CN100406850C - 角度检测装置以及使用其的扫描型执行器 - Google Patents

Abstract

提供一种角度检测装置以及使用其的扫描型执行器，即使是使用板簧等弹性体的扫描型执行器，也能够容易地进行高精度的扫描角度检测，为此，在连接于固定部(1)的板簧(2)的前端设有不变形的活动部(3)，并具备：在活动部(3)的两端设置的两相光敏元件(SR、SL)；在其下部具有狭缝(4)的编码器狭缝板(4R、4L)；原点传感器(SC)；基于两相光敏元件(SR、SL)检测的值以及通过原点传感器(SC)的复位得到的计数值(nA、nB)与两相光敏元件(SR、SL)之间的距离(L)，计算出活动部(3)的角度的处理部(13)。

Description

角度检测装置以及使用其的扫描型执行器

技术领域

本发明涉及检测经由板簧或扭杆等的弹性体而摆动的活动部的角度的角度检测装置以及使用其的扫描型执行器，特别涉及适用于道路·交通基础设施用的激光雷达扫描装置的角度检测装置以及使用其的扫描型执行器。

背景技术

近年来，由于车辆的多功能化与交通量的增大而引起了驾驶员的驾驶负荷变大。对此，开发出了一种实现减轻驾驶员的负荷并提高便利性的ACC(智能导航系统：Adaptive Cruise Control)系统。为了构建该ACC系统，很多时候要在车辆上搭载检测障碍物、前方车辆等的车辆、行人等的雷达装置。在该车载用的雷达装置中，多使用的是利用毫米波或光的扫描型的装置。

在扫描型的雷达装置上，有利用马达扫描活动部的装置，该活动部利用马达，反射激光等来扫描检测方向。例如，利用DC马达与多面反射镜来扫描激光(参考非专利文献1)。

另一方面，也利用扫描型执行器，该扫描型执行器通过板簧将扫描的活动部与固定部连接起来，并利用动圈等来扫描该活动部。

非专利文献1：《ACC系统用扫描式激光雷达的开发》大杉等著，电装技术评论(Denso Technical Review)Vol.6 No.1 2001 pp.43-48

但是，利用马达的扫描型执行器，为了检测扫描角度而使用了马达内置的回转式编码器，因此就有难以避免成本上升的问题。

另一方面，在使用板簧的扫描型执行器中，通过光学式距离传感器等检测板簧的变位或活动部的变位，由于利用该检测结果来检测角度，所以就有检测误差大的问题。

即，在通过光学式距离传感器等的距离传感器检测扫描角度时，由于不能忽视弹簧常数等机体差异、距离传感器与扫描型执行器的活动部之间的距离而产生的相对误差、温度特性等距离传感器本身的检测精度差等，产生了大的检测误差。并且，被扫描的活动部本身的角度精度、向活动部的扫描型执行器安装的安装精度或加工尺寸精度，也是扫描角度检测误差的较大的原因，这些因素综合起来就产生了大的误差。

此处，考虑了在活动部或板簧通过的一点或多个点设置光电断路器(photo interrupter)等位置传感器来推断扫描角度，但是由于活动部的动作振幅或轨迹不固定，所以通过该方式得到的扫描角度的精度下降。实际上，使用了板簧的扫描型执行器的活动部的运动，容易因干扰振动、输入电压变动、经时变化等而使得扫描的行程容易变动。特别地，在使用了板簧的扫描型执行器中，为了实现节省电力，有时进行利用了弹簧质点系统(spring-mass system)的一次共振点附近的扫描，此时的扫描的行程变动非常大。另外，在通过推断扫描角度而求得的情况下，需要预先把握活动部的角度与活动部的轨迹的相关关系，并使该结果数据化来修正，因此就有为此而花费时间与劳力、且维护性变差的问题。

另一方面，为了解决由该推断方式产生的问题，考虑了在活动部的轨迹上大致连续地设置编码器狭缝(encoder slits)或磁尺等，利用光敏元件或磁敏元件等来检测扫描角度，此时，与使用编码器马达的情况同样地会产生成本上升的问题。即，在使用板簧等的扫描型执行器中，由于活动部的旋转中心根据扫描角度的不同而移动，所以在活动部的轨迹上配置的编码器狭缝的间隔对应于扫描角度变得复杂，要求高的配置精度，就会有该编码器狭缝的间隔误差成为大的扫描角度误差而显现的问题。另外，还存在用于消除该误差的校准处理等需要花费很多的时间与劳力的问题。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而做出的发明，其目的在于提供一种角度检测装置以及使用其的扫描型执行器，即使是使用板簧等的弹性体的扫描型执行器，也能够容易地进行高精度的扫描角度检测。

