JPH07208986A - Inclination-angle measuring apparatus - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To make it possible to detect false information with a simple circuit constitution by using a position detecting counter for both reference luminous flux and measuring luminous flux. CONSTITUTION:Divided reflected luminous flux L1 is condensed at a reference position A on a line senor 24 and becomes a reference luminous flux. Transmitted luminous flux L2 is reflected 28 and condensed at a position B, which is different based on the inclined state of an apparatus and becomes a luminous flux for measurement. At this time, the projected image becomes the L-shaped slit pattern. The reference luminous flux 1, the measuring luminous fluxes 1 and 2 and the reference luminous flux 2 are sequentially cast on central positions A1, B1, B2 and A2 from the side of the start element of the sensor 24. The interval between the positions A1 and B1 (B2 and A2) becomes the base for computing the inclination angle in the direction X (Y). Here, the received-light-signal generating period of the luminous fluxes L1 and L2 generates the first clock, and the part between both luminous fluxes generates the second clock. The clocks are continuously counted, and the period upto each position is measured. That is, a counter circuit detects whether the input position of the luminous flux L2 is within an allowance range or not and counts each interval. The counter circuit counts the number of the luminous fluxes and detect the erroneous information. The results are integrated and processed and the inclination angle is computed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は傾斜角測定装置に関し、
さらに詳細には重力方向に対する傾斜角を測定する装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tilt angle measuring device,
More specifically, it relates to a device for measuring an inclination angle with respect to the direction of gravity.

【０００２】[0002]

【従来の技術】特公平３−４５３２２号公報に開示され
ているように、従来の傾斜角測定装置では、装置が水平
の状態において、ＬＥＤのような光源より射出した光束
（以下、「基準光束」という）が装置内の液面で反射し
た光束はＣＣＤラインセンサのような受光素子上の基準
位置Ａに集光する。一方、装置が傾斜した状態では、液
面は水平状態を維持するが、ＬＥＤ、ＣＣＤラインセン
サ等の装置構成要素も一体的に傾斜するので、上記液面
での反射光束（以下、「測定用光束」という）はＣＣＤ
ラインセンサ上において上記基準位置とは異なる位置Ｂ
に集光する。装置の傾斜角、すなわち重力方向に対する
傾斜角は、上記基準位置Ａと検出位置Ｂとの偏差に基づ
いて算出される。2. Description of the Related Art As disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 3-45322, in a conventional tilt angle measuring device, when the device is horizontal, a light beam emitted from a light source such as an LED (hereinafter, referred to as "reference light beam"). The light flux that is reflected by the liquid surface inside the device is focused at a reference position A on a light receiving element such as a CCD line sensor. On the other hand, when the device is tilted, the liquid surface remains horizontal, but since the device components such as the LED and CCD line sensor are also tilted integrally, the reflected light flux on the liquid surface (hereinafter referred to as “measurement The luminous flux) is a CCD
Position B on the line sensor different from the reference position
Focus on. The tilt angle of the device, that is, the tilt angle with respect to the direction of gravity is calculated based on the deviation between the reference position A and the detection position B.

【０００３】ＬＥＤより射出される光束は、ＬＥＤと液
面との間に介在するスリット板により所定の形状に整形
されＣＣＤラインセンサ上に投影される。この投影光束
の投影像とＣＣＤラインセンサとが所定の角度で交差す
るように配置し、ＣＣＤラインセンサの駆動周波数以上
のクロックを用い、上記投影像の位置までのクロックの
計数を行ってＣＣＤラインセンサの画素ピッチ以下の分
解能で位置検出を行う傾斜角測定装置が知られている
（たとえば、特開昭５８−５３７０４号公報）。また、
特開平５−２５６６４７号公報には、光路中に設けたハ
ーフミラーのような手段を用いて射出光束を分割し、傾
斜状態に依存することなく基準位置Ａに集光する基準光
束と傾斜状態に依存して集光する位置が変動する測定用
光束とを同時に受光する装置が開示されている。The luminous flux emitted from the LED is shaped into a predetermined shape by a slit plate interposed between the LED and the liquid surface and projected onto the CCD line sensor. The CCD line sensor is arranged so that the projected image of the projected light flux and the CCD line sensor intersect each other at a predetermined angle, and a clock having a driving frequency equal to or higher than the driving frequency of the CCD line sensor is used to count the clocks to the position of the projected image. There is known a tilt angle measuring device that detects a position with a resolution equal to or less than the pixel pitch of the sensor (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-53704). Also,
In Japanese Patent Laid-Open No. 5-256647, the emitted light beam is split by using a means such as a half mirror provided in the optical path, and is divided into a reference light beam and a tilted state which are condensed at a reference position A without depending on the tilted state. An apparatus is disclosed that simultaneously receives a measurement light beam whose dependent light collecting position varies.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、たとえ
ばＬ字型のスリット光束を使用する場合、測定用光束が
ＣＣＤラインセンサ上に集光する位置が２か所、基準光
束が集光する基準位置が２か所で、ＣＣＤラインセンサ
上に集光される光束数は合計４つとなる。上述のような
従来の傾斜角測定装置では、このようなＣＣＤラインセ
ンサ上に集光される光束数の増大に伴い、ＣＣＤライン
センサの出力を処理する電気処理回路系が増加するとい
う不都合があった。However, when using an L-shaped slit light beam, for example, there are two positions where the measurement light beam is focused on the CCD line sensor and two positions where the reference light beam is focused. At two locations, the total number of light beams focused on the CCD line sensor is four. In the conventional tilt angle measuring device as described above, there is a disadvantage that the electric processing circuit system for processing the output of the CCD line sensor increases with the increase in the number of light beams condensed on the CCD line sensor. It was

【０００５】また、装置の傾斜角が増大した場合、測定
用光束がＣＣＤラインセンサ上に集光する位置と基準光
束が集光する基準位置との位置関係が許容範囲を逸脱し
て大幅に変動し、誤った傾斜角を測定値として出力する
ことがある。しかしながら、従来の傾斜角測定装置で
は、このような誤情報を検出することができないという
不都合があった。本発明は、前述の課題に鑑みてなされ
たものであり、簡素な回路構成を有し且つ誤情報の検出
が可能な傾斜角測定装置を提供することを目的とする。Further, when the tilt angle of the device is increased, the positional relationship between the position where the measuring light beam is focused on the CCD line sensor and the reference position where the reference light beam is focused deviates from the permissible range and is greatly changed. However, an incorrect tilt angle may be output as the measured value. However, the conventional tilt angle measuring device has a disadvantage that such erroneous information cannot be detected. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a tilt angle measuring device having a simple circuit configuration and capable of detecting erroneous information.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、ほぼ平行な光束を投光するため
の投光手段と、前記光束を自由液面に入射する測定用光
束と前記自由液面に入射しない基準光束とに分割するた
めの分割手段と、前記基準光束および前記測定用光束を
集光し受光するための受光手段と、前記受光手段の出力
に基づいて傾斜角を算出するための処理手段とを備え、
前記基準光束が傾斜状態に依存することなく前記受光手
段上に集光する基準位置と、前記測定用光束が傾斜状態
に依存して前記受光手段上に集光する位置との間隔に基
づいて傾斜角を測定する装置において、前記受光手段は
ラインセンサを有し、前記ラインセンサは前記ラインセ
ンサ自身に入射した前記基準光束および前記測定用光束
から基準光束受光信号および測定用光束受光信号を出力
し、前記処理手段は、前記ラインセンサを駆動する駆動
用クロックの周波数以上の周波数を有する第１のクロッ
クを前記基準光束受光信号の発生期間および前記測定用
光束受光信号の発生期間に発生する第１クロック手段
と、前記第１のクロックの２倍の周波数を有する第２の
クロックを前記基準光束受光信号および前記測定用光束
受光信号のいずれか一方の終わりから前記基準光束受光
信号および前記測定用光束受光信号のいずれか他方の始
まりまでの期間に発生する第２クロック手段と、前記基
準光束受光信号の中心位置から前記測定用光束受光信号
の中心位置までの期間を計測するための前記第１のクロ
ックおよび前記第２のクロックを連続して計数する第１
カウンタ手段とを備えていることを特徴とする傾斜角測
定装置を提供する。In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a light projecting means for projecting a substantially parallel light beam, and a measuring light beam for making the light beam incident on a free liquid surface. Splitting means for splitting into a reference light flux not incident on the free liquid surface, light receiving means for collecting and receiving the reference light flux and the measuring light flux, and an inclination angle based on the output of the light receiving means. And a processing means for calculating,
Inclination based on the interval between the reference position where the reference light beam is condensed on the light receiving means without depending on the tilted state and the position where the measurement light beam is condensed on the light receiving means depending on the tilted state In the apparatus for measuring an angle, the light receiving means has a line sensor, and the line sensor outputs a reference light beam reception signal and a measurement light beam reception signal from the reference light beam and the measurement light beam incident on the line sensor itself. The processing means generates a first clock having a frequency equal to or higher than a driving clock frequency for driving the line sensor during the generation period of the reference light beam reception signal and the generation period of the measurement light beam reception signal. A clock means and a second clock having a frequency twice that of the first clock are used as either the reference light beam reception signal or the measurement light beam reception signal. Second clock means which is generated during the period from the end of one side to the beginning of the other of the reference light beam reception signal and the measurement light beam reception signal, and the measurement light beam reception signal from the center position of the reference light beam reception signal A first counter for continuously counting the first clock and the second clock for measuring a period up to a central position
A tilt angle measuring device comprising: a counter means.

