JPH08193843A - 回転角センサ - Google Patents
回転角センサInfo
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- JPH08193843A JPH08193843A JP538695A JP538695A JPH08193843A JP H08193843 A JPH08193843 A JP H08193843A JP 538695 A JP538695 A JP 538695A JP 538695 A JP538695 A JP 538695A JP H08193843 A JPH08193843 A JP H08193843A
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Links
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Landscapes
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 検出精度が高く、耐振性や耐衝撃性に優れ、
小形化が図られると共に、大量生産に適し、部品点数が
少なく、位置決めや配線が容易でコストを削減すること
ができ、回転角速度も併せて測定することができる回転
角センサ10を提供すること。 【構成】 回転体13の反射面14が鏡面仕上げされ、
かつ反射面14が一定勾配θ有する螺旋状に形成される
と共に、光源16及びPSD17が回転体13の反射面
14に対向する所定箇所に配設されている回転角センサ
10。
小形化が図られると共に、大量生産に適し、部品点数が
少なく、位置決めや配線が容易でコストを削減すること
ができ、回転角速度も併せて測定することができる回転
角センサ10を提供すること。 【構成】 回転体13の反射面14が鏡面仕上げされ、
かつ反射面14が一定勾配θ有する螺旋状に形成される
と共に、光源16及びPSD17が回転体13の反射面
14に対向する所定箇所に配設されている回転角センサ
10。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は回転角センサに関し、よ
り詳細には自動車エンジンのスロットル開度等の検知に
用いられる回転角センサに関する。
り詳細には自動車エンジンのスロットル開度等の検知に
用いられる回転角センサに関する。
【0002】
【従来の技術】図7は従来のこの種回転センサを示した
模式的断面図であり、図中71aは筐体本体を示してい
る。筐体本体71aは略有底円筒形状に形成され、筐体
本体71a上には略円板形状の蓋体71bが密接して取
り付けられており、これら筐体本体71a、蓋体71b
とにより筐体71が構成されている。筐体本体71a下
部中央にはベアリング72aを介して回転軸72が回動
可能に取り付けられており、回転軸72下端部はレバー
を介してスロットルバルブシャフト(共に図示せず)に
連結される一方、回転軸72上端部にはこれと直角に厚
さtを有する金属製の回転板73が固定されている。回
転板73にはエッチング法等により幅Wが約0.1〜
0.2mmのスリット73aが形成され、スリット73
aの形状は回転板73の回転角に比例して中心73bか
らの距離が長くなるように設定されている。筐体本体7
1a底部の上面には回路基板76が取り付けられ、回路
基板76の所定箇所には光源(例えばLED(Light Em
itting Diode):発光ダイオード) 77が搭載されてお
り、光源77は光束77aを放射する。一方、蓋体71
bには回路基板74が取り付けられており、スリット7
3aを挟んで光源77と対向する回路基板74下面には
光位置検出素子としてのPSD(Position Sensitive D
etector)75が半径方向に配設されている。PSD75
は回路基板74に形成された回路(図示せず)に接続さ
れており、回路基板74、76はコード76aを介して
接続されている。これら筐体71、回転軸72、回転板
73、PSD75、光源77等を含んで回転角センサ7
0が構成されている。
模式的断面図であり、図中71aは筐体本体を示してい
る。筐体本体71aは略有底円筒形状に形成され、筐体
本体71a上には略円板形状の蓋体71bが密接して取
り付けられており、これら筐体本体71a、蓋体71b
とにより筐体71が構成されている。筐体本体71a下
部中央にはベアリング72aを介して回転軸72が回動
可能に取り付けられており、回転軸72下端部はレバー
を介してスロットルバルブシャフト(共に図示せず)に
連結される一方、回転軸72上端部にはこれと直角に厚
さtを有する金属製の回転板73が固定されている。回
転板73にはエッチング法等により幅Wが約0.1〜
0.2mmのスリット73aが形成され、スリット73
aの形状は回転板73の回転角に比例して中心73bか
らの距離が長くなるように設定されている。筐体本体7
1a底部の上面には回路基板76が取り付けられ、回路
基板76の所定箇所には光源(例えばLED(Light Em
itting Diode):発光ダイオード) 77が搭載されてお
り、光源77は光束77aを放射する。一方、蓋体71
bには回路基板74が取り付けられており、スリット7
3aを挟んで光源77と対向する回路基板74下面には
光位置検出素子としてのPSD(Position Sensitive D
etector)75が半径方向に配設されている。PSD75
は回路基板74に形成された回路(図示せず)に接続さ
れており、回路基板74、76はコード76aを介して
接続されている。これら筐体71、回転軸72、回転板
73、PSD75、光源77等を含んで回転角センサ7
0が構成されている。
【0003】このように構成された回転角センサ70で
は、上記スロットルバルブシャフトの回転と共に回転軸
72を介して回転板73が回転すると、PSD75に対
向したスリット73aの位置が回転板73の回転角に比
例しつつ左右方向に移動する。そして光源77より放射
させた光束77aの一部がスリット73aを透過し、前
記半径方向に配設されたPSD75に照射されるとPS
