JPH09203625A - Rotation position detector - Google Patents

Rotation position detector

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JPH09203625A
JPH09203625A JP8011089A JP1108996A JPH09203625A JP H09203625 A JPH09203625 A JP H09203625A JP 8011089 A JP8011089 A JP 8011089A JP 1108996 A JP1108996 A JP 1108996A JP H09203625 A JPH09203625 A JP H09203625A
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JP
Japan
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light
rotation
psd
rotation shaft
plate
Prior art date
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Application number
JP8011089A
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Japanese (ja)
Inventor
Junichi Nakaho
純一 仲保
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Tokai Rika Co Ltd
Original Assignee
Tokai Rika Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a rotation angle of a rotation shaft along an entire periphery of 360 deg. and also to improve durability by detecting without contact. SOLUTION: A disk-like translucent plate 4 is fixed in a slant state to a rotation shaft 3 provided to pass through a base 1 and an outer case 2. The translucent plate 4 is a planar transparent plate with a predetermined thickness and a refractive index of (n), it is designed to refract light incident slantly with respect to a direction perpendicular to a surface. A gradient angle is set to θ. An LED(light emitting diode) 5 for projecting a light beam P along an axial line of the rotation shaft 3 and a PSD (semiconductor position detection element) 6 for receiving the light beam P are provided oppositely across the translucent plate 4. When the translucent plate 4 rotates according to rotation of the rotation shaft 3, a direction where the light beam P is refracted by the plate 4 varies, and by detecting this by the PSD 6, corresponding rotation angles can be detected along the entire periphery without contact.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸の回転位置
を検出する回転位置検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotational position detecting device for detecting the rotational position of a rotary shaft.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】従来より、回転軸の回
転位置を検出するものとしては、回転角度に応じて抵抗
値が変化する可変抵抗器を用いて構成したポテンショメ
ータなどを用いてその電気的信号を検出することにより
回転角度に相当する信号を得るようにしたものがある。
そして、このような可変抵抗式のものは簡単且つ安価な
構成とすることができる利点がある。
Conventionally, as a device for detecting the rotational position of a rotary shaft, a potentiometer or the like constituted by using a variable resistor whose resistance value changes in accordance with a rotation angle is used to electrically detect the rotational position. There is a device in which a signal corresponding to the rotation angle is obtained by detecting the signal.
Further, such a variable resistance type has an advantage that it can have a simple and inexpensive structure.

【0003】しかしながら、これらのものでは、可変抵
抗器を構成する抵抗体の面上をブラシが電気的に接触し
た状態で回転することにより、接触した位置の電位を検
出して回転位置を検出する方式としているので、長期間
の使用に対して抵抗体やブラシが摩耗して特性変動が生
じたりあるいは摩耗粉による雑音の発生で検出電位が変
動するなどの不具合があり、耐久性や信頼性の点で実用
上の問題があった。
However, in these devices, the brush rotates on the surface of the resistor constituting the variable resistor in a state of being in electrical contact with the surface of the resistor to detect the potential at the position of contact, thereby detecting the rotational position. Since the system is used, there is a problem that the resistance and brush wear due to long-term use and characteristic changes occur, or the detection potential fluctuates due to the generation of noise due to abrasion powder, which results in a decrease in durability and reliability. There was a practical problem in that respect.

【0004】また、このような一般的なポテンショメー
タにおいては、円環状に塗布した抵抗体の一部を切り欠
いてその両端部から電極を取り出すことによりブラシの
接触面を構成するようにしているので、その切り欠いた
部分では原理的に検出不能となるため、このような構成
のものを使用する限りにおいては360°の全範囲に渡
って回転角度を検出することが困難になる不具合があっ
た。
Further, in such a general potentiometer, the contact surface of the brush is constituted by cutting out a part of the resistor coated in an annular shape and taking out electrodes from both ends thereof. However, since the cutout portion cannot be detected in principle, there is a problem that it is difficult to detect the rotation angle over the entire range of 360 ° as long as such a structure is used. .

