(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射点と射出点とを通る基準光路に沿って光ビームが存在するときに、前記入射点と前記射出点との間に配置することにより、入射光が前記基準光路を外れた場合にも、射出光が前記基準光路に沿った状態を維持するように光軸調節を行う機能をもった光軸調節装置であって、
前記基準光路上に配置され、照射された光の一部を反射、一部を透過させる光分配面をもち、前記入射光を、反射した一部からなる入射光反射光と、透過した一部からなる入射光透過光と、に分配するビーム分配手段と、
前記入射点と前記ビーム分配手段との間に配置され、前記入射光を透過させる第１の機能と、前記入射光の向きを所定の迂回光路に向けて変化させ、迂回光として射出する第２の機能と、の２つの機能を選択的に実行可能な光路切換手段と、
前記迂回光の向きを所定の設定角度だけ変化させて角度調節光として射出する角度調節手段と、
前記角度調節光を入射し、この角度調節光に対して平行で、所定の設定変位量だけずれた位置を通る位置角度調節光を、前記ビーム分配手段の前記光分配面に向けて射出することにより、前記位置角度調節光が、反射した一部からなる調節光反射光と、透過した一部からなる調節光透過光と、に分配されるようにする位置調節手段と、
前記光路切換手段が前記第１の機能を実行しているときには、前記光分配面における前記入射光反射光の位置および向きを検出し、前記光路切換手段が前記第２の機能を実行しているときには、前記光分配面における前記調節光透過光もしくは前記調節光反射光の位置および向きを検出する検出手段と、
前記光路切換手段が前記第１の機能を実行しているときに、前記検出手段によって検出された位置および向きを基準情報として記憶する記憶手段と、
前記光路切換手段が前記第２の機能を実行しているときに、前記検出手段によって検出される位置および向きが、前記記憶手段に記憶されている基準情報の位置および向きに近付くように、前記角度調節手段による設定角度および前記位置調節手段による設定変位量を制御する機能をもった制御手段と、
を備えることを特徴とする光軸調節装置。
【請求項２】
入射点と射出点とを通る基準光路に沿って光ビームが存在するときに、前記入射点と前記射出点との間に配置することにより、入射光が前記基準光路を外れた場合にも、射出光が前記基準光路に沿った状態を維持するように光軸調節を行う機能をもった光軸調節装置であって、
前記基準光路上に配置され、照射された光の一部を反射、一部を透過させる光分配面をもち、前記入射光を、反射した一部からなる入射光反射光と、透過した一部からなる入射光透過光と、に分配するビーム分配手段と、
前記入射点と前記ビーム分配手段との間に配置され、前記入射光を透過させる第１の機能と、前記入射光の向きを所定の迂回光路に向けて変化させ、迂回光として射出する第２の機能と、の２つの機能を選択的に実行可能な光路切換手段と、
前記迂回光を入射し、この迂回光に対して平行で、所定の設定変位量だけずれた位置を通る位置調節光を射出する位置調節手段と、
前記位置調節光の向きを所定の設定角度だけ変化させることにより得られる位置角度調節光を、前記ビーム分配手段の前記光分配面に向けて射出することにより、前記位置角度調節光が、反射した一部からなる調節光反射光と、透過した一部からなる調節光透過光と、に分配されるようにする角度調節手段と、
前記光路切換手段が前記第１の機能を実行しているときには、前記光分配面における前記入射光反射光の位置および向きを検出し、前記光路切換手段が前記第２の機能を実行しているときには、前記光分配面における前記調節光透過光もしくは前記調節光反射光の位置および向きを検出する検出手段と、
前記光路切換手段が前記第１の機能を実行しているときに、前記検出手段によって検出された位置および向きを基準情報として記憶する記憶手段と、
前記光路切換手段が前記第２の機能を実行しているときに、前記検出手段によって検出される位置および向きが、前記記憶手段に記憶されている基準情報の位置および向きに近付くように、前記角度調節手段による設定角度および前記位置調節手段による設定変位量を制御する機能をもった制御手段と、
を備えることを特徴とする光軸調節装置。
【請求項３】
入射点と射出点とを通る基準光路に沿って光ビームが存在するときに、前記入射点と前記射出点との間に配置することにより、入射光が前記基準光路を外れた場合にも、射出光が前記基準光路に沿った状態を維持するように光軸調節を行う機能をもった光軸調節装置であって、
前記基準光路上に配置され、照射された光の一部を反射、一部を透過させる光分配面をもち、前記入射光を、反射した一部からなる入射光反射光と、透過した一部からなる入射光透過光と、に分配するビーム分配手段と、
前記入射点と前記ビーム分配手段との間に配置され、前記入射光を透過させる第１の機能と、前記入射光の向きを所定の設定角度だけ変化させることにより得られる角度調節光を、所定の迂回光路に沿って射出する第２の機能と、の２つの機能を選択的に実行可能な光路切換角度調節手段と、
前記角度調節光を入射し、この角度調節光に対して平行で、所定の設定変位量だけずれた位置を通る位置角度調節光を、前記ビーム分配手段の前記光分配面に向けて射出することにより、前記位置角度調節光が、反射した一部からなる調節光反射光と、透過した一部からなる調節光透過光と、に分配されるようにする位置調節手段と、
前記光路切換角度調節手段が前記第１の機能を実行しているときには、前記光分配面における前記入射光反射光の位置および向きを検出し、前記光路切換角度調節手段が前記第２の機能を実行しているときには、前記光分配面における前記調節光透過光もしくは前記調節光反射光の位置および向きを検出する検出手段と、
前記光路切換角度調節手段が前記第１の機能を実行しているときに、前記検出手段によって検出された位置および向きを基準情報として記憶する記憶手段と、
前記光路切換角度調節手段が前記第２の機能を実行しているときに、前記検出手段によって検出される位置および向きが、前記記憶手段に記憶されている基準情報の位置および向きに近付くように、前記光路切換角度調節手段による設定角度および前記位置調節手段による設定変位量を制御する機能をもった制御手段と、
を備えることを特徴とする光軸調節装置。
【請求項４】
入射点と射出点とを通る基準光路に沿って光ビームが存在するときに、前記入射点と前記射出点との間に配置することにより、入射光が前記基準光路を外れた場合にも、射出光が前記基準光路に沿った状態を維持するように光軸調節を行う機能をもった光軸調節装置であって、
前記基準光路上に配置され、照射された光の一部を反射、一部を透過させる光分配面をもち、前記入射光を、反射した一部からなる入射光反射光と、透過した一部からなる入射光透過光と、に分配するビーム分配手段と、
前記入射点と前記ビーム分配手段との間に配置され、前記入射光を透過させる第１の機能と、前記入射光を入射し、この入射光もしくはこの入射光の向きを変えることにより得られる迂回光に対して平行で、所定の設定変位量だけずれた位置を通る位置調節光を、所定の迂回光路に沿って射出する第２の機能と、の２つの機能を選択的に実行可能な光路切換位置調節手段と、
前記位置調節光の向きを所定の設定角度だけ変化させることにより得られる位置角度調節光を、前記ビーム分配手段の前記光分配面に向けて射出することにより、前記位置角度調節光が、反射した一部からなる調節光反射光と、透過した一部からなる調節光透過光と、に分配されるようにする角度調節手段と、
前記光路切換位置調節手段が前記第１の機能を実行しているときには、前記光分配面における前記入射光反射光の位置および向きを検出し、前記光路切換位置調節手段が前記第２の機能を実行しているときには、前記光分配面における前記調節光透過光もしくは前記調節光反射光の位置および向きを検出する検出手段と、
前記光路切換位置調節手段が前記第１の機能を実行しているときに、前記検出手段によって検出された位置および向きを基準情報として記憶する記憶手段と、
前記光路切換位置調節手段が前記第２の機能を実行しているときに、前記検出手段によって検出される位置および向きが、前記記憶手段に記憶されている基準情報の位置および向きに近付くように、前記角度調節手段による設定角度および前記光路切換位置調節手段による設定変位量を制御する機能をもった制御手段と、
を備えることを特徴とする光軸調節装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光軸調節装置において、
ビーム分配手段を、光分配面として機能するハーフミラーが形成された光学素子によって構成したことを特徴とする光軸調節装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の光軸調節装置において、
光路切換手段、光路切換角度調節手段、または、光路切換位置調節手段を、入射光を迂回させる機能を有する光学素子と、この光学素子を基準光路上に着脱自在に支持する支持機構と、によって構成し、前記光学素子を前記基準光路上から脱離させることにより第１の機能が実行され、前記光学素子を前記基準光路上に装着することにより第２の機能が実行されるようにしたことを特徴とする光軸調節装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光軸調節装置において、
角度調節手段または光路切換角度調節手段を、反射面を有する光学素子と、前記反射面上で直交する２つの回転軸に関して前記光学素子を回転させることにより角度調節を行う角度調節機構と、によって構成したことを特徴とする光軸調節装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の光軸調節装置において、
