JP4212305B2

JP4212305B2 - Laser irradiation device

Info

Publication number: JP4212305B2
Application number: JP2002174989A
Authority: JP
Inventors: 善行池本
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: JP2004020873A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光の進行方向を振って、該レーザ光を射出するタイミングを制御して任意の指示点のみを照射するレーザ照射装置に関し、特に、上記指示点の明るさを向上することができるレーザ照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば多品種・少量の商品を生産する生産現場において、レーザ光により所定の指示点のみを照射し、組立て作業者に構成部品を取り付ける位置を指示するレーザ照射装置が用いられている。この種のレーザ照射装置は、図１１に示すように、レーザ光を射出する発光部１と、このレーザ光が照射される反射面２が形成された可動板３が基板に対し揺動可能に軸支された半導体ガルバノミラー４を、それぞれの可動板３を直交する二軸方向に揺動可能に２個組み合わせて構成された光走査部と、この光走査部（４，４）の可動板３の振れ角を基に上記発光部１がレーザ光を射出するタイミングを制御する制御部５とを備えて成っていた。
【０００３】
このような従来のレーザ照射装置は、上記光走査部を構成する半導体ガルバノミラー４の可動部３の振れ角を制御することにより、上記発光部１から射出されるレーザ光の進行方向を振って、図１２に示すように、該レーザ光を所定の領域Ａ内においてラスター走査し得るようになっていた。そして、上記制御部５で発光部１のレーザ光射出のタイミングを制御することにより、所定の領域Ａ内における任意の指示点Ｐのみにレーザ光を照射していた。これにより、組立て作業者は、図１１に示すように、このレーザ光が照射された指示点Ｐの位置に構成部品６を取り付ける作業を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなレーザ光をラスター走査して指示点を照射する従来のレーザ照射装置においては、上記発光部１から射出されるレーザ光が所定の領域Ａ内にてラスター走査される時間に比べ、該レーザ光を射出する時間の割合が少ないため、図１１及び図１２に示す指示点Ｐに照射されるレーザ光の残像が作業者の視覚に残り難く、指示点Ｐが非常に見難いことがあった。また、上記指示点Ｐを見え易くするために発光部１から射出されるレーザ光の発光強度を増大することは、作業者への安全上一定の限界があった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、発光手段から射出されるレーザ光の進行方向を振って、該レーザ光を射出するタイミングを制御して任意の指示点のみを照射するレーザ照射装置において、上記指示点の明るさを向上することができるレーザ照射装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるレーザ照射装置は、レーザ光を射出する発光手段と、上記レーザ光が照射される反射面が形成された可動板を直交する二軸方向に揺動し、該レーザ光の進行方向を振って所定の領域内を走査し得る光走査手段と、上記可動板の振れ角を基に上記レーザ光を上記所定の領域内の指示点に射出するタイミングを制御する制御手段と、を備えて成るレーザ照射装置において、上記制御手段に、上記光走査手段の可動板が揺動する二軸方向の共振周波数を同一とし、該可動板の二軸方向の振れ角の位相差を検出して一定となるように補償する補償手段と、上記レーザ光の進行方向を振って走査し得る上記所定の領域内の指示点に上記レーザ光を照射するために、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差及び上記可動板の一軸方向の走査角度を設定する設定手段とを設けたものである。
【０００７】
このような構成により、上記制御手段に設けられた補償手段によって、上記光走査手段の可動板が揺動する二軸方向の共振周波数を同一とし、該可動板の二軸方向の振れ角の位相差を検出して一定となるように補償し、さらに上記制御手段に設けられた設定手段によって、上記レーザ光の進行方向を振って走査し得る上記所定の領域内の指示点に上記レーザ光を照射するために、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差及び上記可動板の一軸方向の走査角度を設定することができる。これにより、上記可動板を、該可動板が揺動する二軸方向の共振周波数が同一で、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差が一定となるように補償して揺動させた状態で、レーザ光の進行方向を振って走査し得る上記所定の領域内の指示点に該レーザ光を照射するために、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差及び上記可動板の一軸方向の走査角度を設定して該レーザ光を射出するタイミングを制御することができる。
【０００８】
ここで、上記補償手段は、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差を検出する位相差検出回路と、該検出された位相差が設定した値となるように補償する位相差補償回路とを備えて成るものである。これにより、上記位相差検出回路で、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差を検出し、上記位相差補償回路によって、上記位相差検出回路で検出された位相差が設定した値となるように補償される。
【０００９】
また、上記設定手段には、上記所定の領域内の指示点に照射されるレーザ光の該指示点における二次元座標を、上記レーザ光を該指示点に照射するために、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差と、該可動板の一軸方向の走査角度とに変換する変換テーブルを備えている。これにより、上記変換テーブルによって、所定の領域内の指示点に照射されるレーザ光の該指示点における二次元座標が、上記レーザ光を該指示点に照射するために、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差と、該可動板の一軸方向の走査角度とに変換される。
【００１０】
さらに、上記設定手段に、上記所定の領域内の指示点に照射されたレーザ光を受光して受信信号を生成する受光部と、該受光部が生成する受光信号を受信したときの上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差及び該可動板の一軸方向の走査角度のデータを記憶する蓄積メモリとを備えて、上記データを参照可能とする参照手段を備えている。これにより、上記受光部によって、所定の領域内の指示点に照射されたレーザ光を受光して受信信号を生成し、上記蓄積メモリによって、該受光部が生成する受光信号を受信したときの上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差及び該可動板の一軸方向の走査角度のデータが記憶され、上記データを参照することができる。
【００１２】
また、上記光走査手段は、基板に対し一軸方向に揺動可能に軸支された可動板に反射面を有し、該可動板を揺動して反射面に照射されるレーザ光の進行方向を一次元方向に走査し得る一次元半導体ガルバノミラーを、それぞれの可動板を直交する二軸方向に揺動可能に複数個組み合わせて構成されたものである。これにより、上記一次元半導体ガルバノミラーを複数個組み合わせて構成された光走査手段によって、発光手段から射出されるレーザ光の進行方向を振って、該レーザ光を所定の領域内にて走査することができる。
【００１３】
そして、上記光走査手段は、基板に対し直交する二軸方向に揺動可能に軸支された可動板に反射面を有し、該可動板を揺動して反射面に照射されるレーザ光の進行方向を二次元方向に走査し得る二次元半導体ガルバノミラーから成るものである。これにより、上記二次元半導体ガルバノミラーから成る光走査手段によって、発光手段から射出されるレーザ光の進行方向を振って、該レーザ光を所定の領域内にて走査することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるレーザ照射装置の実施の形態を示すブロック図である。このレーザ照射装置は、発光部から射出されるレーザ光の進行方向を振って、該レーザ光の射出のタイミングを制御して任意の指示点のみを照射するもので、レーザ光源１０と、レーザ駆動回路１１と、発振回路１２と、Ｘ軸駆動回路１３と、Ｘ軸走査用の半導体ガルバノミラー１４と、Ｘ軸走査原点検出手段１５と、遅延回路１６と、Ｙ軸駆動回路１７と、Ｙ軸走査用の半導体ガルバノミラー１８と、Ｙ軸走査原点検出手段１９と、Ｘ軸走査角度φ演算回路２０と、コントローラ２１と、操作部２２とを有し、さらにＸＹ位相差θ検出回路３０と、ＸＹ位相差θ補償回路３１と、変換テーブル３２と、受光部３３と、蓄積メモリ３４とを備えて成る。
【００１５】
レーザ光源１０は、所要の波長のレーザ光を射出する発光部となるもので、後述のレーザ駆動回路１１から送られるパルス信号を受けて作動するようになっている。また、レーザ駆動回路１１は、上記レーザ光源１０を駆動するパルス信号を生成するもので、所定のタイミングでレーザ光を射出するようになっている。なお、上記レーザ光源１０とレーザ駆動回路１１とで、レーザ光を射出する発光手段を構成している。
【００１６】
発振回路１２は、所定の周波数を有するクロック信号を生成するもので、該クロック信号を後述のＸ軸駆動回路１３に送出するようになっている。また、Ｘ軸駆動回路１３は、上記発振回路１２で生成されたクロック信号を基に、後述のＸ軸走査用の半導体ガルバノミラー（以下「Ｘ軸光走査部」と略称する。）１４を駆動する信号を生成するもので、該駆動信号の大きさを調整できるようになっている。
【００１７】
さらに、Ｘ軸光走査部１４は、上記レーザ光源１０から射出されたレーザ光の進行方向を所定の領域Ａ内にてＸ軸方向に振って走査し得るもので、図２に示すように、シリコン基板４０に対して一軸方向に揺動可能に軸支された可動板４１に反射面（ミラー）４２を有し、該反射面４２の中心部付近に、図１に示すレーザ光源１０からのレーザ光が照射されるように配置されている。
【００１８】
このＸ軸光走査部１４の基本的な構成は、図３に示すように、シリコン基板４０の内側に、トーションバー４３，４３と、該トーションバー４３に支持された可動板４１とを一体に形成し、該可動板４１の上面にてその周縁部に駆動コイル４４を設け、該駆動コイル４４で囲まれた可動板４１の略中央には反射面４２を設け、枠形状の絶縁基板４５上に載置されている。そして、このようなシリコン基板４０の対向する両側に、Ｎ極、Ｓ極を対向させた永久磁石４６，４７が配置されている。なお、符号４８は、駆動コイル４４と電気的に接続された電極端子を示しており、図１に示すＸ軸駆動回路１３に接続され、該Ｘ軸駆動回路１３からの駆動信号を入力するようになっている。
