JP6572120B2 - 光ビーム照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ビームを照射する光ビーム照射装置に関する。

従来から、所望の角度で光ビームを照射する光ビーム照射装置が実現されている。例えば、下記特許文献１には、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム：Micro Electro Mechanical System）ミラーを搭載した光空間伝送装置が開示されている。この装置は、ＭＥＭＳミラーの共振振動を抑制する目的で、共振振動をキャンセルするための補償信号を生成し、その補償信号を変化点近傍位置に付加した駆動信号を用いて、ＭＥＭＳミラーの偏向角を制御する機能を有する。

特開２００６−２７９８８８号公報

上述した従来の光空間伝送装置においては、ＭＥＭＳミラー等の偏向角可変ミラーの特性によって共振振動の周波数（共振周波数）が様々変化する。そのような場合に、従来の光空間伝送装置においては、その共振周波数に対応して光ビームの照射角度の変動を十分に抑制することが困難である。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、光ビームの照射角度の変動を十分に抑制することが可能な光ビーム照射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一形態にかかる光ビーム照射装置は、光を出力する光源と、反射ミラーと、駆動信号の供給を受けて反射ミラーを揺動させる駆動部とを有し、光源から出力された光を反射ミラーで受けて反射する光反射部と、反射ミラーによって反射された光を受ける受光面を有し、受光面上での光の位置を、光反射部の共振周波数の４倍以上の周波数で検出し、位置を示す検出信号を出力する位置検出部と、検出信号を基に駆動信号を補正し、当該補正した駆動信号を光反射部に出力する補正部と、を備える。

本発明の上記形態に係る光ビーム照射装置によれば、光源から出力された光ビームが光反射部によって反射されて照射される。その際、光反射部の反射ミラーを揺動させる駆動部に駆動信号が供給されることによって、光反射部の偏向角度が所定の角度に制御されて光ビームの照射角度が所望の角度に設定される。それと同時に、位置検出部によって光反射部の共振周波数の４倍以上の周波数で受光面上の光ビームの受光位置が検出され、その検出結果を基に駆動部に供給される駆動信号が補正される。これにより、反射ミラーの共振振動に追随して光ビームの照射角度を補正することができ、その結果、光ビームの照射角度の変動を十分に抑制することができる。また、光ビームの照射角度の変動を十分に抑制することにより、光ビームの照射を所望の角度に高精度に制御することができる。

上記形態に係る光ビーム照射装置において、位置検出部の検出周波数は、光反射部の共振周波数の５倍以上に設定されてもよい。また、位置検出部の検出周波数は、光反射部の共振周波数の１０倍以上に設定されていてもよい。かかる構成を採れば、光ビームの照射角度の変動をさらに一層抑制することができる。

さらに、補正部は、検出信号に基づいて算出された反射ミラーの角度に関する角度情報を基に駆動信号を補正する、ことでもよい。こうすれば、反射ミラーの共振振動に追随して光ビームの照射角度を安定して補正することができる。

またさらに、位置検出部は、複数の画素を有し、画素毎に輝度情報を数値として出力する光検出素子が１次元又は２次元に複数配列された光検出器であってもよい。

上記形態に係る光ビーム照射装置において、駆動信号は、電圧信号であってもよいし、電流信号であってもよい。

また、反射ミラーで反射された光を分割する光分岐部をさらに備え、位置検出部の受光面は、光分岐部で分割された光を受けてもよい。かかる構成を採れば、光ビームの出力強度に影響を与えることなく照射角度の制御を実現することができる。

さらに、モニタ用のモニタ光を出力するモニタ用光源をさらに備え、位置検出部の受光面は、モニタ光を受けてもよい。かかる構成を採れば、かかる構成を採れば、光ビームの出力強度に影響を与えることなく照射角度の制御を実現することができる。

またさらに、駆動部は、反射ミラーに接続された弾性体と、弾性体を介して反射ミラーと接続されたコイルとを含み、コイルに駆動信号が供給されることにより反射ミラーを揺動させ、共振周波数は、弾性体を含む駆動部、及び反射ミラーの特性によって決定されてもよい。この場合、駆動部として弾性体及びコイルを含む構成を採用した場合に、反射ミラーの共振振動に追随して光ビームの照射角度の変動を十分に抑制することができる。

本発明によれば、光ビームの照射角度の変動を十分に抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る光ビーム照射装置を示す概略構成図である。 ＭＥＭＳミラーによって実現される図１の光偏向部２の駆動部分の要部を示す平面図である。 図１の光偏向部２による光ビームＬの反射状態を示す斜視図である。 図１の光偏向角度検出部３の構成を示す斜視図である。 図４の光偏向角度検出モジュール３２の機能構成を示すブロック図である。 図５の光偏向角度検出用素子３３の構造の一例を示す平面図である。 図６のＣＭＯＳセンサから出力される検出信号の輝度分布の一例を示すグラフである。 図１の動作制御部４の機能構成を示すブロック図である。 図１の光偏向部２において光偏向角度の制御を停止した場合に図１の光偏向角度検出部３によって検出された光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}の波形を示すグラフである。 図１の動作制御部４による減衰振動応答の抑制制御処理の動作手順を示すフローチャートである。 減衰振動応答の抑制制御処理を動作させなかった場合に光偏向角度検出部３によって検出された光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}の波形を示すグラフである。 減衰振動応答の抑制制御処理を動作させた場合に光偏向角度検出部３によって検出された光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}の波形を示すグラフである。 図１の動作制御部４による減衰振動応答の抑制制御の制御周波数を変化させた場合に、図１の光偏向角度検出部３によって検出された光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}の波形を示すグラフである。 図１３における動作時に対応した光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌの波形を示すグラフである。 図１の動作制御部４による減衰振動応答の抑制制御の制御周波数を変化させた場合に、図１の光偏向角度検出部３によって検出された光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}の波形を示すグラフである。 図１５における動作時に対応した光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌの波形を示すグラフである。 変形例の光偏向部２による光ビームＬの反射状態を示す斜視図である。 変形例の光偏向部２による光ビームＬの反射状態を示す斜視図である。 変形例にかかる光ビーム照射装置を示す概略構成図である。 別の変形例にかかる光ビーム照射装置を示す概略構成図である。 別の変形例にかかる光ビーム照射装置を示す概略構成図である。 変形例にかかる２次元ＣＭＯＳセンサの構造を示す概略構成図である。 図２１の光偏向角度検出制御部７によって制御された部分読み出しの原理を示す模式図である。 図２１の光偏向角度検出制御部７によって制御されたビニング読み出しの原理を示す模式図である。 図２１の光偏向角度検出制御部７によって制御された飛ばし読み出しの原理を示す模式図である。 図２１の光偏向角度検出制御部７によって制御された部分読み出しの原理を示す模式図である。 図２１の光偏向角度検出制御部７によって制御されたビニング読み出しの原理を示す模式図である。 図２１の光偏向角度検出制御部７によって制御された飛ばし読み出しの原理を示す模式図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、本発明の一実施形態に係る光ビーム照射装置の概要を説明する。図１は、本実施形態に係る光ビーム照射装置１０の概略構成図である。この光ビーム照射装置１０は、所望の角度に光ビームを照射する高速駆動が可能な装置であり、光ビームＬを出力する光源部（光源）１と、光源部１から出力された光ビームＬを所望の偏向角度に反射させる光偏向部（光反射部）２と、光偏向部２によって反射された光ビームＬの偏向角度を検出する光偏向角度検出部（位置検出部）３と、光偏向部２の動作を制御する動作制御部（補正部）４とを含んで構成される。光偏向角度検出部３と動作制御部４とは信号線Ｓ１によって電気的に接続され、光偏向部２と動作制御部４とは信号線Ｓ２によって電気的に接続されている。信号線Ｓ１は、光偏向角度検出部３において検出された後述する光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を動作制御部４に対して出力するために設けられている。また、信号線Ｓ２は、動作制御部４によって生成される後述する光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌを光偏向部２に対して出力するために設けられている。

光源部１は、平行光である光ビームＬ、あるいは、光偏向部２上で集光する光ビームＬの生成及び照射が可能な光源装置であり、例えば、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）素子とコリメートレンズとを含んで構成される。また、光源部１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の他の発光素子と、レンズ等の光学デバイスとが組み合わされて構成されていてもよい。光源部１は、生成および照射される平行光である光ビームＬ、あるいは、光偏向部２上で集光する光ビームＬにおけるスポット径、照射強度、及び作動距離が、光偏向部２および光偏向角度検出部３の各部において最適な状態となるように予め調整される。また、光源部１には、平行光である光ビームＬ、あるいは、光偏向部２上で集光する光ビームＬにおけるスポット径、照射強度、及び作動距離を任意の値に調整あるいは制御するための１つ以上の手段あるいは機構が備えられていてもよい。

