(57)【要約】【課題】目標領域におけるレーザ光の走査位置を精度良く検出できるビーム照射装置を提供する。【解決手段】ビーム走査用のミラー１１３に伴って回動する透明体２００を配する。この透明体２００にサーボ光を照射し、透明体２００によって屈折されたサーボ光をＰＳＤ３０６にて受光する。透明体２００のサーボ光の入射面と出射面に、これら入射面と出射面から離れるに従って先細りとなった微細な周期構造２０１を、サーボ光の波長帯以下のピッチにて形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標領域においてレーザ光を走査させるビーム照射装置において、
所定方向に回動されることによりレーザ光の進行方向を変化させる光学素子と、
前記光学素子を前記方向に回動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータに配され前記光学素子の回動に伴って回動する光屈折素子と、
前記光屈折素子にサーボ光を照射するサーボ光源と、
前記光屈折素子によって屈折された前記サーボ光を受光してその受光位置に応じた信号を出力する光検出器とを備え、
前記光屈折素子の前記サーボ光の入射面と出射面に、前記サーボ光の波長帯以下のピッチで周期構造を形成した、
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、
前記周期構造は、先細りの錐形からなる、
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、
前記光屈折素子は、平板形状の透光性部材である、
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の何れか一項において、
前記光学素子は、ミラーである、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項において、
前記アクチュエータは、
前記光学素子を第１の方向に回動可能に支持する第１の支持部と、
前記第１の支持部を前記第１の方向とは異なる第２の方向に回動可能に支持する第２の支持部と、
前記第１の支持部と前記第２の支持部を前記第１の方向および前記第２の方向に駆動する電磁駆動部とを有する、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項において、
前記光屈折素子は、前記光学素子を回動する回動軸に装着されている、
ことを特徴とするビーム照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標領域にレーザ光を照射するビーム照射装置に関し、特に、目標領域にレーザ光を照射したときの反射光をもとに、目標領域内における障害物の有無や障害物までの距離を検出する、いわゆるレーザレーダに搭載されるビーム照射装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行時の安全性を高めるために、走行方向前方にレーザ光を照射し、その反射光の状態から、目標領域内における障害物の有無や障害物までの距離を検出するレーザレーダが、家庭用乗用車等に搭載されている。一般に、レーザレーダは、レーザ光を目標領域内でスキャンさせ、各スキャン位置における反射光の有無から、各スキャン位置における障害物の有無を検出し、さらに、各スキャン位置におけるレーザ光の照射タイミングから反射光の受光タイミングまでの所要時間をもとに、そのスキャン位置における障害物までの距離を検出するものである。
【０００３】
レーザレーダの検出精度を高めるには、レーザ光を目標領域内において適正にスキャンさせる必要があり、また、レーザ光の各スキャン位置を適正に検出する必要がある。これまで、レーザ光のスキャン機構として、ポリゴンミラーを用いるスキャン機構と、走査用レンズを２次元駆動するレンズ駆動タイプのスキャン機構（たとえば、以下の特許文献１参照）が知られている。
【０００４】
また、出願人は、先に特願２００６−１２１７６２号を出願し、ミラー回動タイプのスキャン機構を提案した。このスキャン機構では、ミラーが２軸駆動可能に支持され、コイルとマグネット間の電磁駆動力によって、ミラーが各駆動軸を軸として回動される。レーザ光は、ミラーに斜め方向から入射され、ミラーが各駆動軸を軸として２次元駆動されることにより、ミラーによるレーザ光の反射光が、目標領域内において、２次元方向に走査される。
【０００５】
