WO2022249606A1 - 光走査装置および光走査方法 - Google Patents

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WO2022249606A1
WO2022249606A1 PCT/JP2022/008108 JP2022008108W WO2022249606A1 WO 2022249606 A1 WO2022249606 A1 WO 2022249606A1 JP 2022008108 W JP2022008108 W JP 2022008108W WO 2022249606 A1 WO2022249606 A1 WO 2022249606A1
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WO
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waveform
correction value
displacement
piezo element
amplitude
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PCT/JP2022/008108
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年賢 難波
大輔 奥
建次 高橋
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株式会社フジクラ
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems

Definitions

  • the present invention relates to an optical scanning device and an optical scanning method for scanning an object with a laser beam.
  • Patent Document 1 discusses the use of an optical scanning device using a piezo element.
  • the tilt stage Since the volume of the piezoelectric element changes according to the applied voltage (hereinafter referred to as applied voltage), the position of the stage can be displaced according to the applied voltage. Therefore, the tilt stage has a function of tilting the mirror in a predetermined direction (for example, minutely rotating the mirror around the x-axis) in accordance with the command waveform representing the applied voltage.
  • An element whose volume changes according to an applied current that is, applied current
  • applied current may be used instead of the piezoelectric element whose volume changes according to the applied voltage.
  • piezo elements are known to have hysteresis. Due to the hysteresis, the relationship between the applied voltage and the displacement in the piezo element is not a proportional relationship, and draws an open loop curve in which the displacement changes depending on the direction in which the applied voltage is changed. Also, due to hysteresis, the displacement of the piezo element drifts over time. Therefore, when it is desired to precisely control the tilt of the mirror in a tilt stage using piezoelectric elements, feedback control using a displacement sensor that continuously detects displacement is adopted.
  • the optical scanning device using such a tilt stage has the following problems.
  • An aspect of the present invention has been made in view of the above problems, and provides an optical scanning device or an optical scanning method capable of speeding up scanning while suppressing temporal drift that may occur in the displacement of a piezoelectric element. for the purpose.
  • an optical scanning device includes a mirror that reflects laser light; a displacement sensor for detecting the displacement of the piezoelectric element; a correction value generator for generating a correction value for correcting the command waveform according to the displacement detected by the displacement sensor; and the command waveform and a synthetic waveform generating unit that generates a synthetic waveform by synthesizing the correction value and the synthetic waveform, and a driving unit that drives the piezoelectric element according to the synthetic waveform, wherein the command waveform oscillates periodically, Further, the waveform is symmetrical with respect to the center of amplitude, and the correction value is determined so as to bring the center of amplitude of the periodically vibrating displacement closer to the target value.
  • an optical scanning method includes a mirror that reflects laser light; and a displacement sensor for detecting the displacement of the piezo element.
  • This optical scanning method includes a correction value generating step of generating a correction value for correcting the command waveform according to the displacement detected by the displacement sensor, and a composite waveform that is the sum of the command waveform and the correction value.
  • an optical scanning device or an optical scanning method capable of speeding up scanning while suppressing temporal drift that may occur in the displacement of the piezoelectric element.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an optical scanning device according to one aspect of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a first correction value generation unit provided in the optical scanning device shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is a graph showing command waveforms in the optical scanning device shown in FIG. 1
  • 2A and 2B are schematic diagrams for explaining the operation of a mirror included in the optical scanning device shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a graph showing command amplitude dependence of the center of amplitude in an example of the present invention and a comparative example thereof;
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the optical scanning device 1.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the first correction value generator 13a provided in the optical scanning device 1.
  • FIG. 3 is a graph showing command waveforms in the optical scanning device 1.
  • FIG. 4A and 4B are schematic diagrams for explaining the operation of the mirror 11 included in the optical scanning device 1.
  • FIG. 4 illustration of the biaxial tilt stage 12 provided in the optical scanning device 1 is omitted.
  • the optical scanning device 1 has, as a basic configuration, a mirror 11, a biaxial tilt stage 12, a first correction value generator 13a, a second correction value generator 13b, a first combined waveform generator 14a, a first A two-composite waveform generating section 14 b and a driving section 15 are provided.
  • the optical scanning device 1 is incorporated in, for example, a laser processing machine, and is used to move an irradiation point of laser light on an object.
  • the mirror 11 is configured to reflect the laser light.
  • the laser beam reflected by the mirror 11 is directly applied to the object.
  • the laser beam reflected by the mirror 11 is applied to the object through the galvanometer scanner.
  • the biaxial tilt stage 12 is configured to change the tilt of the mirror 11 using piezo elements.
  • the biaxial tilt stage 12 includes a first columnar piezo element, a second columnar piezo element, a first displacement sensor 12a, and a second displacement sensor 12b.
  • illustration of the first columnar piezoelectric element and the second columnar piezoelectric element is omitted.
  • the two-axis tilt stage 12 is configured to (1) slightly rotate the stage on which the mirror 11 is mounted by expanding and contracting the first columnar piezoelectric element about the x-axis, and (2) A two-axis integral piezo stage is used, which allows the stage on which the mirror 11 is mounted to be slightly rotated about the y-axis by expanding and contracting two columnar piezo elements.
  • the expansion and contraction of each of the first columnar piezo element and the second columnar piezo element changes the height of each of the first columnar piezo element and the second columnar piezo element.
  • first displacement the amount of change in height of the first columnar piezo element
  • second displacement the amount of change in height of the second columnar piezo element
  • the first displacement sensor 12a detects a first displacement in the first columnar piezo element
  • the second displacement sensor 12b detects a second displacement in the second columnar piezo element
  • the biaxial tilt stage 12 changes the tilt of the mirror 11 so that, for example, the irradiation point of the laser beam reflected by the mirror 11 draws a circular orbit on the object.
  • the galvanometer scanner by combining the translational movement of the object or the translational movement of the laser beam irradiation point by the galvanometer scanner, wobbling in which the laser beam irradiation point draws a spiral trajectory on the object can be realized.
  • slightly rotating the stage of the biaxial tilt stage 12 about the x-axis as the rotation axis Ar is also described as tilting the biaxial tilt stage 12 with respect to the first direction.
  • the rotation angle of the stage from the first reference position P0 with the x-axis as the rotation axis Ar is also referred to as the tilt of the biaxial tilt stage 12 with respect to the first direction (FIG. 3 reference).
  • the first reference position P0 is the position of the stage in the first direction when the voltage applied to the first columnar piezoelectric element is 0V. That is, the first reference position P0 is the position of the stage in the first direction when the first displacement is zero.
  • the rotation angle of the stage from the second reference position with the y-axis as the rotation axis is also referred to as the tilt of the biaxial tilt stage 12 with respect to the second direction.
  • the rotation axis when the stage is slightly rotated about the y-axis and the second reference position are not shown, but the rotation axis Ar when the stage is slightly rotated about the x-axis is shown. and the first reference position P0 .
  • the second reference position is the position of the stage in the first direction when the voltage applied to the second columnar piezoelectric element is 0V. That is, the second reference position is the position of the stage in the first direction when the second displacement is zero.
  • the command waveform is the waveform of the control signal used to control the displacement of the piezo element. Since the piezoelectric element is displaced according to the applied voltage, the command waveform is preferably the waveform of the voltage signal.
  • the biaxial tilt stage 12 includes the first columnar piezoelectric element used to tilt the biaxial tilt stage 12 in the first direction and the first columnar piezoelectric element used to tilt the biaxial tilt stage 12 in the second direction. and a second columnar piezo element to be used. Therefore, the command waveform consists of a first command waveform used for controlling the first displacement of the first columnar piezoelectric element and a second command waveform used for controlling the second displacement of the second columnar piezoelectric element. include.
  • the first command waveform as an example, the operation of the mirror 11 when tilting the biaxial tilt stage 12 with respect to the first direction will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the operation of the mirror 11 when tilting the biaxial tilt stage 12 in the second direction is as follows, using the first command waveform as an example, except that the rotation axis differs between the x-axis and the y-axis. is used to tilt the biaxial tilt stage 12 with respect to the first direction. Therefore, detailed description of the operation of the mirror 11 when the two-axis tilt stage 12 is tilted in the second direction using the second command waveform is omitted here.
  • the first command waveform is a voltage signal waveform represented by a time-varying positive voltage.
  • the first command waveform has a waveform that oscillates periodically and is symmetrical with respect to the amplitude center voltage Vc .
  • the amplitude center voltage Vc is the amplitude center when the command waveform is the waveform of the voltage signal.
  • the first command waveform has a sinusoidal shape defined by frequency f, amplitude center voltage Vc , and amplitude VI .
  • the first columnar piezoelectric element has a first displacement of zero when the applied voltage is 0V, that is, when the first command waveform is off.
  • the tilt of the biaxial tilt stage 12 with respect to the first direction is the first reference position P0 , and the reflecting surface of the mirror 11 is parallel to the y-axis.
  • the biaxial tilt stage 12 tilts in the first direction (the counterclockwise direction in FIG. 4).
  • the position of the mirror 11 when the amplitude center voltage Vc is applied is represented by the amplitude center position Pc
  • the position of the mirror 11 when the maximum voltage Vw + is applied is represented by the minimum amplitude position PW- .
