≫ レーザービームステアリング

レーザービームステアリングはレーザービームを操る技術です。
光を偏向するには機械的にミラーの角度を変えるポリゴンスキャナー、ガルバノスキャナーが多く用いられていますが、最近では光MEMSスキャナー、レゾナントスキャナーの他にAODやEODも使用されています。
平面を一様にスキャンしようとするとラスタースキャンが多く使用されていますが、リサージュスキャンやコニカルスキャンもLiDARでは使用されています。
ある特定な場所だけスキャンするのがベクタースキャンでディスプレイやレーザーマーカーに使用されています。
これらの2次元スキャンでは1軸のスキャナーを2軸組合わせる他に、シングルミラーで2軸の制御もできるデバイスの選択もできます。
また標的に追従してレーザービームを動かし、フォーカスを制御して常に小さいスポット径でレーザーを標的に照射することも可能です。
これらには高速で高精度な光学スキャナーと走査光学系、走査座標を制御するセンサとスキャナー制御、高出力レーザーの高速、高電流ドライバー、受光光学系と受光回路とまさにオプトメカトロニクス開発になります。

スキャン角度、スキャン周波数、ビームアパーチャーによって選択します。
共振タイプは周波数が可変できません。
光MEMSスキャナ、ガルバノスキャナ、レゾナントスキャナ、ポリゴンスキャナ、ピエゾスキャナなどの機械スキャナの他にAOD,EOD,KTNの光学結晶を用いたスキャナーもあります。
ガルバノスキャナーやポリゴンスキャナーは複数を同期運転することも可能ですので広い範囲を同時にスキャンすることができます。

スキャン角度、フィレーム周波数、スキャン解像度、ビームアパーチャーによって選択します。
一つのデバイスで2次元スキャンする場合と複数のデバイスを組合わせて構成する場合があります。
2次元スキャン出来るデバイスの一つは光MEMSスキャナの共振ー共振タイプでリサージュスキャンとなります。
共振ー非共振と非共振ー非共振タイプではラスタースキャンが可能ですが非共振側の共振周波数でフレームレートが制限されます。
角度付きポリゴンスキャナーでは1回転で角度の違う面数分だけスキャンすることができます。複数デバイスではガルバノーガルバノが良く使用されますが、ポリゴンーポリゴン、ポリゴンーガルバノなど2軸の同期が取れればどのデバイスでも可能です。
ウエッジプリズムを2枚回転するコニカルキャンでも2次元スキャンは可能ですがスキャンパターンはだいぶ違ったものになります。
また角度付きポリゴンスキャナーと複数の角度の異なるミラーを組合わせるとオムニスキャンとなりスーパーマーケットのレジで使用されています。

スキャン角度、フィレーム周波数、スキャン解像度、ビームアパーチャーによって選択します。
こちらも1つのデバイスでスキャンできるものとしては光MEMSスキャナの非共振ー非共振タイプです。
一般的にはガルバノ＾ガルバノの組合せが多く、レーザーショーなどのパターンを描くのやレーザー加工機がありますが、その他に対象物への追従制御の用途があります。

LiDARなどでは全方位の360度のスキャンを求められることがあります。
モノゴンスキャナーで可能ですが、さらに副走査方向の解像度を求められることもあります。
モノゴンスキャナーに1次元移動機構を持たせて変位を追加したのがヘリカルスキャンで、角度を追加したオムニディレクショナルスキャンも提案されていますが開発途上です。