为了解决上述课题而达成目的，第一方面的角度检测装置的特征在于，包括：第一以及第二传感器，其被设置于经由弹性体而与固定部连接的活动部的两端，检测摆动的该活动部的位移量；角度计算机构，其基于所述第一以及第二传感器检测出的各位移量、与所述第一传感器与所述第二传感器之间的距离，计算出所述活动部的位移角度。

根据该第一方面的发明，第一以及第二传感器检测出摆动的活动部的位移量，角度计算机构基于所述第一以及第二传感器检测出的各位移量、与所述第一传感器与所述第二传感器之间的距离，计算出所述活动部的位移角度，能够容易且精度良好地检测出进行不规则动作的活动部的位移角度。

另外，第二方面的角度检测装置的特征在于，在上述发明中，所述第一以及第二传感器分别是两相传感器。

另外，第三方面的角度检测装置的特征在于，在上述发明中，还具备检测所述活动部的任意的规定位置的第三传感器，所述角度计算机构包括：基于所述第一以及第二传感器的检测值，判断所述活动部的各两端部的动作方向的方向判断机构；基于所述第三传感器的位置检测结果确定所述第一以及第二传感器的动作区域的区域确定机构。

根据该第三方面的发明，所述角度计算机构，由于方向判断机构基于所述第一以及第二传感器的检测值，判断所述活动部的各两端部的动作方向，基于由第三传感器检测的活动部的中心位置检测结果，确定所述第一以及第二传感器的动作区域，所以能够防止由活动部的振动引起的误差的产生并能够高精度地检测绝对角度。

另外，第四方面的角度检测装置的特征在于，在上述发明中，具备编码器板，所述编码器板具有在至少分别与所述第一以及第二传感器的轨迹相对应的区域上设置的狭缝组，所述狭缝组相对于连结所述第一传感器与所述第二传感器的方向被平行地形成。

根据该第四方面的发明，在连结所述第一传感器与所述第二传感器的方向上，平行地形成在所述编码器板上设置的所述狭缝组，通过简易的结构能够进行高精度的角度检测。

另外，第五方面的角度检测装置的特征在于，在上述发明中，具备编码器板，所述编码器板具有在至少分别与所述第一以及第二传感器的轨迹相对应的区域上设置的狭缝组，所述狭缝组相对于连结所述第一传感器与所述第二传感器的方向被垂直地形成。

另外，第六、七方面的角度检测装置的特征在于，在上述发明中，所述编码器板具备经由所述狭缝组向所述第一以及第二传感器射出光的光源，所述第一以及第二传感器作为光电断路器型的传感器发挥作用。

另外，第八、九方面的角度检测装置的特征在于，在上述发明中，所述狭缝组是使从所述第一以及第二传感器射出的光反射或者散射的狭缝状的检测组，所述第一以及第二传感器作为光反射器型的传感器发挥作用。

另外，第十、十一方面的角度检测装置的特征在于，在上述发明中，所述狭缝组是狭缝状的磁铁组，所述第一以及第二传感器作为磁敏元件发挥作用。

另外，第十二、十三方面的角度检测装置的特征在于，在上述发明中，所述编码器板被一体成形。

根据该第十二、十三方面的发明，由于所述编码器板被一体成形，所以能够防止由于编码器板之间的错位而引起的精度的恶化。

另外，第十四方面的角度检测装置的特征在于，在上述发明中，所述方向判断机构，将所述两相传感器的检测值倍增到四倍来检测。

根据该第十四方面的发明，由于所述方向判断机构，将所述两相传感器的检测值倍增到四倍来检测，不仅能够进行高精度的位置检测，而且也能够进行方向判断，进而为了得到相同的分辨率而能够扩大狭缝间隔，所以通过简单的结构，就能够进行高精度的角度检测。

另外，第十五方面的角度检测装置的特征在于，在上述发明中，所述角度计算机构还具备修正表，所述修正表对所述第一传感器以及所述第二传感器之间的距离的长度、或者伴随所述第一传感器以及所述第二传感器的角度增大的误差进行修正。