【０００７】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記処理手段は、前記ラインセンサから出力された出力信
号の所定の位置に基準信号を付与する手段と、前記第１
のクロックの２倍の周波数を有する第３のクロックを前
記基準光束受光信号および前記測定用光束受光信号のい
ずれか一方の終わりから前記基準信号の始まりまで、ま
たは前記基準信号の終わりから前記基準光束受光信号お
よび前記測定用光束受光信号のいずれか一方の始まりま
での期間に発生する第３クロック手段と、前記基準光束
受光信号の中心位置および前記測定用光束受光信号の中
心位置のいずれか一方から前記基準信号までの期間を計
測するための前記第１のクロックおよび前記第３のクロ
ックを連続して計数する第２カウンタ手段とを備えてい
る。According to a preferred aspect of the present invention, the processing means provides a reference signal to a predetermined position of the output signal output from the line sensor, and the first means.
A third clock having a frequency twice that of the reference light beam reception signal or the measurement light beam reception signal from the end to the beginning of the reference signal or from the end of the reference signal to the reference light beam. Third clock means generated during a period until the start of one of the light receiving signal and the measuring light beam receiving signal, and from one of the center position of the reference light beam receiving signal and the center position of the measuring light beam receiving signal It is provided with a second counter means for continuously counting the first clock and the third clock for measuring the period up to the reference signal.

【０００８】さらに、本発明の好ましい態様によれば、
前記処理手段は、前記基準光束受光信号および前記測定
用光束受光信号のいずれか一方の信号のピーク値を検出
し、前記信号のピーク値と所定の値との偏差に基づい
て、前記投光される光束の強度がほぼ一定に維持される
ように前記投光手段を制御するための光量制御手段を備
えている。Furthermore, according to a preferred embodiment of the present invention,
The processing means detects a peak value of one of the reference light beam reception signal and the measurement light beam reception signal, and the light is projected based on a deviation between the peak value of the signal and a predetermined value. A light amount control means for controlling the light projecting means is provided so that the intensity of the luminous flux is maintained substantially constant.

【０００９】[0009]

【作用】本発明では、基準光束および測定用光束の位置
検出用計数カウンタを兼用する構成とし、基準光束受光
信号の発生期間および測定用光束受光信号の発生期間に
は第１クロックを、基準光束受光信号および測定用光束
受光信号の一方から基準光束受光信号および測定用光束
受光信号の他方までの期間には第１のクロックの２倍の
周波数を有する第２のクロックを発生させる。このよう
に、位置検出用計数クロックの周波数を切り換え、２つ
のクロックを連続的に計数することによって、基準光束
受光信号の中心位置から測定用光束受光信号の中心位置
までの期間を計測する。すなわち、基準光束と測定用光
束との間のピーク位置間隔を求める。このように、基準
光束および測定用光束の位置検出用計数カウンタを兼用
することにより、Ｌ字型光束を使用しているにもかかわ
らず回路の簡素化が達成される。According to the present invention, the reference light beam and the measurement light beam are used as position detecting counters, and the first clock is used during the generation period of the reference light beam reception signal and the measurement light beam reception signal. A second clock having a frequency twice that of the first clock is generated during a period from one of the light receiving signal and the measuring light beam receiving signal to the other of the reference light beam receiving signal and the measuring light beam receiving signal. In this way, by switching the frequency of the position detection count clock and continuously counting the two clocks, the period from the center position of the reference light beam reception signal to the center position of the measurement light beam reception signal is measured. That is, the peak position interval between the reference light flux and the measurement light flux is obtained. In this way, by using the position detecting count counter for the reference light flux and the measurement light flux as well, simplification of the circuit can be achieved despite the use of the L-shaped light flux.

【００１０】また、ＣＣＤラインセンサ出力に基準信号
を加え、ＣＣＤラインセンサへの第１入力光束（基準光
束受光信号および前記測定用光束受光信号のいずれか一
方）の終わりからこの基準信号の始まりまでの位置と、
基準信号の始まりからＣＣＤラインセンサへの最終入力
光束（基準光束受光信号および前記測定用光束受光信号
のいずれか一方）の終わりまでの位置を監視する構成と
している。これによって、測定用光束と基準光束との位
置関係が許容範囲を逸脱して大幅に変動したことを検知
し、誤った傾斜角を測定値として出力することを回避し
て、いわゆる誤情報の検出を可能にしている。Further, a reference signal is added to the output of the CCD line sensor, from the end of the first input light beam (either the reference light beam reception signal or the measurement light beam reception signal) to the CCD line sensor to the beginning of this reference signal. Position of
The position from the start of the reference signal to the end of the final input light beam to the CCD line sensor (either the reference light beam reception signal or the measurement light beam reception signal) is monitored. With this, it is detected that the positional relationship between the measurement light beam and the reference light beam has fluctuated significantly outside the allowable range, and it is possible to avoid outputting an erroneous tilt angle as a measurement value and detect so-called erroneous information. Is possible.

【００１１】さらに、ＣＣＤラインセンサ出力内のうち
基準光束受光信号および前記測定用光束受光信号のいず
れか一方の信号、たとえば第１入力光束による信号波形
のみを抽出し、このピーク値を処理する構成を採用して
いる。この構成により、傾斜角の測定中において光源の
出力変動を補正し、射出光量を一定に制御することがで
きる。したがって、基準光束および測定用光束の光束幅
の変動が回避され、測定精度が向上する。Further, in the output of the CCD line sensor, only one of the reference light beam reception signal and the measurement light beam reception signal, for example, only the signal waveform of the first input light beam is extracted and the peak value is processed. Has been adopted. With this configuration, it is possible to correct the output fluctuation of the light source during the measurement of the tilt angle and control the emitted light amount to be constant. Therefore, fluctuations in the luminous flux widths of the reference luminous flux and the measuring luminous flux are avoided, and the measurement accuracy is improved.

【００１２】[0012]

【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の実施例にかかる傾斜角測定装置
の構成を模式的に説明する図である。図示の装置は、た
とえばＬＥＤのような光源２１を備えている。ＬＥＤ２
１を射出した光束Ｌは、スリット板２２および光学系
（たとえばコンデンサレンズ）２３を介してハーフミラ
ー２９で反射される光束Ｌ１と透過する光束Ｌ２とに分
割される。ハーフミラー２９を透過した光束Ｌ２は、装
置内に収容された液体２７の上面２８で反射する。ハー
フミラー２９で反射した光束Ｌ１および自由液面２８で
反射した光束Ｌ２は、光学系２３′を介してたとえばＣ
ＣＤラインセンサのような受光素子２４上に集光する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a tilt angle measuring device according to an embodiment of the present invention. The device shown comprises a light source 21, for example an LED. LED2
The light beam L that has emitted 1 is split into a light beam L1 reflected by a half mirror 29 and a light beam L2 that passes through a slit plate 22 and an optical system (for example, a condenser lens) 23. The light flux L2 transmitted through the half mirror 29 is reflected on the upper surface 28 of the liquid 27 contained in the apparatus. The light beam L1 reflected by the half mirror 29 and the light beam L2 reflected by the free liquid surface 28 are, for example, C through the optical system 23 '.
The light is focused on a light receiving element 24 such as a CD line sensor.

