JPH02143111A - Angular displacement detector - Google Patents

Angular displacement detector

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JPH02143111A
JPH02143111A JP29747988A JP29747988A JPH02143111A JP H02143111 A JPH02143111 A JP H02143111A JP 29747988 A JP29747988 A JP 29747988A JP 29747988 A JP29747988 A JP 29747988A JP H02143111 A JPH02143111 A JP H02143111A
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JP
Japan
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floating body
light
circuit
output
angular displacement
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Application number
JP29747988A
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Inventor
Isao Nakazawa
功 中沢
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To find angular displacement by a lightweight, small-sized device speedily with excellent sensitivity by detecting momentary shifts in the absolute position and relative position of a floating body by at least two detection parts. CONSTITUTION:At time (t) (0<=t<=t1), a slit image formed on the side of a photodetector 6 is close to the center of a light reception surface 6a, so a selecting circuit 16 employs the output signal of the photodetector 6. At t=t1, the levels of the element 6 and a light reception element 8 become equal and at t>t1, a slit image formed on the side of the element 8 becomes close to the center of a light reception surface 8a, so the selecting circuit 16 employs the output signal of the element 8. The output signal selected by this circuit 16 becomes discontinuous at t=t1. Therefore, the (A-B) output of a detecting circuit is differentiated 17 and inputted to the circuit 6 as a speed signal. This speed is irrelevant to the light reception surface slit images and the speed signals of the elements 6 and 8 are the same. Therefore, even when the circuit 16 is switched, the output signal is continuous and a signal which is integrated 18 indicates a real displacement signal.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、ハイドロスタティックセンサーと称される
変位検出装置に関し、特に、上記型式の角変位検出装置
の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a displacement detection device called a hydrostatic sensor, and more particularly to an improvement of the above-mentioned type of angular displacement detection device.

[従来の技術] 容器等に密封充填された液体の中に物体を遊浮状態に配
置し、該容器等に撮動を与えた時、該液体による緩衝作
用と該物体の慣性力とにより該物体は全く移動しないで
当初の位置に静止した状態に保持されるという現象が生
ずる。この時、該容器等が該物体に対して相対的に変位
しているので該容器等と該物体との間に相対的変位を検
出することにより該容器等の絶対変位を検出することが
できる。このような原理に基いて、構成された変位検出
装置はハイドロスタティックセンサーと称されており、
従来、角変位を検出するためのハイドロスタティックセ
ンサーとしてたとえば第9図乃至第11図に示されるも
のが知られている。
[Prior Art] When an object is placed in a floating state in a liquid sealed in a container, etc., and an image is applied to the container, the object is moved due to the buffering effect of the liquid and the inertial force of the object. A phenomenon occurs in which the object does not move at all but remains stationary in its original position. At this time, since the container, etc. is displaced relative to the object, the absolute displacement of the container, etc. can be detected by detecting the relative displacement between the container, etc. and the object. . A displacement detection device constructed based on this principle is called a hydrostatic sensor.
Conventionally, hydrostatic sensors for detecting angular displacements, such as those shown in FIGS. 9 to 11, are known.

第9図乃至第11図において、101は装置を構成する
各部品を取付ける基台、102は内部に21体103お
よび透明液体104を封入した室をもつ円筒状の筺体で
あり、該筺体+02には第11図で詳細に図示されてい
る口字形の浮体保持体114が嵌合して固定されるため
に溝部102aがその内周壁面に形成されている。10
3は浮体であり、軸103aの回りに回転自在に上記浮
体保持体11.4により保持されていて、その中央ブロ
ックの一対の側面の両表面にはミラー109とこれを覆
ってスリット110aを有するマスク110が取付けら
れ、該中央ブロックのもう一対の側面からはそれぞれ腕
部103bが延出されている。なおこの浮体103は軸
103a回りの回転バランスおよび液体内での浮力バラ
ンスがそれぞれとられたものとして構成されている。
In FIGS. 9 to 11, 101 is a base on which each part constituting the device is mounted, 102 is a cylindrical housing having a chamber in which 21 bodies 103 and a transparent liquid 104 are sealed; A groove portion 102a is formed in the inner circumferential wall surface of the groove portion 102a, into which a mouth-shaped floating body holder 114 shown in detail in FIG. 11 is fitted and fixed. 10
3 is a floating body, which is rotatably held by the floating body holder 11.4 around an axis 103a, and has a mirror 109 on both surfaces of a pair of side surfaces of the central block, and a slit 110a covering the mirror 109. A mask 110 is attached, and arm portions 103b extend from the other pair of sides of the central block. Note that this floating body 103 is configured to have a rotational balance around the axis 103a and a buoyancy balance within the liquid.

