(57)【要約】【課題】ミラーを組み合せた光伝送路の光軸調整を遠隔地から自動的に調整する。【解決手段】光伝送装置１０は、ミラーを組み合せて光伝送路１１を構成する光伝送手段１２、この光伝送手段を構成する少なくとも１枚のミラーの傾き角度を制御するミラー調整装置３０，３１と、光伝送路１１を伝送される光源側の光軸の延長線上に設置された電子光学撮像手段５５と、前記ミラーの近傍に配置される画像処理用ターゲット３３〜３６と、電子光学撮像手段５５からの画像情報を演算処理し、この画像情報に含まれる前記画像処理用ターゲット３３〜３６の位置情報に基づいて正規位置からの前記ミラーの角度ずれ量を測定する画像処理装置５５と、前記ミラーの角度ずれ量を入力し、前記ミラー調整装置を駆動させる制御装置２９とを備えたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラーを組み合せて光伝送路を構成する光伝送手段と、
この光伝送手段を構成する少なくとも１枚のミラーの傾き角度を制御するミラー調整装置と、
前記光伝送路を伝送される光源側の光軸の延長線上に設置された電子光学撮像手段と、
前記ミラーの近傍に配置される画像処理用ターゲットと、
前記電子光学撮像手段からの画像情報を演算処理し、この画像情報に含まれる前記画像処理用ターゲットの位置情報に基づいて正規位置からの前記ミラーの角度ずれ量を測定する画像処理装置と、
前記ミラーの角度ずれ量を入力し、前記ミラー調整装置を駆動させる制御装置とを備えたことを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
前記光伝送手段は、前記光伝送路を導光筒、導光管等の導光シールド筒で覆設し、導光シールド筒の途中にミラーが１枚以上配置されてなる請求項１記載の光伝送装置。
【請求項３】
前記画像処理用ターゲットには光通過孔が形成されてなる請求項１記載の光伝送装置。
【請求項４】
前記画像処理用ターゲットは、光伝送路を横断するように設置される一方、各ターゲットをそれぞれ異なった形状に構成した請求項３記載の光伝送装置。
【請求項５】
前記光伝送手段は、前記ミラーまたは前記画像処理用ターゲットの近傍を照明可能な照明装置を備えた請求項１ないし４のいずれか記載の光伝送装置。
【請求項６】
前記ミラー調整装置は、ステッピングモータ駆動方式またはサーボモータ駆動方式の自動ミラー装置である請求項１記載の光伝送装置。
【請求項７】
前記画像処理装置は、予め登録された画像パターンとミラー調整時に撮影した画像とを比較し、撮影画像の位置ずれ量を検出可能なパターンマッチング装置を備えた請求項１記載の光伝送装置。
【請求項８】
ミラーを組み合わせた光伝送路の光源側光軸の延長線上に電子光学撮像手段を設け、
この電子光学撮像手段からの画像情報を演算処理し、正規位置からの前記ミラーの角度ずれ量を画像処理装置で測定し、
前記ミラーの角度ずれ量を入力してミラーの傾き角度をミラー調整装置で制御し、
前記ミラーの近傍に画像処理用ターゲットを設置し、
前記電子光学撮像手段で光源側の第１自動調整ミラーを通した前記画像処理用ターゲットのミラー画像を観測し、
観測されるミラー画像が中心に来るように前記ミラー調整装置で第１自動調整ミラーを調整し、
第１自動調整ミラー調整後、同様なミラー調整方法で順次自動調整ミラーを調整して前記光伝送路の光軸調整を行なうことを特徴とする光伝送装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はミラーを組み合せた光伝送路内で光を伝送する光伝送技術に係り、特に、原子力発電所内等の対象物の目標照射位置まで正確に光を伝送する際、光伝送路の光軸調整を自動的にかつ安定的に行なうことができる光伝送装置およびその調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
数枚のミラーを使ってレーザ光の伝送を行なう光伝送装置の場合、レーザ装置近傍のミラーから順番に伝送するミラー位置を目視で確認しながら、手動でミラーの角度調整を行なう方法が一般的である。また、放射線環境下や高温環境下のように人が近付けない場所や、遠隔で調整しなければならないような場合では、目視したい場所にＣＣＤカメラ等の光学的監視装置を設置して、画像を見ながらミラーを自動調整する方法が採られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の光伝送装置を原子力発電所内の保守保全や補修作業に適用する場合、原子炉の炉内構造物等に対してレーザ光を伝送し、照射する際に以下のような課題がある。
【０００４】
原子炉内は作業スペースが大きく、また炉内構造物が炉内に設置されているため、光伝送装置は複雑な伝送経路を持ち、伝送距離が長くなる。このため、伝送ミラーが多く、目視しなければならない場所が多くなり、それだけＣＣＤカメラ等の光学的監視装置の設置台数が増える。
【０００５】
また、光伝送装置を用いた光伝送中に環境変化がある場合には、その環境変化により光伝送路の光軸ずれが生じる恐れがあり、環境変化に応じて光伝送装置の調整を逐次行なう必要がある。
【０００６】
さらに、光伝送装置を長距離伝送に使用する場合、レーザ光は伝送路途中で空気の揺らぎの影響を受ける一方、さらに伝送ミラーを介して周辺機器の振動の影響を受ける。これによりレーザ光が揺れてしまい、目標の伝送点に安定的にレーザ光を伝送することができない課題がある。
【０００７】
また、光伝送装置に設置するＣＣＤカメラの数が多ければ調整に時間がかかるし、放射線の強度の高い環境下ではＣＣＤカメラなどの電子部品は使用できない課題がある。
【０００８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、ミラーを組み合せた光伝送路の光軸調整を遠隔地から自動的かつ安定的に調整することができる光伝送装置およびその調整方法を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の他の目的は光伝送路内で光を伝送する際、目標の照射位置までの光軸調整を簡単かつ容易に行なうことができ、かつ、空気の揺らぎや周辺機器の機械的な振動などから生じる光軸の揺れを補正し、照射位置に長時間安定に光が供給できる光伝送装置およびその調整方法を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、原子炉内構造物など人間が近付くことが困難な場所でも使用できるように、最終照射点までの光軸調整を全て自動化して、遠隔操作で光伝送路の光路調整を行なうことができる光伝送装置およびその調整方法を供給することにある。
【００１１】
また、本発明の別の目的は放射線強度の強いような場所に光を伝送する場合においても、耐放射線性の低いＣＣＤカメラなどの電子機器を光路内に設置する必要がなく、光伝送路の光軸調整を容易に行なうことができる光伝送装置およびその調整方法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】
上述した課題を解決するために、本発明に係る光伝送装置は、請求項１に記載したように、ミラーを組み合せて光伝送路を構成する光伝送手段と、この光伝送手段を構成する少なくとも１枚のミラーの傾き角度を制御するミラー調整装置と、前記光伝送路を伝送される光源側の光軸の延長線上に設置された電子光学撮像手段と、前記ミラーの近傍に配置される画像処理用ターゲットと、前記電子光学撮像手段からの画像情報を演算処理し、この画像情報に含まれる前記画像処理用ターゲットの位置情報に基づいて正規位置からの前記ミラーの角度ずれ量を測定する画像処理装置と、前記ミラーの角度ずれ量を入力し、前記ミラー調整装置を駆動させる制御装置とを備えたものである。
【００１３】
請求項２に係る光伝送装置は、上述した課題を解決するために、光伝送手段は、光伝送路を導光筒、導光管等の導光シールド筒で覆設し、導光シールド筒の途中にミラーが１枚以上配置されてなるものである。
【００１４】
請求項３に係る光伝送装置は、上述した課題を解決するために、画像処理用ターゲットには、光通過孔が形成されたものである。
【００１５】
請求項４に係る光伝送装置は、上述した課題を解決するために、画像処理用ターゲットは、光伝送路を横断するように設置される一方、各ターゲットをそれぞれ異なった形状に構成したものである。
【００１６】
請求項５に係る光伝送装置は、上述した課題を解決するために、光伝送手段は、ミラーまたは画像処理用ターゲットの近傍を照明可能な照明装置を備えたものである。
【００１７】
請求項６に係る光伝送装置は、上述した課題を解決するために、ミラー調整装置は、ステッピングモータ駆動方式またはサーボモータ駆動方式の自動ミラー装置であるものである。
【００１８】
請求項７に係る光伝送装置は、上述した課題を解決するために、画像処理装置は、予め登録された画像パターンとミラー調整時に撮影した画像とを比較し、撮影画像の位置ずれ量を検出可能なパターンマッチング装置を備えたものである。
【００１９】
また、本発明に係る光伝送装置の調整方法は、上述した課題を解決するために、ミラーを組み合わせた光伝送路の光源側光軸の延長線上に電子光学撮像手段を設け、この電子光学撮像手段からの画像情報を演算処理し、正規位置からの前記ミラーの角度ずれ量を画像処理装置で測定し、前記ミラーの角度がずれ量を入力してミラーの傾き角度をミラー調整装置で制御し、前記電子光学撮像手段で光源側の第１自動調整ミラーを通した画像処理用ターゲットのミラー画像を観測し、観測されるミラー画像が中心に来るように前記ミラー調整装置で第１自動調整ミラーを調整し、第１自動調整ミラー調整後、同様なミラー調整方法で順次自動調整ミラーを調整して前記光伝送路の光軸調整を行なう方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る光伝送装置は、光伝送路を伝送される光源側の光軸の延長線上に設置された電子光学撮像手段と、ミラーの近傍に配置される画像処理用ターゲットと、電子光学撮像手段からの画像情報を演算処理し、この画像情報に含まれる前記画像処理用ターゲットの位置情報に基づいて正規位置からの前記ミラーの角度ずれ量を測定する画像処理装置と、前記ミラーの角度ずれ量を入力し、ミラー調整装置を駆動させる制御装置とを備えたので、ＣＣＤカメラ等の電子機器を光伝送路の途中に設置する必要がなく、放射線の強い環境などにおいても、遠隔で光軸調整することが可能となる。また、光伝送路の途中にＣＣＤカメラ等の電子光学撮像手段を設置することなく、電子光学撮像手段で光伝送路を遠隔調整することが可能になる。また、画像処理装置を備えているため、電子光学撮像手段で撮影した画像を基にミラーのずれ量を自動的に測定して、ミラーを自動調整することが可能になる。
