JP3522857B2 - 傾斜角自動補償装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【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、或は機器の光軸を
鉛直に保持し、或は機器の光軸を水平に保持し、或は水
平、垂直な光束の照射面を形成する角度自動補償装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】測量機器、測定機器等に於いて各種測量
をする場合、測量機器、測定機器の基準面の補償、或は
光軸の鉛直性の補償をする必要がある。

【０００３】従来これら補償を自動的に行うものに、２
本若しくは３本以上の吊線によりレンズ或はプリズム等
の振子体を振子状に懸吊し、測量機器、測定機器本体が
傾いた場合、磁気式等の制動機構により前記振子体を制
動して光路を自動補償しているもの、若しくは透明液体
の裏面反射を利用してアナモフィックプリズム等の光学
系により、液面の全ての傾斜方向の変化に対して反射光
束が同一感度の光軸となる様にして光路を自動補償して
いるものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然し前記した従来技術
に於いては、装置全体を略水平、又は略垂直に設置した
場合の使用に限られ、略水平、又は略垂直の両設置条件
に共用することは困難であり、共用する為には別途用意
された光学系を取付けて使用するか、予め光学系の一部
を組替可能とし、略水平若しくは略垂直の使用状態に合
わせて、前記光学系の一部を組替える必要があった。こ
れらの場合、光学系の取外し、又は組立てにその再現性
が乏しく精度がよくない。又、部品のコストが蒿む等の
問題が生じた。

【０００５】本発明は斯かる実情に鑑み、自由液面を利
用し、特別に用意された光学系や、光学系の一部を組替
えるという余分な機構を必要とせずに、装置が略水平状
態若しくは略垂直状態の両者に共用して光路を自動補償
する機構を提供するものである。

【０００６】

【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
液面で反射され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、前記投光系の光軸を分割する分割手段
と、前記投光系からの光束を前記封入容器内部に透過さ
せる第１の光入射手段と、前記分割手段により分割され
た光軸を前記封入容器内部に透過させる第２の光入射手
段と、前記自由液面で反射された光束を前記封入容器よ
り射出する第１の光射出手段と、この光射出手段と対向
して配置された第２の光射出手段とを具備し、前記構成
を９０°倒した時、前記分割手段により分割された光束
は、第２の入射手段から液体封入容器に入射して９０°
回転した自由液面で反射され、前記第２の光射出手段よ
り射出するものであり、更に投光系により射出される光
束に於いて、その偏光方向は規定された偏光であり、
又、前記分割手段は偏光ビームスプリッタであり、前記
投光系と前記偏光ビームスプリッタ間の光軸上に可動に
配置された複屈折部材によりその偏光方向を回転させ、
前記構成全体を９０°倒した時、前記可動に配置された
複屈折部材は光軸上から外れ、前記投光系からの光軸は
前記偏光ビームスプリッタにより前記構成全体を９０°
倒す前の光軸と分離し、前記自由液面により反射された
光束は第２の光射出手段により封入容器から射出される
ものである。

【０００７】

【作用】自由液面が０゜でも９０゜回転した状態でも、
自由液面で反射される反射光束を液体封入容器から同一
方向に射出することができ、全構成を９０°倒した状態
でも自動補償が可能となる。又、光分割手段として偏光
ビームスプリッタ、及び複屈折部材の組合わせにより光
軸の分割を行っているので光量の損失を抑えている。

【０００８】

【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。

【０００９】自由液面に所定の角度をもって光束を入射
させ、該自由液面で光束が全反射した場合、該自由液面
が光束に対して相対的に傾斜した時、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。

【００１０】従って、構成全体が傾いた場合に、傾きの
方向に関係なく常に一定の方向に維持できる様反射光軸
を補償する必要がある。

【００１１】先ず、反射光軸の所定の位置に、前記反射
光軸の反射角変化の感度が全方向で等しくなる為の光学
系と、角倍率調整用のビームエキスパンダを設けること
で、構成全体の傾きに関係なく反射光軸が常に一定な方
向を維持できる補償装置について説明する。

