JPH0949760A - 光ビーム位置および角度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ビーム位置および角度の制御量演算時間の
短縮、高精度化および光ビーム伝送距離の長距離化が可
能な光ビーム位置および角度制御装置を得る。 【解決手段】 光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれを補
正するための傾動角が制御可能な複数個のステアリング
ミラー（６１，６２）と、これらステアリングミラーか
らの光ビームの位置ずれを検出する位置検出センサ（６
８）と、ステアリングミラーからの光ビームの角度ずれ
を検出する角度検出センサ（６９）と、位置検出センサ
および角度検出センサの出力に基づいてステアリングミ
ラーの補正量を計算する補償装置（７０）と、この補償
装置の出力に基づいてステアリングミラーを駆動するス
テアリングミラー駆動装置（７３）とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ビーム光軸位
置ずれおよび角度ずれを高精度に制御して、光ビーム伝
送の長距離化を可能にする光ビーム位置および角度制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は例えば特開平１−６３９１９号
公報に示された従来の光ビーム位置および角度制御装置
を示す構成図である。図において、１はレーザ発信器、
２はビーム形状成形装置、３，４および５は制御駆動装
置、６，７および８はそれぞれ制御駆動装置３，４およ
び５で駆動されるミラー、９，１０および１１はビーム
スポット位置を検出する４分割フォトディテクタであ
る。

【０００３】次に動作について説明する。いま、ミラー
６の反射面が基準となる傾斜位置から傾いた場合、４分
割フォトディテクタ９の検出面上におけるビームスポッ
ト位置が変化することとなり、４つの分割ディテクタの
検知出力が一致しなくなる。これらの出力検知信号は、
制御駆動装置３に入力される。制御駆動装置３では４分
割フォトディテクタ９からの４つの検知信号に基づい
て、調整用光ビームＬの光軸の傾き方向またはミラー６
の反射面の傾斜方向が求められ、反射面の傾斜が基準位
置となるようにミラー６の駆動が行われる。これにより
ミラー６によって反射された調整用光ビームＬの光軸
は、常に一定に維持され、ミラー７，８も同様に制御さ
れる。この制御によりビーム光軸は各４分割フォトディ
テクタの中心を通過することになり、ビーム光軸の位置
ずれおよび角度ずれが補正されることになる。

【０００４】図１２は例えば特開平２−１１３４３９号
公報に示された従来の光ビーム位置および角度制御装置
を示す構成図である。図において、２１は平面反射鏡、
２２は平面反射鏡２１を駆動するアクチュエータ、２３
は偏光ビームスプリッタ、２４は４分割フォトダイオー
ド、２５は角度変動検知器、２６はコーナキューブ、２
７はコーナキューブ２６を駆動するアクチュエータ、２
８はダイクロイツクミラー、２９は４分割フォトダイオ
ード、３０は光軸変動検知器である。

【０００５】次に動作について説明する。平面反射鏡２
１によって反射され、偏光ビームスプリッタ２３に入射
された光束は２方向に分割され、一方が角度変動検知用
の４分割フォトダイオード２４の分割受光面に入射さ
れ、角度変動のずれ方向およびずれ量が検知される。し
たがって角度変動検知器２５によって角度変動のずれ方
向およびずれ量を検出し、その検出量に基づいてアクチ
ュエータ２２を制御して平面反射鏡２１の角度を調整
し、常に光軸の角度が一定になるように制御する。次に
偏光ビームスプリッタ２３で分割された他方の光束は、
コーナキューブ２６を介してダイクロイツクミラー２８
に入射され、透過光と反射光とに分割され、透過光は４
分割フォトダイオード２９に入射される。したがって光
軸変動検知器３０により、光軸のずれ方向及びずれ量を
検出し、この検出信号に基づいてアクチュエータ２７に
よりキューブ２６を位置調整する。

【０００６】図１３は例えば特開平５−１８８１５号公
報に示された従来の光ビーム位置および角度制御装置を
示す構成図である。図において、３１はレーザ光源、３
２，３３および３４は一部透過型反射鏡、３５は一部反
射型反射鏡、３６および３７は全反射鏡、３８および３
９は自動ミラージンバル、４０および４１はスクリー
ン、４２および４３はレンズ、４４および４５はビーム
位置検出器、４６はレーザ光計測装置、４７は光学装
置、４８は角度誤差演算回路、４９および５０はジンバ
ル駆動回路、５１はアライメントレーザ光源、５２はレ
ーザ光である。

【０００７】次に動作について説明する。一部反射型反
射鏡３５は全反射鏡３６から入射されたレーザ光５２の
一部を反射してスクリーン４０に出射し、このスクリー
ン４０上での照射位置、つまりレーザ光５２の位置変位
がビーム位置検出器４４で検出される。一部透過型反射
鏡３３は一部反射型反射鏡３５を透過した大部分のレー
ザ光５２を反射し、一部透過型反射鏡３４を介してスク
リーン４１に出射し、このスクリーン４１上での照射位
置、つまりレーザ光５２の位置変位がビーム位置検出器
４５で検出される。角度誤差演算回路４８はビーム位置
検出器４４，４５で検出されたレーザ光５２の位置変位
から角度補正量を算出する。ジンバル駆動回路４９，５
０は角度誤差演算回路４８で算出された角度補正量に基
づいて自動ミラージンバル３８，３９を駆動し、全反射
鏡３６および一部透過型反射鏡３３を回動させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の光ビーム位置お
よび角度制御装置は以上のように構成されているので、
ビーム光軸の位置と角度を制御する場合、以下のような
問題点があった。まず、図１１の光ビーム位置および角
度制御装置では、駆動装置で駆動されるミラーの取り付
け位置誤差が存在すると、ビーム光軸ずれ補正後もそれ
が原因で起きるビーム光軸位置ずれおよび角度ずれが残
るという問題点があった。

【０００９】また、図１２の光ビーム位置および角度制
御装置では、ビーム光軸の角度ずれと位置ずれを分離し
て補正する方法となっており、補正ミラーの取り付け位
置誤差が存在してもその影響を制御で打ち消すことがで
きる構成となっている。しかしビーム光軸位置ずれを補
正するキューブとビーム光軸角度ずれを補正するミラー
の途中に偏光ビームスプリッタを挿入してビーム角度検
知器にビームを伝送させる構成となっているため、偏光
ビームスプリッタを挿入できないほどの狭い空間にビー
ムを伝送させる場合やビーム伝送空間に偏光ビームスプ
リッタを挿入することによる伝送効率の低下を避けたい
場合や偏光ビームスプリッタを挿入できないほどミラー
とキューブ間の距離が小さい場合、このような構成がで
きないという問題点があった。

