CN105333858B - 角度检测装置、测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供可抑制电路规模的增大，并利用多个受光机构在同一时刻检测角度的角度检测装置。本发明的角度检测装置具备多个发光机构、具有直线状的受光区域的多个受光机构和控制机构。控制机构具有：模拟前端，将从各个受光机构接收的模拟受光信号转换为数字受光信号；和运算处理部，利用数字受光信号检测刻度盘的旋转姿态，在控制机构中，对所有的受光机构依次进行以下步骤(步骤S3至步骤S6)：使各个发光机构同时发光来使各个受光机构受光之后，将从各个受光机构中的任一个向模拟前端输出遍及受光区域的整个区域的模拟受光信号而生成数字受光信号输入至运算处理部。

Description

角度检测装置、测量装置

技术领域

本发明涉及利用多个受光机构的角度检测装置以及搭载有上述角度检测装置的测量装置。

背景技术

在用于测量的测量装置中，存在利用角度检测装置来检测水平角、铅垂角的装置。在上述角度检测装置中，为了分别检测水平角和铅垂角，考虑到使用两个绝对式编码器(例如，参照专利文献1)。在各个上述绝对式编码器中，采用以夹着刻度盘成对地设置发光机构和具有直线状的受光区域的受光机构，并采用上述一对发光机构和受光机构相对于刻度盘的旋转中心呈旋转对称的方式设置两组的对置检测结构。由此，在角度检测装置的各个绝对式编码器中，可消除由刻度盘的轴晃动引起的角度检测误差来检测水平角、铅垂角。

在以往的角度检测装置中，在各绝对式编码器中设置有中央处理单元(CPU，运算处理部)，上述CPU处理从两组受光机构输出的模拟受光信号而消除由轴晃动引起的角度检测误差并计算水平角和铅垂角。另外，在角度检测装置中，在模拟前端(AFE)将来自各受光机构的模拟受光信号适当放大之后转换为数字受光信号，并将上述数字受光信号向CPU输出，上述CPU根据输入的数字受光信号来计算出水平角和铅垂角。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本特开2007-178320号公报

发明内容

但是，在上述以往的角度检测装置中，为了消除角度检测误差而采用对置检测结构，因而需要使所采用的对置检测结构的两组受光机构在同一时刻受光。进而，在测量装置中，由于被要求同一时刻的水平角和铅垂角的检测，因而在角度检测装置中，有必要使四个受光机构在同一时刻受光。为此，考虑到如下结构：在角度检测装置中，与四个受光机构单独对应地设置四个AFE，使四个发光机构同时发光以使各自对应的受光机构受光，从而向各受光机构所对应的AFE同时输出模拟受光信号。于是，在角度检测装置中，由于分别向四个AFE同时输入模拟受光信号，因而各AFE同时将模拟受光信号转换为数字受光信号，并向CPU输出。在这里，在各受光机构中，通过获取遍及受光区域的整个区域的图像来取得刻度盘的旋转姿态，并利用遍及受光区域的整个区域的模拟受光信号来形成模拟图像数据。为此，对作为总括了基于各受光机构所取得的模拟图像数据的遍及受光区域的整个区域的、数字受光信号的数字图像数据进行处理，据此可检测刻度盘的旋转姿态。然而，在CPU中，若从四个AFE同时输入与四个受光机构中的模拟受光信号相对应的数字受光信号，则难以作为四个单独的数字图像数据来进行处理。

由此，考虑到下述结构，即在角度检测装置中设置四个AFE时，与各AFE分别对应地设置四个数字数据存储部，各AFE向与其相对应的数字数据存储部输出转换后的数字受光信号。于是，在各数字数据存储部中，由于将与遍及受光区域的整个区域的模拟受光信号相对应的数字受光信号统括地输入，因而可作为基于对应的受光机构中的受光的数字图像数据来进行处理。为此，在角度检测装置中，可从各数字数据存储部作为数字图像数据向CPU输出，并且CPU则当作四个数字图像数据来处理。由此，在角度检测装置中，可恰当地检测同一时刻的水平角和铅垂角。然而，在上述的结构中，有必要设置与受光机构的相同数量的AFE和数字数据存储部，因而会导致电路规模的增大。

本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种可抑制电路规模的增大并利用多个受光机构在同一时刻进行角度检测的角度检测装置。

为了解决上述的问题，本发明的角度检测装置包括：多个发光机构；多个受光机构，其夹着刻度盘与各个上述发光机构成对，且具有直线状的受光区域；以及控制机构，其用于控制各个上述发光机构和各个上述受光机构，上述控制机构具有：模拟前端，其将从各个上述受光机构所接收的模拟受光信号转换为数字受光信号；以及运算处理部，其利用上述数字受光信号来检测上述刻度盘的旋转姿态，在上述控制机构中，对所有的上述受光机构依次进行以下步骤：使各个上述发光机构同时发光来使各个上述受光机构受光之后，将从各个上述受光机构中的任意一个向上述模拟前端输出遍及上述受光区域的整个区域的上述模拟受光信号而生成的上述数字受光信号输入至上述运算处理部。

上述控制机构可具有能够选择性地将各个上述受光机构中的任意一个与上述模拟前端连接的信号切换部，并通过向上述信号切换部发送切换信号来切换向上述模拟前端输出遍及上述受光区域的整个区域的上述模拟受光信号的上述受光机构。

各个上述受光机构可以构成为能够防止基于受光的上述模拟受光信号的劣化并且保持上述模拟受光信号。

各个上述受光机构可使用互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器构成。

上述控制机构可以构成为向各个上述受光机构发送彼此相同的积累驱动信号，据此使各个上述受光机构同时受光。

上述控制机构可以构成为为了消除各个上述发光机构的个体差异而向各个上述发光机构独立且同时发送调节发光强度的发光信号。

成对的上述发光机构和上述受光机构可以构成为在相对于上述刻度盘的旋转中心呈旋转对称的位置处设置为多个组。

上述控制机构具有设置在上述模拟前端与上述运算处理部之间的用于存储上述数字受光信号的数字数据存储部，在上述控制机构中，可对所有的上述受光机构依次执行将从各个上述受光机构的任意一个向上述模拟前端输出遍及上述受光区域的整个区域的上述模拟受光信号而生成的上述数字受光信号输入至上述数字数据存储部的步骤，之后，从上述数字数据存储部向上述运算处理部依次输入上述数字受光信号。

本发明的测量装置搭载有本发明的角度检测装置，上述测量装置包括：测量单元，其能够测量到对象物为止的距离和方向；以及控制单元，其用于对上述测量单元进行驱动控制。

上述测量单元具有用于视准上述对象物的望远镜部，上述角度检测装置可用于检测上述望远镜部的视准方向的水平角和铅垂角。

根据本发明的角度检测装置，可抑制电路规模的增大并且可利用多个受光机构在同一时刻进行角度检测。

上述控制机构具有可选择性地将各个上述受光机构中的任意一个与上述模拟前端连接的信号切换部，并通过向上述信号切换部发送切换信号来切换向上述模拟前端输出遍及上述受光区域的整个区域的上述模拟受光信号的上述受光机构，当具有上述结构时，可抑制电路规模的增大，并且可以以简单的结构从四个受光机构中的任意一个向模拟前端输出一行的量的模拟受光信号(模拟图像数据)。

各个上述受光机构若采用可以防止基于受光的上述模拟受光信号的劣化并且可保持上述模拟受光信号的结构，则可以利用比受光机构的数量少的数量的模拟前端，并可以高精度地在同一时刻进行角度检测。

当各个上述受光机构使用CMOS图像传感器构成时，可抑制电路规模的增大，并且可以利用比受光机构的数量少的数量的模拟前端且高精度地在同一时刻进行角度检测，并且容易实现。

上述控制机构若采用通过向各个上述受光机构发送彼此相同的积累驱动信号来使各个上述受光机构同时受光的结构，则可通过简单的结构和简单的控制来使各个受光机构同时受光，并可以更恰当地在同一时刻进行角度检测。

上述控制机构在采用为了能够消除各个上述发光机构的个体差异而向各个上述发光机构独立且同时发送调节发光强度的发光信号的结构时，可通过简单的结构和简单的控制来使光同时从各个发光机构发出，并更恰当地在同一时刻进行角度检测。

