KR19980702429A - 변위 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제 2의 물체(28)를 기준으로 제 1 의 물체(6)의 변위를 측정하는 장치로서, 제 1 반사수단(5) 및 제 2 반사수단(26); 복수개의 분리된 제공원(9,10,11)으로 이루어진 전자기 방사원; 전자기 방사선 검출 수단(17); 제 1 채널을 형성하는 수단(13,15a,15b,16,20,19a,19b,21); 제 2 채널의 형성 수단(13,24,26,27,21); 검출 수단(17); 및 상기 신호를 수신하도록 결합되어 있고, 제 2 물체(28)를 기준으로 한 제 1 물체(6)의 변위를 계산하고, 신호들 사이의 차이를 측정하여, 검출수단(17) 및 제 2 채널(13,24,26,27,21)내 동력하의 광학 소자들의 초기 출력값 또는 감도로부터 변화량에 대한 보정 인자를 계산하여, 최종 측정치를 산출하는 평가수단(18)으로 구성된다.

Description

변위 측정장치

[기술분야]

본 발명은 기준 위치에 대하여 대상 물체의 상대적 변위를 측정하는 장치에 관한 것이다.

[배경기술]

여러 분야의 영역에서, 어떤 기준 위치에 대상 물체의 작은 변위를 정밀하게 측정하는 기술의 필요성이 절실하게 요청되고 있다. 특히 이러한 기술을 적용시킬 수 있는 분야는, 예컨대 교량 및 이것의 지지체들과 같은 거대한 공학 구조체의 일부분들의 상대적 이동을 측정하는 분야이다. 규모가 큰 측정장치는 적용대상의 동작 부분을 기준으로, 고정시키도록 되어 있는 면에 설치할 수 없는 경우가 종종 있어 왔다.

제 2 의 적용 분야는, 총포류의 고도로 정밀한 사격을 확보할 수 있도록 총신 또는 포신(gun barrel), 특히 탱크 포신의 휨을 측정하는 영역이다. 총신 또는 포신의 휨은, 총포류의 발사 또는 발포로부터 초래될 수 있는 열 효과 및/또는 기후 조건, 각각의 격발에 따른 총포류 탑재시의 백래시(backlash), 및 탱크의 동작에 따른 진동 등을 포함하는 여러 요인들에 의해 야기된다. 포신을 물리적으로 안정시킴으로써 포신의 휨 효과를 감소시킬 수 있지만, 이러한 문제점을 완전히 배제하는 것을 불가능하다. 그러므로 포신을 조준하였을 때 휨 정도를 보정할 수 있도록 포신의 휨 정도를 측정하는 장치를 제공하고자 하는 노력이 경주되어 있다.

영국 특허 제 1,587,714호에는, 탱크 포신에 있어서 포신의 휨으로부터 야기되는 조준 오차를 보정하는 장치가 개시되어 있다. 상기 장치는, 포신의 후미 단부 또는 포탑부에 광원과 조정용 검출기가 결합되어 있고, 포신의 포구 또는 그 부근에 거울이 장착되어 있다. 광선 빔은 광원으로부터 상기 거울로 발사되고, 상기 거울은 상기 광선 빔을 다시 광 검출기로 반사시킨다. 포신의 후미 단부를 기준으로 포구에 각 변위가 있게 되면, 회구되는 광선 빔은 광선 검출기를 가로질러서 이동되거나 벗어나게 된다. 그러므로, 각변위량은 광검출기의 출력을 모니터링함으로써 추정할 수 있다. 광원으로부터 조준 광선 빔을 포구의 거울에 발사하여 검출기로 회귀시키는 다른 장치들도 공지되어 있다.

포구 기준 시스템(MRS)으로 공지된, 예컨대 영국 특허 제 1,587714호에 따른 장치 및 이와 유사한 장치들에 결부된 문제점은, 포구의 변위가 아닌 다른 요인들로 인해 빔의 편향 현상이 발생할 수 있는 점이다. 예를 들어, 광학 발산장치나 수용장치내의 광학 소자의 이동은 상기와 같은 광선의 편향을 야기할 수 있다. 또한, 광선 검출기 자체나 검출 회로의 기타 소자들의 비선형성으로 인해, 포신의 변위를 지시하는 오차가 발생될 수 있다. 이러한 오차는, 포신이 조준상태일 때 불가피하게 포신이 정렬되지 않은 상태인 것으로 오인될 수 있다. 심지어 포신이 수십 μrad 휘더라도 현자한 조준 오차가 일어날 수 있고, 공지의 포구 기준 시스템(MRS)으로는 상기 정확도로 휨 측정을 해결할 수 없다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명의 목적은, 대상물의 상대적 변위를 측정하는 공지의 장치 및 방법의 어떤 결점을 극복하거나 최소한 감소시키는 장치를 제공하는 것이다.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 포신의 후미 단부를 기준으로 포구의 각변위를 측정하고, 광선의 발사장치 및 광선을 수용하는 광학장치로부터 초래되는 오차를 실질적으로 배제시킬 수 있는 자동식 포구 기준 센서(ARMS)를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 의 일면에 따르면, 제 2 의 물체(28)를 기준으로 제 1 의 물체(6)의 변위를 측정하는 장치가 제공되는데, 본 발명의 장치의 구성은 다음과 같다:

제 1의 물체(6) 및 제 2의물체(28)에 각각 고정된 제 1 반사수단(5) 및 제 2 반사수단(26);

복수개의 분리된 제공원(9,10,11)으로 이루어진 전자기 방사원;

전가기 반사선 검출 수단(17);

각각 제 1, 제2 및 제 3의 빔이 횡단하는 광학 소자(13,21)들을 포함하고 있고, 제 1 방사선 빔이 방사선 제공원(9)으로부터 제 1 반사수단(5)으로 지향되도록 하며, 반사된 빔이 검출 수단(17)으로 지향되도록 하는 제 1 채널을 형성하는 수단(13,15a,15b,16,20,19a,19b,21);

각각 제 1, 제 2 및 제 3의 빔이 횡단하는 통상의 광학 소자(13,21)들을 포함하고 있고, 제 2 및 제 3 방사선 빔이 방사선 제공원(10,11)으로부터 제 2 반사수단(26)으로 지향되도록 하며, 반사된 빔은 각각 검출 수단(17)으로 지향되어 상기 제 2 및 제 3 의 빔이 검출수단(17) 표면의 서로 떨어진 고정 위치에 입사될 수 있게 배치되도록 하는 제 2 채널의 형성수단(13,24,26,27,21);

상기 제 1 및 제 2 채널의 반사 빔이 입사되는 검출면상의 입사 위치를 지시하는 전기 신호를 제공할 수 있도록 배치된 전기광학적 검출면을 포함하는 검출 수단(17); 및

상기 신호를 수신하도록 결합되어 있고, (i) 상기 제 1 빔 및 제 2 빔에 의해 제공된 신호들의 차이를 측정하여 이것을 기초로 제 2 물체(28)를 기준으로 한 제 1 물체(6)의 변위를 계산하고, (ii) 제 2 빔 및 제 3 빔에 의해 제공된 신호들 사이의 차이를 측정하여, 검출수단(17) 및 제 2 채널(13,24,26,27,21)내 동력하의 광학 소자들의 초기 출력값 또는 감도로부터 변화량에 대한 보정 인자를 계산하여, 최종 측정치를 산출하는 평가수단(18).

