(57)【要約】本発明は、輻射線(S)が輻射線源(2)から発する光学傾斜計に関する。輻射線(S)が、少なくとも一つの第一媒体(11, 13)を含む容器(6, 6')を通過後、カメラ(9)に再生される。傾斜計の傾きに関する情報は、傾斜計またはカメラ(9)に対する第一媒体(11, 13)の位置、特に液面から集めることができる。カメラ(9)による第一媒体(11, 13)の位置の記録は、複数の特性、特に境界層の形状、寸法および位置の評価を可能にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学傾斜計において、
・輻射線(S)を発生する輻射線源(2)と、
・位置が傾斜依存である少なくとも一つの第一媒体(11, 13)と、
・第一媒体(11, 13)の容器(6, 6')と、
・像(16, 16', 16'', 16''')を記録して信号に変換するカメラ(9)であるCMOSまたはCCDマイクロカメラと、
・傾斜を測定する測定装置(10)とを備え、
第一媒体(11, 13)の少なくとも一部の界面(14)の方向の像が、輻射線でカメラ(9)上に間接または直接に再生されるように輻射線源(2)とカメラ(9)とが関係配置したことを特徴とする光学傾斜計。
【請求項２】
第一媒体(11, 13)の少なくとも一部のほぼ平らな界面(14)の方向の像が、カメラ(9)上に間接または直接に再生されることを特徴とする請求項１記載の光学傾斜計。
【請求項３】
第一媒体(11, 13)が液体で、界面(14)が液体の水平線であることを特徴とする請求項２記載の光学傾斜計。
【請求項４】
第一媒体を半分まで満たす丸缶に設計している容器(6, 6')を備えることを特徴とする請求項３記載の光学傾斜計。
【請求項５】
光学傾斜計が、第二媒体(12)として
・気体、
・液体または
・浮遊物の形の固体を備え、
第一媒体(11, 13)との接触面が界面(14)を定めることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の光学傾斜計。
【請求項６】
第一媒体(11, 13)および第二媒体(12)が、輻射線(S)に対して異なる透過比を、さらには異なる透過係数を備え、二つの媒体の一つが輻射線(S)に不透性であることを特徴とする請求項６記載の光学傾斜計。
【請求項７】
第一媒体(11, 13)が、振り子状の固体であることを特徴とする請求項１記載の光学傾斜計。
【請求項８】
輻射線源(2)が、半導体レーザ、LEDであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学傾斜計。
【請求項９】
第一媒体(11, 13)の領域内の輻射線(S)が、第一媒体(11, 13)の表面にほぼ平行に通過するように輻射線源(2)およびカメラ(9)を配置していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学傾斜計。
【請求項１０】
容器(6, 6')を間接にまたは直接にカメラ(9)に取付けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学傾斜計。
【請求項１１】
容器(6, 6')が、
・第一の平面で透明な表面(7)と
・第二の透明な表面(8)とを備え、
二つの表面が、互いにほぼ平行に向き、第二表面(8)が、平面またはアーチ状であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学傾斜計。
【請求項１２】
カメラ(9)が、容器(6, 6')の第一表面(7)および／または第二表面(8)に平行に向いた二次元の検出面(15)を備えたことを特徴とする請求項１１記載の光学傾斜計。
【請求項１３】
輻射線源(2)およびカメラ(9)を、共通の台(1, 1')、好ましくは回路基板に取付けたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光学傾斜計。
【請求項１４】
発生した輻射線(S)が、台(1, 1')の表面に垂直に発せられ、カメラ(9)の受光手段が、台(1, 1')の表面に垂直に向くように輻射線源(2)とカメラ(9)を配置することを特徴とする請求項１３記載の光学傾斜計。
【請求項１５】