このスキャン機構では、目標領域におけるレーザ光のスキャン位置がミラーの回動位置に一対一に対応する。よって、レーザ光のスキャン位置はミラーの回動位置を検出することにより検出できる。ここで、ミラーの回動位置は、たとえば、ミラーに伴って回動する別部材の回動位置を検出することにより検出することができる。
【０００６】
図１１は、このように別部材の回動位置を検出する際の構成例を示す図である。同図（ａ）は、別部材として平行平板状の透光性部材を用いる場合の構成例、同図（ｂ）は、別部材としてミラー部材を用いる場合の構成例である。
【０００７】
同図（ａ）において、６０１は半導体レーザ、６０２は透光性部材、６０３は光検出器（ＰＳＤ：Position Sensing Device）である。半導体レーザ６０１から出射されたレーザ光は、レーザ光軸に対し傾いて配置された透光性部材６０２によって屈折され、光検出器６０３に受光される。ここで、透光性部材６０２が矢印のように回動すると、レーザ光の光路が図中の点線のように変化し、光検出器６０３上におけるレーザ光の受光位置が変化する。よって、光検出器６０３にて検出されるレーザ光の受光位置によって、透光性部材６０２の回動位置を検出することができる。
【０００８】
同図（ｂ）において、６１１は半導体レーザ、６１２はミラー部材、６１３は光検出器（ＰＳＤ）である。半導体レーザ６１１から出射されたレーザ光は、レーザ光軸に対し傾いて配置されたミラー部材６１２によって反射され、光検出器６１３に受光される。ここで、ミラー部材６１２が矢印のように回動すると、レーザ光の光路が図中の点線のように変化し、光検出器６１３上におけるレーザ光の受光位置が変化する。よって、光検出器６１３にて検出されるレーザ光の受光位置によって、ミラー部材６１２の回動位置を検出することができる。
【０００９】
ここで、ミラー部材６１２が、同図（ｂ）にように角度αだけ回動すると、ミラー部材６１２によって反射された後のレーザ光の振り角は２αとなる。このため、光検出器６１３の受光面を大きくする必要がある。これに対し、同図（ａ）のように透光性部材６０２を用いると、透光性部材６０２を回動させても、これを透過した後のレーザ光の振れ幅はそれほど大きくならない。よって、同図（ｂ）の場合に比べ、光検出器６０３の受光面をかなり小さくすることができ、光検出器に掛かるコストを抑制することができる。
【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】
【００１０】
しかしながら、このように透光性部材６０２を回動させると、その回動に伴って、透光性部材６０２のレーザ光入射面および出射面にて反射される光の割合が変化する。このため、光検出器６０３にて受光されるレーザ光の光量が、透光性部材６０２の回動に伴って変化し、これにより、光検出器６０３から出力される位置検出信号に誤差が生じるようになる。この誤差は、目標領域におけるレーザ光の走査位置の検出精度に影響する。
【００１１】
本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、目標領域におけるレーザ光の走査位置を精度良く検出できるビーム照射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】
【００１２】
請求項１の発明は、目標領域においてレーザ光を走査させるビーム照射装置において、所定方向に回動されることによりレーザ光の進行方向を変化させる光学素子と、前記光学素子を前記方向に回動させるアクチュエータと、前記アクチュエータに配され前記光学素子の回動に伴って回動する光屈折素子と、前記光屈折素子にサーボ光を照射するサーボ光源と、前記光屈折素子によって屈折された前記サーボ光を受光してその受光位置に応じた信号を出力する光検出器とを備え、前記光屈折素子の前記サーボ光の入射面と出射面に、前記サーボ光の波長帯以下のピッチにて周期構造を形成したことを特徴とする。
【００１３】
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、前記周期構造は、先細りの錐形からなることを特徴とする。
【００１４】