【００１９】
そして、上記Ｘ軸駆動回路１３が動作して図３に示すＸ軸光走査部１４の駆動コイル４４に交流電流が流れると、永久磁石４６，４７から磁力を受けている駆動コイル４４にローレンツ力が働き、図３中の矢印に示すように、反射面４２を有する可動板４１は、トーションバー４３，４３を中心に振れ角αで周期的に揺動するようになっている。これにより、図２に示すように、レーザ光源１０から射出されＸ軸光走査部１４の反射面４２に入射したレーザ光は、後述するＹ軸走査用の半導体ガルバノミラー（以下「Ｙ軸光走査部」と略称する。）１８の反射面（図２中にて図示せず）に向けて反射するようになっている。なお、上記Ｘ軸駆動回路１３で生成する駆動信号の周波数を、Ｘ軸光走査部１４の共振周波数に合わせて設定すれば、低いレベルの駆動信号で図３に示す可動板４１の振れ角αを大きくすることができる。
【００２０】
また、図１に示すＸ軸走査原点検出手段１５は、図３に示すＸ軸光走査部１４の可動板４１の振れ角αが走査原点、例えば最大値となるのを検出するもので、Ｘ軸走査原点信号となるパルス信号を生成するようになっている。
【００２１】
さらに、遅延回路１６は、上記発振回路１２で生成されたクロック信号を遅延させるもので、該クロック信号を後述のＹ軸駆動回路１７に送出するようになっている。また、Ｙ軸駆動回路１７は、後述のＹ軸光走査部１８を駆動する信号を生成するもので、上記Ｘ軸駆動回路１３と同様に構成されている。さらに、Ｙ軸光走査部１８は、図２に示すＸ軸光走査部１４で反射されたレーザ光の進行方向を所定の領域Ａ内にてさらにＹ軸方向に振って走査し得るもので、該Ｘ軸光走査部１４と同様に構成されている。ここで、上記Ｘ軸光走査部１４及びＹ軸光走査部１８は、図２に示すように、それぞれの可動板４１が直交する二軸方向に揺動可能に組み合わせて配置されている。
【００２２】
これにより、上記Ｘ軸光走査部１４及びＹ軸光走査部１８の各可動板４１を揺動することで、レーザ光源１０から射出されたレーザ光は、Ｘ軸光走査部１４の反射面４２で反射され、さらにＹ軸光走査部１８の反射面（図示せず）で反射されてその進行方向を振って、該レーザ光を所定の領域Ａ内にて走査することができる。なお、上記Ｘ軸光走査部１４とＹ軸光走査部１８とで、レーザ光の進行方向を振って走査し得る光走査手段を構成している。
【００２３】
また、図１に示すＹ軸走査原点検出手段１９は、Ｙ軸光走査部１８の可動板４１の振れ角αが走査原点となるのを検出するもので、上記Ｘ軸走査原点検出手段１５と同様に構成されている。
【００２４】
さらにまた、Ｘ軸走査角度φ演算回路２０は、上記Ｘ軸走査原点検出手段１５で生成されたＸ軸走査原点信号に基づいて、Ｘ軸光走査部１４の可動板４１（図３参照）の振れ角αを算出し、レーザ光のＸ軸方向における実際の走査角度φを演算してＸ軸走査角度信号φを生成するものである。なお、上記レーザ駆動回路１１は、このＸ軸走査角度信号φに基づいてパルス信号を生成し、このパルス信号を受けて上記レーザ光源１０がレーザ光を射出する。
【００２５】
そして、図１に示すコントローラ２１は、上記Ｘ軸光走査部１４の可動板４１（図３参照）の振れ角αを算出してレーザ光を射出するタイミングを制御する制御手段となるもので、装置全体の動作を制御するようになっている。このコントローラ２１の前段には、操作部２２が設けられている。この操作部２２は、レーザ光の照射位置などを設定するもので、この設定された値は上記コントローラ２１に出力される。
【００２６】
ここで、本発明においては、図１に示すように、Ｘ軸走査原点検出手段１５及びＹ軸走査原点検出手段１９の後段に、補償手段（３０，３１）が設けられている。この補償手段は、上記光走査手段（１４，１８）の可動板、すなわちＸ軸走査ミラー１４に設けられた可動板４１（図２参照）と、Ｙ軸光走査部１８に設けられた可動板（図２中にて図示せず）とが揺動する二軸方向の共振周波数を同一とし、各可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θを検出して一定となるように補償するもので、位相差検出回路３０と、位相差補償回路３１とを備えて成る。
【００２７】
この位相差検出回路３０は、上記光走査手段（１４，１８）に設けられた各可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差を検出するもので、具体的には、Ｘ軸走査原点検出手段１５で生成されたＸ軸走査原点信号と、Ｙ軸走査原点検出手段１９で生成されたＹ軸走査原点信号との位相差θを検出し、ＸＹ位相差信号を生成するようになっている。また、位相差補償回路３１は、上記位相差検出回路３０で検出された実際の位相差θが設定された値となるように補償するもので、該位相差検出回路３０で生成されたＸＹ位相差信号と、上記コントローラ２１からのＸＹ位相差設定値とに基づいてＸＹ位相差補償信号を生成し、それを上記遅延回路１６に送出するようになっている。
【００２８】
このような構成により、上記補償手段（３０，３１）によって、上記レーザ光の進行方向を振って走査し得る光走査手段（１４，１８）の可動板４１が揺動する二軸方向の共振周波数が同一となり、該可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θが検出されて一定となるように補償することができる。これにより、上記可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θが一定となって揺動し、該可動板４１によって進行方向を振られたレーザ光は、図２に示すように、所定の領域Ａ内にていわゆるリサージュ曲線を描いて走査する。なお、上記位相差θとリサージュ曲線の形状との関係については、図５を参照して後に説明する。
【００２９】
また、本発明においては、コントローラ２１には設定手段が設けられている。この設定手段は、レーザ光の進行方向を振って走査し得る所定の領域内の指示点Ｐにレーザ光を照射するために、可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θ及び可動板４１の一軸方向の走査角度φを設定するものである。この設定手段には、図１に示す変換テーブル３２と参照手段とが備えられている。まず、この変換テーブル３２は、図２に示す領域Ａ内に照射されるレーザ光による指示点Ｐの座標（ｘ，ｙ）を、上記可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θと、該可動板４１の一軸方向の走査角度φとに変換するものである。これにより、図１に示す操作部２２で設定された指示点Ｐの座標（ｘ，ｙ）が、上記可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θと、該可動板４１の一軸方向の走査角度φとに変換され、この位相差θと走査角度φの信号がコントローラ２１に送られる。したがって、上記コントローラ２１は、上記可動板４１の振れ角を基にレーザ光を射出することができ、そのタイミングを制御して所定の領域Ａ内における任意の指示点Ｐにレーザ光を照射することができる。
【００３０】
さらに、上記参照手段には、図１に示す受光部３３と蓄積メモリ３４とが備えられている。この参照手段は、受光部３３によって、所定の領域内の指示点Ｐに照射されたレーザ光を受光して受信信号を生成し、受光部３３が生成する受光信号を受信したときの可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θ及び可動板４１の一軸方向の走査角度φのデータが蓄積メモリ３４に記憶され上記データを参照することができるものである。この受光部３３は、所定の領域内に照射されるレーザ光を受光して受信信号を生成するもので、受光したレーザ光を受信信号に変換するフォトダイオードのような光電素子を備えて成る。また、この蓄積メモリ３４は、上記可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θと、該可動板４１の一軸方向の走査角度φとを記憶するもので、データの読み出し及び書き込みが可能となっている。
【００３１】
次に、このように構成されたレーザ照射装置の動作について、図１及び図４，図５を参照して説明する。まず、図１に示す発振回路１２は、Ｘ軸光走査部１４及びＹ軸光走査部１８の共振周波数と一致又はそれに近似するクロック信号を生成し、このクロック信号を入力したＸ軸駆動回路１３は、図４（ａ）に示すように、走査周期Ｔの駆動信号を生成する。これにより、図１に示すＸ軸光走査部１４の可動板は、図４（ｂ）に示すように、振れ角αで周期的に揺動し、またＸ軸走査原点検出手段１５は、図４（ｃ）に示すように、上記Ｘ軸光走査部１４の可動板の振れ角α（図３参照）の走査原点を検出して、Ｘ軸走査原点信号となるパルス信号を生成する。
【００３２】
また、図１に示す遅延回路１６は、上記発振回路１２で生成されたクロック信号を遅延させ、この遅延されたクロック信号を入力したＹ軸駆動回路１７は、図４（ｅ）に示すように、走査周期Ｔの遅延された駆動信号を生成する。これにより、図１に示すＹ軸光走査部１８の可動板は、図４（ｆ）に示すように、Ｘ軸光走査部１４の可動板の位相より時間Ｔxyだけ遅れて周期的に揺動する。また、図１に示すＹ軸走査原点検出手段１９は、図４（ｇ）に示すように、上記Ｙ軸光走査部１８の可動板４１の走査原点を検出して、Ｙ軸走査原点信号となるパルス信号を生成する。
【００３３】
ここで、図１に示すＸＹ位相差検出回路３０は、上記Ｘ軸走査原点信号（図４（ｃ）参照）とＹ軸走査原点信号（図４（ｇ）参照）との位相差θを検出し、ＸＹ位相差信号θを生成する。そして、図１に示す位相差補償回路３１は、上記位相差検出回路３０で生成されたＸＹ位相差信号θと、コントローラ２１から指示されるＸＹ位相差設定値との差が０となるようにＸＹ位相差補償信号を生成し、この信号が上記遅延回路１６に送出される。
【００３４】
これにより、上記光走査手段（１４，１８）の二軸方向に揺動する可動板４１の共振周波数が同一となり、該可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θが一定となるように補償することができる。したがって、上記光走査手段の可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θが一定となって揺動し、該可動板４１によって進行方向を振られたレーザ光は、いわゆるリサージュ曲線を描いて走査させることができる。ここで、上記可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θ、すなわち図２に示すＸ軸光走査部１４に設けられた可動板４１の振れ角αと、Ｙ軸光走査部１８に設けられた可動板（図示せず）の振れ角との位相差θが０°と設定された場合には、図５（ａ）に示すように、レーザ光が座標（０，０）を通過する右上がりの線形の軌跡３５ａを描くようになる。
【００３５】
