(57)【要約】【課題】照射領域における光の強度むら抑制することが可能な植物栽培装置を提供する。【解決手段】植物栽培装置１は、レーザ光を出射する発光部１０と、発光部１０を駆動する発光駆動部５０と、ミラー２０１を２軸回りに駆動することにより発光部１０から出射されたレーザ光の進行方向を変化させる走査機構２０と、走査機構２０を駆動する走査駆動部３０と、各軸回りのミラー２０１の回動位置を検出する角度検出部４０と、を備える。制御部６０は、照射領域Ａ１がレーザ光で走査されるように、走査駆動部３０により、所定の周波数でミラー２０１を２軸回りに駆動させる。また、制御部６０は、角度検出部４０により検出されたミラー２０１の回動位置に基づいて、照射領域Ａ１におけるレーザ光の照射強度が均一化されるように、発光部駆動部５０により、発光部１０から出射されるレーザ光の強度を変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する発光部と、
前記発光部を駆動する発光駆動部と、
ミラーを２軸回りに駆動することにより前記発光部から出射されたレーザ光の進行方向を変化させる走査機構と、
前記走査機構を駆動する走査駆動部と、
各軸回りの前記ミラーの回動位置を検出する角度検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
照射領域が前記レーザ光で走査されるように、前記走査駆動部により、所定の周波数で前記ミラーを２軸回りに駆動させ、
前記角度検出部により検出された前記ミラーの回動位置に基づいて、前記照射領域における前記レーザ光の照射強度が均一化されるように、前記発光駆動部により、前記発光部から出射される前記レーザ光の強度を変化させる、
ことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】
請求項１に記載の植物栽培装置において、
前記制御部は、
前記照射領域が矩形となるように前記走査駆動部を制御し、
前記照射領域の角付近に照射される前記レーザ光の強度が、前記照射領域の中心付近に照射される前記レーザ光の強度よりも低くなるように、前記発光部を制御する、
ことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の植物栽培装置において、
前記制御部は、第１の軸における前記ミラーの回動範囲の境界付近における前記レーザ光の強度が、前記第１の軸における前記ミラーの回動範囲の中央付近における前記レーザ光の強度よりも低下するように生成された第１の信号成分と、第２の軸における前記ミラーの回動範囲の境界付近における前記レーザ光の強度が、前記第２の軸における前記ミラーの回動範囲の中央付近における前記レーザ光の強度よりも低下するように生成された第２の信号成分とを互いに重畳した信号に基づいて、前記発光駆動部を制御する、
ことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の植物栽培装置において、
前記制御部は、前記レーザ光の強度がステップ状に変化するように、前記発光部を制御する、
ことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の植物栽培装置において、
前記制御部は、前記２軸の少なくとも一方について、前記ミラーを共振周波数で駆動させる、
ことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項６】
請求項５に記載の植物栽培装置において、
前記制御部は、前記角度検出部の検出値に基づき、前記ミラーの回動範囲が最大となるように、前記走査駆動部による前記ミラーの駆動周波数を調節することにより、前記ミラーを前記共振周波数で駆動させる、
ことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項７】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の植物栽培装置において、
前記制御部は、前記２軸の少なくとも一方について、前記ミラーを共振周波数よりも低い周波数で駆動させる、
ことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項８】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の植物栽培装置において、
前記制御部は、前記２軸の少なくとも一方について、前記ミラーを共振周波数よりも高い周波数で駆動させる、
ことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか一項に記載の植物栽培装置において、
前記制御部は、前記角度検出部の検出値に基づき、前記ミラーの振幅が目標振幅となるように、前記走査駆動部を制御する、
ことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れか一項に記載の植物栽培装置において、
前記制御部は、前記照射領域における前記レーザ光の走査線数が目標数以上となるように、前記走査駆動部を制御する、
ことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか一項に記載の植物栽培装置において、
前記走査機構は、前記ミラーを駆動するための構成として、マイクロエレクトロメカニカルシステムを備える、
ことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の何れか一項に記載の植物栽培装置において、
前記発光部は、半導体レーザを備える、
ことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項１３】
レーザ光を出射する発光部と、
前記発光部を駆動する発光駆動部と、
第１のミラーを第１の軸の回りに駆動することにより前記発光部から出射されたレーザ光の進行方向を変化させる第１の走査機構と、
第２のミラーを前記第１の軸と垂直な第２の軸の回りに駆動することにより前記第１のミラーで反射されたレーザ光の進行方向を変化させる第２の走査機構と、
前記第１の走査機構および前記第２の走査機構を駆動する走査駆動部と、
前記第１の軸回りの前記第１のミラーの回動位置およびを前記第２の軸回りの前記第２のミラーの回動位置検出する角度検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
照射領域が前記レーザ光で走査されるように、前記走査駆動部により、所定の周波数で前記第１のミラーおよび前記第２のミラーをそれぞれ駆動させ、
前記角度検出部により検出された前記第１のミラーおよび前記第２のミラーの回動位置に基づいて、前記照射領域における前記レーザ光の照射強度が均一化されるように、前記発光駆動部により、前記発光部から出射される前記レーザ光の強度を変化させる、
ことを特徴とする植物栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物に光を照射して植物の育成を補助する植物栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化や異常気象等により植物が不作となることが、しばしば起こっている。植物が不作になると、植物の価格が上昇し、少なからず人々の生活に影響を及ぼす。このような背景のもと、植物工場等において植物を人工的に育成、栽培することが進められている。
