JP3649665B2 - 光傾斜センサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子カメラ、ロボット等の各種機器に搭載され、その機器の傾斜状態を検出する光傾斜センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の球体を使用した光傾斜センサとしては、たとえば特開平１１−１４３５０号公報などが開示されている。図７は従来の光傾斜センサ７１の構成を簡略化して示す平面図であり、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ切断面線からみた断面図であり、図９は図７のＩＸ−ＩＸ切断面線からみた断面図である。
【０００３】
この先行技術は、単一の発光素子７２からなる発光部７３と、発光部７３からの拡散光を受光する２つの受光面７４ａ，７４ｂを有する受光素子７４からなる受光部７５と、発光部７３と受光部７５とを収納保持し予め定める角度をなす２つの傾斜面７６，７７を有する支持体７８と、支持体７８に装着される蓋体７９と、支持体７８の有する２つの傾斜面７６，７７を自在に移動する被検出体である球体８０とを含む。従来の球体８０は、素材が鉄からなり、寸法が直径：１．０〜１．２ｍｍであり、表面には粗面化処理が施されている。
【０００４】
先行技術の光傾斜センサ７１は、支持体７８が非傾斜状態で正立しているとき、発光部７３からの拡散光を、２つの受光面７４ａ，７４ｂによって受光し、支持体７８が右または左に傾斜された状態にあるとき、球体８０が支持体７８の傾斜方向の傾斜面端部に移動し、２つの受光面７４ａ，７４ｂのいずれか一方が遮光され、他方が受光する構成である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この先行技術の光傾斜センサ７１には、以下の問題がある。支持体７８は、予め定める角度をなす２つの傾斜面７６，７７を有するのみであり、蓋体７９の球体８０を臨む面は、平面で構成される。したがって、支持体７８が非傾斜状態である正立状態にあるとき、球体８０は、２つの傾斜面７６，７７の中間にあって、２つの受光面７４ａ，７４ｂはともに発光部７３からの拡散光を受光する。また、支持体７８が右または左に傾斜したとき、球体８０は２つの傾斜面７６，７７のいずれか一方の端部に移動して、２つの受光面７４ａ，７４ｂのいずれか一方を遮光し、他方は発光部７３からの拡散光を受光する。このように、光傾斜センサ７１は、支持体７８が非傾斜である正立状態と、支持体７８が右または左に傾斜した状態の３つの状態を検出することができるのみであり、支持体７８が倒立した状態を検出することはできない。
【０００６】
また、支持体７８が正立している状態で、２つの受光面７４ａ，７４ｂが発光部７３からの拡散光を受光するので、光傾斜センサ７１が正立状態で使用されることが多い機器に搭載されている場合、受光部７５に光が入射し、受光部７５に電流の流れる状態が長時間継続されて電力を多く消費することとなっていた。
【０００７】
さらに、従来の光傾斜センサ７１に使用されている球体８０は、質量が小さいので、光傾斜センサ７１を傾斜したとき、静電気によって球体８０が支持体７８に接したまま動かないことが生じる場合もあった。したがって、光傾斜センサ７１が傾斜したとき球体８０が始動しやすいように、製造コストが増すにもかかわらず球体８０と支持体７８との接触面積を小さくするために、球体８０の表面に粗面化処理を施していたけれども、球体８０が始動する光傾斜センサ７１の傾斜角度は必ずしも一定せずばらつきが大きかった。
【０００８】
本発明の目的は、正立、右傾斜、左傾斜および倒立の４状態の検出を可能とし、電力の消費量を少なくすることができ、被検出体が始動する傾斜角度のばらつきの小さい光傾斜センサを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、物体の水平面に対する傾斜状態を検出する光傾斜センサであって、
発光素子からなる発光部と、
２つの受光面を有する受光素子からなる受光部と、
発光部から受光部に向う光経路を遮断／開放して、受光部の受光状態を調整する移動可能な球状の被検出体と、
発光部、受光部および被検出体を収納し、正立状態において水平面に対して平行な面、垂直な面および傾斜した面からなる内周面を有する支持体と、
