JP2000155220A - 光伝送装置およびその調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【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、対象物の加工、検査、
予防保全あるいは補修用レーザ光を出力するメインレー
ザ装置１３と、上記メインレーザ光とは異なるガイドレ
ーザ光を出力するガイドレーザ装置１４と、このガイド
レーザ装置１４からのガイドレーザ光を光伝送路１１に
案内するハーフミラーガイド手段１９と、上記光伝送路
１１の途中に設けられたサンプリング分離ミラー手段２
４，２７と、この分離ミラー手段２４，２７で分離され
た光路上に設置された平行反射光学手段４６，４９と、
この平行反射光学手段４６，４９からの反射光がハーフ
ミラーガイド手段１９を介して入射される光位置検出装
置６３，６４と、この光位置検出装置６３，６４で検出
された光の位置ずれ情報を入力して演算処理し、ミラー
調整装置３０，３１を駆動させる制御装置２９とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】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個の
ミラーの傾き角度を制御するミラー調整装置とを備えた
光伝送装置において、前記光伝送路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
と、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枚以上配置されたものである。

【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、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】本発明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ミラーの
傾き角度を制御するミラー調整装置とを備えた光伝送装
置において、前記光伝送路上の一部のミラーをハーフミ
ラーあるいは波長分離ミラーで構成し、上記ハーフミラ
ーあるいは波長分離ミラーで分けられた光が到達するサ
ンプリング光路上に設置された光位置検出装置と、この
光位置検出装置から出力される光位置ずれ情報を演算処
理し、光位置ずれ量を解消させる方向にミラー調整装置
を駆動させる制御装置を備えたものである。

【００２０】請求項９に係る光伝送装置は、上述した課
題を解決するために、光伝送路にガイド用レーザ光を入
射させる１種類以上のガイドレーザ装置を備えたもので
ある。

【００２１】本発明に係る光伝送装置は、上述した課題
を解決するために、請求項１０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個のミラーの傾き角度
を制御するミラー調整装置とを備えた光伝送装置におい
て、対象物の加工、検査、予防保全あるいは補修用レー
ザ光を出力するメインレーザ装置と、上記メインレーザ
光とは異なるガイドレーザ光を出力するガイドレーザ装
置と、このガイドレーザ装置からのガイドレーザ光を前
記光伝送路に案内するハーフミラーガイド手段と、上記
光伝送路の途中に設けられたサンプリング分離ミラー手
段と、この分離ミラー手段で分離された光路上に設置さ
れた平行反射光学手段と、この平行反射光学手段からの
反射光がハーフミラーガイド手段を介して入射される光
位置検出装置と、この光位置検出装置で検出された光の
位置ずれ情報を入力して演算処理し、前記ミラー調整装
置を駆動させる制御装置とを有するものである。

【００２２】請求項１１に係る光伝送装置は、上述した
課題を解決するために、メインレーザ装置は、ＹＡＧレ
ーザ、炭酸ガスレーザあるいはパルスレーザ装置であ
り、ガイドレーザ装置は、Ｈｅ−ＮｅレーザあるいはＨ
ｅ−Ｃｄレーザ装置であり、ガイドレーザ装置からのガ
イドレーザ光を光伝送路の光軸調整用に用いたものであ
る。

【００２３】請求項１２に係る光伝送装置は、上述した
課題を解決するために、ハーフミラーガイド手段は光伝
送路に設けられたハーフミラーであり、サンプリング分
離ミラー手段は、上記光伝送路の途中に設けられたハー
フミラーあるいは波長分離ミラーで構成されたものであ
る。

【００２４】請求項１３に係る光伝送装置は、上述した
課題を解決するために、平行反射光学手段は、コーナー
キューブプリズムあるいは中空コーナーキューブのレト
ロリフレクタまたはキャッツアイ光学系の平行反射光学
素子で構成されたものである。

