(57)【要約】      （修正有）【課題】温度や振動等の影響によりミラーが本来の位置から傾いたとしても光軸を適切に補正する光伝送装置を提供する。【解決手段】主系統レーザ光を出射する主系統出射器１と、主系統レーザ光を伝送するための１以上の導光ミラー４，５，６と、ダイクロイックミラー１４，１５，１６と、主系統レーザ光の光路上に設けられたチルトミラー３と、第１計測系統レーザ光を出射する計測系統レーザ発生器８ｂと、第１計測系統レーザ光の位置を検出する検出部１０と、検出部１０の検出結果に基づいて導光ミラー４，５，６の各々における角度ずれを算出し、当該角度ずれに基づく光軸ずれを補正するための第１制御信号を生成する制御器１１ｂと、第１制御信号に基づいてチルトミラー３の角度調整を行うミラー駆動部１２とを備え、ダイクロイックミラー１４，１５，１６の各々は、主系統レーザ光を透過させるとともに、対応する第１計測系統レーザ光を反射させる。【選択図】図１
2010286716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主系統レーザ光を出射する主系統レーザ光出射部と、
前記主系統レーザ光出射部により出射された主系統レーザ光を伝送するための１以上の導光ミラーと、
前記１以上の導光ミラーの各々に対応して連動するように設けられた１以上の第１ダイクロイックミラーと、
前記主系統レーザ光出射部により出射された主系統レーザ光の光路上に設けられたチルトミラーと、
前記１以上の第１ダイクロイックミラーに対応した互いに波長の異なる１以上の第１計測系統レーザ光の各々を出射する計測系統レーザ光出射部と、
前記１以上の第１ダイクロイックミラーのいずれかにより反射された前記第１計測系統レーザ光の位置を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記第１計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて前記１以上の導光ミラーの各々における角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれに基づく光軸ずれを補正するための第１制御信号を生成する制御部と、
前記制御部により生成された第１制御信号に基づいて前記チルトミラーを駆動させ、角度調整を行うミラー駆動部とを備え、
前記１以上の第１ダイクロイックミラーの各々は、前記主系統レーザ光出射部により出射された主系統レーザ光を透過させるとともに、対応する前記第１計測系統レーザ光を反射させることを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記１以上の第１計測系統レーザ光の各々を出射するタイミングを制御するための第２制御信号を生成し、
前記計測系統レーザ光出射部は、前記制御部により生成された第２制御信号に基づいて、前記１以上の第１計測系統レーザ光の各々を出射することを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
【請求項３】
前記チルトミラーに連動するように設けられ、前記１以上の第１計測系統レーザ光の各々が有する波長と異なる第１波長を有するレーザ光を反射するとともに前記主系統レーザ光を透過させる第２ダイクロイックミラーを備え、
前記計測系統レーザ光出射部は、前記第１波長を有する第２計測系統レーザ光を出射し、
前記検出部は、前記第２ダイクロイックミラーにより反射された前記第２計測系統レーザ光の位置を検出し、
前記制御部は、前記検出部により検出された前記第２計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて前記チルトミラーにおける角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれに基づいて前記第１制御信号を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光伝送装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２計測系統レーザ光を出射するタイミングを制御するための第３制御信号を生成し、
前記計測系統レーザ光出射部は、前記制御部により生成された第３制御信号に基づいて、前記第２計測系統レーザ光を出射することを特徴とする請求項３記載の光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送装置に関し、例えばレーザ発生器により発生したレーザ光を伝送させるための光学系器材全般による光伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光共振器を使用したレーザ発生装置等により発生したレーザ光を伝送する光伝送装置は、所望の方向にレーザ光を伝送させるために、予め角度調節された複数枚のミラーやレンズ等を備えて光伝送路を確保する。しかしながら、例えば遠隔地の目標物に対してレーザ光を射出する必要がある場合において、わずかなミラーの角度ずれは、遠隔地において大きな位置ずれを引き起こす可能性がある。また、ファイバを備えたレーザ発生装置等においては、直径が数μｍ程度のコアを有するファイバもあるので、ファイバに光を正確に入射させるために光軸調整は重要であり、ミラーやレンズ等の正確な調整が要求される。
