JPH0587568A - 電子レベル装置 - Google Patents

電子レベル装置

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JPH0587568A
JPH0587568A JP24871291A JP24871291A JPH0587568A JP H0587568 A JPH0587568 A JP H0587568A JP 24871291 A JP24871291 A JP 24871291A JP 24871291 A JP24871291 A JP 24871291A JP H0587568 A JPH0587568 A JP H0587568A
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Tomohiro Kato
知洋 加藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 暗くても測定できると共に高精度の測定がで
きる電子レベル装置を得る。 【構成】 標尺1には、高さ位置を表すグレイコードパ
ターン2及びリファレンスパターン4等が光反射パター
ンとして長さ方向と直角方向に形成されている。電子レ
ベル(図示しない)には、標尺1の視準位置に光を出射
する発光部と、前記グレイコードパターン2等が結像す
るリニアイメージセンサとが設けられており、リニアイ
メージセンサから出力するグレイコードパターン2に対
応するアナログ信号から求めた高さデータと、グレイコ
ードの最小ビットパターン及びリファレンスパターン4
に対応するアナログ信号から求めた内挿データとを組合
せて高さ値を得るようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高さを電子的に求める
電子レベル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電子レベル装置は、高さ表示コー
ドとしてバーコードが形成された標尺と、該標尺からの
自然反射光を利用して該標尺のバーコードをリニアイメ
ージセンサ上に結像させ、該イメージセンサの出力から
高さを読み取る電子レベルとから構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の装置は、バーコ
ードが一定幅でないので、最小ビットを更に分解して内
挿値を得るには回路及び計算が複雑になる。また自然反
射光を利用しているため、距離が遠くなると、信号/ノ
イズ比が悪くなり、少し暗くなると測定できない。本発
明は、従来の装置のこのような課題を解決することをそ
の目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の電子レベ
ル装置は高さ表示コードが形成された標尺と、該標尺の
高さ表示コードをリニアイメージセンサ上に結像させ、
該イメージセンサの出力から高さを読み取る電子レベル
とから成る電子レベル装置において、前記標尺には、長
さ方向と直角方向に高さ目盛を示すグレイコードパター
ンが光反射パターンとして形成され、前記電子レベル
は、前記標尺の視準位置に光を出射する発光部を備える
ことを特徴とする。
【0005】請求項2記載の電子レベル装置は、請求項
1記載の電子レベル装置において、前記標尺には、グレ
イコードパターンとグレイコードの最小ビットに対して
基準となるリファレンスパターンとが光反射面として形
成され、前記電子レベルは、前記リニアメイージセンサ
から出力するグレイコードパターンに対応するアナログ
信号並びにグレイコードの最小ビットパターン及びリフ
ァレンスパターンに対応するアナログ信号をデジタル信
号に変換する信号変換回路と、前記グレイコードデジタ
ル信号から求めた高さデータと、最小ビットパターンデ
ジタル信号及びリファレンスパターンデジタル信号から
求めた内挿データとを組合わせて高さ値を算出する演算
処理手段を具備することを特徴とする。
【0006】請求項3記載の電子レベル装置は、請求項
1記載の電子レベル装置において、前記標尺には、グレ
イコードパターンと、内挿用アナログパターンと、該内
挿用アナログパターンに対して基準となるリファレンス
パターンとが光反射面として形成され、前記電子レベル
は、前記リニアイメージセンサから出力するグレイコー
ドパターンに対応するアナログ信号並びに内挿用アナロ
グパターン及びリファレンスパターンに対応するアナロ
グ信号をデジタル信号に変換する信号変換回路と、前記
グレイコードデジタル信号から求めた高さデータと、内
挿用アナログパターン及びリファレンスパターンに対応
するデジタル信号から求めた内挿データとを組合せて高
さ値を算出する演算処理手段を具備することを特徴とす
る。
【0007】
【作用】請求項1記載の電子レベル装置では、電子レベ
ルから出射した光が標尺の視準位置のグレイコードパタ
ーンで反射され、電子レベルのリニアイメージセンサ上
に結像する。リニアイメージセンサの出力からグレイコ
ードのシリアル電気信号が出力し、この信号から高さ位
置データを得る。請求項2記載の電子レベル装置では、
リニアイメージセンサから出力するグレイコードの最小
ビットパターン及び最小ビットに対して基準となるリフ
ァレンスパターンに対応するアナログ信号をデジタル信
号に変換し、グレイコードデジタル信号から求めた高さ
データと、最小ビットデジタル信号及びリファレンスパ
ターンデジタル信号から求めた内挿データとを組合せて
高さ値を算出する。請求項3記載の電子レベル装置で