【0005】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、長期間の使用に対して耐久性に優れる
と共に、検出不能な部分をなくして360°の全範囲に
渡って回転角度の検出が可能な回転位置検出装置を提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to have excellent durability for long-term use and to rotate over the entire range of 360 ° by eliminating undetectable portions. An object is to provide a rotational position detecting device capable of detecting an angle.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の回転位置検出装
置は、所定厚さ寸法の平板状の透光性部材により形成さ
れ回転軸に所定角度傾斜して貫通された状態で固定され
た屈折部材と、この屈折部材に対して前記回転軸の軸方
向から投光する投光素子と、この投光素子と前記屈折部
材を挟んで対向する位置に配置され、前記投光素子から
前記屈折板を介して入射する光を受けてその受光位置に
応じた受光信号を出力する位置検出素子とを備え、この
位置検出素子からの受光信号に基づいて前記回転軸の回
転位置を検出する検出手段とを設けて構成したところに
特徴を有する。
SUMMARY OF THE INVENTION A rotational position detecting device of the present invention is a refraction device which is formed of a flat plate-shaped light-transmissive member having a predetermined thickness and is fixed in a state of being penetrated at a predetermined angle with respect to a rotating shaft. A member, a light projecting element for projecting light to the refracting member in the axial direction of the rotating shaft, and a position that opposes the light projecting element with the refracting member sandwiched between the member and the refracting plate. A position detecting element that receives light incident through the light receiving element and outputs a light receiving signal corresponding to the light receiving position, and a detecting unit that detects the rotational position of the rotary shaft based on the light receiving signal from the position detecting element. It is characterized in that it is configured by providing.

【0007】上記構成によれば、投光素子から出力され
る光線は屈折部材を介して位置検出素子に入射されるよ
うになる。このとき、屈折部材は、回転軸に傾斜した状
態で固定されているから、投光素子からの光線はその傾
斜角度に対応した入射角度で入射するようになる。した
がって、投光素子から屈折部材中に入射した光線は、そ
の傾斜角度に対応して屈折して内部に入射し、屈折部材
中を通過して再び出るときに、再度屈折することにより
光線は回転軸に沿った方向に進行するようになる。
According to the above configuration, the light beam output from the light projecting element enters the position detecting element via the refraction member. At this time, since the refraction member is fixed in a state of being inclined with respect to the rotation axis, the light beam from the light projecting element is incident at an incident angle corresponding to the inclination angle. Therefore, the light ray that has entered the refracting member from the light projecting element is refracted according to the inclination angle of the light, enters the inside of the refracting member, and when the light passes through the refracting member and exits again, the light ray is rotated by the refraction again. It will proceed in the direction along the axis.

【0008】この結果、位置検出素子に入射される光線
の位置は屈折部材が傾斜している分だけ、屈折の法則に
したがった距離だけずれて入射するようになる。このと
き、屈折部材の傾斜方向は、回転軸の回転位置に対応し
て変化するので、位置検出素子の受光面での受光位置
は、屈折部材により変化したずれ量の距離を半径とした
円周上を移動することになる。したがって、検出手段に
より、位置検出素子からの検出信号に基づいてその受光
位置から回転軸の回転位置を演算して求めることができ
るようになる。
As a result, the position of the light beam incident on the position detecting element is shifted by the distance according to the law of refraction due to the inclination of the refraction member. At this time, since the tilt direction of the refracting member changes corresponding to the rotational position of the rotation axis, the light receiving position on the light receiving surface of the position detecting element is a circle whose radius is the distance of the deviation amount changed by the refracting member. Will move up. Therefore, the detecting means can calculate and obtain the rotational position of the rotary shaft from the light receiving position based on the detection signal from the position detecting element.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明をステアリングホイ
ールの回転角度検出装置に適用した場合の第1の実施例
について図面を参照しながら説明する。全体構成の概略
を示す図1および図2において、円板状をなす基板1は
その上部に円筒状をなす外ケース2が装着されている。
この外ケース2内部には回転軸3が貫通するように設け
られており、これには、外ケース2の内部に位置して屈
折部材としての透光板4が固定されている。この透光板
4は、回転軸3の径方向に対して角度θだけ傾けて貫通
した状態で固定されるもので、屈折率がn(例えばn=
1.5程度)の透光性を有する樹脂を所定厚さ寸法の円
板に形成したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment in which the present invention is applied to a steering wheel rotation angle detecting device will be described below with reference to the drawings. In FIGS. 1 and 2 showing the outline of the overall configuration, a disk-shaped substrate 1 has a cylindrical outer case 2 mounted on the top thereof.
A rotary shaft 3 is provided inside the outer case 2 so as to penetrate therethrough, and a transparent plate 4 serving as a refraction member is fixed to the inside of the outer case 2. The translucent plate 4 is fixed in a state of penetrating with an angle θ with respect to the radial direction of the rotating shaft 3, and has a refractive index of n (for example, n =
A resin having a light-transmitting property of about 1.5) is formed on a disc having a predetermined thickness.