位置調節手段または光路切換位置調節手段を、コーナリフレクタもしくはコーナキューブプリズムを有する光学素子と、この光学素子を所定平面に沿って平行移動させる位置調節機構と、によって構成したことを特徴とする光軸調節装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の光軸調節装置において、
検出手段を、光分配面からの検出用光ビームを２つのビームに分配する検出用ビーム分配器と、分配された第１のビームに基いて位置を検出する位置検出器と、分配された第２のビームに基いて向きを検出する向き検出器と、によって構成したことを特徴とする光軸調節装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光軸調節装置において、
位置検出器を、所定の受光面上へのビームの照射位置を検出する受光素子によって構成したことを特徴とする光軸調節装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の光軸調節装置において、
向き検出器を、平行光線を所定の焦点に集光する集光レンズと、この集光レンズに対して焦点距離だけ離れた位置に配置された受光面を有しこの受光面上の集光位置を検出する受光素子と、によって構成したことを特徴とする光軸調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光軸調節装置に関し、特に、光軸調節が既に完了している光学系に挿入することにより、動作の不安定要素や経年変化などに起因して光軸にずれが生じる現象を防止することができる光軸調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ビームは、微細パターンの露光プロセス、材料の加工プロセス、情報通信など、あらゆる産業分野において広く利用されている。光ビームを利用する光学系では、光軸を調節することが重要であり、特に、レーザビームなどを利用して精密な処理を行うプロセスでは、正確な光軸調節作業が必要になる。一般に、光ビームの光軸調節は、反射鏡やプリズムなどの光学素子を組み合わせた装置によって行われ、作業者が目視手作業によって調節を行う場合もあれば、光ビームの位置センサからの出力信号に基く自動制御によって調節が行われる場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような光軸調節を行うために、これまでに様々な光軸調節装置が用いられている。このような従来利用されている光軸調節装置は、光源から発せられた光ビームを、ターゲットの所定位置に導くための調節を行うことを目的としたものであり、光学系を新たに設置するような場合の光軸調節には十分な効果を発揮することができる。しかしながら、光軸調節が既に完了している光学系について、動作の不安定要素や経年変化などに起因して光軸にずれが生じる現象を防止する用途には必ずしも適していない。別言すれば、従来の光軸調節装置は、光ビームを積極的に所望の光路に誘導させるための調節を行う目的で設計されており、既存の光路を通る光ビームが存在するときに、当該光路を安定維持させる目的で利用するのには不適当である。
【０００４】
そこで本発明は、既存の光路を通る光ビームを安定維持させるのに適した光軸調節装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
(1)   本発明の第１の態様は、図１１を参照して、後述する§２で説明する実施形態Ａに係る光軸調節装置に関するものであり、光ビームを迂回光路へ導いた後、まず、角度調節を行い、続いて位置調節を行うような構成をもった光軸調節装置に関するものである。すなわち、入射点と射出点とを通る基準光路に沿って光ビームが存在するときに、入射点と射出点との間に配置することにより、入射光が基準光路を外れた場合にも、射出光が基準光路に沿った状態を維持するように光軸調節を行う機能をもった光軸調節装置において、
基準光路上に配置され、照射された光の一部を反射、一部を透過させる光分配面をもち、入射光を、反射した一部からなる入射光反射光と、透過した一部からなる入射光透過光と、に分配するビーム分配手段と、
入射点とビーム分配手段との間に配置され、入射光を透過させる第１の機能と、入射光の向きを所定の迂回光路に向けて変化させ、迂回光として射出する第２の機能と、の２つの機能を選択的に実行可能な光路切換手段と、
迂回光の向きを所定の設定角度だけ変化させて角度調節光として射出する角度調節手段と、
角度調節光を入射し、この角度調節光に対して平行で、所定の設定変位量だけずれた位置を通る位置角度調節光を、ビーム分配手段の光分配面に向けて射出することにより、この位置角度調節光が、反射した一部からなる調節光反射光と、透過した一部からなる調節光透過光と、に分配されるようにする位置調節手段と、
光路切換手段が第１の機能を実行しているときには、光分配面における入射光反射光の位置および向きを検出し、光路切換手段が第２の機能を実行しているときには、光分配面における調節光透過光もしくは調節光反射光の位置および向きを検出する検出手段と、
光路切換手段が第１の機能を実行しているときに、検出手段によって検出された位置および向きを基準情報として記憶する記憶手段と、
光路切換手段が第２の機能を実行しているときに、検出手段によって検出される位置および向きが、記憶手段に記憶されている基準情報の位置および向きに近付くように、角度調節手段による設定角度および位置調節手段による設定変位量を制御する機能をもった制御手段と、
を設けたものである。
【０００８】
(2)   本発明の第２の態様は、図１２を参照して、後述する§２で説明する実施形態Ｂに係る光軸調節装置に関するものであり、光ビームを迂回光路へ導いた後、上述の第３の態様とは逆に、まず、位置調節を行い、続いて角度調節を行うような構成をもった光軸調節装置に関するものである。すなわち、入射点と射出点とを通る基準光路に沿って光ビームが存在するときに、入射点と射出点との間に配置することにより、入射光が基準光路を外れた場合にも、射出光が基準光路に沿った状態を維持するように光軸調節を行う機能をもった光軸調節装置において、
基準光路上に配置され、照射された光の一部を反射、一部を透過させる光分配面をもち、入射光を、反射した一部からなる入射光反射光と、透過した一部からなる入射光透過光と、に分配するビーム分配手段と、
入射点とビーム分配手段との間に配置され、入射光を透過させる第１の機能と、入射光の向きを所定の迂回光路に向けて変化させ、迂回光として射出する第２の機能と、の２つの機能を選択的に実行可能な光路切換手段と、
迂回光を入射し、この迂回光に対して平行で、所定の設定変位量だけずれた位置を通る位置調節光を射出する位置調節手段と、
位置調節光の向きを所定の設定角度だけ変化させることにより得られる位置角度調節光を、ビーム分配手段の光分配面に向けて射出することにより、この位置角度調節光が、反射した一部からなる調節光反射光と、透過した一部からなる調節光透過光と、に分配されるようにする角度調節手段と、
光路切換手段が第１の機能を実行しているときには、光分配面における入射光反射光の位置および向きを検出し、光路切換手段が第２の機能を実行しているときには、光分配面における調節光透過光もしくは調節光反射光の位置および向きを検出する検出手段と、
光路切換手段が第１の機能を実行しているときに、検出手段によって検出された位置および向きを基準情報として記憶する記憶手段と、
光路切換手段が第２の機能を実行しているときに、検出手段によって検出される位置および向きが、記憶手段に記憶されている基準情報の位置および向きに近付くように、角度調節手段による設定角度および位置調節手段による設定変位量を制御する機能をもった制御手段と、
を設けたものである。
【０００９】
(3)   本発明の第３の態様は、図１３を参照して、後述する§２で説明する実施形態Ｃに係る光軸調節装置に関するものであり、上述の第３の態様に係る光軸調節装置において、光路切換手段と角度調節手段との双方を兼ねる手段を用いるようにした点に特徴がある。すなわち、入射点と射出点とを通る基準光路に沿って光ビームが存在するときに、入射点と射出点との間に配置することにより、入射光が基準光路を外れた場合にも、射出光が基準光路に沿った状態を維持するように光軸調節を行う機能をもった光軸調節装置において、
基準光路上に配置され、照射された光の一部を反射、一部を透過させる光分配面をもち、入射光を、反射した一部からなる入射光反射光と、透過した一部からなる入射光透過光と、に分配するビーム分配手段と、
入射点とビーム分配手段との間に配置され、入射光を透過させる第１の機能と、入射光の向きを所定の設定角度だけ変化させることにより得られる角度調節光を、所定の迂回光路に沿って射出する第２の機能と、の２つの機能を選択的に実行可能な光路切換角度調節手段と、
角度調節光を入射し、この角度調節光に対して平行で、所定の設定変位量だけずれた位置を通る位置角度調節光を、ビーム分配手段の光分配面に向けて射出することにより、位置角度調節光が、反射した一部からなる調節光反射光と、透過した一部からなる調節光透過光と、に分配されるようにする位置調節手段と、
光路切換角度調節手段が第１の機能を実行しているときには、光分配面における入射光反射光の位置および向きを検出し、光路切換角度調節手段が第２の機能を実行しているときには、光分配面における調節光透過光もしくは調節光反射光の位置および向きを検出する検出手段と、
光路切換角度調節手段が第１の機能を実行しているときに、検出手段によって検出された位置および向きを基準情報として記憶する記憶手段と、