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、前記光屈折素子は、平板形状の透光性部材であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４は、請求項１ないし３の何れか一項に記載のビーム照射装置において、前記光学素子は、ミラーであることを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れか一項に記載のビーム照射装置において、前記アクチュエータは、前記光学素子を第１の方向に回動可能に支持する第１の支持部と、前記第１の支持部を前記第１の方向とは異なる第２の方向に回動可能に支持する第２の支持部と、前記第１の支持部と前記第２の支持部を前記第１の方向および前記第２の方向に駆動する電磁駆動部とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１ないし５の何れか一項に記載のビーム照射装置において、前記光屈折素子は、前記光学素子を回動する回動軸に装着されていることを特徴とする。
【００１８】
なお、本発明において、周期構造は、目標領域にビームを照射する際の光学素子の振り角（光屈折素子の振り角と等価）の範囲内において、光屈折素子を透過したレーザ光の強度に略変化が生じないよう形成するのが望ましい。具体的には、かかる振り角の範囲内において、周期構造の光透過特性に、レーザ光の入射角に対する角度依存性が殆ど生じないようなアスペクト比（アスペクト比＝周期構造の高さ／周期構造のピッチ）にて、周期構造を形成するのが望ましい。
【００１９】
なお、以下の実施形態では、透明体（本発明の光屈折素子に相当）の振り角を中立位置（レーザ光が透明体に対し４５度の入射角で入射）に対して±１５度としたときの、ＰＳＤ（本発明の光検出器に相当）上におけるレーザ光（本発明のサーボ光に相当）の強度の変化が検証されている。この検証では、当該振り角の範囲内におけるＰＳＤ上のレーザ光の強度変化が１％以下に抑えられている。この場合、ＰＳＤから出力される位置検出信号の誤差は、目標領域内におけるレーザ光のスキャン位置の検出精度の評価において無視できる程度のものとなる。
【００２０】
少なくとも、このように、光検出器上におけるサーボ光の強度の変化が１％以下に抑えられていれば、目標領域内におけるレーザ光のスキャン位置の検出精度の劣化は無視できる程度のものとなる。周期構造のアスペクト比は、光検出器上におけるサーボ光の強度の変化が、光屈折素子の振り角の範囲内において１％以下となるよう設定されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、微細な周期構造によってサーボ光の反射が抑制されるため、光学素子の回動に伴って光屈折素子が回動しても、光検出器におけるサーボ光の受光量に大きな変化が生じることはない。よって、光検出器から出力される位置検出信号の誤差を抑制することができ、目標領域におけるレーザ光のスキャン位置を精度良く検出することができる。
【００２２】
なお、請求項５のように、光屈折素子を光学素子の回動軸に装着すると、光学素子の挙動を光屈折素子にダイレクトに反映させることができる。よって、光屈折素子における回動位置の検出結果から、目標領域におけるレーザ光のスキャン位置を高精度に検出することができる。
【００２３】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１に、本実施の形態に係るミラーアクチュエータ１００の構成を示す。なお、同図（ａ）はミラーアクチュエータ１００の分解斜視図、同図（ｂ）はアセンブル状態にあるミラーアクチュエータ１００の斜視図である。
【００２５】
同図（ａ）において、１１０は、ミラーホルダである。ミラーホルダ１１０には、端部に抜け止めを有する支軸１１１、１１２が形成されている。また、ミラーホルダ１１０の前面には平板状のミラー１１３が装着されており、背面にはコイル１１４が装着されている。なお、コイル１１４は、方形状に巻回されている。
【００２６】
支軸１１２には、平行平板状の透明体２００が装着される。ここで、透明体２００は、２つの平面がミラー１１３の鏡面に平行となるようにして支軸１１２に装着される。なお、透明体２００のこれら２つの平面には、後述の如く、微細な周期構造２０１が形成されている。
【００２７】
１２０は、ミラーホルダ１１０を支軸１１１、１１２を軸として回動可能に支持する可動枠である。可動枠１２０には、ミラーホルダ１１０を収容するための開口１２１が形成されており、また、ミラーホルダ１１０の支軸１１１、１１２と係合する溝１２２、１２３が形成されている。さらに、可動枠１２０の側面には、端部に抜け止めを有する支軸１２４、１２５が形成され、背面には、コイル１２６が装着されている。コイル１２６は、方形状に巻回されている。