【０００３】
また、当該光伝送装置が特殊な温度環境下や振動環境下に設置された場合に、レーザ光の向きを調整して伝送するためのミラーやレンズ等は、予め調節された角度から傾いてしまう場合がある。そのような場合においてレーザ光の光軸角度が本来の位置からずれてしまうため、作業者は、ミラーやレンズ等を調節し直す必要がある。例えば、レーザ発生装置内部に当該光伝送装置が組み込まれている場合、これらのミラーやレンズ等は、光学系器材を収納する箱等の密閉空間に設置されているのが通常であるため、作業者は、装置を解体してミラーやレンズ等を調節し直す必要があり、手間がかかるという問題がある。
【０００４】
したがって、従来の光伝送装置は、振動や温度等の影響によりミラーやレンズ等が傾斜するのを低減するために、当該ミラーやレンズ等が設置されているステージの強化を図るといった対策がとられている。しかしながら、ステージの強化により、当該光伝送装置やこれを含むレーザ発生装置は、サイズが大きくなるとともに重量が増してしまうという問題がある。
【０００５】
したがって、ステージの強化等を必要とせず、且つ温度や振動等により光軸ずれが生じた場合でも当該ミラーやレンズ等の傾斜を自動的に調整する方法や装置が望まれている。
【０００６】
特許文献１には、ターゲットに対して照射するレーザ光の照射精度を向上させるとともに、小型軽量化が可能な光伝送システムが記載されている。この光伝送システムは、レーザ光照射系統の光発生装置から出力される照射光を反射ミラー及びダイクロイックミラーを有する導光路を介して微動鏡側へ導光するとともに、レーザ光軸測定系統の測定光発生装置から出力される測定光を導光路を介して垂直反射ミラー側へ導光し、垂直反射ミラーにより反射した測定光を導光路を往復して導光して光検出器側へ導く。さらに、当該光伝送システムは、導かれた測定光を受信した光検出器により管理光軸のずれを検知し、この管理光軸にずれがある場合に、光軸補正データを生成し、当該生成された光軸補正データに基いて微動鏡駆動部の微動鏡を角度制御する。
【０００７】
以上のようにして、特許文献１に記載の光伝送システムは、射出するメインレーザ光のターゲット側への照射精度を一層向上させることができるとともに、照射合わせの調整を容易且つ確実に行うことができ、さらに装置全体を小型・軽量化することができる。
【０００８】
図６は、従来の光伝送装置の構成を示すブロック図である。図６に示すように、従来の光伝送装置は、主系統出射器１、ダイクロイックミラー２、チルトミラー３、導光ミラー４，５，６、ダイクロイックミラー７、計測系統レーザ発生器８ａ、ハーフミラー９、検出部１０、制御器１１ａ、及びミラー駆動部１２により構成される。なお、図６に示す従来の光伝送装置において、主系統出射器１により出射される「主系統レーザ光」と計測系統レーザ発生器８ａにより出射される「計測系統レーザ光」とは、異なる波長を有する別のレーザ光であるとする。この光伝送装置は、「主系統レーザ光」を伝送することを本来の目的としている。これに対し、「計測系統レーザ光」は、「主系統レーザ光」の光軸ずれを補正するために、当該「計測系統レーザ光」を利用して「主系統レーザ光」の光軸ずれ量を測定し、補正量を決定することを目的として生成されるものである。
【０００９】
主系統出射器１は、主系統レーザ光を生成し、所定の方向に出射する。
【００１０】
チルトミラー３は、レーザ光を伝送するために設置されたものであり、後述するミラー駆動部１２により２軸方向（アジマス、エレベーション）に角度調整される。
【００１１】
計測系統レーザ発生器８ａは、主系統レーザ光の光軸を補正するための計測系統レーザ光を生成し、所定の方向に出射する。この計測系統レーザ光は、上述したように主系統レーザ光とは異なる波長を有している。
【００１２】
ハーフミラー９は、計測系統レーザ光が有する波長において、透過率と反射率とがほぼ等しいミラーである。すなわち、ハーフミラー９は、入射された計測系統レーザ光の半分を透過させ、半分を反射させるミラーである。
【００１３】
ダイクロイックミラー２，７は、主系統レーザ光の波長に対しては高透過率を有し、計測系統レーザ光が有する波長に対しては高反射率を有するミラーである。なお、ダイクロイックミラー７は、正常な状態であれば主系統レーザ光と計測系統レーザ光とのいずれもが垂直に入射されるように予め角度調整されて設置されている。
【００１４】
導光ミラー４，５，６は、主系統レーザ光及び計測系統レーザ光に共通する光路上に予め所定の角度で設置されたミラーであり、入射された主系統レーザ光及び計測系統レーザ光を反射させて伝送する。
【００１５】
検出部１０は、ハーフミラー９により反射された計測系統レーザ光の位置を検出するものである。
【００１６】
制御器１１ａは、例えばＣＰＵにより実現され、検出部１０により検出された計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて、導光ミラー４，５，６における角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれを補正するようにチルトミラー３に対する角度制御量を算出し、ミラー駆動部１２を制御する。
【００１７】