【００２１】
また、本発明に係る光伝送装置においては、光伝送手段の光伝送路を導光筒、導光管等の導光シールド筒で覆設し、導光シールド筒の途中にミラーが１枚以上配置されてなるので、複雑な光伝送路をミラーの組合せで構成して、シールド筒内で気中伝送させることができ、光伝送を周囲の影響、例えば空気の揺らぎの影響を受けることなく効率よく行なうことができる。
【００２２】
さらに、本発明に係る光伝送装置においては、光伝送手段は、ミラーの近傍に画像処理用ターゲットをそれぞれ設置し、上記ターゲットに光通過孔を形成したので、光伝送路中のミラーを遠隔調整する際に、調整して伝送すべき位置を明確にできるとともに、画像処理における処理内容の簡便化を図ることができる。
【００２３】
また、本発明に係る光伝送装置においては、画像処理用ターゲットは、光伝送路を横断するように設置される一方、各ターゲットをそれぞれ異なった形状に構成したので、ターゲットの形によって、現在調整対象としている光軸上のミラーとターゲットの位置を明確に判断して、調整すべき位置の判断を簡便にし、さらに、ミラーのずれ量を正確に測定することが可能になる。
【００２４】
またさらに、本発明に係る光伝送装置においては、光伝送手段は、ミラーまたは画像処理用ターゲットの近傍を照明可能な照明装置を備えたので、現在調整の対象としているとターゲットの位置を別のミラーやターゲットの画像と、さらに明確に分離することができるため調整位置の判断を簡便にし、さらに、ミラーのずれ量を正確に測定することが可能になる。
【００２５】
さらに、本発明に係る光伝送装置においては、ミラー調整装置は、ステッピングモータ駆動方式またはサーボモータ駆動方式の自動ミラー装置で構成したので、画像処理情報を基にミラーを駆動する際に、駆動すべき量に応じて正確に自動調整ミラーを駆動することができ、同じミラーに対して何度も繰り返して調整することなく、一度にミラー調整できるため、より早い光軸調整が可能になる。
【００２６】
さらにまた、本発明に係る光伝送装置においては、画像処理装置は、予め登録された画像パターンとミラー調整時に撮影した画像とを比較し、撮影画像の位置ずれ量を検出可能なパターンマッチング装置を備えたので、パターンマッチング処理装置を用いることにより、現在調整対象のターゲットの形状と位置ずれを、一度調整されているときに予め登録したパターンを元に簡便に評価することが可能になり、光軸調整の速度および精度を向上させることができるとともに、画像処理装置の誤った認識結果によって、装置が誤動作する頻度を少なくすることが可能になる。
【００２７】
また、本発明に係る光伝送装置の調整方法においては、ミラーを組み合わせた光伝送路の光源側光軸の延長線上に電子光学撮像手段を設け、この電子光学撮像手段からの画像情報を演算処理し、正規位置からの前記ミラーの角度ずれ量を画像処理装置で測定し、前記ミラーの角度がずれ量を入力してミラーの傾き角度をミラー調整装置で制御し、前記電子光学撮像手段で光源側の第１自動調整ミラーを通した画像処理用ターゲットのミラー画像を観測し、観測されるミラー画像が中心に来るように前記ミラー調整装置で第１自動調整ミラーを調整し、第１自動調整ミラー調整後、同様なミラー調整方法で順次自動調整ミラーを調整して前記光伝送路の光軸調整を行なうので、ＣＣＤカメラ等の電子機器を光伝送路中に設置する必要がなく、放射線の強い環境などにおいても、遠隔で光軸調整することが可能となる。また、光伝送路中のミラー所在点毎にＣＣＤカメラを設置することなく、一台のＣＣＤカメラ等の電子光学撮像手段で遠隔調整することが可能になり、さらに、画像処理装置を備えているため、電子光学撮像手段で撮影した画像を基にミラーのずれ量を自動的に測定して、自動調整ミラーを自動的に調整することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明に係る光伝送装置およびその調整方法の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２９】
［第１の実施形態］
図１は本発明に係る光伝送装置の第１実施形態を示す基本的な構成図である。
【００３０】
図１において、符号１０はレーザ光を気中伝送させる光伝送装置を示す。この光伝送装置１０はミラーを組合せて、光伝送路１１を構成するレーザ導光手段としての光伝送手段１２と、この光伝送路１１に加工、検査、予防保全あるいは補修用メインレーザ光を出力する光源としてのメインレーザ装置１３と、光伝送路１１の光軸調整用ガイド光としてのガイドレーザ光を出力するガイドレーザ装置１４とを備える。
【００３１】
メインレーザ装置１３から出力されるメインレーザ光は光合成手段であるダイクロイックミラー１５を介して光伝送路１１に案内され、この光伝送路１１内を気中伝送されてレーザ照射ヘッド１６に導かれ、このレーザ照射ヘッド１６から対象物１７に照射され、対象物１７の加工、検査、予防保全あるいは補修を行なうようになっている。
【００３２】
図１では、メインレーザ装置１３にＹＡＧレーザ装置を採用した例を示す。ＹＡＧレーザ装置から発振されたメインレーザ光を光伝送装置１０により光伝送路１１内を案内し、対象物１３として例えば放射線環境下にある原子炉内構造物を照射する例を示している。メインレーザ装置１３にはＹＡＧレーザ以外にも炭酸ガスレーザやパルスレーザ等の種々のレーザ装置が採用される。
【００３３】
光伝送手段１２を構成する光伝送路１１はレーザ導光筒や導光管等のシールド筒１８で覆われ、このシールド筒１８内をレーザ光が気中伝送されるようになっている。この光伝送路１１にはガイドレーザ装置１４から出力されるガイドレーザ光がハーフミラーガイド手段１９を介してダイクロイックミラー１５の上流側光伝送路１１に案内されるようになっている。ガイドレーザ装置１４には円偏光のガイドレーザ光を出力するＨｅ−Ｎｅレーザが用いられる。Ｈｅ−Ｎｅレーザ以外にもメインレーザ光と波長が異なるレーザ光であればよく、ガイドレーザ光は無偏光のレーザ光でもよい。
【００３４】
上記ダイクロイックミラー１５は光合成用ミラー手段を構成しており、メインレーザ光の波長近傍のレーザ光に大きな反射率を持ち、その他の波長レーザ光の大部分は透過できるように設計されている。また、ハーフミラーガイド手段１９のハーフミラーは、ガイドレーザ光に対し、５０％程度の反射率を有し、その他の波長のレーザ光に対しては透過特性が高くなるように設計されている。
【００３５】
光伝送路１１には複数枚、例えば６枚の自動ミラーと１枚の固定ミラーとが組み込まれている。図１では、光伝送路１１に４枚（第１〜第４）の自動調整ミラー２１，２２，２３，２４と、２枚の角度微調整ミラーとしての自動角度調整ミラー（自動調整ミラー）２５，２６と、１枚の固定ミラー２７をそれぞれ配置した例を示している。各自動調整ミラー２１，２２，２３，２４は制御装置２９により駆動されるミラー調整装置３０によりミラー傾き角度が調節される一方、各自動角度調節ミラー２５，２６も制御装置２９により駆動されるミラー角度調整装置（ミラー調整装置）３１によりミラー傾き角度が調節される。
【００３６】
光伝送路１１を構成する各自動角度調整ミラー２５，２６は、第１および第２の自動調整ミラー２１，２２の上流側に対抗して設置される一方、自動角度調整ミラー２６や、第３および第４自動調整ミラー２３，２４および固定ミラー２７の近くの光伝送路１１上に第１乃至第４の画像処理用ターゲット３３，３４，３５，３６が配置される。
【００３７】
各ターゲット３３，３４，３５，３６はアルミニューム製のプレート材で、表面がブラスト加工され、光伝送路１１を横断するように配置される。各ターゲット３３，３４，３５，３６にはトーラス形状、ワッシャ形状、リング形状、四角形状等の種々の形状に形成され、光を透過する、例えば中央部分に光透過孔が形成される。
【００３８】
また、光伝送路１１には各画像処理用ターゲット３３，３４，３５，３６の近傍を照射可能に照明装置としてのランプ３８，３９，４０，４１が設置される。各ランプ３８，３９，４０，４１は、制御装置１１からの制御指令に応じてランプ点滅制御手段４３により個別に点灯あるいは消灯されるようになっている。
【００３９】
さらに、光伝送路１１の途中に設けられた第３自動調整ミラー２４は、サンプリング分離ミラー手段２４を構成している。分離ミラー手段２４はガイドレーザ光を光伝送路１１から分離されるハーフミラーあるいは波長分離ミラーで構成される。分離ミラー手段２４は、ガイドレーザ光の波長付近で略５０％程度の透過率を有し、ガイドレーザ光以外のメインレーザ光等に対しては反射率の大きなミラーである。
【００４０】
分離ミラー手段２４で分離された光路４４上には偏光光学手段としての１／４波長板４５と平行反射光学手段としてのレトロリフレクタ４６が設置される。１／４波長板４５は分離光路４４に案内されるレーザ光の偏光を行っており、例えば１／４波長板４５を通すことにより円偏光のレーザ光を直線偏光に、直線偏光のレーザ光を円偏光に変換させている。
【００４１】
また、レトロリフレクタ４６は、３枚のミラーを組み合わせて構成されたコーナキューブプリズムや中空コーナキューブ等の平行反射光学素子が用いられるが、キャッツアイ光学系に代表される平行反射光学素子を用いてもよい。
【００４２】
レトロリフレクタ４６は、レーザ光が中心に入射すれば、反射ビームは入射ビームと全く同一の経路を通って反射され、中心からずれて入射した場合は、中心に対して対称な位置から入射ビームと平行に反射されるようになっている。
【００４３】
また、レーザ照射ヘッド１６近傍の光伝送路１１上に配置された固定ミラー２７も分離ミラー手段を構成している。この固定ミラー２７はメインレーザ光に対する透過率が高く、ガイドレーザ光に対して反射率が大きいミラーが用いられる。分離ミラー手段２７で分離された光路４８上に平行反射光学手段としてのリトロリフレクタ４９が配置される。このレトロリフレクタ４９は円偏光入射レーザ光の偏光回転方向を逆にして反射させるようになっており、レーザ光位置ずれ検出手段を構成している。
【００４４】
