JPS63243806A

JPS63243806A - 遠隔変位測定装置

Info

Publication number: JPS63243806A
Application number: JP7841387A
Authority: JP
Inventors: Tamane Ozawa; 小澤　珠音
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-10-11

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）この発明は、遠隔位胃にある物体の変位、例えば宇宙用
アンテナ反射鏡の熱歪・！１ｆｌＪ等を測定する遠隔変
位測定装置に閏する。

（従来の技術）近年、通信用もしくは放送用、Ｉ１２側用等の目的で使
用される宇宙用アンテナは、例えば第５図に示すように
、−次放射器としての送信ホーン１０１、送信ホーン１
０１から発信される電波を反射する静１反射鏡１０３、
副反射鏡１０３で反射された電波を反射して所定の方向
へ放射１ｙる主反射鏡１０５等からなり、大形構造物で
ある上に前記主反射ｓｕ　１０５の鏡面は、高い面精度
が要求される。

ところで、このような宇宙用アンテナを宇宙空間へ設ｄ
する際には、先づ地球上で適宜な大ぎさに折り畳んだり
あるいは分割してコンパクト化し、これを宇宙空間へ打
ち上げた後、展間したりあるいは組み立てて復元する。

そして、上記のように高い面精度が要求されるため宇宙
空間′Ｃ復元したアンテナの主反射鏡１０５等の面積度
を高蹟度で測定することや、宇宙空間゛での激しい温度
変化によって生ずる熱歪等を高Ｔｎ　Ｉｆで測定するこ
とが必要となる。

ところで、遠隔位；ηにある物体の変位・撮動等を測定
する遠隔変位測定装置としては、従来例えば第６図、第
７図に示すようなものがある。

第６図に示１ノものは、被測定物としてのアンテナの反
射鏡１０７に反射体１０９が設けられ、光源１１１から
照射されて強度変調がか【プられた光をスキ１１ンミラ
ー１１５を介して反射体１０９に入ａ・１させ、この反
ｑ・１休１０９に入射した光が戻るまでの時間を８１測
し、変位演算部１１７で反Ｑ＝Ｊ鏡１０７の変形量を測
定する。そして、ミラー駆動１１％′ｌ１１１９により
スキャンミラー１１５の傾斜角度を変えることにより反
ＩＪｔＪｔ１０７の各測定点に光を入射させ、各測定点
にお（）る変形Ｒを測定することができる。

しかし４丁がら、このような従来の装置にあっては、測
定精度を強度変調による光測距シスデムに依存している
ため、満足な精度を得られないことがある。

また、第７図に示１ものは、被測定物１２０に光源とし
てのＬＥＤ１２１が設けられ、このＬＥ１’）　１２１
から照射される光をレンズ装置１２３でビーム状の光と
し、このビーム状の光を分配ミラー１２５で光軸に直交
する２方向に分配し、それぞれレンズ１２７ａ、１２７
ｂを介して光はンザ１２９ａ　、１２９ｂ上に結像させ
、差動法により？！１ｌｉｌｌｌｌ定物１２０の変形置
物１２０る。

このような従来の装置にあっては、光源としてのＬＥＤ
Ｉ　２１が被測定物１２０側に設（）られて１１３す、
被測定物１２０側に配線等を施さなければならない。ま
た、このＬＥＤ１２１のエネルギー源がｆｉ耗したとき
は、被測定物１０７が遠隔位置にありエネルギーを補給
することが困難なため、被測定物１０７の変位を測定で
ることができなくなるという問題がある。また、被測定
物１９７の測定点の数を増やづと、測定点の数に見合う
数のレンズ装置１２３、分配ミラー１２・５、レンズ１
２７ａ　、１２７ｂ及び光Ｌ”、”’：）１２９ａ　、
　１２９ｂからなる光学系を必要とでるため、装置が複
雑にイ５るとともに部品点数が増加するという問題があ
る。

（発明が解決しようとする問題点）上記したように、強度変調による光測距システムに依存
すると、被測定物の変位を高精度で測定することができ
ない。

また、光源を被測定物側に設けると、被測定物側に配線
笠を設けなりればならない。光源のエネルギ源が間耗し
たときは遠隔位置にある物体の変位を測定ザることがで
きない。光源の位置を差動法により測定する構成では、
被測定物の測定点の数に見合う数の光学系を必要とし、
装量が複雑になるとともに部品点数が増加する。