  • the angle formed by the mirror 11 at the amplitude center position Pc and the mirror 11 at the first reference position P0 is represented as the angle ⁇ c .
  • the angle formed by the mirror 11 at the amplitude maximum position PW + and the mirror 11 at the amplitude center position Pc is represented as an angle ⁇ W .
  • the first command waveform is a sine wave and has a symmetrical waveform with respect to the amplitude center voltage Vc . Therefore, the maximum amplitude position PW + and the minimum amplitude position PW- are symmetrical with respect to the center amplitude position Pc . As a result, the angle formed by the mirror 11 at the amplitude minimum position P W ⁇ and the mirror 11 at the amplitude center position P c is also the angle ⁇ W .
  • the first columnar piezo element has hysteresis. Therefore, even when the same voltage (for example, the amplitude center voltage V c ) is applied to the first columnar piezoelectric element, the values of the angle ⁇ c often differ. Due to the variation in the value of the angle ⁇ c in this manner, the position of the irradiation point of the laser beam reflected by the mirror 11 varies even when the same voltage is applied to the first columnar piezoelectric element. In the optical scanning device 1, by correcting the first command waveform using the first correction value generated by the first correction value generating section 13a, it is possible to suppress this variation in the irradiation point. Note that detailed functions of the first correction value generation unit 13a will be described later with reference to FIG.
  • the first displacement sensor 12a generates a first monitor waveform representing a first displacement that changes over time.
  • the second displacement sensor 12b generates a second monitor waveform representing the temporally changing second displacement.
  • the first correction value generator 13a generates a first correction value based on a first monitor waveform and a first target value for controlling the tilt of the biaxial tilt stage 12 in the first direction.
  • the first correction value is a correction value for correcting temporal drift that may occur in the amplitude center of the periodically vibrating first displacement (and thus the amplitude center position P c in the first direction). This is a correction value for bringing the amplitude center closer to the first target value.
  • the first correction value is obtained, for example, by calculating the difference between the first target value and the center of amplitude of the first displacement (first target value - center of amplitude of first displacement).
  • the first correction value is positive, and if the center of amplitude of the first displacement is larger than the first target value, the first correction value is negative.
  • the first correction value is provided to the first composite waveform generator 14a.
  • the configuration example of the first correction value generation unit 13a includes a low-pass filter (LPF) 13a1, an averaging unit 13a2, a comparison unit 13a3, a PID control unit 13a4, and a limiter 13a5.
  • LPF low-pass filter
  • the LPF 13a1 has a passband defined by a predetermined center frequency and a predetermined band.
  • the LPF 13a1 passes, as a signal, components included in the passband of the first monitor waveform, and blocks other components as noise.
  • the passband of the LPF 13a1 includes the frequency f of the first command waveform.
  • the first monitor waveform that has passed through the LPF 13a1 is supplied to the averaging section 13a2.
  • the averaging unit 13a2 averages the components of the first monitor waveform passed by the LPF 13a1 to calculate the amplitude center of the first displacement, and supplies the amplitude center of the first displacement to the comparison unit 13a3.
  • the comparison unit 13a3 generates the first correction value by calculating the difference between the first target value and the amplitude center of the first displacement.
  • a subtraction circuit is used as the comparator 13a3.
  • the first target value and the first correction value are supplied to the PID controller 13a4.
  • the PID control unit 13a4 performs PID (Proportional-Integral-Differential) control of the first correction value so that the amplitude center of the first displacement approaches (more preferably matches) the first target value.
  • PID-controlled first correction value is supplied to the limiter 13a5.
  • the limiter 13a5 refers to the first correction value, the upper limit value, and the lower limit value supplied from the PID control unit 13a4, and (1) if the first correction value is equal to or more than the lower limit value and less than the upper limit value, the first (2) if the first correction value is less than the lower limit, supply the lower limit as the first correction value to the first composite waveform generation unit 14a; 3) If the first correction value is greater than or equal to the upper limit value, the upper limit value is supplied to the first composite waveform generator 14a as the first correction value.
  • the PID control section 13a4 and the limiter 13a5 can be omitted from the first correction value generation section 13a.
  • the first synthetic waveform generator 14a is configured to generate a first synthetic waveform by synthesizing the first command waveform and the first correction value.
  • an adder circuit is used as the first combined waveform generator 14a.
  • the first composite waveform generated by the first composite waveform generation section 14 a is provided to the driving section 15 .
  • the second correction value generator 13b generates a second correction value based on a second monitor waveform and a second target value for controlling the tilt of the biaxial tilt stage 12 with respect to the first direction.
  • the second correction value is a correction value for correcting drift over time that can occur in the amplitude center of the second displacement that oscillates periodically (and thus the amplitude center position P c in the second direction). This is a correction value for bringing the amplitude center closer to the second target value.
  • the second correction value like the first correction value, is obtained, for example, by calculating the difference between the second target value and the center of the amplitude of the second displacement (the second target value - the center of the amplitude of the second displacement). .
  • the second correction value is provided to the second composite waveform generator 14b.
  • a configuration example of the second correction value generation unit 13b can be configured in the same manner as the configuration example of the first correction value generation unit 13a shown in FIG. Therefore, detailed description of the configuration example of the second correction value generation unit 13b is omitted here.
  • the second synthetic waveform generator 14b is configured to generate a second synthetic waveform by synthesizing the second command waveform and the second correction value.
  • an adder circuit is used as the second synthesized waveform generator 14b.
  • the second composite waveform generated by the second composite waveform generator 14 b is supplied to the drive section 15 .
  • the drive unit 15 is configured to control the tilt of the biaxial tilt stage 12 with respect to the first direction by driving the biaxial tilt stage 12 according to the first synthesized waveform.
  • the driving section 15 is configured to control the tilt of the biaxial tilt stage 12 in the second direction by driving the biaxial tilt stage 12 according to the second synthesized waveform.
  • the first correction value generated by the first correction value generator 13a is determined so as to bring the center of amplitude of the first displacement closer to the first target value.
  • the driving unit 15 controls the tilt of the two-axis tilt stage 12 with respect to the first direction according to the first synthesized waveform obtained by synthesizing the first command waveform and the first correction value. It can be brought close to the first target value.
  • the second correction value generated by the second correction value generator 13b is determined so as to bring the center of amplitude of the second displacement closer to the second target value.
  • the amplitude center of the second displacement is shifted to the second It is possible to approach the target value.
  • the drift over time that can occur in the amplitude center of the piezo element is a slow phenomenon compared to one cycle of the command waveform. This is for the following reasons. That is, in feedback control (correction), it is necessary to sample the angle and position of the controlled object at a sufficiently fast period (frequency) in response to changes in the controlled object, and output a correction value so as to match the target value.
  • the drift of the piezo element gradually changes (for example, 0.1 mrad change in 10 minutes), the drift can be suppressed by performing feedback control with a period that is in time for the change (for example, if correction is performed with a 10 s period, feedback control
  • the command waveform is a sine wave with an amplitude of 0.1 mrad and a frequency of 1000 Hz, and the piezoelectric element is driven by angle feedback control (with angle correction)
  • the cycle is sufficiently faster than the command waveform cycle of 1 ms. (For example, correction at a period of 1 ⁇ s or less).Since the drift period is sufficiently slower than the command waveform period, the drift correction frequency is much higher than the command waveform correction frequency.
  • the drift correction frequency is 1/10000000 or less of the command waveform correction frequency. Therefore, the drift can be suppressed by correcting the drift once every several hundred to several thousand cycles of the command waveform.
  • the frequency at which the first correction value generator 13a generates the first correction value can be determined without greatly depending on the frequency of the first command waveform, and the second correction value generator 13b generates the second correction value
  • the generation frequency can be determined without greatly depending on the frequency of the command waveform, so that the optical scanning device 1 can speed up scanning while suppressing temporal drift that may occur in the displacement of the piezoelectric element. can.
  • the optical scanning device 1 includes the mirror 11 that reflects laser light and the piezoelectric element (the first A tilt stage (two-axis tilt stage 12) that changes the tilt of the mirror 11 by means of a columnar piezoelectric element and a second columnar piezoelectric element), and displacement of the piezoelectric elements (the first columnar piezoelectric element and the second columnar piezoelectric element) (first displacement , second displacement), and displacements detected by the displacement sensors (first displacement sensor 12a, second displacement sensor 12b) (first displacement, second displacement).
  • the first A tilt stage two-axis tilt stage 12
  • displacement of the piezoelectric elements the first columnar piezoelectric element and the second columnar piezoelectric element
  • displacements detected by the displacement sensors first displacement sensor 12a, second displacement sensor 12b
  • correction values for correcting command waveforms (first command waveform, second command waveform) (first correction value generation unit 13a , second correction value generation unit 13b), and a composite waveform (first composite a composite waveform generator (first composite waveform generator 14a, second composite waveform generator 14b) for generating a waveform and a second composite waveform); and a driving unit 15 for driving (the first columnar piezoelectric element and the second columnar piezoelectric element), and the command waveforms (the first command waveform and the second command waveform) oscillate periodically and
  • the correction value generator (first correction value generator 13a, second correction value generator 13b) sets the amplitude center of the periodically oscillating displacement to the target value (first target value,
  • the correction values (first correction value, second correction value) are determined so as to approach the second target value).
