(57)【要約】【課題】直線方向の変位だけではなく軸回りの変位をその方向および大きさを含めて可視化することができる変位可視化センサーを提供する。【解決手段】一定規則で繰り返す着色パターンを有する着色パターン板と、上記一定規則で繰り返す遮光パターンおよび光透過パターンを有する遮光パターン板と、を有し、上記着色パターン板および上記遮光パターン板は、上記遮光パターン板が観察者側となるように重ねて配置され、上記着色パターン板の着色パターン側の面または上記遮光パターン板の遮光パターン側の面に沿った第１の方向または第２の方向に相対的に移動可能であり、上記観察者側から上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの変化により、上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の上記第１の方向または第２の方向の変位を表示することを特徴とする変位可視化センサー。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定規則で繰り返す着色パターンを有する着色パターン板と、前記一定規則で繰り返す遮光パターンおよび光透過パターンを有する遮光パターン板と、を有し、
前記着色パターン板および前記遮光パターン板は、前記遮光パターン板が観察者側となるように重ねて配置され、
前記着色パターン板および前記遮光パターン板は、前記着色パターン板の着色パターン側の面または前記遮光パターン板の遮光パターン側の面に沿った第１の方向または第２の方向に相対的に移動可能であり、前記第１の方向および第２の方向を含む面と交わる第３の方向を軸として相対的に回転可能であり、
前記着色パターン板と前記遮光パターン板との相対的な移動に伴い、前記観察者側から前記光透過パターンを介して視認される前記着色パターンの変化が生じ、
前記着色パターンの変化により、前記着色パターン板に対する前記遮光パターン板の相対的な位置の前記第１の方向または第２の方向の変位を表示し、
前記着色パターン板と前記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、前記観察者側から視認される前記遮蔽パターンと、前記観察者側から前記光透過パターンを介して視認される前記着色パターンとが合わされることでモアレが生じ、
前記モアレにより、前記着色パターン板に対する前記遮光パターン板の相対的な位置の前記第３の方向の軸回りの変位を表示することを特徴とする変位可視化センサー。
【請求項２】
前記着色パターンの色と前記遮光パターンの色とが異なっていることを特徴とする請求項１に記載の変位可視化センサー。
【請求項３】
前記着色パターン板は、基板および前記基板の一方の面に着色層を有し、前記着色層が前記着色パターンを有し、
前記遮光パターン板は、透明基板および前記透明基板の一方の面に遮光層を有し、前記遮光層が前記遮光パターンを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の変位可視化センサー。
【請求項４】
前記着色パターン板は前記着色パターンを複数有し、複数の前記着色パターンは第１着色パターンと第２着色パターンとを有し、前記１着色パターンと前記第２着色パターンの色が異なることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の変位可視化センサー。
【請求項５】
前記着色パターン板は、可撓性を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の変位可視化センサー。
【請求項６】
前記着色パターン板は、複数の着色パターン領域を有し、前記複数の着色パターン領域は前記着色パターンをそれぞれ有し、
前記遮光パターン板は、前記複数の着色パターン領域とそれぞれ重なり合う複数の遮光パターン領域を有し、前記複数の遮光パターン領域は前記遮光パターンおよび光透過パターンをそれぞれ有し、
前記複数の着色パターン領域は、互いに解像度が異なり、互いに重なり合う前記複数の遮光パターン領域とはそれぞれ解像度が同一であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の変位可視化センサー。
【請求項７】
前記着色パターン板に記号が設けられ、
前記記号を視認できる光透過窓が前記遮光パターン板に設けられ、
前記着色パターン板と前記遮光パターン板との相対的な移動または回転に伴い、前記観察者側から前記光透過窓を介して視認される前記記号の表示および非表示が切り替わることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の変位可視化センサー。
【請求項８】
前記着色パターン板に前記記号が複数設けられ、前記光透過窓が前記遮光パターン板に複数設けられていることを特徴とする請求項７に記載の変位可視化センサー。
【請求項９】
一定規則で繰り返す着色パターンを有する着色パターン板と、前記一定規則で繰り返す遮光パターンおよび光透過パターンを有する遮光パターン板と、前記着色パターン板および前記遮光パターン板を互いに回転可能に連結する回転軸部を有し、
前記着色パターン板および前記遮光パターン板は、前記遮光パターン板が観察者側となるように重ねて配置され、
前記着色パターン板および前記遮光パターン板の前記回転軸部を回転中心とする相対的な回転に伴い、前記観察者側から視認される前記遮蔽パターンと、前記観察者側から前記光透過パターンを介して視認される前記着色パターンとが合わされることでモアレが生じ、
前記モアレにより、前記着色パターン板に対する前記遮光パターン板の相対的な位置の前記回転軸部の軸回りの変位を表示することを特徴とする変位可視化センサー。
【請求項１０】
前記遮光パターン板の重心は、前記回転軸部により前記着色パターン板と連結される位置と異なっていることを特徴とする請求項９に記載の変位可視化センサー。
【請求項１１】
前記着色パターン板に記号が設けられ、
前記記号を視認できる光透過窓が前記遮光パターン板に設けられ、
前記着色パターン板と前記遮光パターン板との相対的な移動または回転に伴い、前記観察者側から前記光透過窓を介して視認される前記記号の表示および非表示が切り替わることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の変位可視化センサー。
【請求項１２】
前記着色パターン板または前記遮光パターン板の外周を取り囲む枠をさらに有し、
前記枠と計測対象物との熱膨張率差が、前記着色パターン板または前記遮光パターン板と前記計測対象物との熱膨張率差よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の変位可視化センサー。
【請求項１３】
前記着色パターン板または前記遮光パターン板の片面に接着層が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれかに記載の変位可視化センサー。
【請求項１４】
一定規則で繰り返す着色パターンを有する着色パターン板を計測対象物の第１位置に固定して配置する着色パターン板配置工程と、
前記着色パターン板配置工程後において、前記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位を可視化する時に、前記一定規則で繰り返す遮光パターンおよび光透過パターンを有する遮光パターン板を前記着色パターン板に重ねて前記計測対象物の第２位置に固定して配置する遮光パターン板配置工程と、
前記光透過パターンを介して視認される前記着色パターンの変化、または前記遮光パターンと前記光透過パターンを介して視認される前記着色パターンとが合わされることで生じるモアレを観察して、前記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位を可視化する変位可視化工程と、を有することを特徴とする変位可視化方法。
【請求項１５】
請求項１から請求項１３までのいずれかに記載の変位可視化センサーと、
前記遮蔽パターンと前記光透過パターンを介して視認される前記着色パターンとを撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された画像を解析する解析装置と、
を有することを特徴とする変位可視化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インフラ設備等が設けられる自然構造物またはインフラ設備や高層建築物等のような人工構造物を含む計測対象物に生じる変位を可視化する変位可視化センサー、変位可視化方法、および変位可視化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インフラ設備において、老朽化や点検不足等が引き起こしたと考えられる事故が多発している。このため、インフラ設備の安全で安心な管理体制の構築が求められており、中でも老朽化したインフラ設備の点検技術および補修技術の確立が求められている。老朽化したインフラ設備の点検技術としては、インフラ設備に設置されたセンサーからインフラ設備に生じる変位に関する情報を通信で送って常時解析する技術が知られているが、このような技術は高コストであるために、より低コストで高精度な変位測定ができ、視覚的に分かり易く変位の発生を判断できる技術の開発が期待されている。また、最近になって、施工時の不備を原因として高層建築物が傾斜する問題が発生している。そして、高層建築物の傾斜によって生じる変位についても、より低コストで高精度の変位測定ができ、視覚的に分かり易く変位の発生を判断できる技術の開発が期待されている。
【０００３】
これらの開発が期待されている技術としては、例えば、特許文献１には、インフラ設備が設けられる自然構造物またはインフラ設備や高層建築物等のような人工構造物が変形する時に、変位量に連動して表示窓から視認される光の強度や色を変化させることにより、変位量を表示する構造物変状検知装置が開示されている。また、特許文献２には、ストライプパターン（ラインアンドスペースパターン）が形成された模様領域をそれぞれが有する一対の基体が、模様領域が重なり合うように所定の間隔を有して平行に配置された上で、計測対象物に固定された変位量表示装置が開示されている。この変位量表示装置では、計測対象物が変形する時の変位量に応じて一対の基体が平行方向に移動することにより、両基体の模様の干渉によって生じるモアレ縞が移動し、モアレ縞の移動量から変位量を計測することが可能である。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された装置は、構造物における２点間の相対変位を変位量として表示するものに過ぎないので、構造物に生じた変位が直線方向の変位であるかそれとも軸回りの変位であるかを判別することは困難である。また、特許文献２に開示された装置も、計測対象物における２点間の間隔の変位量を変位量として計測するものに過ぎないので、計測対象物に直線方向の変位が生じたのか、それとも軸回りの変位が生じたのかを判別することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許５６０７１８５号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４７２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、インフラ設備が設けられる自然構造物またはインフラ設備や高層建築物等のような人工構造物を含む計測対象物について、直線方向の変位だけではなく軸回りの変位をその方向および大きさを含めて可視化することができる変位可視化センサー、変位可視化方法、および変位可視化システムを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、一定規則で繰り返す着色パターンを有する着色パターン板と、上記一定規則で繰り返す遮光パターンおよび光透過パターンを有する遮光パターン板と、を有し、上記着色パターン板および上記遮光パターン板は、上記遮光パターン板が観察者側となるように重ねて配置され、上記着色パターン板および上記遮光パターン板は、上記着色パターン板の着色パターン側の面または上記遮光パターン板の遮光パターン側の面に沿った第１の方向または第２の方向に相対的に移動可能であり、上記第１の方向および第２の方向を含む面と交わる第３の方向を軸として相対的に回転可能であり、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な移動に伴い、上記観察者側から上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの変化が生じ、上記着色パターンの変化により、上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の上記第１の方向または第２の方向の変位を表示し、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、上記観察者側から視認される上記遮蔽パターンと、上記観察者側から上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わされることでモアレが生じ、上記モアレにより、上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の上記第３の方向の軸回りの変位を表示することを特徴とする変位可視化センサーを提供する。
【０００８】
本発明によれば、計測対象物について、直線方向の変位だけではなく軸回りの変位をその方向および大きさを含めて可視化することができる。
【０００９】
また、上記発明においては、上記着色パターンの色と上記遮光パターンの色とが異なっているものが好ましい。上記相対的な位置の変位を明瞭に表示可能となるからである。
【００１０】
また、上記発明においては、上記着色パターン板が、基板および上記基板の一方の面に着色層を有し、上記着色層が上記着色パターンを有し、上記遮光パターン板が、透明基板および上記透明基板の一方の面に遮光層を有し、上記遮光層が上記遮光パターンを有するものでもよい。
【００１１】
また、上記発明においては、上記着色パターン板は上記着色パターンを複数有し、複数の上記着色パターンは第１着色パターンと第２着色パターンとを有し、上記１着色パターンと上記第２着色パターンの色が異なるものでもよい。視覚的に判別し易い色の変化によって、上記直線方向の変位の大きさを測定することができるからである。
【００１２】
また、上記発明においては、上記着色パターン板が、可撓性を有するものが好ましい。上記変位可視化センサーを、上記計測対象物の表面形状の経時的な変化を測定する用途で使用することができるからである。
【００１３】
また、上記発明においては、上記着色パターン板は、複数の着色パターン領域を有し、上記複数の着色パターン領域は上記着色パターンをそれぞれ有し、上記遮光パターン板は、上記複数の着色パターン領域とそれぞれ重なり合う複数の遮光パターン領域を有し、上記複数の遮光パターン領域は上記遮光パターンおよび光透過パターンをそれぞれ有し、上記複数の着色パターン領域は、互いに解像度が異なり、互いに重なり合う上記複数の遮光パターン領域とはそれぞれ解像度が同一であるものが好ましい。上記変位の大きさを詳細に測定することができるからである。
【００１４】
また、上記発明においては、上記着色パターン板に記号が設けられ、上記記号を視認できる光透過窓が上記遮光パターン板に設けられ、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な移動または回転に伴い、上記観察者側から上記光透過窓を介して視認される上記記号の表示および非表示の切り替わるものが好ましい。上記第１の方向または第２の方向の変位の大きさが上記着色パターンの幅またはピッチｐ以上となった場合においても、上記記号の表示および非表示の切り替わりならびに上記着色パターンの変化から、上記第１の方向または第２の方向の変位を測定することができるからである。
【００１５】
また、上記発明においては、上記着色パターン板に上記記号が複数設けられ、上記光透過窓が上記遮光パターン板に複数設けられているものが好ましい。視覚的に判別しやすい上記複数の記号の表示および非表示の切り替わりから、上記第３の方向の軸回りの変位の回転中心および上記第３の方向の軸回りの変位を求めることができるからである。
【００１６】
また、本発明においては、一定規則で繰り返す着色パターンを有する着色パターン板と、上記一定規則で繰り返す遮光パターンおよび光透過パターンを有する遮光パターン板と、上記着色パターン板および上記遮光パターン板を互いに回転可能に連結する回転軸部を有し、上記着色パターン板および上記遮光パターン板は、上記遮光パターン板が観察者側となるように重ねて配置され、上記着色パターン板および上記遮光パターン板の上記回転軸部を回転中心とする相対的な回転に伴い、上記観察者側から視認される上記遮蔽パターンと、上記観察者側から上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わされることでモアレが生じ、上記モアレにより、上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の上記回転軸部の軸回りの変位を表示することを特徴とする変位可視化センサーを提供する。
【００１７】
本発明によれば、計測対象物について、軸回りの変位をその方向および大きさを含めて可視化することができる。
【００１８】
また、上記発明においては、上記遮光パターン板の重心は、上記回転軸部により上記着色パターン板と連結される位置と異なっているものが好ましい。上記遮光パターン板を地面に固定することなく、上記地面に対する変位可視化対象物の壁面における計測領域の上記第３の方向の軸回りの傾斜を可視化することができるからである。
【００１９】
また、上記発明においては、上記着色パターン板に記号が設けられ、上記記号を視認できる光透過窓が上記遮光パターン板に設けられ、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な移動または回転に伴い、上記観察者側から上記光透過窓を介して視認される上記記号の表示および非表示が切り替わるものが好ましい。視覚的に判別しやすい上記記号の表示および非表示の切り替わりから、上記Ｚ方向の軸回りの変位を測定することができるからである。
【００２０】
また、上記発明においては、上記着色パターン板または上記遮光パターン板の外周を取り囲む枠をさらに有し、上記枠と計測対象物との熱膨張率差が、上記着色パターン板または上記遮光パターン板と上記計測対象物との熱膨張率差よりも小さいものが好ましい。上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位を可視化または測定する場合に、上記計測対象物と上記着色パターン板または上記遮光パターン板との熱膨張率差の影響を抑制することができるからである。
【００２１】
また、上記発明においては、上記着色パターン板または上記遮光パターン板の片面に接着層が設けられているものが好ましい。上記計測対象物における変位を可視化または測定する場合に、上記計測対象物と上記着色パターン板との熱膨張率差の影響を抑制することができるからである。
【００２２】
また、本発明においては、一定規則で繰り返す着色パターンを有する着色パターン板を計測対象物の第１位置に固定して配置する着色パターン板配置工程と、上記着色パターン板配置工程後において、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位を可視化する時に、上記一定規則で繰り返す遮光パターンおよび光透過パターンを有する遮光パターン板を上記着色パターン板に重ねて上記計測対象物の第２位置に固定して配置する遮光パターン板配置工程と、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの変化、または上記遮光パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わされることで生じるモアレを観察して、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位を可視化する変位可視化工程と、を有することを特徴とする変位可視化方法を提供する。
【００２３】
本発明によれば、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位を可視化する時以外の時において、上記変位を観察者以外に隠蔽することができる。
【００２４】
さらに、本発明においては、上記変位可視化センサーと、上記遮蔽パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとを撮像する撮像装置と、上記撮像装置により撮像された画像を解析する解析装置と、を有することを特徴とする変位可視化システムを提供する。
【００２５】
本発明によれば、計測対象物について、直線方向の変位だけではなく軸回りの変位をその方向および大きさを含めて可視化することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、インフラ設備が設けられる自然構造物またはインフラ設備や高層建築物等のような人工構造物を含む計測対象物について、直線方向の変位だけではなく軸回りの変位をその方向および大きさを含めて可視化することができる変位可視化センサー、変位可視化方法、および変位可視化システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施態様の変位可視化センサーの一例を示す概略図である。
【図２】図１に示される着色パターン板および遮光パターン板がそれぞれ固定された計測対象物の第１位置および第２位置を示す概略上面図である。
【図３】図１に示される着色パターン板を示す概略図である。
【図４】図１に示される遮光パターン板を示す概略図である。
【図５】計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態における図１に示される変位可視化センサーの示す概略図である。
【図６】計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の０．０７％の変位が生じた状態における図１に示される変位可視化センサーの示す概略図である。
【図７】計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位が生じて大きくなるのに伴って、図１に示される変位可視化センサーの表示が変化する様子を示す概略上面図である。
【図８】計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位が生じて大きくなるのに伴って、図１に示される変位可視化センサーの表示が変化する様子を示す概略上面図である。
【図９】第１実施態様の変位可視化センサーの他の例における着色パターン板を示す概略図である。
【図１０】第１実施態様の変位可視化センサーの他の例における遮光パターン板を示す概略図である。
