JP3210451B2 - 傾斜検知装置 - Google Patents
傾斜検知装置Info
- Publication number
- JP3210451B2 JP3210451B2 JP32729292A JP32729292A JP3210451B2 JP 3210451 B2 JP3210451 B2 JP 3210451B2 JP 32729292 A JP32729292 A JP 32729292A JP 32729292 A JP32729292 A JP 32729292A JP 3210451 B2 JP3210451 B2 JP 3210451B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light beam
- free liquid
- liquid surface
- light
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、測量機器、測定機器等
に用いられ傾き量の変化の測定をし、或は機器の傾きの
補正をする為に、傾き量を検出する傾斜検知装置に関す
るものである。
に用いられ傾き量の変化の測定をし、或は機器の傾きの
補正をする為に、傾き量を検出する傾斜検知装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】測量機器、測定機器等の基準面が水平面
に対してどの様に傾斜しているかを測定するには、基準
面内の少なくとも２軸方向の傾斜を検知しなれけばなら
ない。
に対してどの様に傾斜しているかを測定するには、基準
面内の少なくとも２軸方向の傾斜を検知しなれけばなら
ない。
【０００３】測量機器、測定機器等の基準面の傾斜を検
知する方法として自由液面を利用したものがある。
知する方法として自由液面を利用したものがある。
【０００４】これは、自由液面に光束を入射させ、該光
束の反射光の光軸の変化量を受光器によって検知するも
のである。自由液面を有する液体として水銀等を使用し
た場合、この自由液面に対して垂直に光束を入射させれ
ば２次元方向全てに於いて自由液面の傾きに対して同じ
感度の反射角を得ることが可能であり、基準面の傾斜を
検知することができる。
束の反射光の光軸の変化量を受光器によって検知するも
のである。自由液面を有する液体として水銀等を使用し
た場合、この自由液面に対して垂直に光束を入射させれ
ば２次元方向全てに於いて自由液面の傾きに対して同じ
感度の反射角を得ることが可能であり、基準面の傾斜を
検知することができる。
【０００５】ところが、実際にはコスト的にも安全性か
ら見ても前記した水銀等の液体は使用しにくく、実用的
にはシリコンオイル等の透明液体を使用している。透明
液体を使用した場合、全反射を利用するが、液体と空気
との臨界角が存在する為、自由液面で光束を全反射させ
る為には、自由液面への光束の入射は前記臨界角に対応
した入射角θが必要となる。而して、自由液面を利用し
た従来の傾斜検知装置では所定角度をもって自由液面に
光束を入射させている。
ら見ても前記した水銀等の液体は使用しにくく、実用的
にはシリコンオイル等の透明液体を使用している。透明
液体を使用した場合、全反射を利用するが、液体と空気
との臨界角が存在する為、自由液面で光束を全反射させ
る為には、自由液面への光束の入射は前記臨界角に対応
した入射角θが必要となる。而して、自由液面を利用し
た従来の傾斜検知装置では所定角度をもって自由液面に
光束を入射させている。
【０００６】自由液面に対して光束を所定角度をもって
入射させた場合、自由液面の傾きに対して、異なった２
軸方向に関する反射光の反射角度の変化は一様でなくな
る。従って、自由液面を利用した傾斜検知装置ではこの
反射角の変化が一様で無いことに対する対策を講じてい
る。
入射させた場合、自由液面の傾きに対して、異なった２
軸方向に関する反射光の反射角度の変化は一様でなくな
る。従って、自由液面を利用した傾斜検知装置ではこの
反射角の変化が一様で無いことに対する対策を講じてい
る。
【０００７】従来の傾斜検知装置の１つは、異なる２光
軸の光束を前記自由液面に所定の角度をもって入射さ
せ、それぞれ反射光を受光器により受光し、受光器それ
ぞれの受光位置の変化により、前記２光軸に関する傾斜
を検知し、検知した該２光軸の傾斜より水平面に対する
測量機器、測定機器等基準面傾きを演算により求めるも
のである。
軸の光束を前記自由液面に所定の角度をもって入射さ
せ、それぞれ反射光を受光器により受光し、受光器それ
ぞれの受光位置の変化により、前記２光軸に関する傾斜
を検知し、検知した該２光軸の傾斜より水平面に対する
測量機器、測定機器等基準面傾きを演算により求めるも
のである。
【０００８】自由液面に所定の角度をもって光束を入射