105は通電により光を発生する発行素子(IRED)
であり、発行素子保持体107により上記基台101に
取付は固定されている。106は受ける光の位置によっ
て出力の変化する光電変換素子からなる受光素子(PS
D)であり、光電変換素子保持体108により上記基台
101に取付は固定されている。そてこれら発光素子1
05および受光素子105が、上記浮体103の中央ブ
ロック表面に取付けられているミラー109を介して光
を伝送する方式の光学的な角変位検出手段を構成してい
る。なお発行素子保持体107には発光素子105から
の光を導く先導部107aが形成されており、この光導
く部107aの先端には上記浮体103のミラー+09
を覆うマスク110と同じスリット110aを有するマ
スクが取付けられている。なおこの光伝送は筺体102
を通して行なわれるものであるから、該筺体102の全
体あるいは該当する部分は透明材によって構成されてい
る。
105 is an emitting element (IRED) that generates light when energized
It is fixedly attached to the base 101 by the issuing element holder 107. 106 is a light receiving element (PS) consisting of a photoelectric conversion element whose output changes depending on the position of the received light.
D), and is fixed to the base 101 by a photoelectric conversion element holder 108. These light emitting elements 1
05 and the light receiving element 105 constitute an optical angular displacement detection means of a type that transmits light via a mirror 109 attached to the surface of the center block of the floating body 103. Note that the light emitting element holder 107 is formed with a leading part 107a that guides the light from the light emitting element 105, and the tip of this light guiding part 107a is connected to the mirror +09 of the floating body 103.
A mask having the same slit 110a as the mask 110 covering is attached. Note that this optical transmission is performed using the housing 102.
Since this is carried out through the casing 102, the entire casing 102 or the corresponding portion is made of a transparent material.

上記した浮体103は次のようにして支持されている。The floating body 103 described above is supported in the following manner.

すなわち浮体103の中央ブロックには第10図の断面
図で示している上下に貫通の回転軸103aが設けられ
、その上下端にはそれぞれ外向き尖鋭な先端をもつピボ
ット112が圧入されている。一方前記した浮体保持体
+14のコ字形の上下腕の先端には互いに内向きに対向
してピボット軸受け113が設けられ、上記ピボット1
12の尖鋭な先端がこのビボッ、ト軸受け113に嵌合
することで浮体103が支持されている。
That is, the center block of the floating body 103 is provided with a rotating shaft 103a penetrating the upper and lower sides as shown in the cross-sectional view of FIG. 10, and pivots 112 having outwardly pointed tips are press-fitted into the upper and lower ends of the rotary shaft 103a, respectively. On the other hand, pivot bearings 113 are provided at the ends of the U-shaped upper and lower arms of the above-described floating body holder +14 so as to face each other inwardly.
The floating body 103 is supported by the sharp tips of the floating body 103 fitting into the pivot bearings 113.

115は筺体102の上蓋であり、シリコン接着材等を
用いる公知の技術により筺体102にシール接着されて
いる。 116はゴムパツキンであり押え板117 と
上蓋115の間にサンドインチされ、ビス等により上蓋
に固定されている。
Reference numeral 115 denotes a top lid of the housing 102, which is sealed and bonded to the housing 102 by a known technique using a silicone adhesive or the like. A rubber gasket 116 is sandwiched between the presser plate 117 and the upper lid 115, and is fixed to the upper lid with screws or the like.

119及び120は磁気回路を形成するためのヨークで
あり、第9図の姿勢で示される浮体103を6fl気的
付勢力で安定定着させるべくその一端が浮体103a腕
部1031)の先端に対向して配置されている。また、
ヨーク119及び120の他端側の間にはヨーク】21
 とコイル123とから成るtin石が結合されており
、従りて電磁石のコイル123に通電が行われると、ヨ
ーク121−ヨーク1!9−浮体103− H−’;’
 120− IH1if1石−ノヨーク121の閉じた
磁気回路が形成されるようになっている。
119 and 120 are yokes for forming a magnetic circuit, one end of which faces the tip of the arm portion 1031) of the floating body 103a in order to stably fix the floating body 103 shown in the attitude shown in FIG. It is arranged as follows. Also,
Between the other ends of the yokes 119 and 120 is a yoke]21
and a coil 123 are coupled together, so that when the coil 123 of the electromagnet is energized, the yoke 121 - the yoke 1!9 - the floating body 103 - H-';'
120-IH1if1 stone-Noyoke 121 closed magnetic circuit is formed.

以上の構成において、浮体103はいずれの姿勢におい
ても重力の影響による回転モーメントが発生することな
く、またピボット軸に実質的に負荷が作用しないように
、上述の如く軸103δの回りの回転バランスおよび液
体内での浮力バランスがそれぞれとられたものとして構
成されている。
In the above configuration, the floating body 103 maintains a rotational balance around the axis 103δ as described above so that no rotational moment is generated due to the influence of gravity in any posture, and no load is substantially applied to the pivot axis. They are constructed so that the buoyancy within the liquid is balanced.

かかる構成においては、筺体102が回転軸103aの
回に回転しても、液体内部は慣性により動かないので浮
遊状態にある浮体103は回転せず、したがって筺体1
02と浮体103は回転軸103aの回りに相対的に回
転することになる。これが相対角変位を検出する本装置
の原理であり、これらの間で生じた相対的な角変位は、
上記発光素子105、受光素子106を用いた光学的検
知手段で検出できる。
In this configuration, even if the housing 102 rotates around the rotation axis 103a, the inside of the liquid does not move due to inertia, so the floating body 103 in a floating state does not rotate, and therefore the housing 1
02 and the floating body 103 will rotate relative to each other around the rotation axis 103a. This is the principle of this device that detects relative angular displacement, and the relative angular displacement that occurs between them is
It can be detected by an optical detection means using the light emitting element 105 and the light receiving element 106 described above.

なお実際に筺体102の壁面の影響で封入された液体内
部に流れが生じ、これが浮体103に力を及ぼすが、そ
の影響は、壁面から浮体103までの距餌、液体の粘性
等を考慮して選択することにより可及的に小さくするこ
とが可能である。
Note that a flow actually occurs inside the sealed liquid due to the influence of the wall surface of the housing 102, and this exerts a force on the floating body 103, but the effect is determined by taking into account the distance from the wall surface to the floating body 103, the viscosity of the liquid, etc. By selecting it, it is possible to make it as small as possible.

