JPS6144319A - Optical angle sensor - Google Patents
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- G01D5/34776—Absolute encoders with analogue or digital scales
- G01D5/34784—Absolute encoders with analogue or digital scales with only analogue scales or both analogue and incremental scales
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ） 発明の技術分野
本発明は光学式角度センサー、詳述するなら、被回転角
検出物ζことつつけたパターンディスクの角度を、反射
型の光学式センサーを用いて検出する光学式角度センサ
ーに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Technical Field of the Invention The present invention relates to an optical angle sensor, and more specifically, a reflective optical sensor for detecting the angle of a pattern disk attached to a rotated angle detection object ζ. This invention relates to an optical angle sensor that detects angles.
（ｂ） 発明の背景
Ｊ′μ近、ＦＡなどにおいで、ロボットなどの制御に各
種のセンサーが用いられている。その中で、特ｔとモー
ターなど回転系の角度検出をぞ＾“開よく行なう小型の
センサーの出現が望まれている。(b) Background of the Invention Various sensors are used to control robots and the like in factories such as J'μ and factory automation. Among these, the emergence of a small sensor that can easily detect the angle of rotating systems such as motors and motors is desired.
それに対し、従来は第１図に示すようｆζ、フォトイン
タラプタ２やフォトリフレクタ−３を用いた光学式セン
サーが用いられてきた。しかし、これらの方法では、小
型化が難しく、また高精度にするにはパターンディスク
１を精度よく作る必要があり、高価ｌこなりがちであっ
た。In contrast, conventionally, an optical sensor using fζ, a photo interrupter 2, and a photo reflector 3 has been used as shown in FIG. However, with these methods, it is difficult to reduce the size, and in order to achieve high precision, it is necessary to manufacture the pattern disk 1 with high precision, which tends to be expensive.
（ｅ） 発明の目的
本発明は上記の事情ζこ鑑み成されたもので、その目的
とする七ころは、ごく簡単なパターンをもつパターンデ
ィスクによって、８度よくシャフトの回転角を検出する
ことのできる、低価格で、組立てが容易、かつ小型の光
学式角度センサーを提供することｔこある。(e) Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to detect the rotation angle of a shaft with a precision of 8 degrees using a pattern disk having a very simple pattern. It is an object of the present invention to provide a low-cost, easy-to-assemble, and small-sized optical angle sensor that can be easily assembled.
ｆｄｌ 発明の実施例
以下、本発明の詳細を図示した実施例によって説明する
。fdl Embodiments of the Invention The present invention will now be described in detail by way of illustrated embodiments.
第２図は実施例の全体透視斜視図である。第３図（ａ）
（ｂ）は光学式反射センサーの一例を示し、第４図の実
施例のように光学式角度センサーに用いる。FIG. 2 is an overall see-through perspective view of the embodiment. Figure 3(a)
(b) shows an example of an optical reflection sensor, which is used for an optical angle sensor like the embodiment shown in FIG.
第５図は第４図とは別の構成の光学式反射センサーを用
いた光学式角度センサーの実施例である。FIG. 5 shows an embodiment of an optical angle sensor using an optical reflection sensor having a different configuration from that shown in FIG.
第６図は、第４図または第５図の光学式角度センサーの
出力特性である。第７図は、本発明による光学式角度セ
ンサーによって、＠６図の出力が得られることを示す原
理図である。FIG. 6 shows the output characteristics of the optical angle sensor shown in FIG. 4 or 5. FIG. FIG. 7 is a principle diagram showing that the output shown in FIG. 6 can be obtained by the optical angle sensor according to the present invention.