【００１２】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、該自由液
面が光束に対して相対的に傾斜した時、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６〜図
７に於いて説明する。

【００１３】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。

【００１４】図６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だけ変化し、反射光
束３´となる。この場合液面変位角αと反射変位角ξ1x
との関係は、ξ1x＝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は反
射ミラーを示す。

【００１５】これに対して、図７に示す様に前記自由液
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、

【００１６】

【数１】 ξ1z＝ cos^-1（ cos² θ cos２α＋ sin² θ） ξ2z＝９０°− cos^-1（（１− cos２α） sinθ cos
θ）

【００１７】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、

【００１８】

【数２】ξ1x′＝２ｎα ξ1z′＝ｎ・ cos^-1（ cos² θ cos２α＋ sin² θ）

【００１９】となる。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。この反射変位角ξ1x′と反射変位角ξ1z′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
で偏角していく光軸を得ることができる。

【００２０】図８に於いて更に説明する。

【００２１】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ｙｚ
座標平面内に位置させる。

【００２２】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フィッ
クプリズム系９を配設する。

【００２３】アナモフィックプリズム系９を透過した光
束を、反射ミラー１４によって鉛直方向に反射し、該反
射ミラー１４によって反射された光束は、凸レンズ１
０，１１から成るビームエキスパンダ１２を透過させる
様にする。ここで、凸レンズ１０の焦点距離をｆ3 、凸
レンズ１１の焦点距離をｆ4 とすると、凸レンズ１０と
凸レンズ１１との間隔は、ｆ3 ＋ｆ4 に設定されてい
る。

【００２４】尚、前記アナモフィックプリズム系９は反
射ミラー１４で反射された後の光路に設けてもよい。

【００２５】図８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ξ1
z′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、

【００２６】

【数３】ξ1x′＝２ｎα、ξ1z′＝１．２８６ｎα ξ1x′／ξ1z′＝１．５５５

【００２７】となる。次に、前記アナモフィックプリズ
ム系９は前記感度差を光学的に補正する。ここでアナモ
フィックプリズム系９について図９、図１０により説明
する。

【００２８】アナモ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
射光束をＤin，射出光束をＤout とし、楔状プリズム
７，８を同一のものを使用するものとして、その頂角ａ
＝ａ7 ＝ａ8 とすると、

【００２９】

【数４】倍率Ｍap＝（Ｄin／Ｄout ）＝ cos² ａ／（１
−ｎg ² ・ sin² ａ）

【００３０】となるので、角倍率は近似的に１／Ｍapで
ある。よって、

【００３１】

【数５】Ｍap＝２ｎα／１．２８６ｎα＝１．５５５

【００３２】となる様に、前記プリズム頂角をａ、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、ａ＝２７．７３
２°、ｂ＝４４．７９３°である）、前記アナモフィッ
クプリズム系９透過後のξ1x′は、２ｎα×１．２８６
ｎα／２ｎα＝１．２８６ｎαに変換され、アナモフィ
ックプリズム系９の透過後は、ξ1x′＝ξ1z′となる。

【００３３】而して、アナモ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、自由液面１が
あらゆる方向に傾斜しても、この傾斜に対して常に同一
の感度の反射変位角が得られる。

【００３４】更に、前記アナモフィックプリズム系９を
透過し、前記反射ミラー１４により上方に反射された光
束が前記ビームエキスパンダ１２を透過した場合に、該
ビームエキスパンダ１２の角倍率が１／１．２８６ｎ倍
であれば、透過後の光軸は、

【００３５】

【数６】（ξ1x′＝ξ1z′＝１．２８６ｎα）×１／
１．２８６ｎ＝α

【００３６】だけ傾き、前記ビームエキスパンダ１２透
過後の最終光軸は、前記自由液面１と常に直交、即ち鉛
直を維持する。ここでビームエキスパンダ１２の凸レン
ズ１０の距離をｆ3 とし、凸レンズ１１の焦点距離をｆ
4 とすると、ビームエキスパンダ１２の角倍率Ｍexはｆ
3 ／ｆ4 となり、このｆ3 、ｆ4 を選択することによ
り、角倍率Ｍexを１／１．２８６ｎ倍とすることができ
る。

