JP2000241145A - 回転角度検出装置 - Google Patents
回転角度検出装置Info
- Publication number
- JP2000241145A JP2000241145A JP11089515A JP8951599A JP2000241145A JP 2000241145 A JP2000241145 A JP 2000241145A JP 11089515 A JP11089515 A JP 11089515A JP 8951599 A JP8951599 A JP 8951599A JP 2000241145 A JP2000241145 A JP 2000241145A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- unit
- disc
- receiving unit
- rotation angle
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】簡単な構成で小型、高精度にアブソリュートの
角度出力ができる角度センサを提供する。 【構成】発光部と受光部を有し、発光部と受光部の間に
回転角に応じて透過率の変化する機構を設けた回転角度
検出装置。
角度出力ができる角度センサを提供する。 【構成】発光部と受光部を有し、発光部と受光部の間に
回転角に応じて透過率の変化する機構を設けた回転角度
検出装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガルバノスキャナ等の角
度を測定する光学構成、電気回路構成に関するものであ
る。
度を測定する光学構成、電気回路構成に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】角度検出器としては、ポテンショメー
タ、レゾルバ、光エンコーダなど大きく分けて３方式が
ある。ポテンショメータは抵抗体を円形に配置し、円の
中心にブラシを置きこれを回転して回転角の変化に伴う
抵抗変化を電圧として読みとる。レゾルバは電磁誘導現
象を利用したもので１次コイルと２次コイルとを機械角
９０度の位相差を設けて配置する。このときロータの回
転角によって生ずる１次コイルと２次コイルの位相角を
検出するがこれはモータの構造原理を適用したものであ
る。
タ、レゾルバ、光エンコーダなど大きく分けて３方式が
ある。ポテンショメータは抵抗体を円形に配置し、円の
中心にブラシを置きこれを回転して回転角の変化に伴う
抵抗変化を電圧として読みとる。レゾルバは電磁誘導現
象を利用したもので１次コイルと２次コイルとを機械角
９０度の位相差を設けて配置する。このときロータの回
転角によって生ずる１次コイルと２次コイルの位相角を
検出するがこれはモータの構造原理を適用したものであ
る。
【０００３】一方光エンコーダにはインクリメンタル方
式とアブソリュート方式があり、前者は円周上にｎ個の
スリットを設け３６０度／ｎでパルスを計数し離散的に
角度を読みとる。これは相対的な角度の検出である。後
者は角度そのものの値を示すよう円盤の半径方向に２進
符号化されたスリットを配置する。例えばｎビットの符
号化を行うには、ｎ個の独立したスリットを半径方向に
設け、それぞれに対応した一対の受発光検出素子を用意
して角度の値を検出する。分解能をあげるには符号化す
る検出素子がビット数に比例して多くなり角度検出の高
精度化を図った場合、全体の構成が大型化してしまう。
また、インクリメンタル方式では相対位置しか検出でき
ず、電源投入時に位置が判別できない。アブソリュート
方式であれば位置が検出できるが、これは装置が大型化
してしまう。
式とアブソリュート方式があり、前者は円周上にｎ個の
スリットを設け３６０度／ｎでパルスを計数し離散的に
角度を読みとる。これは相対的な角度の検出である。後
者は角度そのものの値を示すよう円盤の半径方向に２進
符号化されたスリットを配置する。例えばｎビットの符
号化を行うには、ｎ個の独立したスリットを半径方向に
設け、それぞれに対応した一対の受発光検出素子を用意
して角度の値を検出する。分解能をあげるには符号化す
る検出素子がビット数に比例して多くなり角度検出の高
精度化を図った場合、全体の構成が大型化してしまう。
また、インクリメンタル方式では相対位置しか検出でき
ず、電源投入時に位置が判別できない。アブソリュート
方式であれば位置が検出できるが、これは装置が大型化
してしまう。
【０００４】以上それぞれの方式は適用目的によって使
用されるが角度検出の高精度化、構造上の小型化は難し
い。
用されるが角度検出の高精度化、構造上の小型化は難し
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
の技術では、小型化が難しい問題がある。さらにはイン
クリメンタルエンコーダの事例のようにアブソリュート
の出力が直ちに求められないなどの問題もある。
の技術では、小型化が難しい問題がある。さらにはイン
クリメンタルエンコーダの事例のようにアブソリュート
の出力が直ちに求められないなどの問題もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はこれらの課題を
解決するため次のような構成にしたものである。揺動ア
クチュエータ１の揺動シャフト２に回転角に応じて透過
率が変化する円盤３が取り付けられ、円盤３を挟み込む
様に発光部４と受光部５を配置してある。
解決するため次のような構成にしたものである。揺動ア
クチュエータ１の揺動シャフト２に回転角に応じて透過
率が変化する円盤３が取り付けられ、円盤３を挟み込む
様に発光部４と受光部５を配置してある。
【０００７】
【作用】揺動アクチュエータ１の揺動シャフト２が回転
すると、それに取り付けられた円盤３も回転する。受光
