JPH0650754A - 傾斜角・振動センサ及びそれを用いた傾斜角測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 この傾斜角・振動センサ１０は、ベース１
２、ハウジング枠１４及び上蓋１６からなるハウジング
１７と、上蓋１６の中央部に保持され、ハウジング１７
内に垂下された線ばね１８及びおもり２０からなる振子
２２と、光電型エンコーダよりなる変位検出手段２４
と、傾斜角・振動演算手段２５とを備えてなる。又、上
記変位検出手段２４は、おもり２０の下面に設置された
可動スケール２８と、この可動スケール２８と対向する
位置においてベース１２に取り付けられた固定スケール
３０と、この固定スケール３０の下方に配設された変位
測光部３２を備えている。 【効果】 可動スケールと固定スケールとの相対変位量
を読み取ることによって振子の変位を直接検出している
ので、誤差要因が少なく、簡単な構成で精度の高い傾斜
角・振動測定を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現在位置の傾斜角や地
震等の振動を測定する、傾斜角・振動センサ及び傾斜角
測定方法に関し、詳しくは振子のおもりの二次元変位を
検出して傾斜角や、振動の振幅、周波数等を測定する傾
斜角・振動センサ及び水平面に対する絶対傾斜角を測定
する傾斜角測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、運行制御装置等において傾斜角を
高精度で測定する必要が生じており、各種の傾斜角セン
サが知られている。一方、地震等の振動を検知し、エレ
ベータ等の運行を適切に制御してその安全を確保するた
め各種の振動センサが開発されている。このような傾斜
角センサ或いは振動センサとして、振子の変位量を検出
し、その検出結果に基づき二次元の傾斜角や、地震等の
振幅の大きさ、周波数、震源の方向等を測定するものが
知られている。このようなセンサにおける振子の変位検
出手段としては、（１）静電容量の変化を利用するも
の、（２）磁界の変化を利用するものに大別される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た静電容量の変化を利用する変位検出手段を用いた場合
には、振子の下端に容量が数ｐＦ程度と極めて小さいコ
ンデンサが設置され、そのコンデンサの微小な蓄電量の
変化に基づいて上記位置を検出することから、その蓄電
量が振子の構造体あるいは回路系の線材等の分布容量に
よる影響を受けやすく高精度で変位を検出することが困
難であった。さらに、上述した磁界の変化を利用する変
位検出手段を用いた場合には、振子の下端に磁石を設置
し、振子の振動に伴う磁界の変化を磁気抵抗素子等で検
出していることから、その検出量は温度ドリフト等の影
響を受けやすく、精度の高いものを得ることが困難であ
った。また、製造技術の面でも装置の組み立てが面倒で
あり問題があった。本発明はこのような事情に鑑みなさ
れたもので、その目的は高精度で振子の変位量を検出す
ることができるとともに、装置の製作が容易な傾斜角・
振動センサ及び水平面に対する絶対傾斜角が高精度で測
定可能な傾斜角測定方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本出願にかかる傾斜角・
振動センサは要するに、振子のおもりの下面に可動スケ
ールを設置し、この可動スケールと対向配置されてなる
ハウジング底壁部（ベース）に固定スケールを設置し、
これら両スケールの相対位置の変化を検出することによ
り、振子のおもりの二次元変位を検出し、この検出結果
に基づいて傾斜角や振動の情報を測定することに特徴を
有するものである。即ち、本出願の請求項１記載の傾斜
角センサは、センサ主要部を被覆するハウジングと、長
さ方向に対し直角方向に弾性を有する線状体の下部にお
もりを取り付けられてなる、前記ハウジングの上壁部か
ら垂下された振子と、前記おもりの下面に設置された可
動スケールと、該可動スケールと対向配置されてなる、
前記ハウジングの底壁部に固定された固定スケールを有
し、前記おもりの前記線状体の長さ方向に対して垂直な
方向への二次元変位を検出する変位検出手段と、該変位
検出手段により検出された変位量に基づき、前記ハウジ
ングの底壁部の配設位置における傾斜角を演算する傾斜
角演算手段とを備えたことを特徴とする。

【０００５】また、本出願の請求項２記載の振動センサ
は、センサ主要部を被覆するハウジングと、長さ方向に
対し直角方向に弾性を有する線状体の下部におもりを取
り付けられてなる、前記ハウジングの上壁部から垂下さ
れた振子と、前記おもりの下面に設置された可動スケー
ルと、該可動スケールと対向配置されてなる、前記ハウ
ジングの底壁部に固定された固定スケールを有し、前記
おもりの前記線状体の長さ方向に対して垂直な方向への
二次元変位を検出する変位検出手段と、該変位検出手段
により検出された変位量に基づき、前記ハウジングの底
壁部の配設位置における、振動の情報を演算する振動演
算手段とを備えたことを特徴とする。ここで、上記“セ
ンサ主要部”とは、少なくとも振子と変位検出手段を含
むものとする。また、上記“ハウジング”は必ずしも全
方向においてセンサ主要部を被覆している必要はない。
さらに、上記“振動の情報”とは振動の振幅や周波数等
を意味するものとし、さらには地震等の震源の方向等を
含むことを排除するものではない。

【０００６】また、本出願の請求項３記載の傾斜角測定
方法は、傾斜角センサの中心軸を基準に該傾斜角センサ
を回転させるセンサ回転工程と、前記回転前位置と回転
後位置における、前記可動スケールと固定スケールとの
相対変位量を検出する変位検出工程と、前記検出された
変位量に基づき、前記ハウジングの底壁部の配設位置に
おける水平面に対する絶対傾斜角を演算する傾斜角演算
工程と、を備えたことを特徴とする。また、本出願の請
求項４記載の傾斜角測定方法は、前記センサ回転工程に
よりセンサを所定角度回転させ、該回転角度と前記変位
検出工程により検出された変位量とに基づき、傾斜角演
算工程において前記絶対傾斜角を、

【数３】 sinθ≒［Ｒ／（１−cosα）］・（３ＥＩ／Ｗｌ³） 但し、θ： ハウジングの底壁部の配設位置における絶
対傾斜角 Ｒ： 可動スケールと固定スケールの相対変位量 α： センサの回転角度（０°＜α＜３６０°） Ｗ： おもりの重心点における集中荷重 Ｅ： 線状体の縦弾性係数 Ｉ： 線状体の慣性モーメント ｌ： 振子の線状体支持部の最下位置からおもりの重心
点までの距離 により演算することを特徴とする。