【００１３】装置が水平状態にある場合、図中実線で示
すように液面２８はハーフミラー２９の下面と平行であ
る。したがって、ハーフミラー２９で反射した光束Ｌ１
および液面２８で反射した光束Ｌ２は互いに平行に光学
系２３′に入射し、光束Ｌ１はＣＣＤラインセンサ２４
上の基準位置Ａに、光束Ｌ２はＣＣＤラインセンサ２４
上の位置Ｂに集光する。When the apparatus is in the horizontal state, the liquid surface 28 is parallel to the lower surface of the half mirror 29 as shown by the solid line in the figure. Therefore, the light flux L1 reflected by the half mirror 29
The light flux L2 reflected by the liquid surface 28 and the light flux L2 reflected by the liquid surface 28 enter the optical system 23 'in parallel with each other, and the light flux L1 is reflected by the CCD line sensor 24.
At the upper reference position A, the light flux L2 is emitted from the CCD line sensor 24.
Focus on the upper position B.

【００１４】一方、装置が傾斜状態にある場合、図中破
線で示すように液面２８とハーフミラー２９の下面との
平行関係は崩れる。換言すれば、液面２８だけが水平状
態を維持し、すべての構成要素は一体的に傾斜状態にな
る。このため、ハーフミラー２９で反射した光束Ｌ１は
傾斜状態に依存することなくＣＣＤラインセンサ２４上
の基準位置Ａに集光するが、液面２８で反射した光束Ｌ
３（図中、破線で示す）はＣＣＤラインセンサ２４上の
位置Ｃに集光する。このように、集光位置が装置の傾斜
状態の依存しない光束Ｌ１は基準光束であり、装置の傾
斜状態に依存して集光位置の異なる光束Ｌ２およびＬ３
は測定用光束である。On the other hand, when the apparatus is in the inclined state, the parallel relationship between the liquid surface 28 and the lower surface of the half mirror 29 is broken as shown by the broken line in the figure. In other words, only the liquid surface 28 remains horizontal, and all the components are integrally tilted. Therefore, the light flux L1 reflected by the half mirror 29 is condensed at the reference position A on the CCD line sensor 24 without depending on the tilted state, but the light flux L reflected by the liquid surface 28.
3 (indicated by a broken line in the figure) is focused on the position C on the CCD line sensor 24. As described above, the light flux L1 whose light collecting position does not depend on the tilt state of the device is the reference light beam, and the light beams L2 and L3 having different light collecting positions depend on the tilt condition of the device.
Is a luminous flux for measurement.

【００１５】図２は、図１の受光素子と投影像との位置
関係を示す図である。図示のように、スリット板２２
は、投影像がＬ字型スリット形状になるように構成され
ている。基準光束Ｌ１の投影像２５および測定用光束Ｌ
３の投影像２６において、Ｌ字形の各辺の方向は水平面
における直交座標系の２つの方向ＸおよびＹにそれぞれ
平行である。受光素子であるＣＣＤラインセンサ２４
は、上記Ｌ字形の各辺と４５°をなすように配置されて
いる。こうして、基準光束Ｌ１の投影像２５および測定
用光束Ｌ３の投影像２６は、ＣＣＤラインセンサ２４と
それぞれ２つの点において交差する。FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between the light receiving element of FIG. 1 and a projected image. As shown, the slit plate 22
Is configured such that the projected image has an L-shaped slit shape. Projected image 25 of reference luminous flux L1 and measuring luminous flux L
In the projected image 26 of No. 3, the direction of each side of the L-shape is parallel to the two directions X and Y of the Cartesian coordinate system in the horizontal plane. CCD line sensor 24 which is a light receiving element
Are arranged so as to form an angle of 45 ° with each side of the L-shape. Thus, the projected image 25 of the reference light beam L1 and the projected image 26 of the measurement light beam L3 intersect the CCD line sensor 24 at two points.

【００１６】なお、ＣＣＤラインセンサ２４のスタート
エレメント（図中、左下のエレメント）側から順に、基
準光束１、測定用光束１、測定用光束２および基準光束
２がＣＣＤラインセンサ２４に入力されるようになって
いる。したがって、基準光束１の入力中心位置Ａ１と測
定用光束１の入力中心位置Ｂ１との間隔に基づいてＸ方
向の傾斜角が、測定用光束２の入力中心位置Ｂ２と基準
光束２の入力中心位置Ａ２との間隔に基づいてＹ方向の
傾斜角が、電気処理回路（図３参照）において算出され
る。The reference light flux 1, the measurement light flux 1, the measurement light flux 2 and the reference light flux 2 are input to the CCD line sensor 24 in order from the start element (lower left element in the figure) side of the CCD line sensor 24. It is like this. Therefore, based on the distance between the input center position A1 of the reference light beam 1 and the input center position B1 of the measurement light beam 1, the inclination angle in the X direction is determined by the input center position B2 of the measurement light beam 2 and the input center position of the reference light beam 2. The tilt angle in the Y direction is calculated in the electrical processing circuit (see FIG. 3) based on the distance from A2.

【００１７】図３は、図１の受光素子の出力を処理する
電気処理回路の内部構成を示す図である。図３におい
て、ＣＣＤラインセンサ２、ＬＥＤ１１および光学系１
２は、図１のＣＣＤラインセンサ２４、ＬＥＤ２１およ
び光学系（２２、２３、２３′等）に対応している。図
示の電気処理回路は、ＣＣＤラインセンサ２を駆動開始
するためのスタートパルスを出力するための発信器１を
備えている。この発信器１が出力するスタートパルスお
よび引き続き印加されるクロックパルスにしたがって、
ＣＣＤラインセンサ２が駆動される。FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of an electric processing circuit for processing the output of the light receiving element of FIG. In FIG. 3, CCD line sensor 2, LED 11 and optical system 1
Reference numeral 2 corresponds to the CCD line sensor 24, the LED 21 and the optical system (22, 23, 23 ', etc.) of FIG. The electric processing circuit shown in the figure includes an oscillator 1 for outputting a start pulse for starting driving of the CCD line sensor 2. According to the start pulse output from this oscillator 1 and the clock pulse applied subsequently,
The CCD line sensor 2 is driven.

【００１８】ＣＣＤラインセンサ２の出力は、アナログ
処理回路４の入力に接続されている。アナログ処理回路
４は、図５に示すように、アンプ１４とローパスフィル
タ１５とにより構成され、入力されたラインセンサ信号
を滑らかなアナログ信号に変換する。アナログ処理回路
４の出力は、波形整形回路５の入力および光量補正部１
０の入力に接続されている。また、光量補正部１０の出
力はＬＥＤ１１の入力に接続されている。The output of the CCD line sensor 2 is connected to the input of the analog processing circuit 4. As shown in FIG. 5, the analog processing circuit 4 includes an amplifier 14 and a low-pass filter 15, and converts the input line sensor signal into a smooth analog signal. The output of the analog processing circuit 4 is the input of the waveform shaping circuit 5 and the light amount correction unit 1
It is connected to the 0 input. The output of the light quantity correction unit 10 is connected to the input of the LED 11.

【００１９】波形整形回路５では、入力されたアナログ
信号を矩形波信号に変換する。一方、光量補正部１０で
は、アナログ処理回路４および波形整形回路５から入力
された信号に基づいてＬＥＤ１１が射出する光束の強度
を検知し、この強度が一定に維持されるようにＬＥＤ１
１の電流を制御する。The waveform shaping circuit 5 converts the input analog signal into a rectangular wave signal. On the other hand, the light quantity correction unit 10 detects the intensity of the light flux emitted from the LED 11 based on the signals input from the analog processing circuit 4 and the waveform shaping circuit 5, and the LED 1 is maintained so that this intensity is maintained constant.
1 current is controlled.