輻射線源(2)からカメラ(9)への光線経路が、少なくとも一つの偏光素子を備えたことを特徴とする請求項１３または１４記載の光学傾斜計。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光学傾斜計からなる距離測定装置または鉛直物の測地装置。
【請求項１７】
測地装置の傾斜を測定する方法において、
・輻射線(S)を発生する輻射線源(2)と、
・位置が傾斜依存である少なくとも一つの第一媒体(11, 13)と、
・第一媒体(11, 13)の容器(6, 6')と、
・像を記録するカメラ(9)と、
・測地装置の傾斜を測定する測定装置(10)とを備え、
−輻射線源から発生する輻射線(S)の手段でカメラ(9)上に像を形成、像は少なくとも第一媒体(11, 13)の一部の界面の方向を含む、
−カメラ(9)で像を記録そして信号に変換する、
−信号から測定装置(10)による測地装置の傾斜の測定をする、
工程からなる測地装置の傾斜の測定方法。
【請求項１８】
像の形成に輻射線(S)を第一媒体(11, 13)の表面にほぼ平行に通過させることを特徴とする請求項１７記載の測定方法。
【請求項１９】
傾斜の測定が、
・像の第一媒体(11, 13)の角度と、
・像の第一媒体(11, 13)の絶対位置と、
を考慮して得られることを特徴とする請求項１７または１８記載の測定方法。
【請求項２０】
信号が、既定の傾斜値に到るまたは越えて出力されることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項２１】
傾斜の測定で温度の影響および／または少なくとも第一媒体(11, 13)の物質損失による誤差を考慮して取り除くことを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項２２】
像の生成に第一媒体の(11, 13)にほぼ平面の界面(14)を再生することを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項２３】
装置の傾斜の測定に界面(14)の広がり、形および／または位置を考慮することを特徴とする請求項２２記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に係る光学傾斜計、請求項１７の前文に係る装置の傾斜を測定する方法およびその傾斜計を備えた測地装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
装置の位置を考慮する全ての分野で、種々の設計の傾斜計がこれまで使用されてきた。特に測地分野または建築業での測定に当てはまる。
【０００３】
複雑な構造を備えた各種形式は、高精度測定には知られているが、今日まで簡素で強固な傾斜計は充分になかった。この場合にも充分な精度が要求される。
【０００４】
US5,392,112は、傾斜計を開示している。これは、光線を二つの部分の光線に分割している。二分割した光線を、装置の固定面および液体表面での各反射の後で、検出器に焦点を合わせそこで記録する。装置の傾斜角は、双方の部分光線の空間地点の相対位置から推測する。
【０００５】
DE-A4110858では二軸傾斜計を開示している。これは、幾何学的な形を、傾斜に反応する光線偏光センサーを通して直線配列に投影している。センサーは、液体を備えていて、装置に対するその位置で、直線配列上の投射の形に偏光をもたらす。
【０００６】
画像光学システムおよびビームスプリッターを備えた複雑な設計の不都合に加えて、これらは小型化するには限界がある。これは、二つの部分光線に最低限の光線経路が必要とするためである。
【０００７】
JP09243359は、封じた液体で満たした容器を備えた簡単な傾斜計を記載している。容器の内部には、外側に曲がった表面を備えており、水銀の液滴をそこに置いている。容器とその中にある液体が、光源で照射され、そして放射した光を、簡単な四分円センサーとして四つのフォトダイオードからなる検出器で記録する。センサーの傾斜は、水銀の液滴による影の位置で推定する。この設計の場合、投影によるフォトダイオードの暗い部分の情報を利用することはできない。特に、検出器で明・暗の正確な位置を検討することができない。
【０００８】
