(57)【要約】  構成部品、特にパイプ（Ｒ１，Ｒ２）の位置決めをする標的板（Ｚ）で、ホログラフィック拡散パネルとしてホログラフィック光学素子を備えている。拡散パネルは、標的板（Ｚ）に入射する基準ビームの放射線を、非常に精確かつ殆ど損失無く、所定の立体角範囲（ｄΩ）に向けるのに使用できる。拡散パネルは、無作為に分布する構造を備え、立体角範囲（ｄΩ）を均質に照明する。標的板は、入射する基準ビームの視認性を増し、位置に無関係に観察できる。
2009517636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成部品、特にパイプ（Ｒ１，Ｒ２）を位置決めする標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）が、
該構成部品の上、又は、内に配置、特に同心円状に配置する保持部（Ｈ）−任意である−と、
光学的に透明な第１表面（Ｆ１）と、
光学ビーム源から発する基準ビーム（ＲＳ）を視認する標的指標（ＺＭ）を有する光学的に透明な第２表面（Ｆ２）とを備え、
該標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）が、該基準ビーム（ＲＳ）を所定の立体角範囲（ｄΩ，ｄΩ'，ｄΩ''）に、発散及び回折するホログラフィック光学素子を備えている、ことを特徴とする標的板。
【請求項２】
前記ホログラフィック光学素子が、光学的に送信可能に形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項３】
前記ホログラフィック光学素子が、ホログラフィック板、ホログラフィック薄板、又は、ホログラフィック膜を備えている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項４】
前記ホログラフィック光学素子が、少なくとも１つのコンピュータ生成ホログラムを有している、ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項５】
前記ホログラフィック光学素子が、混合した次数の回折構造を有している、ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項６】
前記ホログラフィック光学素子が、注型可能の表面レリーフを有している、ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項７】
前記ホログラフィック光学素子の形成を、レーザビーム（ＲＳ）の発散及び回折が、正方形、長方形、楕円形、又は、円形の立体角範囲（ｄΩ，ｄΩ'，ｄΩ''）で生じるようにしている、ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項８】
前記ホログラフィック光学素子の形成を、レーザビームの位相に対し、少なくとも一部の位相の消失が、３次元コヒーレンスの低減のために生じるようにしている、ことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項９】
前記立体角範囲（ｄΩ，ｄΩ'，ｄΩ''）が、水平の角度範囲が±４５°、及び／又は、垂直の角度範囲が±４５°の少なくとも１つ含む、ことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項１０】
前記ホログラフィック光学素子の形成を、照射された立体角範囲（ｄΩ，ｄΩ'，ｄΩ''）が、均質／一定の分布、余弦分布、ｎ次余弦分布、双極分布、四極子分布、又は、ランベルト分布、を有するようにしている、ことを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項１１】
零次の回折での光の強度が２％未満である、ことを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項１２】
前記散乱効率が、±１５度の前記標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）に対し、前記基準ビーム（ＲＳ）の入射角の少なくとも１つの範囲で、１０％以下だけ減少することを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項１３】
