JP2019095205A - レーザ追尾装置、及びレーザ追尾装置のゲイン調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザ光の出射方向を所定方向に回転させる際の駆動特性の低下を抑制可能なレーザ装置、及びレーザ装置のゲイン調整方法を提供する。【解決手段】レーザトラッカー１０は、レーザ干渉計１４と、レーザ干渉計１４を方位角方向に回転させる第一モーター１６１と、レーザ干渉計１４を仰角方向に回転させる第二モーター１７１と、第一エンコーダ１６３と、第二エンコーダ１７３と、所定の一定速度でレーザ干渉計１４を回転させて標的を探索させる駆動指令を第一モーター１６１及び第二モーター１７１に出力した際の、第一エンコーダ１６３及び第二エンコーダ１７３で検出される回転量から、第一モーター１６１に対する第一ゲイン及び第二モーター１７１に対する第二ゲインをそれぞれ設定するゲイン設定手段１５５と、第一ゲイン及び第二ゲインに基づいて第一モーター１６１及び第二モーター１７１を制御してレーザ干渉計１４を回転させる制御装置１５とを備える。【選択図】図２
Description
本発明は、レーザ光を出射するレーザ追尾装置、及びレーザ追尾装置のゲイン調整方法に関する。
従来、標的に対してレーザ光を照射するレーザ追尾装置（例えばレーザトラッカー等）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のレーザ装置は、移動体に設けられたレトロリフレクタに対してレーザ光を照射し、移動体を追尾するようにレーザ光の照射方向を変更するレーザトラッカーである。
具体的には、このレーザトラッカーは、レーザ干渉計と、レーザ干渉計から出力されるレーザ光（出射光）の光軸方向を任意の方向に向ける２軸回転機構と、レトロリフレクタで反射された戻り光（反射光）の光軸のずれを検出する検出センサーとを備える。そして、レーザトラッカーは、検出センサーによって出射光と入射光とのずれを検出して、出射光と入射光とが同軸となるように２軸回転機構をフィードバック制御し、レトロリフレクタの中心に出射光が照射されるように追尾させる。
特許文献１に記載のレーザ装置は、移動体に設けられたレトロリフレクタに対してレーザ光を照射し、移動体を追尾するようにレーザ光の照射方向を変更するレーザトラッカーである。
具体的には、このレーザトラッカーは、レーザ干渉計と、レーザ干渉計から出力されるレーザ光（出射光）の光軸方向を任意の方向に向ける２軸回転機構と、レトロリフレクタで反射された戻り光（反射光）の光軸のずれを検出する検出センサーとを備える。そして、レーザトラッカーは、検出センサーによって出射光と入射光とのずれを検出して、出射光と入射光とが同軸となるように２軸回転機構をフィードバック制御し、レトロリフレクタの中心に出射光が照射されるように追尾させる。
ところで、レーザ光の出射方向を回転軸機構によって回転軸回りで回転させて標的を追尾するレーザ追尾装置では、回転軸の軸受の摩擦係数が経年変化等によって徐々に変化する。このような場合、所定の駆動信号を回転機構のモーターに入力した際の回転速度も変化するため、レーザ光の出射方向を所定方向に回転させる際の駆動特性が低下し、レーザ追尾装置の追尾性能が低下する。例えば、軸受の摩擦係数が低くなると、レーザ光の照射位置がレトロリフレクタを越えて移動してしまい、摩擦係数が高くなると、レーザ光の照射位置がレトロリフレクタの移動に追いつかなくなってしまい、追尾性能が低下する。
このため、従来のレーザトラッカーでは、このような課題を解決するために、２軸回転機構をステップ駆動させた際に検出されるレーザ干渉計の回転速度に係る速度信号をサンプリングし、操作者が、その信号波形を確認して、２軸回転機構の駆動制御系に係るゲインを手動で調整する必要があった。
このため、従来のレーザトラッカーでは、このような課題を解決するために、２軸回転機構をステップ駆動させた際に検出されるレーザ干渉計の回転速度に係る速度信号をサンプリングし、操作者が、その信号波形を確認して、２軸回転機構の駆動制御系に係るゲインを手動で調整する必要があった。
本発明は、追尾性能の低下を抑制可能なレーザ追尾装置、及びレーザ追尾装置のゲイン調整方法を提供することを目的する。
本発明のレーザ追尾装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、入力された駆動指令に基づいて、前記レーザ光源を、第一軸を中心として回転させる第一角度調整手段と、入力された駆動指令に基づいて、前記レーザ光源を、前記第一軸と交差する第二軸を中心として回転させる第二角度調整手段と、前記第一軸と中心とした前記レーザ光源の回転量を検出する第一角度検出手段と、前記第二軸と中心とした前記レーザ光源の回転量を検出する第二角度検出手段と、所定の一定速度で前記レーザ光源を回転させて標的を探索させる駆動指令を前記第一角度調整手段及び前記第二角度調整手段に出力した際の、前記レーザ光源の第一軸回りの回転量及び第二軸回りの回転量から、前記第一角度調整手段に対する第一ゲイン及び前記第二角度調整手段に対する第二ゲインをそれぞれ設定するゲイン設定手段と、前記ゲイン設定手段により設定された前記第一ゲインに基づいて前記第一角度調整手段を制御し、前記ゲイン設定手段により設定された前記第二ゲインに基づいて前記第二角度調整手段を制御して、前記レーザ光源を回転させる制御手段と、を備えることを特徴とする。
本発明では、レーザ光源を第一軸回りに回転させる第一角度調整手段、及びレーザ光源を第二軸回りに回転させる第二角度調整手段を備えるレーザ追尾装置である。レーザ追尾装置では、通常、レーザ光源から出射されたレーザ光を標的に対して追尾させる際に、レーザ光を走査して標的を探索する探索処理を実施する。
そして、ゲイン設定手段は、この探索処理を実施した際のレーザ光源の回転量に基づいて、第一ゲインや第二ゲインを設定する。そして、制御手段は、ゲイン設定手段により設定された第一ゲインに基づいて、第一回転機構を制御し、ゲイン設定手段により設定された第二ゲインに基づいて、第二回転機構を制御する。
つまり、本発明では、探索処理において、レーザ光源を一定の速度で駆動させる旨の駆動指令を第一角度調整手段や第二角度調整手段に出力し、その際に検出される各軸回りの回転量に基づいて、ゲインを調整する。例えば、探索処理において、第一軸回り及び第二軸回りにレーザ光源を回転させる回転機構における軸部材と軸受での摩擦係数が小さい場合では、指令した速度よりも速くレーザ光源が所望の角度を越えて回転し、オーバーシュートする。この場合、ゲイン設定手段は、第一ゲインや第二ゲインを小さくする。また、軸部材と軸受との摩擦係数が大きい場合では、回転速度（単位時間当たりの回転量）が小さくなり、一定速度に到達するまでの時間が長くなる。この場合、ゲイン設定手段は、第一ゲインや第二ゲインを大きくする。
これにより、例えば、経年変化によって第一軸回りや第二回転機構の回転軸とその軸受とに摩擦係数の変化が生じた場合でも、標的を追尾制御する前に、第一回転機構や第二回転機構の駆動制御系のゲインを適正な値に調整することができる。よって、レーザ光により標的を追尾する際の追尾性能の低下を抑制できる。
そして、ゲイン設定手段は、この探索処理を実施した際のレーザ光源の回転量に基づいて、第一ゲインや第二ゲインを設定する。そして、制御手段は、ゲイン設定手段により設定された第一ゲインに基づいて、第一回転機構を制御し、ゲイン設定手段により設定された第二ゲインに基づいて、第二回転機構を制御する。
つまり、本発明では、探索処理において、レーザ光源を一定の速度で駆動させる旨の駆動指令を第一角度調整手段や第二角度調整手段に出力し、その際に検出される各軸回りの回転量に基づいて、ゲインを調整する。例えば、探索処理において、第一軸回り及び第二軸回りにレーザ光源を回転させる回転機構における軸部材と軸受での摩擦係数が小さい場合では、指令した速度よりも速くレーザ光源が所望の角度を越えて回転し、オーバーシュートする。この場合、ゲイン設定手段は、第一ゲインや第二ゲインを小さくする。また、軸部材と軸受との摩擦係数が大きい場合では、回転速度（単位時間当たりの回転量）が小さくなり、一定速度に到達するまでの時間が長くなる。この場合、ゲイン設定手段は、第一ゲインや第二ゲインを大きくする。
これにより、例えば、経年変化によって第一軸回りや第二回転機構の回転軸とその軸受とに摩擦係数の変化が生じた場合でも、標的を追尾制御する前に、第一回転機構や第二回転機構の駆動制御系のゲインを適正な値に調整することができる。よって、レーザ光により標的を追尾する際の追尾性能の低下を抑制できる。
本発明のレーザ追尾装置において、前記標的を探索させる駆動指令は、
前記第一角度調整手段により前記レーザ光源を前記第一軸回りの正方向に回転させる第１走査、
前記第二角度調整手段により前記レーザ光源を前記第二軸回りの正方向に回転させる第２走査、
前記第一角度調整手段により前記レーザ光源を前記第一軸回りの負方向に前記第１走査での回転量よりも大きい回転量だけ回転させる第３走査、及び
前記第二角度調整手段により前記レーザ光源を前記第二軸回りの負方向に前記第２走査での回転量よりも大きい回転量だけ回転させる第４走査、
の順に繰り返し実施し、かつ、ｉ回目（ｉは２以上の整数）に実施する第１走査での回転角度をθｉ，１を、ｉ−１回目に実施した第３走査での回転角度θｉ−１，３よりも大きくし、ｉ回目（ｉは２以上の整数）に実施する第２走査での回転角度φｉ，２を、ｉ−１回目に実施した第４走査での回転角度θｉ−１，４よりも大きくする指令であることが好ましい。
