JPH0625660B2 - チルトセンサ - Google Patents
チルトセンサInfo
- Publication number
- JPH0625660B2 JPH0625660B2 JP3185189A JP3185189A JPH0625660B2 JP H0625660 B2 JPH0625660 B2 JP H0625660B2 JP 3185189 A JP3185189 A JP 3185189A JP 3185189 A JP3185189 A JP 3185189A JP H0625660 B2 JPH0625660 B2 JP H0625660B2
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- Japan
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- rotating disk
- light
- tilt sensor
- led
- slit
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、正反射率が高い回転円盤のチルト角を検出
するチルトセンサに関するものである。
するチルトセンサに関するものである。
〔従来技術〕 第５図は、従来のチルトセンサを示すものである。この
チルトセンサは、回転円盤１に光を照射するＬＥＤ２
と、この反射光を受光する為に、ＬＥＤ２の両側で配置
された一対のホトダイード３、３を備えて構成されてい
る（同図（ａ））。この場合、回転円盤１とホトダイオ
ード３、３との間にレンズ４を介在させ、その入射角を
ほぼ直角にすることができる（同図（ｂ））。
チルトセンサは、回転円盤１に光を照射するＬＥＤ２
と、この反射光を受光する為に、ＬＥＤ２の両側で配置
された一対のホトダイード３、３を備えて構成されてい
る（同図（ａ））。この場合、回転円盤１とホトダイオ
ード３、３との間にレンズ４を介在させ、その入射角を
ほぼ直角にすることができる（同図（ｂ））。
ＬＥＤ２から照射された光は、回転円盤１で反射し、ホ
トダイオード３に入射する。例えば、回転円盤１がΔθ
の傾斜角でＢ方向にチルトした場合（同図（ａ）参
照）、左側のホトダイオード３に入射される光量が増加
し、右側のホトダイオード３に入射される光量は減少す
る。光量の増減は、光電流の増減として電気的に検知す
ることができるので、チルト角に対する光電流値を予め
実験的に求めておけば、得られた光電流値から回転円盤
１のチルト角を検出することができる。
トダイオード３に入射する。例えば、回転円盤１がΔθ
の傾斜角でＢ方向にチルトした場合（同図（ａ）参
照）、左側のホトダイオード３に入射される光量が増加
し、右側のホトダイオード３に入射される光量は減少す
る。光量の増減は、光電流の増減として電気的に検知す
ることができるので、チルト角に対する光電流値を予め
実験的に求めておけば、得られた光電流値から回転円盤
１のチルト角を検出することができる。
しかしながら、従来のチルトセンサは、ＬＥＤチップと
基板をダイボンドする際に位置ズレが生じており、この
基板を基準としてＬＥＤの位置を決定していることか
ら、光軸にズレが生じるという問題があった。
基板をダイボンドする際に位置ズレが生じており、この
基板を基準としてＬＥＤの位置を決定していることか
ら、光軸にズレが生じるという問題があった。
第６図は、指向性のバラツキの原因を示すものである。
例えば、本来ａの位置に固定されるべき発光素子がｂの
位置で固定されると、光路はレンズを通過した後、左方
向へ進む。また、発光素子がｃの位置で固定されると、
光路はレンズを通過した後、右方向へ進む。この場合、
指向特性は光軸に対して左右対称にならず、右方向ある
いは左方向に偏ってしまう。
例えば、本来ａの位置に固定されるべき発光素子がｂの
位置で固定されると、光路はレンズを通過した後、左方
向へ進む。また、発光素子がｃの位置で固定されると、
光路はレンズを通過した後、右方向へ進む。この場合、
指向特性は光軸に対して左右対称にならず、右方向ある
いは左方向に偏ってしまう。
第７図は、指向特性が偏ったＬＥＤの指向特性の一例を
示すものである。このように、偏った指向特性を有する
ＬＥＤを使用すると、測定値に誤差が生じるので、その
