミラー１４で反射されたレーザ光をレーザ光源１１に適正に戻すことができる。これにより、レーザ光源１１のＺ軸負側の端面と部分反射ミラー１４との間で、レーザ光を効率的に多重反射させることができ、外部共振光学系の共振をより効率的に行うことができる。よって、波長変調素子１３による波長変調をより円滑に行うことができ、結果、レーザ光の走査精度を高めることができる。

なお、図４（ａ）、（ｂ）では、収束レンズ１６ａが波長変調素子１３と部分反射ミラー１４との間に配置されたが、収束レンズ１６ａが、波長変調素子１３に対してレーザ光源１１側に配置されてもよい。

＜実施形態３＞
上記実施形態１では、複数のレーザ発光部１１ａから出射されたレーザ光がレンズアレイ１２で平行光化された状態で波長変調素子１３に入射したが、実施形態３では、レンズアレイ１２で平行光化された複数のレーザ光からなる光束のサイズが縮小光学系によって縮小された後、各レーザ光が波長変調素子１３に入射する。

図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態３に係る、レーザスキャニング装置１の光学系の構成を示す平面図および側面図である。

図５（ａ）、（ｂ）の構成では、レンズアレイ１２に代えて、シリンドリカルレンズ１７とレンズアレイ１８が配置されている。シリンドリカルレンズ１７は、各レーザ発光部１１ａから出射されたレーザ光をファスト軸方向に平行光化する。レンズアレイ１８は、複数のレーザ発光部１１ａから出射されたレーザ光を、それぞれ、スロー軸方向に平行光化する複数のシリンドリカルレンズ１８ａを備える。このように、２つのシリンドリカルレンズ１７、１８ａを用いることにより、各レーザ発光部１１ａから出射されるレーザ光を、より精度良く平行光化できる。

また、縮小光学系ＯＳ２として、凸レンズ１９ａと凹レンズ１９ｂからなるテレスコープ光学系が配置されている。

凸レンズ１９ａは、全周に亘って均一な収束パワーを持つレンズであり、凹レンズ１９ｂは、全周に亘って均一な拡散パワーを持つレンズである。凸レンズ１９ａと凹レンズ１９ｂは、それぞれの光軸が一致し、且つ、それぞれの焦点位置が一致するように配置される。凸レンズ１９ａおよび凹レンズ１９ｂの光軸は、Ｚ軸に平行で、且つ、レーザ光源１１のＸ軸方向およびＹ軸方向の中心位置を通る。

図５（ａ）に示すように、レンズアレイ１８で平行光化された複数のレーザ光は、凸レンズ１９ａによって、凸レンズ１９ａの光軸方向に向かう方向に光路が曲げられる。このとき同時に、各レーザ光は凸レンズ１９ａからＸ軸方向の収束作用を受ける。その後、複数のレーザ光は、凹レンズ１９ｂによって、光路がＺ軸に平行な方向に戻され、かつ、平行光に戻される。したがって、凹レンズ１９ｂを透過した後の複数のレーザ光は、全体の光束のサイズがＸ軸方向に縮小され、且つ、各レーザ光のビームサイズもＸ軸方向に縮小される。

また、図５（ｂ）に示すように、各レーザ光は、凸レンズ１９ａによってＹ軸方向に収束された後、凹レンズ１９ｂによって平行光に戻される。したがって、凹レンズ１９ｂを透過した後の複数のレーザ光は、全体の光束のサイズがＹ軸方向に縮小され、且つ、各レーザ光のビームサイズもＹ軸方向に縮小される。

この構成においても、波長変調素子１３は、上記実施形態１と同様、入射面がレーザ光の光軸に対して傾くように配置されている。

実施形態３の構成では、上記のように、複数のレーザ光の集合からなる光束のサイズが縮小されるため、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、波長変調素子１３のサイズを小さくでき、且つ、波長変調素子１３より後段の部分反射ミラー１４および回折格子１５のサイズも小さくできる。よって、光学系全体の構成を小型化でき、結果、レーザスキャニング装置１を小型化できる。

また、波長変調素子１３を小型化できるため、波長変調素子１３に含まれる２つのミラーの平行度を、変調有効領域内において確保させ易くなり、結果、変調有効領域における面内方向（ビーム径方向）の変調作用のばらつきを低減できる。これにより、回折格子１５によって、より適正に、レーザ光を回折させることができ、結果、投射されるレーザ光のビーム品質を向上させることができる。