ミラー駆動部１２は、制御器１１ａの制御に基づいてチルトミラー３を駆動させ、チルトミラー３の角度を調整する。
【００１８】
次に、上述のように構成された従来の光伝送装置の作用を説明する。主系統出射器１により出射された主系統レーザ光は、ダイクロイックミラー２を透過し、チルトミラー３及び導光ミラー４，５，６により形成された光路に導光され、ダイクロイックミラー７を透過して出射される。
【００１９】
一方、計測系統レーザ発生器８ａにより出射された計測系統レーザ光は、一部がハーフミラー９を透過し、ダイクロイックミラー２、チルトミラー３、及び導光ミラー４，５，６により形成された光路に導光され、ダイクロイックミラー７において反射された後に、再び導光ミラー６，５，４、チルトミラー３、ダイクロイックミラー２の順に導光され、ハーフミラー９において一部が反射され、検出部１０に対して入射される。
【００２０】
すなわち、従来の光伝送装置における「計測系統」は、計測系統レーザ発生器８ａから出射された計測系統レーザ光がハーフミラー９を透過した後に、主系統レーザ光の導光路と平行に通るように光路形成を行うものであり、且つダイクロイックミラー７により反射された計測系統レーザ光が検出部１０に達するまでに、主系統レーザ光の導光路に対して平行な光路を通るように、光路形成を行う系統である。なお、計測系統レーザ光の光路は、主系統レーザ光の光路と同一でもよい。
【００２１】
したがって、主系統レーザ光と計測系統レーザ光とは、ダイクロイックミラー２からダイクロイックミラー７までの光路において、互いに平行である。
【００２２】
検出部１０は、ハーフミラー９により反射された計測系統レーザ光の位置を検出する。導光ミラー４，５，６において角度ずれが無い場合には、検出部１０は、常に所定の位置において計測系統レーザ光を検出する。これに対し、導光ミラー４，５，６のいずれかにおいて角度ずれが生じている場合には、検出部１０は、所定の位置からずれた位置において計測系統レーザ光を検出する。その後、検出部１０は、検出結果を制御器１１ａに対して出力する。
【００２３】
制御器１１ａは、検出部１０により検出された計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて、導光ミラー４，５，６における角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれを補正するようにチルトミラー３に対する角度制御量を算出し、ミラー駆動部１２を制御する。すなわち、制御器１１ａによる補正方法は、検出部１０で検出された変位あるいは変角が零になるように、ミラー駆動部１２を介してチルトミラー３を駆動させるものである。
【００２４】
ミラー駆動部１２は、制御器１１ａの制御に基づいてチルトミラー３を駆動させ、チルトミラー３の角度を調整する。チルトミラー３は、ミラー駆動部１２による２軸の駆動軸を有しており、反射光軸を２軸に変化させることができる。
【００２５】
なお、この従来の光伝送装置は、チルトミラー３を駆動することにより光軸補正を行うものであるため、導光ミラー４，５，６の各々に対して生じた角度ずれが物理的に補正されることはない。したがって、制御器１１ａは、光軸補正制御動作において元の光軸に戻すことは困難であるため、少なくとも計測系統レーザ光のダイクロイックミラー７に対する入射角度が垂直になるように、ミラー駆動部１２を制御してチルトミラー３を角度調整する。
【００２６】
上述のとおり、図６に示す従来の光伝送装置によれば、温度や振動等の影響によりレーザ光を伝送する導光ミラー４，５，６が本来の位置から傾いたとしても、自動的に光軸を適切に補正することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】特開２００６−１８９２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
しかしながら、上述した図６に示す従来の光伝送装置は、導光ミラー４，５，６の変形に対して光軸補正をかける技術であるが、ダイクロイックミラー７の変形に対しては対応しておらず、ダイクロイックミラー７の反射面は常に一定であるという前提が必要である。したがって、図６に示す従来の光伝送装置は、機器等の振動によりダイクロイックミラー７に変角が起きると、主系統レーザ光の光軸を正確に所望の角度に制御することができないという問題点を有する。
【００２９】
例えば、仮にダイクロイックミラー７において振動等の要因により角度ずれが生じた場合を考えると、導光ミラー４，５，６において角度ずれが生じていないとしても、制御器１１ａは、角度ずれが生じていると判断してチルトミラー３の角度を動かしてしまい、結果として主系統レーザ光の光軸が本来の位置からずれてしまう。
【００３０】
この問題は、上述した特許文献１に記載の光伝送システムにおいても同様に生じる。特許文献１に記載の光伝送システムは、光軸ずれを検出するための測定光を反射させて導光路の復路へと導く垂直反射ミラーを備えており、当該垂直反射ミラーが本来の位置から傾いている場合には正確な光軸ずれを検出することができず、正しい光軸補正ができないからである。