させ、前記自由液面の全反射を利用する他の従来の傾斜
検知装置として、１光軸のみの光束を自由液面に入射さ
せ、該光束を受光器で検知し、該受光器での光束の２軸
方向、即ち該光束の光軸方向と他の軸方向との２方向の
受光位置の変化量を求め、更に演算により測量機器、測
定機器等基準面傾きを求めるものがある。該他の従来の
傾斜検知装置では光束の光軸方向と他の軸方向との２方
向のでは傾斜の変化に対する受光面状での位置変化の感
度が異なるので、感度の相違は電気的に補正している。
させ、前記自由液面の全反射を利用する他の従来の傾斜
検知装置として、１光軸のみの光束を自由液面に入射さ
せ、該光束を受光器で検知し、該受光器での光束の２軸
方向、即ち該光束の光軸方向と他の軸方向との２方向の
受光位置の変化量を求め、更に演算により測量機器、測
定機器等基準面傾きを求めるものがある。該他の従来の
傾斜検知装置では光束の光軸方向と他の軸方向との２方
向のでは傾斜の変化に対する受光面状での位置変化の感
度が異なるので、感度の相違は電気的に補正している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の傾斜検知装置の
内、前者では光束の投影系が２つの光学系となることか
ら、装置の構成が複雑になるという不具合があり、又従
来の傾斜検知装置の後者では、自由液面からの光束の反
射角が、自由液面の傾斜量に対して受光面での２軸方向
で感度差があることから、少なくとも１方の検知結果に
対しては電気的に補正を必要とし、別途補正の為の電気
的処理系を設けなければならず、処理系が複雑になると
いう不具合があった。
内、前者では光束の投影系が２つの光学系となることか
ら、装置の構成が複雑になるという不具合があり、又従
来の傾斜検知装置の後者では、自由液面からの光束の反
射角が、自由液面の傾斜量に対して受光面での２軸方向
で感度差があることから、少なくとも１方の検知結果に
対しては電気的に補正を必要とし、別途補正の為の電気
的処理系を設けなければならず、処理系が複雑になると
いう不具合があった。
【００１０】本発明は斯かる実情に鑑み、１軸の光学系
のみで而も別途補正の為の電気的処理系を設けることな
く基準面の傾斜を検知しようとするものである。
のみで而も別途補正の為の電気的処理系を設けることな
く基準面の傾斜を検知しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、自由液面を形
成する様透明液体を封入した液体封入容器と、前記自由
液面で全反射させる様光束を該自由液面に所定の角度で
投射する投光系と、前記自由液面で反射された光束を透
過させるアナモルフィックプリズム系と、該アナモルフ
ィックプリズム系を透過した反射光束を受光する受光器
を有し、該受光器の受光面での反射光束の受光位置で自
由液面の傾斜量を検知する様にし、更に透明液体の温度
変化に対する温度分布の均一性を向上させようとするも
のである。
成する様透明液体を封入した液体封入容器と、前記自由
液面で全反射させる様光束を該自由液面に所定の角度で
投射する投光系と、前記自由液面で反射された光束を透
過させるアナモルフィックプリズム系と、該アナモルフ
ィックプリズム系を透過した反射光束を受光する受光器
を有し、該受光器の受光面での反射光束の受光位置で自
由液面の傾斜量を検知する様にし、更に透明液体の温度
変化に対する温度分布の均一性を向上させようとするも
のである。
【００１２】
【作用】液体封入容器が傾斜し、自由液面に対する光束
の入射角が相対的に変化した場合の反射角の変化は自由
液面の傾斜方向によって感度が異なる。この感度の相違
を、アナモルフィックプリズム系によって光学的に補正
し、受光器で受光した反射光束の検知結果を電気的に補
正することなく自由液面の傾斜量を測定することができ
る。更に、透明液体に温度分布を生ずると透明液体の屈
折率が一様でなくなり、光軸の屈折等を生じ、測定結果
に影響を及ぼすが、透明液体の温度分布の均一性を向上
させることで環境の温度変化に対する測定の安定性、信
頼性が向上する。
の入射角が相対的に変化した場合の反射角の変化は自由
液面の傾斜方向によって感度が異なる。この感度の相違
を、アナモルフィックプリズム系によって光学的に補正
し、受光器で受光した反射光束の検知結果を電気的に補
正することなく自由液面の傾斜量を測定することができ
る。更に、透明液体に温度分布を生ずると透明液体の屈
折率が一様でなくなり、光軸の屈折等を生じ、測定結果
に影響を及ぼすが、透明液体の温度分布の均一性を向上
させることで環境の温度変化に対する測定の安定性、信
頼性が向上する。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
説明する。