  • a correction value generation unit calculates the center of amplitude of the displacement that oscillates periodically, and then uses the center of amplitude to generate a correction value (first correction value, second correction value).
  • the temporal drift that can occur in the center of amplitude of the piezo elements is a slow phenomenon compared to one cycle of the command waveforms (the first command waveform and the second command waveform). be. Therefore, in the optical scanning device 1, the correction value generator (first correction value generator 13a, second correction value generator 13b) instructs the frequency of generating the correction values (first correction value, second correction value).
  • the optical scanning device 1 can further increase the operating frequency of wobble scanning while suppressing temporal drift that may occur in the displacement of the piezoelectric elements (the first columnar piezoelectric element and the second columnar piezoelectric element). That is, the optical scanning device 1 can speed up scanning while suppressing drift.
  • the correction value generators (the first correction value generator 13a and the second correction value generator 13b) average the outputs of the displacement sensors (the first displacement sensor 12a and the second displacement sensor 12b).
  • a configuration is adopted in which a value is calculated and the average value is used as the amplitude center.
  • the amplitude center of displacement (first displacement, second displacement) can be obtained, for example, by calculating the average value of the outputs of the displacement sensors (first displacement sensor 12a, second displacement sensor 12b).
  • the drift over time that can occur in the amplitude center of the piezo elements is compared with one cycle of the command waveforms (the first command waveform and the second command waveform). It is a slow phenomenon. Therefore, the average value of the outputs of the displacement sensors (first displacement sensor 12a, second displacement sensor 12b) is used as the center of amplitude, and the correction value can be calculated by taking the difference between the target value and the center of amplitude.
  • the first columnar piezoelectric element and the second columnar piezoelectric element) can be easily suppressed from drifting over time.
  • the correction value generators (first correction value generator 13a, second correction value generator 13b) generate correction values (first correction value, second correction value) using PID control.
  • the configuration of generating is adopted.
  • PID control is suitable as feedback control for bringing the amplitude center closer to the target value.
  • the piezo elements include a first piezo element that changes the tilt of the mirror with respect to the first direction and a second piezo element that changes the tilt of the mirror with respect to the second direction.
  • the stage is a two-axis tilt stage including the first piezo element (first columnar piezo element) and the second piezo element (second columnar piezo element), and is equipped with a displacement sensor.
  • the (first displacement sensor 12a, second displacement sensor 12b) includes the first displacement sensor 12a for detecting the first displacement, which is the displacement of the first piezo element (first columnar piezo element), and the second piezo element (second and a second displacement sensor 12b for detecting a second displacement that is a displacement of a columnar piezoelectric element).
  • first correction value generator 13a, second correction value generator 13b is configured such that the amplitude center of the first displacement that oscillates periodically is generating a first correction value so as to approach a first target value, and generating a second correction value such that the amplitude center of the second displacement that oscillates periodically approaches a second target value; drives the first piezoelectric element (first columnar piezoelectric element) according to a first composite waveform that is the sum of the first command waveform and the first correction value, and the second command waveform and the second correction value, A second piezo element (second columnar piezo element) is driven in accordance with a second composite waveform that is the sum of .
  • the irradiation point of the laser light can be scanned along the first direction and the second direction, which are two independent directions. Therefore, it is possible to increase the degree of freedom when setting the trajectory of the irradiation point to be drawn on the object.
  • the optical scanning device 1 can, for example, draw a circular trajectory or a spiral trajectory on the object.
  • the frequency of the command waveforms (first command waveform, second command waveform) is 1000 Hz or more.
  • the optical scanning device 1 the command waveform ( (first command waveform, second command waveform). Therefore, the optical scanning device 1 is effective when the frequency of the command waveform (first command waveform, second command waveform) is 1000 Hz or more.
  • optical scanning device 1 Modified example of optical scanning device
  • the optical scanning device 1 includes two piezoelectric elements, the first columnar piezoelectric element and the second columnar piezoelectric element, has been described.
  • the optical scanning device 1 in the case of one-dimensional drawing (eg, straight line drawing) instead of two-dimensional drawing (eg, circular drawing), the second columnar piezo element can be omitted.
  • the optical scanning device 1 tilts the biaxial tilt stage 12 only in the first direction. can be done. Therefore, the optical scanning device 1 can scan the irradiation point of the laser beam on the object along the direction corresponding to the first direction. Then, by using a galvanometer scanner to translate the irradiation point in a direction that intersects (preferably orthogonally) to the direction corresponding to the first direction, wobbling that the irradiation point draws a zigzag trajectory on the object is realized. can do.
  • the optical scanning device 1 includes a first command waveform generator 16a, a second command waveform generator 16b, and a controller 17 as additional components.
  • the first command waveform generator 16a is configured to generate a first command waveform.
  • the first command waveform generator 16a generates a sine wave having a frequency f, an amplitude center voltage V c , and an amplitude VI specified by the controller 17 as the first command waveform.
  • the first command waveform generated by the first command waveform generator 16a is supplied to the first composite waveform generator 14a.
  • the second command waveform generator 16b is configured to generate a second command waveform.
  • the second command waveform generator 16b generates a sine wave having a frequency f, an amplitude center voltage V c , and an amplitude VI specified by the controller 17 as the second command waveform.
  • the second command waveform generated by the second command waveform generator 16b is provided to the second composite waveform generator 14b.
  • the control unit 17 acquires the first monitor waveform and the second monitor waveform from each of the first displacement sensor 12a and the second displacement sensor 12b. Further, the control unit 17 controls the frequency f, the amplitude center voltage V c and the amplitude V I of each of the first command waveform and the second command waveform, the first target value, and the A second target value and a phase difference between the first command waveform and the second command waveform are generated. For example, when the frequency f, the amplitude center voltage V c , and the amplitude VI are equal in each of the first command waveform and the second command waveform, and the phase difference between the first command waveform and the second command waveform is ⁇ /2.
  • the irradiation point of the laser beam can draw a circular trajectory on the object.
  • wobbling in which the laser light irradiation point draws a spiral trajectory on the object can be realized.
  • the frequency f, the amplitude center voltage V c , and the amplitude V I of the first command waveform are supplied to the first command waveform generator 16a, and the first monitor waveform and the first target value are supplied to the first correction value generator 13a. supplied. Further, the frequency f, the amplitude center voltage V c and the amplitude V I of the second command waveform are supplied to the second command waveform generator 16b, and the second monitor waveform and the second target value are supplied to the second correction value generator 16b. 13b.
  • the comparative example was obtained by omitting the first correction value generation unit 13a and the first synthetic waveform generation unit 14a based on the present embodiment. That is, in the comparative example, the first command waveform is not corrected.
  • results of performing wobble scanning using each of the example and the comparative example of the optical scanning device 1 as described above are the results when ⁇ w is changed sequentially to 0.2 mrad, 0.6 mrad, and 1.0 mrad.
  • the present invention is expressed as a device (optical scanning device).
  • the present invention can also be expressed as a method (optical scanning method). That is, "a mirror that reflects a laser beam, a tilt stage on which the mirror is mounted and that changes the tilt of the mirror by means of a piezo element that is displaced according to a command waveform, and a displacement sensor that detects the displacement of the piezo element. comprising: a correction value generating step of generating a correction value for correcting the command waveform according to the displacement detected by the displacement sensor; and synthesizing the command waveform and the correction value.
  • a driving step of driving the piezo element according to the composite waveform wherein the command waveform oscillates periodically and is symmetrical about the center of amplitude. is a waveform, and the correction value is generated so that the center of amplitude of the periodically oscillating displacement approaches a target value.”
  • An optical scanning device includes a mirror that reflects a laser beam; a tilt stage on which the mirror is mounted and that changes the tilt of the mirror by a piezoelectric element that is displaced according to a command waveform; a displacement sensor that detects the displacement of the piezoelectric element; a correction value generator that generates a correction value for correcting the command waveform according to the displacement detected by the displacement sensor; and a synthesis of the command waveform and the correction value. and a drive unit for driving the piezo element according to the composite waveform, wherein the command waveform oscillates periodically and rotates about the center of amplitude.
  • the waveform is symmetrical, and the correction value is determined so as to bring the center of amplitude of the periodically vibrating displacement closer to the target value.
  • the correction value generation unit calculates the center of amplitude of the periodically vibrating displacement, and then generates the correction value using the center of amplitude.
  • Drift over time that can occur in the amplitude center of the piezo element is a phenomenon that can occur over a long period of time compared to one period of the command waveform. Therefore, in the present optical scanning device, it is not necessary to continuously correct the command waveform in real time. In other words, the frequency at which the correction value generator generates the correction value can be determined without greatly depending on the frequency of the command waveform. Therefore, the present optical scanning device can speed up scanning while suppressing temporal drift that may occur in the displacement of the piezoelectric element.
  • the correction value generator calculates an average value of the outputs of the displacement sensor, and uses the average value as the amplitude center. is adopted.
  • the amplitude center of the displacement of the piezoelectric element can be obtained, for example, by calculating the average value of the output of the displacement sensor.
  • the drift over time that can occur in the amplitude center of the piezo element is a slow phenomenon compared to one cycle of the command waveform. Therefore, the correction value can be calculated by using the average value of the output of the displacement sensor as the amplitude center and taking the difference between the target value and the amplitude center, so that the drift of the piezo element over time can be easily suppressed.