ところで、ガイドレーザ装置１４からの出力ガイド光であるガイドレーザ光を案内するハーフミラーガイド手段１９の近傍にレトロリフレクタ４６，４９からの反射ガイドレーザ光が案内される検出用ガイド光路５１が光伝送路１１の光源側光軸の延長線として形成され、この検出用ガイド光路５１に電子光学撮像手段としてカメラシステムを構成するＣＣＤカメラ５２が設置される。ＣＣＤカメラ５２には、メインレーザ光とガイドレーザ光の波長以外の光を透過させるノッチフィルタ５３と、焦点距離および焦点位置を電動調整可能なレンズ５４とを備えており、撮影できる光軸方向がメインレーザ光と同軸になるように光軸調整されて設置される。ＣＣＤカメラ５２で検出された画像情報は画像処理装置５５に入力されて画像処理される。
【００４５】
画像処理装置５５には、予め基準となる画像が登録されており、この登録画像とＣＣＤカメラ５２で観測されたカメラ画像がパターンマッチング処理により比較され、画像上でのターゲットの位置ずれ情報が制御装置２９に出力される。画像処理装置５５にはパターンマッチング装置が備えられている。制御装置２９は位置ずれ情報を入力して、位置ずれを解消させ、あるいは最小にする方向にミラー調整装置３０を駆動させるようになっている。
【００４６】
また、検出用ガイド光路５１の途中にダイクロイックサンプリングミラー５７が設置され、このダイクロイックサンプリングミラー５７によりサンプリング光路５８が分岐されている。サンプリング光路５８は光伝送路１１の光源側光軸の延長線として形成され、このサンプリング光路５８には、光伝送装置に設置されたレトロリフレクタ４６，４９等の平行反射光学手段で反射されたガイドレーザ光が案内される。
【００４７】
反射ガイドレーザ光が案内されるサンプリング光路５８には、偏光光学手段である１／４波長板６０と、反射ガイドレーザ光だけを通す干渉フィルタ６１と、干渉フィルタ６１を通過した反射ガイドレーザ光を分割させる光分離手段としての偏光ビームスプリッタ６２とを備える。偏光ビームスプリッタ６２で分割された各反射ガイドレーザ光は各光位置検出装置６３，６４に入力され、光位置検出装置６３，６４でガイドレーザ光の入射位置を検出して光軸ずれ量を演算処理により、算出している。
【００４８】
光位置検出装置６３，６４としては、４象限検出器やポインティング検出器、ＣＣＤ素子がある。４象限検出器は４象限に分けられた光電面における反射ガイドレーザ光の入射パワーの平衡状態をビーム入射位置として変換し、光伝送路１１の位置ずれ量を検出するものである。光位置検出装置６３、６４で検出されたガイドレーザ光の位置ずれ量は信号処理装置６５で電気信号に変換されて制御装置２９に入力され、この制御装置２９で位置ずれ量が解消する方向あるいは位置ずれ量が最小となるようにミラー調整装置３０あるいはミラー角度調整装置３１を作動制御するようになっている。
【００４９】
ミラー調整装置３０で作動制御される自動調整ミラー２１〜２４は、ステッピングモータ駆動の２軸傾斜ステージにミラーが設置された自動ミラーであり、上記自動調整ミラー２１〜２４は、制御装置２９からの制御指令に応じてミラー調整装置３０がステッピングモータドライバ（図示せず）を駆動させ、ミラー角度の調整ができるようになっている。ステッピングモータ駆動の自動調整ミラー２１〜２４は動作速度は遅いが、広い駆動範囲を持つ特徴がある。ステッピングモータの代りにサーボモータ等の駆動機構を用いてもよい。
【００５０】
また、ミラー角度調整装置３１で作動制御される自動角度調整ミラー（自動調整ミラー）２５，２６は、自動微調整ミラーであり、この自動角度調整ミラー２５，２６は、電気歪素子（ＰＺＴ）駆動の２軸傾斜ステージにミラーが設置されたＰＺＴ自動ミラーであり、制御装置２９からの制御指令に応じてミラー角度調整装置３１によりミラー角度調整が微調整できるようになっている。
【００５１】
自動角度調整ミラー２５，２６として電気歪素子駆動ミラーを用いると、ミラーの動作範囲は狭いが、高速かつ高精度にミラー角度調整を行うことができる。電気歪素子駆動ミラーに代えてガルバノメータ駆動式ミラーを自動角度調整ミラーとして採用しても、同様な機能を奏する。
【００５２】
自動角度調整ミラー２５，２６は、メインレーザ光（例えばＹＡＧレーザ光）、ガイドレーザ光（例えばＨｅ−Ｎｅレーザ光）およびＣＣＤカメラ５２で観測される波長領域の光に対して高い反射率を有するミラーとされる。自動角度調整ミラー２５と第１自動調整ミラー２１との間の距離や、自動角度調整ミラー２６と第２自動調整ミラー２２との間の距離は、光伝送路１１の伝送距離に対して充分に近い接近状態の関係に保たれる。
【００５３】
［光伝送装置の作用］
次に、本発明に係る光伝送装置の作用を説明する。
【００５４】
この光伝送装置１０を用いて対象物のレーザ加工、検査、予防保全あるいは補修を行なう前に、光伝送装置１０の光伝送路１１のアライメント調整が行なわれる。アライメント調整は、大まかな光伝送路１１の確保を目的とする粗調整作業と、この粗調整作業の後に２箇所の平行反射光学手段４６，４９を利用した微調整および光伝送路１１の振動等による位置ずれを補償する振動補正作業とに分けて行なわれる。この意味で、光伝送装置１０には、光伝送路１１を大まかに粗調整する光路粗調整手段と光伝送路１１を微調整する光路微調整手段とが設けられ、いずれの調整手段も遠隔操作により、自動で行なうことができるようになっている。光路微調整手段は自動調整ミラー２５，２６を高速でフィードバック制御する制御手段であり、外部振動による振動補正作業をも行ない得るようになっている。
【００５５】
［光伝送路の粗調整作業］
ＣＣＤカメラ５２は、光伝送路１１を案内されるレーザ光の光軸と一致しているので、ＣＣＤカメラ５２で撮影した画像の中心にレーザ光の光軸がある。このため、ＣＣＤカメラ５２の焦点位置および焦点距離を変えて撮影すれば、光伝送路１１の任意位置におけるレーザ光の透過位置を確認することができる。光伝送路１１の粗調整は、自動調整ミラー２１〜２４を順次調整することにより行なわれる。
【００５６】
［自動調整ミラーの調整作業］
初めに第１自動調整ミラー２１の調整手順を説明する。
【００５７】
光伝送路１１はシールド筒１８で覆われ、外部に光が漏れないようになっており、照明無しでは、画像処理用ターゲット３３を観測することができない。このため、制御装置２９によりランプ点滅制御手段４３を作動させ、第１自動調整ミラー２１の下流側に位置するランプ３８を点灯させ、画像処理用ターゲット３３だけを照明させる。ターゲット３３の照明により、ターゲット３３をＣＣＤカメラ５２で選択的に観測することができ、第１自動調整ミラー２１のミラー画像を観測することができる。
【００５８】
ランプ３８の照明と同時に、信号処理装置からの指令により、ＣＣＤカメラ５２のズーム位置、焦点位置を画像処理用ターゲット３３の形状、ひいては第１自動調整ミラー２１のミラー画像が十分把握できるように予め設定した位置に調整する。
【００５９】
ＣＣＤカメラ５２のズーム位置、焦点位置を設定することにより、ＣＣＤカメラ５２で自動調整ミラー２５と２１を介してターゲット３３を観測できる。その際、自動調整ミラー２１の設置角度がずれていれば、撮影した画像上のターゲット３３の位置が撮影画面の中心からずれて見えることになる。
【００６０】
画像処理装置５５は、このターゲット３３が中心に見える時の基準画像を予め登録しており、この登録画像を観測されるカメラ画像とパターンマッチング処理により比較する。パターンマッチング処理により画像上でのターゲットの位置がどれだけ中心からずれているかが計算され、その計算結果（画像ずれ量）が画像処理装置５５から制御装置２９に出力される。制御装置２９は画像ずれ情報に基づいてミラー調整装置３０を駆動させて自動調整ミラー２１を画像ずれ量が解消あるいは最小になるようにミラー角度調整される。このミラー角度調整により、ターゲット３３がＣＣＤカメラ５２で撮影している画像上の中心位置にくるように調整される。
【００６１】
自動調整ミラー２１のミラー角度調整により、ＣＣＤカメラ５２で撮影した画像上でターゲット３３が画像中心に見えるようになるが、このことはターゲット３３の中心位置にレーザビームが通過していることを意味する。ＣＣＤカメラ５２の撮影画像の中心にターゲット３３に位置させることにより、自動調整ミラー２１の粗調整が完了する。
【００６２】
自動調整ミラー２１の粗調整完了後に次の自動調整ミラー２２の粗調整作業が行なわれる。この粗調整は基本的には自動調整ミラー２１の調整作業に準ずる。
【００６３】
すなわち、自動調整ミラー２１の粗調整後に制御装置２９の指令によりランプ点滅手段４３を作動させてランプ３８を消灯し、次のランプ３９のみ点灯させる。
【００６４】
ランプ３９の点灯と同時に、信号処理装置からの命令により、ＣＣＤカメラ５２のズーム位置、焦点位置をターゲット３４の形状が十分把握できるように予め設定した位置に調整する。
【００６５】
ＣＣＤカメラ５２のズーム位置、焦点位置を調整後、自動調整ミラー２５，２１，２６，２２を介して画像処理用ターゲット３４を観測でき、自動調整ミラー２２のミラー画像を観察することができる。自動調整ミラー２２の設置角度がずれていれば、ＣＣＤカメラ５２で撮影した画像上のターゲット３４の位置が撮影画面の中心からずれて見えることになる。
【００６６】
画像処理装置５５は、このターゲット３４が中心に見える時の基準画像を予め登録しており、この登録画像を、観測されるカメラ画像（ミラー画像）とパターンマッチング処理により比較する。パターンマッチング処理により画像上でのターゲット３４の位置がどれだけ中心から外れているかを計算した結果（画像ずれ量、角度ずれ量）が画像処理装置５５から制御装置２９に出力される。
【００６７】
制御装置２９は画像ずれ情報に基づいてターゲット３４がＣＣＤカメラ５２で撮影している画像上の中心に位置するようにミラー調整装置３０を駆動させて自動調整ミラー２２を角度調整する。
【００６８】
自動調整ミラー２２のミラー角度調整により、ＣＣＤカメラ５２で撮影した画像上でターゲット３４が画像中心に見えるようになる。このことはターゲット３４の中心位置にレーザビームが通過していることを意味する。ＣＣＤカメラ５２の撮影画像の中心にターゲット３４を位置させることにより、自動調整ミラー２２の粗調整が完了したことになる。
【００６９】