光路切換角度調節手段が第２の機能を実行しているときに、検出手段によって検出される位置および向きが、記憶手段に記憶されている基準情報の位置および向きに近付くように、光路切換角度調節手段による設定角度および位置調節手段による設定変位量を制御する機能をもった制御手段と、
を設けたものである。
【００１０】
(4)   本発明の第４の態様は、図１４を参照して、後述する§２で説明する実施形態Ｄに係る光軸調節装置に関するものであり、上述の第４の態様に係る光軸調節装置において、光路切換手段と位置調節手段との双方を兼ねる手段を用いるようにした点に特徴がある。すなわち、入射点と射出点とを通る基準光路に沿って光ビームが存在するときに、入射点と射出点との間に配置することにより、入射光が基準光路を外れた場合にも、射出光が基準光路に沿った状態を維持するように光軸調節を行う機能をもった光軸調節装置において、
基準光路上に配置され、照射された光の一部を反射、一部を透過させる光分配面をもち、入射光を、反射した一部からなる入射光反射光と、透過した一部からなる入射光透過光と、に分配するビーム分配手段と、
入射点とビーム分配手段との間に配置され、入射光を透過させる第１の機能と、入射光を入射し、この入射光もしくはこの入射光の向きを変えることにより得られる迂回光に対して平行で、所定の設定変位量だけずれた位置を通る位置調節光を、所定の迂回光路に沿って射出する第２の機能と、の２つの機能を選択的に実行可能な光路切換位置調節手段と、
位置調節光の向きを所定の設定角度だけ変化させることにより得られる位置角度調節光を、ビーム分配手段の光分配面に向けて射出することにより、この位置角度調節光が、反射した一部からなる調節光反射光と、透過した一部からなる調節光透過光と、に分配されるようにする角度調節手段と、
光路切換位置調節手段が第１の機能を実行しているときには、光分配面における入射光反射光の位置および向きを検出し、光路切換位置調節手段が第２の機能を実行しているときには、光分配面における調節光透過光もしくは調節光反射光の位置および向きを検出する検出手段と、
光路切換位置調節手段が第１の機能を実行しているときに、検出手段によって検出された位置および向きを基準情報として記憶する記憶手段と、
光路切換位置調節手段が第２の機能を実行しているときに、検出手段によって検出される位置および向きが、記憶手段に記憶されている基準情報の位置および向きに近付くように、角度調節手段による設定角度および光路切換位置調節手段による設定変位量を制御する機能をもった制御手段と、
を設けたものである。
【００１１】
(5)   本発明の第５の態様は、上述の第１〜第４の態様に係る光軸調節装置において、
ビーム分配手段を、光分配面として機能するハーフミラーが形成された光学素子によって構成するようにしたものである。
【００１２】
(6)   本発明の第６の態様は、上述の第１〜第５の態様に係る光軸調節装置において、
光路切換手段、光路切換角度調節手段、または、光路切換位置調節手段を、入射光を迂回させる機能を有する光学素子と、この光学素子を基準光路上に着脱自在に支持する支持機構と、によって構成し、光学素子を基準光路上から脱離させることにより第１の機能が実行され、光学素子を基準光路上に装着することにより第２の機能が実行されるようにしたものである。
【００１３】
(7)   本発明の第７の態様は、上述の第１〜第６の態様に係る光軸調節装置において、
角度調節手段または光路切換角度調節手段を、反射面を有する光学素子と、この反射面上で直交する２つの回転軸に関してこの光学素子を回転させることにより角度調節を行う角度調節機構と、によって構成するようにしたものである。
【００１４】
(8)   本発明の第８の態様は、上述の第１〜第７の態様に係る光軸調節装置において、
位置調節手段または光路切換位置調節手段を、コーナリフレクタもしくはコーナキューブプリズムを有する光学素子と、この光学素子を所定平面に沿って平行移動させる位置調節機構と、によって構成するようにしたものである。
【００１５】
(9)   本発明の第９の態様は、上述の第１〜第８の態様に係る光軸調節装置において、
検出手段を、光分配面からの検出用ビームを２つのビームに分配する検出用ビーム分配器と、分配された第１のビームに基いて位置を検出する位置検出器と、分配された第２のビームに基いて向きを検出する向き検出器と、によって構成するようにしたものである。
【００１６】
(10)  本発明の第１０の態様は、上述の第９の態様に係る光軸調節装置において、
位置検出器を、所定の受光面上へのビームの照射位置を検出する受光素子によって構成するようにしたものである。
【００１７】
(11)  本発明の第１１の態様は、上述の第９の態様に係る光軸調節装置において、
向き検出器を、平行光線を所定の焦点に集光する集光レンズと、この集光レンズに対して焦点距離だけ離れた位置に配置された受光面を有しこの受光面上の集光位置を検出する受光素子と、によって構成するようにしたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態に基いて説明する。
【００２１】
§１．本発明の基本原理
はじめに、本発明の基本原理を簡単に説明する。本発明の主眼は、光軸調節が既に完了している光学系について、動作の不安定要素や経年変化などに起因して光軸にずれが生じる現象を防止するような用途に適した光軸調節装置を提供することにあり、既存の光路を通る光ビームを安定維持させる機能をもった光軸調節装置を提供することにある。
【００２２】
いま、図１に示すように、ビーム源１００からターゲット２００の目標点Ｑに対して、光ビームを照射する場合を考える。ここで、ビーム源１００は、光ビームを発生させる光源と、この光ビームに対する光軸調節を行う光学系（光軸調節装置）とを内蔵しているものとし、光ビームに対する光軸調節は、この内蔵の光学系を調節することにより行われるものとする。このように、従来の一般的な光軸調節装置は、光ビームの照準を所定の目標点に合致させるための積極的な位置調節を行うことを目的としており、このビーム源１００に内蔵された光軸調節装置を利用した光軸調節作業により、光ビームをターゲット２００上の目標点Ｑに到達させることが可能になる。このような光軸調節作業が完了すると、ビーム源１００から発せられた光ビームは、入射点Ｑinから射出点Ｑout へ向かう基準光路Ｓ（図では、一点鎖線で示す）に沿って進行し、目標点Ｑに到達する。
【００２３】
この図１に示すように、一旦、光軸調節作業が完了してしまえば、理論的には、ビーム源１００から照射された光ビームは、常に、基準光路Ｓ上を通って目標点Ｑへと導かれることになるが、実際には、ビーム源１００自身の動作の不安定要素や経年変化などに起因して、調節済みの光軸にずれが生じる現象が発生する。たとえば、長期間にわたって使用していると、ビーム源１００に対する振動などの影響により、ビーム源１００自身の取付位置に変位が生じることがある。すると図２に示すように、ビーム源１００から発せられた光ビームＢは、入射点Ｑinの位置に正しく入射しなくなり、基準光路Ｓから外れたものとなる。このため、光ビームＢは、ターゲット２００上の目標点Ｑから外れてしまう。もちろん、ビーム源１００自身の取付位置に変位が生じていなくても、ビーム源１００の内部の光学系を構成する個々の光学素子に位置変位が生じても同様の結果となる。また、光学系自身に変位が生じていなくても、光源に固有の不安定要素に基いて、光ビームＢに変動が生じる可能性もある。たとえば、レーザ光源などを用いた場合、起動直後のしばらくの間、動作が不安定になる場合も少なくない。また、電源電圧の変動などの外乱により、光ビームＢに変動が生じることもある。
【００２４】
本発明の狙いは、図１に示す例のように、入射点Ｑinから射出点Ｑout へ向かう所定の基準光路Ｓが既に設定されており、この基準光路Ｓに沿って進む光ビームが存在するときに、何らかの事情で将来、入射光がこの基準光路Ｓを外れた場合にも、射出光が基準光路Ｓに沿った状態を維持することができるような自動光軸調節を行うことにある。別言すれば、本発明の狙いは、図３に示すように、既に所定の基準光路Ｓが設定されている状態において、本発明に係る光軸調節装置３００を、入射点Ｑinと射出点Ｑout との間に挿入して設置しておくことにより、将来、何らかの事情で光軸調節装置３００への入射光に変動が生じた場合にも、光軸調節装置３００からの射出光をもとの状態に維持することができるようにする点にある。すなわち、ビーム源１００からの光ビームに対して、基準光路Ｓに沿った正しい光軸調節がなされている状態において、図３に示すように、本発明に係る光軸調節装置３００を基準光路Ｓ上に挿入しておけば、図４に示すように、ビーム源１００側の光軸に変動が生じ、光ビームＢの光軸調節装置３００に対する入射条件が変化したとしても、光軸調節装置３００からの射出光は以前と同じ条件を維持するような自動的な光軸調節が行われることになる。以下、このような自動光軸調節を行うための基本原理を説明する。
【００２５】
いま、図５に示すように、入射点Ｑinから射出点Ｑout へ向けて基準光路Ｓが設定されている場合に、この基準光路Ｓ上に光分配面ξを配置したとする。この光分配面ξは、照射された光の一部を反射、一部を透過させる性質をもった面である。実際には、ハーフミラーなどからなる光分配面ξを有するビーム分配手段を、基準光路Ｓ上に配置すればよい。このようなビーム分配手段を基準光路Ｓ上に配置すると、入射点Ｑinに、基準光路Ｓに沿って入射してきた光ビームＢは、このビーム分配手段によって２つの光ビームに分配されることになる。すなわち、一部は光分配面ξをそのまま透過して透過光Ｂｔとなり、一部は光分配面ξで反射して反射光Ｂｒとなる。このとき、透過光Ｂｔは、基準光路Ｓに沿って光分配面ξ上の位置Ｐ０を透過して射出点Ｑout から射出する光になるが、反射光Ｂｒは、光分配面ξ上の位置Ｐ０において向きを変えて図の上方へと向かう光となる。ここで、光分配面ξ上の位置Ｐ０に立てた法線をＮとすれば、光ビームＢの入射角と反射角とは等しく、いずれも角度α０になる。