支持体に装着され支持体の正立状態において水平面に対して平行な面および傾斜した面からなる内周面を有する蓋体とを含み、
支持体と蓋体とによって形成される収納空間内に被検出体を移動可能に収納し、収納空間内の被検出体の移動経路に沿う位置に応じて、
支持体の正立状態と、
支持体の右傾斜状態と、
支持体の左傾斜状態と、
支持体の倒立状態とを区別して検出できるように光経路および被検出体の移動経路を形成し、
支持体および蓋体は、互いに隣り合う傾斜面の間に傾斜面に連なって形成される面であって正立状態で水平面に対して平行な面または垂直な面からなる保持面を有し、
球状の被検出体は、傾斜面に接する第１接点と、前記保持面と接する第２接点との２つの接点において、収納空間を形成する支持体および蓋体の内周面と接することを特徴とする光傾斜センサである。
【００１０】
本発明に従えば、光傾斜センサは、正立、右傾斜、左傾斜および倒立の４つの状態を検出することができる。したがって、正立、右傾斜および左傾斜の３つの状態しか検出できない従来の光傾斜センサでは、４つの状態を検出するためには、相対的に９０度回転させて２個を機器に搭載しなければならなかったけれども、４つの状態を検出することができる光傾斜センサでは、１個を機器に搭載するだけでよい。このことによって、製造コストを低減できるとともに、機器の搭載空間を小さくして機器の小型化に寄与することができる。さらに、球状の被検出体が、傾斜面に接する第１接点と、傾斜面の間に形成される保持面に接する第２接点との２つの接点において、収納空間を形成する支持体および蓋体の内周面と接するように構成されるので、光傾斜センサが傾斜するとき、被検出体が円滑に始動し、被検出体が始動する光傾斜センサの傾斜角度のばらつきを小さくすることができる。
【００１１】
また本発明は、前記支持体の正立状態においては、発光部から２つの受光面に向う光経路がともに被検出体によって遮断され、
前記支持体の右または左傾斜状態においては、発光部から２つの受光面に向う光経路のいずれか一方が被検出体によって遮断され、
前記支持体の倒立状態においては、発光部から２つの受光面に向う光経路がともに開放されるように光経路および被検出体の移動経路を形成することを特徴とする光傾斜センサである。
【００１２】
本発明に従えば、支持体の正立状態において、発光部から２つの受光面に向う光経路がともに遮断されるので、光傾斜センサが正立状態で長時間保持して使用される機器に用いられた場合、受光素子に電流の流れない時間が長くなり、消費電力を低減することができる。
【００１３】
また本発明は、前記支持体の正立状態においては、発光部から２つの受光面に向う光経路がともに開放され、
前記支持体の右または左傾斜状態においては、発光部から２つの受光面に向う光経路のいずれか一方が被検出体によって遮断され、
前記支持体の倒立状態においては、発光部から２つの受光面に向う光経路がともに被検出体によって遮断されるように光経路および被検出体の移動経路を形成することを特徴とする光傾斜センサである。
【００１４】
本発明に従えば、支持体の倒立状態において、発光部から２つの受光面に向う光経路がともに遮断されるので、光傾斜センサが倒立状態で長時間保持して使用される機器に用いられた場合、受光素子に電流の流れない時間が長くなり、消費電力を低減することができる。
【００１５】
また本発明は、前記球状の被検出体は、
比重が７以上であり、かつ直径が１．２〜３．０ｍｍであることを特徴とする光傾斜センサである。
【００１７】
本発明に従えば、被検出体は、比重が７以上であり、かつ直径が１．２〜３．０ｍｍの球体である。このことによって、被検出体は適当な質量を与えられるので、被検出体が静電気によって始動を阻止されることがなくなり、また被検出体が始動する光傾斜センサの傾斜角度のばらつきを小さくすることができる。さらに、被検出体の質量が適正範囲に定められることによって、予め定める値よりも小さい表面粗さを有する被検出体であってもそのまま使用することが可能となり、被検出体を始動しやすくするために、被検出体の表面に粗面化処理を施す必要がなくなるので、製造コストを低減することができる。
【００１８】
また本発明は、支持体および蓋体は、
前記傾斜面を合わせて４面有し、支持体の正立状態において、水平面に対して平行な面と傾斜面とのなす角度、および水平面に対して垂直な面と傾斜面とのなす角度がほぼ４５度であることを特徴とする光傾斜センサである。
