JP2004309470A - 光学式傾斜センサ - Google Patents

Abstract

【課題】精度良く広範囲な角度検出が可能とした小型の光学式傾斜センサを提供すること。
【解決手段】外部からの光を遮蔽するケースと、ケース内側に向けて光を出射する発光素子と、ケース内側で発光素子から出射される光の光量を検知する受光素子と、発光素子と受光素子との中心軸とほぼ直交する方向に設けられた回転軸と、回転軸に回転支持され、常に鉛直方向の姿勢を取り、ケースの傾斜の度合いに応じて、発光素子から出射されて受光素子へ到達する光量を分離するための光量分離手段と、発光素子から出射され、受光素子に到達する直接光を遮るための直接光遮蔽手段とを備える構成を採用した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光素子と受光素子を用いて傾斜角を検出する光学式傾斜センサに関し、特に、受光素子に到達する光量を傾斜角に応じて変化させ、受光素子の出力から傾斜角を検出することができる光学式傾斜センサに関する。

傾斜センサは、自動車、船舶、建設機械等の各種装置や機器の姿勢を検知するうえで有効な機能部品である。近年、小型で安価な発光素子と受光素子の入手が可能になったことから、これら発光素子と受光素子を用いて傾斜角を検出することができる光学式傾斜センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

その機能と構成について図面に基づいて説明する。図７（ａ）は従来の技術における光学式傾斜センサ１００の構造を示す断面図であり、図７（ｂ）はこの光学式傾斜センサ１００を所定の角度θだけ傾けて配置した場合の作用を説明するための図面である。

この従来の光学式傾斜センサ１００は、発光ダイオード１０１と、ピンホール部材１０２と、常に鉛直に位置する反射鏡１０３と、反射鏡の反射面を支持する回転軸１０４と、光点位置検出素子１０５とを備えている。

次に、図７（ｂ）を参酌して従来の光学式傾斜センサの傾斜角検出における作用について説明する。
従来の光学式傾斜センサ１００を構成する発光ダイオード１０１より発した光は、ピンホール部材１０２により細いビーム光に絞られ、反射鏡１０３で反射して光点位置検出素子１０５の受光面に当たる。また、反射鏡１０３は反射面を回転軸１０４により回転支持されており、その自重によって光学式傾斜センサ１００の傾斜角θに関わらず常に鉛直となる。

そのため、ビーム光が反射鏡１０３で反射する際、光学式傾斜センサ１００のケースと水平面に生じた傾斜角θに応じて、ビーム光の入射角及び反射角が変化する。したがって、光点位置検出素子１０５の受光面に当たるビーム光の位置が変化することとなる。この際、傾斜角をθ、反射鏡１０３と光点位置検出素子１０５の受光面との距離をＬ、光点位置検出素子１０５における受光面上のビーム光の当たる位置の変化量をＸとすると、下記に示す（数１）の関係式から目的の傾斜角θを求めることができる。

この光学式傾斜センサ１００は、大型の高分解能なロータリーエンコーダを用いる測定方法と比較して、装置の小型化や低価格化には有利な構造である。

特開平７−３１８３４４号公報（第２頁、第１−２図）

しかしながら、従来の光学式傾斜センサ１００は、前述の構造及び検出作用から明らかな様に、大きな傾斜角の変化を検出しようとすれば、必然的に大型の光点位置検出素子１
０５を必要とし、センサの小型化や低価格化の利点は損なわれてしまう。つまり、傾斜角θが±９０度近傍に達した場合は、ほぼ無限大の有効長を有する光点位置検出素子１０５が必要となり、微小な角度検出しかできない構成であった。したがって、この光学式傾斜センサ１００を用いて大きな傾斜角θ（±９０度に近い傾斜角θ）を検出しようとすると、センサ自体のサイズが大きくなってしまい、例えば携帯用電子機器等にこの様な方式の光学式傾斜センサを搭載することは現実的には不可能とされていた。