【００２５】また、本発明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個のミラーの傾き角度を制御するミラー調整
装置とを備えた光伝送装置において、対象物の加工、検
査、予防保全あるいは補修用レーザ光を出力するメイン
レーザ装置と、上記メインレーザ光とは異なる無偏光あ
るいは円偏光のガイドレーザ光を出力するガイドレーザ
装置と、このガイドレーザ装置からのガイドレーザ光を
前記光伝送路に案内するハーフミラーガイド手段と、光
伝送路上で光軸方向に異なる２箇所に設けられたサンプ
リング分離ミラー手段と、各サンプリング分離ミラー手
段でそれぞれ分離された光路上に設けられた平行反射光
学手段と、上記両平行反射光学手段の一方の分離光路上
に設けられた偏光光学手段と、前記各平行反射光学手段
からの反射光がハーフミラーガイド手段を通して案内さ
れる分離用偏光光学手段と、この分離用平行光学手段で
分離された各反射光がそれぞれ入力される第１および第
２の光位置検出装置と、両光位置検出装置で検出された
光位置ずれ情報を入力して演算処理し、前記ミラー調整
装置を駆動させる制御装置とを有するものである。

【００２６】さらに、本発明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個のミラーの傾き角度を制御するミラー調
整装置とを備えた光伝送装置において、対象物の加工、
検査、予防保全あるいは補修用レーザ光を出力するメイ
ンレーザ装置と、上記メインレーザ光とは波長を異にす
る一方、発振波長を互いに異にするガイドレーザ光を出
力する複数のガイドレーザ装置と、上記ガイドレーザ装
置に対応して前記光伝送路上にそれぞれ設置された複数
の波長分離ミラー手段と、これらの波長分離ミラー手段
で分離されたガイドレーザ光の光路上にそれぞれ設置さ
れた平行反射光学手段と、上記各平行反射光学手段で反
射されたガイドレーザ光を波長毎に分離させて案内する
反射光の波長分離ミラー手段と、波長分離ミラー手段で
分離された各反射ガイドレーザ光を個別に入力させる複
数の光位置検出装置と、各光位置検出装置で検出された
光位置ずれ情報を入力して演算処理し、前記ミラー調整
装置を駆動させる制御装置とを有するものである。

【００２７】請求項１６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、応答特性の早
い電気歪素子駆動あるいはガルバノメータ駆動の自動ミ
ラー装置であり、光位置検出装置には、ＰＳＤ（Positi
on Sensitive Detectors）素子あるいは分割型フォトダ
イオード素子を用いた光位置検出素子が用いられるもの
である。

【００２８】一方、本発明に係る光伝送装置は、上述し
た課題を解決するために、請求項１７に記載したように
請求項１０乃至１６のいずれかに記載の光伝送装置に、
請求項１乃至９のいずれかに記載の光伝送装置を組み合
せて構成されるものである。

【００２９】他方、本発明に係る光伝送装置は、上述し
た課題を解決するために、請求項１８に記載したように
対象物の加工、検査、予防保全あるいは補修用レーザ光
を出力するメインレーザ装置と、このメインレーザ装置
から出力されるメインレーザ光を対象物に照射するレー
ザ照射装置と、上記メインレーザ装置からの出力レーザ
光をレーザ照射装置に光伝送させる光伝送装置とを備
え、上記光伝送装置に請求項１７に記載の光伝送装置が
用いられたものである。

【００３０】請求項１９に係る光伝送装置は、上述した
課題を解決するためにレーザ照射装置はメインレーザ装
置からのレーザ光が気中伝送にて案内される光伝送路の
出射側にレーザ照射ヘッドを備え、このレーザ照射ヘッ
ドから原子炉内構造物等の対象物にレーザ光を照射する
ように構成したものである。

【００３１】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、請求項２０に記載
したよう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。