【0010】外ケース2内の上面部には投光素子として
のLED(発光ダイオード)5が配設されており、その
光軸は回転軸3の軸方向に沿った方向に設定されてい
る。基板1には、LED5と透光板4を挟んで対向する
位置に位置検出素子としてのPSD(半導体位置検出素
子)6が設けられている。このPSD6は、LED5か
らの光のスポットの受光位置を二次元的に検出可能なも
のでその受光位置に応じた検出信号を出力するようにな
っている。
An LED (light emitting diode) 5 as a light projecting element is provided on the upper surface of the outer case 2, and its optical axis is set in the axial direction of the rotary shaft 3. The substrate 1 is provided with a PSD (semiconductor position detecting element) 6 as a position detecting element at a position facing the LED 5 with the light transmitting plate 4 interposed therebetween. The PSD 6 is capable of two-dimensionally detecting the light receiving position of the light spot from the LED 5, and outputs a detection signal corresponding to the light receiving position.

【0011】図3は検出手段の電気的構成を示すもの
で、PSD6の二次元的な位置を示す受光信号を電流信
号として出力する端子としてX方向およびY方向のそれ
ぞれに対応して出力端子X1,X2および出力端子Y
1,Y2が導出されている。そして、各出力端子X1,
X2,Y1,Y2は電圧変換回路7,8,9,10に接
続されており、電流信号が電圧信号に変換された状態で
出力されるようになっている。
FIG. 3 shows the electrical construction of the detecting means. As a terminal for outputting a light receiving signal indicating the two-dimensional position of the PSD 6 as a current signal, an output terminal X1 corresponding to each of the X direction and the Y direction. , X2 and output terminal Y
1, Y2 are derived. Then, each output terminal X1,
X2, Y1, and Y2 are connected to the voltage conversion circuits 7, 8, 9, and 10 so that the current signals are output in the state of being converted into voltage signals.

【0012】電圧変換回路7,8の各出力端子は、加算
回路11および減算回路12の各入力端子に接続されて
いる。また、電圧変換回路9,10の各出力端子は、加
算回路13および減算回路14の各入力端子に接続され
ている。加算回路11および13の各出力端子は加算回
路15の入力端子に接続され、その加算回路15の出力
端子は電流調整回路16を介してLED5の通電経路に
接続されている。
The output terminals of the voltage conversion circuits 7 and 8 are connected to the input terminals of the adder circuit 11 and the subtractor circuit 12, respectively. The output terminals of the voltage conversion circuits 9 and 10 are connected to the input terminals of the adder circuit 13 and the subtractor circuit 14, respectively. The output terminals of the adder circuits 11 and 13 are connected to the input terminal of the adder circuit 15, and the output terminal of the adder circuit 15 is connected to the energization path of the LED 5 via the current adjusting circuit 16.

【0013】電流調整回路16は、加算回路15から入
力される電圧信号の値が所定値に一致するように出力電
流つまりLED5への通電電流を調整するもので、これ
によってPSD6の受光量を常に一定となるように制御
するようになっている。そして、減算回路12の出力端
子はx方向への偏差を示す信号を出力する端子xに接続
され、減算回路14の出力端子はy方向への偏差を示す
信号を出力する端子yに接続されている。
The current adjusting circuit 16 adjusts the output current, that is, the energizing current to the LED 5 so that the value of the voltage signal input from the adding circuit 15 matches a predetermined value, whereby the amount of light received by the PSD 6 is constantly maintained. It is controlled so as to be constant. The output terminal of the subtraction circuit 12 is connected to a terminal x that outputs a signal indicating a deviation in the x direction, and the output terminal of the subtraction circuit 14 is connected to a terminal y that outputs a signal indicating a deviation in the y direction. There is.

