JPS6396506A

JPS6396506A - 水準器

Info

Publication number: JPS6396506A
Application number: JP24393286A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Takiguchi; 滝口　義浩; Katsuyuki Kinoshita; 勝之木下
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1986-10-14
Filing date: 1986-10-14
Publication date: 1988-04-27

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）本発明は、光電的手段を用いた水準器に関する。

（従来の技術）光電的手段を用いた水準器（あるいは傾斜角検出装置）
としては、次のものが知られている。

特開昭６１−７１３１１号公報には、光源と、光の経路
を常に鉛直方向に保つ回転体と、光源からの光を前記光
の経路に平行に入射させる光学系と、光を受ける２次元
位置検出装置とを有する傾斜角センサが開示されている
。

また、特開昭６１−８９５１２号公報には、本体に対し
て振子状に支持された重錘と、この重錘に設けた発光素
子と、本体に固定した受光器とを有する傾斜計が開示さ
れている。

さらに、特開昭６１−１０８９０８号公報には、発光部
と、液体の自由液面を反射面とする自由反射面と、受光
素子とを有する微小傾斜角検出装置が開示されている。

（発明が解決しようとする問題点）上述した従来の装置には、次の問題点がある。

特開昭６１−７１３１１号公報の装置では、光の経路を
常に鉛直方向に保つための回転体を必要とする。

そして、この回転体を回転可能に支持するカプセルが必
要であり、また、前記光の経路に光を平行に入射させる
光学系として、例えば凹面鏡を特徴とする特開昭６１−８９５１２号公報の装置では、本体に対す
るｍ錘の傾斜角を、受光器の受光位置の変化としてその
まま読み取っているので、傾斜角の検出精度を向上させ
ることができない。

特開昭６１−１０８９０８号公報の装置では、反射面と
して自由液面を利用しているので、液面の振動が傾斜角
の検出精度に２響を与えることになり、また、液面の安
定するまでに時間がかかる。

本発明の目的は、構造が簡単で精度の高い水準器を提供
することにある。

（問題点を解決するための手段）前記目的を達成するために本発明による水準器は、設に
面と、設置面に対して相対的に固定された光源と、重力
の作用によって反射面が常に鉛直方向に対して一定の角
度となる可ＥＩＪ　ミラーと、設置面に対して相対的に
固定されて可動ミラーからの反射光を受けるホトディテ
クタと、ホトディテクタの出力信号処理する信号処理装
置と、信号処理装置の出力を受けて設置面の傾斜角を表
示する表示装置とを有している。

前記可動ミラーを、粘性のある透明流体の中に配置する
ことができる。

前記可動ミラーを針状の支持装置によって、回転可能に
支持することができる。

前記可動ミラーに錘を付けて、可動ミラー全体の重心を
可動ミラーの支点よりも低くする。

（実施例）本発明を図面等を参照して、さらに詳しく説明する。

第１図は、本発明による水準器の実施例の基本構成を示
す。水準器１は、ケース２を有する。

ケース２の下面は設置面３となっている。設置面３は、
傾斜角を測定すべき場所に置くことになる。

ケース２の内部には、光源としての発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）４と、２個のホトディテクタ（ホトダイオード）
５．６を固定しである。ＬＥＤ４には、レンズを組み合
わせてあり、所定の立体角の範囲内で光が発射されるよ
うになっている。

ケース２の内部の上方には、可動ミラー７を設けである
。ケース２には支持体８を固定してあり、可動ミラー７
は、支持体８に対して回転可能に取付けである。可動ミ
ラー７は、重力の作用により、常に水平を保つようにな
っている。可動ミラー７の下面は、光の反射面９となっ
ている。

ＬＥＤ４は、ケース２の外部のＬＥＤ電源１０に接続し
てあり、ＬＥＤ電源１０から電力の供給を受ける。

ホトディテクタ５．６は、ケース２の外部の信号処理袋
π１１に接続しである。信号処理装置１１の出力は、表
示装置１２に入力される。

次に、第１図に示す実施例の動作を説明する。

まず、傾斜角を測定すべき被測定面に、水準器１の設置
面３を載せる。

被測定面の傾斜角をθとする。ＬＥＤ４からは、所定の
立体角の範囲内で光が発射される。可動ミラー７は、重
力の作用により、傾斜角θだけ、ケース２に対して傾斜
している。一方、ＬＥＤ４は、ケース２に対して固定さ
れている。したがって、ＬＥＤ４から発射された光は、
可動ミラー７の反射面９で反射した後、左右のホトディ
テクタ５．６に達するのであるが、その光量が異なる。

第１図の例では、右側のホトディテクタ５が受ける光量
の方が多い。

ホトディテクタ５．６の出力電流は、信号処理装置１１
に入力される。信号処理装置１１では、左右のホトディ
テクタ５．６の出力電流の差に比例した電圧を出力する
。

この電圧は、傾斜角θのほぼ２倍に比例する。

この電圧は、表示装置１２に入力されて、傾斜角θが角
度表示される。表示装置１２は、メータ表示、ＬＥＤ表
示、ディジタル文字表示などを利用することができる。

また、暗いところでも見えるように、表示装置に光源を
取りつけることができる。

第２図は、可動ミラー７の拡大傾斜図である。

ケースに固定された２個の支持体８　（第２図では、一
方の支持体のみ示す。）には、それぞれ針１３を固定し
である。２個の針１３は、互いに向かい合って水平に延
びている。

