JP2856026B2 - 光学型移動検出装置 - Google Patents

光学型移動検出装置

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JP2856026B2 JP13273393A JP13273393A JP2856026B2 JP 2856026 B2 JP2856026 B2 JP 2856026B2 JP 13273393 A JP13273393 A JP 13273393A JP 13273393 A JP13273393 A JP 13273393A JP 2856026 B2 JP2856026 B2 JP 2856026B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気テープ記録再生装
置のリール又はキャプスタンの回転方向、磁気ディスク
装置のディスク回転方向、リニア駆動装置の移動体の移
動方向等の検出に好適な光学型移動検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の典型的な光学型回転速度及び回転
方向検出装置は図1〜図2に示すように構成されてい
る。即ち、この検出装置は回転速度及び方向を検出すべ
き回転体1に結合された回転反射体2と、この反射体2
に対向配置された第1及び第2の反射型フォトセンサ
(フォトリフレクタ)3、4と、第1及び第2の反射型
フォトセンサ3、4に第1及び第2の波形整形回路5、
6を介して接続された位相比較回路7から成る。第1及
び第2の反射型フォトセンサ3、4は、それぞれの容器
8、9にそれぞれの発光ダイオード10、11とそれぞ
れのフォトトランジスタ12、13とを配置することに
よって構成されている。フォトトランジスタ12、13
は発光ダイオード10、11から反射体2に投射された
光14、15の反射光14a、15aを受け入れるよう
に配置されている。反射体2は、図2に示すように同一
円周上に所定パターンの複数個の光反射面16a、16
b、16c、16dを一定角度間隔で配置したものであ
る。なお、図2において、反射面16a〜16dの相互
間の非反射面17a〜17dにはこれと反射面16a〜
16dと区別するために説明的に斜線が付されている。
反射面16a〜16d及び非反射面17a〜17dはそ
れぞれ角度幅θに形成され、2θを一周期として繰返し
て配置されている。第1及び第2の反射型フォトセンサ
3、4はθ+θ/2の角度間隔に配置されている。第1
及び第2の反射型フォトセンサ3、4の第1及び第2の
フォトトランジスタ12、13からは図2で矢印で示す
正方向回転の時に図3(A)(B)の第1及び第2の光
検出信号が出力される。従って、第1の検出信号を基準
にして第2の光検出信号が90度(又は270度)の位
相差を有するように第1及び第2の反射型フォトセンサ
3、4が配置されている。反射体2の回転方向の変化に
よって第1及び第2の反射型フォトセンサ3、4から得
られる第1及び第2の光検出信号の位相関係が逆になる
ので、位相比較回路7の出力によって反射体2の回転方
向を知ることができる。即ち、第1の光検出信号の立上
り時に第2の光検出信号が高レベルか低レベルかの区別
によって回転方向を検出することができる。なお、図1
の波形整形回路5、6の内のいずれか一方の出力パルス
の単位時間当りの数に基づいて回転体1の回転速度を検
出する。この回転速度の検出は、例えば、出力パルスを
単位時間毎にカウンタで計数するか、又は出力パルスで
モノマルチバイブレータをトリガし、このモノマルチバ
イブレータの出力を積分することにによって行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の回転
方向検出装置においては、2個の反射型フォトセンサ
3、4が必要になり、コスト高になるのみでなく取付所
要面積が大きくなった。今、回転方向検出装置について
述べたが、直線的に移動する物体の移動方向を、図2の
円周状のパターンを展開した状態のものを使用して検出
する装置においても同様な問題があった。
【0004】そこで、本発明の目的は、回転又は直線的
移動物体の光学型移動方向検出装置の低コスト化及び小
型化を達成することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、実質的に同一パターンの複数の反射面が所
定間隔を有して配設された反射体を移動物体と共に移動
するように配設するか又は固定配置し、前記反射体に可