説明する。
【００１４】先ず、自由液面に所定の角度をもって光束
を入射させ、前記自由液面で光束が全反射した場合に於
いて、自由液面が光束に対して相対的に傾斜した時、自
由液面の傾斜方向に対して反射角の変化の感度が相違す
ることを図１、図２に於いて説明する。
を入射させ、前記自由液面で光束が全反射した場合に於
いて、自由液面が光束に対して相対的に傾斜した時、自
由液面の傾斜方向に対して反射角の変化の感度が相違す
ることを図１、図２に於いて説明する。
【００１５】実際は自由液面が水平を保ち光束の入射方
向が変化するが、以下の説明は、光束の入射方向が一定
とし、自由液面が傾斜したと仮定して説明してある。
向が変化するが、以下の説明は、光束の入射方向が一定
とし、自由液面が傾斜したと仮定して説明してある。
【００１６】図中１は自由液面であり、該自由液面１に
入射光束２が角度θで入射したとする。前記自由液面１
と座標軸ｘ，座標軸ｚが形成するｘｚ座標平面とが略一
致するものとし、又該座標平面に垂直な座標軸をｙとす
る。前記入射光束２の光軸は前記座標軸ｚ，座標軸ｙが
形成するｚｙ座標平面内に存在するとする。この状態か
ら前記自由液面１が座標軸ｘを中心に角度αだけ傾斜し
たとすると反射光束３の光軸は前記ｙｚ座標平面内を移
動して、ｙｚ座標平面内で反射角がξ1xだけ変化する。
この場合液面変位角αと反射変位角ξ1xとの関係は、ξ
1x＝２αとなり、この場合にはｘｙ座標平面内での反射
変位角ξ2xは生じない。図中、１４はミラーを示す。
入射光束２が角度θで入射したとする。前記自由液面１
と座標軸ｘ，座標軸ｚが形成するｘｚ座標平面とが略一
致するものとし、又該座標平面に垂直な座標軸をｙとす
る。前記入射光束２の光軸は前記座標軸ｚ，座標軸ｙが
形成するｚｙ座標平面内に存在するとする。この状態か
ら前記自由液面１が座標軸ｘを中心に角度αだけ傾斜し
たとすると反射光束３の光軸は前記ｙｚ座標平面内を移
動して、ｙｚ座標平面内で反射角がξ1xだけ変化する。
この場合液面変位角αと反射変位角ξ1xとの関係は、ξ
1x＝２αとなり、この場合にはｘｙ座標平面内での反射
変位角ξ2xは生じない。図中、１４はミラーを示す。
【００１７】これに対して前記自由液面１が座標軸ｚを
中心に角度αだけ傾斜したとすると前記反射光束３は前
記ｘｙ座標平面、前記ｙｚ座標平面からそれぞれ離反し
て移動する。従って、前記ｘｙ座標平面、前記ｙｚ座標
平面それぞれに、反射変位角ξ1zと反射変位角ξ2zが現
れる。更に、反射変位角ξ1zと自由液面１の液面変位角
αとの関係は、
中心に角度αだけ傾斜したとすると前記反射光束３は前
記ｘｙ座標平面、前記ｙｚ座標平面からそれぞれ離反し
て移動する。従って、前記ｘｙ座標平面、前記ｙｚ座標
平面それぞれに、反射変位角ξ1zと反射変位角ξ2zが現
れる。更に、反射変位角ξ1zと自由液面１の液面変位角
αとの関係は、
【００１８】
【数１】 ξ1z＝ cos-1（ cos2 θ cos２α＋ sin2 θ） ξ2z＝π／２− cos-1（（１− cos２α） sinθ cosθ）
【００１９】となるが、例えば、α＝１０′、θ＝５０
°とすると、ξ2z＝１．７″となり、ξ2zは、精度上無
視できる値である。更に、液体透過後の光軸は、液体の
屈折率をｎとすると、
°とすると、ξ2z＝１．７″となり、ξ2zは、精度上無
視できる値である。更に、液体透過後の光軸は、液体の
屈折率をｎとすると、
【００２０】
【数２】ξ1x′＝２ｎα ξ1z′＝ｎ・ cos-1（ cos2 θ cos２α＋ sin2 θ）と
なる。
なる。
【００２１】従って、前記反射変位角ξ1x′、反射変位
角ξ1z′とでは前記液面変位角αに対する感度が異な
る。本発明では、この反射変位角ξ1x′と反射変位角ξ
1z′との変位角の感度の相違を光学的手段によって補正
し、同じ感度にすることで、全方向に対して常に一定の
割合で偏角する光軸を得る様にする。
角ξ1z′とでは前記液面変位角αに対する感度が異な
る。本発明では、この反射変位角ξ1x′と反射変位角ξ
1z′との変位角の感度の相違を光学的手段によって補正
し、同じ感度にすることで、全方向に対して常に一定の
割合で偏角する光軸を得る様にする。
【００２２】図３に於いて更に説明する。
【００２３】図中４は、測定機等機器の本体に設けられ
た液体封入容器であり、該液体封入容器４に封入された
液体によって自由液面１が形成されている。又該自由液
面１には光源６から発した光束をコリメートレンズ５を
介して自由液面１に対して全反射される様に所定の角度
をもって投射しており、該光束の光軸は前記した様にｙ
ｚ座標平面内に位置させる。
た液体封入容器であり、該液体封入容器４に封入された
液体によって自由液面１が形成されている。又該自由液
面１には光源６から発した光束をコリメートレンズ５を