【００２８】
１３０は、可動枠１２０を支軸１２４、１２５を軸として回動可能に支持する固定枠である。固定枠１３０には、可動枠１２０を収容するための凹部１３１が形成され、また、可動枠１２０の支軸１２４、１２５と係合する溝１３２、１３３が形成されている。さらに、固定枠１３０の内面には、コイル１１４に磁界を印加するマグネット１３４と、コイル１２６に磁界を印加するマグネット１３５が装着されている。なお、溝１３２、１３３は、それぞれ固定枠１３０の前面から上下２つのマグネット１３５間の隙間内まで延びている。
【００２９】
１４０は、ミラーホルダ１１０の支軸１１１、１１２が可動枠１２０の溝１２２、１２３から脱落しないよう、支軸１１１、１１２を前方から押さえる押さえ板である。また、１４１は、可動枠１２０の支軸１２４、１２５が固定枠１３０の溝１３２、１３３から脱落しないよう、支軸１２４、１２５を前方から押さえる押さえ板である。
【００３０】
ミラーアクチュエータ１００をアセンブルする際には、ミラーホルダ１１０の支軸１１１、１１２を可動枠１２０の溝１２２、１２３に係合させ、さらに、支軸１１１、１１２の前面を押さえるようにして、押さえ板１４０を可動枠１２０の前面に装着する。これにより、ミラーホルダ１１０が、可動枠１２０によって、回動可能に支持される。
【００３１】
このようにしてミラーホルダ１１０を可動枠１２０に装着した後、可動枠１２０の支軸１２４、１２５を固定枠１３０の溝１３２、１３３に係合させ、さらに、支軸１３２、１３３の前面を押さえるようにして、押さえ板１４１を固定枠１３０の前面に装着する。これにより、可動枠１２０が、回動可能に固定枠１３０に装着され、ミラーアクチュエータ１００のアセンブルが完了する。
【００３２】
ミラーホルダ１１０が可動枠１２０に対し支軸１１１、１１２を軸として回動すると、これに伴ってミラー１１３が回動する。また、可動枠１２０が固定枠１３０に対し支軸１２４、１２５を軸として回動すると、これに伴ってミラーホルダ１１０が回動し、ミラーホルダ１１０と一体的にミラー１１３が回動する。このように、ミラーホルダ１１０は、互いに直交する支軸１１１、１１２と支軸１２４、１２５によって、２次元方向に回動可能に支持され、ミラーホルダ１１０の回動に伴って、ミラー１１３が２次元方向に回動する。このとき、支軸１１２に装着された透明体２００も、ミラー１１３の回動に伴って回動する。
【００３３】
なお、同図（ｂ）に示すアセンブル状態において、２つのマグネット１３４は、コイル１１４に電流を印加することにより、ミラーホルダ１１０に支軸１１１、１１２を軸とする回動力が生じるよう配置および極性が調整されている。したがって、コイル１１４に電流を印加すると、コイル１１４に生じる電磁駆動力によって、ミラーホルダ１１０が、支軸１１１、１１２を軸として回動する。
【００３４】
また、同図（ｂ）に示すアセンブル状態において、２つのマグネット１３５は、コイル１２６に電流を印加することにより、可動枠１２０に支軸１２４、１２５を軸とする回動力が生じるよう配置および極性が調整されている。したがって、コイル１２６に電流を印加すると、コイル１２６に生じる電磁駆動力によって、可動枠１２０が、支軸１２４、１２５を軸として回動し、これに伴って、透明体２００が回動する。
【００３５】
図２は、ミラーアクチュエータ１００が装着された状態の光学系の構成を示す図である。
【００３６】
図２において、５００は、光学系を支持するベースである。ベース５００には、ミラーアクチュエータ１００の設置位置に開口（図２には図示せず）が形成され、この開口に透明体２００が挿入されるようにして、ミラーアクチュエータ１００がベース５００上に装着されている。
【００３７】
ベース５００の上面には、ミラー１１３にレーザ光を導くための光学系４００が装着されている。この光学系４００は、２つのミラー４０１、４０２と、ビーム整形用のレンズ４０３、４０４と、半導体レーザ（図示せず）からなっている。
【００３８】
レーザ光源（図示せず）から上向きに出射されたレーザ光は、ミラー４０１によって水平方向に反射された後、さらにミラー４０２によって、進行方向が水平方向に９０度折り曲げられる。その後、レーザ光は、レンズ４０３、４０４によって、それぞれ、水平方向および鉛直方向の収束作用を受ける。なお、レンズ４０３、４０４は、目標領域（たとえば、ビーム照射装置のビーム出射口から前方１００ｍ程度の位置に設定される）におけるビーム形状が、所定の大きさ（たとえば、縦２ｍ、横１ｍ程度の大きさ）になるようレンズ面が設計されている。