【０００３】
一般に、植物工場には、植物に光を照射するための設備が設けられている。これまで、光の照射には、光源として、電球や蛍光灯、発光ダイオード等が用いられていた。これに対し、最近では、光源として半導体レーザを用いる研究が進められている。半導体レーザは直進性に優れるため、葉影に隠れた葉にも効率良く光が届き易くなる。また、半導体レーザは、安価かつ長寿命であるため、経費削減と設備維持の効率化を図ることができる。
【０００４】
以下の特許文献１には、半導体レーザを用いた植物栽培装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−７７０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
植物栽培装置の光源として半導体レーザを用いる場合、照射領域にむらなく均等に光を照射することが望まれる。照射領域に光が均等に照射されない場合、光が照射不足の植物は育成が遅れてしまい、逆に、光が過剰に照射され過ぎると、植物の細胞に損傷を与えてしまうことも起こり得る。
【０００７】
かかる課題に鑑み、本発明は、照射領域における光の強度むら抑制することが可能な植物栽培装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る植物栽培装置は、レーザ光を出射する発光部と、前記発光部を駆動する発光駆動部と、ミラーを２軸回りに駆動することにより前記発光部から出射されたレーザ光の進行方向を変化させる走査機構と、前記走査機構を駆動する走査駆動部と、各軸回りの前記ミラーの回動位置を検出する角度検出部と、制御部と、を備える。ここで、前記制御部は、照射領域が前記レーザ光で走査されるように、前記走査駆動部により、所定の周波数で前記ミラーを２軸回りに駆動させる。また、前記制御部は、前記角度検出部により検出された前記ミラーの回動位置に基づいて、前記照射領域における前記レーザ光の照射強度が均一化されるように、前記発光駆動部により、前記発光部から出射される前記レーザ光の強度を変化させる。
【０００９】
本態様に係る植物栽培装置によれば、角度検出部により検出されたミラーの回動位置に基づいて、照射領域におけるレーザ光の照射強度が均一化されるように、発光部から出射されるレーザ光の強度が調節される。このため、照射領域における光の強度むら抑制でき、照射領域に均等な強度で光を照射できる。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る植物栽培装置は、レーザ光を出射する発光部と、前記発光部を駆動する発光駆動部と、第１のミラーを第１の軸の回りに駆動することにより前記発光部から出射されたレーザ光の進行方向を変化させる第１の走査機構と、第２のミラーを前記第１の軸と垂直な第２の軸の回りに駆動することにより前記第１のミラーで反射されたレーザ光の進行方向を変化させる第２の走査機構と、前記第１の走査機構および前記第２の走査機構を駆動する走査駆動部と、前記第１の軸回りの前記第１のミラーの回動位置およびを前記第２の軸回りの前記第２のミラーの回動位置検出する角度検出部と、制御部と、を備える。ここで、前記制御部は、照射領域が前記レーザ光で走査されるように、前記走査駆動部により、所定の周波数で前記第１のミラーおよび前記第２のミラーをそれぞれ駆動させる。また、前記制御部は、前記角度検出部により検出された前記第１のミラーおよび前記第２のミラーの回動位置に基づいて、前記照射領域における前記レーザ光の照射強度が均一化されるように、前記発光駆動部により、前記発光部から出射される前記レーザ光の強度を変化させる。
【００１１】
本態様に係る植物栽培装置によれば、角度検出部により検出された第１および第２のミラーの回動位置に基づいて、照射領域におけるレーザ光の照射強度が均一化されるように、発光部から出射されるレーザ光の強度が調節される。このため、照射領域における光の強度むら抑制でき、照射領域に均等な強度で光を照射できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のとおり、本発明によれば、照射領域における光の強度むら抑制することができる。よって、照射領域に植栽された植物の発育を適切に進めることができる。
【００１３】
本発明の効果ないし意義は、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、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施の形態に係る植物栽培装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係る走査機構の構成を模式的に示す平面図である。図２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、実施の形態に係る走査機構の２つのコイルに印加される駆動信号の波形を模式的に示す図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、実施の形態に係る走査機構の２軸回りの駆動周波数を変化させた場合の照射領域におけるレーザ光の走査軌跡（シミュレーション）を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、実施の形態に係る走査機構の駆動周波数と振幅および位相の関係を示すグラフである。図４（ｂ）は、実施の形態に係る走査機構が共振周波数で駆動された場合の駆動信号と振り角の関係を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）は、実施の形態に係る走査機構が共振周波数よりも低い周波数で駆動された場合の駆動信号と振り角の関係を示すグラフである。図５（ｂ）は、実施の形態に係る走査機構が共振周波数よりも高い周波数で駆動された場合の駆動信号と振り角の関係を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）は、比較例に係る照射領域におけるレーザ光の走査軌跡（シミュレーション）を示す図である。図６（ｂ）は、比較例に係る照射領域におけるレーザ光の強度分布（シミュレーション）を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、実施の形態に係るＸ軸方向おけるミラーの振幅波形と、Ｘ軸方向におけるレーザ駆動信号の信号成分の波形とを示す図である。図７（ｂ）は、実施の形態に係るＹ軸方向におけるミラーの振幅波形と、Ｙ軸方向におけるレーザ駆動信号の信号成分の波形とを示す図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、図７（ａ）に示すレーザ駆動信号の信号成分と、図７（ｂ）に示すレーザ駆動信号の信号成分とを合成して、半導体レーザを駆動するためのレーザ駆動信号が生成される過程を示す図である。
