JPS6141904A

JPS6141904A - 整列、直線性の測定装置

Info

Publication number: JPS6141904A
Application number: JP16695585A
Authority: JP
Inventors: ヴエルナー・クリーク
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1984-08-01
Filing date: 1985-07-30
Publication date: 1986-02-28
Also published as: DE3515399A1; DD226365A1

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】発明の目的産１」ご１月」た訪本発明は物空間内における。中でも長くて且つ場合によ
り中断されている測定区間にわたって環境的諸影響因子
に対する補正を行ないながら整列。

直線性を測定するための装置に関する。

皿米立玖亙東ドイツ特許第１４６９９０号公報より公知の、レーザ
ーと、光束分割並びに光束合体用の種々の手段と、およ
び光電子的受光系とを有するコヒーレントな光束の高エ
ネルギー軸を安定化するための装置において１通常の構
成部材と独立に且つ別個の、その光束を二つの対向する
成分に分割するための光学的システムが設けられており
、その際この光学系は中でも光線分割器と幾つかの偏光
性要素とを含んでいる。

東ドイツ特許ｆｊＳ２０（ｉ８２９号には環境的諸影響
因子に対する補正手段を含む整列、直線性の測定のため
の方法と装置とが記述されており、その際その測定され
るべき区間はスタビライザおよび受光装置（Ｅｍｐｆａ
ｅｎｇａｒ）によって、或いはまた差分的に結線されて
いる二つの位置感受性受光装置によって順序的ステップ
で通過される。差分的または加算的回路がそれら平行シ
フトの形で現われる照明光路長の変動を除去する。

各測定面の間に残存する高さ方向および横方向への偏差
が測定値となり、この測定値は次の測定段階において新
しい基礎の定義に際して考慮される。しかしながらその
全測定構造はもしそれら各ステップが充分に小さく選ば
れたときには環境的諸影響因子の補償と言う前提条件の
もとでのみ有効である。しかしながら実際においてはこ
れらステップの長さは例えば一つ続きの案内軌道等の測
定の際のような特別な場合にのみ最適に測定することが
できる。中でも充分に小さなステップの実現は実際にお
いては僅かな測定の場合にしか可能でない、長くて且つ
中断されている測定区間にわたる測定１例えば大型船舶
の駆動シャフト用の軸受列の場合のような測定において
はこのような装置を使用することはできない、基準点（
Ｂａｓｉｓ−ρｕｎｋｔ）のところへやって来る光束の
方向の変化は長い区間をカバーする補償回路にも拘らず
望ましくない測定誤差をもたらす、またその安定化され
ていない光束の比較的大きな平行デフレクションもその
受光装置の諸特性に高い要求条件を要求する。

雑誌ｒＦａｉｎｖｅｒｋｔｏｃｈｎｉｋ　ｕｎｄ　Ｍｅ
ｓｓｔａｃｈｎｉｋＪ　８９゜Ｎｏ、　６．　（１９８
１）第２６１−２６５頁から、その被測定物自身の上で
、それぞれの間に１個の測定検出器が設けられているよ
うな二つのデテクタを用いてその光線束を通る照合直線
を作り出すことによって光線位置変化を最小限にするこ
とは公知である。しかしながらいずれにしてもその光線
位置の計算による補正はその測定検出器の非常に高い直
線性を前提条件とし、と言うのはその作業点（＾ｒｂｅ
ｉｔｓｐｕｎｋｔ）が光線のドリフトに対応して継続的
にスライドされるからである。

訂が解決しようとする間　色本発明の目的は、上述の従来技術における各欠点を除き
、そして整列、直線性の測定における測定精度を長い距
離にわたっても高めることである。

本発明の課題は、大きな、および／または中断されてい
る測定長さの場合にもその測定精度に対する空気の揺ら
ぎの影響を最小限にするような整列、直線性測定用の装
置を作り出すことである。

