JP2017157737A - Laser irradiation system and reflection optical device - Google Patents

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一秀 佐々木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser irradiation system and reflection optical device, capable of preventing an apparatus installed on a mobile body from being enlarged and preventing cost required for system configuration from increasing in irradiating an object to be irradiated with laser beam from the mobile body.SOLUTION: The laser irradiation system includes: a laser apparatus and a reflection optical device. The laser apparatus applies laser beam. The reflection optical device is installed on the mobile body and reflects laser beam applied from the laser apparatus on the object to be irradiated.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、レーザ照射システムおよび反射光学装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a laser irradiation system and a reflective optical apparatus.

従来、照射対象物に高出力のレーザ光を照射するための照射光学系およびレーザ装置を備える大型のレーザ照射システムがある。しかしながら移動体から照射対象物にレーザ光を照射するためにレーザ照射システムを移動体に搭載する場合には、移動体の積載制限を満たすことができない可能性があった。複数の移動体の各々にレーザ照射システムを搭載する場合には、費用が嵩む可能性があった。   2. Description of the Related Art Conventionally, there are large-sized laser irradiation systems including an irradiation optical system and a laser device for irradiating an irradiation target with high-power laser light. However, when the laser irradiation system is mounted on the moving body in order to irradiate the irradiation object with the laser beam from the moving body, there is a possibility that the loading limitation of the moving body cannot be satisfied. When the laser irradiation system is mounted on each of the plurality of moving bodies, there is a possibility that the cost increases.

特開２００３−３３４６７７号公報JP 2003-334777 A

本発明が解決しようとする課題は、移動体から照射対象物にレーザ光を照射する場合において、移動体に搭載する装置が大型になることを防ぎ、システムの構成に要する費用が嵩むことを防ぐことができるレーザ照射システムおよび反射光学装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to prevent the apparatus mounted on the moving body from becoming large in size when the irradiation object is irradiated with laser light from the moving body, and to prevent the cost required for the system configuration from increasing. It is to provide a laser irradiation system and a reflective optical device that can be used.

実施形態のレーザ照射システムは、レーザ装置と、反射光学装置とを持つ。レーザ装置は、レーザ光を照射する。反射光学装置は、移動体に搭載され、レーザ装置から照射されるレーザ光を照射対象物に反射する。   The laser irradiation system of the embodiment includes a laser device and a reflection optical device. The laser device emits laser light. The reflection optical device is mounted on the moving body and reflects the laser beam emitted from the laser device to the irradiation object.

実施形態のレーザ照射システムの構成を示す図。The figure which shows the structure of the laser irradiation system of embodiment. 実施形態のレーザ照射システムの反射光学装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the reflective optical apparatus of the laser irradiation system of embodiment. 実施形態の第１の変形例に係るレーザ照射システムの反射光学装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the reflective optical apparatus of the laser irradiation system which concerns on the 1st modification of embodiment. 実施形態の第２の変形例に係るレーザ照射システムのレーザ装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the laser apparatus of the laser irradiation system which concerns on the 2nd modification of embodiment. 実施形態の第３の変形例に係るレーザ照射システムのレーザ装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the laser apparatus of the laser irradiation system which concerns on the 3rd modification of embodiment.

以下、実施形態のレーザ照射システムおよび反射光学装置を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a laser irradiation system and a reflection optical device of an embodiment will be described with reference to the drawings.

実施形態のレーザ照射システム１０は、図１に示すように、レーザ装置１１と、照射側通信装置１２と、移動体１３に搭載される移動光学システム１４とを備えている。
実施形態のレーザ照射システム１０は、例えば、レーザ光による照射対象物Ｐの切断または穴あけなどの各種のレーザ加工に用いることができる。 As shown in FIG. 1, the laser irradiation system 10 of the embodiment includes a laser device 11, an irradiation-side communication device 12, and a moving optical system 14 mounted on a moving body 13.
The laser irradiation system 10 of the embodiment can be used for various types of laser processing such as cutting or drilling of the irradiation target P with laser light.