另外，第十六方面的扫描型执行器的特征在于，包括：

角度检测装置，其包括：第一以及第二传感器，其被设置于经由弹性体而与固定部连接的活动部的两端，检测摆动的该活动部的位移量；角度计算机构，其基于所述第一以及第二传感器检测出的各位移量、与所述第一传感器与所述第二传感器之间的距离，计算出所述活动部的位移角度；

使所述活动部摆动的摆动机构、

基于所述角度检测装置的检测结果控制所述摆动机构的摆动的摆动控制机构。

另外，第十七方面的扫描型执行器的特征在于，在上述发明中，所述第一以及第二传感器分别是两相传感器。

另外，第十八方面的扫描型执行器的特征在于，在上述发明中，所述角度检测装置还具备检测所述活动部的任意的规定位置的第三传感器，所述角度计算机构包括：基于所述第一以及第二传感器的检测值，判断所述活动部的各两端部的动作方向的方向判断机构；基于所述第三传感器的位置检测结果确定所述第一以及第二传感器的动作区域的区域确定机构。

另外，第十九方面的扫描型执行器的特征在于，在上述发明中，所述角度检测机构具备编码器板，所述编码器板具有在至少分别与所述第一以及第二传感器的轨迹相对应的区域上设置的狭缝组，所述狭缝组相对于连结所述第一传感器与所述第二传感器的方向被平行地形成。

另外，第二十方面的扫描型执行器的特征在于，在上述发明中，所述编码器板具备经由所述狭缝组向所述第一以及第二传感器射出光的光源，所述第一以及第二传感器作为光电断路器型的传感器发挥作用。

另外，第二十一方面的扫描型执行器的特征在于，在上述发明中，所述编码器板被一体成形。

另外，第二十二方面的扫描型执行器的特征在于，在上述发明中，所述方向判断机构，将所述两相传感器的检测值倍增到四倍来检测。

另外，第二十三方面的扫描型执行器的特征在于，在上述发明中，所述角度计算机构还具备修正表，所述修正表对所述第一传感器以及所述第二传感器之间的距离的长度、或者伴随所述第一传感器以及所述第二传感器的角度增大的误差进行修正。

另外，第二十四方面的扫描型执行器的特征在于，在上述发明中，作为激光扫描装置来使用。

(发明效果)

根据该发明，第一传感器以及第二传感器，被设置于经由弹性体而与固定部连接的活动部的两端，检测摆动的该活动部的位移量，角度计算机构，基于所述第一以及第二传感器检测出的各位移量、与所述第一传感器与所述第二传感器之间的距离，计算出所述活动部的位移角度，不会受到扫描型执行器的加工精度、组装精度、板簧或扭杆等的弹簧常数等的动态特性的影响，能够起到：容易且精度良好地检测出进行不规则的动作的活动部的角度的效果。

另外，根据本发明，角度计算机构，由于方向判断机构基于两相传感器的检测值判断不变形部的各两端部的动作方向，基于由第三传感器检测的活动部的中心位置检测结果确定第一以及第二传感器的动作区域，所以能够起到：防止由活动部的振动引起的误差的产生并能够高精度地检测绝对角度的效果。

另外，根据本发明，由于在连结第一传感器与第二传感器的方向上平行地形成、或者垂直地形成在编码器板上设置的狭缝组，所以能够起到：能够通过简单的结构，进行精度高的角度检测。

另外，根据本发明，由于一体成形编码器板，所以能够起到：能够防止由于编码器板之间的错位而引起的精度恶化的效果。

另外，根据本发明，由于方向判断机构，将两相传感器的检测值倍增到四倍来检测，不仅能够进行高精度的位置检测，而且也能够进行方向判断，进而为了得到相同的分辨率而能够扩大狭缝间隔，所以能够起到：通过简单的结构，就能够进行高精度的角度检测的效果。

