JP2024008032A - 光照射装置、測定装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
小型化に適した光照射装置を提供する。
【解決手段】
光を対象物に照射する光照射装置であって、複数の反射面を有する多面体を回転軸を中心として回転させる第１の駆動手段と、前記複数の反射面の夫々を、前記回転軸に対して非平行な揺動軸を中心として揺動させる第２の駆動手段と、前記第１及び第２の駆動手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記第１の駆動手段により前記多面体を回転させることで、前記光を前記対象物に照射しつつ前記対象物を第１の方向に走査すると共に、前記第２の駆動手段により前記複数の反射面を揺動させることで、前記光を前記第１の方向に垂直な成分を含む第２の方向へシフトさせる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光を照射する光照射装置、測定装置、及び物品の製造方法等に関するものである。

従来、レーザなどの光を用いた光照射装置は例えば物品の加工などに利用されたり、車両などに搭載されて距離測定などに用いられている。例えば光照射装置として、いわゆるＬＩＤＡＲ（Ｌａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）を用いたものが、人物や障害物を検出するなどの目的で使用されている。

この種の光照射装置では、例えば所定の目標領域に向けてレーザ光を照射し、その反射光の有無に基づいて、目標領域内に物体が存在するか否かを判別している。又、レーザ光の照射タイミングと反射光の受光タイミングに基づいて、物体までの距離が計測される。

例えば特許文献１には、ポリゴンミラーとスイングミラーにより、レーザ光を目標領域に照射し、反射光を受光する光照射装置が記載されている。

特許第５４７２５７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された光照射装置では、レーザ光を水平走査方向に照射するためにポリゴンミラーを使用し、レーザ光の照射範囲を垂直走査方向に移動させるためにスイングミラーを使用している。従って、目標領域全体にレーザ光の照射を行い水平走査方向の照射幅分をカバーするためには、スイングミラーが大型化するといった課題があった。

本発明は、上記の課題に鑑み、小型化に適した光照射装置を提供することを１つの目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、
光を対象物に照射する光照射装置であって、
複数の反射面を有する多面体を回転軸を中心として回転させる第１の駆動手段と、
前記複数の反射面の夫々を、前記回転軸に対して非平行な揺動軸を中心として揺動させる第２の駆動手段と、
前記第１及び第２の駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
前記第１の駆動手段により前記多面体を回転させることで、前記光を前記対象物に照射しつつ前記対象物を第１の方向に走査すると共に、
前記第２の駆動手段により前記複数の反射面を揺動させることで、前記光を前記第１の方向に垂直な成分を含む第２の方向へシフトさせることを特徴とする。

本発明によれば、小型化に適した光照射装置を提供することができる。

本発明の実施形態１に係るレーザ照射装置１００の構成を示す機能ブロック図である。 実施形態１に係るポリゴンミラーユニット４の構造及び動作を説明する図である。 実施形態１に係る目標領域にレーザ光１０を照射する動作を説明する図である。 実施形態２に係る光学機器の機能構成を示すブロック図である。 実施形態２に係るポリゴンミラーユニット１０４の構造及び動作を説明する図である。 実施形態２に係る目標領域にレーザ光１１０を照射する動作を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。尚、各図において、同一の部材または要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。

＜実施形態１＞
以下に、本発明の実施形態１を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。実施形態１に係る光照射装置としてのレーザ照射装置１００は、レーザ光を対象物に照射して対象物を照明する照明系と、対象物からの反射光や散乱光を受光して検知する受信系とから構成される。

図１は、本発明の実施形態１に係るレーザ照射装置１００の構成を示す機能ブロック図であり、図１のレーザ照射装置１００は、ＬＩＤＡＲとして使われる例を示している。図１において、対象物を照明する照明系は、レーザ光１０を発光する半導体レーザ（光源）１、レーザ光１０の目標領域におけるビーム形状を所望の形状に整える収束レンズ２、レーザ光１０の不要光を遮る固定絞り３などにより構成される。

半導体レーザ（光源）１より発光されたレーザ光１０は、固定絞り３の開口部３ａから投光され、ポリゴンミラーユニット４のポリゴンミラー２００により反射され、目標領域に照射される。ポリゴンミラー２００は複数の反射面（ミラー面）を有する多面体として構成されている。

