(57)【要約】【課題】  変位測定対象物の被測定点の２次元または３次元の変位を、変位測定用ターゲットと１台のＰＳＤカメラを介して、前記変位測定対象物から離れた測定地点から、容易且つ正確に測定する。【解決手段】  平板片状の基板上に２個または４個の光源を所定間隔を保って固定した変位測定用タ−ゲットを、変位測定対象物の被測定点に付着し、その各光源からの光をＰＳＤカメラのＰＳＤ受光面上に集束投射させることによって得られる各光源の位置に対応する位置検知電圧から、変位測定対象物上におけるＸ方向・Ｙ方向間隔とその間隔に対応する間隔検知電圧の関係を表わす変位補正係数Ｋｘ，Ｋｙを把握し、その上で、変位測定対象物の変位に伴う前記変位測定用タ−ゲットの光源の変位を、上記ＰＳＤ受光面で検知してその光源の位置検知電圧を出力させ、その位置検知電圧と前記変位補正係数ｋｘ，ｋｙを基に、変位測定対象物の被測定点の２次元または３次元の変位量を演算して測定する。【選択図】図１
2008157955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向間隔とＹ方向間隔がそれぞれ所定Ｘ方向間隔Ｓｘと所定Ｙ方向間隔Ｓｙに保たれた２個の光源が平板片状の基板上に配置固定されている変位測定用タ−ゲットを、変位測定対象物の被測定点に付着し、前記２個の各光源の点灯を切り替えて前記各光源からの光をＰＳＤカメラのレンズを通して前記ＰＳＤカメラのＰＳＤ受光面上に集束投射することにより、前記２個の各光源のＰＳＤ受光面上の位置にそれぞれ対応したＸ方向位置検知電圧とＹ方向位置検知電圧を出力させ、前記Ｘ方向位置検知電圧ならびに前記Ｙ方向位置検知電圧と前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘならびに前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙに基づいて、前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘに対応した所定Ｘ方向間隔検知電圧Ｖｓｘに対する前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘの比率すなわちＸ方向変位補正係数Ｋｘと、前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙに対応した所定Ｙ方向間隔検知電圧Ｖｓｙに対する前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙの比率すなわちＹ方向変位補正係数Ｋｙを算出して把握し、その上で、前記変位測定対象物上の前記２個の光源の変位前初期時点ｔ０おけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記２個の光源の変位後時点ｔ１におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧を計測し、これら２個の各光源の変位前初期時点ｔ０におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、変位後時点ｔ１におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記Ｘ方向変位補正係数Ｋｘならびに前記Ｙ方向変位補正係数Ｋｙを基に、前記変位測定対象物の被測定点の２次元の変位量を演算し測定することを特徴とする変位測定方法。
【請求項２】
直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向に隣り合う光源のＸ方向間隔と前記直交Ｘ−Ｙ座標軸のＹ方向に隣り合う光源のＹ方向間隔がそれぞれ所定Ｘ方向間隔Ｓｘと所定Ｙ方向間隔Ｓｙに保たれた４個の光源が平板片状の基板上に配置固定されている変位測定用タ−ゲットを、変位測定対象物の被測定点に付着し、前記４個の各光源の点灯を切り替えて前記各光源からの光をＰＳＤカメラのレンズを通して前記ＰＳＤカメラのＰＳＤ受光面上に集束投射することにより、前記４個の各光源のＰＳＤ受光面上の位置にそれぞれ対応したＸ方向位置検知電圧とＹ方向位置検知電圧を出力させ、前記Ｘ方向位置検知電圧ならびに前記Ｙ方向位置検知電圧と前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘならびに前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙに基づいて、前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘに対応した所定Ｘ方向間隔検知電圧Ｖｓｘに対する前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘの比率すなわちＸ方向変位補正係数Ｋｘと、前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙに対応した所定Ｙ方向間隔検知電圧Ｖｓｙに対する前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙの比率すなわちＹ方向変位補正係数Ｋｙを算出して把握し、その上で、前記変位測定対象物上の前記４個の光源の変位前初期時点ｔ０におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記４個の光源の変位後時点ｔ１におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧を計測し、これら４個の各光源の変位前初期時点ｔ０におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、変位後時点ｔ１におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記Ｘ方向変位補正係数Ｋｘならびに前記Ｙ方向変位補正係数Ｋｙを基に、前記変位測定対象物の被測定点の２次元および／または３次元の変位量を演算し測定することを特徴とする変位測定方法。
