JP2009301853A - 高エネルギー粒子発生装置及び集光装置並びに高エネルギー粒子発生方法及び集光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高エネルギー粒子発生装置及び集光装置並びに高エネルギー粒子発生方法及び集光方法を提供する。
【解決手段】主レーザ光及び副レーザ光を照射するレーザ光照射装置１０と、導光管群２０からの主レーザ光及び副レーザ光を反射するステアリングミラー４１と、主レーザ光が入射される軸外し放物面ミラー４４と、軸外し放物面ミラー４４で集光された主レーザ光が照射されるターゲット部５０と、副レーザ光の光軸とその受光面の法線とが成す傾斜角度を検出する傾斜角度センサ４８と、副レーザ光のその光軸回りの回転角度を検出するＣＣＤカメラ４９と、副レーザ光の回転角度を取得し、これに対応する副レーザ光の最適傾斜角度をあらかじめ定めた最適傾斜角度データから抽出し、当該最適傾斜角度で副レーザ光が傾斜角度センサ４８に受光されるようにステアリングミラー４１を回動させる制御装置を具備する。
【選択図】図４

Description

本発明は、高エネルギー粒子発生装置及びレーザ集光装置並びに高エネルギー粒子発生方法及び集光方法に関し、特に、レーザ光を軸外し放物面ミラーの焦点に確実に集光させる場合に適用して有用なものである。

従来、電力設備の各種配管などの被検査対象物の状態を検査するために、非破壊検査方法が用いられている。非破壊検査方法の一例としては、配管等にＸ線を照射し、その配管の応力腐食割れの有無、減肉の程度を検査するＸ線透過検査法が知られている。

このようなＸ線を発生する装置は種々知られており、例えば、高エネルギーのレーザ光を出力し得るレーザ光源と、そのレーザ光源を遠隔の所定位置に導く導光管群と、導光管群から出射されるレーザ光を集光し、集光したレーザ光をターゲットに照射してＸ線を発生させるＸ線発生部とを具備する高エネルギーＸ線発生装置がある（例えば、特許文献１参照）。

導光管群は、折曲部を有する導光管がそれぞれベアリングを介して回動自在に接続されたものであり、各導光管の折曲部には、入射したレーザ光を導光管の折れ曲がる方向に反射させるミラーが配設されている。すなわち、各導光管を適宜回動させればレーザ光源からのレーザ光を任意の場所に導くことができるようになっている。

かかる高エネルギーＸ線発生装置によれば、レーザ光源とＸ線発生部とが導光管群を介して接続されているので、小型に形成し得るＸ線発生部を被検査対象物の近辺に配置し、そこから離れた場所に比較的大きなレーザ光源を分離配置できる。このため、多数の配管が密集した狭隘部に対しても高エネルギーＸ線を照射して非破壊検査を行える。

ここで、最終的なレーザ光の照射対象であるターゲットは、Ｘ線を発生させるために高エネルギーのレーザ光が照射されることを要するものの、レーザ光源からそのエネルギーを有するレーザ光を照射したのでは、導光管に配設されたミラーが損耗してしまう。そこで、従来技術では、レーザ光源からは、例えば直径が１０ｍｍ、エネルギーが１０ｍＪ、パルス幅が５０ｆｓであるレーザ光を発生させ、ターゲット上でレーザ光を直径２μｍまで集光させている。これによりミラーを損耗させることなく、ターゲットに対して５×１０^１８Ｗ／ｃｍ^２の高強度のレーザ光を照射することが可能となっている。

このレーザ光の集光について図１０を用いて説明する。図１０は、従来技術に係るＸ線発生部の構成を説明する概略平面図である。

図示するように、Ｘ線発生部１００は、光学系Ｌ１と光学系Ｌ２とを備えている。光学系Ｌ１は、ステアリングミラー１０３、ダイクロイックミラー（ビームスプリッタ）１０４、折り返しミラー１０５及び軸外し放物面ミラー１０６から構成され、これらのミラーを経由してレーザ光源（図示せず）からの主レーザ光はターゲット１０１に照射される。

ステアリングミラー１０３は、そのＸ軸及びＹ軸回りに回動可能に配設されており、後述する制御装置（図示せず）により角度調整されるように構成されている。ステアリングミラー１０３の角度を変えることにより、主レーザ光が軸外し放物面ミラー１０６に入射する角度を調整することが可能となっている。

一方、光学系Ｌ２は、ステアリングミラー１０３、ダイクロイックミラー１０４から構成され、レーザ光源からの副レーザ光がダイクロイックミラー１０４により主レーザ光と分離されて傾斜角度センサ１０２に照射される。

傾斜角度センサ１０２は、平凸レンズ１０７と位置センサ１０８とから構成され、位置センサ１０８が平凸レンズ１０７を介して副レーザ光を受光し、その受光した位置に基づいて、副レーザ光の光軸と受光部の法線との成す角である傾斜角度を検出するものである。

主レーザ光と副レーザ光とは、レーザ光源からダイクロイックミラー１０４まで、光軸を共有しているため、副レーザ光の傾斜角度に応じてステアリングミラー１０３の角度を適宜設定すれば、主レーザ光は、軸外し放物面ミラー１０６の軸に平行に入射し、軸外し放物面ミラー１０６の焦点に集光することになる。そして、その集光点にターゲット１０１を配設すれば、ターゲット１０１に集光した高エネルギーのレーザ光を照射することができる。

このステアリングミラーの角度調整は制御装置（図示せず）により、次のように行われている。

まず、軸外し放物面ミラー１０６の焦点近傍に、ターゲット１０１に代えて対物レンズとＣＣＤカメラ（図示せず）を配置し、対物レンズを介してＣＣＤカメラで受光した主レーザ光の像を表示する表示装置（図示せず）を準備する。次に、表示装置に表示された主レーザ光の像が最小になるようにステアリングミラー１０３の角度を調節する。主レーザ光の像が最小になったとき、傾斜角度センサ１０２により計測した副レーザ光の傾斜角度を記録する。この主レーザ光の像が最小になったときの傾斜角度を、最適傾斜角度と称する。

以降、対物レンズに代えてターゲット１０１を配設した上で、傾斜角度センサ１０２により計測した副レーザ光の傾斜角度を入力した制御装置に、当該傾斜角度と最適傾斜角度とのずれを打ち消すようにステアリングミラー１０３の角度を調節させる。

これにより、導光管群の姿勢変化でレーザ光の光軸に狂いが生じても、制御装置により、ステアリングミラー１０３の角度が適宜調整され、主レーザ光が軸外し放物面ミラー１０６の軸に平行に入射するようになる。この結果、ターゲット１０１には常に集光された主レーザ光が照射される。