対象物からの反射光や散乱光を受光する受信系は、目標領域に照射されたレーザ光１０が、例えば障害物１１などの対象物からの反射光１２として、ポリゴンミラー２００に戻る。そして、ポリゴンミラー２００により反射された反射光１２は、集光レンズ５に導光され、受光素子６へ導光される構成となっている。尚、ここで受光素子６は光照射装置により光が照射された対象物からの反射光を検知する検知手段として機能している。

本実施形態のポリゴンミラーユニット４は、多面体としてのポリゴンミラー２００を回転軸を中心として回転させる第１の駆動手段を有している。更に又、ポリゴンミラー２００の４枚の反射面の夫々を前記回転軸に対して非平行な揺動軸を中心として揺動させる第２の駆動手段を有している。尚、本実施形態では、揺動軸は前記回転軸に対して垂直としている。詳細は後述の図２及び図３により説明する。

制御部１３は、半導体レーザ（光源）１、ポリゴンミラーユニット４及び、受光素子６などを含むレーザ照射装置１００全体を制御する。尚、制御部１３は、コンピュータとしてのＣＰＵが内蔵されており、記憶媒体としてのメモリに記憶されたコンピュータプログラムに基づきレーザ照射装置１００全体の各部、例えば第１及び第２の駆動手段を制御する制御手段として機能している。

制御部１３は、半導体レーザ（光源）１及びポリゴンミラーユニット４を、夫々所定の駆動電圧や駆動周波数で駆動すると共に、受光素子６における受光の際の受光波形を特定の周波数で計測する。

そして制御部１３によって、受光素子６で得られた受光時間と、半導体レーザ（光源）１の発光時間との差分、もしくは、受光素子６で得られた受光信号の位相と、半導体レーザ（光源）１の出力信号の位相との差分を計測する。そして、差分を光速で乗じて対象物との距離を決定する。

このとき、制御部１３はレーザ照射装置１００により照射された対象物からの反射光に基づき対象物までの距離を測定する測定手段として機能する。又、このような距離を測定する用途に用いる場合には、レーザ照射装置１００は測定装置として機能することになる。

制御部１３は、レーザ光１０を目標領域の水平走査方向及び垂直走査方向に照射するため、夫々モータドライバ１４及びモータドライバ１５により、ポリゴンミラーユニット４を駆動制御する。

図２は、実施形態１に係るポリゴンミラーユニット４の構造及び動作を説明する図である。図２において、回転フレーム４２は、ポリゴンモータ４１のモータ回転軸４１ａに取り付けられ、ポリゴンモータ４１により回転する。ここで、ポリゴンモータ４１とモータドライバ１４は、複数のミラー面（反射面）を有する多面体を回転可能な回転軸を持つ第１の駆動手段として機能している。

回転フレーム４２の軸受け部４２ａは、モータ回転軸４１ａに直交する方向の回転軸４３を保持しており、可動ミラー４０は回転軸４３を中心として所定角度範囲内で回転可能になっている。それによって垂直揺動方向（モータ回転軸１４１ａを含む面に沿った方向）に揺動可能になっており、複数のミラー面を回転軸に対して夫々揺動させることができる。

尚、本実施形態では、ポリゴンミラー２００は、回転の順に第１の可動ミラー４０ａ、第２の可動ミラー４０ｂ、第３の可動ミラー４０ｃ、第４の可動ミラー４０ｄの４枚の可動ミラーから構成されている。

本実施形態のポリゴンミラー２００は、上記可動ミラー４０ａ～４０ｄを４枚、回転フレーム４２に取り付け、４枚のミラー面を構成している。尚、ミラー面の数は４に限定されない。

リング状のマグネット４４と、その内側に内接する磁性部材４５の組合せによって磁気回路が構成されている。又、マグネット４４の外周には、摺動性の良い樹脂で形成したガイド部材４６が固定される。回転軸４３には、一体的にリンク部４３ａと摺動部４３ｂが形成されており、摺動部４３ｂはガイド部材４６と嵌合し、モータ回転軸４１ａの軸方向に、摺動可能に取り付けられる。