前記ホログラフィック光学素子が、前記第２表面（Ｚ２）上に、特に接着剤で接着されていることを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項１４】
基準ビーム（ＲＳ）を放射する光ビーム源と、請求項１〜１３の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）とを備え、構成部品、特にパイプ（Ｒ１，Ｒ２）の位置決めする光学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成部品を位置決めする標的板、及び、対応する光学システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工作物、構成部品又は建設機械の位置決め及び位置合わせは、従来技術では、光学システムを使用し、速く、正確に、非接触で測定を行なっている。位置決めは、システムの位置測定で行なっているが、送信器が発する可視光放射線に対し直接に行なっている。基準軸を形成するレーザビームを、位置決め及び位置合わせをしたレーザ発信器から発するか、又は、回転するレーザで基準面を規定する。位置の決定又は放射線を見るために、能動又は受動的な標的素子を使用する。
【０００３】
パイプライン敷設でも  用水路建設レーザ及び標的板を含むレーザ基準システム（光学システム）を使用してパイプの正確な敷設を行なう。レーザビームの位置合わせは、重力コアラーに対して行ない、このレーザ装置は、傾斜センサを備えている。レーザを最初のシャフトのパイプに正確に又は同軸に位置合わせをする。更に敷設するパイプに対し、レーザを基準ビームとし、これを基準軸にし、標的板をパイプに挿入する。標的板を開始軸の反対側（パイプ端部が作業者に面する)のパイプ上又はパイプ内に同心円状に取り付ける。レーザの基準ビームが、標的板の刻印した標的指標の中心に当たると、パイプは、正確に位置決めと位置合わせがなされている。
【０００４】
パイプ敷設は、一般に次の手順で行なう。掘削機又は起重機の操作者が、パイプを溝に降ろす。作業者は、その溝の中又は側に立ち、パイプの位置及び位置合わせを観察する。作業者は、操作者に指示を与え、必要に応じて、パイプの位置を手で位置を正す。観察は、パイプ上／内に固定した標的板上の基準信号をベースにして行なう。平行のレーザビーム（従来技術の装置）を標的板（例、焦点画面）に円で焦点させ、作業者の視線をビーム軸に合わせる。これは、作業者が、ビームに対しパイプの位置を検知するためである。作業者は、パイプの位置合わせに、常に、溝の中に横たわるか、又は、かがむ必要がある。近付く事が難しい溝の場合、この装置での位置決めは実行できない。
【０００５】
US5,095,629 は、標的及び標的板システムを開示している。システムは、入射レーザ放射線を発信し、そして位置を合わせた円錐角の範囲に偏向させている。作業者は、直立の位置、又は、パイプの長軸から離れた位置で信号を受取る。この目的に、標的の表面に構造体を取り入れ、ビームを所定の方向（直立している作業者）に向けている。 標的の表面の構造体は、周期的な格子を有し、所定の角度範囲に非常に不規則な明るさで放射線を散乱させる不利な点がある。特定の方向及び角度では、作業者の目が眩むことになる。一方、直接に隣接する角度では、光のスポットが、標的板上で殆ど見えなくなる。この明るさの変化は作業者をいらつかせる。この標的は、適用に関連しない方向に顕著なサイドローブを形成する。これは、送信ビームの強度が、減少していることを意味する。肉眼で見える構造体を有する標的の形成は、環境の影響（例、埃、湿気、又は、機械的摩耗）を受けやすい。表面を蓋板で保護する必要があり、複雑な設計になる。表面の構造体は、放射線を所定の角度範囲に散乱させる設計にしている。対応する位置からずれている場合、ビームの投射は、弱くなり、又は、検知できなくなる。
【０００６】