【００１０】さらに、図１３の光ビーム位置および角度
制御装置では、２つのビーム位置検出器で検出したそれ
ぞれのビーム光軸位置ずれ量からビーム光軸の角度ずれ
と位置ずれを角度誤差演算回路を用いて算出し、２つの
自動ミラージンバルを駆動させてビーム光軸の角度ずれ
と位置ずれを補正する方法となっており、補正ミラーの
取り付け位置誤差が存在してもその影響を制御で打ち消
すことができ、狭い空間にビームを伝送させる場合や２
つの自動ミラージンバル間距離が小さい場合でも実現で
きる構成となっている。しかしビーム光軸角度ずれ量を
検出するためには、２つのビーム位置検出器で検出した
それぞれのビーム光軸位置ずれ量と伝送光路長との関係
から求めなくてはならなく、演算量が増すという問題点
があった。

【００１１】この発明は上述のような問題点を解消する
ためになされたもので、光ビーム位置および角度の制御
量演算時間の短縮、高精度化および光ビーム伝送距離の
長距離化が可能な光ビーム位置および角度制御装置を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
わる光ビーム位置および角度制御装置は、光ビームを所
定の位置および角度に制御する制御装置において、光ビ
ーム光軸の位置ずれと角度ずれを補正するための傾動角
が制御可能な複数個のステアリングミラーと、これらス
テアリングミラーからの光ビームの位置ずれを検出する
位置検出センサと、ステアリングミラーからの光ビーム
の角度ずれを検出する角度検出センサと、位置検出セン
サおよび角度検出センサの出力に基づいてステアリング
ミラーの補正量を計算する補償装置と、この補償装置の
出力に基づいてステアリングミラーを駆動するステアリ
ングミラー駆動装置とを備えたものである。

【００１３】また、請求項２記載の発明に係わる光ビー
ム位置および角度制御装置は、光ビームを所定の位置お
よび角度に制御する制御装置において、光ビーム光軸の
位置ずれと角度ずれを補正するための傾動角が制御可能
な複数個のステアリングミラー、これらステアリングミ
ラーからの光ビームの位置ずれを検出する位置検出セン
サ、ステアリングミラーからの光ビームの角度ずれを検
出する角度検出センサ、位置検出センサおよび角度検出
センサの出力に基づいてステアリングミラーの補正量を
計算する補償装置および該補償装置の出力に基づいてス
テアリングミラーを駆動するステアリングミラー駆動装
置を有する制御ユニットを複数個直列に配置したもので
ある

【００１４】また、請求項３記載の発明に係わる光ビー
ム位置および角度制御装置は、請求項２の発明におい
て、それぞれの制御ユニットにおける補償装置は、その
制御ユニット内のセンサ出力だけを用いて各ステアリン
グミラーの傾動角を求める分配器と、この分配器の出力
を用いてステアリングミラーの補正量を計算するフィー
ドバック補償器とを備えたものである。

【００１５】また、請求項４記載の発明に係わる光ビー
ム位置および角度制御装置は、請求項３の発明におい
て、それぞれの制御ユニットにおける補償装置は、その
上流側の制御ユニットのセンサ出力から下流側の制御ユ
ニットに対する影響をあらかじめ予測してこの予測値を
フィードフォワードするフィードフォワード補償器を備
えたものである。

【００１６】また、請求項５記載の発明に係わる光ビー
ム位置および角度制御装置は、請求項３の発明におい
て、それぞれの制御ユニットにおける補償装置は、その
上流側の制御ユニットのステアリングミラー駆動装置へ
の入力値から下流側の制御ユニットに対する影響をあら
かじめ予測してこの予測値をフィードフォワードするフ
ィードフォワード補償器を備えたものである。

【００１７】また、請求項６記載の発明に係わる光ビー
ム位置および角度制御装置は、請求項３の発明におい
て、それぞれの制御ユニットにおける補償装置は、その
上流側の制御ユニットの過去のステアリングミラー駆動
装置への入力値を記憶する記憶器と、その上流側の制御
ユニットのセンサ出力と上記記憶器の出力から上流側の
制御ユニットに働く外乱を推定する外乱推定器と、該外
乱推定器の出力および現在の上流側の制御ユニットのス
テアリングミラー駆動装置への入力値を用いて下流側の
制御ユニットに対する影響をあらかじめ予測してこの予
測値をフィードフォワードするフィードフォワード補償
器とを備えたものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の一実施の形態を図につ
いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１を示す構
成図である。図において、６１，６２は光ビーム光軸の
位置ずれと角度ずれを補正するためのステアリングミラ
ーであって、ステアリングミラー６１は、到来する光ビ
ームを反射する全反射ミラー６３と、この全反射ミラー
６３を駆動するアクチュエータ６６とからなり、同じ
く、ステアリングミラー６２は、全反射ミラー６３で反
射された光ビームを反射する全反射ミラー６４と、この
全反射ミラー６４を駆動するアクチュエータ６７とから
なる。６８はステアリングミラー６２の全反射ミラー６
４で反射されビームスプリッタ７５，７４を介して到来
する光ビームの光軸の位置ずれを検出する位置検出セン
サ、６９はビームスプリッタ７５で分離され全反射ミラ
ー６５で反射されて到来する光ビームの光軸の角度ずれ
を検出する角度検出センサである。

【００１９】７０は検出センサ６８および６９の出力に
基づいて光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれ量からステ
アリングミラー駆動量を計算するための補償装置、７３
は補償装置７０の出力に基づいてステアリングミラー６
１，６２を駆動するためのステアリングミラー駆動装置
である。補償装置７０は、例えば光ビーム光軸の位置ず
れと角度ずれ量からステアリングミラー傾動角を計算す
るための分配器７１と、この分配器７１からのステアリ
ングミラー傾動角に基づいてフィードバック制御量を計
算するフィードバック補償器７２とからなる。

【００２０】なお、構成要素６１〜７５は制御ユニット
Ｕを構成する。また、ここでは、ステアリングミラー６
１，６２は２自由度を持つものである。つまり紙面垂直
方向軸回転と紙面水平方向軸回転するものである。この
例では、位置検出センサ６８と角度検出センサ６９をス
テアリングミラー６１，６２と対面に配置させている。
また、ビームスプリッタ７５は到来する光ビームの量が
位置検出センサ６８等を破壊する恐れのない程度のもの
であれば、省略してもよい。

【００２１】次に動作について説明する。ステアリング
ミラー６１，６２が外乱によって傾動したりあるいは入
射ビーム光軸が変動すると、位置検出センサ６８と角度
検出センサ６９はそれぞれビーム光軸位置ずれおよび角
度ずれ量を検出する。そのずれ量は補償装置７０の分配
器７１に入力され、分配器７１は光ビーム光軸の位置ず
れと角度ずれ量からステアリングミラー傾動角を計算す
る。フィードバック補償器７２は分配器７１からのステ
アリングミラー傾動角に基づいてフィードバック制御量
であるステアリングミラー補正量を計算する。このステ
アリングミラー補正量はステアリングミラー駆動装置７
３に入力され、このステアリングミラー駆動装置７３に
よりアクチュエータ６６，６７が駆動され、それぞれス
テアリングミラー６１と６２はビーム光軸位置ずれおよ
び角度ずれを補正するように傾動する。

