JPH07151564A - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転板が偏心して取り付けられていたり、回
転軸と軸受けとの間に「がた」があったりしても回転板
の回転角を正確に検出する。 【構成】 回転板１３に回転角θに比例して半径方向の
距離が変化する検出用透光部１５を形成するとともに、
一定半径の基準透光部１６を形成する。これらの透光部
１５、１６を挟んでＬＥＤ１７、１８及びＰＳＤ１９を
配設する。ＰＳＤ１９により検出用透光部１５及び基準
用透光部１６を透過した光を検出してそれらの差を演算
することにより、相対的な距離を求めて回転角θを求め
るので、回転板１３が偏心して取り付けられていたり回
転軸と軸受けに「がた」があっても正確に回転板１３の
回転角θを検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、回転軸に取着された回
転板を挟んで対向する投光素子及び受光素子を備え、そ
の受光素子からの受光信号に基づいて回転板の回転角を
検出する回転角検出装置に関する。

【従来の技術】この種の回転角検出装置の一例を図１０
を参照して説明する。即ち、図１０において、回転軸１
にはガラス或はプラスチックを主体としてなる回転板２
が取着されており、その回転板２の表面には不透明層３
が形成されている。この不透明層３の一部は渦巻状に除
去されており、これによりスリット４が形成されてい
る。このスリット４は、回転軸１の中心Ｏからこのスリ
ット４までの距離をｒ、基準位置（０°）から反時計回
りの角度をθとした場合、 ｒ＝ｐ×θ＋ｑ …（１） （但し、ｐ、ｑはスリット４の形状により決まる定数で
ある）という関係を満たす形状に設定されている。そし
て、スリット４を挟んで対向するように投光素子（図示
せず）及び受光素子５が配設されている。この受光素子
５は、回転軸１の径方向に沿った入射光の位置を検出す
るＰＳＤ（ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄ
ｅｔｅｃｔｏｒ）から成り、これは受光位置に応じた受
光信号を出力する。このような構成とすることにより、
回転板２が回転すると、投光素子からスリット４を介し
て受光素子５に入射する光の位置は、径方向つまり受光
素子５の検出方向に沿って変化する。そして、その変化
する受光素子５の受光位置は、上述の式（１）に従った
関係で回転板２の回転角θに応じて変化するので、受光
信号を検出することにより、逆に回転板２の回転角θを
検出することができるのである。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来構成のものでは、受光素子５からの受光信号
のレベルは回転板２の回転角と比例関係となっているこ
とが検出の前提条件であるので、回転板２が回転軸１に
対して偏心した状態に取付けられている場合や、或は回
転軸１と軸受との間に『がた』がある場合には、前述の
回転中心からの距離ｒの値が前記式（１）に示した関係
を満足しなくなる。この結果、受光素子から出力される
受光信号の信号レベルが回転板２の回転角と比例しなく
なり、受光信号に基づく回転板２の回転角θの検出は不
正確となってしまう。本発明は、上記事情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、回転板が回転軸に対して偏心
して取付けられている場合や、或は回転軸と軸受との間
に『がた』が生じているために回転に伴なう回転板の位
置が不安定になっているような場合でも、回転板の回転
角を精度良く検出することができる回転角検出装置を提
供するにある。

【課題を解決するための手段】本発明の回転角検出装置
は、回転軸に取着された回転板に形成された所定半径の
環状の基準用透光部と、前記回転板に周方向に沿い且つ
該回転板の中心半径からの距離が連続的に変化する形状
に形成された検出用透光部と、前記基準用透光部及び検
出用透光部に向けて投光する基準用及び検出用投光素子
と、前記回転板を挟んで前記基準用及び検出用投光素子
と対向するように配置され、前記基準用透光部を透過す
る光及び前記検出用透光部を透過する光を受光し前記回
転板の径方向に対する受光位置を検出する受光素子と、
前記基準用及び検出用投光素子を交互に発光させ、それ
ら基準用及び検出用投光素子の発光に同期した受光素子
からのそれぞれの受光信号に基づいて前記回転板の回転
角を演算する演算手段とを設けて構成したところに特徴
を有する。