部５は発光部４の光を受光しているが、円盤３の透過率
が変化するため受光部５の受光量も円盤３の回転に応じ
て変化する。よって、この受光部５の受光量により回転
角度を求めることが出来る。
すると、それに取り付けられた円盤３も回転する。受光
部５は発光部４の光を受光しているが、円盤３の透過率
が変化するため受光部５の受光量も円盤３の回転に応じ
て変化する。よって、この受光部５の受光量により回転
角度を求めることが出来る。
【０００８】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の光学構成を用いた角度センサの実施
例であり、 １は揺動アクチュエータ ２は揺動シャフト ３は円盤 ４は発光部 ５は受光部
る。図１は本発明の光学構成を用いた角度センサの実施
例であり、 １は揺動アクチュエータ ２は揺動シャフト ３は円盤 ４は発光部 ５は受光部
【０００９】揺動シャフト２に同図の様な円盤３を取り
付ける。円盤３は図２の様に斜線部上のＡ部−Ｂ部−Ｃ
部の透過率が図３のように直線的に変化するように、例
えばガラス基板上にＣｒあるいはＮｉ等が厚さを変化さ
せてコーティングされている。所謂サーキュラー可変Ｎ
Ｄフィルターとなっている。また、円盤３をはさむ様に
発光部４と受光部５が設置されている。発光部４は例え
ば半導体レーザやＬＥＤを用い、必要に応じてレンズ系
が付加される。受光部５はフォトダイオード等が用いら
れる。
付ける。円盤３は図２の様に斜線部上のＡ部−Ｂ部−Ｃ
部の透過率が図３のように直線的に変化するように、例
えばガラス基板上にＣｒあるいはＮｉ等が厚さを変化さ
せてコーティングされている。所謂サーキュラー可変Ｎ
Ｄフィルターとなっている。また、円盤３をはさむ様に
発光部４と受光部５が設置されている。発光部４は例え
ば半導体レーザやＬＥＤを用い、必要に応じてレンズ系
が付加される。受光部５はフォトダイオード等が用いら
れる。
【００１０】発光部４から出射した光は円盤３を通過す
る。この時、円盤３の位置により所定の透過率に減衰さ
せられる。その後、受光部５に入射し、受光部５はその
透過光量に応じた出力信号を出力する。円盤３が回転す
ると透過光量が図３の様に変化し、受光部５の出力信号
も同様に変化するので回転角位置として検出できる。
る。この時、円盤３の位置により所定の透過率に減衰さ
せられる。その後、受光部５に入射し、受光部５はその
透過光量に応じた出力信号を出力する。円盤３が回転す
ると透過光量が図３の様に変化し、受光部５の出力信号
も同様に変化するので回転角位置として検出できる。
【００１１】図４に本発明の第２の実施例を示す。図４
では透過率が円周状に変化する円盤３の代わりに、円盤
状の偏光子６と検光子７によって透過率変化を得てい
る。円盤状の偏光子６の偏光方向は図４で垂直方向から
４５°傾いている。１方検光子７は偏光方向が垂直に設
定されている。つまり、偏光子６と検光子７は偏光方向
が互いに４５°傾いている。 発光部４から出射した光
は偏光子６でその偏光方向成分のみが通過する。その
後、検光子７では偏光方向が４５°傾いている為、その
透過率は（ｃｏｓ４５）２＝１／２となる。
では透過率が円周状に変化する円盤３の代わりに、円盤
状の偏光子６と検光子７によって透過率変化を得てい
る。円盤状の偏光子６の偏光方向は図４で垂直方向から
４５°傾いている。１方検光子７は偏光方向が垂直に設
定されている。つまり、偏光子６と検光子７は偏光方向
が互いに４５°傾いている。 発光部４から出射した光
は偏光子６でその偏光方向成分のみが通過する。その
後、検光子７では偏光方向が４５°傾いている為、その
透過率は（ｃｏｓ４５）２＝１／２となる。
【００１２】ここで、揺動シャフト２が回転すると偏光
子６も回転し検光子７との角度が４５°からズレる。す
ると、発光部４から受光部５への透過光量は図６に示す
様に、時計回りを正方向とすると（ｃｏｓθ）２に従い
変化する。θ＝４５°±１０°付近では変化はほぼ直線
的となり、高精度な回転角検出が可能となる。尚、図５
の様に検光子７は偏光子６に対して受光部５側でも発光
部４側でも、どちらでも機能は同じである。また、発光
部４に半導体レーザを用いた場合には半導体レーザ自身
が偏光しているため検光子７を省くことが出来る。
子６も回転し検光子７との角度が４５°からズレる。す
ると、発光部４から受光部５への透過光量は図６に示す
様に、時計回りを正方向とすると（ｃｏｓθ）２に従い
変化する。θ＝４５°±１０°付近では変化はほぼ直線
的となり、高精度な回転角検出が可能となる。尚、図５
の様に検光子７は偏光子６に対して受光部５側でも発光
部４側でも、どちらでも機能は同じである。また、発光
部４に半導体レーザを用いた場合には半導体レーザ自身
が偏光しているため検光子７を省くことが出来る。
【００１３】図７に第３の実施例を示す。図７では図４
の構成にさらに偏光子６の後に回折格子８が設けられ、
光路を分割している。回折光の±１次光に対して各々検
光子７と受光部５が設けられ、かつ検光子７の偏光方向
が互いに垂直になっている。本構成における発光部４か
ら各受光部５への透過光量は図８に示す様に、時計回り
を正方向として各々（ｃｏｓθ）２と（ｓｉｎθ）２に
したがって変化する。各々の受光部４の出力の差分をと
ると、その信号は図９に示す様に０出力を中心に振れる
ようになる。
の構成にさらに偏光子６の後に回折格子８が設けられ、
光路を分割している。回折光の±１次光に対して各々検
光子７と受光部５が設けられ、かつ検光子７の偏光方向
が互いに垂直になっている。本構成における発光部４か
ら各受光部５への透過光量は図８に示す様に、時計回り
を正方向として各々（ｃｏｓθ）２と（ｓｉｎθ）２に
したがって変化する。各々の受光部４の出力の差分をと
ると、その信号は図９に示す様に０出力を中心に振れる
