JPS6196409A

JPS6196409A - 光電式角度検出器

Info

Publication number: JPS6196409A
Application number: JP21899984A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Fukuzawa; 福沢　勝義
Original assignee: Ono Sokki Co Ltd
Current assignee: Ono Sokki Co Ltd
Priority date: 1984-10-18
Filing date: 1984-10-18
Publication date: 1986-05-15
Also published as: JPH0342774B2

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】１１Ｌへ孔北を町本発明は、回動軸の角変位の検出ｉ！Ｓｔこ関するちの
であり、例えば、ロボンＦアームの支承軸、あるいはエ
ンジン、モータ等の原動磯　　　・の回転軸１こ結合さ
れてその日動角度の検出に供され、この検出された信号
は前記検出対象の回動角度や速度の制御系における帰還
信号あるいはその回動角度の表示に用いられる。

従来の技術この種の検出器には、例えば米国特許第３，３０６．１５６号に開示されたちのがある。これ
は偏光板を軸に固着して回転偏光板とし、それに対して
、相互に透過軸を４５度づつずらした第１〜第４の偏光
板を配設し、第１〜第・ｔの偏光板のそれぞれと前記回
転偏光板を挟んで直流光源と第１〜第４の受光部を対向
させたものである。

これにおいては、回転偏光板が角度θだけ回動すると、
その透過軸と各第１〜第４の偏光板の透過軸との交わり
角がθ、（４５°＋θ）。

（９０°　＋θ）、　（１３５°＋θ）となり、それに
より光の透過率が変化することになる。この透過率の変
化は、Ｍｕｌａｓの法則として公知であり、それぞれ所
定の透過率と前記交わり角の倍角のコサイン関数として
変化する透過率の和がその角度での透過率となる。すな
わも、それぞれの透過率をα１〜α、とおくと、次のよ
うに表される。

’　　１＝　（ＨＱ　　　　Ｉ−１５Ｊｃｏｓ”　θ　
＋　１−１．。

＝に１ＣＯ５２θ＋に２ａ２＝（Ｈｏ　　Ｈｑ１＋）ｃｏｓ’（θ＋４５’　　
）＋１１．、、　　　　　’＝−ＫＩＳ１１１２θ＋に
２ α　１＝（Ｈｏ−Ｈｓｏ）ｃｏｓ二（θ　＋９０°　）
＋　Ｈ、。

＝　　Ｋ　１ｃｏｓ２θ十に２（２’＋＝（Ｈｏ−１■ｑｎ）ｃｏｓ”（θ＋１３５°
）＋０９．。

＝に、５ｉｎ２θ＋に２　　　　　　　　■ここに、Ｈ
ｏ：平行位透過率Ｈｌ。：・直行泣透過率Ｋ　１＝（１／’２）（［−１ｏ−Ｈｑ、、）Ｋ２＝　
（１；２）（Ｈｏ＋Ｈｓｏ）したがって、ｆＩＳ１〜第４の受光部には、それぞれ前
記ａ、〜ａ４に比例した次のような電気信号ｅ、〜ｅ、
が発生することになる。

ｅ＋　＝　Ｋ　＊ｃｏｓ２θ＋に４ｅ２：　　　　Ｋｚｓｉｎ２θ　＋　Ｋ４ｅｓ：　−Ｋ
　ｔｅｏｓ２θ＋に４ｅ＊＝　−Ｋ　、ｓｉｎ　　　　　　　　　　　　　　
■ここに、Ｋ）、に、は定数この第１〜ｖＪ４の受光部出力ｅ１〜ｅ４は、次に演算
回路に導入され、それぞれに９０度づつ１立相のずれた
キャリアｓｉｎωｔ、　ｃｏｓωｔ。

