JPH06502254A - 物体の横方向ずれ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の　口　れ測　装 技術分野 本発明は、物体のずれ測定装置、特に、物体の横方向ずれ測定装置に関する。

従来の技術 レーザー光線の方向に沿って、レーザー、コーナーミラー、反射板、干渉プリズ ム、及びレンズを連続的に設けた物体の横方向ずれ測定装置は公知である。（ケ ーエソチ・ケー・ヤンバイエフ（Ｋｈ、　ｋ、　Ｙａｒｎｂａｙｅｖ）　ｒ特殊 測地側量器Ｊ　１９９０、ネドラ（Ｎｅｄｒａ）　（モスクワ）９０〜９４頁参 照）。

この公知の装置では、コーナーミラーが測定される物体に置かれる。

レーザー光線はコーナーミラーを通り、反射板を介して干渉プリズムに到達し、 その面で反射する。

得られたレーザー光線の干渉は、反射板の後に設けたレンズで観察される。

コーナーミラーに横方向のずれがあると、観察された干渉縞の傾斜角は変わる。

結果、レーザー光線か２倍移動し、かつ、干渉縞を局地的に観察した時、干渉縞 の傾斜角を正確に測定するのは困難であるので、横方向のずれの測定精度は、不 十分である。

物体の横方向ずれ測定装置の別の公知の技術では、平行光線のレーザー光源と、 レーザー光線に沿って、レーザー光線変換器、光線分析器、及び分析処理器に電 気的に接続されている光検出器が、連続して設けられている（ＳＵ、　Ａ、　１ ４３２３３４）。

この装置では、レーザー光線変換器は、レーザー光線モジュレータ−の形態を有 しており、レーザー光線の分析器に到達した位置と、最初の位置とを、光線分析 器は偏光分析器で比較測定して、レーザー光線の偏光ベクトルの方向を変え、レ ーザー光線により、分析器の出力時の光線の強さを変える。分析器の出力は、光 検出器の入力と光学的に接続されている。

従って、光検出器のシグナルは、レーザー光線の偏光ベクトルの転換角度に比例 する。

このベクトルは、レーザー光線に対して、分析器と、それに固着されている光検 出器の、最初の位置からの横方向のずれにより測定される。

その結果、レーザー光線の偏光ベクトルの小さな変化に対する分析器と光検出器 の反応はラフになり、物体の横方向ずれの測定精度は余り高くない。

また、この装置では、横方向のずれを、前もってセットした方向における一つの 成分についてのみしか、測定することはできない。

発明の詳細な説明 本発明の目的は、光学装置を干渉測定可能なものにし、それにより、物体の横方 向ずれ測定の精度を著増し、かつ装置の機能を広げ、前もって定めた横方向のず れの２成分を同時に測定できる、物体の横方向ずれ測定装置を提供することにあ る。

この目的は、レーザー光源と、平行なレーザー光線の方向に沿って連続して設け られているメインのレーザー光線変換器、主光線分析器、及び分析処理器に電気 的に接続されている主光検出器を備えている物体の横方向ずれ測定装置において 、メインのレーザー光線変換器が、前もってセットされた収束角度と、２つの平 行ビーム間の前もって定めた周波数のずれにより、平行にされたレーザー光線の ２つのビームを確実に形成し、この２つの平行ビームが、平行光線の方向に沿っ て、メインのレーザー光線変換器の直後に取り付けられているメインの分光器を 通過し、平行ビームの多対が、直交面に配置され、直角に偏光されて、２対の収 束ビームになり、それから、１つの直交する干渉を形成することができ、平行光 線の方向に沿って、主分光器の直後に取り付けられている補助のレーザー光線変 換器を通過し、平行光線の方向に沿って、補助のレーザー光線変換器の直後で、 メインの光線分析器の前に設けられている補助の分光器を通過し、補助の分光器 と光学的に接続されていて、メインの光線分析器の透過面に、その透過面か直交 するように設けられている補助光線分析器を通過し、レファレンス光検出器と補 助光検出器は、メインの分光器と補助光線分析器に、それぞれ光学的に接続され ており、かつ分析処理器に電気的に接続されていることを特徴とする物体の横方 向ずれ測定装置によって達成される。

メインのレーザー光線変換器から出る２つの平行ビーム間の周波数のずれがゼロ に等しい時には、光検出器を走査型にするのがよい。

メインのレーザー光線変換器から出る２つの平行ビーム間の周波数のずれかゼロ 以外の時には、それぞれ溝孔のついたグリッドを、平行光線の方向Ａに沿って、 それぞれ光検出器のすぐ前に、次の算式から割りだせる、予め定めたスペースδ 　をもって設けるのがよい。