【作用】請求項１記載の回転角検出装置によれば、次の
ようにして回転板の回転角が検出できる。即ち、回転板
に形成された基準用透光部は所定半径で環状であるの
で、回転板の回転に伴い投光素子からこの基準用透光部
を介して受光素子に入射される光の受光位置は回転板の
径方向の一定位置となる。一方、回転板に形成された検
出用透光部は回転板の回転中心からの距離が連続的に変
化する形状とされているので、回転板の回転に伴い投光
素子からこの検出用透光部を介して受光素子に入射され
る光の径方向の受光位置はその回転角に応じて連続的に
変化する。従って、基準用投光素子と検出用投光素子を
交互に発光させることにより、基準用投光素子が基準用
透光部に対し投光した場合には基準用透光部を透過した
光を受光素子が受光し基準用透光部の位置を検出し、検
出用投光素子が検出用透光部に対し投光した場合には検
出用透光部を透過した光を受光素子が受光し検出用透光
部の位置を検出し、両者の信号の値を演算手段により演
算しそれらの差をとると、回転板の回転角に相当する値
を得ることができる。しかして、回転板が回転軸の回転
中心に対して偏心して取付けられていたり或は回転軸と
軸受との間に『がた』等が生じることにより回転板の回
転状態が不安定になっているような場合には、回転軸の
回転に伴う回転板の回転状態が不安定となり、投光素子
から基準用透光部を介して受光素子に入射される光の位
置が回転板の回転角に応じて変化するようになる。つま
り、この場合には、受光素子の受光信号は上述と異なり
一定の値とならず、レベルが変化する受光信号として出
力される。しかし、このような場合においても、回転板
の基準用透光部と検出用透光部との位置関係は変化しな
いので、演算手段により上述同様にして受光素子が基準
用透光部を透過した光を受光した信号と検出用透光部を
透過した光を受光した信号との差を演算して求めること
により回転板の回転角に相当する値を正確に検出するこ
とができる。請求項２記載の回転角検出装置によれば、
次のようにして回転板の回転角が検出される。これは、
回転板が１回転する間に受光素子の受光信号が２回以上
同じ値となるような検出用透光部を設けている場合に好
適するもので、例えば、検出用透光部が環状で回転板の
回転中心に対して偏心した位置に設けられているような
場合である。この場合には、第１及び第２の受光素子の
夫々は回転板の周方向に沿って所定角度だけ間隔を存し
て配置されているので、夫々の受光素子からの受光信号
は位相がずれた信号として検出される。従って、１個の
受光素子では回転板の１回転の間に同じ値を２回とる場
合でも、第１及び第２の受光素子の受光信号を比較する
ことにより回転板の１回転分で異なる値として検出する
ことができる。また、前述同様に、回転板が偏心して取
り付けられていたり、或は『がた』が生じている場合で
も、演算手段により第１及び第２の受光素子の基準用透
光部を透過した光の受光信号に基づいて演算を行えば常
に正確な回転角を検出することができる。

