JP2006153820A - ビーム照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡素な構成にて、円滑且つ安定したスキャン動作を実現できるビーム照射装置を提供する。
【解決手段】 半導体レーザ１００からのレーザ光は、レンズアクチュエータ３００に支持された照射レンズに入射される。照射レンズを通過したレーザ光は、レンズアクチュエータ３００の駆動に応じて、Ｙ−Ｚ平面方向に出射角度が変化する。これにより、目標領域におけるレーザ光のスキャンが行われる。照射レンズを通過したレーザ光は、ビームスプリッタ４００によってその一部が反射され分離される。分離された光は、集光レンズ５００を通してＰＳＤ６００上に収束される。ＤＳＰ制御回路１０は、ＰＳＤ６００からの信号をもとに、照射レンズを通過したレーザ光のスキャン位置をモニタする。そして、照射位置がスキャン軌道から外れたとき、アクチュエータ駆動回路４０を制御して、照射位置をスキャン軌道に引き戻す。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ビーム照射装置に関し、たとえば、車間検出器や距離検出器等に用いて好適なものである。

近年、レーザ光を用いた車間検出器や距離検出器が様々な装置に用いられている。たとえば、車間検出器においては、車両前方からレーザ光を照射したときの反射光を検出することにより、障害物の有無と障害物までの距離が計測される。この場合、レーザ光は、予め前方空間に設定された目標領域を縦横方向に走査（スキャン）される。そして、各スキャン位置において、レーザ光の照射タイミングと反射光の受光タイミングの時間差が測定され、その測定結果から各スキャン位置前方にある障害物までの距離が算出される。

これらの検出器においては、レーザ光を縦横方向にスキャンさせながら目標領域に照射する、いわゆるビーム照射装置が用いられる。ここで、レーザ光のスキャンは、ポリゴンミラーを用いたスキャン機構や、レンズアクチュエータを用いたスキャン機構等を用いて行われる。

ポリゴンミラーを用いたスキャン機構は、ポリゴンミラーを回転させながらレーザ光をポリゴンミラー側面に照射して、レーザ光をスキャンさせるものである。ポリゴンミラーは、断面多角形となっており、且つ、各側面にミラーが形成されている。ポリゴンミラーを回転させながらレーザ光を側面に照射することにより、各側面に対するレーザ光の入射角度が変化し、これにより、反射光がポリゴンミラーの回転方向にスキャンされる。

しかし、かかるスキャン機構においては、ミラー回転軸と平行な方向にビームをスキャンさせるのが困難となる。この場合、たとえば、ミラー回転軸の傾きを変化させる機構や、ミラー回転軸に対する各側面の傾き角を予め変化させておくといった構造上の改良が別途必要となる。さらに、このスキャン機構では、ミラー面の平面精度やミラーの回転状態がビームのスキャン状態に大きく影響するため、精度の良いスキャン動作を実現するためには、高精度の平面加工技術や、高性能モータの適用が必要となる。

これに対し、たとえば、特許文献１に示すようなレンズアクチュエータを用いたスキャン機構では、レンズ駆動によってビームスキャンが行われることから、比較的簡単な構成にて、２次元方向のスキャン動作を実現できる。また、このスキャン機構では、高精度の平面加工技術や高性能モータ等の使用が不要となるため、ポリゴンミラーを用いる場合に比べ、コストの低減を図ることができる。
特開平１１−８３９８８号公報

しかし、かかるスキャン機構においては、振動や外乱等によってレンズに不所望な変位が生じ、その結果、レーザ光のスキャン軌道が所期のスキャン軌道から外れてしまうといった問題が起こり得る。このため、目標領域をくまなくスキャンすることができず、たとえば、障害物の検出モレ等の不具合が生じる恐れがある。ビーム照射装置を車間検出器等に用いる場合、障害物の検出モレは大事故につながる恐れがある。よって、車間検出器等に用いる場合には特に、安定したスキャン動作が実現される必要がある。

