(57)【要約】      （修正有）【課題】安価に、かつ簡易に対象物の変位をモニタリングすることのできる変位判定装置及び変位量計測システムを提供する。【解決手段】変位判定装置１は、透明な略円筒状体３１と、略円筒状体３１の内周面に設けられてなる偏光板３２と、偏光板上に設けられ、偏光板を透過した光の偏光状態を互いに異なる状態に制御する略長方形状の第１領域及び第２領域が、第１領域及び第２領域の短辺方向に沿って交互に繰り返し配列されてなる位相差板と、を備え、偏光板の偏光軸の向きは、略円筒状体３１の軸方向に対して略直交しており、第１領域及び第２領域の長辺の向きは、偏光板の偏光軸の向きに略一致しており、偏光板及び位相差板の作用により略円筒状体３１内に表示される変位判定パターンの形態に基づいて、対象物の基準位置に対する変位を判定する。【選択図】図１
2019032189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に設置され、当該対象物の基準位置に対する変位を判定する変位判定装置であって、
透明な略円筒状体と、
前記略円筒状体の内周面に設けられてなる偏光板と、
前記偏光板上に設けられ、前記偏光板を透過した光の偏光状態を互いに異なる状態に制御する略長方形状の第１領域及び第２領域が、該第１領域及び該第２領域の短辺方向に沿って交互に繰り返し配列されてなる位相差板と、を備え、
前記偏光板の偏光軸の向きは、前記略円筒状体の軸方向に対して略直交しており、
前記第１領域及び前記第２領域の長辺の向きは、前記偏光板の偏光軸の向きに略一致しており、
前記偏光板及び前記位相差板の作用により前記略円筒状体内に表示される変位判定パターンの形態に基づいて、前記対象物の基準位置に対する変位を判定する変位判定装置。
【請求項２】
前記変位判定パターンは、前記略円筒状体の軸方向に沿って所定の間隔で前記略円筒状体内に並列するようにして表示される複数の略円盤形状の遮光パターンである
請求項１に記載の変位判定装置。
【請求項３】
前記対象物の基準位置に対する変位に応じて前記変位判定パターンの形態を変化させ得るように前記略円筒状体を保持する保持部をさらに備える
請求項１または請求項２に記載の変位判定装置。
【請求項４】
前記保持部は、前記略円筒状体を収容可能な大きさであり、収容された前記略円筒状体を外部から視認可能な程度に透明部分を少なくとも一部に含む容器により構成され、
前記略円筒状体は、前記容器内に充填されている流体中に浮遊するようにして保持される
請求項３に記載の変位判定装置。
【請求項５】
前記容器は、前記略円筒状体の形状と相似形である
請求項４に記載の変位判定装置。
【請求項６】
前記容器は、前記容器内に充填されている前記流体としての気体中に浮遊させるように前記略円筒状体を吊り下げ可能に保持する吊り下げ部を有する
請求項４または請求項５に記載の変位判定装置。
【請求項７】
前記略円筒状体は、前記容器内に充填されている前記流体としての液体中に浮遊するようにして保持される
請求項４または請求項５に記載の変位判定装置。
【請求項８】
前記略円筒状体に、前記流体としての液体中にて浮遊可能とする浮力調整部材が設けられている
請求項７に記載の変位判定装置。
【請求項９】
前記容器の外周面に、前記容器内に保持されている前記略円筒状体の前記変位判定パターンの形態の変化を判定する基準マークが形成されている
請求項４〜８のいずれか１項に記載の変位判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、変位判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル、橋梁等のコンクリート構造物や鋼構造物、法面等の自然構造物等において、老朽化、塩害、腐食等によって、また荷重や地盤の変位等によって構造物にズレ、傾斜等の変位が生じることがある。これらの構造物に生じたズレ、傾斜等の挙動が安定しているのか、変動しているのかをモニタリングし、的確に判定することが、当該構造物に生じたズレ、傾斜等を補修するにあたり重要となる。
【０００３】
従来、上記構造物等の計測対象物に生じたズレ、傾斜等の変位をモニタリングする装置として、当該ひび割れ、亀裂等を跨ぐようにして計測対象物に光ファイバーを固定し、当該計測対象物の変位に伴う光ファイバーの伸縮に基づき、ＢＯＴＤＲ（Brillouin Optical-Fiber time Domain Reflectometer）法により変位量を求める変位量計測装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２５４７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の変位量計測装置においては、計測対象物に生じる歪みに伴って光ファイバーが伸縮し、当該光ファイバーの伸縮による歪みによって生じる光ファイバー内のブリルアン散乱光の特性の変化を検出することで、計測対象物の変位量を求めることができる。
【０００６】
しかし、光ファイバー内のブリルアン散乱光の特性変化を検出するための検出装置が必要となり、変位判定装置の導入にかかるコストが高価にならざるを得ないという問題がある。
【０００７】