【００２０】図６は、光量補正部１０の内部構成を示す
図である。図示のように、光量補正部１０は、アナログ
処理回路４から入力されたアナログ信号および波形整形
回路５から入力された矩形波信号を受けて、第１入力矩
形波に同期したアナログ信号のみを抽出する波形抽出部
２０を備えている。波形抽出部２０の出力は、ピークホ
ールド回路１９およびサンプルホールド回路１８を介し
てＬＥＤ制御部１７の入力に接続されている。ピークホ
ールド回路１９およびサンプルホールド回路１８では、
波形抽出部２０で抽出したアナログ信号から、ＬＥＤ１
１の射出光束の強度に比例する電圧値を求める。ＬＥＤ
制御部１７ではこの電圧値にもとづいて、ＬＥＤ電流を
適宜制御しＣＣＤラインセンサ２上に集光される光束の
強度を一定に保持する。FIG. 6 is a diagram showing the internal structure of the light quantity correction unit 10. As illustrated, the light quantity correction unit 10 receives the analog signal input from the analog processing circuit 4 and the rectangular wave signal input from the waveform shaping circuit 5, and extracts only the analog signal synchronized with the first input rectangular wave. The waveform extracting unit 20 is provided. The output of the waveform extraction unit 20 is connected to the input of the LED control unit 17 via the peak hold circuit 19 and the sample hold circuit 18. In the peak hold circuit 19 and the sample hold circuit 18,
From the analog signal extracted by the waveform extraction unit 20, the LED1
A voltage value proportional to the intensity of the emitted light flux of 1 is obtained. LED
The control unit 17 appropriately controls the LED current based on this voltage value to keep the intensity of the light beam focused on the CCD line sensor 2 constant.

【００２１】波形整形回路５の出力は、カウンタ回路
６、カウンタ回路７およびカウンタ回路８の入力に接続
されている。一方、発信器１の出力はタイミング発生回
路３の入力にそれぞれ接続され、タイミング発生回路の
出力は、アナログ処理回路４、カウンタ回路７およびカ
ウンタ回路８の入力に接続されている。タイミング発生
回路３は、発信器１から入力されたスタートパルスを受
けて２つのパルスを有するタイミング信号を発生する。
タイミング信号は、アナログ処理回路４、カウンタ回路
７およびカウンタ回路８に送られる。カウンタ回路７で
は、波形整形回路５が出力する矩形波信号およびタイミ
ング発生回路３が出力するタイミング信号を受けて、基
準光束の入力位置と測定用光束の入力位置との間隔の計
数を行う。The output of the waveform shaping circuit 5 is connected to the inputs of the counter circuit 6, the counter circuit 7 and the counter circuit 8. On the other hand, the output of the oscillator 1 is connected to the input of the timing generation circuit 3, and the output of the timing generation circuit is connected to the inputs of the analog processing circuit 4, the counter circuit 7, and the counter circuit 8. The timing generation circuit 3 receives the start pulse input from the oscillator 1 and generates a timing signal having two pulses.
The timing signal is sent to the analog processing circuit 4, the counter circuit 7, and the counter circuit 8. The counter circuit 7 receives the rectangular wave signal output from the waveform shaping circuit 5 and the timing signal output from the timing generation circuit 3, and counts the interval between the input position of the reference light beam and the input position of the measurement light beam.

【００２２】また、カウンタ回路８では、波形整形回路
５が出力する矩形波信号およびタイミング発生回路３が
出力するタイミング信号を受けて、測定用光束の入力位
置がが所定の許容範囲内にあるか否かを検出する。一
方、カウンタ回路６では、波形整形回路５が出力する矩
形波信号を受けて、ＣＣＤラインセンサ２に入力する光
束の数を計数し、誤情報を検出する。カウンタ回路６、
カウンタ回路７およびカウンタ回路８の出力は処理回路
９の入力に接続されている。処理回路９では、各カウン
タ回路の信号および計数値を総合処理して傾斜角を算出
し、表示部（不図示）に算出した測定値として表示す
る。Further, the counter circuit 8 receives the rectangular wave signal output from the waveform shaping circuit 5 and the timing signal output from the timing generation circuit 3 to determine whether the input position of the measuring light beam is within a predetermined allowable range. Detect whether or not. On the other hand, the counter circuit 6 receives the rectangular wave signal output from the waveform shaping circuit 5, counts the number of light beams input to the CCD line sensor 2, and detects erroneous information. Counter circuit 6,
The outputs of the counter circuit 7 and the counter circuit 8 are connected to the input of the processing circuit 9. The processing circuit 9 comprehensively processes the signal and count value of each counter circuit to calculate the tilt angle, and displays it on the display unit (not shown) as the measured value.

【００２３】図４は、図３の電気処理回路のタイミング
チャートを示す図である。図３および図４を参照して、
受光素子の出力の処理動作を説明する。発信器１はＣＣ
Ｄラインセンサ２を駆動開始するためのスタートパルス
を出力する。このスタートパルスが印加された時点ｔ０
から引き続き印加されるクロックパルスにしたがって、
ＣＣＤラインセンサ２の各エレメントが順次駆動され
る。ＣＣＤラインセンサ２は、各エレメントに入射する
光量に比例した信号をパルス列として次段のアナログ処
理回路４に出力する。アナログ処理回路４は、入力され
たパルス列による階段波形形状のラインセンサ信号を、
増幅・スプライン化して滑らかなアナログ信号に変換す
る（図５参照）。FIG. 4 is a diagram showing a timing chart of the electrical processing circuit of FIG. Referring to FIGS. 3 and 4,
The processing operation of the output of the light receiving element will be described. Transmitter 1 is CC
A start pulse for starting driving the D line sensor 2 is output. Time t0 when this start pulse is applied
According to the clock pulse applied continuously from
Each element of the CCD line sensor 2 is sequentially driven. The CCD line sensor 2 outputs a signal proportional to the amount of light incident on each element as a pulse train to the analog processing circuit 4 at the next stage. The analog processing circuit 4 outputs the line sensor signal of the staircase waveform shape by the input pulse train,
Amplify and spline to convert to a smooth analog signal (see Fig. 5).

【００２４】アナログ処理回路４の出力アナログ信号
は、次段の波形整形回路５に入力される。波形整形回路
５では、入力されたアナログ信号と予め設定されたスレ
ッショルド電圧ＶＳとを比較し、アナログ信号を矩形波
に変換する。上述したように、通常の傾斜状態（測定用
光束の集光位置が許容範囲内にあるような正常な傾斜状
態）では、ＣＣＤラインセンサ２に入力する光束は、Ｃ
ＣＤラインセンサ２のスタートエレメント側から、基準
光束１、測定用光束１、測定用光束２および基準光束２
の順になる。したがって、アナログ信号にはこの入射光
束の順番にしたがってピークが表れ、波形整形回路５に
入力される。The output analog signal of the analog processing circuit 4 is input to the waveform shaping circuit 5 at the next stage. The waveform shaping circuit 5 compares the input analog signal with a preset threshold voltage VS and converts the analog signal into a rectangular wave. As described above, in a normal tilted state (a normal tilted state in which the focus position of the measurement light beam is within the allowable range), the light beam input to the CCD line sensor 2 is C
From the start element side of the CD line sensor 2, a reference light beam 1, a measurement light beam 1, a measurement light beam 2, and a reference light beam 2
In order. Therefore, peaks appear in the analog signal according to the order of the incident light flux, and are input to the waveform shaping circuit 5.

【００２５】なお、すでに述べたように、測定用光束１
および測定用光束２の位置変動は、それぞれ直交座標系
の各方向の傾斜角に対応しており、各光束の位置変動デ
ータは単独に処理される。換言すれば、基準光束１に対
する測定用光束１の位置変化によりＸ方向の傾斜角を、
基準光束２に対する測定用光束２の位置変化によりＹ方
向の傾斜角を求めることになる。図４を参照すると、ま
ず、基準光束１による信号電圧がＶＳよりも下がるとき
（ｔ１）に矩形波出力はＬになり、基準光束１による信
号電圧がＶＳよりも上がるとき（ｔ２）に矩形波出力は
再びＨになる。同様に、測定用光束１による信号電圧が
ＶＳよりも下がるとき（ｔ３）に矩形波出力はＬにな
り、測定用光束１による信号電圧がＶＳよりも上がると
き（ｔ４）に矩形波出力は再びＨになる。As already mentioned, the measuring luminous flux 1
The positional fluctuations of the measuring light flux 2 and the measuring light flux 2 respectively correspond to the tilt angles in the respective directions of the orthogonal coordinate system, and the positional fluctuation data of the respective light fluxes are processed independently. In other words, the tilt angle in the X direction is calculated by changing the position of the measuring light beam 1 with respect to the reference light beam 1.
The tilt angle in the Y direction is obtained by the change in the position of the measuring light beam 2 with respect to the reference light beam 2. Referring to FIG. 4, first, when the signal voltage due to the reference light flux 1 is lower than VS (t1), the rectangular wave output becomes L, and when the signal voltage due to the reference light flux 1 is higher than VS (t2), the rectangular wave output is obtained. The output goes high again. Similarly, the rectangular wave output becomes L when the signal voltage of the measuring light beam 1 is lower than VS (t3), and the rectangular wave output is again when the signal voltage of the measuring light beam 1 is higher than VS (t4). Become H.

