JP2004191977A - 対象物の大きさおよび位置を測定するためのホログラフィ光学素子およびその使用方法ならびに当該ホログラフィ光学素子を有する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホログラフィ光学素子を提供して、測定すべき対象物の複数のパラメタを決定できるようにすること
【解決手段】
このホログラフィ光学素子は所定の区画に干渉縞を有しており、この干渉縞は、単色のコヒーレントなレーザ光源から得られる基準波面と、同様にこのレーザ光源から得られる平行な波面とで同時に露光し、引き続いて現像することにより得られる。上記の平行な波面は、基準波面とは異なる角度でホログラフィ光学素子に当たる。このホログラフィ光学素子は、１つずつの区画に対応付けられた少なくとも２つの干渉縞を有しており、露光の際に干渉縞の数に相応する個数の平行な部分波面が使用されており、ここでこの平行な部分波面は、同じレーザ光源から発して進行し、仮想的にホログラフィ光学素子を通過させて延長すると、このホログラフィ光学素子の後、測定フィールドの中央で交わる。
【選択図】図４

Description

本発明は、所定の角度領域をスイープする偏向光ビームを用いて、対象物の大きさおよび位置を測定するためのホログラフィ光学素子およびその使用方法ならびにこのようなホログラフィ光学素子を有する装置に関する。このホログラフィ光学素子は、所定の区画に干渉縞を有しており、ここでこの干渉縞は、それ自体公知のように、単色のコヒーレントなレーザ源から発せられた扇形の基準波面と、この基準波面とは別の角度で上記の素子に当たる、同様にこの単色のコヒーレントレーザ源から発せられた平行な波面とで同時に露光することにより、ならびに引き続いて現像することによって得られる。

上記のようなホログラフィ光学素子を本発明では以下、ＨＯＥ（holographisches optisches Element）と称する。

一般にＨＯＥの作製は専用のホログラフィ実験室で行われる。この設備は、大体において写真現像室のそれに相応するが、単色のコヒーレントなレーザ光だけで処理されるという特徴を有する。ホログラムの作製および殊にＨＯＥの作製のためにはフィルムプレート（コーティングされたガラスプレート）が使用される。これらは、選択された波面によって露光され、引き続き、使用したフィルム層に相応して現像される。

ホログラムは、非接触の様々な光学的測定方法に使用される。これらには、例えば、ＵＳ−Ａ５０１８８０３に記載された３Ｄ表面を三角測量する方法ないしはそこに記載された装置が挙げられる。ここではデフレクタによって線または点のラスタが、測定すべき対象物に投影され、高さ構造に相応する形状が測定される。デフレクタとして例えば、回転プレートおよびストライプが使用され、ここでこのストライプは回転するホイールに被着される。

いずれの場合にも、１つずつのホログラムを有する互い離れた区画ないしはセグメントが設けられており、このホログラムによって走査ビームが偏向され、プレートまたはホイールが回転する際にこの走査ビームが振動して運動する。このホログラムセグメントは、回転時にそれぞれ個別に走査ビームによって照射される。しかしながら、これらの別個のホログラムセグメントによって偏向されるビームは互いに交わらない。さらにそこに記載された装置とこれに所属するデフレクタとでは、ケーブルの太さまたは位置を測定することはできない。

例えばケーブルまたはワイヤである対象物の太さおよび大きさならびに位置を測定するための装置および方法は、例えばＵＳ−Ａ５３８３０２２および５９３０７３４に記載されている。しかしながらこの従来技術ではホログラムは使用されていない。

ホログラムないしはＨＯＥを有する冒頭に述べた形式の相応の装置は、例えば、ＥＰ−Ａ０２４５１９８に記載されている。そこにはＨＯＥの作製についての詳細な説明も記載されており、ここでこのＨＯＥは、光ビームを作製する装置および方法において使用され、この装置および方法により、光ビームの偏向ストロークの領域で、対象物の大きさおよび／または位置が測定される。

上記のように作製されたＨＯＥが、レーザの適切な基準波面で照明されると、記録の際に使用した別の波面が相応に再生される。

上に述べた公知の装置では、例えばケーブルまたはこれに類似の測定すべき対象物は１方向にしか測定できない。
ＵＳ−Ａ５３８３０２２ ＵＳ−５９３０７３４ ＥＰ−Ａ０２４５１９８

