(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
視準した標尺の画像を電気信号に変換する光電変換手段を備え、該光電変換手段が出力する画像データから視準位置の高さを自動的に求める電子レベルにおいて、上記標尺までの距離に応じて手動で移動される合焦レンズが備えられ、該合焦レンズの焦点移動に連動して移動するシャッタが設けられ、上記光電変換手段に結像される画像のうち、シャッタの移動によって、標尺までの距離の遠近にかかわらず標尺の背景部分のみを光電変換手段に対して遮蔽するようにしたことを特徴とする電子レベル。
【請求項２】
前記光電変換手段が、上下方向に並べられたラインセンサであることを特徴とする請求項１記載の電子レベル。
【請求項３】
前記光電変換手段が、上下方向及び左右方向に並べられたＣＣＤ素子であることを特徴とする請求項１又は２記載の電子レベル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動的に高さを求める電子レベルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のものとして、例えば、特開平６−２４１７８９号公報により、略垂直に保持された棒状の標尺を視準し、標尺の画像を光電変換手段であるリニアセンサに結像させて電気信号に変換して視準位置の高さを自動的に求めるようにした電子レベルが知られている。尚、該電子レベルには接眼レンズの前方にシャッタが配設され、接眼レンズ側からの入光によってリニアセンサのＳ／Ｎ比が低下することを防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
標尺までの距離が長くなると標尺の画像は細くなり、リニアセンサには標尺の画像の他に標尺の背景部分も結像される、標尺以外の背景部分がリニアセンサに結像されると標尺上のマークを識別しにくくなる。
【０００４】
そこで本発明は、上記不都合に鑑み、標尺の背景の影響を受けない電子レベルを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、視準した標尺の画像を電気信号に変換する光電変換手段を備え、該光電変換手段が出力する画像データから視準位置の高さを自動的に求める電子レベルにおいて、上記標尺までの距離に応じて手動で移動される合焦レンズが備えられ、該合焦レンズの焦点移動に連動して移動するシャッタが設けられ、上記光電変換手段に結像される画像のうち、シャッタの移動によって、標尺までの距離の遠近にかかわらず標尺の背景部分のみを光電変換手段に対して遮蔽するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
上記光電変換手段として、具体的には、上下方向に並べられたラインセンサ、又は上下方向及び左右方向に並べられたＣＣＤ素子である。
【０００７】
光電変換手段のラインセンサを上下方向に並べることにより、標尺の画像を縦方向に表示することができる。また、光電変換手段のＣＣＤ素子を上下方向及び左右方向に並べると共に、上記合焦レンズの焦点移動に連動してシャッタが移動することにより、光電変換手段には標尺部分の画像しか結像せず、背景部分の影響を除外することができる。
【０００８】
尚、光学系を通じて光電変換手段に結像される標尺の画像の幅は標尺までの距離に応じて変化し、標尺が電子レベルに近い場合は標尺の画像の幅は比較的広くなり、標尺が遠ざかるに連れて標尺の画像の幅は狭くなる。従って、標尺までの距離が短い場合に合わせてシャッタをセットすると標尺までの距離が長くなるに連れ背景部分の画像が光電変換手段に結像される。逆に標尺が遠い場合に合わせてシャッタをセットすると標尺が近づいた場合に標尺の画像の一部しか利用できず、Ｓ／Ｎ比が悪くなる。
【０００９】
そこで、標尺までの距離に連動して移動する合焦レンズの位置に応じてシャッタを移動させ、標尺までの距離の長短にかかわらず背景部分のみを遮断するようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は電子レベルの望遠鏡部であり、先端の対物レンズ１１の後方に合焦レンズ１２が前後に移動自在の合焦筒１３内に保持されている。合焦レンズ１２の後方には望遠鏡部１の前後方向の傾きを補償するコンペセーター１４と光軸に対して光を側方に分岐するビームスプリッタ１５とが配置されている。ビームスプリッタ１５で分岐されずに通過した光は焦点板１６に到達し結像する。焦点板１６には十字線が刻設されており、十字線上に結像された標尺Ｔを接眼レンズ１７で目視するように構成されている。また、ビームスプリッタ１５で分岐された光はビームスプリッタ１５の側方に配設された光電変換手段である光電センサ２上に結像される。該光電センサ２としては、上下方向に沿った光の強弱を検出するラインセンサや、上下方向及び左右方向の光の強弱を検出するＣＣＤ素子を用いる。該光電センサ２で電気信号に変換された画像データは演算制御部３に出力される。該演算制御部３では光電センサ２からの画像データを基に標尺Ｔ上の視準位置の目盛りを読み取り、その結果を表示部３１に表示する。