光偏向部２は、光源部１から照射された光ビームＬを第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向にそれぞれ偏向させる。例えば、光偏向部２として、微小電気機械素子により構成される小型ミラーデバイスであるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーが採用される。ＭＥＭＳミラーを採用することにより、光ビームＬを反射させるミラーの角度を任意の角度に高速で変化させることが可能となる。

図２は、ＭＥＭＳミラーによって実現される光偏向部２の駆動部分の要部における代表的な一例を示す平面図である。図２では、光偏向部２における駆動部分において、一般的な２次元円形ＭＥＭＳミラーを用いる場合を仮定して以降の説明を行う。また、光偏向部２における駆動部分に用いられるＭＥＭＳミラーの形状は、円形、長方形、正方形、およびその他の形状により構成されていてもよい。この光偏向部２は、光源部１から照射される光ビームＬを受ける反射ミラー２１と、２つの矩形状のコイル２２ａ，２２ｂ、及び２本の揺動軸（弾性体）２３ａ，２３ｂを有する駆動部２４とを含んでいる。反射ミラー２１は、ばね等の弾性体によって構成される揺動軸２３ａを介してその外側からコイル２２ａによって支持され、反射ミラー２１及びコイル２２ａは搖動軸２３ａを回転軸として一体的に揺動可能である。さらに、コイル２２ａは揺動軸２３ａに交差する、ばね等の弾性体によって構成される揺動軸２３ｂを介してその外側からコイル２２ｂによって支持され、反射ミラー２１及びコイル２２ａ，２２ｂは搖動軸２３ｂを回転軸として一体的に揺動可能である。加えて、これらのコイル２２ａ，２２ｂの下部には図示しない強磁石が備えられている。

上記の構成の光偏向部２は、コイル２２ａ，２２ｂのそれぞれに動作制御部４から光偏向角度制御信号（駆動信号）Ｓ_ｃｔｒｌが供給される。この光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌは、信号線Ｓ２（図１）を介して電圧信号もしくは電流信号として供給される。光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌの供給により、光偏向部２においては、強磁石によって生じる強磁場中に配置されたコイル２２ａ及びコイル２２ｂのそれぞれに個別に光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌに応じた電流が流れることにより、それぞれのコイル２２ａ及びコイル２２ｂにローレンツ力が発生する。このローレンツ力の作用により、反射ミラー２１は、搖動軸２３ｂ（Ｘ方向）および搖動軸２３ａ（Ｙ方向）を回転軸としてそれぞれ搖動される。このとき、揺動軸２３ａ及び揺動軸２３ｂにおける揺動角度の向き及び揺動角度の大きさは、光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌを制御することにより、それぞれ個別に調整することが可能である。これにより、光偏向部２は、光源部１より照射された光ビームＬを反射ミラー２１でＸ方向およびＹ方向にそれぞれ反射させることにより、Ｘ方向及びＹ方向に２次元的な広がりをもって出力させることができる。

図３は、光偏向部２による光ビームＬの反射状態を示す斜視図である。図３に示すように、２次元的に揺動可能な光偏向部２は、光源部１から照射される光ビームＬを、２次元空間内の所定面上のＸ１方向及び該所定面上でＸ１方向に交差するＹ１方向に沿って、それぞれ非共振駆動で偏向させるように駆動する。この光偏向部２の駆動時の共振周波数は、弾性体を含む揺動軸２３ａ，２３ｂの弾性係数等の特性や、反射ミラー２１、コイル２２ａ，２２ｂ等の部材の材質又は形状等の特性、あるいは温度や湿度等の環境条件等によって決定される。

図４は、光偏向角度検出部３の構成を示す斜視図であり、図５は、図４の光偏向角度検出モジュール３２の機能構成を示すブロック図である。図４に示すように、光偏向角度検出部３は、２次元的に偏向された光ビームＬの偏向角を検出するユニットであり、レンズユニット３１と光偏向角度検出モジュール３２とによって構成されている。この光偏向角度検出モジュール３２には、動作制御部４に対して光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を出力するための信号線Ｓ１が電気的に接続されている。光偏向角度検出部３は、光偏向部２における反射ミラー２１の可動範囲全域にわたって光ビームＬの偏向角の検出が可能なように構成される。また、光偏向角度検出部３は、光偏向角度を、上述した光偏向部２の共振周波数の４倍以上の周波数で検出可能であるように構成されている。

レンズユニット３１は、光偏向部２によってＸ１方向及びＹ１方向に沿って偏向された光ビームＬを光偏向角度検出モジュール３２にロス無く伝達するための光伝達手段である。このレンズユニット３１は、光ビームＬを光偏向角度検出モジュール３２にロスなく伝達させるために最適な性能を持つレンズが選択され、複数枚のレンズが組み合わされた構成であってもよいし、単一のレンズで構成されたものであってもよい。なお、前記レンズユニット３１は、装置の小型化等においては省略されてもよく、その場合は光ビームＬが光偏向角度検出モジュール３２に直接入射してもよい。

光偏向角度検出モジュール３２は、光偏向角度検出用素子３３、光偏向角度演算部３４、及び制御通信部３５を含んで構成されている。光偏向角度検出用素子３３は、複数の画素を有し、画素毎に輝度情報を数値として出力する光検出素子が１次元又は２次元に複数配列された光検出器である。このような光検出器としては、例えば、エリアセンサ、リニアセンサ、光センサ等がある。光偏向角度検出用素子３３は、光偏向部２によって反射された光ビームＬを受ける受光面３３ａを有し、受光面３３ａ上における光ビームＬの受光位置を検出し受光位置を示す検出信号を光偏向角度演算部３４に出力する。光偏向角度演算部３４は、マイクロプロセッサ等の演算回路を内蔵し、光偏向角度検出用素子３３から出力された検出信号を基に所定の演算アルゴリズムを用いて光ビームＬの偏向角度を算出し、その偏向角度を示す光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を生成する。制御通信部３５は、光偏向角度検出用素子３３及び光偏向角度演算部３４の動作を制御するとともに、光偏向角度演算部３４から光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を受けて、その光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を信号線Ｓ１を介して動作制御部４に送信する。

本実施形態の光ビーム照射装置１０では、光ビームＬの照射位置を、既定の制御範囲において、任意の位置から任意の位置へ高速かつ高精度に変えるように制御することを可能にするため、光偏向角度検出部３には光ビームＬの制御範囲の全域における高速かつ高精度の計測が求められる。このような観点から、光偏向角度検出モジュール３２としては、光偏向部２の共振周波数の４倍以上の周波数に対応するフレームレートのセンサを有するものが選択される。さらに、より高速かつ高精度に偏向角度を制御するためには、光偏向角度検出モジュール３２は、光偏向部２の共振周波数の５倍以上の周波数に対応するフレームレートを有するものであることが好ましく、光偏向部２の共振周波数の１０倍以上の周波数に対応するフレームレートを有するものであることがさらに好ましい。例えば、光偏向角度検出モジュール３２としては、１次元あるいは２次元ＣＭＯＳセンサと高速並列画像処理部とを併せ持つセンサ、２次元射影データ取得用のＣＭＯＳセンサを備えるセンサ、又はアナログ位置検出センサであるＰＳＤ（Position Sensitive Detector）等が挙げられる。高速２次元ＣＭＯＳセンサを備えるセンサによれば、Ａ／Ｄコンバータを列並列に配置しセンサ上に集積化した構造を有するので、高速読出しが実現可能である。

図６には、２次元射影データ取得用のＣＭＯＳセンサを備える光偏向角度検出用素子３３の構造の一例が示されている。図６に示すように、ＣＭＯＳセンサ３６は、受光面３３ａを構成する２次元配列された各画素が、１つの列方向画素３７ａと１つの行方向画素３７ｂとの組み合わせによって構成される。複数の列方向画素３７ａは、列毎にそれぞれ結線され１列分の画素ラインとして列方向シフトレジスタ３８ａに接続される。同様に、複数の行方向画素３７ｂは、行毎にそれぞれ結線され１行分の画素ラインとして行方向シフトレジスタ３８ｂに接続されている。このような構造のＣＭＯＳセンサ３６により、受光面３３ａに入射した光ビームＬのスポット光の輝度分布は、列方向及び行方向にそれぞれ積算されて列方向シフトレジスタ３８ａ及び行方向シフトレジスタ３８ｂに読み出される。また、列方向シフトレジスタ３８ａ及び行方向シフトレジスタ３８ｂのそれぞれから、内蔵されたＡ／Ｄ変換器を経由して８ビットあるいは１０ビットのデジタル値がシリアル出力されることにより、デジタル信号である検出信号が出力される。このようにして列方向シフトレジスタ３８ａ及び行方向シフトレジスタ３８ｂから出力された検出信号の示すデジタル信号の示す輝度分布は、光ビームＬのスポット光を列方向及び行方向に射影したようなガウシアン分布に似たものとなる。