介して自由液面１に対して全反射される様に所定の角度
をもって投射しており、該光束の光軸は前記した様にｙ
ｚ座標平面内に位置させる。
【００２４】前記自由液面１が傾斜していない状態で、
該自由液面１で全反射される反射光束３の光軸に沿って
一対の楔状プリズム７，８から構成されるアナモルフィ
ックプリズム系９を配設する。
該自由液面１で全反射される反射光束３の光軸に沿って
一対の楔状プリズム７，８から構成されるアナモルフィ
ックプリズム系９を配設する。
【００２５】前記アナモルフィックプリズム系９を透過
した光束を受光する様に受光器１０を配置する。該受光
器１０は受光部が碁盤状に４分割されており、分割され
た受光部１０ａ，１０ｃの出力は差動増幅器１１に入力
され、分割された受光部１０ｂ，１０ｄの出力は差動増
幅器１２に入力される。前記差動増幅器１１は反射光束
３の変位角のｚ軸方向の成分を出力し、前記差動増幅器
１２は反射光束３の変位角のｘ軸方向の成分を出力し、
前記差動増幅器１１と前記差動増幅器１２の出力は演算
器１３に入力される。該演算器１３は前記差動増幅器１
１と前記差動増幅器１２の出力を基に受光器１０での反
射光束の光軸の位置を演算し、前記自由液面１の傾斜方
向、傾斜角αを演算し、演算結果をプリンタ、ディスプ
レイ等の表示装置に表示する。
した光束を受光する様に受光器１０を配置する。該受光
器１０は受光部が碁盤状に４分割されており、分割され
た受光部１０ａ，１０ｃの出力は差動増幅器１１に入力
され、分割された受光部１０ｂ，１０ｄの出力は差動増
幅器１２に入力される。前記差動増幅器１１は反射光束
３の変位角のｚ軸方向の成分を出力し、前記差動増幅器
１２は反射光束３の変位角のｘ軸方向の成分を出力し、
前記差動増幅器１１と前記差動増幅器１２の出力は演算
器１３に入力される。該演算器１３は前記差動増幅器１
１と前記差動増幅器１２の出力を基に受光器１０での反
射光束の光軸の位置を演算し、前記自由液面１の傾斜方
向、傾斜角αを演算し、演算結果をプリンタ、ディスプ
レイ等の表示装置に表示する。
【００２６】以下、作動を説明する。
【００２７】図３に於いて液体への設定入射角θ＝５０
°、機器の傾き角即ち自由液面１の傾き角α＝１０′、
液体の屈折率ｎ＝１．４とすると、数式２により、自由
液面１がｘ軸を中心に傾斜した場合の反射変位角ξ1x′
と自由液面１がｚ軸中心に傾斜した場合の反射変位角ξ
1z′は、それぞれξ1x′＝２８′，ξ1z′＝１８′とな
る。従って、前記反射変位角ξ1x′と反射変位角ξ1z′
とでは（ξ1x′／ξ1z′）＝１．５５５倍の感度の差が
ある。よって、この条件では、
°、機器の傾き角即ち自由液面１の傾き角α＝１０′、
液体の屈折率ｎ＝１．４とすると、数式２により、自由
液面１がｘ軸を中心に傾斜した場合の反射変位角ξ1x′
と自由液面１がｚ軸中心に傾斜した場合の反射変位角ξ
1z′は、それぞれξ1x′＝２８′，ξ1z′＝１８′とな
る。従って、前記反射変位角ξ1x′と反射変位角ξ1z′
とでは（ξ1x′／ξ1z′）＝１．５５５倍の感度の差が
ある。よって、この条件では、
【００２８】
【数３】ξ1x′＝２ｎα、ξ1z′＝１．２８６ｎαとな
る。
る。
【００２９】前記アナモルフィックプリズム系９は前記
感度差を光学的に補正する。
感度差を光学的に補正する。
【００３０】ここでアナモルフィックプリズム系９につ
いて説明する。
いて説明する。
【００３１】アナモルフィックプリズム系９を構成する
前記楔状プリズム７，８のプリズム頂角をａ7 ，ａ8 、
楔状プリズム７，８の相対角をｂ、屈折率をｎg とし、
入射光束Ｄin，射出光束Ｄout とすると、
前記楔状プリズム７，８のプリズム頂角をａ7 ，ａ8 、
楔状プリズム７，８の相対角をｂ、屈折率をｎg とし、
入射光束Ｄin，射出光束Ｄout とすると、
【００３２】
【数４】 倍率Ｍ＝（Ｄin／Ｄout ）＝ cos2 ａ／（１−ｎg 2 ・ sin2 ａ）
【００３３】となるので、角倍率は近似的に１／Ｍであ
る。よって、
る。よって、
【００３４】
【数５】Ｍ＝２ｎα／１．２８６ｎα＝１．５５５
【００３５】となる様に、前記プリズム頂角をａ7 ，ａ
8 、楔状プリズム７，８の相対角をｂとし、屈折率ｎg
を選べば（例えば、ｎg ＝１．５１とした場合、ａ7 ，
ａ8 ＝２７．７３２°、ｂ＝４４．７９３°である）、
前記アナモルフィックプリズム系９透過後のξ1x′は、
２ｎα／１．５５５＝１．２８６ｎαに変換され、アナ
モルフィックプリズム系９を透過後はξ1x′＝ξ1z′と
なる。
8 、楔状プリズム７，８の相対角をｂとし、屈折率ｎg
を選べば（例えば、ｎg ＝１．５１とした場合、ａ7 ，
ａ8 ＝２７．７３２°、ｂ＝４４．７９３°である）、
前記アナモルフィックプリズム系９透過後のξ1x′は、