【図９】図９（ａ）は、実施の形態に係る照射領域におけるレーザ光の走査軌跡（シミュレーション）を示す図である。図９（ｂ）は、実施の形態に係る照射領域におけるレーザ光の強度分布（シミュレーション）を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態に係る制御部におけるレーザ駆動信号の生成処理を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態に係る走査機構を共振周波数で駆動するための制御を示すフローチャートである。
【図１２】図１２（ａ）は、実施の形態に係るミラーの振幅を目標振幅に調節するための制御を示すフローチャートである。図１２（ｂ）は、実施の形態に係る照射領域におけるレーザ光の走査線数を目標数以上に調節するための制御を示すフローチャートである。
【図１３】図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変更例に係る角度検出部の構成を示す回路ブロック図である。
【図１４】図１４は、他の変更例に係る植物栽培装置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】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１６】
図１は、植物栽培装置１の構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示すように、植物栽培装置１は、発光部１０と、走査機構２０と、走査駆動部３０と、角度検出部４０と、発光駆動部５０と、制御部６０と、記憶部７０を備えている。
【００１８】
発光部１０は、半導体レーザ１０１とコリメータレンズ１０２を備える。半導体レーザ１０１は、照射領域Ａ１に植栽された植物の育成に適した波長のレーザ光を出射する。コリメータレンズ１０２は、半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光を平行光に変換する。本実施の形態では、植物栽培装置１の光源として半導体レーザ１０１が用いられているが、他のレーザ光源が植物栽培装置１の光源として用いられてもよい。半導体レーザ１０１は、安価かつ長寿命である。このため、光源として半導体レーザ１０１を用いることにより、植物栽培装置１の経費削減と設備維持の効率化を図ることができる。
【００１９】
走査機構２０は、ミラー２０１を、互いに直交する回動軸の周りに回動させる。ミラー２０１が中立位置、すなわち、水平面に平行な位置にあるとき、半導体レーザ１０１の光軸がミラー２０１の反射面に対して所定の角度となるように、レーザ光がミラー２０１に入射する。本実施の形態では、走査機構２０がＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）によって構成されている。走査機構２０の詳細は、追って、図２を参照して説明する。
【００２０】
走査駆動部３０は、制御部６０からの制御信号に従って、走査機構２０を駆動する。角度検出部４０は、ミラー２０１の振り角を検出し、検出結果を制御部６０に出力する。本実施の形態では、角度検出部４０は、走査機構２０に設置された角度センサ４０ａの検出出力に基づいて中立位置に対するミラー２０１の振り角（回動位置）を検出する。発光駆動部５０は、制御部６０からの制御信号に従って、発光部１０を駆動する。
【００２１】
制御部６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理回路を備え、記憶部７０に記憶されたプログラムに従って各部を制御する。記憶部７０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク等の記憶媒体を備える。記憶部７０は、制御部６０の制御プログラムとともに、発光部１０の出射パワーを調整するためのテーブル７０ａを記憶している。テーブル７０ａの内容は、追って、図１０を参照して説明する。
【００２２】
制御部６０は、発光部１０から出射されるレーザ光で照射領域Ａ１が走査されるように、走査駆動部３０を制御する。本実施の形態では、照射領域Ａ１が略正方形の輪郭となっている。図１には、便宜上、照射領域Ａ１の隣り合う２辺に平行にＸ軸とＹ軸が付されている。Ｘ軸とＹ軸は、水平面に平行で、Ｚ軸は、鉛直方向に平行である。照射領域Ａ１の各辺は、たとえば、２メートルである。照射領域Ａ１の上方に、ミラー２０１が配置されている。照射領域Ａ１の輪郭は、正方形に限らず、長方形やその他の形状であってもよい。制御部６０は、照射領域Ａ１におけるレーザ光の走査線数が所定の数になるように、走査駆動部３０を制御する。走査駆動部３０の制御方法については、追って、図３（ａ）〜図５（ｂ）を参照して説明する。
【００２３】
また、制御部６０は、照射領域Ａ１においてレーザ光の強度ムラが抑制されるように、すなわち、照射領域Ａ１におけるレーザ光の強度分布が均一化されるように、発光駆動部５０を制御する。より詳細には、制御部６０は、角度検出部４０により検出されたミラー２０１の回動位置に応じて、半導体レーザ１０１の出射パワーを変化させる。発光駆動部５０の制御方法については、追って、図６（ａ）〜図９（ｂ）を参照して説明する。
【００２４】
図２（ａ）は、走査機構２０の構成を模式的に示す平面図である。図２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、走査機構２０の２つのコイル２０２、２０４に印加される駆動信号の波形を模式的に示す図である。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、走査機構２０は、ミラー２０１を走査させるための機構部として、コイル２０２と、回動軸２０３と、コイル２０４と、回動軸２０５と、４つの磁石２０６とを備えている。
【００２６】
ミラー２０１は、全反射ミラーである。コイル２０２は、方形状に周回している。コイル２０２の上面にミラー２０１が設置されている。コイル２０２は、回動軸２０３を介して、コイル２０４に回動可能に支持されている。コイル２０４は、コイル２０２を取り囲むように方形状に周回している。コイル２０４は、回動軸２０３に対して垂直な回動軸２０５を介して、ベースに回動可能に支持されている。図１の角度センサ４０ａは、コイル２０２の回動角とコイル２０４の回動角を、それぞれ個別に検出可能に配置されている。角度センサ４０ａとして、たとえば、非接触のフォトディテクタ等が用いられ得る。
【００２７】
平面視において、ミラー２０１と、コイル２０２、２０４は、中心が一致している。また、回動軸２０３に整合する直線と、回動軸２０５に整合する直線は、平面視において、ミラー２０１の中心で交差する。コイル２０２をＹ軸方向に挟むように２つの磁石２０６が配置され、また、コイル２０４をＸ軸方向に挟むように２つの磁石２０６が配置されている。４つの磁石２０６は、コイル２０２に電流が流れるとコイル２０２が回動軸２０３回りに回動し、また、コイル２０４に電流が流れるとコイル２０４が回動軸２０５回りに回動するように、磁極が調整されている。すなわち、コイル２０２に電流が流れるとコイル２０２のＸ軸に平行な２辺に相反する方向の駆動力が生じ、また、コイル２０４に電流が流れるとコイル２０４のＹ軸に平行な２辺に相反する方向の駆動力が生じる。以下、便宜上、回転軸２０５回りの回動方向をＲｘ、回転軸２０３回りの回動方向をＲｙと定義する。