DE 20 2004 000 503 U1は、ビデオカメラを備える光学システムを記載している。そのシステムの光軸は、敷設するパイプの長軸に強固に合わせている。ビデオカメラの対物レンズは、パイプ開口部の方向に向いている。平らな光学的に一部透明な画面を、ビデオカメラとパイプの間に配置している。画面は、ビデオカメラで鋭く焦点を合わし、カメラのビデオモニター上に表示している。操作者は、画面上でレーザの入射点を認識でき、敷設するパイプの位置合わせができる。有線又は無線による遠隔観察の可能性から、作業者は溝内に居る必要はない。しかし、ビデオカメラは、複雑で敏感な光学装置で、荒っぽい建設工事中で容易に損傷する。更に、パイプ端部での光学システムは、給電を必要とし、更に複雑になる。システムは、作業者による建設現場での対応する設置及び操作が必要で、とりわけ、作業者の円滑な進行を妨げる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、構成部品、特にパイプ又は支持システムを、基準ビームに対し位置決めする標的板を提供し、標的板は、基準ビームの視認性を向上する。
【０００８】
本発明の標的板は、設計が簡単で、取り扱いが容易で、操作の過ちの影響を受けない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光学システムは、基準ビームを発する放射線源と、その視認性（特に、日中）を向上する標的板とを備えている。
【００１０】
標的板は、第１及び第２表面と、ホログラフィック光学素子とを備え、第１及び第２表面は、光学的に伝達可能で、第２表面は、標的指標を備えている。標的板で位置決めする構成部品の上又は中に、標的板を配置する保持部又は固定素子を標的板に設けている。標的板は、外側の保持／固定手段に均一に挿入できる。
【００１１】
構成部品の位置決めに、基準ビームを放射線源から発する。放射線源は、レーザ発信器が好ましい。レーザを放射線源と参照するが、他の放射線源を除外するものではなく、代替物も使用できる。レーザの位置及び放射方向は調整可能で、基準軸となるビームを生成する。
【００１２】
パイプラインの敷設では、レーザを、計画したパイプシステム（例、用水路システムの計画）に調整するか、又は、既に敷設したパイプに配置するかの何れかである。パイプ又はパイプ部品が計画に沿って既に敷設されている場合、レーザを第１のパイプの開口部に位置させ、パイプの長手方向軸を発射した基準ビームで追跡する。次のパイプを既に敷設したパイプ（第２の開口部）に接続し、基準軸に対し配置し、垂直に対し正確な傾きを維持する。パイプの正確な位置決めに、標的板を敷設するパイプの未接続の開口部に配置する。パイプの長手方向軸（パイプの中心）を標的板の標的指標に一致させて配置する。標的板の配置は、パイプに位置を安定させる接続で行なう。この接続は、保持部で、パイプに固定、又は、パイプ内に安定するように置く。水準器を設けても良い。同様に、固定素子を標的板に直接に取付けても良く、又は、標的板が、自身と一体に形成した固定機能を備えても良い。原理的には、全ての固定又は接続の型を使用しても良く、特に、パイプの断面又は位置決めする構成部品の断面に適用するユニットでも良い。
【００１３】
標的板は、第１及び第２の光学的に透明な表面を備え、その表面は、標的板本体（例、ガラス体）の表裏を形成する。機能的な観点から、光学的に透明なプラスチック素子が標的板本体として都合が良い。２つの表面の本体は、非常に多くの形状（例、長方形、正方形、又は、円板）に形成できる。位置決めする構成部品の形状に適合させても良い。構成部品がパイプの場合、パイプ断面の大きさ及び形状に適合させる。
【００１４】
前面又は第１面は、放射線源に面する面を意味し、裏面又は第２面は、第１面に平行が好ましく、反対側で第１面に面する。本体の断面は、長方形又は正方形が好ましい。これは、生産が簡単で経済的である。他の幾何学的形状は、状況によるが、除外するものではない。
【００１５】
透明、無色、又は、着色した本体は、光学的に透明で、プラスチック又はガラスから成る。第１表面に入射する放射線は、表面を通過し、そして、第２表面も通過する。放射線は、最終的に、第２表面上で、例えば、円形として視認される。
【００１６】
本発明の標的板は、ホログラフィック光学素子（以下、ＨＯＥと呼称する）を備え、その素子で、第２表面上に視認できる「ビームスポット」を生成し、拡張し、そして限定した立体角範囲に回折させる。
【００１７】
