ビーム照射装置
【課題】 簡単な構成にて円滑にスキャン位置の制御を行い得るビーム照射装置を提供する。
【解決手段】 レンズの上下左右方向に静電容量型の変位センサーを配する。上下方向駆動時に、静電容量が飽和容量Ｃａ、Ｃｂに達したタイミングの駆動電流Ｉａ、Ｉｂを検出する。そして、次式から、上下方向の中立位置に位置づけるための駆動電流Ｉｙｍと、単位駆動電流あたりにおける上下方向のレンズシフト量Δｙｄを求める。
Ｉｙｍ＝（Ｉａ＋Ｉｂ）／２
Δｙｄ＝（Ｄａ＋Ｄｂ）／（Ｉａ−Ｉｂ）
同様に左右方向の駆動電流Ｉｚｍおよびレンズシフト量Δｚｄを求める。求めた駆動電流Ｉｙｍ、Ｉｚｍ、レンズシフト量Δｙｄ、Δｚｄをもとに目標領域に対する各方向の駆動電流を設定する。これにより、レーザ光を目標領域に正確に照射できる。
【解決手段】 レンズの上下左右方向に静電容量型の変位センサーを配する。上下方向駆動時に、静電容量が飽和容量Ｃａ、Ｃｂに達したタイミングの駆動電流Ｉａ、Ｉｂを検出する。そして、次式から、上下方向の中立位置に位置づけるための駆動電流Ｉｙｍと、単位駆動電流あたりにおける上下方向のレンズシフト量Δｙｄを求める。
Ｉｙｍ＝（Ｉａ＋Ｉｂ）／２
Δｙｄ＝（Ｄａ＋Ｄｂ）／（Ｉａ−Ｉｂ）
同様に左右方向の駆動電流Ｉｚｍおよびレンズシフト量Δｚｄを求める。求めた駆動電流Ｉｙｍ、Ｉｚｍ、レンズシフト量Δｙｄ、Δｚｄをもとに目標領域に対する各方向の駆動電流を設定する。これにより、レーザ光を目標領域に正確に照射できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標領域にビームを照射するビーム照射装置に関し、特に、レンズアクチュエータによってビームをスキャンさせる際に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光を照射して目標領域内の障害物を検出する検出装置が家庭用乗用車等に搭載されている。かかる検出装置は、レーザ光を目標領域内でスキャンさせ、その反射光の受光状態から障害物とそこまでの距離を検出するものである。
【０００３】
かかる検出装置には、レーザ光をスキャンさせるための、いわゆるビーム照射装置が配備されている。ここで、レーザ光のスキャンは、ポリゴンミラーやレンズアクチュエータを用いたスキャン機構によって行われる。
【０００４】
ポリゴンミラーを用いたスキャン機構は、ポリゴンミラーを回転させながら、レーザ光をポリゴンミラー側面に照射することによって、レーザ光をスキャンさせるものである。ポリゴンミラーは、断面多角形となっており、且つ、各側面にミラーが形成されている。ポリゴンミラーを回転させながらレーザ光を側面に照射することにより、各側面に対するレーザ光の入射角度が変化し、その反射光がポリゴンミラーの回転方向にスキャンされる。
【０００５】
しかし、かかるスキャン機構では、ポリゴンミラーの回転軸に平行な方向にレーザ光をシフトさせるための構成が別途必要となる。また、ミラー面の平面精度やミラーの回転状態がスキャン性能に大きく影響するため、高精度の平面加工技術や、高性能モータの適用が必要となる。
【０００６】
これに対し、レンズアクチュエータを用いたスキャン機構（たとえば特許文献１参照）では、レンズ駆動によってスキャンが行われるため、比較的簡単な構成にて、２次元方向のスキャン動作を実現できる。また、高精度の平面加工技術や高性能モータを適用する必要がないため、ポリゴンミラーを用いる場合に比べ、コストの低減を図ることができる。
【特許文献１】特開平１１−８３９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、レンズアクチュエータを用いたスキャン機構では、アクチュエータの経年変化等から、以下に示すように、目標位置に対しレーザ光を正確に位置づけることができなくなる惧れがある。
【０００８】
たとえば、経年変化等によって、駆動電流とレンズシフト量の関係にずれが生じ、あるいは、レンズ中立位置にずれが生じると、目標領域にレーザ光を照射するための駆動電流をアクチュエータに印加しても、その目標位置からずれた位置にレーザ光が照射されてしまう。また、かかるビーム照射装置を車載用として搭載する場合には、運転状態に応じてレンズに相対的な外力が加わるため、同一の駆動電流を印加しても、外力の働きによってレンズが正規の位置からシフトし、その結果、レーザ光が目標位置からずれた位置に照射されてしまう。
【０００９】
本発明は、このような問題を解消することを目的とするものであり、簡単な構成にて円滑に、スキャン位置の制御を行い得るビーム照射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題に鑑み本発明は、それぞれ以下の特徴を有する。
【００１１】
請求項１の発明は、ビーム照射装置において、光源と、前記光源からの光が入射されるレンズと、前記レンズを駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動信号を供給するアクチュエータ駆動手段と、前記レンズが予め規定した位置に到達したことを検出する駆動位置検出手段と、前記アクチュエータ駆動手段によって前記レンズを一の駆動方向およびこれと反対の方向に駆動する駆動信号が前記アクチュエータに入力され、前記駆動位置検出手段によって前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したことが検出されたとき、前記各到達時における駆動信号の大きさをもとに、前記レンズを当該駆動方向の中立位置に位置付けるための駆動信号の大きさを取得する制御パラメータ取得手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のビーム照射装置において、前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさをＳａ、Ｓｂとしたとき、前記レンズを当該駆動方向の中立位置に位置付けるための駆動信号の大きさＳｍを、Ｓｍ＝（Ｓａ＋Ｓｂ）／２を演算することにより取得する、
ことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のビーム照射装置において、前記駆動位置検出手段は、前記レンズ側に一体的に配された金属片と、この金属片と所定の間隔をおいて対向配置されたスペーサと、前記スペーサを介して前記金属片との間の静電容量の変化を検出する静電容量型センサーを備え、前記センサーによって静電容量が飽和したとき、前記レンズが前記規定位置に到達したと判別することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載のビーム照射装置において、前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさと、前記一の駆動方向における前記規定位置から前記他の駆動方向における規定位置までの前記レンズの可動範囲の大きさから、当該駆動方向における前記レンズの駆動レスポンスをさらに取得することを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４に記載のビーム照射装置において、前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさをＳａ、Ｓｂとし、前記レンズの可動範囲の大きさをＤとしたとき、当該駆動方向における単位駆動信号あたりのレンズシフト量Δｄを、Δｄ＝Ｄ／（Ｓａ−Ｓｂ）として取得することを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、ビーム照射装置において、光源と、前記光源からの光が入射されるレンズと、前記レンズを駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動信号を供給するアクチュエータ駆動手段と、前記レンズが予め規定した位置に到達したことを検出する駆動位置検出手段と、前記アクチュエータ駆動手段によって前記レンズを一の駆動方向およびこれと反対の方向に駆動する駆動信号が前記アクチュエータに入力され、前記駆動位置検出手段によって前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したことが検出されたとき、前記各到達時における駆動信