JP3401137B2 - 傾き検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、傾きを検知する必
要のある機器に搭載される傾き検知装置に関し、例えば
ストーブ、ファンヒータといった暖房機器の転倒による
火災を防止するためのセンサとしての用途がある。

【０００２】

【従来の技術】従来、暖房機器等に搭載される傾き検知
センサとして、図１０，１１，１２に示すように、透過
型光結合装置（フォトインタラプタ）に可動切片１を設
けたものがある。

【０００３】フォトインタラプタは、発光素子２を有す
る発光側透光性樹脂体３と受光素子４を有する受光側透
光性樹脂体５とが遮光性の外装ケース６に内装されて、
発光素子２と受光素子４とが通過路７を挟んで対向配置
されて光学的に結合されたものである。なお、発光側透
光性樹脂体３は、リードフレーム８にダイボンドされて
金線９にて結線された発光素子２を透光性樹脂によりモ
ールドしたもので、受光側透光性樹脂体５は、リードフ
レーム１０にダイボンドされて金線９にて結線された受
光素子４を透光性樹脂によりモールドしたものであり、
図中、１１，１２は発光素子２からの光を通過させて受
光素子４に導くために外装ケース６に形成されたスリッ
ト、Ｌは発光素子２と受光素子４とを結ぶ光軸である。

【０００４】可動切片１は、外装ケース６の上部に突設
された一対の軸受６ａ，６ｂに回転自在に支持された横
軸１５と、該横軸１５に一体的に形成され発光素子２か
ら受光素子４までの光路を遮断する遮光片１６とからな
り、遮光片１６は、通過路７上を横軸１５周りに振り子
のように移動する。

【０００５】そして、この傾き検知センサを暖房機器に
搭載した使用状態において、機器が傾いていない場合に
は、図１２（ａ）に示すように、外装ケース６は傾か
ず、重力方向に沿った自然な位置にある遮光片１６によ
って通過路７上の光路が遮断され、受光素子４に光が入
射せず受光されないようになっている。一方、機器が傾
いた場合には、図１２（ｂ）に示すように、外装ケース
６は傾くが、遮光片１６は重力方向に沿った自然な位置
に移動し、これによって遮光片１６が光路上から退いて
光路が確保され、受光素子４に光が入射して受光される
ようになっている。このような受光素子４の受光量の変
化によって、機器が傾いているか否かを検知している。
なお、傾いているか否かの検知とは、転倒したか否かの
検知も含む。

【０００６】この他に、外装ケースに内装されて対向配
置された受発光素子間に、鋼球を移動自在に収容し、外
装ケースが傾いたときに鋼球が移動して受光素子の受光
量を変化させることにより、機器が傾いているか否かを
検知する傾き検知センサがある。

【０００７】さらに、図１３，１４は、暖房機器に搭載
される一般的なスイッチ構造の傾き検知センサを示して
いる。この傾き検知センサは、電気接点２０ａ，２０ｂ
を有する一対の金属板２１ａ，２１ｂと、該金属板２１
ａ，２１ｂに当接離間して電気接点２０ａ，２０ｂをオ
ンオフする可動シャフト２２とが外装ケース２３に設け
られたものである。可動シャフト２２は、スプリング２
４により金属板２１ａから離間する方向（電気接点２０
ａ，２０ｂをオフする方向）に付勢され、外装ケース２
３から突出した一端が図１３の矢印方向に押し込まれる
と、他端が金属板２１ａに当接して電気接点２０ａ，２
０ｂをオンする構造となっている。

【０００８】そして、この傾き検知センサを暖房機器に
搭載した使用状態において、機器が傾いていない場合に
は、図１４（ａ）に示すように、可動シャフト２２の一
端が接地面（床面）に当接し、これにより可動シャフト
２２がスプリング２４の付勢力に抗して押し込まれて、
電気接点２０ａ，２０ｂがオンするようになっている。
一方、機器が傾いた場合には、図１４（ｂ）に示すよう
に、可動シャフト２２の一端が床面から離間し、これに
より可動シャフト２２がスプリング２４の付勢力によっ
て金属板２１ａから離間する方向に押し出されて、電気
接点２０ａ，２０ｂがオフするようになっている。この
ような電気接点２０ａ，２０ｂのオンオフによって、機
器が傾いているか否かを検知している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の可動切片１を用
いた傾き検知センサにおいては、外装ケース６が可動切
片１の遮光片１６の移動方向に傾いたときには、遮光片
１６が移動して傾きを検知することができるが、例えば
外装ケース６が遮光片１６の移動方向と直交する方向
（横軸方向）に傾いたときには、遮光片１６が移動せ
ず、検知できない恐れがあった。また、鋼球を用いた傾
き検知センサにおいても同様に、鋼球が移動する方向が
決まっているため、外装ケースが鋼球の移動方向と異な
る方向に傾いたときには、鋼球が移動せず、検知できな
い恐れがあった。