【０００７】また、本出願の請求項５記載の傾斜角測定
方法は、前記センサ回転工程によりセンサを任意の角度
で少なくとも２回以上回転させ、回転前位置とそれぞれ
の回転後位置とにおける前記可動スケールと固定スケー
ルとの相対変位したそれぞれの変位点を結ぶ多角形の外
接円の半径を求め、該半径値に基づき、傾斜角演算工程
において前記絶対傾斜角を、

【数４】sinθ≒ｒ・（３ＥＩ／Ｗｌ³） 但し、θ： ハウジングの底壁部の配設位置における絶
対傾斜角 ｒ： 変位点を結ぶ多角形の外接円の半径 Ｗ： おもりの重心点における集中荷重 Ｅ： 線状体の縦弾性係数 Ｉ： 線状体の慣性モーメント ｌ： 振子の線状体支持部の最下位置からおもりの重心
点までの距離 により演算することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本出願にかかる傾斜角センサにおいては、振子
のおもりの下面に設置された可動スケールと、この可動
スケールに対向してハウジングに設置された固定スケー
ルの相対変位を検出する変位検出手段により振子の二次
元変位を検出し、この検出結果に基づき、傾斜角演算手
段により傾斜角を演算するようになっている。ここで、
上記傾斜角演算手段において上記変位の検出結果から傾
斜角を求める手法を説明する。即ち、センサの中心軸方
向が重力方向と平行な方向に対してθ傾いたとき、おも
りの重心点Ｐのたわみ量（二次元変位量）δは、

【数５】δ≒（Ｗｌ³／３ＥＩ）×sinθ で表わされる。 但し、Ｗ： おもりの重心点Ｐにおける集中荷重 ｌ： 振子の線状体支持部の最下位置からおもりの重心
点Ｐまでの距離 Ｅ： 線状体の縦弾性係数（ヤング率） Ｉ： 線状体の慣性モーメント 従って、前記変位検出手段によりたわみ量δを検出すれ
ば前記数５から傾斜角θを求めることができる。

【０００９】そして、本出願にかかる傾斜角測定方法
は、センサの中心軸を基準に該センサを回転させ、おも
りの回転前と回転後の位置における変位量に基づき前記
たわみ量δを検出している。即ち、センサの中心軸方向
が重力方向と平行な方向に対してθ傾いている状態にお
いて、前記センサを中心軸基準に回転させるとおもりの
重心点Ｐに前記たわみ量δに応じた変位が生じる。従っ
て、前記変位量を検出することによりたわみ量δが求め
られ、センサの中心軸の重力軸に対する、即ちハウジン
グ底壁部の配設位置における水平面に対する傾斜角θを
測定することができる。また、センサを所定角度α（０
°＜α＜３６０°）回転させた場合の前記可動スケール
と固定スケールとの相対変位量Ｒと前記たわみ量δとの
関係は、

【数６】δ＝Ｒ／（１−ｃｏｓα） で表される。従って、前記数５及び数６から

【数７】 sinθ≒［Ｒ／（１−cosα）］・（３ＥＩ／Ｗｌ³） の関係を有することとなり、前記変位検出手段により相
対変位量Ｒを検出すれば前記数７から傾斜角θを求める
ことができるのである。

【００１０】さらに、前記たわみ量δは、センサを任意
の角度で少なくとも２回以上回転させることによっても
求めることができる。即ち、センサを回転させた場合、
おもりの重心点Ｐの変位する軌道は、センサの中心軸を
回転中心点にたわみ量δを半径とした円を描くこととな
る。そして、例えばセンサを２回任意の角度で回転させ
た場合、センサの回転前位置とそれぞれの回転後位置と
における、おもりの重心点Ｐの変位点を結ぶ三角形の外
接円が前記軌道円となり、該外接円の中心点がセンサの
中心軸上に位置することとなる。従って、前記変位検出
工程において前記回転後の変位量を検出し、前記外接円
の半径ｒを求めれば、該半径ｒとたわみ量δの関係が

【数８】ｒ＝δ であるため、前記半径ｒに基づき傾斜角θを、

【数９】sinθ≒ｒ・（３ＥＩ／Ｗｌ³） により演算することができるのである。

【００１１】次に、本出願にかかる振動センサにおいて
は、前記傾斜角センサと同様にして振子のおもりの二次
元変位を検出し、この検出結果に基づき振動演算手段に
より振動の情報を演算するようになっている。ここで、
前記振動演算手段において前記変位の検出結果から振動
の情報を求める手法を説明する。即ち、センサの中心軸
方向を重力方向と平行に設定し、片振幅Ｘ₁、角振動数
ωの振動を受けたとき、おもりの重心点Ｐにおける振動
方程式は、下記数１０で表わされる。

【数１０】 但し、Ｗ： おもりの重心点Ｐにおける集中荷重 ｌ： 振子の線状体支持部の最下位置からおもりの重心
点Ｐまでの距離 Ｅ： 線状体の縦弾性係数（ヤング率） Ｉ： 線状体の慣性モーメント Ｃ： ダンピング係数 ｇ： 重力の加速度 従って、上記変位検出手段によりおもりの変位量ｘを検
出すれば、前記数１０から振動の片振幅Ｘ₁及び角振動
数ωを得ることができる。

【００１２】前記数１０は一方向（ｘ方向）における振
動の情報を求める式であるがこの方向と直交する方向
（ｙ方向）における振動の情報についても同様の振動方
程式によって求めることができる。従って、この求めら
れたｘ方向とｙ方向の両者の振動の情報から実際に発生
している振動の性質を二次元的に求めることができ、例
えば地震の震源の方向等も知ることが可能となる。この
ように、本出願にかかる傾斜角・振動センサは、静電容
量や磁界の変化を利用して振子の変位を検出する従来技
術とは異なり、振子の変位を可動スケール及び固定スケ
ールを用いて直接検出しており、この検出結果に基づき
所定の数式を用いて傾斜角及び振動の情報を容易に求め
ることができるので構成が簡単となり、かつ誤差要因が
極めて少ないものとなる。このため、高精度で傾斜角及
び振動の情報を測定することができ、センサの組み立て
等も容易とすることができる。また、本出願にかかる傾
斜角測定方法は、センサの中心軸を基準に該センサを回
転させ、振子に重力軸（水平面）に対する絶対傾斜角に
応じた変位を発生させているため、該変位量を検出し、
該検出結果に基づき所定の数式を用いて高精度の絶対傾
斜角の測定が可能となる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例について
説明する。図１は、本発明の一実施例に係る傾斜角・振
動センサを示すものであり、同図（Ａ）は平面図、同図
（Ｂ）は側断面図、同図（Ｃ）は正面断面図である。同
図に示す傾斜角・振動センサ１０は、ベース１２、ハウ
ジング枠１４及び上蓋１６からなるハウジング１７と、
上蓋１６の中央部に保持され、ハウジング１７内に垂下
された、線ばね１８及びおもり２０からなる振子２２
と、光電型エンコーダよりなる変位検出手段２４と、傾
斜角・振動演算手段２５とを備えてなる。前記ハウジン
グ枠１４は同筒形状をなしており、ベース１２及び上蓋
１６と互いに係合してハウジング１７の内部を密封状態
としている。このハウジング１７の内部には透明なダン
ピングオイル２６が封入されている。