  • the piezo element is a first piezo element that changes the tilt of the mirror with respect to the first direction; a second piezo element that changes the tilt of the mirror with respect to a second direction, wherein the tilt stage is a biaxial tilt stage comprising the first piezo element and the second piezo element,
  • the displacement sensor includes a first displacement sensor that detects a first displacement that is the displacement of the first piezo element and a second displacement sensor that detects a second displacement that is the displacement of the second piezo element;
  • the waveforms are a first command waveform for controlling the first piezo element, the first command waveform oscillating periodically and being a symmetrical waveform with respect to the center of amplitude, and the second piezo element.
  • the drive unit drives the first piezoelectric element according to a first combined waveform that is the sum of the first command waveform and the first correction value, and the second command waveform and the second correction value to drive the second piezo element in accordance with a second composite waveform.
  • An optical scanning method includes a mirror that reflects a laser beam; a tilt stage on which the mirror is mounted and that changes the tilt of the mirror by a piezoelectric element that is displaced according to a command waveform; and a displacement sensor for detecting displacement of the piezo element.
  • This optical scanning method includes a correction value generating step of generating a correction value for correcting the command waveform according to the displacement detected by the displacement sensor, and a composite waveform that is the sum of the command waveform and the correction value.
  • This optical scanning method has the same effects as the optical scanning device according to the first aspect.

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Abstract

光走査装置において、ピエゾ素子の変位に生じ得る経時的なドリフトを抑制しつつ、走査を高速化するために、光走査装置は、ミラー（１１）と、指令波形に応じて変位するピエゾ素子によって前記ミラーの傾きを変化させるチルトステージ（２軸チルトステージ１２）と、ピエゾ素子の変位を検出する変位センサ（第１変位センサ１２ａ，第２変位センサ１２ｂ）と、前記変位に応じて前記指令波形を補正する補正値を生成する補正値生成部（第１補正値生成部１３ａ，第２補正値生成部１３ｂ）と、前記指令波形と前記補正値との和である合成波形にしたがって前記ピエゾ素子を駆動する駆動部（１５）と、を備え、補正値は、前記変位の振幅中心を目標値に近けるように定められている。

Description

光走査装置および光走査方法
　レーザ光によって対象物を走査する光走査装置および光走査方法に関する。
　レーザ加工の分野では、レーザ光によって対象物を走査する光走査装置が広く利用されている。例えば、特許文献１では、ピエゾ素子を用いた光走査装置の利用が検討されている。
日本国公開特許公報特開２０１４－２１７８７５号
　ピエゾ素子は、印加される電圧（以下において、印加電圧と称する）に応じて体積が変化するので、印加電圧に応じてステージの位置を変位させることができる。したがって、チルトステージは、印加電圧を表す指令波形にしたがって、所定の方向に対してミラーを傾ける（例えば、ｘ軸を回転軸としてミラーを微小回転させる）機能を有している。なお、印加電圧に応じて体積が変化するピエゾ素子の代わりに、印加される電流（すなわち印加電流）に応じて体積が変化する素子を用いてもよい。
　ところで、ピエゾ素子は、ヒステリシスを有することが知られている。ヒステリシスに起因して、ピエゾ素子における印加電圧と変位との関係は、比例関係ではなく、且つ、印加電圧を変化させる方向に依存して変位が変化するオープンループな曲線を描く。また、ヒステリシスに起因して、ピエゾ素子の変位は、経時的にドリフトする。そのため、ピエゾ素子を用いたチルトステージにおいてミラーの傾きを精密に制御したい場合には、変位を連続的に検出する変位センサを用いたフィードバック制御を採用する。
　しかしながら、このようなチルトステージを用いた光走査装置においては、以下のような問題があった。
　すなわち、変位を連続的に検出する変位センサを用いたフィードバック制御では、常に変位を検出し、実際の変位を所望の変位に近づけるように印加電圧を補正し続ける。そのため、ピエゾ素子を用いた光走査装置においても走査の高速化に限界があった。印加電圧を補正する処理の所要時間が走査の高速化を律速するためである。所要時間を短縮すればするほど走査を高速化することができる。しかし、所要時間の短縮には限界があるため、走査の高速化にも限界がある。
　本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ピエゾ素子の変位に生じ得る経時的なドリフトを抑制しつつ、走査を高速化できる光走査装置または光走査方法を実現することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光走査装置は、レーザ光を反射するミラーと、前記ミラーを載置し、指令波形に応じて変位するピエゾ素子によって前記ミラーの傾きを変化させるチルトステージと、前記ピエゾ素子の変位を検出する変位センサと、前記変位センサが検出した前記変位に応じて前記指令波形を補正する補正値を生成する補正値生成部と、前記指令波形と前記補正値とを合成することによって合成波形を生成する合成波形生成部と、前記合成波形にしたがって前記ピエゾ素子を駆動する駆動部と、を備え、前記指令波形は、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形であり、前記補正値は、周期的に振動する前記変位の振幅中心を目標値に近づけるように定められている。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光走査方法は、レーザ光を反射するミラーと、前記ミラーを載置し、指令波形に応じて変位するピエゾ素子によって前記ミラーの傾きを変化させるチルトステージと、前記ピエゾ素子の変位を検出する変位センサと、を用いた光走査方法である。本光走査方法は、前記変位センサが検出した前記変位に応じて前記指令波形を補正する補正値を生成する補正値生成工程と、前記指令波形と前記補正値との和である合成波形にしたがって前記ピエゾ素子を駆動する駆動工程と、を含み、前記指令波形は、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形であり、前記補正値は、周期的に振動する前記変位の振幅中心を目標値に近づけるように定められている。
　本発明の一態様によれば、ピエゾ素子の変位に生じ得る経時的なドリフトを抑制しつつ、走査を高速化できる光走査装置または光走査方法を実現することができる。
本発明の一態様に係る光走査装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す光走査装置が備えている第１補正値生成部の構成を示すブロック図である。 図１に示す光走査装置における指令波形を示すグラフである。 図１に示す光走査装置が備えているミラーの動作を説明する模式図である。 本発明の一実施例およびその比較例における振幅中心の指令振幅依存性を示すグラフである。