図７には、図６のＣＭＯＳセンサ３６から出力される検出信号の輝度分布の一例を示している。図７に示すように、受光面３３ａに入射した光ビームＬのスポット光３９に対して、ＣＭＯＳセンサ３６の列方向シフトレジスタ３８ａ及び行方向シフトレジスタ３８ｂのそれぞれから、検出信号Ｓｏｕｔａ及び検出信号Ｓｏｕｔｂが出力される。これらの検出信号Ｓｏｕｔａ，Ｓｏｕｔｂにおいては、受光面３３ａ上のスポット光３９の行方向及び列方向の径が、それぞれの半値幅Ｘｗ，Ｙｗとして現れる。また、検出信号Ｓｏｕｔａ，Ｓｏｕｔｂの最大輝度値Ｘｈ，Ｙｈは、入射するスポット光３９の最大輝度値を表す。さらに、検出信号Ｓｏｕｔａ，Ｓｏｕｔｂの最大輝度値Ｘｈ，Ｙｈに対応する受光面３３ａ上の位置Ｘｃ，Ｙｃは、最大輝度を検出した画素の２次元位置を表す。このとき、光偏向角度演算部３４は、検出信号Ｓｏｕｔａ，Ｓｏｕｔｂを基に最大輝度値Ｘｈ，Ｙｈに対応する受光面３３ａ上の位置Ｘｃ，Ｙｃを画素単位で検出する。そして、光偏向角度演算部３４は、２次元位置Ｘｃ，Ｙｃを対象に、半値幅Ｘｗ，Ｙｗを基に演算領域を適切に設定したうえで１次元重心演算を実行することにより、最大輝度の画素の２次元位置Ｘｃ，Ｙｃを、サブピクセル単位の精度で再計算する。さらに、光偏向角度演算部３４は、２次元位置Ｘｃ，Ｙｃを基に光ビームＬの偏向角度を算出する。

上記構造のＣＭＯＳセンサ３６は、ＣＭＯＳラインセンサを列方向及び行方向に組み合わせたものと同等である。通常の２次元ＣＭＯＳセンサにおいては、行方向画素数がｍ、列方向画素数がｎ（ｍ、ｎは任意の自然数）の場合、出力データ量は１画素のデータ量のｍ×ｎ倍となるが、ＣＭＯＳセンサ３６では、出力データ量は１画素のデータ量のｍ＋ｎ倍となる。従って、ＣＭＯＳセンサ３６を採用することにより、入射光の２次元位置情報を高速フレームレートで出力することが可能となる。例えば、ＣＭＯＳセンサ３６に２次元位置情報検出用ＣＭＯＳ機能センサであるプロファイルセンサを用いる場合には、最大３，２００Ｈｚ（８ビットの出力モードの場合）のフレームレートで高速に直接出力することができる。また、出力データ量が大幅に少なくなるため、センサ後段の信号処理回路の大幅な簡素化が可能となる。また、ＣＭＯＳセンサ３６においては、センサ駆動のための電源供給の他、駆動クロック信号とスタートパルス信号との２種類の信号の供給のみでセンサを駆動させることができるので取り扱いが容易であるという利点を有する。また、ＣＭＯＳセンサ３６におけるセンサフレームレートは、ＣＭＯＳセンサ３６に内蔵されるＡ/Ｄ変換器の変換速度により決定され、Ａ/Ｄ変換器の改良等により、現状の変換速度に比べて１０倍から１００倍程度のフレームレートの高速化が可能である。ただし、前記Ａ/Ｄ変換器の変換速度を向上させた場合には、センサにおける消費電力も上昇することとなるため、前記Ａ/Ｄ変換器の変換速度を目的に応じて適切に選択する。

図８は、動作制御部４の機能構成を示すブロック図である。図８に示すように、動作制御部４は、光偏向角度信号入力部４３、制御演算通信部４４、及び光偏向角度制御信号出力部４５を含んで構成され、光ビーム照射装置１０の全体の動作制御を実行する。この動作制御部４の動作制御は、光偏向角度検出部３の検出周波数に対応して、光偏向部２の共振周波数の４倍以上の周波数で繰り返し実行される。ここで、この動作制御部４の動作制御は、光偏向角度検出部３の検出周波数に対応して、光偏向部２の共振周波数の５倍以上の周波数で実行されることが好ましく、光偏向部２の共振周波数の１０倍以上の周波数で実行されることがさらに好ましい。光偏向角度信号入力部４３は、信号線Ｓ１を介して、光偏向角度検出部３から光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を受信し、その光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を制御演算通信部４４に出力する。制御演算通信部４４は、光偏向角度信号入力部４３から出力された光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を基に光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌを補正するように光偏向角度制御信号出力部４５を制御する。光偏向角度制御信号出力部４５は、制御演算通信部４４による制御により補正した光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌを生成し、光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌを信号線Ｓ２を介して光偏向部２に向けて出力する。上記構成の動作制御部４は、例えば、プロセッサを内蔵するコンピュータ、フレームグラバボード等の信号取得デバイス、及びＤＡボード等の信号出力デバイス等によって構成されてもよいし、上記動作制御に特化した専用の制御装置等で構成されてもよい。

次に、上述した光偏向部２および光偏向角度検出部３における光ビームＬの光偏向角度の検出の例を示す。図９は、光偏向部２において光偏向角度の制御を停止した場合に光偏向角度検出部３によって検出された光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}の波形を示すグラフである。図９において、グラフＧ１は光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌの時間変化を示し、グラフＧ２は、検出された光偏向角度の時間変化を示し、グラフＧ３は、光偏向角度の目標値を示している。なお、光偏向角度およびその目標値は、光偏向角度検出モジュール３２によって検出される光ビームＬのスポット光の一次元位置で表されており、光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌは信号電流値で表されている。この例では、光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌとして−１ｍＡから＋１ｍＡまでステップ状に変化する信号が設定された。この結果から、検出された光偏向角度の時間変化においては、光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌの−１ｍＡから＋１ｍＡへの切り替え時に振動の振幅幅が最大となり、徐々に振動が減衰して光偏向角度の目標時に近づくような減衰振動応答を示すことがわかる。この減衰振動応答は、ＭＥＭＳミラーで構成される光偏向部２におけるばね等の弾性体によって構成される揺動軸２３ａ，２３ｂのばね剛性とＭＥＭＳミラーの各部品の形状及び大きさから決定されること、および、その振動の持続時間は数十ミリ秒程度であることが判明した。本実施形態のように、光偏向部２としてＭＥＭＳミラーが用いられた場合、減衰振動応答は光偏向角制御の高速化および高精度化を制限する要因となる。そこで、本実施形態では、減衰振動応答を抑制し高精度の光偏向角制御を実現するために、動作制御部４において減衰振動応答の抑制制御処理を実行する。

以下、動作制御部４による減衰振動応答の抑制制御処理の詳細について説明する。図１０は、動作制御部４による減衰振動応答の抑制制御処理の動作手順を示すフローチャートである。

まず、動作制御部４による減衰振動応答の抑制制御処理が開始されると、光偏向角度検出部３から出力された光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}から、光偏向部２によって反射された光ビームの現在の光偏向角度（角度情報）が特定される（ステップＳ０１）。この偏向角度は、光ビームＬのスポット光の位置によって表されてもよいし、光ビームＬの入射角度そのものによって表されてもよい。ここでは、スポット光の位置を基に制御する例を示す。次に、動作制御部４により、現在位置と光偏向角度の目標値を示す目標位置との差分値が演算される（ステップＳ０２）。この光偏向角度の目標値は、予め求められて動作制御部４内に記憶されていてもよいし、減衰振動応答の抑制制御処理の前段階の処理として目標値が事前に計測されて設定されてもよい。さらに、動作制御部４により、現在位置と目標位置との差分値と前回の差分値とを加えた積分値が演算される（ステップＳ０３）。そして、動作制御部４により、現在位置と目標位置との差分値と前回の差分値との差を求めることで微分値が演算される（ステップＳ０４）。