また、光ファイバー内のブリルアン散乱光を検出し、ＢＯＴＤＲ法のような複雑な計算を要する解析方法を用いて変位量を求めるなど、変位量の計測が煩雑である。そのため、安価で導入することができ、かつ簡易に対象物の変位をモニタリング可能な新たな装置の提案が切望されている。
【０００８】
上記課題に鑑みて、本発明は、安価に、かつ簡易に対象物の変位をモニタリングすることのできる変位判定装置を提供することを一目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態として、対象物に設置され、当該対象物の基準位置に対する変位を判定する変位判定装置であって、透明な略円筒状体と、前記略円筒状体の内周面に設けられてなる偏光板と、前記偏光板上に設けられ、前記偏光板を透過した光の偏光状態を互いに異なる状態に制御する略長方形状の第１領域及び第２領域が、該第１領域及び該第２領域の短辺方向に沿って交互に繰り返し配列されてなる位相差板と、を備え、前記偏光板の偏光軸の向きは、前記略円筒状体の軸方向に対して略直交しており、前記第１領域及び前記第２領域の長辺の向きは、前記偏光板の偏光軸の向きに略一致しており、前記偏光板及び前記位相差板の作用により前記略円筒状体内に表示される変位判定パターンの形態に基づいて、前記対象物の基準位置に対する変位を判定する変位判定装置が提供される。前記変位判定パターンを、前記略円筒状体の軸方向に沿って所定の間隔で前記略円筒状体内に並列するようにして表示される複数の略円盤形状の遮光パターンとすることができる。
【００１０】
上記一実施形態の変位判定装置は、前記対象物の基準位置に対する変位に応じて前記変位判定パターンの形態を変化させ得るように前記略円筒状体を保持する保持部をさらに備えるのが好ましく、前記保持部は、前記略円筒状体を収容可能な大きさであり、収容された前記略円筒状体を外部から視認可能な程度に透明部分を少なくとも一部に含む容器により構成されるのが好ましく、前記略円筒状体は、前記容器内に充填されている流体中に浮遊するようにして保持されるのが好ましい。
【００１１】
また、前記容器は、前記略円筒状体の形状と相似形であってもよく、前記容器内に充填されている前記流体としての気体中に浮遊させるように前記略円筒状体を吊り下げ可能に保持する吊り下げ部を有していてもよい。また、前記略円筒状体は、前記容器内に充填されている前記流体としての液体中に浮遊するようにして保持されていてもよく、この場合、前記略円筒状体に、前記流体としての液体中にて浮遊可能とする浮力調整部材が設けられているのが好ましい。
【００１２】
前記容器の外周面に、前記容器内に保持されている前記略円筒状体の前記変位判定パターンの形態の変化を判定する基準マークが形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安価に、かつ簡易に対象物の変位をモニタリングすることのできる変位判定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態における変位判定装置を示す概略斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、図１に示される変位判定装置を構成する略円筒状体、偏光板、及び位相差板の概略構成を示す、略円筒状体の径方向に沿って切断した断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）において矢印Ｌで示される光の進行方向における略円筒状体、偏光板、及び位相差板の配置構成を示す模式図である。
【図３】図３は、図２（Ａ）に示されるＡ−Ａ線切断端面図である。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｄ）は、略円筒状体内に表示される変位判定パターンの形態が、対象物の基準位置に対する変位に応じて変化する態様を示す図である。
【図５】図５は、保持部としての容器の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図６】図６は、保持部としての容器の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態における変位判定装置を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本明細書に添付した図面においては、理解を容易にするために、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更したり、誇張したりしている場合がある。
【００１６】
本明細書等において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値のそれぞれを下限値及び上限値として含む範囲であることを意味する。本明細書等において、「フィルム」、「シート」、「板」等の用語は、呼称の相違に基づいて相互に区別されない。例えば、「板」は、「シート」、「フィルム」と一般に呼ばれ得るような部材をも含む概念である。
【００１７】
図１は、本実施形態における変位判定装置を示す概略斜視図であり、図２（Ａ）は、図１に示される変位判定装置を構成する略円筒状体、偏光板、及び位相差板の概略構成を示す、略円筒状体の径方向に沿って切断した断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）において矢印Ｌで示される光の進行方向における略円筒状体、偏光板、及び位相差板の配置構成を示す模式図である。