は、リニアイメージセンサから出力するグレイコードパ
ターン、内挿用アナログパターン及びリファレンスパタ
ーンに対応するアナログ信号をデジタル信号に変換し、
グレイコードデジタル信号から求めた高さデータと内挿
用デジタル信号及びリファレンスパターンデジタル信号
から求めた内挿データとを組合せて高さ値を算出する。
【0008】
【実施例】以下本発明の実施例を図面につき説明する。
【0009】図1は本発明の一実施例の標尺を示す。標
尺1の面上には、高さ位置を表わすグレイコードパター
ン2が標尺1の長さ方向と直角方向に反射テープを貼着
するか、あるいは反射塗料で描くことによって形成さ
れ、また、グレイコードパターン2の一方の側にグレイ
コードパターン2と幅が異なるスタートパターン3が、
他方の側にはグレイコードパターン2と同一幅のリファ
レンスパターン4が、それぞれグレイコードパターン2
と同様に反射テープを貼着するか、あるいは反射塗料で
描くことによって形成されている。
【0010】図2は本発明の一実施例の電子レベルのブ
ロック図を示す。同図において、5は発光部で、これは
発光素子6と発光駆動回路7とから成り、演算処理手段
としてのCPU8によって制御されて後述のリニアイメ
ージセンサの蓄積時間と光の往復時間の和に相当する時
間発光するようになっており、この光は、シリンドルカ
ルレンズ9、プリズム10及び対物レンズ11を経て標
尺1の視準位置に向けて出射される。標尺1の視準位置
のスタートパターン3、グレイコードパターン2及びリ
ファレンスパターン4で反射した光は、再び対物レンズ
11及びプリズム10を経てホーカスレンズ12からリ
ニアイメージセンサ13に入力し、ホーカスレンズ12
を調節することによりリニアイメージセンサ13上に前
記パターンが結像するようになっている。前記リファレ
ンスパターン4は最小ビットパターンを更に分解(アナ
ログ内挿)するときの基準光量を得るためのものであ
り、スタートパターン3は、グレイコードを判別すると
き必要となると共にリファレンスパターン4と協動して
標尺までの距離を求めるときに使用するものである(後
述)。
【0011】リニアイメージセンサ13では、高さ位置
を示すグレイコードの光コード信号等がシリアル電気コ
ード信号に変換され、この信号は増幅回路14で増幅さ
れて信号変換回路15に入力する。信号変換回路15で
は、スタートパターン3によるスタート信号が入力する
と、シリアル電気コード信号のうちのグレイコードアナ
ログ信号をコンパレータ又はA/Dコンバータによりグ
レイコードデジタル信号に変えてCPU8に入力する。
このグレイコードデジタル信号によって例えばcm単位ま
での高さ位置を検出することができる。また、信号変換
回路15では、リニアイメージセンサ13から出力した
グレイコードの最小ビットの結像面積に比例したアナロ
グ信号(図3において、16はグレイコードの最小ビッ
ト、17はリニアイメージセンサ13上への最小ビット
の結像面積)とリファレンスパターン4の面積に対応す
るリファレンスアナログ信号をA/Dコンバータにより
デジタル信号に変換してCPU8に入力する。CPU8
では、リファレンスデジタル信号に対する最小ビットデ
ジタル信号の比率により最小ビットを更に分解(アナロ
グ内挿)して例えばmm単位を検出し、これを前記グレイ
コードデジタル信号と組合せて高精度の高さ位置データ
を得る。このデータは表示器18に表示されると共に外
部に出力し、例えばレコーダに記録される。尚、図2に
おいて19はCPU8によって作動されるイメージセン
サ駆動回路である。
【0012】図4、図5及び図6は、いずれも標尺1に
アナログパターン201、202、203、を追加した標
尺1の変形例を示す。標尺1が電子レベルから近距離に
配置された場合、標尺1のグレイコードパターンは、図
7に示すように、大きくリニアイメージセンサ13上に
結像するから、リニアイメージセンサ13は最小ビット
16の間隔Lのどこにあってもその出力は0となり、高
さ方向に最小ビット16を分解することができない。そ
こで、この間を分解するためにアナログパターン2
1,202,203のようなパターンを設ける。このパ
ターンを設ければ、このパターンの高さ方向の面積が異
なるので、リニアイメージセンサ13に入射する光量の
差を認識でき、分解することができる。図4のアナログ
パターン201は菱形、図5のアナログパターン202
3角形、図6のアナログパターン203は場所により反
射率が異なるパターンに形成されている。この標尺1を
用いた場合でも、図2に示す電子レベルを用い、リファ
レンスデジタル信号を基準にしてアナログパターン20
1,202,203の面積により間隔を分解し、グレイコ
ードデジタル信号と組合せ、高精度の高さを得る。
【0013】標尺1が電子レベルから遠距離に配置され
た場合、標尺1のグレイコードパターン2は、図3に示
すように小さくリニアイメージセンサ13上に結像する
ので、最小ビットパターンのビット16の間隔が狭くな
って、リニアイメージセンサ13はその間隔を分解でき
ない。したがって、前述のように、最小ビットパターン
から高さの最小単位を求める。
【0014】高さの精度を上げるには、グレイコードの
本数を増してグレイコードパターンのビットの間隔を狭
くする。標尺目盛が例えば2mの場合、グレイコードを
2本にすると、50cmの分解能となり、例えば10本の
ときは、最小ビット間隔は2mmとなる。
【0015】しかし、グレイコードパターンのビットの