号の大きさと、前記一の駆動方向における前記規定位置から前記他の駆動方向における規定位置までの前記レンズの可動範囲の大きさから、当該駆動方向における前記レンズの駆動レスポンスを取得する制御パラメータ取得手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項６に記載のビーム照射装置において、前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさをＳａ、Ｓｂとし、前記レンズの可動範囲の大きさをＤとしたとき、当該駆動方向における単位駆動信号あたりのレンズシフト量Δｄを、Δｄ＝Ｄ／（Ｓａ−Ｓｂ）として取得することを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項６または７に記載のビーム照射装置において、前記駆動位置検出手段は、前記レンズ側に一体的に配された金属片と、この金属片と所定の間隔をおいて対向配置されたスペーサと、前記スペーサを介して前記金属片との間の静電容量の変化を検出する静電容量型センサーを備え、前記センサーによって静電容量が飽和したとき、前記レンズが前記規定位置に到達したと判別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、その時々の環境、状態に応じたレンズ中立位置およびレンズ駆動レスポンスを適宜取得することができる。よって、レンズアクチュエータに経年変化等が生じても、これらの制御パラメータに基づきレンズアクチュエータに印加すべき駆動信号を設定することにより、ビームを目標位置に適正に位置づけることができる。
【００２０】
また、駆動位置検出手段を、請求項３または８に示すように静電容量型にて構成すれば、簡易な構成にて円滑にレンズ位置を検出することができる。
【００２１】
この他、本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施形態は、あくまでも、例示であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に実施の形態に係るビーム照射装置の構成を示す。図示の如く、ビーム照射装置は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０と、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）２０と、レーザ駆動部３０と、アクチュエータ駆動部４０と、ビーム照射ヘッド５０と、静電容量検出部６０と、比較部７０を備えている。
【００２３】
ＤＳＰ１０は、レーザ駆動部３０およびアクチュエータ駆動部４０を駆動制御するための信号をＤＡＣ２０に出力する。また、比較部７０から入力される信号をもとに、レンズアクチュエータ５３（後述）の制御パラメータ（レンズレスポンス等）を算出するパラメータ演算ルーチン１０ａを有している。なお、パラメータ演算ルーチン１０ａの詳細は、追って説明する。
【００２４】
ＤＡＣ２０は、ＤＳＰ１０から入力された制御信号をアナログ信号に変換してレーザ駆動部３０およびアクチュエータ駆動部４０に出力する。同時に、アクチュエータ駆動部４０に出力する制御信号（駆動電流）を比較部７０にも出力する。
【００２５】
レーザ駆動部３０は、ＤＡＣ２０から入力された制御信号（発光電流）に応じて、ビーム照射ヘッド５０内の半導体レーザ５１を駆動する。アクチュエータ駆動部４０は、ＤＡＣ２０から入力された制御信号（駆動電流）に応じて、ビーム照射ヘッド５０内のレンズアクチュエータ５３を駆動する。
【００２６】
ビーム照射ヘッド５０は、半導体レーザ５１と、アパーチャ５２と、レンズアクチュエータ５３を備えている。このうち、レンズアクチュエータ５３は、上記従来例で示したレンズアクチュエータや、光ピックアップ装置（光ディスク装置用）に搭載されるレンズアクチュエータ等を用いて構成される。すなわち、コイルと磁石の間の電磁駆動力にてレンズを駆動するよう構成されている。レンズアクチュエータ５３には、レンズを同図のＹ軸方向（上下スキャン方向）に駆動するための電磁回路系と、Ｚ軸方向（左右スキャン方向）に駆動するための電磁回路系が配されている。
【００２７】
さらに、レンズアクチュエータ５３には、Ｙ軸方向（上下スキャン方向）およびＺ軸方向（左右スキャン方向）におけるレンズの変位量を検出するための構成が配されている。この構成については、追って詳述する。
【００２８】
半導体レーザ５１から出射されたレーザ光は、アパーチャ５２によって所望の形状に整形された後、レンズアクチュエータ５３に支持されたレンズに入射される。ここで、レンズは、同図のＹ−Ｚ平面方向に変位可能となるよう、レンズアクチュエータ５３によって支持されている。したがって、照射レンズを通過したレーザ光は、レンズアクチュエータ５３の駆動に応じて、Ｙ−Ｚ平面方向に出射角度が変化する。これにより、目標領域におけるレーザ光の照射が行われる。
【００２９】
図２（ａ）は、レンズの変位量を検出するための構成を示すものである。
【００３０】
図示の如く、レンズには、レンズ中心からＹ方向（上下スキャン方向）およびＺ方向（左右スキャン方向）の位置に４つの金属片Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄが装着されている。そして、それぞれの金属片に対向する位置に、スペーサ（スペーサ兼ストッパー）を介して、静電容量型の変位センサーが配されている。スペーサと変位センサーは、レンズアクチュエータ５３の固定フレーム側に装着されている。なお、レンズが中立位置（デフォルト）にあるときの各金属片と各スペーサの間の距離Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄは同一の値をとるように予め設定されている。
【００３１】
レンズ中心からＹ方向（上下スキャン方向）にある２つの金属片Ｍａ、Ｍｂがそれぞれスペーサに当接したときに変位センサーによって検出される静電容量（飽和容量）をＣａ、Ｃｂとすると、この方向にレンズを駆動するための駆動電流と静電容量の間には図２（ｂ）の関係がある。
【００３２】
なお、図２（ｂ）の右半分に示す静電容量の変化は、図２（ａ）の上側の金属片Ｍａに対する静電容量の変化を示し、図２（ｂ）の左半分に示す静電容量の変化は、図２（ａ）の下側の金属片Ｍｂに対する静電容量の変化を示す。
【００３３】
レンズ中心からＺ方向（左右スキャン方向）にある２つの金属片Ｍｃ、Ｍｄがそれぞれスペーサに当接したときに変位センサーによって検出される静電容量（飽和容量）Ｃｃ、Ｃｄと、Ｚ方向にレンズを駆動したときの駆動電流と金属片Ｍｃ、Ｍｄに対する静電容量の関係も、図２（ｂ）と同様の傾向を示す。
【００３４】
図２（ｂ）において、静電容量が飽和容量Ｃａ、Ｃｂに達したタイミングの駆動電流をＩａ、Ｉｂとすると、レンズをＹ方向（上下スキャン方向）の中立位置に位置づけるための駆動電流Ｉｙｍは次式で求まる。
Ｉｙｍ＝（Ｉａ＋Ｉｂ）／２ …（１）
【００３５】
同様に、静電容量が飽和容量Ｃｃ、Ｃｄに達したタイミングの駆動電流をＩｃ、Ｉｄとすると、レンズをＺ方向（左右スキャン方向）の中立位置に位置づけるための駆動電流Ｉｚｍは次式で求まる。
Ｉｚｍ＝（Ｉｃ＋Ｉｄ）／２ …（２）
【００３６】
また、単位駆動電流あたりにおけるＹ方向（上下スキャン方向）のレンズシフト量Δｙｄは次式で求まる。
Δｙｄ＝（Ｄａ＋Ｄｂ）／（Ｉａ−Ｉｂ） …（３）
【００３７】
同様に、単位駆動電流あたりにおけるＺ方向（左右スキャン方向）のレンズシフト量Δｚｄは次式で求まる。
Δｚｄ＝（Ｄｃ＋Ｄｄ）／（Ｉｃ−Ｉｄ） …（４）
【００３８】
図１に示す比較部７０は、静電容量検出部６０から入力される静電容量値とＤＡＣ２０から入力される駆動電流値をデジタル値に変換し、これらをもとに、静電容量が飽和容量Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄに達したタイミングの駆動電流値Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄを検出する。そして、検出した駆動電流値Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、ＩｄをＤＳＰ１０に入力する。
【００３９】