その後、動作制御部４により、光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌの現在の信号値（電流値）が決定される（ステップＳ０５）。この信号値は、光偏向角度が切り替えられて光偏向角度の目標値が遷移したタイミングからの所定の初期期間においては所定波形のプリパルスを設定するように決定され、その所定の初期期間後はその目標値に対応した信号値に設定される。次に、現在のタイミングが、プリパルスが設定される初期期間が経過したタイミングである場合には、動作制御部４により、ステップＳ０２〜Ｓ０４で求めた差分値、積分値、微分値のそれぞれに係数を乗じてそれらの加算値が求められ、その加算値を基にＰＩＤ制御が実行されることにより、今回の制御タイミングにおける光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌの信号値が、前回の制御タイミングにおける光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌの信号値から補正される（ステップＳ０６）。ここでは、ＰＩＤ制御が実行されているが、前記差分値、微分値、積分値がそれぞれ単独で用いられて制御が行われても良く、前記各値が目的に応じて適切に複数組み合わされて制御が行われても良い。すなわち、差分値のみを用いるＰ制御が実行されてもよいし、差分値及び積分値のみを用いるＰＩ制御が実行されてもよい。最後に、動作制御部４により、補正された信号値の光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌが出力されて光偏向部２の動作が制御される（ステップＳ０７）。上記のステップＳ０１〜Ｓ０７の処理は、光偏向角度検出部３の検出周期に合わせて、光偏向部２の共振周波数の４倍以上の周波数で繰り返し実行される。

図１１および図１２は、動作制御部４による減衰振動応答の抑制制御処理を動作させた場合と動作させなかった場合に光偏向角度検出部３によって検出された光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}の波形を示すグラフである。それぞれのグラフにおいて、グラフＧ１は動作制御部４から出力された光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌの時間変化を示し、グラフＧ２は、光偏向角度検出部３によって検出された光偏向角度の時間変化を示し、グラフＧ３は、光偏向角度の目標値を示している。

図１１に示すように、減衰振動応答の抑制制御処理を動作させなかった場合には、目標値を中心にして減衰振動応答が計測されているが、図１２に示すように、減衰振動応答の抑制制御処理を動作させた場合には、１．５ｍｓｅｃ程度の時間で減衰振動が十分に抑制されており、目標値に対して高速高精度に収束していることがわかる。ここで、図１２に示すように、減衰振動応答の抑制制御処理を動作させた場合には、動作制御部４により目標値の切り換えタイミングの直後の初期期間（図１２における約０．０ｍｓｅｃ〜約０．７ｍｓｅｃの間の期間）にプリパルスが設定されている。このプリパルスは、光偏向角度制御の応答をより速くするために設定される。

以上説明した光ビーム照射装置１０によれば、光源部１から出力された光ビームＬが光偏向部２によって反射されて照射される。その際、光偏向部２の反射ミラー２１を揺動させる駆動部２４に光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌが供給されることによって、光偏向部２の偏向角度が所定の角度に制御されて光ビームＬの照射角度が所望の角度に設定される。それと同時に、光偏向角度検出部３によって光偏向部２の共振周波数の４倍以上の周波数で受光面３３ａ上の光ビームＬの受光位置が検出され、その検出結果を基に駆動部２４に供給される光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌが補正される。これにより、反射ミラー２１の共振振動に追随して光ビームＬの照射角度を補正することができ、その結果、光ビームＬの照射角度の変動を十分に抑制することができる。さらに、光ビームの照射角度の変動を十分に抑制することにより、光ビームの照射を所望の角度に高精度に制御することができる。

従来の光ビーム制御装置には、ガルバノミラー等を用いた光偏向部が用いられてきた。当該光ビーム制御装置におけるミラー角度制御の高速性や精度は、ガルバノミラーに含まれるサーボモータの角度分解能又は回転速度、あるいは、エンコーダの位置分解能等の各部品の性能及び精度によって決定される。そのため、性能又は精度が異なる部品が組み合わされた装置においては、最も低い性能又は精度の部品により装置全体の性能又は精度が決定される。その結果、装置の高速化及び高精度化を図る場合、各部品の大型化及び高性能化が必要とされ、装置全体の大型化及び高コスト化を招く傾向にある。

一方で、近年、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術を応用してＭＥＭＳミラーの開発が進められている。このＭＥＭＳミラーは、高速応答性と高精度な角度制御特性とを併せ持ち、小型で低消費電力であり低コストであるという特徴を有する光学デバイスである。本発明者らは、このＭＥＭＳミラーの特性を評価した結果、ＭＥＭＳミラーに含まれるばね構造のばね剛性と内蔵するミラーの形状に起因する減衰振動応答が存在し、その応答持続時間が数十ミリ秒程度であることを新たに見出した。このことから、ＭＥＭＳミラーを光ビーム制御装置に用いた場合、光偏向角度の制御の高速化及び高精度化を図るため、減衰振動応答を抑制する必要があることが判明した。本実施形態の光ビーム照射装置１０によれば、光ビームＬの光偏向角度の計測及びその帰還制御を、ＭＥＭＳミラーを含む光偏向部２の共振周波数の４倍以上の周波数で行うため、上述したＭＥＭＳミラーの減衰振動応答が数ミリ秒程度にまで抑制可能である。

また、光ビーム照射装置１０の動作制御部４は、光偏向角度検出部３における検出信号に基づいて算出された角度情報を基に、帰還制御を実行することで駆動信号を補正することにより、反射ミラー２１の共振振動に追随して光ビームＬの照射角度を補正することができる。

さらに、光偏向角度検出部３は、複数の画素を有し、画素毎に輝度情報を数値として出力する光検出素子が１次元又は２次元に複数配列された光検出器である。光検出器は、例えば、エリアセンサ、リニアセンサ、光センサ等である。このような構成により、光偏向角度検出部３における構造をより単純化することができる。

次に、本実施形態にかかる光ビーム照射装置１０による減衰振動応答の抑制制御処理の動作例を示す。

図１３は、動作制御部４による減衰振動応答の抑制制御の制御周波数を変化させた場合に光偏向角度検出部３によって検出された光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}の波形を示すグラフであり、図１４は、図１３における動作時に対応した光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌの波形を示すグラフである。この場合、光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌは、光偏向角度制御の応答をより速くするためのプリパルスが付加されないように設定された。これらの測定結果により、減衰振動応答の抑制制御が実行されない場合（オープンループ駆動の場合）、及び制御周波数が光偏向部２の共振周波数の１倍及び３倍の場合には、光偏向角度の減衰振動の影響が残っていることが判明した。これに対して、制御周波数が光偏向部２の共振周波数の４倍以上の５倍及び１０倍の場合には、光偏向角度の減衰振動が十分に抑制されていることがわかった。

また、図１５は、動作制御部４による減衰振動応答の抑制制御の制御周波数を変化させた場合に光偏向角度検出部３によって検出された光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}の波形を示すグラフであり、図１６は、図１５における動作時に対応した光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌの波形を示すグラフである。この場合、光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌは、オープンループ駆動の場合以外は、プリパルスが付加されるように設定された。これらの測定結果によっても、制御周波数が光偏向部２の共振周波数の１倍及び３倍の場合には、光偏向角度の減衰振動の影響が残っており、制御周波数が共振周波数の４倍以上の５倍及び１０倍の場合には、光偏向角度の減衰振動が十分に抑制されていることがわかった。また、図１３〜図１６の測定結果から、光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌにプリパルスが付加されているか否かに関わらず、制御周波数が共振周波数の４倍以上に設定されることが減衰振動の抑制に効果的であることが判明した。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他に適用してもよい。

例えば、上記実施形態に係る光ビーム照射装置１０では、光偏向部２は、光ビームＬを第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向に２次元的に偏向させることが可能な構成を採用していたが、光ビームＬを１次元的に偏向させる構成の組み合わせが複数採用されてもよい。例えば、当該構成の一例として、１つの方向に沿って反射ミラーを揺動させることが可能な１次元ＭＥＭＳミラーを複数用いる構成がある。図１７は、当該構成を採用した変形例における光偏向部２による光ビームＬの反射状態を示す斜視図である。このような変形例においては、２つの１次元ＭＥＭＳミラー１０２ａ，１０２ｂが備えられており、一方のＭＥＭＳミラー１０２ａが光ビームＬを受けて他方のＭＥＭＳミラー１０２ｂに向けて反射させ、他方のＭＥＭＳミラー１０２ｂがさらに光ビームＬを反射させて受光面３３ａ上に出力する。このとき、一方のＭＥＭＳミラー１０２ａは、光源部１から照射される光ビームＬを、受光面３３ａ上のＸ１方向に沿って非共振駆動で偏向させるように駆動され、他方のＭＥＭＳミラー１０２ｂは、ＭＥＭＳミラー１０２ａによって反射された光ビームＬを受光面３３ａ上のＸ１方向に交差するＹ１方向に沿って非共振駆動で偏向させるように駆動される。このようなＭＥＭＳミラー１０２ａ，１０２ｂは、光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌを伝送するための信号線Ｓ２を介して、動作制御部４に接続される。以上説明したような変形例によっても、光ビームＬの照射角度を高速かつ高精度に制御することができる。