ようになる。
【００１４】また、各受光部５の和信号を一定にする様
に発光部４の出力を制御する事により、偏光子６の偏光
方向の傾きによる透過光量変化以外の要因による光量変
化、例えば偏光子６の不均一な汚れ等によるノイズ成分
をキャンセルできる。ここで、光路の分割には回折格子
を用いたが、ビームスプリッター等を用いても良い。
に発光部４の出力を制御する事により、偏光子６の偏光
方向の傾きによる透過光量変化以外の要因による光量変
化、例えば偏光子６の不均一な汚れ等によるノイズ成分
をキャンセルできる。ここで、光路の分割には回折格子
を用いたが、ビームスプリッター等を用いても良い。
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば発光部と受光部と、その間に透過光量変化部を設ける
ことにより、小型・高精度でアブソリュート出力の得ら
れる角度検出装置が簡単に構成できる。
ば発光部と受光部と、その間に透過光量変化部を設ける
ことにより、小型・高精度でアブソリュート出力の得ら
れる角度検出装置が簡単に構成できる。
【図１】本発明の第１の実施例の構成図
【図２】本発明の第１の実施例の円盤の概略図
【図３】本発明の第１の実施例の円盤の透過光量を示す
図
図
【図４】本発明の第２の実施例の構成図
【図５】本発明の第２の実施例の部分変更図
【図６】本発明の第２の実施例の透過光量を示す図
【図７】本発明の第３の実施例の構成図
【図８】本発明の第３の実施例の各受光部への透過光量
を示す図
を示す図
【図９】本発明の第３の実施例の受光部の差分出力を示
す図
す図
１は揺動アクチュエータ ２は揺動シャフト ３は透過光量変化機構 ４は発光部 ５は受光部 ６は偏光子 ７は検光子 ８は回折格子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA39 BB03 BB23 DD02 DD04 DD13 FF46 FF49 GG06 GG07 HH04 HH13 JJ01 JJ09 JJ15 JJ18 LL24 LL33 LL34 PP13 2F103 BA10 CA01 CA02 CA06 DA09 EA07 EA12 EA19 EA20 EB02 EB06 EB12 EB33
Claims (4)
- 【請求項１】発光部４と受光部５を有し、前記発光部４
と受光部５の間に、回転角に応じて透過率の変化する機
構を設けたことを特徴とする回転角度検出装置。 - 【請求項２】第１項記載の回転角度検出装置の回転角に
応じて透過率の変化する機構が円盤状のサーキュラー可
変ＮＤフィルター３であることを特徴とする回転角度検
出装置。 - 【請求項３】第１項記載の回転角度検出装置の回転角に
応じて透過率の変化する機構が円盤状の偏光子６と検光
子７で有ることを特徴とする回転角度検出装置。 - 【請求項４】第１項記載の回転角度検出装置の発光部４
と受光部５を２セット有し各々が回転方向に対して透過
率が逆となる様に構成された事を特徴とする第２項〜第
３項記載の回転角度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11089515A JP2000241145A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 回転角度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11089515A JP2000241145A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 回転角度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000241145A true JP2000241145A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=13972941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11089515A Pending JP2000241145A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 回転角度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000241145A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006242678A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Pentax Corp | 回転位置検出装置および内視鏡装置 |
| CN108151774A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-06-12 | 苏州诺纳可电子科技有限公司 | 一种光电传感器 |
-
1999
- 1999-02-23 JP JP11089515A patent/JP2000241145A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006242678A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Pentax Corp | 回転位置検出装置および内視鏡装置 |
| CN108151774A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-06-12 | 苏州诺纳可电子科技有限公司 | 一种光电传感器 |
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