誤差分を光学系で調整しなければならない。この場合、
光軸ズレは、２次元のレベルで発生することから光学的
に２方向で調整できる調整機構を使用することが望まし
い。しかし、２方向の調整機構を使用すると、センサが
高価になり、また、安価な１方向の調整機構を使用する
と、その調整が非常に困難になる。
示すものである。このように、偏った指向特性を有する
ＬＥＤを使用すると、測定値に誤差が生じるので、その
誤差分を光学系で調整しなければならない。この場合、
光軸ズレは、２次元のレベルで発生することから光学的
に２方向で調整できる調整機構を使用することが望まし
い。しかし、２方向の調整機構を使用すると、センサが
高価になり、また、安価な１方向の調整機構を使用する
と、その調整が非常に困難になる。
そこで本発明は、光学系調整機構が不要なチルトセンサ
を提供することを目的とする。
を提供することを目的とする。
上記課題を達成する為、この発明はスリット光源、位置
検出素子及び演算手段を備え、正反射率が高い回転円盤
のチルト角を検出するチルトセンサを達成する。ここ
で、スリット光源は回転円盤の半径方向に沿って、スリ
ット光を当該回転円盤に照射し、位置検出素子はスリッ
ト光の反射光を受光する為に回転円盤の接線方向に延在
した受光面を有し、演算手段は受光面における反射光の
位置に基づき、回転円盤のチルト角を検出する。
検出素子及び演算手段を備え、正反射率が高い回転円盤
のチルト角を検出するチルトセンサを達成する。ここ
で、スリット光源は回転円盤の半径方向に沿って、スリ
ット光を当該回転円盤に照射し、位置検出素子はスリッ
ト光の反射光を受光する為に回転円盤の接線方向に延在
した受光面を有し、演算手段は受光面における反射光の
位置に基づき、回転円盤のチルト角を検出する。
この発明は、以上のように構成されているので、スリッ
ト光源から出射し、回転円盤で反射したスリット光は、
位置検出素子の受光面が延在する方向と直交する方向に
投射される。演算手段では、回転円盤がチルトしていな
い時の投射位置等の基準位置と、チルトした時の投射位
置を比較することにより、回転円盤のチルト角度が検出
される。
ト光源から出射し、回転円盤で反射したスリット光は、
位置検出素子の受光面が延在する方向と直交する方向に
投射される。演算手段では、回転円盤がチルトしていな
い時の投射位置等の基準位置と、チルトした時の投射位
置を比較することにより、回転円盤のチルト角度が検出
される。
以下、この発明の一実施例に係るチルトセンサを添附図
面に基づき説明する。なお、説明において、同一要素に
は同一符号を使用し、重複する説明は省略する。
面に基づき説明する。なお、説明において、同一要素に
は同一符号を使用し、重複する説明は省略する。
第１図は、この実施例に係るチルトセンサを示す斜視図
である。このチルトセンサは、基本的にスリット光源
５、位置検出素子６、及び演算処理部（演算手段）（図
示せず）を備えて構成されている。
である。このチルトセンサは、基本的にスリット光源
５、位置検出素子６、及び演算処理部（演算手段）（図
示せず）を備えて構成されている。
スリット光源５は、ＬＥＤ（図示せず）上に細長いスリ
ット５ａを備えて構成されている。この場合、スリット
５ａはＬＥＤと回転円盤７との間に設けられているの
で、ＬＥＤから出射された光はスリット状に回転円盤７
へ投射される。回転円盤７は、少なくとも、スリット光
源５が対向する位置に正反射率の大きい反射面（図示せ
ず）を円周方向に備えている。位置検出素子６は、受光
面としてＰＳＤ（Position-Sensitive Detectors）６ａ
及びＰＳＤ用ヘッドアンプ６ｂを含んで構成されてお
り、このＰＳＤ６ａ上に投射されたスリット光から、そ
の投射位置を検出することができる。具体的には、受光
面６ａにスリット光が入射すると、入射位置には光エネ
ルギに比例した電荷が発生する。この発生した電荷は光
電流として抵抗層（図示せず）を通り、電極より出力さ
れる。この抵抗層は全面に均一な抵抗値持つように作ら
れているので、光電流は電極までの距離（抵抗値）に逆
比例して分割され、電極から取り出される。この電極か
ら取り出される電流の差または比を演算処理部で求める
ことにより、入射光エネルギとは無関係に、光の入射位
