変位計測装置
【課題】二平面を備える層の両方の面に局所的な変形が生じた場合にも、より正確に層間変位を計測することができる変位計測装置を提供する。
【解決手段】変位計測装置１Ａは、天井２から床３へ基準光ＬＳを照射して基準変位を計測する基準変位計測部４と、天井２から床３へ基準光ＬＳに対し所定角度α傾いた参照光ＬＲを照射して参照変位を検出する参照変位計測部５とを備える。照射部６として拡散光を放射する光源が用いられている。
【解決手段】変位計測装置１Ａは、天井２から床３へ基準光ＬＳを照射して基準変位を計測する基準変位計測部４と、天井２から床３へ基準光ＬＳに対し所定角度α傾いた参照光ＬＲを照射して参照変位を検出する参照変位計測部５とを備える。照射部６として拡散光を放射する光源が用いられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位計測装置に関し、特に二平面を備える層の層間変位を計測する場合に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の変位計測装置としては、レーザ光と撮像手段とを用いて、観測点から見た変位検出対象物の観察軸と垂直平面上との変位、或いは垂直平面の傾きを測定している計測システムが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。このような計測システムでは、変位検出対象物に向けて照射したレーザ光の入射部位の光点位置を、カメラ等の撮像手段で撮像し、得られた画像に所定の画像処理を施して変位検出対象物の三方向の変位を計測し得るようになされている。
【０００３】
ところが、上記特許文献１に係る発明では、レーザや撮像手段を設置する天井又は床が、局所的に変形すると、この変形によって水平方向の変位に誤差が生じる。このような局所的な変形による角度誤差は、地震によって発生することが知られている。なお、局所的な変形は天井又は床の回転と考えることができ、これによって水平方向の変位に生じる誤差を本明細書では角度誤差と呼ぶ。この角度誤差が生じることにより、従来の計測システムでは、測定した層間変位に角度誤差が混合されて出力されてしまうので、正確な変位計測が困難であった。
【０００４】
また、複数の受光素子を用いて測定対象のｘ、ｙ、ｚ座標および３軸回転を計測可能としたセンサが開示されている（例えば、特許文献３、および非特許文献１）。これらのセンサを用いることにより、天井または床の角度を検出することが一応可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２９７０８６７号公報
【特許文献２】特開２００９−２１６４０２公報
【特許文献３】米国特許第５，８８３，８０３号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「Measurement of fine 6-degrees-of-freedom displacement of rigid bodies through splitting a laser beam: experimental investigation」、2002年Optical Engineering、Opt. Eng. 41(4)、p.860-871
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献３または非特許文献１では、いずれも測定器本体を固定点に配置することを前提としているので、例えば天井にセンサを取り付けた場合、天井は回転しないものと仮定する必要がある。したがって、測定器本体に回転が生じ得る系に適用しても、センサを取り付けた箇所の回転による角度誤差を消去することができないので、天井および床の両方に局所的な変位が生じ得る系では、正確に層間変位を計測することができない、という問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、二平面を備える層の両方の面に局所的な変形が生じた場合にも、より正確に層間変位を計測することができる変位計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る発明は、第１平面と、前記第１平面に対し所定間隔を隔てて設けられた第２平面とを備える層間の層間変位を、放射状に伝播する拡散光を用いて計測する変位計測装置であって、前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射して、基準変位を検出する基準変位計測部と、前記第１平面から前記第２平面に向かって前記基準光に対し所定角度傾いた参照光を照射して、参照変位を検出する参照変位計測部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る発明は、前記基準変位計測部は、前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射する基準照射部を有し、前記参照変位計測部は、前記基準照射部を原点とするＸＹ座標のＸ軸上から前記第２平面に向かって、前記基準光に対し所定角度傾いた第１参照光を照射する第１参照照射部と、前記ＸＹ座標のＹ軸上から前記第２平面に向かって、前記基準光に対し所定角度傾いた第２参照光を照射する第２参照照射部とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る発明は、前記参照光は、前記基準光の一部を前記第１平面から前記第２平面へ向かって反射する反射部によって照射されることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る発明は、前記基準光の一部を前記第２平面から前記第１平面に向かって反射する反射部と、前記反射部によって反射された反射光を前記第１平面から前記第２平面に向かって反射する拡散板とを備え、前記拡散板によって前記参照光を照射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基準光を照射して基準変位を計測する基準変位計測部と、基準光に対し所定角度傾いた参照光を照射して参照変位を検出する参照変位計測部とを備えると共に、照射部として拡散光を放射する光源が用いられていることにより、第１平面および第２平面において局所的な変形が生じた場合にもより正確に層間変位を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る変位計測装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る変位計測装置の各部の配置箇所を模式的に示す斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る変位計測装置の使用状態を示す模式図である。
【図４】第１実施形態に係る変位計測装置の全体構成を示す模式図であり、傾きが生じた状態を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る変位計測装置の全体構成を示す模式図である。
【図６】第３実施形態に係る変位計測装置の全体構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