　本発明の一実施形態に係る光走査装置１の基本的構成について、図１～図４を参照して説明する。図１は、光走査装置１の構成を示すブロック図である。図２は、光走査装置１が備えている第１補正値生成部１３ａの構成を示すブロック図である。図３は、光走査装置１における指令波形を示すグラフである。図４は、光走査装置１が備えているミラー１１の動作を説明する模式図である。なお、図４においては、光走査装置１が備えている２軸チルトステージ１２の図示を省略している。
　（光走査装置の基本的構成）
　光走査装置１は、基本的構成として、ミラー１１と、２軸チルトステージ１２と、第１補正値生成部１３ａと、第２補正値生成部１３ｂと、第１合成波形生成部１４ａと、第２合成波形生成部１４ｂと、駆動部１５と、を備えている。光走査装置１は、例えば、レーザ加工機に内蔵され、レーザ光の照射点を対象物上で移動させるために利用される。
　ミラー１１は、レーザ光を反射するための構成である。例えば、ミラー１１にて反射されたレーザ光は、直接、対象物に照射される。或いは、ミラー１１にて反射されたレーザ光は、ガルバノスキャナを介して、対象物に照射される。
　２軸チルトステージ１２は、ピエゾ素子を用いてミラー１１の傾きを変化させるための構成である。２軸チルトステージ１２は、第１柱状ピエゾ素子と、第２柱状ピエゾ素子と、第１変位センサ１２ａと、第２変位センサ１２ｂと、を備えている。なお、図１においては、第１柱状ピエゾ素子および第２柱状ピエゾ素子の図示を省略している。
　本実施形態においては、２軸チルトステージ１２として、（１）第１柱状ピエゾ素子の伸縮によって、ミラー１１を載置するステージをｘ軸を回転軸として微小回転させること、及び、（２）第２柱状ピエゾ素子の伸縮によって、ミラー１１を載置するステージをｙ軸を回転軸として微小回転させることが可能な２軸一体ピエゾステージを用いている。第１柱状ピエゾ素子および第２柱状ピエゾ素子の各々が伸縮することによって、第１柱状ピエゾ素子および第２柱状ピエゾ素子の各々の高さが変化する。以下において、第１柱状ピエゾ素子の高さの変化量を第１変位とよび、第２柱状ピエゾ素子の高さの変化量を第２変位とよぶ。なお、第１柱状ピエゾ素子および第２柱状ピエゾ素子の各々は、それぞれ、第１ピエゾ素子および第２ピエゾ素子の一例である。
　また、本実施形態において、第１変位センサ１２ａは、第１柱状ピエゾ素子における第１変位を検出し、第２変位センサ１２ｂは、第２柱状ピエゾ素子における第２変位を検出する。
　２軸チルトステージ１２は、例えば、ミラー１１により反射されたレーザ光の照射点が対象物上で円軌道を描くようにミラー１１の傾きを変化させる。この場合、対象物の並進移動、又は、ガルバノスキャナによるレーザ光の照射点の並進移動を組み合わせることによって、レーザ光の照射点が対象物上で螺旋軌道を描くウォブリングを実現することができる。
　なお、２軸チルトステージ１２のステージをｘ軸を回転軸Ａｒとして微小回転させることを、本明細書においては、２軸チルトステージ１２を第１方向に対して傾ける、とも記載する。また、ｘ軸を回転軸Ａｒとするステージの第１基準位置Ｐ０からの回転角のことを、本明細書においては、２軸チルトステージ１２の第１方向に対する傾きとも記載する（図３参照）。なお、第１基準位置Ｐ０は、第１柱状ピエゾ素子に印加される電圧が０Ｖである場合におけるステージの第１方向における位置である。すなわち、第１基準位置Ｐ０は、第１変位がゼロである場合におけるステージの第１方向における位置である。
　一方、ｙ軸を回転軸としてステージを微小回転させることを、本明細書においては、２軸チルトステージ１２を第２方向に傾ける、とも記載する。また、ｙ軸を回転軸とするステージの第２基準位置からの回転角のことを、本明細書においては、２軸チルトステージ１２の第２方向に対する傾きとも記載する。ここでは、ｙ軸を回転軸としてステージを微小回転させる場合の回転軸と、第２基準位置とについては図示を省略するが、ｘ軸を回転軸としてステージを微小回転させる場合の回転軸Ａｒと、第１基準位置Ｐ０と同様である。なお、第２基準位置は、第２柱状ピエゾ素子に印加される電圧が０Ｖである場合におけるステージの第１方向における位置である。すなわち、第２基準位置は、第２変位がゼロである場合におけるステージの第１方向における位置である。
　（指令波形および２軸チルトステージの動作）
　指令波形は、ピエゾ素子の変位を制御するために用いられる制御信号の波形である。ピエゾ素子は、印加される電圧に応じて変位するため、指令波形は、電圧信号の波形であることが好ましい。
　上述したように、２軸チルトステージ１２は、２軸チルトステージ１２を第１方向に対して傾けるために用いる第１柱状ピエゾ素子と、２軸チルトステージ１２を第２方向に対して傾けるために用いる第２柱状ピエゾ素子と、備えている。したがって、指令波形は、第１柱状ピエゾ素子の第１変位を制御するために用いられる第１指令波形と、第２柱状ピエゾ素子の第２変位を制御するために用いられる第２指令波形とを含む。以下では、第１指令波形を例として用いて、２軸チルトステージ１２を第１方向に対して傾ける場合のミラー１１の動作について図３および図４を参照して説明する。第２指令波形を用いて、２軸チルトステージ１２を第２方向に対して傾ける場合のミラー１１の動作は、回転軸がｘ軸とｙ軸とで異なる以外は、第１指令波形を例として用いて、２軸チルトステージ１２を第１方向に対して傾ける場合のミラー１１の動作と同様である。したがって、ここでは、第２指令波形を用いて、２軸チルトステージ１２を第２方向に対して傾ける場合のミラー１１の動作の詳しい説明を省略する。
　図３に示すように、第１指令波形は、時間変化する正の電圧により表される電圧信号の波形である。ウォブル走査を実施するために、第１指令波形は、周期的に振動し、且つ、振幅中心電圧Ｖｃに対して対称な波形を有する。振幅中心電圧Ｖｃは、指令波形が電圧信号の波形である場合における振幅中心である。本実施形態において、第１指令波形は、周波数ｆと、振幅中心電圧Ｖｃと、振幅ＶＩとにより規定される正弦波の形状を有する。第１指令波形の最大電圧ＶＷ＋および最小電圧ＶＷーの各々は、それぞれ、ＶＷ＋＝Ｖｃ＋ＶＩ／２、および、ＶＷー＝Ｖｃ－ＶＩ／２で与えられる。
　第１柱状ピエゾ素子は、印加される電圧が０Ｖである場合、すなわち、第１指令波形がオフである場合、第１変位がゼロである。その結果、図４に示すように、２軸チルトステージ１２の第１方向に対する傾きは第１基準位置Ｐ０をとり、ミラー１１の反射面は、ｙ軸と平行な状態をとる。
　また、第１柱状ピエゾ素子は、正電圧を印加された場合、その正電圧に応じた第１変位を示す。その結果、図４に示すように、２軸チルトステージ１２は、第１方向（図４においては反時計回りの方向）に対して傾く。
　図４においては、（１）振幅中心電圧Ｖｃが印加された場合のミラー１１の位置を振幅中心位置Ｐｃで表し、（２）最大電圧ＶＷ＋が印加された場合のミラー１１の位置を振幅最大位置ＰＷ＋で表し、（３）最小電圧ＶＷーが印加された場合のミラー１１の位置を振幅最小位置ＰＷーで表している。また、図４においては、振幅中心位置Ｐｃにおけるミラー１１と第１基準位置Ｐ０におけるミラー１１とのなす角を角θｃと表す。また、振幅最大位置ＰＷ＋におけるミラー１１と振幅中心位置Ｐｃにおけるミラー１１とのなす角を角θＷと表す。
　上述したように、第１指令波形は、正弦波であり、振幅中心電圧Ｖｃに対して対称な波形を有する。したがって、振幅最大位置ＰＷ＋と振幅最小位置ＰＷ－とは、振幅中心位置Ｐｃに対して対称である。結果として、振幅最小位置ＰＷ－におけるミラー１１と振幅中心位置Ｐｃにおけるミラー１１とのなす角も角θＷとなる。
　ところで、第１柱状ピエゾ素子は、ヒステリシスを有する。そのため、第１柱状ピエゾ素子に同じ電圧（例えば、振幅中心電圧Ｖｃ）を印加した場合であっても、角θｃの値が異なる場合が多い。このように、角θｃの値がばらつくことによって、第１柱状ピエゾ素子に同じ電圧を印加した場合であってもミラー１１により反射されたレーザ光の照射点の位置がばらつく。光走査装置１においては、第１補正値生成部１３ａが生成する第１補正値を用いて第１指令波形を補正することによって、この照射点のばらつきを抑制することができる。なお、第１補正値生成部１３ａの詳しい機能については、図２を参照して後述する。
　（指令波形の補正）
　第１変位センサ１２ａは、時間的に変化する第１変位を表す第１モニタ波形を生成する。
　第２変位センサ１２ｂは、時間的に変化する第２変位を表す第２モニタ波形を生成する。
　第１補正値生成部１３ａは、２軸チルトステージ１２の第１方向に対する傾きを制御するための第１モニタ波形および第１目標値に基づいて第１補正値を生成する。第１補正値は、周期的に振動する第１変位の振幅中心（ひいては第１方向における振幅中心位置Ｐｃ）に生じ得る経時的なドリフトを補正するための補正値であり、第１変位の振幅中心を第１目標値に近づけるための補正値である。第１補正値は、例えば、第１目標値と第１変位の振幅中心との差分（第１目標値－第１変位の振幅中心）を算出することにより得られる。第１変位の振幅中心が第１目標値よりも小さい場合、第１補正値は正となり、第１変位の振幅中心が第１目標値よりも大きい場合、第１補正値は負となる。第１補正値は、第１合成波形生成部１４ａに提供される。
　第１補正値生成部１３ａの構成例を図２に示す。図２に示すように、第１補正値生成部１３ａの構成例は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３ａ１と、平均化部１３ａ２と、比較部１３ａ３と、ＰＩＤ制御部１３ａ４と、リミッタ１３ａ５とを備えている。