【００２８】
なお、本実施の形態では、上記のように走査機構２０がＭＥＭＳにより構成されているが、ミラー２０１を２軸回りに回動可能であれば、ＭＥＭＳに限らず、他の走査機構が用いられてもよい。
【００２９】
図１の照射領域Ａ１にレーザ光を照射する場合、たとえば、図２（ｂ）に示す波形の駆動信号ＤＳｘがコイル２０４に印加され、図２（ｃ）に示す波形の駆動信号ＤＳｙがコイル２０２に印加される。図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、駆動信号ＤＳｘは、駆動信号ＤＳｙよりも周期が短く、周波数が高められている。コイル２０２、２０４に印加される駆動信号ＤＳｘ、ＤＳｙの周波数を調整することにより、ミラー２０１が回動方向Ｒｘ、Ｒｙにおいて振動し、照射領域Ａ１がレーザ光により満遍なく走査される。
【００３０】
なお、本実施の形態では、駆動信号ＤＳｘの周波数が駆動信号ＤＳｙよりも高いため、ミラー２０１は、回動方向Ｒｙよりも回動方向Ｒｘに高速で振動する。これに対し、駆動信号ＤＳｙの周波数が駆動信号ＤＳｘよりも高めて、ミラー２０１を、回動方向Ｒｘよりも回動方向Ｒｙに高速で振動させてもよい。
【００３１】
図３（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、走査機構２０の２軸回りの駆動周波数を変化させた場合の照射領域Ａ１におけるレーザ光の走査軌跡（シミュレーション）を示す図である。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、回動方向Ｒｘにおけるミラー２０１の振動周波数を１５００Ｈｚに設定し、回動方向Ｒｙにおけるミラー２０１の振動周波数を５００Ｈｚに設定すると、各方向のミラー２０１の振動が同期し、照射領域Ａ１は、１種類の走査軌跡で、レーザ光により走査される。この場合、照射領域Ａ１には、レーザ光で照射されない領域が大きく残る。このため、照射領域Ａ１に植栽された植物に満遍なくレーザ光を照射することができない。
【００３３】
これに対し、図３（ｂ）〜（ｅ）に示すように、回動方向Ｒｘにおけるミラー２０１の振動周波数を１５００Ｈｚに固定した状態で、回動方向Ｒｙにおけるミラー２０１の振動周波数を４８０Ｈｚ、４９０Ｈｚ、５１０Ｈｚ、５２０Ｈｚに変更すると、各方向のミラー２０１の振動の同期が崩れて、照射領域Ａ１が、多種類の走査軌跡で、レーザ光により走査される。このため、照射領域Ａ１に植栽された植物に満遍なくレーザ光を照射することができる。
【００３４】
回動方向Ｒｘにおけるミラー２０１の振動周波数と、回動方向Ｒｙにおけるミラー２０１の振動周波数は、照射領域Ａ１をどの程度の細かさでレーザ光により走査するかに応じて設定される。たとえば、照射領域Ａ１におけるレーザ光の走査線数、すなわち、照射領域Ａ１の中心を通り且つＹ軸に平行な直線と走査軌跡との交点の数が１０個程度に設定される場合、図３（ｂ）に示すように、回動方向Ｒｘにおけるミラー２０１の振動周波数と、回動方向Ｒｙにおけるミラー２０１の振動周波数は、それぞれ、１５００Ｈｚと４８０Ｈｚに設定される。
【００３５】
次に、駆動信号が各コイル２０２、２０４に印加された場合のミラー２０１の挙動について説明する。
【００３６】
図４（ａ）は、走査機構２０の駆動周波数と振幅および位相の関係を示すグラフである。図４（ｂ）は、走査機構２０が共振周波数ｆ０で駆動された場合の駆動信号と振り角の関係を示すグラフである。図４（ａ）、（ｂ）には、コイル２０２、２０４の何れか一方に駆動信号が印加された場合のミラー２０１の挙動が示されている。
【００３７】
図４（ａ）の上段に示すように、ミラー２０１の振動は、ミラー２０１がその振動方向の共振周波数ｆ０で駆動された場合に、振幅が最大になる。すなわち、照射領域Ａ１においてレーザ光を振動させる場合、ミラー２０１の駆動周波数を共振周波数ｆ０付近に設定することで、駆動信号に対するミラー２０１の振動のゲインを最大にできる。したがって、ミラー２０１を共振周波数ｆ０付近で振動させることにより、ミラー２０１の駆動に要する消費電力を最小にすることができる。
【００３８】
消費電力を低下させる観点から、ミラー２０１は、共振周波数ｆ０で駆動制御されることが好ましい。ミラー２０１を、回動方向Ｒｘ、Ｒｙの両方において、各方向における共振周波数ｆ０で駆動することにより、ミラー２０１の駆動に要する消費電力を最も抑制できる。ミラー２０１を、回動方向Ｒｘ、Ｒｙの何れか一方において共振周波数ｆ０で駆動することによっても、消費電力が抑制され得る。
【００３９】
このように、ミラー２０１を共振周波数ｆ０付近で駆動すると、図４（ａ）の下段および図４（ｂ）に示すように、駆動信号に対するミラー２０１の駆動の位相が−９０度ずれる。
【００４０】
なお、ミラー２０１は、必ずしも共振周波数ｆ０で駆動されなくてもよい。たとえば、ミラー２０１が、共振周波数ｆ０よりも低い周波数で駆動されてもよく、また、共振周波数ｆ０よりも高い周波数で駆動されてもよい。
【００４１】
図５（ａ）は、走査機構２０が共振周波数ｆ０よりも低い周波数で駆動された場合の駆動信号と振り角の関係を示すグラフである。図５（ｂ）は、走査機構２０が共振周波数ｆ０よりも高い周波数で駆動された場合の駆動信号と振り角の関係を示すグラフである。
【００４２】
図４（ａ）の下段および図５（ａ）に示すように、ミラー２０１を共振周波数ｆ０よりも低い周波数で駆動すると、駆動信号に対するミラー２０１の駆動の位相ずれが０度となる。すなわち、ミラー２０１は駆動信号と同相で駆動される。この場合、駆動信号からミラー２０１の回転角（回動位置）を検出することができる。よって、図１の構成から角度センサ４０ａを省略できる。この場合、角度検出部４０は、走査駆動部３０から走査機構２０に印加される駆動信号に基づいて、ミラー２０１の回動角を検出する。
【００４３】
図４（ａ）の下段および図５（ｂ）に示すように、ミラー２０１を共振周波数ｆ０よりも高い周波数で駆動すると、駆動信号に対するミラー２０１の駆動の位相ずれが−１８０度となる。すなわち、ミラー２０１は駆動信号と同相で駆動される。この場合、照射領域Ａ１におけるレーザ光の走査密度、すなわち、単位時間当たりの走査回数を、ミラー２０１を共振周波数ｆ０で駆動する場合に比べて高めることができる。
【００４４】
次に、照射領域Ａ１におけるレーザ光の強度分布について説明する。
【００４５】
図２（ａ）に示すように、ミラー２０１は、２つの回動軸２０３、２０５の回りにそれぞれ独立に回動される。すなわち、ミラー２０１は、回動軸２０５の回りに回動方向Ｒｘに回動されつつ、回動軸２０３の回りに回動方向Ｒｙに回動される。この場合、回動方向Ｒｘにおけるミラー２０１の回動は、回動範囲の境界において回動の方向が反転する。このため、回動方向Ｒｘにおけるミラー２０１の回動速度は、回動範囲の境界付近において著しく低下する。同様に、回動方向Ｒｙにおけるミラー２０１の回動速度も、回動範囲の境界付近において著しく低下する。
【００４６】
このようにミラー２０１が回動する場合、発光部１０から出射されるレーザ光の強度が一定であると、ミラー２０１の回動範囲の境界付近に対応する照射領域Ａ１の領域において、レーザ光の走査速度が遅くなり、その結果、この領域に対するレーザ光の照射時間が長くなる。このため、照射領域Ａ１におけるレーザ光の強度分布は不均一になってしまう。