ＤＳＰ１０は、入力された駆動電流値Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄを内蔵メモリに格納するとともに、これらをもとに、パラメータ演算ルーチン１０ａにて上記式（１）〜（４）の演算を実行し、制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍ、Δｙｄ、Δｚｄを取得する。そして、これらを内蔵メモリに格納し、さらに、これをもとに、レーザ光を目標位置に照射するに必要な駆動電流値を算出し、ＤＡＣ２０に出力する。これにより、アクチュエータ駆動部４０に、目標位置に応じた駆動信号（駆動電流）が供給され、レーザ光が目標位置に照射される。
【００４０】
図３に、上記制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍ、Δｙｄ、Δｚｄを取得する際のフローチャートを示す。
【００４１】
制御パラメータの取得処理が開始されると、まず、レンズアクチュエータ５３にオフセット信号が印加され、レンズが中立位置に位置づけられる（Ｓ１０１）。ここで、先の演算処理により制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍが取得されている場合には、Ｙ方向およびＺ方向のオフセット信号として、制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍの値がそのまま用いられる。制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍが未だ取得されていない場合には、ＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納されているオフセット値が用いられる。
【００４２】
次に、レンズの駆動方向がセットされ（Ｓ１０２）、その方向にレンズを駆動するための駆動電流がレンズアクチュエータ（Ｓ１０３）に印加される。ここで、Ｓ１０２における駆動方向は、上方向（Ｙ軸プラス方向）、下方向（Ｙ軸マイナス方向）、左方向（Ｚ軸プラス方向）、右方向（Ｚ軸マイナス方向）の何れかに設定される。
【００４３】
しかして、レンズに駆動電流が印加されると、駆動方向の変位センサーによって検出される静電容量値が静電容量検出部６０から比較部７０に出力される（Ｓ１０４）。比較部７０は、入力された静電容量値を参照して静電容量値が飽和したかを判別し（Ｓ１０５）、静電容量値が飽和したタイミングにてＤＡＣ２０から入力される駆動電流値をＤＳＰ１０に出力する。ＤＳＰ１０に入力された駆動電流値は、ＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納される（Ｓ１０６）。これにより、Ｓ１０２にてセットされた方向における駆動電流値の取得処理が終了される。
【００４４】
しかして、当該駆動方向の処理が終了すると、上下左右全ての駆動方向の処理が終了したかが判別され（Ｓ１０７）、終了していなければ、Ｓ１０１に戻り、次の駆動方向における処理が行われる。これにより、次の駆動方向における静電容量飽和時の駆動電流値ＤＳＯ１０の内蔵メモリに格納される。そして、全ての駆動方向における駆動電流値（Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄ）がＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納されると（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、パラメータ演算部１０ａにて、駆動電流値（Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄ）が参照され、これらをもとに、上記式（１）〜（４）の演算が行われる（Ｓ１０８）。これにより、制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍ、Δｙｄ、Δｚｄの値が取得される。取得された制御パラメータ値は、ＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納される。
【００４５】
なお、上下左右の各駆動方向における処理において、静電容量の計測（Ｓ１０４）が開始されると、開始時から一定期間、静電容量に変化が見られるかが比較部７０において判別される（Ｓ１０９）。そして、静電容量が順調に変化していれば（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、静電容量の計測が継続され（Ｓ１１０）、当該駆動方向における静電容量飽和時の駆動電流の取得処理が行われる。一方、静電容量が初めからあるいは途中から変化せず、または、その変化の度合いが閾値よりも鈍い場合には（Ｓ１０９：ＮＯ）、比較部７０にてレンズアクチュエータ３０の故障と判別され、判別結果がＤＳＰ１０に入力される（Ｓ１１１）。これを受けて、ＤＳＰ１０は、駆動電流値の取得処理を中止する（Ｓ１１２）。このとき、例えば、異常を示すメッセージが表示部（図示せず）から出力される。
【００４６】
図３に示す制御パラメータの取得処理は、たとえば、ビーム照射装置の動作開始時およびその後一定の間隔にて行われる。これにより、レンズアクチュエータ５３に経年変化や環境変化が生じても、その時々の状態に応じた制御パラメータが取得される。よって、この制御パラメータを用いて目標領域に応じた駆動電流を求めれば、レーザ光を目標領域に適正に照射することができる。
【００４７】
また、ビーム照射装置が乗用車等の移動体に搭載される場合には、走行方向の変化時や駆動・停止時等、レンズに外力が掛かるような場合に制御パラメータの取得処理を行えば、外力の印加があってもなおレンズを適正位置に位置づけることができ、さらに、直前の通常走行時と走行状態の変化開始時における制御パラメータ値を比較して、走行状態の変化期間における制御パラメータを予測するようにすれば、当該走行状態変化期間におけるビーム照射動作を円滑化することができる。
【００４８】
なお、図３のフローチャートでは、上下左右の全ての方向における駆動電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄを全て取得した後、制御パラメータの演算処理を行うようにしたが、上下方向または左右方向の何れかについて静電容量飽和時の駆動電流を取得したときにその方向における制御パラメータを演算し、その後、他方の方向について静電容量飽和時の駆動電流を取得したときにその方向における制御パラメータを演算するようにしても良い。
【００４９】
なお、ビーム照射装置を乗用車等に搭載する場合には、上下方向よりも左右方向（水平方向）におけるスキャン精度が求められる。したがって、この場合には、左右方向の制御パラメータがより適正であるのが好ましい。
【００５０】
この場合、まず、上下方向の処理を行って上下方向の制御パラメータＩｙｍ、Δｙｄを求め、求めたＩｙｍをＹ方向のレンズオフセット値（中立位置を与える駆動電流）として用いながら、左右方向の処理を行って左右方向の制御パラメータＩｚｍ、Δｚｄを求めるようにすると良い。こうすると、上下方向のレンズ中立位置を適正化した後に左右方向の制御パラメータの取得処理が行われるため、左右方向の制御パラメータＩｚｍ、Δｚｄをより適正化することができる。よって、左右方向のスキャン精度を高めることができる。
【００５１】
図４に、この場合のフローチャートを示す。
【００５２】
制御パラメータの取得処理が開始されると、まず、レンズアクチュエータ５３にオフセット信号が印加され、レンズが中立位置に位置づけられる（Ｓ２０１）。ここで、先の演算処理により制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍが取得されている場合には、Ｙ方向およびＺ方向のオフセット信号として、制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍの値がそのまま用いられる。制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍが未だ取得されていない場合には、ＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納されているオフセット値が用いられる。