【図１１】第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略上面図である。
【図１２】第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略上面図である。
【図１３】第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略図である。
【図１４】計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の異なる変位量ごとに、図１３に示される変位可視化センサーを示す概略上面図である。
【図１５】第１実施態様の変位可視化センサーの他の例で生じるモアレの変化を示す写真である。
【図１６】第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略図である。
【図１７】第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略図である。
【図１８】第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略図である。
【図１９】第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略図である。
【図２０】第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略上面図である。
【図２１】計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の変位が生じた状態における図２０（ａ）に示される変位可視化センサーの示す概略上面図である。
【図２２】計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の変位が生じた状態における図２０（ａ）に示される変位可視化センサーの示す概略上面図である。
【図２３】第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略図である。
【図２４】図２３に示される変位可視化センサーにおいて、Ｚ方向から平面視して、遮光ラインパターンと着色ラインパターンとの交差部分が縞となったモアレが観察される観察領域を示す概略上面図である。
【図２５】第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略図である。
【図２６】計測対象物が基準構造物に対してＺ方向の軸回りに相対的に傾斜している状態における第２実施態様の変位可視化センサーの一例を示す概略上面図である。
【図２７】遮光パターン板が回転軸部材を回転中心として着色パターン板に対してＺ方向の軸回りに相対的に回転するのに伴って、図２６に示される変位可視化センサーの表示が変化する様子を示す概略上面図である。
【図２８】計測対象物の壁面における計測領域が地面に対してＺ方向の軸回りに相対的に傾斜している状態における第２実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略上面図である。
【図２９】本発明の変位可視化システムの一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の変位可視化センサー、変位可視化方法、および変位可視化システムについて詳細に説明する。
【００２９】
Ａ．変位可視化センサー
本発明の変位可視化センサーは、着色パターン板および遮光パターン板を有し、上記遮光パターン板が観察者側となるように両板が重ねて配置されたものである。本発明の変位可視化センサーは、上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の変位を測定する第１実施態様と、両板を連結する回転軸部を回転中心とする上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の軸回りの変位を可視化する第２実施態様とに大別することができる。
【００３０】
ここで、本発明において、「上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の変位」とは、上記遮光パターン板が上記着色パターン板に対して相対的に移動した方向および距離の大きさを意味する。また、以下において、「上記着色パターン板が固定された計測対象物の第１位置に対する上記遮光パターン板が固定された上記計測対象物の第２位置の相対的な位置の変位」とは、「上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の変位」と同一の内容を意味する。そして、「上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位」とは、上記計測対象物の第２位置が第１位置に対して相対的に移動した方向および距離を意味する。
【００３１】
Ｉ．第１実施態様
第１実施態様の変位可視化センサーは、一定規則で繰り返す着色パターンを有する着色パターン板と、上記一定規則で繰り返す遮光パターンおよび光透過パターンを有する遮光パターン板と、を有し、上記着色パターン板および上記遮光パターン板は、上記遮光パターン板が観察者側となるように重ねて配置され、上記着色パターン板および上記遮光パターン板は、上記着色パターン板の着色パターン側の面または上記遮光パターン板の遮光パターン側の面に沿った第１の方向または第２の方向に相対的に移動可能であり、上記第１の方向および第２の方向を含む面と交わる第３の方向を軸として相対的に回転可能であり、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な移動に伴い、上記観察者側から上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの変化が生じ、上記着色パターンの変化により、上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の上記第１の方向または第２の方向の変位を表示し、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、上記観察者側から視認される上記遮蔽パターンと、上記観察者側から上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わされることでモアレが生じ、上記モアレにより、上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の上記第３の方向の軸回りの変位を表示する。
【００３２】
また、第１実施態様において、「第１の方向」および「第２の方向」としては、上記着色パターン板の着色パターン側の面または上記遮光パターン板の遮光パターン側の面に沿った互いに異なる第１の方向および第２の方向であれば特に限定されるものではないが、例えば、上記着色パターン板の着色パターン側の面に平行なＸＹ平面内において互いに直交するＸ方向およびＹ方向が挙げられる。また、「第３の方向」とは、上記第１の方向および第２の方向を含む面と交わる第３の方向であれば特に限定されるものではないが、例えば、上記ＸＹ平面に垂直なＺ方向が挙げられる。
【００３３】
以下では、上記第１の方向および上記第２の方向の具体例として、上記Ｘ方向およびＹ方向をそれぞれ用い、上記第３の方向の具体例として上記Ｚ方向を用いて、第１実施態様の変位可視化センサーを説明する。また、上記変位可視化センサーを上記観察者側から視認する態様として、Ｚ方向の上記観察者側から平面視する態様を用いて、第１実施態様の変位可視化センサーを説明する。
なお、以下の説明において、「ＸＹ平面」とは、上記ＸＹ平面を意味し、「Ｘ方向」および「Ｙ方向」とは、上記Ｘ方向およびＹ方向をそれぞれ意味し、「Ｚ方向」とは、上記Ｚ方向を意味する。また、「−Ｘ方向」とはＸ方向とは反対の方向を意味し、「−Ｙ方向」とはＹ方向とは反対の方向を意味し、「−Ｚ方向」とはＺ方向とは反対の方向を意味する。また、「Ｚ方向から平面視」とは、上記変位可視化センサーをＺ方向の上記観察者側から平面視することを意味する。さらに、以下では、位置間の距離、パターンの幅およびピッチｐ、ドットの直径およびピッチｐ、基板の厚み、層の幅、厚み、および間隔、ならびに変位等のような寸法として、具体的な数値を用いて第１実施態様の変位可視化センサーを説明している箇所があるが、第１実施態様の変位可視化センサーは、これらの具体的な数値が上記寸法として用いられたものに限定されるものではなく、上記寸法を適宜調整することができるものである。
【００３４】
第１実施態様の変位可視化センサーの一例について図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は第１実施態様の変位可視化センサーの一例を示す概略上面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２は図１に示される着色パターン板および遮光パターン板がそれぞれ固定された計測対象物の第１位置および第２位置を示す概略上面図である。図３（ａ）は図１に示される着色パターン板を示す概略上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ部分の拡大図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。図４（ａ）は図１に示される遮光パターン板を示す概略上面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ部分の拡大図であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００３５】
図１に示される変位可視化センサー１０は、着色パターン板２０と遮光パターン板３０とを有する。また、変位可視化センサー１０は、着色パターン板２０および遮光パターン板３０をそれぞれ補強する第１金属枠４０ａおよび第２金属枠４０ｂをさらに有する。図１および図２に示されるように、着色パターン板２０は、第１金属枠４０ａを介して、接着層６０によって鉄製の計測対象物２の第１位置２ａに固定されている。また、遮光パターン板３０は、第２金属枠４０ｂを介して、接着層６０によって計測対象物２の第２位置２ｂに固定されている。これにより、変位可視化センサー１０は、計測対象物２に設置されている。また、計測対象物２の第１位置２ａと第２位置２ｂとの間のＸ方向の距離ｘは１００ｍｍとなっている。
【００３６】
変位可視化センサー１０では、着色パターン板２０および遮光パターン板３０は、着色パターン板２０が計測対象物側となり、遮光パターン板３０が観察者側となるように平行に積層されている。また、着色パターン板２０および遮光パターン板３０は、Ｘ方向およびＹ方向に相対的に移動可能であり、Ｚ方向を軸として相対的に回転可能であるように積層されている。
【００３７】
図３（ａ）〜図３（ｃ）に示されるように、着色パターン板２０において、Ｘ方向の幅をＬ１とする複数の直線状の赤色着色層２４が、Ｘ方向にＳ１の間隔を空けてＹ方向に延びるように基板２２上に設けられている。これにより、Ｚ方向から平面視して、赤色着色層２４からなるＸ方向の幅をＬ１とする着色ラインパターン２０Ｌおよび基板２２上における赤色着色層２４の未形成領域からなるＸ方向の幅をＳ１とする間隙スペースパターン２０Ｓが交互に繰り返すラインアンドスペースパターンが設けられている。Ｘ方向の幅Ｌ１およびＳ１はそれぞれ７０μｍおよび８０μｍとなっている。
【００３８】
また、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示されるように、遮光パターン板３０において、Ｘ方向の幅をＬ２とする複数の直線状の遮光層３４が、Ｘ方向に幅Ｓ２の間隔を空けてＹ方向に延びるように透明基板３２上に設けられている。これにより、Ｚ方向から平面視して、遮光層３４からなるＸ方向の幅をＬ２とする遮光ラインパターン３０Ｌおよび透明基板３２上における遮光層３４の未形成領域からなるＸ方向の幅をＳ２とする光透過スペースパターン３０Ｓが交互に繰り返すラインアンドスペースパターンが設けられている。Ｘ方向の幅Ｌ２およびＳ２は、それぞれ７０μｍおよび８０μｍとなっており、上記Ｘ方向の幅Ｌ１およびＳ１と同一となっている。
【００３９】
ここで、図５（ａ）は計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態における図１に示される変位可視化センサーの示す概略上面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ部分の拡大図であり、図５（ｃ）は図５（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。また、図６（ａ）は、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の７０μｍの変位が生じた状態における図１に示される変位可視化センサーの示す概略上面図である。図６（ｂ）は図６（ａ）のＥ部分の拡大図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【００４０】
計測対象物２の第１位置２ａに対する第２位置２ｂの相対的な位置の変位が生じていない初期状態では、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示されるように、遮光ラインパターン３０Ｌおよび光透過スペースパターン３０Ｓが、ＸＹ平面において着色ラインパターン２０Ｌおよび間隙スペースパターン２０Ｓと同一の領域にそれぞれ配置される結果、Ｚ方向から平面視すると、着色ラインパターン２０ＬのＸ方向の幅Ｌ１の全体が遮光ラインパターン３０Ｌにより遮蔽されるので、光透過スペースパターン３０Ｓを介して着色ラインパターン２０Ｌが視認されることはない。
【００４１】
これに対して、図２において実線の矢印で示されるように、計測対象物２の第１位置２ａに対する第２位置２ｂの相対的な位置にＸ方向の大きさがｄｘの変位が生じると、計測対象物２の第１位置２ａに対する第２位置２ｂの相対的な位置が上記初期状態における位置からＸ方向にｄｘだけ移動する。これにより、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示されるように、計測対象物２の第２位置２ｂに固定された遮光パターン板３０が、計測対象物２の第１位置２ａに固定された着色パターン板２０に対してＸ方向にｄｘだけ移動することになる。すなわち、図６（ｃ）において実線の矢印で示されるように、遮光ラインパターン３０ＬがＸＹ平面において着色ラインパターン２０Ｌと同一の領域から相対的にｄｘだけＸ方向に移動する。
【００４２】
一方、遮光ラインパターン３０ＬのＸ方向の幅Ｌ２および着色ラインパターン２０ＬのＸ方向の幅Ｌ１は両方とも７０μｍである。このため、上述のように、遮光ラインパターン３０ＬがＸＹ平面において着色ラインパターン２０Ｌと同一の領域から相対的にＸ方向に移動する距離ｄｘが７０μｍとなる場合には、上記変位が生じていない初期状態ではＺ方向から平面視して遮光ラインパターン３０Ｌにより遮蔽されていた着色ラインパターン２０ＬのＸ方向の幅Ｌ１の全体が、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認されることになる。
【００４３】
したがって、図１に示される変位可視化センサー１０を用いることによって、上記変位が生じていない初期状態ではＺ方向から平面視して遮光ラインパターン３０Ｌにより全体が遮蔽される着色ラインパターン２０ＬのＸ方向の幅Ｌ１のうち、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認されることになった長さを、計測対象物２の第１位置２ａに対する第２位置２ｂの相対的な位置のＸ方向の変位の大きさｄｘとして測定することができる。
【００４４】
このように求められたＸ方向の変位の大きさｄｘおよび計測対象物２の第１位置２ａと第２位置２ｂとの間のＸ方向の距離ｘ（１００ｍｍ）から、計測対象物２の第１位置２ａと第２位置２ｂとの間のＸ方向の歪εｘを、下記式（１）によって求めることができる。特に、着色ラインパターン２０ＬのＸ方向の幅Ｌ１の全体が光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認されることになった時には、上記幅Ｌ１（７０μｍ）が上記変位の大きさｄｘとして測定される。この結果、上記歪εｘは鉄製の計測対象物２が降伏し得るような０．０７％と求められる。
【００４５】
【数１】
2017223518.tif 000003
【００４６】
続いて、図７（ａ）〜図８（ｂ）は計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位が生じて大きくなるのに伴って、図１に示される変位可視化センサーの表示が変化する様子を示す概略上面図である。
【００４７】
計測対象物２の第１位置２ａに対する第２位置２ｂの相対的な位置の変位が生じていない初期状態では、図７（ａ）に示されるように、遮光ラインパターン３０Ｌおよび光透過スペースパターン３０Ｓが、ＸＹ平面において着色ラインパターン２０Ｌおよび間隙スペースパターン２０Ｓと同一の領域にそれぞれ配置される結果、Ｚ方向から平面視すると、着色ラインパターン２０Ｌの全体が遮光ラインパターン３０Ｌにより遮蔽されるので、遮光ラインパターン３０Ｌと光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認される着色ラインパターン２０Ｌとが合わさってモアレが生じることはない。
【００４８】
これに対して、図２における破線の矢印で示されるように、計測対象物２の第１位置２ａに対する第２位置２ｂの相対的な位置のＺ方向の軸回りのθ方向の回転角度α°の変位が生じると、図７（ｂ）に示されるように、計測対象物２の第２位置２ｂに固定された遮光パターン板３０が、計測対象物２の第１位置２ａに固定された着色パターン板２０に対して破線の矢印で示されるＺ方向の軸回りのθ方向にα°回転する。この結果、着色ラインパターン２０ＬがＸＹ平面においてＹ方向に平行な遮光ラインパターン３０Ｌに対してα°傾くので、Ｚ方向から平面視すると、Ｙ方向に平行な複数の光透過スペースパターン３０Ｓのそれぞれを介して複数の着色ラインパターン２０Ｌが視認されるようになる。これにより、複数の遮光ラインパターン３０Ｌと複数の着色ラインパターン２０Ｌとの交差部分が縞となったモアレが観察されることになる。
【００４９】
また、上記Ｚ方向の軸回りのθ方向の変位の回転角度α°が大きくなるのに従って、図８（ａ）〜図８（ｂ）に示されるように、着色ラインパターン２０ＬがＸＹ平面においてＹ方向に平行な遮光ラインパターン３０Ｌに対して傾く角度α°が大きくなる結果、Ｚ方向から平面視して、Ｙ方向に平行な複数の光透過スペースパターン３０Ｓのそれぞれを介して視認される着色ラインパターン２０Ｌの数が多くなる。これにより、複数の遮光ラインパターン３０Ｌと複数の着色ラインパターン２０Ｌとの交差部分の数が多くなるので、モアレの縞の本数が多くなりモアレの縞のピッチＰが小さくなる。
【００５０】
したがって、図１に示される変位可視化センサー１０を用いることによって、Ｚ方向から平面視して、複数の遮光ラインパターン３０Ｌと複数の着色ラインパターン２０Ｌとの交差部分が縞となったモアレが観察されることをもって、計測対象物２の第１位置２ａに対する第２位置２ｂの相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位が生じたことを可視化することができる。
【００５１】
また、遮光ラインパターン３０Ｌが着色ラインパターン２０Ｌに対して傾く方向から上記Ｚ方向の軸回りの変位の方向を求めることができる。さらに、上記ラインアンドスペースパターンのピッチｐ（１５０μｍ）、上記モアレの縞のピッチＰ、および上記Ｚ方向の軸回りの変位の回転角度α°には下記式（２）の関係が成立する。このため、上記モアレの縞のピッチＰを測定すれば、上記Ｚ方向の軸回りの変位の回転角度α°が下記式（２）によって求められる。
【００５２】
【数２】
2017223518.tif 000004
【００５３】
以上のように、第１実施態様の変位可視化センサーによれば、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの変化により、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向またはＹ方向の変位を表示し、上記遮蔽パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わされることで生じるモアレにより、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位を表示することができる。特に、上記着色パターン板および上記遮光パターン板の態様によっては、上記Ｚ方向の軸回りの変位の方向および大きさを表示することができる。したがって、計測対象物について、直線方向の変位だけではなく軸回りの変位をその方向および大きさを含めて可視化することができる。
なお、第１実施態様の変位可視化センサーでは、上記第１の方向および上記第２の方向の具体例として、Ｘ方向以外の方向およびＹ方向以外の方向をそれぞれ用い、上記第３の方向の具体例としてＺ方向以外の方向を用いたとしても、同様の効果が得られる。また、上記変位可視化センサーを、Ｚ方向の上記観察者側から平面視する代わりに、Ｚ方向以外の方向の上記観察者側から視認したとしても、同様の効果が得られる。
【００５４】
以下、第１実施態様の変位可視化センサーにおける各構成について説明する。
【００５５】
１．着色パターン板
上記着色パターン板は、一定規則で繰り返す着色パターンおよび間隙パターンを有するもの、または一定規則で繰り返す着色パターンを有するものである。ここで、第１実施態様において、「着色パターン」とは着色された模様を意味し、「間隙パターン」とは、着色パターンが設けられていない部分の模様を意味し、着色されていない模様でもよいし、着色パターンとは異なる色で着色された模様でもよい。
【００５６】
（１）着色パターンおよび間隙パターン
上記一定規則で繰り返す上記着色パターンおよび上記間隙パターンとしては、上記着色パターン板を平面視して一定規則で繰り返し、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な移動に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの変化が生じ、上記着色パターンの変化により、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向またはＹ方向の変位を表示可能なパターンであり、かつ上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記遮蔽パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わさることでモアレが生じ、上記モアレにより、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位を表示可能なパターンであれば特に限定されるものではないが、例えば、ラインアンドスペースパターンおよびドットパターン等が挙げられる。以下、ラインアンドスペースパターンおよびドットパターンについて詳細に説明する。