さて、以上の構成を有する装置で角変位の検出は次のよ
うに行なわわる。
Now, detection of angular displacement is performed as follows in the apparatus having the above configuration.

まず発光素子105から発せられた光は、光導部107
aを通り浮体103に照射され、ここでミラー109に
より反射されて受光素子10Bに至る。そして上述した
ように、先導部107aの先端および浮体103のミラ
ー109の上にマスク110が配置されているため、上
記光の伝送の際に光はそのマスク110のスリット11
0aにより略平行光となり、受光素子106の上にはボ
ケのない像(スリット像)が形成されることになる。
First, the light emitted from the light emitting element 105 is transmitted to the light guide section 107.
a, the light is irradiated onto the floating body 103, where it is reflected by the mirror 109 and reaches the light receiving element 10B. As described above, since the mask 110 is disposed on the tip of the leading portion 107a and the mirror 109 of the floating body 103, the light is transmitted through the slit 11 of the mask 110 during the transmission of the light.
0a, the light becomes substantially parallel light, and an unblurred image (slit image) is formed on the light receiving element 106.

そして筺体102、発光素子105.受光素子106は
いずれも基台101の上に固定されているものであって
一体に運動するので、筺体102と浮体103の間で相
対的な角変位運動が生ずると、該変位に応じた量だけ受
光素子106の上のスリット像はわ動することになる。
Then, the housing 102, the light emitting element 105. The light receiving elements 106 are all fixed on the base 101 and move together, so when a relative angular displacement movement occurs between the housing 102 and the floating body 103, the amount corresponding to the displacement occurs. The slit image above the light-receiving element 106 moves accordingly.

したがって受光した光の位置によって出力の変化する充
電変換素子である上記受光素子106の出力は該スリッ
ト像の位置変位に比例した出力となり、該出力により筺
体102及び基台101の角変位を検出することができ
る。
Therefore, the output of the light receiving element 106, which is a charging conversion element whose output changes depending on the position of the received light, is an output proportional to the positional displacement of the slit image, and the angular displacement of the housing 102 and the base 101 is detected by this output. be able to.

ところで以上の構成された角変位検出装置を考えると、
浮体103は外部からの力を受けていない状態であるた
めに浮体103の姿勢を規制することができないから、
そのままでは受光素子106の測定範囲内にスリット像
を位置させておくという保証がないことになる。
By the way, considering the angular displacement detection device configured above,
Since the floating body 103 is not receiving any external force, the attitude of the floating body 103 cannot be regulated.
In this case, there is no guarantee that the slit image will remain within the measurement range of the light receiving element 106.

そこで例えば永久磁石や電磁石を用いて浮体に弱い磁界
作用を及ぼし、この磁界作用により浮体103を第9図
に示した定常状態の位置にさせておく方法が考えられる
。つまり、コイル123に電流を流して電磁石として動
作させて、この磁界作用によりヨーク121−ヨーク1
19−浮体103−1−4120−7−り121 <7
)閉シタiii気回路を形成して浮体103を定位置に
保持させる。この磁界作用により浮く体に及ぼされる付
勢力は、原理には浮体103を筺体102に対して一定
の姿勢に維持させる(つまり一体に移動させる)力であ
るから、その磁界作用が強いと筺体102と浮体103
は一体となっ、て運動してしまい、目的とする角変位の
ための相対変位が生じないという問題を招くが、磁界作
用が液体の慣性に対し十分小さければ、比較的低い周波
数においても応答するように構成できる。
Therefore, a method can be considered in which, for example, a permanent magnet or an electromagnet is used to apply a weak magnetic field to the floating body, and the floating body 103 is kept in the steady state position shown in FIG. 9 by this magnetic field action. In other words, a current is passed through the coil 123 to operate it as an electromagnet, and this magnetic field action causes the yoke 121 to yoke 1 to
19-Floating body 103-1-4120-7-ri121 <7
) A closed air circuit is formed to hold the floating body 103 in place. The biasing force exerted on the floating body by the action of this magnetic field is, in principle, a force that maintains the floating body 103 in a constant posture with respect to the housing 102 (that is, moves it together with the body 102), so if the magnetic field action is strong, the floating body 103 and floating body 103
move as a unit, leading to the problem that the relative displacement for the desired angular displacement does not occur, but if the magnetic field action is sufficiently small relative to the inertia of the liquid, it will respond even at relatively low frequencies. It can be configured as follows.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、前記の角変位検出装置には、■浮体10
3を定位置に静止させるまでに比較的長い時間を要する
ため迅速な検出を行うことができない、■浮体定位装置
を構成するコイル123やヨーク119及び120が大
きいため全体として大型となり、従って、カメラ等の小
型機器に搭載するとカメラ等が大型化してしまう、■該
浮体定位置装置の磁石のため、低い周波数のSaに対す
る感度及び制度が悪い、等の欠点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned angular displacement detection device has the following problems:
3. It takes a relatively long time to stop the floating body localization device in a fixed position, so rapid detection cannot be performed. ■The coil 123 and yokes 119 and 120 that make up the floating body localization device are large, so the overall size is large. There were disadvantages such as the camera etc. would become bulky if mounted on a small device such as (1) sensitivity and accuracy to low frequency Sa was poor due to the magnet of the floating body positioning device.

従って、本発明の目的は、前記の如き欠点を有しない、
改良された角変位検出装置を提供することである。
Therefore, the object of the present invention is to avoid the above-mentioned disadvantages.
An object of the present invention is to provide an improved angular displacement detection device.