【００３１】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、温度や振動等の影響により光軸補正用の計測系統レーザ光を反射するミラーや主系統レーザ光を伝送するミラーが本来の位置から傾いたとしても光軸を適切に補正する光伝送装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明に係る光伝送装置は、上記課題を解決するために、主系統レーザ光を出射する主系統レーザ光出射部と、前記主系統レーザ光出射部により出射された主系統レーザ光を伝送するための１以上の導光ミラーと、前記１以上の導光ミラーの各々に対応して連動するように設けられた１以上の第１ダイクロイックミラーと、前記主系統レーザ光出射部により出射された主系統レーザ光の光路上に設けられたチルトミラーと、前記１以上の第１ダイクロイックミラーに対応した互いに波長の異なる１以上の第１計測系統レーザ光の各々を出射する計測系統レーザ光出射部と、前記１以上の第１ダイクロイックミラーのいずれかにより反射された前記第１計測系統レーザ光の位置を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記第１計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて前記１以上の導光ミラーの各々における角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれに基づく光軸ずれを補正するための第１制御信号を生成する制御部と、前記制御部により生成された第１制御信号に基づいて前記チルトミラーを駆動させ、角度調整を行うミラー駆動部とを備え、前記１以上の第１ダイクロイックミラーの各々は、前記主系統レーザ光出射部により出射された主系統レーザ光を透過させるとともに、対応する前記第１計測系統レーザ光を反射させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、温度や振動等の影響により光軸補正用の計測系統レーザ光を反射するミラーや主系統レーザ光を伝送するミラーが本来の位置から傾いたとしても光軸を適切に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１の形態の光伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の形態の光伝送装置におけるチルトミラーあるいは導光ミラーとダイクロイックミラーとの位置関係を示す図である。
【図３】本発明の実施例１の形態の光伝送装置における計測系統レーザ光を利用した角度ずれ検出の動作を示す図である。
【図４】本発明の実施例１の形態の光伝送装置の動作を示す図である。
【図５】本発明の実施例１の形態の光伝送装置における各ミラーの角度ずれの状態を示す図である。
【図６】従来の光伝送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】
【００３５】
以下、本発明の光伝送装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００３６】
図１は、本発明の実施例１の光伝送装置の構成を示すブロック図である。図１を参照して、光伝送装置の構成を説明する。本実施例の光伝送装置は、図１に示すように、主系統出射器１、ダイクロイックミラー２、チルトミラー３、導光ミラー４，５，６、計測系統レーザ発生器８ｂ、ハーフミラー９、検出部１０、制御器１１ｂ、ミラー駆動部１２、及びダイクロイックミラー１３，１４，１５，１６により構成される。
【００３７】
なお、本発明の光伝送装置において、主系統出射器１により出射される「主系統レーザ光」と計測系統レーザ発生器８ｂにより出射される「計測系統レーザ光」とは、異なる波長を有する別のレーザ光であるとする。図６で説明した従来の光伝送装置と同様に、本発明の光伝送装置は、「主系統レーザ光」を伝送することを本来の目的としている。これに対し、「計測系統レーザ光」は、「主系統レーザ光」の光軸ずれを補正するために、当該「計測系統レーザ光」を利用して「主系統レーザ光」の光軸ずれ量を測定し、補正量を決定することを目的として生成されるものである。
【００３８】
また、図１に示す計測系統レーザ発生器８ｂから出射された計測系統レーザ光の光路は、１例を示すものであり、本実施例においては後述する「第２計測系統レーザ光」の光路を示すものである。
【００３９】
主系統出射器１は、本発明の主系統レーザ光出射部に対応し、主系統レーザ光を生成して所定の方向に出射する。
【００４０】
ダイクロイックミラー２は、主系統レーザ光の波長に対しては高透過率を有し、計測系統レーザ光が有する波長に対しては高反射率を有するミラーである。主系統レーザ光と計測系統レーザ光とは、ダイクロイックミラー２において透過／反射の選別を行うために互いに異なる波長を有する必要がある。
【００４１】
チルトミラー３は、主系統出射器１により出射された主系統レーザ光の光路上に設けられ、主系統レーザ光及び計測系統レーザ光を伝送する。このチルトミラー３は、従来と同様に、ミラー駆動部１２により２軸方向（アジマス、エレベーション）に角度調整される。例えば、チルトミラー３は、ミラー面の中心を基準として、垂直軸、水平軸を独立してあおり（水平及び鉛直方向のミラー角度）調整する。垂直軸と水平軸に対するミラーの角度をそれぞれ独立して調整するために、複数のアクチュエータ等をチルトミラー３に設けてもよい。
