JPH0479523B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0479523B2 JPH0479523B2 JP60043738A JP4373885A JPH0479523B2 JP H0479523 B2 JPH0479523 B2 JP H0479523B2 JP 60043738 A JP60043738 A JP 60043738A JP 4373885 A JP4373885 A JP 4373885A JP H0479523 B2 JPH0479523 B2 JP H0479523B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- medium
- refractive index
- tilt sensor
- thickness
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、傾斜センサの誤差補正装置、詳し
くは、液体の水平面からの反射光の変角を利用す
る傾斜センサにおける液体の屈折率の変化に伴う
傾斜角検出誤差を補正する光学機構に関する。
くは、液体の水平面からの反射光の変角を利用す
る傾斜センサにおける液体の屈折率の変化に伴う
傾斜角検出誤差を補正する光学機構に関する。
（従来技術）
従来、液体が重力の作用によつて常に水平面を
形成する現象を利用して、液体を容れた容器を有
する傾斜計本体の傾きを検出する傾斜センサが実
用化されている。これは、傾斜計本体に固定した
容器内の液体の水平表面からの反射光の進路は、
この本体の傾きに応じて振れを起こすので、光電
的にこの偏角を検出することによつて傾斜角を求
めようとするものである。この際、反射光の偏角
は容器内の液体の屈折率の変化に従つて変動する
から、前述のような傾斜角測定においては、温度
の変化等に起因する液体屈折率の微少変動に伴う
測定誤差を免れ得ない。
形成する現象を利用して、液体を容れた容器を有
する傾斜計本体の傾きを検出する傾斜センサが実
用化されている。これは、傾斜計本体に固定した
容器内の液体の水平表面からの反射光の進路は、
この本体の傾きに応じて振れを起こすので、光電
的にこの偏角を検出することによつて傾斜角を求
めようとするものである。この際、反射光の偏角
は容器内の液体の屈折率の変化に従つて変動する
から、前述のような傾斜角測定においては、温度
の変化等に起因する液体屈折率の微少変動に伴う
測定誤差を免れ得ない。
これをもう少し詳しく説明すると、第３図のよ
うな従来の傾斜センサ方式においては、透明な容
器１に容れた屈折率ｎの液体２が形成する常に水
平な表面３によつて実線矢印の如く反射する光
は、図示の如く傾斜計本体がθ傾くと、容器１に
対する入射光の角度は変わらないので、破線矢印
のように2θ偏角し、その後液体２を透過して空中
に射出するとき屈折してδ振れる。ただし、ここ
では便宜のために角度θの傾きが起こる前には、
液体２から出る実線矢印の光は屈折しないものと
しているが、これは必ずしも必要のない条件であ
る。さて、このときsinδ＝ｎ×sin2θの関係があ
るので、これを利用し、δを検出して傾斜角θを
求めるものである。したがつて、温度の変化等に
よつてｎが変化した場合、これに相当する測定誤
差を生ずることになる。
うな従来の傾斜センサ方式においては、透明な容
器１に容れた屈折率ｎの液体２が形成する常に水
平な表面３によつて実線矢印の如く反射する光
は、図示の如く傾斜計本体がθ傾くと、容器１に
対する入射光の角度は変わらないので、破線矢印
のように2θ偏角し、その後液体２を透過して空中
に射出するとき屈折してδ振れる。ただし、ここ
では便宜のために角度θの傾きが起こる前には、
液体２から出る実線矢印の光は屈折しないものと
しているが、これは必ずしも必要のない条件であ
る。さて、このときsinδ＝ｎ×sin2θの関係があ
るので、これを利用し、δを検出して傾斜角θを
求めるものである。したがつて、温度の変化等に
よつてｎが変化した場合、これに相当する測定誤
差を生ずることになる。
（発明が解決しようとする問題点）
この発明は、上述のような従来の傾斜センサに
おける液体の屈折率変化による測定誤差を補正し
て、測定精度を向上するための誤差補正装置を提
供することを目的とするものである。
おける液体の屈折率変化による測定誤差を補正し
て、測定精度を向上するための誤差補正装置を提
供することを目的とするものである。
（問題点を解決するための手段）
第１図において、第１の液体２の水平面３から
の反射光は第１の液体２を通過した後に厚さＤの
第２の媒質８を通過する。この第２の媒質８は次
の関係式を満足するように設定してある。
の反射光は第１の液体２を通過した後に厚さＤの
第２の媒質８を通過する。この第２の媒質８は次
の関係式を満足するように設定してある。