なお、実施形態３の構成によっても、上記実施形態２と同様、複数のレーザ発光部１１ａから出射されたレーザ光を部分反射ミラー１４に収束させてもよい。

図６（ａ）、（ｂ）は、この場合のレーザスキャニング装置１の光学系の構成を示す平面図および側面図である。

この構成では、複数のレーザ光にそれぞれ対応づけて複数の収束レンズ２０ａが配置されている。これら収束レンズ２０ａによって、収束光学系ＯＳ３が構成されている。各レーザ光は、対応する収束レンズ２０ａによって、部分反射ミラー１４の入射面に収束される。また、これら複数の収束レンズ２０ａにそれぞれ対応づけて、レーザ光を平行光に戻すための複数のコリメータレンズ２０ｂが配置されている。この構成によれば、上記実施形態２と同様の効果が奏され得る。なお、この場合も、複数の収束レンズ２０ａが、波長変調素子１３の前段側に配置されてもよい。

また、図５（ａ）、（ｂ）および図６（ａ）、（ｂ）の構成では、縮小光学系ＯＳ２が、複数のレーザ光からなる光束をＸ軸方向およびＹ軸方向に縮小させるよう構成されたが、複数のレーザ光からなる光束をＸ軸方向のみに縮小させるように、縮小光学系ＯＳ２が構成されてもよい。この場合、凸レンズ１９ａは、たとえば、シリンドリカル形状の凸型のレンズ面を有する構成され、凹レンズ１９ｂは、シリンドリカル形状の凹型のレンズ面を有する構成とされ得る。凸レンズ１９ａと凹レンズ１９ｂは、各レンズ面の母線がＹ軸に平行となるように配置される。

＜実施形態４＞
上記実施形態１では、各レーザ発光部１１ａから出射されたレーザ光がレンズアレイ１２によって平行光化された後、波長変調素子１３に入射された。これに対し、実施形態４では、各レーザ発光部１１ａから出射されたレーザ光は、平行光化されることなく、部分反射ミラー１４に収束される。

図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態４に係る、レーザスキャニング装置１の光学系の構成を示す平面図および側面図である。

ここでは、レーザ光源１１と波長変調素子１３との間に、レンズアレイ２１が配置される。レンズアレイ２１は、複数の収束レンズ２１ａがＸ軸方向に隣接して形成された構成である。複数の収束レンズ２１ａは、それぞれ、複数のレーザ発光部１１ａに対向する。各収束レンズ２１ａは、対向するレーザ発光部１１ａから出射されたレーザ光を部分反射ミラー１４の入射面に収束させる。すなわち、複数の集束レンズ２１ａは、収束光学系を構成する。収束レンズ２１ａは、たとえば、非球面レンズによって構成される。

部分反射ミラー１４の後段には、各レーザ光をファスト軸方向（Ｙ軸方向）において平行光化するシリンドリカルレンズ２２が配置されている。シリンドリカルレンズ２２は、たとえば、レンズ面が非球面に構成される。各レーザ光は、スロー軸方向には平行光化されない。したがって、シリンドリカルレンズ２２を透過した後の各レーザ光Ｌ１は、スロー軸方向（Ｘ軸方向）に広がる拡散光となる。

なお、波長変調素子１３は、上記実施形態１と同様、入射面がレーザ光の光軸に対して傾くように配置されている。

実施形態４においても、上記実施形態１と同様、レーザ光Ｌ１を安定的に走査させることができる。また、レーザ光源１１の出力を高めることができ、複数のレーザ光Ｌ１の集合からなる高出力のレーザ光を走査させることができる。さらに、レーザ光が部分反射ミラー１４の入射面に収束されるため、上記実施形態２と同様の効果が奏され得る。また、レーザ光を平行光化する構成が省略されるため、たとえば、実施形態２に係る図４（ａ）、（ｂ）の構成に比べて、光学系の構成を簡素化できる。

＜実施形態５＞
上記実施形態１〜４では、複数のレーザ光の全てが１つの波長変調素子１３に入射したが、実施形態５では、複数のレーザ発光部１１ａからそれぞれ出射された複数のレーザ光のうち所定数のレーザ光が、１つの波長変調素子に入射するよう、光学系が構成される。