そこで、本発明は、簡素な構成にて、円滑且つ安定したスキャン動作を実現できるビーム照射装置を提供することを課題とする。

上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。

請求項１の発明は、ビーム照射装置において、レーザ光を出射する光源と、該光源から出射されたレーザ光を目標領域に向けて照射するレンズと、該レンズを少なくとも前記レーザ光の光軸に直交する方向に変位させる変位手段と、前記変位手段を駆動して前記レーザ光を前記目標領域内にて走査させる走査手段と、前記レンズを通過したレーザ光の一部を分離する分離手段と、該分離手段によって分離されたレーザ光を受光するとともに受光面上における前記分離光の受光位置を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された受光位置に基づいて前記目標領域に照射されるレーザ光の走査位置を補正する補正手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、目標領域におけるレーザ光の照射位置と受光面上における分離光の受光位置が一対一に対応するため、分離光の受光位置をもってレーザ光の照射位置をモニタすることができる。よって、検出手段によって検出された受光位置に基づいて前記目標領域に照射されるレーザ光の走査位置を補正することにより、レーザ光のスキャン軌道を所期のスキャン軌道に追従させることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のビーム照射装置において、前記走査期間中における前記レーザ光の出射パワーを所定パワーに設定するとともに前記検出手段にて検出された受光位置が前記目標領域内の特定位置に対応する位置に達したときに前記レーザ光の出射パワーを前記パワーとは相違するパワーに変化させるパワー調整手段を有することを特徴とする。

このように、走査期間中にレーザ光を出射し続けることにより、補正手段によってレーザ光のスキャン軌道を所期のスキャン軌道に円滑に追従させることができる。また、特定位置にて出射パワーを変化させることにより、スキャン位置が特定位置に達したことを円滑に識別することができる。なお、「特定位置」とは、たとえば、目標領域のうち、障害物の検出や距離の検出等を実行するために予め設定された測定実行位置のことである。

請求項３の発明は、請求項２に記載のビーム照射装置において、前記パワー調整手段は、前記受光位置が前記目標領域内の特定位置に対応する位置に達したとき前記レーザ光の出射パワーをパルス状に増加させることを特徴とする。

このように構成すると、上記請求項２において述べた効果に加え、不要なレーザ光の照射を抑制できるとの効果を奏することができる。これにより、たとえば消費電力の削減や、レーザ光源の長寿命化を図ることができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載のビーム照射装置において、前記補正手段は、前記レーザ光を所期の走査軌道にて走査したときに前記受光面上に現れる前記分離光の適正受光位置の移動軌跡と、前記走査の際に前記検出手段によって実際に検出された前記分離光の受光位置とを比較し、該検出された受光位置が前記適正受光位置の移動軌跡の方向に近づくよう、前記目標領域に照射されるレーザ光の走査位置を補正することを特徴とする。

このように構成すると、レーザ光のスキャン軌道を所期のスキャン軌道に円滑に追従させることができる。

請求項５の発明は、請求項４に記載のビーム照射装置において、前記補正手段は、走査タイミングＴｎにおいて前記検出手段によって実際に検出された前記分離光の受光位置が、該走査タイミングＴｎにおける前記分離光の適正受光位置に近づくよう、前記目標領域に照射されるレーザ光の走査位置を補正することを特徴とする。

このように構成すると、レーザ光のスキャン位置を所期のスキャン位置に円滑に引き戻すことができ、正確なスキャン動作を実現することができる。

請求項６の発明は、請求項４に記載のビーム照射装置において、前記補正手段は、走査タイミングＴｎにおいて前記検出手段によって実際に検出された前記分離光の受光位置が、該走査タイミングＴｎよりも期間ΔＴだけ進行した走査タイミングＴｎ＋ΔＴにおける前記分離光の適正受光位置に近づくよう、前記目標領域に照射されるレーザ光の走査位置を補正することを特徴とする。

このように構成すると、レーザ光のスキャン位置を次に予定されているスキャン位置に円滑に引き込むことができ、効率的なスキャン動作を実現することができる。

上記のように本発明によれば、簡素な構成にて、円滑且つ安定したスキャン動作を実現できるビーム照射装置を提供することができる。

本発明の特徴は、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、あくまでも実施形態の例示であって、これにより本発明ないし各構成要件の用語の意義が制限されるものではない。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。