尚、実施形態１では、可動ミラー４０ａ～４０ｄの複数のミラー面はモータ回転軸４１ａの方向に対して同じ角度傾くように設置されている。又、摺動部４３ｂがモータ回転軸４１ａの軸方向に、摺動すると、複数のミラー面はモータ回転軸４１ａの方向に対して同じ角度だけ変化する。

従って、摺動部４３ｂとガイド部材４６のモータ回転軸４１ａの軸方向の位置関係により、可動ミラー４０ａ～４０ｄの揺動角θが決まる。マグネット４４は、回転フレーム４２に対し蛇腹４８により保持され、回転フレーム４２と一体にポリゴンモータ４１により回転し、かつモータ回転軸４１ａの軸方向に移動可能になっている。

駆動コイル４９はコイル固定部材５２に接着固定され、コイル固定部材５２は固定フレーム４７にビス５３で固定される。駆動コイル４９は、マグネット４４に挿入された状態で固定フレーム４７に固定されている。ここで、駆動コイル４９とマグネット４４により、複数のミラーを、リンク機構を介して駆動するボイスコイルモータが構成されている。

又、上記リンク機構やボイスコイルモータは、モータドライバ１５と共に、複数のミラー面を、回転軸の方向に対して夫々揺動させるための第２の駆動手段として機能している。即ち、第２の駆動手段はボイスコイルモータやリンク機構を含む。

又、固定フレーム４７には、マグネット４４の、モータ回転軸４１ａ方向の位置を検知する位置センサ５０と、ポリゴンモータ４１と、ポリゴンモータ４１の回転を検知する回転センサ５１が固定されている。位置センサ５０の出力に基づきマグネット４４の位置を検知することで、揺動による角度を検出することができ、制御手段は、位置センサの出力に基づき揺動の角度を制御する。

回転フレーム４２の底面部には反射率の異なるマーキング（不図示）が施され、回転センサ５１はマーキングからの反射光の変化を検出する。制御部１３は回転センサ５１からの出力の変化に基づき、ポリゴンモータ４１の回転数及び回転速度を検知する。制御部１３は、モータドライバ１４によりポリゴンモータ４１を所定の方向に回転させ、回転センサ５１の出力に応じて回転速度をフィードバック制御する。

レーザ光１０を目標領域に照射する動作について、以下に説明する。目標領域の水平走査方向の範囲は、可動ミラー４０ａ～４０ｄの１枚分の幅の中で、レーザ光１０が照射される範囲で決定される。制御部１３は、この照射範囲の照射が完了した後から、次の照射範囲に入る前までの間に、駆動コイル４９への通電量を変化させることでマグネット４４をモータ回転軸４１ａに沿って移動し、可動ミラー４０ａ～４０ｄの揺動角θを変化させる。そのために、駆動コイル４９への通電とモータドライバ１４を同期制御する。

尚、可動ミラー４０ａ～４０ｄは同じ大きさであり、４枚の可動ミラー４０ａ～４０ｄは、モータ回転軸４１ａの軸方向から見て等分の角度位置に配置される。４枚の可動ミラー４０ａ～４０ｄは、マグネット４４の動作に連動し、同時に揺動角θを変化させる。尚、レーザ光１０の投光を行うときと、反射光１２の受光を行うときとで、可動ミラー４０は、同じ揺動角θとなるように制御される。

制御部１３は、マグネット４４の所定の位置における磁気力に対する位置センサ５０の出力を記憶しており、位置センサ５０の出力に基づき揺動角θが所定の角度になるよう、駆動コイル４９への通電量を制御する。目標領域のレーザ光の垂直走査方向の範囲は、可動ミラー４０の揺動範囲で決定される。

制御部１３は、ポリゴンミラー２００の回転に対し、可動ミラー４０ａ～４０ｄの１枚分のレーザ光１０の照射が完了する毎に、揺動角θが所定の角度になるよう、可動ミラー４０ａ～４０ｄの揺動を行う。

図３は、実施形態１に係る目標領域にレーザ光１０を照射する動作を説明する図であり、
図３を用いて、ポリゴンミラーユニット４の動作及び目標領域にレーザ光１０を照射する動作を説明する。