[課題を解決するための手段] 本発明では前記浮体定位装置を廃止し、角変位検出の度
毎に浮体を定位置に位置決めすることに代えて浮体の時
々刻々の絶対位置と相対的位置変化とを検出するように
したことを特徴とする0本発明による角変位検出装置で
は浮体を角変位検出の度毎に定位置にリセットする動作
が不要となるので迅速に検出を行うことができる。また
、本発明の角変位検出装置は浮体定位装置としての電磁
石等が不要なため低周波振動に対する感度や精度が良好
であるばかりでなく、装置体積が小さく且つ軽量である
ため、カメラ等の小型機器に搭載するに通している。
[Means for Solving the Problems] In the present invention, the floating body localization device is abolished, and instead of positioning the floating body at a fixed position every time an angular displacement is detected, the absolute position and relative position of the floating body are changed from moment to moment. The angular displacement detection device according to the present invention, which is characterized in that it detects angular displacement, does not require an operation to reset the floating body to a fixed position every time angular displacement is detected, so that detection can be performed quickly. In addition, since the angular displacement detection device of the present invention does not require an electromagnet or the like as a floating body localization device, it not only has good sensitivity and accuracy to low-frequency vibrations, but also has a small volume and light weight, so it can be used for compact devices such as cameras. It is now ready to be installed on the device.

本発明の角変位検出装置では、浮体の位置及び相対的変
位を検出するために少なくとも2個の検出部が該浮体の
回転方向に沿って互いに離れた位置に配置され、該浮体
もしくは該浮体と連動する連動体に形成された多数の被
検出部を該検出部によって検出することによって該浮体
の初期の位置にかかわらず該浮体の相対変位を検出する
ことができる。従って、従来の浮体定位装置は必要がな
くなり、未発、明によれば、従来の角変位検出装置より
も軽量且つ小型であるとともに迅速に検出を行うことが
できる角変位検出装置が提供される。
In the angular displacement detection device of the present invention, in order to detect the position and relative displacement of the floating body, at least two detection units are arranged at positions apart from each other along the rotational direction of the floating body, and The relative displacement of the floating body can be detected regardless of the initial position of the floating body by using the detection unit to detect a large number of detected parts formed on the interlocking body. Therefore, the conventional floating body localization device is no longer necessary, and according to the invention, an angular displacement detection device that is lighter and smaller than the conventional angular displacement detection device and can perform detection quickly is provided. .

[作   用] 第2図(b)に示すように浮体2のスリット穴2Cが2
個の受光素子6及び8に対している場合は受光素子の受
光面6a及び8aの中央に近い位置にスリット穴2Cが
位置している方の受光素子の出力を第3図の選択回路1
6が選択して浮体2の相対回転変位の検出値として出力
する。
[Function] As shown in Fig. 2(b), the slit hole 2C of the floating body 2 is
When there are two light receiving elements 6 and 8, the selection circuit 1 in FIG.
6 is selected and output as a detected value of the relative rotational displacement of the floating body 2.

[実 施 例] 以下に第1図乃至第5図を参照して本発明のS1実施例
を説明する6 第1図は本発明の角変位検出装置の第1実施例における
y1械的構造を示した斜視図、第2図は該第1実施例に
おける浮体と検出器との相対的位置関係を示した平面図
、第3図は第1実施例の角変位検出装置における電気的
構成を示した図、第4図及び第5図は第3図の電気的構
成における信号波形の一例を示した図、である。
[Embodiment] The S1 embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5.6 FIG. FIG. 2 is a plan view showing the relative positional relationship between the floating body and the detector in the first embodiment, and FIG. 3 shows the electrical configuration of the angular displacement detection device of the first embodiment. 4 and 5 are diagrams showing examples of signal waveforms in the electrical configuration of FIG. 3.

第1図及び第2図において、1は内部に浮体2と透明液
体3とを封入した円筒形の筺対である。浮体2は十字形
の腕を有しており、軸2a回りに回転自在に浮体保持体
4により保持されている。また、浮体2はその一端に、
周方向に沿って等間隔に貫設された多数のスリット穴2
cと(すなわち被検出部)を有したフランジ部2bを具
備している。なおこの浮体2は従来の浮体と同様に軸2
a回りの回転バランスおよび液体内での浮力バランスが
それぞれとられたものとして構成されている。
In FIGS. 1 and 2, 1 is a cylindrical housing in which a floating body 2 and a transparent liquid 3 are enclosed. The floating body 2 has cross-shaped arms, and is held by a floating body holder 4 so as to be rotatable around an axis 2a. In addition, the floating body 2 has a
A large number of slit holes 2 penetrated at equal intervals along the circumferential direction
The flange portion 2b has a flange portion 2b (that is, a detected portion). Note that this floating body 2 has an axis 2 similar to the conventional floating body.
It is constructed so that the rotational balance around a and the buoyancy balance within the liquid are respectively maintained.

