JPH06307867A

JPH06307867A - 微小傾斜角検出装置

Info

Publication number: JPH06307867A
Application number: JP12358993A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kaneko; 健治金子; Mochiyume Takayama; 抱夢高山
Original assignee: Asahi Seimitsu KK
Current assignee: Pentax Precision Co Ltd
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1994-11-04
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JP2992943B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】液面反射系の自由液面で反射した反射光のず
れ角から微小傾斜角を検出するようにした微小傾斜角検
出装置において、自由液面の液体容器部の底板部と液体
との境界面で入射光束が反射してゴースト光束となって
検出信号を微妙に狂わせて正確な測定ができないのを防
止する。【構成】液面反射系３の自由液面７で反射した反射光
のずれ角から微小傾斜角を検出するようにした微小傾斜
角検出装置において、自由液面７の液体容器部４の底板
部１９と液体との境界面２０ゴースト除去傾斜面を設け
たことを特徴とする微小傾斜角検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子測角儀等に組み込
み可能な傾斜角検出装置、更に詳しくは、重力方向を基
準とした微小傾斜角検出装置に関するものである。

【従来の技術】従来の重力方向を基準とする微小傾斜角
測定装置の例としては、自由振子を用い、自由振子の傾
斜角、変位量等を光学的あるいは電気的磁気的に測定す
る装置が知られている。しかし、この装置は振子の安定
性、複元性に問題があり、これを改善するには機械的に
複雑で大型にならざるを得ない。また、従来の重力方向
を基準とする微小傾斜角測定装置の他の例としては、水
銀の自由液面を用い、水銀液面による反射光のずれ角を
測定する装置が知られている。しかし、この装置は水銀
の毒性や水銀が高価である問題があり、また、水銀は表
面張力が大きく平らな反射面を得るためには大きな表面
積を要し、さらに、粘性が低いため振動に敏感過ぎて安
定性に欠ける。そのため、従来からこの種の傾斜角測定
装置として水銀よりも粘性の高いシリコンオイル等の液
体の自由液面を用い、該液面による反射光のずれ角を２
次元受光素子により光学的に測定する装置が提案されて
いる。この自由液面を用いた装置の構成は、発光素子か
らの光束を、液面反射系を構成する液体の容器底部の入
射面に入射させ、該入射光束を上記液面の自由表面で全
反射させ、さらに、該反射光束を射出面から射出させて
１次元又は２次元受光素子からなる受光位置検出素子に
よって射出光の方向のずれ量を測定し、傾斜角を検出す
るものである。この装置は、粘性の高い液体の自由表面
の全反射を使用しているため、外来振動に敏感でなく、
又複元性もよく、極めて簡易な構成で比較的精度の高い
測定が可能である利点がある。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の液体の自由
液面を用い、該液面による反射光のずれ角を１次元又は
２次元受光素子により光学的に測定する１次元又は２次
元方向の微小角検出装置の場合、液面反射系は容積の一
部に液体を収納し自由液面を形成した液体容器部とその
下面のプリズム部とからなり、液体容器部の底板部とプ
リズム部とは、同一の光学部材で一体に構成することに
よってその境界に入射光の屈折は生じないが、液体容器
部の底板部と液体とは、例えば、底板部の光学材料の屈
折率が１．５２に対して液体の屈折率が１．４のように
異なるため、その境界面で入射光束が反射してしまい、
ゴースト光束となって受光素子に導入され、そのゴース
ト光束によって検出信号を微妙に狂わせて正確な測定が
できない恐れがある。

【０００３】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、発光
部からの光束を略平行光束として液面反射系に入射さ
せ、液面反射系の自由液面で反射した反射光を射出さ
せ、受光部に設けた受光素子で受光し前記反射光のずれ
角から微小傾斜角を検出するようにした微小傾斜角検出
装置において、液面反射系の自由液面の液体容器底面に
用いた光学材料と自由液面の液体との接触面にゴースト
除去傾斜面を設け、該傾斜面を通して入射光を自由液面
に導入させたことを特徴とする微小傾斜角検出装置を提
供しようとするものである。

【０００４】

【作用】上記の本発明に係る微小角検出装置によれば、
発光部から液面反射系に入射した入射光は、自由液面の
液体容器底面と自由液面の液体との接触面に設けたゴー
スト除去傾斜面を通して入射光を自由液面に導入させる
から、ゴースト除去傾斜面で反射して生じたゴースト光
束は受光部に入射しないように反らされて、液体容器底
面と液体との境界面の反射によって生じる不必要なゴー
スト光束を受光素子に到達させないようにし、誤検出の
原因を取り除くことができる。

【０００５】

【実施例】以下図示する実施例により本発明を詳細に説
明すると、図１の実施例において、１は発光部、２は発
光部１からの光束を略平行光束として液面反射系３に入
射させる発光部側レンズ系である。液面反射系３は、容
積の一部にシリコンオイル等からなる液体６を収納して
自由液面７を構成する液体容器部４と、液体容器部４の
底部に一体に設けたプリズム部５とからなる。プリズム
部５は、発光部１からの光束を自由液面７に向かって透
過する入射側面８と、自由液面７で反射した反射光束を
外部に透過する出射側面９を具備している。１０は反射
光束をＸ−Ｙの２次元方向に分岐するビームスプリッタ
等からなる光分岐素子で、分岐された反射光束は受光部
１１として設けたＸ軸方向の１次元の受光素子１２とＹ
軸方向の１次元の受光素子１３で受光するように構成し
てある。前記受光素子１２、１３は、それぞれＸ軸方
向、Ｙ軸方向に沿った反射光の照射位置を検出する１次
元のラインセンサー等からなり、Ｘ−Ｙそれぞれの反射
光束の照射位置の検出信号から、自由液面に対する装置
の２次元の傾斜角が得られるように構成してある。１４
は、前記液面反射系３と受光部１１との間に反射光束を
受光部１１に集光して入射させる受光部側レンズ系であ
り、この場合、受光部１１はレンズ系１４の焦点位置に
配置してある。