【００１９】
本発明に従えば、支持体および蓋体は傾斜面を合わせて４面有し、支持体の正立状態において、水平面に対して平行な面と傾斜面とのなす角度、および水平面に対して垂直な面と傾斜面とのなす角度がほぼ４５度に設定されるので、収納空間を形成する支持体と蓋体との内周面の全周である３６０度を９０度ずつ４等分した正立、右傾斜、左傾斜および倒立の４つの状態を検出することができる。
【００２１】
また本発明は、前記第１接点と被検出体中心とを結ぶ第１軸線と、
前記第２接点と被検出体中心とを結ぶ第２軸線とのなす角度がほぼ４５度であることを特徴とする光傾斜センサである。
【００２２】
本発明に従えば、被検出体が接する第１および第２接点と被検出体中心とをそれぞれ結ぶ軸線のなす角度が、鋭角であるほぼ４５度に設定されるので、光傾斜センサが傾斜するとき、被検出体が円滑に始動し、被検出体が始動する光傾斜センサの傾斜角度のばらつきを小さくすることができる。
【００２３】
また本発明は、前記２つの受光面の間隔は、
０．５〜１．５ｍｍに設定されることを特徴とする光傾斜センサである。
【００２４】
本発明に従えば、２つの受光面の間隔が０．５〜１．５ｍｍに設定されるので、発光素子から２つの受光面に向う光経路を遮断する被検出体の大きさは、前記０．５〜１．５ｍｍに対応した光経路遮断に適した範囲に設定される。このことによって、被検出体が大きくなり過ぎることがないので、被検出体を収納する光傾斜センサを小型化することができる。また、被検出体が小さくなり過ぎて質量が小さくなることがないので、被検出体が静電気によって始動しにくくなることがなく、被検出体が始動する光傾斜センサの傾斜角度のばらつきを小さくすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である光傾斜センサ１の構成を簡略化して示す平面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ切断面線からみた断面図であり、図３は図１に示す光傾斜センサ１の構成を簡略化して示す分解斜視図である。
【００２６】
光傾斜センサ１は、内部に収納空間２が形成され、軸線３に関して線対称な内周面を有するケーシング４と、収納空間２内に収納され、前記軸線３まわりにケーシング４の内周面に沿ってころがって移動する被検出体５と、被検出体５の収納空間２内における位置を検出する検出手段６とを含む。
【００２７】
検出手段６は、前記軸線３に垂直な一方の対向面７に臨んで前記軸線３上に光軸を有する発光素子８と、他方の対向面９に臨んで前記軸線３を含む第１仮想平面１０に関して左右対称に配置され、第１仮想平面１０に垂直であって、かつ前記軸線３を含む第２仮想平面１１から光傾斜センサ１の正立状態で下方にずれて配置される２つの第１および第２受光面１２，１３を有する受光素子４５とを含む。
【００２８】
発光素子８は、単一であり、リードフレーム１４の発光素子搭載部１５に搭載され、たとえば金線からなるボンディングワイヤ１６によって内部結線された後、エポキシ樹脂によって封止されて発光部１７が形成される。
【００２９】
２つの第１および第２受光面１２，１３を有する受光素子４５は、リードフレーム１４の受光素子搭載部１８に搭載され、ボンディングワイヤ１６によって内部結線された後、エポキシ樹脂によって封止されて受光部１９が形成される。第１受光面１２と第２受光面１３との図心間隔Ｄ１は、０．５〜１．５ｍｍに設定される。
【００３０】
被検出体５は、比重が７以上、直径が１．２〜３．０ｍｍの球体であり、たとえばステンレス鋼球などが適している。被検出体５の表面は、粗面化処理等の表面処理が施されておらず、たとえばベアリング用のステンレス鋼球の受け入れままのように小さい表面粗さを有する。被検出体５は、比重が７以上であって、直径が１．２〜３．０ｍｍの範囲に選定されることによって、適当な質量を与えられるので、表面に粗面化処理を施さなくても、静電気によって始動を阻止されることがなくなり、また被検出体５が始動する光傾斜センサ１の傾斜角度のばらつきを小さくすることができる。さらに、被検出体５の表面に粗面化処理を施す必要がないので、製造コストを低減することができる。
【００３１】