【００１４】また、前記振子２２の線ばね１８はその長
さ方向に直角な方向に所定の弾性（ヤング率Ｅ）を有し
ており、円柱形状のおもり２０（重さＷ）の中心部を貫
通するようにしてこのおもり２０を保持している。ま
た、前記変位検出手段２４は、おもり２０の下面に設置
された可動スケール２８と、この可動スケール２８と対
向する位置においてベース１２に取り付けられた固定ス
ケール３０と、この固定スケール３０の下方に配設され
た変位測光部３２を備えている。なお、変位測光部３２
の各部分から下方にリード線３４が延びており、この複
数本のリード線３４は被覆線３６により結束され、コネ
クタホルダ３８に保持されたコネクタ４０と接続されて
いる。コネクタ４０は傾斜角・振動演算手段２５と接続
されたケーブルと接続されており、これにより変位検出
手段２４によって検出された変位情報を上記演算手段に
送出することが可能となる。また、前記傾斜角・振動演
算手段２５は入力された変位情報に基づき、所定の計算
式に従って傾斜角、及び振動の振幅や周波数等を演算す
る。本実施例に係る傾斜角・振動センサ１０は概略以上
のように構成されている。

【００１５】次に図２を用いて本実施例センサ１０の傾
斜角検出機構について説明する。図２（ａ）は、線ばね
１８の中心軸の方向が重力方向と平行となる場合につい
て示したものである。なお、振子２２を保持するハウジ
ング上蓋１６の下端からおもり２０の重心点Ｐまでの距
離をｌとする。図２（ｂ）はこのセンサを角度θだけ傾
斜させた場合について示したもので、このように傾ける
と線ばね１８は弾性を有しているためおもり２０の荷重
Ｗによりたわみ、おもり２０の位置は同図（ｂ）の実線
で表わされる位置から若干ずれた２点鎖線で表わされる
位置２０ｂとなる。即ち、おもり２０の重心点は重力方
向とθの角度をなす線上の点Ｐから距離δだけ変位した
点Ｐ'上に位置することになる。即ち、傾斜角θと、こ
のたわみ量を表わす距離δとは、

【数１１】δ≒（Ｗｌ³／３ＥＩ）×ｓｉｎθ となる関係を有する。 但し、Ｗ： おもり２０の重心点Ｐ′における集中荷重
（線ばね１８の重さは０と仮定する） Ｅ： 線ばね１８の縦弾性係数（ヤング率） Ｉ： 線ばね１８の慣性モーメント 従って、変位検出手段２４によって上記距離δを検出
し、傾斜角・振動演算手段において上記数１１にその検
出値δを代入すれば傾斜角θを求めることができる。

【００１６】ここで、前記変位検出手段２４による距離
δの検出は、前述したようにおもり２０の重心点Ｐから
重心点Ｐ'への変位量の検出によって行われる。従っ
て、前記図２（ａ）の線ばね１８の中心軸の方向が重力
方向と平行となっている状態から同図（ｂ）の角度θ傾
いた状態に変化した場合には、前記変位量として距離δ
が検出できるが、検出開始時に同図（ｂ）の状態にある
センサの角度θは、そのままの状態では変位量として表
れないために検出ができない。即ち、センサがある状態
から傾斜角変化した場合には、該変化した相対的な傾斜
角は前記変位量として検出できるが、センサの現在ある
状態の重力軸（水平面）に対する絶対的な傾斜角はその
ままの状態では変位量として検出できないのである。ま
た、前記図２（ａ）から同図（ｂ）に傾斜角変化した場
合においても、同図（ａ）における線ばね１８の中心軸
の方向と重力方向にズレが生じていた場合には、該ズレ
が測定した絶対傾斜角に誤差として含まれてしまい、測
定精度が低下してしまう。

【００１７】そこで、本実施例においてはセンサの中心
軸（線ばね１８の中心軸）を基準軸として該センサを回
転させ、おもりに絶対傾斜角に応じた変位を発生させ、
該変位量から絶対傾斜角を求める傾斜角測定方法を用い
ている。即ち、図３に示すようにセンサの中心軸が重力
軸に対して（センサの設置されている基準面が水平面に
対して）角度θ傾いている状態において、おもり２０の
たわみ量δは、前述したように前記数１１で表わされ
る。ここで、例えばセンサを前記基準軸を中心に基準面
上で１８０度回転させると、おもり２０下面の中心点は
ベース１２に対して、同図に示すように回転前の点ａか
ら前記基準軸上の点ｏを中心とした対称点−ａに相対変
位することとなる。そして、前記点ａと点ｏとの距離は
おもり２０のたわみ量δであるため、点ａと対称点−ａ
との変位量Ｒ₁₈₀は、

【数１２】Ｒ₁₈₀＝２Ａ≒２δ 但し、Ａ： 点ａと点ｏとの距離 となり、前記数１１より、

【数１３】ｓｉｎθ≒（Ｒ₁₈₀／２）・（３ＥＩ／Ｗ
ｌ³） の関係が成立つ。従って、前記変位検出手段２４により
前記変位量Ｒ₁₈₀を検出し、前記数１３に該変位量Ｒ₁₈₀
の値を代入すれば絶対傾斜角θを得ることができる。

【００１８】また、前記基準面において直交するｘ軸方
向とｙ軸方向の両成分について、それぞれの変位量Ｒx
及びＲyを検出することにより、二次元傾斜角測定が可
能となる。なお、前記実施例においてはセンサの回転角
度を１８０度としたが、必ずしも該角度とする必要はな
い。即ち、センサの回転角度を９０度とした場合には、
変位量Ｒ₉₀とたわみ量δの関係は、

【数１４】Ｒ₉₀＝Ａ≒δ 但し、Ａ： 点ａと点ｏとの距離 となり、前記数１１より、

【数１５】ｓｉｎθ≒Ｒ₉₀・（３ＥＩ／Ｗｌ³） の関係を有することとなり、該変位量Ｒ₉₀の値を前記数
１５に代入することにより絶対傾斜角θを得ることがで
きる。即ち、センサの回転角度α（０°＜α＜３６０
°）において、変位量Ｒとたわみ量δの関係は、