ホログラフィック光学素子は、ホログラフィック記録で、入射した放射線を複雑な３次元型の波動場に変換する性質を備えている。例えば、光学素子（レンズ、格子、ミラー、又は、ビームスプリッタ等）の性質に匹敵する。特に、レーザ波の３次元コヒーレンスを消失するホログラフィック構造体が可能である。この方法でのみ、ビームスポットがホログラム面で可視的になる。従来の光学システムとは対照的に、今日まで実現できなかった更に複雑なビーム誘導の実現が可能となる。任意の回折波動場の型を可能にするデジタルのコンピュータ生成ホログラムを特に記載する。
【００１８】
ホログラムは、合成品を含めても、本発明で必要とする大きな偏向角の形成はできなかった。ＨＯＥへの基準ビームの入射角は、今日まで、回折効率及び回折作用に不都合な影響を有していた。従って、ホログラムの後の散乱した光の円錐の形は、損なわれていた。更なる問題が、限定された波長範囲から起因した。しかし、一般的なタイプの標的板は、必要に応じて、種々の色をしたレーザに同時に使用される必要がある。さらに太陽光でのＵＶ安定性に弱点があった。
【００１９】
この不都合な点が無い合成ＨＯＥが、今日入手できる。サブミクロン領域の非常に細かい構造体で、開口数が０．６より大きく、又は、扇角が７５度より大きくすることが可能である。更に、必要とするスペクトル域で、色収差を「調波回折構造体(harmonic diffractive structures)」で除去している。この「調波回折構造」は、１次及び高次回折の構造体の組合せである。無作為の、即ち、高度に非周期な回折構造体は、擬似的な色収差の無いビームの偏向を支持する。得られた収色性にも関わらず、ＨＯＥ面への入射角の選択性を抑制できるようになった。調波回折構造体を有する表面は、擬似２次元で、３次元構造体に関わるブラッグ条件が回避できる。ＨＯＥ後の光学波動場は、第一次近似で、基準ビームに対しホログラフィック表面の傾きに依存しない。
【００２０】
合成ＨＯＥの製造の効率的なプロセスは、利点が更にある。例えば、熱可塑性プラスチック及び熱硬化性プラスチックから成る材料群から種々の光学プラスチックが入手可能で、射出成形、圧縮成形又はエンボス加工で、経済的に及び大量に処理してＨＯＥが得られる。新規な化学的添加剤（酸化防止剤又はＨＡＬＳ（立体的に込み合ったアミン））で、ＵＶ安定性も確保できる。
【００２１】
本発明の標的板のＨＯＥは、平行のレーザビームに対する光学的拡散パネルの形をしている。このホログラフィック拡散パネルは、ビーム発散レンズの効果を備え、又は、プリズム効果を持つ構造体との組合せで、ビームの発散及びビームの誘導の組合せができる。この回折効果と同時に、レーザ位相の３次元コヒーレンスの低減がある。相関係の少なくとも部分的な消失は、位相ホログラムの場合、大きな偏向角を伴う構造体の擬似的な配置に基づき、振幅ホログラムの場合、非関連散乱中心（例、ハロゲン化銀錯体）に基づく。拡散板のエントロピック効果に匹敵する。これは、ＨＯＥが光学軸に縛られていないからである。本発明のＨＯＥ素子は、少なくとも一つの位相ホログラム、又は、弱い吸収の振幅ホログラムを備えている。このホログラムは、次の性質を有している。
・  ８０％を越える高透過率
・  １００度を越える所定の立体角分布
・  散乱光の円錐での均質な光の分布
・  零次で２％未満のエネルギー
・  基準ビームの偏光に依存しない
・  一様で低い３次元コヒーレンス
・  モアレ現象が無い
・  要求される波長範囲での収色性
【００２２】
少なくとも１つの合成ホログラムは、原理的には、既知の記録材料、又は、複写及びレプリカ材料に記録又は複写できる。
【００２３】
コンピュータ生成の位相構造体は、所望の特性を有するホログラムの形成に都合が良い。回折構造体は、表面レリーフとして形成し、高効率で所望の光学的特性を形成する。勿論、光学的に同様に形成／記録、及び／又は、光学的に複写されたホログラムも、考えられる。適切な支持材料は、例えば、感光性ガラス、感光性乳剤、又は、光学プラスチックがある。
【００２４】
射出成形、圧力射出成形、又は、圧縮成形で形成するプラスチックは、特に経済的で、所望の散乱特性を備えている。ホログラムの情報は、射出成形又はエンボス成形で表面構造に導入される。ＵＶ硬化接着剤、ＵＶ触媒無機−有機混成重合体（例、ゾル−ゲル）、又は、レプリカに適する他のセラミックタイプ基板から成るレプリカで形成するホログラムも実現できる。
【００２５】