D75に光電流が発生し、この光電流によりスリット7
3aの位置が検出され、回転角が検知される。
は、上記スロットルバルブシャフトの回転と共に回転軸
72を介して回転板73が回転すると、PSD75に対
向したスリット73aの位置が回転板73の回転角に比
例しつつ左右方向に移動する。そして光源77より放射
させた光束77aの一部がスリット73aを透過し、前
記半径方向に配設されたPSD75に照射されるとPS
D75に光電流が発生し、この光電流によりスリット7
3aの位置が検出され、回転角が検知される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した回転角センサ
70においては、回転板73の厚さtが厚いと光がスリ
ット73a側面で反射し、スリット73aの幅Wよりも
広くなってPSD75に照射され、PSD75において
回転板73の位置が正確に検出されず、検出精度に劣る
一方、回転板73の厚さtが薄いとこの剛性が弱く、振
動や衝撃が加わった際に撓み易くなり、回転板73の位
置に狂いが生じ、安定したセンサ出力が得られ難いとい
う課題があった。
70においては、回転板73の厚さtが厚いと光がスリ
ット73a側面で反射し、スリット73aの幅Wよりも
広くなってPSD75に照射され、PSD75において
回転板73の位置が正確に検出されず、検出精度に劣る
一方、回転板73の厚さtが薄いとこの剛性が弱く、振
動や衝撃が加わった際に撓み易くなり、回転板73の位
置に狂いが生じ、安定したセンサ出力が得られ難いとい
う課題があった。
【0005】また幅Wが狭いスリット73aをエッチン
グ法等により正確に、速く形成するのが難しく、安価に
大量生産することが困難である。また2個の回路基板7
4、76を必要としており、光源77とPSD75とを
正確に対向させて位置決めするのが難しく、また回路基
板74、76間をコード76aで接続する必要があり、
この接続が面倒で、コスト高を招いていた。
グ法等により正確に、速く形成するのが難しく、安価に
大量生産することが困難である。また2個の回路基板7
4、76を必要としており、光源77とPSD75とを
正確に対向させて位置決めするのが難しく、また回路基
板74、76間をコード76aで接続する必要があり、
この接続が面倒で、コスト高を招いていた。
【0006】またスリット73aを形成するのに比較的
大きい形状の回転板73を必要とすると共に、スリット
73a内に光束77aを透過させるには光源77と回転
板73との距離をある程度長く設定する必要があり、小
形化を図るのが困難であった。また回転板73が金属製
で、かつ形状が比較的大きいため、慣性力が大きくな
り、測定感度に劣り、また回転角速度を測定し得ないと
いう課題があった。
大きい形状の回転板73を必要とすると共に、スリット
73a内に光束77aを透過させるには光源77と回転
板73との距離をある程度長く設定する必要があり、小
形化を図るのが困難であった。また回転板73が金属製
で、かつ形状が比較的大きいため、慣性力が大きくな
り、測定感度に劣り、また回転角速度を測定し得ないと
いう課題があった。
【0007】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、検出精度が高く、耐振性や耐衝撃性に優れ、
小形化が図られると共に、大量生産に適し、部品点数が
少なく、位置決めや配線が容易でコストを削減すること
ができ、回転角速度も併せて測定することができる回転
角センサを提供することを目的としている。
のであり、検出精度が高く、耐振性や耐衝撃性に優れ、
小形化が図られると共に、大量生産に適し、部品点数が
少なく、位置決めや配線が容易でコストを削減すること
ができ、回転角速度も併せて測定することができる回転
角センサを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る回転角センサは、外部からの光を遮る筐
体と、該筐体に支持されて回転する回転軸と、該回転軸
に取り付けられた回転体と、スポット光を照射する光源
と、該光源から放射される光の位置を検出するための光
位置検出素子とを備えた回転角センサにおいて、前記回
転体の反射面が鏡面仕上げされ、かつ前記反射面が一定
勾配を有する螺旋状に形成されると共に、前記光源及び
前記光位置検出素子が前記回転体の反射面に対向する所
定箇所に配設されていることを特徴としている(1)。
に本発明に係る回転角センサは、外部からの光を遮る筐
体と、該筐体に支持されて回転する回転軸と、該回転軸
に取り付けられた回転体と、スポット光を照射する光源
と、該光源から放射される光の位置を検出するための光
位置検出素子とを備えた回転角センサにおいて、前記回
転体の反射面が鏡面仕上げされ、かつ前記反射面が一定
勾配を有する螺旋状に形成されると共に、前記光源及び
前記光位置検出素子が前記回転体の反射面に対向する所
定箇所に配設されていることを特徴としている(1)。
【0009】また本発明に係る回転角センサは、上記回
転角センサ(1)における回転体の螺旋勾配が変化して
いることを特徴としている(2)。
転角センサ(1)における回転体の螺旋勾配が変化して
いることを特徴としている(2)。
【0010】また本発明に係る回転角センサは、上記回
転角センサ(1)または(2)における回転体が樹脂成
型品により構成され、前記回転体の反射面にアルミニウ
ムが蒸着されていることを特徴としている(3)。
転角センサ(1)または(2)における回転体が樹脂成
型品により構成され、前記回転体の反射面にアルミニウ
ムが蒸着されていることを特徴としている(3)。
【0011】また本発明に係る回転角センサは、上記回
転角センサ(1)における回転体の反射面に鏡面部分と
鏡面でない部分とが形成されていることを特徴としてい
る(4)。
転角センサ(1)における回転体の反射面に鏡面部分と
鏡面でない部分とが形成されていることを特徴としてい
る(4)。
【0012】
【作用】上記構成の回転角センサ(1)によれば、回転
体の反射面が鏡面仕上げされ、かつ前記反射面が一定勾
配を有する螺旋状に形成されると共に、前記光源及び前