【００１８】
図１、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る変位判定装置１は、透明な略円筒状体３１と、略円筒状体３１の内周面に設けられてなる偏光板３２と、偏光板３２上に設けられてなる位相差板３３と、略円筒状体３１、偏光板３２及び位相差板３３を一体として収容する容器２と、を備える。変位判定装置１は、例えば山の斜面や道路脇の法面等の変位判定対象物に設置され得る。なお、本実施形態において「透明」とは、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍにおける全光線透過率が７０％以上であることを意味する。
【００１９】
本実施形態に係る変位判定装置１において、略円筒状体３１の径方向に沿って見ると、略円筒状体３１、偏光板３２、２つの位相差板３３、偏光板３２、略円筒状体３１がこの順に配置されている（図２（Ｂ）参照）。また、２つの位相差板３３の間には空間が存在している。
【００２０】
容器２は、略円筒状体３１を収容可能な大きさであるとともに透明であって、略円筒状体３１を保持する保持部として機能する。本実施形態における容器２は、略円筒状体３１を収容可能な有底略円筒状の容器本体と、容器本体の開口を蓋する蓋部とを有する（図１参照）。なお、容器本体の形状は、有底略円筒状に限定されるものではなく、後述する変位判定パターン３０が視認され、変位判定装置１が設置された変位判定対象物の変位を判定し得るように略円筒状体３１を収容可能であればよく、特に制限されるものではない。
【００２１】
本実施形態における変位判定パターン３０は、後述する偏光板３２及び位相差板３３の作用により略円筒状体３１内に表示され得る。また、変位判定パターン３０は、黒味を帯びた暗色状態で表示される略円盤形状の遮光パターン３０ａ、３０ｂ、３０ｃで構成されており、遮光パターン３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、略円筒状体３１の軸方向に沿って所定の間隔で略円筒状体３１内に並列するようにして表示され得る（図１参照）。本実施形態においては、変位判定パターン３０の形態に基づいて、変位判定対象物の基準位置に対する変位が判定され得る。なお、図１に示す変位判定パターン３０は、３つの遮光パターン３０ａ、３０ｂ、３０ｃにより構成されるが、変位判定対象物の基準位置に対する変位を判定するのに十分な数の遮光パターンにより構成されていればよく、例えば、２つ以下の遮光パターンにより構成されていてもよいし、４つ以上の遮光パターンにより構成されていてもよい。
【００２２】
本実施形態における略円筒状体３１は、略円形状の上面部３１ｔ及び底面板３１ｂ、並びに側面部３１ｓで構成される有底略円筒状体である。ただし、略円筒状体３１は、上記の構成に限定されるものではなく、例えば上面部３１ｔ及び／又は底面部３１ｂを有していなくてもよい。略円筒状体３１は、内周面に偏光板３２及び位相差板３３を支持可能な程度に所望の剛性を有する透明基材により構成され得る。略円筒状体３１として剛性を有する透明基材を用いることで、偏光板３２及び位相差板３３の作用により表示される変位判定パターン３０（遮光パターン３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）が歪むのを防止することができる。略円筒状体３１５を構成する材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。略円筒状体３１をなす上面部３１ｔ、側面部３１ｓ及び底面部３１ｂの厚さは、特に限定されるものではなく、例えば５０μｍ〜５００μｍの範囲内で適宜設定され得る。
【００２３】
偏光板３２は、一方の直線偏光成分の光を高い透過率で透過させるとともに、一方の直線偏光成分と直交する方向に振動する他方の直線偏光成分の光を吸収する機能を有している。本実施形態において、偏光板３２の偏光軸の向き（ｘ軸方向）が、略円筒状体３１の軸方向（ｙ軸方向）に対して略直交している（図２（Ｂ）参照）。本実施形態において、偏光板３２は、略円筒状体３１の軸方向（ｙ軸方向）に対して偏光軸の向き（ｘ軸方向）が略直交するように、略円筒状体３１の内周面に設けられ、偏光板３２のうち入光側ＬINに位置する部分の偏光軸と、出光側ＬOUTに位置する部分の偏光軸とが略平行になっている（図２（Ｂ）参照）なお、偏光板３２として、ポリビニルアルコールにヨウ素や二色性色素を吸着させてなる広く普及した偏光板を用いることができる。
【００２４】
偏光板３２の厚みは、所望の光透過性を有するものであれば特に限定されないが、２０μｍ〜１００μｍであることが好ましく、特に２０μｍ〜４０μｍであることが好ましい。
【００２５】
位相差板３３は、略長方形状の第１領域３３ａ及び第２領域３３ｂが、各々の短辺方向（ｙ軸方向）に沿って交互に繰り返し配列されてなる。第１領域３３ａ及び第２領域３３ｂの長辺の向きは、偏光板３２の偏光軸の向き（ｘ軸方向）に略一致している。第１領域３３ａ及び第２領域３３ｂは、偏光板３２を透過した光の偏光状態を互いに異なる状態に制御する。すなわち、位相差板３３は、第１領域３３ａ及び第２領域３３ｂとの間で、異なる位相変調を透過光に生じさせる。
【００２６】
