JPS6073417A - 光電式角度検出装置 - Google Patents

光電式角度検出装置

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JPS6073417A
JPS6073417A JP18280983A JP18280983A JPS6073417A JP S6073417 A JPS6073417 A JP S6073417A JP 18280983 A JP18280983 A JP 18280983A JP 18280983 A JP18280983 A JP 18280983A JP S6073417 A JPS6073417 A JP S6073417A
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JP
Japan
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light
photodetector
rotating disk
counter circuit
rotary plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP18280983A
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English (en)
Inventor
Koji Ichijo
一條 公史
Masatsune Kodera
正識 古寺
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Niigata Engineering Co Ltd
Original Assignee
Niigata Engineering Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Niigata Engineering Co Ltd filed Critical Niigata Engineering Co Ltd
Priority to JP18280983A priority Critical patent/JPS6073417A/ja
Publication of JPS6073417A publication Critical patent/JPS6073417A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34776Absolute encoders with analogue or digital scales
    • G01D5/34784Absolute encoders with analogue or digital scales with only analogue scales or both analogue and incremental scales

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光を利用して回転角度を検出し電気信号化する
光電式角度検出装置に関する。
回転角度を検出して電気信号化する装置としては、従来
、シンクロ、ポテンショメータ、ロータリエンコーダ等
が知られており、各種のIIJ御装置の検出部(センサ
)として広く利用されている。
しかしながら、前者のシンクロ、ポテンショメータにお
いては、装置内に電気的接点があるため、長期間使用す
ると、接点部が摩耗、あるいは劣化したり、接点部にゴ
ミ、はこり等が挾まって接点不良による故障を起こすと
いった欠点や電力消費が大きいといった欠点があり、ま
た、後者のロータリエンコーダにおいては、基準点から
のパルス数を計数することによって角度を検出するため
に、一旦電源が切れると、再度電源を投入した際に再現
性がなく角度を特定できないという欠点がある。
本発明は、発光器とこの発光器と対向する位置に設けら
れた受光器との間に、回転軸のまわりに固定され、かつ
回転角度によって通過光が変化する遮光回転板を設ける
ことにJ:って、上記従来の欠点を解消したもので、構
造が簡単で、信頼性が高い上に、消費電力を低く抑える
ことができ、かつ電源再投入時に再現性がある光電式角
度検出装置を提供することを目的とする。
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。
第1図ないし第4図は本発明の一実施例であり、図中符
号1は有底円筒状のケースであり、このケース1の下方
に向いた開口部に、円板状の蓋2が嵌合されている。そ
して、ケース1の内部天井面1aの中心部に、軸受3が
取付けられており、蓋2の下面2aの中心部に形成され
た四部2bに、軸受4が取付けられている。また、ケー
ス1の内部天井面1aには、適宜位置に発光器5が設置
されており、この発光器5の下方のケース1の内周面に
形成された段部1bには、半径方向に沿って上記発光器
5に対向して矩形状のスリット6aを形成し、かつ中心
部に挿通孔6bを形成した円板状の光制限板6が固定さ
れている。そして、被検出体く図示せず)に連結され、
この被検出体の回転に従って回転する回転軸7が、上記
M2の軸受4及び上記ケース1の軸受3に嵌入し、かつ
蓋2の中心部に穿設された孔2C及び上記光制限板6の
挿通孔6bに挿通して、ケース1及び蓋2の中心部に回
転自在に支持されている。さらに、上記光制限板6の下
方には、上記回転軸7を中心とする渦巻状のスリット8
aを有する遮光回転板8が回転軸7に固定して設けられ