記光位置検出素子が前記回転体の反射面に対向する所定
箇所に配設されているので、前記光源より放射されるス
ポット光が前記回転体の前記反射面で反射され、この反
射光が前記光位置検出素子に入射される。そして前記反
射光が前記回転体の回転角に対応する前記光位置検出素
子の所定位置に入射される。するとこの反射光の照射位
置に基づき変化する前記光位置検出素子からの出力電圧
により、前記回転体の回転角が正確に検出されることと
なる。また前記回転体は構造上薄くする必要がないた
め、耐振性や耐衝撃性に優れたものにし得ると共に、前
記回転体の形状を比較的小さく、かつ前記反射面と前記
光源との距離を比較的短く設定し得るため、小形化を図
り得ることとなる。また前記光源及び前記光位置検出素
子を同一の基板上に搭載し得るため、前記光源及び前記
光位置検出素子の端子に接続される回路が単一の前記基
板に形成されることとなり、前記光源及び前記光位置検
出素子の位置決め・搭載作業を簡単、かつ確実に行い得
ることとなる。また従来2個であった基板が1個に削減
され、該基板間の配線作業が不要となり、これらの結
果、コストを削減し得ることとなる。
体の反射面が鏡面仕上げされ、かつ前記反射面が一定勾
配を有する螺旋状に形成されると共に、前記光源及び前
記光位置検出素子が前記回転体の反射面に対向する所定
箇所に配設されているので、前記光源より放射されるス
ポット光が前記回転体の前記反射面で反射され、この反
射光が前記光位置検出素子に入射される。そして前記反
射光が前記回転体の回転角に対応する前記光位置検出素
子の所定位置に入射される。するとこの反射光の照射位
置に基づき変化する前記光位置検出素子からの出力電圧
により、前記回転体の回転角が正確に検出されることと
なる。また前記回転体は構造上薄くする必要がないた
め、耐振性や耐衝撃性に優れたものにし得ると共に、前
記回転体の形状を比較的小さく、かつ前記反射面と前記
光源との距離を比較的短く設定し得るため、小形化を図
り得ることとなる。また前記光源及び前記光位置検出素
子を同一の基板上に搭載し得るため、前記光源及び前記
光位置検出素子の端子に接続される回路が単一の前記基
板に形成されることとなり、前記光源及び前記光位置検
出素子の位置決め・搭載作業を簡単、かつ確実に行い得
ることとなる。また従来2個であった基板が1個に削減
され、該基板間の配線作業が不要となり、これらの結
果、コストを削減し得ることとなる。
【0013】また上記構成の回転角センサ(2)によれ
ば、上記回転角センサ(1)における回転体の螺旋勾配
が変化しているので、該螺旋勾配の比較的急な部分で反
射した場合、比較的緩い部分で反射したときに比べて反
射光の移動割合が大きくなり、回転角に関する分解能が
高められることとなる。このため、特に必要とする回転
角の領域に対応して反射面の螺旋勾配を所定の急勾配に
設定しておくと、この領域の回転角を一層高精度に検出
し得ることとなる。
ば、上記回転角センサ(1)における回転体の螺旋勾配
が変化しているので、該螺旋勾配の比較的急な部分で反
射した場合、比較的緩い部分で反射したときに比べて反
射光の移動割合が大きくなり、回転角に関する分解能が
高められることとなる。このため、特に必要とする回転
角の領域に対応して反射面の螺旋勾配を所定の急勾配に
設定しておくと、この領域の回転角を一層高精度に検出
し得ることとなる。
【0014】また上記構成の回転角センサ(3)によれ
ば、上記回転角センサ(1)または(2)における回転
体が樹脂成型品により構成され、前記回転体の反射面に
アルミニウムが蒸着されているので、一旦金型を用意し
ておくと、射出成型法により前記回転体を簡単、確実、
かつ大量に製造し、またアルミニウムの蒸着により鏡面
を容易に形成し得ることとなる。また金属製に比べて樹
脂成型品により構成された前記回転体は重量が比較的軽
いため、回転時の慣性力が小さくなり、検出精度を一層
高め得ることとなる。
ば、上記回転角センサ(1)または(2)における回転
体が樹脂成型品により構成され、前記回転体の反射面に
アルミニウムが蒸着されているので、一旦金型を用意し
ておくと、射出成型法により前記回転体を簡単、確実、
かつ大量に製造し、またアルミニウムの蒸着により鏡面
を容易に形成し得ることとなる。また金属製に比べて樹
脂成型品により構成された前記回転体は重量が比較的軽
いため、回転時の慣性力が小さくなり、検出精度を一層
高め得ることとなる。
【0015】また上記構成の回転角センサ(4)によれ
ば、上記回転角センサ(1)における回転体の反射面に
鏡面部分と鏡面でない部分とが形成されているので、前
記光源より放射されたスポット光が前記鏡面部分で反射
し、この反射位置が光位置検出素子に出力されて回転角
が検出されることとなる。また前記鏡面でない部分では
前記スポット光が反射され難いため、前記鏡面でない部
分間を一定のピッチに設定しておくと、回転角に対応し
て所定数のパルスが出力されることとなり、単位時間当
たりの前記パルス数をカウントすることにより回転角速
度も併せて求め得ることとなる。
ば、上記回転角センサ(1)における回転体の反射面に
鏡面部分と鏡面でない部分とが形成されているので、前
記光源より放射されたスポット光が前記鏡面部分で反射
し、この反射位置が光位置検出素子に出力されて回転角
が検出されることとなる。また前記鏡面でない部分では
前記スポット光が反射され難いため、前記鏡面でない部
分間を一定のピッチに設定しておくと、回転角に対応し
て所定数のパルスが出力されることとなり、単位時間当
たりの前記パルス数をカウントすることにより回転角速
度も併せて求め得ることとなる。
【0016】
【実施例】以下、本発明に係る回転角センサの実施例を
図面に基づいて説明する。図1は実施例1に係る回転角
センサを示した摸式図であり、(a)は断面図、(b)
は回転センサの回転体を示した平面図である。筐体本体
11aは略有底円筒形状に形成され、筐体本体11a上
には略円板形状の蓋体11bが密接して取り付けられて
おり、これら筐体本体11a、蓋体11bとにより筐体
11が構成されている。筐体本体11a下部中央にはベ