　ＬＰＦ１３ａ１は、所定の中心周波数と、所定の帯域とにより規定される通過帯域を有する。ＬＰＦ１３ａ１は、第１モニタ波形のうち、通過帯域に含まれる成分を信号として通過させ、それ以外の成分をノイズとして遮断する。本実施形態において、ＬＰＦ１３ａ１の通過帯域は、第１指令波形の周波数ｆを含んでいる。ＬＰＦ１３ａ１を通過した第１モニタ波形は、平均化部１３ａ２に供給される。
　平均化部１３ａ２は、第１モニタ波形のうちＬＰＦ１３ａ１が通過させた成分を平均化することによって、第１変位の振幅中心を算出する第１変位の振幅中心は、比較部１３ａ３に供給される。
　比較部１３ａ３は、第１目標値と第１変位の振幅中心との差分を算出することによって第１補正値を生成する。本実施形態においては、比較部１３ａ３として減算回路を用いている。第１目標値および第１補正値は、ＰＩＤ制御部１３ａ４に供給される。
　ＰＩＤ制御部１３ａ４は、第１変位の振幅中心が第１目標値に近づけるために（より好ましくは一致させるために）、第１補正値をＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御する。ＰＩＤ制御された第１補正値は、リミッタ１３ａ５に供給される。
　リミッタ１３ａ５においては、上限値および下限値が定められている。リミッタ１３ａ５は、ＰＩＤ制御部１３ａ４から供給された第１補正値と、上限値および下限値とを参照し、（１）第１補正値が下限値以上かつ上限値未満である場合には第１補正値を第１合成波形生成部１４ａに供給し、（２）第１補正値が下限値未満である場合には第１補正値として下限値を第１合成波形生成部１４ａに供給し、（３）第１補正値が上限値以上である場合には第１補正値として上限値を第１合成波形生成部１４ａに供給する。
　なお、第１補正値生成部１３ａにおいて、ＰＩＤ制御部１３ａ４およびリミッタ１３ａ５は省略可能である。
　第１合成波形生成部１４ａは、第１指令波形と第１補正値とを合成することによって、第１合成波形を生成するための構成である。本実施形態においては、第１合成波形生成部１４ａとして、加算回路を用いている。第１合成波形生成部１４ａにて生成された第１合成波形は、駆動部１５に提供される。
　第２補正値生成部１３ｂは、２軸チルトステージ１２の第１方向に対する傾きを制御するための第２モニタ波形および第２目標値に基づいて第２補正値を生成する。第２補正値は、周期的に振動する第２変位の振幅中心（ひいては第２方向における振幅中心位置Ｐｃ）に生じ得る経時的なドリフトを補正するための補正値であり、第２変位の振幅中心を第２目標値に近づけるための補正値である。第２補正値は、第１補正値と同様に、例えば、第２目標値と第２変位の振幅中心との差分（第２目標値－第２変位の振幅中心）を算出することにより得られる。第２補正値は、第２合成波形生成部１４ｂに提供される。
　第２補正値生成部１３ｂの構成例は、図２に示した第１補正値生成部１３ａの構成例と同様に構成することができる。したがって、ここでは、第２補正値生成部１３ｂの構成例の詳しい説明を省略する。
　第２合成波形生成部１４ｂは、第２指令波形と第２補正値とを合成することによって、第２合成波形を生成するための構成である。本実施形態においては、第２合成波形生成部１４ｂとして、加算回路を用いている。第２合成波形生成部１４ｂにて生成された第２合成波形は、駆動部１５に供給される。
　駆動部１５は、第１合成波形に従って２軸チルトステージ１２を駆動することにより、２軸チルトステージ１２の第１方向に対する傾きを制御するための構成である。同様に、駆動部１５は、第２合成波形に従って２軸チルトステージ１２を駆動することにより、２軸チルトステージ１２の第２方向に対する傾きを制御するための構成である。
　上述したように、第１補正値生成部１３ａが生成する第１補正値は、第１変位の振幅中心を第１目標値に近づけるように定められている。第１指令波形と第１補正値とを合成することによって得られる第１合成波形に従って駆動部１５が２軸チルトステージ１２の第１方向に対する傾きを制御することによって、第１変位の振幅中心を第１目標値に近づけることができる。同様に、第２補正値生成部１３ｂが生成する第２補正値は、第２変位の振幅中心を第２目標値に近づけるように定められている。第２指令波形と第２補正値とを合成することによって得られる第２合成波形を用いて２軸チルトステージ１２の第２方向に対する傾きを制御することによって、第２変位の振幅中心を第２目標値に近づけることができる。
　ピエゾ素子の振幅中心において生じ得る経時的なドリフトは、指令波形の１周期と比較して遅い現象である。これは以下の理由による。すなわち、フィードバック制御（補正）は制御対象の変化に対して、十分に速い周期(頻度)で制御対象の角度や位置をサンプリングし、目標値と一致するように補正値を出力する必要がある。ここで、ピエゾ素子のドリフトは徐々に変化する（例えば、１０分で０．１ｍｒａｄ変化）為、その変化に間に合う周期でフィードバック制御を行えばドリフトを抑制できる（例えば１０ｓ周期で補正すればフィードバック制御が間に合う。一方、指令波形が振幅０．１ｍｒａｄ、周波数１０００Ｈｚの正弦波の条件にて角度フィードバック制御してピエゾ素子を駆動する場合（角度補正あり）、指令波形の周期1msよりも十分に速い周期でフィードバック制御を行う必要がある（例えば１μｓ以下の周期で補正）。このようにドリフトの周期は指令波形の周期より十分に遅い為、ドリフトの補正頻度は指令波形の補正頻度に比べて非常に低い（例えば、ドリフトの補正頻度は指令波形の補正頻度の１／１０００００００以下）。このことから、指令波形の数百～数千周期に１回、ドリフトの補正を行えばドリフトを抑制できる。そのため、第１補正値生成部１３ａが第１補正値を生成する頻度を第１指令波形の周波数に大きく依存せずに定めることができる。また、第２補正値生成部１３ｂが第２補正値を生成する頻度を指令波形の周波数に大きく依存せずに定めることができる。したがって、光走査装置１は、ピエゾ素子の変位に生じ得る経時的なドリフトを抑制しつつ、走査を高速化することができる。
　（基本的構成により得られる効果）
　以上のように、光走査装置１は、レーザ光を反射するミラー１１と、ミラー１１を載置し、指令波形（第１指令波形，第２指令波形）に応じて変位するピエゾ素子（第１柱状ピエゾ素子および第２柱状ピエゾ素子）によってミラー１１の傾きを変化させるチルトステージ（２軸チルトステージ１２）と、ピエゾ素子（第１柱状ピエゾ素子および第２柱状ピエゾ素子）の変位（第１変位，第２変位）を検出する変位センサ（第１変位センサ１２ａ，第２変位センサ１２ｂ）と、変位センサ（第１変位センサ１２ａ，第２変位センサ１２ｂ）が検出した変位（第１変位，第２変位）に応じて指令波形（第１指令波形，第２指令波形）を補正する補正値（第１補正値，第２補正値）を生成する補正値生成部（第１補正値生成部１３ａ，第２補正値生成部１３ｂ）と、指令波形（第１指令波形，第２指令波形）と補正値（第１補正値，第２補正値）とを合成することによって合成波形（第１合成波形，第２合成波形）を生成する合成波形生成部（第１合成波形生成部１４ａ，第２合成波形生成部１４ｂ）と、合成波形（第１合成波形，第２合成波形）にしたがってピエゾ素子（第１柱状ピエゾ素子および第２柱状ピエゾ素子）を駆動する駆動部１５と、を備え、指令波形（第１指令波形，第２指令波形）は、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形であり、補正値生成部（第１補正値生成部１３ａ，第２補正値生成部１３ｂ）は、周期的に振動する前記変位の振幅中心を目標値（第１目標値，第２目標値）に近づけるように補正値（第１補正値，第２補正値）を定める。
　補正値生成部（第１補正値生成部１３ａ，第２補正値生成部１３ｂ）は、周期的に振動する前記変位の振幅中心を算出したうえで、当該振幅中心を用いて補正値（第１補正値，第２補正値）を生成する。ピエゾ素子（第１柱状ピエゾ素子および第２柱状ピエゾ素子）の振幅中心において生じ得る経時的なドリフトは、指令波形（第１指令波形，第２指令波形）の１周期と比較して遅い現象である。そのため、光走査装置１においては、補正値生成部（第１補正値生成部１３ａ，第２補正値生成部１３ｂ）が補正値（第１補正値，第２補正値）を生成する頻度を指令波形（第１指令波形，第２指令波形）の周波数ｆに大きく依存せずに定めることができる。したがって、光走査装置１は、ピエゾ素子（第１柱状ピエゾ素子および第２柱状ピエゾ素子）の変位に生じ得る経時的なドリフトを抑制しつつ、ウォブル走査の動作周波数をより高めることができる。すなわち、光走査装置１は、ドリフトを抑制しつつ走査を高速化することができる。
　また、光走査装置１において、補正値生成部（第１補正値生成部１３ａ，第２補正値生成部１３ｂ）は、変位センサ（第１変位センサ１２ａ，第２変位センサ１２ｂ）の出力の平均値を算出し、当該平均値を前記振幅中心とする、という構成が採用されている。
　このように、変位（第１変位，第２変位）の振幅中心は、例えば、変位センサ（第１変位センサ１２ａ，第２変位センサ１２ｂ）の出力の平均値を算出することによって得ることができる。上述したように、ピエゾ素子（第１柱状ピエゾ素子および第２柱状ピエゾ素子）の振幅中心において生じ得る経時的なドリフトは、指令波形（第１指令波形，第２指令波形）の１周期と比較して遅い現象である。そのため、変位センサ（第１変位センサ１２ａ，第２変位センサ１２ｂ）の出力の平均値を振幅中心として用い、目標値と振幅中心との差分を取ることによって補正値を算出できるので、ピエゾ素子（第１柱状ピエゾ素子および第２柱状ピエゾ素子）の経時的なドリフトを容易に抑制することができる。
　また、光走査装置１において、補正値生成部（第１補正値生成部１３ａ，第２補正値生成部１３ｂ）は、ＰＩＤ制御を用いて補正値（第１補正値，第２補正値）を生成する、という構成が採用されている。