ここで、対物レンズを介して撮像された主レーザ光の像について説明する。

図１１は、軸外し放物面ミラーに入射する主レーザ光とその像との関係を示す概略図である。同図（ａ）〜（ｄ）には、軸外し放物面ミラー１０６に反射され、対物レンズを介して撮像された主レーザ光の像がそれぞれ示されている。この像を、集光プロファイルという。集光プロファイルによれば、主レーザ光の像の大きさ、形状、主レーザ光の輝度の明暗を観察できる。

図１１（ａ）に示すように、主レーザ光が軸外し放物面ミラー１０６の軸に平行に入射すると、主レーザ光は、その焦点に集光されるため、高輝度で、回折限界まで小さくなった点状の像として表示装置の中央近傍に表示される。また、図１１（ｂ）に示すように、主レーザ光が軸外し放物面ミラー１０６の軸に平行であるならば、軸外し放物面ミラー１０６のどの位置に入射しようとも、図１１（ａ）と同様に、焦点に集光される。これに対し、図１１（ｃ）に示すように、主レーザ光が軸外し放物面ミラー１０６の軸に対して傾斜して入射すると、主レーザ光は、焦点に集光せずに、線状の像（非点収差）として撮像される。

ここで、図１１（ｄ）に示すように、レーザ光源や導光管群を回動させることで主レーザ光をその光軸周りに回転させても、主レーザ光が軸外し放物面ミラー１０６の軸に平行に入射されていれば、図１１（ａ）、（ｂ）と同様に、主レーザ光は軸外し放物面ミラー１０６の焦点に集光される、と考えられる。

しかしながら、焦点に集光させた後、主レーザ光をその光軸回りに回転させ、集光プロファイルを観察したところ、焦点に集光した状態が維持されずに、非点収差が観察された。すなわち、主レーザ光が軸外し放物面ミラー１０６に入射する角度のみならず、その光軸回りの回転をも考慮した上でステアリングミラー１０３の調整をしなければ、主レーザ光を軸外し放物面ミラー１０６の焦点に集光させることができないという事象が確認された。

上述した事象を主レーザ光の波面（位相分布）の歪みと収差の考え方に基づき、以下に説明する。

まず、一般的に、波面歪みのあるレーザ光を集光すると収差が観測されることが知られている。収差とは、レンズによって像ができるときに発生する色づきや、像にボケやゆがみが生じることである。

図１２に、Ｓｅｉｄｅｌの５収差を示す。図示するように、収差は、一次の波面収差である歪曲、像面弯曲、及び二次の波面収差である非点収差、コマ収差、球面収差に分類される。一次の成分については集光強度そのものが低下した訳ではないのでターゲット１０１の位置調整（ｘｙｚ方向）で修正できるが、二次以上の成分が大きい場合、主レーザ光を回折限界まで集光させることは困難になる。また、図１３に、これらの収差に対応する主レーザ光の波面形状を示す。各収差に対応する各波面形状は、明暗分布の明るい部分が凸であり、暗い部分が凹であることを表している。また、歪曲、非点収差及びコマ収差についての波面形状は、中心点について点対称ではない。

このような波面歪みを含むレーザ光が軸外し放物面ミラー１０６の軸に平行に入射すると、理論的には、図１４（ａ）に示すように、波面歪みがそのまま反映されて、収差が観測される。

しかしながら、図１２で分類した収差のうち非点収差については、図１４（ｂ）に示すように、ステアリングミラー１０３を調整することにより、軸外し放物面ミラー１０６自身で主レーザ光に含まれる非点収差成分を相殺させることができる。但し、その代償として主レーザ光は軸外し放物面ミラー１０６の軸に対してもはや平行ではなく、傾斜して入射していると考えられる。

このことは、主レーザ光を軸外し放物面ミラー１０６の軸に対して傾斜して入射させると焦点に集光せずに非点収差が生じたが（図１１（ｃ）参照）、逆にこれを利用すると、この傾斜による非点収差により、波面歪みによる収差が打ち消され、結果的に主レーザ光が焦点に集光されたと考えることができる。

したがって、波面歪みによる収差が打ち消されている状態で、主レーザ光を回転させると、その波面形状は点対称でないことから、打消しの効果がなくなり、再び収差が現れることとなる。

主レーザ光に波面歪みが含まれることを考慮して、図１１を改めると、図１５のようになる。図１５は、軸外し放物面ミラーに入射する主レーザ光とその像との関係を示す概略図である。

図１５（ａ）に示すように、集光プロファイルを基に、主レーザ光が焦点に集光するようにステアリングミラー１０３を調整すると、主レーザ光は、軸外し放物面ミラー１０６の軸に対して傾斜して入射している。このとき、前述したように、主レーザ光の波面歪みによる収差は打ち消されている。また、図１５（ｂ）に示すように、主レーザ光の光軸が平行移動した場合は、軸外し放物面ミラー１０６のどの位置に入射しようとも、図１５（ａ）と同様に、焦点に集光される。

しかし、図１５（ｃ）に示すように、主レーザ光が軸外し放物面ミラー１０６の軸に対して元の傾斜角度以外の傾斜角度で入射すると、主レーザ光は、焦点に集光せずに、例えば非点収差として撮像される。同様に、図１５（ｄ）に示すように、主レーザ光がその光軸回りに回転した場合でも、非点収差として撮像される。

このように、軸外し放物面ミラー１０６の軸に対する主レーザ光の傾斜度のみならず、その光軸回りの回転角度も考慮した上で確実に軸外し放物面ミラー１０６の焦点に集光させる必要がある。