また、上記各可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θが４５°と設定された場合には、図５（ｂ）に示すように、レーザ光が右上がりの楕円形状の軌跡３５ｂを描くようになる。さらに、上記各可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θが９０°と設定された場合には、図５（ｃ）に示すように、レーザ光が正円形の軌跡３５ｃを描き、また位相差θが１８０°と設定された場合には、図５（ｄ）に示すように、レーザ光が右下がりの線形の軌跡３５ｄを描くようになる。したがって、上記位相差θを０°〜１８０°まで可変することにより、所定の領域Ａ内における任意の指示点をレーザ光が必ず通過するようにできる。
【００３６】
一方、図１に示すＸ軸走査角度φ演算回路２０は、レーザ光のＸ軸方向における実際の走査角度φであるＸ軸走査角度信号φを生成し、この信号φとレーザ放射角度設定値とがコントローラ２１で比較される。そして、両者が一致した場合には、図４（ｈ）に示すように、レーザ放射パルス信号を生成し、これをレーザ駆動回路１１に出力する。これにより、上記可動板４１の二軸方向の振れ角の位相差θと、該可動板４１の一軸方向の走査角度φとの設定により、上記レーザ光源１０がレーザ光を射出するタイミングが制御され、所定の領域Ａ内における任意の指示点Ｐ（ｘ，ｙ）のみにレーザ光を照射することができる。
【００３７】
例えば、図５（ａ）に示すように、位相差θを０°とし、また走査角度をφ₁とすれば、任意の指示点Ｐ₁（ｘ₁，ｙ₁）のみにレーザ光を照射することができる。また、図５（ｂ）に示すように、位相差θを４５°として走査角度をφ₂とすれば、他の指示点Ｐ₂（ｘ₂，ｙ₂）のみにレーザ光を照射することができる。さらに、図５（ｃ）に示すように、位相差θを９０°とし、走査角度をφ₃とすれば、他の指示点Ｐ₃（ｘ₃，ｙ₃）のみにレーザ光を照射することができ、図５（ｄ）に示すように、位相差θを１８０°、走査角度をφ₄とすれば、さらに他の指示点Ｐ₄（ｘ₄，ｙ₄）のみにレーザ光を照射することができる。このとき、任意の指示点Ｐ（ｘ，ｙ）にレーザ光を照射するには、例えばＸ軸方向の一周期に１回だけレーザ光を射出すればよい。したがって、上記レーザ光がリサージュ走査される時間に比べ、該レーザ光を射出する時間の割合が多くなり、指示点Ｐの明るさを向上することができる。
【００３８】
次に、所定の指示点に対応する位相差θ及び走査角度φを記憶させる動作について、図１及び図６，図７を参照して説明する。まず、図１に示すレーザ光源１０は、レーザ光を連続して射出する状態とし、また受光部３３の先端のフォトセンサ３３ａを、図６に示すように、領域Ａ内における任意の位置にセットする。このような状態で、図１に示す光走査手段（１４，１８）の可動板４１（図３参照）の二軸方向の振れ角の位相差θと、該可動板４１の一軸方向の走査角度φとを可変するようにコントローラ２１を制御する。
【００３９】
具体的には、図７のステップＳ１に示すように、まず上記位相差をθ＝０°とし、また上記走査角度をφ＝０°としてから、該走査角度φのみを一単位、例えば１°ずつ増やしていく（ステップＳ２）。これにより、図６に示す領域Ａ内を走査するレーザ光の軌跡は、座標（０，０）を通過する右上がりの線形の軌跡３５ａを描くようになる。このとき、受光部３３のフォトセンサ３３ａは、レーザ光を受光したか否かを常に検出している（ステップＳ３）。受光部３３がレーザ光を受光しなければ、ステップＳ３は“No”側に進んでステップＳ４に入り、走査角度φが一周するまで、すなわちφ＝３６０°となるまで可動板の走査角度を振る。これにより、ステップＳ４は“No”側に進み、上記ステップＳ２に戻る。そして、受光部３３は、レーザ光を受光したか否かを検出し続ける（ステップＳ２〜Ｓ４）。
【００４０】
また、レーザ光の走査角度φが一周しても、上記受光部３３がレーザ光を受光しないときには、作業者のインクリメント信号に基づいて、位相差θを順次切り換えていく。これにより、ステップＳ４は“Yes”側に進み、位相差θのみを一単位、例えば１°ずつ増やし（ステップＳ５）、ステップＳ６に進む。位相差θが１８０°となるまでは、ステップＳ６は“No”側に進んで上記ステップＳ２に戻り、上述の動作を繰り返す（ステップＳ２〜Ｓ６）。
【００４１】
ここで、図６に示すように、上記受光部３３のフォトセンサ３３ａ上をレーザ光が通過し、該フォトセンサ３３ａがレーザ光を受光したとする。このとき、ステップＳ３は“Yes”に進み、このときの位相差θ及び走査角度φを、図１に示す蓄積メモリ３４に記憶し（ステップＳ７）、検索を終了する（ステップＳ８）。これにより、領域Ａ内の任意の位置にセットされた受光部３３の座標を、位相差θ及び走査角度φとして記憶することができる。これにより、図６に示す受光部３３がセットされた位置にレーザ光を照射するときには、上記蓄積メモリ３４に記憶された位相差θ及び走査角度φを参照すればよい。
【００４２】
図８は、任意の指示点に対応する全ての位相差θ及び走査角度φを記憶させる動作について説明するフローチャートである。この実施例によれば、図７に示す動作と同様に、上記位相差θを０°とし、上記走査角度φを０°としてから（ステップＳ１）、該走査角度φが３６０°となるまで変化させる（ステップＳ２〜Ｓ４）。このとき、上記受光部３３がレーザ光を受光したときには、ステップＳ４は“Yes”に進み、このときの位相差θ及び走査角度φを、図１に示す蓄積メモリ３４に記憶し（ステップＳ７）、結合子「１」を介してステップＳ２に戻る。以上の動作を位相差θが１８０°となるまで繰り返す（ステップＳ２〜Ｓ６）。このとき、レーザ光を走査する軌跡は、図６に示すように、領域Ａ内のすべての点を通過するようになる。これにより、任意の指示点に対応する全ての位相差θ及び走査角度φの組み合わせを記憶することができる。
【００４３】
ここで、上記光走査手段（１４，１８）の可動板４１の位相差θを変化させるには、図１に示すＸ軸光走査部１４及びＹ軸光走査部１８の駆動位相の変更が必要であり、あるポイントから別のポイントに指示点Ｐが移動するように可動部４１（図３参照）の揺動状態を変化させるのには多少時間がかかる。また、図６に示す領域Ａ内における任意の指示点に対応する位相差θと走査角度φとの組み合わせは、１つとは限らず、複数組存在する場合がある。したがって、以上の動作によって検索された全ての位相差θと走査角度φとの組み合わせを、図１に示す蓄積メモリ３４に記憶しておくことにより、あるポイントから別のポイントに指示点を移動するときには、元のポイントに対応する位相差θの値に最も近い位相差θ及び走査角度φの値を選択して設定すればよい（図８のステップＳ８）。これにより、次にレーザ光を照射するポイントに対応する値を適切に選択することができ、最短時間で指示点の変更を行うことができる。
【００４４】
なお、以上の説明において、上記光走査手段（１４，１８）は、図３に示すように、シリコン基板４０に対し一軸方向に揺動可能に軸支された可動板４１に反射面４２を有し、該可動板４１を揺動して反射面４２に照射されるレーザ光の進行方向を一次元方向に走査し得る一次元半導体ガルバノミラー１４を２個組み合わせて構成されたものとして説明したが、本発明はこれに限られず、レーザ光の進行方向を振って所定の領域内を走査し得るものであればどのようなものでもよい。
【００４５】
また、図９に示すように、シリコン基板５１に対し二軸方向に揺動可能に軸支された可動板５２に反射面５３を有し、該可動板５２を二軸方向に揺動して反射面５３に照射されるレーザ光の進行方向を二次元方向に走査し得る二次元半導体ガルバノミラー５０から成るものでもよい。この二次元半導体ガルバノミラー５０は、シリコン基板５１に、枠状の外側可動板５４及びその内側に配置される可動板５２からなる可動部と、上記外側可動板５４を揺動可能に軸支する第１トーションバー５５と、該第１トーションバー５５に対して軸方向が直交し上記可動板５２を揺動可能に軸支する第２トーションバー５６とを一体形成し、上記外側可動板５４及び可動板５２の各周縁部に第１駆動コイル５７及び第２駆動コイル５８を形成したものである。なお、符号５９は、各駆動コイル５７，５８に接続された電極端子を示す。また、図示省略したが、シリコン基板５１の対向する両側に、Ｎ極、Ｓ極を対向させた永久磁石が配置される。
【００４６】
これにより、図１０に示すように、１個の二次元半導体ガルバノミラー５０から成る光走査手段によって、レーザ光源１０から射出されるレーザ光の進行方向を二軸方向に振って、該レーザ光を所定の領域Ａ内にて走査することができる。したがって、装置全体の構成を簡略化することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、上記制御手段に設けられた補償手段によって、上記光走査手段の可動板が揺動する二軸方向の共振周波数を同一とし、該可動板の二軸方向の振れ角の位相差を検出して一定となるように補償し、さらに上記制御手段に設けられた設定手段によって、上記レーザ光の進行方向を振って走査し得る上記所定の領域内の指示点に上記レーザ光を照射するために、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差及び上記可動板の一軸方向の走査角度を設定することができる。これにより、上記可動板を、該可動板が揺動する二軸方向の共振周波数が同一で、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差が一定となるように補償して揺動させた状態で、レーザ光の進行方向を振って走査し得る上記所定の領域内の指示点に該レーザ光を照射するために、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差及び上記可動板の一軸方向の走査角度を設定して該レーザ光を射出するタイミングを制御することができる。したがって、上記可動板によって進行方向を振られたレーザ光が所定の領域内にてリサージュ曲線を描いて走査し得るようになり、該レーザ光の射出のタイミングを制御することにより、任意の指示点にのみレーザ光を照射するように上記位相差と上記走査角度を設定することができる。このことから、上記レーザ光がリサージュ走査される時間に比べ、該レーザ光を射出する時間の割合が多くなり、指示点の明るさを向上することができる。
【００４８】
ここで、請求項２に係る発明によれば、上記補償手段は、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差を検出する位相差検出回路と、該検出された位相差が設定した値となるように補償する位相差補償回路とを備えたことにより、上記位相差検出回路で、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差を検出し、上記位相差補償回路によって、上記位相差検出回路で検出された位相差が設定した値となるように補償される。これにより、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差が一定となって揺動することができる。
【００４９】
