JPS61221615A - 回転角度検出装置 - Google Patents

回転角度検出装置

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JPS61221615A
JPS61221615A JP6205485A JP6205485A JPS61221615A JP S61221615 A JPS61221615 A JP S61221615A JP 6205485 A JP6205485 A JP 6205485A JP 6205485 A JP6205485 A JP 6205485A JP S61221615 A JPS61221615 A JP S61221615A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
phase
reflected light
angle
lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP6205485A
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English (en)
Inventor
Yukio Takahashi
幸夫 鷹箸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP6205485A priority Critical patent/JPS61221615A/ja
Publication of JPS61221615A publication Critical patent/JPS61221615A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は回転板の回転角度を反射光の位相差を利用して
光学的(=検出する回転角度検出装、1+二関するもの
である。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来の光学的な回転角度検出器は、回転板4:多数のス
リットを設け、スリットを通る透過光パルスをカウント
して回転角度を検出しており、その分解能はスリットの
数で決定される。
従って回転角度を高精度で検出するには、スリットの数
を増やすと共に加工精度を高める必要があシ、装置が大
きくなるばかりでなく、コスト的檻二も高価ζ二なると
いう問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は同心円以外の任意の形状の回転板の・−面から
反射される変v14元の位相変化を検出すること(=よ
って、簡単な構造で回転角直な高f#度で検出できる光
学的な回転角度検出装置を提供することを目的としてい
る。
〔発明の概要〕
本発明は、光強度が正弦波状(=夏化する互C:90゜
の位相差をもった2組の変調光を投射する投光系と、投
光系の光軸と直角な軸を中心として回転すると共ζ二投
射された変調光を側面から反射する同心円以外の形状を
もつ回転板と、反射された変調光を受光する受光系と、
受光した変調光を電気信号C二変換して変調光の位相を
検出する位相検出回路を備え、受光した変調光の位相の
変化から回転板の側面の光軸上における移動距離、従っ
てこれに対応する回転板の回転角を検出する回転角度検
出装置でめシ、簡単な構造の回転板を用いて光学的に萬
精度で回転角を検出できるようにしたものである。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例を第1図(=示す。
第1図(=おいて、1は開光ダイオード(以下LEDと
呼ぶ)2,3を発光させる駆動回路、4゜5はLED2
.3より投光された光信号を伝送する投光用光ファイバ
、6は投光用元ファイバ4.54二よって伝送されて来
た光信号を拡げて回転板7の反射面7a l二投射する
レンズ、8はレンズ60光軸(=#L交した回転軸、1
0は回転板7の反射面7aから反射される光信号の一部
を受光用元ファイバlit二人射させるピンホール9を
有する遮蔽板、12は受光用光ファイバ11によって伝
送された光信号を受光して電気信号(=変換する受光素
子、13は受光素子12からの電気信号を増1−する増
幅器、14は増幅器13の出力電気信号の位相を検出し
て回転板の回転角度を検知する位相検出回路である。
駆動回路lはLED2.3を1七の光出力PM、PNが
それぞれ下記に)式および(2)式に示すように位相差
900の正弦波になるような電流を流す。
PM = PL  (coBωt 十に、 )    
  ・・・  け)PN =PI、 (sinωt +
 Kt )    =・t2)第2図は上記に1.に、
=1  とした場合のLED2゜3の光出力PM、PN
の波形を示したものである。
投光用元ファイバ4,5の出射端面の位置は第3図に示
スよう(=、レンズ6の焦点距if、だけレンズ6から
離れた位置とし、さらに投光用光ファイバ4,5の中心
軸はレンズ6の中心@(=平行(=、かつ同じ距′ad
をもって対称(=配置される。
投光用元ファイバ4.5より出射された光信号はレンズ
6(=よって第3図域二示すよう(=拡がる。
すなわち光信号の大部分はレンズ6の中心軸ζ二平行(
=進んでb −b’ −b’の径路を通り、レンズ6の
焦点0′を通過する。
a −a’ −a“は投光用光ファイバ4からの光信号
がレンズ6の中心軸に対して最も離れyt位置を通る径
路で6C1a′点通過後はb’ −b’ l:、対して
多少の拡がp角をもっている。
またe −c’ −c“は同じくレンズ6の中心軸に最
も近い径路であシ、C′点通過(支)はb’−b’を二
対して多少の拡が9角をもっている。
尤7フイバ5域二ついても同様で必る。
なお光学系の空間座標として第3図に示すようシニレン
ズ6の中心4dl−二平行な左右方向を一2〜+z、レ
ンズ6の中心軸に直角な上下方間を+y〜−y、同じく
前後方向を+X〜−Xで示す。
第4図(A) 、 CB) 、 (C)はそれぞれ投光
用元ファイバ4.5から投射された2つの光信号PM 
+PMがレンズ6を介して2軸(=垂直な平iA、B。
C上(=結ぶスポット像を示したものでおり、SM。
SNはそれぞれのスポットの中心、rA + ra +
 reは各スポットの半径を示している。
第4図CB)はレンズ6の焦点O″にある垂直面上のス
ポット像であシ、元ファイバ4.5のスポットが重なっ
ている。
これに対して第4図(A) 、 (C)ではスポットの
中心軸が半径の半分だけずれており、2つのスポットの
円周が互に個のスポットの中心に接している。
またスポット内の各点における光強度は、スポットの中
心が最大でtbF)、外側(=なるほどtc良し、スポ
ットの円周でゼロとなる。
第5図(A) 、 (B) 、 (C)はそれぞれA、
B、0面(=おける元ファイバ4.5(=対応するスポ
ットの光強度なX=Oとしたy軸上の光の広が9(=よ
るgi率km (r) 、 1cN(r)で示したもの
であり、それぞれの光強度PDMおよびPDNはそれぞ
れ下記(3)および(4)式で表わされる。