제 1 채널과 제 2 채널간의 차이를 측정하면, 예를 들어 검출수단과 같이 제 1 채널 및 제 2 채널에 통상적인 소자들에 있어서 발생되는 상쇄(offset)오차의 보정을 할 수 있다.

상기 언급된 제 1 및 제 2 반사수단은, 예를 들어 거울이나 프리즘과 같이 방사광을 자체에 다시 재입사시키는 적당한 수단일 수 있다.

특히 적합한 형태의 검출면은, 입사광 빔의 중심 위치를 결정할 수 있도록 부차적 광 다이오우드가 배치된 것이다. 이러한 유형의 검출면에는 일반적으로, 검출면이 1 차 빔과 2차 빔을 구별하여 각각의 순차적 신호를 평가 수단에 제공하도록 하기 위해, 제 1 및 제 2 반사수단에 1차 빔 및 2차 빔을 순차적으로 발생시킬 수 있도록 광원을 배치시켜야 할 필요가 있다. 이러한 경우에, 평가수단은, 연산 또는 계산 장치, 및 데이터 저장 장치를 포함하게 된다.

다른 적당한 형태의 검출면에는, 비디콘이나, CCD 타입으로 제작되어 각각의 입사광 위치를 기록하는 TV카메라가 제공된다. 이러한 유형의 검출면에는 TV 카메라에 입사되는 1차 빔 및 2차 빔이 각각 구별될 수 있다면(예를 들어, 물리적 분리 또는 형태에 의한 분리에 의해), 광원이 1차 빔과 2차 빔을 동시에 발생시키는 것일 수도 있다.

이 경우의 평가수단은, 저장 장치 그리고 연산 또는 계산 장치와 결부된 자동 분류 및 추적 장치를 포함할 수 있다.

광원은, 서로 상대적으로 고정된 복수개의 불연속적 광원으로 이루어지는 것이 바람직하다. 검출수단은 또하나, 서로 상대적으로 고정된 복수개의 불연속적 검출면을 포ㅎ마한다.

1차 빔 및 2차 빔은 몇개의 통상적인 광학적 소자를 거쳐서 전달되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 1차 빔을 1차 반사수단으로 지향시키는 안내수단이 조준렌즈인 경우, 2차 빔도 상기 조준 렌즈를 거쳐서 지향된다. 마찬가지로, 1차 빔이 렌즈에 의해 검출면상에 초점(focus)을 가지는 경우에, 2차 빔도 상기 렌즈를 통과하도록 배치된다. 이러한 배치는 통상의 광학기계 부품인 조준 및 포커스 렌즈의 이동으로부터 발생되는 변화가 상쇄보정될 수 있도록 한다. 상기 2개 채널간에 공통적이지 않은 소자들은 본래 안정적이다. 예를 들어, 모서리를 가진 입방체(corner-cube)를 사용하여 빔의 방향을 역전시킬 수 있는데 상기 입방체는 자체의 정밀한 배향에 대하여 본래 민감성을 가지지 않는다.

방사광원은 3차 전자기 방사선 빔을 발생시키도록 배치되는 것이 바람직하며, 이 3차 빔은 2차 빔을 지향시키는 데에 사용되는 것과 동일한 안내 수단에 의해 검출수단으로 지향하게 되며, 2차 빔과 3차 빔은 서로 떨어진 위치에 고정되는 검출면상에 입사하게 되어, 상기 검출면상에서 측정된 2차 빔과 3차 빔의 분리의 변화는 상대적 변위의 계산이 시스템의 감도(출력분)의 초기 값으로부터의 가변치에 대하여 상쇄되도록 한다.

검출수단은, 검출면의 평면내에 포함된, 직각으로 교차하는(orthogonal) 2개의 축으로 변위를 측정할 수 있는 것이 바람직하고, 평가 수단은 제 2의 물체에 대한 제 1 물체의 편향 또는 변위를 다수의 좌표 시스템으로 분석할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다.

검출면은 예를 들어 2축 연속적 감지방식의, 초-선형(super-linear) 편측성(lateral)효과 광 다이오우드일 수 있다.

본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 전자기 방사선의 제공원은 별도의 레이저 다이오우드에 결합된 불연속 광섬유일 수 있는데, 상기 다이오우드들은 차례로 전류를 공급받아서, 입사되는 방사선 전체의 중심부에 대해서만 반응을 나타내는 검출면이 상기 광섬유들을 식별해낼 수 있도록 되어 있다. 기계적 스크리닝 작업은 모든 섬유로부터 나오는 방사선이 잘못된 채널을 통과하지 않도록 방지한다. 섬유용 조준 렌즈, 포커스 렌즈 및 2축 연속 위치 감응성 검출기는 모든 채널에 공통적인 사항이다. 제 1 반사 수단을 포함하는 제 1 채널은, 발송 경로에 1쌍의 스티어링 웨지(steering wedge) 및 포커스 조정 렌즈를 추가로 포함하고, 수용 경로내에 1쌍의 제 2의 스티어링 웨지 및 포커스 조정렌즈를 추가로 포함한다. 제 1 반사수단은 편평형 거울이다. 제 2 반사 수단을 포함하는 제 2 채널은, 발송 경로에 모서리가 절단된 입방체를 추가로 포함하고, 수용 경로내에 모서리가 절단된 제 2의 입방체를 추가로 포함하며, 제 2 반사수단은 'W'형 프리즘이다.