また、前述のように第１受光面１２と第２受光面１３との図心間隔Ｄ１は、０．５〜１．５ｍｍに設定され、発光素子８から第１および第２受光面１２，１３に向う光経路を遮断する被検出体５の大きさは、図心間隔Ｄ１に対応し、光経路遮断に適した直径が選定される。このことによって、被検出体５が大きくなり過ぎることがないので、被検出体５を収納する光傾斜センサ１を小型化することができる。また、被検出体５が小さくなり過ぎて質量が小さくなることがないので、被検出体５が静電気によって始動しにくくなることがなく、被検出体５が始動する光傾斜センサ１の傾斜角度のばらつきを小さくすることができる。
【００３２】
ケーシング４は、支持体２０と、蓋体２１とを含む。支持体２０は、発光部１７および受光部１９を予め定める間隔で並置し、たとえばポリフェニレンサルファイドなどの熱可塑性樹脂を用いて射出成形によって一体成形される。支持体２０の発光部側窓部２２と受光部側窓部２３とは、射出成形されるとき、射出成形の金型に密着させておき、熱可塑性樹脂によって覆われないようにしているので、発光部１７から受光部１９に向う光経路が熱可塑性樹脂によって遮断されることがない。
【００３３】
支持体２０は、発光部１７を収納する第１支持部３６と、受光部１９を収納する第２支持部３７と、第１および第２支持部３６，３７の間に連なって形成され、第１および第２支持部３６，３７とともに被検出体５を収納する第３支持部３８とを含む。第３支持部３８は、正立状態において水平面に対して平行な第１平行面２４、垂直な第１および第２垂直面２５，２６および傾斜した第１および第２傾斜面２７，２８からなる内周面を有する。
【００３４】
蓋体２１は、逆Ｕ字状の形状を有し、弾性を有する合成樹脂製である。蓋体２１は、支持体２０に装着され、支持体２０の正立状態において水平面に対して平行な第２平行面２９および傾斜した第３および第４傾斜面３０，３１からなる内周面を有する。蓋体２１は、上蓋部３９と、上蓋部３９の両端部において上蓋部３９に連なり垂直に延びる第１および第２脚部４０，４１とを含む。第１および第２脚部４０，４１の先端には、第１および第２係止片３２，３３がそれぞれ形成され、蓋体２１が支持体２０に装着されるとき、第１および第２脚部４０，４１は弾性変形して広がる。さらに蓋体２１を支持体２０に向って移動することによって、第１係止片３２が支持体２０の第１保持部３４に係止され、第２係止片３３が支持体２０の第２保持部３５に係止されて、蓋体２１の支持体２０への装着が完了する。支持体２０に装着された蓋体２１は、容易に外れることがないので、光傾斜センサ１が傾斜しても、ケーシング４の収納空間２から被検出体５が飛び出すことがない。
【００３５】
支持体２０と蓋体２１とによって形成される収納空間２の内周面は、軸線３に垂直な仮想平面内で８角形であり、この８角形は、軸線３に関して線対称であり、かつ軸線３を通る一平面に対して面対称である。軸線３に垂直な仮想平面内で８角形の各辺を形成するのは、第１〜第４傾斜面２７，２８，３０，３１と、第１および第２平行面２４，２９と、第１および第２垂直面２５，２６とである。８角形において隣接する辺、たとえば第１平行面２４と第１傾斜面２７とは、長さが異なり、第１傾斜面２７の方が、第１平行面２４よりも長い。すなわち、第１〜第４傾斜面２７，２８，３０，３１と、第１および第２平行面２４，２９または第１および第２垂直面２５，２６とを比較すると、第１〜第４傾斜面２７，２８，３０，３１の方が長い。
【００３６】
光傾斜センサ１が傾斜状態にあるとき、ケーシング４の内周面の短辺である第１および第２平行面２４，２９と第１および第２垂直面２５，２６とにおいて、被検出体５が安定に保持され、保持された位置が検出手段６によって検出されるので、被検出体５が安定する位置における４つの傾斜状態を検出することができる。ここで、第１〜第４傾斜面２７，２８，３０，３１と第１および第２平行面２４，２９とのなす角度、また第１〜第４傾斜面２７，２８，３０，３１と第１および第２垂直面２５，２６とのなす角度、すなわち具体的に１例を示すと図２において、第１平行面２４と第２傾斜面２８とのなす角度αは、ほぼ４５度に設定されているので、収納空間２を形成する支持体２０と蓋体２１との内周面の全周である３６０度を４等分した、正立、右傾斜、左傾斜および倒立の４つの状態を検出することができる。
【００３７】