【００４２】
導光ミラー４，５，６は、主系統出射器１により出射された主系統レーザ光を伝送するために主系統レーザ光の光路上に予め所定の角度で設置されたミラーである。これらの導光ミラー４，５，６は、主系統レーザ光と計測系統レーザ光とに共通する光路上に設置されており、入射された主系統レーザ光あるいは計測系統レーザ光を反射させて伝送する。本実施例における導光ミラーの数は３つであるが、本発明を実現するためには１以上であれば幾つでもよい。
【００４３】
ダイクロイックミラー１４，１５，１６は、本発明の第１ダイクロイックミラーに対応し、１以上の導光ミラー４，５，６の各々に対応して連動するように設けられたミラーである。本実施例における第１ダイクロイックミラーの数は３つであるが、本発明を実現するためには１以上であれば幾つでもよい。ただし、導光ミラーに対応して設けられるものであるため、第１ダイクロイックミラーの数は、導光ミラーの数と同数である。
【００４４】
また、１以上の第１ダイクロイックミラー（ダイクロイックミラー１４，１５，１６）の各々は、主系統出射器１により出射された主系統レーザ光を透過させるとともに、対応する第１計測系統レーザ光を反射させる。第１計測系統レーザ光については後述する。
【００４５】
ダイクロイックミラー１３は、本発明の第２ダイクロイックミラーに対応し、チルトミラー３に連動するように設けられ、１以上の第１計測系統レーザ光の各々が有する波長と異なる第１波長を有するレーザ光を反射するとともに主系統レーザ光を透過させる。
【００４６】
図２は、本実施例の光伝送装置におけるチルトミラー３とダイクロイックミラー１３との位置関係を示す図である。図２に示すように、チルトミラー３とダイクロイックミラー１３とは、４５度の角度をなすように組み合わされた状態で固定されており、仮にチルトミラー３が傾いた場合には、チルトミラー３に連動してダイクロイックミラー１３も傾く。ただし、図２に示す位置関係は例示であり、必ずしもチルトミラー３とダイクロイックミラー１３との間の角度は４５度でなくてもよい。なお、導光ミラー４，５，６の各々とダイクロイックミラー１４，１５，１６の各々との位置関係も同様であり、それぞれ連動するように固定されている。
【００４７】
計測系統レーザ発生器８ｂは、本発明の計測系統レーザ光出射部に対応し、１以上の第１ダイクロイックミラー（ダイクロイックミラー１４，１５，１６）に対応した互いに波長の異なる１以上の第１計測系統レーザ光の各々を出射する。すなわち、計測系統レーザ発生器８ｂは、第１ダイクロイックミラーの数（本実施例では３つ）と同数の種類の第１計測系統レーザ光を出射する機能を備えている。この第１計測系統レーザ光は、導光ミラー４，５，６の各々の傾きを調べるためのレーザ光である。
【００４８】
また、計測系統レーザ発生器８ｂは、第１波長を有する第２計測系統レーザ光を出射する。この第２計測系統レーザ光は、第１波長を有するため、上述したようにダイクロイックミラー１３により反射されるレーザ光であり、チルトミラー３の傾きを調べるためのレーザ光である。
【００４９】
したがって、計測系統レーザ発生器８ｂは、本実施例において、３種類の第１計測系統レーザ光と１種類の第２計測系統レーザ光を出射する機能を備えている。これら４種類の計測系統レーザ光は、互いに異なる波長を有しており、さらに主系統レーザ光とも異なる波長を有している。
【００５０】
本実施例において、第２計測系統レーザ光は、波長α（＝第１波長）のレーザ光であるとする。また、３種類の第１計測系統レーザ光は、それぞれ波長β、γ、ψのレーザ光であるとする。ダイクロイックミラー１４は、対応する波長βの第１計測系統レーザ光を反射させるが、その他の波長を有するレーザ光は透過させる。ダイクロイックミラー１５は、対応する波長γの第１計測系統レーザ光を反射させるが、その他の波長を有するレーザ光は透過させる。ダイクロイックミラー１６は、対応する波長ψの第１計測系統レーザ光を反射させるが、その他の波長を有するレーザ光は透過させる。
【００５１】
ハーフミラー９は、第１計測系統レーザ光及び第２計測系統レーザ光が有する波長において、透過率と反射率とがほぼ等しいミラーである。すなわち、ハーフミラー９は、入射された第１計測系統レーザ光あるいは第２計測系統レーザ光の半分を透過させ、半分を反射させるミラーである。
【００５２】
検出部１０は、１以上の第１ダイクロイックミラー（ダイクロイックミラー１４，１５，１６）のいずれかにより反射された第１計測系統レーザ光の位置を検出する。また、検出部１０は、第２ダイクロイックミラーであるダイクロイックミラー１３により反射された第２計測系統レーザ光の位置を検出する。
【００５３】
この検出部１０は、ＰＳＤ（光位置センサ、Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）であり、例えば４つの光検知器により構成された４象限光検出器等により実現され、各光検知器により検知された計測系統レーザ光の光量に基づいて計測系統レーザ光の光軸位置を検知する。すなわち、検出部１０は、第１計測系統レーザ光及び第２計測系統レーザ光が有する波長に対して感度がある検知器であり、４象限光検出器を利用した場合には検知器面上に映った像の重心位置を求めることも可能である。当然のことながら、検出部１０は、４象限以上の素子からなる検知器でもよく、反射された第１計測系統レーザ光及び第２計測系統レーザ光の位置を検知できればよい。