位相差板３３は、低リタデーションの透光性基材と、当該基材上に形成された配向膜と、当該配向膜上に形成された位相差層と、をそれぞれ有する。位相差板３３の配向膜及び位相差層は、第１領域３３ａ及び第２領域３３ｂに対応した二つの領域に区分けされる。配向膜は、二つの領域間で、異なる方向に配向規制力を有する。位相差層は、例えば配向膜の配向規制力によって二つの領域間で異なる方向に向いた液晶分子を有し、二つの領域間で、異なる位相変調を透過光に生じさせる。
【００２７】
位相差層は、上述のとおり配向層上に形成され、遅相軸の方向および位相差の少なくとも一方が異なる２以上の位相差領域が一定の間隔をおいて一定の形状に形成されている。すなわち、２以上の上記位相差領域が一定の間隔をおいて一定の形状に形成されている。なお、本実施形態においては、上記位相差層は位相差領域ごとに配向が固定されている。
【００２８】
位相差領域は、遅相軸の方向および位相差の少なくとも一方が異なるものである。位相差領域の遅相軸の方向が異なる場合、及び位相差領域の位相差が異なる場合について以下に説明する。
【００２９】
［位相差領域の遅相軸の方向が異なる場合］
位相差層において、「位相差領域の遅相軸の方向が異なる」とは、例えば、同一の面内レターデーション値（Ｒｅ値）を示す位相差領域が一定の幅および一定の形状を有して連続して形成されており、隣り合う位相差領域の一方の面内遅相軸の方向と他方の面内遅相軸の方向とが直交することをいう。
【００３０】
なお、面内レターデーション値（Ｒｅ値）とは、屈折率異方体の面内方向における複屈折性の程度を示す指標であり、面内方向において屈折率が最も大きい遅相軸方向の屈折率をＮｘ、遅相軸方向に直交する進相軸方向の屈折率をＮｙ、屈折率異方体の面内方向に垂直な方向の厚さをｄとした場合に、
Ｒｅ［ｎｍ］＝（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄ［ｎｍ］
で表わされる値である。面内レターデーション値（Ｒｅ値）は、例えば、王子計測機器株式会社製  ＫＯＢＲＡ−ＷＲを用い、平行ニコル回転法により測定することができる。また、微小領域の面内レターデーション値はＡＸＯＭＥＴＲＩＣＳ社（米国）製のＡｘｏＳｃａｎでミューラーマトリクスを使って測定することも出来る。また、本実施形態においては特に別段の記載をしない限り、面内レターデーション値（Ｒｅ値）は波長５８９ｎｍにおける値を意味するものとする。
【００３１】
遅相軸の方向が異なる場合の位相差領域の面内レターデーション値（Ｒｅ値）は、位相差層を構成する材料、パターン等に応じて適宜設定され得る。面内レターデーション値（Ｒｅ値）は、例えば１００ｎｍ〜１６０ｎｍの範囲内、中でも１１０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内、特に１２０ｎｍ〜１４０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００３２】
［位相差領域の位相差が異なる場合］
位相差層において、「位相差領域の位相差が異なる」とは、例えば、同一の面内における遅相軸の方向を示す位相差領域が一定の幅および一定の形状を有して連続して形成されており、位相差領域ごとに厚さが異なることにより、膜厚差に相当する分の位相差値（Ｒｅ値）を示すことをいう。
なお、厚さの大きい位相差領域を厚膜領域、小さい位相差領域を薄膜領域と称する場合がある。位相差領域の位相差が異なる場合、厚膜領域と薄膜領域との厚さの差は、位相差層の材料や位相差領域のパターン等に応じて適宜決定され得る。
【００３３】
具体的には、第１領域３３ａ及び第２領域３３ｂは、共に、リタデーションがλ／４の位相差フィルムからなり、ただし、当該位相差フィルムは、遅相軸が互いに直交するようにして配置されている。したがって、位相差板３３は、第１領域３３ａを透過する光に対して「λ／４」の位相変調を引き起こし、第２領域３３ｂを透過する光に対して「−λ／４」の位相変調を引き起こす。
【００３４】
位相差板３３の第１領域３３ａ及び第２領域３３ｂは、ｙ軸方向に交互に隙間なく配置され、ｙ軸方向に沿って同一な幅Ｗを有している。したがって、第１領域３３ａ及び第２領域３３ｂは、各領域の幅の二倍「Ｗ×２」となる一定ピッチでそれぞれＸ軸方向に配列されている。
【００３５】
位相差層の材料としては、屈折率異方性を有する棒状化合物が好ましい。規則的に配向させることができ、位相差層が所望の位相差性を有するからである。中でも液晶性を示す液晶性材料であることが好ましい。液晶性材料としては、例えば、ネマチック相、スメクチック相等の液晶性を示す材料を挙げることができる。
【００３６】
配向膜の材料としては、その配向領域を所望の形状で所望のパターンに形成できるものであれば特に限定されるものではない。このような構成材料としては、例えば、熱又は紫外線や電子線等の電離放射線の照射により硬化する硬化性樹脂が挙げられる。硬化性樹脂としては、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等を挙げることができるが、中でも紫外線硬化性樹脂が好ましい。
【００３７】