若采用将成对的上述发光机构和上述受光机构在相对上述刻度盘的旋转中心呈旋转对称的位置设置为多个组的结构，则可以更恰当地进行角度检测。

上述控制机构具有设置在上述模拟前端与上述运算处理部之间的用于存储上述数字受光信号的数字数据存储部，在上述控制机构中，对所有的上述受光机构依次执行将从各个上述受光机构的任意一个向上述模拟前端输出遍及上述受光区域的整个区域的上述模拟受光信号而生成的上述数字受光信号输入至上述数字数据存储部的步骤，之后，从上述数字数据存储部向上述运算处理部依次输入上述数字受光信号；当采用这种结构时，可灵活应对求得的速度、或所利用的运算处理部的能力，并且可抑制电路规模的增大并利用多个受光机构在同一时刻进行角度的检测。

根据本发明的测量装置，由于搭载有本发明的角度检测装置，因而可获得与本发明的角度检测装置相同的效果，并由测量单元的方向的测量更为恰当。

上述测量单元具有瞄准上述对象物的望远镜部，上述角度检测装置检测上述望远镜部的视准方向的水平角和铅垂角，当具有上述结构时，可以将使用方便性进一步提高。

附图说明

图1为示意性地示出作为本发明的测量装置的一例的实施例的测量装置10的结构的说明图。

图2为示意性地示出搭载于测量装置10的角度检测装置30的结构的说明图。

图3为示意性地示出角度检测装置30的水平角度测量部31和铅垂角度测量部32中，夹着刻度盘34而使两组发光机构35和受光机构36成对的状态的说明图。

图4为示出从发光机构35发出的光经由刻度盘34(其狭缝37)而由受光机构36接受的状态的说明图。

图5为示出作为表示受光机构36中的受光内容的数字图像数据的数字受光信号的一例的图，以数字电平值表示纵轴，并以像素编号表示横轴。

图6为示出对应于图5中的1个狭缝37的数字受光信号的一例的图，以数字电平值表示纵轴，并以像素编号表示横轴。

图7为示出角度检测装置30的控制系统的结构的框图。

图8为将用于说明为了使各发光机构35的发光强度相同而由控制机构33向各发光机构35输出的发光信号L的、并排示出四个的由电流I表示纵轴并由时刻t表示横轴的曲线说明图，图8(a)示出改变电流I的大小的例，图8(b)示出改变时刻t的长度的例。

图9为示出在CPU 44中执行的数据处理(数据处理方法)的流程图。

图10为示出角度检测装置30中检测水平角和铅垂角时的各信号的关系的时序图。

图11为用于说明角度检测装置30中的信号的流动的说明图。

图12为示出以往的角度检测装置50的控制系统的结构的框图。

图13为用于说明角度检测装置50中的信号的流动的与图11相同的说明图。

图14为示出本发明的其他例的角度检测装置30A的结构的与图7相同的框图。

图15为示出本发明的在角度检测装置30中设置有数字数据存储部45的结构的与图7相同的框图。

(附图标记的说明)

10：测量装置；11：(作为测量单元的一例的)调平部；12：(作为测量单元的一例的)基盘部；13：(作为测量单元的一例的)托架部；14：(作为测量单元的一例的)望远镜部；18：(作为测量单元的一例的)准星照门；19：(作为测量单元的一例的)第二望远镜；21：(作为测量单元的一例的)第一望远镜；22：控制单元；30、30A：角度检测装置；33：控制机构；34：刻度盘；35：发光机构；36：受光机构；42：信号切换部；43：模拟前端(AFE)；44：(作为运算处理部的一例的)CPU；45：数字数据存储部；Ia：模拟受光信号；Id：数字受光信号；Dd：积累驱动信号；L：发光信号；S：切换信号

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的角度检测装置和搭载它的测量装置的实施方式进行说明。

(实施例)

首先，对搭载作为本发明的角度检测装置的一例的角度检测装置30的一例、即测量装置10的简要结构进行说明。如图1所示，上述测量装置10在本实施例中为全站仪，可朝向测量点照射脉冲激光光线，对来自上述测量点的脉冲反射光进行受光而按每个脉冲进行测距，并可将测距结果进行平均化而高精度地测量距离。上述测量装置10具有调平部11、基盘部12、托架部13和望远镜部14。

调平部11是安装于三脚架15的部位，可检测测量装置10(望远镜部14)的倾斜度。基盘部12设置在调平部11并可变更相对于上述调平部11的倾斜角。托架部13设置在上述基盘部12并可相对基盘部12以铅垂轴线Av为旋转中心进行旋转(绕铅垂轴线Av的旋转)。在上述托架部13上设置有显示部16和操作输入部17。上述操作输入部17为用于利用测量装置10的各种功能的操作部，向下述的控制单元22(参照图2)输出被输入操作的信息。显示部16在控制单元22的控制下显示用于基于操作输入部17中所执行的操作来利用各种功能的操作画面或测量结果等。

望远镜部14设置在上述托架部13并可相对托架部13以水平轴线Ah为旋转中心进行旋转(绕水平轴线Ah的旋转)。在上述望远镜部14上设置有用于设定测量装置10的大致视准方向的准星照门18。望远镜部14具有：将测量装置10针对测量对象物视准的第二望远镜19、以及具有比上述第二望远镜19低的倍率且广角视野的第一望远镜21。在上述望远镜部14中设置有经由第一望远镜21的光学系统取得视准方向或大致视准方向的图像(广角图像)的第一拍摄部和经由第二望远镜19的光学系统取得视准方向的图像(望远图像)的第二拍摄部。另外，在望远镜部14内置有共用第二望远镜19的光学系统的测距部，发出测距光并接收来自测量对象物的反射光而进行到测量对象物的光波距离测量。

在上述测量装置10中，如上述那样，托架部13将望远镜部14支撑成可绕水平轴线Ah旋转，并且上述托架部13可相对基盘部12绕铅垂轴线Av旋转。为此，望远镜部14可绕铅垂轴线Av旋转，即可以在水平方向上旋转，并且可绕水平轴线Ah旋转，即在铅垂方向上旋转。另外，在测量装置10中，在下述的控制单元22(参照图2)的控制下，望远镜部14绕铅垂轴线Av(水平方向)适当旋转，并且望远镜部14绕水平轴线Ah(铅垂方向)适当旋转。在测量装置10中，为了检测望远镜部14的绕铅垂轴线Av(水平方向)的旋转角度和望远镜部14的绕水平轴线Ah(铅垂方向)的旋转角度而设置有角度检测装置30(参照图2)。有关上述角度检测装置30，在后文中详细说明。

进而，在托架部13内置有用于统括地控制测量装置10的动作的控制单元22(参照图2)。上述控制单元22控制水平驱动部和铅垂驱动部的驱动而使托架部13和望远镜部14适当旋转，据此可使上述望远镜部14朝向规定的方向并且扫描规定的范围。另外，控制单元22一边控制第一望远镜21和第二望远镜19的切换，一边适当控制上述的第一拍摄部和第二拍摄部，据此可取得所要的倍率的图像，并且控制上述的测距部来可以进行规定的测量点的测距。另外，控制单元22从角度检测装置30接收角度检测信号，据此取得望远镜部14(其视准方向)的水平角和铅垂角。为此，在测量装置10中，调平部11、基盘部12、托架部13、望远镜部14、准星照门18、第二望远镜19、第一望远镜21以及角度检测装置30(参照图2)作为被控制单元22进行驱动控制的测量单元来发挥作用。

如图2所示，上述角度检测装置30包括：水平角度测量部31，用于检测望远镜部14的绕铅垂轴线Av(水平方向)的旋转角度；铅垂角度测量部32，用于检测望远镜部14的绕水平轴线Ah(铅垂方向)的旋转角度；以及控制机构33，用于控制水平角度测量部31和铅垂角度测量部32。上述水平角度测量部31检测上述托架部13相对于基盘部12的水平方向的旋转角度、即水平旋转角，据此检测(角度测量)望远镜部14的视准方向的水平角。铅垂角度测量部32检测望远镜部14的相对于托架部13的铅垂方向的旋转角度、即铅垂旋转角，据此检测(角度测量)望远镜部14的视准方向的铅垂角。由于上述水平角度测量部31和铅垂角度测量部32除了根据要检测的角度(水平角或铅垂角)的差异而配置关系不同之外具有相同的结构而进行相同的动作，因而对于相同的结构，标注同一附图标记来进行说明。