光学的に透明なプラスチック（例、ポリカーボネート、ポリエステル、及び、アクリラート）をホログラフィック形成プロセスに使用できる。最近増加しているシクロオレフィン（ＣＯＣ）及びコポリエステル（ＣＯＰ）も可能である。
【００２６】
エンボスしたホログラムの製造プロセスで、いわゆるマスターホログラム（原版）を特定の高分解能記録材料（例、フォトレジスト）の露光で形成する。極微小のホログラフィック干渉構造体を表面レリーフに展開する。ガルバニック成型で、この表面レリーフをめっきした薄板にエンボスできる。反射薄板にホログラフィックマイクロレリーフとしてエンボスしたホログラムが得られる。このエンボスホログラムは、機械的に複製が可能で、長期にわたり低価格で生産できる。フォトレジスト転写マスターホログラムもエッチング技術で、ガラス基板に直接転写できる。このホログラムは、干渉構造体には特に高品質である。
【００２７】
コンピュータ生成ホログラム（ＣＧＨ）も同様に都合が良く、ホログラムをコンピュータで容易に計算でき、計算した構造体をフォトレジスト層に書き込む。デジタル生産プロセスは、近年、成熟している。同様にして形成されたホログラムとは対照的に、数値法による回折効果の形式は、更に柔軟性が有り、実際には略無制限である。デジタル方法で材料の範囲が一層拡張された。フォトレジスト記録層を備える写真材料は、アナログホログラフィの場合に要求されるが、デジタル方法（例、レーザ制御のリソグラフィックプロセス）では、画像情報は適切な支持材料に転写できる。
【００２８】
構造体の合成形成で、出てくるビームの形は、顕著に拡大される。特に、多段レリーフ構造体の場合、９０％を越える回折効率が達成される。
【００２９】
ホログラフィック拡散パネルの適切な設計で、受け取った放射線を、所望の方向又は所望の立体角範囲に非常に均一に分布できる。使用する放射線の不規則なエネルギー分布が除去され、後方散乱効果または所望範囲外の方向への散乱が、実質的に除去され、放射線は、所望の方向に損失無しで誘導される。散乱しない光の損失は、１％未満となる。従って、拡散パネルから出るビームのエネルギー分布は、水平及び垂直方向で非常に正確に制御される。特に、ビームを実質的に任意の所望の形で立体角範囲に誘導できる。
【００３０】
ホログラフィック拡散パネルの表面レリーフが、横方向に不規則な構造を有している場合、均質な強度の均一な光の分布が得られる。さらに、波長に依存しない散乱効果が、軸方向の確率的構造体(stochastic structure)で与えられる。散乱円錐の光の分布は、レリーフ構造体の型及び精度で構成される。準均質位相混合が、適切に選択した確率的構造体で達成できる。観察者の位置での光学位相差の差異は、１００波長（１００を越えるフレネル帯の数）を越える。散乱の円錐は、ランダムな回折の円錐から成り、回折の次数は非常に混合している。均質に照明され、垂直及び／又は水平に広い立体角範囲の場合、発散ビームは、多数の方向から検知できる。特に、回折構造体の設計を、拡散パネル背後の放射強度が散乱角度に依存しないようにできる。送信効率、及び、回折又は散乱効率は、古典的な拡散パネルに比して増加（例、２倍）し、ビームの輝度及び視認性が増加する。
【００３１】
ホログラフィック光学拡散パネルで誘導される放射線の立体角範囲は、拡散パネルの構造体で要望通りに構成できる。円形、楕円形、正方形、又は、長方形の角度分布を備える拡散パネルが形成できる。円錐形の扇内での光の分布は、シルクハット分布、余弦分布、ｎ次の余弦分布、双極子分布又は四極子分布、及び、更に多数の角度分布が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、パイプ敷設での本発明による標的板Ｚを含むシステムを示す。放射線源となる溝のレーザＬは、既に敷設した第１パイプＲ１の長手方向軸に沿い基準ビームＲＳを発する。本発明の標的板Ｚを、第２パイプＲ２に同心円状に固定している。標的板Ｚは、２つの表面を有している。第１表面は、基準ビームＲＳの方向で、パイプの内側にあり、第２表面Ｆ２は、第２パイプＲ２から外に向いている。標的板Ｚは、基準ビームＲＳに対し透明で、例えば、乳白ガラス又は着色プラスチックで形成している。基準ビームＲＳの位置は、標的板Ｚの第２表面Ｆ２上に表示される。