２ｎα／１．５５５＝１．２８６ｎαに変換され、アナ
モルフィックプリズム系９を透過後はξ1x′＝ξ1z′と
なる。
【００３６】而して、アナモルフィックプリズム系９透
過後の反射光束３の光軸は、前記自由液面１の全方向の
傾きに対して、常に一様の反射変位角を有し、受光面上
での光束の移動量は同じ感度を示す。従って、前記受光
器１０の受光面での位置の変化は、前記自由液面１の傾
斜に対応し、前記受光部１０ａ，１０ｃ，１０ｂ，１０
ｄの出力差を前記差動増幅器１１、差動増幅器１２が検
出し、更に前記差動増幅器１１、差動増幅器１２の検出
結果を前記演算器１３が演算することで、前記自由液面
１の傾斜角α、傾斜方向を測定することができる。
過後の反射光束３の光軸は、前記自由液面１の全方向の
傾きに対して、常に一様の反射変位角を有し、受光面上
での光束の移動量は同じ感度を示す。従って、前記受光
器１０の受光面での位置の変化は、前記自由液面１の傾
斜に対応し、前記受光部１０ａ，１０ｃ，１０ｂ，１０
ｄの出力差を前記差動増幅器１１、差動増幅器１２が検
出し、更に前記差動増幅器１１、差動増幅器１２の検出
結果を前記演算器１３が演算することで、前記自由液面
１の傾斜角α、傾斜方向を測定することができる。
【００３７】尚、上記受光器１０を４分割した受光部を
有するものに変え、ＰＳＤ、或はＣＣＤ素子を用いても
よい。
有するものに変え、ＰＳＤ、或はＣＣＤ素子を用いても
よい。
【００３８】次に、図３で示した実施例に対して、前記
アナモルフィックプリズム系９を９０°回転させ、Ｍ＝
１／１．５５５となる様に、前記楔状プリズム７，８の
プリズム頂角をａ7 ，ａ8 、楔状プリズム７，８の相対
角をｂ、屈折率をｎg を適宜選択してもよい。
アナモルフィックプリズム系９を９０°回転させ、Ｍ＝
１／１．５５５となる様に、前記楔状プリズム７，８の
プリズム頂角をａ7 ，ａ8 、楔状プリズム７，８の相対
角をｂ、屈折率をｎg を適宜選択してもよい。
【００３９】次に、図６、図７により前記液体封入容器
４の具体例を説明する。
４の具体例を説明する。
【００４０】前記液体封入容器４は、他のレンズ系と共
に装置本体に固定されるか、或は装置の一部として構成
される。この場合、温度差の生ずる環境での装置の使用
があった場合、例えば室内から屋外へ運び出した場合等
に、液体封入容器４に封入した液体内部に温度分布が生
ずる。液体内部に温度分布が生じると、屈折率も該温度
分布に対応した分布を示す為、液内部で光軸の屈折が生
じてしまう。図７、図８で示す液体封入容器４の具体例
は斯かる不具合を解決する。
に装置本体に固定されるか、或は装置の一部として構成
される。この場合、温度差の生ずる環境での装置の使用
があった場合、例えば室内から屋外へ運び出した場合等
に、液体封入容器４に封入した液体内部に温度分布が生
ずる。液体内部に温度分布が生じると、屈折率も該温度
分布に対応した分布を示す為、液内部で光軸の屈折が生
じてしまう。図７、図８で示す液体封入容器４の具体例
は斯かる不具合を解決する。
【００４１】以下、詳述する。
【００４２】逆台形形状の外ケース２０の内部に該外ケ
ース２０と相似形の内ケース２１を設ける。該内ケース
２１の上辺面に沿って平板状の空間２２を形成し、又該
空間２２に連通する光導入路２３、光導出路２４を形成
する。該光導入路２３の軸心は入射する光束の光軸に一
致させ、又前記光導出路２４の軸心は前記自由液面１が
水平の状態での反射光束３の光軸と一致させてある。
ース２０と相似形の内ケース２１を設ける。該内ケース
２１の上辺面に沿って平板状の空間２２を形成し、又該
空間２２に連通する光導入路２３、光導出路２４を形成
する。該光導入路２３の軸心は入射する光束の光軸に一
致させ、又前記光導出路２４の軸心は前記自由液面１が
水平の状態での反射光束３の光軸と一致させてある。
【００４３】前記空間２２の底面に伝熱板２５を固着す
る。該伝熱板２５は中央に入射光束、反射光束が通過可
能な様に窓孔２６を穿設してある。又、前記光導入路２
３と、前記光導出路２４それぞれの上端に透明ガラス製
の栓２７を固着し、栓２７により透明液体２８は密閉封
入される。該透明液体２８は自由液面を形成する様、封
入量が決定される。
る。該伝熱板２５は中央に入射光束、反射光束が通過可
能な様に窓孔２６を穿設してある。又、前記光導入路２
３と、前記光導出路２４それぞれの上端に透明ガラス製
の栓２７を固着し、栓２７により透明液体２８は密閉封
入される。該透明液体２８は自由液面を形成する様、封
入量が決定される。
【００４４】前記外ケース２０は前記内ケース２１を収
納すると共に該内ケース２１の周囲に所要の囲繞空間２
９を形成する。又、該外ケース２０の前記光導入路２３
と、前記光導出路２４それぞれの軸心が通過する位置に