　このように、振幅中心を目標値に近づけるフィードバック制御としては、ＰＩＤ制御が好適である。
　また、光走査装置１において、ピエゾ素子は、第１方向に対する前記ミラーの傾きを変化させる第１ピエゾ素子と、第２方向に対する前記ミラーの傾きを変化させる第２ピエゾ素子と、を含み、チルトステージ（２軸チルトステージ１２）は、前記第１ピエゾ素子（第１柱状ピエゾ素子）と、前記第２ピエゾ素子（第２柱状ピエゾ素子）と、を備えた２軸チルトステージであり、変位センサ（第１変位センサ１２ａ，第２変位センサ１２ｂ）は、第１ピエゾ素子（第１柱状ピエゾ素子）の変位である第１変位を検出する第１変位センサ１２ａと、第２ピエゾ素子（第２柱状ピエゾ素子）の変位である第２変位を検出する第２変位センサ１２ｂとを含み、指令波形は、前記第１ピエゾ素子を制御するための第１指令波形であって、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形である第１指令波形と、前記第２ピエゾ素子を制御するための第２指令波形であって、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形である第２指令波形と、を含み、補正値生成部（第１補正値生成部１３ａ，第２補正値生成部１３ｂ）は、周期的に振動する前記第１変位の振幅中心が第１目標値に近づくように第１補正値を生成し、且つ、周期的に振動する前記第２変位の振幅中心が第２目標値に近づくように第２補正値を生成し、駆動部１５は、第１指令波形と第１補正値との和である第１合成波形にしたがって第１ピエゾ素子（第１柱状ピエゾ素子）を駆動し、且つ、第２指令波形と前記第２補正値との和である第２合成波形にしたがって第２ピエゾ素子（第２柱状ピエゾ素子）を駆動する、という構成が採用されている。
　上記の構成によれば、レーザ光の照射点を独立した２つの方向である第１方向及び第２方向に沿って走査することができる。そのため、対象物上に描く照射点の軌道を設定する場合の自由度を高めることができる。光走査装置１は、例えば、対象物上に円軌道または螺旋軌道を描くことができる。また、上記の構成によれば、第１ピエゾ素子および第２ピエゾ素子の変位に生じ得る経時的なドリフトを抑制しつつ、走査を高速化し得る。
　また、光走査装置１においては、指令波形（第１指令波形，第２指令波形）の周波数が１０００Ｈｚ以上である、という構成が採用されている。
　光走査装置１においては、補正値生成部（第１補正値生成部１３ａ，第２補正値生成部１３ｂ）が補正値（第１補正値，第２補正値）を生成する頻度を指令波形（第１指令波形，第２指令波形）の周波数に大きく依存せずに定めることができる。したがって、光走査装置１は、指令波形（第１指令波形，第２指令波形）の周波数が１０００Ｈｚ以上の場合に効果的である。
　（光走査装置の変形例）
　本実施形態では、光走査装置１が２つのピエゾ素子である第１柱状ピエゾ素子と第２柱状ピエゾ素子とを備えている場合について説明した。ただし、光走査装置１においては、二次元の描画（例えば円描画）ではなく一次元の描画（例えば直線描画）の場合、第２柱状ピエゾ素子を省略することができる。
　光走査装置１において、第２柱状ピエゾ素子を省略した場合（第１柱状ピエゾ素子のみを備えている場合）、光走査装置１は、２軸チルトステージ１２を第１方向に対してのみ傾けることができる。したがって、光走査装置１は、対象物上においてレーザ光の照射点を第１方向に対応した方向に沿って走査することができる。そのうえで、ガルバノスキャナを用いて、第１方向に対応した方向に交わる方向（好ましくは直交する方向）に照射点を並進移動させることによって、照射点が対象物上でジグザグな軌道を描くウォブリングを実現することができる。
　（光走査装置の追加的構成）
　光走査装置１の追加的構成について、引き続き図１を参照して説明する。光走査装置１は、上述した基本的構成に加えて、第１指令波形生成部１６ａと、第２指令波形生成部１６ｂと、制御部１７と、を、追加的構成として備えている。
　第１指令波形生成部１６ａは、第１指令波形を生成するための構成である。例えば、第１指令波形生成部１６ａは、第１指令波形として、制御部１７により指定された周波数ｆ、振幅中心電圧Ｖｃ、および振幅ＶＩを有する正弦波を生成する。第１指令波形生成部１６ａにて生成された第１指令波形は、第１合成波形生成部１４ａに供給される。
　第２指令波形生成部１６ｂは、第２指令波形を生成するための構成である。例えば、第２指令波形生成部１６ｂは、第２指令波形として、制御部１７により指定された周波数ｆ、振幅中心電圧Ｖｃ、および振幅ＶＩを有する正弦波を生成する。第２指令波形生成部１６ｂにて生成された第２指令波形は、第２合成波形生成部１４ｂに提供される。
　制御部１７は、第１変位センサ１２ａおよび第２変位センサ１２ｂの各々より、それぞれ、第１モニタ波形および第２モニタ波形を取得する。また、制御部１７は、ユーザが選択したウォブル走査に応じて、第１指令波形および第２指令波形の各々における周波数ｆ、振幅中心電圧Ｖｃ、および振幅ＶＩと、第１目標値と、第２目標値と、第１指令波形と第２指令波形との位相差と、を生成する。例えば、第１指令波形および第２指令波形の各々における周波数ｆ、振幅中心電圧Ｖｃ、および振幅ＶＩが等しく、第１指令波形と第２指令波形との位相差がπ／２である場合、レーザ光の照射点が対象物上で円軌道を描くことができる。この場合、例えば、ガルバノスキャナによるレーザ光の照射点の並進移動を組み合わせることによって、レーザ光の照射点が対象物上で螺旋軌道を描くウォブリングを実現することができる。
　第１指令波形の周波数ｆ、振幅中心電圧Ｖｃ、および振幅ＶＩは、第１指令波形生成部１６ａに供給され、第１モニタ波形および第１目標値は、第１補正値生成部１３ａに供給される。また、第２指令波形の周波数ｆ、振幅中心電圧Ｖｃ、および振幅ＶＩは、第２指令波形生成部１６ｂに供給され、第２モニタ波形および第２目標値は、第２補正値生成部１３ｂに供給される。
　〔実施例〕
　光走査装置１の実施例と、当該実施例に対する比較例とについて、以下に説明する。本実施例では、第１指令波形の周波数ｆ、振幅中心電圧Ｖｃ、および振幅ＶＩとして、それぞれ、ｆ＝３０００Ｈｚ、Ｖｃ＝３．５９Ｖ、およびＶＩ＝０．６８Ｖを採用した。Ｖｃ＝３．５９Ｖは、第１目標値であるθｃ＝１．３ｍｒａｄ．に対応し、ＶＩ＝０．６８Ｖは、θＷ＝０．２ｍｒａｄ．に対応する。
　なお、比較例は、本実施例をベースにして、第１補正値生成部１３ａ、第１合成波形生成部１４ａ、を省略することによって得られた。すなわち、比較例においては、第１指令波形に対する補正を実施していない。
　光走査装置１の実施例および比較例の各々を用いて、１０分間にわたって第１ピエゾ素子のみを連続動作させてウォブル走査を実施した結果であって、第１方向に対する傾きの結果を、以下の表１に示す。なお、比較例の振幅中心電圧Ｖｃは、Ｖｃ＝３．４０Ｖである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１を参照すれば、本実施例は、比較例と比較して、周波数が３０００Ｈｚであるウォブル走査を１０分間にわたって実施した場合に、ピエゾ素子の振幅中心である角θｃにおいて生じる経時的なドリフトを抑制できることが分かった。なお、従来の角度フィードバック制御を用いた光走査装置においては、ウォブル走査の周波数が高くなると（例えば１０００Ｈｚを超えると）ウォブル走査の周波数に角度フィードバック制御が追いつかなくなり、ウォブル走査が乱れる。本実施例においては、角度フィードバック制御を用いていないので、３０００Ｈｚのように高い周波数であっても、ウォブル走査が乱れることはなかった。
　次に、本実施例および比較例の各々において、第２指令波形の振幅ＶＩとして、ＶＩ＝０．７０Ｖ，２．１１Ｖ，３．５１Ｖと変化させた場合について説明する。ＶＩ＝０．７０Ｖ，２．１１Ｖ，３．５１Ｖの各々は、それぞれ、θＷ＝０．２ｍｒａｄ，０．６ｍｒａｄ，１．０ｍｒａｄ．に対応する。また本実施例では、第２指令波形の周波数ｆ、振幅中心電圧Ｖｃとして、それぞれ、ｆ＝３０００Ｈｚ、Ｖｃ＝３．５０Ｖを採用した。Ｖｃ＝３．５０Ｖは、第２目標値であるθｃ＝１．２２５ｍｒａｄ．に対応する。このような光走査装置１の実施例および比較例の各々を用いて、ウォブル走査を実施した結果であって、θwを順次０．２ｍｒａｄ，０．６ｍｒａｄ，１．０ｍｒａｄと変化させたときの第２方向に対する傾きの結果を図５に示す。なお、比較例の振幅中心電圧Ｖｃは、Ｖｃ＝３．４０Ｖである。
　図５を参照すれば、比較例においては、（１）θＷ＝０．２ｍｒａｄ．のとき、θｃ＝１．１８５ｍｒａｄ．であり、（２）θＷ＝０．６ｍｒａｄ．のとき、θｃ＝１．２２５ｍｒａｄ．であり、（３）θＷ＝１．０ｍｒａｄ．のとき、θｃ＝１．２５７ｍｒａｄ．であった。その一方で、本実施例においては、角θｃがθＷ＝０．２ｍｒａｄ，０．６ｍｒａｄ，１．０ｍｒａｄ．の何れの場合においても、１０分後の角θｃがθｃ＝１．２２５ｍｒａｄ．でほぼ変化しないことが分かった。
　図５の結果より、本実施例は、比較例と比較して、角θwを変化させながら周波数が３０００Ｈｚであるウォブル走査を実施した場合に、ピエゾ素子の振幅中心である角θｃにおける角θＷに依存するドリフトを抑制できることが分かった。
　〔付記事項〕