従来技術は、高精度および充分に改良した傾斜計を開示しているが、複雑さおよび包括的な設計のために、相応の努力無しではサイズを縮小することはできない。一方、簡単な解決方法があるが、然しながら、傾斜を測定する情報に関しては非常に限定があり、従って傾斜の粗い見積もりには向いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、簡単な投影タイプの測定装置と較べて、改良した測定精度を備えた簡単な設計の光学傾斜計を提供することにある。
【００１０】
本発明は、さらに最少の機械および光学部品を備え、高耐久性および耐衝撃性を備えた傾斜計を提供する。
【００１１】
本発明は、さらに測地装置または建築産業で使用される装置に一体型を確実にする。これは、特に測定手段として既存の電子装置の利用に関係する。経時的および環境の影響、例えば温度の変化による考慮も含んでいる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、これらの目的は、請求項１および１７の各々で定める特徴およひでその従属項で達成される。
【００１３】
本発明は、光学傾斜計に関する。輻射線源が輻射線を発する。輻射線で媒体がカメラに焦点が合わされる。媒体は、容器に入っている。この容器は、例えば、液体の缶または振り子のホルダーを構成する。像が、光学的に正確な像に対応する必要は無い。容器の中または容器で保持された少なくとも一つの第一媒体を備えた容器の透光が重要である。この媒体または一部の媒体のカメラでの像を画像処理で測定する。これにより、画像エラー、例えば、ゆがみも考慮して修正することもできる。これに関連して、像は、容器の透光としてみなされる。少なくとも第一媒体またはその一部の像が、画像となる。画像は、カメラで測定される。
【００１４】
使用する輻射線は、可視または不可視スペクトル域でよく、一般に輻射線源、カメラおよび媒体の技術的および物理的パラメータで決定される。種々の従来ランプに加えて、発光ダイオードまたはレーザ、特に半導体レーザも輻射線源に使用できる。実使用の形式によるが、媒体は、この輻射線を透光するか不透性にする。解析するカメラの上に形成された像または少なくとも媒体部分の成分は、カメラへの媒体の投影を含む明暗の変化または二つの媒体間の界面からなる。媒体は、第二媒体に合わせて、第一媒体を選択する。これにより明暗の境界が、変化の結果または特に顕著な界面の形で検出される。原理上、この二つの効果は等しく有用である。各相の選択には、透過比または透過係数を媒体の場合にも適合できる。
【００１５】
位置を示すために使用する第一媒体は、固体、液体または気体でも良い。第二媒体は、同様にこれら相の一つを備えていても良いが、原理的には第一媒体の検出する境界線が残っている場合は、真空領域でも使用できる。限定するものではないが、いくつかの実施例を下記に述べる。
１．第一媒体としての振り子が、第二の気体媒体の中にある。気体媒体は、輻射線を透過するが、振り子は、限られた範囲で透過しないかまたは透過する。その結果、振り子の位置つまり傾斜が振り子の像から推定される。振り子の像は、カメラに低い照射域として写される。
２．異なる透過係数と密度の二つの固体の半球体を互いに接続して球体とする。その球体は、容器の中に回転可能に取り付けている。
３．輻射線に不透性な第一媒体としての液体が、第二媒体としての気体と共に容器の役目をする入れ物で囲まれている。気体は、輻射線には透過性で、液体には不溶性である。二つの媒体間の明暗透過光が、測定に使用される。明暗の変化は、二つの媒体が輻射線に対して僅かに異なる透過性を備えている場合にも可能である。
４．輻射線に透明な気体および同様に透明な液体とが入れ物で囲まれており、その界面の検出が実行される。液体の凝集力により、直線でなく曲線が、遷移領域で形成される。曲率に基づいて、液体が位置する側を決めることができる。そのために二つの媒体の一つ、特に液体に着色を必要であれば施しても良い。
５．互いに不溶性で異なる密度でしかし同じ透過係数を持つ二つの液体を、第一および第二媒体として容器の役目をする入れ物で囲んでも良い。二つの媒体間の界面の像を測定に使用する。
【００１６】
