JP7281124B2 - ANGLE SENSOR, MOUNTING DEVICE, AND MEASUREMENT METHOD - Google Patents

ANGLE SENSOR, MOUNTING DEVICE, AND MEASUREMENT METHOD Download PDF

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本発明は、回転体の回転角を検出する角度センサに関する。また、そのような角度センサを備えたマウント装置に関する。また、そのような角度センサを用いた回転角の測定方法に関する。 The present invention relates to an angle sensor that detects the rotation angle of a rotating body. The present invention also relates to a mounting device provided with such an angle sensor. The present invention also relates to a rotation angle measuring method using such an angle sensor.

回転体の回転角を検出する角度センサが広く用いられている。例えば、特許文献1には、回転軸に直交する平面を挟んで対向する固定電極と可動電極との間の静電容量の変化に基づいて、回転体の回転角を検出する角度センサが開示されている。特許文献1に記載の角度センサにおいては、固定電極として半円状の平面電極を用いると共に、可動電極として四分円状の平面電極を用いている。 An angle sensor that detects the rotation angle of a rotating body is widely used. For example, Patent Document 1 discloses an angle sensor that detects the rotation angle of a rotating body based on a change in capacitance between a fixed electrode and a movable electrode that face each other across a plane perpendicular to the rotation axis. ing. In the angle sensor described in Patent Document 1, a semicircular planar electrode is used as the fixed electrode, and a quadrant planar electrode is used as the movable electrode.

特開平7-27506号公報JP-A-7-27506

しかしながら、特許文献1に記載の角度センサは、光学系を構成するミラーの回転角の検出など、微小な回転角の検出に適さない。なぜなら、特許文献1に記載の角度センサは、回転軸に直交する平面において固定電極の正射影と可動電極の正射影との共通部分が回転軸に近接する電極配置を採用しており、検出精度(分解能)が低いからである。 However, the angle sensor described in Patent Literature 1 is not suitable for detecting minute rotation angles such as detection of rotation angles of mirrors forming an optical system. This is because the angle sensor described in Patent Document 1 adopts an electrode arrangement in which the common portion of the orthogonal projection of the fixed electrode and the orthogonal projection of the movable electrode is close to the rotation axis on the plane orthogonal to the rotation axis, and the detection accuracy is This is because (resolution) is low.

本発明の各態様は、上記の問題に鑑みてなされたものである。本発明の一態様は、回転体の回転角を検出する角度センサにおいて、従来よりも検出精度の高い角度センサを実現することを目的とする。また、本発明の別の一態様は、回転体の回転角を測定する測定方法において、従来よりも測定精度の高い測定方法を実現することを目的とする。また、本発明の別の一態様は、物品をマウントするマウント装置において、物品の向きを精度よく検出することが可能なマウント装置を実現することにある。 Each aspect of the present invention has been made in view of the above problems. An object of one aspect of the present invention is to realize an angle sensor that detects a rotation angle of a rotating body with higher detection accuracy than conventional angle sensors. Another aspect of the present invention aims at realizing a measuring method for measuring the rotation angle of a rotating body with higher measurement accuracy than the conventional one. Another aspect of the present invention is to realize a mounting device for mounting an article, which can accurately detect the orientation of the article.

本発明の態様1に係る角度センサは、回転軸が基準体に固定された回転体の回転角θを検出する角度センサであって、前記基準体に固定される基準平面電極と、前記回転体に固定される回転平面電極であって、前記回転軸に直交する平面を挟んで前記基準平面電極と対向する回転平面電極と、を備えている。そして、本発明の態様1に係る角度センサにおいては、前記平面への前記基準平面電極の正射影と前記平面への前記回転平面電極の正射影との共通部分について、前記回転軸から当該共通部分において前記回転軸に最も近い点までの距離をd1とし、前記回転軸から当該共通部分において前記回転軸から最も遠い点までの距離をd2として、θが0°であるときにd2-d1≦d1を満たす、構成が採用されている。 An angle sensor according to aspect 1 of the present invention is an angle sensor for detecting a rotation angle θ of a rotating body whose rotation axis is fixed to a reference body, comprising: a reference plane electrode fixed to the reference body; and a rotating plane electrode fixed to the rotating shaft, the rotating plane electrode facing the reference plane electrode across a plane orthogonal to the rotation axis. Further, in the angle sensor according to aspect 1 of the present invention, the common portion between the orthogonal projection of the reference plane electrode onto the plane and the orthogonal projection of the rotating plane electrode onto the plane is shifted from the rotation axis to the common portion. d1 is the distance to the point closest to the rotation axis, d2 is the distance from the rotation axis to the farthest point from the rotation axis in the common portion, and d2−d1≦d1 when θ is 0° A configuration is adopted that satisfies

上記の構成によれば、前記回転軸から前記共通部分までの距離が、従来の角度センサよりも大きくなる。したがって、上記の構成によれば、従来よりも検出精度の高い角度センサを実現することが可能になる。 According to the above configuration, the distance from the rotating shaft to the common portion is longer than that of the conventional angle sensor. Therefore, according to the above configuration, it is possible to realize an angle sensor with higher detection accuracy than the conventional one.

本発明の態様2に係る角度センサにおいては、前記態様1に係る角度センサの構成に加えて、前記基準平面電極は、前記回転平面電極の一方の面に対向する平面上に並んで配置された第1平面電極及び第2平面電極を含んでいる、構成が採用されている。 In the angle sensor according to aspect 2 of the present invention, in addition to the configuration of the angle sensor according to aspect 1, the reference plane electrodes are arranged side by side on a plane facing one surface of the rotation plane electrodes. A configuration is employed that includes a first planar electrode and a second planar electrode.

上記の構成によれば、回転角の検出精度を更に高くすることができる。 According to the above configuration, it is possible to further improve the detection accuracy of the rotation angle.

本発明の態様3に係る角度センサにおいては、前記態様2に係る角度センサの構成に加えて、前記基準平面電極は、前記回転平面電極の他方の面に対向する平面上に並んで配置された第3平面電極及び第4平面電極を更に含んでおり、前記第3平面電極は、前記第1平面電極に並列に接続されており、前記第4平面電極は、前記第2平面電極に並列に接続されている、構成が採用されている。 In the angle sensor according to aspect 3 of the present invention, in addition to the configuration of the angle sensor according to aspect 2, the reference plane electrodes are arranged side by side on a plane facing the other surface of the rotation plane electrodes. further comprising a third planar electrode and a fourth planar electrode, wherein the third planar electrode is connected in parallel with the first planar electrode and the fourth planar electrode is connected in parallel with the second planar electrode; Connected, configured.

上記の構成によれば、回転平面電極が傾いた場合、或いは、回転平面電極が平行移動した場合に生じ得る回転角の検出精度の低下を抑制することができる。 According to the above configuration, it is possible to suppress deterioration in detection accuracy of the rotation angle that may occur when the plane-of-rotation electrode is tilted or when the plane-of-rotation electrode is translated.

本発明の態様4に係るマウント装置は、フレームと、回転軸が前記フレームに固定された第1ジンバルと、回転軸が前記第1ジンバルに固定された第2ジンバルであって、物品をマウントするための第2ジンバルと、前記態様1~3の何れかに係る角度センサであって、前記基準平面電極が前記フレームに固定され、前記回転平面電極が前記第1ジンバルに固定された第1角度センサと、前記態様1~3の何れかに係る角度センサであって、前記基準平面電極が前記第1ジンバルに固定され、前記回転平面電極が前記第2ジンバルに固定された第2角度センサと、を備えている。 A mounting device according to aspect 4 of the present invention includes a frame, a first gimbal having a rotation axis fixed to the frame, and a second gimbal having a rotation axis fixed to the first gimbal, and mounts an article. and the angle sensor according to any one of aspects 1 to 3, wherein the reference plane electrode is fixed to the frame, and the rotating plane electrode is fixed to the first gimbal. a sensor, and a second angle sensor according to any one of aspects 1 to 3, wherein the reference plane electrode is fixed to the first gimbal and the rotation plane electrode is fixed to the second gimbal; , is equipped with

上記の構成によれば、物品の向きを精度良く検出することが可能なマウント装置を実現することができる。 According to the above configuration, it is possible to realize a mounting device that can accurately detect the orientation of an article.

本発明の態様5に係るマウント装置においては、前記態様4に係るマウント装置の構成に加えて、前記物品は、ミラーである、構成が採用されている。 In addition to the configuration of the mounting device according to aspect 4, the mounting device according to aspect 5 of the present invention employs a configuration in which the article is a mirror.

上記の構成によれば、ミラーの向きを精度良く検出することが可能なマウント装置を実現することができる。 According to the above configuration, it is possible to realize a mounting device that can accurately detect the orientation of the mirror.

本発明の態様6に係る測定方法は、前記態様1に係る角度センサを用いて前記回転体の回転角θを測定する測定方法であって、前記回転平面電極に交流電圧を入力する工程と、前記基準平面電極に誘導される交流電流の振幅に比例する直流電圧に基づいて回転角θを特定する工程と、を含んでいる。 A measuring method according to aspect 6 of the present invention is a measuring method for measuring the rotation angle θ of the rotating body using the angle sensor according to aspect 1, comprising the step of inputting an alternating voltage to the rotating plane electrode; determining the rotation angle θ based on a DC voltage proportional to the amplitude of the AC current induced in the reference plane electrodes.

上記の構成によれば、回転体の回転角θを精度良く測定することが可能な測定方法を実現することができる。 According to the above configuration, it is possible to realize a measurement method capable of accurately measuring the rotation angle θ of the rotating body.