【0014】次に、本実施例の作用について図4ないし
図7も参照して説明する。まず、回転軸3の回転角度の
検出原理について概略的に説明する。すなわち、LED
5から出力される回転軸3の軸方向に平行な光線Pが透
光板4に入射すると、図4に示すように、屈折によりそ
の進行方向が透光板4の内部側に曲げられ、この後透光
板4から出るときに再び屈折をおこして曲げられ、結
局、回転軸3の軸方向と平行な光線Pとなって進行する
ようになる。しかし、このときに透光板4を通過したた
めに、その光線Pの光路はLED5から出力されたとき
の位置よりも偏差距離δだけずれた位置となる。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, the principle of detecting the rotation angle of the rotary shaft 3 will be briefly described. That is, LED
When a light ray P output from the light source 5 and parallel to the axial direction of the rotating shaft 3 is incident on the transparent plate 4, as shown in FIG. 4, the traveling direction is bent by refraction to the inside of the transparent plate 4, and When the light exits from the rear light-transmitting plate 4, the light is refracted again and is bent, so that the light rays P are parallel to the axial direction of the rotating shaft 3 and travel. However, since the light beam P has passed through the transparent plate 4 at this time, the optical path of the light beam P is displaced by a deviation distance δ from the position when it is output from the LED 5.

【0015】したがって、透光板4の上面側で入射した
光線Pは各位置でその傾きに対応した方向に屈折して下
面側に出力するので、図5で矢印で示すようにずれるよ
うになる。このことは、透光板4が回転することに対応
して、PSD6で受光する位置でみると、図6に示すよ
うに、透光板4の回転に伴ってその光線Pの位置は、透
光板4がないときに光線Pを受光する受光面の位置を原
点Oとし、その原点Oを中心として半径が偏差距離δに
相当する円周上を移動することになる。
Therefore, the light ray P incident on the upper surface side of the light transmitting plate 4 is refracted at each position in the direction corresponding to the inclination and is output to the lower surface side, so that it is displaced as shown by the arrow in FIG. . This means that the position of the light ray P corresponding to the rotation of the light transmissive plate 4 is changed as the light transmissive plate 4 is rotated, as shown in FIG. When the light plate 4 is not provided, the position of the light receiving surface that receives the light beam P is set as the origin O, and the origin O is moved around the circumference corresponding to the deviation distance δ.

【0016】さて、このような偏差距離δは、透光板4
の傾き角度θ,厚さ寸法hおよび屈折率nの値から次式
(1)のように計算することができる。すなわち、屈折
の法則にしたがって光線Pの透光板4内部での進行方向
を求め、透光板4内から出る位置を計算することにより
偏差距離δを求めることができる。
Now, such a deviation distance δ is determined by the transparent plate 4
From the inclination angle θ, the thickness h, and the refractive index n, it can be calculated as in the following equation (1). That is, the deviation distance δ can be obtained by obtaining the traveling direction of the light ray P inside the light transmitting plate 4 according to the law of refraction and calculating the position at which the light ray P exits from the light transmitting plate 4.

【0017】[0017]

【数1】 [Equation 1]

【0018】PSD6の受光面においては、回転軸3の
回転に伴って回転する透光板4の位置に応じて半径δの
円の周上の対応する点に受光するようになる。PSD6
は、受光信号をx方向およびy方向のそれぞれに対応し
た信号として出力するので、回転角度をαとすると、こ
れに対応して得られるx,yの各受光信号の値は図7に
示すような変化をする。そして、その受光位置に対応し
た角度αは、x,yの各位置を示す信号に基づいて次式
(2)で求めることができる。
On the light receiving surface of the PSD 6, light is received at a corresponding point on the circumference of a circle having a radius δ according to the position of the light transmitting plate 4 which rotates with the rotation of the rotating shaft 3. PSD6
Outputs a light reception signal as a signal corresponding to each of the x direction and the y direction. Therefore, when the rotation angle is α, the values of the x and y light reception signals obtained corresponding to this are as shown in FIG. Make a big change. Then, the angle α corresponding to the light receiving position can be obtained by the following equation (2) based on the signals indicating the respective positions of x and y.