図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態５に係る、レーザスキャニング装置１の光学系の構成を示す平面図である。便宜上、側面図の図示は省略されている。

図８（ａ）の構成では、１つのレーザ光に対して１つの波長変調素子１３が割り当てられている。また、図８（ｂ）の構成では、２つのレーザ光に対して１つの波長変調素子１３が割り当てられている。なお、１つの波長変調素子１３が割り当てられるレーザ光の数は、図８（ａ）、（ｂ）に示された例に限られるものではない。たとえば、３つ以上のレーザ光に１つの波長変調素子１３が割り当てられてもよく、各波長変調素子１３に割り当てられるレーザ光の数が互いに異なっていてもよい。

図９（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、波長変調素子１３に対するレーザ光の入射状態を模式的に示す図である。図９（ａ）には、上記実施形態１のように、複数のレーザ光の全てが１つの波長変調素子１３に入射する場合の各レーザ光の入射状態が示され、図９（ｂ）〜（ｄ）には、それぞれ、実施形態５のように、所定数のレーザ光が１つの波長変調素子１３に入射する場合の各レーザ光の入射状態が示されている。ここでは、便宜上、レーザ光源１１に６つのレーザ発光部１１ａが配置された場合の構成が示されている。ただし、レーザ光源１１に配置されるレーザ発光部１１ａの数は、６つに限られるものではない。

図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数のレーザ光Ｌ１が１つの波長変調素子１３に入射する場合、波長変調素子１３および変調有効領域１３ａ（変調窓）の形状がレーザ光Ｌ１の並び方向に長くなること（並び方向がそれに直交する方向よりも長くなること）が好ましい。これにより、波長変調素子１３の小型化を図ることができる。

なお、実施形態５の構成では、所定数のレーザ光Ｌ１に対して１つの波長変調素子１３が割り当てられるため、１つの波長変調素子１３のサイズを小さくできる。このように、波長変調素子１３を小型化することにより、波長変調素子１３に含まれる２つのミラーの平行度を、変調有効領域（有効窓）１３ａ内において確保させ易くなり、結果、変調有効領域（有効窓）１３ａにおける面内方向（ビーム径方向）の変調作用のばらつきを低減できる。これにより、回折格子１５によって、より適正に、レーザ光を回折させることができ、結果、投射されるレーザ光のビーム品質を向上させることができる。

なお、実施形態５の構成においても、上記実施形態１と同様、波長変調素子１３は、入射面がレーザ光の光軸に対して傾くように配置されることが好ましい。これにより、波長変調素子１３の入射面で反射したレーザ光がレーザ発光部１１ａに入射することを防ぐことができ、レーザ光の波長を所定の波長に円滑に収束させることができる。その結果、レーザ光を安定的に走査させることができる。

＜実施形態６＞
実施形態６では、レーザスキャニング装置１が、さらに、レーザ光の振れ角を拡大させる拡大光学系を備えている。

図１０は、実施形態６に係る、レーザスキャニング装置１の光学系の構成を示す側面図である。便宜上、図１０では、レーザスキャニング装置１の光学系の平面図が省略されている。ここでは、上述の拡大光学系ＯＳ４として、拡大レンズ２３が用いられている。ただし、拡大光学系ＯＳ４は、必ずしも、単一の凹レンズによって構成されなくてもよく、複数のレンズや、凸面状の反射面によって構成されてもよい。また、凸レンズを用いて光を収束させた後に発散する構成でもよい。

図１０の光学系において、拡大レンズ２３以外の構成は、上記実施形態１における図１（ａ）、（ｂ）の構成と同様である。

拡大レンズ２３は、入射面にレンズ面２３ａを備えている。レンズ面２３ａは、内方に凹んだシリンドリカル面である。レンズ面２３ａの母線はＸ軸方向に平行である。したがって、拡大レンズ２３は、Ｙ−Ｚ平面と平行な平面内のみにおいて、拡散作用を有する。回折格子１５によって回折されたレーザ光は、拡大レンズ２３の拡散作用により、さらに、進行方向がＺ軸方向に広げられる。これにより、レーザ光の振れ角が拡大される。したがって、走査方向Ｄ１における走査範囲がさらに広げられる。