また、請求項３に係る発明によれば、上記設定手段に、上記所定の領域内の指示点に照射されるレーザ光の該指示点における二次元座標を、上記レーザ光を該指示点に照射するために、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差と、該可動板の一軸方向の走査角度とに変換する変換テーブルを備えたことにより、変換テーブルによって、所定の領域内の指示点に照射されるレーザ光の該指示点における二次元座標が、上記レーザ光を該指示点に照射するために、上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差と該可動板の一軸方向の走査角度とに変換される。これにより、任意の指示点の座標を、上気位相差と走査角度とに変換することができる。
【００５０】
さらに、請求項４に係る発明によれば、上記設定手段に、上記所定の領域内の指示点に照射されたレーザ光を受光して受信信号を生成する受光部と、該受光部が生成する受光信号を受信したときの上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差及び該可動板の一軸方向の走査角度のデータを記憶する蓄積メモリとを備えて、上記データを参照可能とする参照手段を備えたことにより、該受光部によって、所定の領域内の指示点に照射されたレーザ光を受光して受信信号を生成し、上記蓄積メモリによって、該受光部が生成する受光信号を受信したときの上記可動板の二軸方向の振れ角の位相差及び該可動板の一軸方向の走査角度のデータが記憶され、上記データを参照することができる。
【００５２】
また、請求項５に係る発明によれば、上記光走査手段は、基板に対し一軸方向に揺動可能に軸支された可動板に反射面を有し、該可動板を揺動して反射面に照射されるレーザ光の進行方向を一次元方向に走査し得る一次元半導体ガルバノミラーを、それぞれの可動板を直交する二軸方向に揺動可能に複数個組み合わせて構成されたものであることにより、発光手段から射出されるレーザ光の進行方向を振って、該レーザ光を所定の領域内にて走査することができる。
【００５３】
そして、請求項６に係る発明によれば、上記光走査手段は、基板に対し直交する二軸方向に揺動可能に軸支された可動板に反射面を有し、該可動板を揺動して反射面に照射されるレーザ光の進行方向を二次元方向に走査し得る二次元半導体ガルバノミラーから成るものであることにより、発光手段から射出されるレーザ光の進行方向を振って、該レーザ光を所定の領域内にて走査することができる。したがって、装置全体の構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるレーザ照射装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】上記レーザ照射装置の構成を説明する概略図である。
【図３】上記レーザ照射装置に適用される一次元半導体ガルバノミラーの基本的な構成を示す斜視図である。
【図４】上記レーザ照射装置の光走査手段の動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】上記光走査手段に形成された可動板の二軸方向の位相差と、レーザ光の軌跡との関係を示す説明図である。
【図６】上記レーザ照射装置を構成する受光部を任意の指示点にセットする状態を示す説明図である。
【図７】上記レーザ照射装置により照射される指示点の座標に対応する位相差及び走査角度を記憶させる動作を説明するフローチャートである。
【図８】上記指示点に対応する全ての位相差及び走査角度を記憶させる動作を説明するフローチャートである。
【図９】上記レーザ照射装置に適用される二次元半導体ガルバノミラーの基本的な構成を示す斜視図である。
【図１０】上記二次元半導体ガルバノミラーを用いたレーザ照射装置の構成を示す概略図である。
【図１１】従来のレーザ照射装置を示す概略図である。
【図１２】上記レーザ照射装置によりラスター走査されたレーザ光の軌跡を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…レーザ光源
１１…レーザ駆動回路
１２…発振回路
１３…Ｘ軸駆動回路
１４…Ｘ軸光走査部
１５…Ｘ軸走査原点検出手段
１６…遅延回路
１７…Ｙ軸駆動回路
１８…Ｙ軸光走査部
１９…Ｙ軸走査原点検出手段
２０…Ｘ軸走査角度演算回路
２１…コントローラ
２２…操作部
３０…ＸＹ位相差θ検出回路
３１…ＸＹ位相差θ補償回路
３２…変換テーブル
３３…受光部
３４…蓄積メモリ
３５ａ〜３５ｄ…レーザ光の軌跡
４１，５２…可動板
４２，５３…反射面
Ａ…レーザ光の走査領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser irradiation apparatus that irradiates only an arbitrary indication point by controlling the timing of emitting the laser beam by changing the traveling direction of the laser beam, and in particular, can improve the brightness of the indication point. The present invention relates to a laser irradiation apparatus that can be used.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, for example, in a production site where a variety of products and a small amount of products are produced, a laser irradiation apparatus that irradiates only predetermined indication points with a laser beam and instructs an assembly worker to attach a component is used. In this type of laser irradiation apparatus, as shown in FIG. 11, a light emitting unit 1 for emitting laser light and a movable plate 3 on which a reflecting surface 2 to which the laser light is irradiated are formed can swing with respect to the substrate. An optical scanning unit configured by combining two supported semiconductor galvanometer mirrors 4 so that each movable plate 3 can swing in two orthogonal axes, and a movable plate of this optical scanning unit (4, 4) And a control unit 5 for controlling the timing at which the light emitting unit 1 emits laser light based on the deflection angle of 3.
[0003]
Such a conventional laser irradiation apparatus controls the deflection angle of the movable part 3 of the semiconductor galvanometer mirror 4 that constitutes the optical scanning part, thereby changing the traveling direction of the laser light emitted from the light emitting part 1. As shown in FIG. 12, the laser beam can be raster-scanned within a predetermined area A. Then, the control unit 5 controls the timing of emitting the laser beam of the light emitting unit 1 to irradiate only the arbitrary designated point P in the predetermined area A with the laser beam. As a result, the assembling worker has performed the work of attaching the component 6 to the position of the designated point P irradiated with the laser beam, as shown in FIG.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional laser irradiation apparatus that irradiates the indication point by raster scanning with such laser light, the laser light emitted from the light emitting unit 1 is compared with the time during which raster scanning is performed within the predetermined area A. Since the ratio of the time for emitting the laser beam is small, the afterimage of the laser beam irradiated to the indication point P shown in FIGS. 11 and 12 hardly remains in the visual sense of the operator, and the indication point P is very difficult to see. was there. Further, increasing the light emission intensity of the laser light emitted from the light emitting unit 1 so that the indication point P can be easily seen has a certain limit for safety to the operator.