まず、図１に実施の形態に係るビーム照射装置の構成を示す。図示の如く、ビーム照射装置は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）制御回路１１と、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）２０と、レーザ駆動回路３０と、アクチュエータ駆動回路４０と、ビーム照射ヘッド５０と、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）信号処理回路６０と、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）７０を備えている。

ＤＳＰ制御回路１０は、レーザ駆動回路３０およびアクチュエータ駆動回路４０を駆動制御するためのデジタル信号をＤＡＣ２０に出力する。ＤＡＣ２０は、ＤＳＰ制御回路１０から入力されたデジタル信号をアナログ信号（制御信号）に変換してレーザ駆動回路３０およびアクチュエータ駆動回路４０に出力する。レーザ駆動回路３０は、ＤＡＣ２０から入力された制御信号に応じて、ビーム照射ヘッド５０内の半導体レーザ１００を駆動する。アクチュエータ駆動回路４０は、ＤＡＣ２０から入力された制御信号に応じて、ビーム照射ヘッド５０内のレンズアクチュエータ３００を駆動する。

ビーム照射ヘッド５０は、前方空間に設定された目標領域にレーザ光をスキャンさせながら照射する。図示の如く、ビーム照射ヘッド５０は、半導体レーザ１００と、アパーチャ２００と、レンズアクチュエータ３００と、ビームスプリッタ４００と、集光レンズ５００と、ＰＳＤ６００を備えている。

半導体レーザ１００から出射されたレーザ光は、アパーチャ２００によって所望の形状に整形された後、レンズアクチュエータ３００に支持された照射レンズに入射される。ここで、照射レンズは、同図のＹ−Ｚ平面方向に変位可能となるよう、レンズアクチュエータ３００によって支持されている。したがって、照射レンズを通過したレーザ光は、レンズアクチュエータ３００の駆動に応じて、Ｙ−Ｚ平面方向に出射角度が変化する。これにより、目標領域におけるレーザ光のスキャンが行われる。

照射レンズを通過したレーザ光は、ビームスプリッタ４００によってその一部が反射され、照射レーザ光（目標領域に照射されるレーザ光）から分離される。分離されたレーザ光（分離光）は、集光レンズ５００を通してＰＳＤ６００上に収束される。ＰＳＤ６００は、同図のＸ−Ｙ平面に平行な受光面を有しており、この受光面上における分離光の収束位置に応じた電流を出力する。ここで、受光面上における分離光の収束位置と目標領域上における前記照射レーザ光の照射位置は一対一に対応している。よって、ＰＳＤ６０から出力される電流は、目標領域上における前記照射レーザ光の照射位置に対応するものとなっている。なお、ＰＳＤ６００の構成および電流の出力動作については、図４、図５を参照しながら追って詳述する。

ＰＳＤ６００からの出力電流はＰＳＤ信号処理回路６０に入力される。ＰＳＤ信号処理回路６０は、入力された電流から分離光の収束位置を表す電圧信号をＡＤＣ７０に出力する。ＡＤＣ７０は、入力された電圧信号をデジタル信号に変換してＤＳＰ制御回路１０に出力する。ＤＳＰ制御回路１０は、入力された電圧信号をもとに、受光面上における分離光の収束位置を検出する。

なお、ＤＳＰ制御回路１０には、レーザ光の照射位置を目標領域内においてスキャンさせるためのテーブル（スキャンテーブル）と、このテーブルに従ってレーザ光をスキャンさせたときの、受光面上における分離光の収束位置の軌道を示すテーブル（軌道テーブル）が配備されている。

ＤＳＰ制御回路１０は、レーザ光のスキャン動作時、スキャンテーブルを参照しながらアクチュエータ駆動回路４０を制御するための信号をＤＡＣ２０に出力する。また、同時に、ＡＤＣ７０から入力された信号をもとに受光面上における分離光の収束位置を検出し、検出した位置と軌道テーブルにて規定された所期の収束位置とを比較して、検出位置が所期の収束位置に引き込まれるよう、アクチュエータ駆動回路４０を制御するための信号をＤＡＣ２０に出力する。かかるサーボ動作によって、照射レーザ光は、スキャンテーブルにて規定された軌道に沿うよう目標領域内をスキャンする。なお、サーボ動作の詳細は、図７を参照しながら追って詳述する。