なお、上記した事情は、高エネルギーＸ線を生成する場合に限定されず、高エネルギーのレーザ光を集光する場合にも同様に存在する。

特開２００８−７１５４７号公報

本発明は、上述した事情に鑑み、高エネルギーのレーザ光を確実に集光し得る集光装置及びその集光装置を用いて高エネルギー粒子を照射し得る高エネルギー粒子発生装置並びに高エネルギー粒子発生方法及び集光方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、パルス状の主レーザ光及び当該主レーザ光と光軸を共有する副レーザ光を照射するレーザ光源と、前記主レーザ光及び副レーザ光を前記レーザ光源から遠隔の位置に導く導光手段と、前記導光手段からの前記主レーザ光及び前記副レーザ光を任意の角度に反射し得るように回動自在に構成された角度調整用ミラーと、前記角度調整用ミラーから前記主レーザ光が入射される軸外し放物面ミラーと、前記軸外し放物面ミラーにより集光された前記主レーザ光が照射されて高エネルギー粒子を発生させるターゲットと、前記角度調整用ミラーから前記副レーザ光を受光面に受光すると共に当該副レーザ光の光軸と当該受光面の法線とが成す傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、前記導光手段に入射する前における前記副レーザ光を基準として、前記角度調整用ミラーから受光した前記副レーザ光のその光軸回りの回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記軸外し放物面ミラーの焦点に前記主レーザ光が集光されたときにおける前記副レーザ光の傾斜角度である最適傾斜角度を前記回転角度ごとに定めた最適傾斜角度データが予め設定された制御手段とを備え、前記制御手段は、前記回転角度検出手段より前記副レーザ光の回転角度を取得し、当該回転角度に対応する副レーザ光の最適傾斜角度を前記最適傾斜角度データから抽出し、当該最適傾斜角度で前記副レーザ光が前記傾斜角度検出手段に受光されるように前記角度調整用ミラーを回動させることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。

かかる第１の態様では、副レーザ光の傾斜角度及び回転角度を検出し、主レーザ光を軸外し放物面ミラーの焦点に集光するように制御する。これにより、遠隔の狭隘部に主レーザ光を導く場合でも主レーザ光を確実に集光し、常に高エネルギーの主レーザ光をターゲットに照射することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する高エネルギー粒子発生装置において、前記最適傾斜角度データは、前記軸外し放物面ミラーの焦点近傍で前記主レーザ光の像を画像データとして取得し、前記主レーザ光が一点に結像した画像データが得られるように前記角度調整用ミラーの角度を調整し、このときの前記傾斜角度を前記回転角度に対応付けて作成したものであることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。

かかる第２の態様では、主レーザ光を確実に集光し得る最適傾斜角度データを作成できる。

本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載する高エネルギー粒子発生装置において、前記傾斜角度検出手段は、前記副レーザ光の前記受光面における像の位置と前記受光面の所定位置との差を算出するとともに、当該所定位置に焦点が合わされたレンズを介して前記角度調整用ミラーから前記副レーザ光が照射されるように構成され、前記差と前記レンズの焦点距離から前記傾斜角度を算出することを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。

かかる第３の態様では、副レーザ光の傾斜角度を容易に検出することができ、これにより軸外し放物面ミラーに入射する主レーザ光の傾斜角度を検出できる。

本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか一つの態様に記載する高エネルギー粒子発生装置において、前記レーザ光源と前記導光手段との間に配設された第１貫通孔及び第２貫通孔を有する整形マスクを具備し、前記副レーザ光は、前記第１貫通孔及び第２貫通孔を通過することによりを２つに分割され、前記回転角度検出手段は、２つに分かれた前記副レーザ光の像である第１の像及び第２の像を受光すると共に、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とを結ぶ直線を基準線とし、前記第１の像を中心として前記第２の像の前記基準線からの角度を前記回転角度として算出することを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。

かかる第４の態様では、副レーザ光の回転角度を容易に検出することができ、これにより軸外し放物面ミラーに入射する主レーザ光の回転角度を検出できる。

本発明の第５の態様は、第１〜第４の何れか一つの態様に記載する高エネルギー粒子発生装置において、前記ターゲットは、前記主レーザ光が入射されて高エネルギー電子を発生するターゲット試料と、当該高エネルギー電子との相互作用により高エネルギーＸ線を発生するＸ線変換材とから構成されていることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。

かかる第５の態様では、遠隔の狭隘部等に高エネルギーＸ線を確実に照射することができる。

本発明の第６の態様は、第１〜第５の何れか一つの態様に記載する高エネルギー粒子発生装置において、前記導光手段は、折曲部を有する複数の導光管がベアリングを介して相互に回動自在に接続され、前記各導光管の折曲部には、入射した主レーザ光及び副レーザ光を導光管の折れ曲がる方向に反射させるミラーが配設されていることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置にある。

かかる第６の態様では、レーザ光源から遠隔の位置までに至る障害物を避けて主レーザ光及び副レーザ光を導くことができる。

本発明の第７の態様は、レーザ光源からのパルス状の主レーザ光及び当該主レーザ光と光軸を共有する副レーザ光が導光手段を介して入射されると共に、これらの主レーザ光及び副レーザ光を任意の角度に反射し得るように回動自在に構成された角度調整用ミラーと、前記角度調整用ミラーから前記主レーザ光が入射されてその焦点に前記主レーザ光を集光する軸外し放物面ミラーと、前記角度調整用ミラーから前記副レーザ光を受光面に受光すると共に当該副レーザ光の光軸と当該受光面とが成す傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、前記導光手段に入射する前における前記副レーザ光を基準として、前記角度調整用ミラーから受光した前記副レーザ光のその光軸回りの回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記軸外し放物面ミラーの焦点に前記主レーザ光が集光されたときにおける前記副レーザ光の傾斜角度である最適傾斜角度を前記回転角度ごとに定めた最適傾斜角度データが予め設定された制御手段とを備え、前記制御手段は、前記回転角度検出手段より前記副レーザ光の回転角度を取得し、当該回転角度に対応する副レーザ光の最適傾斜角度を前記最適傾斜角度データから抽出し、当該最適傾斜角度で前記副レーザ光が前記傾斜角度検出手段に受光されるように前記角度調整用ミラーを回動させることを特徴とする集光装置にある。

かかる第７の態様では、副レーザ光の傾斜角度及び回転角度を検出し、主レーザ光を軸外し放物面ミラーの焦点に集光するように制御する。これにより、遠隔の狭隘部に主レーザ光を導く場合でも主レーザ光を確実に集光できる。

本発明の第８の態様は、パルス状の主レーザ光及び当該主レーザ光と光軸を共有する副レーザ光を照射するレーザ光源と、前記主レーザ光及び副レーザ光を前記レーザ光源から遠隔の位置に導く導光手段と、前記導光手段からの前記主レーザ光及び前記副レーザ光を任意の角度に反射し得るように回動自在に構成された角度調整用ミラーと、前記角度調整用ミラーから前記主レーザ光が入射される軸外し放物面ミラーと、前記軸外し放物面ミラーにより集光された前記主レーザ光が照射されて高エネルギー粒子を発生させるターゲットと、前記角度調整用ミラーから前記副レーザ光を受光面に受光すると共に当該副レーザ光の光軸と当該受光面の法線とが成す傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、前記導光手段に入射する前における前記副レーザ光を基準として、前記角度調整用ミラーから受光した前記副レーザ光のその光軸回りの回転角度を検出する回転角度検出手段とを備える高エネルギー粒子発生装置を用いた高エネルギー粒子発生方法であって、前記軸外し放物面ミラーの焦点に前記主レーザ光が集光されたときにおける前記副レーザ光の傾斜角度である最適傾斜角度を前記回転角度ごとに定めた最適傾斜角度データを求める工程と、前記回転角度検出手段より前記副レーザ光の回転角度を取得し、当該回転角度に対応する副レーザ光の最適傾斜角度を前記最適傾斜角度データから抽出し、当該最適傾斜角度で前記副レーザ光が前記傾斜角度検出手段に受光されるように前記角度調整用ミラーを回動させる工程とを備えることを特徴とする高エネルギー粒子発生方法にある。