前記８角形の短辺を形成する第１および第２平行面２４，２９と、第１および第２垂直面２５，２６とは、光傾斜センサ１が、正立、右傾斜、左傾斜および倒立の各状態にあるとき、被検出体５を安定に保持する保持面として機能する。図４は、光傾斜センサ１が正立状態にあるとき、被検出体５がケーシング４の内周面において保持されている状態を示す図である。図４（ａ）は被検出体５が保持面である第１平行面２４と第２傾斜面２８とに接して保持されている状態を示し、図４（ｂ）は被検出体５０が第１傾斜面２７と第２傾斜面２８とに接して保持されている状態を示す。
【００３８】
本実施の形態では、被検出体５の大きさは以下の要件を満足するように設定される。光傾斜センサ１が正立状態にある場合を例示し、他の傾斜状態は正立状態と同一であるので説明を省略する。被検出体５は、第２傾斜面２８に接する第１接点５１と、保持面である第１平行面２４と接する第２接点５２との２つの接点においてケーシング４の内周面と接し、被検出体５と第１傾斜面２７との間には、間隙５３が形成される。また、第１接点５１と被検出体５中心とを結ぶ第１軸線５４と、第２接点５２と被検出体５中心とを結ぶ第２軸線５５とのなす角度θ１は、たとえば鋭角であるほぼ４５度である。
【００３９】
一方図４（ｂ）は、設定されることがない被検出体５０の大きさを説明するものである。被検出体５０は、図４（ｂ）に示すような大きさに設定されることがない。すなわち、被検出体５０は、第１および第２傾斜面２７，２８と、第３および第４接点５６，５７においてそれぞれ接し、第３および第４接点５６，５７と被検出体５０中心とをそれぞれ結ぶ第３および第４軸線５８，５９がなす角度θ２は、たとえば９０度となる。すなわち、図４（ｂ）に示す被検出体５０の直径は、前記被検出体５の直径よりも大きく、ケーシング４の内周面と接して形成される角度θ２は広角度であり、被検出体５０は安定して保持されるので、光傾斜センサが傾斜したときに始動しにくいという問題がある。
【００４０】
被検出体５の大きさが、前述のように図４（ｂ）ではなく、図４（ａ）に示す大きさに設定されることによって、光傾斜センサ１が傾斜するとき、前記角度θ１が鋭角であり、また間隙５３が存在するので、被検出体５は円滑に始動することができ、被検出体５が始動する光傾斜センサ１の傾斜角度のばらつきを小さくすることができる。
【００４１】
次に本実施の形態の光傾斜センサ１による傾斜状態の検出について説明する。図５は、光傾斜センサ１の正立、左傾斜、倒立および右傾斜の４つの状態における、発光素子８から第１および第２受光面１２，１３へ向う光経路の遮断／開放の状態を示す図である。傾斜角度が零度である正立状態から、前述の図２の紙面に向って左側の方向に９０度傾斜した左傾斜状態、１８０度傾斜した倒立状態および２７０度傾斜した右傾斜状態の順に、光傾斜センサ１の傾斜状態が変化したとき、光傾斜センサ１の傾斜状態の変化にともなってケーシング４の内周面を移動し保持される位置が変化する被検出体５によって、発光素子８から第１および第２受光面１２，１３に向う光経路は、遮断と開放とに状態が変化する。
【００４２】
光傾斜センサ１が正立、左傾斜、倒立および右傾斜の各状態にあるときの第１および第２受光面１２，１３の受光状態について、発光素子８からの光経路が開放されて受光面が受光状態にあるときをＯＮで表し、光経路が遮断されて受光面が受光状態にないときをＯＦＦで表す。結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】

【００４４】
光傾斜センサ１が正立状態では、被検出体５は保持面である第１平行面２４に保持される位置にあり、被検出体５が発光素子８から第１および第２受光面１２，１３に向う光経路をともに遮断するので、光傾斜センサ１の傾斜角度が零度を中心としてプラス４５度およびマイナス４５度の範囲では、第１および第２受光面１２，１３はともにＯＦＦである。
【００４５】
光傾斜センサ１が左傾斜状態では、被検出体５は保持面である第１垂直面２５に保持される位置にあり、被検出体５が発光素子８から第１受光面１２に向う光経路を遮断し、第２受光面１３に向う光経路は開放されているので、光傾斜センサ１の傾斜角度が９０度を中心としてプラス４５度およびマイナス４５度の範囲では、第１受光面１２はＯＦＦであり、第２受光面１３はＯＮである。
【００４６】
光傾斜センサ１が倒立状態では、被検出体５は保持面である第２平行面２９に保持される位置にあり、被検出体５が発光素子８から第１および第２受光面１２，１３に向う光経路をともに開放するので、光傾斜センサ１の傾斜角度が１８０度を中心としてプラス４５度およびマイナス４５度の範囲では、第１および第２受光面１２，１３はともにＯＮである。