視又は非可視の光を投射し、この光の反射光を検出する
フォトセンサ手段を固定配置するか又は前記移動物体と
共に移動するように配設し、前記反射体と前記フォトセ
ンサ手段との相対的運動によって前記フォトセンサ手段
から得られる信号に基づいて前記移動物体の移動方向を
検出する光学型移動検出装置であって、前記フォトセン
サ手段は、少なくとも第1及び第2の方向に光を放射す
ることができる発光素子と、前記発光素子と一定の位置
関係を有するように配置され且つ前記発光素子から前記
第1の方向に放射された光の前記反射体における反射光
を検出することができるように配置された第1の受光素
子と、前記発光素子と一定の位置関係を有するように配
置され且つ前記発光素子から前記第2の方向に放射され
た光の前記反射体における反射光を検出することができ
るように配置された第2の受光素子とから成り、前記第
1及び第2の受光素子から得られた第1及び第2の光検
出信号の位相関係に基づいて前記移動物体の移動方向を
示す信号を形成する移動方向信号形成回路を備えてお
り、前記移動体は回転移動体であり、前記反射体は回転
反射体であり、前記複数の反射面のパターンは前記回転
反射体の半径方向における幅が前記回転反射体の角度位
置の変化に応じて連続的又は段階的に変化するように形
成されたパターンであり、前記第1の受光素子は前記発
光素子よりも前記回転反射体の内側に配置され、前記第
2の受光素子は前記発光素子よりも前記回転反射体の外
側に配置されていることを特徴とする光学型移動検出装
置に係わるものである。また、請求項2に示すように、
反射面のパターンの幅を帯状反射体の長手方向の位置の
変化に応じて連続的又は段階的に変えて、直線的移動物
体の移動方向を検出することができる。
【0006】
【発明の作用及び効果】請求項1の発明においては、反
射面のパターンが回転角度位置の変化に応じて変化して
いる。従って、1つの発光素子に基づいて反射面パター
ンで生じた反射光を2つの受光素子で検出し、2つの検
出信号の位相関係を調べることによって移動体の回転方
向を容易且つ正確に検出することができる。請求項2の
発明によれば、直線的移動体の移動方向の検出を容易に
達成することができる。
【0007】
【実施例】次に、図4〜図9を参照して本発明の実施例
に係わる光学型回転速度及び方向検出装置を説明する。
図4の光学型回転速度及び方向検出装置は、テープレコ
ーダのリール軸等に結合される回転体21と、ここに同
軸的に結合された回転反射体22と、1つの反射型フォ
トセンサ23と、第1及び第2の波形整形回路24、2
5と、位相比較回路26とから成る。この内、回転体2
1と、第1及び第2の波形整形回路24、25と、位相
比較回路26は図1で符号1、5、6、7で示すものと
実質的に同一に構成されている。
【0008】反射型フォトセンサ23は、遮光性材料か
ら成る共通の容器27と、1つの発光素子としての赤外
線の発光ダイオード28と、受光素子としての第1及び
第2のフォトトランジスタ29、30とから成る。容器
27は回転反射体22の半径方向に沿って配列された3
つの凹部31、32、33を有し、真中の凹部32に発
光ダイオード28が配置され、両側の凹部31、33に
第1及び第2のフォトトランジスタ29、30が配置さ
れている。発光ダイオード28は反射体22の外側方向
(第1の方向)に第1の光34を放射すると共に内側方
向(第2の方向)に第2の光35を放射するように構成
されている。第1及び第2のフォトトランジスタ29、
30は第1及び第2の方向の第1及び第2の光34、3
5が反射体22で反射することによって生じる第1及び
第2の反射光34a、35aを検出するように配置され
ている。発光ダイオード28と第1及び第2のフォトト
ランジスタ29、30は赤外線を通す保護樹脂(図示せ
ず)によって被覆されている。
【0009】回転反射体22の下面には図5〜図8に示
すパターンの複数の反射面36a、36b、36c、3
6dと非反射面37a、37b、37c、37dとが一
定の角度間隔で交互に配置されている。反射面36a〜
36d及び非反射面37a〜37dは単純に放射状には
延びておらず、外側になるに従って幅広な渦巻状に延び
ている。即ち、回転反射体22の角度位置の変化に応じ
て反射面36a〜36dの回転反射体22の半径方向の
幅が徐々に増大した後に徐々に減少するように決定され
ている。従って、反射体22が図5〜図8に示すように
回転した時に反射型フォトセンサ23における第1及び