さらに、ＤＳＰ制御回路１０は、レーザ光のスキャン動作時、半導体レーザ１００の出射パワーを低レベルＰｗａに設定するための信号を、ＤＡＣ２０を介してレーザ駆動回路３０に出力する。また、これと同時に、受光面上における分離光の収束位置を監視し、この収束位置が、障害物検出や距離検出等を行うための位置（発光点）として予め設定され位置に到達したタイミングにて、半導体レーザ１００の出射パワーを一定期間だけパルス状に高レベルＰｗｂに設定するための信号を、ＤＡＣ２０を介してレーザ駆動回路３０に出力する。ここで、パワーＰｗａは、少なくとも、上記受光面上における分離光の位置検出を行える程度の電流がＰＳＤ６００から出力される程度のものとなるようなパワーに設定される。また、パワーＰｗｂは、所期の障害物検出や距離検出等を行うに十分なパワーに設定される。しかして、照射レーザ光は、目標領域内を低パワーにてスキャンしながら、発光点に到達したタイミングにて高パワーに発光する。

図２に、レンズアクチュエータ３００の構成（分解斜視図）を示す。

同図を参照して、照射レンズ３０１は、レンズホルダー３０２中央の開口に装着される。レンズホルダー３０２には、４つの側面にそれぞれコイルが装着されており、各コイル内にヨーク３０３中央の突出部が図示矢印のように挿入される。各ヨーク３０３は、両側の舌片が一対のヨーク固定部材３０５の凹部に嵌入される。さらに、それぞれのヨーク固定部材３０５に、ヨーク３０３の舌片を挟むようにして磁石３０４が固着される。この状態にて、ヨーク固定部材３０５が磁石３０４とともにベース（図示せず）に装着される。

さらに、ベースには一対のワイヤー固定部材３０６が装着されており、このワイヤー固定部材３０６にワイヤー３０７を介してレンズホルダー３０２が弾性支持される。レンズホルダー３０２には四隅にワイヤー３０７を嵌入するための孔が設けられている。この孔にそれぞれワイヤー３０７を嵌入した後、ワイヤー３０７の両端をワイヤー固定部材３０６に固着する。これにより、レンズホルダー３０２がワイヤー３０７を介してワイヤー固定部材３０６に弾性支持される。

駆動時には、レンズホルダー３０２に装着されている各コイルに、上記アクチュエータ駆動回路４０から駆動信号が供給される。これにより、電磁駆動力が発生し、照射レンズ３０１がレンズホルダーとともに２次元駆動される。

図３は、レンズアクチュエータ３００を駆動して照射レンズ３０１を一方向に変位させたときの、照射レーザ光の出射角度とＰＳＤ受光面上における分離光（同図ではモニター光）の収束位置の関係（シミュレーション）を示すものである。同図に示す如く、分離光の変位量は照射レーザ光の出射角度に比例して増加する。なお、同図の特性にうねりが生じているのは、照射レンズを２次元駆動することによって、ＰＳＤ受光面上の分離光に収差が生じるためである。

図４に、ＰＳＤ６００の構造を示す。なお、同図は、図１において、ＰＳＤ６００をＹ軸方向から見たときの構造を示すものである。

図示の如く、ＰＳＤ６００は、Ｎ型高抵抗シリコン基板の表面に、受光面と抵抗層を兼ねたＰ型抵抗層を形成した構造となっている。抵抗層表面には、図１のＸ方向における光電流を出力するための電極Ｘ１、Ｘ２と、図１のＹ方向における光電流を出力するための電極Ｙ１、Ｙ２（同図では図示省略）が形成されている。また、裏面側には共通電極が形成されている。

受光面に分離光が収束されると、収束位置に光量に比例した電荷が発生する。この電荷は光電流として抵抗層に到達し、各電極までの距離に逆比例して分割されて、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される。ここで、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流は、分離光の収束位置から各電極までの距離に逆比例して分割された大きさを有している。よって、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流値をもとに、受光面上における収束位置を検出することができる。