前記第一角度調整手段により前記レーザ光源を前記第一軸回りの正方向に回転させる第１走査、
前記第二角度調整手段により前記レーザ光源を前記第二軸回りの正方向に回転させる第２走査、
前記第一角度調整手段により前記レーザ光源を前記第一軸回りの負方向に前記第１走査での回転量よりも大きい回転量だけ回転させる第３走査、及び
前記第二角度調整手段により前記レーザ光源を前記第二軸回りの負方向に前記第２走査での回転量よりも大きい回転量だけ回転させる第４走査、
の順に繰り返し実施し、かつ、ｉ回目（ｉは２以上の整数）に実施する第１走査での回転角度をθｉ，１を、ｉ−１回目に実施した第３走査での回転角度θｉ−１，３よりも大きくし、ｉ回目（ｉは２以上の整数）に実施する第２走査での回転角度φｉ，２を、ｉ−１回目に実施した第４走査での回転角度θｉ−１，４よりも大きくする指令であることが好ましい。
本発明では、上記のような第１走査〜第４走査を順に繰り返して実施することで、レーザ光の出射方向は、略矩形渦巻き状のラインに沿って移動することになり、標的を効率よく探索することができる。
また、第１走査及び第３走査時には、第二角度調整手段が駆動されない。よって、ゲイン設定手段は、第一軸回りの回転量に基づいて第一角度調整手段の駆動制御系の第一ゲインを精度良く設定できる。同様に、第２走査及び第４走査時には、第一角度調整手段が駆動されない。よって、ゲイン設定手段は、第二軸回りの回転速度に基づいて第二回転機構の駆動制御系の第二ゲインを精度良く設定できる。
また、第１走査及び第３走査時には、第二角度調整手段が駆動されない。よって、ゲイン設定手段は、第一軸回りの回転量に基づいて第一角度調整手段の駆動制御系の第一ゲインを精度良く設定できる。同様に、第２走査及び第４走査時には、第一角度調整手段が駆動されない。よって、ゲイン設定手段は、第二軸回りの回転速度に基づいて第二回転機構の駆動制御系の第二ゲインを精度良く設定できる。
本発明のレーザ追尾装置において、前記ゲイン設定手段は、
前記第１走査における前記レーザ光源の回転量に基づいて、前記レーザ光源を前記第一軸回りの正方向に回転させる際の第一正方向ゲインを設定し、
前記第２走査における前記レーザ光源の回転量に基づいて、前記レーザ光源を前記第二軸回りの正方向に回転させる際の第二正方向ゲインを設定し、
前記第３走査における前記レーザ光源の回転量に基づいて、前記レーザ光源を前記第一軸回りの負方向に回転させる際の第一負方向ゲインを設定し、
前記第４走査における前記レーザ光源の回転量に基づいて、前記レーザ光源を前記第二軸回りの負方向に回転させる際の第二負方向ゲインを設定することが好ましい。
前記第１走査における前記レーザ光源の回転量に基づいて、前記レーザ光源を前記第一軸回りの正方向に回転させる際の第一正方向ゲインを設定し、
前記第２走査における前記レーザ光源の回転量に基づいて、前記レーザ光源を前記第二軸回りの正方向に回転させる際の第二正方向ゲインを設定し、
前記第３走査における前記レーザ光源の回転量に基づいて、前記レーザ光源を前記第一軸回りの負方向に回転させる際の第一負方向ゲインを設定し、
前記第４走査における前記レーザ光源の回転量に基づいて、前記レーザ光源を前記第二軸回りの負方向に回転させる際の第二負方向ゲインを設定することが好ましい。
第一回転機構や第二回転機構では、レーザ光源を正方向に回転させる場合の摩擦係数と、負方向（逆方向）に回転させる場合の摩擦係数とが異なる場合がある。これに対して、本発明では、第１走査でレーザ光源を第一軸回りの正方向に回転させた際の回転量に基づいて第一正方向ゲインを設定し、第３走査でレーザ光源を第一軸回りの負方向に回転させた際の回転量に基づいて第一負方向ゲインを設定する。同様に、第２走査時の回転量に基づいて第二正方向ゲインを、第４走査時の回転量に基づいて第二負方向ゲインを設定する。これにより、第一回転機構や第二回転機構のレーザ光源を回転させるそれぞれの方向に対して適正なゲインを設定することができ、レーザ追尾装置の追尾性能の低下をより効果的に抑制できる。
本発明のレーザ追尾装置において、前記ゲイン設定手段は、前記第１走査を実施する毎に前記第一正方向ゲインを設定し、前記第２走査を実施する毎に前記第二正方向ゲインを設定し、前記第３走査を実施する毎に前記第一負方向ゲインを設定し、前記第４走査を実施する毎に前記第二負方向ゲインを設定することが好ましい。
本発明では、各走査毎にゲインを設定するため、標的の探索中に各方向に対するゲインが適正な値に徐々に設定されていく。例えば第一正方向ゲインを例にとると、最初の第１走査によって第一正方向ゲインが設定される。よって、第２走査から第４走査が実施された後、再び第１走査を実施する際に、先に実施した第１走査後に設定された第一正方向ゲインで第一角度調整手段が制御される。この場合、２回目以降に実施する第１走査では、先に実施した第１走査に基づいて設定された第一正方向ゲインが適正な値であるか否かを評価することができる。したがって、探索処理において、各走査を繰り返し実施することで、各方向に対するゲインをより適正な値に設定することができる。また、探索処理の後、設定したゲインが適正であるか否かを検証するために、レーザ光源を再度移動させる等の処理が不要となり、探索処理の後、即座にレーザ光で標的を追尾する追尾処理を実施することができる。
本発明のレーザ追尾装置において、前記レーザ光源は、前記レーザ光源から出射されるレーザ光である出射光と、前記標的により反射されたレーザ光である反射光との光軸のずれ量を検出する光軸検出センサーを備え、前記制御手段は、前記ずれ量が所定値以下となるように前記第一角度調整手段及び前記第二角度調整手段の駆動を制御することを特徴とするレーザ追尾装置。ことが好ましい。
本発明では、レーザ追尾装置は、出射光と反射光とのずれ量に基づいて、出射光が標的に追尾するようにフィードバック制御する。これにより、レーザ追尾装置により、好適に標的を追尾させることができる。この際、上述したように、レーザ光源の回転機構において摩擦係数の変化が有る場合でも、当該摩擦係数の変化に応じた制御ゲインが設定されることで、標的に対してレーザ光を好適に追尾させることができる。
本発明では、レーザ追尾装置は、出射光と反射光とのずれ量に基づいて、出射光が標的に追尾するようにフィードバック制御する。これにより、レーザ追尾装置により、好適に標的を追尾させることができる。この際、上述したように、レーザ光源の回転機構において摩擦係数の変化が有る場合でも、当該摩擦係数の変化に応じた制御ゲインが設定されることで、標的に対してレーザ光を好適に追尾させることができる。
本発明のレーザ追尾装置のゲイン調整方法は、レーザ光を出射するレーザ光源と、入力された駆動指令に基づいて、前記レーザ光源を、第一軸を中心として回転させる第一角度調整手段と、入力された駆動指令に基づいて、前記レーザ光源を、前記第一軸と交差する第二軸を中心として回転させる第二角度調整手段と、前記第一軸を中心とした前記レーザ光源の回転量を検出する第一角度検出手段と、前記第二軸を中心とした前記レーザ光源の回転量を検出する第二角度検出手段と、を備えたレーザ追尾装置のゲイン調整方法であって、所定の一定速度で前記レーザ光源を駆動させて標的を探索させる駆動指令を前記第一角度調整手段及び前記第二角度調整手段に出力して、前記標的を探索させる探索工程と、前記探索工程における前記レーザ光源の第一軸回りの回転量及び第二軸回りの回転量から、前記第一角度調整手段に対する第一ゲイン及び前記第二角度調整手段に対する第二ゲインをそれぞれ設定するゲイン設定工程と、を実施することを特徴とする。
本発明では、上記発明と同様に、探索処理によって標的を探索する際に、ゲイン設定手段により、第一ゲイン及び第二ゲインが設定される。したがって、レーザ光源を回転させる軸部材と軸受との摩擦係数が経年劣化等による変化した場合でも、レーザ光の追尾制御の前に、摩擦係数の変化に対応した適正なゲインを調整することができ、レーザ追尾装置の追尾性能の低下を抑制できる。
本発明では、上記発明と同様に、探索処理によって標的を探索する際に、ゲイン設定手段により、第一ゲイン及び第二ゲインが設定される。したがって、レーザ光源を回転させる軸部材と軸受との摩擦係数が経年劣化等による変化した場合でも、レーザ光の追尾制御の前に、摩擦係数の変化に対応した適正なゲインを調整することができ、レーザ追尾装置の追尾性能の低下を抑制できる。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
［装置構成］
図１は、本実施形態のレーザトラッカー１０の概略構成を示す図である。図２は、本実施形態のレーザトラッカー１０の制御構成を示す概略図である。
図１において、本実施形態のレーザトラッカー１０は、本発明のレーザ追尾装置に相当し、このレーザトラッカー１０は、三次元空間を任意に移動可能に支持された標的３１の動的位置を追尾しつつ、その三次元位置を計測したり、レーザトラッカー１０から標的３１までの距離を測長したりするものである。この標的３１は、三次元に移動可能な図示されない移動機構に、ヘッド３０を介して支持される。このような機構の具体例としては、例えばテーブルに対して主軸が三次元移動する工作機械や三次元測定装置等が挙げられる。
標的３１は、レトロリフレクタであり、ヘッド３０に装着される。標的３１としては他の再帰反射体であってもよい。
［装置構成］