本発明の態様7に係る測定方法は、前記態様2に係る角度センサを用いて前記回転体の回転角θを測定する測定方法であって、前記回転平面電極に交流電圧を入力する工程と、前記第1平面電極に誘導される交流電流の振幅に比例する第1直流電圧と前記第2平面電極に誘導される交流電流の振幅に比例する第2直流電圧との差に基づいて回転角θを特定する工程と、を含んでいる。 A measurement method according to aspect 7 of the present invention is a measurement method for measuring the rotation angle θ of the rotating body using the angle sensor according to aspect 2, comprising the step of inputting an AC voltage to the rotation plane electrode; rotation angle θ based on the difference between a first DC voltage proportional to the amplitude of the AC current induced in the first planar electrode and a second DC voltage proportional to the amplitude of the AC current induced in the second planar electrode; and identifying.

上記の構成によれば、回転体の回転角θを更に精度良く測定することが可能な測定方法を実現することができる。 According to the above configuration, it is possible to realize a measuring method capable of measuring the rotation angle θ of the rotating body with higher accuracy.

本発明の態様8に係る測定方法は、前記態様3に係る角度センサを用いて前記回転体の回転角θを測定する測定方法であって、前記回転平面電極に交流電圧を入力する工程と、前記第1平面電極及び前記第3平面電極に誘導される交流電流の和電流の振幅に比例する第1直流電圧と前記第2平面電極及び前記第4平面電極に誘導される交流電流の和電流の振幅に比例する第2直流電圧との差に基づいて回転角θを特定する工程と、を含んでいる。 A measuring method according to aspect 8 of the present invention is a measuring method for measuring the rotation angle θ of the rotating body using the angle sensor according to aspect 3, comprising the step of inputting an alternating voltage to the rotating plane electrode; A first DC voltage proportional to the amplitude of the sum of the alternating currents induced in the first planar electrode and the third planar electrode and the sum of the alternating currents induced in the second planar electrode and the fourth planar electrode determining the rotation angle θ based on the difference from a second DC voltage proportional to the amplitude of .

上記の構成によれば、回転平面電極が傾いた場合でも、回転体の回転角θを精度良く測定することが可能な測定方法を実現することができる。 According to the above configuration, it is possible to realize a measurement method capable of accurately measuring the rotation angle θ of the rotating body even when the rotating plane electrode is tilted.

本発明の態様9に係る測定方法は、前記態様7又は8に係る測定方法の構成に加えて、前記第1直流電圧と前記第2直流電圧との和が一定になるように、前記回転平面電極に入力する交流電圧の振幅を制御する工程を更に含んでいる、構成が採用されている。 A measurement method according to aspect 9 of the present invention, in addition to the configuration of the measurement method according to aspect 7 or 8, is such that the sum of the first DC voltage and the second DC voltage is constant, the rotating plane Arrangements are employed which further include the step of controlling the amplitude of the alternating voltage applied to the electrodes.

上記の構成によれば、前記第1直流電圧と第2直流電圧との差が回転体の回転角θと一対一に対応する。したがって、前記第1直流電圧と第2直流電圧との差に基づいて、回転体の回転角θを精度良く測定することが可能になる。 According to the above configuration, the difference between the first DC voltage and the second DC voltage corresponds one-to-one with the rotation angle θ of the rotor. Therefore, it is possible to accurately measure the rotation angle θ of the rotating body based on the difference between the first DC voltage and the second DC voltage.

本発明の態様10に係る測定方法は、前記態様7~9の何れかに係る測定方法において、前記交流電圧は、三角波電圧であり、電流/電圧変換回路と全波整流回路とを含む測定回路を用いて、前記第1直流電圧及び第2直流電圧を生成する、構成が採用されている。 A measurement method according to aspect 10 of the present invention is the measurement method according to any one of aspects 7 to 9, wherein the AC voltage is a triangular wave voltage, and a measurement circuit including a current/voltage conversion circuit and a full-wave rectification circuit. is used to generate the first DC voltage and the second DC voltage.

上記の構成によれば、回転平面電極に三角波電圧を入力したときに、基準平面電極に誘導される方形波電流を、その方形波電流の振幅に比例した直流電圧に簡単に変換することができる。 According to the above configuration, when a triangular wave voltage is input to the rotating plane electrode, the square wave current induced in the reference plane electrode can be easily converted into a DC voltage proportional to the amplitude of the square wave current. .

本発明の一態様によれば、回転体の回転角を精度良く検出することが可能な角度センサを実現することができる。また、本発明の一実施形態によれば、物品の向きを精度良く検出することが可能なマウント装置を実現することができる。また、本発明の一態様によれば、回転体の回転角を精度良く検出することが可能な測定方法を実現することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to realize an angle sensor that can accurately detect the rotation angle of a rotating body. Further, according to one embodiment of the present invention, it is possible to realize a mounting device capable of accurately detecting the orientation of an article. Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to realize a measurement method capable of accurately detecting the rotation angle of a rotating body.

本発明の第1の実施形態に係る角度センサの要部構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a configuration of essential parts of an angle sensor according to a first embodiment of the invention; FIG. 回転角θが0°の場合に得られる、図1に示す角度センサが備える基準平面電極及び回転平面電極の正射影であって、回転体の回転軸に直交する平面への正射影を示す平面図である。A plane obtained when the rotation angle θ is 0°, which is an orthogonal projection of the reference plane electrode and the rotation plane electrode provided in the angle sensor shown in FIG. It is a diagram. 回転角θが5°の場合に得られる、図1に示す角度センサが備える基準平面電極及び回転平面電極の正射影であって、回転体の回転軸に直交する平面への正射影を示す平面図である。The orthogonal projection of the reference plane electrode and the rotation plane electrode provided in the angle sensor shown in FIG. It is a diagram. 図1に示す角度センサを含む測定システムの構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing the configuration of a measurement system including the angle sensor shown in FIG. 1; FIG. 図1に示す角度センサを用いた測定方法の流れを示すフロー図である。FIG. 2 is a flow chart showing the flow of a measuring method using the angle sensor shown in FIG. 1; 図1に示す角度センサの一実現例を示す斜視図である。2 is a perspective view of one implementation of the angle sensor shown in FIG. 1; FIG. 図6に示す角度センサを備えたマウント装置の構成を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of a mounting device including the angle sensor shown in FIG. 6;

〔角度センサ〕
本発明の一実施形態に係る角度センサ1について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る角度センサ1の要部構成を示す斜視図である。
[Angle sensor]
An angle sensor 1 according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing the main configuration of an angle sensor 1 according to this embodiment.

角度センサ1は、回転軸Aが基準体Xに固定された回転体Yの回転角θを検出するためのセンサである。角度センサ1は、図1に示すように、基準平面電極111と、回転平面電極121と、を備えている。 The angle sensor 1 is a sensor for detecting the rotation angle θ of the rotating body Y whose rotating shaft A is fixed to the reference body X. As shown in FIG. The angle sensor 1 includes a reference plane electrode 111 and a rotating plane electrode 121, as shown in FIG.

基準平面電極111は、基準体Xに固定された少なくとも1枚の平面電極である。本実施形態において、基準平面電極111は、平面視形状が長方形である4枚の平面電極により構成されている。以下、これら4枚の平面電極を、それぞれ、第1平面電極111a1、第2平面電極111b1、第3平面電極111a2、及び第4平面電極111b2とも記載する。回転平面電極121は、回転体Yに固定された少なくとも1枚の平面電極である。実施形態において、回転平面電極121は、平面視形状が長方形である1枚の平面電極により構成されている。 The reference plane electrode 111 is at least one plane electrode fixed to the reference body X. FIG. In this embodiment, the reference plane electrode 111 is composed of four plane electrodes each having a rectangular planar shape. These four plane electrodes are hereinafter also referred to as a first plane electrode 111a1, a second plane electrode 111b1, a third plane electrode 111a2, and a fourth plane electrode 111b2, respectively. The rotating plane electrode 121 is at least one plane electrode fixed to the rotating body Y. As shown in FIG. In the embodiment, the rotating plane electrode 121 is composed of one plane electrode having a rectangular plane shape.

基準平面電極111を構成する第1平面電極111a1及び第2平面電極111b1は、同一平面上に並んで配置されており、回転軸Aに直交する平面P1を挟んで回転平面電極121の一方の面と対向している。ここで、第1平面電極111a1と第2平面電極111b1との並び方は、平面視において長辺同士が互いに平行に対向する並び方である。第1平面電極111a1と第2平面電極111b1とは、互いに離間しており、その結果、互いに絶縁されている。 The first plane electrode 111a1 and the second plane electrode 111b1, which constitute the reference plane electrode 111, are arranged side by side on the same plane. facing. Here, the arrangement of the first plane electrode 111a1 and the second plane electrode 111b1 is such that the long sides face each other in parallel in a plan view. The first planar electrode 111a1 and the second planar electrode 111b1 are separated from each other and, as a result, are insulated from each other.