かかる第８の態様では、副レーザ光の傾斜角度及び回転角度を検出し、主レーザ光を軸外し放物面ミラーの焦点に集光させる。これにより、遠隔の狭隘部に主レーザ光を導く場合でも主レーザ光を確実に集光し、常に高エネルギーの主レーザ光をターゲットに照射することができる。

本発明の第９の態様は、レーザ光源からのパルス状の主レーザ光及び当該主レーザ光と光軸を共有する副レーザ光が導光手段を介して入射されると共に、これらの主レーザ光及び副レーザ光を任意の角度に反射し得るように回動自在に構成された角度調整用ミラーと、前記角度調整用ミラーから前記主レーザ光が入射されてその焦点に前記主レーザ光を集光する軸外し放物面ミラーと、前記角度調整用ミラーから前記副レーザ光を受光面に受光すると共に当該副レーザ光の光軸と当該受光面とが成す傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、前記導光手段に入射する前における前記副レーザ光を基準として、前記角度調整用ミラーから受光した前記副レーザ光のその光軸回りの回転角度を検出する回転角度検出手段とを備える集光装置を用いた集光方法であって、前記軸外し放物面ミラーの焦点に前記主レーザ光が集光されたときにおける前記副レーザ光の傾斜角度である最適傾斜角度を前記回転角度ごとに定めた最適傾斜角度データを求める工程と、前記回転角度検出手段より前記副レーザ光の回転角度を取得し、当該回転角度に対応する副レーザ光の最適傾斜角度を前記最適傾斜角度データから抽出し、当該最適傾斜角度で前記副レーザ光が前記傾斜角度検出手段に受光されるように前記角度調整用ミラーを回動させる工程とを具備することを特徴とする集光方法にある。

かかる第９の態様では、副レーザ光の傾斜角度及び回転角度を検出し、主レーザ光を軸外し放物面ミラーの焦点に集光させる。これにより、遠隔の狭隘部に主レーザ光を導く場合でも主レーザ光を確実に集光できる。

本発明によれば、高エネルギーのレーザ光を確実に集光し得る集光装置及びその集光装置を用いて高エネルギー粒子を照射し得る高エネルギー粒子発生装置が提供される。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。本実施形態では、高エネルギー粒子発生装置の一例として高エネルギーＸ線を発生する高エネルギーＸ線発生装置について説明する。

図１は、本実施形態に係る集光装置を備える高エネルギーＸ線発生装置の概略構成図である。図示するように、高エネルギーＸ線発生装置は、パルス状の主レーザ光及び当該主レーザ光と光軸を共有する副レーザ光を照射するレーザ光源であるレーザ光照射装置１０と、主レーザ光及び副レーザ光をＸ線発生部３０に導く導光手段の一例である導光管群２０と、主レーザ光及び副レーザ光が入射され、主レーザ光を集光すると共に集光した主レーザ光を用いて高エネルギーＸ線を発生させるＸ線発生部３０とを備えている。

図２は、レーザ光照射装置の概略構成図である。図示するように、レーザ光照射装置１０は、パルス状の主レーザ光と共に、その主レーザ光と光軸を共有する副レーザ光を送出する機器である。詳言すると、レーザ光照射装置１０は、主レーザ光源１１から照射された主レーザ光がダイクロイックミラー１４を介して導光管群２０に導かれると共に、副レーザ光源１２から照射された副レーザ光がビームエキスパンダ１３により所定の直径に調整され、その後、副レーザ光用ミラー１５及びダイクロイックミラー１４を介して主レーザ光と光軸を共有して導光管群２０に導かれるように構成されている。

また、詳細は後述するが、副レーザ光用ミラー１５とダイクロイックミラー１４との間には、第１貫通孔１７および第２貫通孔１８を有する整形マスク１６が配設されており、副レーザ光がこの第１貫通孔１７及び第２貫通孔１８を通過することにより２つに分割されるようになっている。したがって、主レーザ光と副レーザ光とがダイクロイックミラー１４により合成された直後の像は、例えば直径が１０ｍｍの主レーザ光の像の中に、分割された一方である第１貫通孔１７を通過した直径６ｍｍの副レーザ光の像と、他方である第２貫通孔１８を通過した直径１ｍｍの副レーザ光の像とからなる合成像１９となる。

パルス状の主レーザ光を送出する主レーザ光源１１としては、超短パルスレーザ光線又はフェムト秒レーザ光線を照射できるものが好ましく、例えばパルス幅３０ｆｓで１０ｍＪのエネルギーを有するレーザ光線を照射できるチタンサファイアレーザ装置などが挙げられる。また、副レーザ光を送出する副レーザ光源としては、波長が可視光領域にあるレーザを照射できるものが好ましく、例えば波長が５３２ｎｍのレーザ光を照射できるＮｄ−ＹＡＧレーザ装置などが挙げられる。なお、副レーザ光は、パルス状のレーザ光ではなく、連続的に照射されるレーザ光である。

図３は、導光管群の概略構成図である。図示するように、導光管群２０は、折曲部を有する複数の導光管２１がベアリング２３を介して相互に回動自在に接続されて構成されている。末端の２つの導光管２１のうち一方は、基台２４に接続され、他方はＸ線発生部３０に接続されている。また、各折曲部には、入射した主レーザ光及び副レーザ光を導光管２１の折れ曲がる方向に反射させる導光管ミラー２２が配設されている。本実施形態では、導光管群２０は、合計７個の導光管２１と合計８個の導光管ミラー２２とから構成されている。また、導光管２１には、その位置を安定させるべくウェイト２６が設けられている。