−ｓｉｎωｔ、　−ｃｏｓωｔが乗じられた後加算され
、次のよ）な回褒Ｊ角度θ１こ対応した位相を有する移
相信号ｅｌ：変換される。

ｅ＝　　Ｋ　３（２ｃｏｓ２　　θ　ｓｉｎω　ｔ−２
ｓｉｎ２　　θ　ｅＯ８ω　し）＝　２　Ｋ　＝ｓｉｎ
（ωｔ−２０）　　　　　　　■尚、前記従来技術は、
光源を直流点灯光源とし、受光部出力にキャリアを乗じ
るものであるが、これとは逆に各受光部と対向させる丸
部からの発光量を９０度づつ位相のずれたえヤリアによ
り制御し、その受光部出力を加減算しても同様である。

しかしながら、この種の従来技術においては、第１〜第
４の偏光板を、その透過軸が相互で４５度づつ正確にず
れた状態に配置することが必要になるが、その配置には
熟練を蟹し、結局、３回の透過軸の角度調整が必要どさ
れるので、多大の作業時間を要することら避けられない
。

Ａ肌尤■沃↓１ｊ−上４る問題点本発明は、偏光板を配置するに際して多数の偏光板に対
しての位置決め調整を必要とするＩＪＩ題点を解決しよ
うとするものである。

問題点を解決するための・段本発明は、ｆｌｉ記問題点を解決するために、偏光板の
透過軸の位置調整を１ケ所だけに減少させたものであり
、透過軸を４５度ずらした２枚の偏光板を、互いに重合
するｔＩＳｌの部分と互いに他方とは非重合となる第２
．第３の部分を有する状態に結合して第１の板体とし、
そのｔｔＳ２．ｔｊＳ３の部分とは偏光板よ１）なる第
２の板体を対向させ、前記第１の部分を挟んで第１の光
源と受光部を配設し、前記ｉ１１の板体の第２．！＠３
の部分と第２の板体を挟んでそれぞれ対向して第２．第
３の光源と受光部を配設し、その第１〜第３の受光部出
力を演算回路に導入して第１．第２の板体間の回動角変
位に（１応して位相の変化する移相信号を形１表するよ
うにしたものである。

■ 第１．第２の板体が相対的に回動変位θを生じると、第
１の板体の第１の部分、すなわち重合した部分の透過率
α１゜は次のようにθと無関係に一定であり、Ｑ　１ｏ＝（Ｈｏ−Ｈｏｏ）ｃｏｓ２４５°＋　Ｈｓ。

＝に、　　　　　　　　　　　　　　■第２．第３の部
分と第２の板体間の透過率α１、、ａ、２が前記式■の
それぞれα１．ａ、と同様に変化する。すなわも、 ’　＋＋＝　Ｑ　＋＝　Ｋ　１ｃｏｓ２θ＋に２α１．
＝α２＝　−Ｋ　、５ｉｎ２θ＋に２　　　■′この結
果これらｆｊＳＩ−第３の部分を通過する光源からの光
は、それぞれα１１１１α、、、ｆｆ　、、倍されて受
光量に対応した電気信号ｅ１ｏ＋ｅｚ＋ｅｌＩに変換さ
枕る。すなわち、ｅ、。＝Ｋ。