【００２２】図２はこの発明の実施の形態１における制
御ユニットＵの要部を模式的に示す構成図である。図に
おいて、制御ユニットＵのステアリングミラー６１，６
２には、図示しないマイコンの制御手段より予め光ビー
ム光軸の位置と角度の指令値が基準値として与えられて
いる。この指令値に対して、位置検出センサ６８と角度
検出センサ６９を代表的に表すセンサＳＥＲからの検出
出力が加算され、補償装置７０で補償され、さらに外乱
等も加味して、ステアリングミラー駆動角の情報として
ステアリングミラー６１，６２に供給される。

【００２３】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２を示す構成図である。図において、図１と対応する
部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。図
において、８１，８２は光ビーム光軸の位置ずれと角度
ずれを補正するためのステアリングミラーであって、ス
テアリングミラー８１は、到来する光ビームを反射する
全反射ミラー８３と、この全反射ミラー８３を駆動する
アクチュエータ８６とからなり、同じく、ステアリング
ミラー８２は、全反射ミラー８３で反射された光ビーム
を反射する全反射ミラー８４と、この全反射ミラー８４
を駆動するアクチュエータ８７とからなる。８８はステ
アリングミラー８２の全反射ミラー８４で反射されビー
ムスプリッタ９５，９４を介して到来する光ビームの光
軸の位置ずれを検出する位置検出センサ、８９はビーム
スプリッタ９４で分離され全反射ミラー８５で反射され
て到来する光ビームの光軸の角度ずれを検出する角度検
出センサである。

【００２４】９０は検出センサ８８および８９の出力に
基づいて光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれ量からステ
アリングミラー駆動量を計算するための補償装置、９３
は補償装置９０の出力に基づいてステアリングミラー８
１，８２を駆動するためのステアリングミラー駆動装置
である。補償装置９０は、例えば光ビーム光軸の位置ず
れと角度ずれ量からステアリングミラー傾動角を計算す
るための分配器９１と、この分配器９１からのステアリ
ングミラー傾動角に基づいてフィードバック制御量を計
算するフィードバック補償器９２とからなる。９６は全
反射ミラー６４からの光ビームの一部を位置検出センサ
６８に透過し、残りを直交する方向に反射する一部透過
型直交ミラー、９７，９８は一部透過型直交ミラー９６
とステアリングミラー８１の全反射ミラー８３との間に
設けられた直交ミラーである。その他の構成は、図１と
同様である。

【００２５】なお、構成要素６１〜７４は第１の制御ユ
ニットＵ１を構成し、構成要素８１〜９８は第２の制御
ユニットＵ２を構成する。また、この例では、制御ユニ
ットは２個の場合であるが、３個以上の場合も含むよう
にしてもよい。その場合、図３において、同じ構成の制
御ユニットが単に増えるだけである。また、ここでは、
ステアリングミラー６１，６２および８１，８２は２自
由度を持つもの、つまり、紙面垂直方向軸回転と紙面水
平方向軸回転するものとしているが、１自由度を持つス
テアリングミラー４個を配置するものや、１自由度を持
つステアリングミラー２個と２自由度を持つステアリン
グミラー１個を配置するようにしてもよい。また、この
例では、制御ユニット当たり位置検出センサと角度検出
センサを用いているが、位置検出センサ２個あるいは角
度検出センサ２個を用いるようにしてもよい。さらに、
ビームスプリッタ９５は到来する光ビームの量が位置検
出センサ８８等を破壊する恐れのない程度のものであれ
ば、省略してもよい。

【００２６】次に動作について説明する。第１の制御ユ
ニットＵ１のステアリングミラー６１，６２が外乱によ
って傾動したりあるいは入射ビーム光軸が変動すると、
位置検出センサ６８と角度検出センサ６９はそれぞれビ
ーム光軸位置ずれおよび角度ずれ量を検出する。そのず
れ量は補償装置７０の分配器７１に入力され、分配器７
１は光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれ量からステアリ
ングミラー傾動角を計算する。フィードバック補償器７
２は分配器７１からのステアリングミラー傾動角に基づ
いてフィードバック制御量であるステアリングミラー補
正量を計算する。このステアリングミラー補正量はステ
アリングミラー駆動装置７３に入力され、このステアリ
ングミラー駆動装置７３によりアクチュエータ６６，６
７が駆動され、それぞれステアリングミラー６１と６２
はビーム光軸位置ずれおよび角度ずれを補正するように
傾動する。

【００２７】第２の制御ユニットＵ２では、ステアリン
グミラー８１，８２が外乱によって傾動したり第１の制
御ユニットＵ１の制御による影響によりビーム光軸が変
動すると、第２の制御ユニットＵ２の位置検出センサ８
８と角度検出センサ８９はそれぞれビーム光軸位置ずれ
および角度ずれ量を検出する。そのずれ量は補償装置９
０の分配器９１に入力され、分配器９１は光ビーム光軸
の位置ずれと角度ずれ量からステアリングミラー傾動角
を計算する。フィードバック補償器９２は分配器９１か
らのステアリングミラー傾動角に基づいてフィードバッ
ク制御量であるステアリングミラー補正量を計算する。
このステアリングミラー補正量はステアリングミラー駆
動装置９３に入力され、このステアリングミラー駆動装
置９３によりアクチュエータ８６，８７が駆動され、そ
れぞれステアリングミラー８１と８２はビーム光軸位置
ずれおよび角度ずれを補正するように傾動する。

【００２８】ここで、制御ユニット数を４とする場合、
i番目のユニットのステアリングミラー補正量をΔθ_i(i
=1〜4)、適切なθ_i(i=1〜4)の関数f_i(i=1〜4)を用いて
フィードバック制御量をf_i(θ_i)とすると

【００２９】

【数１】

【００３０】と表される。

【００３１】図４はこの発明の実施の形態２における制
御ユニットＵ１およびＵ２の要部を模式的に示す構成図
である。図において、第１の制御ユニットＵ１のステア
リングミラー６１，６２には、図示しないマイコンの制
御手段より予め光ビーム光軸の位置と角度の指令値が基
準値として与えられている。この指令値に対して、位置
検出センサ６８と角度検出センサ６９を代表的に表すセ
ンサＳＥＲからの検出出力が加算され、補償装置７０で
補償され、さらに外乱等も加味して、ステアリングミラ
ー駆動角の情報としてステアリングミラー６１，６２に
供給される。同様に、第２の制御ユニットＵ２のステア
リングミラー８１，８２には、図示しないマイコンの制
御手段より予め光ビーム光軸の位置と角度の指令値が基
準値として与えられている。この指令値に対して、位置
検出センサ８８と角度検出センサ８９を代表的に表すセ
ンサＳＥＲからの検出出力が加算され、補償装置９０で
補償され、さらに外乱等も加味して、ステアリングミラ
ー駆動角の情報としてステアリングミラー８１，８２に
供給される。