【００１０】また、スイッチ構造の傾き検知センサにお
いては、繰り返し使用の場合、電気接点２０ａ，２０ｂ
の酸化等によって接触抵抗が増大するとともに、接触不
良に伴う誤検知が発生する可能性がある。しかも、可動
シャフト２２を外装ケース２３から突出させておく必要
があるため、構造的に外装ケース２３の内部を完全に密
閉することが困難であり、外装ケース２３の内部に侵入
したごみや埃が電気接点２０ａ，２０ｂに付着する等し
て誤検知の原因になることがあった。

【００１１】さらに、これら上述のセンサにおいては、
単に機器が傾いたか否かを検知するだけで、その傾き角
および傾き方向まで検知することができなかった。

【００１２】本発明は、上記に鑑み、いかなる方向に傾
いても確実に傾きを検知することができ、また傾き角お
よび傾き方向まで検知することができる傾き検知装置の
提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、装置本体に、光学的に結合された発光素子および
受光素子と、装置本体がいかなる方向に傾いてもその方
向に従って移動する遮光体と、発光素子から受光素子ま
での光路上に形成され遮光体を収容する収容室とが設け
られたものである。

【００１４】具体的には、収容室は密閉された球状空間
とされ、遮光体は球状に形成されており、このため装置
本体が重力方向に対していかなる方向に傾いても、その
方向に従って遮光体が収容室の最も低い位置に移動する
ことになり、この遮光体の移動によって発光素子から受
光素子までの光路が形成されたり遮断されたりして、受
光素子の受光量が変化し、装置本体の傾き、延いては装
置が搭載された機器の傾きを検知することができる。

【００１５】また、装置本体の微小な傾きや振動に対す
る遮光体の移動を規制する移動規制手段を設けており、
この移動規制手段としては、遮光体の一部が嵌り込むよ
うな収納室の室壁に設けた孔や溝が考えられる。これに
より、装置本体が大きく傾くまでは、傾きを検知するこ
とはない。

【００１６】さらに、装置本体は、発光素子を内装した
遮光性を有する発光側ケースと、受光素子を内装した遮
光性を有する受光側ケースからなり、発光側ケースと受
光側ケースとが組み合わされて収容室が形成され、発光
側ケースおよび受光側ケースに発光素子から受光素子ま
での光路を確保する導光部が形成されたものである。こ
こで、例えば発光側ケースおよび受光側ケースに半球状
凹部を形成しておくと、発光側ケースと受光側ケースと
を組み合わせて半球状凹部を合わせることにより、密閉
された球状空間である収容室を簡単に形成することがで
きる。

【００１７】また、装置本体の傾き角および傾き方向を
検知するために複数の受光素子を設けている。装置本体
の傾きに応じた遮光体の移動により、各受光素子の受光
量が変化し、このときの各受光素子の出力の変化を算
出、演算することにより、遮光体がどの方向にどの程度
移動したかがわかり、これによって装置本体の傾き角お
よび傾き方向を検知する。

【００１８】他の課題解決手段は、遮光体の代わりに透
光体を使用し、透光体はその厚みに応じて光の透過量が
異なり、装置本体の傾きに応じて光路上における透光体
の厚みが変化して受光素子の受光量が変化するものであ
る。透光体としては、例えば透光性流体や透光性粒子を
用いる。装置本体が傾くと、透光体が例えば球状や半球
状空間である収容室を移動して光路上における厚みが変
化し、発光素子からの光の透過量の変化に伴って受光素
子の受光量が変化し、装置本体の傾き、延いては装置が
搭載された機器の傾きを検知することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（第一の実施形態）本発明の第一の実施形態における傾
き検知装置は、ストーブやファンヒータといった暖房機
器等に搭載されてその傾きを検知するためのものであっ
て、図１に示すように、発光素子３０を有する発光側透
光性樹脂体３１と受光素子３２を有する受光側透光性樹
脂体３３とが透光性を有する装置本体（外装ケース）３
４に内装されて、発光素子３０と受光素子３２とが対向
配置されて光学的に結合されている。そして、外装ケー
ス３４がいかなる方向に傾いてもその方向に従って移動
する遮光体３５と、発光素子３０から受光素子３２まで
の光路上に形成され遮光体３５を収容する収容室３６と
が外装ケース３４に設けられている。