以下、第1平面電極111a1の平面P1への正射影と回転平面電極121の平面P1への正射影との共通部分(重複部分)の面積のことを、対向面積Saと記載し、第2平面電極111b1の平面P1への正射影と回転平面電極121の平面P1への正射影との共通部分(重複部分)の面積のことを、対向面積Sbと記載する。第1平面電極111a1と回転平面電極121との間の静電容量Ca1は、対向面積Saに比例し、第2平面電極111b1と回転平面電極121との間の静電容量Cb1は、対向面積Sbに比例する。 Hereinafter, the area of the common portion (overlapping portion) between the orthogonal projection of the first plane electrode 111a1 onto the plane P1 and the orthogonal projection of the rotating plane electrode 121 onto the plane P1 will be referred to as a facing area Sa, and will be referred to as a second plane. The area of the common portion (overlapping portion) between the orthogonal projection of the electrode 111b1 onto the plane P1 and the orthogonal projection of the rotating plane electrode 121 onto the plane P1 is referred to as a facing area Sb. The capacitance Ca1 between the first plane electrode 111a1 and the rotating plane electrode 121 is proportional to the facing area Sa, and the capacitance Cb1 between the second plane electrode 111b1 and the rotating plane electrode 121 is proportional to the facing area Sb. proportional to

基準平面電極111を構成する第3平面電極111a2及び第4平面電極111b2は、同一平面上に並んで配置されており、回転軸Aに直交する平面P2を挟んで回転平面電極121の他方の面と対向している。第3平面電極111a2と第4平面電極111b2との並び方は、平面視において長辺同士が互いに平行に対向する並び方である。第3平面電極111a2と第4平面電極111b2とは、互いに離間しており、その結果、互いに絶縁されている。第3平面電極111a2は、第1平面電極111a1に並列に接続されており、第4平面電極111b2は、第2平面電極111b1に並列に接続されている。 The third plane electrode 111a2 and the fourth plane electrode 111b2, which constitute the reference plane electrode 111, are arranged side by side on the same plane. facing. The arrangement of the third plane electrode 111a2 and the fourth plane electrode 111b2 is such that the long sides face each other in parallel in a plan view. The third planar electrode 111a2 and the fourth planar electrode 111b2 are spaced apart from each other and, as a result, insulated from each other. The third plane electrode 111a2 is connected in parallel to the first plane electrode 111a1, and the fourth plane electrode 111b2 is connected in parallel to the second plane electrode 111b1.

第3平面電極111a2の平面視形状は、第1平面電極111a1の平面視形状と合同であり、第3平面電極111a2の平面P2への正射影と回転平面電極121の平面P2への正射影との共通部分(重複部分)の面積は、上述した対向面積Saと一致する。また、第4平面電極111b2の平面視形状は、第2平面電極111b1の平面視形状と合同であり、第4平面電極111b2の平面P2への正射影と回転平面電極121の平面P2への正射影との共通部分(重複部分)の面積は、上述した対向面積Sbと一致する。したがって、第3平面電極111a2と回転平面電極121との間の静電容量Ca2は、対向面積Saに比例し、第4平面電極111b2と回転平面電極121との間の静電容量Cb2は、対向面積Sbに比例する。また、静電容量Ca1と静電容量Ca2との合成容量Caは、対向面積Saに比例し、静電容量Cb1と静電容量Cb2との合成容量Cbは、対向面積Sbに比例する。 The planar view shape of the third planar electrode 111a2 is congruent with the planar view shape of the first planar electrode 111a1. The area of the common portion (overlapping portion) of the is the same as the facing area Sa described above. In addition, the planar view shape of the fourth planar electrode 111b2 is congruent with the planar view shape of the second planar electrode 111b1. The area of the common portion (overlapping portion) with the projection matches the facing area Sb described above. Therefore, the capacitance Ca2 between the third plane electrode 111a2 and the rotating plane electrode 121 is proportional to the facing area Sa, and the capacitance Cb2 between the fourth plane electrode 111b2 and the rotating plane electrode 121 is proportional to the facing area Sa. It is proportional to the area Sb. Further, the combined capacitance Ca of the capacitances Ca1 and Ca2 is proportional to the facing area Sa, and the combined capacitance Cb of the capacitances Cb1 and Cb2 is proportional to the facing area Sb.

回転角θが増加する方向に回転体Yが回転すると、対向面積Saが増加すると共に対向面積Sbが減少し、その結果、合成容量Caが増加すると共に合成容量Cbが減少する。逆に、回転角θが減少する方向に回転体Yが回転すると、対向面積Saが減少すると共に対向面積Sbが増加し、その結果、合成容量Caが減少すると共に合成容量Cbが増加する。したがって、回転角θは、合成容量Caと合成容量Cbとの差Ca-Cbと一対一に対応する。このため、合成容量Caと合成容量Cbとの差Ca-Cb、又は、この差Ca-Cbと1対1対応する物理量に基づいて、回転角θを特定することができる。 When the rotor Y rotates in the direction in which the rotation angle θ increases, the facing area Sa increases and the facing area Sb decreases, resulting in an increase in combined capacitance Ca and a decrease in combined capacitance Cb. Conversely, when the rotating body Y rotates in a direction in which the rotation angle θ decreases, the facing area Sa decreases and the facing area Sb increases, resulting in a decrease in combined capacitance Ca and an increase in combined capacitance Cb. Therefore, the rotation angle θ corresponds one-to-one with the difference Ca-Cb between the combined capacitance Ca and combined capacitance Cb. Therefore, the rotation angle θ can be specified based on the difference Ca−Cb between the combined capacitance Ca and the combined capacitance Cb, or a physical quantity corresponding to the difference Ca−Cb on a one-to-one basis.

なお、角度センサ1は、半導体部品を用いることなく構成することができる。したがって、角度センサ1は、放射線環境下においても好適に利用することが可能である。また、角度センサ1は、高温環境(例えば、270℃以上の環境)、低温環境(例えば、-268℃以下の環境)、高圧環境(例えば、10気圧以上の環境)、及び低圧環境(例えば、真空中)においても、好適に利用することが可能である。 The angle sensor 1 can be constructed without using semiconductor components. Therefore, the angle sensor 1 can be suitably used even in a radiation environment. In addition, the angle sensor 1 can be used in a high-temperature environment (eg, an environment of 270° C. or higher), a low-temperature environment (eg, an environment of −268° C. or lower), a high-pressure environment (eg, an environment of 10 atm or higher), and a low-pressure environment (eg, (in a vacuum) can also be suitably used.

なお、本実施形態においては、基準平面電極111を4枚の平面電極により構成する態様(以下、「態様C」とも記載する)を採用しているが、本発明は、これに限定されない。 In addition, in the present embodiment, a mode (hereinafter also referred to as "mode C") in which the reference plane electrode 111 is composed of four plane electrodes is adopted, but the present invention is not limited to this.

例えば、基準平面電極111を1枚の平面電極(例えば、第1平面電極111a1)により構成する態様(以下、「態様A」とも記載する)も採用可能である。この場合、回転角θは、その1枚の平面電極と回転平面電極121との間の静電容量(例えば、静電容量Ca1)と一対一に対応する。したがって、その静電容量、又は、その静電容量と一対一対応する物理量に基づいて、回転角θを特定することが可能である。 For example, it is also possible to employ a mode (hereinafter also referred to as "mode A") in which the reference plane electrode 111 is composed of a single plane electrode (for example, the first plane electrode 111a1). In this case, the rotation angle .theta. Therefore, it is possible to specify the rotation angle θ based on the capacitance or a physical quantity in one-to-one correspondence with the capacitance.

或いは、基準平面電極111を同一平面上に並んで配置された2枚の平面電極(例えば、第1平面電極111a1及び第2平面電極111b1)により構成する態様(以下、「態様B」とも記載する)も採用可能である。この場合、回転角θは、それら2枚の平面電極と回転電極12との間の静電容量(例えば、静電容量Ca1及び静電容量Cb1)の差(例えば、差Ca1-Cb1)と一対一に対応する。したがって、それらの静電容量の差、又は、その差と一対一対応する物理量に基づいて、回転角θを特定することが可能である。 Alternatively, there is a mode in which the reference plane electrode 111 is composed of two plane electrodes (for example, a first plane electrode 111a1 and a second plane electrode 111b1) arranged side by side on the same plane (hereinafter also referred to as "mode B"). ) can also be adopted. In this case, the rotation angle θ is paired with the difference (for example, the difference Ca1−Cb1) between the capacitances (for example, the capacitance Ca1 and the capacitance Cb1) between the two planar electrodes and the rotating electrode 12. corresponds to one. Therefore, it is possible to specify the rotation angle θ based on the difference in capacitance or a physical quantity corresponding to the difference one-to-one.

なお、基準平面電極111を2枚の平面電極により構成する態様には、基準平面電極111を、同一平面上に並んで配置された2枚の平面電極により構成する態様Bの他に、基準平面電極111を、回転平面電極121を介して対向する2枚の平面電極(例えば、第1平面電極111a1及び第3平面電極111a2、或いは、第2平面電極111b1及び第4平面電極111b2)により構成する態様B’がある。 In addition to the aspect B in which the reference plane electrode 111 is configured by two plane electrodes arranged side by side on the same plane, the mode in which the reference plane electrode 111 is configured by two plane electrodes is also available. The electrode 111 is composed of two plane electrodes (for example, a first plane electrode 111a1 and a third plane electrode 111a2, or a second plane electrode 111b1 and a fourth plane electrode 111b2) facing each other with a rotating plane electrode 121 interposed therebetween. There is an aspect B'.

なお、基準平面電極111を同一平面上に並んだ2枚の平面電極により構成する態様Bには、基準平面電極111を1枚の平面電極により構成する態様Aと比べて、より正確に回転角θを特定することが可能になるというメリットがある。その理由は、回転角θの特定を差動的に行うことが可能になるからである。 Note that, in mode B in which the reference plane electrode 111 is formed by two plane electrodes arranged on the same plane, the rotation angle is more accurate than in mode A in which the reference plane electrode 111 is formed by one plane electrode. There is an advantage that it becomes possible to specify θ. The reason is that it becomes possible to differentially specify the rotation angle θ.

また、基準平面電極111を4枚の平面電極により構成する態様Cには、基準平面電極111を同一平面上に並んだ2枚の平面電極により構成する対応Bと比べて、より一層正確に回転角θを特定することが可能になるというメリットがある。その理由は、以下のとおりである。 Further, in the mode C in which the reference plane electrode 111 is composed of four plane electrodes, the rotation is more accurate than in the mode B in which the reference plane electrode 111 is composed of two plane electrodes arranged on the same plane. There is an advantage that it becomes possible to specify the angle θ. The reason is as follows.