在水平角度测量部31和铅垂角度测量部32中，发光机构35和受光机构36夹着刻度盘34而成对地设置。另外，在水平角度测量部31和铅垂角度测量部32中，采用了发光机构35和受光机构36的组合(检测机构)以相对于刻度盘34的旋转中心的设定位置呈旋转对称的方式而设置两组的对置检测结构。为此，在角度检测装置30中，为了检测水平角，具有1个刻度盘34、2个发光机构35和2个受光机构36，为了检测铅垂角，而具有1个刻度盘34、2个发光机构35和2个受光机构36。以下，在单独地表示刻度盘34的情况下，将水平角度测量部31的刻度盘作为水平刻度盘341，将铅垂角度测量部32的刻度盘作为铅垂刻度盘342。另外，在单独地表示发光机构35的情况下，将水平角度测量部31中的一方作为第一发光机构351而将另一方作为第二发光机构352，将铅垂角度测量部32中的一方作为第三发光机构353而将另一方作为第四发光机构354。同样，在单独地表示受光机构36的情况下，将水平角度测量部31中的一方作为第一受光机构361而将另一方作为第二受光机构362，将铅垂角度测量部32中的一方作为第三受光机构363而将另一方作为第四受光机构364。

在上述水平角度测量部31和铅垂角度测量部32中，刻度盘34和成对的发光机构35及受光机构36设置成可相对旋转的方式，分别构成所谓的绝对式编码器。在本实施例中，刻度盘34可相对于成对的发光机构35和受光机构36旋转。即，刻度盘34在水平角度测量部31中被设置成伴随托架部13相对于基盘部12的水平方向的旋转而旋转，并且在铅垂角度测量部32中被设置成伴随望远镜部14相对于托架部13的铅垂方向的旋转而旋转。

如图3所示，上述刻度盘34构成为整体呈圆盘形状，在外周缘部沿着圆周方向(相对的旋转方向)以规定的间隔(间距)设置有多个作为刻度的狭缝37。各个狭缝37如下述那样构成允许从发光机构35发出的光透射的部位，在本实施例中，沿圆周方向观察的宽度尺寸大的狭缝和宽度尺寸小的狭缝交替地排列而形成。另外，如下所述，各个狭缝37形成为在利用受光机构36接收透射的光时，基于遍及上述受光区域的整个区域的受光的一行(1line)的量的模拟受光信号Ia(参照图7等)(模拟图像数据)与沿着圆周方向观察的其他的任意一个位置处的一行的量的模拟受光信号Ia(模拟图像数据)都不一致。上述刻度盘34在本实施例中以下述方式形成，即在圆盘形状的玻璃板的背面实施镀铬来防止整体上的光的透射，并利用刻蚀等局部地去除上述镀铬，据此设置各个狭缝37(参照图4)。

发光机构35和受光机构36以夹着刻度盘34的设置有各个狭缝37的部位的方式在刻度盘34的旋转中心方向上对置地设置。如图4所示，上述发光机构35在控制机构33的控制下，朝向刻度盘34的设置有各个狭缝37的部位发出光。在本实施例中，发光机构35使用发光二极管而构成。

受光机构36在控制机构33的控制下接收从发光机构35发出并透射刻度盘34的各个狭缝37的光，并将与其受光量相对应的模拟受光信号Ia(参照图7等)输出至控制机构33。受光机构36为多个受光元件直线排列而具有直线状的受光区域来所构成的一维固体拍摄元件(线性图像传感器)。上述受光机构36在从取得(积累)检测值起、到输出作为上述检测值的模拟受光信号Ia为止的期间，能够防止检测值(模拟受光信号Ia)的劣化。防止该检测值(模拟受光信号Ia)的劣化是指，检测值(模拟受光信号Ia)限于在不影响基于检测值的角度(水平角或铅垂角)的检测精度的范围内变化，包括检测值(模拟受光信号Ia)无任何变化的情况。

在本实施例中，上述受光机构36使用互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器构成。为此，在受光机构36中，若各个受光元件(各个像素)受光，则各个受光元件(各个像素)积累与受光量相应的量的电荷，并将上述电荷转换为电压，并保持上述电压，据此保持检测值。这样，在受光机构36中，将检测值(模拟受光信号Ia)转换为电压并保持，因而抗干扰(noise)性强，经过时间也能够防止所保持的电压(检测值(模拟受光信号Ia))中发生大的变化。

另外，在受光机构36中，直列2000个受光元件直线排列而成，受光区域由直线排列的2000个像素形成，输出2000个像素的量的模拟受光信号Ia。上述受光机构36在本实施例中具有可以在2000个像素的量的受光区域中接收透过60个狭缝37的光的位置关系。以下，在单独地表示模拟受光信号Ia的情况下，将第一受光机构361的检测值作为第一模拟受光信号Ia1，将第二受光机构362的检测值作为第二模拟受光信号Ia2，将第三受光机构363的检测值作为第三模拟受光信号Ia3，将第四受光机构364的检测值作为第四模拟受光信号Ia4。

在上述角度检测装置30(水平角度测量部31和铅垂角度测量部32)中，若从发光机构35发出光，则透过刻度盘34的各个狭缝37的光到达受光机构36，在未设置各个狭缝37的部位，上述光不会到达。为此，在受光机构36中，在由直线排列的多个(在本实施例中2000个)受光元件(像素)形成的受光区域的整个区域中取得模拟受光信号Ia，据此可将与刻度盘34的旋转姿态相对应的位置的各个狭缝37的图像作为模拟图像数据取得。即，在受光机构36中，将来自各个受光元件(像素)的一行的量的模拟受光信号Ia成批地进行处理，据此形成作为读取的作为刻度盘34的刻度的各个狭缝37的图像的模拟图像数据。上述模拟图像数据在本实施例中由受光机构36接收透过刻度盘34的各个狭缝37的光而成，因而绘制与各个狭缝37相对应的波形。

上述受光机构36向控制机构33(参照图2)输出多个像素的量的模拟受光信号Ia。在上述控制机构33中，利用下述的AFE 43(参照图7)对输入的模拟受光信号Ia进行放大/去除干扰等之后，进行模数(AD)转换而生成数字受光信号Id(参照图7)，并向下述的CPU 44(参照图7)输出上述数字受光信号Id。上述数字受光信号Id为在数字电平值0～255的灰阶中每个像素的输出值(参照图5)。另外，上述数字受光信号Id是由形成模拟图像数据的模拟受光信号Ia经AD转换而成的，因而将来自各个受光元件(像素)的一行的量(受光区域的整个区域)成批地进行处理，据此成为绘制与各个狭缝37相对应的波形的数字图像数据。这里，在受光机构36中，如上述那样，可在由2000个像素形成的受光区域中接收透过60个狭缝37的光，因而在数字图像数据(模拟图像数据也同样)中，出现具有60个波峰部分的波形。

在控制机构33(参照图2)中，如图6所示，在下述的CPU 44(参照图7)中，计算数字图像数据(一行的量的数字受光信号Id)的各个波峰部分的中心位置C和宽度尺寸W。上述中心位置C和宽度尺寸W的计算是可使用通常应用的各种方法来进行，因而省略其详细说明。在控制机构33(CPU 44)中，根据如此计算出的各个波峰部分的中心位置C和宽度尺寸W来求取在受光机构36中取得的多个狭缝37的形态，据此检测刻度盘34的旋转姿态。关于上述多个狭缝37的形态的求取以及刻度盘34的旋转姿态的检测，也可以使用通常应用的各种方法来执行，因而省略其详细说明。在该角度检测装置30中，分别在水平角度测量部31和铅垂角度测量部32中设置有两组受光机构36，因而根据来自两组受光机构36的输出来检测刻度盘34的旋转姿态，据此可以消除由刻度盘34的轴晃动引起的角度检测误差，以高精度检测刻度盘34的旋转姿态。

由此，在角度检测装置30中，根据来自水平角度测量部31的两组第一受光机构361和第二受光机构362的输出来检测水平刻度盘341的旋转姿态，据此可检测(角度测量)望远镜部14的视准方向的水平角。另外，在角度检测装置30中，根据来自铅垂角度测量部32的两组第三受光机构363和第四受光机构364的输出来检测铅垂刻度盘342的旋转姿态，据此可检测(角度测量)望远镜部14的视准方向的铅垂角。

接着，主要利用图7至图11来说明本发明实施例的角度检测装置30的特征结构。在角度检测装置30中，如图7所示，控制机构33具有驱动电路41、信号切换部42、模拟前端43(以下，也记载为AFE 43)和CPU 44。上述CPU 44利用存储于内置的存储部或设置于上述CPU44的外部的存储部的程序统括地控制角度检测装置30的动作，并作为利用所输入的数字受光信号Id来检测刻度盘34的旋转姿态的运算处理部来发挥作用。在上述存储部中存储有用于角度检测装置30的各个部分的动作的动作程序、用于根据数字图像数据(一行的量的数字受光信号Id)的检测刻度盘34的旋转姿态的计算程序等程序。