図１は、本実施形態のレーザトラッカー１０の概略構成を示す図である。図２は、本実施形態のレーザトラッカー１０の制御構成を示す概略図である。
図１において、本実施形態のレーザトラッカー１０は、本発明のレーザ追尾装置に相当し、このレーザトラッカー１０は、三次元空間を任意に移動可能に支持された標的３１の動的位置を追尾しつつ、その三次元位置を計測したり、レーザトラッカー１０から標的３１までの距離を測長したりするものである。この標的３１は、三次元に移動可能な図示されない移動機構に、ヘッド３０を介して支持される。このような機構の具体例としては、例えばテーブルに対して主軸が三次元移動する工作機械や三次元測定装置等が挙げられる。
標的３１は、レトロリフレクタであり、ヘッド３０に装着される。標的３１としては他の再帰反射体であってもよい。
レーザトラッカー１０は、ベース１１、第一支持部１２、第二支持部１３、レーザ干渉計１４、及び制御部１５を有する。
ベース１１は、例えば工作機械や三次元測定装置等のステージ３２上に載置（又は固定）される。
第一支持部１２は、ベース１１に対して第一回転機構１６（図２参照）により、第一軸Ｌ１（基準軸）を回転中心として回転可能に支持される。第一軸Ｌ１は、例えば、ステージ３２の上面に対して直交する軸となる。
第二支持部１３は、第一支持部１２に対して第二回転機構１７（図２参照）により、第二軸Ｌ２（基準軸）を回転中心として回転可能に支持される。第二軸Ｌ２は、第一軸Ｌ１に対して交差（本実施形態では直交）する軸である。
第一軸Ｌ１と第二軸Ｌ２の交点は、レーザトラッカー１０による測定基準点Ｍとなる。
ベース１１は、例えば工作機械や三次元測定装置等のステージ３２上に載置（又は固定）される。
第一支持部１２は、ベース１１に対して第一回転機構１６（図２参照）により、第一軸Ｌ１（基準軸）を回転中心として回転可能に支持される。第一軸Ｌ１は、例えば、ステージ３２の上面に対して直交する軸となる。
第二支持部１３は、第一支持部１２に対して第二回転機構１７（図２参照）により、第二軸Ｌ２（基準軸）を回転中心として回転可能に支持される。第二軸Ｌ２は、第一軸Ｌ１に対して交差（本実施形態では直交）する軸である。
第一軸Ｌ１と第二軸Ｌ２の交点は、レーザトラッカー１０による測定基準点Ｍとなる。
第一回転機構１６は、本発明の第一角度調整手段に相当する第一モーター１６１（図２参照）と、第一軸受機構１６２とを有する。
第一モーター１６１は、第一支持部１２を、第一軸Ｌ１を中心に回転させるモーターである。
第一軸受機構１６２は、第一支持部１２をベース１１に対して回転可能に支持する。この第一軸受機構１６２は、図示は省略するが、例えば、第一モーター１６１により回転される軸部材と、当該軸部材を受ける軸受とを備える。このような第一軸受機構１６２は、軸部材と軸受との摩擦係数が経年変化等によって変動する場合がある。
第一回転機構１６により、レーザ干渉計１４は、方位角方向に対して例えば０°から１８０°の範囲で回転可能となる。
第一モーター１６１は、第一支持部１２を、第一軸Ｌ１を中心に回転させるモーターである。
第一軸受機構１６２は、第一支持部１２をベース１１に対して回転可能に支持する。この第一軸受機構１６２は、図示は省略するが、例えば、第一モーター１６１により回転される軸部材と、当該軸部材を受ける軸受とを備える。このような第一軸受機構１６２は、軸部材と軸受との摩擦係数が経年変化等によって変動する場合がある。
第一回転機構１６により、レーザ干渉計１４は、方位角方向に対して例えば０°から１８０°の範囲で回転可能となる。
また、第一回転機構１６には、第一角度検出手段である第一エンコーダ１６３（図２参照）が設けられている。
第一エンコーダ１６３は、例えばロータリーエンコーダにより構成され、所定の原点位置（θ＝０°）からの第一支持部１２の位置（方位角θ）を検出する。よって、第一エンコーダ１６３により検出される方位角θの変化から、レーザ干渉計１４の方位角方向での回転角度（回転量）を算出でき、単位時間当たりの回転角度からレーザ干渉計１４の方位角方向の移動速度（回転速度）を算出できる。
第一エンコーダ１６３は、例えばロータリーエンコーダにより構成され、所定の原点位置（θ＝０°）からの第一支持部１２の位置（方位角θ）を検出する。よって、第一エンコーダ１６３により検出される方位角θの変化から、レーザ干渉計１４の方位角方向での回転角度（回転量）を算出でき、単位時間当たりの回転角度からレーザ干渉計１４の方位角方向の移動速度（回転速度）を算出できる。
同様に、第二回転機構１７は、本発明の第二角度調整手段に相当する第二モーター１７１と、第二軸受機構１７２とを備えている。
第二モーター１７１は、第二支持部１３を、第二軸Ｌ２を中心に回転させるモーターである。
第二軸受機構１７２は、第二支持部１３を第一支持部１２に対して回転可能に支持する。この第二軸受機構１７２は、図示は省略するが、例えば、第二モーター１７１により回転される軸部材と、当該軸部材を受ける軸受とを備える。このような第二軸受機構１７２は、第一軸受機構１６２と同様、軸部材と軸受との摩擦係数が経年変化等によって変動する場合がある。
第二回転機構１７により、レーザ干渉計１４は、仰角方向に対して例えば０°から９０°の範囲で回転可能となる。
第二モーター１７１は、第二支持部１３を、第二軸Ｌ２を中心に回転させるモーターである。
第二軸受機構１７２は、第二支持部１３を第一支持部１２に対して回転可能に支持する。この第二軸受機構１７２は、図示は省略するが、例えば、第二モーター１７１により回転される軸部材と、当該軸部材を受ける軸受とを備える。このような第二軸受機構１７２は、第一軸受機構１６２と同様、軸部材と軸受との摩擦係数が経年変化等によって変動する場合がある。
第二回転機構１７により、レーザ干渉計１４は、仰角方向に対して例えば０°から９０°の範囲で回転可能となる。
また、第二回転機構１７には、第二角度検出手段である第二エンコーダ１７３（図２参照）が設けられている。
第二エンコーダ１７３は、例えばロータリーエンコーダにより構成され、所定の原点位置（φ＝０°）からの第二支持部１３の位置（仰角φ）を検出する。よって、第二エンコーダ１７３により検出される仰角φの変化から、レーザ干渉計１４の仰角方向での回転角度（回転量）を算出でき、単位時間当たりの回転角度からレーザ干渉計１４の仰角方向の移動速度（回転速度）を算出できる。
第二エンコーダ１７３は、例えばロータリーエンコーダにより構成され、所定の原点位置（φ＝０°）からの第二支持部１３の位置（仰角φ）を検出する。よって、第二エンコーダ１７３により検出される仰角φの変化から、レーザ干渉計１４の仰角方向での回転角度（回転量）を算出でき、単位時間当たりの回転角度からレーザ干渉計１４の仰角方向の移動速度（回転速度）を算出できる。
レーザ干渉計１４は、本発明のレーザ光源に相当し、第二支持部１３に支持され、２つの回転機構１６，１７で指定される方角（方位角θ、仰角φ）に向けてレーザ光（出射光）を照射し、標的３１で再帰反射されたレーザ光（反射光）を受光し、照射光と反射光との干渉から測定基準点Ｍと標的３１との距離の変化を測定する。
また、レーザ干渉計１４は、出射光の主光軸と、反射光の主光軸とを検出する光軸検出センサー１４１（図２参照）を備える。この光軸検出センサー１４１としては、例えば、特開２００７−３０９６７７号公報に記載された従来の構成のセンサーを用いることができ、半透過鏡により出射光と反射光とのそれぞれを光スポット位置検出素子に反射させ、光スポット位置検出素子で出射光のスポット位置と反射光のスポット位置との位置のずれ量を検出する構成等が例示できる。
また、レーザ干渉計１４は、出射光の主光軸と、反射光の主光軸とを検出する光軸検出センサー１４１（図２参照）を備える。この光軸検出センサー１４１としては、例えば、特開２００７−３０９６７７号公報に記載された従来の構成のセンサーを用いることができ、半透過鏡により出射光と反射光とのそれぞれを光スポット位置検出素子に反射させ、光スポット位置検出素子で出射光のスポット位置と反射光のスポット位置との位置のずれ量を検出する構成等が例示できる。
制御部１５は、図２に示すように、光軸検出センサー１４１に接続された第一制御部１５１及び第二制御部１５２を備える。第一制御部１５１及び第二制御部１５２は、本発明の制御手段に相当し、光軸検出センサーにより検出される出射光と反射光との光軸のずれ量が０となるように、第一モーター１６１及び第二モーター１７１をフィードバック制御する。
また、第一制御部１５１と第一モーター１６１との間には、第一プログラマブルゲインアンプ（以降、第一ＰＧＡ１５３と称する）が設けられ、第二制御部１５２と第二モーター１７１との間には、第二プログラマブルゲインアンプ（以降、第二ＰＧＡ１５４と称する）が設けられる。
また、第一制御部１５１と第一モーター１６１との間には、第一プログラマブルゲインアンプ（以降、第一ＰＧＡ１５３と称する）が設けられ、第二制御部１５２と第二モーター１７１との間には、第二プログラマブルゲインアンプ（以降、第二ＰＧＡ１５４と称する）が設けられる。
さらに、制御部１５は、第一ＰＧＡ１５３及び第二ＰＧＡ１５４のゲインを設定するゲイン設定手段１５５を備える。
ゲイン設定手段１５５は、レーザ光により追尾する標的３１を探索する探索処理を実施する際に、第一エンコーダ１６３から出力される速度信号、及び第二エンコーダ１７３から出力される速度信号をサンプリングし、これらの速度信号を速度信号過渡応答としてその評価を行い、評価結果に基づいてゲインを設定する。ゲイン設定手段１５５によるゲインの設定方法の詳細に関しては、後述する。