ｅｌ　ｌ　＝　　Ｋ　　３ｅｏｓ　２　　θ　＋　Ｋ　
。

ｃ、２：　　Ｋｓｓｉｎ２θ＋Ｋ　＋　　　　　　　　
Ｃ’、Ｊ３続いて、この各出力ｅ、。〜ｅ１２は演算回
路に導入されて移相信号Ｃ９への変換が行なわれる。

すなわち、ｅｏ＝（ｅ＋＋−ｅ＋ｏ）３ＩＩＩωｔ＋（ｅＩｉ−ｅ
＋））ｃｏｓωＬ＝Ｋｓｓｉｎ（ωｔ−２θ）　　　　
　　　・９以上は、受光部出力をえヤリ７によＩ）変調
させる場合であるが、第２．第３の光源の発光量を９０
度位相のキャーＪ７に上り制御し、その受光部出力を用
いて移相信号を形成してもよ艮１肚第１図において、１０は第１の板体であり、回動軸１に
固着された透明材よりなる補強円板１１、その円板１１
の右側面に固着されたドーナツ状の第１の偏光板１２、
その第１の偏光板１２の内外径のほぼ中間径を有し、前
記の円板１１の左側面に第１の偏光板１２と透過軸を４
５度ずらして固着した！ｆｓ２の偏光板１３とからなる
。これにより第１の板体１０の中間近くは第１．第２の
偏光板１２．１３が透過軸の交わり角４５度にて重合し
た部分（以下、これをｔｉＳｌの部分という）となり、
その重合部分の外側は第１の偏光板１２のみの非重合部
分（以下、これをＩＩＩＪ２の部分という）となり、重
合部分の内側は第２の偏光板】３のみの非重合部分（以
下、これを第３の部分という）となる。

犬に、２０は第２の板体であり、前記第１の板体１０と
対向状態に配設された矩形状の補強板２１、その板２１
の右側面に固着され、前記第１の板体１０の第１の部分
（重合部分）と対向する部分の偏光部が除去された偏光
板２２とからなる。したがって、第２の板体２０の偏光
板２２の偏光部は第１の板体１（）の非重合の第２．第
３の部分と対向し、中空部が重合の第１の部分と対向す
ることになる。

そして、第１の板体１０の第１の部分を挟んで対向状態
に第１の光源３１と受光部４１が配設され、同様に第１
の板体ｌＯの非重合の第２．第３の部分と第２の板体２
（）の偏光板２２をそれぞれ挟んで対向状態に＠２の尤
ｆｉ３２と受光部４２、第３の光源３３と受光部４３が
配設されている。

次に、第２図は前記受光部４１〜４３の出力を導入して
移相信号を形成する演算回路の実施例である。前記第２
．第３の受光部４２゜４３の出力８口１　ｅｌ２はそれ
ぞれ減Ｗ、器５１゜５２に入力され、別に入力される受
光部４１の出力ｅ１６との差（ｅｚ−ｅＩＪ＋（ｅ＋ニ
ーｅ＋ｎ）が演ｒ１．される。続いて、その各出力（Ｑ
ｘ−ｅ１Ｊ＋（ｅ１□−ｅｌ。）はそれぞれ乗算器５３
．５４に人力され、えヤリア発振器５５がら送出される
９０度位相差のキャリアｓｉｎωＬ＋　ｅＯ９ωｔと乗
算され、その両乗算出力は加算器５Ｇにより加算される
ようにしである。

以上のらのにおいては、紬１が角度θだけ回動すると、
ｔｔＳｌの板体１０も一体的にθだけ回動し、第１の板
体１０における非重合の第２．第３の部分と第２の板体
２０の偏光板との透過軸がそれぞれθ、（θ＋４５°）
となり、それぞれの透過率αＩｌｌα１２が前記式■゛
のようになる。これにより光源３２．３３から放射され
、各対応する受光部４２．４３に到達する光量は、透過
率α１８．α１□に対応して変化し、第２．第３の受光
部４２．４３には前記式・■に示す出力ｅｌｌｌｅ１２
が発生する。地方、第１゛の板体１０の第１の部分（重
合部分）の透過率α、。は、第１の板体１０の回動角θ
とは無関係に一定のに２（弐〇参照）であり、第１の受
光部４１の出力ｅｌｏも一定のに、（弐〇参照）となる
。そして、これら出力ｅＩｏ−ｅ＋２は前記の演算回路
に入力され、前記式〇に基づく演算により角度θに対応
した、すなわち角度θの倍角の位相をもつ移相信号に変
換される。

