(57)【要約】【課題】レーザ光を反射するミラーを回転させて被加工物にレーザ光を位置決めするガルバノスキャナ装置において、ミラーの変位をレーザ光を用いて計測するミラー変位センサを用いて、ミラーの回転角を正確に計測でき、上記ミラー変位センサを用いてガルバノスキャナのミラーの回転角を高精度に制御する。【解決手段】レーザ光を反射するミラーを回転するガルバノスキャナと、シャフトに固定されシャフトの回転角を計測する回転角センサと、ガルバノスキャナのミラーにレーザ光を照射してミラーの変位を計測するミラー変位センサとを備えたガルバノスキャナ装置において、回転角センサで計測されるシャフト回転角情報と、ミラー変位センサの出力信号との関係を用いて、ミラー変位センサの出力信号をミラーの回転角に変換してミラーの回転角を示す信号を出力する。【選択図】図１
2011174967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに固定されレーザ光を反射するミラーを回転するガルバノスキャナと、
上記シャフトに固定されシャフトの回転角を計測する回転角センサと、
上記ガルバノスキャナのミラーにレーザ光を用いて上記ミラーの変位を計測するミラー変位センサと、
上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報と、上記ミラー変位センサの出力信号との関係を用いて、上記ミラー変位センサの出力信号を上記ミラーの回転角に変換して上記ミラーの回転角を示す信号を出力する変位センサ出力変換手段とを備えたことを特徴とするガルバノスキャナ装置。
【請求項２】
上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報と、上記ミラー変位センサの出力信号との関係は所定の多項式で表され、
上記変位センサ出力変換手段は、上記多項式を用いて、上記ミラー変位センサの出力信号を上記ミラーの回転角に変換することを特徴とする請求項１記載のガルバノスキャナ装置。
【請求項３】
上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報と、上記ミラー変位センサの出力信号との関係を含むデータテーブルを備え、
上記変位センサ出力変換手段は、上記データテーブルを参照しかつ上記関係の補間処理を行うことにより、上記ミラー変位センサの出力信号を上記ミラーの回転角に変換することを特徴とする請求項１記載のガルバノスキャナ装置。
【請求項４】
入力される回転角指令及び上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報に基づいて、上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報が上記回転角指令に実質的に一致するように所定の制御パラメータを用いて上記シャフトの回転角を制御する回転角制御手段と、
上記変位センサ出力変換手段から出力される上記ミラーの回転角を示す信号に基づいて、上記制御パラメータを制御する制御パラメータ調整手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のガルバノスキャナ装置。
【請求項５】
上記制御パラメータは、
（１）上記回転角制御手段が制御を行うときのゲインと、
（２）上記回転角制御手段が制御を行うときに振動を抑制する振動抑制フィルタのパラメータと、
（３）上記回転角制御手段が制御を行うときの誤差を低減する誤差低減フィルタのパラメータと
のうちの１つであることを特徴とする請求項４記載のガルバノスキャナ装置。
【請求項６】
入力される回転角指令及び上記変位センサ出力変換手段から出力される上記ミラーの回転角を示す信号に基づいて、上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報が上記変位センサ出力変換手段から出力される上記ミラーの回転角を示す信号の回転角に実質的に一致するように上記シャフトの回転角を制御する回転角制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のガルバノスキャナ装置。
【請求項７】
上記入力される回転角指令及び上記変位センサ出力変換手段から出力される上記ミラーの回転角を示す信号に基づいて、上記入力される回転角指令と、上記変位センサ出力変換手段から出力される上記ミラーの回転角を示す信号の回転角との間の第１の誤差を計算し、当該第１の誤差が所定のしきい値を超えているときに第１の異常信号を発生して出力する第１の異常判断手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載のガルバノスキャナ装置。
【請求項８】
上記入力される回転角指令及び上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報に基づいて、上記入力される回転角指令と、上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報との間の第２の誤差を計算し、当該第２の誤差が所定のしきい値範囲を超えているときに第２の異常信号を発生して出力する第２の異常判断手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６又は７記載のガルバノスキャナ装置。
【請求項９】
シャフトに固定されレーザ光を反射するミラーを回転するガルバノスキャナと、
上記シャフトに固定されシャフトの回転角を計測する回転角センサと、
上記ガルバノスキャナのミラーにレーザ光を照射し上記ミラーの変位を計測するミラー変位センサとを備えたガルバノスキャナ装置の制御方法において、
上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報と、上記ミラー変位センサの出力信号との関係を用いて、上記ミラー変位センサの出力信号を上記ミラーの回転角に変換して上記ミラーの回転角を示す信号を出力する制御ステップを含むことを特徴とするガルバノスキャナ装置の制御方法。
【請求項１０】
上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報と、上記ミラー変位センサの出力信号との関係は所定の多項式で表され、
上記制御ステップは、上記多項式を用いて、上記ミラー変位センサの出力信号を上記ミラーの回転角に変換することを特徴とする請求項９記載のガルバノスキャナ装置の制御方法。
【請求項１１】
上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報と、上記ミラー変位センサの出力信号との関係を含むデータテーブルを作成するステップと、
上記制御ステップは、上記データテーブルを参照しかつ上記関係の補間処理を行うことにより、上記ミラー変位センサの出力信号を上記ミラーの回転角に変換することを特徴とする請求項９記載のガルバノスキャナ装置の制御方法。
【請求項１２】