図５（ａ）は、ＰＳＤ６００の有効受光面を示す図である。また、図５（ｂ）は、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流をもとにＰＳＤ信号処理回路６０にて生成される位置検出電圧と、有効受光面上における分離光の収束位置の関係を示す図である。なお、図５（ａ）では有効受光面を正方形としている。また、図５（ｂ）では、有効受光面のセンター位置を基準位置（０位置）として、基準位置に対する収束位置のＸ方向およびＹ方向の変位量と出力電圧の関係を示している。

上記ＰＳＤ信号処理回路６０は、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流をもとに、収束位置のＸ方向変位量に対応する電圧Ｘoutと、Ｙ方向変位量に対応する電圧Ｙoutを生成し、ＡＤＣ７０を介してＤＳＰ制御回路１０に出力する。ＤＳＰ制御回路１０は、入力された電圧ＸoutとＹoutから収束位置のＸ方向変位量とＹ方向変位量を検出する。

図６を参照して、本実施例におけるスキャン動作について説明する。

同図（ａ）に示すように、ビーム照射装置の前方空間に設定された目標領域をマトリクス状に分割したとき、照射レーザ光は、全てのマトリクスを順番に照射するようにしてスキャンされる。ここで、マトリクスのスキャン順序は任意に設定できる。たとえば、同図（ｂ）に示す如く、左上隅のマトリクス位置から順次、１ラインずつスキャンするように設定することもできる。なお、スキャン軌道（スキャン順序）は、上述の如く、ＤＳＰ制御回路１０内のスキャンテーブルによって規定される。

同図（ｂ）のようにしてスキャンされる場合、ＰＳＤ６００の受光面上における分離光の収束位置は、同図（ｃ）に示す軌道に沿って移動する。ここで、同図（ｃ）の軌道は、同図（ｂ）のスキャン軌道に対し、一対一に対応している。したがって、同図（ｃ）の軌道上における収束位置から照射レーザ光のスキャン位置を識別することができる。なお、この場合、同図（ｃ）の軌道は、上述の如く、ＤＳＰ制御回路１０内の軌道テーブルに従うこととなる。

ビーム照射装置においては、同図（ｂ）に示すスキャン軌道に沿って照射レーザ光がスキャンされるのが最も理想的である。しかし、通常は、ビーム照射装置に対して不所望な振動や外乱等が加えられることにより、照射レーザ光のスキャン位置が所期のスキャン軌道から外れてしまう。この場合、かかるスキャン位置の外れに応じて、有効受光面上における分離光の収束位置も同図（ｃ）に示す軌道から外れることとなる。

図７は、有効受光面上における分離光のスポット軌道の一例を示すものである。かかる場合、ＤＳＰ制御回路１０は、上述の如く、分離光の収束位置を目標軌道に引き込むよう、アクチュエータ駆動回路４０にサーボ信号を供給する。

今、分離光の収束位置がＰ(x,y)にあり、このとき、目標軌道上にあるべき収束位置がＰ’(x',y')であるとする。ここで、目標軌道上の収束位置Ｐ’(x',y')は、ＤＳＰ制御回路１０内に設定された軌道テーブルから取得される。具体的には、照射レーザ光のスキャン位置に対応する収束位置が軌道テーブルから取得される。

このとき、ＤＳＰ制御回路１０は、Ｐ(x,y)とＰ’(x',y')をもとに、Ｅx＝ｘ−ｘ’とＥy＝ｙ−ｙ’を演算し、演算結果をもとに、Ｅx＝０、Ｅy＝０になるよう、アクチュエータ駆動回路４０にサーボ信号を供給する。これにより、照射レーザ光のスキャン位置は、当該タイミングにおいてスキャン軌道上にあるべきスキャン位置方向に引き戻される。これに応じて、分離光の収束位置も、当該タイミングにおいて目標軌道上にあるべき収束位置Ｐ’(x',y')の方向に引き込まれる。かかるサーボ動作によって、照射レーザ光は所期のスキャン軌道に追従するようスキャンされる。