【００２６】
そこで、このときに得られる反射光Ｂｒについて、光分配面ξ上での位置Ｐ０および向き（たとえば、反射角α０）を測定し、この測定結果を基準情報として取得しておく。図示の基準情報取得手段１は、このような基準情報Ｉ（Ｐ０，α０）を取得する機能をもった構成要素（具体的な構成例については後述する）である。このような基準情報の取得作業は、光ビームＢが、基準光路Ｓに沿って正しく光軸調整されている状態（別言すれば、透過光Ｂｔが基準光路Ｓに沿って、所定の目標点にまで到達する状態）で行っておく必要がある。
【００２７】
本発明を実施する上では、図６に示すように、この系に、光路迂回調節手段２を追加する必要がある。図では便宜上、この光路迂回調節手段２を単なるブロックとして示すが、実際には、この光路迂回調節手段２は複数の光学素子によって構成される。この光路迂回調節手段２は、必要に応じて作業者の操作により、入射光の光ビームＢを基準光路Ｓとは異なる迂回光路Ｄへ誘導し、この誘導された光ビームの位置および向きを調節して光分配面ξへ照射する機能を有する。図示の例では、この迂回光路Ｄは、光路Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３によって構成されており、いずれも二点鎖線で示してある。迂回光路Ｄへ誘導された光ビームに対しては、光路迂回調節手段２によって、位置および向きの調節が行われる。ここで、「位置の調節」とは、光ビームの光路を所定の設定変位量だけ平行移動させる処理であり、「向きの調節」とは、光ビームの光路を所定の設定角度だけ変化させる処理である。もちろん、迂回光路Ｄ上で、このような位置および向きの調節が行われると、迂回光路Ｄ自身が変化することになる。したがって、本願における「迂回光路Ｄ」とは、ある定まった特定の経路を意味するわけではなく、位置および向きの調節処理によって様々に変化する不定形態の経路を意味している。なお、この「位置の調節」および「向きの調節」については、後に具体例を挙げて詳述する。
【００２８】
こうして、迂回光路Ｄを経由した光ビームは、光分配面ξに照射されることになるが、光分配面ξのどの位置にどのような向きで照射されるかは、迂回光路Ｄ上において施された位置および向きの調節次第である。ここでは、迂回光路Ｄにおいて行われた位置および向きの調節の結果、図６の光路Ｄ３に沿った光ビームが、光分配面ξ上の位置Ｐに照射されたものとしよう。前述したように、光分配面ξは、照射された光の一部を反射、一部を透過させる性質をもった面であり、迂回光路Ｄを経由した光ビームは、この光分配面ξによって２つの光ビームに分配されることになる。すなわち、一部は光分配面ξをそのまま透過して透過光Ｂｔとなり、一部は光分配面ξで反射して反射光Ｂｒとなる。このとき、位置Ｐに立てた法線をＮとすれば、透過光Ｂｔと法線Ｎとのなす角と、反射光Ｂｒと法線Ｎとのなす角とは、互いに等しい角度αになる（もちろん、光路Ｄ３と法線Ｎとのなす角も角度αになる）。
【００２９】
続いて、このときに得られる透過光Ｂｔについて、光分配面ξ上での位置Ｐおよび向き（たとえば、反射角α）を測定する。もちろん、この測定結果は、通常、図５に示す基準情報取得手段１によって予め取得された基準情報Ｉ（Ｐ０，α０）とは異なっている（図５と図６とを比較すればわかるように、位置Ｐと位置Ｐ０とは一致せず、角度αと角度α０とは一致しない）。そこで、この測定結果が基準情報Ｉ（Ｐ０，α０）に近付くように、光路迂回調節手段２を制御することにする。図６に示す制御手段３は、透過光Ｂｔについて、光分配面ξ上での位置および向きを測定し、この測定結果が基準情報Ｉ（Ｐ０，α０）に近付くように、光路迂回調節手段２を制御する機能をもった構成要素である。前述したように、光路迂回調節手段２は、迂回光路Ｄ上において、光ビームの位置および向きを調節する機能を有しているので、制御手段３による測定結果が基準情報Ｉ（Ｐ０，α０）に一致するようなフィードバック制御を行うことが可能である。
【００３０】
制御手段３によるフィードバック制御により、測定結果が基準情報Ｉ（Ｐ０，α０）に完全に一致するところまで到達した状態を図７に示す。光路迂回調節手段２によって導かれる迂回経路Ｄａは、光路Ｄ１ａ，Ｄ２ａ，Ｄ３ａから構成されており、図６に示す迂回光路Ｄとは異なっている。その結果、迂回光路Ｄａを経由した光ビームの光分配面ξへの照射位置Ｐは、図５に示す位置Ｐ０に一致した状態となり、透過光Ｂｔについての光分配面ξ上での位置Ｐおよび向き（たとえば、反射角α）は、基準情報Ｉ（Ｐ０，α０）に完全に一致する（Ｐ＝Ｐ０，α＝α０）。図５と図７とを比較してみれば、図５における反射光Ｂｒが図７における透過光Ｂｔと完全に一致し、図５における透過光Ｂｔが図７における反射光Ｂｒに完全に一致していることがわかる。ここで重要な点は、図５に示す反射光Ｂｒおよび透過光Ｂｔは、基準光路Ｓ上を経た光ビームを分配することによって得られた光ビームであるのに対し、図７に示す透過光Ｂｔおよび反射光Ｂｒは、迂回光路Ｄａ上を経た光ビームを分配することによって得られた光ビームである、という点である。ここで、図５に示す透過光Ｂｔが、射出点Ｑout から基準光路Ｓに沿った光ビームとして射出されるのと全く同様に、図７に示す反射光Ｂｒが、射出点Ｑout から基準光路Ｓに沿った光ビームとして射出されることを考えれば、光路迂回調節手段２による迂回が行われているにもかかわらず、「射出点Ｑout から基準光路Ｓに沿った射出光が得られる」という点に関しては、図７の状態は図５の状態に比べて何ら変化がないことになる。
【００３１】
これは、図１に示すように、所定の基準光路Ｓが設定されている状態において、図３に示すように、この基準光路Ｓ上に本発明に係る光軸調節装置３００を挿入し、この光軸調節装置３００の内部において、入射してきた光ビームを光路迂回調節手段２によって迂回光路へと迂回させるようにしても、光軸調節装置３００から基準光路Ｓに沿って目標点Ｑへ向かう光ビームを射出することが可能であることを意味している。より具体的に手順を説明すれば、図３に示すように、光軸調節装置３００を基準光路Ｓ上に挿入したら、まず、光路迂回調節手段２による迂回を行わせずに、図５に示すように、入射してきた光ビームＢをそのまま光分配面ξへと導き、基準情報取得手段１によって基準情報Ｉ（Ｐ０，α０）を取得する作業を行う。続いて、光路迂回調節手段２による迂回を行わせ、入射してきた光ビームＢを迂回光路Ｄへと導く。このように、入射してきた光ビームＢの経路を迂回光路Ｄに切り換えた当初には、図６に示すように、光分配面ξからの反射光Ｂｒは基準光路Ｓに沿った光ビームにはならないため、光軸調節装置３００から射出される光ビームは、基準光路Ｓから外れた状態になる。しかしながら、上述したフィードバック制御が行われるため、やがて迂回光路Ｄは図７に示すような迂回光路Ｄａへと変遷し、光分配面ξからの反射光Ｂｒは基準光路Ｓに沿った光ビームになり、光軸調節装置３００から射出される光ビームは、基準光路Ｓに沿ったものになる。
【００３２】
結局、図３に示すように、本発明に係る光軸調節装置３００を、既存の基準光路Ｓ上に挿入すると、光ビームの経路を迂回光路Ｄへ切り換えた当初は、ビーム源１００からの光ビームがターゲット２００上の目標点Ｑから外れた状態になるが、フィードバック制御系が安定した状態になれば、光ビームはもとどおり目標点Ｑに照射された状態に戻る。したがって、本発明に係る光軸調節装置３００を、既に光軸調節が完了している既存の基準光路Ｓに挿入したとしても、一時的な光軸の変動は生じるものの、すぐにもとの状態に復帰するので、ビーム源１００からターゲット２００に至る全体の系は、そのまま使用することができる。しかも、光軸調節装置３００を挿入することにより、将来、何らかの事情で光軸調節装置３００への入射光に変動が生じた場合にも、光軸調節装置３００からの射出光をもとの状態に維持する自動光軸調節が行われることになる。すなわち、図４に示すように、ビーム源１００側の光軸に変動が生じ、光ビームＢの光軸調節装置３００に対する入射条件が変化したとしても、光軸調節装置３００からの射出光は以前と同じ条件を維持するような自動的な光軸調節が行われることになる。
【００３３】
これは、次のようなフィードバック制御が行われるためである。たとえば、本来は、図７に示すように、入射点Ｑinに対して基準光路Ｓに沿った光ビームＢが与えられるべきであったのに、何らかの事情で、図８に示すように、光ビームＢの入射条件が変動してしまったとしよう。このような変動が生じると、制御手段３によって測定される透過光Ｂｔの位置Ｐおよび向きαの測定結果が、予め取得しておいた基準情報Ｉ（Ｐ０，α０）に一致しなくなるので、両者を一致させる方向にフィードバックが働くことになる。その結果、図７に示す迂回光路Ｄａは、図８に示す迂回光路Ｄｂ（光路Ｄ１ｂ，Ｄ２ｂ，Ｄ３ｂから構成されている）のように変更され、再び、透過光Ｂｔについての光分配面ξ上での位置Ｐおよび向き（たとえば、反射角α）が、基準情報Ｉ（Ｐ０，α０）に完全に一致するようになる（Ｐ＝Ｐ０，α＝α０）。かくして、光ビームＢの入射条件が変動してしまったとしても、フィードバック制御系が安定した状態になれば、光分配面ξからの反射光Ｂｒは、再び、基準光路Ｓに沿って射出される状態に戻ることになる。
【００３４】
以上が、本発明の基本原理であり、このような基本原理により、既存の光路を通る光ビームを安定維持させる機能をもった光軸調節装置を提供することができる。
【００３５】
