JPH03252513A - パラボラアンテナ面形状測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パラボラアンテナ面形状測定装置に関し、特
にパラボラアンテナの組立時や検査時にパラボラアンテ
ナの面形状を非接触で測定するパラボラアンテナ面形状
測定装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のパラボラアンテナ面形状測定装置は、第７図に示
すように基準軸を含む平面内にあって複数個の電気マイ
クロメータ２２をパラボラアンテす１のバラポーラ面に
当たる向きにこのパラボラアンテナ１のバラポーラ面の
理論上の放物曲線上に配置した測定用治具２３と、測定
用治具２３を前記基準軸方向に移動させる治具移動機構
２４と、測定用治具２３を基準軸を回転軸として回転さ
せる回転機構２５と、パラボラアンテナ１面を保持しそ
の姿勢を手動で調整できるセ・ント用治具２１とを含ん
で構成される。

パラボラアンテナ１はパラボラ面を上にしてセット用治
具２１にセットされる。電気マイクロメータ２２はパラ
ボラアンテナ１のパラボラ面形状に合わせた外形をした
半月型の測定用治具２３の外側に先端がパラボラアンテ
ナ１の理論上の放物曲線上に並ぶように等間隔に複数個
、放物曲線の接線方向と直角外向きに配置されている。

この測定用治具２３を治具移動機構２４により移動させ
て電気マイクロメータ２２をパラボラアンテナ１に当て
てその複数個の電気マイクロメータ２２のうちの両端の
２個の測定値がＯになるようにノ（ラボラアンテナ１の
姿勢を手動で調整し残りの電気マイクロメータの値を読
みそれを記録する。

次に回転機構２５により測定用治具２３を回転させて複
数の回転位置で電気マイクロメータ２２の値を読み測定
を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のパラボラアンテナ面形状測定装置は、バ
ラアンテナ面上の測定点の傾きによっては第８図に示す
ようにプローブの接触点が測定点と異なってしまう。

また測定するパラボラアンテナの大きさや形状が異なる
場合にはそれに合わせた測定用治具がパラボラアンテナ
の種類数だけ必要になり、測定用治具の製作、保管、精
度管理が大変であるという欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のパラボラアンテナ面形状測定装置は光源である
レーザと、そのレーザより出射するレーザ光を平行光に
近くするコリメータレンズと、平行光に近くされた出射
レーザ光を被測定面上収束させる第１の収束レンズと、
被測定面で反射し前記第１の収束レンズを通った反射レ
ーザ光を出射レーザ光と分離する分離機構と、分離され
た反射レーザ光と２つに分離するビームスプリッタ−と
、その２つに分けられたレーザ光をそれぞれ収束させる
第２．第３の収束レンズと、収束したレーザ光の焦点の
一方は直前に、他方は直後に位置し、かつ光軸に垂直に
配置された２つの１次元ＣＣＤセンサと、それぞれの１
次元ＣＣＤセンサ上のスポット径に比例した出力を出す
２つの出力回路と、前記出力回路の出力の差を検出する
差動増幅回路とから構成される距離検出部と、被測定物
であるパラボラアンテナを保持するアンテナ保持部と、
そのアンテナ保持部で規定される面に対する基準軸と、
前記距離検出部を保持しそれを基準軸に平行な方向に移
動する機能を持つ検出部移動機能と、その検出部移動機
能を前記基準軸を中心に前記基準軸と直角な平面上で回
転させる回転機能と、前記各部を制御する制御部とを含
んで構成される。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。第２図
は第１図の距離検出部１５の詳細図である。第１図、第
２図において、本実施例は被測定物であるパラボラアン
テナ１の面形状を測定するパラボラアンテナ面形状測定
装置で、光源であるレーザ２と、コリメータレンズ３と
、偏光ビームスプリッタ−４と、１７４波長板５と、第
１の収束レンズ６と、ビームスプリッタ−７と、第２の
収束レンズ８，９と、収束したレーザ光の焦点の一方は
直前に、他方は直後に位置し、かつ光軸に垂直に配置さ
れた２つの１次元ＣＣＤセンサ１０．１１と、それぞれ
の１次元ＣＣＤセンサ上のスポット径に比例した出力を
出す２つの出力回路１２，１．３と、前記出力回路の出
力の差を検出する差動増幅回路１４とから構成される距
離検出部１５と、被測定物であるパラボラアンテナを保
持するアンテナ保持部１６と、そのアンテナ保持部で規
定される面に対する基準軸１７と、前記距離検出部を保
持しそれを基準軸に平行な方向に移動する機能を持つ検
出部移動機′１１１１８と、その検出部移動機構を前記
基準軸を中心に前記基準軸と直角な平面上で回転させる
回転機構１９と、前記各部を制御する制御部２０とから
構成される。

