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技術 光走査アクチュエータの評価装置

出願人 日本信号株式会社
発明者 荻野哲夫
出願日 2015年4月2日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2015-076066
公開日 2016年11月24日 (2年8ヶ月経過) 公開番号 2016-197144
状態 特許登録済
技術分野 機械的光走査系 光学装置、光ファイバーの試験 機械的光制御・光スイッチ マイクロマシン
主要キーワード 試料設置台 内側可 揺動角θ 距離装置 外側可 照射指令 リサージュ走査 供給指令
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

光を二次元走査する光走査アクチュエータにおける光反射面を第1軸回り及び第2軸回りに揺動させた状態で前記光反射面の前記第1軸回りの揺動角及び第2軸回りの揺動角を検出(算出)する。

解決手段

光走査アクチュエータの評価装置1は、ガルバノミラー10(光走査アクチュエータ)の光反射面15にレーザ光照射する光源部2と、ガルバノミラー10に第1正弦波信号及び第2正弦波信号を供給する駆動部3と、受光面4aを有しガルバノミラー10による走査光の受光面4aへの入射位置を検出する光位置検出部4と、制御部5と、を含む。制御部5は、前記走査光の受光面4aへの第1入射位置P(t)及び第2入射位置P(t+Δt)と、前記第1入射位置と前記第2入射位置との検出時間差Δtと、前記光反射面と受光面4aとの距離Lとに基づいて、光反射面15のx軸回りの揺動角及びy軸回りの揺動角を算出する。

概要

背景

従来、光源からの照射光(例えば、レーザ光)を二次元走査する光走査装置が知られている。この種の光走査装置は、ガルバノミラー等で構成される光走査アクチュエータと、この光走査アクチュエータを駆動する駆動部とを有する。前記光走査アクチュエータは、光反射面を含み、この光反射面は互いに直交する二軸(例えば、x軸及びy軸)回りに揺動可能に構成されている。前記駆動部は、前記光反射面の前記二軸の各軸回り共振周波数に相当する周波数を有した二つの駆動信号(例えば、正弦波信号)を前記光走査アクチュエータに供給する。これにより、前記光走査アクチュエータの前記光反射面がx軸回り及びy軸回りに揺動駆動され、前記光反射面に照射される光が二次元走査される。

概要

光を二次元走査する光走査アクチュエータにおける光反射面を第1軸回り及び第2軸回りに揺動させた状態で前記光反射面の前記第1軸回りの揺動角及び第2軸回りの揺動角を検出(算出)する。光走査アクチュエータの評価装置1は、ガルバノミラー10(光走査アクチュエータ)の光反射面15にレーザ光を照射する光源部2と、ガルバノミラー10に第1正弦波信号及び第2正弦波信号を供給する駆動部3と、受光面4aを有しガルバノミラー10による走査光の受光面4aへの入射位置を検出する光位置検出部4と、制御部5と、を含む。制御部5は、前記走査光の受光面4aへの第1入射位置P(t)及び第2入射位置P(t+Δt)と、前記第1入射位置と前記第2入射位置との検出時間差Δtと、前記光反射面と受光面4aとの距離Lとに基づいて、光反射面15のx軸回りの揺動角及びy軸回りの揺動角を算出する。

目的

本発明は、前記光反射面を第1軸回り及び第2軸回りに揺動させた状態で前記光反射面の前記第1軸回りの揺動角及び前記第2軸回りの揺動角を検出(算出)し、もって、前記光反射面の前記第1軸回りの共振周波数及び前記第2軸回りの共振周波数を精度よく把握することを可能とする光走査アクチュエータの評価装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

光反射面が第1正弦波信号及び第2正弦波信号によって互いに直交する第1軸及び第2軸回り揺動駆動されることによって、前記光反射面に照射された光を二次元走査する光走査アクチュエータ評価装置であって、前記光反射面に光を照射する光源部と、前記光走査アクチュエータに前記第1正弦波信号及び前記第2正弦波信号を供給する駆動部と、受光面を有し、前記光走査アクチュエータによる走査光の前記受光面への入射位置を検出する光位置検出部と、前記走査光の前記受光面への第1入射位置及び第2入射位置と、前記第1入射位置と前記第2入射位置との検出時間差と、前記光反射面と前記受光面との距離と、に基づいて、前記光反射面の前記第1軸回りの揺動角及び前記第2軸回りの揺動角を算出する演算処理部と、を含む、光走査アクチュエータの評価装置。

