JP2006030185A - 傾きセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】構成要素を減らし、コンパクトに設計された傾斜センサを提供する。
【解決手段】光放射の光源（２）と、光源（２）で発生した放射光を通過させる光学的に有効なパターンを有するパターン支持体と、放射光の伝播方向においてパターン支持体の下流に設置された傾き検知装置（１）と、光源（２）で発生しパターン支持体と傾き検知装置（１）とを通過した放射光が投射される投射域（８）とを備える。そして、前記光源（２）がパターン支持体の形状をなしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前文に基づく傾きセンサに関する。

このような傾きセンサまたはオプションの角度センサは、例えば、地形測定の際に測地計器のレベルを出すのに用いられる。欧州特許第０ ５０７ １０２ Ｂ１号には、光源とパターン支持体とが相異なる２個のコンポーネントとして存在し、ある距離を隔てて配置される傾斜計が記載されている。傾きを感知する装置は、液体プリズムと称される。液体プリズムは、液体表面に入射する光ビームの角度に従って光ビームを既知の原理に従って屈折(deflection)する作用を行う。上記のパターンはヘリンボーン（杉綾模様）形状で、互いに平行に配置したＶ字形アングルから構成される。Ｖ字アングルの線の幅は同一でもあるいはオプションとして相異なるものでも差し支えない。この配置の欠点は、光源とパターン支持体とが相異なって存在しているので、使用材料が多く、構成するのに労力が必要で、設置面積も大きくなることである。従って、本発明の目的は、従来技術の欠点を無くし、光源とパターンとを一体化し、光源自体が同時にパターン支持体として作用するコンパクトな設計の傾斜センサ兼角度センサを提供することである。この目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載の機能を有する装置で達成される。特に、発光ダイオード、あるいは他の広範に光を発する装置であって、電流から電磁放射線を発生するのに半導体の原理に基づかないで作動する光源、例えば、白熱光ランプや蛍光ランプなどが、光源として好適である。本発明の利点は、従来の傾斜計に比して、必要な構成要素が少なくとも一個削減されることにあるので、製造コストを削減し、設計時間を短縮することが可能である。更に別の利点は、パターンに光ビームを照射する前に光ビームを平行光束にする必要が無くなることから生ずる。平行光束は、従来の傾斜計の場合一般に必要とされている。

なお、欧州特許庁の調査報告においては、「Ｘ」に分類される文献として、下記特許文献２が示され、「Ａ」に分類される文献として、下記特許文献３乃至５が示されている。

欧州特許第０５０７１０２Ｂ１号明細書 独国特許１９６２１１８９Ａ１号明細書 独国特許１９６１０９４１Ｃ２号明細書 独国特許６９２１９１８３Ｔ２号明細書 国際公開２００４／０３８２８５Ａ１号パンフレット

本発明の実施の形態について、以下に詳細に図面を参照して説明するが、これらは純粋に例として示すものである。

本発明は、図１〜４の傾きセンサに対する例として記載されるが、当業者には明らかなように、角度センサに対しても適切に用いられると考えられる。図１は、傾斜計の配置を示すもので、構成としては、光放射源２である発光ダイオード（LED）を備え、発光ダイオードの表面にはパターンが設けられている。LEDから発生した光はパターンと液体プリズム１とを通過し、その後リニアアレイ８に当たり、ここでパターンのイメージが形成される。従来の液体プリズム１は先ず、液体６を収容する容器７を備える。液体６はシリコーンオイルであることが好ましい。光が上部レンズ４を通過すると、光線束は平行光線となって容器７の内部に入り、液体６を通過し、容器７の底板部に相当する透明端板１１から再び外部へと透過する。その後、光ビームは下部レンズ５で合焦され、リニアアレイ８に当たる。リニアアレイ８のレンズ５からの距離はレンズの焦点距離に相当する距離である。

傾きを知るには、屈折(refraction)の現象を利用する。屈折現象に基づくと、光ビームのずれ(deviation)とその結果生ずるリニアアレイ８に対するパターンのシフトは、光ビームと入射面、すなわち、液水平面９とが相互に成す角度に依存する。

図２は、発光ダイオード（LED）の表面に設けられ、相異なる線幅からなるＶ字状アングル１３から構成されるパターンを示す。Ｖ字状アングル１３は、ある距離だけ離れて互いに平行で、ヘリンボーン構造１２を形成する。

図３は、LED上に直線群１４から形成されるパターンの別の一例を示す。同パターンは、中央に配置された４本の線のグループを含む。これら４本の線は、互いに平行にある距離だけ離れて配置され、その両側には、各々の場合、ペアの平行の線１４が添えられている。これら平行に配置された線のペアは、相手の方向に集まるように配置されているので、パターンの外側の輪郭は、この方向にテーパー状になる。

図４は、ガラスプリズムと液体プリズム１とを併せ用いる実施の形態を示す。全反射の結果として、光ビーム１０は、液水平面９において、光ビーム１０と液水平面９とが相互に成す角度に依存する屈折(deflection)を受ける。反射の増大（amplification）は、全反射においては、入射角の変化により、光ビームに対する液水平面９の傾きの場合と同様に、入射角の大きさの２倍の屈折(deflection)角が生ずるという事実に起因して生ずる。

図２と図３とに示されるパターンは、純粋に例として示されているものであるので、本発明のパターン構造は、所望の設計のものでよく、また、光源の表面に多岐にわたる方法、例えば、プリント法やエッチッング法や気相成長法で設け得る。

透過光に対する液体プリズムを備える測定装置の概略図である。 LED表面にパターンを備える第１の例の概略図である。 LED表面にパターンを備える第２の例の概略図である。 液水平面の箇所で光を全反射する液体プリズムを備える測定装置の概略図である。

符号の説明

１ 液体プリズム、２ 光源、４ 上部レンズ、５ 下部レンズ、６ 液体、７ 容器、８ リニアアレイ、９ 液水平面、１０ 光ビーム、１１ 透明端板、１２ ヘリンボーン構造、１３ Ｖ字状アングル、１４ 直線パターン。

Claims (6)

1. 光放射の光源（２）と、
   光源（２）で発生した放射光を通過させる光学的に有効なパターンを有するパターン支持体と、
   放射光の伝播方向においてパターン支持体の下流に設置された傾き検知装置（１）と、
   光源（２）で発生しパターン支持体と傾き検知装置（１）とを通過した放射光が投射される投射域（８）とを備え、
   前記光源（２）がパターン支持体の形状をなすことを特徴とする傾きセンサ。
2. 請求項１に記載の傾きセンサにおいて、前記パターンが光源（２）の上に直接設けられていることを特徴とする傾きセンサ。
3. 請求項１または２に記載の傾きセンサにおいて、光源（２）が発光ダイオード（LED）であることを特徴とする傾きセンサ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の傾きセンサにおいて、前記パターンが、２次元傾き測定が可能なように形成されることを特徴とする傾きセンサ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の傾きセンサにおいて、前記パターンが、以下の諸方法、すなわち、
   プリント法、
   エッチング法、
   気相成長法、
   刻み法、
   の一つを用いて光源（２）に設けられることを特徴とする傾きセンサ。
6. 先行請求項のいずれかに記載の傾きセンサにおいて、前記パターンが、透過性または回折性であるように形成されていることを特徴とする傾きセンサ。

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