【0019】[0019]

【数2】 [Equation 2]

【0020】この場合、x,yの値の符号に応じて回転
位置を示す角度αの値は次の範囲に対応している。
In this case, the value of the angle α indicating the rotational position corresponds to the following range depending on the signs of the values of x and y.

【数3】 (Equation 3)

【0021】さて、PSD6から実際に出力される信号
は、各端子からx方向およびy方向に対応してそれぞれ
X1,X2およびY1,Y2となっており、これらを次
式(3),(4)に示すような演算を行うことにより、
上述の信号xおよびyが求められるようになる。この場
合、LをPSD6の受光面の一辺の長さとして設定して
いる。
The signals actually output from the PSD 6 are X1, X2 and Y1, Y2 corresponding to the x direction and the y direction from the respective terminals, and these are expressed by the following equations (3), (4). ) By performing the calculation shown in
The above-mentioned signals x and y are obtained. In this case, L is set as the length of one side of the light receiving surface of the PSD 6.

【0022】[0022]

【数4】 (Equation 4)

【0023】上述の演算は、図3に示した電気的構成に
よって行われて出力される。PSD6は、受光した位置
に応じた受光信号をX1,X2,Y1,Y2の各端子か
ら出力する。各信号をX1,X2,Y1,Y2とする
と、これらは各増幅器7〜10を介して電圧信号に変換
された後、x方向に対応して加算器11により加算さ
れ、y方向に対応して加算器13により加算され、それ
らの加算結果はさらに加算器15にて加算され全受光電
流に相当する信号として得られるようになる。
The above calculation is performed and output by the electrical configuration shown in FIG. The PSD 6 outputs a light receiving signal corresponding to the light receiving position from each terminal of X1, X2, Y1, and Y2. Letting each signal be X1, X2, Y1, Y2, these are converted into voltage signals via the amplifiers 7 to 10 and then added by the adder 11 corresponding to the x direction and corresponding to the y direction. The signals are added by the adder 13, and the addition results are further added by the adder 15 to obtain a signal corresponding to the total received light current.

【0024】電流調整回路16においては、この全受光
電流が一定となるようにLED5への電流を制御するの
で、式(3),(4)中でX2+X1の値およびY1+
Y2の値は実質的に常に一定の値として制御されるよう
になり、Lの値と共に定数と見なすことができるように
なる。そして、式(3),(4)の分子に記載された差
の値X2−X1およびY2−Y1は、それぞれ減算回路
12および14にて演算されるので、端子xおよびyか
ら出力される信号に基づいて、前述の式(2)に対応す
る演算処理を行うことで回転角度αが求められるのであ
る。
Since the current adjusting circuit 16 controls the current to the LED 5 so that the total received light current is constant, the values of X2 + X1 and Y1 + in the equations (3) and (4).
The value of Y2 can be controlled as a substantially constant value, and can be regarded as a constant together with the value of L. Since the difference values X2-X1 and Y2-Y1 described in the numerator of the equations (3) and (4) are calculated by the subtraction circuits 12 and 14, respectively, the signals output from the terminals x and y. Based on the above, the rotation angle α is obtained by performing the arithmetic processing corresponding to the above-mentioned formula (2).

【0025】このような本実施例によれば、透光板4を
角度θだけ傾けた状態で回転軸3に固定し、回転軸3の
回転に伴ってLED5からの光線Pの進路を屈折によっ
て変化させるようにしたので、非接触状態で回転軸3の
回転角度αに対応した位置でPSD6により光線Pを受
光することができるようになり、長期間の使用に対する
耐久性の向上を図ることができると共に、簡単且つ安価
な構成で回転軸3の回転角度αを精度良く検出すること
ができるようになる。
According to this embodiment as described above, the transparent plate 4 is fixed to the rotating shaft 3 while being inclined by the angle θ, and the path of the light beam P from the LED 5 is refracted by the rotation of the rotating shaft 3 by refraction. Since it is changed, the PSD 6 can receive the light beam P at a position corresponding to the rotation angle α of the rotation shaft 3 in a non-contact state, and the durability for long-term use can be improved. At the same time, the rotation angle α of the rotation shaft 3 can be accurately detected with a simple and inexpensive structure.