【００５７】
ａ．ラインアンドスペースパターン
上記ラインアンドスペースパターンでは、上記着色パターン板を平面視して、一定幅の直線状の着色ラインパターンおよび一定幅の直線状の間隙スペースパターンが交互に繰り返す。上記ラインアンドスペースパターンでは、上記着色ラインパターンが繰り返したパターンが上記着色パターンであり、上記間隙スペースパターンが繰り返したパターンが上記間隙パターンである。
【００５８】
上記ラインアンドスペースパターンでは、上記遮蔽パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとを合わせることでモアレを生じさせるためには、Ｚ方向から平面視して、上記光透過パターンを介して上記着色パターンが視認されるように、上記間隙スペースパターンの幅をピッチｐの１０％以上とすることが好ましい。また、上記着色ラインパターンの幅およびピッチｐは、上記着色パターン板のサイズによって異なるものであるが、例えば、上記着色パターン板のＸ方向の幅×Ｙ方向の幅が１００ｍｍ×１００ｍｍである場合には、上記着色ラインパターンの幅が４５０００μｍ以下であり、ピッチｐが５００００μｍ以下であることが好ましい。中でも、上記着色ラインパターンの幅が９０００μｍ以下であり、ピッチｐが１００００μｍ以下であることが好ましく、特に、上記着色ラインパターンの幅が９０μｍ以下であり、ピッチｐが１００μｍ以下であることが好ましい。ピッチｐを狭くすればするほど、上記モアレの縞の変化から、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位の方向および大きさを測定し易くなり、上記Ｚ方向の軸回りの変位の測定精度が向上するからである。
【００５９】
ｂ．ドットパターン
図９（ａ）は、第１実施態様の変位可視化センサーの他の例における着色パターン板を示す概略上面図である。図９（ｂ）は図９（ａ）のＦ部分の拡大図であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＦ−Ｆ線断面図である。
【００６０】
図９（ａ）に示される着色パターン板２０においては、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示されるように、赤色着色層２４が、基板２２上において、同一間隔で設けられた複数のＸ方向の仮想線および複数のＹ方向の仮想線の交点に中心をそれぞれ配置する直径をｄとする複数のドット領域を除いた領域に設けられている。これにより、Ｚ方向から平面視して、基板２２上における赤色着色層２４の未形成領域からなる直径をｄとする間隙ドット２０ｃおよび赤色着色層２４からなる着色パターン２０ｄが交互に繰り返す間隙ドットパターンが設けられている。間隙ドット２０ｃの直径ｄおよび間隙ドット２０ｃの中心間のＸ方向およびＹ方向の距離であるピッチｐは、それぞれ７０μｍおよび８０μｍとなっている。
【００６１】
上記ドットパターンとしては、例えば、図９に示される例のように、上記着色パターン板を平面視して、着色パターンが設けられていない部分であって一定の直径を有する間隙ドット、および上記間隙ドットの未形成領域のパターンが交互に繰り返す間隙ドットパターンでもよいし、上記着色パターン板を平面視して、一定の直径を有する着色された着色ドット、および上記着色ドットの未形成領域のパターンが交互に繰り返す着色ドットパターンでもよい。
なお、上記間隙ドットパターンでは、例えば、図９に示される例のように、上記着色パターン板を平面視して、上記間隙ドットが、同一間隔で設けられた複数のＸ方向の仮想線および複数のＹ方向の仮想線の交点に中心を配置するように設けられている。また、上記着色ドットパターンでは、例えば、上記着色パターン板を平面視して、上記着色ドットが、同一間隔で設けられた複数のＸ方向の仮想線および複数のＹ方向の仮想線の交点に中心を配置するように設けられている。
【００６２】
なお、上記間隙ドットパターンでは、上記間隙ドットの未形成領域のパターンが繰り返したパターンが上記着色パターンであり、上記間隙ドットのパターンが繰り返したパターンが上記間隙パターンである。上記着色ドットパターンでは、上記着色ドットのパターンが繰り返したパターンが上記着色パターンであり、上記着色ドットの未形成領域のパターンが繰り返したパターンが上記間隙パターンである。
【００６３】
上記ドットパターンでは、上記遮蔽パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとを合わせることでモアレを生じさせるためには、Ｚ方向から平面視して、上記光透過パターンを介して上記着色パターンが視認されるように、上記ドットの直径を、隣接する上記ドットの中心間のＸ方向およびＹ方向の距離であるピッチｐの９０％以下とすることが好ましい。。また、上記ドットの直径、ならびに隣接する上記ドットの中心間のＸ方向およびＹ方向の距離であるピッチｐは、上記着色パターン板のサイズによって異なるものであるが、例えば、上記着色パターン板のＸ方向の幅×Ｙ方向の幅が１００ｍｍ×１００ｍｍである場合には、上記ドットの直径が４５０００μｍ以下であり、ピッチｐが５００００μｍ以下であることが好ましい。中でも上記ドットの直径が９０００μｍ以下であり、上記ピッチｐが１００００μｍ以下であることが好ましく、特に上記ドットの直径が９０μｍ以下であり、上記ピッチｐが１００μｍ以下であることが好ましい。ピッチｐを狭くすればするほど、上記モアレの縞の変化から、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位の方向および大きさを測定し易くなり、上記Ｚ方向の軸回りの変位の測定精度が向上するからである。
【００６４】
ｃ．その他
上記着色パターンとしては、平面視して上記一定規則で繰り返すものであれば特に限定されるものではないが、上記着色パターン板としては、一定規則で繰り返す上記着色パターンを有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、後述する図１１および図１２に示される着色パターン板２０において、黄色着色層２４ｙ、赤色着色層２４ｍ、および青色着色層２４ｃからなる互いに異なる色の複数のパターンを有する着色ラインパターン２０Ｌが繰り返しているように、上記着色パターンを複数有し、複数の上記着色パターンは第１着色パターンと第２着色パターンとを有し、上記１着色パターンと上記第２着色パターンの色が異なるものが好ましい。後述する「４．変位可視化センサーの表示と変位の測定方法および可視化方法  （１）Ｘ方向またはＹ方向の変位の測定方法  ｂ．その他  （ａ）互いに異なる色の複数のパターンを用いる方法」の項目において詳細に説明するように、視覚的に判別し易い色の変化によって、上記Ｘ方向またはＹ方向の変位を測定することができるからである。
【００６５】
（２）着色パターン板
上記一定規則で繰り返す上記着色パターンおよび上記間隙パターンを有する上記着色パターン板としては、平面視して上記着色パターンおよび上記間隙パターンが一定規則で繰り返すものであれば特に限定されるものではないが、例えば、基板および上記基板の一方の面に着色層を有し、上記着色層が上記着色パターンを有し、上記基板の一方の面における上記着色層の未形成領域のパターンが上記間隙パターンであるもの等が挙げられる。以下、基板および上記基板の一方の面に着色層を有する着色パターン板における各構成を中心に上記着色パターン板を説明する。
【００６６】
ａ．基板
上記基板としては、透明であってもよく、不透明であってもよく、不透明である場合には、後述する着色層とのコントラストが高くなるように、後述する着色層とは判別し易い色で着色されていてもよい。上記基板としては、例えば、樹脂製基板、ガラス製基板等が挙げられる。
【００６７】
（ａ）樹脂製基板
第１実施態様においては、上記基板として樹脂製基板を用いることができる。上記基板として樹脂製基板を用いた場合は、耐衝撃性等に優れることから、計測対象物が法面であった場合や、高層建造物であった場合であっても、割れやひび等の問題を生じることなく変位の測定を可能とすることができる。
【００６８】
このような樹脂製基板に用いられる樹脂としては、変位の測定に耐え得る強度を有する樹脂であることが好ましく、例えば、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂・ポリプロピレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）等を挙げることができる。
第１実施態様においては、中でもポリカーボネート樹脂が好ましい。耐衝撃性が高く、耐熱性を有し、さらにはヤング率が高いことから応力変形がし難い等の利点を有するからである。
【００６９】
上記樹脂製基板の厚みとしては、１００μｍ〜２００００μｍの範囲内であることが好ましい。上記樹脂製基板の厚みが薄いほど軽量化が可能となるが、熱膨張による伸縮や基板の撓みが課題となるからであり、上記樹脂製基板の厚みが厚いと、熱膨張による伸縮や基板の撓みの影響を軽減することができるが、重量が重くなり設置が難しくなるからである。また、上記樹脂製基板が、縦および横が５００ｍｍ以下の矩形である場合には、上記樹脂製基板の厚みとしては、中でも３００μｍ〜６０００μｍの範囲内であることが好ましく、特に５００μｍ〜３０００μｍの範囲内であることが好ましい。また、上記樹脂製基板が、縦および横が５００ｍｍ以上の矩形である場合には、上記樹脂製基板の厚みとしては、中でも６００μｍ〜８０００μｍの範囲内であることが好ましく、特に８００μｍ〜５０００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００７０】
上記着色パターン板としては、後述する「６．使用方法」の項目において詳細に説明するように、可撓性を有するものが好ましいが、このような可撓性を有する上記着色パターン板には、上記基板として、引張弾性率（ヤング率）が低く、引張強さの大きい樹脂製基板が用いられることが好ましい。小さな応力で変形し易く、大きな引張応力が負荷されても破断しにくいので、上記着色パターン板を、上記可撓性を好適に有するものにすることができるからである。中でもＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン等が用いられるのが好ましく、特にポリウレタン等が用いられるのが好ましい。上記着色パターン板に所望の可撓性を付与することができるからである。
【００７１】
（ｂ）ガラス製基板
第１実施態様においては、上記基板としてガラス製基板を用いることも可能である。上記基板としてガラス製基板を用いた場合は、熱膨張係数が低くいため熱変形し難く、ヤング率（引張り弾性率）が高いため応力変形し難いから、上記変位可視化センサーの感度を高くすることができる。これにより、例えば、橋、トンネル、電車、船、飛行機等のような鉄製の人工構造物等の計測対象物に生じるような小さい変位であっても確実に可視化することができるからである。
【００７２】
上記ガラス製基板としては、例えば、無アルカリガラス、ソーダライムガラス、薄板強化ガラス、低反射ガラス、低熱膨張ガラス等が挙げられる。
【００７３】
上記ガラス製基板の厚みとしては、１００μｍ〜２００００μｍの範囲内であることが好ましい。上記ガラス製基板の厚みが薄いほど軽量化が可能となるが、基板の撓みや物理的強度が弱いことが課題となり、上記ガラス製基板の厚みが厚いと、基板の撓みや物理的強度の影響を軽減することができるが、重量が重くなり設置が難しくなるからである。また、上記着色パターン板および遮光パターン板が上記着色層側の面と上記遮光層側とは反対側の面とを対向させるように配置された上記変位可視化センサーでは、上記着色層および上記遮光層の間に厚みが厚い上記ガラス製基板が設けられていると、上記ラインアンドスペースパターンまたは上記ドットパターンにおけるピッチｐが狭い場合、斜めから見た時に色ブレが発生してしまうからである。また、上記ガラス製基板が、縦および横が５００ｍｍ以下の矩形である場合には、上記ガラス製基板の厚みとしては、中でも３００μｍ〜６０００μｍの範囲内であることが好ましく、特に５００μｍ〜３０００μｍの範囲内であることが好ましい。また、上記ガラス製基板が、縦および横が５００ｍｍ以上の矩形である場合には、上記ガラス製基板の厚みとしては、中でも６００μｍ〜８０００μｍの範囲内であることが好ましく、特に８００μｍ〜５０００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００７４】
ｂ．着色層
上記着色層としては、上記基板の一方の面に設けられたものであれば特に限定されるものではないが、上記基板とは判別し易い色の層であることが好ましい。上記着色パターンが際立って表されるからである。
【００７５】
上記着色層としては、例えば、顔料や染料等の着色剤をバインダー樹脂中に分散または溶解させたもの等が挙げられ、フォトリソグラフィ法や印刷法等により形成される。
【００７６】
上記着色層に用いられる着色剤としては、屋外で用いられるインク等に一般的に用いられる着色剤を用いることができるが、例えば、赤色着色層に用いられる着色剤として、例えばペリレン系顔料、レーキ顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料等が挙げられる。また、例えば、緑色着色層に用いられる着色剤として、例えばハロゲン多置換フタロシアニン系顔料もしくはハロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料等のフタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料等が挙げられる。さらに、例えば、青色着色層に用いられる着色剤として、例えば銅フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、インダンスレン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料等が挙げられる。また、上記着色層には、これらの着色剤を混合して用いてもよい。
【００７７】
また、上記着色層に用いられるバインダー樹脂としては、透明な樹脂が挙げられる。上記着色層の形成方法として印刷法を用いる場合、バインダー樹脂としては、例えばポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ヒドロキシエチルセルロース樹脂、カルボキシメチルセルロース樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。また、上記着色層の形成方法としてフォトリソグラフィ法を用いる場合、バインダー樹脂としては、通常、アクリレート系、メタクリレート系、ポリ桂皮酸ビニル系、もしくは環化ゴム系等の反応性ビニル基を有する電離放射線硬化性樹脂が使用される。通常は、電子線硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂が用いられる。紫外線硬化性樹脂を使用する場合には、バインダー樹脂に光重合開始剤が単独または複数組み合わせて使用される。また、紫外線硬化性樹脂を用いる場合には、必要に応じて増感剤、塗布性改良剤、現像改良剤、架橋剤、重合禁止剤、可塑剤、難燃剤等を用いてもよい。
【００７８】
上記着色層の厚みとしては、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、中でも５μｍ〜７０μｍの範囲内、特に１０μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。厚みが薄いと上記着色パターン板が、上記着色パターンおよび間隙パターンの密度である解像度を高くするのに向いたものとなるが、この範囲よりも薄いと色見のコントラストは低くなるからである。厚みが厚いと色見のコントラストは高くなるが、この範囲よりも厚いと、斜めから見た時に色ブレが発生し易くなるため、上記着色パターン板が上記解像度を高くするのに向かないものとなるからである。なお、厚みが薄い場合には、上記着色層はフォトリソグラフィ法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット法、フレキソ印刷法等で形成することが好ましく、厚みが厚い場合には、上記着色層はスクリーン印刷法等で形成することが好ましい。
【００７９】
ｃ．その他
上記着色パターン板としては、例えば、後述する図１３（ａ）に示される着色パターン板２０のように、記号が設けられているものが好ましく、中でも後述する図１３（ａ）に示される着色パターン板２０のように、上記記号として上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の上記Ｘ方向もしくはＹ方向の変位、または上記Ｚ方向の軸回りの変位を示す第１記号列が設けられているものが好ましい。後述する「４．変位可視化センサーの表示と変位の測定方法および可視化方法  （１）Ｘ方向またはＹ方向の変位の測定方法  ｂ．その他  （ｂ）着色パターン板に対する遮光パターン板の相対的な位置の変位を示す記号を用いる方法」の項目において詳細に説明するように、上記Ｘ方向またはＹ方向の変位の大きさが上記着色パターンの幅またはピッチｐ以上となった場合においても、後述する光透過窓を介して視認される上記記号の表示および非表示の切り替わりならびに上記着色パターンの変化から、上記Ｘ方向またはＹ方向の変位を測定することができるからである。また、後述する「４．変位可視化センサーの表示と変位の測定方法および可視化方法  （２）Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法  ｃ．その他」の項目において詳細に説明するように、後述する光透過窓を介して視認される視覚的に判別しやすい上記記号の表示および非表示の切り替わりから、上記Ｚ方向の軸回りの変位を測定することができるからである。
【００８０】
また、上記着色パターン板としては、例えば、後述する図１６に示される着色パターン板２０のように、上記記号が設けられているものが好ましく、中でも後述する図１６に示される着色パターン板２０のように、上記記号として上記Ｚ方向の軸回りの変位の回転中心を求めるために用いられる第２記号列が設けられているものが好ましい。後述する「４．変位可視化センサーの表示と変位の測定方法および可視化方法  （２）Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法  ｃ．その他」の項目において詳細に説明するように、後述する光透過窓を介して視認される視覚的に判別しやすい上記記号の表示および非表示の切り替わりから、上記回転中心を求めることができるからである。
【００８１】
さらに、上記着色パターン板としては、例えば、後述する図１９に示される着色パターン板２０のように、上記記号が複数設けられているものが好ましく、中でも後述する図１９に示される着色パターン板２０のように、上記複数の記号として上記回転中心および上記Ｚ方向の軸回りの変位を求めるために用いられる記号列が設けられているものが好ましい。後述する「４．変位可視化センサーの表示と変位の測定方法および可視化方法  （２）Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法  ｃ．その他」の項目において詳細に説明するように、後述する複数の光透過窓を介してそれぞれ視認される視覚的に判別しやすい上記複数の記号の表示および非表示の切り替わりから、上記回転中心および上記Ｚ方向の軸回りの変位を求めることができるからである。
【００８２】
２．遮光パターン板
上記遮光パターン板は、上記着色パターンおよび上記間隙パターンと同一の一定規則で繰り返す遮光パターンおよび光透過パターンを有するもの、または上記着色パターンと対応する一定規則で繰り返す遮光パターンおよび光透過パターンを有するものである。ここで、第１実施態様において、「遮光パターン」とは上記遮光パターン板が平面視された場合に背面側が視認されない模様であり、「光透過パターン」とは上記遮光パターン板が平面視された場合に背面側が視認される模様を意味する。
【００８３】
（１）遮光パターンおよび光透過パターン
上記着色パターンおよび上記間隙パターンと同一の一定規則で繰り返す上記遮光パターンおよび上記光透過パターンは、上記遮光パターン板を平面視して上記着色パターンおよび上記間隙パターンと同一の一定規則で繰り返しているものである。このような上記遮光パターンおよび上記光透過パターンでは、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な移動に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの変化が生じ、上記着色パターンの変化により、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向またはＹ方向の変位を表示可能である。そして、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記遮蔽パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わさることでモアレが生じ、上記モアレにより、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位を表示可能である。このような上記遮光パターンおよび上記光透過パターンとして、例えば、ラインアンドスペースパターンおよびドットパターン等が挙げられる。以下、ラインアンドスペースパターンおよびドットパターンについて詳細に説明する。
【００８４】
ａ．ラインアンドスペースパターン
上記ラインアンドスペースパターンでは、上記遮光パターン板を平面視して、一定幅の直線状の遮光ラインパターンおよび一定幅の直線状の光透過スペースパターンが交互に繰り返す。上記ラインアンドスペースパターンでは、上記遮光ラインパターンが繰り返したパターンが上記遮光パターンであり、上記光透過スペースパターンが繰り返したパターンが上記光透過パターンである。
【００８５】
上記ラインアンドスペースパターンでは、上記遮光ラインパターンの幅およびピッチｐは、上記「１．着色パターン板  （１）着色パターンおよび間隙パターン  ａ．ラインアンドスペースパターン」の項目に記載の上記着色ラインパターンの幅およびピッチｐの範囲とそれぞれ同一の範囲内であることが好ましい。上記モアレの縞の変化から、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位の方向および大きさを測定し易くなり、上記Ｚ方向の軸回りの変位の測定精度が向上するからである。
【００８６】
なお、上記直線状の上記遮光ラインパターンの幅は、上記直線状の上記着色ラインパターンの幅よりも大きくてもよいし、上記直線状の上記着色ラインパターンの幅と同一でもよいし、上記直線状の上記着色ラインパターンの幅よりも小さくてもよい。
【００８７】
ｂ．ドットパターン