【００５４】
制御器１１ｂは、本発明の制御部に対応し、例えばＣＰＵ等により実現され、検出部１０により検出された第１計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて、１以上の導光ミラー４，５，６の各々における角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれに基づく光軸ずれを補正するための第１制御信号を生成して出力する。
【００５５】
また、制御器１１ｂは、検出部１０により検出された第２計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいてチルトミラー３における角度ずれを算出するとともに、算出した角度ずれに基づいて第１制御信号を生成する。
【００５６】
さらに、制御器１１ｂは、１以上の第１計測系統レーザ光の各々を出射するタイミングを制御するための第２制御信号を生成する。また、制御器１１ｂは、第２計測系統レーザ光を出射するタイミングを制御するための第３制御信号を生成する。
【００５７】
計測系統レーザ発生器８ｂは、制御器１１ｂにより生成された第２制御信号に基づいて、１以上の第１計測系統レーザ光の各々を出射する。また、計測系統レーザ発生器８ｂは、制御器１１ｂにより生成された第３制御信号に基づいて、第２計測系統レーザ光を出射する。
【００５８】
すなわち、計測系統レーザ発生器８ｂによる波長α，β，γ，ψの計測系統レーザ光の出射タイミングは、制御器１１ｂにより制御される。
【００５９】
ミラー駆動部１２は、制御器１１ｂにより生成された第１制御信号に基づいてチルトミラー３を駆動させ、チルトミラー３の角度調整を行う。
【００６０】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図３は、本発明の実施例１の光伝送装置における計測系統レーザ光を利用した角度ずれ検出の動作を示す図である。また、図４は、本実施例の光伝送装置の動作を示す図である。図３，４を参照して、本実施例の光伝送装置の動作について説明する。
【００６１】
なお、制御器１１ｂは、事前準備として、チルトミラー及び各導光ミラーが正しい位置を維持している場合において、検出部１０により検知された第１計測系統レーザ光及び第２計測系統レーザ光の位置に基づいて基準位置を設定する。
【００６２】
各ミラーが所定の角度で正しく設置されている場合において、この光伝送装置は、主系統出射器１により出射された主系統レーザ光をチルトミラー３、導光ミラー４、導光ミラー５、導光ミラー６の順に反射させて伝送し、目的とする方向に出力する。なお、主系統レーザ光の光路上に設けられたダイクロイックミラー２，１３，１４，１５，１６は、上述したように主系統レーザ光を透過させる。したがって、主系統レーザ光は、これらのダイクロイックミラーにより影響を受けることは無い。
【００６３】
次に、本実施例の光伝送装置における光軸補正制御の動作を図４の記載に沿って説明する。この光軸補正制御動作は、定期的に自動的に行われるものとしてもよいし、ユーザの外部操作により行われてもよい。
【００６４】
ある瞬間において、チルトミラー３、導光ミラー４、導光ミラー５、及び導光ミラー６は、それぞれ角度θ１、θ２、θ３、及びθ４の角度ずれを有しているものと仮定する。ここで本明細書においては、時計回りの回転方向を正とし、反時計回りの回転方向を負として定義する。図５は、本実施例の光伝送装置における各ミラーの角度ずれの状態を示す図である。ここでは、説明を簡単化するために２次元での計算方法のみを説明する。
【００６５】
デフォルト（振動しない）状態ではミラーの変角が起きることはなく、所望の光軸角度を保っているものとする。ここで、振動により図５に示すようにチルトミラー３、導光ミラー４、導光ミラー５、導光ミラー６がデフォルトの位置からそれぞれθ１、θ２、θ３、及びθ４だけ変角したとすると、主系統の光軸は、デフォルトの位置からθだけ変角してしまう。ここで、θは以下の式により表される。
【００６６】
θ＝２θ４−２θ３＋２θ２−２θ１    …（１）
なお、ダイクロイックミラー１３は、チルトミラー３に連動するように設けられているので、チルトミラー３と同様にθ１だけ角度ずれが生じる。同様に、ダイクロイックミラー１４，１５，１６の各々は、導光ミラー４，５，６の各々に対応して連動するように設けられているので、対応した導光ミラーと同様に、それぞれθ２、θ３、及びθ４だけ角度ずれが生じる。
【００６７】
以下、実際の光軸補正制御における各部の動作を具体的に説明する。まず、制御器１１ｂは、波長αの第２計測系統レーザ光を出射するタイミングを制御するための第３制御信号を生成し、計測系統レーザ発生器８ｂに対して出力する。
【００６８】
計測系統レーザ発生器８ｂは、制御器１１ｂにより生成された第３制御信号に基づいて、波長αの第２計測系統レーザ光を出射する。この第２計測系統レーザ光は、ハーフミラー９及びダイクロイックミラー２を介してダイクロイックミラー１３に到達する（図４のステップＳ１）。その際に、第２計測系統レーザ光は、図３（ａ）に示すように、ダイクロイックミラー１３により反射され、ダイクロイックミラー２及びハーフミラー９を介して検出部１０に出力される（図４のステップＳ２）。