【００４７】
図６（ａ）は、比較例に係る照射領域におけるレーザ光の走査軌跡（シミュレーション）を示す図である。図６（ｂ）は、比較例に係る照射領域におけるレーザ光の強度分布（シミュレーション）を示す図である。図６（ａ）の走査軌跡は、図３（ｂ）の走査軌跡に対応するものである。
【００４８】
図６（ａ）に示す走査軌跡で照射領域Ａ１にレーザ光が照射される場合、発光部１０から出射されるレーザ光の強度が一定であると、照射領域Ａ１におけるレーザ光の強度分布は、図６（ｂ）のようになる。
【００４９】
図６（ｂ）において、Ｚ軸方向のスケールは３００で規格化されている。また、図６（ｂ）のグラフには、実際は、青（強度：０〜１００）、赤（強度：１００〜２００）、緑（強度：２００〜３００）の３色が付されているが、ここでは、便宜上、グラフがグレイスケールで示されている。図６（ｂ）のグラフにおいて、白の破線で囲まれた領域が強度１００〜２００の領域である。また、これらの領域のうち、破線矢印が付された２つの破線三角の領域の先端部分の強度が、２００を超えている。
【００５０】
図６（ａ）のように照射領域Ａ１がレーザ光で走査される場合、Ｘ軸方向の境界付近でＸ軸方向におけるレーザ光の走査速度が低くなり、また、Ｙ軸方向の境界付近でＹ軸方向におけるレーザ光の走査速度が低くなる。このため、特に、Ｘ軸方向の境界付近とＹ軸方向の境界付近とが重なる照射領域Ａ１の４隅の領域において、レーザ光の走査速度が顕著に遅くなり、その結果、図６（ｂ）に示すように、これらの領域において、レーザ光の照射強度が顕著に高まっている。
【００５１】
このように、照射領域Ａ１の４隅の領域において、レーザ光の照射強度が顕著に高まると、これらの領域において、植物に対する光の照射が過剰となり、植物の細胞に損傷を与えてしまう等の不具合が起こり得る。また、これを避けるために、発光部１０の出射パワーを低下させると、照射領域Ａ１の４隅以外の領域において、植物に対するレーザ光の照射が不足し、植物の育成が遅れてしまうといった問題が起こり得る。
【００５２】
このような問題を避けるために、本実施の形態では、照射領域Ａ１におけるレーザ光の照射位置に応じて、発光部１０から出射されるレーザ光の強度を変化させている。より詳細には、回動方向Ｒｘ、Ｒｙにおけるミラー２０１の回動角に応じて、半導体レーザ１０１の出射パワーを変化させている。これにより、レーザ光の走査速度が顕著に遅くなる照射領域Ａ１の４隅の領域において、レーザ光の照射強度が抑制されている。
【００５３】
図７（ａ）は、回動方向Ｒｘにおけるミラー２０１の振幅波形と、回動方向Ｒｘにおけるレーザ駆動信号の信号成分の波形との関係を示す図である。図７（ｂ）は、回動方向Ｒｙにおけるミラー２０１の振幅波形と、回動方向Ｒｙにおけるレーザ駆動信号の信号成分の波形との関係を示す図である。図７（ａ）、（ｂ）において、縦軸は、１．０で規格化されている。
【００５４】
図７（ａ）に示すように、回動方向Ｒｘにおけるレーザ駆動信号の信号成分は、ミラー２０１の回動範囲の境界Ｂ１、Ｂ２において信号値が最小となり、回動範囲の中間において信号値が最大となるように調整されている。ここでは、回動方向Ｒｘにおけるレーザ駆動信号の信号成分は、正弦波となっている。回動方向Ｒｘにおけるレーザ駆動信号の信号成分は、正弦波の他、ミラー２０１の回動範囲の境界Ｂ１、Ｂ２付近の信号値が回動範囲の中間よりも低下されていればよい。たとえば、回動方向Ｒｘにおけるレーザ駆動信号の信号成分は、ミラー２０１の回動範囲の境界Ｂ１、Ｂ２付近が低レベルとなる矩形波であってもよい。
【００５５】
図７（ｂ）に示すように、回動方向Ｒｙにおけるレーザ駆動信号の信号成分は、ミラー２０１の回動範囲の境界Ｂ３、Ｂ４において信号値が最小となり、回動範囲の中間において信号値が最大となるように調整されている。ここでは、回動方向Ｒｙにおけるレーザ駆動信号の信号成分は、正弦波となっている。回動方向Ｒｙにおけるレーザ駆動信号の信号成分は、正弦波の他、ミラー２０１の回動範囲の境界Ｂ３、Ｂ４付近の信号値が回動範囲の中間よりも低下されていればよい。たとえば、回動方向Ｒｙにおけるレーザ駆動信号の信号成分は、ミラー２０１の回動範囲の境界Ｂ３、Ｂ４付近が低レベルとなる矩形波であってもよい。
【００５６】
図８（ａ）〜（ｃ）は、図７（ａ）に示す回動方向Ｒｘにおけるレーザ駆動信号の信号成分と、図７（ｂ）に示す回動方向Ｒｙにおけるレーザ駆動信号の信号成分とを合成して、半導体レーザ１０１を駆動するためのレーザ駆動信号が生成される過程を示す図である。
【００５７】
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、半導体レーザ１０１を駆動するためのレーザ駆動信号は、回動方向Ｒｘにおけるレーザ駆動信号の信号成分と、回動方向Ｒｙにおけるレーザ駆動信号の信号成分とを合成することにより生成される。生成されたレーザ駆動信号は、図８（ｃ）に示す波形となる。
【００５８】
図９（ｂ）は、本実施の形態に係る図８（ｃ）に示す波形のレーザ駆動信号により半導体レーザ１０１を駆動した場合の、照射領域Ａ１におけるレーザ光の強度分布（シミュレーション）を示す図である。図９（ｂ）の強度分布は、図９（ａ）に示す走査軌跡により照射領域をレーザ光で走査した場合のものである。図９（ａ）の走査軌跡は、図６（ａ）の比較例の場合と同様、図３（ｂ）の走査軌跡に対応するものである。
【００５９】
図９（ｂ）において、Ｚ軸方向のスケールは、図６（ｂ）と同様、３００で規格化されている。また、図９（ｂ）のグラフには、実際は、青（強度：０〜１００）、赤（強度：１００〜２００）、緑（強度：２００〜３００）の３色が付されているが、ここでは、便宜上、グラフがグレイスケールで示されている。図９（ｂ）のグラフにおいて、白の破線で囲まれた領域が強度１００〜２００の領域である。図９（ｂ）のグラフでは、強度が２００を超えている領域は無い。
【００６０】
図９（ａ）に示す走査軌跡では、図６（ａ）でも説明したとおり、Ｘ軸方向の境界付近でＸ軸方向におけるレーザ光の走査速度が低くなり、また、Ｙ軸方向の境界付近でＹ軸方向におけるレーザ光の走査速度が低くなる。このため、特に、Ｘ軸方向の境界付近とＹ軸方向の境界付近とが重なる照射領域Ａ１の４隅の領域において、レーザ光の走査速度が顕著に遅くなる。
【００６１】
しかしながら、本実施の形態では、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザ光の走査速度が低下する回動方向Ｒｘのミラー２０１の回動範囲の境界付近と、回動方向Ｒｙのミラー２０１の回動範囲の境界付近とにおいて、それぞれ、強度レベルが低下された信号成分が合成されて、レーザ駆動信号が生成されている。このため、Ｘ軸方向の境界付近とＹ軸方向の境界付近とが重なる照射領域Ａ１の４隅の領域において、レーザ光の発光強度が低下される。これにより、図９（ｂ）に示すように、照射領域Ａ１におけるレーザ光の強度分布は、略全領域において、０〜１００の強度に抑えられ、強度が１００を超える白の破線で囲まれた３つの領域においても、強度が僅かに１００を超えるに留まっている。
【００６２】