光源であるレーザ２とコリメータレンズ３との間の距離
をコリメータレンズ３の焦点距離に等しくしておくと、
レーザ２より出射した出射レーザ光はコリメータレンズ
３を通過して平行光となる。平行光にされた出射レーザ
光は偏光ビームスプリッタ−４を直進し通過し１７４波
長板５で偏光状態を直線偏光から円偏光へと変えられる
。１７４波長板を通過した出射レーザ光は第１の収束レ
ンズ６を通過し被測定面上に収束され被測定面上で反射
する。

いま第３図に示すように、出射レーザ光が被測定面上の
反射点に反射点の法線方向に対して角度θで入射すると
、反射レーザ光は法線方向に対して角度θで反射する。

収束レンズ６の口径がレーザ光に対して充分に大きいな
らば反射レーザ光は収束レンズ６に入射する。被測定面
上で反射した反射レーザ光は偏光状態が出射レーザ光と
向きが逆の円偏光となる。反射レーザ光は再び収束レン
ズ６．１７４波長板５を通過し、偏光ビームスプリッタ
−４に入射する時の入射レーザ光の偏光状態と直交する
直線偏光となる。

偏光ビームスプリッタ−４に入射する反射レーザ光は入
射レーザ光と直交する直線偏光であるので、反射レーザ
光は入射レーザ光と分離されビームスプリッタ−７に入
射し２つに分けられる。

ビームスプリッタ−７を通過し直進した反射レーザ光は
収束レンズ８を通過し収束される。収束された反射レー
ザ光は反射レーザ光の光軸に垂直に置かれた１次元ＣＣ
Ｄセンサー１０に入射し、入射した反射レーザ光のスポ
ット径に比例した出力が出力回路１２から出力される。

ここで収束レンズ８の第２主点から１次元ＣＣＤセンサ
ー１０までの距離をＡとする。

ビームスプリッタ−７を通過し光軸の変えられた反射レ
ーザ光は直進した反射レーザ光と同じく収束レンズ９を
通過し収束される。収束した反射レーザ光は反射レーザ
光の光軸に垂直に置かれた１次元ＣＣＤセンサー１１に
入射し、入射したレーザ光のスポット径に比例した出力
が出力回路１３からが出力される。差動増幅回路１４は
出力回路１２と出力回路１３の出力の差を増幅して出力
する。ここで収束レンズ９から１次元ＣＣＤセンサー１
１までの距離をＢとする。

収束レンズ６と収束レンズ８と収束レンズ９は、同じレ
ンズを使用し、またその後側焦点距離をＦとする。ここ
で距離Ａ、Ｂの関係を次のように設定する。

Ａ＝Ｆ＋ｄＸ　　　Ｃａ）式 Ｂ＝Ｆ−ｄＸ　　　（ｂ）式 いま収束レンズ６と被測定面との距離をＳとし、距離検
出部１５を検出部移動機構１８で基準軸１７に平行に移
動して行くとＳ＝Ｆとなったとき、収束レンズ６で収束
される出射レーザ光は被測定面上で焦点を結ぶ。このと
き被測定面で反射した反射レーザ光は収束レンズ８を通
過しな後平行光となる。

平行光となった反射レーザ光が収束レンズ８と、収束レ
ンズ９に入射するとそれぞれの後側焦点距離Ｆの位置に
焦点を結ぶ。この時出力回路１２の出力を縦軸、検出部
移動機構１８の移動距離りを横軸にとりグラフ化すると
第４図になり、出力回路１３の出力を縦軸、検出部移動
機構１８の移動距離りを横軸にとりグラフ化すると第５
図になる。

差動増幅回路１４の出力を縦軸、検出部移動機構１８の
移動距離りを横軸にとりグラフ化すると、第６図のよう
な曲線になり、これは第４図と第５図の差に相当する。

レーザ光の形状は焦点で対称となっているので検出部移
動機構１８を移動させると、収束レンズ６と被測定面と
の距離がＦと等しくなったとき１次元ラインセンサー１
０と１次元ラインセンサー１１とに入射する反射レーザ
光の径は等しくなる。つまり、第４図、第５図の縦軸の
値が等しいときの横軸の値は収束レンズ６と被測定面と
の距離がＦに等しいときに相当する。第６図は第４図と
第５図の差に相当しているので、このとき差動増幅回路
の出力はゼロとなる。