アリング12aを介して回転軸12が回動可能に取り付
けられており、回転軸12下端部はレバーを介してスロ
ットルバルブシャフト(共に図示せず)に連結される一
方、回転軸12上端部にはこれと同心状に平面視略円形
状の例えばアルミニウムやステンレス製の回転体13が
固定されている。回転体13にはこの中心軸の周囲を回
る態様で螺旋状の反射面14が機械加工等により形成さ
れており、螺旋勾配はθに設定されると共に、反射面1
4は鏡面仕上げされている。また蓋体11b下面には回
路基板15が取り付けられており、回路基板15の所定
箇所にはスポット光を照射する光源(例えばLED)1
6と光位置検出素子としてのPSD17とがそれぞれ搭
載されている。
図面に基づいて説明する。図1は実施例1に係る回転角
センサを示した摸式図であり、(a)は断面図、(b)
は回転センサの回転体を示した平面図である。筐体本体
11aは略有底円筒形状に形成され、筐体本体11a上
には略円板形状の蓋体11bが密接して取り付けられて
おり、これら筐体本体11a、蓋体11bとにより筐体
11が構成されている。筐体本体11a下部中央にはベ
アリング12aを介して回転軸12が回動可能に取り付
けられており、回転軸12下端部はレバーを介してスロ
ットルバルブシャフト(共に図示せず)に連結される一
方、回転軸12上端部にはこれと同心状に平面視略円形
状の例えばアルミニウムやステンレス製の回転体13が
固定されている。回転体13にはこの中心軸の周囲を回
る態様で螺旋状の反射面14が機械加工等により形成さ
れており、螺旋勾配はθに設定されると共に、反射面1
4は鏡面仕上げされている。また蓋体11b下面には回
路基板15が取り付けられており、回路基板15の所定
箇所にはスポット光を照射する光源(例えばLED)1
6と光位置検出素子としてのPSD17とがそれぞれ搭
載されている。
【0017】図2は回路基板15に形成された回路を概
略的に示したブロック図であり、LED駆動回路15a
には光源(LED)16が接続されており、反射面14
上の法線14aを挟む光源16の反対側にはPSD17
が配置されている。そして光源16の取り付け角度とP
SD17の取り付け箇所とは、光源16より照射された
スポット光16aが反射面14で反射され、この反射光
16bがPSD17上に常時垂直に入射されるようにそ
れぞれ設定されている。さらにPSD17は電流/電圧
変換回路15b、15cを介し、差動増幅回路15dに
接続されてセンサ出力されるようになっている。これら
筐体11、回転軸12、回転体13、反射面14、光源
16、PSD17等を含んで回転角センサ10が構成さ
れている。
略的に示したブロック図であり、LED駆動回路15a
には光源(LED)16が接続されており、反射面14
上の法線14aを挟む光源16の反対側にはPSD17
が配置されている。そして光源16の取り付け角度とP
SD17の取り付け箇所とは、光源16より照射された
スポット光16aが反射面14で反射され、この反射光
16bがPSD17上に常時垂直に入射されるようにそ
れぞれ設定されている。さらにPSD17は電流/電圧
変換回路15b、15cを介し、差動増幅回路15dに
接続されてセンサ出力されるようになっている。これら
筐体11、回転軸12、回転体13、反射面14、光源
16、PSD17等を含んで回転角センサ10が構成さ
れている。
【0018】このように構成された回転角センサ10に
おいては、光源16より放射されたスポット光16aが
反射面14で反射され、反射光16bがPSD17の素
子17aに照射される。すると図2に示したように素子
17aにおいて光電流Iaが発生し、これが電流/電圧
変換回路15bにおいて電圧Vaに変換される。次に上
記スロットルバルブシャフトが回転し、回転軸12を介
して回転体13が回転すると、この回転角に比例して反
射面14が例えば反射面14´の位置に移動する。そし
て光源16より放射されたスポット光16aが反射面1
4´で反射され、反射光16bと平行に反射光16b´
がPSD17の素子17bに照射される。すると図2に
示したように素子17bにおいて素子17a、17b間
距離に比例した光電流Ibが発生し、これが電流/電圧
変換回路15cにおいて電圧Vbに変換され、差動増幅
回路15dにおいて電圧Va、Vbが差し引かれて増幅
・出力される。次に外部の演算処理装置(図示せず)に
おいて演算処理され、回転角が求められる。
おいては、光源16より放射されたスポット光16aが
反射面14で反射され、反射光16bがPSD17の素
子17aに照射される。すると図2に示したように素子
17aにおいて光電流Iaが発生し、これが電流/電圧
変換回路15bにおいて電圧Vaに変換される。次に上
記スロットルバルブシャフトが回転し、回転軸12を介
して回転体13が回転すると、この回転角に比例して反
射面14が例えば反射面14´の位置に移動する。そし
て光源16より放射されたスポット光16aが反射面1
4´で反射され、反射光16bと平行に反射光16b´
がPSD17の素子17bに照射される。すると図2に
示したように素子17bにおいて素子17a、17b間
距離に比例した光電流Ibが発生し、これが電流/電圧
変換回路15cにおいて電圧Vbに変換され、差動増幅
回路15dにおいて電圧Va、Vbが差し引かれて増幅
・出力される。次に外部の演算処理装置(図示せず)に
おいて演算処理され、回転角が求められる。
【0019】このように、実施例1に係る回転角センサ
10では、光源16より放射されたスポット光16aが
回転体13の回転角に対応して反射面14で反射され、
この反射光16bが光位置検出素子17aに入射され
る。そして前記位置から回転体13がさらに回転する
と、反射光16b´が回転体13の回転角に比例した位
置にある光位置検出素子17bに入射される。すると、
これら反射光16b、16b´に基づく出力電圧Va、
Vbより、回転体13の回転角が正確に検出される。ま
た回転体13は構造上剛性を有しているため、耐振性や
耐衝撃性に優れており、また回転体13の形状を比較的
小さく、かつ反射面14と光源16との距離を比較的短