なお、これまで述べた例では、迂回光路から光分配面ξに照射された光ビームの透過光Ｂｔについての位置および向きを制御手段３で測定するようにしているが、透過光Ｂｔではなく反射光Ｂｒについての位置および向きを制御手段３で測定するような構成を採ることも可能である。たとえば、図６に示した例では、迂回光路Ｄからの光ビームの透過光Ｂｔについての測定を制御手段３で行っているが、図９に示すような光路Ｄ４〜Ｄ７からなる迂回光路を設定した場合には、迂回光路からの光ビームの反射光Ｂｒについての測定を制御手段３で行うことになり、透過光Ｂｔはターゲット２００へ向けて射出される光ビームということになる。もちろん、この図９は、フィードバック制御の過渡状態を示しており、制御系が安定した状態では、図１０に示すような光路Ｄ４ａ〜Ｄ７ａからなる迂回光路が設定され、ターゲット２００へ向けて射出される透過光Ｂｔは、基準光路Ｓに沿ったものになる。
【００３６】
図６および図７に示す第１の構成例と図９および図１０に示す第２の構成例との相違は、基準情報取得時に基準光路Ｓに沿って入射してきた光ビームＢが光分配面ξに照射される側と、迂回光路からの光ビームが光分配面ξに照射される側とが、第１の構成例では反対であるのに対し、第２の構成例では同じになる点だけである。このため、制御手段３による測定対象は、第１の構成例では、迂回光路からの光ビームの透過光Ｂｔとなるのに対し、第２の構成例では、迂回光路からの光ビームの反射光Ｂｒとなる。
【００３７】
なお、これまでの原理説明は、二次元平面上の図面を用いた説明であったため、位置や向きの自由度を制限した説明を行ったが、実際には、光ビームの光路は三次元空間内に形成され、当然、位置や向きの自由度は、この三次元空間に応じたものになる。たとえば、図６に示す例では、光分配面ξは一次元の線分として示され、この光分配面ξ上の位置Ｐは、この線分上を移動する一次元の自由度しかもたないように描かれているが、実際には、位置Ｐは、図の紙面に垂直な方向にも移動する二次元の自由度を有していることになる。同様に、図６に示す例では、各光ビームの向きを、二次元平面上における角度αで表現しているが、実際には、各光ビームの向きはこの二次元平面上に限定されるわけではなく、三次元空間内の任意の方向を向くことができるので、角度で表現した場合には、たとえば、ＸＺ平面に対する角度αxyとＹＺ平面に対する角度αyzのような２通りの角度パラメータで表現されることになる。したがって、光路迂回調節手段２は、光ビームの位置および向きを、三次元空間内の自由度をもって調節する機能を有し、制御手段３は、このような自由度を考慮したフィードバック制御を行う機能を有する。
【００３８】
§２．基本的な実施形態
続いて、本発明の基本的な実施形態を４通りについて述べることにする。
（Ａ）  図１１は、本発明の基本的な実施形態Ａに係る光軸調節装置の構成を示すブロック図である。この光軸調節装置の特徴は、光ビームを迂回光路へ導いた後、まず、角度調節（向きの調節）を行い、続いて位置調節を行う点にある。
【００３９】
既に§１で述べたように、この光軸調節装置は、入射点Ｑinと射出点Ｑout とを通る基準光路Ｓに沿って光ビームが存在するときに、入射点Ｑinと射出点Ｑout との間に配置することにより、入射光が基準光路を外れた場合にも、射出光が基準光路Ｓに沿った状態を維持するように光軸調節を行う機能を有する。この光軸調節装置の基本構成要素は、図示のとおり、ビーム分配手段１０、光路切換手段２０、角度調節手段３０、位置調節手段４０、検出手段５０、記憶手段６０、制御手段７０である。§１の基本原理で説明した各構成要素との関係では、ビーム分配手段１０は、たとえばハーフミラーを有するプリズムなどの光学素子（いわゆるビームスプリッター）によって構成され、基準光路Ｓ上に光分配面ξを配置する機能を果たし、光路切換手段２０、角度調節手段３０、位置調節手段４０は、光路迂回調節手段２としての機能を果たす。また、検出手段５０、記憶手段６０、制御手段７０は、基準情報取得手段１および制御手段３としての機能を果たす。以下、これら各手段の機能を個々に説明する。なお、図において一点鎖線は基準光路Ｓ、二点鎖線は迂回光路、破線は検出用光路、実線は電気信号の経路を示す。
【００４０】
まず、ビーム分配手段１０は、光分配面ξを基準光路Ｓ（図の一点鎖線）上に配置する役割を果たす。光分配面ξは、既に述べたように、照射された光の一部を反射、一部を透過させる機能をもった面であり、たとえば、図の右側から入射してきた入射光Ｌ１がこのビーム分配手段１０に照射されると、光分配面ξにおいて、透過光と反射光とに分けられる。ここでは、入射光Ｌ１に基いて生じた透過光（図においてビーム分配手段１０から左方向に射出される光）を入射光透過光Ｌ２と呼び、入射光Ｌ１に基いて生じた反射光（図においてビーム分配手段１０から上方向に射出される光）を入射光反射光Ｌ３と呼ぶことにする。
【００４１】
光路切換手段２０は、入射点Ｑinとビーム分配手段１０との間に配置され、入射光Ｌ１の光路を切り換えるための構成要素である。すなわち、光路切換手段２０は、入射光Ｌ１をそのまま透過させてビーム分配手段１０へと導く第１の機能と、入射光Ｌ１の向きを所定の迂回光路（図の二点鎖線）に向けて変化させ、迂回光Ｌ４として射出する第２の機能と、の２つの機能を選択的に実行することができる。角度調節手段３０は、この迂回光Ｌ４の向きを所定の設定角度θだけ変化させて角度調節光Ｌ５として射出する機能を果たし、位置調節手段４０は、この角度調節光Ｌ５を入射し、この角度調節光Ｌ５に対して平行で（図示の例の場合、平行で進行方向が逆向き）、所定の設定変位量ｄだけずれた位置を通る位置角度調節光Ｌ６（任意の設定変位量ｄに基く位置調節と、任意の設定角度θに基く角度調節との双方が施された光）を、ビーム分配手段１０の光分配面ξに向けて射出する機能を果たす。
【００４２】
ビーム分配手段１０に照射された位置角度調節光Ｌ６は、光分配面ξによって透過光と反射光とに分配される。ここでは、位置角度調節光Ｌ６に基いて生じた透過光（図においてビーム分配手段１０から上方向に射出される光）を調節光透過光Ｌ７と呼び、位置角度調節光Ｌ６に基いて生じた反射光（図においてビーム分配手段１０から左方向に射出される光）を調節光反射光Ｌ８と呼ぶことにする。結局、光路切換手段２０が第１の機能を実行しているときには、ビーム分配手段１０から入射光透過光Ｌ２および入射光反射光Ｌ３が得られ、光路切換手段２０が第２の機能を実行しているときには、ビーム分配手段１０から調節光透過光Ｌ７および調節光反射光Ｌ８が得られることになる。
【００４３】
検出手段５０は、このビーム分配手段１０から図の上方へと進行する入射光反射光Ｌ３または調節光透過光Ｌ７の位置および向きを検出する機能を有する。別言すれば、検出手段５０は、光路切換手段２０が第１の機能を実行しているときには、光分配面ξにおける入射光反射光Ｌ３の位置および向きを検出し、光路切換手段２０が第２の機能を実行しているときには、光分配面ξにおける調節光透過光Ｌ７の位置および向きを検出する。なお、図９および図１０に示す構成を採る場合、すなわち、角度調節手段３０および位置調節手段４０の配置を図示の配置とは変えることにより、位置角度調節光Ｌ６が光分配面ξの逆側に照射されるような構成を採る場合には、調節光透過光が図の左方向のターゲットに向けて射出する光となり、調節光反射光が図の上方の検出手段５０に向けて射出する光となるので、この場合には、検出手段５０によって調節光反射光の位置および向きを検出する必要がある。
【００４４】
記憶手段６０は、§１で述べた基準情報を記憶する構成要素である。すなわち、光路切換手段２０が第１の機能を実行しているときに、検出手段５０によって検出された位置および向き（入射光反射光Ｌ３の位置および向き）を基準情報として記憶する機能を果たす。もちろん、このような基準情報を記憶する処理は、入射光Ｌ１が基準光路Ｓに沿って正しく入射してきており、ビーム分配手段１０から射出される入射光透過光Ｌ２が、ターゲット上の目標点Ｑに正しく照射されている状態で行うことになる。
【００４５】
制御手段７０は、光路切換手段２０が第２の機能を実行しているときに、検出手段５０によって検出される位置および向き（図示の例の場合、調節光透過光Ｌ７の位置および向き）が、記憶手段６０に記憶されている基準情報の位置および向きに近付くように、角度調節手段３０による設定角度θおよび位置調節手段４０による設定変位量ｄを制御する機能を果たす。§１で述べたように、このような制御はフィードバック制御となり、制御系が安定した状態になった時点で、検出手段５０によって検出される位置および向きが、基準情報の位置および向きに一致することになり、ビーム分配手段１０からターゲットに向けて射出される調節光反射光Ｌ８は、基準光路Ｓに沿った光ビームとなる。もちろん、このようなフィードバック制御は、入射光Ｌ１の入射条件に変動が生じた場合にも有効であり、入射光Ｌ１が基準光路Ｓから外れた状態で入射してくるようになったとしても、制御手段７０によるフィードバック制御により、ビーム分配手段１０から射出される調節光反射光Ｌ８は、基準光路Ｓに沿った光ビームとなるように調節される。
【００４６】
なお、このようなフィードバック制御では、制御対象となる量が、設定角度θ（向きの制御）と設定変位量ｄ（位置の制御）との２つになるので、これら２つの量を同時に制御しようとすると、制御動作が複雑になる。そこで、実用上は、設定角度θの制御と設定変位量ｄの制御とを、交互に繰り返して行うようにし、検出手段５０による測定結果が記憶手段６０に記憶されている基準情報に徐々に近付いてゆくようにするのが好ましい。
【００４７】
（Ｂ）  図１２は、本発明の基本的な実施形態Ｂに係る光軸調節装置の構成を示すブロック図である。この実施形態Ｂの特徴は、光ビームを迂回光路へ導いた後、まず、位置調節を行い、続いて角度調節（向きの調節）を行う点にある。図１１に示す実施形態Ａとの相違点は、角度調節と位置調節との実施順が逆転しているだけであり、具体的な構成の相違は、角度調節手段３０と位置調節手段４０との位置関係が逆転している点だけである。