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について図１乃
至図４を参照して説明する。即ち、縦断側面を示す図２
において、回転軸１１はケース１２に枢支されており、
これは、図示しない検出対象の回転に伴って回転するよ
うになっている。この回転軸１１には円盤状の回転板１
３が固定されている。この回転板１３はガラス或はプラ
スチック等の透明部材を主体としてなり、その表面には
クロム等の金属膜が蒸着されて不透明層１４が形成され
ている。この不透明層１４は部分的にエッチング処理に
より除去されており、図１に示すように、検出用透光部
１５（図１参照）及び基準用透光部１６が形成されてい
る。この基準用透光部１６は、回転板１３の回転中心Ｏ
から所定半径の位置で環状に形成されている。また、検
出用透光部１５は、基準用透光部１６の内側に位置し回
転板１３の回転中心に対する距離ｒが基準位置（θ＝０
°）からの回転角θに比例して連続的に変化するように
形成されている。つまり、この関係を式で表わすと、 ｒ＝ａ×θ＋ｂ …（２） のようになり、ここでａ、ｂは検出用透光部１５の形状
によって決まる定数である。投光素子たる発光ダイオー
ド（以下ＬＥＤと称する）１７、１８はケース１２内部
の上面に配設され、ＰＳＤ１９は回転板１３の径方向に
対する受光位置を検出するようにケース１２内部の下面
に配設されている。そして、ＬＥＤ１７及びＬＥＤ１８
とＰＳＤ１９とは回転板１３の基準用及び検出用透光部
１５、１６を挟んで対向するように配置されている。さ
て、図３は電気的構成の概略を示しており、ＰＳＤ１９
はその出力する光電流１１，１２を電圧に変換する電流
・電圧変換器２０、２１に接続されて、電圧Ｖ１、Ｖ２
に変換される。引算器２２は前記電流・電圧変換器２
０、２１の出力電圧Ｖ１、Ｖ２を入力とし、それらの差
Ｖ１−Ｖ２を演算増幅し出力する。加算器２３は前記電
流・電圧変換器２０、２１の出力電圧Ｖ１、Ｖ２を入力
とし、それらの和Ｖ１＋Ｖ２を演算増幅し出力する。除
算器２４は前記引算器２２及び前記加算器２３の出力電
圧を入力とし、前記引算器２２の出力電圧を前記加算器
２３の出力電圧で除算演算増幅し出力する。サンプルア
ンドホールド回路２５は前記除算器２４の出力電圧を入
力とし、パルス発生器２９の出力パルス電圧を制御信号
とし、該制御信号がＨレベルのとき入力電圧を読込み、
且つ、出力し、該制御信号がＬレベルのときは、制御信
号がＬレベルになる直前の入力電圧を保持し出力する。
同様に、サンプルアンドホールド回路２６は前記除算器
２４の出力電圧を入力とし、インバータ回路２７の出力
を制御信号とし、該制御信号がＨレベルのとき入力電圧
を読込み、且つ、出力し、該制御信号がＬレベルのとき
は、制御信号がＬレベルになる直前の入力電圧を保持し
出力する。ここで、インバータ回路２７はパルス発生器
２９の出力電圧を入力とし、入力信号の反転を出力す
る。即ち、インバータ回路２７の入力がＨレベルなら
ば、その出力はＨレベルとなり、入力がＬレベルなら、
その出力はＨレベルとなるのである。又、パルス発生器
２９はＨレベルとＬレベルが同じ時間間隔の連続パルス
電圧を生成する。引算器２８は前記サンプルアンドホー
ルド回路２５及び２６をの出力電圧を入力とし、両者の
信号電圧の差を演算増幅し出力する。パルス発生器２９
の出力はＬＥＤの駆動回路３０及びインバータ回路３２
の入力にも接続されている。ＬＥＤの駆動回路３１の入
力はインバータ回路３２の出力に接続されている。ＬＥ
Ｄの駆動回路３０及び３１の出力はそれぞれＬＥＤ１７
及び１８に接続されており、それらの駆動回路３０、３
１はそれらの入力がＨレベルのとき一定の電流を出力し
ＬＥＤ１７、１８を発光させ、入力がＬレベルのときに
は、電流を出力せずＬＥＤを発光させない。次に本実施
例の作用について図４をも参照して説明する。図示しな
い検出対象の回転に伴って回転軸１１、回転板１３が回
転すると、これに応じて検出用透光部１５及び基準用透
光部１６が回転移動する。この場合、基準用透光部１６
は回転板１３の回転中心Ｏを中心とした円環状に形成さ
れているので、回転移動している状態でも、原理的には
ＬＥＤ１８から基準用透光部１６を介してＰＳＤ１９に
入射する光の位置は変動しない。一方、回転板１３の回
転に伴って回転移動する検出用透光部１５は式（２）に