く設定し得るため、小形化を図ることができる。また光
源16及び光位置検出素子17を同一の回路基板15上
に搭載することができるため、光源16及び光位置検出
素子17の端子に接続される回路が単一の基板15に形
成され、光源16及び光位置検出素子17の位置決め・
搭載作業を簡単、かつ確実に行うことができる。また従
来2個であった回路基板が1個に削減され、回路基板間
の配線作業が不要となり、これらの結果、コストを削減
することができる。
10では、光源16より放射されたスポット光16aが
回転体13の回転角に対応して反射面14で反射され、
この反射光16bが光位置検出素子17aに入射され
る。そして前記位置から回転体13がさらに回転する
と、反射光16b´が回転体13の回転角に比例した位
置にある光位置検出素子17bに入射される。すると、
これら反射光16b、16b´に基づく出力電圧Va、
Vbより、回転体13の回転角が正確に検出される。ま
た回転体13は構造上剛性を有しているため、耐振性や
耐衝撃性に優れており、また回転体13の形状を比較的
小さく、かつ反射面14と光源16との距離を比較的短
く設定し得るため、小形化を図ることができる。また光
源16及び光位置検出素子17を同一の回路基板15上
に搭載することができるため、光源16及び光位置検出
素子17の端子に接続される回路が単一の基板15に形
成され、光源16及び光位置検出素子17の位置決め・
搭載作業を簡単、かつ確実に行うことができる。また従
来2個であった回路基板が1個に削減され、回路基板間
の配線作業が不要となり、これらの結果、コストを削減
することができる。
【0020】図3は実施例2に係る回転角センサの回転
体を示した模式図であり、図中23は回転体を示してい
る。回転体23は平面視略円形状に形成されており、回
転体23にはこの中心軸の周囲を回る態様で螺旋状の反
射面24a(勾配θ1 )と反射面24b(勾配θ2 :θ
2 >θ1 )とが形成され、反射面24a、24bはそれ
ぞれ鏡面仕上げされている。その他の構成は図1に示し
たものと略同様であるため、ここではその構成の詳細な
説明は省略することとする。これら筐体11、回転軸1
2、回転体23、反射面24a、24b、光源16、P
SD17等を含んで回転角センサが構成されている。
体を示した模式図であり、図中23は回転体を示してい
る。回転体23は平面視略円形状に形成されており、回
転体23にはこの中心軸の周囲を回る態様で螺旋状の反
射面24a(勾配θ1 )と反射面24b(勾配θ2 :θ
2 >θ1 )とが形成され、反射面24a、24bはそれ
ぞれ鏡面仕上げされている。その他の構成は図1に示し
たものと略同様であるため、ここではその構成の詳細な
説明は省略することとする。これら筐体11、回転軸1
2、回転体23、反射面24a、24b、光源16、P
SD17等を含んで回転角センサが構成されている。
【0021】上記説明から明らかなように、実施例2に
係る回転角センサでは、回転体23の螺旋勾配θ1 、θ
2 が変化しているので、螺旋勾配の比較的急な部分24
bで反射した場合、比較的緩い部分24aで反射したと
きに比べて光位置検出素子17上における反射光16b
の移動割合が大きくなり、回転角に関する分解能が高め
られる。このため、特に必要とする回転角の領域に対応
して反射面24bの螺旋勾配を所定の急勾配θ2 に設定
しておくと、この領域の回転角を一層高精度に検出する
ことができる。
係る回転角センサでは、回転体23の螺旋勾配θ1 、θ
2 が変化しているので、螺旋勾配の比較的急な部分24
bで反射した場合、比較的緩い部分24aで反射したと
きに比べて光位置検出素子17上における反射光16b
の移動割合が大きくなり、回転角に関する分解能が高め
られる。このため、特に必要とする回転角の領域に対応
して反射面24bの螺旋勾配を所定の急勾配θ2 に設定
しておくと、この領域の回転角を一層高精度に検出する
ことができる。
【0022】なお、実施例2のものでは、1組みのPS
D17が回路基板15に搭載されている場合について説
明したが、別の実施例では2組みのPSDが回路基板1
5にそれぞれ搭載され、螺旋勾配の異なる反射面24
a、24bから反射された反射光16a、16b´が各
PSDにそれぞれ垂直に入射されるように設定されたも
のでもよい。
D17が回路基板15に搭載されている場合について説
明したが、別の実施例では2組みのPSDが回路基板1
5にそれぞれ搭載され、螺旋勾配の異なる反射面24
a、24bから反射された反射光16a、16b´が各
PSDにそれぞれ垂直に入射されるように設定されたも
のでもよい。
【0023】また、実施例2のものでは、螺旋勾配(θ
1 、θ2 )が2箇所変化している場合について説明した
が、別の実施例のものでは螺旋勾配が複数箇所変化して
もよい。
1 、θ2 )が2箇所変化している場合について説明した
が、別の実施例のものでは螺旋勾配が複数箇所変化して
もよい。
【0024】図4は実施例3に係る回転角センサの回転
体を示した模式図であり、図中33は回転体を示してい
る。回転体33は樹脂成型品により図1に示したものと
同様の形状に形成されており、螺旋状の反射面34上に
はアルミニウムが蒸着されて鏡面34aが形成されてい
る。その他の構成は図1に示したものと同様であるた
め、ここではその構成の詳細な説明は省略することとす
る。これら筐体11、回転軸12、回転体33、鏡面3
4a、光源16、PSD17等を含んで回転角センサが
構成されている。
体を示した模式図であり、図中33は回転体を示してい
る。回転体33は樹脂成型品により図1に示したものと
同様の形状に形成されており、螺旋状の反射面34上に
はアルミニウムが蒸着されて鏡面34aが形成されてい
る。その他の構成は図1に示したものと同様であるた
め、ここではその構成の詳細な説明は省略することとす
る。これら筐体11、回転軸12、回転体33、鏡面3
4a、光源16、PSD17等を含んで回転角センサが
構成されている。
【0025】上記説明から明らかなように、実施例3に
係る回転角センサでは、回転体33が樹脂成型品により