驱动电路41在CPU 44的控制下，向四个发光机构35、四个受光机构36、信号切换部42、AFE 43和CPU 44发送适当的信号，据此进行用于角度检测装置30的角度(水平角和铅垂角)的检测的动作。上述驱动电路41以同时点亮的方式向各个发光机构35发送发光信号L。关于上述发光信号L，为了消除四个发光机构35和受光机构36的组合的个体差异，调节各个发光机构35的发光强度。在本实施例中，如图8(a)所示，在向四个发光机构35发送的发光信号L中，为了同时点亮，使发光开始时刻ts和发光停止时刻te彼此相同，并且改变从发光开始时刻ts到发光停止时刻te的期间所输出的电流I的值来调节各个发光机构35的发光强度。在图8(a)所示的例中，将向第一发光机构351发送的第一发光信号L1作为电流I1，将向第二发光机构352发送的第二发光信号L2作为电流I2，将向第三发光机构353发送的第三发光信号L3作为电流I3，并将向第四发光机构354发送的第四发光信号L4作为电流I4。

这里，关于发光信号L，在本实施例中，虽然改变从发光开始时刻ts到发光停止时刻te为止的期间输出的电流I的值，但只要可以调节各个发光机构35的发光强度，则也可以采用其他结构，而并不局限于本实施例的结构。将其他一例的发光信号La示于图8(b)中。上述发光信号La使输出的电流I的值成为彼此相同的电流I5，并改变持续发光的时间来调节各个发光机构35的发光强度。在发光信号La中，改变持续发光的时刻，因而不能使四个发光机构35完全同时点亮，所以在图8(b)所示的例中，可使成为持续发光的时间的中央时刻的基准时刻tb相等，据此同时发射光。此外，也可使发光开始时刻ts或发光停止时刻te相同。另外，在图8(b)所示的例中，使向第一发光机构351发送的第一发光信号La1为从发光开始时刻ts1到发光停止时刻te1为止，使向第二发光机构352发送的第二发光信号La2为从发光开始时刻ts2到发光停止时刻te2为止，使向第三发光机构353发送的第三发光信号La3为从发光开始时刻ts3到发光停止时刻te3为止，使向第四发光机构354发送的第四发光信号La4为从发光开始时刻ts4到发光停止时刻te4为止。此外，上述图8所示的各个发光信号L(La)是为了容易理解用于调节各个发光机构35的发光强度的方法的例示，实际上，向各个发光机构35发送的各个发光信号L(La)的形态不一定一致。

如图7所示，驱动电路41以使受光机构36同时受光的方式对受光机构36发送积累驱动信号Dd。上述各个受光机构36在输入积累驱动信号Dd的期间受光，之后，保持与上述受光量相对应的检测值(模拟受光信号Ia)。上述积累驱动信号Dd在四个受光机构36中没有差异，因而为了同时使其受光，在同一定时向各个受光机构36输出相同信号。

另外，驱动电路41对各个受光机构36发送输出驱动信号Do。对于上述各个受光机构36而言，若输出驱动信号Do被输入，则输出作为与受光量相对应的检测值的模拟受光信号Ia。上述输出驱动信号Do如下述那样以四个受光机构36分别(在不同的定时)输出模拟受光信号Ia的方式受控制，因而在分别在不同的定时向各个受光机构36输出。另外，对于上述输出驱动信号Do而言，将向第一受光机构361发送的信号作为第一输出驱动信号Do1，将向第二受光机构362发送的信号作为第二输出驱动信号Do2，将向第三受光机构363发送的信号作为第三输出驱动信号Do3，将向第四受光机构364发送的信号作为第四输出驱动信号Do4。在上述各个受光机构36上连接有信号切换部42。

上述信号切换部42与四个受光机构36单独地连接，并与AFE 43相连接，可使任意一个受光机构36与AFE 43相通。即，信号切换部42切换从四个受光机构36至AFE43的传输路径，据此使任意一个受光机构36与AFE 43以可选择的方式相连接。上述信号切换部42从驱动电路41输入切换信号S，据此切换从四个受光机构36至AFE 43的传输路径。在本实施例中，上述切换信号S在信号切换部42中若首次被输入，则连接第一受光机构361与AFE 43，若接下来被输入，则连接第二受光机构362与AFE 43，若再接下来被输入，则连接第三受光机构363与AFE 43，若接下来被输入，则连接第四受光机构364与AFE 43，若再接下来被输入，则再次连接第一受光机构361与AFE 43。为此，在本实施例中，即使切换信号S选择任意一个受光机构36来与AFE 43相连接的情况下，也是相同的。此外，切换信号S也可根据切换的传输路径而采用不同的信号，并不局限于本实施例的结构。

AFE 43将输入的模拟受光信号Ia适当进行放大/除去干扰等，并将上述模拟受光信号Ia进行AD转换而生成数字受光信号Id，并输出上述数字受光信号Id。该AFE 43从驱动电路41输入转换定时信号Td，据此从受光机构36所输出的信号中恰当地提取与各个像素相当的部位来判别模拟受光信号Ia，并将上述模拟受光信号Ia进行AD转换而生成数字受光信号Id。该转换定时信号Td与向各个受光机构36发送的输出驱动信号Do同步。AFE 43与CPU44相连接，并向CPU 44输出生成的数字受光信号Id。此外，AFE43不具有暂时存储输入的模拟受光信号Ia或生成的数字受光信号Id的功能，因而针对来自各个受光元件(像素)的每个模拟受光信号Ia进行上述的动作，并每当生成数字受光信号Id时向CPU 44输出。以下，在单独地表示数字受光信号Id的情况下，将根据第一受光机构361中的受光的信号作为第一数字受光信号Id1，将根据第二受光机构362中的受光的信号作为第二数字受光信号Id2，将根据第三受光机构363中的受光的信号作为第三数字受光信号Id3，并将根据第四受光机构364中的受光的信号作为第四数字受光信号Id4。

上述CPU 44从驱动电路41输入取得定时信号Tg，据此取得输入的数字受光信号Id。该取得定时信号Tg与向各个AFE 43发送的转换定时信号Td同步。为此，CPU 44可连续地输入与作为单一的受光机构36取得的模拟图像数据的一行的量的模拟受光信号Ia相对应的数字受光信号Id，据此当作由一行的量的数字受光信号Id形成的数字图像数据来处理。

接着，利用图9来说明在本发明本实施例的角度检测装置30的控制机构33(其CPU44)中执行的、用于检测角度的数据处理。图9为示出在本实施例的CPU 44中执行的数据处理(数据处理方法)的流程图。CPU 44根据内置于CPU 44的存储部或设置于上述CPU 44的外部的存储部中所存储的程序来执行该数据处理(数据处理方法)。以下，对作为该数据处理(数据处理方法)的图9的流程图的各个步骤(各个工序)进行说明。该图9的流程图是若提出有利用角度检测装置30来检测角度的要求则开始。上述检测角度的要求在本实施例中从控制单元22(参照图2)向角度检测装置30的控制机构33(其CPU 44)提出。

在步骤S1中，在四个检测机构中同时检测，并进入步骤S2。在该步骤S1中，在四个检测机构、即四个发光机构35和受光机构36的组合的每个中，从四个发光机构35同时发出光，并在四个受光机构36中接收透过对应的位置的刻度盘34的各个狭缝37的光。由此，在四个受光机构36中，同时取得(积累)检测值(模拟受光信号Ia)。

在步骤S2中，接着步骤S1中的四个检测机构的同时检测之后，将变量n设为1，并进入步骤S3。在该步骤S2中，为了执行新的数据处理(数据处理方法)，将变量n设为1。

在步骤S3中，接着步骤S2中的变量n设定为1、或者步骤S6中的在变量n(其当前值)上加1来作为新的变量n之后，选择要连接的受光机构36，并进入步骤S4。在该步骤S3中，将用于选定已被设置的受光机构36的变量设为n来选择第n受光机构36，并连接上述第n受光机构36与AFE 43。该变量n通过步骤S2被设定为1(初始值)，因而在从该图9的流程图开始到首次进入步骤S3的时刻被设定为1(初始值)。

在步骤S4中，接着步骤S3中的选择要连接的受光机构36之后，执行由所选择的受光机构36取得的检测值(模拟受光信号Ia)的数据处理，并进入步骤S5。在该步骤S4中，从所选择的受光机构36向AFE 43输出一行的量的模拟受光信号Ia，在上述AFE43中进行放大/去除干扰等之后，生成数字受光信号Id，并向CPU 44输出所生成的一行的量的数字受光信号Id。