5は通電により光を発生する発光素子(IRED)であ
って不図示の上蓋に取り付けられており、下記の受光素
子6と対になって光学的検出手段を構成している。6は
PSD等から成る受光素子であって受光面6aを有し、
該受光面6aに入射する光の位置によって出力が変化す
るように構成されており、上記筺体1に取り付けられて
いる。すなわち発光素子5の発、発光はスリット穴2C
を通過し受光素子6の受光面6a上にスリット像を形成
し、受光素子6は該スリット像の位置に対応する電気的
出力を発生する。7は上記5と同じ構造の発光素子で、
第2図に示す受光素子8と対になって光学的な位置検出
手段を構成している。
Reference numeral 5 denotes a light emitting element (IRED) that generates light when energized, and is attached to the top cover (not shown), and constitutes an optical detection means in combination with a light receiving element 6 described below. 6 is a light-receiving element made of a PSD or the like, and has a light-receiving surface 6a;
It is configured so that the output changes depending on the position of the light incident on the light receiving surface 6a, and is attached to the housing 1. That is, the light emitted from the light emitting element 5 is emitted from the slit hole 2C.
A slit image is formed on the light receiving surface 6a of the light receiving element 6, and the light receiving element 6 generates an electrical output corresponding to the position of the slit image. 7 is a light emitting element with the same structure as 5 above,
It forms an optical position detecting means in pair with the light receiving element 8 shown in FIG.

前記発光素子及び受光素子は浮体2のフランジ部2bに
対して第2図に示すような位置関係に配置されている。
The light emitting element and the light receiving element are arranged in a positional relationship as shown in FIG. 2 with respect to the flange portion 2b of the floating body 2.

すなわち、フランジ部2bのスリット穴2cの間隔αに
対して受光素子6の受光面6aは−だけズラせて配置さ
れている、第2図(a)の状態では受光面6aのほぼ中
央にスリット像が位置しており、従って受光素子6の情
報を基に位置検出を行なうものである。第2図(b)は
浮体2を第2図(a)の位置から所定角度反時計方向へ
回転させたもので、回転に応じてスリット像は受光面6
aの中央からはずれていくが、受光面8aに着目すると
他のスリット像が該受光面8aの中央に近ずいて来るこ
とになる。そして、ある所で受光面8aの上のスリット
像が受光面6a上のスリット像よりも中央に近くなる。
That is, the light-receiving surface 6a of the light-receiving element 6 is shifted by - with respect to the interval α between the slit holes 2c of the flange portion 2b. In the state shown in FIG. The image is located, and therefore the position is detected based on the information from the light receiving element 6. FIG. 2(b) shows the floating body 2 rotated counterclockwise by a predetermined angle from the position of FIG.
However, when focusing on the light-receiving surface 8a, other slit images come closer to the center of the light-receiving surface 8a. Then, at a certain point, the slit image on the light receiving surface 8a becomes closer to the center than the slit image on the light receiving surface 6a.

かかる状態では受光素子8の情報を基に位置検出を行な
うものである。
In such a state, position detection is performed based on information from the light receiving element 8.

第3図は本実施例の角変位検出装置の電気的構成及び検
出信号処理手段を示したものである。
FIG. 3 shows the electrical configuration and detection signal processing means of the angular displacement detection device of this embodiment.

第3図において、13は受光素子6及び8の出力A及び
Bを取込んで(受光素子6及び8は同時に二つの出力A
及びBを発生する)出力(A+8)と出力(^−B)と
を発生する検出回路。
In Fig. 3, 13 takes in the outputs A and B of the light receiving elements 6 and 8 (the light receiving elements 6 and 8 simultaneously receive the two outputs A and 8).
and B)) and a detection circuit that generates an output (A+8) and an output (^-B).

12は発光素子5及び7の駆動電流の大きさを検出する
発光レベル検出回路、11は発光素子5及び7を駆動す
る発光回路である。14は受光レベル検出回路であり、
該回路14は検出回路13の出力(A+B)が基準レベ
ル設定器15の基準レベルよりも大きい場合は発光素子
5及び7の発光量を減するように発光回路11を制御す
る出力を発生する一方、検出回路13の出力(A+8)
が基準し一ベル設定器15の設定レベルよりも小さい場
合には発光素子5及び7の発光量を増加させるように発
光回路11を制御する出力を発生する。
12 is a light emission level detection circuit that detects the magnitude of the driving current of the light emitting elements 5 and 7; 11 is a light emitting circuit that drives the light emitting elements 5 and 7; 14 is a received light level detection circuit;
The circuit 14 generates an output that controls the light emitting circuit 11 to reduce the amount of light emitted from the light emitting elements 5 and 7 when the output (A+B) of the detection circuit 13 is higher than the reference level of the reference level setter 15. , the output of the detection circuit 13 (A+8)
When the reference level is smaller than the set level of the one-bell setter 15, an output is generated to control the light emitting circuit 11 so as to increase the amount of light emitted from the light emitting elements 5 and 7.

17は検出回路13の出力(A−8)を微分する微分回
路、16は検出回路13の出力(^−6)に基いて受光
素子6におけるスリット像と受光素子8におけるスリッ
ト像のいずれが中央に近いかを判定して中央に近い方の
受光素子の出力(^−B)を浮体2の位置情報として選
択して出力する選択回路、18は該選択回路16の出力
を積分する積分回路、である。
17 is a differentiation circuit that differentiates the output (A-8) of the detection circuit 13; 16 is a differential circuit that differentiates the output (A-8) of the detection circuit 13; and 16, based on the output (^-6) of the detection circuit 13, which of the slit image in the light receiving element 6 and the slit image in the light receiving element 8 is the center 18 is an integration circuit that integrates the output of the selection circuit 16; It is.