【００３２】さらに、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、請求項２１に記
載したようにミラーを組み合わせた光伝送路の光源側光
軸の延長線上に光位置検出装置を設置する一方、上記光
伝送路の途中あるいはレーザ照射ヘッド側に平行反射光
学手段を設置し、上記光伝送路の光源側から入射された
ガイド光の平行反射光学手段からの反射光を光位置検出
装置で検出し、光位置検出装置で検出された光位置ずれ
量がなくなるように自動調整ミラーのミラー角度調整を
フィードバック制御する方法である。

【００３３】さらにまた、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、請求項２２
に記載したよう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
ミラー画像が画像中心に来るように第１自動調整ミラー
を調整し、この第１自動調整ミラーの調整後同様なミラ
ー調整方法で光伝送路の自動調整ミラーを順次調整して
光伝送路の粗調整を行ない、この光伝送路の粗調整後
に、前記光伝送路の光源側光軸の延長線上に設けた光位
置検出装置と上記光伝送路の途中あるいはレーザ照射ヘ
ッド側に設けた平行反射光学手段を用いて光伝送路の微
調整を行ない、この微調整作業は、光伝送路の光源から
入射されたガイド光の平行反射光学手段からの反射光を
光位置検出装置で検出し、光位置検出装置で検出された
光位置ずれ量がなくなるように自動調整ミラーのミラー
角度調整をフィードバック制御して光伝送路の微調整お
よび外部振動の影響の補正を行なう方法である。

【００３４】

【発明の実施の形態】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。

【００３５】［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。

【００３６】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。

【００３７】メインレーザ装置１３から出力されるレー
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１
７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。

【００３８】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
発振されたレーザ光を光伝送装置１０により光伝送路１
１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。

【００３９】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１
４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。

【００４０】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。

【００４１】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）２
５，２６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３
０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。

【００４２】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２
１，２２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２
３，２４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３３，３４，３
５，３６が配置される。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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４
９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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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６
０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６
２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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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）２５，２
６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。

【００５７】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。

【００５８】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１
１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。

【００５９】［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。

【００６０】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。

【００６１】［光伝送路の粗調整作業］ＣＣＤカメラ５
２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。

【００６２】［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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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２
９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。

【００６７】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３
３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２
１の粗調整が完了する。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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３
４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。

【００７５】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３
６、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。

【００７６】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。

【００７７】［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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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反射ミラー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。

【００８８】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６
３に入射されることになる。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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ミラー５７に到達する。

【００９２】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。

【００９３】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
置ずれ情報が、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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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、ＣＣ
Ｄ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。

【００９９】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ＣＣ
Ｄ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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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５
５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。

【０１０５】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２
５，２６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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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６３，６
４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。

【０１０９】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 S
ensitive 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。

【０１１０】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。

【０１１１】［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。

【０１１２】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。

【０１１３】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Ｈ
ｅ−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。

【０１１４】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。

【０１１５】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ＹＡ
Ｇ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。

【０１１６】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１
５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。

【０１１７】また、第１および第２ガイドレーザ装置７
１，７２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。

【０１１８】第１および第２ガイドレーザ装置７１，７
２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１
１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２
４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−Ｇ
ｄレーザ光）が分離光路４８に導かれる。

【０１１９】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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】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２
１，２２，２３，２４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。

【０１２６】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ＣＣ
Ｄ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。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】このうち、自動調整ミラー２１，２２，２
３，２４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。

【０１３０】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。

【０１３１】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（ＰＺ
Ｔ）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。

【０１３２】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２５，２
６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Ｃ
ＣＤ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。

【０１３３】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。

【０１３４】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３
３〜３６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。

【０１３５】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。

【０１３６】［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。

【０１３７】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。

【０１３８】［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５
２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。

【０１３９】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。

【０１４０】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３
３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。

【０１４１】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。

【０１４２】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。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】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。

【０１４６】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５
２のズーム位置、焦点位置を位置調整し、ターゲット３
４の形状が十分把握できるようにあらかじめ設定する。