ている。上記渦巻状のスリット8aは、遮光回転板8の
周方向の基点(Oo)から角度360°の範囲に厘り、
周方向の角度に比例して直線的(リニア)に遮光回転板
8の直径方向の距離が増加するようになっている。
そして、蓋2の上面2dには、その半径方向に沿って、
上記光制限板6のスリット6aに対向してリニアイメー
ジセンサ(固体撮像素子)等の受光器9が設置されてお
り、この受光器9は遮光回転板8の回転により半径方向
に移動する光点をその受光器9aに当てて、光点の位置
を検出するように構成されている。
上記受光器9は受光器駆動回路10に電気的に接続され
ており、この受光器駆動回路10は一定周期のパルス列
のクロック信号SAを受光器9及びカウンタ回路11の
クロック端子CLOCKに対して出力すると共に、カウ
ンタ回路11のスターlla子5TARTに対して各フ
レームの走査(スキャニング)開始に同期して発生する
パルス(フレーム同期信号)SCを出力するように構成
されている。また、受光器駆動回路10は受光器9の出
力する光点の位置を示す映像信号(パルス)SBを2値
化回路12に対して出力するように構成されており、こ
の2値化回路12によって2値化された2値化映像信号
SDは上記カウンタ回路11のストップ端子5TOP及
びラッチ回路13のラッチ端子LATCHに入力される
ように構成されている。そ゛して、カウンタ回路11は
複数本のライン14を介してラッチ回路13に接続され
ており、ラッチ回路13は図示していない制御装置にm
本のライン15を介して接続されている。
次に、上記のように構成された光電式角度検出装置の作
用について説明する。
まず、電源を投入して、発光器5を発光させると、この
発光器5から発生した光は光制限板6の矩形状のスリッ
ト6aを通過して遮光回転板8に到達する。この時、光
制限板6のスリット6aと遮光回転板8のスリット8a
はほぼ直角に交差しているので、遮光回転板8を通過す
る光はスポット(点)状になって受光器9の受光面9a
に当たる。この状態で、被検出体(図示せず)を回転す
ると、その回転に伴って被検出体に連結されている回転
軸7が回転するので、遮光回転板8が回転する。遮光回
転板8が回転すると、遮光回転板8のスリット8aが渦
巻状になっているので、光制限板6のスリット6aと遮
光回転板8のスリット8aで形成される光透過用の矩形
状のスポット(点)が半径方向に移動する。このため、
このスポットを通過した光は受光器9の受光面9aにそ
の長手方向に沿って連続的に位置を変えながら光点とな
って当たる。一方、受光器駆動回路10はクロック信号
SAを受光器9に対しで出ノjしており、このクロック
信号SAによって受光面9aに沿ってスキャニング(走
査)を行なっているので、第5図(ロ)に示すように、
受光面9aに当たっている光を検出すると、映像信号S
B(パルス)が受光器駆動回路10に対して出力される
。従って受光面9aに当っている光の位置が移動すると
、それに伴って、映像信号SBの出力タイミングが違っ
てくる。
上記映像信@SBは受光器駆動回路1oが62値化回路
12に送られて2値化(0及び1の値に符号化)される
。そして、2値化された映像信号SDはカウンタ回路1
1に送られる。カウンタ回路11は、各フレームの最初
を示すフレーム同期信号SCを受光器駆動回路10から
受け取ることによってリセットされOがら起動されて、
受光器駆動回路10から送られてくるクロック信号SA
を計数し続ける。そして、カウンタ回路11及びラッチ
回路13に上記2値化映像信@sDが入力されると、カ
ウンタ回路11は計数を停止すると共に、その停止時の
カウンタ回路11の計数値はラッチ回路13にライン1
4によって送られているため、ラッチ回路13は上記計
数値を保持する(第6図参照)。従って、被検出体(図
示せず)の回転角度が遮光回転板8と光制限板6によっ
て点状の光に変換されて、さらに受光器9により電気信
号化され、カウンタ回路11によってディジタル(数値
)化されることになる。
このようにして、ディジタル化された回転角度はラッチ
回路13に保持されて、制御装置(図示せず〉の被検出
体の回転角度情報(IIlビットの2進数)として送ら
れる。そして、受光器9の受光面9aに当った光は受光
器9が各フレーム毎にスキャニング(走査)するたびに
、映像信号SBを受光器駆動回路10に入力するので、
フレーム周期(受光器9を1回走査する時間)毎に被検
出体の新たな回転角度情報がディジタル化して制御装置
に送られる。
第7図ないし第9図は本発明の第二の実施例を示すもの
で、この★施例においては、上記実施例の遮光回転板8
の代わりに、回転角度によってその曲率半径が増加する
外形を有し、上記スリンl〜8aど同様に周方向の角度
に比例して半径方向の高さが直線的に増するようになっ
ている遮光回転板16が、回転軸7のまわりに固定され
ていると共に、受光器駆動回路10のフレーム同期信号
Sσ−がカウンタ回路11のリセット端子RESE■に
、かつ2値化回路12の2値化映像信号SD′がカウン
タ回路11のクロック端子CLOCKにそれぞれ人ノコ
されるように構成されており、その他の構成は上記第一
実施例と同様である。
上記のように構成された第二実施例の光電式角度検出装
置に電源を投入すると、発光器5が発光し、光は光制限
板6のスリット6aを通過し、光の帯となって遮光回転
板16に到達する。遮光回転板16は、被検出体(図示
せず)の回転角度により、光制限板6のスリット6aに
対向する位置の曲率半径が異なるので、遮光回転板16