このように、実施形態６の構成によれば、さらに拡大レンズ２３を配置することにより、実施形態１の構成に比べてレーザ光の走査範囲を広げることができる。なお、上記実施形態２〜５の構成についても、さらに、拡大光学系ＯＳ４が配置されてもよい。この場合も、上記実施形態２〜５に比べて、走査方向Ｄ１におけるレーザ光の走査範囲を広げることができる。

なお、図１０の構成では、拡大レンズ２３の入射面にレンズ面２３ａが形成されたが、拡大レンズ２３の出射面にＺ軸方向のみに拡散作用を有するレンズ面が形成されてもよく、あるいは、拡大レンズ２３の入射面と出射面の両方に、Ｚ軸方向のみに拡散作用を有するレンズ面が形成されてもよい。

＜実施形態７＞
上記実施形態１〜３、５〜６では、投射される各レーザ光Ｌ１が平行光化されているため、各レーザ光Ｌ１は互いに分離した状態で投射される。これに対し、実施形態７では、複数のレーザ光Ｌ１を互いにマージするとともに、これらレーザ光Ｌ１の集合から構成される光束をＸ軸方向（レーザ光Ｌ１の並び方向）に広角化およびライン化するビーム整形光学系ＯＳ５が、レーザスキャニング装置１に追加されている。

図１１（ａ）は、実施形態７に係る、ビーム成形光学系ＯＳ５が追加されたレーザスキャニング装置１の光学系の構成を示す側面図である。図１１（ａ）には、レーザスキャニング装置１の光学系をＺ軸正側から見た側面図が示されている。回折格子１５に対してＺ軸負側の部分の構成は、上記実施形態１に示した図１（ａ）、（ｂ）の構成と同様である。

図１１（ａ）の構成では、上述のビーム整形光学系ＯＳ５として、ディフューザ２４が用いられている。ディフューザ２４は、入射したレーザ光Ｌ１をＸ軸方向に拡散させる。ディフューザ２４は、表面に微小な凹凸が並んで形成された光学素子である。ディフューザ２４は、平板状の形状である。ディフューザ２４は、曲面状の形状であってもよい。ディフューザ２４による拡散作用により、ディフューザ２４を透過したレーザ光Ｌ１は、Ｘ軸方向に拡散され、扁平化（ライン化）される。これにより、各レーザ光Ｌ１が互いにマージされ、遠方では、強度が均一化されたライン状のビームＢ１が形成される。ビームＢ１は、ディフューザ２４が配置されない場合に複数のレーザ光Ｌ１の集合から構成される光束よりも、Ｘ軸方向に広角化される。

このように、図１１（ａ）の構成によれば、ビーム整形光学系を配置することにより、強度が均一化され、且つ、広角化されたライン状のビームＢ１を形成できる。この構成では、波長変調素子１３の透過波長を図２（ａ）の回路構成により変化させることにより、ビームＢ１を走査方向Ｄ１に走査させることができる。この場合、ビームＢ１は、一方向に広角化されたライン状のビーム形状でその短軸に平行な方向に走査される。したがって、より広い範囲をレーザ光で走査することができる。

また、この構成によれば、ビームＢ１がディフューザ２４に入射する領域のビームプロファイルが、アパーレント光源（最も小さな網膜像を結ぶ実物体または仮想的物体）に対応するため、ビームＢ１が目に入射した場合に、網膜に結像する光の密度を低下させることができる。このため、アイセーフ（目に対して損傷を与えないレーザ光の照射レベル）の観点において、この構成は有利となる。

なお、図１１（ｂ）に示すように、回折格子１５とディフューザ２４との間に、広角化レンズ２５がさらに配置されてもよい。この場合、ディフューザ２４と広角化レンズ２５によって、ビーム整形光学系ＯＳ５が構成される。

広角化レンズ２５は、入射面にレンズ面２５ａを備えている。レンズ面２５ａは、内方に凹んだシリンドリカル面である。レンズ面２５ａの母線はＺ軸方向に平行である。したがって、広角化レンズ２５は、Ｘ軸方向のみに、拡散作用を有する。回折格子１５によって回折されたレーザ光Ｌ１は、広角化レンズ２５の拡散作用により、さらに、進行方向がＸ軸方向に広げられる。その後、レーザ光Ｌ１は、ディフューザ２４によって、強度が均一化され、且つ、広角化される。