【００３７】次に、図８で示した実施例に対して、前記
アナモフィックプリズム系９を９０°回転させ、Ｍap＝
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。

【００３８】前記光学系に於けるアナモフィックプリズ
ム系９は、一般的に楕円形状のビームを円形に成形する
目的として利用される。例えば、光源にレーザダイオー
ドを使用した場合、光束の断面形状はこのアナモフィッ
クプリズム系９により、円形形状に近づけることができ
る（レーザダイオードのビーム形状は楕円形である）。

【００３９】一般に、この様なレーザダイオードを組込
んで使用する機械は、レーザポインタ、レーザマーカと
しての機能を有する場合が多く、光束の照射された形状
は円形に近いものが望ましい。従って、本発明で、アナ
モフィックプリズム系９を利用して光軸の補正を行うこ
とはこの円形形状の光束を得る為にも大変有効である。

【００４０】如上の如く、液面変位角に対する前記反射
変位角ξ1x′と反射変位角ξ1z′との変位角に対する感
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していく
光軸を得ることができる。

【００４１】以下、斯かる角度自動補償機構を具備した
本発明の実施例を図１、図２について説明する。

【００４２】自由液面１を形成する様透明液体２０を封
入した液体封入容器４の下側面に外部より透明液体２０
へ光束を導く第１の光入射手段である第１入射窓２１、
及び第２の光入射手段である第２入射窓２２を隣接させ
設け、前記自由液面１で反射された反射光束を液体封入
容器４外部に射出させる第１の光射出手段である第１射
出窓２３及び第２の光射出手段である第２射出窓２４を
それぞれ前記液体封入容器４に設け、前記第２入射窓２
２に対して側方に第１射出窓２３、前記第１入射窓２１
に対して側方に第２射出窓２４を配置する。

【００４３】又、前記液体封入容器４内部に液揺れ防止
器２５を前記透明液体２０に浸漬させ回転自在に設け、
該液揺れ防止器２５の回転軸心は前記自由液面１の面内
に合致、或は略合致する。該液揺れ防止器２５は後述す
る様に、前記透明液体２０の自由液面１より若干液中に
没した位置に透明な液揺れ防止板３８を有し、該液揺れ
防止板３８が常に水平になる様液揺れ防止器２５の重心
位置が設定されている。

【００４４】前記第１入射窓２１、第２入射窓２２に対
向して投光系２６を設ける。該投光系２６は光源部２
７、コリメータレンズ２８、偏光ビームスプリッタ２９
を前記第１入射窓２１に向かって順次配設し、前記偏光
ビームスプリッタ２９とコリメータレンズ２８との間に
複屈折部材の１／２波長板３０を回転自在に設ける。該
１／２波長板３０は図１で示す様に装置の全構成のｙ軸
が鉛直方向に向いてる状態では前記１／２波長板３０が
光源部２７からの光束を横切り、図２に示す様に全構成
のｚ軸が鉛直方向に向いている状態では、前記光束の光
路から外れる様、重心位置が回転中心から偏心して決定
されている。

【００４５】前記光源部２７の光源は略直線偏光を有す
る半導体レーザが使用され、偏光方向は図１に示される
ｘ軸に平行に振動する直線偏光になる様設け、前記光源
部２７からの入射光束２が前記１／２波長板３０を透過
すると偏光方向が９０°回転し、ｙ軸と平行になる様、
前記１／２波長板３０の偏光面を設定してある。

【００４６】前記偏光ビームスプリッタ２９に対峙して
反射ミラー３１が設けられ、該反射ミラー３１は前記偏
光ビームスプリッタ２９により反射された光束を前記第
２入射窓２２に向けて反射する様になっている。又、該
偏光ビームスプリッタ２９は前記１／２波長板３０を透
過した入射光束２、即ちｙ軸と平行に振動する入射光束
２を透過し、前記１／２波長板３０を透過しない入射光
束２、即ちｘ軸と平行に振動する入射光束２は反射する
様な形態に作られている。