また、上記実施形態に係る光ビーム照射装置１０では、光偏向部２により反射される光ビームＬの一部を光偏向角度検出部３に分割する光分岐部２６を備え、光偏向角度検出部３の受光面３３ａにおいて光分割部で分割された光を受けるように構成されてもよい。例えば、光分岐部２６により、光ビームＬの光強度の１％から数％程度が分岐され光偏向角度検出部３に入射するように構成される。このような光分岐部２６を備えることで、光ビームＬにおける光強度に影響を与えることなく照射角度の制御を実現することができる。光分岐部２６としては、ビームサンプラー等の光学素子あるいは前記目的を満足する性能を持つ光学デバイスを含む構成が使用される。図１８は、本変形例にかかる光偏向部２における光ビームＬの反射状態を示す斜視図である。このように、光源部１から出力された光ビームＬは光偏向部２に入射され、光偏向部２で反射された光ビームＬの一部が光分岐部２６によって分岐され、光偏向角度検出部３における受光面３３ａに入射する。

また、図１９には、本発明の別の変形例にかかる光ビーム照射装置１０Ａの構成を示している。この光ビーム照射装置１０Ａの上述した実施形態との相違点は、光源部１とは別の計測光源部（モニタ用光源）６をさらに備え、計測光源部６が光ビームＬの偏向角度の計測（モニタ）用の計測用光ビームＬ_ｍを光偏向部２に照射する点である。計測光源部６の構成は光源部１と同様である。この光ビーム照射装置１０Ａにおいては、光偏向角度検出部３の受光面３３ａが、計測光源部６から照射され、光偏向部２によって偏向された計測用光ビームＬ_ｍを受光する。また、計測光源部６と光偏向部２との間の空間において、計測用光ビームＬ_ｍの光路上の任意の位置には、計測用光ビームＬ_ｍの照射強度の調整を目的としたＮＤフィルタ５が単数あるいは複数枚配置されていてもよい。同様に、光源部１と光偏向部２との間の空間において、光ビームＬの光路上の任意の位置にも、ＮＤフィルタ５が単数あるいは複数枚配置されていてもよいし、光偏向部２と光偏向角度検出部３との間の空間にも、計測用光ビームＬ_ｍの照射強度の調整を目的としたＮＤフィルタ５が配置されていてもよい。このような変形例によれば、光ビームＬの出力強度に影響を与えることなく照射角度の制御を実現することができる。

また、図２０には、本発明の別の変形例にかかる光ビーム照射装置１０Ｂの構成を示している。この光ビーム照射装置１０Ｂにおける、上記変形例に係る光ビーム照射装置１０Ａとの相違点は、動作制御部４と光源部１及び動作制御部４と計測光源部６がそれぞれ信号線Ｓ３によって電気的に接続され、動作制御部４により光源部１及び計測光源部６の点灯タイミングの制御が可能である点である。詳細には、動作制御部４は、光源部１及び計測光源部６のそれぞれに対して、信号線Ｓ３を介して、点灯タイミングを制御する光源制御信号Ｓ_{ｐｕｌｓｅ}を出力可能である。このような変形例では、光源部１及び計測光源部６から任意のタイミングでパルス光を照射することが可能となり、光偏向角度検出部３における光偏向角度の検出速度及び動作制御部４における光偏向角度制御の周期に合わせて光ビームをパルス照射させることが可能となる。

また、図２１には、本発明の別の変形例にかかる光ビーム照射装置１０Ｃの構成を示している。この光ビーム照射装置１０Ｃの上述した実施形態との相違点は、光偏向角度検出制御部７をさらに備え、この光偏向角度検出制御部７の制御により光偏向角度検出部３に含まれるセンサの画素読み出し方法の制御が可能にされている点である。通常は、センサの画素数が増加するほどフレームレートが低下するが、このような変形例によれば、センサの画素読み出し方法を適切に制御することによりセンサのフレームレートを向上させることが可能となるため、光偏向角度検出部３における光偏向角度検出速度をより向上させることが可能となる。

図２１に示すように、光ビーム照射装置１０Ｃの光偏向角度検出制御部７は、信号線Ｓ２によって動作制御部４と、信号線Ｓ１，Ｓ３によって光偏向角度検出部３と、それぞれ電気的に接続されている。このような構成により、光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度検出部３から光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}が入力され、動作制御部４から光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌが入力される。この光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}、光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌ、及び光ビーム照射装置１０Ｃのユーザから入力された検出制御信号を基に、光偏向角度検出部３における画素読み出しの方法を制御するための光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}を生成し、その光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}を光偏向角度検出部３に出力する。光偏向角度検出制御部７によって制御される画素読み出しの方法としては、「部分読み出し」、「ビニング読み出し」、「飛ばし読み出し」の方法が挙げられる。これらの画素読み出し方法は単独で制御されてもよいし、複数の方法が組み合わされて制御されてもよい。

光偏向角度検出制御部７は、画素読み出し方法の制御の各周期において最初に、直前の光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌ、及びユーザから入力された動作条件を基に、動作制御パラメータを決定する。この動作条件は、例えば、制御速度に関する情報等の読み出し条件を設定する情報である。詳細には、光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌ及び動作条件を基に、画素読み出しの制御速度を示す情報と、読み出し対象の画素の範囲を示す情報とを含む動作制御パラメータを決定する。このとき、動作制御パラメータは、光偏向角度制御信号Ｓ_ｃｔｒｌと動作条件との両方を用いて決定されるが、どちらか一方のみを用いて決定されてもよい。

以下、光偏向角度検出部３の光偏向角度検出モジュール３２として２次元ＣＭＯＳセンサを含むセンサが採用された場合の画素読み出し方法の制御の詳細について説明する。

図２２は、本変形例にかかる２次元ＣＭＯＳセンサの構造を示す概略構成図である。このように、２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃは、ｍ行ｎ列（ｍ，ｎ：０以上の整数）で二次元配列された画素ユニットＰ００，Ｐ０１，Ｐ０２，…Ｐｍｎを有し、画素ユニットの総数は画素数と同数のｍ×ｎ個である。各画素ユニットは、フォトダイオード、アンプ、トランジスタ等を含んで構成される。なお、図２２において、説明の簡略化のため、各画素ユニットにおけるアンプやＣＤＳ回路等は図示されていない。この２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃは、各画素ユニット内のフォトダイオードによって光電変換された電荷をアンプで増幅し、垂直シフトレジスタ１３８ｂ及び水平シフトレジスタ１３８ａによるアドレスの指定により、任意の画素から電荷量に対応した信号を選択して読み出すことが可能に構成されている。上記構成の２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃの全画素を対象に画素読み出しを実施する方法では、光偏向部２の共振周波数の４倍以上の周波数に比較してセンサのフレームレートが遅く、制御が追いつかずに制御性低下につながる恐れがある。本変形例では、光偏向角度検出制御部７によって画素読み出しの方法を制御することにより、センサのフレームレートを向上させ、より高速な光偏向角制御が可能とされる。

図２３は、光偏向角度検出制御部７によって制御された部分読み出しの原理を示す模式図であり、（ａ）には２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃ上の読み出し対象の画素ユニットを示し、（ｂ）には読出し対象の画素ユニットと光ビームＬのスポット光３９との位置関係を示している。

図２３（ａ）に示す例においては、部分読み出しの領域として、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}により、読み出し対象の画素を特定するために、ｍ＝１，２，３、ｎ＝１，２，３が設定されている。このような光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}により、水平シフトレジスタ１３８ａ及び垂直シフトレジスタ１３８ｂによるアドレス指定が為されることにより、画素ユニットＰ１１〜Ｐ１３，Ｐ２１〜Ｐ２３，Ｐ３１〜Ｐ３３の領域が選択的に読み出される。部分読み出しの方法は、ｍ×ｎ画素を全画素読み出す場合と比較して、読み出す画素数が少なくなるため、より高速に読み出すことが可能となる。