発明の構成１　、を　　するための本発明によれば上述の課題は、光源より発せられた光線
束のための安定化用光学装置と、および整列および直線
性についての各測定値を提供するための、上記光源並び
に上記安定化光学装置とは別にそのテストされるべき対
象物体に対して上記光線束の方向にスライド可能であっ
て且つ好ましくはその対象物体と共に調節可能に配はさ
れている各栗索とを含み、その際上記各要素は光線位置
感受性のフォトレシーバを有している、光源を備えた整
列、直線性検査用の装置において、それぞれ幾つかの光
線分割器と、幾つかの反射鏡と、および好ましくは偏光
光学的に活性のある幾つかの部材並びに表面とを備えた
位置感受性のある要素、および位置と方向とに感受性の
ある要素がその被測定対象物体に対してそれぞれ一つづ
つ設けられていることによって解決される。

この場合にその実施態様の一つは、上記の位置と方向と
に感受性のある要素がそのもののハウジングの上に幾つ
かの支持面を包含し、そしてその内部に光線分割および
合体用の各要素および二つの公知の、それ自身が、また
はその実像が上記支持面の上に存在するような光線位置
感受性のフォトレシーバを包含しており、前記の位置感
受性のある要素がこのもののハウジングの上に幾つかの
支持面を含み、そしてその内部に光線分割用の１個の要
素と光線位置感受性の１個のフォトレシーバとを包含し
ており、そして前記位置と方向とに感受性ののある要素
の各フォトレシーバが整列用の差分形成器と、また前記
位置と方向とに感受性のある要素の１位置の種々の偏差
を受け取るフォトレシーバが方向用の差分形成器とそれ
ぞれ結合されており、そしてこれら両方の差分形成器が
評価または表示用ユニットと結合されていることによっ
て特徴付けられる。

前述の位置感受性のある要素がトリプルプリズム（Ｔｒ
ｌｐａｌｐｒｉｓｍａ）を含み、このものの節点が一つ
の支持面の面内に存在し、そして上記位置と方向とに感
受性のある要素は、光線の分割１合体用の、および偏光
光学的に活性のある幾つかの部材および表面と、二つの
公知の光線位置感受性フォトレシーバとを包含している
のが有利である。

更にまた、上記の位置と方向とに感受性のある要素がト
リプルプリズムと、少なくとも或る一定の範囲内で部分
的に反射性の面平行なプレート（Ｐｌａｎｐａｒａｌｌ
ｅｌｐｌａｔｔａ）とを含み、そして上記位置感受性の
ある要素が、光線を分割し合体する３つの部材を包含し
ていて、それらのうち二つは偏光光学的に活性の面を有
しており、その際二つの光線合体用部材にそれぞれ一つ
の光線位置感受性のフォトレシーバが槌属し１いるのが
有利である。

それらのフォトレシーバは扇形形状のものとして構成さ
れた４つのトランスジューサ素子からなっている。

作１一本発明に従う上記の装置は極めて長尺の、更にはまた中
断されているような測定対象物の精密な整列並びに直線
性の測定を、その測定光路内における空気の揺らぎの４
嚇的諸影響の著しい低下のもとに可能とする。このもの
は公知の技術と異なって、空気の種々の条件にのみなら
ず光源より発せられる光線にも依存するような小さな測
定ステップと結び合わせられるものではない、これはそ
の測定対象物にによって定められる実際的測定ステップ
で中間的基準（Ｚｖｉｓｃｈｅｎｂａｓｅｎ）なしに測
定することができる。この装置の個々の要素の実施形態
は、特定のそれぞれの分野における測定値の実測および
多くの自由度における種々の調節の作用が目的とする測
定のための前提条件として可能となる程に″Ａ際上の重
要性に影響を有する０本発明に従う装置は現存の整列、
および直線性測定用の諸装置に特に大きな煩労なく適合
させることができる。この装置は単純化した形で一つの
測定領域においても用いることができる。