【００２０】前記発光素子３０は、発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）とされ、搭載用発光側リードフレーム３７に銀ペ
ースト等の接着剤を用いてダイボンドされ、金線３８を
介して結線用発光側リードフレーム（図示しない）に電
気的に接続されている。そして、発光素子３０、各リー
ドフレームの端部、および金線３８を全て含めて透光性
樹脂（例えば、透光性エポキシ樹脂）によりモールドす
ることにより前記発光側透光性樹脂体３１が形成されて
いる。

【００２１】前記受光素子３２は、フォトダイオードと
され、搭載用受光側リードフレーム３９に銀ペースト等
の接着剤を用いてダイボンドされ、金線３８を介して結
線用受光側リードフレーム（図示しない）に電気的に接
続されている。そして、受光素子３２、各リードフレー
ムの端部、および金線３８を全て含めて透光性樹脂（例
えば、透光性エポキシ樹脂）によりモールドすることに
より前記受光側透光性樹脂体３３が形成されている。な
お、発光側および受光側の各リードフレームは、図示し
ないプリント配線基板に半田付け等により電気的に接続
される。

【００２２】前記外装ケース３４は、透光性樹脂にて形
成され発光側透光性樹脂体３１を収納する発光側ケース
５０と、同じく透光性樹脂にて形成され受光側透光性樹
脂体３３を収納する受光側ケース５１とからなり、発光
側ケース５０と受光側ケース５１とは係合手段５２によ
り互いに係合して組み合わされている。

【００２３】前記発光側ケース５０は、発光素子３０の
発光面と対向する側が略凸状に形成され、その中央に半
球状凹部５３が形成され、半球状凹部５３を挟んだ両端
に弾性変形可能な係合爪５４が形成されている。前記受
光側ケース５１は、受光素子３２の受光面と対向する側
が略凹状に形成され、その中央に半球状凹部５５が形成
され、半球状凹部５５を挟んだ両端に発光側の係合爪５
４と係合する弾性変形可能な係合爪５６が形成されてい
る。したがって、係合手段５２は、発光側の係合爪５４
および受光側の係合爪５６から構成されている。なお、
発光側ケース５０および受光側ケース５１は、それ自体
が発光素子３０からの光を受光素子３２に導く導光部と
して機能し、図示しないが、その外面は遮光性の部材で
覆われて外乱光の侵入を防止している。

【００２４】前記収容室３６は、係合手段５２により発
光側ケース５０と受光側ケース５１とを組み合わせるこ
とにより、発光側の半球状凹部５３と受光側の半球状凹
部５５とが合わさって形成された球状空間であり、発光
素子３０と受光素子３２を結ぶ光路の光軸Ｌが中央に位
置し、発光側ケース５０および受光側ケース５１の互い
の対向面が密着することにより密閉された状態となって
いる。

【００２５】前記遮光体３５は、金属または樹脂等の遮
光性を有する材料にて球状に形成されたものであり、そ
の直径が収容室３６の半径よりも小とされて、収容室３
６に移動自在に収容されている。なお、発光側の半球状
凹部５３または受光側の半球状凹部５５に遮光体３５を
入れておいてから、発光側ケース５０と受光側ケース５
１とを組み合わせることにより、遮光体３５を収容室３
６に収容させている。

【００２６】上記構成において、発光素子３０および受
光素子３２が上下方向に配されるように、すなわち発光
素子３０と受光素子３２とを結ぶ光軸Ｌが重力方向にな
るように傾き検知装置を機器に搭載する。このとき、傾
き検知装置側と機器側を電気的に接続しておく。この傾
き検知装置の使用状態において、機器が傾いていない場
合には、図１に示すように、外装ケース３４は傾かず、
遮光体３５は収納室３６の光路上の最も低い位置で安定
している。このとき、発光素子３０からの光は、発光側
透光性樹脂体３１、発光側ケース５０の順に透過して収
容室３６に到達するが、ここで遮光体３５により遮断さ
れて受光素子３２に入射せず受光されない。