【００３２】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３を示す構成図である。図において、図３と対応する
部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。図
において、９０Ａは検出センサ８８と８９および検出セ
ンサ６８と６９の出力に基づいて光ビーム光軸の位置ず
れと角度ずれ量からステアリングミラー駆動量を計算す
るための補償装置、９３Ａは補償装置９０Ａの出力に基
づいてステアリングミラー８１，８２を駆動するための
ステアリングミラー駆動装置である。補償装置９０Ａ
は、例えば光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれ量からス
テアリングミラー傾動角を計算するための分配器９１
と、この分配器９１からのステアリングミラー傾動角に
基づいてフィードバック制御量を計算するフィードバッ
ク補償器９２と、第１の制御ユニットＵ１のセンサ即ち
位置検出センサ６８および角度検出センサ６９からそれ
ぞれ得られるビーム光軸位置ずれおよび角度ずれ量に基
づいてフィードフォワード制御量を計算するフィードフ
ォワード補償器１０１とからなる。その他の構成は、図
３と同様である。

【００３３】なお、構成要素６１〜７４は第１の制御ユ
ニットＵ１を構成し、構成要素８１〜８９，９０Ａ，９
３Ａ，９４〜９８は第２の制御ユニットＵ２を構成す
る。また、この例でも、制御ユニットは２個の場合であ
るが、３個以上の場合も含むようにしてもよい。その場
合、図５において、第３の制御ユニット以下は第２の制
御ユニットと同じ構成のものとなる。また、ここでは、
ステアリングミラー６１，６２および８１，８２は２自
由度を持つもの、つまり紙面垂直方向軸回転と紙面水平
方向軸回転するものとしているが、１自由度を持つステ
アリングミラー４個を配置するものや、１自由度を持つ
ステアリングミラー２個と２自由度を持つステアリング
ミラー１個を配置するようにしてもよい。さらに、この
例では、制御ユニット当たり位置検出センサと角度検出
センサを用いているが、位置検出センサ２個あるいは角
度検出センサ２個を用いるようにしてもよい。

【００３４】次に動作について説明する。第１の制御ユ
ニットＵ１のステアリングミラー６１，６２が外乱によ
って傾動したりあるいは入射ビーム光軸が変動すると、
位置検出センサ６８と角度検出センサ６９はそれぞれビ
ーム光軸位置ずれおよび角度ずれ量を検出する。そのず
れ量は補償装置７０の分配器７１に入力され、分配器７
１は光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれ量からステアリ
ングミラー傾動角を計算する。フィードバック補償器７
２は分配器７１からのステアリングミラー傾動角に基づ
いてフィードバック制御量であるステアリングミラー補
正量を計算する。このステアリングミラー補正量はステ
アリングミラー駆動装置７３に入力され、このステアリ
ングミラー駆動装置７３によりアクチュエータ６６，６
７が駆動され、それぞれステアリングミラー６１と６２
はビーム光軸位置ずれおよび角度ずれを補正するように
傾動する。

【００３５】第２の制御ユニットＵ２では、ステアリン
グミラー８１，８２が外乱によって傾動したり第１の制
御ユニットＵ１の制御による影響によりビーム光軸が変
動すると、第２の制御ユニットＵ２の位置検出センサ８
８と角度検出センサ８９はそれぞれビーム光軸位置ずれ
および角度ずれ量を検出する。そのずれ量は補償装置９
０Ａの分配器９１に入力され、分配器９１は光ビーム光
軸の位置ずれと角度ずれ量からステアリングミラー傾動
角を計算する。フィードバック補償器９２は分配器９１
からのステアリングミラー傾動角に基づいてフィードバ
ック制御量を計算する。

【００３６】一方、第１の制御ユニットＵ１の検出セン
サ６８，６９からそれぞれ得られるビーム光軸位置ずれ
および角度ずれ量をフィードフォワード補償器１０１に
入力し、フィードフォワード制御量を計算する。このフ
ィードバック制御量とフィードフォワード制御量を加え
たものがステアリングミラー補正量であり、このステア
リングミラー補正量はステアリングミラー駆動装置９３
Ａに入力され、このステアリングミラー駆動装置９３Ａ
によりアクチュエータ８６，８７が駆動され、それぞれ
ステアリングミラー８１と８２はビーム光軸位置ずれお
よび角度ずれを補正するように傾動する。

【００３７】ここで、制御ユニット数を４とする場合、
i番目のユニットの位置検出センサ信号をx_i(i=1〜4)、
角度検出センサ信号をα_i(i=1〜4)、上側のステアリン
グミラーをθ_i1(i=1〜4)、下側のステアリングミラーを
θ_i2(i=1〜4)とする。このとき、各ステアリングミラー
の傾動角とセンサ出力の関係は、式(2)で表される。

【００３８】

【数２】

【００３９】である。ただし、a_i1(i=1〜4)はステアリ
ングミラーとセンサの配置から幾何学的に求められる２
×２のマトリクスである。上式より、第１の制御ユニッ
トＵ１のステアリングミラーは ν＝ａ₁₁θ₁ となるので、θ1は θ＝ａ₁₁ ^-1ν₁ として求められる。これが第１の制御ユニットＵ１の分
配器７１の働きである。この分配器７１の出力θ₁を用
いると、フィードバック制御量は適切なθ₁の関数f₁を
用いて

【００４０】 Δθ₁＝ｆ₁（θ₁） (3)

【００４１】と表される。これがフィードバック補償器
７２の働きである。第２の制御ユニットＵ２のステアリ
ングミラーは ν₂＝ａ₂₁θ₁＋ａ₁₁θ₂＝ａ₁₁（θ₂＋ａ₁₁ ^-1ａ₂₁θ₁） ここで

【００４２】

【数３】

【００４３】とすると

【００４４】

【数４】

【００４５】となり、これよりθ₂バーは

【００４６】

【数５】

【００４７】として求められる。これが、第２の制御ユ
ニットＵ２の分配器９１の働きである。この分配器９１
の出力θ₂バーを用いると、フィードバック制御量は適
切なθ₂バーの関数f₂を用いて

【００４８】

【数６】

【００４９】と表される。これがフィードバック補償器
９２の働きである。よって、第１の制御ユニットＵ１の
ステアリングミラーと同じ関係が得られる。したがっ
て、θ₂に関する制御量は