入力される回転角指令及び上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報に基づいて、上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報が上記回転角指令に実質的に一致するように所定の制御パラメータを用いて上記シャフトの回転角を制御するステップと、
上記出力される上記ミラーの回転角を示す信号に基づいて、上記制御パラメータを制御するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項９記載のガルバノスキャナ装置の制御方法。
【請求項１３】
上記制御パラメータは、
（１）上記回転角制御手段が制御を行うときのゲインと、
（２）上記回転角制御手段が制御を行うときに振動を抑制する振動抑制フィルタのパラメータと、
（３）上記回転角制御手段が制御を行うときの誤差を低減する誤差低減フィルタのパラメータと
のうちの１つであることを特徴とする請求項１２記載のガルバノスキャナ装置の制御方法。
【請求項１４】
入力される回転角指令及び上記変位センサ出力変換手段から出力される上記ミラーの回転角を示す信号に基づいて、上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報が上記変位センサ出力変換手段から出力される上記ミラーの回転角を示す信号の回転角に実質的に一致するように上記シャフトの回転角を制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９記載のガルバノスキャナ装置の制御方法。
【請求項１５】
上記入力される回転角指令及び上記変位センサ出力変換手段から出力される上記ミラーの回転角を示す信号に基づいて、上記入力される回転角指令と、上記変位センサ出力変換手段から出力される上記ミラーの回転角を示す信号の回転角との間の第１の誤差を計算し、当該第１の誤差が所定のしきい値を超えているときに第１の異常信号を発生して出力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載のガルバノスキャナ装置の制御方法。
【請求項１６】
上記入力される回転角指令及び上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報に基づいて、上記入力される回転角指令と、上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報との間の第２の誤差を計算し、当該第２の誤差が所定のしきい値範囲を超えているときに第２の異常信号を発生して出力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４又は１５記載のガルバノスキャナ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラーを回転させることで高速に被加工物にレーザ光を位置決めするガルバノスキャナ装置とその制御方法に関し、特に、例えばマイクロレーザ加工装置のためのガルバノスキャナ装置とその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガルバノスキャナ装置は例えばレーザ加工装置に搭載され、高速で高精度なレーザ加工に用いられる。従来、例えばプリント基板に高精度な穴あけ加工を行うレーザ加工装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１において開示されたミラー角度検出装置においては、可動ミラーの一つの面に主レーザ光を反射する第１のミラーを形成するとともに、可動ミラーの他の面には位置検出用光を反射して位置センサに導く第２のミラーを形成し又は取り付ける。また、位置検出用光の可動ミラーによる反射光が伝搬する光路中に結像レンズを配設し、結像レンズの像側焦点位置に結像レンズからの出射光を受光する位置センサを配設する。これにより、通常使用する微小角度範囲での可動ミラーの角度偏差が検出できるとともに、光加工装置の小型化にも対応可能なミラー角度検出装置を提供している。
【０００４】
また、例えば、特許文献２において開示されたレーザ加工装置においては、鏡の第１の反射面と反対側の面に、第１の反射面と平行の第２の反射面を設けるとともに、加工に使用するレーザ光とは別のガイドビームを照射するビーム照射装置と、受光装置を設ける。そして、受光装置を、鏡の第１の反射面に垂直な軸に関してビーム照射装置と、反対側のガイドビームを受光できる位置に配置し、受光装置で受光したガイドビームの位置から、第１の反射面の回転角度を検出する。ガイドビームの光路中にビームスプリッタを配置し、受光装置によりビーム照射装置の変位を測定することによりガイドビームの反射面に対する入射角度の変位量を求めて、第１の反射面の回転角度を補正することにより、第１の反射面の位置決め精度をさらに向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１５９９４５号公報。
【特許文献２】特許第４２５１７４２号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術に係るガルバノスキャナのミラー回転角を計測する位置センサは、位置センサの出力信号である「位置センサの画像面の集光位置」と「光学系の寸法」を用いて計算していた。ここで、計算式として例えば次式（１）を用いている。
【０００７】
【数１】
2011174967.tif 000003
【０００８】
ここで、Ｌはガルバノミラーと位置センサ間の距離であって「位置センサの画像面の集光位置」は位置センサから出力される出力信号であり、位置センサの画像面の原点から集光位置までの距離を示す。また、Δθはガルバノスキャナのミラーの回転角変位である。式（１）から明らかなように、回転角変位Δθは、上記ガルバノミラーと位置センサ間の距離Ｌに反比例するが、空間上に配置された光学系の距離Ｌを正確に求めることは非常に難しく、また、位置センサの画像面が傾いていたり、あるいはレンズにより集光することで、レンズの光学的非線形特性が発生し、上記計算式（１）では正確に回転角変化Δθを求めることは難しい。
【０００９】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、レーザ光を反射するミラーを回転させて被加工物にレーザ光を位置決めするガルバノスキャナ装置において、ミラーの変位をレーザ光を用いて計測するミラー変位センサを用いて、ミラーの回転角を正確に計測でき、上記ミラー変位センサを用いてガルバノスキャナのミラーの回転角を高精度に制御できるガルバノスキャナ装置とその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るガルバノスキャナ装置は、
シャフトに固定されレーザ光を反射するミラーを回転するガルバノスキャナと、
上記シャフトに固定されシャフトの回転角を計測する回転角センサと、
上記ガルバノスキャナのミラーにレーザ光を用いて上記ミラーの変位を計測するミラー変位センサと、
