JPS60123719A - 傾斜角検出装置 - Google Patents

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】 本発明は傾斜角を簡単な構成で、精度よく測定できる電
子装置に関するものである。

現在、傾斜角を測定し電気信号へ変換するための装置と
しては、ジャイロスコープや振り子の位置を光電素子、
もしくは磁電素子等により測定する方法が用いられてい
る。前者は複雑な装置であるために高価で小形のものに
は不向である。また後者は装置が大きくなり、かつ測定
の基本となる振り子が安定するのに時間を要し、さらに
測定精度も良くないという欠点がある。

そこで、本発明では通常の水準器に使用されている気泡
管中の気泡の位置を、光電変換素子を用いて、高精度・
簡易に測定する装置を創りだした。

本発明の構成は、基本的には気泡管の気泡の位置を発光
部と受光部により計測することである。以下図１に即し
て説明する。図１において、１は発光部、２は気泡管、
３は気泡、４は光電変換素子５は光電変換素子上に作り
出された気泡の影である。図１は、気泡管として内外面
が球面となっている透明容器中に液体と気泡を密封した
ものを用いた例である。この気泡管の上面より光をあて
、その透過光が受光部を照射するようにすれば、気泡の
影が受光部に形成されることになシ、この影の位置を測
定すれば装置の傾斜角が測定できることになる。

なお、この図では半球状の気泡管を用いているが、全球
状でも、球の１部からなる形状のものでも可能である。

また気泡のかわりに密封液体より低比重の小球物体を密
封してもよい。甘だ、内面が球面凹面となっている皿状
容器上に、小球物体を運動自在の状態で置いたものを用
いることも可能である。さらに図１では透過形を示して
いるが図２に示すように反射形を用いる方形も可能であ
る。図２において、１は発光部、２は気泡管、８は気泡
、４は光電変換素子、５は光電変換素子上に作シ出され
た気泡の影である。図２に示されている場合には気泡等
の位置に対応して、受光面に光点が形成されるのでその
位置を検出すればよいことになる。

つぎに、受光面において影もしくは光点の位置を検出す
る構成について説明する。図８では、４つの均等な光電
変換素子を１田」の字形に配列せしめた例を示している
。図８において、■、■、■、■はそれぞれ等面積に分
割された光電変換素子、５は気泡の影、６は光電変換素
子の分離のだめのラインである。今、図８のように光電
変換素子に番号をふシ、各素子の面積をＳ（これは共通
）、１番目にできるかげの面積をＳｉ、Ｔｏを光電変換
素子の単位面積あたシの出力電流とすれば、１番目の素
子での出力電流はＴｉ　＝　工ｏｘ　（Ｓ　−Ｓｉ）と
なる。したがって、ｎを測定すれば乃、Ｓは既知である
からＳａがめられ、これによって影の位置は数学的にめ
られることになる。なお、本発明でいう光電変換素子に
は、フォトダイオード、フォトトランジスタおよびその
１次元および２次元アレイ、Ｃ０Ｄ（電荷経過素子）は
じめ、ＣＣＳ　（硫化カドミウム）等の光導電体を用い
ることができる。

以下実施例を説明する。

気泡管として、底部直径１６ｍｍ、Ｄ、高さ１１ｍｍ１
気泡直径５ｍｍのものを用いた。密封液体としては、エ
チルアルコールと水を８　：１とした混合液を用い、発
光部としてはＧ　ａ　Ａ　、６発光ダイオードを用いた
。受光面としては、１枚の８１基板上に「田」の字形に
ＳｎＱ　２膜を形成せしめることにより、均等の特性を
もつ４つの５ｎＯ２−８ｉ光電変換素子をもうけだ。図
４にこの受光面を氷形成されたＳ　ｎ　０．２である。

また図５には傾斜角検出装置の全体を示している。図５
において、１１は発光ダイオード、２は気泡管で斜線部
は密封した液体、８は気泡、４は、光電変換素子の基体
、６は分離のだめのライン、７は金電極、８は５ｎｕ２
実験では、光電変換素子の■と■、■と■の出力電流の
差を増幅し、これを電圧に変換したものと傾斜面との関
係を測定した。ここでは傾斜させる方向を図６のように
定めている。結果を図７、図８、図９、図１０および図
１１に示す。図７〜図１１中（・）印は光電変換素子■
と■の出力のた場合の図であシ、縦軸に相対出力横軸に
傾斜角Ｅ方向に傾斜させた場合の図である。図７〜図１
１より、傾斜角度が０度から約８０度までの範囲で、傾
斜角と出力がほぼ直線関係にあることがわかった。

斜角度がめられる。この場合の出力電圧と傾斜角度との
関係を図１２に示す。図１２の関係はχ、１いずれの方
向の傾斜に対しても成立する。図１２において（・）が
実測値、点線が計算値である。

以上のように、本発明によれば簡易かつ精度よく傾斜角
が測定できる。本発明の傾斜角検出装置によれば、小形
化が可能になった。また気泡管中に液体の種類並びに粘
性の調整により、傾斜角度変化の激しいものについても
、所定の時定数で測定できることになった。

１灯等広い産業利用分野に供せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は透過形傾斜角検出装置の構成、第２図は反射形
傾斜角検出装置の構成、第３図は光電変換素子と気泡の
影の関係、第４図は光電変換素子、第５図は傾斜角検出
装置、第６図は傾斜方向、第八 ７図は検出装置を図６においてｆの方向を上に傾けだ場
合の図であり、第８図は同様にセの方向をし １１図は右の方向を上に傾斜させた場合の図である。第
１２図は傾斜方向をχおよびｙの２次元方向に分けた場
合、それぞれχまたは１方向への傾斜角度と相対出力の
関係を示している。 １・・・・発光部　２・・・気泡管　８・・・・・・・
・・気泡４・・・・・・・・・光電変換素子　５・・・
・・・・・気泡の影６・・　光電変換素子の分離ライン
　７・・・・・金電極８・・・・・・・　５ｎＣ）＋　
９・・・・・５ｉｎ２　ｔｏ・・　金線１１・・・・・
・・・・外部取出し線　１２−５＋１３−　櫓噛■、■
、■、■・・・・・・・・光電変換素子５４　添付資料 昭和５８年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集
Ｐ４４４、および講演会日程表特許出願人　ノに■％　
＃’！、’ ・ノＩＩ！ 第１図 第３図 ↑ 第２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　発光部が気泡管を介して、光電変換素子と凄対
   向させてなる傾斜角検出装置 （２〕　気泡管を光電変換素子に直接マウントせしめて
   なる第１項記載の傾斜角検出装置 （３）受光部として、均等な４つの光電変換素子を田の
   字形に配列せしめてなる第１項記載の傾斜角検出装置 （４）　受光部として、１次元および２次元の固体撮像
   素子、もしくは複数の光電変換素子を対向せしめてなる
   第１項記載の傾斜角検出装置（５）　第１項記載の気泡
   に代わる球体を備えてなる傾斜角検出装置