（１）第１実施形態
（全体構成）
図1に示す変位計測装置１Ａは、第１平面としての建物の天井２と、当該天井２に対向して所定間隔Ｈだけ隔てて略平行に形成された第２平面としての床３とで構成される層間に設置されている。この変位計測装置１Ａは、例えば地震等の災害によって天井２に生じる水平方向の変位（以下、層間変位という）を計測し得るように設置されている。
【００１６】
変位計測装置１Ａは、天井２と床３の間に垂直に基準光ＬＳを照射して基準変位を計測する基準変位計測部４と、天井２と床３の間に基準光ＬＳに対し所定角度α傾いた参照光ＬＲを照射して参照変位を検出する参照変位計測部５とを備える。基準変位計測部４と、参照変位計測部５とは、それぞれ照射部６と、受光部７と、当該受光部７と対となるレンズ８とを有する。レンズ８は凸レンズが用いられる。
【００１７】
照射部６は、放射状に伝播する拡散光を照射する光源からなる。本実施形態の場合、照射部６は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられ、天井２に設置されている。なお、拡散光を照射する光源の場合、当該光源の設置箇所、この場合天井２の回転は基準変位および参照変位に影響を与えないことが実験により確認されている。したがって、本発明では、照射部６として拡散光を放射する光源が天井に設けられていることにより、天井２の回転を無視し得る。
【００１８】
受光部７は、種々のものを選択することができるが、例えば、平板状の光位置センサ(PSD; Position Sensitive Detector)を好適に用いることができる。また、受光部７は、算出部９に電気的に接続されている。算出部９は、検出された基準変位および参照変位から層間変位を算出し得るように構成されている。
【００１９】
基準変位計測部４は、照射部６としての基準照射部１０と、受光部７としての基準受光部１１とを有する。基準照射部１０は、天井２から鉛直下方に向かって基準光ＬＳを照射し得るように設けられている。基準受光部１１は、レンズ８としての基準レンズ１２を通過した基準光ＬＳを垂直に受光し得るように、受光面が床３に対し平行に配置されている。この基準受光部１１によって検出される変位を基準変位（ｘ１、ｙ１）と呼ぶ。
【００２０】
本実施形態の場合、基準受光部１１と基準レンズ１２とは変位検出部１６に設けられている。変位検出部１６は、床３に配置され、筐体１７と、当該筐体１７内に設けられる基台１８とを有する。基準レンズ１２は、光軸を鉛直方向とした状態で筐体１７上面に保持されている。基準受光部１１は、受光面が基準レンズ１２に対向するように床３に対し平行に配置した状態で、基台１８に固定されている。これにより、変位検出部１６は、基準照射部１０から照射された基準光ＬＳを基準レンズ１２によって前記基準受光部１１に集光させ得るように構成されている。
【００２１】
参照変位計測部５は、照射部６としての参照照射部１３Ａと、受光部７としての参照受光部１４とを有する。参照照射部１３Ａは、基準光ＬＳに対し所定角度αだけ傾けて参照光ＬＲを照射する。参照受光部１４は、レンズ８としての参照レンズ１５を通過した参照光ＬＲを垂直に受光するように床３に対し角度αだけ傾けて設けられている。
【００２２】
参照変位計測部５の構成について、図2を参照してさらに詳細に説明する。本図において、天井２における基準照射部１０の設置位置を原点Ｏとする天井表面のＸＹ座標を考える。参照照射部１３Ａは、ＸＹ座標のＸ軸上に設置された第１参照照射部２０と、Ｙ軸上に設置された第２参照照射部２１とからなる。ＸＹ座標において、第１参照照射部２０の位置を（−ｄ０，０）、第２参照照射部２１の位置を（０，−ｄ０）とする。
【００２３】
また、原点Ｏの鉛直下方であって床３における基準受光部１１の中央を原点ｏとする床表面のｘｙ座標を考える。参照受光部１４は、ｘ軸上に設置される第１参照受光部２２と、ｙ軸上に設置される第２参照受光部２３とからなる。ｘｙ座標において、第１参照受光部２２の位置を（ｌ０，０）、第２参照受光部２３の位置を（０，ｌ０）とする。この第１参照受光部２２で検出される変位を第１参照変位（ｘ２、ｙ２）、第２参照受光部２３で検出される変位を第２参照変位（ｘ３、ｙ３）と呼ぶ。
【００２４】
本実施形態の場合、第１参照受光部２２と第２参照受光部２３と参照レンズ１５とは、基準受光部１１と基準レンズ１２と共に、変位検出部１６に設けられている。参照レンズ１５は、光軸が鉛直方向に対し角度αだけ傾けた状態で、筐体１７の上部隅に保持されている（図1）。第１参照受光部２２と第２参照受光部２３とは、受光面が参照レンズ１５に対向するように鉛直方向に対し角度αだけ傾けた状態で、基台１８に固定されている。すなわち、第１参照受光部２２は受光面がｘ軸に対し角度αだけ傾けた状態で固定されている。また、第２参照受光部２３は受光面がｙ軸に対し角度αだけ傾けた状態で固定されている。
【００２５】
このように配置された第１参照照射部２０は、基準光ＬＳに対し角度αだけ傾いた第１参照光ＬＲ１をｘ軸上の第１参照受光部２２に向かって照射する。また、第２参照照射部２１は、基準光ＬＳに対し角度αだけ傾いた第２参照光ＬＲ２をｙ軸上の第２参照受光部２３に向かって照射する。
【００２６】
これにより、変位検出部１６は、第１参照照射部２０から照射された第１参照光ＬＲ１を参照レンズ１５によって第１参照受光部２２に集光させ得るように構成されている。また、変位検出部１６は、第２参照照射部２１から照射された第２参照光ＬＲ２を参照レンズ１５によって第２参照受光部２３に集光させ得るように構成されている。
【００２７】
なお、第１平面と第２平面の相対的なねじれ回転の角度は、Ｚ軸回りを正としてψと表記する。また、床３の回転角度は、ｘ軸周りの回転角度をθｘ、ｙ軸周りの回転角度をθｙと表記する。
【００２８】
（作用および効果）
本実施形態に係る変位計測装置１Ａの作用および効果について説明する。天井２に基準照射部１０、第１参照照射部２０、および第２参照照射部２１を設置すると共に、床３に変位検出部１６を配置する。図示しない電源をオンすることにより、基準照射部１０は基準光ＬＳを照射する。また、第１参照照射部２０は第１参照光ＬＲ１を照射する。さらに、第２参照照射部２１は第２参照光ＬＲ２を照射する。
【００２９】
基準照射部１０から照射された基準光ＬＳは、鉛直下方に向かって放射状に照射される。この基準光ＬＳは、基準レンズ１２を通過して基準受光部１１で受光され基準受光位置１１Ｐとして検出される。
【００３０】
また、第１参照照射部２０から照射された第１参照光ＬＲ１は、基準光ＬＳに対し角度αだけ傾いた方向に放射状に照射される。この第１参照光ＬＲ１は対応する参照レンズ１５を通過して第１参照受光部２２で受光され第１参照受光位置２２Ｐとして検出される。
【００３１】
さらに、第２参照照射部２１から照射された第２参照光ＬＲ２は、基準光ＬＳに対し角度αだけ傾いた方向に放射状に照射される。この第２参照光ＬＲ２は対応する参照レンズ１５を通過して第２参照受光部２３で受光され第２参照受光位置２３Ｐとして検出される。
【００３２】