制御部１３は、第１の可動ミラー４０ａが照射範囲に来ると、半導体レーザ（光源）１よりレーザ光１０のパルス照射を開始する。連続的にパルス照射されたレーザ光１０は、ポリゴンミラー２００の回転により、目標領域の水平走査方向に移動する。

第１の可動ミラー４０ａの照射範囲が終了すると、制御部１３はレーザ光１０のパルス照射を休止し、マグネット４４を駆動し、４枚の可動ミラー４０の揺動角θを変化させ、目標領域の垂直走査方向へ移動させる。即ち、図３において垂直走査方向に１行分下方向にシフトさせる。

制御部１３は、第２の可動ミラー４０ｂが照射範囲に来ると、半導体レーザ（光源）１よりレーザ光１０をパルス照射を連続的に開始する。連続的にパルス照射されたレーザ光１０は、ポリゴンミラー２００の回転により、目標領域の水平走査方向に移動する。これにより図３において上から２番目の行の水平走査方向のレーザ照射が行われる。

第２の可動ミラー４０ｂの照射範囲が終了すると、制御部１３はレーザ光１０のパルス照射を休止し、マグネット４４を駆動し、４枚の可動ミラー４０ａ～４０ｄの揺動角θを変化させ、目標領域の垂直走査方向へ向ける。これにより、図３において垂直走査方向に更に１行分下方向にシフトさせ、上から３番目の行にレーザ光が照射されるようにする。

制御部１３は、第３の可動ミラー４０ｃが照射範囲に来ると、半導体レーザ（光源）１よりレーザ光１０をパルス照射を連続的に開始する。連続的にパルス照射されたレーザ光１０は、ポリゴンミラー２００の回転により、目標領域の水平走査方向に移動する。これにより図３における上から３番目の行の水平走査方向のレーザ照射が行われる。

第３の可動ミラー４０ｃの照射範囲が終了すると、制御部１３はレーザ光１０のパルス照射を休止し、マグネット４４を駆動し、４枚の可動ミラー４０ａ～４０ｄの揺動角θを変化させ、目標領域の垂直走査方向へ移動させる。これにより、図３において垂直走査方向に更に１行分下方向にシフトさせ、上から４番目の行にレーザ光が照射されるようにする。

制御部１３は、第４の可動ミラー４０ｄが照射範囲に来ると、半導体レーザ（光源）１よりレーザ光１０をパルス照射を連続的に開始する。連続的にパルス照射されたレーザ光１０は、ポリゴンミラー２００の回転により、目標領域の水平走査方向に移動する。

これにより図３における上から４番目の行の水平走査方向のレーザ照射が行われる。このようにして、ポリゴンミラー２００の１回転目で第１～第４の行の方向にレーザ光が順次水平走査されると共に、垂直走査方向に行がシフトされて照射される。

第４の可動ミラー４０ｄの照射範囲が終了すると、制御部１３はレーザ光１０のパルス照射を休止し、マグネット４４を駆動し、４枚の可動ミラー４０ａ～４０ｄの揺動角θを変化させ、目標領域の垂直走査方向へ移動させる。これにより、図３において垂直走査方向に更に１行分下方向にシフトさせ、上から５番目の行にレーザ光が照射されるようにする。

前述のように、ポリゴンミラー２００は１回転目で目標領域の半分である上から１行目～４行目にレーザ光１０を走査する。そして、２回転目も同様にして、第１の可動ミラー４０ａ～第４の可動ミラー４０ｄによりレーザ光１０を水平走査しつつ、垂直方向に１行分ずつ照射位置がシフトするように揺動角度を変更する。それによって、目標領域の残りの５行目～８行目までの、全領域にレーザ光１０のパルス照射を行う。

２回転目の第４の可動ミラー４０ｄによる照射が終了すると、制御部１３はレーザ光１０のパルス照射を休止し、マグネット４４を駆動し、４枚の可動ミラー４０ａ～４０ｄの揺動角θを初期の位置に戻す。上記一連の動作を繰り返すことで、目標領域の全域（８行分）に対してレーザ光１０のパルス照射を繰り返し行うことができる。