このようにサーボを掛けながらスキャン動作を行っている間、ＤＳＰ制御回路１０は、上述の如く、分離光の収束位置が、障害物検出や距離検出等を行うための位置（発光点）として予め設定され位置に到達したかを監視する。そして、収束位置が発光点に到達したタイミングにて、半導体レーザ１００の出射パワーを一定期間だけパルス状に高レベルＰｗｂに設定する。

ここで、収束位置が発光点に到達したかの判別は、収束位置と発光点の間の距離差が予め設定した距離差より小さくなったかによって行う。これにより、収束位置が目標軌道から多少外れていても、所期の収束位置近傍で、高パワーの発光を行うことができる。

図８に、スキャン動作時のフローチャートを示す。

Ｓ１０１にてスキャン動作が開始されると、Ｓ１０２にて半導体レーザ１００から低パワー（Ｐｗａ）のレーザ光が出射された後、Ｓ１０３にて照射レーザ光の照射位置がホームポジションへ移動される。なお、ホームポジションは、たとえば、図６（ｂ）に示すマトリクスのうち、左端で且つ上下方向中央あたりのマトリクス位置に設定される。さらに、Ｓ１０４にて照射レーザ光に対する軌道サーボがＯＮとされた後、Ｓ１０５にてスキャン動作が開始される。

次に、Ｓ１０６にてスキャン位置が発光点に到達したかが判別される。発光点に到達していなければ、Ｓ１０８にてスキャン動作が終了したかが判別された後、Ｓ１０５に戻り、軌道サーボＯＮの状態にて引き続きスキャン動作が実行される。他方、スキャン位置が発光点に到達した場合には、Ｓ１０７にて半導体レーザ１００の出射レーザパワーが一定期間だけパルス状に高パワーＰｗｂに設定され、高パワーの照射レーザ光が目標領域に照射される。このとき、目標領域からの反射光を受光することにより、当該ビーム照射装置を搭載した検出器において、障害物測定や距離測定等の処理が行われる。

しかる後、Ｓ１０８にてスキャン動作が終了したかが判別され、終了していなければ、Ｓ１０５に戻り、上述のスキャン動作（低パワーＰｗａによる）が繰り返される。他方、スキャン動作が終了すれば、Ｓ１０９にて軌道サーボがＯＦＦとされた後、Ｓ１１０にて半導体レーザがＯＦＦとされる。

以上にように、本発明によれば、照射レーザ光のスキャン位置が所期のスキャン軌道から外れた場合にも、これを当該スキャン軌道に円滑に引き戻すことができる。よって、不所望な振動や外乱がビーム照射装置に加えられた場合にも、安定したスキャン動作を実現することができる。

なお、本発明は、上記実施の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ことは言うまでもない。

たとえば、上記実施形態では、図７を参照して説明したように、分離光の収束位置Ｐ(x,y)を、当該タイミングにおいて目標軌道上にあるべき収束位置Ｐ’(x',y')に引き込むようにしてサーボを掛けるようにしたが、この他のサーボ処理にて、分離光の収束位置を目標軌道上に引き込むようにすることもできる。たとえば、図９に示すように、当該タイミングよりΔＴだけ経過したタイミングにおいて目標軌道上にあるべき収束位置Ｐ’(xa',ya')に引き込むようにすることもできる。この場合、ＤＳＰ制御回路１０は、Ｐ(x,y)とＰ’(xa',ya')をもとに、Ｅx＝ｘ−ｘa’とＥy＝ｙ−ｙa’を演算し、演算結果をもとに、Ｅx＝０、Ｅy＝０になるよう、アクチュエータ駆動回路４０にサーボ信号を供給する。こうすると、照射レーザ光のスキャン位置を次に予定されているスキャン位置に円滑に引き込むことができ、効率的なスキャン動作を実現することができる。

なお、上記において、想定し得ない大きさの振動や外乱がビーム照射装置に加わった場合には、サーボ外れが生じて照射レーザ光のスキャン位置が所期のスキャン位置から大きく外れる場合が起こり得る。このような場合には、たとえば、図６（ｂ）のスキャン形態では、スキャン位置をサーボ外れが生じたときにスキャン途中であったラインの先頭位置に戻し、この位置から以降のスキャン処理を継続するようにすれば良い。この場合、当該ライン上の発光点のうち、サーボ外れ前のスキャンによって既に光パワーレーザ光による発光動作が終了しているものについては、再度の高パワー発光を省略するようにしても良い。