すなわち、基準平面電極111を同一平面上に並んだ2枚の平面電極により構成する態様Bを採用する場合、それら2枚の平面電極と回転平面電極121との間の静電容量の差は、回転平面電極121が傾くことによっても変化する。例えば、回転平面電極121が一方の平面電極(例えば、第1平面電極111a1)に近くづくと共に他方の平面電極(例えば、第2平面電極111b1)から遠ざかる方向に傾いた場合、上記一方の平面電極と回転平面電極121との間の静電容量(例えば、静電容量Ca1)が増加すると共に上記他方の平面電極と回転平面電極121との間の静電容量(例えば、静電容量Cb1)が減少するので、前者から後者を引いた静電容量の差(例えば、差Ca1-Cb2)が増加する。このため、回転平面電極121の傾きが回転角θを特定する上での誤差要因となり易い。 That is, when adopting the mode B in which the reference plane electrode 111 is composed of two plane electrodes arranged on the same plane, the difference in capacitance between the two plane electrodes and the rotating plane electrode 121 is It also changes when the rotation plane electrode 121 is tilted. For example, when the rotating plane electrode 121 approaches one plane electrode (for example, the first plane electrode 111a1) and tilts in a direction away from the other plane electrode (for example, the second plane electrode 111b1), the one plane electrode and rotating plane electrode 121 (eg, capacitance Ca1) increases, and the capacitance (eg, capacitance Cb1) between the other plane electrode and rotating plane electrode 121 increases. As it decreases, the capacitance difference (eg, the difference Ca1-Cb2), which is the former minus the latter, increases. Therefore, the inclination of the rotating plane electrode 121 is likely to be an error factor in specifying the rotation angle θ.

これに対して、基準平面電極111を4枚の平面電極により構成する態様Cを採用する場合、回転平面電極121が傾いても、合成容量Caと合成容量Cbとの差Ca-Cbは、一定又は略一定に保たれる。例えば、回転平面電極121が第1平面電極111a1に近づくと共に第2平面電極111b1から遠ざかる方向に傾くと、回転平面電極121が第3平面電極111a2から遠ざかると共に第4平面電極111b2に近づく。したがって、静電容量Ca1が増加すると共に静電容量Cb1が減少するのと同時に、静電容量Ca2が減少すると共に静電容量Cb2が増加するので、合成容量Ca及び合成容量Cbはそれぞれ一定又は略一定に保たれ、その結果、差Ca-Cbも一定又は略一定に保たれる。このため、回転平面電極121の傾きが回転角θを特定する上での誤差要因となり難い。 On the other hand, when adopting mode C in which the reference plane electrode 111 is composed of four plane electrodes, the difference Ca−Cb between the combined capacitance Ca and the combined capacitance Cb is constant even if the rotating plane electrode 121 is tilted. or kept substantially constant. For example, when the rotating plane electrode 121 approaches the first plane electrode 111a1 and tilts away from the second plane electrode 111b1, the rotating plane electrode 121 moves away from the third plane electrode 111a2 and approaches the fourth plane electrode 111b2. Therefore, the capacitance Ca1 increases and the capacitance Cb1 decreases, and at the same time the capacitance Ca2 decreases and the capacitance Cb2 increases. is kept constant so that the difference Ca-Cb is also kept constant or substantially constant. Therefore, the tilt of the rotating plane electrode 121 is unlikely to cause an error in specifying the rotation angle θ.

また、基準平面電極111を同一平面上に並んだ2枚の平面電極により構成する態様Bを採用する場合、それら2枚の平面電極と回転平面電極121との間の静電容量の差は、回転平面電極121が平行移動することによっても変化する。例えば、回転平面電極121が2枚の平面電極(例えば、第1平面電極111a1及び第2平面電極111b1)にεだけ近くづく場合、それぞれの平面電極と回転平面電極121との間の静電容量(例えば、静電容量Ca1及び静電容量Ca2)がd/(d-ε)倍になるので、それらの静電容量の差(例えば、差Ca1-Ca2)もd/(d-ε)倍になる。ここで、dは、基準平面電極111から回転平面電極121までの平行移動前の距離である。このため、回転平面電極121の平行移動も回転角θを特定する上での誤差要因となり得る。 In addition, when adopting the mode B in which the reference plane electrode 111 is composed of two plane electrodes arranged on the same plane, the difference in capacitance between the two plane electrodes and the rotating plane electrode 121 is It also changes when the rotating plane electrode 121 translates. For example, when the rotating plane electrode 121 approaches two plane electrodes (for example, the first plane electrode 111a1 and the second plane electrode 111b1) by ε, the capacitance between each plane electrode and the rotating plane electrode 121 is (For example, the capacitance Ca1 and the capacitance Ca2) are multiplied by d/(d-ε), so the difference between their capacitances (for example, the difference Ca1-Ca2) is also d/(d-ε). become. Here, d is the distance from the reference plane electrode 111 to the rotating plane electrode 121 before translation. Therefore, the parallel movement of the rotating plane electrode 121 can also be an error factor in specifying the rotation angle θ.

これに対して、基準平面電極111を4枚の平面電極により構成する態様Cを採用する場合、回転平面電極121が第1平面電極111a1及び第2平面電極111b1にεだけ近づくと同時に、回転平面電極121が第3平面電極111a2及び第4平面電極111b2からεだけ遠ざかる。このため、第1平面電極111a1及び第2平面電極111b1と回転平面電極121との間の静電容量Ca1,Cb1がd/d-ε倍になると同時に、第3平面電極111a2及び第4平面電極111b2と回転平面電極121との間の静電容量Ca2,Cb2がd/d+ε倍になる。このとき、合成容量Ca,Cbは、それぞれ、{d/(d-ε)}×{d/(d+ε)}倍になり、その結果、差Ca-Cbも{d/(d-ε)}×{d/(d+ε)}倍になる。ここで、0<d/(d+ε)<1なので、{d/(d-ε)}×{d/(d+ε)}<d/(d-ε)である。このため、回転平面電極121の平行移動は、基準平面電極111を同一平面上に並んだ2枚の平面電極により構成する態様Bを採用する場合と比べて誤差容易となり難い。 On the other hand, when adopting mode C in which the reference plane electrode 111 is composed of four plane electrodes, the rotating plane electrode 121 approaches the first plane electrode 111a1 and the second plane electrode 111b1 by ε, and at the same time The electrode 121 moves away from the third plane electrode 111a2 and the fourth plane electrode 111b2 by ε. Therefore, the capacitances Ca1 and Cb1 between the first plane electrode 111a1 and the second plane electrode 111b1 and the rotating plane electrode 121 are multiplied by d/d−ε, and at the same time, the third plane electrode 111a2 and the fourth plane electrode The electrostatic capacitances Ca2 and Cb2 between 111b2 and rotating plane electrode 121 are increased by d/d+ε times. At this time, the combined capacitances Ca and Cb are respectively multiplied by {d/(d−ε)}×{d/(d+ε)}, and as a result, the difference Ca−Cb is also {d/(d−ε)} ×{d/(d+ε)} times. Since 0<d/(d+ε)<1, {d/(d−ε)}×{d/(d+ε)}<d/(d−ε). Therefore, the parallel movement of the rotating plane electrode 121 is less likely to cause an error than in the case of adopting the mode B in which the reference plane electrode 111 is composed of two plane electrodes arranged on the same plane.

〔角度センサの特徴〕
本実施形態に係る角度センサ1の特徴について、図2~図3を参照して説明する。図2~図3は、回転体Yの回転軸Aに直交する平面Pへの基準平面電極111及び回転平面電極121の正射影を示す平面図である。ここで、平面Pは、上述した平面P1であってもよいし、上述した平面P2であってもよいし、回転体Yの回転軸Aに直交する他の平面であってもよい。
[Features of angle sensor]
Features of the angle sensor 1 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 and 3 are plan views showing orthographic projections of the reference plane electrode 111 and the rotation plane electrode 121 onto the plane P perpendicular to the rotation axis A of the rotating body Y. FIG. Here, the plane P may be the plane P1 described above, the plane P2 described above, or another plane perpendicular to the rotation axis A of the rotating body Y.

なお、平面Pへの第1平面電極111a1の正射影と平面Pへの第3平面電極111a2の正射影とは、互いに一致する(互いに過不足なく重なり合う)。このため、図2~図3においては、これらの正射影を単一の正射影OP111aとして図示している。上述した対向面積Saは、この正射影OP111aと、平面Pへの回転平面電極121の正射影OP121との共通部分(OP111a∩OP121)の面積に他ならない。また、平面Pへの第2平面電極111b1の正射影と平面Pへの第4平面電極111b2とは、互いに一致する(互いに過不足なく重なり合う)。このため、図2~図3においては、これらの正射影を単一の正射影OP111bとして図示している。上述した対向面積Sbは、この正射影OP111bと、平面Pへの回転平面電極121の正射影OP121との共通部分(OP111b∩OP121)の面積に他ならない。 The orthogonal projection of the first planar electrode 111a1 onto the plane P and the orthogonal projection of the third planar electrode 111a2 onto the plane P match each other (they overlap each other just enough). Therefore, in FIGS. 2 and 3, these orthogonal projections are illustrated as a single orthogonal projection OP111a. The facing area Sa described above is nothing but the area of the intersection (OP111a∩OP121) between this orthogonal projection OP111a and the orthogonal projection OP121 of the rotating plane electrode 121 onto the plane P. Further, the orthogonal projection of the second plane electrode 111b1 onto the plane P and the fourth plane electrode 111b2 onto the plane P match each other (they overlap each other just enough). Therefore, in FIGS. 2 and 3, these orthogonal projections are shown as a single orthogonal projection OP111b. The facing area Sb described above is nothing but the area of the common portion (OP111b∩OP121) between this orthogonal projection OP111b and the orthogonal projection OP121 of the rotating plane electrode 121 onto the plane P.