【００５３】
次に、レンズが中立位置から上下方向（Ｙ軸プラス方向、Ｙ軸マイナス方向）に駆動され上下方向の制御パラメータＩｙｍ、Δｙｄが取得される（Ｓ２０２）。ここでは、図３のＳ１０３〜Ｓ１０６の処理がＹ軸プラス方向とＹ軸マイナス方向について行われ飽和静電容量Ｉａ、Ｉｂが取得される。そして、これらをもとに、上記式（１）および（３）の処理が行われ制御パラメータＩｙｍ、Δｙｄが取得される。取得された制御パラメータＩｙｍ、ΔｙｄはＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納される（Ｓ２０２）。
【００５４】
しかして上下方向の制御パラメータＩｙｍ、Δｙｄが取得されると、再び、レンズアクチュエータ５３にオフセット信号が印加され、レンズが中立位置に位置づけられる（Ｓ２０４）。ここでは、上下方向のオフセット信号として、先の上下方向の処理にて取得された制御パラメータＩｙｍが設定される。左右方向のオフセット信号には、先の上下方向の処理にて設定されたオフセット信号がそのまま設定される。
【００５５】
そして、レンズが中立位置から左右方向（Ｚ軸プラス方向、Ｚ軸マイナス方向）に駆動され左右方向の制御パラメータＩｚｍ、Δｚｄが取得される（Ｓ２０５）。ここでは、上下方向における処理と同様、図３のＳ１０３〜Ｓ１０６の処理がＺ軸プラス方向とＺ軸マイナス方向について行われ飽和静電容量Ｉｃ、Ｉｄが取得される。そして、これらをもとに、上記式（２）および（４）の処理が行われ制御パラメータＩｚｍ、Δｚｄが取得される。取得された制御パラメータＩｚｍ、ΔｚｄはＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納される（Ｓ２０６）。
【００５６】
ところで、上記では、レンズを光軸に対して上下左右方向に駆動してレーザ光をスキャンさせるタイプのアクチュエータを示したが、レンズを光軸に対して傾けることによりレーザ光をスキャンさせることもできる。この場合に、レンズを各方向に駆動して傾けたときの制御パラメータを駆動方向毎に求め、求めた制御パラメータを用いて、目標領域照射時の駆動電流を設定するようにすれば良い。
【００５７】
たとえば、レンズを傾き方向に駆動するための４系統の電磁回路系によって、レンズ光軸を中心とする円を４等分する位置に個別に駆動力が印加される場合には、図５（ｂ）に示すように、レンズ中心と駆動力の作用点を結ぶ線上に、それぞれレンズを挟むようにして一対の金属片を配備する。そして、図５（ａ）に示すように、各金属片に対向するようにしてスペーサ（ストッパ兼スペーサ）と変位センサーを配し、各作用点にレンズ光軸方向の駆動力を印加したときの静電容量を検出する。このとき、各作用点に駆動力を印加する電磁回路系には、オフセット信号を印加しておき、制御パラメータの取得位置に対応する作用点に駆動力を印加する電磁回路系に対してのみ駆動電流を変化させ、この作用点のみを、光軸方向（プラス方向、マイナス方向）に駆動する。
【００５８】
そして、これにより取得される静電容量飽和時の駆動電流をプラス方向およびマイナス方向において取得し、これをもとに、上記式（１）（２）と同様の演算を行って、当該作用点においてレンズ中立位置を与える駆動電流と単位駆動電流あたりのレンズシフト量を取得する。かかる取得処理を、他の作用点においても行い、各作用点における制御パラメータを取得する。そして、取得した制御パラメータを用いて、目標位置にレーザ光を照射するために４系統の電磁回路系に印加すべき駆動電流を設定し、これを各電磁回路系に印加する。
【００５９】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施の形態に係るビーム照射装置の構成を示す図
【図２】実施の形態に係るレンズ変位量を検出するための構成を示す図
【図３】実施の形態に係る制御パラメータ取得時の処理フローチャート
【図４】他の実施の形態に係る制御パラメータ取得時の処理フローチャート
【図５】他の実施の形態に係るレンズ変位量を検出するための構成を示す図
【符号の説明】
【００６１】
１０ ＤＳＰ
１０ａ パラメータ演算ルーチン
５０ ビーム照射ヘッド
５１ 半導体レーザ
５３ レンズアクチュエータ
６０ 静電容量検出部
７０ 比較部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標領域にビームを照射するビーム照射装置に関し、特に、レンズアクチュエータによってビームをスキャンさせる際に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光を照射して目標領域内の障害物を検出する検出装置が家庭用乗用車等に搭載されている。かかる検出装置は、レーザ光を目標領域内でスキャンさせ、その反射光の受光状態から障害物とそこまでの距離を検出するものである。
【０００３】
かかる検出装置には、レーザ光をスキャンさせるための、いわゆるビーム照射装置が配備されている。ここで、レーザ光のスキャンは、ポリゴンミラーやレンズアクチュエータを用いたスキャン機構によって行われる。
【０００４】
ポリゴンミラーを用いたスキャン機構は、ポリゴンミラーを回転させながら、レーザ光をポリゴンミラー側面に照射することによって、レーザ光をスキャンさせるものである。ポリゴンミラーは、断面多角形となっており、且つ、各側面にミラーが形成されている。ポリゴンミラーを回転させながらレーザ光を側面に照射することにより、各側面に対するレーザ光の入射角度が変化し、その反射光がポリゴンミラーの回転方向にスキャンされる。
【０００５】
しかし、かかるスキャン機構では、ポリゴンミラーの回転軸に平行な方向にレーザ光をシフトさせるための構成が別途必要となる。また、ミラー面の平面精度やミラーの回転状態がスキャン性能に大きく影響するため、高精度の平面加工技術や、高性能モータの適用が必要となる。
【０００６】
これに対し、レンズアクチュエータを用いたスキャン機構（たとえば特許文献１参照）では、レンズ駆動によってスキャンが行われるため、比較的簡単な構成にて、２次元方向のスキャン動作を実現できる。また、高精度の平面加工技術や高性能モータを適用する必要がないため、ポリゴンミラーを用いる場合に比べ、コストの低減を図ることができる。
【特許文献１】特開平１１−８３９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、レンズアクチュエータを用いたスキャン機構では、アクチュエータの経年変化等から、以下に示すように、目標位置に対しレーザ光を正確に位置づけることができなくなる惧れがある。
【０００８】
たとえば、経年変化等によって、駆動電流とレンズシフト量の関係にずれが生じ、あるいは、レンズ中立位置にずれが生じると、目標領域にレーザ光を照射するための駆動電流をアクチュエータに印加しても、その目標位置からずれた位置にレーザ光が照射されてしまう。また、かかるビーム照射装置を車載用として搭載する場合には、運転状態に応じてレンズに相対的な外力が加わるため、同一の駆動電流を印加しても、外力の働きによってレンズが正規の位置からシフトし、その結果、レーザ光が目標位置からずれた位置に照射されてしまう。
【０００９】
本発明は、このような問題を解消することを目的とするものであり、簡単な構成にて円滑に、スキャン位置の制御を行い得るビーム照射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題に鑑み本発明は、それぞれ以下の特徴を有する。
【００１１】
請求項１の発明は、ビーム照射装置において、光源と、前記光源からの光が入射されるレンズと、前記レンズを駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動信号を供給するアクチュエータ駆動手段と、前記レンズが予め規定した位置に到達したことを検出する駆動位置検出手段と、前記アクチュエータ駆動手段によって前記レンズを一の駆動方向およびこれと反対の方向に駆動する駆動信号が前記アクチュエータに入力され、前記駆動位置検出手段によって前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したことが検出されたとき、前記各到達時における駆動信号の大きさをもとに、前記レンズを当該駆動方向の中立位置に位置付けるための駆動信号の大きさを取得する制御パラメータ取得手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のビーム照射装置において、前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさをＳａ、Ｓｂとしたとき、前記レンズを当該駆動方向の中立位置に位置付けるための駆動信号の大きさＳｍを、Ｓｍ＝（Ｓａ＋Ｓｂ）／２を演算することにより取得する、
ことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のビーム照射装置において、前記駆動位置検出手段は、前記レンズ側に一体的に配された金属片と、この金属片と所定の間隔をおいて対向配置されたスペーサと、前記スペーサを介して前記金属片との間の静電容量の変化を検出する静電容量型センサーを備え、前記センサーによって静電容量が飽和したとき、前記レンズが前記規定位置に到達したと判別することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載のビーム照射装置において、前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさと、前記一の駆動方向における前記規定位置から前記他の駆動方向における規定位置までの前記レンズの可動範囲の大きさから、当該駆動方向における前記レンズの駆動レスポンスをさらに取得することを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４に記載のビーム照射装置において、前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさをＳａ、Ｓｂとし、前記レンズの可動範囲の大きさをＤとしたとき、当該駆動方向における単位駆動信号あたりのレンズシフト量Δｄを、Δｄ＝Ｄ／（Ｓａ−Ｓｂ）として取得することを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、ビーム照射装置において、光源と、前記光源からの光が入射されるレンズと、前記レンズを駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動信号を供給するアクチュエータ駆動手段と、前記レンズが予め規定した位置に到達したことを検出する駆動位置検出手段と、前記アクチュエータ駆動手段によって前記レンズを一の駆動方向およびこれと反対の方向に駆動する駆動信号が前記アクチュエータに入力され、前記駆動位置検出手段によって前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したことが検出されたとき、前記各到達時における駆動信号の大きさと、前記一の駆動方向における前記規定位置から前記他の駆動方向における規定位置までの前記レンズの可動範囲の大きさから、当該駆動方向における前記レンズの駆動レスポンスを取得する制御パラメータ取得手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項６に記載のビーム照射装置において、前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさをＳａ、Ｓｂとし、前記レンズの可動範囲の大きさをＤとしたとき、当該駆動方向における単位駆動信号あたりのレンズシフト量Δｄを、Δｄ＝Ｄ／（Ｓａ−Ｓｂ）として取得することを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項６または７に記載のビーム照射装置において、前記駆動位置検出手段は、前記レンズ側に一体的に配された金属片と、この金属片と所定の間隔をおいて対向配置されたスペーサと、前記スペーサを介して前記金属片との間の静電容量の変化を検出する静電容量型センサーを備え、前記センサーによって静電容量が飽和したとき、前記レンズが前記規定位置に到達したと判別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、その時々の環境、状態に応じたレンズ中立位置およびレンズ駆動レスポンスを適宜取得することができる。よって、レンズアクチュエータに経年変化等が生じても、これらの制御パラメータに基づきレンズアクチュエータに印加すべき駆動信号を設定することにより、ビームを目標位置に適正に位置づけることができる。
【００２０】
また、駆動位置検出手段を、請求項３または８に示すように静電容量型にて構成すれば、簡易な構成にて円滑にレンズ位置を検出することができる。
【００２１】
この他、本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施形態は、あくまでも、例示であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に実施の形態に係るビーム照射装置の構成を示す。図示の如く、ビーム照射装置は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０と、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）２０と、レーザ駆動部３０と、アクチュエータ駆動部４０と、ビーム照射ヘッド５０と、静電容量検出部６０と、比較部７０を備えている。
【００２３】
ＤＳＰ１０は、レーザ駆動部３０およびアクチュエータ駆動部４０を駆動制御するための信号をＤＡＣ２０に出力する。また、比較部７０から入力される信号をもとに、レンズアクチュエータ５３（後述）の制御パラメータ（レンズレスポンス等）を算出するパラメータ演算ルーチン１０ａを有している。なお、パラメータ演算ルーチン１０ａの詳細は、追って説明する。
【００２４】
ＤＡＣ２０は、ＤＳＰ１０から入力された制御信号をアナログ信号に変換してレーザ駆動部３０およびアクチュエータ駆動部４０に出力する。同時に、アクチュエータ駆動部４０に出力する制御信号（駆動電流）を比較部７０にも出力する。
【００２５】
レーザ駆動部３０は、ＤＡＣ２０から入力された制御信号（発光電流）に応じて、ビーム照射ヘッド５０内の半導体レーザ５１を駆動する。アクチュエータ駆動部４０は、ＤＡＣ２０から入力された制御信号（駆動電流）に応じて、ビーム照射ヘッド５０内のレンズアクチュエータ５３を駆動する。
【００２６】
ビーム照射ヘッド５０は、半導体レーザ５１と、アパーチャ５２と、レンズアクチュエータ５３を備えている。このうち、レンズアクチュエータ５３は、上記従来例で示したレンズアクチュエータや、光ピックアップ装置（光ディスク装置用）に搭載されるレンズアクチュエータ等を用いて構成される。すなわち、コイルと磁石の間の電磁駆動力にてレンズを駆動するよう構成されている。レンズアクチュエータ５３には、レンズを同図のＹ軸方向（上下スキャン方向）に駆動するための電磁回路系と、Ｚ軸方向（左右スキャン方向）に駆動するための電磁回路系が配されている。
【００２７】
さらに、レンズアクチュエータ５３には、Ｙ軸方向（上下スキャン方向）およびＺ軸方向（左右スキャン方向）におけるレンズの変位量を検出するための構成が配されている。この構成については、追って詳述する。
【００２８】
半導体レーザ５１から出射されたレーザ光は、アパーチャ５２によって所望の形状に整形された後、レンズアクチュエータ５３に支持されたレンズに入射される。ここで、レンズは、同図のＹ−Ｚ平面方向に変位可能となるよう、レンズアクチュエータ５３によって支持されている。したがって、照射レンズを通過したレーザ光は、レンズアクチュエータ５３の駆動に応じて、Ｙ−Ｚ平面方向に出射角度が変化する。これにより、目標領域におけるレーザ光の照射が行われる。
【００２９】
図２（ａ）は、レンズの変位量を検出するための構成を示すものである。
【００３０】
図示の如く、レンズには、レンズ中心からＹ方向（上下スキャン方向）およびＺ方向（左右スキャン方向）の位置に４つの金属片Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄが装着されている。そして、それぞれの金属片に対向する位置に、スペーサ（スペーサ兼ストッパー）を介して、静電容量型の変位センサーが配されている。スペーサと変位センサーは、レンズアクチュエータ５３の固定フレーム側に装着されている。なお、レンズが中立位置（デフォルト）にあるときの各金属片と各スペーサの間の距離Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄは同一の値をとるように予め設定されている。