間隔を余り狭くすると、標尺1が電子レベルに対して遠
距離にある場合、標尺1のグレイコードパターン2は小
さくリニアイメージセンサ13上に結像されるので問題
が起きる。
【0016】一般に1m〜100mの距離で使用される
標尺において、最小ビットパターンのビット間隔に1cm
にし、近距離ではアナログパターンを用いてビット間を
読むようにすれば、精度よく読み取ることができ、遠距
離でも1cmの間隔なので高精度に分解できる。この時の
ツリニアイメージセンサの1ビットの大きさは14×1
4μm,対物レンズの焦点距離は150mmとする。リニ
アイメージセンサの小さいものが開発され、これとアナ
ログパターンを用いると、更に精度を向上することがで
きる。以上のように、精度を向上するには、標尺1と電
子レベル間の距離を考慮しながら、リニアイメージセン
サの大きさ、対物レンズの焦点距離、アナログパターン
等を考えてグレイコードパターンの本数、したがって最
小ビットパターンのビットの間隔を最適の寸法にする必
要がある。
【0017】尚、図示の標尺1は、いずれも、スタート
パターン3の幅がリファレンスパターン4の幅より大き
くなっているが、これは上下間違えて使用したときは測
量できないようにするためである。リニアイメージセン
サ13から出力するスタートパターン3とリファレンス
パターン4等によるシリアル電気信号内のスタート信号
とリファレンス信号の間隔は、標尺1と電子レベル間の
距離によって変化する。したがってCPU8において、
スタート信号とレファレンス信号の間隔から標尺1と電
子レベル用の距離を算出することができる。
【0018】
【発明の効果】請求項1記載の電子レベル装置によれ
ば、電子レベルより標尺に光を出射し、その反射光を利
用しているため、信号/ノイズ比が良くなり正確な測定
ができるとともに暗くても、測定ができる効果を有す
る。請求項2及び3記載の電子レベル装置によれば、従
来のものより高精度の測定ができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の標尺の正面図
【図2】 上記実施例の電子レベルのブロック図
【図3】 上記実施例の作用説明図
【図4】 本発明の他の実施例の標尺正面図
【図5】 本発明の標尺の第3の例の正面図
【図6】 本発明の標尺の第4の例の正面図
【図7】 上記実施例の作用説明図
【符号の説明】
1 標尺 2 グレイコードパ
ターン 3 スタートパターン 4 リファレンスパ
ターン 5 発光部 8 CPU 13 リニアイメージセンサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高さ表示コードが形成された標尺と、該
    標尺の高さ表示コードをリニアイメージセンサ上に結像
    させ、該イメージセンサの出力から高さを読み取る電子
    レベルとから成る電子レベル装置において、前記標尺に
    は、長さ方向と直角方向に高さ目盛を示すグレイコード
    パターンが光反射パターンとして形成され、前記電子レ
    ベルは、前記標尺の視準位置に光を出射する発光部を備
    えることを特徴とする電子レベル装置。
  2. 【請求項2】 前記標尺には、グレイコードパターンと
    グレイコードの最小ビットに対して基準となるリファレ
    ンスパターンとが光反射面として形成され、前記電子レ
    ベルは、前記リニアメイージセンサから出力するグレイ
    コードパターンに対応するアナログ信号並びにグレイコ
    ードの最小ビットパターン及びリファレンスパターンに
    対応するアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変
    換回路と、前記グレイコードデジタル信号から求めた高
    さデータと、最小ビットパターンデジタル信号及びリフ
    ァレンスパターンデジタル信号から求めた内挿データと
    を組合わせて高さ値を算出する演算処理手段を具備する
    ことを特徴とする請求項1記載の電子レベル装置。
  3. 【請求項3】 前記標尺には、グレイコードパターン
    と、内挿用アナログパターンと、該内挿用アナログパタ
    ーンに対して基準となるリファレンスパターンとが光反
    射面として形成され、前記電子レベルは、前記リニアイ
    メージセンサから出力するグレイコードパターンに対応
    するアナログ信号並びに内挿用アナログパターン及びリ
    ファレンスパターンに対応するアナログ信号をデジタル
    信号に変換する信号変換回路と、前記グレイコードデジ
    タル信号から求めた高さデータと、内挿用アナログパタ
    ーン及びリファレンスパターンに対応するデジタル信号
    から求めた内挿データとを組合せて高さ値を算出する演
    算処理手段を具備することを特徴とする請求項1記載の
    電子レベル装置。
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US9354245B2 (en) 2011-11-25 2016-05-31 Toppan Printing Co., Ltd. Pipette tip set to be used in dispensing device and method for perforating reagent cartridge film using same

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