【００３９】
レンズ４０３、４０４を透過したレーザ光は、ミラーアクチュエータ１００のミラー１１３に入射し、ミラー１１３によって目標領域に向かって反射される。ミラーアクチュエータ１００によってミラー１１３が２次元駆動されることにより、レーザ光が目標領域内において２次元方向にスキャンされる。
【００４０】
ミラーアクチュエータ１００は、ミラー１１３が中立位置にあるときに、レンズ４０４からのレーザ光がミラー１１３のミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するよう配置されている。なお、「中立位置」とは、ミラー面が鉛直方向に対し平行で、且つ、レーザ光がミラー面に対し水平方向において４５度の入射角で入射するときのミラー１１３の位置をいう。
【００４１】
図３は、ベース５００を裏面側から見たときの一部平面図である。図３には、ベース５００の裏側のうちミラーアクチュエータ１００が装着された位置近傍の部分が示されている。
【００４２】
図示の如く、ベース５００の裏側周縁には、壁５０１、５０２が形成されており、壁５０１、５０２よりも中央側は、壁５０１、５０２よりも一段低い平面５０３となっている。壁５０１には、半導体レーザ３０３を装着するための開口が形成されている。この開口に半導体レーザ３０３を挿入するようにして、半導体レーザ３０３が装着された基板３０１が壁５０１の外側面に装着されている。
【００４３】
他方、壁５０２には、切欠き５０２ａが形成されており、この切欠き５０２ａにＰＳＤ３０６が収まるようにして、ＰＳＤ３０６が装着された基板３０２が壁５０２の外側面に装着されている。
【００４４】
ベース５００裏側の平面５０３には、取り付け具３０５によって集光レンズ３０４が装着されている。さらに、この平面５０３には開口５０３ａが形成されており、この開口５０３ａを介して、ミラーアクチュエータ１００に装着された透明体２００がベース５００の裏側に突出している。ここで、透明体２００は、ミラーアクチュエータ１００のミラー１１３が中立位置にあるときに、２つの平面が、鉛直方向に平行で、且つ、半導体レーザ３００の出射光軸に対し４５度傾くように位置づけられる。
【００４５】
半導体レーザ３０３から出射されたレーザ光（以下、「サーボ光」という）は、集光レンズ３０４を透過した後、透明体２００に入射され、屈折作用を受ける。しかる後、透明体２００を透過したサーボ光は、ＰＳＤ３０６によって受光され、ＰＳＤ３０６から、受光位置に応じた位置検出信号が出力される。
【００４６】
ここで、透明体２００には、同図（ｂ）に示すように、サーボ光の入射面と出射面に微細な周期構造２０１が形成されている。この周期構造２０１によって、透明体２００の入射面および出射面におけるサーボ光の反射が抑制される。
【００４７】
図４は、周期構造２０１を模式的に示す図である。同図（ａ）は、周期構造２０１の斜視図、同図（ｂ）および（ｃ）は、周期構造２０１の平面図および側面図である。
【００４８】
図示の如く、周期構造２０１は、所定の高さＨを有する先細りの錐形（円錐）の突起２０１ａを所定のピッチＰにて配列することにより形成されている。かかる周期構造２０１は、透明体２００をポリカーボネートやシクロオレフィンポリマー等の樹脂材料から形成する場合には、かかる周期構造を有する金型を用いて射出成型にて形成することができる。このような突起２０１ａは、表面無反射構造と呼ばれ、先細りの錐形からなる周期構造で形成される。図のような円錐に限らず、角錐等で形成されることもある。
【００４９】
また、かかる樹脂材料の他、ガラス材料から透明体２００を構成する場合には、いわゆる２Ｐ成型にて、透明体２００の平面上に周期構造２０１を形成することができる。かかる２Ｐ成型では、透明体２００上の平面に紫外線硬化樹脂を塗布され、これに、周期構造を有する金型を押し付けた状態で紫外線を照射して紫外線硬化樹脂が硬化され、その後、金型を紫外線硬化樹脂から引き剥がすことにより、透明体２００の平面上に周期構造２０１が形成される。
【００５０】
この他、透明体２００を熱硬化樹脂や熱可塑性樹脂から形成する場合には、熱インプリントの手法を用いて透明体２００上に周期構造２０１を形成することができる。
【００５１】
なお、紫外線硬化樹脂を用いて周期構造２０１を形成する場合、透明体２００と紫外線硬化樹脂との間の境界面におけるサーボ光の反射を抑制するために、透明体２００の屈折率に接近した屈折率の紫外線硬化樹脂を用いる必要がある。
