JPS60232502A - 液体プリズム - Google Patents

液体プリズム

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JPS60232502A
JPS60232502A JP59088491A JP8849184A JPS60232502A JP S60232502 A JPS60232502 A JP S60232502A JP 59088491 A JP59088491 A JP 59088491A JP 8849184 A JP8849184 A JP 8849184A JP S60232502 A JPS60232502 A JP S60232502A
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JP
Japan
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liquid
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prism
free
vessel
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JPH0443243B2 (ja
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Hiroshi Tamaki
田巻 弘
Fumitomo Kondo
近藤 文智
Hiroo Sugai
菅井 博雄
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Tokyo Optical Co Ltd
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Tokyo Optical Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C5/00Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
    • G01C5/02Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels involving automatic stabilisation of the line of sight

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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

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】 (°■)発明の目的 産業上の利用分野 この発明は計測に使用される液体プリズム、特に重力方
向を基準として傾斜角を測定する装置に使用される液体
プリズムに関するものである。
従来技術 従来、傾斜角測定装置に用いられている液体プリズムは
本体の傾きに拘らず常に重力方向に垂直な自由液面をも
たせるようにシリコンオイル等の液体を液体容器に封じ
ているものが知られている。
この液体プリズムに光を入射させ、液体の自由液面で全
反射されて出射される光の偏角を検出する反射タイプの
傾斜角測定装置、あるいは自由液面を透過する光の透過
偏角を検出する透過タイプの傾斜角測定装置がある。
ところが、これら両タイプの装置を使用して測定する場
合に、急激な外部温度変動があると液体プリズムの反射
光あるいは透過光に長時間の乱れが生じ、この間、測定
が不能あるいは測定精度が低下するという問題があった
。しかしながら、この原因については、従来充分に解明
されておらず、この問題は液体プリズムの欠点とされて
いたものである。
発明の解決方向 この発明は、この従来技術の問題点を解消することを目
的としてなされたもの゛であり、急激な温度変動があっ
た場合にも安定した測定をすることができる液体プリズ
ムを提供することを目的としている。
(?)発明の構成 発明の解決手段 この発明は、従来の液体プリズムには、急激な温度変動
があると、液体容器に接する液体と中央部の液体との間
に温度差が生じ、液体が対流し。
結果として自由液面の面精度が長時間悪化するという原
因があることを解明したものである。すなわち、急激に
外部温度が下がったときには、容器と接している附近の
液体は中央部の液体より温度が低くなり、比重も大とな
り、中央部で上昇し容器壁面部で下降する液体の対流が
生じ自由液面がなかなか安定せず、この面で反射あるい
は透過する光に乱れを生じていたものである。温度の急
上昇の場合も同様に逆方向の対流が生じて同様な現象と
なる。
そこで、この発明は上記目的を達成するため、液体の自
由液面下に熱良導性部材を設けたことを特徴とするもの
である。この熱良導性部材は、測定範囲の角度に傾斜し
ても自由液面に干渉することのない程度の深さに設けら
れている。
発明の作用 液体の自由液面下に熱良導性部材を設けることにより、
液体プリズムの外部で急激な温度変動があっても、熱良
導性部材が容器外部から伝導される熱を液体全体に速く
伝導し、液体全体の温度を速く均一にし、対流現象を発
生させず、自由液面に乱れが生じないようにしている。
自由液面が静止しているか、短時間に静止状態になるた
め1反射光あるいは透過光にも乱れが生ぜず、急激な温
度変動があった場合にも安定した測定をすることができ
る。
実施例 次にこの発明を図面に基づいて説明する。第1図〜第6
図はこの発明の液体プリズムの一実施例を示す図である
。図中10は液体、例えば反射率1.4のシリコンオイ
ルで、液体容器20に封入されている。この液体容器2
0は、少なくとも一部を光透過部材で形成した底面部2
1と蓋部22とから構成されており、この例では底面部
21の全体を屈折率1.52のガラス製のプリズムとし
ている。光透過部材はガラス以外では樹脂などの材料で
もよく、また形状も図のようなプリズムの形状である必
要はない。この底面部21は互に直交する透過面21a
と反射面21bとを有している。そして、このように構
成される液体容器20内に、液体10と熱良導性部材3
0とを封入しており、熱良導性部材30は液体10の自
由液面11に設けられ、測定範囲内の傾斜角度において
も自由液面Uに影響を与えない程度の深さに置かれてい
る。この熱良導性部材30は銅、アルミニウム等の熱良
導性金属で作られ、第2図に示すような直方体状のもの
で、少なくともその一部、例えば中央部に液体容器20
の底面部21からの光を透過させるための開口部31が
設けられている。
なお、この熱良導性部材30の形状の変形例として自由
液面11側に凹凸部が形成されたものが、第3図・〜第
7図に示されている。すなわち、第3図および第4図に
示す第1変形例は一辺に沿って平行な突条32が複数本
並設されているが、開口部31上には設けられていない
。また、第5図および第6図に示す第2変形例は、第1
変形例の開口部31」二にも連続した突条が架設されて