【０１４７】ランプ３９の点灯により、ＣＣＤカメラ５
２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５
２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。

【０１４８】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。

【０１４９】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５
２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。

【０１５０】自動調整ミラー２２の角度調整により、Ｃ
ＣＤ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。

【０１５１】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２
３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。

【０１５２】自動調整ミラー２１〜２４の粗調整をＣＣ
Ｄ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。

【０１５３】［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。

【０１５４】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。

【０１５５】同軸に調整されたＨｅ−Ｎｅレーザ光とＨ
ｅ−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。

【０１５６】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。

【０１５７】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）１
１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。

【０１５８】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。

【０１５９】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５
７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。

【０１６０】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。

【０１６１】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。

【０１６２】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。

【０１６３】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。

【０１６４】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。

【０１６５】以上のように、レトロリフレクタ４６，４
９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。

【０１６６】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。

【０１６７】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。

【０１６８】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。

【０１６９】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。

【０１７０】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、ＣＣ
Ｄ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。

【０１７１】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ＣＣ
Ｄ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。

【０１７２】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２
６，２３，２４，２７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。

【０１７３】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３３〜３
６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。

【０１７４】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。

【０１７５】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。

【０１７６】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１
１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５
５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。

【０１７７】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５
２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。

【０１７８】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７１，７
２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。

【０１７９】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４６，４
９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。

【０１８０】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。

【０１８１】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（Positi
on 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。

【０１８２】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。

【０１８３】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。

【０１８４】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。

【０１８５】

【発明の効果】本発明に係る光伝送装置は、光伝送手段
の光伝送路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と、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。

【０１８６】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
枚以上配置されたので、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。

【０１８７】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。

【０１８８】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。

【０１８９】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。

【０１９０】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。

【０１９１】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。

【０１９２】一方、本発明に係る光伝送装置において
は、光伝送手段により構成される光伝送路上の一部のミ
ラーをハーフミラーあるいは波長分離ミラーで構成し、
上記ハーフミラーあるいは波長分離ミラーで分けられた
光が到達するサンプリング光路上に設置された光位置検
出装置と、この光位置検出装置から出力される光位置ず
れ情報を演算処理し、光位置ずれ量を解消させる方向に
ミラー調整装置を駆動させる制御装置を備えたので、Ｃ
ＣＤカメラを利用したミラーの位置ずれ測定より精度を
高くすることができ、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ミラーを駆動させることで、
振動の影響をなくすことが可能になる。

【０１９３】また、本発明に係る光伝送装置において
は、光伝送路にガイド用レーザ光を入射させる１種類以
上のガイドレーザ装置を備えたので、伝送される光がパ
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、光軸調整用ガイドレーザ装置から出射される
ビームを基準にして光路（光軸）調整をすることがで
き、安定した光伝送が可能になる。

【０１９４】他方、本発明に係る光伝送装置において
は、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個のミラー
の傾き角度を制御するミラー調整装置とを備えた光伝送
装置において、対象物の加工、検査、予防保全あるいは
補修用レーザ光を出力するメインレーザ装置と、上記メ
インレーザ光とは異なるガイドレーザ光を出力するガイ
ドレーザ装置と、このガイドレーザ装置からのガイドレ
ーザ光を前記光伝送路に案内するハーフミラーガイド手
段と、上記光伝送路の途中に設けられたサンプリング分
離ミラー手段と、この分離ミラー手段で分離された光路
上に設置された平行反射光学手段と、この平行反射光学
手段からの反射光がハーフミラーガイド手段を介して入
射される光位置検出装置と、この光位置検出装置で検出
された光の位置ずれ情報を入力して演算処理し、前記ミ
ラー調整装置を駆動させる制御装置とを有することによ
り、光伝送路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測定することが可能に
なり、煩雑な配線が不要になるばかりでなく、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る。