上記回転角センサで計測されるシャフト回転角情報と、上記ミラー変位センサの出力信号との関係を用いて、上記ミラー変位センサの出力信号を上記ミラーの回転角に変換して上記ミラーの回転角を示す信号を出力する変位センサ出力変換手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るガルバノスキャナ装置によれば、ミラーと位置センサ間の距離を正確に計測しなくても、従来技術に比較して高精度で上記ミラー変位センサの出力を上記ミラーの回転角に変換できるので、上記ミラーの回転角を高精度に計測できるとともに、高精度なミラー回転角の位置決め制御をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るガルバノスキャナ装置１Ａの構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は図１のミラー変位センサ１０によるミラー３の回転角の計測原理を説明する概略図である。
【図３】図１の変位センサ出力変換部２２の構成を示すブロック図である。
【図４】図３のデータテーブル２５の一例を示す表である。
【図５】図３の変位センサ出力変換部２２の補正関数部２３の補正関数を計算するための補正関数計算処理を示すフローチャートである。
【図６】図１のミラー変位センサ１０の変位センサ信号Ｌｓと、回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号（回転角計測値）θｅとの関係の一例を示すグラフである。
【図７】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はレーザ距離センサ２８を用いた場合のミラー３の回転角変位の計測原理を示す概略図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るガルバノスキャナ装置１Ｂの構成を示すブロック図である。
【図９】図８の回転角制御部２９の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９のゲイン補正部３３のゲインを徐々に下げた場合の変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）の変化を示す図である。
【図１１】実施の形態２の第１の変形例に係る回転角制御部２９Ａの構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態２の第２の変形例に係る回転角制御部２９Ｂの構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係るガルバノスキャナ装置１Ｃの構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３の回転角制御部２９Ｃの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施の形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１４】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るガルバノスキャナ装置１Ａの構成を示すブロック図である。図１において、ガルバノスキャナ装置１Ａは、ガルバノスキャナ２と、ミラー変位センサ１０と、信号処理部１８Ａとを備えて構成される。ここで、信号処理部１８Ａは、マイクロプロセッサ又はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等のメモリと、ディスプレイとを搭載したコンピュータシステム又は制御ボードで構成される。また、ガルバノスキャナ２は、ミラー３と、ミラーマウント４と、モータ部５と、シャフト６と、回転角を計測する回転エンコーダ７とを備えて構成される。ミラー３は、ミラーマウント４に接着されており、ミラーマウント４を用いてシャフト６にねじ止めされている。モータ部５は、例えばロータにコイル、ステータ磁石が配置されているムービングコイル型のモータ構造、あるいは、ロータに磁石、ステータ側にコイルを配置したムービングマグネット形のモータ構造を有し、いずれの場合でも、コイルに電流を流すことによりロータが回転し、ロータに直結されているシャフト４を回転させ、ミラー３をも回転させる。なお、ガルバノスキャナ２の可動走査範囲は±３０度程度であり、これ以上回転しない。通常、レーザ加工に使う場合は、ミラーの回転角は、左右に±１０度程度の範囲で使用する。
【００１５】
回転エンコーダ７は、ディスク８とセンジングヘッド部９とを備えて構成され、シャフト６にディスク８が接着されている。ディスク８は、シャフト６のラジアル方向に多数のスリットが刻まれており、センシングヘッド部９をスリットが通過することによってシャフト６の回転角を計測できるように構成されている。通常、回転エンコーダ７の原点（回転角０度の位置）は、上記ガルバノスキャナ２の可動範囲の中央付近となるようにディスク８をシャフト６に接着している。センシングヘッド部９で計測した信号は、信号処理されてシャフトの回転角計測値を示すエンコーダ出力信号（シャフト回転角計測値（以下、回転角計測値という。））θｅとして回転エンコーダ７より出力される。なお、ここで用いる回転エンコーダ７は、上記のようにディスク８の多数のスリットを用いてデジタル的に回転角を求めるので、特許文献１に記載されているような静電容量の変化で回転角の変化を計測する静電容量式回転角センサとは異なり、温度変化等の環境変化に対して誤差をほとんど生じない特徴を有する。
【００１６】
ミラー変位センサ１０は、ミラー３の変位を計測するものであり、一例として計測用レーザ発振器１１と、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｅｃｔｏｒ）のようなレーザ光が受光面に照射されると受光面の座標に対応した信号を出力するビーム位置検出素子１２とを備えて構成される。計測用レーザ発振器１１から出力された計測用レーザ光１３は、ミラー３の裏面で反射され、ビーム位置検出素子１２の受光面に入力される。
【００１７】
図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は図１のミラー変位センサ１０によるミラー３の回転角の計測原理を説明する概略図の一例である。図２において、ミラー３は、図１のガルバノスキャナ２を紙面右方向から見た図であり、図２（ａ）はミラー３が原点位置で位置決めされている状態を示し、図２（ｂ）はミラー３が原点位置から角度θｂ１だけ回転した状態を示し、図２（ｃ）はミラー３が原点位置から角度−θｂ２だけ回転した状態を示す。ここで、Ｌｍｓはミラー３のミラーの裏面からビーム位置検出素子１２までの距離である。ビーム位置検出素子１２は受光面に計測用レーザ光１３が照射されると、受光面１２ｓの原点位置１２ａから照射位置１２ｂまでの距離Ｌｂに対応した信号を出力する。
【００１８】
図２（ａ）は、レーザ光が受光面１２ｓの原点に照射されている場合を示しており、原点位置１２ａからレーザ照射位置１２ｂまでの距離ＬｂをＬｂ０で示しているが、ここではＬｂ０は０である。図２（ｂ）はミラー３が角度θｂ１だけ回転した場合を示しており、原点位置１２ａからレーザ照射位置１２ｂまでの距離ＬｂをＬｂ１で示している。図２（ｃ）はミラー３が角度−θｂ２だけ回転した場合を示しており、原点位置１２ａからレーザ照射位置１２ｂまでの距離Ｌｂを−Ｌｂ２で示している。