【００２７】一方、機器が傾いた場合には、例えば図２
（ａ），（ｂ）に示すように、外装ケース３４は重力方
向に対して傾き、遮光体３５は収容室３６の最も低い位
置に移動する。また、球状空間である収納室３６に球状
の遮光体３５が収容されているので、図２（ａ），
（ｂ）に示すような左右の傾きに限らず、機器がいかな
る方向に傾いても、すなわち外装ケース３４が重力方向
に対していかなる方向に傾いても、遮光体３５は外装ケ
ース３４の傾く方向に従って収容室３６の最も低い位置
に移動する。外装ケース３４の傾き角が一定値以上にな
ると、遮光体３５が光路上から退いて光路が確保され
る。すなわち、発光素子３０からの光は、発光側透光性
樹脂体３１および発光側ケース５０の順に透過し、収容
室３６を通過して受光側ケース５１、受光側透光性樹脂
体３３の順に透過して受光素子３２に入射し受光され
る。

【００２８】このような外装ケース３４の傾きに応じた
受光素子３２の受光量の変化により、機器が傾いている
か否かを検知し、この検知結果に基づいて機器側のマイ
クロコンピュータによりヒータやファンといった機器の
各部材を制御する。

【００２９】このように、外装ケース３４が重力方向に
対していかなる方向に傾いても、遮光体３５は外装ケー
ス３４の傾く方向に従って移動するので、従来のように
外装ケース３４が傾く方向によっては検知できないとい
った不具合を解消し、信頼性の高い傾き検知装置を提供
できる。

【００３０】また、発光素子３０および受光素子３２を
用いて、受光素子３２の受光量の変化により傾きを検知
する非接触式の構造となっているので、従来のスイッチ
構造の傾き検知センサのような電気接点の接触不良に伴
う誤検知がない。

【００３１】さらに、遮光体３５が球状で、かつ収容室
３６が球状空間であるため、遮光体３５が外装ケース３
４の傾く方向に従って素早くしかも確実に移動し、高精
度な検知が可能となる。しかも、収容室３６が密閉され
ているので、収容室３６にごみや埃が侵入して光路を遮
断するといった不具合が生じず、より高精度な検知が可
能となる。また、密閉された収容室３６は、半球状凹部
５３が形成された発光側ケース５０と半球状凹部５５が
形成された受光側ケース５１とを組み合わせることによ
り、簡単に形成することができ、製造の簡略化および製
造コストの削減を図ることができる。

【００３２】（第二の実施形態）第二の実施形態におい
ては、図３に示すように、外装ケース６０が、遮光性樹
脂（例えば、遮光性エポキシ樹脂）にて形成された発光
側ケース６１および受光側ケース６２からなっている。
そして、発光側ケース６１および受光側ケース６２に、
発光素子３０から受光素子３２までの光路を確保する導
光部６３，６４が設けられている。

【００３３】発光側の導光部６３は、透光性樹脂（例え
ば、透光性エポキシ樹脂）にて形成され、光軸Ｌを中心
として発光側透光性樹脂体３１と収容室３６との間に配
されている。受光側の導光部６４は、透光性樹脂（例え
ば、透光性エポキシ樹脂）にて形成され、光軸Ｌを中心
として受光側透光性樹脂体３３と収容室３６との間に配
されている。これら導光部６３，６４は、発光側ケース
６１および受光側ケース６２を成形する際に、二色成形
方式等により一体的に成形されている。なお、その他の
構成および動作は第一の実施形態と同様であり、第一の
実施形態と同様の機能を有する部材については同符号を
付している。

【００３４】このように、発光素子３０から受光素子３
２までの光路を確保しつつ、発光側ケース６１および受
光側ケース６２を遮光性樹脂にて形成したため、ケース
全体を遮光する部材を必要とせずに外乱光の影響を受け
なくなり、高精度な検知が可能となる。

【００３５】（第三の実施形態）第三の実施形態におい
ては、図４に示すように、発光素子３０から受光素子３
２までの光路を確保する導光部が、発光側ケース６１お
よび受光側ケース６２に形成された貫通孔７０，７１と
されている。