角度センサ1の特徴は、平面Pへの基準平面電極111の正射影OP111と平面Pへの回転平面電極121の正射影OP121との共通部分OP111∩OP121が、θが0°であるときに回転軸Aから十分に離間している点にある。より具体的に言うと、回転軸Aから、共通部分OP111∩OP121において回転軸Aに最も近い点までの距離をd1とし、回転軸Aから、共通部分OP111∩OP121において回転軸に最も遠い点までの距離をd2として、θが0°であるときにd2-d1≦d1を満たす点にある。ここで、平面Pへの基準平面電極111の正射影OP111とは、正射影OP111aと正射影OP111bとの合併OP111a∪OP111bのことを指す。この特徴により、角度センサ1は、回転角θを精度良く検出することが可能になる。なぜなら、対向面積Sa,Sbの単位回転角あたりの変動量がd1<d2-d1である場合よりも大きくなり、その結果、静電容量差Ca-Cbの単位回転角あたりの変動量がd1<d2-d1である場合よりも大きくなるからである。 A feature of the angle sensor 1 is that the intersection OP111∩OP121 between the orthogonal projection OP111 of the reference plane electrode 111 onto the plane P and the orthogonal projection OP121 of the rotating plane electrode 121 onto the plane P rotates when θ is 0°. at a point sufficiently spaced from axis A; More specifically, let d1 be the distance from the axis of rotation A to the point closest to the axis of rotation A on the common portion OP111∩OP121, and let d1 be the distance from the axis of rotation A to the point furthest from the axis of rotation on the common portion OP111∩OP121. is the distance d2, and d2−d1≦d1 is satisfied when θ is 0°. Here, the orthogonal projection OP111 of the reference plane electrode 111 onto the plane P refers to the union OP111a∪OP111b of the orthogonal projection OP111a and the orthogonal projection OP111b. This feature enables the angle sensor 1 to accurately detect the rotation angle θ. This is because the amount of variation per unit rotation angle of the facing areas Sa and Sb is larger than when d1<d2−d1, and as a result, the amount of variation per unit rotation angle of the capacitance difference Ca−Cb is d1< This is because it is larger than when d2-d1.

図2は、回転角θが0°であるときに実現される、平面Pにおける正射影OP111と正射影OP121との配置を例示している。図3は、回転角θが5°であるときに実現される、平面Pにおける正射影OP111と正射影OP121との配置を例示している。 FIG. 2 illustrates the arrangement of the orthogonal projection OP111 and the orthogonal projection OP121 on the plane P realized when the rotation angle θ is 0°. FIG. 3 illustrates the arrangement of the orthogonal projection OP111 and the orthogonal projection OP121 on the plane P realized when the rotation angle θ is 5°.

なお、上記の特徴により対向面積Saの単位回転角あたりの変動量が大きくなることは、以下の議論によっても確かめられる。なお、以下の議論においては、第1平面電極111aが幅wの長方形であり、回転平面電極121が高さhの長方形であると仮定する(図2参照)。 It should be noted that the fact that the amount of variation per unit rotation angle of the facing area Sa is increased due to the above-mentioned features can also be confirmed by the following discussion. It should be noted that in the following discussion it is assumed that the first planar electrode 111a is rectangular with width w and the rotating planar electrode 121 is rectangular with height h (see FIG. 2).

回転軸Aから回転平面電極121までの距離をLとすると(図2参照)、回転角がθであるときの対向面積Saは、下記式(1)のように表される。したがって、回転角がθであるときの単位回転角あたりの対向面積Saの変動量dSa/dθは、下記式(2)のように表され、回転角が0であるときの単位回転角あたりの対向面積Saの変動量dSa/dθ(θ=0°)は、下記式(3)のように表される。 Assuming that the distance from the rotation axis A to the rotation plane electrode 121 is L (see FIG. 2), the facing area Sa when the rotation angle is θ is represented by the following formula (1). Therefore, the variation amount dSa/dθ of the facing area Sa per unit rotation angle when the rotation angle is θ is represented by the following formula (2), and the variation per unit rotation angle when the rotation angle is 0 is The variation dSa/dθ (θ=0°) of the facing area Sa is represented by the following formula (3).

Figure 0007281124000001
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Figure 0007281124000002
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Figure 0007281124000003
Figure 0007281124000003

変動量dSa/dθ(θ=0°)は、角度センサ1の感度の指標となる。つまり、上記式(3)は、距離L(距離d1に相当)が大きくなればなるほど、角度センサ1の感度が高くなることを示している。特に、w≦Lである場合(d2-d1≦d1である場合に相当)、変動量dSa/dθ(θ=0°)は、3w/2以上になる。したがって、第1平面電極111aの幅wを適宜調整することによって、所望の感度を有する角度センサ1を容易に実現することが可能である。2×(d2-d1)≦d1であれば、一層、感度の高い角度センサ1を実現することができ、3×(d2-d1)≦d1であれば、更に一層、感度の高い角度センサを実現することができる。発明者らが行った実験によれば、一実施例として、-2.7°≦θ≦+2.7°における角度分解能が2μradである角度センサ1を実現できることが確かめられている。 The variation dSa/dθ (θ=0°) serves as an index of the sensitivity of the angle sensor 1 . That is, the above formula (3) shows that the sensitivity of the angle sensor 1 increases as the distance L (corresponding to the distance d1) increases. In particular, when w≦L (corresponding to d2−d1≦d1), the variation dSa/dθ (θ=0°) is 3w 2 /2 or more. Therefore, by appropriately adjusting the width w of the first plane electrode 111a, it is possible to easily realize the angle sensor 1 having a desired sensitivity. If 2×(d2−d1)≦d1, an angle sensor 1 with even higher sensitivity can be realized, and if 3×(d2−d1)≦d1, an angle sensor with even higher sensitivity can be achieved. can be realized. According to experiments conducted by the inventors, it has been confirmed that an angle sensor 1 having an angular resolution of 2 μrad at −2.7°≦θ≦+2.7° can be realized as an example.

〔測定方法〕
本発明の一実施形態に係る測定方法MMについて、図4及び図5を参照して説明する。
〔Measuring method〕
A measurement method MM according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

まず、測定方法MMを実施するために用いる測定システムMSについて、図4を参照して説明する。図4は、測定システムMSの構成を示すブロック図である。 First, the measurement system MS used to implement the measurement method MM will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the measurement system MS.

測定システムMSは、図4に示すように、上述した角度センサ1に加えて、電源装置2と、測定回路3と、電子計算機4と、を備えている。 As shown in FIG. 4, the measurement system MS includes a power supply device 2, a measurement circuit 3, and a computer 4 in addition to the angle sensor 1 described above.

電源装置2は、角度センサ1の回転平面電極121に交流電圧を入力するための装置である。本実施形態において、電源装置2は、回転平面電極121を構成する1枚の平面電極に交流電圧Vを入力する。本実施形態においては、交流電圧Vとして、三角波電圧を用いる。 The power supply device 2 is a device for inputting an AC voltage to the rotating plane electrode 121 of the angle sensor 1 . In this embodiment, the power supply device 2 inputs an AC voltage V to one plane electrode that constitutes the rotating plane electrode 121 . In this embodiment, as the AC voltage V, a triangular wave voltage is used.

角度センサ1の回転平面電極121に交流電圧が入力されると、角度センサ1の基準平面電極111に交流電流が誘導される。本実施形態においては、基準平面電極111を構成する4枚の平面電極111a1,111a2,111b1,111b2に、それぞれ、交流電流Ia1,Ia2,Ib1,Ib2が誘導される。回転平面電極121に入力される交流電圧Vが三角波電圧である場合、基準平面電極111に誘導される交流電流は方形波電流になる。 When an AC voltage is input to the rotation plane electrode 121 of the angle sensor 1 , an AC current is induced in the reference plane electrode 111 of the angle sensor 1 . In this embodiment, alternating currents Ia1, Ia2, Ib1, and Ib2 are induced in the four plane electrodes 111a1, 111a2, 111b1, and 111b2 that constitute the reference plane electrode 111, respectively. When the AC voltage V input to the rotating plane electrode 121 is a triangular wave voltage, the AC current induced in the reference plane electrode 111 becomes a square wave current.

測定回路3は、角度センサ1の基準平面電極111に誘導される交流電流を直流電圧に変換するための回路である。本実施形態において、測定回路3は、(1)基準平面電極111を構成する2枚の平面電極111a1,111a2に誘導される交流電流Ia1,Iaを、これらの交流電流Ia1,Ia2の和電流Ia=Ia1+Ia2の振幅に比例する直流電圧Vaに変換し、(2)基準平面電極111を構成する2枚の平面電極111b1,111b2に誘導される交流電流Ib1,Ib2を、これらの交流電流Ib1,Ib2の和電流Ib=Ib1+Ib2の振幅に比例する直流電圧Vbに変換する。 The measurement circuit 3 is a circuit for converting an alternating current induced in the reference plane electrode 111 of the angle sensor 1 into a direct voltage. In this embodiment, the measurement circuit 3 (1) converts the alternating currents Ia1 and Ia induced in the two plane electrodes 111a1 and 111a2 forming the reference plane electrode 111 into the sum current Ia of these alternating currents Ia1 and Ia2. =Ia1+Ia2, and (2) alternating currents Ib1 and Ib2 induced in the two plane electrodes 111b1 and 111b2 constituting the reference plane electrode 111 are transformed into these alternating currents Ib1 and Ib2. is converted into a DC voltage Vb proportional to the amplitude of the sum current Ib=Ib1+Ib2.