レーザ装置１１および照射側通信装置１２は、地上に設置可能であり、地上システム１５を構成する。レーザ装置１１は、例えば、航空機の管制塔および滑走路などに設置可能である。
レーザ装置１１は、照射対象物Ｐに対する照射および加工などに寄与するレーザ光Ｌを出力する。レーザ装置１１は、例えば、誘導放出を起こす媒質としてフッ化重水素またはヨウ素などを用いた化学レーザ装置、あるいは、結晶、セラミック、石英ファイバ、フッ化物ファイバなどにイッテリビウムやネオジウムなどの希土類を添加した固体レーザ装置などの各種のレーザ装置である。
レーザ装置１１は、例えば、レーザ発振器（図示略）および変調器（図示略）を備えている。レーザ発振器は、レーザ光源（図示略）から射出されたレーザ光を、誘導放出を起こす媒質を備える共振器（図示略）に照射することによって、連続波のレーザ光を発振する。変調器は、レーザ発振器から出力された連続波のレーザ光をパルス波のレーザ光に変換可能である。
レーザ装置１１は、例えば、照射側通信装置１２が受信する移動体１３および照射対象物Ｐの位置情報に基づいてレーザ光Ｌを出力する。地上システム１５がレーダーを備えている場合には、レーザ装置１１は地上システム１５のレーダーによって探知される移動体１３に向かってレーザ光Ｌを出力してもよい。 The laser device 11 and the irradiation side communication device 12 can be installed on the ground, and constitute a ground system 15. The laser device 11 can be installed, for example, in an air traffic control tower and a runway.
The laser device 11 outputs a laser beam L that contributes to irradiation and processing on the irradiation target P. The laser device 11 is, for example, a chemical laser device using deuterium fluoride or iodine as a medium causing stimulated emission, or a rare earth such as ytterbium or neodymium is added to a crystal, a ceramic, a quartz fiber, a fluoride fiber, or the like. Various laser devices such as a solid-state laser device.
The laser device 11 includes, for example, a laser oscillator (not shown) and a modulator (not shown). The laser oscillator oscillates continuous wave laser light by irradiating a resonator (not shown) including a medium that causes stimulated emission with laser light emitted from a laser light source (not shown). The modulator can convert continuous wave laser light output from the laser oscillator into pulsed laser light.
For example, the laser device 11 outputs the laser light L based on the position information of the moving body 13 and the irradiation target P received by the irradiation side communication device 12. When the ground system 15 includes a radar, the laser device 11 may output the laser light L toward the moving body 13 detected by the radar of the ground system 15.

照射側通信装置１２は、移動体１３に搭載される移動光学システム１４と無線通信を行う。照射側通信装置１２は、例えば、移動光学システム１４から送信される移動体１３および照射対象物Ｐの位置情報を受信する。   The irradiation side communication device 12 performs wireless communication with the moving optical system 14 mounted on the moving body 13. The irradiation side communication device 12 receives, for example, the positional information of the moving body 13 and the irradiation target P transmitted from the moving optical system 14.

移動体１３は、例えば、航空機、船、車両、および無人機などである。
移動光学システム１４は、反射光学装置２１と、対象物検知装置２２と、反射側通信装置２３と、制御装置２４とを備えている。 The moving body 13 is, for example, an aircraft, a ship, a vehicle, and an unmanned aircraft.
The moving optical system 14 includes a reflection optical device 21, an object detection device 22, a reflection side communication device 23, and a control device 24.

反射光学装置２１は、レーザ装置１１から照射されるレーザ光Ｌを照射対象物Ｐに反射する。反射光学装置２１は、レーザ光Ｌの照射方向、焦点、および波面補償のうちの少なくとも何れかを制御しながら、レーザ光Ｌを照射対象物Ｐに反射する。反射光学装置２１は、図２に示すように、ミラー３１と、可変形鏡３３と、波面センサ３２と、アクチュエータ３４とを備えている。   The reflection optical device 21 reflects the laser light L emitted from the laser device 11 to the irradiation target P. The reflective optical device 21 reflects the laser light L to the irradiation object P while controlling at least one of the irradiation direction, focus, and wavefront compensation of the laser light L. As shown in FIG. 2, the reflective optical device 21 includes a mirror 31, a deformable mirror 33, a wavefront sensor 32, and an actuator 34.

ミラー３１は、例えば、ハーフミラーなどの光学素子である。ミラー３１は、レーザ装置１１から照射されるレーザ光Ｌの一部を波面センサ３２に導くとともに、レーザ光Ｌの一部以外を可変形鏡３３に導く。
波面センサ３２は、レーザ装置１１から照射されるレーザ光Ｌの一部を検出して、レーザ装置１１と移動体１３との間における大気ゆらぎなどに起因するレーザ光Ｌの波面の歪みを検知する。波面センサ３２は、例えば、シャックハルトマンセンサまたは波面曲率センサなどである。
可変形鏡３３は、アクチュエータ３４の駆動によって反射面を変形可能である。可変形鏡３３は、例えば、アクチュエータ３４として圧電素子を備えるフェースシート鏡またはバイモルフ鏡である。可変形鏡３３は、例えば、アクチュエータ３４としてＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）による静電アクチュエータを備えるフェースシート鏡などである。 The mirror 31 is an optical element such as a half mirror. The mirror 31 guides a part of the laser light L emitted from the laser device 11 to the wavefront sensor 32 and guides a part other than the laser light L to the deformable mirror 33.
The wavefront sensor 32 detects a part of the laser beam L emitted from the laser device 11 and detects distortion of the wavefront of the laser beam L caused by atmospheric fluctuation between the laser device 11 and the moving body 13. . The wavefront sensor 32 is, for example, a Shack-Hartmann sensor or a wavefront curvature sensor.
The deformable mirror 33 can deform the reflecting surface by driving the actuator 34. The deformable mirror 33 is, for example, a face sheet mirror or a bimorph mirror that includes a piezoelectric element as the actuator 34. The deformable mirror 33 is, for example, a face sheet mirror including an electrostatic actuator by MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) as the actuator 34.