在步骤S5中，接着步骤S4中的执行对由所选择的受光机构36取得的检测值(模拟受光信号Ia)的数据处理之后，判断变量n是否与受光机构36的数量相等，在是(Yes)的情况下，结束数据处理(数据处理方法)，在否(No)的情况下，进入步骤S6。在该步骤S5中，判断变量n是否与受光机构36的数量相等、即判断是否针对所有的受光机构36进行了所取得的检测值(模拟受光信号Ia)的数据处理(步骤S4)。即，在步骤S5中，在变量n与受光机构36的数量相等的情况下，则判断为针对所有的受光机构36进行了数据处理，在变量n与受光机构36的数量不相等的情况下，则判断为未针对所有的受光机构36进行数据处理。另外，在步骤S5中，在针对所有的受光机构36进行数据处理的情况下，结束该流程图，另外，在存在未进行数据处理的受光机构36的情况下，进入步骤S6。

在步骤S6中，接着在步骤S5中判断为变量n与受光机构36的数量不相等之后，在变量n(其当前值)上加1来作为新的变量n(n＝n+1)，并返回步骤S3。在该步骤S6中，由于存在未进行数据处理的受光机构36，因而为了针对剩余的受光机构36进行数据处理，将变量n增加1，并重复从步骤S3开始的流程。

接着，利用图10的时序图来说明检测角度检测装置30中的用于角度(水平角和铅垂角)的检测的动作(控制角度检测)。此外，在该图10中，所表示的是输出各个信号的相对的定时，各个信号的形态(尤其是输出驱动信号Do、各个模拟受光信号Ia、转换定时信号Td、各个数字受光信号Id、取得定时信号Tg)并不一定与实际的信号的形态非要一致。

在图9的流程图中进入步骤S1，据此，首先，在时刻t1，开始从控制机构33的驱动电路41向四个受光机构36的积累驱动信号Dd的输出。之后，在时刻t2，从驱动电路41向各个发光机构35(351～354)输出各自不同的发光信号L(L1～L4)，而在时刻t3，停止输出各个发光信号L(L1～L4)。而且，在时刻t4，停止从驱动电路41向四个受光机构36的积累驱动信号Dd的输出。由此，从四个发光机构35同时发出的光透过刻度盘34的各个狭缝37而在对应的受光机构36中同时受光，并在上述受光机构36中生成且保持与受光量相对应的模拟受光信号Ia(Ia1～Ia4)。

另外，在图9的流程图中，进入步骤S3，据此在时刻t4，从驱动电路41向信号切换部42输出切换信号S(参照图7和图11)。由此，信号切换部42将第一受光机构361与AFE 43连接。另外，在图9的流程图中，进入步骤S4，据此在时刻t4，开始从驱动电路41向第一受光机构361的第一输出驱动信号Do1的输出，并且，开始从驱动电路41向AFE 43的转换定时信号Td的输出，并开始从驱动电路41向CPU 44的取得定时信号Tg的输出(参照图7和图11)。之后，在时刻t5，结束从驱动电路41向第一受光机构361的第一输出驱动信号Do1的输出(参照图7和图11)。

由此，第一受光机构361在从时刻t4到时刻t5，将作为要保持的模拟图像数据的一行的量的第一模拟受光信号Ia1成批地向AFE 43输出(参照图7和图11)。上述AFE43在从时刻t4到时刻t5，将所被输入的第一模拟受光信号Ia1放大/除去干扰等之后，进行AD转换来生成第一数字受光信号Id1，并向CPU 44输出上述第一数字受光信号Id1(参照图7和图11)。上述CPU 44由于根据一行的量的第一模拟受光信号Ia1的第一数字受光信号Id1成批地被输入，因而取得根据第一受光机构361中的受光的一行的量的第一数字受光信号Id1、即数字图像数据。

另外，由于是仅第一受光机构361结束数据处理的场景，因而在图9的流程图中，按照步骤S5→步骤S6→步骤S3进行，据此在时刻t5，从驱动电路41向信号切换部42输出切换信号S(参照图7和图11)。由此，信号切换部42使第二受光机构362代替第一受光机构361而与AFE 43连接。另外，在图9的流程图中，进入步骤S4，据此在时刻t5，开始从驱动电路41向第二受光机构362的第二输出驱动信号Do2的输出，在时刻t6，结束从驱动电路41向第二受光机构362的第二输出驱动信号Do2的输出(参照图7和图11)。由此，第二受光机构362在从时刻t5到时刻t6，向AFE 43输出作为要保持的模拟图像数据的一行的量的第二模拟受光信号Ia2(参照图7和图11)。上述AFE43在时刻t5到时刻t6，将所被输入的第二模拟受光信号Ia2放大/去除干扰等之后，进行AD转换来生成第二数字受光信号Id2，并向CPU 44输出上述第二数字受光信号Id2(参照图7和图11)。CPU 44由于根据一行的量的第二模拟受光信号Ia2的第二数字受光信号Id2成批地被输入，因而取得根据第二受光机构362中的受光的一行的量的第二数字受光信号Id2、即数字图像数据。

另外，由于是第一受光机构361和第二受光机构362的数据处理结束了的场景，因而在图9的流程图中，按照步骤S5→步骤S6→步骤S3进行，据此在时刻t6，从驱动电路41向信号切换部42输出切换信号S(参照图7和图11)。由此，信号切换部42使第三受光机构363替代第二受光机构362而与AFE 43连接。另外，在图9的流程图中，进入步骤S4，据此在时刻t6，开始从驱动电路41向第三受光机构363的第三输出驱动信号Do3的输出，在时刻t7，结束从驱动电路41向第三受光机构363的第三输出驱动信号Do3的输出(参照图7和图11)。由此，第三受光机构363在从时刻t6到时刻t7，向AFE 43输出作为要保持的模拟图像数据的一行的量的第三模拟受光信号Ia3(参照图7和图11)。上述AFE 43在从时刻t6到时刻t7，将所被输入的第三模拟受光信号Ia3放大/除去干扰等之后，进行AD转换来生成第三数字受光信号Id3，并向CPU 44输出上述第三数字受光信号Id3(参照图7和图11)。上述CPU 44由于根据一行的量的第三模拟受光信号Ia3的第三数字受光信号Id3成批地被输入，因而取得根据第三受光机构363中的受光的一行的量的第三数字受光信号Id3、即数字图像数据。

另外，由于是第一受光机构361、第二受光机构362和第三受光机构363的数据处理结束了的场景，因而在图9的流程图中，按步骤S5→步骤S6→步骤S3进行，据此在时刻t7，从驱动电路41向信号切换部42输出切换信号S(参照图7和图11)。由此，信号切换部42使第四受光机构364替代第三受光机构363而与AFE 43连接。另外，在图9的流程图中，进入步骤S4，据此在时刻t7，开始从驱动电路41向第四受光机构364的第四输出驱动信号Do4的输出，在时刻t8，结束从驱动电路41向第四受光机构364的第四输出驱动信号Do4的输出(参照图7和图11)。由此，第四受光机构364在从时刻t7到时刻t8，向AFE 43输出作为要保持的模拟图像数据的一行的量的第四模拟受光信号Ia4(参照图7和图11)。上述AFE 43在从时刻t7到时刻t8，将所被输入的第四模拟受光信号Ia4放大/去除干扰等之后，进行AD转换来生成第四数字受光信号Id4，并向CPU 44输出上述第四数字受光信号Id4(参照图7和图11)。上述CPU 44由于根据一行的量的第四模拟受光信号Ia4的第四数字受光信号Id4成批地被输入，因而取得根据第四受光机构364中的受光的一行的量的第四数字受光信号Id4、即数字图像数据。于是，由于所有受光机构36的数据处理结束，因而在图9的流程图中，在步骤S5判断上述宗旨来结束数据处理。

这样，在角度检测装置30中，在从时刻t1到时刻t4，在四个受光机构36中接收从四个发光机构35发出并透过对应的位置的刻度盘34(341、342)的各个狭缝37的光。此时，各个发光机构35在从时刻t2到时刻t3的期间发出光，因而在各个受光机构36中同时取得透过刻度盘34的各个狭缝37的光。另外，在角度检测装置30的控制机构33中，利用图11所示的信号的流动，由CPU 44取得根据在各个受光机构36中取得的一行的量的模拟受光信号Ia(模拟图像数据)的一行的量的数字受光信号Id(数字图像数据)。此外，在该图11中，在控制机构33中，信号切换部42单纯地切换传输路径，而不进行来自各个受光机构36的信号的处理等，因而省略示出该信号切换部42。