図１０（ａ）は、第１実施態様の変位可視化センサーの他の例における遮光パターン板を示す概略上面図である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＧ部分の拡大図であり、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）のＧ−Ｇ線断面図である。
【００８８】
図１０（ａ）に示される遮光パターン板３０においては、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）に示されるように、遮光層３４が、透明基板３２上において、同一間隔で設けられた複数のＸ方向の仮想線および複数のＹ方向の仮想線の交点に中心をそれぞれ配置する直径をｄとする複数のドット領域を除いた領域に設けられている。これにより、Ｚ方向から平面視して、透明基板３２上における遮光層３４の未形成領域からなる直径をｄとする光透過性ドット３０ｃおよび遮光層３４からなる遮光パターン３０ｄが交互に繰り返す光透過性ドットパターンが設けられている。光透過性ドット３０ｃの直径ｄおよび光透過性ドット３０ｃの中心間のＸ方向およびＹ方向の距離であるピッチｐは、それぞれ７０μｍおよび８０μｍとなっている。
【００８９】
上記ドットパターンとしては、例えば、図１０に示される例のように、上記遮光パターン板を平面視して、一定の直径を有する光透過性の光透過性ドット、および上記光透過性ドットの未形成領域のパターンが交互に繰り返す光透過性ドットパターンでもよいし、上記遮光パターン板を平面視して、一定の直径を有する遮光性の遮光性ドット、および上記遮光性ドットの未形成領域のパターンが交互に繰り返す遮光性ドットパターンでもよい。
なお、上記光透過性ドットパターンでは、例えば、図１０に示される例のように、上記遮光パターン板を平面視して、上記光透過性ドットが、同一間隔で設けられた複数のＸ方向の仮想線および複数のＹ方向の仮想線の交点に中心を配置するように設けられている。また、上記遮光性ドットパターンでは、例えば、上記遮光パターン板を平面視して、上記遮光性ドットが、同一間隔で設けられた複数のＸ方向の仮想線および複数のＹ方向の仮想線の交点に中心を配置するように設けられている。
【００９０】
なお、上記光透過性ドットパターンでは、上記光透過性ドットの未形成領域のパターンが繰り返したパターンが上記遮光パターンであり、上記光透過性ドットのパターンが繰り返したパターンが上記光透過パターンである。上記遮光性ドットパターンでは、上記遮光性ドットのパターンが繰り返したパターンが上記遮光パターンであり、上記遮光性ドットの未形成領域のパターンが繰り返したパターンが上記光透過パターンである。
【００９１】
上記ドットパターンでは、上記ドットの直径ならびに上記ドットの中心間のＸ方向およびＹ方向の距離であるピッチｐは、上記「１．着色パターン板  （１）着色パターンおよび間隙パターン  ｂ．ドットパターン」の項目に記載のドットの直径およびピッチｐとそれぞれ同一の範囲内であることが好ましい。上記モアレの縞の変化から、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位の方向および大きさを測定し易くなり、上記Ｚ方向の軸回りの変位の測定精度が向上するからである。
【００９２】
（２）遮光パターン板
上記着色パターンおよび上記間隙パターンと同一の一定規則で繰り返す上記遮光パターンおよび上記光透過パターンを有する上記遮光パターン板としては、平面視して上記遮光パターンおよび上記光透過パターンが上記一定規則で繰り返すものであれば特に限定されるものではないが、例えば、透明基板および上記透明基板の一方の面に遮光層を有し、上記遮光層が上記遮光パターンを有し、上記透明基板の一方の面における上記遮光層の未形成領域のパターンが上記光透過パターンであるもの等が挙げられる。以下、透明基板および上記透明基板の一方の面に遮光層を有する遮光パターン板における各構成を中心に上記遮光パターン板を説明する。
【００９３】
ａ．透明基板
上記透明基板としては、上記透明基板を介して上記着色層が視認される程度の透明性を有し、かつ上記計測対象物に生じる変位を測定することができる程度の剛性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、樹脂製透明基板、ガラス製透明基板等が挙げられる。また、上記透明基板の透明性としては、上記透明基板を介して上記着色層が視認される程度の透明性であれば特に限定されないが、全光透過率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。ここで、上記透明基板の全光透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１（プラスチック−透明材料の全光透過率の試験方法）により測定することができる。
【００９４】
このような樹脂製透明基板およびガラス製透明基板は、透明である点を除けば、上記「１．着色パターン板  （２）着色パターン板  ａ．基板」の項目で説明した材料および厚みと同様の材料および厚みを用いることができるので、ここでの説明は省略する。
ここで、第１実施態様においては、上記透明基板と、上記着色パターン板に用いられる基板とが、同一の材料で形成されていることが好ましい。線熱膨張率等が同一であることから、正確な変位の測定を可能とするからである。
【００９５】
ｂ．遮光層
上記遮光層としては、上記透明基板の一方の面に設けられたものであれば特に限定されるものではないが、上記透明基板を介して視認される上記着色パターンおよび上記間隙パターンとは判別し易い色の層であることが好ましい。上記遮光パターンが際立って表されるからである。
【００９６】
上記遮光層としては、例えば、黒色着色剤をバインダー樹脂中に分散または溶解させたものであって、フォトリソグラフィ法や印刷法により形成されるものが挙げられる。また、上記遮光層としては、これ以外にも、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等によって、クロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングしたものが挙げられる。
【００９７】
上記遮光層に用いられる黒色着色剤としては、例えばチタン窒化物、チタン酸化物、チタン酸窒化物等のチタン系顔料や、カーボンブラック等が挙げられる。また、上記遮光層に用いられるバインダー樹脂については、上記「１．着色パターン板  （２）着色パターン板  ｂ．着色層」の項目に記載の上記着色層に用いられるバインダー樹脂と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００９８】
上記遮光層が着色剤をバインダー樹脂中に分散または溶解させたものである場合には、上記遮光層の厚みについては、上記「１．着色パターン板  （２）着色パターン板  ｂ．着色層」の項目に記載の着色層の厚みと同様であるので、ここでの説明は省略する。上記遮光層がクロム等の金属薄膜である場合には、例えば、上記遮光層が、クロムの原子百分率が６０％以上のクロムと、酸素、酸素と窒素、酸素と炭素、酸素と窒素と炭素から選ばれた１組とからなる場合には、上記遮光層の厚みとしては、１００ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも３００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内、特に５００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。この範囲よりも薄いと十分な遮光性を確保することができなくなるからである。また、膜厚は厚くするほど遮光率が向上するのでよいが、この範囲よりも厚いと成膜するのに時間がかかるからである。
【００９９】
ｃ．その他
上記遮光パターン板としては、例えば、後述する図１３（ｂ）に示される遮光パターン板３０のように、上記記号を視認できる光透過窓が設けられているものが好ましく、中でも後述する図１３（ｂ）に示される遮光パターン板３０のように、上記光透過窓として上記第１記号列を視認するために用いられる第１光透過窓が設けられているものが好ましい。後述する「４．変位可視化センサーの表示と変位の測定方法および可視化方法  （１）Ｘ方向またはＹ方向の変位の測定方法  ｂ．その他  （ｂ）着色パターン板に対する遮光パターン板の相対的な位置の変位を示す記号を用いる方法」の項目において詳細に説明するように、上記Ｘ方向またはＹ方向の変位の大きさが上記着色パターンの幅またはピッチｐ以上となった場合においても、上記光透過窓を介して視認される上記記号の表示および非表示の切り替わりならびに上記着色パターンの変化から、上記Ｘ方向またはＹ方向の変位を測定することができるからである。また、後述する「４．変位可視化センサーの表示と変位の測定方法および可視化方法  （２）Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法  ｃ．その他」の項目において詳細に説明するように、上記光透過窓を介して視認される視覚的に判別しやすい上記記号の表示および非表示の切り替わりから、上記Ｚ方向の軸回りの変位を測定することができるからである。
【０１００】
また、上記遮光パターン板としては、例えば、後述する図１７に示される遮光パターン板３０のように、上記記号を視認できる光透過窓が設けられているものが好ましく、中でも後述する図１７に示される遮光パターン板３０のように、上記光透過窓として上記第２記号列を視認するために用いられる第２光透過窓が設けられているものが好ましい。後述する「４．変位可視化センサーの表示と変位の測定方法および可視化方法  （２）Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法  ｃ．その他」の項目において詳細に説明するように、上記光透過窓を介して視認される視覚的に判別しやすい上記記号の表示および非表示の切り替わりから、上記回転中心を求めることができるからである。
【０１０１】
また、上記遮光パターン板としては、例えば、後述する図１９に示される着色パターン板２０のように、上記光透過窓が複数設けられているものが好ましい。後述する「４．変位可視化センサーの表示と変位の測定方法および可視化方法  （２）Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法  ｃ．その他」の項目において詳細に説明するように、上記複数の光透過窓を介してそれぞれ視認される視覚的に判別しやすい上記複数の記号の表示および非表示の切り替わりから、上記回転中心および上記Ｚ方向の軸回りの変位を求めることができるからである。
【０１０２】
３.着色パターン板および遮光パターン板の組み合わせ
第１実施態様においては、上記着色パターン板および上記遮光パターン板は、例えば、上記遮光パターンおよび上記光透過パターンが、上記着色パターンおよび上記間隙パターンと同一の一定規則で繰り返すものとなるように組み合わせる。これにより、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な移動に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの変化が生じ、上記着色パターンの変化により、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向またはＹ方向の変位を表示可能となり、かつ上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記遮蔽パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わさることでモアレが生じ、上記モアレにより、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位を表示可能となる。
【０１０３】
ここで、上記着色パターンおよび上記間隙パターンが上記ラインアンドスペースパターンである場合には、上記「同一の一定規則」とは、上記遮光パターンおよび上記光透過パターンも上記ラインアンドスペースパターンであり、上記遮光ラインパターンおよび上記光透過スペースパターンのピッチｐが上記着色ラインパターンおよび上記間隙スペースパターンのピッチｐと同一であり、上記着色ラインパターンの幅が上記遮光ラインパターンの幅の０．８倍〜１．２倍の範囲内であることを意味する。
【０１０４】
また、上記着色パターンおよび上記間隙パターンが上記間隙ドットパターンである場合には、上記「同一の一定規則」とは、上記遮光パターンおよび上記光透過パターンは上記光透過性ドットパターンであり、上記光透過性ドットのピッチｐが上記間隙ドットのピッチｐと同一であり、上記光透過性ドットの形状が上記間隙ドットの形状と相似であり、上記間隙ドットの直径が上記光透過性ドットの直径の０．８倍〜１．２倍の範囲内であることを意味する。
【０１０５】
さらに、上記着色パターンおよび上記間隙パターンが上記着色ドットパターンである場合には、上記「同一の一定規則」とは、上記遮光パターンおよび上記光透過パターンは上記遮光性ドットパターンであり、上記遮光性ドットのピッチｐが上記着色ドットのピッチｐと同一であり、上記遮光性ドットの形状が上記着色ドットの形状と相似であり、上記着色ドットの直径が上記遮光性ドットの直径の０．８倍〜１．２倍の範囲内であることを意味する。
【０１０６】
また、上記着色パターン板および上記遮光パターン板の組み合わせとしては、上記着色パターンの色と上記遮光パターンの色とが異なっているものが好ましい。上記相対的な位置の変位を明瞭に表示可能となるからである。
【０１０７】
４．変位可視化センサーの表示と変位の測定方法および可視化方法
第１実施態様の変位可視化センサーでは、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な移動に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの変化が生じる。そして、上記着色パターンの変化により、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向またはＹ方向の変位を表示する。また、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記遮蔽パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わさることでモアレが生じる。そして、上記モアレにより、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位を表示する。
以下、上記変位可視化センサーを用いた上記Ｘ方向またはＹ方向の変位の測定方法、および上記変位可視化センサーを用いた上記Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法について詳細に説明する。
【０１０８】
（１）Ｘ方向またはＹ方向の変位の測定方法
ａ．Ｘ方向またはＹ方向の変位の測定方法
第１実施態様の変位可視化センサーを用いて、上記着色パターンの変化から、上記着色パターン板が固定された上記計測対象物の第１位置に対する上記遮光パターン板が固定された上記計測対象物の第２位置の相対的な位置のＸ方向またはＹ方向の変位を測定する方法は、上記着色パターンおよび上記間隙パターンがラインアンドスペースパターンである場合と、上記着色パターンおよび上記間隙パターンが間隙ドットパターンである場合とで異なる。上記着色パターンおよび上記間隙パターンがラインアンドスペースパターンである場合の方法としては、例えば、図１に示される変位可視化センサー１０を用いることによって、上記変位が生じていない初期状態ではＺ方向から平面視して遮光ラインパターン３０Ｌにより全体が遮蔽される着色ラインパターン２０ＬのＸ方向の幅Ｌ１のうち、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認されることになった長さを、計測対象物２の第１位置２ａに対する第２位置２ｂの相対的な位置のＸ方向の変位の大きさｄｘとして測定する方法が挙げられる。
【０１０９】
また、上記着色パターンおよび上記間隙パターンが間隙ドットパターンである場合の方法としては、例えば、図９および図１０に両板が示される変位可視化センサー１０を用いることによって、上記変位が生じていない状態ではＺ方向から平面視して光透過性ドット３０ｃにより全体が視認される間隙ドット２０ｃの中心が、光透過性ドット３０ｃの中心に対してＸ方向に移動する距離およびＹ方向に移動する距離を、計測対象物２の第１位置２ａに対する第２位置２ｂの相対的な位置のＸ方向の変位の大きさｄｘおよびＹ方向の変位の大きさｄｙとして測定する方法が挙げられる。
【０１１０】
そして、上記計測対象物においてＸ方向の仮想線上に配置された上記第１位置および上記第２位置を想定し、上記第１位置と上記第２位置との間のＸ方向の距離をｘ、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の変位が生じた場合に上記変位可視化センサーを用いて測定される上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の変位の大きさをｄｘとすると、上記計測対象物の上記第１位置と上記第２位置との間のＸ方向の歪εｘは、下記式（１）によって求められる。また、Ｙ方向の歪εｙも同様の式から求められる。
【０１１１】
【数３】
2017223518.tif 000005
【０１１２】
ｂ．その他
上記Ｘ方向またはＹ方向の変位の測定方法としては、上記に限定されるものではなく、その他の態様でもよい。
【０１１３】
（ａ）互いに異なる色の複数のパターンを用いる方法
ここで、図１１は、第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略上面図である。図１１（ａ）は、図１１に示される変位可視化センサーにおける着色パターン板を示す概略上面図である。図１１（ｂ）は、図１１に示される変位可視化センサーにおける遮光パターン板を示す概略上面図である。図１１（ｃ）は、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態における図１１に示される変位可視化センサーの示す概略上面図である。図１１（ｄ）は、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の変位が生じた状態における図１１に示される変位可視化センサーの示す概略上面図である。
【０１１４】
図１１に示される変位可視化センサー１０では、図１１（ａ）に示されるように、着色パターン板２０において、Ｙ方向に延びる黄色着色層２４ｙ、赤色着色層２４ｍ、および青色着色層２４ｃをそれぞれ有する複数の着色層２４が、Ｘ方向に１５０μｍの間隔を空けてＹ方向に延びるように基板２２上に設けられている。黄色着色層２４ｙ、赤色着色層２４ｍ、および青色着色層２４ｃは、Ｘ方向の幅をそれぞれ１５０μｍとし、着色層２４においてＸ方向からこの順番で連続するように配置されている。これにより、Ｚ方向から平面視すると、異なる色の複数の着色パターンを有する着色層２４からなるＸ方向の幅を４５０μｍとする着色ラインパターン２０Ｌおよび基板２２上における着色層２４の未形成領域からなるＸ方向の幅を１５０μｍとする間隙スペースパターン２０Ｓが交互に繰り返すラインアンドスペースパターンが設けられている。
【０１１５】
また、図１１（ｂ）に示されるように、遮光パターン板３０において、Ｘ方向の幅を４５０μｍとする遮光層３４が、Ｘ方向に１５０μｍの間隔を空けてＹ方向に平行に延びるように透明基板３２上に設けられている。これにより、Ｚ方向から平面視すると、遮光層３４からなるＸ方向の幅を４５０μｍとする遮光ラインパターン３０Ｌおよび透明基板３２上における遮光層３４の未形成領域からなるＸ方向の幅を１５０μｍとする光透過スペースパターン３０Ｓが交互に繰り返すラインアンドスペースパターンが設けられている。
【０１１６】
計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態では、図１１（ｃ）に示されるように、光透過スペースパターン３０Ｓが、ＸＹ平面において着色ラインパターン２０Ｌにおける青色着色層２４ｃのパターンと同一の領域に配置される結果、Ｚ方向から平面視すると、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認される着色ラインパターン２０Ｌとして、青色着色層２４ｃのみからなる青色のパターンが視認される。
【０１１７】
これに対して、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の１５０μｍの変位が生じると、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置が上記初期状態における位置から−Ｘ方向に１５０μｍ移動する。これにより、図１１（ｄ）に示されるように、計測対象物の第２位置に固定された遮光パターン板３０が、計測対象物の第１位置に固定された着色パターン板２０に対して−Ｘ方向に１５０μｍ移動するので、Ｚ方向から平面視すると、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認される着色ラインパターン２０Ｌとして、赤色着色層２４ｍのみからなる赤色のパターンが視認される。同様に、図示しないが、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の３００μｍの変位が生じる場合には、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置が上記初期状態における位置から−Ｘ方向に３００μｍ移動する。これにより、遮光パターン板３０が着色パターン板２０に対して−Ｘ方向に３００μｍ移動するので、Ｚ方向から平面視すると、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認される着色ラインパターン２０Ｌとして、黄色着色層２４ｙのみからなる黄色のパターンが視認される。
【０１１８】
したがって、図１１に示される変位可視化センサー１０では、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認される着色ラインパターン２０Ｌの色の変化を観察することによって、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の変位を測定することができる。また、同様に、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＹ方向の変位を測定することもできる。
【０１１９】
続いて、図１２は、第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略上面図である。図１２（ａ）は、図１２に示される変位可視化センサーにおける着色パターン板を示す概略上面図である。図１２（ｂ）は、図１２に示される変位可視化センサーにおける遮光パターン板を示す概略上面図である。図１２（ｃ）は、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態における図１２に示される変位可視化センサーの示す概略上面図である。図１２（ｄ）は、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の変位が生じた状態における図１２に示される変位可視化センサーの示す概略上面図である。