【００５２】
図５は、周期構造２０１と屈折率の関係を示す図である。図示の如く、屈折率ｎ１の媒質上に周期構造２０１が形成されている場合には、光の入射媒質表面における有効屈折率が緩やかに変化し、あたかも２つの媒質（屈折率ｎ０、ｎ１）間に屈折率の境界が存在しない状態となる。これにより、屈折率ｎ１の媒質の光入射面における反射率が抑制される。なお、この現象は、光の入射面内方向における周期構造２０１のピッチが入射光の波長よりも小さい場合に生じる。
【００５３】
したがって、周期構造２０１上の突起２０１ａのピッチをＰ、材料の屈折率をｎ、サーボ光の波長をλとして、Ｐ≦λ／ｎに設定すると、透明体２００の入射面および反射面におけるサーボ光の反射を抑制することができる。本実施の形態では、かかる観点から、透明体２００の入射面および反射面に形成された周期構造２０１のピッチＰがサーボ光の波長以下に設定されている。
【００５４】
なお、本実施の形態では、透明体２００がサーボ光の光軸に対して傾いた状態で配置され、また、この傾き角がミラー１１３の回動に伴って変化する。このため、周期構造２０１における上記反射抑制効果が、サーボ光に対する透明体２００の傾き角の変動に対しどのように変化するか（角度依存性）を検証する必要がある。これに対し、発明者らは、入射面と出射面に周期構造２０１を有する透明体２００を実際に形成し、角度依存性の検証を行った。これについては、追って、図９を参照して説明する。
【００５５】
なお、図５を参照して分かるとおり、突起２０１ａの高さＨが高いほど、光の入射媒質表面における有効屈折率の変化が緩やかになり、当該入射媒質表面における反射が抑制される。したがって、サーボ光に対する透明体２００の傾き角の変動による上記反射抑制効果の変動は、突起２０１ａの高さＨを高くするほど抑制されると言える。つまり、周期構造２０１のアスペクト比（アスペクト比＝周期構造２０１の高さＨ／周期構造２０１のピッチＰ）が大きいほど、透明体２００の傾き角の変動による反射抑制効果の変動を抑制することができる。
【００５６】
図６（ａ）は、ＰＳＤ３０６の構成を示す図（側断面図）、図６（ｂ）はＰＳＤ３０６の受光面を示す図である。
【００５７】
図６（ａ）を参照して、ＰＳＤ３０６は、Ｎ型高抵抗シリコン基板の表面に、受光面と抵抗層を兼ねたＰ型抵抗層を形成した構造となっている。抵抗層表面には、同図（ｂ）の横方向における光電流を出力するための電極Ｘ１、Ｘ２と、縦方向における光電流を出力するための電極Ｙ１、Ｙ２（同図（ａ）では図示省略）が形成されている。また、裏面側には共通電極が形成されている。
【００５８】
受光面にレーザ光が照射されると、照射位置に光量に比例した電荷が発生する。この電荷は光電流として抵抗層に到達し、各電極までの距離に逆比例して分割されて、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される。ここで、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流は、レーザ光の照射位置から各電極までの距離に逆比例して分割された大きさを有している。よって、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流値をもとに、受光面上における光の照射位置を検出することができる。
【００５９】
たとえば、図７（ａ）の位置Ｐにサーボ光が照射されたとする。この場合、受光面のセンターを基準点とする位置Ｐの座標（ｘ，ｙ）は、電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流量をそれぞれＩｘ１、Ｉｘ２、Ｉｙ１、Ｉｙ２、Ｘ方向およびＹ方向における電極間の距離をＬｘ、Ｌｙとすると、たとえば、以下の式によって算出される。
【００６０】
【数１】
2009085947.tif 000003
【００６１】
図７（ｂ）は、この算出式を実現する演算回路の構成を示す図である。電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から出力される電流信号Ｉｘ１、Ｉｘ２、Ｉｙ１、Ｉｙ２は、アンプ１１、１２、１３、１４によって増幅される。そして、加算回路１５、１７によって、それぞれ、（Ｉｘ２ ＋ Ｉｘ１）、（Ｉｙ２ ＋ Ｉｙ１）の演算が行われ、また、減算回路１６、１８によって、それぞれ、（Ｉｘ２ − Ｉｘ１）と（Ｉｙ２ − Ｉｙ１）の演算が行われる。さらに、除算回路１９、２０によって、それぞれ、式（１）および式（２）の左辺の除算が行われ、この除算回路１９、２０から、サーボ光の受光位置Ｐにおけるｘ方向位置（２ｘ／Ｌｘ）とｙ方向位置（２ｙ／Ｌｙ）を示す位置検出信号が出力される。