【００４７】
光傾斜センサ１が右傾斜状態では、被検出体５は保持面である第２垂直面２６に保持される位置にあり、被検出体５が発光素子８から第１受光面１２に向う光経路を開放し、第２受光面１３に向う光経路を遮断するので、光傾斜センサ１の傾斜角度が２７０度を中心としてプラス４５度およびマイナス４５度の範囲では、第１受光面１２はＯＮであり、第２受光面１３はＯＦＦである。
【００４８】
上述のように、光傾斜センサ１の正立、左傾斜、倒立および右傾斜の各状態の変化に応じて、第１および第２受光面１２，１３のＯＮとＯＦＦとの組合せが変化し異なるので、第１および第２受光面１２，１３のＯＮとＯＦＦとの組合わせによって、４つの傾斜状態を区別して検出することができる。
【００４９】
本実施の形態では、光傾斜センサ１が正立状態にあるとき、第１および第２受光面１２，１３がともにＯＦＦとなるように光経路および被検出体５の移動経路が形成されるので、光傾斜センサ１が正立状態で長時間保持して使用される機器に用いられた場合、受光素子に電流の流れない時間が長くなり、消費電力を低減することができる。
【００５０】
本実施の形態である光傾斜センサ１が搭載される機器の例として撮像装置であるたとえば電子カメラがある。光傾斜センサ１の搭載された電子カメラは、以下のように動作する。光傾斜センサ１は、電子カメラが、正立、右傾斜、左傾斜および倒立のいずれかの傾斜状態にあることを検出し、検出出力をたとえば同じく電子カメラに搭載されたCentral Processing Unit（ＣＰＵ）に入力する。ＣＰＵにはメモリが接続され、メモリには映像の傾斜状態に関する情報が予めストアされている。ＣＰＵでは、光傾斜センサ１から入力された情報と、メモリから読み出した映像の傾斜情報とから、撮影している映像の傾斜状態が判断される。判断結果に基づき、ＣＰＵは制御信号を出力し、ＣＰＵからの出力に応答して映像表示部が制御され、撮影された映像が正立状態以外であるとき、映像は９０度または１８０度の傾斜を修正されて、常に上下方向が正しく映像表示部に表示される。
【００５１】
図６は、本発明の第２の実施の形態である光傾斜センサ６１の構成を簡略化して示す断面図である。本実施の形態の光傾斜センサ６１は、実施の第１形態の光傾斜センサ１と類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施の形態の光傾斜センサ６１において、注目するべきは第１および第２受光面１２，１３が、第２仮想平面１１から上方にずれて配置されることである。このことによって、光傾斜センサ６１が倒立状態にあるとき、発光素子８から第１および第２受光面１２，１３に向う光経路がともに遮断され、正立状態にあるときは第１および第２受光面１２，１３はともに光経路が開放され、右または左傾斜状態にあるときは、第１および第２受光面１２，１３のいずれか一方の光経路が遮断される。したがって、光傾斜センサ６１は、倒立状態で長時間保持して使用される機器に用いられた場合、受光素子に電流の流れない時間が長くなり、消費電力を低減することができる。
【００５２】
以上に述べたように、本発明の第１および第２の実施の形態では、ケーシング４の内周面は、軸線３に垂直な仮想平面内で８角形であって、支持体２０の正立状態において、水平面に対して平行な面と傾斜面とのなす角度、および水平面に対して垂直な面と傾斜面とのなす角度はほぼ４５度であり、光傾斜センサ１の正立、右傾斜、左傾斜および倒立の４状態を検出する構成であるけれども、これに限定されることなく、ケーシング４の内周面は、軸線３に垂直な仮想平面内で８角形を超える多数の頂点を有する多角形からなり、任意の傾斜状態を検出することができる構成であってもよい。
【００５３】