【請求項３】
直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向間隔ならびにＹ方向間隔がそれぞれ所定Ｘ方向間隔Ｓｘと所定Ｙ方向間隔Ｓｙに保たれた２個の光源が、変位測定対象物の被測定点に付着される平板片状の基板上に配置固定されている変位測定用タ−ゲットと；レンズとＰＳＤ受光面を備え、そのレンズを通して前記２個の各光源からの光が前記ＰＳＤ受光面上に順次集束投射されることにより、前記２個の各光源の前記ＰＳＤ受光面上の位置に対応したＸ方向位置検知電圧とＹ方向位置検知電圧を出力するＰＳＤカメラと；前記Ｘ方向位置検知電圧ならびに前記Ｙ方向位置検知電圧と前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘならびに前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙに基づいて算出されるところの、前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘに対応した所定Ｘ方向間隔検知電圧Ｖｓｘに対する前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘの比率すなわちＸ方向変位補正係数Ｋｘと、前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙに対応した所定Ｙ方向間隔検知電圧Ｖｓｙに対する前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙの比率すなわちＹ方向変位補正係数Ｋｙと、前記変位測定対象物上の前記２個の光源の変位前初期時点ｔ０におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記変位測定対象物上の前記２個の光源の変位後時点ｔ１におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記Ｘ方向変位補正係数Ｋｘならびに前記Ｙ方向変位補正係数Ｋｙを基に、前記変位測定対象物の被測定点の２次元の変位量を演算し出力するコンピュータを含んで成ることを特徴とする変位測定装置。
【請求項４】
直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向に隣り合う光源のＸ方向間隔、ならびに前記直交Ｘ−Ｙ座標軸のＹ方向に隣り合う光源のＹ方向間隔が、それぞれ所定Ｘ方向間隔Ｓｘならびに所定Ｙ方向間隔Ｓｙに保たれた４個の光源が、変位測定対象物の被測定点に付着される平板片状の基板上に配置固定されている変位測定用タ−ゲットと；レンズとＰＳＤ受光面を備え、そのレンズを通して前記４個の各光源からの光が前記ＰＳＤ受光面上に順次集束投射されることにより、前記４個の各光源の前記ＰＳＤ受光面上の位置に対応したＸ方向位置検知電圧とＹ方向位置検知電圧を出力するＰＳＤカメラと；前記Ｘ方向位置検知電圧ならびに前記Ｙ方向位置検知電圧と前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘならびに前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙに基づいて算出されるところの、前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘに対応した所定Ｘ方向間隔検知電圧Ｖｓｘに対する前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘの比率すなわちＸ方向変位補正係数Ｋｘと、前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙに対応した所定Ｙ方向間隔検知電圧Ｖｓｙに対する前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙの比率すなわちＹ方向変位補正係数Ｋｙと、前記変位測定対象物上の前記４個の光源の変位前初期時点ｔ０におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記変位測定対象物上の前記４個の光源の変位後時点ｔ１におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記Ｘ方向変位補正係数Ｋｘならびに前記Ｙ方向変位補正係数Ｋｙを基に、前記変位測定対象物の被測定点の２次元および／または３次元の変位量を演算し出力するコンピュータを含んで成ることを特徴とする変位測定装置。
【請求項５】
直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向間隔とＹ方向間隔がそれぞれ所定Ｘ方向間隔と所定Ｙ方向間隔に保たれた２個の光源が、変位測定対象物の被測定点に付着される平板片状の基板上に配置固定されていることを特徴とする変位測定用タ−ゲット。
【請求項６】