示した関係で径方向の距離が変化する螺旋状に形成され
ているので、ＬＥＤ１７から検出用透光部１５を介して
ＰＳＤ１９に入射する光の位置は、回転板１３の回転角
θに応じて連続的に変化するようになる。ここで、ＬＥ
Ｄ１７及び１８は後で説明するように、電気回路により
交互に発光させるようになっている。従って、ＬＥＤ１
７が発光しているときは、ＬＥＤ１７の光は検出用透光
部１５を介してＰＳＤ１９に入射するので、ＰＳＤ１９
は検出用透光部１５の回転板１３の回転中心Ｏに対する
径方向の位置を検出することになり、一方、ＬＥＤ１８
が発光しているときは、ＬＥＤ１８の光は基準用透光部
１６を介してＰＳＤ１９に入射するので、ＰＳＤ１９は
基準用透光部１６の回転板１３の回転中心Ｏに対する径
方向の位置を検出することになる。ところで、ＰＳＤ１
９は次のように作用する。ＰＳＤ１９は入射した光の位
置及び光量に応じて、その２つの出力端子から電流Ｉ１
及びＩ２を出力する。この電流Ｉ１、Ｉ２の差Ｉ１−Ｉ
２と和Ｉ１＋Ｉ２の比（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）
は入射する光量に関係なく光の位置に比例する。図３の
回路において、電流電圧変換器２０、２１はＰＳＤ１９
の出力するの電流Ｉ１，Ｉ２を電圧Ｖ１、Ｖ２に変換
し、引算器２２は前記電圧Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２を
演算し、加算器２３は前記電圧Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ
２を演算し、除算器２４は前記差電圧Ｖ１−Ｖ２と和電
圧Ｖ１＋Ｖ２の比（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｖ１＋Ｖ２）を演
算する。従って、除算器２４の出力電圧はＰＳＤ１９に
入射する光の位置に比例した電圧を出力し、且つ、その
出力電圧はＰＳＤ１９に入射する光量には影響されない
電圧となっている。ＰＳＤ１９には、検出用透光部１５
を介してＬＥＤ１７の光と基準用透光部１６を介してＬ
ＥＤ１８の光が入力するが、以下に説明するように、Ｌ
ＥＤ１７と１８は交互に発光するので、両者の光が同時
にＰＳＤ１９に入射することはない。つまり、パルス発
生器２９の出力パルスがＨレベルのとき、ＬＥＤ駆動回
路３０の入力はＨレベルであるので、ＬＥＤ駆動回路３
０はＬＥＤ１７に電流を供給しＬＥＤ１７を発光させ
が、ＬＥＤ駆動回路３１の入力はインバータ回路３２を
介してパルス発生器２９の出力パルスを入力しているの
で、ＬＥＤ駆動回路３１の入力はＬレベルとなり、ＬＥ
Ｄ駆動回路３１はＬＥＤ１８に電流を供給しないので、
ＬＥＤ１８は発光しない。一方、パルス発生器２９の出
力パルスがＬレベルのときは、ＬＥＤ駆動回路３０はＬ
ＥＤ１７に電流を供給せず、ＬＥＤ１７は発光しなく、
ＬＥＤ駆動回路３１はＬＥＤ１８に電流を供給し、ＬＥ
Ｄ１８は発光する。このように、ＬＥＤ１７と１８は、
パルス発生器２９の出力パルスに応じて交互に発光する
のである。従って、ＬＥＤ１７が発光しているときは、
ＰＳＤ１９は検出用透光部を介した光を受光するので、
ＰＳＤ１９の出力信号を演算した除算器２４の出力電圧
Ｖ３は、式（２）の関係から Ｖ３＝Ａ×θ＋Ｂ（＝Ｖ４） …（３） として得られ（但し、式（３）中のＡ、Ｂは定数であ
る）、また、ＬＥＤ１８が発光しているときには、ＰＳ
Ｄ１９は基準用透光部を介した光を受光するので、ＰＳ
Ｄ１９の出力信号を演算した除算器２４の出力電圧Ｖ３
は、 Ｖ３＝Ｃ（一定）（＝Ｖ５） …（４） として得られる。また、ＬＥＤ１７が発光している時、
即ち、パルス発生器２９の出力がＨレベルの時、サンプ
ルアンドホールド回路２５は除算器２４の出力電圧を読
込み引算器２８の入力に信号電圧Ｖ４を出力する。一方
ＬＥＤ１８が発光している時、即ち、パルス発生器２９
の出力がＬレベルの時、サンプルアンドホールド回路２
６は除算器２４の出力電圧を読込み引算器２８のもう一
方の入力に信号電圧Ｖ５を出力する。そして、パルス発
生器２９の出力がＬレベルの時のサンプルアンドホール
ド回路２５及びパルス発生器２９の出力がＨレベルの時
のサンプルアンドホールド回路２６はパルス発生器２９
の出力が反転する前の電圧を出力している。従って、引
