JPH08320217A - 二次元傾きセンサ - Google Patents
二次元傾きセンサInfo
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- JPH08320217A JPH08320217A JP12827995A JP12827995A JPH08320217A JP H08320217 A JPH08320217 A JP H08320217A JP 12827995 A JP12827995 A JP 12827995A JP 12827995 A JP12827995 A JP 12827995A JP H08320217 A JPH08320217 A JP H08320217A
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Abstract
の二次元の傾きを検出する二次元傾きセンサにおいて、
X軸方向及びY軸方向の各々の傾き角を正確に検出でき
るようにする。 【構成】 センサ本体内に発光光源1とこの光源1から
出て被検出物体で反射した光を受光する受光素子2を配
置する。また、受光素子2を光源1を通る直線(Y軸)
に対して対称に四つの受光部2a〜2dに分割するとと
もに、各受光部2a〜2dの全体にわたって、Y軸のセ
ンサ原点(O)から外側に向かって大きさが小から大と
なるような受光穴7aを有した遮光層7を設ける。そし
て、各受光部2a〜2dの出力から被検出物体の二次元
方向の傾き角をそれぞれ演算により検出する。
Description
光ディスク等の被検出物体の二次元の傾きを検出する光
学式反射型の二次元傾きセンサに関するものである。
出する一般的な二次元傾きセンサ(二次元スキューセン
サ)の概略構成を示す斜視図である。この傾きセンサ
は、光学式反射型のセンサであり、LED(発光ダイオ
ード)等の発光光源1と四つの受光部2a〜2dに分割
された4分割受光素子2が本体3内に収納されている。
そして、4分割受光素子2の各受光部2a〜2dは、光
源1を通る直線(Y−Y´軸)に対して対称に配置され
ている。また、本体3の上部にはレンズ部4が設けら
れ、本体3の下部にはリード端子5が接続されている。
関係を示す図で(a)は等価回路、(b)はZ軸方向か
ら見た配置位置を示している。また、同図中の6はレン
ズ部4の上方の反射鏡面を有したCD(コンパクトディ
スク)等の被検出物体を示している。
軸の上方に配置された物体6の二次元の傾きを検出でき
るようになっている。すなわち、光源1から出た光がレ
ンズ部4を通り、物体6の鏡面で反射して再びレンズ部
4を通って4分割受光素子2の各受光部2a〜2dに入
射する。そして、この各受光部2a〜2dの出力から上
記物体6のX−X´軸及びY−Y´軸に対する傾き角を
検出することができる。
がY−Y´軸に平行な軸を中心にΔθyだけ傾けた場
合、4分割受光素子2の各受光部2a〜2dの各出力を
それぞれa,b,c,dとすると、(a+c)−(b+
d)の演算を行うことによってその傾き角を検出するこ
とができ、したがって図9の(b)に示すように(a+
c)−(b+d)の検出信号から物体6のX−X´軸に
対する傾き角θyを検出することができる。
がX−X´軸に平行な軸を中心にΔθxだけ傾けた場合
は、同図の(b)に示すように(a+b)−(c+d)
の演算を行うことによって上記と同様傾き角θxを検出
することができる。
ような従来の二次元傾きセンサにあっては、受光素子2
の各受光部2a〜2dがX−X´軸に対して対称ではな
いため、被検出物体6の傾き角を正確に検出することが
できないという問題点があった。
行な軸を中心に傾いた場合、(a+c)−(b+d)の
差出力は傾き角θyによって変化し、−方向と+方向で
出力の絶対値は対称となる。しかし、被検出物体6がX
−X´軸に平行な軸を中心に傾いた場合は、(a+b)
−(c+d)の出力は傾き角θxによって変化するが、
−方向と+方向で出力の絶対値は対称とはならない。
該被検出物体6で反射した光が再びレンズ部4に入射で
きなくなることと、被検出物体6が傾くことによって生
じる偏心の収差のため、受光素子2上の像が歪み、これ
が検出出力に影響を及ぼす。
軸を中心に傾いた場合、検出出力が−方向と+方向で対
称になるのは、本体3内の光源1及び4分割受光素子2
がY−Y´軸に対称であるためで、上述の歪みの影響が
−方向と+方向で同様に起こるためである。
を中心に傾いた場合は、本体3内の光源1及び4分割受
光素子2がX−X´軸に対して対称でないため、被検出
物体6が−方向に傾いた場合と+方向に傾いた場合とで
上記の歪みの影響が異なる。特に、被検出物体6が+方
向に傾くにしたがって該被検出物体6で反射した光がレ
ンズ部4に入射できなくなり、出力a,b,c,dは小
さくなる。
なされたもので、受光素子の二次元の各±方向の出力に
良好な対称性を持たせることができ、被検出物体の二次
元方向の傾き角を正確に検出することが可能な二次元傾
きセンサを提供することを目的としている。
センサは、被検出物体の二次元の傾きを検出する傾きセ
ンサにおいて、発光光源と、この光源から出て前記被測
定物体で反射した光を受光する受光素子を備え、該受光
素子は、前記光源を通る直線に対して対称に分割された
複数の受光部を有し、かつ前記直線の光源側より連続的
に光の透過度が増す密度勾配を持った遮光層が各受光部
の全体にわたって設けられ、前記受光素子の各受光部の