本発明の目的は、上記の課題を解決して、精度良く広範囲な角度検出が可能とした小型の光学式傾斜センサを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の光学式傾斜センサは、基本的に下記記載の構成を採用するものである。
請求項１に係る光学式傾斜センサは、光学式傾斜センサにおいて、外部からの光を遮蔽するケースと、ケース内側に向けて光を出射する発光素子と、ケース内側で発光素子から出射される光の光量を検知する受光素子と、発光素子と受光素子との中心軸とほぼ直交する方向に設けられた回転軸と、回転軸に回転支持され、常に鉛直方向の姿勢を取り、ケースの傾斜の度合いに応じて、発光素子から出射されて受光素子へ到達する光量を分離するための光量分離部材と、発光素子から出射され、受光素子に到達する直接光を遮るための直接光遮蔽部材とを備えることを特徴とするものであるものである。

請求項２に係る光学式傾斜センサは、上述した光量分離部材が、回転軸から重心をずらして回転軸に取り付けた錘部材と、この錘部材の重心位置と回転軸との延長線上であり、錘部材から突出するように所定の長さと幅を有する遮蔽板により構成されていることを特徴とするものである。

請求項３に係る光学式傾斜センサは、上述した直接光遮蔽部材が錘部材であることを特徴とするものである。

請求項４に係る光学式傾斜センサは、上述した直接光遮蔽部材が、発光素子から出射した光が受光素子に到達する光経路の間に配した直接光遮蔽板と、前述した錘部材により構成されていることを特徴とするものである。

請求項５に係る光学式傾斜センサは、上述した直接光遮蔽部材が発光素子から出射した光が受光素子に到達する光経路の間に配した直接光遮蔽板であることを特徴とするものである。

請求項６に係る光学式傾斜センサは、上述した直接光遮蔽板が光散乱板であることを特徴とするものである。

請求項７に係る光学式傾斜センサは、上述した光散乱板が発光素子の光出射側近傍に設けられていることを特徴とするものである。

請求項８に係る光学式傾斜センサは、上述した光散乱板が受光素子の光受光側近傍に設けられていることを特徴とするものである。

請求項９に係る光学式傾斜センサは、上述した光散乱板が発光素子の光出射側近傍と、受光素子の光受光側近傍にそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。

請求項１０に係る光学式傾斜センサは、上述した中心軸を挟んで対象な位置に２つの受
光素子を配置し、２つの受光素子の間であり中心軸に則して隔壁を設けたことを特徴とするものである。

請求項１１に係る光学式傾斜センサは、上述した光量分離部材の表面に、無反射加工が施されていることを特徴とするものである。

請求項１２に係る光学式傾斜センサは、上述した回転軸の表面に、無反射加工が施されていることを特徴とするものである。

本発明の光学式傾斜センサによれば、従来の光学式傾斜センサでは達成できなかった±９０度の広い範囲でありながら、漏洩光による検出感度の低下を極力抑えながら精度の高い傾斜角度の検出を可能とし、さらに小型化の光学式傾斜センサとすることができるようになる。

また、本発明の光学式傾斜センサの構成を採用すれば、高精度の小型のセンサとすることができるので、今まで搭載不可とされていた携帯用電子機器等への搭載が可能となる。

本発明の光学式傾斜センサは、外部からの光を遮蔽するケースと、ケース内側に向けて光を出射する発光素子と、ケース内側で発光素子から出射される光の光量を検知する受光素子と、発光素子と受光素子との中心軸とほぼ直交する方向に設けられた回転軸と、回転軸に回転支持され、常に鉛直方向の姿勢を取り、ケースの傾斜の度合いに応じて、発光素子から出射されて受光素子へ到達する光量を分離するための光量分離部材と、発光素子から出射され、受光素子に到達する直接光を遮るための直接光遮蔽部材とを備える構成を採用してなる。
以下図面を参照しながら、本発明の最適な実施の形態における傾斜角センサの構造と傾斜角検出作用、および傾斜角検出方法について詳細に説明をする。

［光学式傾斜センサの構成］
まず、本発明の光学式傾斜センサの構成について説明する。
図１（ａ）は本発明の光学式傾斜センサを正面から見た構造断面図であり、図１（ｂ）は本発明の光学式傾斜センサを側面から見た構造断面図である。図２は本発明の光学式傾斜得センサの他の構成例を示す構造断面図である。