본 발명의 제 2 의 일면에 따르면, 장치내의 데이터를 기준으로 제 1 물체 및 제 2 물체의 변위를 측정하는 장치가 제공되는데, 본 발명의 상기 장치는, 상기 데이터를 기준으로 고정된 전자기 방사선 제공원 및 전자기 방사선 검출수단을 포함하며, 상기 제공원으로부터 검출 수단을 거쳐서 나오는 방사선 빔의 변위는 검출수단에 의해 측정할 수 있고, 검출수단에 결합된 평가 수단은 상기 측정된 변위를 기준으로 빔 제공원의 기기 데이터에 대한 진정 변위값을 계산하게 된다. 본 발명의 장치는 또한, 제 1 물체를 기준으로 고정되도록 배치된 제 1 반사수단을 구비한 주채널; 방사선 제공원으로부터 제공된 전자기 방사선의 빔의 대부분을 제 1 반사수단으로 지향시키는 수단; 입사된 주요 빔으로부터 나오는 방사선을 검출수단으로 반사시키는 제 1 반사수단; 및 광원으로부터 주 채널을 거쳐 나오는 방사선에 대해서만 검출수단이 반응을 하도록 유도하는 수단을 포함하며, 상기 제 1 반사수단에 있어서는, 제 1 대상 물체의 변위 결과로서, 검출수단을 통과하는 주요 반사 빔의 대응되는 변위가 초래된다. 본 발명의 장치는 또한, 제 2 물체를 기준으로 고정되도록 배치된 제 2 반사수단을 구비한 기준 채널; 방사선 제공원으로부터 제공된 전자기 방사선의 빔의 대부분을 제 2 반사수단으로 지향시키는 수단; 입사된 주요 빔으로부터 나오는 방사선을 검출수단으로 반사시키는 제 2 반사수단; 광원으로부터 기준 채널을 거쳐 나오는 방사선에 대해서만 검출수단이 반응을 하도록 유도하는 수단; 및 제 1 물체와 제 2 물체간의 변위차를 지시하는 출력을 제공하도록 배치된 연산수단을 더 포함하며, 상기 제 2 반사수단에 있어서는, 제 2 대상 물체의 변위결과로서, 검출수단을 통과하는 기준 반사 빔의 대응되는 변위가 초래된다.

본 발명의 제 3의 일면에 따르면, 본 발명의 상기 제 1 또는 제 2의 일면에 따른 장치를 포함하는 포구의 자동 기준 센서 시스템이 제공되는데, 본 시스템에 있어서, 제 1의 물체는 포신의 포구 또는 그 부근에 있고 제 2의 물체는 포신의 후미 단부 또는 그 부근에 있게 된다.

본 발명의 제 4의 일면에 따르면, 제 2 물체를 기준으로 제 1 물체의 변위를 측정하는 방법이 제공되는데, 본 발명의 방법은, 방사원으로부터 나온 전자기 방사선 빔을 제 1 물체에 고정된 반사수단 방향으로 지향시키는 단계; 제 1 반사 빔의 변위를 검출기에 의해 검출하는 단계; 제 2 전자기 방사선 빔을 발생시켜서 제 2 물체에 고정된 제 2 반사 수단 쪽으로 지향시키는 단계; 제 2 반사 빔의 변위를 상기 검출기에 의해 검출하는단계; 및 검출된 2개 빔의 변위로부터 제 1 물체와 제 2 물체의 상대적 변위를 연산에 의해 계산하는 단계로 이루어진다.

차이 측정에 의한 상기 방법은 상기 상대적 변위의 추정값을 상기 검출된 2개 빔 변위에서 동일하게 일어나는 오차에 대하여 상쇄시킬 수 있도록 해준다.

본 발명의 이해를 돕기 위하여, 그리고 본 발명을 수행하는 방법을 설명하기 위하여, 이하에서는 하기 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다:

도 1은 탱크의 포신에 부착된 자동 포구 기준 센서를 도시한 것이고,

도 2는 도 1의 자동 포구 기준 센서의 광학 소자의 상세도이고,

도 3은 주 빔과 2개 기준 빔이 입사되는 위치를 나타내는, 도 1 및 도 2의 장치의 광 검출기의 평면도이며,

도 4는 브리지(bridge)구조의 이동을 검출하는데 사용하기 위한 변위 기준 장치를 도시한 것이고,

도 5는 도 4의 장치의 광학 소자의 상세도이다.

도 1에 있어서, 포신(1)은 탱크의 포탑으로부터 연신되어 있다. 포신은 포신과 함께 연동적으로 상향 또는 하향 작동을 할 수 있는 보호갑(3)을 통해 반동될 수 있도록 되어 있다. 탱크에는 포신의 휘어짐에 기인하는 포탑의 편향을 탱크 계기반의 조준 컴퓨터(도시되지 않음)에 정확히 지시할 수 있도록 배치된 자동 포구 기준 센서(AMRS) 시스템(4)이 제공되어 있다. AMRS 시스템은 포신(1)의 단부에 있는 포탑(6)에 견고하게 부착된 거울(5) 형태의 제 1 반사 수단을 포함한다. 포신(1)의 반대쪽 단부는 프리즘(26) 형태의 제 2 반사 수단이 포신(3)에 견고하게 부착되어 이다. 광학적 방사선 제공원, 인접한 검출장치, 및 발송/수용 광학 기구를 내장하고 있는 하우징(7)은 편의상 차폐보호갑(3) 부근의포신 후미 단부에 제공되어 있다. 통상의 AMRS 시스템에 있어서, 광원으로부터 발생되는 광선 빔(8)은 거울(5)에 입사되고 반사되어 검출장치쪽으로 되돌아올 수 있도록 포신의 길이를 반사 빔이 검출면을 가로질러 횡단됨에 따라 변동되는 전기출력 신호가 생성되도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 AMRS 시스템(4)에는 데이타를 조준 컴퓨터에 전송하여 예컨대 전송 및/또는 수용 광학기구에 공통적인 소자들의 이동과 같이, 포신의 휨이 아닌 요인들로부터 제기되는 검출기 출력상의 변화를 보정할 수 있게 하는 내부 기준 채널이 제공되어 있다. 이러한 기준 채널의 사용에 관해서는 지금까지 고려된 바 전혀 없다.

제 2도에는, AMRS 장치(4)를 포함하는 광학 소자가 상세하게 도시되어 있고(이해를 돕기 위해 도면상 길이방향을 축약하였다), 주 측정채널 및 기준 측정채널이 도시되었다. 장치의 활성 소자는 진동 및 상대적 운동으로부터 발생되는 오차를 민감하게 최소화시킬 수 있도록 하우징(7)내에 견고하게 설치되어 있다.