請求項2

前記駆動部は、前記第1正弦波信号の周波数及び前記第2正弦波信号の周波数をそれぞれ変更可能に構成され、前記演算処理部は、前記第1正弦波信号の変更前後の各周波数における前記光反射面の前記第1軸回りの揺動角を算出し、前記光反射面の前記第1軸回りの揺動角が最大となる前記第1正弦波信号の周波数を前記光反射面の前記第1軸回りの共振周波数として求め、前記第2正弦波信号の変更前後の各周波数における前記光反射面の前記第2軸回りの揺動角を算出し、前記光反射面の前記第2軸回りの揺動角が最大となる前記第2正弦波信号の周波数を前記光反射面の前記第2軸回りの共振周波数として求める、請求項1に記載の光走査アクチュエータの評価装置。

請求項3

前記光位置検出部は、二次元PSD(Position Sensitive Detector)素子を含む、請求項1又は2に記載の光走査アクチュエータの評価装置。

請求項4

前記受光面は、停止状態にある前記光反射面に平行であり、前記光位置検出部は、前記第1入射位置及び前記第2入射位置を、前記光反射面が停止状態にあるときに前記光源部から照射された光の前記光反射面による反射光が前記受光面に入射する位置を原点とする二次元座標として検出する、請求項1〜3のいずれか一つに記載の光走査アクチュエータの評価装置。

請求項5

前記演算処理部は、前記第1正弦波信号の周波数をfx、前記第2正弦波信号の周波数をfy、前記光反射面と前記受光面との距離をL、前記第1入射位置を(X1,Y2)、前記第2入射位置を(X2,Y2)、前記第1入射位置と前記第2入射位置との前記検出時間差をΔtとしたとき、下式によって前記光反射面の前記第1軸回りの揺動角θx及び前記光反射面の前記第2軸回りの揺動角θyを算出する、請求項4に記載の光走査アクチュエータの評価装置。

技術分野

0001

本発明は、レーザ光など照射光二次元走査する光走査アクチュエータ評価装置に関し、特に前記光走査アクチュエータの光反射面揺動特性を評価する技術に関する。

背景技術

0002

従来、光源からの照射光(例えば、レーザ光)を二次元走査する光走査装置が知られている。この種の光走査装置は、ガルバノミラー等で構成される光走査アクチュエータと、この光走査アクチュエータを駆動する駆動部とを有する。前記光走査アクチュエータは、光反射面を含み、この光反射面は互いに直交する二軸(例えば、x軸及びy軸)回りに揺動可能に構成されている。前記駆動部は、前記光反射面の前記二軸の各軸回り共振周波数に相当する周波数を有した二つの駆動信号(例えば、正弦波信号)を前記光走査アクチュエータに供給する。これにより、前記光走査アクチュエータの前記光反射面がx軸回り及びy軸回りに揺動駆動され、前記光反射面に照射される光が二次元走査される。

先行技術

0003

特開平07−175005号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、前記光走査アクチュエータは固体バラツキを持つため、各光走査アクチュエータの特性、特に前記光反射面の前記x軸回りの共振周波数及び前記y軸回りの共振周波数を把握しておく必要がある。このため、従来においては、例えば次のようにして前記光反射面の前記共振周波数を求めるようにしていた。すなわち、前記光反射面の前記x軸回りの共振周波数を求める場合には、前記光反射面を前記x軸回りに揺動させるための第1駆動信号のみを前記光走査アクチュエータに供給すると共に前記第1駆動信号の周波数を変化させる。そして、各周波数における前記光反射面の前記x軸回りの揺動角を検出し、前記光反射面の前記x軸回りの揺動角が最大となる前記第1駆動信号の周波数を前記光反射面の前記x軸回りの共振周波数とする。同様に、前記光反射面の前記y軸回りの共振周波数を求める場合には、前記光反射面を前記y軸回りに揺動駆動させるための第2駆動信号のみを前記光走査アクチュエータに供給すると共に前記第2駆動信号の周波数を変化させる。そして、各周波数における前記光反射面の前記y軸回りの揺動角を検出し、前記光反射面の前記y軸回りの揺動角が最大となる前記第2駆動信号の周波数を前記光反射面の前記y軸回りの共振周波数とする。