算器２８の出力Ｖｓは前記式（３）と式（４）の差 Ｖｓ＝Ｖ４−Ｖ５＝Ａ×θ＋Ｂ−Ｃ …（５） となり、引算器２８の出力Ｖｓは回転角θに比例する値
として得られる。上記動作は回転板１３が回転している
場合においても、パルス発生器２９の発生するパルス信
号の周期を回転板１３の回転速度に対して充分短くする
事によって、精度を低下させることなく動作させること
ができる。従って、上述のようにして引算器２８の出力
電圧Ｖｓの値に基づいて回転板１３の回転角θが図４に
示すように対応づけることができるので、基準位置（０
°）から３６０°近くまでの全範囲で回転板１３の回転
角θを検出することができるのである。ところで、回転
板１３が、回転軸１１に対して偏心した位置に取り付け
られていたり或は回転軸１１がケース１２の軸受部分と
の間で『がた』が生じて回転板１３の回転位置が不安定
となっている場合には、ＰＳＤ１９からの受光信号で式
（３）、（４）の関係が満たさなくなる。しかしなが
ら、上述のような場合でも、回転板１３に形成された検
出用透光部１５と基準用透光部１６との相対的な位置は
変動することがないので、ＰＳＤ１９の受光信号で式
（３）、（４）の値は回転板１３が偏心している分だけ
夫々に等しく加算或は引算された信号として出力され
る。そこで、いま回転角θにおける回転板１３の偏心に
よる受光信号のすれ成分をΔＶとすると、ＰＳＤ１９か
らの受光信号を処理した式（３）、（４）は、 Ｖ４＝Ａ×θ＋Ｂ＋ΔＶ …（６） Ｖ５＝Ｃ＋ΔＶ …（７） と表わすことができ、これらから引算器２８の出力Ｖｓ
は回転板１３の偏心によるずれ成分ΔＶは相殺するの
で、結局式（５）の結果と同じになる。つまり、回転板
１３の偏心により生じた受光信号のずれ成分ΔＶがある
場合でも、検出用透光部１５と基準用透光部１６との相
対的な位置関係は不変であるので、ずれ成分ΔＶは引算
器２８における引算により相殺されることになり、偏心
が生じていない正常な場合と同様の検出結果を得ること
ができるのである。このような本実施例によれば、検出
用透光部１５及び基準用透光部１６を設けてその夫々を
透過する光の位置に基づいて相対的な位置の差により回
転板１３の回転角θを検出するようにしたので、回転板
１３が偏心していたり回転軸１１に『がた』が生じてい
る場合のように検出用透光部１５を透過する光の位置が
不安定となるときでも、回転板１３の回転角θを正確に
検出することができる。図５に第１の実施例における別
の回路構成を第２の実施例として示す。以下、第１の実
施例と異なる部分のみ説明する。尚、第１の実施例と同
一の部分には同じ符号を付けてある。第１の実施例で
は、受光素子１９の出力電流Ｉ１、Ｉ２の（Ｉ１−Ｉ
２）／（Ｉ１＋Ｉ２）に相当する演算を図３の除算器２
４で行い、ＰＳＤ１９に入射する光の位置を算出した。
この演算は、ＰＳＤ１９への入射光量が変化しても、検
出位置に影響しないようにするため、入射光量に相当す
るＩ１＋Ｉ２で除算しているのである。従って、Ｉ１＋
Ｉ２が一定なら除算を行う必要はないのである。そこ
で、本実施例では、入射光量に比例する加算器２３の出
力電圧Ｖ１＋Ｖ２（Ｉ１＋Ｉ２に比例）をＬＥＤ１７、
１８の駆動回路３３、３４にフィードバックし、ＬＥＤ
１７、１８の光量が加算器２３の出力電圧Ｖ１＋Ｖ２が
所定の値に常に一定となるように制御しているのであ
る。これにより、（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）の分
母Ｉ１＋Ｉ２は一定であるので除算の必要はなくなり、
Ｉ１−Ｉ２（即ち、Ｖ１−Ｖ２）はＰＳＤ１９に入射す
る光の受光位置に比例する量となる。従って、図５の回
路において引算器２２の出力はサンプルアンドホールド
回路２５、２６に接続するだけで、目的は達成できる。
尚、サンプルアンドホールド回路２５及びＬＥＤ駆動回
路３３はパルス発生器２９に接続され、サンプルアンド
ホールド回路２６及びＬＥＤ駆動回路３４はインバータ
回路２７及び３２を介してパルス発生器２９に接続さ
れ、第１の実施例と同様に制御される。そして、本実施
例においても、その出力信号Ｖｓ（引算器２８の出力）
は回転板１３の回転角θに対し図４に示すような関係が
得られる。図６及び図７は本発明の第３の実施例を示
し、以下、第１の実施例と異なる部分についてのみ説明
する。即ち、本実施例においては、第１の実施例におけ
る検出用透光部１５に代えて円環状をなす検出用透光部