ゲイン設定手段１５５は、レーザ光により追尾する標的３１を探索する探索処理を実施する際に、第一エンコーダ１６３から出力される速度信号、及び第二エンコーダ１７３から出力される速度信号をサンプリングし、これらの速度信号を速度信号過渡応答としてその評価を行い、評価結果に基づいてゲインを設定する。ゲイン設定手段１５５によるゲインの設定方法の詳細に関しては、後述する。
［レーザトラッカー１０におけるゲイン調整方法］
次に、上述したレーザトラッカー１０におけるゲイン調整方法について説明する。
図３は、本実施形態におけるゲイン調整方法を示すフローチャートである。
本実施形態のレーザトラッカー１０では、例えば操作者の操作によって標的３１までの距離を測定する測定指令が入力された場合、及び、レーザ干渉計１４による測長中に出射光が標的３１から外れた場合（光軸検出センサー１４１で検出されるずれ量が測定可能な範囲（閾値）を超えて、反射光の光軸が検出できなくなった場合）に、制御部１５は、レーザトラッカー１０の駆動モードを探索モードに切り替えて（ステップＳ１）、探索処理（探索工程）を実施する。
次に、上述したレーザトラッカー１０におけるゲイン調整方法について説明する。
図３は、本実施形態におけるゲイン調整方法を示すフローチャートである。
本実施形態のレーザトラッカー１０では、例えば操作者の操作によって標的３１までの距離を測定する測定指令が入力された場合、及び、レーザ干渉計１４による測長中に出射光が標的３１から外れた場合（光軸検出センサー１４１で検出されるずれ量が測定可能な範囲（閾値）を超えて、反射光の光軸が検出できなくなった場合）に、制御部１５は、レーザトラッカー１０の駆動モードを探索モードに切り替えて（ステップＳ１）、探索処理（探索工程）を実施する。
探索処理では、制御部１５は、走査回数を示す変数ｉ、及び走査方向を示す変数ｊを初期化し、ｉ＝１、ｊ＝１とする（ステップＳ２）。
次に、制御部１５は、変数ｉ，ｊに対する探索処理を実施する（ステップＳ３）。
次に、制御部１５は、変数ｉ，ｊに対する探索処理を実施する（ステップＳ３）。
ステップＳ３の探索処理について詳細に説明する。
図４は、本実施形態の探索処理におけるレーザ光の出射方向の移動経路を示す図である。なお、この図４では、開始位置Ｐ０にレーザ光が照射されている場合のレーザ光の光軸に対して直交する平面での、レーザ光の移動経路を示している。
制御部１５は、変数ｊに応じて第ｊ走査を実施する。
つまり、ｊ＝１の場合、制御部１５は、レーザ光の出射方向を図４の−Ｘ側に移動させる第１走査を実施し、ｊ＝２の際にレーザ光の出射方向を図４の−Ｙ側に移動させる第２走査を実施し、ｊ＝３の際にレーザ光の出射方向を図４の＋Ｘ側に移動させる第３走査を実施し、ｊ＝４の際にレーザ光の出射方向を図４の＋Ｙ側に移動させる第４走査を実施する。
図４は、本実施形態の探索処理におけるレーザ光の出射方向の移動経路を示す図である。なお、この図４では、開始位置Ｐ０にレーザ光が照射されている場合のレーザ光の光軸に対して直交する平面での、レーザ光の移動経路を示している。
制御部１５は、変数ｊに応じて第ｊ走査を実施する。
つまり、ｊ＝１の場合、制御部１５は、レーザ光の出射方向を図４の−Ｘ側に移動させる第１走査を実施し、ｊ＝２の際にレーザ光の出射方向を図４の−Ｙ側に移動させる第２走査を実施し、ｊ＝３の際にレーザ光の出射方向を図４の＋Ｘ側に移動させる第３走査を実施し、ｊ＝４の際にレーザ光の出射方向を図４の＋Ｙ側に移動させる第４走査を実施する。
より具体的には、ｊ＝１の第１走査では、制御部１５は、第一制御部１５１から第一モーター１６１に、一定の速度でレーザ干渉計１４を正方向（例えば、本実施形態では、第一軸Ｌ１に沿って第一支持部１２からベース１１を見た際の第一軸Ｌ１を中心とした反時計回り方向）に所定時間だけ回転させる旨の駆動指令を出力する。つまり、第一回転機構１６により、レーザ干渉計１４の方位角θを所定の回転量（角度θｉ，１）だけ正方向に回転させる。
これにより、レーザ光の出射方向は、図４に示す−Ｘ側に例えばｘｉ，１だけ移動する。
なお、本実施形態では、第１走査から第４走査が順に繰り返し実施されるが、２回目以降のｉ回目の第１走査でレーザ干渉計１４が駆動される角度θｉ，１は、ｉ−１回目の第３走査でレーザ干渉計１４が駆動される角度θｉ−１，３よりも大きい角度となる。よって、図４に示すように、ｘｉ，１＞ｘｉ−１，１となる。
これにより、レーザ光の出射方向は、図４に示す−Ｘ側に例えばｘｉ，１だけ移動する。
なお、本実施形態では、第１走査から第４走査が順に繰り返し実施されるが、２回目以降のｉ回目の第１走査でレーザ干渉計１４が駆動される角度θｉ，１は、ｉ−１回目の第３走査でレーザ干渉計１４が駆動される角度θｉ−１，３よりも大きい角度となる。よって、図４に示すように、ｘｉ，１＞ｘｉ−１，１となる。
ｊ＝２の際に実施される第２走査では、制御部１５は、第二制御部１５２から第二モーター１７１に、一定の速度でレーザ干渉計１４を正方向（例えば、本実施形態では、ステージ３２に向かう方向を正方向とする）に所定時間だけ回転させる旨の駆動指令を出力する。つまり、第二回転機構１７により、レーザ干渉計１４の仰角φを所定の角度φｉ，２だけ回転させる。なお、第一ゲインと第二ゲインとは、それぞれ個別に算出されるので、第２走査での速度は、第１走査での速度と異なる速度であってもよい。
これにより、レーザ光の出射方向は、第１走査での移動先から図４に示す−Ｙ側に例えばｙｉ，２だけ移動する。
なお、本実施形態では、第１走査から第４走査が順に繰り返し実施されるが、２回目以降のｉ回目の第２走査でレーザ干渉計１４が駆動される角度φｉ，２は、ｉ−１回目の第４走査でレーザ干渉計１４が駆動される角度φｉ−１，４よりも大きい角度となる。よって、図４に示すように、ｙｉ，２＞ｙｉ−１，２となる。
これにより、レーザ光の出射方向は、第１走査での移動先から図４に示す−Ｙ側に例えばｙｉ，２だけ移動する。
なお、本実施形態では、第１走査から第４走査が順に繰り返し実施されるが、２回目以降のｉ回目の第２走査でレーザ干渉計１４が駆動される角度φｉ，２は、ｉ−１回目の第４走査でレーザ干渉計１４が駆動される角度φｉ−１，４よりも大きい角度となる。よって、図４に示すように、ｙｉ，２＞ｙｉ−１，２となる。
ｊ＝３の際に実施される第３走査では、制御部１５は、第一制御部１５１から第一回転機構１６に、一定の速度でレーザ干渉計１４を負方向（第１走査とは反対の方向）に所定時間だけ回転させる旨の駆動指令を出力する。この際、本実施形態では、第１走査と同一の速度で、第１走査よりも長い時間だけレーザ干渉計１４を回転させる。つまり、第３走査では、第一回転機構１６により、レーザ干渉計１４の方位角θを、第１走査での角度θｉ，１よりも大きい回転量（角度θｉ，３）だけ回転させる。
これにより、レーザ光の出射方向は、図４に示す＋Ｘ側に例えばｘｉ，３（＞ｘｉ，１）だけ移動する。
これにより、レーザ光の出射方向は、図４に示す＋Ｘ側に例えばｘｉ，３（＞ｘｉ，１）だけ移動する。
ｊ＝４の際に実施される第４走査では、制御部１５は、第二制御部１５２から第二回転機構１７に、一定の速度でレーザ干渉計１４を負方向（第２走査とは反対の方向）に所定時間だけ回転させる旨の駆動指令を出力する。この際、本実施形態では、第２走査と同一の速度で、第２走査よりも長い時間だけレーザ干渉計１４を回転させる。つまり、第４走査では、第二回転機構１７により、レーザ干渉計１４の仰角φを、第２走査での角度φｉ，２よりも大きい回転量（角度φｉ，４）だけ回転させる。
これにより、レーザ光の出射方向は、図４に示す＋Ｙ側に例えばｙｉ，４（＞ｙｉ，２）だけ移動する。
本実施形態では、第１走査から第４走査を繰り返し実施することで、図４に示すように、レーザ光の出射方向が矩形渦巻き状のラインに沿って移動される。
これにより、レーザ光の出射方向は、図４に示す＋Ｙ側に例えばｙｉ，４（＞ｙｉ，２）だけ移動する。
本実施形態では、第１走査から第４走査を繰り返し実施することで、図４に示すように、レーザ光の出射方向が矩形渦巻き状のラインに沿って移動される。
また、ステップＳ３の走査処理の間、レーザ干渉計１４の回転移動における速度信号（速度信号過渡応答）のサンプリングを実施する（ステップＳ４）。速度信号過渡応答のサンプリングは、例えば、第一エンコーダ１６３や第二エンコーダ１７３から出力される検出信号の単位時間当たりのパルス数（角度変化量）をカウントすることで得られる。第一エンコーダ１６３からの検出信号に基づいて方位角方向の角速度の速度信号過渡応答が検出でき、第二エンコーダ１７３からの検出信号に基づいた仰角方向の角速度の速度信号過渡応答が検出できる。また、サンプリングされた速度信号過渡応答は、制御部１５に設けられたメモリ（図示略）等の記憶回路に記憶される。
なお、本実施形態では、第１走査から第４走査の各走査を順に実施するので、各走査の切り替わり時は、図４における矩形渦巻き状における角部に相当し、レーザ干渉計１４の回転駆動における加減速が行われる部分となる。本実施形態では、各走査処理中の速度信号過渡応答をサンプリングすることで、レーザ干渉計１４を加減速するタイミングでの速度信号過渡応答を得ることができる。
