JPH01237406A

JPH01237406A - 遠隔変位測定装置

Info

Publication number: JPH01237406A
Application number: JP6405888A
Authority: JP
Inventors: Yuji Tsutsumi; 堤　勇二
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-17
Filing date: 1988-03-17
Publication date: 1989-09-21

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）この発明は、例えば、宇宙用アンテナ反Ｉ）Ｊ鏡等の遠
隔位置に配置された物体の熱歪み・振動等による変位を
測定するのに用いる遠隔変位測定装置に関する。

（従来の技術）一般に、通信用もしくは放送用、観測用等を目的として
使用される宇宙用アンテナは、地上において予め折畳ん
だり、あるいは分割されてコンパクトかされ、宇宙空間
に打上げられた後、展開あるいは組立て復元されるもの
で、近時、特に大形化が促進されつつある。

ところで、このような宇宙用アンテナは、その反射鏡の
鏡面の面精度が地上設置用と同様に高い面精度が要求さ
れる。一方、宇宙空間においては、地上に比して激しい
温度変化のある環境にさらされるために、宇宙用アンテ
ナの環境変化に伴う熱歪み等を遠隔位置から高精度に測
定して対処する必要がある。

このため、従来は、第４図あるいは第５図に示すような
遠隔変位測定装置を用いて宇宙用アンテナ等の被測定物
の変位・振動等を測定していた。

先ず、第４図に示すものは、アンテナの反射鏡１に反射
体２を設け、光源３からの光を強度変調してスキャンミ
ラー４を介して反射体２に入射せしめ、この反射体２に
入射した光が戻るまでの時間を別測し、その計測値から
変位演韓部５で反射鏡の変位量を求める。そして、反射
鏡１の各測定点の変位量を検出する場合は、ミラー駆動
装置６て、スキャンミラー４の傾斜角度を変えることに
より、各測定点に対して光を入射させ、各測定点におけ
る変位量を検出する。

しかしながら、上記遠隔変位測定装置では、測定精度を
、いわゆる強度変調による光測距システムに依存してい
る構成上、満足のゆく測定精度を得ることが困難なもの
であった。

一方、第５図に示すものは、アンテナ等の被測定物１ａ
に対してＬＥＤ２ａを設【プ、このＬＥＤ２ａからの光
をレンズ装置６でビーム状の光に変換する。このビーム
状の光は分配ミラー７で光軸に直交する２方向に分配し
て、それぞれをレンズ８ａ、８ｂを介して光センサ９ａ
、９ｂ上に結像され、いわゆる差動法により被測定物２
ａの変位量か測定される。

ところが、上記遠隔変位測定装置では、光源としてのＬ
ＥＤ２ａを被測定物１ａに配設づ−る構成上、被測定物
側に配線等を施さなければならないため、測定の信頼性
が劣るという問題を有ゴる。

また、このＬ　Ｅ　Ｄ　２　ａのエネルギー源が消耗し
たときは、被測定物１ａが遠隔位置にあるために、その
エネルギー源使用できなくなるという問題を有する。さらに、被測定
物１ａの測定点の数を増やすと、その数に対応してレン
ズ装置６、分配ミラー７及び光センサ９ａ、９ｂ等で構
成する光学系が必要となるために、装置が複雑となると
共に、大形となるという問題も有する。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように、従来の遠隔変位測定装置において、
強度変調による光測距システムでは、被測定物の変位を
高精度で測定することが困難であるという問題を有して
いた。