第3図において、検出回路13.微分回路17、選択回
路16の動作について第2図を参照して説明する。まず
、第2図(a)の状態について考える。この場合、受光
素子6に着目するとスリット像はほぼ中央に位置するの
で(A−8)出力はほぼ男である。一方、受光素子8に
着目すると、スリト像は中央には存在しないが、受光面
8aの両端にスリット像が存在するため、像の重心は受
光面の中央にあり、(^−B)出力はスリット像があた
かも中央にあるかのごとくほぼ零となる。この場合、受
光素子8は2つのスリット像を受けることになるので受
光レベル(^十B)が大きくなり、前述のように受光レ
ベル検出回路14のフィードバック作用により受光レベ
ルが変動しないように働ぎ、結果的には受光レベルが減
少する。発光レベル検出回路12の出力は千角回路16
に入力され、選択回路16は該入力から上述の状態を判
別し、(^−B)出力が零に近い状態であっても発光レ
ベルが低い場合には採用しないように選択するものであ
る。
In FIG. 3, the detection circuit 13. The operations of the differentiating circuit 17 and the selecting circuit 16 will be explained with reference to FIG. First, consider the state shown in FIG. 2(a). In this case, when focusing on the light receiving element 6, the slit image is located approximately at the center (A-8), so the output is approximately male. On the other hand, when focusing on the light receiving element 8, there is no slit image at the center, but there are slit images at both ends of the light receiving surface 8a, so the center of gravity of the image is at the center of the light receiving surface, and the (^-B) output is The slit image becomes almost zero, as if it were in the center. In this case, the light-receiving element 8 receives two slit images, so the light-receiving level (^1B) increases, and as mentioned above, the feedback action of the light-receiving level detection circuit 14 works to prevent the light-receiving level from changing. As a result, the received light level decreases. The output of the light emission level detection circuit 12 is sent to the thousand angle circuit 16.
The selection circuit 16 determines the above-mentioned state from the input, and selects not to adopt it if the light emission level is low even if the (^-B) output is close to zero.

次に第4図及び第5図を参照して受光素子6及び8の出
力と選択回路16の動作及び出力とについて具体的に説
明する。
Next, the outputs of the light receiving elements 6 and 8 and the operation and output of the selection circuit 16 will be specifically explained with reference to FIGS. 4 and 5.

第4図は横軸に時間t、縦軸に(^−B)出力をとった
もので、第4図(a)は受光素子6の出力信号、第4図
(b)は受光素子8の出力信号、第4図(C)は選択回
路16により選ばれた出力信号、を示す、0≦t≦t、
においては受光素子6側に形成されるスリット像が受光
面6aの中央に近いため選択回路16は受光素子6の出
力信号を採用する。1=1.において受光素子6と8の
信号が同じレベルになり、1>1、では受光素子8側に
形成されるスリット像が受光面8aの中央に近くなるた
め選択回路16は受光素子8の出カイ8号を採用する。
In Fig. 4, the horizontal axis shows time t and the vertical axis shows the (^-B) output. Fig. 4 (a) shows the output signal of the light receiving element 6, and Fig. 4 (b) shows the output signal of the light receiving element 8. The output signal, FIG. 4(C) shows the output signal selected by the selection circuit 16, 0≦t≦t,
Since the slit image formed on the light receiving element 6 side is close to the center of the light receiving surface 6a, the selection circuit 16 adopts the output signal of the light receiving element 6. 1=1. When the signals of the light receiving elements 6 and 8 are at the same level, and 1>1, the slit image formed on the light receiving element 8 side is close to the center of the light receiving surface 8a, so the selection circuit 16 selects the output signal 8 of the light receiving element 8. Adopt the number.

従って選択回路16により選択された出力信号は第4図
(c)に示すように1−1.において不連続となり、あ
たかも急激な変位が生じたかのように検知されることに
なる。そこで、検出回路13の(^−B)出力は微分回
路17にて微分されて、速度信号として選択回路へ人力
する。速度は受光面スリット像の位置に関係なく、受光
素子6及び8の速度信号は同じである。従って、選択回
路I6により切換が行なわれても出力される速度信号は
連続したものとなり、されにその速度信号を積分回路1
8にて積分すれば第5図に示すように連続した真の変位
信号が得られる。
Therefore, the output signals selected by the selection circuit 16 are 1-1. as shown in FIG. 4(c). It becomes discontinuous at , and is detected as if a sudden displacement had occurred. Therefore, the (^-B) output of the detection circuit 13 is differentiated by a differentiating circuit 17 and sent to the selection circuit as a speed signal. Regardless of the position of the light-receiving surface slit image, the speed signals of the light-receiving elements 6 and 8 are the same. Therefore, even if switching is performed by the selection circuit I6, the speed signal output is continuous, and the speed signal is then transferred to the integrator circuit 1.
8, a continuous true displacement signal is obtained as shown in FIG.

以上の説明から明らかなように、本装置によれば浮体が
どの位置にあってもその変位を検出することが可能であ
り、従来の浮体定位装置は必要でなくなる。
As is clear from the above description, according to the present device, the displacement of the floating body can be detected no matter where the floating body is located, and the conventional floating body localization device is no longer necessary.

第6図は本発明の第2実施例の角変位検出装置における
機械的構造部分の平面図である。
FIG. 6 is a plan view of the mechanical structure of the angular displacement detection device according to the second embodiment of the present invention.

第6図において201は中空部201aを有する筒状の
浮体で、その外周部は正多角形をなす複数の平面部20
1bが形成され、その中央部には被検出部であるスリッ
ト状反斜面201Cが設けられると共に、軸201d回
りに回転自在に不図示の浮体保持体により保持されてい
る。202および204は発光素子、203および20
5は受光素子(PSD)で、画素子は第1の実施例と同
様の機能を果たすものである。
In FIG. 6, 201 is a cylindrical floating body having a hollow part 201a, and its outer peripheral part has a plurality of flat parts 20 forming a regular polygon.
1b is formed, and a slit-shaped reverse slope 201C, which is a detected portion, is provided in the center thereof, and is held by a floating body holder (not shown) so as to be rotatable around an axis 201d. 202 and 204 are light emitting elements, 203 and 20
5 is a light receiving element (PSD), and the pixel element performs the same function as in the first embodiment.