【数１６】δ＝Ｒ／（１−ｃｏｓα） となり、該数１６及び前記数１１より、

【数１７】 sinθ≒［Ｒ／（１−cosα）］・（３ＥＩ／Ｗｌ³） となるため、前記回転角度αが既知の角度であれば、該
数１７より傾斜角θを得ることができるのである。

【００１９】また、前記センサの回転を任意の角度で２
回行い、おもり２０をベース１２に対して２回相対移動
させ、該おもりの回転前位置とそれぞれの回転後の変位
した位置から前記たわみ量δを求めることが好適であ
る。図４には、センサを任意の角度で２回回転させた時
のおもり２０の変位が示されている。即ち、センサを任
意の角度で回転させた場合、おもり２０の下面中心点
は、センサのＸ軸方向及びＹ軸方向に対して、同図
（Ａ）に示す点Ｐ₁の位置から同図（Ｂ）に示す点Ｐ₂の
位置に移動する。さらに、再びセンサを任意の角度で回
転させると、おもり２０の下面中心点は、同図（Ｃ）に
示す点Ｐ₃の位置に移動する。そして、前記点Ｐ₁、点Ｐ
₂及び点Ｐ₃を結んだ三角形の外接円の中心点Ｏは、セン
サの中心軸上に位置することとなり、該中心点Ｏから点
Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃までの距離、即ち前記外接円の半径がお
もり２０のたわみ量となる。従って、前記変位検出手段
２４により検出される前記点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃のそれぞれ
の変位量から３点の座標を求め、さらに該３点が同一円
周上に位置する円の半径ｒを求めることにより、前記数
１１と該半径ｒから絶対傾斜角θを、

【数１８】ｓｉｎθ≒ｒ・（３ＥＩ／Ｗｌ³） により得ることができる。前記方法によれば、センサの
回転角度が任意に行えるため、前述した既知の所定角度
で回転させた場合による回転角度のバラツキによる測定
誤差が発生せず、精度の高い絶対傾斜角測定が行える。

【００２０】次に、図５を用いて本実施例センサ１０の
振動検出機構について説明する。即ち、センサ１０に地
震等による振動（片振幅Ｘ₁、角振動数ω₁）が加わった
場合における重心点Ｐのｘ軸方向（図３矢印ｘ方向）の
振動方程式は

【数１９】 で表わされる。 但し、Ｗ： おもり２０の重心点Ｐにおける集中荷重
（線ばね１８の重さは０と仮定する） Ｅ： 線ばね１８の縦弾性係数（ヤング率） Ｉ： 線ばね１８の慣性モーメント Ｃ： ダンピング係数 ｇ： 重力の加速度 なお、前記数１９において、線ばね１８の中心軸が重力
方向と一致したとき、その中心軸の位置をｘ＝０とす
る。

【００２１】従って、変位検出手段２４によって変位量
ｘを検出し、傾斜角・振動演算手段２５において前記数
１９にその検出値ｘを代入すれば振動の片振幅Ｘ₁及び
角振動数ω₁を求めることができる。また、重力方向及
びｘ軸に直交するｙ軸方向の上記重心点Ｐの振動方程式
は

【数２０】 で表わされる。但し、Ｗ，Ｅ，Ｉ，Ｃ，ｇの符号は前記
数１９の符号と同様に定義される。従って、変位検出手
段２４によって変位量ｙを検出し、傾斜角・振動演算手
段において前記数２０にその検出値ｙを代入すれば上記
ｘ軸方向の振動と同様に振動の片振幅Ｙ₁および角振動
数ω₁を求めることができる。

【００２２】このようにして求めたｘ軸方向の振動とｙ
軸方向の振動を合成すれば実際の振動の振幅、周波数、
さらには地震の震源方向等の振動情報も得ることができ
る。ところで、本発明において特徴的なことは、振子２
２の変位量を可動スケールと固定スケールを組合せた変
位検出手段によって検出することであり、このために本
実施例においては変位検出手段２４として可動スケール
２８と固定スケール３０を組合せた光電型エンコーダを
用いている。以下、この光電型エンコーダよりなる変位
検出手段２４について説明する。図６には、本発明にか
かる光電型エンコーダ２４の一例を示す縦断面図が示さ
れており、また図７には図６に示すI−I線での断面図が
示されている。同図において、固定スケール（以下イン
デックススケールと称する）４２の図６中下面には、一
個の発光素子４６及び八個の受光素子４８ａ，４８ｂ，
…４８ｈが配置されている。発光素子４６及び各受光素
子４８のリード線は、プリント基板５０に固定されてい
る。

【００２３】一方、可動スケール（以下メインスケール
と称する）４４には、図８に示す第一格子５２が設けら
れ、該第一格子５２はマトリックス状の長方形島状反射
格子部５４₁₁，５４₁₂…５４_1n、５４₂₁，５４₂₂…５４
_2n、…、５４_m1，５４_m2，…５４_mnを含む十字状反射式
格子よりなる。格子部５４のＸ軸（列）方向への並びは
Ｙ軸に平行なピッチＰ₁の格子を構成し、格子部５４の
Ｙ軸（行）方向への並びはＸ軸に平行なピッチＰ₁'の格
子を構成する。一方、インデックススケール４６は、図
９から明らかなように、第二格子５６及び第三格子５８
ａ，５８ｂ，…５８ｈを備えている。そして、第二格子
５６は前記発光素子４６に対応する各三角形状の透過格
子部６０ａ，６０ｂ，…６０ｄを含む十字状透過式格子
よりなる。また第三格子５８ａ，５８ｂ，…５８ｈはそ
れぞれ受光素子４８ａ，４８ｂ，…４８ｈに対応する透
過格子よりなる。

【００２４】このため、発光素子４６から出光した光Ｌ
は第二格子部６０ａ，６０ｂ，…６０ｄを介して第一格
子５２に反射され、該反射光は第三格子５８ａ，５８
ｂ，…５８ｈを介して受光素子４８ａ，４８ｂ，…４８
ｈに受光される。以上のように、本実施例にかかる光電
型エンコーダは、Ｘ方向への相対移動に対しては第二格
子部６０ａ，６０ｂ、第一格子部５４の列方向への並
び、第三格子部５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ、受光
素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄが、それぞれ三格
子型変位検出器として機能する。また、Ｙ方向への相対
移動に対しては第二格子部６０ｃ，６０ｄ、第一格子部
５４の行方向への並び、第三格子部５８ｅ，５８ｆ，５
８ｇ，５８ｈがそれぞれ三格子型変位検出器として機能
する。

