JPS6193912A - 回転角度検出装置 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は回転体の回転角度を検出する回転角度検出装
置に関するものである。

く従来の技術〉 槌来、回転角度検出装置としては、相対向して配置した
発光素子と受光素子との開に、回転体に取り付けたスリ
ット円板を通過させ、上記入リット円板の遮光部で発光
素子からの尤をＪユ断して受光素子の受ける光量を変化
させて、回転１ドの回転情報をｉｌりるようにしたもの
かある。

ところが、上記従来の回転角度検出装置では、スリット
円板の遮光部またはスリノ）部のいずれが受光素子の対
向位置に存するかによって回転角度情報を得ているため
、回転角度がディノタル的にしか得ることができず、ま
ｊこ回転角の絶対位置を得ることも困難であるという欠
点があった。

〈発明の目的〉 そこで、この発明の目的は、回転体の回転角度の絶対位
置を連続的に検出できる回転角度検出装置を提供するこ
とにある。

〈発明の構成〉 上記目的を達成するため、この発明の回転角度検出装置
は、相対向する発光素子と受光素子の開に、半透明材料
よりなる回転円板を配置し、この回転円板は三つのドー
ナツ状の領域を備え、第１の領域は光の透過率が円周方
向に直線的に変化するようになっており、第２の領域は
円周方向に分けられた光の透過率の異なる二つの部分か
らなり、夫々の部分では光の透過率が一定となっており
、第３の領域１ま透過率が零でない一定となってにす、
一方、上記受光素子は、上記発光素子の出力を一定に保
つｔこめに、上記第３の領域を透過した光を受けて上記
受光素子の出力をモニタする第３の受光素子と、上記第
１の領域を透過した光を円周方向に一定の広がりを持っ
て受けて、上記回転円板の回転角度に応じて、直線に沿
って高くなり、さらに直線に沿って低くなって回転円板
の一回伝で元のレベルに復帰する信号を出力する第１の
受光素子と、上記第２の領域を透過した光を受けて第２
の領域のいずれの部分を光が透過したかによって、上記
！Ｒ１の受光素子の出力信号が直線に沿って高くなる領
域か直線に沿って低くなる領域かを区別する信号を出力
する第２の受光素子とからなって、回転円板の回転角度
の絶対位置を連続的に検出し得るようになっていること
をＶｆ２’ａとしている。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図において、１は発光素子、２−１．２−２．２−
３は上記発光素子１に相対向して配置した３個の受光素
子、３は上記発光素子１の受光素子２−１．２−２．２
−３との間に配置した半透明材料よりなる回転円板であ
る。

上記回転円板３はｌ＠２図に示すように光の透過率の分
布の異なる三つのドーナツ状の領域３−１゜３−２．３
−３を設けている。最も半径の大きい第１の領域３−１
では、光の透過率が円周方向に直線的に変化し、円周方
向の１点、すなわち、半径ＯＸを横切る箇所で透過率は
不連続となる。半径が２番目に大きい第２の領域３−２
では円周方向に沿って二つの部分３−２＝−１，３−２
−２に分ける。この二つの部分３−２−１．３−２−２
では光の透過率が異なり、それぞれの部分３−２−１．
３−２−２では、円周方向に透過率は一定とし、部分３
−２−１が部分３−２−２よりも透過率が大きいとする
。この二つの部分の３−２−１．３−２−２の中心角は
それぞれ１８０°とし、両者の境目では、光の透過率は
、不連続となる。

これらの透過率の円周方向の不連続点の一方、すなわち
半径ＯＹ上の点は、Ｐｔｔ、１の領域３−１の透過率の
不連続点とθ／２の角度をなす、半径か最も小さい第３
の領域３−３で１よ、透過率を零でない一定にしている
。