波面センサ３２および可変形鏡３３の組み合わせは、例えば、シャックハルトマンセンサおよびフェースシート鏡の組み合わせ、または、波面曲率センサおよびバイモルフ鏡の組み合わせなどである。
可変形鏡３３は、ミラー３１によって導かれるレーザ装置１１のレーザ光Ｌを照射対象物Ｐに向かって反射する。可変形鏡３３は、アクチュエータ３４によって反射面が変形されることによって、照射対象物Ｐに反射されるレーザ光Ｌの照射方向、焦点、および波面補償のうちの少なくとも何れかを変更可能である。 The combination of the wavefront sensor 32 and the deformable mirror 33 is, for example, a combination of a Shack-Hartmann sensor and a face sheet mirror, or a combination of a wavefront curvature sensor and a bimorph mirror.
The deformable mirror 33 reflects the laser beam L of the laser device 11 guided by the mirror 31 toward the irradiation target P. The deformable mirror 33 can change at least one of the irradiation direction, the focal point, and the wavefront compensation of the laser light L reflected by the irradiation target P by deforming the reflection surface by the actuator 34.

対象物検知装置２２は、照射対象物Ｐを検知する。対象物検知装置２２は、例えば、赤外線および紫外線などの各種波長の光センサを備えている。対象物検知装置２２は、移動体１３に対する照射対象物Ｐの相対位置および方向などに関する位置情報を出力する。   The object detection device 22 detects the irradiation object P. The object detection device 22 includes optical sensors having various wavelengths such as infrared rays and ultraviolet rays. The object detection device 22 outputs position information regarding the relative position and direction of the irradiation object P with respect to the moving body 13.

反射側通信装置２３は、レーザ装置１１を備える地上システム１５と無線通信を行う。反射側通信装置２３は、例えば、地上システム１５の照射側通信装置１２に対して移動体１３および照射対象物Ｐの位置情報を送信する。   The reflection side communication device 23 performs wireless communication with the ground system 15 including the laser device 11. The reflection side communication device 23 transmits, for example, position information of the moving body 13 and the irradiation target P to the irradiation side communication device 12 of the ground system 15.

制御装置２４は、照射対象物Ｐに反射されるレーザ光Ｌの照射方向、焦点、および波面補償のうちの少なくとも何れかを、可変形鏡３３の変形によって制御する。制御装置２４は、可変形鏡３３を変形させるようにアクチュエータ３４を駆動制御する。制御装置２４は、対象物検知装置２２から出力される照射対象物Ｐの位置情報の信号に基づいて、照射対象物Ｐに反射されるレーザ光Ｌの照射方向および焦点を所望の状態に設定するように可変形鏡３３を変形させる。制御装置２４は、波面センサ３２から出力されるレーザ光Ｌの波面の信号に基づいて、レーザ装置１１と移動体１３との間における大気ゆらぎなどに起因する波面の歪みを光学的に補償するように可変形鏡３３を変形させる。   The control device 24 controls at least one of the irradiation direction, the focal point, and the wavefront compensation of the laser light L reflected by the irradiation target P by deforming the deformable mirror 33. The control device 24 drives and controls the actuator 34 so as to deform the deformable mirror 33. The control device 24 sets the irradiation direction and focus of the laser light L reflected by the irradiation target P to a desired state based on the position information signal of the irradiation target P output from the target detection device 22. Thus, the deformable mirror 33 is deformed. Based on the wavefront signal of the laser beam L output from the wavefront sensor 32, the control device 24 optically compensates for wavefront distortion caused by atmospheric fluctuations between the laser device 11 and the moving body 13. The deformable mirror 33 is deformed.