第２図ｔこ示したようｌこ被回転角検出物ｌこ片端を固
定されたシャフト４は、ケース５ａ、５ｂに回転自在に
保持されている。このシャフト４には、ケース５ａ、
ｓｂ内において、パターンディスク６が設置されている
。このパターンディスク６ζこけ長円状の反射部あるい
は非反射部のパターン７が描かれている。このパターン
７は、クロムの蒸着、アルミはくのスタンプ、写真法に
よる印刷などｌこよって形成されるが、従来の角度セン
サーあるいは回転計のような高精度のものは必要でない
。As shown in FIG. 2, the shaft 4, which has one end fixed to the shaft 4, is rotatably held in the cases 5a and 5b. This shaft 4 includes a case 5a,
A pattern disk 6 is installed within the sb. On this pattern disk 6ζ, a pattern 7 of moss-shaped elliptical reflective portions or non-reflective portions is drawn. This pattern 7 is formed by chromium vapor deposition, aluminum foil stamping, photographic printing, etc., but does not require a high precision device such as a conventional angle sensor or tachometer.
８は光学式反射センサーであり、この光学式反射センサ
ー８は、発光素子９に一端を対向させた第１の光ファイ
バｌｌａと、受光素子１０に一端を対向させた第２の光
ファイバ１１ｂを備え、第１、第２の光ファイバｌｌａ
、 ｌｌｂの他端を連列ｆこつきあわせて固定しであ
る。光学式反射センサー８からは光が反射し、パターン
ディスク６の表面で反射する。その反射光は、再び光学
式反射センサー８に入射して、光電変換され、出力され
る。この光学式反射センサー８が反射光をよみとること
のできる範囲、すなわち読み取りスポット１２は、第３
図のように長円状となっＣいる。8 is an optical reflection sensor, and this optical reflection sensor 8 includes a first optical fiber lla having one end facing the light emitting element 9, and a second optical fiber 11b having one end facing the light receiving element 10. comprising first and second optical fibers lla;
, the other ends of llb are fixed together with the series f. Light is reflected from the optical reflection sensor 8 and is reflected on the surface of the pattern disk 6. The reflected light enters the optical reflection sensor 8 again, undergoes photoelectric conversion, and is output. The range where this optical reflection sensor 8 can read the reflected light, that is, the reading spot 12 is located at the third
It has an oval shape as shown in the figure.
光学式反射センサー８の読み取りスポット１２と、パタ
ーンディスク６のパターン７は、それぞれ、パターンデ
ィスク６の回転軸４を通るように設置されている。The reading spot 12 of the optical reflection sensor 8 and the pattern 7 of the pattern disk 6 are each placed so as to pass through the rotation axis 4 of the pattern disk 6.
次ｌこ、本発明齋こよる光学式角度センサーの動作につ
いて述べる。第４図のように構成した光学式角朕センサ
ーは、パターンディスク６の回転角θを、光学式反ＪＩ
ｇセンアーｄへ帰る反射ブしＲ（ｊ）父化によって検出
するものである。つまり、パターンディスク６上のパタ
ーン７と、光学式反射センサー８の読み取りスポット１
２は、第７図のように重なっている。この重なりの部分
１６が、反射光を読み取ることのできる範囲である。こ
のｈｔみ取り部分１６の面積は、光学式反射センサー８
の読み取りスポット１２と、パターンディスク６のパタ
ーン７との相対角Ｉｅθに応じて変化する。光学式反射
センサー８からの出力Ｖは、この反１ｆ−４光の読み取
り部分１６の面積ζこ比例するので、第６図のような角
度Ｏに対応する出力Ｖが得られる。よって、光学式反射
センサー８の出力をチェックすることにより、角度θを
検知することができる。Next, the operation of the optical angle sensor according to the present invention will be described. The optical angle sensor configured as shown in FIG.
It is detected by the reflection of the signal returning to the g sensor d and the fathering of R(j). In other words, the pattern 7 on the pattern disk 6 and the reading spot 1 of the optical reflection sensor 8
2 are overlapped as shown in FIG. This overlapping portion 16 is the range in which reflected light can be read. The area of this ht cut portion 16 is the area of the optical reflective sensor 8.
It changes depending on the relative angle Ieθ between the reading spot 12 and the pattern 7 of the pattern disk 6. Since the output V from the optical reflection sensor 8 is proportional to the area ζ of the 1f-4 light reading portion 16, an output V corresponding to the angle O as shown in FIG. 6 is obtained. Therefore, by checking the output of the optical reflection sensor 8, the angle θ can be detected.