【００５０】

【数７】

【００５１】と表される。ここで式(4)の右辺第１項は
フィードバック制御量を表し、右辺第２項はフィードフ
ォワード制御量を表している。右辺第２項がフィードフ
ォワード補償器１０１の働きである。同様にして第３、
第４の制御ユニットのステアリングミラーの制御量を求
め、まとめて表すと

【００５２】

【数８】

【００５３】と表される。ここで、式(5)の左辺のΔθ_i
はi番目の制御ユニットのステアリングミラーに対する
角度指令値、右辺のθ_iは i番目の制御ユニットのステ
アリングミラーの実際の傾動角を意味している。式(5)
の右辺第１項はフィードバック制御量、右辺第２項はフ
ィードフォワード制御量に対応する。したがって、フィ
ードフォワード制御には実際のステアリングミラーの傾
動角が必要となるが、これをセンサ信号から測定する。
式(5)の右辺第２項に、式(2)から求められる実際のステ
アリングミラー傾動角を代入することにより、フィード
フォワード制御量にセンサ情報を用いることになる。こ
れは式(6)で表され、フィードフォワード制御量は、そ
の前段の制御ユニットのみのセンサ情報を用いる形とな
っている。

【００５４】

【数９】

【００５５】この式(6)において右辺第１項がフィード
バック補償器７２，９２の働きを示し、右辺第２項がフ
ィードフォワード補償器１０１の働きを示している。

【００５６】図６はこの発明の実施の形態３における制
御ユニットＵ１およびＵ２の要部を模式的に示す構成図
である。図において、第１の制御のユニットＵ１のステ
アリングミラー６１，６２には、図示しないマイコンの
制御手段より予め光ビーム光軸の位置と角度の指令値が
基準値として与えられている。この指令値に対して、位
置検出センサ６８と角度検出センサ６９を代表的に表す
センサＳＥＲからの検出出力が加算され、補償装置７０
で補償され、さらに外乱等も加味して、ステアリングミ
ラー駆動角の情報としてステアリングミラー６１，６２
に供給される。

【００５７】同様に、第２の制御ユニットＵ２のステア
リングミラー８１，８２には、図示しないマイコンの制
御手段より予め光ビーム光軸の位置と角度の指令値が基
準値として与えられている。この指令値に対して、位置
検出センサ８８と角度検出センサ８９を代表的に表すセ
ンサＳＥＲからの検出出力が加算され、補償装置９０Ａ
でフィードバック補償され、また、位置検出センサ６８
と角度検出センサ６９を代表的に表すセンサＳＥＲから
の検出出力に基づくフィードフォワード補償が補償装置
９０Ａでなされ、これら双方の補償出力にさらに外乱等
も加味して、ステアリングミラー駆動角の情報としてス
テアリングミラー８１，８２に供給される。

【００５８】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４を示す構成図である。図において、図３と対応する
部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。図
において、９０Ｂは検出センサ８８と８９および補償装
置７０の出力に基づいて光ビーム光軸の位置ずれと角度
ずれ量からステアリングミラー駆動量を計算するための
補償装置、９３Ｂは補償装置９０Ｂの出力に基づいてス
テアリングミラー８１，８２を駆動するためのステアリ
ングミラー駆動装置である。補償装置９０Ｂは、例えば
光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれ量からステアリング
ミラー傾動角を計算するための分配器９１と、この分配
器９１からのステアリングミラー傾動角に基づいてフィ
ードバック制御量を計算するフィードバック補償器９２
と、第１の制御ユニットＵ１の補償装置７０からのフィ
ードバック制御量に基づいてフィードフォワード制御量
を計算するフィードフォワード補償器１０２とからな
る。その他の構成は、図３と同様である。

【００５９】なお、構成要素６１〜７４は第１の制御ユ
ニットＵ１を構成し、構成要素８１〜８９，９０Ｂ，９
３Ｂ，９４〜９８は第２の制御ユニットＵ２を構成す
る。また、この例でも、制御ユニットは２個の場合であ
るが、３個以上の場合も含むようにしてもよい。その場
合、図７において、第３の制御ユニット以下は第２の制
御ユニットと同じ構成のものとなる。また、ここでは、
ステアリングミラー６１，６２および８１，８２は２自
由度を持つもの、つまり、紙面垂直方向軸回転と紙面水
平方向軸回転するものとしているが、１自由度を持つス
テアリングミラー４個を配置するものや、１自由度を持
つステアリングミラー２個と２自由度を持つステアリン
グミラー１個を配置するようにしてもよい。さらに、こ
の例では、制御ユニット当たり位置検出センサと角度検
出センサを用いているが、位置検出センサ２個あるいは
角度検出センサ２個を用いるようにしてもよい。

【００６０】次に動作について説明する。第１の制御ユ
ニットＵ１のステアリングミラー６１，６２が外乱によ
って傾動したりあるいは入射ビーム光軸が変動すると、
位置検出センサ６８と角度検出センサ６９はそれぞれビ
ーム光軸位置ずれおよび角度ずれ量を検出する。そのず
れ量は補償装置７０の分配器７１に入力され、分配器７
１は光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれ量からステアリ
ングミラー傾動角を計算する。フィードバック補償器７
２は分配器７１からのステアリングミラー傾動角に基づ
いてフィードバック制御量であるテアリングミラー補正
量を計算する。このステアリングミラー補正量はステア
リングミラー駆動装置７３に入力され、このステアリン
グミラー駆動装置７３によりアクチュエータ６６，６７
が駆動され、それぞれステアリングミラー６１と６２は
ビーム光軸位置ずれおよび角度ずれを補正するように傾
動する。

【００６１】第２の制御ユニットＵ２では、ステアリン
グミラー８１，８２が外乱によって傾動したり第１の制
御ユニットＵ１の制御による影響によりビーム光軸が変
動すると、第２の制御ユニットＵ２の位置検出センサ８
８と角度検出センサ８９はそれぞれビーム光軸位置ずれ
および角度ずれ量を検出する。そのずれ量は補償装置９
０Ｂの分配器９１に入力され、分配器９１は光ビーム光
軸の位置ずれと角度ずれ量からステアリングミラー傾動
角を計算する。フィードバック補償器９２は分配器９１
からのステアリングミラー傾動角に基づいてフィードバ
ック制御量を計算する。

【００６２】一方、第１の制御ユニットＵ１の補償装置
７０からのフィードバック制御量をフィードフォワード
補償器１０２に入力し、フィードフォワード制御量を計
算する。このフィードバック制御量とフィードフォワー
ド制御量を加えたものがステアリングミラー補正量であ
り、このステアリングミラー補正量はステアリングミラ
ー駆動装置９３Ｂに入力され、このステアリングミラー
駆動装置９３Ｂによりアクチュエータ８６，８７が駆動
され、それぞれステアリングミラー８１と８２はビーム
光軸位置ずれおよび角度ずれを補正するように傾動す
る。