紫外線硬化性樹脂の具体例としては、例えば、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、メラミンアクリレート等のアクリロイル基をもつ重合性オリゴマー又はモノマーと、アクリル酸、アクリルアミド、アクリロニトリル、スチレン等重合性ビニル基をもつ重合性オリゴマー又はモノマー等の単体あるいは配合したものに、光重合開始剤及び任意の添加剤を加えたもの等を挙げることができる。
【００３８】
透光性基材の材料としては、高い透過性を有する樹脂が好ましい。具体的には、トリアセチルセルロース等のアセチルセルロース系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリエチレンやポリメチルペンテン等のオレフィン系樹脂；アクリル系樹脂；ポリウレタン系樹脂；ポリエーテルサルホン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、（メタ）アクロニトリル、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー等の樹脂が挙げられる。中でも、透明フィルム基材の面内レターデーションをゼロに近付けやすいことからアセチルセルロース系樹脂、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー等の樹脂、アクリル系樹脂が好ましい。
【００３９】
位相差板３３の厚みは、上述したような透光性基材に用いられる材料、又は位相差領域の態様、例えば位相差領域の遅相軸の方向や位相差領域の位相差などに応じて適宜設定され得る。
【００４０】
［本実施形態における位相差板の作用について］
上述した本実施形態における位相差板３３の作用について、図３を参照してさらに詳細に説明する。図３は、図２（Ａ）に示されるＡ−Ａ線切断端面図である。図３に示されるように、位相差板３３のうち、入光側ＬINに位置する部分及び出光側ＬOUTに位置する部分の第１領域３３ａ同士、第２領域３３ｂ同士がそれぞれ対向している。図３において、矢印ＬHは、位相差板３３のうちの入光側ＬINに位置する第２領域３３ｂと出光側ＬOUTに位置する第２領域３３ｂとを透過する透過光の方向（図の左右方向）を示したものである。また、矢印ＬE及び矢印ＬDは、それぞれ、位相差板３３のうちの入光側ＬINに位置する第２領域３３ｂと出光側ＬOUTに位置する第１領域３３ａとを透過する透過光の方向を示したものであり、矢印ＬEは図の左上から右下方向へ傾斜し、矢印ＬDは図の左上から右下方向へ傾斜している。
【００４１】
上記を踏まえ、第１領域３３ａ及び第２領域３３ｂのそれぞれの作用についてさらに詳細に説明する。本実施形態では、第１領域３３ａの遅相軸Ｓ１と第２領域３３ｂの遅相軸Ｓ２とが互いに直交しており、具体的には、第１領域３３ａの遅相軸Ｓ１はｙ軸に対して４５°で傾斜し、第２領域３３ｂの遅相軸Ｓ２はｙ軸に対して１３５°で傾斜している。なお、製造誤差や組み付け精度等を考慮すると、第１領域３３ａの遅相軸Ｓ１は、ｙ軸に対して４２°〜４８°の範囲で傾斜している場合に「ｙ軸に対して４５°で傾斜している」とみなすことができ、第２領域３３ｂの遅相軸Ｓ２は、ｙ軸に対して１３２°〜１３８°の範囲で傾斜している場合に「ｙ軸に対して１３５°で傾斜している」とみなすことができる。なお、第１領域３３ａは、位相差板３３の面内を延びるｙ軸に対して３０°〜６０°の範囲で傾斜した遅相軸Ｓ１を有していればよく、第２領域３３ｂは、位相差板３３の面内を延びるｙ軸に対して１２０°〜１５０°の範囲で傾斜した遅相軸Ｓ２を有していればよい（図３参照）。
【００４２】
図３において、矢印ＬHで示される透過光の向きにおいては、位相差板３３のうちの入光側ＬINの第２領域３３ｂと出光側ＬOUTの第２領域３３ｂとが対向している。上述した偏光板３２及び位相差板３３の作用により、入光側ＬINから略円筒状体３１に入射した光のうち偏光板３２の入光側ＬIN部分を透過したｘ軸に平行な偏光成分の光は、入光側ＬIN及び出光側ＬOUTの各第２領域３３ｂを透過した後に、振動方向をｙ軸に向けて回転させられる。したがって、各第２領域３３ｂを透過した光は、ｘ軸方向の偏光成分とは振動方向が直交するｙ軸方向の偏光成分の光を多く含んでおり、その多くが偏光板３２の出光側ＬOUT部分にて遮光される。これにより、略円筒状体３１の出光側ＬOUTにおいて、上述した変位判定パターン３０（遮光パターン３０ａ、３０ｂ、及び３０ｃ）が略円筒状体３１内に表示される態様が視認され得る。
【００４３】
一方で、矢印ＬEに沿って進行する光は、入光側ＬINの第２領域３３ｂと出光側ＬOUTの第１領域３３ａとを透過する。よって、偏光板３２の入光側ＬIN部分を透過したｘ軸に平行な偏光成分の光は、入光側ＬINの第２領域３３ｂ及び出光側ＬOUTの第１領域３３ａを透過した後に、これらを透過する前の振動方向を維持する。したがって、入光側ＬINの第２領域３３ｂ及び出光側ＬOUTの第１領域３３ａを透過した光は、ｘ軸方向の偏光成分の光を多く含み、偏光板３２の出光側ＬOUT部分で吸収されずに透過する（図３参照）。矢印ＬDで示される透過光についても、矢印ＬEで示される透過光と同様である。すなわち、入光側ＬINの第２領域３３ｂ及び出光側ＬOUTの第１領域３３ａを透過した光は、ｘ軸方向の偏光成分の光を多く含み、偏光板３２の出光側ＬOUT部分で吸収されずに透過する（図３参照）。上記の場合、略円筒状体３１の出光側ＬOUTにおいて、実質的に略円筒状体３１の入光側ＬINの背景色が視認され得る。
【００４４】