このような機能を有する測定回路3は、例えば図4に示すように、第1平面電極111a1及び第3平面電極111a2に接続された電流/電圧変換回路31aと、電流/電圧変換回路31aに接続された全波整流回路32aと、第2平面電極111b1及び第4平面電極111b2に接続された電流/電圧変換回路31bと、電流/電圧変換回路31bに接続された全波整流回路32bと、により構成することができる。なお、電流/電圧変換回路31a,31bとしては、例えば、トランスインピーダンスアンプを用いることができる。全波整流回路32a,32bとしては、例えば、絶対値回路を用いることができる。本実施形態においては、交流電圧Vとして三角波電圧を用いているので、測定回路3の出力電圧は、リップル成分を含まない、又は、含まれるリップル成分が少ない直流電圧となる。このため、応答速度の速い(回転角θが変化してから回転角θの特定を完了するまでの時間が短い)測定システムMSを実現することが可能になる。 For example, as shown in FIG. 4, the measuring circuit 3 having such functions includes a current/voltage conversion circuit 31a connected to the first plane electrode 111a1 and the third plane electrode 111a2, and a current/voltage conversion circuit 31a connected to the current/voltage conversion circuit 31a. a full-wave rectifier circuit 32a, a current/voltage converter circuit 31b connected to the second plane electrode 111b1 and the fourth plane electrode 111b2, and a full-wave rectifier circuit 32b connected to the current/voltage converter circuit 31b Can be configured. For example, transimpedance amplifiers can be used as the current/voltage conversion circuits 31a and 31b. For example, absolute value circuits can be used as the full-wave rectifier circuits 32a and 32b. In this embodiment, since a triangular wave voltage is used as the AC voltage V, the output voltage of the measuring circuit 3 is a DC voltage that does not contain ripple components or contains a small amount of ripple components. Therefore, it is possible to realize a measurement system MS with a fast response speed (a short time from when the rotation angle θ changes to when the rotation angle θ is specified).

電子計算機4は、測定回路3にて得られた直流電圧に基づいて回転角θを特定するための装置である。本実施形態において、電子計算機4は、測定回路3にて得られた直流電圧Va,Vbに基づいて回転角θを特定する。回転角θの値は、例えば、直流電圧Va,Vbの和電圧V=Va+Vbに対する、直流電圧Va,Vbの差電圧V=Va-Vbの比V/Vの値と1対1に対応する。本実施形態において、電子計算機4は、この対応関係を利用して回転角θを特定する。このため、電子計算機4のストレージ41には、比V/Vの値と回転角θの値とを対応付けるテーブルTが格納されている。電子計算機4のプロセッサ42は、(イ)直流電圧Va,Vbから比V/Vを算出する処理、及び、(ロ)テーブルTにおいて比V/Vに対応する回転角θを特定する処理を実行する。 The electronic calculator 4 is a device for specifying the rotation angle θ based on the DC voltage obtained by the measuring circuit 3 . In this embodiment, the computer 4 identifies the rotation angle θ based on the DC voltages Va and Vb obtained by the measurement circuit 3 . The value of the rotation angle θ is, for example, the ratio V − /V + of the sum voltage V + =Va+Vb of the DC voltages Va and Vb to the difference voltage V of the DC voltages Va and Vb = Va Vb. corresponds to In this embodiment, the computer 4 uses this correspondence relationship to identify the rotation angle θ. Therefore, the storage 41 of the computer 4 stores a table T that associates the values of the ratio V /V + with the values of the rotation angle θ. The processor 42 of the computer 4 performs (a) a process of calculating the ratio V /V + from the DC voltages Va and Vb, and (b) specifying the rotation angle θ corresponding to the ratio V /V + in the table T. Execute the processing to be performed.

なお、電子計算機4のプロセッサ42は、直流電圧Va,Vbの和電圧Vが一定(予め定められた値)になるように、電源装置2の出力電圧の振幅(すなわち、回転平面電極121に入力される交流電圧Vの振幅)をフィードバック制御する機能を有していてもよい。この場合、回転角θは、直流電圧Va,Vbの差電圧V=Va-Vbと1対1に対応する。この場合、電子計算機4のストレージ41には、上記のテーブルTの代わりに、直流電圧Va,Vbの差電圧Vの値と回転角θの値とを対応付けるテーブルT’を格納すればよい。また、この場合、プロセッサ42は、上記の処理(イ)及び(ロ)の代わりに、(ハ)直流電圧Va,Vbから差電圧Vを算出する処理、及び、(ニ)テーブルT’において差電圧Vに対応する回転角θを特定する処理を実行すればよい。 Note that the processor 42 of the electronic computer 4 controls the amplitude of the output voltage of the power supply 2 (that is, the rotation plane electrode 121 to It may have a function of feedback-controlling the amplitude of the AC voltage V to be input. In this case, the rotation angle θ corresponds one-to-one with the difference voltage V =Va−Vb between the DC voltages Va and Vb. In this case, instead of the table T, the storage 41 of the computer 4 may store a table T' that associates the value of the difference voltage V between the DC voltages Va and Vb with the value of the rotation angle θ. Also, in this case, instead of the above processes (a) and (b), the processor 42 performs (c) a process of calculating the difference voltage V- from the DC voltages Va and Vb, and (d) in the table T' A process of specifying the rotation angle θ corresponding to the differential voltage V may be executed.

次に、測定方法MMについて、図5を参照して説明する。図5は、測定方法MMの流れを示すフロー図である。 Next, the measurement method MM will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flow diagram showing the flow of the measurement method MM.

測定方法MMは、図5に示すように入力工程S1と、変換工程S2と、特定工程S3と、を含んでいる。 The measurement method MM includes an input step S1, a conversion step S2, and an identification step S3, as shown in FIG.

電源装置2は、角度センサ1の回転平面電極121に交流電圧を入力する入力工程S1を実施する。本実施形態に係る入力工程S1においては、上述したように、回転平面電極121を構成する1枚の平面電極に交流電圧V(三角波電圧)が入力される。入力工程S1は、図5に示すように、測定期間全体に亘って継続的に実施される。 The power supply device 2 performs an input step S<b>1 of inputting an AC voltage to the rotation plane electrode 121 of the angle sensor 1 . In the input step S1 according to the present embodiment, as described above, an AC voltage V (triangular wave voltage) is input to one plane electrode that constitutes the rotating plane electrode 121 . The input step S1 is continuously performed throughout the measurement period, as shown in FIG.

測定回路3は、角度センサ1の基準平面電極111に誘導される交流電流を直流電圧Vに変換する変換工程S2を実施する。本実施形態に係る変換工程S2においては、上述したように、(1)基準平面電極111を構成する2枚の平面電極111a1,111a2に誘導される交流電流Ia1,Ia2(方形波電流)が、これらの交流電流Ia1,Ia2の和電流Ia=Ia1+Ia2の振幅に比例する直流電圧Vaに変換され、(2)基準平面電極111を構成する2枚の平面電極111b1,111b2に誘導される交流電流Ib1,Ib2(方形波電流)が、これらの交流電流Ib1,Ib2の和電流Ib=Ib1+Ib2の振幅に比例する直流電圧Vbに変換される。変換工程S2は、図5に示すように、測定期間全体に亘って継続的に実施される。 The measuring circuit 3 performs a conversion step S2 of converting the alternating current induced in the reference plane electrode 111 of the angle sensor 1 into a direct voltage V. FIG. In the conversion step S2 according to the present embodiment, as described above, (1) the alternating currents Ia1 and Ia2 (square wave currents) induced in the two plane electrodes 111a1 and 111a2 constituting the reference plane electrode 111 are These alternating currents Ia1 and Ia2 are converted into a DC voltage Va proportional to the amplitude of the sum current Ia=Ia1+Ia2, and (2) an alternating current Ib1 induced in the two plane electrodes 111b1 and 111b2 constituting the reference plane electrode 111. , Ib2 (square wave current) are converted into a DC voltage Vb proportional to the amplitude of the sum current Ib=Ib1+Ib2 of these alternating currents Ib1 and Ib2. The conversion step S2 is continuously performed throughout the measurement period, as shown in FIG.

電子計算機4は、測定回路3にて得られた直流電圧に基づいて回転角θを特定する特定工程S3を実施する。本実施形態に係る特定工程S3においては、上述したように、測定回路3にて得られた直流電圧Va,Vbに基づいて回転角θを特定される。例えば、比V/Vの値と回転角θの値とを対応付けるテーブルTを利用する場合、(イ)直流電圧Va,Vbから比V/Vを算出する処理、及び、(ロ)テーブルTにおいて比V/Vに対応する回転角θを特定する処理が実行される。或いは、差電圧Vの値と回転角θの値とを対応付けるテーブルT’を利用する場合、(ハ)直流電圧Va,Vbから差電圧Vを算出する処理、及び、(ニ)テーブルT’において差電圧Vに対応する回転角θを特定する処理が実行される。特定工程S3は、図5に示すように、測定期間においてサンプリングタイミング毎に周期的に実施される。なお、差電圧Vの値と回転角θの値とを対応付けるテーブルT’を利用する場合には、直流電圧Va,Vbの和電圧Vが予め定められた値に固定するためのフィードバック制御が測定期間全体に亘って継続的に実施される。 The computer 4 carries out an identification step S3 of identifying the rotation angle θ based on the DC voltage obtained by the measurement circuit 3 . In the specifying step S3 according to the present embodiment, the rotation angle θ is specified based on the DC voltages Va and Vb obtained by the measuring circuit 3, as described above. For example, when using a table T that associates values of the ratio V /V + with values of the rotation angle θ, (a) a process of calculating the ratio V /V + from the DC voltages Va and Vb; ) A process is performed to identify the rotation angle θ in table T corresponding to the ratio V /V + . Alternatively, when using a table T′ that associates the value of the differential voltage V with the value of the rotation angle θ, (c) a process of calculating the differential voltage V from the DC voltages Va and Vb, and (d) the table T ' is performed to identify the rotation angle θ corresponding to the differential voltage V . As shown in FIG. 5, the identifying step S3 is periodically performed at each sampling timing during the measurement period. When using the table T' that associates the value of the difference voltage V- with the value of the rotation angle θ, feedback control for fixing the sum voltage V + of the DC voltages Va and Vb to a predetermined value is performed. is continuously performed throughout the measurement period.