【０１２０】
図１２に示される変位可視化センサー１０では、図１２（ａ）に示されるように、着色パターン板２０において、Ｙ方向に延びる黄色着色層２４ｙ、赤色着色層２４ｍ、および青色着色層２４ｃをそれぞれ含む複数の着色層２４が、Ｘ方向に１５０μｍの間隔を空けてＹ方向に延びるように基板２２上に設けられている。黄色着色層２４ｙ、赤色着色層２４ｍ、および青色着色層２４ｃは、Ｘ方向の幅をそれぞれ５０μｍとし、着色層２４においてＸ方向からこの順番で連続するように配置されている。これにより、Ｚ方向から平面視すると、異なる色の複数の着色パターンを有する着色層２４からなるＸ方向の幅を１５０μｍとする着色ラインパターン２０Ｌおよび基板２２上における着色層２４の未形成領域からなるＸ方向の幅を１５０μｍとする間隙スペースパターン２０Ｓが交互に繰り返すラインアンドスペースパターンが設けられている。
【０１２１】
また、図１２（ｂ）に示されるように、遮光パターン板３０において、Ｘ方向の幅を１５０μｍとする遮光層３４が、Ｘ方向に１５０μｍの間隔を空けてＹ方向に平行に延びるように透明基板３２上に設けられている。これにより、Ｚ方向から平面視すると、遮光層３４からなるＸ方向の幅を１５０μｍとする遮光ラインパターン３０Ｌおよび透明基板３２上における遮光層３４の未形成領域からなるＸ方向の幅を１５０μｍとする光透過スペースパターン３０Ｓが交互に繰り返すラインアンドスペースパターンが設けられている。
【０１２２】
計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態では、図１２（ｃ）に示されるように、光透過スペースパターン３０Ｓが、ＸＹ平面において着色ラインパターン２０Ｌと同一の領域に配置される結果、Ｚ方向から平面視すると、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認される着色ラインパターン２０Ｌとして、黄色着色層２４ｙ、赤色着色層２４ｍ、および青色着色層２４ｃからなる黒色のパターンが視認される。
【０１２３】
これに対して、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の５０μｍの変位が生じると、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置が上記初期状態における位置からＸ方向に５０μｍ移動する。これにより、図１２（ｄ）に示されるように、計測対象物の第２位置に固定された遮光パターン板３０が、計測対象物の第１位置に固定された着色パターン板２０に対してＸ方向に５０μｍ移動するので、Ｚ方向から平面視すると、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認される着色ラインパターン２０Ｌとして、赤色着色層２４ｍおよび青色着色層２４ｃのみからなる青色のパターンが視認される。同様に、図示しないが、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の１００μｍの変位が生じる場合には、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置が上記初期状態における位置からＸ方向に１００μｍ移動する。これにより、遮光パターン板３０が着色パターン板２０に対してＸ方向に１００μｍ移動するので、Ｚ方向から平面視すると、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認される着色ラインパターン２０Ｌとして、青色着色層２４ｃのみからなる青色のパターンが視認される。
【０１２４】
したがって、図１２に示される変位可視化センサー１０でも、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認される着色ラインパターン２０Ｌの色の変化を観察することによって、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の変位を測定することができる。また、同様に、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＹ方向の大きさを測定することもできる。
【０１２５】
第１実施態様においては、上記Ｘ方向またはＹ方向の変位の測定方法としては、図１１および図１２に示されるように、上記光透過スペースパターンを介して視認される上記着色ラインパターンの色の変化を観察することによって、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向またはＹ方向の変位を測定する態様が好ましい。視覚的に判別し易い色の変化によって、上記Ｘ方向またはＹ方向の変位を測定することができるからである。
【０１２６】
（ｂ）着色パターン板に対する遮光パターン板の相対的な位置の変位を示す記号を用いる方法
ここで、図１３は、第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略図である。図１３（ａ）は、図１３に示される変位可視化センサーにおける着色パターン板を示す概略上面図である。図１３（ｂ）は、図１３に示される変位可視化センサーにおける遮光パターン板を示す概略上面図である。図１３（ｃ）は、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態における図１３に示される変位可視化センサーの示す概略上面図である。図１４は、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の異なる変位量ごとに、図１３に示される変位可視化センサーを示す概略上面図である。
【０１２７】
変位可視化センサー１０における着色パターン板２０では、図１３（ａ）に示されるように、−Ｙ方向側のパターン領域２０ｂにおいて、Ｙ方向に延びる黄色着色層２４ｙ、赤色着色層２４ｍ、および青色着色層２４ｃをそれぞれ含む複数の着色層２４が、Ｘ方向に間隔を空けることなくＹ方向に延びるように基板２２上に形成されている。黄色着色層２４ｙ、赤色着色層２４ｍ、および青色着色層２４ｃは、Ｘ方向の幅をそれぞれ５０μｍとし、着色層２４においてＸ方向からこの順番で連続するように配置されている。これにより、着色層２４からなるＸ方向の幅を１５０μｍとする着色パターンがＸ方向に繰り返すパターンが設けられている。
【０１２８】
そして、着色パターン板２０では、Ｙ方向側の記号列領域２０ｔにおいて、着色パターン板２０が固定された計測対象物の第１位置に対する遮光パターン板３０が固定された計測対象物の第２位置の相対的な位置のＸ方向の変位を示す第１記号列２６が基板２２上に設けられている。
第１記号列２６は、「−２  −１  ０  ＋１  ＋２」の記号列であり、「＋１」は、着色パターン板２０が固定された計測対象物の第１位置に対する遮光パターン板３０が固定された計測対象物の第２位置の相対的な位置のＸ方向の変位量が１つの上記着色パターンの幅以上であることを表し、「＋２」は、上記相対的な位置のＸ方向の変位量が２つの上記着色パターンの幅以上であることを表し、「−１」は、上記相対的な位置のＸ方向の変位量が１つの上記着色パターンの幅以上であることを表し、「−２」は、上記相対的な位置のＸ方向の変位量が２つの上記着色パターンの幅以上であることを表し、「０」は、上記相対的な位置の±Ｘ方向の変位量が１つの上記着色パターンの幅以下であることを表す。
【０１２９】
また、変位可視化センサー１０における遮光パターン板３０では、図１３（ｂ）に示されるように、−Ｙ方向側のパターン領域３０ｂにおいて、遮光層３４が、Ｙ方向に延びる複数の間隙部３０ｇを除いて透明基板３２上に形成されている。パターン領域３０ｂにおける間隙部３０ｇは、Ｘ方向の幅をそれぞれ５０μｍとし、Ｘ方向に１００μｍの間隔を空けてＸ方向に並べて配置されている。これにより、遮光層３４からなるＸ方向の幅を１００μｍとする遮光パターンおよび間隙部３０ｇからなるＸ方向の幅を５０μｍとする光透過パターンがＸ方向に交互に繰り返すパターンが設けられている。
【０１３０】
そして、遮光パターン板３０では、Ｙ方向側の光透過窓領域３０ｔにおいて、遮光層３４が、中央部の矩形の間隙部３０ｇを除いて透明基板３２上に形成されている。これにより、第１記号列２６を視認するために用いられる第１光透過窓として、中央部の矩形の間隙部３０ｇが設けられている。
【０１３１】
着色パターン板２０および遮光パターン板３０は、遮光パターン板３０が観察者側となるように重ねて配置されている。着色パターン板２０が固定された計測対象物の第１位置に対する遮光パターン板３０が固定された計測対象物の第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態では、図１３（ｃ）に示されるように、上記光透過パターンが、ＸＹ平面において上記着色パターンにおける青色着色層２４ｃのパターンと同一の領域にそれぞれ配置される結果、Ｚ方向から平面視すると、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとして、青色着色層２４ｃのパターンが視認される。また、Ｚ方向から平面視すると、上記第１光透過窓が第１記号列２６における「０」と同一の領域に配置される結果、上記第１光透過窓を介して視認される第１記号列２６における記号として、「０」が視認される。
【０１３２】
これに対して、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置が上記初期状態における位置から−Ｘ方向に５０μｍ移動すると、図１４（ａ）に示されるように、遮光パターン板３０が着色パターン板２０に対して−Ｘ方向に５０μｍ移動するので、Ｚ方向から平面視すると、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとして、赤色着色層２４ｍのパターンが視認される。また、Ｚ方向から平面視すると、上記第１光透過窓を介して視認される第１記号列２６における記号として、上記初期状態と同じ「０」が視認される。
【０１３３】
一方、上記相対的な位置が上記初期状態における位置から−Ｘ方向に１５０μｍ移動すると、図１４（ｃ）に示されるように、遮光パターン板３０が着色パターン板２０に対して−Ｘ方向に１５０μｍ移動する。この結果、Ｚ方向から平面視すると、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとして、上記初期状態と同じ青色着色層２４ｃのパターンが視認されるが、上記第１光透過窓を介して視認される第１記号列２６における記号として、上記初期状態とは異なる「−１」が視認される。
【０１３４】
また、上記相対的な位置が上記初期状態における位置からＸ方向に３００μｍ移動すると、図１４（ｄ）に示されるように、遮光パターン板３０が着色パターン板２０に対してＸ方向に３００μｍ移動する。この結果、Ｚ方向から平面視すると、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとして、上記初期状態と同じ青色着色層２４ｃのパターンが視認されるが、上記第１光透過窓を介して視認される第１記号列２６における記号として、上記初期状態とは異なる「＋２」が視認される。
【０１３５】
したがって、図１３に示される変位可視化センサー１０では、着色パターン板２０が固定された計測対象物の第１位置に対する遮光パターン板３０が固定された計測対象物の第２位置の相対的な位置のＸ方向の変位の大きさが上記着色パターンの幅以上となった場合において、Ｚ方向から平面視して、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの変化が生じなかったとしても、Ｚ方向から平面視して、上記第１光透過窓を介して視認される第１記号列２６の変化が生じる。このため、上記Ｘ方向の変位の大きさが上記着色パターンの幅以上となった場合においても、上記第１記号列２６の変化および上記着色パターンの変化から、上記Ｘ方向の変位を測定することができる。
【０１３６】
第１実施態様においては、上記Ｘ方向またはＹ方向の変位の測定方法としては、図１３に示される変位可視化センサー１０を用いた上記Ｘ方向またはＹ方向の変位の測定方法のように、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な移動に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記光透過窓を介して視認される上記記号の表示および非表示が切り替わり、上記記号の表示および非表示の切り替わりならびに上記着色パターンの変化から、上記Ｘ方向またはＹ方向の変位を測定する方法が好ましく、中でも図１３に示されるように、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な移動に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記第１光透過窓を介して視認される上記第１記号列の変化が生じ、上記第１記号列の変化および上記着色パターンの変化から、上記Ｘ方向またはＹ方向の変位を測定する方法が好ましい。上記着色パターン板が固定された計測対象物の第１位置に対する上記遮光パターン板が固定された上記計測対象物の第２位置の相対的な位置のＸ方向またはＹ方向の変位の大きさが上記着色パターンの幅またはピッチｐ以上となった場合においても、上記記号の表示および非表示の切り替わりならびに上記着色パターンの変化から、上記Ｘ方向またはＹ方向の変位を測定することができるからである。
なお、図１３および図１４に示される変位可視化センサー１０では、第１光透過窓を介して視認される第１記号列２６の記号は１つであるが、第１光透過窓を介して視認される第１記号列２６の記号が複数となるように構成してもよい。
【０１３７】
（２）Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法
ａ．モアレ
第１実施態様の変位可視化センサーにおいて、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記遮蔽パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わさることで生じるモアレは、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位を表示可能なものである。
【０１３８】
ここで、図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、第１実施態様の変位可視化センサーの他の例で生じるモアレの変化を示す写真である。図１５に示される変位可視化センサー１０は、図９に示される着色パターン板２０と図１０に示される遮光パターン板３０とを有するものである。
【０１３９】
計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態では、図１５（ａ）に示されるように、光透過性ドットおよび遮光パターンが、ＸＹ平面において間隙ドットおよび着色パターンと同一の領域にそれぞれ配置される結果、Ｚ方向から平面視すると、全ての間隙ドットが光透過性ドットを介して視認されるので、複数の光透過性ドットのそれぞれを介して視認される複数の間隙ドットの集合部分が縞となるモアレが生じることはない。
【０１４０】
これに対して、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置に、図２における破線の矢印で示されるＺ方向の軸回りのθ方向の回転角度α°の変位が生じると、図１５（ｂ）に示されるように、計測対象物の第２位置に固定された遮光パターン板が、計測対象物の第１位置に固定された着色パターン板に対してＺ方向の軸回りのθ方向にα°回転する。この結果、Ｚ方向から平面視すると、一部の間隙ドットのみが光透過性ドットを介して視認されるようになるので、複数の光透過性ドットのそれぞれを介して視認される複数の間隙ドットの集合部分が縞となったモアレが観察されることになる。
【０１４１】
また、上記Ｚ方向の軸回りのθ方向の変位の回転角度α°が大きくなるのに従って、図１５（ｂ）〜図１５（ｃ）に示されるように、複数の光透過性ドットのそれぞれを介して視認される複数の間隙ドットの集合部分の数が多くなるので、モアレの縞の本数が多くなりモアレの縞のピッチＰが小さくなる。
【０１４２】
したがって、図１５に示される変位可視化センサー１０を用いることによって、Ｚ方向から平面視して、複数の光透過性ドットのそれぞれを介して視認される複数の間隙ドットの集合部分が縞となったモアレが観察されることをもって、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位が生じたことを可視化することができる。また、複数の光透過性ドットの配列方向が複数の間隙ドットの配列方向に対して傾く方向から、上記Ｚ方向の軸回りの変位の方向を求めることができる。さらに、上記モアレの縞のピッチＰを測定すれば、図１に示される変位可視化センサー１０と同様に、上記Ｚ方向の軸回りの変位の回転角度α°を測定することができる。
【０１４３】
上記モアレとしては、例えば、図１および図１５に示される可視化センサー１０で生じるモアレのように、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位の方向および大きさを測定可能なものが好ましい。
【０１４４】
このようなＺ方向の軸回りの変位の方向および大きさを測定可能なモアレが生じるようにするためには、上記着色パターン板における着色パターンおよび間隙パターンならびに上記遮光パターン板における遮光パターンおよび光透過パターンが、上記モアレの縞の変化から、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位の方向および大きさを測定し易いパターンであることが好ましい。具体的には、上記着色パターン板における着色パターンおよび間隙パターンが、上記「１．着色パターン板  （１）着色パターンおよび間隙パターン」の項目に記載の好ましいパターンであることが好ましく、上記遮光パターン板における遮光パターンおよび光透過パターンが、それぞれ上記「２．遮光パターン板  （１）遮光パターンおよび光透過パターン」の項目に記載の好ましいパターンであることが好ましい。
【０１４５】
ｂ．Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法
第１実施態様の変位可視化センサーを用いて、Ｚ方向から平面視して、上記モアレから、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位を可視化する方法としては、上記着色パターンおよび上記間隙パターンがラインアンドスペースパターンである場合には、例えば、図１および図５に示される変位可視化センサー１０を用いることによって、Ｚ方向から平面視して、複数の遮光ラインパターン３０Ｌと複数の着色ラインパターン２０Ｌとの交差部分が縞となったモアレが観察されることをもって、計測対象物２の第１位置２ａに対する第２位置２ｂの相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位が生じたことを検知する方法が挙げられる。また、遮光ラインパターン３０Ｌが着色ラインパターン２０Ｌに対して傾く方向、上記ラインアンドスペースパターンのピッチｐ、および上記モアレの縞のピッチＰから、上記Ｚ方向の軸回りの変位の方向および回転角度α°を測定する方法が挙げられる。
【０１４６】
また、上記着色パターンおよび上記間隙パターンが間隙ドットパターンである場合には、例えば、図１５に示される変位可視化センサー１０を用いることによって、Ｚ方向から平面視して、複数の光透過性ドット３０ｃのそれぞれを介して視認される複数の間隙ドット２０ｃの集合部分が縞となったモアレが観察されることをもって、上記Ｚ方向の軸回りの変位が生じたことを検知する方法が挙げられる。さらに、複数の光透過性ドット３０ｃの配列方向が複数の間隙ドット２０ｃの配列方向に対して傾く方向、上記間隙ドットパターンのピッチｐ、上記モアレの縞のピッチＰから、上記Ｚ方向の軸回りの変位の方向および回転角度α°を測定する方法が挙げられる。
【０１４７】
そして、上記ラインアンドスペースパターンおよび上記ドットパターンでは、これらのパターンのピッチｐ、上記モアレの縞のピッチＰ、および上記Ｚ方向の軸回りの変位の回転角度α°の間に下記式（２）の関係が成立する。このため、上記モアレの縞のピッチＰを測定すれば、上記Ｚ方向の軸回りの変位の回転角度α°が下記式（２）によって測定される。
【０１４８】
【数４】
2017223518.tif 000006
【０１４９】
ｃ．その他
上記Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法としては、上記に限定されるものではなく、その他の態様でもよい。
【０１５０】
ここで、図１６〜図１８は、第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略図である。図１６（ａ）は、図１６〜図１８に示される変位可視化センサーにおける着色パターン板を示す概略上面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＢ１部分の拡大図である。図１７（ａ）は、図１６〜図１８に示される変位可視化センサーにおける遮光パターン板を示す概略上面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＢ２部分の拡大図である。図１８（ａ）は、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態における図１６〜図１８に示される変位可視化センサーの示す概略上面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＢ３部分の拡大図である。
【０１５１】
変位可視化センサー１０における着色パターン板２０では、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示されるように、−Ｙ方向側のパターン領域２０ｂにおいて、Ｘ方向の幅をＬ１とする複数の直線状の赤色着色層２４がＸ方向にＳ１の間隔を空けてＹ方向に延びるように基板２２上に設けられている。これにより、赤色着色層２４からなるＸ方向の幅をＬ１とする着色ラインパターン２０Ｌおよび基板２２上における赤色着色層２４の未形成領域からなるＸ方向の幅をＳ１とする間隙スペースパターン２０ＳがＸ方向に交互に繰り返すラインアンドスペースパターンが設けられている。Ｘ方向の幅Ｌ１およびＳ１はそれぞれ７０μｍおよび８０μｍとなっている。
【０１５２】