【０１９５】また、本発明に係る光伝送装置において
は、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個のミラー
の傾き角度を制御するミラー調整装置とを備えた光伝送
装置において、対象物の加工、検査、予防保全あるいは
補修用レーザ光を出力するメインレーザ装置と、上記メ
インレーザ光とは異なる無偏光あるいは円偏光のガイド
レーザ光を出力するガイドレーザ装置と、このガイドレ
ーザ装置からのガイドレーザ光を前記光伝送路に案内す
るハーフミラーガイド手段と、光伝送路上で光軸方向に
異なる２箇所に設けられたサンプリング分離ミラー手段
と、各サンプリング分離ミラー手段でそれぞれ分離され
た光路上に設けられた平行反射光学手段と、上記両平行
反射光学手段の一方の分離光路上に設けられた偏光光学
手段と、前記各平行反射光学手段からの反射光がハーフ
ミラーガイド手段を通して案内される分離用偏光光学手
段と、この分離用平行光学手段で分離された各反射光が
それぞれ入力される第１および第２の光位置検出装置
と、両光位置検出装置で検出された光位置ずれ情報を入
力して演算処理し、前記ミラー調整装置を駆動させる制
御装置とを有する構成としたので、ガイドレーザ光の偏
光特性を利用することができ、１種類のガイドレーザ装
置でビームの位置ずれを測定し制御する場所を２箇所設
けることが可能になる。

【０１９６】さらに、本発明に係る光伝送装置において
は、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個のミラー
の傾き角度を制御するミラー調整装置とを備えた光伝送
装置において、対象物の加工、検査、予防保全あるいは
補修用レーザ光を出力するメインレーザ装置と、上記メ
インレーザ光とは波長を異にする一方、発振波長を互い
に異にするガイドレーザ光を出力する複数のガイドレー
ザ装置と、上記ガイドレーザ装置に対応して前記光伝送
路上にそれぞれ設置された複数の波長分離ミラー手段
と、これらの波長分離ミラー手段で分離されたガイドレ
ーザ光の光路上にそれぞれ設置された平行反射光学手段
と、上記各平行反射光学手段で反射されたガイドレーザ
光を波長毎に分離させて案内する反射光の波長分離ミラ
ー手段と、波長分離ミラー手段で分離された各反射ガイ
ドレーザ光を個別に入力させる複数の光位置検出装置
と、各光位置検出装置で検出された光位置ずれ情報を入
力して演算処理し、前記ミラー調整装置を駆動させる制
御装置とを有する構成としたので、一部のミラーが回転
間接部を構成する場合にも、偏光を利用して光伝送路中
２箇所でビームの位置ずれ量を調整する際に問題となる
偏光の崩れの影響を考慮する必要がなく、複数箇所での
ビームの位置ずれ測定を行う場合においても分離性能を
よくして測定することができ、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。

【０１９７】さらにまた、本発明に係る光伝送装置にお
いては、ミラー調整装置は、応答特性の早い電気歪素子
駆動あるいはガルバノメータ駆動の自動ミラー装置であ
り、光位置検出装置には、ＰＳＤ（Position Sensitive
Detectors）素子あるい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が用いられるため、光伝送装置
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。

【０１９８】さらに、本発明に係る光伝送装置は、請求
項１０乃至１６のいずれかに記載の光伝送装置に、請求
項１乃至９のいずれかに記載の光伝送装置を組み合せて
構成されるので、光伝送路の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。

【０１９９】一方、本発明に係る光伝送装置において
は、レーザ照射装置はメインレーザ装置からのレーザ光
が気中伝送にて案内される光伝送路の出射側にレーザ照
射ヘッドを備え、このレーザ照射ヘッドから原子炉内構
造物等の対象物にレーザ光を照射するように構成したの
で、メイン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レーザ光を用
いて安定した加工や検査が可能になる。