[0005]
Therefore, the present invention addresses such a problem, changes the traveling direction of the laser beam emitted from the light emitting means, controls the timing of emitting the laser beam, and irradiates only an arbitrary indication point. An object of the present invention is to provide a laser irradiation apparatus capable of improving the brightness of the indicated point in the irradiation apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a laser irradiation apparatus according to the present invention swings light emitting means for emitting laser light and a movable plate on which a reflecting surface irradiated with the laser light is formed in two orthogonal directions. A laser beam scanning means capable of scanning a predetermined area by changing the traveling direction of the laser beam, and the laser beam based on the deflection angle of the movable plate. At the indicated point in the predetermined area In a laser irradiation apparatus comprising a control means for controlling the emission timing, In the control means, Compensation means for making the resonance frequency in the biaxial direction in which the movable plate of the optical scanning means oscillates the same, detecting the phase difference of the biaxial deflection angle of the movable plate, and compensating for it to be constant In order to irradiate the laser beam to the indication point in the predetermined area that can be scanned while moving the traveling direction of the laser beam, the phase difference between the biaxial deflection angles of the movable plate and the movable plate Setting means for setting a scanning angle in one axis direction; Is provided.
[0007]
With this configuration, Provided in the control means By compensation means The movable plate of the optical scanning means is Swing Biaxial Resonance frequency The Same Shi , The phase difference between the biaxial deflection angles of the movable plate Detect Compensation to be constant Further, in order to irradiate the laser beam to the indicated point in the predetermined area that can be scanned while changing the traveling direction of the laser beam by the setting unit provided in the control unit, the two axes of the movable plate It is possible to set the phase difference of the deflection angle in the direction and the scanning angle in the uniaxial direction of the movable plate. The This The movable plate has the same biaxial resonance frequency at which the movable plate swings, The phase difference between the biaxial deflection angles of the movable plate is constant. Compensate so that Rocking In the state , In order to irradiate the designated point in the predetermined area that can be scanned while changing the traveling direction of the laser beam, the phase difference between the biaxial deflection angle of the movable plate and the above-mentioned Scanning angle of movable plate in one axis direction Set Emitting laser light Timing can be controlled .
[0008]
Here, the compensation means includes a phase difference detection circuit that detects a phase difference of a swing angle in the biaxial direction of the movable plate, and a phase difference compensation circuit that compensates so that the detected phase difference becomes a set value. Is provided. Thereby, the phase difference detection circuit detects the phase difference of the swing angle of the movable plate in the biaxial direction, and the phase difference detected by the phase difference detection circuit is set to the value set by the phase difference compensation circuit. To be compensated.
[0009]
Also, above Setting means Is the above Within a given area Indication points Of laser light 2D at the indicated point Coordinates In order to irradiate the indicated point with the laser beam, A conversion table is provided for converting the phase difference between the swing angles of the movable plate in the biaxial direction and the scanning angle in the uniaxial direction of the movable plate. As a result, within the predetermined area according to the conversion table Indication points Of laser light 2D at the indicated point Coordinates are In order to irradiate the indicated point with the laser beam, The phase difference between the bi-axial deflection angles of the movable plate and the uniaxial scanning angle of the movable plate are converted.
[0010]
In addition, the above Setting means In addition, the above Within a given area Irradiate the indicated point Receiving the generated laser beam and generating the received signal And a storage memory for storing data on the phase difference of the biaxial direction of the movable plate and the data of the scanning angle in the uniaxial direction of the movable plate when the light receiving signal generated by the light receiving unit is received. , Reference that can refer to the above data Means. As a result, the light reception Part Within a given area Irradiate the indicated point Receiving the generated laser beam and generating a reception signal, The storage memory stores the phase difference of the biaxial direction of the movable plate when the light receiving signal generated by the light receiving unit is received and the data of the scanning angle in the uniaxial direction of the movable plate. Can refer .
[0012]
Further, the optical scanning means has a reflecting surface on a movable plate that is pivotally supported so as to be swingable in a uniaxial direction with respect to the substrate, and the traveling direction of the laser light irradiated on the reflecting surface by swinging the movable plate Are constructed by combining a plurality of one-dimensional semiconductor galvanometer mirrors capable of scanning in a one-dimensional direction so that each movable plate can swing in two axial directions perpendicular to each other. Accordingly, the traveling direction of the laser beam emitted from the light emitting unit is changed by the optical scanning unit configured by combining a plurality of the one-dimensional semiconductor galvanometer mirrors, and the laser beam is scanned within a predetermined region. Can do.
[0013]
The optical scanning means has a reflecting surface on a movable plate pivotally supported so as to be swingable in two axial directions orthogonal to the substrate, and the laser beam is irradiated to the reflecting surface by swinging the movable plate. It is composed of a two-dimensional semiconductor galvanometer mirror that can scan the traveling direction in a two-dimensional direction. As a result, the optical scanning means comprising the two-dimensional semiconductor galvanometer mirror can scan the laser light within a predetermined region while changing the traveling direction of the laser light emitted from the light emitting means.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a laser irradiation apparatus according to the present invention. This laser irradiation device irradiates only an arbitrary indication point by controlling the timing of the laser beam emission by changing the traveling direction of the laser beam emitted from the light emitting unit. Circuit 11, oscillation circuit 12, X-axis drive circuit 13, X-axis scanning semiconductor galvanometer mirror 14, X-axis scanning origin detection means 15, delay circuit 16, Y-axis drive circuit 17, Y-axis The semiconductor galvanometer mirror 18 for scanning, the Y-axis scanning origin detection means 19, the X-axis scanning angle φ calculation circuit 20, the controller 21, and the operation unit 22, and further the XY phase difference θ detection circuit 30, An XY phase difference θ compensation circuit 31, a conversion table 32, a light receiving unit 33, and a storage memory 34 are provided.
[0015]
The laser light source 10 serves as a light emitting unit that emits laser light having a required wavelength, and operates in response to a pulse signal sent from a laser drive circuit 11 described later. The laser drive circuit 11 generates a pulse signal for driving the laser light source 10, and emits laser light at a predetermined timing. The laser light source 10 and the laser driving circuit 11 constitute a light emitting means for emitting laser light.
[0016]
The oscillation circuit 12 generates a clock signal having a predetermined frequency, and sends the clock signal to the X-axis drive circuit 13 described later. The X-axis drive circuit 13 drives an X-axis scanning semiconductor galvanometer mirror (hereinafter abbreviated as “X-axis optical scanning unit”) 14 based on the clock signal generated by the oscillation circuit 12. The magnitude of the drive signal can be adjusted.
[0017]
Furthermore, the X-axis light scanning unit 14 can scan by moving the traveling direction of the laser light emitted from the laser light source 10 in the predetermined region A in the X-axis direction, as shown in FIG. A movable plate 41 that is pivotally supported in a uniaxial direction with respect to the silicon substrate 40 has a reflecting surface (mirror) 42, and the laser light source 10 shown in FIG. It arrange | positions so that a laser beam may be irradiated.
[0018]
As shown in FIG. 3, the basic configuration of the X-axis light scanning unit 14 is that a torsion bars 43 and 43 and a movable plate 41 supported by the torsion bar 43 are integrally formed inside a silicon substrate 40. Formed on the upper surface of the movable plate 41 and provided with a drive coil 44 at the periphery thereof, and provided with a reflective surface 42 at the approximate center of the movable plate 41 surrounded by the drive coil 44 on the frame-shaped insulating substrate 45. It is mounted on. Permanent magnets 46 and 47 with the north and south poles facing each other are arranged on opposite sides of the silicon substrate 40. Reference numeral 48 denotes an electrode terminal electrically connected to the drive coil 44, which is connected to the X-axis drive circuit 13 shown in FIG. 1 so as to input a drive signal from the X-axis drive circuit 13. It has become.
[0019]
When the X-axis drive circuit 13 operates and an alternating current flows through the drive coil 44 of the X-axis optical scanning unit 14 shown in FIG. 3, the Lorentz force is applied to the drive coil 44 receiving magnetic force from the permanent magnets 46 and 47. As shown by the arrows in FIG. 3, the movable plate 41 having the reflecting surface 42 periodically oscillates with a swing angle α around the torsion bars 43, 43. As a result, as shown in FIG. 2, the laser light emitted from the laser light source 10 and incident on the reflection surface 42 of the X-axis light scanning unit 14 is converted into a Y-axis scanning semiconductor galvanometer mirror (hereinafter referred to as “Y-axis light scanning”). The light is reflected toward the reflecting surface 18 (not shown in FIG. 2). If the frequency of the drive signal generated by the X-axis drive circuit 13 is set in accordance with the resonance frequency of the X-axis optical scanning unit 14, the swing angle α of the movable plate 41 shown in FIG. Can be increased.
