JPH07174587A - 回転角検出装置 - Google Patents

回転角検出装置

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JPH07174587A
JPH07174587A JP32044293A JP32044293A JPH07174587A JP H07174587 A JPH07174587 A JP H07174587A JP 32044293 A JP32044293 A JP 32044293A JP 32044293 A JP32044293 A JP 32044293A JP H07174587 A JPH07174587 A JP H07174587A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
angle
optical path
rotation
path changing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP32044293A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinori Shimoji
良憲 下地
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Denso Ten Ltd
Original Assignee
Denso Ten Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非接触で信頼性の高い回転角度を検出する装
置を提供することを目的とする。 【構成】 光源と、円板に設けられた回転角に対応して
光路を異なった方向に屈折させる光路変更機構と、前記
光路変更機構を透過した光の位置を検出する光位置検出
素子と、光位置検出素子上の位置を回転角に変更する角
度変更手段、により構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動制御機構等に使用
されるバルブ等の開閉角を検出する検出装置に係り、特
に、長寿命の信頼性の高い回転角検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の回転角検出装置の構造を示
す平面図である。以下図により説明する。従来から回転
角を検出する方法としては回転摺動抵抗の出力から回転
角を検出する方法が採られている。
【0003】5は円弧状に配置された抵抗部で、抵抗面
51、導体54、入力端子52、GND端子53、ゼロ
検出接点55で構成されている。6は円弧状に配置され
た導体部で、第1の導体61、出力端子62、第2の導
体64で構成されている。7はゼロ検出部で、ゼロ検出
接点75、ゼロ検出端子72、導体74で構成される。
84はロータ8の回転軸83に嵌合する軸受けである。
8はロータで、抵抗面51、第1の導体61に当接する
第1のブラシ81、ゼロ検出接点55、75に当接する
第2のブラシ82及びロータ8を回転させる回転軸83
を有する。
【0004】次に、動作について述べる。入力端子52
に電圧VCCを印加し、GND端子53を接地すると、出
力端子62にはブラシ81が抵抗面51、第1の導体6
1に当接する位置に対応した出力電圧VOUT が得られ
る。ロータ8が左へいっぱい廻された状態では、ブラシ
82がゼロ検出接点55、75に当接し、GND端子5
3とゼロ検出端子72が短絡して0度(基準点)である
ことが検出される。この時、もう一方のブラシ81を介
して出力端子62に回転角ゼロ度に対する電圧V OUT
出力される。ロータ8が右へ廻されるに従って、出力端
子62の出力電圧VOUT は高くなり、右へいっぱい廻さ
れた状態では、出力電圧は最高のVCCに等しくなる。従
って、予め、回転角と出力電圧の関係を調べておけば、
出力電圧V OUT から回転角が求められる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の方法では、常に
ブラシ81が抵抗面51、第1の導体61上を摺動する
ために、長時間の使用により抵抗面51、第1の導体6
1及びブラシ81が磨耗する。また、ブラシ81の変形
等により接触不良を起こし、正しい回転角度が検出でき
なくなる。
【0006】本発明は、検出部に磨耗が起こらない信頼
性の高い回転角検出装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、円周角に対応して光路が異なる方向に変更
される円弧状または環状の光学系からなる光路変更手段
と、該光路変更手段を前記円弧または環の中心を軸とし
て回転させる回転手段と、前記光路変更手段へ光を照射
する光源と、該光源からの光路変更手段を通過した光の
照射位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段
により検出された光照射位置を、前記光路変更手段を回
転させる回転軸の回転角に変換する角度変換手段を備え
たことを特徴とするものである。
【0008】また、円周角に対応して光路が異なる方向
に変更される円弧状または環状の光学系からなる光路変
更手段と、該光路変更手段を前記円弧または環の中心を
軸として回転させる回転手段と、前記光路変更手段へ光
を照射する光源と、該光源からの光路変更手段を通過し
た光の照射位置を検出する位置検出手段と、前記位置検
出手段により検出された光照射位置を、前記光路変更手
段を回転させる回転軸の回転角に変換する角度変換手段
を備えた回転角検出装置において、前記光路変更手段は
円周角に対応して前記回転手段の面に対する傾きが順次
異なる円弧状または環状のプリズムにより構成されてな
ることを特徴とするものである。
【0009】また、円周角に対応して光路が異なる方向
に変更される円弧状または環状の光学系からなる光路変
更手段と、該光路変更手段を前記円弧または環の中心を
軸として回転させる回転手段と、前記光路変更手段へ光
を照射する光源と、該光源からの光路変更手段を通過し
た光の照射位置を検出する位置検出手段と、前記位置検
出手段により検出された光照射位置を、前記光路変更手
段を回転させる回転軸の回転角に変換する角度変換手段
を備えた回転角検出装置において、前記光路変更手段は
円周角に対応して前記回転手段の面に対する傾きが順次
異なる円弧状または環状のプリズムと光源からの光を一
点に集める凸レンズの複合体により構成されてなること
を特徴とするものである。
【0010】また、円周角に対応して光路が異なる方向
に変更される円弧状または環状の光学系からなる光路変
更手段と、該光路変更手段を前記円弧または環の中心を
軸として回転させる回転手段と、前記光路変更手段へ光
を照射する光源と、該光源からの光路変更手段を通過し
た光の照射位置を検出する位置検出手段と、前記位置検
出手段により検出された光照射位置を、前記光路変更手
段を回転させる回転軸の回転角に変換する角度変換手段
を備えた回転角検出装置において、前記位置検出手段は
光位置検出素子または電荷結合素子により構成されてな