本実施形態においては、これら偏光板３２及び位相差板３３による偏光作用に加え、略円筒状体３１の内周面に偏光板３２及び位相差板３３が設けられ、これらがｘ軸方向に湾曲していること、湾曲した偏光板３２Ｒ及び位相差板３３Ｒ同士が対向して配置されていること、さらに位相差板３３同士の間に空間が存在していることから、所望の角度で見たときの遮光パターン３０ａ、３０ｂ、３０ｃが略円盤形状に視認され得る。そして、本実施形態においては、変位判定パターン３０（遮光パターン３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）の形態の変化を利用することにより、変位判定対象物の変位が的確に判定され得る。
【００４５】
［変位判定パターンによる変位判定の態様について］
変位判定パターン３０（遮光パターン３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）の形態の変化を利用した、変位判定対象物の基準位置に対する変位を判定するための各種態様について以下に説明する。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、略円筒状体３１内に表示される変位判定パターン３０の形態が、変位判定対象物の基準位置に対する変位に応じて変化する態様を示す図である。本実施形態において「基準位置」とは、変位判定対象物に変位が発生したことを判定するための基準となる位置を意味する。具体的には、例えば法面等の変位判定対象物において、現在は傾斜等の変位が発生していないが、経年変化等により変位が起こり得る、変位判定の対象として選定され得る位置であって、変位判定装置１を最初に設ける位置が基準位置として設定され得る。この場合、基準位置における変位判定装置１の法面等に対する設置角度及び変位判定パターン３０の表示形態が適宜設定され得る。なお、図４（Ａ）〜（Ｄ）は、観察側から視認される変位判定装置１の態様を示しており、略円筒状体３１における出光側ＬOUTが観察側に位置している。
【００４６】
図４（Ａ）は、変位判定対象物が基準位置にあるときの変位判定パターンの形態を示す図である。図４（Ａ）においては、変位判定パターン３０である遮光パターン３０ａ、３０ｂ、３０ｃが上下方向の厚みのない形態で観察側に視認され得る形態が表されている。ここでは、例えば水平面に対して３０°の角度で傾斜する法面を変位判定対象物とし、略円筒状体３１の軸方向が水平面に直交するように変位判定装置１が法面に設置されているものとする。このような変位判定装置１の設置状態において、観察側に向かう光のほとんどが、入光側ＬINの第２領域３３ｂ及び出光側ＬOUT（観察側）の第１領域３３ａを透過した光と、入光側ＬINの第１領域３３ａ及び出光側ＬOUT（観察側）の第２領域３３ｂを透過した光であるため、遮光パターン３０ａ、３０ｂ、３０ｃはそれぞれ厚みのない形態で表示される。遮光パターン３０ａ、３０ｂ、３０ｃがこの形態であるとき、対象物は基準位置に対して変位していないものとする。
【００４７】
図４（Ｂ）は、変位判定対象物が基準位置に対して傾斜変位したときの変位判定パターンの形態を示す図である。本図においては、上述した法面の傾斜角度が３０°を超過するような傾斜変位が発生し、それによって変位判定装置１の略円筒状体３１の軸方向が観察側に向かって傾倒した状態が示されている。この状態において、観察側に向かう光の多くが、入光側ＬINの第２領域３３ｂ及び出光側ＬOUT（観察側）の第２領域３３ｂを透過した光と、入光側ＬINの第１領域３３ａ及び出光側ＬOUT（観察側）の第１領域３３ａを透過した光であり、遮光パターン３０ａ、３０ｂ、３０ｃの順に徐々に厚みが増していくような形態で表示される。これにより、変位判定対象物の基準位置に対する変位が観察側において的確に判定され得る。
【００４８】
図４（Ｃ）は、変位判定対象物が基準位置に対して傾斜変位したときの変位判定パターンの形態を示す図である。本図においては、上述した法面の傾斜角度が３０°未満になるような傾斜変位が発生し、それによって変位判定装置１の略円筒状体３１の軸方向が観察側から見たときに奥方に向かって傾倒した状態が示されている。この状態において、観察側に向かう光の多くが、入光側ＬINの第２領域３３ｂ及び出光側ＬOUT（観察側）の第２領域３３ｂを透過した光と、入光側ＬINの第１領域３３ａ及び出光側ＬOUT（観察側）の第１領域３３ａを透過した光であり、遮光パターン３０ａ、３０ｂ、３０ｃの順に徐々に厚みがなくなっていくような形態で表示され得る。これにより、変位判定対象物の基準位置に対する変位が観察側において的確に判定され得る。
【００４９】
図４（Ｄ）は、変位判定対象物が基準位置に対して下方に変位したときの変位判定パターンの形態を示す図である。上記の場合において、法面における変位判定装置１の設置領域が隆起する変位が発生し、それに伴って変位判定装置１が元の設置高さよりせり上がった状態である。この場合、基準位置において、容器２（略円筒状体３１）の所定位置（図４（Ａ）において遮光パターン３０ｂと３０ｃとの間）に対応するように、容器２の外周面に設けられた基準マーク４に基づいて、設置領域が隆起する変位が判定され得る。容器２がその底面側において法面に設置されているため、法面が隆起することにより、容器２も上方へ押し上げられる。一方、略円筒状体３１は容器２内に充填されている流体中に浮遊するように保持されているため、基準位置から移動することなく同じ位置に留まっている。これにより、遮光パターン３０ａと３０ｂとの間に基準マーク４が位置することになるため、観察側から、変位判定装置１の設置領域が隆起する変位を判定することができる。なお、ここでは、法面の隆起についてのみ説明しているが、法面の沈下についても同様の方法で判定することができることは言うまでもない。
