JPH0212016A - 光電変換式回転角度検出器 - 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〕 本発明は、回転体の回転角度を検出する光電変換式回転
角度検出器に関する。

〔従来の技術］ 回転体の回転角度の検出器としては、巻線間の磁気結合
の変化を利用し回転角度に対応した信号を得るシンクロ
及びレゾルバ、回転角度に応じたディジタル信号を出力
する゛アブソリュートエンコーダ、回転量に応じたパル
スを発生するインクリメンタルエンコーダなどがあげら
れる。

これらのうら、シンクロ、レゾルバは、アナログ信号で
あり、その分解能は外部回路の処理能力乙こより最大で
検出器の出力信号の持つ精度まで上げることができるが
、巻線を持つ構造のため小型化が困難である。

また、アブソリエートエンコーダも、分解能の向上と小
型化の両立は困難である。

これらに対し、インクリメンタルエンコーダは、固定さ
れた発光体と受光体間に、被検出器である回転体の軸に
接続され該回転体とともに回転する光透過ディスクを設
け、発光体から放射されディスクを透過して受光体に入
射する光量変化で回転角度に関する信号を得るもので、
高分解能化と小型化を高次元で両立させることは比較的
容易である。

〔発明が解決しようとする課題］ しかし、インクリメンタルエンコーダは、回転量の検出
器であるため、絶対角度を検出することはできず、電源
投入毎に基串とする角度を教える作業が必要である。そ
して、多関接ロボットや大規模なシステムでは、前記作
業に多大な時間を費さなければならない。

また、外部回路により分解能を上げる場合でもその上限
は検出器の出力信号の２〜４倍と決まってしまい、シン
クロ、レゾルバのように検出器の出力信号の持・つ精度
まで分解能を上げることはできなかった。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、インクリ
メンタルエンコーダの小型であるという利点を確保した
上で、その基本構造をほとんど変えずに高分解能を実現
し、また絶対角度の検出が容易な光電変換式回転角度検
出器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は前記目的を達成するため、固定された発光体と
受光体間に、光透過形回転ディスクを設げ、発光体から
放射されディスクを透過して受光体に入射する光計変化
で回転角度に関する信号を得る光電変換式回転角度検出
器において、前記ディスクは透過する光量が回転角度に
関する連続関数となるように円周に沿って光透過率を変
化させ、受光体により回転角度に応じた電気信号を得る
ことを要旨とするものである。

（作用〕 本発明によれば、回転するディスクはその透過する光量
が回転角度について所定の関数となるように光透過率を
変化させるから、受光体に用いられる光電変換素子はこ
の光透過率の変化すなわら入射光量に比例した信号を出
力する。このようなアナログ出力信号を得て、分解能の
高い絶対角度検出が可能となる。

〔実施例〕

以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。

図は本発明の光電変換式回転角度検出器の１実施例を示
す構成説明図で、図中ＬＡ、ＩＢは発光ダイオード等の
光源による固定された発光体、２Ａ、２Ｂはこの発光体
ＩＡ、ＩＢの光を平行光線に近づけるためのコリメータ
レンズ、３Ａ、３Ｂは該コリメータレンズに対向して設
けた固定スリット、５Ａ、５Ｂは該固定スリット３Ａ、
３Ｂの外側に置かれる受光体で、これにはフォトダイオ
ードや太陽電池等の光電変換素子が用いられる。

また、コリメータレンズ２Ａ、２Ｂと固定スリット：３
Ａ、３Ｂとの間には、被検出器である回転体の軸に接続
され、該回転体とともに回転する光透過形回転ディスク
４を設けた。図中６はディスク４と回転体の回転軸を接
続するシャフトである。

以上の構成は従来のインクリメンタルエンコーダと同一
であるが、本発明は前記光透過ディスク４は円周に沿っ
て光の透過率が変わるように濃淡を・つけたものとする
。そして、この光の透過率はディスク１周で丁度正弦波
１サイクル分となるように調整する。

なお、発光体ＩＡとＩＢ、コリメータレンズ２Ａと２Ｂ
、固定スリット３Ａと３Ｂ、受光体５Ａと５Ｂはそれぞ
れディスク４の円周に沿って空間的に９０°ずらして配
置される。

また、他の実施例としてディスク４の光の透過率の変化
は、従来のごと（スリットを設け、このスリットの開口
率を順次変えることにより得られるようにしてもよい。

次に、動作及び使用法について説明する。

発光体ＩＡから放出された光はコリメータレンズ２Ａに
より平行光線になり、ディスク４を透過し、さらに固定
スリット３Ａを透過した光のみが受光体５Ａに入射する
。発光体ＩＢから放出された光も同様に受光体５Ｂに入
射される。

従って、受光体５Ａ、５Ｂの入射光量はディスク４が１
回転すると丁度正弦波１周期の変化をすることになる。

そして、受光体５Ａ、、５Ｂの光電変換素子に太陽電池
やフォトダイオードのように入射光量に比例した電流を
出力するものを用いたので、その出力電流の変化が入射
光量の変化を示し、つまり、ディスク４の回転角度を示
すことになる。

さらに、受光体５Ａに関わる光学系と、受光体５Ｂに関
わる光学系が９０゛ずれているので１．受光体５Ａの出
力信号と受光体５Ｂの出力信号は位相が９０゛ずれたも
のとなるため、外部回路で演算することにより絶対角度
を求めることができる。

この角度検出方法では、多数の出力信号が欲しければ受
光体としての光電変換素子をはじめとする光学系を欲す
る出力信号の数だけ設けるだけで容易に対応できる。

また、位相が１８０°ずれた信号間で両者の差をとれば
、その結果として得られる信号はオフセントが打ち消さ
れ振幅が２倍となり、Ｓ／Ｎ比（雑音比）を向にさせる
ことができる。

（発明の効果〕 以上述べたように本発明の九電変換弐回転角度検出器は
、小型ですむインクリメンタルエンコーダの構成をほと
んど変更せずに絶対角度の検出を容易に可能にし、しか
もその出力信号はアナログ信号であるため、その分解能
は外部により簡単に上げることが可能となるものである
。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の光電変換式回転角度検出器の１実施例を示
す構成説明図である。 ＩＡ、１Ｂ・・・発光体 ２Δ　２Ｂ・・・コリメータレンズ ３Ａ、３Ｂ・・・固定スリン１− ４・・・ディスク ５Ａ、５Ｂ・・・受光体 〔ｊ・・・シャツ１へ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定された発光体と受光体間に、光透過形回転ディスク
   を設け、発光体から放射されディスクを透過して受光体
   に入射する光量変化で回転角度に関する信号を得る光電
   変換式回転角度検出器において、前記ディスクは透過す
   る光量が回転角度に関する連続関数となるように円周に
   沿って光透過率を変化させ、受光体により回転角度に応
   じた電気信号を得ることを特徴とする光電変換式回転角
   度検出器。