【００４７】前記第１入射窓２１から透明液体２０に入
射した入射光束２は、前記液揺れ防止器２５の液揺れ防
止板３８を透過し、図１の状態で前記自由液面１に対し
所要の角度、例えば５０°で入射し、前記自由液面１で
反射された後、反射光束３として液揺れ防止板３８を透
過し第１射出窓２３より射出する様になっている。又、
前記第２入射窓２２から透明液体２０に入射した入射光
束２は、前記液揺れ防止器２５の液揺れ防止板３８を透
過し、図２の状態で前記自由液面１に対し所要の角度、
５０°で入射し、前記自由液面１で反射された反射光束
３が液揺れ防止板３８を透過し、第２射出窓２４より射
出する様になっている。

【００４８】前記第１射出窓２３から射出される反射光
束３を鉛直方向に反射する反射ミラー１４を設け、前記
第１射出窓２３と前記反射ミラー１４間にアナモフィッ
クプリズム系９を設け、反射ミラー１４で反射された反
射光束３の光軸上にビームエキスパンダ１２、偏光ビー
ムスプリッタ３３、モータ等所要の回転手段で回転され
る回動ペンタプリズム３６を順次配設する。

【００４９】又、前記第２射出窓２４に対峙させ反射ミ
ラー３４を設け、該反射ミラー３４で前記第２射出窓２
４から射出する反射光束３を前記偏光ビームスプリッタ
３３に導くと共に該偏光ビームスプリッタ３３と前記反
射ミラー３４との間にビームエキスパンダ３５を配設
し、前記偏光ビームスプリッタ３３で反射された反射光
束３の光軸は前記偏光ビームスプリッタ３３を透過した
光束の光軸と合致する様にする。該偏光ビームスプリッ
タ３３はｙ軸と平行に振動する光束を透過し、ｘ軸と平
行に振動する光束を反射する様製作してある。

【００５０】以下、作動を説明する。

【００５１】前記光源部２７より射出され、前記１／２
波長板３０を透過してｙ軸方向の振動を有する入射光束
２は、前記偏光ビームスプリッタ２９を透過し、前記第
１入射窓２１より透明液体２０内に入射し、更に前記自
由液面１で全反射される。該透明液体２０の反射点は前
記液揺れ防止器２５の回転軸心に一致、或は略一致して
いる。

【００５２】前記透明液体２０の自由液面１で反射され
た反射光束３は第１射出窓２３より射出し、アナモフィ
ックプリズム系９を透過した後、前記反射ミラー１４に
より鉛直方向に反射され、更にビームエキスパンダ１
２、偏光ビームスプリッタ３３を透過し、前記回動ペン
タプリズム３６により前記反射光束３は水平方向に射出
される。

【００５３】前記した様にアナモフィックプリズム系９
は前記自由液面１での反射感度を全方向で同様にし、ビ
ームエキスパンダ１２は最終的に感度を調整する。従っ
て、該ビームエキスパンダ１２を透過した光束の光軸
は、全構成の傾きに関係なく常に鉛直方向に補償されて
いる。従って、前記回動ペンタプリズム３６から射出さ
れる反射光束３は水平基準線を形成し、更に回動ペンタ
プリズム３６を回転させることで常に一定の水平基準面
を得ることができる。即ち、本発明をレベル出し器に応
用することができる。

【００５４】次に、図２は全構成を９０°回転した場合
を示す。

【００５５】前記液揺れ防止具２５は前記液揺れ防止板
３８が水平になる様、９０°回転し、透明液体２０の自
由液面１は重力中心に対して常に水平であるので全構成
の９０°回転に追従して９０°回転する。又、前記１／
２波長板３０も９０°回転し、前記入射光束２の光路か
ら外れる。従って、偏光ビームスプリッタ２９にはｘ軸
方向の振動を有する入射光束２が入射し、該入射光束２
は前記偏光ビームスプリッタ２９により前記反射ミラー
３１に向かって反射される。該反射ミラー３１により反
射され、前記第２入射窓２２から入射した入射光束２は
前記自由液面１で全反射される。この時の入射光束２の
透明液体２０での反射点は前記液揺れ防止器２５の回転
軸心に一致、或は略一致している。

【００５６】前記自由液面１で反射された反射光束３は
第２射出窓２４より射出し、反射ミラー３４で反射さ
れ、ビームエキスパンダ３５を透過し、更に偏光ビーム
スプリッタ３３で水平方向に反射され、９０°倒す前の
反射光束の光軸と同じ光軸を辿る。光学系全体は９０°
倒れているので、前記偏光ビームスプリッタ３３で反射
される反射光束３の光軸は常に水平となっており、前記
回動ペンタプリズム３６を回転することで照射され形成
される基準面は鉛直方向に変換され、構成全体の傾きに
関係なく常にｚｙ平面内に於いて鉛直を維持する回転照
射面を得ることができる。

【００５７】ここで、図２の様に構成全体を９０°倒し
た場合の光軸の補償に関してはｚｙ平面に於いて鉛直を
補償し、ｘｙ平面に関しては光軸の補償は行わない。こ
れは本装置の使用上、鉛直照射面を基準点に合致させる
際、構成を回転させて基準にのせる為、装置の設置時に
照射面の回転方向の動きが鈍い方が使い勝手が良いから
である。

【００５８】又、第１の入射窓と第２の入射窓は図１に
ある様に一体になっていてもよく、或は分離させ設けて
もよい。この様に、偏光方向を規定することにより、ビ
ームスプリッタに於ける光の減衰を極力押さえることが
できる。

【００５９】前記液体封入容器４中に封入された透明液
体２０は、外来振動により揺れを生じるが、この液揺れ
を前記液揺れ防止器２５によって抑制する。

【００６０】図３〜図５に於いて液揺れ防止器２５を説
明する。

【００６１】該液揺れ防止器２５は前記液揺れ防止板３
８と揺動板支持体３９から成り、該揺動板支持体３９の
上面に前記液揺れ防止板３８が水平に設けられている。

【００６２】前記揺動板支持体３９は前記液揺れ防止板
３８の若干上方を通過する回転軸心を有し、液揺れ防止
器２５の重心が前記回転軸心を含み前記液揺れ防止板３
８に対して直交する面内にあり、且液揺れ防止板３８の
下方に存在する様に設定されている。前記揺動板支持体
３９の上面には凹部４０が形成され、該凹部４０に掛渡
されて前記液揺れ防止板３８が固着されている。該液揺
れ防止板３８は光を減衰させない様透明ガラス材であ
る。前記揺動板支持体３９の下面には回転方向に平行な
溝が刻設されて櫛歯状となっており、透明液体２０間で
適宜な抵抗が形成される。又、前記揺動板支持体３９の
材質を熱伝導率の高い材質、例えば銅を使用し、更に櫛
歯状の形状とすることで表面積を増大させ、揺動板支持
体３９と透明液体２０間の熱伝導を向上させている。

【００６３】而して、透明液体２０の固有振動数よりも
該透明液体２０内での前記液揺れ防止器２５の固有振動
数を小さくして、液体の粘性と、透明液体２０と揺動板
支持体３９間の抵抗により液揺れ防止器２５の振動が抑
止され、安定した自由液面１が得られる。

【００６４】又、環境温度が急激に変化した際にも前記
揺動板支持体３９が透明液体２０の内部への熱伝達を大
きくしているので、温度差が生じにくく、屈折率の分布
が発生するのを防止して、光束の安定性を高めることが
できる。