【００１９】
従って、図２に示すように、計測用レーザ光１３の受光面１２ｓの照射位置１２ｂの距離Ｌｂに基づいて、ミラー３の回転角θの変化を計測することができる。ここで、ミラー３の回転角θは、例えば、次式の近似計算式（２）を用いて計算することができる。
【００２０】
【数２】
2011174967.tif 000004
【００２１】
なお、図１のミラー３の表面には、通常、加工用レーザ発振器１４から、加工用レーザ光１５が入射され、ミラー３の回転角を変化されることで、被加工物１７の任意の位置に加工用レーザ光１５を位置決めして加工する。なお、ｆθレンズ１７は加工用レーザ光１５を被加工物１７上に集光するレンズである。
【００２２】
図１の指令生成部１９は、目標回転角指令生成部１９１とスムージング処理部１９２とを備えて構成される。目標回転角指令生成部１９１は、ガルバノスキャナ２の目標回転角指令θｃ（ｋ）を格納したデータテーブルを内蔵し、当該データテーブルから順次θｃ（ｋ）を読み出してスムージング処理部１９２及び変位センサ出力変換部２２に出力する。なお、ｋは指令の順番を示す指令番号であり、１，２，３，…である。目標回転角指令θｃ（ｋ）を出力するタイミングは、ガルバノスキャナ２が、目標回転角指令θｃ（ｋ-１）に到達し、一定時間停止した後に次の目標回転角指令θｃ（ｋ）を出力する。この一定停止時間に、通常、レーザ加工を行う。また、スムージング処理部１９２は、指定された角速度、角加速度でスムーズにガルバノスキャナ２が回転できるように加減速フィルタ処理を行い、制御周期ごとにスムーズに変化する、スムージング処理された回転角指令θｃｓを回転角制御部２０及びミラー回転角モニタ部２７に出力する。
【００２３】
回転角制御部２０は、指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓと、回転エンコーダ７のセンシングヘッド部９からの回転角計測値を示すエンコーダ出力信号θｅとに基づいて、当該回転角指令θｃｓとエンコーダ出力信号（回転角計測値）θｅが実質的に一致するように所定の比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）の演算を行って電流指令を発生してパワーアンプ２１に出力する。パワーアンプ２１は上記電流指令に応じてガルバノスキャナ２のロータ５のコイルに電流を供給し、回転トルクを発生させる。変位センサ出力変換部２２は、ガルバノスキャナの回転エンコーダ７の回転角計測値θｅに基づいて作成された補正関数を有し、ミラー変位センサ１０のビーム位置検出素子１２からの変位センサ信号Ｌｓに対して補正関数の演算を行うことにより高精度に、ミラー３のミラー回転角θｓに変換してミラー回転角モニタ部２７に出力する。
【００２４】
図３は図１の変位センサ出力変換部２２の構成を示すブロック図である。図３において、変位センサ出力変換部２２は、補正関数部２３と、補正関数計算部２４と、データテーブル２５と、データテーブル作成部２６とを備えて構成される。補正関数部２３は、ミラー変位センサ１０のビーム位置検出素子１２からの出力信号Ｌｓに対して補正関数を用いてミラー３のミラー回転角θｓに変換する計算部であり、補正関数は、多項式で構成され（以下、第１の補正方法という。）、あるいはデータテーブル２５と補間式で構成されている（以下、第２の補正方法という。）。上記第１の補正方法に係る補正関数として多項式を用いた場合の一例を次式（３）に示す。
【００２５】
【数３】
2011174967.tif 000005
【００２６】
ここで、式（３）は３次多項式であり、Ｌｓはミラー変位センサ１０のビーム位置検出素子１２からの出力信号であり、θｓはミラー３の回転角の計算値、ａ０、ａ１、ａ２、ａ３は多項式の係数である。
【００２７】
なお、以下では補正関数部２３の補正関数に多項式を用いた場合について説明する。補正関数計算部２４は、補正関数部２３の式（３）のような多項式の係数をデータテーブル２５内のデータを用いて計算して、当該計算された多項式の係数を補正関数部２３に設定する。
【００２８】
図４は図３のデータテーブル２５の一例を示す表である。データテーブル２５は例えばメモリで構成され、補正関数部２３の多項式の係数を計算するためのデータを格納する。図４において、ｋは指令番号（ｋ＝１，２，…，ｎ（自然数））であり、ｎは指令数である。また、目標回転角指令θｃ（ｋ）は、指令生成部１９の目標回転角生成部１９１から出力される目標回転角指令を用いる。なお、データテーブル２５の目標回転角指令θｃ（ｋ）は、ガルバノスキャナ２の走査範囲をほぼ均等になるように設定する。
【００２９】
図４のエンコーダ７の出力信号（回転角計測値）θｅ（ｋ）は、上記目標回転角指令θｃ（ｋ）でガルバノスキャナ２を制御したとき、位置決めが完了しシャフト６が停止状態になったときの回転エンコーダ７の出力信号である。また、ミラー変位センサ１０の出力信号Ｌｓ（ｋ）は、同様に、上記目標回転角指令θｃ（ｋ）でガルバノスキャナ２を制御したとき、位置決めが完了し、ミラー３が停止状態になったときのミラー変位センサ１０の出力である。なお、指令数ｎはミラー変位センサ１０の非線形性に応じて設定する必要はあるが、通常、ゲインずれ、オフセットずれやミラー変位センサ１０の非線形特性があるので、少なくとも３点以上は必要である。
【００３０】
データテーブル作成部２６はデータテーブル２５のデータを収集する処理を行う。データテーブル作成部２６はまず指令生成部１９の目標回転角指令生成部１９１から目標回転角指令θｃ（ｋ）を入力するとともに、上記回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号（回転角計測値）θｅ（ｋ）と、上記ミラー変位センサ１０の変位センサ信号Ｌｓ（ｋ）を上記位置決めが完了し、シャフト６、ミラー３が停止した状態で収集し、図４のようなデータテーブル２５を作成する。
【００３１】
ミラー回転角モニタ部２７は、変位センサ出力変換部２２から出力されるミラー３のミラー回転角θｓと、指令生成部１９のスムージング処理部１９２から出力される回転角指令θｃｓ、及び回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号（シャフト回転角計測値）θｅの時間応答を入力し、メモリやハードディスクなどの内蔵記憶媒体に記憶するとともに、これらの時間応答の誤差を計算し、これらの時間応答をディスプレイなどの表示部２７ａに出力して表示し、又はプリンタ（図示せず。）に出力して印字する。また、上記回転角指令θｃｓと上記ミラー回転角計測値θｓとの誤差の最大値や誤差の２乗和平均などの誤差評価指標を計算して、主に回転角制御部２０やガルバノスキャナ２の制御性能評価を行う。
【００３２】
図５は図３の変位センサ出力変換部２２の補正関数部２３の補正関数を計算するための補正関数計算処理を示すフローチャートである。当該補正関数計算処理は、ミラー回転角モニタ部２７でミラー回転角計測値を表示したり、上記誤差指標を求める前に実施する処理である。