液体の例としては、水銀、水およびシリコーン油である。第一媒体の位置を決めるために、界面の像および明暗遷移または二つの組み合わせを使用する。界面の明暗度を強めるために、一層の測定器具の手段による表示には、後者が容易にできる。例えば、界面に浮遊している粒子を分布することができる。この粒子は、界面でより強力に輻射線を吸収する。同様に、界面に浮揚する固形物を配置することも出来る。固形物は、順に輻射線に透明または不透性でも良い。
【００１７】
第一媒体または二つの媒体間の遷移の像が、カメラに投影され、そこで記録され、電子信号に変換される。例えば、CCDカメラまたはCMOSカメラが適切である。このようなカメラは、例えばCMOSモノクロ画像センサーADCS2120がAgilentから入手でき、640*480ピクセルのフィールドを備えている。
【００１８】
カメラで生成した信号は、評価装置で解析し、装置の傾斜を評価する。評価には、独立したモジュールまたは装置を使用しても良い。代わりに既存の他の装置の構成部分によることもできる。例えば、測定距離装置に取り付けた傾斜計の評価装置の機能を、距離測定に使用される電子機器で行うこともできる。同様に、輻射線源には、他の目的に既に使用されている光源を使用することもできる。従って、距離測定装置の例では、そこで使用されているレーザ光の一部を仕切ることができ、および場合により散乱またはビーム広がりの後に、媒体の結像に使用することができる。
【００１９】
装置の傾斜は、二つの媒体間の境界線の相対的または絶対的な位置と形で推測できる。例えばカメラを、液体で満たした矩形の入れ物の側面に取り付けると、一方向の傾斜（ここでは、例えば長さ方向の傾き）が、カメラで、液体の水平線である液面で測定できる。他の軸の傾斜（ここでは、例えば横の傾き）が単独にある場合、傾斜は液面の高さから測定できる。二つの軸で組合わさった傾斜は、液体の水平線の高さの意味で、角度および位置の変化をもたらす。
【００２０】
結像と測定は、きれいな明暗遷移と界面とで実行できる。さらに、界面の解析は、利点さえ備えている。上記の例に係る液体と気体の媒体からなる装置は、他の実施例への適用を限定しなくても考えられる。
１．きれいな明暗遷移の解析と対比して、媒体への二つの遷移を、界面で測定することができる。つまり二つの縁部が得られる。
２．上記実施例の横方向の傾きの変化は、界面の像の幅に増加または減少をもたらす。従って、像の幅も傾斜の測定の情報に使用することができる。特に、装置の自己校正が得られる。これは、容器内での光線経路が水平の場合、界面像の幅が、装置の水平位置で最少となるからである。
３．ある傾斜の限度を越すと、例えば横方向の傾きで、状況によりカメラは、二つの界面を読み取る。この界面は、液体の容器の壁との接触で定められる。この界面の間の距離は、界面の幅に類似して、傾斜の指標に役立ち、従って測定ができる。
４．第一媒体として、ぬれ性のある液体の使用で、入れ物の接触点で凝集力により引き上げられる。液体の水平線の曲率に基づき、液体が入れ物のどちら側にあるかを測定することができる。横断方向も液体は曲率を持つので、横方向の傾きがなくても、界面の二つの線または水平線が常に検出できる。下の線は、液体の最も低い位置で、上の線は、液体が容器内部と濡れている縁である。容器の動きの後、および安定した状態で、下の線は、十分に鮮明で、上の濡れ線よりもより速く安定する。これに関連して、界面および第一媒体の位置の検出が、水平に並んだ領域のみならず界面の湾曲した領域にも影響を受ける。
５．界面を角度の作用で変形する場合、例えば特別な曲面をしたアルコール水平面の気泡で、傾斜は、気泡の位置および／または変形から同様に推測できる。この様な変形は、例えば曲率を、例として球面状とは対照に非球面またはトンネルの様なものを作ることで実現できる。この曲率と液体の間にある気泡は、傾斜の増加に伴い変形する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、カメラの使用で第一媒体の像の特性および特徴、およびその中の境界線または界面の方向および位置を分析し、評価が可能である。本発明による方法で、経時的または環境の影響による変化を訂正または除去することが可能である。媒体の体積変化は、問題なく考慮することが出来る。長さ方向の傾きの測定では、境界線または界面の方向は、像で検出され、角度は絶対位置とは独立に解析できる。横の傾きは、界面の像の幅で決めることが出来る。この処理は、既述した様に、自己較正と関係付けることが出来る。この自己較正は、傾斜計の使用の背景には恒久的に起こる。そのために傾斜および幅の多量のデータ記録が利用できる。最小値は、統計的または補間法の使用で値を計算することが出来、水平線の位置に相当すると出来る。