【００６２】
かかる算出において、透明体２００の回動に伴いＰＳＤ３０６におけるサーボ光の受光量が変化すると、上記式（１）および式（２）の左辺の分母と分子が変化する。この影響から、除算回路１９、２０から出力される位置検出信号に誤差が含まれるようになる。この誤差は、ＰＳＤ３０６におけるサーボ光の受光量の変化が小さいほど抑制される。
【００６３】
本実施の形態では、上記の如く、透明体２００の入射面と出射面に微細な周期構造２０１が形成されているため、透明体２００が回動する際のＰＳＤ受光量の変動が抑制される。このため、位置検出信号に含まれる誤差を顕著に抑制することができる。
【００６４】
以下に、かかる効果を検証した検証結果を示す。
【００６５】
図８は、この検証における測定方法を示す図である。ここでは、サーボ光用の光源として、波長６５０ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザが用いられた。また、検証対象サンプル（透明屈折体）として、本実施の形態に係る透明体２００（実施サンプル）と、周期構造２０１が形成されていない平行平板状の透明体（比較サンプル１）、および、この透明体の入射面と出射面に多層反射防止膜を配したもの（比較サンプル２）を準備した。そして、入射面と出射面がレーザ光軸に垂直となる状態から透明屈折体を一方向に傾けて行き、各傾き角において、透明屈折体を透過する光の光量を測定した。
【００６６】
測定条件は、次のとおりである。
【００６７】
ａ．比較サンプル１
材料  ：ポリカーボネート（屈折率１．５８）
厚み  ：１ｍｍ
ｂ．比較サンプル２
材料  ：ポリカーボネート（屈折率１．５８）
厚み  ：１ｍｍ
入射面：多層反射防止膜（日本油脂株式会社製、型番８２０１ＵＶ）を装着
出射面：多層反射防止膜（日本油脂株式会社製、型番８２０１ＵＶ）を装着
ｃ．実施サンプル
材料  ：ポリカーボネート（屈折率１．５８）
厚み  ：１ｍｍ
入射面：ピッチ３００ｎｍ、アスペクト比１．５２の周期構造を形成
出射面：ピッチ３００ｎｍ、アスペクト比１．５２の周期構造を形成
【００６８】
なお、実施サンプルにおける周期構造は、紫外線硬化樹脂（屈折率１．５２）を用いた２Ｐ成型により形成した。また、各サンプルに対するサーボ光用半導体レーザの出射パワーは同じとした。
【００６９】
図９に、測定結果を示す。横軸は、図８における傾き角θ、縦軸は、パワーメータにおける透過光強度の測定値である。縦軸は、傾き角θが０度のときの測定値を１として示されている。図中、“ＡＲＳ（表面無反射構造：Anti Reflection Structure）”は、実施サンプルに対する測定結果、“ＰＣパネル”は、比較サンプル１に対する測定結果、“ＡＲフィルム”は、比較サンプル２に対する測定結果である。また、中立位置からミラー１１３が水平方向に±１５度（振れ角＝３０度）の範囲で振れるときの透明屈折体（サンプル）の振れ範囲（以下、「検出範囲」という）が点線で示されている。
【００７０】
この測定結果を参照すると、透明屈折体として比較サンプル１、２を用いた場合には、検出範囲において、透過光強度が大きく変化することが分かる。このため、この場合には、上記式（１）（２）および図７（ｂ）の演算回路にて求めた位置検出信号に、透過光強度の変化に基づく大きな誤差成分が含まれると予測される。
【００７１】
これに対し、透明屈折体として実施サンプルを用いた場合には、検出範囲において、透過光強度は殆ど変化していない。具体的数値を示すと、入射角が３５度のときの透過光強度は1.00、入射角が５５度のときの透過光強度は0.99であり、両者の間の変動は、１％程度である。したがって、実施サンプルによれば、上記式（１）（２）および図７（ｂ）の演算回路にて求めた位置検出信号には透過光強度の変動に基づく誤差成分は含まれず、よって、目標領域におけるレーザ光のスキャン位置を高精度に検出できると想定される。
【００７２】
以上のとおり、本実施の形態によれば、微細な周期構造２０１によってサーボ光の反射が抑制されるため、ミラー１１３の回動に伴って透明体２００が回動しても、ＰＳＤ３０６におけるサーボ光の受光量に大きな変化が生じることはない。よって、ＰＳＤ３０６から出力される位置検出信号の誤差を抑制することができ、目標領域におけるレーザ光のスキャン位置を精度良く検出することができる。