本発明の課題は、ホログラフィ光学素子を提供して、測定すべき対象物の複数のパラメタを決定できるようにすることである。また本発明の別の課題は、このようなホログラフィ光学素子の使用方法またこのようなホログラフィ光学素子を含む装置を提供することである。

上記のホログラフィ光学素子についての課題は、本発明の請求項１により、所定の角度領域をスイープする偏向されたレーザビームを用いて対象物の大きさおよび位置を測定するためのホログラフィ光学素子であって、このホログラフィ光学素子は所定の区画に干渉縞を有しており、この干渉縞は、それ自体公知のように、単色のコヒーレントなレーザ光源から得られる基準波面と、同様にこの単色のコヒーレントなレーザ光源から得られる平行な波面とで同時に露光することにより、ならびに引き続いて現像することにより得られる干渉縞であり、上記の平行な波面は、基準波面とは異なる角度で前記ホログラフィ光学素子に当たる形式のホログラフィ光学素子において、このホログラフィ光学素子は、１つずつの区画に対応付けられた相異なる少なくとも２つの干渉縞を有しており、露光の際に前記干渉縞の数に相応する個数の平行な部分波面を使用されており、ここでこれらの平行な部分波面は、同じレーザ光源から発して進行し、これらの平行な部分波面は、仮想的に前記ホログラフィ光学素子を通過させて延長すると、このホログラフィ光学素子の後、測定フィールドの中央で交わることを特徴するホログラフィ光学素子を構成することによって解決される。

また上記のホログラフィ光学素子を含む装置の課題は、本発明の請求項１０により、単色の光ビームを形成する送出部および受光部と、送出部に設けられた光ビーム偏向手段とを有する、対象物の大きさおよび位置を測定する装置であって、上記の送出部も受光部も共に固定のホログラフィ光学素子を有しており、上記の光ビーム偏向手段により、送出部にて所定の角度領域にわたりホログラフィ光学素子に向けて光ビームが偏向される形式の、対象物の大きさおよび位置を測定する装置において、上記の一方または両方のホログラフィ光学素子は、１つずつの区画に対応付けられた相異なる少なくとも２つの干渉縞を有する素子であり、露光の際に干渉縞の数に相応する個数の平行な部分波面が使用されており、ここでこれらの平行な部分波面は、同じレーザ光源から発して進行し、これらの平行な部分波面は、仮想的に上記のホログラフィ光学素子を通過させて延長すると、これらのホログラフィ光学素子の後、測定フィールドの中央で交わることを特徴する、対象物の大きさおよび位置を測定する装置を構成することによって解決される。

本発明のＨＯＥは、１つずつの区画に対応付けられた相異なる少なくとも２つの干渉縞を有する。言い換えると、本発明のＨＯＥは、このＨＯＥの所定の領域に設けられている互いに異なる２つの干渉縞を有するのである。この領域の構成の仕方については以下、詳しく説明する。

本発明のＨＯＥでは、その作製のため、露光の際に干渉縞の数に相応する個数の平行な部分波面を使用する。ここでこれらの部分波面は、同じレーザ光源から発してつぎのように進行する。すなわち、これらの部分波面は、仮想的にホログラフィ光学素子を通過させて延長すると、この素子の後、１点ないしは１領域で互いに交じわるように進行するのである。

有利な実施形態では、本発明のＨＯＥは、３つまたはそれ以上（すなわち４，５，６…の個数の）干渉縞を有する。

このようにした得られたＨＯＥを、レーザの適切な基準波面で照明すると、記録の際に使用した別の波面が相応に再生される。したがって適切に選択および配置構成することにより、所定の基準波面により、ほとんど任意の波面を作製することができる。光の屈折または反射によってただ１つの像しか再生することしかできない、例えば、レンズ、プリズムおよびミラーなどの慣用の光学素子とは異なり、ＨＯＥは回折原理にしたがっている。このため、有利なフィルム構造によって複数の互いに依存しない像が可能になる。しかしながらこのためには、有利には記録時に使用したレーザ光の波長と同じである波長を有する単色のレーザ光を使用することが前提である。

本発明のＨＯＥによれば、測定すべき対象物を、１つの装置において複数の方向で測定するができ、これにより、例えばケーブルの測定の際にこれまで公知の装置の場合のように１方向における太さだけでなく複数の方向に決定することができるのである。複数の方向に測定することによって、直径以外のパラメタを測定することも可能である。これらの別のパラメタには例えばケーブルの真円からのズレがある。