３５を設けた構成としており、この検出用透光部３５
は、その中心Ｐが回転板１３の回転中心Ｏに対して僅か
に偏心した位置に設定されているものである。このよう
な検出用透光部３５を用いることにより、回転板１３の
回転中心Ｏから検出用透光部３５までの距離ｒは回転板
１３の回転角θに応じて、 ｒ＝ａ×ｓｉｎθ＋ｂ …（８） という関係を満たすように変化する（但し、ａ、ｂは検
出用透光部３５の形状により決まる定数である）。従っ
て、回転板１３の回転によって検出用透光部３５を介し
て検出用ＰＳＤ１９により受光されるＬＥＤ１７からの
光の位置は、上式（８）に示す関係を満たしながら変化
する。このときの、除算器２４の出力電圧Ｖ３は、上式
（８）に基づいて、 Ｖ３＝Ａ×ｓｉｎθ＋Ｂ（＝Ｖ４） …（９） で表わされる関係で変化する（但し、Ａ、Ｂは定数であ
る）。一方、基準用透光部１６を介してＰＳＤ１９によ
り検出される受光信号は式（７）で示されるように一定
の値として得られるので、引算器２８により差を演算し
た結果の検出信号Ｖｓの値により、図７に示すように、
回転板１３の回転角θに応じて正弦曲線に従って変化す
る関係が得られる。これにより、検出信号Ｖｓの値か
ら、回転板１３の回転角θをプラスマイナス９０°つま
り１８０°の範囲で一義的に決定することができる。ま
た、この第３の実施例においても、検出用透光部３５を
透過する光の位置と基準用透光部１６を透過する光の位
置の差を演算することにより、回転板１３の回転角θを
求める構成としているので、第１の実施例と同様に、回
転板１３の偏心或は『がた』がある場合でも、正確な検
出を行うことができるものである。尚、信号処理回路は
図３及び図５のどちらも使用できる。図８及び図９は第
４の実施例を示しており、以下、第３の実施例と異なる
部分についてのみ説明する。即ち、この第４の実施例は
においては、第３の実施例における回転角θの検出範囲
が１８０°であるのに対し、回転板１３の全周に渡って
つまり３６０°に渡って回転角θを一義的に検出できる
ようにしたものである。図８において、回転板１３に設
けられたＬＥＤ１７、１８、ＰＳＤ１９は夫々第１の投
光素子、第１の受光素子に対応するもので、これらによ
り第１の検出部３６が構成されており、この第１の検出
部３６と回転角にして９０°離れた位置に第２の検出部
４０が設けられている。この第２の検出部４０は、第１
の検出部３６と同様に、第２の投光素子たるＬＥＤ３
７、３８、第２の受光素子たるＰＳＤ３９から構成され
ている。また、電気回路としては、第１の実施例で示し
た図３の回路、若しくは、第２の実施例で示した図５の
回路が第１の検出部及び第２の検出部に夫々使用されて
おり、第１の検出部が信号処理され、その出力信号とし
てＶｓ１、第２の検出部が信号処理され、その出力信号
としてＶｓ２が出力される。このような構成によれば、
第１の検出部３６が検出用透光部３５を検出し回転角に
応じて出力する信号は第３の実施例で説明したように、
式（９）で示したとおり正弦関数に従って変化する値と
して得られる。また、第２の検出部４０により検出用透
光部３５を検出され出力される信号は、 Ｖ６＝Ａ×ｃｏｓθ＋Ｂ …（１０） として得られる（但し、Ａ、Ｂは定数である）。つま
り、受光信号Ｖ６は回転角θに対して余弦関数に従って
変化する値となる。図９には、これらの受光信号が信号
処理回路によって処理出力される出力信号Ｖｓ１、Ｖｓ
２の回転角θとの関係を示しており、これらの出力信号
Ｖｓ１、Ｖｓ２から回転板１３の１周に渡る回転角θを
１対１で対応させ一義的に決定することができる。ま
た、この第４の実施例においても、基準用透光部１６に
より第１及び第２の検出部が回転中心からのずれを検出
して、検出用透光部３５に対し差動的な演算を行い、回
転中心からのずれを補正しているので、回転板１３が偏
心していたり、『がた』がある場合でも回転角θを正確
に検出することができるものである。尚、上記各実施例
においては、受光素子としてＰＳＤを用いる構成とした
が、これに限らず、例えば、一次元のイメージセンサ或
はＣｄＳ、ＣｄＳｅ等からなる光ポテンショメータを用
いるようにしてもよい。さらに、上記各実施例において
は、投光素子と受光素子との間に光学系の装置を介在さ
せていない構成としたが、必要に応じてレンズ等の光学
系の装置を用いる構成としても良いことは勿論である。