【００２５】すなわち、三格子型変位検出器は図１０に
示すように３枚の格子の重なり合いの変化により変位量
を検出するものである(Journal of the optical societ
y ofAmerica, 1965, vol.55, No.4, p373-381)。図１０
に示す三格子型変位検出器は、平行配置された第二格子
５６及び第三格子５８と、両格子５６，５８の間に相対
移動可能に平行配置された第一格子５２と、前記第二格
子５６の図中左側に配置された発光素子４６と、前記第
三格子５８の図中右側に配置された受光素子４８と、を
含む。そして、発光素子４６から出射された光は第二格
子５６、第一格子５２、第三格子５８を介して受光素子
４８に至り、該受光素子４８は各格子５６，５２，５８
で制限された照明光を光電変換し、さらにプリアンプ６
２で増幅して検出信号ｓを得る。ここで、第一格子５２
が、第二格子５６及び第三格子５８に対して例えばｘ方
向に相対移動すると、発光素子４６からの照明光のう
ち、格子５６，５２，５８により遮蔽される光量が徐々
に変化し、検出信号ｓは略正弦波として出力される。そ
して、前記第一格子５２のピッチＰ₁と検出信号ｓの波
長Ｐが対応し、該検出信号ｓの波長及びその分割値より
前記基準格子５２の相対移動量を測定するものである。

【００２６】従って、第一格子５２をメインスケール４
４に、第二格子５６及び第三格子５８をインデックスス
ケール４２にそれぞれ設置することにより、両スケール
４４，４２の相対移動量、すなわち振子２２とベース１
２の相対移動量を検出することができる。そして、本実
施例においては第一格子５２の格子部５４のＸ軸方向へ
の並びはＹ軸に平行でピッチＰ₁の格子が構成し、格子
部５４のＹ軸方向への並びはＸ軸に平行でピッチＰ₁'の
格子を構成している。また、第二格子５６の格子部６０
ａ，６０ｂにはＹ軸に平行でピッチＰ₂の格子が形成さ
れ、格子部６０ｃ，６０ｄにはＸ軸に平行でピッチＰ₂'
の格子が形成されている。

【００２７】さらに、第三格子５８ａにはＡｘ相用の格
子、第三格子５８ｂにはＡｘ'相用の格子、第三格子５
８ｃにはＢｘ相用の格子、第三格子５８ｄにはＢｘ'相
用の格子がそれぞれＹ軸に平行にピッチＰ₃で形成さ
れ、第三格子５８ｅにはＡｙ相用の格子、第三格子５８
ｆにはＡｙ'相用の格子、第三格子５８ｇにはＢｙ相用
の格子、第三格子５８ｈにはＢｙ'相用の格子がそれぞ
れＸ軸に平行にピッチＰ₃'で形成されている。 従って、Ａｘ＝０゜とすると、Ａｘに対し、 Ａｘ'＝１８０゜（１／２Ｐ₃異なる） Ｂｘ＝９０゜（１／４Ｐ₃異なる） Ｂｘ'＝２７０゜（３／４Ｐ₃異なる） また、Ａｙ＝Ｏ゜とすると、Ａｙに対して Ａｙ'＝１８０゜（１／２Ｐ₃'異なる） Ｂｙ＝９０゜（１／４Ｐ₃'異なる） Ｂｙ'＝２７０゜（３／４Ｐ₃'異なる） となるように目盛が付けられている。この結果、受光素
子４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄからは、それぞれπ
／２ずつ位相のずれたＡｘ相、Ａｘ'相、Ｂｘ相、Ｂｘ'
相の信号を得ることができ、Ａｘ相−Ａｘ'相より差動
振幅増幅されたＡｘ相出力を、またＢｘ相−Ｂｘ'相よ
り差動振幅増幅されたＢｘ相出力を得る。そして、該Ａ
ｘ相出力及びＢｘ相出力の位相のずれ方向等よりスケー
ルのＸ方向への相対移動方向の弁別を行なうと共に、電
気的に検出信号の分割を行ない、分解能の高い変位量検
出を行なっている。

【００２８】一方、受光素子４８ｅ，４８ｆ，４８ｇ，
４８ｈからはそれぞれπ／２ずつ位相のずれたＡｙ相、
Ａｙ'相、Ｂｙ相、Ｂｙ'相の信号を得ることができ、前
記Ｘ方向と同様にしてスケール４２，４４のＹ方向の位
相弁別及び相対移動距離を検出することができる。以上
のように、前記光電型エンコーダによれば、Ｘ方向及び
Ｙ方向の移動方向及び移動距離を検出することができ
る。また、本実施例ではＸ方向の移動検出を行なう列方
向格子部５４と、Ｙ方向の移動検出を行なう行方向格子
部５４のピッチが異なって設けられている。すなわち、
列方向へのピッチは比較的粗いピッチＰ₁が刻まれてお
り、Ｘ方向への移動の高速読取りが可能である。一方、
行方向へのピッチは比較的細かいピッチＰ₁'が刻まれて
おり、Ｙ方向への移動の高分解能読取りが可能である。

【００２９】このように振子２２の移動特性に応じてそ
れぞれのピッチを決定することが可能であり、しかもそ
のピッチに従った格子の形成は従来と同じ製法により極
めて正確に行なうことができる。なお、例えば次のよう
にピッチを構成することが好適である。 Ｐ₁＝４０μm（明部長＝暗部長＝２０μm） Ｐ₂＝１６０μm（明部長＝４０μm、暗部長＝１２０μ
m） Ｐ₃＝８０μm（明部長＝暗部長＝４０μm） Ｐ₁'＝２０μm（明部長＝暗部長＝１０μm） Ｐ₂'＝８０μm（明部長＝２０μm、暗部長＝６０μm） Ｐ₃'＝４０μm（明部長＝暗部長＝２０μm） このように第二格子のピッチを第一格子のピッチより大
とすると共に、その光透過部の長さを第一格子のピッチ
の長さ以下とすることにより、第二格子を透過した照明
光間の独立性（インコヒーレンシイ）が向上し、検出信
号のＳＮ比が高くなる。このため、信号処理が容易とな
り、高精度の変位検出が可能となる。