有利な実施形態によれば、本発明のＨＯＥを露光する際に、すべて１平面内にある平行な部分波面を使用する。さらに、有利には露光の際、基準波面と、これらの平行な部分波面に共通な平面との間の角度は４０°〜５０°，例えば約４５°であり、例えばこの角の２等分線は、ホログラフィ光学素子の面に対して垂直である。

別の有利な実施形態によれば、本発明のＨＯＥは、互いに別個のないしは空間的に離れた区画を有し、ここでこれらの区画はそれぞれただ１つの干渉縞を有しており、またこれらの干渉縞は互いに異なっている。言い換えると、第１区画は第１干渉縞を、第２区画は第２干渉縞を、また第３区画は第３干渉縞を有する等々である。

しかしながら別個の干渉縞を有するこれらの区画は、ＨＯＥにおいて、少なくとも空間的に局所的に重なり合うか、または空間的に完全に一致することも可能である。したがって本発明のＨＯＥは、重なった３つの干渉縞を有するただ１つの区画を有することが可能である。言い換えると、上記の区画はそれ自体で、干渉縞を１つずつ有する３つの区画の重なり合いになるのである。また混合形態も可能であり、ここでは上記の区画が部分的にだけ重なるである。

本発明のＨＯＥは、対象物の位置ないしは寸法を検出する測定システムないしは装置の１構成部分とすることが可能である。この対象物は、例えばエクストルーダから出るケーブル、形物（profil）またはチューブのことである。このような装置は公知のように通例、送出部と受光部とを有する。この送出部では、所定の角度領域をスイープするように偏向される光ビームが形成される。ここで本発明のＨＯＥは、課題に応じて送出部にしようすることも、受光部に使用することも、または両方に使用することも可能である。当然のことながらこれらのＨＯＥは互いに調整される。さらに、本発明のＨＯＥを送出部または受光部に組み込み、他方の部分に組み込まれるＨＯＥを公知のものとすることも可能である。このようなＨＯＥは、有利にはホログラフィフィルムプレートである。

本発明のＨＯＥは、有利には平坦に構成されおよび／または装置に固定して配置される。

本発明はまた対象物の大きさおよび位置を測定する装置に関し、ここでこの装置は、単色の光ビームを形成する送出部および受光部と、送出部に設けられた光ビーム偏向手段とを有しており、ここで上記の送出部も受光部も共に固定のホログラフィ光学素子を有しており、上記の光ビーム偏向手段により、送出部において所定の角度領域にわたりホログラフィ光学素子に向かって光ビームが偏向され、ここでこの装置は、一方または両方のホログラフィ光学素子が、本発明の素子ないしはＨＯＥであるという特徴を有する。

本発明のＨＯＥは、上記の装置だけでなく、波面をＨＯＥにおける回折によって形成するという目的すべてに対して使用可能である。しかしながら本発明のＨＯＥは有利には、例えばケーブルまたはチューブである対象物の位置および大きさを測定するために使用され、ここでこの測定は所定の角度領域をスイープする偏向レーザビームを使用することによって行われる。

本発明を以下、図面に基づいて詳しく説明する。

図１および２には、これらの図において一点鎖線で示した対象物Ｓ１、例えばエクストルーダから出たケーブルまたはチューブの寸法ないしは位置を検出する装置が示されている。また従来技術から公知の特徴部には、大文字のＳを前置した参照符号を付与する。したがって例えば図１および２はＥＰ−Ｂ１０３４５１９８から得られたものであるため、参照符号が上記の文字Ｓによって補われたのである。これらの２つの図は、本発明のＨＯＥの使用例を容易に理解するために使用されている。

図１に示した測定装置は送出部Ｓ２を有しており、これは測定領域においてテレセントリックな光ビームを形成するために使用される。ここではレーザビーム源Ｓ３が設けられており、これはミラーＳ４を介して連続的な単色の光ビームを球面の拡大光学系（Aufweitungsoptik）Ｓ５に供給する。この拡大光学系から、拡大されたビームがシリンダ状の拡大光学系Ｓ６に入射する。これによって平坦な光ビームが形成され、その面は、測定すべき対象物の長手方向軸に対して平行である。このことは図１および２で光ビームＳ７が対象物Ｓ１の領域において図１の投影では厚さが極めて小さいが、図２の投影ではある程度幅を有することによって示されている。しかしながらこのような拡大は必須ではない。所望の寸法の検出は、拡大していない光ビームによって行うことも可能である。