首先，作为来自第一受光机构361的模拟图像数据的一行的量的第一模拟受光信号Ia1经过AFE 43而作为一行的量的第一数字受光信号Id1(数字图像数据)向CPU 44输出。此时，AFE 43将来自各个受光元件(像素)的模拟受光信号Ia的每个转换为第一数字受光信号Id1而向CPU 44输出，CPU 44取得所被输入的第一数字受光信号Id1的每个。为此，在CPU44中，为了从第一受光机构361经过AFE 43取得一行的量的第一数字受光信号Id1(数字图像数据)，需要用于一行的量的数据处理的时间。之后，作为来自第二受光机构362的模拟图像数据的一行的量的第二模拟受光信号Ia2经过AFE43而作为一行的量的第二数字受光信号Id2(数字图像数据)向CPU 44输出。另外，作为来自第三受光机构363的模拟图像数据的一行的量的第三模拟受光信号Ia3经过AFE 43而作为一行的量的第三数字受光信号Id3(数字图像数据)向CPU 44输出。最后，作为来自第四受光机构364的模拟图像数据的一行的量的第四模拟受光信号Ia4经过AFE 43而作为一行的量的第四数字受光信号Id4(数字图像数据)向CPU 44输出。

此时，在第二受光机构362、第三受光机构363和第四受光机构364中，所取得(积累)的作为检测值的模拟受光信号Ia的输出等待与要以比其自身更先被输出的用于处理各个数字图像数据的取得所需的时间相当的间隔。然而，在本发明的角度检测装置30中，作为各个受光机构36利用CMOS图像传感器，可防止所取得(积累)的检测值(模拟受光信号Ia)的劣化并保持上述检测值。为此，在第二受光机构362、第三受光机构363和第四受光机构364中，即使从取得(积累)至输出模拟受光信号Ia为止间隔了时间，也不影响角度检测的精度。

这样，在角度检测装置30(控制机构33)中，来自四个受光机构36的一行的量的模拟受光信号Ia(模拟图像数据)依次经过AFE 43而向CPU 44输出，据此由CPU 44取得根据四个受光机构36中的受光的4行的量的数字受光信号Id(在四个受光机构36中所取得的数字图像数据)。此时，在控制机构33中，利用信号切换部42切换从各个受光机构36到AFE 43的传输路径，据此四个受光机构36可依次向AFE 43输出一行的量的模拟受光信号Ia(模拟图像数据)。为此，在控制机构33(角度检测装置30)中，通过仅使用单一的AFE 43来可使CPU44取得与四个受光机构36同时取得的4行的量的模拟受光信号Ia(模拟图像数据)相对应的4行的量的数字受光信号Id(数字图像数据)。此时，在控制机构33中，可利用用于4行的量的数据处理的时间，使CPU 44取得4行的量的数字受光信号Id(在四个受光机构36中所取得的数字图像数据)。上述CPU 44根据四个一行的量的数字受光信号Id(在四个受光机构36中所取得的数字图像数据)来计算望远镜部14的视准方向的水平角和望远镜部14的视准方向的铅垂角。由此，在角度检测装置30中，能够以高精度检测(角度测量)作为水平角度测量部31中的检测值的望远镜部14的视准方向的水平角和作为铅垂角度测量部32中的检测值的望远镜部14的视准方向的铅垂角。

接着，利用图12和图13所示的角度检测装置50，说明利用多个受光机构36来检测角度的角度检测装置的现有技术的问题。该角度检测装置50与角度检测装置30同样地，用于检测(角度测量)测量装置10的望远镜部14的视准方向的水平角和上述望远镜部14的视准方向的铅垂角。角度检测装置50除了控制机构51的各个部分的结构与角度检测装置30的控制机构33不同之外，其余都相同，因而在相同结构的部位标注与角度检测装置30(测量装置10)相同的附图标记，而省略其详细说明。

在角度检测装置50中，如图12所示，控制机构51具有驱动电路52、四个AFE 53、四个数字数据存储部54和CPU 55。上述驱动电路52、各个AFE 53和CPU 55与角度检测装置30的控制机构33的驱动电路41、AFE 43、CPU 44基本相同。

上述四个AFE 53为了同时处理在四个受光机构36所取得的模拟受光信号Ia而与各个受光机构36单独地相对应地设置。四个AFE 53在被单独地说明的情况下，将与第一受光机构361相连接的AFE 53作为第一AFE 531，将与第二受光机构362相连接的AFE 53作为第二AFE 532，将与第三受光机构363相连接的AFE 53作为第三AFE 533，将与第四受光机构364相连接的AFE 53作为第四AFE 534。

四个数字数据存储部54与四个AFE 53单独地相对应地设置，取得在对应的AFE 53中生成的数字受光信号Id并暂时保持。上述四个数字数据存储部54在被单独地说明的情况下，将与第一AFE 531相连接的数字数据存储部54作为第一数字数据存储部541，将与第二AFE 532相连接的数字数据存储部54作为第二数字数据存储部542，将与第三AFE 533相连接的数字数据存储部54作为第三数字数据存储部543，将与第四AFE 534相连接的数字数据存储部54作为第四数字数据存储部544。在上述各个数字数据存储部54中，从驱动电路52被输入取得定时信号Tg(Tg1～Tg4)，据此取得所被输入的数字受光信号Id并暂时保持。

在该控制机构51(角度检测装置50)中，与控制机构33(角度检测装置30)同样地，从驱动电路52向各个发光机构35(351～354)输出发光信号L(L1～L4)，并向各个受光机构36(361～364)输出积累驱动信号Dd，据此各个受光机构36生成与受光量相对应的模拟受光信号Ia(Ia1～Ia4)。于是，在控制机构51(角度检测装置50)中，开始从驱动电路52向各个受光机构36(361～364)的输出驱动信号Do(Do1～Do4)的输出，从驱动电路52向各个AFE 53(531～534)输出转换定时信号Td(Td1～Td4)，从驱动电路52向各个数字数据存储部54(541～544)输出取得定时信号Tg(Tg1～Tg4)。于是，从各个受光机构36向对应的AFE 53输出模拟受光信号Ia(Ia1～Ia4)，在上述各个AFE 53中放大/去除干扰等之后，生成数字受光信号Id(Id1～Id4)，并使上述数字受光信号Id从各个AFE 53向对应的数字数据存储部54输出并被存储。由此，在控制机构51(角度检测装置50)中，可在各个数字数据存储部54中存储根据对应的受光机构36中的受光的一行的量的数字受光信号Id(数字图像数据)。另外，各个数字数据存储部54在CPU 55的控制下，依次向CPU 55输出作为数字图像数据的一行的量的数字受光信号Id(Id1～Id4)。由此，CPU 55取得根据四个受光机构36中的受光的一行的量的数字受光信号Id(在四个受光机构36所取得的数字图像数据)。

这样，在角度检测装置50中，与角度检测装置30同样地，在四个受光机构36接收从四个受光机构36发出并透过对应的位置的刻度盘34(341、342)的各个狭缝37的光。另外，在角度检测装置50的控制机构51中，利用图13所示的信号的流动，由CPU55取得根据在各个受光机构36中所取得的一行的量的模拟受光信号Ia(模拟图像数据)的一行的量的数字受光信号Id(在四个受光机构36中所取得的数字图像数据)。

首先，作为来自四个受光机构36的模拟图像数据的一行的量的模拟受光信号Ia经过对应的AFE 53而作为一行的量的数字受光信号Id(数字图像数据)向对应的数字数据存储部54同时地输出。此时，四个AFE 53将来自各个受光元件(像素)的模拟受光信号Ia的每个转换为数字受光信号Id而向数字数据存储部54输出，并由数字数据存储部54取得所被输入的数字受光信号Id的每个并进行存储。为此，在各个数字数据存储部54中，为了从对应的受光机构36经过对应的AFE 53取得一行的量的数字受光信号Id(数字图像数据)，需要用于一行的量的数据处理的时间。另外，在四个数字数据存储部54中，同时执行取得一行的量的数字受光信号Id(数字图像数据)的动作，因而利用用于一行的量的数据处理的时间，可取得分别对应的受光机构36中的数字图像数据。