以下本発明を若干の実施例によって添付の図面の参照の
もとに更に説明する。

寒産鼠第１図に図式的に示すように、基！！！１の上に光源２
、好ましくはレーザー光源、および例えば種々の案内部
材または軸受スリーブのような多数の支持面３．４．５
．６を含む被測定対象物７が配置されており、その際例
えば１本発明に従う装置によってこれら支持部材３．４
，５および６の整列および直線性が測定でき、或いはま
たこれらの支持部材をその高さ、左右、および上記光源
１およびこれに後続配置された安定化用光学手段８から
出発する光線束９によって定められる共通の軸１０への
方向について調節することができる。この安定化用光学
装置８は光源２と別に被測定対象物７の上に支承されて
いる。

支持部材３の上に位置感受性のある要素１１が。

そして支持部材４の上に位置と方向とに感受性のある要
素１２がそれぞれ設けられており、それらの内部構造は
第２図に見られる通りである。すなわち外周面上に支持
面１４．１５を有する要１ｉ４１１のハウジング内に光
線分割用の１個の要素１６と光線位置感受性の１個のフ
ォトレシーバ、例えば４象限受光装置とが配置されてお
り、このものの実像１８は支持面１５の面１９内に存在
している。

支持面２０．２１　を備えて位置と方向とに感受性のあ
る要素１２の内部に光線分割用の１個の要素２２と１個
の光線転向鏡２３とが光路内に設けられており、このも
のはそれぞれ１個の光線位置感受性のフォトレシーバ２
４．２５を備えている（第２図）。

従って要！　１２は二つの作動面を有し、これらは支持
面２０．２１の面２６．２７内に存在している。

第２図に見られるようにフォトレシーバ１７とフォトレ
シーバ２５とは位置用の差分形成器２８と。

そして要素１２の両方のフォトレシーバ２４．２５は方
向用の差分形成器２９とそれぞれ結合されている。これ
らの差分形成器２８．２９は評価または表示用装置！３
０と結合されている。

以下、支持部材３ないし６の調節を例示的に説明するが
、これは多くの測定段階または調節段階において行なわ
れる。

調節段階１）二安走化用光学装置８はここから出て行く
光線束９によってその測定技術上の基準を形成し、そし
て最初の支持部材３に、および例えば最後の支持部材６
に整列させられる。

光線束９が通過する測定域内の空気の変動に基づいてこ
の最後の支持部材６への照合は予備的なものに過ぎない
。

調節段階２）：支持部材３は位置と方向とに感受性のあ
る要素１２によって光線束９に対して位置および方向に
ついて整列させられ、そしてその用いた整列測定面内に
最初の補助基準を形成する。

調節段ｆｆ３）：支持部材３はその用いた整列測定面内
に位置感受性の要素１１が設けられ、そして支持部材４
は位置と方向とにおいで、光線束９によって上記位置と
方向とに感受性のある要素１２　と整列させられる。

この要素１１はこのもののフォトレシーバ１７によって
、評価および表示用装置３０により支持部材４の支持部
材３に対する高さおよび横方向の位は偏差のみが表示さ
れるような態様でフォトレシーバ１７と１５との各信号
からの差分形成器を通して要素１２の位置感受性の部分
（フォトレシーバ２５）と結合されている。支持部材４
の光線束９に対する、また従って前記軸ｌＯに対する方
向の偏りの検出は差分形成器２９および装置３０内の評
価部において両フォトレシーバ２４および２５の各信号
の差額形成によって行なわれる。この装置３０によって
得られた位置と方向とについての各測定値を用いて支持
部材４が調節される。