直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向に隣り合う光源の間隔と、前記直交Ｘ−Ｙ座標軸のＹ方向に隣り合う光源の間隔が、それぞれ所定Ｘ方向間隔と所定Ｙ方向間隔に保たれた４個の光源が、変位測定対象物の被測定点に付着される平板片状の基板上に配置固定されていることを特徴とする変位測定用タ−ゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、土地や家屋・建物の沈下・隆起・傾きなどの変位、堤防や道路・軌道・橋梁の歪み変位、トンネルの壁面変形、橋梁の振動、あるいは身体各部の動きなど、各種の変位測定対象物（略して「対象物」とも呼ぶ）の２次元あるいは３次元の変位量（変位距離・長さ、変位角度）を、半導体位置検出素子（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：略称「ＰＳＤ」）を用いて、その変位測定対象物から離れた測定地点から測定するための変位測定方法と、その変位測定方法で変位量を測定するための変位測定装置と、その変位測定方法・装置に用いる変位測定用ターゲットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、上記のような各種の変位対象物の変位量を、その対象物から離れた箇所から検知し測定する方法・装置として、変位測定対象物上に選定した被測定点に、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：略称「ＬＥＤ」）光源を配設して点灯し、そのＬＥＤ光源からの光をＰＳＤカメラのレンズを通して同ＰＳＤカメラの受光面（略して「ＰＳＤ受光面」という）上に集束照射して光源像を結像させ、その光源像のＰＳＤ受光面上の位置に対応して生ずる位置検知電圧を基に、前記被測定点の変位量を検知し測定して、変位測定対象物の変位量を測定するものが提案されており、例えば、特開２０００−２０１９２２公開特許公報（特許文献１）や、特開２００４−２５１６７８公開特許公報（特許文献２）などに示されている。【０００３】  しかし、上記のような従来の変位測定方法・装置では、光源から発する光が拡散光であることから、光源からの光をＰＳＤカメラのレンズを通して絞ってＰＳＤ受光面の１点に集束照射して光源像を結像させる必要があり、そのために変位測定対象物上における一定の距離・長さ（変位量）がレンズによって光学的に縮小または拡大された状態でＰＳＤ受光面に捉えられて、真の変位量とは異なる変位量として計測されることになる。すなわち、格別の較正手段を加えることなく上記のような従来の変位測定方法・装置を用いれば、ＰＳＤカメラの光学系の倍率や、変位測定対象物とレンズとの間の距離の違いによって、変位測定対象物の変位量の測定値が変わることになり、現実に生じた変位測定対象物の変位量を高い精度で正しく測定することができない惧れがある。
【特許文献１】  特開２０００−２０１９２２号公報
【特許文献２】  特開２００４−２５１６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  この発明は、上記のような従来の変位測定方法・装置における難点を改良するもので、変位測定対象物で生じた２次元または３次元の変位量を、傾斜変位（回転変位）をも含めて、その変位測定対象物から離れた測定地点から、極めて容易に且つ高い精度で測定できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  上記の課題を解決するために、この発明では、直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向間隔とＹ方向間隔がそれぞれ所定のＸ方向間隔と所定のＹ方向間隔に保たれた２個の光源が、変位測定対象物の被測定点に付着される平板片状の基板上に配置固定されて成る変位測定用タ−ゲットを用いる。またこの発明では、直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向に隣り合う光源の間隔と、その直交Ｘ−Ｙ座標軸のＹ方向に隣り合う光源の間隔が、それぞれ所定のＸ方向間隔と所定のＹ方向間隔に保たれた４個の光源が、変位測定対象物の被測定点に付着される平板片状の基板上に配置固定されて成る変位測定用タ−ゲットを用いる。【０００６】  そして上記の課題を解決するために、この発明では、２個または４個の光源を備えた前記の変位測定用タ−ゲットを変位測定対象物の被測定点に付着し、その変位測定用タ−ゲット上の各光源の点灯を切り替えて各光源からの光をＰＳＤカメラのレンズを通して同ＰＳＤカメラのＰＳＤ受光面上に集束投射することにより、各光源のＰＳＤ受光面上の位置にそれぞれ対応したＸ方向位置検知電圧とＹ方向位置検知電圧を出力させ、それらのＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記の所定Ｘ方向間隔ならびに所定Ｙ方向間隔に基づいて、前記所定Ｘ方向間隔に対応した所定Ｘ方向間隔検知電圧に対する前記所定Ｘ方向間隔の比率すなわちＸ方向変位補正係数Ｋｘと、前記所定Ｙ方向間隔に対応した所定Ｙ方向間隔検知電圧に対する前記所定Ｙ方向間隔の比率すなわちＹ方向変位補正係数Ｋｙを算出して把握し、その上で、変位測定対象物上の各光源の変位前初期時点ｔ０におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、各光源の変位後時点ｔ１におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧を計測し、これらの各光源の変位前初期時点ｔ０におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、変位後時点ｔ１におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、Ｘ方向変位補正係数ＫｘならびにＹ方向変位補正係数Ｋｙを基に、変位測定対象物の被測定点の２次元または／および３次元の変位量を演算して測定する変位測定方法を提示する。