いる。さらに、第7図に示す第3変形例は第2変形例に
さらに直交する突条が形成され基盤の目状に形成された
ものである。ここで熱良導性部材30は、一体でなく、
小さなものを組み合わせて液体lO中に設けてもよいし
、蓋部22と一体構造にしてもよい。また、突条32は
連続でなく断続的なものでもよいし、さらには凹凸部は
突条でなくても任意の形状で任意の位置に突出している
突起状のものでもよい。
このように構成された液体プリズムを、例えば反射タイ
プの傾斜角測定装置に使用した光学系の一例は第1図に
示されている。発光素子41からの光はコンデンサレン
ズ42により集光され指@43を照明する。指標43は
コリメートレンズ44の焦点位置で紙面に垂直方向にず
れた位置に配置されており、指標43からの光束は、反
射鏡45を介して、コリメートレンズ44により平行光
束にされ、液体プリズムに入射する。すなわち、この液
体プリズムのブリ女ムである底面部21の透過面21a
に入射する。透過面21aから入射した光束は熱良導性
部材30の開口部31内のシリコンオイルである液体1
0中を進み、自由液面11で全反射され、底面部21の
反射面21bで反射され、再び自由液面11で全反射さ
れ透過面21aから射出する。透過面21aから射出し
た光束はコリメートレンズ44により集光されCCD検
知器(蓄積効果型センサー)46上に指標像が形成され
る。
このような構成の装置において、装置の傾斜角をθ、C
CO検知器46上の指標像の移動量を2、コリメートレ
ンズ44の焦点距離をf、傾斜係数をkとすると、 B : k −jan−’ (−3 の関係がある。−〇=1°’ 、Q =1.2μm、 
f=50unのときk = 1/488となり、検出し
た移動量αがら傾斜角θをめることができる。なお、こ
の場合のに値は、自由液面に入射する角度を5o°、プ
リズムの屈折率を1.52、シリコンオイルの屈折率を
1.4とした場合の値である。
指標と検知器の選択には種々の方式のものが考えられる
が1例えば指標をスリットで構成し、検知器を1次元の
ラインセンサで構成することもできる。
このような構成の傾斜角測定装置に急激な温度変動が与
えられた場合、液体プリズムにも当然に急激な温度変動
が加わる。熱は液体容器2oすなわち蓋部22およびプ
リズムである底面部21がら伝導され、液体10に伝導
される。この過程において、熱良導性部材30は液体1
oよりも熱伝導が良好であるから液体容器20から熱を
受けると非常に早く液体10と接触している部位まで熱
を伝導する。したがって、液体10は従来のように液体
容器2oがらだけでなく、液体10の中央にまで延在し
ている熱良導性部材30からも熱を受けるため、熱良導
性部材30との熱交換が広範囲に行われて早く温度が均
一化する。それゆえに、液体10の対流現象は発生しな
いか、発生しても極く小さく、しかも短時間であるため
、自由液面11を乱すことがなく、あるいは短時間に自
由液面11の面精度の低下を回復させ安定した測定を可
能とする。
また、第1変形例のように凹凸部として突条32を複数
本設けた場合には、液体10’との接触面積が大きくな
り、したがって熱交換面積も大きくなり、温度を均一化
させることに一層の効果を有する。
また、凹凸部である突条32が液体中央部を中心とした
液体容器20の内壁に沿っての対流現象を干渉して自由
液面11に大きな乱れを生じさせない。さらに、外部か
らの振動を受けても突条32で液体10を仕切る形にな
っているため液体10の大きな移動にならず、振動を軽
減吸収する。
また、第2変形例では前2者と異なり開口部31上にも
突条32が形成されており、液体1oの多い部分に熱交
換面積が増加することおよび液体1oの移動阻止板の機
能を果すものが設けられることがら自由液面の安定性お
よび安定化が一層よくなる。
この場合、光が透過する開口部31の一部を塞ぐため、
光束を一部遮ることになるが、平行光束で投影するので
一部光束が落ちるだけで支障はない。
さらに、第3変形例では、突条32が一方向だけでなく
、これと直交する方向にも形成され、あたかも基盤の目
のようになっているため、第2変形例よりも一層自由液
面の安定性および安定化がよくなる。
以上、この実施例においては反射タイプの液体プリズム
について説明したが、透過タイプの液体プリズムについ
ても自由液面の安定性および安定化が同様に良くなる。
(3,’+発明の詳細 な説明してきたように、この発明によれば熱良導性部材
により熱の急速伝導、熱交換面積の増大により液体の各
部の温度を急速に均一化することができるので、外部温
度に急激な変動があったとしても、液体に対流現象など
が生じることがないため、自由液面に乱れが生ぜず、安
定した測定ができる液体プリズムを提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の液体プリズムを使用した
傾斜角測定装置の光学系を示す構成図、第2図は熱良導
性部材の一例を示す斜視図、第3図は熱良導性部材の第
1変形例を示す斜視図、第4図は第1変形例の平面図、
第5図は熱良導性部材の第2変形例を示す斜視図、第6
図は第2変形例の平面図、第7図は熱良導性部材の第3
変形例を示す斜視図である。 10・・・液体、 11・・・自由液面、20・・・液
体容器、 °21・・・底面部(光透過部材、プリズム)、22・
・・蓋部、30・・・熱良導性部材。 31・・・開口部、 32・・・突条(凹凸部)。 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重力方向に垂直な自由液面を得るための液体と、
    該液体を封するとともに底面部の少なくとも一部を光透
    過部材で形成した液体容器とからなる液体プリズムにお
    いて、 前記液体の自由液面下に熱良導性部材を設けたことを特
    徴とする液体プリズム。
  2. (2)熱良導性部材は、金属部材で、少なくともその一
    部には液体容器の底面部からの光を透過させる開口部が
    設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の液体プリズム。
  3. (3)熱良導性部材には凹凸部が形成されたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の液体プ
    リズム。
JP59088491A 1984-05-04 1984-05-04 液体プリズム Granted JPS60232502A (ja)

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EP85730065A EP0161207B2 (en) 1984-05-04 1985-04-30 Liquid prism
DE8585730065T DE3579939D1 (de) 1984-05-04 1985-04-30 Fluessigkeitsprisma.
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