【００６３】ここで、制御ユニット数を４とする場合、
フィードフォワード制御量は式(5)の右辺第２項におい
て、ステアリングミラー傾動角をステアリングミラー駆
動装置入力値に置き換えたものになる。これを計算する
ことにより、式(５)は式(7)のように表され、フィード
フォワード制御量は、その前段の制御ユニットのみのス
テアリングミラー駆動装置フィードバック入力値を用い
る形になっている。

【００６４】

【数１０】

【００６５】この式(7)において右辺第１項がフィード
バック補償器７２，９２の働きを示し、右辺第２項がフ
ィードフォワード補償器１０２の働きを示している。

【００６６】図８はこの発明の実施の形態４における制
御ユニットＵ１およびＵ２の要部を模式的に示す構成図
である。図において、第１の制御のユニットＵ１のステ
アリングミラー６１，６２には、図示しないマイコンの
制御手段より予め光ビーム光軸の位置と角度の指令値が
基準値として与えられている。この指令値に対して、位
置検出センサ６８と角度検出センサ６９を代表的に表す
センサＳＥＲからの検出出力が加算され、補償装置７０
で補償され、さらに外乱等も加味して、ステアリングミ
ラー駆動角の情報としてステアリングミラー６１，６２
に供給される。

【００６７】同様に、第２の制御ユニットＵ２のステア
リングミラー８１，８２には、図示しないマイコンの制
御手段より予め光ビーム光軸の位置と角度の指令値が基
準値として与えられている。この指令値に対して、位置
検出センサ８８と角度検出センサ８９を代表的に表すセ
ンサＳＥＲからの検出出力が加算され、補償装置９０Ｂ
でフィードバック補償され、また、第１の制御ユニット
Ｕ１の補償装置７０からのフィードバック制御量に基づ
くフィードフォワード補償が補償装置９０Ｂでなされ、
これら双方の補償出力にさらに外乱等も加味して、ステ
アリングミラー駆動角の情報としてステアリングミラー
８１，８２に供給される。

【００６８】実施の形態５．図９はこの発明の実施の形
態５を示す構成図である。図において、図３と対応する
部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。図
において、９０Ｃは検出センサ８８，８９および検出セ
ンサ６８，６９の検出出力と補償装置７０の出力に基づ
いて光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれ量からステアリ
ングミラー駆動量を計算するための補償装置、９３Ｃは
補償装置９０Ｃの出力に基づいてステアリングミラー８
１，８２を駆動するためのステアリングミラー駆動装置
である。

【００６９】補償装置９０Ｃは、例えば光ビーム光軸の
位置ずれと角度ずれ量からステアリングミラー傾動角を
計算するための分配器９１と、この分配器９１からのス
テアリングミラー傾動角に基づいてフィードバック制御
量を計算するフィードバック補償器９２と、第１の制御
ユニットＵ１の補償装置７０のフィードバック補償器７
２からのフィードバック制御量を記憶する記憶器１０３
と、この記憶器１０３の出力と第１の制御ユニットＵ１
の検出センサ６８，６９の出力に基づいて第１の制御ユ
ニットＵ１の外乱を推定する外乱推定器１０４と、この
外乱推定器１０４の出力とフィードバック補償器７２の
出力に基づいてフィードフォワード制御量を計算するフ
ィードフォワード補償器１０５とからなる。その他の構
成は、図３と同様である。

【００７０】なお、構成要素６１〜７４は第１の制御ユ
ニットＵ１を構成し、構成要素８１〜８９，９０Ｃ，９
３Ｃ，９４〜９８は第２の制御ユニットＵ２を構成す
る。また、この例でも、制御ユニットは２個の場合であ
るが、３個以上の場合も含むようにしてもよい。その場
合、図９において、第３の制御ユニット以下は第２の制
御ユニットと同じ構成のものとなる。また、ここでは、
ステアリングミラー６１，６２および８１，８２は２自
由度を持つもの、つまり、紙面垂直方向軸回転と紙面水
平方向軸回転するものとしているが、１自由度を持つス
テアリングミラー４個を配置するものや、１自由度を持
つステアリングミラー２個と２自由度を持つステアリン
グミラー１個を配置するようにしてもよい。さらに、こ
の例では、制御ユニット当たり位置検出センサと角度検
出センサを用いているが、位置検出センサ２個あるいは
角度検出センサ２個を用いるようにしてもよい。

【００７１】次に動作について説明する。第１の制御ユ
ニットＵ１のステアリングミラー６１，６２が外乱によ
って傾動したりあるいは入射ビーム光軸が変動すると、
位置検出センサ６８と角度検出センサ６９はそれぞれビ
ーム光軸位置ずれおよび角度ずれ量を検出する。そのず
れ量は補償装置７０の分配器７１に入力され、分配器７
１は光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれ量からステアリ
ングミラー傾動角を計算する。フィードバック補償器７
２は分配器７１からのステアリングミラー傾動角に基づ
いてフィードバック制御量であるステアリングミラー補
正量を計算する。このステアリングミラー補正量はステ
アリングミラー駆動装置７３に入力され、このステアリ
ングミラー駆動装置７３によりアクチュエータ６６，６
７が駆動され、それぞれステアリングミラー６１と６２
はビーム光軸位置ずれおよび角度ずれを補正するように
傾動する。

【００７２】第２の制御ユニットＵ２では、ステアリン
グミラー８１，８２が外乱によって傾動したり第１の制
御ユニットＵ１の制御による影響によりビーム光軸が変
動すると、第２の制御ユニットＵ２の位置検出センサ８
８と角度検出センサ８９はそれぞれビーム光軸位置ずれ
および角度ずれ量を検出する。そのずれ量は補償装置９
０Ｃの分配器９１に入力され、分配器９１は光ビーム光
軸の位置ずれと角度ずれ量からステアリングミラー傾動
角を計算する。フィードバック補償器９２は分配器９１
からのステアリングミラー傾動角に基づいてフィードバ
ック制御量を計算する。一方、第１の制御ユニットＵ１
の補償装置７０からステアリングミラー駆動装置７３へ
の過去のフィードバック制御量を記憶器１０３に記憶
し、この記憶器１０３の出力と第１の制御ユニットＵ１
のセンサ６８と６９からのそれぞれビーム光軸位置ずれ
および角度ずれ量に基づいて第１の制御ユニットＵ１の
外乱を外乱推定器１０４において推定する。

【００７３】そして、外乱推定器１０４の出力と現在の
第１の制御ユニットＵ１の補償装置７０からステアリン
グミラー駆動装置７３への入力値をフィードフォワード
補償器１０５に入力し、フィードフォワード制御量を計
算する。このフィードバック制御量とフィードフォワー
ド制御量を加えたものがステアリングミラー補正量であ
り、このステアリングミラー補正量はステアリングミラ
ー駆動装置９３Ｃに入力され、このステアリングミラー
駆動装置９３Ｃによりアクチュエータ８６，８７が駆動
され、それぞれステアリングミラー８１と８２はビーム
光軸位置ずれおよび角度ずれを補正するように傾動す
る。