[0020]
Further, the X-axis scanning origin detecting means 15 shown in FIG. 1 detects that the deflection angle α of the movable plate 41 of the X-axis optical scanning unit 14 shown in FIG. A pulse signal serving as an axis scanning origin signal is generated.
[0021]
Further, the delay circuit 16 delays the clock signal generated by the oscillation circuit 12 and sends the clock signal to a Y-axis drive circuit 17 described later. The Y-axis drive circuit 17 generates a signal for driving a Y-axis optical scanning unit 18 described later, and is configured in the same manner as the X-axis drive circuit 13. Further, the Y-axis light scanning unit 18 can scan by moving the traveling direction of the laser light reflected by the X-axis light scanning unit 14 shown in FIG. 2 in the predetermined region A further in the Y-axis direction. The X-axis light scanning unit 14 is configured in the same manner. Here, as shown in FIG. 2, the X-axis light scanning unit 14 and the Y-axis light scanning unit 18 are arranged in combination so that each movable plate 41 can swing in two orthogonal axes.
[0022]
As a result, the laser light emitted from the laser light source 10 is reflected by the reflecting surface 42 of the X-axis light scanning unit 14 by swinging the movable plates 41 of the X-axis light scanning unit 14 and the Y-axis light scanning unit 18. Then, the laser beam can be scanned in a predetermined region A by being reflected by a reflection surface (not shown) of the Y-axis light scanning unit 18 and changing its traveling direction. The X-axis light scanning unit 14 and the Y-axis light scanning unit 18 constitute an optical scanning unit that can scan by moving the traveling direction of the laser light.
[0023]
The Y-axis scanning origin detection means 19 shown in FIG. 1 detects that the deflection angle α of the movable plate 41 of the Y-axis light scanning section 18 becomes the scanning origin. It is constituted similarly.
[0024]
Furthermore, the X-axis scanning angle φ calculation circuit 20 is configured to detect the movable plate 41 (see FIG. 3) of the X-axis optical scanning unit 14 based on the X-axis scanning origin signal generated by the X-axis scanning origin detection means 15. The deflection angle α is calculated, and the actual scanning angle φ in the X-axis direction of the laser light is calculated to generate the X-axis scanning angle signal φ. The laser driving circuit 11 generates a pulse signal based on the X-axis scanning angle signal φ, and the laser light source 10 emits laser light in response to the pulse signal.
[0025]
The controller 21 shown in FIG. 1 is a control unit that calculates the deflection angle α of the movable plate 41 (see FIG. 3) of the X-axis light scanning unit 14 and controls the timing of emitting the laser beam. The operation of the entire apparatus is controlled. An operation unit 22 is provided in front of the controller 21. The operation unit 22 sets an irradiation position of the laser beam and the like, and the set value is output to the controller 21.
[0026]
In the present invention, as shown in FIG. 1, compensation means (30, 31) are provided downstream of the X-axis scanning origin detection means 15 and the Y-axis scanning origin detection means 19. The compensation means includes a movable plate of the optical scanning means (14, 18), that is, a movable plate 41 (see FIG. 2) provided on the X-axis scanning mirror 14, and a movable plate provided on the Y-axis optical scanning unit 18. (Not shown in FIG. 2) and the biaxial resonance frequency of oscillation are the same, and the phase difference θ of the biaxial deflection angle of each movable plate 41 is detected and compensated to be constant. The phase difference detection circuit 30 and the phase difference compensation circuit 31 are provided.
[0027]
This phase difference detection circuit 30 detects the phase difference of the deflection angle in the biaxial direction of each movable plate 41 provided in the optical scanning means (14, 18), specifically, the X-axis scanning origin. A phase difference θ between the X-axis scanning origin signal generated by the detection means 15 and the Y-axis scanning origin signal generated by the Y-axis scanning origin detection means 19 is detected, and an XY phase difference signal is generated. Yes. The phase difference compensation circuit 31 compensates so that the actual phase difference θ detected by the phase difference detection circuit 30 becomes a set value. The XY position generated by the phase difference detection circuit 30 An XY phase difference compensation signal is generated based on the phase difference signal and the XY phase difference setting value from the controller 21 and is sent to the delay circuit 16.
[0028]
With such a configuration, the resonant frequency in the biaxial direction in which the movable plate 41 of the optical scanning means (14, 18) that can be scanned by the compensation means (30, 31) while moving the traveling direction of the laser light is swung. Can be compensated so that the phase difference θ of the swing angle of the movable plate 41 in the biaxial direction is detected and constant. Thus, the movable plate 41 oscillates with a constant phase difference θ between the biaxial directions of the movable plate 41, and the laser beam whose traveling direction is oscillated by the movable plate 41 is predetermined as shown in FIG. In the area A, a so-called Lissajous curve is drawn and scanned. The relationship between the phase difference θ and the shape of the Lissajous curve will be described later with reference to FIG.
[0029]
Also, In the present invention, the controller 21 is provided with setting means. In order to irradiate the designated point P in a predetermined area that can be scanned by changing the traveling direction of the laser beam, the setting means is configured to detect the phase difference θ of the movable plate 41 in the biaxial direction and the movable plate 41. The scanning angle φ in the uniaxial direction of 41 is set. This setting means includes Shown in Figure 1 Strange Replacement table 32 And reference means It has been. First, In this conversion table 32, the coordinates (x, y) of the indication point P by the laser beam irradiated in the region A shown in FIG. This is converted to the scanning angle φ in the uniaxial direction of the movable plate 41. Accordingly, the coordinates (x, y) of the designated point P set by the operation unit 22 shown in FIG. 1 are set to the biaxial deflection angle phase difference θ of the movable plate 41 and the uniaxial direction of the movable plate 41. And a signal of the phase difference θ and the scanning angle φ is sent to the controller 21. Therefore, the controller 21 can emit laser light based on the deflection angle of the movable plate 41, and can control the timing to irradiate an arbitrary designated point P within the predetermined area A with laser light. Can do.
[0030]
In addition, the above Reference means Is As shown in FIG. Light receiving unit 33 And storage memory 34 But Preparation It has been. This reference means receives the laser beam irradiated to the designated point P in a predetermined region by the light receiving unit 33 to generate a reception signal, and the movable plate 41 when the light reception signal generated by the light receiving unit 33 is received. The data of the phase difference θ of the deflection angle in the biaxial direction and the scanning angle φ in the uniaxial direction of the movable plate 41 are stored in the storage memory 34 and can be referred to. The light receiving unit 33 receives a laser beam irradiated in a predetermined area and generates a reception signal. Rumo So convert the received laser light into a received signal You And a photoelectric element such as a photodiode. Also This The storage memory 34 stores the phase difference θ of the swing angle in the biaxial direction of the movable plate 41 and the scanning angle φ in the uniaxial direction of the movable plate 41. Rumo Therefore, data can be read and written.
[0031]
Next, the operation of the laser irradiation apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. 1, 4, and 5. First, the oscillation circuit 12 shown in FIG. 1 generates a clock signal that matches or approximates the resonance frequency of the X-axis optical scanning unit 14 and the Y-axis optical scanning unit 18 and inputs the clock signal to the X-axis driving circuit 13. Generates a drive signal having a scanning period T as shown in FIG. As a result, the movable plate of the X-axis light scanning unit 14 shown in FIG. 1 periodically oscillates at a swing angle α as shown in FIG. 4B, and the X-axis scanning origin detection means 15 As shown in FIG. 4C, the scanning origin of the deflection angle α (see FIG. 3) of the movable plate of the X-axis light scanning unit 14 is detected, and a pulse signal that becomes the X-axis scanning origin signal is generated.
[0032]
Further, the delay circuit 16 shown in FIG. 1 delays the clock signal generated by the oscillation circuit 12, and the Y-axis drive circuit 17 to which the delayed clock signal is inputted is shown in FIG. 4 (e). The drive signal delayed by the scanning period T is generated. As a result, the movable plate of the Y-axis optical scanning unit 18 shown in FIG. 1 periodically oscillates by a time Txy behind the phase of the movable plate of the X-axis optical scanning unit 14 as shown in FIG. To do. Further, the Y-axis scanning origin detection means 19 shown in FIG. 1 detects the scanning origin of the movable plate 41 of the Y-axis light scanning unit 18 as shown in FIG. A pulse signal is generated.
[0033]
Here, the XY phase difference detection circuit 30 shown in FIG. 1 detects the phase difference θ between the X-axis scanning origin signal (see FIG. 4C) and the Y-axis scanning origin signal (see FIG. 4G). Then, the XY phase difference signal θ is generated. The phase difference compensation circuit 31 shown in FIG. 1 is set so that the difference between the XY phase difference signal θ generated by the phase difference detection circuit 30 and the XY phase difference setting value instructed from the controller 21 becomes zero. An XY phase difference compensation signal is generated, and this signal is sent to the delay circuit 16.