置を求めることができる。演算処理部は、例えば演算処
理回路を組み込んだＩＣで構成されており、スリット光
の投射位置に対応する電圧値Ｖ１を出力することができ
る。なお、上記ＬＥＤにはＬＥＤ用ドライバ８がドライ
バ用トランジスタ９及び電流設定用抵抗１０を介して接
続されている。
ット５ａを備えて構成されている。この場合、スリット
５ａはＬＥＤと回転円盤７との間に設けられているの
で、ＬＥＤから出射された光はスリット状に回転円盤７
へ投射される。回転円盤７は、少なくとも、スリット光
源５が対向する位置に正反射率の大きい反射面（図示せ
ず）を円周方向に備えている。位置検出素子６は、受光
面としてＰＳＤ（Position-Sensitive Detectors）６ａ
及びＰＳＤ用ヘッドアンプ６ｂを含んで構成されてお
り、このＰＳＤ６ａ上に投射されたスリット光から、そ
の投射位置を検出することができる。具体的には、受光
面６ａにスリット光が入射すると、入射位置には光エネ
ルギに比例した電荷が発生する。この発生した電荷は光
電流として抵抗層（図示せず）を通り、電極より出力さ
れる。この抵抗層は全面に均一な抵抗値持つように作ら
れているので、光電流は電極までの距離（抵抗値）に逆
比例して分割され、電極から取り出される。この電極か
ら取り出される電流の差または比を演算処理部で求める
ことにより、入射光エネルギとは無関係に、光の入射位
置を求めることができる。演算処理部は、例えば演算処
理回路を組み込んだＩＣで構成されており、スリット光
の投射位置に対応する電圧値Ｖ１を出力することができ
る。なお、上記ＬＥＤにはＬＥＤ用ドライバ８がドライ
バ用トランジスタ９及び電流設定用抵抗１０を介して接
続されている。
第２図は、本発明の基本原理を示す側面図である。スリ
ット光源５から出射されたスリット光は、回転円盤７の
半径方向に沿って回転円盤７の一面に照射され、位置検
出素子６の受光面６ａに投射される。従って、例えば回
転円盤７の平面と直交する方向におろした垂線に対し
て、θ２の傾斜角をもって照射される。
ット光源５から出射されたスリット光は、回転円盤７の
半径方向に沿って回転円盤７の一面に照射され、位置検
出素子６の受光面６ａに投射される。従って、例えば回
転円盤７の平面と直交する方向におろした垂線に対し
て、θ２の傾斜角をもって照射される。
例えば、回転円盤７がチルトしていないときのＰＳＤ６
ａに投射されたスリット光の位置を基準とすれば、回転
円盤７がθ１だけチルトした場合、ＰＳＤ６ａ上の位置
ずれ量はΔＸになる。ここで、スリット光源５から回転
円盤７までの距離をＬとすれば（第１図参照）、 ΔＸ＝Ｌ・tan ２θ１…（１） が成立する。ここで、ＰＳＤ６ａの長手方向の長さを
Ｃ、全光電流を電圧に変換した時の電圧値をＶ０とすれ
ば、ΔＸとの関係式は Ｖ１＝Ｖ０（０．５−ΔＸ／Ｃ）…（２） になる。この（２）式に（１）式を代入すると、 Ｖ１＝Ｖ０（０．５−Ｌ・tan ２θ１／Ｃ） が得られる。従って、スリット光の投射位置に対応する
電圧値Ｖ１から回転円盤７のチルト角θ１を算出するこ
とができる。
ａに投射されたスリット光の位置を基準とすれば、回転
円盤７がθ１だけチルトした場合、ＰＳＤ６ａ上の位置
ずれ量はΔＸになる。ここで、スリット光源５から回転
円盤７までの距離をＬとすれば（第１図参照）、 ΔＸ＝Ｌ・tan ２θ１…（１） が成立する。ここで、ＰＳＤ６ａの長手方向の長さを
Ｃ、全光電流を電圧に変換した時の電圧値をＶ０とすれ
ば、ΔＸとの関係式は Ｖ１＝Ｖ０（０．５−ΔＸ／Ｃ）…（２） になる。この（２）式に（１）式を代入すると、 Ｖ１＝Ｖ０（０．５−Ｌ・tan ２θ１／Ｃ） が得られる。従って、スリット光の投射位置に対応する
電圧値Ｖ１から回転円盤７のチルト角θ１を算出するこ
とができる。
なお、ＰＳＤ６ａにおけるダイボンド上の誤差は、ΔＸ
の代わりに、その誤差を考慮し（ΔＸ±α）を使用する
ことにより補正することができる。この場合、出力電圧
値Ｖ１は、 Ｖ１＝Ｖ０（０．５−Ｌ・tan ２θ１／Ｃ）±０α／Ｃ で与えられる為、±Ｖ０α／ＣだけＰＳＤをオフセット
にて調節すればよい。従って、光学的調整が不要になる
ので、チルトセンサの製造が容易になる。
の代わりに、その誤差を考慮し（ΔＸ±α）を使用する
ことにより補正することができる。この場合、出力電圧