透明なガラス窓３０、ガラス窓３１を設ける。又、前記
外ケース２０は気密構造として、前記囲繞空間２９は真
空とするか或は気体を封入する。
納すると共に該内ケース２１の周囲に所要の囲繞空間２
９を形成する。又、該外ケース２０の前記光導入路２３
と、前記光導出路２４それぞれの軸心が通過する位置に
透明なガラス窓３０、ガラス窓３１を設ける。又、前記
外ケース２０は気密構造として、前記囲繞空間２９は真
空とするか或は気体を封入する。
【００４５】更に、前記外ケース２０、内ケース２１は
外部に対する放熱、吸熱を抑制する為、その材質を合成
樹脂等の熱伝導率の小さい材質とする。
外部に対する放熱、吸熱を抑制する為、その材質を合成
樹脂等の熱伝導率の小さい材質とする。
【００４６】前記した様に、透明液体２８が封入されて
いる空間２２は平板状で薄く、更に底面には伝熱板２５
が設けられている為、熱の伝播速度が高められ、透明液
体２８の温度変化状態での温度の均一性が向上する。
又、前記囲繞空間２９が前記内ケース２１に対する熱の
授受に関しての断熱層を形成し、前記透明液体２８の温
度変化の抑制、或は温度変化速度を抑制する。
いる空間２２は平板状で薄く、更に底面には伝熱板２５
が設けられている為、熱の伝播速度が高められ、透明液
体２８の温度変化状態での温度の均一性が向上する。
又、前記囲繞空間２９が前記内ケース２１に対する熱の
授受に関しての断熱層を形成し、前記透明液体２８の温
度変化の抑制、或は温度変化速度を抑制する。
【００４７】而して、透明液体２８内部での温度分布差
が生じるのが抑制され、光束の光軸の屈折、又屈折率の
変化に起因する光束の断面形状の変化を防止することが
でき、環境の温度変化に対しても安定性が増大し、測定
精度が向上する。
が生じるのが抑制され、光束の光軸の屈折、又屈折率の
変化に起因する光束の断面形状の変化を防止することが
でき、環境の温度変化に対しても安定性が増大し、測定
精度が向上する。
【００４８】次に、図８は液体封入容器４の他の具体例
を示し、内ケース２１の周囲に囲繞空間２９を形成する
ことなく、断熱材から成る外ケース２０で前記内ケース
２１を覆い、該外ケース２０により前記内ケース２１の
周囲に断熱層を形成したものである。
を示し、内ケース２１の周囲に囲繞空間２９を形成する
ことなく、断熱材から成る外ケース２０で前記内ケース
２１を覆い、該外ケース２０により前記内ケース２１の
周囲に断熱層を形成したものである。
【００４９】尚、液体封入容器４の形状については、上
記実施例に限定されるものでないことは言う迄もない。
記実施例に限定されるものでないことは言う迄もない。
【００５０】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、自由液
面での入射光束の全反射を利用して傾きを検出する傾斜
検知装置で、一軸の光束投射系のみの構成で全ての方向
の傾斜量を検出することができ、又アナモルフィックプ
リズム系による光学的な補正のみで電気的な補正をする
必要がないので構成が簡単で測定精度、信頼性が向上
し、更に温度変化のある環境でも安定した測定を行うこ
とができる。
面での入射光束の全反射を利用して傾きを検出する傾斜
検知装置で、一軸の光束投射系のみの構成で全ての方向
の傾斜量を検出することができ、又アナモルフィックプ
リズム系による光学的な補正のみで電気的な補正をする
必要がないので構成が簡単で測定精度、信頼性が向上
し、更に温度変化のある環境でも安定した測定を行うこ
とができる。
【図１】自由液面が傾斜した場合の反射光束の反射角の
変化を説明する説明図である。
変化を説明する説明図である。
【図２】自由液面が傾斜した場合の反射光束の反射角の
変化を説明する説明図である。
変化を説明する説明図である。
【図３】本発明の一実施例の構成図である。
【図４】アナモルフィックプリズム系に対する透過光束
の光軸の変化を示す説明図である。
の光軸の変化を示す説明図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）はアナモルフィックプリズム系に
対する透過光束の光軸の変化を示す説明図である。
対する透過光束の光軸の変化を示す説明図である。
【図６】液体封入容器の具体例を示す正断面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ矢視図である。
【図８】液体封入容器の他の具体例を示す正断面図であ
る。
る。
１ 自由液面 ２ 入射光束 ３ 反射光束 ４ 液体封入容器 ６ 光源 ９ アナモルフィックプリズム系 １０ 受光器 ２８ 透明液体