このように本実施形態の制御部１３（制御手段）は、複数の反射面（ミラー面）を有する多面体を第１の駆動手段により回転させることで、光を対象物に照射しつつ対象物を第１の方向（水平走査方向）に走査する。それと共に、それに同期して、第２の駆動手段を用いて、複数の反射面（ミラー面）を揺動させることで、光を、第１の方向（水平走査方向）に垂直な成分を含む第２の方向（例えば垂直走査方向）へシフトさせている。それにより目標領域全体を走査（スキャン）している。なお、第２の方向（垂直走査方向）は第１の方向に垂直でなくてもよく、少なくとも第１の方向に垂直な成分を含む方向であればよい。

＜実施形態２＞
以下に、本発明の実施形態２を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図４は、実施形態２に係る光学機器の構成を示す機能ブロック図である。図４において、対象物を照明する照明系は、レーザ光１１０を発光する半導体レーザ（光源）１０１、レーザ光１１０の目標領域におけるビーム形状を所望の形状に整える収束レンズ１０２、レーザ光１１０の不要光を遮る固定絞り１０３等により構成される。

半導体レーザ（光源）１０１より発光されたレーザ光１１０は、固定絞り１０３の開口部１０３ａから投光され、折り曲げミラー１０７の開口部１０７ａを通り、ポリゴンミラーユニット１０４のポリゴンミラー４００により反射され、目標領域に照射される。

対象物からの反射光や散乱光を受光する受信系においては、目標領域に照射されたレーザ光１１０が、障害物１１１からの反射光１１２として、ポリゴンミラー４００に戻る。そして、ポリゴンミラー４００により反射された反射光１１２が、折り曲げミラー１０７により方向を変え、集光レンズ１０５に導光され、受光素子１０６へ導光される。

ポリゴンミラーユニット１０４は、ポリゴンミラー４００の４枚の可動ミラーを垂直揺動方向（モータ回転軸１４１ａを含む面に沿った方向）に回転させる第２の駆動手段を有しており、その詳細は後述の図５及び図６により説明する。

制御部１１３は、半導体レーザ（光源）１０１、ポリゴンミラーユニット１０４及び、受光素子１０６等を制御する。尚、制御部１１３は、コンピュータとしてのＣＰＵが内蔵されており、記憶媒体としてのメモリに記憶されたコンピュータプログラムに基づきレーザ照射装置１００全体の各部の動作を制御する制御手段として機能する。

制御部１１３は、半導体レーザ（光源）１０１及びポリゴンミラーユニット１０４を、夫々所定の駆動電圧や駆動周波数で駆動すると共に、受光素子１０６における受光の際の受光波形を特定の周波数で計測する。

そして制御部１１３によって、受光素子１０６で得られた受光時間と、半導体レーザ（光源）１０１の発光時間との差分、もしくは、受光素子１０６で得られた受光信号の位相と、半導体レーザ（光源）１０１の出力信号の位相との差分を計測する。そして、差分を光速で乗じて対象物との距離を決定する。

制御部１１３は、レーザ光１１０を目標領域の水平走査方向及び垂直走査方向に照射するため、モータドライバ１１４及びモータドライバ１１５により、ポリゴンミラーユニット１０４を駆動制御する。

図５は、実施形態２に係るポリゴンミラーユニット１０４の構造及び動作を説明する図である。図５において、回転フレーム１４２は、ポリゴンモータ１４１のモータ回転軸１４１ａに取り付けられ、ポリゴンモータ１４１の回転により回転する。

ポリゴンミラー４００は、回転の順に第１の可動ミラー１４０ａ、第２の可動ミラー１４０ｂ、第３の可動ミラー１４０ｃ、第４の可動ミラー１４０ｄからなる４枚の可動ミラーを有する。

回転フレーム１４２の軸受け部１４２ａは、モータ回転軸１４１ａに直交する方向の回転軸１４３を保持しており、可動ミラー１４０ａ～１４０ｄは回転軸１４３を軸として所定角度範囲内で回転可能になっている。ポリゴンミラー４００は、上記可動ミラー１４０ａ～１４０ｄを４枚、回転フレーム１４２に取り付け、４枚のミラー面を構成している。