そして、着色パターン板２０では、Ｙ方向側の記号列領域２０ｔにおいて、着色パターン板２０が固定された計測対象物の第１位置に対する遮光パターン板３０が固定された計測対象物の第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位の回転中心を求めるために用いられる第２記号列２８が基板２２上に設けられている。
第２記号列２８は、それぞれが９列である「−Ａ４〜＋Ａ４」、「−Ｂ４〜＋Ｂ４」、「−Ｃ４〜＋Ｃ４」、「−Ｄ４〜＋Ｄ４」、「−Ｅ４〜＋Ｅ４」、「−Ｆ４〜＋Ｆ４」、「−Ｇ４〜＋Ｇ４」、および「−Ｈ４〜＋Ｈ４」、および「−Ｉ４〜＋Ｉ４」の９つの記号列が、Ｙ方向に並んだ９行９列の行列である。
【０１５３】
また、変位可視化センサー１０における遮光パターン板３０では、図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示されるように、−Ｙ方向側のパターン領域３０ｂにおいて、Ｘ方向の幅をＬ２とする複数の直線状の遮光層３４が、Ｘ方向に幅Ｓ２の間隔を空けてＹ方向に延びるように透明基板３２上に設けられている。これにより、Ｚ方向から平面視して、遮光層３４からなるＸ方向の幅をＬ２とする遮光ラインパターン３０Ｌおよび透明基板３２上における遮光層３４の未形成領域からなるＸ方向の幅をＳ２とする光透過スペースパターン３０Ｓが交互に繰り返すラインアンドスペースパターンが設けられている。Ｘ方向の幅Ｌ２およびＳ２は、それぞれ７０μｍおよび８０μｍとなっており、上記Ｘ方向の幅Ｌ１およびＳ１と同一となっている。
【０１５４】
そして、遮光パターン板３０では、Ｙ方向側の光透過窓領域３０ｔにおいて、遮光層３４が、中央部の円形の間隙部３０ｇを除いて透明基板３２上に設けられている。これにより、第２記号列２８を視認するために用いられる第２光透過窓として、中央部の円形の間隙部３０ｇが設けられている。
【０１５５】
着色パターン板２０が固定された計測対象物の第１位置に対する遮光パターン板３０が固定された計測対象物の第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態では、図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示されるように、遮光ラインパターン３０Ｌおよび光透過スペースパターン３０Ｓが、ＸＹ平面において着色ラインパターン２０Ｌおよび間隙スペースパターン２０Ｓと同一の領域にそれぞれ配置される結果、Ｚ方向から平面視すると、着色ラインパターン２０ＬのＸ方向の幅Ｌ１の全体が遮光ラインパターン３０Ｌにより遮蔽されるので、光透過スペースパターン３０Ｓを介して着色ラインパターン２０Ｌが視認されることはない。また、Ｚ方向から平面視すると、上記第２光透過窓が第２記号列２８における「Ｅ０」と同一の領域に配置される結果、上記第２光透過窓を介して視認される第２記号列２８における記号として、「Ｅ０」が視認される。
【０１５６】
これに対して、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位として、図２における破線の矢印で示されるＺ方向の軸回りのθ方向の回転角度α°の変位が生じると、上記着色パターン板が上記遮光パターン板に対してＺ方向の軸回りに相対的に回転する。これに伴い、図示しないが、Ｚ方向から平面視すると、着色ラインパターン２０Ｌが遮光ラインパターン３０Ｌに対してα°傾くので、複数の光透過スペースパターン３０Ｓのそれぞれを介して複数の着色ラインパターン２０Ｌが視認されるようになる。これにより、複数の遮光ラインパターン３０Ｌと複数の着色ラインパターン２０Ｌとの交差部分が縞となったモアレが観察されることになる。また、Ｚ方向から平面視すると、上記第２光透過窓を介して視認される第２記号列２８における記号として、上記初期状態とは異なる記号が視認されることになる。
【０１５７】
したがって、遮光ラインパターン３０Ｌが着色ラインパターン２０Ｌに対して傾く方向、上記ラインアンドスペースパターンのピッチｐ、および上記モアレの縞のピッチＰから、上記式（２）を用いることによって、上記Ｚ方向の軸回りの変位の方向および回転角度α°を求めることができる。そして、上記Ｚ方向の軸回りの変位の方向および回転角度α°、ならびに上記初期状態から上記変位が生じた状態になるのに伴い、Ｚ方向から平面視して上記第２光透過窓を介して視認される第２記号列２８が変化する内容から、上記Ｚ方向の軸回りの変位の回転中心を求めることができる。
【０１５８】
また、ここで、図１９は、第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略上面図である。図１９には、図１８（ｂ）に示されるＢ３部分に対応する部分が示されている。
【０１５９】
図１９に示される変位可視化センサー１０における着色パターン板２０は、図１６に示される着色パターン板２０と同一の構成を有する。一方、図１９に示される変位可視化センサー１０における遮光パターン板３０は、Ｙ方向側の光透過窓領域において、遮光層３４が、二つの円形の間隙部３０ｇを除いて透明基板上に設けられていることより、上記第２光透過窓として、二つの円形の間隙部３０ｇが設けられている点を除いて、図１７に示される遮光パターン板３０と同一の構成を有する。
【０１６０】
図１９に示される変位可視化センサー１０では、着色パターン板２０が固定された計測対象物の第１位置に対する遮光パターン板３０が固定された計測対象物の第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態から、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位として、図２における破線の矢印で示されるＺ方向の軸回りのθ方向の回転角度α°の変位が生じるのに伴って、Ｚ方向から平面視して、二つの円形の間隙部３０ｇを介してそれぞれ視認される第２記号列が変化する。そして、二つの円形の間隙部３０ｇを介してそれぞれ視認される上記第２記号列が変化する内容から、上記Ｚ方向の軸回りの変位の回転中心および変位量を求めることができる。
【０１６１】
第１実施態様においては、上記Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法としては、図１６〜図１８に示される変位可視化センサー１０を用いた上記Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法のように、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記光透過窓を介して視認される上記記号の表示および非表示が切り替わり、上記モアレならびに上記記号の表示および非表示の切り替わりから、上記着色パターン板が固定された計測対象物の第１位置に対する上記遮光パターン板が固定された上記計測対象物の第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位の回転中心を求める方法が好ましい。中でも図１６〜図１８に示される変位可視化センサー１０を用いた上記Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法のように、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記第２光透過窓を介して視認される上記第２記号列の変化が生じ、上記モアレおよび上記第２記号列の変化から、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位の回転中心を求める方法が好ましい。視覚的に判別しやすい上記記号の表示および非表示の切り替わりから、上記回転中心を求めることができるからである。
【０１６２】
また、上記Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法としては、図１９に示される変位可視化センサー１０を用いた上記Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法のように、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記複数の光透過窓を介してそれぞれ視認される上記複数の記号の表示および非表示が切り替わり、上記複数の記号の表示および非表示の切り替わりから、上記回転中心および上記Ｚ方向の軸回りの変位を求める方法が好ましく、中でも図１９に示される変位可視化センサー１０を用いた上記Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法のように、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記複数の光透過窓を介してそれぞれ視認される上記記号列の変化が生じ、上記記号列の変化から、上記回転中心および上記Ｚ方向の軸回りの変位を求める方法が好ましい。視覚的に判別しやすい上記複数の記号の表示および非表示の切り替わりから、上記回転中心および上記Ｚ方向の軸回りの変位を求めることができるからである。
【０１６３】
また、第１実施態様においては、上記Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法としては、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記光透過窓を介して視認される上記記号の表示および非表示が切り替わり、上記記号の表示および非表示の切り替わりから、上記Ｚ方向の軸回りの変位を測定する方法が好ましく、中でも上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記第１光透過窓を介して視認される上記第１記号列の変化が生じ、上記第１記号列の変化から、上記Ｚ方向の軸回りの変位を測定する方法が好ましい。視覚的に判別しやすい上記記号の表示および非表示の切り替わりから、上記Ｚ方向の軸回りの変位を測定することができるからである。
【０１６４】
５．変位可視化センサー
第１実施態様の変位可視化センサーとしては、ここまでに説明した実施形態以外の実施形態であってよく、ここまでに説明した構成以外の構成を有するものでもよい。
【０１６５】
（１）互いに解像度が異なる複数のパターン領域
図２０（ａ）は、第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略上面図である。図２０（ｂ）は図２０（ａ）に示される着色パターン板を示す概略上面図であり、図２０（ｃ）は図２０（ａ）に示される遮光パターン板を示す概略上面図である。
【０１６６】
図２０（ａ）に示される変位可視化センサー１０は、図２０（ｂ）に示される着色パターン板２０と図２０（ｃ）に示される遮光パターン板３０とを有する。変位可視化センサー１０では、着色パターン板２０および遮光パターン板３０は、着色パターン板２０が計測対象物側となり、遮光パターン板３０が観察者側となるように平行に積層されている。また、着色パターン板２０および遮光パターン板３０は、Ｘ方向およびＹ方向に相対的に移動可能であり、Ｚ方向を軸として相対的に回転可能であるように積層されている。
【０１６７】
図２０（ｂ）に示されるように、着色パターン板２０は、第１〜第５着色パターン領域２０１〜２０５を有する。第１〜第５着色パターン領域２０１〜２０５のそれぞれには、Ｚ方向から平面視して、着色ラインパターン２０Ｌおよび間隙スペースパターン２０ＳがＹ方向に平行に延びてＸ方向に交互に繰り返すラインアンドスペースパターンが設けられている。着色ラインパターン２０ＬのＸ方向の幅Ｌ１および間隙スペースパターン２０ＳのＸ方向の幅Ｓ１は、第１着色パターン領域２０１ではＳ１／Ｌ１＝５０μｍ／５０μｍ、第２着色パターン領域２０１ではＳ１／Ｌ１＝１００μｍ／１００μｍ、第３着色パターン領域２０１ではＳ１／Ｌ１＝１５０μｍ／１５０μｍ、第４着色パターン領域２０１ではＳ１／Ｌ１＝２００μｍ／２００μｍ、第５着色パターン領域２０１ではＳ１／Ｌ１＝２５０μｍ／２５０μｍとなっている。
【０１６８】
また、図２０（ｃ）に示されるように、遮光パターン板３０は、第１〜第５遮光パターン領域３０１〜３０５を有する。第１〜第５遮光パターン領域３０１〜３０５のそれぞれには、Ｚ方向から平面視して、遮光ラインパターン３０Ｌおよび光透過スペースパターン３０ＳがＹ方向に平行に延びてＸ方向に交互に繰り返すラインアンドスペースパターンが設けられている。第１〜第５遮光パターン領域３０１〜３０５における遮光ラインパターン３０ＬのＸ方向の幅Ｌ２および光透過スペースパターン３０ＳのＸ方向の幅Ｓ２は、それぞれ第１〜第５着色パターン領域２０１〜２０５における上記幅Ｌ１およびＳ１と同一となっている。
【０１６９】
図２０（ａ）には、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態における変位可視化センサーが示されている。変位可視化センサー１０では、図２０（ａ）に示されているように、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位が生じていない初期状態において、Ｚ方向から平面視すると、第１〜第５遮光パターン領域３０１〜３０５が、ＸＹ平面において第１〜第５着色パターン領域２０１〜２０５と同一領域にそれぞれ配置されている。また、Ｚ方向から平面視して、第１〜第５遮光パターン領域３０１〜３０５が第１〜第５着色パターン領域２０１〜２０５とそれぞれ重なる複数の観察領域１０１〜１０５のそれぞれにおいて、遮光ラインパターン３０Ｌおよび光透過スペースパターン３０Ｓが、ＸＹ平面において着色ラインパターン２０Ｌおよび間隙スペースパターン２０Ｓと同一の領域にそれぞれ配置される。この結果、複数の観察領域１０１〜１０５のそれぞれにおいて、Ｚ方向から平面視すると、着色ラインパターン２０ＬのＸ方向の幅Ｌ１の全体が、Ｘ方向の幅Ｌ２がＬ１と同一の遮光ラインパターン３０Ｌにより遮蔽されるので、光透過スペースパターン３０Ｓを介して着色ラインパターン２０Ｌが視認されることはない。なお、計測対象物の第１位置と第２位置との間のＸ方向の距離ｘは１００ｍｍである。
【０１７０】
これに対して、図２１（ａ）〜図２２（ｂ）は、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の変位が生じた状態における図２０（ａ）に示される変位可視化センサーの示す概略上面図である。
【０１７１】
計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の５０μｍの変位が生じると、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置が上記初期状態における位置からＸ方向に５０μｍ移動する。これにより、計測対象物の第２位置に固定された遮光パターン板３０が、計測対象物の第１位置に固定された着色パターン板２０に対してＸ方向に５０μｍ移動する。この結果、遮光ラインパターン３０Ｌが、ＸＹ平面において着色ラインパターン２０Ｌと同一の領域から相対的にＸ方向に５０μｍ移動する。これにより、図２１（ａ）に示されるように、複数の観察領域１０１〜１０５のうちの第１観察領域１０１においてのみ、着色ラインパターン２０ＬのＸ方向の幅の全体が光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認されることになり、複数の観察領域１０１〜１０５のうち第１観察領域１０１のみが濃く着色されることになる。
【０１７２】
そして、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の１００μｍの変位が生じると、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置が上記初期状態における位置からＸ方向に１００μｍ移動する。これにより、遮光ラインパターン３０Ｌが、ＸＹ平面において着色ラインパターン２０Ｌと同一の領域から相対的にＸ方向に１００μｍ移動する。これにより、図２１（ｂ）に示されるように、複数の観察領域１０１〜１０５のうちの第１観察領域１０１および第２観察領域１０２において、着色ラインパターン２０ＬのＸ方向の幅の全体が光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認されることになり、複数の観察領域１０１〜１０５のうち第１観察領域１０１および第２観察領域１０２が濃く着色されることになる。同様に、Ｘ方向の１５０μｍの変位が生じると、図２１（ｃ）に示されるように、複数の観察領域１０１〜１０５のうち第１観察領域１０１および第３観察領域１０３が濃く着色され、Ｘ方向の２００μｍの変位が生じると、図２２（ａ）に示されるように、複数の観察領域１０１〜１０５のうち第１観察領域１０１、第２観察領域１０２、および第４観察領域１０４が濃く着色され、Ｘ方向の２５０μｍの変位が生じると、図２２（ｂ）に示されるように、複数の観察領域１０１〜１０５のうち第１観察領域１０１および第５観察領域１０５が濃く着色されることになる。
【０１７３】
したがって、図２０（ａ）に示される変位可視化センサー１０では、Ｚ方向から平面視して、ラインパターンおよびスペースパターンのＸ方向の幅が異なることで解像度が異なる複数の観察領域１０１〜１０５において、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認される着色ラインパターン２０Ｌの変化をそれぞれ観察することができる。このため、計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向の変位の大きさの変化を分かり易く表示することができる。つまり、測定することができる変位の大きさを異なるように設定した複数の表示領域において、変位を測定することができるので、変位の大きさを詳細に測定することができる。
【０１７４】
第１実施態様の変位可視化センサーとしては、図２０（ａ）に示される変位可視化センサー１０のように、上記着色パターン板は、複数の着色パターン領域を有し、上記複数の着色パターン領域は上記着色パターンをそれぞれ有し、上記遮光パターン板は、上記複数の着色パターン領域とそれぞれ重なり合う複数の遮光パターン領域を有し、上記複数の遮光パターン領域は上記遮光パターンおよび光透過パターンをそれぞれ有し、上記複数の着色パターン領域は、互いに解像度が異なり、互いに重なり合う上記複数の遮光パターン領域とはそれぞれ解像度が同一であるものが好ましい。上記第１パターン表示板と上記第２パターン表示板との相対的な移動に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記複数の遮光パターン領域が上記複数の着色パターン領域にそれぞれ重ねて配置された解像度が異なる複数の表示領域にて、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの変化が生じる。このため、上記複数の表示領域のそれぞれにて生じる上記着色パターンの変化により、上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の上記Ｘ方向またはＹ方向の変位の大きさの変化を分かり易く表示することができるからである。つまり、表示することができる上記変位の大きさを異なるように設定した上記複数の表示領域において、上記変位を表示することができるので、上記変位の大きさを詳細に測定することができるからである。
【０１７５】
なお、第１実施態様において、上記着色パターン領域の解像度とは、上記着色パターン領域に上記一定規則で繰り返すように設けられた上記着色パターンおよび間隙パターンの密度を意味し、上記遮光パターン領域の解像度とは、上記遮光パターン領域に上記一定規則で繰り返すように設けられた上記遮蔽パターンおよび光透過パターンの密度を意味する。上記複数の着色パターン領域の解像度は上記複数の遮光パターン領域とそれぞれ同一であり、上記遮光パターン領域が前着色パターン領域にそれぞれ重ねて配置された上記表示領域では、上記着色パターン領域の解像度が小さいほど、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの小さい変化を観察することができるので、上記表示領域の解像度が小さくなる。
【０１７６】
（２）着色パターン板および遮光パターン板の配置
第１実施態様の変位可視化センサーとしては、上記着色パターン板が上記基板および上記基板の一方の面にパターン状に設けられた上記着色層を有し、上記遮光パターン板が上記透明基板および上記透明基板の一方の面にパターン状に設けられた上記遮光層を有する場合において、上記着色パターン板および遮光パターン板の配置が特に限定されるものではないが、例えば、上記着色パターン板および遮光パターン板が、上記着色層側の面と上記遮光層側の面とを対向させるように配置されたものでもよいし、上記着色層側の面と上記遮光層側とは反対側の面とを対向させるように配置されたものでもよい。
【０１７７】
（３）枠
第１実施態様の変位可視化センサーとしては、図１ならびに後述する図２３および図２５に示される変位可視化センサー１０のように、上記着色パターン板または上記遮光パターン板の外周を取り囲む枠をさらに有し、上記枠と計測対象物との熱膨張率差が、上記着色パターン板または上記遮光パターン板と上記計測対象物との熱膨張率差よりも小さいものが好ましい。上記変位可視化センサーが上記変位を可視化する対象とする上記計測対象物が熱膨張する時に、上記変位可視化センサーにおける上記着色パターン板または上記遮光パターン板は、熱膨張率が上記計測対象物と近い枠によって外周が取り囲まれているために上記計測対象物に追随して膨張することになる。このため、上記変位可視化センサーを用いて、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位を可視化または測定する場合に、上記計測対象物と上記着色パターン板または上記遮光パターン板との熱膨張率差の影響を抑制することができるからである。
【０１７８】
上記枠としては、上記計測対象物との熱膨張率差が、上記着色パターン板または上記遮光パターン板と上記計測対象物との熱膨張率差よりも小さいものであれば特に限定されるものではなく、例えば、上記計測対象物がコンクリート製である場合には、金属枠等が挙げられ、上記計測対象物が木製である場合には、木製の枠等が挙げられる。
【０１７９】
（４）接着層
第１実施態様の変位可視化センサーとしては、後述する図２３および図２５に示される変位可視化センサー１０のように、上記着色パターン板または上記遮光パターン板の片面に接着層が設けられているものが好ましい。上記着色パターン板または上記遮光パターン板の片面を、上記計測対象物に上記接着層を用いて接着することにより固定することができる。このため、上記変位可視化センサーが上記変位を可視化する対象とする上記計測対象物が熱膨張する時に、上記変位可視化センサーにおける上記着色パターン板または上記遮光パターン板は、上記片面が上記接着層により上記計測対象物に接着されているために上記計測対象物に追随して膨張することになる。このため、上記変位可視化センサーを用いて、上記計測対象物における変位および上記計測対象物の表面形状の経時的な変化を可視化または測定する場合に、上記計測対象物と上記着色パターン板または上記遮光パターン板との熱膨張率差の影響を抑制することができるからである。