以上説明した実施形態によれば、移動体１３に搭載される反射光学装置２１を持つことにより、移動体１３にレーザ装置１１を搭載せずに移動体１３から照射対象物Ｐにレーザ光Ｌを照射することができる。移動体１３にレーザ装置１１を搭載せずに照射対象物Ｐにレーザ光Ｌを照射することができるので、移動体１３に搭載する装置が大型になることを防ぐことができる。複数の移動体１３の各々は１つのレーザ装置１１から照射されるレーザ光Ｌを照射対象物Ｐに反射することができるので、複数の移動体１３に複数のレーザ装置１１を備える場合に比べて、システムの構成に要する費用が嵩むことを防ぐことができる。レーザ光Ｌの照射方向、焦点、および波面補償のうちの少なくとも何れかを制御可能な反射光学装置２１を移動体１３に搭載するので、地上システム１５のレーザ装置１１に高精度の光学システムを備える必要がなく、システムの構成を簡略化することができる。
アクチュエータ３４によって反射面が変形されることで、照射対象物Ｐに反射されるレーザ光Ｌの照射方向、焦点、および波面補償のうちの少なくとも何れかを変更可能な可変形鏡３３を持つので、照射対象物Ｐに対する照射効率を容易に向上させることができる。
照射対象物Ｐの位置情報に基づいて反射面が変形される可変形鏡３３を持つので、照射対象物Ｐに反射されるレーザ光Ｌの照射方向および焦点の精度を容易に向上させることができる。
レーザ光Ｌの波面の歪みに基づいて反射面が変形される可変形鏡３３を持つので、照射対象物Ｐに反射されるレーザ光Ｌの波面制御の精度を容易に向上させることができる。 According to the embodiment described above, by having the reflective optical device 21 mounted on the moving body 13, the laser beam L is emitted from the moving body 13 to the irradiation target P without mounting the laser device 11 on the moving body 13. Can be irradiated. Since the irradiation target P can be irradiated with the laser beam L without mounting the laser device 11 on the moving body 13, it is possible to prevent the apparatus mounted on the moving body 13 from becoming large. Since each of the plurality of moving bodies 13 can reflect the laser light L emitted from one laser device 11 to the irradiation object P, the plurality of moving bodies 13 can be compared with the case where the plurality of moving bodies 13 include the plurality of laser devices 11. Therefore, it is possible to prevent the cost required for the system configuration from increasing. Since the reflection optical device 21 capable of controlling at least one of the irradiation direction, focus, and wavefront compensation of the laser light L is mounted on the moving body 13, the laser device 11 of the ground system 15 includes a high-precision optical system. There is no need, and the system configuration can be simplified.
Since the reflecting surface is deformed by the actuator 34, the deformable mirror 33 that can change at least one of the irradiation direction, the focal point, and the wavefront compensation of the laser light L reflected by the irradiation target P is provided. Irradiation efficiency with respect to the irradiation object P can be easily improved.
Since the deformable mirror 33 whose reflection surface is deformed based on the position information of the irradiation target P is provided, the irradiation direction and focus accuracy of the laser light L reflected by the irradiation target P can be easily improved. .
Since the deformable mirror 33 whose reflection surface is deformed based on the distortion of the wavefront of the laser beam L is provided, the accuracy of the wavefront control of the laser beam L reflected by the irradiation target P can be easily improved.

以下、変形例について説明する。
上述した実施形態では、反射光学装置２１は、レーザ装置１１と移動体１３との間における大気ゆらぎなどに起因するレーザ光Ｌの波面の歪みを光学的に補償するとしたが、これに限定されない。反射光学装置２１は、移動体１３と照射対象物Ｐとの間における大気ゆらぎなどに起因する反射光の波面の歪みを光学的に補償してもよい。
第１の変形例の反射光学装置２１は、図３に示すように、ミラー３１と、波面センサ３２と、可変形鏡３３と、アクチュエータ３４と、参照レーザ装置４１と、第２ミラー４２および第３ミラー４３と、第２波面センサ４４と、第２可変形鏡４５と、第２アクチュエータ４６とを備えている。 Hereinafter, modified examples will be described.
In the above-described embodiment, the reflective optical device 21 optically compensates for the distortion of the wavefront of the laser light L caused by atmospheric fluctuations between the laser device 11 and the moving body 13, but is not limited thereto. The reflective optical device 21 may optically compensate for wavefront distortion of reflected light caused by atmospheric fluctuations between the moving body 13 and the irradiation target P.
As shown in FIG. 3, the reflective optical device 21 of the first modification includes a mirror 31, a wavefront sensor 32, a deformable mirror 33, an actuator 34, a reference laser device 41, a second mirror 42, and a second mirror 42. 3 mirrors 43, a second wavefront sensor 44, a second deformable mirror 45, and a second actuator 46.

参照レーザ装置４１は、レーザ装置１１のレーザ光Ｌとは干渉しないようにレーザ装置１１のレーザ光Ｌとは異なる波長を有するとともに照射対象物Ｐの加工には寄与しない程度の所定強度以下の参照用のレーザ光Ｌａを出力する。参照レーザ装置４１は、例えば、レーザ装置１１と同様にレーザ発振器（図示略）および変調器（図示略）などを備えている。   The reference laser device 41 has a wavelength different from that of the laser light L of the laser device 11 so as not to interfere with the laser light L of the laser device 11 and a reference of a predetermined intensity or less that does not contribute to the processing of the irradiation target P. Laser beam La is output. The reference laser device 41 includes, for example, a laser oscillator (not shown), a modulator (not shown), and the like, similar to the laser device 11.

第２ミラー４２および第３ミラー４３は、例えば、ハーフミラーなどの光学素子である。第２ミラー４２は、参照レーザ装置４１から照射される参照用のレーザ光Ｌａを第２可変形鏡４５に導く。第２ミラー４２は、照射対象物Ｐに照射された参照用のレーザ光Ｌａが照射対象物Ｐの表面で反射されることによって得られる反射光を第２波面センサ４４に導く。第３ミラー４３は、レーザ装置１１のレーザ光Ｌおよび参照レーザ装置４１の参照用のレーザ光Ｌａを可変形鏡３３に導く。第３ミラー４３は、照射対象物Ｐに照射された参照用のレーザ光Ｌａが照射対象物Ｐの表面で反射されることによって得られる反射光を第２可変形鏡４５に導く。   The second mirror 42 and the third mirror 43 are optical elements such as a half mirror, for example. The second mirror 42 guides the reference laser beam La emitted from the reference laser device 41 to the second deformable mirror 45. The second mirror 42 guides the reflected light obtained by reflecting the reference laser light La irradiated to the irradiation target P on the surface of the irradiation target P to the second wavefront sensor 44. The third mirror 43 guides the laser beam L of the laser device 11 and the reference laser beam La of the reference laser device 41 to the deformable mirror 33. The third mirror 43 guides, to the second deformable mirror 45, the reflected light obtained when the reference laser light La irradiated on the irradiation target P is reflected by the surface of the irradiation target P.