【００４８】
すなわち、光路切換手段２０の第２の機能により、入射光Ｌ１が迂回光路へと導かれ、迂回光Ｌ４として射出されたら、まず、位置調節手段４０による位置調節が行われる。この位置調節の結果、迂回光Ｌ４は、所定の設定変位量ｄだけずれた位置を通る位置調節光Ｌ９（図示の例の場合、迂回光Ｌ４と位置調節光Ｌ９とは平行で進行方向も同じ）として射出される。続いて、この位置調節光Ｌ９に対して、角度調節手段３０による設定角度θの調節が行われ、位置角度調節光Ｌ６が得られる。この位置角度調節光Ｌ６が、ビーム分配手段１０へと照射された後に関与する各構成要素については、図１１に示す実施形態Ａと全く同様であり、また、この光軸調節装置の動作も、図１１に示す実施形態Ａの動作と全く同様である。
【００４９】
（Ｃ）  図１３は、本発明の基本的な実施形態Ｃに係る光軸調節装置の構成を示すブロック図である。この実施形態Ｃの特徴は、図１１に示す実施形態Ａに係る光軸調節装置において、光路切換手段２０と角度調節手段３０とを、その双方を兼ねる機能をもった光路切換角度調節手段３５に置き換えた点にある。光路切換角度調節手段３５は、入射点Ｑinとビーム分配手段１０との間に配置され、入射光Ｌ１を透過させる第１の機能と、入射光Ｌ１の向きを所定の設定角度θだけ変化させることにより得られる角度調節光Ｌ５を、所定の迂回光路に沿って射出する第２の機能と、の２つの機能を選択的に実行することができる。この第２の機能を実行する際の設定角度θは、制御手段７０による制御対象となり、この設定角度θを制御することにより、角度調節光Ｌ５を、たとえば図に破線で示したＬ５＊のような向きに調節することが可能である。その他の構成要素や動作については、図１１に示す実施形態Ａと同様である。
【００５０】
（Ｄ）  図１４は、本発明の基本的な実施形態Ｄに係る光軸調節装置の構成を示すブロック図である。この実施形態Ｄの特徴は、図１２に示す実施形態Ｂに係る光軸調節装置において、光路切換手段２０と位置調節手段４０とを、その双方を兼ねる機能をもった光路切換位置調節手段４５に置き換えた点にある。光路切換位置調節手段４５は、入射点Ｑinとビーム分配手段１０との間に配置され、入射光Ｌ１を透過させる第１の機能と、入射光Ｌ１の向きを変えることによって得られる迂回光Ｌ４の位置を所定の設定変位量ｄだけ変化させることにより得られる位置調節光Ｌ９を、所定の迂回光路に沿って射出する第２の機能と、の２つの機能を選択的に実行することができる。この第２の機能を実行する際の設定変位量ｄは、制御手段７０による制御対象となり、この設定変位量ｄを制御することにより、位置調節光Ｌ９を、たとえば図に破線で示したＬ９＊のような位置に調節することが可能である。図１４において、光路切換位置調節手段４５を示すブロックから下方に向かう３本の二点鎖線のうち、迂回光Ｌ４が通る二点鎖線は、入射光Ｌ１の進行方向を単に曲げた光路に相当し（ｄ＝０の場合）、その左右に位置する二点鎖線は、所定の設定変位量だけ平行移動させた光路に相当する。この光軸調節装置のその他の構成要素や動作については、図１２に示す実施形態Ｂと同様である。なお、迂回光Ｌ４を所定の設定変位量ｄだけ平行移動する代わりに、入射光Ｌ１を直接、図示の設定変位量ｄｄだけ平行移動することにより、左水平方向を向いた位置調節光Ｌ９を得るようにしてもかまわない。
【００５１】
§３．具体的な実施形態
上述の§２では、発明の基本的な実施形態を４通り説明したが、ここでは、これら４通りのうちの実施形態Ｂおよび実施形態Ｃについて、より具体的な実施形態を述べる。
【００５２】
図１５は、上述の実施形態Ｃについてのより具体的な実施形態を示す図（光学的要素については平面図、電気的要素および機械的要素についてはブロック図として示す）であり、部品点数が少ないため、コストの低減を図る上では、最も理想的な構成と思われる実施形態である。
【００５３】
光反射素子８１は、入射光を反射させることができる反射面ηを有する光学素子であり、この反射面ηで反射した光ビームは、図に二点鎖線で示す光路Ｄ１を経て、コーナリフレクタ８２へと入射し、更に、光路Ｄ２，Ｄ３を経て、ビーム分配器８３へと入射する。ビーム分配器８３は、§２で述べたビーム分配手段１０として機能する光学素子であり、ハーフミラーなどからなる光分配面ξを有している。また、検出用ビーム分配器８４も、ハーフミラーなどからなる光分配面μを有しており、ビーム分配器８３の光分配面ξから図の上方に向かって進行してきた検出用光ビームを２つのビームに分配する機能を有する。光分配面μによって分配された第１のビーム（この例の場合、透過光）は、受光素子８５によって受光され、分配された第２のビーム（この例の場合、反射光）は、集光レンズ８６を経て受光素子８７によって受光される。受光素子８５および受光素子８７は、二次元平面状の受光面を有し、この受光面上への光ビームの照射位置を示す検出信号を発生させる機能を有している。具体的には、ＰＳＤ（Position Sensing Detector ）素子やＣＣＤ（Charge Coupled Device ）素子を用いて構成すればよい。集光レンズ８６は、平行光線を所定の焦点に集光するレンズであり、受光素子８７の受光面は、この集光レンズ８６からその焦点距離だけ離れた位置に配置されている。したがって、受光素子８７は、受光面上に集光された位置を検出する機能を有する。
【００５４】
後述するように、受光素子８５は、光分配面ξからの検出用光ビームについての位置を検出する位置検出器として機能し、集光レンズ８６および受光素子８７は、光分配面ξからの検出用光ビームについての向きを検出する向き検出器として機能する。結局、検出用ビーム分配器８４、受光素子８５、集光レンズ８６、受光素子８７は、図１３に示す実施形態Ｃにおける検出手段５０に対応する構成要素ということになる。受光素子８５および受光素子８７からの検出信号は、記憶装置９１および制御装置９２に与えられる。ここで、記憶装置９１および制御装置９２は、図１３に示す実施形態Ｃにおける記憶手段６０および制御手段７０に対応する構成要素であり、実際には、メモリやマイクロプロセッサなどを備えたコンピュータにより構成することができる。
【００５５】
角度調節機構９３は、光反射素子８１の向き（反射面ηの向き）を調節する機構であり、より具体的には、この反射面η上で直交する２つの回転軸ω１（基準光路Ｓと反射面ηとの交点Ａを通り図の紙面に垂直な軸）およびω２に関して、光反射素子８１を回転させる機能をもった機構である。実際には、高精度のステッピングモータなどを用いた機構により実現されることになるが、ここではその構造についての詳細な説明は省略する。一方、位置調節機構９４は、コーナリフレクタ８２の位置を調節する機構であり、ここに示す例の場合、コーナリフレクタ８２をＸ軸方向（図において、＋Ｘおよび−Ｘと示した左右方向）およびＹ軸方向（図の紙面に垂直な方向）の二軸方向にそれぞれ独立して平行移動させる機能を有している。別言すれば、位置調節機構９４は、コーナリフレクタ８２を所定平面（ＸＹ平面）に沿って平行移動させる機能を有していることになる。このような位置調節機構９４も、実際には、高精度のステッピングモータなどを用いた機構により実現されることになるが、ここではその構造についての詳細な説明は省略する。
【００５６】
ここで、光反射素子８１についての説明を更に補足すると、この光反射素子８１は、入射点Ｑinとビーム分配器８３との間の基準光路Ｓ上に着脱自在に配置することができるようになっている。すなわち、光反射素子８１は、図にハッチングを施して示した支持機構８８によって取り付けられているが、支持機構８８は、光反射素子８１を着脱自在に支持する機能を有している。この支持機構８８は、たとえば、光反射素子８１を支持するレールなどの単純な機械的構造物によって構成すればよい。この場合、作業者が光反射素子８１を抜き差しすることにより、光反射素子８１を配置したり、除去したりすることができる。もちろん、支持機構８８を電動駆動機能を備えた機構によって構成し、作業者の操作指示に基いて、自動的に基準光路Ｓ上に配置されたり、基準光路Ｓ上から除去されたりするようにしてもかまわない。要するに、光反射素子８１を、基準光路Ｓ上に配置しない第１の状態と、基準光路Ｓ上に配置した第２の状態と、を選択的に採ることができ、かつ、この光反射素子８１を基準光路Ｓ上に配置した場合に、入射光を所望の方向に反射させることができるように反射面ηの角度調節が可能な構成になっていれば、支持機構８８としてどのような機械的構造物を用いてもかまわない。
【００５７】
このように、光反射素子８１を支持機構８８で支持することにより、この光反射素子８１は、図１３に示す実施形態Ｃにおける光路切換角度調節手段３５として機能することになる。すなわち、光反射素子８１を基準光路Ｓ上から脱離させた第１の状態にすれば、入射光をそのままビーム分配器８３へと導く第１の機能が実行されることになり、光反射素子８１を基準光路Ｓ上に配置した第２の状態にすれば、入射光を所定の迂回光路へと導くとともに、所定の設定角度θに応じた角度調節を行う第２の機能が実行されることになる。
【００５８】
図１６は、このような角度調節を行う原理を示すものである。いま、図１６の実線で示されている向きに光反射素子８１が設置されており、この光反射素子８１の反射面ηに対して実線で示す入射光Ｌinが図のような向きに照射され、その結果、図のような向きに実線で示す射出光Ｌout が反射している状態を考える。この状態で、光反射素子８１を紙面上で反時計回りにθ／２だけ回転させて図の破線で示されている状態にし、反射面ηの向きを変えたとすると、射出光は図に破線で示すＬout ＊のように変化する。ここで、射出光Ｌout とＬout ＊とのなす角はθである。結局、光ビームの向きを角度θだけ変化させるような調節を行いたい場合には、光反射素子８１を角度θ／２だけ回転させるような制御を行えばよいことになる。