【０００６】図２及び図３の実施例において、図１と同
じ構成部材は同じ符合を付して示してあり、その相違点
は、装置の小型化を図るべく、プリズム部５の入射側面
８の反対側に発光部１を設け、入射側面８の反対側から
来る発光部１からの平行光束を、発光部側レンズ系２
と、プリズム部５の入射側面８との間に介在させた屈折
プリズム部１５で屈折して入射側面８に入射するように
構成すると共に、自由液面７で反射した反射光束を外部
に透過するプリズム部５の出射側面９と受光部側レンズ
系１４を透過した反射光束を、反射光学部材１６で液体
容器部４の底部の長手方向に沿って反射し、前記プリズ
ム５の入射側面８側に位置する光分岐素子１０に導入
し、受光部１１として設けたＸ軸方向の１次元の受光素
子１２とＹ軸方向の１次元の受光素子１３で受光するよ
うに構成してある。尚、図２において、１７は発光部１
の光源の強さをモニターするため発光部１の余分な光束
の一部を反射鏡１８を介して受光する発光部モニターで
ある。

【０００７】また、上記実施例の場合、液体容器部４の
底板部１９とプリズム部５とは、同一の光学部材で一体
に構成することによってその境界に入射光の屈折は生じ
ないが、液体容器部４の底板部１９と液体６とは、例え
ば、底板部１９の光学材料の屈折率が１．５２に対して
液体６の屈折率が１．４のように異なるため、図４に示
すように、その境界面２０で入射光束が反射してしま
い、ゴースト光束Ｇとなって受光部側レンズ系１４に入
射し、光分岐素子１０を介して受光素子１２、１３に導
入され、そのゴースト光束Ｇによって検出信号を微妙に
狂わせて正確な測定ができない恐れがあるが、本発明
は、図３に示すように、液体容器部４の底面に用いた底
板部１９の光学材料と自由液面の液体６との接触する境
界面２０として、反射したゴースト光束Ｇが受光部側レ
ンズ系１４に入射しないように反れる方向に反射するゴ
ースト除去傾斜面２１を設け、該傾斜面２１を通して入
射光を自由液面７に導入した構成を具備している。実施
例の場合、ゴースト除去傾斜面２１は、液体容器４の厚
さの変わらない平板状の底板部１９を、自由液面７に対
して入射方向から反射方向に沿って下方に傾斜して設
け、反射したゴースト光束Ｇが受光部側レンズ系１４に
入射しないように反れるようにすることによってゴース
ト除去傾斜面２１を構成してある。

【０００８】

【効果】以上の通り、本発明に係る微小傾斜角検出装置
によれば、発光部からの光束を略平行光束として液面反
射系に入射させ、液面反射系の自由液面で反射した反射
光を射出させ、受光部に設けた受光素子で受光し前記反
射光のずれ角から微小傾斜角を検出するようにした微小
傾斜角検出装置において、液面反射系の自由液面の液体
容器底面に用いた光学材料と自由液面の液体との接触面
にゴースト除去傾斜面を設け、該傾斜面を通して入射光
を自由液面に導入させた構成を有するから、該傾斜面で
反射したゴースト光束を受光部に入射しないように反ら
すことによって、液体容器底面と液体との境界面の反射
によって生じる不必要なゴースト光束を受光素子に到達
させないようにすることができ、誤検出の原因を取り除
くことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を一部を切り欠いて示す概略
斜面図。

【図２】本発明の他の一実施例を一部を省略して示す概
略平面図。

【図３】本発明の図２の実施例を一部を縦断して概略を
示す概略正面図。

【図４】本発明の原理を説明するための概略説明図。

【符号の説明】

１・・・発光部２・・・発光部側レンズ系３・・・液面反射系４・・・液体容器部５・・・プリズム部６・・・液体７・・・自由液面８・・・入射側面９・・・出射側面１０・・・光分岐素子１１・・・受光部１２・・・受光素子１３・・・受光素子１４・・・受光部側レンズ系１５・・・屈折プリズム部１６・・・反射光学部材１７・・・発光部モニター１８・・・反射鏡１９・・・底板部２０・・・境界面２１・・・ゴースト除去傾斜面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部からの光束を略平行光束と
して液面反射系に入射させ、液面反射系の自由液面で反
射した反射光を射出させ、受光部に設けた受光素子で受
光し前記反射光のずれ角から微小傾斜角を検出するよう
にした微小傾斜角検出装置において、液面反射系の自由
液面の液体容器底面に用いた光学材料と自由液面の液体
との接触面にゴースト除去傾斜面を設け、該傾斜面を通
して入射光を自由液面に導入させたことを特徴とする微
小傾斜角検出装置