因みに、Ｘ方向変位補正係数Ｋｘは、変位後時点ｔ１でＰＳＤカメラによって得られる各光源のＸ方向位置検知電圧と、変位前初期時点ｔ０でＰＳＤカメラによって得られたＸ方向位置検知電圧との電圧差として導き出されるＸ方向変位検知電圧の、単位電圧当たりに対応する、変位測定対象物上のＸ方向の変位量（距離・長さ）を意味するものである。同様にＹ方向変位補正係数Ｋｙは、変位後時点ｔ１でＰＳＤカメラによって得られる各光源のＹ方向位置検知電圧と、変位前初期時点ｔ０でＰＳＤカメラによって得られたＹ方向位置検知電圧との電圧差として導き出されるＹ方向変位検知電圧の、単位電圧当たりに対応する、変位測定対象物上のＹ方向の変位量（距離・長さ）を意味するものである。そして、変位測定対象物とＰＳＤカメラの間の測定環境が同じであればＸ方向変位補正係数ＫｘとＹ方向変位補正係数Ｋｙは不変であるので、ＰＳＤカメラを介して実測したＸ方向変位検知電圧値とＹ方向変位検知電圧測定値に、それぞれＸ方向変位補正係数Ｋｘ、Ｙ方向変位補正係数Ｋｙを乗じて補正��ることにより、変位測定対象物で現実に生じた２次元または３次元の真の変位量を、その変位測定対象物から離れた測定地点から、極めて容易に且つ高い精度で測定できることになる。【０００７】  また、上記の変位測定方法を実行するために、この発明では、直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向間隔ならびにＹ方向間隔がそれぞれ所定のＸ方向間隔と所定のＹ方向間隔に保たれた２個の光源が、変位測定対象物の被測定点に付着される平板片状の基板上に配置固定されている変位測定用タ−ゲットと；レンズとＰＳＤ受光面を備え、そのレンズを通して前記２個の各光源からの光が前記ＰＳＤ受光面上に順次集束投射されることにより、前記２個の各光源の前記ＰＳＤ受光面上の位置に対応したＸ方向位置検知電圧とＹ方向位置検知電圧を出力するＰＳＤカメラと；前記Ｘ方向位置検知電圧ならびに前記Ｙ方向位置検知電圧と前記所定Ｘ方向間隔ならびに前記所定Ｙ方向間隔に基づいて算出されるところの、前記所定Ｘ方向間隔に対応した所定Ｘ方向間隔検知電圧に対する前記所定Ｘ方向間隔の比率すなわちＸ方向変位補正係数Ｋｘと、前記所定Ｙ方向間隔に対応した所定Ｙ方向間隔検知電圧に対する前記所定Ｙ方向間隔の比率すなわちＹ方向変位補正係数Ｋｙと、前記変位測定対象物上の前記２個の光源の変位前初期時点ｔ０におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記変位測定対象物上の前記２個の光源の変位後時点ｔ１におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記Ｘ方向変位補正係数Ｋｘならびに前記Ｙ方向変位補正係数Ｋｙを基に、前記変位測定対象物の被測定点の２次元の変位量を演算し出力するコンピュータを組み合わせた変位測定装置を提示する。【０００８】  更にまた、上記の変位測定方法を実行するために、この発明では、直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向に隣り合う光源のＸ方向間隔、ならびに前記直交Ｘ−Ｙ座標軸のＹ方向に隣り合う光源のＹ方向間隔が、それぞれ所定Ｘ方向間隔ならびに所定Ｙ方向間隔に保たれた４個の光源が、変位測定対象物の被測定点に付着される平板片状の基板上に配置固定されている変位測定用タ−ゲットと；レンズとＰＳＤ受光面を備え、そのレンズを通して前記４個の各光源からの光が前記ＰＳＤ受光面上に順次集束投射されることにより、前記４個の各光源の前記ＰＳＤ受光面上の位置に対応したＸ方向位置検知電圧とＹ方向位置検知電圧を出力するＰＳＤカメラと；前記Ｘ方向位置検知電圧ならびに前記Ｙ方向位置検知電圧と前記所定Ｘ方向間隔ならびに前記所定Ｙ方向間隔に基づいて算出されるところの、前記所定Ｘ方向間隔に対応した所定Ｘ方向間隔検知電圧に対する前記所定Ｘ方向間隔の比率すなわちＸ方向変位補正係数Ｋｘと、前記所定Ｙ方向間隔に対応した所定Ｙ方向間隔検知電圧に対する前記所定Ｙ方向間隔の比率すなわちＹ方向変位補正係数Ｋｙと、前記変位測定対象物上の前記４個の光源の変位前初期時点ｔ０におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記変位測定対象物上の前記４個の光源の変位後時点ｔ１におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記Ｘ方向変位補正係数Ｋｘならびに前記Ｙ方向変位補正係数Ｋｙを基に、前記変位測定対象物の被測定点の２次元および／ま���は３次元の変位量を演算し出力するコンピュータ組み合わせた変位測定装置を提示する。
【発明の効果】
