JPS627174A - 回転角検出装置 - Google Patents

回転角検出装置

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JPS627174A
JPS627174A JP60144470A JP14447085A JPS627174A JP S627174 A JPS627174 A JP S627174A JP 60144470 A JP60144470 A JP 60144470A JP 14447085 A JP14447085 A JP 14447085A JP S627174 A JPS627174 A JP S627174A
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light
slit
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row
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Yukio Hiramoto
平本 行雄
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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] この発明は、車両の操舵角センサ等として使用する回転
角検出装置に関するものである。
[発明の技術的背景およびその問題点1回転角検出装置
は、一般にロータリエンコーダと称されているものでデ
ジタル量として回転角を計測する装置である。
第3図〜第4図はこのような回転角検出装置の従来例を
示している(実願昭59−45860>。
これらの図中符号1は、円形の回転スリット板で、その
周縁部近くに、回転軸2を中心とした円形を描くように
複数個のスリット3が一定ビッチΩ1て配列形成されて
いる。(なお、以下にスリット3の配列をさしてスリッ
ト列3ともいう)。このスリット板1のスリット列3を
両面側から挟むように、コ字型のフォトカプラ4が固定
設置される。
フォトカプラ4は発光部(光源)5と受光部6とをギャ
ップを挟んで対向配置したものである。
発光部としては透明樹脂モールドの発光ダイオード(L
ED)が用いられており、これからの光でスリット列3
をスリット板1の一面側から照明し、゛反対側の受光部
6の面に当該スリット列3による明暗パターンmを生じ
させる。
受光部6には受光素子列(フォトダイオードアレイ) 
(以下受光部と受光素子列とは同一対象をさずものとす
る)が使用されている。受光素子列6は、この従来例で
は6個の受光素子6a〜6fで形成され、これらがスリ
ット3の配列方向に直線状に並んでいる。受光素子列6
の全長、云い換えれば配列長p3は、スリット3のピッ
チp1とほぼ同一長さとされている。第4図中筒号7は
受光素子列6と同一の側に設けられた1個の受光素子で
、この受光素子7はスリット板1が回転したときスリッ
ト3の通過数を検出するためのものである。
受光素子列6における各受光素子6a〜6fはミ明暗パ
ターンmに対してそれぞれ独立して動作し、スリット3
を通して光が当った受光素子からは“1”信号が出力さ
れ、スリット板1の影になつた受光素子の出力は“0”
である。
第5図は、上記各受光素子68〜6fから出力される二
値信号゛1”、“O”の信号処理系を示している。第5
図Aoは受光素子6aの出力信号を入力する端子、AI
は受光素子6bの出力信号を入力する端子、以下同様に
A2 、A3 、A4、A5はそれぞれ受光素子6c、
6d、6e、6fの出力信号を入力する端子である。A
sは受光素子7の出力信号を入力する端子である。また
I。
〜I4はインバータ、G1−G5はNORゲート、81
〜B5は各NORゲートG1−G5の出力端子である。
そしてスリット板1が第2図R矢印方向に回転したとき
の受光素子列6で検出される二値の検出信号は、隣り合
う受光素子間の出力信号が、インバータIo=14とN
ORゲーゲート−G5により次のように論理処理されて
、各出力端子81〜B5に回転角度計測用のパルス信号
が出力される。
即ちNORゲートGi (i=1〜5)の出ツノが“1
″になるのは、入力端子A I−1の入力が°゛1゛′
でAiの入力がO′のときである。つまり、スリット列
3によって形成される明暗パターンmが受光素子列6上
を移動するときにおいて、例えば第4図で示すように受
光素子6aが「明」で、その回転方向隣の受光素子6b
が「暗」であると、入力端子AO(AI−1において1
−1)の入力が“1”で、入力端子A+(Ai)の入力