【００２２】
界面の像の幅から傾斜を決める必須条件は、容器の適切な器の形である。これは、界面の像の水平面に関する変化が無くなる事になる。しかしこの要件は、例えば平行な横方向の壁を備えた器で容易に実現できる。特に、媒体の損失またはその密度変化は、この方法で補うことが出来る。
【００２３】
本発明による方法および装置については、図で表示された実施例を参照して、以下詳細に記述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の光学傾斜計の第一実施例で側面図を示す。全ての装置を、板に共通の台1として一体化している。可視または不可視輻射線Ｓを、輻射線源2で台1に垂直に輻射する。輻射線Ｓは、レンズ3でコリメートされ、第一偏光素子4および第二偏光素子5で偏光され、台1に垂直に入射する。入射の輻射領域には、台に面した第一表面7および第二偏光素子に面した第二表面を備えた容器6が、台1に備えている。台1と容器または第一表面7の間に、カメラ9があり測定装置10に接続している。コンパクトにするために、光線の発生、光線の通路および輻射線の容器に関する装置は、台1の一方の側に配置しているが、測定装置10は、台1の反対の側に配置している。原理的には、測定装置10に対して他の装置の配置も可能である。この配置は、全ての電子装置を共通の台1で一体化する利点があり、回路基板の形式にもなりうる。この結果、簡単で機械的な影響を受けない設計が可能となる。偏光素子4および5は、反射装置、例えばプリズムまたはミラーでよい。原理上、適切な偏光を特別な装置でなくできる。例えば、ハウジング内での反射で、この反射が散乱または拡散の性質を備えることも出来る。また偏光を省略することも出来る。この場合、容器6の少なくとも一部が、輻射線源2の輻射線Ｓまたはカメラ9で照明されている必要がある。例えば、輻射線源2および容器6またはカメラ9の適切な配置は、曲がったまたは傾いた台1でも可能である。共通の台1への取付けを省略する場合は、装置を直接に順に重ねるのが効果的である。本発明の第二実施例として図７および図８に示している。
【００２５】
図２ａは、傾斜計の第一実施例で平面図である。輻射線源2で放たれた輻射線は、レンズ3でコリメートされ、第一偏光素子4および第二偏光素子5を経て容器6に到る。この容器は、カメラ9の上に取り付けている。この実施例では、輻射線源2およびカメラ9は、ほぼ平らな台1に固定している。容器6は、少なくとも一つの第一媒体を備えている。図２ｂ〜２ｄは、可能な実施例を示す。
【００２６】
図２ｂは、可能な例で、輻射線に不透性の第一媒体11で容器の一部を満たしている。容器の残りの領域は、第二媒体12で満たすことができるが、真空でも良い。輻射線に不透性の第一媒体11からなるこの実施例では、第二媒体12は、輻射線に少なくともある程度は透過する必要がある。この実施例では、二つの媒体間の明暗のコントラストとなり、カメラで検出される。
【００２７】
図２ｃは、輻射線を透過する第一媒体13で容器を満たしている実施例である。容器の残りの空間は、第二媒体で再び満たすが、この場合は同様の輻射線に透過性である。界面14が、媒体間に形成され、カメラに焦点が合わされて次に分解される。この界面14に、検出能を高めるために小さい粒子、例えば粉またはより大きな成分、例えば浮揚物を用いても良い。
【００２８】
図2ｄは、傾斜計の傾きで容器内の媒体位置の変化を示す。台に固定されたカメラに対する変化が示されている。図式的に示す位置は、図2ａの傾斜計の反時計方向の回転に対応し、縦の傾きと指定する。一方、図2ｂおよび図2ｃは、傾斜計の水平位置に対応し、図2ｄは、カメラで検出される位置を示し、傾斜計の前述回転の場合である。傾きにより輻射線に透過性の第一媒体13が、容器内で位置を変える。変化した位置は、界面14の向きで認識されて測定される。
【００２９】