하우징(7)은 공통적 조준렌즈(13)의 포커스 면에 있는 베이스 플레이트(12)에 설치된 3개의 광원(9,10,11)을 포함하고 있으며, 이것들은 각각의 광섬유 및 이와 결합된 레이저 다이오우드에 의해 제공되어 있다. 후술되는 바와 같이, 광원들중의 단 1개만을 레이저로 나타내었다. 주 채널 광원(9)으로부터 기준 채널 경로를 거쳐서 검출장치에 도달하는 광선과 기준 채널 광원(10,11)으로부터 주 채널 경로를 거쳐서 검출장치에 도달하는 광선을 방지하기 위해 기계식 배플(도시되지 않음)이 제공된다. 제 1 광원(9)은, 포신의 포구쪽에 설치된 거울(5), 바람직하게는 평면 거울에 입사시키기 위해 전송 광학장치에 의해 주 광선 빔을 지향시키도록 배치되어 있다. 주 빔은 조준렌즈(13), 1쌍의 조정용 스티어링 웨지(15a,15b) 및 포커스 조정렌즈(16)에 의해 지향된다. 빔은 포구쪽에 장착된 거울(5)에 의해 반사되어, 평가수단(18)에 연결된 광 검출기(17)를 포함하는 검출장치에 입사될 수 있도록 포신의 후미 단부쪽 뒷방향으로 수용 광학기구에 의해 지향된다.

반사된 빔(14)은 제 2 포커스 조정렌즈(20), 1쌍의 제 2 스티어링 웨지(19a,19b), 및 광 검출기(17)의 표면상에 빔이 광원(9)의 영상을 미세한 점으로 나타내도록 초점을 맞추는 렌즈(21)를 통과하게 된다. 도 1 및 도 2에 있어서, 거울(5)의 변위는, 광검출기(17)에 초점이 맞추어진 점이 광검출기 표면상에서 이동되도록 하고, 거울(5)의 각변위가 큰 경우에는 광검출기(17)의 표면을 벗어나게 된다. 또한, 거울(5)이 평면 거울인 경우에는 초점 조정렌즈(16,20)가 필요하지 않게 되고, 초점이 맞추어진 점은 거울(5)의 각변위에 대해서만 반응을 하여 광검출기 표면사에서 이동을 하게 된다.

제 2 광원(10) 및 제 3 광원(11)은, 전송용 광학기구의 조준 렌즈(13)의 엣지 영역을 통과하도록 지향되는 1쌍의 기준 빔(22,23)을 제공한다. 모서리가 형성된 입방체(24)는 조준렌즈(13)의 엣지부 뒤편에 위치하고, 조준렌즈(13)을 거쳐 전송되는 2개의 기준 빔을 수용하여 상기 빔을 하우징(7)의 후미 단부쪽으로 되반사 시키도록 배치되어 있다. 이러한 반사 빔(22,23)은 하우징(7)의 윈도우(25)를 거쳐 통과되어, 프리즘(26), 바람직하게는 'W'형 프리즘에 입사되고, 기준 빔이 포구 단부쪽으로 1회 더 역반사되어 모서리가 절단된 입방체(27)로 지향되기 전에 3회의 반사 및 횡방향 변위를 수행하게 된다. 상기 제 2의 모서리 입방체(27)는 2개의 기준 빔(22,23)을 한번 더 반사시켜서, 광검출기(17)의 표면에 입사되어 광원(10,11)의 각각의 영상을 형성시키기 전에 상기 빔이 포커스 렌즈(21)의 엣지 영역을 통과하도록 지향시킨다. 상기 'W'형 프리즘(26)은 포탑(3)의 설치 접속면(28)에 견고하게 부착되어 긴밀하게 접촉되어 있다.

예를 들어 절단된 유형의 고체 유리 및 'W'형 프리즘(26)일 수 있는, 모서리가 형성된 2개의 입방체(24,27)의 조합체는, 기준 빔(22,23)의 필요한 횡방향 이동을 제공하는 한편, 상기 빔들이 전송용 광학기구 및 수용 광학기구의 조준 렌즈(13) 및 포커스 렌즈(21)를 통과할 수 있도록 한다. 또한, 모서리가 형성된 입방체(24,27) 및 프리즘(26)은 본래 안정한 부품이며, 모서리가 형성된 입방체(24,27)내의 반사 및 'W'형 프리즘(26)내의 2회 반사는 부품의 기울기(tilt)에 대한 자가 보정기능이 있어서, 기준 빔(22,23)이 상기 변위들, 특히 주 빔에 영향을 미치지 않는 부품(24,26,27)의 횡방향 변위에 의해 영향을 받지 않도록 하는 것이다. 상기 변위는 주 빔이 상기 부품들을 통과하지 않기 때문에 주 빔에는 영향을 미치지 않는다. 만일 상기 변위가 존재한다면, 변위차 측정에 있어서 보정이 되지 않은 오차가 나게 될 것이다. 'W'형 프리즘내의 3차 반사는 포탑(3)과의 접촉시에 편평형 기준 거울로서 유효하게 작용하는 면으로부터 일어나게 된다. 마찬가지로, 스티어링 웨지(15a,15b,19a,19b) 및 주 빔 경로(14)내의 약한 포커스 조정 렌즈(16,20)(만일 존재한다면)는, 상기 주 빔(14)이 기준 빔(22,23)에 영향을 미치지 않는 변위에 의해서는 영향을 받지 않도록 확보해주는 매우 안정한 부품이다.

ARMS 시스템의 모든 광학 부품은, 선택된 하우징 재료의 팽창에 주로 기인하여 발생하게 되는 상온에서의 포커스 변화를 보정하도록 선별된 유리 유형을 사용한다. 높은 정확도가 요구되는 경우에는, 외측 부재인 거울(5)상에 예컨대 진흙과 같은 오물이 묻어서 포구측 거울(5)에 의해 빔이 대단히 편향되고/또는 부분적으로 희미해짐으로써 발생될 수 있는 주 빔(14)의 다양한 비녜트(vignetting)효과에 의해 야기되는 시차(parallax)효과로 인한 오차를 피하기 위하여 정밀한 포커스가 필요하다. 동일한 이유로, 렌즈 광학적 수차(aberration)는 렌즈의 구경에 걸쳐서 고도로 보정되어야 한다. 이러한 효과는 기준 채널들의 고정된 형태에 기인하여, 상기 채널들에 대하여 충격을 가하지 않는 것이 보통이다.

도 3은 AMRS 시스템의 바람직한 광 검출기(17)에 대한 평면도이다. 예를 들어, 광 검출기(17)는, 총 입사동력 신호에 비례적인 광전류 신호가 총 입사 에너지의 중심부의위치에 의존하는 방식으로 시그날 터미날의 2개 직교 쌍(x+,x-,y+,y-로 표시됨)에 분포되는, 2축 유형의 연속적 편측성 효과(lateral effect)광 다이오우드이다. 이 터미날(x+,x- 또는 y+,y-)들은 광 검출기 본체의 중심부를 기준으로 각각의 직교되는 측정 축 x,y를 따라 (+) 및 (-)방향으로 결합된다.