【００７４】この実施の形態５は、実質的に実施の形態
３による光ビーム位置および角度制御装置と実施の形態
４による光ビーム位置および角度制御装置を合わせ、両
者の長所を持たせたものであるが、制御のタイミングを
考慮せずに加えただけではフィードフォワード制御が悪
影響を及ぼす場合があるため、各フィードフォワード制
御のタイミングを考慮する。ここで、制御ユニット数を
４とする場合、まず、k番目の時刻における状態量を表
すために、状態量に(k)をつけることにする。実際のス
テアリングミラー傾動角θ_i(k)とステアリングミラー駆
動装置入力値Δθ_i(k)との間の誤差の要因としては、外
乱やステアリングミラーの非線形成分（ヒステリシスな
ど）が考えられる。これらをまとめてd_i(k)とおく。即
ち、

【００７５】

【数１１】

【００７６】と表される。k番目の時刻においてd₁(k)〜
d₄(k)は測定することができないので、最小サンプル時
間遅れを考慮して、近似的に１サンプル前のd₁(k-1)〜d
₄(k-1)を用いることを考える。式(8)のd_i(k)をd_i(k-1)
で置き換え、得られたθ_i(k)を式(5)の右辺に代入し、
整理すると式(9)が得られる。フィードフォワード制御
量は、その上流側のすべての制御ユニットのセンサ情報
とステアリングミラー駆動装置フィードバック入力値と
１サンプル時間前のステアリングミラー駆動装置フィー
ドバック入力値を用いる形になっている。この式(9)に
おいて右辺第１項がフィードバック補償器７２，９２の
働きを示し、右辺第２項がフィードフォワード補償器１
０５の働きを示している。

【００７７】

【数１２】

【００７８】さらに式(9)を計算することにより式(10)
が得られる。

【００７９】

【数１３】

【００８０】フィードフォワード制御量は、その前段の
制御ユニットのみのセンサ情報とステアリングミラー駆
動装置フィードバック入力値と１サンプル時間前のステ
アリングミラー駆動装置フィードバック入力値を用いる
形になっている。この式(10)において右辺第１項がフィ
ードバック補償器９２の働きを示し、右辺第２項がフィ
ードフォワード補償器１０５の働きを示している。

【００８１】図１０はこの発明の実施の形態５における
制御ユニットＵ１およびＵ２の要部を模式的に示す構成
図である。図において、第１の制御のユニットＵ１のス
テアリングミラー６１，６２には、図示しないマイコン
の制御手段より予め光ビーム光軸の位置と角度の指令値
が基準値として与えられている。この指令値に対して、
位置検出センサ６８と角度検出センサ６９を代表的に表
すセンサＳＥＲからの検出出力が加算され、補償装置７
０で補償され、さらに外乱等も加味して、ステアリング
ミラー駆動角の情報としてステアリングミラー６１，６
２に供給される。

【００８２】同様に、第２の制御ユニットＵ２のステア
リングミラー８１，８２には、図示しないマイコンの制
御手段より予め光ビーム光軸の位置と角度の指令値が基
準値として与えられている。この指令値に対して、位置
検出センサ８８と角度検出センサ８９を代表的に表すセ
ンサＳＥＲからの検出出力が加算され、補償装置９０Ｃ
でフィードバック補償され、また、第１の制御ユニット
Ｕ１の補償装置７０からの過去と現在のフィードバック
制御量と、位置検出センサ６８と角度検出センサ６９を
代表的に表すセンサＳＥＲからの検出出力に基づくフィ
ードフォワード補償が補償装置９０Ｃでなされ、これら
双方の補償出力にさらに外乱等も加味して、ステアリン
グミラー駆動角の情報としてステアリングミラー８１，
８２に供給される。

【００８３】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、光ビームを所定の位置および角度に制御する制御
装置において、光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれを補
正するための傾動角が制御可能な複数個のステアリング
ミラーと、これらステアリングミラーからの光ビームの
位置ずれを検出する位置検出センサと、ステアリングミ
ラーからの光ビームの角度ずれを検出する角度検出セン
サと、位置検出センサおよび角度検出センサの出力に基
づいてステアリングミラーの補正量を計算する補償装置
と、この補償装置の出力に基づいてステアリングミラー
を駆動するステアリングミラー駆動装置とを備えている
ので、ビーム光軸位置ずれを検出する位置検出センサと
ビーム光軸角度ずれを検出する角度検出センサを有する
ためセンサから直接それらのずれ量が得られるために余
分な演算処理を行わなくてすみ制御量演算時間の短縮が
図れ、ステアリングミラーの設置誤差を制御により打ち
消すことができ、補償装置を用いたことによりステアリ
ングミラーとセンサの設置が自由に行えるので狭い空間
にビームを伝送することができるという効果がある。

【００８４】また、請求項２記載の発明によれば、光ビ
ームを所定の位置および角度に制御する制御装置におい
て、光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれを補正するため
の傾動角が制御可能な複数個のステアリングミラー、こ
れらステアリングミラーからの光ビームの位置ずれを検
出する位置検出センサ、ステアリングミラーからの光ビ
ームの角度ずれを検出する角度検出センサ、位置検出セ
ンサおよび角度検出センサの出力に基づいてステアリン
グミラーの補正量を計算する補償装置およびこの補償装
置の出力に基づいてステアリングミラーを駆動するステ
アリングミラー駆動装置を有する制御ユニットを複数個
直列に配置し、光ビームを制御するので、ビーム伝送光
路を長距離にすることができ、故障時の対応が容易であ
り、光路長の変更に対する対応が容易であるという効果
がある。

【００８５】また、請求項３記載の発明によれば、請求
項２記載の発明において、それぞれの制御ユニットにお
ける補償装置は、その制御ユニット内のセンサ出力だけ
を用いて各ステアリングミラーの傾動角を求める分配器
と、この分配器の出力を用いてステアリングミラーの補
正量を計算するフィードバック補償器とを備えているの
で、制御装置の配線を簡素化でき、制御アルゴリズムの
簡素化ができるという効果がある。

【００８６】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項３の発明において、それぞれの制御ユニットにおける
補償装置は、その上流側の制御ユニットのセンサ出力か
ら下流側の制御ユニットに対する影響をあらかじめ予測
してこの予測値をフィードフォワードするフィードフォ
ワード補償器を備えているので、各制御ユニット間の干
渉の除去ができ、フィードバック制御系設計が容易にな
り、各制御ユニットの応答が安定し、制御系のヒステリ
シスなどの非線形成分や制御系に付加される外乱を検出
できるという効果がある。