【００２６】また、測定用光束２による信号電圧がＶＳ
よりも下がるとき（ｔ５）に矩形波出力はＬになり、測
定用光束２による信号電圧がＶＳよりも上がるとき（ｔ
６）に矩形波出力は再びＨになる。同様に、基準光束２
による信号電圧がＶＳよりも下がるとき（ｔ７）に矩形
波出力はＬになり、基準光束２による信号電圧がＶＳよ
りも上がるとき（ｔ８）に矩形波出力は再びＨになる。
各入射光束のＣＣＤラインセンサ２への入力位置は、こ
の矩形波信号のＬで示される。さらに特定すれば、入射
光束による矩形波信号はそのピークを中心として対称と
考えられるので、矩形波信号のＬの時間間隔の中央位置
が入射光束の入力中心位置に対応していることになる。
このように波形整形回路５で生成された矩形波信号は、
カウンタ回路６、カウンタ回路７およびカウンタ回路８
にそれぞれ入力される。Further, the signal voltage due to the measuring light beam 2 is VS
When the signal voltage due to the measuring light beam 2 rises above VS (t5), the rectangular wave output becomes L when the signal voltage falls below t (t5).
In 6), the rectangular wave output becomes H again. Similarly, the reference luminous flux 2
The rectangular wave output becomes L when the signal voltage due to Vs becomes lower than VS (t7), and the rectangular wave output becomes H again when the signal voltage due to the reference light flux 2 becomes higher than VS (t8).
The input position of each incident light beam to the CCD line sensor 2 is indicated by L of this rectangular wave signal. More specifically, since the rectangular wave signal due to the incident light flux is considered to be symmetrical about its peak, the central position of the time interval of L of the rectangular wave signal corresponds to the input center position of the incident light flux.
The rectangular wave signal thus generated by the waveform shaping circuit 5 is
Counter circuit 6, counter circuit 7, and counter circuit 8
Are input respectively.

【００２７】一方、スタートパルスはタイミング発生回
路３に入力され、タイミング発生回路３においてＣＣＤ
ラインセンサ２の総エレメントの中央に相当する位置お
よび最終エレメントに相当する位置にパルスを有するタ
イミング信号を発生する。総エレメントの中央に相当す
る位置を中央基準とし、最終エレメントに相当する位置
を終了基準とする。このように２つのパルスを有するタ
イミング信号は、カウンタ回路７およびカウンタ回路８
に送られる。各カウンタ回路７、８において、各入射光
束による矩形波信号および上記タイミング信号の立ち上
がり・立ち下がりをトリガとして、矩形波信号の間隔を
クロックパルスで計数する。On the other hand, the start pulse is input to the timing generation circuit 3, and the CCD is generated in the timing generation circuit 3.
A timing signal having pulses is generated at a position corresponding to the center of all the elements of the line sensor 2 and a position corresponding to the final element. The position corresponding to the center of all the elements is the center reference, and the position corresponding to the last element is the end reference. In this way, the timing signal having two pulses is used as the counter circuit 7 and the counter circuit 8.
Sent to. In each of the counter circuits 7 and 8, the interval between the rectangular wave signals is counted by a clock pulse by using the rising and falling edges of the rectangular wave signal and the timing signal by each incident light flux as a trigger.

【００２８】図７は、図３のカウンタ回路７における計
数動作を説明する図である。まず、カウンタ回路７にお
いて、基準光束と測定用光束との位置間隔の計数を行
う。ＣＣＤラインセンサ２の分解能（エレメントのピッ
チに相当）以上の分解能を得るために、計数クロックの
周波数として、ＣＣＤラインセンサ２を駆動するクロッ
クパルスの周波数と比較して十分大きい周波数を使用す
る。FIG. 7 is a diagram for explaining the counting operation in the counter circuit 7 of FIG. First, the counter circuit 7 counts the positional interval between the reference light flux and the measurement light flux. In order to obtain a resolution equal to or higher than the resolution of the CCD line sensor 2 (corresponding to the pitch of the elements), a frequency sufficiently higher than the frequency of the clock pulse driving the CCD line sensor 2 is used as the frequency of the counting clock.

【００２９】図７および図８に示すように、基準光束１
による立ち下がりｔ２から測定用光束１による立ち上が
りｔ３までの間隔を周波数ｆのクロックで計数し、基準
光束１の入力状態すなわちｔ１からｔ２までの間隔およ
び測定用光束１の入力状態すなわちｔ３からｔ４までの
間隔をｆ／２の周波数のクロックで計数する。上述の計
数動作は、ｔ１からｔ４の時点まで連続的に行われる。
すなわち、上述の計数動作は、１つのカウンタ回路７に
おいて計数用のクロック周波数を適宜変更して行われ
る。こうして計数されたカウント値は、基準光束１の入
力位置の中心から測定用光束１の入力位置の中心までを
周波数ｆのクロックで計数したカウント値と一致する。As shown in FIGS. 7 and 8, the reference luminous flux 1
The interval from the falling t2 due to the measurement light beam 1 to the rising t3 due to the measurement light beam 1 is counted by the clock of the frequency f, and the input state of the reference light beam 1, that is, the interval from t1 to t2 Is counted by a clock having a frequency of f / 2. The above counting operation is continuously performed from time t1 to time t4.
That is, the above counting operation is performed by appropriately changing the counting clock frequency in one counter circuit 7. The count value thus counted coincides with the count value obtained by counting from the center of the input position of the reference light beam 1 to the center of the input position of the measurement light beam 1 with the clock of frequency f.

【００３０】なお、図９に示すように、測定用光束１の
入力位置が基準光束１の入力位置よりもＣＣＤラインセ
ンサ２上においてスタートエレメント側（図中左側）に
ある場合、すなわち時間的に測定用光束１の方が早く入
力された場合には、前記計数動作は測定用光束１から基
準光束１まで行われる。一方、図１０に示すように、測
定用光束１がタイミング信号内の中央基準よりも時間的
に遅く入力された場合、計数動作は基準光束１から中央
基準まで行われる。カウンタ回路７は、基準光束１と測
定用光束１との入力中心間隔を計数した後、タイミング
信号内の中央基準のタイミングで計数値Ｃ１を処理回路
９に転送し、内部カウンタをリセットする。Incidentally, as shown in FIG. 9, when the input position of the measuring light beam 1 is on the start element side (left side in the drawing) on the CCD line sensor 2 with respect to the input position of the reference light beam 1, that is, in terms of time. When the measuring light beam 1 is input earlier, the counting operation is performed from the measuring light beam 1 to the reference light beam 1. On the other hand, as shown in FIG. 10, when the measuring light beam 1 is input later in time than the center reference in the timing signal, the counting operation is performed from the reference light beam 1 to the center reference. The counter circuit 7 counts the input center interval between the reference light beam 1 and the measuring light beam 1, transfers the count value C1 to the processing circuit 9 at the timing of the central reference in the timing signal, and resets the internal counter.

【００３１】次いで、測定用光束２および基準光束２に
ついても同様の計数動作を行う。すなわち、測定用光束
２による立ち上がりｔ６から基準光束２による立ち下が
りｔ７までの間隔を周波数ｆのクロックで、測定用光束
２の入力状態すなわちｔ５からｔ６までの間隔および基
準光束２の入力状態すなわちｔ７からｔ８までの間隔を
ｆ／２の周波数のクロックで連続計数する。カウンタ回
路７は、こうして得られた測定用光束２の入力位置の中
心から基準光束２の入力位置の中心までの間隔に相当す
る計数値Ｃ２を、タイミング信号内の終了基準のタイミ
ングで処理回路９に転送し、内部カウンタをリセットす
る。Next, the same counting operation is performed for the measuring light beam 2 and the reference light beam 2. That is, the interval from the rising t6 by the measuring light beam 2 to the falling t7 by the reference light beam 2 is the clock of frequency f, and the input state of measuring light beam 2, that is, the interval from t5 to t6 and the input state of reference light beam 2, that is, t7. The interval from t8 to t8 is continuously counted by a clock having a frequency of f / 2. The counter circuit 7 processes the count value C2 thus obtained, which corresponds to the interval from the center of the input position of the measuring light beam 2 to the center of the input position of the reference light beam 2, at the end reference timing in the timing signal. And reset the internal counter.