かかる構成の導光管群２０によれば、レーザ光照射装置１０からの主レーザ光及び副レーザ光が、基台２４に設けられたミラー２５を介して導光管２１内に導入され、導光管ミラー２２により反射されて、Ｘ線発生部３０に導かれる。各導光管２１は回動自在であるので、例えばＸ線発生部３０に至るまでの間にある障害物を避けるような一本の導光路を形成できるようになっている。

図４は、Ｘ線発生部の概略構成図である。図示するように、Ｘ線発生部３０は、主レーザ光を集光する集光部４０と、主レーザ光が照射されて高エネルギーＸ線を発生するターゲット部５０とから構成されている。

図示するように、集光部４０は、光学系Ｌ１と光学系Ｌ２と、傾斜角度検出手段の一例である傾斜角度センサ４８と、回転角度検出手段の一例であるＣＣＤカメラ４９と、主レーザ光の集光を制御するための制御手段の一例である制御装置（図示せず）を備えている。

光学系Ｌ１は、角度調整用ミラーの一例であるステアリングミラー４１、ダイクロイックミラー（ビームスプリッタ）４２、折り返しミラー４３及び軸外し放物面ミラー４４から構成され、これらのミラーを経由してレーザ光照射装置１０（図１参照）からの主レーザ光はターゲット部５０に照射される。

ステアリングミラー４１は、そのＸ軸及びＹ軸回りに回動可能に配設されており、後述する制御装置（図示せず）により角度調整されるように構成されている。ステアリングミラー４１の角度を変えることにより、主レーザ光が軸外し放物面ミラー４４に入射する角度を調整することが可能となっている。

一方、光学系Ｌ２は、ステアリングミラー４１、ダイクロイックミラー４２及びハーフミラー４５から構成されている。副レーザ光は、ダイクロイックミラー４２により主レーザ光と分離されて傾斜角度検出手段の一例である傾斜角度センサ４８に照射される。また、副レーザ光は、ハーフミラー４５により分岐されて回転角度検出手段の一例であるＣＣＤカメラ４９に照射される。

傾斜角度センサ４８は、平凸レンズ４６と位置センサ４７とから構成され、位置センサ４７が平凸レンズ４６を介して副レーザ光を受光し、その受光した位置に基づいて、副レーザ光の光軸と受光部の法線との成す角である傾斜角度を検出するものである。この傾斜角度の算出についての詳細は後述する。

ＣＣＤカメラ４９は、導光管群２０に入射する前における副レーザ光を基準として、ステアリングミラー４１から受光した副レーザ光のその光軸回りの回転角度を検出するものである。この回転角度の検出についての詳細は後述する。

制御装置は、傾斜角度センサ４８から傾斜角度が入力され、ＣＣＤカメラ４９の整形マスク画像から得られる回転角度が入力され、これらの角度とあらかじめ設定された最適傾斜角度データとに基づいてステアリングミラー４１の姿勢を制御するものである。かかる制御により、主レーザ光は軸外し放物面ミラー４４の焦点に常に集光されるようになる。この制御についての詳細については後述する。

ターゲット部５０は、主レーザ光が入射されて高エネルギー電子を発生するターゲット試料５１と、当該高エネルギー電子との相互作用により高エネルギーＸ線を発生するＸ線変換材５２とから構成されている。尚、ターゲット試料５１自身をＸ線変換材５２とみなしてもよい。

本実施形態では、ターゲット部５０は、さらに、試料支持軸５３と巻取り軸５４とを具備している。試料支持軸５３にテープ状に形成されたターゲット試料５１が巻きつけられ、巻取り軸５４がそのテープ状のターゲット試料５１を巻き取るように構成されている。また、ターゲット試料５１は、軸外し放物面ミラー４４の焦点を通るように試料支持軸５３と巻取り軸５４とに張設されている。

ターゲット試料５１に軸外し放物面ミラー４４により集光された主レーザ光が照射されると、高エネルギー電子が発生する。そして、この高エネルギー電子とＸ線変換材５２との相互作用により、Ｘ線変換材５２から高エネルギーＸ線が発生する。

ターゲット試料５１は、パルス状の主レーザ光により高エネルギー電子を生成させることができるものであれば材質は特に限定されない。ターゲット試料５１としては、例えば金属やプラスチックなどであってもよいが、ターゲット試料５１自身をＸ線変換材５２とみなして直接Ｘ線を発生させる場合、より原子番号の大きい原子からなるものが好ましい。より原子番号の大きい原子からなるものを用いると、制動放射によってより多くの高エネルギーＸ線が発生する。例えば、銅やタンタルテープなどを好適に用いることができる。また、ターゲット試料５１の形状についても、パルス状のレーザ光により高エネルギー電子を生成させることができるものであれば特に限定されない。

ここで、傾斜角度センサ４８による副レーザ光の傾斜角度の検出について図５を用いて詳細に説明する。図５は、傾斜角度センサに入射する副レーザ光を示す概略図及び位置センサにより計測された副レーザ光の位置を示す概略図である。

図５（ａ）は、位置センサ４７及び平凸レンズ４６をＹ軸方向から見たＸ−Ｚ平面の平面図である。同図に示すように、平凸レンズ４６は、位置センサ４７の受光面の所定位置Ｏに焦点が合わされて配設され、副レーザ光が位置センサ４７の受光面の法線に対して傾斜している。

このときの副レーザ光と法線とが成す傾斜角度θ_Ｘは、次のように検出される。まず、位置センサ４７の受光面における集光点Ｉの位置と受光面の所定位置Ｏとの差をＸ成分について計算する。すなわち、図５（ｃ）に示すように差δ_Ｘを計算する。ここで、平凸レンズ４６の焦点距離をｆとすると、δ_Ｘ＝ｆ×θ_Ｘという関係が成立する。よって、Ｘ−Ｚ平面における法線と副レーザ光とが成す傾斜角度θ_Ｘを検出することができる。

Ｙ−Ｚ平面における法線と副レーザ光とが成す傾斜角度θ_Ｙも同様に算出することができる。図５（ｂ）は、位置センサ４７及び平凸レンズ４６をＸ軸方向から見たＹ−Ｚ平面の平面図である。同図に示すように、平凸レンズ４６は、位置センサ４７の受光面の所定位置Ｏに焦点が合わされて配設され、副レーザ光が位置センサ４７の受光面の法線に対して傾斜している。

このときの副レーザ光と法線とが成す傾斜角度θ_Ｙは、次のように検出される。まず、位置センサ４７の受光面における集光点Ｉの位置と受光面の所定位置Ｏとの差をＹ成分について計算する。すなわち、図５（ｃ）に示すように差δ_Ｙを計算する。ここで、平凸レンズ４６の焦点距離をｆとすると、δ_Ｙ＝ｆ×θ_Ｙという関係が成立する。よって、Ｙ−Ｚ平面における法線と副レーザ光とが成す傾斜角度θ_Ｙを算出することができる。