なお、ここでは、基準平面電極111を4枚の平面電極により構成する態様Cに即した測定方法MMについて説明したが、本発明は、これに限定されない。 Here, the measurement method MM according to the mode C in which the reference plane electrode 111 is composed of four plane electrodes has been described, but the present invention is not limited to this.

例えば、基準平面電極111を1枚の平面電極により構成する態様Aを採用した場合には、この平面電極に誘導される交流電流を、その振幅に比例する直流電圧に変換し、この直流電圧に基づいて回転角θを特定すればよい。 For example, when mode A is adopted in which the reference plane electrode 111 is composed of a single plane electrode, the AC current induced in this plane electrode is converted into a DC voltage proportional to its amplitude, and this DC voltage The rotation angle .theta.

或いは、基準平面電極111を2枚の平面電極(例えば、第1平面電極111a1及び第2平面電極111b1)により構成する態様Bを採用した場合、これらの平面電極に誘導される交流電流を、それぞれ、その振幅に比例する直流電圧に変換し、これらの直流電圧の差に基づいて回転角θを特定すればよい。 Alternatively, when mode B is adopted in which the reference plane electrode 111 is composed of two plane electrodes (for example, a first plane electrode 111a1 and a second plane electrode 111b1), alternating currents induced in these plane electrodes are , is converted into a DC voltage proportional to its amplitude, and the rotation angle θ is specified based on the difference between these DC voltages.

〔角度センサの実現例〕
角度センサ1の一実現例(以下、角度センサ100と記載する)について、図6を参照して説明する。図6は、角度センサ100の構成を示す斜視図である。
[Example of realization of angle sensor]
An implementation example of the angle sensor 1 (hereinafter referred to as the angle sensor 100) will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the angle sensor 100. As shown in FIG.

角度センサ100は、図6に示すように、基準モジュール110と、回転モジュール120と、を備えている。 The angle sensor 100 comprises a reference module 110 and a rotation module 120, as shown in FIG.

基準モジュール110は、基準体Xに固定されるモジュールである。基準モジュール110は、上述した基準平面電極111に加えて、基準平面電極111に接続された出力端子112と、基準平面電極111を収容すると共に、出力端子112を取り付けるための筐体113と、を備えている。 The reference module 110 is a module fixed to the reference body X. FIG. In addition to the reference plane electrode 111 described above, the reference module 110 includes an output terminal 112 connected to the reference plane electrode 111, and a housing 113 for housing the reference plane electrode 111 and for mounting the output terminal 112. I have.

本実施形態においては、筐体113として、(1)第1側壁113a、(2)第1側壁113aと交わる第2側壁113b、(3)第2側壁113bと交わり、第1側壁113aと対向する第3側壁113c、(4)第3側壁113c及び第1側壁113aと交わり、第2側壁113bと対向する第4側壁113dを含む箱型筐体を用いている。基準平面電極111を構成する第1平面電極111a1及び第2平面電極111b1は、第1側壁113aの内側の面に固定されている。基準平面電極111を構成する第3平面電極111a2及び第4平面電極111b2は、第3側壁113cの内側の面に固定されている。出力端子112は、第1平面電極111a1及び第3平面電極111a2に接続された第1出力端子112aと、第2平面電極111b1及び第4平面電極111b2に接続された第2出力端子112bと、により構成されている。第1出力端子112a及び第2出力端子112bは、それぞれ、第2側壁113bの外側の面に、該面と直交する方向に突出するように取り付けられている。第4側壁113dには、回転平面電極121を挿入するための開口113d1が形成されている。 In this embodiment, the housing 113 includes (1) a first side wall 113a, (2) a second side wall 113b that intersects with the first side wall 113a, and (3) a side wall that intersects with the second side wall 113b and faces the first side wall 113a. Third side wall 113c, (4) A box-shaped housing including a fourth side wall 113d intersecting with the third side wall 113c and the first side wall 113a and facing the second side wall 113b is used. A first plane electrode 111a1 and a second plane electrode 111b1, which constitute the reference plane electrode 111, are fixed to the inner surface of the first side wall 113a. A third plane electrode 111a2 and a fourth plane electrode 111b2, which constitute the reference plane electrode 111, are fixed to the inner surface of the third side wall 113c. The output terminal 112 is configured by a first output terminal 112a connected to the first plane electrode 111a1 and the third plane electrode 111a2 and a second output terminal 112b connected to the second plane electrode 111b1 and the fourth plane electrode 111b2. It is configured. The first output terminal 112a and the second output terminal 112b are attached to the outer surface of the second side wall 113b so as to protrude in a direction perpendicular to the surface. An opening 113d1 for inserting the rotating plane electrode 121 is formed in the fourth side wall 113d.

回転モジュール120は、回転体Yに固定されるモジュールである。回転モジュール120は、上述した回転平面電極121に加えて、回転平面電極121に接続された入力端子122と、回転平面電極121及び入力端子122を取り付けるための筐体123と、を備えている。 The rotating module 120 is a module fixed to the rotating body Y. As shown in FIG. The rotating module 120 includes, in addition to the rotating plane electrode 121 described above, an input terminal 122 connected to the rotating plane electrode 121 and a housing 123 for mounting the rotating plane electrode 121 and the input terminal 122 .

本実施形態においては、筐体123として、(1)第1側壁123a、(2)第1側壁123aと交わる第2側壁123b、(3)第2側壁123bと交わり、第1側壁123aと対向する第3側壁123c、(4)第3側壁123c及び第1側壁123aと交わり、第2側壁123bと対向する第4側壁123d、(5)これらの側壁123a~123dと交わる天板123eを含む箱型筐体を用いている。回転平面電極121は、天板123eの外側の面に、該面と直交する方向に突出するように取り付けられている。入力端子122は、回転平面電極121を構成する1枚の平面電極に接続されている。入力端子122は、第2側壁123bの外側の面に、該面と直交する方向に突出するように取り付けられている。 In this embodiment, the housing 123 includes (1) a first side wall 123a, (2) a second side wall 123b that intersects with the first side wall 123a, and (3) intersects with the second side wall 123b and faces the first side wall 123a. Third side wall 123c, (4) fourth side wall 123d that intersects with third side wall 123c and first side wall 123a and faces second side wall 123b, (5) box shape including top plate 123e that intersects with these side walls 123a to 123d I am using a casing. The rotating plane electrode 121 is attached to the outer surface of the top plate 123e so as to protrude in a direction perpendicular to the surface. The input terminal 122 is connected to one plane electrode that constitutes the rotating plane electrode 121 . The input terminal 122 is attached to the outer surface of the second side wall 123b so as to protrude in a direction perpendicular to the surface.

角度センサ100は、図6に示すように、回転モジュール120の天板123eに取り付けられた回転平面電極121を、基準モジュール110の第4側壁113dに形成された開口113d1に挿入した状態で使用される。この状態においては、基準平面電極111と回転平面電極121との間に図6に示した配置が実現される。 As shown in FIG. 6, the angle sensor 100 is used with the rotating plane electrode 121 attached to the top plate 123e of the rotating module 120 inserted into the opening 113d1 formed in the fourth side wall 113d of the reference module 110. be. In this state, the arrangement shown in FIG. 6 is realized between the reference plane electrode 111 and the rotating plane electrode 121 .

(角度センサを備えたマウント装置)
角度センサ100を備えたマウント装置200について、図7を参照して説明する。図7は、マウント装置200の構成を示す斜視図である。
(mounting device with angle sensor)
A mount device 200 including the angle sensor 100 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the mounting device 200. As shown in FIG.

マウント装置200は、円盤状のミラーを回転可能にマウントするための装置である。マウント装置200は、図7に示すように、2つの角度センサ100に加えて、フレーム201と、第1ジンバル202と、第2ジンバル203と、を備えている。 A mounting device 200 is a device for rotatably mounting a disk-shaped mirror. The mounting device 200 includes a frame 201, a first gimbal 202, and a second gimbal 203 in addition to the two angle sensors 100, as shown in FIG.

第1ジンバル202は、フレーム201の内側に配置され、回転可能にフレーム201に取り付けられている。第1ジンバル202の回転軸A1は、フレーム201に固定されている。第2ジンバル203は、第1ジンバル202の内側に配置され、回転可能に第1ジンバル202に取り付けられている。第2ジンバル203の回転軸A2は、第1ジンバル202に固定されている。第1ジンバル202の回転軸A1と第2ジンバル203の回転軸A2とは、互いに直交している。ミラーは、第2ジンバル203に固定(例えば、螺子止め)される。 The first gimbal 202 is arranged inside the frame 201 and rotatably attached to the frame 201 . A rotation axis A<b>1 of the first gimbal 202 is fixed to the frame 201 . The second gimbal 203 is arranged inside the first gimbal 202 and rotatably attached to the first gimbal 202 . A rotation axis A<b>2 of the second gimbal 203 is fixed to the first gimbal 202 . The rotation axis A1 of the first gimbal 202 and the rotation axis A2 of the second gimbal 203 are orthogonal to each other. The mirror is fixed (for example, screwed) to the second gimbal 203 .

2つの角度センサ100の一方は、フレーム201に対する第1ジンバル202の回転角θ1を検出するために利用される。この角度センサ100を構成する基準モジュール110は、フレーム201に固定されている。一方、この角度センサ100を構成する回転モジュール120は、第1ジンバル202に固定されている。 One of the two angle sensors 100 is used to detect the rotation angle θ1 of the first gimbal 202 with respect to the frame 201 . A reference module 110 that constitutes the angle sensor 100 is fixed to the frame 201 . On the other hand, the rotation module 120 that constitutes the angle sensor 100 is fixed to the first gimbal 202 .