광 검출기(17)의 4개 터미날의 출력 시그날은 평가 수단(18)에 의해 결함되는데(도2), 상기 수단은 입사 광선 빔의 중심 위치를 결정할 수 있도록 연산 또는 계산 장치 및 데이터 저장 장치로 이루어진다. 예를 들어, 도 3은 광 검출기에 입사되는 주 빔 스폿 M의 중심 C_M의 위치, 및 2개의 기준 빔 스폿과 이것들의 각각의 중심(R₁, R₂로 표시됨)의 전형적인 위치를 도시한다. 광 검출기(17)의 중심부에 위치하는 xy좌표계(도 3에 지시됨)의 원리를 이용하여, 어떤 중심부에 대한 x 좌표 및 y 좌표라도 다음 방정식으로 결정을 할 수가 있다:

X = (i_x+- i_x-)/(i_x++ i_x-)(1)

Y = (i_y+- i_y-)/(i_y++ i_y-)(2)

상기 식에서, i_x+, i_x-, i_y+및 i_y-는 광 검출기 터미날에서 출력된, 바탕 조도 및 암흑 전류 효과에 대하여 보정된 진정 시그날 전류이고, 아래 첨자는 상기 특정의 광검출기 터미날을 지시한다. 이러한 유형의 검출기에 있어서, 광-전기 발생전류 전체는 (i_x++ i_x-)이과 이것은 (i_y++ i_y-)와 같지만, x- 축상에서 중심부의 위치는 ix+ 및 ix- 사이의 전류 분포를 결정한다. 마찬가지로, y-축에 대하여 i_y+및 i_y-사이의 전류 분포를 결정한다.

검출기(17)는 총 입사 에너지의 중심부에 대해서만 반응을 하기 때문에, 검출기에는 2개 이상의 광원 영상이 동시에 존재하지 않는다. 이 결과로서, 광원(9,10,11)은 순서적으로 방사를 하게 되고, 각각의 광원에 대하여 개별적으로 동시적 측정이 이루어지고, 이에 따라 상기 방정식(1) 및 (2)를 사용하여 별도의 결정이 수행된다. 또한, 광원에 에너지 공급이 이루어지지 않는 기간에는 하기와 같이 보정작업이 달성된다.

고도의 정확성을 위해, 상기 방정식(1),(2)에 사용된 광전류 또는 이것을 나타내는 증폭 출력분은 바탕 조도값, 암흑 전류로부터의 기여도, 또는 각각의 광검출기 터미날 증폭기내의 출력분 차이로부터의 기여도(도시되지 않음)를 포함하지 않는다. 전류를 직접 출력 전압으로 변환시키고 입력 및 출력 임피던스가 낮은 트램스임피던스 예비증폭기를 1개 이상의 후속 증폭 단계와 함께 직렬식으로 사용하는 것이 보통이다.

(측정 시간 간격을 기준으로) 느리게 변화되는 바탕 조도값 및 암흑전류는, 2단계 측정을 수행함으로써, 즉 1차적으로는 시그날 + 바탕값, 2차적으로는 바탕값만을 각각 취하고 2개 세트의 4개 전류값을 각각 차감하여 올바른 시그날 전류값만을 추산함으로써 보정을 한다. 다른 방법으로서는, 검출기 출력부의 복조(demo여-lation)을 사용하여 DC 및 느리게 변화하는 성분을 배제시킬 수 있도록 AC 시그날로 광원을 조정함으로써 보정을 달성할 수도 있다.

최고의 정확도를 달성하기 위해서, 측정 빔을 광원에서 전자적으로 분리시켜서 시그날 + 바탕값, 및 바탕값 단독으로 이루어진 2개의 별도의 동시 측정값을 얻을 수 있따. 이는, 예컨대 렌즈(16,20)의 표면상에 작동하는 윈드스크린 와이퍼와 같은 외부적 영향에 의해 야기되는 비교적 급속한 바탕값 변화에 기인하는 오차를 현저하게 감소시킬 수 있고, 또한 광원의 명도 조절 및/또는 증폭기 그레인(grain)의 자동조절 장치와 관련하여 보다 큰 탄력성(융통성)을 제공한다.

4개의 각각의 광 검출 출력 장치와 결부된 그레인은 동등해야 하고, 성분들간의 허용오차가 맞아야 한다. 그러나, 최고의 정확성을 위해서는, 고유의 측정용 전류를 각각의 예비증폭기에 차례로 발사하고, 최고의 정확도를 달성하는데 필요한 정도의 빈도로 개별적 증폭기의 그레인을 보정함으로써 그레인을 측정한다.

예를 들어 전자식 증폭기내의 열적 불안정성에 기인하는 시간-임팩트 가변적 잔류 오차는 다음과 같은 일반적인 형태의 1차 함수로 개략적으로 계산된다:

X = A_xx + B_x(3)

Y = A_yy + B_y(4)

상기 식에서, X 및 Y는 진정 좌표값이고, x,y는 검출면상의 어느 지점에서의 빔에 대하여 실제 스폿의 위치와 저장 시스템의 측정 자료로부터 계산된 좌표값이며, Ax, Ay, Bx 및 By 는 각각 x축과 y축을 따라 제기되는 측정 오차 및 오프셋(offset)오차를 나타내는, 느리게 변화하는 상수이다.

데이터 시간 및 전류시간에서의기준 빔(R₁,R₂)의 실제 위치 좌표는 각각(X_R1,Y_R1), (X_R2,Y_R2) 및 (X_R1,y_R1), (X_R1,y_R1)이며, 여기에 데이타 시간은 시스템이 측정을 수행하여 스케일링 및 오프셋 데이터가 저장되는 시간이고, 상기 좌표는 또한 상기 방정식 (3) 및 (4)의 1차 관계를 만족시키는 것이어야 한다. 그러므로,

A_X= (X_R2- X_R1)/(x_R2- x_R1)(5)

A_Y= (Y_R2- Y_R1)/(y_R2- y_R1)(6)

B_x= X_R1- A_xX_R1(7)

B_y= Y_R1- A_yy_R1(8)

의 관계가 성립될 수 있도록, 다음의 관계가 성립되어야 한다:

X_R1= A_xX_R1+ B_x;Y_R1= A_yy_R1+ B_y;

X_R2= A_xX_R2+ B_x;Y_R2= A_yy_R2+ B_y;

전류 시간이 데이터 시간이면(x = y, y = Y), 보정 상수 A 및 B는 각각 1 및 0 이다. 또한, 기준 빔이 동등하게 위치하면(x_R1- X_R1= x_R2- X_R2이고, y_R1- Y_R1= y_R2- Y_R2), 계수 A는 항상 1이고, 오프셋 계수 B만이 변화한다. 마찬가지로, 2개의 기준 빔이 모두 부분적으로 좌표원(x_R1/X_R1= x_R2/X_R2; y_R1/ Y_R1= y_R2/ Y_R2)으로부터 각각의 거리만큼 이동하는 경우에는, 계수 Bx 및 By는 항상 0이고, 스케일링 계수 Ax, Ay는 변화한다.

