JPS63210709A

JPS63210709A - 傾斜角検出器

Info

Publication number: JPS63210709A
Application number: JP4422987A
Authority: JP
Inventors: Teruo Okano; 照夫岡野; Tomohide Fujimaki; 藤巻　伴英
Original assignee: METORO DENKI KK; Nibex Co Ltd
Current assignee: METORO DENKI KK; Nibex Co Ltd
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1988-09-01

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）本発明は、地球重心に対する傾斜角度を検出する検出器
に関し、特に水平（または鉛直）からの傾斜角度を計測
する傾斜角検出器に関するものである。

（従来の技術）従来、第２図（ａ）に示す様に、ケーシング２０内に電
源２１と、可動コイル２２と、２個のフォトカブラから
なる受光素子２３ａ、２３ｂとを組み合わせたブリッジ
回路と、該受光素子２３ａ。

２３ｂの各々に対向する如く前記ケーシング２０の下端
部に設けられた発光ダイオードからなる光源２４ａ、２
４ｂと、前記可動コイル２２に地球重心に対して鉛直と
なる如く取り付けられた遮蔽板２５とを備えた傾斜角検
出器が知られている。

該傾斜角検出器によれば、電源２１がＯＮ状態において
第２図（ｂ）に示す如く、ケーシング２０が傾斜すると
フォトカブラ２３ｂが前記遮蔽板２５により前記発光ダ
イオード２４ｂかケの光を遮断されるのでフォトカブラ
２３ｂがＯＦＦとなり、フォトカブラ２３ａはＯＮ状態
を保つ。これにより前記ブリッジ回路のバランス状態が
崩れて、電流ＩＩが流れることにより、該電流ＩＩは前
記可動コイル２２に流れて遮蔽板２５を回転させ、この
回転トルクと該遮蔽板２５の重量によるモーメントが平
衡したところで該遮蔽板２５は停止し、この時出力され
る電流１１を水平状態を基準とした値と比較して傾斜角
を算出する。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記構成においては、可動コイル２２に
取り付けられている遮蔽板２５は所定方向即ち図面に向
って左右方向にしか傾斜できないため、静止した物体の
水平制御や、Ｘ軸、Ｙ軸方向２素子組み合わせによるベ
クトル量を検出し鉄塔等のたわみ角の測定等には適して
いるが、随時その傾斜角が変化する自動車等には搭載で
きず、また、光源と受光素子を複数個づつと、可動コイ
ル２２及び遮蔽板２５を搭載しなければならず、部品点
数が増えその分重量が嵩むとともにコストがかかるとい
う問題点があった。さらにケーシング２０からの振動や
、遮蔽板２５のダンピングにより誤差を生じ易いという
問題点もあった。

本発明の目的は上記問題点に鑑み、随時その傾斜角が変
化する自動車等に搭載できるとともに外部からの影響を
受けることなく高速かつ高精度に傾斜角を検知でき、し
かも軽量で安価な傾斜角検出器を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記問題点を解決するために、ケーシングと、
該ケーシング内上部に上端部を支持され下端部に重りが
設けられた所定長さの光ファイバと、該光ファイバの上
端部に光を入射する光源と、該光ファイバの下端部から
射出した光を受光しその受光点の座標位置情報を検出す
る位置検出手段と、前記ケーシングの水平状態での該先
の受光点を基準として該ケーシングが傾斜した時の変位
した受光点の座標位置情報から傾斜角を算出する演算処
理手段と、該演算処理手段の演算結果を表示する表示手
段と、前記光ファイバのダンピング手段とを備えたこと
を特徴とする。

（作用）本発明によれば、光源からの光が光ファイバの上端部か
ら入射され、該光が光ファイバを伝播し、その下端部か
ら射出されて、位置検出手段に入射し、該位置検出手段
においてこの受光点における座標位置情報が検出され、
該座標位置情報からケーシングの水平状態での受光点を
基準としてケーシングの傾斜角を演算手段で算出し、そ
の演算結果を表示手段に表示する。またダンピング手段
により、該光ファイバの揺動時のダンピングを抑制でき
る。