【００５９】
一方、コーナリフレクタ８２は、図１３に示す実施形態Ｃにおける位置調節手段４０として機能する光学素子であり、光反射素子８１からの反射光（図１５の光路Ｄ１を通って入ってくる光ビーム）を入射し、これに平行な逆向光（図１５の光路Ｄ３を通って出て行く光ビーム）を射出する機能を有している。一般に、コーナリフレクタは、立方体を構成する６面のうち、同一頂点Ｃを含む３面の内側を反射面とした光学素子であり、これら反射面内の任意の位置に、任意の向きで入射光を照射すると、必ずこの入射光に平行で逆向きの射出光が得られるという光学的な性質を有する。図１５に示す例では、光路Ｄ１に沿った入射光が反射面ρ１上の入射点Ｃinに入射すると、光路Ｄ２に沿った反射光となり、更に、この光路Ｄ２に沿った反射光が反射面ρ２上の射出点Ｃout で反射して、光路Ｄ３に沿って射出することになる。この場合、入射点Ｃinの位置や入射角度にかかわらず、光路Ｄ１に沿った入射光と光路Ｄ３に沿った射出光とは、必ず平行で逆向きの光となる。なお、このような性質をもった光学素子としては、コーナリフレクタの他にも、コーナキューブプリズムが知られており、位置調節手段としては、コーナリフレクタの代わりにコーナキューブプリズムを用いてもかまわない。
【００６０】
図１７は、コーナリフレクタ８２を用いた位置調節を行う原理を示すものである。いま、図１７の実線で示されている位置にコーナリフレクタ８２が設置されており、このコーナリフレクタ８２に対して実線で示す入射光Ｌinが図のような向きに照射され、その結果、図のような向きに実線で示す射出光Ｌout が射出されている状態を考える。この状態で、コーナリフレクタ８２を紙面上で右方向（＋Ｘ方向）に距離ｄ／２だけ移動させて図の破線で示されている状態にしたとすると、射出光は図に破線で示すＬout ＊のように変化する。ここで、射出光Ｌout とＬout ＊との間の変位量はｄである。結局、光ビームの位置を変位量ｄだけ変化させるような調節を行いたい場合には、コーナリフレクタ８２を変位量ｄ／２だけ移動させるような制御を行えばよいことになる。
【００６１】
続いて、図１５に示す光軸調節装置における検出器、すなわち、検出用ビーム分配器８４、受光素子８５、集光レンズ８６、受光素子８７の機能について説明する。この検出器は、光反射素子８１を基準光路Ｓ上に配置しない第１の状態において、ビーム分配器８３の光分配面ξから反射されてきた検出用光ビームについて、光分配面ξ上での位置および向きを検出する第１の機能と、光反射素子８１を基準光路Ｓ上に配置した第２の状態において、ビーム分配器８３の光分配面ξを透過してきた検出用光ビームについて、光分配面上での位置および向きを検出する第２の機能と、を備えている。いずれの機能を実施する場合にも、検出の基本原理は同じであり、光分配面ξからの検出用光ビームについての位置Ｐと向きとを測定することができればよい。そして、第１の機能によって検出された位置および向きは、基準情報として記憶装置９１に記憶されることになり、第２の機能によって検出された位置および向きは、制御装置９２へと与えられ、この検出結果が記憶装置９１に記憶されている基準情報に近付くように、角度調節機構９３および位置調節機構９４に対するフィードバック制御が行われる。
【００６２】
既に述べたように、検出用光ビームは、検出用ビーム分配器８４によって、２つのビームに分配され、受光素子８５によって位置の検出が、受光素子８７によって向きの検出が行われることになる。図１５に示す例では、受光素子８５の受光面上では、点Ｑ１０の位置にビームが照射されており、受光素子８７の受光面上では、点Ｑ２０の位置にビームが照射されており、これら点Ｑ１０および点Ｑ２０の受光面上での位置が、それぞれ検出用光ビームの光分配面ξ上での位置Ｐおよび向きに対応する情報になる。
【００６３】
図１８は、受光素子８５によって、位置検出が行われる原理を説明する図である。いま、図に実線で示すような検出用光ビームＬ１０が、光分配面ξの位置Ｐから検出用ビーム分配器８４の光分配面μを透過して受光素子８５まで到達したとすると、受光面上での照射点は点Ｑ１０になる。このとき、光分配面μから反射して集光レンズ８６で集光され、受光素子８７まで到達した検出用光ビームの集光点は点Ｑ２０になる。ここで、もし、検出用光ビームの光分配面ξ上での位置だけが、ＰからＰ１にずれたとすると（向きは同じであったとする）、検出用光ビームＬ１１は破線に示すような光路を通って、受光素子８５および受光素子８７に照射されることになる。すなわち、受光素子８５の受光面上での照射点は点Ｑ１１となり、もとの点Ｑ１０からずれることになる。一方、受光素子８７の受光面上での集光点は点Ｑ２１となり、もとの点Ｑ２０と同一の点になる。これは、受光素子８７の受光面が集光レンズ８６の焦点位置に置かれているためである。すなわち、集光レンズ８６に入射する複数の光ビームがあったとしても、これらが互いに平行である限りは、受光素子８７の受光面上の同一点に集光することになる。かくして、光分配面ξからの検出用光ビームＬ１０に生じた位置の変化は、位置検出器として機能する受光素子８５においてのみ検出されることになり、向き検出器として機能する受光素子８７では検出されない。
【００６４】
これに対して、図１９は、受光素子８７によって、向き検出が行われる原理を説明する図である。いま、図に実線で示すような検出用光ビームＬ１０が、光分配面ξの位置Ｐから検出用ビーム分配器８４の光分配面μを透過して受光素子８５まで到達したとすると、受光面上での照射点は点Ｑ１０になる。このとき、光分配面μから反射して集光レンズ８６で集光され、受光素子８７まで到達した検出用光ビームの集光点は点Ｑ２０になる。ここで、もし、検出用光ビームＬ１０の光分配面ξに対する向きだけがずれたとすると（検出用光ビームの光分配面ξ上の位置Ｐは同じであったとする）、検出用光ビームＬ１２は破線に示すような光路を通って、受光素子８５および受光素子８７に照射されることになる。すなわち、受光素子８５の受光面上での照射点は点Ｑ１２となり、もとの点Ｑ１０からずれることになる。一方、受光素子８７の受光面上での集光点は点Ｑ２２となり、やはりもとの点Ｑ２０からずれることになる。これは、実線で示す光ビームと破線で示す光ビームとが平行ではないため、集光レンズ８６による集光点がずれるからである。かくして、光分配面ξからの検出用光ビームＬ１０に生じた向きの変化は、向き検出器として機能する受光素子８７によって検出できる。ただ、このような向きの変化は、受光素子８５においても検出されることになる。
【００６５】
結局、受光素子８７の検出結果には、向きの変化のみが含まれているのに対し、受光素子８５の検出結果には、位置の変化と向きの変化との双方の成分が含まれていることになる。このような事情から、理論的には、図１５に示す光軸調節装置では、制御装置９２によるフィードバック制御は、まず、向きを一致させるための角度制御（角度調節機構９３に対する制御）を先に行い、続いて、位置を一致させるための位置制御（位置調節機構９４に対する制御）を行うようにするのが好ましい。向きについての検出結果が基準情報に一致すれば、受光素子８５の検出結果から向きについての変化成分を除去することができ、位置についての変化成分のみを認識することができる。もっとも、実用上は、角度制御と位置制御とを交互に繰り返して実行することにより、検出結果を基準情報に徐々に近付けてゆくフィードバック制御が行われることになるので、角度制御と位置制御との順を厳密に考慮する必要はない。
【００６６】
続いて、この光軸調節装置による自動光軸調節動作の一例を示す。たとえば、図２０に示すように、入射点Ｑinから射出点Ｑout へ向かう基準光路Ｓ（一点鎖線）が形成されている状態において、この基準光路Ｓ上に、この光軸調節装置を挿入したとしよう。この場合、まず、光反射素子８１を基準光路Ｓ上から取り外し、基準光路Ｓに沿って入射してくる入射光をビーム分配器８３の光分配面ξへと導き、この光分配面ξから反射してきた検出用光ビーム（図の破線に示す光路を進む）についての位置Ｐおよび向きを検出する。具体的には、受光素子８５上の点Ｑ１０の位置が、「位置Ｐを示す情報」として検出され、受光素子８７上の点Ｑ２０の位置が、「向きを示す情報」として検出され、これらの情報が基準情報として記憶装置９１（図２０では図示省略）に記憶される。次に、基準光路Ｓ上に光反射素子８１を配置した状態にし、入射光を反射面η上の点Ａで反射させて迂回光路（二点鎖線）へと導き、光分配面ξから透過してきた検出用光ビームについての位置および向きを検出し、これらの検出結果が、記憶装置９１に記憶されている基準情報に一致するようなフィードバック制御を行う。このようなフィードバック制御により、検出用光ビームは、受光素子８５の点Ｑ１０および受光素子８７の点２０に照射された状態となり、ビーム分配器８３からは基準光路Ｓに沿った射出光が射出点Ｑout へ向けて射出されることになる。いわば、図３に示すような状態が得られたことになる。なお、このような状態において、「迂回光路を経てターゲット方向へ射出される光ビーム強度」が、「検出用ビーム分配器８４へと導かれる検出用光ビームの強度」に比べて十分に大きくなるようにするためには、ビーム分配器８３内の光分配面ξを、反射率９９％、透過率１％程度のハーフミラーによって構成しておくようにすればよい。
【００６７】