附图说明

图1是表示包括该发明的实施方式1即角度检测装置的扫描型执行器的局部结构的图。

图2是表示图1所示的扫描型执行器的简要结构的示意图。

图3是表示图1所式的活动部的扫描状态的图。

图4是表示图1所示的角度检测装置的结构的框图。

图5是表示编码器狭缝板与活动部的位置关系以及编码器狭缝板的结构的图。

图6是表示图4所示的编码器狭缝板与活动部的两相光敏元件的位置关系的图。

图7是表示a相信号与b相信号的相位关系和四倍增检测处理的图。

图8是说明分辨率的图。

图9是表示动圈中流动的电流、以及两相光敏元件的检测距离和已计算出的角度的数据的图。

图10是表示动圈中流动的电流与活动部的角度的关系的图。

图11是表示本发明的实施方式1即角度检测装置的变形例的结构的图。

图12是表示本发明的实施方式1即角度检测装置的变形例的结构的图。

图13是表示本发明的实施方式2即角度检测装置的编码器狭缝板与活动部的位置关系的图。

图14是表示本发明的实施方式2即角度检测装置的局部结构的图。

图15是表示包括本发明的实施方式3即角度检测装置的扫描型执行器的局部结构的图。

图16是表示适用本发明的实施方式1～3的扫描型执行器的简要结构的图。

图17是表示适用本发明的实施方式1～3的扫描型执行器的简要结构的图。

符号说明：

1、51a、51b：固定部

2：板簧

3、53、61、71：活动部

4、4e：狭缝

4R、4L、4A、4B、54R、54L：编码器狭缝板

4d：反射部

5：支持部

6：动圈

11：控制部

12：驱动部

13：处理部

14：发光部

15R、15L：四倍增方向鉴别部

16R、16L：计数器

17：计算处理部

18：A/B差分距离计算处理部

19：角度计算处理部

20：修正表

24：光源

52：扭杆

72：透镜

SR、SL、SR2、SL2、SR5、SL5：两相光敏元件

SC：原点传感器

Ra、Rb、La、Lb：光电晶体管

Rc、Lc：发光部

Ea、Eb：区域

具体实施方式

以下，基于附图，对于本发明的角度检测装置以及使用其的扫描型执行器的实施方式进行详细的说明。而且，本发明并不限定于该实施方式。

(实施方式)

图1是表示具有该发明的实施方式1即角度检测装置的扫描型执行器的局部结构的图。另外，图2是表示图1所示的扫描型执行器的整体简要结构的示意图。该扫描型执行器是道路·交通基础设施用扫描型执行器，构成扫描型激光雷达装置的一部分。

在图1以及图2中，该扫描型执行器具有反射从发光部14输出的激光、并进行规定角度的扫描的活动部3。活动部3经由作为弹性体的板簧2连接于固定部1。活动部3由相对于扫描的激光的反射方向而垂直配置的板状部件构成，激光的反射面的相反侧设有动圈6。动圈6规定活动部3的轨道，对应于从控制部11内的驱动部12输出的电流值而驱动。例如，如果驱动部12输出交流电流，则动圈摆动，活动部3随之摆动，扫描激光。

在活动部3的两端的下端部设有两相光敏元件SR、SL，并设有覆盖了该两相光敏元件SR、SL的轨道路径的编码器狭缝板4R、4L。在编码器狭缝板4R、4L上设置有使来自没有图示的光源的光通过的狭缝，两相光敏元件SR、SL检测通过该狭缝的光，检测出以编码器狭缝板4R、4L作为基准的移动量。即，两相光敏元件SR、SL是光电断路器型的传感器。

两相光敏元件SR、SL检测出的值与检测出板簧2没有变形的活动部3的原点位置的、后述的原点传感器SC检测出的值，被输出到控制部11的处理部13，处理部13以这些值为基准计算输出活动部3的角度。控制部11以处理部13计算输出的角度为准，反馈控制驱动部12。而且，支持部5支持固定部1以及引导动圈6的部分。

图3是表示活动部3的摆动动作的示意图。如图3所示，活动部3的反射面相对于扫描激光的检测方向垂直的状态成为原点位置。另外，活动部3从该位置±θ0摆动，板簧2与活动部3的连接点即活动部3的中心位置也变化。

图4是表示图1以及图2所示的扫描型执行器的角度检测装置的结构的框图。在图4中，编码器狭缝板4R、4L覆盖各两相光敏元件SR、SL的轨道路径，在x方向延伸的多个狭缝4被配置成在y方向上保持间隔δ。而且，设置有检测活动部3的角度为0度时的板簧2的前端部分的原点传感器SC。