値Ｖ１は、 Ｖ１＝Ｖ０（０．５−Ｌ・tan ２θ１／Ｃ）±０α／Ｃ で与えられる為、±Ｖ０α／ＣだけＰＳＤをオフセット
にて調節すればよい。従って、光学的調整が不要になる
ので、チルトセンサの製造が容易になる。
第３図は、回転円盤７に対するチルトセンサの配置例を
示す平面図である。ここで重要なことは、回転円盤７の
半径方向に沿ってスリット光が回転円盤に照射されるよ
うに、スリット５ａの長手方向と半径方向がほぼ一致し
ている点、反射光の長手方向と受光面６ａの延在方向と
が直交するように、受光面６ａの延在方向と接線方向が
ほぼ一致している点である。
示す平面図である。ここで重要なことは、回転円盤７の
半径方向に沿ってスリット光が回転円盤に照射されるよ
うに、スリット５ａの長手方向と半径方向がほぼ一致し
ている点、反射光の長手方向と受光面６ａの延在方向と
が直交するように、受光面６ａの延在方向と接線方向が
ほぼ一致している点である。
第４図は、非球面レンズ付きＬＥＤの指向特性を示すも
のである。スリット光源として、シリンドリカルレンズ
等の非球面レンズ１１を有するＬＥＤチップ１２に、ス
リットを組み合わせて使用することにより、レンズ光学
系が不要になる。通常のＬＥＤでは、パッケージから光
が出射される段階で散乱が生じ、被測定物に当たる光は
点光源にならず、設計が困難であった。しかし、非球面
レンズ付きＬＥＤを使用すれば点光源が容易に実現で
き、スポットサイズの予測が可能になり設計が容易にな
る。この場合、ＬＥＤ１２の大きさをｌ、ＬＥＤ１２の
非球面レンズ１１までの距離をＬ′、非球面レンズ１１
から非測定物までの距離Ｌとすれば、ＬＥＤ１２のスポ
ットサイズは、（Ｌ／Ｌ′）ｌで与えられる。
のである。スリット光源として、シリンドリカルレンズ
等の非球面レンズ１１を有するＬＥＤチップ１２に、ス
リットを組み合わせて使用することにより、レンズ光学
系が不要になる。通常のＬＥＤでは、パッケージから光
が出射される段階で散乱が生じ、被測定物に当たる光は
点光源にならず、設計が困難であった。しかし、非球面
レンズ付きＬＥＤを使用すれば点光源が容易に実現で
き、スポットサイズの予測が可能になり設計が容易にな
る。この場合、ＬＥＤ１２の大きさをｌ、ＬＥＤ１２の
非球面レンズ１１までの距離をＬ′、非球面レンズ１１
から非測定物までの距離Ｌとすれば、ＬＥＤ１２のスポ
ットサイズは、（Ｌ／Ｌ′）ｌで与えられる。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではな
い。例えば、この実施例ではチルト角を検出することが
できるが、原理的にはスリット光の移動距離を検出して
いるので、面ブレ量の検出をすることができる。その
為、距離センサとして使用することもできる。
い。例えば、この実施例ではチルト角を検出することが
できるが、原理的にはスリット光の移動距離を検出して
いるので、面ブレ量の検出をすることができる。その
為、距離センサとして使用することもできる。
また、位置検出素子としてＰＳＤを使用しているが、二
分割ホトダイオード等を使用することができる。
分割ホトダイオード等を使用することができる。
この発明は、以上説明したように構成されているので、
光学系の調節を必要としないチルトセンサを提供するこ
とができる。
光学系の調節を必要としないチルトセンサを提供するこ
とができる。
また、このチルトセンサは回転円盤の反射率による影響
を除去することができる。
を除去することができる。
第１図は本発明の一実施例に係るチルトセンサを示す斜
視図、第２図は本発明の基本原理を示す側面図、第３図
は回転円盤に対するチルトセンサの配置例を示す平面
図、第４図は非球面レンズ付きＬＥＤの指向特性を示す
説明図、第５図は従来技術に係るチルトセンサを示す説
明図、第６図は指向性のバラツキの原因を説明する為の
説明図、第７図はＬＥＤの指向特性を模式的に示す説明
図である。 １、７……回転円盤、２……ＬＥＤ、３……ホトダイオ
ード、４……レンズ、５……スリット光源、６……位置
検出素子、８……ＬＥＤ用ドライバ、９……ドライバ用
トランジスタ、１０……電流設定用抵抗、１１……非球
面レンズ、１２……ＬＥＤチップ。
視図、第２図は本発明の基本原理を示す側面図、第３図