【０００９】  そして、この発明に係る前記の変位測定用ターゲットを含む変位測定用装置を用いて、この発明に係る前記の変位測定方法を実行すれば、変位測定対象物に付着した変位測定用ターゲット上の光源にＰＳＤカメラを向けてその光源を撮像する極めて簡単な測定操作によって、土地や建物の沈下・隆起・傾きや、堤防や道路・軌道・橋梁の歪みや、トンネルの壁面変形、橋梁の振動など、各種の変位測定対象物の２次元あるいは３次元の変位量を、変位測定対象物に対し非接触状態で、その変位測定対象物から離れた測定地点から、極めて容易に且つ高い精度で測定することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  この発明の最良の実施形態の一つは、直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向に隣り合う光源のＸ方向間隔と前記直交Ｘ−Ｙ座標軸のＹ方向に隣り合う光源のＹ方向間隔がそれぞれ所定Ｘ方向間隔Ｓｘと所定Ｙ方向間隔Ｓｙに保たれた４個の光源が平板片状の基板上に配置固定されている変位測定用タ−ゲットを、変位測定対象物の被測定点に付着し、前記４個の各光源の点灯を切り替えて前記各光源からの光をＰＳＤカメラのレンズを通して前記ＰＳＤカメラのＰＳＤ受光面上に集束投射することにより、前記４個の各光源のＰＳＤ受光面上の位置にそれぞれ対応したＸ方向位置検知電圧とＹ方向位置検知電圧を出力させ、前記Ｘ方向位置検知電圧ならびに前記Ｙ方向位置検知電圧と前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘならびに前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙに基づいて、前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘに対応した所定Ｘ方向間隔検知電圧Ｖｓｘに対する前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘの比率すなわちＸ方向変位補正係数Ｋｘと、前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙに対応した所定Ｙ方向間隔検知電圧Ｖｓｙに対する前記所定Ｙ方向間隔の比率すなわちＹ方向変位補正係数Ｋｙを算出して把握し、その上で、前記変位測定対象物上の前記４個の光源の変位前初期時点ｔ０におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記４個の光源の変位後時点ｔ１におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧を計測し、これら４個の各光源の変位前初期時点ｔ０におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、変位後時点ｔ１におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記Ｘ方向変位補正係数Ｋｘならびに前記Ｙ方向変位補正係数Ｋｙを基に、前記変位測定対象物の被測定点の２次元および／または３次元の変位量を演算し測定する変位測定方法である。【００１１】  この発明の最良の実施形態の他の一つは、直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向に隣り合う光源のＸ方向間隔、ならびに前記直交Ｘ−Ｙ座標軸のＹ方向に隣り合う光源のＹ方向間隔が、それぞれ所定Ｘ方向間隔Ｓｘならびに所定Ｙ方向間隔Ｓｙに保たれた４個の光源が、変位測定対象物の被測定点に付着される平板片状の基板上に配置固定されている変位測定用タ−ゲットと；レンズとＰＳＤ受光面を備え、そのレンズを通して前記４個の各光源からの光が前記ＰＳＤ受光面上に順次集束投射されることにより、前記４個の各光源の前記ＰＳＤ受光面上の位置に対応したＸ方向位置検知電圧とＹ方向位置検知電圧を出力するＰＳＤカメラと；前記Ｘ方向位置検知電圧ならびに前記Ｙ方向位置検知電圧と前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘならびに前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙに基づいて算出されるところの、前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘに対応した所定Ｘ方向間隔検知電圧Ｖｓｘに対する前記所定Ｘ方向間隔Ｓｘの比率すなわちＸ方向変位補正係数Ｋｘと、前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙに対応した所定Ｙ方向間隔検知電圧Ｖｓｙに対する前記所定Ｙ方向間隔Ｓｙの比率すなわちＹ方向変位補正係数Ｋｙと、前記変位測定対象物上の前記４個の光源の変位前初期時点ｔ０におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記変位測定対象物上の前記４個の光源の変位後時点ｔ１におけるＸ方向位置検知電圧ならびにＹ方向位置検知電圧と、前記Ｘ方向変位補正係数Ｋｘならびに前��Ｙ方向変位補正係数Ｋｙを基に、前記変位測定対象物の被測定点の２次元および／または３次元の変位量を演算し出力するコンピュータを含む変位測定装置である。【００１２】  そして、この発明の上記最良実施形態において、直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向間隔とＹ方向間隔がそれぞれ所定Ｘ方向間隔と所定Ｙ方向間隔に保たれた２個の光源が、変位測定対象物の被測定点に付着される平板片状の基板上に配置固定されて成る変位測定用タ−ゲット、ならびに、直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向に隣り合う光源の間隔と、その直交Ｘ−Ｙ座標軸のＹ方向に隣り合う光源の間隔が、それぞれ所定Ｘ方向間隔と所定Ｙ方向間隔に保たれた４個の光源が、変位測定対象物の被測定点に付着される平板片状の基板上に配置固定されて成る変位測定用タ−ゲットは、極めて重要な役割を果たすものである。