【００３２】測定用光束１の入力位置の変動に伴って計
数動作の開始および終了位置が変更するのと同様、測定
用光束２の入力位置の変動に伴って計数動作の開始およ
び終了位置を変更する必要がある。測定用光束２がタイ
ミング信号内の中央基準よりも時間的に早く入力した場
合、計数動作は中央基準から基準光束２まで行う。一
方、ＣＣＤラインセンサ２上において測定用光束２が基
準光束２より遅く入力された場合、前記計数動作は基準
光束２から測定用光束２まで行われる。このように、１
つのカウンタ回路７において、直交座標系の各方向につ
いて基準光束と測定用光束との入力中心位置間隔を測定
することができる。The start and end positions of the counting operation are changed in accordance with the change in the input position of the measuring light beam 2, just as the start and end positions of the counting operation are changed in accordance with the change in the input position of the measuring light beam 1. There is a need to. When the measuring light beam 2 is input earlier in time than the central reference in the timing signal, the counting operation is performed from the central reference to the reference light beam 2. On the other hand, when the measurement light beam 2 is input on the CCD line sensor 2 later than the reference light beam 2, the counting operation is performed from the reference light beam 2 to the measurement light beam 2. Like this one
In one counter circuit 7, the input center position interval between the reference light beam and the measurement light beam can be measured in each direction of the orthogonal coordinate system.

【００３３】一方、カウンタ回路８では、矩形波信号の
第１番目の入力時間ｔ１からｔ２までを周波数ｆ／２の
クロックで計数し、次いでｔ２からタイミング信号内の
中央基準の立ち下がりｔ９までを周波数ｆのクロックで
計数する。こうして、第１番目に入力した光束の中心か
ら中央基準までの間隔を検知することができる。カウン
タ回路８は、この計数値ＣＫ１を処理回路９に転送した
後、内部データをリセットする。そして引き続き、中央
基準の立ち上がりｔ１０から矩形波信号の第４番目（最
終）の立ち下がりｔ７まで周波数ｆのクロックで計数
し、第４番目の入力時間ｔ７からｔ８までを周波数ｆ／
２のクロックで計数する。こうして、中央基準から第４
番目に入力した光束の中心までの間隔を検知することが
できる。カウンタ回路８は、この計数値ＣＫ２を処理回
路９に転送した後、内部データをリセットする。On the other hand, in the counter circuit 8, the first input time t1 to t2 of the rectangular wave signal is counted by the clock of frequency f / 2, and then from t2 to the falling t9 of the central reference in the timing signal. Count with a clock of frequency f. In this way, the distance from the center of the first input light beam to the center reference can be detected. The counter circuit 8 transfers the count value CK1 to the processing circuit 9 and then resets the internal data. Then, continuously, counting from the rising t10 of the central reference to the fourth (final) falling t7 of the rectangular wave signal with the clock of the frequency f, the fourth input time t7 to t8 is the frequency f /
Count with 2 clocks. Thus, from the central reference
The distance to the center of the second input light beam can be detected. The counter circuit 8 transfers the count value CK2 to the processing circuit 9 and then resets the internal data.

【００３４】装置が水平状態すなわち無傾斜状態にある
場合、基準光束１と測定光束１との間隔に対応する計数
値Ｃ１０、および基準光束２と測定光束２との間隔に対
応する計数値Ｃ２０がカウンタ回路７から得られる。ま
た、基準光束１と中央基準との間隔に対応する計数値Ｃ
Ｋ１０、および中央基準と基準光束２との間隔に対応す
る計数値ＣＫ２０がカウンタ回路８から得られる。処理
回路９は、これらの計数値Ｃ１０、Ｃ２０、ＣＫ１０お
よびＣＫ２０を初期値として記憶している。上述したよ
うに、装置の傾斜状態において、カウンタ回路７および
カウンタ回路８は、計数値Ｃ１、Ｃ２、ＣＫ１およびＣ
Ｋ２を出力する。計数値Ｃ１、Ｃ２、ＣＫ１およびＣＫ
２は、初期計数値Ｃ１０、Ｃ２０、ＣＫ１０およびＣＫ
２０に対応している。When the apparatus is in the horizontal state, that is, in the non-tilted state, the count value C10 corresponding to the interval between the reference light beam 1 and the measurement light beam 1 and the count value C20 corresponding to the interval between the reference light beam 2 and the measurement light beam 2 are obtained. It is obtained from the counter circuit 7. Further, the count value C corresponding to the interval between the reference light flux 1 and the central reference
The counter circuit 8 obtains K10 and a count value CK20 corresponding to the interval between the central reference and the reference light flux 2. The processing circuit 9 stores these count values C10, C20, CK10 and CK20 as initial values. As described above, in the tilted state of the device, the counter circuits 7 and 8 have the count values C1, C2, CK1 and C.
Output K2. Count values C1, C2, CK1 and CK
2 is the initial count value C10, C20, CK10 and CK
Corresponds to 20.

【００３５】一方、カウンタ回路６では、スタートパル
スからタイミング信号内の終了基準が発生するまでにお
ける矩形波信号の入力状態（Ｌの状態）の個数を計数す
る。上述したように、正常状態において、ＣＣＤライン
センサ２には２つの基準光束および２つの測定用光束が
入力するので、カウンタ回路６の計数値は４となる。し
たがって、カウンタ回路は、計数値が４以外の数値であ
る場合にはＮＧ信号を、計数値が４以外の数値である場
合にはＯＫ信号を処理回路９に出力する。On the other hand, the counter circuit 6 counts the number of input states (state of L) of the rectangular wave signal from the start pulse to the generation of the end reference in the timing signal. As described above, in the normal state, since the two reference light fluxes and the two measurement light fluxes are input to the CCD line sensor 2, the count value of the counter circuit 6 is 4. Therefore, the counter circuit outputs an NG signal to the processing circuit 9 when the count value is a value other than 4 and an OK signal when the count value is a value other than 4.

【００３６】処理回路９では、各カウンタ回路６乃至８
から得られた情報を総合処理して傾斜角を算出し、表示
部（不図示）に算出した傾斜角を測定値として表示す
る。図１１は、各カウンタ回路からの計数値および信号
の判断フロー図である。図１１を参照して、処理回路９
における動作を説明する。まず、カウンタ回路６から得
られるＮＧ信号またはＯＫ信号に基づいてカウンタ回路
７およびカウンタ回路８から得られる計数値の有効性を
判断する。カウンタ回路６の出力信号がＮＧであればエ
ラー処理１のためのルーチンに進み、出力信号がＯＫで
あれば次段の計数値処理に進む。すなわち、第１の判断
において、ＣＣＤラインセンサ２に入力する光束の数が
正常値の４であるか否かをチェックし、基準光束と測定
光束とが重なる場合または何らかの原因で光束が欠如す
る場合等、異常状態を予め検知して誤情報の出力を回避
する。In the processing circuit 9, the counter circuits 6 to 8 are provided.
The information obtained from the above is comprehensively processed to calculate the tilt angle, and the calculated tilt angle is displayed on the display unit (not shown) as a measurement value. FIG. 11 is a flow chart for judging the count value and signal from each counter circuit. With reference to FIG. 11, the processing circuit 9
The operation will be described. First, the validity of the count value obtained from the counter circuit 7 and the counter circuit 8 is judged based on the NG signal or the OK signal obtained from the counter circuit 6. If the output signal of the counter circuit 6 is NG, the routine proceeds to the error processing 1 routine, and if the output signal is OK, the routine proceeds to the next count value processing. That is, in the first judgment, it is checked whether or not the number of light beams input to the CCD line sensor 2 is 4, which is a normal value. For example, an abnormal state is detected in advance to avoid output of erroneous information.