以下各支持部材５．６等は同様に順次調節される。

第３図に示す装置の場合にはその位置感受性の要素３１
は位置偏差に対するセンサとしてトリプルプリズム３２
を含んでおり、このものの節点は支持面３３を通る面３
４内に存在している。前記位置と方向とに感受性のある
要素３５から来る光線３６はこの］−リプルプリズム３
２によって上記節点に対して対称的に、そしてそれ自身
に対して平行に要１ＦＪ３５へ送り戻される。この送り
戻された光＄　３７は光線束９についての各要素３１お
よび３５の高さ方向および側方への偏差についての諸情
報を含んでいる。この光線３７は、偏光光学的に活性の
各部材および各面として上記位置と方向とに感受性のあ
る要素３５の中に配置されている１個の偏光面回転性（
１／２）λ板３８と各偏光分割器３９．４０とを介して
前記要素３５の各光線分割器４１．４２から分岐された
入射光線束９の各光線束と混合され、そしてこれらの光
線束はフォトレシーバ４３．４４の上に導かれ、これら
のフォトレシーバは面３４に対する上記支持面４８．４
９の面４５．４６の位置の偏差を電気的信号に変換する
。

これらの信号は面４５に対して直接整列ポジションから
の偏りとして、そして面４５．４６に対して差分形成器
（第２図に類似のもの）による差分形成の後で光線束９
または３６に関しての方向からの偏りとして評価および
表示用袋ａｔ（第２図と類似のもの）によって更に処理
される。

第３図に示す装置の場合には（１／２）λ板３８は偏光
分割器３９と光線分割器４２との間、または偏光分割器
４０ど光線分割器４１　との間に設けられていてもよく
、そして両方の信号の高さの差を求めるのに用いること
ができる。？ｉ１定に際しては上記位置と方向とに感受
性のある要ｓ３５は水準器４７を用いて光線束９に対し
て整列させることができ、そのようにしてフォトレシー
バ４３．４４は水平にされている。第１補助基準は第１
図と関連して示すように、上記位置感受性の要＄　３１
　を用いることなく要素３５によって確定される。

第４図に示す装置はトリプルプリズム５１　として構成
されている後方反射鏡を有する９位置と方向とに感受性
のある要素５０および部分的に反射性の面平行なプレー
ト５２並びにこのもののハウジングに設けた支持面５：
Ｌ　５４を包含している。

その位置感受性の要素５５は光線分割および合体用の３
つの部材５６．５７．５８を含み、これらのうち部材５
７および５８は偏光光学的に活性の面を有している。そ
れら部材５７および５δにはそれぞれ１個の光線位置感
受性のフォトレシーバ５９゜６０が従属している１部材
５６と５７との間にその光線束９から分岐された光路内
に（１／２）λ板６１　が設けられている。要素５５の
ハウジングに設けられた水準器６２はこの要素を光線束
９に整列させるのに用いられる。

要素５０に従属する位置用の測定面６３はトリプルプリ
ズム５１の節点によって決定される。この面内に支持面
５４も存在している。方向測定用の追加的測定面は鏡像
測定面６３の頂点（第４図には示されていない）の位置
に存在している０位置感受性の要素５５内で部材５８は
位Ｉｉ！測定のために必要な光線６４を光線束９からの
部分光線束と混合し、そして部材５７はトリプルプリズ
ム５１の前面で反射された光線６５を光線束９の部分光
線と合体させる。フォトレシーバ６０は位置偏差を電気
的信号に変換する。方向の偏りはフォトレシーバ５９お
よび６０の差分信号から求められる。

しかしながら第４図に示した装置を用いる測定に際して
は、前に説明した各装置と異なって、最初の補助基準は
要素５５による測定によってその被測定対象物７の上に
二つの面内で形成しなければならない、その他の全ての
測定段階は第１および第２図との関連において記述した
ものと同様に行なうことができる。