之后，根据第一受光机构361中的受光的一行的量的第一数字受光信号Id1(数字图像数据)从第一数字数据存储部541向CPU 55输出。接着，根据第二受光机构362中的受光的一行的量的第二数字受光信号Id2(数字图像数据)从第二数字数据存储部542向CPU 55输出。另外，根据第三受光机构363中的受光的一行的量的第三数字受光信号Id3(数字图像数据)从第三数字数据存储部543向CPU 55输出。最后，根据第四受光机构364中的受光的一行的量的第四数字受光信号Id4(数字图像数据)从第四数字数据存储部544向CPU 55输出。这样，从各个数字数据存储部54依次向CPU 55输出一行的量的数字受光信号Id(数字图像数据)，因而分别需要一行的量的数据传输用时间和一行的量的数据切换用时间而CPU 55取得所被输入的各个数字受光信号Id。为此，在CPU 55中，为了取得根据四个受光机构36中的受光的4行的量的数字受光信号Id(数字图像数据)，需要一行的量的数据处理用时间、4行的量的数据传输用时间以及切换用的时间。

这样，在控制机构51(角度检测装置50)中，与四个受光机构36单独地对应地设置四个AFE 53，据此使四个受光机构36同时输出一行的量的模拟受光信号Ia(模拟图像数据)，从而可同时进行数据处理。然而，由于各个AFE 53不具有暂时存储所被输入的模拟受光信号Ia、所生成的数字受光信号Id的功能，因而若由四个AFE 53同时生成数字受光信号Id，则从各个AFE 53一起向CPU 55输出根据不同的受光机构36中的受光的数字受光信号Id。于是，在CPU 55中，不法判别所被输入的各个数字受光信号Id构成哪一个数字图像数据，并难以作为根据各个受光机构36中的受光的4行的量的数字受光信号Id(数字图像数据)来处理。为此，在控制机构51(角度检测装置50)中，与四个AFE 53单独地相对应地设置四个数字数据存储部54，在各个AFE 53同时进行数据处理，并在各个数字数据存储部54中暂时存储对应的一行的量的数字受光信号Id(数字图像数据)。另外，从各个数字数据存储部54依次向CPU 55输出一行的量的数字受光信号Id(数字图像数据)。由此，在控制机构51(角度检测装置50)中，可由CPU 55取得根据各个受光机构36中的受光的4行的量的数字受光信号Id(在四个受光机构36取得的数字图像数据)。

然而，在角度检测装置50(控制机构51)中，需要设置以与受光机构36相同的数量的AFE 53和数字数据存储部54，因而增大电路规模。另外，在角度检测装置50(控制机构51)中，为了使CPU 55取得4行的量的数字受光信号Id(在四个受光机构36所取得的数字图像数据)，需要一行的量的数据处理用时间、4行的量的数据传输用时间以及切换用的时间。

对此，在作为本发明的角度检测装置的一个实施例的角度检测装置30中，在控制机构33中，对所有的受光机构36依次进行以下步骤，即，使各个发光机构35同时发光来使各个受光机构36受光之后，从各个受光机构36的任意一个受光机构36向AFE 43输出一行的量的(遍及受光区域的整个区域的)模拟受光信号Ia，从而使根据上述模拟受光信号Ia而在AFE 43中所生成的数字受光信号Id向CPU 44(运算处理部)输入。由此，在角度检测装置30中，可仅利用单一的AFE 43来使CPU 44取得与四个受光机构36同时所取得的4行的量的模拟受光信号Ia(在四个受光机构36所取得的模拟图像数据)相对应的4行的量的数字受光信号Id(在四个受光机构36取得的数字图像数据)。为此，在角度检测装置30中，无需设置与受光机构36的数量相等数量的AFE 43，因而可抑制电路规模的增大，并利用四个发光机构35在同一时刻检测角度。

另外，在角度检测装置30中，对所有的受光机构36依次进行以下步骤，即，使从多个受光机构36中的任意一个受光机构36向AFE 43输出一行的量的模拟受光信号Ia来生成的数字受光信号Id，并将上述数字受光信号Id输入至CPU 44(运算处理部)，因而可使AFE43的数量比受光机构36的数量少，并且，可利用多个受光机构36在同一时刻检测角度。为此，在角度检测装置30中，若AFE 43的数量比受光机构36的数量少，则根据设置的装置或利用的位置等，可增减受光机构36的数量，或增加AFE 43的数量，因而可提高设计自由度。

进而，在角度检测装置30中，设置信号切换部42，据此可从四个受光机构36中的任意一个受光机构36向AFE 43输出一行的量的模拟受光信号Ia(模拟图像数据)。上述信号切换部42以可选择的方式将四个受光机构36中的任意一个受光机构36与AFE 43连接，因而几乎不增加电路规模。另外，若信号切换部42接收切换信号S，则选择四个受光机构36中的任意一个受光机构36与AFE 43连接，因而可容易选择和切换传输路径。为此，在角度检测装置30中，可抑制电路规模的增大，并可以以简单的结构从四个受光机构36中的任意一个受光机构36向AFE 43输出一行的量的模拟受光信号Ia(模拟图像数据)。

在角度检测装置30中，四个受光机构36从取得(积累)检测值起、到输出上述检测值(模拟受光信号Ia)为止的期间，可防止上述检测值(模拟受光信号Ia)的劣化。为此，在角度检测装置30中，虽然在四个受光机构36同时受光之后到轮到自己时为止的期间，等待各个受光机构36所取得(积累)的检测值(模拟受光信号Ia)的输出，但这可防止角度检测的精度下降。换句话说，若利用不能防止检测值(模拟受光信号Ia)的劣化的多个受光机构36，而利用单一的AFE 43，则为了确保角度的检测精度，各个受光机构36需要依次受光而向AFE43输出模拟受光信号Ia。为此，不能利用四个发光机构35在同一时刻检测角度。由此，在角度检测装置30中，可利用单一的AFE 43，并以高精度在同一时刻检测角度。

在角度检测装置30中，利用CMOS图像传感器来构成各个受光机构36，据此在从取得(积累)检测值起、到输出上述检测值(模拟受光信号Ia)为止的期间，可防止上述检测值(模拟受光信号Ia)的劣化。为此，在角度检测装置30中，使用作为通常使用的受光元件的CMOS图像传感器来构成各个受光机构36，因而可容易实现。在这里，在角度检测装置30中，也可考虑使用作为通常使用的受光元件的电荷耦合元件(CCD)图像传感器来构成各个受光机构36。然而，在CCD图像传感器中，若各个受光元件(各个像素)受光，则各个受光元件(各个像素)积累与受光量相对应的量的电荷，并保持上述电荷，据此保持检测值，因而容易受到干扰等的影响，并难以防止检测值(模拟受光信号Ia)的劣化。由此，若利用CCD图像传感器来构成各个受光机构36，则为了利用四个发光机构35在同一时刻检测角度，需要采用上述的角度检测装置50之类的结构，会增大电路规模。由此，在角度检测装置30中，为了抑制电路规模的增大，利用单一的AFE 43，并且可以以高精度在同一时刻检测角度。

在角度检测装置30中，无论是否采用了利用单一的AFE 43的结构，都可以在4行的量的数据处理用的时间，使CPU 44取得4行的量的数字受光信号Id(在四个受光机构36取得的数字图像数据)。为此，在角度检测装置30中，与使用四个AFE 53的角度检测装置50比较可知，无论是否可使用四个发光机构35在同一时刻检测角度并可以抑制电路规模的增大，都可以提高作为整体的数据处理的速度。

在角度检测装置30中，向四个受光机构36发送彼此相同的积累驱动信号Dd，据此使各个受光机构36同时受光。为此，在角度检测装置30中，可通过简单的结构和简单的控制使各个受光机构36同时受光，并更恰当地在同一时刻检测角度。

在角度检测装置30中，控制机构33(其驱动电路41)为了消除各个发光机构35的个体差异而向各个发光机构35单独且同时地发送用于调节发光强度的发光信号L(L1～L4)。为此，在角度检测装置30中，可通过简单的结构和简单的控制使各个发光机构35同时发光，并更恰当地在同一时刻检测角度。

在角度检测装置30中，成对的发光机构35和受光机构36(检测机构)在相对于刻度盘34的旋转中心呈旋转对称的位置设置有两组，因而可以消除由刻度盘34的轴晃动引起的角度检测误差来检测角度。另外，在角度检测装置30中，可使CPU 44取得与来自同时受光的两组受光机构36的2行的量的模拟受光信号Ia(在2个受光机构36所取得的模拟图像数据)相对应的2行的量的数字受光信号Id(在2个受光机构36取得的数字图像数据)。为此，在角度检测装置30中，可更恰当地检测角度。

在测量装置10中，搭载角度检测装置30，因而可获得上述的各个效果，并可由测量单元的方向的测量更为适当。

在测量装置10中，通过角度检测装置30来检测望远镜部14的视准方向的水平角和铅垂角，因而使各个受光机构36同时受光来检测水平角和铅垂角，因而即使在望远镜部14改变视准方向的过程的时刻，也可恰当地检测水平角和铅垂角。为此，在测量装置10中，可进一步提高使用方便性。