尚、上記実施例において、光源を＠１〜第３の光源と表
現したが、これは第１の板体１０の第１〜第３の部分に
対して光を供給するものを意味したものであり、例えば
、共用の光源あるいは共用の光源からオプティカルファ
イバーを介して第１〜ｖＪ３の部分に光を供給するもの
も第１〜第３の光源と表し、同様に、第１〜第３の受光
部との表現もｆＩ′ＩＪ］の板体１０の第１〜第３の部
分を通過した光を受けて電気信号に変換するものを意味
したちのであり、後記するように例えば第２．第３の光
源が発光量を９０度位相のキヤ、リアによ１）制御され
るものとし、直接第２．第３の受光°　部出力の加算が
行なえるものにおいて、第２゜第３の部分の両方と直接
あるいはオプティカルファイバーを介して対向する共用
の受光部も＄２．第３の受光部と分けて表して−する。

また、上記実施例においては、第１の板体ｌＯを円板状
として軸１に固着し、第２の板１Ｇ２０を矩形状として
静止させた場合を例示したが、逆に、第３図に示すよう
に第２の板本２０′を円板状にして軸ｌに固着し、第１
の板体１０′を円板状あるいは矩形状として静１にさせ
てら同様である。また、上記実施例においては、演算回
路を減算器５１．５２、乗算器５３．５４、キャリア発
振器５５、加算４５６により構成した場合を例示したが
、上記式〇の演算を実行する回路であれば、上記演算順
序に限らず変更してよい。

また、上記実施例は光源に直流点灯するものを用いた場
合であるが、第２．第３の光源は９０度位相のキャリア
によりその発光量が制御されるものとし、第１の光源は
９０度位相のキャリアの和により発光量が制御されるも
のとし、演算回路では第１．第３の受光部出力と第１の
受光部出力との差を算出することにより移相信号を形成
してもよい。

また、上記実施例において、第１の受光部出力を設定値
と比較し、その偏差に応して第１〜第３の光源の発光量
を制御する補正回路を付加し、常時光源からの発光量を
所定値に保ち、安定性を向」二させてもよい。

発明の効果本発明は、第１の板体において２枚の偏光板を透過軸の
又わり角４５度をもって重合させるに際し、互いの偏光
板が非重合となる部分を形成し、その２つの非重合部分
と第２の板体の偏光板および小作部分の透過光量を利用
して移相信号を形成するものであ１）、偏光板の透過軸
の角度調整は１ケ所のみとなり、１１゜業性が大幅に向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１，３図は本発明の実施例を示す一部断面を有する正
面図、第２図は本発明−二おける演算回路の一例を示す
ブロック線図である。１０．２１）１１０’　：板体１２．１３，２２．１２’　、１３’　、２２’　：偏
光板３１〜３３：光源４１〜４３：受光部

Claims

【特許請求の範囲】１、透過軸を４５度ずらした２枚の偏光板が、互いに重
合する第１の部分と、互いに他方とは非重合となる第２
、第３の部分を有して結合された第１の板体、その第２
、第３の部分と対向して配設された偏光板よりなる第２
の板体、前記第１の板体の第１の部分を挟んで対向して
配設された第１の光源および受光部、前記第１の板体の
第２、第３の部分と第２の板体を挟んでそれぞれ対向し
て配設された第２、第３の光源および受光部、第１〜第３の受光部出
力の演算回路とからなるところの光電式角度検出器。２、透過軸を４５度ずらした２枚の偏光板が、互いに重
合する第１の部分と、互いに他方とは非重合となる第２
、第３の部分を有して結合された第１の板体、その第２
、第３の部分と対向して配設された偏光板よりなる第２
の板体、前記第１の板体の第１の部分を挟んで対向して
配設された第１の光源および受光部、前記第１の板体の
第２、第３の部分と第２の板体を挟んでそれぞれ対向し
て配設された第２、第３の光源および受光部、第１〜第３の受光部出
力の演算回路、前記第１の受光部出力と設定値との偏差
に応じて前記第１〜第３の光源の発光量を補正する補正回路とからなるとこ
ろの光電式角度検出器。