一方、上記３個の受光素子２−１．２−２．２−３の受
光面２−１−Ｒ，−２−２−Ｒ，２−３−Ｒは第１図に
示すように同一平面状にあり、その平面的形態は第３図
に示すようになっている。第１の受光素子２−１の受光
面２−１−Ｒは、回転円板３の口伝中心０を中心とする
ドーナツ状領域を２等分した形状で、この面に、回転円
［３のドーナツ状の第１の領域３−１を透過した発光素
子１からの光が入射する。ｔｊＳ２の受光素子２−２の
受光面２−２−Ｒは、回転円板３の回転中心Ｏを中心と
するドーナツ状領域のうち中心角がθの部分で、その一
端ＢＣは受光面２−１−Ｈの一端ＡＢと回転中心を通る
一直線上にある。この受光面２−２−Ｈには、回転円板
３のドーナツ状の第２の領域３−２を透過した発光素子
１からの光が入射する。第３の受光素子２−３の受光而
２−３−Ｒには、回転円板３のドーナツ状の第３の９ｎ
域３−３を透過した発光素子１からの光が入射し、その
形状は後述する目的に必要な光量を確保できる形状であ
ればよい。

＠４図（ａ）ｌ（１））Ｉ（ｃ）に信号処理回路を示す
。

また、第５図（ａ）　、　（ｂ）に回転円板３の回転角
度と上記信号処理回路の各部の電圧の関係を示す。

これらの第４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）と第５図（ａ）
ｌ（ｂ）を用いて、この回転角度検出装置でいかにして
回転角度を検出するかを以下に説明する。

第３の受光素子２−３は、発光素子１の発光出力をモニ
タするためのらので、その光電流により発光素子１の発
光出力が一定になるように制御する。即ち第４図（ｃ）
に示すように発光素子１の発光効率が低下して出力が小
さくなったとき、ｔｔｒＪ３の受光素子２−３の光電流
■２−１が減少する。

この光電流Ｉ２−１がΔ■２−７だけ減少したとすれば
、演算増幅器４−３の非反転入力端子電圧はΔＩ、−、
ＸＲだけ上昇しく但し、Ｒは抵抗Ｒの抵抗値）、演算増
幅器４−３の非反転入力端子と反転入力端子間の平衡状
態がくずれ、演算増幅器４−３の出力電圧が上昇し、ト
ランジスタＴ「のベース電圧が上がる。これにより、演
算増幅器４−３の非反転入力端子と反（入力端子とを平
衡状態ｌこ戻・すように、発光素子１の順電流が増加し
て発光出力は大きくなる。また、発光素子１の出力が増
加したときには、逆の動作により発光出力は減少される
。このように第３の受光素子２−３の出力に基づいて、
発光素子１の出力は一定に制御される。

一方、第１の受光素子２−１の光電流を第４図（、）に
示すように演算増幅器４−１からなる信号処理回路へ導
く。上記第１の受光素子２−１の光電流は、回転円板３
の第１の領域３−１の光の透過率が円周方向に直線的に
変化するため、回転円板３の第１図中矢印Ｖに示す方向
の回転に伴って、受光面２−１−Ｈの一端ＤＥが第２図
に示す不連続点（半径ｏＸ上の点）！二重なるまで、直
線的に増大し、上記受光面の一端ＤＥが上記不連続点に
重なった後は直線的に減少する。すなわち、上記第１の
受光素子２−１の光電流は、回転円板３の回転に伴って
、１８０°毎に直線的増大と直線的減少を繰り返す、し
たがって上記信号処理回路の出力電圧ｖｌは第５図（、
）に示すように、回転円板３の回転角度に伴って３６０
°周期の三角波となって変化する。

一方、第２の受光素子２−２の光電流は、第４図（ｂ）
に示すように演算増＠器４−２からなる回路へ４かれ、
この回路の出力電圧■２は回転円板３の回転角度に伴っ
て第５図（、）に示すように台形状に変化する。上記出
力電圧ｖ２の最大値ＭＡＸｊＶ、ｌは、第２の受光素子
２−２が回転円板３の第２の領域３−２の一方の部分３
−２−１のみから光を受ける場合に出力され、出力電圧
ν２の最小値ＭＩＮＩＶ）＋は受光素子２−２が上記第
２の領域３−２の地方の部分３−２−２のみから光を受
ける場合に出力され、出力電圧Ｖ２の傾斜している部分
の出力は受光素子２−２が上記第２の領域３−２の両方
の部分３−２−１．３−２−２から光を受ける場合に出
力される。第４図（ｂ）において、 と設定している。上記出力電圧Ｖ：と定電圧〜・。