自動調整ミラー２２の粗調整完了後に、引き続き、ランプ４０、ターゲット３５、自動調整ミラー２３の組合せで同様の粗調整動作を行ない、自動調整ミラー２３の粗調整作業を行なう。自動調整ミラー２３の粗調整が完了したら、続いてランプ４１、ターゲット３６、自動調整ミラー２４の組合せで同様の粗調整動作を行ない、自動調整ミラー２４の粗調整を行なう。
【００７０】
各自動調整ミラー２１，２２，２３，２４を順次調整することにより、光伝送路１１の各点（折曲点）に作業員が近付く必要が無く、光伝送路１１の粗調整を自動で行なうことができる。この粗調整により光伝送路１１内を目標点までメインレーザ光を伝送することができる。
【００７１】
［光伝送路の微調整作業］
次に、光伝送路１１の微調整作業と光伝送路の振動補正の機能について説明する。
【００７２】
粗調整作業により光伝送路１１の大まかな光路調整が終了した後、光伝送路１１の微調整作業と振動補正の機能を動作させる。
【００７３】
まず、図１のガイドレーザ装置１４に、例えばＨｅ−Ｎｅレーザを用いて、出射されるガイド光としてのガイドレーザ光が右回り円偏光ビームであるように予め調整される。
【００７４】
この円偏光のガイドレーザ光はサンプリング分離ミラー手段としての自動調整ミラー２４の位置で反射ビームと透過ビームの２本のレーザビームに分岐される。自動調整ミラー２４を透過したガイドレーザー光は１／４波長板４５を透過するとこの偏光特性軸によって規定される偏光方向が変換されて直線偏光のレーザビームとなる。
【００７５】
この直線偏光のレーザビームは続いてレトロリフレクタ４６で反射され、再度１／４波長板４５に戻る。レトロリフレクタ４６は入射レーザビームがどのような角度に入っても入射ビームと平行に反射する光特性を持っている。
【００７６】
すなわち、レトロリフレクタ４６の中心に入射すれば反射レーザビームは入射レーザビームと全く同一の経路を通って反射される。中心からずれて入射した場合には、中心に対して対称な位置にずれた位置から入射レーザビームと平行に反射される。
【００７７】
本実施形態ではレトロリフレクタ４６は３枚のミラーを組み合せた中空コーナキャップの平行反射光学素子で構成されており、レトロリフレクタ４６からの反射レーザビームの偏光は入射レーザビームと同じ偏光の方向を持つ直線偏光として反射される。
【００７８】
レトロリフレクタ４６で反射した直線偏光のレーザビームは１／４波長板４５に反対方向から再入射するので、入射したときと同じ回転方向を持つ円偏光の反射レーザビームになって戻される。この戻りレーザビームは入射した光伝送路１１を逆にたどり、ガイドレーザ装置１４の光源側に戻る。
【００７９】
ガイドレーザ装置１４の光源側ではダイクロイックサンプリングミラー５７で反射ガイドビームのみサンプリング光路５８に反射してサンプリングされる。サンプリング光路５８に案内された反射ガイドレーザビームは、１／４波長板６０で直線偏光のレーザビームに変換される。ここで、１／４波長板６０と偏光ビームスプリッタ６２の位置関係は、入射レーザビームが円偏光である時に、円偏光の回転方向、すなわち、右回り円偏光か左回り円偏光かに応じて位置検出装置６３または６４に振り分けられるように調整される。
【００８０】
また、サンプリング光路５８の途中に干渉フィルタ６１が設置されているため、ガイドレーザ光の波長以外の光は、位置検出装置６３，６４に到達できないようになっている。
【００８１】
ところで、レトロリフレクタ４６からの反射レーザビームはダイクロイックサンプリングミラー５７によって反射された時点で、進行方向に対し右回り円偏光になっている。
【００８２】
この結果、レトロリフレクタ４６からのガイドレーザ光の反射ビームのみが一方の位置検出装置６３に入射されることになる。
【００８３】
光位置検出装置６３に入射したレーザビームは、その入射位置が信号処理装置６５により電気信号に変換され、制御情報として制御装置２９に取り込まれる。
【００８４】
他方、自動調整ミラー２４で反射されたガイドレーザ光は固定ミラー２７の方向に進み、この固定ミラー２７で、ガイドレーザ光のＨｅ−Ｎｅレーザ光のみがレトロリフレクタ４９方向に反射され、残りのレーザ光は透過してレーザ照射施工ヘッド１６に案内される。
【００８５】
レトロリフレクタ４９はレトロリフレクタ４６と同様、３枚の平面鏡を組み合せたものなので、円偏光で入射した光は偏光の回転方向が逆になって反射される。このレトロリフレクタ４９で反射されたガイドレーザ光は、入射ビームの場合と反対方向に戻り、光伝送路１１を通ってダイクロイックサンプリングミラー５７に到達する。
【００８６】
この時点で、レトロリフレクタ４９から戻ってきた反射ガイトレーザ光の円偏光の方向は他のレトロリフレクタ４６から戻ってきた反射ガイドレーザ光の円偏向の方向と反対になる。
【００８７】
このため、レトロリフレクタ４９からの反射ガイドレーザ光は光位置検出装置６４側に入射し、レトロリフレクタ４９の位置でのガイドレーザビームの位置ずれ情報を、信号処理装置６５を介して制御装置２９に与えることができる。
【００８８】
光伝送路１１の微調整作業においては、レトロリフレクタ４６と、レトロリフレクタ４９とのそれぞれの位置での位置ずれ情報を反射ガイドビームの検出により分離して制御装置２９が認識することが可能になる。
【００８９】
これらの２箇所での光（ビーム）位置ずれ情報を元に、反射レーザビームの位置ずれがなくなり、あるいは最小になるように、制御装置２９はミラー角度調整装置３１を駆動させて自動角度調整ミラー２５および２６を角度調整するフィードバック制御を行なう。
【００９０】
光伝送路１１の微調整に使用する位置検出装置６３，６４、信号処理装置６５、制御装置２９、自動角度調整ミラー２５，２６はいずれも応答特性が早いものが使用され、これらのフィードバックループの速さに応じて、各自動角度調整ミラー２５，２６の振動等によるビームの位置ずれを補正することが可能になっている。また、レトロリフレクタ４６，４９や位置検出装置６３，６４の精度、自動角度調整ミラー２５，２６の制御精度に応じて、レーザビームの伝送位置が制御可能になる。
【００９１】
本実施形態の光伝送装置１０においては、自動調整ミラーを使った長距離伝送時に発生する空気や機械的振動によるレーザ光の揺らぎを補正することができるので、長時間安定的に対象物１７の照射点にレーザビームを伝送することができる。
【００９２】
本実施形態の光伝送装置１０においては、レーザ光の光伝送路１１の光軸と観測するＣＣＤカメラ５２の測定軸を同一にして共通軸としているので、レーザ光の光伝送路１１を入口側から出口側まで直線的に観測することができ、出口側の位置ずれから光軸の角度ずれを計算して、ずれ量だけ自動調整ミラー２１〜２４を使って光軸を粗調整することができる。このため、ＣＣＤカメラ５２等の電子撮像機器を光伝送路１１途中に設置する必要がなく、放射線の強い環境下においても、遠隔で光伝送路１１の光軸調整を自動的かつ安定的に行なうことが可能となる。
【００９３】
また、光伝送路１１中の自動調整ミラー所在点毎にＣＣＤカメラを設置することなく、１台のＣＣＤカメラ５２で遠隔調整することが可能になる。ＣＣＤカメラ５２に入力された画像情報は画像処理装置５５に入力され、画像ずれ情報が得られるために、ＣＣＤカメラ５２で撮影した画像を元に自動調整ミラー２１〜２４の角度ずれ量を自動的に測定して、自動的に自動調整ミラー２１〜２４を調整することが可能になる。
【００９４】
さらに、この光伝送装置１０は、光伝送に使用するミラー２６，２３，２４，２７の近傍に画像処理用ターゲット３３〜３６を設置して、ターゲット３３〜３６の位置ずれから光軸の角度ずれを計算するようにしたので、位置ずれが生じたターゲット３３〜３６の直前のミラー２６，２３，２４，２７だけを使って、光軸を調整することができる。すなわち、光伝送路１１中の自動調整ミラー２１〜２４を遠隔調整する際に、調整して伝送すべき位置を明確にできるとともに、画像処理において処理内容の簡便化を図ることができる。
【００９５】
また、画像処理用ターゲット３３〜３６の形によって、現在調整対象としている光伝送路１１の光軸上のミラーとターゲットの位置を明確に判断して、調整すべき位置の判断を簡便にし、さらに、自動調整ミラー２１〜２４のずれ量を正確に測定することが可能になる。
【００９６】
本実施形態に係る光伝送装置１０は、伝送に使用するミラー２６，２３，２４，２７の近傍に照明装置としてのランプ３８〜４１を設置して、ＣＣＤカメラ５２で観測している各ターゲット３３〜３６の照明だけを点灯すれば、何番目のターゲットのずれを補正しているかがわかるし、より鮮明なカメラ画像で位置ずれを計算することができる。すなわち、現在調整の対象としている自動調整ミラー２１〜２４の下流側位置のターゲット３３〜３６の位置を別のミラーやターゲットの画像と明確に分離することができるため調整すべきミラー画像の位置判断を簡便にし、さらに、ミラーのずれ量を正確に測定することが可能になる。
【００９７】
また、この光伝送装置１０においては、制御装置２９で駆動されるミラー調整装置３０をステッピングモータ駆動方式またはサーボモータ駆動方式の自動ミラー装置としており、画像処理情報を元に自動調整ミラー２１〜２４を駆動する際に、駆動すべき量に応じて正確に自動調整ミラー２１〜２４を駆動することができるため、同じ自動調整ミラー２１〜２４に対して何度も繰り返して調整することなく、一度にミラー角度調整できるため、より早い光軸調整が可能になる。
【００９８】
さらに、この光伝送装置１０には、ＣＣＤカメラ５２の画像処理装置５５にパターンマッチング機能を加えたので、予め記録しておいた光伝送路１１の登録画像と観測された画像を比較することができ、レーザ光の照射点がＣＣＤカメラ５２で観測することができない場合でも、光軸の角度ずれを計算することができ、光軸を調整することができる。すなわち、画像処理装置５５にパターンマッチング処理装置を備えることにより、現在調整の対象としている自動調整２１〜２４に対応するターゲット３３〜３６の形状と位置ずれを、一度調整されているときに登録したパターンを元に簡便に評価することが可能になる。このため、光伝送路１１の光軸調整の速度、および精度を向上させることができ、さらに、画像処理装置５５の誤った画像認識結果によって、光伝送装置１０が誤動作する頻度を少なくすることが可能になる。
【００９９】