ることを特徴とするものである。
【0011】
【作用】本発明によれば、回転角に対応して光源から出
た光の経路が光路変更手段により異なる方向に変更され
て、位置検出器上の異なった位置に到達する。位置検出
器上の光の照射位置は角度変換手段により光路変更手段
の回転角に変換されるので回転角が検出できる。
【0012】また、光路変更手段にプリズムまたはプリ
ズムとレンズの複合体を使用することにより位置検出器
上の異なった位置に光源からの光を到達させることがで
きる。この位置を角度変換手段により光路変更手段の回
転角に変換されるので回転角が検出できる。また、位置
検出手段を光位置検出素子または電荷結合素子(CC
D)として利用することにより光源からの光照射位置が
判る。この位置を角度変換手段により光路変更手段の回
転角に変換されるので回転角が検出できる。
【0013】
【実施例】本発明の回転角検出装置を説明する前に、本
実施例の主要部を占める光位置検出素子による位置検出
原理について若干説明する。図3は光位置検出装置の構
成図である。図を用いて説明する。3は光位置検出装置
で光位置検出素子31と検出回路32により構成され
る。31は光の照射位置を検出する光位置検出素子で、
ガラス基板上に一種のpinダイオードが構成されてお
り、後述するプリズム41、42を通過した光がこの素
子31に当てられたときの照射位置に対応して両端のア
ノードに電流が出力される。32は検出回路で、光位置
検出素子31の両端にとり出されたアノード電流を増幅
して、計算により光の照射位置を算出する。
【0014】図1は本発明の一実施例の回転角検出装置
の動作原理を説明する図である。図1(a)〜(d)に
示すように1は光路変更手段が設けられた回転円板で、
中央部に回転軸11と円周部に円弧状プリズム41を有
する。2はスポット状の集光された光を発するLED等
の光源で、光軸を通る光のみが取り出されている。3は
光源2により照射された光の位置を検出する光位置検出
装置である。41は光源2からの光の経路を屈折により
変更する円弧状プリズムで、図1(e)のプリズム部断
面図のごとく円周上の角度により異なる断面形状を有す
る。このプリズムは公知の性質(ホイヘンスの原理)を
以て光を屈折させるものである。9はマイコンよりなる
角度変換手段で、検出回路32からの出力信号(光照射
位置)を取り込み、光位置検出装置上の光照射位置に対
応する回転軸11の回転角度に変換する。
【0015】ここで、円弧状プリズム41について詳細
に述べる。A点を回転角の基準点(ゼロ度)とし、B、
C、D、Eと順次角度が大きくなりC点を90度の位
置、E点を180度の位置とする。 A点における円弧状プリズム41の断面は図1(e)
のO−A断面のごとく下面は回転円板1に平行であるが
上面は外周の方が厚く、内周の方が薄くなっている。 B点における円弧状プリズム41の断面は図1(e)
のO−B断面のごとく下面は回転円板1に平行であるが
上面は外周の方が厚く、内周の方が薄くなっている。し
かし、A点程の厚さの差はない。 C点における円弧状プリズム41の断面は図1(e)
のO−C断面のごとく下面も上面も回転円板1に平行で
ある。 D点における円弧状プリズム41の断面は図1(e)
のO−D断面のごとく下面は回転円板1に平行であるが
上面は外周の方が薄く、内周の方が厚くなっている。し
かし、E点程の厚さの差はない。 E点における円弧状プリズムの41断面は図1(e)
のO−E断面のごとく下面は回転円板1に平行であるが
上面は外周の方が薄く、内周の方が厚くなっている。
【0016】尚、円弧状プリズム41はA〜Eへは連続
的に厚さが変化しており、アクリル樹脂等の透明な樹脂
で射出成形等により形成される。また、本実施例では回
転角が0〜180度であるが、円弧状プリズム41を環
状プリズムにすることにより0〜360度までの回転角
が検出できる。図1(a)〜(c)は光源2からの光が
円弧状プリズム41を透過時に屈折により光路が変更さ
れる様子が示されている。いずれの場合も、光源2と光
位置検出装置3は固定されて回転円板1が廻される。
【0017】図1(a)では、光源2と光位置検出装置
3の間に円弧状プリズム41のAの位置がきた時の光路
で、プリズムにより曲げられて光位置検出装置3の左側
のa点に到達する。図1(b)では、光源2と光位置検
出装置3の間に円弧状プリズム41のCの位置がきた時
の光路で、直進して光位置検出装置3の中央部に到達す
る。
【0018】図1(c)では、光源2と光位置検出装置
3の間に円弧状プリズム41のEの位置がきた時の光路
で、プリズムにより曲げられて光位置検出装置3の右側
のb点に到達する。それぞれの光の到達点は光位置検出
装置3により位置として検出され、角度変換手段9に入
力されて回転角度に変換される。バルブ開閉角等のパラ
メータが検出できる。
【0019】図2は本発明の他の回転角検出装置の動作
原理を説明する図である。12は光路変更手段が設けら
れた回転円板で、中央部に回転軸11と円周部に円弧状
のプリズムと凸レンズの複合体42を有する。22は光
源である。3は光位置検出装置である。42は光源22
からの光をレンズ作用により収束するとともに、光の経
路を屈折により変更する円弧状のプリズムと凸レンズの
複合体で、図2(e)のごとく上面は円周上の角度によ
りプリズムの傾斜が異なっており、下面は凸レンズ状に
なっている。9はマイコンよりなる角度変換手段で、光
位置検出装置3上の光照射位置に対応する回転軸11の
回転角度に変換する。
【0020】尚、光路変更手段のプリズムと凸レンズの
複合体42がレンズ作用を行う以外の構成、及び動作
は、図1の説明と同様であるため詳細な説明は省略す
る。尚、プリズムと凸レンズの複合体42を使用する利
点は、前述のごとくランプ等の発散光または大きさのあ
る光源を用いてもレンズ作用により光位置検出装置3上
でスポット状に集光させることができることにある。
【0021】以上のように本実施例では、回転角度に対
応して光路が変更されるプリズムまたはプリズムと凸レ
ンズの複合体を設けた円板を回転させることにより、光
位置検出装置の光到達位置が変化し、これを角度変換手
段により回転角に変換することによって、非接触で回転
角が検出でき装置の長寿命化が図られる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では回転角
度に対応して光路変更手段で光路を変更して光位置検出
装置への光到達位置を変え、その位置の変化から角度変
換手段により回転角に変換されるので、非接触で回転角
を検出できて装置の長寿命化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回転角検出装置の断面図と
光路変更の説明図である。
【図2】本発明の他の実施例の回転角検出装置の断面図
と光路変更の説明図である。
【図3】光位置検出装置の構成図である。
【図4】従来の回転角検出装置の構成図である。
【符号の説明】
1、12・・・回転円板 2、22・・・光源 3・・・光位置検出装置 4・・・円弧状プリズム 11・・・回転軸