2つの角度センサ100の他方は、第1ジンバル202に対する第2ジンバル203の回転角θ2を検出するために利用される。この角度センサ100を構成する基準モジュール110は、第1ジンバル202に固定されている。一方、この角度センサ100を構成する回転モジュール120は、第2ジンバル203に固定されている。 The other of the two angle sensors 100 is used to detect the rotation angle θ2 of the second gimbal 203 with respect to the first gimbal 202. A reference module 110 that constitutes the angle sensor 100 is fixed to the first gimbal 202 . On the other hand, the rotation module 120 that constitutes the angle sensor 100 is fixed to the second gimbal 203 .

マウント装置200によれば、ミラーを回転可能にマウントすると共に、ミラーの向きを2つの角度センサ100によって正確に検出することが可能である。角度センサ100は、半導体部品を用いることなく実現されているので、マウント装置200は、放射線環境下においても好適に利用することが可能である。 The mounting device 200 allows the mirror to be rotatably mounted and the orientation of the mirror to be accurately detected by the two angle sensors 100 . Since the angle sensor 100 is realized without using semiconductor components, the mounting device 200 can be suitably used even in a radiation environment.

なお、本実施形態においては、ミラーのマウントに好適なマウント装置200について説明したが、マウントされる物品は任意であり、ミラーに限定されない。マウント装置200にマウントされる、ミラー以外の物品としては、例えば、レンズ、カメラ、光センサ、光ファイバなどの光学部品が挙げられる。また、姿勢制御が必要になる物品であれば、光学部品以外の物品であってもよい。 In this embodiment, the mounting device 200 suitable for mounting a mirror has been described, but the article to be mounted is arbitrary and is not limited to mirrors. Articles other than mirrors that are mounted on the mounting device 200 include, for example, optical components such as lenses, cameras, optical sensors, and optical fibers. Also, an article other than an optical component may be used as long as the article requires attitude control.

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention.

1 角度センサ
100 角度センサ
110 基準モジュール
111 基準平面電極
111a1 第1平面電極
111b1 第2平面電極
111a2 第3平面電極
111b2 第4平面電極
112 出力端子
113 筐体
120 回転モジュール
121 回転平面電極
122 入力端子
123 筐体
2 電源装置
3 測定回路
4 電子計算機
200 マウント装置
201 フレーム
202 第1ジンバル
203 第2ジンバル
1 angle sensor 100 angle sensor 110 reference module 111 reference plane electrode 111a1 first plane electrode 111b1 second plane electrode 111a2 third plane electrode 111b2 fourth plane electrode 112 output terminal 113 housing 120 rotation module 121 rotation plane electrode 122 input terminal 123 Housing 2 Power supply 3 Measuring circuit 4 Computer 200 Mounting device 201 Frame 202 First gimbal 203 Second gimbal

Claims (6)

回転軸が基準体に固定された回転体の回転角θを検出する角度センサであって、
前記基準体に固定される基準平面電極と、
前記回転体に固定される回転平面電極であって、前記回転軸に直交する平面を挟んで前記基準平面電極と対向する回転平面電極と、を備え、
前記基準平面電極は、前記回転平面電極の一方の面に対向する平面上に並んで配置された第1平面電極及び第2平面電極、並びに、前記回転平面電極の他方の面に対向する平面上に並んで配置された第3平面電極及び第4平面電極を含んでおり、
前記第3平面電極は、前記第1平面電極に並列に接続されており、
前記第4平面電極は、前記第2平面電極に並列に接続されており、
前記平面への前記基準平面電極の正射影と前記平面への前記回転平面電極の正射影との共通部分について、前記回転軸から当該共通部分において前記回転軸に最も近い点までの距離をd1とし、前記回転軸から当該共通部分において前記回転軸から最も遠い点までの距離をd2として、θが0°であるときにd2-d1≦d1を満たす、
ことを特徴とする角度センサ。
An angle sensor for detecting a rotation angle θ of a rotating body whose rotating shaft is fixed to a reference body,
a reference plane electrode fixed to the reference body;
a rotating plane electrode fixed to the rotating body, the rotating plane electrode facing the reference plane electrode across a plane orthogonal to the rotation axis;
The reference plane electrode includes a first plane electrode and a second plane electrode arranged side by side on a plane facing one surface of the rotation plane electrode, and a plane facing the other side of the rotation plane electrode. a third planar electrode and a fourth planar electrode arranged side by side;
The third planar electrode is connected in parallel to the first planar electrode,
The fourth planar electrode is connected in parallel to the second planar electrode,
For the intersection of the orthogonal projection of the reference plane electrode onto the plane and the orthogonal projection of the rotation plane electrode onto the plane, let d1 be the distance from the axis of rotation to the nearest point on the intersection to the axis of rotation. , where d2 is the distance from the rotation axis to the farthest point from the rotation axis in the common portion, and d2−d1≦d1 is satisfied when θ is 0°;
An angle sensor characterized by:
フレームと、
回転軸が前記フレームに固定された第1ジンバルと、
回転軸が前記第1ジンバルに固定された第2ジンバルであって、物品をマウントするための第2ジンバルと、
前記第1ジンバルの回転角θを検出する第1角度センサと、
前記第2ジンバルの回転角θ’を検出する第2角度センサと、を備え
前記第1角度センサは、
前記フレームに固定された基準平面電極と、
前記第1ジンバルに固定された回転平面電極であって、前記第1ジンバルの回転軸に直交する平面を挟んで当該基準平面電極と対向する回転平面電極と、を備え、
当該平面への当該基準平面電極の正射影と当該平面への当該回転平面電極の正射影との共通部分について、当該回転軸から当該共通部分において当該回転軸に最も近い点までの距離をd1とし、当該回転軸から当該共通部分において当該回転軸から最も遠い点までの距離をd2として、θが0°であるときにd2-d1≦d1を満たし、
前記第2角度センサは、
前記第1ジンバルに固定された基準平面電極と、
前記第2ジンバルに固定された回転平面電極であって、前記第2ジンバルの回転軸に直交する平面を挟んで当該基準平面電極と対向する回転平面電極と、を備え、
当該平面への当該基準平面電極の正射影と当該平面への当該回転平面電極の正射影との共通部分について、当該回転軸から当該共通部分において当該回転軸に最も近い点までの距離をd1’とし、当該回転軸から当該共通部分において当該回転軸から最も遠い点までの距離をd2’として、θ’が0°であるときにd2’-d1’≦d1’を満たす
ことを特徴とするマウント装置。
a frame;
a first gimbal whose rotation axis is fixed to the frame;
a second gimbal having a rotating shaft fixed to the first gimbal for mounting an article;
a first angle sensor that detects the rotation angle θ of the first gimbal ;
a second angle sensor that detects the rotation angle θ′ of the second gimbal ;
The first angle sensor is
a reference plane electrode fixed to the frame;
a rotating plane electrode fixed to the first gimbal, the rotating plane electrode facing the reference plane electrode across a plane perpendicular to the rotation axis of the first gimbal;
For the intersection of the orthogonal projection of the reference plane electrode onto the plane and the orthogonal projection of the rotation plane electrode onto the plane, let d1 be the distance from the axis of rotation to the point closest to the axis of rotation in the intersection. , where d2 is the distance from the rotation axis to the farthest point from the rotation axis in the common portion, and d2−d1≦d1 is satisfied when θ is 0°,
The second angle sensor is
a reference plane electrode fixed to the first gimbal;
a rotating plane electrode fixed to the second gimbal, the rotating plane electrode facing the reference plane electrode across a plane orthogonal to the rotation axis of the second gimbal;
For the intersection of the orthogonal projection of the reference plane electrode onto the plane and the orthogonal projection of the rotation plane electrode onto the plane, the distance from the axis of rotation to the point closest to the axis of rotation in the intersection is d1'. and the distance from the rotation axis to the farthest point in the common portion from the rotation axis is d2', and d2'-d1'≤d1' is satisfied when θ' is 0°,
A mounting device characterized by:
前記物品は、光学部品である、
ことを特徴とする請求項に記載のマウント装置。
the article is an optical component ,
3. The mounting device according to claim 2 , wherein:
請求項に記載の角度センサを用いて前記回転体の回転角θを測定する測定方法であって、
前記回転平面電極に交流電圧を入力する工程と、
前記第1平面電極及び前記第3平面電極に誘導される交流電流の和電流の振幅に比例する第1直流電圧と前記第2平面電極及び前記第4平面電極に誘導される交流電流の和電流の振幅に比例する第2直流電圧との差に基づいて回転角θを特定する工程と、を含んでいる、
ことを特徴とする測定方法。
A measuring method for measuring the rotation angle θ of the rotating body using the angle sensor according to claim 1 ,
inputting an alternating voltage to the rotating plane electrode;
A first DC voltage proportional to the amplitude of the sum of the alternating currents induced in the first planar electrode and the third planar electrode and the sum of the alternating currents induced in the second planar electrode and the fourth planar electrode determining the rotation angle θ based on the difference from a second DC voltage proportional to the amplitude of
A measuring method characterized by:
前記第1直流電圧と前記第2直流電圧との和が一定になるように、前記回転平面電極に入力する交流電圧の振幅を制御する工程を更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項に記載の測定方法。
further comprising controlling the amplitude of the AC voltage input to the rotating plane electrode such that the sum of the first DC voltage and the second DC voltage is constant;
The measuring method according to claim 4 , characterized in that:
前記交流電圧は、三角波電圧であり、
電流/電圧変換回路と全波整流回路とを含む測定回路を用いて、前記第1直流電圧及び第2直流電圧を生成する、
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の測定方法。
The AC voltage is a triangular wave voltage,
generating the first DC voltage and the second DC voltage using a measurement circuit including a current/voltage conversion circuit and a full-wave rectification circuit;
6. The measuring method according to claim 4 or 5 , characterized in that:
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