また、被検出体５の形状は、球体であるけれども、これに限定されることなく、円板または円柱形状であってもよい。また、被検出体５は、表面処理が施されていないけれども、これに限定されることなく、表面にたとえば粗面化処理などが施されてもよい。また、検出手段６は、単一の発光素子８と２つの受光面１２，１３を有する１つの受光素子４５との組合せであるけれども、これに限定されることなく、複数の発光素子と複数の受光素子との組合せであってもよい。また、検出手段６は、発光素子と受光素子からなる光の遮断／開放を用いる構成であるけれども、これに限定されることなく、他の構成であってもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、光傾斜センサは、正立、右傾斜、左傾斜および倒立の４つの状態を検出することができる。したがって、正立、右傾斜および左傾斜の３つの状態しか検出できない従来の光傾斜センサでは、４つの状態を検出するためには、相対的に９０度回転させて２個を機器に搭載しなければならなかったけれども、４つの状態を検出することができる光傾斜センサでは、１個を機器に搭載するだけでよい。このことによって、製造コストを低減できるとともに、機器の搭載空間を小さくして機器の小型化に寄与することができる。さらに、球状の被検出体が、傾斜面に接する第１接点と、傾斜面の間に形成される保持面に接する第２接点との２つの接点において、収納空間を形成する支持体および蓋体の内周面と接するように構成されるので、光傾斜センサが傾斜するとき、被検出体が円滑に始動し、被検出体が始動する光傾斜センサの傾斜角度のばらつきを小さくすることができる。
【００５５】
また本発明によれば、支持体の正立状態において、発光部から２つの受光面に向う光経路がともに遮断されるので、光傾斜センサが正立状態で長時間保持して使用される機器に用いられた場合、受光素子に電流の流れない時間が長くなり、消費電力を低減することができる。
【００５６】
また本発明によれば、支持体の倒立状態において、発光部から２つの受光面に向う光経路がともに遮断されるので、光傾斜センサが倒立状態で長時間保持して使用される機器に用いられた場合、受光素子に電流の流れない時間が長くなり、消費電力を低減することができる。
【００５７】
また本発明によれば、被検出体は、比重が７以上であり、かつ直径が１．２〜３．０ｍｍの球体である。このことによって、被検出体は適当な質量を与えられるので、被検出体が静電気によって始動を阻止されることがなくなり、また被検出体が始動する光傾斜センサの傾斜角度のばらつきを小さくすることができる。さらに、被検出体の質量が適正範囲に定められることによって、予め定める値よりも小さい表面粗さを有する被検出体であってもそのまま使用することが可能となり、被検出体を始動しやすくするために、被検出体の表面に粗面化処理を施す必要がなくなるので、製造コストを低減することができる。
【００５８】
また本発明によれば、支持体および蓋体は傾斜面を合わせて４面有し、支持体の正立状態において、水平面に対して平行な面と傾斜面とのなす角度、および水平面に対して垂直な面と傾斜面とのなす角度がほぼ４５度に設定されるので、収納空間を形成する支持体と蓋体との内周面の全周である３６０度を９０度ずつ４等分した正立、右傾斜、左傾斜および倒立の４つの状態を検出することができる。
【００５９】
また本発明によれば、被検出体が接する第１および第２接点と被検出体中心とをそれぞれ結ぶ軸線のなす角度が、鋭角であるほぼ４５度に設定されるので、光傾斜センサが傾斜するとき、被検出体が円滑に始動し、被検出体が始動する光傾斜センサの傾斜角度のばらつきを小さくすることができる。
【００６０】
また本発明によれば、２つの受光面の間隔が０．５〜１．５ｍｍに設定されるので、発光素子から２つの受光面に向う光経路を遮断する被検出体の大きさは、前記０．５〜１．５ｍｍに対応した光経路遮断に適した範囲に設定される。このことによって、被検出体が大きくなり過ぎることがないので、被検出体を収納する光傾斜センサを小型化することができる。また、被検出体が小さくなり過ぎて質量が小さくなることがないので、被検出体が静電気によって始動しにくくなることがなく、被検出体が始動する光傾斜センサの傾斜角度のばらつきを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である光傾斜センサ１の構成を簡略化して示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ切断面線からみた断面図である。
【図３】図１に示す光傾斜センサ１の構成を簡略化して示す分解斜視図である。
【図４】光傾斜センサ１が正立状態にあるとき、被検出体５がケーシング４の内周面において保持されている状態を示す図である。