因此，在作为本发明的角度检测装置的一个实施例的角度检测装置30中，可抑制电路规模的增大，并利用多个受光机构36在同一时刻检测角度。

此外，在上述的实施例中，虽然说明了作为本发明的角度检测装置的一个实施例的角度检测装置30，但只要是如下的角度检测装置即可，而不局限于上述的实施例，即角度检测装置包括：多个发光机构；多个受光机构，其夹着刻度盘与各个上述发光机构成对，并具有直线状的受光区域；以及控制机构，其用于控制各个上述发光机构和各个上述受光机构，上述控制机构具有将从各个上述受光机构接收的模拟受光信号转换为数字受光信号的模拟前端、以及利用上述数字受光信号来检测上述刻度盘的旋转姿态的运算处理部，在上述控制机构中，对所有的上述受光机构依次进行以下步骤，即：使各个上述发光机构同时发光来使各个上述受光机构受光之后，从各个上述受光机构中的任意一个受光机构向上述模拟前端输出遍及上述受光区域的整个区域的上述模拟受光信号而生成上述数字受光信号，并向上述运算处理部输入上述数字受光信号。

另外，在上述的实施例中，采用对于四个受光机构36设置1个AFE 43的结构。然而，可对所有受光机构36依次进行以下步骤即可，即，从各个受光机构36的任意一个受光机构36向AFE 43输出一行的量的(遍及受光区域的整个区域的)模拟受光信号Ia而生成数字受光信号Id，并向CPU 44(运算处理部)输入上述数字受光信号Id，因而AFE 43的数量比受光机构36的数量少结构即可。将作为上述一例的角度检测装置30A(其控制机构33A)的结构示于图14中。在该角度检测装置30A中，与第一受光机构361和第二受光机构362(水平角度测量部31)相对应地设置第一AFE 43A1，并与第三受光机构363和第四受光机构364(铅垂角度测量部32)相对应地设置第二AFE 43A2。由此，设置有第一信号切换部42A1和第二信号切换部42A2，上述第一信号切换部42A1选择性地连接第一受光机构361和第二受光机构362的任意一方与第一AFE 43A1，上述第二信号切换部42A2选择性地连接第三受光机构363和第四受光机构364的任意一方与第二AFE 43A2。在该角度检测装置30A中，需要选择性地使第一AFE 43A1与第二AFE 43A2动作，因而基本上可进行与角度检测装置30相同的数据处理。即使是上述角度检测装置30A，也可利用多个受光机构36在同一时刻检测角度，并无需设置与受光机构36相同的数量的AFE 43A，因而可抑制电路规模的增大。

进而，在上述的实施例中，虽然采用从AFE 43向CPU 44(运算处理部)输出一行的量的数字受光信号Id(数字图像数据)的结构，但根据所被求的速度或所利用的CPU(运算处理部)的能力，在如图15所示的角度检测装置30B(其控制机构33B)中，也可在AFE 43与CPU44之间设置与角度检测装置50的数字数据存储部54相同的数字数据存储部45。该数字数据存储部45与图7所示的CPU 44相同，从AFE 43取得根据四个受光机构36中的受光的4行的量的数字受光信号Id(在四个受光机构36所取得的数字图像数据)。然后，数字数据存储部45向CPU 44输出所取得的4行的量的数字受光信号Id(在四个受光机构36所取得的数字图像数据)。即使采用这种结构，也可利用多个受光机构36在同一时刻检测角度，并且与角度检测装置50相比可抑制电路规模的增大。

在上述的实施例中，虽然利用CMOS图像传感器来构成各个受光机构36，但在各个受光机构36取得(积累)检测值后到输出上述检测值(模拟受光信号Ia)为止的期间可防止上述检测值(模拟受光信号Ia)的劣化即可，并不局限于上述的实施例的结构。

在上述的实施例中，采用由受光机构36接收从成对的发光机构35发出并透过刻度盘34的各个狭缝37的光的结构。然而，通过利用成对的受光机构36接收从发光机构35发出的光来读取刻度盘34的刻度即可，并不局限于上述的实施例的结构。

在上述的实施例中，成对的发光机构35和受光机构36(检测机构)在相对于刻度盘34的旋转中心呈180度旋转对称的位置设置有两组，但在相对于刻度盘34的旋转中心呈旋转对称的位置设置以消除刻度盘34的轴晃动即可，并不局限于上述的实施例的结构。

在上述的实施例中，角度检测装置30检测测量装置10的望远镜部14的视准方向的水平角和铅垂角这两个角度，但若采用利用多个受光机构36在同一时刻检测角度的结构，则可以检测单一的角度(若以测量装置10为例，则仅是望远镜部14中的视准方向的水平角或铅垂角)，也可以检测3个以上的角度，而不局限于上述的实施例的结构。

在上述的实施例中，角度检测装置30采用在相对于刻度盘34的旋转中心呈旋转对称的位置设置有多个组的对置检测结构以消除刻度盘34的轴晃动，但也可对于单一的刻度盘34设置单一的发光机构35和受光机构36(检测机构)，而并不局限于上述的实施例。

在上述的实施例中，在测量装置10中设置有角度检测装置30、30A、30B，但只要需要利用多个受光机构36在同一时刻检测角度，也可使用于其他装置，而并不局限于上述的实施例。

以上，根据实施例来说明了本发明的角度检测装置和测量装置，但具体结构并不局限于实施例，只要不脱离本发明的要旨，则允许进行设计变更或增加等。

Claims (9)

1.一种角度检测装置，其特征在于，

包括：

多个发光机构；

多个受光机构，其夹着刻度盘而与各个上述发光机构成对，且具有直线状的受光区域；以及

控制机构，其用于控制各个上述发光机构和各个上述受光机构，

上述控制机构具有：

模拟前端，其数量比上述多个受光机构少，其将从各个上述受光机构所接收的模拟受光信号转换为数字受光信号；

运算处理部，其利用上述数字受光信号来检测上述刻度盘的旋转姿态，

信号切换部，能够选择性地将各个上述受光机构中的任意一个与上述模拟前端连接，以及

驱动电路，向上述发光机构、上述受光机构、上述模拟前端、上述信号切换部以及上述运算处理部发送合适的信号，

其中，上述模拟前端不具有暂时存储上述模拟受光信号和数字受光信号的功能，

通过从上述驱动电路向上述信号切换部发送切换信号来切换向上述模拟前端输出遍及上述受光区域的整个区域的上述模拟受光信号的上述受光机构，

在上述控制机构中，对所有的上述受光机构依次进行以下步骤：使各个上述发光机构同时发光而使各个上述受光机构受光之后，将从各个上述受光机构中的任意一个向上述模拟前端输出遍及上述受光区域的整个区域的上述模拟受光信号而生成的上述数字受光信号输入至上述运算处理部。

2.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，各个上述受光机构具有能够防止基于受光的上述模拟受光信号的劣化并且保持上述模拟受光信号的结构。

3.根据权利要求2所述的角度检测装置，其特征在于，各个上述受光机构使用互补金属氧化物半导体图像传感器来构成。

4.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，上述控制机构向各个上述受光机构发送彼此相同的积累驱动信号，据此使各个上述受光机构同时受光。

5.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，上述控制机构为了消除各个上述发光机构的个体差异而向各个上述发光机构独立且同时发送调节发光强度的发光信号。

6.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，成对的上述发光机构与上述受光机构在相对于上述刻度盘的旋转中心呈旋转对称的位置处设置为多个组。

7.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，上述控制机构具有设置在上述模拟前端与上述运算处理部之间的用于存储上述数字受光信号的数字数据存储部，

在上述控制机构中，对所有的上述受光机构依次执行将从各个上述受光机构的任意一个向上述模拟前端输出遍及上述受光区域的整个区域的上述模拟受光信号而生成的上述数字受光信号输入至上述数字数据存储部的步骤，之后，从上述数字数据存储部向上述运算处理部依次输入上述数字受光信号。

8.一种测量装置，其特征在于，

搭载有权利要求1至7中任一项所述的角度检测装置，

上述测量装置包括：

测量单元，其能够测量到对象物的距离和方向；以及

控制单元，其用于对上述测量单元进行驱动控制。

9.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于，

上述测量单元具有用于瞄准上述对象物的望远镜部，

上述角度检测装置用于检测上述望远镜部的视准方向的水平角和铅垂角。