그러므로, 주 빔 M의 중심 C_M의 진정 좌표 X_M, Y_M은 자체의 실제 위치 좌표 X_M,Y_M을 최종 평가된 상수 A_x, A_y, B_x, B_y로 치환하여 방정식(3), (4)에 대입함으로써 설정할 수 있다. 오프셋에 대한 보정은 기준 빔 변위가 부품의 불안정성에 기인하는가 또는 프리즘이 설치된 접속면(28)의 변위에 의해 야기되는 프리즘(26)의 이동에 의해 야기되는가에 적용된다. 이는 상기 시스템이 접속면(28)(제 2 물체)의 움직임을 자동적으로 보정하여 상기 제 2 물체와 거울(5)(제 1 물체에 설치됨)사이의 차이를 측정할 수 있도록 한다. 예를 들어 변동성 0(zero)와 같은 유동적 데이터 오프셋의 수행은 측정과정을 수행할 때 요구되는 출력값을 인용하여 옴으로써 자동적으로 달성하게 되는데, 이 작업은 필요시에 언제라도 행해질 수 있다.

본 발명의 가장 단순한 형태에 있어서, 기준 빔(22,23)중 단하나는 평가 수단이 프리즘(26)을 기준으로 거울(5)의 변위를 계산할 수 있도록 사용되는것을 필요로 한다. 이는, 저장된 스케일링 데이터에 변화가 없고, 계수 Ax,Ay 가 항상 1인것으로 추정함으로써 달성될 수 있다. 그러면, 나머지 계수 Bx,By는 필요시마다 기준 빔 R1만으로부터의 위치 데이터를 이용하여 상기 방정식(7), (8)로부터 간단하게 계산할 수 있다. 그러면, 주 빔의 실제 위치는 상기와 같이 각각의 측정치에 대하여 보정되어 다음의 진정 좌표를 제공할 수 있다:

X_M= X_m+ B_X

Y_M= y_M+ B_y

본 발명의 보다 복잡한 형태에 있어서는, 제 2 도에 도시된 바와 같이, 기준빔(22,23)을 모두 사용하여, 스케일링 오차가 발생하는 것을 추가로 보정할 수 있다.

그리고나서 필요시에는 기준 빔(R1,R2) 모두로부터의 위치 데이터를 사용하여 방정식(5),(6),(7),(8)로부터 4개의 계수 A_X, A_y, B_x, B_y를 계산해낼 수 있다. 그러면, 주 빔의 실제 좌표는 각각의 측정값에 대하여 상기와 같이 보정되어 다음의 좌표를 제공하게 되는 것이다:

X_M= X_m+ B_X

Y_M= y_M+ B_y

상기 AMRS 시스템에 있어서, 셋-업 모드에 있어서는, 모든 민감도를 측정하여 검출좌표계를 어떤 외부 기준으로 정렬시킬 필요가 있다. 상기 셋-업 모드에 있어서, 상기 시스템은 외부에서 주 빔(14)에 제공된, 기지의 등급 및 방향을 가지는 편향을 수직 축의 한정값(해상력)으로 받아들이게 된다. 이는 예를 들어, AMRS 하우징(7)을 기준으로ㅛ 공지의 방식으로 배향된 작은 각도의 웨지(도시되지 않음)를 주 빔(14)의 경로에 삽입시킴으로써 달성될 수 있다. 또한, 포구에 설치된 주어진 거울(5)의 위치는 상기와 같이 후속 출력을 참조할 수 있는 초기 데이터로서 표시 될 수 있다. 1개의 주 측정용 채널만을 사용하여 하우징을 기준으로 위상차 측정을 얻는 종래 기술의 장치를 사용하면, 오프셋 및 감도를 측정함으로써, 측정시에는 정확하지만 시간, 온도, 진동 등의 효과가 출력의 정확도를 알 수 없는 정도로 점차 떨어뜨리게 되어, 고도의 정확성을 유지하기 위해서는 빈번히 재측정을 실시해야 할 필요가 있게 된다. 본 발명은 1개 이상의 기준 채널을 사용하여 연속적으로 추적을 하고 최근의 측정으로부터 장치의 정렬상태의 이탈을 보정하며, 주어진 수준의 정확도를 유지할 수 있도록 하는 재측정 사이의 요구되는 간격을 최대로 연장시킬 수 있는 것이다.

전송 채널 및 수용 채널에는, 상기한 바와 같이, 스티어링 웨지 세트 15a,15b,19a,19b가 장착되어 있어서, 밖으로 나가는 빔과 검출기의 시야가 포구에 장착된 거울(5)로 겨냥되도록 한다. 전송 및 수용 구멍들은 거울(5)의 반사면에 수직인 축 둘레에 대칭적으로 배치되어 그 중심부를 통과함으로써 반사 법칙에 부응할 수 있게 되어 있음을 인식해야 한다. 이는, AMRS 하우징(7)을 번역하거나 포구에 장착된 거울(5)을 경사지게 함으로써도 달성할 수 있는 것이다. 상기 정렬의 요건은, 주 빔을 가시화시킴으로써, 즉 주 빔으로 가시광선 또는 적외선을 사용하여 상기 광선을 적절한 감도의 가시화 장치로 가시화시킴으로써 매우 단순화시킬 수 있다. 다른 방법으로서는, 바탕 수준이 너무 높아서 광선이 직접 가시화되지 않은 경우, 동시 검출방법을 사용하는 특수 목적의 빔 로케이터를 사용할 수 있다.

군사용으로의 전환을 위해서는, 실제 밀도가 가장 낮은 비-가시광선 반사광을 사용하는 것이 유리하다. 이러한 목적으로, AMRS 시스템(4)은 적외선 부근의 방사선을 사용하고, 검출기에서 측정된 바탕값 수준에 따라 밀도를 조절한다. 관원(9,10,11)은 측정이 불필요할 때에는 끌 수 있고, 발포 직전의 단시간내에만 사용될 수 있다.

필요에 따라서는, 셋-업 과정에서 저장된 초기 데이터 위치에 의해서 출력 위치 C_M을 더욱 오프셋시킬 수 있다. 그러면, 조준 컴퓨터는 (보정된)AMRS 시스템 출력값으로부터 포신(1)을 더욱 정확하게 조절하기 위해 사용할 수 있는 보정 인자를 결정할 수 있다. 시그날 처리 전자장치로부터의 적당한 빈도의 반응값을 이용하여, 탱크가 고르지 않은 지형위를 이동할 때와 포의 발사시에 야기되는 포신의 움직임에 대한 포신의 유동적 조준점의 개선이 확장될 수도 있다.