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　また、上述した実施形態では、本発明を装置（光走査装置）として表現した。ただし、本発明は、方法（光走査方法）としても表現することができる。すなわち、「レーザ光を反射するミラーと、前記ミラーを載置し、指令波形に応じて変位するピエゾ素子によって前記ミラーの傾きを変化させるチルトステージと、前記ピエゾ素子の変位を検出する変位センサと、を用いた光走査方法であって、前記変位センサが検出した前記変位に応じて前記指令波形を補正する補正値を生成する補正値生成工程と、前記指令波形と前記補正値とを合成することによって合成波形を生成する合成波形生成工程と、前記合成波形にしたがって前記ピエゾ素子を駆動する駆動工程と、を含み、前記指令波形は、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形であり、前記補正値は、周期的に振動する前記変位の振幅中心を目標値に近づけるように補正値を生成する、ことを特徴とする光走査方法」も本発明の範疇に含まれる。
　〔まとめ〕
　本発明の第１の態様に係る光走査装置は、レーザ光を反射するミラーと、前記ミラーを載置し、指令波形に応じて変位するピエゾ素子によって前記ミラーの傾きを変化させるチルトステージと、前記ピエゾ素子の変位を検出する変位センサと、前記変位センサが検出した前記変位に応じて前記指令波形を補正する補正値を生成する補正値生成部と、前記指令波形と前記補正値とを合成することによって合成波形を生成する合成波形生成部と、前記合成波形にしたがって前記ピエゾ素子を駆動する駆動部と、を備え、前記指令波形は、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形であり、前記補正値は、周期的に振動する前記変位の振幅中心を目標値に近づけるように定められている。
　上記の構成によれば、前記補正値生成部は、周期的に振動する前記変位の振幅中心を算出したうえで、当該振幅中心を用いて補正値を生成する。ピエゾ素子の振幅中心において生じ得る経時的なドリフトは、指令波形の１周期と比較して長い時間を掛けて生じ得る現象である。そのため、本光走査装置においては、指令波形をリアルタイムで補正し続けなくてもよく、ドリフトが生じ得る周期に応じた頻度で指令波形を補正すればよい。言い替えれば、前記補正値生成部が補正値を生成する頻度を指令波形の周波数に大きく依存せずに定めることができる。したがって、本光走査装置は、ピエゾ素子の変位に生じ得る経時的なドリフトを抑制しつつ、走査を高速化することができる。
　本発明の第２の態様に係る光走査装置においては、第１の態様に加えて、前記補正値生成部は、前記変位センサの出力の平均値を算出し、当該平均値を前記振幅中心とする、という構成が採用されている。
　このように、ピエゾ素子の変位の振幅中心は、例えば、変位センサの出力の平均値を算出することによって得ることができる。上述したように、ピエゾ素子の振幅中心において生じ得る経時的なドリフトは、指令波形の１周期と比較して遅い現象である。そのため、変位センサの出力の平均値を振幅中心として用い、目標値と振幅中心との差分を取ることによって補正値を算出できるので、ピエゾ素子の経時的なドリフトを容易に抑制することができる。
　本発明の第３の態様に係る光走査装置においては、第１の態様または第2の態様に加えて、前記ピエゾ素子は、第１方向に対する前記ミラーの傾きを変化させる第１ピエゾ素子と、第２方向に対する前記ミラーの傾きを変化させる第２ピエゾ素子と、を含み、前記チルトステージは、前記第１ピエゾ素子と、前記第２ピエゾ素子と、を備えた２軸チルトステージであり、前記変位センサは、前記第１ピエゾ素子の変位である第１変位を検出する第１変位センサと、前記第２ピエゾ素子の変位である第２変位を検出する第２変位センサとを含み、前記指令波形は、前記第１ピエゾ素子を制御するための第１指令波形であって、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形である第１指令波形と、前記第２ピエゾ素子を制御するための第２指令波形であって、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形である第２指令波形と、を含み、前記補正値生成部は、周期的に振動する前記第１変位の振幅中心が第１目標値に近づくように第１補正値を生成し、且つ、周期的に振動する前記第２変位の振幅中心が第２目標値に近づくように第２補正値を生成し、前記駆動部は、前記第１指令波形と前記第１補正値との和である第１合成波形にしたがって前記第１ピエゾ素子を駆動し、且つ、前記第２指令波形と前記第２補正値との和である第２合成波形にしたがって前記第２ピエゾ素子を駆動する、という構成が採用されている。
　上記の構成によれば、第１ピエゾ素子および第２ピエゾ素子の変位に生じ得る経時的なドリフトを抑制しつつ、走査を高速化し得る。
　本発明の第４の態様に係る光走査方法は、レーザ光を反射するミラーと、前記ミラーを載置し、指令波形に応じて変位するピエゾ素子によって前記ミラーの傾きを変化させるチルトステージと、前記ピエゾ素子の変位を検出する変位センサと、を用いた光走査方法である。本光走査方法は、前記変位センサが検出した前記変位に応じて前記指令波形を補正する補正値を生成する補正値生成工程と、前記指令波形と前記補正値との和である合成波形にしたがって前記ピエゾ素子を駆動する駆動工程と、を含み、前記指令波形は、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形であり、前記補正値は、周期的に振動する前記変位の振幅中心を目標値に近づけるように定められている。
　本光走査方法は、第１の態様に係る光走査装置と同じ効果を奏する。
　１　　　　　　光走査装置
　１１　　　　　ミラー
　１２　　　　　２軸チルトステージ
　１２ａ　　　　第１変位センサ
　１２ｂ　　　　第２変位センサ
　１３ａ　　　　第１補正値生成部
　１３ａ１　　　ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
　１３ａ２　　　平均化部
　１３ａ３　　　比較部
　１３ａ４　　　ＰＩＤ制御部
　１３ａ５　　　リミッタ
　１３ｂ　　　　第２補正値生成部
　１４ａ　　　　第１合成波形生成部
　１４ｂ　　　　第２合成波形生成部
　１５　　　　　駆動部
　１６ａ　　　　第１指令波形生成部
　１６ｂ　　　　第２指令波形生成部
　１７　　　　　制御部

Claims (4)

  1. 　レーザ光を反射するミラーと、
    　前記ミラーを載置し、指令波形に応じて変位するピエゾ素子によって前記ミラーの傾きを変化させるチルトステージと、
    　前記ピエゾ素子の変位を検出する変位センサと、
    　前記変位センサが検出した前記変位に応じて前記指令波形を補正する補正値を生成する補正値生成部と、
    　前記指令波形と前記補正値とを合成することによって合成波形を生成する合成波形生成部と、
    　前記合成波形にしたがって前記ピエゾ素子を駆動する駆動部と、を備え、
    　前記指令波形は、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形であり、
    　前記補正値は、周期的に振動する前記変位の振幅中心を目標値に近づけるように定められている、
    ことを特徴とする光走査装置。
  2. 　前記補正値生成部は、前記変位センサの出力の平均値を算出し、当該平均値を前記振幅中心とする、
    ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
  3. 　前記ピエゾ素子は、第１方向に対する前記ミラーの傾きを変化させる第１ピエゾ素子と、第２方向に対する前記ミラーの傾きを変化させる第２ピエゾ素子と、を含み、
    　前記チルトステージは、前記第１ピエゾ素子と、前記第２方向に対する前記ミラーの傾きを変化させる第２ピエゾ素子と、を備えた２軸チルトステージであり、
    　前記変位センサは、前記第１ピエゾ素子の変位である第１変位を検出する第１変位センサと、前記第２ピエゾ素子の変位である第２変位を検出する第２変位センサとを含み、
    　前記指令波形は、前記第１ピエゾ素子を制御するための第１指令波形であって、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形である第１指令波形と、前記第２ピエゾ素子を制御するための第２指令波形であって、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形である第２指令波形と、を含み、
    　前記補正値生成部は、周期的に振動する前記第１変位の振幅中心が第１目標値に近づくように第１補正値を生成し、且つ、周期的に振動する前記第２変位の振幅中心が第２目標値に近づくように第２補正値を生成し、
    　前記駆動部は、前記第１指令波形と前記第１補正値との和である第１合成波形にしたがって前記第１ピエゾ素子を駆動し、且つ、前記第２指令波形と前記第２補正値との和である第２合成波形にしたがって前記第２ピエゾ素子を駆動する、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
  4. 　レーザ光を反射するミラーと、前記ミラーを載置し、指令波形に応じて変位するピエゾ素子によって前記ミラーの傾きを変化させるチルトステージと、前記ピエゾ素子の変位を検出する変位センサと、を用いた光走査方法であって、
    　前記変位センサが検出した前記変位に応じて前記指令波形を補正する補正値を生成する補正値生成工程と、
    　前記指令波形と前記補正値とを合成することによって合成波形を生成する合成波形生成工程と、
    　前記合成波形にしたがって前記ピエゾ素子を駆動する駆動工程と、を含み、
    　前記指令波形は、周期的に振動し、且つ、振幅中心に対して対称な波形であり、
    　前記補正値は、周期的に振動する前記変位の振幅中心を目標値に近づけるように定められている、
    ことを特徴とする光走査方法。
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