図１（ａ）に示す様に、本発明の光学式傾斜センサ１２ａは、ケース１内部上面に発光素子７を備え、底面に２つの受光素子８ａと８ｂを備えている。なお、この発光素子７には、管球式光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光体（有機ＥＬ）等を用いることができ、受光素子８ａ，８ｂには、ＣｄＳセル、フォトダイオードを用いることができる。そして、この発光素子７の光源中心は、ケース１の中心軸１１ａに合致するように設置され、受光素子８ａ，８ｂの設置位置はケース１の中心軸１１ａに対して対称になっている。さらに、発光素子７の電源端子と受光素子８の出力端子はケース１外部に引き出されている。

なお本図面においては、発光素子７を１つ、受光素子８ａ，８ｂを２つ設けた構成例を示したが、必ずしもこの形態に限定されるものではなく、受光素子８の受光光量を増やしたい場合は、２つの発光素子７を受光素子８ａ，８ｂに対向させるように配置しても構わない。この様に、発光素子７と受光素子８の数、および配置形態は、光学式傾斜センサ１２ａの仕様用途に応じて任意である。

また、この光学式傾斜センサ１２ａは、本図面におけるケース１の前面と背面に穴明け加工を施して回転軸４を設けるとともに、当該回転軸４には、重心位置をずらして配置された錘部材３が掛けられている。この錘部材３には、適度な重量を持たせ、ケース１が傾いた場合でも錘部材３が重力により常に鉛直方向に位置するようにしてある。

さらに、この錘部材３と同期して可動できるように、錘部材４から発光素子７側に向けたケース１の中心軸１１ａに則して遮蔽板２を設け、この遮蔽板２が回転軸４を中心としてケース１内で左右に可動することができるようになっている。この錘部材３と遮蔽板２が、本実施例においては、発光素子７から出射された光量を、ケース１の傾斜角に応じて分離する光量分離部材となる。なおこの遮蔽板２は、図１（ｂ）に示す様に、その可動範囲においてケース１内壁に接触しない程度の長さと幅に設定することが肝要である。これにより、この遮蔽板２が発光素子７から発光された光を図１（ａ）における左右の領域に光を分離する際の、遮蔽板２とケースとの隙間からの漏洩光を少なくすることができ、受光素子８への検出感度の低下を極力抑えることができるようになる。

またさらに、この光学式傾斜センサ１２ａには、ケース１の内面であり、遮蔽板２の回転角度を規定する位置にストッパー５が設けられている。これにより、遮蔽板２とケース１の傾斜により生じる最大傾斜角度における傾き角度を規制することができるようになる。なお、本図面の構成では、中心軸１１ａに対して回転軸２の位置で直交する水平軸１１ｂが、ケース１と交わる箇所にストッパー５を設け、センサとして検出できる左右の最大傾斜角度を±９０度とした例を示している。また、測定傾斜角を±９０度以内で規制する必要がある場合は、ストッパー５を他の所望の位置に設けることで、この最大傾斜角度を任意に設定することもできる。

次に、本発明の光学式傾斜センサ１２ａに係る、発光素子７からの直接光が受光素子８に当たらない様にする（発光素子７から出射された光の間接光のみを受光素子８で感知できるようにした）部材構成と作用について説明をする。
この光学式傾斜センサ１２ａのケース１に金属やプラスチック等の材料を用い、外部の光が受光素子７に入射しないように、不透明な材料を用いている。そして、このケース１内面には、例えばニッケルメッキ等の反射加工を施され、ケース１内面に当たる光の光反射率を高くして、発光素子７から出射された光の殆どが遮蔽板２により分離され、受光素子８ａ，８ｂで検知できるようにしてある。

また、この光学式傾斜センサには、図１（ａ）に示す、ケース１右辺を経路として受光素子５ｂに入射する光と、ケース１左辺を経路として受光素子５ａに入射する光との分離を良好にして検出感度を高めるために、受光素子５ａ，５ｂの間に隔壁６を設けている。これにより、右辺または左辺から光量センサ８に到達する光を分離することができるとともに、発光素子７から出射された直接光を遮光して間接光のみで光量を感知する形態とすることができるようになる。