一方、可動ミラー７の長手方向の２個の側面１４の長手
方向中央部には、微小な凹所１５を設けである。２ｆ［
！ｉｌの針１３の先端は、それぞれ凹所１５内に挿入さ
れていて、可動ミラー７を回転可能に支持する。

可動ミラー７の反射面９の、長手方向両端付近には、錘
１６を吊るしである。錘１６は、可動ミラー７の全体の
重心を、凹所１５より十分下方の位置にもってくるため
のものである。

以上のような構成により、可動ミラー７は、重力の作用
の下で、常に水平を保つことになる。可動ミラー７の反
射面９には、ガラス面にミラーコーティングを施したも
の、あるいは、金属光沢面などを利用することができる
。

第３図は、本発明の別の実施例の基本構成を示す。

第１図に示す実施例に対応する部分には、同じ符号を付
けである。

この実施例は、以下に述べる３つの点で、第１図の実施
例とは異なる。第１の点は、ＬＥＤ電源１０、信号処理
装置１１、表示装置１２を、□ケース２に固定して、水
準器１全体をコンパクトにしたことである。

すなわち、ＬＥＤ電源１０と信号処理装置１１は、ケー
ス２の内部に固定しである。また、表示装置１２は、ケ
ース２の上面に固定し、表示された傾斜角を見やすくし
である。

第２の点は、可動ミラー７を、粘性のある透明流体１７
の中に設置しであることである。

ケース２は透明板１８で仕切ってあり、透明板１８とケ
ース２の上部との間に、粘性のある透明流体１７を封入
しである。

可動ミラー７は、透明流体１７の中で、常に水平を保つ
ようになっている。この様な構成により、可動ミラー７
の移動速度を制服できる。

したがって、微小振動による可動ミラー７の揺れを防止
でき、また、水準器１に信号が加わったときの可動ミラ
ー７の損傷を防止できる。粘性のある透明流体１７とし
ては、水、アルコール、グリセリンなどを使用できる。

透明流体１７の粘性を変えることにより、可動ミラー７
の移動速度を変えることができ、水準器１の応答速度を
変えることができる。

第３の点は、第り図に示す２個のホトディテクタ５．６
の代わりに、２分割した１個の分割ホトディテクタ１９
を使用することである。

この分割ホトディテクタ１９は、ＬＥＤ４を中心に回転
対称に設置される。

この分割ホトディテクタ１９の中央には、雪道孔２０を
開けてあり、この孔を通してＬＥＤ４の光を可動ミラー
７に導く。

この場合の信号処理装置１１の回路例を第４図に示す。

ＬＥＤ４から可動ミラー７までの距離や、可動ミラー７
から分割ホトディテクタ１９までの距離を適当に設定す
ることにより、信号処理′２：置１１の出力電圧を傾斜
角θの２倍に比例させることができる。

この電圧は、表示装置１２に入力されて、傾斜角θが角
度表示される。分割ホトディテクタ１９の左右の光量バ
ランスに対応した電圧（オペアンプ２１の出力電圧）が
、電圧計２２に表示される。

電圧計２２の値は、傾斜角に応して、正、零、負の値と
なりｆ８る。電圧計２２の値と２θとの間の比例定数と
オフセントは、オペアンプ２１のゲインとオフセットを
調整することで変更することができる。

（発明の効果）以上説明したように本発明は、設置面に対して相対的に
固定された光源と、重力の作用によって反射面が常に鉛
直方向に対して一定の角度となる可動ミラーと、設置面
に対して相対的に固定されて可動ミラーからの反射光を
受けるホトディテクタとを組み合わせることによって、
ＦＲａが簡単で精度の高い水準器を得ることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による水準器の第１の実施例の基本構
成を示す略図である。第２図は、可動ミラーの拡大斜視図である。第３図は、本発明の別の実施例の基本構成を示す略図で
ある。第４図は、第３図に示す実施例の信号処理装置の回路図
である。１・・・・・・・・・水準器３・・・・・・・・・設訝面４・・・・・・・・・ＬＥＤ５．６．１９・・・・・・・・・ホトディテクタ７・・
・・・・・・・可動ミラー９・・・・・・・・・反射面１１・・・・・・信号処理装置１２・・・・・・表示装置特許出願人　浜松ホトニクス株式会社代理人　弁理士　　井　ノ　ロ　　３才１図第２図第３図才４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）設置面と、設置面に対して相対的に固定された光
源と、重力の作用によって反射面が常に鉛直方向に対し
て一定の角度となる可動ミラーと、設置面に対して相対
的に固定されて可動ミラーからの反射光を受けるホトデ
ィテクタと、ホトディテクタの出力信号を処理する信号
処理装置と、信号処理装置の出力を受けて設置面の傾斜
角を表示する表示装置とを有する水準器。
（２）前記可動ミラーを、粘性のある透明流体の中に配
置した、特許請求の範囲第１項記載の水準器。
（３）前記可動ミラーを針状の支持装置によって、回転
可能に支持した、特許請求の範囲第１項記載の水準器。
（４）前記可動ミラーに錘を付けて、可動ミラー全体の
重心を可動ミラーの支点よりも低くした、特許請求の範
囲第３項記載の水準器。