JPS6396505A

JPS6396505A - 水準器

Info

Publication number: JPS6396505A
Application number: JP24393386A
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、光学的手段を用いて２次元の（頃斜角を検出
する水準器に関する。

（従来の技術）この種の水準器（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
る重錘の傾斜角を、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
の検出精度に影響を与えることになり、また、液面が安
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２次元水準器
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′ｆ＄器は、
設置面と、設置面に対して相対的に固定された平行光ビ
ーム発生光源と、ｍ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
けて設置面の傾斜角を２次元で表示する受光表示装置か
ら構成されている。

前記受光表示装置を、前記反射光を受けてこれを反射す
る固定ミラーと、固定ミラーからの反射光を受けてその
スポット位置を表示するスクリーンから形成することが
できる。

前記受光表示装置を、前記反射光を受ける光位置検出素
子と、光位置検出素子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
示する表示装置から形成することもできる。

前記可動ミラーを、粘性のある透明流体の中に配置して
も良い。

前記可動ミラーを、針状の２対の支持装置によって、直
交する２つの軸の回りに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ことができる。

（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
す略図である。

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
所にぼくごとになる。

ケース２の内部には、発光ダイオード（Ｌ　Ｅ　Ｄ）４
と、コリメータレンズ５と、アパーチャ６とを固定しで
ある。これらの組み合わせによって、平行光ビーム発生
光源を構成している。ＬＥＤ４は、緑色または赤色の光
を発生する。

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り付けである。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。

可動ミラー７は、粘性のある透明流体１ｏの中に設置し
である。

ケース２は透明板１１で仕切ってあり、透明板１１とケ
ース２の上部との間に、粘性のある透明流体１０を封入
しである。可動ミラー７は、透明流体１０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の移動速度を制限で
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に振動が加わったときの可動ミラ
ー７の損（コを防止できる。粘性のある透明流体１０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１０の粘性をかえることにより、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２図は、可動ミラー７の拡大斜視図である。

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１２を固定し
である。Ｈ［ｌｉｌの針１２は、互いに向かい合って水
平に延びている。一方、中間枠１３の１対の側面１４の
中央部には、微小な凹所１５を設けである。２１固の針
１２の先端は、それぞれ凹所１５内に挿入されていて、
中間枠１３を回転可能に支持する。

さらに、中間枠１３の内面１６には、別の１対の針１７
を固定しである。一方、可動ミラー７の１対の側面１８
の中央部には、微小な凹所１９を設けである。２個の針
１７の先端は、それぞれ凹所１９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。

１対の針１２を結ぶ直線と、別の１対の針１７を結ぶ直
線とは、互いに直交しており、その結果、可動ミラー７
は、支持体８に対して、２次元方向に傾斜可能となる。

可動ミラー７の反射面９の両端付近には、錘２０を吊る
しである。

錘２０は、可動ミラー７の全体の重心を、凹所１５．１
９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１図に戻って、ケース２の内部には、固定ミラー２１
を設置しである。固定ミラー２工は、可動ミラー７から
の反射光を、さらに、曲面スクリーン２２に向かって反
射させる。

これら固定ミラー２１と曲面スクリーン２２との組み合
わせが、本発明における受光表示装置を構成している。

曲面スクリーン２２は、ケース２の上壁２３と側壁２４
との間に固定しである。曲面スクリーン２２上には、第
３図に示すように、格子状の傾斜角目盛り２５を付けで
ある。

ケース２の内部には、さらに、白色ランプ２６を固定し
である。この白色ランプ２６は、曲面スクリーン２２を
内側から照らしている。

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。

ある方向（以下、Ｘ軸方向という。）における被測定面
の傾斜角をθとする。光はＬＥＤ４から発射され、コリ
メータレンズ５で平行光線とされて、アパーチャ６を通
過して平行光ビームとなる。

可動ミラー７は、重力の作用により、Ｘ軸方向において
傾斜角θだけ、ケース２に対して傾斜している。

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、さらに固定ミラー２１で反射して、曲面スク
リーン２２に達する。

曲面スクリーン２２に到達した光スポット２７の、Ｘ軸
方向の位置は、傾斜角θに依存する。詳しくは、光は、
可動ミラー７と固定ミラー２１とで反射するので、傾斜
角θの２倍の感度で偏向して、曲面スクリーン２２に到
達する。

そして、曲面スクリーン２２上の傾斜角目盛り２５のＸ
軸方向の位置を読むことによって、Ｘ軸方向の傾斜角θ
が得られる。Ｘ軸方向と直角を成すＹ軸方向についても
、同様に、曲面スクリーン２２上の光スポット２７の位
置のＹ軸方向の値φを同時に読み取ることができる。

第４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。

この実施例では、第１ＵＸＪの固定ミラー２１と曲面ス
クリーン２２との組み合わせの代わりに、光位五検出素
子２８と、信号処理装置２９と、表示装置３０との組み
合わせを利用している。

なお、３１はＬＥＤ電源である。光位置検出素子２８は
、光のスポット位置を検出するための表面分割型シリコ
ンホトダイオードであり、光スポットの２次元位置を検
出できるようになっている。

光位置検出素子２８の出力電流は、信号処理装置２９に
入力される。

第５図は、この場合の信号処理装置２９の回路例を示す
。信号処理装置２９の出力は、表示装置３０に入力され
て、２次元の傾斜角が表示される。

表示装置３０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。

（発明の効果）以上詳しく説明したように本発明は、設置面に対して相
対的に固定された平行光ビーム発生光源と、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て設置面の傾斜角を２次元
で表示する受光表示装置とを組み合わせることによって
、構造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、曲面スクリーンの拡大図である。第４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５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・・・・・・・・・設置面４・・・・・・・・・ＬＥＤ５・・・・・・・・・コリメータレンズ６・・・・・・
・・・アパーチャア・・・・・・・・・可動ミラー９・・・・・・・・・反射面２１・・・・・・固定ミラー２２・・・・・・曲面スクリーン２８・・・・・・光位置検出素子２９・・・・・・信号処理装置３０・・・・・・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　　壽２１図【゛・１、才３図才２図才４図 η

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平
行光ビーム発生光源と、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
光を受けて設置面の傾斜角を２次元で表示する受光表示
装置とを有する水準器。
（２）前記受光表示装置が、前記反射光を受けてこれを
反射する固定ミラーと、固定ミラーからの反射光を受け
てそのスポット位置を表示するスクリーンとを有する、
特許請求の範囲第１項記載の水準器。
（３）前記受光表示装置が、前記反射光を受ける光位置
検出素子と、光位置検出素子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、特許請求の範囲第１
項記載の水準器。
（４）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。
（５）前記可動ミラーを、針状の２対の支持装置によっ
て、直交する２つの軸の回りに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。
（６）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５項記載の水準器。