【００６９】
検出部１０は、第２計測系統レーザ光の位置を検出し、検出結果を制御器１１ｂに対して出力する（図４のステップＳ３）。制御器１１ｂは、検出部１０により検出された第２計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいてチルトミラー３における角度ずれを算出する。具体的には、制御器１１ｂは、検出結果に基づいて変角θαを算出し、変角情報を保存する（図４のステップＳ４）。
【００７０】
θα＝２θ１    …（２）
変角θαは、（２）式により表される。したがって、制御器１１ｂは、変角θαに基づいてチルトミラー３における角度ずれθ１を算出することができる。
【００７１】
次に、制御器１１ｂは、波長βの第１計測系統レーザ光を出射するタイミングを制御するための第２制御信号を生成し、計測系統レーザ発生器８ｂに対して出力する（図４のステップＳ５）。
【００７２】
計測系統レーザ発生器８ｂは、制御器１１ｂにより生成された第２制御信号に基づいて、波長βの第１計測系統レーザ光を出射する。この第１計測系統レーザ光は、ハーフミラー９、ダイクロイックミラー２、ダイクロイックミラー１３、及びチルトミラー３を介してダイクロイックミラー１４に到達する（図４のステップＳ６）。その際に、第１計測系統レーザ光は、図３（ｂ）に示すように、ダイクロイックミラー１４により反射され、チルトミラー３、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー２、及びハーフミラー９を介して検出部１０に出力される（図４のステップＳ７）。
【００７３】
検出部１０は、第１計測系統レーザ光の位置を検出し、検出結果を制御器１１ｂに対して出力する（図４のステップＳ８）。制御器１１ｂは、検出部１０により検出された第１計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて変角θβを算出し、変角情報を保存する（図４のステップＳ９）。
【００７４】
θβ＝２θ２−４θ１    …（３）
変角θβは、（３）式により表される。したがって、制御器１１ｂは、変角θβの値とθ１とに基づいて導光ミラー４における角度ずれθ２を算出することができる。
【００７５】
次に、制御器１１ｂは、波長γの第１計測系統レーザ光を出射するタイミングを制御するための第２制御信号を生成し、計測系統レーザ発生器８ｂに対して出力する（図４のステップＳ１０）。
【００７６】
計測系統レーザ発生器８ｂは、制御器１１ｂにより生成された第２制御信号に基づいて、波長γの第１計測系統レーザ光を出射する。この第１計測系統レーザ光は、ハーフミラー９、ダイクロイックミラー２、ダイクロイックミラー１３、チルトミラー３、ダイクロイックミラー１４、及び導光ミラー４を介してダイクロイックミラー１５に到達する（図４のステップＳ１１）。その際に、第１計測系統レーザ光は、図３（ｃ）に示すように、ダイクロイックミラー１５により反射され、導光ミラー４、ダイクロイックミラー１４、チルトミラー３、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー２、及びハーフミラー９を介して検出部１０に出力される（図４のステップＳ１２）。
【００７７】
検出部１０は、第１計測系統レーザ光の位置を検出し、検出結果を制御器１１ｂに対して出力する（図４のステップＳ１３）。制御器１１ｂは、検出部１０により検出された第１計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて変角θγを算出し、変角情報を保存する（図４のステップＳ１４）。
【００７８】
θγ＝２θ３−４θ２＋４θ１    …（４）
変角θγは、（４）式により表される。したがって、制御器１１ｂは、変角θγの値とθ１及びθ２に基づいて導光ミラー５における角度ずれθ３を算出することができる。
【００７９】
次に、制御器１１ｂは、波長ψの第１計測系統レーザ光を出射するタイミングを制御するための第２制御信号を生成し、計測系統レーザ発生器８ｂに対して出力する（図４のステップＳ１５）。
【００８０】
計測系統レーザ発生器８ｂは、制御器１１ｂにより生成された第２制御信号に基づいて、波長ψの第１計測系統レーザ光を出射する。この第１計測系統レーザ光は、ハーフミラー９、ダイクロイックミラー２、ダイクロイックミラー１３、チルトミラー３、ダイクロイックミラー１４、導光ミラー４、ダイクロイックミラー１５、及び導光ミラー５を介してダイクロイックミラー１６に到達する（図４のステップＳ１６）。その際に、第１計測系統レーザ光は、図３（ｄ）に示すように、ダイクロイックミラー１６により反射され、導光ミラー５、ダイクロイックミラー１５、導光ミラー４、ダイクロイックミラー１４、チルトミラー３、ダイクロイックミラー１３、ダイクロイックミラー２、及びハーフミラー９を介して検出部１０に出力される（図４のステップＳ１７）。
【００８１】
検出部１０は、第１計測系統レーザ光の位置を検出し、検出結果を制御器１１ｂに対して出力する（図４のステップＳ１８）。制御器１１ｂは、検出部１０により検出された第１計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて変角θψを算出し、変角情報を保存する（図４のステップＳ１９）。