【００３３】
図５において、まず、ステップＳＴ１において、データテーブル２５の指令番号ｋを１に初期化する処理を実行し、ステップＳＴ２において、指令生成部１９の目標回転角生成部１９１からの目標回転角指令θｃ（ｋ）を出力するとともに、スムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓを回転角制御部２０に出力し、ガルバノスキャナ２を所定の回転角に位置決め制御する。次いで、ステップＳＴ３において、回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅが、上記目標回転角指令θｃ（ｋ）に一致して位置決めが完了し停止状態になったか否かを判断し、停止状態ならステップＳＴ４に進む一方、停止状態でないならステップＳＴ３の処理に戻る。ステップＳＴ４において、ミラー３が停止したか否かをミラー変位センサ１０の変位センサ信号Ｌｓを用いて判断し、停止状態ならステップＳＴ５に進む一方、そうでないならステップＳＴ４の処理に戻る。なお、ステップＳＴ３、ＳＴ４の停止状態の判断は、回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅ及びミラー変位センサ１０の変位センサ信号Ｌｓの変化がほぼ０になったことで判断する。
【００３４】
ステップＳＴ５において、指令番号ｋ、目標回転角指令θｃ（ｋ）、エンコーダ出力信号（回転角計測値）θｅ（ｋ）及び変位センサ信号Ｌｓ（ｋ）をデータテーブル２５に格納する。次いで、ステップＳＴ６において、指令番号ｋが設定した所定の指令数ｎ（例えば、ｎ＝５）に達したか否かを判断し、達していないならステップＳＴ７に進む一方、達した場合はステップＳＴ８の処理を行う。ステップＳＴ７において、指令番号ｋを１だけインクリメントした後、ステップＳＴ２に戻る。ステップＳＴ８において、データテーブル２５から、ミラー変位センサ１０の変位センサ信号Ｌｓ（ｋ）と回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅ（ｋ）から、補正関数部２３の補正式の係数を計算して補正関数部２３に設定する。なお、例えば、ｎ＝５のとき、ｋは１，２，３，４，５であり、補正式として式（３）の多項式を用いた場合、求める係数は、ａ０、ａ１、ａ２、ａ３である。
【００３５】
図６はミラー変位センサ１０の変位センサ信号Ｌｓと、回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅとの関係の一例を示すグラフである。図６から明らかなように、変位センサ信号Ｌｓ（ｋ）とエンコーダ出力信号θｅ（ｋ）の関係は線形ではないので、補正関数部２３の補正式は２次以上の多項式を用いる必要がある。図６の曲線ｍ１は求める式（３）の多項式に相当する。上記式（３）の多項式の係数ａ０、ａ１、ａ２、ａ３は、図４の変位センサ信号Ｌｓ（ｋ）とエンコーダ出力信号θｅ（ｋ）及び式（３）を用いて、最小２乗法を用いて求める。
【００３６】
なお、データテーブル２５の目標回転角指令θｃ（ｋ）と回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅ（ｋ）の値は、通常実質的に一致するように制御されるので、ほぼ同じ値となっている。従って、上記式（３）の多項式の係数ａ０、ａ１、ａ２、ａ３は、変位センサ信号Ｌｓ（ｋ）と、エンコーダ出力信号θｅ（ｋ）の代わりに、目標回転角指令θｃ（ｋ）を用いても、同様に求めることが可能である。当該目標回転角指令θｃ（ｋ）とエンコーダ出力信号θｅ（ｋ）は「シャフト回転角情報」である。
【００３７】
また、図５のステップＳＴ３、ＳＴ４及びＳＴ５は、データテーブル作成部２６の処理である。また、ステップＳＴ８は補正関数計算部２４の処理である。さらに、ステップＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ６及びＳＴ７の処理は指令生成部１９及び回転角制御部２０の処理である。また、データテーブル２５の回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅ（ｋ）の回転角計測値は、ガルバノスキャナ２のレーザ加工で使用する走査範囲を含むように設定する。
【００３８】
以上説明したように、上記回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅ（ｋ）であるシャフト回転角情報と、ミラー変位センサ１０の変位センサ信号Ｌｓ（ｋ）から求めた補正関数を用いて、ミラー変位センサ１０の出力信号Ｌｓを実際のミラー回転角に対応した出力信号となるように補正するので、簡単でしかも精度のよいミラー３の回転角計測を実現できる。
【００３９】
なお、実施の形態１では、ミラー変位センサ１０は、計測用レーザ発振器１１とＰＳＤやＣＣＤのようなビーム位置検出素子１２を使ったものを記載したが、本発明はこれに限らず、計測用レーザ光１３とその反射光を受けて三角測量の原理でターゲットまでの距離の変化を計測するレーザ距離センサ２８を用いても同様な効果が得られる（実施の形態１の変形例）。
【００４０】
図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はレーザ距離センサ２８を用いた場合のミラー３の回転角変位の計測原理を示す概略図である。図７において、ミラー３は、図１のガルバノスキャナ２を紙面右方向から見た図である。図７（ａ）はミラー３が原点で停止している停止状態であり、Ｌｄ０はこの状態のレーザ距離センサ２８の計測距離である。図７（ｂ）はミラー３が停止状態から角度θｄ１だけ回転した状態であり、Ｌｄ１はこの状態のレーザ距離センサ２８の計測距離である。図７（ｃ）はミラー３が停止状態から角度−θｄ２だけ回転した状態であり、Ｌｄ２はこの状態のレーザ距離センサ２８の計測距離である。ここで、計測距離Ｌｄ０，Ｌｄ１，Ｌｄ２は次式（４）の関係を有する。
【００４１】
【数４】
2011174967.tif 000006
【００４２】
以上説明したように、レーザ距離センサ２８を用いても、ミラー３の回転角の変位を計測することができるので、当該レーザ距離センサ２８からの出力信号を用いて変位センサ出力変換部２２で補正すれば、ミラー３の回転角の正確な計測が可能となる。
【００４３】
また、変位センサ出力変換部２２の補間関数部２３は式（３）の多項式を用いてミラー回転角θｓを求めていたが、データテーブル２５とミラー変位センサ１０の出力信号Ｌｓと、補間式を用いて求める（第２の補正方法）方法を用いてもよい。補間式の一例を、次式（５）に示す。
【００４４】
【数５】
2011174967.tif 000007
【００４５】
ただし、ｂ１、ｂ０は、補間式（５）の係数であり、例えば、変位センサ信号Ｌｓが、データテーブル２５のＬｓ（ｋ）とＬｓ（ｋ＋１）の間の値であった場合、ｂ１、ｂ０は、式（６）及び式（７）を用いて求める。なお、θｅ（ｋ）、θｅ（ｋ＋１）は、変位センサ信号がＬｓ（ｋ）、Ｌｓ（ｋ＋１）のときの、回転エンコーダ７の出力信号である。
【００４６】
【数６】
2011174967.tif 000008