次ｌこ、光学式反射センサー８の動作について、光の経
路に沿って説明する。発光素子９より出た光は、第１の
光ファイバー１１ａを通って出射する。Next, the operation of the optical reflection sensor 8 will be explained along the path of light. The light emitted from the light emitting element 9 is emitted through the first optical fiber 11a.
この光は、パターンディスク６の表面で反射し、第２の
光ファイバー１１ｂに入射する。そして、その反射光は
第２の光ファイバー１１ｂを伝搬して受光素子１０に達
し、光電変換される。以上のように光は伝搬するが、光
ファイバーの性Ｉｔ！Ｅ上、第１の光ファイバー１１ａ
から出射する光、あるいは第２の光ファイバー１１ｂに
入射することのできる光の向き、すなわち入射あるいは
出射光と光ファイバーの光軸との角度はある一定の値を
とる。しだがっで、この光学式反射センサー８によって
読みとることのできる領域、つまり読み取りスポット１
２は第３図のように長円状となる。This light is reflected on the surface of the pattern disk 6 and enters the second optical fiber 11b. Then, the reflected light propagates through the second optical fiber 11b, reaches the light receiving element 10, and is photoelectrically converted. Light propagates as described above, but the nature of optical fibers is! E, first optical fiber 11a
The direction of the light emitted from the optical fiber 11b or the direction of the light that can enter the second optical fiber 11b, that is, the angle between the input or output light and the optical axis of the optical fiber takes a certain value. However, the area that can be read by this optical reflective sensor 8, that is, the reading spot 1
2 has an oval shape as shown in FIG.
ここで、第３図ｆａ）は第１、第２の光ファイバー１１
ａ 、 ｌｌｂに円柱状のものを用いた場合である力
入槙３図（ｂ）のように光ファイバーの一部、あるいは
全部を成形し、つきあわせた光学式反射センサー８も全
く同様の動作をする。とくに第３図（ｂ）の場合、光フ
ァイバーの長尺方向をつきあわせることによって、その
読み取りスポラＨ２を第３図ｔａｌの場合に比べて、よ
り細長Ｘできるので、本発明による光学式角度センサー
に用いた場合、出力の変化をより大きくとることができ
、精度の高い光学式角度センサーを構成することができ
る。Here, FIG. 3 fa) shows the first and second optical fibers 11
Figure 3 (b) shows a case where a cylindrical type is used for the optical reflection sensor 8, which is formed by molding part or all of the optical fiber and attaching it to it. do. In particular, in the case of FIG. 3(b), by aligning the longitudinal directions of the optical fibers, the reading spora H2 can be made more elongated than in the case of FIG. When used, a larger change in output can be achieved and a highly accurate optical angle sensor can be constructed.
本発明は、第５図のように変形可能である。すなわち長
円状の読み取りスポット１２をもつ光学式反射センサー
８を用いるかわりに、パターンディスク６に近接させて
スリット板１３を設置する。このスリット板には、長円
状のスリット１４がパターンディスク６の回転軸を含む
ような位置に設けである。そして、このスリットに対向
させて、充分広いに４ｒ、み取りスポットを持ったフォ
トリフレクタ−１５を設置する。この場合、フォトリフ
レクタ＝１５の読み取りスポットはスリット板１３上の
スリット１４の大きさとなり、第４図の場合と全く同じ
原理により、角度を検出することができる。The present invention can be modified as shown in FIG. That is, instead of using an optical reflection sensor 8 having an elliptical reading spot 12, a slit plate 13 is installed close to the pattern disk 6. This slit plate is provided with an oblong slit 14 at a position that includes the rotation axis of the pattern disk 6. Then, a photoreflector 15 having a sufficiently wide 4r cutout spot is installed facing this slit. In this case, the reading spot of the photoreflector=15 has the size of the slit 14 on the slit plate 13, and the angle can be detected using exactly the same principle as in the case of FIG.