図３ａ〜ｃは、要約的な表示で、傾斜計の位置が水平、傾きの無い状態の界面の位置および検出を図示している。図４ａは、垂直面（縦の傾き）に対する傾斜計の回転を示す。界面14は、絶対位置で変化せず、重力のベクトルに対して水平に向いている。然しながら図４ｂに示す様に、界面14の相対位置は、台1またはカメラに対して位置が変化する。ここでは界面14は傾いている。検出面15での対応する界面の像16を図４ｃに図式的に示す。この像は、カメラまたは検出面に対して傾きを持つ。
【００３０】
図５ａ〜ｅは、本発明の傾斜計が水平に位置している場合を示し、側面図である。図５ａは、傾斜計の平面図で、図５ｂは、側面図である。この側面図は、図５ａの右から見たものに対応する。図５ｂは、傾斜計の構造の側面図を図式的に示している。第一表面7および第二表面8を備えた容器6を、間接的または直接に支えるカメラ9を、台1に取付けている。測定装置10を、台1の一方の側に取付けている。図５ｃは、反時計方向に90°回転した図５ｂの側面図の概略表示である。輻射線Ｓが、容器6の左から入射する。容器には、輻射線に透過性の第一媒体13がある。容器を通過後、この輻射線は、カメラ9に入射して、カメラ9の検出面に界面14の像を形成する。図５ｄは、カメラに対する界面14の位置を示す。図５ｅは、検出面15上の関連する界面の像16を示す。
【００３１】
図６ａ〜ｅは、傾いた傾斜計の模式図である。回転は、前述の回転に垂直に向いた軸で生じている。この様な回転から来る位置を横の傾きと称する。図６ａは、傾斜計の平面図で、図６ｂは、側面図である。図６ｃには明らかに、一例として液面での界面14が、輻射線Ｓの入射軸に対して容器6内で傾いている。従って、図６ｄに示す様に界面14は、カメラの視界方向からは広がって見える。図６ｅに示す様に、検出面の界面16'の像は、同様に広がって現われ、多数の画像点が生成される。界面16'の像の幅と傾斜計の横の傾きとは、相互に関連しているので、この幅から傾きを推測できる。
【００３２】
図７ａ〜ｄは、本発明の傾斜計の第二実施例で、例えば、鉛直棒または測地装置に使用できる。図７ａはその様な傾斜計の構造を示す。傾斜計は水平位置にある。台1'は、略Ｕ字形で二つの腕の間の輻射線源2を支持する。輻射線源は、輻射線Ｓを発してレンズ3でコリメートされる。コリメートされた輻射線Ｓは、カメラ9に間接または直接に取付けた容器6'を通過する。カメラ9と反対側の台1'に測定装置を取付けている。容器6は、二つの表面を持つ。第一表面7は略平面で、第二表面8'は湾曲している。容器は、液体媒体で満たされており、その中に第二媒体として気泡がある。また気泡の機能を行う他の気体または別の液体でも可能である。また他の媒体の組み合せも本発明では可能である。例えば、気泡の代わりに油中の水銀の滴が使用できる。気泡とは対照的に、水銀の滴は、表面で浮遊せずに器の底に留まる。それぞれの特別な設計は、とりわけ構造状況に依存する。例えば、水銀滴の使用には、アーチ型の第二表面8'が地面の方向に向いている必要がある。
【００３３】
図７ｂは、傾斜計の平面図を示す。輻射線源2のみを示しホルダーは省いている。輻射線源の輻射線は、容器6'を通過して、台1'に取付けている真下のカメラ9に入射する。
【００３４】
図７ｃは、カメラの方向から見た容器である。輻射線が透過する第一媒体13'の中で、気泡17が界面から検出できる。また気泡17のさらなる特徴として、例えば、輻射線に透過性の第一媒体13'で覆われた距離による透過比の変化または気泡の異なる透過係数による透過比の変化も、界面の識別とは別に、使用できる。図７ｄは、カメラの検出面15上の気泡の界面16'の像である。
【００３５】
図８ａ〜ｅは、傾斜計の横の傾きの状態を図式的に示す。図８ａは、台1'の右側への傾きを示す。つまり横の傾きに対応する。気泡17は、容器6'内で左側に移った。この移動は、図８ｂおよび図８ｃにも示している。図８ｂは、カメラの方向から見た容器の眺めである。気泡は、カメラに対して左側に移動している。検出面15上の関連する界面16''の像を図８ｃに示す。
【００３６】
容器の第二表面が湾曲して、気泡が傾斜角度により変形する場合、傾斜を形または像の形の変化から推定できる。好ましい形は、例えば、湾曲した非球面のアーチで、球面と比較して、多かれ少なかれ大きいものである。図８ｄおよび８ｅは、例として非球面の形を示している。曲率半径は、外側で減少している。傾斜の増加で、気泡はさらに伸びた形となる。図８ｄは、カメラから見た容器の眺めである。気泡は、カメラに対して左側に移動し細長い形となる。関連した界面16'''の検出面での像を図８ｅに示す。