構成され、回転体33の反射面34にアルミニウムが蒸
着されているので、一旦金型を用意しておくと、射出成
型法により回転体33を簡単、確実、かつ大量に製造
し、またアルミニウムの蒸着により鏡面34aを容易に
形成することができる。また金属製に比べて樹脂成型品
により構成された回転体33は重量が比較的軽いため、
回転時の慣性力が小さくなり、検出精度を一層高めるこ
とができる。
係る回転角センサでは、回転体33が樹脂成型品により
構成され、回転体33の反射面34にアルミニウムが蒸
着されているので、一旦金型を用意しておくと、射出成
型法により回転体33を簡単、確実、かつ大量に製造
し、またアルミニウムの蒸着により鏡面34aを容易に
形成することができる。また金属製に比べて樹脂成型品
により構成された回転体33は重量が比較的軽いため、
回転時の慣性力が小さくなり、検出精度を一層高めるこ
とができる。
【0026】なお、実施例3のものでは、図1に示した
回転体13が樹脂成型品により構成されている場合につ
いて説明したが、別の実施例では図3に示した回転体2
3が樹脂成型品で構成されると共に、螺旋状の反射面2
4a、24b上にアルミニウムが蒸着されて鏡面が形成
されたものでもよい。
回転体13が樹脂成型品により構成されている場合につ
いて説明したが、別の実施例では図3に示した回転体2
3が樹脂成型品で構成されると共に、螺旋状の反射面2
4a、24b上にアルミニウムが蒸着されて鏡面が形成
されたものでもよい。
【0027】図5は実施例4に係る回転角センサの回転
体を示した模式図であり、(a)は正面図、(b)は平
面図である。回転体43は樹脂成型品により図4に示し
たものと同様に構成されており、螺旋状の反射面44上
にはアルミニウムが蒸着された鏡面44aと、アルミニ
ウムが蒸着されていない面(以下、非鏡面と記す)44
bとが交互に並んで形成されている。鏡面44aは回転
体43中心を頂点に円周方向に拡がる平面視略扇形状に
形成されており、複数個の非鏡面44b間はそれぞれ所
定のピッチに設定されている。その他の構成は図1に示
したものと同様であるため、ここではその構成の詳細な
説明は省略することとする。これら筐体11、回転軸1
2、回転体43、鏡面44a、非鏡面44b、光源1
6、PSD17等を含んで回転角センサが構成されてい
る。
体を示した模式図であり、(a)は正面図、(b)は平
面図である。回転体43は樹脂成型品により図4に示し
たものと同様に構成されており、螺旋状の反射面44上
にはアルミニウムが蒸着された鏡面44aと、アルミニ
ウムが蒸着されていない面(以下、非鏡面と記す)44
bとが交互に並んで形成されている。鏡面44aは回転
体43中心を頂点に円周方向に拡がる平面視略扇形状に
形成されており、複数個の非鏡面44b間はそれぞれ所
定のピッチに設定されている。その他の構成は図1に示
したものと同様であるため、ここではその構成の詳細な
説明は省略することとする。これら筐体11、回転軸1
2、回転体43、鏡面44a、非鏡面44b、光源1
6、PSD17等を含んで回転角センサが構成されてい
る。
【0028】図6は実施例4に係る回転角センサを用い
た場合におけるセンサ出力と回転角との関係を模式的に
示した図であり、縦軸はセンサ出力、横軸は回転角を示
している。この図から明らかなように、鏡面44aから
の反射光16bにより回転角に対応した出力が得られる
一方、非鏡面44bからは反射され難いため出力が略ゼ
ロになっている。このため、センサ出力により回転体4
3の回転角が求められると共に、単位時間当たりのセン
サ出力数(パルス数)をカウントすることにより回転体
43の回転角速度が求められる。
た場合におけるセンサ出力と回転角との関係を模式的に
示した図であり、縦軸はセンサ出力、横軸は回転角を示
している。この図から明らかなように、鏡面44aから
の反射光16bにより回転角に対応した出力が得られる
一方、非鏡面44bからは反射され難いため出力が略ゼ
ロになっている。このため、センサ出力により回転体4
3の回転角が求められると共に、単位時間当たりのセン
サ出力数(パルス数)をカウントすることにより回転体
43の回転角速度が求められる。
【0029】上記結果及び説明から明らかなように、実
施例4に係る回転角センサでは、回転体43の反射面4
4に鏡面部分44aと非鏡面部分44bとが形成されて
いるので、光源16より放射されたスポット光16aが
鏡面部分44aで反射し、この反射位置が光位置検出素
子17に出力されて回転角が検出される。また非鏡面部
分44bではスポット光16aが反射され難いため、非
鏡面44b部分間を一定のピッチに設定しておくと、回
転角に対応して所定数のパルスが出力され、単位時間当
たりのこのパルス数をカウントすることにより回転角速
度も併せて求めることができる。
施例4に係る回転角センサでは、回転体43の反射面4
4に鏡面部分44aと非鏡面部分44bとが形成されて
いるので、光源16より放射されたスポット光16aが
鏡面部分44aで反射し、この反射位置が光位置検出素
子17に出力されて回転角が検出される。また非鏡面部
分44bではスポット光16aが反射され難いため、非
鏡面44b部分間を一定のピッチに設定しておくと、回
転角に対応して所定数のパルスが出力され、単位時間当
たりのこのパルス数をカウントすることにより回転角速
度も併せて求めることができる。
【0030】なお、実施例4のものでは、回転体43が
樹脂成型品により構成され、鏡面44aがアルミニウム
を蒸着することにより形成されている場合について説明
したが、何らこれに限定されるものではなく、反射面に
鏡面と非鏡面とが形成されているものであればよい。
樹脂成型品により構成され、鏡面44aがアルミニウム
を蒸着することにより形成されている場合について説明
したが、何らこれに限定されるものではなく、反射面に
鏡面と非鏡面とが形成されているものであればよい。
【0031】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る回転角
センサ(1)にあっては、回転体の反射面が鏡面仕上げ
され、かつ前記反射面が一定勾配を有する螺旋状に形成