リング状のマグネット１４４と、その内側に内接する磁性部材１４５の組合せで磁気回路が構成されている。又、マグネット１４４の外周には、摺動性の良い樹脂で形成したガイド部材１４６が固定される。回転軸１４３には、一体的にリンク部１４３ａと摺動部１４３ｂが形成されており、摺動部１４３ｂはガイド部材１４６と嵌合し、モータ回転軸１４１ａの軸方向に、摺動可能に取り付けられる。

従って、摺動部１４３ｂとガイド部材１４６のモータ回転軸１４１ａの軸方向の位置関係により、可動ミラー１４０ａ～１４０ｄの揺動角が決まる。マグネット１４４は、回転フレーム１４２に対し蛇腹１４８により保持され、回転フレーム１４２と一体にポリゴンモータ１４１により回転し、かつモータ回転軸１４１ａの軸方向に移動可能になっている。

駆動コイル１４９はコイル固定部材１５２に接着固定され、コイル固定部材１５２は固定フレーム１４７にビス１５３で固定される。駆動コイル１４９は、マグネット１４４に挿入された状態で固定フレーム１４７に固定されている。又、固定フレーム１４７には、マグネット１４４のモータ回転軸１４１ａ方向の位置を検知する位置センサ１５０と、ポリゴンモータ１４１と、ポリゴンモータ１４１の回転を検知する回転センサ１５１が、固定される。

回転フレーム１４２の底面部には反射率の異なるマーキング（不図示）が施され、回転センサ１５１はマーキングからの反射光の変化を検出する。制御部１１３は回転センサ１５１からの出力の変化に基づき、ポリゴンモータ１４１の回転数及び回転速度を検知する。制御部１１３は、モータドライバ１１４によりポリゴンモータ１４１を所定の方向に回転させ、回転センサ１５１の出力に応じて回転速度をフィードバック制御する。

レーザ光１１０を目標領域に照射する動作について以下に説明する。４枚の可動ミラー１４０ａ～１４０ｄは、モータ回転軸１４１ａの軸方向から見て等分の角度位置に配置される。

マグネット１４４の外周に成形されたガイド部材１４６は、上記４枚の可動ミラー１４０ａ～１４０ｄに対し、モータ回転軸１４１ａ方向に互いに異なる位置に設けられている。第１の可動ミラー１４０ａの揺動角を揺動角θ１、第２の可動ミラー１４０ｂの揺動角を揺動角θ２、第３の可動ミラー１４０ｃの揺動角を揺動角θ３、第４の可動ミラー１４０ｄの揺動角を揺動角θ４とする。

このように、実施形態２では、複数のミラー面はモータ回転軸４１ａの方向に対して互いに異なる角度傾くように設置されている。尚、摺動部４３ｂがモータ回転軸４１ａの軸方向に、摺動すると、複数のミラー面はモータ回転軸４１ａの方向に対して同じ角度だけ変化する。

目標領域の垂直走査方向の範囲は、揺動角θ１から揺動角θ２になると２ライン分変化し、揺動角θ２から揺動角θ３になると２ライン分変化し、揺動角θ３から揺動角θ４になると２ライン分変化する関係にある。目標領域の水平走査方向の範囲は、可動ミラー１４０ａ～１４０ｄの１枚分の幅の中で、レーザ光１１０が照射される範囲で決定される。

制御部１１３は、ポリゴンミラー４００が１回転する毎に、駆動コイル１４９への通電量を変化させることでマグネット１４４を動かし、可動ミラー１４０の揺動角を変化させるように、モータドライバ１１５を制御する。制御部１１３は、マグネット１４４の所定の位置における磁気力に対する位置センサ１５０の出力を記憶しており、位置センサ１５０の出力から揺動角を所定の角度になるよう、駆動コイル１４９への通電量を制御する。

目標領域の垂直走査方向の範囲は、可動ミラー１４０ａ～１４０ｄの揺動範囲で決定される。制御部１１３は、ポリゴンミラー４００が１回転する毎に、揺動角を所定の角度になるよう、可動ミラー１４０の揺動を行う。

図６は、実施形態２に係る目標領域にレーザ光１１０を照射する動作を説明する図であり、図６を参照してポリゴンミラーユニット１０４の動作と、目標領域にレーザ光１１０を照射する動作を説明する。