第２波面センサ４４は、参照用のレーザ光Ｌａが照射対象物Ｐの表面で反射されることによって得られる反射光を検出して、移動体１３と照射対象物Ｐとの間における大気ゆらぎなどに起因する反射光の波面の歪みを検知する。第２波面センサ４４、例えば、シャックハルトマンセンサまたは波面曲率センサなどである。
第２可変形鏡４５は、第２アクチュエータ４６の駆動によって反射面を変形可能である。第２可変形鏡４５は、例えば、第２アクチュエータ４６として圧電素子を備えるフェースシート鏡またはバイモルフ鏡である。第２可変形鏡４５は、例えば、第２アクチュエータ４６としてＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）による静電アクチュエータを備えるフェースシート鏡などである。 The second wavefront sensor 44 detects reflected light obtained when the reference laser beam La is reflected from the surface of the irradiation target P, and the atmospheric fluctuation between the moving body 13 and the irradiation target P is detected. Detects wavefront distortion of reflected light caused by. The second wavefront sensor 44 is, for example, a Shack-Hartmann sensor or a wavefront curvature sensor.
The second deformable mirror 45 can deform the reflecting surface by driving the second actuator 46. The second deformable mirror 45 is, for example, a face sheet mirror or a bimorph mirror provided with a piezoelectric element as the second actuator 46. The second deformable mirror 45 is, for example, a face sheet mirror including an electrostatic actuator based on MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) as the second actuator 46.

第２波面センサ４４および第２可変形鏡４５の組み合わせは、例えば、シャックハルトマンセンサおよびフェースシート鏡の組み合わせ、または、波面曲率センサおよびバイモルフ鏡の組み合わせなどである。
第２可変形鏡４５は、ミラー３１によって導かれるレーザ装置１１のレーザ光Ｌおよび第２ミラー４２によって導かれる参照レーザ装置４１の参照用のレーザ光Ｌａを第３ミラー４３に向かって反射する。第２可変形鏡４５は、照射対象物Ｐに照射された参照用のレーザ光Ｌａが照射対象物Ｐの表面で反射されることによって得られる反射光を第２ミラー４２に向かって反射する。第２可変形鏡４５は、第２アクチュエータ４６によって反射面が変形されることによって、移動体１３と照射対象物Ｐとの間における大気ゆらぎなどに起因する波面の歪みを光学的に補償する。 The combination of the second wavefront sensor 44 and the second deformable mirror 45 is, for example, a combination of a Shack-Hartmann sensor and a face sheet mirror, or a combination of a wavefront curvature sensor and a bimorph mirror.
The second deformable mirror 45 reflects the laser beam L of the laser device 11 guided by the mirror 31 and the reference laser beam La of the reference laser device 41 guided by the second mirror 42 toward the third mirror 43. The second deformable mirror 45 reflects the reflected light, which is obtained by reflecting the reference laser beam La irradiated on the irradiation target P on the surface of the irradiation target P, toward the second mirror 42. The second deformable mirror 45 optically compensates for wavefront distortion caused by atmospheric fluctuations between the moving body 13 and the irradiation object P by deforming the reflection surface by the second actuator 46.

制御装置２４は、第２波面センサ４４から出力される波面の信号に基づいて、移動体１３と照射対象物Ｐの間における大気ゆらぎなどに起因する波面の歪みを光学的に補償するように、第２アクチュエータ４６によって第２可変形鏡４５を変形させる。
第１の変形例によれば、移動体１３と照射対象物Ｐとの間における大気ゆらぎなどに起因する波面の歪みを光学的に補償する第２可変形鏡４５を持つので、波面制御の精度を向上させることができ、照射効率を容易に向上させることができる。 Based on the wavefront signal output from the second wavefront sensor 44, the control device 24 optically compensates for wavefront distortion caused by atmospheric fluctuations between the moving body 13 and the irradiation target P. The second deformable mirror 45 is deformed by the second actuator 46.
According to the first modification, since the second deformable mirror 45 that optically compensates for wavefront distortion caused by atmospheric fluctuations between the moving body 13 and the irradiation object P is provided, the accuracy of wavefront control is improved. Can be improved, and the irradiation efficiency can be easily improved.