光ビームＳ７は、別の偏向ミラーＳ８およびＳ９を介して、回転する８角形ミラーＳ１０に投射される。このミラーが時計回りに回転すると、入射した光ビームは、図１で破線によって示した角度領域にわたって上から下に周期的に偏向される。この光ビームはつぎにホログラフィ光学素子（ＨＯＥ＝holographischs optisches Element）Ｓ１１に当たる。光学的に有効な層が極めて薄く、また光学的に透過な薄い支持体に設けられたこのＨＯＥは、プリズム体Ｓ１２に接続されており、これにより機械的に安定化されている。ＨＯＥ Ｓ１１を通してある程度の０次の部分ビームが回折せずに通り抜け、内側から送出側Ｓ２のケーシングの前方の壁Ｓ１３に当たる。これに対して入射したビームＳ７の大部分は回折して、１次のビームＳ７_１として所定の角度でＨＯＥから出射する。このビームは、プリズム体Ｓ１２の全反射性のまたはミラー化された面Ｓ１４において反射され、窓Ｓ１５を通って測定領域に投射される。出射した０次ビームＳ７_０が当たる個所には、１つまたは複数の光電変換器Ｓ１６を配置することができる。ビームＳ７_１は、測定領域の対向する側で窓Ｓ１５を通って受光部Ｓ１７のケーシングに入射する。ここにはプリズム体Ｓ１２に相応して構成されたプリズム体Ｓ１８があり、これはＨＯＥ Ｓ１１に相応するＨＯＥ Ｓ１９を有する。入射した光ビームは、プリズム体Ｓ１８の反射面Ｓ２０によってＨＯＥ Ｓ１９に投射され、これはビームをつねに光電変換器Ｓ２１，例えばフォトセルに投射する。

図１において破線によって境界付けられた偏向ストロークの分だけテレセントリックなビームを周期的に偏向した場合、対象物Ｓ１によって遮られない間はこのビームは変換器Ｓ２１に到達する。遮断の開始時点と終了時点とから得られる遮断の持続時間から、対象物Ｓ１の寸法および位置を推定することができる。関連する計算を実行するためのさらなる実施形態は、上記のＥＰ−Ｂ１０２４５１９８に記載されている。

本発明のＨＯＥは、図１に示したＨＯＥ Ｓ１２の置き換えるのに使用される。当然のことながら別に構成された同じ形式の装置に、本発明のＨＯＥを適用することも可能である。

つぎ本発明のＨＯＥの第１実施形態の作製ないしは露光を図３において縮尺にしたがっていない概略斜視図で示す。レーザないしはレーザ光源１によりコヒーレントな波面を形成する。扇形の波面を得るため、レーザビームをレンズ２でピンホールマスク（Lochmaske）３に集束する。これによって理想的な点光源が得られ、この点光源により、基準波面１４の幾何学的な原点が決定される。

残りの波面のコヒーレント条件を満たすため、これらの波面を同じレーザビームから形成しなければならない。ここでは第１の偏向をビーム分割器４において行い、このビーム分割器により、偏向された光ビームがパラボラミラー５に導かれる。そこで反射した波面は、パラボラミラー５によって反射される波面のビーム路に配置されるビーム分割器６および７により、合わせて３つの平行な波面に「分割」される。したがってこれらの波面が、平行な部分波面なのである。

中央の平行な部分波面１６は、ＨＯＥ１０の区画１２に到達して、そこで扇形の基準波面１４と共に所要の干渉縞ないしは回折パターン１２′をＨＯＥ１０に形成する。ＨＯＥ１０がこの干渉縞１２′だけしか有しないのであれば、これは従来技術によるＨＯＥということになる。

すでに上述したようにパラボラミラー５によって反射される波面から、ビーム分割器６および７によって２つの部分波面１５および１７が偏向されている。

これらの側方の２つの平行な部分波面１５および１７は、偏向ミラー８および９によって側方のＨＯＥ区画１１および１３に放射され、そこで扇形の基準波面１４と共に相応する干渉縞１１′および１３′を形成する。ここですべての部分波面１５，１６，１７および基準波面１４の光路長は同じでなければならない。ホログラフィフィルムプレート１０は上に述べたように形成された干渉縞によって露光され、引き続いて現像される。