さらに、本実施形態の光伝送装置１０は、１枚以上のミラーを組み合せて光を光伝送路１１を構成する光伝送手段１２を備え、光伝送路１１を構成する一部のミラーまたは全部のミラーにミラーの傾き角度を遠隔制御できるミラー調整装置３０，３１を備えたものである。光伝送装置１０は光伝送路１１上の一部のミラーを分離ミラー手段２４，２７としての半透過ミラーまたは波長分離ミラーとし、各分離ミラー手段２４で分けられたガイドレーザ光の反射光が到達する位置に光位置検出装置６３，６４を設置し、この光位置検出装置６３，６４から出力される位置情報を演算処理してミラー角度調整装置３１としての自動ミラー装置を駆動する制御装置２９を備えているため、ＣＣＤカメラ５２を利用したミラーの位置ずれ測定法より精度を高くすることができる。また、位置測定の速度もＣＣＤカメラ５２による場合よりも格段に早くできるため、機器の振動によって光軸がぶれてしまうような場合においても、これによる光軸ずれをキャンセルする方向に自動角度調整ミラー２５，２６を高速駆動して、外部振動の影響をなくすことが可能になる。
【０１００】
この光伝送装置１０はメインレーザ光を出力するメイレーザ装置１３と別にガイドレーザ装置１４を備えているため、伝送すべきレーザ光であるメインレーザ光が、低繰返しパルスレーザのような変動要素を持つ場合においても、光軸調整用の別個のガイドレーザ装置１４から出射されるガイドレーザビームを基準にして光路調整を行なうことができるため、安定した光伝送が可能になる。
【０１０１】
また、光伝送装置１０は、光伝送路１１上の一部の自動調整ミラー２４や固定ミラー２７を半透過ミラーまたは波長分離ミラー等の分離ミラー手段で構成し、この分離ミラー手段２４，２７で分けられたガイドレーザ光が到達する位置に設置されたコーナキューブプリズムや中空コーナキューブやキャッツアイ光学素子に代表される平行反射光学素子４６，４９と、ガイドレーザ装置１４側に設置されたハーフミラー手段１９と、ハーフミラー手段１９に続いて設置された光位置検出装置６３，６４と、光位置検出装置６３，６４から出力される位置情報を演算処理して自動ミラー装置３１を駆動する制御装置２９を備えているため、光伝送路１１中に光位置検出装置６３，６４のような電子光学部品を設置することなく光の位置ずれ量を測定することが可能になる。このため、煩雑な配線が不要になり、放射線の強い環境などにおいても適用することが可能になり、ノズルの発生を防止してＳ／Ｎ比を高くすることができる。
【０１０２】
さらに、本実施形態の光伝送装置１０は、伝送すべきレーザ光を出力するメインレーザ装置１３とは別個に無偏光または円偏光で発振するガイドレーザ装置１４を備え、光伝送路１１中の２箇所の部分において、光伝送路１１上の一部のミラーを半透過ミラーまたは波長分離ミラーなどの分離ミラー手段２４，２７を設置する。分離ミラー手段２４によって分けられたガイドレーザ光が到達する位置に設置された偏光光学素子４５とコーナキューブプリズムや中空コーナギャップやキャッツアイ光学素子に代表される平行反射光学素子４６を設置する一方、ガイドレーザ装置１４側に設置されたハーフミラー手段１９，５７と、ハーフミラー手段１９，５７に続いて設置された偏光光学素子６０と２台の光位置検出装置６，６４とこれらの光位置検出装置６３，６４から出力される位置情報を演算処理してミラー角度調整手段としての自動ミラー装置３１を駆動する制御装置２９を備えている。このため、光の偏光特性を利用して、１種類のガイドレーザ装置１４でガイドレーザビームの位置ずれを測定する場所を２箇所設けることが可能になる。
【０１０３】
また、ミラー角度調整手段としての自動ミラー装置３１に応答特性の早い電気歪素子駆動の自動ミラー装置またはガルバノメータ駆動の自動ミラー装置を用い、光位置検出装置６３，６４にＰＳＤ（Position  Sensitive  Detectors）素子または分割型フォトダイオード素子を用いた光位置検出素子を用いているため、光伝送装置１０が外部からのより高い周波数成分を持つ振動の影響を受ける場合にも、振動による光軸ずれの影響をなくすことが可能になる。この光伝送装置１０は、光伝送路１１の大まかな光路粗調整から、光路微調整および振動の影響を除去することまで一貫して自動化することが可能になる。
【０１０４】
また、メインレーザ装置１３を対象物１７の材料加工または検査を行う場所から離れた場所に設置した場合においても安定したレーザ加工や検査が可能になる。さらに、光伝送装置１０は、対象物１７が原子炉内構造物であり、対象物１７の補修を行なう際に、大出力のレーザ光を安定して光伝送路１１に伝送させることができ、確実な施工ができるとともに、さらに、同じ光伝送路１１を用いて、伝送位置をＣＣＤカメラ５２で遠隔撮影することが可能になる。
【０１０５】
［第２の実施形態］
図２は、本発明に係る光伝送装置の第２実施形態を示す基本的な構成図である。
【０１０６】
第２実施形態に示された光伝送装置７０は、レーザ光の発振波長を異にする複数のガイドレーザ装置７１，７２を備えた点が、第１実施形態に示された光伝送装置７０と基本的に相違する一方、複数のガイドレーザ装置７１，７２を備えることにより、偏光光学手段が不用となり、サンプリング検出路７３の構成を異にする。他の構成は、第１実施形態に示された光伝送装置１０と実質的に異ならないので、同一符号を付して簡単に説明する。
【０１０７】
図２には、ガイドレーザ装置７１，７２を２つ備えた例を示し、第１のガイドレーザ装置７１にＨｅ−Ｎｅレーザ光を発振させるＨｅ−Ｎｅレーザ装置を、他方の第２ガイドレーザ装置７２にＨｅ−Ｎｅレーザ光と発振波長を異にするＨｅ−Ｃｄレーザ装置を備えた例を示す。
【０１０８】
第１ガイドレーザ装置７１から出力される赤色のガイドレーザ光（Ｈｅ−Ｎｅレーザ光）は、第２ガイドレーザ装置７２から出力される紫色のガイドレーザ光（Ｈｅ−Ｃｄレーザ光）と光合成手段であるダイクロイックミラー７４で合成され、ハーフミラーガイド手段１９であるハーフミラーから光合成手段のダイクロイックミラー１５を経て光伝送路１１に入力されるようになっている。
【０１０９】
一方、光源としてのメインレーザ装置１３は例えば炭酸ガスレーザ装置であり、このメインレーザ装置１３から出力されるメインレーザ光（炭酸ガスレーザ光）は、光合成手段であるダイクロイックミラー１５を経て光伝送路１１に案内され、ミラーを組み合せた光伝送路１１内を気中伝送されてレーザ照射ヘッド（レーザ照射施工ヘッド）１６に導かれ、このレーザ照射ヘッド１６から対象物１７である原子炉内構造物等のレーザ照射部に照射され、対象物１７の加工、検査、予防保全あるいは補修を行なうようになっている。メインレーザ装置１３は炭酸ガスレーザ以外にも、対象物１７の加工、検査、予防保全あるいは補修等の用途に応じてＹＡＧレーザやパルスレーザ、あるいは他のレーザが選択される。
【０１１０】
光伝送路１１に案内されるメインレーザ光と共通軸を有するように合成用ダイクロイックミラー１５で２つのガイドレーザ光が導かれる。ダイクロイックミラー１５はメインレーザ光である炭酸ガスレーザ光の波長近傍の光のみ大きな反射率を持ち、その他の波長の光の大部分は透過できるように設計されている。
【０１１１】
また、第１および第２ガイドレーザ装置７１，７２からガイド光としてのガイドレーザ光を光伝送路１１側に案内するハーフミラー手段１９のハーフミラーは、ガイドレーザ光であるＨｅ−Ｃｄレーザ光およびＨｅ−Ｎｅレーザ光の波長において反射率５０％程度の部分反射特性を持ち、その他の波長において透過特性を高くできるように設計されている。
【０１１２】
第１および第２ガイドレーザ装置７１，７２から出力されたガイドレーザ光は、光合成手段であるダイクロイックミラー７３，１５およびハーフミラー光学手段１９により光伝送路１１内に導かれ、光伝送路１１内を走査される。光伝送路１１内を走査されるガイドレーザ光は、分離ミラー手段を兼ねる自動調整ミラー２４で例えば第１ガイドレーザ光（Ｈｅ−Ｎｅレーザ光）が分離光路４４に導かれ、同じく分離ミラー手段である固定ミラー２７で例えば第２ガイドレーザ光（Ｈｅ−Ｇｄレーザ光）が分離光路４８に導かれる。
【０１１３】
分離ミラー手段を構成する自動調整ミラー２４は、例えば第１ガイドレーザ光（Ｈｅ−Ｎｅレーザ光）に対して波長透過率が高い透過反射特性を有し、その他の波長の光やメインレーザ光、第２ガイドレーザ光に対して高い反射率を持つミラーである。また、他の分離ミラー手段である固定ミラー２７は、第２ガイドレーザ光の波長反射率が高く、その他の波長の光やメインレーザ光に対して高い透過率を持つミラーである。
【０１１４】
各分離光路４４，４８に導かれたガイドレーザ光は、平行反射光学手段としてのレトロリフレクタ４６，４９で平行に反射され、元の光伝送路１１に戻される。レトロリフレクタ４６，４９は、プリズム型平行反射素子が用いられるが、レトロリフレクタ４６，４９の代りにキャッツアイ光学系などの平行反射光学素子を用いてもよい。
【０１１５】
光伝送路１１内を戻されるガイドレーザ光は、ダイクロイックミラー１５およびハーフミラー手段１９を透過してダイクロイックサンプリングミラー５７に導かれ、このダイクロイックサンプリングミラー５７によりサンプリング検出路７３側に案内される。
【０１１６】
サンプリング検出路７３には第１および第２ガイドレーザ光を透過させ、第１および第２ガイドレーザ光以外の波長の光をカットする干渉フィルタ７６および透過したガイドレーザ光を２分割させる光分離手段としてのダイクロイックミラー７７が設けられる。ダイクロイックミラー７７は透過したガイドレーザ光を第１ガイドレーザ光（Ｈｅ−Ｎｅレーザ光）と第２ガイドレーザ光（Ｈｅ−Ｇｅレーザ光）に波長分離させている。例えば第１ガイドレーザ光を透過させ、第２ガイドレーザ光を反射させるようになっている。
【０１１７】
波長分離された第１ガイドレーザ光は干渉フィルタ７８を経て光位置検出装置７９に導かれ、この光位置検出装置７９で第１ガイドレーザ光の光位置ずれ量を検出し、信号処理装置６５に送られるようになっている。干渉フィルタ７８は第１ガイドレーザ光の波長付近の光のみを透過させ、それ以外の光をカットするようになっている。
【０１１８】
また、光分離手段のダイクロイックミラー７７で波長分離された第２ガイドレーザ光は、第２ガイドレーザ光だけを通す干渉フィルタ８０を経て光位置検出装置８１に導かれ、この光位置検出装置８１で第２ガイドレーザ光の光位置ずれ量を検出し、その検出信号を信号処理装置６５に送られるようになっている。
【０１１９】