また、振動や外乱を予測する、いわゆる外乱オブザーバを併せて適用すれば、照射レーザ光の軌道追従をより円滑に行うことができる。この場合、想定し得ない大きさの振動や外乱がビーム照射装置に加わったような場合にも、サーボ外れの発生を効果的に抑制することができる。

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。

実施形態に係るビーム照射装置の構成を示す図 実施形態に係るビーム照射ヘッドの構成を示す図 照射レーザ光の出射角度と分離光の収束位置の関係を示す図 実施形態に係るＰＳＤ６００の構造を示す図 ＰＳＤ６００の構造と位置検出電圧の変動を説明する図 実施形態に係るスキャン動作を説明する図 実施形態に係る軌道サーボの掛け方を説明する図 実施形態に係るスキャン動作を示すフローチャート 他の実施形態に係る軌道サーボの掛け方を説明する図

符号の説明

１０ ＤＳＰ制御回路
３０ レーザ駆動回路
４０ アクチュエータ駆動回路
５０ ビーム照射ヘッド
６０ ＰＳＤ信号処理回路
１００ 半導体レーザ
３００ レンズアクチュエータ
３０１ 照射レンズ
４００ ビームスプリッタ
５００ 集光レンズ
６００ ＰＳＤ

Claims (6)

1. レーザ光を出射する光源と、
   該光源から出射されたレーザ光を目標領域に向けて照射するレンズと、
   該レンズを少なくとも前記レーザ光の光軸に直交する方向に変位させる変位手段と、
   前記変位手段を駆動して前記レーザ光を前記目標領域内にて走査させる走査手段と、
   前記レンズを通過したレーザ光の一部を分離する分離手段と、
   該分離手段によって分離されたレーザ光を受光するとともに受光面上における前記分離光の受光位置を検出する検出手段と、
   該検出手段によって検出された受光位置に基づいて前記目標領域に照射されるレーザ光の走査位置を補正する補正手段とを有する、
   ことを特徴とするビーム照射装置。
2. 請求項１において、
   前記走査期間中における前記レーザ光の出射パワーを所定パワーに設定するとともに前記検出手段にて検出された受光位置が前記目標領域内の特定位置に対応する位置に達したときに前記レーザ光の出射パワーを前記パワーとは相違するパワーに変化させるパワー調整手段を有する、
   ことを特徴とするビーム照射装置。
3. 請求項２において、
   前記パワー調整手段は、前記受光位置が前記目標領域内の特定位置に対応する位置に達したとき前記レーザ光の出射パワーをパルス状に増加させる、
   ことを特徴とするビーム照射装置。
4. 請求項１ないし３の何れかにおいて、
   前記補正手段は、前記レーザ光を所期の走査軌道にて走査したときに前記受光面上に現れる前記分離光の適正受光位置の移動軌跡と、前記走査の際に前記検出手段によって実際に検出された前記分離光の受光位置とを比較し、該検出された受光位置が前記適正受光位置の移動軌跡の方向に近づくよう、前記目標領域に照射されるレーザ光の走査位置を補正する、
   ことを特徴とするビーム照射装置。
5. 請求項４において、
   前記補正手段は、走査タイミングＴｎにおいて前記検出手段によって実際に検出された前記分離光の受光位置が、該走査タイミングＴｎにおける前記分離光の適正受光位置に近づくよう、前記目標領域に照射されるレーザ光の走査位置を補正する、
   ことを特徴とするビーム照射装置。
6. 請求項４において、
   前記補正手段は、走査タイミングＴｎにおいて前記検出手段によって実際に検出された前記分離光の受光位置が、該走査タイミングＴｎよりも期間ΔＴだけ進行した走査タイミングＴｎ＋ΔＴにおける前記分離光の適正受光位置に近づくよう、前記目標領域に照射されるレーザ光の走査位置を補正する、
   ことを特徴とするビーム照射装置。

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