第2のフォトトランジスタ29、30と反射面36a〜
36dとの関係が位相差を有して変化し、第1及び第2
のフォトトランジスタ29、30の出力に対応する第1
及び第2の波形整形回路24、25の方形波出力が図9
に示すように得られる。図9の波形は図3の波形と実質
的に同一であるので、これを位相比較回路26で比較す
ることによって図1の場合と同様に回転体21の回転方
向を検出することができる。
【0010】この実施例では1つの発光ダイオード28
によって第1及び第2のフォトトランジスタ29、30
のための光34、35を反射体22に投射するので、従
来の装置に比べて発光ダイオードの数を減らすことが可
能になり、低コスト化及び小型化(反射型フォトセンサ
の取付面積の低減)が可能になる。また、発光ダイオー
ド28と第1及び第2のフォトトランジスタ29、30
とを同一の容器27に配設して1つの反射型フォトセン
サ23を構成するので、回転速度及び方向検出装置の部
品点数を減らして取付工数を1/2にすることが可能に
なり、且つ反射体22の回転方向に対するフォトセンサ
23の位置決めが容易になる。
【0011】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) 直線的移動体の移動速度及び方向の検出にも本
発明を適用することができる。図10はこれを示すもの
であり、帯状反射体22aに傾斜を有してストライプ状
に反射面36と非反射面37とが交互に設けられてい
る。実施例と同一の反射型フォトセンサ23の発光ダイ
オード28と第1及び第2のフォトトランジスタ29、
30は反射体22aの幅方向に配列されている。即ち、
発光ダイオード28は反射体22aの幅方向のほぼ中心
に配置され、第1のフォトトランジスタ29は反射体2
2aの幅方向の一方の端側に配置され、第2のフォトト
ランジスタ30は反射体22aの幅方向の他方の端側に
配置されている。そして、発光ダイオード28から第1
の方向に放射された第1の光34は反射体22aの幅方
向の上側に投射され、この反射光34aが第1のフォト
トランジスタ29に入射し、第2の方向に放射された第
2の光35は反射体22aの幅方向の下側に投射され、
この反射光35aが第2のフォトトランジスタ30に入
射するように構成されている。この結果、直線的移動体
(図示せず)と共に帯状反射体22aがセンサ23に相
対的に移動すると図9と同様の第1及び第2の検出信号
を得ることができ、移動速度と移動方向との両方を検出
することができる。
【0012】(2) 図11に示すように、帯状反射体
22bにこの長手方向に位置の変化に応じて反射面36
と非反射面37との幅方向における幅が段階的に変化す
るパターンを構成し、これに対して図10と同様にフォ
トセンサ23を配置することができる。この場合には反
射面36と非反射面37の上半分に第1の光34が投射
され、下半分に第2の光35が投射される。この場合
も、実施例及び図10と同一の検出信号を得ることがで
きる。なお、図11の反射体22bの反射面36のパタ
ーンを回転反射体にも適用できる。即ち、回転反射体の
角度位置の変化に応じて反射面の半径方向の幅が段階的
に(2段階以上)に変化するように構成することができ
る。
【0013】(3) 図4においてフォトセンサ23を
回転体21側に配置し、反射体22を固定配置し、両者
の相対的運動によって回転体21の回転速度及び方向を
検出するように構成することができる。直線的移動体の
場合においても移動体側にフォトセンサ23を配置し、
反射体を固定することができる。
【0014】(4) 非反射面37、37a〜37dは
切欠溝であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の回転速度及び方向検出装置を示す一部切
欠正面図である。
【図2】図1の反射体を示す底面図である。
【図3】図1の波形整形回路の出力を示す波形図であ
る。
【図4】本発明の実施例の回転速度及び方向検出装置を
示す一部切欠正面図である。
【図5】図4の反射体とフォトセンサの関係を示す底面
図である。
【図6】図5の反射体が少し回転した状態の反射体とフ
ォトセンサの関係を示す底面図である。
【図7】図6の反射体が少し回転した状態の反射体とフ
ォトセンサの関係を示す底面図である。
【図8】図7の反射体が少し回転した状態の反射体とフ
ォトセンサの関係を示す底面図である。
【図9】反射体が図5〜図8のように回転した場合にお
ける図4の波形整形回路の出力を示す波形図である。