【００１１】
上記合焦レンズ１２は電子レベルから標尺Ｔまでの距離Ｄに応じて前後に移動し焦点板１６及び光電センサ２上に標尺Ｔの画像をはっきりと結像させるものである。該合焦筒１３にポテンショメータ４を取り付け、合焦筒１３の前後の位置から距離Ｄを演算制御部３が検知し得るようにした。また、ビームスプリッタ１５と光電センサ２との間に水平方向に開閉するシャッタ部５を取り付けた。
【００１２】
図２に示すように、開閉駆動機構６は正逆回転自在なステッピングモータ６１と芯ずれを吸収するカップリング６２を介して連結された左右ねじ６３とから構成されている。またシャッタ部５はガイド５１に移動自在に保持された２枚のシャッタブレード５２を有しており、両シャッタブレード５２は上記左右ねじ６３に螺合している。従って、ステッピングモータ６１を回転させることにより両シャッタブレード５２の間隔Ｗが増減する。該シャッタブレード５２は演算制御部３によって駆動制御される開閉駆動機構６によって駆動され、シャッタ部５の開閉量が増減制御される。
【００１３】
演算制御部３はポテンショメータ４からの位置信号により標尺Ｔまでの距離Ｄが短いことを検知すると両シャッタブレード５２を離し間隔Ｗを拡げる。距離Ｄが短いと標尺Ｔの画像は大きくなるので間隔Ｗを拡げないと標尺Ｔの画像を間隔Ｗ内に収めることができない（図３（ａ）参照）。標尺Ｔが遠ざかり距離Ｄが増加するに従って標尺Ｔの画像が小さくなる。すると標尺Ｔの画像とシャッタブレード５２との間から標尺Ｔの背景が光電センサ２に結像されるので、距離Ｄの増加に伴ってシャッタブレード５２を相互に近付け間隔Ｗを狭めていく（図３（ｂ）（ｃ）参照）。距離Ｄと間隔Ｗとの関係はテーブルデータとして予め演算制御部３内に記憶されており、ポテンショメータ４からの位置信号が入力されると該テーブルデータから間隔Ｗを求め、更に該間隔Ｗになるようにステッピングモータ６１を駆動する。
【００１４】
ところで、標尺Ｔまでの距離Ｄに応じて合焦筒１３を図示しないラックとピニオンとピニオンを回転させるつまみとにより手動で前後に移動させるが、距離Ｄに対する合焦筒１３の位置の関係は、例えば図４に示すように、距離Ｄが短いと距離Ｄの変化に対する合焦筒１３の移動量は大きいが、距離Ｄが長くなるにつれ距離Ｄの変化に対する合焦筒１３の移動量は小さくなる。そして、距離Ｄが所定距離Ｄ１より長くなると距離Ｄの変化に対して合焦筒１３の移動量はほぼ比例する。一方標尺Ｔの画像は距離Ｄの増加にほぼ比例して細くなる。第２の実施の形態として、図５に示すように合焦筒１３にラック７を直接取り付けると共に両シャッタブレード５２にラック７４を各々取り付け、２個のピニオンギヤ７１・７２を介して両ラック７・７を連結した。但し、一方のシャッタブレード５２については両ピニオンギヤ７１・７２の間にアイドルギヤ７３を介在させ、一方のシャッタブレードの移動方向を他方のシャッタブレードの移動方向に対して逆になるようにした。該構成では両ピニオンギヤ７１・７２のギヤ比を変えることによってラック７の移動量に対するラック７４の移動量を調節することができる。尚、図４に示したように、距離Ｄが短くなるにつれて合焦筒１３の移動量が増加する。図５に示した構成では、距離Ｄが短くなると標尺Ｔの画像の幅が拡がる割合よりシャッタブレード５２の間隔Ｗが広がる割合の方が大きくなる。ところが、距離Ｄが短くなり標尺Ｔの画像の幅が広くなるとシャッタがなくても光電センサ２には標尺Ｔの背景の画像が少ししか結像せず、従って、図５の構成であっても実用上問題となることはない。
【００１５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、標尺の画像の幅にあわせて標尺の背景をカットするシャッタを設けたので、背景の画像が標尺を光電変換手段（光電センサ）で認識する際の邪魔にならず、また逆光の場合であっても標尺の画像だけを光電変換手段に結像させるので標尺の画像のコントラストが曖昧になることがなく、測定エラーになる回数を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子レベルの構成を示す斜視図
【図２】開閉機構の構成を示すブロック図
【図３】光電センサ上の結像状態を示す図であって
（ａ）距離が短い場合を示す図
（ｂ）距離が中程度の場合を示す図
（ｃ）距離が長い場合を示す図
【図４】標尺までの距離に対する合焦筒の移動量を示す図
【図５】開閉機構の他の実施の形態を示す図
【符号の説明】
１  望遠鏡部
２  光電センサ（光電変換手段）
３  演算制御部
４  ポテンショメータ
５  シャッタ部
６  開閉駆動機構
Ｔ  標尺
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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