このように差動増幅回路１４の出力の値がＯとなる時は
収束レンズ６と被測定面との距離が収束レンズ６の焦点
距離Ｆに等しいので、各測定点で差動増幅回路１４の出
力の値が０となるように検出部移動機構１８、回転機構
１９、とを制御部２０で移動し、その移動距離から被側
面の形状を測定する。

〔発明の効果〕

本発明のパラボラアンテナ面形状測定装置は、従来の装
置のように電気マイクロメータの値を読みながら作業者
位置合わせを行い、電気マイクロメータの値を読み取り
測定を行う代わりに、レーザからレーザ光を出射させ、
その出射レーザ光をコリメータレンズで平行光にし、そ
の平行光になった出射レーザ光を被測定面上に第１の収
束レンズで収束させ被測定面で反射し前記収束レンズを
通った反射レーザ光を出射レーザ光と分離し、分離され
た反射レーザ光を反射レーザ光をビームスプリッタ−で
２分割し、それぞれの反射レーザ光を第２．第３の収束
レンズで収束し、その収束レンズの後側焦点から等距離
だけレンズから近くに置かれた１次元ラインセンサーと
遠くに置かれた１次元ＣＣＤセンサーとの出力の差がゼ
ロになったとき第１の収束レンズと被測定面との距離が
第１の収束レンズの焦点距離Ｆと等しくなることを利用
しパラボラアンテナ面の形状を測定するため、パラボラ
アンテナ面と距離検出部の出射レーザ光とのなす角度に
かかわらず、またパラボラアンテナの大きさや形状が異
なっても、パラボラアンテナ面の形状を非接触で正確に
測定でき、また多数の測定用治具の製作、保管、精度管
理が不要となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図の距離検出部１５を示す詳細図、第３図はパラボラア
ンテナ面の反射状態を示す図、第４図は第１図に示す１
次元ＣＣＤセンサー１ｏの出力電流波形を示す図、第５
図は第１図に示ず第２の１次元ＣＣＤセンサー１１の出
力電流波形を示す図、第６図は第１図に示す差動増幅回
路１４の出力波形を示す図、第７図は従来のパラボラア
ンテナの測定装置を示す図、第８図は従来例でのプロー
ブとパラボラアンテナ面との接触の様子を示す図である
。 １・・・パラボラアンテナ、２・・・レーザ、３・・・
コリメータレンズ、４・・・偏光ビームスプリッタ−５
・・・１７４波長板、６．８．９・・・収束レンズ、７
・・・ビームスプリッタ−１０，１１・・・１次元ＣＣ
Ｄセンサー　１２．１３・・・出力回路、１４・・・差
動増幅回路、１５・・・距離検出部、１６・・・アンテ
ナ保持部、１７・・・基準軸、１８・・・検出部移動機
構、１９．２５・・・回転機構、２０・・・制御部、２
１・・・セット用治具、２２・・・電気マイクロメータ
、２３・・・測定用治具、２４・・・治具移動機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源であるレーザと、そのレーザより出射するレーザ光
   を平行光にするコリメータレンズと、平行にされたレー
   ザ光を被測定面に収束させる第１の収束レンズと、該収
   束レンズを通った反射レーザ光を出射レーザ光と分離す
   る分離機構と、分離された反射レーザ光を２つに分離す
   るビームスプリッターと、その２つに分けられた反射レ
   ーザ光をそれぞれ収束させる第２、第３の収束レンズと
   、収束したレーザ光の焦点の一方は直前に、他方は直後
   に位置し、かつ光軸に垂直に配置された２つの１次元Ｃ
   ＣＤセンサと、それぞれの１次元ＣＣＤセンサ上のスポ
   ット径に比例した出力を出す２つの出力回路と、前記出
   力回路の出力の差を検出する差動増幅回路とから構成さ
   れる距離検出部と、被測定物であるパラボラアンテナを
   保持するアンテナ保持部と、そのアンテナ保持部で規定
   される面に対する基準軸と、前記距離検出部を保持しそ
   れを基準軸に平行な方向に移動する機能を持つ検出部移
   動機能と、その検出部移動機能を前記基準軸を中心に前
   記基準軸と直角な平面上で回転させる回転機能と、前記
   各部を制御する制御部とを含むことを特徴とするパラボ
   ラアンテナ面形状測定装置。