δ＝λ／２ｓｉｎ（θ／２） （λは、レーザー光線の波長、θは、多対の平行ビームの収束角度である）。

本発明の装置は、測定精度か改善されており、測定すべき物体の領域で、２つの 相対的に直交する干渉領域を形成することにより、物体の横方向のずれの２つの 成分を、同時に測定することができる。

メインの光線分析器を有するメインの光検出器、及び補助分析器を有する補助光 検出器により、各干渉領域はそれぞれ記録され、従来の光学的測定方法の中で最 も正確な干渉測定法で、横方向のずれの２つの成分を同時に測定することができ る。

図面の簡単な説明 本発明の実施例を、添付の図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施例としての物体の横方向ずれ測定装置の概要図である 。

図２は、図１の装置のレーザー光線変換器の光学的配置図である。

図３は、図１の装置における別のレーザー光線変換器の光学的配置図である（軸 側投影法による）。

図４は、本発明の第２実施例の概要図である。

図５は、図２の変換器の別の実施例の光学的配置図である。

図６は、図１の装置で作られたビームの２次元干渉を表す図である。

実施例 本発明の第１実施例の物体の横方向ずれ測定装置（図１）は、平行光線のレーザ ー光源（１）と、レーザー光線の方向Ａに沿って連続して並ぶ、コリメーター（ ２）、レーザー光線変換器（３）、分光器（４）、レーザー光線変換器（５）、 分光器（６）、光線分析器（７）、及び光検出器（８）を備えている。光検出器 （８）の出力は、分析処理器（１０）の入力（９）に電気的に接続されている。

光線分析器（１１）は、分光器（６）に光学的に接続され、その平行レーザー光 線の透過面は、光線分析器（７）の平行レーザー光線の透過面に対して直交する ように設けられている。

光検出器（１２）は分光器（４）に、光検出器（１３）は光線分析器（１１）に 、それぞれ光学的に接続され、かつ分析処理器（１０）の人力（１４）　（１５ ）に、それぞれ電気的に接続されている。

光検出器（１２）は、レファレンス光検出器である。

本発明の装置の第１実施例において、コリメーター（２）は、レーザー光線の方 向Ａに沿って連続して並ぶ、レンズ（１６）（１７）を有している。

レーザー光線変換器（３）（図１）（図２）は、平行になっているレーザー光線 の２つのビーム（Ｂ）（Ｃ）を、前もって定めた収束角度θに、また、ビーム（ ＢＸＣ）間を、前もって定めた周波数のずれに確実に保つように作られている。

この目的のため、変換器（３）（図２）は、レーザー光線の方向Ａに沿って連続 して並ぶ、半透明フィルム（１９）を内蔵する分光立方体（１８）、レーザー光 線を２つのレーザービーム（Ｂ）（Ｃ）に分ける、表面をミラーで被膜したプリ ズム（２０）を備えており、それは、プリズム（２１）　（２２）を介して、ミ ラーを被膜したプリズム（２３）に光学的に接続され、プリズム（２３）から、 ２つのレーザービーム（Ｂ）（Ｃ）が放射される。

これら２つのレーザービーム（Ｂ）（Ｃ）のために（図１）、分光器（４）は光 学的接続板（２４）（２５）を有し、そのうち（２４）は、レーザービーム（Ｂ ）の光路に設けられていて、変換器（５）と光学的に接続されている。他の（２ ５）は、レーザービーム（Ｃ）の光路に設けられ、変換器（５）と光学的に接続 されている。

レーザー光線変換器（５）（図１）は、２つのレーザービーム（Ｂ）（Ｃ）の多 対のビームが、直交する面に来るように偏光させられて、２対の平行ビームにな り、それから、１つの直交する干渉を確実に形成するように設計されている。

この目的のため、レーザー光線変換器（５）（図３）は、レーザービーム（Ｂ） （Ｃ）の光路に設けた２つの分光板（２６）　（２７）を備えており、それらは 分光器（６）にそれぞれ光学的に接続されている。

ミラー（２８）　（２９）は、１／２波長板（３０）（３１）を介して、分光器 （６）にそれぞれ光学的に接続されている。

本発明の装置の第１実施例では、レーザー光線変換器（３）（図１）からの平行 にされたレーザー光線の２つのビーム（Ｂ）（Ｃ）間の（ドツプラー効果におけ る）周波数のずれ（偏移）は、ゼロに等しい。

従って、光検出器（８）（１２）　（１３）は走査型である。

図４に示された本発明の装置の第２実施例は、図１に示されたものと似ている。

その相違は、第２実施例（図４）では、レーザー光線変換器（３）からの２つの 平行ビーム（Ｂ）（Ｃ）間の（ドツプラー効果における）周波数のずれが、ゼロ 以外であることである。