【００３１】
レンズ中心からＹ方向（上下スキャン方向）にある２つの金属片Ｍａ、Ｍｂがそれぞれスペーサに当接したときに変位センサーによって検出される静電容量（飽和容量）をＣａ、Ｃｂとすると、この方向にレンズを駆動するための駆動電流と静電容量の間には図２（ｂ）の関係がある。
【００３２】
なお、図２（ｂ）の右半分に示す静電容量の変化は、図２（ａ）の上側の金属片Ｍａに対する静電容量の変化を示し、図２（ｂ）の左半分に示す静電容量の変化は、図２（ａ）の下側の金属片Ｍｂに対する静電容量の変化を示す。
【００３３】
レンズ中心からＺ方向（左右スキャン方向）にある２つの金属片Ｍｃ、Ｍｄがそれぞれスペーサに当接したときに変位センサーによって検出される静電容量（飽和容量）Ｃｃ、Ｃｄと、Ｚ方向にレンズを駆動したときの駆動電流と金属片Ｍｃ、Ｍｄに対する静電容量の関係も、図２（ｂ）と同様の傾向を示す。
【００３４】
図２（ｂ）において、静電容量が飽和容量Ｃａ、Ｃｂに達したタイミングの駆動電流をＩａ、Ｉｂとすると、レンズをＹ方向（上下スキャン方向）の中立位置に位置づけるための駆動電流Ｉｙｍは次式で求まる。
Ｉｙｍ＝（Ｉａ＋Ｉｂ）／２ …（１）
【００３５】
同様に、静電容量が飽和容量Ｃｃ、Ｃｄに達したタイミングの駆動電流をＩｃ、Ｉｄとすると、レンズをＺ方向（左右スキャン方向）の中立位置に位置づけるための駆動電流Ｉｚｍは次式で求まる。
Ｉｚｍ＝（Ｉｃ＋Ｉｄ）／２ …（２）
【００３６】
また、単位駆動電流あたりにおけるＹ方向（上下スキャン方向）のレンズシフト量Δｙｄは次式で求まる。
Δｙｄ＝（Ｄａ＋Ｄｂ）／（Ｉａ−Ｉｂ） …（３）
【００３７】
同様に、単位駆動電流あたりにおけるＺ方向（左右スキャン方向）のレンズシフト量Δｚｄは次式で求まる。
Δｚｄ＝（Ｄｃ＋Ｄｄ）／（Ｉｃ−Ｉｄ） …（４）
【００３８】
図１に示す比較部７０は、静電容量検出部６０から入力される静電容量値とＤＡＣ２０から入力される駆動電流値をデジタル値に変換し、これらをもとに、静電容量が飽和容量Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄに達したタイミングの駆動電流値Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄを検出する。そして、検出した駆動電流値Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、ＩｄをＤＳＰ１０に入力する。
【００３９】
ＤＳＰ１０は、入力された駆動電流値Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄを内蔵メモリに格納するとともに、これらをもとに、パラメータ演算ルーチン１０ａにて上記式（１）〜（４）の演算を実行し、制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍ、Δｙｄ、Δｚｄを取得する。そして、これらを内蔵メモリに格納し、さらに、これをもとに、レーザ光を目標位置に照射するに必要な駆動電流値を算出し、ＤＡＣ２０に出力する。これにより、アクチュエータ駆動部４０に、目標位置に応じた駆動信号（駆動電流）が供給され、レーザ光が目標位置に照射される。
【００４０】
図３に、上記制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍ、Δｙｄ、Δｚｄを取得する際のフローチャートを示す。
【００４１】
制御パラメータの取得処理が開始されると、まず、レンズアクチュエータ５３にオフセット信号が印加され、レンズが中立位置に位置づけられる（Ｓ１０１）。ここで、先の演算処理により制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍが取得されている場合には、Ｙ方向およびＺ方向のオフセット信号として、制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍの値がそのまま用いられる。制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍが未だ取得されていない場合には、ＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納されているオフセット値が用いられる。
【００４２】
次に、レンズの駆動方向がセットされ（Ｓ１０２）、その方向にレンズを駆動するための駆動電流がレンズアクチュエータ（Ｓ１０３）に印加される。ここで、Ｓ１０２における駆動方向は、上方向（Ｙ軸プラス方向）、下方向（Ｙ軸マイナス方向）、左方向（Ｚ軸プラス方向）、右方向（Ｚ軸マイナス方向）の何れかに設定される。
【００４３】
しかして、レンズに駆動電流が印加されると、駆動方向の変位センサーによって検出される静電容量値が静電容量検出部６０から比較部７０に出力される（Ｓ１０４）。比較部７０は、入力された静電容量値を参照して静電容量値が飽和したかを判別し（Ｓ１０５）、静電容量値が飽和したタイミングにてＤＡＣ２０から入力される駆動電流値をＤＳＰ１０に出力する。ＤＳＰ１０に入力された駆動電流値は、ＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納される（Ｓ１０６）。これにより、Ｓ１０２にてセットされた方向における駆動電流値の取得処理が終了される。
【００４４】
しかして、当該駆動方向の処理が終了すると、上下左右全ての駆動方向の処理が終了したかが判別され（Ｓ１０７）、終了していなければ、Ｓ１０１に戻り、次の駆動方向における処理が行われる。これにより、次の駆動方向における静電容量飽和時の駆動電流値ＤＳＯ１０の内蔵メモリに格納される。そして、全ての駆動方向における駆動電流値（Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄ）がＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納されると（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、パラメータ演算部１０ａにて、駆動電流値（Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄ）が参照され、これらをもとに、上記式（１）〜（４）の演算が行われる（Ｓ１０８）。これにより、制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍ、Δｙｄ、Δｚｄの値が取得される。取得された制御パラメータ値は、ＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納される。
【００４５】
なお、上下左右の各駆動方向における処理において、静電容量の計測（Ｓ１０４）が開始されると、開始時から一定期間、静電容量に変化が見られるかが比較部７０において判別される（Ｓ１０９）。そして、静電容量が順調に変化していれば（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、静電容量の計測が継続され（Ｓ１１０）、当該駆動方向における静電容量飽和時の駆動電流の取得処理が行われる。一方、静電容量が初めからあるいは途中から変化せず、または、その変化の度合いが閾値よりも鈍い場合には（Ｓ１０９：ＮＯ）、比較部７０にてレンズアクチュエータ３０の故障と判別され、判別結果がＤＳＰ１０に入力される（Ｓ１１１）。これを受けて、ＤＳＰ１０は、駆動電流値の取得処理を中止する（Ｓ１１２）。このとき、例えば、異常を示すメッセージが表示部（図示せず）から出力される。
【００４６】
図３に示す制御パラメータの取得処理は、たとえば、ビーム照射装置の動作開始時およびその後一定の間隔にて行われる。これにより、レンズアクチュエータ５３に経年変化や環境変化が生じても、その時々の状態に応じた制御パラメータが取得される。よって、この制御パラメータを用いて目標領域に応じた駆動電流を求めれば、レーザ光を目標領域に適正に照射することができる。