実施例では、長方形の標的板Ｚは、極座標を備えており、複数の対称的な同心円の標示線を備え、同心円の中心は、第２表面の真中近くにある。パイプと同心に、パイプ軸に対称的にするために、極座標ネットの原点は、標的指標ＺＭとなる。標示線は、第２表面に印刷している。標的指標ＺＭが、標的板上に表示された基準ビームＲＳに一致する場合、第２パイプＲ２は、第１パイプＲ１に対し正確に位置決めされている（図１参照）。パイプ敷設で、次のパイプを、例えば起重機で準備した溝に降ろす。溝の中又は側にいる作業者Ａは、起重機の操作者に指示を与える。この目的には、標的板Ｚ上の基準ビームの表示が、作業者Ａに明確に認識される必要がある。標的板Ｚ上の基準ビーム位置の認識性／視認性の向上に、本発明は、ホログラフィック構造に、ホログラフィック光学素子を導入している。この光学素子は、例えば、標的板の第２表面上に薄板を設け、基準ビームＲＳを範囲を限定して発散させる。このホログラフィック素子の放射特性は、基準ビームＲＳを誘導し、水平及び垂直に広い立体角素子ｄΩに円錐形で発散させる。作業者Ａは、標的板Ｚ上の基準ビームＲＳの位置を、パイプ又はビーム軸から遠く離れた位置（例、溝の外）からでも認識できる。
【００３３】
本発明のホログラフィック標的板Ｚは、大きな回折効率の利点を備えている。更には、機能的な立体角素子ｄΩの外側には実質的に放射線は存在しない。立体角素子ｄΩは、既知の拡散パネルと比較して、事実上、基準光点の視認性を２倍にする。ホログラフィック構造で、横方向のみならず深さ方向にも無作為にしている為、ホログラムで形成される見かけ上の光源のビーム密度及び機能的な立体角ｄΩ内の視認性も均一になる。副波長範囲の新規な細かい間隔のレリーフ構造で、５０度を越える大きな偏向角が達成でき、基準ビームＲＳは、急な角度でも尚も視認できる。
【００３４】
視認性を更に増すには、プラスチックの支持板で光学的に明るくできる。例えば、光学板の顆粒に蛍光指示薬を混入する。
【００３５】
図２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、本発明による実施形態で、ホログラフィック光学散乱素子を備える標的板を示す。平面的な構造に加えて、標的板Ｚには、異なる形状又は表面も使用できる。例えば、曲面の表面又は広い３次元の目標物も同一の機能を持つ標的板Ｚとして使用できる。
【００３６】
図２Ａは、本発明の標的板Ｚ１の第１実施形態で、標的板本体となる扁平な角をした支持板ＴＰを備えている。支持板ＴＰは、透明のプラスチックで、第１及び第２表面Ｆ１’及びＦ２’を備えている。同心の標示円Ｋは、極座標系の意味での扇形部分を有し、最も内側の円が、標的指標となり、第２表面Ｆ２’にエンボス加工している。ホログラフィック拡散パネルＤ（灰色部分）を、第２表面Ｆ２’に接着剤で取付けている。拡散パネルＤは、透明薄板上に光線を形成する素子で、例えば、透過型ホログラムである。入射光が支持板ＴＰで送られ、拡散パネルＤで回折し、拡散パネルＤから所定の立体角範囲に均一に発散するビームで離れる。このホログラフィック拡散パネルで、入射光線が、効率良く及び殆ど所定の立体角の範囲に損失なく散乱される。
【００３７】
図２Ｂは、板ＴＰ’を備える第２実施形態で、保持部Ｈに四角形のホログラフィック拡散薄板Ｄ’を有する。この保持部Ｈで、本発明の標的板Ｚ２を容易にパイプ（又は他の構成部品）に配置できる。保持部Ｈの高さ調整素子ＨＶで、標的板Ｚ２を移動させ、中心指標Ｋ２を構成部品軸に一致させる。この第２実施形態では、極座標の替わりに直線の長方形座標を使用者に面する側にエンボス加工している。水準器Ｗを垂直設置のために設けている。基準ビームから偏移する傾きの設定又は調査が可能となる。
【００３８】
図２Ｃは、本発明の標的板での第３の実施形態を示し、円形の標的盤Ｚ３である。２面のプラスチック体Ｇは、標的盤Ｚ３の本体となる。標的中心ＺＺを規定する円を、プラスチック体Ｇの１つの面に付けている。送られたコンピュータ生成ホログラフを有するプラスチック支持材Ｔは、標的盤Ｚ３のホログラフィック拡散パネルとなる。プラスチック支持材Ｔは、盤状に切り抜き又は打ち抜きされ、標的盤Ｚ３の形に合わせる。この実施形態では、標的盤Ｚ３は、４つの固定素子Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を備えている。固定素子は、標的盤に取り外し可能、又は、一体に取付けても良い。固定素子Ｂ１〜Ｂ４は、標的盤Ｚ３をパイプの外壁に固定する留め具を有する。留め具は、図面の面後方に向いている。固定素子は、長さが調整可能で、異なるパイプ径に適応できる。放射状のばね緩衝部を設けると、標的盤Ｚ３をパイプの中心に対し自動的に中心に保持できる。留め具の径は、同様に調整可能で、種々のパイプの壁厚に適応できる。図２Ｃの右側には、固定素子Ｂ２の留め具ＫＬの一例を拡大した平面図を示す。