なお、本実施形態では、第１走査から第４走査の各走査を順に実施するので、各走査の切り替わり時は、図４における矩形渦巻き状における角部に相当し、レーザ干渉計１４の回転駆動における加減速が行われる部分となる。本実施形態では、各走査処理中の速度信号過渡応答をサンプリングすることで、レーザ干渉計１４を加減速するタイミングでの速度信号過渡応答を得ることができる。
さらに、制御部１５は、ステップＳ３の走査処理中において、標的３１が探索されたか否かを判定する（ステップＳ５）。
具体的には、制御部１５は、光軸検出センサー１４１から出力される出射光と反射光との光軸のずれ量に応じた信号に基づいて、標的３１が探索されたか否かを判定する。つまり、標的３１からの反射光がない場合、光軸検出センサー１４１で出射光の光軸のみが検出されるため、ずれ量が検出されない。一方、反射光が有る場合、光軸検出センサー１４１で出射光と反射光との光軸のずれ量が検出される。したがって、ステップＳ５では、制御部１５は、光軸検出センサー１４１で検出されるずれ量を監視し、ずれ量に応じた信号が出力されると、ステップＳ５でＹｅｓと判定する。
具体的には、制御部１５は、光軸検出センサー１４１から出力される出射光と反射光との光軸のずれ量に応じた信号に基づいて、標的３１が探索されたか否かを判定する。つまり、標的３１からの反射光がない場合、光軸検出センサー１４１で出射光の光軸のみが検出されるため、ずれ量が検出されない。一方、反射光が有る場合、光軸検出センサー１４１で出射光と反射光との光軸のずれ量が検出される。したがって、ステップＳ５では、制御部１５は、光軸検出センサー１４１で検出されるずれ量を監視し、ずれ量に応じた信号が出力されると、ステップＳ５でＹｅｓと判定する。
ステップＳ５において、Ｙｅｓと判定される場合は、制御部１５は、レーザ干渉計１４の移動を停止する（ステップＳ６）。この場合、第ｊ走査の開始時から標的３１が探索されるまでの間の速度信号過渡応答サンプリングされることになる。
また、ステップＳ５において、Ｎｏと判定された場合は、更に制御部１５は、第ｊ走査が終了したか否かを判定し（ステップＳ７）、ステップＳ７でＮｏと判定された場合は、第ｊ走査を引き続き継続して、速度信号過渡応答のサンプリングを継続する（ステップＳ３に戻る）。
また、ステップＳ５において、Ｎｏと判定された場合は、更に制御部１５は、第ｊ走査が終了したか否かを判定し（ステップＳ７）、ステップＳ７でＮｏと判定された場合は、第ｊ走査を引き続き継続して、速度信号過渡応答のサンプリングを継続する（ステップＳ３に戻る）。
ステップＳ６の後、及びステップＳ７でＹｅｓと判定された場合、ゲイン設定手段１５５は、メモリに記憶された速度信号過渡応答を読み出し、その評価を行うとともに、変数ｊに対応する方向のゲインを設定する（ステップＳ８；ゲイン設定工程）。図５は、ステップＳ８のゲイン設定工程を示すフローチャートである。
このステップＳ８では、ゲイン設定手段１５５は、まず、第ｉ走査における速度信号過渡応答がオーバーシュートしているか否かを判定する（ステップＳ８１）。
例えば、ｊ＝１の場合、第１走査から第２走査に切り替わる際、レーザ干渉計１４の方位角方向への駆動が減速される。この際、第一回転機構１６の第一軸受機構１６２の摩擦係数が小さくなっている場合、レーザ干渉計１４の回転角が、駆動指令により指令された回転角の角度θｉ，１を超えて移動し、検出される回転速度も、駆動指令により指定された速度よりも速くなる。
このステップＳ８では、ゲイン設定手段１５５は、まず、第ｉ走査における速度信号過渡応答がオーバーシュートしているか否かを判定する（ステップＳ８１）。
例えば、ｊ＝１の場合、第１走査から第２走査に切り替わる際、レーザ干渉計１４の方位角方向への駆動が減速される。この際、第一回転機構１６の第一軸受機構１６２の摩擦係数が小さくなっている場合、レーザ干渉計１４の回転角が、駆動指令により指令された回転角の角度θｉ，１を超えて移動し、検出される回転速度も、駆動指令により指定された速度よりも速くなる。
ステップＳ８１においてＹｅｓと判定される場合、ゲイン設定手段１５５は、変数ｊに対応する方向にレーザ干渉計１４を駆動させる際のゲインを減少させる（ステップＳ８２）。
ここで、ｊ＝１の場合、ゲイン設定手段１５５は、第１走査時に検出された速度信号過渡応答の判定に基づいて、第一モーター１６１を正方向に回転駆動させる際の第一ＰＧＡ１５３のゲイン（第一正方向ゲイン）を減少させる。
ｊ＝２の場合、ゲイン設定手段１５５は、第２走査時に検出された速度信号過渡応答の判定に基づいて、第二モーター１７１を正方向に回転駆動させる際の第二ＰＧＡ１５４のゲイン（第二正方向ゲイン）を減少させる。
ｊ＝３の場合、ゲイン設定手段１５５は、第３走査時に検出された速度信号過渡応答の判定に基づいて、第一モーター１６１を負方向（逆方向）に回転駆動させる際の第一ＰＧＡ１５３のゲイン（第一負方向ゲイン）を減少させる。
ｊ＝４の場合、ゲイン設定手段１５５は、第４走査時に検出された速度信号過渡応答の判定に基づいて、第二モーター１７１を負方向に回転駆動させる際の第二ＰＧＡ１５４のゲイン（第二負方向ゲイン）を減少させる。
ここで、ｊ＝１の場合、ゲイン設定手段１５５は、第１走査時に検出された速度信号過渡応答の判定に基づいて、第一モーター１６１を正方向に回転駆動させる際の第一ＰＧＡ１５３のゲイン（第一正方向ゲイン）を減少させる。
ｊ＝２の場合、ゲイン設定手段１５５は、第２走査時に検出された速度信号過渡応答の判定に基づいて、第二モーター１７１を正方向に回転駆動させる際の第二ＰＧＡ１５４のゲイン（第二正方向ゲイン）を減少させる。
ｊ＝３の場合、ゲイン設定手段１５５は、第３走査時に検出された速度信号過渡応答の判定に基づいて、第一モーター１６１を負方向（逆方向）に回転駆動させる際の第一ＰＧＡ１５３のゲイン（第一負方向ゲイン）を減少させる。
ｊ＝４の場合、ゲイン設定手段１５５は、第４走査時に検出された速度信号過渡応答の判定に基づいて、第二モーター１７１を負方向に回転駆動させる際の第二ＰＧＡ１５４のゲイン（第二負方向ゲイン）を減少させる。
一方、ステップＳ８１においてＮｏと判定された場合、ゲイン設定手段１５５は、第ｉ走査における速度信号過渡応答の時定数が所定値以上となるか否かを判定する（ステップＳ８３）。
例えば、ｊ＝１の場合、第１走査の開始時に、レーザ干渉計１４の方位角方向（正方向）への駆動が加速される。この際、第一回転機構１６の第一軸受機構１６２の摩擦係数が高くなっている場合、レーザ干渉計１４の回転量が、駆動指令により指令された速度に達するまでに、標準よりも長い時間を要し、時定数が所定値以上となる。
例えば、ｊ＝１の場合、第１走査の開始時に、レーザ干渉計１４の方位角方向（正方向）への駆動が加速される。この際、第一回転機構１６の第一軸受機構１６２の摩擦係数が高くなっている場合、レーザ干渉計１４の回転量が、駆動指令により指令された速度に達するまでに、標準よりも長い時間を要し、時定数が所定値以上となる。
ステップＳ８３においてＹｅｓと判定される場合は、ゲイン設定手段１５５は、変数ｊに対応する方向にレーザ干渉計１４を駆動させる際のゲインを増大させる（ステップＳ８４）。
ここで、ステップＳ８２と同様に、ゲイン設定手段１５５は、変数ｊに対応するゲインを減少させる。
つまり、ｊ＝１の場合、ゲイン設定手段１５５は、第１走査時に検出された速度信号過渡応答の判定に基づいて、第一正方向ゲインを増大させる。
ｊ＝２の場合、ゲイン設定手段１５５は、第二正方向ゲインを増大させる。
ｊ＝３の場合、ゲイン設定手段１５５は、第一負方向ゲインを増大させる。
ｊ＝４の場合、ゲイン設定手段１５５は、第二負方向ゲインを増大させる。
ここで、ステップＳ８２と同様に、ゲイン設定手段１５５は、変数ｊに対応するゲインを減少させる。
つまり、ｊ＝１の場合、ゲイン設定手段１５５は、第１走査時に検出された速度信号過渡応答の判定に基づいて、第一正方向ゲインを増大させる。
ｊ＝２の場合、ゲイン設定手段１５５は、第二正方向ゲインを増大させる。
ｊ＝３の場合、ゲイン設定手段１５５は、第一負方向ゲインを増大させる。
ｊ＝４の場合、ゲイン設定手段１５５は、第二負方向ゲインを増大させる。
ステップＳ８３においてＮｏと判定される場合は、現在の第一ＰＧＡ１５３や第二ＰＧＡ１５４で設定されているゲインが最適な値であるとして、ゲインの変更は行わない（ステップＳ８５）。
以上のステップＳ８の後、制御部１５は、探索処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ９）。例えばステップＳ２の探索処理中に、ステップＳ５により標的３１が探索されている場合、このステップＳ９ではＹｅｓと判定され、ゲイン調整処理を終了させる。
ステップＳ９でＹｅｓと判定された場合は、制御部１５は、駆動モードを、探索モードから追尾モードに切り替えて、設定されたゲインに基づいて第一回転機構１６及び第二回転機構１７の駆動を制御して、レーザ干渉計１４から出射されるレーザ光を、標的３１に追尾させる追尾動作に引き続き移行する。
ステップＳ９でＹｅｓと判定された場合は、制御部１５は、駆動モードを、探索モードから追尾モードに切り替えて、設定されたゲインに基づいて第一回転機構１６及び第二回転機構１７の駆動を制御して、レーザ干渉計１４から出射されるレーザ光を、標的３１に追尾させる追尾動作に引き続き移行する。
ステップＳ９において、Ｎｏと判定された場合、制御部１５は、変数ｊがｊ＝４であるか否かを判定し（ステップＳ１０）、ステップＳ１０においてＮｏと判定された場合、変数ｊに１を加算して（ステップＳ１１）、ステップＳ３に戻る。また、ステップＳ１０でＹｅｓと判定された場合は、変数ｉが予め設定された最大値Ｉｍａｘであるか否かを判定し（ステップＳ１２）、ステップＳ１２でＮｏと判定された場合は、変数ｊを初期化（ｊ＝１に設定）するとともに、変数ｉに１を加算し（ステップＳ１３）、ステップＳ３に戻る。