（ｅ） 発明の効果
本発明は、叙上の通り、長円状の反射（あるいは非反射
）パターン７を持つパターンディスク６と、長円状のセ
ンサー領域１２を持つ光学式反射センサー８を具備して
いるので、ごく簡単なパターン７のパターンディスク６
によって、精度よくシャフト４の回転角を検出でき、低
コストで、組立てが容易であり、また小型にすることが
できるなどの効果を奏する。(e) Effects of the Invention As described above, the present invention includes a pattern disk 6 having an elliptical reflective (or non-reflective) pattern 7 and an optical reflective sensor 8 having an elliptical sensor area 12. Therefore, pattern disk 6 of pattern 7 is very simple.
Accordingly, the rotation angle of the shaft 4 can be detected with high accuracy, and it is possible to achieve effects such as low cost, easy assembly, and miniaturization.
また、発光素子９と、該発光素子に一端を対向させた第
１の光ファイバー１１ａと、受光素子１０と該受光素子
に一端を対向させた第２の光ファイバーｌｌｂとを具備
し、第１、第２の光ファイバー１１へ１１ｂの他端を並
列設置させた光学式反射センサー８を用いた場合、ご＜
ｌ′ｒ１５単な構造で、読み取りスポット１２の形状が
長円状である光学式反射センサー８を構成でき、低コス
トで組立てが容易であり、また小型ｆこするこ七ができ
るなどの効果を奏する。It also includes a light emitting element 9, a first optical fiber 11a with one end facing the light emitting element, and a light receiving element 10 and a second optical fiber llb with one end facing the light receiving element. When using an optical reflection sensor 8 in which the other end of 11b is installed in parallel to the optical fiber 11 of No. 2,
With a simple structure, the optical reflection sensor 8 with the reading spot 12 having an elliptical shape can be constructed, and it is easy to assemble at low cost. play.
また、この場合、第１、第２の光ファイバー１１ａ１１
１ｂの片端あるいは全部を成形させた光学式反射センサ
ー８を綱いた場合、光学式反射センサー８の読み取りス
ポット１２がより細長くなるため、出力のレベル差を大
きくとることができ、より高精度となるなどの効果を奏
する。Moreover, in this case, the first and second optical fibers 11a11
When using an optical reflective sensor 8 formed by molding one or all of the ends of the optical reflective sensor 8, the reading spot 12 of the optical reflective sensor 8 becomes more elongated, so it is possible to have a larger difference in output level, resulting in higher accuracy. Effects such as
また、反射光の強度を検出するセンサー領域１６が、充
分大きい７ナトリフレクター１５さ、該フナトリ７レク
ター１５とパターンディスク６との間に長円状のス！７
ノ）１４をも、つスリット板１３を対向設置させた光学
式反射センサーを用いた場合、部品点数を減らしたり、
安価で小型なフｃト’）フレフタ−を用いることができ
、低コストで、小型にすることができるなどの効果を奏
する。In addition, the sensor area 16 for detecting the intensity of reflected light is provided by a sufficiently large 7 reflector 15, and an elliptical strip between the 7 reflector 15 and the pattern disk 6. 7
(g) When using an optical reflective sensor with slit plates 13 installed opposite each other, the number of parts can be reduced,
It is possible to use an inexpensive and small-sized flafter, and there are advantages such as being able to be made small at low cost.