【図10】変形例の反射体とフォトセンサの関係を示す
平面図である。
【図11】別の変形例の反射体とフォトセンサの関係を
示す平面図である。
【符号の説明】
21 回転体 22 反射体 28 発光ダイオード 29、30 第1及び第2のフォトトランジスタ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的に同一パターンの複数の反射面が
    所定間隔を有して配設された反射体を移動物体と共に移
    動するように配設するか又は固定配置し、前記反射体に
    光を投射し、この光の反射光を検出するフォトセンサ手
    段を固定配置するか又は前記移動物体と共に移動するよ
    うに配設し、前記反射体と前記フォトセンサ手段との相
    対的運動によって前記フォトセンサ手段から得られる信
    号に基づいて前記移動物体の移動方向を検出する光学型
    移動検出装置であって、 前記フォトセンサ手段は、少なくとも第1及び第2の方
    向に光を放射することができる発光素子と、前記発光素
    子と一定の位置関係を有するように配置され且つ前記発
    光素子から前記第1の方向に放射された光の前記反射体
    における反射光を検出することができるように配置され
    た第1の受光素子と、前記発光素子と一定の位置関係を
    有するように配置され且つ前記発光素子から前記第2の
    方向に放射された光の前記反射体における反射光を検出
    することができるように配置された第2の受光素子とか
    ら成り、 前記第1及び第2の受光素子から得られた第1及び第2
    の光検出信号の位相関係に基づいて前記移動物体の移動
    方向を示す信号を形成する移動方向信号形成回路を備え
    ており、前記移動体は回転移動体であり、 前記反射体は回転反射体であり、 前記複数の反射面のパターンは前記回転反射体の半径方
    向における幅が前記回転反射体の角度位置の変化に応じ
    て連続的又は段階的に変化するように形成されたパター
    ンであり、 前記第1の受光素子は前記発光素子よりも前記回転反射
    体の内側に配置され、前記第2の受光素子は前記発光素
    子よりも前記回転反射体の外側に配置されている ことを
    特徴とする光学型移動検出装置。
  2. 【請求項2】 実質的に同一パターンの複数の反射面が
    所定間隔を有して配設された反射体を移動物体と共に移
    動するように配設するか又は固定配置し、前 記反射体に
    光を投射し、この光の反射光を検出するフォトセンサ手
    段を固定配置するか又は前記移動物体と共に移動するよ
    うに配設し、前記反射体と前記フォトセンサ手段との相
    対的運動によって前記フォトセンサ手段から得られる信
    号に基づいて前記移動物体の移動方向を検出する光学型
    移動検出装置であって、 前記フォトセンサ手段は、少なくとも第1及び第2の方
    向に光を放射することができる発光素子と、前記発光素
    子と一定の位置関係を有するように配置され且つ前記発
    光素子から前記第1の方向に放射された光の前記反射体
    における反射光を検出することができるように配置され
    た第1の受光素子と、前記発光素子と一定の位置関係を
    有するように配置され且つ前記発光素子から前記第2の
    方向に放射された光の前記反射体における反射光を検出
    することができるように配置された第2の受光素子とか
    ら成り、 前記第1及び第2の受光素子から得られた第1及び第2
    の光検出信号の位相関係に基づいて前記移動物体の移動
    方向を示す信号を形成する移動方向信号形成回路を備え
    ており、 前記移動体は直線的移動体であり、 前記反射体は直線的に延びる帯状反射体であり、 前記複数の反射面のパターンは前記帯状反射体の長手方
    向の位置の変化に応じて前記帯状反射体の幅方向におけ
    る幅が連続的又は段階的に変化するように形成されたパ
    ターンであり、 前記第1の受光素子は前記発光素子を基準にして前記帯
    状反射体の幅方向の一方の端側に配置され、 前記第2の受光素子は前記発光素子を基準にして前記帯
    状反射体の幅方向の他方の端側に配置されていることを
    特徴とする光学型移動検出装置。
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