上述した実施形態では、地上システム１５のレーザ装置１１は、レーザ光Ｌの照射方向、焦点、および波面補償などを制御する光学システム５０を備えてもよい。
第２の変形例の光学システム５０は、図４に示すように、参照レーザ出力部５１と、レーザ出力部５２と、第３波面センサ５３と、第３可変形鏡５４および第４可変形鏡５５と、タレット５６と、複数のミラー６１〜６７とを備えている。複数のミラー６１〜６７は、第４ミラー６１、第５ミラー６２、第６ミラー６３、第７ミラー６４、第８ミラー６５、第９ミラー６６、第１０ミラー６７である。 In the above-described embodiment, the laser device 11 of the ground system 15 may include the optical system 50 that controls the irradiation direction, focus, and wavefront compensation of the laser light L.
As shown in FIG. 4, the optical system 50 of the second modified example includes a reference laser output unit 51, a laser output unit 52, a third wavefront sensor 53, a third deformable mirror 54, and a fourth deformable mirror. 55, a turret 56, and a plurality of mirrors 61 to 67. The plurality of mirrors 61 to 67 are a fourth mirror 61, a fifth mirror 62, a sixth mirror 63, a seventh mirror 64, an eighth mirror 65, a ninth mirror 66, and a tenth mirror 67.

参照レーザ出力部５１およびレーザ出力部５２は、例えば、誘導放出を起こす媒質としてフッ化重水素またはヨウ素などを用いた化学レーザ装置、あるいは、結晶、セラミック、石英ファイバ、フッ化物ファイバなどにイッテリビウムやネオジウムなどの希土類を添加した固体レーザ装置などの各種のレーザ装置である。参照レーザ出力部５１およびレーザ出力部５２は、例えば、レーザ発振器（図示略）および変調器（図示略）などを備えている。参照レーザ出力部５１は、レーザ出力部５２のレーザ光Ｌとは干渉しないようにレーザ出力部５２のレーザ光Ｌとは異なる波長を有するとともに照射対象物Ｐの加工には寄与しない程度の所定強度以下の参照用のレーザ光Ｌｂを出力する。レーザ出力部５２は、照射対象物Ｐに対する照射および加工などに寄与するレーザ光Ｌを出力する。   The reference laser output unit 51 and the laser output unit 52 are, for example, a chemical laser device using deuterium fluoride or iodine as a medium that causes stimulated emission, or ytterbium or crystal, ceramic, quartz fiber, fluoride fiber, or the like. Various laser devices such as a solid-state laser device to which rare earth such as neodymium is added. The reference laser output unit 51 and the laser output unit 52 include, for example, a laser oscillator (not shown) and a modulator (not shown). The reference laser output unit 51 has a predetermined intensity that has a wavelength different from that of the laser beam L of the laser output unit 52 and does not contribute to the processing of the irradiation target P so as not to interfere with the laser beam L of the laser output unit 52. The following laser beam Lb for reference is output. The laser output unit 52 outputs laser light L that contributes to irradiation and processing on the irradiation target P.

第３波面センサ５３は、参照用のレーザ光Ｌｂが移動体１３または照射対象物Ｐの表面で反射されることによって得られる反射光を検出して、レーザ装置１１と照射対象物Ｐとの間における大気ゆらぎなどに起因する反射光の波面の歪みを検知する。第３波面センサ５３、例えば、シャックハルトマンセンサまたは波面曲率センサなどである。
第３可変形鏡５４および第４可変形鏡５５は、アクチュエータ（図示略）の駆動によって反射面を変形可能である。第３可変形鏡５４は、例えば、アクチュエータとして圧電素子を備えるフェースシート鏡である。第４可変形鏡５５は、例えば、アクチュエータ４６として圧電素子を備えるバイモルフ鏡である。
第３可変形鏡５４は、第３波面センサ５３によって検知される反射光の波面の歪みに基づいて反射面が変形されることによって、レーザ装置１１と移動体１３または照射対象物Ｐとの間における大気ゆらぎなどに起因する波面の歪みを光学的に補償する。
第４可変形鏡５５は、地上システム１５のレーダーによって探知される移動体１３または照射対象物Ｐの位置情報に基づいて反射面が変形されることによって、移動体１３または照射対象物Ｐに反射されるレーザ光Ｌの照射方向および焦点などを変更する。
タレット５６は、移動体１３または照射対象物Ｐに照射されるレーザ光Ｌの照射方向および光軸などを制御する。 The third wavefront sensor 53 detects reflected light obtained by reflecting the reference laser beam Lb on the surface of the moving body 13 or the irradiation object P, and between the laser device 11 and the irradiation object P. Detects wavefront distortion of reflected light caused by atmospheric fluctuations. The third wavefront sensor 53 is, for example, a Shack-Hartmann sensor or a wavefront curvature sensor.
The third deformable mirror 54 and the fourth deformable mirror 55 can deform the reflecting surface by driving an actuator (not shown). The third deformable mirror 54 is, for example, a face sheet mirror including a piezoelectric element as an actuator. The fourth deformable mirror 55 is, for example, a bimorph mirror including a piezoelectric element as the actuator 46.
The third deformable mirror 54 is formed between the laser device 11 and the movable body 13 or the irradiation object P by deforming the reflection surface based on the wavefront distortion of the reflected light detected by the third wavefront sensor 53. Optically compensates for wavefront distortion caused by atmospheric fluctuations in
The fourth deformable mirror 55 is reflected on the moving body 13 or the irradiation object P by deforming the reflecting surface based on the position information of the moving body 13 or the irradiation object P detected by the radar of the ground system 15. The irradiation direction and focus of the laser beam L to be changed are changed.
The turret 56 controls the irradiation direction and the optical axis of the laser beam L irradiated to the moving body 13 or the irradiation target P.