を入力信号とする比較器５の第５図（ｂ）に示す出力電
圧Ｖ４け、回転円板３の回転角度の増加に伴って、ｔｊ
ＳＩの受光素子２−１の出力電圧＼１１が増加する第５
図（ａ）に示す領域（Ａ）（０’　〜１８＋）’）では
ハイレベルとなり、回転円板３の回転角度の増加に伴っ
て出力電圧ｖ１が減少する領域（Ｂ）４１８０°　〜３
６０°）ではローレベルとなる。

したがって、上記出力信号νよによって一回転（０゛〜
３６０°）中の領域（Ａ）と領域（Ｂ）に属する二つの
回転角度を検出し、かつ出力信号＼１．のハイレベルま
たはローレベルによって、真の回転角度が領域（Ａ）に
属するか領域（Ｂ）に属するかを判別して、１回転にわ
たり、回転円Ｆｉ３の回転角度の絶対位置を連続的に検
出できる。すなわち、１１の受光素子２−１のみの１個
では、第５図（、）の出力電圧ｖ１に示すようにそのひ
とつの出力信９値にふｔこっの回転角度（領域（Ａ）と
（Ｂ）（こ属する）が対応するが、この領域（Ａ）と（
Ｂ）のどちらにあるかを、第２の受光素子２−２を用い
て、電気信号と回転角度をＩＮ＋に対応させることがで
きるのである。

上記実施例では、比較器５に定電圧■、と第２の受光素
子２−２の出力信号に対応する電圧〜Ｉ２を人力してい
るので、比較器５の矩形波状の出力１３号＼ｉ、によっ
て、回転角度が領域（Ａ）、（Ｂ）のいずれに属するか
を簡単に判別できる。また、上記実施例では、上記領域
（Ａ）、ＣＢ）のどちらにあるかを検出する第２の受光
素子２−２の大きさを。

小さく（第２図の中心角θを小さく）シて、第５図（ａ
）の台形をなす出力信号ｖ２の傾斜している部分の角度
範囲を小さくし、出力信号■、のハイ・ローと領域（Ａ
）（Ｂ）との対応のずれを小さくすることをねらってい
る。

〈発明の効果〉 以上よ１）明らかなように、この発明によれば、節華な
構成で、回転体の回転角度を絶対位置を連続的に検出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１天施例の構成し１、第２図は回転
円板の平面図、第３図は受光素子の平面図、第４図（ａ
）Ｉ（ｂ）ｌ（ｃ）は夫々各信号処理回路の回路図、第
５図（ａ）　、　（ｂ）は回転円板の回転角度と上記信
号処理回路の各部の電圧を示す図である。 １・・・発光素子、２−］、］２−２．２−３・−受光
素子、３・・・回転円板、３−１・・・第１の領域、３
−２・・・第２の領域、３−３・・第３の領域。 特　許　出　願　人　　シャープ株式会社代　理　人　
弁理士　　青白　葆　外２名第１図 第２図 イーーー 第３図 第４図（ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）相対向して配置された発光素子と受光素子の間に
   、半透明材料よりなる回転円板を配置し、上記回転円板
   の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、 上記回転円板は三つのドーナツ状の領域を備え、第１の
   領域は光の透過率が円周方向に直線的に変化するように
   なっており、第２の領域は円周方向に分けられた光の透
   過率の異なる二つの部分からなり、夫々の部分では光の
   透過率が一定となっており、第３の領域は透過率が零で
   ない一定となっており、一方、上記受光素子は、上記発
   光素子の出力を一定に保つために、上記第３の領域を透
   過した光を受けて上記受光素子の出力をモニタする第３
   の受光素子と、上記第１の領域を透過した光を円周方向
   に一定の広がりを持って受けて、上記回転円板の回転角
   度に応じて、直線に沿って高くなり、さらに直線に沿っ
   て低くなって回転円板の一回転で元のレベルに復帰する
   信号を出力する第１の受光素子と、上記第２の領域を透
   過した光を受けて第２の領域のいずれの部分を光が透過
   したかによって、上記第１の受光素子の出力信号が直線
   に沿って高くなる領域か直線に沿って低くなる領域かを
   区別する信号を出力する第２の受光素子とからなって、
   回転円板の回転角度の絶対位置を連続的に検出し得るよ
   うになっていることを特徴とする回転角度検出装置。