【０２００】他方、本発明に係る光伝送装置は、対象物
の加工、検査、予防保全あるいは補修用レーザ光を出力
するメインレーザ装置と、このメインレーザ装置から出
力されるメインレーザ光を対象物に照射するレーザ照射
装置と、上記メインレーザ装置からの出力レーザ光をレ
ーザ照射装置に光伝送させる光伝送装置とを備え、上記
光伝送装置に請求項１７に記載の光伝送装置が用いられ
たので、原子炉内構造物の補修を行う際に、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
きる一方、同じ光伝送路を用いて、伝送位置をＣＣＤカ
メラ等の電子光学撮像手段で遠隔撮影することが可能に
なる。

【０２０１】また、本発明に係る光伝送装置の調整方法
においては、ミラーを組み合せた光伝送手段の光伝送路
の光軸調整を行なう際、光伝送路の光軸上に向けて配置
された電子光学撮像手段で調整対象の自動調整ミラーの
下流側位置でミラー画像を観測し、観測されたミラー画
像が中心に来るように自動調整ミラーのミラー角度調整
を行ない、光伝送路に配置された光伝送路の自動調整ミ
ラーを手前側から順次調整して全ミラー調整を行なうの
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。

【０２０２】また、本発明に係る光伝送装置の調整方法
においては、自動調整ミラーを備えた光伝送路にその光
軸調整用ガイドレーザ装置から出力されるガイドレーザ
光を案内し、上記光伝送路を伝送されるガイドレーザ光
を平行反射光学手段で平行に反射させて光位置検出装置
に入射させ、上記光位置検出装置で光位置のずれ量を検
出して光位置ずれ量が解消あるいは最小となるように制
御装置によりミラー調整装置を作動制御し、自動調整ミ
ラーをフィードバック制御してミラー角度調整を行なう
ので、ＣＣＤカメラを利用したミラーの位置ずれ測定よ
り精度を高くすることができ、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る場合においても、光軸ずれを
キャンセルする方向にミラーを迅速に駆動して、振動の
影響をなくすことが可能になる。

【０２０３】さらに、本発明に係る光伝送装置の調整方
法においては、自動調整ミラーを備えた光伝送路の光軸
調整を行なう際、電子光学撮像手段で調整対象の自動調
整ミラーの下流側位置でミラー画像が画像中心に来るよ
うに自動調整ミラーを順次角度調整して光伝送路の粗調
整を行ない、次に、光位置検出装置で検出される光位置
のずれ量が解消あるいは最小にするように自動調整ミラ
ーをフィードバック制御して光伝送路の微調整および外
部振動の影響を補正するので、原子炉内構造物の補修を
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、さらに、同じ伝送光路を用いて、伝送位置をＣＣ
Ｄカメラ等の電子光学撮像手段で遠隔撮影することが可
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】

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（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 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

フロントページの続き (72)発明者 穂積 久士 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 佐野 雄二 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 戸賀沢 裕 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 荻須 達樹 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 林 尚子 東京都府中市晴見町二丁目24番地の１ 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内 Ｆターム(参考） 2H038 AA03 AA13 AA61 BA04 BA08 BA23 BA24 BA32