【００３６】発光側の貫通孔７０は、光軸Ｌを中心とし
て発光側透光性樹脂体３１と収容室３６との間に形成さ
れている。受光側の貫通孔７１は、光軸Ｌを中心として
受光側透光性樹脂体３３と収容室３６との間に形成され
ている。

【００３７】また、これら貫通孔７０，７１の孔径は、
遮光体３５の直径よりも小とされ、遮光体３５の一部が
貫通孔７０，７１に嵌り込むようになっており、したが
って貫通孔７０，７１は、外装ケース６０の微小な傾き
や振動に対する遮光体３５の移動を規制する移動規制手
段として機能する。

【００３８】これにより、傾き検知装置の使用状態にお
いて、外装ケース６０が傾いていないときには、遮光体
３５の一部が収納室３６の最も低い位置にある貫通孔７
０に嵌り込み、機器の各部材の駆動等に伴う外装ケース
６０の微小な傾きや振動に対しては、遮光体３５が移動
せず光路は遮断されたままの状態となり、外装ケース６
０が大きく傾くと、遮光体３５が貫通孔７０から抜け出
して光路が形成され、このとき初めて傾いたことを検知
する。なお、その他の構成および動作は第二の実施形態
と同様であり、第二の実施形態と同様の機能を有する部
材については同符号を付している。

【００３９】このように、導光部を貫通孔７０，７１と
し、この貫通孔７０，７１を外装ケース６０の微小な傾
きや振動に対する遮光体３５の移動を規制する移動規制
手段として機能させているので、外装ケース６０が大き
く傾くまでは、傾きを検知することはなく、駆動時に振
動するような機器、あるいは微小な傾きは問題にしない
ような機器への搭載に際しては有効であり、傾き検知結
果に基づいて機器の各部材を制御するような場合おいて
の誤動作を防止できる。

【００４０】（第四の実施形態）第四の実施形態におい
ては、図５に示すように、外装ケース６０の傾き角およ
び傾き方向を検知するために複数の受光素子が設けられ
ている。すなわち、受光素子として四分割フォトダイオ
ード８０ａ〜８０ｄが使用されている。このフォトダイ
オード８０ａ〜８０ｄは、図６に示すように、各受光面
が三角形状とされ、これらが組み合わされて全体で正方
形状の受光面を構成している。また、各フォトダイオー
ド８０ａ〜８０ｄは、金線３８を介して夫々結線用リー
ドフレーム８１ａ〜８１ｄに電気的に接続されている。

【００４１】さらに、発光素子３０からフォトダイオー
ド８０ａ〜８０ｄまでの光路を確保するための貫通孔７
０，７１は、フォトダイオード８０ａ〜８０ｄの全体の
受光面と同等の大きさとされ、発光素子３０からの光が
各フォトダイオード８０ａ〜８０ｄの受光面全体に入射
可能となっている。

【００４２】また、発光側ケース６１の半球状凹部５３
および受光側ケース６２の半球状凹部５５には、透光性
樹脂（例えば、透光性エポキシ樹脂）にて形成されたド
ーム状透光性樹脂体８５，８６が夫々嵌め込まれてお
り、発光側ケース６１と受光側ケース６２とを組み合わ
せることにより、発光側のドーム状透光性樹脂体８５と
受光側のドーム状透光性樹脂体８６とが合わさって収納
室３６が形成されている。このドーム状透光性樹脂体８
５，８６により、遮光体３５よりも大きな貫通孔７０，
７１に遮光体３５が嵌り込んで出なくなるといったこと
がなく、また収納室３６を通過する発光素子３０からの
光を集光することができる。なお、発光側透光性樹脂体
３１には、発光素子３０からの光を集光（平行光化）す
る凸レンズ８７が形成されている。

【００４３】これにより、傾き検知装置の使用状態にお
いて、外装ケース６０が傾いていないときには、遮光体
３５が収納室３６の光路上の最も低い位置で安定してい
る。このとき、発光素子３０からの光は、発光側透光性
樹脂体３１の凸レンズ８７で平行光化されて貫通孔７０
を通り、発光側のドーム状透光性樹脂体８５を透過する
際にやや集光されて収容室３６に到達し、ここで遮光体
３５により一部が遮断される。その他の光は、収容室３
６を通過し、受光側のドーム状透光性樹脂体８６を透過
する際にやや拡散し、貫通孔７１を通ってフォトダイオ
ード８０ａ〜８０ｄの図７の斜線部に示す位置に入射し
受光される。そして、各フォトダイオード８０ａ〜８０
ｄの受光量は均一となる。