されると共に、前記光源及び前記光位置検出素子が前記
回転体の反射面に対向する所定箇所に配設されているの
で、前記光源より放射されるスポット光が前記回転体の
前記反射面で反射され、この反射光が前記光位置検出素
子に入射される。そして前記反射光が前記回転体の回転
角に対応する前記光位置検出素子の所定位置に入射され
る。するとこの反射光の照射位置に基づき変化する前記
光位置検出素子からの出力電圧により、前記回転体の回
転角が正確に検出される。また前記回転体は構造上薄く
する必要がないため、耐振性や耐衝撃性に優れたものに
することができると共に、前記回転体の形状を比較的小
さく、かつ前記反射面と前記光源との距離を比較的短く
設定することができるため、小形化を図ることができ
る。また前記光源及び前記光位置検出素子を同一の基板
上に搭載することができるため、前記光源及び前記光位
置検出素子の端子に接続される回路が単一の前記基板に
形成され、前記光源及び前記光位置検出素子の位置決め
・搭載作業を簡単、かつ確実に行うことができる。また
従来2個であった基板が1個に削減され、該基板間の配
線作業が不要となり、これらの結果、コストを削減する
ことができる。
センサ(1)にあっては、回転体の反射面が鏡面仕上げ
され、かつ前記反射面が一定勾配を有する螺旋状に形成
されると共に、前記光源及び前記光位置検出素子が前記
回転体の反射面に対向する所定箇所に配設されているの
で、前記光源より放射されるスポット光が前記回転体の
前記反射面で反射され、この反射光が前記光位置検出素
子に入射される。そして前記反射光が前記回転体の回転
角に対応する前記光位置検出素子の所定位置に入射され
る。するとこの反射光の照射位置に基づき変化する前記
光位置検出素子からの出力電圧により、前記回転体の回
転角が正確に検出される。また前記回転体は構造上薄く
する必要がないため、耐振性や耐衝撃性に優れたものに
することができると共に、前記回転体の形状を比較的小
さく、かつ前記反射面と前記光源との距離を比較的短く
設定することができるため、小形化を図ることができ
る。また前記光源及び前記光位置検出素子を同一の基板
上に搭載することができるため、前記光源及び前記光位
置検出素子の端子に接続される回路が単一の前記基板に
形成され、前記光源及び前記光位置検出素子の位置決め
・搭載作業を簡単、かつ確実に行うことができる。また
従来2個であった基板が1個に削減され、該基板間の配
線作業が不要となり、これらの結果、コストを削減する
ことができる。
【0032】また本発明に係る回転角センサ(2)にあ
っては、上記回転角センサ(1)における回転体の螺旋
勾配が変化しているので、該螺旋勾配の比較的急な部分
で反射した場合、比較的緩い部分で反射したときに比べ
て反射光の移動割合が大きくなり、回転角に関する分解
能が高められる。このため、特に必要とする回転角の領
域に対応して反射面の螺旋勾配を所定の急勾配に設定し
ておくと、この領域の回転角を一層高精度に検出するこ
とができる。
っては、上記回転角センサ(1)における回転体の螺旋
勾配が変化しているので、該螺旋勾配の比較的急な部分
で反射した場合、比較的緩い部分で反射したときに比べ
て反射光の移動割合が大きくなり、回転角に関する分解
能が高められる。このため、特に必要とする回転角の領
域に対応して反射面の螺旋勾配を所定の急勾配に設定し
ておくと、この領域の回転角を一層高精度に検出するこ
とができる。
【0033】また本発明に係る回転角センサ(3)にあ
っては、上記回転角センサ(1)または(2)における
回転体が樹脂成型品により構成され、前記回転体の反射
面にアルミニウムが蒸着されているので、一旦金型を用
意しておくと、射出成型法により前記回転体を簡単、確
実、かつ大量に製造し、またアルミニウムの蒸着により
鏡面を容易に形成することができる。また金属製に比べ
て樹脂成型品により構成された前記回転体は重量が比較
的軽いため、回転時の慣性力が小さくなり、検出精度を
一層高めることができる。
っては、上記回転角センサ(1)または(2)における
回転体が樹脂成型品により構成され、前記回転体の反射
面にアルミニウムが蒸着されているので、一旦金型を用
意しておくと、射出成型法により前記回転体を簡単、確
実、かつ大量に製造し、またアルミニウムの蒸着により
鏡面を容易に形成することができる。また金属製に比べ
て樹脂成型品により構成された前記回転体は重量が比較
的軽いため、回転時の慣性力が小さくなり、検出精度を
一層高めることができる。
【0034】また本発明に係る回転角センサ(4)にあ
っては、上記回転角センサ(1)における回転体の反射
面に鏡面部分と鏡面でない部分とが形成されているの
で、前記光源より放射されたスポット光が前記鏡面部分
で反射し、この反射位置が光位置検出素子に出力されて
回転角が検出される。また前記鏡面でない部分では前記
スポット光が反射され難いため、前記鏡面でない部分間
を一定のピッチに設定しておくと、回転角に対応して所
定数のパルスが出力され、単位時間当たりの前記パルス
数をカウントすることにより回転角速度も併せて求める
ことができる。
っては、上記回転角センサ(1)における回転体の反射
面に鏡面部分と鏡面でない部分とが形成されているの
で、前記光源より放射されたスポット光が前記鏡面部分
で反射し、この反射位置が光位置検出素子に出力されて
回転角が検出される。また前記鏡面でない部分では前記
スポット光が反射され難いため、前記鏡面でない部分間
を一定のピッチに設定しておくと、回転角に対応して所
定数のパルスが出力され、単位時間当たりの前記パルス
数をカウントすることにより回転角速度も併せて求める
ことができる。
【図1】本発明に係る回転角センサの実施例1を示した
摸式図であり、(a)は断面図、(b)は回転センサの
回転体を示した平面図である。
摸式図であり、(a)は断面図、(b)は回転センサの
回転体を示した平面図である。
【図2】回路基板の回路を概略的に示したブロック図で
ある。
ある。
【図3】実施例2に係る回転角センサの回転体を示した
模式図である。
模式図である。
【図4】実施例3に係る回転角センサの回転体を示した