制御部１１３は、第１の可動ミラー１４０ａが照射範囲に来ると、半導体レーザ（光源）１０１よりレーザ光１１０のパルス照射を連続的に開始する。連続的にパルス照射されたレーザ光１１０は、ポリゴンミラー４００の回転により、目標領域の水平走査方向に移動する。それが図６における、ミラー１面目のスキャンである。

第１の可動ミラー４０ａの照射範囲が終了すると、制御部１１３はレーザ光１１０のパルス照射を休止する。そして制御部１１３は、第２の可動ミラー１４０ｂが照射範囲に来ると、半導体レーザ（光源）１０１よりレーザ光１１０をパルス照射を連続的に開始する。連続的にパルス照射されたレーザ光１１０は、ポリゴンミラー４００の回転により、目標領域の水平走査方向に移動する。

図６に示すように、第１の可動ミラー１４０ａに対し第２の可動ミラー１４０ｂのパルス照射位置は、垂直走査方向に２ライン分変化している。それが図６におけるミラーの２面目のスキャンである。

第２の可動ミラー１４０ｂの照射範囲が終了すると、制御部１１３はレーザ光１１０のパルス照射を休止する。制御部１１３は、第３の可動ミラー１４０ｃが照射範囲に来ると、半導体レーザ（光源）１０１よりレーザ光１１０をパルス照射を連続的異開始する。

連続的にパルス照射されたレーザ光１１０は、ポリゴンミラー４００の回転により、目標領域の水平走査方向に移動する。第２の可動ミラー１４０ｂに対し第３の可動ミラー１４０ｃのパルス照射位置は、垂直走査方向に２ライン分変化している。それが図６におけるミラーの３面目のスキャンである。

第３の可動ミラー１４０ｃの照射範囲が終了すると、制御部１１３はレーザ光１１０のパルス照射を休止する。制御部１１３は、第４の可動ミラー１４０ｄが照射範囲に来ると、半導体レーザ（光源）１０１よりレーザ光１１０をパルス照射を連続的に開始する。

連続的にパルス照射されたレーザ光１１０は、ポリゴンミラー４００の回転により、目標領域の水平走査方向に移動する。第３の可動ミラー１４０ｃに対し第４の可動ミラー１４０ｄのパルス照射位置は、垂直走査方向に２ライン分変化している。それが図６におけるミラーの４面目のスキャンである。

第４の可動ミラー１４０ｄの照射範囲が終了すると、制御部１１３はレーザ光１１０のパルス照射を休止する。そして、マグネット１４４を駆動し、４枚の可動ミラー１４０ａ～１４０ｄの揺動角を、夫々垂直走査方向に１ライン分変化させて、ポリゴンミラー４００の２回転目を開始する。このように、実施形態２では、第１の駆動手段により複数のミラー面を１面分回転する毎に、それに同期して第２の駆動手段によりレーザ光を第２の方向にシフトする。

ポリゴンミラー４００は１回転目で目標領域の１行おきの半分にレーザ光１１０を走査し、２回転目も第１の可動ミラー１４０ａ～第４の可動ミラー１４０ｄによりレーザ光１１０を走査することで、目標領域の全領域にレーザ光１１０のパルス照射を行う。即ち、１回転目のスキャンと２回転目のスキャンはインターレースした関係にある。

２回転目の第４の可動ミラー１４０ｄの照射範囲へのレーザ照射が終了すると、制御部１１３はレーザ光１１０のパルス照射を休止し、マグネット１４４を駆動し、４枚の可動ミラー１４０の揺動角を初期の位置に戻す。上記一連の動作を繰り返すことで、目標領域の全域にレーザ光１１０のパルス照射を繰り返し続けることができる。

以上説明したように、以上の実施形態１，２においては、複数のミラー面を有する多面体（ポリゴンミラー）の回転方向に対して、複数のミラー面を夫々垂直揺動方向に回転させ、レーザ光を目標領域の垂直走査方向に走査する第２の駆動手段を有する。それにより水平走査方向の照射量分をカバーするための大型スイングミラーが不要となり、装置を小型化することができる。