出力から被測定物体の傾きを検出するように構成したも
のである。
て、受光素子の遮光層は、光源側より大きさが小から大
となる受光穴を有したもの、あるいは光源側より大きさ
が大から小となる遮光部を有したもの、あるいは光源側
より間隔が小から大となる線状の遮光部を有したもの、
あるいは光源側より幅が大から小となる逆三角形状の遮
光部を有したもので形成したものである。
対して対称に複数の受光部に分割され、かつ各受光部の
全体に光源側より連続的に光の透過度が増す遮光層が設
けられているので、被検出物体の二次元方向の各傾きに
対して受光素子の検出出力は±方向で対称となる。
型の二次元傾きセンサの要部を示す平面図であり、図7
と同一符号は同一構成要素を示している。
らなる発光光源、2はこの光源1から出て光ディスク等
の被検出物体の反射鏡面(図示せず)で反射した光を受
光する4分割受光素子で、光源1を通る直線(Y−Y´
軸)に対して対称に分割された複数(ここでは四つ)の
受光部2a〜2dを有している。
より連続的に光の透過度が増す密度勾配を持った遮光層
で、受光素子2の各受光部2a〜2dの全体にわたって
設けられている。本実施例では、この遮光層7は図示の
ように、光源側より大きさが小から大となる円形の受光
穴7aを有したものとなっている。図中の各受光部2a
〜2dの中の円形斜線部分は出力端子部であり、また周
囲の斜線部分は遮光部を示している。
光源1及び遮光層7を持った受光素子2は本体3内に収
納され、その上部にレンズ部4が設けられ、その上方に
被検出物体が位置するようになっている。また、リード
端子6の各受光部2a〜2dの出力から被検出物体の傾
きが検出されるように構成されている。
においては、上方の被検出物体がY−Y´軸に平行な軸
を中心に傾いた場合、その傾き角θyによって変化する
受光素子2の各受光部2a〜2dの差出力(a+c)−
(b+d)は−方向と+方向で出力の絶対値が対称とな
り、したがって正確な傾き角θyを検出することができ
る。
を中心に傾いた場合、従来構成では差出力(a+b)−
(c+d)が−方向と+方向で絶対値が対称とならない
が、本実施例ではその特性から逆算して感度勾配を付け
た遮光層7を設けているので、検出出力が−方向と+方
向で対称となるように補正される。
部2a〜2d上に、Y−Y´軸に沿ってセンサ原点
(O)方向より外周方向に向かって密から粗となるよう
な連続的な密度勾配を持たせた遮光層7を設け、Y−Y
´軸に沿って連続的な感度勾配を持たせている。このた
め、図2に示すようにX−X´軸に対する傾き特性、つ
まり差出力(a+b)−(c+d)も−方向と+方向で
対称になり、傾き角θxを正確に検出することができ
る。
あり、図1と同一符号は同一構成要素を示している。本
実施例は、受光素子2の各受光部2a〜2d上に、Y−
Y´軸に沿ってセンサ原点(O)方向より外周方向に大
きさが大から小となる円形の遮光部7bを有した遮光層
7を設けたものである。
同様X−X´軸に対する傾き特性が補正される。したが
って、受光素子2の二次元の各±方向の出力に良好な対
称性を持たせることができ、被検出物体の二次元方向の
傾き角θx,θyを正確に検出することができる。
及び第4実施例を示す平面図である。図4に示す実施例
は、Y−Y´軸に沿ってセンサ原点(O)方向より外周
方向に向かって互いの間隔が小から大となるような線状
の遮光部7cを有した4分割受光素子2を設けた例、図
5に示す実施例は、同じくY−Y´軸に沿ってセンサ原
点(O)方向より幅が大から小となる逆三角形状の遮光
部7dを有した4分割受光素子2を設けた例である。
例と同等の作用効果を得ることができ、受光素子2に感
度勾配を持たせることによるX方向及びY方向の良好な
±方向の対称性を得ることができ、正確な傾き角を検出
することができる。
図1及び図3〜図5に示すものに限らず、例えば図6の
(a)に示すように各受光部2A〜2Dが三角形となる
ように分割されたものであっても良い。この場合、図6
の(b)に示すように各受光部2A〜2Dの出力をA,
B,C,Dとすると、θy方向の差出力は(A−B)、
θx方向の差出力は(C−D)となる。
5に示すものに限ることはなく、例えば図1の受光穴7
aや図3の遮光部7bの形状は四角形やその他の形状で
あっても良い。
構造をわかり易くするために受光穴7a及び遮光部7
b,7c,7dの形状を受光素子2の大きさに比べて相
対的に大きく描いてあるが、実際にはこの受光穴7a及
び遮光部7b,7c,7dはかなり細かな形状となるも
のである。
物体からの反射光を受光する受光素子を、光源を通る直
線に対して対称に複数の受光部に分割し、かつ各受光部
の全体にわたって光源側より連続的に光の透過度が増す
遮光層を設けたため、受光素子の二次元の各±方向の出
力に良好な対称性を持たせることができ、被検出物体の
二次元方向の傾き角を正確に検出することができるとい
う効果がある。
斜視図
Claims (5)
- 【請求項1】 被検出物体の二次元の傾きを検出する傾
きセンサにおいて、発光光源と、この光源から出て前記
被測定物体で反射した光を受光する受光素子を備え、該
受光素子は、前記光源を通る直線に対して対称に分割さ
れた複数の受光部を有し、かつ前記直線の光源側より連
続的に光の透過度が増す密度勾配を持った遮光層が各受
光部の全体にわたって設けられ、前記受光素子の各受光
部の出力から被測定物体の傾きを検出することを特徴と