【図５】光傾斜センサ１の正立、左傾斜、右傾斜および倒立の４つの状態における、発光素子８から第１および第２受光面１２，１３へ向う光経路の遮断／開放の状態を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態である光傾斜センサ６１の構成を簡略化して示す断面図である。
【図７】従来の光傾斜センサの構成を簡略化して示す平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ切断面線からみた断面面図である。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ切断面線からみた断面図である。
【符号の説明】
１，６１ 光傾斜センサ
４ ケーシング
５ 被検出体
６ 検出手段
８ 発光素子
１２ 第１受光面
１３ 第２受光面
２０ 支持体
２１ 蓋体

Claims (7)

1. 物体の水平面に対する傾斜状態を検出する光傾斜センサであって、
   発光素子からなる発光部と、
   ２つの受光面を有する受光素子からなる受光部と、
   発光部から受光部に向う光経路を遮断／開放して、受光部の受光状態を調整する移動可能な球状の被検出体と、
   発光部、受光部および被検出体を収納し、正立状態において水平面に対して平行な面、垂直な面および傾斜した面からなる内周面を有する支持体と、
   支持体に装着され支持体の正立状態において水平面に対して平行な面および傾斜した面からなる内周面を有する蓋体とを含み、
   支持体と蓋体とによって形成される収納空間内に被検出体を移動可能に収納し、収納空間内の被検出体の移動経路に沿う位置に応じて、
   支持体の正立状態と、
   支持体の右傾斜状態と、
   支持体の左傾斜状態と、
   支持体の倒立状態とを区別して検出できるように光経路および被検出体の移動経路を形成し、
   支持体および蓋体は、互いに隣り合う傾斜面の間に傾斜面に連なって形成される面であって正立状態で水平面に対して平行な面または垂直な面からなる保持面を有し、
   球状の被検出体は、傾斜面に接する第１接点と、前記保持面と接する第２接点との２つの接点において、収納空間を形成する支持体および蓋体の内周面と接することを特徴とする光傾斜センサ。
2. 前記支持体の正立状態においては、発光部から２つの受光面に向う光経路がともに被検出体によって遮断され、
   前記支持体の右または左傾斜状態においては、発光部から２つの受光面に向う光経路のいずれか一方が被検出体によって遮断され、
   前記支持体の倒立状態においては、発光部から２つの受光面に向う光経路がともに開放されるように光経路および被検出体の移動経路を形成することを特徴とする請求項１に記載の光傾斜センサ。
3. 前記支持体の正立状態においては、発光部から２つの受光面に向う光経路がともに開放され、
   前記支持体の右または左傾斜状態においては、発光部から２つの受光面に向う光経路のいずれか一方が被検出体によって遮断され、
   前記支持体の倒立状態においては、発光部から２つの受光面に向う光経路がともに被検出体によって遮断されるように光経路および被検出体の移動経路を形成することを特徴とする請求項１に記載の光傾斜センサ。
4. 前記球状の被検出体は、
   比重が７以上であり、かつ直径が１．２〜３．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光傾斜センサ。
5. 支持体および蓋体は、
   前記傾斜面を合わせて４面有し、支持体の正立状態において、水平面に対して平行な面と傾斜面とのなす角度、および水平面に対して垂直な面と傾斜面とのなす角度がほぼ４５度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光傾斜センサ。
6. 前記第１接点と被検出体中心とを結ぶ第１軸線と、
   前記第２接点と被検出体中心とを結ぶ第２軸線とのなす角度がほぼ４５度であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光傾斜センサ。
7. 前記２つの受光面の間隔は、
   ０．５〜１．５ｍｍに設定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光傾斜センサ。

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