0005

しかし、上述の方法では、前記光反射面を一方の軸回りのみに揺動させた状態で前記光反射面の前記x軸回りの揺動角と前記y軸回りの揺動角とを検出する。このため、検出される前記光反射面の前記x軸回りの揺動角及び前記y軸回りの揺動角が、前記光走査アクチュエータが動作しているときの実際の揺動角とは異なるおそれがある。この結果、前記光反射面の前記x軸回りの共振周波数及び前記y軸回りの共振周波数も実際の共振周波数からずれてしまうおそれがあった。前記光走査アクチュエータを効率的に動作させるためには、前記光反射面の前記x軸回りの共振周波数及び前記y軸回りの共振周波数を精度よく把握することが望まれる。

0006

そこで、本発明は、前記光反射面を第1軸回り及び第2軸回りに揺動させた状態で前記光反射面の前記第1軸回りの揺動角及び前記第2軸回りの揺動角を検出(算出)し、もって、前記光反射面の前記第1軸回りの共振周波数及び前記第2軸回りの共振周波数を精度よく把握することを可能とする光走査アクチュエータの評価装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の一側面によると、光反射面が第1正弦波信号及び第2正弦波信号によって互いに直交する第1軸及び第2軸回りに揺動駆動されることによって、前記光反射面に照射された光を二次元走査する光走査アクチュエータの評価装置が提供される。この光走査アクチュエータの評価装置は、前記光反射面に光を照射する光源部と、前記光走査アクチュエータに前記第1正弦波信号及び前記第2正弦波信号を供給する駆動部と、受光面を有し、前記光走査アクチュエータによる走査光の前記受光面への入射位置を検出する光位置検出部と、前記走査光の前記受光面への第1入射位置及び第2入射位置と、前記第1入射位置と前記第2入射位置との検出時間差と、前記光反射面と前記受光面の距離とに基づいて前記光反射面の前記第1軸回りの揺動角及び前記第2軸回りの揺動角を算出する演算処理部と、を含む。

発明の効果

0008

前記光走査アクチュエータの評価装置は、前記光反射面を前記第1軸回り及び前記第2軸回りに揺動させた状態で前記光反射面の前記第1軸回りの揺動角及び前記第2軸回りの揺動角を算出できるので、算出される揺動角と実際の揺動角とずれが抑制される。この結果、前記光反射面の前記第1軸回りの共振周波数及び前記第2軸回りの共振周波数を精度よく把握することが可能となる。

図面の簡単な説明

0009

光走査アクチュエータの一例である二次元走査型の半導体ガルバノミラーの構成を示す図である。
本発明の一実施形態による光走査アクチュエータの評価装置の概略構成を示す図である。
前記評価装置の制御部が実行する前記光走査アクチュエータの光反射面の揺動角の算出処理を示すフローチャートである。
前記制御部が実行する前記光反射面のx軸(第1軸)回りの共振周波数の検出処理を示すフローチャートである。
前記制御部が実行する前記光反射面のy軸(第2軸)回りの共振周波数の検出処理を示すフローチャートである。

実施例

0010

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。本発明は、光走査アクチュエータの評価装置を提供する。前記光走査アクチュエータは、光反射面が互いに直交する第1軸(x軸)及び第2軸(y軸)回りに揺動駆動されることによって、前記光反射面に照射される光(例えば、レーザ光)を二次元走査(例えば、リサージュ走査)するものである。このような光走査アクチュエータは、対象領域内に存在する物体までの距離を計測する光測距離装置レーザ走査型のプロジェクタなどに搭載される。

