(57)【要約】【課題】グリッジノイズを効果的に除去して高精度のレーザー描画を実現する。【解決手段】ＤＡ変換制御装置１は、低レベル値から高レベル値又は高レベル値から低レベル値に逐次遷移するデジタルデータを発生するデジタルデータ発生部２と、デジタルデータをアナログ制御信号に変換するＤＡ変換部３と、逐次遷移するデジタルデータの特定上位桁替わりを検出するノイズ発生位置検出部４と、ノイズ発生位置検出部４が検出した特定上位桁替わりのタイミングに合わせてアナログ制御信号をマスクするノイズマスク部５とを備える。【選択図】図１
2016072659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低レベル値から高レベル値又は高レベル値から低レベル値に逐次遷移するデジタルデータを発生するデジタルデータ発生部と、
前記デジタルデータをアナログ制御信号に変換するＤＡ変換部と、
逐次遷移する前記デジタルデータの特定上位桁替わりを検出するノイズ発生位置検出部と、
前記ノイズ発生位置検出部が検出した特定上位桁替わりのタイミングに合わせて前記アナログ制御信号をマスクするノイズマスク部とを備えることを特徴とするＤＡ変換制御装置。
【請求項２】
レーザー発振器と、ガルバノスキャナと、前記レーザー発振器の発光と前記ガルバノスキャナのスキャン位置をそれぞれ制御する制御装置とを備え、
該制御装置は、前記スキャン位置に対応するデジタルデータを発生するスキャン位置データ発生部と、前記デジタルデータを前記ガルバノスキャナに印加するアナログ制御信号に変換するＤＡ変換部と、逐次遷移する前記デジタルデータの特定上位桁替わりを検出するノイズ発生位置検出部と、前記ノイズ発生位置検出部が検出した特定上位桁替わりのタイミングに合わせて前記アナログ制御信号をマスクするノイズマスク部とを備えることを特徴とするレーザー描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＡ変換制御装置及びそれによって描画位置を制御するレーザー描画装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザー描画装置（レーザーマーカー）は、レーザー発振器とガルバノスキャナとそれらを制御する制御装置を備えている（下記特許文献１参照）。このようなレーザー描画装置では、制御装置が描画位置のデジタルデータをＤＡ変換して得られる指令電圧を出力し、ガルバノスキャナが指令電圧に応じてミラーの角度を変化させてレーザー発振器から出射されるレーザー光を反射して、レーザー光が照射される描画位置を決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２１２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような制御装置では、ＤＡ変換ＩＣによって指令電圧を作ってガルバノスキャナに印加しているが、ラスタースキャンの主走査のように、指令電圧のフルスケールを高い分解能のあるＤＡ変換ＩＣのデジタルデータで分解して低レベルから高レベルまで逐次出力する際には、デジタルデータの上位桁が繰り上がる度にグリッジノイズが発生し、このノイズによって描画位置が揺らぐ問題があった。
【０００５】
ＤＡ変換ＩＣのグリッジノイズは、１６ビットのＤＡ変換ＩＣの場合で説明すると、デジタルデータが8000hから8001h（hは１６進数を表す）に遷移するときには発生しないが、デジタルデータが7FFFhから8000hに遷移する場合のように内部で切り替わるスイッチの数が多い場合に入出力特性が一時的に乱れる現象が発生する。
【０００６】
このグリッジノイズ対策としては、一般に、ＤＡ変換器の出力にＣＲやオペアンプで構成されるローパスフィルタを挿入してノイズの鋭いピークを鈍らせることがなされているが、これによると、ローパスフィルタは基本的には積分回路であるため、ノイズのピークを抑えると同時に持続時間が引き延ばされることになり、その結果無視できない偏差が残り制御位置に誤差が生じる問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、グリッジノイズを効果的に除去して高精度のレーザー描画を実現すること、などが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明によるＤＡ変換制御装置は、以下の構成を具備するものである。