如图5所示，编码器狭缝板4R、4L具有多个狭缝4，并且在下部具有光源24，来自光源的光从狭缝4被输出到两相光敏元件SR、SL侧。

图6是表示两相光敏元件SR、SL与狭缝4的关系的图。如图6所示，两相光敏元件SR、SL被设置于活动部3的两端，分别具有两个光电晶体管Ra、Rb、La、Lb，在经由狭缝4检测光时，输出成为打开(on)状态的脉冲。此处，光电晶体管Ra、Rb以及光电晶体管La、Lb，在各自角度为0度的状态下，具有1/2δ的间隔地被垂直配置在狭缝4的长度方向上。因此，在活动部3摆动时，从光电晶体管Ra、Rb以及光电晶体管La、Lb分别输出具有90度的相位差的脉冲。此处，在活动部3绕逆时针方向移动时，光电晶体管Ra、Rb，以光电晶体管Ra、Rb的顺序检测来自狭缝4的光，光电晶体管La、Lb，以光电晶体管La、Lb的顺序检测来自狭缝4的光。因此，将光电晶体管Ra、La检测出的脉冲信号作为a相信号，将光电晶体管Rb、Lb检测出的脉冲信号作为b相信号。

在图4中，从两相光敏元件SR，输出来自光电晶体管Ra的a相信号SRa与来自光电晶体管Rb的b相信号SRb，并被输入到处理部13的四倍增方向鉴别部(four-multiple direction discrimination)15R。另一方面，从两相光敏元件SL，输出来自光电晶体管La的a相信号SLa与来自光电晶体管Lb的b相信号SLb，并被输入到处理部13的四倍增方向鉴别部15L。

四倍增方向鉴别部15R，检测出a相信号SRa以及b相信号SRb的脉冲的上升以及下降的全部的时刻t1～t4，四倍增方向鉴别部15L，检测出a相信号SLa以及b相信号SLb的脉冲的上升以及下降的全部的时刻t1～t4。此处，如图7所示，由于在a相信号与b相信号之间存在90度的相位差，所以在一个周期360度的期间，能够得到相隔90度的四个信号，能够将两相光敏元件SR、SL的位置检测的分辨率提高到四倍。

另外，四倍增方向鉴别部15R、15L，在a相信号超前于b相信号的情况(图7(a))下，能够判断活动部3绕逆时针方向移动，此时，每当脉冲的上升以及下降时，将脉冲信号Sup输出到计数器16R、16L。另一方面，在a相信号滞后于b相信号的情况(图7(b))下，能够判断活动部3绕顺时针方向移动，此时，每当脉冲的上升以及下降时，将脉冲信号Sdown输出到计数器16R、16L。

计数器16R、16L，在每次脉冲信号Sup的输入时增加计数值，在每次脉冲信号Sdown的输入时减少计数值。例如，在绕逆时针方向被计数15个之后，如果在顺时针方向计数5个，则计数器16R、16L输出10个计数值。即，通过由四倍增方向鉴别部15R、15L进行的判断活动部3的移动方向，能够防止由振动等而导致的错误计数。

另外，向计数器16R、16L分别输入来自原点传感器SC的脉冲信号S1。该脉冲信号具有作为复位脉冲的功能，计数器16R、16L被复位。由此，从计数器16R、16L输出的信号SB、SA成为：以活动部3为0度的状态为基准的y方向成分的计数值nB、nA。具有该计数值nB、nA的信号SB、SA被输入到计算处理部17的A/B差分距离计算处理部18。

A/B差分距离计算处理部18，通过下式(1)，计算出y方向的位移量ΔLθy。

ΔLθy＝(nA+nB)*(δ/4)    …(1)

该位移量ΔLθy被输出到角度计算处理部19，角度计算处理部19，以两相光敏元件SR、SL之间的距离为L，通过下式(2)，计算出相对活动部3的基准位置的相对角度θ。

θ＝sin^-1(Lθy/L)    …(2)

这样，即使在活动部3的摆动具有不是正圆的不规则的轨道的情况下，也能够检测出活动部3的角度。而且，在很长地设置两相光敏元件SR、SL之间的距离L的情况下或在摆动的角度θ0小的情况下，能够更高精度地检测出角度θ。

此时，不会受到扫描型执行器的加工精度、组装精度、板簧的弹簧常数等动态特性等的影响，而只是因为狭缝4也以等间隔δ配置，所以能够简便地进行高精度的角度检测。

而且，在没有很长地设置两相光敏元件SR、SL之间的距离L的情况下或在摆动的角度θ0大的情况下，由于y方向成分的计数值nB、nA与角度θ的线性关系消失，所以也可以利用在修正表20中储存的修正值来对角度θ进行修正。