【００３０】また、ピッチ構成は次のようにすることも
好適である。 Ｐ₁＝１００μm（明部長＝暗部長＝５０μm） Ｐ₂＝４００μm（明部長＝１００μm、暗部長＝３００
μm） Ｐ₃＝２００μm（明部長＝暗部長＝１００μm） Ｐ₁'＝４０μm（明部長＝暗部長＝２０μm） Ｐ₂'＝１６０μm（明部長＝４０μm、暗部長＝１２０μ
m） Ｐ₃'＝８０μm（明部長＝暗部長＝４０μm） さらに、例えば次のようにピッチを構成することが好適
である。 Ｐ₁＝２０μm（明部長＝暗部長＝１０μm） Ｐ₂＝２０μm（明部長＝暗部長＝１０μm） Ｐ₃＝２０μm（明部長＝暗部長＝１０μm） Ｐ₁'＝１０μm（明部長＝暗部長＝５μm） Ｐ₂'＝１０μm（明部長＝暗部長＝５μm） Ｐ₃'＝１０μm（明部長＝暗部長＝５μm） このように第一格子、第二格子、第三格子のピッチを等
しくし、さらにメインスケール４４とインデックススケ
ール４２の格子間隔をｄとすると、この例では Ｐ₁＝２０μm＞Ｐ₁'＝１０μm であるから、メインスケール４４とインデックススケー
ル４２の格子間隔ｄを、 ｄ≧Ｐ₁ ²／２λ に設定すれば、格子間隔ｄの変動に対して出力がほとん
ど変動しないＸＹエンコーダが実現できる。なお、Ｐ₁
＝Ｐ₁'のときは、どちらを採用してもよい。この構成の
特徴として、 （１）Ｘ方向へ１ピッチＰ₁送ると、出力信号は２ピッ
チＰ₁出力され、光学的な２分割信号が得られるため、
電気分割回路が容易に構成される。 （２）格子間隔ｄの変動に対して寛容なため、例えばＰ
₁又はＰ₁'が４０μm以下の細かいピッチのシステムに適
する。

【００３１】また、ピッチ構成は同様に次のようにする
ことも好適である。 Ｐ₁＝４０μm（明部長＝暗部長＝２０μm） Ｐ₂＝８０μm（明部長＝暗部長＝４０μm） Ｐ₃＝８０μm（明部長＝暗部長＝４０μm） Ｐ₁'＝１０μm（明部長＝暗部長＝５μm） Ｐ₂'＝１０μm（明部長＝暗部長＝５μm） Ｐ₃'＝１０μm（明部長＝暗部長＝５μm） このように構成すると、Ｘ軸方向に１ピッチ送った場
合、１ピッチＰ₁の出力信号が得られる。Ｙ軸方向に１
ピッチＰ₁'送ると、２ピッチＰ₁'の出力信号が得られ
る。従って、Ｘ軸方向は分解能が粗く、高速度の検出、
Ｙ軸方向は分解能が高く低速度の検出に適する。さら
に、第一格子５２を広範囲にわたって形成することがで
き、検出の広範囲化も可能である。また、第一格子５２
の形状は、メインスケール４４及びインデックススケー
ル４２の相対移動距離等を考慮して任意に決定すること
ができる。また、メインスケール４４に設けられたマト
リックス状の島状格子５４を透過部とし、島状格子でな
い部分６４を反射部として構成することも可能である。
これに対し、図１１には、本発明の他の実施例にかかる
光電型エンコーダ１２４の基本構成を示す縦断面図が示
されており、また図１２には図１１に示すＩＸ−ＩＸ線
での断面図が示されている。

【００３２】同図において、インデックススケール１４
２の図１１中下面には、一個の発光素子１４６及び四個
の受光素子１４８ａ，１４８ｂ，…１４８ｄが配置され
ている。発光素子１４６及び各受光素子１４８のリード
線は、プリント基板１５０に固定されている。また、メ
インスケール１４４には、図１３に示す縞状格子１５２
が形成されており、該縞状格子１５２は、中央に透明面
１５４が設けられ、該透明面１５４から外側に向って、
Ｘ軸とＹ軸方向とにそれぞれ平行な２組の平行線からな
るロ字状のクロム蒸着反射面１６４と透明面１５４とが
交互に繰り返し形成され構成されている。また、前記ロ
字状の一つの透明面１５４と該透明面１５４の外側に隣
接する一つの反射面１６４を１パターンとし、該１パタ
ーンのピッチＰ₁〜Ｐ_nは同一に形成されている。さら
に、図１４に示すようにロ字状の反射面１６４の面積
は、内側から外側に向けて単調増加しており、従って前
記１パターンのピッチＰ₁〜Ｐ_nにおける反射面１６４の
占める割合も内側から外側に（Ｐ₁からＰ_nに）向けて一
定比率で増加している。

【００３３】一方、インデックススケール１４２は、図
１５に示すようにクロム蒸着面が形成されたガラス板よ
りなり、該クロム蒸着面の前記発光素子１４６の対応位
置にはＹ軸に平行な出射スリット１６０ａ，１６０ｂ及
びＸ軸に平行な出射スリット１６０ｃ，１６０ｄが設け
られている。さらに前記クロム蒸着面の前記受光素子１
４８ａ，…１４８ｄのそれぞれの対応位置である前記各
出射スリット１６０の外側には、入射スリット１５８
ａ，１５８ｂ，１５８ｃ，１５８ｄが形成されている。
このため、発光素子１４６から出射した光Ｌは、例えば
二次光源となる出射スリット１６０ａを介して出射し、
メインスケール１４４の縞状格子１５２の内、Ｙ軸方向
に平行な透過面１５４ａと反射面１６４ａの縞で一部反
射され、入射スリット１５８ａを介して受光素子１４８
ａに受光される。すなわち、メインスケール１４４の縞
状格子１５２上に照射された光の内、透明面１５４に照
射された光は反射されず、反射面１６４に照射された光
のみが反射して入射スリット１５８ａ方向に進行する。

【００３４】そして、前記縞状格子１５２は、前述した
ように透明面１５４と反射面１６４の１パターンのピッ
チＰ₁〜Ｐ_nにおける反射面１６４の占める割合が内側か
ら外側に向けて一定比率で増加しているため、前記光Ｌ
が照射する位置が縞状格子１５２の外側にいく程、反射
される光が増し、受光素子１４８での受光量も増大す
る。すなわち、メインスケール１４４のＸ方向位置は受
光素子１４８ａの受光量に反映することとなるため、受
光量変化を検出することによりメインスケール１４４の
Ｘ方向変位を把握することができることとなる。なお、
受光素子１４８ａ，１４８ｂの出力は図１６に示す回路
により差動増幅された電圧出力とされる。