また、ＬＥＤ等の発光素子７からは、その光源中心において光強度が最大となる強度分布を有する光が発光される。もし、この光強度分布を持った発光素子７からの直接光が受光素子８に入射した場合、角度検出精度が悪化させてしまうことになる。つまり、この直接光が受光素子８に当たると、先に説明をしたケース１の右辺、左辺を経由して受光素子８に届く傾斜角に応じた光量差の微妙な変化を感知できなくなってしまうのである。そこで、回転軸４に掛けた錘部材３は、中心軸１１ａに対して対象な形状であり、かつ発光素子７から出射された直接光が受光素子８に到達しないだけの大きさを有する形態とし、直接光遮蔽部材として作用させる。この様に錘部材３の形状を工夫することで、上述した直接光が受光素子８に当たらないようにすることができ、かつ傾斜角に応じた微妙な角度変
化に対しても正確な傾斜角を検出できるようになる。

また、ケース１内面には反射加工が施されているが、光学式傾斜センサ１２ａを構成する他の部材により、発光素子７から出射される光が反射されてしまうと、せっかく遮蔽板２により分離された光が逆側の辺に進入してしまう虞がある。つまり、右辺の経路で光量センサ８ｂに到達すべき光、または左辺の経路で光量センサ８ａに到達すべき光が、例えば錘部材３、回転軸４、ストッパー５等で反射して逆側の辺に進入して、検出感度を低下させてしまう。そこで、前述した錘部材３と遮蔽板２からなる光量分離部材、回転軸４の少なくとも一方の表面に蛇腹状の凹凸や、黒色の無反射塗装を施す無反射加工をしている。これにより、ケース１内で反射する光だけを受光素子８に導くことができ、ＬＥＤの光源中心部において光強度が最大となる強度分布を有する光の殆どは、無反射加工を施した部材に当たって吸収させることができるようになる。これにより、上述した受光素子８による検出感度の低下の問題が解消するようにすることができるようになる。

以上の構成を採用することで、本発明の光学式傾斜センサ１２ａは、ケース１に傾きが生じていない状態では、遮蔽板２はケース１の中心軸１１ａ上に位置しており、発光素子７から発光した光は、センサを構成する各部材によって反射、遮蔽板２の左右で均等に分離されて、受光素子８ａ，８ｂに同一光量の光が入射することとなる。したがって、受光素子８ａ，８ｂにフォトダイオード等を用いれば入射光量に応じた各々の受光素子８ａ，８ｂで等しい出力電圧を得ることができる。

また、ケース１が傾いた状態では、発光素子７から出射された光は、常に鉛直方向の姿勢を取る遮蔽板２により傾きに応じた光量に分離され、受光素子８ａ，８ｂからその光量に応じた出力電圧を得て、正確にケース１の傾斜角θを検出できるようになる。

そして、傾斜センサとして上記構成を用いれば、大きな角度（例えば９０度）傾いたとしても、正確に目的の傾斜角θを検出することができるようになる。その作用については、後段で詳細に説明する。

なお、前述した光学式傾斜センサ１２ａでは、発光素子７から出射され、かつ受光素子８に到達する直接光を錘部材３だけで遮蔽する形態を示したが、図２に示す様に、錘部材３に加えて、隔壁６の上端部に設けた直接光遮蔽板９により、発光素子７から受光素子８に到達する直接光をさらに遮光できるようにしても構わない。

［傾斜角検出作用］
以下図面を参照しながら本発明の実施の形態における傾斜角検出作用について説明する。図３（ａ）は本発明の光学式傾斜センサ８が左に傾斜角θだけ傾いた状態を示す構造断面図であり、図３（ｂ）は右に傾斜角θだけ傾いた状態を示す構造断面図である。図４（ａ）は本発明の光学式傾斜センサ８が傾斜角θ傾いた場合の、傾斜角θと一方の受光素子５ａの出力電圧値との関係を示す特性図であり、図４（ｂ）は傾斜角θと他方の受光素子５ｂとの出力電圧値の関係を示す特性図である。
なお、以下の説明は、前述したケース１内面に反射加工を施した光学式傾斜センサ１２ａ（図１（ａ）参照）を用いた例を示している。

図１（ａ）に示す様にケース１に傾きが生じていない状態では、前述した通り、遮蔽板２はケース１の中心軸１１ａ上に位置しており、発光素子７から発せられた光は当該遮蔽板２の左右で均等に分離されて受光素子８ａ，８ｂに入射する。したがって、受光素子８ａ，８ｂからは等しい出力電圧が発生することとなる。