본 발명의 범위 이내에서 상기 구체예에 대한 변형이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 광원(9,10,11)은 예컨대 가시광선, 자외선 또는 적외선과 같은 적당한 짐동수 범위로 작동될 수 있다. W형 프리즘(26)은 포탑(3)에 견고하게 부착된 AMRS 하우징(7)의 내부나 뒷벽에 설치됨으로써, 윈도우(25)의 필요성을 배제할 수 있다.

포구에 설치된 거울(5)에 주 빔(14)이 조준되는 정도는, 전송구 및 수용구에 있는 포커스 렌즈(20,16)의 동력에 의해 또는 이것을 배제하여 조절하고/또는 거울상에 곡면을 제공하여 예컨대 감도와 비녜트 효과에 관한 변위 특성을 변화시킴으로써 조절할 수 있다.

또한, 거울(5)이 곡면을 가지는 경우에, 검출장치는 거울의 횡단 선형 변위 및 각 변위에 대하여 민감해진다. 거울(5)영역에 비조준광을 사용하면, 시스템의 감도가 저하되고, 심한 비녜트 효과의 발생현상이 심화되기 전에 달성된 각도 측정 범위가 감소된다. 그러나, 검출장치는 거울(5)의 종방향 이동에 대해서는 민감해진다.

주 빔, 및 필요에 따라서는 기준 빔(22,23)의 단면적은 전송 경로내에 빗방울이나 분진 입자들의 효과를 배제시킬 수 있도록 예컨대 직경 50㎜ 정도로 비교적 크다. 빔 스플리터를 사용하여 전송 광학기구와 수용 광학기구를 공통의 구멍 및 공통의 소자를통해 결합시킴으로써 공간을 줄일 수 있게 되었다.

본 발명은, AMRS 시스템 분야가 아니더라도, 2개 물체의 상대적 변위를 정확하게 측정할 필요가 있는 분야에 적용시킬 수가 있다. 예를 들어, 제 4도에는, 지면에 설치된 지지체(30,31)에 의해 유지되는 브리지(28)의 일부분이 도시되어 있는데, 이것의 안정성을 측정하는 것이다. 상기 지지체에는, 삼각대(35)에 탑성된 것으로 도시된 변위측정장치(34)에 의해 원격조절되는 반사수단(32,33)이 설치되어 있다. 상기 삼각대는 어디에나 설치될 수 있으며, 어떤 이동에 의해서도 반사수단(32,33)에 의해 제조된 측정장치에 동일하게 영향을 미치지 아니하고 상대적 운동의 계산에도 영향을 미치지 아니하므로 고도의 정확성으로 안정할 필요가 없다. 상기 장치(34)는 도 2의 하우징과 유사한 방식으로 시스템에 데이터를 형성한다.

도 5에는, 도 4의 변위 측정장치(34)를 이루는 광학 소자가 상세히 도시되어 있다(다시 말해서, 명료성을 위해 도면을 길이 방향으로 축약하였다.) 시스템의 활성 소자는 적당한 윈도우(37,38)에 장착된 보호 하우징(36)내에 들어 있다. 상기 활성 소자들은 차례로 하우징(36)내에 견고하게 부착되어, 진동 및 상대적 운동으로부터 야기되는 오차를 민감하게 최소화시킨다.

하우징(36)에는, 조준렌즈(40)의 포커스면에 광발산체(39)가 내장되어 있다. 제 1 확인가능 표지(41)를 포함하는 광발산체 영역은, 조절렌즈(40)에 의해 돌출되고 1쌍의 조절가능한 스티어링 웨지(42a,42b)에 의해서, 제 1 원격 브리지 지지체(30)상에 탑설된 평면 거울(32)상에 경사지도록 지향된다. 빔은 브리지가 형성된 거울(32)에 의해 반사되어 변위 측정장치 하우징(34)쪽으로 향한다. 반사된 빔은 스티어링 웨지(43a,43b)의 수용쌍 및 렌즈(44)를 통과하여, 빔을 TV 카메라(45)의 민감성 검출면상에 예리한 영상의 표시(41)를 제공한다.

검출가능한 마크(46)를 포함하는 광원발산체(39)의 제 2의 영역은, 마찬가지로, 동일한 조준렌즈(40) 및 제 2 스티어링 웨지(47a, 47b)쌍에 의해 제 2 의 원격브리지 지지체(31)상에 탑설된 제 2의 평면 거울(33)로 지향된다. 제 2의 수용 스티어링 웨지(48a,48b)쌍 및 동일 수용 렌즈(44)는 TV 카메라(45)에 제 2 표지(46)의 예민한 영상을 형성한다. 평가수단(49)은 TV 카메라 출력부에 연결되어 있다.

도 4 및 도 5로부터는, 거울(32,33)의 어떠한 변위라도 대응 광발산체 마크(41,46)의 영상이 TV 카메라(45)에 형성되도록 하여 카메라 면을 가로질러 움직이고, 거울의 변위가 충분히 클 경우에는, 카메라의 면으로부터 벗어나게 된다. 확인가능한 마크의 특성은, 상기 마크들이 각각 비디오 출력부에 연결된, 용이하게 입수할 수 있는 자동 분류 및 추적시스템에 의해서 TV 영상 출력부에 위치할 수 있도록 선택되며, 예컨대 한가지 표시는 o이고 다른 표시는 +일 수 있다. 저장장치 및 계산장치를 구비한 평가수단(49)의 일부를 구성하는 상기 추적 시스템의 출력부는 각각의 표지(mark)에 대한 좌표 위치(x,y)를 제공한다. 제 1 및 제 2 마크영상의 위치를 더 정밀하게 추적하여, 2개의 거울 및 그 각각의 브리지 지지체(32,33)의 상대적 이동을 감소시킬 수 있다. 상기 2개 채널의 측정 감도는, 이탈값을 아는 웨지를 각각의 채널에 주기적으로 삽입하고 대응되는 영상좌표의 변화를 기록함으로써 설정할 수 있다. 상기 2개 채널들에 있어서는 스티어링 웨지(42a,42b,47a,47b,43b,48a,48b) 세트만이 공통되지 않은 것이지만, 상기 소자들은 고도의 안정성을 가지고 성공적으로 설치할 수 있다. 모든 다른 불안정성은 상기 2개 채널 모두에 동등하게 영향을 미치므로, 2개 거울의 상대적 운동이 차감에 의해 얻어지는 경우에는 보정이 이루어진다. 상기 구체예에 있어서의 제 2 측정 채널은 도2의 구체예의 제 1 기준 채널과 동일한 기능을 한다.