【００３５】すなわち受光素子１４８ａ，１４８ｂはそ
れぞれフォトトランジスタよりなり、そのフォトトラン
ジスタ１４８ａの電流出力Ｉ_aは、並列接続されたオペ
レーションアンプ１７０及び半固定抵抗１７２よりなる
電流・電圧変換器１７４により電圧変化として出力され
る。また、フォトトランジスタ１４８ｂの電流出力Ｉ_b
は、同様の構成を有する電流・電圧変換器１７６により
電圧変化として出力される。各フォトトランジスタ１４
８ａ，１４８ｂの電流出力Ｉ_a，Ｉ_bは図１７に示すよう
に逆位相であることから、並列接続された抵抗１７８及
びオペレーションアンプ１８０よりなる差動増幅アンプ
１８２により差動増幅することで、図１８に示すような
電圧出力Ｖ_outを得ることができる。なお、同様に、Ｙ
軸方向の変位に対しても、縞状格子１５２のＸ軸方向に
平行な透明面１５４ｂと反射面１６４ｂ、出射スリット
１６０ｃ，１６０ｄ、入射スリット１５８ｃ，１５８
ｄ、受光素子１４８ｃ，１４８ｄが作用し、優れたリニ
アリティを有した状態でＹ軸方向へのメインスケール１
４４の変位を検出することができる。

【００３６】ここで、前記Ｘ軸及びＹ軸方向のメインス
ケール１４４の変位量の検出感度、及び検出可能な変位
範囲は、縞状格子１５２の透明面１５４と反射面１６４
の１パターンのピッチ幅、及びロ字状の反射面１６４の
内側から外側に向けての面積の増加量によって変化す
る。表１及び表２には、前記１パターンのピッチ幅を変
えた例が示されている。

【表１】 ──────────────────────────────────── P₁ P₂ P₃ ・・・・・・・・・・P_n-2 P_n-1 P_n ──────────────────────────────────── 反射面線幅（μｍ） ２ ４ ６ ・・・・・・・・・・４６ ４８ ５０ ──────────────────────────────────── 透明面線幅（μｍ） ４８ ４６ ４４ ・・・・・・・・・・ ４ ２ ０ ──────────────────────────────────── 反射面の比率（％） ４ ８ １２ ・・・・・・・・・・９２ ９６ 100 ────────────────────────────────────

【表２】 ──────────────────────────────────── P₁ P₂ P₃ ・・・・・・・・・・P_n-2 P_n-1 P_n ──────────────────────────────────── 反射面線幅（μｍ） ２ ４ ６ ・・・・・・・・・・９６ ９８ 100 ──────────────────────────────────── 透明面線幅（μｍ） ９８ ９６ ９４ ・・・・・・・・・・ ４ ２ ０ ──────────────────────────────────── 反射面の比率（％） ２ ４ ６ ・・・・・・・・・・９２ ９６ 100 ──────────────────────────────────── 表１の縞状格子１５２においては、前記１パターンのピ
ッチ幅を５０μｍとし、反射面１６４を形成するクロム
線幅を内側から外側へ１ピッチ当り２μｍづつ増加させ
ている。

【００３７】従って、ピッチＰ₁〜Ｐ_nまでのピッチ数は
２５となり、ピッチＰ₁〜Ｐ_nまでのトータルの長さは１
２５０μｍ（１．２５ｍｍ）となる。また、表２の縞状
格子１５２においては、前記１パターンのピッチ幅を１
００μｍとし、反射面１６４を形成するクロム線幅を内
側から外側へ１ピッチ当り２μｍづつ増加させている。
従って、ピッチＰ₁〜Ｐ_nまでのピッチ数は５０となり、
ピッチＰ₁〜Ｐ_nまでのトータルの長さは５０００μｍ
（５ｍｍ）となる。表１の例は、ピッチ幅を表２の例に
比べ１／２と短くし、クロム線幅の１ピッチ当りの増加
量は表２の例と同一としているため、内側から外側への
１ピッチ中に占める反射面１６４の比率の増加は、表２
の例と比較し表１の例の方が大きくなる。従って、同一
変位量においては、表１の例のように１パターンのピッ
チ幅を短くする程、反射率が急激に変化するので検出感
度は向上する。なお、前記表１及び表２においては、１
パターンのピッチ幅を変えたが、反射面１６４を形成す
るクロム線幅の１ピッチ当りの増加量を増やしても同様
に反射率の変化は大きくなり検出感度は向上する。すな
わち、１パターンのピッチ幅、及び反射面１６４の１ピ
ッチ当りの増加量（＝ピッチ数）によって決定されるピ
ッチＰ₁〜Ｐ_nまでのトータルの長さが短い程、反射率が
大きく変化し検出感度は向上することとなる。従って、
表１及び表２の例においては、ピッチＰ₁〜Ｐ_nまでのト
ータルの長さの比が１．２５ｍｍ：５ｍｍ＝１：４であ
り、ピッチ幅を１００μｍとした表２の例に比べピッチ
幅を５０μｍとした表１の例の方が約４倍の検出感度を
得ることができる。

【００３８】一方、前記ピッチＰ₁〜Ｐ_nまでのトータル
の長さを長くすれば検出感度は下がってしまうが、当然
変位検出可能な位置範囲（前記図１８に示す−Ｐ_X〜＋
Ｐ_X）は広くなる。すなわち、メインスケール１４４の
変位を検出できる位置範囲は、透明面１５４及び反射面
１６４により形成されている縞状格子１５２に対応する
範囲となるため、ピッチＰ₁〜Ｐ_nまでのトータルの長さ
が１．２５ｍｍである表１の縞状格子１５２に比べ、ピ
ッチＰ₁〜Ｐ_nまでのトータルの長さが５ｍｍである表２
の縞状格子１５２の方が４倍の位置範囲においてメイン
スケール１４４の変位検出が可能となる。以上のよう
に、前記縞状格子１５２のピッチ幅、及び反射面１６４
の１ピッチ当りの増加量を調節し、ピッチＰ₁〜Ｐ_nまで
のトータルの長さを適切な値に設計することにより、幅
広いダイナミックレンジを得ることができ、メインスケ
ール１４４の相対移動量の大きさに対応した位置範囲に
おいて、高感度、高精度で変位検出が可能となる。

【００３９】なお、本発明の傾斜角・振動センサとして
は上述した実施例のものに限られるものではなく、種々
の態様の変更が可能であり、例えば線状体の長さ、おも
りの形状あるいはハウジングの形状等はその用途に応じ
て適宜設定することが可能である。また、上記実施例に
おいては１つのセンサによって傾斜角および振動の情報
の両方を測定し得る構成としているが、いずれか一方の
みを測定する構成とすることも可能である。さらに、傾
斜角演算手段あるいは振動演算手段においては、上記実
施例で説明した各式に基づいて遂一変位量を演算する構
成としてもよいし、これら各式を用いて予め演算により
作成しておいたテーブルに基づき変位量を出力するよう
な構成としてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる傾斜
角・振動センサによれば、可動スケールと固定スケール
を組み合わせた変位検出手段により振子の変位を直接検
出することとしており、従来技術のように静電容量の変
化あるいは磁界の変化等を利用して間接的に上記変位を
検出する構成とはしていないので、誤差要因が少なく、
簡単な構成で精度の高い傾斜角・振動測定を行うことが
でき、センサの製作も容易とすることができる。また、
本発明にかかる傾斜角測定方法によれば、センサを回転
させることにより振子に絶対傾斜角に応じた変位を発生
させて、該変位から傾斜角を測定するため、傾斜角が変
化しなくともセンサの配設位置における絶対傾斜角が常
に高精度で測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる傾斜角・振動センサ
の概略構成の説明図である。