また、図２３（ｂ）に示すように、２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃの読み出し対象の画素ユニットはスポット光３９の位置及び大きさに応じて制御される。図２３（ｂ）中、塗りつぶされた画素ユニットが読み出し対象であることを示している。ここで、２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃ上の受光面におけるスポット光３９の大きさは、スポット光３９を生成する光源部１及び光源部１と２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃとの間に設けられる光学系により予め設定される。すなわち、スポット光３９の大きさは、スポット光３９の２次元位置を１次元重心計算によりサブピクセル精度で計算できるようにするため、部分読み出し領域の１画素以上の大きさであり、スポット光３９が振動等によって位置変動した場合においても部分読み出し領域から外れることなく検出可能な大きさとなるように設定される。例えば、図２３（ｂ）の例によれば、スポット光３９の大きさは、３×３画素の部分読み出し領域における１画素以上の大きさであり、かつ、３×３画素の部分読み出し領域から外れない大きさとなるように設定される。

光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を基に２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃ上の受光面に入射しているスポット光３９の受光面上における位置及び大きさに関する情報を取得する。そして、光偏向角度検出制御部７は、部分読み出し領域を取得した位置及び大きさに合わせて移動及び変更させるように、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}を生成する。このとき、光偏向角度検出制御部７は、動作制御パラメータに従って、読み出し範囲における行方向及び列方向の読み出し開始アドレスおよび読出し終了アドレスを設定する。なお、この部分読み出し領域の大きさは、２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃのフレームレートが光偏向部２の共振周波数の４倍以上となるように設定される。これにより、スポット光３９が振動等により部分読み出し領域の外に位置変動した場合であっても、その位置変動に追随して部分読み出し領域を新たに設定することにより精度よく重心位置を計算することができる。また、スポット光３９が存在する領域のみを選択的に読み出すことにより、全画素を読み出す場合に比較して、より高速な読み出しが可能となり、より高精度な光偏向角制御が可能となる。

図２４は、光偏向角度検出制御部７によって制御されたビニング読み出しの原理を示す模式図であり、（ａ）には２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃ上の読み出し対象の画素ユニットを示し、（ｂ）には読出し対象の画素ユニットと光ビームＬのスポット光３９との位置関係を示している。

図２４（ａ）に示す例においては、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}により、画素ユニットＰ００，Ｐ０１，Ｐ１０，Ｐ１１の４画素ユニットを１画素に統合して読み出すように、垂直シフトレジスタ１３８ｂ及び水平シフトレジスタ１３８ａが制御される。このとき、読み出される４画素ユニットを統合した１画素の輝度は、４画素ユニットの合計値として読み出されてもよいし、４画素ユニットの平均値として読み出されてもよい。特に、４画素ユニットの合計値とした読み出される場合は、１画素ユニットの輝度に比較して輝度が増加するため、相対的に１画素あたりの感度を向上させることができる。同様にして、光偏向角度検出制御部７により、画素ユニットＰ０２，Ｐ０３，Ｐ１２，Ｐ１３、画素ユニットＰ２０，Ｐ２１，Ｐ３０，Ｐ３１、画素ユニットＰ２２，Ｐ２３，Ｐ３２，Ｐ３３、…等の隣接する４つの画素ユニットのそれぞれを１画素として読み出すように制御される。ビニング読み出しの方法は、ｍ×ｎ画素を全画素読み出す場合と比較して、読み出す画素の絶対数が少なくなるため、解像度は低下するが、より高速に読み出すことが可能となる。

図２４（ｂ）に示す例においては、２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃは、隣接する４つの画素ユニット毎にビニング読み出しが為されるように制御される。図２４（ｂ）中、異なるパターンで塗りつぶされた画素ユニット毎に読み出されることが示されており、このように読み出しが制御された画素ユニットに対するスポット光３９の位置及び大きさも示されている。ここで、２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃ上の受光面におけるスポット光３９の大きさは、スポット光３９を生成する光源部１及び光源部１と２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃとの間に設けられる光学系により予め設定される。すなわち、スポット光３９の大きさは、スポット光３９の２次元位置を１次元重心計算によりサブピクセル精度で計算できるようにするため、ビニング読み出しにより１画素相当として処理される領域以上の大きさとなるように設定される。例えば、図２４（ｂ）の例によれば、スポット光３９の大きさは、２×２画素ユニットの各領域がそれぞれビニング読み出しにおける１画素相当の領域として設定されているので、２×２画素ユニットの大きさ以上となるように設定される。

光偏向角度検出制御部７は、ビニング読み出しの範囲を指定する情報と、ビニング読み出し範囲における読み出し開始アドレスおよび読み出し終了アドレスとを、光偏向角度制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}に設定する。この範囲指定および読み出し開始アドレスおよび読み出し終了アドレス設定により、「何画素を１画素として読み出すか」が指定される。このビニング読み出し範囲の指定は、２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃの場合、垂直シフトレジスタ１３８ｂ及び水平シフトレジスタ１３８ａにより画素単位で指定される。以上のように、光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度検出におけるフレームレートが、光偏向部２における共振周波数の４倍以上となるように駆動条件を制御する。また、光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を基に２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃ上の受光面に入射しているスポット光３９の受光面上における位置及び大きさに関する情報を取得することができる。そして、光偏向角度検出制御部７は、取得したスポット光３９の位置及び大きさに合わせてビニング読み出しの範囲を変更させるように、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}を生成してもよい。これにより、スポット光３９が振動等によりビニング読み出し範囲の外に位置変動した場合であっても、その位置変動に追随してビニング読み出し範囲を新たに設定することにより精度よく重心位置を計算することができる。以上説明したように、複数の画素を１画素としてまとめて読み出すビニング読み出しを行うことにより、全画素を読み出す場合に比較して、より高速な読み出しが可能となり、より高精度な光偏向角制御が可能となる。

図２５は、光偏向角度検出制御部７によって制御された飛ばし読み出しの原理を示す模式図であり、（ａ）には２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃ上の読み出し対象の画素ユニットを示し、（ｂ）には読出し対象の画素ユニットと光ビームＬのスポット光３９との位置関係を示している。

図２５（ａ）に示す例においては、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}により、画素ユニットＰ００，Ｐ０１，…Ｐ０ｎの１行分の画素ユニットを読み出した後、画素ユニットＰ１０，Ｐ２０のそれぞれを先頭とする２行の画素ユニットを読み飛ばした後、画素ユニットＰ３０，Ｐ３１，…Ｐ３ｎの１行分の画素ユニットを読み出すように、垂直シフトレジスタ１３８ｂ及び水平シフトレジスタ１３８ａが制御される。この飛ばし読み出しは、不必要な行及び列を間引くように読み出す方法であるため、ｍ×ｎ画素を全画素読み出す場合と比較して、読み出す画素の絶対数が少なくなるため、より高速に読み出すことが可能となる。

また、図２５（ｂ）に示すように、２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃにおける飛ばし読み出しにおける読み飛ばし領域の設定はスポット光３９の位置及び大きさに応じて制御することにより、２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃにおけるフレームレートを高速化することが可能となる。図２５（ｂ）において、塗りつぶされた画素ユニットが読み出し領域の画素ユニットであることを示しており、このように読み出しが制御された画素ユニットに対するスポット光３９の位置及び大きさも示されている。また、図２５（ｂ）中において点線で示すように、読み出し領域として設定された画素ユニットの間に挟まれた２行が、読み飛ばし領域として設定され、この読み出し領域として設定された画素ユニットより前の行の画素ユニット、及び読み出し領域として設定された画素ユニットより後の行の画素ユニットも同様に読み飛ばし領域として設定される。ここで、２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃ上の受光面におけるスポット光３９の大きさは、スポット光３９を生成する光源部１及び光源部１と２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃとの間に設けられる光学系により予め設定される。すなわち、スポット光３９の大きさは、スポット光３９の２次元位置を１次元重心計算によりサブピクセル精度で計算できるようにするため、飛ばし読み出しの読み飛ばし領域の行数（あるいは列数）以上となるように設定される。例えば、図２５（ｂ）の例によれば、スポット光３９の大きさは、行方向で読み飛ばされる行数である２行の画素ユニット以上の大きさとなるように設定される。

光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}と動作制御パラメータを用いて、飛ばし読み出しにおける読み出し領域を指定する情報と、読み飛ばす領域を指定する情報とを示す読み出し開始アドレスと読み出し終了アドレスとを、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}に設定する。この読み出し領域指定および読み飛ばし領域指定を示す読み出し開始アドレスと読み出し終了アドレス設定により、何画素を読み出し、何画素を読み飛ばすかが指定される。このとき、読み出し領域及び読み飛ばし領域の指定は、２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃの場合、垂直シフトレジスタ１３８ｂ及び水平シフトレジスタ１３８ａにより画素単位で指定される。以上のように、光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度検出におけるフレームレートが、光偏向部２における共振周波数の４倍以上となるように駆動条件を制御する。また、光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を基に２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃ上の受光面に入射しているスポット光３９の受光面上における位置及び大きさに関する情報を取得することができる。そして、光偏向角度検出制御部７は、取得したスポット光３９の位置及び大きさに合わせて飛ばし読み出しにおける読み飛ばし領域を変更させるように、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}を生成してもよい。これにより、スポット光３９が振動等により読み飛ばし領域に位置変動した場合であっても、その位置変動に追随して読み飛ばし領域を新たに設定することにより精度よく重心位置を計算することができる。以上説明したように、不必要な行及び列を間引くように読み出す飛ばし読み出しを行うことにより、全画素を読み出す場合に比較して、より高速な読み出しが可能となり、より高精度な光偏向角制御が可能となる。