【数７】
2011174967.tif 000009
【００４７】
式（５）のような補間式を用いて、変位センサ信号Ｌｓをミラー回転角θｓに変換しても、上記式（３）の多項式を用いた場合と同様に、ミラー３の回転角の正確な計測が可能となる。
【００４８】
実施の形態２．
図８は本発明の実施の形態２に係るガルバノスキャナ装置１Ｂの構成を示すブロック図である。実施の形態２に係るガルバノスキャナ装置１Ｂは、図１の実施の形態１に係るガルバノスキャナ装置１Ａに比較して、回転角制御部２０に代えて、回転角制御部２９及び制御パラメータ調整部３０を備えたことを特徴としている。その他の構成要素については、図１と同様であってその説明を省略する。
【００４９】
図８において、回転角制御部２９は、図１の回転角制御部２０と同様に、指令生成部１９のスムージング処理部１９２からのスムージング処理された回転角指令θｃｓと回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅを入力し、回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅが上記指令回転角θｃｓに実質的に一致するように制御演算を行って電流指令を出力するが、制御パラメータ調整部３０によって、回転角制御部２９内の制御パラメータが変更される点が図１の回転角制御部２０と異なる。制御パラメータ調整部３０は、変位センサ出力変換部２２からのミラー３の回転角計測値θｓと、指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓと、回転エンコーダ７からのエンコーダ出力信号θｅと、あるいは、回転角制御部２９からの電流指令を用いて、回転角制御部２９の制御パラメータを調整する。
【００５０】
図９は図８の回転角制御部２９の構成を示すブロック図である。図９において、フィードフォワード制御部３１は、ガルバノスキャナ２の逆伝達特性のモデルを持っており、指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓを入力し、ガルバノスキャナ２の追従遅れを少なくするように速度指令あるいは電流指令を計算した後、ゲイン補正部３３を介してフィードバック制御部３２に出力する。フィードバック制御部３２は、指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓと回転エンコーダ７からのエンコーダ出力信号θｅを入力し、エンコーダ出力信号θｅが上記回転角指令θｃｓと実質的に一致するように所定の比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）の演算を行って電流指令を出力する。ここで、ゲイン補正部３３はフィードフォワード制御部３１の出力信号にゲインを乗算して出力信号を調整する処理を行い、フィードバック制御部３２の速度指令あるいは電流指令に加算する。ゲイン補正部３３の設定ゲインを変更すると、指令生成部１９の回転角指令θｃｓに対する変位センサ出力変換部２２の出力θｓのオーバーシュート量を変更することが可能である。
【００５１】
図１０は図９のゲイン補正部３３のゲインを徐々に下げた場合の変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓの変化を示す一例である。図１０においては、ゲイン補正部３３のゲインを徐々に下げた場合の指令生成部１９の目標回転角指令生成部１９２からの回転角指令θｃｓと、上記変位センサ出力変換部２２の出力θｓの時間応答との関係を示す。図１０のΔＥ１、ΔＥ２、ΔＥ３は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３の目標角度指令θｃｓに対する変位センサ出力変換部２２の出力信号θｓのオーバーシュート量を示している。
【００５２】
次いで、図８の制御パラメータ調整部３０の動作を説明する。制御パラメータ調整部３０は、指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓと、変位センサ出力変換部２２からの出力信号（ミラー回転角）θｓとを入力し、上記目標回転角指令θｃｓが一定値になった後のオーバーシュート量ΔＥ１を計測する。なお、上記オーバーシュート量は、上記回転角指令θｃｓと、上記ミラー３の回転角計測値θｅの差の絶対値を求め、符号は、目標回転角指令θｃｓに対して行き過ぎた場合はプラス、行き足りない場合はマイナスで求める。
【００５３】
図１０の場合、オーバーシュート量ΔＥ１、ΔＥ２、ΔＥ３はいずれも符号はプラスであり、まず、制御パラメータ調整部３０はオーバーシュート量ΔＥ１を計測したとき、ゲイン補正部３３のゲイン設定値を下げる処理を行う。ゲイン補正部３３の設定ゲインをＫｆｆとした場合、上記Ｋｆｆを下げる処理は、例えば次式（８）の計算を行う。
【００５４】
【数８】
2011174967.tif 000010
【００５５】
なお、←は右辺から左辺への代入を示し、以下同様である。ｃ０は正の比例定数である。
【００５６】
同様に、パラメータ調整部３０は、時刻ｔ２でオーバーシュート量ΔＥ２、時刻ｔ３でオーバーシュート量ΔＥ３を計測した場合、さらにゲイン補正部３３の上記設定ゲインＫｆｆを次式（９）を用いて修正する。
【００５７】
【数９】
2011174967.tif 000011
【００５８】
上記のように、ゲイン補正部３３の設定ゲインをＫｆｆをオーバーシュート量に応じて修正すると、オーバーシュート量は図１０のΔＥ１、ΔＥ２、ΔＥ３のように徐々に小さくなる。
【００５９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、制御パラメータ調整部３０は、目標回転角指令到達時のオーバーシュートを求めてゲイン補正部３３の設定ゲインＫｆｆをオーバーシュート量が小さくなるように調整するので、変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓが指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓに追従するように自動調整されるので、高精度なミラー回転角制御ができる。
【００６０】
次いで、図８の制御パラメータ調整部３０が変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓと回転角制御部２９の電流指令を用いて回転角制御部２９の制御パラメータを調整する変形例に係る動作について説明する。
【００６１】
実施の形態２の第１の変形例．
図１１は実施の形態２の第１の変形例に係る回転角制御部２９Ａの構成を示すブロック図である。図１１において、回転角制御部２９Ａは、フィードフォワード制御部３１と、フィードバック制御部３２と、振動抑制フィルタ３４と、ランダムノイズ発生部３５と、加算器３６とを備えて構成される。ここで、フィードフォワード制御部３１とフィードバック制御部３２とは、図８のそれらと同じ処理を行うので説明は省略する。振動抑制フィルタ３４は、ガルバノスキャナのミラー３とロータ５の間で発生するねじり共振による振動を抑制するノッチフィルタ（バンドストップフィルタ）で構成され、制御パラメータ調整部３０より、ノッチ周波数（帯域阻止周波数）とノッチフィルタのバンド幅を設定する。フィードバック制御部３２からの出力信号（電流指令）は振動抑制フィルタ３４を介して加算器３６に出力される。ランダムノイズ発生部３５は例えばホワイトノイズなどのランダムノイズを発生して加算器３６に出力する。加算器３６は入力される２つの信号を加算して、加算結果の信号を電流指令としてパワーアンプ２１に出力する。