が“0″となって、NORゲートG+  (Gi)の出
力が1”になる。
このようにして出力端子81〜B5の何れから“1″信
号が出力されているかにより、受光素子列6上の何れの
位置に明暗パターンmにおける明暗境界位置h′が移動
したか、云い換えれば受光素子列6上の何れの位置にス
リット3の端縁りが移動したかを検出するとともに、受
光素子7で通過スリット3の数を検出し、この雨検出情
報に基づいて回転軸2の回転角を計測するようにしてい
る。
、ところで上述の従来の回転角検出装置のように。
受光素子列6の配列長fJ3をスリット3のピッチfJ
f とほぼ等しくし、受光素子列6上にスリット3の端
縁りに対応した明暗境界位置h′を投影して当該明暗境
界位Wh′の回転位置を検出す゛るためには、発光部5
からスリット板1に投射される光は、平行光であること
が必要とされる。
しかしながら従来の回転角検出装置にあっては、発光部
5としてレンズ作用を備えた透明樹脂モールドの発光ダ
イオードを用いているので、発光部5は点光源に近いも
のとなり、この点光源からの投射光は、第6図に示すよ
うに拡がりながらスリット3を通過して受光素子列6に
達する。このためスリット3の端縁りは、スリット3の
1ピッチ分が受光素子列6の真正面に対向した位置(第
6図の対向位置)では、当該受光素子列6によって検出
されず、第6図中iまたはjの位置まで回転移動してか
ら受光素子列6によって検知され、h−i間またはj−
h間に、いわゆる不感帯領域が生じて、回転角の検出精
度が低下するという問題点があった。
このような問題点を解決するための一手段として、発光
部5とスリット板1との間の間隔を十分大にして、発光
部5からの投射光がスリット板1の配設位置近傍では平
行光とみなせるようにすることが考えられる。しかし、
このような手段をとると、発光部5にかなり強力な発光
源を′必要とするとともに、装@厄状が大形化してしま
うという難点があり、問題解決の手段として得策とは云
い得ない。また他の解決手段として、上記のように発光
部5とスリット板1との間隔を大にすることに代えて、
レンズあるいは光ファイバー等のコリメータを用いて発
光部5からの光を平行光に変換することが考えられるが
、この手段をとるとコリメータが高価につくので装置の
コスト高を招き、この手段も、適切な問題解決のための
手段とは云い得なかった。したがって、比較的安価な透
明樹脂モールドの発光ダイオードを発光部に用いても、
精度よく回転角を検出できる回転角検出装置が要望され
ていた。
[発明の目的] この発明は上述のような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、点光源的な光源を用
いても回転角を高精度に検出することのできる回転角検
出装置を提供することにある。
[発明の概要1 かかる目的を達成するため、この発明は回転軸を中心と
した円周上に所定の配設ピッチでスリット列が設けられ
た回転スリット板と、この回転スリット板の一面側から
前記スリット列の部分を照明して反対側に当該スリット
列による明暗パターンを生じさせる光源と、前記明暗パ
ターンを受光してそれぞれ回転角度検出用の光電変換信
号を出力する所要個数の受光素子が前記スリット列と同
方向に配列された受光素子列とを備えた回転角検出装置
において、該受光素子列の配列長を、少なくとも前記ス
リット列におけるスリットの配設ピッチと、前記光源お
よび前記回転スリット板の一面間の間隔長と、前記光源
および受光素子列間の間隔長とに基づいて前記配設ピッ
チの長さより長くしたことを要旨とする。
[発明の実施例] 以下この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示す図である。
なお第1図および後述の第2図において前記第3図〜第
6図における部材または部位と同一ないし均等のものは
、前記と同一符号を以って示し重複した説明を省略する
まず構成を説明すると、この実施例においては、発光部
5としては前記従来例と同様に透明樹脂モールドの発光
ダイオードが用いられているが、受光素子列6の配列長
Ω2が、発光部5と、スリット板1問および受光素子列
6間との各配設間隔等が考慮に入れられて次のように規
定されている。
即ち、スリット板1におけるスリット3の配設ピッチを
111、発光部5とスリット板1の一面(発光部5との
対向面)との間の間隔長をd1、発光部5と受光素子列
6との間の間隔長をd2としたとき、受光素子列6の配
列長A2は、Ω2=A1 ・d2 /d、となるように
規定されている。
即ち受光素子列の配列長Ω2は、受光素子列6の配設位