つまり、図４に示すように、レーザ光の出射方向を矩形渦巻き状に移動させるとともに、レーザ光の出射方向が矩形の角部まで移動されたタイミングで、ゲインの調整を実施する処理を、変数ｉがＩｍａｘとなるまで繰り返し実施する。言い換えれば、走査処理とゲイン設定処理とが交互に実施されることで、各方向に対するゲインが最適値に設定されることになる。
つまり、図４に示すように、レーザ光の出射方向を矩形渦巻き状に移動させるとともに、レーザ光の出射方向が矩形の角部まで移動されたタイミングで、ゲインの調整を実施する処理を、変数ｉがＩｍａｘとなるまで繰り返し実施する。言い換えれば、走査処理とゲイン設定処理とが交互に実施されることで、各方向に対するゲインが最適値に設定されることになる。
また、ステップＳ１２でＹｅｓと判定される場合、開始位置Ｐ０を中心とした所定範囲内で標的３１を探索できなかったとして、エラー処理を実施して（ステップＳ１４）、探索処理を終了させる。
［本実施形態の作用効果］
本実施形態のレーザトラッカー１０では、標的３１を探索する探索処理によりレーザ干渉計１４を一定速度で所定の移動経路に従って移動させる際に、第一エンコーダ１６３により検出される検出信号に基づく速度信号過渡応答により、第一ＰＧＡ１５３の第一ゲインを設定し、第二エンコーダ１７３により検出される検出信号に基づく速度信号過渡応答により、第二ＰＧＡ１５４の第二ゲインを設定する。つまり、ゲイン設定手段１５５は、速度信号過渡応答がオーバーシュートしている場合にゲインを減少させ、速度信号過渡応答の時定数が長い場合にゲインを増大させる。これにより、第一回転機構１６の第一軸受機構１６２や第二回転機構１７の第二軸受機構１７２において、経年変化等による摩擦係数の変動が生じていたとしても、その影響をキャンセルする最適な制御ゲインを設定することができる。
また、レーザ光を標的３１に追尾させるレーザトラッカー１０では、追尾させる標的３１の位置を特定する必要があるため、追尾処理の前の探索処理は必須である。本実施形態では、追尾処理の直前に実施される探索処理において検出された速度信号過渡応答に基づいて第一ゲイン及び第二ゲインが設定されるため、例えば、電源投入時や、予め設定された時刻にゲイン調整を行う場合に比べて、より最適な第一ゲイン及び第二ゲインを設定することができ、追尾性能の低下をより確実に抑制できる。
本実施形態のレーザトラッカー１０では、標的３１を探索する探索処理によりレーザ干渉計１４を一定速度で所定の移動経路に従って移動させる際に、第一エンコーダ１６３により検出される検出信号に基づく速度信号過渡応答により、第一ＰＧＡ１５３の第一ゲインを設定し、第二エンコーダ１７３により検出される検出信号に基づく速度信号過渡応答により、第二ＰＧＡ１５４の第二ゲインを設定する。つまり、ゲイン設定手段１５５は、速度信号過渡応答がオーバーシュートしている場合にゲインを減少させ、速度信号過渡応答の時定数が長い場合にゲインを増大させる。これにより、第一回転機構１６の第一軸受機構１６２や第二回転機構１７の第二軸受機構１７２において、経年変化等による摩擦係数の変動が生じていたとしても、その影響をキャンセルする最適な制御ゲインを設定することができる。
また、レーザ光を標的３１に追尾させるレーザトラッカー１０では、追尾させる標的３１の位置を特定する必要があるため、追尾処理の前の探索処理は必須である。本実施形態では、追尾処理の直前に実施される探索処理において検出された速度信号過渡応答に基づいて第一ゲイン及び第二ゲインが設定されるため、例えば、電源投入時や、予め設定された時刻にゲイン調整を行う場合に比べて、より最適な第一ゲイン及び第二ゲインを設定することができ、追尾性能の低下をより確実に抑制できる。
本実施形態では、探索処理において、第一回転機構１６によりレーザ干渉計１４を方位角方向（第一軸回り）の正方向に回転させる第１走査、第二回転機構１７によりレーザ干渉計１４を仰角方向（第二軸回り）の正方向に回転させる第２走査、第一回転機構１６によりレーザ干渉計１４を方位角方向（第一軸回り）の負方向に第１走査時よりも大きい回転量（回転角）で回転させる第３走査、及び第二回転機構１７によりレーザ干渉計１４を仰角方向（第二軸回り）の負方向に第２走査時よりも大きい回転量（回転角）で回転させる第４走査を、順に、繰り返し実施する。そして、ｉ（ｉ≧２）回目以降に実施する第１走査での回転角度θｉ，１を、ｉ−１回目に実施した第３走査での回転角度θｉ−１，３よりも大きくし、ｉ（ｉ≧２）回目以降に実施する第２走査での回転角度φｉ，２を、ｉ−１回目に実施した第４走査での回転角度φｉ−１，４よりも大きくする。
このような駆動指令により探索処理を実施することで、レーザ光の出射方向を、開始位置Ｐ０を中心に、矩形渦巻き状のラインに移動させることができ、開始位置Ｐ０に近い位置から順に標的３１を効率よく探索することができる。
また、このようなラインに沿って探索処理を実施する場合、第１走査及び第３走査時で、第二回転機構１７が駆動されず、第一回転機構１６のみが移動される。第一エンコーダ１６３に、第二回転機構１７の駆動による振動等に起因したノイズが含まれず、第一ゲインを精度良く設定できる。同様に、第２走査及び第４走査時で、第一回転機構１６が駆動されないため、第二ゲインを精度良く設定できる。
このような駆動指令により探索処理を実施することで、レーザ光の出射方向を、開始位置Ｐ０を中心に、矩形渦巻き状のラインに移動させることができ、開始位置Ｐ０に近い位置から順に標的３１を効率よく探索することができる。
また、このようなラインに沿って探索処理を実施する場合、第１走査及び第３走査時で、第二回転機構１７が駆動されず、第一回転機構１６のみが移動される。第一エンコーダ１６３に、第二回転機構１７の駆動による振動等に起因したノイズが含まれず、第一ゲインを精度良く設定できる。同様に、第２走査及び第４走査時で、第一回転機構１６が駆動されないため、第二ゲインを精度良く設定できる。
そして、本実施形態では、第１走査において検出された第一エンコーダ１６３からの速度信号過渡応答から、第一回転機構１６によりレーザ干渉計１４を正方向に回転させる際の第一正方向ゲインを設定し、第３走査において検出された第一エンコーダ１６３からの速度信号過渡応答から、第一回転機構１６によりレーザ干渉計１４を負方向に回転させる際の第一負方向ゲインを設定する。
つまり、本実施形態では、第１走査と第３走査では、レーザ干渉計１４の回転方向が逆であり、それぞれの方向に応じたゲインをそれぞれ設定することができる。これにより、例えば、正方向及び負方向で同一の第一ゲインを用いる場合に比べて、第一回転機構１６の駆動性能をより高度に維持することができる。
同様に、第２走査で検出される速度信号過渡応答から、第二回転機構１７によりレーザ干渉計１４を正方向に回転させる際の第二正方向ゲインを設定し、第４走査で検出される速度信号過渡応答から、第二回転機構１７によりレーザ干渉計１４を負方向に回転させる際の第二負方向ゲインを設定する。これにより、第二回転機構１７の駆動性能をより高度に維持することができる。
つまり、本実施形態では、第１走査と第３走査では、レーザ干渉計１４の回転方向が逆であり、それぞれの方向に応じたゲインをそれぞれ設定することができる。これにより、例えば、正方向及び負方向で同一の第一ゲインを用いる場合に比べて、第一回転機構１６の駆動性能をより高度に維持することができる。
同様に、第２走査で検出される速度信号過渡応答から、第二回転機構１７によりレーザ干渉計１４を正方向に回転させる際の第二正方向ゲインを設定し、第４走査で検出される速度信号過渡応答から、第二回転機構１７によりレーザ干渉計１４を負方向に回転させる際の第二負方向ゲインを設定する。これにより、第二回転機構１７の駆動性能をより高度に維持することができる。
さらに、本実施形態では、第ｊ走査が終了する毎に、第ｊ走査に対応するレーザ干渉計１４の移動方向に対するゲインを設定する。例えば、第１走査が終了すると、第１正方向ゲインを設定して、第二走査を実施する。このように、第ｊ走査が終了する毎に、つまり、レーザ光の出射方向が矩形渦巻き状の移動経路の角部に到達する毎に当該方向に対するゲインが設定されることで、次の（ｉ＋１回目の）第ｊ走査において、先に設定したゲインが適正であるか否かを評価することができ、探索処理において、複数回の第ｊ走査を実施することで、第一モーター１６１及び第二モーター１７１の駆動制御に係る最適なゲインを設定することができる。
［変形例］
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲の変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、本発明のレーザ装置として、標的３１に対してレーザ光を追尾させて、標的３１と測定基準点Ｍとの距離を計測する装置を例示したが、これに限定されない。
例えば、測長機能を有さず、標的３１を追尾するのみのレーザ追尾装置であってもよい。すなわち、上記実施形態のレーザ干渉計１４の代わりに、レーザ光を出射する光源部と、出射光と反射光とのずれ量を検出する光軸検出センサーとを有するレーザ光源を用いてもよい。