【0026】図8および図9は本発明の第2の実施例を
示すもので、以下、第1の実施例と異なる部分について
説明する。すなわち、PSD17は、改良表面分割形の
ものであり、図9に示すように、4つの出力端子A〜D
は受光面の四隅に設けられており、このような構成上の
相違から検出手段としての電気的構成についても図8に
示すように変更される部分がある。
FIG. 8 and FIG. 9 show a second embodiment of the present invention, and the portions different from the first embodiment will be described below. That is, the PSD 17 is of the improved surface division type, and has four output terminals A to D as shown in FIG.
Are provided at the four corners of the light-receiving surface, and there are portions where the electrical configuration as the detecting means is changed as shown in FIG. 8 due to such a difference in configuration.

【0027】図8において、PSD17の四隅に設けら
れた出力端子A〜Dは、それぞれ電圧変換回路18〜2
1に接続され、PSD17から電流信号として出力され
る信号を電圧信号に変換するようになっている。4個の
加算回路22〜25において、加算回路22の加算入力
は電圧変換回路20および21とされ、加算回路23の
加算入力は電圧変換回路18および19とされ、加算回
路24の加算入力は電圧変換回路18および21とさ
れ、加算回路25の加算入力は電圧変換回路19および
20とされている。
In FIG. 8, the output terminals A to D provided at the four corners of the PSD 17 are voltage conversion circuits 18 to 2, respectively.
The signal output from the PSD 17 as a current signal is converted into a voltage signal by being connected to 1. In the four addition circuits 22 to 25, the addition inputs of the addition circuit 22 are voltage conversion circuits 20 and 21, the addition inputs of the addition circuit 23 are voltage conversion circuits 18 and 19, and the addition input of the addition circuit 24 is a voltage conversion circuit. Conversion circuits 18 and 21, and addition inputs of the addition circuit 25 are voltage conversion circuits 19 and 20.

【0028】加算回路22および23の加算出力は減算
回路26の減算入力とされ、加算回路24および25の
加算出力は減算回路27の減算入力とされると共に加算
回路28の加算入力とされる。加算回路28の加算出力
は電流調整回路16を介してLED5に接続されてい
る。減算回路26および27の減算出力はx方向検出信
号およびy方向検出信号として外部に出力可能な構成と
される。
The addition outputs of the addition circuits 22 and 23 are used as the subtraction input of the subtraction circuit 26, and the addition outputs of the addition circuits 24 and 25 are used as the subtraction input of the subtraction circuit 27 and the addition input of the addition circuit 28. The addition output of the addition circuit 28 is connected to the LED 5 via the current adjustment circuit 16. The subtraction outputs of the subtraction circuits 26 and 27 are configured to be output to the outside as an x-direction detection signal and a y-direction detection signal.

【0029】上記構成によれば、第1の実施例と同様に
して受光動作を行うと、このときPSD17の四隅に設
けられた電極A〜Dから出力される受光信号に基づいて
検出回路においては、次のようにしてx方向およびy方
向の検出信号を得ることができるようになる。なお、こ
こでは電極A〜Dから出力される電流信号の大きさを電
圧変換回路18〜21にて電圧信号に変換したときの値
を、それらの符号と同じ符号A〜Dとして示すことにす
る。
According to the above configuration, when the light receiving operation is performed in the same manner as in the first embodiment, the detection circuit in the detection circuit based on the light receiving signals output from the electrodes A to D provided at the four corners of the PSD 17 at this time. , The x-direction and y-direction detection signals can be obtained as follows. Here, the values when the magnitudes of the current signals output from the electrodes A to D are converted into voltage signals by the voltage conversion circuits 18 to 21 are shown as the same signs A to D, respectively. .