上記の２次元ＣＭＯＳセンサが採用された本変形例によれば、読み出し時間を短縮することが可能とされ、２次元ＣＭＯＳセンサをより高速なフレームレートで駆動できる。これにより、より高速でより高精度な光偏向角制御が可能となる。

次に、本変形例において、光偏向角度検出部３の光偏向角度検出モジュール３２として２次元射影データ取得用のＣＭＯＳセンサを含むセンサが採用された場合の画素読み出し方法の制御の詳細について説明する。ここでは、図６に示した構成のＣＭＯＳセンサ３６が採用される。ＣＭＯＳセンサ３６を用いた場合でも、２次元ＣＭＯＳセンサ３６Ｃを用いた場合と同様に、光偏向角度検出制御部７によって画素読み出しの方法を制御することにより、センサのフレームレートを向上させ、より高速な光偏向角制御が可能となる。

図２６は、光偏向角度検出制御部７によって制御された部分読み出しの原理を示す模式図であり、（ａ）にはＣＭＯＳセンサ３６上の読み出し対象の画素を示し、（ｂ）には読出し対象の画素と光ビームＬのスポット光３９との位置関係を示している。

図２６（ａ）に示す例においては、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}により、画素の３行分の領域１３７ａが行方向シフトレジスタ３８ｂによる読み出し領域として設定され、画素の３列分の領域１３７ｂが列方向シフトレジスタ３８ａによる読み出し領域として設定されている。このような光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}により、行方向シフトレジスタ３８ｂ及び列方向シフトレジスタ３８ａにより読み出される領域が部分的に指定して選択される。部分読み出しの方法は、全画素を読み出す場合と比較して、読み出す画素数が少なくなるため、より高速に読み出すことが可能となる。

また、図２６（ｂ）に示すように、ＣＭＯＳセンサ３６の読み出し対象の画素ユニットはスポット光３９の位置及び大きさに応じて制御される。なお、図２６（ｂ）および以降示される、読出し対象の画素と光ビームＬのスポット光との位置関係を示す図においては、説明の簡単化のため、二等辺三角形で表された１つの列方向画素３７ａと、同様に二等辺三角形で表された１つの行方向画素３７ｂとの組み合わせによりＣＭＯＳセンサ３６における１画素が表現されており、ＣＭＯＳセンサ３６の行方向２５６画素×列方向２５６画素の全画素のうちの一部の画素が示されている。さらに、図２６（ｂ）には、列方向シフトレジスタ３８ａから出力される検出信号Ｓｏｕｔａ、及び行方向シフトレジスタ３８ｂから出力される検出信号Ｓｏｕｔｂの出力イメージも併せて示されている。ここで、ＣＭＯＳセンサ３６上の受光面におけるスポット光３９の大きさは、スポット光３９を生成する光源部１及び光源部１とＣＭＯＳセンサ３６との間に設けられる光学系により予め設定される。すなわち、スポット光３９の大きさは、スポット光３９の２次元位置を１次元重心計算によりサブピクセル精度で計算できるようにするため、部分読み出し領域として設定された行方向画素ライン及び列方向画素ラインにおける１ラインの大きさ以上であり、スポット光３９が振動等によって位置変動した場合においても部分読み出し領域から外れることなく検出可能な大きさとなるように設定される。例えば、図２６（ｂ）の例によれば、行方向においては３行の画素ラインの領域、及び列方向には３列の画素ラインの領域が、部分読み出し領域として設定されている。この場合、スポット光３９の大きさは、行方向及び列方向における部分読み出し領域の画素ラインの１画素の大きさ以上となり、かつ、行方向及び列方向において読み出し領域から外れない大きさとなるように設定される。

光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を基にＣＭＯＳセンサ３６上の受光面に入射しているスポット光３９の受光面上における位置及び大きさに関する情報を取得する。そして、光偏向角度検出制御部７は、部分読み出し領域を取得した位置及び大きさに合わせて移動及び変更させるように、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}を生成する。すなわち、光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}と動作制御パラメータとから、部分読み出し位置を指定する。さらに、光偏向角度検出制御部７は、動作制御パラメータに従って、読み出し範囲における行方向及び列方向の読み出し開始アドレスおよび読出し終了アドレスを、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}に設定する。このとき、部分読み出しで指定される範囲は、行方向及び列方向の画素ライン単位で指定される。なお、この部分読み出し領域の大きさ（画素ライン数）は、ＣＭＯＳセンサ３６のフレームレートが光偏向部２の共振周波数の４倍以上となるように設定される。これにより、スポット光３９が振動等により部分読み出し領域の外に位置変動した場合であっても、その位置変動に追随して部分読み出し領域を新たに設定することにより精度よく重心位置を計算することができる。また、スポット光３９が存在する領域のみを選択的に読み出すことにより、全画素を読み出す場合に比較して、より高速な読み出しが可能となり、より高精度な光偏向角制御が可能となる。

図２７は、光偏向角度検出制御部７によって制御されたビニング読み出しの原理を示す模式図であり、（ａ）にはＣＭＯＳセンサ３６上の読み出し対象の画素を示し、（ｂ）には読出し対象の画素と光ビームＬのスポット光３９との位置関係を示している。

図２７（ａ）に示す例においては、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}により、画素ラインの２行分の領域１３７ｃ及び領域１３７ｄのそれぞれが、統合されて１行分の画素ラインとして行方向シフトレジスタ３８ｂによって読み出される読み出し領域として設定され、同様に画素ラインの２列分の領域１３７ｅ及び領域１３７ｆのそれぞれが、統合されて１列分の画素ラインとして列方向シフトレジスタ３８ａによって読み出される読み出し領域として設定されている。このとき、１行分及び１列分の画素ラインとして読み出される読み出し領域の輝度値は、複数行及び複数列の画素ラインの合計値とされてもよいし、複数行及び複数列の画素ラインの平均値であってもよい。特に、画素ラインの合計値を輝度値に設定する場合は、ビニング読出し前と比較して輝度値が増加するため、相対的に感度を向上させることができる。ビニング読み出しによって複数行及び複数列の画素ラインを１行分及び１列分の画素ラインとして読み出すことが可能となるため、全画素ラインを読み出す場合と比較して、解像度は低下するが、読み出す画素ラインが少なくなるため、より高速に読み出すことが可能となる。

また、図２７（ｂ）に示すように、ＣＭＯＳセンサ３６の読み出し対象の画素ユニットはスポット光３９の位置及び大きさに応じて制御される。ＣＭＯＳセンサ３６上の受光面におけるスポット光３９の大きさは、スポット光３９を生成する光源部１及び光源部１とＣＭＯＳセンサ３６との間に設けられる光学系により予め設定される。すなわち、スポット光３９の大きさは、スポット光３９の２次元位置を１次元重心計算によりサブピクセル精度で計算できるようにするため、ビニング読み出しにおいて１画素ライン分として設定された行方向画素ライン及び列方向画素ラインの大きさ以上となるように設定される。例えば、図２７（ｂ）の例によれば、行方向においては２行の画素ラインの領域、及び列方向には２列の画素ラインの領域が、ビニング読み出しの対象の画素ライン領域として設定されている。この場合、スポット光３９の大きさは、行方向及び列方向における１画素ライン分としてビニング読み出しが行われる領域（２行及び２列）以上の大きさとなるように設定される。