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲の変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、本発明のレーザ装置として、標的３１に対してレーザ光を追尾させて、標的３１と測定基準点Ｍとの距離を計測する装置を例示したが、これに限定されない。
例えば、測長機能を有さず、標的３１を追尾するのみのレーザ追尾装置であってもよい。すなわち、上記実施形態のレーザ干渉計１４の代わりに、レーザ光を出射する光源部と、出射光と反射光とのずれ量を検出する光軸検出センサーとを有するレーザ光源を用いてもよい。
また、上記実施形態において、第１走査と第３走査とでレーザ干渉計１４を回転させる速度（角速度）を同一とし、第２走査と第４走査とでレーザ干渉計１４を回転させる速度（角速度）を同一とする駆動指令を用いたが、第１走査から第４走査で、それぞれ、異なる速度を指令する駆動指令であってもよい。すなわち、第１走査、第２走査、第３走査、及び第４走査の各走査の途中で速度が変動せず、予め決められた一定速度で移動させる駆動指令であれば、如何なる速度でレーザ干渉計１４を駆動させてもよい。
なお、各走査において、それぞれ速度が異なる場合は、各走査での回転角（角度θｉ，１，φｉ，２, θｉ，３，φｉ，４）が所定値となるように、つまり、レーザ光の出射方向が矩形渦巻き状のラインに沿って移動するように、各走査での時間を調整する。
なお、各走査において、それぞれ速度が異なる場合は、各走査での回転角（角度θｉ，１，φｉ，２, θｉ，３，φｉ，４）が所定値となるように、つまり、レーザ光の出射方向が矩形渦巻き状のラインに沿って移動するように、各走査での時間を調整する。
上記実施形態の探索処理では、第ｊ走査と、第ｊ走査に基づいたゲイン設定とを交互に実施し、第一回転機構１６及び第二回転機構１７を駆動させる際の制御ゲインを１回の探索処理中で最適値に設定するように制御した。これに対して、開始位置Ｐ０から標的３１が探索されるまでの速度信号過渡応答（又は、標的３１が探索できなかった場合は、ｉ＝ＩＭａｘとなるまでの速度信号過渡応答）からゲインを設定してもよい。この場合、複数回の第ｊ走査で得られた速度信号過渡応答の代表値より対応するゲインを設定する。例えば、第一正方向ゲインの設定では、複数回の第１走査において得られた速度信号過渡応答の代表値を用いる。代表値としては、例えば、平均値、最大値及び最小値（ステップＳ８１の判定時に最大値、ステップＳ８３の判定時に最小値）、最頻値等を用いることができる。
上記実施形態において、第ｊ走査が終了する毎に、第ｊ走査に対応するレーザ干渉計１４の移動方向に対するゲインを設定し、その後、第ｊ＋１走査（ｊ＝４の場合は、第１走査）を実施した。これに対して、第ｊ走査の終了後、第ｊ走査に対応するレーザ干渉計１４の移動方向に対するゲインの設定と同時に、第ｊ＋１走査を実施してもよい。すなわち、ｉ回目の第ｊ走査に基づいて算出されるゲインは、ｉ＋１回目の第ｊ走査までに算出されていればよい。
また、上記実施形態では、２軸回転機構により、レーザ干渉計１４を方位角θ及び仰角φで回転させる構成を例示したが、これに限定されない。例えば、標的３１が方位角方向にのみ変位する場合では、レーザ干渉計１４を仰角方向に回転移動させる第二回転機構１７が設けられていなくてもよい。この場合、レーザ干渉計１４を、方位角方向に移動させて標的３１を探索する探索動作において、一定速度でレーザ干渉計１４を回転させ、その際の速度信号過渡応答によりゲインを設定すればよい。
さらに、３軸以上の回転機構を有するレーザ追尾装置でも同様である。この場合は、各軸回りの回転速度を一定として、レーザ干渉計１４を駆動させて標的３１を探索させる。これにより、各軸回りでの制御ゲインをそれぞれ個別に設定することができる。
さらに、３軸以上の回転機構を有するレーザ追尾装置でも同様である。この場合は、各軸回りの回転速度を一定として、レーザ干渉計１４を駆動させて標的３１を探索させる。これにより、各軸回りでの制御ゲインをそれぞれ個別に設定することができる。
上記実施形態において、１回目（ｉ＝１）の第１走査の後に第一正方向ゲインを設定し、１回目（ｉ＝１）の第３走査の際に、第一正方向ゲインを、仮の第一負方向ゲインとして設定して、第一回転機構１６を駆動させてもよい。つまり、第１走査と第３走査は、ともに第一回転機構１６を制御する際の制御ゲインであり、正方向と負方向とで第一軸受機構１６２における摩擦係数が異なる値となる場合でも、その差は小さい。したがって、上記のように、第３走査時の仮の第一負方向ゲインとして第一正方向ゲインを設定することで、第３走査時にレーザ干渉計１４をスムーズに回転させることができ、標的３１の探索効率を向上できる。
同様に、第２走査の後に第二正方向ゲインを設定し、第４走査の際に、第二正方向ゲインを、仮の第二負方向ゲインとして設定して、第二回転機構１７を駆動させてもよい。
同様に、第２走査の後に第二正方向ゲインを設定し、第４走査の際に、第二正方向ゲインを、仮の第二負方向ゲインとして設定して、第二回転機構１７を駆動させてもよい。
また、上記実施形態では、第一正方向ゲインと第一負方向ゲインとの双方を算出し、第二正方向ゲインと第二負方向ゲインとの双方を算出する例であるが、第一モーター１６１を制御する際には、正逆方向によらず、第一ゲインを用い、第二モーター１７１を制御する際には、正逆方向によらず、第二ゲインを用いてもよい。
この場合、第１走査によって第一ゲインを設定し、第３走査では当該第一ゲインに基づいてレーザ干渉計１４を回転させ、第一ゲインが適正なゲインであるか否かを評価することができる。同様に、第２走査によって第二ゲインを設定し、第４走査では当該第二ゲインに基づいてレーザ干渉計１４を回転させ、第二ゲインが適正なゲインであるか否かを評価することができる。
この場合、第１走査によって第一ゲインを設定し、第３走査では当該第一ゲインに基づいてレーザ干渉計１４を回転させ、第一ゲインが適正なゲインであるか否かを評価することができる。同様に、第２走査によって第二ゲインを設定し、第４走査では当該第二ゲインに基づいてレーザ干渉計１４を回転させ、第二ゲインが適正なゲインであるか否かを評価することができる。
上記実施形態では、標的３１を探索する際の駆動指令として、第１走査及び第３走査で第一回転機構１６のみを駆動させ、第２走査及び第４走査で第二回転機構１７のみを駆動させたが、これに限定されない。
例えば、以下のように、各走査で、第一回転機構１６及び第二回転機構１７の双方を駆動させる駆動指令であってもよい。
第１走査で、第一モーター１６１を正方向に一定速度で回転させるとともに、第二モーター１７１を正方向に一定速度で回転させる。
第２走査で、第一モーター１６１の回転方向を反転させて負方向に一定速度で回転させ、第二モーター１７１の回転方向は維持して正方向に一定速度で回転させる。
第３走査で、第一モーター１６１の回転方向は維持して負方向に一定速度で回転させ、第二モーター１７１の回転方向を反転させて負方向に一定速度で回転させる。この際、第一モーター１６１及び第二モーター１７１での回転量（回転角）を第１走査時よりも増大させる。
第４走査で、第一モーター１６１の回転方向を反転させて正方向に一定速度で回転させ、第二モーター１７１の回転方向を維持して負方向に一定速度で回転させる。この際、第一モーター１６１及び第二モーター１７１での回転量（回転角）を第２走査時よりも増大させる。
そして、ｉ（ｉ≧２）回目以降の第１走査において、第一モーター１６１及び第二モーター１７１での回転量（回転角）を、ｉ−１回目の第３走査時よりも増大させ、ｉ（ｉ≧２）回目以降の第２走査において、第一モーター１６１及び第二モーター１７１での回転量（回転角）を、ｉ−１回目の第４走査時よりも増大させる。
このような駆動指令でも、レーザ光の出射方向は、矩形渦巻き状のラインに沿って移動されることになり、標的３１を好適に探索できる。
例えば、以下のように、各走査で、第一回転機構１６及び第二回転機構１７の双方を駆動させる駆動指令であってもよい。
第１走査で、第一モーター１６１を正方向に一定速度で回転させるとともに、第二モーター１７１を正方向に一定速度で回転させる。
第２走査で、第一モーター１６１の回転方向を反転させて負方向に一定速度で回転させ、第二モーター１７１の回転方向は維持して正方向に一定速度で回転させる。
第３走査で、第一モーター１６１の回転方向は維持して負方向に一定速度で回転させ、第二モーター１７１の回転方向を反転させて負方向に一定速度で回転させる。この際、第一モーター１６１及び第二モーター１７１での回転量（回転角）を第１走査時よりも増大させる。
第４走査で、第一モーター１６１の回転方向を反転させて正方向に一定速度で回転させ、第二モーター１７１の回転方向を維持して負方向に一定速度で回転させる。この際、第一モーター１６１及び第二モーター１７１での回転量（回転角）を第２走査時よりも増大させる。
そして、ｉ（ｉ≧２）回目以降の第１走査において、第一モーター１６１及び第二モーター１７１での回転量（回転角）を、ｉ−１回目の第３走査時よりも増大させ、ｉ（ｉ≧２）回目以降の第２走査において、第一モーター１６１及び第二モーター１７１での回転量（回転角）を、ｉ−１回目の第４走査時よりも増大させる。
このような駆動指令でも、レーザ光の出射方向は、矩形渦巻き状のラインに沿って移動されることになり、標的３１を好適に探索できる。
この際、上記実施形態と同様に、各走査の後に速度信号過渡応答の評価及びゲイン設定することで、第１走査時の直後に、第一正方向ゲイン及び第二正方向ゲインの双方を設定することができる。