一方、図３（ａ）に示すようにケース１に右肩上がりの傾斜、すなわち水平面に対して
ケース１に傾斜角θを与えた場合は、遮蔽板２が常に鉛直に位置するので当該遮蔽板２とケース１の中心軸１１ａに対し傾斜角θを生ずる。この際、発光素子７から受光素子８ａに到達する光量は、図３（ａ）に示す遮蔽板２下端からケース１左側壁までの距離Ｌａと、ケース１前面内壁から背面内壁までの距離との積から得られる断面積によって規制される。ここで、回転軸４からケース１左側壁までの距離をＲａとすれば、距離Ｌａは下記に示す（数２）で表すことができる。

上記（数２）から、ケース１前面内壁から背面内壁までの距離は常に一定であることから、受光素子８ａに入射する光量は、傾斜角θの関数として表される距離Ｌａに比例して変化することが判る。この様に作用することで、受光素子８ａからはこの傾斜角θの関数として変化する入射光量に相応の出力電圧が発生することとなる。

またこの際、発光素子７から受光素子８ｂに到達する光量は、図３（ａ）に示す回転軸４からケース１右側壁までの距離Ｒｂと、ケース１前面内壁から背面内壁までの距離との積から得られる断面積によって規制されている。なお、図３（ａ）に示す様に、水平面に対してケース１に傾斜角θなる傾斜を与えた場合において、距離Ｒｂは常に一定であり、傾斜を与えない図１（ａ）の場合と等しい出力電圧を受光素子８ｂから得ることができる。

一方、図３（ｂ）に示す様にケース１に右肩下がりの傾斜、すなわち水平面に対してケース１を傾斜角−θなる傾斜を与えた場合は、遮蔽板２もケース１の中心軸に対して傾斜角−θを生ずる。そして、図３（ａ）を用いて説明した場合と同様に、遮蔽板２下端からケース１右側壁までの距離Ｌｂは、下記に示す（数３）で表すことができる。

上記（数３）から受光素子８ｂに入射する光量は、距離Ｌｂの変化に比例して変化することが判る。そして、受光素子８ｂからはこの傾斜角θの関数として変化する入射光量に相応の出力電圧が発生することとなる。

またこの際、発光素子７から受光素子８ａに到達する光量は、図３（ｂ）に示す回転軸４からケース１左側壁までの距離Ｒａと、ケース１前面内壁から背面内壁までの距離との積から得られる断面積によって規制されている。なお、図３（ｂ）に示す様に、水平面に対してケース１に傾斜角−θなる傾斜を与えた場合において、距離Ｒａは常に一定であり、傾斜を与えない図１（ａ）の場合と等しい出力電圧を受光素子８ａから得ることができる。

以上説明した如く、本発明の光学式傾斜センサ１２ａの構成によれば、±９０度の傾斜角θの範囲において、受光素子８ａからは図４（ａ）に示す様に、０度から−９０度までは一定の出力電圧値が出力され、０度から９０度まではその傾斜角度に応じた出力電圧値が出力される。また、受光素子８ｂからは図４（ｂ）に示す様に、９０度から０度までは一定の出力電圧値が出力され、０度から−９０度まではその傾斜角度に応じた出力電圧値が出力される。この様に、本発明の構成を用いれば、従来の光学式傾斜センサでは測定のできなかった±９０度範囲の傾斜角検出が可能となる。

次に、上記作用に基づく具体的な傾斜角算出手段について説明する。
図５は同じ傾斜角θにおける受光素子８ａ，８ｂのそれぞれの出力電圧値の差分と、傾斜角θの関係を示す特性図である。

まず、図４（ａ）と図４（ｂ）に示す受光素子８ａ，８ｂから出力される各々の出力電圧値を減算して、図５に示す傾斜角θと出力電圧の連続関数を得る。この減算から得られた出力電圧値と傾斜角θの関数は、図５に示す様に傾斜角θが±４５度以内の範囲ではほぼ直線で近似できていることが判る。また、傾斜角θが４５度から９０度、−４５度から−９０度の範囲では、出力電圧値の差分はほぼ正弦関数として変化していることが判る。ここで受光素子８ａと８ｂの出力電圧値の差をＸとすると、以下の関係式（数４）から傾斜角θを算出することができる。