信号処理装置６５では、両ガイドレーザ光の光位置（光軸）ずれ量の検出信号を信号処理し、電気信号に変換して制御装置２９に入力され、この制御装置２９によりミラー調整手段３０およびミラー角度調整（微調整）手段３１の駆動を制御し、自動調整ミラー２１，２２，２３，２４および自動角度調整（微調整）ミラー２５，２６の作動制御を行ない、光軸ずれ量を解消したり、最小にするように調整している。
【０１２０】
また、ダイクロイックサンプリングミラー５７でサンプリング検出路７３側に反射せず、透過した反射ガイドレーザ光は、電子光学撮像手段としてのＣＣＤカメラ５２に案内される。ＣＣＤカメラ５２はメインレーザ光（炭酸ガスレーザ光）とガイドレーザ光の波長以外の光を透過できるノッチフィルタ５２と、焦点距離および位置を電動で調整できるレンズ５３とを備えたカメラシステムであり、撮影できる光軸方向がメインレーザ光と同軸となるように調整して設置される。
【０１２１】
ＣＣＤカメラ５２からの画像出力は画像処理装置５５に取り込まれて画像処理される。画像処理装置５５にはターゲットの中心位置画像が予め登録されており、この登録画像とＣＣＤカメラ５２で観測された画像がパターンマッチング処理により比較され、基準となる登録画像からの観測画像のずれ量が検出される。検出された画像ずれ量が制御装置２９に入力され、演算処理される。制御装置２９ではミラー調整装置３０を駆動制御して画像ずれ量が解消あるいは最小となるように自動調整ミラー２１，２２，２３，２４の角度調整を行なっている。
【０１２２】
一方、光伝送路１１は、光の反射角度調整を遠隔で行なうことができる例えば６枚の自動ミラーと固定ミラーを組み合せて構成される。自動ミラーは例えば４枚の自動調整ミラー２１，２２，２３，２４と自動角度調整（微調整）ミラー２５，２６から構成される。
【０１２３】
このうち、自動調整ミラー２１，２２，２３，２４は、ステッピングモータ駆動の２軸傾斜ステージにミラーを設置した自動ミラーであり、制御装置２９からの制御命令に応じてミラー調整装置３０を構成するステッピングモータドライバによりミラー角度調整ができるようになっている。ステッピングモータ駆動の自動ミラーは動作速度は遅いが、広い駆動範囲を持つことができる。
【０１２４】
また、ステッピングモータの代わりに、サーボモータ等の駆動機構を有するようにしてもよい。
【０１２５】
また、自動角度調整ミラー２５および２６は、電気歪素子（ＰＺＴ）駆動の２軸傾斜ステージにミラーを設置したＰＺＴ自動ミラーであり、各自動角度調整ミラー２５，２６は、制御装置２９からの制御命令に応じてミラー角度調整装置３１が作動制御され、ミラー角度調整ができるようにしてある。電気歪素子（ＰＺＴ）駆動ミラーは一般に動作範囲は狭いが精度は非常に高い微調整ミラーである。
【０１２６】
また、ＰＺＴ自動ミラーに代えてガルバノメータ駆動式のミラー等を自動角度調整ミラー２５，２６に採用してもよい。自動角度調整ミラー２５，２６はガイドレーザ光の波長、メインレーザ光の波長およびＣＣＤカメラ５２で観測する波長領域において高い反射率を持つミラーとしている。
【０１２７】
なお、自動調整ミラー２５および２１の間の距離、および自動調整ミラー２６と２２の間の距離は光伝送路１１の全体の伝送距離に対して十分近い位置にある。
【０１２８】
また、自動ミラー２６，２３，２４およびレーザ照射ヘッド１６の直前に、それぞれターゲット３３〜３６を設置している。各ターゲット３３〜３６は表面をブラスト加工したアルミニューム製の板材であり、光の通過部分に穴を空けたドーナツ形状、四角形状あるいはその他の形状のものがそれぞれ使用される。
【０１２９】
各ターゲット３３〜３６の近傍には、ターゲットの近傍のみをそれぞれ明るく照らすことができる位置に照明装置としてのランプ３８〜４１が設置される。これらのランプ３８〜４１は、制御装置２９からの制御命令に応じて、ランプ点滅制御手段４３により個別に点灯または消灯を行なうことができるようになっている。
【０１３０】
［光伝送装置の作用］
図２に示された光伝送装置７０はメインレーザ装置１３から出力されるメインレーザ光がダイクロイックミラー１５により光伝送手段１２に案内され、光伝送手段１２の光伝送路１１を通ってレーザ照射ヘッド１６に導かれ、このレーザ照射ヘッド１６から対象物１７である例えば原子炉内構造物に照射される。このレーザ光照射により、対象物１７の加工、検査、予防保全あるいは補修作業が行なわれる。
【０１３１】
メインレーザ装置１３からのメインレーザ光を光伝送手段１２内気中伝送させ、レーザ照射ヘッド１６から対象物に照射させる前に、光伝送手段１２を構成する光伝送路１１の光路調整が行なわれる。光伝送路１１の光路調整は、各ターゲット３３〜３６および照明装置を利用した粗調整作業と、ガイドレーザ装置７１，７２および平行反射光学手段を利用した微調整作業とに分けられる。
【０１３２】
［光伝送路の粗調整作業］
光伝送路１１の粗調整作業は、電子光学撮像手段であるＣＣＤカメラ５２を光伝送路１１のレーザ光の光軸と一致するように設置し、ＣＣＤカメラ５２の撮影画像の中心にレーザ光の光軸が位置するようにセットされる。ＣＣＤカメラ５２は焦点の位置および距離を自動調整できるようになっており、ＣＣＤカメラ５２の焦点の位置および距離を変えて撮影すれば光伝送路１１の任意の位置でのレーザ光が通過位置を認識することができる。
【０１３３】
まず、自動調整ミラー２１のミラー角度調整手順について説明する。
【０１３４】
光伝送路１１は通常シールド筒１８の覆いで覆われており、外部に光が漏れない気中伝送の光伝送手段１２を構成している。このため、照明無しではターゲット３３を観測できないので、最初に、制御装置２９の命令によりランプ点滅制御手段４３によりランプ３８のみ点灯させる。ランプ３８の点灯によりターゲット３３のみが照明されるので、ターゲット３３のみを選択的にＣＣＤカメラ５２で観測できる。
【０１３５】
ターゲット３３の照明とともに、信号処理装置からの命令により、ＣＣＤカメラ５２のズーム位置、焦点位置を位置調整し、ターゲット３３の形状が十分把握できるようにあらかじめ設定する。
【０１３６】
ＣＣＤカメラ５２のズーム位置、焦点位置の位置調整により、自動調整ミラー２５と２１を介して画像処理用ターゲット３３をミラー画像として観測できるようになる。このとき、自動調整ミラー２１の設置角度がずれていれば、ＣＣＤカメラ５２の撮影画像上のターゲット３３の位置が撮影画面の中心からずれて見えることになる。撮影画像はＣＣＤカメラ５２から画像処理装置５５に送られる。
【０１３７】
画像処理装置５５は、このターゲット３３が中心に見える時の画像を予め登録しており、この登録画像と観測されたカメラ画像（ミラー画像）とが比較され、パターンマッチング処理される。このパターンマッチング処理により画像上でのターゲットの位置がどれだけ中心から外れているか画像処理装置５５により演算処理され、この処理信号が画像処理装置５５から制御装置２９に出力される。制御装置２９は画像処理情報に基づいてミラー調整装置３０を駆動制御して自動調整ミラー２１を駆動させる。自動調整ミラー２１のミラー角度調整により、ターゲット３３がＣＣＤカメラ５２で撮影している画像上の中心に位置するように調整される。
【０１３８】
この結果、ＣＣＤカメラ５２で撮影した画像中心にターゲット３３の中心が見えるようになる。ターゲット３３の中心がＣＣＤカメラ５２の観測画像中心に位置されることはターゲット３３の中心位置にレーザビームが通過していることに相当する。これにより、自動調整ミラー２１の粗調整が完了したことになる。
【０１３９】
自動調整ミラー２１の粗調整が終了すると、次の自動調整ミラー２２の粗調整が行なわれる。この自動調整ミラー２２の粗調整は自動調整ミラー２１の粗調整に準じて行なわれる。
【０１４０】
自動調整ミラー２２の粗調整作業では制御装置２９の命令によりランプ点滅手段４３を作動させてランプ３８を消灯し、ランプ３９のみを点灯させる。同時に、信号処理装置からの命令により、ＣＣＤカメラ５２のズーム位置、焦点位置を位置調整し、ターゲット３４の形状が十分把握できるようにあらかじめ設定する。
【０１４１】
ランプ３９の点灯により、ＣＣＤカメラ５２で自動ミラー２５，２１，２６，２２を介してターゲット３４を観測できるようになる。このとき、自動調整ミラー２２の設置角度がずれていれば、ＣＣＤカメラ５２の撮影画像上のターゲット３４の位置が撮影画面の中心からずれて見えることになる。ＣＣＤカメラ５２の撮影画像は画像処理装置５５に入力されて画像処理される。
【０１４２】
画像処理装置５５は、このターゲット３４が中心に見える時の画像が予め登録されており、この登録画像が観測されるカメラ画像とパターンマッチング処理により比較される。登録画像と観測画像の比較により画像上でのターゲットの位置がどれだけ中心から外れているかが演算処理されて画像処理装置５５から制御装置２９に出力される。
【０１４３】
制御装置２９は画像処理装置５５からの画像処理情報に基づいてターゲット３４がＣＣＤカメラ５２で撮影している画像上の中心に位置するようにミラー調整装置３０を駆動させて自動調整ミラー２２のミラー角度調整を行なう。
【０１４４】
自動調整ミラー２２の角度調整により、ＣＣＤカメラ５２で撮影した画像の中心に画像処理用ターゲット３４の中心が見えるようになる。このことはターゲット３４の中心位置にレーザビームが通過していることを意味し、自動調整ミラー２２の粗調整が完了したことになる。
【０１４５】
自動調整ミラー２２の粗調整後、引き続きランプ４０、ターゲット３５、自動調整ミラー２３の組み合わせで同様の粗調整作業を行ない、自動調整ミラー２３の粗調整を行なう。そして、この自動調整ミラー２３の粗調整後、さらにランプ４１、ターゲット３６、自動調整ミラー２４の組み合わせで同様の動作を行ない自動調整ミラー２４の調整を行なう。
【０１４６】
自動調整ミラー２１〜２４の粗調整をＣＣＤカメラ５２および画像処理装置５５を利用して制御装置２９で順次行なうことにより、光伝送路１１の各点に人が近づく必要が無く、遠隔制御により自動で目標点までの光伝送路１１の光路調整を行なうことができ、光路調整された光伝送路１１内にメインレーザ光である炭酸ガスレーザ光を案内することができる。
【０１４７】
［光伝送路の微調整作業］
次に、光伝送装置７０の微調整と光伝送路１１の振動補正の機能について説明する。
【０１４８】
ガイドレーザ装置７１，７２から発振されるガイドレーザ光（Ｈｅ−Ｎｅレーザ光とＨｅ−Ｃｄレーザ光）は光合成手段７４により同軸に光軸調整される。
【０１４９】
