JP6449584B2 - 角度検出装置、測量装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の受光機構を用いる角度検出装置、およびその角度検出装置を搭載する測量装置に関する。

測量のための測量装置では、角度検出装置を用いて水平角や鉛直角を検出するものがある。この角度検出装置では、水平角と鉛直角とのそれぞれを検出するために２つのアブソリュートエンコーダを用いることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。その各アブソリュートエンコーダでは、発光機構と直線状の受光領域を有する受光機構とを目盛盤を挟んで対を為して設け、その一対の発光機構および受光機構を目盛盤の回転中心に関して回転対称となるように２組設ける対向検出構成としている。これにより、角度検出装置の各アブソリュートエンコーダでは、目盛盤の軸ブレに起因する角度検出誤差を打ち消して、水平角や鉛直角を検出することができる。

その従来の角度検出装置では、各アブソリュートエンコーダにおいて、２組の受光機構から出力されるアナログ受光信号を処理して、軸ブレに起因する角度検出誤差を打ち消しつつ水平角と鉛直角とを算出するＣＰＵ（演算処理部）が設けられている。そして、角度検出装置では、各受光機構からのアナログ受光信号をＡＦＥ（アナログフロントエンド）で適宜増幅してからデジタル受光信号に変換し、そのデジタル受光信号をＣＰＵへと出力し、そのＣＰＵが入力されたデジタル受光信号に基づいて水平角と鉛直角とを算出する。

特開２００７−１７８３２０号公報

ところで、上記した従来の角度検出装置では、角度検出誤差を打ち消すために対向検出構成としていることから、対向検出構成とされた２組の受光機構に同じ時点で受光させる必要がある。加えて、測量装置では、同じ時点における水平角および鉛直角を検出することが求められることから、角度検出装置では、４つの受光機構に同じ時点で受光させる必要がある。このため、角度検出装置では、４つの受光機構に個別に対応して４つのＡＦＥを設け、４つの発光機構を同時に発光させてそれぞれに対応する受光機構に受光させ、各受光機構が対応するＡＦＥに同時にアナログ受光信号を出力する構成とすることが考えられる。すると、角度検出装置では、４つのＡＦＥのそれぞれに同時にアナログ受光信号が入力されるので、各ＡＦＥが同時にアナログ受光信号をデジタル受光信号に変換しつつＣＰＵへと出力することとなる。ここで、各受光機構では、受光領域の全域に渡るイメージを取り込むことで目盛盤における回転姿勢を取得するものであり、受光領域の全域に渡るアナログ受光信号でアナログ画像データを形成する。このため、各受光機構で取得したアナログ画像データに基づく受光領域の全域に渡るデジタル受光信号を一括したデジタル画像データとして取り扱うことにより、目盛盤における回転姿勢の検出が可能となる。ところが、ＣＰＵでは、４つのＡＦＥから４つの受光機構でのアナログ受光信号に対応するデジタル受光信号が同時に入力されると、４つの各デジタル画像データとして取り扱うことが困難となってしまう。

このことから、角度検出装置では、４つのＡＦＥを設ける際に、その各ＡＦＥに個別に対応して４つのデジタルデータ記憶部を設け、各ＡＦＥが対応するデジタルデータ記憶部へと変換したデジタル受光信号を出力する構成とすることが考えられる。すると、各デジタルデータ記憶部では、受光領域の全域に渡るアナログ受光信号に対応するデジタル受光信号が一括して入力されるので、対応する受光機構での受光に基づくデジタル画像データとして取り扱うことができる。このため、角度検出装置では、各デジタルデータ記憶部からＣＰＵへとデジタル画像データとして出力することができ、ＣＰＵが４つのデジタル画像データとして取り扱うことができる。これにより、角度検出装置では、同じ時点における水平角および鉛直角を適切に検出することができる。しかしながら、上記した構成では、受光機構と等しい個数だけ、ＡＦＥおよびデジタルデータ記憶部を設ける必要があるので、回路規模の増大を招いてしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、回路規模の増大を抑制しつつ、複数の受光機構を用いて同じ時点で角度検出を行うことのできる角度検出装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本願発明の角度検出装置は、複数の発光機構と、目盛盤を挟んで前記各発光機構と対を為し直線状の受光領域を有する複数の受光機構と、前記各発光機構および前記各受光機構を制御する制御機構と、を備え、前記制御機構は、前記各受光機構から受けたアナログ受光信号をデジタル受光信号に変換するアナログフロントエンドと、前記デジタル受光信号を用いて前記目盛盤の回転姿勢を検出する演算処理部と、を有し、前記制御機構では、前記各発光機構を同時に発光させて前記各受光機構で受光させた後、前記各受光機構のいずれか１つから前記アナログフロントエンドへと前記受光領域の全域に渡る前記アナログ受光信号を出力させて生成した前記デジタル受光信号を前記演算処理部へと入力させる工程を、すべての前記受光機構に対して順に行う。

前記制御機構は、前記各受光機構のいずれか１つと前記アナログフロントエンドとを選択可能に接続する信号切替部を有し、前記信号切替部へと切替信号を送ることにより前記アナログフロントエンドに前記受光領域の全域に渡る前記アナログ受光信号を出力させる前記受光機構を切り替える構成とすることができる。

前記各受光機構は、受光に基づく前記アナログ受光信号の劣化を防止しつつ保持することが可能な構成としてもよい。

前記各受光機構は、ＣＭＯＳイメージセンサを用いて構成されていることとすることができる。

前記制御機構は、互いに等しい蓄積駆動信号を前記各受光機構へと送ることにより、前記各受光機構を同時に受光させる構成としてもよい。

前記制御機構は、前記各発光機構の個体差を無くすべく発光強度を調整する発光信号を前記各発光機構に個別にかつ同時に送る構成とすることができる。

対を為す前記発光機構と前記受光機構とは、前記目盛盤の回転中心に関して回転対称となる位置で複数の組として設けられている構成としてもよい。

前記制御機構は、前記アナログフロントエンドと前記演算処理部との間に、前記デジタル受光信号を記憶するデジタルデータ記憶部を有し、前記制御機構では、前記各受光機構のいずれか１つから前記アナログフロントエンドへと前記受光領域の全域に渡る前記アナログ受光信号を出力させて生成した前記デジタル受光信号を前記デジタルデータ記憶部へと入力させる工程を、すべての前記受光機構に対して順に行い、その後に前記デジタルデータ記憶部から前記演算処理部へと前記デジタル受光信号を順に入力させる構成とすることができる。

本願発明の測量装置は、本願発明の角度検出装置を搭載し、対象物までの距離と方向とを測定可能な測量ユニットと、前記測量ユニットを駆動制御する制御ユニットと、を備える。

前記測量ユニットは、前記対象物を視準する望遠鏡部を有し、前記角度検出装置は、前記望遠鏡部の視準方向における水平角と鉛直角とを検出する構成とすることができる。

本発明の角度検出装置によれば、回路規模の増大を抑制しつつ、複数の受光機構を用いて同じ時点で角度検出を行うことができる。

前記制御機構は、前記各受光機構のいずれか１つと前記アナログフロントエンドとを選択可能に接続する信号切替部を有し、前記信号切替部へと切替信号を送ることにより前記アナログフロントエンドに前記受光領域の全域に渡る前記アナログ受光信号を出力させる前記受光機構を切り替える構成があるときは、回路規模の増大を抑制しつつ、簡易な構成で４つの受光機構のいずれか１つからアナログフロントエンドへと１ライン分のアナログ受光信号（アナログ画像データ）を出力させることを可能とすることができる。

前記各受光機構は、受光に基づく前記アナログ受光信号の劣化を防止しつつ保持することが可能な構成とすると、受光機構の数よりも少ない数のアナログフロントエンドを用いるものとしつつ、同じ時点での角度検出を精度良く行うことができる。

前記各受光機構は、ＣＭＯＳイメージセンサを用いて構成されているときは、回路規模の増大を抑制するとともに、受光機構の数よりも少ない数のアナログフロントエンドを用いるものとしつつ同じ時点での角度検出を精度良く行うことができ、容易に実現することができる。

前記制御機構は、互いに等しい蓄積駆動信号を前記各受光機構へと送ることにより、前記各受光機構を同時に受光させる構成とすると、簡易な構成および簡易な制御で各受光機構を同時に受光させることができ、より適切に同じ時点で角度検出することができる。

前記制御機構は、前記各発光機構の個体差を無くすべく発光強度を調整する発光信号を前記各発光機構に個別にかつ同時に送る構成があるときは、簡易な構成および簡易な制御で各発光機構から同時に光を出射させることができ、より適切に同じ時点で角度検出することができる。

対を為す前記発光機構と前記受光機構とは、前記目盛盤の回転中心に関して回転対称となる位置で複数の組として設けられている構成とすると、より適切に角度検出することができる。

前記制御機構は、前記アナログフロントエンドと前記演算処理部との間に、前記デジタル受光信号を記憶するデジタルデータ記憶部を有し、前記制御機構では、前記各受光機構のいずれか１つから前記アナログフロントエンドへと前記受光領域の全域に渡る前記アナログ受光信号を出力させて生成した前記デジタル受光信号を前記デジタルデータ記憶部へと入力させる工程を、すべての前記受光機構に対して順に行い、その後に前記デジタルデータ記憶部から前記演算処理部へと前記デジタル受光信号を順に入力させる構成があるときは、求められる速度や用いる演算処理部の能力に柔軟に対応することができるとともに、回路規模の増大を抑制しつつ、複数の受光機構を用いて同じ時点で角度検出を行うことができる。

本発明の測量装置によれば、本願発明の角度検出装置を搭載しているので、本願発明の角度検出装置と同様の効果を得ることができ、測量ユニットによる方向の測定をより適切なものとすることができる。

前記測量ユニットは、前記対象物を視準する望遠鏡部を有し、前記角度検出装置は、前記望遠鏡部の視準方向における水平角と鉛直角とを検出する構成があるときは、より使い勝手を向上させることができる。