另外，虽然四倍增方向鉴别部15R、15L将a相信号以及b相信号倍增到四倍，但是并不限于此，也可以倍增两倍、一倍来检测。但是，如果倍增到四倍来检测，则因为能够以相同的分辨率将狭缝4的间隔δ倍增到四倍，所以优选为倍增到四倍来检测。

此处，对于具体的分辨率进行说明。如图8所示，如果角度检测分辨率为“θs”，则间隔δ能够以下式(3)表示。

δ＝L/2*(sinθ0-sin(θ0-θs))    …(3)

因此，

sin(θ0-θs)＝sinθ0-2δ/L       …(4)

此处，具体地说，如果距离L＝110mm，扫描的角度θ0＝±25°，狭缝4的间隔δ＝0.5mm，则由于以倍增到四倍来检测，所以间隔δ＝0.125mm，将这些值代入式(4)中，则

sin(θ0-θs)＝sin25-2*0.125/110

            ＝0.420346

则可以得到：

θs＝25-sin^-1(0.420346)

   ＝25-24.8564

   ＝0.144(deg.)

的分辨率。相反也能够得到：用于得到所希望的分辨率的、狭缝4的间隔δ，也能够得到距离L。

如图9所示，示出了：在该具体的角度检测装置上的动圈6中流动的电流I、与活动部3的实际的角度θm、以及与通过式(2)得到的计算出角度θ的关系。此处，实测角度θm与计算出的角度θ的关系如图10所示。从图10可以看出，实测角度θm与计算出的角度θ的关系为线性关系，不用进行修正，就能够容易地进行精度高的角度检测。

而且，在图4所示的角度检测装置中，虽然使用了两个独立的编码器狭缝板4R、4L，但是如图11所示，也可以在一个狭缝板4A上形成狭缝4。此时，由于能够使两相光敏元件SR侧的狭缝4与两相光敏元件SL侧的狭缝4的位置关系固定，所以能够进行精度更高的角度检测。而且，也可以将长度方向的两个狭缝形成为一个狭缝。

并且，虽然两相光敏元件SR、SL是光电断路器型的传感器，但是并不限于此，也可以形成光反射器型的传感器。此时，如图12所示，形成具有狭缝状的反射区域Ea的反射部4d来代替狭缝4，形成其他的区域Eb使得光散射。并且，在两相光敏元件SR、SL的附近分别设置发光部Rc、Lc。由此，能够容易地进行与图4所示的角度检测装置相同精度的角度检测。另外，相反地，也可以将区域Ea作为光的散射区域，将区域Eb作为光的反射区域。而且，光的散射能够通过在该区域形成凸凹而容易地进行。

而且，虽然上述的处理部13的计算处理部17，通过软件进行处理，其他结构进行硬件的处理，但并不限于此，可以适当变更软件的处理和硬件的处理。

(实施方式2)

接着，对于本发明的实施方式2进行说明。在上述的实施方式1中，编码器狭缝板4R、4L的狭缝4的长度方向被设定成与静止时的活动部3的长度方向相同，检测y方向的变动距离，但在本实施方式2中，狭缝的长度方向与静止时的活动部3的长度方向正交地形成，检测x方向的变动距离。

图13是表示本发明的实施方式2即角度检测装置的活动部与编码器狭缝板的详细结构的图。另外，图14是表示本发明的实施方式2即角度检测装置的活动部3与编码器狭缝板4A、4B的位置关系的图。在图13以及图14中，狭缝4e，在与活动部3的长度方向正交的方向上延伸，在活动部3的长度方向上以等间隔δ排列。

此处，与两相光敏元件SR、SL相对应的两相光敏元件SR2、SL2的各光电晶体管R2a、R2b、L2a、L2b沿活动部3的长度方向排列。另外，光电晶体管R2a、R2b以及光电晶体管L2a、L2b的各间隔被设定为1/2δ，使光电晶体管R2a、R2b的各脉冲具有90°的相位差，使光电晶体管L2a、L2b的各脉冲具有90°的相位差。

此处，A/B差分距离计算处理部18，通过下式(5)，计算出x方向的位移量ΔLθx。

ΔLθx＝(nA+nB)*(δ/4)    …(5)

该位移量ΔLθx被输出到角度计算处理部19，角度计算处理部19，以两相光敏元件SR2、SL2之间的距离为L，通过下式(6)，计算出相对活动部3的基准位置的相对角度θ。

θ＝cos^-1(Lθx/L)    …(6)