図１１（ｂ）の構成によれば、広角化レンズ２５によって、レーザ光Ｌ１の進行方向がＸ軸方向に広げられるため、図１１（ａ）の構成に比べて、さらに、ビームＢ１が広角化される。よって、より広い範囲を、ビームＢ１で走査できる。

なお、広角化レンズ２５は、シリンドリカル状のレンズ面が外方に突出した凸レンズであってもよい。この場合も、広角化レンズ２５によって、レーザ光Ｌ１の進行方向をＸ軸方向に広げることができ、ビームＢ１の広角化を実現できる。

また、図１１（ｂ）の構成では、広角化レンズ２５とディフューザ２４とが別体であったが、図１２（ａ）に示すように、これらが一体化されてもよい。図１２（ａ）の構成では、広角化レンズ２５の出射面に拡散面２５ｂが形成されている。拡散面２５ｂは、入射したレーザ光Ｌ１をＸ軸方向に拡散させる。拡散面２５ｂには、表面に微小な凹凸が並んで形成されている。

広角化レンズ２５のレンズ面２５ａで進行方向が変更されたレーザ光Ｌ１は、拡散面２５ｂにより、Ｘ軸方向に拡散され、扁平化（ライン化）される。これにより、各レーザ光Ｌ１が互いにマージされ、強度が均一化されたライン状のビームＢ１が形成される。

なお、図１２（ｂ）に示すように、複数のレーザ光Ｌ１が互いにマージされずに、ビームＢ１の複数の領域Ａ１〜Ａ７を分担してもよい。この場合、広角化レンズ２５のレンズ面２５ａは、レーザ光Ｌ１の光軸が、対応する領域のＸ軸方向の中央を向くように、レーザ光Ｌ１の入射領域ごとに個別に、面形状が設定される。この場合、ディフューザ２４を透過した後の各レーザ光Ｌ１は、隣のレーザ光Ｌ１と厳密に境界を接していなくてもよく、隣のレーザ光Ｌ１と一部重なっていてもよい。

また、図１１（ａ）〜図１２（ｂ）の構成では、レーザ光Ｌ１に対する強度の均一化および広角化を行うための素子として、ディフューザ２４が用いられたが、ディフューザ２４に代えて、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）や、一方向にレーザ光を拡散させる多数のシリンドリカルレンズが並べて配置されたマイクロレンズアレイが、用いられてもよい。回折光学素子およびマイクロレンズアレイは、ディフューザ２４と同様、レーザ光が入射する領域でのビームプロファイルがアパーレント光源に対応する。このため、回折光学素子およびマイクロレンズアレイをビーム整形光学系として用いると、アイセーフの観点から有利である。

この他、ロッドレンズおよびパウエルレンズ等の他の光学素子がビーム整形光学系として用いられてもよい。但し、アイセーフの観点からは、ディフューザ２４や、回折光学素子およびマイクロレンズアレイをビーム整形光学系として用いるのが有利である。また、広角化レンズ２５は、回折格子１５よりもレーザ光源１１側に配置されてもよい。

なお、上記実施形態２〜６の構成についても、さらに、ビーム整形光学系が配置されてもよい。この場合も、上記実施形態２〜６に比べて、Ｘ軸方向にビームを広角化でき、さらに、Ｘ軸方向に強度を均一化できる。

＜実施形態８＞
上記実施形態１〜７では、レーザ光源１１の導波路のＺ軸正側の端面から出射されるレーザ光が、回折格子１５で回折されて投射された。これに対し、実施形態７では、レーザ光源１１の導波路のＺ軸負側の端面から出射されるレーザ光が、外部共振のために用いられ、レーザ光源１１の導波路のＺ軸正側の端面から出射されるレーザ光が、回折格子１５で回折されて投射される。

図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態８に係る、レーザスキャニング装置１の光学系の構成を示す平面図および側面図である。

レーザ光源１１の導波路は、Ｚ軸負側の端面の反射率も略ゼロに設定されている。これにより、レーザ光源１１のＺ軸負側の端面にも複数のレーザ発光部１１ｂが形成される。また、これら複数のレーザ発光部１１ｂから出射されるレーザ光を平行光に変換するためのレンズアレイ３１が配置されている。レンズアレイ３１は、複数のレーザ発光部１１ｂにそれぞれ対向する位置に、コリメータレンズ３１ａを備える。この他、外部共振型の発振光学系として、波長変調素子３２と、ミラー３３が、レーザ光源１１のＺ軸負側に配置されている。波長変調素子３２の構成は、上記実施形態１の波長変調素子１３と同様である。