[0034]
As a result, the resonance frequency of the movable plate 41 oscillating in the biaxial direction of the optical scanning means (14, 18) becomes the same, and the phase difference θ of the biaxial direction of the movable plate 41 becomes constant. Can be compensated for. Therefore, the laser beam oscillated with the phase difference θ of the deflection angle in the biaxial direction of the movable plate 41 of the optical scanning means constant, and the laser beam whose traveling direction is oscillated by the movable plate 41 draws a so-called Lissajous curve. Can be scanned. Here, the phase difference θ of the swing angle of the movable plate 41 in the biaxial direction, that is, the swing angle α of the movable plate 41 provided in the X-axis light scanning unit 14 shown in FIG. When the phase difference θ with respect to the deflection angle of the provided movable plate (not shown) is set to 0 °, the laser beam passes through the coordinates (0, 0) as shown in FIG. A linear trajectory 35a rising to the right is drawn.
[0035]
Further, when the phase difference θ between the biaxial directions of the movable plates 41 is set to 45 °, as shown in FIG. 5B, the laser beam rises to the right and has an elliptical locus 35b. To draw. Further, when the phase difference θ between the biaxial directions of the movable plates 41 is set to 90 °, as shown in FIG. 5C, the laser beam draws a regular circular locus 35c, When the phase difference θ is set to 180 °, as shown in FIG. 5 (d), the laser light draws a linear locus 35d that descends to the right. Therefore, by varying the phase difference θ from 0 ° to 180 °, it is possible to ensure that the laser light passes through any designated point in the predetermined area A.
[0036]
On the other hand, the X-axis scanning angle φ calculation circuit 20 shown in FIG. 1 generates an X-axis scanning angle signal φ that is the actual scanning angle φ in the X-axis direction of the laser light, and this signal φ and the laser radiation angle setting value Are compared by the controller 21. If they match, a laser radiation pulse signal is generated and output to the laser drive circuit 11 as shown in FIG. Thus, the timing at which the laser light source 10 emits the laser light is controlled by setting the phase difference θ between the biaxial deflection angles of the movable plate 41 and the scanning angle φ in the uniaxial direction of the movable plate 41. The laser beam can be irradiated only to an arbitrary designated point P (x, y) in the predetermined area A.
[0037]
For example, as shown in FIG. 5A, the phase difference θ is 0 °, and the scanning angle is φ. ₁ If so, an arbitrary designated point P ₁ (X ₁ , Y ₁ Only) can be irradiated with laser light. Further, as shown in FIG. 5B, the phase difference θ is 45 ° and the scanning angle is φ. ₂ Then, the other indication point P ₂ (X ₂ , Y ₂ Only) can be irradiated with laser light. Further, as shown in FIG. 5C, the phase difference θ is 90 °, and the scanning angle is φ. _Three Then, the other indication point P _Three (X _Three , Y _Three ) Only with a laser beam, and as shown in FIG. 5D, the phase difference θ is 180 ° and the scanning angle is φ. _Four If so, another point P _Four (X _Four , Y _Four Only) can be irradiated with laser light. At this time, in order to irradiate the laser beam to an arbitrary designated point P (x, y), for example, the laser beam may be emitted only once in one cycle in the X-axis direction. Therefore, the ratio of the time for emitting the laser light is increased compared with the time for the Lissajous scanning of the laser light, and the brightness of the indication point P can be improved.
[0038]
Next, an operation for storing the phase difference θ and the scanning angle φ corresponding to a predetermined designated point will be described with reference to FIGS. 1, 6, and 7. First, the laser light source 10 shown in FIG. 1 is in a state of continuously emitting laser light, and the photosensor 33a at the tip of the light receiving unit 33 is set at an arbitrary position in the area A as shown in FIG. To do. In this state, the phase difference θ between the biaxial deflection angles of the movable plate 41 (see FIG. 3) of the optical scanning means (14, 18) shown in FIG. The controller 21 is controlled so that φ can be varied.
[0039]
Specifically, as shown in step S1 of FIG. 7, first, the phase difference is set to θ = 0 ° and the scanning angle is set to φ = 0 °, and then only the scanning angle φ is set as one unit, for example, 1 °. It is increased step by step (step S2). As a result, the locus of the laser beam that scans within the area A shown in FIG. 6 draws a linear locus 35a that rises to the right and passes through the coordinates (0, 0). At this time, the photosensor 33a of the light receiving unit 33 always detects whether or not the laser beam is received (step S3). If the light receiving unit 33 does not receive the laser beam, step S3 proceeds to “No” and enters step S4, and the scanning angle of the movable plate is swung until the scanning angle φ makes one round, that is, until φ = 360 °. . As a result, step S4 proceeds to the “No” side and returns to step S2. And the light-receiving part 33 continues detecting whether it received the laser beam (steps S2-S4).
[0040]
Further, even when the scanning angle φ of the laser beam makes one round, when the light receiving unit 33 does not receive the laser beam, the phase difference θ is sequentially switched based on the operator's increment signal. As a result, step S4 proceeds to the “Yes” side, and only the phase difference θ is increased by one unit, for example, by 1 ° (step S5), and the process proceeds to step S6. Until the phase difference θ reaches 180 °, step S6 proceeds to “No”, returns to step S2, and repeats the above-described operation (steps S2 to S6).
[0041]
Here, as shown in FIG. 6, it is assumed that the laser beam passes through the photosensor 33a of the light receiving unit 33 and the photosensor 33a receives the laser beam. At this time, step S3 proceeds to “Yes”, and the phase difference θ and the scanning angle φ at this time are stored in the storage memory 34 shown in FIG. 1 (step S7), and the search is terminated (step S8). Thereby, the coordinates of the light receiving unit 33 set at an arbitrary position in the region A can be stored as the phase difference θ and the scanning angle φ. Thereby, when the laser beam is irradiated to the position where the light receiving unit 33 shown in FIG. 6 is set, the phase difference θ and the scanning angle φ stored in the storage memory 34 may be referred to.
[0042]
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of storing all the phase differences θ and the scanning angles φ corresponding to arbitrary designated points. According to this embodiment, similarly to the operation shown in FIG. 7, after the phase difference θ is set to 0 ° and the scanning angle φ is set to 0 ° (step S1), the change is made until the scanning angle φ becomes 360 °. (Steps S2 to S4). At this time, when the light receiving unit 33 receives laser light, step S4 proceeds to “Yes”, and the phase difference θ and the scanning angle φ at this time are stored in the storage memory 34 shown in FIG. 1 (step S7). The process returns to step S2 via the connector “1”. The above operation is repeated until the phase difference θ reaches 180 ° (steps S2 to S6). At this time, the locus of scanning with the laser light passes through all points in the region A as shown in FIG. Thereby, it is possible to store all combinations of the phase difference θ and the scanning angle φ corresponding to an arbitrary designated point.
[0043]
Here, in order to change the phase difference θ of the movable plate 41 of the optical scanning means (14, 18), it is necessary to change the driving phases of the X-axis optical scanning unit 14 and the Y-axis optical scanning unit 18 shown in FIG. It takes some time to change the swinging state of the movable portion 41 (see FIG. 3) so that the designated point P moves from one point to another point. Further, the combination of the phase difference θ and the scanning angle φ corresponding to an arbitrary designated point in the area A shown in FIG. 6 is not limited to one, and there may be a plurality of combinations. Therefore, by storing all combinations of the phase differences θ and the scanning angles φ searched by the above operation in the storage memory 34 shown in FIG. 1, the indication point is moved from one point to another point. Sometimes, select the value of phase difference θ and scan angle φ closest to the value of phase difference θ corresponding to the original point And set (Step S8 in FIG. 8) may be performed. Thereby, the value corresponding to the point to which the laser beam is irradiated next can be appropriately selected, and the indication point can be changed in the shortest time.
[0044]
In the above description, as shown in FIG. 3, the optical scanning means (14, 18) has a reflecting surface 42 on a movable plate 41 pivotally supported in a uniaxial direction with respect to the silicon substrate 40. In the above description, it is assumed that the movable plate 41 is configured by combining two one-dimensional semiconductor galvanometer mirrors 14 that can scan the traveling direction of the laser light applied to the reflecting surface 42 in a one-dimensional direction. However, the present invention is not limited to this, and any device may be used as long as it can scan the predetermined region while changing the traveling direction of the laser beam.
[0045]
Further, as shown in FIG. 9, the movable plate 52 pivotally supported so as to be swingable in two axial directions with respect to the silicon substrate 51 has a reflecting surface 53, and the movable plate 52 is swung in the two axial directions. It may be composed of a two-dimensional semiconductor galvanometer mirror 50 that can scan the traveling direction of the laser light applied to the reflecting surface 53 in a two-dimensional direction. The two-dimensional semiconductor galvanometer mirror 50 is disposed on a silicon substrate 51, a frame-shaped outer movable plate 54, and an inner side thereof. Possible A movable portion comprising a moving plate 52, a first torsion bar 55 that pivotally supports the outer movable plate 54, and an axial direction perpendicular to the first torsion bar 55. Possible A second torsion bar 56 that pivotally supports the moving plate 52 so as to be swingable is integrally formed, and the outer movable plate 54 and the outer movable plate 54 and Possible A first drive coil 57 and a second drive coil 58 are formed on each peripheral edge of the moving plate 52. Reference numeral 59 denotes an electrode terminal connected to each of the drive coils 57 and 58. Although not shown, permanent magnets with N and S poles facing each other are arranged on opposite sides of the silicon substrate 51.