この状態で、天井２が床３に対し水平方向、および回転方向に変位したとすると、変位検出部１６において、基準受光位置１１Ｐ、第１参照受光位置２２Ｐ、および第２参照受光位置２３Ｐもそれぞれ移動する。これにより、変位検出部１６は、基準受光位置１１Ｐの移動量から基準変位（ｘ１、ｙ１）を検出し、第１参照受光位置２２Ｐの移動量から第１参照変位（ｘ２、ｙ２）を検出し、第２参照受光位置２３Ｐの移動量から第２参照変位（ｘ２、ｙ２）を検出する。なお、上記したとおり、天井２の回転は無視し得る。
【００３３】
このようにして検出された基準変位（ｘ１、ｙ１）、第１参照変位（ｘ２、ｙ２）、および第２参照変位（ｘ３、ｙ３）から、算出部９は、層間変位と角度誤差を分離する。これにより、変位計測装置１Ａは、より正確な層間変位を計測することができる。なお、ｘ軸方向の層間変位をδｘ、ｙ軸方向の層間変位をδｙとする。
【００３４】
なお、本実施形態の場合、基準照射部１０、第１参照照射部２０、および第２参照照射部２１は、照射部６として拡散光を放射する光源が用いられていることにより、天井２の回転を無視し得る構成とした。したがって、変位計測装置１Ａは、床３の角度誤差のみを基準変位（ｘ１、ｙ１）から消去することにより、より正確に層間変位を計測することができる。層間変位δｘおよびδｙを計測する手順について、以下、具体的に説明する。なお、基準受光部１１および参照受光部１４の受光面と、床３の表面の間の距離は、天井２と床３との距離に比較して微少であるので、実際上、受光面と床３の表面とは一致しているものとして考える。
【００３５】
（基準変位）
基準受光部１１で検出される基準変位（ｘ１、ｙ１）について説明する。図3は、変位が生じる前の床３の模式図（ｘｚ座標）である。この場合の基準受光位置１１Ｐを原点ｏとする。
【００３６】
この状態で、床３がｙ軸を中心として角度θｙだけ回転した場合は、図4に示すように、基準照射部１０がＨθｙだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、基準受光位置１１Ｐは、基準レンズ１２の焦点距離による倍率をｂ／ａとすると、ｘ方向に[ｂ／ａ×（Ｈθｙ）]だけ移動する。
【００３７】
したがって、ｘ方向の基準変位ｘ１は、次式で表される。
【００３８】
【数１】
【００３９】
同様に、床３がｘ軸を中心として角度θｘだけ回転した場合は、基準照射部１０がＨθｘだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、基準受光位置１１Ｐは、基準レンズ１２の焦点距離による倍率をｂ／ａとするとｙ方向に[ｂ／ａ×（Ｈθｘ）]だけ移動する。
【００４０】
したがって、ｙ方向の基準変位ｙ１は、次式で表される。
【００４１】
【数２】
【００４２】
（参照変位）
まず、第１参照受光部２２で検出される第１参照変位（ｘ２、ｙ２）について説明する。層間変位をδｘ、ｙ軸を中心とする回転角度をθｙ、基準受光部１１と第１参照受光部２２との距離をｌ０、参照レンズ１５の焦点距離による倍率をｂ’／ａ’とする。
【００４３】
第１参照受光部２２はｘ軸に対し角度αだけ傾いて設置されているので、第１参照受光位置２２Ｐのｘ方向の移動量はｃｏｓα倍となる。また、第１参照照射部２０と第１参照受光部２２との距離は、Ｈ／ｃｏｓαである。床３がｙ軸を中心として角度θｙだけ回転した場合は、第１参照照射部２０が（Ｈθｙ／ｃｏｓα）だけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第１参照受光位置２２Ｐは、ｘ方向に[ｂ’／ａ’×（Ｈθｙ／ｃｏｓα）]だけ移動する。
【００４４】
この場合、ｘ方向の第１参照変位ｘ２は、次式で得られる。
【００４５】
【数３】
【００４６】
なお、（−ｌ０ｓｉｎα・θｙ）の項は、床３がｙ軸を中心として回転したことにより、第１参照受光部２２がｌ０θｙだけ上下動することによって生じる相対変位である。
【００４７】
また、層間変位をδｙ、ｘ軸を中心とする回転角度をθｘ、ｚ軸を中心とする回転角度をψ、基準受光部１１と第１参照受光部２２との距離をｌ０とする。床３がｘ軸を中心として角度θｘだけ回転した場合は、第１参照照射部２０がＨθｘだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第１参照受光位置２２Ｐは、ｙ方向に[ｂ’／ａ’×（Ｈθｘ）]だけ移動する。
【００４８】
この場合、ｙ方向の第１参照変位ｙ２は、次式で表される。
【００４９】
【数４】
【００５０】
次に、第２参照受光部２３で検出される第２参照変位（ｘ３、ｙ３）について説明する。層間変位をδｘ、ｙ軸を中心とする回転角度をθｙ、ｚ軸を中心とする回転角度をψ、基準受光部１１と第２参照受光部２３との距離をｌ０、参照レンズ１５の焦点距離による倍率をｂ’／ａ’とする。床３がｙ軸を中心として角度θｙだけ回転した場合は、第２参照照射部２１がＨθｘだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第２参照受光位置２３Ｐは、ｘ方向に[ｂ’／ａ’×（Ｈθｙ）]だけ移動する。
【００５１】
この場合、ｘ方向の第２参照変位ｘ３は、次式で表される。
【００５２】
【数５】
【００５３】
また、層間変位をδｙ、ｘ軸を中心とする回転角度をθｘ、基準受光部１１と第２参照受光部２３との距離をｌ０とする。第２参照照射部２１と第２参照受光部２３との距離は、Ｈ／ｃｏｓαである。第２参照受光部２３はｙ軸に対し角度αだけ傾いて設置されているので、第２参照受光位置２３Ｐのｙ方向の移動量はｃｏｓα倍となる。また、床３がｘ軸を中心として角度θｘだけ回転した場合は、第２参照照射部２１がＨθｘだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第２参照受光位置２３Ｐは、ｙ方向に[ｂ’／ａ’×（Ｈθｘ／ｃｏｓα）]だけ移動する。
【００５４】
この場合、ｙ方向の第２参照変位ｙ３は、次式で表される。
【００５５】
【数６】
【００５６】
なお、（−ｌ０ｓｉｎα・θｘ）の項は、床３がｘ軸を中心として回転したことにより、第２参照受光部２３がｌ０θｘだけ上下動することによって生じる相対変位である。
【００５７】
以上の式からδｘ、δｙ、θｘ、θｙ、ψをそれぞれ算出することにより、変位計測装置１Ａは基準変位（ｘ１、ｙ１）から層間変位δｘおよびδｙを分離することができる。
【００５８】
本実施形態に係る変位計測装置１Ａは、天井２から床３へ基準光ＬＳを照射して基準変位を計測する基準変位計測部４と、天井２から床３へ基準光ＬＳに対し所定角度α傾いた参照光ＬＲを照射して参照変位を計測する参照変位計測部５とを備えることにより、基準変位から角度誤差を消去することができるので、天井２および床３において局所的な変形が生じた場合にもより正確に層間変位を計測することができる。
【００５９】
特に変位計測装置１Ａは、照射部６として拡散光を放射する光源が用いられていることにより、天井２の回転を無視し得る構成とした。これにより、変位計測装置１Ａは、天井２および床３において局所的に変形が生じた場合でも、床３の角度誤差のみを基準変位から消去することにより、精度のよい層間変位を計測することができるので、全体として構成を簡略化することができる。
【００６０】
また、変位計測装置１Ａは、変位検出部１６に基準受光部１１と参照受光部１４とを一体に設けたことにより、全体として小型化を実現することができる。
【００６１】