第１図は従来の光学式角度センサー例の構成図、第２図
は本発明による光学式角度センサーの実施例、第３図は
本発明をご用いる光学式反射センサーの例、ｖｊ４図、
第５図は本発明による光学式角度センサーの構成図、第
６図は本発明による光学式角数センサーの出力特性図、
第７図は本発明の原理図である。
４・・シャフト
５ａ、５ｂ・・・ケース
６・・・パターンディスク
７・・・パターンディスク上の反射パターン８・・・光
学式反射センサー
９・・発光素子
１０・・・受光素子
１１ａ １１１ｂ ・ｉ １ 、第２の光ファイバーＩ
３・・・スリット椴
１４・・・スリット
１５・・・フォトリフレクタ−
特許出願人 アルプス゛（社）気株式会社第１図 （α
）（ｂ）
第２図Fig. 1 is a configuration diagram of an example of a conventional optical angle sensor, Fig. 2 is an embodiment of an optical angle sensor according to the present invention, Fig. 3 is an example of an optical reflection sensor using the present invention,
FIG. 5 is a configuration diagram of the optical angle sensor according to the present invention, and FIG. 6 is an output characteristic diagram of the optical angle sensor according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the principle of the present invention. 4... Shafts 5a, 5b... Case 6... Pattern disk 7... Reflection pattern on pattern disk 8... Optical reflection sensor 9... Light emitting element 10... Light receiving element 11a 111b ・i 1. Second optical fiber I
3...Slit plate 14...Slit 15...Photoreflector Patent applicant Alps Co., Ltd. Figure 1 (α
)(b) Figure 2
Claims (4)
たシャフトと、該シャフトの一端に固定され、前記シャ
フトの回転軸を含む略直線状の反射パターンが設けられ
たパターンディスクと、前記シャフトの回転軸を含む長
円状の反射光検出領域を有する光学式反射センサーとを
備えていることを特徴とする光学式角度センサー。(1) a case, a shaft rotatably held by the case, a pattern disk fixed to one end of the shaft and provided with a substantially linear reflective pattern that includes the rotation axis of the shaft; An optical angle sensor comprising: an optical reflection sensor having an oval reflected light detection area including a rotation axis.
ーであって、発光素子と、該発光素子に一端を対向させ
た第１の光ファイバーと、受光素子と、該受光素子に一
端を対向させた第２の光ファイバーとを備え、第１、第
２の光ファイバーの他端を並列設置させた光学式反射セ
ンサーを用いたことを特徴とする光学式角度センサー。(2) The optical angle sensor according to claim 1, which includes a light emitting element, a first optical fiber having one end facing the light emitting element, a light receiving element, and a first optical fiber having one end facing the light receiving element. An optical angle sensor characterized in that it uses an optical reflection sensor comprising a second optical fiber facing each other, and the other ends of the first and second optical fibers are installed in parallel.
ーであって、第１、第２の光ファイバーの片端、あるい
は全部を成形させた光学式反射センサーを用いたことを
特徴とする光学式角度センサー。(3) The optical angle sensor according to claim 2, characterized in that it uses an optical reflection sensor in which one end or all of the first and second optical fibers are molded. angle sensor.
ーであって、反射光の強度を検出するセンサー領域が充
分大きいフォトリフレクターと、該フォトリフレクター
と、前記パターンディスクとの間に長円状のスリットを
もつ固定板を対向設置させた光学式反射センサーを用い
たことを特徴とする光学式角度センサー。(4) The optical angle sensor according to claim 1, comprising a photoreflector having a sufficiently large sensor area for detecting the intensity of reflected light, and a long distance between the photoreflector and the pattern disk. An optical angle sensor characterized by using an optical reflective sensor in which fixed plates with circular slits are placed opposite each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16546184A JPS6144319A (en) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | Optical angle sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16546184A JPS6144319A (en) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | Optical angle sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6144319A true JPS6144319A (en) | 1986-03-04 |
Family
ID=15812855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16546184A Pending JPS6144319A (en) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | Optical angle sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6144319A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1530348A1 (en) * | 1998-03-04 | 2005-05-11 | Hello Direct Inc. | Optical switch for headset |
| JP2007193332A (en) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Leica Camera Ag | Interchangeable lens with optically readable marking |
-
1984
- 1984-08-07 JP JP16546184A patent/JPS6144319A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1530348A1 (en) * | 1998-03-04 | 2005-05-11 | Hello Direct Inc. | Optical switch for headset |
| JP2007193332A (en) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Leica Camera Ag | Interchangeable lens with optically readable marking |
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