用いた各光線位置感受性フォトレシーバは扇形形状のも
のとして形成された４つのトランスジューサ素子（Ｖａ
ｎｄｌｅｒａｌｅｍａｎｔ）よりそれぞれ構成されてい
るのが好ましい、しかしながらこれらはその上に入射す
る光線束の標準ポジションからの偏差を求めるためにマ
トリックス状に設けられた感光性の構造体を有している
ことも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う装置の一般的構造および対象物の
上での使用状況を図式的に示し、第２、第３、および第
４図はそれぞれ異なった具体例を示す。１・・・基礎　　　　　２・・・光源３．４，５．６・・・支持部材７・・・測定対象物８・・・安定化用光学装置９・・・光線束１１．３１．５５・・・位置感受性のある要素１２、３
５，５０・・位置と方向とに感受性のある要素１３・・
・ハウジング１４．１５．２０．２１．３３．４８．４９．５３．５
４・・支持面１６．２２．３９．４０．４１．４１−５
６−５７，５８・・・光線分割１合体用要素１７．２４．２５．４３．４４．５９．６０・・フォト
レシーバ１８・・・実像２８．２９・・・差分形成装置３０・・・評価および表示用装置３２．５１・・・トリプルプリズム３８、６１・・・（１／２）λ板４７．６２・・・水準器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光源より発せられた輻射線束のための安定化用光
学装置と、および整列および直線性についての各測定値
を提供するための、上記光源並びに上記安定化光学装置
とは別にその測定されるべき対象物体に対して上記輻射
線束の方向にスライド可能であって且つ好ましくはその
対象物体と共に調節可能に配置されている各要素とを含
み、その際上記各要素は輻射線位置感受性のフォトレシ
ーバを有している、光源を備えた整列、直線性検査用装
置において、それぞれ幾つかの輻射線分割器と、幾つかの反射鏡と、
および好ましくは偏光光学的に活性のある幾つかの部材
並びに表面とを備えた位置感受性のある要素、および位
置と方向とに感受性のある要素がその被測定対象物体に
対してそれぞれ一つづつ設けられていることを特徴とす
る、上記測定装置。
（２）上記位置と方向とに感受性のある要素がそのハウ
ジングの上に幾つかの支持面を含み且つその内部に、輻
射線分割用並びに輻射線合体用の各要素と、およびそれ
自身が、またはその実像が上記支持面の上に存在するよ
うな公知の輻射線位置感受性フォトレシーバ２個を含ん
でおり、前記位置感受性のある要素がこのもののハウジ
ングの上に幾つかの支持面を、そしてその内部に輻射線
分割要素および輻射線位置感受性フォトレシーバを包含
しており、そして前記位置と方向とに感受性のある要素
の各フォトレシーバが整列のための差分形成装置と、ま
た前記位置と方向とに感受性のある要素の、位置の種々
の偏差を受け取るフォトレシーバが方向のための差分形
成装置とそれぞれ結合されており、そしてこれら両方の
差分形成装置は評価または表示用ユニットと結合されて
いる、特許請求の範囲第１項記載の装置。
（３）前記位置感受性のある要素がトリプルプリズムを
包含し、このものの節点は一つの支持面の面内にあり、
そして前記位置と方向とに感受性のある要素は、輻射線
の分割用、合体用、および偏光光学的に活性のあるそれ
ぞれの部材並びに表面、および二つの公知の、輻射線位
置感受性フォトレシーバを包含している、特許請求の範
囲第１項記載の装置。
（４）前記位置と方向とに感受性のある要素がトリプル
プリズムと、および少なくとも或る一定の範囲内で部分
的に反射性の面平行なプレートとを包含し、そして前記
位置感受性のある要素が輻射線分割、合体用の三つの部
材を包含していて、それらのうち二つは偏光光学的に活
性の面を有しており、その際二つの輻射線合体用部材に
各一つの輻射線位置感受性フォトレシーバが従属してい
る、特許請求の範囲第１項記載の装置。
（５）各フォトレシーバが好ましくはそれぞれ、扇形の
形に形成された４つのトランスジューサ素子よりなって
いる、特許請求の範囲第１ないし第４項のいずれか一つ
に記載の装置。