さて、ここで、何らかの原因により、この光軸調節装置への入射光の入射条件が変動し、図２０に実線で示すような入射光Ｌ１５が与えられるようになったとしよう。すなわち、これまでは、基準光路Ｓに沿った入射光が与えられていたのに、この入射光の位置が若干変動したことになる（ここでは、入射光の向きについての変動はなかったものとしよう）。すると、迂回光路は、図の二点鎖線で示す光路から、図の実線で示す光路へと変化し、光ビームは光分配面ξにおける位置Ｐ１５に照射されることになる。その結果、ビーム分配器８３から図の左方へ射出される光ビームは、基準光路Ｓから外れることになり、その最終照射位置は、ターゲット上の目標点Ｑから外れてしまう。
【００６８】
このような光軸変動は、受光素子８５および受光素子８７によって検出される。すなわち、受光素子８５上の照射点は点Ｑ１０から点Ｑ１５へと変動し、受光素子８７上の集光点は点Ｑ２０から点Ｑ２５へと変動する。もっとも、この例では、入射光の向きについての変動はなかったので、点Ｑ２０と点Ｑ２５とは同一点となり、向きについての調節を行う必要はないことが認識される。そこで、制御手段７０（図２０では図示省略）は、位置についての変動量ｄ（点Ｑ１０と点Ｑ１５との距離）を相殺すべく、位置調節機構９４（図２０では図示省略）に対して制御信号を送り、図２１に破線で示すように、コーナリフレクタ８２を距離ｄ／２だけ図の左方向へシフトさせる。すると、入射光Ｌ１５は、図に実線で示す迂回光路を通って、光分配面ξの「変動が生じる前の位置Ｐ」へと導かれるような位置調節が行われることになり、受光素子８５上の照射点は点Ｑ１０へ戻り、受光素子８７上の集光点は点Ｑ２０となる。かくして、ビーム分配器８３から図の左方へ射出される光ビームは、基準光路Ｓ上の位置に戻され、その最終照射位置は、ターゲット上の目標点Ｑに戻される。
【００６９】
以上、入射光について位置変動が生じた場合を述べたが、向きの変動が生じた場合には、光反射素子８１の角度が調節され、同様の自動光軸調節が行われることになる。
【００７０】
最後に、もうひとつの具体的な実施形態を述べておく。図２２は、上述の実施形態Ｂについてのより具体的な実施形態を示す図（光学的要素については平面図、電気的要素および機械的要素についてはブロック図として示す）である。この図２２に示す光軸調節装置の構成および動作は、図１５に示す光軸調節装置の構成および動作とほぼ同じであるため、ここでは両者の相違点のみを述べておく。両者の根本的な相違点は、図１３に示す実施形態Ｃと図１２に示す実施形態Ｂとの相違に基く。すなわち、図２２に示す光軸調節装置では、図１５に示す光反射素子８１が光反射素子９５に置き換えられており、更に、新たに光反射素子９６が追加されている。これは、図１５の光反射素子８１が、図１３の光路切換角度調節手段３５に相当する構成要素であるのに対し、図２２の光反射素子９５および９６が、それぞれ図１２の光路切換手段２０および角度調節手段３０に相当する構成要素であるためである。
【００７１】
要するに、光反射素子９５は、入射光を反射面η１上の点Ａで反射させることにより、迂回光路Ｄ１へと導く機能を有しているものの、角度の調節機能は有しておらず、角度の調節は光反射素子９６によって行うようにしているのである。コーナリフレクタ８２が位置調節機能を果たす点は、図１５の光軸調節装置と同様である。結局、この図２２に示す光軸調節装置では、光反射素子９５によって光路Ｄ１へと迂回させられた光ビームに対して、まず、コーナリフレクタ８２による位置調節が施され、続いて、光反射素子９６による角度調節が施されることになる。光反射素子９６は、反射面η２上で直交する二軸ω３およびω４を回転軸として回転する構造となっており、角度調節機構９３によって向きの制御が行われる。
【００７２】
なお、この光軸調節装置においても、基準情報を得て記憶装置９１に記憶させる作業を行うために、基準光路Ｓに沿って入射してきた入射光を、そのままビーム分配器８３まで導くことができるような構造にしておく必要があるので、光反射素子９５を支持機構９７によって着脱自在に支持し、光反射素子９６を支持機構９８によって着脱自在に支持するようにしてある。基準情報を得る作業を行う際には、光反射素子９５，９６をともに基準光路Ｓ上から除去し、基準光路Ｓに沿った入射光をそのままビーム分配器８３へと導けばよい。もっとも、光反射素子９６を透明材料で構成しておき、反射面η２を完全な反射面ではなく、光の一部を透過する面にしておけば、光反射素子９６の内部を通じて、基準光路Ｓに沿った入射光をビーム分配器８３まで導くことができるので、光反射素子９６は必ずしも着脱自在な形で配置する必要はない。また、光反射素子９６の配置を工夫して、基準光路Ｓを妨げないような位置に配置することが可能であれば、光反射素子９６を着脱自在にする必要はない。
【００７３】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、既存の光路を通る光ビームを安定維持させるのに適した光軸調節装置を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光軸調節装置により光軸を安定させる対象となる光学系の構成を示す図である。
【図２】図１に示す光学系におけるビーム源の変動要因に基いて、光軸ずれが生じた状態を示す図である。
【図３】図１に示す光学系における基準光路Ｓ上に本発明に係る光軸調節装置を挿入した状態を示す図である。
【図４】本発明に係る光軸調節装置の機能により、光軸が安定維持される状態を示す図である。
【図５】本発明に係る光軸調節装置における基準情報取得の原理を説明する図である。
【図６】本発明に係る光軸調節装置において形成される迂回光路を示す図である。
【図７】図６に示す光軸調節装置によるフィードバック制御の結果を示す図である。
【図８】図６に示す光軸調節装置によるフィードバック制御により、光源側に変動が生じた場合にも、光軸が安定維持される状態を示す図である。
【図９】本発明に係る光軸調節装置において形成される迂回光路の別な態様を示す図である。
【図１０】図９に示す光軸調節装置によるフィードバック制御の結果を示す図である。
【図１１】本発明の基本的な実施形態Ａに係る光軸調節装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の基本的な実施形態Ｂに係る光軸調節装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の基本的な実施形態Ｃに係る光軸調節装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の基本的な実施形態Ｄに係る光軸調節装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の基本的な実施形態Ｃに対応した具体的な光軸調節装置の構成を示す図である。
【図１６】図１５に示す光軸調節装置における光反射素子による角度調節の原理を示す図である。
【図１７】図１５に示す光軸調節装置におけるコーナリフレクタによる位置調節の原理を示す図である。
【図１８】図１５に示す光軸調節装置における位置変動の検出原理を示す図である。
【図１９】図１５に示す光軸調節装置における角度変動の検出原理を示す図である。
【図２０】図１５に示す光軸調節装置において、入射光に位置変動が生じた状態を示す図である。
【図２１】図１５に示す光軸調節装置において、入射光に位置変動が生じた場合に行われる自動光軸調節を示す図である。
【図２２】本発明の基本的な実施形態Ｂに対応した具体的な光軸調節装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…基準情報取得手段
２…光路迂回調節手段
３…制御手段
１０…ビーム分配手段
２０…光路切換手段
３０…角度調節手段
３５…光路切換角度調節手段
４０…位置調節手段
４５…光路切換位置調節手段
５０…検出手段
６０…記憶手段
７０…制御手段
８１…光反射素子
８２…コーナリフレクタ（コーナキューブプリズム）
８３…ビーム分配器
８４…検出用ビーム分配器
８５…受光素子
８６…集光レンズ
８７…受光素子
８８…支持機構
９１…記憶装置
９２…制御装置
９３…角度調節機構
９４…位置調節機構
９５，９６…光反射素子
９７，９８…支持機構
１００…ビーム源
２００…ターゲット
３００…本発明に係る光軸調節装置
Ａ…光ビームの入射位置
Ｂ…光ビーム
Ｂｒ…光分配面ξからの反射光
Ｂｔ…光分配面ξからの透過光
Ｃ…コーナリフレクタの頂点
Ｃin…入射点
Ｃout …射出点
Ｄ，Ｄａ，Ｄ１〜Ｄ７，Ｄ１ａ〜Ｄ７ａ，Ｄ１ｂ〜Ｄ３ｂ…迂回光路
ｄ，ｄｄ…位置の変位量
Ｉ（Ｐ０，α０）…基準情報
Ｌ１…入射光
Ｌ２…入射光透過光
Ｌ３…入射光反射光
Ｌ４…迂回光
Ｌ５，Ｌ５＊…角度調節光
Ｌ６…位置角度調節光
Ｌ７…調節光透過光
Ｌ８…調節光反射光
Ｌ９，Ｌ９＊…位置調節光
Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１２…検出用光ビーム
Ｌ１５…変動した光ビーム
Ｌin…入射光
Ｌout ，Ｌout ＊…射出光
Ｎ…光分配面ξ上の法線
Ｐ，Ｐ１…検出対象となる光ビームの位置
Ｐ０…基準情報となる位置
Ｑ…目標点
Ｑin…入射点
Ｑout …射出点
Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１５…照射点
Ｑ２０，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２５…集光点
Ｓ…基準光路
α…検出対象となる光ビームの射出角度
α０…基準情報となる角度
η，η１，η２…反射面
θ…調節角度
μ…反射面
ξ…光分配面
ρ１，ρ２…反射面
ω１〜ω４…回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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