这样，即使在活动部3的摆动具有不是正圆的不规则的轨道的情况下，也能够检测出活动部3的角度。而且，在很长地设置两相光敏元件SR2、SL2之间的距离L的情况下或在摆动的角度θ0小的情况下，能够更高精度地检测出角度θ。

此时，不会受到扫描型执行器的加工精度、组装精度、板簧的弹簧常数等的动态特性等的影响，而只是因为狭缝4e也以等间隔δ配置，所以能够容易地进行高精度的角度检测。

(实施方式3)

在上述的实施方式1、2中，是使用了板簧的扫描型执行器，但在本实施方式3中，是使用了扭杆的扫描型执行器。

图15是表示包括本发明的实施方式3即角度检测装置的扫描型执行器的局部结构的图。该扫描型执行器，使用扭杆52代替实施方式1中的板簧2，有效利用该扭杆52的复原能力，与活动部3对应的活动部53以扭杆52的轴为中心摆动。该活动部53的摆动，可以利用没有图示的动圈等来使其摆动，也可以使扭杆52本身转动而使其摆动。

活动部53的中心贯穿有扭杆52，扭杆52的两端被固定部51a、51b固定。在活动部53的长度方向的两端部的下部，与实施方式1同样地，设有两相光敏元件SR5、SL5，与实施方式1同样地设置编码器狭缝板54R、54L，使其覆盖该两相光敏元件SR5、SL5的轨迹。由该两相光敏元件SR5、SL5与编码器狭缝板54R、54L检测出的活动部53的绝对角度，能够适用实施方式1、2而求出。

如此，并不限于板簧2，即使是有效利用扭杆52而摆动的活动部53，也能够容易且精度良好地检测出该活动部53的角度。而且，在该实施方式3中，虽然将扭杆52设为一个扭杆，但是也可以分别在固定部51a与活动部53之间、以及在固定部51b与活动部53之间，设置独立的两个扭杆。

而且，上述实施方式1～3所示的扫描型执行器，除了图2所示的方式以外，也能够适用例如图16所示的扫描型执行器。该扫描型执行器，在板簧2的前端固定的活动部61作为毫米波的信号收发天线而发挥作用。在这种情况下，在活动部61的两端也设有两相光敏元件，在活动部61的下部设有编码器狭缝板。

并且，在上述实施方式1～3所示的扫描型执行器中，例如，虽然活动部3反射来自发光部14的激光，但是图17所示的扫描型执行器，经由活动部71的透镜72将激光即光73向检测方向射出，来扫描激光。在该图17所示的扫描型执行器上也可以适用上述实施方式1～3，在这种情况下，在活动部71的两端也设有两相光敏元件，在活动部71的下部设有编码器狭缝板。

而且，在上述实施方式1～3中，使用两相光敏元件SR、SL作为光敏元件，但是并不限于此，也可以通过磁敏元件来形成。作为磁敏元件，可以将：适当组合霍尔元件、磁阻元件、磁敏晶体管等与永磁铁、磁尺、电磁铁等进行适当组合来使用。

(工业上的可利用性)

如上所述，本发明的角度检测装置以及使用其的扫描型执行器，适用于：检测经由板簧或扭杆等的弹性体而摆动的活动部的角度的角度检测装置以及使用其的扫描型执行器，特别适用于道路·交通基础设施用的激光雷达扫描装置。

Claims (24)