置に、発光部5からの投射光によって作られるスリット
3の1ピッチ分の影の長さとほぼ等しい長さに規定され
ている。
各受光素子6a〜6fから出力される二値信号II 1
 I!、0”の信号処理系としては、前記第5図に示し
たものと同様の信号処理回路が用いられる。
次に作用を説明する。発光部5には点光源に近い発光ダ
イオードが用いられているので、この点光源からの投射
光は、第1図に示すように拡がりながらスリット3を通
過して受光素子列6に達する。このときスリット3によ
って受光素子列6の配設位置に作られる明暗パターンm
の1ピッチ分の長さと、当該受光素子列6の配列長11
2とがほぼ一致し、前記第6図に示したような不感帯領
域が生じることがない。
そしてスリット板1の回転に伴なって、スリット3の端
縁りに対応した明暗境界位置h′が、受光素子列6上を
、受光素子6aから次の受光素子6b、6C・・・と移
動するにつれて信号処理回路の出力端子8+ 、B2 
、・・・から、回転軸2の回転角情報であるパルス信号
が順次出力される。面してこの回転角情報と、受光素子
7で検出された通過スリット数の検出情報とにより回転
軸2の回転角がtisrllよく計測される。
次に第2図には、この発明の他の実施例を示す。
この実施例は受光素子列6の配列長ρ2を、スリット板
1の厚さtも考慮に入れて規定したものである。
yI述したようにこの発明に係わる回転角検出装置は、
スリット3のti縁(前記第1図における符号h)で形
成される明暗境界位Nh′を、受光素子列6で検知する
ことにより、回転軸2の回転角検出用の1つの情報を得
ている。
ところでスリット板1に無視し得ないような厚さtが存
在すると、上記の明暗境界位置h′は、次のようにこの
スリット板1の厚さtの影響を受ける。
即ち、発光部5の中心と、受光素子列6の中心部とを結
ぶ中心線を符号8としたとき、スリット3の端縁が、こ
の中心線8の第2図右側位置にあるときは、明暗境界位
置h′は、スリット板1の一面(発光部5との対向面)
側の端縁h1により形成され、他方、スリット3の端縁
が、中心線8の第2図左側位置へ移動したときには、明
暗境界位置は、スリット板1の他面側の端縁h2により
形成される。
そしてスリット板1の一面と、他面では、発光部5から
その各面までの距離が、スリット板1の厚さt分だけ異
なるため、中心線8の第2図右側と、左側とでは回転軸
2が同一角度だけ回転したときの明暗境界位置h′の移
動量は異なったものとなる。このため前記第1図の実施
例のように、受光素子列6の全配列長n2を、発光部5
とスリット板1との間隔長d+等を考慮して規定したと
しても、中心線8の第2図右側の配列長弁Q21と、同
図左側の配列長弁Ω2〃とを同一長さとしたのでは、受
光素子列6によってスリット3の端縁の回転移動位置を
正確に検出することができない。
そこでこの実施例では、受光素子列6の配列長Ω2を、
スリット板1の厚ざtも考慮に入れて次のように規定し
ている。
即ち、スリット3の配設ピッチをQ 1、発光部5およ
びスリット板1の一面間の間隔長をd1、スリット板1
の厚さをils発光発光部上び受光素子列6間の間隔長
をd1、スリット3の1ピッチ分く第2図において端縁
り、から次の端縁h2までの長さ)を受光素子列6に対
向させたとき(第2図の対向状態)、当該スリット3に
よって形成される明暗パターンmの暗パターン部に対応
した受光素子列6の配列艮分を92′、明パターン部に
対応した受光素子列6の配列長方を92″としたとき、
受光素子列6の全配列長92は、Ω2=92’+j2”
=j+  ・d2/2d1+ρ1・d2/2 (d+ 
+j)となるように規定されている。そして第2図に示
すように、中心線8の両側に各受光素子をそれぞれ3個
づつ配設した場合には、配列長Q2L側における受光素
子1個分の長さは92′/3とされ、配列長Ω″側にお
ける受光素子1個分の長さは92“/3とされる。
作用を述べると、受光素子列6によって検−出されるス
リット3の端縁が、中心線8の第2図右側にあるとき、
受光素子列6上に形成される明暗パターンmの境界位置
h′は、スリット板1の一面側の端縁h1によって形成
され、また中心線8の第2図左側にあるとき、当該境界
位@h’は、スリット板1の他面側の端縁h2によって
形成され、その形成位置は、スリット板1の厚さtの影
響を受けるが、上記中心線8の右側および左側に対応し
た受光素子列6の各配列長弁Ω2’ 、j12“の長さ
はスリット板1の厚さtも考慮して規定されているので
、前記一実施例の場合と同様に不感帯領域が生ずること
がない。そして受光素子列6によって検出されるスリッ
