JPH0783705A - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、光学センサの設置スペースを従
来よりも縮小できるようにすることを目的とする。 【構成】 それぞれ複数の光検出領域としてのスリット
２，１２，光非検出領域７，１３からなる第１検出部１
１及び第２検出部１４が回転板に形成され、このとき第
２検出部１４のスリット１２と第１検出部１１の光非検
出領域７、第２検出部１４の光非検出領域１３と第１検
出部１１のスリット２とがそれぞれ所定中心角の同一扇
形領域内に位置するように各検出部１１，１４が形成さ
れ、第１検出部１１側の光学センサの投光位置Ａ，Ｂと
第２検出部１４側の光学センサの投光位置Ｃとが上記し
た所定中心角の同一扇形領域内に位置し、かつ各光学セ
ンサの検出信号の位相差が電気角で３６０゜を光学セン
サの個数で等分した値になるように各光学センサの投光
位置Ａ，Ｂ，Ｃが設定されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モータ制御等に用い
られモータの回転軸等に連動する円形回転板の回転角を
光学的に検出する回転検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般には、モータの制御等に用いられる
光学式の回転角検出装置は例えば図３，図４に示すよう
に構成されている。

【０００３】即ち、図３に示すように、円形の回転板１
がモータの回転軸等に直接或いは間接的に結合され、回
転板１がモータの回転軸に連動するようになっており、
この回転板１の周端部にはその周縁の円形と同心円上に
光検出領域としてスリット２がそのスリット幅と同じ間
隔で規則的に形成されている。なお、図３において、３
は軸受である。

【０００４】そして、このような回転板１に対し、図４
に示すように、駆動回路により点灯されるＬＥＤ等の発
光素子４ａと光ファイバ４ｂとからなる光送信モジュー
ル４が回転板１の一側に配設され、出力が増幅されて２
値化処理されるフォトダイオード等の光電変換素子５ａ
と光ファイバ５ｂとからなる光受信モジュール５が回転
板１の他側に配設され、これら両モジュール４，５によ
り光学センサ６が構成され、光ファイバ４ｂを介した発
光素子４ａからの光が回転板１のスリット２の位置に投
光され、スリット２を通過した光が光ファイバ５ｂを介
して光電変換素子５ａに受光されるように光学センサ６
が配置される。

【０００５】このような構成において、回転板１が回転
すると、回転板１に投光された光がスリット２を通過す
るときには光電変換素子５ａから検出信号として例えば
ハイレベル（以下Ｈという）の信号が出力され、回転板
１に投光された光がスリット２と次のスリット２との間
の板地部分である光非検出領域７（図３参照）に投光さ
れたときには、光電変換素子５ａの出力はローレベル
（以下Ｌという）となり、回転板１の回転によりスリッ
ト２及び光非検出領域７に応じて光学センサ６の出力が
Ｈ，Ｌに交互に反転し、周期的にＨのパルスが光学セン
サ６から出力されることになる。

【０００６】従って、光学センサ６の出力パルスをカウ
ントすることによって、回転板１がどれくらい回転した
かを検出することができる。

【０００７】ところが、光学センサ６が１個であると、
回転板１の回転方向の検出を行うことができず。しかも
検出精度も良くないため、光学センサ６を２個並設する
ことが考えられており、このとき両光学センサ６の投光
位置をその出力信号の位相差が電気角で９０゜となるよ
うに設定した場合、回転方向の検出も可能となり、しか
も１個の場合に比べて検出精度も向上するが、投光位置
によっては両光学センサ６の出力が共にＬとなる場合が
あり、これが光学センサ６の真の検出結果なのか、両光
学センサ６の故障によるものか判定できないことがあ
る。

【０００８】一方、２個の光学センサ６の投光位置をそ
の出力信号の位相差が電気角で１８０゜となるように設
定すると、上記したように両光学センサ６の出力が共に
Ｌとなることはないため、光学センサ６の故障の判定は
可能であるが、回転板１の回転方向を検出することがで
きないという不都合が生じる。

【０００９】そこで、特開平４−３０３７０９号公報に
示すように、少なくとも３個の光学センサを設けること
が考えられており、以下に３個の場合を例にとって説明
する。

【００１０】いま、上記した光学センサ６と同じ構成の
３個の光学センサの投光位置Ａ，Ｂ，Ｃを、図５（ａ）
に模式的に示すように、これら各光学センサからの検出
信号の位相差が電気角３６０゜を光学センサの個数で等
分，即ち３等分した１２０゜になるように各光学センサ
の投光位置Ａ，Ｂ，Ｃを設定して各光学センサを配設す
る。ここで、図５（ａ）は回転板１の各スリット２を直
線状に展開した状態を示している。