本発明に係る測量装置の一例としての実施例の測量装置１０の構成を模式的に示す説明図である。 測量装置１０に搭載された角度検出装置３０の構成を模式的に示す説明図である。 角度検出装置３０の水平測角部３１および鉛直測角部３２において、目盛盤３４を挟んで２組の発光機構３５と受光機構３６とが対を為す様子を模式的に示す説明図である。 発光機構３５から出射された光を、目盛盤３４（そのスリット３７）を経て受光機構３６で受光する様子を示す説明図である。 受光機構３６での受光内容を示すデジタル画像データとしてのデジタル受光信号の一例を示すグラフであり、縦軸をデジタルレベル値で示すとともに、横軸を画素番号で示している。 図５における１つのスリット３７に対応したデジタル受光信号の一例を示すグラフであり、縦軸をデジタルレベル値で示すとともに、横軸を画素番号で示している。 角度検出装置３０の制御系の構成を示すブロック図である。 各発光機構３５における発光強度を等しくすべく制御機構３３が各発光機構３５に出力する発光信号Ｌを説明するために縦軸を電流Ｉで示し横軸を時間ｔで示すグラフを４つ並べて示す説明図であり、（ａ）は電流Ｉの大きさを変化させる例を示し、（ｂ）は時間ｔの長さを変化させる例を示している。 ＣＰＵ４４にて実行されるデータ処理（データ処理方法）を示すフローチャートである。 角度検出装置３０において水平角および鉛直角を検出する際の各信号の関係を示すタイミングチャートである。 角度検出装置３０における信号の流れを説明するための説明図である。 従来の角度検出装置５０の制御系の構成を示すブロック図である。 角度検出装置５０における信号の流れを説明するための図１１と同様の説明図である。 本発明に係る他の例の角度検出装置３０Ａの構成を示す図７と同様のブロック図である。 本発明に係る角度検出装置３０にデジタルデータ記憶部４５を設けた構成を示す図７と同様のブロック図である。

以下に、本願発明に係る角度検出装置およびそれを搭載する測量装置の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

先ず、本願発明に係る角度検出装置の一例としての角度検出装置３０を搭載する一例としての測量装置１０の概略的な構成について説明する。この測量装置１０は、図１に示すように、本実施例ではトータルステーションであり、測定点へ向けてパルスレーザ光線を照射し、その測定点からのパルス反射光を受光して、パルス毎に測距を行い、測距結果を平均化して高精度の距離測定を行うことができる。この測量装置１０は、整準部１１と、基盤部１２と、托架部１３と、望遠鏡部１４と、を備える。

整準部１１は、三脚１５に取付けられる箇所であり、測量装置１０（望遠鏡部１４）の傾きを検出することができる。基盤部１２は、その整準部１１に対する傾斜角を変更可能に整準部１１に設けられている。托架部１３は、基盤部１２に対して鉛直軸線Ａｖを回転中心として回転（鉛直軸線Ａｖ回りの回転）可能に、その基盤部１２に設けられている。この托架部１３には、表示部１６と操作入力部１７とが設けられている。この操作入力部１７は、測量装置１０における各種機能を利用するための操作部であり、入力操作された情報を後述する制御ユニット２２（図２参照）へと出力する。表示部１６は、制御ユニット２２の制御下で、操作入力部１７に為された操作に基づいて各種機能を利用するための操作画面や測定結果等を表示する。

望遠鏡部１４は、托架部１３に対して水平軸線Ａｈを回転中心として回転（水平軸線Ａｈ回りの回転）可能に、その托架部１３に設けられている。その望遠鏡部１４には、測量装置１０の概略の視準方向を設定するための照星照門１８が設けられている。望遠鏡部１４は、測定対象物を視準する第２望遠鏡１９と、その第２望遠鏡１９よりも低倍率で広範囲な視野を有する第１望遠鏡２１と、を有する。この望遠鏡部１４では、第１望遠鏡２１の光学系を介して視準方向あるいは略視準方向の画像（広角画像）を取得する第１撮像部と、第２望遠鏡１９の光学系を介して視準方向の画像（望遠画像）を取得する第２撮像部と、が設けられている。そして、望遠鏡部１４には、第２望遠鏡１９の光学系を共有する測距部が内蔵され、測距光を射出するとともに測定対象物からの反射光を受光して測定対象物までの光波距離測定を行う。

この測量装置１０では、上述したように、托架部１３が水平軸線Ａｈ回りに回転可能に望遠鏡部１４を支持しているとともに、その托架部１３が基盤部１２に対して鉛直軸線Ａｖ回りに回転可能とされている。このため、望遠鏡部１４は、鉛直軸線Ａｖ回りすなわち水平方向に回転可能とされているとともに、水平軸線Ａｈ回りすなわち鉛直方向に回転可能とされている。そして、測量装置１０では、後述する制御ユニット２２（図２参照）の制御下で、望遠鏡部１４が鉛直軸線Ａｖ回り（水平方向）に適宜回転されるとともに、望遠鏡部１４が水平軸線Ａｈ回り（鉛直方向）に適宜回転される。測量装置１０では、望遠鏡部１４の鉛直軸線Ａｖ回り（水平方向）の回転角度と、望遠鏡部１４の水平軸線Ａｈ回り（鉛直方向）の回転角度と、を検出するために、角度検出装置３０（図２参照）が設けられている。この角度検出装置３０に関しては、後に詳細に説明する。

さらに、托架部１３には、測量装置１０の動作を統括的に制御する制御ユニット２２（図２参照）が内蔵されている。その制御ユニット２２は、水平駆動部および鉛直駆動部の駆動を制御して托架部１３および望遠鏡部１４を適宜回転させることにより、当該望遠鏡部１４を所定の方向に向けることができるとともに所定の範囲を走査することができる。また、制御ユニット２２は、第１望遠鏡２１および第２望遠鏡１９の切り替えを制御しつつ上述した第１撮像部および第２撮像部を適宜制御することにより、所要の倍率の画像を取得することができるとともに、上述した測距部を制御して所定の測定点の測距を行うことができる。そして、制御ユニット２２は、角度検出装置３０から角度検出信号を受けることにより、望遠鏡部１４（その視準方向）における水平角と鉛直角とを取得することができる。このため、測量装置１０では、整準部１１、基盤部１２、托架部１３、望遠鏡部１４、照星照門１８、第２望遠鏡１９、第１望遠鏡２１、角度検出装置３０（図２参照）が、制御ユニット２２により駆動制御される測量ユニットとして機能する。

その角度検出装置３０は、図２に示すように、望遠鏡部１４の鉛直軸線Ａｖ回り（水平方向）の回転角度を検出する水平測角部３１と、望遠鏡部１４の水平軸線Ａｈ回り（鉛直方向）の回転角度を検出するための鉛直測角部３２と、それらを制御する制御機構３３と、を有する。その水平測角部３１は、その托架部１３の基盤部１２に対する水平方向の回転角度すなわち水平回転角を検出することにより、望遠鏡部１４における視準方向の水平角を検出（測角）する。鉛直測角部３２は、望遠鏡部１４の托架部１３に対する鉛直方向の回転角度すなわち鉛直回転角を検出することにより、望遠鏡部１４における視準方向の鉛直角を検出（測角）する。この水平測角部３１と鉛直測角部３２とは、検出する角度（水平角または鉛直角）の差異に応じて配置関係が異なることを除くと、互いに等しい構成とされて等しい動作をするものであることから、等しい構成については同一の符号を付して説明する。

水平測角部３１および鉛直測角部３２では、目盛盤３４を挟んで発光機構３５と受光機構３６とが対を為して設けられている。そして、水平測角部３１および鉛直測角部３２では、その発光機構３５と受光機構３６との組み合わせ（検出機構）が、目盛盤３４の回転中心の設定位置に関して回転対称となるように２組設けられる対向検出構成とされている。このため、角度検出装置３０では、水平角を検出するために１つの目盛盤３４と２つの発光機構３５と２つの受光機構３６とを有し、鉛直角を検出するために１つの目盛盤３４と２つの発光機構３５と２つの受光機構３６とを有する。以下では、目盛盤３４を個別に表示する場合には、水平測角部３１のものを水平目盛盤３４１とし、鉛直測角部３２のものを鉛直目盛盤３４２とする。また、発光機構３５を個別に表示する場合には、水平測角部３１の一方を第１発光機構３５１とするとともに他方を第２発光機構３５２とし、鉛直測角部３２の一方を第３発光機構３５３とするとともに他方を第４発光機構３５４とする。同様に、受光機構３６を個別に表示する場合には、水平測角部３１の一方を第１受光機構３６１とするとともに他方を第２受光機構３６２とし、鉛直測角部３２の一方を第３受光機構３６３とするとともに他方を第４受光機構３６４とする。

その水平測角部３１および鉛直測角部３２では、目盛盤３４と、対を為す発光機構３５および受光機構３６と、が相対的な回転が可能とされて設けられており、それぞれが所謂アブソリュートエンコーダを構成している。本実施例では、対を為す発光機構３５および受光機構３６に対して目盛盤３４が回転するものとされている。すなわち、目盛盤３４は、水平測角部３１においては托架部１３の基盤部１２に対する水平方向の回転に伴って回転するように設けられ、鉛直測角部３２においては望遠鏡部１４の托架部１３に対する鉛直方向の回転に伴って回転するように設けられている。

その目盛盤３４は、図３に示すように、全体に円盤形状を呈し、外周縁部に円周方向（相対的な回転方向）に沿って一定の間隔（ピッチ）で複数の目盛としてのスリット３７が設けられて構成される。その各スリット３７は、後述するように発光機構３５から出射される光の透過を許す箇所を構成するものであり、本実施例では、円周方向で見た幅寸法が大きいものと小さいものとが交互に並べられて形成される。そして、各スリット３７は、後述するように、透過させた光を受光機構３６で受光した際に、その受光領域の全域に渡る受光に基づく１ライン分のアナログ受光信号Ｉａ（図７等参照）（アナログ画像データ）が、円周方向で見た他のいずれの場所での１ライン分のアナログ受光信号Ｉａ（アナログ画像データ）に対しても一致しないように形成される。この目盛盤３４は、本実施例では、円盤形状のガラス板の裏面にクロムメッキが施されて全体に光の透過を阻むものとされ、そのクロムメッキを部分的にエッチング等で除去することで各スリット３７が設けられて形成される（図４参照）。

発光機構３５と受光機構３６とは、目盛盤３４における各スリット３７が設けられた箇所を挟むように、目盛盤３４の回転中心方向で対向して設けられている。その発光機構３５は、図４に示すように、制御機構３３の制御下で、目盛盤３４における各スリット３７が設けられた箇所に向けて光を出射する。発光機構３５は、本実施例では発光ダイオードを用いて構成されている。

受光機構３６は、制御機構３３の制御下で、発光機構３５から出射されて目盛盤３４の各スリット３７を透過した光を受光して、その受光量に応じたアナログ受光信号Ｉａ（図７等参照）を制御機構３３に出力する。受光機構３６は、複数の受光素子が直線上に直列されることで直線状の受光領域を有する構成とされた一次元固体撮像素子（リニアイメージセンサ）である。この受光機構３６は、検出値を取得（蓄積）してからその検出値としてのアナログ受光信号Ｉａを出力するまでの間、その検出値（アナログ受光信号Ｉａ）の劣化を防止することができるものとされている。この検出値（アナログ受光信号Ｉａ）の劣化を防止するとは、検出値（アナログ受光信号Ｉａ）を、それに基づく角度（水平角または鉛直角）の検出の精度に影響を及ぼさない範囲内での変化に留めることを言い、検出値（アナログ受光信号Ｉａ）をまったく変化させないことを含むものである。

この受光機構３６は、本実施例では、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサを用いて構成されている。このため、受光機構３６では、各受光素子（各画素）が光を受光すると各受光素子（各画素）が受光量に応じた量の電荷を蓄積し、その電荷を電圧に変換して、その電圧を保つことにより検出値を保つ。このように、受光機構３６では、検出値（アナログ受光信号Ｉａ）を電圧に変換して保つものであることから、ノイズに強いものとされており、時間が経過しても保った電圧（検出値（アナログ受光信号Ｉａ））に大きな変化が生じることが防止されている。

そして、受光機構３６では、２０００個の受光素子が直列されて構成されており、受光領域が直列された２０００画素で形成され、その２０００画素分のアナログ受光信号Ｉａを出力するものとされている。この受光機構３６は、本実施例では、２０００画素分の受光領域において６０個のスリット３７を透過した光を受光することのできる位置関係とされている。以下では、アナログ受光信号Ｉａを個別に表示する場合には、第１受光機構３６１での検出値を第１アナログ受光信号Ｉａ１とし、第２受光機構３６２での検出値を第２アナログ受光信号Ｉａ２とし、第３受光機構３６３での検出値を第３アナログ受光信号Ｉａ３とし、第４受光機構３６４での検出値を第４アナログ受光信号Ｉａ４とする。

この角度検出装置３０（水平測角部３１および鉛直測角部３２）では、発光機構３５から光が出射されると、目盛盤３４の各スリット３７を透過した光が受光機構３６に到達し、各スリット３７が設けられていない箇所では当該光が到達しない。このため、受光機構３６では、直列された複数（本実施例では２０００個）の受光素子（画素）から為る受光領域の全域でアナログ受光信号Ｉａを取得することで、目盛盤３４の回転姿勢に応じた位置における各スリット３７のイメージをアナログ画像データとして取得することができる。すなわち、受光機構３６では、各受光素子（画素）からの１ライン分のアナログ受光信号Ｉａを一括して取り扱うことで、読み取った目盛盤３４の目盛としての各スリット３７のイメージとしてのアナログ画像データを形成する。そのアナログ画像データは、本実施例では、目盛盤３４の各スリット３７を透過した光を受光機構３６が受光するものであることから、各スリット３７に応じた波形を描くものとなる。

この受光機構３６は、複数画素分のアナログ受光信号Ｉａを、制御機構３３（図２参照）に出力する。その制御機構３３では、入力されたアナログ受光信号Ｉａを後述するＡＦＥ４３（図７参照）で増幅・ノイズ除去等を行った後にＡＤ変換してデジタル受光信号Ｉｄ（図７参照）を生成し、そのデジタル受光信号Ｉｄを後述するＣＰＵ４４（図７参照）に出力する。そのデジタル受光信号Ｉｄは、デジタルレベル値で０〜２５５までの諧調において画素毎の出力値が示すものとされる（図５参照）。そして、そのデジタル受光信号Ｉｄは、アナログ画像データを形成するアナログ受光信号ＩａがＡＤ変換されたものであることから、各受光素子（画素）からの１ライン分（受光領域の全域）を一括して取り扱うことで、各スリット３７に応じた波形を描くデジタル画像データとなる。ここで、受光機構３６では、上述したように２０００画素で形成された受光領域において６０個のスリット３７を透過した光を受光することが可能とされていることから、デジタル画像データ（アナログ画像データも同様である）では６０個の山部分を有する波形が現れることとなる。

制御機構３３（図２参照）では、図６に示すように、後述するＣＰＵ４４（図７参照）において、デジタル画像データ（１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ）における各山部分の中心位置Ｃと幅寸法Ｗとを算出する。その中心位置Ｃおよび幅寸法Ｗの算出は、一般に行われている各種の方法を用いて行うことができるので詳細な説明は省略する。制御機構３３（ＣＰＵ４４）では、このように算出した各山部分の中心位置Ｃと幅寸法Ｗとに基づいて、受光機構３６で取得した複数のスリット３７の態様を求めることで、目盛盤３４の回転姿勢を検出する。この複数のスリット３７の態様を求めることおよび目盛盤３４の回転姿勢を検出することに関しても、一般に行われている各種の方法を用いて行うことができるので詳細な説明は省略する。この角度検出装置３０では、水平測角部３１および鉛直測角部３２のそれぞれにおいて、２組の受光機構３６が設けられていることから、２組の受光機構３６からの出力に基づいて目盛盤３４の回転姿勢を検出することで、その目盛盤３４における軸ブレに起因する角度検出誤差を打ち消して高い精度で目盛盤３４の回転姿勢を検出することができる。

これにより、角度検出装置３０では、水平測角部３１における２組の第１受光機構３６１および第２受光機構３６２からの出力に基づいて水平目盛盤３４１の回転姿勢を検出することで、望遠鏡部１４における視準方向の水平角を検出（測角）することができる。また、角度検出装置３０では、鉛直測角部３２における２組の第３受光機構３６３および第４受光機構３６４からの出力に基づいて鉛直目盛盤３４２の回転姿勢を検出することで、望遠鏡部１４における視準方向の鉛直角を検出（測角）することができる。

次に、本発明に係る実施例の角度検出装置３０における特徴的な構成について、主に図７から図１１を用いて説明する。角度検出装置３０では、制御機構３３が、図７に示すように、駆動回路４１と信号切替部４２とアナログフロントエンド４３（以下ではＡＦＥ４３とも記載する）とＣＰＵ４４とを有する。そのＣＰＵ４４は、内臓する記憶部もしくは当該ＣＰＵ４４の外部に設けられた記憶部に格納されたプログラムにより角度検出装置３０の動作を統括的に制御するものであり、入力されるデジタル受光信号Ｉｄを用いて目盛盤３４の回転姿勢を検出する演算処理部として機能する。その記憶部には、角度検出装置３０の各部の動作のための動作プログラムや、デジタル画像データ（１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ）に基づく目盛盤３４の回転姿勢の検出のための計算プログラム等のプログラムが格納されている。

駆動回路４１は、ＣＰＵ４４の制御下で、４つの発光機構３５、４つの受光機構３６、信号切替部４２、ＡＦＥ４３およびＣＰＵ４４へと適宜信号を送ることにより、角度検出装置３０における角度（水平角および鉛直角）の検出のための動作を可能とする。この駆動回路４１は、各発光機構３５に対して同時に点灯させるように発光信号Ｌを送る。その発光信号Ｌは、４つの発光機構３５と受光機構３６との組み合わせにおける個体差を無くすために、各発光機構３５における発光強度を調整するものとされている。本実施例では、図８（ａ）に示すように、４つの発光機構３５に送る発光信号Ｌにおいて、同時に点灯させるべく発光開始時間ｔｓと発光停止時間ｔｅとを互いに等しいものとするとともに、発光開始時間ｔｓから発光停止時間ｔｅまでの間に出力する電流Ｉの値を変化させて各発光機構３５における発光強度を調整する。図８（ａ）に示す例では、第１発光機構３５１に送る第１発光信号Ｌ１を電流Ｉ１とし、第２発光機構３５２に送る第２発光信号Ｌ２を電流Ｉ２とし、第３発光機構３５３に送る第３発光信号Ｌ３を電流Ｉ３とし、第４発光機構３５４に送る第４発光信号Ｌ４を電流Ｉ４としている。

ここで、発光信号Ｌは、本実施例では、発光開始時間ｔｓから発光停止時間ｔｅまでの間に出力する電流Ｉの値を変化させるものとしているが、各発光機構３５における発光強度を調整するものであれば、他の構成であってもよく、本実施例の構成に限定されるものではない。その他の一例の発光信号Ｌａを図８（ｂ）に示す。その発光信号Ｌａは、出力する電流Ｉの値を互いに等しい電流Ｉ５とするとともに、発光を継続する時間を変化させることにより、各発光機構３５における発光強度を調整する。発光信号Ｌａでは、発光を継続する時間を変化させるものであることから、４つの発光機構３５を完全には同時に点灯させることが出来ないので、図８（ｂ）に示す例では、発光を継続する時間における中央時点となる基準時間ｔｂを等しくすることで同時の光の出射を可能としている。なお、発光開始時間ｔｓもしくは発光停止時間ｔｅを等しくするものとしてもよい。そして、図８（ｂ）に示す例では、第１発光機構３５１に送る第１発光信号Ｌａ１を発光開始時間ｔｓ１から発光停止時間ｔｅ１までとし、第２発光機構３５２に送る第２発光信号Ｌａ２を発光開始時間ｔｓ２から発光停止時間ｔｅ２までとし、第３発光機構３５３に送る第３発光信号Ｌａ３を発光開始時間ｔｓ３から発光停止時間ｔｅ３までとし、第４発光機構３５４に送る第４発光信号Ｌａ４を発光開始時間ｔｓ４から発光停止時間ｔｅ４までとしている。なお、この図８に示す各発光信号Ｌ（Ｌａ）は、各発光機構３５における発光強度を調整するための方法の理解を容易なものとするために例示したものであり、実際に各発光機構３５に送られる各発光信号Ｌ（Ｌａ）の態様と必ずしも一致するものではない。

駆動回路４１は、図７に示すように、受光機構３６に対して同時に受光させるように蓄積駆動信号Ｄｄを送る。その各受光機構３６は、蓄積駆動信号Ｄｄが入力されている間で受光し、その後、その受光量に応じた検出値（アナログ受光信号Ｉａ）を保つ。この蓄積駆動信号Ｄｄは、４つの受光機構３６における差異が無いことから、同時に受光させるべく同じ信号が同じタイミングで各受光機構３６へと出力される。

また、駆動回路４１は、各受光機構３６に対して出力駆動信号Ｄｏを送る。その各受光機構３６は、出力駆動信号Ｄｏが入力されると、受光量に応じた検出値としてのアナログ受光信号Ｉａを出力する。この出力駆動信号Ｄｏは、後述するように４つの受光機構３６が別々に（異なるタイミングで）アナログ受光信号Ｉａを出力するように制御されることから、それぞれ異なるタイミングで各受光機構３６へと出力される。そして、その出力駆動信号Ｄｏは、第１受光機構３６１へと送られるものを第１出力駆動信号Ｄｏ１とし、第２受光機構３６２へと送られるものを第２出力駆動信号Ｄｏ２とし、第３受光機構３６３へと送られるものを第３出力駆動信号Ｄｏ３とし、第４受光機構３６４へと送られるものを第４出力駆動信号Ｄｏ４とする。その各受光機構３６には信号切替部４２が接続されている。

その信号切替部４２は、４つの受光機構３６と個別に接続されるとともにＡＦＥ４３と接続されており、いずれか１つの受光機構３６とＡＦＥ４３とを通じさせることを可能とする。すなわち、信号切替部４２は、４つの受光機構３６からＡＦＥ４３へと至る伝送路を切り替えることで、いずれか１つの受光機構３６とＡＦＥ４３とを選択可能に接続させる。この信号切替部４２は、駆動回路４１から切替信号Ｓが入力されることで、４つの受光機構３６からＡＦＥ４３へと至る伝送路の切り替えを行う。その切替信号Ｓは、本実施例では、信号切替部４２において、最初に入力されると第１受光機構３６１とＡＦＥ４３とを接続するものとし、次に入力されると第２受光機構３６２とＡＦＥ４３とを接続するものとし、その次に入力されると第３受光機構３６３とＡＦＥ４３とを接続するものとし、次に入力されると第４受光機構３６４とＡＦＥ４３とを接続するものとし、その次に入力されると再び第１受光機構３６１とＡＦＥ４３とを接続するものとしている。このため、切替信号Ｓは、本実施例では、いずれの受光機構３６を選択してＡＦＥ４３と接続させる場合であっても、互いに等しいものとされている。なお、切替信号Ｓは、切り替える伝送路に応じて異なる信号とされているものであってもよく、本実施例の構成に限定されるものではない。

ＡＦＥ４３は、入力されたアナログ受光信号Ｉａの増幅・ノイズ除去等を適宜行い、そのアナログ受光信号ＩａをＡＤ変換することでデジタル受光信号Ｉｄを生成し、そのデジタル受光信号Ｉｄを出力する。このＡＦＥ４３は、駆動回路４１から変換タイミング信号Ｔｄが入力されることで、受光機構３６から出力された信号から各画素に相当する箇所を適切に抜き出してアナログ受光信号Ｉａを判別し、そのアナログ受光信号ＩａをＡＤ変換してデジタル受光信号Ｉｄを生成する。この変換タイミング信号Ｔｄは、各受光機構３６に送られる出力駆動信号Ｄｏと同期している。ＡＦＥ４３は、ＣＰＵ４４に接続されており、生成したデジタル受光信号ＩｄをＣＰＵ４４へと出力する。なお、ＡＦＥ４３は、入力されたアナログ受光信号Ｉａや生成したデジタル受光信号Ｉｄを一時的に記憶する機能を有するものではないので、上記した動作を各受光素子（画素）からのアナログ受光信号Ｉａ毎に行い、デジタル受光信号Ｉｄを生成する度にＣＰＵ４４へと出力する。以下では、デジタル受光信号Ｉｄを個別に表示する場合には、第１受光機構３６１での受光に基づくものを第１デジタル受光信号Ｉｄ１とし、第２受光機構３６２での受光に基づくものを第２デジタル受光信号Ｉｄ２とし、第３受光機構３６３での受光に基づくものを第３デジタル受光信号Ｉｄ３とし、第４受光機構３６４での受光に基づくものを第４デジタル受光信号Ｉｄ４とする。

そのＣＰＵ４４は、駆動回路４１から取得タイミング信号Ｔｇが入力されることで、入力されたデジタル受光信号Ｉｄを取得する。この取得タイミング信号Ｔｇは、各ＡＦＥ４３に送られる変換タイミング信号Ｔｄと同期している。このため、ＣＰＵ４４は、単一の受光機構３６が取得したアナログ画像データとしての１ライン分のアナログ受光信号Ｉａに対応するデジタル受光信号Ｉｄが連続して入力されることにより、１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄからなるデジタル画像データとして取り扱うことができる。

次に、本発明に係る本実施例の角度検出装置３０の制御機構３３（そのＣＰＵ４４）において実行される、角度検出のためのデータ処理について、図９を用いて説明する。その図９は、本実施例におけるＣＰＵ４４にて実行されるデータ処理（データ処理方法）を示すフローチャートである。このデータ処理（データ処理方法）は、ＣＰＵ４４の内蔵する記憶部もしくは当該ＣＰＵ４４の外部に設けられた記憶部に記憶されたプログラムに基づいて、ＣＰＵ４４が実行する。以下では、このデータ処理（データ処理方法）としての図９のフローチャートの各ステップ（各工程）について説明する。この図９のフローチャートは、角度検出装置３０を用いて角度検出を行う要求が為されると開始される。その角度検出を行う要求は、本実施例では、制御ユニット２２（図２参照）から角度検出装置３０の制御機構３３（そのＣＰＵ４４）へと為される。

ステップＳ１では、４つの検出機構で同時に検出してステップＳ２へ進む。このステップＳ１では、４つの検出機構、すなわち４つの発光機構３５と受光機構３６との組み合わせのそれぞれにおいて、４つの受光機構３６から同時に光を出射させて、対応する位置の目盛盤３４の各スリット３７を透過した光を、４つの受光機構３６で受光する。これにより、４つの受光機構３６では、検出値（アナログ受光信号Ｉａ）を同時に取得（蓄積）する。

ステップＳ２では、ステップＳ１での４つの検出機構で同時に検出することに続き、変数ｎを１に設定して、ステップＳ３へ進む。このステップＳ２では、新たにデータ処理（データ処理方法）を実行するために、変数ｎを１とする。

ステップＳ３では、ステップＳ２での変数ｎを１に設定すること、あるいは、ステップＳ６での変数ｎ（その現状の値）に１を加算して新たな変数ｎとすること、に続き、接続する受光機構３６を選択して、ステップＳ４へ進む。このステップＳ３では、設けられた受光機構３６の選定のための変数をｎとして、第ｎ受光機構３６を選択するものとし、その第ｎ受光機構３６とＡＦＥ４３とを接続させる。この変数ｎは、ステップＳ２により１（初期値）とされていることから、この図９のフローチャートが始まってから最初にステップＳ３へと進んだ時点では１（初期値）とされている。

ステップＳ４では、ステップＳ３での接続する受光機構３６を選択することに続き、選択した受光機構３６で取得した検出値（アナログ受光信号Ｉａ）のデータ処理を実行して、ステップＳ５へ進む。このステップＳ４では、選択した受光機構３６から１ライン分のアナログ受光信号ＩａをＡＦＥ４３に出力させ、そのＡＦＥ４３で増幅・ノイズ除去等を行った後にデジタル受光信号Ｉｄを生成させ、生成した１ライン分のデジタル受光信号ＩｄをＣＰＵ４４に出力させる。

ステップＳ５では、ステップＳ４での選択した受光機構３６で取得した検出値（アナログ受光信号Ｉａ）のデータ処理を実行することに続き、変数ｎが受光機構３６の個数と等しいか否かを判断し、Ｙｅｓの場合はデータ処理（データ処理方法）を終了し、Ｎｏの場合はステップＳ６へ進む。このステップＳ５では、変数ｎが受光機構３６の個数と等しいか否か、すなわち取得した検出値（アナログ受光信号Ｉａ）のデータ処理（ステップＳ５）を全ての受光機構３６に対して行ったか否かを判断する。すなわち、ステップＳ５では、変数ｎが受光機構３６の個数と等しい場合にはデータ処理を全ての受光機構３６に対して行ったものと判断し、等しくない場合にはデータ処理を全ての受光機構３６に対して行っていないものと判断する。そして、ステップＳ５では、全ての受光機構３６に対してデータ処理を行った場合にはこのフローチャートを終了し、まだデータ処理を行っていない受光機構３６がある場合にはステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、ステップＳ５での変数ｎが受光機構３６の個数と等しくないとの判断に続き、変数ｎ（その現状の値）に１を加算して新たな変数ｎとして（ｎ＝ｎ＋１）、ステップＳ３へと戻る。このステップＳ６では、データ処理を行っていない受光機構３６があることから、その残りの受光機構３６に対するデータ処理を行うために、変数ｎを１つ増やすとともにステップＳ３からの流れを繰り返させる。

次に、角度検出装置３０における角度（水平角および鉛直角）の検出のための動作（角度検出制御）を、図１０のタイミングチャートを用いて説明する。なお、この図１０では、各信号が出力される相対的なタイミングを示すものであり、各信号の態様（特に、出力駆動信号Ｄｏ、各アナログ受光信号Ｉａ、変換タイミング信号Ｔｄ、各デジタル受光信号Ｉｄ、取得タイミング信号Ｔｇ）は実際の信号の態様と必ずしも一致するものではない。

図９のフローチャートにおいて、ステップＳ１に進むことで、先ず、時刻ｔ１において、制御機構３３の駆動回路４１から４つの受光機構３６への蓄積駆動信号Ｄｄの出力が開始される。その後、時刻ｔ２において駆動回路４１から各発光機構３５（３５１〜３５４）に対してそれぞれ異なる発光信号Ｌ（Ｌ１〜Ｌ４）が出力され、時刻ｔ３において各発光信号Ｌ（Ｌ１〜Ｌ４）の出力が停止される。そして、時刻ｔ４において、駆動回路４１から４つの受光機構３６への蓄積駆動信号Ｄｄの出力が停止される。これにより、４つの発光機構３５から同時に出射された光が、目盛盤３４の各スリット３７を透過して対応する受光機構３６で同時に受光され、その受光機構３６において受光量に応じたアナログ受光信号Ｉａ（Ｉａ１〜Ｉａ４）が生成されて保持される。

そして、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ３に進むことで、時刻ｔ４において、駆動回路４１から信号切替部４２へと切替信号Ｓが出力される（図７および図１１参照）。これにより、信号切替部４２は、第１受光機構３６１とＡＦＥ４３とを接続する。加えて、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ４に進むことで、時刻ｔ４において、駆動回路４１から第１受光機構３６１への第１出力駆動信号Ｄｏ１の出力が開始され、かつ、駆動回路４１からＡＦＥ４３への変換タイミング信号Ｔｄの出力が開始されるとともに、駆動回路４１からＣＰＵ４４への取得タイミング信号Ｔｇの出力が開始される（図７および図１１参照）。その後、時刻ｔ５において、駆動回路４１から第１受光機構３６１への第１出力駆動信号Ｄｏ１の出力が終了される（図７および図１１参照）。

これにより、第１受光機構３６１は、時刻ｔ４から時刻ｔ５において、保持するアナログ画像データとしての１ライン分の第１アナログ受光信号Ｉａ１を一括してＡＦＥ４３に出力する（図７および図１１参照）。そのＡＦＥ４３は、時刻ｔ４から時刻ｔ５において、入力された第１アナログ受光信号Ｉａ１を増幅・ノイズ除去等を行った後にＡＤ変換して第１デジタル受光信号Ｉｄ１を生成し、その第１デジタル受光信号Ｉｄ１をＣＰＵ４４に出力する（図７および図１１参照）。そのＣＰＵ４４は、１ライン分の第１アナログ受光信号Ｉａ１に基づく第１デジタル受光信号Ｉｄ１が一括して入力されることから、第１受光機構３６１での受光に基づく１ライン分の第１デジタル受光信号Ｉｄ１すなわちデジタル画像データを取得する。

そして、第１受光機構３６１のみのデータ処理が終了している場面であることから、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ３に進むことで、時刻ｔ５において、駆動回路４１から信号切替部４２へと切替信号Ｓが出力される（図７および図１１参照）。これにより、信号切替部４２は、第１受光機構３６１に替えて、第２受光機構３６２とＡＦＥ４３とを接続する。加えて、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ４に進むことで、時刻ｔ５において、駆動回路４１から第２受光機構３６２への第２出力駆動信号Ｄｏ２の出力が開始され、時刻ｔ６において、駆動回路４１から第２受光機構３６２への第２出力駆動信号Ｄｏ２の出力が終了される（図７および図１１参照）。これにより、第２受光機構３６２は、時刻ｔ５から時刻ｔ６において、保持するアナログ画像データとしての１ライン分の第２アナログ受光信号Ｉａ２をＡＦＥ４３に出力する（図７および図１１参照）。そのＡＦＥ４３は、時刻ｔ５から時刻ｔ６において、入力された第２アナログ受光信号Ｉａ２を増幅・ノイズ除去等を行った後にＡＤ変換して第２デジタル受光信号Ｉｄ２を生成し、その第２デジタル受光信号Ｉｄ２をＣＰＵ４４に出力する（図７および図１１参照）。そのＣＰＵ４４は、１ライン分の第２アナログ受光信号Ｉａ２に基づく第２デジタル受光信号Ｉｄ２が一括して入力されることから、第２受光機構３６２での受光に基づく１ライン分の第２デジタル受光信号Ｉｄ２すなわちデジタル画像データを取得する。

そして、第１受光機構３６１および第２受光機構３６２のデータ処理が終了している場面であることから、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ３に進むことで、時刻ｔ６において、駆動回路４１から信号切替部４２へと切替信号Ｓが出力される（図７および図１１参照）。これにより、信号切替部４２は、第２受光機構３６２に替えて、第３受光機構３６３とＡＦＥ４３とを接続する。加えて、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ４に進むことで、時刻ｔ６において、駆動回路４１から第３受光機構３６３への第３出力駆動信号Ｄｏ３の出力が開始され、時刻ｔ７において、駆動回路４１から第３受光機構３６３への第３出力駆動信号Ｄｏ３の出力が終了される（図７および図１１参照）。これにより、第３受光機構３６３は、時刻ｔ６から時刻ｔ７において、保持するアナログ画像データとしての１ライン分の第３アナログ受光信号Ｉａ３をＡＦＥ４３に出力する（図７および図１１参照）。そのＡＦＥ４３は、時刻ｔ６から時刻ｔ７において、入力された第３アナログ受光信号Ｉａ３を増幅・ノイズ除去等を行った後にＡＤ変換して第３デジタル受光信号Ｉｄ３を生成し、その第３デジタル受光信号Ｉｄ３をＣＰＵ４４に出力する（図７および図１１参照）。そのＣＰＵ４４は、１ライン分の第３アナログ受光信号Ｉａ３に基づく第３デジタル受光信号Ｉｄ３が一括して入力されることから、第３受光機構３６３での受光に基づく１ライン分の第３デジタル受光信号Ｉｄ３すなわちデジタル画像データを取得する。

そして、第１受光機構３６１、第２受光機構３６２および第３受光機構３６３のデータ処理が終了している場面であることから、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ３に進むことで、時刻ｔ７において、駆動回路４１から信号切替部４２へと切替信号Ｓが出力される（図７および図１１参照）。これにより、信号切替部４２は、第３受光機構３６３に替えて、第４受光機構３６４とＡＦＥ４３とを接続する。加えて、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ４に進むことで、時刻ｔ７において、駆動回路４１から第４受光機構３６４への第４出力駆動信号Ｄｏ４の出力が開始され、時刻ｔ８において、駆動回路４１から第４受光機構３６４への第４出力駆動信号Ｄｏ４の出力が終了される（図７および図１１参照）。これにより、第４受光機構３６４は、時刻ｔ７から時刻ｔ８において、保持するアナログ画像データとしての１ライン分の第４アナログ受光信号Ｉａ４をＡＦＥ４３に出力する（図７および図１１参照）。そのＡＦＥ４３は、時刻ｔ７から時刻ｔ８において、入力された第４アナログ受光信号Ｉａ４を増幅・ノイズ除去等を行った後にＡＤ変換して第４デジタル受光信号Ｉｄ４を生成し、その第４デジタル受光信号Ｉｄ４をＣＰＵ４４に出力する（図７および図１１参照）。そのＣＰＵ４４は、１ライン分の第４アナログ受光信号Ｉａ４に基づく第４デジタル受光信号Ｉｄ４が一括して入力されることから、第４受光機構３６４での受光に基づく１ライン分の第４デジタル受光信号Ｉｄ４すなわちデジタル画像データを取得する。すると、全ての受光機構３６のデータ処理が終了したことから、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ５でその旨を判断することで、データ処理を終了する。

このように、角度検出装置３０では、時刻ｔ１から時刻ｔ４において、４つの受光機構３６から出射されて対応する位置の目盛盤３４（３４１、３４２）の各スリット３７を透過した光を、４つの受光機構３６で受光する。このとき、各受光機構３６は、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間で光を出射していることから、各受光機構３６では同時に目盛盤３４の各スリット３７を透過した光を取得していることとなる。そして、角度検出装置３０の制御機構３３では、図１１に示す信号の流れにより、各受光機構３６で取得した１ライン分のアナログ受光信号Ｉａ（アナログ画像データ）に基づく１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（デジタル画像データ）をＣＰＵ４４が取得する。なお、この図１１では、制御機構３３において、信号切替部４２が単に伝送路を切り替えるものであって、各受光機構３６からの信号の処理等を行うものではないことから、この信号切替部４２を省略して示している。

先ず、第１受光機構３６１からのアナログ画像データとしての１ライン分の第１アナログ受光信号Ｉａ１が、ＡＦＥ４３を経て、１ライン分の第１デジタル受光信号Ｉｄ１（デジタル画像データ）としてＣＰＵ４４に出力される。このとき、ＡＦＥ４３は、各受光素子（画素）からのアナログ受光信号Ｉａ毎に第１デジタル受光信号Ｉｄ１に変換してＣＰＵ４４へと出力し、ＣＰＵ４４は、入力された第１デジタル受光信号Ｉｄ１毎に取得する。このため、ＣＰＵ４４では、第１受光機構３６１からＡＦＥ４３を経て１ライン分の第１デジタル受光信号Ｉｄ１（デジタル画像データ）を取得するためには、１ライン分のデータ処理のための時間を要する。その後、第２受光機構３６２からのアナログ画像データとしての１ライン分の第２アナログ受光信号Ｉａ２が、ＡＦＥ４３を経て、１ライン分の第２デジタル受光信号Ｉｄ２（デジタル画像データ）としてＣＰＵ４４に出力される。そして、第３受光機構３６３からのアナログ画像データとしての１ライン分の第３アナログ受光信号Ｉａ３が、ＡＦＥ４３を経て、１ライン分の第３デジタル受光信号Ｉｄ３（デジタル画像データ）としてＣＰＵ４４に出力される。最後に、第４受光機構３６４からのアナログ画像データとしての１ライン分の第４アナログ受光信号Ｉａ４が、ＡＦＥ４３を経て、１ライン分の第４デジタル受光信号Ｉｄ４（デジタル画像データ）としてＣＰＵ４４に出力される。

このとき、第２受光機構３６２、第３受光機構３６３、第４受光機構３６４では、自らよりも先に出力される各デジタル画像データの取得のための処理に要する時間だけ、取得（蓄積）した検出値としてのアナログ受光信号Ｉａの出力を待つこととなる。しかしながら、本願発明の角度検出装置３０では、各受光機構３６としてＣＭＯＳイメージセンサを用いており、取得（蓄積）した検出値（アナログ受光信号Ｉａ）の劣化を防止しつつ保持することができる。このため、第２受光機構３６２、第３受光機構３６３、第４受光機構３６４では、取得（蓄積）してからアナログ受光信号Ｉａを出力するまでに時間を置くものであっても、角度検出の精度に影響を及ぼすことはない。

このように、角度検出装置３０（制御機構３３）では、４つの受光機構３６からの１ライン分のアナログ受光信号Ｉａ（アナログ画像データ）を順にＡＦＥ４３を経てＣＰＵ４４へと出力することで、ＣＰＵ４４が４つの受光機構３６での受光に基づく４ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（４つの受光機構３６で取得したデジタル画像データ）を取得する。このとき、制御機構３３では、信号切替部４２で各受光機構３６からＡＦＥ４３への伝送路を切り替えることにより、４つの受光機構３６が順に１ライン分のアナログ受光信号Ｉａ（アナログ画像データ）をＡＦＥ４３に出力することを可能としている。このため、制御機構３３（角度検出装置３０）では、単一のＡＦＥ４３を用いるだけで、４つの受光機構３６が同時に取得した４ライン分のアナログ受光信号Ｉａ（アナログ画像データ）に対応する４ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（デジタル画像データ）をＣＰＵ４４に取得させることができる。このとき、制御機構３３では、４ライン分のデータ処理のための時間で、４ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（４つの受光機構３６で取得したデジタル画像データ）をＣＰＵ４４に取得させることができる。そのＣＰＵ４４は、４つの１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（４つの受光機構３６で取得したデジタル画像データ）に基づいて、望遠鏡部１４における視準方向の水平角と、望遠鏡部１４における視準方向の鉛直角と、を算出する。これにより、角度検出装置３０では、水平測角部３１での検出値としての望遠鏡部１４における視準方向の水平角と、鉛直測角部３２での検出値としての望遠鏡部１４における視準方向の鉛直角と、を高い精度で検出（測角）することができる。

次に、複数の受光機構３６を用いて角度を検出する角度検出装置の従来の技術の課題について、図１２および図１３で示す角度検出装置５０を用いて説明する。この角度検出装置５０は、角度検出装置３０と同様に測量装置１０の望遠鏡部１４における視準方向の水平角と、その望遠鏡部１４における視準方向の鉛直角と、を検出（測角）すべく設けられているものとする。角度検出装置５０は、制御機構５１における各部の構成が角度検出装置３０の制御機構３３とは異なることを除くと等しい構成であることから、等しい構成の個所には角度検出装置３０（測量装置１０）と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

角度検出装置５０では、図１２に示すように、制御機構５１が、駆動回路５２と４つのＡＦＥ５３と４つのデジタルデータ記憶部５４とＣＰＵ５５とを有する。その駆動回路５２と各ＡＦＥ５３とＣＰＵ５５とは、角度検出装置３０の制御機構３３における駆動回路４１やＡＦＥ４３やＣＰＵ４４と基本的に等しいものである。

その４つのＡＦＥ５３は、４つの受光機構３６で取得したアナログ受光信号Ｉａを同時に処理するために、その各受光機構３６に個別に対応して設けられている。この４つのＡＦＥ５３は、個別に述べる場合には、第１受光機構３６１に接続されたものを第１ＡＦＥ５３１とし、第２受光機構３６２に接続されたものを第２ＡＦＥ５３２とし、第３受光機構３６３に接続されたものを第３ＡＦＥ５３３とし、第４受光機構３６４に接続されたものを第４ＡＦＥ５３４とする。

４つのデジタルデータ記憶部５４は、４つのＡＦＥ５３に個別に対応して設けられており、対応するＡＦＥ５３で生成されたデジタル受光信号Ｉｄを取得しつつ一時的に保持する。この４つのデジタルデータ記憶部５４は、個別に述べる場合には、第１ＡＦＥ５３１に接続されたものを第１デジタルデータ記憶部５４１とし、第２ＡＦＥ５３２に接続されたものを第２デジタルデータ記憶部５４２とし、第３ＡＦＥ５３３に接続されたものを第３デジタルデータ記憶部５４３とし、第４ＡＦＥ５３４に接続されたものを第４デジタルデータ記憶部５４４とする。この各デジタルデータ記憶部５４では、駆動回路５２から取得タイミング信号Ｔｇ（Ｔｇ１〜Ｔｇ４）が入力されることで、入力されたデジタル受光信号Ｉｄを取得して一時的に保持する。

この制御機構５１（角度検出装置５０）では、制御機構３３（角度検出装置３０）と同様に、駆動回路５２から各発光機構３５（３５１〜３５４）に発光信号Ｌ（Ｌ１〜Ｌ４）が出力されるとともに各受光機構３６（３６１〜３６４）に蓄積駆動信号Ｄｄが出力されることで、各受光機構３６が受光量に応じたアナログ受光信号Ｉａ（Ｉａ１〜Ｉａ４）を生成する。すると、制御機構５１（角度検出装置５０）では、駆動回路５２から各受光機構３６（３６１〜３６４）に出力駆動信号Ｄｏ（Ｄｏ１〜Ｄｏ４）の出力が開始され、駆動回路５２から各ＡＦＥ５３（５３１〜５３４）に変換タイミング信号Ｔｄ（Ｔｄ１〜Ｔｄ４）が出力され、駆動回路５２から各デジタルデータ記憶部５４（５４１〜５４４）に取得タイミング信号Ｔｇ（Ｔｇ１〜Ｔｇ４）が出力される。すると、各受光機構３６からアナログ受光信号Ｉａが対応するＡＦＥ５３に出力され、その各ＡＦＥ５３で増幅・ノイズ除去等を行ってからデジタル受光信号Ｉｄ（Ｉｄ１〜Ｉｄ４）を生成し、そのデジタル受光信号Ｉｄが各ＡＦＥ５３から対応するデジタルデータ記憶部５４に出力されて記憶される。これにより、制御機構５１（角度検出装置５０）では、各デジタルデータ記憶部５４に、対応する受光機構３６での受光に基づく１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（デジタル画像データ）を記憶させることができる。そして、各デジタルデータ記憶部５４は、ＣＰＵ５５の制御下で、デジタル画像データとしての１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（Ｉｄ１〜Ｉｄ４）を順にＣＰＵ５５へと出力する。これにより、ＣＰＵ５５は、４つの受光機構３６での受光に基づく１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（４つの受光機構３６で取得したデジタル画像データ）を取得する。

このように、角度検出装置５０では、角度検出装置３０と同様に、４つの受光機構３６から出射されて対応する位置の目盛盤３４（３４１、３４２）の各スリット３７を透過した光を、４つの受光機構３６で受光する。そして、角度検出装置５０の制御機構５１では、図１３に示す信号の流れにより、各受光機構３６で取得した１ライン分のアナログ受光信号Ｉａ（アナログ画像データ）に基づく１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（４つの受光機構３６で取得したデジタル画像データ）をＣＰＵ５５が取得する。

先ず、４つの受光機構３６からのアナログ画像データとしての１ライン分の第１アナログ受光信号Ｉａ１が、対応するＡＦＥ５３を経て、１ライン分の第１デジタル受光信号Ｉｄ１（デジタル画像データ）として対応するデジタルデータ記憶部５４に同時に出力される。このとき、４つのＡＦＥ５３は、各受光素子（画素）からのアナログ受光信号Ｉａ毎にデジタル受光信号Ｉｄに変換してデジタルデータ記憶部５４へと出力し、デジタルデータ記憶部５４が入力されたデジタル受光信号Ｉｄ毎に取得して記憶する。このため、各デジタルデータ記憶部５４では、対応する受光機構３６から対応するＡＦＥ５３を経て１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（デジタル画像データ）を取得するためには、１ライン分のデータ処理のための時間を要する。そして、４つのデジタルデータ記憶部５４では、１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（デジタル画像データ）を取得する動作が同時に為されることから、１ライン分のデータ処理のための時間で、それぞれが対応する受光機構３６でのデジタル画像データを取得することができる。

その後、第１デジタルデータ記憶部５４１から、第１受光機構３６１での受光に基づく１ライン分の第１デジタル受光信号Ｉｄ１（デジタル画像データ）が、ＣＰＵ５５に出力される。次に、第２デジタルデータ記憶部５４２から、第２受光機構３６２での受光に基づく１ライン分の第２デジタル受光信号Ｉｄ２（デジタル画像データ）が、ＣＰＵ５５に出力される。そして、第３デジタルデータ記憶部５４３から、第３受光機構３６３での受光に基づく１ライン分の第３デジタル受光信号Ｉｄ３（デジタル画像データ）が、ＣＰＵ５５に出力される。最後に、第４デジタルデータ記憶部５４４から、第４受光機構３６４での受光に基づく１ライン分の第４デジタル受光信号Ｉｄ４（デジタル画像データ）が、ＣＰＵ５５に出力される。このように、各デジタルデータ記憶部５４から順にＣＰＵ５５へと１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（デジタル画像データ）が出力されるので、それぞれが１ライン分のデータ転送のための時間と切り換えのための時間とを要して、ＣＰＵ５５は、入力された各デジタル受光信号Ｉｄを取得する。このため、ＣＰＵ５５では、４つの受光機構３６での受光に基づく４ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（デジタル画像データ）を取得するために、１ライン分のデータ処理のための時間と、４ライン分のデータ転送のための時間およびその切り換えのための時間と、を要する。