【００４７】
また、ビーム照射装置が乗用車等の移動体に搭載される場合には、走行方向の変化時や駆動・停止時等、レンズに外力が掛かるような場合に制御パラメータの取得処理を行えば、外力の印加があってもなおレンズを適正位置に位置づけることができ、さらに、直前の通常走行時と走行状態の変化開始時における制御パラメータ値を比較して、走行状態の変化期間における制御パラメータを予測するようにすれば、当該走行状態変化期間におけるビーム照射動作を円滑化することができる。
【００４８】
なお、図３のフローチャートでは、上下左右の全ての方向における駆動電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄを全て取得した後、制御パラメータの演算処理を行うようにしたが、上下方向または左右方向の何れかについて静電容量飽和時の駆動電流を取得したときにその方向における制御パラメータを演算し、その後、他方の方向について静電容量飽和時の駆動電流を取得したときにその方向における制御パラメータを演算するようにしても良い。
【００４９】
なお、ビーム照射装置を乗用車等に搭載する場合には、上下方向よりも左右方向（水平方向）におけるスキャン精度が求められる。したがって、この場合には、左右方向の制御パラメータがより適正であるのが好ましい。
【００５０】
この場合、まず、上下方向の処理を行って上下方向の制御パラメータＩｙｍ、Δｙｄを求め、求めたＩｙｍをＹ方向のレンズオフセット値（中立位置を与える駆動電流）として用いながら、左右方向の処理を行って左右方向の制御パラメータＩｚｍ、Δｚｄを求めるようにすると良い。こうすると、上下方向のレンズ中立位置を適正化した後に左右方向の制御パラメータの取得処理が行われるため、左右方向の制御パラメータＩｚｍ、Δｚｄをより適正化することができる。よって、左右方向のスキャン精度を高めることができる。
【００５１】
図４に、この場合のフローチャートを示す。
【００５２】
制御パラメータの取得処理が開始されると、まず、レンズアクチュエータ５３にオフセット信号が印加され、レンズが中立位置に位置づけられる（Ｓ２０１）。ここで、先の演算処理により制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍが取得されている場合には、Ｙ方向およびＺ方向のオフセット信号として、制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍの値がそのまま用いられる。制御パラメータＩｙｍ、Ｉｚｍが未だ取得されていない場合には、ＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納されているオフセット値が用いられる。
【００５３】
次に、レンズが中立位置から上下方向（Ｙ軸プラス方向、Ｙ軸マイナス方向）に駆動され上下方向の制御パラメータＩｙｍ、Δｙｄが取得される（Ｓ２０２）。ここでは、図３のＳ１０３〜Ｓ１０６の処理がＹ軸プラス方向とＹ軸マイナス方向について行われ飽和静電容量Ｉａ、Ｉｂが取得される。そして、これらをもとに、上記式（１）および（３）の処理が行われ制御パラメータＩｙｍ、Δｙｄが取得される。取得された制御パラメータＩｙｍ、ΔｙｄはＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納される（Ｓ２０２）。
【００５４】
しかして上下方向の制御パラメータＩｙｍ、Δｙｄが取得されると、再び、レンズアクチュエータ５３にオフセット信号が印加され、レンズが中立位置に位置づけられる（Ｓ２０４）。ここでは、上下方向のオフセット信号として、先の上下方向の処理にて取得された制御パラメータＩｙｍが設定される。左右方向のオフセット信号には、先の上下方向の処理にて設定されたオフセット信号がそのまま設定される。
【００５５】
そして、レンズが中立位置から左右方向（Ｚ軸プラス方向、Ｚ軸マイナス方向）に駆動され左右方向の制御パラメータＩｚｍ、Δｚｄが取得される（Ｓ２０５）。ここでは、上下方向における処理と同様、図３のＳ１０３〜Ｓ１０６の処理がＺ軸プラス方向とＺ軸マイナス方向について行われ飽和静電容量Ｉｃ、Ｉｄが取得される。そして、これらをもとに、上記式（２）および（４）の処理が行われ制御パラメータＩｚｍ、Δｚｄが取得される。取得された制御パラメータＩｚｍ、ΔｚｄはＤＳＰ１０の内蔵メモリに格納される（Ｓ２０６）。
【００５６】
ところで、上記では、レンズを光軸に対して上下左右方向に駆動してレーザ光をスキャンさせるタイプのアクチュエータを示したが、レンズを光軸に対して傾けることによりレーザ光をスキャンさせることもできる。この場合に、レンズを各方向に駆動して傾けたときの制御パラメータを駆動方向毎に求め、求めた制御パラメータを用いて、目標領域照射時の駆動電流を設定するようにすれば良い。
【００５７】
たとえば、レンズを傾き方向に駆動するための４系統の電磁回路系によって、レンズ光軸を中心とする円を４等分する位置に個別に駆動力が印加される場合には、図５（ｂ）に示すように、レンズ中心と駆動力の作用点を結ぶ線上に、それぞれレンズを挟むようにして一対の金属片を配備する。そして、図５（ａ）に示すように、各金属片に対向するようにしてスペーサ（ストッパ兼スペーサ）と変位センサーを配し、各作用点にレンズ光軸方向の駆動力を印加したときの静電容量を検出する。このとき、各作用点に駆動力を印加する電磁回路系には、オフセット信号を印加しておき、制御パラメータの取得位置に対応する作用点に駆動力を印加する電磁回路系に対してのみ駆動電流を変化させ、この作用点のみを、光軸方向（プラス方向、マイナス方向）に駆動する。
【００５８】
そして、これにより取得される静電容量飽和時の駆動電流をプラス方向およびマイナス方向において取得し、これをもとに、上記式（１）（２）と同様の演算を行って、当該作用点においてレンズ中立位置を与える駆動電流と単位駆動電流あたりのレンズシフト量を取得する。かかる取得処理を、他の作用点においても行い、各作用点における制御パラメータを取得する。そして、取得した制御パラメータを用いて、目標位置にレーザ光を照射するために４系統の電磁回路系に印加すべき駆動電流を設定し、これを各電磁回路系に印加する。
【００５９】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施の形態に係るビーム照射装置の構成を示す図
【図２】実施の形態に係るレンズ変位量を検出するための構成を示す図
【図３】実施の形態に係る制御パラメータ取得時の処理フローチャート
【図４】他の実施の形態に係る制御パラメータ取得時の処理フローチャート
【図５】他の実施の形態に係るレンズ変位量を検出するための構成を示す図
【符号の説明】
【００６１】
１０ ＤＳＰ
１０ａ パラメータ演算ルーチン
５０ ビーム照射ヘッド
５１ 半導体レーザ
５３ レンズアクチュエータ
６０ 静電容量検出部
７０ 比較部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光が入射されるレンズと、
前記レンズを駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータに駆動信号を供給するアクチュエータ駆動手段と、
前記レンズが予め規定した位置に到達したことを検出する駆動位置検出手段と、
前記アクチュエータ駆動手段によって前記レンズを一の駆動方向およびこれと反対の方向に駆動する駆動信号が前記アクチュエータに入力され、前記駆動位置検出手段によって前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したことが検出されたとき、前記各到達時における駆動信号の大きさをもとに、前記レンズを当該駆動方向の中立位置に位置付けるための駆動信号の大きさを取得する制御パラメータ取得手段と、