【００１１】そして、このような各光学センサからは回
転板１の回転により、図５（ｂ），（ｃ），（ｄ）にそ
れぞれ示すような検出信号が出力され、各検出信号の
Ｈ，Ｌの組合わせが電気角で６０゜の位相ごとに変化
し、電気角３６０゜の間に各検出信号の組み合わせパタ
ーンとして６つのパターン（イ），（ロ），（ハ），
（ニ），（ホ），（ヘ）が得られ、このパターンがどの
ように変化するかによって回転板１の回転方向がわか
り、現在の組合わせパターンが何であるかを識別するこ
とによって回転角が何度であるかを検出することができ
る。

【００１２】このとき、電気角３６０゜は図３に示すよ
うに、１個のスリット２及び１個の光非検出領域７を含
む回転板１上の扇形の中心角である２θ（゜）の回転角
に相当するため、２θ／６の検出精度で回転角を検出す
ることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示すよ
うに３個の光学センサを設ける場合、各検出信号の位相
差が電気角で１２０゜ずつずれるように各光学センサの
投光位置Ａ，Ｂ，Ｃを設定して各光学センサを配設しな
ければならず、各光学センサの設置スペースが広がると
いう不都合がある。

【００１４】そこでこの発明は、上記の点に留意してな
されたものであり、光学センサの設置スペースを従来よ
りも縮小できるようにすることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る回転検出
装置は、円形回転板の周縁と同心の円上に等ピッチで光
検出領域と光非検出領域とを交互に複数ずつ設けて検出
部を形成し、発光素子と光ファイバとからなる光送信モ
ジュール、及び光ファイバと光電変換素子とからなる光
受信モジュールにより構成され、前記検出部に投光し前
記光検出領域，光非検出領域に応じてレベル反転する検
出信号を出力する光学センサを配設し、前記光学センサ
からの検出信号に基づいて前記回転板の回転角を検出す
る回転角検出装置において、前記検出部を第１検出部と
し、前記回転板の前記円と同心の他の円上に等ピッチで
光検出領域と光非検出領域とを交互に設けて第２検出部
を形成し、前記第２検出部の光検出領域と前記第１検出
部の光非検出領域とを前記回転板上の所定中心角の同一
扇形領域に位置せしめると共に、前記第２検出部の光非
検出領域と前記第１検出部の光検出領域とを前記回転板
上の前記所定中心角の同一扇形領域に位置せしめ、前記
第１検出部側に前記光学センサを複数個設けると共に、
前記第２検出部側に前記光学センサを少なくとも１個設
け、前記第１検出部側の前記光学センサによる投光位置
と前記第２検出部側の前記光学センサによる投光位置と
が前記回転板上の前記所定中心角の同一扇形領域に位置
し、かつ前記第１検出部側の前記光学センサの検出信号
及び前記第２検出部側の前記光学センサの検出信号の位
相差が電気角で３６０°を前記光学センサの全個数で等
分した値になるように前記各投光位置を設定したことを
特徴としている。

【００１６】

【作用】この発明においては、それぞれ複数の光検出領
域，光非検出領域からなる第１検出部及び第２検出部が
回転板に形成され、このとき第２検出部の光検出領域と
第１検出部の光非検出領域、第２検出部の光非検出領域
と第１検出部の光検出領域とがそれぞれ所定中心角の同
一扇形領域内に位置するように各検出部が形成され、第
１検出部側の光学センサの投光位置と第２検出部側の光
学センサの投光位置とが上記した所定中心角の同一扇形
領域内に位置し、かつ各光学センサの検出信号の位相差
が電気角で３６０゜を光学センサの個数で等分した値に
なるように各センサの投光位置が設定されるため、従来
のように各光学センサの設置スペースが広がることもな
く、従来の約半分の設置スペースで済み、しかも各光学
センサから従来と同等の検出信号を得ることが可能にな
る。

【００１７】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の動作説明図、図
２は一部の正面図であり、これらの図において、図４な
いし図６と同一記号は同一のもの若しくは相当するもの
を示している。

【００１８】そして、本実施例において、従来と相違す
るのは以下のような点である。

【００１９】即ち、図２に示すように、図３に示す光検
出領域としての各スリット２及び各スリット２間の光非
検出領域７からなる第１検出部１１のほかに、これと同
様に光検出領域としてのスリット１２及びこのスリット
幅と同じ幅の各スリット１２間の光非検出領域１３から
なる第２検出部１４を第１検出部１１と同心円上に形成
し、このとき第２検出部１４のスリット１２と第１検出
部１１の光非検出領域７とが回転板１上の中心角θの同
一扇形領域内に位置し、第２検出部１４の光非検出領域
１３と第１検出部１１のスリット２とが回転板１上の中
心角θの同一扇形領域に位置するように各スリット２，
１２を形成している。