同軸に調整されたＨｅ−Ｎｅレーザ光とＨｅ−Ｃｄレーザ光は光伝送路１１内に案内されて走査される。光伝送路１１を案内されるガイドレーザ光は、途中の自動調整ミラー２４の位置で波長分離され、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光のビームだけ透過して分離光路４４に案内され、その他のビームは次の固定ミラー２７の方向に反射させて伝送される。
【０１５０】
分離光路４４に案内されたＨｅ−Ｎｅレーザ光は平行反射光学手段としてのレトロリフレクタ４６で反射される。レトロリフレクタ４６は入射ビームがどのような角度に入っても入射ビームと平行に反射する特性を持っている。
【０１５１】
すなわち、レトロリフレクタ４６の中心に入射すれば入射ビームと全く同一の経路（光伝送路）１１を通って反射される。中心からずれて入射した場合には、中心に対して対称な位置にずれた位置から入射ビームと平行に反射される。
【０１５２】
このレトロリフレクタ４６で反射したＨｅ−Ｎｅビームは入射した光伝送路１１を逆にたどり、光源のガイドレーザ装置７１，７２側に戻る。
【０１５３】
光源側ではダイクロイックサンプリングミラー５７が設置されており、このサンプリングミラー５７で反射ガイドビームのみサンプリング検出路７３側に反射サンプリングされ、さらに光分離手段であるダイクロイックミラー７７を透過して、位置検出装置７９に入射する。
【０１５４】
その際、サンプリング検出路７３には干渉フィルタ７６，７８が設置されているため、Ｈｅ−Ｎｅガイドレーザ光の波長以外の光は、位置検出装置７９に到達できるないようになっている。この結果、レトロリフレクタ４６からのＨｅ−Ｎｅガイドレーザ光の反射ビームのみが位置検出装置７９に入射されることになる。
【０１５５】
光位置検出装置７９に入射したビームは、信号処理装置６５により入射位置を電気信号に変換され、制御情報として制御装置２９に取り込まれる。
【０１５６】
一方、光伝送路１１の自動調整ミラー２４で反射されたガイドレーザ光は固定ミラー２７方向に進み、ここで、ガイドレーザ光であるＨｅ−Ｃｄレーザ光のみレトロリフレクタ４９方向に反射され、残りの光は透過してレーザ照射ヘッド１６に案内される。
【０１５７】
固定ミラー２７で反射し、分離光路４８に案内されたガイドレーザ光（Ｈｅ−Ｃｄレーザ光）は平行反射光学手段であるレトロリフレクタ４９で反射される。レトロリフレクタ４９で反射された光は、入射の場合と反対方向に戻り光伝送路１１を通ってダイクロイックサンプリングミラー５７に到達する。
【０１５８】
レトロリフレクタ４９からの反射ガイドレーザ光は光分離手段としてのダイクロイックミラー７７で波長分離されて光位置検出装置８１側に入射し、レトロリフレクタ４９の位置でのガイドレーザビームの位置ずれ情報が、信号処理装置６５を介して制御装置２９に入力される。その際、サンプリング検出回路７３に干渉フィルタ７６，８０が設置されているため、Ｈｅ−Ｃｄレーザ光のみが光位置検出装置８１に案内されるようになっている。
【０１５９】
以上のように、レトロリフレクタ４６，４９からの反射ガイドレーザ光は光伝送路１１を通って戻され、光位置検出装置７９，８１に個別に入射される。このため、光位置検出装置７９，８１で第１および第２の反射レーザ光を検出することにより、両反射レーザ光を個別に検出でき、レトロリフレクタ４６、レトロリフレクタ４９のそれぞれの位置での位置ずれ情報を分離して制御装置２９が認識することが可能になる。
【０１６０】
制御装置２９は、２箇所での光位置ずれ情報を元に、これらの位置ずれが解消あるいは最小になるように、ミラー角度調整装置３１を作動制御し、自動角度調整ミラー２５および２６をフィードバック制御する。
【０１６１】
反射ガイドレーザ光の位置ずれを検出して自動角度調整ミラー２５，２６のミラー角度調整を行なう検出制御調整系は、反射ガイドレーザ光の位置検出を行なう位置検出装置７９，８１、信号処理装置６５、制御装置２９、ミラー角度調整手段３１はいずれも応答特性が早いものが使用される。検出制御調整系のフィードバックループの速さに応じて、各ミラーの振動等によるビームの位置ずれを補正することが可能になっている。
【０１６２】
また、レトロリフレクタ４６，４９や位置検出装置７９，８１の精度、自動角度調整ミラー２５，２６の制御精度に応じて、ビームの伝送位置が制御可能になる。
【０１６３】
この光伝送装置７０においては、自動調整ミラーを使った長距離伝送時に発生する空気や機械的振動によるレーザ光の揺らぎを補正することができるので、長時間安定的に対象物１７の照射点にレーザビームを伝送することができる。
【０１６４】
本実施形態の光伝送装置７０においては、レーザ光の光伝送路１１の光軸と観測するＣＣＤカメラ５２の測定軸を同一の共通軸としているので、レーザ光の光伝送路１１をレーザ照射点まで直線的に観測することができ、このレーザ照射点の位置ズレから光軸の角度ズレを計算して、ズレ量だけ自動調整ミラー２１〜２４を使って光軸を調整することができる。すなわち、ＣＣＤカメラ５２等の電子撮像機器を伝送路の途中に設置する必要がなく、放射線の強い環境下においても、遠隔で光軸調整することが可能となる。
【０１６５】
また、光伝送路１１中の自動調整ミラー所在点毎にＣＣＤカメラを設置することなく、一台のＣＣＤカメラ５２で遠隔調整することが可能になる。また、ＣＣＤカメラ５２に入力された画像情報は画像処理装置５５に送られ、この画像処理装置５５で基準となる登録画像に比較され、パターンマッチング処理される。このパターンマッチング処理により、ＣＣＤカメラ５２で撮影した画像を元にミラー画像のずれ量を自動的に測定して、自動的に自動調整ミラー２１〜２４を調整することが可能になる。
【０１６６】
光伝送装置７０は、光伝送に使用するミラー２６，２３，２４，２７の近傍に画像処理用ターゲット３３〜３６を設置して、ターゲット３３〜３６の位置ズレから光軸の角度ズレを計算するようにしたので、位置ズレが生じたターゲット３３〜３６の直前のミラー２６，２３，２４，２７だけを使って、光軸を調整することができる。すなわち、光伝送路１１中の自動調整ミラー２１〜２４を遠隔調整する際に、調整して光伝送すべき位置を明確にできるとともに、画像処理において処理内容の簡便化を図るこができる。
【０１６７】
また、画像処理用ターゲット３３〜３６の形によって、現在調整対象としている光伝送路１１の光軸上の自動調整ミラー２１〜２４とターゲット３３〜３６の位置を明確に判断して、調整すべき位置の判断を簡便にし、さらに、自動調整ミラー２１〜２４のずれ量を正確に測定することが可能になる効果がある。
【０１６８】
本実施形態に係る光伝送装置７０は、伝送に使用するミラー２６，２３，２４，２７の近傍に照明装置としてのランプ３８〜４１を設置して、ＣＣＤカメラ５２で観測している各ターゲット３３〜３６の照明だけを点灯すれば、何番目のターゲットのズレを補正しているかがわかるし、より鮮明なカメラ画像で位置ズレを計算することができる。すなわち、現在調整の対象の自動調整ミラー２１〜２４に対応する画像処理用ターゲット３３〜３６の位置を調整対象でない別の自動調整ミラー２１〜２４やターゲット３３〜３６の画像と、さらに明確に分離することができるため調整すべき位置の判断を簡便にし、さらに、自動調整ミラー２１〜２４のずれ量を正確に測定することが可能になる。
【０１６９】
また、光伝送装置７０においては、制御装置２９で駆動されるミラー調整装置３０をステッピングモータ駆動方式またはサーボモータ駆動方式の自動ミラー装置としており、画像処理情報を元に自動調整ミラー２１〜２４を駆動する際に、駆動すべき量に応じて正確に自動調整ミラー２１〜２４を駆動することができるため、同じミラーに対して何度も繰り返して調整することなく、一度に調整できる。このため、光伝送路１１の光軸調整がより早く可能になる効果がある。
【０１７０】
さらに、本実施形態の光伝送装置７０は、ＣＣＤカメラ５２の画像処理装置５５にパターンマッチング機能を加えたので、予め記録しておいた光伝送路１１の基準となる登録画像と比較することができ、レーザ光の照射点がＣＣＤカメラ５２で観測することができない場合でも、光軸の角度ズレを計算することができ、光軸を調整することができる。すなわち、画像処理装置５５にパターンマッチング処理装置を備えることにより、現在調整の対象としているターゲット３３〜３６の形状と位置ずれを、一度調整されているときに登録した基準のパターン（登録画像）を元に簡便に評価することが可能になる。このため、光伝送路１１の光軸調整の速度、および精度を向上させることができるとともに、画像処理装置５５の誤った認識結果によって、装置が誤動作する頻度を少なくすることが可能になる。
【０１７１】
本実施形態の光伝送装置７０は、１枚以上のミラーを組み合わせて光伝送路１１を構成する光伝送手段１２を備え、光伝送路１１を構成する一部のミラーまたは全部のミラーにミラー傾き角度を遠隔制御できるミラー調整装置３０，３１を用いる。そして光伝送装置７０の光伝送路１１上の一部のミラーを分離ミラー手段としてのハーフミラーまたは波長分離ミラーとし、分離ミラー手段２４，２７によって分けられたガイドレーザ光の反射光が到達する位置に設置された光位置検出装置７９，８１と、光位置検出装置７９，８１から出力される位置情報を演算処理してミラー角度調整装置３１を駆動する制御装置２９を備えているため、ＣＣＤカメラ５２を利用したミラーの位置ずれ測定法より精度を高く自動角度調整ミラーのミラー角度調整を行なうことができるとともに、位置測定の速度もＣＣＤカメラによる場合よりも格段に早くできるため、機器の振動によって光軸がぶれてしまうような場合においても、光軸ずれをキャンセルする方向に自動角度調整ミラー２５，２６を駆動して、振動の影響をなくすことが可能になる。
【０１７２】
この光伝送装置７０はメインレーザ光を出力するメインレーザ装置１３とは別にガイドレーザ装置７１，７２を複数台を備えているため、メインレーザ光がパルスレーザのような繰返し変動要素を持つような場合においても、光軸調整用のガイドレーザ装置７１，７２から出射されるガイド光としてのレーザビームを基準にして光伝送路１１の光軸調整を行なうことができ、安定した光伝送が可能になる。
【０１７３】