ｋ＝ｔ＋Ｄ／Ｎ／Ｄ／Ｎ
ここで、
ｋ：第２の媒質８と第１の液体２の屈折率の変化
率の比、 ｔ：結像レンズ６と受光検出器７の間の空気部分
の厚さ、ｔ＝t1＋t2、 Ｄ：第２の媒質８の厚さ、 Ｎ：第２の媒質８の屈折率。
率の比、 ｔ：結像レンズ６と受光検出器７の間の空気部分
の厚さ、ｔ＝t1＋t2、 Ｄ：第２の媒質８の厚さ、 Ｎ：第２の媒質８の屈折率。
（作用）
第１の液体２の屈折率ｎがdn変化して、第１
の液体２から出る反射光に誤差が導入されていて
も、第２の媒質を上記の関係式を満足するように
設定配置すると、この誤差は補償されて、受光検
出器７に至る反射光には何ら誤差が導入されな
い。
の液体２から出る反射光に誤差が導入されていて
も、第２の媒質を上記の関係式を満足するように
設定配置すると、この誤差は補償されて、受光検
出器７に至る反射光には何ら誤差が導入されな
い。
（実施例）
次に、第１図と第２図を参照して、本発明の実
施例を説明する。
施例を説明する。
第１図に示したように、傾斜計本体（不図示）
に対して、容器１、光源４、コリメートレンズ
５、結像レンズ６、受光検出器７を図示のような
配置で固定して、容器１に容れた液体２の水平表
面３から平行な反射光が得られるよう、表面３へ
の入射光線側に光源４及びコリメートレンズ５が
位置するようにし、反射光側に結像レンズ６及び
受光検出器７が位置していて光源４の像が受光検
出器７上に結像するようにする。こうして、反射
光の受光検出器７上での変位を利用して傾斜角を
検出する傾斜センサを構成する。
に対して、容器１、光源４、コリメートレンズ
５、結像レンズ６、受光検出器７を図示のような
配置で固定して、容器１に容れた液体２の水平表
面３から平行な反射光が得られるよう、表面３へ
の入射光線側に光源４及びコリメートレンズ５が
位置するようにし、反射光側に結像レンズ６及び
受光検出器７が位置していて光源４の像が受光検
出器７上に結像するようにする。こうして、反射
光の受光検出器７上での変位を利用して傾斜角を
検出する傾斜センサを構成する。
そして、本発明では上記の反射光が液体２を透
過した後に、厚さ一様の第２の媒質８、例えばシ
リコン油を通過するようにして、第１の液体との
屈折率変化による測定誤差を補正する。そのため
に、媒質８の屈折率及び屈折率の変化率、または
その厚さを後述のように設定する。
過した後に、厚さ一様の第２の媒質８、例えばシ
リコン油を通過するようにして、第１の液体との
屈折率変化による測定誤差を補正する。そのため
に、媒質８の屈折率及び屈折率の変化率、または
その厚さを後述のように設定する。
第２図は第１図の傾斜センサの光路を模式図で
示すものであつて、第１図と第２図を用いて本発
明の原理を説明すると次のとおりである。
示すものであつて、第１図と第２図を用いて本発
明の原理を説明すると次のとおりである。
ｎ、Ｎは第１の液体２、第２の媒質８の屈折
率、ｔ＝t1＋t2は空気部分の厚さ、Ｄは第２の媒
質８の厚さ、θは傾斜計本体の傾き、すなわち検
出すべき傾斜角、δとγは図示の如く第１の液体
２から出る光線の振れ角及び第２の媒質８に入射
した光線の振れ角とすると、θ＝０の場合を基準
にして検出器７に得られる光源の像の位置、すな
わち反射光の変位ｈは次の如く表わし得る。
率、ｔ＝t1＋t2は空気部分の厚さ、Ｄは第２の媒
質８の厚さ、θは傾斜計本体の傾き、すなわち検
出すべき傾斜角、δとγは図示の如く第１の液体
２から出る光線の振れ角及び第２の媒質８に入射
した光線の振れ角とすると、θ＝０の場合を基準
にして検出器７に得られる光源の像の位置、すな
わち反射光の変位ｈは次の如く表わし得る。
ｈ＝h1＋h2 ……(1)
ただし
h1＝ｔ tanδ
h2＝Ｄ tanγ
ここで、sinδ＝ｎ sin2θ、Ｎ sinγ＝ｎ×
sin2θの関係があるから、式(1)は次のようになる。
sin2θの関係があるから、式(1)は次のようになる。
θが微少ならば、
ｈ≒2nθ（ｔ＋Ｄ／Ｎ） ……(3)
となる。故に、屈折率の変化dn、dNによるｈの
変化、すなわち検出誤差dnは次のとおりとなる。
変化、すなわち検出誤差dnは次のとおりとなる。
dh＝2θ（ｔ＋Ｄ／Ｎ）dn＋2nθD／N2dN ……(4)
よつて、誤差dhを無くするにはdh＝０が成立
すればよいから、ｋを上記液体と媒質の屈折率の
変化率の比としたとき、式(4)から、 ｋ＝dN／Ｎdn／ｎ＝ｔ＋Ｄ／Ｎ／Ｄ／Ｎ……
(5) になるようにすればよい。すなわち、式(5)が成立
するように、第２の媒質の屈折率Ｎ及び屈折率の
変化率dN／Ｎを選ぶか、又はＤ＝Ｎ×ｔ／（ｋ
−１）を満足する如くその厚さＤを設定すれば、
前記の目的を達成し得る。
すればよいから、ｋを上記液体と媒質の屈折率の
変化率の比としたとき、式(4)から、 ｋ＝dN／Ｎdn／ｎ＝ｔ＋Ｄ／Ｎ／Ｄ／Ｎ……
(5) になるようにすればよい。すなわち、式(5)が成立