また、第２走査時の直後に、設定した第二正方向ゲインが適正であるか否かを評価することができ、不十分である場合に微調整することができる。加えて、第２走査の直後に、第一負方向ゲインを設定することができる。なお、１回目（ｉ＝１）の第２走査において、上述した変形例のように、第１走査で設定した第一正方向ゲインを仮の第一負方向ゲインとして第２走査を実施してもよい。
同様に、第３走査時の直後では、設定した第一負方向ゲインの評価と、第二負方向ゲインの設定を行うことができる。なお、１回目（ｉ＝１）の第３走査において、第２走査で設定した第二正方向ゲインを仮の第二負方向ゲインとして第３走査を実施してもよい。
そして、第４走査時の直後では、第１走査の直後に設定した第一正方向ゲインの評価と、第３走査時に設定した第二負方向ゲインの評価を行うことができる。
したがって、上記実施形態よりも１走査分だけ早期に第一正方向ゲイン、第二正方向ゲイン、第一負方向ゲイン、及び第二負方向ゲインを設定することができる。
また、第２走査時の直後に、設定した第二正方向ゲインが適正であるか否かを評価することができ、不十分である場合に微調整することができる。加えて、第２走査の直後に、第一負方向ゲインを設定することができる。なお、１回目（ｉ＝１）の第２走査において、上述した変形例のように、第１走査で設定した第一正方向ゲインを仮の第一負方向ゲインとして第２走査を実施してもよい。
同様に、第３走査時の直後では、設定した第一負方向ゲインの評価と、第二負方向ゲインの設定を行うことができる。なお、１回目（ｉ＝１）の第３走査において、第２走査で設定した第二正方向ゲインを仮の第二負方向ゲインとして第３走査を実施してもよい。
そして、第４走査時の直後では、第１走査の直後に設定した第一正方向ゲインの評価と、第３走査時に設定した第二負方向ゲインの評価を行うことができる。
したがって、上記実施形態よりも１走査分だけ早期に第一正方向ゲイン、第二正方向ゲイン、第一負方向ゲイン、及び第二負方向ゲインを設定することができる。
上記実施形態では、第一軸Ｌ１回りの正方向を反時計回り方向としたが、時計回り方向であってもよく、この場合、レーザ光の出射方向は、第１走査においてレーザ光の出射方向は＋Ｘ側に移動する。同様に、第二軸Ｌ２回りの正方向をステージ３２に向かう方向としたが、ステージ３２から離れる方向としてもよく、この場合、第２走査においてレーザ光の出射方向は＋Ｙ側に移動する。
また、本適用例では、第１走査及び第３走査において第一回転機構１６を制御し、第２走査及び第４走査において第二回転機構１７を制御したが、第１走査及び第３走査において第二回転機構１７の駆動を制御して、第２走査及び第４走査において第一回転機構１６の駆動を制御してもよい。この場合、レーザ光の出射方向は、先ず第１走査で仰角方向に移動され、第２走査で方位角方向に移動され、第３走査で仰角方向の第１走査とは反対側に移動され、第４走査で方位角方向の第２走査とは反対側に移動される。よって、上記実施形態と同様に、矩形渦巻き状にレーザ光の出射方向が移動されることになる。
また、本適用例では、第１走査及び第３走査において第一回転機構１６を制御し、第２走査及び第４走査において第二回転機構１７を制御したが、第１走査及び第３走査において第二回転機構１７の駆動を制御して、第２走査及び第４走査において第一回転機構１６の駆動を制御してもよい。この場合、レーザ光の出射方向は、先ず第１走査で仰角方向に移動され、第２走査で方位角方向に移動され、第３走査で仰角方向の第１走査とは反対側に移動され、第４走査で方位角方向の第２走査とは反対側に移動される。よって、上記実施形態と同様に、矩形渦巻き状にレーザ光の出射方向が移動されることになる。
本発明は、レーザ光の出射するレーザ光源やレーザ干渉計を回転軸回りに回転させて標的を追尾させるレーザ追尾装置、レーザトラッカー等に利用できる。
１０…レーザトラッカー（レーザ追尾装置）、１１…ベース、１２…第一支持部、１３…第二支持部、１４…レーザ干渉計（レーザ光源）、１５…制御部、１６…第一回転機構、１７…第二回転機構、３１…標的、１４１…光軸検出センサー、１５１…第一制御部（制御手段）、１５２…第二制御部（制御手段）、１５３…第一ＰＧＡ、１５４…第二ＰＧＡ、１５５…ゲイン設定手段、１６１…第一モーター（第一角度調整手段）、１６２…第一軸受機構、１６３…第一エンコーダ（第一角度検出手段）、１７１…第二モーター（第二角度調整手段）、１７２…第二軸受機構、１７３…第二エンコーダ（第二角度検出手段）、Ｌ１…第一軸、Ｌ２…第二軸。
Claims (6)
- レーザ光を出射するレーザ光源と、
入力された駆動指令に基づいて、前記レーザ光源を、第一軸を中心として回転させる第一角度調整手段と、
入力された駆動指令に基づいて、前記レーザ光源を、前記第一軸と交差する第二軸を中心として回転させる第二角度調整手段と、
前記第一軸を中心とした前記レーザ光源の回転量を検出する第一角度検出手段と、
前記第二軸を中心とした前記レーザ光源の回転量を検出する第二角度検出手段と、
所定の一定速度で前記レーザ光源を回転させて標的を探索させる駆動指令を前記第一角度調整手段及び前記第二角度調整手段に出力した際の、前記レーザ光源の第一軸回りの回転量及び第二軸回りの回転量から、前記第一角度調整手段に対する第一ゲイン及び前記第二角度調整手段に対する第二ゲインをそれぞれ設定するゲイン設定手段と、
前記ゲイン設定手段により設定された前記第一ゲインに基づいて前記第一角度調整手段を制御し、前記ゲイン設定手段により設定された前記第二ゲインに基づいて前記第二角度調整手段を制御して、前記レーザ光源を回転させる制御手段と、を備える
ことを特徴とするレーザ追尾装置。 - 請求項１に記載のレーザ追尾装置において、
前記標的を探索させる駆動指令は、
前記第一角度調整手段により前記レーザ光源を前記第一軸回りの正方向に回転させる第１走査、
前記第二角度調整手段により前記レーザ光源を前記第二軸回りの正方向に回転させる第２走査、
前記第一角度調整手段により前記レーザ光源を前記第一軸回りの負方向に前記第１走査での回転量よりも大きい回転量だけ回転させる第３走査、及び
前記第二角度調整手段により前記レーザ光源を前記第二軸回りの負方向に前記第２走査での回転量よりも大きい回転量だけ回転させる第４走査、
の順に繰り返し実施し、かつ、ｉ回目（ｉは２以上の整数）に実施する第１走査での回転角度θｉ，１を、ｉ−１回目に実施した第３走査での回転角度θｉ−１，３よりも大きくし、ｉ回目（ｉは２以上の整数）に実施する第２走査での回転角度φｉ，２を、ｉ−１回目に実施した第４走査での回転角度θｉ−１，４よりも大きくする指令である
ことを特徴とするレーザ追尾装置。 - 請求項２に記載のレーザ追尾装置において、
前記ゲイン設定手段は、
前記第１走査における前記レーザ光源の回転量に基づいて、前記レーザ光源を前記第一軸回りの正方向に回転させる際の第一正方向ゲインを設定し、
前記第２走査における前記レーザ光源の回転量に基づいて、前記レーザ光源を前記第二軸回りの正方向に回転させる際の第二正方向ゲインを設定し、
前記第３走査における前記レーザ光源の回転量に基づいて、前記レーザ光源を前記第一軸回りの負方向に回転させる際の第一負方向ゲインを設定し、
前記第４走査における前記レーザ光源の回転量に基づいて、前記レーザ光源を前記第二軸回りの負方向に回転させる際の第二負方向ゲインを設定する
ことを特徴とするレーザ追尾装置。 - 請求項３に記載のレーザ追尾装置において、
前記ゲイン設定手段は、前記第１走査を実施する毎に前記第一正方向ゲインを設定し、前記第２走査を実施する毎に前記第二正方向ゲインを設定し、前記第３走査を実施する毎に前記第一負方向ゲインを設定し、前記第４走査を実施する毎に前記第二負方向ゲインを設定する
ことを特徴とするレーザ追尾装置。 - 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレーザ追尾装置において、
前記レーザ光源は、前記レーザ光源から出射されるレーザ光である出射光と、前記標的により反射されたレーザ光である反射光との光軸のずれ量を検出する光軸検出センサーを備え、
前記制御手段は、前記ずれ量が所定値以下となるように前記第一角度調整手段及び前記第二角度調整手段の駆動を制御する
ことを特徴とするレーザ追尾装置。 - レーザ光を出射するレーザ光源と、入力された駆動指令に基づいて、前記レーザ光源を、第一軸を中心として回転させる第一角度調整手段と、入力された駆動指令に基づいて、前記レーザ光源を、前記第一軸と交差する第二軸を中心として回転させる第二角度調整手段と、前記第一軸を中心とした前記レーザ光源の回転量を検出する第一角度検出手段と、前記第二軸を中心とした前記レーザ光源の回転量を検出する第二角度検出手段と、を備えたレーザ追尾装置のゲイン調整方法であって、
所定の一定速度で前記レーザ光源を駆動させて標的を探索させる駆動指令を前記第一角度調整手段及び前記第二角度調整手段に出力して、前記標的を探索させる探索工程と、
前記探索工程における前記レーザ光源の第一軸回りの回転量及び第二軸回りの回転量から、前記第一角度調整手段に対する第一ゲイン及び前記第二角度調整手段に対する第二ゲインをそれぞれ設定するゲイン設定工程と、
を実施することを特徴とするレーザ追尾装置のゲイン調整方法。
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