0011

図1は、前記光走査アクチュエータの一例である二次元走査型の半導体ガルバノミラー(以下単に「ガルバノミラー」という)の構成を示している。ガルバノミラー10は、枠状の固定部11と、固定部11の内側に配置された外側可動部12aと、外側可動部12aの内側に配置された内側可動部12bと、を含む。外側可動部12aは、一対の第1トーションバー13,13によって揺動可能に支持され、内側可動部12bは、一対の第2トーションバー14,14によって揺動可能に支持されている。第1トーションバー13,13と第2トーションバー14,14とは互いの軸方向が直交している。なお、以下の説明においては、第1トーションバー13,13の中心軸をx軸とし、第2トーションバー14,14の中心軸をy軸とする(図2参照)。

0012

内側可動部12bの中央部には光反射面(ミラー)15が形成されている。外側可動部12a及び内側可動部12bの周縁部にはそれぞれ第1駆動コイル16、第2駆動コイル17が形成されている。第1駆動コイル16の端部は、固定部11に形成された第1電極端子18,18に接続され、第2駆動コイル17の端部は、固定部11に形成された第2電極端子19,19に接続されている。また、主に第1駆動コイル16に磁界を作用させる一対の第1永久磁石20,20及び主に第2駆動コイル17に磁界を作用させる一対の第2永久磁石21,21が固定部11を挟んでそれぞれ対向配置されている。なお、本実施形態において、固定部11、外側可動部12a、内側可動部12b、第1トーションバー13,13及び第2トーションバー14,14は、半導体基板から一体的に形成されている。

0013

ガルバノミラー10においては、第1駆動コイル16及び第2駆動コイル17に交番電流が流れた場合、これら交番電流と、第1永久磁石20,20による磁界及び第2永久磁石21,21による磁界とによって各可動部12a,12bにローレンツ力が作用する。すると、外側可動部12a及び内側可動部12bを含む可動部全体が前記x軸回りに揺動すると共に、内側可動部12bが前記y軸回り揺動する。すなわち、光反射面15が前記x軸回り及び前記y軸回りに揺動し、これによって、光反射面15に照射される光が二次元走査される。このため、ガルバノミラー10は、第1駆動コイル16及び第2駆動コイル17のそれぞれに所定の周波数の交番電流(例えば正弦波信号)が駆動信号として供給されるように構成される。

0014

ここで、光反射面15を効率的に揺動駆動するためには、第1駆動コイル16に供給される第1駆動信号が光反射面15の前記x軸回りの共振周波数に相当する周波数を有すると共に、第2駆動コイル17に供給される第2駆動信号が光反射面15の前記y軸回りの共振周波数に相当する周波数を有する必要がある。なお、光反射面15の前記x軸回りの共振周波数は、外側可動部12a及び内側可動部12bを含む前記可動部全体の前記x軸回りの共振周波数のことである。また、光反射面15の前記y軸回りの共振周波数は、内側可動部12bの前記y軸回りの共振周波数のことである。

0015

一方、ガルバノミラー10は固体バラツキを有しており、前記第1駆動信号の周波数及び前記第2駆動信号の周波数を全てのガルバノミラー10に対して一律に設定することは難しい。そこで、本実施形態においては、以下に説明するガルバノミラーの評価装置によって、ガルバノミラー毎に、光反射面15の前記x軸回りの共振周波数及び前記y軸回りの共振周波数を含む光反射面15の揺動特性を把握するようにしている。

0016

図2は、ガルバノミラーの評価装置の概略構成を示している。図2に示すように、ガルバノミラーの評価装置1は、評価対象となるガルバノミラー10にレーザ光を供給する光源部2と、ガルバノミラー10の光反射面15を揺動駆動する駆動部3と、主にガルバノミラー10の走査光の位置を検出する光位置検出部4と、評価装置1の全体の動作を制御する制御部5とを含む。

0017

光源部2は、偏光ビームスプリッタ2aを含み、ガルバノミラー10の光反射面15にレーザ光を照射する。駆動部3は、ガルバノミラー10に前記第1駆動信号及び前記第2駆動信号を供給する。具体的には、本実施形態において、駆動部3は、ガルバノミラー10の第1駆動コイル16に第1正弦波信号を供給すると共に第2駆動コイル17に第2正弦波信号を供給する。また、駆動部3は、前記第1正弦波信号の周波数及び振幅と、前記第2正弦波信号の周波数及び振幅とをそれぞれ変更できるように構成されている。

0018

光位置検出部4は、光源部2から光反射面15に照射されたレーザ光の光反射面15による反射光が入射される受光面4aを有し、この受光面4aへの前記反射光の入射位置Pを二次元座標(X,Y)として検出可能に構成されている。ここで、光位置検出部4の受光面4aは、図2に示すように、駆動されていないときの、すなわち、停止状態にある光反射面15に平行に、かつ、所定距離Lだけ離れて配置される。なお、光位置検出部4は、受光位置を二次元座標として検出できるものであればよく、特に制限されないが、例えば二次元PSD(Position Sensitive Detector)素子が使用され得る。

0019

制御部5は、光源部2及び駆動部3を制御すると共に、光位置検出部4から光反射面15による前記反射光、すなわち、ガルバノミラー10の走査光の入射位置P=(X,Y)を入力する。そして、制御部5は、光位置検出部4から入力した入射位置P=(X,Y)に基づく所定の演算処理を行って、ガルバノミラー10の光反射面15の前記x軸回りの揺動角θx及び前記y軸回りの揺動角θyを算出する。

0020

また、制御部5は、前記第1正弦波信号の周波数を変更させるように駆動部3を制御すると共に変更前後の各周波数における光反射面15の前記x回りの揺動角θxを算出し、算出した各周波数における光反射面15の前記x軸回りの揺動角θxに基づいて前記光反射面15の前記x軸回りの共振周波数を求める。

0021

さらに、制御部5は、前記第2正弦波信号の周波数を変更させるように駆動部3を制御すると共に変更前後の各周波数における光反射面15の前記y軸回りの揺動角θyを算出し、算出した各周波数における光反射面15の前記y軸回りの揺動角θyに基づいて光反射面15の第2共振周波数を求める。したがって、本実施形態においては、制御部5が本発明の「演算処理部」としての機能を有している。

0022

次に、評価装置1の動作、特に制御部5が実行する処理を具体的に説明する。まずオペレータ事前準備として評価対象となるガルバノミラー10を評価装置1の試料設置台(図示省略)にセットする。このとき、オペレータは、評価装置1を操作してガルバノミラー10の光反射面15にレーザ光を照射させ、光反射面15によるその反射光の検出部4の受光面4aへの入射位置が受光面4aの原点位置O=(0,0)となるようにガルバノミラー10及び又は受光面4aの位置を適宜調整する。もちろん、オペレータは、検出部4の受光面4aへの前記反射光の入射位置を受光面4aの原点位置Oに設定してもよい。そして、前記事前準備の完了後、オペレータが評価装置1に対して所定の操作を行うことによって、評価装置1(特に制御部5)は以下の処理を実行する。

0023

〔光反射面15の揺動角の算出〕
図3は、評価装置1の制御部5が実行する光反射面15の揺動角(前記x軸回りの揺動角及び前記y軸回りの揺動角)の算出処理を示すフローチャートである。

0024

テップS1では、光源部2に照射指令を出力する。これにより、光源部2からガルバノミラー10の光反射面15にレーザ光が照射される。この状態では、光反射面15による前記レーザ光の反射光は検出部4の受光面4aの原点位置Oに入射する。

0025

ステップS2では、駆動部3に前記駆動信号の供給指令を出力する。前記供給指令は、前記第1正弦波信号の周波数fx及び振幅Dxと、前記第2正弦波信号の周波数fy及び振幅Dyとを含む。駆動部3は、前記供給指令を入力すると、周波数fx及び振幅Dxの前記第1正弦波信号をガルバノミラー10の第1駆動コイル16に供給すると共に、周波数fy及び振幅Dyの前記第2正弦波信号をガルバノミラー10の第2駆動コイル17に供給する。これにより、ガルバノミラー10の光反射面15が前記x軸回り及び前記y軸回りに揺動し、光位置検出部4の受光面4aにはガルバノミラー10の走査光が入射される。

0026

ステップS3では、光反射面15の揺動開始から時間tが経過したか否かを判定し、時間tが経過していればステップS4に進む。なお、時間tは任意に設定可能である。

0027

ステップS4では、ガルバノミラー10の走査光の受光面4aへの第1入射位置P(t)=(X1,Y1)を検出部4から入力する。このステップS3で入力する第1入射位置P(t)=(X1,Y1)が本発明における「時刻tにおける走査光の受光面への第1入射位置」に相当する。

0028

ステップS5では、ステップS4で入力した第1入射位置P(t)=(X1,Y1)を座標変換して光反射面15の前記第x軸回りの第1角度A1及び前記y軸回りの第1角度B1を算出する。具体的には、以下のようにして光反射面15の前記x軸回りの第1角度A1及び前記y軸回り第1角度B1を算出する。

0029

光反射面15の法線は、光反射面15が停止状態にあるときは図2におけるZ軸と一致するが、光反射面15が揺動駆動されると前記x軸回りの角度φx及び前記y軸回りの角度φyに応じてその向きが変化する。光反射面15の法線ベクトル(nx,ny,nz)は、前記y軸回りの回転行列、前記x軸回りの回転行列及び停止状態にあるときの光反射面15の単位法線ベクトルを用いて式(1)よって表される。

0030

0031

光反射面15による反射光、すなわち、ガルバノミラー10の走査光の単位ベクトル(bx,by,bz)は、光反射面15の法線ベクトル(nx,ny,nz)を用いて式(2)によって表され、光位置検出部4の受光面4a上の位置は、ガルバノミラー10の走査光の単位ベクトル(bx,by,bz)を用いて式(3)によって表される。

0032

0033

したがって、光反射面15の前記x軸回りの第1角度A1は式(4)によって表され、光反射面15の前記y軸回りの第1角度B1は式(5)によって表される。

0034

0035

ステップS6では、ステップS4で第1入射位置P(t)を入力してから所定時間Δtが経過したか否かを判定し、所定時間Δtが経過したらステップS7に進む。

0036

ステップS7では、ステップS4と同様に、ガルバノミラー10の走査光の受光面4aへの第2入射位置P(t+ΔT)=(X2,X2)を検出部4から入力する。このステップS6で入力する入射位置P(t+Δt)=(X2,Y2)が本発明における「時刻t+Δにおける走査光の受光面への第2入射位置」に相当する。

0037

ステップS8では、ステップS5と同様にして、ステップS7で入力した第2入射位置P(t+Δt)=(X2,Y2)を座標変換して光反射面15の前記第x軸回りの第2角度A2及び前記第2軸回りの第2角度B2を算出する(式(6)、(7)参照)。

0038

0039

ステップS9では、ステップS5で算出された光反射面15の第1角度(A1,B1)とステップS8で算出された光反射面15の第2角度(A2,B2)とから光反射面15の前記x軸回りの揺動角θx及び前記y軸回りの揺動角θyを算出する。具体的には、制御部5は、以下のようにして光反射面15の前記x軸回りの揺動角θx及び前記y軸回りの揺動角θyを算出する。

0040

光反射面15の前記x軸回りの最大触れ角及び前記y軸回りの最大触れ角をそれぞれA0,B0としたとき、光反射面15の前記x軸回りの第1角度A1は式(8)によって表され、光反射面15の前記y軸回りの第1角度B1は式(9)によって表される。

0041

0042

また、光反射面15の前記x軸回りの第2角度A2は式(10)によって表され、光反射面15の前記y軸回りの第2角度B2は式(11)によって表される。

0043

0044

式(10)に式(8)を代入し、式(11)に式(9)を代入して整理すると、式(12)、式(13)となる。したがって、光反射面15の前記x軸回りの最大触れ角A0は式(14)によって表され、光反射面15の前記y軸回りの最大触れ角B0は式(15)によって表される。

0045

0046

そして、式(14)及び式(15)のそれぞれに、式(4)及び式(5)を代入して2倍することにより、光反射面15の前記x軸回りの揺動角θx(=2×A0)及び前記y軸回りの揺動角θy(=2×B0)が求められる。このようにして評価装置1は、光反射面15の前記x軸回りの揺動角θx及び前記y軸回りのθyを算出する。

0047

〔光反射面15の前記x軸回りの共振周波数の検出〕
図4は、評価装置1の制御部5が実行する光反射面15の前記x軸回りの共振周波数の検出処理を示すフローチャートである。

0048

ステップS11では、光源部2に照射指令を出力する。これにより、光源部2からガルバノミラー10の光反射面15にレーザ光が照射される。

0049

ステップS12では、駆動部3に前記駆動信号の供給指令を出力する。このステップS12で出力される前記供給指令は、前記第1正弦波信号の周波数fx1(初期値)及び振幅Dxと、前記第2正弦波信号の周波数fy1(初期値)及び振幅Dyを含む。なお、本実施形態において、前記第1正弦波信号の周波数fx1(初期値)及び前記第2正弦波信号の周波数fy1(初期値)は、例えばそれぞれの設計値に設定され、前記第1正弦波信号の振幅Dx及び前記第2正弦波信号の振幅Dyは、特に制限されないが、例えばそれぞれの設計値の1/2の値に設定される。

0050

ステップS13では、前記第1正弦波信号の周波数がfx1(初期値)である場合の光反射面15の前記x軸回りの第1揺動角θx1を算出する(図3参照)。

0051

ステップS14では、駆動部3に前記第1正弦波信号の周波数変更指令を出力する。駆動部3は、前記周波数変更指令を入力すると、前記第1正弦波信号の周波数をfx1(初期値)からfx2(=fx1+Δfx)へと変更する。Δfxは任意に設定可能である。なお、前記第2正弦波信号の周波数はfy1(初期値)のままである。

0052

ステップS15では、前記第1正弦波信号の周波数がfx2である場合の光反射面15の前記x軸回りの第2揺動角θx2を算出する(図3参照)。

0053

ステップS16では、ステップS13で算出された光反射面15の前記x軸回りの前記第1揺動角θx1と、ステップS15で算出された光反射面15の前記x軸回りの前記第2揺動角θx2とを比較する。そして、前記第2揺動角θx2>前記第1揺動角θx1であればステップS17に進み、前記第2揺動角θx2<前記第1揺動角θx1であればステップS18に進む。

0054

ステップS17では、前記第1正弦波信号の周波数をステップS14と同じ方向に変更させて光反射面15の前記x軸回りの共振周波数を検出する。具体的には、駆動部3に前記第1正弦波信号の周波数変更指令を出力して前記第1正弦波信号の周波数をΔfxずつ加算すると共に、加算後の各周波数fxn(n=3,4,…)における光反射面15の前記x軸回りの揺動角θxn(n=3,4,…)を算出する。そして、光反射面15の前記x軸回りの揺動角θxnが最大となる前記第1正弦波信号の周波数fxnを、光反射面15の前記x軸回りの共振周波数として検出する。

0055

ステップS18では、前記第1正弦波信号の周波数をステップS14とは逆方向に変更させて光反射面15の前記x軸回りの共振周波数を検出する。具体的には、駆動部3に前記第1正弦波信号の周波数変更指令を出力して前記第1正弦波信号の周波数をΔfxずつ減算すると共に、減算後の各周波数fxn(n=3,4,…)における光反射面15の前記x軸回りの揺動角θxn(n=3,4,…)を算出する。そして、光反射面15の前記x軸回りの揺動角θxnが最大となる前記第1正弦波信号の周波数fxnを、光反射面15の前記x軸回りの共振周波数として検出する。

0056

〔光反射面15の前記y軸回りの共振周波数の検出〕
図5は、評価装置1の制御部5が実行する光反射面15の前記y軸回りの共振周波数の検出処理を示すフローチャートである。

0057

ステップS21では、光源部2に照射指令を出力する。これにより、光源部2からガルバノミラー10の光反射面15にレーザ光が照射される。

0058

ステップS22では、駆動部3に前記駆動信号の供給指令を出力する。このステップS22で出力される前記供給指令は、前記第1正弦波信号の周波数fxn及び振幅Dxと、前記第2正弦波信号の周波数fy1(初期値)及び振幅Dyを含む。前記第1正弦波信号の周波数fxnは、図4に示す前記検出処理によって検出された光反射面15のx軸回りの共振周波数である。

