(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-15
(45)【発行日】2024-05-23
(54)【発明の名称】光走査装置および光走査方法
(51)【国際特許分類】
G02B 26/10 20060101AFI20240516BHJP
G02B 26/08 20060101ALI20240516BHJP
B23K 26/082 20140101ALI20240516BHJP
【ＦＩ】
G02B26/10 C
G02B26/08 E
G02B26/10 101
B23K26/082
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2023524005
(86)(22)【出願日】2022-02-28
(86)【国際出願番号】 JP2022008108
(87)【国際公開番号】W WO2022249606
(87)【国際公開日】2022-12-01
【審査請求日】2023-09-28
(31)【優先権主張番号】P 2021087100
(32)【優先日】2021-05-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000005186
【氏名又は名称】株式会社フジクラ
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】難波 年賢
(72)【発明者】
【氏名】奥 大輔
(72)【発明者】
【氏名】高橋 建次
【審査官】鈴木 俊光
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０１３５９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１７０２４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２１７８７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第４７０８４２０（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ２６／０８ － ２６／１０
Ｂ２３Ｋ ２６／０８２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】日本国公開特許公報特開２０１４－２１７８７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【課題を解決するための手段】
【0009】
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。
【0010】
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。
【発明の効果】
【0011】
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。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
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。
【0014】
（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。
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
（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。
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
（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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
（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。
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
（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。
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。
【0058】
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。
【0059】
（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。
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
〔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。
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
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。
【表1】
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
〔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。
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。
【0071】
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。
【0072】
〔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。
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【符号の説明】
【0080】
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
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
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】