この目的のため、レーザー光線変換器（３）（図５）内に、矢印（Ｄ）（Ｅ）に 沿って往復運動するようになっているプリズム（３２）が設けられている。

プリズム（３２）は、ばね（３５）とカム（３７）により、案内（３４）内で移 動するようにして、基板（３３）に設けられており、ばね（３５）は、基板（３ ３）の一端とケース（３６）の他端に止着され、カム（３７）は、基板（３３） に固着されているストッパ（３９）の上にある球（３８）に接触している。

この場合（図４）、光検出器（４０）　（４１）　（４２）は、溝孔のついたグ リッド（４３）（４４）（４５）を有しており、それらは、平行光線の方向Ａに 沿って、それぞれの光検出器のすぐ前に、次の算式から割りだせる前もって定め たスペース　δ　をもって取り付けられている。

δ＝λ／２ｓｉｎ（θ／２） （λ　は、レーザー光線の波長である）。

本発明の物体の横方向ずれ測定装置は、次のように作用する。

レーザー光源（１）（図１）と、コリメーター（２）、レーザー光線変換器（３ ）（５）、分光器（４）、及びレファレンス光検出器（１２）は、固定した基板 （４６）に取り付けられている。

一方、分光器（６）、光線分析器（７）、（１１）及び光検出器（８）（１３） は、基板（４７）に取り付けられている。

基板（４７）と基板（４６）との関係から、本発明の装置によって、物体の横方 向のずれが測定される。

レーザー光源（１）の光線は、コリメーター（２）のレンズ（１６）（１７）を 通過し、レーザー光線変換器（３）（図２）に入り、そこで平行にされたレーザ ー光線は、半透明フィルム（１９）を内蔵する分光立方体（１８）によって、２ つの殆ど同様のレーザービーム（Ｂ）（Ｃ）に分けられる。

それらは、プリズム（２０）の２つのミラー面の各面に達し、そこから、反射光 線前もって定めた収束角度θ、及びビーム（Ｂ）（Ｃ）間の前もって定めた周波 数のずれ（第１実施例ではゼロに等しい）で放射される。

レーザー光線変換器（３）の出力時の、前もって定めた収束角度θのｌくラメ− ターと、ビーム（Ｂ）（Ｃ）間の距離は、変換器（３）の要素の最初の設計ｌ々 ラメーターで、大半のビーム（Ｂ）（Ｃ）は光学的接続板（２４）（２５）を通 過して、レーザー光線変ビーム（Ｂ）（Ｃ）は、１７２波長板（３０）　（３１ ）を通り、分光器（６）に到達する。

せられて、（Ｂ　’）（Ｃ’）（Ｂ”）（Ｃ”）の２対の平行光線の収束ビーム になり、直交する干渉か確実に形成される。

このようにして、ビームが交差し収束する測定区域で、直交する偏光と、　δ＝ λ／２ｓｉｎ（θ／２）のスペースとを有する、２つの直交する干渉領域か確実 に形成される。

光線の一部は、分光器（６）から光線分析器（７）を経て光検出器（８）に行き 、他の一部は、光線分析器（１１）を経て光検出器（１３）に行く。

２対の収束し、かつ直交して偏光されたビームが分光器（６）に届くので、光線 分析器（７）（Ｉｆ）の位置を選んで、分光器（６）から放射される光線を、直 進と、直従って、光検出器（８）（１３）（図１）は、それぞれ、図６の軸Ｘと Ｙに沿って、基を作る。従って、これは、測定区域で、２つの直交する静止干渉 を作り出す。そレスポンスして測られた、レファレンス光検出器（１２）と、光 検出器（８）（１３）の相（周波数ンの差の変化を記録する。

図４に示す本発明の第２実施例の装置の操作原理は、図１に示す第１実施例の装 置のそれと同じである。

その相違は、変換器（３）（図４）（図５）が、ゼロ以外の周波数のずれを有す る、測定区域のビーム（Ｂ）（Ｃ）間の周波数のずれは、非静止（移動中）の直 交する偏光された干渉を生みだす。

この場合（図４）、光検出器（４０）　（４１）　（４２）の前に、それぞれ溝 孔のついたグリッド（４３）　（４４）　（４５）か配置されている。

非静止干渉の結果、移動中の干渉領域は、溝孔のついたグリッド（４３）　（４ ４）　（４５）を介して走査され、光検出器（４０）（４１）（４２）により記 録される。その出力は、それぞれ分析処理器（１０）に接続され、分析処理器（ １０）は、測定された横方向のずれに応答して、レファレンス光検出器（４１） と、光検出器（４２）（４３）の相（周波数）の差の変化を記録する。