また、光源を被測定物に設けるシステムでは、被測定物
側に配線等を施さなければならないために、信頼性が劣
ると共に、光源のエネルギーが消耗した状態で、変位測
定が困難となるという問題を有する。そして、被測定物
の測定点の数に対応した数の光学系を配設しなければな
らないために、装置が複雑となると共に、大形となると
いう問題も有していた。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡
易にして、可及的に高精度な変位量の測定を実現し得る
ようにした遠隔変位測定装置を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は平行に入射する複数のビーム状の光を受けて
反射する反射方向が可変可能な反射手段と、被測定物に
設けられ前記反射手段で反射された複数のビーム状の光
を受けて平行に反射する複数の反則部材と、この反射部
材からの複数の反射光の各平行移動量を検出して前記被
測定物の面内方向及び面直方向の変位量を求める変位量
測定手段とを備えて遠隔変位測定装置を構成したもので
ある。

（作用）上記構成によれば、ビーム状の平行な複数の光は反射手
段により反射部材に照射され、該反射部材で平行に反射
された複数の反射光が変位量測定手段に導かれる。この
際、変位量測定手段に導かれる複数の反射光は、それぞ
れ被測定物の変位に対応して平行移動される。この変位
量測定手段は導かれた複数の反射光の平行移動量から上
記被測定物の面内方向及び面直方向の変位量を検出する
。

（実施例）以下、この発明の実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係る遠隔変位測定装置を
示すもので、図中１０は例えば宇宙用アンテナの反射鏡
で、その外周壁には略直角二等辺三角形状のコーナキュ
ーブと称する複数の反射部材１１が接着剤等を用いて固
着される。この反射部材１１は測定点を形成するもので
、反射鏡１０の任意の箇所に複数個が配設され、平行に
入射し＝６− た複数のビーム状光を平行に反射する。

また、反射鏡１ｏの反射部材１１に対応して測定部二り
が配設される。この測定部ユには、ビーム状の光を照射
する光源１３、ビームスプリッタ１４、ハーフミラ−１
５、傾斜角度可変用の走査ミラー１６、ミラーボール機
構等の反射方向可変用の反射機構１７及び変位量測定部
１８を形成するＣＣＤＩＩ像素子等像光子置検出用二次
元光センサ１９が配設されている。

ビームスプリッタ１４は光源１３からのビーム状の光を
、例えば２の平行な光に分割してハーフミラ−１５に導
く。このハーフミラ−１５は照射方向に対して４５°傾
斜され、入射したビーム状の光を透過して走査ミラー１
６に導き、かつ、走査ミラー１６より導かれる反射光を
略直交する方向に配設された二次元光センサ１９に照射
せしめる。

上記走査ミラー１６はハーフミラ−１５と同一光軸上で
、該光軸に対して略直交する方向に対設された反ｌ）１
機構１７に対応されており、駆動機構２０を介して傾斜
角度が可変制御される。この駆動機構２０は制御演算部
２１及びパワーアンプ２２に接続されており、その制御
演算部２１で測定点に対応する走査ミラー１６の傾斜角
度を演算して求めた駆動信号によりパワーアンプ２２を
介して駆動制御される。

また、上記二次元光センサ１９には信号処理部２３が接
続される。この信号処理部２３は第２図に示すように、
反射鏡が八位置からＢ位置に変位すると、二次元光セン
サ１９が検出した反射部材１１に照射した２本のビーム
状の光の反射光との変位口ΔＬ１及びΔし２に基づいた
信号が供給される。これにより、信号処理部２３は入射
した信号と、予め設定されている２本のビーム状の光相
互の角度△ｅより反射鏡１０の内周面に沿ったいわゆる
面内方向の変位Δ×と内周面に直交するいわゆる面直方
向の変位Δ２を検出して、反射鏡１０の変位ベクトル量
（方向及び大きさ）を求める。