は回転円盤に対するチルトセンサの配置例を示す平面
図、第４図は非球面レンズ付きＬＥＤの指向特性を示す
説明図、第５図は従来技術に係るチルトセンサを示す説
明図、第６図は指向性のバラツキの原因を説明する為の
説明図、第７図はＬＥＤの指向特性を模式的に示す説明
図である。 １、７……回転円盤、２……ＬＥＤ、３……ホトダイオ
ード、４……レンズ、５……スリット光源、６……位置
検出素子、８……ＬＥＤ用ドライバ、９……ドライバ用
トランジスタ、１０……電流設定用抵抗、１１……非球
面レンズ、１２……ＬＥＤチップ。
Claims (1)
- 【請求項１】正反射率が高い回転円盤のチルト角を検出
するチルトセンサにおいて、 前記回転円盤の半径方向に沿った長手方向をもつ、スリ
ット光を当該回転円盤に照射するスリット光源と、 前記スリット光の反射光を受光する為に前記回転円盤の
接線方向に延在した受光面を有する位置検出素子と、 前記受光面における前記反射光の位置に基づき、前記回
転円盤のチルト角を検出する演算手段とを備えて構成さ
れているチルトセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3185189A JPH0625660B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | チルトセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3185189A JPH0625660B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | チルトセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02210209A JPH02210209A (ja) | 1990-08-21 |
| JPH0625660B2 true JPH0625660B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=12342554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3185189A Expired - Fee Related JPH0625660B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | チルトセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625660B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04131712U (ja) * | 1991-02-08 | 1992-12-04 | シヤープ株式会社 | 傾き角検出センサ |
| DE19939837A1 (de) * | 1999-08-21 | 2001-03-29 | Eht Werkzeugmaschinen Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen eines Biegewinkels an einem Werkstück |
| DE10009074B4 (de) * | 2000-02-25 | 2006-03-23 | Eht Werkzeugmaschinen Gmbh | Verfahren zum Frei- oder Schwenkbiegen eines Werkstückes sowie Vorrichtung zur Ermittlung der Lage eines Werkstückschenkels beim Biegen |
| JP6836747B2 (ja) * | 2018-04-27 | 2021-03-03 | 株式会社ダイフク | 搬送仕分け装置 |
-
1989
- 1989-02-10 JP JP3185189A patent/JPH0625660B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02210209A (ja) | 1990-08-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |