JPH0271115A - 光電的水準装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、水準を光電的に測定可能な装置に関する。

（従来の技術） 例えば天体望遠鏡を支持する雲台は、水準がきらんと出
ていないと正確な緯度や経度を測ることができない。そ
こで従来は、一般のアルコール水準器を用いて手動調整
により雲台の水準を出していた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、−度調整して水準を出したとしても、何
らかの原因で雲台が傾くことがあり、これを知らずに放
置すると測定結果が誤ったものになる。このため、雲台
の水準は定期的にチエツクする必要があり、水準が出て
いないときは、その都度、手動により調整しなければな
らず大変面倒であった。

そこで、この発明の主たる目的は、被測定面または装置
の水準を光電的に測定できる装置を提供することにある
。

この発明の別の目的は被測定面または装置がどちらかに
傾いているかを検出できる上記装置を提供することにあ
る。

この発明のさらに別の目的は、被測定面または装置の水
準を自動的に調整できる上記装置を提供することにある
。

（課題を解決するための手段） この発明による光電的水準装置は、気泡を残して液体で
満された透明な気泡管と、気泡管内の気泡に向けて光を
発する発光素子および気泡に反射された光を受ける受光
素子を含む検出回路とを備えている。

この発明の好ましい実施態様においては、水準状態を検
出する第１受光素子と、第１受光素子の両側の離れた位
置に配置された傾斜状態を検出する第２および第３受光
素子と、第１受光素子からの検出信号によりリセットさ
れるとともに第２または第３受光素子からの検出信号に
よりそれぞれセットされる第１および第２ラッチ回路と
、第１または第２ラッチ回路におけるセット入力により
水準調整モータをそれぞれ互に反対方向に回転させ、リ
セット入力によりモータの回転を停止させるモータ正逆
転駆動回路とを備えている。

（作用） 気泡管は、一般のアルコール水準器と同様に、水準状態
にあるときはその気泡が中央に位置し、傾斜状態にある
ときは気泡が中央から外れた位置に位置する。気泡に向
けて発せられた発光素子の光は、気泡管内を直進し、気
泡に達すると媒質の相違によって気泡の境界面で散光を
生じ、受光素子に入射する。光を受けた受光素子には光
電流が流れるので、これを増幅器で増幅して出力する。

したがって、気泡管の気泡が水準状態を示しているとき
に受光素子に光電流が流れるように受光素子の位置を定
めておく。

この発明の好ましい実／Ｉ！！態様においては、気泡管
の気泡が水準状態を示している位置に第１受光素子が配
置され、その両側の離れた位置に第２および第３の受光
素子が配置されている。第２または第３受光素子が気泡
を検出しているときは、被測定面または装置は、検出し
た受光素子が配置されている側が高くなった傾斜状態を
示している。

そして第２または第３受光素子が気泡を検出すると、ラ
ッチ回路が働いて水準調整モータを被測定面または装置
が水平になる向ぎに駆動し、第１受゛光素子が気泡を検
出すると、ラッチ回路がリセットされてモータの回転が
停止する。

（実施例） 以下この発明を添付図面を参照して説明する。

第１図には、この発明の実施に使用される気泡管の一例
が示されている。細長いガラス管である気泡管１は、樹
脂製のホルダー２にその上面の窓３から覗くように保持
されている。気泡管１内には、気泡４を一つ残してアル
コール等の液体等が満たされてト１人さ机ている。ホル
ダー２の一方の端面には、第２図に示すように気泡管１
に届く取付穴６が設けられ、そこに発光素子７が固定さ
れている。またホルダー２の一方の側面には、第３図に
示すように、はぼ中央部と両側部にそれぞれ気泡管１に
届く取付穴８，９．１０が設けられ、そこに第１．第２
．第３受光素子１１，１２．１３が固定されている。第
１受光索子１１の固定位置は、気泡管１が水準状態にあ
るとき、発光素子７から発せられた光が、気泡４に反射
されて、第１発光素子１１に最大光量をもって入射する
ように正Ｗに定められる。

第４図には、この発明の好ましい実施例におけるブロッ
クダイヤグラムが示されている。第１受光ｊ１ｉ子１１
７）出力は、第１増幅Ｚ１４によりｊｆ［されて第１お
よび第２ラツチ回路１５．１６にリセット信号として入
力される。第２受光素子１２の出力は、第２増幅器１７
により増幅されて第１ラッチ回路１５にセット信号とし
て入力され、第３受光素子１３の出力は、第３増幅器１
８により増幅されてセット信号として第２ラッチ回路１
６に入力される。第１および第２ラッチ回路１５゜１６
の出力は、モータ正逆転駆動回路１９に入力されてモー
タ２０が駆動され、水準調整機構２１が作動する。発光
素子７、各受光素子１１．１２゜１３および各増幅器１
４，１７．１８で検出回路を構成する。