このように、本実施の形態によれば、図８（ａ）〜（ｃ）の過程で生成されたレーザ駆動信号により半導体レーザ１０１が駆動制御されることにより、照射領域Ａ１におけるレーザ光の強度分布を均一化することができる。よって、照射領域Ａ１に植栽された植物を、良好に育成することができる。
【００６３】
図１０は、制御部６０におけるレーザ駆動信号の生成処理を模式的に示す図である。
【００６４】
本実施の形態では、図７（ａ）の上段に示す回動方向Ｒｘの角度信号の１周期がｎ分割され、各分割タイミング（回動角）と、その分割タイミングにおけるレーザ駆動信号の回動方向Ｒｘにおける信号成分（図７（ａ）の下段）の値（Ｒｘ信号値）とを互いに対応付けたＲｘ信号成分テーブが、図１の記憶部７０に、テーブル７０ａとして記憶されている。また、図７（ｂ）の上段に示す回動方向Ｒｙの角度信号の１周期がｍ分割され、各分割タイミング（回動角）と、その分割タイミングにおけるレーザ駆動信号の回動方向Ｒｙにおける信号成分（図７（ｂ）の下段）の値（Ｒｙ信号値）とを互いに対応付けたＲｙ信号成分テーブルが、図１の記憶部７０に、テーブル７０ａとして記憶されている。
【００６５】
制御部６０は、角度検出部４０から入力された回動方向Ｒｘの角度とＲｘ信号成分テーブルとを対照し、その角度に対応するＲｘ信号値をＲｘ信号成分テーブルから抽出する。また、制御部６０は、角度検出部４０から入力された回動方向Ｒｙの角度とＲｙ信号成分テーブルとを対照し、その角度に対応するＲｙ信号値をＲｙ信号成分テーブルから抽出する。
【００６６】
なお、Ｒｘ信号成分テーブルとＲｙ信号成分テーブルには、各分割タイミングと、Ｒｘ信号値およびＲｙ信号値とが対応付けられて格納されている。制御部６０は、角度検出部４０から入力された角度が、Ｒｘ信号成分テーブルまたはＲｙ信号成分テーブルにおいて隣り合う分割タイミングの間にある場合、たとえば、時系列において前側の分割タイミングにおけるＲｘ信号値またはＲｙ信号値を抽出する。したがって、抽出されたＲｘ信号値またはＲｙ信号値は、角度の変化に伴ってステップ状に増減する。
【００６７】
制御部６０は、こうして取得したＲｙ信号値とＲｙ信号成分を互いに乗算し、その乗算値に所定の係数をさらに乗算して、レーザ制御信号を生成する。生成されたレーザ制御信号は、発光駆動部５０に出力され、発光駆動部５０により増幅される。これにより、半導体レーザ１０１を駆動するためのレーザ駆動信号が生成される。こうして生成されたレーザ駆動信号は、時間の経過に伴いステップ状に細かく変化する波形となるものの、概ね、図８（ｃ）と等価な波形となる。よって、生成されたレーザ駆動信号により半導体レーザ１０１が駆動されると、図９（ｂ）と同様、照射領域Ａ１に照射されるレーザ光の強度分布が均一化される。
【００６８】
図１１は、走査機構２０を共振周波数ｆ０付近で駆動するための制御を示すフローチャートである。この制御は、回動方向Ｒｘと回動方向Ｒｙのそれぞれについて個別に実行される。以下、回動方向Ｒｘにおける制御について説明するが、回動方向Ｒｙにおける制御も以下と同様に行われる。
【００６９】
制御部６０は、植物栽培装置１の動作中の所定のタイミングで、回動方向Ｒｘのミラー２０１の駆動周波数を現在の周波数Ａｒに対してＡだけ増加させて（Ｓ１０１）、角度検出部４０から入力される角度信号の振幅ＡＰを測定する（Ｓ１０２）。また、制御部６０は、回動方向Ｒｘのミラー２０１の駆動周波数を現在の周波数Ａｒに対してＡだけ減少させて（Ｓ１０３）、角度検出部４０から入力される角度信号の振幅ＡＮを測定する（Ｓ１０４）。そして、制御部６０は、振幅ＡＰと振幅ＡＮを比較し（Ｓ１０５）、振幅ＡＰと振幅ＡＮとの差が所定の設定範囲、すなわち、振幅ＡＰと振幅ＡＮとが実質的に同じとみなせる設定範囲に含まれる場合（Ｓ１０５：ＡＰ＝ＡＮ）は、回動方向Ｒｘのミラー２０１の駆動周波数を現在の周波数Ａｒに維持する。
【００７０】
また、制御部６０は、振幅ＡＰと振幅ＡＮとの差が所定の設定範囲になく、振幅ＡＰが振幅ＡＮよりも小さい場合（Ｓ１０５：ＡＰ＜ＡＮ）、回動方向Ｒｘのミラー２０１の駆動周波数を、現在の周波数Ａｒに対してＡに乗数α（α＜１）を乗じた値だけ減少させた周波数に変更する（Ｓ１０６）。また、制御部６０は、振幅ＡＰと振幅ＡＮとの差が所定の設定範囲になく、振幅ＡＰが振幅ＡＮよりも大きい場合（Ｓ１０５：ＡＰ＞ＡＮ）、回動方向Ｒｘのミラー２０１の駆動周波数を、現在の周波数Ａｒに対してＡに乗数α（α＜１）を乗じた値だけ増加させた周波数に変更する（Ｓ１０７）。
【００７１】
図１１の制御により、回動方向Ｒｘのミラー２０１の駆動周波数は、ミラー２０１の振幅が極大値付近となるように、すなわち、共振周波数ｆ０付近となるように調整される。回動方向Ｒｙのミラー２０１の駆動周波数も、図１１と同様の制御が行われることにより、ミラー２０１の振幅が極大値付近となるように、すなわち、共振周波数ｆ０付近となるように調整される。
【００７２】
図１２（ａ）は、ミラー２０１の振幅を目標振幅に調節するための制御を示すフローチャートである。この制御は、回動方向Ｒｘと回動方向Ｒｙのそれぞれについて個別に実行される。以下、回動方向Ｒｘにおける制御について説明するが、回動方向Ｒｙにおける制御も以下と同様に行われる。
【００７３】
制御部６０は、植物栽培装置１の動作中の所定のタイミングで、角度検出部４０から入力される回動方向Ｒｘの角度信号の振幅Ａｔを測定し（Ｓ２０１）、振幅Ａｔと目標振幅Ａ０とを比較する（Ｓ２０２）。そして、制御部６０は、振幅Ａｔと目標振幅Ａ０との差が所定の設定範囲、すなわち、振幅Ａｔと目標振幅Ａ０とが実質的に同じとみなせる設定範囲に含まれる場合（Ｓ２０２：Ａｔ＝Ａ０）は、回動方向Ｒｘのミラー２０１の駆動量（駆動信号の大きさ）を現在の駆動量に維持する。
【００７４】
また、制御部６０は、振幅Ａｔと目標振幅Ａ０との差が所定の設定範囲になく、振幅Ａｔが目標振幅Ａ０よりも小さい場合（Ｓ２０２：Ａｔ＜Ａ０）、回動方向Ｒｘのミラー２０１の駆動量（駆動信号の大きさ）を、現在の駆動量に対してＢだけ増加させた値に変更する（Ｓ２０３）。また、制御部６０は、振幅Ａｔと目標振幅Ａ０との差が所定の設定範囲になく、振幅Ａｔが目標振幅Ａ０よりも大きい場合（Ｓ２０２：Ａｔ＞Ａ０）、回動方向Ｒｘのミラー２０１の駆動量（駆動信号の大きさ）を、現在の駆動量に対してＢだけ減少させた値に変更する（Ｓ２０４）。
【００７５】
図１２（ａ）の制御により、回動方向Ｒｘのミラー２０１の駆動量は、目標の駆動量付近となるよう調整される。回動方向Ｒｙのミラー２０１の駆動量も、図１２（ａ）と同様の制御が行われることにより、目標の駆動量付近となるように調整される。これにより、たとえば、回動方向Ｒｘ、Ｒｙにおけるレーザ光の走査範囲が、正方形の照射領域Ａ１の各辺に対応する範囲に調整される。
【００７６】
図１２（ｂ）は、照射領域Ａ１におけるレーザ光の走査線数を目標数以上に調節するための制御を示すフローチャートである。
【００７７】
図３（ａ）〜（ｅ）を参照して説明したとおり、回動方向Ｒｘにおけるミラー２０１の駆動周波数と、回動方向Ｒｙにおけるミラー２０１の駆動周波数とを変化させることにより、照射領域Ａ１におけるレーザ光の走査軌跡の数が変化し、照射領域Ａ１におけるレーザ光の走査線数が変化する。上記のように、走査線数とは、照射領域Ａ１の中心を通り且つＹ軸に平行な直線と走査軌跡との交点の数のことである。走査線数が増加するほど、照射領域Ａ１がレーザ光により密に走査される。図１２（ｂ）の制御により、照射領域Ａ１におけるレーザ光の走査線数が目標数以上となるように調整される。