【００８７】また、請求項５記載の発明によれば、請求
項３の発明において、それぞれの制御ユニットにおける
補償装置は、その上流側の制御ユニットのステアリング
ミラー駆動装置への入力値から下流側の制御ユニットに
対する影響をあらかじめ予測してこの予測値をフィード
フォワードするフィードフォワード補償器を備えている
ので、各制御ユニット間の干渉の除去ができ、フィード
バック制御系設計が容易になり、各制御ユニットの応答
が安定し、デジタル制御特有のサンプル時間遅れなしに
フィードフォワード制御を行えるという効果がある。

【００８８】さらに、請求項６記載の発明によれば、請
求項３の発明において、それぞれの制御ユニットにおけ
る補償装置は、その上流側の制御ユニットの過去のステ
アリングミラー駆動装置への入力値を記憶する記憶器
と、その上流側の制御ユニットのセンサ出力と上記記憶
器の出力から上流側の制御ユニットに働く外乱を推定す
る外乱推定器と、該外乱推定器の出力および現在の上流
側の制御ユニットのステアリングミラー駆動装置への入
力値を用いて下流側の制御ユニットに対する影響をあら
かじめ予測してこの予測値をフィードフォワードするフ
ィードフォワード補償器とを備えているので、各制御ユ
ニット間の干渉の除去ができ、フィードバック制御系設
計が容易になり、各制御ユニットの応答が安定し、デジ
タル制御特有のサンプル時間遅れなしにフィードフォワ
ード制御を行え、制御系のヒステリシスなどの非線形成
分や制御系に付加される外乱を検出でき、制御ユニット
の故障診断ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る光ビーム位置および角度制御
装置の実施の形態１を示す構成図である。

【図２】 この発明に係る光ビーム位置および角度制御
装置の実施の形態１の要部を示す構成図である。

【図３】 この発明に係る光ビーム位置および角度制御
装置の実施の形態２を示す構成図である。

【図４】 この発明に係る光ビーム位置および角度制御
装置の実施の形態２の要部を示す構成図である。

【図５】 この発明に係る光ビーム位置および角度制御
装置の実施の形態３を示す構成図である。

【図６】 この発明に係る光ビーム位置および角度制御
装置の実施の形態３の要部を示す構成図である。

【図７】 この発明に係る光ビーム位置および角度制御
装置の実施の形態４を示す構成図である。

【図８】 この発明に係る光ビーム位置および角度制御
装置の実施の形態４の要部を示す構成図である。

【図９】 この発明に係る光ビーム位置および角度制御
装置の実施の形態５を示す構成図である。

【図１０】 この発明に係る光ビーム位置および角度制
御装置の実施の形態５の要部を示す構成図である。

【図１１】 従来の光ビーム位置および角度制御装置を
示す構成図である。

【図１２】 従来の他の光ビーム位置および角度制御装
置を示す構成図である。

【図１３】 従来のさらに他の光ビーム位置および角度
制御装置を示す構成図である。

【符号の説明】

６１，６２，８１，８２ ステアリングミラー、６３〜
６５，８３〜８５ 全反射ミラー、６６，６７，８６，
８７ アクチュエータ、７０，９０，９０Ａ，９０Ｂ，
９０Ｃ 補償装置、７４，７５，９４，９５ ビームス
プリッタ、９６一部透過型直交ミラー、９７，９８ 直
交ミラー、１０１，１０２，１０５フィードフォワード
補償器、１０３ 記憶器、１０４ 外乱推定器。

フロントページの続き (72)発明者 柏瀬 俊夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを所定の位置および角度に制御
   する制御装置において、 光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれを補正するための傾
   動角が制御可能な複数個のステアリングミラーと、 該ステアリングミラーからの光ビームの位置ずれを検出
   する位置検出センサと、 上記ステアリングミラーからの光ビームの角度ずれを検
   出する角度検出センサと、 上記位置検出センサおよび上記角度検出センサの出力に
   基づいて上記ステアリングミラーの補正量を計算する補
   償装置と、 該補償装置の出力に基づいて上記ステアリングミラーを
   駆動するステアリングミラー駆動装置とを備えたことを
   特徴とする光ビーム位置および角度制御装置。
2. 【請求項２】 光ビームを所定の位置および角度に制御
   する制御装置において、 光ビーム光軸の位置ずれと角度ずれを補正するための傾
   動角が制御可能な複数個のステアリングミラー、該ステ
   アリングミラーからの光ビームの位置ずれを検出する位
   置検出センサ、上記ステアリングミラーからの光ビーム
   の角度ずれを検出する角度検出センサ、上記位置検出セ
   ンサおよび上記角度検出センサの出力に基づいて上記ス
   テアリングミラーの補正量を計算する補償装置および該
   補償装置の出力に基づいて上記ステアリングミラーを駆
   動するステアリングミラー駆動装置を有する制御ユニッ
   トを複数個直列に配置したことを特徴とする光ビーム位
   置および角度制御装置。
3. 【請求項３】 それぞれの制御ユニットにおける補償装
   置は、その制御ユニット内のセンサ出力だけを用いて各
   ステアリングミラーの傾動角を求める分配器と、該分配
   器の出力を用いてステアリングミラーの補正量を計算す
   るフィードバック補償器とを備えたことを特徴とする請
   求項２記載の光ビーム位置および角度制御装置。
4. 【請求項４】 それぞれの制御ユニットにおける補償装
   置は、その上流側の制御ユニットのセンサ出力から下流
   側の制御ユニットに対する影響をあらかじめ予測してこ
   の予測値をフィードフォワードするフィードフォワード
   補償器を備えたことを特徴とする請求項３記載の光ビー
   ム位置および角度制御装置。
5. 【請求項５】 それぞれの制御ユニットにおける補償装
   置は、その上流側の制御ユニットのステアリングミラー
   駆動装置への入力値から下流側の制御ユニットに対する
   影響をあらかじめ予測してこの予測値をフィードフォワ
   ードするフィードフォワード補償器を備えたことを特徴
   とする請求項３記載の光ビーム位置および角度制御装
   置。
6. 【請求項６】 それぞれの制御ユニットにおける補償装
   置は、その上流側の制御ユニットの過去のステアリング
   ミラー駆動装置への入力値を記憶する記憶器と、その上
   流側の制御ユニットのセンサ出力と上記記憶器の出力か
   ら上流側の制御ユニットに働く外乱を推定する外乱推定
   器と、該外乱推定器の出力および現在の上流側の制御ユ
   ニットのステアリングミラー駆動装置への入力値を用い
   て下流側の制御ユニットに対する影響をあらかじめ予測
   してこの予測値をフィードフォワードするフィードフォ
   ワード補償器とを備えたことを特徴とする請求項３記載
   の光ビーム位置および角度制御装置。