さらに、変位計測装置１Ａは、参照変位計測部５が、基準光ＬＳに対しそれぞれ異なる方向に照射される第１参照光ＬＲ１と第２参照光ＬＲ２により参照変位を検出し得る構成としたことにより、θｘ、θｙ、ψをそれぞれ算出することができるので、より確実に精度を向上することができる。
（２）第２実施形態
図5に示すように、本実施形態に係る変位計測装置１Ｂは、参照照射部の構成のみが上記第１実施形態と異なる。すなわち、参照照射部１３Ｂは、反射部３０と、拡散板３１とからなる。反射部３０は、変位検出部１６の上面に設けられ、基準照射部１０から照射される基準光ＬＳの一部を天井２に向かって反射する。拡散板３１は、天井２に設けられ、前記反射部３０によって反射された反射光を天井２から床３に向かって反射する。
【００６２】
このような構成により、参照照射部１３Ｂは、基準光ＬＳの一部を拡散板３１で反射することによって、基準光ＬＳに対し角度αの方向へ参照光ＬＲを照射する。
【００６３】
これにより、本実施形態に係る変位計測装置１Ｂは、第１参照照射部２０および第２参照照射部２１にＬＥＤ光源を用いている上記第１実施形態に比べ、ＬＥＤ光源を２個省略することができる。
【００６４】
また、本実施形態に係る変位計測装置１Ｂは、天井２と床３の間に基準光ＬＳを照射して基準変位を計測する基準変位計測部４と、天井２と床３の間に基準光ＬＳに対し所定角度α傾いた参照光ＬＲを照射して参照変位を検出する参照変位計測部５とを備えるので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
（３）第３実施形態
図6に示すように、本実施形態に係る変位計測装置１Ｃは、参照照射部の構成のみが上記第１実施形態と異なる。すなわち、参照照射部１３Ｃは、ＬＥＤ光源に換えて反射部３５のみからなる。反射部３５は、天井２に設けられ、基準照射部１０から照射される基準光ＬＳの一部を天井２から床３に向かって反射する。
【００６５】
このような構成により、参照照射部１３Ｃは、基準光ＬＳの一部を反射部３５で反射することによって、基準光ＬＳに対し角度αの方向へ参照光ＬＲを照射する。なお、本実施形態を適用するには、「天井２の回転角がゼロである」と仮定できる必要がある。ちなみに、反射部に写る基準照射部１０の鏡像は、参照受光部１４と反射部を結ぶ直線の延長線上となる。
【００６６】
これにより、本実施形態に係る変位計測装置１Ｃは、第１参照照射部２０および第２参照照射部２１にＬＥＤ光源を用いている上記第１実施形態に比べ、ＬＥＤ光源を２個省略することができる。
【００６７】
また、本実施形態に係る変位計測装置１Ｃは、天井２と床３の間に基準光ＬＳを照射して基準変位を計測する基準変位計測部４と、天井２と床３の間に基準光ＬＳに対し所定角度α傾いた参照光ＬＲを照射して参照変位を検出する参照変位計測部５とを備えるので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
（変形例）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、天井２に照射部１３を設け、床３に変位検出部１６を設置する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、天井２変位検出部１６を設置し、床３に照射部１３を設けることとしてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、二平面として天井と床で構成される層間に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、相対向して設けられる二平面であればよく、例えば側壁やその他機械構造物に含まれる二平面に適用することもできる。
【００６９】
また、上記実施形態において、第１参照光ＬＲ１および第２参照光ＬＲ２は、いずれも基準光ＬＳに対し角度αだけ傾いている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、基準光ＬＳに対し互いに異なる角度だけ傾けることとしてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態において、レンズに凸レンズを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、結像光学系を構成できればよく、例えば、反射式望遠鏡のように凹面鏡と凸面鏡の組み合わせによる結像光学系を用いることとしてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態において、レンズは、基準レンズと参照レンズとで構成した場合について説明したが、単一の結像光学系によって3枚の受光素子に集光する方式を用いることとしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１Ａ 変位計測装置
１Ｂ 変位計測装置
１Ｃ 変位計測装置
２ 天井（第１平面）
３ 床（第２平面）
４ 基準変位計測部
５ 参照変位計測部
１０ 基準照射部
１１ 基準受光部
１３Ａ 参照照射部
１３Ｂ 参照照射部
１３Ｃ 参照照射部
１４ 参照受光部
１６ 変位検出部
２０ 第１参照照射部
２１ 第２参照照射部
２２ 第１参照受光部
２３ 第２参照受光部
３０ 反射部
３１ 拡散板
３５ 反射部
Ｈ 所定間隔
ＬＲ 参照光
ＬＲ１ 第１参照光
ＬＲ２ 第２参照光
ＬＳ 基準光
ｘ１ 基準変位
ｘ２ 第１参照変位
ｘ３ 第２参照変位
ｙ１ 基準変位
ｙ２ 第１参照変位
ｙ３ 第２参照変位
α 所定角度
δｘ 層間変位
δｙ 層間変位
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位計測装置に関し、特に二平面を備える層の層間変位を計測する場合に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の変位計測装置としては、レーザ光と撮像手段とを用いて、観測点から見た変位検出対象物の観察軸と垂直平面上との変位、或いは垂直平面の傾きを測定している計測システムが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。このような計測システムでは、変位検出対象物に向けて照射したレーザ光の入射部位の光点位置を、カメラ等の撮像手段で撮像し、得られた画像に所定の画像処理を施して変位検出対象物の三方向の変位を計測し得るようになされている。
【０００３】
ところが、上記特許文献１に係る発明では、レーザや撮像手段を設置する天井又は床が、局所的に変形すると、この変形によって水平方向の変位に誤差が生じる。このような局所的な変形による角度誤差は、地震によって発生することが知られている。なお、局所的な変形は天井又は床の回転と考えることができ、これによって水平方向の変位に生じる誤差を本明細書では角度誤差と呼ぶ。この角度誤差が生じることにより、従来の計測システムでは、測定した層間変位に角度誤差が混合されて出力されてしまうので、正確な変位計測が困難であった。
【０００４】
また、複数の受光素子を用いて測定対象のｘ、ｙ、ｚ座標および３軸回転を計測可能としたセンサが開示されている（例えば、特許文献３、および非特許文献１）。これらのセンサを用いることにより、天井または床の角度を検出することが一応可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２９７０８６７号公報