また、上記（数４）を用いた傾斜角算出手段に基づく実際の電気回路的な傾斜角θの具体的な検出手段は、例えば、減算、加算、積算等の論理回路を組み合わせた電気回路により各受光素子８ａ，８ｂから出力される出力電圧に基づく傾斜角θを検出する。または、受光素子８ａ，８ｂから出力される出力電圧をデジタル信号に変換した後、演算器等を備えた電気回路を用いて傾斜角θを算出する手段により行うことができる。これにより、図４（ａ）、図４（ｂ）に基づいて図５の特性図を導き、この特性図から容易にケース１が傾く傾斜角θを得ることができる。

以下図面を参照しながら実施例２の傾斜角センサの構造について詳細に説明をする。

［光学式傾斜センサの構成］
図６（ａ）は光学式傾斜センサ１２ｃを正面から見た構造断面図であり、図６（ｂ）は本発明の光学式傾斜センサ１２ｃを側面から見た構造断面図である。

先に示した実施例１の光学式傾斜センサ１２ａ、１２ｂ（図１（ａ）、図２参照）では、錘部材３に適度な重量を持たせ、ケース１が傾いた場合でも遮蔽板２が重力により常に上部鉛直方向に向くようにした構成例を示したが、本実施例の光学式傾斜センサ１２ｃは、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す様に、遮蔽板２自体に適度な重量を持たせて、ケース１が傾いた場合でも遮蔽板２が重力により常に下部鉛直方向に向くようにしている。そして、ケース１に対して発光素子７はそのケース１の底面に配置され、受光素子８はケース１の上面に配置されている。つまり、本構成は、光量分離部材が遮蔽板２のみで構成されており、実施例１に示した発光素子７と受光素子８との上下配置が逆とした構成例を示している。

しかしながら、上述した構成だけでは、発光素子７から出射された直接光が光量センサ８に到達してしまう。つまり、実施例１で示した光学式傾斜センサ１２ａでは錘部材３に
より（図１参照）、光学式傾斜センサ１２ｂでは錘部材３と直接光遮蔽板９により（図２参照）、発光素子７から出射された直接光が受光素子８に届かない様にしていたが、上述した構成では、これら部材を配していないので、直接光が受光素子８に到達してしまう。

そこで、光散乱板１０ａ，１０ｂを、発光素子７の出射側と受光素子８の受光側との両方に配置して、直接光が受光素子８に当たらないようにしている。この光散乱板１０には、表面に微細な凹凸を設たり、内部に屈折率の異なる微粒子を分散して透過光を散乱するようにした、ガラスやプラスチック等の板材を用いることができる。なお、本図面においては、光散乱板１０ａ，１０ｂをそれぞれ発光素子７の出射側、受光素子８の受光側にそれぞれは位置した構成例を示したが、この配置形態に限定されるものではなく、光散乱板１０ａ、１０ｂのいずれか一方を発光素子７、受光素子８の手前に配置しても良い。

この様に、光散乱板１０ａ，１０ｂのいずれかまたは両方を、発光素子７の出射側、または受光素子８の受光側の近傍に配置することで、直接光を光散乱板１０ａ，１０ｂによりその内部で散乱させた後に、受光素子８側に光を導くことができるようになる。なお、この光散乱板１０ａ，１０ｂに入射する光は、この光散乱板１０ａ，１０ｂ表面で反射されてしまう虞があるので、使用する光源の波長に対応して、光散乱板１０ａ，１０ｂ表面での反射を防止するための、無反射加工膜（ＡＲコート膜）をこの光散乱板１０ａ，１０ｂ表面に施すことが望ましい。

以上説明の如く、本実施例における光学式傾斜センサ１２ｃの形態を採用すれば、光源中心において、実施例１と同様に、光強度が最大となる強度分布を有する光が散乱し、ほぼ均一な光量分布を持った光が受光素子８に到達して、ケース１の右辺、左辺を経由して受光素子８に届く角光強度の微妙な変化を感知できるようになる。

また、上述した様に、本実施例の光学式傾斜センサ１２ｃは、錘部材３を有していないので、実施例１に示した効果に加えて、ケース１の上下方向の幅を極力小さくすることができる。