模式図である。
模式図である。
【図5】実施例4に係る回転角センサの回転体を示した
模式図であり、(a)は正面図、(b)は平面図であ
る。
模式図であり、(a)は正面図、(b)は平面図であ
る。
【図6】実施例4に係る回転角センサを用いた場合にお
けるセンサ出力と回転角との関係を模式的に示した図で
あり、縦軸はセンサ出力V、横軸は回転角を示してい
る。
けるセンサ出力と回転角との関係を模式的に示した図で
あり、縦軸はセンサ出力V、横軸は回転角を示してい
る。
【図7】自動車エンジンのスロットル開度等の検知に用
いられる従来の回転角センサを示した模式的断面図であ
る。
いられる従来の回転角センサを示した模式的断面図であ
る。
10 回転角センサ 11 筐体 12 回転軸 13 回転体 14、14´ 反射面 16 光源 16a スポット光 17 PSD
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 26/08 E
Claims (4)
- 【請求項1】 外部からの光を遮る筐体と、該筐体に支
持されて回転する回転軸と、該回転軸に取り付けられた
回転体と、スポット光を照射する光源と、該光源から放
射される光の位置を検出するための光位置検出素子とを
備えた回転角センサにおいて、前記回転体の反射面が鏡
面仕上げされ、かつ前記反射面が一定勾配を有する螺旋
状に形成されると共に、前記光源及び前記光位置検出素
子が前記回転体の反射面に対向する所定箇所に配設され
ていることを特徴とする回転角センサ。 - 【請求項2】 回転体の螺旋勾配が変化していることを
特徴とする請求項1記載の回転角センサ。 - 【請求項3】 回転体が樹脂成型品により構成され、前
記回転体の反射面にアルミニウムが蒸着されていること
を特徴とする請求項1または請求項2記載の回転角セン
サ。 - 【請求項4】 回転体の反射面に鏡面部分と鏡面でない
部分とが形成されていることを特徴とする請求項1記載
の回転角センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP538695A JPH08193843A (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 回転角センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP538695A JPH08193843A (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 回転角センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193843A true JPH08193843A (ja) | 1996-07-30 |
Family
ID=11609737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP538695A Withdrawn JPH08193843A (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 回転角センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08193843A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011196784A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 操舵角計測装置 |
| CN116558471A (zh) * | 2023-06-13 | 2023-08-08 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所九江分部 | 一种舰船舵角测量系统及方法 |
| NO20220259A1 (en) * | 2022-02-28 | 2023-08-29 | Autostore Tech As | Device and a method for determining rotational position of a rotating shaft |
| US11835742B2 (en) | 2018-02-05 | 2023-12-05 | Nec Corporation | Sensor device |
-
1995
- 1995-01-18 JP JP538695A patent/JPH08193843A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011196784A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | 操舵角計測装置 |
| US11835742B2 (en) | 2018-02-05 | 2023-12-05 | Nec Corporation | Sensor device |
| NO20220259A1 (en) * | 2022-02-28 | 2023-08-29 | Autostore Tech As | Device and a method for determining rotational position of a rotating shaft |
| NO347574B1 (en) * | 2022-02-28 | 2024-01-15 | Autostore Tech As | A device and a method for determining rotational position of a rotating shaft |
| CN116558471A (zh) * | 2023-06-13 | 2023-08-08 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所九江分部 | 一种舰船舵角测量系统及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020402 |