PDM= Phs に−kn (r) )  ・・・(
3)PDN=PN  に−kN(r))  = 14)
第6図は受光用光ファイバ11の受光状態を示すもので
、受光用光ファイバ11で受光する光は遮蔽板10のピ
ンホール9を通過した反射光であり、これによって受光
用光フアイバ110等価的な開口角が狭くな9、回転板
7の反射面7aからの反射光の中のQ −Q’縁線上反
射光がレンズ6、ピンホール9を通って受光用元ファイ
バ11(=入射する。
このため受光用光ファイバ11は上記Q −Q’線に対
応するレンズ通過後の徳路Q’ −Q’軸上に乗るよう
な傾斜角度で配設している。
弗7図は遮蔽板10上のピンホール9の詳細を示したも
ので、ピンホール9は円穴であり、WI6図(=示した
光路Q−Q’の付近を通過するわずかな面積の反射光の
みが受光用光フアイバ110入射する。
従って第1図≦二おける回転板7をその反射面7aが弗
6図鑑;おける光路Q−Q’上にくるようζ二設直する
と、例えば平gA、B、C1二対応したイメージ点Pム
* Pa + Pcの反射光が受光用光ファイノに1に
入射される。
第8図は本発明(=用いられる回転板7の一例を示す平
面図であり、回転軸8の中心から回転板7の反射面7a
までの距離りは回転軸の回転角θC:対応して変化し、
これによって反射光の光路長が変化して受光素子12で
受光される反射光の位相が変化し、従って位相検出回路
14で受光信号の位相を検出することに上って回転板の
回転角θを求めることができる。
すなわち受光用光ファイバ11に入射する反射光の光強
度なP。2とすると Poz=K・(に−km(r))Pm+にkN(r))
h)  +++  (5)であたえられる。Kは反射面
7aの反射率モらる。
例えばs8図C二示す回転板7の反射glii7aの位
置がA′点が!J6図の平WJA上(=、B′点が平面
B上ζ二、01点が平面C上にくるよう鴫ニすると、に
点ではkM(r) # 0、ks (r) ”r 1で
p、、(A) :vK−PM   ・・・(6)となり
、反射光P。、(A)は第9図に示すようシュPMと同
相となる。
またB′点ではksi (r) = kN(r)とな9
、反射光Fog(B)は第9図1=示すようにPMとP
Mの中間の位相となる。
また01点ではkM(r) 411 kW(r) 40
でPoz (C) ”F K−Ps    ・・・’ 
(7)となり、反射光P。z (C)は第9図に示すよ
うlニー PMと同相になる。
さらζ二その中間の位置では位相が連続的1二変化する
上記反射光P。20位相は位相検出回路14で検出され
るので、回転板7の回転角五〇と位相との関係を前もっ
て較正しておけば検出した位相から回転板の回転角度を
検出することが可能となる。
〔発明の効果」 以上説明し九よう(;本発明(=よれば、回転板の側面
を反射面とすると共(=、回転板の回転角度C:応じて
反射面の位置が変って光路の長さを変えるよう(=シて
おき、この反射面(=正弦波の変調光を投射して反射光
の位相変化を検出し、その位相変化から回転角度を測定
しているので、簡単な構造の回転板を用いて回転角度の
精密な検出が可能なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一災施例な示す系統図、第2図は第1
図におけるLEDの光出力波形を示すタイムチャート、
第3図は投光用光7アイパから出射される光の光路を示
す図、第4図(A) 、 (B) 。 (C)はそれぞれ第3図における平面A、B、C上の光
のスポット状態図、第5図(A) 、 (B) 、 (
C)はそれぞれ第4図(A) 、 CB) 、 (C)
 に対応する減衰率kv(r) 、 ks(r)の分布
状態図、第6図は反射光の径路を示す図、第7図はピン
ホールの配−〇−例を示す図、第8図は本発明に用いら
れる回転板の一例を示す平面図、i9図は反射光の位相
変化の一例を示すタイムチャートである。 1 駆動回路      9 ピンホール2.3  L
ED       10  遮蔽板4.5  投光用光
ファイバ 11  受光用光ファイバ6 レンズ   
   12  受光素子7 回転板      13 
 増幅器71  反射面      14  位相検出
回路8  回転軸 (8733)代理人 弁理士 猪 股 祥 晃(ほか1
名)第  2 図 第  3 図 埴  4F21 (A)(β)(C) 第  5  図 第  6  図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光強度が正弦波状に変化する互に90°の位相差をもつ
    た2組の変調光を投射する投光系と、上記投光系の光軸
    と直角な軸を中心として回転すると共に投射された上記
    変調光を側面から反射する同心円以外の形状をもつ回転
    板と、上記反射された変調光を受光する受光系と、受光
    した変調光を電気信号に変換して変調光の位相を検出す
    る位相検出回路を備え、受光した変調光の位相の変化に
    よつて上記回転板の回転角を検出することを特徴とする
    回転角度検出装置。
JP6205485A 1985-03-28 1985-03-28 回転角度検出装置 Pending JPS61221615A (ja)

Priority Applications (1)

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JP6205485A JPS61221615A (ja) 1985-03-28 1985-03-28 回転角度検出装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP6205485A JPS61221615A (ja) 1985-03-28 1985-03-28 回転角度検出装置

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Publication Number Publication Date
JPS61221615A true JPS61221615A (ja) 1986-10-02

Family

ID=13189050

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JP6205485A Pending JPS61221615A (ja) 1985-03-28 1985-03-28 回転角度検出装置

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JP (1) JPS61221615A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103048002A (zh) * 2011-10-14 2013-04-17 无锡阿斯特科技有限公司 一种反射式光纤传感器装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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