低レベル値から高レベル値又は高レベル値から低レベル値に逐次遷移するデジタルデータを発生するデジタルデータ発生部と、前記デジタルデータをアナログ制御信号に変換するＤＡ変換部と、逐次遷移する前記デジタルデータの特定上位桁替わりを検出するノイズ発生位置検出部と、前記ノイズ発生位置検出部が検出した特定上位桁替わりのタイミングに合わせて前記アナログ制御信号をマスクするノイズマスク部とを備えることを特徴とするＤＡ変換制御装置。
【発明の効果】
【０００９】
このようなＤＡ変換制御装置によると、低レベル値から高レベル値又は高レベル値から低レベル値に逐次遷移するデジタルデータをアナログ制御信号に変換するに際して、逐次遷移するデジタルデータの特定上位桁替わりを検出するノイズ発生位置検出部と、ノイズ発生位置検出部が検出した特定上位桁替わりのタイミングに合わせてアナログ制御信号をマスクするノイズマスク部を備えるので、ローパスフィルタなどを用いることなく、効果的にアナログ制御信号からグリッジノイズを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るＤＡ変換制御装置の構成を示した説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＤＡ変換制御装置の構成を備えるレーザー描画装置を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るＤＡ変換制御装置の構成を示している。ＤＡ変換制御装置１は、デジタルデータをＤＡ変換してアナログ制御信号を出力する装置であり、デジタルデータ発生部２、ＤＡ変換部３、ノイズ発生位置検出部４、ノイズマスク部５を備えることで、グリッジノイズを除去したアナログ制御信号を出力することができる。
【００１２】
デジタルデータ発生部２は、低レベル値から高レベル値又は高レベル値から低レベル値に逐次遷移するデジタルデータを発生する。１６ビットのデジタルデータを例にすると、0000hからFFFFh（hは１６進数を表す）までの値から設定された値を抽出して、そこから逐次遷移する値を発生する。
【００１３】
ＤＡ変換部３は、入力されたデジタルデータに応じたアナログ制御信号を出力する。例えば、設定されたスケール幅の電圧値をＤＡ変換部３の分解能（例えば１６ビット）に応じて分解し、入力されたデジタルデータの逐次変化に応じて変化する電圧値を出力する。
【００１４】
ノイズ発生位置検出部４は、大きなグリッジノイズの発生が予想されるデジタルデータの遷移箇所を予め設定しておき、デジタルデータ発生部２がその遷移箇所のデジタルデータを発生するタイミングで検出信号を出力する。具体的には、１６ビットの場合には、1FFFhと2000h間の遷移、3FFFhと4000h間の遷移、5FFFhと6000h間の遷移、7FFFhと8000h間の遷移、9FFFhとA000h間の遷移、BFFFhとC000h間の遷移、DFFFhとE000h間の遷移といったグリッジノイズが発生しやすい遷移を特定上位桁替わりとして予め設定しておき、デジタルデータ発生部２が発生するデジタルデータが前述した特定上位桁替わりに至ったことを検出して検出信号を出力する。
【００１５】
ノイズマスク部５は、ノイズ発生位置検出部４が検出した特定上位桁替わりのタイミングに合わせて、ＤＡ変換部３から出力されるアナログ制御信号を設置時間マスクする。これによって、グリッジノイズがマスクされることになり、グリッジノイズによる変動を抑えた単調変動特性のアナログ制御信号を出力することができる。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態に係るＤＡ変換制御装置の構成を備えるレーザー描画装置を示している。レーザー描画装置１００は、レーザー発振器１０と、ガルバノスキャナ２０と、レーザー発振器１０の発光とガルバノスキャナ２０のスキャン位置をそれぞれ制御する制御装置３０とを備えている。レーザー発振器１０は、レーザー駆動部１１によって駆動され、ガルバノスキャナ２０は、Ｘ軸スキャナ２０ＸとＹ軸スキャナ２０Ｙを備えて、それぞれを駆動するスキャナドライバ２１Ｘ，２１Ｙを備えている。制御装置３０は、シリアル通信部４０との情報交換に基づいて、レーザー駆動部１１とスキャナドライバ２１Ｘ，２１Ｙに制御信号を出力する。スキャナドライバ２１Ｘ，２１Ｙに出力される制御信号は、スキャナ位置を制御するための指令電圧（アナログ信号）である。