Claims (7)

1. 제 2의 물체(28)를 기준으로 제 1 의 물체(6)의 변위를 측정하는 장치로서,

   제 1의물체(6) 및 제 2 의 물체(28)에 각각 고정된 제 1 반사수단(5) 및 제 2 반사수단(26);

   복수개의 분리된 제공원(9,10,11)으로 이루어진 전자기 방사원;

   전자기 방사선 검출 수단(17);

   각각 제 1 , 제 2 및 제 3의 빔이 횡단하는 광학 소자(13,21)들을 포함하고 있고, 제 1 방사선 빔이 방사선 제공원(9)으로부터 제 1 반사수단(5)으로 지향되도록 하며, 반사된 빔이 검출 수단(17)으로 지향되도록 하는 제 1 채널을 형성하는 수단(13,15a,15b,16,20,19a,19b,21);

   각각 제 1, 제 2 및 제 3의 빔이 횡단하는 통상의 광학 소자(13,21)들을 포함하고 있고, 제 2 및 제 3 방사선 빔이 방사선 제공원(10,11)으로부터 제 2 반사수단(26)으로 지향되도록 하며, 반사된 빔은 각각 검출 수단(17)으로 지향되어 상기 제 2 및 제 3 의 빔이 검출수단(17) 표면의 서로 떨어진 고정 위치에 입사될 수 있게 배치되도록 하는 제 2 채널의 형성 수단(13,24,26,27,21)

   상기 제 1 및 제 2 채널의 반사 빔이 입사되는 검출면상의 입사 위치를 지시하는전기 신호를 제공할 수 있도록 배치된 전기광학적 검출면적을 포함하는 검출 수단(17); 및

   상기 신호를 수신하도록 결합되어 있고, (i) 상기 제 1 빔 및 제 2 빔에 의해 제공된 신호들의 차이를 측정하여 이것을 기초로 제 2 물체(28)를 기준으로 한 제 1 물체(6)의 변위를 계산하고, (ii) 제 2 빔 및 제 3 빔에 의해 제공된 신호들 사이의 차이를 측정하여, 검출수단(17) 및 제 2 채널(13,24,26,27,21)내 동력하의 광학 소자들의 초기 출력값 또는 감도로부터 변화량에 대한 보정 인자를 계산하여, 최종 측정치를 산출하는 평가수단(18)을 포함하는 변위 측정장치.
2. 제 1항에 있어서, 검출수단(17)은 입사 방사선 빔의 중심 위치를 결정하도록 배치된 부수적 효과의 광 다이오우드를 포함하고, 방사원 수단(9,10)은 제 1 빔 및 제 2 빔을 발생시킬 수 있도록 순서대로 배치되어 있으며, 평가 수단(18)은 데이터 저장 장치 및 연산 또는 계산 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 변위 측정장치.
3. 제 1 항에 있어서, 검출수단(17)은 각각의 입사광 빔 위치를 기록하는 TV 카메라이고, 평가수단(18)이 저장 장치, 자동 분류 및 추적 장치 그리고 연산 및 계산 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 변위 측정장치.
4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 및 제 2 채널의 광학 소자(13,21)들은 광학적으로 동력에 의해 작동되고, 위치에 대하여 민감성을 가지며, 상기 각각의 채널들은 안정되고 위치에 민감하지 않은 광학적 부품들(15,16,24,27,20,19)을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 변위 측정장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 검출수단(17)은 입사 방사선 빔의 중심 위치를 결정하도록 배치된 부수적 효과의 광 다이오우드를 포함하고, 방사원 수단(9,10)은 제 1 빔 및 제 2 빔을 발생시킬 수 있도록 순서대로 배치되어 있으며, 평가 수단(18)은 데이터 저장 장치 및 연산 또는 계산 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 변위 측정장치.
6. 제 2의 물체(28)를 기준으로 제 1 의 물체(6)의 변위를 측정하는 장치로서,

   제 1의 물체(6) 및 제 2 의 물체(28)에 각각 고정된 제 1 반사수단(5) 및 제 2 반사수단(26);

   복수개의 분리된 제공원(9,10,11)으로 이루어진 전자기 방사원;

   전자기 방사선 검출 수단(17);

   각각 제 1 , 제 2 및 제 3의 빔이 횡단하는 광학 소자(13,21)들을 포함하고 있고, 제 1 방사선 빔이 방사선 제공원(9)으로부터 제 1 반사수단(5)으로 지향되도록 하며, 반사된 빔이 검출 수단(17)으로 지향되도록 하는 제 1 채널을 형성하는 수단(13,15a,15b,16,20,19a,19b,21);

   각각 제 1, 제 2 및 제 3의 빔이 횡단하는 통상의 광학 소자(13,21)들을 포함하고 있고, 제 2 및 제 3 방사선 빔이 방사선 제공원(10,11)으로부터 제 2 반사수단(26)으로 지향되도록 하며, 반사된 빔은 각각 검출 수단(17)으로 지향되어 상기 제 2 및 제 3 의 빔이 검출수단(17) 표면의 서로 떨어진 고정 위치에 입사될 수 있게 배치되도록 하는 제 2 채널의 형성 수단(13,24,26,27,21)

   상기 제 1 및 제 2 채널의 반사 빔이 입사되는 검출면상의 입사 위치를 지시하는전기 신호를 제공할 수 있도록 배치된 전기광학적 검출면적을 포함하는 검출 수단(17); 및

   상기 신호를 수신하도록 결합되어 있고, (i) 상기 제 1 빔 및 제 2 빔에 의해 제공된 신호들의 차이를 측정하여 이것을 기초로 제 2 물체(28)를 기준으로 한 제 1 물체(6)의 변위를 계산하고, (ii) 제 2 빔 및 제 3 빔에 의해 제공된 신호들 사이의 차이를 측정하여, 검출수단(17) 및 제 2 채널(13,24,26,27,21)내 동력하의 광학 소자들의 초기 출력값 또는 감도로부터 변화량에 대한 보정 인자를 계산하여, 최종 측정치를 산출하는 평가수단(18)을 포함하는 변위 측정장치.
7. 제 2의 물체(28)를 기준으로 제 1의 물체(6)의 변위를 측정하는 방법으로서, 검출수단(17)이 각각의 입사광 빔 위치를 기록하는 TV카메라이고, 평가수단(18)이 저장 장치, 자동 분류 및 추적장치 그리고 연산 및 계산장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 변위 측정방법.