を有することを特徴とするビーム照射装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさをＳａ、Ｓｂとしたとき、前記レンズを当該駆動方向の中立位置に位置付けるための駆動信号の大きさＳｍを、Ｓｍ＝（Ｓａ＋Ｓｂ）／２を演算することにより取得する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記駆動位置検出手段は、前記レンズ側に一体的に配された金属片と、この金属片と所定の間隔をおいて対向配置されたスペーサと、前記スペーサを介して前記金属片との間の静電容量の変化を検出する静電容量型センサーを備え、前記センサーによって静電容量が飽和したとき、前記レンズが前記規定位置に到達したと判別する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかにおいて、
前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさと、前記一の駆動方向における前記規定位置から前記他の駆動方向における規定位置までの前記レンズの可動範囲の大きさから、当該駆動方向における前記レンズの駆動レスポンスをさらに取得する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさをＳａ、Ｓｂとし、前記レンズの可動範囲の大きさをＤとしたとき、当該駆動方向における単位駆動信号あたりのレンズシフト量Δｄを、Δｄ＝Ｄ／（Ｓａ−Ｓｂ）として取得する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項６】
光源と、
前記光源からの光が入射されるレンズと、
前記レンズを駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータに駆動信号を供給するアクチュエータ駆動手段と、
前記レンズが予め規定した位置に到達したことを検出する駆動位置検出手段と、
前記アクチュエータ駆動手段によって前記レンズを一の駆動方向およびこれと反対の方向に駆動する駆動信号が前記アクチュエータに入力され、前記駆動位置検出手段によって前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したことが検出されたとき、前記各到達時における駆動信号の大きさと、前記一の駆動方向における前記規定位置から前記他の駆動方向における規定位置までの前記レンズの可動範囲の大きさから、当該駆動方向における前記レンズの駆動レスポンスを取得する制御パラメータ取得手段と、
を有することを特徴とするビーム照射装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさをＳａ、Ｓｂとし、前記レンズの可動範囲の大きさをＤとしたとき、当該駆動方向における単位駆動信号あたりのレンズシフト量Δｄを、Δｄ＝Ｄ／（Ｓａ−Ｓｂ）として取得する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項８】
請求項６または７において、
前記駆動位置検出手段は、前記レンズ側に一体的に配された金属片と、この金属片と所定の間隔をおいて対向配置されたスペーサと、前記スペーサを介して前記金属片との間の静電容量の変化を検出する静電容量型センサーを備え、前記センサーによって静電容量が飽和したとき、前記レンズが前記規定位置に到達したと判別する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光が入射されるレンズと、
前記レンズを駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータに駆動信号を供給するアクチュエータ駆動手段と、
前記レンズが予め規定した位置に到達したことを検出する駆動位置検出手段と、
前記アクチュエータ駆動手段によって前記レンズを一の駆動方向およびこれと反対の方向に駆動する駆動信号が前記アクチュエータに入力され、前記駆動位置検出手段によって前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したことが検出されたとき、前記各到達時における駆動信号の大きさをもとに、前記レンズを当該駆動方向の中立位置に位置付けるための駆動信号の大きさを取得する制御パラメータ取得手段と、
を有することを特徴とするビーム照射装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさをＳａ、Ｓｂとしたとき、前記レンズを当該駆動方向の中立位置に位置付けるための駆動信号の大きさＳｍを、Ｓｍ＝（Ｓａ＋Ｓｂ）／２を演算することにより取得する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記駆動位置検出手段は、前記レンズ側に一体的に配された金属片と、この金属片と所定の間隔をおいて対向配置されたスペーサと、前記スペーサを介して前記金属片との間の静電容量の変化を検出する静電容量型センサーを備え、前記センサーによって静電容量が飽和したとき、前記レンズが前記規定位置に到達したと判別する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかにおいて、
前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさと、前記一の駆動方向における前記規定位置から前記他の駆動方向における規定位置までの前記レンズの可動範囲の大きさから、当該駆動方向における前記レンズの駆動レスポンスをさらに取得する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさをＳａ、Ｓｂとし、前記レンズの可動範囲の大きさをＤとしたとき、当該駆動方向における単位駆動信号あたりのレンズシフト量Δｄを、Δｄ＝Ｄ／（Ｓａ−Ｓｂ）として取得する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項６】
光源と、
前記光源からの光が入射されるレンズと、
前記レンズを駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータに駆動信号を供給するアクチュエータ駆動手段と、
前記レンズが予め規定した位置に到達したことを検出する駆動位置検出手段と、
前記アクチュエータ駆動手段によって前記レンズを一の駆動方向およびこれと反対の方向に駆動する駆動信号が前記アクチュエータに入力され、前記駆動位置検出手段によって前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したことが検出されたとき、前記各到達時における駆動信号の大きさと、前記一の駆動方向における前記規定位置から前記他の駆動方向における規定位置までの前記レンズの可動範囲の大きさから、当該駆動方向における前記レンズの駆動レスポンスを取得する制御パラメータ取得手段と、
を有することを特徴とするビーム照射装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記制御パラメータ取得手段は、前記レンズが前記各駆動方向の規定位置に到達したときの駆動信号の大きさをＳａ、Ｓｂとし、前記レンズの可動範囲の大きさをＤとしたとき、当該駆動方向における単位駆動信号あたりのレンズシフト量Δｄを、Δｄ＝Ｄ／（Ｓａ−Ｓｂ）として取得する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項８】
請求項６または７において、
前記駆動位置検出手段は、前記レンズ側に一体的に配された金属片と、この金属片と所定の間隔をおいて対向配置されたスペーサと、前記スペーサを介して前記金属片との間の静電容量の変化を検出する静電容量型センサーを備え、前記センサーによって静電容量が飽和したとき、前記レンズが前記規定位置に到達したと判別する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３０１４６０（Ｐ２００６−３０１４６０Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２５７８０（Ｐ２００５−１２５７８０）
【出願日】平成１７年４月２２日（２００５．４．２２）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２２日（２００５．４．２２）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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