この構成においても、波長変調素子３２は、入射面の法線が、Ｙ−Ｚ平面と平行な状態を保ちながら、レーザ光の光軸に対してＸ軸に平行な軸の周りに回転する方向に傾くよう、配置されている。これにより、波長変調素子３２の入射面で反射されたレーザ光がレーザ発光部１１ｂの何れかに入射することが防止される。ミラー３３は、全反射ミラーである。レーザ光源１１に対してＺ軸正側の光学系の構成は、図１（ａ）、（ｂ）の構成から波長変調素子１３および部分反射ミラー１４を省略した構成である。

この構成では、レンズアレイ３１、波長変調素子３２およびミラー３３によって外部共振型の発振光学系が構成される。この発振光学系により、上記実施形態１と同様、レーザ光源１１の発振波長が調整される。波長変調素子３２は、図３（ａ）の波長調整回路１０３によって駆動される。これにより、レーザ光源１１のＺ軸正側および負側から出射されるレーザ光の波長が変化する。これに伴い、回折格子１５によるレーザ光Ｌ１の回折角が変化し、Ｙ−Ｚ平面に平行な方向にレーザ光が走査される。

この構成においても、上記実施形態２〜７の構成が同様に適用され得る。

＜変更例＞
レーザスキャニング装置１の構成は、上記実施形態１〜８に示した構成以外に、種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施形態１〜８では、透過型の回折格子１５が用いられたが、反射型の回折格子が用いられてもよい。この場合も、回折後の反射角が、波長の変化に応じてＹ−Ｚ平面に平行な方向に変化するように、回折格子の回折パターンが設定される。

また、レーザスキャニング装置１の光学系の構成も、上記実施形態１〜８に示した構成に限られるものではない。たとえば、レーザスキャニング装置１の光学系に光路を折り曲げるためのミラーが配置されてもよい。また、波長変調素子１３がレーザ光源１１の光軸に垂直な状態から傾いていなくてもよい。レーザ光源１１の配置および構成も、必ずしも上記実施形態１〜８に示したものに限られるものではない。また、回折格子１５の傾け方や回折の方向も変更可能である。回折格子１５が、レーザ光源１１の光軸に垂直に配置されてもよい。ファスト軸がＹ軸に平行となるように、複数のレーザ発光部１１ａが配置されてもよい。

なお、本実施形態に係るレーザスキャニング装置１は、たとえば、目標領域における物体の有無の検出および当該物体までの距離の計測を行うレーザレーダに用いられ得る。この場合、レーザスキャニング装置１は、目標領域に向かってレーザ光を照射するように、レーザレーダに設置される。レーザレーダは、レーザスキャニング装置１の他、目標領域からのレーザ光の反射光を検出するための光検出器（たとえば撮像素子）と、当該光検出器に反射光を集光させる受光光学系とを備える。

この場合、図３（ａ）のコントローラ１０１は、目標領域においてレーザ光が走査されるように波長調整回路１０３を制御し、且つ、各走査位置においてレーザ光が出射されるように、光源駆動回路１０２を制御する。レーザレーダの信号処理回路は、各走査位置において出射されたレーザ光の反射光を光検出器が受光するか否かに基づいて、当該走査位置における物体の有無を判別する。また、信号処理回路は、レーザ光源１１におけるレーザ光の出射タイミングと光検出器における反射光の受光の受光タイミングとの時間差に基づいて、物体までの距離を算出する。

ただし、レーザスキャニング装置１の利用形態は、これに限られるものではない。レーザスキャニング装置１は、所定の走査範囲においてレーザ光を走査させることが必要な装置およびシステムに適宜用いられ得る。