複数のミラー６１〜６７は、例えば、ハーフミラーなどの光学素子である。第４〜第１０ミラー６１〜６７は、参照レーザ出力部５１から照射される参照用のレーザ光Ｌｂを、第３可変形鏡５４および第４可変形鏡５５を介して、タレット５６に導く。第５〜第１０ミラー６２〜６７は、レーザ出力部５２から照射されるレーザ光Ｌを、第３可変形鏡５４および第４可変形鏡５５を介して、タレット５６に導く。第６〜第１０ミラー６３〜６７は、移動体１３または照射対象物Ｐに照射された参照用のレーザ光Ｌｂが照射対象物Ｐの表面で反射されることによって得られる反射光を、第３可変形鏡５４および第４可変形鏡５５を介して、第３波面センサ５３に導く。   The plurality of mirrors 61 to 67 are optical elements such as half mirrors, for example. The fourth to tenth mirrors 61 to 67 guide the reference laser light Lb emitted from the reference laser output unit 51 to the turret 56 via the third deformable mirror 54 and the fourth deformable mirror 55. The fifth to tenth mirrors 62 to 67 guide the laser light L emitted from the laser output unit 52 to the turret 56 via the third deformable mirror 54 and the fourth deformable mirror 55. The sixth to tenth mirrors 63 to 67 provide reflected light obtained by reflecting the reference laser beam Lb irradiated to the movable body 13 or the irradiation target P on the surface of the irradiation target P, as the third. The light is guided to the third wavefront sensor 53 via the deformable mirror 54 and the fourth deformable mirror 55.

第２の変形例によれば、光学システム５０を備えるレーザ装置１１を持つことにより、レーザ装置１１および移動体１３の何れかでレーザ光Ｌを制御することができ、照射対象物Ｐの位置情報などに応じて適切な制御を選択することができる。   According to the second modification, by having the laser device 11 including the optical system 50, the laser light L can be controlled by either the laser device 11 or the moving body 13, and the position information of the irradiation target P is obtained. Appropriate control can be selected according to the above.

上述した実施形態では、レーザ照射システム１０は、複数の移動体１３に搭載される移動光学システム１４を備えてもよい。
第３の変形例によるレーザ照射システム１０は、図５に示すように、複数の移動体１３に搭載される移動光学システム１４を備えている。複数の移動光学システム１４は、レーザ装置１１から照射されるレーザ光Ｌを、順次に反射することによって伝達し、照射対象物Ｐに向かって出力する。
第３の変形例によれば、複数の移動体１３に搭載される移動光学システム１４を持つことにより、照射対象物Ｐがレーザ装置１１から遠方に存在する場合でも、レーザ光Ｌを、複数の移動体１３を経由して、精度良く照射対象物Ｐに照射することができる。 In the embodiment described above, the laser irradiation system 10 may include the moving optical system 14 mounted on the plurality of moving bodies 13.
As shown in FIG. 5, the laser irradiation system 10 according to the third modification includes a moving optical system 14 mounted on a plurality of moving bodies 13. The plurality of moving optical systems 14 transmit the laser light L emitted from the laser device 11 by sequentially reflecting and outputting the laser light L toward the irradiation target P.
According to the third modified example, by having the moving optical system 14 mounted on the plurality of moving bodies 13, even when the irradiation target P exists far away from the laser device 11, the laser light L is transmitted to the plurality of moving bodies 13. The irradiation object P can be irradiated with high accuracy via the moving body 13.