【００３７】カウンタ回路６の出力信号がＯＫであれ
ば、カウンタ回路７から入力される計数値ＣＫ１（２）
と初期値ＣＫ１０（２０）とを比較し、ＣＫ１（２）＞
ＣＫ１０（２０）の場合にはエラー処理ルーチンに進
み、ＣＫ１（２）≦ＣＫ１０（２０）の場合には次の計
数値処理に進む。このように、第２の判断において、Ｃ
ＣＤラインセンサ２に入力する基準光束と測定用光束と
の入力順序をチェックする。すなわち、基準光束１より
前に測定用光束１が入射する場合もしくは基準光束２よ
り後に測定用光束２が入力する場合を検出することによ
って、限定された許容入力範囲内に測定用光束が入力し
ているか否かを判断する。If the output signal of the counter circuit 6 is OK, the count value CK1 (2) input from the counter circuit 7
And the initial value CK10 (20) are compared, and CK1 (2)>
If CK10 (20), the process proceeds to the error processing routine, and if CK1 (2) ≦ CK10 (20), the process proceeds to the next count value process. Thus, in the second judgment, C
The input order of the reference light flux and the measurement light flux input to the CD line sensor 2 is checked. That is, by detecting the case where the measurement light beam 1 is incident before the reference light beam 1 or the case where the measurement light beam 2 is input after the reference light beam 2, the measurement light beam is input within the limited allowable input range. Determine whether or not

【００３８】この判断動作により、入力する光束の順序
が入れ変わったときに基準光束と測定用光束との間隔が
通常傾斜状態における間隔と同一値を示した場合におい
ても、傾斜状態の正常または異常を判断をすることがで
きる。ＣＣＤラインセンサ２に入力した測定用光束の位
置が許容範囲内にあることを確認すると、カウンタ回路
８から入力される計数値Ｃ１（２）と初期値ＣＫ１０
（２０）とを比較し、Ｃ１（２）≧ＣＫ１０（２０）の
場合にはエラー処理ルーチンに進み、Ｃ１（２）＜ＣＫ
１０（２０）の場合には次の処理に進む。By this judgment operation, even when the distance between the reference light flux and the measuring light flux shows the same value as the distance in the normal tilted state when the order of the input light fluxes is changed, the tilted state is normal or abnormal. Can make a judgment. When it is confirmed that the position of the measuring light flux input to the CCD line sensor 2 is within the allowable range, the count value C1 (2) input from the counter circuit 8 and the initial value CK10
(20) is compared, and if C1 (2) ≧ CK10 (20), the process proceeds to the error processing routine, and C1 (2) <CK
In the case of 10 (20), the process proceeds to the next process.

【００３９】このように、第３の判断において、ＣＣＤ
ラインセンサ２に入力する測定用光束とタイミング信号
内の中央基準との入力順序をチェックする。すなわち、
中央基準より後に測定用光束１が入射する場合もしくは
中央基準より前に測定用光束２が入射する場合を検出す
ることによって、限定された許容入力範囲内に測定用光
束が入力しているか否かを判断する。Thus, in the third judgment, the CCD
The order of input of the measuring light flux input to the line sensor 2 and the central reference in the timing signal is checked. That is,
Whether or not the measurement light beam is input within the limited allowable input range by detecting the case where the measurement light beam 1 is incident after the center reference or the measurement light beam 2 is incident before the center reference. To judge.

【００４０】このように第１乃至第３の判断を経て計数
値が有効である（エラーのない正常状態）と判断する
と、測定計数値Ｃ１、Ｃ２および初期値Ｃ１０、Ｃ２０
に基づいて、Ｘ方向の傾斜角θ１およびＹ方向の傾斜角
θ２をそれぞれ次式（１）および（２）で求めることが
できる。 θ１＝Ｋ１×（Ｃ１０−Ｃ１） （１） θ２＝Ｋ２×（Ｃ２０−Ｃ２） （２） ここで、Ｋ１およびＫ２は、各方向に対する装置に固有
な傾斜係数であり、予め測定され処理部９に記憶されて
いる。When the count value is judged to be valid (normal state without error) through the first to third judgments, the measured count values C1 and C2 and the initial values C10 and C20 are determined.
Based on the above, the inclination angle θ1 in the X direction and the inclination angle θ2 in the Y direction can be calculated by the following equations (1) and (2), respectively. θ1 = K1 × (C10−C1) (1) θ2 = K2 × (C20−C2) (2) Here, K1 and K2 are inclination coefficients unique to the device in each direction, and are measured in advance and are processed by the processing unit 9 Remembered in.

【００４１】図１２は、光量補正部１０の動作を説明す
る図である。光量補正部１０では、アナログ処理回路４
および波形整形回路５から入力された信号に基づいてＬ
ＥＤ１１が射出する光束の強度を検知し、この強度が一
定に維持されるようにＬＥＤ電流を制御する。図６およ
び図１２を参照すると、光量補正部１０の波形抽出部２
０は、アナログ処理回路４から入力されたアナログ信号
および波形整形回路５から入力された矩形波信号を受け
て、第１入力矩形波に同期したアナログ信号のみを抽出
する。FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the light quantity correction unit 10. In the light quantity correction unit 10, the analog processing circuit 4
And L based on the signal input from the waveform shaping circuit 5.
The intensity of the luminous flux emitted from the ED 11 is detected, and the LED current is controlled so that the intensity is maintained constant. Referring to FIGS. 6 and 12, the waveform extraction unit 2 of the light quantity correction unit 10
0 receives the analog signal input from the analog processing circuit 4 and the rectangular wave signal input from the waveform shaping circuit 5, and extracts only the analog signal synchronized with the first input rectangular wave.

【００４２】波形抽出部２０で抽出されたアナログ信号
は１つのピークのみを有し、次段のピークホールド回路
１９を介しサンプルホールド回路１８に入力される。ピ
ークホールド回路１９およびサンプルホールド回路１８
の作用により、ＬＥＤ１１が射出する光束の強度（厳密
にはＣＣＤラインセンサ２に第１番目に入力する光束の
強度）に依存した電圧値がサンプルホールドされる。Ｌ
ＥＤ制御部１７では、この電圧値が所定電圧値（光束の
所定強度に対応する）より高い場合にはＬＥＤ電流値を
適宜減少させ、この電圧値が所定電圧値より低い場合に
はＬＥＤ電流値を適宜増加させることによって、ＣＣＤ
ラインセンサ２上に集光される光束の強度を一定に保持
する。The analog signal extracted by the waveform extracting section 20 has only one peak and is input to the sample hold circuit 18 via the peak hold circuit 19 in the next stage. Peak hold circuit 19 and sample hold circuit 18
By the action of, the voltage value depending on the intensity of the luminous flux emitted from the LED 11 (strictly speaking, the intensity of the luminous flux first input to the CCD line sensor 2) is sample-held. L
The ED control unit 17 appropriately reduces the LED current value when the voltage value is higher than a predetermined voltage value (corresponding to the predetermined intensity of the luminous flux), and when the voltage value is lower than the predetermined voltage value, the LED current value By increasing the
The intensity of the light beam focused on the line sensor 2 is kept constant.

【００４３】なお、本実施例では、基準光束と測定用光
束との間隔計測用のカウンタ回路（カウンタ回路７）
と、基準信号と第１入力光束との間隔および基準信号と
最終入力光束との間隔を計測するためのカウンタ回路
（カウンタ回路８）を別々に構成したが、１つのカウン
タ回路で構成してもよい。また、本実施例では、２つの
基準光束の間に２つの測定用光束が位置するように構成
した例を示したが、２つの測定用光束の間に２つの基準
光束が位置するように構成してもよい。In this embodiment, a counter circuit (counter circuit 7) for measuring the distance between the reference light beam and the measuring light beam.
And a counter circuit (counter circuit 8) for measuring the distance between the reference signal and the first input light flux and the distance between the reference signal and the final input light flux are separately configured, but may be configured by one counter circuit. Good. Further, in the present embodiment, an example in which the two measurement light beams are located between the two reference light beams has been shown, but the two reference light beams are located between the two measurement light beams. Good.

【００４４】[0044]

【効果】以上説明したように、本発明の傾斜角測定装置
では、基準光束および測定用光束の位置検出用計数カウ
ンタを兼用するため、回路が簡素化される。また、基準
信号と第１入力光束または最終入力光束との位置を監視
するため、誤情報の検出が可能になる。さらに、第１入
力光束のピーク波形により光源の出力変動を補正するの
で、光束幅の変動が回避され、測定精度が向上する。As described above, in the tilt angle measuring device of the present invention, the reference light beam and the measuring light beam also serve as position detecting counters, so that the circuit is simplified. Further, since the positions of the reference signal and the first input light flux or the final input light flux are monitored, it is possible to detect erroneous information. Furthermore, since the output fluctuation of the light source is corrected by the peak waveform of the first input light flux, the fluctuation of the light flux width is avoided and the measurement accuracy is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の実施例にかかる傾斜角測定装置の構成
を模式的に説明する図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a tilt angle measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図２】図１の受光素子と投影像との位置関係を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between the light receiving element of FIG. 1 and a projected image.