本実施例においては被検出部であるスリット状反斜面2
0]eが円周方向に対し等間隔にピッチαで複数個設け
られており、投受光素子の組み、202−203,20
4−205はスリット状反斜面201cのピッチαに対
して−だけ位相がずれるように配置されている。そして
、発光素子から発射された光束がスリット状反斜面20
」Cで反射されると、スリット像が受光素子上に形成さ
れる。
In this embodiment, the slit-shaped reverse slope 2 which is the detected part
0] e are provided in plural numbers at equal intervals in the circumferential direction at pitch α, and the combination of light emitting and receiving elements, 202-203, 20
4-205 is arranged so as to be out of phase by - with respect to the pitch α of the slit-shaped reverse slope 201c. Then, the light beam emitted from the light emitting element passes through the slit-shaped reverse slope 20.
''C, a slit image is formed on the light receiving element.

なお、本実施例の装置の電気的構成は第3図に示した第
1実施例の装置の電気的構成と同じであり、また本実施
例の装置の機成的構成も思想的に第1実施例の装置と同
じであるから、本実施例の装置の動作も第1実施例の装
置の動作と同じである。従って、本実施例の装置の動作
に関する説明を省略する。
The electrical configuration of the device of this embodiment is the same as the electrical configuration of the device of the first embodiment shown in FIG. Since it is the same as the apparatus of the embodiment, the operation of the apparatus of this embodiment is also the same as that of the apparatus of the first embodiment. Therefore, explanation regarding the operation of the apparatus of this embodiment will be omitted.

なお、スリット状反斜面201cはアルミ蒸着やアルミ
膜の選択的エツチング等の加工方法で形成してもよい。
Note that the slit-shaped reverse slope 201c may be formed by a processing method such as aluminum vapor deposition or selective etching of an aluminum film.

第7図は本発明の第3実施例の角変位検出装置における
浮体と検出素子との相対的位置関係を示した平面図、第
8図は第3実施例の角変位検出装置の電気的構成を示し
た図、である。
FIG. 7 is a plan view showing the relative positional relationship between the floating body and the detection element in the angular displacement detection device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is the electrical configuration of the angular displacement detection device according to the third embodiment. This is a diagram showing.

第7図において、301は十字形状の腕を持つ浮体であ
り、軸301a回りに回転自在に保持され、その一端に
は円周方向に等間隔に設けられた被検出部であるスリッ
ト穴301cを設けたフランジ部301bを有している
。 302,303,304は受光素子(PSD) 、
305,306,307は発光素子で、第1の実施例と
同様の機能を果たすものである。
In FIG. 7, reference numeral 301 is a floating body with cross-shaped arms, which is rotatably held around an axis 301a, and has slit holes 301c provided at equal intervals in the circumferential direction at one end of the floating body. It has a flange portion 301b provided therein. 302, 303, 304 are light receiving devices (PSD),
Numerals 305, 306, and 307 are light emitting elements, which perform the same functions as in the first embodiment.

第8図において308は発光素子に電流を流して発光さ
せる発光回路、309は受光素子の出力から(^十B)
および(^−B)を算出する検出回路、310は検出回
路の(^十B)出力と基準レベルを比較して(^+a)
が一定になるように発光回路に出力を与える受光レベル
検出回路、である。
In Fig. 8, 308 is a light emitting circuit that causes a current to flow through the light emitting element to emit light, and 309 is the output from the light receiving element (^1B).
A detection circuit 310 calculates (^-B) and compares the (^1B) output of the detection circuit with the reference level and (^+a).
This is a received light level detection circuit that provides an output to the light emitting circuit so that the level is constant.

上記の構成を有する本実施例の装置も第1の実施例とほ
ぼ同様の機能を有しているが、本実施例の装置と第1の
実施例の装置との差異は位置検出手段を構成する投受光
素子の組が3組あることである。第7図(8)に示すよ
うに、受光素子302,303,304はそれぞれ、被
検出部であるスリット穴301cのピッチ間隔αに刻し
、−αずつ位相をずらせて配置されている。同図に於て
は受光面302aのほぼ中央にスリット像が位置してお
り、従って、(A−B)出力は最も小さく、選択回路3
12は受光素子302の位置情報を選択して出力する。
The device of this embodiment having the above configuration also has almost the same functions as the first embodiment, but the difference between the device of this embodiment and the device of the first embodiment is the configuration of the position detection means. There are three sets of light emitting/receiving elements. As shown in FIG. 7(8), the light-receiving elements 302, 303, and 304 are arranged at the pitch interval α of the slit hole 301c, which is the detected portion, and are arranged with a phase shift of −α. In the figure, the slit image is located approximately at the center of the light receiving surface 302a, and therefore the (A-B) output is the smallest, and the selection circuit 3
12 selects and outputs position information of the light receiving element 302;