この他、本発明の実施の形態は、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。

１ … レーザスキャニング装置
１１ … レーザ光源
１１ａ … レーザ発光部
１２、３１ … レンズアレイ（発振光学系）
１３、３２ … 波長変調素子
１４ … 部分反射ミラー（発振光学系、ミラー）
１５ … 回折格子
１６ａ、２０ａ、２１ａ … 収束レンズ
２４ … ディフューザ（ビーム整形光学系）
２５ … 広角化レンズ（ビーム整形光学系）
３３ … ミラー（発振光学系）
ＯＳ１、ＯＳ３ … 収束光学系
ＯＳ２ … 縮小光学系
ＯＳ５ … ビーム整形光学系

Claims (11)

1. 一方向に並ぶ複数のレーザ発光部を備えるレーザ光源と、
   前記各レーザ発光部から出射されたレーザ光が入射する回折格子と、
   前記各レーザ発光部の出射波長を設定する外部共振型の発振光学系と、を備え、
   前記発振光学系は、
   前記各レーザ発光部から出射されたレーザ光を前記各レーザ発光部に帰還させるためのミラーと、
   前記各レーザ発光部と前記ミラーとの間に配置され、制御信号により透過波長帯域が可変の波長変調素子と、を備える、
   ことを特徴とするレーザスキャニング装置。
2. 請求項１に記載のレーザスキャニング装置において、
   前記波長変調素子の前記レーザ光源側の入射面で反射された前記レーザ光が、前記複数のレーザ発光部の何れにも入射しないように、前記レーザ光の光軸に対して前記入射面が傾いている、
   ことを特徴とするレーザスキャニング装置。
3. 請求項２に記載のレーザスキャニング装置において、
   前記入射面は、前記複数のレーザ発光部からそれぞれ出射された複数の前記レーザ光の光軸を含む平面に対して、傾いている、
   ことを特徴とするレーザスキャニング装置。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載のレーザスキャニング装置において、
   前記複数のレーザ発光部からそれぞれ出射された複数の前記レーザ光が、１つの前記波長変調素子に入射する、
   ことを特徴とするレーザスキャニング装置。
5. 請求項１ないし３の何れか一項に記載のレーザスキャニング装置において、
   前記波長変調素子が複数配置され、
   前記複数のレーザ発光部からそれぞれ出射された複数の前記レーザ光のうち所定数のレーザ光が、１つの前記波長変調素子に入射する、
   ことを特徴とするレーザスキャニング装置。
6. 請求項１ないし５の何れか一項に記載のレーザスキャニング装置において、
   前記レーザ光源と前記波長変調素子との間に配置され、前記複数のレーザ発光部からそれぞれ出射された複数の前記レーザ光からなる光束のサイズを縮小する縮小光学系を備える、
   ことを特徴とするレーザスキャニング装置。
7. 請求項１ないし６の何れか一項に記載のレーザスキャニング装置において、
   前記回折格子の後段側に配置され、前記複数のレーザ発光部からそれぞれ出射された複数の前記レーザ光を統合させてビームを形成するビーム整形光学系を備える、
   ことを特徴とするレーザスキャニング装置。
8. 請求項１ないし７の何れか一項に記載のレーザスキャニング装置において、
   前記ビーム整形光学系は、前記複数のレーザ発光部からそれぞれ出射された複数の前記レーザ光の進行方向を前記複数のレーザ光の並び方向において変化させて、前記回折格子を透過した前記複数のレーザ光からなるビームの広がり角を、前記複数のレーザ光の並び方向に広げる広角化レンズを備える、
   ことを特徴とするレーザスキャニング装置。
9. 請求項１ないし８の何れか一項に記載のレーザスキャニング装置において、
   前記各レーザ発光部から出射されたレーザ光を前記ミラーに収束させる収束光学系を備える、
   ことを特徴とするレーザスキャニング装置。
10. 請求項１ないし８の何れか一項に記載のレーザスキャニング装置において、
    前記発振光学系は、前記レーザ光源と前記回折格子との間に配置され、
    前記ミラーは、前記レーザ光の一部を前記レーザ光源側に反射し、前記レーザ光の残りの部分を透過させる部分反射ミラーである、
    ことを特徴とするレーザスキャニング装置。
11. 請求項１ないし８の何れか一項に記載のレーザスキャニング装置において、
    前記レーザ光源は、両側の端面からそれぞれレーザ光を出射し、
    前記レーザ光源の一方の端面側に前記回折格子が配置され、
    前記レーザ光源の他方の端面側に前記発振光学系が配置される、
    ことを特徴とするレーザスキャニング装置。

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