【図３】図１の受光素子の出力を処理する電気処理回路
の内部構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of an electrical processing circuit that processes an output of the light receiving element of FIG.

【図４】図３の電気処理回路のタイミングチャートを示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing a timing chart of the electrical processing circuit of FIG.

【図５】図３のアナログ処理回路の内部構成を示す図で
ある。5 is a diagram showing an internal configuration of the analog processing circuit of FIG.

【図６】図３の光量補正部の内部構成を示す図である。6 is a diagram showing an internal configuration of a light amount correction unit in FIG.

【図７】図３のカウンタ回路７における計数動作を説明
する図である。7 is a diagram illustrating a counting operation in the counter circuit 7 of FIG.

【図８】通常傾斜状態における計数動作を説明する図で
ある。FIG. 8 is a diagram illustrating a counting operation in a normal tilt state.

【図９】測定用光束１が基準光束１よりも早く入力した
場合における計数動作を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a counting operation when the measuring light beam 1 is input earlier than the reference light beam 1.

【図１０】測定用光束１が中央基準よりも遅く入力した
場合における計数動作を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the counting operation when the measuring light beam 1 is input later than the central reference.

【図１１】各カウンタ回路からの計数値および信号の判
断フロー図である。FIG. 11 is a flow chart for determining a count value and a signal from each counter circuit.

【図１２】図３の光量補正部１０の動作を説明する図で
ある。FIG. 12 is a diagram illustrating an operation of the light amount correction unit 10 in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 発信器 ２、２４ ＣＣＤラインセンサ ３ タイミング発生回路 ４ アナログ処理回路 ５ 波形整形回路 ６、７、８ カウンタ回路 ９ 処理回路 １０ 光量補正部 １１、２１ ＬＥＤ １２、２３ 光学系 １４ アンプ １５ ローパスフィルタ １７ ＬＥＤ制御部 １８ ピークホールド回路 １９ サンプルホールド回路 ２０ 波形抽出部 ２２ スリット板 ２５、２６ 光束投影像 1 Transmitter 2, 24 CCD line sensor 3 Timing generation circuit 4 Analog processing circuit 5 Waveform shaping circuit 6, 7, 8 Counter circuit 9 Processing circuit 10 Light intensity correction unit 11, 21 LED 12, 23 Optical system 14 Amplifier 15 Low-pass filter 17 LED control unit 18 Peak hold circuit 19 Sample hold circuit 20 Waveform extraction unit 22 Slit plates 25, 26 Light flux projection image

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ほぼ平行な光束を投光するための投光手
段と、前記光束を自由液面に入射する測定用光束と前記
自由液面に入射しない基準光束とに分割するための分割
手段と、前記基準光束および前記測定用光束を集光し受
光するための受光手段と、前記受光手段の出力に基づい
て傾斜角を算出するための処理手段とを備え、前記基準
光束が傾斜状態に依存することなく前記受光手段上に集
光する基準位置と、前記測定用光束が傾斜状態に依存し
て前記受光手段上に集光する位置との間隔に基づいて傾
斜角を測定する装置において、 前記受光手段はラインセンサを有し、前記ラインセンサ
は前記ラインセンサ自身に入射した前記基準光束および
前記測定用光束から基準光束受光信号および測定用光束
受光信号を出力し、 前記処理手段は、 前記ラインセンサを駆動する駆動用クロックの周波数以
上の周波数を有する第１のクロックを前記基準光束受光
信号の発生期間および前記測定用光束受光信号の発生期
間に発生する第１クロック手段と、 前記第１のクロックの２倍の周波数を有する第２のクロ
ックを前記基準光束受光信号および前記測定用光束受光
信号のいずれか一方の終わりから前記基準光束受光信号
および前記測定用光束受光信号のいずれか他方の始まり
までの期間に発生する第２クロック手段と、 前記基準光束受光信号の中心位置から前記測定用光束受
光信号の中心位置までの期間を計測するための前記第１
のクロックおよび前記第２のクロックを連続して計数す
る第１カウンタ手段とを備えていることを特徴とする傾
斜角測定装置。1. A light projecting means for projecting a substantially parallel light flux, and a splitting means for splitting the light flux into a measuring light flux which is incident on a free liquid surface and a reference light flux which is not incident on the free liquid surface. And a light receiving means for collecting and receiving the reference light flux and the measurement light flux, and a processing means for calculating an inclination angle based on the output of the light receiving means. In a device for measuring an inclination angle based on a distance between a reference position where light is condensed on the light receiving means without depending and a position where the measurement light flux is condensed on the light receiving means depending on an inclination state, The light receiving unit has a line sensor, the line sensor outputs a reference light beam reception signal and a measurement light beam reception signal from the reference light beam and the measurement light beam incident on the line sensor itself, the processing unit, First clock means for generating a first clock having a frequency equal to or higher than that of a driving clock for driving the line sensor during the generation period of the reference light beam reception signal and the generation period of the measurement light beam reception signal; A second clock having a frequency twice that of the reference light beam receiving signal and the measuring light beam receiving signal from the end of one of the reference light beam receiving signal and the measuring light beam receiving signal. A second clock means that is generated during the period until the beginning, and the first clock for measuring the period from the center position of the reference light beam reception signal to the center position of the measurement light beam reception signal
And a first counter means for continuously counting the second clock and the inclination angle measuring device. 【請求項２】 前記処理手段は、 前記ラインセンサから出力された出力信号の所定の位置
に基準信号を付与する手段と、 前記第１のクロックの２倍の周波数を有する第３のクロ
ックを前記基準光束受光信号および前記測定用光束受光
信号のいずれか一方の終わりから前記基準信号の始まり
まで、または前記基準信号の終わりから前記基準光束受
光信号および前記測定用光束受光信号のいずれか一方の
始まりまでの期間に発生する第３クロック手段と、 前記基準光束受光信号の中心位置および前記測定用光束
受光信号の中心位置のいずれか一方から前記基準信号ま
での期間を計測するための前記第１のクロックおよび前
記第３のクロックを連続して計数する第２カウンタ手段
とを備えている請求項１に記載の傾斜角測定装置。2. The processing means applies a reference signal to a predetermined position of an output signal output from the line sensor, and a third clock having a frequency twice that of the first clock. From the end of one of the reference light beam reception signal and the measurement light beam reception signal to the beginning of the reference signal, or from the end of the reference signal the start of either the reference light beam reception signal or the measurement light beam reception signal To the reference signal from any one of the center position of the reference light beam reception signal and the center position of the measurement light beam reception signal, and the first clock means for measuring the period from the center position of the measurement light beam reception signal to the reference signal. The tilt angle measuring device according to claim 1, further comprising a clock and a second counter unit that continuously counts the third clock. 【請求項３】 前記第２カウンタ手段は前記第１カウン
タ手段であることを特徴とする請求項２に記載の傾斜角
測定装置。3. The tilt angle measuring device according to claim 2, wherein the second counter means is the first counter means. 【請求項４】 前記処理手段は、前記基準光束受光信号
および前記測定用光束受光信号のいずれか一方の信号の
ピーク値を検出し、前記信号のピーク値と所定の値との
偏差に基づいて、前記投光される光束の強度がほぼ一定
に維持されるように前記投光手段を制御するための光量
制御手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３
のいずれか１項に記載の傾斜角測定装置。4. The processing means detects a peak value of one of the reference light beam reception signal and the measurement light beam reception signal, and based on a deviation between the peak value of the signal and a predetermined value. 4. A light amount control means for controlling the light projecting means so that the intensity of the projected light flux is maintained substantially constant.
Inclination angle measuring device given in any 1 paragraph. 【請求項５】 前記基準光束および前記測定用光束は前
記受光手段上においてＬ字型スリット形状を有し、Ｌ字
型スリット形状の各辺は前記ラインセンサと４５°の角
度をなすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
項に記載の傾斜角測定装置。5. The reference light flux and the measurement light flux have an L-shaped slit shape on the light receiving means, and each side of the L-shaped slit shape forms an angle of 45 ° with the line sensor. 5. Any one of claims 1 to 4
Inclination angle measuring device according to paragraph.