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円周角に対応して光路が異なる方向に変
    更される円弧状または環状の光学系からなる光路変更手
    段と、 該光路変更手段を前記円弧または環の中心を軸として回
    転させる回転手段と、 前記光路変更手段へ光を照射する光源と、該光源からの
    光路変更手段を通過した光の照射位置を検出する位置検
    出手段と、 前記位置検出手段により検出された光照射位置を、前記
    光路変更手段を回転させる回転軸の回転角に変換する角
    度変換手段を備えたことを特徴とする回転角検出装置。
  2. 【請求項2】 前記光路変更手段は円周角に対応して前
    記回転手段の面に対する傾きが順次異なる円弧状または
    環状のプリズムにより構成されてなることを特徴とする
    請求項1記載の回転角検出装置。
  3. 【請求項3】 前記光路変更手段は円周角に対応して前
    記回転手段の面に対する傾きが順次異なる円弧状または
    環状のプリズムと光源からの光を一点に集める凸レンズ
    の複合体により構成されてなることを特徴とする請求項
    1記載の回転角検出装置。
  4. 【請求項4】 前記位置検出手段は光位置検出素子また
    は電荷結合素子により構成されてなることを特徴とする
    請求項1記載の回転角検出装置。
JP32044293A 1993-12-20 1993-12-20 回転角検出装置 Withdrawn JPH07174587A (ja)

Priority Applications (1)

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JP32044293A JPH07174587A (ja) 1993-12-20 1993-12-20 回転角検出装置

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JP32044293A JPH07174587A (ja) 1993-12-20 1993-12-20 回転角検出装置

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Publication Number Publication Date
JPH07174587A true JPH07174587A (ja) 1995-07-14

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ID=18121501

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32044293A Withdrawn JPH07174587A (ja) 1993-12-20 1993-12-20 回転角検出装置

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Effective date: 20010306