【００６５】尚、反射ミラー１４はプリズム等の他の反
射部材に置換可能であることは言う迄もない。

【００６６】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、特別に
用意された光学系や、光学系の一部を組替えるという余
分な機構を必要とせずに、装置が略水平状態若しくは略
垂直状態の両者に共用して光路を自動補償することがで
きるので、装置が簡単でよく、作業性が向上すると共に
精度、再現性が向上し、更に常に水平を維持する自由液
面の反射を利用しているので従来の振り子式の角度補償
装置の様に高度な組立て技術を必要とせず簡単に組立て
ることができ、又従来の振り子式の角度補償装置の様に
光学部材を吊るという作業の代りに液体封入容器に液体
を注入するという作業でよい為、作業が著しく簡単で、
作業者の違いによる組立て精度のばらつきがなく、更に
液体を完全に密閉するので経時変化がなく、耐環境性に
優れ、更に又外来振動、衝撃に対して液体の粘性を利用
し制動することができ、複雑な制動装置を必要としない
等、種々の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成説明図である。

【図２】同前実施例で９０°倒した状態を示す説明図で
ある。

【図３】本発明に使用される液揺れ防止器の平面図であ
る。

【図４】図３のＡ−Ａ矢視図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ矢視図である。

【図６】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。

【図７】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。

【図８】自由液面で１度反射される場合の角度自動補償
についての説明図である。

【図９】アナモ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。

【図１０】（Ａ）（Ｂ）はアナモ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。

【符号の説明】

１ 自由液面 ４ 液体封入容器 ９ アナモフィックプリズム系 １２ ビームエキスパンダ １４ 反射ミラー ２１ 第１入射窓 ２２ 第２入射窓 ２３ 第１出射窓 ２４ 第２出射窓 ２５ 液揺れ防止器 ２６ 投光系 ３３ 偏光ビームスプリッタ ３４ 反射ミラー ３５ ビームエキスパンダ ３６ 回動ペンタプリズム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−147890（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−147891（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−147892（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−147893（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−280566（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−35835（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 15/00 G01C 9/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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、前記自由液面で反射される様光束を
   該自由液面に所定の角度で投射する投光系と、前記投光
   系の光軸を分割する分割手段と、前記投光系からの光束
   を前記封入容器内部に透過させる第１の光入射手段と、
   前記分割手段により分割された光軸を前記封入容器内部
   に透過させる第２の光入射手段と、前記自由液面で反射
   された光束を前記封入容器より射出する第１の光射出手
   段と、この光射出手段と対向して配置された第２の光射
   出手段とを具備した傾斜角自動補償装置であって、前記
   傾斜角自動補償装置を９０°倒した時、前記分割手段に
   より分割された光束は、第２の光入射手段から液体封入
   容器に入射して前記自由液面で反射され、前記第２の光
   射出手段より射出することを特徴とする傾斜角自動補償
   装置。
2. 【請求項２】 投光系により射出される光束に於いて、
   その偏光方向は規定された偏光であり、又、前記分割手
   段は偏光ビームスプリッタであり、前記投光系と前記偏
   光ビームスプリッタ間の光軸上に可動に配置された複屈
   折部材によりその偏光方向を回転させ、前記傾斜角自動
   補償装置を９０°倒した時、前記可動に配置された複屈
   折部材は光軸上から外れ、前記投光系からの光軸は前記
   偏光ビームスプリッタにより前記傾斜角自動補償装置を
   ９０°倒す前の光軸と分離し、前記自由液面により反射
   された光束は第２の光射出手段により封入容器から射出
   されることを特徴とする請求項１の傾斜角自動補償装
   置。
3. 【請求項３】 第１の光射出手段及び第２の光射出手段
   から射出される光軸は、偏光ビームスプリッタにより同
   一の光軸とされることを特徴とする請求項１又は請求項
   ２の傾斜角自動補償装置。
4. 【請求項４】 自由液面での反射が全反射となる様液面
   への入射角を設定したことを特徴とする請求項１〜請求
   項３の傾斜角自動補償装置。
5. 【請求項５】 液体内面の反射位置が略回転軸位置にな
   る様な液揺れ防止板を有することを特徴とする請求項１
   〜請求項４の傾斜角自動補償装置。