フロントページの続き (72)発明者 古平 純一 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社 トプコン内 (56)参考文献 特開 昭49−127657（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−30521（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−183511（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−232502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−204515（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−274211（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−50908（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−145642（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−256647（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−4213（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−91860（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−46401（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭45−4208（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 9/00
Claims (4)
- 【請求項１】 自由液面を形成する様透明液体を封入し
た液体封入容器と、前記自由液面で全反射させる様、光
束を該自由液面に所定の角度で投射する投光系と、前記
自由液面で反射された光束を透過させるアナモルフィッ
クプリズム系と、該アナモルフィックプリズム系を透過
した反射光束を受光する受光器を有し、該受光器の受光
面での反射光束の受光位置で自由液面の傾斜量を検知す
る様にしたことを特徴とする傾斜検知装置。 - 【請求項２】 透明液体を板状空間に封入した請求項１
の傾斜検知装置。 - 【請求項３】 板状空間の底面に伝熱板を設けた請求項
２の傾斜検知装置。 - 【請求項４】 透明液体を封入した内ケースの周囲に断
熱層を形成した請求項１の傾斜検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32729292A JP3210451B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 傾斜検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32729292A JP3210451B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 傾斜検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06147893A JPH06147893A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3210451B2 true JP3210451B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=18197503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32729292A Expired - Lifetime JP3210451B2 (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 傾斜検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3210451B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09236435A (ja) | 1995-12-29 | 1997-09-09 | Nikon Corp | 自動傾き補正装置及びこの装置を用いた傾き検出装置 |
-
1992