【００４４】このとき、Ｘ軸方向のフォトダイオード８
０ａの出力Ｐｄ１とフォトダイオード８０ｃの出力Ｐｄ
３を取り出し、これらの出力比ｋｘを算出すると、ｋｘ
＝Ｐｄ１／（Ｐｄ１＋Ｐｄ３）＝０．５となる。また、
Ｙ軸方向のフォトダイオード８０ｂの出力Ｐｄ２とフォ
トダイオード８０ｄの出力Ｐｄ４を取り出し、これらの
出力比ｋｙを算出すると、ｋｙ＝Ｐｄ２／（Ｐｄ２＋Ｐ
ｄ４）＝０．５となる。

【００４５】そして、外装ケース６０が傾いて遮光体３
５が移動すると、各フォトダイオード８０ａ〜８０ｄへ
の光の入射面積が変化し、これによって各フォトダイオ
ード８０ａ〜８０ｄの受光量が変化すなわち出力Ｐｄ１
〜Ｐｄ４が変化する。図８（ａ）は、遮光体３５の±Ｘ
軸方向への移動に対するフォトダイオード８０ａ，８０
ｃの受光量の変化を示しており、図８（ｂ）は、遮光体
３５の±Ｙ軸方向への移動に対するフォトダイオード８
０ｂ，８０ｄの受光量の変化を示している。

【００４６】例えば、遮光体３５が＋Ｘ軸方向に移動す
ると、フォトダイオード８０ａの受光量は減少し、フォ
トダイオード８０ｃの受光量は増加する。したがって、
出力Ｐｄ１は減少し、出力Ｐｄ３は増加するので、出力
比ｋｘは０．５以下となる。同様に、遮光体３５が＋Ｙ
軸方向に移動すると、フォトダイオード８０ｂの受光量
は減少し、フォトダイオード８０ｄの受光量は増加す
る。したがって、出力Ｐｄ２は減少し、出力Ｐｄ４は増
加するので、出力比ｋｙは０．５以下となる。これとは
逆に、遮光体３５が−Ｘ軸方向あるいは−Ｙ軸方向に移
動すると、出力比ｋｘや出力比ｋｙは０．５以上とな
る。このように得られた出力比ｋｘ，ｋｙを演算するこ
とにより、遮光体３５がどの方向にどの程度移動したか
がわかり、これによって外装ケース６０の傾き角および
傾き方向を検知することができる。なお、出力比ｋｘ，
ｋｙの算出や演算は、機器側のマイクロコンピュータに
おいて行われている。その他の構成および動作は第三の
実施形態と同様であり、第三の実施形態と同様の機能を
有する部材については同符号を付している。

【００４７】このように、受光素子として四分割フォト
ダイオード８０ａ〜８０ｄを使用し、単に外装ケース６
０が傾いているか否かだけでなく、外装ケース６０の傾
き角および傾き方向まで検知することができるので、傾
き検知装置としての機能を向上することができ、しかも
安価に達成できる。

【００４８】（第五の実施形態）第五の実施形態におい
ては、図９に示すように、遮光体３５の代わりに透光体
９０が用いられ、収容室９１が半球状空間とされてい
る。前記透光体９０は、その厚み（高さ）に応じて光の
透過量が異なる透光性流体からなり、前記収容室９１
は、発光側の半球状凹部５３と受光側ケース６２の受光
素子３２の受光面と対向する面とが合わさって形成され
ている。なお、発光側ケース６１と受光側ケース６２と
の間は、透光性流体９０が収容室９１から漏れないよう
にシールされている。

【００４９】これにより、傾き検知装置の使用状態にお
いて、外装ケース６０が傾いていないときには、透光性
流体９０が収納室９１の最も低い位置で安定している。
このとき、光路上における透光性流体９０の厚みが大と
なり、発光素子３０からの光は透光性流体９０を透過す
る際にかなり減衰され、その透過量は小となって受光素
子３２に入射して受光される。したがって、外装ケース
６０が傾いていないときには、受光素子３２の受光量は
小さくなる。