このように、制御機構５１（角度検出装置５０）では、４つの受光機構３６に個別に対応して４つのＡＦＥ５３を設けることにより、４つの受光機構３６が同時に１ライン分のアナログ受光信号Ｉａ（アナログ画像データ）を出力して同時にデータ処理を行うことを可能としている。ところが、各ＡＦＥ５３が入力されたアナログ受光信号Ｉａや生成したデジタル受光信号Ｉｄを一時的に記憶する機能を有するものではないことから、４つのＡＦＥ５３が同時にデジタル受光信号Ｉｄを生成すると、各ＡＦＥ５３から異なる受光機構３６での受光に基づくデジタル受光信号Ｉｄが一斉にＣＰＵ５５に出力される。すると、ＣＰＵ５５では、入力された各デジタル受光信号Ｉｄがいずれのデジタル画像データを構成するものであるのかの判別ができなくなり、各受光機構３６での受光に基づく４ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（デジタル画像データ）として取り扱うことが困難となってしまう。このため、制御機構５１（角度検出装置５０）では、４つのＡＦＥ５３に個別に対応して４つのデジタルデータ記憶部５４を設け、各ＡＦＥ５３で同時にデータ処理を行いつつ各デジタルデータ記憶部５４で対応する１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（デジタル画像データ）を一時的に記憶させる。そして、各デジタルデータ記憶部５４から、順に１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（デジタル画像データ）をＣＰＵ５５へと出力させる。これにより、制御機構５１（角度検出装置５０）では、各受光機構３６での受光に基づく４ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（４つの受光機構３６で取得したデジタル画像データ）をＣＰＵ５５が取得することができる。

しかしながら、角度検出装置５０（制御機構５１）では、受光機構３６と等しい個数だけ、ＡＦＥ５３およびデジタルデータ記憶部５４を設ける必要があるので、回路規模の増大を招いてしまう。加えて、角度検出装置５０（制御機構５１）では、４ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（４つの受光機構３６で取得したデジタル画像データ）をＣＰＵ５５に取得させるために、１ライン分のデータ処理のための時間と、４ライン分のデータ転送のための時間およびその切り換えのための時間と、を要することとなる。

これに対して、本発明に係る角度検出装置の一実施例としての角度検出装置３０では、制御機構３３において、各発光機構３５を同時に発光させて各受光機構３６で受光させた後、各受光機構３６のいずれか１つからＡＦＥ４３へと１ライン分の（受光領域の全域に渡る）アナログ受光信号Ｉａを出力させ、それに基づきＡＦＥ４３で生成したデジタル受光信号ＩｄをＣＰＵ４４（演算処理部）へと入力させる工程を、すべての受光機構３６に対して順に行う。これにより、角度検出装置３０では、単一のＡＦＥ４３を用いるだけで、４つの受光機構３６が同時に取得した４ライン分のアナログ受光信号Ｉａ（４つの受光機構３６で取得したアナログ画像データ）に対応する４ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（４つの受光機構３６で取得したデジタル画像データ）をＣＰＵ４４に取得させることができる。このため、角度検出装置３０では、受光機構３６の数と同じ数のＡＦＥ４３を設ける必要がないので回路規模の増大を抑制することができるとともに、４つの発光機構３５を用いて同じ時点での角度検出を可能とすることができる。

また、角度検出装置３０では、複数の受光機構３６のいずれか１つからＡＦＥ４３へと１ライン分のアナログ受光信号Ｉａを出力させて生成したデジタル受光信号ＩｄをＣＰＵ４４（演算処理部）へと入力させる工程を、すべての受光機構３６に対して順に行うものであることから、受光機構３６の数よりもＡＦＥ４３の数を少なくすることを可能としつつ、その複数の受光機構３６を用いて同じ時点での角度検出を可能とすることができる。このため、角度検出装置３０では、受光機構３６の数よりもＡＦＥ４３の数が少ないものであれば、設ける装置や用いる場所等に応じて、受光機構３６の数を増減させたりＡＦＥ４３の数を増やしたりすることができるので、設計自由度を高めることができる。

さらに、角度検出装置３０では、信号切替部４２を設けることにより、４つの受光機構３６のいずれか１つからＡＦＥ４３へと１ライン分のアナログ受光信号Ｉａ（アナログ画像データ）を出力させることを可能としている。その信号切替部４２は、４つの受光機構３６のいずれか１つとＡＦＥ４３とを選択可能に接続するものであることから、回路規模を殆ど増大させることはない。また、信号切替部４２は、切替信号Ｓを受けると、４つの受光機構３６のうちのいずれか１つを選択してＡＦＥ４３に接続するものであることから、伝送路の選択および切り替えを容易なものとすることができる。このため、角度検出装置３０では、回路規模の増大を抑制しつつ、簡易な構成で４つの受光機構３６のいずれか１つからＡＦＥ４３へと１ライン分のアナログ受光信号Ｉａ（アナログ画像データ）を出力させることを可能とすることができる。

角度検出装置３０では、４つの受光機構３６が、検出値を取得（蓄積）してからその検出値（アナログ受光信号Ｉａ）を出力するまでの間、その検出値（アナログ受光信号Ｉａ）の劣化を防止することができるものとされている。このため、角度検出装置３０では、４つの受光機構３６が同時に受光した後に自らの順番が来るまでの間、各受光機構３６が取得（蓄積）した検出値（アナログ受光信号Ｉａ）の出力を待つこととなるが、角度検出の精度が低減することを防止することができる。換言すると、検出値（アナログ受光信号Ｉａ）の劣化を防止することができない複数の受光機構３６を用いつつ単一のＡＦＥ４３を用いるものとすると、角度検出の精度を確保するためには、各受光機構３６が順に受光してＡＦＥ４３へとアナログ受光信号Ｉａを出力する必要がある。このため、４つの発光機構３５を用いて同じ時点で角度検出することができなくなってしまう。このことから、角度検出装置３０では、単一のＡＦＥ４３を用いるものとしつつ、同じ時点での角度検出を精度良く行うことができる。

角度検出装置３０では、ＣＭＯＳイメージセンサを用いて各受光機構３６を構成することにより、検出値を取得（蓄積）してからその検出値（アナログ受光信号Ｉａ）を出力するまでの間、その検出値（アナログ受光信号Ｉａ）の劣化を防止することを可能としている。このため、角度検出装置３０では、一般的に用いられる受光素子であるＣＭＯＳイメージセンサを用いて各受光機構３６を構成しているので、容易に実現することができる。ここで、角度検出装置３０では、一般的に用いられる受光素子としてＣＣＤイメージセンサを用いて各受光機構３６を構成することも考えられる。しかしながら、ＣＣＤイメージセンサでは、各受光素子（各画素）が光を受光すると各受光素子（各画素）が受光量に応じた量の電荷を蓄積し、その電荷を保つことにより検出値を保つものであることから、ノイズ等の影響を受けやすく、検出値（アナログ受光信号Ｉａ）の劣化を防止することが困難である。このことから、ＣＣＤイメージセンサを用いて各受光機構３６を構成すると、４つの発光機構３５を用いて同じ時点で角度検出するためには、上述した角度検出装置５０のような構成とする必要があり、回路規模の増大を招いてしまう。このことから、角度検出装置３０では、回路規模の増大を抑制するとともに、単一のＡＦＥ４３を用いるものとしつつ、同じ時点での角度検出を精度良く行うことができる。

角度検出装置３０では、単一のＡＦＥ４３を用いる構成であるにも拘らず、４ライン分のデータ処理のための時間で、４ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（４つの受光機構３６で取得したデジタル画像データ）をＣＰＵ４４に取得させることができる。このため、角度検出装置３０では、４つのＡＦＥ５３を用いる角度検出装置５０と比較して、４つの発光機構３５を用いて同じ時点での角度検出を可能としつつ回路規模の増大を抑制することができるにも拘わらず、全体としてのデータ処理の速度を高めることができる。

角度検出装置３０では、４つの各受光機構３６に互いに等しい蓄積駆動信号Ｄｄを送ることにより、各受光機構３６を同時に受光させている。このため、角度検出装置３０では、簡易な構成および簡易な制御で各受光機構３６を同時に受光させることができ、より適切に同じ時点で角度検出することができる。

角度検出装置３０では、制御機構３３（その駆動回路４１）が、各発光機構３５の個体差を無くすべく発光強度の調整する発光信号Ｌ（Ｌ１〜Ｌ４）を各発光機構３５に個別にかつ同時に送っている。このため、角度検出装置３０では、簡易な構成および簡易な制御で各発光機構３５から同時に光を出射させることができ、より適切に同じ時点で角度検出することができる。

角度検出装置３０では、対を為す発光機構３５および受光機構３６（検出機構）が、目盛盤３４の回転中心に関して回転対称となる位置で２組設けられていることから、目盛盤３４の軸ブレに起因する角度検出誤差を打ち消して角度検出することができる。そして、角度検出装置３０では、同時に受光させた２組の受光機構３６からの２ライン分のアナログ受光信号Ｉａ（２つの受光機構３６で取得したアナログ画像データ）に対応する２ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（２つの受光機構３６で取得したデジタル画像データ）をＣＰＵ４４に取得させることができる。このため、角度検出装置３０では、より適切に角度検出することができる。

測量装置１０では、角度検出装置３０を搭載するものであることから、上記した各効果を得ることができるとともに、測量ユニットによる方向の測定をより適切なものとすることができる。