- 1992-11-12 JP JP32729292A patent/JP3210451B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06147893A (ja) | 1994-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10444300B2 (en) | Magnetic field measuring device and method for manufacturing magnetic field measuring device | |
| EP0626561A1 (en) | Automatic inclination angle compensator | |
| US4307516A (en) | Directional two-axis differential optical inclinometer | |
| CN101922932B (zh) | 一种角锥棱镜坐标测量误差的补偿装置 | |
| EP2793042B1 (en) | Positioning device comprising a light beam | |
| JPH09280859A (ja) | 傾斜センサ及びこれを使用した測量機 | |
| EP0694758B1 (en) | Levelling instrument | |
| US5847820A (en) | Laser apparatus for sensing rotational orientation and levelness | |
| US4560272A (en) | Three-axis angle sensor | |
| EP0797071A2 (en) | Automatic inclination correction for a laser beam surveying instrument | |
| JP3210451B2 (ja) | 傾斜検知装置 | |
| CN207832205U (zh) | 一种星敏感器基准立方镜安装误差的标定装置 | |
| JP3210450B2 (ja) | 傾斜検知装置 | |
| JP3228578B2 (ja) | 鉛直方向角度自動補償装置 | |
| CN108020244A (zh) | 一种星敏感器基准立方镜安装误差的标定装置及方法 | |
| JP3228577B2 (ja) | 鉛直方向角度自動補償装置 | |
| JP2002286448A (ja) | 傾斜検出装置 | |
| EP0081651A2 (en) | Three-axis angle sensor | |
| JP2004012203A (ja) | 光学式傾斜角検出装置 | |
| JPS6140506A (ja) | 角度センサ− | |
| JPH10176927A (ja) | 傾斜センサ | |
| Zhukov et al. | High-accuracy device for measuring the twist angle | |
| JPH01233307A (ja) | 差動オートコリメーションセンサ | |
| JPH0464408B2 (ja) | ||
| Olendskiĭ et al. | Polarization channel for transferring the azimuthal direction along the vertical |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080713 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080713 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090713 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090713 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100713 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110713 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110713 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120713 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120713 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130713 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130713 Year of fee payment: 12 |