また、本実施形態の光伝送装置７０は、光伝送路１１上の一部の自動調整ミラー２４や固定ミラー２７をハーフミラーまたは波長分離ミラー等の分離ミラー手段で構成し、この分離ミラー手段２４，２７で分けられたガイドレーザ光が到達する位置に設置されたコーナーキューブプリズムや中空コーナーキューブやキャッツアイ光学素子に代表される平行反射光学素子４６，４９と、ガイドレーザ装置７１，７２の光源側に設置されたハーフミラー手段１９と、このハーフミラーに続いて設置された光位置検出装置７９，８１と光位置検出装置７９，８１から出力される位置情報を演算処理してミラー角度調整装置３１を駆動する制御装置２９とを備えているため、光伝送路１１中に光位置検出装置のような電子部品を設置することなく光の位置ずれ量を遠隔地で測定することが可能になるため、煩雑な配線が不要になり、光伝送路１１の途中に電子部品を設置しないので、放射線の強い環境下などにおいても適用することが可能になる効果がある。
【０１７４】
また、本実施形態の光伝送装置７０は、伝送すべきメインレーザ光と別の波長で発振し、発振波長が相互に異なるガイドレーザ装置７１，７２を複数、例えば２機以上備え、ガイドレーザ装置７１，７２の設置個数に対応して光伝送路１１の途中の複数箇所のミラーを波長分離ミラーとし、この波長分離ミラーによって分けられたガイドレーザ光が到達する位置に設置されたコーナーキューブプリズムや中空コーナーキューブやキャッツアイ光学素子に代表される平行反射光学素子４６，４９と、ガイドレーザ装置７１，７２の光源側に設置されたハーフミラー手段１９と波長分離ミラー手段７７と、波長分離されたガイドレーザ光を個別に検出する複数台の光位置検出装置７９，８１と、各光位置検出装置７９，８１から出力される位置情報を演算処理して自動ミラー装置としてミラー角度調整手段３１を駆動する制御装置２９を備えているため、光伝送路１１の途中の複数箇所でビームの位置ずれ量を調整する場合、レーザビームの偏光の崩れの影響を考慮する必要がなく、分離性能よく複数箇所でのビームの位置ずれ測定を行うことができる。ビームの位置ずれ量を測定すべき点が３箇所以上ある場合においても、ガイドレーザ光の種類を増やすだけで対応することが可能になる。
【０１７５】
さらに本実施形態の光伝送装置７０は、制御装置２９で駆動されるミラー角度調整手段（自動ミラー装置）３１に応答特性の早い電気歪素子駆動の自動ミラー装置またはガルバノメータ駆動の自動ミラー装置を用い、光位置検出装置７９，８１にＰＳＤ素子（Position  Sensitive  Detectors）または分割型フォトダイオード素子を用いた光位置検出素子を用いているため、光伝送装置７０が外部からのより高い周波数成分を持つ振動の影響を受ける場合にも、振動による光軸ずれの影響をなくすことが可能になる。
【０１７６】
本実施形態の光伝送装置７０は、光伝送路１１の光軸調整を大まかな粗調整から、微調整および振動の影響を除去することまで一貫して自動化することが可能になる。
【０１７７】
また、この光伝送装置７０は遠隔地から光伝送路１１の光軸調整を行なうことができ、レーザ装置を材料加工または検査を行う場所から離れた場所に設置した場合においても安定した加工や検査が可能になる。
【０１７８】
さらに、本実施形態の光伝送装置７０は、原子炉内構造物の予防保全や補修を行う際に、大出力のレーザ光を安定して伝送することができ、確実な施工ができるとともに、さらに、おなじ光伝送路１１を用いて、伝送位置をＣＣＤカメラで遠隔撮影することが可能になる。
【０１７９】
本発明に係る光伝送装置１０は、光伝送手段１２の光伝送路１１を伝送される光の光軸と同軸の方向に向けて設置された電子光学撮像手段５２と、この電子光学撮像手段５２からの画像情報を演算処理し、正規位置からの前記ミラーの角度ずれ量を測定する画像処理装置５５と、前記ミラーの角度ずれ量を入力し、前記ミラー調整装置を駆動させる制御装置とを備えたので、ＣＣＤカメラ等の電子機器を光伝送路中に設置する必要がなく、放射線の強い環境などにおいても、遠隔で光軸調整することが可能となる。また、光伝送路１１の途中にＣＣＤカメラ等の電子光学撮像手段５２を設置することなく、電子光学撮像手段５２で光伝送路１１を遠隔調整することが可能になる。また、画像処理装置５５を備えているため、電子光学撮像手段５２で撮影した画像を基にミラーのずれ量を自動的に測定して、ミラーを自動調整することが可能になる。
【０１８０】
また、本発明に係る光伝送装置１０においては、光伝送手段１２の光伝送路を導光筒、導光管等の導光シールド筒１８で覆設し、導光シールド筒１８の途中にミラーが１枚以上配置されたので、複雑な光伝送路をミラーの組合せで構成して、導光シールド筒１８内で気中伝送させることができ、光伝送を周囲の影響、例えば空気の揺らぎの影響を受けることなく効率よく行なうことができる。
【０１８１】
さらに、本発明に係る光伝送装置１０においては、光伝送手段１２は、ミラーの近傍に画像処理用ターゲット３３〜３６をそれぞれ設置し、上記画像処理用ターゲット３３〜３６に光通過孔を形成したので、光伝送路中のミラーを遠隔調整する際に、調整して伝送すべき位置を明確にできるとともに、画像処理における処理内容の簡便化を図ることができる。
【０１８２】
また、本発明に係る光伝送装置１０においては、画像処理用ターゲット３３〜３６は、光伝送路１１を横断するように設置される一方、各画像処理用ターゲット３３〜３６をそれぞれ異なった形状に構成したので、画像処理用ターゲット３３〜３６の形によって、現在調整対象としている光軸上のミラーと画像処理用ターゲット３３〜３６の位置を明確に判断して、調整すべき位置の判断を簡便にし、さらに、ミラーのずれ量を正確に測定することが可能になる。
【０１８３】
またさらに、本発明に係る光伝送装置１０においては、光伝送手段１２は、ミラーまたは画像処理用ターゲット３３〜３６の近傍を照明可能な照明装置３８〜４１を備えたので、現在調整の対象としていると画像処理用ターゲット３３〜３６の位置を別のミラーや画像処理用ターゲット３３〜３６の画像と、さらに明確に分離することができるため調整位置の判断を簡便にし、さらに、ミラーのずれ量を正確に測定することが可能になる。
【０１８４】
さらに、本発明に係る光伝送装置１０においては、ミラー調整装置３０，３１は、ステッピングモータ駆動方式またはサーボモータ駆動方式の自動ミラー装置で構成したので、画像処理情報を基にミラーを駆動する際に、駆動すべき量に応じて正確に自動調整ミラー２１〜２７を駆動することができ、同じミラーに対して何度も繰り返して調整することなく、一度にミラー調整できるため、より早い光軸調整が可能になる。
【０１８５】
さらにまた、本発明に係る光伝送装置においては、画像処理装置は、予め登録された画像パターンとミラー調整時に撮影した画像とを比較し、撮影画像の位置ずれ量を検出可能なパターンマッチング装置５５を備えたので、パターンマッチング処理装置５５を用いることにより、現在調整対象のターゲットの形状と位置ずれを、一度調整されているときに予め登録したパターンを元に簡便に評価することが可能になり、光軸調整の速度および精度を向上させることができるとともに、画像処理装置の誤った認識結果によって、装置が誤動作する頻度を少なくすることが可能になる。
【０１８６】
また、本発明に係る光伝送装置の調整方法においては、ミラーを組み合わせた光伝送路１１の光源側光軸の延長線上に電子光学撮像手段５２を設け、この電子光学撮像手段５２からの画像情報を演算処理し、正規位置からの前記ミラーの角度ずれ量を画像処理装置５５で測定し、前記ミラーの角度がずれ量を入力してミラーの傾き角度をミラー調整装置３０，３１で制御し、前記電子光学撮像手段５２で光源側の第１自動調整ミラーを通した画像処理用ターゲットのミラー画像を観測し、観測されるミラー画像が中心に来るようにミラー調整装置３０で第１自動調整ミラーを調整し、第１自動調整ミラー調整後、同様なミラー調整方法で順次自動調整ミラーを調整して前記光伝送路１１の光軸調整を行なうので、ＣＣＤカメラ等の電子機器を光伝送路中に設置する必要がなく、放射線の強い環境などにおいても、遠隔で光軸調整することが可能となる。また、光伝送路中のミラー所在点毎にＣＣＤカメラを設置することなく、一台のＣＣＤカメラ等の電子光学撮像手段で遠隔調整することが可能になり、さらに、画像処理装置を備えているため、電子光学撮像手段で撮影した画像を基にミラーのずれ量を自動的に測定して、自動調整ミラーを自動的に調整することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１８７】
【図１】本発明に係る光伝送装置の第１実施形態を示す基本的な構成図。
【図２】本発明に係る光伝送装置の第２実施形態を示す基本的な構成図。
【符号の説明】
【０１８８】
１０  光伝送装置
１１  光伝送路
１２  光伝送手段
１３  メインレーザ装置
１４  ガイドレーザ装置
１５  ダイクロイックミラー（光合成手段）
１６  レーザ照射ヘッド
１７  対象物
１８  シールド筒（レーザ導光筒，導光管）
１９  ハーフミラーガイド手段
２１〜２３  自動調整ミラー
２４  自動調整ミラー（サンプリング分離ミラー手段；ハーフミラー，波長分離ミラー）
２５，２６  自動角度調整ミラー（ＰＺＴ自動ミラー；ガルバノメータ駆動ミラー）
２７  固定ミラー（波長分離ミラー手段）
２９  制御装置
３０  ミラー調整装置
３１  ミラー角度調整装置（ミラー微調整装置、ミラー調整装置）
３３〜３６  画像処理用ターゲット
３８〜４１  ランプ（照明装置）
４３  ランプ点滅制御手段
４４  分離光路
４５  １／４波長板（偏光光学手段）
４６  レトロリフレクタ（平行反射光学手段，キャッツアイ光学系）
４８  分離光路
４９  リトロリフレクタ（平行反射光学手段）
５１  検出用ガイド光路
５２  ＣＣＤカメラ（電子光学撮像手段，カメラシステム）
５３  ノッチフィルタ
５４  レンズ
５５  画像処理装置（パターンマッチング装置）
５７  ダイクロイックサンプリングミラー
５８  サンプリング検出路
６０  １／４波長板
６１  干渉フィルタ
６２  偏光ビームスプリッタ
６３，６４  光位置検出装置（４象限検出器，ポインティング検出器，ＣＣＤ素子）
６５  信号処理装置
７０  光伝送装置
７１  第１ガイドレーザ装置
７２  第２ガイドレーザ装置
７３  サンプリング検出路
７４  光合成手段（ダイクロイックミラー）
７６  干渉フィルタ
７７  ダイクロイックミラー（波長分離ミラー手段）
７８  干渉フィルタ
７９  光位置検出装置
８０  干渉フィルタ
【図１】
2008146082.tif 000003
【図２】
2008146082.tif 000004