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   個のミラーの傾き角度を制御するミラー調整装置とを備
   えた光伝送装置において、前記光伝送路を伝送される光
   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
   段と、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。
2. 【請求項２】 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枚以上配置された請求項１記載の光伝送装
   置。
3. 【請求項３】 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
   過孔を形成した請求項１記載の光伝送装置。
4. 【請求項４】 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。
5. 【請求項５】 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請求項
   １ないし４のいずれか記載の光伝送装置。
6. 【請求項６】 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。
7. 【請求項７】 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。
8. 【請求項８】 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ミラーの傾き
   角度を制御するミラー調整装置とを備えた光伝送装置に
   おいて、前記光伝送路上の一部のミラーをハーフミラー
   あるいは波長分離ミラーで構成し、上記ハーフミラーあ
   るいは波長分離ミラーで分けられた光が到達するサンプ
   リング光路上に設置された光位置検出装置と、この光位
   置検出装置から出力される光位置ずれ情報を演算処理
   し、光位置ずれ量を解消させる方向にミラー調整装置を
   駆動させる制御装置を備えたことを特徴とする光伝送装
   置。
9. 【請求項９】 光伝送路にガイド用レーザ光を入射させ
   る１種類以上のガイドレーザ装置を備えた請求項８記載
   の光伝送装置。
10. 【請求項１０】 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個のミラーの傾き角度を制御するミラー調整装置とを
    備えた光伝送装置において、対象物の加工、検査、予防
    保全あるいは補修用レーザ光を出力するメインレーザ装
    置と、上記メインレーザ光とは異なるガイドレーザ光を
    出力するガイドレーザ装置と、このガイドレーザ装置か
    らのガイドレーザ光を前記光伝送路に案内するハーフミ
    ラーガイド手段と、上記光伝送路の途中に設けられたサ
    ンプリング分離ミラー手段と、この分離ミラー手段で分
    離された光路上に設置された平行反射光学手段と、この
    平行反射光学手段からの反射光がハーフミラーガイド手
    段を介して入射される光位置検出装置と、この光位置検
    出装置で検出された光の位置ずれ情報を入力して演算処
    理し、前記ミラー調整装置を駆動させる制御装置とを有
    することを特徴とする光伝送装置。
11. 【請求項１１】 メインレーザ装置は、ＹＡＧレーザ、
    炭酸ガスレーザあるいはパルスレーザ装置であり、ガイ
    ドレーザ装置は、Ｈｅ−ＮｅレーザあるいはＨｅ−Ｃｄ
    レーザ装置であり、ガイドレーザ装置からのガイドレー
    ザ光を光伝送路の光軸調整用に用いた請求項１０記載の
    光伝送装置。
12. 【請求項１２】 ハーフミラーガイド手段は光伝送路に
    設けられたハーフミラーであり、サンプリング分離ミラ
    ー手段は、上記光伝送路の途中に設けられたハーフミラ
    ーあるいは波長分離ミラーで構成された請求項１０記載
    の光伝送装置。
13. 【請求項１３】 平行反射光学手段は、コーナーキュー
    ブプリズムあるいは中空コーナーキューブのレトロリフ
    レクタまたはキャッツアイ光学系の平行反射光学素子で
    構成された請求項１０記載の光伝送装置。
14. 【請求項１４】 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個のミラーの傾き角度を制御するミラー調整装置とを
    備えた光伝送装置において、対象物の加工、検査、予防
    保全あるいは補修用レーザ光を出力するメインレーザ装
    置と、上記メインレーザ光とは異なる無偏光あるいは円
    偏光のガイドレーザ光を出力するガイドレーザ装置と、
    このガイドレーザ装置からのガイドレーザ光を前記光伝
    送路に案内するハーフミラーガイド手段と、光伝送路上
    で光軸方向に異なる２箇所に設けられたサンプリング分
    離ミラー手段と、各サンプリング分離ミラー手段でそれ