なお、本実施例で示した光学式傾斜センサ１２ｃのケース１の傾きに応じで傾斜角θを検出する手段は、実施例１に示したと同じであるので、ここでの説明は割愛する。

上述の説明の如く、本発明の光学式傾斜センサを小型化とすることができたので、従来の構成では不可能とされていた、携帯用電子機器として、例えば特に携帯電話、ＰＤＡといった携帯情報端末や腕時計などに本発明の光学式傾斜センサの搭載が可能となる。

また、上記構成を応用して、光量分離部材の振れ具合を検出できる形態に改良すれば、本発明の光学式傾斜センサを加速度検出装置に適用することができる。

本発明の光学式傾斜センサの構成例を示すセンサ断面図である。（実施例１） 本発明の光学式傾斜センサの変形例を示すセンサ断面図である。（実施例１） 本発明の光学式傾斜センサがθ、−θ傾いた場合の角度検出作用を説明するためのセンサ断面図である。（実施例１） 本発明の光学式傾斜センサの一方、および他方の受光素子から得られる出力電圧と傾斜角の関係を示す特性図である。（実施例１） 本発明の光学式傾斜センサの２個の受光素子から得られる出力電圧値の差分と傾斜角の関係を示す特性図である。（実施例１） 本発明の光学式傾斜センサの他の構成例を示すセンサ断面図である。（実施例２） 従来の光学式傾斜センサの構造とその傾斜角検出作用を説明するためのセンサ断面図である。

符号の説明

１ ケース
２ 遮蔽板
３ 錘部材
４ 回転軸
５ ストッパー
６ 隔壁
７ 発光素子
８ 受光素子
９ 直接光遮蔽板
１０ 光散乱板
１１ａ 中心軸
１１ｂ 水平軸
１２ 光学式傾斜センサ

Claims (12)

1. 光学式傾斜センサにおいて、
   外部からの光を遮蔽するケースと、
   前記ケース内側に向けて光を出射する発光素子と、
   前記ケース内側で前記発光素子から出射される光の光量を検知する受光素子と、
   前記発光素子と前記受光素子との中心軸とほぼ直交する方向に設けられた回転軸と、
   前記回転軸に回転支持され、常に鉛直方向の姿勢を取り、前記ケースの傾斜の度合いに応じて、前記発光素子から出射されて前記受光素子へ到達する光量を分離するための光量分離部材と、
   前記発光素子から出射され、前記受光素子に到達する直接光を遮るための直接光遮蔽部材と、
   を備えることを特徴とする光学式傾斜センサ。
2. 前記光量分離部材は、前記回転軸から重心をずらして前記回転軸に取り付けた錘部材と、この錘部材の重心位置と前記回転軸との延長線上であり、前記錘部材から突出するように所定の長さと幅を有する遮蔽板により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学式傾斜センサ。
3. 前記直接光遮蔽部材は、前記錘部材であることを特徴とする請求項２に記載の光学式傾斜センサ。
4. 前記直接光遮蔽部材は、前記発光素子から出射した光が前記受光素子に到達する光経路の間に配した直接光遮蔽板と、前記錘部材であることを特徴とする請求項２に記載の光学式傾斜センサ。
5. 前記直接光遮蔽部材は、前記発光素子から出射した光が前記受光素子に到達する光経路の間に配した直接光遮蔽板であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学式傾斜センサ。
6. 前記直接光遮蔽板は、光散乱板であることを特徴とする請求項４または５に記載の光学式傾斜センサ。
7. 前記光散乱板は、前記発光素子の光出射側近傍に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の光学式傾斜センサ。
8. 前記光散乱板は、前記受光素子の光受光側近傍に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の光学式傾斜センサ。
9. 前記光散乱板は、前記発光素子の光出射側近傍と、前記受光素子の光受光側近傍にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項６に記載の光学式傾斜センサ。
10. 前記中心軸を挟んで対象な位置に２つの前記受光素子を配置し、前記２つの受光素子の間であり前記中心軸に則して隔壁を設けたことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の光学式傾斜センサ。
11. 前記光量分離部材の表面に、無反射加工が施されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学式傾斜センサ。
12. 前記回転軸の表面に、無反射加工が施されていることを特徴とする請求項１から１１の
    いずれか一項に記載の光学式傾斜センサ。

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