【発明の効果】請求項１記載の回転角検出装置によれ
ば、検出用透光部に加えて基準用透光部を設け、検出用
透光部及び基準用透光部の位置を受光素子により検出し
その差を演算して回転板の回転角を求める構成としたの
で、回転板が偏心して取り付けられていたり、或は回転
軸と軸受との間に『がた』が生じているような場合で
も、回転板の回転角を正確に検出することができるとい
う優れた効果を奏する。さらに、検出用透光部及び基準
用透光部の位置の検出を１個の受光素子で行っているた
め、検出用透光部及び基準用透光部の相対位置の検出が
正確に行え、高い精度が得られるという優れた効果を奏
する。請求項２記載の回転角検出装置によれば、検出用
透光部の形状により回転板が１回転する間に検出用受光
素子による受光信号が２回以上同じ値をとる場合でも、
回転板の回転角を１回転に渡って検出できると共に、上
述同様にして回転板が偏心して取り付けられていたり、
或は回転軸と軸受との間に『がた』が生じているような
場合でも、回転板の回転角を正確に検出することができ
るという優れた効果を奏する。請求項３記載の回転角検
出装置によれば、請求項１及び２の信号処理回路におい
て、投光素子の発光光量を受光素子に入射する光量が一
定となるように受光素子の受光信号により投光素子を制
御しているため、受光素子の受光光量の変動の影響を補
正するための除算回路を必要とせず、除算回路の精度に
起因する精度の低下が避けられ、高い精度が得られると
同時に高価な除算器を使用しないため安価になるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す平面図