ここで平行な部分波面１５，１６および１７はつぎのように選択される、ないしはつぎのようにＨＯＥ１０に導かれる。すなわち、これらの部分波面は、仮想的にＨＯＥ１０を通過させて延長すると、この素子１０の後、領域／点１８で互いに交わるように選択ないしは導かれるのである。ここでこの領域／点は、この測定装置の将来的な測定領域１８の中心に位置する。

また３つの部分波面１５，１６および１７はすべて１つの平面内にある。基準波面１４とこの平面とがなす角は約４５°である。ここでこの角度の２等分線は、ＨＯＥ１０の面に垂直であり、ひいてはＨＯＥ１０が図３の紙面内にあるとする場合にはこの紙面に垂直である。

さて上記のように作製されたＨＯＥ１０を基準波面１４によって照明すると、相応するＨＯＥ区画１１，１２および１３の干渉縞における回折によって、互いに交わる平行な波面１５′，１６′および１７′が測定フィールド１８に発生する。図４を参照されたい。したがってこれらの波面１５′，１６′および１７′はつぎのような方向および平面に延在している。すなわち、上に述べた、露光の際に使用した部分波面１５，１６，１７の仮想的な延長に相応する方向および平面に延在しているのである。レーザビーム２１が基準波面１４の原点３において、回転するポリゴンミラー２３によって扇形に偏向される場合、ＨＯＥ１０は、扇形の波面の場合と同様に振る舞う。偏向されたビーム１４′がＨＯＥ１０の区画１１，１２および１３に当たると、このビームは、対応する局所的な干渉縞２５，２６，２７によってつぎのように回折される。すなわち、このビームは、ＨＯＥ１０を出た後、測定フィールドにおいて横方向に偏向されるのである。これにより、ケーブル２０の直径を３つの相異なる方向から決定することができる。ここで測定装置から得られる平行なレーザビームの中断時間は、相応する直径に対する尺度である。

上記のＨＯＥ１０では、対応する干渉縞２５，２６および２７を有する区画１１，１２および１３は空間的に互いに離れている。言い換えると、ＨＯＥ１０は別個のないしは離散的な３つの区画１１，１２および１３を有する。測定も離散的な３つの軸において行われるのである。

図５には完全な測定システムの平面図が上側に、またその側面図が下側に縮尺にしたがわず概略的に示されている。この測定システムの送出部には、図４のＨＯＥ１０が組み込まれており、ポリゴンミラー２３の配置なども図４のそれに相応する。このため、同じ部分ないしは素子に同じ参照符号が使用されている。小さな偏向ミラー１９だけが付け加えられているが、その機能は重要ではない。

しかしながらＨＯＥ１０は送出部だけに使用されており、受光部には使用されていない。そこではＨＯＥ３０が使用されており、これが有するのは、干渉縞２９だけを備える１区画３１だけである。すなわちこのＨＯＥ３０は普通のレンズのように作用するのである。平行なビーム束がレンズに、つまりこの実施例の場合の干渉縞２９を備えるＨＯＥ３０に当たると、この平行なビームは、このレンズの焦点に集束される。この平行なビーム束が光軸に平行な場合、上記の焦点もふつう光軸上にある。この関係は、中央の測定ビーム１６′と、引き続いて集束される受光素子３５までのビーム路３４とにおいて見られる。

上記の平行なビーム束がＨＯＥ３０ないしはレンズに斜めに放射されると、焦点も横方向にずれ、詳しくいうとレンズ中心またはＨＯＥ３０の中央を通りかつこのビーム束に平行に伸びる軸にずれる。このような状況は、側方の２つの測定ビーム１５′および１７′において発生し、この際に、集束するビーム３２および３６は、相応して受光器３３および３７のずれた焦点に当たる。

図５のＨＯＥ１０は、別個のかつ離散的な３つの区画１１，１２および１３を有するため、ケーブル２０の測定も離散的な３つの軸ないしはゾーンにおいて行われる。図５に示した図に相応する図６の図では、図５のＨＯＥ１０はＨＯＥ４０によって置き換えられている。このＨＯＥ４０は、別個の区画を有しておらず、またそれに対応する互いに分かれて配置された干渉縞も有していない。このＨＯＥ４０は、１つの干渉縞２８を備える１区画だけを有しており、ここでこの干渉縞は、互いに重なり合う相異なる３つの干渉縞４３，４４および４５からなる。このようなＨＯＥ４０を作製するためには、平行な波面によって照射される区画は互い重なり合わなければならない。この場合、ＨＯＥ４０は光学的につぎのように動作する。すなわち、あたかも相異なる３つのレンズ系が互いの中にあるように動作するのである。これは通常のレンズでは不可能である。