【特許文献２】特開２００９−２１６４０２公報
【特許文献３】米国特許第５，８８３，８０３号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「Measurement of fine 6-degrees-of-freedom displacement of rigid bodies through splitting a laser beam: experimental investigation」、2002年Optical Engineering、Opt. Eng. 41(4)、p.860-871
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献３または非特許文献１では、いずれも測定器本体を固定点に配置することを前提としているので、例えば天井にセンサを取り付けた場合、天井は回転しないものと仮定する必要がある。したがって、測定器本体に回転が生じ得る系に適用しても、センサを取り付けた箇所の回転による角度誤差を消去することができないので、天井および床の両方に局所的な変位が生じ得る系では、正確に層間変位を計測することができない、という問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、二平面を備える層の両方の面に局所的な変形が生じた場合にも、より正確に層間変位を計測することができる変位計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る発明は、第１平面と、前記第１平面に対し所定間隔を隔てて設けられた第２平面とを備える層間の層間変位を、放射状に伝播する拡散光を用いて計測する変位計測装置であって、前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射して、基準変位を検出する基準変位計測部と、前記第１平面から前記第２平面に向かって前記基準光に対し所定角度傾いた参照光を照射して、参照変位を検出する参照変位計測部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る発明は、前記基準変位計測部は、前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射する基準照射部を有し、前記参照変位計測部は、前記基準照射部を原点とするＸＹ座標のＸ軸上から前記第２平面に向かって、前記基準光に対し所定角度傾いた第１参照光を照射する第１参照照射部と、前記ＸＹ座標のＹ軸上から前記第２平面に向かって、前記基準光に対し所定角度傾いた第２参照光を照射する第２参照照射部とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る発明は、前記参照光は、前記基準光の一部を前記第１平面から前記第２平面へ向かって反射する反射部によって照射されることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る発明は、前記基準光の一部を前記第２平面から前記第１平面に向かって反射する反射部と、前記反射部によって反射された反射光を前記第１平面から前記第２平面に向かって反射する拡散板とを備え、前記拡散板によって前記参照光を照射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基準光を照射して基準変位を計測する基準変位計測部と、基準光に対し所定角度傾いた参照光を照射して参照変位を検出する参照変位計測部とを備えると共に、照射部として拡散光を放射する光源が用いられていることにより、第１平面および第２平面において局所的な変形が生じた場合にもより正確に層間変位を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る変位計測装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る変位計測装置の各部の配置箇所を模式的に示す斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る変位計測装置の使用状態を示す模式図である。
【図４】第１実施形態に係る変位計測装置の全体構成を示す模式図であり、傾きが生じた状態を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る変位計測装置の全体構成を示す模式図である。
【図６】第３実施形態に係る変位計測装置の全体構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
（１）第１実施形態
（全体構成）
図1に示す変位計測装置１Ａは、第１平面としての建物の天井２と、当該天井２に対向して所定間隔Ｈだけ隔てて略平行に形成された第２平面としての床３とで構成される層間に設置されている。この変位計測装置１Ａは、例えば地震等の災害によって天井２に生じる水平方向の変位（以下、層間変位という）を計測し得るように設置されている。
【００１６】
変位計測装置１Ａは、天井２と床３の間に垂直に基準光ＬＳを照射して基準変位を計測する基準変位計測部４と、天井２と床３の間に基準光ＬＳに対し所定角度α傾いた参照光ＬＲを照射して参照変位を検出する参照変位計測部５とを備える。基準変位計測部４と、参照変位計測部５とは、それぞれ照射部６と、受光部７と、当該受光部７と対となるレンズ８とを有する。レンズ８は凸レンズが用いられる。
【００１７】
照射部６は、放射状に伝播する拡散光を照射する光源からなる。本実施形態の場合、照射部６は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられ、天井２に設置されている。なお、拡散光を照射する光源の場合、当該光源の設置箇所、この場合天井２の回転は基準変位および参照変位に影響を与えないことが実験により確認されている。したがって、本発明では、照射部６として拡散光を放射する光源が天井に設けられていることにより、天井２の回転を無視し得る。
【００１８】
受光部７は、種々のものを選択することができるが、例えば、平板状の光位置センサ(PSD; Position Sensitive Detector)を好適に用いることができる。また、受光部７は、算出部９に電気的に接続されている。算出部９は、検出された基準変位および参照変位から層間変位を算出し得るように構成されている。
【００１９】
基準変位計測部４は、照射部６としての基準照射部１０と、受光部７としての基準受光部１１とを有する。基準照射部１０は、天井２から鉛直下方に向かって基準光ＬＳを照射し得るように設けられている。基準受光部１１は、レンズ８としての基準レンズ１２を通過した基準光ＬＳを垂直に受光し得るように、受光面が床３に対し平行に配置されている。この基準受光部１１によって検出される変位を基準変位（ｘ１、ｙ１）と呼ぶ。
【００２０】