同図(b)は浮体301を(a)の位置から所定角反時
計方向に回転した状態を示す、受光素子304に着目す
ると、スリット穴301cは受光面304aの中心に対
し略等間隔で両端に位置するが受光面304aにはかか
っていない、つまり受光面304gにスリッ)・像は存
在していない、即ち、本実施例の構成では1つの受光面
に同時に2つのスリット像が存在することはないので、
2つのスリット像の合成像の重心が、受光面の中心近く
になるような状態は生じない、従ってこのような状態を
判別する回路も必要なくなる。従って、本実施例では第
8図に示すように発光レベル検出回路を省略でき、また
、選択回路312の構成も第1実施例のものよりも簡単
にすることができる。
Figure (b) shows a state in which the floating body 301 has been rotated counterclockwise by a predetermined angle from the position of (a). Focusing on the light receiving element 304, the slit holes 301c are spaced at approximately equal intervals from the center of the light receiving surface 304a at both ends. , but does not cover the light-receiving surface 304a, that is, there is no slit image on the light-receiving surface 304g.In other words, in the configuration of this embodiment, two slit images exist on one light-receiving surface at the same time. Since there is no
A situation in which the center of gravity of the composite image of the two slit images is near the center of the light-receiving surface does not occur, so there is no need for a circuit for determining such a situation. Therefore, in this embodiment, the light emission level detection circuit can be omitted as shown in FIG. 8, and the configuration of the selection circuit 312 can be made simpler than that of the first embodiment.

[発明の効果] 以上に説明したように、本発明の角変位検出装置では、
浮体を定位置に静止させるための浮体定位装置がないた
め、従来の装置よりも体積が小型になるとともに重量も
軽量となり、しかも、浮体を定位置に位置決めし且つ静
止させるだめの時間を必要としないので迅速に検出する
ことかでき、更に浮体定位装置がないため低周波振動に
対する感度及び精度が高くなる、という種々の効果を得
ることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, the angular displacement detection device of the present invention has the following effects:
Since there is no floating body positioning device to keep the floating body stationary in a fixed position, it is smaller in volume and lighter in weight than conventional devices, and it also requires more time to position the floating body in a fixed position and keep it stationary. Since there is no floating body localization device, it can be detected quickly, and since there is no floating body localization device, it is possible to obtain various effects such as increased sensitivity and accuracy to low frequency vibrations.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例の角変位検出装置における
機械的構造部分を示した斜視図、第2図(a) 、 (
b)は第1図の角変位検出装置における浮体と検出手段
との相対的位置関係を示した平面図、第3図は本発明の
第1実施例及び第2実施例の角変位検出装置の電気的構
成を示した図、第4図(a) 、 (b) 、 (c)
は及び第5図は第1実施例の角変位検出装置における位
置検出素子の出力と該角変位検出装置の出力とを表示し
た図、第6図は本発明の第2実施例の角変位検出装置に
おける浮体と位置検出素子との相対的位置関係を示した
平面図、第7図(a) 、 (b)は本発明の第3実施
例の角変位検出装置に招ける浮体と位置検出素子との相
対的位置関係を示した平面図、第8図は該第3実施例の
角変位検出装置検出装置の要部分解斜視図、である。 1・・・筺体       2・・・浮体2C・・・ス
リット穴   3・・・透明液体5〜7・・・発光素子
   6〜8・・・受光素子11・・・発光回路 12・・・発光レベル検出回路 13・・・検出回路 14・・・受光レベル検出回路 16・・・選択回路 他4名 第2図 第1図 第7図 第10図 第11図
FIG. 1 is a perspective view showing the mechanical structure of the angular displacement detection device according to the first embodiment of the present invention, and FIG.
b) is a plan view showing the relative positional relationship between the floating body and the detection means in the angular displacement detection device of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of the angular displacement detection device of the first and second embodiments of the present invention. Diagram showing the electrical configuration, Figure 4 (a), (b), (c)
5 shows the output of the position detection element in the angular displacement detection device of the first embodiment and the output of the angular displacement detection device, and FIG. 6 shows the angular displacement detection of the second embodiment of the present invention. 7(a) and 7(b) are plan views showing the relative positional relationship between the floating body and the position detection element in the apparatus, and FIGS. FIG. 8 is an exploded perspective view of essential parts of the angular displacement detection device detection device of the third embodiment. 1... Housing 2... Floating body 2C... Slit hole 3... Transparent liquid 5-7... Light emitting element 6-8... Light receiving element 11... Light emitting circuit 12... Light emitting level Detection circuit 13...Detection circuit 14...Light reception level detection circuit 16...Selection circuit and 4 others Fig. 2 Fig. 1 Fig. 7 Fig. 10 Fig. 11

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 液体が封入された筺体と、該液体中に配置されて特
定の軸線を中心として回転可能に保持されるとともに周
方向に等間隔で複数の被検出部が設けられている浮体と
、該浮体の回転方向に沿って互いに異る位置で該筺体に
設けられた少なくとも2個の検出部と、該検出部の夫々
の出力に基いて該筺体に対する該浮体の相対位置変化を
表わす出力を生ずる出力手段と、を有することを特徴と
する角変位検出装置。
1. A housing in which a liquid is sealed, a floating body that is placed in the liquid, is held rotatably around a specific axis, and is provided with a plurality of detected parts at equal intervals in the circumferential direction, and the floating body at least two detectors provided on the housing at different positions along the rotational direction of the housing, and an output that generates an output representing a change in the relative position of the floating body with respect to the housing based on the output of each of the detectors. An angular displacement detection device comprising: means.
JP29747988A 1988-11-25 1988-11-25 Angular displacement detector Pending JPH02143111A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0318714A (en) * 1989-06-15 1991-01-28 Nec Corp Inertial azimuth indicating device
JP2010012560A (en) * 2008-07-03 2010-01-21 Sanze:Kk Chamfering machine

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