【００１７】
制御装置３０は、システム構成として、ＣＰＵ３０Ａ、メモリー部３０Ｂ、ＦＰＧＡ部３０Ｃ、Ｘ軸ガルバノ用ＤＡ変換部３１Ｘ、Ｙ軸ガルバノ用ＤＡ変換部３１Ｙ、ノイズマスク部３２Ｘ，３２Ｙ、レーザーインターフェイス３３を備えている。そして、ＦＰＧＡ部３０Ｃのソフトウエア構成として、Ｘ軸スキャン位置データ発生部３４Ｘ、Ｙ軸スキャン位置データ発生部３４Ｙ、ノイズ発生位置検出部３５Ｘ，３５Ｙをそれぞれ備えている。
【００１８】
ここで、Ｘ軸スキャン位置データ発生部３４Ｘは、ガルバノスキャナ２０のＸ軸スキャナ２０Ｘのスキャン位置に対応するデジタルデータを発生させ、Ｙ軸スキャン位置データ発生部３４Ｙは、ガルバノスキャナ２０のＹ軸スキャナ２０Ｙのスキャン位置に対応するデジタルデータを発生させる。
【００１９】
Ｘ軸ガルバノ用ＤＡ変換部３１Ｘは、Ｘ軸スキャン位置データ発生部３４Ｘが発生するデジタルデータをガルバノスキャナ２０のＸ軸スキャナ２０Ｘに印加するアナログ制御信号に変換し、Ｙ軸ガルバノ用ＤＡ変換部３１Ｙは、Ｙ軸スキャン位置データ発生部３４Ｙが発生するデジタルデータをガルバノスキャナ２０のＹ軸スキャナ２０Ｙに印加するアナログ制御信号に変換する。
【００２０】
また、ノイズ発生位置検出部３５Ｘ，３５Ｙは、Ｘ軸スキャン位置データ発生部３４ＸとＹ軸スキャン位置データ発生部３４Ｙがそれぞれ発生するデジタルデータの特定上位桁替わりを検出して検出信号を出力する。すなわち、１６ビットのデジタルデータの場合には、Ｘ軸スキャン位置データ発生部３４ＸとＹ軸スキャン位置データ発生部３４Ｙがそれぞれ発生するデジタルデータが、1FFFhと2000h間、3FFFhと4000h間、5FFFhと6000h間、7FFFhと8000h間、9FFFhとA000h間、BFFFhとC000h間、DFFFhとE000h間で遷移するタイミングを検出して各タイミングで検出信号を出力する。ノイズ発生位置検出部３５Ｘ，３５Ｙが検出する特定上位桁替わりのデータは、予めメモリー部３０Ｂに記憶しておくことができる。
【００２１】
そして、ノイズマスク部３２Ｘ，３２Ｙは、ノイズ発生位置検出部３５Ｘ，３５Ｙが検出した特定上位桁替わりのタイミングに合わせて、Ｘ軸ガルバノ用ＤＡ変換部３１Ｘ或いはＹ軸ガルバノ用ＤＡ変換部３１Ｙから出力されるアナログ制御信号をそれぞれマスクする。このマスクによって、スキャナドライバ２１Ｘ，２１Ｙには、グリッジノイズが除去されたアナログ制御信号が入力されることになり、Ｘ軸スキャナ２０ＸとＹ軸スキャナ２０Ｙは、ノイズ変動が抑制されたスキャン動作を行うことができる。これによって、グリッジノイズによる描画位置の揺らぎを抑えることができ、高品質の描画を可能にするレーザー描画装置１００を実現することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１：ＤＡ変換制御装置，２：デジタルデータ発生部，３：ＤＡ変換部，
４：ノイズ発生位置検出部，５：ノイズマスク部，
１０：レーザー発振器，１１：レーザー駆動部，
２０：ガルバノスキャナ，２０Ｘ：Ｘ軸スキャナ，２０Ｙ：Ｙ軸スキャナ，
２１Ｘ，２１Ｙ：スキャナドライバ，
３０：制御装置，３０Ａ：ＣＰＵ，３０Ｂ：メモリー部，３０Ｃ：ＦＰＧＡ部，
３１Ｘ：Ｘ軸ガルバノ用ＤＡ変換部，３１Ｙ：Ｙ軸ガルバノ用ＤＡ変換部，
３２Ｘ，３２Ｙ：ノイズマスク部，３３：レーザーインターフェイス，
３４Ｘ：Ｘ軸スキャン位置データ発生部，
３４Ｙ：Ｙ軸スキャン位置データ発生部，
３５Ｘ，３５Ｙ：ノイズ発生位置検出部，
４０：シリアル通信部，１００：レーザー描画装置
【図１】
2016072659.tif 000003
【図２】
2016072659.tif 000004