【0030】まず、x方向に対応して、加算回路22に
おいて(D+C)が演算され、加算回路23において
(A+B)が演算される。これらは、x方向に対する正
および負の信号に対応しており、これらの差を減算回路
26にて演算すると、x方向に対応する信号[(D+
C)−(A+B)]として得ることができる。また、y
方向に対応して、加算回路24において(A+D)が演
算され、加算回路25において(B+C)が演算され
る。これらは、y方向に対する正および負の信号に対応
しており、これらの差を減算回路27にて演算すると、
y方向に対応する信号[(A+D)−(B+C)]とし
て得ることができる。
First, (D + C) is calculated in the adder circuit 22 and (A + B) is calculated in the adder circuit 23 corresponding to the x direction. These correspond to positive and negative signals in the x direction, and when the difference between these signals is calculated by the subtraction circuit 26, a signal [(D +
C)-(A + B)]. Also, y
Depending on the direction, the adder circuit 24 calculates (A + D) and the adder circuit 25 calculates (B + C). These correspond to positive and negative signals in the y direction, and when the difference between these signals is calculated by the subtraction circuit 27,
It can be obtained as a signal [(A + D)-(B + C)] corresponding to the y direction.

【0031】このようにして得られたx方向およびy方
向に対応する検出信号を全電流値に相当する(A+B+
C+D)で割算処理を行うことにより、x方向およびy
方向の検出信号として得ることができるようになる。こ
のような演算処理は、検出回路において、次式(5),
(6)に示すような演算処理を行うことになる。すなわ
ち、x方向の検出信号は受光面の一辺の長さをLとした
ときに式(5)のようにして得ることができ、y方向の
検出信号は同様に式(6)のようにして得ることができ
るのである。
The detection signals thus obtained in the x and y directions correspond to the total current value (A + B +).
C + D), the x direction and y
It can be obtained as a direction detection signal. Such arithmetic processing is performed by the following equation (5),
The arithmetic processing shown in (6) is performed. That is, the detection signal in the x direction can be obtained as in equation (5) when the length of one side of the light receiving surface is L, and the detection signal in the y direction is similarly obtained as in equation (6). You can get it.

【0032】[0032]

【数5】 (Equation 5)

【0033】なお、実際の検出回路においては、加算回
路28において全出力の加算値(A+B+C+D)を演
算し、この値が一定となるように電流調整回路16にて
LED5に対する通電電流を制御しているので、この全
電流を示す値については定数と見なすことができるよう
になり、実質的には割算処理をしなくともx方向および
y方向の検出信号として得ることができるようになる。
したがって、このような第2の実施例によっても第1の
実施例と同様の作用効果を得ることができる。
In the actual detection circuit, the addition circuit 28 calculates the added value (A + B + C + D) of all outputs, and the current adjusting circuit 16 controls the energizing current to the LED 5 so that this value becomes constant. Therefore, the value indicating the total current can be regarded as a constant, and can be obtained as the detection signals in the x-direction and the y-direction without substantially performing the division process.
Therefore, according to the second embodiment as described above, it is possible to obtain the same effects as those of the first embodiment.

【0034】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。PSD
は両面分割形などの他のタイプのものを用いても良い◎
また、位置検出素子として、PSD以外にCCDを用い
ることもできる。屈折部材は光が透過可能であればガラ
スや樹脂などなんでも良い。投光素子はレーザを用いて
も良い。投光素子により発する光は、可視光でも赤外光
でも良い。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified or expanded as follows. PSD
May be other type such as double-sided split type
Further, a CCD other than the PSD can be used as the position detecting element. The refraction member may be any material such as glass or resin as long as light can be transmitted. The light emitting element may use a laser. The light emitted by the light projecting element may be visible light or infrared light.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明の回転位置検出装置によれば、回
転軸に所定角度傾斜して貫通された状態で屈折部材を固
定し、この屈折部材に対して投光素子から投光した光を
投光素子とは屈折部材を挟んで対向する位置に配置した
位置検出素子により受光し、検出手段により位置検出素
子からの受光信号に基づいて回転軸の回転位置を検出す
る構成としたので、回転軸の回転位置に対応して屈折部
材の傾斜方向を変化させて異なる受光位置としてその回
転軸の回転位置を非接触状態で検出することができるよ
うになり、これによって、長期間の使用に対する耐久性
の向上を図ることができると共に、回転軸の回転角度を
全周(360°)に渡ってとぎれることなく検出するこ
とができるようになる。
According to the rotational position detecting device of the present invention, the refracting member is fixed in a state where the refracting member is penetrated while being inclined at a predetermined angle with respect to the rotating shaft, and the light projected from the light projecting element is directed to the refracting member. The light projecting element is configured to receive light by a position detecting element arranged at a position facing the refracting member and to detect the rotational position of the rotary shaft based on a light receiving signal from the position detecting element by the detecting means. By changing the tilt direction of the refraction member according to the rotation position of the shaft, it becomes possible to detect the rotation position of the rotation shaft as a different light receiving position in a non-contact state, which makes it durable for long-term use. It is possible to improve the property, and it is possible to detect the rotation angle of the rotating shaft over the entire circumference (360 °) without interruption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示す縦断側面図FIG. 1 is a longitudinal sectional side view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】横断平面図FIG. 2 is a cross-sectional plan view