気泡管１は、この光電的水準装置の一部として被測定装
置、例えば雲台に一体に取り付けられている。いま、被
測定装置の水準が出ているとすると、気泡管１の気泡４
は、気泡管１のほぼ中央に位置して、発光素子７からの
光が気泡４に反射されて第１受光素子１１に入射する。

光を受けた第１受光素子１１には光電流が流れ、これが
、増幅器１４により増幅されて第１および第２ラツチ回
路１５．１６にリセット信号として入力される。

第１および第２ラツチ回路１５．１６は、リセット信号
が入力されるとローレベル信号を出力し、ローレベル信
号入力されたモータ正逆転駆動回路１９は、モータ２０
を駆動せず、水準調整機構２１は作動しない。

被測定装置が何らかの理由で傾くと、気泡管１の気泡４
が移動する。例えば気泡４が第２受光素子１２側に移動
して第２受光素子１２が気泡４を検出すると、その出力
が増幅器１７を介してセッ］−信号として第１ラッチ回
路１５に入力される。

第１ラッチ回路１５は、セット信号が入力されるとハイ
レベル信号を出力するとともに、リセット信号が入力さ
れるまでその状態を保持し、モータ正逆転駆動回路１９
を動作させてモータ２０を例えば正転させて水準調整機
構２１を通じて被測定装置を水平に戻す。被測定装置が
水平に戻ると、第１受光素子１１が気泡４を検出するの
で、リセット信号が第１ラッチ回路１５に入力されて七
−タ２０の回転が停止する。

被測定装置が反対側に傾くと、今度は第３受光素子１３
が気泡４を検出して、第２ラッチ回路１６にセット信号
を入力し、モータ２０を第１受光、素子１１が気泡４を
検出するまで逆回転させる。

このようにして被測定装置の水準が自動的に維持される
。

第５図は、第４図のブロックダイヤグラムを具体化した
電気回路図である。発光素子として発光ダイオードＬＥ
Ｄが使用され、電流制限用抵抗Ｒ１を介して電源Ｖｃｃ
に接続されている。この電源Ｖｃｃには、第１〜第３受
光素子である第１〜第３７ｔトトランジスタＰＴＩ〜Ｐ
Ｔ３のコレクタがそれぞれ接続されている。各フォトト
ランジスタＰＴ１〜ＰＴ３のエミッタは、それぞれ増幅
用トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のエミッタに接続され、
それぞれのベースは電源Ｖｃｃに接続されている。各ト
ランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のコレクタは、それぞれスイ
ッヂングトランジスタＴｒ４〜Ｔｒ６のベースに接続さ
れ、それぞれのエミッタは、接地されている。トランジ
スタＴｒ４のコレクタは、第１および第２ラツチ回路１
５．１６のＲ端子にそれぞれ接続されるとともに、抵抗
Ｒ２を介して電源Ｖｃｃに接続されている。トランジス
タＴｒ５およびＴｒ６のコレクタは、それぞれ第１およ
び第２ラツチ回路１５．１６のＳ＠子に接続されるとと
もに、抵抗Ｒ３およびＲ４を介して電源Ｖｃｃに接続さ
れている。第１および第２ラツチ回路１５．１６のＱ端
子は、それぞれ抵抗Ｒ５，Ｒ６を介してトランジスタＴ
ｒ７．Ｔｒ８のベースに接続され、各トランジスタＴｒ
７゜Ｔｒ８のエミッタは接地されている。各トランジス
タＴｒ７．Ｔｒ８のココレクタは、それぞれモータ２０
のマイナス端子およびプラス端子に接続されるとともに
、トランジスタＴｒ９．ＴｒｌＯのコレクタに接続され
ている。トランジスタＴｒ９、Ｔｒｌｏのエミッタは電
源ＶＣＣに接続され、トランジスタＴｒ、９のベースは
、抵抗Ｒ７を介してモータ２０のプラス端子に接続され
、トランジスタＴｒ１０のベースは、抵抗Ｒ８を介して
モータ２０のマイナス端子に接続されている。

いま、第１フオトトランジスタＰＴＩに発光ダイオード
ＬＥＤからの光が入射すると、その光電流がトランジス
タＴｒ１で増幅されてトランジスタＴｒ４をオンさせ、
第１および第２ラッチ回路１５．１６のＲ端子に入力さ
れる。これにより第１および第２ラツチ回路１５．１６
のＱ端子出力はローレベルになり、１−ランジスタＴｒ
７．Ｔｒ８はオンされず、モータ２０は回転しない。