【００５０】一方、外装ケース６０が傾くと、透光性流
体９０が移動して光路上から退くか、もしくは光路上に
おける透光性流体９０の厚みが小となり、発光素子３０
からの光はほとんど減衰されずに受光素子３２に入射し
て受光される。したがって、外装ケース６０が傾いたと
きには、受光素子３２の受光量は大きくなる。このよう
な外装ケース６０の傾きに応じた受光素子３２における
受光量の変化により、機器が傾いているか否かを検知す
ることができる。なお、その他の構成および動作は第二
の実施形態と同様であり、第二の実施形態と同様の機能
を有する部材については同符号を付している。

【００５１】このように、遮光体３５の代わりに透光体
９０を用いても傾きを検知することができる。また、収
容室９１を半球状空間とすることにより、発光側ケース
６１または受光側ケース６２のどちらか一方の半球状凹
部をなくすことができ、装置の小型化を図ることができ
る。

【００５２】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。例え
ば、第一ないし第四の実施形態において、楕球状や多面
体状の遮光体を使用してもよく、収容室を半球状空間、
楕球状空間あるいは多面体状空間としてもよい。また、
機器に傾き検知装置を搭載する際、発光素子と受光素子
とが水平方向に対向するように配置してもよい。この場
合、外装ケースが傾いていないときには、発光素子から
受光素子までの光路が遮光体に遮断されることなく形成
され、外装ケースが傾くと、光路が遮光体によって遮断
されることになる。

【００５３】また、第一の実施形態において、発光素
子、受光素子を透光性樹脂にてモールドすることによ
り、発光側ケースおよび受光側ケースを直接形成して、
発光側透光性樹脂体および受光側透光性樹脂体を廃止し
てもよい。

【００５４】さらに、第三の実施形態における移動規制
手段としては、光路を確保するための貫通孔に限らず、
収容室の室壁に形成した遮光体の一部が嵌り込む溝であ
ってもよい。したがって、第一、第二または第四の実施
形態に移動規制手段を適用してもよい。

【００５５】さらにまた、第四の実施形態において、受
光素子の数は四個（四分割フォトダイオード）に限ら
ず、三個以上であればよい。また、ドーム状透光性樹脂
体を廃止して、収納室周辺の構造を第二の実施形態のよ
うにしてもよい。さらに、発光素子からの光を集光せず
にそのまま受光素子に到達する（発光素子からの光が平
行光とならずに拡散する）ようにすれば、外装ケースが
傾いていないときには、遮光体が発光素子に近い位置に
あり、受光素子の受光面全体における光の入射面積が小
となってトータルの受光量が小さく、外装ケースが逆さ
まの状態（上下方向に１８０度回転した状態）になった
ときには、遮光体が受光素子に近い位置にあり、受光素
子の受光面全体における光の入射面積が大となってトー
タルの受光量が大きくなるので、三次元での傾き検知が
可能となる。

【００５６】また、第五の実施形態において、透光体を
透光性小粒子としてもよく、収容室を球状空間としても
よい。

【００５７】さらに、第一〜第五の実施形態において、
受光素子はフォトダイオードに限定されるものではな
く、例えばフォトトランジスタでもよい。また、フォト
ダイオードに増幅回路や波形整形回路を組み込んだフォ
トＩＣ等でもよい。また、第四の実施形態において、四
分割フォトダイオードに、増幅回路、演算回路を組み込
んだフォトＩＣを使用して、傾きの方向や傾きの量（角
度）をアナログまたはデジタル出力とすることもでき
る。

【００５８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、装置本体がいかなる方向に傾いても、遮光体
は装置本体の傾く方向に従って移動するので、従来のよ
うに装置本体が傾く方向によっては検知できないといっ
た不具合を解消し、信頼性の高い傾き検知装置を提供で
きる。

【００５９】また、発光素子および受光素子を用いて、
受光素子の受光量の変化により傾きを検知する非接触式
の構造となっているので、従来のスイッチ構造の傾き検
知センサのような電気接点の接触不良に伴う誤検知がな
い。

【００６０】遮光体が球状で、かつ収容室が球状空間で
あるため、遮光体が装置本体の傾く方向に従って素早く
しかも確実に移動し、高精度な検知が可能となる。しか
も、収容室が密閉されているので、収容室にごみや埃が
侵入して光路を遮断するといった不具合が生じず、より
高精度な検知が可能となる。