[0046]
As a result, as shown in FIG. 10, the optical scanning means including one two-dimensional semiconductor galvanometer mirror 50 oscillates the traveling direction of the laser light emitted from the laser light source 10 in the biaxial direction, Scanning can be performed within a predetermined area A. Therefore, the configuration of the entire apparatus can be simplified.
[0047]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, according to the invention of claim 1, The compensation means provided in the control means makes the resonance frequency in the biaxial direction in which the movable plate of the optical scanning means oscillates the same, detects the phase difference of the biaxial direction of the movable plate, and makes it constant. In order to irradiate the laser beam to the indicated point in the predetermined region that can be scanned while setting the control unit to be provided with the traveling direction of the laser beam. Sets the phase difference of the biaxial deflection angle of the movable plate and the uniaxial scanning angle of the movable plate can do. This The movable plate has the same biaxial resonance frequency at which the movable plate swings, The phase difference between the biaxial deflection angles of the movable plate is constant. Compensate so that Rocking In this state, in order to irradiate the designated point in the predetermined area that can be scanned by changing the traveling direction of the laser beam, the phase difference between the biaxial deflection angles of the movable plate and the movable Set the scanning angle in one axial direction of the plate Emitting laser light Control timing be able to. Therefore, the laser beam swung in the traveling direction by the movable plate can be scanned while drawing a Lissajous curve within a predetermined region, and by controlling the emission timing of the laser beam, any indication point can be obtained. Irradiate laser light only to To set the phase difference and the scanning angle be able to. For this reason, compared to the time during which the laser light is scanned by Lissajous, the ratio of the time for emitting the laser light is increased, and the brightness of the indication point can be improved.
[0048]
According to the second aspect of the present invention, the compensation means includes a phase difference detection circuit for detecting a phase difference between the biaxial directions of the movable plate, and a value set by the detected phase difference. And a phase difference compensation circuit that compensates so that the phase difference of the biaxial direction of the movable plate is detected by the phase difference detection circuit, and the phase difference compensation circuit detects the phase difference. Compensation is performed so that the phase difference detected by the phase difference detection circuit becomes a set value. As a result, the movable plate can be swung with a constant phase difference in the biaxial direction of the movable plate.
[0049]
Moreover, according to the invention which concerns on Claim 3, the said For setting means , the above Within a given area Indication points Of laser light 2D at the indicated point Coordinates In order to irradiate the indicated point with the laser beam, By providing a conversion table for converting the phase difference between the deflection angles in the biaxial direction of the movable plate and the scanning angle in the uniaxial direction of the movable plate, Indication points Of laser light 2D at the indicated point Coordinates are In order to irradiate the indicated point with the laser beam, The phase difference between the biaxial deflection angles of the movable plate and the uniaxial scanning angle of the movable plate are converted. Thereby, the coordinates of an arbitrary designated point can be converted into an upper air phase difference and a scanning angle.
[0050]
Furthermore, according to the invention which concerns on Claim 4, the said Setting means In addition, the above Within a given area Irradiate the indicated point Received laser light A phase difference between the biaxial movement angle of the movable plate and the scanning angle data in the uniaxial direction of the movable plate when receiving the light reception signal generated by the light receiving unit. A storage memory for storing the reference so that the data can be referred to By providing the means, Light receiving section Within a given area Irradiate the indicated point Receiving the generated laser beam and generating a reception signal, The storage memory stores the phase difference of the biaxial direction of the movable plate when the light receiving signal generated by the light receiving unit is received and the data of the scanning angle in the uniaxial direction of the movable plate. reference can do.
[0052]
Claims 5 According to the invention, the optical scanning unit has a reflection surface on the movable plate pivotally supported so as to be swingable in a uniaxial direction with respect to the substrate, and the reflection surface is irradiated by swinging the movable plate. By combining a plurality of one-dimensional semiconductor galvanometer mirrors capable of scanning the traveling direction of the laser light in a one-dimensional direction so that each movable plate can be swung in two orthogonal axis directions. The traveling direction of the laser beam emitted from the laser beam can be changed to scan the laser beam within a predetermined area.
[0053]
And claims 6 According to the invention, the optical scanning means has a reflecting surface on the movable plate pivotably supported in two axial directions orthogonal to the substrate, and swings the movable plate to the reflecting surface. By comprising a two-dimensional semiconductor galvanometer mirror capable of scanning the traveling direction of the irradiated laser light in a two-dimensional direction, the traveling direction of the laser light emitted from the light emitting means is swung, Scan within the region. Therefore, the configuration of the entire apparatus can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a laser irradiation apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the laser irradiation apparatus.
FIG. 3 is a perspective view showing a basic configuration of a one-dimensional semiconductor galvanometer mirror applied to the laser irradiation apparatus.
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of an optical scanning unit of the laser irradiation apparatus.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a biaxial phase difference of a movable plate formed in the optical scanning unit and a laser beam locus;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which a light receiving unit constituting the laser irradiation apparatus is set at an arbitrary designated point.
FIG. 7 is a flowchart for explaining an operation of storing a phase difference and a scanning angle corresponding to the coordinates of the designated point irradiated by the laser irradiation apparatus.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation for storing all phase differences and scanning angles corresponding to the indicated points.
FIG. 9 is a perspective view showing a basic configuration of a two-dimensional semiconductor galvanometer mirror applied to the laser irradiation apparatus.
FIG. 10 is a schematic view showing a configuration of a laser irradiation apparatus using the two-dimensional semiconductor galvanometer mirror.
FIG. 11 is a schematic view showing a conventional laser irradiation apparatus.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a locus of laser light raster-scanned by the laser irradiation apparatus.
[Explanation of symbols]
10 ... Laser light source
11 ... Laser drive circuit
12 ... Oscillator circuit
13 ... X-axis drive circuit
14 ... X-axis optical scanning unit
15 ... X-axis scanning origin detection means
16 ... delay circuit
17 ... Y-axis drive circuit
18 ... Y-axis optical scanning unit
19 ... Y-axis scanning origin detection means
20 ... X-axis scanning angle calculation circuit
21 ... Controller
22 ... operation unit
30 ... XY phase difference θ detection circuit
31 ... XY phase difference θ compensation circuit
32 ... Conversion table
33. Light receiving part
34 ... Storage memory
35a to 35d ... Trace of laser beam
41, 52 ... Movable plate
42, 53 ... reflective surface
A: Laser beam scanning area

Claims

Light emitting means for emitting laser light;
An optical scanning means capable of swinging a movable plate formed with a reflection surface irradiated with the laser light in two orthogonal axes, and scanning a predetermined region by swinging the traveling direction of the laser light;
Control means for controlling the timing of emitting the laser beam to the indicated point in the predetermined region based on the deflection angle of the movable plate;
In a laser irradiation apparatus comprising:
The control means is made to have the same biaxial resonance frequency at which the movable plate of the optical scanning means swings, and the phase difference between the biaxial directions of the movable plate is detected and compensated to be constant. In order to irradiate the laser beam to the compensation means and the designated point in the predetermined area that can be scanned while moving the traveling direction of the laser beam, the phase difference between the biaxial deflection angle of the movable plate and the movable A laser irradiation apparatus, comprising: setting means for setting a scanning angle in a uniaxial direction of the plate .

The compensation means includes a phase difference detection circuit that detects a phase difference of a swing angle in the biaxial direction of the movable plate, and a phase difference compensation circuit that compensates so that the detected phase difference becomes a set value. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein

The setting means is configured to irradiate the indication point with the two-dimensional coordinates of the laser beam applied to the indication point in the predetermined region in the biaxial direction of the movable plate in order to irradiate the indication point with the laser beam. 3. The laser irradiation apparatus according to claim 1, further comprising a conversion table for converting the phase difference of the deflection angle into the uniaxial scanning angle of the movable plate.

The setting means includes a light receiving unit that receives a laser beam applied to an indication point in the predetermined region and generates a reception signal, and a movable plate that receives the light reception signal generated by the light receiving unit. 2. A storage unit for storing data on a phase difference of an axial deflection angle and data on a scanning angle in one axial direction of the movable plate, and further comprising a reference means for referring to the data. The laser irradiation apparatus of any one of -3.

The optical scanning means has a reflecting surface on a movable plate pivotally supported so as to be swingable in a uniaxial direction with respect to the substrate, and linearly advances the traveling direction of the laser light irradiated on the reflecting surface by swinging the movable plate. 2. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein a plurality of one-dimensional semiconductor galvanometer mirrors capable of scanning in the original direction are combined so that each movable plate can be swung in two perpendicular directions.

The optical scanning means has a reflecting surface on a movable plate that is pivotably supported in two axial directions orthogonal to the substrate, and the traveling of the laser beam irradiated on the reflecting surface by oscillating the movable plate. 2. The laser irradiation apparatus according to claim 1, comprising a two-dimensional semiconductor galvanometer mirror capable of scanning in a two-dimensional direction.