第２フオトトランジスタＰＴ２に発光ダイオードＬＥＤ
からの光入力があると、その光電流がトランジスタＴ１
゛２で増幅されてトランジスタＴｒ５をオンさせ、第１
ラッチ回路１５のＳ端子に入力される。これにより、第
１ラツヂ回路１５のＱ端子出力はハイレベルになり、ト
ランジスタＴｒ７をオンさせるとともにトランジスタＴ
ｒｉｏがオンするので、電ｍｖｃｃからの電流がトラン
ジスタＴｒ１０からモータ２０を通って１−ランジスタ
Ｔｒ７からアースに向かい、モータ２０が正転して被測
定装置を発光ダイオードＬＥＤからの光が第１フオトト
ランジスタＰＴ１に入射するまで移動させる。

逆に発光ダイオードＬＥＤからの光が第３フオトトラン
ジスタＰＴ３に入射すると、光電流がトランジスタＴｒ
３で増幅された後、トランジスタＴｒ６をオンさせて第
２ラッチ回路１６のＳ　Ｇ１ｆｔ子に入力される。これ
により第２ラッチ回路１６の０端子出力がハイレベルに
なり、トランジスタＴｒ８．Ｔｒ９をオンさせてモータ
２０が第１フオトト１〜ランジスタＰＴ１が発光ダイオ
ードしＥＤからの光を受けるまで逆回転し、第２ラッチ
回路１６にリセット信号が入力されると、モータ２０の
回転が停止し、被測定装置の水準が自動的に調整される
。

以上、この発明を好ましい実施例について説明してきた
が、この発明の基本的な部分は、気泡管内の気泡の位置
を光電的に検出することであり受光素子は一つでも構わ
ない。すなわち第６図に示すように、気泡管１の気泡４
が水準状態を示す位置にただ一つの受光素子１１を配置
してその出力を増幅器で１４で増幅して表示装置２２に
より視覚的または聴覚的に表示することにより、被測定
装置の水準状態を知ることができる。したがって、被測
定装置が傾いているような場合には、この表示が出るま
で被測定装置の傾き角を手動で調整する。

第６図に示す構成では、被測定装置がいずれの側に傾い
ているか分らないので、第７図に示すように、気泡管１
における気泡４の水準位置と、この水準位置から離れた
両側の傾斜位置とにそれぞれ受光素子１１．１２．１３
を配置して、それぞれ増幅器１４，１７．１８を介して
表示装置２２゜２３．２４により表示する。ようにして
もよい。

これらの実施例では発光素子と受光素子と増幅器とで検
出回路が構成されている。

この発明において、気泡管１内の液体５をエーテル等に
変えたり、気泡４の大きさを大きくしたり、各受光素子
の配置位置を接近させたり、受光素子をよりたくさん配
置することにより、応答性のよい、精密で迅速な水準調
整を行なうことができる。

また、この発明は、天体望遠鏡の雲台のみならず、水準
を必要とする他のすべての水平面および装置に適用する
ことができ、複数組を組み合わせることにより、前後左
右または他の方向の水準を測定および調整することがで
きる。

（発明の効果） 以上のように、この発明による光電的水準装置は、気泡
管内の気泡を光電的に検出して水準を測り、必要に応じ
て水準を自動調整できるので、構造が簡単であるととも
に精度および信頼性の高い水準装置を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施に使用される気泡管の一例を
示す斜視図、第２図は、同気泡管の垂直断面図、第３図
は、同気泡管の水平断面図、第４図は、この発明の好ま
しい実施例を示すブロックダイヤグラム、第５図は、同
ブロックダイヤグラムを具体化した電気回路図、第６図
は、この発明の基本的なブロックダイヤグラム、第７図
は、この発明の他の基本的なブロックダイヤグラムであ
る。 １・・・気泡管、２・・・ホルダー、４・・・気泡、７
・・・発光素子、１１，１２．１３・・・受光素子。 代理人　　弁理士　蔵合正博　（他１名）第 図 第 図 第 弱 第 因 第 囚

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）気泡を残して液体で満たされた透明な気泡管と、
   前記気泡管内の気泡に向けて光を発する発光素子および
   前記気泡に反射された前記発光素子からの光を受ける受
   光素子とを含む検出回路とを備えた光電的水準装置。
2. （２）水準状態を検出する第１受光素子と、前記第１受
   光素子の両側の離れた位置に配置された傾斜状態を検出
   する第２および第３受光素子とを備えた特許請求の範囲
   第（１）項記載の光電的水準装置。
3. （３）第１受光素子からの検出信号によりリセットされ
   るとともに、第２または第３受光素子からの検出信号に
   よりそれぞれセットされる第１および第２ラッチ回路と
   、前記第１または第２ラッチ回路におけるセット入力に
   より水準調整モータをそれぞれ互に反対方向に回転させ
   、リセット入力により前記モータの回転を停止させるモ
   ータ正逆転駆動回路とを備えた特許請求の範囲第（２）
   項記載の光電的水準装置。