次に、ＣＣＤカメラ４９による副レーザ光のその光軸回りの回転角度の検出について図６を用いて詳細に説明する。図６（ａ）は整形マスクの正面図、同図（ｂ）は回転角度センサに入射する副レーザ光の像を示す概略図である。ここでは、貫通孔の一例として円形開口を示したが、パターン認識が容易に行える形状であればこれに限定されない。

図６（ａ）に示すように、整形マスク１６には、第１貫通孔１７と第２貫通孔１８とが設けられており、これらの貫通孔の中心を結ぶ直線を基準線Ｌａとする。副レーザ光がこれらの第１貫通孔１７及び第２貫通孔１８を通過して２つに分割され、その光軸回りに回転しないならば、カメラレンズでこれら第１貫通孔１７及び第２貫通孔１８へピントを合わせた状態においてＣＣＤカメラ４９で撮像される２つの副レーザ光の像は、第１貫通孔１７と第２貫通孔１８の位置関係を保ったまま観測されるはずである。

しかしながら、副レーザ光が導光管群２０や光学系Ｌ１、Ｌ２を経由する際にその光軸回りに回転したとすると、図６（ｂ）に示すように、２つの副レーザ光の像である第１の像６１と第２の像６２とが観測される。すなわち、基準線Ｌａ上の第１の像６１と、基準線Ｌａからずれた第２の像６２とがＣＣＤカメラ４９に撮像されている。よって、第１の像６１と第２の像６２とを結ぶ直線Ｌｂと基準線Ｌａとの成す角を求めれば、副レーザ光の回転角度を検出し得る。

具体的には、ＣＣＤカメラ４９により撮像した画像データを画像認識処理を用いて回転角度αを検出する。図７は、回転角度を検出する画像認識処理を説明する図である。まず、図７（ａ）に示すように、第１の像６１と同形状の第１画像パターン７１で画像データ６０をスキャンする。このとき、画像データ６０中の各位置ごとに、第１画像パターン７１と画像データ６０との輝度の差を算出する。これにより、その輝度の差が最も小さいときの位置に第１の像６１がある、ということが認識される。

次に、図７（ｂ）に示すように、第２の像６２と同形状の第２画像パターン７２を、画像データ６０中に認識された第１の像６１の回りに基準線Ｌａから回動させる。この回動する際の各位置ごとに、第２画像パターン７２と画像データ６０との輝度の差を算出する。これにより、その輝度の差が最も小さいときの位置に第２の像６２がある、ということが認識される。よって、このときの第２の像６２を回動させた角度が副レーザ光のその光軸回りの回転角度αとなる。

以上のように、傾斜角度センサ４８から副レーザ光の傾斜角度θ_Ｘ及びθ_Ｙが検出され、ＣＣＤカメラ４９から副レーザ光のその光軸回りの回転角度αが検出される。

制御装置は、これらの傾斜角度θ_Ｘ、θ_Ｙ及び回転角度αと最適傾斜角度データとに基づいて、軸外し放物面ミラー４４の焦点に主レーザ光が常に集光されるようにステアリングミラー４１の姿勢を制御する。

ここで最適傾斜角度データとは、軸外し放物面ミラー４４の焦点に主レーザ光が集光されたときにおける副レーザ光の傾斜角度である最適傾斜角度を回転角度ごとに定めたものである。最適傾斜角度データは、次のように作成される。

まず、軸外し放物面ミラー４４の焦点近傍に、ターゲット部５０に代えて対物レンズとＣＣＤカメラを配置し、対物レンズを介してＣＣＤカメラで受光した主レーザ光の像を表示する表示装置（図示せず）を準備する。次に、表示装置に表示された主レーザ光の像が最小になるようにステアリングミラー４１の角度を調節する。なお、主レーザ光の像が最小になったか否かは、目視により判断してもよいし、既知の画像認識処理により行うこともできる。

次に、主レーザ光の像が最小になったときにおける、傾斜角度センサ４８で検出した副レーザ光の傾斜角度である最適傾斜角度θ_Ｘ、θ_Ｙを、ＣＣＤカメラ４９で検出した副レーザ光の回転角度αに対応付けて記録する。以降、副レーザ光をその光軸回りに回動させ、その都度、最適傾斜角度θ_Ｘ、θ_Ｙをその回転角度αに対応付けて記録する。このように最適傾斜角度θ_Ｘ、θ_Ｙを回転角度αに対応付けたものを最適傾斜角度データとする。

本実施形態では、回転角度αが０、４５、９０、１３５、１８０、２２５、２７０、３１５、３６０度である場合について最適傾斜角度θ_Ｘ、θ_Ｙ（ｍｒａｄ）を測定し、記録した。これらの回転角度と最適傾斜角度θ_Ｘとプロットしたグラフを図８に示す。

図８には、実験により得られた各回転角度における最適傾斜角度θ_Ｘの実測値を四角と三角の点で表してある。また、周期は２π（ｒａｄ）であるので、回転角度αを変数とするフーリエ級数を求め、これを折れ線グラフとして示してある。これにより実測の回転角度以外の回転角度についても最適傾斜角度θ_Ｘが示されている。なお、各回転角度における最適傾斜角度θ_Ｘは一定の値ではなく、変動していることがわかる。このことは、収差を含む主レーザ光を軸外し放物面ミラーに入射させる場合においては、回転角度も考慮しなければならないことを裏付けている。

同様に、各回転角度における最適傾斜角度θ_Ｙを作成する。各回転角度に対応する最適傾斜角度θ_Ｘ、θ_Ｙをプロットしたグラフを図９に示す。またフィティングで得られたフーリエ級数は以下のとおりである。

図示するように、例えば、回転角度が４５度であるときの最適傾斜角度θ_Ｘは、約−０．６（ｍｒａｄ）であり、最適傾斜角度θ_Ｙは約０．０５である。

制御装置は、図９に示したような最適傾斜角度データを用いてステアリングミラー４１の姿勢を次のように制御する。

まず、制御装置は、ＣＣＤカメラ４９から副レーザ光の回転角度を取得する。例えばこのときの回転角度が９０度であるとする。次に、制御装置は、回転角度が９０度に対応する最適傾斜角度θ_Ｘと最適傾斜角度θ_Ｙとを最適傾斜角度データから抽出する。これにより、最適傾斜角度θ_Ｘとして０（ｍｒａｄ）、最適傾斜角度θ_Ｙとして０．５（ｍｒａｄ）が抽出される。その後、制御装置は、傾斜角度センサ４８から入力される傾斜角度θ_Ｘと傾斜角度θ_Ｙとが、それぞれ０（回転角度が９０における最適傾斜角度θ_Ｘ）、０．５（回転角度が９０における最適傾斜角度θ_Ｙ）となるように、ステアリングミラー４１の姿勢を制御する。