【００３７】
示した実施例は、本発明に係る実現した例のみを示しており、限定的または制限的に解釈されるものではない。さらに、当該技術者が、本発明に係るさらなる実施例を引出すことが可能である。例えば、他の光線経路や偏光素子、例としてプリズム、散乱表面または導光板、または別の形の容器および容器内の媒体の使用である。特に液体媒体の代わりに、振子の様に揺れる固体または固体と液体の組合せの使用も可能である。
【００３８】
図において、検出面での像の点および特にその数は純粋に図式的に示している。実際の実施例では、入手できるカメラの像の点の数は、一般に高いので位置および角度の高分解能が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による傾斜計の第一の実施例の概略図で側面図である。
【図２】第一実施例の概略図（図２ａ〜ｄ）の平面図で、異なる媒体である。
【図３】水平線位置にある第一実施例の傾斜計およびカメラ上の像を持つ媒体の表面の概略図（図３ａ〜ｃ）で、平面図である。
【図４】長さ方向の傾きにある第一実施例の傾斜計およびカメラ上の像を持つ媒体の表面の概略図（図４ａ〜ｃ）で、平面図である。
【図５】水平線位置にある第一実施例の傾斜計およびカメラ上の像を持つ媒体の表面の概略図（図５ａ〜ｅ）で、側面図および平面図である。
【図６】横方向の傾きの第一実施例の傾斜計およびカメラ上の像を持つ媒体の表面の概略図（図６ａ〜ｅ）で、側面図および平面図である。
【図７】水平線位置にある第二実施例の傾斜計の概略図（図７ａ〜ｄ）で、側面図および平面図、およびカメラ上の像を持つ媒体の表面の概略図で、平面図である。
【図８】横方向の傾きの第二実施例の傾斜計の概略図の側面図（図８ａ）、およびカメラ上の像を持つ媒体の表面の概略図（図８ｂ〜ｅ）の平面図で、二つの異なる形をした容器の表面である。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年4月15日(2005.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学傾斜計において、
・輻射線(S)を形成する輻射線源(2)と、
・位置が傾斜依存である少なくとも一つの第一媒体(11, 13)と、
・第一媒体(11, 13)の容器(6, 6')と、
・像(16, 16', 16'', 16''')を記録して信号に変換するカメラ(9)であるCMOSまたはCCDマイクロカメラと、
・傾斜を測定する測定装置(10)とを備え、
第一媒体(11, 13)の少なくとも一部の界面(14)の方向の像が、輻射線でカメラ(9)上に間
接または直接に再生されるように輻射線源(2)とカメラ(9)とが関係配置され，
傾斜の測定に、像がカメラ(9)で記録され、界面(14)の方向が、測定装置(10)で解像
されて評価されるようにカメラ(9)と測定装置(10)を構成したことを特徴とする光学傾斜
計。
【請求項２】
第一媒体(11, 13)の少なくとも一部のほぼ平らな界面(14)の方向の像が、カメラ(9)上
に間接または直接に再生されることを特徴とする請求項１記載の光学傾斜計。
【請求項３】
第一媒体(11, 13)が液体で、界面(14)が液体の水平線であることを特徴とする請求項２記載の光学傾斜計。
【請求項４】
第一媒体を半分まで満たす丸缶に設計している容器(6, 6')を備えることを特徴とする
請求項３記載の光学傾斜計。
【請求項５】
光学傾斜計が、第二媒体(12)として
・気体、
・液体または
・浮遊物の形の固体を備え、
第一媒体(11, 13)との接触面が界面(14)を定めることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の光学傾斜計。
【請求項６】
第一媒体(11, 13)および第二媒体(12)が、輻射線(S)に対して異なる透過比を、さらに
は異なる透過係数を備え、二つの媒体の一つが輻射線(S)に不透性であることを特徴とす
る請求項６記載の光学傾斜計。
【請求項７】
第一媒体(11, 13)が、振り子状の固体であることを特徴とする請求項１記載の光学傾斜計。
【請求項８】
輻射線源(2)が、半導体レーザ、LEDであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学傾斜計。