【００５０】
［変位判定パターンのカラー表示について］
上述した変位判定パターン３０においては、遮光パターン３０ａ、３０ｂ、３０ｃが黒味を帯びた暗色状態であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、黒以外の色味を帯びた遮光パターンを表示させることもできる。これは、位相差板３３における第１領域３３ａのリタデーションＲ１及び第２領域３３ｂのリタデーションＲ２を所望の波長に設定することにより実現することができる。
【００５１】
第１領域３３ａのリタデーションＲ１及び第２領域３３ｂのリタデーションＲ２が、波長５００ｎｍの光に対して、１２０ｎｍよりも小さいか、あるいは、１３０ｎｍよりも大きくなっている。第１領域３３ａ、第２領域３３ｂのリタデーションＲ１、Ｒ２として、波長５００ｎｍの光に対してλ／４となる１２５ｎｍより小さい値または１２５ｎｍより大きい値、好ましくは１２０ｎｍより小さい値または１３０ｎｍより大きい値を採用することで、後述するように、色味を帯びた遮蔽状態を実現することができる。なお、本実施の形態において、リタデーションＲ１及びリタデーションＲ２は、互いにその大きさが等しくなっている。ただし、入光側ＬIN及び出光側ＬOUTの各第１領域３３ａ（第２領域３３ｂ）の両方を透過した光は、その波長に応じて振動方向を変化させられる程度が異なる。このため、光を完全に遮光した黒色状態とはならず、特定の波長の光を多く透過した色味を帯びた暗色状態を呈する。
【００５２】
リタデーションＲ１及びＲ２が、波長５００ｎｍの光に対して、６０ｎｍよりも大きく且つ１２０ｎｍよりも小さい場合、遮光状態において黄色味を帯びた暗色状態となることが知られている。この要因としては、一般的な液晶材料では、波長の短い光ほど入光側ＬIN及び出光側ＬOUTの各第１領域３３ａ（第２領域３３ｂ）によって振動方向を大きく変化させられ、波長の長い光ほど入光側ＬIN及び出光側ＬOUTの各第１領域３３ａ（第２領域３３ｂ）によって振動方向を変化させられ難いことが考えられる。すなわち、リタデーションＲ１及びＲ２として、波長５００ｎｍの光に対してλ／４となる１２５ｎｍよりも幾分小さい値を採用することで、相対的に波長の短い光は出光側ＬOUTの偏光板３２で吸収され易くなるが、相対的に波長の長い光は出光側ＬOUTの偏光板３２で吸収され難くなる。この結果、相対的に波長の長い光を相対的に多く透過した黄色味を帯びた暗色状態を呈するものと考えられている。
【００５３】
また、リタデーションＲ１及びＲ２が、波長５００ｎｍの光に対して、１３０ｎｍよりも大きく且つ２４０ｎｍよりも小さい場合、遮光状態において青色味、緑色味または青と緑の間の色味を帯びた暗色状態となることが知られている。上述のように、波長の短い光ほど入光側ＬIN及び出光側ＬOUTの各第１領域３３ａ（第２領域３３ｂ）によって振動方向を大きく変化させられ、波長の長い光ほど入光側ＬIN及び出光側ＬOUTの各第１領域３３ａ（第２領域３３ｂ）によって振動方向を変化させられ難いことが考えられる。すなわち、リタデーションＲ１及びＲ２として、波長５００ｎｍの光に対してλ／４となる１２５ｎｍよりも幾分大きい値を採用することで、相対的に波長の短い光は出光側ＬOUTの偏光板３２で吸収され難くなるが、相対的に波長の長い光は出光側ＬOUTの偏光板３２で吸収され易い。この結果、相対的に波長の短い光を相対的に多く透過した青色味、緑色味または青と緑の間の色味を帯びた暗色状態を呈するものと考えられている。
【００５４】
本態様のように特定波長の光だけを透過させて、特定波長の光に対応した色味を帯びた遮光パターン表示させ得る変位判定装置１を用いることにより、例えば変位判定装置１の設置場所となる周囲の色が白色である場合に、白色に対してコントラストのある青色等のパターンを略円筒状体３１体内に表示させることができる。これにより、観察側に識別しやすいパターンを表示させることができる。
【００５５】
保持部としての容器２は、対象物の基準位置に対する変位に応じて変位判定パターン３０の形態を変化させ得るように略円筒状体３１を保持する。本実施形態における容器２は、図１に示される通り、蓋部としての上面部２ｔ、容器本体としての側面部２ｓ及び底面部２ｂにより構成され得るが、この態様に限定されるものではない。例えば、容器２は、上面部２ｔ（蓋部）を有さず、側面部２ｓ及び底面部２ｂ（容器本体）で構成されていてもよいし、底面部２ｂを有さず、側面部２ｓ（無底略円筒状の容器本体）及び上面部２ｔ（蓋部）で構成されていてもよい。容器２により、略円筒状体３１を保持する態様としては、変位判定対象物の基準位置に対する変位を判定し得る限りにおいて、特に限定されるものではないが、例えば後述する図５及び図６に表される態様が挙げられる。
【００５６】
上述した容器２を構成する上面部２ｔ、側面部２ｓ及び底面部２ｂの厚みについては、これらに用いられる材料が相対的に剛性の高い材料（例えばガラス等）か剛性の低い材料（例えばアクリル樹脂や塩化ビニル樹脂等）かにより、好適な範囲が適宜設定され得る。