【実施例】
【００１３】  以下この発明の実施例を、図面を参考に説明する。図１は、この発明に係る変位測定装置の基本構成説明図である。図２は、この発明に係る変位測定装置に用いる変位測定用ターゲットの平面図である。図３は、この発明に係る変位測定方法・装置による２次元平行変位の測定説明図である。図４は、この発明に係る変位測定方法・装置による２次元傾斜変位（２次元回転変位）の測定説明図である。図５は、この発明に係る変位測定方法・装置による３次元変位の測定説明図である。図６は、光源位置座標とＰＳＤカメラによる光源位置検知電圧の関係を対比した一覧図である。【００１４】  先ず、この発明に係る変位測定用ターゲットの実施例について説明する。図２における（ａ）は、この発明に係る変位測定用ターゲットの一つの実施例であって、２次元変位測定に適した変位測定用ターゲットＴ（Ｔ１）の表面を示している。変位測定用ターゲットＴ（Ｔ１）は、平板片状の基板１上に、２個の光源（実用上望ましくは、赤外線発光ダイオード）Ａ，Ｄを、直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向とＹ方向にそれぞれ所定Ｘ方向間隔Ｒｘと、所定Ｙ方向間隔Ｒｙを保って配置固定して成るものである。所定Ｘ方向間隔Ｒｘと所定Ｙ方向間隔Ｒｙは、変位測定装置の設計・製作上の条件に合わせて任意の長さに設定できるが、この実施例では便宜上、所定Ｘ方向間隔Ｒｘと所定Ｙ方向間隔Ｒｙが共に１０ｍｍに設定されている。また、所定Ｘ方向間隔Ｒｘと所定Ｙ方向間隔Ｒｙは、使用中にその所定間隔寸法が狂わないように、光源Ａ，Ｄは所定の間隔Ｒｘ，Ｒｙを保って基板１上に固く固定されている。【００１５】  また図２における（ｂ）は、この発明に係る変位測定用ターゲットの他の実施例で、３次元変位の測定に適した変位測定用ターゲットＴ（Ｔ２）の表面を示している。変位測定用ターゲットＴ（Ｔ２）は、平板片状の基板１上に、４個の光源（実用上望ましくは、赤外線発光ダイオード）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが配置固定されて成り、直交Ｘ−Ｙ座標軸のＸ方向に隣り合う各光源間（光源Ａ−Ｂ間、光源Ｃ−Ｄ間）のＸ方向間隔と、直交Ｘ−Ｙ座標軸のＹ方向に隣り合う各光源間（光源Ａ−Ｃ間、光源Ｂ−Ｄ間）のＹ方向間隔を、それぞれ１０ｍｍの所定Ｘ方向間隔Ｒｘと所定Ｙ方向間隔Ｒｙに固く保って配置固定して成るものである。なお、上記の所定間隔は１０ｍｍに限られるものではなく、変位測定装置の設計・製作上の条件に合わせて任意に設定できるものである。【００１６】  次に、この発明に係る変位測定装置の実施例を説明する。図１は、この発明に係る変位測定装置の基本構成を示すもので、図１において、Ｗは、家屋・建物、道路、軌道、トンネル、橋梁などの各種の変位測定対象物、Ｗｓは変位測定対象物Ｗの被測定点で、これらの対象物の変位測定に当たって、変位測定対象物Ｗの被測定点Ｗｓに、変位測定用ターゲットＴ（Ｔ１あるいはＴ２）が付着される。２はＰＳＤカメラで、ＰＳＤカメラ２は変位測定対象物Ｗから離れた変位測定地点において、被測定点Ｗｓに固定された変位測定用ターゲットＴ（Ｔ１，Ｔ２）に向けて設置される。３はコンピュータで、ＰＳＤカメラ２の出力端子に接続されている。ＰＳＤカメラ２は、周知のように、レンズ２１とＰＳＤ受光面２２を主���部として備え、そのＰＳＤ受光面２２で受光した光線の位置に対応した位置検知電圧を外部に出力するための、直交Ｘ−Ｙ座標軸上のＸ方向位置検知電圧出力端子２２ｘ１，２２ｘ２と、同直交Ｘ−Ｙ座標軸上のＹ方向位置検知電圧出力端子２２ｙ１，２２ｙ２が設けられており、そのＸ方向位置検知電圧出力端子２２ｘ１，２２ｘ２とＹ方向位置検知電圧出力端子２２ｙ１，２２ｙ２に、コンピュータ３の入力信号端子が接続されている。また周知のように、ＰＳＤカメラ２においては、変位測定用ターゲットＴ（Ｔ１またはＴ２）の光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの光が、レンズ２１を通してスポット光としてＰＳＤ受光面２２上に集束投射される。そして、ＰＳＤ受光面２２で受光した光のＰＳＤ受光面２２上の位置（Ｘ座標，Ｙ座標）に対応したＸ方向位置検知電圧とＹ方向位置検知電圧が、それぞれＸ方向位置検知電圧出力端子２２ｘ１，２２ｘ２間と、Ｙ方向位置検知電圧出力端子２２ｙ１，２２ｙ間に出力され、そのＸ方向位置検知電圧とＹ方向位置検知電圧に基づいて、コンピュータ３が、変位測定対象物Ｗの被測定点Ｗｓの変位量を演算し、変位測定対象物Ｗの被測定点Ｗｓの変位量が測定されるものである。すなわち、この発明に係る変位測定装置は、所定のＸ方向間隔ならびに所定のＹ方向間隔を保って、２個または４個の光源が配置固定されている変位測定用タ−ゲットと、レンズならびにＰＳＤ受光面を備えたＰＳＤカメラと、そのＰＳＤカメラから出力される前記光源の位置検知電圧に基づいて変位測定対象物の被測定点の２次元あるいは３次元の変位量を演算するコンピュータを含んで構成されたものである。【００１７】  次に、この発明に係る変位測定方法、すなわち上記の変位測定装置を用いて変位測定対象物の変位量を測定する方法の実施例を説明する。