【００６２】
次に、制御パラメータ調整部３０の調整動作を説明する。制御パラメータ調整部３０はランダムノイズ発生部３５からのランダムノイズが加算された電流指令と、その電流指令を加えられたときの変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓを入力して、変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓを上記電流指令で除算した信号に対してＦＦＴを行うことによりガルバノスキャナ２の電流入力からミラー３の回転角までの周波数伝達関数を計算し、上記ねじり共振の周波数及び共振ピークのバンド幅を求める。ここで、求めた上記共振周波数及びバンド幅は、上記振動抑制フィルタ３４のノッチ周波数及びバンド幅を設定して、電流指令から上記ねじれ振動周波数成分を減衰させる。
【００６３】
以上説明したように、第１の変形例によれば、制御パラメータ調整部３０は、回転角制御部２９の電流指令と変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓを用いて、振動抑制フィルタ３４のノッチ周波数及びバンド幅を設定するので、変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓは機械振動を起こさないように自動調整され、高精度なミラー３の回転角制御を行うことができる。
【００６４】
実施の形態２の第２の変形例．
図１２は実施の形態２の第２の変形例に係る回転角制御部２９Ｂの構成を示すブロック図である。第２の変形例では、図８の制御パラメータ調整部３０が変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓと、回転エンーダ７のエンコーダ出力信号θｅと、指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓとを用いて回転角制御部２９の制御パラメータを調整する場合について説明する。図１２において、回転角制御部２９Ｂは、フィードフォワード制御部３１と、フィードバック制御部３２と、誤差低減フィルタ３７とを備えて構成される。ここで、フィードフォワード制御部３１とフィードバック制御部３２は、図８のそれらと同じ処理を行うので説明は省略する。
【００６５】
図１２において、誤差低減フィルタ３７は、回転エンコーダ７の計測値であるシャフト６の回転角計測値（エンコーダ出力信号）θｅと、変位センサ出力変換部２２からのミラー３のミラー回転角（出力信号）θｓの誤差を小さくするように設けられたローパスフィルタで構成される。このシャフト６の回転角θｅとミラー３の回転角θｓの誤差が大きいとシャフト６のねじれが大きい動作となっており、指令生成部１９から出力される回転角指令のパターンによっては、ミラー３の回転角制御誤差が大きく出ることがあるので、誤差低減フィルタ３７の遮断周波数を調整して、ねじれ動作を小さく抑える必要がある。
【００６６】
次に、制御パラメータ調整部３０の調整動作を説明する。まず、指令生成部１９の目標回転角指令生成部１９１から、例えば、図１０のような回転角指令θｃｓを出力させ、ガルバノスキャナ２を回転動作をさせる。このときに、制御パラメータ調整部３０は、変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓと回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅを入力し、それらの時間応答の差の絶対値の最大値を求め、上記最大値が小さくなるように誤差低減フィルタ３７の遮断周波数を低減する。ただし、上記遮断周波数を下げすぎると、指令生成部１９から出力される回転角指令θｃｓと変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓの誤差も大きくなってしまうので、当該誤差が許容範囲を超えない最適値になるまで上記誤差低減フィルタ３７の遮断周波数の調整動作を行う。
【００６７】
以上説明したように、第２の変形例によれば、制御パラメータ調整部３０は、変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓと回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅの差が大きくならないよう誤差低減フィルタ３７の遮断周波数を調整するので、ミラー３のねじれ動作が少ない高精度なミラー回転角制御を行うことができる。
【００６８】
なお、上記誤差低減フィルタ３７はローパスフィルタを用いた場合を説明したが、振動周波数を低減するノッチフィルタを用い、制御パラメータ調整部３０は、変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓ、あるいは、回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅに含まれる上記シャフト６のねじれによって生じる振動周波数を計測して、上記ノッチフィルタの差低減フィルタ３７のノッチ周波数を調整するようにしても、ミラー３のねじれ動作が少ない高精度なミラー回転角制御を行うことができる。
【００６９】
実施の形態３．
図１３は本発明の実施の形態３に係るガルバノスキャナ装置１Ｃの構成を示すブロック図である。実施の形態３に係るガルバノスキャナ装置１Ｃは、図１の実施の形態１に係るガルバノスキャナ装置１Ａに比較して、
（１）回転角制御部２９に代えて回転角制御部２９Ｃを備えたこと、並びに、
（２）ミラー回転角モニタ部２７及び表示部２７ａに代えて、異常判断部３８及び表示部３８ａを備えたことを特徴としている。
その他の構成要素については、図１と同じ処理なので説明は省略する。
【００７０】
図１３において、回転角制御部２９Ｃは、図１の回転角制御部２０と同様に、指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓと回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅとを入力して、回転角指令θｃｓがエンコーダ出力信号θｅに実質的に一致するように制御演算を行うが、指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓと変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角計測値）θｓを入力して、変位センサ出力変換部２２の出力信号θｓが上記回転角指令θｃｓに実質的に一致するように所定の比例積分比例制御（ＰＩＤ制御）の演算を行い、電流指令を出力する点が異なる。すなわち、図１の回転角制御部２０は、回転エンコーダ７の出力であるシャフト６の回転角計測値θｅを制御するように制御演算を行うのに対し、図１３の回転角制御部２９Ｃは、変位センサ出力変換部２２の出力であるミラー３のミラー回転角θｓを制御するように制御演算を行う。