【００５７】
なお、例えばトンネルの中等、十分な光量を得ることが困難な環境下において、変位判定パターン３０を認識するために十分な光量を得るべく、観測者側から見て奥方に位置する側面部２ｓに、アルミナ系酸化物等の蓄光剤が含まれていてもよいし、蓄光シートが貼付されていてもよい。蓄光シートとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルム又はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）フィルム等と蓄光剤層との積層シート等を使用することができる。
【００５８】
容器２の側面部２ｓには、防汚層、防眩層、反射防止層、ＵＶカット層等の機能層（図示せず）が設けられていてもよい。
【００５９】
［液体中に浮遊させる態様］
図５は、保持部としての容器２の一実施形態を示す概略斜視図である。本実施形態においては、容器２内に流体としての液体５０ｗが充填されており、その液体５０ｗ中に略円筒状体３１が浮遊するように保持されている。液体５０ｗは容器２内に満充填され、略円筒状体３１が液体５０ｗ内に収まっているのが好ましい。これは、液体５０ｗ内外において光の屈折率が変化することから、光の屈折率が変化することにより変位判定パターン３０が対象物の変位による形態変化以外の要因で変形し、それによって変位判定を誤ってしまうおそれを防止するためである。
【００６０】
液体５０ｗ中で略円筒状体３１を浮遊可能にするための浮力調整部材が略円筒状体３１に設けられていてもよい。例えば、略円筒状体３１の底部等に取り付けられる錘の重量や、略円筒状体３１内に充填される空気の量を調整することにより、略円筒状体３１が液体５０ｗ中に浮遊可能となる。この場合における、錘や空気等が浮力調整部材に相当する。略円筒状体３１に浮力調整部材を設け、容器２内の液体５０ｗ中に浮遊可能に略円筒状体３１が保持されることにより、容器２が上下しても、略円筒状体３１は元の浮遊位置（基準位置）から変位することがない。これにより、容器２の外周面に設けられた基準マーク４との相対的な変位（例えば、上述した法面の隆起及び沈下等）が判定され得る。
【００６１】
［気体中に浮遊させる態様］
図６は、保持部としての容器２の他の実施形態を示す概略斜視図である。本実施形態においては、容器２の上面部２t（蓋部）に吊り下げ部５０ｈが設けられ、吊り下げ部５０ｈの下端が略円筒状体３１の上面に接続されている。これにより、容器２内に充填されている流体としての気体中に略円筒状体３１を浮遊させるように吊り下げて保持することができる。吊り下げ部５０ｈとしては、例えば糸やワイヤー等が挙げられる。
【００６２】
なお、変位判定装置１の大きさは、変位判定対象物の規模に応じて適宜設定されればよいが、例えば高さ（略円筒状体３１の軸方向の長さ）が１００ｍｍ〜５００ｍｍ程度、直径が２０ｍｍ〜１００ｍｍ程度であればよい。変位判定装置１を構成する略円筒状体３１、偏光板３２、及び位相差板３３についても、設定される変位判定装置１の大きさに応じて、それぞれの大きさが適宜設定されればよい。特に、略円筒状体３１及び容器２（容器本体）のそれぞれの大きさは、容器２内において当該略円筒状体３１の軸方向が傾斜（傾倒）しない程度に適宜設定されればよい。また、偏光板３２や位相差板３３は、略円筒状体３１の内周面の全域に設けられてもよく、変位判定パターン３０が略円筒状体３１内に表示され得る限りにおいて、略円筒状体３１の内周面の一部の領域（例えば、略円筒状体３１の軸方向における中央付近の所望の領域）に設けられてもよい。
【００６３】
上述した種々の態様における変位判定装置１によれば、コンクリート構造物や自然構造物等の変位判定対象物に傾斜やズレ等が生じた場合に、変位判定装置１の変位により略円筒状体３１内に表示される変位判定パターン３０を観測するだけで、当該対象物に傾斜やズレ等の挙動を把握することができる。
【００６４】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００６５】
上記の各実施形態においては、容器２の全体が透明な部材で構成されているものとして説明したが、これに限定されるものではなく、容器２が透明部分を一部に含んでいる構成であってもよい。この場合の透明部分の大きさは、容器２に収容された略円筒状体３１（変位判定パターン３０）を外部から視認可能な程度であることを要する。具体的には、図７に示されるように、少なくとも観察側からの観察方向が容器２の透明部分以外の部分によって遮られないように、透明部分としての開口窓６０ｆ及び６０ｂを対向させて設ければよい。
【符号の説明】
【００６６】
１…変位判定装置
２…容器（保持部）
４…基準マーク
３０…変位判定パターン
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…遮光パターン
３１…略円筒状体
３２…偏光板
３３…位相差板
３３ａ…第１領域
３３ｂ…第２領域
５０ｗ…液体（流体）
５０ｈ…気体（流体）
６０ｆ，６０ｂ…開口窓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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