測量装置１０では、角度検出装置３０により望遠鏡部１４の視準方向における水平角と鉛直角とを検出することから、各受光機構３６を同時に受光させて水平角と鉛直角とを検出することができるので、望遠鏡部１４が視準方向を変化させている途中の時点であっても適切に水平角と鉛直角とを検出することができる。このため、測量装置１０では、より使い勝手を向上させることができる。

したがって、本発明に係る角度検出装置の一実施例としての角度検出装置３０では、回路規模の増大を抑制しつつ、複数の受光機構３６を用いて同じ時点で角度検出を行うことができる。

なお、上記した実施例では、本発明に係る角度検出装置の一実施例としての角度検出装置３０について説明したが、複数の発光機構と、目盛盤を挟んで前記各発光機構と対を為し直線状の受光領域を有する複数の受光機構と、前記各発光機構および前記各受光機構を制御する制御機構と、を備え、前記制御機構は、前記各受光機構から受けたアナログ受光信号をデジタル受光信号に変換するアナログフロントエンドと、前記デジタル受光信号を用いて前記目盛盤の回転姿勢を検出する演算処理部と、を有し、前記制御機構では、前記各発光機構を同時に発光させて前記各受光機構で受光させた後、前記各受光機構のいずれか１つから前記アナログフロントエンドへと前記受光領域の全域に渡る前記アナログ受光信号を出力させて生成した前記デジタル受光信号を前記演算処理部へと入力させる工程を、すべての前記受光機構に対して順に行う角度検出装置であればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

また、上記した実施例では、４つの受光機構３６に対して１つのＡＦＥ４３を設ける構成としている。しかしながら、各受光機構３６のいずれか１つからＡＦＥ４３へと１ライン分の（受光領域の全域に渡る）アナログ受光信号Ｉａを出力させて生成したデジタル受光信号ＩｄをＣＰＵ４４（演算処理部）へと入力させる工程を、すべての受光機構３６に対して順に行うものであればよいので、受光機構３６の数よりもＡＦＥ４３の数が少ない構成であればよい。この一例としての角度検出装置３０Ａの構成を図１４に示す。この角度検出装置３０Ａでは、第１受光機構３６１および第２受光機構３６２（水平測角部３１）に対応して第１ＡＦＥ４３Ａ１を設けるとともに、第３受光機構３６３および第４受光機構３６４（鉛直測角部３２）に対応して第２ＡＦＥ４３Ａ２を設けている。これに伴って、第１受光機構３６１および第２受光機構３６２のいずれか一方と第１ＡＦＥ４３Ａ１とを選択的に接続する第１信号切替部４２Ａ１と、第３受光機構３６３および第４受光機構３６４のいずれか一方と第２ＡＦＥ４３Ａ２とを選択的に接続する第２信号切替部４２Ａ２と、を設けている。この角度検出装置３０Ａでは、第１ＡＦＥ４３Ａ１と第２ＡＦＥ４３Ａ２とを選択的に動作させる必要があるので、基本的には角度検出装置３０と同じようにデータ処理を行うことができる。この角度検出装置３０Ａであっても、複数の受光機構３６を用いて同じ時点で角度検出を行うことができるとともに、受光機構３６と同じ数だけＡＦＥ４３Ａを設ける必要がないので、回路規模の増大を抑制することができる。

さらに、上記した実施例では、ＡＦＥ４３からＣＰＵ４４（演算処理部）へと１ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（デジタル画像データ）を出力する構成としていたが、求められる速度や用いるＣＰＵ（演算処理部）の能力によっては、図１５に示すように、角度検出装置５０のデジタルデータ記憶部５４と同様のデジタルデータ記憶部４５を、ＡＦＥ４３とＣＰＵ４４との間に設けるものとしてもよい。このデジタルデータ記憶部４５は、図７に示すＣＰＵ４４と同様に、ＡＦＥ４３から４つの受光機構３６での受光に基づく４ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（４つの受光機構３６で取得したデジタル画像データ）を取得する。そして、デジタルデータ記憶部４５は、その後に取得した４ライン分のデジタル受光信号Ｉｄ（４つの受光機構３６で取得したデジタル画像データ）をＣＰＵ４４に出力する。このような構成とした場合であっても、複数の受光機構３６を用いて同じ時点で角度検出を行うことができ、角度検出装置５０と比較して回路規模の増大を抑制することができる。

上記した実施例では、ＣＭＯＳイメージセンサを用いて各受光機構３６を構成していたが、各受光機構３６は検出値を取得（蓄積）してからその検出値（アナログ受光信号Ｉａ）を出力するまでの間、その検出値（アナログ受光信号Ｉａ）の劣化を防止することができるものであればよく、上記した実施例の構成に限定されるものではない。

上記した実施例では、対を為す発光機構３５から出射されて目盛盤３４の各スリット３７を透過した光を受光機構３６が受光する構成としていた。しかしながら、発光機構３５から出射した光を、対を為す受光機構３６で受光することで目盛盤３４における目盛を読み取るものであればよく、上記した実施例の構成に限定されるものではない。

上記した実施例では、対を為す発光機構３５および受光機構３６（検出機構）が、目盛盤３４の回転中心に関して１８０度回転対称となる位置で２組設けられていたが、目盛盤３４の軸ブレを打ち消すように目盛盤３４の回転中心に関して回転対称となる位置に設けられていればよく、上記した実施例の構成に限定されるものではない。

上記した実施例では、角度検出装置３０が、測量装置１０の望遠鏡部１４における視準方向の水平角と鉛直角との２つの角度を検出するものとされていたが、複数の受光機構３６を用いて同じ時点で角度を検出するものであれば、単一の角度（測量装置１０を例にすると望遠鏡部１４における視準方向の水平角または鉛直角のみ）を検出するものであってもよく、３つ以上の角度を検出するものであってもよく、上記した実施例の構成に限定されるものではない。

上記した実施例では、角度検出装置３０が、目盛盤３４の軸ブレを打ち消すように目盛盤３４の回転中心に関して回転対称となる位置に複数の組で設ける対向検出構成としていたが、単一の目盛盤３４に対して単一の発光機構３５および受光機構３６（検出機構）を設けるものであってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、角度検出装置３０を測量装置１０に設けていたが、複数の受光機構３６を用いて同じ時点で角度検出を行うことが求められるものであれば、他の装置に用いるものであってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

以上、本発明の角度検出装置および測量装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１０ 測量装置
１１ （測量ユニットの一例としての）整準部
１２ （測量ユニットの一例としての）基盤部
１３ （測量ユニットの一例としての）托架部
１４ （測量ユニットの一例としての）望遠鏡部
１８ （測量ユニットの一例としての）照星照門
１９ （測量ユニットの一例としての）第２望遠鏡
２１ （測量ユニットの一例としての）第１望遠鏡
２２ 制御ユニット
３０、３０Ａ 角度検出装置
３３ 制御機構
３４ 目盛盤
３５ 発光機構
３６ 受光機構
４２ 信号切替部
４３ アナログフロントエンド（ＡＦＥ）
４４ （演算処理部の一例としての）ＣＰＵ
４５ デジタルデータ記憶部
Ｉａ アナログ受光信号
Ｉｄ デジタル受光信号
Ｄｄ 蓄積駆動信号
Ｌ 発光信号
Ｓ 切替信号

Claims (7)

1. 複数の発光機構と、
   目盛盤を挟んで前記各発光機構と対を為し直線状の受光領域を有するＣＯＭＳイメージセンサを用いて構成された複数の受光機構と、
   前記各発光機構および前記各受光機構を制御する制御機構と、を備え、
   前記制御機構は、前記各受光機構から受けたアナログ受光信号をデジタル受光信号に変換する複数の前記受光機構よりも少ない数のアナログフロントエンドと、前記デジタル受光信号を用いて前記目盛盤の回転姿勢を検出する演算処理部と、前記各受光機構のいずれか１つと前記アナログフロントエンドとを選択可能に接続する信号切替部と、を有し、
   前記制御機構では、前記各発光機構を同時に発光させて前記各受光機構で受光させた後、前記信号切替部へと切替信号を送ることで前記アナログ受光信号を出力させる前記受光機構を切り替えて、前記各受光機構が同時に取得した前記受光領域の全域に渡る前記アナログ受光信号を前記各受光機構のいずれか１つから前記アナログフロントエンドへと出力させ、前記アナログフロントエンドが入力された前記アナログ受光信号から前記デジタル受光信号を生成して前記演算処理部へと入力させる工程を、すべての前記受光機構に対して順に行うことを特徴とする角度検出装置。
2. 前記制御機構は、互いに等しい蓄積駆動信号を前記各受光機構へと送ることにより、前記各受光機構を同時に受光させることを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
3. 前記制御機構は、前記各発光機構の個体差を無くすべく発光強度を調整する発光信号を前記各発光機構に個別にかつ同時に送ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の角度検出装置。
4. 対を為す前記発光機構と前記受光機構とは、前記目盛盤の回転中心に関して回転対称となる位置で複数の組として設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の角度検出装置。
5. 前記制御機構は、前記アナログフロントエンドと前記演算処理部との間に、前記デジタル受光信号を記憶するデジタルデータ記憶部を有し、
   前記制御機構では、前記各受光機構のいずれか１つから前記アナログフロントエンドへと前記受光領域の全域に渡る前記アナログ受光信号を出力させて生成した前記デジタル受光信号を前記デジタルデータ記憶部へと入力させる工程を、すべての前記受光機構に対して順に行い、その後に前記デジタルデータ記憶部から前記演算処理部へと前記デジタル受光信号を順に入力させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の角度検出装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の角度検出装置を搭載し、
   対象物までの距離と方向とを測定可能な測量ユニットと、
   前記測量ユニットを駆動制御する制御ユニットと、を備えることを特徴とする測量装置。
7. 前記測量ユニットは、前記対象物を視準する望遠鏡部を有し、
   前記角度検出装置は、前記望遠鏡部の視準方向における水平角と鉛直角とを検出することを特徴とする請求項６に記載の測量装置。