するように、第２の媒質の屈折率Ｎ及び屈折率の
変化率dN／Ｎを選ぶか、又はＤ＝Ｎ×ｔ／（ｋ
−１）を満足する如くその厚さＤを設定すれば、
前記の目的を達成し得る。
（発明の効果）
この発明を利用すれば、以上の説明から明らか
なように、液体を透過しその水平な表面において
反射した光線の変更を検出することによつて傾斜
角を測定する場合、簡単な光学機構を付加するだ
けで、温度変化等に基づいて液体の屈折率が変動
することに起因する測定誤差を補償することがで
きるので、精度の高い傾斜センサを提供できる。
なように、液体を透過しその水平な表面において
反射した光線の変更を検出することによつて傾斜
角を測定する場合、簡単な光学機構を付加するだ
けで、温度変化等に基づいて液体の屈折率が変動
することに起因する測定誤差を補償することがで
きるので、精度の高い傾斜センサを提供できる。
第１図は本発明による誤差補正装置を備えた傾
斜センサの１実施例の主要部の縦断面図、第２図
は第１図の傾斜センサの光路を示す模式図、第３
図は従来方式の傾斜センサを説明するための概略
図である。 １……容器、２……第１の液体、３……第１の
液体の水平表面、４……光源、５……コリメート
レンズ、６……結像レンズ、７……受光検出器、
８……第２の媒質。
斜センサの１実施例の主要部の縦断面図、第２図
は第１図の傾斜センサの光路を示す模式図、第３
図は従来方式の傾斜センサを説明するための概略
図である。 １……容器、２……第１の液体、３……第１の
液体の水平表面、４……光源、５……コリメート
レンズ、６……結像レンズ、７……受光検出器、
８……第２の媒質。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１の液体の水平面からの反射光の偏角によ
つて傾斜角を検出する傾斜センサにおいて、該反
射光が該第１の液体を通過した後に厚さ一様の第
２の媒質を通過する様に構成すると共に、該第１
の液体の屈折率の変化による検出誤差を補正する
ように該第２の媒質の屈折率及び屈折率の変化
率、またはその厚さを設定したことを特徴とする
傾斜センサの誤差補正装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、該第２の媒
質は次の関係式を満足するように設定したことを
特徴とする傾斜センサの誤差補正装置。 ｋ＝ｔ＋Ｄ／Ｎ／Ｄ／Ｎ ここで、 ｋ：第２の媒質と第１の液体の屈折率の変化率の
比、 ｔ：結像レンズと受光検出器の間の空気部分の厚
さ、 Ｄ：第２の媒質の厚さ、 Ｎ： 第２の媒質の屈折率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4373885A JPS61204515A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | 傾斜センサの誤差補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4373885A JPS61204515A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | 傾斜センサの誤差補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61204515A JPS61204515A (ja) | 1986-09-10 |
| JPH0479523B2 true JPH0479523B2 (ja) | 1992-12-16 |
Family
ID=12672116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4373885A Granted JPS61204515A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | 傾斜センサの誤差補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61204515A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5899712A (ja) * | 1981-12-09 | 1983-06-14 | Tokyo Optical Co Ltd | 傾斜角測定装置 |
-
1985
- 1985-03-07 JP JP4373885A patent/JPS61204515A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61204515A (ja) | 1986-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
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