そこでこの発明は、従来の遠隔変位測定装置の上記問題
点に着目してなされたちのひ、被測定物に光源を設ける
ことなく簡単な構成で遠隔位置にある物体の変形等を高
精度で測定することができる遠隔変位測定装置の提供を
目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明の遠隔変位測定装置は、ビーム状の光を照射す
る光源と、このビーム状の光を受けて反射する反射方向
可変の反射体と、被測定物に股【プられ前記反則体で反
射されたビーム状の光を受【ノＣ平行に反射する複数の
反射部材と、この反射部材からの反射光の平行移動方向
の位置を検出する光位置検出手段とを有する構成とした
。

（作用）この発明の遠隔変位測定装置においては、光源からビー
ム状の光を照射すると、反射方向可変の反射体を介して
被測定物の反射部材に入射され、反射部材から入射光と
平行な反射光が反射されて反射方向可変の反ａ４体を介
して光位置検出手段に入ｑ・１され、該光位置検出手段
が反射部材からの反則光の平行移動方向の位置を検出す
る。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図はこの発明の第１の実施例に係わる遠隔変位測定
装置を宇宙用アンテナに実施した概略図、第２図は第１
図の遠隔変位測定装置の斜視説明図である。

前記宇宙用アンテナは、第２図に示ずように、１次放射
器としての送信ホーン１、送信ホーン１からｔｒｉ　Ｏ
＝Ｊされた電波を主反射鏡３へ反射する副反ｑ・ｊ鏡５
、副反射鏡５から入Ｑ４される電波を反射して所定の方
向へ放射する主文０４　ｂｌ　３とから構成され、前記
副反射鏡５は支持体７によって支持されている。

第１図、第２図において、反射部材としてのコーナーキ
ューブ９は、被ｉ１＋１１定物たる主反射鏡３の表面３
ａに接着笠で５１定されている。このコーナーキューブ
９は測定点を形成するもので、任意の個所に多数配設さ
れ、入射した光を平行に反射する。

また、測定部１１には、例えばビーム状の光を照射す゛
る光源１３．ハーフミラ−１５、傾斜角度可変の走査ミ
ラー１７、ミラーボールで４’ｆ成した反射方向可変の
反射体１９、及び光位置検出手段とじての二次元光位置
センサ２１が配設されている。

ハーフミラ−１５は光源１３によるビーム状の光の照射
方向に対して４５°傾斜してＪ３す、二次元光位置セン
サ２１は反射光と直交１Ｊる方向、すなわち反ロー１光
の平ｔ７移動方向の平面をイｊしている。

前記二次元光位置センサ２１は、信＠処理部２７に接続
されている。信号処理部２７は、二次元光位置センサ２
１が検出した（１７号をＸ、Ｙ方向の変位信号に変換す
るとともに、コープ−キューブ９に対するビーム状の光
の入射角度や主反射鏡３の形状からくる要因を加味して
所定の演算処理を行ない主反射Ｉｆｆ　３の変位量とし
て出力する。

前記走査ミラー１７は、ハーフミラ−１５と同一光軸を
右し、傾斜角度が可変にＪＭ成されている。

この走査ミラー１７は、主文ＤＩ　Ｅｎ　３の中心部に
形成されたＥ′１通孔２３に対応する位置に配設されて
Ｊｊす、走査ミラー駆ＥＪ装ＦＮ　２５の駆動によって
傾斜角度が変えられる。

前記走査ミラー駆動装置２５は、走査ミラー駆動制御Ｉ
装置２９及びパワーアンプ３１に接続されている。走査
ミラー駆動制御装巧２９は、測定点に対応する走査ミラ
ー１７の傾斜角度をＮｉ弾し、パワーアンプ３１を介し
て走査ミラー駆動装置２５に駆動信号を出力する。

前記反射体１つは、前記主反射鏡３の貫通孔２３に対応
する該主反射鏡３の上方位置で、前記支持体７に装着さ
れている。

なＪ３、上記走査ミラー駆動装置２５として、磁気）７
上式位置決め装置く非接触式）を用いることにより、高
ｒＩｌｉ度、高信頼性で走査ミラー１７の傾斜角度を変
えることができる。

また、前記二次元光位置センナ２１としＣ１ＣＣＤ　ｌ
ｌ１３　ｅｌ　Ｍ子を用いることににす、光点位置を高
ｒＩ”ｒ度で検出り−ることができる。

次に作用を説明する。

光源１３から照射されたビーム状の光は、ハーフミラ−
１５を透過して走査ミラー１７に入射する。走査ミラー
１７は走査ミラー駆動装置２５により駆Ｏ」され所定の
傾斜角度で位置決めされているから、走査ミラー１７に
入ｑ１シた光は、設定された方向へ反射されて反射方向
可変の反射体１つに入Ｑ４する。反Ｑ＝１体１つに入Ｄ
Ｊ　シた光は該反ｒＪｌ体１つで反１＞Ｉされて主文）
目ａ３のコーナーキューブ０に入射する。コーナーキュ
ーブ９に入射した光は、この入用光と平行な方向に反ｑ
４されて反射体１９に向かう。この反射光は、反０＝Ｉ
休１９、走査ミラー１７でそれぞれ反射されてハーフミ
ラ−１５に入射し、該ハーフミラ−１５で反則されて二
次元位置セン→７２１に入射する。この二次元光位置セ
ンサ２１が検出した信号に基づいて信号処理部２７で演
算処理が行なわれ、主反射鏡３の変位置として出力され
る。