尚、実施形態１，２では、レーザ光を目標領域の垂直走査方向に走査するための第２の駆動手段を、モータ回転軸４１ａ方向に沿って移動可能なマグネット（いわゆるムービングマグネット）で構成している。しかし、マグネットを固定しコイルをモータ回転軸４１ａ方向に沿って移動可能なコイル（いわゆるムービングコイル）としても構わない。又、各センサも、実施形態１、２と同様の検知が行えれば良く、実施形態１，２に限定されない。

＜物品の製造方法に係る実施形態＞
以上に説明した実施形態１，２に係るレーザ照射装置は、物品の製造方法に使用しうる。当該物品の製造方法は、実施形態１，２に係るレーザ照射装置を用いて物体（対象物）の形状の測定や距離分布の測定を行う測定工程を含む。又、前記測定工程による測定結果に基づき対象物を加工する加工工程を含む。

加工工程は、例えば、対象物の形状や性質等を変える加工や、搬送、検査、選別、組立（組付）、および包装のうちの少なくともいずれか一つを含みうる。本実施形態の物品製造方法は、従来の方法に比べて、レーザ照射装置を小型化できるため、物品の性能・品質・生産性・生産コストのうちの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。又、実施形態１、２の構成を適宜組み合わせても良い。又、以上の実施形態ではレーザ光を用いた光照射装置について説明したが、本発明に係る光照射装置はレーザ光以外の光を用いたものを含む。

尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコード（制御プログラム）を記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給することによって実現してもよい。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたコンピュータ読取可能なプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。

その場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態（実施例）の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

１、１０１‥‥半導体レーザ（光源）
２、１０２‥‥収束レンズ
４、１０４‥‥ポリゴンミラーユニット
５、１０５‥‥集光レンズ
６、１０６‥‥受光素子
１０、１１０‥‥レーザー光
１２、１１２‥‥反射光
１３、１１３‥‥制御部
１４、１１４、１５、１１５‥‥モータドライバ
４０、１４０‥‥可動ミラー
４１、１４１‥‥ポリゴンモータ
４２、１４２‥‥回転フレーム
４４、１４４‥‥マグネット
４７、１４７‥‥固定フレーム
４９、１４９‥‥駆動コイル
５０、１５０‥‥位置センサ
５１、１５１‥‥回転センサ
１０７‥‥折り曲げミラー

Claims (11)

1. 光を対象物に照射する光照射装置であって、
   複数の反射面を有する多面体を回転軸を中心として回転させる第１の駆動手段と、
   前記複数の反射面の夫々を、前記回転軸に対して非平行な揺動軸を中心として揺動させる第２の駆動手段と、
   前記第１及び第２の駆動手段を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、
   前記第１の駆動手段により前記多面体を回転させることで、前記光を前記対象物に照射しつつ前記対象物を第１の方向に走査すると共に、
   前記第２の駆動手段により前記複数の反射面を揺動させることで、前記光を前記第１の方向に垂直な成分を含む第２の方向へシフトさせることを特徴とする光照射装置。
2. 前記第２の駆動手段は、複数の前記反射面を、リンク機構を介して駆動するボイスコイルモータを含むことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記第２の駆動手段による揺動の角度を検出するセンサを有し、前記制御手段は、前記センサの出力に基づき前記角度を制御することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
4. 前記第１の駆動手段により前記複数の反射面を１面分回転する毎に、前記第２の駆動手段により前記光を前記第２の方向にシフトすることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
5. 複数の前記反射面は前記回転軸の方向に対して同じ角度傾くように設置されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
6. 複数の前記反射面は前記回転軸の方向に対して互いに異なる角度傾くように設置されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
7. 前記光はレーザ光を含むことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
8. 前記揺動軸は前記回転軸に対して垂直であることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の光照射装置により光が照射された前記対象物からの反射光を検知する検知手段を有することを特徴とする測定装置。
10. 前記検知手段により検知された前記対象物からの前記反射光に基づき前記対象物までの距離を測定する測定手段を有することを特徴とする請求項９に記載の測定装置。
11. 請求項１０に記載の測定装置により前記対象物までの距離を測定する測定工程と、
    前記測定工程による測定結果に基づき前記対象物を加工する加工工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。

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