【図3】電気的構成図FIG. 3 is an electrical configuration diagram

【図4】透光板を透過する光線の軌跡を示す作用説明図FIG. 4 is an operation explanatory view showing a locus of a light ray passing through the transparent plate.

【図5】円板内での屈折による光線のずれ方向を示す作
用説明図
FIG. 5 is an operation explanatory view showing a deviation direction of a light ray due to refraction within a disc.

【図6】PSDの受光面と受光位置を示す作用説明図FIG. 6 is an operation explanatory view showing a light receiving surface and a light receiving position of the PSD.

【図7】回転角度に対応した受光位置信号の変化を示す
FIG. 7 is a diagram showing changes in a light receiving position signal corresponding to a rotation angle.

【図8】本発明の第2の実施例を示す図3相当図FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 3 showing a second embodiment of the present invention.

【図9】図6相当図FIG. 9 is a view corresponding to FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1は基板、2は外ケース、3は回転軸、4は透光板(屈
折部材)、5はLED(投光素子)、6,17はPSD
(位置検出素子)、7〜10,18〜21は電圧変換回
路、11,13,15,22〜25,28は加算回路、
12,14,26,27は減算回路、16は電流調整回
路である。
1 is a substrate, 2 is an outer case, 3 is a rotating shaft, 4 is a light transmitting plate (refractive member), 5 is an LED (light projecting element), and 6 and 17 are PSDs.
(Position detection element), 7 to 10, 18 to 21 are voltage conversion circuits, 11, 13, 15, 22 to 25, 28 are addition circuits,
Reference numerals 12, 14, 26 and 27 are subtraction circuits, and 16 is a current adjustment circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定厚さ寸法の平板状の透光性部材によ
り形成され回転軸に所定角度傾斜して貫通された状態で
固定された屈折部材と、 この屈折部材に対して前記回転軸の軸方向から投光する
投光素子と、 この投光素子と前記屈折部材を挟んで対向する位置に配
置され、前記投光素子から前記屈折板を介して入射する
光を受けてその受光位置に応じた受光信号を出力する位
置検出素子と、 この位置検出素子からの受光信号に基づいて前記回転軸
の回転位置を検出する検出手段とを具備したことを特徴
とする回転位置検出装置。
1. A refraction member which is formed of a flat plate-shaped light-transmissive member having a predetermined thickness dimension and is fixed in a state of penetrating the rotation shaft at an inclination of a predetermined angle; A light projecting element that projects light from the axial direction and a light projecting element that is arranged at a position facing the light projecting element with the refraction member interposed therebetween. A rotational position detection device comprising: a position detection element that outputs a corresponding light reception signal; and a detection unit that detects a rotational position of the rotary shaft based on a light reception signal from the position detection element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010014680A (en) * 2008-07-07 2010-01-21 Sanyo Electric Co Ltd Beam irradiation apparatus
JP2018087805A (en) * 2016-10-17 2018-06-07 ジック シュテークマン ゲーエムベーハーSICK STEGMANN GmbH Angle measuring device for determination of rotational angle
CN109269446A (en) * 2018-10-30 2019-01-25 广西玉柴机器股份有限公司 A kind of full-automatic thrust shaft-cup thrust surface roundlet angle measurement tool

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