0059

ステップS23では、前記第2正弦波信号の周波数がfy1(初期値)である場合の光反射面15の前記y軸回りの第1揺動角θy1を算出する(図3参照)。

0060

ステップS24では、駆動部3に前記第2正弦波信号の周波数変更指令を出力する。駆動部3は、前記周波数変更指令を入力すると、前記第2正弦波信号の周波数をfy1(初期値)からfy2(=fy1+Δfy)へと変更する。Δfyは任意に設定可能である。なお、前記第1正弦波信号の周波数はfxn(光反射面15のx軸回りの共振周波数)のままである。

0061

ステップS25では、前記第2正弦波信号の周波数がfy2である場合の光反射面15の前記y軸回りの第2揺動角θy2を算出する(図3参照)。

0062

ステップS26では、ステップS23で算出された光反射面15の前記y軸回りの前記第1揺動角θy1と、ステップS25で算出された光反射面15の前記y軸回りの前記第2揺動角θy2とを比較する。そして、前記第2揺動角θy2>前記第1揺動角θy1であればステップS27に進み、前記第2揺動角θy2<前記第1揺動角θy1であればステップS28に進む。

0063

ステップS27では、前記第2正弦波信号の周波数をステップS24と同じ方向に変更させて光反射面15の前記y軸回りの共振周波数を検出する。具体的には、駆動部3に前記第2正弦波信号の周波数変更指令を出力して前記第2正弦波信号の周波数をΔfyずつ加算すると共に、加算後の各周波数fyn(n=3,4,…)における光反射面15の前記y軸回りの揺動角θyn(n=3,4,…)を算出する。そして、光反射面15の前記y軸回りの揺動角θynが最大となる前記第2正弦波信号の周波数fynを、光反射面15の前記y軸回りの共振周波数として検出する。

0064

ステップS28では、前記第2正弦波信号の周波数をステップS24とは逆方向に変更させて光反射面15の前記y軸回りの共振周波数を検出する。具体的には、駆動部3に前記第2正弦波信号の周波数変更指令を出力して前記第2正弦波信号の周波数をΔfyずつ減算すると共に、減算後の各周波数fyn(n=3,4,…)における光反射面15の前記y軸回りの揺動角θxn(n=3,4,…)を算出する。そして、光反射面15の前記y軸回りの揺動角θynが最大となる前記第2正弦波信号の周波数fynを、光反射面15の前記y軸回りの共振周波数として検出する。

0065

ステップS29では、光反射面15の前記x軸回りの共振周波数及び前記y軸回りの共振周波数を表示部(図示省略)に出力する。

0066

以上説明したように、本実施形態による評価装置1によれば、ガルバノミラー10の光反射面15を前記x軸回り及び前記y軸回りに揺動させた状態で、光反射面15の前記x軸回りの揺動角θx及び前記y軸回りの揺動角θyを求めることができる。このため、各ガルバノミラー10における光反射面15の前記x軸回りの共振周波数及びy軸回りの共振周波数を精度よく把握することが可能となる。したがって、ガルバノミラー10毎に適切な駆動信号を設定することができ、ガルバノミラー10の効率的な駆動が可能となる。

0067

なお、上述の実施形態において、評価装置1の制御部5は、図4に示す光反射面15の前記x軸回りの共振周波数の検出処理を実行した後に、図5に示す光反射面15の前記y軸回りの共振周波数の検出処理を実行している。但し、これに限るものではなく、制御部5は、図5に示す前記検出処理を実行した後に図4に示す前記検出処理を実行するようにしてもよい。この場合、図5のステップS29に相当するステップが図4に追加される。

0068

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形や変更が可能である。

0069

1…ガルバノミラー(光走査アクチュエータ)の評価装置
2…光源部
2a…偏光ビームスプリッタ
3…駆動部
4…光位置検出部
4a…受光面
5…制御部
10…ガルバノミラー
11…固定部
12a…外側可動部
12b…内側可動部
13…第1トーションバー
14…第2トーションバー
15…光反射面
16…第1駆動コイル
17…第2駆動コイル
20,21…永久磁石

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