この発明に係る変位測定方法は、変位測定対象物において生じた変位量（変位距離・長さ、変位角度）を、変位測定対象物の被測定点に取り付けた光源の変位量としてＰＳＤカメラで捉えて測定するものであり、変位測定対象物において現実に生じた変位量を、ＰＳＤカメラのレンズを通して拡大または縮小された距離・長さとしてＰＳＤ受光面上に捉えて、そのＰＳＤ受光面上の距離・長さに対応した変位検知電圧をＰＳＤカメラで発生させ、その変位検知電圧を基に、変位測定対象物で現実に生じた変位量を演算して測定するものであるが、変位測定対象物に生じた変位量が同じであっても、使用するＰＳＤカメラの光学系の倍率や、測定時におけるＰＳＤカメラのレンズと変位測定対象物間の距離が異なると、変位測定対象物で生じた同一の変位量に対して、その測定値に差が生じて真の変位量が正確に測定されない惧れがある。【００１８】  この発明はこのような大きな問題に対応する変位測定方法である。この発明に係る変位測定方法の特徴は、変位測定対象物の変位量を測定するに先立って、使用するＰＳＤカメラや、そのＰＳＤカメラと変位測定対象物の間の距離などの測定環境が定まった状態の下で、変位測定対象物上における所定の距離・長さと、その所定の距離・長さに対応してＰＳＤカメラから出力された変位検知電圧との比率、換言すれば、変位検知電圧に対する実際の変位測定対象物上の真の距離・長さの比率、すなわち変位補正係数Ｋを算出し把握した上で、それと同じ測定環境下でＰＳＤカメラを介して測定した変位測定対象物の変位量を、前記変位補正係数を用いて補正することにより、変位測定対象物で現実に生じた変位量を正確に測定できるようにするものである。【００１９】  次に、図１ないし図４を参考に、この発明に係る変位測定方法の実施例を説明する。その実施例は、図２における（ａ）に示されるような、２個の光源Ａ，Ｄを基板１上に配置した変位測定用ターゲットＴ１、あるいは図２における（ｂ）に示されるような、４個の光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを基板１上に配置した変位測定用ターゲットＴ２を変位測定対象物Ｗの被測定点Ｗｓに付着して、対象物Ｗの被測定点Ｗｓに生じた変位を光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの変位としてＰＳＤカメラ２で捉え、その変位計測データをコンピュータ３で演算処理して対象物Ｗの被測定点Ｗｓの変位量を測定するものである。【００２０】  図３は、図２の（ａ）に示されるような、２個の光源Ａ，Ｄが、光源間の所定Ｘ方向間隔Ｒｘ、所定Ｙ方向間隔Ｒｙを保って配置固定された変位測定用ターゲットＴ１を用いた変位測定において、対象物Ｗの変位に伴って光源Ａ，Ｄが、それぞれ変位前の時点ｔ０における位置Ａ０，Ｄ０から変位後時点ｔ１における位置Ａ１，Ｄ１に、Ｘ−Ｙ座標面上で並行移動変位した例を示している。【００２１】    また図４は、図２の（ｂ）示されるような、４個の光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、光源間の所定Ｘ方向間隔Ｒｘ、所定Ｙ方向間隔Ｒｙを保って配置固定された変位測定用ターゲットＴ２を用いた変位測定において、対象物Ｗの変位に伴って光源Ａ，Ｄが、それぞれ変位前の時点ｔ０における位置Ａ０，Ｄ０から変位後時点ｔ１における位置Ａ１，Ｄ１に、Ｘ−Ｙ面にそって回転変位した例を示している。【００２２】  上記のような変位測定において、ＰＳＤカメラ２によって検知される計測データには図６に示したような、光源位置座標データや、その光源位置座標に対応して生ずる光源位置検知電圧データなどがあり、これらの計測データにＸ方向変位補正係数Ｋｘ、Ｙ方向変位補正係数Ｋｙなどの変位補正係数Ｋが加味され、これらの計測データに基づいて、コンピュータによって変位量が精度良く演算され測定される。【００２３】  また図５は、直交Ｘ−Ｙ−Ｚ軸を含む３次元方向の変位に関する図面である。すなわち、Ｘ−Ｙ座標面に配置され固定された光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、更に３次元空間で変位する例である。図５の（ａ）は、光源Ａ，Ｂを結ぶ線を軸として光源Ｃ，Ｄが紙面背後方向に変位した状態をＰＳＤカメラ２捉えた各光源の位置関係を表わし、図５の（ｂ）は、光源Ａ，Ｃを結ぶ線を軸として光源Ｂ，Ｃが紙面背後の方向に変位した場合の各光源の位置関係を表わしており、ＰＳＤカメラで捉えた光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置関係は、周知の遠近法で知られた構図である。そして、周知の遠近法の解析手段でによって遠近法構図の各光源の３次元変位量を測定することは可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】  言うまでも無く、土地、堤防、道路、軌道、橋梁、トンネル、建物  等々の、沈下、隆起、傾き、変形、歪み、振動  等の変位・変動は、日常生活環境の安全に大きく関わるものであり、これらの物件の変位・変動を測定し把握する上で、この発明に係る変位測定方法と変位測定装置は極めて有用であることから、日常生活環境の安全維持・管理に関わる土木・建設産業、不動産産業、運輸・交通産業、電力・ガス産業、各種の製造・サービス産業業において、この発明に係る変位測定方法・装置が幅広く利用されることが大いに期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明に係る変位測定装置の基本構成説明図。
【図２】この発明の主要部として用いる変位測定用ターゲットの平面図。
【図３】この発明に係る変位測定方法・装置による２次元並行変位の測定説明図。
【図４】この発明に係る変位測定方法・装置による２次元回転変位の測定説明図。
【図５】この発明に係る変位測定方法・装置による３次元変位の測定説明図。