光偏向角度検出制御部７は、ビニング読み出しの範囲を指定する情報と、上述した行方向及び列方向の読み出し開始アドレスおよび読出し終了アドレスとを、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}に設定する。この範囲指定および読み出し開始アドレスおよび読み出し終了アドレス設定により、「何画素ラインを１画素ラインとして読み出すか」が指定される。このビニング読み出し範囲の指定は、ＣＭＯＳセンサ３６の場合、行方向シフトレジスタ３８ｂ及び列方向シフトレジスタ３８ａにより画素ライン単位で指定される。以上のように、光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度検出におけるフレームレートが、光偏向部２における共振周波数の４倍以上となるように駆動条件を制御する。また、光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を基にＣＭＯＳセンサ３６上の受光面に入射しているスポット光３９の受光面上における位置及び大きさに関する情報を取得することができる。そして、光偏向角度検出制御部７は、取得したスポット光３９の位置及び大きさに合わせてビニング読み出しの範囲を変更させるように、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}を生成してもよい。これにより、スポット光３９が振動等によりビニング読み出し範囲の外に位置変動した場合であっても、その位置変動に追随してビニング読み出し範囲を新たに設定することにより精度よく重心位置を計算することができる。以上説明したように、複数行及び複数列をまとめて読み出すビニング読み出しを行うことにより、全画素を読み出す場合に比較して、より高速な読み出しが可能となり、より高精度な光偏向角制御が可能となる。

図２８は、光偏向角度検出制御部７によって制御された飛ばし読み出しの原理を示す模式図であり、（ａ）にはＣＭＯＳセンサ３６上の読み出し対象の画素ユニットを示し、（ｂ）には読出し対象の画素ユニットと光ビームＬのスポット光３９との位置関係を示している。

図２８（ａ）に示す例においては、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}により、画素ラインの１行分の領域１３７ｇが行方向シフトレジスタ３８ｂによって読み出される読み出し領域として設定され、続く画素ラインの２行が読み飛ばし領域として設定され、その次の画素ラインの１行分の領域１３７ｈが行方向シフトレジスタ３８ｂによって読み出される読み出し領域として設定される。同様に、画素ラインの１列分の領域１３７ｊが列方向シフトレジスタ３８ａによって読み出される読み出し領域として設定され、続く画素ラインの２列が読み飛ばし領域として設定され、その次の画素ラインの１列分の領域１３７ｋが列方向シフトレジスタ３８ａによって読み出される読み出し領域として設定される。飛ばし読み出しによって、不要な行及び列の画素ライン（スポット光の存在しない領域）を間引き、必要な領域の画素ラインのみを読み出すことが可能である。その結果、全画素を読み出す場合と比較して、読み出す画素ライン数（画素数）が少なくなるため、より高速に読み出すことが可能となる。

また、図２８（ｂ）に示すように、ＣＭＯＳセンサ３６における飛ばし読み出しにおける読み飛ばし領域の設定はスポット光３９の位置及び大きさに応じて制御することにより、ＣＭＯＳセンサ３６におけるフレームレートを高速化することが可能となる。図２８（ｂ）においては、行方向において、１画素ライン分を読み出し、その後２画素ライン分を読み飛ばした後、再び１画素ライン分を読み出すように制御される。同様に、列方向においても、１画素ライン分を読み出し、その後２画素ライン分を読み飛ばした後、再び１画素ライン分を読み出すように制御される。ＣＭＯＳセンサ３６上の受光面におけるスポット光３９の大きさは、スポット光３９を生成する光源部１及び光源部１とＣＭＯＳセンサ３６との間に設けられる光学系により予め設定される。すなわち、スポット光３９の大きさは、スポット光３９の２次元位置を１次元重心計算によりサブピクセル精度で計算できるようにするため、飛ばし読み出しによって行方向及び列方向に読み飛ばされる画素ラインとして設定された領域以上の大きさとなるように設定される。例えば、図２８（ｂ）の例によれば、スポット光３９の大きさは、行方向及ぶ列方向で読み飛ばされる画素ライン数（２画素ライン）以上の大きさとなるように設定される。なお、このときの検出信号Ｓｏｕｔｂ，Ｓｏｕｔｂにおいては、読み飛ばされた画素ラインの出力は現れず、読み出された画素ラインの出力のみが現れる。

光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}と動作制御パラメータを用いて、飛ばし読み出しにおける読み出し領域を指定する情報と、読み飛ばす領域を指定する情報とを示す読み出し開始アドレスと読み出し終了アドレスとを、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}に設定する。この読み出し領域指定および読み飛ばし領域指定を示す読み出し開始アドレスと読み出し終了アドレス設定により、何画素ラインを読み出し、何画素ラインを読み飛ばすかが指定される。このとき、読み出し領域及び読み飛ばし領域の指定は、ＣＭＯＳセンサ３６の場合、列方向シフトレジスタ３８ａ及び行方向シフトレジスタ３８ｂにより画素ライン単位で指定される。なお、この読み飛ばし領域の行方向及び列方向の画素ラインの大きさ（読み飛ばす画素ライン数）は、ＣＭＯＳセンサ３６のフレームレートが光偏向部２の共振周波数の４倍以上となるように設定される。また、光偏向角度検出制御部７は、光偏向角度信号Ｓ_{ａｎｇｌｅ}を基にＣＭＯＳセンサ３６上の受光面に入射しているスポット光３９の受光面上における位置及び大きさに関する情報を取得することができる。そして、光偏向角度検出制御部７は、取得したスポット光３９の位置及び大きさに合わせて飛ばし読み出しにおける読み飛ばし領域を変更させるように、光偏向角度検出制御信号Ｓ_{ｄｔｃｔ＿ｃｔｒｌ}を生成してもよい。これにより、スポット光３９が振動等により読み出し領域から外れた位置に位置変動した場合であっても、その位置変動に追随して読み出し領域を新たに設定することにより精度よく重心位置を計算することができる。以上説明したように、不必要な行及び列を間引くように読み出す飛ばし読み出しを行うことにより、全画素を読み出す場合に比較して、より高速な読み出しが可能となり、より高精度な光偏向角制御が可能となる。さらに、上記の飛ばし読み出しをより高速に行うために、前述した部分読み出しが併用されて用いられてもよい。

上記の次元射影データ取得用のＣＭＯＳセンサが採用された本変形例によれば、読み出し時間を短縮することが可能とされ、ＣＭＯＳセンサをより高速なフレームレートで駆動できる。これにより、より高速でより高精度な光偏向角制御が可能となる。

１…光源部（光源）、２…光偏向部（光反射部）、３…光偏向角度検出部（位置検出部）、４…動作制御部（補正部）、６…計測光源部（モニタ用光源）、７…光偏向角度検出制御部、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…光ビーム照射装置、２１…反射ミラー、２２ａ，２２ｂ…コイル、２３ａ，２３ｂ…揺動軸（弾性体）、２４…駆動部、２６…光分岐部、３３ａ…受光面、３７ａ…列方向画素（光検出器）、３７ｂ…行方向画素（光検出部）、Ｌ…光ビーム、Ｌ_ｍ…計測用光ビーム（モニタ光）。

Claims (8)

1. 光を出力する光源と、
   反射ミラーと、駆動信号の供給を受けて前記反射ミラーを揺動させる駆動部とを有し、前記光源から出力された前記光を前記反射ミラーで受けて反射する光反射部と、
   前記反射ミラーによって反射された光を受ける受光面を有し、前記受光面上での前記光の位置を、前記光反射部の共振周波数の４倍以上の周波数に対応するフレームレートで検出し、前記位置を示す検出信号を出力する位置検出部と、
   前記検出信号を基に前記駆動信号を補正し、当該補正した駆動信号を前記光反射部に出力する補正部と、
   を備え、
   前記位置検出部は、複数の画素を有し、前記画素毎に輝度情報を数値として出力する光検出素子が２次元に複数配列された光検出器である、
   光ビーム照射装置。
2. 前記位置検出部の検出周波数は、前記光反射部の前記共振周波数の５倍以上に設定されている、
   請求項１記載の光ビーム照射装置。
3. 前記位置検出部の検出周波数は、前記光反射部の前記共振周波数の１０倍以上に設定されている、
   請求項１又は２記載の光ビーム照射装置。
4. 前記補正部は、前記検出信号に基づいて算出された前記反射ミラーの角度に関する角度情報を基に前記駆動信号を補正する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ビーム照射装置。
5. 前記駆動信号は、電圧信号もしくは電流信号である、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ビーム照射装置。
6. 前記反射ミラーで反射された光を分割する光分岐部をさらに備え、
   前記位置検出部の受光面は、前記光分岐部で分割された光を受ける、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ビーム照射装置。
7. モニタ用のモニタ光を出力するモニタ用光源をさらに備え、
   前記位置検出部の受光面は、前記モニタ光を受ける、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ビーム照射装置。
8. 前記駆動部は、前記反射ミラーに接続された弾性体と、前記弾性体を介して前記反射ミラーと接続されたコイルとを含み、前記コイルに前記駆動信号が供給されることにより前記反射ミラーを揺動させ、
   前記共振周波数は、前記弾性体を含む前記駆動部、及び前記反射ミラーの特性によって決定される、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ビーム照射装置。