する二次元傾きセンサ。 - 【請求項2】 遮光層は、光源側より大きさが小から大
となる受光穴を有したものであることを特徴とする請求
項1記載の二次元傾きセンサ。 - 【請求項3】 遮光層は、光源側より大きさが大から小
となる遮光部を有したものであることを特徴とする請求
項1記載の二次元傾きセンサ。 - 【請求項4】 遮光層は、光源側より間隔が小から大と
なる線状の遮光部を有したものであることを特徴とする
請求項1記載の二次元傾きセンサ。 - 【請求項5】 遮光層は、光源側より幅が大から小とな
る逆三角形状の遮光部を有したものであることを特徴と
する請求項1記載の二次元傾きセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12827995A JP3378953B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 二次元傾きセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12827995A JP3378953B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 二次元傾きセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320217A true JPH08320217A (ja) | 1996-12-03 |
| JP3378953B2 JP3378953B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=14980902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12827995A Expired - Fee Related JP3378953B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 二次元傾きセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3378953B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001095043A1 (en) * | 2000-06-05 | 2001-12-13 | Hideyuki Yoshikawa | Remote control traveling device |
| US7577076B2 (en) | 2003-03-14 | 2009-08-18 | Ricoh Company, Ltd. | Tilt sensor using diffraction grating |
| CN105928456A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-09-07 | 深圳市欢创科技有限公司 | 一种光学检测装置、系统及方法 |
| CN107941207A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-04-20 | 北京京东方光电科技有限公司 | 陀螺仪、电子装置及检测角速度的方法 |
-
1995
- 1995-05-26 JP JP12827995A patent/JP3378953B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001095043A1 (en) * | 2000-06-05 | 2001-12-13 | Hideyuki Yoshikawa | Remote control traveling device |
| US7577076B2 (en) | 2003-03-14 | 2009-08-18 | Ricoh Company, Ltd. | Tilt sensor using diffraction grating |
| CN105928456A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-09-07 | 深圳市欢创科技有限公司 | 一种光学检测装置、系统及方法 |
| CN107941207A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-04-20 | 北京京东方光电科技有限公司 | 陀螺仪、电子装置及检测角速度的方法 |
| WO2019114329A1 (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-20 | 京东方科技集团股份有限公司 | 陀螺仪、电子装置及检测角速度的方法 |
| US11307034B2 (en) | 2017-12-13 | 2022-04-19 | Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Gyroscope, electronic device and method of detecting angular velocity |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3378953B2 (ja) | 2003-02-17 |
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