【図２】縦断側面図

【図３】電気的構成図

【図４】出力信号を示す説明図

【図５】本発明の第２の実施例を示す電気的構成図

【図６】本発明の第３の実施例を示す図１相当図

【図７】図４相当図

【図８】本発明の第４の実施例を示す図１相当図

【図９】図４相当図

【図１０】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

１１は回転軸、１３は回転板、１５は検出用透光部、１
６は基準用透光部、１７、１８は発光ダイオード（投光
素子、第１の投光素子）、１９はＰＳＤ（第１の受光素
子）、２０、２１は電流電圧変化回路、２２は引算器
（演算手段）、２３は加算器（演算手段）、２４は除算
器（演算手段）、２５、２６はサンプルアンドホールド
回路、２７はインバータ回路、２８は引算器（演算手
段）、２９はパルス発生器、３０、３１はＬＥＤ駆動回
路、３２はインバータ回路、３３、３４はＬＥＤ駆動回
路、３５は検出用透光部、３６は第１の検出部、３７、
３８は発光ダイオード（第２の投光素子）、３９はＰＳ
Ｄ（第１の受光素子）、４０は第２の検出部

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【手続補正書】

【提出日】平成６年７月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 回転角検出装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に取着された回転板に形成された
   所定半径の環状の基準用透光部と、前記回転板に周方向
   に沿い且つ該回転板の回転中心からの距離が連続的に変
   化する形状に形成された検出用透光部と、前記基準用透
   光部に向けて投光する基準用投光素子と、前記検出用透
   光部に向けて投光する検出用投光素子と、前記回転板を
   挟んで前記基準用及び検出用投光素子と対向するように
   配置され前記基準用透光部及び検出用透光部を透過する
   光を受光し前記回転板の径方向に対する受光位置を検出
   する受光素子と、前記基準用投光素子と検出用投光素子
   を一定周期で交互に発光させる回路と、前記受光素子の
   出力する信号を処理する回路と、該一定周期に同期して
   前記基準用投光素子が発光した時の前記受光素子の出力
   する信号を処理する回路の出力を入力し保持する回路
   と、該一定周期に同期して前記検出用投光素子が発光し
   た時の前記受光素子の出力する信号を処理する回路の出
   力を入力し保持する回路と、これらの保持回路の出力の
   差を演算増幅する回路とを具備したことを特徴とする回
   転角検出装置。
2. 【請求項２】 回転軸に取着された回転板に形成された
   所定半径の環状の基準用透光部と、前記回転板に周方向
   に沿い且つ該回転板の回転中心からの距離が連続的に変
   化する形状に形成された検出用透光部と、前記回転板の
   周方向に沿って所定角度だけ間隔を存して配置され前記
   基準用透光部に向けて投光する第１及び第２の基準用投
   光素子と前記検出用透光部に向けて投光する第１及び第
   ２の検出用投光素子と、第１の基準用投光素子及び第１
   の検出用投光素子と対向するように配置され前記基準用
   透光部及び検出用透光部を透過する光を受光し前記回転
   板の径方向に対する受光位置を検出する第１の受光素子
   と、第２の基準用投光素子及び第２の検出用投光素子と
   対向するように配置され前記基準用透光部及び検出用透
   光部を透過する光を受光し前記回転板の径方向に対する
   受光位置を検出する第２の受光素子と、第１の受光素子
   に対しては前記第１の基準用投光素子と第１の検出用投
   光素子を一定周期で交互に発光させる回路と、前記第１
   の受光素子の出力する信号を処理する回路と、該一定周
   期に同期して前記第１の基準用投光素子が発光した時の
   前記第１の受光素子の出力する信号を処理する回路の出
   力を入力し保持する回路と、該一定周期に同期して前記
   第１の検出用投光素子が発光した時の前記第１の受光素
   子の出力する信号を処理する回路の出力を入力し保持す
   る回路と、これらの保持回路の出力の差を演算増幅する
   回路とを具備し、第２の受光素子に対しても前記第１の
   受光素子に対すると同様の回路を具備したことを特徴と
   する回転角検出装置。
3. 【請求項３】 前記請求項１及び請求項２において、受
   光素子の受光光量に相当する信号により検出用透光部に
   向けて投光する投光素子及び基準用透光部に向けて投光
   する投光素子の投光光量を受光素子の受光光量が一定と
   なるように制御する帰還制御回路を具備したことを特徴
   とする回転角検出装置。