    ぞれ分離された光路上に設けられた平行反射光学手段
    と、上記両平行反射光学手段の一方の分離光路上に設け
    られた偏光光学手段と、前記各平行反射光学手段からの
    反射光がハーフミラーガイド手段を通して案内される分
    離用偏光光学手段と、この分離用平行光学手段で分離さ
    れた各反射光がそれぞれ入力される第１および第２の光
    位置検出装置と、両光位置検出装置で検出された光位置
    ずれ情報を入力して演算処理し、前記ミラー調整装置を
    駆動させる制御装置とを有することを特徴とする光伝送
    装置。
15. 【請求項１５】 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個のミラーの傾き角度を制御するミラー調整装置とを
    備えた光伝送装置において、対象物の加工、検査、予防
    保全あるいは補修用レーザ光を出力するメインレーザ装
    置と、上記メインレーザ光とは波長を異にする一方、発
    振波長を互いに異にするガイドレーザ光を出力する複数
    のガイドレーザ装置と、上記ガイドレーザ装置に対応し
    て前記光伝送路上にそれぞれ設置された複数の波長分離
    ミラー手段と、これらの波長分離ミラー手段で分離され
    たガイドレーザ光の光路上にそれぞれ設置された平行反
    射光学手段と、上記各平行反射光学手段で反射されたガ
    イドレーザ光を波長毎に分離させて案内する反射光の波
    長分離ミラー手段と、波長分離ミラー手段で分離された
    各反射ガイドレーザ光を個別に入力させる複数の光位置
    検出装置と、各光位置検出装置で検出された光位置ずれ
    情報を入力して演算処理し、前記ミラー調整装置を駆動
    させる制御装置とを有することを特徴とする光伝送装
    置。
16. 【請求項１６】 ミラー調整装置は、応答特性の早い電
    気歪素子駆動あるいはガルバノメータ駆動の自動ミラー
    装置であり、光位置検出装置には、ＰＳＤ（Position S
    ensitive Detectors）素子あるい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が用いられる請求項１
    ０、１４または１５に記載の光伝送装置。
17. 【請求項１７】 請求項１０乃至１６のいずれかに記載
    の光伝送装置に、請求項１乃至９のいずれかに記載の光
    伝送装置を組み合せて構成されることを特徴とする光伝
    送装置。
18. 【請求項１８】 対象物の加工、検査、予防保全あるい
    は補修用レーザ光を出力するメインレーザ装置と、この
    メインレーザ装置から出力されるメインレーザ光を対象
    物に照射するレーザ照射装置と、上記メインレーザ装置
    からの出力レーザ光をレーザ照射装置に光伝送させる光
    伝送装置とを備え、上記光伝送装置に請求項１７に記載
    の光伝送装置が用いられたことを特徴とする光伝送装
    置。
19. 【請求項１９】 レーザ照射装置はメインレーザ装置か
    らのレーザ光が気中伝送にて案内される光伝送路の出射
    側にレーザ照射ヘッドを備え、このレーザ照射ヘッドか
    ら原子炉内構造物等の対象物にレーザ光を照射するよう
    に構成した請求項１８に記載の光伝送装置。
20. 【請求項２０】 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。
21. 【請求項２１】 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光位置検出装置を設置する一方、上
    記光伝送路の途中あるいはレーザ照射ヘッド側に平行反
    射光学手段を設置し、上記光伝送路の光源側から入射さ
    れたガイド光の平行反射光学手段からの反射光を光位置
    検出装置で検出し、光位置検出装置で検出された光位置
    ずれ量がなくなるように自動調整ミラーのミラー角度調
    整をフィードバック制御することを特徴とする光伝送装
    置の調整方法。
22. 【請求項２２】 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
    ミラー画像が画像中心に来るように第１自動調整ミラー
    を調整し、この第１自動調整ミラーの調整後同様なミラ
    ー調整方法で光伝送路の自動調整ミラーを順次調整して
    光伝送路の粗調整を行ない、この光伝送路の粗調整後
    に、前記光伝送路の光源側光軸の延長線上に設けた光位
    置検出装置と上記光伝送路の途中あるいはレーザ照射ヘ
    ッド側に設けた平行反射光学手段を用いて光伝送路の微
    調整を行ない、この微調整作業は、光伝送路の光源から
    入射されたガイド光の平行反射光学手段からの反射光を
    光位置検出装置で検出し、光位置検出装置で検出された
    光位置ずれ量がなくなるように自動調整ミラーのミラー
    角度調整をフィードバック制御して光伝送路の微調整お
    よび外部振動の影響を補正することを特徴とする光伝送
    装置の調整方法。