ト3の端縁が、中心線8の第2図右側、または左側の何
れの側を回転移動する場合においても、同一角度量だけ
回転移動した場合の受光素子の通過数は同一個数となっ
て、回転角度が正確に検出される。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、受光素子列の
配列長を、少なくとも回転スリット板上のスリットの配
設ピッチと、光源および回転スリット板の一面間の間隔
長と、光源および受光素子列間の間隔長とに基づいてス
リットの配設ピッチの長さより長くしたので、光源とし
て比較的安価な透明樹脂モールドの発光ダイオードのよ
うな点光源的なものを用いても、受光素子列上における
スリット回転位置の検知に不感帯を生ずることがなく、
回転軸の回転角を高精度に検出することができる。  
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係わる回転角検出装置の一実施例の
要部を模式的に示す正面図、第2図はこの発明の他の実
施例の要部を模式的に示す正面図、第3図は従来の回転
角検出装置の一部断面正面図、第4図は第3図のIV−
IV線断面図、第5図は同上従来装置の検出信号系のブ
ロック図、第6図は同上従来装置の問題点を説明するた
めの部分正面図である。 1・・・回転スリット板、  2・・・回転軸、3・・
・スリット、     5・・・発光部(光源)、6・
・・受光素子列、    6a〜6f・・・受光素子。 特許出願人    日産自動車株式会社第3図 第5図 第6図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回転軸を中心とした円周上に所定の配設ピッチで
    スリット列が設けられた回転スリット板と、この回転ス
    リット板の一面側から前記スリット列の部分を照明して
    反対側に当該スリット列による明暗パターンを生じさせ
    る光源と、前記明暗パターンを受光してそれぞれ回転角
    度検出用の光電変換信号を出力する所要個数の受光素子
    が前記スリット列と同方向に配列された受光素子列とを
    備えた回転角検出装置において、 該受光素子列の配列長を、少なくとも前記スリット列に
    おけるスリットの配設ピッチと、前記光源および前記回
    転スリット板の一面間の間隔長と、前記光源および受光
    素子列間の間隔長とに基づいて前記配設ピッチの長さよ
    り長くしたことを特徴とする回転角検出装置。
  2. (2)前記受光素子列の配列長l_2は、スリットの配
    設ピッチをl_1、光源および回転スリット板の一面間
    の間隔長をd_1、光源および受光素子列間の間隔長を
    d_2としたとき、l_2=l_1・d_2/d_1で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の回転
    角検出装置。
  3. (3)前記受光素子列の配列長l_2は、スリットの配
    設ピッチをl_1、光源および回転スリット板の一面間
    の間隔長をd_1、回転スリット板の厚さをt、光源お
    よび受光素子列間の間隔長をd_2、前記スリットの1
    ピッチ分を受光素子列に対向させたとき当該スリットに
    より形成される明暗パターンの暗パターン部に対応した
    受光素子列の配列長分をl_2′、当該明暗パターンに
    おける明パターン部に対応した受光素子列の配列長分を
    l_2″としたとき、l_2=l_2′+l_2″=l
    _1・d_2/2d_1+l_1・d_2/2(d_1
    +t)であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の回転角検出装置。
JP14447085A 1985-07-03 1985-07-03 回転角検出装置 Expired - Lifetime JPH0715376B2 (ja)

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Cited By (3)

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US8425392B2 (en) 2005-12-27 2013-04-23 Goss International Americas, Inc. Broadsheet newspaper printing press and folder
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