【００３９】
部分図３Ａ，３Ｂは、異なる放射特性を備える２つのホログラフィック光学素子(ＨＯＥ：Holographic Optical Element)を示す。簡単な解決法として、ホログラムのエンボス加工、射出成形、又は射出型押しのホログラフィック光学素子を使用する。これは、大量生産が可能である。フォトリソグラフィで形成する構造の場合、記録を複数の段階で行い、一層精密になる。この構造は、所謂マスターホログラムの基板上に形成される。このホログラムから、数千から数十万のレプリカを形成する。構造及び放射特性は、要求に応じて実質的に選択できる。
【００４０】
図３Ａでは、円錐状に照明された角度範囲ｄΩ'を示し、ホログラフィック拡散パネルＤ'' で、ビーム強度Ｖの均一で一定の分布を実現している。図３Ｂは、放射光は長方形の範囲ｄΩ'' に拡散薄板Ｄ''' で誘導されている。ビーム強度は、余弦又はランベルト拡散を有している。ホログラフィック光学素子で、不規則な光源の放射線（例、ガウス分布のビームプロファイルを有するレーザ光）も均質化される。各々の空間領域が、均一に照明され、レーザ放射線の入射点に関係なく高い強度で照明される。立体角範囲ｄΩ'' 内のランベルト分布のビーム強度Ｖ' は、利点がある。見かけ上の光源、特に標的板上の光点の場合、任意の角度からの視認に対し同じ輝度を平均して有するように見える。ホログラフィック拡散パネルによる正確な誘導で、放射線は、実質的に損失なく、所望の形状の立体角範囲に向けられる。放射線の視認性は、従来の拡散パネルと比べて実質的には２倍となる。光のパワーの消散が無く、特に立体角範囲ｄΩ''外での損失が無い。
【００４１】
図４Ａ〜４Ｄは、ＨＯＥで誘導される種々の角度範囲の幾何学的形状を示している。線は、円錐の立体角範囲の幅を記しており、ビーム強度の半値全幅(ＦＷＨＭ)が５０％を示す。図４Ａ、４Ｂは、楕円の角度範囲Ｅ１〜Ｅ４を示し、楕円は、拡散パネルの構造に応じて、異なる水平又は垂直の寸法を有する。光の分布のビーム強度は、円錐範囲では任意の所望の輪郭が可能である。ランベルト分布の場合、平均のビーム強度は又は視覚輝度は、観測者には一定である。円錐範囲の外側は、ビーム強度は零で、放射強度の損失は無い。図４Ｃは、円形及び正方形範囲Ｋ１，Ｑ１を示す。図４Ｄは、第１長方形Ｒ１及び９０度回転した長方形Ｒ２を示す。明らかに、ＨＯＥは、非円錐の角度範囲も照明し、設計又は輪郭に依存する。この可能性は、例として、２つの空間的に分離したホログラムの使用による。１つは入口側で、他方は支持板の出口側にする。２つの空間的に分離したホログラムで、レーザビームの３次元コヒーレンスを完全に消失できる。全レーザ出力は、観察者には、識別できる光源からホログラムに消失したように見える。このようなホログラム構成は、標的板自身上の光点の均質化を可能にし、レーザビームの強度の輪郭には無関係になる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】パイプ敷設での位置決めシステムとなる本発明の光学システムを示す。
【図２】（Ａ）本発明の標的板の第１実施形態、（Ｂ）第２実施形態、及び、（Ｃ）第３実施形態を示す。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）特定に照明された角度範囲のホログラフィック拡散パネル薄板を示す。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）本発明による標的板で照明される立体角範囲の幾何学的形状を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年2月13日(2008.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成部品、特にパイプ（Ｒ１，Ｒ２）を位置決めする標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）が、