を通過する際、上記光の帯はその長さを制限されて受光
器9の受光面9aに当たる。従って受光器9の受光面9
aには、遮光回転板16の回転角度(被検出体の回転角
度)に応じて、光の帯の長さが変化して当たる。
一方、受光器駆動回路10は、クロック信号SA′を受
光器9に対して出力しており、このクロック信号SA′
によって受光器9aに沿ってスキャニング(走査)が行
なわれているので、受光面9aに当たっている光の帯を
検出すると、第10図(ロ)に示すように、その光の帯
に相当Jる長さだけ映像信号SB−(パルス列)が、受
光器駆動回路10に対して出力される。従って、光の帯
の長さが違ってくると、それに伴って映像信号5B=(
パルス列)の長さが違ってくる。
上記映像信号SB′は受光器駆動回路10から2値化回
路12に送られて2値化される。そして、2値化された
映像信号SD′はカウンタ回路11に送られる。カウン
タ回路11は、上記2値化映像信号SD=により計数を
開始し、フレーム同期信号SC′でリセットされるまで
計数を続【ノる。
フレーム同期信号SC′が入力されると、ラッチ回路1
3はその時のカウンタ回路11の計数値を保持する。ま
た、フレーム同期信号SC′でリセットされたカウンタ
回路11は0となり、再び上記2値化映像信号SD′を
計数し始める。従って、被検出体(図示せず)の回転角
度が遮光回転板16と光制限板6によって帯状の光に変
換されて、さらに、受光器9により電気信号化され、最
後にカウンタ回路11によってディジタル化されること
になる。
なお、遮光回転板8.16と受光器9とのすき間はでき
るだ(プ狭くした方がより正確な角度検出が行なえる。
また、発光器5の光を指向性のある光にして受光器9の
長さ方向に細長く配置すれば、光制限板6は設けなくと
もよい。
以上説明したように、本発明は、発光器とこの発光器と
対向する位置に設けられた受光器との間に、回転軸のま
わりに固定され、かつ回転角度によって通過光が変化す
る遮光回転板を設けると共に、上記受光器が出力するパ
ルス信号をカウンタ回路で計数するようにしたものであ
るから、電気的に無接点構造であり、かつ構造が簡単に
なる。
従って、小型軽量化できる上に、信頼性を向上させるこ
とかできる。また、電気部品が半導体累子で構成でき、
消費電力が少なくできるため、制御装置全体の消費電力
を低く抑えることができる。
さらに、光の受光位置を遮光回転板により、直線的(リ
ニア)に変化させているため、装置の電源が落ちても、
再度電源を投入すれば角度を検出でき、再現性がある。
さらにまた、受光器の分解能を上げることができるので
、角度割出し性能を大幅に上げることができる上に、電
気系統はすべてディジタル処理なのでA/D変換器(ア
ナログ・ディジタル変換器)が不要である等優れた効果
を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は本発明の一実施例を示すもので、
第1図は検出部分の断面図、第2図は光制限板6の平面
図1、第3図は遮光回転板8の平面図、第4図は電気部
分の概略構成図、第5図は受光器駆動回路10の入出力
関係を示すもので、(イ)はクロック信号SAの波形図
、(ロ)は映像信号SBの波形図、第6図はカウンタ回
路11に入力される信号を示すもので、(イ)はりI」
ツク信号SAの波形図、(ロ)は2値化映像信号SDの
波形図、(ハ)はフレーム同期信号Scの波形図、第7
図ないし第9図は本発明の第二実施例を示すもので、第
7図は検出部分の断面図、第8図は遮光回転板16の平
面図、第9図は電気部分の概略構成図、第10図は受光
器駆動回路10の入出力関係を示すもので、(イ)はク
ロック信号Sへ′の波形図、(ロ)は映像信号SB−の
波形図、第11図はカウンタ回路11に入力される信号
を示すもので、(イ)は2値化映像信号SD′の波形図
、(ロ)はフレーム同期信号SC′の波形図である。 5・・・・・・発光器、7・・・・・・回転軸、8・・
・用遮光回転板、9・・・・・・受光器、11・・・・
・・カウンタ回路、16・・・・・・遮光回転板、SB
、SB−・・・・・・映像信号。 出願人 株式会社 新潟鉄工所 第1図 第2図 第3図 第6図 第5図 、イ)」1尤[印 1口)SB+−−一一−−−−」−1−一一一−111
,5JL1第4図 0 第7図 第1O図 第11図 (”ll5c徂−一 第9図 n

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 回転軸のまわりに固定され、かつ回転角度に比例して通
    過光が変化させる遮光回転板と、この遮光回転板の一面
    側に近接して設けられた発光器と、上記遮光回転板の半
    径方向に沿って上記遮光回転板の他面側の上記発光器と
    対向する位置に近接して設けられた受光器と、上記通過
    光に応じてこの受光器が出力するパルス信号により計数
    するカウンタ回路とから成ることを特徴とする光電式角
    度検出装置。
JP18280983A 1983-09-30 1983-09-30 光電式角度検出装置 Pending JPS6073417A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006051061A (ja) * 2004-08-10 2006-02-23 Takeuchi Kogyo Kk 口紅等の収納容器および口紅等の充填方法

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