以下、他の変形例について説明する。
上述した実施形態では、移動光学システム１４は、各種のプラットホーム（例えば、航空機、船、車両、および無人機など）に搭載可能であることに限定されず、移動可能に構成されてもよい。
レーザ装置１１および照射側通信装置１２は、地上に設置可能であることに限定されず、移動可能に構成されてもよい。 Hereinafter, other modified examples will be described.
In the embodiment described above, the moving optical system 14 is not limited to being mountable on various platforms (for example, an aircraft, a ship, a vehicle, and an unmanned aerial vehicle), and may be configured to be movable.
The laser device 11 and the irradiation side communication device 12 are not limited to being installable on the ground, and may be configured to be movable.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、移動体１３に搭載される反射光学装置２１を持つことにより、移動体１３にレーザ装置１１を搭載せずに移動体１３から照射対象物Ｐにレーザ光Ｌを照射することができる。移動体１３にレーザ装置１１を搭載せずに照射対象物Ｐにレーザ光Ｌを照射することができるので、移動体１３に搭載する装置が大型になることを防ぐことができる。複数の移動体１３の各々は１つのレーザ装置１１から照射されるレーザ光Ｌを照射対象物Ｐに反射することができるので、複数の移動体１３に複数のレーザ装置１１を備える場合に比べて、システムの構成に要する費用が嵩むことを防ぐことができる。   According to at least one embodiment described above, by having the reflective optical device 21 mounted on the moving body 13, a laser is applied from the moving body 13 to the irradiation object P without mounting the laser device 11 on the moving body 13. Light L can be irradiated. Since the irradiation target P can be irradiated with the laser beam L without mounting the laser device 11 on the moving body 13, it is possible to prevent the apparatus mounted on the moving body 13 from becoming large. Since each of the plurality of moving bodies 13 can reflect the laser light L emitted from one laser device 11 to the irradiation object P, the plurality of moving bodies 13 can be compared with the case where the plurality of moving bodies 13 include the plurality of laser devices 11. Therefore, it is possible to prevent the cost required for the system configuration from increasing.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１０…レーザ照射システム、１１…レーザ装置、１２…照射側通信装置、１３…移動体、１４…移動光学システム、１５…地上システム、２１…反射光学装置、２２…対象物検知装置、２３…反射側通信装置、２４…制御装置、３３…可変形鏡、３２…波面センサ、３４…アクチュエータ、４１…参照レーザ装置、４４…第２波面センサ、４５…第２可変形鏡、４６…第２アクチュエータ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser irradiation system, 11 ... Laser apparatus, 12 ... Irradiation side communication apparatus, 13 ... Mobile body, 14 ... Moving optical system, 15 ... Ground system, 21 ... Reflective optical apparatus, 22 ... Object detection apparatus, 23 ... Reflection Side communication device 24 ... Control device 33 ... Deformable mirror 32 ... Wavefront sensor 34 ... Actuator 41 ... Reference laser device 44 ... Second wavefront sensor 45 ... Second deformable mirror 46 ... Second actuator

Claims (6)

レーザ光を照射するレーザ装置と、
移動体に搭載され、前記レーザ装置から照射される前記レーザ光を照射対象物に反射する反射光学装置と、
を備える、
レーザ照射システム。 A laser device for irradiating laser light;
A reflective optical device mounted on a moving body and reflecting the laser light emitted from the laser device to an irradiation object;
Comprising
Laser irradiation system. 前記反射光学装置は、
前記レーザ光を前記照射対象物に反射する可変形鏡と、
前記照射対象物に反射される前記レーザ光の照射方向、焦点、および波面補償のうちの少なくとも何れかを、前記可変形鏡の変形によって制御する制御装置と、
を備える、
請求項１に記載のレーザ照射システム。 The reflective optical device is
A deformable mirror for reflecting the laser beam to the irradiation object;
A control device for controlling at least one of the irradiation direction, focus, and wavefront compensation of the laser light reflected by the irradiation object by deformation of the deformable mirror;
Comprising
The laser irradiation system according to claim 1. 前記照射対象物を検知する検知装置を備え、
前記制御装置は、前記検知装置から出力される前記照射対象物の位置情報の信号に基づいて前記可変形鏡の変形を制御する、
請求項２に記載のレーザ照射システム。 Comprising a detection device for detecting the irradiation object;
The control device controls deformation of the deformable mirror based on a signal of position information of the irradiation object output from the detection device;
The laser irradiation system according to claim 2. 前記レーザ光の波面を検出する波面センサを備え、
前記制御装置は、前記波面センサから出力される前記レーザ光の波面の信号に基づいて前記可変形鏡の変形を制御する、
請求項２に記載のレーザ照射システム。 A wavefront sensor for detecting a wavefront of the laser beam;
The control device controls deformation of the deformable mirror based on a wavefront signal of the laser light output from the wavefront sensor;
The laser irradiation system according to claim 2. 参照用レーザ光を照射する第２のレーザ装置と、
前記参照用レーザ光が前記照射対象物に反射されて成る反射光の波面を検出する波面センサと、
を備え、
前記制御装置は、前記波面センサから出力される前記反射光の波面の信号に基づいて前記可変形鏡の変形を制御する、
請求項２から請求項４の何れか１つに記載のレーザ照射システム。 A second laser device that emits a reference laser beam;
A wavefront sensor for detecting a wavefront of reflected light formed by reflecting the reference laser beam on the irradiation object;
With
The control device controls deformation of the deformable mirror based on a wavefront signal of the reflected light output from the wavefront sensor;
The laser irradiation system according to any one of claims 2 to 4. 移動体に搭載され、入射するレーザ光を照射対象物に反射する可変形鏡と、
前記照射対象物に反射される前記レーザ光の照射方向、焦点、および波面補償のうち少なくとも何れかを、前記可変形鏡の変形によって制御する制御装置と、
を備える、
反射光学装置。 A deformable mirror mounted on a moving body and reflecting incident laser light to an irradiation object;
A control device that controls at least one of the irradiation direction, focus, and wavefront compensation of the laser light reflected by the irradiation object by deformation of the deformable mirror;
Comprising
Reflective optical device.
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