【０１８０】
（５）その他
第１実施態様の変位可視化センサーとしては、後述する図２５に示される変位可視化センサー１０のように、上記着色パターン板または上記遮光パターン板の外周を取り囲む上記枠をさらに有し、かつ上記着色パターン板または上記遮光パターン板の片面に接着層が設けられているものでもよい。上記「（３）枠」の項目に記載の効果および上記「（４）接着層」の項目に記載の効果の両方が得られるからである。
【０１８１】
６．使用方法
第１実施態様の変位可視化センサーは、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＸ方向またはＹ方向の変位を測定する用途、および上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置のＺ方向の軸回りの変位を可視化する用途以外の用途にも使用することが可能である。
【０１８２】
図２３（ａ）は、第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略上面図である。図２３（ｂ）は図２３（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。図２３（ａ）に示される変位可視化センサー１０は、着色パターン板２０と遮光パターン板３０とを有する。また、変位可視化センサー１０は、遮光パターン板３０を補強し、遮光パターン板３０の外周を取り囲む第２金属枠４０ｂをさらに有する。着色パターン板２０の片面全体に計測対象物２に固定するために用いられる接着層６０が設けられている。着色パターン板２０の片面全体は、計測対象物２においてＸ方向の幅をＷとしかつＹ方向にも幅を有する計測対象領域２ｃの表面全体に接着層６０を介して貼り付けられている。また、遮光パターン板３０は、第２金属枠４０ｂを介して、接着層６０によって計測対象物２の第２位置２ｂに固定されている。これにより、変位可視化センサー１０は、計測対象物２に設置されている。
【０１８３】
変位可視化センサー１０では、図２３（ｂ）に示されるように、着色パターン板２０および遮光パターン板３０は、着色パターン板２０が計測対象物側となり、遮光パターン板３０が観察者側となるように平行に積層されている。また、着色パターン板２０および遮光パターン板３０は、Ｘ方向およびＹ方向に相対的に移動可能であり、Ｚ方向を軸として相対的に回転可能であるように積層されている。また、図示しないが、着色パターン板２０は、基板２２が可撓性を有することを除いて図３（ａ）〜図３（ｃ）に示される着色パターン板２０と同一の構成を有する。また、遮光パターン板３０は、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示される遮光パターン板３０と同一の構成を有する。
【０１８４】
図２３に示される変位可視化センサー１０では、着色パターン板２０の片面全体が計測対象領域２ｃの表面全体に接着層６０を介して貼り付けられ、かつ着色パターン板２０の基板２２が可撓性を有する。したがって、計測対象領域２ｃの表面において凹凸が生じると、凹凸が生じた部分で着色パターン板２０が湾曲することになる。これにより、凹凸が生じた部分では、Ｚ方向から平面視すると、凹凸が生じていない状態では遮光ラインパターン３０Ｌにより遮蔽されていた着色ラインパターン２０Ｌが、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認されることになるか、または着色ラインパターン２０ＬがＸＹ平面においてＹ方向に平行な遮光ラインパターン３０Ｌに対して傾くので、Ｚ方向から平面視すると、遮光ラインパターン３０Ｌと着色ラインパターン２０Ｌとの交差部分が縞となったモアレが観察されることになる。このため、凹凸の発生および凹凸の発生位置を可視化することができる。
【０１８５】
また、図２４（ａ）は、図２３に示される変位可視化センサー１０において、着色ラインパターンがＸＹ平面においてＹ方向に平行な遮光ラインパターンに対して傾くことによって、Ｚ方向から平面視して、遮光ラインパターンと着色ラインパターンとの交差部分が縞となったモアレが観察される領域を示す概略上面図である。
【０１８６】
図２４（ａ）に示される観察領域の中央部において、上記計測対象物２における上記計測対象領域２ｃの表面に出っ張りが生じた場合には、図２４（ａ）に示されるモアレ１０Ｍは、図２４（ｂ）に示されるように、一点鎖線で示される上記出っ張りの発生領域において円形に変形する。また、図２４（ａ）に示される観察領域におけるＹ方向側の領域において上記計測対象物２における上記計測対象領域２ｃの表面にＸ方向に延びるクラックが生じた場合には、図２４（ａ）に示されるモアレ１０Ｍは、図２４（ｃ）に示されるように、一点鎖線で示される上記クラックの領域においてＹ方向の幅が拡張する。図２３（ａ）に示される変位可視化センサーでは、例えば、図２４に示されるようなモアレ１０Ｍの変化からも、計測対象領域２ｃの表面における線状または点状の凹凸を含む凹凸の発生および凹凸の発生位置を可視化することが可能である。
【０１８７】
さらに、上記計測対象物２における上記計測対象領域２ｃにおいて、Ｘ方向もしくはＹ方向の変位またはＺ方向の軸回りの変位が生じると、着色パターン板２０は変位が生じた部分で圧縮または膨張することになる。これにより、上記変位が生じた部分では、Ｚ方向から平面視すると、上記変位が生じていない状態では遮光ラインパターン３０Ｌにより遮蔽されていた着色ラインパターン２０Ｌが、光透過スペースパターン３０Ｓを介して視認されることになるか、または着色ラインパターン２０ＬがＸＹ平面においてＹ方向に平行な遮光ラインパターン３０Ｌに対して傾くので、Ｚ方向から平面視すると、遮光ラインパターン３０Ｌと着色ラインパターン２０Ｌとの交差部分が縞となったモアレが観察されることになる。このため、上記変位の発生および上記変位の発生位置を可視化することができる。
【０１８８】
また、図２５（ａ）は第１実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略上面図である。図２５（ｂ）は図２５（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。図２５に示される変位可視化センサー１０は、図２５（ｂ）に示されるように、着色パターン板２０を補強し、着色パターン板２０の外周を取り囲む第１金属枠４０ａをさらに有する点を除いて、図２３に示される変位可視化センサー１０と同一の構成を有する。図２５に示される変位可視化センサー１０でも、図２３に示される変位可視化センサー１０と同様に、変位の発生および発生位置を可視化することができる。
【０１８９】
第１実施態様の変位可視化センサーは、図２３および図２５に示される変位可視化センサー１０のように、上記計測対象物の表面形状の経時的な変化を測定する用途、および上記計測対象物の各位置における変位を測定する用途で使用することが可能である。
【０１９０】
また、上記変位可視化センサーとしては、上記着色パターン板が、可撓性を有するものが好ましいが、例えば、上記変位可視化センサーを、上記計測対象物の表面形状の経時的な変化を測定する用途で使用する場合には、上記変位可視化センサーとしては、上記着色パターン板が、上記計測対象物の表面形状の経時的な変化を測定可能とする可撓性を有するものが好ましい。このような可撓性を有する上記着色パターン板に用いられる上記基板としては、引張弾性率（ヤング率）が低く、引張強さの大きい樹脂製基板が用いられるのが好ましい。小さな応力で変形し易く、大きな引張応力が負荷されても破断しにくいので、上記着色パターン板を、上記可撓性を好適に有するものにすることができるからである。中でもＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン等が用いられるのが好ましく、特にポリウレタン等が用いられるのが好ましい。上記着色パターン板を、上記可撓性をさらに好適に有するものにすることができるからである。
【０１９１】
さらに、例えば、上記変位可視化センサーを、上記計測対象物の各位置における変位を測定する用途で使用する場合には、上記変位可視化センサーとしては、上記着色パターン板が、上記計測対象物の各位置における変位を測定可能とする可撓性を有するものが好ましい。このような可撓性を有する着色パターン板に用いられる上記基板としては、引張弾性率（ヤング率）が低く、引張強さの大きい樹脂製基板が用いられるのが好ましい。小さな応力で変形し易く、大きな引張応力が負荷されても破断しにくいので、上記着色パターン板を、上記可撓性を好適に有するものにすることができるからである。中でもＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン等が用いられるのが好ましく、特にポリウレタン等が用いられるのが好ましい。上記着色パターン板を、上記可撓性をさらに好適に有するものにすることができるからである。
【０１９２】
７．計測対象物
第１実施態様の変位可視化センサーを用いて変位を測定または可視化する計測対象物としては、例えば、法面（のりめん）、高層建造物等のようなコンクリート製の人工構造物や、橋、トンネル、電車、船、飛行機等のような鉄製の人工構造物等における計測領域が挙げられる。中でも、法面、高層建造物等のようなコンクリート製の人工構造物における計測領域が好ましい。法面、高層建造物等のようなコンクリート製の人工構造物における計測領域において可視化する必要がある大きさの変位であれば、上記変位可視化センサーによって確実に可視化することができるからである。
【０１９３】
ここで、法面とは、切土や盛土により作られる人工的な斜面のことである。法面における計測領域については、計測領域の長さに対する０．１％以上の法面に平行な直線方向の変位を可視化する必要がある。上記変位可視化センサーであれば、法面における計測領域について、計測領域の長さに対する０．１％以上の法面に平行な直線方向の変位を可視化することができる。また、高層建造物の壁面における計測領域については、計測領域の長さに対する０．１％以上の壁面に平行な直線方向の変位を可視化する必要がある。上記変位可視化センサーであれば、高層建造物の壁面における計測領域について、計測領域の長さに対する０．１％以上の壁面に平行な直線方向の変位を可視化することができる。
【０１９４】
８．製造方法
第１実施態様の変位可視化センサーの製造方法としては、上記着色パターン板を製造する工程と、上記遮光パターン板を製造する工程とを有する製造方法であれば特に限定されるものではない。上記着色パターン板を製造する工程および上記遮光パターン板を製造する工程としては、例えば、一般的なカラーフィルタの製造方法により、上記着色パターン板および上記遮光パターン板をそれぞれ製造する工程等が挙げられる。
【０１９５】
ＩＩ．第２実施態様
第２実施態様の変位可視化センサーは、一定規則で繰り返す着色パターンを有する着色パターン板と、上記一定規則で繰り返す遮光パターンおよび光透過パターンを有する遮光パターン板と、上記着色パターン板および上記遮光パターン板を互いに回転可能に連結する回転軸部を有し、上記着色パターン板および上記遮光パターン板は、上記遮光パターン板が観察者側となるように重ねて配置され、上記着色パターン板および上記遮光パターン板の上記回転軸部を回転中心とする相対的な回転に伴い、上記観察者側から視認される上記遮蔽パターンと、上記観察者側から上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わされることでモアレが生じ、上記モアレにより、上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の上記回転軸部の軸回りの変位を表示することを特徴とする。
【０１９６】
以下では、上記着色パターン板および上記遮光パターン板は、両板が互いに連結された上記回転軸部を回転中心として、上記着色パターン板の着色パターン側の面または上記遮光パターン板の遮光パターン側の面に沿った第１の方向および第２の方向を含む面と交わる第３の方向の軸回りに相対的に回転可能であるものを例として、第２実施態様の変位可視化センサーについて説明する。
【０１９７】
第２実施態様における「第１の方向」および「第２の方向」ならびに「第３の方向」については、上記「Ｉ．第１実施態様」の項目に記載の「第１の方向」および「第２の方向」ならびに「第３の方向」と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１９８】
また、以下では、上記第１の方向および上記第２の方向ならびに上記第３の方向の具体例として、上記「Ｉ．第１実施態様」の項目に記載の具体例と同様の具体例を用いて、第２実施態様の変位可視化センサーを説明する。また、上記変位可視化センサーを上記観察者側から視認する態様として、上記「Ｉ．第１実施態様」の項目に記載の態様と同様の態様を用いて、第２実施態様の変位可視化センサーを説明する。
なお、以下の説明において、「ＸＹ平面」、「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、「Ｚ方向」、「−Ｘ方向」、「−Ｙ方向」、「−Ｚ方向」、および「Ｚ方向から平面視」とは、上記「Ｉ．第１実施態様」の項目に記載の内容と同様の内容を意味する。さらに、以下では、上記「Ｉ．第１実施態様」の項目に記載の変位可視化センサーと同様に、寸法として、具体的な数値を用いて第２実施態様の変位可視化センサーを説明している箇所があるが、上記寸法は適宜調整することができるものである。
【０１９９】
第２実施態様の変位可視化センサーの一例について図面を参照しながら説明する。図２６（ａ）は、変位可視化対象物が基準構造物に対してＺ方向の軸回りに相対的に傾斜している状態における第２実施態様の変位可視化センサーの一例を示す概略上面図である。図２６（ｂ）は図２６（ａ）に示される変位可視化センサーにおける着色パターン板を示す概略上面図である。
【０２００】
ここで、第２実施態様において、「変位可視化対象物」とは、基準構造物または地面に対する傾斜を可視化する対象物を意味し、「基準構造物」とは、変位可視化対象物の傾斜の基準となる構造物を意味する。
【０２０１】
図２６（ａ）に示される変位可視化センサー１０は、着色パターン板２０と遮光パターン板３０とを有する。変位可視化センサー１０は、着色パターン板２０および遮光パターン板３０の外周をそれぞれ取り囲み、両板にそれぞれ固定された第１金属枠４０ａおよび第２金属枠４０ｂをさらに有する。変位可視化センサー１０では、着色パターン板２０および遮光パターン板３０は、着色パターン板２０が基準構造物側となり、遮光パターン板３０が観察者側となるように平行に積層されている。
【０２０２】
図２６（ｂ）に示されるように、着色パターン板２０に固定された第１金属枠４０ａは、鉄製の基準構造物４（計測対象物の第１位置）に接着層６０によって固定されている。一方、図２６（ａ）に示されるように、遮光パターン板３０に固定された第２金属枠４０ｂにおける−Ｘ方向側の端部は基準構造物４および変位可視化対象物３（計測対象物の第２位置）に固定されておらず、第２金属枠４０ｂにおけるＸ方向側の端部は接着層６０によって変位可視化対象物３に固定されている。
【０２０３】
そして、着色パターン板２０に固定された第１金属枠４０ａおよび遮光パターン板３０に固定された第２金属枠４０ｂは、−Ｘ方向側における−Ｙ方向側の取付け位置において、第１金属枠４０ａおよび第２金属枠４０ｂを貫通する回転軸部材７０（回転軸部）を介して互いに取付けられている。これにより、遮光パターン板３０および着色パターン板２０は、回転軸部材７０により互いに回転可能に連結されている。仮に、第２金属枠４０ｂにおけるＸ方向側の端部が変位可視化対象物３に固定されていなかったとすると、第２金属枠４０ｂは、回転軸部材７０を回転中心として、第１金属枠４０ａに対してＺ方向の軸回りに相対的に回転可能となっているので、遮光パターン板３０は、回転軸部材７０を回転中心として、着色パターン板２０に対してＺ方向の軸回りに相対的に回転可能となっている。
なお、着色パターン板２０に対する遮光パターン板３０の相対的な位置のＸ方向またはＹ方向の移動は、回転軸部材７０によって制限されている。また、着色パターン板２０に対する遮光パターン板３０の相対的な位置のＺ方向の軸回りの回転は、回転軸部材７０を回転中心とする場合を除いて回転軸部材７０によって制限されている。
【０２０４】
図２６（ａ）に示される着色パターン板２０は、図３に示される着色パターン板２０と同一の着色パターン板であり、図２６（ｂ）に示される遮光パターン板３０は、図４に示される遮光パターン板３０と同一の遮光パターン板である。
【０２０５】
図２６（ａ）に示される変位可視化センサー１０において、変位可視化対象物３が基準構造物４に対してＺ方向の軸回りに相対的に傾斜していない初期状態では、変位可視化対象物３および遮光パターン板３０は、図２６（ａ）において一点鎖線で示される初期配置位置にそれぞれ配置される。Ｚ方向から平面視して、遮光パターン板３０の上記初期配置位置は、着色パターン板２０の配置位置と同一となっている。
【０２０６】
これに対して、変位可視化対象物３が基準構造物４に対してＺ方向の軸回りに相対的にα°傾斜している状態では、図２６（ａ）に示されるように、Ｚ方向から平面視して、変位可視化対象物３の配置位置は、上記初期配置位置がＺ方向の軸回りに相対的に回転した位置となる。これにより、図２６（ａ）に示されるように、変位可視化対象物３に第２金属枠４０ｂを介して固定された遮光パターン板３０は、回転軸部材７０を回転中心として、着色パターン板２０に対してＺ方向の軸回りに相対的にα°回転することになる。
【０２０７】
ここで、図２７（ａ）〜図２７（ｃ）は、遮光パターン板が回転軸部材を回転中心として着色パターン板に対してＺ方向の軸回りに相対的に回転するのに伴って、図２６に示される変位可視化センサーの表示が変化する様子を示す概略上面図である。
【０２０８】
上記初期状態では、図２７（ａ）に示されるように、Ｚ方向から平面視すると、遮光ラインパターンおよび光透過スペースパターンが着色ラインパターンおよび間隙スペースパターン２０Ｓと同一の領域にそれぞれ配置される結果、着色ラインパターンの全体が遮光ラインパターンにより遮蔽される。
【０２０９】
これに対して、図２６（ａ）に示されるように、遮光パターン板３０が回転軸部材７０を回転中心として着色パターン板２０に対してＺ方向の軸回りに相対的にα°回転するのに伴って、Ｚ方向から平面視して、着色ラインパターンが遮光ラインパターンに対してα°傾くことになる。
【０２１０】
遮光パターン板３０が回転軸部材７０を回転中心として着色パターン板２０に対してＺ方向の軸回りに相対的に回転する回転角度α°が微小であるうちは、図２７（ｂ）に示されるように、遮光ラインパターンが着色ラインパターンに対して傾く角度α°も微小である。このため、Ｚ方向から平面視すると、Ｙ方向に平行な複数の光透過スペースパターンのそれぞれを介して一つの着色ラインパターンが視認される。これにより、Ｚ方向から平面視した変位可視化センサー１０の表示は、複数の遮光ラインパターンと複数の着色ラインパターンとが合わさったものとなるが、後述するモアレが観察されることはない。
【０２１１】
一方、遮光パターン板３０が回転軸部材７０を回転中心として着色パターン板２０に対してＺ方向の軸回りに相対的に回転する回転角度α°が大きくなると、図２７（ｃ）に示されるように、遮光ラインパターンが着色ラインパターンに対して傾く角度α°が大きくなる。この結果、Ｚ方向から平面視すると、Ｙ方向に平行な複数の光透過スペースパターンのそれぞれを介して複数の着色ラインパターンが視認される。これにより、複数の遮光ラインパターンと複数の着色ラインパターンとの交差部分が縞となったモアレが観察される。そして、図１に示される変位可視化センサー１０と同様に、回転角度α°が大きくなるほど、モアレの縞の本数が多くなりモアレの縞のピッチＰが小さくなる。
【０２１２】
遮光ラインパターンが着色ラインパターンに対して傾く方向からは、遮光パターン板３０が着色パターン板２０に対してＺ方向の軸回りに相対的に回転する方向がわかる。また、上記ラインアンドスペースパターンのピッチｐ、上記モアレの縞のピッチＰ、および上記回転角度α°には下記式（２）の関係が成立する。このため、上記モアレの縞のピッチＰを測定すれば、上記回転角度α°が下記式（２）によって求められる。
【０２１３】
【数５】
2017223518.tif 000007
【０２１４】
以上のように、第２実施態様の変位可視化センサーによれば、Ｚ方向から平面視して、上記遮蔽パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わされることで生じるモアレにより、上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の上記回転軸部を回転中心とするＺ方向の軸回りの変位を表示することができる。これにより、基準構造物（計測対象物の第１位置）に対する変位可視化対象物（計測対象物の第２位置）の上記回転軸部を回転中心とするＺ方向の軸回りの傾斜を表示することができる。特に、上記着色パターン板および上記遮光パターン板の態様によっては、上記Ｚ方向の軸回りの変位の方向および大きさを測定することができるので、上記Ｚ方向の軸回りの傾斜の方向および角度を測定することができる。したがって、計測対象物について、軸回りの変位をその方向および大きさを含めて可視化することができる。
なお、第２実施態様の変位可視化センサーでは、上記第１の方向および上記第２の方向の具体例として、Ｘ方向以外の方向およびＹ方向以外の方向をそれぞれ用い、上記第３の方向の具体例としてＺ方向以外の方向を用いたとしても、同様の効果が得られる。また、上記変位可視化センサーを、Ｚ方向の上記観察者側から平面視する代わりに、Ｚ方向以外の方向の上記観察者側から視認したとしても、同様の効果が得られる。
【０２１５】
以下、第２実施態様の変位可視化センサーにおける各構成について説明する。
【０２１６】
１．着色パターン板
第２実施態様における着色パターン板としては、記号が設けられているものが好ましく、中でもＺ方向の軸回りの変位を示す第３記号列が設けられているものが好ましい。後述する「４．モアレとＺ方向の軸回りの変位の可視化方法  （２）Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法」の項目において詳細に説明するように、後述する光透過窓を介して視認される視覚的に判別しやすい上記記号の表示および非表示の切り替わりから、上記Ｚ方向の軸回りの変位を測定することができるからである。
【０２１７】
上記構成を除くと、第２実施態様における着色パターン板については、上記「Ｉ．第１実施態様  １．着色パターン板  （１）着色パターンおよび間隙パターン  ｃ．その他」の項目および上記「Ｉ．第１実施態様  １．着色パターン板  （２）着色パターン板  ｃ．その他」の項目に記載の構成を除いて、上記「Ｉ．第１実施態様  １．着色パターン板」の項目に記載の着色パターン板と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０２１８】
２．遮光パターン板