該構成部品の上、又は、内に配置、特に同心円状に配置する保持部（Ｈ）−任意である−と、
光学的に透明な第１表面（Ｆ１）と、
光学ビーム源から発する基準ビーム（ＲＳ）を視認する標的指標（ＺＭ）を有する光学的に透明な第２表面（Ｆ２）とを備え、
該標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）が、該基準ビーム（ＲＳ）を所定の立体角範囲（ｄΩ，ｄΩ'，ｄΩ''）に、発散及び回折するホログラフィック光学素子を備え、
該ホログラフィック光学素子の形成を、レーザビームの位相に対し、少なくとも一部の位相の消失が、３次元コヒーレンスの低減のために生じるようにしている、ことを特徴とする標的板。
【請求項２】
前記ホログラフィック光学素子が、光学的に送信可能に形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項３】
前記ホログラフィック光学素子が、ホログラフィック板、ホログラフィック薄板、又は、ホログラフィック膜を備えている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項４】
前記ホログラフィック光学素子が、少なくとも１つのコンピュータ生成ホログラムを有している、ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項５】
前記ホログラフィック光学素子が、混合した次数の回折構造を有している、ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項６】
前記ホログラフィック光学素子が、注型可能の表面レリーフを有している、ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項７】
前記ホログラフィック光学素子の形成を、レーザビーム（ＲＳ）の発散及び回折が、正方形、長方形、楕円形、又は、円形の立体角範囲（ｄΩ，ｄΩ'，ｄΩ''）で生じるようにしている、ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項８】
前記立体角範囲（ｄΩ，ｄΩ'，ｄΩ''）が、水平の角度範囲が±４５°、及び／又は、垂直の角度範囲が±４５°の少なくとも１つ含む、ことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項９】
前記ホログラフィック光学素子の形成を、照射された立体角範囲（ｄΩ，ｄΩ'，ｄΩ''）が、均質／一定の分布、余弦分布、ｎ次余弦分布、双極分布、四極子分布、又は、ランベルト分布、を有するようにしている、ことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項１０】
零次の回折での光の強度が２％未満である、ことを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項１１】
前記散乱効率が、±１５度の前記標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）に対し、前記基準ビーム（ＲＳ）の入射角の少なくとも１つの範囲で、１０％以下だけ減少することを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項１２】
前記ホログラフィック光学素子が、前記第２表面（Ｚ２）上に、特に接着剤で接着されていることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）。
【請求項１３】
基準ビーム（ＲＳ）を放射する光ビーム源と、請求項１〜１２の何れかに記載の標的板（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）とを備え、構成部品、特にパイプ（Ｒ１，Ｒ２）の位置決めする光学システム。
【国際調査報告】
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