ここに開示した装置によると、記録されたシグナルとレファレンス・シグナルを 比較して、横方向のずれを最も正確に干渉測定することにより、正確に横方向の ずれを測定することができる。

産業上の利用分野 本発明の物体の横方向ずれ測定装置は、ビルや建築学的記念物の基礎、横方向の ずれを正確に測定するために測量中の種々の構築物、たとえば、高磁場船場の配 置、および地球表面の広い面積を含む、各種物体の横方向のずれの２つの成分を 、同時に測定することかできる。

本発明の装置はまた、たとえば、機械工学や造船で、大型部材を曲げることによ って生じる、種々の構築物にかかる負荷の変化による、横方向のずれの測定に用 いることもできる。

口−一一−一一−−コ フロントページの続き （７２）発明者　ベツシャポシュニコフ、アレキサンドルアレキサンド口ヴイッ チ ロシア連邦　１１７０３６　モスクワ　プロスペクト　６０−レチア　オクチャ ブリャ　デー２５　コルブス　２　カーヴ工−２９ （７２）発明者　グラシュヴイリ、ヴイクトル　アルチリエヴイッチ ロシア連邦　１１７６４７　モスクワ　ウーリツア　アカデミ力　力ピツィー　 デー　２６コルブス　２　カーヴエー　２０９ ０シア連邦　１４２０９２　モスコフスカヤ　オブラスト　トロイック　ミクロ ライオンベー　デー　２　カーヴ工−１２０ （７２）発明者　マリシェフ、アレクサンドル　ユリエヴイッチ ロシア連邦　１４２０９２　モスコフスカヤ　オブラスト　トロイック　ウーリ ツア　トセントラルナヤ　デー　２８　カーヴエー　４０（７２）発明者　ミハ イリン、ユーリー　セルゲーヴイッチロシア連邦　１２１３５２　モスクワ　ス ラヴイアンスキー　プルヴアール　デー　５　カーヴ工−３８

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．平行光線のレーザー光源（１）と、平行なレーザー光線の方向Ａに沿って連 続して並べて設けられているメインのレーザー光線変換器（３）、メインの光線 分析器（７）、及び分析処理器（１０）に電気的に接続されているメインの光検 出器（８）を備えている物体の横方向ずれ測定装置において、メインのレーザー 光線変換器（３）が、前もって定めた収束角度θと、ビーム（Ｂ）（Ｃ）間の前 もって定めた周波数のずれで、平行にされたレーザー光線の２つのビーム（Ｂ） （Ｃ）を確実に形成し、２つの平行ビーム（Ｂ）（Ｃ）が、平行光線の方向Ａに 沿って、メインのレーザー光線変換器（３）の直後に設けられている、分光器（ ４）を通過し、平行ビーム（Ｂ）（Ｃ）の各対が、直交して偏光されて、（Ｂ′ ）（Ｃ′）（Ｂ′′）（Ｃ′′）の２対の収束ビームになり、それから、１つの 直交する干渉を形成することができ、平行光線の方向Ａに沿って、メインの分光 器（４）の直後に取り付けられている、補助のレーザー光線変換器（５）を通過 し、平行光線の方向Ａに沿って、補助のレーザー光線変換器（５）の直後でメイ ンの光線分析器（７）の前に設けられている補助の分光器（６）を通過し、補助 の分光器（６）と光学的にに接続されていて、メインの光線分析器（７）の透過 面にその透過面が垂直になるように設けられている補助光線分析器（１１）を通 過し、レファレンス光検出器（１２）と補助光検出器（１３）は、メインの分光 器（４）と補助光線分析器（１１）にそれぞれ光学的に接続されており、分折処 理器（１０）に電気的に接続されていることを特徴とする物体の横方向ずれ測定 装置。
2. ２．メインのレーザー光線変換器（３）から出る２つの平行ビーム間の周波数の ずれがゼロに等しい時に、光検出器（８）（１２）（１３）を各々走査型として あることを特徴とする請求項１記載の物体の横方向ずれ測定装置。
3. ３．メインのレーザー光線変換器（３）から出る２つの平行ビーム間の周波数の ずれがゼロ以外の時に、それぞれ溝孔のついたグリッド（４３）（４４）（４５ ）を、平行光線の方向Ａに沿って、それぞれの各光検出器（４０）（４１）（４ ２）のすぐ前に、算式：δ＝λ／２ｓｉｎ（θ／２）（λをレーザー光線の波長 とする）から割りだせる、前もって定めたスペースδをもって設けていることを 特徴とする請求項１記載の物体の横方向ずれ測定装置。