上記構成において、光源１３から照射されたビーム状の
光はビームスプリッタ１４で平行な２つの光に分割され
た後、ハーフミラ−１５を透過して走査ミラー１６に導
かれる。この走査ミラー１６は上述したように駆動機構
２０を介して所定の傾斜各度に設定されており、入射し
た平行な２つの光を反射方向可変用の反射機構１７に照
射して所定の反射部材１１に入射させる。反ＩＡ？Ｉｓ
材１１に入射した２つの光は、それぞれが入射光と平行
な方向に反射され、再び反射機構１７を介して走査ミラ
ー１６で反射される。この走査ミラー１６で反射された
２つの反射光は、ハーフミラ−１５で反射されて二次元
光センサ１９に入射される。ここで、二次元光センサ１
９に入射する２つの反射光の位置は反射部材１１の位置
によって変化する。すなわち、走査ミラー１６は制御演
算部２１で駆動制御される駆ｌｌ１機構２０により所定
の反射部材１１（測定点）に対しては、同じ角度で同じ
位置に光を照射せしめる。ここで、上記第２図に示すよ
うに、反射鏡１０が熱歪み等の影響でＡ位置からＢ位置
に変位すると、二次元光センサ１９が検出する反射光の
位置も変化することにより、２本のビーム状の光と反射
光の変位量ΔＬ１及びΔＬ２を検出する。これにより、
上述したように、信号処理部２３は変位量△Ｌ１及び△
Ｌ２に対応した信号と、予め設定されている２本のビー
ム状の光相互の角度Δｅより反射鏡１０の面内方向の変
位ΔＸと面直方向の変位ΔＺを演算して反射鏡の変位ベ
クトル量（方向及び大きさ）を求め、例えば図示しない
表示装置等に出力する。

このように、上記遠隔変位測定装置は反射鏡１０に反射
部材１１を配設し、この反射部材１１に２つのビーム状
の光を照射して、この２つの光の反射光の変位量が反射
鏡１０の面内方向及び面直方向の変位を検出するように
構成したことにより、従来のように被測定物１ａに光源
（ＬＥＤ２ａ）を設けることがなくなることで、信頼性
の向上が図れると共に、可及的に高精度な変位測定が実
現できる。

なお、上記実施例では、１つの光源１３からのビーム状
の光をビームスプリッタ１４を用いて２つに分割するよ
うに構成した場合で説明したが、これに限ることなく、
例えば、上記ビームスプリッタ１４を用いることなく、
第３図に示すように、２個の光源１３ａ、１３ｂを配設
するように構成することも可能である。

また、上記実施例では、反射鏡１０の変位を測定するよ
うに２つのビーム状の光を照射するように構成したが、
これに限ることなく、２つ以上のビーム状の光を照射す
ることにより、各種の被測定物の変位を測定するように
構成することも可能である。よってこの発明は、上記実
施例に限ることなく、その他、この発明の要旨を透照し
ない範囲で種々の変形を実施し得ることは勿論のことで
ある。

［発明の効果コ以上詳述したように、この発明によれば、構成簡易にし
て、可及的に高精度な変位量の測定を実用し１ｑるよう
にした遠隔変位測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る遠隔変位測定装置を
示す構成図、第２図は第１図の動作を説明するために示
した図、第３図はこの発明の他の実施例を示す構成図、
第４図及び第５図は従来の遠隔変位測定装置を示す構成
図である。１０・・・反射鏡、１１・・・反射部材、１２・・・測
定部、１３．１３ａ、１３ｂ−・・光源、１４川ビーム
スプリツタ、１５・・・ハーフミラ−１１６・・・走査
ミラー、１７・・・反射機構、ＩＬ−・・変位量測定部
、１９・・・二次元光センサ、２０・・・駆動機構、２
１・・・制卸演算部、２２・・・パワーアンプ、２３・
・・信号処理部。

Claims

【特許請求の範囲】

　平行に入射する複数のビーム状の光を受けて反射する
反射方向が可変可能な反射手段と、被測定物に設けられ
前記反射手段で反射された複数のビーム状の光を受けて
平行に反射する複数の反射部材と、この反射部材からの
複数の反射光の各平行移動量を検出して前記被測定物の
面内方向及び面直方向の変位量を求める変位量測定手段
とを具備したことを特徴とする遠隔変位測定装置。