【００８２】
θψ＝２θ４−４θ３＋４θ２−４θ１    …（５）
変角θψは、（５）式により表される。したがって、制御器１１ｂは、変角θψの値とθ１、θ２、及びθ３に基づいて導光ミラー６における角度ずれθ４を算出することができる。
【００８３】
なお、制御器１１ｂは、上述したように検出器１０から検出結果を受け取るたびに個々のミラーにおける角度ずれを求めるのではなく、変角θα、θβ、θγ、θψのデータがそろった後に式（２）、（３）、（４）、（５）を用いて連立方程式によりθ１、θ２、θ３、及びθ４を求めてもよい。
【００８４】
以上のようにして、制御器１１ｂは、検出部１０により検出された第１計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいて１以上の導光ミラー４，５，６の各々における角度ずれを算出するとともに、検出部１０により検出された第２計測系統レーザ光の位置と予め設定された基準位置とに基づいてチルトミラー３における角度ずれを算出し、算出した角度ずれに基づく光軸ずれを補正するための第１制御信号を生成して出力する。
【００８５】
具体的には、制御器１１ｂは、算出した角度ずれθ１、θ２、θ３、θ４を（１）式に代入することによりθを求めるとともに、当該θの値を０にするためのθ１目標値（仮にθ１´とする）を算出し、チルトミラー３の角度をθ１´にするための第１制御信号を生成してミラー駆動部１２に対して出力する（図４のステップＳ２０）。
【００８６】
ミラー駆動部１２は、制御器１１ｂにより生成された第１制御信号に基づいてチルトミラー３を駆動させ、チルトミラー３の角度がθ１´になるように角度調整を行う（図４のステップＳ２１）。
【００８７】
以上のようにして、本実施例の光伝送装置は、光軸補正制御を行う。光軸補正制御動作を継続して行う場合には、制御器１１ｂは、再び波長αの第２計測系統レーザ光を出射するタイミングを制御するための第３制御信号を生成し、計測系統レーザ発生器８ｂに対して出力する（図４のステップＳ２２）。その後の動作は、ステップＳ１から上述した動作が繰り返されることになる。
【００８８】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る光伝送装置によれば、温度や振動等の影響により光軸補正用の計測系統レーザ光を反射するミラーや主系統レーザ光を伝送するミラーが本来の位置から傾いたとしても光軸を適切に補正することができる。
【００８９】
すなわち、図６や特許文献１で説明した従来の光伝送装置において、当該装置が有する垂直反射ミラーに角度ずれが生じた場合に正しく光軸補正を行うことが困難であったのに対し、本発明の光伝送装置は、各導光ミラーに連動してダイクロイックミラーを設けることにより、従来の垂直反射ミラーが不要となり、各導光ミラーに振動等に起因する角度ずれが生じた場合においても高精度に光軸ずれの補正制御を行うことができる。また、導光ミラーとダイクロイックミラーを組とする構成により、本発明の光伝送装置は、各導光ミラーに生じた角度ずれを個別に正確に知ることができるという利点を有する。
【００９０】
また、検出部１０は、基本的に波長の異なるレーザ光を区別して認識することができない。しかしながら、本発明の光伝送装置は、制御器１１ｂが第２制御信号あるいは第３制御信号を用いて計測系統レーザ発生器８ｂによる波長の異なる第１計測系統レーザ光あるいは第２計測系統レーザ光の出射を制御するので、制御器１１ｂ内において検出部１０による検出結果がどの波長を有する計測系統レーザ光によるものなのかを区別し、正しく各ミラーの角度ずれを算出することができる。
【００９１】
なお、制御器１１ｂがミラー駆動部１２を介してチルトミラー３の現在の角度状態を把握することができる場合には、ダイクロイックミラー１３は必ずしも必須の構成ではない。しかしながら、ミラー駆動部１２を使用してチルトミラー３を制御した場合にオーバーシュート等が生じることも考えられるため、ダイクロイックミラー１３を備える構成が好ましい。この場合には、本発明の光伝送装置は、ダイクロイックミラー１３により反射された第２計測系統レーザ光の位置に基づいてチルトミラー３の角度を確認することができるので、例えばチルトミラー３の駆動後に正しい角度に調節されたか否かを確認することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る光伝送装置は、レーザ発生装置等に組み込まれた光学系器材によりレーザ光を伝送する光伝送装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１    主系統出射器
２    ダイクロイックミラー
３    チルトミラー
４，５，６  導光ミラー
７    ダイクロイックミラー
８ａ，８ｂ  計測系統レーザ発生器
９    ハーフミラー
１０  検出部
１１ａ，１１ｂ  制御器
１２  ミラー駆動部
１３，１４，１５，１６  ダイクロイックミラー
【図１】
2010286716.tif 000003
【図２】
2010286716.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010286716.tif 000008