【請求項９】
第一媒体(11, 13)の領域内の輻射線(S)が、第一媒体(11, 13)の表面にほぼ平行に通過
するように輻射線源(2)およびカメラ(9)を配置していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学傾斜計。
【請求項１０】
容器(6, 6')を間接にまたは直接にカメラ(9)に取付けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学傾斜計。
【請求項１１】
容器(6, 6')が、
・第一の平面で透明な表面(7)と
・第二の透明な表面(8)とを備え、
二つの表面が、互いにほぼ平行に向き、第二表面(8)が、平面またはアーチ状であること
を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学傾斜計。
【請求項１２】
カメラ(9)が、容器(6, 6')の第一表面(7)および／または第二表面(8)に平行に向いた二次元の検出面(15)を備えたことを特徴とする請求項１１記載の光学傾斜計。
【請求項１３】
輻射線源(2)およびカメラ(9)を、共通の台(1, 1')、好ましくは回路基板に取付けたこ
とを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光学傾斜計。
【請求項１４】
発生した輻射線(S)が、台(1, 1')の表面に垂直に発せられ、カメラ(9)の受光手段が、
台(1, 1')の表面に垂直に向くように輻射線源(2)とカメラ(9)を配置することを特徴とす
る請求項１３記載の光学傾斜計。
【請求項１５】
輻射線源(2)からカメラ(9)への光線経路が、少なくとも一つの偏光素子を備えたことを特徴とする請求項１３または１４記載の光学傾斜計。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光学傾斜計からなる距離測定装置または鉛直物の測地装置。
【請求項１７】
測地装置の傾斜を測定する方法において、
・輻射線(S)を発生する輻射線源(2)と、
・位置が傾斜依存である少なくとも一つの第一媒体(11, 13)と、
・第一媒体(11, 13)の容器(6, 6')と、
・像を記録するカメラ(9)と、
・測地装置の傾斜を測定する測定装置(10)とを備え、
−輻射線源から発生する輻射線(S)の手段でカメラ(9)上に像を形成、像は少なくとも第一媒体(11, 13)の一部の界面の方向を含む、
−カメラ(9)で像を記録そして信号に変換する、
−信号から測定装置(10)による測地装置の傾斜の測定をする工程において、
傾斜の測定に界面(14)の方向を分解そして評価する工程からなる測地装置の傾斜の測定方
法。
【請求項１８】
装置の傾斜を界面(14)の方向および形状から確定することを特徴とする請求項１７記載の測定方法。
【請求項１９】
像の形成に輻射線(S)を第一媒体(11, 13)の表面にほぼ平行に通過させることを特徴と
する請求項１７または１８記載の測定方法。
【請求項２０】
傾斜の測定が、
・像の第一媒体(11, 13)の角度、
・像の第一媒体(11, 13)の絶対位置
を考慮して得られることを特徴とする請求項１７から１９のいずれか1項に記載の測定方
法。
【請求項２１】
信号が、既定の傾斜値に到るまたは越えて出力されることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項２２】
傾斜の測定で温度の影響および／または少なくとも第一媒体(11, 13)の物質損失による誤差を考慮して取り除くことを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項２３】
像の生成に第一媒体の(11, 13)にほぼ平面の界面(14)を再生することを特徴とする請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項２４】
装置の傾斜の測定に界面(14)の広がり、形および／または位置を考慮することを特徴とする請求項２３記載の測定方法。
【国際調査報告】
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