1.一种角度检测装置，其特征在于，

包括：

第一以及第二传感器，其被设置于经由弹性体而与固定部连接的活动部的两端，检测摆动的该活动部的位移量；

角度计算机构，其基于所述第一以及第二传感器检测出的各位移量、与所述第一传感器与所述第二传感器之间的距离，计算出所述活动部的位移角度。

2.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，

所述第一以及第二传感器分别是两相传感器。

3.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，

还具备检测所述活动部的任意的规定位置的第三传感器，

所述角度计算机构包括：

基于所述第一以及第二传感器的检测值，判断所述活动部的各两端部的动作方向的方向判断机构；

基于所述第三传感器的位置检测结果确定所述第一以及第二传感器的动作区域的区域确定机构。

4.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，

具备编码器板，所述编码器板具有在至少分别与所述第一以及第二传感器的轨迹相对应的区域上设置的狭缝组，

所述狭缝组相对于连结所述第一传感器与所述第二传感器的方向被平行地形成。

5.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，

具备编码器板，所述编码器板具有在至少分别与所述第一以及第二传感器的轨迹相对应的区域上设置的狭缝组，

所述狭缝组相对于连结所述第一传感器与所述第二传感器的方向被垂直地形成。

6.根据权利要求4所述的角度检测装置，其特征在于，

所述编码器板具备经由所述狭缝组向所述第一以及第二传感器射出光的光源，

所述第一以及第二传感器作为光电断路器型的传感器发挥作用。

7.根据权利要求5所述的角度检测装置，其特征在于，

所述编码器板具备经由所述狭缝组向所述第一以及第二传感器射出光的光源，

所述第一以及第二传感器作为光电断路器型的传感器发挥作用。

8.根据权利要求4所述的角度检测装置，其特征在于，

所述狭缝组是使从所述第一以及第二传感器射出的光反射或者散射的狭缝状的检测组，

所述第一以及第二传感器作为光反射器型的传感器发挥作用。

9.根据权利要求5所述的角度检测装置，其特征在于，

所述狭缝组是使从所述第一以及第二传感器射出的光反射或者散射的狭缝状的检测组，

所述第一以及第二传感器作为光反射器型的传感器发挥作用。

10.根据权利要求4所述的角度检测装置，其特征在于，

所述狭缝组是狭缝状的磁铁组，

所述第一以及第二传感器作为磁敏元件发挥作用。

11.根据权利要求5所述的角度检测装置，其特征在于，

所述狭缝组是狭缝状的磁铁组，

所述第一以及第二传感器作为磁敏元件发挥作用。

12.根据权利要求4所述的角度检测装置，其特征在于，

所述编码器板被一体成形。

13.根据权利要求5所述的角度检测装置，其特征在于，

所述编码器板被一体成形。

14.根据权利要求3所述的角度检测装置，其特征在于，

所述方向判断机构，将所述两相传感器的检测值倍增到四倍来检测。

15.根据权利要求1所述的角度检测装置，其特征在于，

所述角度计算机构还具备修正表，所述修正表对所述第一传感器以及所述第二传感器之间的距离、或者伴随所述第一传感器以及所述第二传感器的角度增大的误差进行修正。

16.一种扫描型执行器，其特征在于，

包括：

角度检测装置，其包括：

第一以及第二传感器，其被设置于经由弹性体而与固定部连接的活动部的两端，检测摆动的该活动部的位移量；

角度计算机构，其基于所述第一以及第二传感器检测出的各位移量、与所述第一传感器与所述第二传感器之间的距离，计算出所述活动部的位移角度；

使所述活动部摆动的摆动机构、

基于所述角度检测装置的检测结果控制所述摆动机构的摆动的摆动控制机构。

17.根据权利要求16所述的扫描型执行器，其特征在于，

所述第一以及第二传感器分别是两相传感器。

18.根据权利要求16所述的扫描型执行器，其特征在于，

所述角度检测装置还具备检测所述活动部的任意的规定位置的第三传感器，

所述角度计算机构包括：

基于所述第一以及第二传感器的检测值，判断所述活动部的各两端部的动作方向的方向判断机构；

基于所述第三传感器的位置检测结果确定所述第一以及第二传感器的动作区域的区域确定机构。

19.根据权利要求16所述的扫描型执行器，其特征在于，

所述角度检测机构具备编码器板，所述编码器板具有在至少分别与所述第一以及第二传感器的轨迹相对应的区域上设置的狭缝组，

所述狭缝组相对于连结所述第一传感器与所述第二传感器的方向被平行地形成。

20.根据权利要求19所述的扫描型执行器，其特征在于，

所述编码器板具备经由所述狭缝组向所述第一以及第二传感器射出光的光源，

所述第一以及第二传感器作为光电断路器型的传感器发挥作用。

21.根据权利要求19所述的扫描型执行器，其特征在于，

所述编码器板被一体成形。

22.根据权利要求18所述的扫描型执行器，其特征在于，

所述方向判断机构，将所述两相传感器的检测值倍增到四倍来检测。

23.根据权利要求16所述的扫描型执行器，其特征在于，

所述角度计算机构还具备修正表，所述修正表对所述第一传感器以及所述第二传感器之间的距离、或者伴随所述第一传感器以及所述第二传感器的角度增大的误差进行修正。

24.根据权利要求16所述的扫描型执行器，其特征在于，

作为激光扫描装置来使用。

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