このような制御により、副レーザ光が最適傾斜角度をもって傾斜角度センサ４８に入射すると、主レーザ光は、その最適傾斜角度で軸外し放物面ミラー４４に入射する。この結果、主レーザ光は、軸外し放物面ミラー４４の焦点に収差なく集光する。

以上に説明したように、高エネルギーＸ線発生装置では、レーザ光照射装置１０から主レーザ光及び副レーザ光が導光管群２０を介してＸ線発生部３０に導かれる。そして、Ｘ線発生部３０では副レーザ光の傾斜角度及び回転角度を検出し、主レーザ光を軸外し放物面ミラー４４の焦点に集光するように制御する。これにより、遠隔の狭隘部等に主レーザ光を導くべく各導光管２１を回動させることにより主レーザ光が回転しても、主レーザ光を確実に集光し、常に高エネルギーの主レーザ光をターゲット部５０に照射することができる。これにより、レーザ光照射装置１０から導光管群２０を介して遠隔の位置に高エネルギーＸ線を確実に照射し得る高エネルギーＸ線発生装置が提供される。

なお、高エネルギーＸ線を照射する場合のみならず、ターゲット部５０を適宜構成することにより、種々の高エネルギー粒子を照射し得る高エネルギー粒子発生装置が提供される。例えば、高エネルギーのイオンビームを発生させる高エネルギーイオンビーム発生装置を構成してもよい。このようなイオンビームは癌治療への応用が期待されている。一般に、強度１０^１８Ｗ／ｃｍ^２以上の高エネルギーのパルスレーザを、厚さ数μｍの薄膜に照射すると、薄膜裏面（レーザ光照射面の裏面）の法線方向に指向性を有する数ＭｅＶから数十ＭｅＶの高エネルギーのイオンビームが発生することが知られている。そこで本発明のターゲット部５０を、例えばプラスチックなどの薄膜が主レーザ光に照射されるように構成することで、高エネルギーのイオンビームを発生させる高エネルギーイオン発生装置が得られる。

また、本発明の集光部４０は、軸外し放物面ミラー４４の焦点に光源からのレーザ光を確実に集光し得る集光装置として有用なものである。

本発明は、Ｘ線を利用して非破壊検査を行う産業分野や、イオンビームを利用して癌治療に用いる産業分野で有効に利用し得る。

本発明の実施形態に係る高エネルギーＸ線発生装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係るレーザ光照射装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る導光管群の概略構成図である。 本発明の実施形態に係るＸ線発生部の概略構成図である。 傾斜角度センサに入射する副レーザ光を示す概略図及び位置センサにより計測された副レーザ光の位置を示す概略図である。 整形マスクの正面図及び回転角度センサに入射する副レーザ光の像を示す概略図である。 回転角度を検出する画像認識処理を説明する図である。 回転角度と最適傾斜角度θ_Ｘとプロットしたグラフである。 各回転角度に対応する最適傾斜角度θ_Ｘ、θ_Ｙをプロットしたグラフである。 従来技術に係るＸ線発生部の構成を説明する概略平面図である。 軸外し放物面ミラーに入射する主レーザ光とその像との関係を示す概略図である。 Ｓｅｉｄｅｌの５収差を示す図である。 収差に対応する主レーザ光の波面形状を示す図である。 主レーザ光と収差とを説明する図である。 軸外し放物面ミラーに入射する主レーザ光とその像との関係を示す概略図である。

符号の説明

１０ レーザ光照射装置
１１ 主レーザ光源
１２ 副レーザ光源
１３ ビームエキスパンダ
１４ ダイクロイックミラー
１５ 副レーザ光用ミラー
１６ 整形マスク
１７ 第１貫通孔
１８ 第２貫通孔
１９ 合成像
２０ 導光管群
２１ 導光管
２２ 導光管ミラー
２３ ベアリング
２４ 基台
２５ ミラー
２６ ウェイト
３０ Ｘ線発生部
４０ 集光部
４１ ステアリングミラー
４２ ダイクロイックミラー
４３ 折り返しミラー
４４ 軸外し放物面ミラー
４５ ハーフミラー
４６ 平凸レンズ
４７ 位置センサ
４８ 傾斜角度センサ
４９ ＣＣＤカメラ
５０ ターゲット部
５１ ターゲット試料
５２ Ｘ線変換材
５３ 試料支持軸
５４ 巻き取り軸
６０ 画像データ
６１ 第１の像
６２ 第２の像
７１ 第１画像パターン
７２ 第２画像パターン
１００ Ｘ線発生部
１０１ ターゲット
１０２ 傾斜角度センサ
１０３ ステアリングミラー
１０４ ダイクロイックミラー
１０５ 折り返しミラー
１０６ 軸外し放物面ミラー
１０７ 平凸レンズ
１０８ 位置センサ

Claims (9)