第２実施態様における遮光パターン板としては、上記記号を視認できる光透過窓が設けられているものが好ましく、中でも上記光透過窓として上記第３記号列を視認するために用いられる第３光透過窓が設けられているものが好ましい。後述する「４．モアレとＺ方向の軸回りの変位の可視化方法  （２）Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法」の項目において詳細に説明するように、上記光透過窓を介して視認される視覚的に判別しやすい上記記号の表示および非表示の切り替わりから、上記Ｚ方向の軸回りの変位を測定することができるからである。
【０２１９】
上記構成を除くと、第２実施態様における遮光パターン板については、上記「Ｉ．第１実施態様  ２．遮光パターン板  （２）遮光パターン板  ｃ．その他」の項目に記載の構成を除いて、上記「Ｉ．第１実施態様  ２．遮光パターン板」の項目に記載の遮光パターン板と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０２２０】
３.着色パターン板および遮光パターン板の組み合わせ
第２実施態様における着色パターン板および遮光パターン板の組み合わせについては、上記「Ｉ．第１実施態様  ３.着色パターン板および遮光パターン板の組み合わせ」の項目に記載の遮光パターン板と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０２２１】
４．モアレとＺ方向の軸回りの変位の可視化方法
第２実施態様の変位可視化センサーでは、上記着色パターン板および上記遮光パターン板の上記回転軸部を回転中心とする相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記遮蔽パターンと、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わされることでモアレが生じる。そして、上記モアレにより、上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の上記回転軸部を回転中心とするＺ方向の軸回りの変位を表示する。以下、上記モアレおよびＺ方向の軸回りの変位の可視化方法について詳細に説明する。
【０２２２】
（１）モアレ
上記モアレについては、上記着色パターン板および上記遮光パターン板の上記回転軸部を回転中心とする相対的な回転に伴い生じることを除いて、上記「Ｉ．第１実施態様  ４．変位可視化センサーの表示と変位の測定方法および可視化方法  （２）Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法  ａ．モアレ」の項目に記載のモアレと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０２２３】
（２）Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法
第２実施態様の変位可視化センサーを用いて、Ｚ方向から平面視して、上記モアレから、上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の上記回転軸部を回転中心とするＺ方向の軸回りの変位を可視化する方法としては、例えば、上記着色パターンおよび上記間隙パターンがラインアンドスペースパターンである場合には、例えば、図２６に示される変位可視化センサー１０を用いることによって、Ｚ方向から平面視して、複数の光透過スペースパターンのそれぞれを介して一つの着色ラインパターンが視認されることをもって、上記相対的な位置の上記回転軸部を回転中心とするＺ方向の軸回りの微小変位が生じたことを検知する方法が挙げられる。また、Ｚ方向から平面視して、複数の遮光ラインパターンと複数の着色ラインパターンとの交差部分が縞となったモアレが観察されることをもって、上記相対的な位置の上記回転軸部を回転中心とするＺ方向の軸回りのより大きな変位が生じたことを検知する方法が挙げられる。さらに、遮光ラインパターンが着色ラインパターンに対して傾く方向、上記ラインアンドスペースパターンのピッチｐ、および上記モアレの縞のピッチＰから、上記Ｚ方向の軸回りの変位の方向および回転角度α°を求める方法が挙げられる。
【０２２４】
また、例えば、上記着色パターンおよび上記間隙パターンが間隙ドットパターンである場合には、例えば、Ｚ方向から平面視して、図９に示される複数の光透過性ドット３０ｃのそれぞれを介して視認される図１０に示される複数の間隙ドット２０ｃの集合部分が縞となったモアレが観察されることをもって、上記Ｚ方向の軸回りの変位が生じたことを検知する方法が挙げられる。さらに、複数の光透過性ドット３０ｃの配列方向が複数の間隙ドット２０ｃの配列方向に対して傾く方向、上記間隙ドットパターンのピッチｐ、上記モアレの縞のピッチＰから、上記Ｚ方向の軸回りの変位の方向および回転角度α°を求める方法が挙げられる。
【０２２５】
そして、上記ラインアンドスペースパターンおよび上記ドットパターンでは、これらのパターンのピッチｐ、上記モアレの縞のピッチＰ、および上記Ｚ方向の軸回りの変位の回転角度α°の間に下記式（２）の関係が成立する。このため、上記モアレの縞のピッチＰを測定すれば、上記Ｚ方向の軸回りの変位の回転角度α°が下記式（２）によって求められる。
【０２２６】
【数６】
2017223518.tif 000008
【０２２７】
また、第２実施態様においては、上記相対的な位置の上記回転軸部を回転中心とするＺ方向の軸回りの変位の可視化方法としては、上記着色パターン板および上記遮光パターン板の上記回転軸部を回転中心とする相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記光透過窓を介して視認される上記記号の表示および非表示が切り替わり、上記記号の表示および非表示の切り替わりから、上記Ｚ方向の軸回りの変位を測定する方法が好ましく、中でも上記着色パターン板および上記遮光パターン板の上記回転軸部を回転中心とする相対的な回転に伴い、Ｚ方向から平面視して、上記第３光透過窓を介して視認される上記第３記号列の変化が生じ、上記第３記号列の変化から、上記Ｚ方向の軸回りの変位を測定する方法が好ましい。視覚的に判別しやすい上記記号の表示および非表示の切り替わりから、上記Ｚ方向の軸回りの変位を測定することができるからである。
【０２２８】
５．変位可視化センサー
第２実施態様の変位可視化センサーとしては、ここまでに説明した実施形態以外の実施形態であってよく、ここまでに説明した構成以外の構成を有するものでもよい。
【０２２９】
（１）遮光パターン板の一端が鉛直方向を向く変位可視化センサー
図２８（ａ）は、変位可視化対象物の壁面における計測領域が地面に対してＺ方向の軸回りに相対的に傾斜している状態における第２実施態様の変位可視化センサーの他の例を示す概略上面図である。図２８（ｂ）は図２８（ａ）に示される変位可視化対象物の壁面における計測領域および着色パターン板を示す概略上面図である。
なお、図２８（ａ）および図２８（ｂ）では、−Ｙ方向が鉛直方向となっており、ＸＹ平面が鉛直方向に沿った面となっている。
【０２３０】
図２８（ａ）に示される変位可視化センサー１０は、着色パターン板２０と遮光パターン板３０とを有する。変位可視化センサー１０は、着色パターン板２０および遮光パターン板３０の外周をそれぞれ取り囲み、両板にそれぞれ固定された第１金属枠４０ａおよび第２金属枠４０ｂをさらに有する。変位可視化センサー１０では、着色パターン板２０および遮光パターン板３０は、着色パターン板２０が基準構造物側となり、遮光パターン板３０が観察者側となるように平行に積層されている。変位可視化センサー１０は、遮光パターン板３０が鉛直方向に沿うように配置されている。
【０２３１】
図２８（ｂ）に示されるように、着色パターン板２０に固定された第１金属枠４０ａは、鉛直方向に沿った変位可視化対象物の壁面における計測領域３ｗ（計測対象物の第２位置）に接着層６０によって固定されている。そして、図２８（ａ）に示されるように、着色パターン板２０に固定された第１金属枠４０ａおよび遮光パターン板３０に固定された第２金属枠４０ｂは、Ｙ方向側の取付け位置において、第１金属枠４０ａおよび第２金属枠４０ｂを貫通する回転軸部材７０（回転軸部）を介して互いに取付けられている。これにより、遮光パターン板３０および着色パターン板２０は、回転軸部材７０により互いに回転可能に連結されている。
【０２３２】
第２金属枠４０ｂは固定されていないので、第２金属枠４０ｂは、回転軸部材７０を回転中心として、第１金属枠４０ａに対してＺ方向の軸回りに相対的に回転可能となっているので、遮光パターン板３０は、回転軸部材７０を回転中心として、着色パターン板２０に対してＺ方向の軸回りに相対的に回転可能となっている。
なお、着色パターン板２０に対する遮光パターン板３０の相対的な位置のＸ方向またはＹ方向の移動は、回転軸部材７０によって制限されている。また、着色パターン板２０に対する遮光パターン板３０の相対的な位置のＺ方向の軸回りの回転は、回転軸部材７０を回転中心とする場合を除いて回転軸部材７０によって制限されている。
【０２３３】
図２８（ａ）に示される着色パターン板２０は、図３に示される着色パターン板２０と同一の着色パターン板であり、図２８（ｂ）に示される遮光パターン板３０は、図４に示される遮光パターン板３０と同一の遮光パターン板である。遮光パターン板３０に固定された第２金属枠４０ｂの地面側の端には重り８０が固定されている。これにより、遮光パターン板３０の重心は、回転軸部材７０により着色パターン板２０と連結される位置と異なる位置となる。
【０２３４】
図２８（ａ）に示される変位可視化センサー１０において、変位可視化対象物の壁面における計測領域３ｗが地面（計測対象物の第１位置）（図示せず）に対して相対的に傾斜していない初期状態では、Ｚ方向から平面視して、変位可視化対象物の壁面における計測領域３ｗは、図２８（ａ）および図２８（ｂ）において一点鎖線で示される初期配置位置に配置される。また、着色パターン板２０は、図２８（ｂ）において一点鎖線で示される初期配置位置に配置され、着色パターン板の地面側の端２０ｅは鉛直方向を向いている。これに対して、上記初期状態では、遮光パターン板の地面側の端２０ｅも重り８０によって鉛直方向を向くため、図示しないが、Ｚ方向から平面視して、遮光パターン板３０の配置位置は着色パターン板２０の上記初期配置位置と同一となる。
【０２３５】
これに対して、変位可視化対象物の壁面における計測領域３ｗが地面（図示せず）に対してＺ方向の軸回りに相対的にα°傾斜している状態では、図２８（ａ）および図２８（ｂ）に示されるように、Ｚ方向から平面視して、着色パターン板２０の配置位置は上記初期配置位置がＺ方向の軸回りに相対的にα°傾斜した位置となる。一方、図２８（ｂ）に示されるように、遮光パターン板の地面側の端２０ｅは、上記初期状態と変わることなく、重り８０によって鉛直方向を向いたままとなる。このため、Ｚ方向から平面視して、遮光パターン板３０の配置位置は、上記初期状態と変わることなく、着色パターン板２０の上記初期配置位置と同一のままとなる。これにより、図２６（ａ）に示されるように、遮光パターン板３０は、回転軸部材７０を回転中心として、着色パターン板２０に対してＺ方向の軸回りに相対的にα°回転することになる。
【０２３６】
したがって、図２８（ａ）に示される変位可視化センサー１０では、図２６（ａ）に示される変位可視化センサー１０と同様に、Ｚ方向から平面視して、遮光ラインパターンと光透過スペースパターンを介して視認される着色ラインパターンとが合わされることで生じるモアレにより、遮光パターン板３０に対する着色パターン板２０の相対的な位置の回転軸部材７０を回転中心とするＺ方向の軸回りの変位を表示することができる。このため、地面に対する変位可視化対象物の壁面における計測領域３ｗのＺ方向の軸回りの傾斜を表示することができる。
【０２３７】
第２実施態様の変位可視化センサーとしては、図２８（ａ）に示される変位可視化センサー１０のように、上記遮光パターン板の重心は、上記回転軸部により上記着色パターン板と連結される位置と異なっているものが好ましい。上記遮光パターン板が鉛直方向に沿うように上記変位可視化センサーが配置された時に、上記遮光パターン板の一端が鉛直方向を向くように、上記遮光パターン板は重心を有しているので、上記遮光パターン板を地面（計測対象物の第１位置）に固定することなく、上記地面に対する上記変位可視化対象物の壁面における計測領域（計測対象物の第２位置）のＺ方向の軸回りの傾斜を可視化することができるからである。
【０２３８】
（２）着色パターン板および遮光パターン板の配置
第２実施態様における着色パターン板および遮光パターン板の配置については、上記「Ｉ．第１実施態様  ５．変位可視化センサー  （２）着色パターン板および遮光パターン板の配置」の項目に記載の着色パターン板および遮光パターン板の配置と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０２３９】
（３）枠
第２実施態様の変位可視化センサーとしては、図２６に示される変位可視化センサー１０のように、上記着色パターン板または上記遮光パターン板の外周を取り囲む枠をさらに有し、上記枠と計測対象物との熱膨張率差が、上記着色パターン板または上記遮光パターン板と上記計測対象物との熱膨張率差よりも小さいものが好ましい。上記「Ｉ．第１実施態様  ５．変位可視化センサー  （３）枠」の項目に記載の理由と同様の理由からである。また、上記枠については、上記「Ｉ．第１実施態様  ５．変位可視化センサー  （３）枠」の項目に記載の枠と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０２４０】
（４）接着層
第２実施態様の変位可視化センサーとしては、上記着色パターン板または上記遮光パターン板の片面に接着層が設けられているものが好ましい。上記「Ｉ．第１実施態様  ５．変位可視化センサー  （４）接着層」の項目に記載の理由と同様の理由からである。
【０２４１】
（５）その他
第２実施態様の変位可視化センサーとしては、上記着色パターン板または上記遮光パターン板の外周を取り囲む上記枠をさらに有し、かつ上記着色パターン板または上記遮光パターン板の片面に接着層が設けられているものでもよい。上記「Ｉ．第１実施態様  ５．変位可視化センサー  （５）その他」の項目に記載の理由と同様の理由からである。
【０２４２】
６．使用方法
第２実施態様の変位可視化センサーは、例えば、図２６に示される基準構造物４または地面のような基準構造物に対する図２６または図２７に示される変位可視化対象物３のような変位可視化対象物のＺ方向の軸回りの傾斜を可視化する用途に使用することが可能である。
【０２４３】
７．計測対象物
第２実施態様の変位可視化センサーを用いて変位を可視化する計測対象物については、上記「Ｉ．第１実施態様  ７．計測対象物」の項目に記載の計測対象物と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０２４４】
８．製造方法
第２実施態様の変位可視化センサーの製造方法としては、上記着色パターン板を製造する工程と、上記遮光パターン板を製造する工程と、上記着色パターン板および上記遮光パターン板を、上記遮光パターン板が観察者側となるように重ねて配置されるように、かつ上記回転軸部を回転中心としてＺ方向の軸回りに相対的に回転可能になるように上記回転軸部により連結する工程と、を有する製造方法であれば特に限定されるものではない。上記着色パターン板を製造する工程および上記遮光パターン板を製造する工程については、上記「Ｉ．第１実施態様  ８．製造方法」の項目に記載の製造方法と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０２４５】
Ｂ．変位可視化方法
本発明の変位可視化方法は、一定規則で繰り返す着色パターンを有する着色パターン板を計測対象物の第１位置に固定して配置する着色パターン板配置工程と、上記着色パターン板配置工程後において、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位を可視化する時に、上記一定規則で繰り返す遮光パターンおよび光透過パターンを有する遮光パターン板を上記着色パターン板に重ねて上記計測対象物の第２位置に固定して配置する遮光パターン板配置工程と、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの変化、または上記遮光パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わされることで生じるモアレを観察して、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位を可視化する変位可視化工程と、を有することを特徴とする。
【０２４６】
本発明によれば、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位を可視化する時以外の時において、上記変位を観察者以外に隠蔽することができる。
【０２４７】
本発明において用いる上記着色パターン板としては、一定規則で繰り返す着色パターンを有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、上記「Ａ．変位可視化センサー  Ｉ．第１実施態様  １．着色パターン板」の項目に記載の着色パターン板等が挙げられる。また、本発明において用いる上記遮光パターン板としては、上記一定規則で繰り返す遮光パターンおよび光透過パターンを有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、上記「Ａ．変位可視化センサー  Ｉ．第１実施態様  ２．遮光パターン板」の項目に記載の遮光パターン板等が挙げられる。さらに、本発明において用いる上記着色パターン板および上記遮光パターン板の組み合わせについては、上記「Ａ．変位可視化センサー  Ｉ．第１実施態様  ３.着色パターン板および遮光パターン板の組み合わせ」の項目に記載の着色パターン板および遮光パターン板の組み合わせと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０２４８】
また、上記着色パターン板配置工程としては、上記着色パターン板を上記計測対象物の第１位置に固定して配置する工程であれば特に限定されるものではないが、例えば、図１に示されるように着色パターン板２０を計測対象物２の第１位置２ａに固定して配置する工程でもよいし、図２６に示されるように着色パターン板２０を上記計測対象物の第１位置である基準構造物４に固定して配置する工程でもよい。
【０２４９】
また、上記遮光パターン板配置工程としては、上記着色パターン板配置工程後において、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位を可視化する時に、上記遮光パターン板を上記着色パターン板に重ねて上記計測対象物の第２位置に固定して配置する工程であれば特に限定されるものではないが、例えば、図１に示されるように遮光パターン板３０を着色パターン板２０に重ねて計測対象物２の第２位置２ｂに固定して配置する工程でもよいし、図２６に示されるように遮光パターン板３０を着色パターン板２０に重ねて上記計測対象物の第２位置である変位可視化対象物３に固定して配置する工程でもよい。
【０２５０】
さらに、上記変位可視化工程としては、上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンの変化、または上記遮光パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとが合わされることで生じるモアレを観察して、上記計測対象物の第１位置に対する第２位置の相対的な位置の変位を可視化する工程であれば特に限定されるものではなく、上記着色パターンの変化、または上記モアレを観察して、上記変位を可視化する方法として、上記「Ａ．変位可視化センサー  Ｉ．第１実施態様  ４．変位可視化センサーの表示と変位の測定方法および可視化方法」の項目に記載の上記Ｘ方向またはＹ方向の変位の測定方法および上記Ｚ方向の軸回りの変位の可視化方法を用いることができる。
【０２５１】
Ｃ．変位可視化システム
本発明の変位可視化システムは、上述した変位可視化センサーと、上記遮蔽パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとを撮像する撮像装置と、上記撮像装置により撮像された画像を解析する解析装置と、を有することを特徴とする。
【０２５２】
図２９は、本発明の変位可視化システムの一例を示す概略図である。図２９に示される変位可視化システム９０は、計測対象物２に設置された変位可視化センサー１０と、変位可視化センサー１０を平面視して、変位可視化センサー１０における遮蔽パターンと光透過パターンを介して視認される着色パターンとを撮像する撮像装置９２と、撮像装置９２により撮像された画像を解析する解析装置９４と、を有する。
【０２５３】
本発明によれば、計測対象物について、直線方向の変位だけではなく軸回りの変位をその方向および大きさを含めて可視化することができる。
【０２５４】
上記撮像装置としては、上記変位可視化センサーを平面視して、上記遮蔽パターンと上記光透過パターンを介して視認される上記着色パターンとを撮像する装置であれば特に限定されるものではないが、例えば、ＣＣＤ撮像素子等が挙げられる。
【０２５５】
上記解析装置としては、上記撮像装置により撮像された画像を解析する装置であれば特に限定されるものではないが、例えば、上記「Ａ．変位可視化センサー  Ｉ．第１実施態様」の項目に記載の変位可視化センサーにおいて、上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な移動に伴い生じた上記着色パターンの変化から、上記着色パターン板に対する上記遮光パターン板の相対的な位置の上記第１の方向または第２の方向の変位を測定し、または上記着色パターン板と上記遮光パターン板との相対的な回転に伴い生じたモアレから、上記相対的な位置の上記第３の方向の軸回りの変位を可視化するために、上記画像を解析する装置でもよいし、例えば、上記「Ａ．変位可視化センサー  ＩＩ．第２実施態様」の項目に記載の変位可視化センサーにおいて、上記着色パターン板および上記遮光パターン板の上記回転軸部を回転中心とする相対的な回転に伴い生じるモアレから、上記相対的な位置の上記回転軸部の軸回りの変位を可視化するために、上記画像を解析する装置でもよい。
【０２５６】
上記解析装置としては、上記撮像装置により撮像された画像を解析する装置であれば特に限定されるものではないが、例えば、専用のプログラムをインストールしたパーソナルコンピュータ等が挙げられる。
【０２５７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【０２５８】
１０…変位可視化センサー、  ２０…着色パターン板、  ３０…遮光パターン板、  ２２…基板、  ２４…着色層、  ３２…透明基板、  ３４…遮光層
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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