【００６１】移動規制手段により装置本体が大きく傾く
までは傾きを検知することはなく、駆動時に振動するよ
うな機器、あるいは微小な傾きは問題にしないような機
器への搭載に際しては有効であり、傾き検知結果に基づ
いて機器の各部材を制御するような場合おいての誤動作
を防止できる。

【００６２】発光素子から受光素子までの光路を確保し
つつ、装置本体を遮光性を有する発光側ケースおよび受
光側ケースで構成したため、外乱光の影響を受けなくな
り、高精度な検知が可能となる。また、収容室は発光側
ケースと受光側ケースとを組み合わせることにより形成
されているので、収容室を簡単に形成することができ、
製造の簡略化および製造コストの削減を図ることができ
る。

【００６３】複数の受光素子を設けることによって、単
に装置本体が傾いているか否かだけでなく、装置本体の
傾き角および傾き方向まで検知することができるので、
傾き検知装置としての機能を向上することができ、しか
も安価に達成できる。

【００６４】遮光体の代わりに透光体を用いても傾きを
検知することができ、傾き検知装置の多様化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態における傾き検知装置
の縦断面図

【図２】（ａ）は左方向に傾いたときの傾き検知装置の
縦断面図、（ｂ）は右方向に傾いたときの傾き検知装置
の縦断面図

【図３】第二の実施形態における傾き検知装置の縦断面
図

【図４】第三の実施形態における傾き検知装置の縦断面
図

【図５】第四の実施形態における傾き検知装置の縦断面
図

【図６】受光側透光性樹脂体の底面図

【図７】四分割フォトダイオードの受光面における光の
入射位置を示す図

【図８】（ａ）は遮光体のＸ軸方向への移動に対するフ
ォトダイオードの受光量の変化を示す図、（ｂ）は遮光
体のＹ軸方向への移動に対するフォトダイオードの受光
量の変化を示す図

【図９】第五の実施形態における傾き検知装置の縦断面
図

【図１０】従来の傾き検知センサの斜視図

【図１１】傾き検知センサの正面断面図

【図１２】（ａ）傾いていないときの傾き検知センサの
側断面図、（ｂ）傾いたときの傾き検知センサの側断面
図

【図１３】他の従来の傾き検知センサの断面図

【図１４】（ａ）傾き検知センサを搭載した機器が傾い
ていないときの状態を示す図、（ｂ）傾き検知センサを
搭載した機器が傾いたときの状態を示す図

【符号の説明】

３０ 発光素子 ３２ 受光素子 ３４，６０ 装置本体 ３５ 遮光体 ３６，９１ 収容室 ５０，６１ 発光側ケース ５１，６２ 受光側ケース ６３，６４，７０，７１ 導光部 ８０ａ〜８０ｄ 四分割フォトダイオード ９０ 透光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−258337（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−280828（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−301525（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−216514（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−43713（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−36013（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−84967（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 9/00 G01P 15/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置本体に、光学的に結合された発光素
   子および受光素子と、前記装置本体がいかなる方向に傾
   いてもその方向に従って移動する球状の遮光体と、前記
   発光素子から受光素子までの光路上に形成され前記遮光
   体を収容する収容室とが設けられ、前記装置本体は、前
   記発光素子を内装した樹脂製発光側ケースと前記受光素
   子を内装した樹脂製受光側ケースとからなり、前記発光
   側ケースに、半球状凹部と係合爪とが形成され、前記受
   光側ケースに、半球状凹部と係合爪とが形成され、前記
   発光側ケースと受光側ケースとは前記係合爪により互い
   に係合して組み合わせられ、前記収容室は、前記発光側
   ケースの半球状凹部と前記受光側ケースの半球状凹部と
   が合わさって形成された球状の密閉空間とされ、前記発
   光側ケースおよび受光側ケースが遮光性樹脂から形成さ
   れ、前記発光側ケースおよび受光側ケースに、前記発光
   素子から受光素子までの光路を確保する透光性樹脂から
   なる導光部が形成されたことを特徴とする傾き検知装
   置。
2. 【請求項２】 装置本体の微小な傾きや振動に対する遮
   光体の移動を規制する移動規制手段が設けられたことを
   特徴とする請求項１記載の傾き検知装置。