【図２】図１に示すセンサの傾斜角測定原理の説明図で
ある。

【図３】本発明の一実施例にかかる傾斜角測定方法の測
定原理の説明図である。

【図４】本発明の他の実施例にかかる傾斜角測定方法の
測定原理の説明図である。

【図５】図１に示すセンサの振動測定原理の説明図であ
る。

【図６】本発明の一実施例に用いられる光電型エンコー
ダの概略構成の説明図である。

【図７】前記実施例に用いられる光電型エンコーダの発
光素子及び受光素子の配置の説明図である。

【図８】前記実施例に用いられる光電型エンコーダの可
動スケールの説明図である。

【図９】前記実施例に用いられる光電型エンコーダの固
定スケールの説明図である。

【図１０】前記実施例に用いられる光電型エンコーダの
移動検出原理の説明図である。

【図１１】本発明の他実施例に用いられる光電型エンコ
ーダの概略構成の説明図である。

【図１２】図１１に示す光電型エンコーダの発光素子及
び受光素子の配置の説明図である。

【図１３】図１１に示す光電型エンコーダの可動スケー
ルに形成された縞状格子の説明図である。

【図１４】図１３に示す縞状格子の反射面の位置による
面積変化の説明図である。

【図１５】図１１に示す光電型エンコーダの固定スケー
ルの説明図である。

【図１６】図１１に示す光電型エンコーダの受光素子か
らの信号の差動増幅回路の構成説明図である。

【図１７】，

【図１８】図１６に示した回路による信号処理状態の説
明図である。

【符号の説明】 １０ 傾斜角・振動センサ １２ ベース １６ 上蓋 １７ ハウジング １８ 線ばね ２０ おもり ２２ 振子 ２４ 変位検出手段 ２８ 可動スケール ３０ 固定スケール

フロントページの続き (72)発明者 市川 宗次 神奈川県川崎市高津区坂戸１丁目20番１号 株式会社ミツトヨ内 (72)発明者 ▲登▼ 鴻群 神奈川県川崎市高津区坂戸１丁目20番１号 株式会社ミツトヨ内 (72)発明者 黒木 真吾 神奈川県川崎市高津区坂戸１丁目20番１号 株式会社ミツトヨ内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサ主要部を被覆するハウジングと、 長さ方向に対し直角方向に弾性を有する線状体の下部に
   おもりを取り付けられてなる、前記ハウジングの上壁部
   から垂下された振子と、 前記おもりの下面に設置された可動スケールと、該可動
   スケールと対向配置されてなる、前記ハウジングの底壁
   部に固定された固定スケールを有し、前記おもりの前記
   線状体の長さ方向に対して垂直な方向への二次元変位を
   検出する変位検出手段と、 該変位検出手段により検出された変位量に基づき、前記
   ハウジングの底壁部の配設位置における傾斜角を演算す
   る傾斜角演算手段と、 を備えたことを特徴とする傾斜角センサ。
2. 【請求項２】 センサ主要部を被覆するハウジングと、 長さ方向に対し直角方向に弾性を有する線状体の下部に
   おもりを取り付けられてなる、前記ハウジングの上壁部
   から垂下された振子と、 前記おもりの下面に設置された可動スケールと、該可動
   スケールと対向配置されてなる、前記ハウジングの底壁
   部に固定された固定スケールを有し、前記おもりの前記
   線状体の長さ方向に対して垂直な方向への二次元変位を
   検出する変位検出手段と、 該変位検出手段により検出された変位量に基づき、前記
   ハウジングの底壁部の配設位置における振動の情報を演
   算する振動演算手段と、 を備えたことを特徴とする振動センサ。
3. 【請求項３】 請求項１記載の傾斜角センサを用いた傾
   斜角測定方法において、 傾斜角センサの中心軸を基準に該傾斜角センサを回転さ
   せるセンサ回転工程と、 前記回転前位置と回転後位置における、前記可動スケー
   ルと固定スケールとの相対変位量を検出する変位検出工
   程と、 前記検出された変位量に基づき、前記ハウジングの底壁
   部の配設位置における水平面に対する絶対傾斜角を演算
   する傾斜角演算工程と、を備えたことを特徴とする傾斜
   角測定方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の傾斜角測定方法におい
   て、 前記センサ回転工程によりセンサを所定角度回転させ、
   該回転角度と前記変位検出工程により検出された変位量
   とに基づき、傾斜角演算工程において前記絶対傾斜角
   を、 【数１】 sinθ≒［Ｒ／（１−cosα）］・（３ＥＩ／Ｗｌ³） 但し、θ： ハウジングの底壁部の配設位置における絶
   対傾斜角 Ｒ： 可動スケールと固定スケールの相対変位量 α： センサの回転角度（０°＜α＜３６０°） Ｗ： おもりの重心点における集中荷重 Ｅ： 線状体の縦弾性係数 Ｉ： 線状体の慣性モーメント ｌ： 振子の線状体支持部の最下位置からおもりの重心
   点までの距離 により演算することを特徴とする傾斜角測定方法。
5. 【請求項５】 請求項３記載の傾斜角測定方法におい
   て、 前記センサ回転工程によりセンサを任意の角度で少なく
   とも２回以上回転させ、回転前位置とそれぞれの回転後
   位置とにおける、前記可動スケールと固定スケールとの
   相対変位したそれぞれの変位点を結ぶ多角形の外接円の
   半径を求め、該半径値に基づき、傾斜角演算工程におい
   て前記絶対傾斜角を、 【数２】sinθ≒ｒ・（３ＥＩ／Ｗｌ³） 但し、θ： ハウジングの底壁部の配設位置における絶
   対傾斜角 ｒ： 変位点を結ぶ多角形の外接円の半径 Ｗ： おもりの重心点における集中荷重 Ｅ： 線状体の縦弾性係数 Ｉ： 線状体の慣性モーメント ｌ： 振子の線状体支持部の最下位置からおもりの重心
   点までの距離 により演算することを特徴とする傾斜角測定方法。