図６に示した実施形態における受光部のＨＯＥ３０は、図５に示した実施形態のＨＯＥ３０に相応する。

また図６においても同じ素子ないしは部分には、同じ参照符号または付加的に１つないしは２つのダッシュ（′ないしは″）を有する参照符号を付与する。

図６に付加的に示した極めて大きな測定角の使用は、不規則なプロフィールにおいて、発生し得る寸法の最大値および最小値と、例えば真円からのズレとを一義的に検出できるという利点を有する。高い要求に対してこれらのパラメタを補間することも可能である。

図７には別の実施形態が平面図で概略的また縮尺にしたがわずに示されている。ここでは２つのＨＯＥ１０，１０′が適用されており、これらは図５に示した実施形態におけるＨＯＥ１０に相応する。しかしながらこれらの２つのＨＯＥ１０，１０′は互いに垂直に配置されており、ケーブル２０は互いに直交する２つの主方向から測定される。図７に示した実施形態においても同じ素子ないしは部分には同じ参照符号または付加的１つまたは２つのダッシュ（′ないしは″）を有する参照符号が付与されている。これに加えて実践的および経済的な理由から付加的な偏向ミラー２４，２４′，３８および３８′が設けられている。

この実施形態では送出部のＨＯＥ１０，１０′は、別個の区画１１，１２および１３を有しており、ひいては別個の干渉縞２５，２６および２７を有する。ＨＯＥ３０はそれぞれ１つずつだけ区画３０を有しており、ひいては１つずつ干渉縞２９を有する。この実施形態によれば、合わせて６つの離散的な方向ないしは軸でケーブル２０を測定することができる。ここでは２×３の別個の区画１１，１２，１３が送出部の２つのＨＯＥ１０，１０′に設けられている。

対象物の寸法および位置を求めるＥＰ−Ｂ０２４５１９８から公知の装置を概略的に示す正面図である 上記の公知の装置の平面図である 本発明のＨＯＥを作製／露光する原理を示す斜視図である 偏向されたレーザビームによって図３のＨＯＥに照射する際の斜視図である １つずつの相異なる干渉縞を有する３つの別個の区画を有するＨＯＥによって、ケーブルを測定する完全な測定システムを示す概略平面図（上）および概略側面図（下）である 図５にほぼ相応する面から見てはいるが、本発明のＨＯＥにおいて干渉縞の領域が空間的に離れていないないしは別個に配置されていない図である 約９０°の角度で互いに配置された本発明の２つのＨＯＥが使用されている測定システムの概略平面図である。

符号の説明

１，１′ レーザ光源
２ レンズ
３ ピンホールマスク
４，６，７ ビーム分割器
５ パラボラミラー
８，９ 偏向ミラー
１０，１０′ ホログラフィ光学素子＝ＨＯＥ，フィルムプレート
１１，１２，１３ ＨＯＥの区画
１４ 扇形の基準波面
１４′ 偏向されたレーザビーム
１５，１６，１７ 平行な部分波面
１５′，１５″，１６′，１６″，１７′，１７″ 測定ビーム
１８ 測定フィールド
１９ 偏向ミラー
２０ ケーブル
２１ レーザビーム
２２，２２′ 偏向ミラー
２３ ポリゴンミラー
２４，２４′ 偏向ミラー
２５，２６，２７ 対応する区画１１，１２ないしは１３における干渉縞
２８ 区画４１において重なる３つの干渉縞
２９，２９′ ＨＯＥ３０の干渉縞
３０，３０′ ＨＯＥ
３１，３１′ ＨＯＥ３０の区画
３２，３２′ 集束ビーム
３３，３３′ 受光器
３４，３４′ 集束ビーム
３５，３５′ 受光器
３６，３６′ 集束ビーム
３７，３７′ 受光器
３８，３８′ 偏向ミラー
４０ ＨＯＥ
４１ 区画
４２，４２′ 偏向ミラー
４３，４４，４５ 干渉縞