【００７３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態によって何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記の他に種々の変更が可能である。
【００７４】
たとえば、上記実施の形態では、サーボ光用の光源として半導体レーザを用いたが、これに替えて、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることもできる。
【００７５】
また、上記実施の形態では、サーボ光を受光する光検出器としてＰＳＤを用いたが、図１０に示す如く、光検出器として４分割センサ３１０を用いることもできる。この場合、サーボ光は、ミラー１１３が中立位置にあるときに、４分割センサ３１０の中央位置に照射される。また、ビームスポットのＸ方向位置とＹ方向位置は、図示の如く各センサからの出力信号をＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４とすると、たとえば次式から求められる。
【００７６】
【数２】
2009085947.tif 000004
【００７７】
図１０には、この算出式を実現する演算回路の構成が併せて示されている。各センサから出力される信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、アンプ３１、３２、３３、３４によって増幅される。そして、加算回路３５、３６、３７、３８によって、それぞれ、（Ｓ１＋Ｓ２）、（Ｓ３＋Ｓ４）、（Ｓ１＋Ｓ４）、（Ｓ２＋Ｓ３）の演算が行われ、また、減算回路３９、４０によって、それぞれ、（Ｓ１＋Ｓ２）−（Ｓ３＋Ｓ４）と（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）の演算が行われる。さらに、加算回路４１によって、（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）の演算が行われる。そして、除算回路４２、４３によって、それぞれ、式（３）および式（４）の左辺の除算が行われ、この除算回路４２、４３から、ｘ方向およびｙ方向におけるサーボ光の受光位置を示す位置検出信号（出力ｘ、ｙ）が出力される。また、全光量が変化しないので、（Ｓ１＋Ｓ２）−（Ｓ３＋Ｓ４）＝Ｘ、（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）＝Ｙで、差分のみを計算しても良い。
【００７８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施の形態に係るミラーアクチュエータの構成を示す図
【図２】実施の形態に係るビーム照射装置の光学系を示す図
【図３】実施の形態に係るビーム照射装置の光学系を示す図
【図４】実施の形態に係る周期構造の構造を示す図
【図５】実施の形態に係る周期構造の作用を説明する図
【図６】実施の形態に係るＰＳＤの構成を示す図
【図７】実施の形態に係る位置検出信号の生成方法を説明する図
【図８】実施の形態に係る検証例の測定方法を示す図
【図９】実施の形態に係る検証結果を示す図
【図１０】実施の形態に係る光検出器の変更例を示す図
【図１１】光屈折素子およびミラーを用いた位置検出方法を説明する図
【符号の説明】
【００８０】
１００  ミラーアクチュエータ
１１０  ミラーホルダ
１１２  支軸
１１３  ミラー
１２０  可動枠
１３０  固定枠
２００  透明体
２１０  周期構造
２１０ａ  突起
３０３  半導体レーザ
３０６  ＰＳＤ
３１０  ４分割センサ
【図１】
2009085947.tif 000005
【図２】
2009085947.tif 000006
【図３】
2009085947.tif 000007
【図４】
2009085947.tif 000008
【図５】
2009085947.tif 000009
【図６】
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【図７】
2009085947.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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