【図６】この発明に係る変位測定方法における光源位置座標と位置検知電圧の関係一覧図。
【符号の説明】
【００２６】  １：平板片状の基板
２：ＰＳＤカメラ
３：コンピュータ
２１：レンズ
２２：ＰＳＤ受光面
２２Ｘ１，２２Ｘ２：Ｘ方向位置検知電圧出力端子
２２Ｙ１，２２Ｙ２：Ｙ方向位置検知電圧出力端子
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：光源（発光ダイオード）
Ａ０：光源Ａの変位前初期時点ｔ０における位置
Ａ１：光源Ａの変位後時点ｔ１における位置
Ｂ０：光源Ｂの変位前初期時点ｔ０における位置
Ｂ１：光源Ｂの変位後時点ｔ１における位置
Ｃ０：光源Ｃの変位前初期時点ｔ０における位置
Ｃ１：光源Ｃの変位後時点ｔ１における位置
Ｄ０：光源Ｄの変位前初期時点ｔ０における位置
Ｄ１：光源Ｄの変位後時点ｔ１における位置
Ｔ：変位測定用ターゲット
Ｔ１：２次元変位測定用ターゲット
Ｔ２：３次元変位測定用ターゲット
Ｗ：変位測定対象物
Ｗｓ：変位測定対象物の被測定点
ｔ０：光源の変位前初期時点
ｔ１：光源の変位後時点
Ｋ：変位補正係数
Ｋｘ：Ｘ方向変位補正係数
Ｋｙ：Ｙ方向変位補正係数
Ｐａｘ：変位測定用ターゲットＴ上の光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置関係を示す光源ＡのＸ座標
Ｐａｙ：変位測定用ターゲットＴ上の光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置関係を示す光源ＡのＹ座標
Ｐｂｘ：変位測定用ターゲットＴ上の光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置関係を示す光源ＢのＸ座標
Ｐｂｙ：変位測定用ターゲットＴ上の光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置関係を示す光源ＢのＹ座標
Ｐｃｘ：変位測定用ターゲットＴ上の光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置関係を示す光源ＣのＸ座標
Ｐｃｙ：変位測定用ターゲットＴ上の光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置関係を示す光源ＣのＹ座標
Ｐｄｘ：変位測定用ターゲットＴ上の光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置関係を示す光源ＤのＸ座標
Ｐｄｙ：変位測定用ターゲットＴ上の光源Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置関係を示す光源ＤのＹ座標
Ｐａｘ０：光源Ａの変位前初期時点ｔ０におけるＸ座標
Ｐａｙ０：光源Ａの変位前初期時点ｔ０におけるＹ座標
Ｐｂｘ０：光源Ｂの変位前初期時点ｔ０におけるＸ座標
Ｐｂｙ０：光源Ｂの変位前初期時点ｔ０におけるＹ座標
Ｐｃｘ０：光源Ｃの変位前初期時点ｔ０におけるＸ座標
Ｐｃｙ０：光源Ｃの変位前初期時点ｔ０におけるＹ座標
Ｐｄｘ０：光源Ｄの変位前初期時点ｔ０におけるＸ座標
Ｐｄｙ０：光源Ｄの変位前初期時点ｔ０におけるＹ座標
Ｐａｘ１：光源Ａの変位後時点ｔ１におけるＸ座標
Ｐａｙ１：光源Ａの変位後時点ｔ１におけるＹ座標
Ｐｂｘ１：光源Ｂの変位後時点ｔ１におけるＸ座標
Ｐｂｙ１：光源Ｂの変位後時点ｔ１におけるＹ座標
Ｐｃｘ１：光源Ｃの変位後時点ｔ１におけるＸ座標
Ｐｃｙ１：光源Ｃの変位後時点ｔ１におけるＹ座標
Ｐｄｘ１：光源Ｄの変位後時点ｔ１におけるＸ座標
Ｐｄｙ１：光源Ｄの変位後時点ｔ１におけるＹ座標
Ｒｘ：変位測定用ターゲット上の光源間の所定Ｘ方向間隔
Ｒｙ：変位測定用ターゲット上の光源間の所定Ｙ方向間隔
Ｓｘ：所定Ｘ方向間隔
Ｓｙ：所定Ｙ方向間隔
Ｖｓｘ：所定Ｘ方向間隔検知電圧
Ｖｓｙ：所定Ｙ方向間隔検知電圧
Ｖａｘ０：光源Ａの変位前初期時点ｔ０におけるＸ座標対応電圧（Ｘ方向位置検知電圧）
Ｖａｙ０：光源Ａの変位前初期時点ｔ０におけるＹ座標対応電圧（Ｙ方向位置検知電圧）
Ｖｂｘ０：光源Ｂの変位前初期時点ｔ０におけるＸ座標対応電圧（Ｘ方向位置検知電圧）
Ｖｂｙ０：光源Ｂの変位前初期時点ｔ０におけるＹ座標対応電圧（Ｙ方向位置検知電圧）
Ｖｃｘ０：光源Ｃの変位前初期時点ｔ０におけるＸ座標対応電圧（Ｘ方向位置検知電圧）
Ｖｃｙ０：光源Ｃの変位前初期時点ｔ０におけるＹ座標対応電圧（Ｙ方向位置検知電圧）
Ｖｄｘ０：光源Ｄの変位前初期時点ｔ０におけるＸ座標対応電圧（Ｘ方向位置検知電圧）
Ｖｄｙ０：光源Ｄの変位前初期時点ｔ０におけるＹ座標対応電圧（Ｙ方向位置検知電圧）
Ｖａｘ１：光源Ａの変位後時点ｔ１におけるＸ座標対応電圧（Ｘ方向位置検知電圧）
Ｖａｙ１：光源Ａの変位後時点ｔ１におけるＹ座標対応電圧（Ｙ方向位置検知電圧）
Ｖｂｘ１：光源Ｂの変位後時点ｔ１におけるＸ座標対応電圧（Ｘ方向位置検知電圧）
Ｖｂｙ１：光源Ｂの変位後時点ｔ１におけるＹ座標対応電圧（Ｙ方向位置検知電圧）
Ｖｃｘ１：光源Ｃの変位後時点ｔ１におけるＸ座標対応電圧（Ｘ方向位置検知電圧）
Ｖｃｙ１：光源Ｃの変位後時点ｔ１におけるＹ座標対応電圧（Ｙ方向位置検知電圧）
Ｖｄｘ１：光源Ｄの変位後時点ｔ１におけるＸ座標対応電圧（Ｘ方向位置検知電圧）
Ｖｄｙ１：光源Ｄの変位後時点ｔ１におけるＹ座標対応電圧（Ｙ方向位置検知電圧）
【図１】
2008157955.tif 000003
【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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