【００２０】そして、図５に示す投光位置Ａ，Ｂ，Ｃの
３個の光学センサのうち、投光位置Ｃの光学センサを第
２検出部１４側に配設し、図１（ａ）及び図２中の×印
に示すように、第１検出部１１側の光学センサの投光位
置Ａ，Ｂと第２検出部１４側の光学センサの投光位置Ｃ
とが回転板１上の中心角θの同一扇形領域に位置し、か
つ各光学センサの検出信号の位相差が、図１（ｂ），
（ｃ），（ｄ）に示すように電気角で３６０゜を３等分
した値になるように、各光学センサの投光位置Ａ，Ｂ，
Ｃを設定している。

【００２１】このように、各光学センサを配設すること
により、図１（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、各
光学センサの検出信号のＨ，Ｌの組合わせが電気角で６
０゜の位相ごとに変化し、図５の場合と同様、電気角３
６０゜の間に各検出信号の組合わせパターンとして６つ
のパターン（イ），（ロ），（ハ），（ニ），（ホ），
（ヘ）が得られる。

【００２２】従って、光学センサの設置スペースは従来
の半分で済み、各光学センサからの検出信号のパターン
から回転板１の回転方向及び回転角度を検出することが
できる。

【００２３】なお、上記実施例では、光検出領域をスリ
ットとし、光学センサを透過型の構成とした場合につい
て説明したが、光検出領域を光反射部材により構成し、
光学センサを反射型の構成としてもよいのは勿論であ
る。

【００２４】また、光学センサの個数は上記した３個に
限るものではなく、４個以上であってもよい。

【００２５】さらに、上記実施例の第１，第２検出部１
１，１４の位置関係が相互に入れ換わっていてもよいの
は言うまでもない。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第２
検出部の光検出領域と第１検出部の光非検出領域、第２
検出部の光非検出領域と第１検出部の光検出領域とがそ
れぞれ所定中心角の同一扇形領域内に位置するように各
検出部を形成し、第１検出部側の光学センサの投光位置
と第２検出部側の光学センサの投光位置とが上記した所
定中心角の同一扇形領域内に位置し、かつ各光学センサ
の検出信号の位相差が電気角で３６０゜を光学センサの
個数で等分した値になるように各光学センサの投光位置
を設定するため、従来のように各光学センサの設置スペ
ースが広がることもなく、従来の約半分の設置スペース
で済み、しかも各光学センサから従来と同等の検出信号
を得ることが可能になり、モータの制御等に極めて有効
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の動作説明図である。

【図２】一実施例の一部の正面図である。

【図３】従来例の一部の正面図である。

【図４】同上の検出系の概略図である。

【図５】同上の動作説明図である。

【符号の説明】

１ 回転板 ２，１２ スリット（光検出領域） ７，１３ 光非検出領域 １１ 第１検出部 １４ 第２検出部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形回転板の周縁と同心の円上に等ピッ
   チで光検出領域と光非検出領域とを交互に複数ずつ設け
   て検出部を形成し、発光素子と光ファイバとからなる光
   送信モジュール、及び光ファイバと光電変換素子とから
   なる光受信モジュールにより構成され、前記検出部に投
   光し前記光検出領域，光非検出領域に応じてレベル反転
   する検出信号を出力する光学センサを配設し、前記光学
   センサからの検出信号に基づいて前記回転板の回転角を
   検出する回転角検出装置において、 前記検出部を第１検出部とし、 前記回転板の前記円と同心の他の円上に等ピッチで光検
   出領域と光非検出領域とを交互に設けて第２検出部を形
   成し、前記第２検出部の光検出領域と前記第１検出部の
   光非検出領域とを前記回転板上の所定中心角の同一扇形
   領域に位置せしめると共に、前記第２検出部の光非検出
   領域と前記第１検出部の光検出領域とを前記回転板上の
   前記所定中心角の同一扇形領域に位置せしめ、前記第１
   検出部側に前記光学センサを複数個設けると共に、前記
   第２検出部側に前記光学センサを少なくとも１個設け、
   前記第１検出部側の前記光学センサによる投光位置と前
   記第２検出部側の前記光学センサによる投光位置とが前
   記回転板上の前記所定中心角の同一扇形領域に位置し、
   かつ前記第１検出部側の前記光学センサの検出信号及び
   前記第２検出部側の前記光学センサの検出信号の位相差
   が電気角で３６０°を前記光学センサの全個数で等分し
   た値になるように前記各投光位置を設定したことを特徴
   とする回転角検出装置。