1. パルス状の主レーザ光及び当該主レーザ光と光軸を共有する副レーザ光を照射するレーザ光源と、
   前記主レーザ光及び副レーザ光を前記レーザ光源から遠隔の位置に導く導光手段と、
   前記導光手段からの前記主レーザ光及び前記副レーザ光を任意の角度に反射し得るように回動自在に構成された角度調整用ミラーと、
   前記角度調整用ミラーから前記主レーザ光が入射される軸外し放物面ミラーと、
   前記軸外し放物面ミラーにより集光された前記主レーザ光が照射されて高エネルギー粒子を発生させるターゲットと、
   前記角度調整用ミラーから前記副レーザ光を受光面に受光すると共に当該副レーザ光の光軸と当該受光面の法線とが成す傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、
   前記導光手段に入射する前における前記副レーザ光を基準として、前記角度調整用ミラーから受光した前記副レーザ光のその光軸回りの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
   前記軸外し放物面ミラーの焦点に前記主レーザ光が集光されたときにおける前記副レーザ光の傾斜角度である最適傾斜角度を前記回転角度ごとに定めた最適傾斜角度データが予め設定された制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記回転角度検出手段より前記副レーザ光の回転角度を取得し、当該回転角度に対応する副レーザ光の最適傾斜角度を前記最適傾斜角度データから抽出し、当該最適傾斜角度で前記副レーザ光が前記傾斜角度検出手段に受光されるように前記角度調整用ミラーを回動させることを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
2. 請求項１に記載する高エネルギー粒子発生装置において、
   前記最適傾斜角度データは、前記軸外し放物面ミラーの焦点近傍で前記主レーザ光の像を画像データとして取得し、前記主レーザ光が一点に結像した画像データが得られるように前記角度調整用ミラーの角度を調整し、このときの前記傾斜角度を前記回転角度に対応付けて作成したものである
   ことを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載する高エネルギー粒子発生装置において、
   前記傾斜角度検出手段は、前記副レーザ光の前記受光面における像の位置と前記受光面の所定位置との差を算出するとともに、当該所定位置に焦点が合わされたレンズを介して前記角度調整用ミラーから前記副レーザ光が照射されるように構成され、前記差と前記レンズの焦点距離から前記傾斜角度を算出する
   ことを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する高エネルギー粒子発生装置において、
   前記レーザ光源と前記導光手段との間に配設された第１貫通孔及び第２貫通孔を有する整形マスクを具備し、
   前記副レーザ光は、前記第１貫通孔及び第２貫通孔を通過することにより２つに分割され、
   前記回転角度検出手段は、２つに分かれた前記副レーザ光の像である第１の像及び第２の像を受光すると共に、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とを結ぶ直線を基準線とし、前記第１の像を中心として前記第２の像の前記基準線からの角度を前記回転角度として算出する
   ことを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する高エネルギー粒子発生装置において、
   前記ターゲットは、前記主レーザ光が入射されて高エネルギー電子を発生するターゲット試料と、当該高エネルギー電子との相互作用により高エネルギーＸ線を発生するＸ線変換材とから構成されている
   ことを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
6. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載する高エネルギー粒子発生装置において、
   前記導光手段は、折曲部を有する複数の導光管がベアリングを介して相互に回動自在に接続され、
   前記各導光管の折曲部には、入射した主レーザ光及び副レーザ光を導光管の折れ曲がる方向に反射させるミラーが配設されている
   ことを特徴とする高エネルギー粒子発生装置。
7. レーザ光源からのパルス状の主レーザ光及び当該主レーザ光と光軸を共有する副レーザ光が導光手段を介して入射されると共に、これらの主レーザ光及び副レーザ光を任意の角度に反射し得るように回動自在に構成された角度調整用ミラーと、
   前記角度調整用ミラーから前記主レーザ光が入射されてその焦点に前記主レーザ光を集光する軸外し放物面ミラーと、
   前記角度調整用ミラーから前記副レーザ光を受光面に受光すると共に当該副レーザ光の光軸と当該受光面とが成す傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、
   前記導光手段に入射する前における前記副レーザ光を基準として、前記角度調整用ミラーから受光した前記副レーザ光のその光軸回りの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
   前記軸外し放物面ミラーの焦点に前記主レーザ光が集光されたときにおける前記副レーザ光の傾斜角度である最適傾斜角度を前記回転角度ごとに定めた最適傾斜角度データが予め設定された制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記回転角度検出手段より前記副レーザ光の回転角度を取得し、当該回転角度に対応する副レーザ光の最適傾斜角度を前記最適傾斜角度データから抽出し、当該最適傾斜角度で前記副レーザ光が前記傾斜角度検出手段に受光されるように前記角度調整用ミラーを回動させることを特徴とする集光装置。
8. パルス状の主レーザ光及び当該主レーザ光と光軸を共有する副レーザ光を照射するレーザ光源と、
   前記主レーザ光及び副レーザ光を前記レーザ光源から遠隔の位置に導く導光手段と、
   前記導光手段からの前記主レーザ光及び前記副レーザ光を任意の角度に反射し得るように回動自在に構成された角度調整用ミラーと、
   前記角度調整用ミラーから前記主レーザ光が入射される軸外し放物面ミラーと、
   前記軸外し放物面ミラーにより集光された前記主レーザ光が照射されて高エネルギー粒子を発生させるターゲットと、
   前記角度調整用ミラーから前記副レーザ光を受光面に受光すると共に当該副レーザ光の光軸と当該受光面の法線とが成す傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、
   前記導光手段に入射する前における前記副レーザ光を基準として、前記角度調整用ミラーから受光した前記副レーザ光のその光軸回りの回転角度を検出する回転角度検出手段とを備える高エネルギー粒子発生装置を用いた高エネルギー粒子発生方法であって、
   前記軸外し放物面ミラーの焦点に前記主レーザ光が集光されたときにおける前記副レーザ光の傾斜角度である最適傾斜角度を前記回転角度ごとに定めた最適傾斜角度データを求める工程と、
   前記回転角度検出手段より前記副レーザ光の回転角度を取得し、当該回転角度に対応する副レーザ光の最適傾斜角度を前記最適傾斜角度データから抽出し、当該最適傾斜角度で前記副レーザ光が前記傾斜角度検出手段に受光されるように前記角度調整用ミラーを回動させる工程とを備える
   ことを特徴とする高エネルギー粒子発生方法。
9. レーザ光源からのパルス状の主レーザ光及び当該主レーザ光と光軸を共有する副レーザ光が導光手段を介して入射されると共に、これらの主レーザ光及び副レーザ光を任意の角度に反射し得るように回動自在に構成された角度調整用ミラーと、
   前記角度調整用ミラーから前記主レーザ光が入射されてその焦点に前記主レーザ光を集光する軸外し放物面ミラーと、
   前記角度調整用ミラーから前記副レーザ光を受光面に受光すると共に当該副レーザ光の光軸と当該受光面とが成す傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、
   前記導光手段に入射する前における前記副レーザ光を基準として、前記角度調整用ミラーから受光した前記副レーザ光のその光軸回りの回転角度を検出する回転角度検出手段とを備える集光装置を用いた集光方法であって、
   前記軸外し放物面ミラーの焦点に前記主レーザ光が集光されたときにおける前記副レーザ光の傾斜角度である最適傾斜角度を前記回転角度ごとに定めた最適傾斜角度データを求める工程と、
   前記回転角度検出手段より前記副レーザ光の回転角度を取得し、当該回転角度に対応する副レーザ光の最適傾斜角度を前記最適傾斜角度データから抽出し、当該最適傾斜角度で前記副レーザ光が前記傾斜角度検出手段に受光されるように前記角度調整用ミラーを回動させる工程とを具備する
   ことを特徴とする集光方法。