（実施例）第１図、第３図及び第４図は本発明の一実施例を示した
ものである。図中、１は円筒状のケーシングで、その中
央部に後述する光ファイバが貫通する貫通孔１ａｓ及び
その上面１ｂの周縁部に外周に沿って形成された突部Ｉ
Ｃとを設けた上板部１ｄと、後述する半導体位置検出素
子を強制嵌入□できる開口部が形成された底板部１ｅと
、前記上板部１ｄの突部ＩＣに取付けられる蓋体１ｆと
から構成される。２は出力４．５ｍＶ、ピーク発光波長
が８９０ｎｍの赤外発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称
す）からなる光源で、そのレンズ窓を有する発光部が前
記貫通孔１ａに対向するように前記上板部１ｄの上面１
ｂに配設されており、リード線（図示せず）により電源
１０に接続されている。

３はアクリル樹脂等からなるプラスチ・ンク製光ファイ
バで、上端部は前記光源２の発光部と連結部２ａで光学
的に連結され、下端部の光射出口３ａ外周には重り４が
装着しである。第３図に示す如く該光ファイバ３は該重
り４が装着しであるため前記ケーシング１が任意の方向
に傾斜しても必ず垂直に吊り下がる如くなる。

５は有効な受光面５ａが１３　Ｘ　１３　ｍｓの大きさ
をもつ半導体位置検出素子（以下、ＰＳＤと称す）で、
該受光面５ａが前記光ファイバ３の光送出口３ａと対向
する如く、前記ケーシング１の底板部１ｅに設けられた
開口部に強制嵌入されており、リード線５ｂを介して増
幅器１１に接続されている。本実施例では、該ＰＳＤ５
として表面分割型すなわち第５図（ａ）に示す如く方形
をなすフォトダイオードの表面に各辺に沿って設けられ
た４ｔ！１の電極５Ｃを有し、Ｘ及びＹ方向の光電流ｘ
、Ｘ／　、　Ｙ、Ｙ／を該電極５Ｃから出力するものを
使用しており、その等価回路を第５図（ｂ）に示す。

尚、図中、Ａは電流源、Ｂはダイオード、Ｃは接合容量
、Ｄは並列抵抗、Ｅはボジショニング抵抗を示している
。

６は所定の粘性を有するシリコーンオイルで、前記ケー
シング１の上板部１ｄ及び底板部１ｅとＰＳＤ５とで形
成される空間に、前記光ファイバ３及び重り４を覆う如
く充填されており、前記ケーシング１からの振動を吸収
するとともに光ファイバ３のダンピングを抑制する。１
２は演算処理回路（ＣＰＵ）で、増幅器１１から出力さ
れた信号をもとにＸ、Ｙ方向の受光点の座標位置情報を
算出し、該座標位置情報とケーシング１の水平状態での
座標位置情報と比較して傾斜角Ｏを算出する。１３は該
演算処理回路１２の演算結果を人力し表示する表示部で
、例えば液晶ディスプレイからなる。

ここで以上の構成における動作を説明する。第３図の如
くケーシング１が傾くと光ファイバ３が垂下状態を保持
するためにその下端部が図面に向って左に動く。このと
き該光ファイバ３の外周には粘性を有するシリコーンオ
イル６が充填されているので該光ファイバ３のダンピン
グが抑制されるとともにケーシング１自体からの振動も
吸収されるのでケーシング１に対して傾斜した状態で静
止する。この状態で、電源１０が印加されているとＬＥ
Ｄ２が発光し、該光が光ファイバ３の上端部から入射さ
れて該光ファイバ３を伝播し、送出口３ａからスポット
光としてＰＳＤ５の受光面５ａに入射される。この入射
位置すなわち受光点に光エネルギーと比例した電荷が発
生し、該入射位置と電極５Ｃとの距離に応じた抵抗値に
逆比例して各電極（４個）から光電流Ｘ、Ｘ’　、Ｙ、
Ｙ’として出力される。該出力はそれぞれ増幅器１１で
増幅され演算処理回路１２においてＸ、Ｙ方向の座標位
置情報を算出するとともに、該座標位置情報とすでに該
演算回路１２に格納されているケーシング１の水平状態
での座標位置情報とを比較して両者間の距離データを算
出し、同くあらかじめ格納しである各距離データに対応
する傾斜角データを割り出し、第６図に示すように、液
晶ディスプレイからなる表示部１３に図形とともに角度
を表示する。尚、該表示部１３として液晶ディスプレイ
の他にＥＬ素子を用いた表示装置でもよく、又第７図（
ａ）　、（ｂ）の如く、可動線輪型メータにＸ及びＹ方
向の傾斜角度を指示させてもよい。