本実施形態の場合、基準受光部１１と基準レンズ１２とは変位検出部１６に設けられている。変位検出部１６は、床３に配置され、筐体１７と、当該筐体１７内に設けられる基台１８とを有する。基準レンズ１２は、光軸を鉛直方向とした状態で筐体１７上面に保持されている。基準受光部１１は、受光面が基準レンズ１２に対向するように床３に対し平行に配置した状態で、基台１８に固定されている。これにより、変位検出部１６は、基準照射部１０から照射された基準光ＬＳを基準レンズ１２によって前記基準受光部１１に集光させ得るように構成されている。
【００２１】
参照変位計測部５は、照射部６としての参照照射部１３Ａと、受光部７としての参照受光部１４とを有する。参照照射部１３Ａは、基準光ＬＳに対し所定角度αだけ傾けて参照光ＬＲを照射する。参照受光部１４は、レンズ８としての参照レンズ１５を通過した参照光ＬＲを垂直に受光するように床３に対し角度αだけ傾けて設けられている。
【００２２】
参照変位計測部５の構成について、図2を参照してさらに詳細に説明する。本図において、天井２における基準照射部１０の設置位置を原点Ｏとする天井表面のＸＹ座標を考える。参照照射部１３Ａは、ＸＹ座標のＸ軸上に設置された第１参照照射部２０と、Ｙ軸上に設置された第２参照照射部２１とからなる。ＸＹ座標において、第１参照照射部２０の位置を（−ｄ０，０）、第２参照照射部２１の位置を（０，−ｄ０）とする。
【００２３】
また、原点Ｏの鉛直下方であって床３における基準受光部１１の中央を原点ｏとする床表面のｘｙ座標を考える。参照受光部１４は、ｘ軸上に設置される第１参照受光部２２と、ｙ軸上に設置される第２参照受光部２３とからなる。ｘｙ座標において、第１参照受光部２２の位置を（ｌ０，０）、第２参照受光部２３の位置を（０，ｌ０）とする。この第１参照受光部２２で検出される変位を第１参照変位（ｘ２、ｙ２）、第２参照受光部２３で検出される変位を第２参照変位（ｘ３、ｙ３）と呼ぶ。
【００２４】
本実施形態の場合、第１参照受光部２２と第２参照受光部２３と参照レンズ１５とは、基準受光部１１と基準レンズ１２と共に、変位検出部１６に設けられている。参照レンズ１５は、光軸が鉛直方向に対し角度αだけ傾けた状態で、筐体１７の上部隅に保持されている（図1）。第１参照受光部２２と第２参照受光部２３とは、受光面が参照レンズ１５に対向するように鉛直方向に対し角度αだけ傾けた状態で、基台１８に固定されている。すなわち、第１参照受光部２２は受光面がｘ軸に対し角度αだけ傾けた状態で固定されている。また、第２参照受光部２３は受光面がｙ軸に対し角度αだけ傾けた状態で固定されている。
【００２５】
このように配置された第１参照照射部２０は、基準光ＬＳに対し角度αだけ傾いた第１参照光ＬＲ１をｘ軸上の第１参照受光部２２に向かって照射する。また、第２参照照射部２１は、基準光ＬＳに対し角度αだけ傾いた第２参照光ＬＲ２をｙ軸上の第２参照受光部２３に向かって照射する。
【００２６】
これにより、変位検出部１６は、第１参照照射部２０から照射された第１参照光ＬＲ１を参照レンズ１５によって第１参照受光部２２に集光させ得るように構成されている。また、変位検出部１６は、第２参照照射部２１から照射された第２参照光ＬＲ２を参照レンズ１５によって第２参照受光部２３に集光させ得るように構成されている。
【００２７】
なお、第１平面と第２平面の相対的なねじれ回転の角度は、Ｚ軸回りを正としてψと表記する。また、床３の回転角度は、ｘ軸周りの回転角度をθｘ、ｙ軸周りの回転角度をθｙと表記する。
【００２８】
（作用および効果）
本実施形態に係る変位計測装置１Ａの作用および効果について説明する。天井２に基準照射部１０、第１参照照射部２０、および第２参照照射部２１を設置すると共に、床３に変位検出部１６を配置する。図示しない電源をオンすることにより、基準照射部１０は基準光ＬＳを照射する。また、第１参照照射部２０は第１参照光ＬＲ１を照射する。さらに、第２参照照射部２１は第２参照光ＬＲ２を照射する。
【００２９】
基準照射部１０から照射された基準光ＬＳは、鉛直下方に向かって放射状に照射される。この基準光ＬＳは、基準レンズ１２を通過して基準受光部１１で受光され基準受光位置１１Ｐとして検出される。
【００３０】
また、第１参照照射部２０から照射された第１参照光ＬＲ１は、基準光ＬＳに対し角度αだけ傾いた方向に放射状に照射される。この第１参照光ＬＲ１は対応する参照レンズ１５を通過して第１参照受光部２２で受光され第１参照受光位置２２Ｐとして検出される。
【００３１】
さらに、第２参照照射部２１から照射された第２参照光ＬＲ２は、基準光ＬＳに対し角度αだけ傾いた方向に放射状に照射される。この第２参照光ＬＲ２は対応する参照レンズ１５を通過して第２参照受光部２３で受光され第２参照受光位置２３Ｐとして検出される。
【００３２】
この状態で、天井２が床３に対し水平方向、および回転方向に変位したとすると、変位検出部１６において、基準受光位置１１Ｐ、第１参照受光位置２２Ｐ、および第２参照受光位置２３Ｐもそれぞれ移動する。これにより、変位検出部１６は、基準受光位置１１Ｐの移動量から基準変位（ｘ１、ｙ１）を検出し、第１参照受光位置２２Ｐの移動量から第１参照変位（ｘ２、ｙ２）を検出し、第２参照受光位置２３Ｐの移動量から第２参照変位（ｘ２、ｙ２）を検出する。なお、上記したとおり、天井２の回転は無視し得る。
【００３３】
このようにして検出された基準変位（ｘ１、ｙ１）、第１参照変位（ｘ２、ｙ２）、および第２参照変位（ｘ３、ｙ３）から、算出部９は、層間変位と角度誤差を分離する。これにより、変位計測装置１Ａは、より正確な層間変位を計測することができる。なお、ｘ軸方向の層間変位をδｘ、ｙ軸方向の層間変位をδｙとする。
【００３４】
なお、本実施形態の場合、基準照射部１０、第１参照照射部２０、および第２参照照射部２１は、照射部６として拡散光を放射する光源が用いられていることにより、天井２の回転を無視し得る構成とした。したがって、変位計測装置１Ａは、床３の角度誤差のみを基準変位（ｘ１、ｙ１）から消去することにより、より正確に層間変位を計測することができる。層間変位δｘおよびδｙを計測する手順について、以下、具体的に説明する。なお、基準受光部１１および参照受光部１４の受光面と、床３の表面の間の距離は、天井２と床３との距離に比較して微少であるので、実際上、受光面と床３の表面とは一致しているものとして考える。
【００３５】
（基準変位）
基準受光部１１で検出される基準変位（ｘ１、ｙ１）について説明する。図3は、変位が生じる前の床３の模式図（ｘｚ座標）である。この場合の基準受光位置１１Ｐを原点ｏとする。
【００３６】
この状態で、床３がｙ軸を中心として角度θｙだけ回転した場合は、図4に示すように、基準照射部１０がＨθｙだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、基準受光位置１１Ｐは、基準レンズ１２の焦点距離による倍率をｂ／ａとすると、ｘ方向に[ｂ／ａ×（Ｈθｙ）]だけ移動する。
【００３７】
したがって、ｘ方向の基準変位ｘ１は、次式で表される。
【００３８】
【数１】
【００３９】
同様に、床３がｘ軸を中心として角度θｘだけ回転した場合は、基準照射部１０がＨθｘだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、基準受光位置１１Ｐは、基準レンズ１２の焦点距離による倍率をｂ／ａとするとｙ方向に[ｂ／ａ×（Ｈθｘ）]だけ移動する。
【００４０】