Claims (10)

1. 所定の角度領域をスイープする偏向されたレーザビーム（１４′）を用いて対象物の大きさおよび位置を測定するためのホログラフィ光学素子であって、
   該ホログラフィ光学素子は所定の区画に干渉縞を有しており、
   該干渉縞は、それ自体公知のように、単色のコヒーレントなレーザ光源（１）から得られる基準波面（１４）と、同様に当該の単色のコヒーレントなレーザ光源から得られる平行な波面とで同時に露光することにより、ならびに引き続いて現像することにより得られる干渉縞であり、
   前記の平行な波面は、前記基準波面（１４）とは異なる角度で前記ホログラフィ光学素子に当たる形式のホログラフィ光学素子において、
   該ホログラフィ光学素子（１０，１０′，４０）は、１つずつの区画（１１，１２，１３，４１）に対応付けられた相異なる少なくとも２つの干渉縞（２５，２６，２７，４３，４５）を有しており、
   露光の際に前記干渉縞の数に相応する個数の平行な部分波面（１５，１６，１７）が使用されており、ここで該平行な部分波面は、同じレーザ光源（１）から発して進行し、仮想的に前記ホログラフィ光学素子（１０，１０′，４０）を通過させて延長すると、当該ホログラフィ光学素子（１０，１０′，４０）の後、測定フィールド（１８）の中央で交わることを特徴するホログラフィ光学素子。
2. ３つまたはそれ以上の相異なる干渉縞（２５，２６，２７，２８）を有する、
   請求項１に記載の素子。
3. 露光の際、すべて１平面内にある平行な部分波面（１５，１６，１７）を使用する、
   請求項２に記載の素子。
4. 露光の際、前記の基準波面（１４）と、前記の平行な部分波面（１５，１６，１７）に共通な平面との間の角度は４０°〜５０°，例えば４５°であり、
   当該角度の２等分線は前記ホログラフィ光学素子（１０，１０′，４０）の面に垂直である、
   請求項３に記載の素子。
5. 前記の干渉縞（２５，２６，２７）を有する区画（１１，１２，１３）は、前記ホログラフィ光学素子（１０，１０′）にて互いに空間的に離れている、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の素子。
6. 前記の干渉縞（４３，４４，４５）を有する区画（４１）は、ホログラフィ光学素子（４０）にて少なくとも空間的に局所的に重なり合うか、または空間的に完全に一致する、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の素子。
7. 前記ホログラフィ光学素子（１０，１０，４０′）は平坦である、
   請求項１から６までのいずれか１項に記載の素子。
8. 前記ホログラフィ光学素子（１０，１０，４０′）は、ホログラフィフィルムプレートである、
   請求項１から７までのいずれか１項に記載の素子。
9. ホログラフィ光学素子（１０，１０′，４０）の使用方法において、
   所定の角度領域をスイープする偏向されたレーザビーム（１４′）を用いて対象物、例えばケーブル（２０）、形物またはチューブの大きさおよび位置を測定するため、請求項１から８までのいずれか１項に記載されたホログラフィ光学素子（１０，１０′，４０）を使用することを特徴とする使用方法。
10. 単色の光ビームを形成する送出部および受光部と、送出部に設けられた光ビーム偏向手段とを有する、対象物の大きさおよび位置を測定する装置であって、
    前記の送出部も受光部も共に固定のホログラフィ光学素子を有しており、
    前記光ビーム偏向手段により、送出部にて所定の角度領域にわたりホログラフィ光学素子に向けて光ビームが偏向される形式の、対象物の大きさおよび位置を測定する装置において、
    前記の一方または両方のホログラフィ光学素子は、１つずつの区画（１１，１２，１３，１４）に対応付けられた相異なる少なくとも２つの干渉縞（２５，２６，２７，４３，４４，４５）を有する素子（１０，１０′，４０）であり、
    露光の際に前記干渉縞の数に相応する個数の平行な部分波面（１５，１６，１７）が使用されており、ここで該平行な部分波面は、同じレーザ光源（１）から発して進行し、当該平行な部分波面は、仮想的に前記ホログラフィ光学素子（１０，１０′，４０）を通過させて延長すると、当該ホログラフィ光学素子（１０，１０′，４０）の後、測定フィールド（１８）の中央で交わることを特徴する、
    対象物の大きさおよび位置を測定する装置。