【００７１】
図１４は図１３の回転角制御部２９Ｃの構成を示すブロック図である。図１４において、フィードフォワード制御部３１は、図１４と同様の処理を実行するので説明は省略する。フィードバック制御部４０は、指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓと変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓとを入力し、変位センサ出力変換部２２の出力信号であるミラー３の回転角計測値θｓが上記回転角指令θｃｓと実質的に一致するように所定の比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）の演算を行って電流指令を発生してパワーアンプ２１に出力する。
【００７２】
また、異常判断部３８は、指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓと、変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓと、回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号（回転角計測値）θｅを入力し、ガルバノスキャナ装置１の制御動作が異常状態であるか否かを判断する。異常判断部３８は指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓと、変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓと、回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号（回転角計測値）θｅの時間応答をメモリやハードディスク等の内蔵記憶装置に記憶するとともに、指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓと、変位センサ出力変換部２２の出力信号（ミラー回転角）θｓとの誤差を計算し、所定のしきい値を超えた場合、ミラー制御異常信号を発生する。また、異常判断部３８は、指令生成部１９のスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓと、回転エンコーダ７のエンコーダ出力信号θｅの誤差を計算し、上記誤差が所定のしきい値範囲を超えた場合、シャフト制御異常信号を発生する。上記ミラー制御異常信号又は上記シャフト制御異常信号が発生された場合は、これらの信号を例えばディスプレイ装置などの表示部３８ａに出力して「異常状態であること」を表示し、又はプリンタ（図示せず。）に出力して印字する。さらには、異常判断部３８は、上記誤差の状態をメモリやハードディスク等の内蔵記憶装置に格納する。なお、上記異常信号が発生した場合、ミラー制御異常信号とシャフト制御異常信号が同時に発生した場合は、回転角制御部２９Ｃあるいはガルバノスキャナ２のメカ異常が発生したと判断し、ミラー制御異常信号のみが出力された場合は、変位センサ出力変換部２２の異常と判断して表示する。
【００７３】
以上説明したように、実施の形態１に係る回転角制御部２０はシャフト６の回転角を制御しているのに対し、実施の形態３の回転角制御部２９Ｃはミラー３の回転角を制御しているので、実施の形態１の回転角制御部２０に比較してより高精度なミラー回転角制御を行うことができる。特にガルバノスキャナ２が加速減速動作をしているような動的な状態では、シャフト６の回転角とミラー３の回転角のずれは大きくなるので効果は高い。また、回転角制御部２９Ｃの制御パラメータの設定異常やガルバノスキャナ２のメカ異常、あるいは変位センサ出力変換部２２の異常を診断する機能も持つので、信頼性の高いガルバノスキャナ装置を実現できる。
【００７４】
以上の実施の形態３においては、異常判断部３８を備えているが、本発明はこれに限らず、図１のミラー回転角モニタ部２７を備えてもよい。また、以上の実施の形態３においては、異常判断部３８はシャフト異常信号とミラー異常信号とを発生する機能を備えているが、本発明はこれに限らず、いずれかの１つの機能のみを備えてもよい。
【００７５】
以上の実施の形態１〜３においては、回転角指令としてスムージング処理部１９２からの回転角指令θｃｓを用いているが、本発明はこれに限らず、回転角指令θｃｓに代えて、スムージング処理を行わず、目標回転角指令生成部１９１からの回転角指令θｃを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上詳述したように本発明によれば、ミラーと位置センサ間の距離を正確に計測しなくても、従来技術に比較して高精度で上記ミラー変位センサの出力を上記ミラーの回転角に変換できるので、上記ミラーの回転角を高精度に計測できるとともに、高精度なミラー回転角の位置決め制御をすることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃガルバノスキャナ装置、２  ガルバノスキャナ、３  ミラー、４  ミラーマウント、５  モータ部、６  シャフト、７  回転エンコーダ、８  ディスク、９  センシングヘッド部、１０  ミラー変位センサ、１１  計測用レーザ発振器、１２  ビーム位置検出素子、１３  計測用レーザ光、１４  加工用レーザ発振器、１５  加工用レーザ光、１６  ｆθレンズ、１７  被加工物、１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ  信号処理部、１９  指令生成部、２０  回転角制御部、２１  パワーアンプ、２２  変位センサ出力変換部、２３  補正関数部、２４  補正関数計算部、２５  データテーブル、２６  データテーブル作成部、２７  ミラー回転角モニタ部、２７ａ，３８ａ  表示部、２８  レーザ距離センサ、２９，２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ  回転角制御部、３０  制御パラメータ調整部、３１  フィードフォワード制御部、３２  フィードバック制御部、３３  ゲイン補正部、３４  振動抑制フィルタ、３５  ランダムノイズ発生部、３６  加算器、３７  誤差低減フィルタ、３８  異常判断部、４０  フィードバック制御部、１９１  目標回転角指令生成部、１９２  スムージング処理部。
【図１】
2011174967.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2011174967.tif 000023
【図１３】
2011174967.tif 000024
【図１４】
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