したがって、ｙ方向の基準変位ｙ１は、次式で表される。
【００４１】
【数２】
【００４２】
（参照変位）
まず、第１参照受光部２２で検出される第１参照変位（ｘ２、ｙ２）について説明する。層間変位をδｘ、ｙ軸を中心とする回転角度をθｙ、基準受光部１１と第１参照受光部２２との距離をｌ０、参照レンズ１５の焦点距離による倍率をｂ’／ａ’とする。
【００４３】
第１参照受光部２２はｘ軸に対し角度αだけ傾いて設置されているので、第１参照受光位置２２Ｐのｘ方向の移動量はｃｏｓα倍となる。また、第１参照照射部２０と第１参照受光部２２との距離は、Ｈ／ｃｏｓαである。床３がｙ軸を中心として角度θｙだけ回転した場合は、第１参照照射部２０が（Ｈθｙ／ｃｏｓα）だけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第１参照受光位置２２Ｐは、ｘ方向に[ｂ’／ａ’×（Ｈθｙ／ｃｏｓα）]だけ移動する。
【００４４】
この場合、ｘ方向の第１参照変位ｘ２は、次式で得られる。
【００４５】
【数３】
【００４６】
なお、（−ｌ０ｓｉｎα・θｙ）の項は、床３がｙ軸を中心として回転したことにより、第１参照受光部２２がｌ０θｙだけ上下動することによって生じる相対変位である。
【００４７】
また、層間変位をδｙ、ｘ軸を中心とする回転角度をθｘ、ｚ軸を中心とする回転角度をψ、基準受光部１１と第１参照受光部２２との距離をｌ０とする。床３がｘ軸を中心として角度θｘだけ回転した場合は、第１参照照射部２０がＨθｘだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第１参照受光位置２２Ｐは、ｙ方向に[ｂ’／ａ’×（Ｈθｘ）]だけ移動する。
【００４８】
この場合、ｙ方向の第１参照変位ｙ２は、次式で表される。
【００４９】
【数４】
【００５０】
次に、第２参照受光部２３で検出される第２参照変位（ｘ３、ｙ３）について説明する。層間変位をδｘ、ｙ軸を中心とする回転角度をθｙ、ｚ軸を中心とする回転角度をψ、基準受光部１１と第２参照受光部２３との距離をｌ０、参照レンズ１５の焦点距離による倍率をｂ’／ａ’とする。床３がｙ軸を中心として角度θｙだけ回転した場合は、第２参照照射部２１がＨθｘだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第２参照受光位置２３Ｐは、ｘ方向に[ｂ’／ａ’×（Ｈθｙ）]だけ移動する。
【００５１】
この場合、ｘ方向の第２参照変位ｘ３は、次式で表される。
【００５２】
【数５】
【００５３】
また、層間変位をδｙ、ｘ軸を中心とする回転角度をθｘ、基準受光部１１と第２参照受光部２３との距離をｌ０とする。第２参照照射部２１と第２参照受光部２３との距離は、Ｈ／ｃｏｓαである。第２参照受光部２３はｙ軸に対し角度αだけ傾いて設置されているので、第２参照受光位置２３Ｐのｙ方向の移動量はｃｏｓα倍となる。また、床３がｘ軸を中心として角度θｘだけ回転した場合は、第２参照照射部２１がＨθｘだけ相対変位した状態と同様に考えることができる。そうすると、第２参照受光位置２３Ｐは、ｙ方向に[ｂ’／ａ’×（Ｈθｘ／ｃｏｓα）]だけ移動する。
【００５４】
この場合、ｙ方向の第２参照変位ｙ３は、次式で表される。
【００５５】
【数６】
【００５６】
なお、（−ｌ０ｓｉｎα・θｘ）の項は、床３がｘ軸を中心として回転したことにより、第２参照受光部２３がｌ０θｘだけ上下動することによって生じる相対変位である。
【００５７】
以上の式からδｘ、δｙ、θｘ、θｙ、ψをそれぞれ算出することにより、変位計測装置１Ａは基準変位（ｘ１、ｙ１）から層間変位δｘおよびδｙを分離することができる。
【００５８】
本実施形態に係る変位計測装置１Ａは、天井２から床３へ基準光ＬＳを照射して基準変位を計測する基準変位計測部４と、天井２から床３へ基準光ＬＳに対し所定角度α傾いた参照光ＬＲを照射して参照変位を計測する参照変位計測部５とを備えることにより、基準変位から角度誤差を消去することができるので、天井２および床３において局所的な変形が生じた場合にもより正確に層間変位を計測することができる。
【００５９】
特に変位計測装置１Ａは、照射部６として拡散光を放射する光源が用いられていることにより、天井２の回転を無視し得る構成とした。これにより、変位計測装置１Ａは、天井２および床３において局所的に変形が生じた場合でも、床３の角度誤差のみを基準変位から消去することにより、精度のよい層間変位を計測することができるので、全体として構成を簡略化することができる。
【００６０】
また、変位計測装置１Ａは、変位検出部１６に基準受光部１１と参照受光部１４とを一体に設けたことにより、全体として小型化を実現することができる。
【００６１】
さらに、変位計測装置１Ａは、参照変位計測部５が、基準光ＬＳに対しそれぞれ異なる方向に照射される第１参照光ＬＲ１と第２参照光ＬＲ２により参照変位を検出し得る構成としたことにより、θｘ、θｙ、ψをそれぞれ算出することができるので、より確実に精度を向上することができる。
（２）第２実施形態
図5に示すように、本実施形態に係る変位計測装置１Ｂは、参照照射部の構成のみが上記第１実施形態と異なる。すなわち、参照照射部１３Ｂは、反射部３０と、拡散板３１とからなる。反射部３０は、変位検出部１６の上面に設けられ、基準照射部１０から照射される基準光ＬＳの一部を天井２に向かって反射する。拡散板３１は、天井２に設けられ、前記反射部３０によって反射された反射光を天井２から床３に向かって反射する。
【００６２】
このような構成により、参照照射部１３Ｂは、基準光ＬＳの一部を拡散板３１で反射することによって、基準光ＬＳに対し角度αの方向へ参照光ＬＲを照射する。
【００６３】
これにより、本実施形態に係る変位計測装置１Ｂは、第１参照照射部２０および第２参照照射部２１にＬＥＤ光源を用いている上記第１実施形態に比べ、ＬＥＤ光源を２個省略することができる。
【００６４】
また、本実施形態に係る変位計測装置１Ｂは、天井２と床３の間に基準光ＬＳを照射して基準変位を計測する基準変位計測部４と、天井２と床３の間に基準光ＬＳに対し所定角度α傾いた参照光ＬＲを照射して参照変位を検出する参照変位計測部５とを備えるので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
（３）第３実施形態
図6に示すように、本実施形態に係る変位計測装置１Ｃは、参照照射部の構成のみが上記第１実施形態と異なる。すなわち、参照照射部１３Ｃは、ＬＥＤ光源に換えて反射部３５のみからなる。反射部３５は、天井２に設けられ、基準照射部１０から照射される基準光ＬＳの一部を天井２から床３に向かって反射する。
【００６５】
このような構成により、参照照射部１３Ｃは、基準光ＬＳの一部を反射部３５で反射することによって、基準光ＬＳに対し角度αの方向へ参照光ＬＲを照射する。なお、本実施形態を適用するには、「天井２の回転角がゼロである」と仮定できる必要がある。ちなみに、反射部に写る基準照射部１０の鏡像は、参照受光部１４と反射部を結ぶ直線の延長線上となる。
【００６６】
これにより、本実施形態に係る変位計測装置１Ｃは、第１参照照射部２０および第２参照照射部２１にＬＥＤ光源を用いている上記第１実施形態に比べ、ＬＥＤ光源を２個省略することができる。
【００６７】