二次元光位置センサ゛２１１−に入ａ＝ｒ　′？する反
射光の位置は、コーナーキューブ９の位置によって変化
する。ずなわら、走査ミラー１７は、走査ミラー駆動Ｎ
ｏ制御装置２つで駆動制御される走査ミラー駆＋）Ｊ　
Ｈ′ｃ１２５　ニヨリ、−ツ（７）　：］　−−）−−
キ、：１−７９（測定点）に対して一定の傾斜角度に位
置決めされており、一つのコーナーキューブ≦）（測定
点）に対しては、同じ角度で同じ位置にビーム状の光を
入射させる。従って、第３図に示ずＪ：うに主文ＱＪ　
鏡が熱歪その他の影費でコーナーキューブ９が（ａ　）
から（ｂ）へ位置が変化すると、二次元光位置センサ２
１が検出する反）ｊ尤の（）γ置も変化する。ぞして、
イＳ＠処理部２７においてコーナーキューブ９に対する
ビーム状の光の入射角度や主原註・１鎮３の形状からく
る要因を加味して所定の演算処理を行ない主反射鏡３の
変位ｍを得る。

走査ミラー１７の傾斜角度を変えて別のコーナーキュー
ブ９にビーム状の光を入用さＵることにより、被測定物
たる主文…鏡３の異なった位置の変位ｍを測定すること
ができる。

このように、被測定物側に光源を設けることなく、その
上一つの光学系のみの簡単な構造で被測定物の変位ａ（
！−高精度に測定することができる。

第４図はこの発明の第２の実施例を示し、第１の実施例
と同一の構成要素には同符号を付して説明する。

この実施例では、反射部材としてのコーナーキューブ９
が被ｉ！＋１定物たる主反射ｖ１３の裏面３ｂに設けら
れており、また、反Ｑ４方向可変の反射体３３、が前記
１反０４Ｓｆｆ　３の裏面側に配設されている。

反０４休３３の中心部には、ビーム状の光を通過さじる
＆ｉ通孔３５が形成されており、このｒ１通孔３５に対
応する反射体３３の一側には反射ミラー３７が配設され
ている。

上記の構成によれば、主反射鏡３の反射効率を低下させ
ることなく、主反則Ｓｉ’ｌ　３の変位量を測定り゛る
ことができる。

また上記両実施例では、主反ａ１鏡３の変位量を連続し
て何回か測定することにより、主反射鏡３の時開的な形
状変化を知ることができるので、主原註・目ＪＩ　３表
面の振動の様子を観測することができる。

［発明の効果］以上説明したようにこの発明によれば、被測定物に光源
を設けることなく簡単な構成で）ｑ隔位にりにある物体
の変形等を高精ｔｉｔで測定することができる。さらに
、一つの光学系のみの簡！１工な構成で、多数の測定点
の変形量を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は宇宙用アンテナに実施したこの発明の第１の実
施例に係わる遠隔変位測定装置のｆｌ’、（略図、第２
図は斜視図、第３図はコーナーキューブの反射状態を示
す説明図、第４図はこの発明の第２の実施例の概略図、
第５図は宇宙用アンテナの一例を示す斜視図、第６図、
第７図は従来例に係わる遠隔変位測定装置の概略図であ
る。３・・・主反射ｔＭ　（被測定物）９・・・コーナーキューブ（反射部月）１３・・・光源１つ・・・反射体２１・・・二次元光位置セン１す（光位置検出手段）イ
Ｖ里人弁理士三　好　イ侶　男３・−１反ＩＩＩ（被銅定−）９・−コーナーキューブ（反射部材）１３・・・光源１９・−反射体２１・−二次元光位置センサ（光位置検出子３）第　１
　図纂２図第３図第４図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

ビーム状の光を照射する光源と、このビーム状の光を受
けて反射する反射方向可変の反射体と、被測定物に設け
られ前記反射体で反射された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反射
光の平行移動方向の位置を検出する光位置検出手段とを
有することを特徴とする遠隔変位測定装置。