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直線発生方法及び直線発生装置 UPDATE 新技術説明会

国内特許コード P200016539
整理番号 S2018-0635-N0
掲載日 2020年1月15日
出願番号 特願2018-096085
公開番号 特開2019-200176
出願日 平成30年5月18日(2018.5.18)
公開日 令和元年11月21日(2019.11.21)
発明者
  • 辻 龍介
出願人
  • 国立大学法人茨城大学
発明の名称 直線発生方法及び直線発生装置 UPDATE 新技術説明会
発明の概要 【課題】コヒーレント光の直線位置を精度良く取得する方法及びその装置を提供する。
【解決手段】本発明である直線発生方法は、コヒーレント光を球体に照射し、前記球体の陰の縁の外周から回折した光が干渉することで前記球体の影内に生じた輝点の位置によって、前記コヒーレント光が照射された方向の直線位置を取得する方法であって、前記コヒーレント光の射出位置における径よりも前記球体の直径を大きくすることにより、前記コヒーレント光を直接に到達位置まで照射したときの径よりも小さい範囲で前記直線位置を特定する、ことを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

建築物の設計・施工、保守・点検などにおいては、直線位置に高い精度が求められている。例えば、リニアモーターカー事業では、鉄道のレールに相当するガイドウェイの地上コイルの位置について、長距離にわたり、数ミリ以下の精度が求められる。また、線形加速器では、ビームを制御する磁石などが、誤差50マイクロメートル以下の精度で設置されている。さらに、精密機器の製造ラインに導入される産業用ロボットでは、直線運動部について、直線運動部全体にわたって高精度にズレを修正できれば、製造ラインの品質向上に繋がる。

土木建築の現場では、レーザ墨出し器などの測定器が利用されている。一般的には、使用距離10メートルで性能誤差は1ミリメートル程度の精度である。レーザ光は、レーザ発振器を用いて人工的に作られたビーム状の光であり、指向性や収束性に優れている。また、レーザ光は、干渉可能なコヒーレント光である。

レーザ光を用いた測定器の問題点としては、ビームの広がり角とビームが照射されたときのスポット径の大きさがある。光の発生位置から照射位置までの距離が大きく延びれば、それに比例してビーム径も少しずつ拡がっていく。特許文献1に記載されているように、レーザ光照射器から照射位置までの距離が変化しても、近距離においてレーザ光のスポット径が変化しないようにする方法も開示されている。

ビームの広がり角の影響を大幅に低減させつつスポット径の大きさを小さくする方法として、アラゴスポットの利用が検討されている。コヒーレント光を球体や円板などの障害物に照射すると、その影の中心に輝点が現れる。これは、アラゴスポット(ポアソンスポット)と呼ばれ、障害物の陰の縁の外周上の各点から影の中心までの距離が全て同じことから光が強め合うように干渉した結果であり、光の波動説を証明するものである。特許文献2に記載されているように、アラゴスポットを利用して球体の球径を測定する方法も開示されている。

産業上の利用分野

本発明は、コヒーレント光の直線位置を取得する直線発生方法及び直線発生装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
コヒーレント光を球体に照射し、前記球体の陰の縁の外周から回折した光が干渉することで前記球体の影内に生じた輝点の位置によって、前記コヒーレント光が照射された方向の直線位置を取得する方法であって、
前記コヒーレント光の射出位置における径よりも前記球体の直径を大きくすることにより、前記コヒーレント光を直接に到達位置まで照射したときの径よりも小さい範囲で前記直線位置を特定する、
ことを特徴とする直線発生方法。

【請求項2】
コヒーレント光を発生するコヒーレント光発生手段と、
前記コヒーレント光発生手段で発生させたコヒーレント光が照射される球体と、
前記球体の陰の縁の外周から回折した光が干渉することで前記球体の影内に生じた輝点の位置によって、前記コヒーレント光が照射された方向の直線位置を取得する検出器と、を有し、
前記検出器は、前記コヒーレント光の射出位置における径よりも前記球体の直径を大きくすることにより、前記コヒーレント光を直接に到達位置まで照射したときの径よりも小さい範囲で前記直線位置を特定する、
ことを特徴とする直線発生装置。

【請求項3】
前記コヒーレント光は、ビーム拡大機で拡大された上で前記球体に照射される、
ことを特徴とする請求項2に記載の直線発生装置。

【請求項4】
前記コヒーレント光は、発散光にされて前記球体に照射される、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の直線発生装置。

【請求項5】
前記球体は不透明である、
ことを特徴とする請求項2乃至4の何れか一に記載の直線発生装置。

【請求項6】
前記球体を円板に変えて前記コヒーレント光が前記円板に照射される、
ことを特徴とする請求項2乃至5の何れか一に記載の直線発生装置。

【請求項7】
前記球体を陰の縁が円である障害物に変えて前記コヒーレント光が前記障害物に照射される、
ことを特徴とする請求項2乃至5の何れか一に記載の直線発生装置。

【請求項8】
前記障害物は、陰の縁の50%以上が円弧である、
ことを特徴とする請求項7に記載の直線発生装置。

【請求項9】
前記検出器の基準点と、前記検出器で特定された直線位置を比較することにより、前記球体の位置ズレを検出する、
ことを特徴とする請求項2乃至8の何れか一に記載の直線発生装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018096085thum.jpg
出願権利状態 公開
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