また、本実施形態に係る変位計測装置１Ｃは、天井２と床３の間に基準光ＬＳを照射して基準変位を計測する基準変位計測部４と、天井２と床３の間に基準光ＬＳに対し所定角度α傾いた参照光ＬＲを照射して参照変位を検出する参照変位計測部５とを備えるので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
（変形例）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、天井２に照射部１３を設け、床３に変位検出部１６を設置する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、天井２変位検出部１６を設置し、床３に照射部１３を設けることとしてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、二平面として天井と床で構成される層間に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、相対向して設けられる二平面であればよく、例えば側壁やその他機械構造物に含まれる二平面に適用することもできる。
【００６９】
また、上記実施形態において、第１参照光ＬＲ１および第２参照光ＬＲ２は、いずれも基準光ＬＳに対し角度αだけ傾いている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、基準光ＬＳに対し互いに異なる角度だけ傾けることとしてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態において、レンズに凸レンズを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、結像光学系を構成できればよく、例えば、反射式望遠鏡のように凹面鏡と凸面鏡の組み合わせによる結像光学系を用いることとしてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態において、レンズは、基準レンズと参照レンズとで構成した場合について説明したが、単一の結像光学系によって3枚の受光素子に集光する方式を用いることとしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１Ａ 変位計測装置
１Ｂ 変位計測装置
１Ｃ 変位計測装置
２ 天井（第１平面）
３ 床（第２平面）
４ 基準変位計測部
５ 参照変位計測部
１０ 基準照射部
１１ 基準受光部
１３Ａ 参照照射部
１３Ｂ 参照照射部
１３Ｃ 参照照射部
１４ 参照受光部
１６ 変位検出部
２０ 第１参照照射部
２１ 第２参照照射部
２２ 第１参照受光部
２３ 第２参照受光部
３０ 反射部
３１ 拡散板
３５ 反射部
Ｈ 所定間隔
ＬＲ 参照光
ＬＲ１ 第１参照光
ＬＲ２ 第２参照光
ＬＳ 基準光
ｘ１ 基準変位
ｘ２ 第１参照変位
ｘ３ 第２参照変位
ｙ１ 基準変位
ｙ２ 第１参照変位
ｙ３ 第２参照変位
α 所定角度
δｘ 層間変位
δｙ 層間変位
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１平面と、前記第１平面に対し所定間隔を隔てて設けられた第２平面とを備える層間の層間変位を、放射状に伝播する拡散光を用いて計測する変位計測装置であって、
前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射して、基準変位を検出する基準変位計測部と、
前記第１平面から前記第２平面に向かって前記基準光に対し所定角度傾いた参照光を照射して、参照変位を検出する参照変位計測部と
を備えることを特徴とする変位計測装置。
【請求項２】
前記基準変位計測部は、前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射する基準照射部を有し、
前記参照変位計測部は、
前記基準照射部を原点とするＸＹ座標のＸ軸上から前記第２平面に向かって、前記基準光に対し所定角度傾いた第１参照光を照射する第１参照照射部と、
前記ＸＹ座標のＹ軸上から前記第２平面に向かって、前記基準光に対し所定角度傾いた第２参照光を照射する第２参照照射部と
を有する
ことを特徴とする請求項１記載の変位計測装置。
【請求項３】
前記参照光は、前記基準光の一部を前記第１平面から前記第２平面へ向かって反射する反射部によって照射されることを特徴とする請求項１記載の変位計測装置。
【請求項４】
前記基準光の一部を前記第２平面から前記第１平面に向かって反射する反射部と、
前記反射部によって反射された反射光を前記第１平面から前記第２平面に向かって反射する拡散板と
を備え、
前記拡散板によって前記参照光を照射することを特徴とする請求項１記載の変位計測装置。
【請求項１】
第１平面と、前記第１平面に対し所定間隔を隔てて設けられた第２平面とを備える層間の層間変位を、放射状に伝播する拡散光を用いて計測する変位計測装置であって、
前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射して、基準変位を検出する基準変位計測部と、
前記第１平面から前記第２平面に向かって前記基準光に対し所定角度傾いた参照光を照射して、参照変位を検出する参照変位計測部と
を備えることを特徴とする変位計測装置。
【請求項２】
前記基準変位計測部は、前記第１平面から前記第２平面に向かって基準光を照射する基準照射部を有し、
前記参照変位計測部は、
前記基準照射部を原点とするＸＹ座標のＸ軸上から前記第２平面に向かって、前記基準光に対し所定角度傾いた第１参照光を照射する第１参照照射部と、
前記ＸＹ座標のＹ軸上から前記第２平面に向かって、前記基準光に対し所定角度傾いた第２参照光を照射する第２参照照射部と
を有する
ことを特徴とする請求項１記載の変位計測装置。
【請求項３】
前記参照光は、前記基準光の一部を前記第１平面から前記第２平面へ向かって反射する反射部によって照射されることを特徴とする請求項１記載の変位計測装置。
【請求項４】
前記基準光の一部を前記第２平面から前記第１平面に向かって反射する反射部と、
前記反射部によって反射された反射光を前記第１平面から前記第２平面に向かって反射する拡散板と
を備え、
前記拡散板によって前記参照光を照射することを特徴とする請求項１記載の変位計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２０３１５０（Ｐ２０１１−２０３１５０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７１３６８（Ｐ２０１０−７１３６８）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（８９９００００６８）学校法人早稲田大学 (602)
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（８９９００００６８）学校法人早稲田大学 (602)
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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