第８図はＰＳＤ５の他の好適な実施例を示し、受光面５
ａを湾曲させることにより、スポット光の該受光面５ａ
の周辺部における歪を減少させて、さらに高精度に位置
検出即ちＸ及びＹ方向の傾斜角を検出することができる
。又本実施例ではＰＳＤ５の受光面５ａの大きさを１３
　Ｘ　１３　ｉｌｌとしているが、受光面がさらに大き
なＰＳＤを装着すれば検出角度を拡大することもでき、
光ファイバの慣性に対しては、使用する光ファイバに応
じてシリコーンオイルの粘度を設定すればよい。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、ケーシングと、該
ケーシング内上部に上端部を支持され下端部に重りが設
けられた所定長さの光ファイバと、該光ファイバの上端
部に光を入射する光源と、該光ファイバの下端部から射
出した該光を受光しその座標位置情報を検出する位置検
出手段と、前記ケーシングの水平状態での該先の受光点
を基準として該ケーシングが傾斜した時の変位した受光
点の座標位置情報から傾斜角を算出する演算処理手段と
、該演算処理手段の演算結果を表示する表示手段と、前
記光ファイバのダンピング手段を備えたので、ケーシン
グが傾斜しても光ファイバは常に該ケーシング内に垂下
するのでスポット光を位置検出手段の有効な受光面に傾
斜に追随して随時入射できるため高速に位置及び傾斜角
を検知でき、しかも、光ファイバのダンピング手段が、
該光ファイバの揺動時のダンピングを抑制するとともに
外部からの振動を吸収するので検知誤差を小さくより高
精度に゛検知でき、自動車等その傾斜角が刻々と変化す
る乗り物に搭載できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の傾斜角検出器の一実施例を示す断面図
、第２図（ａ）は従来例の傾斜角検出器を模式的に示し
た断面図、同（ｂ）は従来例の傾斜角検出器の傾斜時を
模式的に示した断面図、第３図は本発明の傾斜角検出器
の傾斜時を説明する断面図、第４図は本発明に係る傾斜
角検出器全体を説明するためのブロック図、第５図（ａ
）は本発明における位置検出手段の一実施例を模式的に
示した斜視図、同図（ｂ）はその等価回路、第６図は本
発明に係る表示部の一実施例を示す正面図、第７図（ａ
）　、　（ｂ）は本発明の係る表示部の他の実施例を示
す正面図、第８図は本発明における位置検出手段の受光
面の他の好適な実施例を模式的に示す平面図である。図中、１・・・ケーシング、２・・・光源（ＬＥＤ）、
３・・・プラスチック製光ファイバ、４・・・重り、５
・・・半導体位置検出素子、６・・・シリコーンオイル
、１Ｏ・・・電源、１１・・・増幅器、１２・・・演算
処理回路、１３・・・表示部。特許出願人　　二ペックス株式会社メトロ電気株式会社代理人　弁理士　　吉　　１）　精　　孝第５図（ａ）（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　ケーシングと、該ケーシング内上部に上端部を
支持され下端部に重りが設けられた所定長さの光ファイ
バと、該光ファイバの上端部に光を入射する光源と、該
光ファイバの下端部から射出した光を受光し該受光点の
座標位置情報を検出する位置検出手段と、前記ケーシン
グの水平状態での該光の受光点を基準として該ケーシン
グが傾斜した時の変位した受光点の座標位置情報から傾
斜角を算出する演算処理手段と、該演算処理手段の演算
結果を表示する表示手段と、前記光ファイバのダンピン
グ手段とを備えたことを特徴とする傾斜角検出器。
（２）　前記光ファイバがガラスからなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の傾斜角検出器。
（３）　前記光ファイバがプラスチックからなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の傾斜角検出器。
（４）　前記光源として発光ダイオードを用い、該発光
ダイオードをケーシング上部に配設し、該発光ダイオー
ドの発光部が光ファイバの上端部と光学的に結合されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項
のいずれか１項記載の傾斜角検出器。
（５）　前記位置検出手段が半導体位置検出素子からな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の
いずれか１項記載の傾斜角検出器。
（６）　前記表示手段が液晶ディスプレイからなること
を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれ
か１項記載の傾斜角検出器。
（７）　前記表示手段がＥＬ素子からなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項記
載の傾斜角検出器。
（８）　前記ダンピング手段がシリコーンオイルからな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項の
いずれか１項記載の傾斜角検出器。