【００７８】
制御部６０は、植物栽培装置１の動作中の所定のタイミングで、回動方向Ｒｘにおけるミラー２０１の駆動周波数と回動方向Ｒｙにおけるミラー２０１の駆動周波数のうち、高い方の周波数Ｆａと低い方の周波数Ｆｂとにより、以下の式（１）の演算を行う（Ｓ３０１）。
【００７９】
Ｃ＝Ｆａ／ＨＣＦ  …  （１）
ここで、ＨＣＦは、周波数Ｆａ、Ｆｂの最大公約数である。
【００８０】
式（１）の演算により、照射領域Ａ１におけるレーザ光の走査線数Ｃが得られる。制御部６０は、得られた走査線数Ｃが、照射領域Ａ１に予め設定された最小走査線数以上であるか否かを判定する（Ｓ３０２）。走査線数Ｃが最小走査線数以上である場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、制御部６０は、回動方向Ｒｘ、Ｒｙにおける駆動周波数を現在の駆動周波数に維持する。また、走査線数Ｃが最小走査線数以上でない場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、制御部６０は、低い方の周波数Ｆｂをδだけ高める（Ｓ３０３）。これにより、照射領域Ａ１における走査線数が、最小走査線数以上となるように調整される。
【００８１】
図１１〜図１２（ｂ）のフローチャートによる制御は、ミラー２０１の駆動状況が温度や湿度等の環境条件や走査機構２０の経年変化等によって変わり得ることに対応するためのものである。図１１〜図１２（ｂ）のフローチャートによる制御が、植物栽培装置１の動作中の所定のタイミングにおいて繰り返し実行されることにより、環境条件の変化や経年変化が生じても、ミラー２０１を共振周波数ｆ０付近で安定的に駆動でき、また、照射領域Ａ１を余すことなく所定の密度でレーザ光により走査することができる。
【００８２】
＜実施形態の効果＞
以上、本実施の形態によれば、以下の効果が奏される。
【００８３】
角度検出部４０により検出されたミラー２０１の回動位置に基づいて、照射領域Ａ１におけるレーザ光の照射強度が均一化されるように、発光部１０から出射されるレーザ光の強度が調節される。このため、照射領域Ａ１における光の強度むら抑制でき、照射領域Ａ１に均等な強度で光を照射できる。
【００８４】
制御部６０は、図８（ａ）〜（ｃ）の過程に従い生成されたレーザ駆動信号によって、矩形（正方形）の照射領域Ａ１の角付近に照射されるレーザ光の強度が、照射領域Ａ１の中心付近に照射されるレーザ光の強度よりも低くなるように、発光部１０を制御する。よって、特にレーザ光の走査速度が遅くなり易い照射領域Ａ１の角付近においてレーザ光の照射が集中することを抑制できる。よって、照射領域Ａ１における光の強度むら抑制でき、照射領域Ａ１に均等な強度で光を照射できる。
【００８５】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、制御部６０は、回動方向Ｒｘにおけるミラー２０１の回動範囲の境界Ｂ１、Ｂ２付近におけるレーザ光の強度が、回動方向Ｒｘにおけるミラー２０１の回動範囲の中央付近におけるレーザ光の強度よりも低下するように回動方向Ｒｘに対するレーザ駆動信号の信号成分を生成し、また、回動方向Ｒｙにおけるミラー２０１の回動範囲の境界Ｂ３、Ｂ４付近におけるレーザ光の強度が、回動方向Ｒｙにおけるミラー２０１の回動範囲の中央付近におけるレーザ光の強度よりも低下するように回動方向Ｒｙに対するレーザ駆動信号の信号成分を生成する。そして、制御部６０は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、各信号成分を互いに重畳してレーザ駆動信号を生成し、生成したレーザ駆動信号に基づいて、発光駆動部５０を制御する。このようにレーザ駆動信号を生成することにより、回動方向Ｒｘ、Ｒｙの両方のミラー２０１の走査速度に対応するようにレーザ光の出射強度を調整できる。その結果、図９（ｂ）に示すように、照射領域Ａ１における光の強度むら抑制でき、照射領域Ａ１に均等な強度で光を照射できる。
【００８６】
制御部６０は、図１０に示す処理ブロックにより、レーザ光の強度がステップ状に変化するように、発光部１０を制御する。この構成においても、図８（ｃ）と等価なレーザ駆動信号が生成されるため、照射領域Ａ１における光の強度むら抑制でき、照射領域Ａ１に均等な強度で光を照射できる。
【００８７】
上記のように、制御部６０は、回動軸２０３、２０５の少なくとも一方について、ミラー２０１を共振周波数ｆ０で駆動させることが好ましい。このようにミラー２０１を共振周波数ｆ０付近で振動させることにより、駆動信号に対するミラー２０１の振動のゲインを最大にできるため、ミラー２０１の駆動に要する消費電力を最小にすることができる。
【００８８】
この場合、制御部６０は、たとえば、図１１のフローチャートに従って、角度検出部４０の検出値に基づき、ミラー２０１の回動範囲が最大となるように、走査駆動部３０によるミラー２０１の駆動周波数を調節することができる。これにより、温度や湿度等の環境条件が変化し、また、走査機構２０に経年変化が生じても、ミラー２０１を共振周波数ｆ０付近で円滑に駆動させることができる。
【００８９】
制御部６０は、回動軸２０３、２０５の少なくとも一方について、ミラー２０１を共振周波数ｆ０よりも低い周波数で駆動させてもよい。このようにミラー２０１を共振周波数ｆ０よりも低い周波数で駆動すると、図４（ａ）の下段および図５（ａ）に示すように、駆動信号に対するミラー２０１の駆動の位相ずれが０度となり、駆動信号をそのままミラー２０１の角度信号に用いることができる。よって、図１の構成から角度センサ４０ａを省略できる。
【００９０】
また、制御部６０は、回動軸２０３、２０５の少なくとも一方について、ミラー２０１を共振周波数ｆ０よりも高い周波数で駆動させてもよい。これにより、照射領域Ａ１におけるレーザ光の走査密度、すなわち、単位時間当たりの走査回数を、ミラー２０１を共振周波数ｆ０で駆動する場合に比べて高めることができる。
【００９１】
制御部６０は、たとえば、図１２（ａ）のフローチャートに従って、角度検出部４０の検出値に基づき、ミラー２０１の振幅が目標振幅Ａ０となるように、走査駆動部３０を制御することが好ましい。これにより、温度や湿度等の環境条件が変化し、また、走査機構２０に経年変化が生じても、ミラー２０１を目標振幅Ａ０で駆動させることができ、照射領域Ａ１をレーザ光で適正に走査できる。
【００９２】
制御部６０は、たとえば、図１２（ｂ）の制御により、照射領域Ａ１におけるレーザ光の走査線数が目標数（最小走査線数）以上となるように、走査駆動部３０を制御することが好ましい。これにより、温度や湿度等の環境条件が変化し、また、走査機構２０に経年変化が生じても、目標数（最小走査線数）以上の走査線により、照射領域Ａ１をレーザ光で走査できる。よって、照射領域Ａ１に植栽された全ての植物に満遍なく光を供給できる。
【００９３】
図２（ａ）に示すように、走査機構２０は、ミラー２０１を駆動するための構成として、ＭＥＭＳを備えている。これにより、走査機構２０の構成の簡素化と電力消費の抑制を図ることができる。
【００９４】
図１に示すように、発光部１０は、光源として半導体レーザ１０１を備えている。このように光源に半導体レーザ１０１を用いることにより、光源を安価かつ長寿命なものとすることができ、経費削減と設備維持の効率化を図ることができる。
【００９５】
＜変更例＞
上記実施の形態では、角度センサ４０ａによりミラー２０１の回動角が検出されたが、ミラー２０１の回動角の検出方法はこれに限られるものではない。
【００９６】
たとえば、図１３（ａ）に示すように、走査駆動部３０内のドライバ３０１からコイル２０２に供給される駆動信号をスイッチ３０２により所定周期で遮断し、遮断によりコイル２０２に生じる逆起電力を、角度検出部４０内の差動検出回路４０１で検出して、回動方向Ｒｙにおけるミラー２０１の回動角を検出してもよい。サンプルホールド回路４０２は、インバータ４０３から信号が入力されるタイミング、すなわち、スイッチ３０２が開放された直後のタイミングにおいて、差動検出回路４０１から出力される逆起電力を保持し、保持した逆起電力を角度信号として制御部６０に出力する。
【００９７】
コイル２０２に生じる逆起電力は、スイッチ３０２が遮断される直前にコイル２０２に印加されている駆動信号の大きさ、すなわち、回動方向Ｒｙにおけるミラー２０１の回動角に対応するものとなる。よって、サンプルホールド回路４０２からの出力により、スイッチ３０２が開放される周期で、回動方向Ｒｙにおけるミラー２０１の回動角を検出することができる。
【００９８】
なお、図１３（ａ）には、コイル２０２に生じる逆起電力を検出するための構成を示したが、コイル２０４についても、同様の構成により、逆起電力を検出でき、検出した逆起電力により回動方向Ｒｘにおけるミラー２０１の回動角を検出することができる。
【００９９】
また、ミラー２０１が共振周波数ｆ０で駆動され、あるいは、共振周波数ｆ０よりも高い周波数で駆動される場合は、図１３（ｂ）の構成によっても、ミラー２０１の回動角を検出できる。たとえば、ミラー２０１が共振周波数ｆ０で駆動される場合、図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明したとおり、ミラー２０１の回動角は、駆動信号に対して−９０度位相がずれる。したがって、この場合は、図１３（ｂ）の位相シフト回路４０４により、ドライバ３０１に入力される入力信号の位相を−９０度ずらすことにより、ミラー２０１の角度信号が取得され得る。
【０１００】
また、ミラー２０１が共振周波数ｆ０よりも高い周波数で駆動される場合、図４（ａ）および図５（ｂ）を参照して説明したとおり、ミラー２０１の回動角は、駆動信号に対して−１８０度位相がずれる。したがって、この場合は、図１３（ｂ）の位相シフト回路４０４により、ドライバ３０１に入力される入力信号の位相１８０度ずらすことにより、ミラー２０１の角度信号が取得され得る。
【０１０１】
なお、ミラー２０１が共振周波数ｆ０よりも低い周波数で駆動される場合、図４（ａ）および図５（ａ）を参照して説明したとおり、ミラー２０１の回動角は、駆動信号と同位相となる。したがって、この場合は、図１３（ｂ）の位相シフト回路４０４を省略し、ドライバ３０１に入力される入力信号により、ミラー２０１の回動角が検出され得る。
【０１０２】
また、図１３（ｂ）には、コイル２０２に印加される入力信号に基づいて回動方向Ｒｙの角度信号を取得するための構成を示したが、コイル２０４についても、同様の構成により、回動方向Ｒｙの角度信号を取得することができる。なお、角度検出部４０により出力される信号は、ミラー２０１の回転位置に応じた信号であればどのような信号であってもよい。
【０１０３】
また、上記実施の形態では、１つのミラー２０１が互いに直交する２つの回動軸２０３、２０５の周りを回動するよう走査機構２０が構成されたが、レーザ光の走査のために複数のミラーが用いられてもよい。
【０１０４】
たとえば、図１４に示すように、Ｙ軸に平行な回動軸２１２の周りにミラー２１１を回動させる走査機構２１と、Ｘ軸に平行な回動軸２２２の周りにミラー２２１を回動させる走査機構２２とを組み合わせて、発光部１０から出射されてレーザ光で照射領域Ａ１が走査されてもよい。この場合、たとえば、走査機構２１、２２として、それぞれ、１軸駆動タイプのＭＥＭＳを用いることができる。
【０１０５】
図１４の構成において、角度検出部４０は、ミラー２１１の回動角を検出する角度センサ４０ｂにより、回動方向Ｒｘの回動角を検出し、また、ミラー２２１の回動角を検出する角度センサ４０ｃにより、回動方向Ｒｙの回動角を検出する。また、制御部６０は、角度検出部４０により検出された回動方向Ｒｘ、Ｒｙにおけるミラー２１１、２２１の回動角に応じて、上記実施の形態と同様に、レーザ駆動信号を変化させる。レーザ駆動信号は、図７（ａ）〜図８（ｃ）の過程を踏まえて、たとえば、図１０と同様の構成により生成され得る。これにより、上記実施の形態と同様、照射領域Ａ１におけるレーザ光の強度分布を均一化することができる。
【０１０６】
本変更例においても、上記実施の形態と同様、ミラー２１１、２２１をそれぞれ共振周波数ｆ０付近で駆動することにより消費電力を抑制できる。また、ミラー２１１、２２１を共振周波数ｆ０よりも高い周波数または低い周波数で駆動させてもよい。図１１〜図１２（ｂ）のフローチャートは、本変更例にも同様に適用され得る。また、ミラー２１１、２２１の回動角の検出のために、図１３（ａ）、（ｂ）の構成を用いてもよい。
【０１０７】
また、発光部１０から出射されるレーザ光の強度は、半導体レーザ１０１の駆動信号を調整する以外の方法により変化させてもよい。たとえば、半導体レーザ１０１から一定強度でレーザ光を出射させつつ、その後段に設けた減衰器により、レーザ光の強度を変化させてもよい。この場合、減衰器は、減衰後のレーザ光の強度が、図８（ｃ）と同様の波形となるように制御される。減衰器は、たとえば、制御信号に応じてレーザ光の偏光方向を回転させる液晶装置と偏光フィルタとを組み合わせることにより構成され得る。
【０１０８】
この他、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。
【符号の説明】
【０１０９】
１  …  植物栽培装置
１０  …  発光部
２０  …  走査機構
２０１  …  ミラー
２０５  …  回動軸
２０６  …  回動軸
２１  …  走査機構（第１の走査機構）
２１１  …  ミラー（第１のミラー）
２１２  …  回動軸（第１の軸）
２２  …  走査機構（第２の走査機構）
２２１  …  ミラー（第２のミラー）
２２２  …  回動軸（第２の軸）
３０  …  走査駆動部
４０  …  角度検出部
５０  …  発光駆動部
６０  …  制御部
Ａ１  …  照射領域
【図１】
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【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】
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【図１３】
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【図１４】
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